專利名稱：折斷裝置及折斷方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于進行形成有劃線的脆性材料基板的分斷的折斷裝置、折斷方法。在 此所謂脆性材料基板包含玻璃、陶瓷(低溫?zé)商沾杉案邷責(zé)商沾?、硅等半導(dǎo)體材料、 藍寶石等。此外，被分斷的基板的形態(tài)不止單板，也包含貼合兩片基板的貼合基板。
背景技術(shù)：
圖10是顯示從以前一直被進行的玻璃基板的分斷方法的一例之圖。首先，將基板 載置于劃線裝置的平臺上，使用刀輪沿第一面的分斷預(yù)定線形成劃線S(圖10(a))。接著， 將基板載置于折斷裝置的橡膠制平臺上，通過從與第一面相反側(cè)的第二面沿劃線S的正背 面將折斷棒抵接并施加折斷荷重來施加沖擊或彎曲力矩以進行折斷(圖10(b))。在第一步驟的劃線，一般是進行通過轉(zhuǎn)動刀輪形成劃線的機械式劃線或利用雷射 照射導(dǎo)致的加熱與其后的冷卻導(dǎo)致的應(yīng)力差形成劃線的雷射劃線。另一方面，在第二步驟的折斷，是通過沿被形成的劃線壓抵折斷棒或使?jié)L輪轉(zhuǎn)動 來給予沖擊或彎曲力矩以進行折斷。近年來，就平板面板用玻璃基板而言，為進行基板的輕量化，基板材料的薄板化、 硬質(zhì)化皆在進行中步。因此，于劃線形成后將基板折斷之際，因基板薄板化的影響而使分斷 面易受破壞，而易產(chǎn)生碎屑。此外，即使為普通的玻璃基板，在板厚較厚的場合(例如Imm 以上)，于折斷之際必須以大荷重壓抵折斷棒，還是容易產(chǎn)生碎屑。一般為了進行不產(chǎn)生碎屑的加工質(zhì)量較高的分斷加工，于折斷之際使沿劃線的對 折斷棒等施加的折斷荷重盡可能小來進行分斷較理想。因此，于劃線步驟中，必須先使形成 劃線的垂直裂痕深入伸展。截至目前，已提出數(shù)個使劃線深入伸展的劃線方法。一個是在機械式劃線使用的刀輪，使用沿其圓周棱線交互形成有槽與突起、可使 垂直裂痕深入伸展的高滲透性的帶槽刀輪，以將突起壓入基板來形成深裂痕的方法(參照 專利文獻1)。另外，也揭示了一種通過以振動致動器對安裝有上述帶槽刀輪的劃線頭于上下方 向給予振動同時使刀輪轉(zhuǎn)動，以使裂痕深入滲透的方法(參照專利文獻2)。此外，做為其它方法，也揭示了一種不在劃線加工之際使裂痕深入滲透，而是通過 在形成劃線(裂痕)后的折斷步驟之際從與形成有劃線的側(cè)相反側(cè)的玻璃面沿劃線施加超 音波能量，使裂痕沿劃線傳播的做法(參照專利文獻3)。在此方法的場合，也已揭示劃線深 度不夠時(基板板厚的5%程度)，裂痕無法傳播的問題。專利文獻1 日本專利第3074143號公報；專利文獻2 國際公開W02008/U9943號公報；專利文獻3 日本特表2008-540169號公報。
發(fā)明內(nèi)容
[發(fā)明欲解決的課題]在玻璃基板等，今后會更加被要求高加工質(zhì)量的分斷加工。于專利文獻1記載 的以帶槽刀輪劃線的方法或于專利文獻2記載的以對帶槽刀輪給予振動同時劃線的方法 由于可形成比以通常的刀輪劃線深的裂痕，故為了減少于其后的折斷之際施加的荷重為有 效，但若于折斷步驟中也可再使折斷荷重減少則更理想。在于專利文獻3記載的施加超音波能量的折斷方法若裂痕未形成足夠深則裂痕 無法傳播，無法折斷。針對上述問題，本發(fā)明以提供通過改良折斷步驟，可以比目前為止小的折斷荷重 形成更深的裂痕的折斷裝置、折斷方法為目的。