JP2005001264A

JP2005001264A - 分断装置および分断方法

Info

Publication number: JP2005001264A
Application number: JP2003167568A
Authority: JP
Inventors: Kenji Yasutake; 健司安武
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2003-06-12
Filing date: 2003-06-12
Publication date: 2005-01-06

Abstract

【課題】加圧ノズル２から吹き付けられる高圧ガス３および吸引ノズル９による真空吸引力１０を用いて、スクライブ機構、搬送機構およびブレイク機構を兼用することで、単純な構成でメンテナンス性に優れた分断装置および分断方法を提供する。
【解決手段】分断装置は、板状部材としての基板１の表面に溝５を形成する溝形成手段としての硬質工具４と、溝５から基板１の厚さ方向に亀裂７を進展させて基板１を分断する分断手段のみならず搬送手段としての機能も有する加圧ノズル２および吸引ノズル９とを備える。
【選択図】図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、分断装置および分断方法に関し、特に、電子工業などで使用されるガラス基板、セラミックス基板、半導体ウエハのような脆い非金属材料の基板（板状部材）の分断装置および分断方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、液晶ディスプレイ（ＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌＤｉｓｐｌａｙ）、プラズマ・ディスプレイ・パネル（ＰｌａｓｍａＤｉｓｐｌａｙＰａｎｅｌ）、太陽電池などガラス基板を使用する電子工業の分野では、製造コストを低減するために、大型かつ平坦なガラス基板に多数個取りできるように複数のパターンを形成後、個々の小型パネルに分離する基板分断工程が必要とされている。
【０００３】
基板を分断する従来技術としては、たとえば特開２００１−３４７４９７号公報などが挙げられる。
【０００４】
特開２００１−３４７４９７号公報においては、たとえばレーザビームなどにより基板表面にスクライブ溝を形成する加工を行ない、その後、スクライブ溝の裏面より、加圧ジェットノズルを用いて、加圧されたエアを溝位置裏に吹きつけ、加圧する。このとき、被分断基板の表面には、該基板の浮き上がり防止のため、基板の表面側であってスクライブ溝の両端側に対して迎え加圧ノズルから加圧されたエアを吹きつける。これにより、被分断基板を、スクライブ溝に沿って分離切断する。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−３４７４９７号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開２００１−３４７４９７号公報においては、被分断基板に溝を形成するためのスクライブ機構、溝が形成された基板に加圧して分断するためのブレイク機構、さらには、上記２つの機構の間を繋ぐ搬送機構が必要となり、この結果、装置構成が複雑となる。
【０００７】
また、たとえば対角線の長さが約１ｍのガラス基板などの大型基板を分断するためには、硬質工具、レーザ照射部などをスキャニングさせる駆動機構が必要になる。またレーザを用いる場合、レーザ冷却装置等の周辺機器が必要になり、装置構成のメンテナンス性が低下する。
【０００８】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、単純な構成でメンテナンス性に優れた分断装置および板状部材の分断工程を従来よりもスムーズに実施することができる分断方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る分断装置は、１つの局面では、板状部材の表面に溝（凹部）を形成する溝形成手段と、溝から板状部材の厚さ方向に亀裂を進展させて板状部材を分断する分断手段とを備える。
【００１０】
これにより、溝を形成する工程に用いる装置と、板状部材の分断工程に用いる装置とを一体化させることができ、搬送機構を別途設ける必要がなく、装置構成がシンプルになる。
