CN111747637A - 贴合基板的部分冲裁加工方法和部分冲裁加工装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种贴合基板(W)的部分冲裁加工方法及装置，所述方法具有：通过沿第一基板(W1)的第一被冲裁部分(31)的轮廓照射激光来形成由在厚度方向整个区域形成的加工痕迹构成的第一刻划线(S1)的步骤；通过沿第二基板(W2)的第二被冲裁部分(32)的轮廓照射激光来形成以包围第一刻划线的方式形成在外侧且由在厚度方向整个区域形成的加工痕迹构成的第二刻划线(S2)的步骤；在使第一基板处于上侧的状态下通过从上方将冲裁构件(47)按压到第一基板的第一被冲裁部分来将第一基板的第一被冲裁部分和第二基板的第二被冲裁部分冲裁的步骤。在利用激光沿规定的轮廓裁掉而除去轮廓内侧部分时使加工后的产品的端面的加工精度提高。

Description

贴合基板的部分冲裁加工方法和部分冲裁加工装置

技术领域

本发明涉及贴合基板的部分冲裁加工方法和部分冲裁加工装置。

背景技术

作为对玻璃基板进行刻划加工的方法，已知有激光加工。在激光加工中，例如使用了红外线皮秒激光。在这种情况下，已知有如下方法：通过利用激光脉冲在平面方向上间歇地进行内部加工来形成多个激光光丝(Laser filament)，从而形成刻划线(例如参照专利文献1)。

在专利文献1所示的技术中，聚焦激光束由具有选择的能量和脉冲持续时间的脉冲构成，从而在基板内引起自聚焦而产生光丝。并且，利用多个光丝来形成刻划线。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特表2013-536081号公报。

发明要解决的问题

在加工对象为贴合基板的情况下，希望对两张基板的刻划线同时进行切割。贴合基板是指例如经由密封材料将形成有薄膜晶体管(TFT)的基板和形成有滤色器(CF)的基板贴合而成的母基板。通过切割该母基板来获得各个液晶面板。

在贴合基板中，沿着规定的轮廓裁掉而除去轮廓内侧部分。但是，由于沿刻划线分离基板需要较大的力，所以容易产生缺口、碎屑(chipping)、裂痕等，因此成品率降低。

发明内容

本发明的目的在于，在贴合基板的部分冲裁加工方法和部分冲裁加工装置中，当利用激光沿着规定的轮廓裁掉而除去轮廓内侧部分时，使加工后的产品的端面的加工精度提高。

用于解决课题的手段

以下，对作为用于解决课题的手段的多个方式进行说明。这些方式能够根据需要来任意组合。

本发明的一个方面涉及的将第一基板和第二基板贴合而成的贴合基板的部分冲裁加工方法具有以下步骤。

◎通过沿第一基板的第一被冲裁部分的轮廓照射激光从而形成第一刻划线的形成步骤，所述第一刻划线由在厚度方向整个区域形成的加工痕迹构成。

◎通过沿第二基板的第二被冲裁部分的轮廓照射激光从而形成第二刻划线的形成步骤，所述第二刻划线以包围第一刻划线的方式形成在外侧，且由在厚度方向整个区域形成的加工痕迹构成。

◎在使第一基板处于上侧的状态下，通过从上方将冲裁构件按压到第一基板的第一被冲裁部分，从而对第一基板的第一被冲裁部分和第二基板的第二被冲裁部分进行冲裁的步骤。

在该方法中，第一被冲裁部分和第二被冲裁部分冲裁后的贴合基板的孔的精度变高。这是因为第二刻划线以包围第一刻划线的方式形成，所以在冲裁时第一基板的第一被冲裁部分不会卡在第二基板的孔的边缘。

第一刻划线与第二刻划线的半径差的范围可以为10～30μm。

冲裁构件可以一边振动一边按压到第一基板的第一被冲裁部分。

本发明的另一方面涉及的贴合基板的部分冲裁加工装置是用于将贴合基板的第一被冲裁部分和第二被冲裁部分进行冲裁的部分冲裁加工装置，所述贴合基板具有：第一基板，其具有由第一刻划线包围的第一被冲裁部分；以及第二基板，其具有由所述第二刻划线包围的第二被冲裁部分。部分冲裁加工装置具载置部和冲裁构件。

