JP5349550B2 - スクライブ装置 - Google Patents

Description

本発明は、スクライブ装置、特に、ワークである脆性材料基板に複数のスクライブラインを形成するためのスクライブ装置に関する。

例えばガラス基板を分断する場合、カッタホイール等のツールの刃先をガラス基板に圧接し、この刃先をスクライブ予定ラインに沿って移動させることによって、スクライブラインが形成される。次に、スクライブラインに沿ってガラス基板に所定の力を加えることによって、ガラス基板が分断される。

以上のようなガラス基板の分断に際して、例えば特許文献１に示されるようなスクライブ装置が用いられる。この特許文献１に示された装置は、例えば、２枚のガラス基板が貼り合わされたＬＣＤ基板を分断するための装置であり、２つのスクライブヘッドと、保持搬送手段と、を備えている。２つのスクライブヘッドは、基板の表面及び裏面のそれぞれをスクライブするために上下に対向して設けられている。また、保持搬送手段は、２つのスクライブヘッドの間に基板を搬送する。

特許文献１に示された装置では、上下のガラス基板の同じ位置にスクライブラインを形成する場合と、上下のガラス基板の異なる位置にスクライブラインを形成する場合がある。

上下のガラス基板に対して同じ位置にスクライブラインを形成する場合は、それぞれにカッタホイールが装着されたスクライブヘッドを上下から両ガラス基板を挟み込むようにして押圧し、スクライブラインが形成される。

一方、上下のガラス基板の異なる位置にスクライブラインを形成する場合は、一方のスクライブヘッドが装着されたブリッジを移動させ、上下のスクライブヘッドによって、基板表面と裏面とで別の位置にスクライブラインが形成される。

また、特許文献２には、加工時間の短縮を目的とした基板分断方法が示されている。ここでは、マザー基板から複数の単位基板を切り出す際に、カッタホイールの基板への押圧が途切れないように、スクライブヘッドを一筆書きで移動させて加工するようにしている。

ＷＯ ０２／０５７１９２ Ａ１ ＷＯ ２００５／１１３２１２ Ａ１

特許文献１及び２に示された従来のスクライブ装置では、スクライブヘッドの移動方向が変更されたときに、変更された移動方向にカッタホイールをスムーズに追従させる必要がある。そこで、カッタホイールが取り付けられたホルダは、ホルダ保持部材に対して、基板表面に垂直な軸回りに回転自在に支持されている。

一方で、特に、スクライブラインによって分断された断面が、そのまま製品の断面となって表れるような場合は、加工されたスクライブラインのうねりは避けなければならない。スクライブラインのうねりを避けるためには、カッタホイールが取り付けられたホルダの回転は規制されているのが望ましい。

本発明の課題は、スクライブラインの種類に応じて、適切なスクライブヘッドを用いてスクライブラインを形成することができるスクライブ装置を提供することにある。

第１発明に係るスクライブ装置は、ワークである脆性材料基板に複数のスクライブラインを形成するための装置であって、第１スクライブヘッドを有し脆性材料基板に第１スクライブラインを形成する第１スクライブユニットと、第２スクライブヘッドを有し脆性材料基板に第２スクライブラインを形成する第２スクライブユニットと、を備えている。第１スクライブヘッドは、第１ホルダ保持部材と、先端にカッタが装着可能であり第１ホルダ保持部材に対してワーク表面に垂直な軸回りに回転自在に支持された第１ホルダと、を有する。第２スクライブヘッドは、第２ホルダ保持部材と、先端にカッタが装着可能であり第２ホルダ保持部材に対してワーク表面に垂直な軸回りの回転が規制された第２ホルダと、を有する。

ここでは、スクライブヘッドの移動方向を変更してスクライブラインを形成する場合は、第１スクライブユニットを使用することによって、カッタの装着された第１ホルダが第１スクライブヘッドの動きにスムーズに追従してスクライブラインを形成することができる。また、直線のスクライブラインを形成する場合は、第２スクライブユニットを使用することによって、カッタの装着された第２ホルダの回転が規制され、うねりの抑えられたスクライブラインを形成することができる。

