TW201317187A - 硬脆材料裂片裝置與方法 - Google Patents

Abstract

一種硬脆材料裂片裝置與方法，其包含有一控制單元；一與控制單元連接之線性移動裝置；一控制單元連接且設於線性移動裝置上之超音波振盪裝置；一與控制單元連接且設於超音波振盪裝置上之真空吸附裝置；一設與真空吸附裝置上之硬脆材料基板，該硬脆材料基板係設有預裂紋；一設於硬脆材料基板上之位移感測器；以及至少係與控制單元連接之影像擷取裝置，各影像擷取裝置係相互垂直而分別對應於硬脆材料基板之一面及一側。藉此，可應用於平面顯示器、電子、光電產業等硬脆材料等相關領域，而將已具有預裂紋之硬脆材料基板利用超音波振盪裝置與真空吸附裝置之配合，使該硬脆材料基板可沿預裂紋之路徑完成裂片，而達到不需以人工方式即可進行直線、圓弧、方形、內孔、任意外形輪廓或二維方向同時裂片之功效。

Description

硬脆材料裂片裝置與方法

本發明是有關於一種硬脆材料裂片裝置與方法，尤指一種可應用於平面顯示器、電子、光電產業等硬脆材料等相關領域，而將已具有預裂紋之硬脆材料基板利用超音波振盪裝置與真空吸附裝置之配合，使該硬脆材料基板可沿預裂紋之路徑完成裂片，而達到不需以人工方式即可進行直線、圓弧、方形、內孔、任意外形輪廓或二維方向同時裂片之功效者。

按，一般習用晶圓、平面顯示器、電子、光電產業等硬脆材料之裂片，通常係以輪刀劃線配合機械彎曲裂片、以輪刀劃線配合雷射加熱裂片、或以雷射劃線配合雷射加熱裂片等方式進行。

然，以上述習用之方式而言，其僅係適用於直線方向之裂片，若該硬脆材料欲進行圓弧、方形、內孔或任意外形輪廓之裂片時，則必須以人工方式加以進行，且該習用之方式僅能進行一維(即平面)平行方向之裂片，而無法同時進行二維方向(即垂直與平行方向)之裂片。

有鑑於此，本案之發明人特針對前述習用發明問題深入探討，並藉由多年從事相關產業之研發與製造經驗，積極尋求解決之道，經過長期努力之研究與發展，終於成功的開發出本發明「硬脆材料裂片裝置與方法」，藉以改善習用之種種問題。

本發明之主要目的係在於，可應用於平面顯示器、電子、光電產業等硬脆材料等相關領域，而將已具有預裂紋之硬脆材料基板利用超音波振盪裝置與真空吸附裝置之配合，使該硬脆材料基板可沿預裂紋之路徑完成裂片，而達到不需以人工方式即可進行直線、圓弧、方形、內孔、任意外形輪廓或二維方向同時裂片之功效。

為達上述之目的，本發明係一種硬脆材料裂片裝置，其包含有：一控制單元；一與控制單元連接之線性移動裝置；一控制單元連接且設於線性移動裝置上之超音波振盪裝置；一與控制單元連接且設於超音波振盪裝置上之真空吸附裝置；一設與真空吸附裝置上之硬脆材料基板，該硬脆材料基板係設有預裂紋；一設於硬脆材料基板上之位移感測器；以及至少係與控制單元連接之影像擷取裝置，各影像擷取裝置係相互垂直而分別對應於硬脆材料基板之一面及一側。

