TWI426059B - Method for disassembling brittle material substrates - Google Patents

Description

脆性材料基板之斷開方法

本發明係關於用於沿著形成於脆性材料基板上之劃線進行分斷之斷開方法。此處所謂之脆性材料基板包含玻璃、陶瓷(低溫煅燒陶瓷及高溫煅燒陶瓷)、矽等之半導體材料、藍寶石等。又，所要分斷之基板之形態不僅為單板，亦包含貼合2片基板之貼合基板。

圖8係顯示從先前以來所進行之使用斷開桿分斷面板製品等之形成有功能膜之玻璃基板之方法之一例的圖。首先，將基板G載置於劃線裝置之工作台上，使用切割刀輪W沿著第一面之分斷預定線形成劃線S(圖8(a))。其次，將基板G載置於斷開裝置之彈性工作台上，從與第一面為相反側之第二面沿著劃線S之正背面抵住斷開桿F而施加斷開負荷，藉此左右對稱地施加彎折力矩而斷開(圖8(b))(參照專利文獻1)。

以斷開桿進行分斷之情形，由於係以較大之負荷將1條劃線S一舉分斷，故對基板施加之負荷增大，分斷面容易被破壞，且容易變得難以強化端面強度。

又，作為從先前以來所進行之玻璃基板之其他分斷方法，亦有使用斷開輥之方法。例如如圖9所示，已有在分斷貼合有2片基板G1、G2之單元基板之際，預先於單元基板之兩側之外側面(第一面及第二面)形成劃線S1、S2，並沿著劃線S1、S2壓接輥64而施加斷開負荷之方法。輥64係使用形成有槽63之輥64，以免直接接觸到劃線S1、S2。因此，輥64係大致均等地按壓劃線S1、S2之左右兩側(參照專利文獻2)。在輥斷開中，由於係從劃線之一端側向另一端側依序按壓基板，並對應於按壓部位之移動使龜裂伸展，故可以較使用斷開桿之情形小之負荷分斷基板，且對基板施加之負荷亦較斷開桿為小。

如此，無論是單板還是貼合基板，在分斷基板時均在第一步驟中形成劃線，在第二步驟中進行斷開。

再者，第一步驟之劃刻一般係進行藉由滾動刀輪而形成劃線之機械劃刻，或利用雷射照射之加熱與其後之冷卻所產生之應力差而形成劃線之雷射劃刻等。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本特開2004-131341號公報

[專利文獻2]國際公開WO2006/129563號公報

近年來，為使平面面板用之玻璃基板輕量化，基板材料之薄板化、硬質化正逐步發展。因此，在劃線形成後將基板斷開之際，因基板之硬質化之影響會使得分斷面容易被破壞並產生碎屑，而難以獲得期望之端面強度。又，即使是普通之玻璃基板，在其板厚較厚(例如1 mm以上)之情形時，於斷開之際必須以較大之負荷壓抵住斷開桿，故仍舊容易產生碎屑。

因此，本發明之其目的在於提供一種使用輥斷開之斷開方法，且能夠使端面強度較以往更強之斷開方法。

為解決上述問題，本發明講述一種如下所示之技術手段。即，本發明之脆性材料基板之斷開方法係包含於脆性材料基板上形成劃線之步驟，與沿著劃線斷開之斷開步驟者，且在斷開步驟中，使斷開輥在劃線附近沿著在單側與劃線隔開之位置滾動並壓接，藉此對載置於工作台上之脆性材料基板施加負荷。

此處，形成劃線之步驟可為壓接切割刀輪之機械劃刻，亦可為利用雷射照射之熱應力之雷射劃刻。

根據本發明，在劃刻步驟中，不僅對劃線之左右兩側均等地施加斷開輥所賦予之斷開負荷，亦在劃線之附近僅對劃線之單側施加斷開負荷，而以彎折的方式進行斷開。

如此獲得之分斷面反而能夠使端面強度優於以往左右均等地施加負荷進行分斷之分斷面。

其理由之一可推論是由於在斷開輥滾動之際對基板之分斷面施加之振動之影響變小，再者，因斷開輥之邊端與劃線於水平方向上隔開，故即使是施加相同之負荷之情形，基板之撓曲量仍較先前般從劃線正上方施加負荷之情形增大，因此，可以低負荷產生與先前方法同等之撓曲變形。

