JP6109975B1 - 基板切断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】自動的に基板の切断と面取りとの両方を行うことができる基板切断装置を提供する。【解決手段】基板を吸着保持する分割用テーブルと、分割用テーブルに吸着保持された基板を切断して分割する分割手段とを有する第１のポジションと、第１のポジションの下流側に配置されて、第１のポジションで切断されてなる複数の切断基板を吸着保持する面取用テーブルと、面取用テーブルに吸着保持された切断基板のコーナー部を切削して面取りする面取手段とを有する第２のポジションとを備える。基板を吸着保持し、第１のポジションから第２のポジションへ切断基板を搬送する吸着手段を備えた。【選択図】図１

Description

本発明は、基板切断装置に関する。

基板を切断する装置として、例えば、特許文献１に示すものがある。特許文献１の基板切断装置は、基板を水平に吸着保持するテーブルと、テーブルに基板を搬入する搬入手段と、基板を切断して複数の個片に分割する切断手段と、テーブルから個片を搬出する搬出手段等を備えている。前記基板切断装置の動作は、搬入手段によってテーブル上に基板を搬入し、切断手段によりテーブル上の基板を一方向に複数列に切断する。その後、テーブルを水平面内に周方向に９０°回転させ、再度切断手段によって基板を上記一方向と直行する方向に切断する。このようにして、基板が格子状に切断され、複数の個片に分割される。基板の切断を終了すると、搬出手段によりテーブル上の個片を搬出する。

また、大基板をブレード等の分割手段にてクオーターカット（４分割）する基板切断装置がある。この場合、切断後の夫々の基板のコーナー部は鋭いエッジとなっている。このため、コーナー部が鋭いエッジのままであると、基板を保持するためのマガジンが削れたり、マスク工程時に、マスク（印刷時に使用する印刷版であり、基板上に搭載する）に穴を開けたり、露光時等に使用するシートに接触してシートが破れるおそれがある。これらを防止するために、大基板をブレードにて分割した後、夫々の基板のコーナー部を面取りする必要がある。

そこで、従来では、基板の分割及び面取りをルーター加工にて行う方法がある。ルーター加工とは、図８（ａ）に示すように、被加工物１００に対して、切れ刃１０１を有する回転切削工具１０２（ルータービット）を接触させつつ移動させることで、被加工物１００の外径加工を行うものである。この場合、被加工物１００として大基板を複数枚（例えば１０枚）積層し、基板のバリを抑制したり、基板の反りを防止したりするために、大基板の最上面に捨て板１０３を搭載する。そして、図８（ａ）に示すように、捨て板１０３ごとルータービット１０２により大基板を一点鎖線上を切断して分割し、さらに、図８（ｂ）に示すように、分割後の基板のコーナー部のエッジ部分の外径面にルータービット１０２を接触させつつ移動させて切削することによりアールを形成して、コーナー部の面取りを行っていた。

特許第３５３０４８３号公報

しかしながら、前記方法では、作業者が大基板を重ね、さらに捨て板を搭載してルーター機にセットするため、手間がかかるという問題がある。また、ルータービットは、一般的に２０〜４０ｍｍ／ｓｅｃ程度の加工速度であるため、大基板を切断して分割しようとすると、時間がかかるという問題がある。さらには、大基板を複数枚重ねて切断する方法では、基板ごとに認識補正を行うことができないため、精度良く切断することができない。切断精度が悪い場合、精度の悪い端部（図９のハッチング）を端材として切り捨てる必要があり、製品として使用可能な領域が狭くなるという問題があった。

そこで、本発明は斯かる実情に鑑み、自動的に基板の切断と面取りとの両方を行うことができる基板切断装置を提供しようとするものである。

本発明の基板切断装置は、基板を吸着保持する分割用テーブルと、ブレード切断刃を有し、前記分割用テーブルに吸着保持された基板を切断して分割する分割手段とを有する第１のポジションと、前記第１のポジションの下流側に配置されて、前記第１のポジションで切断されてなる複数の切断基板を吸着保持する面取用テーブルと、スピンドルの先端に取り付けられて回転駆動することによりルーター加工を行うルータービットと、ルーター先端部に向かって放水する放水口とを有し、前記面取用テーブルに吸着保持された切断基板のコーナー部を切削して面取りする面取手段とを有する第２のポジションとを備え、前記基板を吸着保持し、前記第１のポジションから前記第２のポジションへ切断基板を搬送する吸着手段を備えたものである。

