TWI487681B - Disassembly method and breaking device of brittle material substrate - Google Patents

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Description

脆性材料基板之分斷方法及分斷裝置
本發明係關於一種分斷脆性材料基板之脆性材料基板之分斷方法及分斷裝置。
於先前之玻璃板等之脆性材料基板、例如液晶顯示器用面板基板等之平板顯示器(FPD，Flat Panel Display)之製造中，係將一塊母基板分斷而取出複數之面板基板。於分斷脆性材料基板時，以使母基板成為特定大小之單個面板之方式，由劃線步驟而形成劃線。於劃線步驟中，例如利用專利文獻1所揭示之劃線裝置使劃線輪旋轉自如地保持於劃線頭之下端，且使劃線輪壓接於脆性材料基板上並滾動而執行劃線。於之後之斷開步驟中，例如利用專利文獻2所揭示之斷開裝置沿劃線而斷開脆性材料基板。
此處，作為用於劃線裝置之劃線輪，為了可形成伴有朝脆性材料基板之厚度方向較深擴展之裂痕之劃線，已知專利文獻3所記載之高滲透型之劃線輪。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開平2000-119030號公報
[專利文獻2]日本專利特開平2004-131341號公報
[專利文獻3]日本專利第3074143號公報
然而，此種先前之分斷方法中，需劃線裝置與斷開裝置，且製造步驟亦複雜，故而存在如下問題：需要較廣之作業場所，而且製造所需之時間亦較長。
本發明係著眼於此種先前技術之問題點而完成者，其目的在於藉由一次操作而形成伴有到達基板背面之垂直裂痕之劃線，從而以一道步驟同時進行劃線與斷開之方式而可完成基板之分斷。
為解決該問題，本發明之脆性材料基板之分斷方法係使用沿外周設為V字形狀之圓板形刀尖之圓周以特定間距形成有特定深度之槽之劃線輪，而分斷脆性材料基板者，且藉由如下方式進行分斷(亦稱為全切)而無需斷開步驟：輸入要分斷之脆性材料基板之相關資訊(例如，脆性材料基板之厚度、種類等)；選擇與上述脆性材料基板之相關資訊對應之劃線輪；將上述選擇之劃線輪保持於劃線頭之前端；使上述劃線輪相對於載物台上之脆性材料基板下降，以與上述脆性材料基板之相關資訊對應而選擇之劃線負荷，將上述劃線輪按壓至上述脆性材料基板之表面，於該狀態下使上述劃線頭及脆性材料基板相對移動，而於上述脆性材料基板上形成伴有到達背面之垂直裂痕之劃線。
為解決此問題，本發明之脆性材料基板之分斷裝置使用沿外周設為V字形狀之圓板形刀尖之圓周以特定間距形成有特定深度之槽之劃線輪而分斷脆性材料基板者，且該分斷裝置包括：基板支持機構，其支持上述脆性材料基板； 劃線頭，其升降自如地設置為與上述基板支持機構上支持之脆性材料基板對向，且於其前端保持有基於要分斷之上述脆性材料基板之相關資訊而選擇之上述劃線輪；移動機構，其於將上述劃線輪按壓至脆性材料基板之表面之狀態下，使上述劃線頭及上述脆性材料基板相對移動；以及控制器，包含：輸入部，其輸入上述脆性材料基板之相關資訊；資料保持部，其保持與上述脆性材料基板之相關資訊對應之劃線負荷之資料；及控制部，其根據輸入至上述輸入部之上述脆性材料基板之相關資訊及保持於上述資料保持部中之上述劃線負荷之資料選擇劃線負荷，驅動上述劃線頭及上述移動機構，而形成伴有到達上述脆性材料基板之背面之垂直裂痕之劃線。