再者，過去認為若使施加負荷之位置與劃線隔開，於劃刻時施加負荷之位置會與劃線偏離而偏向一側，使得分斷面非垂直而成為傾斜(因而對劃線之正上方施加負荷以使分斷面成為垂直)，然而實際上就分斷之結果發現，要獲得幾乎垂直之分斷面並不成問題。

在上述發明中，從斷開輥之壓接面端至劃線之距離較佳為0.5 mm以上2 mm以下。

藉由使從斷開輥之壓接面端至劃線之距離落在上述範圍內，可以較先前低之負荷及進行分斷，並且可強化端面強度。

在上述發明中，在斷開步驟中亦可使用含有彈性體層之工作台。

藉此，在施加斷開負荷時，由於可使基板之撓曲量增大，從而可以較使用無彈性體層之工作台之情形更低之負荷進行分斷，並且可使對分斷面所賦予之負荷變小，故可進一步強化端面強度。

上述發明中亦可為，當脆性材料於劃線之單側形成有製品區域、而於劃線之另一方之單側形成有端材區域之情形時，使斷開輥在端材區域側滾動。

藉由在端材區域側進行斷開輥之滾動，可減少因斷開輥之滾動而產生之壓接力導致之製品不良之情形發生。

以下基於圖式，詳細說明本發明之斷開方法之詳細情況。

(斷開裝置)

圖1係顯示實施本發明之斷開方法之時所使用之斷開裝置10的整體構成圖。於基台11上設置有載置基板G之工作台12。工作台12具備於Y方向移動之Y軸驅動機構13，與安裝於工作台12之下方且旋轉工作台12之工作台旋轉機構14。於工作台12之上面鋪設有橡膠12a，以便於從上對基板G施加負荷時使基板容易撓曲。

Y軸驅動機構13包含經由工作台旋轉機構14支撐工作台12之Y載物台15；使Y載物台15於Y方向驅動之線性馬達16；及引導Y方向之運動之線性滑軌17。

工作台旋轉機構14係安裝於Y載物台15上，可藉由馬達(未圖示)於水平面內使工作台12旋轉。

又，於基台11上設置有X載物台21及用於使其於X方向移動之X軸驅動機構22。X軸驅動機構22包含以橫跨工作台12的方式配置之橋接導軌24，與支持其之支柱23。橋接導軌24具備使X載物台21於X方向驅動之線性馬達(未圖示)，與引導X方向之運動之線性滑軌25。

其次，說明X載物台21。圖2係顯示X載物台21之構成之圖。再者，在圖1中雖顯示安裝有覆蓋X載物台21之外側之外罩的狀態，但在圖2中顯示將外罩拆卸而可看到內部機構之情形。

於X載物台21中設置有由線性滑軌25引導之底板31，而於底板31上設置有用於使輥32於Z方向移動之Z軸驅動機構33。

Z軸驅動機構33包含：Z載物台34；使Z載物台34於Z方向驅動之滾珠螺桿機構35；及引導Z載物台34之Z方向之運動之線性滑軌36。

於Z載物台34上安裝有將輥32按壓於基板G時之加壓機構的負荷施加汽缸37，而於負荷施加汽缸37之連桿37a上經由振動致動器38而安裝有輥頭40。具體而言，負荷施加汽缸37可使用氣缸、伺服馬達、音圈馬達等。

