阅读说明：本技术 基板分断方法及基板分断装置 (Substrate cutting method and substrate cutting apparatus ) 是由 西尾仁孝 于 2020-03-04 设计创作，主要内容包括：本申请涉及基板分断方法及基板分断装置。在基板分断方法中,无需复杂的装置即可精度优良地分断基板。基板分断方法包括以下工序：沿着脆性材料基板(W)的预定分断线形成划线(S)；以及通过大致平行地将刀尖形状的断开杆(44)按压于紧邻划线(S)的位置处,从而使划线(S)的表面产生压缩膨胀,由此沿着划线(S)将脆性材料基板(W)分断。(The present application relates to a substrate cutting method and a substrate cutting apparatus. In the substrate cutting method, the substrate can be cut with high precision without a complicated device. The substrate cutting method includes the following steps: forming a scribe line (S) along a predetermined breaking line of a brittle material substrate (W); and cutting the brittle material substrate (W) along the scribe line (S) by pressing a cutting lever (44) having a blade edge shape substantially in parallel to a position in the vicinity of the scribe line (S) to cause compression and expansion of the surface of the scribe line (S).)

基板分断方法及基板分断装置

技术领域

本发明涉及为了将在平板显示器(FPD)的显示面板基板上使用的玻璃基板等脆性材料基板分断为多个基板而被实施的基板分断方法及基板分断装置。

背景技术

液晶显示装置等显示面板基板通常是采用作为脆性材料基板的玻璃基板而制造的。液晶显示装置是通过形成适当的间隔来贴合一对玻璃基板、并在该间隔内封入液晶而制造的。

在制造这样的显示面板基板时，实施了通过分断贴合基板(将一对基板W贴合而成的基板)来制作多个显示面板基板的方法(例如参照专利文献1)。

专利文献：日本专利特开平6-48755号公报

在现有的贴合基板的分断方法中，需要如下的工序：翻转工序，为了将一基板W分断而使贴合基板的正反翻转；以及断开工序，用于使对一基板W进行划线而生成的垂直裂纹渗透而将一基板W分断。包括这些工序的基板分断装置存在构造复杂、且其设置面积大的问题。

而且，在现有的断开工序所采用的方法、即从基板的背面侧沿着划线按压基板来进行分断的方法中，由于是使基板弯曲来进行分断，因此，在分断后的基板的分断面上容易产生破片等。

