JP5777849B2 - ブレイク装置及びブレイク方法 - Google Patents

Description

本発明は特に低温焼成セラミックス基板、高温焼成セラミックス基板等の脆性材料基板の切断に用いられるブレイク装置及びブレイク方法に関するものである。

低温焼成セラミックス（以下、ＬＴＣＣという）は、アルミナの骨材とガラス材料とを混合したシートに導体を配線して多層膜とし、この多層膜を８００℃程度の低温で焼成した基板である。ＬＴＣＣ基板は１枚のマザー基板上に多数の機能領域が格子状に同時に形成され、これらの機能領域を各機能領域毎に分断して用いられる。従来は特許文献１に示されるようにセラミックス用のスクライバーを用いてスクライブし、人手でＬＴＣＣ基板を分断していた。又ＬＴＣＣ基板をカッティングツールによって機械的にカッティングする場合もあった。

特許第３１１６７４３号公報

従来の機械的なカッティングによる分断方法では、カッティングに時間がかかるだけでなく、正確にカッティングすることが難しい。又切断時に粉塵が生じたり、マザー基板上の各小基板の間に切断のため一定のスペースを設けておく必要があるという欠点があった。

ＬＴＣＣ基板についても所望の切断ラインに沿って正確にマザー基板をスクライブした場合には、スクライブラインに沿って分断することができる。

しかるにＬＴＣＣ基板等にスクライブを形成した後、人手でブレイクする場合には、その形状に限界があった。例えば５ｍｍ四方より大きな基板であればスクライブされたＬＴＣＣ基板等を人手でブレイクすることができる。しかしながらこれよりサイズが小さくなれば、均一な力をかけてブレイクすることが難しくなる。無理にブレイクした場合には、製品の削げ不良が発生し易くなるという欠点があった。

本発明は基板にスクライブラインを形成した後に容易にブレイクすることができるブレイク装置及びブレイク方法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、本発明のブレイク装置は、あらかじめスクライブラインが形成された切断すべき基板が載置され、その端部をブレイクラインとするテーブルと、前記テーブル上の基板を、そのスクライブラインがテーブル端部のブレイクラインからＴ１だけ外側に突出させて保持するクランプユニットと、前記テーブルの側方にテーブルの面に対して移動自在に設けられ、前記テーブルより突出した基板の端部を押圧してブレイクするブレイクユニットと、を具備するものである。

ここで前記テーブルの端部より突出する基板の位置を認識するためのモニタ手段を更に有するようにしてもよい。

ここで前記ブレイクユニットは、その端部が前記テーブルのブレイクラインよりＴ２（≧０）だけ外側となる位置からブレイク部を上下動するようにしてもよい。

ここで前記ブレイクユニットは、その端部が前記テーブル端部のブレイクラインよりＴ２（≧０）だけ外側となる位置からブレイク部を回動するようにしてもよい。

この課題を解決するために、本発明のブレイク方法は、端部をブレイクラインとするテーブル上にあらかじめスクライブラインが形成された切断すべき基板を載置し、前記テーブル上の基板を、そのスクライブラインがテーブル端部のブレイクラインからＴ１だけ外側に突出させて保持し、前記テーブルより突出した基板の端部を前記テーブルの側方より押圧してブレイクするものである。

ここで前記ブレイクステップは、ブレイク部の右側端部が前記テーブルのブレイクラインよりＴ２（≧０）だけ外側（左側）となる位置から前記ブレイク部を上下動するようにしてもよい。

ここで前記ブレイクステップは、ブレイク部の右側端部が前記テーブル端部のブレイクラインよりＴ２（≧０）だけ外側（左側）となる位置からブレイク部を回動させるようにしてもよい。

本発明の対象となる基板には、低温焼成セラミックス基板、高温焼成セラミックス基板などのセラミックス基板、その他のガラスを除く種々の脆性材料基板が含まれる。

このような特徴を有する本発明によれば、スクライブライン毎に位置決めを行ってスクライブラインに沿って均一な力をかけてブレイクすることができる。そのため脆性材料基板をその形状にかかわらずスクライブラインに沿って分断することができる。従って、基板のサイズが小さい場合や、分断により例えば５ｍｍ以下の小さい製品を得る場合に、特に有効である。

