JP5731942B2 - マザー基板の分断方法 - Google Patents

Description

本発明は、ガラス基板等の脆性材料からなるマザー基板の分断方法に関する。
特に本発明は、大面積のマザー基板上に形成したスクライブラインから短冊状基板を切り出し、この短冊状基板から単位製品を分断する分断方法に関する。ここで、短冊状基板とは、複数の単位基板（単位製品）が一列に配列された状態の基板をいう。短冊状基板では単位基板が並ぶ方向が長手方向となる。

ガラス基板等のマザー基板から短冊状基板を切り出す場合、図１９に示すように、マザー基板Ｗに対し、互いに直交する方向に配置したカッターホイール２０、２１を押しつけながら転動させることにより、互いに交差する縦、横の複数条のスクライブラインＳａ、Ｓｂ（図１９では１条のみを示している）を形成し、続いて縦方向のスクライブラインＳｂからブレイクバー２２で基板Ｗをブレイクすることにより短冊状基板Ｗａを形成し、この短冊状基板Ｗａを９０度回転させ、ブレイクバー２３でスクライブラインＳａに沿ってブレイクして単位製品Ｗ１を取り出す方法が知られている（例えば特許文献１等）。

この分断方法を実施する加工装置では、基板Ｗを直線方向に搬送する搬送機構とともに、短冊状基板Ｗａを載置平面上で水平姿勢を維持させたまま９０度回転させる回転機構が用いられている。

また、上記手順による分断方法では、マザー基板Ｗに縦、横に交差するスクライブラインＳａ、Ｓｂをカッターホイール２０、２１でクロススクライブするときに、スクライブラインＳａ、Ｓｂの交点で「カケ」や「ソゲ」と呼ばれる加工不良が発生することがあった。

「カケ」とは、図２０に示すように、最初に横方向のスクライブラインＳａを形成したあと、カッターホイール２１を圧接転動して縦方向のスクライブラインを形成するときに、カッターホイール２１の圧接力が負荷されている側の基板（図の左側の基板）が矢印に示すように沈み込み、既設のスクライブラインＳａを越えるところで、半分断状態にある右側の基板に乗り上がるときに発生する微細なカケ（図中αで示す）をいう。

また、「ソゲ」とは、図２１に示すように、最初に横方向のスクライブラインＳａを形成したあと、縦方向のスクライブラインを形成するときに、カッターホイール２１が既設のスクライブラインＳａを越えるところで、スクライブラインＳａの垂直方向のクラックＫが基板の裏面近傍で斜め方向に伸展されることをいう。この「ソゲ」を図中βで示す。

このような「カケ」や「ソゲ」は、当然ながら分断後の製品の品質を損なうものであり、製造歩留まりを低下させる大きな原因となる。

そこで、マザー基板をクロススクライブするときに、スクライブラインの交点近傍でカッターホイールのスクライブ圧を一時的に下げるように押圧力を制御して、「カケ」や「ソゲ」の発生を防ぐようにした方法が特許文献２で開示されている。

特開２００６−３１５９０１号公報 特開２００９−１３２６１４号公報

上述した従来の分断方法では、第一に、短冊状基板Ｗａを載置平面上で水平姿勢を維持させたまま９０度回転させる回転機構が必要であるため、ターンテーブルを設けることになってそのための設備やスペースが必要になり、さらに短冊状基板Ｗａが回転すると回転に伴う角度位置の微調整作業を必要とし、製造設備費が増すとともに、製造ラインが長くなるといった欠点があった。

第二に、従来の分断方法ではクロススクライブが行われるため、「カケ」や「ソゲ」が生じるおそれがあり、これを防ぐ目的で、特許文献２に記載のように、スクライブラインの交点近傍でカッターホイールのスクライブ圧を一時的に下げるように押圧力を制御する方法が採用されることがあるが、そのためには押圧力を複雑に変化させる専用の制御プログラムや機械的な動作システムが必要となって手間とコストがかかることになる。また、厚みのある基板や材料組成によってはスクライブ圧をあまり下げることができないものがあり、「カケ」や「ソゲ」を完全に防ぐことができなかった。
また、スクライブラインの交点近傍でカッターホイールのスクライブ圧を下げると「交点飛び」と呼ばれる不都合な現象が発生するおそれがある。この現象は、最初に形成されたスクライブラインと、これと交差する第２のスクライブラインをカッターホイールにより形成するときに、あとから形成されるべきスクライブラインが交点付近で形成されないことをいう。これは、最初に形成されたスクライブラインの溝両側に応力が残存し、この応力の残存している箇所をカッターホイールが横切るときに、カッターホイールの押圧力が削がれてしまうことが原因であると考えられている。このような「交点飛び」の現象が発生すると、当然ながらスクライブラインから基板を分断したときにきれいな分断面を得ることができず、高品質の製品を作ることができない。