此處，上述脆性材料基板之相關資訊亦可為脆性材料基板之厚度之相關資訊。
此處，上述脆性材料基板之相關資訊亦可為脆性材料基板之種類及厚度之相關資訊。
此處，上述脆性材料基板亦可設為無鹼玻璃基板。
此處，上述選擇之劃線輪亦可為，隨著脆性材料基板之厚度變厚而將刀尖角度加大，且將朝軸芯方向之槽之深度加大。
此處，上述劃線負荷亦可為，隨著上述脆性材料基板之厚度變厚而將劃線負荷加大。
此處，上述劃線輪之相關資訊亦可記錄於上述劃線輪及保持劃線輪之支架之任一者中。
根據具有此種特徵之本發明，對應於脆性材料基板之厚度、種類等之關於脆性材料基板之資訊而選擇劃線輪，且使用該劃線輪進行劃線。此時可進行全切而無需斷開步驟，因此能獲得可簡化作業步驟之優異效果。
圖1係表示執行本發明之實施形態之分斷方法之分斷裝置之一例之概略立體圖。該分斷裝置100與先前之劃線裝置同樣地，使移動台101沿一對導軌102a、102b移動自如地保持於y軸方向上。滾珠螺桿103與移動台101螺合。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而於y軸方向上移動。於移動台101之上表面上設置有馬達105。馬達105使載物台106於xy平面上旋轉而以特定角度進行定位。脆性材料基板107係玻璃板或貼合基板。該基板107載置於基板支持機構即載物台106上，且由未圖示之真空吸引機構等保持。
於分斷裝置100上，以橫跨移動台101與其上部之載物台106之方式沿x軸方向由支柱111a、111b架設有橋接器110。橋接器110藉由線性馬達113而將劃線頭112移動自如地保持。線性馬達113使劃線頭112沿x軸方向直線驅動。於劃線頭112之前端部，經由支架114而安裝有劃線輪115。劃線頭112使安裝於前端之劃線輪115一面以適當之負荷壓接於脆性材料基板之表面上一面滾動，而形成劃線並分斷基板。於載物台106之上部安裝有CCD(Charge Coupled Device，電荷耦合元件)相機116a、116b。
作為分斷裝置，可使用如下類型之分斷裝置：例如包含帶式輸送機等之同樣為基板移動機構之基板支持機構作為代替載物台106之基板支持機構，且對配置於該基板支持機構上之基板進行劃線者。而且，可使用如下類型之分斷裝置：自基板支持機構以使基板之一部分(應分斷之線之部分)露出之方式支持基板，且於露出之部分之下表面形成劃線者。進而，可使用如下類型之分斷裝置：自基板支持機構以使基板之一部分(應分斷之線之部分)露出之方式支持基板，且於露出之部分之兩面(上表面及下表面)分別形成劃線者。該等分斷裝置例如揭示於再公表專利WO 2004/048057號中。
作為劃線輪115，使用日本專利第3074143號所揭示之高滲透型之劃線輪。該劃線輪係於刀尖之稜線上大致同樣地朝輪之軸芯方向設置有複數之槽。關於劃線輪之詳情將於以下描述。作為劃線輪之材質，可使用燒結鑽石、超硬合金等，但自劃線輪之壽命之觀點而言，較佳為燒結鑽石(PCD)。
本發明中使用之劃線輪係沿將外周之垂直剖面形狀設為V字形狀之圓板形刀尖之圓周而以特定間距形成有特定深度之槽之劃線輪，具有如下類型：(1)將棒狀之銷插入至沿圓板形之中心軸方向所形成之貫通孔中，且以支架保持銷之兩端，藉此可旋轉地保持者；(2)沿圓板形之中心軸而於兩側分別一體形成有銷，且以支架保持形成於兩側之銷之 各自之端部，藉此可旋轉地保持者。劃線輪係經由支架而安裝於劃線頭之端部。