図１は本発明の第１の実施の形態によるブレイク装置の平面図である。 図２は本実施の形態のブレイク装置の正面図である。 図３は本実施の形態のテーブルの端部の種々の形状を示す部分側面図である。 図４Ａはテーブル端部と基板及びブレイクユニットの位置関係を示す図である。 図４Ｂはテーブル端部と基板及びブレイクユニットの位置関係を示す図である。 図５Ａはテーブル端部と基板及びブレイクユニットの位置関係を示す図である。 図５Ｂはテーブル端部と基板及びブレイクユニットの位置関係を示す図である。 図５Ｃはテーブル端部と基板及びブレイクユニットの位置関係を示す図である。 図６Ａはブレイクユニットの他の例を示す図である。 図６Ｂはブレイクユニットの移動の他の例を示す図である。 図７は本発明の第２の実施の形態によるブレイク装置の平面図である。 図８は本実施の形態のブレイク装置の正面図である。 図９は本実施の形態のブレイク装置の右側面図である。 図１０は本実施の形態の度当りスライドプレート及びブレイクプレートの斜視図である。 図１１は本実施の形態の押さえブロック及び基板押さえの斜視図である。 図１２はテーブル端部と基板、基板度当り及びブレイクユニットの位置関係を示す図である。

次に本発明の第１の実施の形態について説明する。図１は第１の実施の形態によるブレイク装置の構成を示す平面図、図２はその正面図である。これらの図に示すようにブレイク装置１０はベース部２０、位置決め部３０、クランプユニット４０、ブレイクユニット５０、及びモニタ部６０を有している。

ベース部２０はベース２１上にテーブル２２を保持し、テーブル２２の左側側方にブレイクユニット５０を保持するものである。説明の便宜上、本明細書においては、テーブルを基準にブレイクユニット側を左（その反対を右）、ブレイクユニットを基準にテーブル側を右（その反対を左）という。テーブル２２の右端には位置決め部３０、左端にはクランプユニット４０が保持される。テーブル２２上にはＬＴＣＣ基板など脆性材料から成る基板２３が載置されるが、図１，図２は載置する前の状態を示している。テーブル２２の中央にはＸ軸方向（左右方向）に沿って送り溝２４が設けられる。

位置決め部３０は基板２３の右端を当接させ、基板２３をＸ軸方向に送ると共に、ＸＹ平面上の角度を変化させ、基板２３を位置決めするものである。位置決め部３０は、テーブル２２の中央の送り溝２４に沿って移動自在のスライダ３１と、固定部３２を示している。スライダ３１は図１に示すように角度を変化させることができ、種々の形状の基板に対応できるようにしている。

クランプユニット４０は切断する基板２３の端部をテーブル２２の左端部より突出させた状態で保持するためのものであり、押さえバー４１と押さえレバー４２を有している。クランプユニット４０の押さえバー４１はテーブル２２のＹ軸方向の幅より長い長尺の部材であって、ＸＹ平面に平行にわずかに上下動自在に保持されている。押さえレバー４２は押さえバー４１を上下動させるためのレバーである。ユーザは基板２３を位置決めした後に、押さえレバー４２を下降させることにより、押さえバー４１によって基板２３の左端を上部より押圧して固定することができる。

ブレイクユニット５０はテーブル２２より突出した基板２３をブレイクするものである。図１，図２に示すように、ブレイクユニット５０はブレイク部５１がばね５２によりＺ軸方向に微小間隔上下動自在に保持されている。ユーザが切断レバー５３を操作することによってブレイク部５１を上下動させることができる。ブレイク部５１の右端は側面がくさび状に形成されている。ブレイク部５１のＸ軸方向の位置は調整ノブ５４によりわずかに変化させることができる。又そのＸ軸方向の位置はゲージ５５により表示できるようにしている。

更にこのテーブル２２の上部には、図２に示すようにテーブル２２上の基板端部の状態を認識するためのモニタ部６０が設けられる。モニタ部６０はＣＣＤカメラ６１を有し、ＣＣＤカメラ６１はスライド機構６２によってＹ軸方向に移動自在とする。ＣＣＤカメラ６１はテーブル２２の端部における基板の位置を撮影するもので、撮影された画像は図示しないモニタによってユーザに表示される。

