JP5156080B2 - 貼り合せ基板のスクライブ方法 - Google Patents

Description

本発明は、貼り合せ基板を分断する際に、予めスクライブラインを形成するスクライブ方法に関し、さらに詳細には、カッターホイール（スクライビングホイールともいう）を用いて、貼り合せ基板の両面にそれぞれスクライブラインを形成するスクライブ方法に関する。

図５は、液晶パネルの製造に用いる貼り合せガラス基板の断面図である。液晶パネル等の製造プロセスでは、２枚の薄いガラス基板Ｇ１，Ｇ２（表側の第一基板Ｇ１と裏側の第二基板Ｇ２）が接着材１１で貼り合わされた大面積のマザー基板Ｍ（マザー基板）が用いられる。このようなマザー基板Ｍから製品を製造するには、製品単位となる単位基板Ｕごとに分断する工程が含まれる。

単位基板Ｕごとに分断する工程は、一般的には以下に示す手順で行われる。先ず、図６に示すように、マザー基板Ｍの第一基板Ｇ１の表面に対して、カッターホイールでＸ方向のスクライブラインＳ_１を形成し、次いで、Ｘ方向と交差するＹ方向のスクライブラインＳ_２を形成するクロススクライブを行う。このようにしてＸ−Ｙ方向に交差した複数本のスクライブラインを格子状に形成した後に、マザー基板Ｍはブレイク装置に送られ、第二基板Ｇ２側からブレイクバーで押圧し、第一基板Ｇ１を各スクライブラインに沿って撓ませる。これにより、第一基板Ｇ１は単位基板Ｕごとにブレイクされる。このとき、第二基板Ｇ２は未だ分断されていないので、ブレイクされた第一基板Ｇ１は接着材１１によって第二基板Ｇ２に固着され、単位基板Ｕごとに分離されることはない。

続いて、第二基板Ｇ２に対して、図７に示すように、同様にＸ方向のスクライブラインＳ_３を形成し、次いでＹ方向のスクライブラインＳ_４を形成するクロスクスライブを行い、その後、ブレイク装置に送られて第二基板Ｇ２がブレイクされる。このとき、マザー基板Ｍが基板単位基板Ｕごとに分離される。
このように、貼り合せ基板を分断する際に、第一基板Ｇ１、第二基板Ｇ２のそれぞれに対してクロススクライブが行われる。

マザー基板Ｍにスクライブラインを形成するためのカッターホイールとして、図８に示すような滑らかな刃先稜線部２を有するカッターホイール１ａ（ノーマルカッターホイール１ａという）と、図９に示すような刃先稜線部２に切欠き３（溝）を設けて基板に対しすべりにくくするとともに浸透性を高めるようにしたカッターホイール１ｂ（溝付きカッターホイール１ｂという）とが用いられている（特許文献１参照）。

前者のノーマルカッターホイール１ａは、刃先稜線部の両側の傾斜面を形成するために刃先稜線部の両側を砥石で研削する。傾斜面には研削条痕の凹凸が形成されるが微細であり、通常、刃先稜線部の中心線平均粗さＲａ（ＪＩＳ Ｂ ０６０１−１９８２）が０．４μｍ未満である。このようにノーマルカッターホイール１ａの刃先は、非常に滑らかな稜線面が形成されている。

後者の溝付きカッターホイール１ｂには、具体的には、三星ダイヤモンド工業社製の「ＡＰＩＯ（登録商標）」カッターホイールがある。この溝付きカッターホイールは、切欠き（溝）の周方向長さが突起部分の周方向長さ（２つの隣接する切欠きの間の稜線長さ）より短くしてあるのが特徴である。例えばホイール外径が３ｍｍの「ＡＰＩＯ」では、切欠きの深さは１μｍ程度であり、切欠きの周方向長さは４〜１４μｍ程度（したがって突起部分の周方向長さは１４μｍ以上）である。

なお、溝付きカッターホイールの種類としては、上記の「ＡＰＩＯ」カッターホイール以外に、これよりもさらに高浸透性を有するスクライブを行うことを目的として、刃先稜線部の切欠きの周方向長さを突起部分の周方向長さよりも長くした溝付きカッターホイール（例えば三星ダイヤモンド工業社製の「Ｐｅｎｅｔｔ（登録商標）」カッターホイールもある。切欠きの周方向長さが突起部分の周方向長さより長いタイプの溝付きカッターホイールは、突起が基板に与える打点衝撃が大きくなり、基板に深い垂直クラックを形成することができる。このタイプは、主として、ブレイク工程を行うことなくスクライブ工程だけで分断するときに用いられる高浸透性カッターホイールであるので、ブレイク工程を伴う分断方法では用いられない。

