JP2019038238A - ブレイク装置 - Google Patents

Abstract

【課題】脆性材料基板の分断時に、分断端面どうしが互いに干渉することを阻止し、欠けがなくきれいに分断できるようにする。【解決手段】スクライブラインＳを形成した脆性材料基板に対し、スクライブラインＳに向かってブレイクバーを押しつけることにより、脆性材料基板１１をスクライブラインＳに沿って分断する。ブレイクバーは長尺の部材で形成され、断面Ｔ字状のブレイクバー本体２１と、ブレイクバー本体の下方の左右に互いに対をなすように弾性的に取り付けられた左右のサイドバー２２，２３を有している。左右のサイドバー２２，２３はブレイクバーの下降につれてスクライブラインから遠ざかる方向に移動させる移動機構を有している。【選択図】図８

Description

本発明は、スクライブラインが形成された基板を当該スクライブラインに沿って分断するブレイク装置に関する。

ガラス等の脆性材料基板を分断する加工では、例えば特許文献１や特許文献２に開示されているように、スクライビングホイール等の溝加工用ツールを用いて基板表面にスクライブラインを形成していた。その後に、スクライブラインが形成された面を下向きとして、基板の上方からスクライブラインに沿って長く延びるブレイクバーを下降させて押圧し、脆性材料基板をクッションシート上で僅かにＶ字状に撓ませることにより、スクライブラインからクラックを深さ方向に浸透させ、スクライブラインに沿ってブレイクするようにしていた。

又特許文献３には、このようなブレイク装置のブレイクバーの左右に弾性体から成るスカート部を設け、ブレイクする際にスカート片により脆性材料基板のスクライブラインを中心として左右に引き離すようにしたブレイク装置が提案されている。

特許第３７８７４８９号公報 特開平１０−３３０１２５号公報 特開平２０１２−２１８２４７号公報

従来のブレイク装置によれば、ブレイクバーによって脆性材料基板がＶ字状に撓んで分断されたときに、左右の基板の隣接する上端縁部分が互いに押し合うように干渉して小さな欠けなどの傷がつくことがあった。このような欠けが生じると、たとえ微少な欠けであってもそこからブレイク後の基板の表面にひび割れなどを引き起し、不良品が発生する可能性があるという問題点があった。また欠けで生じた微小片がクッションシートに残ると、次回のブレイクの際に、脆性材料基板を傷つける恐れがあった。又ブレイクバーにより基板のスクライブラインの真上を押圧し、基板をＶ字形になるように変形してブレイクしているため、貼り合わせ基板の両面を同時にブレイクすることができなかった。

ブレイクの対象となる脆性材料基板が貼り合わせ基板であって、格子状の多数の機能領域が形成されその間にシール材が形成されている場合がある。このような基板を機能領域毎にシール領域の部分でブレイクする場合には、シール材の部分に亀裂が十分浸透せず、分断が難しくなるという問題点があった。

又特許文献３のブレイク装置ではスカート部によって脆性材料基板を引き離しているが、引き離す間隔を確実に制御することができないという問題点があった。

本発明は、分断した際に分断端面どうしが互いに干渉せず、欠けのないきれいな分断端面を得ることのできるブレイク装置を提供することを目的とする。

この課題を解決するために、本発明のブレイク装置は、スクライブラインが形成された脆性材料基板を支持する基板支持手段と、前記基板支持手段の上部に上下動自在に保持され、断面がＴ字形に形成され下面に先端押圧部を有するブレイクバー本体と、断面がＴ字状の前記ブレイクバー本体の下面の両側に弾性的に保持され、下面に摩擦部材を有し、ブレイクバー本体に対して平行状態を保ちつつ所定範囲で上下方向及び前記ブレイクバー本体から離れる方向に移動自在のサイドバーと、前記脆性材料基板の押圧時に前記サイドバーの少なくとも一方を基板のスクライブラインから遠ざかる方向に移動させる移動機構と、を具備するものである。

