TWI400751B - Method of processing terminal of bonded substrate - Google Patents

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TWI400751B
TWI400751B TW098115645A TW98115645A TWI400751B TW I400751 B TWI400751 B TW I400751B TW 098115645 A TW098115645 A TW 098115645A TW 98115645 A TW98115645 A TW 98115645A TW I400751 B TWI400751 B TW I400751B
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Tomihisa Sunata
Seiji Shimizu
Kenji Otoda
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Mitsuboshi Diamond Ind Co Ltd
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Description

貼合基板之端子加工方法
本發明係關於對脆性材料之貼合基板切除基板之一部(亦稱為端材部、耳部、連接部)以進行與外部機器之電氣連接之使端子部露出之端子加工方法。
在此，所謂脆性材料之貼合基板係指使用玻璃基板、單結晶矽、半導體晶圓、藍寶石、陶瓷等材料之貼合基板。
以下之說明中所謂「劃線」係指於分斷基板前先沿基板上之分斷預定線形成之有限深度之裂痕。
又，所謂「折斷處理」係指分斷基板之加工。
沿劃線進行折斷處理會使當初之有限深度之裂痕伸展至基板背面。藉此，基板被完全分斷。
又，所謂「雷射劃線加工」係指對脆性材料基板設定分斷預定線，沿此分斷預定線掃描雷射光束之光束點(雷射光束被照射而被加熱之區域)並在軟化溫度以下加熱基板，其次沿光束點通過之軌跡冷卻基板以利用熱應力於基板表面形成沿分斷預定線之劃線(有限深度之裂痕)之加工。
又，所謂「雷射折斷處理」係指沿已形成之劃線掃描雷射光束之光束點以再度加熱(根據需要再加熱後可再冷卻)以利用熱應力使劃線(有限深度之裂痕)於深度方向伸展、到達基板之背面以分斷之處理。
又，做為先前技術之一後述之「使用多光子吸收之雷射劃線」係於基板內部將雷射光束聚光以將基板內部改質之加工技術，由於係不於基板面形成劃線加工之技術，故與上述之「雷射劃線加工」、「雷射折斷處理」加工機制不同，在此係與「雷射劃線加工」、「雷射折斷處理」區別使用。
玻璃基板等脆性材料基板被加工為適當之大小或形狀後被利用於各種製品。
例如，在液晶顯示面板之製造係使用2片大面積玻璃基板(母基板)，於一方之基板上圖案形成濾色片(CF)，於另一方之基板上圖案形成驅動液晶之TFT(Thin Film Transistor)及外部連接之目的之端子部，形成此等2片基板之貼合基板。之後，藉由實行分割為1個1個之單位顯示基板之加工製造液晶顯示面板。
其中，將母基板分割為單位顯示基板之加工中，以往係對2片基板分別壓接刀輪並使其相對移動以刻劃劃線，其次沿劃線從基板之背面側施加彎曲力矩進行折斷處理。藉此，分斷為單位顯示基板。
在上述之液晶顯示面板用之貼合基板係於使形成有濾色片之側之第一基板(CF基板)、形成有TFT及連接於此TFT之端子部之側之第二基板(TFT基板)貼合時，使形成有TFT或端子部之基板面被第一基板覆蓋。