本発明の基板切断装置によれば、第１のポジションに分割手段を設け、第２のポジションに面取手段を設け、第１のポジションから第２のポジションへ切断基板を搬送する吸着手段を備えたことにより、第１のポジションに大基板が搬送されると大基板を分割し、その後、第２のポジションに切断基板が搬送されて面取りする。この場合、第２のポジションで面取りを行っている際には、第１のポジションにて次に搬送された大基板の分割を行うことができ、面取りと分割とを同時に行うことができる。さらに、加工量が多い分割は第１のポジションで行い、加工量の少ない面取りは第２のポジションで行い、これらを分けているため、切断用の分割手段と、切削用の面取手段とを夫々別に設けることができ、その加工量に応じた手段にて加工することができ、効率良く夫々の作業を行うことができる。また、基板を１枚ずつ処理するため、加工を行う前に、基板ごとに有するアライメント（位置決めマーク）をその都度認識し、位置補正することができるため、精度のよい処理が可能となる。

前記構成において、前記面取用テーブルは、中心部の周方向に沿って配設される４つのテーブル構成体と、前記中心部直下に配設されるカムシャフトと、前記カムシャフトを上下動させる上下動機構と、前記カムシャフトの上下動により、夫々のテーブル構成体と一体的にスライド移動する４つのスライド機構とを備え、前記カムシャフトと、前記上下動機構と、前記夫々のスライド機構とにより、前記夫々のテーブル構成体が前記中心部から離間及び接近することができる。この場合、前記カムシャフトの上昇により、前記夫々のテーブル構成体が前記中心部から離間し、前記カムシャフトの下降により、前記夫々のテーブル構成体が前記中心部に向かって接近することができる。これにより、切断基板同士、相互に離間して隙間が形成され、面取手段が入り込むスペースを確保することができる。これにより、面取りをスムーズに行うことができる。

本発明では、自動的に基板の切断と面取りとの両方を行うことができる。

本発明の基板切断装置を示す簡略平面図である。 前記図１の基板切断装置を示す簡略側面図である。 前記図１の基板切断装置を構成する面取用テーブルのテーブル構成体が接近した状態を示す簡略平面図である。 前記図１の基板切断装置を構成する面取用テーブルのテーブル構成体が離間した状態を示す簡略平面図である。 前記図１の基板切断装置を構成する面取用テーブルの簡略側面図である。 本発明の基板切断装置により基板を切断する方法を示す簡略斜視図であり、（ａ）は基板の切断を示し、（ｂ）は基板の面取りを示す図である。 本発明の基板切断装置により切断された基板を示す図であり、（ａ）は基板の切断前を示し、（ｂ）は基板の面取り後を示す図である。 従来の基板切断装置により基板を切断する方法を示す簡略斜視図であり、（ａ）は基板の切断を示し、（ｂ）は基板の面取りを示す図である。 従来の基板切断装置により切断された基板を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を図１〜図７に基づいて説明する。

本発明の基板切断装置は、大基板を分割した後、切断基板のコーナー部を面取りするものである。

図１は、本発明の基板切断装置を示す平面図である。この基板切断装置は、大基板１（図２参照）を分割する第１のポジションＰ１と、第１のポジションＰ１の下流側に配置されて、第１のポジションＰ１で切断されてなる複数の切断基板２ａ〜２ｄ（図２参照）のコーナー部を面取りする第２のポジションＰ２とを有する。さらに、第１のポジションＰ１は、ワーク入れ替え位置Ｐ１ａと加工位置Ｐ１ｂとを備え、第２のポジションＰ２は、ワーク入れ替え位置Ｐ２ａと加工位置Ｐ２ｂとを備えている。また、本発明の基板切断装置は、基板を吸着保持し、第１のポジションＰ１から第２のポジションＰ２へ基板を搬送する吸着手段３を備えている。第１のポジションＰ１において、ワーク入れ替え位置Ｐ１ａと加工位置Ｐ１ｂとの間には、水を放水して、切断粉を洗い流すことができるノズル３０が設けられており、第２のポジションＰ２において、ワーク入れ替え位置Ｐ２ａと加工位置Ｐ２ｂとの間には、水を放水して、切削粉を洗い流すことができるノズル３１が設けられている。