次にこのブレイク装置を用いてあらかじめスクライブラインＳＬが多数平行に形成された基板を切断するときの動作について説明する。まず基板２３をテーブル２２上に配置し、スライダ３１の端部（左端）を基板２３の右端に接触させ、基板２３に形成されているスクライブラインをテーブル２２の左側端部に合わせる。この位置については後に詳細に説明する。このときモニタ部６０のＣＣＤカメラ６１によって基板左側側面及び／又はスクライブラインＳＬの位置を確認しておく。

そしてこの状態で位置決め部３０の固定部３２により基板２３の右端面を固定する。そしてブレイクユニット５０をテーブル２２の左側端面に近接させ、所定の位置で固定する。更に基板２３の左端をクランプユニット４０の押さえバー４１で上部より押圧して固定する。この固定に代えて、テーブル２２の下部より真空吸着によって基板を固定することもできる。次いでブレイクユニット５０の切断レバー５３を回動させることによりブレイク部５１を押し下げる。これによって基板２３をスクライブラインに沿ってブレイクすることができる。次いで基板２３の固定を解除する。そしてスライダ３１の固定を外し、テーブル２２の溝２４に沿ってスライダ３１を移動させ、次のスクライブラインに移動させて同様の処理を繰り返す。

次にテーブル２２の端部の構造及びテーブルとブレイクユニット及び基板の関係について説明する。図３は基板２３が保持されるテーブル２２の左側端部の種々の形状を示す側面図である。まずテーブル２２の端部は図３（ａ）に示すように直方体状であってもよい。この場合にはこのテーブル２２の稜線がブレイクラインＢＬ１となる。又テーブル２２は図３（ｂ）に示すように、端部に断面が斜面となる切欠きを形成したものであってもよい。この場合にはテーブル２２の上面と斜面との稜線がブレイクラインＢＬ２となる。更に図３（ｃ）に示すように、テーブル２２の端部を湾曲させて構成してもよい。この場合には湾曲を開始する部分がブレイクラインＢＬ３となる。これらのブレイクラインＢＬ１〜ＢＬ３は、図３（ａ）〜（ｃ）に夫々示す点を通り紙面に垂直なラインである。

次に図３（ａ）に示す直方体状のテーブル２２を用いた場合の基板２３とブレイクユニット５０との関連について説明する。まず図４に示すように、基板２３の上面に形成されているスクライブラインＳＬとブレイクラインＢＬ１とをＺ軸方向で一致（同一ＹＺ平面上で平行に存在）させてもよい。このとき図４Ａに示すように、上部から押し下げられるブレイク部５１の右側端部はＺ軸上でブレイクラインＢＬ１と一致（同一ＹＺ平面上で平行に存在）させてもよい。又図４Ｂに示すように、ブレイクラインＢＬ１より外側（左側）の位置としてもよい。この位置はモニタ部６０のＣＣＤカメラ６１によって確認することが必要である。いずれの場合であってもブレイク部５１をＺ軸の負方向、即ち下方に押し下げることによって、スクライブラインＳＬに沿ってブレイクすることができる。

更に図５に示すように、基板２３のスクライブラインＳＬはテーブル２２のブレイクラインＢＬ１より左側、即ち外側に突出させて固定してもよい。この場合にブレイク部５１の端部は図５Ａに示すようにブレイクラインＢＬ１に合わせてもよい。又図５Ｂに示すようにブレイク部５１の右側端部をスクライブラインＳＬに合わせてもよい。更に図５Ｃに示すようにスクライブラインＳＬより外側（左側）としてもよい。この位置はモニタ部６０のＣＣＤカメラ６１によって確認することが必要である。これらのいずれの場合であってもブレイクユニット５０を下方に押し下げることによって、基板２３をスクライブラインＳＬに沿ってブレイクすることができる。