此端子部由於係連接TFT與外部機器之間之信號線之區域，故必須使能使端子部露出以連接信號線。因此，在將大面積之貼合基板分斷為單位顯示基板之際係對對向於端子部之第一基板(CF)之部位沿與連接TFT之側為相反側之端子部之外側端(亦即單位顯示基板之端部)分斷並將離端子部之外側端至少與外部機器連接之信號線之安裝為可能之寬度做為端材部切除。
切除端材部之端子加工係藉由於端材部之兩端分別形成劃線並沿此等劃線進行折斷處理來進行。
此時藉由調整由刀輪形成之各劃線輪之形成順序、使用折斷裝置之折斷處理之順序，可容易進行端子加工之貼合基板之端子加工方法已被揭示(參考專利文獻1)。
根據此專利文獻1，如圖4所示，以以下之順序(1)～(5)加工貼合基板可抑制端子加工中之折斷不良之發生已被揭示。
(1)於第一基板51(CF基板)上以相當於對向於第二基板54(TFT基板)之端子部53之端材部(耳部)之寬度(L)之間隔形成第一、第二劃線S1、S2(圖4(a))。
(2)於第二基板54上於第二劃線S2之背面側之延長上之位置形成第三劃線S3，之後沿第一劃線S1折斷第一基板51(圖4(b)~圖4(d))
(3)沿第三劃線S3折斷第二基板54(圖4(e))
(4)根據沿第一劃線S1之第一基板51之分斷面B1、沿第三劃線S3之分斷面B3之第一基板51、第二基板54之分離(圖4(f))
(5)沿第二劃線S2進行折斷，沿分斷面B2切除殘留於第一基板51之端材部(耳部)55(圖4(g))
根據上述流程之端子加工方法兼具長處與短處。
此端子加工方法之長處為即使第一劃線S1與第二劃線S2之寬度即端材部(耳部)之寬度(L)變短(例如10mm以下)，沿直線之劃線之直線端子加工仍為可能。
反之，短處可舉出以下各點。第一，於折斷處理必須分別使用相異之兩種(彎曲力矩型、剪斷型)折斷裝置。亦即，於圖4(c)、圖4(e)形成分斷面B1、分斷面B3時係如圖5所示，使用將使與基板之接觸面為銳角之折斷桿42沿線K(將劃線S2、S3於背側延長之線上)按壓以施加彎曲力矩之折斷裝置。相對於此，於圖4(g)形成分斷面B2時係如圖6所示，使用將使與第一基板51之接觸面為平面之折斷桿43扺接端材部(耳部)55並按壓以使剪斷力作用之特殊折斷裝置。
第二，使用刀輪之劃線S1～S3之加工比雷射劃線加工容易有切屑產生。由於切屑發生會有對良率產生影響之虞，故希望極力抑制發生。因此，在希望減少切屑發生時，以雷射加工形成劃線較理想。
第三，於圖4(f)第一基板51之端材部(耳部)55與第二基板54之端子部53被分離，形成單位顯示基板M1與基板M2，但此時在單位顯示基板M1，之前覆蓋端子部53之端材部(耳部)55被分離，端子部53成為露出狀態。
在圖4(f)之步驟成為單位顯示基板M1之端子部53露出之狀態之單位顯示基板M1被搬送至次一步驟(例如組裝線)進行製品化之加工。
然而若維持在端子部53露出之狀態下被搬送至次一步驟，於搬送中於端子部53之端面有損傷之虞。特別是在進行到圖4(g)之加工之面板製造線與進行製品之組裝之組裝線之距離相距較遠時，必須在搬送中使端子部53不會受傷，增加搬送之麻煩。
由上述理由，發揮端子部53之保護罩之機能之端材部(耳部)55在之後之步驟(上述例中為組裝線)切除較理想。
針對此點，已有在端子部被端材部(耳部)覆蓋之狀態先將母基板分斷為單位顯示基板(液晶顯示面板)之大小，之後再切除端材部之雷射加工方法被揭示(參考專利文獻2)。