发明内容

本发明的目的在于，在基板分断方法中，无需复杂的装置即可精度优良地将基板分断。

下面，作为用于解决技术问题的方案，对多个方式进行说明。这些方式可以根据需要任意地进行组合。

本发明的一方面涉及的基板分断方法具备以下工序。

沿着脆性材料基板的预定分断线形成划线的工序。

通过将刀尖形状的断开杆大致平行地按压于紧邻(日语表述：直近)划线的位置处，从而使划线的表面产生压缩膨胀，由此沿着划线将脆性材料基板分断的工序。

在该方法中，通过用断开杆按压形成有划线的基板表面，从而可以将基板分断。因此，与前述现有技术不同，无需翻转基板而从基板背面进行断开。

特别是，基板的分断并非由于弯曲，而是由于基板的划线的表面处的压缩膨胀，因此，瞬间进行分断。其结果，不易产生崩碎等，使基板的端面的精度提高。

也可以是，通过形成划线，从而沿着预定分断线形成以基板的表面为基部的垂直裂纹。

也可以是，通过断开杆的按压，使垂直裂纹的基板的表面部分产生压缩力，由此使基板的底面部分产生拉力，垂直裂纹渗透至该基板的底面部分，使基板分断。

在该方法中，基板的分断并非由于弯曲，而是由于基板的划线的表面处的压缩膨胀，因此，瞬间进行分断。其结果，不易产生崩碎等，使基板的端面的精度提高。

也可以是，断开杆的按压位置形成为与划线隔开0.5mm以下的间隔。

在该方法中，可靠地将划线分断。

脆性材料基板也可以是由两块基板构成的贴合基板。

也可以是，在形成划线的工序中，分别沿着两块基板的预定分断线形成划线。

也可以是，在分断脆性材料基板的工序中，通过从相反侧将各断开杆按压于紧邻两块基板的各划线的位置处，从而沿着各划线将两块基板分断。

在该方法中，可以精度优良地将两块基板分断。

也可以是，在分断脆性材料基板的工序中，通过从相反侧分别将断开杆同时按压于紧邻两块基板的划线的位置处，从而沿着划线将两块基板同时分断。

在该方法中，可以同时将两块基板分断。这是因为，通过分别将两根断开杆同时按压于两块基板，从而可以利用压缩膨胀而不是使两块基板挠曲来进行分断。

本发明的其它方面所涉及的基板分断装置是用于沿着划线将形成有划线的脆性材料基板分断的装置，并具备按压力产生部、断开杆以及肘式机构。

断开杆是用于通过大致平行地被按压于紧邻划线的位置处，从而使划线的表面产生压缩膨胀，由此沿着划线将脆性材料基板分断的部件。

肘式机构是将来自于按压力产生部的按压力传递至断开杆的机构。

在该装置中，通过用断开杆按压形成有划线的基板表面，从而可以将基板分断。因此，与前述现有技术不同，无需翻转基板而从基板背面进行断开。

特别是，基板的分断并非由于弯曲，而是由于基板的划线的表面处的压缩膨胀，因此，瞬间进行分断。其结果，不易产生崩碎等，使基板的端面的精度提高。

特别是，在该装置中，通过肘式机构增大了按压力，因此，从断开杆传递至基板的载荷足够大。

发明效果

在本发明所涉及的基板分断方法及基板分断装置中，可以精度优良地将基板分断。

附图说明

图1是划线装置的简要立体图。

图2是断开装置的简要立体图。

图3是断开装置的局部立体图。

图4是断开装置的局部主视图。

图5是断开杆的立体图。

图6是示出断开装置的控制构成的框图。

图7是基板的示意性剖视图。

图8是用于说明划线图案的俯视图。

图9是第二实施方式的基板的示意性剖视图。

附图标记说明

1、划线装置；2、工作台；20、划线轮；31、断开装置；32、工作台；44、断开杆；53、肘式机构；W、脆性材料基板；WS、贴合基板。

具体实施方式

1.第一实施方式

(1)划线装置

采用图1对划线装置1进行说明。图1是划线装置的简要立体图。划线装置1是对脆性材料基板W(下面称为“基板W”)进行划线加工的装置。基板W例如是玻璃基板、陶瓷基板、蓝宝石基板、硅基板等。

划线装置1具备载置基板W的工作台2。工作台2载置于移动台3，移动台3可以沿着水平的导轨5a、5b移动，由通过电机6而旋转的滚珠丝杆7所驱动。

需要指出，在下面的说明中，将导轨5a、5b延伸的水平方向设为Y方向，将与其正交的水平方向称为X方向。

工作台2具备保持单元(未图示)，以便能够将基板W保持在固定位置。保持单元例如是从工作台2上开口的许多小的吸附孔(未图示)进行吸气。

在划线装置1中，以横跨移动台3和工作台2的方式，沿着X轴方向通过支柱12a、12b架设有桥接件11。

引导件13安装于桥接件11，划线头14设置为能够沿着引导件13而沿X轴方向移动。此外，保持架单元16通过保持架接头15而安装于划线头14。

保持架单元16具有保持架(未图示)和划线轮20(图7，之后称为“轮20”)。轮20以旋转自如地方式由保持架支承。在轮20上形成有刃部20a。刃部20a的刀尖角α1通常是钝角，在100～140°的范围内，优选在110～130°的范围内。需要指出，根据切割的脆性材料基板W的材质、厚度等来适当地设定刀尖角的具体的角度。

(2)断开装置

(2-1)简要说明

采用图2对断开装置31(基板分断装置的一例)进行说明。图2是断开装置的简要立体图。需要指出，图2是用于简要说明的附图，因此，适当地进行了简化，有和之后说明的图3～图5不同的部分。

断开装置31具备载置基板W的工作台32。工作台32载置于移动台33，移动台33可以沿着水平的导轨35a、35b在Y方向上移动，由通过电机36而旋转的滚珠丝杆37所驱动。

工作台32与工作台2同样地具备保持单元，以便能够将基板W保持在固定位置。

在断开装置31中，以跨移动台33及其上部的工作台32的方式，沿着X轴方向通过支柱42a、42b架设有桥接件41。

断开杆44可以通过气缸45进行升降。

如图5及图7所示，位于断开杆44的下端的刃部44a形成为在长度方向上具有脊线44b的向下的三角形。也就是说，断开杆44的刃部44a构成为V字形，其刀尖角α2为钝角。

