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CN1496799A - 脆性材料基板的切断方法、其装置及加工装置 - Google Patents

脆性材料基板的切断方法、其装置及加工装置 Download PDF

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Abstract

在脆性材料基板切断时产生的截断面上不会出现不良情况，同时防止粘贴基板的共裂。在工作台(21)上设置橡胶板(22)及不锈钢板(23)。在其上部配置成为切断对象的具有划线的脆性基板(24)。在脆性基板(24)的两侧配置高度与脆性基板(24)的高度大致相等的挡块(25)，从上部按照划线用切断杆(27)进行推压。通过采用这种结构，缓和切断杆与脆性基板的表面接触时的冲击力，良好地模仿脆性基板表面的起伏和切断杆的起伏，能够可靠地沿划线进行切断。此外，玻璃基板(24)的变形状态反映在橡胶板(22)及不锈钢板(23)上，截断面不会发生变形。

Description

脆性材料基板的切断方法，其装置及加工装置
技术领域
本发明涉及将形成划线的用于平板显示的玻璃、硅、陶瓷等脆性材料基板沿其划线切断用的切断方法及切断装置、以及截断脆性基板的加工装置。
背景技术
在下面的说明中，以玻璃基板为例对脆性基板进行说明。
在现有技术中。单片玻璃基板的截断方法例如专利文献1所述，首先，在划线工序中，在玻璃基板上形成划线。其次，在切断工序中，沿着形成在玻璃基板上的划线截断玻璃基板。
图11(a)、(b)是表示对单片玻璃基板截断工序的示意图。
首先，在划线装置1中，将玻璃基板3配置在工作台2上。然后，相对于玻璃基板3，将尖端为钝角的切割轮4以规定的压力推压到玻璃基板3上，通过在施加规定的压力的状态下使切割轮4转动，在玻璃基板3的表面上形成划线S。
其次，如图11(b)所示，使玻璃基板3的正反面翻转，中间经由作为缓冲垫的橡胶板7及不锈钢板(SUS板)将玻璃基板3置于切断装置5的工作台6上。将玻璃基板3配置在令棒状切断杆9沿着位于玻璃基板3的下面的划线S的对向的位置上。并且，通过气缸10的驱动，使切断杆9下降，沿着划线S从上方推压玻璃基板3。这样，通过用切断杆9推压，玻璃基板3在弹性体的橡胶板7上稍稍弯曲成V字形，沿划线S施加弯曲力矩，使形成在划线S正下方的垂直的裂纹伸长，沿划线S切断。
图12是示意地表示对母体液晶面板基板等的粘贴玻璃基板的切割方法。
1.图12(a)
在划线装置1中，相对于将A、B两块玻璃基板粘贴的玻璃基板11的上侧的玻璃基板A，利用切割轮4形成划线S。
2.图12(b)
使粘贴的玻璃基板11的正反面翻转之后，将粘贴玻璃基板11保持在切断装置5的工作台上，相对于粘贴玻璃基板11的玻璃基板B，沿着形成在玻璃基板A上的划线S推压切断杆9，沿划线S将下侧的玻璃基板A切断。
3.图12(c)
将粘贴玻璃基板11返回到划线装置1，用切割轮4在玻璃基板B上形成划线S′。此外，在液晶面板的情况下，由于在玻璃基板的一端上形成端子，所以，两块玻璃基板A和B的划线是其位置相互错开地形成的。
4.图12(d)
再次将粘贴玻璃基板11的正反面翻转，使之返回到切断装置5，相对于玻璃基板A沿形成在玻璃基板B上的划线S′推压切断杆9，沿划线S′将下侧的玻璃基板B切断。
【专利文献1】
特开2002-103295号公报