第１のポジションＰ１は、大基板１を吸着保持する分割用テーブル４と、分割用テーブル４に吸着保持された大基板１を切断して分割する分割手段５とを有する。また、大基板１の位置を認識する位置認識手段（図示省略）を備えている。

分割用テーブル４は、水平を成すように配設され、分割用テーブル４の上面には大基板１を吸着保持するための吸引口（図示省略）が多数形成されている。一対のガイドレール６，６が、図のｘ方向に延在して配設されており、分割用テーブル４は、このガイドレール６，６に沿って矢印Ａに示すようにワーク入れ替え位置Ｐ１ａと加工位置Ｐ１ｂとの往復移動が可能となっている。また、分割用テーブル４は、図示しない回動機構によって水平面内で円周方向に回転するように構成されている。

分割手段５は、スピンドル７に取り付けられ高速回転可能なブレード切断刃（以下、単にブレード８という）を有する。これらスピンドル７及びブレード８は、ガイドレール６の長手方向に直交する方向の両側に、それぞれ対称に配設されている。スピンドル７とブレード８は、分割用テーブル４の移動方向（Ｘ方向）と直交する方向（Ｙ方向）に往復移動可能に構成されている。さらに、スピンドル７とブレード８は、鉛直方向に移動可能となっており、これによりブレード８が分割用テーブル４上の大基板１に接近／離間することができる。

第２のポジションＰ２は、複数の切断基板２ａ〜２ｄを吸着保持する面取用テーブル９と、面取用テーブル９に吸着保持された切断基板２ａ〜２ｄのコーナー部を切削して面取りする面取手段１０とを有する。また、切断基板２ａ〜２ｄの位置を認識する位置認識手段（図示省略）を備えている。

面取用テーブル９は、水平を成すように配設される。面取用テーブル９は、図３及び図４に示すように、面取用テーブル９の中心部１５の周方向に沿って配設される４つのテーブル構成体１６ａ〜１６ｄと、図５に示すように、中心部直下に配設されるカムシャフト１８と、カムシャフト１８を上下動させる上下動機構１９と、カムシャフトの上下動により、夫々のテーブル構成体１６ａ〜１６ｄと一体的にスライド移動する４つのスライド機構２０ａ〜２０ｄとを備えている。

夫々のテーブル構成体１６ａ〜１６ｄは、上面に切断基板２ａ〜２ｄを吸着保持するための吸引口（図示省略）が多数形成されている。これら夫々のテーブル構成体１６ａ〜１６は、図３の各矢印に示すように、中心部１５から離間したり、図４の各矢印に示すように、中心部１５から接近したりすることができる。

カムシャフト１８は、図５に示すように、先端部が下方に向かって拡径するテーパ部２１と、大径部２２とからなる。カムシャフト１８は、例えばエアシリンダからなる上下動機構１９によって上下動する。

スライド機構２０ａ〜２０ｄは、夫々、カムフォロア２３ａ〜２３ｄと、アーム２４ａ〜２４ｄと、ブロック体２５ａ〜２５ｄと、スライダー２６ａ〜２６ｄと、シャフト２８ａ〜２８ｄと、支持体２７ａ〜２７ｄとを備えている。支持体２７ａ〜２７ｄに、シャフト２８ａ〜２８ｄが水平方向に延びるように支持されており、シャフト２８ａ〜２８ｄに、スライダー２６ａ〜２６ｄがスライド自在に外嵌されている。さらに、スライダー２６ａ〜２６ｄと一体的にブロック体２５ａ〜２５ｄが設けられており、ブロック体２５ａ〜２５ｄに、テーブル構成体１６ａ〜１６ｄと、アーム２４ａ〜２４ｄとが取り付けられており、アーム２４ａ〜２４ｄの先端部に、カムフォロア２３ａ〜２３ｄが設けられている。

