JP6375875B2 - ブレーク装置 - Google Patents

Description

本発明は、脆性材料基板をブレークする装置に関し、特にその構造に関する。

あらかじめスクライビングホイールやダイヤモンドポイントなどのツールによって、あるいはレーザー加工などによって、分断予定位置にスクライブラインが形成されてなる脆性材料基板（例えばガラス基板やセラミック基板など）やあるいは基板上に薄膜層や厚膜層などが積層されてなる積層体などの分断対象物を、当該スクライブラインに沿って分断する（ブレークする）装置が、すでに公知である（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１４−１９５０４０号公報

特許文献１に開示されているようなブレーク装置を用いて、互いに平行な複数のスクライブラインが形成されてなる脆性材料基板の各スクライブラインに沿った分断を順次に行う場合、分断後の基板がわずかに位置ずれを起こすことがある。係る位置ずれは、特に当該基板の端部近傍をブレークする際に起こりやすく、その場合、ブレークされた端部が浮き上がってしまうことも起こり得る。このような位置ずれや浮き上がりが生じることにより、精度のよいブレークが行い得なくなるという問題が生じる。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、ブレーク時の位置ずれや浮き上がりが抑制されるブレーク装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１の発明は、ブレーク刃を分断対象物に当接させることにより前記分断対象物をブレークするブレーク装置であって、平面視矩形状をなしており、かつ互いに平行にかつ等間隔に複数の分断予定位置が定められてなる分断対象物が載置される載置部と、前記載置部の四方のそれぞれに対応させて互いに独立に設けられてなる位置ずれ規制部と、を備え、それぞれの前記位置ずれ規制部は、それぞれが水平面内において前記載置部の側端部に向けて延在する多数の単位歯部を前記複数の分断予定位置と等しい間隔にて等間隔に配列させた櫛歯状をなしているとともに、隣り合う前記単位歯部が一の前記分断予定位置に対し等距離に配置されるようになっており、少なくともブレークの開始時には、それぞれの前記位置ずれ規制部は、前記載置部の上に載置固定された前記分断対象物と離間する分断時位置ずれ規制位置に配置される、ことを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１に記載のブレーク装置であって、前記位置ずれ規制部が前記載置部に対して進退自在に設けられてなる、ことを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項２に記載のブレーク装置であって、前記位置ずれ規制部は、前記分断対象物が前記載置部に載置された後、前記分断対象物に接近することによって前記分断対象物を所定の配置位置に配置するセンタリングを行い、前記センタリング後に前記分断時位置ずれ規制位置に配置される、ことを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項３に記載のブレーク装置であって、前記位置ずれ規制部の前記単位歯部が、前記単位歯部の長手方向に延在する基部と、前記基部の一部からさらに前記長手方向に延在する延在部とを有してなり、かつ、前記基部と前記延在部とによって、前記長手方向に沿った垂直断面おいてＬ字状をなしており、前記センタリングの実行時には前記基部の先端が前記分断対象物と当接し、前記ブレークの実行時には前記基部および前記延在部がともに前記分断対象物と非接触状態とされてなるとともに、前記延在部は前記分断対象物の外周上方に配置される、ことを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のブレーク装置であって、前記載置部が可視光を透過する透明な部材からなる、ことを特徴とする。

請求項６の発明は、請求項５に記載のブレーク装置であって、前記載置部の最上部が透明な弾性体からなる、ことを特徴とする。

請求項１ないし請求項６の発明によれば、ブレーク刃との緩衝を生じさせることなくブレークの際の分断対象物の端部の浮き上がりを防止するとともに、水平方向への位置ずれを位置ずれ規制部と載置部との離間距離の範囲内に規制することができる。

また、請求項２ないし請求項４の発明によれば、ブレーク時の位置ずれを規制できることに加えて、ブレークに先立ち分断対象物を正しい配置位置に配置することができる。

ブレーク装置１００の分断対象物Ｗの支持に関わる要部についての斜視図である。 図１のＡ−Ａ’部を通る断面についての拡大斜視図である。 ブレーク装置１００の主要な構成要素を含む模式断面図である。 分断対象物Ｗがステージ１に載置されて分断可能な状態となるまでの様子を順次に示す図である。