根據於此專利文獻2記載之加工方法，(1)先分斷為單位顯示基板(液晶顯示面板)之大小，(2)之後，對被分斷之各單位顯示基板(液晶顯示面板)藉由為使端子部露出之沿切斷預定線照射雷射光，利用多光子吸收現象切離端材部(在專利文獻2係稱為切斷部)，使端子部露出。亦即，照射以使雷射光於切斷預定線下方近處之基板內聚光，使多光子吸收產生以將基板內改質。之後，端材部(切斷部)以改質區域為起點被分斷。此時之雷射加工稱為「使用多光子吸收之雷射劃線」。
[專利文獻1]日本專利第3792508號公報
[專利文獻2]日本特開2007-62074號公報
採用於專利文獻2記載之使用多光子吸收之雷射劃線時，有以下之問題。
僅以利用雷射照射之多光子吸收可能僅被改質而難以在加工預定線之位置完全分斷基板。亦即，即使在基板內之改質區域形成有裂痕，若不使裂痕伸展可能仍不被分斷。此時需要使用折斷裝置之分斷處理。此時，由於欲分斷之端材部(切斷部)之正下方有端子部存在，故無法使用剪斷型之折斷裝置，以彎曲力矩型之折斷裝置分斷。在彎曲力矩型之折斷裝置雖須在夾切斷預定線均等支撐兩側之狀態下從背側推壓，但若端材部(切斷部)之寬度變小便無法均等支撐，即使以彎曲力矩型之折斷裝置亦無法安定分斷。因此，在端材部(切斷部)之寬度小於10mm時，若採用先分斷為單位顯示基板，之後再切除端材部(切斷部)之步驟分斷不良便容易發生，若小於5mm則以折斷裝置之分斷本身亦有困難。又，於以多光子吸收形成之改質區域或以刀輪形成之劃線因會形成微裂痕，故基板之端面強度會降低。此外，由於切除端材部之端面接近端子部，故亦難以研磨加工等除去微裂痕。
由上述，端子加工不論為採用使用刀輪之機械式加工之狀況或採用使用多光子吸收之雷射劃線之狀況皆有短處，新端子加工方法受到期望。
針對此點，本發明係以提供解決在上述之使用刀輪之端子加工或使用多光子吸收之雷射劃線之端子加工產生之諸問題並在使端子之露出量為10mm以下時亦可加工之新端子加工方法為目的。
為解決上述問題而為之本發明係利用雷射劃線加工與雷射折斷處理進行端子加工。
亦即，本發明係對使第一脆性材料基板、連接於機能膜之端子部與前述機能膜一起形成於單側面之第二脆性材料基板貼合為前述端子部被第一基板覆蓋貼合之基板進行。
在此，所謂「機能膜」在液晶顯示面板雖係指TFT，但只要是與形成於基板面之端子部連接且發揮任意機能之機能膜並不特別受限。例如，可為TFT以外之薄膜元件、抵抗膜、光學膜等。
所謂「端子部」係指在機能膜與外部機器之間連接信號線或動力線之區域。一般係圖案形成導電性膜(例如金屬膜、透明導電膜)。由於端子部必須與外部機器連接，故端子部之表面至少從端子部之外側端(與端子部與機能膜連接之側相反側之端)露出與外部機器之連接所必須之寬度。另外，端子部之寬度越小，便越可擴大可做為機能膜使用之面積。因此，使露出之端子部之寬度為下限為可與外部機器連接之寬度，上限為10mm以下之範圍較理想。具體而言，使被露出之端子部之寬度為2mm～8mm程度較理想。
本發明之端子加工方法係先於與前述端子部之連接於前述機能膜之側為相反側之端子部外側端形成對第一基板及第二基板之分斷面彼此為同一面之第一分斷面。之後，將覆蓋前述端子部之第一基板之部位以離前述第一基板之第一分斷面10mm以下之寬度做為端材部切除以形成第二分斷面，使前述端子部露出。
在先分斷為單位顯示基板(液晶顯示面板)之大小後利用雷射劃線加工切除端材部(切斷部)時，會有即使直線掃描雷射光束之光束點加工線亦會彎曲之現象。
此係起因於光束點被掃描之線(分斷預定線)為單位顯示基板(液晶顯示面板)之周邊區域，在掃描光束點時在掃描線之中央側與邊側形成不均勻應力場。被形成之加工線(劃線、分斷線)在單位顯示基板之周邊受不均勻之應力場之影響而加工線彎曲。
而加工線之彎曲若端子部之露出寬度(端材部之寬度)越小便越明顯。