図３及び図５に示すように、カムフォロア２３ａ〜２３ｄは、カムシャフト１８のテーパ部２１ａ〜２１ｄに当接している。上下動機構１９の駆動によりカムシャフト１８が上昇すると、テーパ部２１に案内されて、カムフォロア２３ａ〜２３ｄが大径部２２に当接する。これにより、カムフォロア２３ａ〜２３ｄと、アーム２４ａ〜２４ｄと、ブロック体２５ａ〜２５ｄと、スライダー２６ａ〜２６ｄと、テーブル構成体１６ａ〜１６ｄとが、図３の矢印に示すように一体的にスライド移動して、図４のように、テーブル構成体１６ａ〜１６ｄが中心部１５から離間する。なお、図５ではテーブル構成体１６ａ、１６ｄ及びスライド機構２０ａ、２０ｄを示しているが、テーブル構成体１６ｂ、１６ｃ及びスライド機構２０ｂ、２０ｃも同様の構成となっている。

図４のように、テーブル構成体１６ａ〜１６ｄが中心部１５から離間した状態から、上下動機構１９の駆動によりカムシャフト１８が下降すると、カムフォロア２３ａ〜２３ｄがテーパ部２１に当接する。これにより、カムフォロア２３ａ〜２３ｄと、アーム２４ａ〜２４ｄと、ブロック体２５ａ〜２５ｄと、スライダー２６ａ〜２６ｄと、テーブル構成体１６ａ〜１６ｄとが、図４の矢印に示すように一体的にスライド移動して、図３のように、テーブル構成体１６ａ〜１６ｄが中心部１５に接近する。

図１に示すように、一対のガイドレール１１、１１が、図１のｘ方向に延在して配設されており、面取用テーブル９（つまり、テーブル構成体１６ａ〜１６ｄと、カムシャフト１８と、上下動機構１９と、スライド機構２０ａ〜２０ｄ）は、このガイドレール１１，１１に沿って矢印Ｂに示すようにワーク入れ替え位置Ｐ２ａと加工位置Ｐ２ｂとの往復移動が可能となっている。また、面取用テーブル９は、図示しない回動機構によって水平面内で円周方向に回転するように構成されている。

面取手段１０は、図２に示すように、スピンドル１２と、スピンドル１２の先端に取り付けられて回転駆動するルータービット１３と、放水ノズル１４とを有する。ルータービット１３は、図示省略のサーボモータなどからなる回転駆動部により回転し、スピンドル１２及びルータービット１３は、面取用テーブル９の移動方向（Ｘ方向）と直交する方向（Ｙ方向）に往復移動可能に構成されている。さらに、スピンドル１２及びルータービット１３は、鉛直方向に移動可能となっており、これによりルータービット１３が面取用テーブル９上の切断基板２ａ〜２ｄに接近／離間することができる。

放水ノズル１４は、前記スピンドル１２及びルータービット１３と一体的に移動可能に設けられており、放水口となるノズル先端部は、ルータービット１３の先端部側（下端部側）に対向している。これにより、図示省略の給水源から供給された水は、放水ノズル１４からルータービット１３の先端部に向かって放水される。

吸着手段３は、その先端部に基板を吸着保持し、図示省略の搬送手段を介して、図１の矢印Ｃや図２の矢印に示すように、第１のポジションＰ１のワーク入れ替え位置Ｐ１ａと第２のポジションＰ２のワーク入れ替え位置Ｐ２ａとの間の移動が可能となっている。吸着手段３は、その下端面に開口した吸着孔を介して基板が真空吸引され、この吸着手段３の下端面に基板が吸着する。そして、真空吸引（真空引き）が解除されれば、吸着手段３から基板が外れる。

本発明の基板切断装置を使用して基板を切断する方法を説明する。図１に示すように、第１のポジションＰ１のワーク入れ替え位置Ｐ１ａに、分割用テーブル４が位置している。吸着手段３にて保持された大基板１が、分割用テーブル４に搬送されと、分割用テーブル４は、第１のポジションＰ１の加工位置Ｐ１ｂに移動する。

大基板１には、位置を認識するためのアライメント（位置決めマーク）が予め付されており、位置認識手段でアライメントを認識することにより大基板１の位置データを取得することができる。この位置データに基づいて、スピンドル７の動作を制御しながら、図６（ａ）及び図７（ａ）の一点鎖線に示すように、ブレード８により大基板１を４分割するように切断する。このとき、ブレード８により、例えば１５０ｍｍ〜２００ｍｍ／ｓｅｃ程度の加工スピードで大基板１を切断する。