より一般的には図５Ｃに示すようにブレイクラインＢＬとスクライブラインＳＬとのＸ軸方向での間隔をＴ１とし、ブレイクラインＢＬとブレイクユニット５０とのＸ軸方向での間隔をＴ２とすると、以下の場合が考えられる。
（１） Ｔ１＝Ｔ２＝０
（２） Ｔ１＞Ｔ２≧０
（３） Ｔ２＞Ｔ１≧０
（４） Ｔ２＝Ｔ１＞０
図４Ａは（１）の場合、図４Ｂは（３）の場合であり、図５Ａ，図５Ｂ，図５Ｃは夫々（２），（４）及び（３）の場合である。

ここでテーブル２２が図３（ｂ）や（ｃ）の場合には、ブレイクラインＢＬ２，ＢＬ３とテーブル２２左端までの間隔をΔＴとすると、Ｔ２はΔＴ以上とする必要がある。

尚本実施の形態では、ブレイクユニット５０のブレイク部５１は図４Ａ〜図５Ｃに示すように基板２３と平行な下面を有し、ブレイク部の下面で基板２３上面を下方に押し下げるようにしているが、図６Ａに示すように基板２３の面に対して平行でなく、右側上方に傾いた傾斜面を有するブレイクユニットを用いて、傾斜面で基板２３上面をＺ軸方向に押し下げるようにしてもよい。又図６Ｂに示すように下面が基板２３と平行なブレイク部５１を図中矢印で示すように回動させ、基板２３の左端を押し下げることによってスクライブラインＳＬに沿ってブレイクすることもできる。

次に本発明の第２の実施の形態によるブレイク装置について説明する。図７はこの実施の形態によるブレイク装置１００の構成を示す平面図、図８はその正面図、図９は右側面図である。この実施の形態のブレイク装置１００もベース部１１０、ブレイクユニット１２０、位置決め部１３０、及びクランプユニット１４０及びモニタ部１６０を有している。この実施の形態においてベース部１１０は、ベースプレート１１１上にステージベースプレート１１２を保持している。ステージベースプレート１１２は上部のテーブル１１３を４本の支柱１１４によって支持している。ステージベースプレート１１２はベースプレート１１１上にＸ軸方向に微小間隔移動できるように構成されており、ブラケット１１５に取り付けられたステージ移動調整ねじ１１６によって所望の位置に設定した後、ボルトによってベースプレート１１１に固定される。テーブル１１３には図７に示すようにその一方の側面に沿って基板ガイド１１７が設けられる。基板ガイド１１７は切断する基板の側面を押し当てることによってＹ軸方向の位置を保持するものである。

ブレイクユニット１２０はテーブル１１３より突出した基板２３をブレイクするものである。この実施の形態では、コイルバネ１２１ａ，１２１ｂを含む支持軸１２２ａ，１２２ｂがベースプレート１１１上に垂直に植設されている。ブレイクユニット１２０は度当りスライドプレート１２３とブレイクプレート１２４を有しており、度当りスライドプレート１２３及びブレイクプレート１２４が支持軸１２２ａ，１２２ｂによってＸＹ平面に平行に一定範囲で上下動自在に保持されている。度当りスライドプレート１２３は図１０に斜視図を示すように、平板状の部材であって、左右に長方形状の保持部１２３ａ，１２３ｂが設けられ、後述する度当りスライダを保持部の側壁で案内しつつＸ軸方向に摺動自在に保持するものである。又その上部には平板状のブレイクプレート１２４が設けられ、ボルトによって度当りスライドプレート１２３に一体的に固定されている。度当りスライドプレート１２３とブレイクプレート１２４とは、Ｚ軸方向（上下方向）にのみ微小間隔移動自在である。ブレイクプレート１２４は基板２３をブレイクするもので、テーブル１１３の左側端面に対向する右側側面を上向き斜面としている。又支持軸１２２ａの上部は切断レバー１２５の一端がピンにより回動自在に連結されている。切断レバー１２５は図８，図９に示すようにＹ軸方向に平行に配置され、その中間に設けられたローラ１２６がブレイクプレート１２４に当接している。尚図７では切断レバーの図示を省略している。

