TW201321322A - 刻劃裝置 - Google Patents

Abstract

本發明係提供一種於前一次刻劃後，下一次刻劃時不受殘留冷媒影響之刻劃裝置。本發明之刻劃裝置A係具備工作台1、刻劃頭9、及使刻劃頭9相對工作台1移動之移動機構6、8、M；刻劃頭9具備雷射照射部10，其對工作台1上之脆性材料基板W照射雷射光束，形成作為加熱區域之雷射點；及冷媒噴射部11，其朝向雷射點之移動方向之後方位置噴射包含液體之冷媒，形成作為冷卻區域之冷卻點；沿著基板W假定之刻劃預定線使雷射點及冷卻點依序移動，形成熱應力之刻劃線；刻劃頭9進一步具備朝向雷射點之移動方向前方位置噴射氣體之氣體噴射部12。

Description

刻劃裝置

本發明係關於一種玻璃、陶瓷、矽、藍寶石等脆性材料基板之刻劃裝置。

習知，作為將大型之玻璃基板斷開為單位基板(單位製品)之方法，例如專利文獻1所示，已知有利用局部加熱之熱應力於基板形成刻劃線(龜裂)，繼而將形成有刻劃線之基板送入斷裂裝置，利用斷裂棒或斷裂輥等進行按壓，藉此，沿刻劃線進行斷開之方法。

利用熱應力形成刻劃線之刻劃方法係使用雷射光束作為加熱源。即，於工作台上載置基板，對基板上假定之刻劃預定線照射雷射光束，形成作為局部之加熱區域之雷射點。進而，自冷卻單元之噴嘴噴射冷媒，將作為冷卻區域之冷卻點形成於雷射點之後方位置。繼而，沿著假定之刻劃預定線移動雷射點，並且以追隨該雷射點之方式移動冷卻點。藉此，利用藉由先行之加熱及其後之急冷而產生之熱應力，以預先形成於基板之端部之初期龜裂(觸發)為起點，使龜裂於刻劃預定線之方向延展，藉此，形成一條刻劃線。

以此方式，如圖3所示，於第1刻劃步驟中以等間距形成複數條單向(X方向)之刻劃線L1之後，於第2刻劃步驟中以等間距形成與X方向之刻劃線正交之Y方向之複 數條刻劃線L2。其後，將由X方向及Y方向之刻劃線交叉刻劃之基板W送入斷裂裝置，由各刻劃線L1、L2斷開後取出作為製品之單位基板。

然而，於上述方法中，於第1刻劃步驟中形成X方向之刻劃線L1後，當在第2刻劃步驟中加工Y方向之刻劃線L2時，於第1刻劃步驟中噴射之冷媒包含液體之情形時，存在基板上殘留有液體之情況。若對殘留有冷卻液之部分進行第2刻劃步驟中之刻劃處理(雷射點之掃描)，則會將雷射點之照射熱奪走而無法充分進行加熱，使得熱應力無法充分產生，導致刻劃線之形成變得不良，於斷開時無法獲得高品質之端面。

因此，如專利文獻2所示，揭示有設置雷射點通過，進而冷卻點通過後立即將附著於基板之冷媒吸入之吸入裝置，將冷媒抽吸去除之方法。

又，作為其他方法，如專利文獻3所示，揭示有為限制冷媒之噴霧區域而於噴嘴與基板之間設置具有孔或狹縫之遮罩，並且設置抽吸噴霧氣之吸嘴之構成。

[先行技術文獻] [專利文獻]

專利文獻1：日本特開2001-058281號公報

專利文獻2：日本特開2000-061677號公報

專利文獻3：日本特開2008-229715號公報

然而，專利文獻2所記載之方法難以利用吸入裝置將經噴射之冷媒完全回收。即，為以相對基板為非接觸之狀態進行冷卻而自噴嘴噴射冷媒，但因來自噴嘴之噴射而冷媒飛散之區域相較直接噴附有冷媒之冷卻點之範圍擴大，因此，僅吸入裝置之去除，無法去除飛散至遠離之位置之冷媒。例如圖3(a)所示，於依次形成複數條X方向之刻劃線L1之情形時，存在先形成之刻劃線L1中，因後形成之鄰接之刻劃線L1而旋入附著有經噴射之冷媒之情況。於該情形時，由於先形成之刻劃線L1上殘留有冷媒，因此，其後，形成圖3(b)所示之Y方向之刻劃線L2時，存在於交點部分殘留有冷媒之情況。

又，即使專利文獻3之方法，亦無法將冷媒完全回收。即，由於通過設置於冷卻噴嘴與基板之間之遮罩之孔或狹縫對基板供給噴霧氣，因此，未完全通過孔或狹縫之噴霧氣之一部分於遮罩之上表面反彈飛散至四方。因此，即使於附近設置吸嘴，亦無法將飛散之所有噴霧乾淨地抽吸去除。進而，通過孔或狹縫之噴霧氣之一部分與專利文獻2同樣地飛散至遠離冷卻點之位置，對該等情況，與上述同樣地無法回收飛散至遠離之位置之冷媒。

