TWI472492B - Breaking device and breaking method - Google Patents

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TWI472492B
TWI472492B TW101100583A TW101100583A TWI472492B TW I472492 B TWI472492 B TW I472492B TW 101100583 A TW101100583 A TW 101100583A TW 101100583 A TW101100583 A TW 101100583A TW I472492 B TWI472492 B TW I472492B
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Keisuke Tominaga
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Description

折斷裝置及折斷方法
本發明係關於玻璃基板、半導體基板等脆性材料基板之折斷裝置及折斷方法，進一步詳言之，係關於將在前步驟形成有劃線(切槽)之基板，沿著該劃線間以分斷之折斷裝置及折斷方法。
於將玻璃等脆性材料基板加以分斷之加工中，以使用刀輪(cutter wheel亦稱scribing wheel)等之槽加工用工具、或照射雷射光束以於基板表面形成劃線(scribe line)，之後，沿著該劃線施加外力使基板彎曲以折斷(分斷)之方法較為人知，例如專利文獻1中已有所揭露。
圖11、12係顯示習知脆性材料基板之折斷方法的圖。
首先，如圖11(a)所示，將脆性材料基板W裝載於劃線裝置之裝載台40上，於其表面使用刀輪41形成劃線S。
其次，如圖11(b)所示，將脆性材料基板W裝載於鋪有彈性體緩衝片43之折斷裝置之裝載台42上。此時，係將脆性材料基板W反轉成形成有劃線S之表面(表面側)朝向緩衝片43、而相反側之表面(背面側)為上面。
接著，從朝下之劃線S之背面上方，降下一沿著劃線S延伸之長條板狀折斷桿44從脆性材料基板W之相反側按壓，藉由使脆性材料基板W在緩衝片43上略彎曲成V字形，據以使劃線S(裂痕)滲透於深度方向。據此，如圖11(c)所示，脆性材料基板W即沿著劃線S被折斷。
上述折斷方法中，在脆性材料基板W形成劃線S後，為進行其次之折斷步驟而使脆性材料基板W反轉之作業是不可或缺的。為進行此反轉作業，須有機械臂等之專用反轉裝置，且由於須確保使其反轉之空間因此裝置變得大型化，不僅設備成本高、作業效率亦低等之缺點。
為此，申請人於專利文獻2揭示了一種可在無須使脆性材料基板反轉之情形下加以折斷之折斷方法。
該專利文獻2記載之折斷方法，係針對形成在脆性材料基板W上面之劃線S，作出一將該劃線S包含於中央、覆蓋既定寬度帶狀區域的封閉空間，藉由對該封閉空間進行減壓使脆性材料基板W略彎曲成V字形，沿著劃線S將其折斷。
具體而言，如圖12(a)所示，在使劃線S朝上之狀態下將脆性材料基板W裝載於裝載台45上，從劃線S之上方使吸引裝置46之吸引構件47降下接觸於脆性材料基板W之上面。吸引構件47具有於劃線方向細長延伸之長方體形狀，下面形成有朝下之凹部48，於凹部之開口面貼有可變形之彈性吸引片49。於吸引片49設有吸引用的狹縫50。於凹部48之上壁面設有空氣吸引孔51，藉由從此吸引孔51吸引空氣，據以如圖12(b)所示，將凹部48內之封閉空間予以減壓並與吸引片49一起使脆性材料基板W彎曲成倒V字形，使形成劃線S之裂痕擴大來加以折斷。
先行技術文獻
[專利文獻1]　國際公開WO2004/048058號公報
[專利文獻2]　專利第3787489號公報