於本發明之一實施例中，該控制單元係可為可程式控制運動之介面。

於本發明之一實施例中，該線性移動裝置係包含有一致動單元、及一由致動單元傳動之移動軸。

於本發明之一實施例中，該超音波振盪裝置係包含有一振盪平台、及分別設於振盪平台內部之振盪子。

於本發明之一實施例中，該真空吸附裝置係包含有一吸附平台、及設於吸附平台中之真空吸盤，而該真空吸盤上係具有連通吸附平台之吸附氣孔。

於本發明之一實施例中，該吸附氣孔係可為多數對稱式排列。

於本發明之一實施例中，該吸附氣孔係可為多數交錯式排列。

於本發明之一實施例中，該吸附氣孔係可為多數非對稱式排列。

於本發明之一實施例中，該真空吸盤上係設有至少四個凸出部，而各凸出部上係設有分別設有至少一吸附氣孔。

於本發明之一實施例中，該硬脆材料基板係可為玻璃基板、藍寶石基板、陶瓷材料或石英基板。

於本發明之一實施例中，各影像擷取裝置係可為CCD攝影機。

另本發明之硬脆材料裂片方法，包括有下列步驟：步驟一：將硬脆材料基板置放於真空吸附裝置上；步驟二：以各影像擷取裝置或位移感測器監控欲裂片之硬脆材料基板是否已經分離；步驟三：將各影像擷取裝置或位移感測器所量測到的影像或訊號回傳至控制單元進行判讀，判斷是否需要加大超音波振盪裝置之振幅或真空吸附裝置之正負壓差；步驟四：由控制單元發送振波訊號或真空吸附正負壓差，以調整壓差與振幅大小，而此振波訊號可調整振幅、頻率、任意振盪子開關與反向振波、振幅控制；步驟五：再以各影像擷取裝置或位移感測器監控欲裂片之硬脆材料基板是否已經完成分離，若硬脆材料基板尚未分離，則繼續加大振動頻率或振幅大小使之至分離為止；以及步驟六：亦或改變真空吸附裝置所產生的壓力差值使之形成剪切效應，使得硬脆材料基板得以順利分離。

於上述方法之實施例中，該方法係可應用於直線、圓弧、方形、內孔或任意外形輪廓劃線後之硬脆材料基板之裂片。

於上述方法之實施例中，該硬脆材料基板係可為玻璃基板、藍寶石基板、陶瓷材料或石英基板。

於上述方法之實施例中，該硬脆材料基板除了一維(1D)裂片外，亦可應用於二維(2D,垂直/水平)方向同時裂片。

請參閱『第1圖～第7圖』所示，係分別為本發明之基本架構示意圖、本發明之俯視狀態示意圖、本發明真空吸盤之第一實施例示意圖、本發明硬脆材料基板之未分離狀態示意圖、本發明硬脆材料基板之第一分離狀態示意圖、本發明硬脆材料基板之第二分離狀態示意圖及本發明硬脆材料基板之第三分離狀態示意圖。如圖所示：本發明係一種硬脆材料裂片裝置與方法，其至少包含有一控制單元1、一線性移動裝置2、一超音波振盪裝置3、一真空吸附裝置4、硬脆材料基板5、位移感測器6以及至少二影像擷取裝置7所構成。

上述所提之控制單元1係可為可程式控制運動之介面。

該線性移動裝置2係與控制單元1連接，而該線性移動裝置2係包含有一致動單元21、及一由致動單元21傳動之移動軸22，可利用致動單元21傳動移動軸22而帶動相關之裝置。

該超音波振盪裝置3係與控制單元1連接且設於線性移動裝置2上，而該超音波振盪裝置3係包含有一振盪平台31、及分別設於振盪平台31內部之振盪子32，而該振盪子32之排列方式包括左右為對稱式、交錯式或非對稱排列，且激振控制方式可經由控制單元調控振幅、頻率、任意單一振盪子32開關和反向振波振幅控制，此外，該超音波振盪裝置3係可設於線性移動裝置2之上方、下方、左方、右方、前方或後方(本發明係以上方為實施例)另該超音波振盪裝置3亦可採同層排列或分層排列之方式。

該真空吸附裝置4係與控制單元1連接且設於超音波振盪裝置3上，而該真空吸附裝置4係包含有一吸附平台41、及設於吸附平台41中之真空吸盤42，而該真空吸盤42上係具有連通吸附平台41之多數吸附氣孔421，其中各吸附氣孔421係可為對稱式排列。

該硬脆材料基板5係設與真空吸附裝置4上，而該硬脆材料基板5之表面或內部係設有預裂紋51，而該硬脆材料基板5係可為玻璃基板、藍寶石基板、陶瓷材料或石英基板。

該位移感測器6係設於硬脆材料基板1上。

各影像擷取裝置7係與控制單元1連接且相互垂直而分別對應於硬脆材料基板5之一面及一側，而各影像擷取裝置7係可為CCD攝影機。

當本發明於使用時，係包含有下列步驟：

步驟一：係將硬脆材料基板5置放於真空吸附裝置4之吸附平台41上，且以真空吸盤42進行吸附固定以防止因震動或擾動造成硬脆材料基板5偏位。

步驟二：並以各影像擷取裝置7或(及)位移感測器6監控欲裂片之硬脆材料基板5是否已經分離。

步驟三：將各影像擷取裝置7或(及)位移感測器6所量測到的影像或訊號傳輸至控制單元1進行判讀，判斷是否需要加大振盪子32之振幅或各吸附氣孔421之正負壓差。

步驟四：若需要時，則由控制單元1送振波訊號或真空吸附正負壓差，藉以由控制單元1之軟體操控調整壓差與振幅大小，而此振波訊號可調整振幅、頻率、任意振盪子32開關與反向振波、振幅控制，而對硬脆材料基板5施以一外力，讓硬脆材料基板5沿預裂紋51崩裂(本實施例係以直線為例)。