断开杆44的刃部44a的形状具有和轮20的刃部20a实质上同等的形状。也就是说，断开杆44的刀尖与轮20的刀尖的形状被设定为相同的尺寸、相同的形状(角度)。其结果，刃部44a的刀尖角α2为钝角，在100～140°的范围内，优选在110～130°的范围内。

(2-2)详细说明

采用图3～图5对断开装置31进行详细说明。图3是断开装置的局部立体图。图4是断开装置的局部主视图。图5是断开杆的立体图。

断开装置31具有连结部件51。连结部件51通过气缸45而在上下方向上被驱动。

断开装置31具有肘式机构53。肘式机构53是增大来自于连结部件51的载荷并传递至断开杆44的机构。肘式机构53具有两组肘式机构53A、53B。两组肘式机构53A、53B排列配置于X方向。

下面，对肘式机构53A进行说明(肘式机构53B也是同样的，因此，省略说明)。肘式机构53A具有第一板53a、第二板53b以及第三板53c。第一板53a和第三板53c在一个方向上延长。第二板53b为大致三角形的形状。在第一板53a中，上侧的一端转动自如地连结于连结部件51的下部，下端转动自如地连结于第二板53b的上边的一侧。第二板53b的上侧的另一端转动自如地连结于断开装置31的静止部。第三板53c的上端以不可转动的方式连结于第二板53b的下端。也就是说，第二板53b和第三板53c为一体的部件。第三板53c的下端转动自如地连结于断开杆44的保持架。

通过以上的连结，第一板53a的下端相对于上端位于X方向外侧。而且，第二板53b的下端相对于上端位于X方向外侧。

通过以上的构造，可以通过简单的构造提供给断开杆44大的力。

(2-3)控制构成

采用图6，对断开装置31的控制构成进行说明。图6是示出断开装置的控制构成的框图。

断开装置31具有控制器61。控制器61是具有处理器(例如CPU)、存储装置(例如ROM、RAM、HDD、SSD等)以及各种接口(例如A/D转换器、D/A转换器、通信接口等)的计算机系统。控制部通过执行保存于存储部(与存储装置的存储区域的一部分或全部对应)的程序，从而进行各种控制动作。

控制器61可以由单一的处理器构成，但也可以为了进行各个控制而由独立的多个处理器构成。

控制器61的各要素的功能的一部分或全部也可以作为能够由构成控制器61的计算机系统执行的程序而实现。此外，控制部的各要素的功能的一部分也可以由定制IC构成。

控制器61与电机36、气缸45连接。

虽然没有图示，但在控制器61上连接有检测基板W的大小、形状及位置的传感器、用于检测各装置的状态的传感器和开关、以及信息输入装置。

(3)基板分断方法

例如，为了分断基板W以获得多个基板而实施采用了上述划线装置1及断开装置31的基板分断方法。

(3-1)划线形成工序

采用图7对划线形成工序进行说明。图7是基板的示意性剖视图。

沿着单块的基板W的预定分断线，将轮20压接于基板W并使其滚动，从而对基板W进行划线。由此，沿着预定分断线依次形成朝向基板W的厚度方向的垂直裂纹Vm，形成划线S。垂直裂纹Vm形成为从基板W的表面达到基板W的厚度的50％以上，更优选达到80％以上，进一步优选达到90％以上。

(3-2)断开工序

采用图7对断开工序进行说明。需要指出，通过控制器61的控制来进行以下的动作。

如图7所示，在作为目的的分断后的基板的区域外，相对于划线S隔开间隔d并大致平行地将断开杆44压抵于基板W。也就是说，断开杆44的按压线P平行于划线S。详细而言，大致平行地将刀尖形状的断开杆44按压于紧邻划线S的位置处，从而使划线S的表面产生压缩膨胀，由此沿着划线S分断基板W。具体而言，划线S的上侧以对合的方式互相推压，同时下侧互相扩展。产生这样的现象是因为工作台32的表面坚硬，基板W几乎不会弯曲。

在该方法中，与上述现有技术不同，不用翻转基板并从基板背面进行断开，通过断开杆44按压形成有划线S的基板W的表面就能够分断基板W。

这样，基板W并非由于折弯，而是通过基板W的压缩膨胀而瞬间分断，因此，不易产生崩碎等缺陷。

详细而言，通过断开杆44的刃部44a深入基板W的表面，从而对基板W的表面部分施加压缩力，压缩力作用于已经形成的划线S处的垂直裂纹Vm的表面部分。在这种情况下，形成划线S的垂直裂纹Vm形成为相对于基板的厚度达到50％以上，由于基板W的表面部分被压缩，从而在划线S的垂直裂纹Vm中，基板W的表面部分处的间隙成为被压缩的状态，而在底面部分成为被拉开的状态，因此，垂直裂纹Vm向基板W的底面渗透，该垂直裂纹Vm到达基板W的底面。然后，通过在整条划线S上，垂直裂纹Vm成为到达至基板W的底面的状态，从而沿着划线S将基板W分断。