次に位置決め部１３０について説明する。位置決め部１３０は図１０に示す度当りスライダ１３１及び基板度当り１３２を含んでいる。度当りスライダ１３１及び基板度当り１３２はボルトによって一体に固定され、全体としてＴ字状となっている。基板度当り１３２の長手方向の右側側面は基板２３を接触させる面である。度当りスライダ１３１は度当りスライドプレート１２３上の一対の保持部１２３ａ，１２３ｂの側壁にガイドされてＸ軸方向にのみ摺動自在に保持される。度当りスライドプレート１２３の側方には、図７，図８に示すように度当り調整ねじプレート１３３及び調整ねじ１３４が設けられ、調整ねじ１３４によって度当りスライダ１３１をＸ軸方向に移動させることができる。またＸ軸方向の位置はゲージ１３５によって確認できるように構成されている。

次にクランプユニット１４０は切断する基板２３の端部をテーブル１１３より突出させた状態で保持するものである。クランプユニット１４０はブレイクユニット１２０に取付けられた押さえブロック１４１と基板押さえ１４２によって構成される。押さえブロック１４１は図１１に斜視図を示すように、平板をＬ字状に折り曲げた形状のブロック部１４１ａと固定部１４１ｂとを有しており、固定部１４１ｂは２本のボルトによってブレイクプレート１２４の右側上面に固定される。基板押さえ１４２は細長い平板状の部材であって、Ｙ軸方向に沿ってテーブルの端部に配置される。押さえブロック１４１は基板押さえ１４２を押さえシャフト１４３及びばね１４４によって上下動自在に保持している。このため切断レバー１２５を下方向に押し下げることによって、ブレイクプレート１２４と位置決め部１３０、クランプユニット１４０を一体的に上下動させることができる。更にベースプレート１１１上には、切断した基板を保持するための基板受け皿１５０が設けられる。

更にこのテーブル１１３の上部には、図８に示すようにテーブル１１３上の基板の左側端部の状態を認識するためのモニタ部１６０が設けられる。モニタ部１６０はＣＣＤカメラ１６１を有し、ＣＣＤカメラ１６１はスライド機構１６２によってＹ軸方向に移動自在とする。ＣＣＤカメラ１６１はテーブル１１３の左側端部における基板の位置を撮影するもので、撮影された画像は図示しないモニタによってユーザに表示される。尚図７，図９ではモニタ部１６０の図示を省略している。

次にこのブレイク装置を用いてあらかじめスクライブラインＳＬが多数平行に形成された基板を切断するときの動作について図１２を用いて説明する。第２の実施の形態のブレイク装置１００では、ブレイクプレート１２４はＸ軸方向には移動せず、テーブル１１３と基板度当り１３２はＸ軸方向に移動させることができる。まずテーブル１１３のＸ軸方向の位置を調整ねじ１１６によって設定し、ブレイクプレート１２４端部との間隔Ｔ２を設定する。次いで基板度当り１３２のＸ軸方向の位置決めを行う。すなわち、調整ねじ１３４を回転させることにより、度当りスライダ１３１と基板度当り１３２が度当りスライドプレート１２３上で−Ｘ軸方向に微小距離移動し、間隔Ｔ３を設定する。このときのテーブル１１３の端部との間隔はゲージ１３５で確認できる。テーブル端部とスクライブラインの突出量を第１の実施の形態と同様にＴ１とすると、次式が成り立つ。
Ｔ１＝Ｔ３＋Ｔ２−Ｐ
尚ＰはＹ軸方向に形成されたスクライブラインのＸ軸方向のピッチである。

そしてテーブル１１３上に基板２３を載置し、そのＹ軸方向の端部を基板ガイド１１７に押し付ける。又基板２３の左側端部を基板度当り１３２の右側端部に当接させる。この状態で基板２３を人手で固定しつつ、切断レバー１２５を押し下げてブレイクする。このとき押し下げる途中で基板押さえ１４２が基板２３の端部のＹ軸方向の一辺（左端）に沿って当接し、更に切断レバー１２５を押し下げることによってばね１２１ａ，１２１ｂが収縮して基板２３の端部を強く押圧して基板２３を保持する。一方ブレイクプレート１２４は更に押し下げられるため、スクライブラインに沿って基板２３をブレイクすることができる。基板２３の切断片は基板受け皿１５０に落下する。この後、基板押さえ１４２が基板２３を押し付けない位置まで切断レバー１２５を押し上げ、基板２３を−Ｘ軸方向にずらせて同様にブレイクを行う。