ここで前記移動機構は、前記ブレイクバー本体の側面に設けた押し広げ部材と、前記サイドバーの前記ブレイクバーの側面に対向する面に配置され、前記ブレイクバー本体及び前記押し広げ部材の斜面に接するローラと、を具備するようにしてもよい。

ここで前記移動機構は、前記サイドバーの側面に設けた押し広げ部材と、前記ブレイクバーの前記サイドバーの側面に対向する面に配置され、前記押し広げ部材の斜面に接するローラと、を具備するようにしてもよい。

ここで前記一対のサイドバーを弾性的に連結する弾性連結手段を更に有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、ブレイクバーを押し下げて摩擦部材によりスクライブラインを中心として両側に押し広げることにより脆性材料基板はスクライブラインから左右に分断される。このとき左右の分断端面が引き離されるため、分断端面どうしが互いに干渉することがなく、欠けのないきれいな分断面を得ることができるという効果がある。分断の際に分断断面を引き離す間隔は押し広げ部材の形状によって所望の値にすることができる。

図１は本発明の実施の形態によるブレイク装置の一例を示す斜視図である。 図２は本実施の形態によるブレイクバーを示す斜視図である。 図３は本実施の形態によるブレイクバーのトップバーを反転させた斜視図である。 図４は本実施の形態及び変形例によるトップバーの断面図である。 図５は本実施の形態による一対のサイドバーとその連結部材を示す斜視図である。 図６は本実施の形態のブレイク装置によるブレイクの過程を示す断面図（その１）である。 図７は本実施の形態のブレイク装置によるブレイクの過程を示す断面図（その２）である。 図８は本実施の形態のブレイク装置によるブレイクの過程を示す断面図（その３）である。 図９は本実施の形態のブレイク装置によるブレイクの過程を示す断面図（その４）である。 図１０は本実施の形態のブレイク装置によるブレイクの過程を示す断面図（その５）である。 図１１は本発明の他の実施の形態によるトップバーとサイドバーを示す断面図である。

次に本発明の実施の形態によるブレイク装置について詳細に説明する。図１は本実施の形態のブレイク装置の一例を示す斜視図であり、図２はブレイクバー全体の斜視図である。ブレイク装置１０は、分断すべき脆性材料基板１１（例えば貼り合わせ基板）を載置するテーブル１２を備えている。このテーブル１２は、水平なレール１３ａ，１３ｂに沿ってＹ方向に移動できるようになっており、モータ１４によって回転するネジ軸１５により駆動される。又テーブル１２は、モータを内蔵する駆動部１６により水平面内で回動できるようになっている。尚テーブル１２とその移動及び回転機構は脆性材料基板１１を支持する基板支持手段を構成している。

本実施の形態によるブレイク装置は、テーブル１２の両側の支持柱１７ａ，１７ｂとＸ方向に延びる横桟１７ｃ，１７ｄとを備えたブリッジ１７が、テーブル１２上を跨ぐようにして設けられている。この横桟１７ｃの中央にモータ１８が設けられている。モータ１８の回転力は垂直の一対のシャフト１９に伝えられ、シャフト１９によってブレイクバー２０がテーブル１２に対して平行状態を保ったまま上下に昇降可能となるように構成されている。

ブレイクバー２０は、図２に示すように、ブレイクの対象となる脆性材料基板１１の寸法に合わせて水平方向に長く延びる長尺の部材である。ブレイクバー２０は、断面Ｔ字形のブレイクバー本体２１と、ブレイクバー本体２１の左右下方に設けられた一対のサイドバー２２，２３を有している。ブレイクバー本体２１は、上部の細長い平板状部材であるトップバー２１ａと、トップバーの中央部から下方に向けて垂直に張り出すセンターバー２１ｂとから成り立っている。