第２発明に係るスクライブ装置は、第１発明の装置において、第１スクライブユニットと第２スクライブユニットとの間に、脆性材料基板の姿勢を変更するための姿勢変更手段をさらに備えている。

例えば、互いに直交するｘ方向及びｙ方向のスクライブラインを脆性材料基板に形成する場合、第１スクライブユニットでｘ方向のスクライブラインが形成された後、姿勢変更手段において脆性材料基板がテーブル面上で９０度回転させられる。そして、第２スクライブユニットにおいてｙ方向のスクライブラインが形成される。このため、効率的に加工を行うことができる。

第３発明に係るスクライブ装置は、第１又は第２発明の装置において、第１スクライブユニットは、加工される脆性材料基板を挟んで第１スクライブヘッドに対向して配置された第３スクライブヘッドをさらに有している。そして、第３スクライブヘッドは、第３ホルダ保持部材と、先端にカッタが装着可能であり第３ホルダ保持部材に対してワーク表面に垂直な軸回りに回転が規制された第３ホルダと、を有し、脆性材料基板に第３スクライブラインを形成する。

ここでは、第１スクライブユニットにおいては、基板の両面にスクライブラインを形成することができる。このとき、基板の一方の面にはスクライブヘッドの移動方向が変更されるスクライブラインをスムーズに形成でき、基板の他方の面にはうねりの抑えられた直線のスクライブラインを形成することができる。

第４発明に係るスクライブ装置は、第１から第３発明のいずれかの装置において、第２スクライブユニットは、加工される脆性材料基板を挟んで第２スクライブヘッドに対向して配置された第４スクライブヘッドをさらに有している。そして、第４スクライブヘッドは、第４ホルダ保持部材と、先端にカッタが装着可能であり第４ホルダ保持部材に対してワーク表面に垂直な軸回りに回転が規制された第４ホルダと、を有し、脆性材料基板に第４スクライブラインを形成する。

ここでは、基板の表裏に、うねりの抑えられた直線のスクライブラインを形成することができ、品質の安定したスクライブラインを効率良く形成できる。

以上のように、本発明では、スクライブラインの種類に応じて、適切なスクライブヘッドを用いてスクライブラインを形成できる。

本発明の一実施形態によるスクライブ装置で加工する基板の一例を示す図。 前記スクライブ装置におけるスクライブラインについて説明する図。 本発明の一実施形態によるスクライブ装置で加工する基板の一例を示す図。 前記スクライブ装置の概略平面図。 前記スクライブ装置の概略正面図。 スクライブヘッドの外観斜視図。 スクライブヘッドの一部断面図。 キングピン組立体の部分断面図。

以下では、液晶表示パネル製造用のマザー基板を分断する場合のスクライブ装置を例にとって説明する。

［ワーク］
まず、加工対象としてのワークについて説明する。図１に示すように、液晶表示パネル製造用のマザー基板ＭＧは、複数の単位表示パネル（単位基板）のパターンＰが形成された２つの基板Ｇ１，Ｇ２（図２参照）を貼り合わせて構成されている。具体的には、図２に示すように、複数のカラーフィルタが形成された第１基板（ＣＦ側基板ともいう）Ｇ１と、複数のＴＦＴ及び端子領域が形成された第２基板（ＴＦＴ基板ともいう）Ｇ２とが、液晶を封入するシール材を挟んで貼り合わされている。ここでは、第２基板Ｇ２の端子領域Ｔ（図１の拡大図において、端子の一部を仮想線で示している）は、内部のＴＦＴと外部機器との間で信号線が接続される領域であることから、分断の最終段階で外部に露出させる必要がある。

一方、２つの基板Ｇ１，Ｇ２間に液晶を封入するシール材とは別に、マザー基板ＭＧの外周縁部に外部シール１が設けられている。この外部シール１は、マザー基板ＭＧを分断する際に発生する切り片が飛散しないように、２枚の基板Ｇ１，Ｇ２を接着するためのシールである。