＜ブレーク装置の要部構成＞
図１は、本実施の形態に係るブレーク装置１００の要部、特に、分断対象物Ｗの支持に関わる要部についての斜視図である。また、図２は、図１のＡ−Ａ’部を通る断面についての拡大斜視図である。図３は、ブレーク装置１００の主要な構成要素を含む模式断面図である。

本実施の形態に係るブレーク装置１００は、概略、ステージ１の上面に主面が水平となるように載置した平面視矩形状の分断対象物Ｗの四方に、位置ずれ規制部２（２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ）を配置させた状態で、ブレーク刃３の刃先３ａを、分断対象物Ｗの分断対象位置（ブレーク位置）に当接させ、さらに押し下げることによって、該分断対象物Ｗを分断する（ブレークする）装置である。

なお、図１および図２においては、分断対象物Ｗが、透明な基板の一方主面に格子状にスクライブラインＳＬが形成されてなるとともに、他方主面には各スクライブラインＳＬで区画された単位領域内に１つずつ半田バンプＢが形成されてなるものである場合を例示している。スクライブラインＳＬの形成位置が分断対象物Ｗの分断対象位置に相当する。より詳細には、図１および図２においては、スクライブラインＳＬの形成面がステージ１との接触面とされており、スクライブラインＳＬが透明な基板を通じて透けている様子を例示している。

ステージ１は、分断対象物Ｗをその主面が水平となるように支持する部位である。ステージ１は、基台１ａの上に、それぞれに板状の部材である、第１ガラスチャック１ｂと、第２ガラスチャック１ｃと、透明弾性体１ｄとを、この順に積層した構成を有する。それゆえ、より具体的には、透明弾性体１ｄ（の上面）が分断対象物Ｗの直接の載置部となる。また、第１ガラスチャック１ｂ、第２ガラスチャック１ｃ、および透明弾性体１ｄは、いずれも可視光を透過する透明な部材からなるとともに、その外周部分近傍のみが基台１ａによって支持されてなり、これによって、第１ガラスチャック１ｂの下方から、上方に位置する透明弾性体１ｄ上に載置された分断対象物Ｗの裏面（透明弾性体１ｄとの接触面）を観察することが可能となっている。ブレーク装置１００には、係る観察を行うための撮像装置４が備わっている。

第１ガラスチャック１ｂおよび第２ガラスチャック１ｃは例えば石英ガラスからなるのが好適な一例であり、透明弾性体１ｄは、所定の材質の透明ゴムからなるのが好適な一例である。なお、ブレークの際に分断対象物の位置ずれを抑制するという観点からは、透明弾性体１ｄとして、分断対象物Ｗとの間に摩擦力が作用しやすい材質のものを用いるのが好適である。

なお、第１ガラスチャック１ｂ、第２ガラスチャック１ｃ、および透明弾性体１ｄは、中心位置を同じくして積層配置されてなる。ただし、透明弾性体１ｄの平面サイズは、分断対象物Ｗの平面サイズと略同一とされてなる一方で、第１ガラスチャック１ｂおよび第２ガラスチャック１ｃの平面サイズよりも小さくなっている。これにより、第２ガラスチャック１ｃと透明弾性体１ｄとの間には段差が存在している。

また、第１ガラスチャック１ｂ、第２ガラスチャック１ｃ、および、透明弾性体１ｄはそれぞれ、分断対象物Ｗを吸引固定するための構成を備える。具体的には、第１ガラスチャック１ｂの上面（第２ガラスチャック１ｃとの接触面）には、図示しない吸引手段（例えば吸引ポンプなど）と連通する吸引溝Ｈ１が形成されてなる。吸引溝Ｈ１は、分断対象物Ｗの外縁部近傍の下方位置となる、第１ガラスチャック１ｂの外周近傍に周状に設けられてなるのが好適である。また、第２ガラスチャック１ｃには、第１ガラスチャック１ｂの吸引溝Ｈ１に沿って離散的に、かつ、それぞれが吸引溝Ｈ１と連通する態様にて、第２ガラスチャック１ｃの厚み方向に延在する複数の吸引孔Ｈ２が設けられてなる。さらには、透明弾性体１ｄには、それぞれの吸引孔Ｈ２に連通し、かつ、透明弾性体１ｄの厚み方向に延在する態様にて、複数の吸引孔Ｈ３が設けられてなる。分断対象物Ｗが透明弾性体１ｄの上に載置された状態で、図示しない吸引手段が駆動されると、吸引孔Ｈ３において負圧が生じて、分断対象物Ｗが吸引固定される。