步驟五：之後再以各影像擷取裝置7或(及)位移感測器6監控欲裂片之硬脆材料基板5是否已經完成分離；若硬脆材料基板5尚未分離，則繼續加大振動頻率或振幅大小使之至分離為止

步驟六：亦或改變真空吸盤42上各吸附氣孔421所產生的壓力差值使之形成剪切效應，使得硬脆材料基板5得以順利進行左、右分離(如第5圖、第5-1圖及第5-2圖所示)，而當硬脆材料基板5沿預裂紋51崩裂時，除以左、右方式分離之外，亦可藉由振盪子32之不同振盪方向與各吸附氣孔421之不同正負壓差相互配合，而達到前、後方向(如第6圖及第6-1圖所示)或上、下方向(如第7圖及第7-1圖所示)之方式分離。

然，實際使用時，除以超音波振盪裝置3配合真空吸附裝置4進行裂片之動作外，亦可操作該控制單元1，而單獨以超音波振盪裝置3或單獨以真空吸附裝置4進行裂片之動作。

請參閱『第8圖～第12圖』所示，係本分別為本發明真空吸盤與硬脆材料基板之第二實施例示意圖、本發明真空吸盤與硬脆材料基板之第三實施例示意圖、本發明真空吸盤與硬脆材料基板之第四實施例示意圖、本發明真空吸盤與硬脆材料基板之第五實施例示意圖及本發明真空吸盤上另一種吸附氣孔之示意圖。如圖所示：本發明之真空吸盤42除上述第一實施例所提型態之外，亦可為該第二、三、四及第五實施例所提之結構型態，而其所不同之處係在於，各吸附氣孔421a係可為交錯式排列(如第8圖所示)，且各吸附氣孔421b、421c係可為非對稱式排列(如第9圖及第10圖所示)，如此，係可應用於直線、圓弧、方形、內孔或任意外形輪廓之各式預裂紋51，藉以使硬脆材料基板5達到所需型態之崩裂。

另該真空吸盤42上係設有至少四個凸出部422，而各凸出部422上係設有分別設有單獨一個或同時多個吸附氣孔423(如第11圖所示，圖中係以一個吸附氣孔423為例)而該吸附氣孔423a亦可為多孔質材料(如第12圖所示)，如此，可使真空吸盤42形成有至少四個各自獨立之凸出部422，且利用吸附氣孔423產生提供於硬脆材料基板5上之不同正/負壓情況，藉由調整四象限之吸附氣孔423壓力分佈，可完成硬脆材料基板5沿水平或垂直方向裂片，故，可運用於垂直/水平(二維：2D)方向同時裂片。

綜上所述，本發明硬脆材料裂片裝置與方法可有效改善習用之種種缺點，可應用於平面顯示器、電子、光電產業等硬脆材料等相關領域，而將已具有預裂紋之硬脆材料基板利用超音波振盪裝置與真空吸附裝置之配合，使該硬脆材料基板可沿預裂紋之路徑完成裂片，而達到不需以人工方式即可進行直線、圓弧、方形、內孔、任意外形輪廓或二維方向同時裂片之功效；進而使本發明之產生能更進步、更實用、更符合消費者使用之所須，確已符合發明專利申請之要件，爰依法提出專利申請。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍；故，凡依本發明申請專利範圍及發明說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆應仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