【００１１】
ここで、分断装置は、板状部材の表裏に周期的に配置されたノズルを含み、ノズルは加圧ノズルと真空吸引ノズルを有することが好ましい。
【００１２】
これにより、上記ノズルによって板状部材を空中に保持した状態で溝を形成する工程を行なうことができるので、分断装置に基板を固定する機構を備える必要がなく、装置構成がよりシンプルなものとなる。
【００１３】
また、上記のノズルは、板状部材と同一平面上の直交する２軸方向に傾動可能であることが好ましい。
【００１４】
これにより、上記ノズルは、溝の延在方向に基板を移動させる力を加えることができるので、溝を形成する工程における搬送機構を兼ねることができる。
【００１５】
また、好ましくは、ノズルはすべて同形状であり、同一ノズルで加圧ノズルおよび真空吸引ノズルを兼用する。
【００１６】
これにより、加圧ノズルおよび真空吸引ノズルを切り替えることができ、その結果、板状部材の分断工程において、さまざまなバリエーションで力を作用させることができる。
【００１７】
また、上記の溝形成手段を、板状部材の表裏両面に設けることが好ましい。
これにより、板状部材の表裏両面から溝を設けることができ、２枚の板状部材を接着剤で貼り合わせた部材の分断を、板状部材の反転装置を用いることなく行なうことができる。
【００１８】
また、上記の分断装置は、他の局面では、板状部材の表裏に配置された搬送手段と、板状部材表面に予亀裂を形成する予亀裂形成手段と、予亀裂を板状部材の厚さ方向に進展させて分離する分断手段と備える。
【００１９】
これにより、板状部材の分断における予亀裂を形成する工程、搬送工程、分断工程を１つの装置で行なうことができる。この結果、装置構成をより単純なものとすることができる。
【００２０】
本発明に係る分断方法は、同一装置内で板状部材を分断する方法であって、板状部材の表面に溝を形成するための工具に向けて板状部材を移動させる工程と、工具によって板状部材の表面に溝を形成する工程と、溝から板状部材の厚さ方向に亀裂を進展させて板状部材を分断する分断工程とを備える。
【００２１】
これにより、同一装置内で分断までの各工程をおこなうことができ、板状部在の分断工程をスムーズにおこなうことができる。
【００２２】
また、上記の分断工程は、加圧ノズルおよび真空吸引ノズルの加減圧の調整により実施することが好ましい。
【００２３】
上記の加圧ノズルおよび真空吸引ノズルは、上記の溝を形成する工程においても用いることができるので、溝形成手段と分断手段とを兼用することができる。この結果、板状部材の表面に溝を形成する工程の実施後、即座に板状部材を分断する工程を実施することができるので、板状部材の分断工程をよりスムーズにおこなうことができる。
【００２４】
ここで、上記の溝を形成する工程において、板状部材は加圧ノズルおよび真空吸引ノズルの加減圧の調整により搬送されることが好ましい。
【００２５】
これにより、たとえば溝を形成する工程において、ノズル以外の搬送機構が不要となる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下に本発明に基づく分断装置および分断方法の実施の形態について説明する。
【００２７】
（実施の形態１）
図１から図５は、実施の形態１における分断装置を用いた分断方法の各工程の断面図である。
【００２８】
図１から図５に示すように、本実施の形態における分断装置は、板状部材としての基板１の表面に溝５あるいは予亀裂を形成する溝形成手段である硬質工具４と、溝５から基板１の厚さ方向に亀裂７を進展させて基板１を分断する分断手段としてのノズル２，９とを備える。
【００２９】
ここで、硬質工具４は、たとえばホイールカッター、ダイヤモンドカッターなどで構成され、円盤状の形状を有する。該硬質工具４は、基板１の表裏に配置される。上記ノズル２，９は、基板１の表裏に配置され、搬送手段としても機能する。
【００３０】
また、ノズル２，９は、基板１の表裏に周期的に配置され、加圧ノズル２と吸引ノズル９を有する。これにより、基板１を空中に浮上させた状態でスクライブ工程を行なうことができ、スクライブ工程に用いる装置をよりシンプルにすることができる。
【００３１】