因此，本發明之目的在於提供一種刻劃裝置，即使於前一次刻劃加工時使用之冷媒因某些原因殘留於基板上之情形時，於其後之刻劃加工之時，亦不受殘留之冷媒之影響，而可正常地進行隨後之刻劃。

為解決上述問題而完成之本發明之刻劃裝置，具備：工作台，其載置脆性材料基板；刻劃頭，其對上述脆性材料基板進行加熱及冷卻；移動機構，其使上述刻劃頭相對上述工作台移動；上述刻劃頭具備：雷射照射部，其對上述工作台上之脆性材料基板照射雷射光束，形成作為加熱區域之雷射點；及冷媒噴射部，其係朝向上述雷射點之移動方向後方位置噴射包含液體之冷媒，形成作為冷卻區域之冷卻點；沿著上述基板假定之刻劃預定線，使上述雷射點及上述冷卻點依序移動，形成熱應力之刻劃線；上述刻劃頭進一步具備朝向上述雷射點之移動方向前方位置噴射氣體之氣體噴射部。此處，自氣體噴射部噴射之氣體較佳為乾燥空氣，但亦可為氮氣。

根據本發明之刻劃裝置，由於刻劃頭具備氣體噴射部，為進行刻劃加工而於雷射點一邊加熱刻劃預定線之各點一邊通過之前，立即朝向該進行加熱之各點噴射氣體，將殘留冷媒自刻劃預定線上去除，因此，於雷射點通過以進行加熱時，於相較該位置為前方之刻劃預定線上，殘留溶媒完全消除，於其次之雷射點之加熱中，可對基板賦予充分之熱量，從而使熱應力之刻劃加工確實地進展。

此處，於氣體噴射部中亦可包含對噴射之氣體進行加熱之氣體加熱機構。具體而言，較佳為，使用電熱線加熱器或燈管加熱器作為氣體加熱機構。

藉由對噴射之氣體進行加熱使其成為熱風，而使殘留介質變得容易蒸發，從而促進去除。

以下，基於圖式所示之實施例，詳細地說明本發明之脆性材料基板之刻劃裝置。圖1係表示本發明之一實施形態之刻劃裝置之一例之概略圖，圖2係主要部分之立體圖。

該刻劃裝置A具備載置玻璃基板W之工作台1。工作台1係包含保持機構，以便可於固定位置保持載置於其上之基板W。本實施例中，作為該保持機構，經由於工作台1開口之多個較小之空氣吸附孔1a，吸附保持基板W。又，工作台1成為可沿水平之軌道2於Y方向(圖1之前後方向)上進行移動，且由利用馬達(未圖示)旋轉之滾珠螺桿3進行驅動。進而，工作台1可藉由內具馬達之旋轉驅動部4而於水平面內轉動。

具備隔著工作台1設置之兩側之支承柱5、及於X方向延伸之導桿6的橫臂7係以跨越於工作台1上之方式設置。設置有可沿形成於導桿6之導件8移動之刻劃頭9，可藉由馬達M之旋轉而於X方向移動。於刻劃頭9，一體地固定有作為加熱源之雷射照射部10、作為冷卻機構之冷媒噴射部11、及氣體噴射部12，且以首先氣體噴射部12、繼而雷射照射部10、最後冷媒噴射部11進行配置之方式排列於一直線上(X方向)。

雷射照射部10係以藉由光學透鏡系而將來自雷射光源 (未圖示)之雷射光束會聚於光路之方式，於基板W上形成特定大小之雷射點。具體而言，形成行進方向之長度為20 mm且寬度為2 mm左右之橢圓狀雷射點。

冷媒噴射部11係由朝向雷射點之後方之鄰接位置噴射含有水或酒精等液體之冷媒之噴嘴所構成，且形成作為由經噴射之冷媒直接冷卻之區域之冷卻點。具體而言，形成直徑2 mm左右之圓形區域(或橢圓區域等)作為冷卻點。再者，經噴射之冷媒之一部分於基板反彈而飛散至冷卻點之外側為止。

氣體噴射部12係設置有朝向基板W自上方向下方噴附空氣之噴嘴12a。噴射方向亦可向正下方或略微前方傾斜。進而，亦可於噴嘴12a之周圍捲繞電熱加熱器、或固定燈管加熱器，以熱風進行噴射，從而促進冷媒之蒸發。