根據專利文獻2之折斷方法，在脆性材料基板W之上表面形成劃線S後，可在不使此脆性材料基板W反轉之情形下移至其次之折斷步驟。
然而，此折斷方法中，為形成經減壓之封閉空間，必須使吸引構件47接觸脆性材料基板W表面。因此，在接觸基板面時須非常注意接觸壓力以避免損及脆性材料基板W表面，但在封閉空間之減壓時脆性材料基板會被吸上來，於接觸部分會產生相對應之應力，因此壓力及接觸時之衝擊而時有於接觸部分產生損傷之情形。尤其是在脆性材料基板W表面形成有微細之積體電路等之情形時，若於電路部分產生損傷即成為瑕疵品，而有良率變差之問題。
因此，本發明之目的在提供一種能消除上述課題，於折斷時因係從劃線之背面側進行按壓而無須反轉基板，且能以非接觸方式沿劃線進行折斷之新穎的折斷裝置及折斷方法。
為解決上述課題而為之本發明之折斷裝置，係由用來將形成有劃線之脆性材料基板以形成有當該劃線之面朝上之姿勢加以裝載的裝載台、將脆性材料基板於裝載台上保持於定位置的保持手段、及配置在裝載台上方的吸引墊構成；吸引墊具備於其下面側產生朝上之吸引作用的減壓空間部、及挾著此減壓空間部至少從左右兩側之部位噴出朝下之空氣的噴出孔，藉由吸引墊之減壓空間部產生之朝上之吸引作用於劃線上進行吸引，並以從噴出孔噴出之空氣將劃線之左右兩側部分向下方按壓，據以折斷脆性材料基板。
上述吸引墊之減壓空間部，可設置朝下開口之空氣吸引孔藉由從此空氣吸引孔吸引空氣據以形成，亦可從吸引墊之噴出孔朝下方使空氣一邊如漩渦般迴旋一邊噴出，藉由此朝下之迴旋下降流形成之氣旋效果來形成減壓空間部。
根據本發明，可在不使脆性材料基板接觸吸引墊之情形下，以劃線為頂點使其彎曲成倒V字形後沿劃線分斷脆性材料基板，如此，即能消除分斷時脆性材料基板之損傷，提供高品質之製品。
用以解決其他課題之手段及效果
本發明中，較佳係將吸引墊形成為可相對裝載了脆性材料基板之裝載台，沿劃線之方向相對移動。
如此，即能在使用精巧吸引墊之同時、沿著劃線依序連續折斷脆性材料基板。
本發明中，可以沿劃線延伸之長條體形成吸引墊。此場合，吸引墊之長度以能涵蓋待分斷之一條劃線之尺寸形成較佳。
如此，即能一次分斷一條劃線而謀求作業效率之提升。此外，亦無須往劃線方向之掃描機構。
本發明中，脆性材料基板之保持手段可作成包含形成於裝載台之多數個吸附孔或多孔質板，藉由來自此吸附孔或多孔質板之吸引空氣吸附保持脆性材料基板，此吸附孔或多孔質板形成之脆性材料基板之吸附力，至少在吸引墊之動作時係設定為在容許脆性材料基板之倒V字形彎曲之範圍內。
如此，即能在將脆性材料基板確實的吸附保持在裝載台上之定位置之同時，在不阻礙脆性材料基板之倒V字形彎曲之形成的情形下，確實的從劃線加以分斷。
以下，根據圖之揭示詳細說明本發明之折斷裝置及折斷方法。
圖1係顯示本發明之折斷裝置之一例的立體圖、圖2係放大折斷裝置之主要部位的立體圖、圖3係圖2之裝載台部分的剖面圖。圖4係顯示以吸引墊使脆性材料基板分斷之狀態的放大剖面圖，圖5則係吸引墊之仰視圖、顯示空氣吸引孔及噴出孔之排列形態。
折斷裝置1，具備裝載待分斷之脆性材料基板W的裝載台2。此裝載台2可沿水平軌道3,3移動於Y方向，被藉由馬達M1 旋轉之螺栓4驅動。又，裝載台2可藉由內裝馬達之驅動部5在水平面內旋動。
裝載台2具備將裝載於其上脆性材料基板W保持於定位置之保持手段。本實施例中，作為此保持手段，設有於裝載台2開口之多數個小的空氣吸附孔11。此空氣吸附孔11，如圖3所示，係透過設在裝載台內部之共通的歧管(manifold)12及軟管(hose)連接口13連通於未圖示之真空吸引源(真空泵)。又，亦可取代空氣吸引孔11，於裝載台之吸附面使用陶瓷製或燒結金屬製之多孔質板。