[解決課題的手段]為了解決上述課題，在本發(fā)明是采用如下的技術(shù)手段。即，本發(fā)明的折斷裝置，具 備載置脆性材料基板的平臺；將使面接觸前述基板的滾輪支持為可自由旋轉(zhuǎn)且具備在使 前述滾輪壓接于前述基板的狀態(tài)下于壓接方向給予振動的振動致動器的滾輪頭；使前述滾 輪頭沿基板面相對移動的移動機構(gòu)。此外，本發(fā)明的折斷方法，是通過對于第一面形成有劃線的脆性材料基板沿位于 相當(dāng)于第一面的背面?zhèn)鹊牡诙娴那笆鰟澗€的正背面的壓接預(yù)定線將滾輪以壓接狀態(tài)相 對移動，沿第一面的劃線將前述基板分斷，其特征在于前述滾輪是于壓接方向給予振動并 使壓接移動。[發(fā)明的效果]根據(jù)本發(fā)明的折斷裝置，于平臺上載置脆性材料基板。此時，是載置為形成有劃線 的基板的第一面接觸平臺面。之后，對基板的第一面的背面?zhèn)燃吹诙嫜匚挥谇笆鰟澗€的 正背面的壓接預(yù)定線將滾輪以所望的荷重壓接同時相對移動。此時，是于壓接方向(即基 板的厚度方向)施加振動并使?jié)L輪移動。借此，比起不對滾輪給予振動而使移動時，即使折 斷荷重較小，也因振動的影響而裂痕可深入伸展，折斷較容易。即使于基板的板厚較厚的場 合不給予大荷重便無法折斷的場合，通過給予振動也可以比目前為止小的荷重折斷。


圖1是顯示本發(fā)明的一實施形態(tài)的折斷裝置的全體構(gòu)成之圖。圖2是顯示X載臺的構(gòu)成之圖。圖3是滾輪頭的剖面圖。圖4是滾輪頭的其它實施形態(tài)的剖面圖。圖5是振動致動器的剖面圖。圖6是滾輪的前視圖。圖7是滾輪的側(cè)視圖。圖8是顯示于貼合基板的折斷之際使用的滾輪之圖。圖9是貼合基板用的滾輪的前視圖。圖10是顯示從以前一直被進行的一般的玻璃基板的分斷方法之圖。主要元件符號說明
10折斷裝置12平臺13Y軸驅(qū)動機構(gòu)14平臺旋轉(zhuǎn)機構(gòu)22X軸驅(qū)動機構(gòu)32滾輪33Z軸驅(qū)動機構(gòu)37荷重施加汽缸38振動致動器40滾輪頭43軸44導(dǎo)引51超磁致伸縮組件S劃線G基板。
具體實施例方式以下，基于圖面詳細說明本發(fā)明的折斷裝置及本發(fā)明的折斷方法的詳細。圖1是顯示本發(fā)明的折斷裝置10的全體構(gòu)成之圖。于基座11上設(shè)有載置基板G 的平臺12。平臺12具備于Y方向移動的Y軸驅(qū)動機構(gòu)13、安裝于平臺12的下方并旋轉(zhuǎn)平 臺12的平臺旋轉(zhuǎn)機構(gòu)14。于平臺12的上面鋪有橡膠12a，以使從上方對基板G施加荷重 時基板容易彎曲。Y軸驅(qū)動機構(gòu)13是由透過平臺旋轉(zhuǎn)機構(gòu)14支持平臺12的Y載臺15、使Y載臺15 于Y方向驅(qū)動的線性馬達16、導(dǎo)引Y方向的運動的線性導(dǎo)引17構(gòu)成。平臺旋轉(zhuǎn)機構(gòu)14是安裝于Y載臺15上，以使平臺12可通過馬達(不圖示)在水 平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)。此外，于基座11之上設(shè)有X載臺21及使該X載臺21于X方向移動的X軸驅(qū)動機 構(gòu)22。X軸驅(qū)動機構(gòu)22是由配置為跨平臺12的橋?qū)б齅與支持該橋?qū)б齅的支柱23 構(gòu)成。