そこで本発明の第一の目的は、マザー基板から単位製品を取り出すときに、短冊状基板を回転させる回転機構を用いることなく、短冊状基板の長手方向を一方向に維持した状態のままで搬送を行うようにして分断加工を行うマザー基板の分断方法を提供することを目的とする。
また、本発明の第二の目的は、回転機構を用いずに短冊状基板を分断するときの「カケ」「ソゲ」「交点飛び」のようなクロススクライブに起因する不具合を抑制したマザー基板の分断方法を提供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方法では次のような技術的手段を講じた。すなわち、本発明の分断方法では、マザー基板からスクライブラインによって区分けされた複数の単位製品が長手方向に沿って一列に配列された短冊状基板を当該短冊状基板の長手方向と直交する方向に搬送するようにして第１ブレイク部により切り出す加工を行い、この切り出された短冊状基板の向きを変えることなくその姿勢を維持したまま基板長手方向に沿って搬送部により第２ブレイク部に搬送して前記スクライブラインから順次分断することにより、単位製品を切り出すようにした。

本発明の分断方法によれば、マザー基板から切り出された短冊状基板がその姿勢を維持したまま、回転されることなく基板長手方向に沿ってブレイク部まで搬送されて単位製品に分断されるものであるから、従来のように短冊状基板を９０度回転させるための機構を省略することができ、これにより設備コストの低減を図ることができるとともに、製造ラインのコンパクト化を図ることができるといった効果がある。

また本発明では、カッターホイールをマザー基板の第１横スクライブ予定ラインに沿ってスクライブすることによって、マザー基板の下辺部分の端材領域を区分けする横方向の第１スクライブラインを形成し、次いで、この端材領域を第１スクライブラインから第１ブレイク部により分断して端材領域を破棄し、次いで、形成すべき短冊状基板中の単位製品の数と同じ数のカッターホイールを使用して、マザー基板の分断された下辺からこれと平行な第２横スクライブ予定ラインまで縦方向にスクライブすることによって、単位製品の実質的な右辺を形成する縦方向の第２スクライブラインと、左辺を形成する第３スクライブラインとを順次形成し、次いで、前記第２横スクライブ予定ラインに沿ってカッターホイールをスクライブすることによって横方向の第４スクライブラインを加工し、次いで、第４スクライブラインから第１ブレイク部によりマザー基板を分断することによって、縦方向のスクライブラインにより区分けされた複数の単位製品が長手方向に沿って一列に配列された短冊状基板を切り出し、この切り出された短冊状基板をその姿勢を維持したまま基板長手方向に沿って搬送部によりブレイク部に搬送して縦方向のスクライブラインから順次分断することにより単位製品を取り出すようにした分断方法としてもよい。

この方法によれば、マザー基板から切り出された短冊状基板がその姿勢を維持したまま基板長手方向に沿ってブレイク部まで搬送されて単位製品に分断されるものであるから、従来のように短冊状基板を９０度回転させるための機構を省略することができ、これにより設備の省力化と、コストの低減化を図ることができるとともに、製造ラインのコンパクト化を図ることができる。

加えて、各単位製品を区分けする縦方向のスクライブラインが、横方向のスクライブラインの間で形成されているので、横方向のスクライブラインを乗り越えて形成される交点が存在しなくなり、これにより、上述した交点での「カケ」や「ソゲ」の発生を著しく減少することができるとともに、「交点飛び」の現象もなくすことができ、分断面のきれいな高品質の短冊状基板を得ることができる。さらに、形成される短冊状基板の各単位製品を区分けする縦方向のスクライブラインは、短冊状基板の単位製品の数と同じ数のカッターホイールを使用して行われるので、スクライブ作業を短時間で効率的に行うことができるといった効果がある。