次にブレイクバー本体２１について詳細に説明する。図３はブレイクバー本体２１の上下を逆転させた状態を示す斜視図、図４（ａ）はブレイクバー本体２１の断面図である。図３に示すようにセンターバー２１ｂの右側面にはブレイクバー本体の端部から一定間隔離れた位置に一対の押し広げ部材２４ａ，２４ｂが設けられている。この押し広げ部材は図４に断面を示すように三角柱状の部材であり、その斜面は図示のように下側から上向きになるにつれて右側方に広がるように構成されている。又センターバー２１ｂの押し広げ部材２４ａ，２４ｂと対応する左側面にも、押し広げ部材２４ａ，２４ｂと対称な形状の押し広げ部材２５ａ，２５ｂが設けられている。

トップバー２１ａの下面右側には図３，図４（ａ）に示すように円形の窪み２６ａ，２６ｂが設けられる。又センターバー２１ｂを挟んで左側の下面には、図４（ａ）に示すように窪み２７ａ，２７ｂが設けられている。又図３に示すようにセンターバー２１ｂの下面には長手方向と直交する一対の溝２８ａ，２８ｂが設けられている。

更にセンターバー２１ｂの下面には、下向き方向の先端に脆性材料基板１１を押圧するための先端押圧部２９が取付けられている。先端押圧部２９は、スクライブラインＳに沿って効率的に押圧力を伝達することができるように、三角柱状にして下端を鋭突とし、稜線が形成されるようにしてある。尚、効率的に押圧力を伝達できる形状であれば三角柱状には限定されず、例えば半円柱状のものであってもよい。

次にサイドバー２２，２３とその連結部材について図５を用いて説明する。サイドバー２２，２３はセンターバー２１ｂを中央に挟んで互いに対をなすようにして設けられたブレイクバー本体２１と同一の長さの角柱状の部材である。サイドバー２２の上面には、トップバー２１ａの下向きに設けられた円形の窪み２６ａ，２６ｂに対応する位置に２箇所の円形の窪み３１ａ，３１ｂが設けられる。サイドバー２３の上面にもトップバー２１ａの下向きに設けられた円形の窪み２７ａ，２７ｂに対応する位置に２箇所の円形の窪み３２ａ，３２ｂが設けられる。そして窪み２６ａと３１ａ、窪み２６ｂと３１ｂには、これらを貫くように２つのコイルバネ３３ａ，３３ｂが埋め込まれる。同様に窪み２７ａと３２ａ、窪み２７ｂと３２ｂにはこれらを貫くように２つのコイルバネ３４ａ，３４ｂが埋め込まれる。

又サイドバー２２の左側側面には一対のローラ３５ａ，３５ｂが埋設されている。ローラ３５ａ，３５ｂは自由に回転でき、一部が左側面より突出するように形成されている。サイドバー２３の右側側面にも同様に一対のローラ３６ａ，３６ｂが埋設されている。ローラ３６ａ，３６ｂは自由に回転でき、一部が右側面より突出するように形成されている。更にサイドバー２２，２３の下面にはサイドバーで基板を押圧したときに摩擦力を与えるための摩擦板３７，３８が張り付けられている。

更に左右のサイドバー２２，２３は、ローラ３５ａ．３５ｂの外側の左側面に円形の窪み３９ａ，３９ｂが設けられ、夫々対応する位置に同様にしてサイドバー２３にも対応する右側面に窪みが設けられている。これらの窪みにはセンターバー２１ｂの下面に形成された溝２８ａ，２８ｂに収納されるように張架されたコイルバネ４１ａ，４１ｂによって連結されている。通常はコイルバネ４１ａ，４１ｂによりローラ３５ａ，３５ｂ，３６ａ，３６ｂがセンターバー２１ｂの左右側壁に接触し、サイドバー２２，２３の左右方向の位置が規定されている。これらのコイルバネ３３ａ，３３ｂ，３４ａ，３４ｂ，４１ａ，４１ｂはブレイクバー本体２１に対して一対のサイドバー２２，２３を弾性的に支持し、上下及び左右に移動できるようにした弾性連結部材である。