橋?qū)б齅具備于X方向驅(qū)動X載臺21的線性馬達(不圖標(biāo))、導(dǎo)引X方向的運動的 線性導(dǎo)引25。其次，針對X載臺21說明。圖2是顯示X載臺21的構(gòu)成之圖。另外，在圖1雖是顯 示安裝有覆蓋X載臺21的外側(cè)的外罩的狀態(tài)，但在圖2是顯示卸除外罩以使內(nèi)部機構(gòu)可見。于X載臺21設(shè)有受線性導(dǎo)引25導(dǎo)引的基座板31，于基座板31上設(shè)有使?jié)L輪32 于Z方向移動的Z軸驅(qū)動機構(gòu)33。Z軸驅(qū)動機構(gòu)33是由Z載臺34、使Z載臺34于Z方向驅(qū)動的導(dǎo)螺桿機構(gòu)35、導(dǎo)引 Z載臺34的Z方向的運動的線性導(dǎo)引36構(gòu)成。于Z載臺34安裝有將滾輪32按壓于基板G之際的加壓機構(gòu)即荷重施加汽缸37， 于荷重施加汽缸37的桿體37a透過振動致動器38安裝有滾輪頭40。荷重施加汽缸37具 體地可使用氣壓缸、伺服馬達、音圈馬達等。
荷重施加汽缸37是在以Z軸驅(qū)動機構(gòu)33調(diào)整滾輪32的高度后可調(diào)整滾輪32按 壓基板G的荷重。振動致動器38是以預(yù)先設(shè)定的振幅、振動頻率將滾輪32上下振動。圖3是支持滾輪32并對滾輪32傳達振動致動器38的振動的滾輪頭40的剖面圖。 滾輪頭40具有固定振動致動器38的本體部41、將滾輪32保持為可自由旋轉(zhuǎn)的保持具42、 對保持具42傳達來自振動致動器38的振動的軸43、導(dǎo)引軸43的運動的導(dǎo)引44。于導(dǎo)引 44與軸43之間組裝有球體(不圖示)，以使軸43可對導(dǎo)引44順利運動。振動致動器38 的桿體38a是以連結(jié)部45與軸43螺絲結(jié)合。軸43的下端是從本體部41突出并螺絲結(jié)合 于保持具42。保持具42的下端分為兩股，通過支持滾輪32的旋轉(zhuǎn)軸，滾輪32被支持為可自由 旋轉(zhuǎn)。圖4是顯示滾輪頭40的其它實施形態(tài)的剖面圖。與圖3相同部分通過給予同符 號省略說明。在此實施形態(tài)是振動致動器38的桿體38a與軸43被分離，以圓形簧46彈壓 為軸43接觸桿體38a。通過如上述分離，使振動致動器38的橫變位不會被傳達至軸43，僅 縱變位被傳達至軸43。圖5是振動致動器38的剖面圖。振動致動器38主要是由被配置為同心圓狀的超 磁致伸縮組件51、線圈52、偏向磁石53、圓形簧54、內(nèi)藏此等的外箱55構(gòu)成。超磁致伸縮組 件51是對應(yīng)于偏向磁石53與線圈電流所產(chǎn)生的磁場而尺寸變化。因此，通過使線圈電流變 化，超磁致伸縮組件51會以對應(yīng)于該線圈電流的振幅、振動頻率的振幅、振動頻率振動。由 于桿體38a是被圓形簧54彈壓為接觸超磁致伸縮組件51，故超磁致伸縮組件51的振動被 傳達至桿體38a。振動致動器38具體地是在振動頻率IkHz 10kHz、變位量1 μ m 20 μ m 的可調(diào)整范圍形成振動。桿體38a的振動是受導(dǎo)引56導(dǎo)引，透過軸43(圖3)振動傳至滾 輪32。另外，于振動致動器38使用的振動組件也可使用壓電組件代替超磁致伸縮組件 51。圖6是滾輪32的前視圖，圖7是滾輪32的側(cè)視圖。滾輪32是呈圓柱形狀，于旋轉(zhuǎn) 中心形成有通過支軸的孔61。