このようなマザー基板ＭＧをｘ方向にスクライブする際には、図１に示すように、下面のＴＦＴ基板Ｇ２上に形成された電極端子２を露出させる必要がある。なお、図１において、実線Ｓ１は上方のカッタによるスクライブラインであり、破線Ｓ２は下方のカッタによるスクライブラインである。したがって、ＣＦ基板Ｇ１のスクライブラインＳ１とＴＦＴ基板Ｇ２のスクライブラインＳ２の位置を端子分だけわずかに異ならせたスクライブが必要となる。しかし、スクライブラインをずらせる場合であっても、マザー基板ＭＧの端部から外部シール１の内端までは上下のスクライブラインＳ１，Ｓ２を合わせてスクライブする必要がある。仮に、図２（ａ）（ｂ）に示すように、マザー基板ＭＧの端部から外部シール１まで、上下のスクライブラインＳ１，Ｓ２を合わせなかった場合、外部シール１が２つの基板Ｇ１，Ｇ２間に残ってしまう。すると、外部シール１が残った部分において、ＣＦ基板Ｇ１とＴＦＴ基板Ｇ２とが貼り合わせされたままとなり、端子部分を露出することができない。したがって、前述のように、マザー基板ＭＧの端部から外部シール１の内端までは上下のスクライブラインＳ１，Ｓ２を合わせてスクライブし、その後、上下のスクライブラインＳ１，Ｓ２をずらす必要がある。なお、図２（ｂ）は同図（ａ）のＡ矢視図である。

また、図３に示すように、ｙ方向にスクライブする場合の上下のスクライブラインＳ４，Ｓ５は、スクライブラインの始点から単位基板Ｐの完成品の断面となるため、分断面の品質劣化を抑えるために、スクライブラインにうねりが生じるのを避ける必要がある。

［スクライブ装置の全体構成］
本実施形態のスクライブ装置は、以上のようなワークに、スクライブラインＳ１〜Ｓ４を形成し、複数の単位基板Ｐに分断するための装置であり、全体構成を図４及び図５に示している。図４は装置全体の概略を示す平面図であり、図５は装置の一部を模式的に示した正面図である。

図４に示すように、スクライブ装置１０は主に、第１スクライブユニット１１と、２つの第２スクライブユニット１２と、基板姿勢変更装置１３と、を有している。また、これらの装置間で基板を搬送するための搬送機構（図示せず）が設けられている。第１スクライブユニット１１の搬送方向上流側には、待機テーブル１５が設けられている。また、基板姿勢変更装置１３の搬送方向上流側及び下流側には、それぞれ姿勢変更用のテーブル１６，１７が設けられている。なお、この実施形態では、基板姿勢変更装置１３の搬送方向下流側において２列の加工ラインが配置されているが、１列の加工ラインを配置してもよい。１列の加工ラインの場合は、１つの第２スクライブユニット１２が設けられる。

第１スクライブユニット１１は、搬入されてきたマザー基板ＭＧに対してｘ方向のスクライブラインを形成する。また、第２スクライブユニット１２は、ｘ方向のスクライブ及び分断処理が実行された基板に対してｙ方向のスクライブラインを形成する。

図５に示すように、各スクライブユニット１１，１２には、基板を挟んで対向する1対のスクライブヘッドＳＨが設けられている（図５ではスクライブヘッドを構成するカッタホイールのみを示している）。なお、スクライブヘッドＳＨの詳細については後述する。本装置では、上下のスクライブヘッドＳＨによって、上下の基板に同時にスクライブラインを形成することにより、別工程としてのブレーク工程を実行することなく基板を分断することが可能である。図５（ａ）はスクライブ処理を模式的に示したものであり、同図（ｂ）は分断後の基板を示している。このような装置構成によって、基板の表裏にスクライブラインを形成するための反転工程や、スクライブラインを形成した後のブレーク工程が不要になる。

［スクライブヘッド］
本装置では、第１及び第２スクライブユニット１１，１２のそれぞれに２つのスクライブヘッドが設けられている。各スクライブヘッドの構成は、後述するように、カッタホイールが取り付けられたホルダが自由に回転するか、ホルダの回転が規制されているかの違いはあるが、他の構成はすべて同じである。以下、スクライブヘッドの基本構成を図６〜図８に基づいて説明する。