位置ずれ規制部２は、分断対象物Ｗをブレークする際に分断対象物Ｗの位置ずれを規制する部位として備わる。加えて、位置ずれ規制部２は、ブレークに先立ち分断対象物Ｗをステージ１上に載置する際の位置ずれを解消する機能も備える。

位置ずれ規制部２は、分断対象物Ｗの四辺のそれぞれに沿う態様にて独立に４つ備わっており、それぞれの位置ずれ規制部２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄが、分断対象物Ｗの対応する辺での位置規制を担うものとなっている。本実施の形態においては、位置ずれ規制部２ａと位置ずれ規制部２ｄとが一の方向において対向配置され、当該方向に垂直な方向において、位置ずれ規制部２ｂと位置ずれ規制部２ｃとが対向配置されてなるものとする。

それぞれの位置ずれ規制部２は、根元部分が共通化されてなる一方でそれぞれが水平面内において透明弾性体１ｄの側端部に向けて延在する多数の単位歯部Ｆを等間隔に配列させた、櫛歯状の構成を有してなる。図３には、ブレーク装置１００がブレークを行い得る状態にあるときの、単位歯部Ｆの長手方向に沿った垂直断面を含むブレーク装置１００の要部断面を示している。なお、図３には代表して、互いに対向する位置ずれ規制部２ｂおよび２ｃに備わる単位歯部Ｆの断面を含むブレーク装置１００の要部の断面を例示しているが、以下の説明は、全ての位置ずれ規制部２およびそれぞれに備わる単位歯部Ｆについてあてはまる。

それぞれの単位歯部Ｆの長手方向は水平面内において平行であり、また、隣り合う単位歯部Ｆ同士の間隔は、分断予定位置の間隔（スクライブラインＳＬの間隔）と一致させられてなる。そして、分断の際には、分断対象物Ｗに平行に設けられた複数のスクライブラインＳＬのそれぞれを、隣り合う単位歯部Ｆから等距離の位置に配置させるようになっている。なお、ブレークを確実に行うべく、刃先３ａの刃渡り長さは、通常、分断対象物Ｗの一辺の長さよりも大きくなっているが、単位歯部Ｆと分断予定位置（スクライブラインＳＬ）とが上述のような配置関係とされてなることで、それぞれのスクライブラインＳＬを対象としたブレークを行う際、ブレーク刃３は、位置ずれ規制部２と干渉することなく、隣り合う単位歯部Ｆの間を通過することができる。

単位歯部Ｆの個数およびピッチの具体的な値は、分断対象物Ｗの一辺のサイズおよび分断予定位置の（スクライブラインＳＬの）ピッチに応じて定められればよい。

また、それぞれの位置ずれ規制部２は、図示しない駆動機構の作用によって、単位歯部Ｆの長手方向に沿って進退自在とされてなる。具体的には、図３において矢印ＡＲ１にて示す、分断対象物Ｗの載置部たる透明弾性体１ｄへと接近する接近方向と、矢印ＡＲ２にて示す、透明弾性体１ｄから遠ざかる退避方向にそれぞれ、移動自在とされてなる。

さらには、図３に例示するように、位置ずれ規制部２に備わる全ての単位歯部Ｆは、その長手方向に沿った垂直な断面において、ステージ１の上面と平行な方向に長手方向を有する基部Ｆ１と、基部Ｆ１の上部からさらに延在する延在部Ｆ２とを有してなる。これにより、それぞれの単位歯部Ｆは、その先端部近傍において断面視Ｌ字状をなしている。係る単位歯部Ｆの先端部近傍の形状は、ステージ１における第２ガラスチャック１ｃと透明弾性体１ｄとの間の段差の形状に倣うものとなっている。

