TWI393618B - Scribing device and scribing method - Google Patents

Description

劃線裝置及劃線方法

本發明係關於特別使用於低温燒成陶瓷基板等之脆性材料基板之切斷的劃線裝置及劃線方法。

低温燒成陶瓷基板(以下，稱為LTCC)，係將導體配線於氧化鋁之主材枓與玻璃材枓混合而成之薄片以形成多層膜，且使該多層膜以800℃程度之低温燒成之基板。LTCC基板於1片母基板上使多數個功能區域同時形成格子狀，使該等功能區域依各功能區域斷開來使用。習知如專利文獻1所示，使用陶瓷用劃線刀劃線，以將LTCC基板斷開。又，藉由切割工具機械地切割LTCC基板以進行斷開。

(專利文獻1)日本專利第3116743號公報

習知之機械式切割之斷開方法，不僅切割費時，且要正確地切割困難。又有切割時產生粉塵，或因於各小基板間切割需要設置一定之空間於母基板上等缺點。

另一方面，於平面顯示器用等，將玻璃製之功能區域形成格子狀之母基板等斷開成多數個小基板之情形，首先使用劃線裝置劃線成格子狀。因此如圖1所示從附加於母基板周圍之對準標記選擇一對標記且將連結該標記之線進行劃線。其次，從該線設定考慮功能區域大小之既定間距，以形成其他平行劃線。圖中一點鏈線所示之線，係表示待劃線之線。於玻璃基板，形成對準標記後，因不會不可逆地產生大變形，而對準標記之精度高，故即使如此從周圍之對準標記以既定間距使母基板平行移動來進行劃線，亦能正確地將母基板劃線並加以斷開。

然而，LTCC基板係於燒成前形成功能區域及對準標記，因於燒成時會收縮，故如圖2所示尺寸精度低。因此，即使於LTCC基板之周圍預先附加對準標記，以該對準標記為基準使母基板以所要之間距平行移動，仍無法正確地於功能區域間進行劃線。因此將母基板依功能區域正確地斷開以製造製品基板有其困難之問題點。尤其，將基板與製品基板係較小時(例如縱橫200mm以下(特別是100mm以下))之基板斷開之情形，藉由斷開以獲得縱橫10mm以下(特別是5mm以下)之製品時，依功能區域別正確地斷開以製造製品基板有其困難。

本發明係用以解除上述習知技術之問題點，其目的在於：使用玻璃基板等之脆性材料基板之劃線所用之劃線裝置，即使形成低温燒成陶瓷等之功能區域及對準標記後，於劃線前，藉由燒成等處理，假設會變形之脆性材料基板，亦能對應變形，於功能區域間正確地進行劃線而能容易地切斷。

為解決前述問題，本發明之劃線裝置，係用以進行劃線以將形成於脆性材料基板上之功能區域依各功能區域加以斷開而成為製品基板；該脆性材料基板，係對待劃線之每一線設定成對之對準標記；該劃線裝置，具備：平台，設置該脆性材料基板；劃線頭，以與該平台上之脆性材料基板對向之方式設置成升降自如，於其前端保持劃線輪；移動手段，使該劃線輪緊壓於該脆性材料基板表面之狀態下使該劃線頭及脆性材料基板相對移動；攝影機，用以對設在該脆性材料基板之待劃線之線之端部的對準標記進行攝影；及控制器，預先保持含待劃線之線之處理資料表，根據該處理資料表，藉由該移動手段使該劃線頭及脆性材料基板相對移動，以使其一致於將設在脆性材料基板之一對對準標記連結的線，且使該劃線頭升降以進行劃線。

在此處該劃線頭，亦可使用高切入型之劃線輪。

為解決前述問題，本發明之劃線方法，係用以形成劃線以將形成於脆性材料基板上之功能區域依各功能區域加以斷開而成為製品基板；該脆性材料基板，係對待劃線之每一線設定成對之對準標記；對每一劃線檢測設在該脆性材料基板之一對對準標記；使該平台與劃線頭相對移動於水平方向以對通過該一對對準標記之線進行劃線；使劃線頭下降於脆性材料基板上，沿連結該對準標記之線對該脆性材料基板進行劃線。

