JPWO2003002471A1 - 脆性材料基板のブレイク装置及びそのブレイク方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ガラス、半導体ウエハ、セラミックス等の脆性材料基板を分断するために用いる脆性材料基板のブレイク装置及びそのブレイク方法に関するものである。
背景技術
図1はガラス板1に対しガラスカッターホイール2を用いてスクライブするときの状態を示している。このスクライブにより、ガラス板1の表面にスクライブラインSが形成される。図中、円の領域における拡大断面を下図に示している。Bがこのスクライブにより形成された垂直方向のクラックの深さを示している。
図2は一般に用いられている従来のブレイク装置の概略を示している。このブレイク装置では、裏面にスクライブラインSが形成されたガラス板1をマットMを挟んでテーブル3上にセットする。ガラス板1の上方には、ブレイクバー4が位置している。このブレイクバー4は棒状の金属材料4aの下面に断面がV字状をなす硬質ゴム4bが接合されたものであり、図示しない駆動機構によってガラス板1に対して平行に保持し、且つ上下動自在にされている。そしてブレイクバー4の硬質ゴム4bの下端部をガラス板1を介してスクライブラインSに合致するようにしてガラス板1の上方から押圧する。こうすればガラス板1はマットM上でわずかに撓むことにより、垂直方向のクラックがガラス板表面まで到達して、スクライブラインSに沿ってガラス板1が分断される。
図3は特開平4−280828号に開示された他のブレイク法を示している。2分したテーブル3a,3bは互いにギャップを隔てて設置される。ガラス板1は、上表面に形成したスクライブラインSがギャップ部に位置するように両テーブル3a,3bにまたがって吸引固定されている。そして、一方のテーブル3aを下方のギャップと平行な回転中心軸Oに沿って矢印方向にわずかに回転させることで、ガラス板1を撓ませて分断する。両テーブル3a,3bを同時に回転させることでガラス板1を分断することもできる。又一方のテーブル3aを回転させると同時に、テーブル3bから離すことにより、切断面に損傷が起こらないように分断することもできる。
しかるに前述の図1の下図に示したように、スクライブラインの深さは一様でなく、Da,Dbのごとく、深い個所が存在する。このDa,Dbに対応するスクライブ個所をSa,Sbで示している。このガラス板1を上記の手法で分断するとき、ガラス板1に対して一様な分断力が加わったとしても、ガラス板1の分断が一様に進行するのではなく、Sa,Sbで示した個所で先にガラス板の分断が完了する。即ちこの位置でガラス板1の下面まで垂直クラックが到達し、その後は、Sa,Sbの個所を起点としてスクライブ方向にガラス板1の分断が進行する。
従って従来の分断方法では、スクライブラインの複数の個所が起点となってガラス板1の分断が進行するため、その結果、分断面は屏風状になったり湾曲することがあって、商品価値が低下するという欠点があった。
またスクライブ時の発塵を防止できることから、レーザビームを用いたレーザスクライブも検討されている。レーザスクライブでは、ガラス板にレーザビームを照射しつつ移動し、これに追随して冷媒によるスポット冷却を行う。こうしてガラス板の熱歪みを利用することにより、ガラス板に細いスクライブラインを形成する。このスクライブラインは細く目に見えないため、このスクライブ法はブラインドスクライブとも呼ばれる。しかるにブラインドスクライブされたガラス板に対して、従来のブレイク装置にて分断を行う場合、ブラインドスクライブの結果生じたクラックの深さが浅いため大きな分断力が必要となる。そのため装置が大きくなったり、完全に分断できないといった問題があった。
発明の開示
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものであって、種々の形状の脆性材料基板に対して基板に加える分断力を小さくでき、一様な分断面が得られる脆性材料基板のブレイク装置及びその方法を実現することを目的とする。
本発明のブレイク装置は、少なくとも1面にスクライブラインが形成された脆性材料基板を、スクライブラインがそのギャップ間に位置するように載置する第1,第2の製品テーブルと、第2の製品テーブルと対向する第1の製品テーブルのエッジを第1のエッジとし、第1の製品テーブルと対向する第2の製品テーブルのエッジを第2のエッジとするとき、脆性材料基板の第1のエッジに位置する部分を押圧し、固定する第1の製品クランプユニットと、脆性材料基板の第2のエッジに位置する部分を押圧し、固定する第2の製品クランプユニットと、脆性材料基板のスクライブラインに対して直角方向に、第1の製品テーブル及び第1の製品クランプユニットを一体にしてスクライブラインから後退するように与圧を与えるスライド機構と、脆性材料基板のスクライブラインと平行な傾動軸を回転軸にして、第2の製品テーブル及び第2の製品クランプユニットを一体にして回動可能にする傾動機構と、傾動機構を制御して第2の製品テーブル及び第2の製品クランプユニットを回動させる回動制御部と、を具備し、第1の製品テーブル及び第2の製品テーブルは、両テーブルの対向するエッジが不平行となるように配置され、第2の製品テーブルの傾動軸は、脆性材料基板のスクライブラインから見て基板の厚み範囲内にあることを特徴とするものである。
また本発明のブレイク装置は、少なくとも1面にスクライブラインが形成された脆性材料基板を、スクライブラインがそのギャップ間に位置するように載置する第1,第2の製品テーブルと、第2の製品テーブルと対向する第1の製品テーブルのエッジを第1のエッジとし、第1の製品テーブルと対向する第2の製品テーブルのエッジを第2のエッジとするとき、脆性材料基板の第1のエッジに位置する部分を押圧、固定する第1の製品クランプユニットと、脆性材料基板の第2のエッジに位置する部分を押圧し、固定する第2の製品クランプユニットと、脆性材料基板のスクライブラインと平行な傾動軸を回転軸にして、第1の製品テーブル及び第1の製品クランプユニットを一体にして回動可能にする第1の傾動機構と、脆性材料基板のスクライブラインと平行な傾動軸を回転軸にして、第2の製品テーブル及び第2の製品クランプユニットを一体にして回動可能にする第2の傾動機構と、第1及び第2の傾動機構を制御して第1の製品テーブル及び第1の製品クランプユニット並びに第2の製品テーブル及び第2の製品クランプユニットを回動させる回動制御部と、を具備し、第1の製品テーブル及び第2の製品テーブルは、両テーブルの対向するエッジが不平行となるように配置され、第1の製品テーブルの傾動軸は、脆性材料基板のスクライブライン近傍の基板上側にあり、第2の製品テーブルの傾動軸は、脆性材料基板のスクライブライン近傍の基板下側にあることを特徴とするものである。
また本発明のブレイク装置は、2分したテーブルに、上面にスクライブ済みの脆性材料基板を固定し、少なくとも一方のテーブルを回転させることにより、脆性材料基板をブレイクするブレイク装置において、テーブルの回転中心軸に、脆性材料基板のスクライブ方向に対し所定の角度を持たせたことを特徴とするものである。
また本発明のブレイク装置は、2分したテーブルに、上面にスクライブ済みの脆性材料基板を固定し、少なくとも一方のテーブルを回転させることにより、脆性材料基板をブレイクするブレイク装置において、少なくとも一方のテーブルは、少なくとも一部が非平行の3本の伸縮自在のアームと、アームの夫々の両端に設けられ、テーブルと固定部間とを自在の角度で連結する自在継手と、各アームの長さを制御することによりテーブルの一方の位置を制御する制御部と、を具備することを特徴とするものである。
次に本発明の脆性材料基板のブレイク方法は、テーブルを所定のギャップを介して同一面となるように位置制御し、あらかじめスクライブが形成された脆性材料基板をテーブル間のギャップに合わせてテーブルに固定し、脆性材料基板に形成されるスクライブのラインと非平行で且つスクライブラインと同一平面にない回転軸に沿って、一方のテーブルを回転させることにより、ガラス板をスクライブラインに沿ってブレイクすることを特徴とするものである。
また本発明の脆性材料基板のブレイク方法は、2枚の脆性材料基板を貼り合わせたマザー貼合基板を分断し、これより小形状の貼合基板を複数枚得る脆性材料基板のブレイク方法であって、マザー貼合基板の一方の基板表面の所定位置に第1のスクライブ装置を用いてスクライブラインS1を形成する工程(1)と、マザー貼合基板の他方の基板表面であって、スクライブラインS1と同一方向に第2のスクライブ装置を用いてスクライブラインS2を形成する工程(2)と、両面にスクライブラインS1、S2が形成されたマザー貼合基板をブレイク装置の2つのテーブルに固定し、テーブルの少なくとも一方を回動することによりスクライブラインS1、S2に引張応力又は剪断応力を印加し、マザー貼合基板を複数枚に分断する工程(3)と、を有することを特徴とするものである。