したがって、スクライブ工程後にブレイク工程を伴う分断方法によって貼り合せ基板を分断する際には、ノーマルカッターホイール１ａ（以後Ｎ型ホイール１ａと略す）、切欠きの周方向長さが突起部分の周方向長さよりも短くしてある「ＡＰＩＯ」カッターホイール（以後Ａ型ホイール１ｂと略す）のいずれかが利用されている。

国際公開番号ＷＯ２００７／００４７００公報

ここで、Ｎ型ホイール１ａとＡ型ホイール１ｂとによるスクライブ加工の特徴について説明する。Ｎ型ホイール１ａは、刃先稜線が滑らかに仕上げられていることから、基板に形成されるスクライブラインの溝面は、Ａ型ホイール１ｂで形成されるよりもはるかに傷のない端面強度が強い優れたスクライブ加工が可能である。その一方で、形成されるスクライブラインの浸透性（切り溝の深さ）、スクライブライン形成後の分離性についてはＡ型ホイール１ｂよりも劣る。そのため、互いに直交するＸ方向とＹ方向とにクロススクライブを行う場合には、交点部分にスクライブラインが形成できなくなる「交点飛び」現象が発生する場合が生じた。「交点飛び」が発生した基板は、予定したスクライブラインに沿っての分断が困難になり、不良品とされてしまう。また、交点飛びが発生しない場合であっても、分離性が十分でないため、ブレイクの際に過大な荷重を加えて分断することが必要となる場合が生じ、基板が破損する原因となることがあった。

これに対し、Ａ型ホイール１ｂは刃先稜線に切欠きが形成されているため、Ｎ型ホイール１ａよりもスクライブラインの浸透性が優れており、形成される切り溝の深さはＮ型ホイール１ａよりも深くなり、基板に対するかかりよさ（すべりにくさ）が改善されるとともに、クロススクライブの際の交点部分に「交点飛び」が発生しにくいスクライブ加工を行うことができる。一方、基板に形成されるスクライブラインの溝面には、Ａ型ホイール１ｂの切欠きの角が当たる部分に小さな傷が生じてしまうため、Ｎ型ホイール１ａによるスクライブラインに比べて分断面の端面強度が劣ることになる。液晶パネルの製造工程の場合は、基板間に液晶が封入されているため、端面強度の低下は致命的となる。

以上のことから、基板にクロススクライブを行う場合に、交点飛びと端面強度との２つの観点から最適なカッターホイールを選択して加工する必要があるが、Ｎ型ホイール１ａを用いる場合とＡ型ホイール１ｂを用いる場合とでは、それぞれ一長一短であった。

そこで、本発明は、クロススクライブでの交点飛びの発生を確実に防止することができ、しかも貼り合せ基板の分断面に十分な端面強度を得ることができるスクライブ方法を提供することを目的とする。
また、本発明は貼り合せ基板の分断の際に、各分断面の端面強度のバランスを保つことで、一定以上の端面強度を維持し、端面強度が弱い分断面が形成されることを避けるようにすることを目的とする。

上記目的を達成するために本発明では次のような技術的手段を講じた。すなわち、本発明にかかる貼り合せ基板のスクライブ方法は、第一基板と第二基板とが貼り合わされた貼り合せ基板を、互いに交差する第一方向と第二方向とに沿って分断する際に、予め第一基板と第二基板とのそれぞれに、第一方向と第二方向とにスクライブラインを形成する貼り合せ基板のスクライブ方法であって、円周稜線に沿って切欠きと突起とが交互に形成されるとともに、切欠きの周方向長さが突起の周方向長さよりも短く、かつ、切欠きのピッチが第一の長さである第一カッターホイールと、円周稜線に沿って切欠きと突起とが交互に形成されるとともに、切欠きの周方向長さが突起の周方向長さよりも短く、かつ、切欠きのピッチが前記第一の長さよりも短い第二カッターホイールとの２種類の溝付きカッターホイールを用いて、第一基板の第一方向は第一カッターホイールでスクライブラインを形成し、第一基板の第二方向は第二カッターホイールでスクライブラインを形成し、第二基板の第二方向は第一カッターホイールでスクライブラインを形成し、第二基板の第一方向は第二カッターホイールでスクライブラインを形成するようにしている。