ただし、それぞれの位置ずれ規制部２においては、全ての単位歯部Ｆが図３に示すように第２ガラスチャック１ｃの上面および分断対象物Ｗの上面との間で非接触状態を保つように配置される。これは、位置ずれ規制部２と分断対象物Ｗとの接触により分断対象物Ｗに傷が付くことを避けるためや、位置ずれ規制部２の進退動作を好適に行うためである。

具体的には、それぞれの位置ずれ規制部２は、単位歯部Ｆの基部Ｆ１の下面ｆａとこれに対向する第２ガラスチャック１ｃとの間、および、延在部Ｆ２の下面ｆｂとこれに対向する分断対象物Ｗの上面との間にそれぞれ、所定の大きさのギャップｇ１、ｇ２を有して離間するように、配置される。なお、ギャップｇ２については、後述するように、分断対象物Ｗの端部近傍に浮き上がりが生じるような場合にこれを好適に規制可能な範囲として定められるのが好ましい。

ブレーク刃３は、矢印ＡＲ３に示すようにその刃先３ａを下降させて分断対象物Ｗに当接させることによって、該分断対象物Ｗをブレークするためのものである。ブレーク刃３は図示しない昇降機構によって昇降自在とされてなる。また、ブレーク刃３とステージ１とは、少なくとも一方に図示しない水平駆動機構が設けられることで、水平方向において互いに相対移動可能とされてなる。互いに平行な複数の分断対象位置がある場合は、ブレーク刃３をステージ１に対しピッチ送りしつつ分断対象位置において下降させることで、連続したブレークを行うことができる。

好ましくは、ブレーク装置１００がステージ回転機構を具備しており、第１の方向におけるブレークを終了した後、ステージ１を９０度回転させることによって、引き続き第１の方向に直交する第２の方向におけるブレークを行えるようになっていてもよい。係る場合、図１に示すような、格子状にスクライブラインＳＬが形成されてなる分断対象物Ｗについて、全てのスクライブラインＳＬの形成位置における分断を連続的に行うことができる。あるいは、第１の方向におけるブレークが全て完了した後、図示しない姿勢変換手段が分断対象物Ｗをいったん保持し、該分断対象物Ｗを水平面内で９０°回転させた姿勢でステージ１上に載置する態様であってもよい。

撮像装置４は、矢印ＡＲ４にて示すように、いずれも透明な部材である第１ガラスチャック１ｂ、第２ガラスチャック１ｃ、および透明弾性体１ｄを介しつつ、下方から分断対象物Ｗの裏面を観察（撮像）するために備わる。撮像装置４における撮像結果に基づいてスクライブラインＳＬの位置を特定することで、精度のよいブレークが可能となる。

＜ブレーク時の位置ずれ規制＞
次に、位置ずれ規制部２によるブレーク時の位置ずれ規制について説明する。係るブレーク時の位置ずれ規制は、ブレークを開始する際に、上述したギャップｇ１、ｇ２を確保することに加えて、それぞれの位置ずれ規制部２の基部Ｆ１の側面ｆｃとこれに対向する分断対象物Ｗの外周端部とについても離間させて非接触とすることによって実現される。これはすなわち、位置ずれ規制部２を分断対象物Ｗと全く接触させることなくブレークを開始することを意味する。なお、係る場合の位置ずれ規制部２の配置位置を、分断時位置ずれ規制位置と称する。図３は係るブレーク開始時の配置状態を例示している。このような配置状態でブレークが開始されることにより、本実施の形態に係るブレーク装置１００においては、分断対象物Ｗを側方から当接支持することなくブレークを行われるものとなっている。

仮に、位置ずれ規制部２にて分断対象物Ｗを側方から当接支持しつつブレークを行った場合、ブレークされた部分が左右方向から力を受けることによって、浮き上がってしまうことが起こり得るが、本実施の形態に係るブレーク装置１００の場合、位置ずれ規制部２が側方から力を与えることがないので、そのような浮き上がりは起こりにくくなっている。代わって、本実施の形態に係るブレーク装置１００においては、構成上、ブレークされた部分に水平方向への位置ずれが生じ得るが、ブレークされた部分が透明弾性体１ｄから摩擦力を受けることで係る位置ずれは抑制されてなり、また仮に位置ずれが生じたとしても位置ずれ量がギャップｇ３と等しくなった時点で当該部分は位置ずれ規制部２に当接することになるため、位置ずれ範囲は上述したギャップｇ３の範囲内に収まるようになっている。後者は、ギャップｇ３の値を好適に定めておけば、ブレークに際し位置ずれが生じたとしても、寸法精度に影響のない範囲に規制できることを意味する。