因此，以以上之流程進行加工時，首先，於第一基板之成為第二分斷面之預定位置、第一基板之成為第一分斷面之預定位置、第二基板之成為第一分斷面之預定位置形成以雷射劃線加工而得之第一劃線、第二劃線、第三劃線。此時由於尚未被分斷，故劃線並非形成於基板週邊之易形成不均勻應力場之位置，且由於在均勻應力場被加工，故劃線為直線。
其次，沿第二劃線及第三劃線進行折斷處理，形成第一分斷面。此折斷處理為雷射折斷處理或機械式折斷處理皆可。其結果，被分割為各單位顯示基板，往後第一劃線便位於單位顯示基板之週邊。
其次，沿第一劃線進行雷射折斷處理，以雷射折斷處理切除前述端材部。此時，由於第一劃線位於單位顯示基板之週邊，故雖會形成不均勻應力場，但由於直線狀之劃線已形成，故裂痕會受其誘導而伸展，以雷射折斷處理沿第一次劃線直線狀之分斷即為可能。
利用本發明，即使端子寬度為10mm以下，亦可加工具有筆直之分斷面之端子。又，由於可以雷射折斷處理使第一劃線(有限深度之裂痕)於深度方向延伸，故不會成為分斷不良，可確實完全分斷。此外，可防止切除端材部之端面強度低落。
(解決其他課題之手段及效果)
上述發明中，可以雷射折斷處理進行對第二劃線及第三劃線之折斷處理。
藉此，不必使用進行機械式折斷處理之折斷裝置，可僅使用雷射裝置加工從劃線至在第一分斷面之折斷。又，可減少切屑之發生。
上述發明中，可於形成第一分斷面後，將切除前述端材部前之貼合基板做為中間加工品搬送，之後，進行對前述中間加工品之第一劃線之雷射折斷處理。
藉由搬送安裝有做為端子部之保護罩之端材部之中間加工品，可防止端子部損傷。
基於圖面說明本發明之實施形態。在此係以對液晶顯示面板用之貼合玻璃基板G進行端子加工之狀況為例說明。
(雷射加工裝置)
最初說明進行雷射劃線加工與雷射折斷處理之雷射加工裝置。另外，由於在本發明係對貼合基板之兩面進行雷射加工，故會隨時進行基板之反轉處理。因此，於雷射加工裝置旁設有使基板反轉之市售之機械手臂。此利用機械手臂之反轉處理技術僅利用周知技術故省略說明。
另外，在此雖省略說明，但若於貼合基板之表面側與背面側設置雷射加工裝置便不需要反轉處理，可設置表裡一對之雷射加工裝置代替機械手臂。
圖1為在本發明之端子加工方法使用之雷射加工裝置之概略構成圖。
沿平行配置於水平之架台1上之一對導軌3、4設有於圖1之紙面前後方向(以下稱Y方向)往復移動之滑動平台2。於兩導軌3、4之間沿前後方向配置有導螺桿5，於此導螺桿5螺合有固定於前述滑動平台2之支柱6，以馬達(圖示外)正反轉導螺桿5使滑動平台2沿導軌3、4於Y方向往復移動。
於滑動平台2上沿導軌8配置有於圖1之左右方向(以下稱X方向)往復移動之水平台座7。於固定於台座7之支柱10a貫通螺合有藉由馬達9旋轉之導螺桿10，導螺桿10正反轉會使台座7沿導軌8於X方向往復移動。
於台座7上設有以旋轉機構11旋轉之旋轉平台12，於此旋轉平台12之上以水平之狀態載置玻璃之貼合基板G。此基板G為切出單位顯示基板之母基板。旋轉機構11係使旋轉平台12繞垂直之軸旋轉，可旋轉至任意旋轉角度。將此旋轉機構11旋轉90度可沿互相正交之2方向進行雷射加工。又，基板G係以吸引夾頭固定於旋轉平台12。
於旋轉平台12之上方有雷射裝置13與光學保持具14受安裝架15保持。
雷射裝置13係使用準分子雷射、YAG雷射、二氧化碳氣體雷射或一氧化碳雷射等。於基板G之加工，使用振盪玻璃材料之能量吸收效率較大之波長之光之二氧化碳氣體雷射較理想。
由雷射裝置13射出之雷射光束係藉由組裝有調整光束形狀之透鏡光學系統之光學保持具14對基板G上照射橢圓形之光束點。光束點之形狀雖未特別受限，但橢圓等具有長軸之形狀在可沿加工預定線高效率加熱之點較優良。