本発明のスクライブ方法によれば、円周稜線に沿って切欠きと突起とが交互に形成されるとともに、切欠きの周方向長さが突起の周方向長さよりも短い２種類のカッターホイールを用いる。これにより、すべりにくく、分離性に優れたスクライブ加工が可能になる。２種類のうち、第一カッターホイールで形成されるスクライブラインは、第二カッターホイールで形成されるスクライブラインに比べて、切欠きのピッチが長いので、第一カッターホイールは浸透性よりも端面強度を優先する加工を行うことができる。逆に第二カッターホイールは端面強度よりも浸透性を優先する加工を行うことができる。本発明によれば、第一方向に形成されるスクライブラインは、第一基板と第二基板のうち一方が第一カッターホイールにより形成され、他方が第二カッターホイールにより形成される。また、第二方向に形成されるスクライブラインについても第一基板と第二基板のうち一方が第一カッターホイールにより形成され、他方が第二カッターホイールにより形成される。したがって、第一方向と第二方向のいずれについても、第一カッターホイールと第二カッターホイールとによるスクライブラインが１本ずつ形成された状態で分断され、第一方向および第二方向のいずれについても、必ず一方の基板は端面強度が強い第一カッターホイールによる加工が行われるようになる。すなわち、第一方向と第二方向とは、浸透性および端面強度が平均化されてバランスのとれたスクライブが行われるようになる。そして、端面強度の弱いスクライブラインのみが形成された分断面はなくなるので、端面強度が確保される。

ここで、第一カッターホイールと第二カッターホイールとはホイール径が同一であり、第一カッターホイールの切欠き数が第二カッターホイールの切欠き数よりも小さいようにするのが好ましい。
一般に、ホイール径はスクライブする基板の板厚が厚くなるほど切断時の押圧荷重を高める必要があり、そのためにホイール径はスクライブする基板の板厚に依拠して決定されるが、第一基板のスクライブに用いられるのは第一カッターホイールと第二カッターホイールの両方であり、同様に第二基板のスクライブに用いられるのは第一カッターホイールと第二カッターホイールの両方であるので、２種類のホイールは同径にするのが好ましい。その場合は、切欠きのピッチとの関係から、当然に、第一カッターホイールの切欠き数が第二カッターホイールの切欠き数よりも小さくなる。

また、第一カッターホイールと第二カッターホイールの切欠きの数の比が１／１０〜１／１００であるのが好ましい。
切欠き数の比を、一桁以上変化させることで、溝付きカッターホイールであっても、端面強度や浸透性を大きく変化させることが可能になり、本発明の特徴を際立たせることができる。ただし、あまりに切欠き数の比を大きくし過ぎると、一方は膨大な切欠き数となりホイールの製造が困難になるので、実用上は１／１０〜１／１００程度が好ましい。
具体的には第一カッターホイールの切欠き数が５個〜５０個の範囲、第二カッターホイールの切欠き数が５０個〜５００個の範囲で、上記比率になるように選択するのが好ましい。

また、ホイール径が２ｍｍ〜３ｍｍであり、切欠きの周方向長さが４μｍ〜１４μｍであるようにするのが好ましい。

本発明のスクライブ方法を実施する際に用いるスクライブ装置の一例を示す正面図である。 本発明のスクライブ方法の加工手順を示す図である。 図２に続いて本発明のスクライブ方法の加工手順を示す図である。 本発明によるスクライブ方法を用いて分断した単位基板の端面強度の状態を示す模式図である。 液晶パネルの製造に用いる貼り合せガラス基板の断面図である。 従来の貼り合せ基板の加工手順を示す図である。 従来の貼り合せ基板の加工手順を示す図である。 ノーマルカッターホイールの形状を示す図である。 溝付きカッターホイールの形状を示す図である。