なお、本実施の形態に係るブレーク装置１００においては、分断対象物Ｗの端部に浮き上がりが生じたとしても、分断対象物Ｗの外周端部を上方から覆う延在部Ｆ２がギャップｇ２を設けつつ配置されてなることで、その浮き上がりについても好適に規制されるものとなっている。

＜載置時の位置ずれ規制＞
続いて、ステージ１の上に分断対象物Ｗを載置する際の位置ずれ規制部２による位置ずれ規制について説明する。図４は、分断対象物Ｗがステージ１に載置されてブレーク可能な状態となるまでの様子を順次に示す図である。

まず、図４（ａ）は、分断対象物Ｗがステージ１に載置される前の様子を示している。係る場合においては、図３においてＡＲ２にて示す退避方向に位置ずれ規制部２を移動させることによって、位置ずれ規制部２の単位歯部Ｆは、少なくとも透明弾性体１ｄの上方からは遠ざけられてなる。分断対象物Ｗは、単位歯部Ｆがこのような配置位置とされたうえで、ステージ１に載置される。係る載置は、例えば、ロボットアームなどの図示しない搬送手段が、ブレーク装置１００の外部から分断対象物Ｗを保持しつつ搬送し、分断対象物Ｗが透明弾性体１ｄと接触したタイミングでその保持状態を解除することによってなされる。

ただし、係る態様にて、分断対象物Ｗが透明弾性体１ｄの上に載置された場合、図４（ｂ）に示すように、搬送手段の載置精度によっては、分断対象物Ｗのいずれかの端部Ｗｅが、透明弾性体１ｄからはみ出ることがある。このままの位置でブレークがなされると、精度のよい分断がなされないことになる。

係る不具合の発生を防ぐべく、本実施の形態に係るブレーク装置１００においては、位置ずれ規制部２が、ブレークに先立ち、分断対象物Ｗを正しい配置位置に配置する、いわばセンタリングを行う。すなわち、位置ずれ規制部２は、センタリング手段として機能するものとなっている。

具体的には、分断対象物Ｗが透明弾性体１ｄの上に載置されると、図４（ｃ）において矢印ＡＲ５にて示すように、図３においてはＡＲ１にて示していた接近方向に全ての位置ずれ規制部２をいったん移動させる。すると、透明弾性体１ｄからはみ出ていた分断対象物Ｗの端部Ｗｅは単位歯部Ｆの基部Ｆ１の側面ｆｃと接触するが、分断対象物Ｗはそのまま単位歯部Ｆによって押されていく。透明弾性体１ｄの平面サイズと分断対象物Ｗの平面サイズとは略同一であることから、最終的には、図４（ｃ）に示すような、四方の位置ずれ規制部２が全て対応する分断対象物Ｗの端部Ｗｅと接触した状態が得られ、これによって、分断対象物Ｗは正しい配置位置に配置（センタリング）されたことになる。

係るセンタリングがなされると、図４（ｄ）において矢印ＡＲ６にて示すように、図３においてはＡＲ２にて示していた退避方向に全ての位置ずれ規制部２を移動させ、ギャップｇ３を形成する。また、図示しない吸引手段を駆動させることによって分断対象物Ｗを透明弾性体１ｄに対し吸引固定させる。その後、ブレーク刃３を分断対象位置に配置させれば、上述した態様でのブレークが可能となる。