然而，在利用这种切断装置的切断方法中，存在着以下的问题。下面用图13说明这些问题。图13是图解地说明现有技术的切断装置的切断状态的各种问题的简略示意图。首先，玻璃基板不是完全的平面，在表面上有某种程度的起伏。此外，即使工作台的平面精度很高，由于在其上部经由不锈钢板和橡胶板配置有玻璃基板，所以，载置玻璃基板的不锈钢板的表面的平坦度也成为变差的状态。从而，由于在切断玻璃基板时的玻璃基板的表面其平坦度差，而且以具有某种程度的起伏的方式保持波基板，所以，成为平坦度差的状态。并且，由于切断杆本身也具有弯曲和起伏，所以，如图13(a)所示，存在着玻璃基板被倾斜地截断的缺点。此外，由于切断杆和玻璃基板不能被均匀地加压，所以，如图13(b)所示，以基板的多个部位12a、12b、...、12d为起点，垂直裂纹沿划线发展，所以，在切断的玻璃基板的截面上产生起伏。进而，由于产生用切断杆局部地强力地压入玻璃基板的部位，所以，如图13(c)所示，将粘贴基板的一个基板A切断时，会一直切断到未划线的另一个基板B处，存在着产生所谓共裂现象的缺点。
本发明的目的是，提供一种这种脆性基板不会被倾斜地截断、也不会以多个部位为起点被切断，在切断粘贴基板时不会产生共裂现象的切断装置及切断方法。
发明内容
本申请的技术方案1的切断方法的特征为，在工作台上叠层地配置规定厚度的弹性片及硬性片的同时，配置脆性材料基板，在脆性材料基板的周围配置高度与前述脆性材料基板的厚度大致相等的挡块，通过利用可相对于前述工作台垂直地上下运动地被保持的切断杆基本上同时地推压前述脆性材料基板及设于其两侧的挡块，切断前述脆性基板。
本申请的技术方案2的脆性材料基板的切断装置的特征为，包括：工作台，设置在工作台上的规定厚度的弹性片，设于前述弹性片上的规定厚度的硬性片，高度与设于前述硬性片上的作为切断对象的脆性材料基板的厚度大致相等、并配置在前述脆性材料基板周围的前述硬性片上的挡块，相对于前述工作台可上下自由运动地保持的、基本上同时地推压前述脆性材料基板和设于其两侧的前述挡块的切断杆。
本申请的技术方案3的特征为，在技术方案2所述的脆性材料基板的切断装置中，还包括覆盖前述脆性材料基板和前述挡块的盖，以及连接到前述盖上、吸引切断后的脆性材料基板的碎屑的真空吸引部。
本申请的技术方案4的脆性材料基板的加工装置的特征为，包括划线装置，切断装置，和将前述脆性材料基板翻转输送的输送装置，其中，划线装置具有保持脆性基板的工作台以及对保持在前述工作台上的脆性材料基板施加规定的压力而形成划线的切割轮，切割装置具有工作台，设置在工作台上的规定厚度的弹性片，设于前述弹性片上的规定厚度的硬性片，高度与设于前述硬性片上的作为切断对象的脆性材料基板的厚度大致相等、并配置在前述脆性材料基板周围的前述硬性片上的挡块，可相对于前述工作台上下自由运动地保持的、基本上同时推压前述脆性材料基板及设于其周围的前述挡块的切断杆。
根据上面详细说明的本申请的技术方案1～4，在切断装置中，即使在载置于不锈钢板的表面上的脆性材料基板的正反表面的平面度低的情况下，在切断时也不会将基板相对于基板表面倾斜地切断，可以获得基本上相对于基板表面垂直的截断面。此外，根据技术方案4，在截断粘贴基板的情况下，获得可以防止切断时产生的共裂现象的效果。
附图说明
图1是表示根据本发明的实施形式1的切断装置的主要部分的正视图。
图2是根据本实施形式的切断装置的透视图。
图3是表示将被十字交叉划线的基板载置于本实施形式的切断装置的工作台上时，该基板切断时的状态的俯视图。
图4是表示与根据本实施形式的挡块的材质相关的各种形式的剖面图。
图5是表示与根据本实施形式的挡块的形状相关的各种形式的俯视图。
图6(a)是表示本实施形式的切断装置在切断时的状态的俯视图，图6(b)是表示其橡胶板和不锈钢板的变形形式的示意图。
