JP2013112534A - 脆性材料基板の分断方法 - Google Patents

Abstract

【課題】脆性材料基板のスクライブ操作のみによって従来のブレイク工程を必要とすることなく裏面に達する垂直クラックを伴うスクライブラインを形成することによって作業工程を簡略化すること。
【解決手段】分断の際に脆性材料基板に関する情報（厚さ、種類等）を入力し、その厚さ等の情報に対応したスクライビングホイールを選択してスクライブヘッドに装着する。脆性材料基板の厚さに応じた所定のスクライブ荷重をかけてスクライブすることによって従来のブレイク工程を要することなく裏面に達する垂直クラックを伴うスクライブラインを形成（フルカット）することができる。
【選択図】図３

Description

本発明は脆性材料基板を分断する脆性材料基板の分断方法に関するものである。

従来ガラス板等の脆性材料基板、例えば液晶ディスプレイ用パネル基板等のフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）の製造では、１枚のマザー基板を分断して複数個のパネル基板を取り出すようにしている。脆性材料基板を分断する場合にはマザー基板が所定の大きさの単個のパネルとなるように、スクライブ工程でスクライブラインを形成する。スクライブ工程では、例えば特許文献１に示すスクライブ装置によってスクライビングホイールをスクライブヘッドの下端に回転自在に保持し、スクライビングホイールを脆性材料基板に圧接し転動させてスクライブを実行している。その後のブレイク工程では、例えば特許文献２に示すブレイク装置によって脆性材料基板をスクライブラインに沿ってブレイクしている。

ここでスクライブ装置に用いるスクライビングホイールとして、脆性材料基板の厚さ方向に深く伸展したクラックを伴うスクライブラインを形成できるようにするために特許文献３に記載された高浸透型のスクライビングホイールが知られている。

特開平２０００−１１９０３０号公報 特開平２００４−１３１３４１号公報 特許第３０７４１４３号公報

しかるにこのような従来の分断方法では、スクライブ装置とブレイク装置とが必要であり、製造工程も複数となるため、広い作業場所が必要となり、又製造に要する時間も長いという問題点があった。

本発明はこのような従来技術の問題点に着目ししてなされたものであって、１回の操作によって基板の裏面に達する垂直クラックを伴うスクライブラインを形成することで、一工程でスクライブとブレイクとを同時に行ったかのような基板の分断を完了できるようにすることを目的とする。

この課題を解決するために、本発明の脆性材料基板の分断方法は、外周をＶ字形状とした円板形の刃先の円周に沿って所定深さの溝を所定ピッチで形成したスクライビングホイールを用いて脆性材料基板を分断する分断方法であって、分断する脆性材料基板に関する情報（例えば、脆性材料基板の厚さ、種類等）を入力し、前記脆性材料基板に関する情報に対応したスクライビングホイールを選択し、前記選択されたスクライビングホイールをスクライブヘッドの先端に保持し、テーブル上の脆性材料基板に対して降下させ、前記スクライビングホイールを前記脆性材料基板の表面に前記脆性材料基板に関する情報に対応して選択されたスクライブ荷重で押圧した状態で前記スクライブヘッド及び脆性材料基板を相対的に移動させ、前記脆性材料基板に裏面に達する垂直クラックを伴うスクライブラインを形成することによってブレイク工程を必要とすることなく分断（フルカットともいう）するものである。

ここで前記脆性材料基板に関する情報は脆性材料基板の厚さについての情報であってもよい。

ここで前記脆性材料基板に関する情報は脆性材料基板の種類及び厚さについての情報であってもよい。

ここで前記脆性材料基板は無アルカリガラス基板としてもよい。

ここで前記選択されたスクライビングホイールは、脆性材料基板の厚さが厚くなるに従って刃先角度を大きくし、軸芯方向に向けた溝の深さを大きくするようにしてもよい。

ここで前記スクライブ荷重は、前記脆性材料基板の厚さが厚くなるに従ってスクライブ荷重を大きくするようにしてもよい。

このような特徴を有する本発明によれば、脆性材料基板の厚さ、種類等の脆性材料基板に関する情報に応じてスクライビングホイールを選択し、このスクライビングホイールを用いてスクライブする。このときブレイク工程なしにフルカットを行うことができるので、作業工程を簡略化できるという優れた効果が得られる。

本発明の実施の形態による分断方法を実行する分断装置を示す斜視図である。 この分断装置のコントローラを示すブロック図である。 本実施の形態による分断方法の動作を示すフローチャートである。