次に、本実施の形態における分断方法は、同一装置内で板状部材としての基板１を分断する方法であって、基板１の表面に溝を形成するための硬質工具４に向けて基板１を移動させる工程と、硬質工具４によって基板１の表面に溝５を形成する工程としてのスクライブ工程と、溝５から基板１の厚さ方向に亀裂７を進展させて基板１を分断する分断工程としてのブレイク工程とを備える。
【００３２】
以下、本実施の形態における基板の分断方法の各工程について、より詳しく説明する。本実施の形態は、１枚からなる基板の分断を想定している。
【００３３】
図１に示すように、基板１の上下に加圧ノズル２と吸引ノズル９が平面的に規則的に配置される。基板１には、加圧ノズル２からは高圧ガス３が吹付けられる一方、吸引ノズル９によって真空吸引力１０が作用する。この結果、基板１はノズルに非接触のまま空中に浮上し、規定の高さに保持される。
【００３４】
ここで、高圧ガス３として使用する種類としては、ドライエアー、窒素ガス、または、ヘリウム、ネオン、アルゴンなどの不活性ガスであることが望ましい。
【００３５】
次に、本実施の形態におけるスクライブ工程について図２を用いて説明する。
上記の装置構成において、たとえば、基板１の下面のガス圧を上面よりも高くすることにより、基板１が静止位置よりも浮上する方向（図２中の上方向）に搬送され、硬質工具４の刃先が基板１の表面に接触する。この状態で基板１を分断線方向（図２中の紙面に垂直方向）に搬送することにより、基板１表面の分断予定位置に溝５が形成される。
【００３６】
ここで、基板１の分断線の方向の搬送方法について図３を用いて説明する。図３は、本実施の形態における、基板１の分断線に沿う断面図を示す。
【００３７】
上記のノズル２，９は、紙面に垂直な方向のみならず図３における左右方向にも傾動可能である。つまり、ノズル２，９は、基板１と同一平面上の直交する２軸方向にで傾動可能であることが好ましい。これにより、ノズル２，９は、スクライブ工程における搬送機構を兼ねることができる。
【００３８】
スクライブ工程においては、基板１は加圧ノズル２および吸引ノズル９の加減圧の調整により分断線の延在方向（搬送方向８）に搬送される。したがって、スクライブ工程において、ノズル２，９以外の搬送機構が不要となる。
【００３９】
図３の例では、基板１の上方の硬質工具４の刃先が基板１の表面に接触した状態で、すべての加圧ノズル２の角度を搬送方向８の方向に傾斜させることにより、高圧ガス３の圧力の搬送方向８の成分が基板１に作用して、基板１が分断線の方向に搬送される。この結果、硬質工具４の通過した後に、溝５が形成される。
【００４０】
次に、本実施の形態におけるブレイク工程について図４を用いて説明する。該ブレイク工程は、加圧ノズル２および吸引ノズル９の加減圧の調整により実施することが好ましい。これにより、スクライブ工程に用いるノズル２，９を、ブレイク工程においても兼用することができる。
【００４１】
また、好ましくは、ノズル２，９はすべて同形状であり、同一ノズルで加圧ノズル２および吸引ノズル９を兼用する。
【００４２】
これにより、加圧ノズル２および吸引ノズル９を切り替えることができ、その結果、ブレイク工程において、さまざまなバリエーションで力を作用させることができる。
【００４３】
図４の例では、基板１の下方の硬質工具４の両側にある加圧ノズル２の角度を溝５の方向に傾斜させ、噴射される高圧ガス３の圧力を高くする。また基板１の上方の硬質工具４の両側にある加圧ノズル２から噴射される高圧ガス３の圧力を高くする。これにより、基板１に曲げモーメント６が作用し、溝５の先端に応力が集中した結果、溝５に沿って亀裂７が形成され、基板１が分断される。
【００４４】
ここで、加圧ノズル２と吸引ノズル９は、図示しない高圧ガス供給手段および図示しない真空供給手段に接続されており、配管の接続バルブを切り換えることにより、高圧ガス３の噴射と真空吸引力１０をダイナミックに切り換えることが可能である。したがって、ブレイク工程において図４のバリエーションに加えて、図５の態様が可能である。すなわち、基板１の上方の硬質工具４の両側にある吸引ノズル９の角度を分断予定位置の方向に傾けて、真空吸引力１０の吸引力を強くする。また基板１の下方の両端にある吸引ノズル９からの真空吸引力１０の吸引力を強くする。これにより、基板１に曲げモーメント６が作用し、溝５の先端に応力が集中した結果、溝５に沿って亀裂７が形成され、基板１が分断される。
【００４５】