在载置部，以使第一基板处于上侧的状态来放置以第二刻划线包围所述第一刻划线的方式形成的贴合基板。

冲裁构件通过从上方按压到第一基板的第一被冲裁部分从而对第一基板的第一被冲裁部分和第二基板的第二被冲裁部分进行冲裁。

在该装置中，第一被冲裁部分和第二被冲裁部分冲裁后的贴合基板的孔的精度变高。这是因为第二刻划线以包围第一刻划线的方式形成，所以在冲裁时第一基板的第一被冲裁部分不会卡在第二基板的孔的边缘。

发明效果

在本发明的贴合基板的部分冲裁加工方法和部分冲裁加工装置中，当利用激光沿着规定的轮廓裁掉而除去轮廓内侧部分时，加工后的产品的端面的加工精度提高。

附图说明

图1是本发明的第一实施方式的激光加工装置的示意图。

图2是用于说明冲裁动作的冲裁装置的示意侧视图。

图3是贴合基板的部分俯视图。

图4是用于说明冲裁动作的冲裁装置的示意侧视图。

图5是用于说明冲裁动作的冲裁装置的示意侧视图。

图6是表示冲裁实验后的基板的状态的照片(参考例)。

图7是表示冲裁实验后的基板的状态的照片(实施例)。

图8是表示冲裁实验后的基板的状态的照片(实施例)。

图9是表示冲裁实验后的基板的状态的照片(实施例)。

具体实施方式

1.第一实施方式

在本实施方式中，说明通过对贴合基板的规定部分进行裁掉来制造除去了冲裁部分的基板产品的方法进行说明。

(1)激光加工装置

使用图1来说明激光加工装置1的整体结构。图1是本发明的第一实施方式的激光加工装置的示意图。

激光加工装置1是在贴合基板W(以下称为“基板W”)形成刻划线的装置。基板W具有第一基板W1和第二基板W2。基板W例如是液晶玻璃基板。

第一基板W1和第二基板W2通过密封材料(未图示)被贴合。

作为一例，第一基板W1的厚度为0.15mm，第二基板W2的厚度为0.15mm。

激光加工装置1具有第一激光装置3A。

第一激光装置3A具有第一激光振荡器15A和第一激光控制部17A。第一激光振荡器15A例如是波长340～1100nm的皮秒激光器。第一激光控制部17A能够控制第一激光振荡器15A的驱动和激光功率。

激光加工装置1具有第一光学传输系统5A。第一光学传输系统5A具有对从第一激光装置3A射出的激光进行调制的第一空间光相位调制器21A。第一空间光相位调制器21A例如是透射型，可以是透射型的空间光相位调制器(SLM：Spatial Light Modulator)。另外，代替透射型的空间光相位调制器，可以使用反射型液晶(LCOS：Liquid Crystal onSilicon，硅基液晶)的空间光相位调制器等的反射型的空间光相位调制器。第一空间光相位调制器21A调制激光，并且向下方照射而发射第一激光L1。在第一光学传输系统5A中，在第一空间光相位调制器21A的下方具有第一会聚透镜23A。

激光加工装置1具有第二加工装置3B。

第二激光装置3B具有第二激光振荡器15B和第二激光控制部17B。第二激光振荡器15B例如是波长340～1100nm的皮秒激光器。第二激光控制部17B能够控制第二激光振荡器15B的驱动和激光功率。

激光加工装置1具有第二光学传输系统5B。第二光学传输系统5B具有对从第二激光装置3B射出的激光进行调制的第二空间光相位调制器21B。第二空间光相位调制器21B可以是与第一空间光相位调制器21A相同的SLM。第二空间光相位调制器21B调制激光，并且向上方照射第二激光L2。在第二透射光学系统5B中，在第二空间光相位调制器21B的上方具有第二会聚透镜23B。

激光加工装置1具有驱动部25。驱动部25向第一空间光相位调制器21A以及第二空间光相位调制器21B中的各像素电极施加规定电压，使液晶层显示规定的调制图案，由此使用第一空间光相位调制器21A以及第二空间光相位调制器21B使激光调制成期望的激光。在此，显示在液晶层的调制图案是基于例如要形成加工痕迹的位置、照射的激光的波长、加工对象的材料、第一光学传输系统5A和第二光学传输系统5B或加工对象的折射率等而预先导出的，存储在控制部9(后述)。