大基板１を分割した後、分割用テーブル４は、第１のポジションＰ１のワーク入れ替え位置Ｐ１ａに移動する。なお、大基板１の切断中、又は切断後において、ノズル３０は水を放水して切断粉を洗い流す。

第２のポジションＰ２のワーク入れ替え位置Ｐ２ａに、面取用テーブル９が位置している。吸着手段３は、図２の矢印に示すように、分割用テーブル４の上方から下降し、分割用テーブル４に載置された分割基板２ａ〜２ｄを保持して上昇し、面取用テーブル９の上方まで搬送した後下降して、分割基板２ａ〜２ｄを面取用テーブル９に搬送する。この場合、１つのテーブル構成体１６ａに１つの分割基板２ａが載置される。すなわち、テーブル構成体１６ｂ、１６ｃ、１６ｄに、夫々１つの分割基板２ｂ、２ｃ、２ｄが載置される。

第２のポジションＰ２のワーク入れ替え位置Ｐ２ａに分割基板２ａ〜２ｄが搬送されると、第１のポジションＰ１のワーク入れ替え位置Ｐ１ａに位置する分割用テーブル４に、次に処理すべき大基板１が搬送される。

その後、面取用テーブル９は、第２のポジションＰ２の加工位置Ｐ２ｂに移動する。第１のポジションＰ１でも、分割用テーブル４が、第１のポジションＰ１の加工位置Ｐ１ｂに移動する。

エアシリンダ１９の駆動によりカムシャフト１８が上昇し、夫々のテーブル構成体１６ａ〜１６ｄは、図３の矢印に示すように、中心部１５から離間する。これにより、図４に示すように、夫々のテーブル構成体（つまり、夫々の切断基板同士）が、相互に離間して隙間が形成される。この隙間が、ルータービット１３が入り込むスペースとなり、ルータービット１３は、分割基板２ａ〜２ｄの側面に当接しながら移動することができる。

第２のポジションＰ２の加工位置Ｐ２ｂでも、位置認識手段でアライメントを認識することにより分割基板２ａ〜２ｄの位置データを取得することができる。この位置データに基づいて、スピンドル１２の動作を制御しながら、切断基板２ａ〜２ｄのコーナー部の側面にルータービット１３が当接しつつ移動することで、図６（ｂ）及び図７（ｂ）に示すように、コーナー部が切削されてアールを形成する。このようにして、夫々の分割基板２ａ〜２ｄのコーナー部を面取りする。このとき、ルータービット１３により、例えば２０ｍｍ〜４０ｍｍ／ｓｅｃ程度の加工スピードで切断基板２ａ〜２ｄを切削する。また、ノズル１４にて放水し、切削により発生した粉を除去しながら切削を行う。

第２のポジションＰ２における切削加工と同時に、第１のポジションＰ１では、前記した方法により、大基板１が切断される。

切断基板２ａ〜２ｄの面取り後、カムシャフト１８を下降させると、図４の矢印に示すように、夫々のテーブル構成体１６ａ〜１６ｄは中心部１５に向かって接近する。その後、面取用テーブル９は、第２のポジションＰ２のワーク入れ替え位置Ｐ２ａに移動する。なお、切断基板２ａ〜２ｄの切削中、又は切削後において、ノズル３１は水を放水して切削粉を洗い流す。第１のポジションＰ１でも、分割用テーブル４が、ワーク入れ替え位置Ｐ１ａに移動する。

吸着手段３が面取用テーブル９の上方から下降し、面取り後の切断基板２ａ〜２ｄが保持されて、切断基板２ａ〜２ｄは後工程へ移載される。また、第１のポジションＰ１のワーク入れ替え位置Ｐ１ａに位置する切断基板２ａ〜２ｄは、面取用テーブル９に搬送され、前記した方法で、第２のポジションＰ２において面取りが行われる。

本発明の基板切断装置は、第１のポジションＰ１に分割手段５を設け、第２のポジションＰ２に面取手段１０を設け、第１のポジションＰ１から第２のポジションＰ２へ切断基板２ａ〜２ｄを搬送する吸着手段３を備えたことにより、第１のポジションＰ１に大基板１が搬送されると大基板１を分割し、その後、第２のポジションＰ２に切断基板２ａ〜２ｄが搬送されて面取りし、自動的に基板の切断と面取りとの両方を行うことができる。