また本発明の脆性材料基板のブレイク方法は、スクライブラインが未形成の第1の脆性材料基板とスクライブラインS2が予め形成された第2の脆性材料基板とを貼り合わせたマザー貼合基板を分断し、これより小形状の貼合基板を複数枚得る脆性材料基板のブレイク方法であって、第1の脆性材料基板の表面であって、スクライブラインS2と同一方向にスクライブ装置を用いてスクライブラインS1を形成する工程(1)と、両面にスクライブラインS1、S2が形成されたマザー貼合基板をブレイク装置の2つのテーブルに固定し、テーブルの少なくとも一方を回動することによりスクライブラインS1、S2に引張応力又は剪断応力を印加し、マザー貼合基板を複数枚に分断する工程(2)と、を有することを特徴とするものである。
また本発明の脆性材料基板のブレイク方法は、スクライブラインが未形成の第1の脆性材料基板と第2の脆性材料基板とを貼り合わせたマザー貼合基板を分断し、これより小形状の貼合基板を複数枚得る脆性材料基板のブレイク方法であって、第1及び第2の脆性材料基板の表面であって、両面スクライブ装置を用いてスクライブラインS1、S2を同時に形成する工程(1)と、両面にスクライブラインS1、S2が形成された前記マザー貼合基板をブレイク装置の2つのテーブルに固定し、テーブルの少なくとも一方を回動することによりスクライブラインS1、S2に引張応力又は剪断応力を印加し、マザー貼合基板を複数枚に分断する工程(2)と、を有することを特徴とするものである。
発明を実施するための最良の形態
(実施の形態1)
本発明の実施の形態1におけるブレイク装置について、図面を参照しつつ説明する。図4は実施の形態1におけるブレイク装置10の全体構成を示す外観斜視図である。このブレイク装置10は片傾動分断機と呼ぶ。分断の対象となる基板Gは、ガラス板等の脆性材料基板である。
ここで説明の都合上、空間座標(x,y,z)を用い、ブレイク装置10の設置床面と平行なテーブル基準面を(x,y,zo)とし、設置床面と鉛直な方向をz軸とし、基板Gの分断方向(ブレイク方向)をy軸とする。ブレイク装置10は−x軸方向にスライド可能なスライドテーブル11と、y軸と平行な回転軸を中心に傾動可能であり、且つx軸方向にスライド調整可能な傾動テーブル12を有している。
図5はブレイク装置10の左側ユニット10Aと右側ユニット10Bとが分離された状態を示す斜視図である。ブレイク装置10全体が図4のベース17に取り付けられるものとすると、左側ユニット10Aは図4に示したような基板Gにおいて、スクライブラインSより左側(−x軸方向)に設置される機構部を指し、右側ユニット10Bは基板GのスクライブラインSより右側(+x軸方向)に設置される機構部を指す。
また切断すべき基板Gを載置して保持するために、第1の製品テーブル13がスライドテーブル11に固定され、第2の製品テーブル14が傾動テーブル12に固定されている。また第1の製品テーブル13の上部に第1の製品クランプユニット15が取り付けられ、第2の製品テーブル14の上部に第2の製品クランプユニット16が取り付けられる。基板GのスクライブラインSをy軸と平行にし、スクライブラインSを中心に基板の−x軸側(左側)の領域を基板左部GLと呼び、+x軸側(右側)の領域を基板右部GRと呼ぶ。第1の製品クランプユニット15は基板左部GLの右端部を強固に押圧して基板を固定し、第2の製品クランプユニット16は基板右部GRの左端部を強固に押圧して基板を固定するものである。
左側ユニット10Aにはスライド機構11aが設けられる。スライド機構11aはスライドテーブル11を−x軸方向に付勢するもので、付勢力を与える弾性部材、例えばエアシリンダ、バネ等が設けられる。これに加えてスライド機構11aにはスライド範囲を規制するストッパーや、スライド速度を規制するダンパ等が設けられる(図示せず)。
右側ユニット10Bは支柱である一対の水平保持ブロック上部18と一対の水平保持ブロック下部19とにより保持される。水平保持ブロック下部19はベース17に固定され、水平保持ブロック上部18は傾動テーブル12を回動自在に保持する。水平保持ブロック上部18と水平保持ブロック下部19との間に図示しないスライドユニットが設けられ、水平保持ブロック上部18がx軸方向にスライド調整できるようになっている。そして+y軸側、及び−y軸側の水平保持ブロック上部18には傾動軸18aが設けられ、傾動テーブル12、第2の製品テーブル14、及び第2の製品クランプユニット16が傾動軸18aを回動軸として傾斜可能なように保持されている。傾動軸18aは例えば水平ブロック上部18に軸受ハウジングを設け、このハウジングに圧入されたボールベアリングで保持される。ここで水平保持ブロック上部18及び傾動軸18aを傾動機構という。
第1の製品クランプユニット15は、基板左部GLを固定し、基板のスクライブラインに剪断応力及び曲げ応力を集中させるものである。第1の製品クランプユニット15には、基板GのスクライブラインS付近を押圧する第1のクランプバー15aが設けられている。この第1のクランプバー15aの先端は第1の製品テーブル13の右側エッジに位置し、z軸方向に微動可能である。同様に第2の製品クランプユニット16は、基板右部GRを固定し、基板のスクライブラインに剪断応力及び曲げ応力を集中させるものである。第2の製品クランプユニット16には、基板GのスクライブラインS付近を押圧する第2のクランプバー16aが設けられている。第2のクランプバー16aの先端は第2の製品テーブル14の左側エッジに位置し、z軸方向に微動可能である。
図6は第1,第2の製品テーブル13,14との位置関係を示す平面図である。第1のクランプバー15aを含む第1の製品クランプユニット15の主軸は角度−αだけ+y軸側が開くように傾斜して取り付けられている。また第2のクランプバー16aを含む第2の製品クランプユニット16の主軸も角度+αだけ+y軸側が開くように傾斜して取り付けられている。又これらの製品テーブル13,14の間にギャップを形成する。
図6に示すように第1の製品テーブル13は、回動軸13aを中心にCCW方向に微小角だけ(x,y)平面内でスライドテーブル11上で回動調整できる。第2の製品テーブル14も、回動軸14aを中心にCW方向に微小角だけ(x,y)平面内で傾動テーブル12上で回動調整できる。第1の製品テーブル13の4隅には、回動軸13aから見て接線方向に長径となるねじ孔13b〜13eが設けられている。同様に、第2の製品テーブル14の4隅には、回動軸14aから見て接線方向に長径となるねじ孔14b〜14eが設けられている。従って回動軸13aを中心に第1の製品テーブル13を角度−αだけ回動させ、その位置でねじ孔13b〜13eのボルトをスライドテーブル11に締め付ける。こうすれば第1の製品テーブル13は第1のクランプバー15aと共に、図6の2点鎖線で示す位置から実線で示す位置に固定できる。第2の製品テーブル14についても同様である。このような角度調整により、第1のクランプバー15aと第2のクランプバー16aの開口角を2αに設定できる。
基板Gの保持方法として、真空吸着、その他の手段により製品テーブルに固定することができる。基板がガラスであり、その表面に樹脂が成膜されている場合は、静電吸着によっても固定することができる。
傾動テーブル12の傾動機構について説明する。図4及び図5に示すように、水平保持ブロック上部18の傾動軸18aは、これを回転軸として水平保持ブロック下部19を除く右側ユニット10B全体をCW方向又はCCW方向に回動可能にする。図7は傾動軸18aの取り付け位置を示すブレイク装置の要部断面図である。傾動機構を介して傾動テーブル12を回動させるために、回動制御部20が設けられる。回動制御部20はモータの回転力又は流体シリンダを用いて傾動テーブル12を所定角だけ回動するものであってもよく、アームやリンクを介して手動で傾動テーブル12を回動するものであってもよい。また傾動テーブル12は回動を開始するのと同時に+x方向に移動するようになっている。
ブレイク装置の初期設定で、第1の製品テーブル13と第2の製品テーブル14とが、1枚の基板Gに対して同一の載置面を持つよう位置決めされているとする。傾動軸18aは、テーブルに載置された基板Gの上面及び下面から見て、中央の位置にくるよう高さが調整される。
基板Gの厚みを2doとする。第1の製品テーブル13の載置面は(x,y,−do)となり、傾動軸18aの位置は(0,y,0)となる。傾動軸18aの位置は基板Gの厚みや材料に応じて調整可能である。また第1の製品テーブル13の右エッジと、第2の製品テーブル14の左エッジとの間隙を2gとすると、第1のクランプバー15aの基板Gに対する押圧位置と、第2のクランプバー16aの基板Gに対する押圧位置との間隙は図7に示す程度とし、最も接近する部分の押圧位置の間隔は2gと同程度が望ましい。尚、傾動軸18aは基板Gのスクライブラインと平行で、基板の厚み範囲内に位置することが望ましい。