图7是表示根据本发明的玻璃基板在切断时的橡胶板和不锈钢板的变形状态的简略示意图。
图8是说明在现有技术的切断装置中切断杆的压入量的图示。
图9根据设置了真空吸附装置的本发明的实施形式2的切断装置的剖面图。
图10是表示利用划线装置、切断装置及输送装置加工粘贴基板时的加工工序的示意图。
图11是表示现有技术的玻璃基板划线工序及切断工序的示意图。
图12是表示现有技术的相对于粘贴基板的划线装置和切断装置的使用例的图示。
图13是表示现有技术的切断装置的切断状态所存在的各种问题的示意图。
具体实施方式
图1是根据本发明的实施形式1的切断装置的主要部分的正视图，图2是切断装置的透视图。如这些图所示，在切断装置20的工作台21上设置有橡胶板22及不锈钢板23。橡胶板22例如厚度为2～6mm，不锈钢板23例如厚度为0.7～4mm。此外，在橡胶板22及不锈钢板23上设置多个吸引并固定玻璃基板24的开口孔，多个开口孔连接到加工在工作台21上的图中未示出的真空回路上。同时，在不锈钢23的上部载置成为切断对象的玻璃基板24。进而，在本实施形式中，在成为切断对象的玻璃基板24的周围部分上配置挡块25。切断装置20如图2所示，设置可在工作台21的上部自由移动的截面为コ字形的框形部26。在框形部26的上边的下方，构成可利用气缸28与工作台21平行地上下自由运动的切断杆27。采用可以自由调整切断杆27的下降速度及切断杆27在最下端的停止时间，供应给推压玻璃基板用的气缸28的空气压力等的结构。此外，切断杆27是在棒状的金属构件27a的下面与截面呈V字形的构件27b(硬质橡胶及NC尼龙等)结合构成的。
此外，工作台21可以利用直线移动机构(图中未示出)使切断装置沿前后方向进行直线往复移动，并借助旋转机构(图中未示出)准确地旋转90°，可以相对于形成正交的划线(十字交叉线)的玻璃基板24沿正交的各个划线将玻璃基板24切断(截断)。
图3是表示将划有十字交叉线的玻璃基板24载置于工作台21上的状态，这时，挡块25配置在玻璃基板24的周围。
图4是表示根据本实施形式的挡块的种种形式的剖面图。本实施形式中使用的挡块25如图4(a)表示其截面形状，可以采用不锈钢材料或铁等硬质材料25a。此外，如图4(b)所示，也可以只将其上面利用不锈钢(SUS材料)或铁(SK材料)等硬质材料25a，用橡胶、塑料等软质材料25b形成其下方。进而，如图4(c)所示，整个挡块也可以用软质材料25b形成，也可以如图4(d)所示，上面使用软质材料25b、下方使用硬质材料25a。
图5是根据本实施形式的挡块的种种形式的俯视图。挡块25的整体形状如图5(a)～(d)所示，可以根据切断(截断)的脆性材料基板的形状和切断方法，制成圆形及框形，网格状及薄长方形等各种形式。例如，在从一个母体液晶面板基板切割出多个液晶面板时，可以使用框状挡块25A或25B。此外，在从薄长方形液晶面板基板切割出多个液晶面板时，将多个薄长方形液晶面板基板载置于不锈钢板23上，利用薄长方形状的挡块25C及25D切断(截断)多个薄长方形的液晶面板基板。
同时，预先选择高度与玻璃基板24的厚度大致相等的挡块25。当以玻璃基板24的上表面为基准面时，挡块25的高度例如在+0.01mm～+0.05mm的范围内。同时，当切断装置的动作开始时，首先，沿划线进行切断杆27的定位，按照玻璃基板24的厚度确定切断压力(气缸压力)、设定切断杆27的下降时间。该下降时间设定为切断杆27接触玻璃基板24之后、结束推压玻璃基板24、直到开始上升的时间。该时间因玻璃基板24的厚度及材质、以及是单片的基板还是粘贴的基板而异。例如，在将1.1mm的脆性材料基板粘贴的粘贴基板的情况下，设定为6秒钟左右。在这些准备结束后，使切断杆27下降。