1．．．控制單元

2．．．線性移動裝置

21．．．致動單元

22．．．移動軸

3．．．超音波振盪裝置

31．．．振盪平台

32．．．振盪子

4．．．真空吸附裝置

41．．．吸附平台

42．．．真空吸盤

421、421a．．．吸附氣孔

421b、421c．．．吸附氣孔

422．．．凸出部

423、423a．．．吸附氣孔

5．．．硬脆材料基板

6．．．位移感測器

7．．．影像擷取裝置

第1圖，係本發明之基本架構示意圖。

第2圖，係本發明之俯視狀態示意圖。

第3圖，係本發明真空吸盤與硬脆材料基板之第一實施例示意圖。

第4圖，係本發明硬脆材料基板之未分離狀態示意圖。

第5、第5-1圖及第5-2圖，係本發明硬脆材料基板之第一分離狀態示意圖。

第6圖及第6-1圖，係本發明硬脆材料基板之第二分離狀態示意圖。

第7圖及第7-1圖，係本發明硬脆材料基板之第三分離狀態示意圖。

第8圖，係本發明真空吸盤與硬脆材料基板之第二實施例示意圖。

第9圖，係本發明真空吸盤與硬脆材料基板之第三實施例示意圖。

第10圖，係本發明真空吸盤與硬脆材料基板之第四實施例示意圖。

第11圖，係本發明真空吸盤與硬脆材料基板之第五實施例示意圖。

第12圖，係本發明真空吸盤上另一種吸附氣孔之示意圖。

1．．．控制單元

2．．．線性移動裝置

3．．．超音波振盪裝置

31．．．振盪平台

32．．．振盪子

4．．．真空吸附裝置

41．．．吸附平台

42．．．真空吸盤

421．．．吸附氣孔

5．．．硬脆材料基板

6．．．位移感測器

7．．．影像擷取裝置

Claims (15)

1. 一種硬脆材料裂片裝置，包括有：一控制單元；一線性移動裝置，係與控制單元連接；一超音波振盪裝置，係與控制單元連接且設於線性移動裝置上；一真空吸附裝置，係與控制單元連接且設於超音波振盪裝置上；一硬脆材料基板，係設與真空吸附裝置上，而該硬脆材料基板係設有預裂紋；一位移感測器，係設於硬脆材料基板上；以及至少二影像擷取裝置，係與控制單元連接且相互垂直而分別對應於硬脆材料基板之一面及一側。
2. 依申請專利範圍第1項所述之硬脆材料裂片裝置，其中，該控制單元係可為可程式控制運動之介面。
3. 依申請專利範圍第1項所述之硬脆材料裂片裝置，其中，該線性移動裝置係包含有一致動單元、及一由致動單元傳動之移動軸。
4. 依申請專利範圍第1項所述之硬脆材料裂片裝置，其中，該超音波振盪裝置係包含有一振盪平台，及分別設於振盪平台內部之振盪子。
5. 依申請專利範圍第1項所述之硬脆材料裂片裝置、其中，該真空吸附裝置係包含有一吸附平台、及設於吸附平台中之真空吸盤，而該真空吸盤上係具有連通吸附平台之吸附氣孔。
6. 依申請專利範圍第5項所述之硬脆材料裂片裝置，其中，該吸附氣孔係可為多數對稱式排列。
7. 依申請專利範圍第5項所述之硬脆材料裂片裝置，其中，該吸附氣孔係可為多數交錯式排列。
8. 依申請專利範圍第5項所述之硬脆材料裂片裝置，其中，該吸附氣孔係可為多數非對稱式排列。
9. 依申請專利範圍第5項所述之硬脆材料裂片裝置，其中，該真空吸盤上係設有至少四個凸出部，而各凸出部上係設有分別設有至少一吸附氣孔。
10. 依申請專利範圍第1項所述之硬脆材料裂片裝置，其中，該硬脆材料基板係可為玻璃基板、藍寶石基板、陶瓷材料或石英基板。
11. 依申請專利範圍第1項所述之硬脆材料裂片裝置，其中，各影像擷取裝置係可為CCD攝影機。
12. 一種硬脆材料裂片方法，包括有下列步驟：步驟一：將硬脆材料基板置放於真空吸附裝置上；步驟二：以各影像擷取裝置或位移感測器監控欲裂片之硬脆材料基板是否已經分離；步驟三：將各影像擷取裝置或位移感測器所量測到的影像或訊號回傳至控制單元進行判讀，判斷是否需要加大超音波振盪裝置之振幅或真空吸附裝置之正負壓差；步驟四：由控制單元發送振波訊號或真空吸附正負壓差，以調整壓差與振幅大小，而此振波訊號可調整振幅、頻率、任意振盪子開關與反向振波、振幅控制；步驟五：再以各影像擷取裝置或位移感測器監控欲裂片之硬脆材料基板是否已經完成分離，若硬脆材料基板尚未分離，則繼續加大振動頻率或振幅大小使之至分離為止；以及步驟六：亦或改變真空吸附裝置所產生的壓力差值使之形成剪切效應，使得硬脆材料基板得以順利分離。
13. 依申請專利範圍第12項所述之硬脆材料裂片方法，其中，該方法係可應用於直線、圓弧、方形、內孔或任意外形輪廓劃線後之硬脆材料基板之裂片。
14. 依申請專利範圍第12項所述之硬脆材料裂片方法，其中，該硬脆材料基板係可為玻璃基板、藍寶石基板、陶瓷材料或石英基板。
15. 依申請專利範圍第12項所述之硬脆材料裂片方法，其中，該硬脆材料基板除了一維(1D)裂片外，亦可應用於二維(2D,垂直/水平)方向同時裂片。