なお、当然ながら、図４に示した一連の動作の間においては、単位歯部Ｆの面ｆａと面ｆｂとがステージ１および分断対象物Ｗと接触することはない。

以上、説明したように、本実施の形態によれば、ブレーク装置において分断対象物が載置される載置部の四方に、それぞれが載置部の側端部に向けて延在する多数の単位歯部が等間隔に配列してなることで櫛歯状をなしている位置ずれ規制部を、少なくともブレークの開始時には載置部の上に載置固定された分断対象物と離間するように設けるようにし、かつ、互いに平行にかつ等間隔に複数の分断予定位置が設定されてなる分断対象物をブレークする際には隣り合う単位歯部の間に分断予定位置が配置されるようにすることで、ブレーク刃との緩衝を生じさせることなくブレークの際の分断対象物の端部の浮き上がりを防止するとともに、水平方向への位置ずれを位置ずれ規制部と載置部との離間距離の範囲内に規制することができる。

加えて、位置ずれ規制部を載置部に対して進退自在に設けておくことで、分断対象物が載置部へと載置された後、これに続いて位置ずれ規制部を載置部に対して接近させて分断対象物の端部に当接させることによって、ブレークに先立ち分断対象物を正しい配置位置に配置するセンタリングを行うことができる。係るセンタリングの後は、分断開始までに上述のように位置ずれ規制部を分断対象物から離間させるようにすればよい。

１ ステージ
１ａ 基台
１ｂ 第１ガラスチャック
１ｃ 第２ガラスチャック
１ｄ 透明弾性体
２（２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ） 位置ずれ規制部
３ ブレーク刃
３ａ （ブレーク刃の）刃先
４ 撮像装置
１００ ブレーク装置
Ｆ 単位歯部
Ｆ１ （単位歯部の）基部
Ｆ２ （単位歯部の）延在部
Ｈ１ 吸引溝
Ｈ２ （第２ガラスチャックの）吸引孔
Ｈ３ （透明弾性体の）吸引孔
ＳＬ スクライブライン
Ｗ 分断対象物
Ｗｅ （分断対象物の）端部

Claims (6)

1. ブレーク刃を分断対象物に当接させることにより前記分断対象物をブレークするブレーク装置であって、
   平面視矩形状をなしており、かつ互いに平行にかつ等間隔に複数の分断予定位置が定められてなる分断対象物が載置される載置部と、
   前記載置部の四方のそれぞれに対応させて互いに独立に設けられてなる位置ずれ規制部と、
   を備え、
   それぞれの前記位置ずれ規制部は、それぞれが水平面内において前記載置部の側端部に向けて延在する多数の単位歯部を前記複数の分断予定位置と等しい間隔にて等間隔に配列させた櫛歯状をなしているとともに、隣り合う前記単位歯部が一の前記分断予定位置に対し等距離に配置されるようになっており、
   少なくともブレークの開始時には、それぞれの前記位置ずれ規制部は、前記載置部の上に載置固定された前記分断対象物と離間する分断時位置ずれ規制位置に配置される、
   ことを特徴とするブレーク装置。
2. 請求項１に記載のブレーク装置であって、
   前記位置ずれ規制部が前記載置部に対して進退自在に設けられてなる、
   ことを特徴とするブレーク装置。
3. 請求項２に記載のブレーク装置であって、
   前記位置ずれ規制部は、前記分断対象物が前記載置部に載置された後、前記分断対象物に接近することによって前記分断対象物を所定の配置位置に配置するセンタリングを行い、前記センタリング後に前記分断時位置ずれ規制位置に配置される、
   ことを特徴とするブレーク装置。
4. 請求項３に記載のブレーク装置であって、
   前記位置ずれ規制部の前記単位歯部が、前記単位歯部の長手方向に延在する基部と、前記基部の一部からさらに前記長手方向に延在する延在部とを有してなり、かつ、前記基部と前記延在部とによって、前記長手方向に沿った垂直断面おいてＬ字状をなしており、
   前記センタリングの実行時には前記基部の先端が前記分断対象物と当接し、
   前記ブレークの実行時には前記基部および前記延在部がともに前記分断対象物と非接触状態とされてなるとともに、前記延在部は前記分断対象物の外周上方に配置される、
   ことを特徴とするブレーク装置。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のブレーク装置であって、
   前記載置部が可視光を透過する透明な部材からなる、
   ことを特徴とするブレーク装置。
6. 請求項５に記載のブレーク装置であって、
   前記載置部の最上部が透明な弾性体からなる、
   ことを特徴とするブレーク装置。