本発明の分断方法を実施する際に使用される分断装置の一例を概略的に示す平面図。 本発明の分断装置におけるスクライブ部を概略的に示す正面図。 本発明の分断装置におけるブレイク部の概略図。 本発明の分断装置による第１手順を示す図１同様の説明図。 本発明の分断装置による第２手順を示す説明図。 本発明の分断装置による第３手順を示す説明図。 本発明の分断装置による第４手順を示す説明図。 本発明の分断装置による第５手順を示す説明図。 本発明の分断装置による第６手順を示す説明図。 本発明の分断装置による第７手順を示す説明図。 本発明の分断装置による第８手順を示す説明図。 本発明の分断装置による第９手順を示す説明図。 本発明の分断装置による第１０手順を示す説明図。 本発明の分断装置による第１１手順を示す説明図。 本発明の分断装置による第１２手順を示す説明図。 本発明の分断装置による第１３手順を示す説明図。 本発明の分断装置による第１４手順を示す説明図。 本発明の分断装置による第１５手順を示す説明図。 従来の短冊状基板の切り出し手段を示す説明図。 従来のクロススクライブ時に生じる「カケ」の現象を説明する図。 従来のクロススクライブ時に生じる「ソゲ」の現象を説明する図。

以下、本発明に係るスクライブ方法の詳細を、図１〜図１８に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の分断方法を実施する際に使用される分断装置１の一例を概略的に示す平面図である。この分断装置１は、マザー基板Ｗにスクライブラインを加工するためのスクライブ部Ａと、スクライブラインからマザー基板Ｗを短冊状に分断する第１ブレイク部Ｂと、分断された短冊状基板Ｗａ（図１１参照）を単位製品Ｗ１に分断する第２ブレイク部Ｃと、前記第１ブレイク部Ｂで分断された短冊状基板Ｗａを受け取って基板長手方向に沿って第２ブレイク部Ｃに搬送する搬送部Ｄとからなる。

スクライブ部Ａ（図２参照）は、左右一対の支柱２、２と、これら支柱２、２に橋架された横梁（ビームともいう）３とを備え、横梁３はＸ方向に沿って配置されている。横梁３には複数の、本実施例では４個のスクライブヘッド４がガイド５に沿ってＸ方向に移動可能に設けられている。このスクライブヘッド４の個数は、後述する短冊状基板Ｗａに形成される単位製品Ｗ１の数に合わせて設定される。スクライブヘッド４の下端にはマザー基板Ｗに縦、横のスクライブラインを加工するためのカッターホイール６が取り付けられている。カッターホイール６は、スクライブヘッド４に内蔵する切替機構（不図示）により、その転動方向がＸ方向、並びにＸ方向と平面上で直交するＹ方向の両方に切り替えることができるように取り付けられている。

スクライブヘッド４の下方には、載置されたマザー基板Ｗを支持するとともに、載置された基板Ｗをテーブル７上からＹ方向に搬送するＹ方向搬送ローラ付きのテーブル７が配置されている。なお、正確に直線搬送を行うために、テーブル７の片側（基板を搬出する第１ブレイク部Ｂ側とは反対側）に、マザー基板Ｗの上端辺を把持するとともにテーブル７のＹ方向搬送ローラの搬送運動と連動して、マザー基板ＷをＹ方向に搬送するチャック機構（不図示）を設けるようにしてもよい。これらの搬送機構によりマザー基板ＷをＹ方向に前後移動できるようにしてある。

第１ブレイク部Ｂ並びに第２ブレイク部Ｃ（図３参照）は、スクライブラインに沿って外力を印加して基板を撓ませることにより基板を分断する一般的なブレイク機構が利用される。詳細な機構の説明は省略するが、基板ＷのスクライブラインＳを設けた面とは反対の面（本実施例では下面）の下方に、スクライブラインＳに沿って長く延びる板状のブレイクバー１０を設け、基板Ｗの上面側にはスクライブラインＳの左右両脇部分に一対の押えバーまたはローラ１１を設けてある。そしてブレイクバー１０を上昇させて基板Ｗを僅かに逆Ｖ字状に撓ませることにより、スクライブライン（クラック）を深さ方向に浸透させて分断するように形成されている。