又，本說明書所稱之劃線，係指藉由使劃線輪在壓接脆性材料基板之狀態下轉動以刻設劃線(切線)而言，沿劃線產生垂直裂痕(伸展於板厚方向之裂痕)者。

依據具有如上述特微之本發明，對每一劃線根據對準標記進行劃線。因此對本來待形成劃線之位置(功能區域間之空間)的對準標記之位置之尺寸精度低之LTTC基板等脆性材料基板，亦能正確進行劃線，能根據該劃線加以斷開。因此，若基板與製品基板係較小之情形[例如斷開成縱橫200mm以下(特別是100mm以下)之基板時，藉由斷開而獲得縱橫100mm以下(特別是5mm以下)之製品時]，特別有效。

圖3係表示本實施形態之劃線裝置之一例的概略立體圖。該劃線裝置100，將移動台101保持成沿一對導軌102a、102b，能移動於y軸方向。滾珠螺桿103螺合於移動台101。滾珠螺桿103藉由馬達104之驅動而旋轉，使移動台101沿導軌102a、102b移動於y軸方向。於移動台101上面設有馬達105。馬達105係用以使平台106旋轉於xy平面以定位在既定角度。在此，將脆性材料基板107設定為低温燒成陶瓷基板。該脆性材料基板107載置於平台106上，藉由未圖示之真空吸附手段等保持。於劃線裝置之上部，設置用以攝影脆性材料基板107之對準標記之2台CCD攝影機108a、108b。進而，於平台106上之周邊部2處，設有用以定位脆性材料基板107之定位銷109a、109b。

於劃線裝置100，以跨越移動台101與其上部之平台106之方式使橋部110沿x軸方向藉由支柱111a、111b架設。橋部110，藉由線性馬達113將劃線頭112保持成能移動。線性馬達113係用以使劃線頭112沿x軸方向直線驅動。於劃線頭112之前端部，透過保持具114安裝有劃線輪115。劃線頭112，係用以使劃線輪115以適當之負載邊壓接於脆性材料基板表面上邊轉動，以形成劃線。劃線輪115，較佳為使用日本專利第3074153號所揭示之高切入型劃線輪，於本實施形態亦使用該劃線輪。例如，藉由以既定間距形成既定深度之槽於一般所使用之通常之劃線輪刀口(周邊脊)，則能成形為高切入型劃線輪。一般所使用之通常劃線輪，例如，藉由沿碟狀輪(圓筒狀輪)之圓周部形成V字形刀口(周邊脊)來製造。V字形刀口之收斂角，通常係鈍角，例如90~160⁰ ，較佳為95~150⁰ ，更佳為100~140⁰ 。例如，V字形刀口，藉由使碟狀輪沿其圓周部研削而形成外周邊部來形成。例如，以研削形成之V字形刀口，具有來自研削條痕之微小鋸齒狀。高切入型劃線輪，藉由規則地形成較通常之劃線輪刃口之鋸齒狀谷為大之凹部(槽)而製造。能使槽之深度，例如為2~100μm，較佳為3~50μm，更佳為5~20μm。能使槽之寬度，例如為10~100μm，較佳為15~100μm，特佳為20~50μm。能使形成槽之間距，例如直徑1~10mm(特別是1.5~7mm)之劃線輪時為20~250μm，較佳為30~180μm，特佳為40~80μm。在此，間距係將劃線輪之圓周方向之槽1個之長度，與藉由槽之形成殘存之突起1個之長度合計所得之值。通常，高切入型劃線輪，係槽1個之長度，較劃線輪之圓周方向之突起1個之長度為長。劃線輪之材質，雖能使用燒結金剛石(PCD)、超硬合金等，但基於劃線輪壽命之觀點，較佳為燒結金剛石(PCD)。

在此，以移動台101、導軌102a、102b或平台106及用以驅動該等之馬達104、105及用以使劃線頭112移動之線性馬達113，構成移動手段，使劃線頭與脆性材料基板沿平行於該基板待劃線之面之方向(若基板配置於水平方向之情形，係水平方向)相對移動。

