JP5287945B2

JP5287945B2 - ホルダユニット、スクライブヘッド及びスクライブ装置

Info

Publication number: JP5287945B2
Application number: JP2011156398A
Authority: JP
Inventors: 正男山本
Original assignee: Mitsuboshi Diamond Industrial Co Ltd
Current assignee: Mitsuboshi Diamond Industrial Co Ltd
Priority date: 2011-07-15
Filing date: 2011-07-15
Publication date: 2013-09-11
Anticipated expiration: 2028-06-23
Also published as: JP2012006396A

Description

本発明は脆性材料基板にスクライブラインを形成するために用いられるホルダユニット、スクライブヘッド及びスクライブ装置に関するものである。

従来、液晶表示パネルや液晶プロジェクタ基板等のフラットパネルディスプレイ等では、製造過程においてマザーガラス基板が貼り合わされた後に所定の大きさの単個のパネルに成るように分断される。このマザーガラス基板等の脆性材料基板の分断には、スクライブ工程とブレイク工程があり、スクライブ工程ではスクライブ装置が用いられる。

図１は特許文献１に示されているスクライブ装置を示す斜視図である。このスクライブ装置１００は、移動台１０１が一対の案内レール１０２ａ、１０２ｂに沿って、ｙ軸方向に移動自在に保持されている。ボ−ルネジ１０３は移動台１０１と螺合している。ボールネジ１０３はモータ１０４の駆動により回転し、移動台１０１を案内レール１０２ａ，１０２ｂに沿ってｙ軸方向に移動させる。移動台１０１の上面にはモータ１０５が設けられている。モータ１０５はテーブル１０６をｘｙ平面で回転させて所定角度に位置決めするものである。脆性材料基板１０７はこのテーブル１０６上に載置され、図示しない真空吸引手段などにより保持される。スクライブ装置１の上部には、脆性材料基板１０７のアライメントマークを撮像する２台のＣＣＤカメラ１０８が設けられている。

スクライブ装置１００には、移動台１０１とその上部のテーブル１０６をまたぐようにブリッジ１１０がｘ軸方向に沿って支柱１１１ａ，１１１ｂにより架設されている。スクライブヘッド１１２はブリッジ１１０に設けられたガイド１１３に沿ってｘ軸方向に移動可能となっている。モータ１１４はスクライブヘッド１１２をｘ軸方向に沿って移動させるものである。

スクライブ装置のスクライブヘッド１１２には、ホルダジョイント１２０を介してチップホルダ（以下、単に「ホルダ」という）１０が取付けられる。図２は特許文献１によるホルダを示す図であり、図３はその斜視図である。これらの図に示すように、ホルダ１０は略円筒形の部材であって、その一端には略正方形状の平坦部１１ａ，１１ｂがいずれも中心軸に平行に設けられる。ホルダ１０はこの平坦部の間に中心軸に沿った切欠き１２を有しており、平坦部１１ａ，１１ｂの下端にはその面に垂直な方向のピン溝１３を有している。スクライビングホイール（「カッターホイール」ともいう）１４は例えばホイール径が２．５ｍｍ、厚さ０．５ｍｍ程度の円板状の形状を有し、円周部分の断面が円錐形に形成され、中心に貫通孔を有する円盤状又はドーナツ状であり、単にチップとも呼ばれる。スクライビングホイール１４は、ピン溝１３に挿入されたピン１５を中心の貫通孔に貫通させることによって、回転自在に保持される。ピン１５をピン溝１３に挿入しスクライビングホイール１４を保持した後は、スクライビングホイールの交換を要する場合にもスクライビングホイールを取り外さず、ホルダと共に交換される。一方ホルダ１０の他端には位置決め用の取付部１６が設けられている。取付部１６はホルダ１０を切欠いて形成され、傾斜部１６ａ及び平坦部１６ｂを有する。平坦部１６ｂはホルダの軸と平行であり、且つ下方の平坦部１１ａ，１１ｂとは垂直となっている。ホルダ１０はその上部の取付部１６が磁性体金属で構成されている。

スクライブヘッド１１２はその内部に、ホルダ１０の昇降動作を可能とする昇降部、例えば空気圧制御を用いるエアーシリンダーやリニアモータによる電動昇降部などが設けられている。スクライブ装置は昇降部によりスクライビングホイール１４を脆性材料基板の表面上を適切な荷重にて圧接し転動していき、スクライブラインを形成する。