第１ブレイク部Ｂのブレイクバーは、後述する横方向（Ｘ方向）のスクライブラインからマザー基板Ｗを分断できるようにＸ方向に沿って延設され、スクライブ部Ａと搬送部Ｄとの間に設置されている。
第２ブレイク部Ｃのブレイクバーは、分断された短冊状基板Ｗａを縦方向（Ｙ方向）のスクライブラインから分断できるようにＹ方向に延設され、搬送部Ｄの搬出側に設置されている。

搬送部Ｄは、第１ブレイク部Ｂで分断された短冊状基板Ｗａを、Ｙ方向（短冊状基板の長手方向と直交する方向）に移動させるＹ方向搬送ローラ（不図示）と、Ｘ方向（短冊状基板の長手方向と同じ方向）に移動させるＸ方向搬送ローラ（不図示）を備えたテーブルで構成されており、まずＹ方向搬送ローラを作動させて第１ブレイク部Ｂで分断された短冊状基板Ｗａを受け取り、所定の定位置に停止させたあと、続いてＸ方向搬送ローラを作動させて第２ブレイク部Ｃ側に搬出するようにしてある。
したがって、図１に示されるように、スクライブ部Ａと、第１ブレイク部Ｂと、搬送部Ｄの短冊状基板Ｗａを受け取る部分とはこの順に基板が搬送されるようにＹ方向に並び、搬送部Ｄと第２ブレイク部Ｃとはこの順に基板が搬送されるようにＸ方向に並ぶように配置されている。
なお、搬送機構は上述した搬送ローラに限られず、例えば基板を吸着可能なロボットアームなどで移動させるようにしてもよい。

また、第１ブレイク部Ｂ並びにテーブル７は、図面の複雑化を避けるため図４〜図１８では省略してある。

次に上記分断装置１を使用した本発明の分断方法について説明する。
あらかじめ、図１並びに図２に示すように、スクライブ部Ａのテーブル７上にマザー基板Ｗが配置される。テーブル７に載置されるまでの前工程については特に限定されないが、例えばテーブル７自体にＸ方向、Ｙ方向に移動するための駆動機構（図２のボールネジ９、レール８など）を設けておき、テーブル７をＸ方向やＹ方向に移動させることでマザー基板を本発明による分断加工を始めるための原点位置に移動させてもよい。
図１において、マザー基板Ｗに２点鎖線で描かれている仮想線は、これから切り出そうとする短冊状基板およびそれに含まれる単位製品のスクライブ予定ラインを示すものであり、Ｗ１は最終的にスクライブ予定ラインから分断して取り出される単位製品の領域を示す。

図４に示すように、マザー基板Ｗをスクライブヘッド４の下方まで移動させ、右端にある１個のスクライブヘッド４のカッターホイールをマザー基板Ｗの下辺（図２におけるマザー基板Ｗの手前側の辺）の近傍で横方向（Ｘ方向）に延びる第１スクライブ予定ラインＬ１上（図１参照）に沿って押しつけながら転動させてスクライブする。これにより、マザー基板Ｗの下辺部分の端材領域１３を区分けする横方向の第１スクライブラインＳ１を加工する。

このあと、図５で示すように、この端材領域１３を第１スクライブラインＳ１から第１ブレイク部Ｂ（図５では省略のため図１参照）で分断し、端材領域１３を外部に破棄する。このときロボットアームなどで掴んで破棄してもよいし、圧縮エアによるブローで除去してもよい。

次いで、全てのスクライブヘッド４のカッターホイールの転動方向をＹ方向に切り替えたあと、図６並びに図７に示すように、４個全てのスクライブヘッド４を使用して、マザー基板Ｗの既に分断された下辺から、分断後には短冊状基板Ｗａの長手方向に沿った一方の辺（上辺）を形成することになる横方向の第２スクライブ予定ラインＬ２まで、縦方向（Ｙ方向）に同時にスクライブする。このときカッターホイール４は停止し、テーブル７のＹ方向搬送ローラによりマザー基板ＷをＹ方向に移動することによりスクライブが行われる。これにより、単位製品の実質的な右辺を形成する縦方向の第２スクライブラインＳ２を加工する。