其结果是，第一空间光相位调制器21A以及第二空间光相位调制器21B能够形成任意的许多光束，能够通过许多光束进行同时加工。

激光加工装置1具有保持并驱动基板W的驱动装置7。驱动装置7通过驱动装置操作部13来移动。驱动装置操作部13使驱动装置7在水平方向上移动。

激光加工装置1具有控制部9。控制部9是具有处理器(例如CPU)、存储装置(例如ROM、RAM、HDD、SSD等)、各种接口(例如A/D转换器、D/A转换器、通信接口等)的计算机系统。控制部9通过执行保存在存储部(与存储装置的存储区域的一部分或全部对应)的程序来进行各种控制动作。

控制部9可以由单一的处理器构成，也可以由用于各种控制的独立的多个处理器构成。

控制部9能够控制第一激光控制部17A以及第二激光控制部17B。控制部9能够控制驱动部25。控制部9能够控制驱动装置操作部13。

虽然未图示，但在控制部9连接有对基板W的大小、形状和位置进行检测的传感器、用于检测各装置的状态的传感器和开关、以及信息输入装置。

(2)冲裁装置

使用图2对冲裁装置41(部分冲裁加工装置的一例)进行说明。图2是冲裁装置的示意侧视图。

冲裁装置41是用于对基板W的第一被冲裁部分31以及第二被冲裁部分32(后述)进行冲裁来裁掉的装置。

冲裁装置41具有基座43(载置部的一例)。基座43具有在俯视时呈圆形的上下贯通孔43a。

冲裁装置41具有冲裁构件47(冲裁构件的一例)。冲裁构件47为圆锥形状的构件，具有能够与基板W的平面紧贴的平面状的抵接面47a。另外，冲裁构件47通过例如气缸(未图示)能够在上下方向上移动。

(3)刻划加工方法

通过向基板W照射第一激光L1以及第二激光L2来形成第一刻划线S1和第二刻划线S2。具体来讲，通过使用了第一激光装置3A以及第二激光装置3B的第一激光L1以及第二激光L2在平面方向上间歇地进行基板W的内部加工，从而形成由在厚度方向整个区域形成的加工痕迹构成的第一刻划线S1和第二刻划线S2。更具体来讲，在上述刻划线形成工序中，在激光照射部分形成在基板W内部沿光轴长度延伸的加工痕迹。具体来讲，加工痕迹在第一基板W1的外侧面与内侧面之间、以及第二基板W2的外侧面与内侧面之间延伸。

使用图3对第一刻划线S1以及第二刻划线S2的形状及位置关系进行说明。图3是贴合基板的部分俯视图。

由第一刻划线S1划定第一被冲裁部分31，由第二刻划线S2划定第二被冲裁部分32。第一被冲裁部分31和第二被冲裁部分32在俯视时呈圆形。

第二刻划线S2以包围第一刻划线S1的方式形成在外侧。第一刻划线S1与第二刻划线S2的半径差的范围为10～30μm。

(4)冲裁加工

使用图2、图4和图5来说明通过向第一被冲裁部分31施加按压力从而对第一被冲裁部分31以及第二被冲裁部分32进行冲裁的工序。图4～图5是用于说明冲裁动作的冲裁装置的示意侧视图。

首先，如图2所示，基板W被载置在基座43上。具体来讲，以第一被冲裁部分31以及第二被冲裁部分32的中心处于上下贯通孔43a的中心的方式配置贴合基板W。此时，第一基板W1为上侧。

接下来，如图4所示，冲裁构件47下降，抵接面47a与第一基板W1的第一被冲裁部分31接触并压下。

其结果，如图5所示，第一被冲裁部分31以及第二被冲裁部分32被冲裁而落下。其结果是，在第一基板W1形成第一孔33，在第二基板W2形成第二孔34。

在该方法中，第一被冲裁部分31和第二被冲裁部分32冲裁后的贴合基板W的第一孔33和第二孔34的精度变高。这是因为第二刻划线S2以包围第一刻划线S1的方式形成，所以在冲裁时第1基板W1的第一被冲裁部分31变得不易卡在第二基板W2的第二孔34的边缘。

使用图6～图9对冲裁实验的结果进行说明。图6是表示冲裁实验后的基板的状态的照片(参考例)。图7～图9是表示冲裁实验后的基板的状态的照片(实施例)。

实验条件如下所述。重复频率为400kHz，Divider为20，输出为24W，速度为30mm/s，脉冲间隔为1.5μm，第一基板W1的孔径的直径是4.40mm，第二基板W2的孔径与第一基板W1的孔径的半径差为0μm、10μm、20μm、30μm。