本発明にかかるスクライブ方法の詳細を、図面に基づいて詳細に説明する。以下で説明する実施形態では、後述するように、第一基板をスクライブした後に、続けて第二基板をスクライブするのではなく、先に第一基板をブレイク装置に移動してブレイクし、その後に再び第二基板をスクライブするものとする。ブレイク処理では、例えばブレイクバーを押し当てるタイプのブレイク装置を用いるが、本発明の実施においてはブレイクの自由度が大きく、ブレイク装置やブレイク方法はこれに限られない。また、ブレイク処理は、第一基板と第二基板に対するスクライブを先に行った後に行うようにしてもよい。

図１は、本発明のスクライブ方法を実施する際に用いるスクライブ装置の一実施形態を示す概略的な正面図である。
スクライブ加工を行う対象のマザー基板Ｍは、２枚のガラス基板が貼り合せてあり、液晶パネルとなる単位構造体がＸＹ方向に並ぶようにパターニングされており、マザー板Ｍを単位構造体ごとに分断することで製品が得られるようになっている。

スクライブ装置ＳＣは、マザー基板Ｍを水平に載置した状態で回転可能なテーブル４と、このテーブル４を一方向（図１の紙面に垂直方向）に移動可能に支持するレール５と、テーブル４の上方でレール５と直交する方向（図１の左右方向）に橋架されたガイドバー６と、このガイドバー６に沿って移動可能に設けられた２基のスクライブヘッド７ａ，７ｂと、スクライブヘッド７ａ，７ｂの下端に昇降可能に装着されたカッターホルダ８ａ，８ｂとを備えている。
そしてカッターホルダ８ａに溝付きの第一カッターホイール１２が取り付けられ、カッターホルダ８ｂに溝付きの第二カッターホイール１３が取り付けられる。

第一カッターホイール１２と第二カッターホイール１３とは、ともに「ＡＰＩＯ」タイプ、すなわち刃先稜線にある溝の周方向長さを突起の周方向長さよりも短くした溝付きカッターホイールである。ホイール径は同じにしてあるが、第一カッターホイール１２の切欠き数は第二カッターホイール１３よりも少なくしてあり、したがって刃先稜線の切欠きのピッチは第一カッターホイール１２が第二カッターホイール１３よりも長くしてある。

具体的には、例えば、ホイール径はともに３ｍｍ、切欠きの深さが１μｍとしてあり、第一カッターホイールの切欠きの周方向長さ４μｍ〜１４μｍ、切欠き数５（したがって切欠きのピッチ１８８４μｍ（３ｍｍ×π／５））とし、第二カッターホイールの切欠きの周方向長さ４μｍ〜１４μｍ、切欠き数３００（したがって切欠きのピッチ３１μｍ（３ｍｍ×π／３００））としている。
この場合の切欠き数の比は１／６０（すなわち５個／３００個）となっている。

次に、スクライブ装置ＳＣによる動作について説明する。図２、図３は本発明のスクライブ方法による加工手順を示す図である。
テーブル４上に、第一基板Ｇ１側を上にし、Ｘ方向（第一方向）がレール５の方向に一致するようにマザー基板Ｍを載置する。そして、第一カッターホイール１２を用いてＸ方向のスクライブラインＳ_１を順次形成する（図２（ａ））。
続いて、テーブル４を９０度回転し、Ｙ方向（第二方向）がレール５の方向に一致するようにした上で、第二カッターホイール１３を用いてＹ方向のスクライブラインＳ_２を順次形成する。このときスクライブラインＳ_１との交差部分でクロススクライブが行われることになるが、浸透性が高くなる第二カッターホイール１３を用いているので、交点飛びは生じない（図２（ｂ））。

続いて、マザー基板Ｍをブレイク装置に移動する。マザー基板Ｍを反転して第二基板Ｇ２が上になるようにし、先ほど形成したスクライブラインＳ_１，Ｓ_２の裏側に沿ってブレイクバーを第二基板Ｇ２側から当接するようにして基板を撓ませることで第一基板Ｇ１をブレイクする（図２（ｃ））。このとき第一基板Ｇ１は単位基板ごとにブレイクされるが、各単位基板は第二基板Ｇ２に接着されているのでばらばらに分離することはない。