図１は、本発明の実施の形態による分断方法を実行する分断装置の一例を示す概略斜視図である。この分断装置１００は、従来のスクライブ装置と同様に移動台１０１が一対の案内レール１０２ａ、１０２ｂに沿って、ｙ軸方向に移動自在に保持されている。ボ−ルネジ１０３は移動台１０１と螺合している。ボールネジ１０３はモータ１０４の駆動により回転し、移動台１０１を案内レール１０２ａ，１０２ｂに沿ってｙ軸方向に移動させる。移動台１０１の上面にはモータ１０５が設けられている。モータ１０５はテーブル１０６をｘｙ平面で回転させて所定角度に位置決めするものである。脆性材料基板１０７はガラス板や貼り合わせ基板である。この基板１０７はテーブル１０６上に載置され、図示しない真空吸引手段などにより保持される。

分断装置１００には、移動台１０１とその上部のテーブル１０６をまたぐようにブリッジ１１０がｘ軸方向に沿って支柱１１１ａ，１１１ｂにより架設されている。ブリッジ１１０はリニアモータ１１３によってスクライブヘッド１１２を移動自在に保持している。リニアモータ１１３はスクライブヘッド１１２をｘ軸方向に沿って直線駆動するものである。スクライブヘッド１１２の先端部には、ホルダ１１４を介してスクライビングホイール１１５が取付けられている。スクライブヘッド１１２は、先端に取付けたスクライビングホイール１１５を脆性材料基板の表面上に適切な荷重にて圧接しながら転動させていき、スクライブラインを形成し、基板を分断するものである。テーブル１０６の上部にはＣＣＤカメラ１１６ａ，１１６ｂが取付けられる。

分断装置としては、例えば、テーブル１０６に代えて基板支持機構としてベルトコンベア等の基板移動手段としての基板支持機構を有し、当該基板支持機構上に配置した基板をスクライブするタイプの分断装置を使用することができる。また、基板を基板支持機構から基板の一部（分断すべきラインの部分）がはみ出すように支持し、はみ出した部分の下面にスクライブラインを形成するタイプの分断装置を用いることができる。さらに、基板を基板支持機構から基板の一部（分断すべきラインの部分）がはみ出すように支持し、はみ出した部分の両面（上面及び下面）にそれぞれスクライブラインを形成するタイプの分断装置を用いることができる。これらの分断装置は、例えば、再公表２００４／０４８０５７号に示されている。

スクライビングホイール１１５としては、日本特許第３０７４１５３号に示されている高浸透型のスクライビングホイールを用いる。このスクライビングホイールは刃先の稜線にほぼ一様にホイールの軸芯方向に向けて複数の溝が設けられている。スクライビングホイールの詳細については後述する。スクライビングホイールの材質としては、焼結ダイヤモンド（ＰＣＤ）、超硬合金等を使用できるが、スクライビングホイールの寿命の点より、焼結ダイヤモンド（ＰＣＤ）が好ましい。

本発明で用いるスクライビングホイールは、外周の垂直断面形状をＶ字形状とした円板形の刃先の円周に沿って所定深さの溝を所定ピッチで形成したスクライビングホイールであって、（１）円板形の中心軸方向にそって形成された貫通孔に棒状のピンを挿入し、ピンの両端をホルダで保持することによって、回転可能に保持されるタイプと、（２）円板形の中心軸に沿って両側にそれぞれピンが一体形成され、両側に形成されたピンそれぞれの端部をホルダで保持することによって、回転可能に保持されるタイプがある。スクライビングホイールは、ホルダを介してスクライブヘッドの端部に取り付けられる。

例えば、スクライビングホイールに関する情報（例えば、外径、刃先角度、刃先の稜線に設けた溝の深さ及びピッチ等）を、スクライビングホイールの円周の刃先（Ｖ字形状とした外周の稜線）以外の部分に記録しておくことによって、スクライビングホイール選択時（取付け時、取替え時）のスクライビングホイールの判別を容易にし、取り違えを防止することができる。また、スクライビングホイールに関する情報は、ホルダに記録しておいくこともできる。この場合、記録可能なスペースを広くとることができ、記録が容易になる。スクライビングホイールに関する情報は、スクライビングホイールやホルダの材質等にもよるが、例えば、レーザーマーキングによって記録することができ、１次元バーコードや２次元バーコード等の記号として記録することができる。

さらに、スクライビングホイールをホルダとともに一体（スクライビングホイールを保持したホルダ構造体）として取り扱うこと（スクライビングホイール取付け時、取替え時にスクライビングホイールを保持したホルダと一体として取付け、取替えを行うこと）によって、スクライビングホイールの選択作業（取付け、取替え）が容易になり、特に、スクライビングホイールに関する情報をホルダに記録する場合に有効である。そのようなホルダ構造体としては、再公表２００７／０６３９７９号に示されているチップホルダを用いることができる。

