JP5285740B2 - スクライブ装置 - Google Patents

Description

本発明は、ガラス基板、半導体基板等の脆性材料基板にスクライブ溝（切溝）を形成するためのスクライブ装置に関する。

脆性材料基板であるガラス基板を分断する過程において、基板表面にカッターホイール（スクライビングホイールともいう）を押しつけながら移動させることによりスクライブ溝を形成する方法は一般的に知られており、例えば、特許文献１、特許文献２でも開示されている。

図８を参照して、特許文献１のスクライブ装置の概要を説明する。
下端にカッターホイール２１を備えたスクライブヘッド２２は基板面の上方でＸ方向に延びるガイドバー２３のガイド２４に沿ってＸ方向に移動できるように設けられている。ガイドバー２３は左右の支持柱２５、２５により支えられ、ガイドレール２６に沿ってＹ方向に移動できるように形成されている。スクライブヘッド２２の下方には水平面内で回動可能なテーブル２７が配置され、このテーブル２７上に基板Ｗが載置される。

カッターホイール２１は、図９に示すようにカッター取付部材（ホルダージョイント）２９の下部に、回転軸を中心にして軸支され、このカッター取付部材２９を介してホルダー２８に取り付けられている。
スクライブヘッド２２は、上下昇降可能なホルダー２８を保持しており、カッター取付部材２９は上部に垂直な支持軸３０を有し、この支持軸３０がベアリング３１を介してホルダー２８の下部に回動可能に支持されている。カッターホイール２１の回転軸の位置は、支持軸３０を垂直に下方へ延長した線上から外れるようにして、例えば椅子のキャスターと同様の動きをするようにしてあり、スクライブヘッド２２を直線的に移動させたときにカッターホイール２１の転動方向の直進性が維持されるようにしている（いわゆるキャスター効果による）。このカッターホイール２１を下降させて刃先をテーブル２７上の基板Ｗに押しつけた状態にして、スクライブヘッド２２をガイド２４に沿ってＸ方向に移動させることで、基板Ｗにスクライブ溝の加工が行われる。

ところで、スクライブ溝の加工時に発生するガラス屑等の切り粉や小さな端材を吹き飛ばすために、カッターホイール２１の斜め上方で、カッター取付部材２９の内部（カッターホイール２１を回転可能に軸支するための内部空間）において、下方に向けて圧縮空気を吹き出す空気吹出口３２が開口されている。この空気吹出口３２はカッター取付部材２９並びに支持軸３０を貫通する流路３３を介して圧縮空気の供給源（図示外）に連通されており、スクライブ溝を加工する際に、空気吹出口３２からカッターホイール２１に向かって圧縮空気を吹き付けて切り粉や端材を吹き飛ばせるようにしてある。

特開２０００−２４７６６７号公報 特開２００４−１８９５５６号公報

ところで、図９に示されているように、カッターホイール２１の斜め上方で、カッター取付部材２９の内部に形成した空気吹出口３２から圧縮空気を吹き出すと、圧縮空気は下方に向かい、対向する基板Ｗの表面に吹き付けられるが、その後、圧縮空気は切り粉と共に外方に向かって放射状に分散して吹き飛ばされたり、再び上方に舞い上がったりして、その飛散方向を制御することができない。その結果、切り粉や端材がベアリング３１とカッター取付部材２９との間隙やその他のメカニカルな機構との間隙に侵入し、動作不良の原因となることがあった。

特に、最近の基板分断加工では、製品が複数パターニングされている大面積のマザー基板から個々の製品を切り出す際に、できるだけ端材の発生を抑えるようにして、基板のほぼ全面を有効利用することが要求されるため、発生する端材の大きさが以前に比べて細くなっている。このような細い端材が飛散した場合に、スクライブヘッド２２（カッターホイール２１）のメカニカルな機構の小さな隙間部分に入り込みやすくなっており、これが原因で従来は問題にならなかった箇所にも端材が入り込み、トラブルが発生しやすくなっている。

例えば、最近のスクライブ装置では、基板表面の凹凸の影響を低減して安定したスクライブを行う目的やカッターホイールの基板への過度な押圧防止等の目的から、カッター取付部材近傍の位置に、ガイドローラを配置するようにしたホルダーを使用している場合がある（例えば特許文献２参照）が、このような場合に、カッター取付部材とガイドローラの取付部材との間隙に細い端材が入り込んで、カッター取付部材の回転動作に支障をきたすようなトラブルが発生しやすくなっている。