其次，說明上述刻劃裝置A對玻璃基板W之刻劃步驟。

首先，將玻璃基板W載置於工作台1上之固定位置，藉由空氣吸附孔1a來進行吸附保持。繼而，第1刻劃步驟中，使刻劃頭9於X方向移動，且藉由來自雷射照射部10之雷射光束而沿刻劃預定線掃描雷射點，並且追隨該雷射點，自冷媒噴射部11噴射包含液體之冷媒，掃描冷卻點。此時，利用因先行之加熱(雷射點)及隨後之急冷(冷卻點)而產生之熱應力，以預先形成於基板W之端部之初期龜裂(觸發)為起點，使龜裂於刻劃預定線之方向延展，藉此，形成一條刻劃線L1。以此方式，如圖3(a)所示，於第1刻劃步驟中以等間距形成複數條X方向之刻劃線L1。

此時，於形成最初之第1條刻劃線L1之時間點，尤其因不存在殘留冷媒，故無需自氣體噴射部12進行空氣之噴射(但亦可進行噴射)。自形成繼而之第2條刻劃線L1之時間點起，存在前次之刻劃時飛散之冷媒作為殘留冷媒附著於下一次之刻劃預定線上之可能性，因此，一邊使氣體噴射部12作動，對加工部位之正前方噴附空氣，一邊掃描雷射點及冷卻點。

以後，於第3條以後之刻劃線L1，一邊使氣體噴射部12作動，噴附空氣，一邊進行同樣之加工。

繼而，使工作台1旋轉90度後，於第2刻劃步驟中，如圖3(b)所示，藉由上述同樣之方法而以等間距形成與X方向之刻劃線L1正交之Y方向之複數條刻劃線L2。於該第2刻劃步驟中，自最初之第1條刻劃線起一邊使氣體噴射部12作動，一邊進行刻劃。

藉此，於雷射照射部10之雷射點通過之前，立即去除殘留冷媒。因此，因殘留冷媒而奪走照射熱之類的情況消失，從而可確實地進行熱應力之刻劃線之形成。

以上，對本發明之代表性實施例進行說明，但本發明未必由上述之實施形態界定，可於達成其目的且不脫離申請專利範圍之範圍內進行適當修正、變更。

例如，上述實施形態係於形成X方向之第2條以後之刻劃線L1時、及形成Y方向之刻劃線L2時，使氣體噴射部12作動，但於同方向之刻劃線彼此之間隔設定為足夠大，且X方向或Y方向彼此之刻劃線L1、I2之加工中殘 留冷媒之飛散未成為問題時，形成X方向之刻劃線L1之步驟中亦可不使氣體噴射部12作動，而自繼之進行Y方向之交叉刻劃線L2之步驟，使氣體噴射部12作動，從而節約鼓風之處理。

又，於上述實施形態中，X方向係於刻劃頭側移動，Y方向係使工作台移動，但亦可二維地移動工作台，而將刻劃頭固定。

[產業上之可利用性]

本發明之刻劃裝置可用於藉由利用熱應力之雷射刻劃，於玻璃基板等脆性材料基板形成刻劃線之際。

A‧‧‧刻劃裝置

W‧‧‧基板

L1‧‧‧X方向之刻劃線

L2‧‧‧Y方向之刻劃線

1‧‧‧工作台

9‧‧‧刻劃頭

10‧‧‧雷射照射部

11‧‧‧冷媒噴射部(噴嘴)

12‧‧‧氣體噴射部

12a‧‧‧噴嘴

圖1係表示本發明之一實施形態之刻劃裝置之一例之概略圖。

圖2係表示圖1之刻劃裝置之主要部分之立體圖。

圖3(a)、(b)係說明圖1之刻劃裝置中之基板之刻劃步驟之俯視圖。

W‧‧‧基板

1‧‧‧工作台

1a‧‧‧空氣吸附孔

9‧‧‧刻劃頭

10‧‧‧雷射照射部

11‧‧‧冷媒噴射部(噴嘴)

12‧‧‧氣體噴射部

12a‧‧‧噴嘴

Claims (3)

1. 一種刻劃裝置，具備：工作台，其載置脆性材料基板；刻劃頭，其對該脆性材料基板進行加熱及冷卻；及移動機構，其係使該刻劃頭相對該工作台移動；該刻劃頭具備：雷射照射部，其對該工作台上之脆性材料基板照射雷射光束，形成作為加熱區域之雷射點；及冷媒噴射部，其係朝向該雷射點之移動方向後方位置噴射包含液體之冷媒，形成作為冷卻區域之冷卻點；沿著該基板假定之刻劃預定線，使該雷射點及該冷卻點依序移動，形成熱應力之刻劃線；其特徵在於：該刻劃頭進一步具備朝向該雷射點之移動方向前方位置噴射氣體之氣體噴射部。
2. 如申請專利範圍第1項之刻劃裝置，其中，於該氣體噴射部具備對噴射之氣體進行加熱之氣體加熱機構。
3. 如申請專利範圍第2項之刻劃裝置，其中，該加熱機構係電熱線加熱器或燈管加熱器。