滾輪32的具體的尺寸可在外徑2mm 50mm，厚度0. 5mm IOmm的范圍選擇，材質(zhì)為了使與基板的接觸面不易刮傷，是使用聚縮醛、聚胺甲酸酯等橡膠 硬度Hs為20° 90°的材料。另外，于分斷對象非單板而是如圖8所示2片基板Gl、G2被貼合的單元基板且預(yù) 先于單元基板的兩側(cè)的外側(cè)面(第一面及第二面)的對向位置形成有劃線Si、S2的場合， 在將滾輪壓接于基板Gl、G2時，因有滾輪接觸形成于基板的劃線S1、S2之虞，故如圖9所示 使用形成有槽63的滾輪64較理想。折斷裝置10是以計算機系統(tǒng)(不圖示)控制，以計算機系統(tǒng)進行以X軸驅(qū)動機構(gòu) 22、Y軸驅(qū)動機構(gòu)13、Z軸驅(qū)動機構(gòu)33、平臺旋轉(zhuǎn)機構(gòu)14為首的裝置各部的操作。接著，參照圖1、圖2說明使用折斷裝置10的折斷方法的一實施形態(tài)。在本發(fā)明的 折斷方法是以預(yù)先形成有劃線S且此劃線S的正背面成為壓接預(yù)定線為前提。 形成劃線的方法并無特別限定。例如，可為進行利用雷射照射的局部加熱與其后 的局部冷卻，以此時產(chǎn)生的殘留應(yīng)力進行劃線的雷射劃線加工(例如參照日本發(fā)明專利3027768號公報)，也可為使刀輪轉(zhuǎn)動以進行劃線的機械式劃線加工。在后者的機械式劃線加工中，可為沿形成刃前緣的圓周棱線未形成槽的一般的刃 前緣的刀輪，也可為沿形成刃前緣的圓周棱線交互形成有槽與突起的記載于專利文獻1的 高滲透性的帶槽刀輪。在折斷裝置10雖是將即將折斷的具有壓接預(yù)定線(即劃線S的正背面的位置) 的基板G載置于平臺12上，但此時是使劃線S接觸平臺12 (橡膠12a)。之后，基于刻設(shè)于 基板的對準(zhǔn)標(biāo)記使X軸驅(qū)動機構(gòu)22、Y軸驅(qū)動機構(gòu)13、平臺旋轉(zhuǎn)機構(gòu)14作動進行定位，使 即將折斷的壓接預(yù)定線的端配合滾輪32的下方緊貼處的位置。接著，驅(qū)動Z軸驅(qū)動機構(gòu)33將滾輪頭40下降，將滾輪32抵接于基板G。作動荷重 施加汽缸37，使?jié)L輪32以所望的荷重按壓基板G。具體地是在IN 50N的范圍調(diào)整折斷荷重。接著，使振動致動器38作動，以所望的振幅、振動頻率對滾輪32給予振動。具體 地是在振幅1 μ m 20 μ m的范圍、振動頻率IkHz IOkHz的范圍使作動。在此狀態(tài)下使X軸驅(qū)動機構(gòu)22作動，使?jié)L輪頭40以所望的移動速度移動。具體 地是在10mm/s 1000mm/s (通常是50mm/s 500mm/s)的范圍設(shè)定適當(dāng)?shù)乃俣龋栽撍俣?維持按壓狀態(tài)使?jié)L輪移動。通過以上的動作，滾輪32沿壓接預(yù)定線(劃線S的正背面)振動同時按壓，其結(jié) 果，裂痕因振動荷重的影響而于深度方向深入伸展，即使以更小的荷重也可折斷。特別是在基板的板厚較厚的場合(Imm以上)，目前為止若不給予大荷重裂痕便無 法展而無法折斷，但通過改為振動荷重，即使以較小的荷重也可折斷。此外，若觀察分斷后的折斷面，由于減少折斷荷重進行折斷，故缺口幾乎不會產(chǎn) 生，加工質(zhì)量優(yōu)良。