この場合、第２のポジションＰ１で面取りを行っている際には、第１のポジションＰ１にて次に搬送された大基板１の分割を行うことができ、面取りと分割とを同時に行うことができる。さらに、加工量が多い分割は第１のポジションＰ１で行い、加工量の少ない面取りは第２のポジションＰ２で行い、これらを分けているため、切断用の分割手段５と、切削用の面取手段１０とを夫々別に設けることができ、その加工量に応じた手段にて加工することができ、効率良く夫々の作業を行うことができる。また、基板を１枚ずつ処理するため、加工を行う前に、基板ごとに有するアライメント（位置決めマーク）をその都度認識し、位置補正することができるため、精度のよい処理が可能となる。

以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能であって、例えば、実施形態では、ワーク入れ替え位置Ｐ１ａ、Ｐ２ａを設けたが、これらを省略してもよく、吸着手段３にて加工位置Ｐ１ｂ、Ｐ２ｂに直接搬送してもよい。カムシャフト１８の先端部のテーパ部２１は、実施形態とは逆（つまり、先端部が下方に向かって縮径する）として、カムシャフト１８の上昇により、夫々のテーブル構成体１６ａ〜１６ｄが、中心部１５に向かって接近し、カムシャフト１８の下降により、夫々のテーブル構成体１６ａ〜１６ｄが中心部１５から離間するようにしてもよい。上下動機構１９はエアシリンダに限られない。ノズル１４、３０、３１は省略してもよい。分割手段８による大基板１の分割は４分割には限られず、面取手段１３による面取りは、４つのコーナー部の全てにおいて行ってもよいし、いずれかのコーナー部のみにおいて行ってもよい。

１ 基板
２ 切断基板
３ 吸着手段
４ 分割用テーブル
８ ブレード
９ 面取用テーブル
１３ ルータービット
１４ 放水口
１５ 中心部
１６ テーブル構成体
１８ カムシャフト
１９ エアシリンダ
２０ スライド機構
Ｐ１ 第１のポジション
Ｐ２ 第２のポジション

Claims (3)

1. 基板を吸着保持する分割用テーブルと、ブレード切断刃を有し、前記分割用テーブルに吸着保持された基板を切断して分割する分割手段とを有する第１のポジションと、
   前記第１のポジションの下流側に配置されて、前記第１のポジションで切断されてなる複数の切断基板を吸着保持する面取用テーブルと、スピンドルの先端に取り付けられて回転駆動することによりルーター加工を行うルータービットと、ルーター先端部に向かって放水する放水口とを有し、前記面取用テーブルに吸着保持された切断基板のコーナー部を切削して面取りする面取手段とを有する第２のポジションとを備え、
   前記基板を吸着保持し、前記第１のポジションから前記第２のポジションへ切断基板を搬送する吸着手段を備えたことを特徴とする基板切断装置。
2. 基板を吸着保持する分割用テーブルと、前記分割用テーブルに吸着保持された基板を切断して分割する分割手段とを有する第１のポジションと、
   前記第１のポジションの下流側に配置されて、前記第１のポジションで切断されてなる複数の切断基板を吸着保持する面取用テーブルと、前記面取用テーブルに吸着保持された切断基板のコーナー部を切削して面取りする面取手段とを有する第２のポジションとを備え、
   前記基板を吸着保持し、前記第１のポジションから前記第２のポジションへ切断基板を搬送する吸着手段を備え、
   前記面取用テーブルは、中心部の周方向に沿って配設される４つのテーブル構成体と、前記中心部直下に配設されるカムシャフトと、前記カムシャフトを上下動させる上下動機構と、前記カムシャフトの上下動により、夫々のテーブル構成体と一体的にスライド移動する４つのスライド機構とを備え、前記カムシャフトと、前記上下動機構と、前記夫々のスライド機構とにより、前記夫々のテーブル構成体が前記中心部から離間及び接近することを特徴とする基板切断装置。
3. 前記カムシャフトの上昇により、前記夫々のテーブル構成体が前記中心部から離間し、前記カムシャフトの下降により、前記夫々のテーブル構成体が前記中心部に向かって接近することを特徴とする請求項２に記載の基板切断装置。

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