次にこのような機構を持つブレイク装置の動作について説明する。基板Gは液晶パネルに用いられる合わせガラス基板とし、図8(a)に示すように各種の電極が内側に形成された上基板G1(厚み0.7mm)及び下基板G2(厚み0.7mm)と、これらの間隙(0.1mm)に液晶セルが封入されたものとする。この場合の基板の厚み2doは1.50mmとなる。また図8(a)に示すように上基板G1の上面、及び下基板G2の下面には夫々スクライブラインS1、S2が(x,y)平面から見て同一位置に予め形成されている。スクライブラインS1、S2の形成方法は従来例と同一であり、剪断応力又は引張応力が高い部分がガラス基板のブレイクポイントとなる。
図9はスクライブラインSを中心とするブレイク装置の部分拡大断面図である。また図10は2点鎖線で示すスクライブラインSを中心とするブレイク装置の要部平面図である。ここでは基板Gの分断後の位置を実線を用いて示している。傾動軸18aの位置(x,y,z)を(0,y,0)とする。図10に示すように分割後の基板左部GLにおいて、図8のスクライブラインS2の+y軸側の終点をPLとし、−y軸側の終点をQLとする。また基板左部GLが第1の製品テーブル13の右エッジと接するラインの+y軸側の終点をPL’とし、−y軸側の終点をQL’とする。また分割後の基板右部GRにおいて、スクライブラインS2の+y軸側の終点をPRとし、−y軸側の終点をQRとする。また基板右部GRが第2の製品テーブル14の左エッジと接するラインの+y軸側の終点をPR’とし、−y軸側の終点をQR’とする。なお、基板Gが分割切断される前では、PRはPLと一致し、QRはQLと一致する。
図9(a)に示すように第2の製品テーブル14をCCW方向に角度θだけ傾斜させると、点PR’の位置は(x1,y1,z1)から(x2,y2,z2)に移動する。ここで各座標値は以下のようになる。
x1=g2
y1=y1
z1=−do
x2=do sinθ+g2cosθ
y2=y1
z2=do(1−cosθ)+g2sinθ−do
第2のクランプバー16aの押圧力により、基板右部GRの点PR’(x2,y2,z2)の部分が第2の製品テーブル14に対する不動点になるとすると、基板右部GRの点PRに位置するブレイク部分に対して前記の不動点PR’から剪断力と引張力が働く。
このような剪断力と引張力は図9(b)の点QRにも同様に働く。しかし点PR’から見たスクライブラインS2の位置と、点QR’から見たスクライブラインS2の位置とは図9及び図10に示すように異なり、−y軸の方(手前)が+y軸の方(向かい側)に比較して剪断応力と引張応力とが大きくなる。これはガラス素材のヤング率が両者の部分で同一であっても、回転移動しない基板左部GLに対する基板右部GRの片端支持の先端部は、図9(a)の場合より図9(b)の方が短い。このため、図9(b)に示す片端支持の先端部の方が図9(a)の場合より剪断応力が緩和されにくくなる。このため点QR,QLがブレイクポイントとなり、下基板G2が分断される。次に第2の製品テーブル14をCW方向に傾動させると、CCW方向の傾動の場合と同様に上基板G1のスクライブラインS1に剪断応力と引張応力が加わり、上基板G1が分断される。基板Gの切断時にはスライド機構11aにより基板左部GLに対して−x軸方向の付勢力が作用し、また傾動テーブル12が回動を開始すると同時に+x方向に移動すると共に、基板左部GLの切断面である右エッジ部が−x軸方向に後退し、基板右部GRの左エッジ部と接触しなくなる。このためガラス基板の分断面に傷が付かず、滑らかな分断面が得られる。
基板Gの分断後、点PRの位置は(x3,y3,z3)から(x4,y4,z4)に移動する。ここで各座標値は次のようになる。
x3=0
y3=y3
z3=−do
x4=do sinθ
y4=y3
z4=do(1−cosθ)−do
この場合の水平移動量x4−x3を計算すると、θ=3°の場合、0.039mmとなる。
図8(b)は基板右部GRがCCW方向に回動し、図8(c)は基板右部GRがCW方向に回動する場合の基板変形のプロフィールと、切断面の後退の様子を示している。
スクライブラインSで左右に分割された基板は、第1のクランプバー15a、第2のクランプバー16aを基板Gから解除することにより、基板GR、GLを製品テーブルから外すことができる。x軸方向に帯状となる1枚の基板を多数個に分割する場合、基板Gの所定箇所にスクライブラインを夫々設ける。そして基板Gをx方向に所定ピッチだけ搬送し、製品クランプユニットをセットし、その都度傾動テーブル12を傾斜させる。このような操作を繰り返すことにより、1枚のマザー基板から複数枚の基板を製造することができる。
(実施の形態2)
次に本発明の実施の形態2におけるブレイク装置について、図面を参照しつつ説明する。図11は実施の形態2におけるブレイク装置30の全体構成を示す外観斜視図である。このブレイク装置30は両傾動分断機と呼ぶ。ここでも説明の都合上、ブレイク装置30の設置床面と平行なテーブル基準面を(x,y)とし、設置床面と垂直な方向をz軸とし、基板のブレイク方向をy軸とする。このブレイク装置30はy軸と平行な回転軸を持ち、傾動可能な第1,第2の傾動テーブル31,32を有している。
図12はブレイク装置30の左側ユニット30Aと右側ユニット30Bとが分離した状態を示す斜視図である。ブレイク装置30全体は保持ブロック38,39を介して図11に示すベース37に取り付けられる。第1の製品テーブル33は第1の傾動テーブル31に固定され、第2の製品テーブル34は第2の傾動テーブル32に固定される。また実施の形態1と同様に、第1の製品テーブル33の上部に第1の製品クランプユニット35が取り付けられ、第2の製品テーブル34の上部に第2の製品クランプユニット36が取り付けられる。これらのクランプユニットの機能も実施の形態1と同様であるので、機構の説明を省略する。
第1の傾動テーブル31、第1の製品テーブル33、及び第1の製品クランプユニット35は、支柱である第1の保持ブロック38に保持される。第2の傾動テーブル32、第2の製品テーブル34、及び第2の製品クランプユニット36は、支柱である第2の保持ブロック39に保持される。図11に示すように、第2の保持ブロック39の支柱間隔は、第1の保持ブロック38の支柱間隔より広く、正規の位置(動作位置)に左側ユニット30Aと右側ユニット30Bとがベース37に取り付けられたとき、全ての支柱が概ねy軸上に揃う位置にある。
第1の保持ブロック38の傾動軸を38aとし、第2の保持ブロック39の傾動軸39aとすると、図13に示すように傾動軸38aと傾動軸39aとはブレイク装置の基準位置(xo,y,zo)から見てz軸方向に略対称でスクライブラインS1、S2近傍の位置とする。尚、基準位置(xo,y,zo)は実施の形態1と同様に、基板GのスクライブラインS1、S2の中間位置(0,y,0)とする。基板Gの厚みの中心位置をz=0とした場合、傾動軸38aのz軸上の位置d1は、0mm≦d1≦20mmであることが望ましく、傾動軸39aの位置−d2は、−20mm≦−d2≦0mmであることが望ましい。
第1のクランプバー35aと第2のクランプバー36aの取り付け位置は実施の形態1の場合と同一である。第1の保持アーム38bは第1の傾動軸38aを中心に回動自在となり、第1の傾動テーブル31を任意の角度で保持する。ここで第1の保持アーム38b及び第1の傾動軸38aを第1の傾動機構という。同様に第2の保持アーム39bは第2の傾動軸39aを中心に回動自在となり、第2の傾動テーブル32を任意の角度で保持する。第2の保持アーム39b及び第2の傾動軸39aを第2の傾動機構という。
回動制御部40はモータの回転力又は流体シリンダを用いて第1の傾動テーブル31及び第2の傾動テーブル32を所定角だけ回動するものであってもよく、アームやリンクを介して手動で傾動テーブル31,32を回動するものであってもよい。第1の保持アーム38b及び第2の保持アーム39bは回動制御部40の初期設定により、基板Gの切断前には第1の傾動テーブル31と第2の傾動テーブル32を(x,y)面に平行、即ち水平に保持する。
ここでも第1のクランプバー35aを含む第1の製品クランプユニット35の主軸は角度−αだけ+y軸側が開くように傾斜して取り付けられ、第2のクランプバー36aを含む第2の製品クランプユニット36の主軸も角度+αだけ+y軸側が開くように傾斜して取り付けられる。
基板Gの厚みを2doとし、ここでも例として液晶パネルに用いられる合わせガラス基板を切断する場合を考える。第1の製品テーブル33の載置面を(x,y,−do)とすると、傾動軸38aの位置は図13に示すように(0,y,+d1)となる。この位置も基板の厚みや材料に応じて調整可能である。傾動軸39aの位置は(0,y,−d2)となる。この位置も調整可能である。尚、傾動軸38a,39aは基板の中心位置から対称な位置、即ちd1=d2であることが好ましい。
また第1の製品テーブル33の右エッジと、第2の製品テーブル34の左エッジとの間隙を2gとすると、第1のクランプバー35aの基板Gに対する押圧位置と、第2のクランプバー36aの基板Gに対する押圧位置とは図13に示すように各エッジに近接させ、最も接近する部分の押圧位置の間隔は2gと同程度が好ましい。