そこで本発明は、スクライブ溝の形成時に、切り粉や端材の飛散によって生じるトラブルをなくすことができるスクライブ装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するためになされた本発明のスクライブ装置は、カッターホイールを転動可能に保持するカッター取付部材と、カッター取付部材に形成された支持軸を、ベアリングを介して回動可能に支持するホルダーとを備えたスクライブヘッドを有し、スクライブヘッドは、当該スクライブヘッドを基板面に沿って移動させるためのガイドバーに支持され、カッターホイールを加工対象の基板上で転動させることによりスクライブ溝を形成するスクライブ装置において、以下の構成を備えている。
すなわち、スクライブヘッドには、カッター取付部材の側方からカッターホイールに向けてパージガスを吹き付けるガス吹出口が設けられ、さらにガス吹出口とカッター取付部材との間には、端材の侵入を阻止するための仕切壁をなすとともに、カッターホイールに向かうパージガスを、基板面に沿って通過させる開口を設けたカバーが取り付けられるようにしてある。

本発明によれば、カッター取付部材の側方にあるガス吹出口からカッターホイールに向けてパージガスが吹き付けられると、カッター取付部材とガス吹出口との間には、仕切壁をなすようにカバーが設けられているので、パージガスの一部はカバーに衝突することになるが、一部はカバーの開口を通過してカッターホイールに向かうようになる。この開口を通過したパージガスによって、カッターホイールが基板上を転動するときに発生した切り粉や端材が吹き飛ばされる。また、カバーの存在により、発生した切り粉や端材が吹き飛ばされるときにカッター取付部材に当たって撥ね返ったとしても、カバーを超えてガス吹出口側にまで広く飛散することがなくなる。
さらに、ガス吹出口とカッター取付部材との間にカバーを設けたことにより、カッター取付部材とカバーとの間隙を狭い空間にすることができるので、細長い端材は、この狭い空間に入り込むことが困難になる。よって、端材はカッター取付部材の下流側（カバーとはカッター取付部材を挟んで反対側）に飛散することになり、カッター取付部材よりも下流に飛散した端材は外方に簡単に吹き飛ばされる。
それゆえ、細長い端材が原因でカッター取付部材の動作に支障をきたすような不具合を激減させることができる。

また、上記発明において、スクライブヘッドのホルダーには、カッター取付部材を挟んで直線状に並べられる一対のガイドローラがそれぞれガイドローラ取付部材によって転動可能に支持されており、カバーは、ガイドローラ取付部材の片側側面に固定されるようにしてカッター取付部材の片側側面を囲うように取り付けられてもよい。
これにより、カバーによって、ガイドローラ取付部材とカッター取付部材との間隙の空間に細長い端材が入り込むことを困難にすることができる。

また、上記発明において、ガス吹出口およびカバーの開口が、加工される基板面に沿って横方向に細長く形成されてもよい。
これにより、パージガスは横方向の帯状の流れとなってカッターホイールの刃先周辺に吹き付けられて切り粉や端材を効果的に一掃させることができる。

本発明に係るスクライブ装置の一例を示す斜視図である。 図１のスクライブヘッドの斜視図である。 図１のスクライブヘッドを下側から見た拡大斜視図である。 図１のスクライブヘッドの一部断面図である。 カバーが取り付けられていない場合に、端材が間隙に入り込んだ状態を示す図である。 スクライブヘッドの他の一実施例を下側から見た斜視図である。 スクライブヘッドのさらに別の一実施例を下側から見た斜視図である。 従来のスクライブ装置の構成を説明する斜視図である。 従来のスクライブヘッドの要部を示す断面図である。

以下において、本発明のスクライブ装置を図１〜図４に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明に係るスクライブ装置の一例を示す斜視図である。また、図２〜図４は、図１のスクライブ装置におけるスクライブヘッドの斜視図、下側から見た拡大斜視図、一部断面図である。このスクライブ装置Ａは、ガラス基板Ｗを上面に載置するテーブル１を備えている。テーブル１は、回転駆動機構（図示外）により水平面内で左右に回転できるようになっている。

テーブル１を挟んで跨ぐように配置された両側の支持柱２、２と、Ｘ方向に延びるガイドバー３とによりブリッジ４が構成される。支持柱２は、Ｙ軸駆動機構（図示外）により、Ｙ方向のガイドとなるスライド部５に沿って移動するようにしてある。ブリッジ４にはスクライブヘッド７が取り付けられ、一方の支持柱２に支持されたＸ軸駆動機構により、ガイド６に沿ってＸ方向に移動できるようにしてある。
また、ガイドバー６の下部にはスクライブヘッド７のＸ方向の位置検出機構としてリニアスケールＳが設けられている。このリニアスケールＳには目盛が表示されており、この目盛をスクライブヘッド７に装備した光学検出部（図示外）により読み取ることにより、スクライブヘッド７のＸ方向の位置や移動距離が検出できるようになっている。