图6(a)是表示玻璃基板24及设于其侧方的挡块25以及形成在玻璃基板24上的划线的俯视图，图6(b)是一面用切断杆27推压挡块25一面推压玻璃基板24时的工作台21上的不锈钢板23及橡胶板22的变形的部分剖视图。当利用切断杆27推压玻璃基板24和挡块25时，如图6(b)所示的那样，利用位于玻璃基板24的两侧的挡块25，中间经由不锈钢板23，橡胶板22被稍稍推向下方而发生变形。与此相伴，上部的不锈钢板23及玻璃基板24也按同样方式稍稍变形。同时，由于挡块25或橡胶板22的弹性变形，切断杆27与玻璃板24接触。在这种状态下，通过在规定的时间内施加一定的压力将切断杆27进一步压入，所以，玻璃基板24沿划线弯曲成V字形，借此，可以将玻璃基板24切断(截断)，获得非常好的截断面。
图7(a)是表示将玻璃基板24切断(截断)前的状态的示意图。虽然玻璃基板24的正反面被加工成很高的平坦度，但在其正反面上有极小的起伏。图7(a)及图7(b)是夸张地表示玻璃基板的正反面成为起伏的状态。此外，夸张地表示出切割杆27的尖端(推压玻璃基板的线)成为起伏的状态。当切断杆27与挡块25及玻璃基板24接触、将它们同时推压时，如图7(b)所示，橡胶板22及不锈钢板23变形，模仿玻璃基板24的背面侧的起伏，进而，玻璃基板24成为模仿切断杆27的起伏的状态。此外，在实际的基板的切断过程中，有必要将图7(b)所示的状态维持一定的时间，向挡块25及玻璃基板24上施加压力。由下降端保持切断杆27的时间根据基板的材料及厚度适当地选择。
图8是说明现有技术的切断装置中的切断杆的压入量的图示。如图8所示，在现有技术技术的装置中，在切断(截断)玻璃基板等时，有必要设定切断杆下降时的最下面的点位置，即从玻璃基板24的表面至切断杆下降时的最下面的点的距离p(压入量)，因此，需要机械挡块。另一方面，在本发明中，由于设定切断杆的下降时间、进行玻璃基板的切断(截断)，所以无需机械挡块。
利用这种方法，在截断母体液晶面板基板等粘贴玻璃基板的情况下，切断杆27由于首先与挡块25接触而缓和了其下降趋势，所以，在切断杆27下降与粘贴玻璃基板接触时，不会因推压力造成对粘贴玻璃基板的冲击，从而，可以防止共裂现象。特别是，在玻璃基板薄并且用硬度高的材料制成的情况下，将根据本发明的机器结构用于截断加工装置是有效的。
在前述的实施形式1中，由于在玻璃基板24的周围配置有挡块25，所以，通过切断(截断)玻璃基板24产生的细的玻璃碎片(碎玻璃)及玻璃屑容易滞留在工作台上。下面对解决这一问题的本发明的实施形式2进行说明。
图9是配备真空吸附装置的本发明的实施形式2的切断装置的剖面图。在该实施形式2中，如图9所示，以利用下面敞开的长方体状的盖31覆盖不锈钢板23的表面以及设于该表面上的挡块25、玻璃基板24的方式构成设备的构件。该盖31的下面设置橡胶等弹性部32，气密性地保持盖的内部。进而，在盖31的上部连接真空吸引机构33。在使真空吸引机构33动作吸引碎玻璃的情况下，根据需要，如果以从设于工作台、橡胶板22及不锈钢板23上的开口孔将微量的空气与吸引对象物一起吸引的方式构成的话，可以将切断后的碎玻璃和工作台上的残留物大量的除去。
当玻璃基板24的切断(截断)结束时，在切断后使真空吸引机构33动作，利用真空吸引将玻璃基板24切断(截断)时产生的碎玻璃粉和碎屑除去。这样，即使在设置挡块25的情况下，也能够从不锈钢板23的表面上迅速地吸引除去由截断产生的碎玻璃和玻璃屑。