図４は従来のホルダジョイント１２０を示す図であり、図５はこのホルダジョイント１２０にホルダ１０を挿入する状態を示す斜視図である。これらの図に示すようにホルダジョイント１２０は上部にベアリング１２１ａ，１２１ｂを有しており、下方がホルダ１０を保持する保持部１２２となっている。ホルダジョイント１２０の保持部１２２には、図示のように円形の開口１２３が形成されており、その内側に磁石１２４が埋設されている。又この開口１２３の内部には中心軸から隔てた位置に中心軸と垂直な平行ピン１２５が設けられる。平行ピン１２５は円柱の部材であって、ホルダ１０の傾斜部１６ａに接してホルダ１０を位置決めするものである。

このホルダ１０をホルダジョイント１２０に取付ける際には、図５に示すようにホルダジョイントの開口１２３にホルダ１０をその取付部１６から挿入する。そうすればホルダ１０の先端部が磁石１２４によって吸引され、更に傾斜部１６ａが平行ピン１２５に接触して位置決め固定される。図６はホルダジョイント２０にホルダ１０が取付けられた状態を示す部分断面図、図７はホルダジョイント１２０が取付けられたスクライブヘッド１１２の一部を示す図である。ホルダ１０は磁石１２４によって吸引されているだけであるため、取付けが極めて容易であり、所定の位置に固定される。取り替える場合にはホルダ１０を引っ張って取り外している。

特許国際公開ＷＯ２００７／０６３９７９

従来のホルダ１０は、ホルダジョイント１２０に取付けてホルダユニット１３０が構成される。ホルダユニット１３０をスクライブヘッド１１２に取付けてスクライブする場合には、スクライビングホイールを脆性材料基板に押圧しつつ移動させる。このときスクライブラインが湾曲していれば、ホルダを保持するホルダジョイント１２０にもねじれの力が加わる。このため一旦湾曲したスクライブラインを形成した後では、直線スクライブをする場合であってもスクライブラインの位置精度が低下するという欠点があった。またホルダがホルダジョイントの開口１２３の内側にくい込むため、取り外すことが難しくなる。特にロボット等の自動ツールチェンジャーを用いてホルダを交換する場合には、ホルダの取り外しが難しくなるという欠点があった。

本発明はこのような問題点に着目してなされたものであって、ホルダをホルダジョイントに確実に保持でき、スクライブラインの位置精度を向上させると共に、容易に着脱できるようにしたホルダジョイント、及びこれとホルダを含むホルダユニットやスクライブヘッドを提供することを目的とする。

この課題を解決するために、本発明のホルダユニットは、ホルダジョイントと、前記ホルダジョイントに取付けられたスクライブライン形成用のスクライビングホイールを備えたホルダと、を具備するホルダユニットであって、前記ホルダジョイントは、一端に設けられた開口と、前記開口の内側に埋設された磁石と、前記開口を側方より貫く貫通孔と、前記貫通孔に挿入され保持されるピンと、を有するものであり、前記ホルダは、磁性体金属で構成され、前記ホルダジョイントの前記ピンに接触する傾斜面を有する取付部と、下端に回動自在に設けられたスクライビングホイールと、を有し、前記ホルダは、前記ピンと前記ホルダの取付部の傾斜面との接触により位置決めされて前記ホルダジョイントに取付けられるホルダユニットであって、前記ホルダは、円柱状部材であり、前記ホルダジョイントの開口は、前記ホルダの円柱の外径より大きい円周部分と、円柱の外径より小さい円周部分を含むものである。

本発明によるスクライブ装置に用いられるスクライブヘッドは、前記ホルダユニットを上下動自在に保持する昇降部を有するものであってもよい。

本発明による脆性材料基板のスクライブに用いられるスクライブ装置は、前記スクライブヘッドと、前記スクライブヘッドを脆性材料基板と脆性材料基板の平面方向において相対的に移動する相対移動部と、を有するものであってもよい。

このような特徴を有する本発明によれば、ホルダジョイントの開口はホルダの円柱の外径より大きい円周部分と、外径より小さい円柱部分を設けたので、ホルダを確実に保持することができる。又ホルダジョイントからホルダを容易に取付けたり取り外すことができる。従ってロボットや自動ツールチェンジャーを用いてホルダの着脱が自在になるという効果が得られる。