スクライブヘッド２０は、マザー基板ＭＧにスクライブラインＳ１〜Ｓ４を形成するために用いられ、スクライブ装置１０に設けられたガイドバー１１ａ，１２ａ（図４参照）に沿って水平方向に移動可能である。スクライブヘッド２０は、内部に旋回モータ組立体やボールネジ等の機構（図示せず）が配置されたベース部材２１と、ベース部材２１の上部に装着された押圧用モータ２２と、ホルダ保持部材２３と、ホルダ２４を有するキングピン組立体２５と、を備えている。

＜ホルダ保持部材＞
ホルダ保持部材２３は、図７に示すように、円筒部材２８と、円筒部材２８の内面に挿入されたカラー２９と、ヘッドカバー３０と、を有している。円筒部材２８はヘッド部材２１の下方に支持されている。ヘッドカバー３０は、中央部に貫通孔を有し、円筒部材２８の下端に固定されている。

＜ホルダ＞
ホルダ２４は、図７及び図８に示すように、キングピン組立体２５の構成部材の１つとして設けられている。すなわち、キングピン組立体２５は、ホルダ２４と、上下の軸受３２，３３と、スペーサ３４と、軸受カバー３５と、支持部材３６と、を有している。

ホルダ２４は、上下方向に延びるロッド部２４ａと、ロッド部２４ａの先端に設けられたカッタ保持部２４ｂと、を有している。ロッド部２４ａの上端には、カップリング４０がボルト４１を介して装着されている。カップリング４０は、ヘッド部２１の内部に設けられた旋回用モータ組立体に連結可能であり、ホルダ２４を所定の角度範囲で回動させることが可能である。カッタ保持部２４ｂは、図７に示すように、一方の側面視で、先端部分が三角形状に形成されている。また、図８に示すように、カッタ保持部２４ｂの先端部には、下方から所定長さの切込み２４ｃが形成されている。この切込み２４ｃの下端部にカッタホイール４２が装着されている。

図７に示すように、スクライブヘッドの移動方向と直交する方向から視て、カッタホイール４２の取付中心Ｃ１と、ホルダ２４のロッド部２４ａの中心Ｃ２とは、距離δだけオフセットされている。このオフセットδによって、スクライブヘッド２０の移動方向が変更されると、ホルダ２４がそれに倣って回転されることになる。なお、図８に示すように、スクライブヘッド２０の移動方向に沿った方向から視た場合は、カッタホイール４２の中心と、ホルダ２４のロッド部２４ａの中心とは、一致している。

上下の軸受３２，３３は、ホルダ支持部材２３に対してホルダ２４を回転自在に支持している。スペーサ３４は、上下の軸受３２，３３の間に設けられ、上端は上軸受３２の内輪に、下端は下軸受３３の内輪に当接している。

軸受カバー３５は、ほぼ円筒状の部材であり、固定部３５ａとダストシール部３５ｂとを有している。固定部３５ａはロッド部２４ａの下端部に相対回転不能に固定されている。また、固定部３５ａの上下方向のほぼ中間部には、半径方向に貫通する回動規制用の孔３５ｃが形成されている。ダストシール部３５ｂは、固定部３５ａの下端部から径方向外方に延び、かつ上方に突出する環状のリップ部を有している。

支持部材３６は、軸受カバー３５の外周部に配置された円筒状の部材である。支持部材３６の外周面はホルダ保持部材２３のヘッドカバー３０の内周面に圧入されている。また、支持部材３６の内周面と軸受カバー３５の外周面との間には隙間が設けられている。なお、ヘッドカバー３０には、ヘッドカバー３０の半径方向に貫通するピン４３が設けられている。このピン４３の先端は、ネジ部材４４によって支持部材３６の外周面に形成された環状溝３６ａに押圧されている。これにより、支持部材３６がヘッドカバー３０から落下するのが防止されている。また、支持部材３６の内周面と軸受カバー３５の外周面との間には隙間が設けられている。