振動致動器38內藏有超磁歪元件，且用於因應需要而賦予振動者，其作為選用配備而安裝。藉由使振動致動器38運作，使斷開負荷振動，從而可進行更強之斷開。

負荷施加汽缸37在藉由Z軸驅動機構33調整輥32之高度後，可調整使輥32按壓基板G之負荷。

圖3係支撐輥32且將振動致動器38之振動傳達至輥32之輥頭40之剖面圖。輥頭40具有固定振動致動器38之本體部41；自由旋轉地保持輥32之固持器42；將來自振動致動器38之振動傳達至固持器42之軸43；及引導軸43之運動之滑軌44。於滑軌44與軸43之間配置有鋼珠(未圖示)，從而可使軸43相對於滑軌44平滑地運動。振動致動器38之連桿38a在連結部45處與軸43螺合。軸43之下端從本體部41突出而螺合於固持器。

固持器42之下端係被分成2股，藉由支撐輥32之旋轉軸而自由旋轉地支撐輥32。

圖4係輥32之正視圖及側視圖。輥32成圓柱形狀，且用以穿過支軸之孔61形成於旋轉中心。輥32之具體尺寸可在外徑2 mm~50 mm、厚度0.5 mm~10 mm之範圍內選擇，且作為材質為不易對與基板之接觸面造成損傷，故使用聚縮醛、聚胺基甲酸酯橡膠等之橡膠硬度Hs為20°~90°之材料。

斷開裝置10係以電腦系統(未圖示)予以控制，藉由電腦系統啟動X軸驅動機構22、Y軸驅動機構13、Z軸驅動機構33、工作台旋轉機構14，進行裝置各部之操作。

(斷開方法)

其次，使用圖式說明使用斷開裝置10之斷開方法之一實施形態。一般而言，將基板於XY方向斷開之情形時，採用以下加工順序之任一者：(1)最初進行於X方向與Y方向形成劃線之交叉劃刻，其後，於X方向、Y方向進行斷開；及(2)於X方向形成劃線，其次，進行X方向之斷開，將基板分斷成短條狀後，進行Y方向之劃刻，最後進行Y方向之斷開。此處，為便於說明，就後者即(2)之加工順序中X方向之劃刻步驟及斷開步驟進行說明，然而其後之Y方向之分斷亦是以相同之順序進行斷開。又，(1)之進行交叉劃刻之情形亦是採用與斷開步驟相同之順序。

圖5係形成有成為所要分斷之面板製品P1~P6之區域之玻璃基板M(母板)加工前之平面圖及A-A'剖面圖。再者，圖示時為方便起見，將鄰接之面板製品彼此之間之端材區域描繪成較實際寬度為寬。

玻璃基板M具有貼合基板G1與基板G2之構造，且各面板區域P1~P6含有成為端子T之區域。

圖6係顯示於圖5之玻璃基板M上形成劃線時之狀態之平面圖及B-B'剖面圖。為從玻璃基板M切出面板P1~P6，針對基板G1側，於成為各面板之端邊之位置形成劃線S1~S6。

劃線S1~S6可藉由例如使刀輪沿著各面板之端邊移動而形成。其次，與基板G1相同，亦於基板G2形成劃線S7~S12。此時，劃線S1與劃線S7、劃線S3與劃線S9、劃線S5與劃線S11係以偏移僅端子T之寬度位置的方式形成，以便露出端子T。再者，劃線S2與劃線S8、劃線S4與劃線S10、劃線S6與劃線S12係以對向的方式形成。

圖7係顯示使斷開輥32(參照圖1)壓接於圖6中形成有劃線之玻璃基板M時之狀態的平面圖及C-C'剖面圖。

使輥32依序壓接於形成有劃線S1~S6之基板G1。首先，在對劃線S1進行斷開之情形時，將壓接輥32之位置設為隔著劃線S1而與面板P1側(圖1中S1之右側)相反側之端材區域側(圖1中S1之左側)，使輥32端來到劃線S1之附近與劃線S1相隔僅1 mm之距離之位置B1處。再者，與劃線S1之距離只要為0.5 mm~2 mm左右即可。然後，使輥32平行地壓接於劃線S1並滾動。藉此，對劃線S1施加使其彎折分斷之力。且，由於劃線S1與輥32端之距離相隔1 mm左右(0.5 mm~2 mm)，故會施加較如先前般於劃線S1上壓接時更大之彎折力矩。因此，可以較小之負荷進行分斷，且端面強度亦提高。