具備夾著裝載台2設置之兩側的支承柱6,6與延伸於X方向之導桿7的橋8，係跨在裝載台2上設置。滑件10設置成能沿著形成在導桿7之導件9移動於X方向，被馬達M2 驅動。此滑件10透過上下方向之位置調整機構安裝在吸引機構20。
位於吸引機構20下部之吸引墊21，如圖4所示，設有在下面側產生朝上之吸引作用的減壓空間部P、與在將此減壓空間部P夾在內側之左右部位噴出朝下之空氣的噴出孔23。本實施形態中，於吸引墊21之下面中央設置空氣吸引孔22，藉由從此空氣吸引孔22吸引空氣以形成前述減壓空間部P。具體而言，如圖5(a)所示，於吸引墊21之下面中心設置空氣吸引孔22，於其左右位置配置彼此平行之長圓狀噴出孔23,23。
又，如圖5(b)所示，可將空氣吸引孔22與噴出孔23作成相同之長圓狀，或亦可如圖5(c)所示，將噴出孔23作成圓弧狀之長孔配置成圍繞中心之空氣吸引孔22。
空氣吸引孔22透過吸引空氣通路25連通於未圖示之空氣吸引源(真空泵)，噴出孔23則透過噴出空氣通路26連通於未圖示之空氣供應源(壓縮空氣供應裝置、高壓鋼瓶等)。圖4所示之實施例中，係將支承吸引墊21之軸27以彼此隔著間隙配置之內筒28與外筒29之雙層管形成，以內筒28之內部為吸引空氣通路25、而以內筒28與外筒29間之間隙為噴出空氣通路26。將此等吸引空氣通路25、噴出空氣通路26與各自之空氣源相連接之管線設備，在圖1中是省略的。
又，如圖1所示，安裝有用以檢測脆性材料基板W之位置的攝影機14，攝影機14拍攝之影像顯示於監視器15。以攝影機14拍攝設在裝載台2上之脆性材料基板W之角隅部表面之位置特定用對準標記，據以進行脆性材料基板W之定位。若對準標記是位於基準設定位置的話，即開始折斷作業。但若對準標記相對基準設定位置有偏差的話，則檢測該偏差量，一邊觀察監視器之影像、一邊以手作業或以機械臂自動的使脆性材料基板W在裝載台2上移動直到無位置偏差為止，以修正該偏差。
接著，說明此折斷裝置之動作。
於前製程之劃線步驟中，已於脆性材料基板W形成劃線(切槽)S，以此劃線S與吸引墊21之行走方向一致之方式將基板W裝載於裝載台2，以空氣吸附孔11加以吸附保持。
其次，配置成吸引墊21位於待分斷之劃線S之上方、且劃線S位於左右噴出孔23,23之間。進一步的，將吸入墊降至脆性材料基板W之表面附近，沿著劃線S從端部移動。藉由此吸引墊21之移動，如圖4所示，脆性材料基板W即被來自吸引墊21之空氣吸引孔22之吸引空氣吸引設置劃線S之部分，同時劃線S之兩側部分被來自噴出孔23之噴出空氣(降流)按壓，因此即以劃線S為頂點而略被彎曲成倒V字形，沿著劃線S被折斷。為避免基板W彎曲時脆性材料基板W接觸吸引墊21，脆性材料基板W與吸引墊21之間隔係被預先設定。如此，即能在吸引墊21不接觸脆性材料基板W之情形下，沿著劃線S依序分斷基板W。
又，使用吸引墊21折斷脆性材料基板W時，於裝載台2上吸附保持脆性材料基板W之空氣吸附孔11之吸附力，必須設定在容許以吸引墊21之空氣吸引孔22使脆性材料基板進行倒V字形彎曲之範圍內。因此，最好是能與吸引墊21之吸引動作連動，使裝載台2之空氣吸附孔11之吸附力弱至容許倒V字形彎曲之範圍內，或將空氣吸附孔11之吸附力設定在恆容許倒V字形彎曲之範圍內。具體而言，將吸引墊21之空氣吸引孔22之向上的吸引力設定為大於裝載台2之空氣吸附孔21之向下的吸附力，以能暫時且局部的吸起之方式調整空氣吸附力之平衡。
接著，說明變形例。圖6及圖7(a)係顯示本發明之吸引墊之其他實施例。此吸引墊21a係以沿劃線S延伸之長條體形成，其下面設有於長度方向並列延伸之空氣吸引孔22a與噴出孔23a。此包含空氣吸引孔22a與噴出孔23a之吸引墊21a之長度，係以能涵蓋待分斷之一條劃線S之尺寸形成。如此，即能將一整條劃線S一次折斷，謀求人工作業之效率化。當然，亦可將吸引墊21a之朝度形成的較短，分數次沿劃線S間歇性的移動來進行折斷。