本実施の形態においては、基板１の分断線に硬質工具４が接触する以外には固体が接触しないので、基板１表面の薄膜、配線パターンなどにダメージを与えることがない。また、硬質工具４などを駆動させる機構が不要であり、レーザ装置を用いないため、レーザ冷却装置などの周辺機器も必要ない。さらに、加圧ノズル２と吸引ノズル９を規則的な２次元配列とすることで、ノズル２，９がスクライブ機構、ブレーク機構および搬送機構を兼ねることができ、構成がシンプルでメンテナンス性に優れた分断装置および分断方法を提供できる。
【００４６】
（実施の形態２）
図６から図１０は、実施の形態２における分断装置を用いた分断方法の各工程の断面図である。
【００４７】
本実施の形態は、２枚の基板を貼り合わせたものの切断を想定しているが、基本的な装置構成については、実施の形態１と同様である。本実施の形態における装置構成を、図６に示す。
【００４８】
貼り合わせ基板は、上側の基板１１と下側の基板１２の間に樹脂性のスペーサ１３を散布し、その周囲を熱硬化性樹脂のシール１４によって貼り合わせて構成される。貼り合わせ基板は、上下に規則的に配置された加圧ノズル２から噴射される高圧ガス３および吸引ノズル９による真空吸引力１０により、空中に非接触で静止している。
【００４９】
次に、上側の基板１１のスクライブ工程について図７に説明する。
たとえば、下側の基板１２の下方の加圧ノズル２のガス圧を上昇させることにより上側の基板１１の表面が上方の硬質工具４の刃先に接触する。この状態で貼り合わせ基板を分断線の方向（図７中の紙面に垂直方向）に搬送することにより、上側の基板１１表面の分断予定位置に溝５が形成される。貼り合わせ基板の分断線の方向の搬送方法については実施の形態１と同様である。
【００５０】
次に、上側の基板１１のブレイク工程について図８に説明する。
溝５が設けられた上側の基板１１に対し、たとえば、下側の基板１２の下方の硬質工具４の両側にある加圧ノズル２の角度を溝５の方向に傾けて、噴射される高圧ガス３の圧力を高くする。また上側の基板１１の上方の硬質工具４の両側にある加圧ノズル２から噴射される高圧ガス３の圧力を高くする。これにより、上側の基板１１および下側の基板１２に曲げモーメント６が作用し、溝５の先端に応力が集中した結果、溝５に沿って亀裂７が形成され、上側の基板１１が分断される。
【００５１】
ここで、上記のブレイク工程においては実施の形態１と同様に、たとえば、上側の基板１１の上方の硬質工具４の両側にある吸引ノズル９の角度を分断予定位置の方向に傾けて、真空吸引力１０を大きくし、また下側の基板１２の下方の両端にある吸引ノズル９から作用する真空吸引力１０を大きくすることにより、上側の基板１１と下側の基板１２に曲げモーメント６を作用させて、溝５の先端に応力を集中させ、上側の基板１１を分断することも可能である。
【００５２】
次に下側の基板１２のスクライブ工程について図９に説明する。
ここで、上記の溝形成手段としての硬質工具４を、図６から図８に示すように、上側の基板１１の上方および下側の基板１２の下方の両方に設けているので、基板の表裏両面から溝５を設けることができ、２枚の基板１１，１２を接着剤で貼り合わせた基板の分断を、基板の反転装置を用いることなく行なうことができる。
【００５３】
図９においては、たとえば、上側の基板１１の上方の加圧ノズル２のガス圧を上昇させることにより下側の基板１２の表面が下方の硬質工具４の刃先に接触する。この状態で貼り合わせ基板を分断線の方向（図９中の紙面に垂直方向）に搬送することにより、下側の基板１２表面の分断予定位置に溝５が形成される。なお、貼り合わせ基板の分断線の方向の搬送方法については実施の形態１と同様である。
【００５４】
次に下側の基板１２のブレイク工程について図１０に説明する。
溝５が設けられた下側の基板１２に対し、たとえば、上側の基板１１の上方の硬質工具４の両側にある加圧ノズル２の角度を分断予定位置の方向に傾けて、噴射される高圧ガス３の圧力を高くする。また下側の基板１２の下方の硬質工具４の両側にある加圧ノズル２から噴射される高圧ガス３の圧力を高くする。これにより、上側の基板１１および下側の基板１２に曲げモーメント６が作用し、溝５の先端に応力が集中した結果、溝５に沿って亀裂７が形成され、下側の基板１２が分断される。
【００５５】