於安裝架15接近光學保持具14設有冷卻噴嘴16。由此冷卻噴嘴16噴射冷媒。於冷媒雖可使用冷卻水、壓縮空氣、氦氣、二氧化碳氣體等，但在本實施形態係噴射壓縮空氣。從冷卻噴嘴16被噴射之冷卻媒體被朝向從光束點之左端少許離開之位置，於基板G之表面形成冷卻點。
將因光束點之通過而被加熱之區域以冷卻點冷卻，使熱應力沿加工預定線發生，於基板形成裂痕。
又，於安裝架15透過升降機構17安裝有刀輪18。此刀輪18係在於基板G之邊端形成初期龜裂時暫時下降。
又，於雷射加工裝置LS1搭載有可檢測已預先刻印於基板G之定位用對準標記之攝影機20，由以攝影機20檢測出之對準標記之位置求取於基板G上設定之加工預定線之位置與旋轉平台12之對應位置關係，以使可正確定位以使刀輪18之下降位置或雷射光束之照射位置來到加工預定線上。
(端子加工流程)
其次使用雷射加工裝置LS1說明加工液晶顯示面板用之貼合基板G時之加工流程。
圖2為液晶顯示面板用之貼合基板之各加工步驟之平面圖。圖中，各符號之指示線中，實線表示表面側之基板，虛線表示背面側。又，圖3為在圖2顯示之各步驟之A-A剖面圖。
如圖2(a)、圖3(a)所示，貼合基板G係由形成有濾色片(CF)之第一基板31(CF基板)、形成有TFT 32及連接於TFT 32之端子部33之第二基板34(TFT基板)構成。第二基板34係形成有TFT 32及連接於TFT 32之端子部33之基板面為內側之貼合面(接合面)。
首先，對第一基板31以雷射劃線加工形成第一劃線S1、第二劃線S2。第一劃線S1係於僅分斷單側基板(第一基板)之位置形成之劃線。第二劃線S2係於以同一面完全分斷第一基板31與第二基板34之位置形成之劃線，被形成為與後述之第三劃線S3成對。
於進行端子加工之位置，第一劃線S1、第二劃線S2係形成為隔距離L(圖3)。距離L係端子部33露出之寬度，若將此寬度取過大則液晶顯示面板之顯示畫面會變小，故最大亦使為10mm以下。另外，距離L之下限只要為技術上能加工且做為端子與外部機器之連接可確實達成之寬度，並無特別受限，但一般係在1mm～10mm之範圍設定。
另外，端子加工係至少1邊為對象。在本實施形態係於3邊進行端子加工。
其次，如圖2(b)、圖3(b)所示，反轉基板G，於第一基板31之第二劃線S2之背面側之延長上形成第三劃線S3。(另外，亦可先形成第三劃線S3後再形成第一劃線S1、第二劃線S2)
其次，如圖2(c)、圖3(c)所示，進行沿第三劃線S3再度加熱之雷射折斷處理，以熱應力使裂痕(第三劃線S3)伸展至到達背面以形成分斷面B3。
其次，如圖2(d)、圖3(d)所示，反轉基板G，進行沿第二劃線S2再度加熱之雷射折斷處理，以熱應力使裂痕(第二劃線S2)伸展至到達背面以形成分斷面B2。
藉由至此之加工，如圖2(e)、圖3(e)所示，基板G在由分斷面B2、分斷面B3構成之第一分斷面被分離，單位顯示基板M1及鄰接之基板M2被切出。另外，在本實施形態中，鄰接之基板M2係設於單位顯示基板間之不要部，會被廢棄，但若配置為單位顯示基板M1彼此鄰接以使此不要部即基板M2不產生，可更不浪費地有效利用基板G。
其次，如圖2(f)、圖3(f)所示，進行沿第一劃線S1再度加熱之雷射折斷處理，以熱應力使裂痕(第一劃線S1)伸展至到達背面以形成分斷面B1。
此時分斷面B1係位於離已先形成之分斷面B2 10mm以內之位置，在第一劃線S1之左右有構造上非對稱之應力分布產生。再加熱導致於此部分產生之熱應力在第一劃線S1之左右為非對稱。因此，若裂痕之伸展方向僅以形成於基板之應力梯度決定，裂痕便會彎曲，但由於已先形成有第一劃線S1，故裂痕會如受此第一劃線S1誘導般伸展。其結果，沿第一劃線S1直線形成分斷面B2，不會彎曲。