支持部材３６の上下方向のほぼ中間部で、軸受カバー３５の孔３５ｃに対応する位置には、半径方向に貫通するネジ孔が形成されている。このネジ孔にネジ部材４５が装着されている。ネジ部材４５の先端は、軸受カバー３５の孔３５ｃ内まで延びている。なお、孔３５ｃの内径はネジ部材４５の外径よりも大きく、これらの径の違いに相当する角度だけ、支持部材３６に対して軸受カバー３５及びホルダ２４が回転可能である。

支持部材３６の下端面には環状の溝が形成されている。この環状溝に、軸受カバー３５のリップ部が挿入されている。このような構成により、加工によって生じた加工片が軸受３２，３３に侵入するのが防止されている。

＜ホルダの回転規制＞
以上の説明から明らかなように、ネジ部材４５を支持部材３６に装着し、ネジ部材４５の先端を軸受カバー３５の回動規制用孔３５ｃに挿入することによって、軸受カバー３５の支持部材３６に対する回転を規制することができる。すなわち、ホルダ保持部材２３に対するホルダ２４のワーク表面に垂直な軸回りの回転を規制することができる。なお、前述のように、孔３５ｃの内径はネジ部材４５の外径よりも大きく形成されて両者の間に隙間が形成されているので、この隙間分に相当する角度（５°以下が望ましい）だけ、ホルダ２４は支持部材３６に対して回転することができる。このようにセットされたスクライブヘッドを、以下、「固定ヘッド」と記す。

一方、ネジ部材４５を支持部材３６から取り外すことによって、軸受カバー３５は支持部材３６に対して自由に回転することが可能になる。すなわち、ホルダ保持部材２３に対して、ホルダ２４はワーク表面に垂直な軸回りの自由に回転することができる。このようにセットされたスクライブヘッドを、以下、「回転ヘッド」と記す。

［加工動作］
ここでは、図１〜３で示した液晶表示パネル製造用のマザー基板を分断する場合の加工動作について説明する。この場合は、第１スクライブユニット１１の上方のスクライブヘッドとして固定ヘッドをセットし、下方のスクライブヘッドとして回転ヘッドをセットする。また、第２スクライブユニット１２の上下のスクライブヘッドとして、ともに固定ヘッドをセットする。

まず、マザー基板ＭＧが搬送機構によって待機テーブル１５に搬入される。搬入されたマザー基板ＭＧは第１スクライブユニット１１が設けられたテーブルに搬送される。ここでは、マザー基板ＭＧがｘ方向にスクライブされる。具体的には、図１に示すように、上方の固定ヘッドでスクライブラインＳ１が形成され、下方の回転ヘッドでスクライブラインＳ２が形成される。これにより、下面のＴＦＴ基板Ｇ２上に形成された電極端子２が露出される。また、ここでは、上下のスクライブヘッドによって同時にスクライブラインＳ１，Ｓ２が形成されるので、特にブレーク工程を行うことなく、マザー基板ＭＧはｘ方向のスクライブラインＳ１，Ｓ２に沿って分断される。

以上の加工において、下方の回転ヘッドは、図１に破線Ｓ２で示すように、移動中に方向が変更されるが、ホルダ２４がホルダ保持部材２３に対して自由に回転するので、ホルダ２４はスクライブラインＳ２に倣ってスムーズに回転しながら追従する。また、上方の固定ヘッドは、ホルダ保持部材２３に対するホルダ２４の回転が規制されているので、形成されたスクライブラインＳ１のうねりが抑えられる。このため、製品の切断品質の劣化を抑えることができる。

第１スクライブユニット１１によってｘ方向の分断がなされた基板は、基板姿勢変更装置１３に搬送される。基板姿勢変更装置１３では、基板の姿勢が水平面内で９０度回転させられ、第２スクライブユニット１２が設けられたテーブルに搬送される。

次に第２スクライブユニット１２では、ｙ方向のスクライブが実行される。これにより、マザー基板ＭＧは各単位基板Ｐに分断される。ここでは、前記同様に、上下のスクライブヘッドによって同時にスクライブラインＳ３，Ｓ４が形成され、ブレーク工程を設けることなく、単位基板Ｐに分断される。