このような機構を持つブレイク装置30の動作について説明する。図14はスクライブラインSを中心とするブレイク装置の部分拡大断面図である。またスクライブラインSを中心とするブレイク装置の要部平面図として図10を用いる。前述したように第1の傾動軸38aの位置は(0,y,+d1)となり、第2の傾動軸39aの位置は(0,y,−d2)となる。
図14(a)は図10のPR点及びPL点付近の断面図である。ここでは第1の製品テーブル33と第2の製品テーブル34のエッジ間隔は2g2である。図14(b)は図10のQR点及びQL点付近の断面図である。ここでは第1の製品テーブル33と第2の製品テーブル34のエッジ間隔は2g1(g1<g2)である。図14に示すように最初に第2の製品テーブル34をCW方向に角度θだけ傾斜させ、次に第1の製品テーブル33をCW方向に角度θだけ傾斜させるものとする。実施の形態1と同様にして基板右部GRの第2の製品テーブル34に対する押圧点をPR’とする。この点PR’は基板GをスクライブラインSに沿って分断するとき、剪断応力を与える力点として考えることができる。
最初に第2の製品テーブル34をCW方向に角度θだけ回動させた場合を考える。PR’の位置は、(x5,y5,z5)から(x6,y6,z6)に移動する。ここで各座標値は次のようになる。
x5=g2
y5=y5
z5=−do
x6=(d2−do)sinθ+g2cosθ
y6=y5
z6=−(d2−do)(1−cosθ)−g2sinθ−do
このように基板右部GRの(x6,y6,z6)の部分が第2の製品テーブル34に対する不動点となり、基板右部GRの点PRに位置するブレイク部分に対して前記の不動点から剪断力と引張力が働く。
このような剪断力と引張力は図14(b)に示す点QRにも働く。しかし点PR’から見たスクライブラインS2までの距離と、点QR’から見たスクライブラインS2までの距離とは図10に示すように異なり、QRの方がPRに比較して剪断応力と引張応力が大きくなる。これはガラス素材のヤング率が両者の部分で同一であっても、基板左部GLに対する基板右部GRの片端支持の先端部の剪断応力、引張応力、曲げ応力がQRの値より小さくなる。これは、その片端支持の先端長が図14(a)に示すように長いため、弾性変形によって応力が緩和されるからである。このため応力の高い点QRがブレイクポイントとなり、上基板G1が分断される。
次に第1の製品テーブル33をCW方向に角度θだけ傾動させると、スクライブラインS2に剪断応力と引張応力が加わり、下基板G2が分断される。この場合、前記と同様のことが基板左部GLのPL点及びQL点について生じる。このように両製品テーブルの回動により、スクライブラインSを中心に+x軸方向と、−x軸方向に引張応力が働き、かつ、+z軸方向と、−z軸方向に剪断応力が働くので、基板Gを容易に分断することができる。分断時には基板左部GLと基板右部GRとが互いに離れる。この場合も分断面である右エッジ部は、基板右部GRの左エッジ部と接触しない。このためガラス基板の分断面に傷が付かず、滑らかな分断面が得られる。
点PRの水平移動量を計算すると(do+d2)sinθとなり、d2=5.0mm、do=0.75mm、θ=3°の場合は0.300mmとなり、実施の形態1における水平移動量0.039mmより遥かに大きな値が得られる。また点PRの鉛直方向の移動量を計算すると、(do+d2)(1−cosθ)になり、上記の数値を代入すると、垂直移動量は0.0079mmとなる。この値はスクライブラインSにおける剪断力に寄与する。
スクライブラインSで左右に分割された基板は、第1のクランプバー35a、第2のクランプバー36aの押圧を解除することにより、製品テーブルから外すことができる。尚、第1の傾動テーブル31と第2の傾動テーブル32を交互に同じ角度θだけ傾斜させるとしたが、傾斜角度は各傾動テーブルで異なってもよく、いずれの傾動テーブルを先に傾動させるかは、基板Gの分断特性に影響しない。
以上のようにいずれのブレイク装置によっても、基板Gの手前の端面側が分断の開始点となり、手前から奥へと順に分断が進展してゆく。このブレイク装置では、基板の分断の開始点が1点のため、基板に作用させる力の大きさは、従来のブレイク法と比べると格段に低くできる。また分断端面はきれいに仕上がり、従来技術で述べたような分断端面の不具合は発生しない。またレーザスクライブ装置にてスクライブした基板に対しても同じように分断できる。本発明の装置では、各保持ブロックの取付位置や高さ等を容易に変更でき、製品テーブルの回転量や開き角2αを随意に設定できるため、設計の自由度が高くなる。本実施の形態において、液晶パネルに用いられる合わせガラスの基板に形成されているスクライブラインS1,S2が(x,y)平面から見て同一の位置である場合を説明したが、S1とS2の位置は液晶パネルの端子の形成などのために数mm離れていても、本ブレイク装置を用いて不都合がなく分断できる。
また本実施の形態のブレイク装置は、合わせガラスだけではなく、単板のガラスは勿論のこと、半導体ウエハ、セラミック基板等、脆性材料基板を分断することができる。特に液晶パネルのように合わせガラス基板の場合、交互のブレイク動作で上下のガラス板を交互に分断することができ、しかも基板を反転する工程も不要なため、作業効率を大幅に向上させることができる。本発明のブレイク装置は、レーザなどの加熱手段を用いて脆性材料基板を加熱し、脆性材料基板に発生した熱歪を利用してスクライブラインを形成した脆性材料基板の分断にも適用できる。
(実施の形態3)
次に本発明の実施の形態3におけるブレイク装置について説明する。図15は、本実施の形態におけるブレイク装置50の一部を切欠いて示した斜視図である。本実施の形態では、2分したテーブル51a,51bが互いにギャップZを隔てて設けられており、一方のテーブル51bは固定されている。テーブル51aの裏面には、自在継手52,53,54が固定され、これらを介して3本の支持柱56,57,58が設けられている。支持柱57,58はテーブル51aのギャップZの端面に沿うようにして設けられ、支持柱56は支持柱57の後方に設けられている。
各々の支持柱56,57,58の下部には夫々自在継手59,60,61が取付けられる。自在継手59及び61の他端部には台座62に固定される。支持柱57は他の支持柱より短い。自在継手60の他端部は伸縮アーム63を介して台座62に固定される。この伸縮アーム63はその内部にはリニアモータ等が内蔵され、外部からの制御信号により長手方向に伸縮するアームである。
さて脆性材料基板の1つであるガラス板Hを分断する場合には、図16に上面図を示すようにガラス板Hをテーブルに配置する。このとき上表面に形成したスクライブラインSがギャップ部に位置するように、ガラス板Hをテーブル51a,51bにまたがらせて吸着して固定する。こうしてガラス板Hを固定した後、伸縮アーム63を伸長又は圧縮させる。
図17は伸縮アーム63を伸長させたときの状態をガラス板Hを除いて示した説明図である。テーブル51aは自在継手59及び61を結ぶ一点鎖線で示すラインを中心軸L1として回転するが、その回転中心軸の方向がスクライブ方向に対して平行ではなく、ある角度を持っている。即ちガラス板のスクライブラインSとテーブル51aの回転の中心軸L1とが平行とならないように設定する。そうすればテーブル51aのギャップZの端面での移動量が、図中の各矢印で示したように、図中手前に向かうほど大きくなる。また前記の角度が大きくなるにつれ、その傾向が強まる。
この結果、ガラス板Hの手前の端面側がガラス板の分断の開始点となり、手前から奥へと順にガラス板Hの分断が進展してゆく。このブレイク法では、分断の開始点が1点のため、ガラス板に作用させる分断力の大きさは、従来のブレイク法と比べると、格段に低くなる。又ブレイク端面、即ち分断面はきれいに仕上がり、従来技術で述べたようなガラス板Hの分断端面の不具合は発生しない。又前述のレーザスクライブ装置にてスクライブしたガラス板に対しても同じように分断できる。このようなブレイク方式では、各支持柱56,57,58の取付位置や高さ等を容易に変更して、テーブル51aの回転量や回転方向を随意に設定できるため、設計の自由度が高い。
尚、本実施の形態では、他方のテーブル51bは固定としたが、このテーブル51bに対しても、同じような回転機構を備えることもできる。この場合、テーブル51bの回転方向を逆向きにする必要がある。
図18は液晶マザーガラス基板の拡大断面を示している。液晶マザーガラス基板70は周知のごとく、一方のマザーガラス基板71の周縁部などに接着剤72を塗布し、粒状のスペーサ73を挟むように他のマザーガラス基板74を重ね合わせてマザーガラス基板相互を固定した構造を有している。そして接着剤72の層に設けた小孔から両マザーガラス基板間のギャップ部に液晶75を注入することにより、図示しない液晶パネルを得ることができる。
所定サイズのマザーガラス基板を用いて液晶マザーガラス基板70を形成し、複数の液晶パネルに分離するため、上側のマザーガラス基板74に対してはその上面にスクライブラインS1を形成し、下側のマザーガラス基板71には既にスクライブラインS2を形成したものを用いていた。従来のブレイク法では液晶マザーガラス基板70の分断時には一方のマザーガラス基板を分断した後、表裏を反転してから他方のマザーガラス基板を分断していた。