又，上述空氣吸引孔22a雖以圖7(a)所示之細長延伸之長圓形較佳，但亦可如圖7(b)所示係沿直線方向隔著一定間隔形成之圓形孔。同樣的，雖未圖示，但噴出孔23a亦可取代細長之長圓形而作成沿直線方向隔著一定間隔形成之圓形孔。
又，上述實施例中，作為將脆性材料基板W於裝載台2上保持於定位置之保持手段，雖係利用空氣吸附孔11之吸附力，但不限於此。亦可例如圖8所示，於裝載台2上設置抵接於脆性材料基板W側端緣之定位銷30以進行定位，並保持成在吸引墊21之動作時脆性材料基板W不至產生X方向及Y方向之橫向偏移。此場合，由於並無向下吸附力之作用，因此吸引墊21之吸引力亦可設定得較上述實施例小。此外，雖未圖示，但亦可作成於吸引墊21之動作時，在容許脆性材料基板W之倒V字形彎曲之範圍內以夾子等之夾具輕輕的保持脆性材料基板W之緣部。
又，圖1~圖4所示實施例中，係使吸引墊21沿著脆性材料基板W之劃線S移動，但亦可相反的，先使吸引墊21停止在定位置後使裝載了脆性材料基板W之裝載台2沿劃線S之方向移動。
接著，說明吸引墊之其他實施例。圖9及圖10係顯示於吸引墊之減壓空間部P之形成，使用迴旋下降流之實施 例的圖。
此吸引墊21b於下面形成有凹部25b，於凹部25b之外周側側面形成有複數個噴出孔23b。空氣從噴出孔23b朝著半徑方向內側吹出。於凹部25b之中央形成有具越往下方越細徑之方式形成之圓錐狀側面26b的圓柱狀凸部27b，並作成從噴出孔23b吹出之空氣撞擊圓錐狀側面26b。藉由作成此種構造，從噴出孔23b噴出之空氣會成為渦流而一邊迴旋一邊向下方噴出，形成迴旋下降流。藉由此迴旋下降流形成之「氣旋效果」，迴旋流之中心部減壓，其結果於中央形成具有吸引力之減壓空間部P，且其周圍存在下降流。
承上所述，藉由將此吸引墊21b相對脆性材料基板W在略上方隔一距離的狀態下相對移動，即能與圖4所說明之實施例同樣的，以迴旋流中心部之吸引力吸引形成在脆性材料基板W之劃線S之上方部分，並藉由向下之迴旋下降流將吸引部分之周邊壓向下方。如此，即能確實的在脆性材料基板W與吸引墊21b不至接觸之情形下，以劃線S為頂點使基板W彎曲成倒V字形，沿著劃線S折斷脆性材料基板W。根據此方法，由於僅藉由噴出空氣即能形成減空間部P，因此只要有空氣供應源即可，不再需要真空泵等之空氣吸引機構。
以上，雖係針對本發明之代表性的實施例作了說明，但本發明當然不受限於上述實施例之構成。
例如，可將複數個吸引墊21b排成直列加以使用。
此外，將吸引墊21、21b般之掃描型吸引機構20安裝在用以加工出劃線之劃線裝置，以構成具備劃線形成手段與折斷手段之劃線折斷裝置亦是可能的。除此之外，本發明可在達成其目的且不脫離申請專利範圍之範圍內，適當的進行各種修正、變更。
產業上之可利用性
本發明可適用於沿著劃線分斷玻璃基板、半導體基板等脆性材料之折斷裝置。
1．．．折斷裝置
2．．．裝載台
3．．．水平軌
4．．．螺栓軸
5．．．驅動部
6．．．支承柱
7．．．導桿
8．．．橋
9．．．導件
10．．．滑件
11．．．裝載台之吸附孔(保持手段)
12．．．歧管
13．．．軟管連接口
14．．．攝影機
15．．．監視器
20．．．吸引機構
21、21a、21b．．．吸引墊
22、22a．．．空氣吸引孔
23、23a、23b．．．噴出孔
25．．．吸引空氣通路
26．．．噴出空氣通路
27．．．軸
28‧‧‧內筒
29‧‧‧外筒
30‧‧‧定位銷
41‧‧‧刀輪
42、45‧‧‧裝載台
43‧‧‧緩衝片
44‧‧‧折斷桿
46‧‧‧吸引裝置
47‧‧‧吸引構件
48‧‧‧凹部
49‧‧‧彈性吸引片
50‧‧‧吸引用狹縫
51‧‧‧空氣吸引孔
P‧‧‧減壓空間部
S‧‧‧劃線
W‧‧‧脆性材料基板