其次，如圖2(g)、圖3(g)所示，端材部35被切除，可得經端子加工之單位顯示基板M1。
由以上之加工流程，良好之端子加工即為可能。
另外，上述加工流程中，可將在圖2(e)、圖3(e)之步驟被分離之單位顯示基板M1做為中間製品取出，搬送至同一工廠內之其他場所或其他工廠，以置於與最初用於雷射劃線加工之雷射加工裝置LS1不同之廠所之第二雷射加工裝置LS2(與雷射加工裝置LS1同規格、性能即可)進行雷射折斷處理。此時，搬送中之端子部33被第一基板31(成為端材部35之部分)覆蓋而被保護，故不會損傷。
本發明之端子加工方法可利用於玻璃基板等脆性材料基板之端子加工。
2‧‧‧滑動平台
7‧‧‧台座
12‧‧‧旋轉平台
31‧‧‧第一基板(CF基板)
32‧‧‧機能膜(TFT)
33‧‧‧端子部
34‧‧‧第二基板(TFT基板)
35‧‧‧端材部
S1‧‧‧第一劃線
S2‧‧‧第二劃線
S3‧‧‧第三劃線
B1‧‧‧第二分斷面
B2、B3‧‧‧第一分斷面
圖1為在本發明之端子加工方法使用之雷射加工裝置之概略構成圖。
圖2為顯示本發明之端子加工方法之加工流程之平面圖。
圖3為顯示圖2之A-A’剖面之圖。
圖4為顯示以往之端子加工方法之加工流程之一例之圖。
圖5為在以往之端子加工使用之彎曲力矩型折斷裝置之一例之圖。
圖6為在以往之端子加工使用之剪斷型折斷裝置之一例之圖。
31．．．第一基板(CF基板)
32．．．機能膜(TFT)
33．．．端子部
34．．．第二基板(TFT基板)
35．．．端材部
S1．．．第一劃線
S2．．．第二劃線
S3．．．第三劃線
B1．．．第二分斷面
B2、B3．．．第一分斷面
L．．．距離
G．．．基板
M1．．．單位顯示基板
M2．．．基板

Claims (3)

  1. 一種貼合基板之端子加工方法，係對將第一脆性材料基板、與連接於機能膜之端子部及前述機能膜一起形成於單側面之第二脆性材料基板，貼合為前述端子部被第一基板覆蓋之構造之貼合基板，在與前述端子部之連接於前述機能膜之側為相反側之端子部外側端形成分斷第一基板及第二基板之第一分斷面，之後，將覆蓋前述端子部之第一基板之部位以離前述第一基板之第一分斷面10mm以下之寬度做為端材部切除以形成第二分斷面，使前述端子部露出；於第一基板之成為第二分斷面之預定位置、第一基板之成為第一分斷面之預定位置、第二基板之成為第一分斷面之預定位置，形成以雷射劃線加工而得之第一劃線、第二劃線、第三劃線；其次，沿第二劃線及第三劃線進行折斷處理以形成第一分斷面；接著，藉由沿第一劃線進行雷射折斷處理切除前述端材部使前述端子部露出，其特徵在於：前述雷射劃線加工係使雷射光束之光束點掃瞄並在軟化溫度以下加熱基板，其次沿光束點通過之軌跡冷卻基板以於基板表面形成劃線之步驟；前述雷射折斷處理係沿已形成之劃線使雷射光束之光束點掃瞄並加熱以使劃線於深度方向伸展之步驟。
  2. 如申請專利範圍第1項之貼合基板之端子加工方 法，其中，以雷射折斷處理進行對第二劃線及第三劃線之折斷處理。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之貼合基板之端子加工方法，其中，於形成第一分斷面後，將切除前述端材部前之貼合基板做為中間加工品搬送，之後，進行對前述中間加工品之第一劃線之雷射折斷處理。
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