これに対し本実施の形態のブレイク装置を用いる場合には、図18の液晶マザーガラス基板70では、組立て前にあらかじめマザーガラス基板74の上面及びマザーガラス基板71の上面にスクライブラインを形成し、1回のテーブルの回動動作で上下のマザーガラス基板を同時に分断することができる。そのためマザーガラス基板の反転の工程も不要となり、作業効率を大幅に向上させることができた。
(実施の形態4)
次に本発明の実施の形態4におけるブレイク装置について説明する。図19は、本実施の形態におけるブレイク装置80の要部構成を示す一部切り欠き斜視図である。このブレイク装置80は、実施の形態3と同様のテーブル81a、81bを有している。テーブル81a、81bが水平、即ち同一の載置面を持つ姿勢におけテーブル間のギャップをZとすると、ギャップZの大きさはこの状態では一様である。実施の形態1,2と同様にしてギャップZの中央線をy軸とする。テーブル81aの下部に対してy軸と非平行となり、テーブル81aの下面と直角な軸受板82を取り付ける。そして軸受板82の下部に軸穴83を設け、この軸穴83に通した軸を回転軸L2とし、テーブル81aを回動自在に保持する。そして軸受板82を図示しない駆動装置により回動軸させる。こうすれば実施の形態3と同じ作用効果を得ることができる。
(実施の形態5)
次に本発明の実施の形態5におけるブレイク装置について説明する。図20及び図21は本実施の形態におけるブレイク装置90の要部構成を示す説明図であり、図20は側面図、図21は斜視図である。このブレイク装置90は、パラレルリンク機構の6軸を同時に制御することによって、ガラス板の分断の自由度を拡大するようにしたものである。このブレイク装置90は、実施の形態3、4と同様のテーブル92a、92bを有している。テーブル92aは固定のテーブルとし、テーブル92bは移動自在のテーブルとする。
図20に示すようにテーブル92aは4本の支持柱93〜96によって台座91に固定される。テーブル92bはテーブル92aの側方に配置される。テーブル92bはその下面に自在継手97〜102を介して伸縮アーム103〜108に接続される。これらの伸縮アーム103〜108は図15の伸縮アーム63と同様の機能を有するアームである。伸縮アームの内部にリニアモータ等が内蔵されており、その長手方向の長さが制御信号により伸縮自在に制御される。
各伸縮アーム103〜108の下部は自在継手109〜114を介して台座91に接続されている。そして図21に示す制御部115からの制御信号によってこれらの伸縮アーム103〜108の長さが独立に制御される。尚図21に示すようにテーブル92bの下面の自在継手97〜102で形成される6角形と、台座91上の自在継手109〜114で形成される6角形とは、互いに異なった形状とする。そして伸縮アームの伸縮制御により、テーブル92bの位置や、水平面に対する載置面の角度を任意に一律に選択することができる。このように並列に伸縮動作する6軸の伸縮アームを用いて制御対象物の回転量を制御したり、位置を制御する機構は、パラレルメカニズムにより実現されている。
さてガラス板を分断する際には、まず図21に示すようにテーブル92bをテーブル92aに対し所定のギャップを隔てて同一平面となるように姿勢を制御する。次いで、スクライブラインSが上面となり、且つギャップ部の中心に位置するようにガラス板Hをテーブル上にまたがって配置する。この状態でガラス板Hを例えば真空吸着やその他の方法で夫々のテーブル92a,92bに固定する。ガラス面にシリコンなどの絶縁層が成膜されている場合は、静電吸着による固定であってもよい。
さてテーブル92bは制御部115からの制御信号により、夫々の伸縮アームが所定長となるように伸縮することにより、パラレルリンク機構が動作する。実施の形態3と同様に中心軸L3を仮想軸としてテーブル92bが回転する。尚、中心軸L3はテーブル92bの下方に位置し、スクライブラインSと平行でない。即ち中心軸L3とスクライブラインSとは空間座標内でねじれの関係にある。
図22はガラス板Hが分断された状態を示すブレイク装置90の側面図である。実施の形態3と同様に、回転軸の方向がスクライブ方向に対してある角度をもつように、テーブル92bを回転させることができる。従って手前側をガラス板Hの分断の開始点として手前から順にガラス板Hの分断が進展していく。このためガラス板Hに作用させる分断力の大きさは小さくてもよくなり、ガラス板Hの分断面をきれいに仕上げることができる。又レーザによるブラインドクラックのラインが形成されたガラス板に対しても従来よりも小さい分断力を加えて分断できる。
この実施の形態では、対象となるガラス板の厚さや形状に合わせてパラレルリンク機構により任意の回転軸を設定することができる。又分断を完了した後に図23に示すようにテーブル92bを再び分断されたガラス板Hの端面同士が再び接触しないようにテーブル92aと平行にし、且つ段差を設ける。またこれにより、分断後のガラス板Hの処理を容易にすることができる。
更にテーブル92b内にガラス板を配置する領域の周辺に、図24に示すように上下動自在の押し上げピン116を配置しておく。ガラス板の分断を完了し、テーブル92bを水平に保った後、分断したガラス板の吸着を開放し、押し上げピン116を動作させてガラス板をテーブル92bから押し上げることができる。次いで図24に示すように切断したガラス板Hとテーブル92bとの間に除材ハンド117を挿入してガラス板Hを持ち上げ、分断後のガラス板Hを搬送することもできる。従って次の工程へガラス板Hを容易に搬送することができるという効果が得られる。
又この実施の形態では一枚のガラス板を分断する場合について説明しているが、図18に示すように貼り合わせ脆性材料基板の一例である上下のマザーガラス基板にスクライブラインが形成された液晶マザーガラス基板を分断する場合にもこの実施の形態を適用することができる。この場合も液晶マザーガラス基板の表裏を反転させることなく両面のマザーガラス基板を分断することができる。
(実施の形態6)
次に本発明の実施の形態6におけるブレイク方法について説明する。本実施の形態における脆性材料基板のブレイク方法とは、前述した基板Gとして1枚の液晶マザーガラス基板120を所定形状に分断し、複数の液晶ガラス基板121を得るための製造方法とする。1枚の液晶マザーガラス基板120から、駆動信号によって画素単位で画像又は文字を表示する液晶パネルを得るためには、各種の製造工程が必要である。
TFT、走査電極、信号電極、画素電極を含む基板をTFT基板(AM基板ともいう)と呼び、カラーフィルタを含む基板を対向基板と呼ぶと、液晶パネルは前記のTFT基板と対向基板とが貼り合わされ、これらの両基板に液晶が充填された段階のものをいう。そして前記の液晶マザーガラス基板120とは、分断前のTFT基板(マザーTFT基板という)と、分断前の対向基板(マザー対向基板という)とを貼り合わせた段階の基板(マザー貼合基板)をいう。従って分断された貼り合わせ基板が液晶ガラス基板121(貼合基板)となる。そして液晶ガラス基板121に液晶が充填され、液晶の注入口が封止され、基板エッジの電極にフラットケーブルが接続可能な状態が液晶パネルである。
前記の液晶パネルの製造工程における本実施の形態におけるブレイク方法の位置づけを明確にするために更に説明を加える。1枚の液晶マザーガラス基板120から、複数枚の液晶ガラス基板121を得るには、複数種類の分断工程が必要である。これは基板のスクライブライン又は分断面が液晶パネルのどの部分に位置するかによって区別される。例えば(A)多面取りの大判貼り合わせ基板である液晶マザーガラス基板120を、所定形状の個々の液晶ガラス基板121に分割する工程、(B)多面取りのまま液晶注入口を露出するための分断工程、(C)電極部分を取り出すための分断工程等がその例である。前記の各工程の順序はここでは予め決めておく必要はないが、少なくとも(A)、(B)の工程が本実施の形態に組み入れられるものとする。また(A)の工程においても、スクライブラインSが液晶マザーガラス基板120に格子状(クロススクライブともいう)に形成される限り、複数回の分断工程を必要とする。
図25はこのような分断工程を含む液晶マザーガラス基板120のブレイク方法を示している。このブレイク方法は、(1)カセットローダ、(2)第1の基板搬送装置、(3)第1のスクライブ装置、(4)第2のスクライブ装置、(5)第2の基板搬送装置、(6)第1のブレイク装置、(7)第2のブレイク装置を含み、これらの装置を経由して複数枚の液晶ガラス基板121が製造される。このため、このような分断工程を液晶マザーガラス基板自動分断ラインという。
図25において、カセットローダ122は多数枚の液晶マザーガラス基板120をカセットに収納して保持するものである。給材ロボットR1はカセットローダ122のカセットから液晶マザーガラス基板120を取り出し、第1の基板搬送装置123に移送するものである。第1の基板搬送装置123は給材ロボットR1から供給された液晶マザーガラス基板120をテーブルの定位置に位置決めするものである。この位置決めは液晶マザーガラス基板120の互いに直交する端面を位置決めピンに押圧することにより行われる。