这种切断装置可以作为从玻璃基板的截断的前阶段的划线装置使基板翻转、将一片基板或粘贴基板截断的加工装置的一部分使用。这种加工装置由前述的切断装置、划线装置、以及使玻璃基板翻转输送的输送装置构成。划线装置和现有技术中使用的种类相同，通过将切割轮推压在配置于基座上的玻璃基板上并使之旋转，在基板的上面形成划线。然后，使形成划线的基板翻转(将玻璃基板的正反面翻转)后，利用前述的切断装置进行切断。
其次，利用附图对利用这种加工装置截断母体液晶面板的基板等粘贴玻璃基板的过程进行说明。图10是这种粘贴基板的侧视图(左侧)及俯视图(右侧)，表示截断工序的顺序。首先，粘贴玻璃基板41由玻璃基板A、B构成。
首先，用划线装置，如图10(a)所示，在上侧基板A的上面形成划线SA。其次，利用翻转机构使粘贴基板41翻转(将正反面翻转)输送到前述切断装置，如图10(b)所示地利用切断装置沿划线SA将基板A切断。这时，成为只有基板A被截断的状态。其次，在只有基板A被截断的状态下，再次将粘贴基板41输送到划线装置(也可以是另外的划线装置)。然后，如图10(c)所示，在粘贴基板41的另一个基板B的上面形成划线SB。其次，再次利用翻转机构使之翻转之后，输送到切断装置(也可以是另外的切断装置)，如图10(d)所示沿划线SB对翻转后的下侧的基板B进行切断，将粘贴基板截断。
在本实施形式中，在工作台21上设置橡胶板22，但该橡胶板22只要是比构成切断杆的下面的硬质橡胶柔软的构件即可，可以由任意的弹性片构成。此外，对于不锈钢板23，并不局限于用不锈钢制造，也可以利用比切断杆硬度高的各种各样的材料的硬性片构成。
在本实施形式中，作为脆性材料基板对玻璃基板进行了说明，但作为脆性材料，不仅是一片玻璃基板，也包括半导体晶片以及液晶显示面板等粘贴玻璃基板，陶瓷基板等。此外，作为粘贴基板，也包括母体液晶面板基板及PDP(等离子体显示面板)、LCOS，投影仪基板等。从而，可以将本发明应用于所述各种各样的脆性材料基板的截断。

Claims (4)

1、一种切断方法，其特征为，
在工作台上叠层地配置规定厚度的弹性片及硬性片的同时，配置脆性材料基板，
在脆性材料基板的周围配置高度与前述脆性材料基板的厚度大致相等的挡块，
通过利用可相对于前述工作台垂直地上下运动地被保持的切断杆基本上同时地推压前述脆性材料基板及设于其周围的挡块，切断前述脆性材料基板。
2、一种脆性材料基板的切断装置，其特征为，包括：
工作台，
设置在工作台上的规定厚度的弹性片，
设于前述弹性片上的规定厚度的硬性片，
高度与设于前述硬性片上的作为切断对象的脆性材料基板的厚度大致相等，并配置在前述脆性材料基板周围的前述硬性片上的挡块，
相对于前述工作台可上下自由运动地保持的、基本上同时地推压前述脆性材料基板和设于其两侧的前述挡块的切断杆。
3、如权利要求2所述的脆性材料的切断装置，其特征为，还包括：
覆盖前述脆性材料基板和前述挡块的盖，
连接到前述盖上，吸引切断后的脆性材料基板的碎屑的真空吸引部。
4、一种脆性材料基板的加工装置，其特征为，包括划线装置，切断装置，和将前述脆性材料基板翻转进行输送的输送装置，其中，
划线装置具有保持脆性基板的工作台，以及对保持在前述工作台上的脆性材料基板施加规定的压力而形成划线的切割轮，
切割装置具有工作台，设置在工作台上的规定厚度的弹性片，设于前述弹性片上的规定厚度的硬性片，高度与设于前述硬性片上的作为切断对象的脆性材料基板的厚度大致相等、并配置在前述脆性材料基板周围的前述硬性片上的挡块，可相对于前述工作台上下自由运动地保持的、基本上同时推压前述脆性材料基板及设于其两侧的前述挡块的切断杆。
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