図１は従来のスクライブ装置の全体構成を示す斜視図である。図２はホルダの構成を示す図である。図３はホルダを示す斜視図である。図４は従来のホルダジョイントを示す図である。図５は従来のホルダジョイントにホルダを挿入するときの斜視図である。図６はホルダを挿入した状態を示すホルダジョイントの一部断面図である。図７はホルダジョイントをスクライブヘッドに取付けた状態を示す図である。図８は本発明の実施の形態によるスクライブ装置の全体構成を示す斜視図である。図９は本発明の実施の形態のホルダジョイントを示す図である。図１０は本発明の実施の形態のピンを示す斜視図である。図１１Ａは本発明の実施の形態のホルダジョイントの開口を示す図である。図１１Ｂはホルダジョイントの開口の他の形態を示す図である。図１２は本発明の実施の形態によるホルダジョイントの組立を示す斜視図である。図１３Ａは本発明の実施の形態においてホルダジョイントにホルダを挿入・固定する直前の状態を示す部分断面図である。図１３Ｂは本発明の実施の形態においてホルダジョイントにホルダを挿入・固定した状態を示す部分断面図である。図１３Ｃは本発明の実施の形態においてホルダジョイントからホルダを取り外した状態を示す部分断面図である。図１４は本発明の実施の形態のスクライブヘッドを示す斜視図である。

図８は本発明の実施の形態によるスクライブヘッドを用いたスクライブ装置を示す斜視図である。このスクライブ装置において、前述した従来例と同一部分は同一符号を付している。本実施の形態によるスクライブ装置１は、移動台１０１が一対の案内レール１０２ａ、１０２ｂに沿って、ｙ軸方向に移動自在に保持されている。ボ−ルネジ１０３は移動台１０１と螺合している。ボールネジ１０３はモータ１０４の駆動により回転し、移動台１０１を案内レール１０２ａ，１０２ｂに沿ってｙ軸方向に移動させる。移動台１０１の上面にはモータ１０５が設けられている。モータ１０５はテーブル１０６をｘｙ平面で回転させて所定角度に位置決めするものである。脆性材料基板１０７はこのテーブル１０６上に載置され、図示しない真空吸引手段などにより保持される。スクライブ装置１の上部には、脆性材料基板１０７のアライメントマークを撮像する２台のＣＣＤカメラ１０８が設けられている。

スクライブ装置１には、移動台１０１とその上部のテーブル１０６をまたぐようにブリッジ１１０がｘ軸方向に沿って支柱１１１ａ，１１１ｂにより架設されている。スクライブヘッド１１２はブリッジ１１０に設けられたガイド１１３に沿ってｘ軸方向に移動可能となっている。モータ１１４はスクライブヘッド１１２をｘ軸方向に沿って移動させるものである。スクライブヘッド１１２の先端部には、後述するホルダ１０がホルダジョイント２０を介して取付けられている。ここでモータ１０４と案内レール１０２ａ，１０２ｂ、ボールネジ１０３はテーブルをｙ軸方向に移動させる移動部であり、ブリッジ１１０、支柱１１１ａ，１１１ｂ、ガイド１１３はスクライブヘッドをｘ軸方向に移動させる移動部であり、モータ１０５はテーブルを回転させる回転部であって、これらが相対移動部を構成している。

次にスクライブヘッドに取付けられるホルダユニットの構成について説明する。ホルダユニット３０はホルダジョイント２０とホルダ１０によって構成されるが、ホルダ１０自体の構成は前述した従来例と同様であり、詳細な説明を省略する。ホルダ１０は図２，図３に示すように略円柱形の部材であって、その下端にはスクライビングホイール１４を回転自在に保持しており、他端には位置決め用の取付部１６が設けられている。

次に本実施の形態のホルダジョイント２０について説明する。図９は本実施の形態のホルダジョイント２０を示す図である。図９に示すように、ホルダジョイント２０は上部にベアリング２１ａ，２１ｂを有しており、下方がホルダを保持する保持部２２となっている。ホルダジョイント２０の保持部２２には、図示のように下方より円形の開口２３が形成されており、その内側に磁石２４が埋設されている。ホルダジョイント２０の保持部２２には、円形の開口２３を貫通する貫通孔２２ａが設けられている。又保持部２２には、貫通孔２２ａと中心軸をそろえて左右に浅い円形の窪み２２ｂ，２２ｃが夫々設けられる。一方の窪み２２ｂの内部には、図９に示すように小さい円形の窪み２２ｄが設けられている。この窪み２２ｄは小さい鋼球等の球体を保持するためのものである。又この開口２３の内部には中心軸から隔てた位置に中心軸と垂直なピン２５が設けられる。ピン２５はホルダ１０の傾斜部１６ａに接してホルダ１０を位置決めするものである。