搬送ロボットR2はテーブルに載置された液晶マザーガラス基板120を第1のスクライブ装置124の所定位置に搬送するものである。液晶マザーガラス基板120のうちマザーTFT基板を120aとし、マザー対向基板を120bとする。また基板の加工面を実施の形態1、2と同様に(x,y)面と平行な面とする。第1のスクライブ装置124は例えばマザー対向基板120bのx軸又はy軸方向に平行となるよう、スクライブラインS1を夫々形成するもので、ここでは従来例で説明したようなスクライブ方法が用いられる。
搬送ロボットR3は第1のスクライブ装置124からスクライブラインS1が形成された液晶マザーガラス基板120を取り出し、上面と下面を反転させて搬送ロボットR4に与えるものである。搬送ロボットR4は反転された液晶マザーガラス基板120を第2のスクライブ装置125の所定位置に搬送するものである。第2のスクライブ装置125はマザーTFT120aのx軸又はy軸方向に平行となるよう、スクライブラインS2を夫々形成するものである。これらのスクライブラインS1、S2の位置及びその長さ(描画データ)は、図示しない制御用CPUによって制御される。
両面にスクライブラインが形成された液晶マザーガラス基板120は、搬送ロボットR5により第2の基板搬送装置126まで移送される。第2の基板搬送装置126は搬送ロボットR5から供給された液晶マザーガラス基板120を定位置に位置決めするものである。搬送ロボットR6は第2の基板搬送装置126に載置された液晶マザーガラス基板120を第1のブレイク装置127の定位置に移送するものである。
第1のブレイク装置127及び第2のブレイク装置128は実施の形態1又は2のブレイク装置と同様であるので、構造説明は省略する。第1のブレイク装置127は、第1のテーブル127a及び第2のテーブル127bに跨がって載置される液晶マザーガラス基板120の上面を押圧して固定し、一方のテーブルを図4に示すように+z方向及び−z方向に回動するか、又は図11に示すように両方のテーブルを同じ方向に同時に回動することにより、液晶マザーガラス基板120を短冊状に分断するものである。
搬送ロボットR7は、短冊状に分断された液晶マザーガラス基板120をテーブル127bから取り出し、第2のブレイク装置128の定位置、即ち2つのテーブル128a、128bに跨がるように位置決めして載置するものである。第2のブレイク装置128は液晶マザーガラス基板120を分断する。ここで得られた基板は所定形状の液晶ガラス基板121となる。これらの液晶ガラス基板121は搬送ロボットR8により第3の基板搬送装置129により移送され、更に次の液晶パネルの製造工程に持ち込まれる。
以上の工程を有する本実施の形態のブレイク方法について、従来のブレイク方法と比較して説明する。図26は従来のブレイク装置を用いて液晶マザーガラス基板120を分断する場合の工程図である。また図27は本発明のブレイク装置を用いて液晶マザーガラス基板120を分断する場合の工程図である。但し、図26は分断工程が1つの場合を示しているので、図25の分断工程数と合致しない。
従来のブレイク装置は、図2に示す方法によれば、ガラス板1の一方の面にスクライブラインSを形成し、ガラス板1の他方の面にブレイクバー4を押し当て、ガラス板1を撓ませることによりガラス板1を分断させていた。また図3に示す方法によれば、スクライブラインSが形成された部分に引張応力が働くようにガラス板1を撓ませてガラス板1を分断していた。このようなブレイク装置を用いると、貼り合わせガラス基板の分断では図26の(b)〜(g)で示す工程が必要となる。
即ち図26の(a)に示す液晶マザーガラス基板120のマザーTFT基板120aを上にし、スクライブ装置を用いて(b)のようにマザーTFT基板120aにスクライブラインS1を入れる。次に(c)のように液晶マザーガラス基板120を反転装置を用いて反転させる。そして(d)のようにマザー対向基板120bにブレイクバーを押圧させて、マザーTFT基板120aに垂直クラックを進展させてマザーTFT基板120aを分断する。次に液晶マザーガラス基板120を保持し、スクライブ装置を用いて(e)のようにマザー対向基板120bにスクライブラインS2を入れる。そして再度液晶マザーガラス基板120を反転装置を用いて(f)のように反転させる。次に(g)のようにマザーTFT基板120aにブレイクバーを押圧させて、マザー対向基板120bに垂直クラックを進展させる。次に液晶マザーガラス基板120を左右に離すと(h)のように液晶マザーガラス基板120を複数の液晶ガラス基板121に分断できる。しかしこの方法では、基板の反転工程を2回必要とする。
しかし本実施の形態1又は2のブレイク装置を用いると、液晶マザーガラス基板120に対して図27の(b)〜(f)で示す工程で済む。即ち図27の(a)に示す液晶マザーガラス基板120のマザー対向基板120bを上にし、図25の第1のスクライブ装置124を用いて(b)のようにマザー対向基板120bにスクライブラインS1を入れる。次に(c)のように反転装置を用いて液晶マザーガラス基板120を反転させる。そして(d)のように第2のスクライブ装置125を用いてマザーTFT基板120aにスクライブラインS2を入れる。
そして両面にスクライブラインが入った液晶マザーガラス基板120を図25の第1のブレイク装置127にセットし、一方のテーブルを上側及び下側に回動させると、(e)及び(f)に示すようにマザーTFT基板120a及びマザー対向基板120bには、垂直クラックが夫々基板の厚み方向に進展し、夫々の基板を貫く。このため所謂クラックが生じる。そして液晶マザーガラス基板120を左右に分離すると、(g)のように分断された液晶ガラス基板121が得られる。この方法によれば、基板の反転工程は1回ですむ。
以上の工程は、液晶マザーガラス基板120を例えば短冊状に分断する場合である。図25で説明したように、液晶マザーガラス基板120に対して格子状にスクライブラインを形成し、更に小寸法の形状の液晶ガラス基板121に分断する場合、図26と図27の工程差は更に大きくなり、本実施の形態によるブレイク方法では、基板の分断面の滑らかさに加えて、基板の反転工程を省くことができるという効果が得られる。
(実施の形態7)
次に本発明の実施の形態7におけるブレイク方法について説明する。本実施の形態における脆性材料基板のブレイク方法とは、図28に示すような液晶マザーガラス基板130を複数の液晶ガラス基板131に分断する方法である。TFT、走査電極、信号電極、画素電極を含むマザー基板をマザーTFT基板と呼び、カラーフィルタを含むマザー基板をマザー対向基板と呼ぶ。この液晶マザーガラス基板130は、スクライブラインが未形成の第1の脆性材料基板であるマザー対向基板130bと、スクライブラインS2が予め形成された第2の脆性材料基板であるマザーTFT基板130aとをシール剤132で貼り合わせた基板をいう。
図29はこのような液晶マザーガラス基板130のブレイク方法を示した液晶マザーガラス基板自動分断ラインの構成図である。このブレイク方法は、(1)カセットローダ、(2)第1の基板搬送装置、(3)スクライブ装置、(4)第1のブレイク装置、(5)第2の基板搬送装置、(6)第2のブレイク装置、(7)第3の基板搬送装置を含み、これらの装置を経由して複数枚の液晶ガラス基板131が製造される。
図29において、(1)のカセットローダ133は多数枚の液晶マザーガラス基板130をカセットに収納して保持するものである。給材ロボットR1はカセットローダ133のカセットから液晶マザーガラス基板130を取り出し、(2)に示す第1の基板搬送装置134に移送するものである。第1の基板搬送装置134は移送された液晶マザーガラス基板130をテーブルの定位置に位置決めするものである。
搬送ロボットR2はテーブルに載置された液晶マザーガラス基板130を(3)のスクライブ装置135の所定位置に搬送するものである。このスクライブ装置135は図28に示すマザー対向基板130bの上面にスクライブラインS1を形成するものである。
搬送ロボットR3はスクライブラインS1が形成された液晶マザーガラス基板130をスクライブ装置135から取り出し、(4)の第1のブレイク装置136の定位置に移送するものである。第1のブレイク装置136には、実施の形態1〜5で説明したブレイク装置が適用される。図29は実施の形態1又は2のブレイク装置を適用した場合を示しており、第1のテーブル136a及び第2のテーブル136bに跨がって載置される液晶マザーガラス基板130の上面を押圧して固定し、一方のテーブルを回動、又は両方のテーブルを同時に回動することにより、液晶マザーガラス基板130を短冊状に分断するものである。