ここで移動台１０１、案内レール１０２ａ，１０２ｂやテーブル１０６及びこれらを駆動するモータ１０４，１０５及びスクライブヘッド１１２を移動させるリニアモータ１１３は、スクライブヘッドと脆性材料基板をその基板のスクライブされる面に平行な方向で相対的に移動させる移動手段を構成している。

次に本実施の形態による分断装置１００のコントローラの構成について、ブロック図を用いて説明する。図２は分断装置１００のコントローラ１２０のブロック図である。本図においてＣＣＤカメラ１１６ａ，１１６ｂからの出力はコントローラ１２０の画像処理部１２１を介して制御部１２２に与えられる。入力部１２３は後述するように脆性材料基板に関する情報（厚さ、種類等）やスクライブラインのデータを入力するものである。制御部１２２にはＸモータ駆動部１２４が接続され、更にＹモータ駆動部１２５，回転用モータ駆動部１２６及びスクライブヘッド駆動部１２７が接続される。Ｘモータ駆動部１２４はリニアモータ１１３を駆動するものである。Ｙモータ駆動部１２５はモータ１０４を駆動するものである。回転用モータ駆動部１２６はモータ１０５を駆動するものである。制御部１２２はスクライブラインのデータに基づいて、テーブル１０６のｙ軸方向の位置を制御し、テーブル１０６を回転制御する。又制御部１２２はスクライブヘッド駆動部１２７を介してスクライブヘッドをｘ軸方向に駆動すると共に、スクライビングホイール１１５の転動時にスクライビングホイール１１５が脆性材料基板の表面上を適切な荷重にて圧接するように駆動するものである。更に制御部１２２にはモニタ１２８及びデータ保持部１２９が接続される。データ保持部１２９は脆性材料基板の厚さに応じたスクライブ荷重などのデータを保持するものである。

次にこの実施の形態による分断方法について、図３のフローチャートを用いて説明する。この実施の形態では、まず入力部１２３によりステップＳ１において分断する脆性材料基板１０７の厚さ等の脆性材料基板に関する情報を入力する。この厚さの入力では、例えば０．４ｍｍ未満、０．４ｍｍ以上０．６ｍｍ未満、０．６以上１．１ｍｍ未満、１．１ｍｍ以上のように、いくつかのランクに分けた厚さを選択して入力するようにしてもよい。

さてこうして入力部１２３で入力された脆性材料基板１０７の厚さに応じて、ステップＳ２では適切なスクライビングホイールを選択し、スクライブヘッドの先端に保持する。脆性材料基板１０７がガラス板、特に無アルカリガラス基板である場合の基板の厚さと選択すべきスクライビングホイールの一例を以下に示す。
（１）厚さが０．４ｍｍ未満の脆性材料基板に対しては、
刃先外径は１〜３ｍｍ、
刃先角度９０〜１０５°のスクライビングホイールを用いる。
スクライビングホイールの刃先の稜線にホイールの軸芯方向に設けた溝については、
溝深さ１〜６μｍ、
ピッチ７〜４５μｍとする。
（２）厚さが０．４ｍｍ以上０．６ｍｍ未満の脆性材料基板に対しては、
刃先外径は２〜４ｍｍ、
刃先角度１００〜１０５°のスクライビングホイールを用いる。
スクライビングホイールの刃先の稜線にホイールの軸芯方向に設けた溝については、
溝深さ３〜８μｍ、
ピッチ１５μｍ〜７０μｍとする。
（３）厚さが０．６ｍｍ以上１．１ｍｍ未満の脆性材料基板に対しては、
刃先外径は２〜４ｍｍ、
刃先角度１１０〜１４０°のスクライビングホイールを用いる。
スクライビングホイールの刃先の稜線にホイールの軸芯方向に設けた溝については、
溝深さ５〜１２μｍ、
ピッチ３５μｍ〜８０μｍとする。
（４）厚さが１．１ｍｍ以上の脆性材料基板に対しては、
刃先外径は２〜５ｍｍ、
刃先角度１２５〜１６０°のスクライビングホイールを用いる。
スクライビングホイールの刃先の稜線にホイールの軸芯方向に設けた溝については、
溝深さ７〜１５０μｍ、
ピッチ４０μｍ〜３００μｍとする。

次にステップＳ３において入力された脆性材料基板１０７の脆性材料基板に関する情報（厚さ、種類等）に応じて適切なスクライブ荷重を選択する。このスクライブ荷重の値はスクライブ操作によって深くスクライブが浸透しブレイクが完了する値を選択するものとし、あらかじめ試験を行っておいてデータとしてデータ保持部１２９に保持している。一般的には脆性材料基板の厚さが厚くなれば、それに応じてスクライブ荷重も大きくする。そして入力された脆性材料基板に関する情報（厚さ、種類等）に応じたスクライブ荷重を読み出してスクライブヘッドを駆動する。そしてステップＳ４において分断すべきラインに沿ってスクライブヘッド及び脆性材料基板を相対的に移動させ、一工程の操作で、従来のスクライブ及びブレイクの二工程に相当する分断（フルカット、基板の裏面に達する垂直クラックを伴うスクライブラインの形成）を実行する。