次いで、図８並びに図９に示すように、同様の方法で、４個のスクライブヘッド４でマザー基板Ｗの下辺から第２横スクライブ予定ラインＬ２まで縦方向にスクライブすることによって、単位製品の実質的な左辺を形成する縦方向の第３スクライブラインＳ３を加工する。なお、第２スクライブラインＳ２と第３スクライブラインＳ３とは逆順で加工してもよい。

次いで、図１０に示すように、第２横スクライブ予定ラインＬ２上（図９参照）に沿って、右端にあるスクライブヘッド４のカッターホイールをＸ方向に移動させてスクライブすることによって横方向の第４スクライブラインＳ４を形成する。

このあと、図１１に示すように、テーブル７のＹ方向搬送ローラおよび搬送部ＤのＹ方向搬送ローラによりマザー基板ＷをＹ方向に移動し、第４スクライブラインＳの裏面側からマザー基板Ｗを第１ブレイク部Ｂ（図１参照）でＸ方向に分断することによって、最初の短冊状基板Ｗａが完全分断されて切り出される。
切り出された短冊状基板Ｗａは、縦方向（Ｙ方向）のスクライブラインＳ２、Ｓ３によって区分けされた４個の単位製品Ｗ１が長手方向に沿って一列に配列された長方形の形状を備え、その長手方向をＸ方向に向けた姿勢で切り出される。

切り出された短冊状基板Ｗａは、その長手方向をＸ方向に向けた姿勢のままで、搬送部ＤのＹ方向搬送ローラにより、基板長手方向と直交する方向（−Ｙ方向）に搬送部Ｄの所定の定位置まで搬送される。搬送部Ｄの定位置に移送された短冊状基板Ｗａは、続いて、その長手方向をＸ方向に向けた姿勢を維持したままＸ方向に搬送され、第２スクライブ部Ｃまで搬送されて単位製品Ｗ１に順次分断される。

また、最初の短冊状基板Ｗａが切り出されたあと、上述した手順と同様の手順を経て、マザー基板Ｗから次の短冊状基板Ｗａが分断される。すなわち、最初の短冊状基板Ｗａが切り出されたあと、図１１に示すように、右端にあるスクライブヘッド４のカッターホイールを、第３横スクライブ予定ラインＬ３上（図１参照）に沿ってスクライブすることによって横方向の第５スクライブラインＳ５を加工する。このあと、図１２に示すように、第５スクライブラインＳ５から端材領域１４を分断して外部に破棄する。
なお、第３横スクライブ予定ラインＬ３と、１つ前に加工した短冊状基板Ｗａにおける第２横スクライブ予定ラインＬ２とを一致させることで端材領域１４を設けないようにしてもよい。その場合、第５スクライブラインＳ５は既に形成されていることになる。

次いで、図１３並びに図１４に示すように、４個全てのスクライブヘッド４を使用して、マザー基板Ｗの既に分断された下辺から第４横スクライブ予定ラインＬ４まで縦方向にスクライブすることによって、単位製品Ｗ１の実質的な右辺を形成する縦方向の第６スクライブラインＳ６を形成する。

次いで、図１５並びに図１６に示すように、４個のスクライブヘッド４でマザー基板Ｗの既に分断された下辺から第４横スクライブ予定ラインＬ４まで縦方向にスクライブすることによって、単位製品の実質的な左辺を形成する第７スクライブラインＳ７を加工する。
この場合も、第６スクライブラインＳ６と第７スクライブラインＳ７とは逆順に形成してもよい。

このあと、図１７に示すように、第４横スクライブ予定ラインＬ４（図１参照）に沿って、右端にあるスクライブヘッド４のカッターホイールをスクライブすることによって横方向の第８スクライブラインＳ８を形成する。

次いで、図１８に示すように、上記第８スクライブラインからマザー基板Ｗを第１ブレイク部Ｂ（図１参照）で分断することによって次の短冊状基板Ｗａが完全分断され、切り出される。