其次，進行對劃線S2斷開時之壓接輥32之位置係設為隔著劃線S2而與面板P1側(圖1中S2之左側)相反側之端材區域側(圖1之S2之右側)，使輥32端來到劃線S1之附近與劃線S1相隔僅1 mm之距離之位置B2處。該情形亦同，與劃線S2之距離只要為0.5 mm~2 mm左右即可。

以下，同樣地，亦使輥32端來到在各端材區域側與劃線S3~S6相隔1 mm左右之位置B3~B6處而對劃線S3~S6壓接。

藉此，可將基板G1沿著劃線S1~S6以較先前低之負荷分斷。

其次，對於基板G2之劃線S7~S12亦同樣的，使輥32以低負荷按壓於與面板相反側且分別與劃線相隔1 mm左右之位置B7~B12處。藉此，形成基板G1、G2兩側之端面。由於以此方式可使斷開時所施加之斷開負荷變小，故抑制對端面施加之負荷，於是使得端面強度增強。

又，由於輥32之振動會施加於與劃線隔開之位置，即與面板側遠離之位置，故抑制振動之影響，於是使得端面強度增強。

且，進行X方向之斷開後，其次，對於Y方向亦進行相同之劃刻與斷開，藉此分斷成各面板P1~P6。

在上述實施形態中，雖已就貼合基板G1與G2之基板進行說明，但對於單板構造亦同樣可適用本發明。

[產業上之可利用性]

本發明之斷開方法可使用於將包含玻璃等之脆性材料之基板沿著劃線進行斷開之際。

10．．．斷開裝置

12．．．工作台

13．．．Y軸驅動機構

14．．．工作台旋轉機構

21．．．X載物台

22．．．X軸驅動機構

32．．．輥

33．．．Z軸驅動機構

37．．．負荷施加汽缸

38．．．振動致動器

40．．．輥頭

43．．．軸

44．．．滑軌

G．．．基板

S．．．劃線

圖1係顯示用於實施本發明之一實施形態之斷開方法之斷開裝置的整體構成圖。

圖2係顯示圖1之X載物台21之構成之圖。

圖3係圖2之輥頭40之剖面圖。

圖4(a)、(b)係顯示圖1之斷開輥之輥部分之構成圖。

圖5(a)、(b)係顯示分斷對象之玻璃基板之一側之圖。

圖6(a)、(b)係顯示於圖5之基板形成劃線時之狀態之圖。

圖7(a)、(b)係顯示劃刻圖6之基板時之狀態之圖。

圖8(a)、(b)係顯示以斷開輥分斷玻璃基板之先前方法之一例之圖。

圖9(a)、(b)係顯示以斷開輥分斷玻璃基板之先前方法之一例之圖。

32．．．輥

G1、G2．．．基板

S1~S12．．．劃線

Claims (4)

1. 一種脆性材料基板之斷開方法，其特徵為，其係包含於脆性材料基板上形成劃線之步驟，與沿著上述劃線斷開之斷開步驟者，且在斷開步驟中，使斷開輥在上述劃線附近沿著在單側與劃線隔開之位置滾動並壓接，藉此對載置於工作台上之脆性材料基板施加負荷。
2. 如請求項1之脆性材料基板之斷開方法，其中斷開輥之壓接面與劃線之距離為0.5mm以上2mm以下。
3. 如請求項1或2之脆性材料基板之斷開方法，其在上述斷開步驟中使用含有彈性體層之工作台。
4. 如請求項1之脆性材料基板之斷開方法，其在上述脆性材料於劃線之單側形成有製品區域、而於劃線之另一方之單側形成有端材區域之情形時，使斷開輥在端材區域側滾動。