此外，目前為止雖是對應(yīng)于折斷對象的厚度或材質(zhì)調(diào)整滾輪產(chǎn)生的折斷荷重的大 小與滾輪的移動速度，但于折斷時施加的振動的振幅及振動頻率也可做為參數(shù)設(shè)定，可增 加調(diào)整的自由度。以上雖已針對本發(fā)明的代表性實施形態(tài)說明，但本發(fā)明并非必須被特定為上述實 施形態(tài)，在達成其目的且不脫離請求的范圍的范圍內(nèi)可適度修正、變更。此外，滾輪的壓接面原雖是沿旋轉(zhuǎn)軸方向呈平坦面，但也可使?jié)L輪的中央為比滾 輪的左右端突出的曲面(向下凸的曲面)，以使壓接時基板容易彎曲。
此外，在上述實施形態(tài)折斷中是使振動的振幅、振動頻率為固定，但也可對應(yīng)折斷 的位置改變振幅。例如，在折斷的開始端(裂痕的開始端)滾輪頭為移動停止中使振動的振 幅較大以使裂痕更深入伸展且裂痕確實貫通，在滾輪頭開始移動后便減少振動的振幅(一 旦貫通后的裂痕即使減少振幅也會繼續(xù)貫通)以進行柔和的折斷。[產(chǎn)業(yè)上的可利用性]本發(fā)明的分斷方法可于將由玻璃等脆性材料構(gòu)成的基板沿劃線折斷之際利用。
權(quán)利要求
1.一種折斷裝置，具備載置脆性材料基板的平臺；將面接觸前述基板的滾輪支持為可自由旋轉(zhuǎn)，且具備在使前述滾輪壓接于前述基板的 狀態(tài)下于壓接方向給予振動的振動致動器的滾輪頭；以及使前述滾輪頭沿基板面相對移動的移動機構(gòu)。
2.如權(quán)利要求1所述的折斷裝置，其中，前述振動致動器具備調(diào)整振動頻率與變位幅 度的振動調(diào)整部。
3.如權(quán)利要求2所述的折斷裝置，其中，前述振動調(diào)整部是在IkHz IOkHz的范圍調(diào) 整振動頻率，在1 μ m 20 μ m的范圍調(diào)整變位幅度。
4.如權(quán)利要求1至3項中任一項所述的折斷裝置，其中，滾輪的材質(zhì)是由聚縮醛、聚胺 甲酸酯橡膠之中任一者構(gòu)成。
5.一種折斷方法，是通過對第一面形成有劃線的脆性材料基板，沿位于第一面背面?zhèn)?的第二面的前述劃線正背面的壓接預(yù)定線，將滾輪以壓接狀態(tài)相對移動，據(jù)以沿第一面的 劃線將前述基板分斷，其特征在于前述滾輪是一邊于壓接方向給予振動、一邊壓接移動。
6.如權(quán)利要求5所述的折斷方法，其中，前述滾輪是在IkHz IOkHz的范圍被調(diào)整振 動頻率，在1 μ m 20 μ m的范圍被調(diào)整變位幅度。
全文摘要
提供一種能以比目前為止小的折斷荷重進行分斷的折斷裝置。具備載置脆性材料基板的平臺(12)；將使面接觸前述基板的滾輪(32)支持為可自由旋轉(zhuǎn)且具備在使前述滾輪壓接于前述基板的狀態(tài)下于壓接方向給予振動的振動致動器(38)的滾輪頭(40)；使前述滾輪頭沿基板面相對移動的移動機構(gòu)(22)，通過對于第一面形成有劃線S的脆性材料基板沿位于相當(dāng)于第一面的背面?zhèn)鹊牡诙娴那笆鰟澗€的正背面的壓接預(yù)定線將滾輪以壓接狀態(tài)于壓接方向給予振動同時相對移動。
文檔編號B28D1/00GK102040330SQ20101051838
公開日2011年5月4日 申請日期2010年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月23日
發(fā)明者前川和哉 申請人:三星鉆石工業(yè)股份有限公司