本ブレイク工程においては実施の形態１と同様に、たとえば、下側の基板１２の下方の硬質工具４の両側にある吸引ノズル９の角度を分断予定位置の方向に傾けて、真空吸引力１０の吸引力を強くし、また上側の基板１１の上方の両端にある吸引ノズル９からの真空吸引力１０の吸引力を強くすることにより、上側の基板１１と下側の基板１２に曲げモーメント６を作用させて、溝５の先端に応力を集中させて、下側の基板１２を分断することも可能である。
【００５６】
本実施の形態においては、以上の構成により、貼り合わせ基板の分断において、貼り合わせ基板を反転させる反転装置が不要となる。よって、実施の形態１における効果に加えて、反転装置の省略が可能な分断装置および分断方法を提供することができる。
【００５７】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【００５８】
【発明の効果】
本発明の分断装置および分断方法によれば、基板表面の溝形成手段と、基板の分断手段および搬送機構とを同一の装置に含めることができるので、装置構成がシンプルなものとなり、メンテナンス性の高い分断装置および板状部材の分断工程を従来よりもスムーズに実施することができる分断方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る分断装置の構成を示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る分断方法におけるスクライブ工程を示す断面図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る分断装置における基板の分断線の延在方向の搬送機構を示す断面図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る分断方法におけるブレイク工程を示す断面図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る分断方法におけるブレイク工程の変形例を示す断面図である。
【図６】本発明の実施の形態２に係る分断装置の構成を示す断面図である。
【図７】本発明の実施の形態２に係る分断方法における上側の基板のスクライブ工程を示す断面図である。
【図８】本発明の実施の形態２に係る分断方法における上側の基板のブレイク工程を示す断面図である。
【図９】本発明の実施の形態２に係る分断方法における下側の基板のスクライブ工程を示す断面図である。
【図１０】本発明の実施の形態２に係る分断方法における下側の基板のブレイク工程を示す断面図である。
【符号の説明】
１基板、２加圧ノズル、３高圧ガス、４硬質工具、５溝、６曲げモーメント、７亀裂、８搬送方向、９吸引ノズル、１０真空吸引力、１１上側の基板、１２下側の基板、１３スペーサ、１４シール。

Claims

板状部材の表面に溝を形成する溝形成手段と、
前記溝から前記板状部材の厚さ方向に亀裂を進展させて前記板状部材を分断する分断手段と、
を備えた分断装置。
前記分断装置は、
前記板状部材の表裏に周期的に配置されたノズルを含み、
前記ノズルは加圧ノズルと真空吸引ノズルを有する、請求項１に記載の分断装置。
前記ノズルは、前記板状部材と同一平面上の直交する２軸方向に傾動可能である、請求項２に記載の分断装置。
前記ノズルはすべて同形状であり、
同一ノズルで加圧ノズルおよび真空吸引ノズルを兼用する、請求項２または請求項３に記載の分断装置。
前記溝形成手段を、前記板状部材の表裏両面に設けた、請求項１から請求項４のいずれかに記載の分断装置。
板状部材の表裏に配置された搬送手段と、
前記板状部材表面に予亀裂を形成する予亀裂形成手段と、
前記予亀裂を板状部材の厚さ方向に進展させて前記板状部材を分離する分断手段と、
を備えた分断装置。
同一装置内で板状部材を分断する方法であって、
前記板状部材の表面に溝を形成するための工具に向けて前記板状部材を移動させる工程と、
前記工具によって前記板状部材の表面に溝を形成する工程と、
前記溝から前記板状部材の厚さ方向に亀裂を進展させて前記板状部材を分断する分断工程と、
を備えた分断方法。
前記分断工程は、加圧ノズルおよび真空吸引ノズルの加減圧の調整により実施する、請求項７に記載の分断方法。
前記溝を形成する工程において、
前記板状部材は加圧ノズルおよび真空吸引ノズルの加減圧の調整により搬送される、請求項７または請求項８に記載の分断方法。