上記の手順を経て得られた短冊状基板Ｗａでは、各単位製品Ｗ１を区分けする縦方向の第２、第３スクライブラインＳ２、Ｓ３（または第６、第７スクライブラインＳ６、Ｓ７）が、横方向の第１および第４スクライブラインＳ１、Ｓ４（または第５、第８スクライブラインＳ５、Ｓ８）の間で形成されているので、横方向のスクライブラインを乗り越えて交差することにより形成される交点が存在しなくなる。これにより、上述した交点での「カケ」や「ソゲ」の発生を著しく抑制できるとともに、「交点飛び」の現象もなくすことができる。

また、マザー基板Ｗから切り出された短冊状基板Ｗａが向きを変えることなく、その姿勢を維持したまま−Ｙ方向に搬送され、続いて搬送部Ｄにより第２ブレイク部Ｃに向けＸ方向に搬送されて単位製品Ｗ１に順次分断されるので、直線運動だけの搬送が行われる。従来のように短冊状基板を９０度回転させるための回転機構（ターンテーブル）を省略することができ、これにより設備コストの低減を図ることができるとともに、製造ラインのコンパクト化を図ることができる。さらに短冊状基板の回転に伴う角度の微調整作業も必要なくなる。

上記実施例において、マザー基板ＷをＹ方向に移動させて縦方向のスクライブラインを加工したが、反対にスクライブヘッド４を支持する横梁３や支柱２を移動できるようにしてスクライブするようにしてもよい。また、横方向のスクライブラインは右端の１個のカッターホイールで加工したが、他のカッターホイールを使用して加工するようにしてもよい。

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形態に特定されるものではない。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。

本発明の分断方法は、ガラス基板等の脆性材料からなるマザー基板から、短冊状基板を形成し、さらに単位製品に分断する分断方法に利用される。

Ａ スクライブ部
Ｂ 第１ブレイク部
Ｃ 第２ブレイク部
Ｄ 搬送部
Ｌ１ 第１横スクライブ予定ライン
Ｌ２ 第２横スクライブ予定ライン
Ｌ３ 第３横スクライブ予定ライン
Ｌ４ 第４横スクライブ予定ライン
Ｓ１ 第１スクライブライン
Ｓ２ 第２スクライブライン
Ｓ３ 第３スクライブライン
Ｓ４ 第４スクライブライン
Ｗ マザー基板
Ｗａ 短冊状基板
Ｗ１ 単位製品
１ 分断装置
４ スクライブヘッド
６ カッターホイール
７ テーブル
１３、１４ 端材領域

Claims (2)

1. マザー基板からスクライブラインによって区分けされた複数の単位製品が長手方向に沿って一列に配列された短冊状基板を当該短冊状基板の長手方向と直交する方向に搬送するようにして第１ブレイク部により切り出す加工を行い、
   この切り出された短冊状基板の向きを変えることなくその姿勢を維持したまま基板長手方向に沿って搬送部により第２ブレイク部に搬送して前記スクライブラインから順次分断することにより、単位製品を切り出すことを特徴とするマザー基板の分断方法。
2. カッターホイールをマザー基板の第１横スクライブ予定ラインに沿ってスクライブすることによって、マザー基板の下辺部分の端材領域を区分けする横方向の第１スクライブラインを形成し、
   次いで、この端材領域を第１スクライブラインから第１ブレイク部により分断して端材領域を破棄し、
   次いで、形成すべき短冊状基板中の単位製品の数と同じ数のカッターホイールを使用して、マザー基板の分断された下辺からこれと平行な第２横スクライブ予定ラインまで縦方向にスクライブすることによって、単位製品の実質的な右辺を形成する縦方向の第２スクライブラインと、左辺を形成する第３スクライブラインとを順次形成し、
   次いで、前記第２横スクライブ予定ラインに沿ってカッターホイールをスクライブすることによって横方向の第４スクライブラインを形成し、
   次いで、第４スクライブラインから第１ブレイク部によりマザー基板を分断することによって、縦方向のスクライブラインにより区分けされた複数の単位製品が長手方向に沿って一列に配列された短冊状基板を切り出し、
   この切り出された短冊状基板をその姿勢を維持したまま基板長手方向に沿って搬送部によりブレイク部に搬送して縦方向のスクライブラインから順次分断することにより単位製品を切り出すことを特徴とするマザー基板の分断方法。

Images