圖1係顯示本發明之折斷裝置之一例的立體圖。
圖2係放大折斷裝置之主要部位的立體圖。
圖3係圖2之裝載台部分的剖面圖。
圖4係顯示以吸引墊使脆性材料基板分斷之狀態的放大剖面圖。
圖5係顯示吸引墊之空氣吸引孔及噴出孔之排列形態例的仰視圖。
圖6係顯示吸引墊之另一實施例的立體圖。
圖7係圖6所示之吸引墊的仰視圖。
圖8係顯示脆性材料基板之保持手段之另一例的立體圖。
圖9係顯示吸引墊之另一實施例的立體圖。
圖10係圖9所示之吸引墊的剖面圖。
圖11係顯示先前之一般折斷方法的圖。
圖12係顯示先前之折斷方法的圖。
2‧‧‧裝載台
11‧‧‧空氣吸附孔
20‧‧‧吸引機構
21‧‧‧吸引墊
22‧‧‧吸引孔
23‧‧‧噴出孔
25b‧‧‧凹部
26b‧‧‧圓錐狀側面
27b‧‧‧圓柱狀凸部
28‧‧‧內筒
29‧‧‧外筒
P‧‧‧減壓空間部
W‧‧‧脆性材料基板

Claims (7)

  1. 一種脆性材料基板之折斷裝置，係由用來將形成有劃線之脆性材料基板以形成有該劃線之面朝上之姿勢加以裝載的裝載台、將該脆性材料基板於該裝載台上保持於既定位置的保持手段、及配置在該裝載台上方的吸引墊構成；該吸引墊具備於其下面側產生朝上之吸引作用的減壓空間部、及挾著此減壓空間部至少從左右兩側之部位噴出朝下之空氣的噴出孔，藉由該吸引墊之減壓空間部產生之朝上之吸引作用於該劃線上進行吸引，並以從該噴出孔噴出之空氣將該劃線之左右兩側部分向下方按壓，據以折斷該脆性材料基板；該吸引墊於下面形成有凹部，於該凹部中央形成具有以越往下方直徑越細之方式形成之圓錐狀側面的圓柱狀凸部，從該噴出孔吹出之空氣撞擊該圓錐狀側面後即形成朝下方一邊迴旋一邊下降之迴旋下降流。
  2. 如申請專利範圍第1項之折斷裝置，其中，該吸引墊具備朝下開口之空氣吸引孔，藉由從此空氣吸引孔吸引空氣據以形成該減壓空間部。
  3. 如申請專利範圍第1項之折斷裝置，其中，藉由該迴旋下降流形成之氣旋效果於該凹部中央形成該減壓空間部。
  4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之折斷裝置，其中，該吸引墊係形成為可相對裝載了該脆性材料基板之該裝載台，沿該劃線之方向相對移動。
  5. 如申請專利範圍第1或2項之折斷裝置，其中，該吸引墊係以沿該劃線延伸之長條體形成。
  6. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之折斷裝置，其中，該脆性材料基板之保持手段包含形成於該裝載台之多數個吸附孔或多孔質板，藉由來自此吸附孔或多孔質板之吸引空氣吸附保持該脆性材料基板，此吸附孔或多孔質板之該脆性材料基板之吸附力，至少在該吸引墊之動作時係設定為在容許該脆性材料基板之倒V字形彎曲之範圍內。
  7. 一種脆性材料基板之折斷方法，係將形成有劃線之脆性材料基板以設有該劃線之面朝上之方式裝載於裝載台上並保持於既定位置；將下面側具備可產生朝上吸引作用之減壓空間部與夾著此減壓空間部至少從左右兩側之部位噴出朝下之空氣之噴出孔的吸引墊，以該吸引墊之下面朝向該裝載台上之脆性材料基板之方式配置在該裝載台上方；該減壓空間部係藉由迴旋下降流形成之氣旋效果，於形成在該吸引墊下面之凹部中央形成；藉由該吸引墊之該減壓空間部產生之朝上之吸引作用，吸引形成在該脆性材料基板之劃線之上方部分，並以從該噴出孔噴出之空氣按壓該劃線之左右兩側部分，據以折斷該脆性材料基板。
TW101100583A 2011-04-06 2012-01-06 Breaking device and breaking method TWI472492B (zh)

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