このように本発明では少なくともスクライブラインに沿って切断すべき基板の部分をテーブルより突出させ、テーブル上の部分を固定してブレイクしている。このため、スクライブラインの間隔にかかわらず、例えばこの間隔が５ｍｍ以下の細かい基板であっても、均一に力をかけることができるため、正確にスクライブラインに沿ってブレイクすることができる。

尚第１，第２の実施の形態では、基板として低温焼成セラミックス基板について説明しているが、本発明の対象となる基板には、高温焼成セラミックス基板などのセラミックス基板、シリコン、サファイヤ、ＩｎＰ（インジウム）、ＧａＮ（窒化ガリウム）の基板、その他のガラスを除く種々の脆性材料基板が含まれる。

第１の実施の形態において、位置決め部はテーブル上をスライドするスライダ３１と固定部３２によって構成しており、第２の実施の形態では基板度当り１３２により構成しているが、自動的に基板２３をスライドさせるスライド機構としてもよい。又ブレイクユニットについても切断レバーを回動させてブレイクユニットを上下動させるようにしているが、シリンダやモータを用いて自動的に上下動させたり回動させるようにしてもよい。

又第１，第２の実施の形態では、基板の突出位置を確認するためブレイク装置にモニタ部を設けているが、モニタ部を設けることなく上方より目視によって位置を確認するようにしてもよい。

本発明は脆性材料基板をブレイクするブレイク装置及びブレイク方法に関し、あらかじめスクライブされた脆性材料基板を正確に位置決めし、均一な力をかけてブレイクすることができるので、サイズの小さい基板のブレイクに好適に用いることができる。

１０，１００ ブレイク装置
２０ ベース部
２１，２２ ベース
２２，１１３ テーブル
２３ 基板
３０，１３０ 位置決め部
３１ スライダ
３２ 固定部
１１７ 基板ガイド
４０，１４０ クランプユニット
４１ 押さえバー
４２ 押さえレバー
５０，１２０ ブレイクユニット
５１ ブレイク部
５５，１３５ ゲージ
６０，１６０ モニタ部
６１，１６１ ＣＣＤカメラ
１１２ ステージベースプレート
１２３ 度当りスライドプレート
１２４ ブレイクプレート
１２５ 切断レバー
１３１ 度当りスライダ
１３２ 基板度当り
１３３ 調整ねじプレート
１３４ 調整ねじ
１４１ 押さえブロック
１４２ 基板押さえ
１５０ 受け皿

Claims (2)

1. あらかじめスクライブラインが形成された切断すべき基板が載置され、その端部をブレイクラインとするテーブルと、
   前記テーブル上の基板をテーブル端部のブレイクラインから外側に突出させて保持するクランプユニットと、
   前記基板の端部が当接して前記基板の突出量を規定する基板度当りと、前記テーブルより突出した基板の端部を押圧するブレイクプレートとを具備し、前記基板度当り及び前記ブレイクプレートが前記テーブルの側方にテーブルの面に対して移動自在に設けられ、前記テーブルより突出した基板の端部を押圧してブレイクするブレイクユニットと、を具備し、
   前記ブレイクユニットが、前記ブレイクプレートが前記基板度当り上に前記ブレイクプレートの端部が前記基板度当りから前記テーブル側に突出するように配置され、前記ブレイクプレートと前記基板度当りとを一体的に上下動させることができ、
   前記ブレイクユニットは、その端部が前記テーブルのブレイクラインより外側となる位置からブレイク部を上下動させるブレイク装置。
2. 請求項１に記載のブレイク装置を使用し、
   端部をブレイクラインとする前記ブレイク装置のテーブル上にあらかじめスクライブラインが形成された切断すべき基板を載置し、
   前記テーブル上の基板をテーブル端部のブレイクラインから外側に突出させ、前記ブレイクラインから外側に突出した前記基板の端部を前記ブレイク装置の基板度当りに当接させて保持し、
   前記テーブルより突出した基板の端部を前記ブレイク装置のブレイクプレートにより前記テーブルの側方より押圧してブレイク部の端部が前記テーブルのブレイクラインより外側となる位置から前記ブレイク部を上下動させてブレイクするブレイク方法。
   

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