スクライブヘッド７には、図２〜図４に示すように、昇降駆動部８によって上下に移動するホルダー９が設けられている。ホルダー９の下部には、ベアリング１３が取り付けてあり、このベアリング１３を介して、カッター取付部材１０（ホルダージョイント）の上部に設けられた垂直な支持軸１２が軸支されることにより、カッター取付部材１０が回動するようにしてある。
カッター取付部材１０は、カッターホイール１１を両側から挟むようにしてその回転軸を支持するブロック体からなる。図９で説明したカッター取付部材２９と同様に、カッターホイール１１の回転軸の位置は、支持軸１２を垂直に下方へ延長した線上から外れるようにして椅子のキャスターと同様の動きをするようにしてある。

本実施例では、カッターホイール１１の前後の位置にガイドローラ１４、１４が一直線上に配置されてホルダー９に保持されるようにしている。このガイドローラ１４、１４は、カッターホイール１１の刃先よりもわずかに上方に後退した高さ位置にローラ面がくるようにローラ取付部材１４ａにより回転可能に支持されており、スクライブ溝を加工する際に、基板Ｗの凹凸の影響を低減するとともに、カッターホイール１１の刃先の基板Ｗに対する過度の食い込みが抑制されるようにしてある。また、基板Ｗの端縁外部からスクライブ溝の加工を行うためにカッターホイール１１を下降させた際、設定以上の降下があると、基板Ｗ側にあるガイドローラ１４が基板Ｗの端縁部分の上面に接触してそれ以上の降下を抑制する。これにより、カッターホイール１１の刃先が誤って傷つくことを低減するようにしている。
カッターホイール１１の転動方向はガイドローラ１４、１４に沿った方向、すなわちガイドバー３（図１参照）のガイド６の方向（Ｘ方向）に沿うようにしてある。

そして、スクライブヘッド７には、カッター取付部材１０（カッターホイール１１）の側方の位置にガス吹出口１６が設けられたガス吹出ノズル１５が取り付けられている。ガス吹出ノズル１５は、チューブ１８を介して圧縮空気供給源（図示外）に連結され、パージガスが供給されるようにしてある。なお、パージガスは圧縮空気に限られず、これに代えて乾燥窒素等を用いてもよい。
ガス吹出口１６は、カッターホイール１１に向けてパージガスが吹き出すようにしてある。本実施例では、ガス吹出口１６は、加工される基板Ｗの面に平行して横方向に細長く形成されている。

リニアスケールＳが設けてあるガイドバー３は、ガス吹出口１６からのパージガスの流れより上流になるようにしてあり、ガイドバー３にはパージガスが吹き付けられることはない。このようにすることで、リニアスケールＳに切り粉が付着して位置検出ができなくなる不具合を防ぐようにしている。

また、カッター取付部材１０の近傍で、カッター取付部材１０とガス吹出口１６との間には、カバー１７が設けられている。このカバー１７は、平面視が略コの字状の板材からなり、カッター取付部材１０の片側側面を囲うようにしてあり、基板Ｗ上でガス吹出口１６側とカッター取付部材１０側とを分離する仕切壁になるようにしてある。
カバー１７の両端は、ガイドローラ取付部材１４ａ、１４ａの側面（フレーム）に固定されている。カバー１７の下端縁には、ガス吹出口１６から吹き出される空気がカッターホイール１１の刃先部分に吹き付けられるのを阻害しないように切欠き１７ａ（開口）が設けられている。切欠き１７ａに代えて、カバー１７に孔を加工することで開口を形成してもよい。
なお、図４では説明の便宜上、ガイドローラ取付部材１４ａを省略して図示してあり、このガイドローラ取付部材１４ａに取り付けられるカバー１７の位置が２点鎖線で表示されている。
また、図２に示すようにスクライブヘッド７の中腹部分の内部を隠す壁板１９が設けてあり、切り粉が舞い上がった場合でもスクライブヘッド７の内部のメカニカルな運動機構に入り込まないようにしてある。

スクライブ装置Ａでは、カッターホイール１１を下降させてその刃先をテーブル１上の基板Ｗに押し当てた状態にし、スクライブヘッド７をガイド６に沿ってＸ方向に移動させることにより基板Ｗにスクライブ溝が形成される。
このスクライブ溝の加工の際に、カッターホイール１１の転動に伴って刃先部分に発生する切り粉や端材は、ガス吹出口１６から吹き出される圧縮空気の一部が切欠き１７ａを通過してカッターホイール１１に吹き付けられ、下流側に吹き飛ばされる。このとき切り粉がカッター取付部材１０やガイドローラ取付部材１４ａに当たって撥ね返ったとしても、カバー１７の存在により切り粉がカバー１７を超えてガス吹出口１６側（ガイドバー３側）に飛散することは完全に阻止できる。
さらに、スクライブによって細長い端材（例えば幅２ｍｍ×長さ５０ｍｍの端材）が発生した場合に、カッター取付部材１０とカバー１７との間隙（例えば最も広い間隙を１０ｍｍ以下にしてある）に、その長さの端材が入ることができないため、端材はカバー１７が取り付けられた側とは反対側に移動し、さらにパージガスで下流側に吹き飛ばされるので、カッター取付部材１０の近傍に入り込んでその場に留まることがなくなる。
これにより端材がスクライブヘッド７の内部のベアリングや運動機構部分に侵入して動作不良を起こすことを防止することができる。