压入速度为0.1mm/s。压入量为0.3mm。

在图6的无半径差的参考例中，观察到多个碎屑，而且观察到大的裂痕。

在图7的半径差为10μm的实施例中，未观察到碎屑。

在图8的半径差为20μm的实施例中，未观察到碎屑。

在图9的半径差为30μm的实施例中，未观察到碎屑。

根据以上可知，如果第二刻划线S2与第一刻划线S1的半径差为10μm以上，则贴合基板W的第一孔33以及第二孔34的精度变高。

其原因如下所述。

在上述的无半径差的参考例中，推测为由于定位误差而引起第一被冲裁部分的至少一部分与第二被冲裁部分相比向半径方向外侧露出，因此在冲裁后的孔产生了不良。与此相对，在半径差为10μm的实施例中，推测为第一被冲裁部分完全进入到第二被冲裁部分的半径方向内侧，因此冲裁后的孔为良好。

2.其他实施方式

以上，对本发明的一个实施方式进行了说明，但是本发明不限定于上述实施方式，能够在不脱离本发明的主旨的范围内进行各种变更。特别是，本说明书中记载的多个实施例以及变形例能够根据需要而任意地组合。

在本实施方式中，不使用超声波振动，就能够高精度地对基板进行冲裁。但是，作为冲裁构件，可以使用安装在超声波致动器(未图示)的超声波振子。

基板是玻璃、半导体晶圆、陶瓷等的脆性材料基板即可，不特别限定。

被冲裁部分可以是在俯视时呈三角形、四方形、多边形、椭圆、小判钱币形状以及其他形状。

产业上的可利用性

本发明能够广泛地应用于贴合基板的部分冲裁加工方法和部分冲裁加工装置。

附图标记说明

1：激光加工装置

3A：第一激光装置

3B：第二激光装置

5A：第一光学传输系统

5B：第二光学传输系统

7：驱动装置

9：控制部

13：驱动装置操作部

15A：第一激光振荡器

15B：第二激光振荡器

17A：第一激光控制部

17B：第二激光控制部

21A：第一空间光相位调制器

21B：第二空间光相位调制器

23A：第一会聚透镜

23B：第二会聚透镜

25：驱动部

31：第一被冲裁部分

32：第二被冲裁部分

33：第一孔

34：第二孔

40：密封材料

41：冲裁装置

43：基座

43a：上下贯通孔

47：冲裁构件

47a：抵接面

L1：第一激光

L2：第二激光

S1：第一刻划线

S2：第二刻划线

W：贴合基板

W1：第一基板

W2：第二基板

Claims (5)

1.一种贴合基板的部分冲裁加工方法，所述贴合基板是将第一基板和第二基板贴合而成的，所述贴合基板的部分冲裁加工方法具有：

通过沿第一基板的第一被冲裁部分的轮廓照射激光从而形成第一刻划线的步骤，所述第一刻划线由在厚度方向整个区域形成的加工痕迹构成；

通过沿第二基板的第二被冲裁部分的轮廓照射激光从而形成第二刻划线的步骤，所述第二刻划线以包围所述第一刻划线的方式形成在外侧，且由在厚度方向整个区域形成的加工痕迹构成；以及

在使所述第一基板处于上侧的状态下，通过从上方将冲裁构件按压到所述第一基板的所述第一被冲裁部分，从而对所述第一基板的所述第一被冲裁部分和所述第二基板的所述第二被冲裁部分进行冲裁的步骤。

2.根据权利要求1所述的贴合基板的部分冲裁加工方法，其中，

所述第一刻划线与所述第二刻划线的半径差的范围为10～30μm。

3.根据权利要求1或2所述的贴合基板的部分冲裁加工方法，其中，

所述冲裁构件一边振动一边按压到所述第一基板的所述第一被冲裁部分。

4.一种贴合基板的部分冲裁加工装置，所述贴合基板具有：第一基板，其具有由第一刻划线包围的第一被冲裁部分；以及第二基板，其具有由第二刻划线包围的第二被冲裁部分，

所述贴合基板的部分冲裁加工装置具有：

载置部，其以使所述第一基板处于上侧的状态来放置以所述第二刻划线包围所述第一刻划线的方式形成的贴合基板；以及

冲裁构件，其通过从上方按压到所述第一基板的所述第一被冲裁部分，从而对所述第一基板的所述第一被冲裁部分和所述第二基板的所述第二被冲裁部分进行冲裁。

5.根据权利要求4所述的贴合基板的部分冲裁加工装置，其中，

所述冲裁构件一边振动一边按压到所述第一基板的所述第一被冲裁部分。

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