ここで押し広げ部材２４ａ，２４ｂ，２５ａ，２５ｂとローラ３５ａ，３５ｂ，３６ａ，３６ｂとは、ブレイクバー２０の降下に伴ってサイドバー２２，２３を左右に押し広げるように移動させる移動機構を構成している。

尚図１に示すように、横桟１７ｄに脆性材料基板１１の位置を検出するためのカメラ５１と、カメラ５１で撮影された画像を表示するモニタ５２とが取り付けられている。カメラ５１は、テーブル１２上の脆性材料基板１１の隅部表面に設けられた位置特定用のアライメントマークを撮像することにより、脆性材料基板１１の位置を検出する。アライメントマークが基準設定位置にあればブレイク作業を開始する。

次に、このブレイク装置の動作について図６〜図１０を用いて説明する。脆性材料基板１１は貼り合わせ基板とし、前段のスクライブ工程で２枚の基板の両面にスクライブラインＳが形成されているものとする。そして図１に示すように、このスクライブラインＳがブレイクバー２０の長さ方向に平行となるようにテーブル１２上に載置する。次いで、テーブル１１を移動させて脆性材料基板１１の分断すべきスクライブラインＳがセンターバー２１ｂの先端押圧部２９の真下になるように位置決めする。このとき図６に示すようにサイドバー２２，２３に取付けられたローラ３５ａ，３５ｂ，３６ａ，３６ｂがセンターバー２１ｂの側壁に接触している。

続いて図７に示すようにブレイクバー２０を降下させると、最初に左右のサイドバー２２，２３の摩擦板３７，３８がスクライブラインＳを挟んで脆性材料基板１１の左右両脇部分に接触する。更にブレイクバー２０を降下させると、図８に示すようにサイドバー２２，２３のコイルバネ３３ａ，３３ｂ，３４ａ，３４ｂが収縮し、脆性材料基板に１１を矢印のように下向き方向に押圧する。更にブレイクバー２０が下降すると、図９に示すようにローラ３５ａ，３５ｂ，３６ａ，３６ｂが押し広げ部材２４ａ，２４ｂ，２５ａ，２５ｂに夫々接触し、サイドバー２２を右下方に、サイドバー２３を左下方に変位させる。このときサイドバー２２，２３の下面に摩擦板３７，３８が設けられているため、矢印に示すように下方及び左右への変位による力が、脆性材料基板１１のスクライブラインＳを中心として左右に分離させる方向に作用する。この状態でブレイクバー２０をさらに降下させると、図１０に示すようにサイドバー２２，２３の摩擦部材が脆性材料基板１１を左右に押し広げると共にセンターバー２１ｂの先端押圧部２９が脆性材料基板１１のスクライブラインＳを押圧し、脆性材料基板１１のスクライブラインＳにクラックが生じて深さ方向に浸透し、スクライブラインＳから脆性材料基板１１がブレイクされる。この分断の際、脆性材料基板１１はスクライブラインＳから離れる方向に力（与圧）を受けているので、分断と同時に脆性材料基板１１の隣接する左右の分断端面が引き離され、端面どうしが互いに接触するなどの干渉が生じることがない。これにより、欠け等の傷の発生がなくなり、端面強度の優れた分断面を得ることができる。

サイドバー２２，２３の左右への変位によって生じる左右への引き離す力は、押し広げ部材２４ａ，２４ｂ，２５ａ，２５ｂの形状によって定められる。従って、図４（ｂ）に示すように押し広げ部材の傾斜角度が垂直に近づくほど変位量が小さくなるなど傾斜角度を選択することでサイドバー２２，２３の左右への変位量を任意に変化させることができる。又押し広げ部材は三角柱状に限らず図４（ｃ）に示すように円弧状に構成するようにしてもよい。