図５は、比較例として、カバー１７を設けていなかったときに端材Ｈがガイドローラ取付部材１４ａとカッター取付部材１０との間隙に入り込んだ状態を示す図（下から見た図）である。カバー１７が存在しないので、細長い端材Ｈがカッター取付部材１０とガイドローラ取付部材１４ａとの間の間隙に入り込み、例えばベアリング１３（図４参照）の回転動作を妨害するようになる。このような状態になることでベアリングの回転が困難になり、スクライブに支障をきたす。これに対し、カバー１７を取り付けることでカッター取付部材１０とガイドローラ取付部材１４ａとの間に端材Ｈが入り込むトラブルは発生しなくなった。

また、本実施例では、ガス吹出口１６が、加工される基板Ｗの面に平行して横方向に細長く形成され、切欠き１７ａもそれに合わせて細長く形成されているので、吹き出される圧縮空気は帯状の流れとなってカッターホイール１１の刃先周辺に吹き付けられ、これにより切り粉などをきれいに一掃させることができる。

なお、ガス吹出ノズル１５は、図６に示すように、チューブ状の形態にしてその吹出口１６を円形にすることも可能である。

また、上記実施例では、スクライブヘッド７のカッターホイール１１がガイドバー３に沿ってＸ方向に転動するようにしたが、図７に示すように、カッターホイール１１がガイドバー３と直交するＹ方向に転動するように形成することもできる。この場合は、スクライブ溝を加工する際に、図１で示したブリッジ４をＹ方向に移動させるか、あるいはテーブル１をＹ方向に移動できる駆動機構を設けるようにして行う。このときは、ガイドバー３とカッターホイール１１の間に一方のガイドローラ１４が存在するような位置関係になるので、例えば、図７に示すように、ガイドバー３とカッター取付部材１０との間の斜め側方の位置にガス吹出口１６を配置し、切欠き１７ａに向けて吹き出すようにする。

以上、本発明の代表的な実施例について説明したが、本発明は必ずしも上記の実施例構造のみに特定されるものではない。例えば、ガイドローラ１４、１４は省略してもよい。 その場合は、ホルダー９の下面にカバー１７を固定すればよい。
また、カバー１７の形状も、平面視でコの字状に代えて、半円状にすることもできる。その他本発明では、その目的を達成し、請求の範囲を逸脱しない範囲内で適宜修正、変更することが可能である。

本発明は、ガラス基板、半導体基板等の脆性材料基板にスクライブ溝を形成するためのスクライブ装置に適用することができる。

Ａ スクライブ装置
Ｗ 脆性材料基板（ガラス基板）
１ テーブル
２ 支持柱
３ ガイドバー
６ ガイド
７ スクライブヘッド
９ ホルダー
１０ カッター取付部材
１１ カッターホイール
１２ 支持軸
１３ ベアリング
１５ ガス吹出ノズル
１６ ガス吹出口
１７ カバー
１７ａ 切欠き（開口）

Claims (3)

1. カッターホイールを転動可能に保持するカッター取付部材と、前記カッター取付部材に形成された支持軸を、ベアリングを介して回動可能に支持するホルダーとを備えたスクライブヘッドを有し、
   前記スクライブヘッドは、当該スクライブヘッドを基板面に沿って移動させるためのガイドバーに支持され、前記カッターホイールを加工対象の基板上で転動させることによりスクライブ溝を形成するスクライブ装置において、
   前記スクライブヘッドには、前記カッター取付部材の側方から前記カッターホイールに向けてパージガスを吹き付けるガス吹出口が設けられ、
   さらに前記ガス吹出口と前記カッター取付部材との間には、端材の侵入を阻止するための仕切壁をなすとともに、前記カッターホイールに向かうパージガスを、前記基板面に沿って通過させる開口を設けたカバーが取り付けられることを特徴とするスクライブ装置。
2. 前記スクライブヘッドのホルダーには、前記カッター取付部材を挟んで直線状に並べられる一対のガイドローラがそれぞれガイドローラ取付部材によって転動可能に支持されており、
   前記カバーは、前記ガイドローラ取付部材の片側側面に固定されるようにしてカッター取付部材の片側側面を囲うように取り付けられる請求項１に記載のスクライブ装置。
3. 前記ガス吹出口および前記カバーの開口が、加工される基板面に沿って横方向に細長く形成されている請求項１または請求項２のいずれかに記載のスクライブ装置。
   

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