搬送ロボットR4は、短冊状に分断された液晶マザーガラス基板130を取り出し、(5)の第2の基板搬送装置137のテーブルに載置するものである。搬送ロボットR5は短冊状に分断された液晶マザーガラス基板130を、(6)の第2のブレイク装置138の定位置に移送するものである。第2のブレイク装置138は液晶マザーガラス基板130を規定形状に分断し、複数の液晶ガラス基板131を得るものである。分断された液晶ガラス基板131は搬送ロボットR6により第3の基板搬送装置139により移送され、更に次の液晶パネルの製造工程に持ち込まれる。尚、第2のブレイク装置としては、実施の形態1〜5で説明したブレイク装置が適用される。
このようなブレイク方法では、液晶マザーガラス基板130の反転装置も必要とせず、図29の(3)で示すようにスクライブ装置も1台で済む。
(実施の形態8)
次に本発明の実施の形態8におけるブレイク方法について説明する。本実施の形態における脆性材料基板のブレイク方法とは、両面スクライブ装置を用いることを特徴とする。また本実施の形態の液晶マザーガラス基板140は、実施の形態7のマザーガラス基板130と異なり、マザーTFTガラス基板にもマザー対向基板にも、スクライブラインSが予め形成されていないものとする。
図30はこのような液晶マザーガラス基板140のブレイク方法を示す液晶マザーガラス基板自動分断ラインの構成図である。このブレイク方法は、(1)カセットローダ142、(2)第1の基板搬送装置143、(3)第1の両面スクライブ装置144、(4)第2の基板搬送装置147、(5)第1のブレイク装置148、(6)第3の基板搬送装置149、(7)第2の両面スクライブ装置150、(8)第4の基板搬送装置153、(9)第2のブレイク装置154、(10)第5の基板搬送装置155を含み、これらの装置を経由して複数枚の液晶ガラス基板141が製造される。
給材ロボットR1、搬送ロボットR2〜R7、基板搬送装置143、147、149、153、155については、実施の形態6、7に示すものと機能が同一であるため、説明を省略する。
第1の両面スクライブ装置144は、複数のテーブル145a及び145bと、この装置の中央に設けられたスクライブヘッドマウント146aと、スクライブヘッドマウント146aに移動自在に保持された上下のスクライブヘッド146bとを有している。液晶マザーガラス基板140がテーブル145aによりスクライブヘッドマウント146aの部分に移送されたとき、液晶マザーガラス基板140の上下両面の一部が加工領域に入るようブリッジ状態に保持される。スクライブヘッド146bがこのブリッジ部分を走査することにより、上下両面のスクライブを行う。
スクライブ装置として従来例で説明したように、超硬金属製やダイヤモンド製のホイールカッタを用いたものと、レーザ光によるレーザスクライブを用いたものがある。ホイールカッタ方式のものは、2つのホイールカッタが同期して液晶マザーガラス基板140の両面を圧接して回転移動(転動)することにより、スクライブラインS1とS2とを同時に形成する。またレーザスクライブ方式のものは、2本のビームスポットを液晶マザーガラス基板140の両面に照射させながら走査し、この照射部分に追随して冷媒を用いたスポット冷却を行う。こうしてガラス素材の熱歪みを利用したブラインドスクライブを行う。第2の両面スクライブ装置150の構造も第1の両面スクライブ装置144と同様である。
第1のブレイク装置148及び第2のブレイク装置154は、液晶マザーガラス基板140の両面に形成されたスクライブラインSが分断面になるよう基板を分断する装置である。実施の形態1又は2で説明したように、左右のテーブルをそのギャツプが非平行となるように保持し、左右のテーブルの少なくとも一方を回動させる方式のものがある。図30ではこの方式のブレイク装置を用いるものとし、第1のブレイク装置148においては、テーブル148a、148bのギャツプを非平行になるよう図示した。第2のブレイク装置154についてもテーブル154a、154bのギャツプを非平行にしている。
第1のブレイク装置148及び第2のブレイク装置154として、他の方式を用いたものがある。これは実施の形態5で説明したように、液晶マザーガラス基板140を載置して固定する2つのテーブルの内、一方のテーブルを図20〜図23に示すパラレルリンク機構を用いて保持する。そして基板の分断時にスクライブラインから離れた位置の軸を回転軸としてこのテーブルを回動することにより分断する方式のものである。この方式の場合は図30に示すテーブル148a、148bのギャツプ、及びテーブル154a、154bのギャツプは平行になる。
このように本実施の形態のブレイク方法によれば、液晶マザーガラス基板140の上下面を反転させる工程を必要とせず、基板の反転装置を設置する必要が無く、液晶マザーガラス基板分断ラインの設置面積を小さくすることができる。
産業上の利用の可能性
本願の脆性材料基板のブレイク装置によれば、スクライブ済みの基板に対し、基板の分断時にスクライブ線の一端に分断力が作用する機構としたため、基板の分断はその一端側から他端側へと順に進展してゆくようになり、基板が分断された端面をきれいにできる。又作用させる分断力は、従来のブレイク法に比べて格段に小さくなり、ブレイク装置本体を小型化することができる。
また本願の脆性材料基板のブレイク方法によれば、1枚の液晶マザーガラス基板から、複数枚の液晶ガラス基板に分断する工程において、基板を反転させることなく一回の工程で液晶マザーガラス基板の両面を分断することができる。このため基板分断のための反転工程が削減される。
【図面の簡単な説明】
図1はガラス板にスクライブを実施した際の、垂直クラックの状態を示した説明図である。
図2はブレイクバーを用いた従来のブレイク装置の要部構成を示した斜視図である。
図3はテーブルの回転によりブレイクする従来のブレイク装置の要部構成を示した斜視図である。
図4は本発明の実施の形態1におけるブレイク装置の全体構成を示す斜視図である。
図5は実施の形態1におけるブレイク装置の全体構成を示す分解斜視図である。
図6はブレイク装置のテーブルに基板を配置した状態を示す平面図である。
図7は実施の形態1におけるブレイク装置のスクライブライン部の要部構成を示す断面図である。
図8はブレイク時の基板の変形例を示す説明図である。
図9は実施の形態1におけるブレイク装置において、基板の分断状態を示す断面図である。
図10は実施の形態1におけるブレイク装置において、基板の分断状態を示す平面図である。
図11は本発明の実施の形態2におけるブレイク装置の全体構成を示す斜視図である。
図12は実施の形態2におけるブレイク装置の全体構成を示す分解斜視図である。
図13は実施の形態2におけるブレイク装置のスクライブライン部の要部構成を示す断面図である。
図14は実施の形態2におけるブレイク装置において、基板の分断状態を示す断面図である。
図15は本発明の実施の形態3におけるブレイク装置の要部構造を示す一部切欠斜視図である。
図16は実施の形態3のブレイク装置において、テーブルにガラス板を配置した状態を示す上面図である。
図17は実施の形態3のブレイク装置において、ブレイク時の動作を示す説明図である。
図18は液晶パネルの層構造を示す拡大断面図である。
図19は本発明の実施の形態4におけるブレイク装置の要部構造を示す一部切欠斜視図である。
図20は本発明の実施の形態5によるブレイク装置の要部構造を示す側面図である。
図21は実施の形態5のブレイク装置において、ガラス板をテーブルに載置した状態を示す斜視図である。
図22は実施の形態5のブレイク装置において、ガラス板の分断時の動作を示す側面図である。
図23は実施の形態5のブレイク装置において、ガラス板の分断後のテーブルの移動を示す側面図である。
図24は実施の形態5のブレイク装置において、ガラス板の分断後、ガラス板を移動させる際の動作を示す側面図である。
図25は本発明の実施の形態3における脆性材料基板のブレイク方法の一例を示す液晶マザーガラス基板自動分断ラインの説明図である。
図26は従来の脆性材料基板のブレイク方法を示す工程図である。
図27は実施の形態6におけるブレイク方法の一例を示す工程図である。
図28は本発明の実施の形態7のブレイク方法に用いられる液晶マザーガラス基板の断面図である。
図29は実施の形態7における脆性材料基板のブレイク方法の一例を示す液晶マザーガラス基板自動分断ラインの説明図である。
図30は本発明の実施の形態8における脆性材料基板のブレイク方法の一例を示す液晶マザーガラス基板自動分断ラインの説明図である。
Claims (20)
- 少なくとも1面にスクライブラインが形成された脆性材料基板を、前記スクライブラインがそのギャップ間に位置するように載置する第1,第2の製品テーブルと、
前記第2の製品テーブルと対向する前記第1の製品テーブルのエッジを第1のエッジとし、前記第1の製品テーブルと対向する前記第2の製品テーブルのエッジを第2のエッジとするとき、前記脆性材料基板の前記第1のエッジに位置する部分を押圧し、固定する第1の製品クランプユニットと、
前記脆性材料基板の前記第2のエッジに位置する部分を押圧し、固定する第2の製品クランプユニットと、
前記脆性材料基板のスクライブラインに対して直角方向に、前記第1の製品テーブル及び第1の製品クランプユニットを一体にして前記スクライブラインから後退するように与圧を与えるスライド機構と、