其次，使用方塊圖說明本實施形態之劃線裝置100之控制器之構成。圖4係劃線裝置100之控制器120的方塊圖。於圖4，來自2台CCD攝影機108a、108b之輸出係透過控制器120之影像處理部121給與控制部122。輸入部123如後述係用以輸入對脆性材料基板之劃線相關之處理資料。於控制部122連接Y馬達驅動部125、旋轉用馬達驅動部126及劃線頭驅動部127。Y馬達驅動部125係用以驅動馬達104，旋轉用馬達驅動部126係用以驅動馬達105。控制部122根據處理資料控制平台106之y軸方向之位置，以旋轉控制平台106。又控制部122透過劃線頭驅動部127使劃線頭驅動於x軸方向，且於劃線輪115之轉動時使劃線輪115以適當之負載壓接於脆性材料基板表面上來驅動。進而，於控制部122連接監視器128及處理資料保持部129。處理資料保持部129係保持後述之劃線用之處理資料。處理資料係邊以監視器128確認輸入邊以輸入部123輸入。

其次，使用流程圖及脆性材料基板，說明本實施形態之劃線裝置之劃線方法。圖5係表示配置於劃線裝置之平台106上之正方形狀之脆性材料基板107，在此圖示形成4個功能區域之LTCC基板。脆性材料基板107預先對待劃線之每一線於其兩端形成一對對準標記。在此，沿外周部環狀設置8個對準標記，將各對準標記如圖示設為A~H。脆性材料基板107係燒成後，燒成前係正方形狀，雖形成4個正方形狀之功能區域為格子狀，但於繞成時產生畸變。於本實施形態，預先根據記載劃線方法、表示待劃線之線之一對對準標記的處理資料表進行該脆性材料基板之劃線。

於圖6開始動作後，於步驟S11藉由CCD攝影機108a、108b檢測對準標記A、B，進行對準使與連結對準標記之線一致。該動作係首先使馬達104驅動，使平台106移動於y軸方向，若有角度偏差時，驅動馬達105使平台106旋轉以抵銷該角度偏差，進行定位。結束該對準後，使劃線頭112藉由線性馬達113移動於x軸方向，使劃線頭112下降進行對準標記A、B間之劃線(步驟S12)。接著，完成A、B間之劃線後，使劃線頭112上升。進而，根據處理資料表驅動馬達104，使平台106移動於y軸方向，從對準標記A、B間向C、D間進行間距移送(步驟S13)。然後，藉由CCD攝影機108a、108b檢測C、D間之對準標記，取得y軸之位置、角度資料進行y軸位置之微調整，以一致於連結對準標記C、D間之線，若有角度偏差時使平台106旋轉(步驟S14)以抵銷該角度偏差。接著，於步驟S15使劃線頭112下降以進行對準標記C、D間之劃線。

再者，於步驟S16，為了從對準標記C、D間之線向對準標記E、F間之線間距移送，使平台移動於y軸方向。進而，於步驟S17，沿對準標記E、F進行對準。同樣，於步驟S18進行E、F間之劃線。

接著，於步驟S19，於對準標記F進行線路調整。該調整係利用對準標記F之位置資料旋轉90⁰ 後移動於y軸方向，以使能從包含對準標記E之線進行劃線。然後以馬達驅動部126驅動馬達105使平台106旋轉90⁰ (步驟S20)。接著進行對準標記E、A間之對準(步驟S21)，進行對準標記E、A間之劃線。以下同樣地反覆朝y軸方向之平台移動與對準標記H、G間之對準、劃線、對準標記F、B間之對準及劃線(步驟S22~S28)。並且於步驟S29進行線路調整而結束處理。

如上述於實施形態，因每於劃線時檢測一對對準標記，使連結對準標記之線當作劃線，故即使如LTCC基板燒成時容易產生畸變之脆性材料基板之情形，能根據設於基板之對準標記正確進行劃線。藉此能提高製品基板之尺寸精度，作為極端之例，能防止於製品基板之功能區域上形成劃線，能提高製品之良品率。