例如，亦可將關於劃線輪之資訊(例如外徑、刀尖角度、設置於刀尖稜線上之槽之深度及間距等)記錄於劃線輪之圓周之刀尖(設為V字形狀之外周之稜線)以外之部分上。如此，可容易地進行劃線輪選擇時(安裝時、更換時)之劃線輪之判別，防止取錯。而且，關於劃線輪之資訊亦可記錄於支架上。該情形時，可取得較廣之可記錄之空間，從而使記錄變得容易。關於劃線輪之資訊，亦取決於劃線輪或支架之材質等，例如可藉由激光標記而記錄，亦可作為一維條形碼或二維條形碼等之記號而記錄。
進而，亦可將劃線輪與支架一同形成為作為一體之支架構造體，且作為支架構造體而處理。該情形時，於劃線輪安裝時或更換時，將保持有劃線輪之支架構造體作為一體而進行安裝、更換。如此，劃線輪之安裝、更換等之選擇作業變得容易，尤其係於將關於劃線輪之資訊記錄於支架上時為有效。作為上述支架構造體，可使用再公表專利WO 2007/063979號所揭示之晶片支架。
此處，移動台101、導軌102a、102b、載物台106及驅動該等之馬達104、105以及使劃線頭112移動之線性馬達113構成使劃線頭與脆性材料基板於與該基板之被劃線之面平行之方向上進行相對移動之移動機構。
其次，使用方塊圖對本實施形態之分斷裝置100之控制器之構成進行說明。圖2係分斷裝置100之控制器120之方 塊圖。本圖中，來自CCD相機116a、116b之輸出經由控制器120之圖像處理部121而提供給控制部122。輸入部123如下上述輸入關於脆性材料基板之資訊(厚度、種類等)或劃線之資料。控制部122上連接有X馬達驅動部124，進而連接有Y馬達驅動部125、旋轉用馬達驅動部126及劃線頭驅動部127。X馬達驅動部124係驅動線性馬達113。Y馬達驅動部125係驅動馬達104。旋轉用馬達驅動部126係驅動馬達105。控制部122根據劃線之資料而控制載物台106之y軸方向之位置，且對載物台106進行旋轉控制。而且，控制部122係經由劃線頭驅動部127而於x軸方向上驅動劃線頭，並且於劃線輪115滾動時以將劃線輪115以適當之負荷壓接於脆性材料基板之表面上之方式進行驅動。進而，控制部122上連接有馬達128及資料保持部129。資料保持部129係保持有與脆性材料基板之厚度對應之劃線負荷等之資料。
其次，使用圖3之流程圖對該實施形態之分斷方法進行說明。該實施形態中，首先由輸入部123輸入步驟S1中要分斷之脆性材料基板107之厚度等之關於脆性材料基板之資訊。該厚度之輸入中，例如亦可選擇劃分成未滿0.4 mm、0.4 mm以上且未滿0.6 mm、0.6 mm以上且未滿1.1 mm、及1.1 mm以上之若干個等級之厚度而輸入。
如此，根據輸入部123中輸入之脆性材料基板107之厚度，於步驟S2中選擇適當之劃線輪，並保持於劃線頭之前端。以下表示脆性材料基板107係玻璃板、尤其係無鹼玻 璃基板時之基板之厚度與欲選擇之劃線輪之一例。
(1)對於厚度未滿0.4 mm之脆性材料基板：使用刀尖外徑為1~3 mm、刀尖角度為90~105°之劃線輪。
關於於劃線輪之刀尖之稜線上沿輪之軸芯方向設置之槽：使槽深度為1~6 μm，且使間距為7 μm~45 μm。
(2)對於厚度為0.4 mm以上且未滿0.6 mm之脆性材料基板：使用刀尖外徑為2~4 mm、刀尖角度為100~105°之劃線輪。