続いて、再びマザー基板Ｍをスクライブ装置に移動し、第二基板Ｇ２を上にして、Ｙ方向（第二方向）がレール５の方向に一致するように載置する。そして、第一カッターホイール１２を用いてＹ方向のスクライブラインＳ_３を順次形成する（図３（ａ））。
続いて、テーブル４を９０度回転し、Ｘ方向（第一方向）がレール５の方向に一致するようにした上で、第二カッターホイール１３を用いてＸ方向のスクライブラインＳ_４を順次形成する。このときスクライブラインＳ_３との交差部分でクロススクライブが行われることになるが、浸透性が高くなる第二カッターホイール１３を用いているので、交点飛びは生じない（図３（ｂ））。

続いて、再びマザー基板Ｍをブレイク装置に移動する。マザー基板Ｍを反転して第一基板Ｇ１が上になるようにし、先ほど形成したスクライブラインＳ_３，Ｓ_４の裏側に沿ってブレイクバーを第一基板Ｇ１側から当接するようにして基板を撓ませることで第二基板Ｇ２をブレイクする（図３（ｃ））。このとき第一基板Ｇ１と第二基板Ｇ２とは貼り合わされた状態で単位基板ごとにばらばらに分離される。

図４は、上述した手順で分断された単位基板の端面強度の状態を示す模式図である。分断面は、第一基板Ｇ１と第二基板Ｇ２のいずれか一方が第一カッターホイール１２、他方が第二カッターホイール１３でスクライブされているので、一方の基板の端面強度Ｅ１は強く、他方の基板の端面強度Ｅ２はそれより弱くなっている。貼り合せ基板全体としての端面強度は平均化されるとともに、端面強度が強い側の基板の存在で貼り合せ基板としての端面強度が確保できるとともに、交点飛びが生じないように加工することができている。

本実施形態では、上下基板に形成するスクライブラインはすべて同一平面の端面になるようにしたが、端子領域の形成のために段差面が形成される端面の場合であっても本発明をそのまま適用することができる。
また、本発明はガラス基板以外の脆性材料基板においても利用することができる。

本発明のスクライブ方法は、ガラス基板などの貼り合せ基板を分断する際に利用することができる。

Ｍ 貼り合せ基板
Ｇ１ 第一基板
Ｇ２ 第二基板
Ｅ１ 強い端面強度
Ｅ２ 弱い端面強度
Ｓ_１ 第一基板の第一方向（Ｘ方向）のスクライブライン
Ｓ_２ 第一基板の第二方向（Ｙ方向）のスクライブライン
Ｓ_３ 第二基板の第二方向（Ｙ方向）のスクライブライン
Ｓ_４ 第二基板の第一方向（Ｘ方向）のスクライブライン
１２ 第一カッターホイール（溝付きカッターホイール）
１３ 第二カッターホイール（溝付きカッターホイール）

Claims (4)

1. 第一基板と第二基板とが貼り合わされた貼り合せ基板を、互いに交差する第一方向と第二方向とに沿って分断する際に、予め第一基板と第二基板とのそれぞれに、第一方向と第二方向とにスクライブラインを形成する貼り合せ基板のスクライブ方法であって、
   円周稜線に沿って切欠きと突起とが交互に形成されるとともに、切欠きの周方向長さが突起の周方向長さよりも短く、かつ、切欠きのピッチが第一の長さである第一カッターホイールと、
   円周稜線に沿って切欠きと突起とが交互に形成されるとともに、切欠きの周方向長さが突起の周方向長さよりも短く、かつ、切欠きのピッチが前記第一の長さよりも短い第二カッターホイールとの２種類の溝付きカッターホイールを用いて、
   第一基板の第一方向は第一カッターホイールでスクライブラインを形成し、
   第一基板の第二方向は第二カッターホイールでスクライブラインを形成し、
   第二基板の第二方向は第一カッターホイールでスクライブラインを形成し、
   第二基板の第一方向は第二カッターホイールでスクライブラインを形成することを特徴とする貼り合せ基板のスクライブ方法。
   
2. 第一カッターホイールと第二カッターホイールとはホイール径が同一であり、第一カッターホイールの切欠き数が第二カッターホイールの切欠き数よりも小さい請求項１に記載のスクライブ方法。
3. 第一カッターホイールと第二カッターホイールの切欠きの数の比が１／１０〜１／１００である請求項２に記載のスクライブ方法。
4. ホイール径が２ｍｍ〜３ｍｍであり、切欠きの周方向長さが４μｍ〜１４μｍである請求項３に記載のスクライブ方法。
   

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