又，在此所述之脆性材料基板與其對準標記係一例，亦可具有更多個功能區域或對準標記的基板。又如圖5所示不僅於水平及垂直進行對準，例如，對因燒成所致之收縮偏差，如圖7所示變形為梯形形狀之基板、其他非定型之基板，亦能以對應所要之對準標記之線進行劃線。

又，於本實施形態，藉由移動手段使平台移動於y軸方向，且使平台旋轉，使劃線頭移動於x軸方向。取代之，移動手段可使平台移動於x軸及y軸方向，亦可使劃線頭移動於x軸及y軸方向。

又，於本實施形態，雖將脆性材料基板設為低温燒成陶瓷基板，但對易變形之基板(特別是小基板)之劃線(特別是為獲得小製品基板之劃線)特別有效。又，就算使用於液晶面板等之玻璃基板、其他之基板，亦可適用本發明而能更正確進行劃線。

本發明能廣泛地利用於低温燒成陶瓷基板之斷開或形成玻璃基板等脆性材料基板之劃線之製程。

100．．．劃線裝置

101．．．移動台

102a、102b．．．導軌

103．．．滾珠螺桿

104、105．．．馬達

106．．．平台

107．．．脆性材料基板

108a、108b．．．CCD攝影機

109a、109b．．．定位銷

110．．．橋部

111a、111b．．．支柱

112．．．劃線頭

113．．．線性馬達

114．．．保持具

115．．．劃線輪

120．．．控制器

121．．．影像處理部

122．．．控制部

123．．．輸入部

124．．．Y馬達驅動部

126．．．旋轉用馬達驅動部

127．．．劃線頭驅動部

128．．．監視器

129．．．處理資料保持部

圖1係表示劃線前之玻璃基板之一例。

圖2係表示燒成後劃線前之低温燒成陶瓷基板之一例。

圖3係表示本實施形態之劃線裝置的立體圖。

圖4係表示本實施形態之控制器的方塊圖。

圖5係表示本實施形態之劃線前之脆性材料基板的圖。

圖6係表示本實施形態之劃線裝置之劃線動作的流程圖。

圖7係表示劃線前之脆性材料基板之另一例。

100．．．劃線裝置

101．．．移動台

102a、102b．．．導軌

103．．．滾珠螺桿

104、105．．．馬達

106．．．平台

107．．．脆性材料基板

108a、108b．．．CCD攝影機

109a、109b．．．定位銷

110．．．橋部

111a、111b．．．支柱

112．．．劃線頭

113．．．線性馬達

114．．．保持具

115．．．劃線輪

Claims (3)

1. 一種劃線裝置，係用以進行劃線以將形成於低溫燒成陶瓷基板上之功能區域依各功能區域加以斷開而成為製品基板；該低溫燒成陶瓷基板，係對待劃線之每一線設定成對之對準標記；該劃線裝置，具備：平台，設置該低溫燒成陶瓷基板；劃線頭，以與該平台上之低溫燒成陶瓷基板對向之方式設置成升降自如，於其前端保持劃線輪；移動手段，使該劃線輪以緊壓於該低溫燒成陶瓷基板表面之狀態下使該劃線頭及低溫燒成陶瓷基板相對移動；攝影機，用以對設在該低溫燒成陶瓷基板之待劃線之線之端部的對準標記進行攝影；及控制器，係預先保持含待劃線之線之處理資料表，根據該處理資料表，藉由該移動手段使低溫燒成陶瓷基板相對移動，以使其一致於將設在低溫燒成陶瓷基板之一對對準標記連結的線，且使該劃線頭升降以進行劃線。
2. 如申請專利範圍第1項之劃線裝置，其中，該劃線頭係使用高切入型之劃線輪。
3. 一種劃線方法，係用以形成劃線以將形成於低溫燒成陶瓷基板上之功能區域依各功能區域加以斷開而成為製品基板；該低溫燒成陶瓷基板，係對待劃線之每一線設定成對 之對準標記；對每一劃線檢測設在該低溫燒成陶瓷基板之一對對準標記；使該平台移動以對通過該一對對準標記之線進行劃線；使劃線頭下降於低溫燒成陶瓷基板上，沿連結該對準標記之線對該低溫燒成陶瓷基板進行劃線。