さて本実施の形態のホルダジョイントのピン２５について更に詳細に説明する。ピン２５は例えば図１０に斜視図を示すように、略円柱形の部材であり、長手方向にピン２５の軸に沿って切り欠かれた第１の平面部２５ａを有している。又ピン２５の一端に切欠き２５ｂが形成され、平面部２５ａに垂直な第２の平面部２５ｃが設けられる。ピン２５の平面部２５ａと２５ｃとは、必ずしも直角である必要はない。

次に開口２３の形状とホルダ１０の径について説明する。開口２３の径はホルダ１０の外径と同一ではなく、わずかに大きくすると共に、２つの同一径部分を設けた形状とする。即ち図１１Ａに示すように、開口２３の外周のうち領域Ｌ１はホルダ１０の外周よりやや大きい径とし、更にＬ２，Ｌ３はホルダ１０の外周と同径、領域Ｌ２，Ｌ３の間の領域Ｌ４はホルダ１０より小さい径とする。こうすればホルダ１０と開口２３との間に寸法上の誤差があっても、少なくとも図中で２点（Ｌ４の両端）で接することとなる。これは実際にはホルダ１０が紙面に沿って垂直な２本の線上で開口２３の内壁と接することとなり、保持を確実にすると共に、交換を容易にすることができる。尚、領域Ｌ１とＬ４のみとすることもできる。もし着脱の容易さだけを考慮するとした場合、図１１Ｂに示すようにホルダの外形よりわずかに大きい外形としておくだけでもよい。

ホルダジョイント２０の組立時には、図１２に示すようにあらかじめピン２５を一方の窪み２２ｂより貫通孔２２ａに挿入する。このとき平面部２５ａをホルダジョイントの開口２３の向きに約４５°程度に保持し、更に第２の平面部２５ｃを窪み２２ｄに対向させる。そして鋼球２６を窪み２２ｄと切欠き２５ｂで形成される空間内に収納する。更にピン２５が貫通孔２２ａから脱落しないように、一対の円板形の蓋２７ａ，２７ｂを窪み２２ｂ，２２ｃに被せて接着する。こうすれば鋼球２６は、ピン２５の切欠き２５ｂと小径の窪み２２ｄ及び蓋２７ａで形成される空間に閉じ込められ、鋼球２６が移動する範囲内で、ピン２５を一定角度で回動させることができる。ここで鋼球２６と窪み２２ｄ、蓋２７ａとは、ピン２５の回動範囲を規制する規制手段を構成している。ピン２５の回動角度の範囲内には、第１の平面部２５ａとホルダ１０の取付部の傾斜面１６ａとが平行になる角度を含むようにしておく。

このようにホルダジョイント２０を構成した後、前述したホルダ１０をホルダジョイント２０に取付ける。取付時には、図１３Ａに示すようにホルダジョイント２０の開口２３にホルダ１０をその取付部１６から矢印に示すように挿入する。挿入していくと取付部１６の傾斜部１６ａがピン２５の平面部２５ａと接し、図１３Ｂに示すようにわずかにピン２５が回動するため、容易に平面部２５ａを取付部１６の傾斜部１６ａに面接触させることができ、磁石２４によってホルダ１０を固定することができる。ホルダ１０は磁石２４によって吸引されているだけであるため、取付けが極めて容易であり、所定の位置に固定される。

図１４は、スクライブヘッド１１２の斜視図である。スクライブヘッド１１２のサーボモータ４１は、回転軸を下側に突出させた倒立状態で載置板４２を介して取付板４３に取り付けられている。サーボモータ４１の回転軸には、円筒カム４４が回転軸と一体的に回転するように取り付けられている。円筒カム４４の下面は、水平状態に対して傾斜状態になったカム面４４ａになっている。

また、スクライブヘッド１１２は、下部にリニアベアリング４５を有しており、このリニアベアリング４５に、ホルダ部材４６が、上下方向にスライド可能に保持されている。リニアベアリング４５には、円筒カム４４のカム面４４ａに当接するカムフォロア４７が、ホルダ部材４６と一体的に設けられている。カムフォロア４７は、回転可能になったローラ形状になっている。ホルダ部材４６と取付板４３との間には、ホルダ部材４６を取付板４３に対して上方に向かって付勢する弾性体、例えばコイルスプリング４８が設けられている。コイルスプリング４８はホルダ部材４６を上方に付勢することによって、カムフォロワ４７をカム面４４ａに圧接している。ここでサーボモータ４１、円筒カム４４、リニアベアリング４５、ホルダ部材４６、カムフォロア４７、コイルスプリング４８はホルダユニット３０を昇降させる昇降部を構成している。