關於於劃線輪之刀尖之稜線上沿輪之軸芯方向設置之槽：使槽深度為3~8 μm，且使間距為15 μm~70 μm。
(3)對於厚度為0.6 mm以上且未滿1.1 mm之脆性材料基板：使用刀尖外徑為2~4 mm、刀尖角度為110~140°之劃線輪。
關於於劃線輪之刀尖之稜線上沿輪之軸芯方向設置之槽：使槽深度為5~12 μm，且使間距為35 μm~80 μm。
(4)對於厚度為1.1 mm以上之脆性材料基板：使用刀尖外徑為2~5 mm、刀尖角度為125~160°之劃線輪。
關於劃線輪之刀尖之稜線上沿輪之軸芯方向設置之槽：使槽深度為7~150 μm，且使間距為40 μm~300 μm。
其次，根據步驟S3中輸入之脆性材料基板107之關於脆性材料基板之資訊(厚度、種類等)而選擇適當之劃線負荷。該劃線負荷之值選擇藉由劃線操作而使劃線較深地滲透並完成斷開之值，且預先進行試驗並作為資料而保持於資料保持部129中。一般而言，若脆性材料基板之厚度變厚，則與此對應，劃線負荷亦變大。然後，讀出與關於所輸入之脆性材料基板之資訊(厚度、種類等)對應之劃線負荷並驅動劃線頭。然後，步驟S4中使劃線頭及脆性材料基板沿應分斷之線相對移動，藉由一道步驟之操作而執行相當於先前之劃線及斷開之兩道步驟之分斷(全切，形成伴有到達基板背面之垂直裂痕之劃線)。
一般而言，若刀尖角度變大，則可使劃線負荷變大，且可使伴隨劃線而形成之垂直裂痕變深。而且，槽深度對應於刀尖之外徑而變大，因此可形成伴有較深之垂直裂痕之劃線。使用根據此種觀點而選擇之劃線輪，將脆性材料基板107載置於載物台106上，以所選擇之劃線負荷形成劃線。
脆性材料基板例如為玻璃板時，於製造時外側之表面及背面會先凝固，其次其內部固化，故會於內部產生收縮之應力。因此，玻璃板根據內部之應力而可大致分為3層。於使用有專利文獻3所揭示之高滲透刀尖之通常之劃線中，形成伴有直達超過表面之高應力層(壓縮層)之深度為 止之垂直裂痕之劃線，若垂直裂痕之基板內之前端超過該深度，則垂直裂痕會一口氣深層滲透到達背面側之高應力層(壓縮層)，但不會滲透至高應力層(壓縮層)之內部。然而本發明中基於與脆性材料基板之資訊(厚度、種類等)之關係，選擇比通常更高之負荷，藉此形成垂直裂痕到達背面為止之深層滲透之劃線。如此，使用高滲透之刀尖並選擇適當之負荷，與先前之劃線裝置同樣地進行劃線，可直接將脆性材料基板全切，從而可結束截至分斷為止之步驟。因此劃線步驟之後無需設置斷開步驟，從而可大幅簡化步驟數。
再者，此處所說明之劃線輪之數值為一例，並不限定於該數值。
[產業上之可利用性]
本發明可廣泛利用於分斷玻璃基板等之脆性材料基板之步驟。
100‧‧‧分斷裝置
101‧‧‧移動台
102a‧‧‧導軌
102b‧‧‧導軌
103‧‧‧滾珠螺桿
104‧‧‧馬達
105‧‧‧馬達
106‧‧‧載物台
107‧‧‧脆性材料基板
110‧‧‧橋接器
111a‧‧‧支柱
111b‧‧‧支柱
112‧‧‧劃線頭
113‧‧‧線性馬達
114‧‧‧支架
115‧‧‧劃線輪
116a‧‧‧CCD相機
116b‧‧‧CCD相機
120‧‧‧控制器
121‧‧‧圖像處理部
122‧‧‧控制部
123‧‧‧輸入部
124‧‧‧X馬達驅動部
125‧‧‧Y馬達驅動部
126‧‧‧旋轉用馬達驅動部
127‧‧‧劃線頭驅動部
128‧‧‧馬達
129‧‧‧資料保持部