一般的に刃先角度が大きくなればスクライブ荷重を大きくすることができ、スクライブに伴って形成される垂直クラックを深くすることができる。又溝深さは刃先の外径に対応して大きくすることによって深い垂直クラックを伴うスクライブラインを形成することができる。このような観点から選択されたスクライビングホイールを用い脆性材料基板１０７をテーブル１０６上に載置し、選択されたスクライブ荷重でスクライブラインの形成を行う。

脆性材料基板、例えばガラス板では製造時に外側の表面及び裏面がまず凝固し、次にその内部が固まるため、内部に収縮しようとする応力が生じる。従って内部の応力によってガラス板はほぼ３層に分けることができる。特許文献３に示されている高浸透刃先を用いた通常のスクライブでは、表面の高応力層（圧縮層）を超えた深さまで達する垂直クラックを伴うスクライブラインが形成され、垂直クラックの基板内の先端がこの深さを超えると垂直クラックは一気に深く浸透して裏面側の高応力層（圧縮層）にまで達するが、高応力層（圧縮層）の内部にまでは浸透しない。しかしこの発明では脆性材料基板に関する情報（厚さ、種類等）との関係で更に通常よりも高い荷重を選択しておくことによって、垂直クラックが裏面に到るまで深く浸透したスクライブラインを形成する。このように高浸透の刃先を用い適切な荷重を選択して従来のスクライブ装置と同様にスクライブを実行することで、そのまま脆性材料基板をフルカットすることができ、分断までの工程を終了することができる。従ってスクライブ工程の後でブレイク工程を設ける必要がなく、工程数を大幅に簡略化することができる。

尚ここで説明したスクライビングホイールの数値は一例であり、この数値に限定されるものではない。

本発明はガラス基板等の脆性材料基板を分断する工程に広く利用することができる。

１００ 分断装置
１０１ 移動台
１０２ａ，１０２ｂ 案内レール
１０３ ボールねじ
１０４，１０５ モータ
１０６ テーブル
１０７ 脆性材料基板
１１０ ブリッジ
１１１ａ，１１１ｂ 支柱
１１２ スクライブヘッド
１１３ リニアモータ
１１４ ホルダ
１１５ スクライビングホイール
１１６ａ，１１６ｂ ＣＣＤカメラ
１２０ コントローラ
１２１ 画像処理部
１２２ 制御部
１２３ 入力部
１２４ Ｘモータ駆動部
１２５ Ｙモータ駆動部
１２６ 回転用モータ駆動部
１２７ スクライブヘッド駆動部
１２８ モニタ
１２９ データ保持部

Claims (6)

1. 外周をＶ字形状とした円板形の刃先の円周に沿って所定深さの溝を所定ピッチで形成したスクライビングホイールを用いて脆性材料基板を分断する分断方法であって、
   分断する脆性材料基板に関する情報を入力し、
   前記脆性材料基板に関する情報に対応したスクライビングホイールを選択し、
   前記選択されたスクライビングホイールをスクライブヘッドの先端に保持し、
   テーブル上の脆性材料基板に対して降下させ、前記スクライビングホイールを前記脆性材料基板の表面に前記脆性材料基板に関する情報に対応して選択されたスクライブ荷重で押圧した状態で前記スクライブヘッド及び脆性材料基板を相対的に移動させ、
   前記脆性材料基板に裏面に達する垂直クラックを伴うスクライブラインを形成することによって分断する脆性材料基板の分断方法。
2. 前記脆性材料基板に関する情報が脆性材料基板の厚さである請求項１記載の脆性材料基板の分断方法。
3. 前記脆性材料基板に関する情報が脆性材料基板の種類及び厚さである請求項１記載の脆性材料基板の分断方法。
4. 前記脆性材料基板が無アルカリガラス基板である請求項１〜３のいずれか記載の脆性材料基板の分断方法。
5. 前記選択されたスクライビングホイールは、脆性材料基板の厚さが厚くなるに従って刃先角度を大きくし、軸芯方向に向けた溝の深さを大きくした請求項１〜３のいずれか記載の脆性材料基板の分断方法。
6. 前記スクライブ荷重は、前記脆性材料基板の厚さが厚くなるに従ってスクライブ荷重を大きくした請求項１〜３のいずれか記載の脆性材料基板の分断方法。

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