このように構成されたスクライブ装置１において、昇降部によりスクライビングホイール１４を脆性材料基板の表面上を適切な荷重にて圧接し転動していき、スクライブラインを形成する。本実施の形態では、前述したホルダジョイント２０のピン２５の平面部２５ａがホルダ１０の傾斜部１６ａと面で接しているため保持位置を保つことができ、湾曲したスクライブラインを形成しても取付位置が動くことはない。

さて所定時間スクライブした後は、ホルダ１０を交換する必要がある。このときロボットアーム等でホルダ１０を図１３Ｃに示すように下向きに引き出す。このときピン２５は回動自在であるため、横向きの力がスクライブ時に加わっていたとしても容易にホルダ１０を取り外すことができる。このためホルダ１０の交換は容易であり、支障なくオートチェンジャー等を用いることができる。

尚本実施の形態では、ピン２５は円柱状で長手方向に一部を切り欠いて平面部２５ａを形成しているが、多角柱、例えば四角柱の部材を用いて構成することもできる。この場合には少なくとも両端部の４隅は円形に加工し、貫通孔２２ａ内で回動自在としておく。又両端部のみを円柱形として回動自在となるようにしてもよい。

本実施の形態ではピン２５に第２の平面部２５ｃを設け、鋼球２６によってピンの回動範囲を規制するようにしているが、これは一例であり、ピンの回動範囲を規制することができる他の方法を用いてもよい。例えばピン２５の一端に突起を設け、この突起が窪み２２ｄ内で動ける範囲をピン２５の回動範囲として回動範囲を規制するようにしてもよい。

又本実施の形態ではピン２５に第２の平面部２５ｃを設けているが、第１の平面部２５ａに接するように鋼球２６を保持しておくようにすれば回動範囲が規制されるため、必ずしも切欠き２５ｂや平面部２５ｃを設ける必要はない。又本実施の形態では鋼球２６を用いているが、任意の材料の球体を用いてもよい。

本発明は脆性材料基板にスクライブラインを形成するスクライブ装置に用いられ、ホルダの交換を容易にするホルダユニットに関するものであり、ホルダの取付位置を安定化でき、交換を自動化することができる。従ってスクライブ装置に広く利用することができる。

１スクライブ装置
１０ホルダ
１１ａ，１１ｂ，１６ｂ平坦部
１２切欠き
１３ピン溝
１４スクライビングホイール
１５スクライビングホイール用ピン
１６取付部
１６ａ傾斜部
２０ホルダジョイント
２１ａ，２１ｂベアリング
２２保持部
２２ａ貫通孔
２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ窪み
２３開口
２４磁石
２５ピン
２５ａ，２５ｃ平面部
２５ｂ切欠き
２６鋼球
１１２スクライブヘッド

Claims

ホルダジョイントと、前記ホルダジョイントに取付けられたスクライブライン形成用のスクライビングホイールを備えたホルダと、を具備するホルダユニットであって、
前記ホルダジョイントは、
一端に設けられた開口と、
前記開口の内側に埋設された磁石と、
前記開口を側方より貫く貫通孔と、
前記貫通孔に挿入され保持されるピンと、を有するものであり、
前記ホルダは、
磁性体金属で構成され、前記ホルダジョイントの前記ピンに接触する傾斜面を有する取付部と、
下端に回動自在に設けられたスクライビングホイールと、を有し、
前記ホルダは、前記ピンと前記ホルダの取付部の傾斜面との接触により位置決めされて前記ホルダジョイントに取付けられるホルダユニットであって、
前記ホルダは、円柱状部材であり、
前記ホルダジョイントの開口は、前記ホルダの円柱の外径より大きい円周部分と、円柱の外径より小さい円周部分を含むものであるホルダユニット。
スクライブ装置に用いられるスクライブヘッドであって、
請求項１記載のホルダユニットを上下動自在に保持する昇降部を有するスクライブヘッド。
脆性材料基板のスクライブに用いられるスクライブ装置であって、
請求項２記載のスクライブヘッドと、
前記スクライブヘッドを脆性材料基板と脆性材料基板の平面方向において相対的に移動する相対移動部と、を有するスクライブ装置。