圖1係表示執行本發明之實施形態之分斷方法之分斷裝置之立體圖。
圖2係表示該分斷裝置之控制器之方塊圖。
圖3係表示本實施形態之分斷方法之動作之流程圖。

Claims (13)

  1. 一種脆性材料基板之分斷方法，其係使用沿外周設為V字形狀之圓板形刀尖之圓周以特定間距形成有特定深度之槽之劃線輪，而分斷脆性材料基板者，且該分斷方法藉由如下方式進行分斷：輸入要分斷之脆性材料基板之相關資訊，選擇與上述脆性材料基板之相關資訊對應之劃線輪，將上述選擇之劃線輪保持於劃線頭之前端，使上述劃線輪相對於載物台上之脆性材料基板下降，以與上述脆性材料基板之相關資訊對應而選擇之劃線負荷，將上述劃線輪按壓至上述脆性材料基板之表面，於該狀態下使上述劃線頭及脆性材料基板相對移動，於上述脆性材料基板上形成伴有到達背面之垂直裂痕之劃線。
  2. 如請求項1之脆性材料基板之分斷方法，其中上述脆性材料基板之相關資訊係脆性材料基板之厚度。
  3. 如請求項1之脆性材料基板之分斷方法，其中上述脆性材料基板之相關資訊係脆性材料基板之種類及厚度。
  4. 如請求項1至3中任一項之脆性材料基板之分斷方法，其中上述脆性材料基板係無鹼玻璃基板。
  5. 如請求項1至3中任一項之脆性材料基板之分斷方法，其中上述選擇之劃線輪為，隨著脆性材料基板之厚度變厚 而將刀尖角度加大，且將朝軸芯方向之槽之深度加大。
  6. 如請求項1至3中任一項之脆性材料基板之分斷方法，其中上述劃線負荷為，隨著上述脆性材料基板之厚度變厚而將劃線負荷加大。
  7. 一種脆性材料基板之分斷裝置，其係使用沿外周設為V字形狀之圓板形刀尖之圓周以特定間距形成有特定深度之槽之劃線輪，而分斷脆性材料基板者，且該分斷裝置包括：基板支持機構，其支持上述脆性材料基板；劃線頭，其升降自如地設置為與上述基板支持機構上支持之脆性材料基板對向，且於其前端保持有基於要分斷之上述脆性材料基板之相關資訊而選擇之上述劃線輪；移動機構，其於將上述劃線輪按壓至脆性材料基板之表面之狀態下使上述劃線頭及上述脆性材料基板相對移動；以及控制器，其包含：輸入部，其輸入上述脆性材料基板之相關資訊；資料保持部，其保持與上述脆性材料基板之相關資訊對應之劃線負荷之資料；及控制部，其根據輸入至上述輸入部之上述脆性材料基板之相關資訊及保持於上述資料保持部中之上述劃線負荷之資料選擇劃線負荷，驅動上述劃線頭及上述移動機構，而形成伴有到達上述脆性材料基板之背面之垂直裂痕之劃線。
  8. 如請求項7之脆性材料基板之分斷裝置，其中 上述脆性材料基板之相關資訊係脆性材料基板之厚度。
  9. 如請求項7之脆性材料基板之分斷裝置，其中上述脆性材料基板之相關資訊係脆性材料基板之種類及厚度。
  10. 如請求項7至9中任一項之脆性材料基板之分斷裝置，其中上述脆性材料基板係無鹼玻璃基板。
  11. 如請求項7至9中任一項之脆性材料基板之分斷裝置，其中上述選擇之劃線輪為，隨著脆性材料基板之厚度變厚而將刀尖角度加大，且將朝軸芯方向之槽之深度加大。
  12. 如請求項7至9中任一項之脆性材料基板之分斷裝置，其中上述劃線負荷為，隨著上述脆性材料基板之厚度變厚而將劃線負荷加大。
  13. 如請求項7之脆性材料基板之分斷裝置，其中上述劃線輪之相關資訊係記錄於上述劃線輪及保持劃線輪之支架之任一者中。
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