この実施の形態では押し広げ部材２４ａ，２４ｂ，２５ａ，２５ｂをセンターバー２１ｂの左右側壁に設け、これに対応する位置にあるサイドバー２２，２３にローラ３５ａ，３５ｂ，３６ａ，３６ｂを設けて移動機構としているが、図１１に示すようにセンターバー２１ｂの左右側壁にローラ６１ａ，６１ｂ，６２ａ，６２ｂを設け、これと接触するサイドバー２２，２３の側壁に押し広げ部材６３ａ，６３ｂ，６４ａ，６４ｂを設けておくようにしてもよい。この場合には押し広げ部材６３ａ，６３ｂ，６４ａ，６４ｂは上になるほど側方への突出量が小さく、下になればより大きくなるように構成する必要がある。

又この実施の形態は貼り合わせ基板のブレイクについて説明しているが、単板の基板であってもブレイクすることができることはいうまでもない。

又押し広げ部材やローラはブレイクバー２０の下降によりサイドバー２２，２３がセンターバー２１ｂより左右に離れる方向に変化すればよいので、少なくとも２箇所に並行して取り付けたものであればよく、３箇所以上であってもよい。

又この実施の形態では図１に示すようにブレイク装置のテーブル上に基板を配置し、ブレイクバーを昇降させるようにしているが、ベルトコンベア上を移動する基板を分断するブレイク装置に適用することもできる。この場合にはベルトコンベア上にブリッジ１７を設けるようにすればよく、ベルトコンベアが基板支持手段となる。

更にこの実施の形態では一対のサイドバーを夫々センターバーに対して左右に押し広げるようにしているが、一方のサイドバーは上下動のみとし、他方のサイドバーのみを上下動及び側方に変位させるようにしてもよい。又一対のサイドバーの下面に摩擦板を設けているが、必ずしも板状のものに限らず、摩擦機能を有する摩擦手段であれば足りる。

本発明は、ガラス基板、半導体基板、薄膜太陽電池の基板等の脆性材料をスクライブラインに沿ってブレイクするブレイク装置に適用することができる。

１０ ブレイク装置
１１ 脆性材料基板
１２ テーブル
１３ａ，１３ｂ レール
１４，１８ モータ
１７ ブリッジ
１９ シャフト
２０ ブレイクバー
２１ ブレイクバー本体
２１ａ トップバー
２１ｂ センターバー
２２，２３ サイドバー
２４ａ，２４ｂ，２５ａ，２５ｂ 押し広げ部材
２６ａ，２６ｂ，２７ａ，２７ｂ，３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂ，３９ａ，３９ｂ 窪み
２９ 先端押圧部
３３ａ，３３ｂ，３４ａ，３４ｂ，４１ａ，４１ｂ コイルバネ
３５ａ，３５ｂ，３６ａ，３６ｂ ローラ
３７，３８ 摩擦板

Claims (4)

1. スクライブラインが形成された脆性材料基板を支持する基板支持手段と、
   前記基板支持手段の上部に上下動自在に保持され、断面がＴ字形に形成され下面に先端押圧部を有するブレイクバー本体と、
   断面がＴ字状の前記ブレイクバー本体の下面の両側に弾性的に保持され、下面に摩擦部材を有し、ブレイクバー本体に対して平行状態を保ちつつ所定範囲で上下方向及び前記ブレイクバー本体から離れる方向に移動自在のサイドバーと、
   前記脆性材料基板の押圧時に前記サイドバーの少なくとも一方を基板のスクライブラインから遠ざかる方向に移動させる移動機構と、を具備するブレイク装置。
2. 前記移動機構は、
   前記ブレイクバー本体の側面に設けた押し広げ部材と、
   前記サイドバーの前記ブレイクバーの側面に対向する面に配置され、前記ブレイクバー本体及び前記押し広げ部材の斜面に接するローラと、を具備する請求項１記載のブレイク装置。
3. 前記移動機構は、
   前記サイドバーの側面に設けた押し広げ部材と、
   前記ブレイクバーの前記サイドバーの側面に対向する面に配置され、前記押し広げ部材の斜面に接するローラと、を具備する請求項１記載のブレイク装置。
4. 前記一対のサイドバーを弾性的に連結する弾性連結手段を更に有する請求項１〜３のいずれか１項記載のブレイク装置。