この第２スクライブユニット１２では、上下のスクライブラインＳ３，Ｓ４が、それぞれ上下の固定ヘッドによって形成される。ここでは、スクライブラインＳ３，Ｓ４の始点から単位基板Ｐの完成品の断面となるが、スクライブラインＳ３，Ｓ４は固定ヘッドによって形成されるために、スクライブラインＳ３，Ｓ４にうねりが生じるのを抑えることができる。

［特徴］
（１）スクライブヘッドの移動方向を変更する必要がある加工ステージでは、ホルダが自由に回転可能な回転ヘッドをセットしている。また、スクライブヘッドの移動方向を変更する必要がなく、特にスクライブラインがそのまま製品の断面になる場合は、ホルダの回転が規制された固定ヘッドをセットしている。このため、スクライブラインの種類に応じて適切なスクライブヘッドで加工を行うことができる。

（２）ネジ部材を装着するか取り外すかによって、スクライブヘッドを固定式と回転式とで切り替えることができ、安価に２種類のスクライブヘッドを構成することができる。

［他の実施形態］
本発明は以上のような実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形又は修正が可能である。

前記実施形態では、本発明を液晶表示パネル用のマザー基板を分断する場合に適用したが、他の脆性材料基板にスクライブラインを形成する場合にも同様に適用することができる。

前記実施形態では、各スクライブユニットに上下のスクライブヘッドを設けた場合について説明したが、上又は下の一方にのみスクライブヘッドが設けられているような装置にも、本発明を同様に適用することができる。

ホルダ保持部材に対してホルダの回転を規制するための構成は、前記実施形態に限定されない。前記実施形態では、ネジ部材を貫通孔に挿入するようにしたが、ネジ部材に代えてピンを用いてもよい。

１０ スクライブ装置
１１ 第１スクライブユニット
１２ 第２スクライブユニット
１３ 基板姿勢変更装置
２０ スクライブヘッド
２３ ホルダ保持部材
２４ ホルダ
３５ｃ 回転規制用孔
４２ カッタホイール
４５ ネジ部材

Claims (4)

1. ワークである脆性材料基板に複数のスクライブラインを形成するためのスクライブ装置であって、
   第１ホルダ保持部材と、先端にカッタが装着可能であり前記第１ホルダ保持部材に対してワーク表面に垂直な軸回りに回転自在に支持された第１ホルダと、を有する第１スクライブヘッドを有し、脆性材料基板に第１スクライブラインを形成するための第１スクライブユニットと、
   第２ホルダ保持部材と、先端にカッタが装着可能であり前記第２ホルダ保持部材に対してワーク表面に垂直な軸回りの回転が規制された第２ホルダと、を有する第２スクライブヘッドを有し、脆性材料基板に第２スクライブラインを形成するための第２スクライブユニットと、
   を備えたスクライブ装置。
2. 前記第１スクライブユニットと前記第２スクライブユニットとの間に、脆性材料基板の姿勢を変更するための姿勢変更手段をさらに備えた、請求項１に記載のスクライブ装置。
3. 前記第１スクライブユニットは、加工される脆性材料基板を挟んで前記第１スクライブヘッドに対向して配置された第３スクライブヘッドをさらに有し、
   前記第３スクライブヘッドは、第３ホルダ保持部材と、先端にカッタが装着可能であり前記第３ホルダ保持部材に対してワーク表面に垂直な軸回りに回転が規制された第３ホルダと、を有し、脆性材料基板に第３スクライブラインを形成する、
   請求項１又は２に記載のスクライブ装置。
4. 前記第２スクライブユニットは、加工される脆性材料基板を挟んで前記第２スクライブヘッドに対向して配置された第４スクライブヘッドをさらに有し、
   前記第４スクライブヘッドは、第４ホルダ保持部材と、先端にカッタが装着可能であり前記第４ホルダ保持部材に対してワーク表面に垂直な軸回りに回転が規制された第４ホルダと、を有し、脆性材料基板に第４スクライブラインを形成する、
   請求項１から３のいずれかに記載のスクライブ装置。

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