前記脆性材料基板のスクライブラインと平行な傾動軸を回転軸にして、前記第2の製品テーブル及び第2の製品クランプユニットを一体にして回動可能にする傾動機構と、
前記傾動機構を制御して前記第2の製品テーブル及び第2の製品クランプユニットを回動させる回動制御部と、を具備し、
前記第1の製品テーブル及び第2の製品テーブルは、両テーブルの対向するエッジが不平行となるように配置され、
前記第2の製品テーブルの傾動軸は、前記脆性材料基板のスクライブラインから見て基板の厚み範囲内にあることを特徴とする脆性材料基板のブレイク装置。 - 前記第1の製品クランプユニットは、前記脆性材料基板のスクライブライン付近を押圧する第1のクランプバーを有し、
前記第2の製品クランプユニットは、前記脆性材料基板のスクライブライン付近を押圧する第2のクランプバーを有し、
前記第2の製品テーブルが回動したとき、前記第2のクランプバーが前記スクライブライン付近の基板部分に剪断力を与えるための力点として作用するようにしたことを特徴とする請求項1記載の脆性材料基板のブレイク装置。 - 前記第2の製品テーブルの傾動軸は、前記脆性材料基板の上面と下面の中心に位置することを特徴とする請求項1記載の脆性材料基板のブレイク装置。
- 少なくとも1面にスクライブラインが形成された脆性材料基板を、前記スクライブラインがそのギャップ間に位置するように載置する第1,第2の製品テーブルと、
前記第2の製品テーブルと対向する前記第1の製品テーブルのエッジを第1のエッジとし、前記第1の製品テーブルと対向する前記第2の製品テーブルのエッジを第2のエッジとするとき、前記脆性材料基板の前記第1のエッジに位置する部分を押圧、固定する第1の製品クランプユニットと、
前記脆性材料基板の前記第2のエッジに位置する部分を押圧し、固定する第2の製品クランプユニットと、
前記脆性材料基板のスクライブラインと平行な傾動軸を回転軸にして、前記第1の製品テーブル及び第1の製品クランプユニットを一体にして回動可能にする第1の傾動機構と、
前記脆性材料基板のスクライブラインと平行な傾動軸を回転軸にして、前記第2の製品テーブル及び第2の製品クランプユニットを一体にして回動可能にする第2の傾動機構と、
前記第1及び第2の傾動機構を制御して前記第1の製品テーブル及び第1の製品クランプユニット並びに前記第2の製品テーブル及び第2の製品クランプユニットを回動させる回動制御部と、を具備し、
前記第1の製品テーブル及び第2の製品テーブルは、両テーブルの対向するエッジが不平行となるように配置され、
前記第1の製品テーブルの傾動軸は、前記脆性材料基板のスクライブライン近傍の基板上側にあり、
前記第2の製品テーブルの傾動軸は、前記脆性材料基板のスクライブライン近傍の基板下側にあることを特徴とする脆性材料基板のブレイク装置。 - 前記第1の製品クランプユニットは、前記脆性材料基板のスクライブライン付近を押圧する第1のクランプバーを有し、
前記第2の製品クランプユニットは、前記脆性材料基板のスクライブライン付近を押圧する第2のクランプバーを有し、
前記第1の製品テーブル又は第2の製品テーブルが回動したとき、前記第1のクランプバー又は前記第2のクランプバーが前記スクライブライン付近の基板部分に剪断力及び引張力を与えるための力点として作用するようにしたことを特徴とする請求項4記載の脆性材料基板のブレイク装置。 - 前記第1の製品テーブルの傾動軸と前記第2の製品テーブルの傾動軸は、前記脆性材料基板の厚み中心位置から見て上下対称位置にあることを特徴とする請求項4記載の脆性材料基板のブレイク装置。
- 2分したテーブルに、上面にスクライブ済みの脆性材料基板を固定し、少なくとも一方のテーブルを回転させることにより、前記脆性材料基板を分断するブレイク装置において、
前記テーブルの回転中心軸を、前記脆性材料基板のスクライブ方向に対し所定の角度を持たせたことを特徴とする脆性材料基板のブレイク装置。 - 前記テーブルは、前記スクライブ方向に対して所定の角度をなす方向に整列した2本の支持柱により揺動可能に支持したことを特徴とする請求項7記載の脆性材料基板のブレイク装置。
- 前記テーブルを3点で支持できるように第3の支持柱を設け、その支持柱を昇降させる機構を更に設けたことを特徴とする請求項8記載の脆性材料基板のブレイク装置。
- 2分したテーブルに、上面にスクライブ済みの脆性材料基板を固定し、少なくとも一方のテーブルを回転させることにより、前記脆性材料基板をブレイクするブレイク装置において、
前記少なくとも一方のテーブルは、少なくとも一部が非平行の6本の伸縮自在のアームと、
前記アームの夫々の両端に設けられ、前記テーブルと前記アームの片端とを自在の角度で連結する自在継手と、
前記各アームの長さを制御することにより前記テーブルの一方の位置を制御する制御部と、を具備することを特徴とする脆性材料基板のブレイク装置。 - 請求項10記載の脆性材料基板のブレイク装置におけるブレイク方法であって、
前記テーブルを所定のギャップを介して同一面となるように位置制御し、
あらかじめスクライブが形成された脆性材料基板を前記テーブル間のギャップに合わせて前記テーブルに固定し、
前記脆性材料基板に形成されるスクライブラインと非平行で、且つ前記スクライブラインと同一平面にない回転軸に沿って、前記一方のテーブルを回転させることにより、前記脆性材料基板をスクライブラインに沿って分断することを特徴とする脆性材料基板のブレイク方法。 - 2枚の脆性材料基板を貼り合わせたマザー貼合基板を分断し、これより小形状の貼合基板を複数枚得る脆性材料基板のブレイク方法であって、
前記マザー貼合基板の一方の基板表面の所定位置に第1のスクライブ装置を用いてスクライブラインS1を形成する工程(1)と、
前記マザー貼合基板の他方の基板表面であって、前記スクライブラインS1と同一方向に第2のスクライブ装置を用いてスクライブラインS2を形成する工程(2)と、
両面にスクライブラインS1、S2が形成された前記マザー貼合基板をブレイク装置の2つのテーブルに固定し、前記テーブルの少なくとも一方を回動することにより前記スクライブラインS1、S2に引張応力又は剪断応力を印加し、前記マザー貼合基板を複数枚に分断する工程(3)と、を有する脆性材料基板のブレイク方法。 - 前記工程(1)と前記工程(2)の間に、前記マザー貼合基板のスクライブ面を反転させる反転装置を設けた請求項12記載の脆性材料基板のブレイク方法。
- 前記工程(3)のブレイク装置は、請求項1又は4記載のブレイク装置であることを特徴とする請求項12記載の脆性材料基板のブレイク方法。
- スクライブラインが未形成の第1の脆性材料基板とスクライブラインS2が予め形成された第2の脆性材料基板とを貼り合わせたマザー貼合基板を分断し、これより小形状の貼合基板を複数枚得る脆性材料基板のブレイク方法であって、
前記第1の脆性材料基板の表面であって、前記スクライブラインS2と同一方向にスクライブ装置を用いてスクライブラインS1を形成する工程(1)と、
両面にスクライブラインS1、S2が形成された前記マザー貼合基板をブレイク装置の2つのテーブルに固定し、前記テーブルの少なくとも一方を回動することにより前記スクライブラインS1、S2に引張応力又は剪断応力を印加し、前記マザー貼合基板を複数枚に分断する工程(2)と、を有する脆性材料基板のブレイク方法。 - 前記工程(2)のブレイク装置は、請求項1〜10の何れか1項記載のブレイク装置である請求項15記載の脆性材料基板のブレイク方法。
- スクライブラインが未形成の第1の脆性材料基板と第2の脆性材料基板とを貼り合わせたマザー貼合基板を分断し、これより小形状の貼合基板を複数枚得る脆性材料基板のブレイク方法であって、
前記第1及び第2の脆性材料基板の表面であって、両面スクライブ装置を用いてスクライブラインS1、S2を同時に形成する工程(1)と、
両面にスクライブラインS1、S2が形成された前記マザー貼合基板をブレイク装置の2つのテーブルに固定し、前記テーブルの少なくとも一方を回動することにより前記スクライブラインS1、S2に引張応力又は剪断応力を印加し、前記マザー貼合基板を複数枚に分断する工程(2)と、を有する脆性材料基板のブレイク方法。 - 前記工程(2)のブレイク装置は、請求項1又は4記載のブレイク装置である請求項17記載の脆性材料基板のブレイク方法。
- 前記工程(1)の両面スクライブ装置は、
前記マザー貼合基板を固定し、前記第1及び第2の脆性材料基板の表面に対して超硬金属製又はダイヤモンド製のホイールカッタを用いてスクライブするものである請求項17記載の脆性材料基板のブレイク方法。 - 前記工程(1)の両面スクライブ装置は、
前記マザー貼合基板を固定し、前記第1及び第2の脆性材料基板の表面に対してレーザビームによる加熱と冷媒による局部冷却とを行うことによりブラインドスクライブするものである請求項17記載の脆性材料基板のブレイク方法。
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