优选按压线P与划线S的间隔d为0.5mm以下。其理由是因为：如果间隔d大于0.5mm，则作用于划线S的垂直裂纹Vm中的表面侧部分的压缩力不足，存在垂直裂纹Vm不会到达基板W的底面的担忧。需要指出，进一步优选按压线P与划线S的间隔d在0.2mm～0.3mm的范围内。

需要指出，赋予断开杆44的推力被设定为使得产生与通过轮20形成划线S时基板W承受的表面压力同等的表面压力。

(4)实例

(4-1)划线图案

采用图8对划线图案的一例进行说明。图8是用于说明划线图案的俯视图。

通过沿着第一～第八预定分断线D1～D8依次分断基板W，从而基板W成为2行×2列的四块基板Wa。

第一预定分断线D1与第一行的两块基板Wa中沿着行方向(横向)的侧缘相对应，相对于基板W的沿着行方向的一侧缘设置有一定的间隔。第二预定分断线D2与第一行的两块基板Wa中靠近第二行的基板Wa的侧缘相对应。第三预定分断线D3与第二行的两块基板Wa中靠近第一行的基板Wa的侧缘相对应，与第二预定分断线D2隔开2mm～4mm的间隔。第四预定分断线D4与第二行的两块基板Wa中沿着行方向(横向)的侧缘相对应，相对于基板W的沿着行方向的另一侧缘设置有一定的间隔。第五预定分断线D5与第一列的两块基板Wa中沿着列方向(纵向)的侧缘相对应，相对于基板W的沿着列方向的一侧缘设置有一定的间隔。第六预定分断线D6与第一列的两块基板Wa中靠近第二列的基板Wa的侧缘相对应。第七预定分断线D7与第二列的两块基板Wa中靠近第一列的基板Wa的侧缘相对应，与第六预定分断线D6隔开2mm～4mm的间隔。第八预定分断线D8与第二列的两块基板Wa中沿着列方向(纵向)的侧缘相对应，相对于基板W的沿着列方向的另一侧缘设置有一定的间隔。

(4-2)划线的形成

例如，使轮20沿着第一～第四预定分断线D1～D4依次以圧接状态在基板W上滚动。由此，在第一～第四划线S1～S4的正下方分别形成深度为基板W的厚度的50％以上的垂直裂纹。

在成为了这样的状态时，使轮20以圧接状态沿着第五预定分断线D5滚动。由此，沿着第五预定分断线D5分别形成第五划线S5。

之后，以同样的方式，使轮20以圧接状态依次沿着第六～第八预定分断线D6～D8滚动，从而沿着第六～第八预定分断线D6～D8分别依次形成第六～第八划线S6～S8。

(4-3)分断工序

在相对于第一划线S1位于与基板Wa相反一侧的基板W的侧缘部处，以与第一划线S1隔开0.5mm以下的间隔的方式将断开杆44压抵于基板。第一按压线P1平行于第一划线S1。由此，第一划线S1处的垂直裂纹向第一基板W1的底面渗透，并到达基板W的底面。该作用发生于整条第一划线S1上，从而沿着第一划线S1分断基板W。

接着，在相对于第二划线S2位于与基板Wa相反一侧的区域中，以与第二划线S2隔开0.5mm以下的间隔的方式将断开杆44压抵于基板W。第二按压线P2平行于第二划线S2。由此，第二划线S2处的垂直裂纹以从基板W的表面起到达基板W的底面的方式渗透，在整条第二划线S2上，垂直裂纹到达基板W的底面，从而沿着第二划线S2分断基板W。

沿着第三划线S3及第四划线S4，分别将断开杆44压抵于与基板Wa侧相反的一侧。第三按压线P3及第四按压线P4分别平行于第一划线S3及第四划线S4。由此，沿着第三划线S3及第四划线S4依次分断基板W。

之后，沿着第五划线S5～第八划线S8，在与基板Wa侧相反的一侧，将断开杆44分别压抵于第一划线S1与第二划线S2之间、第三划线S3与第四划线S4之间。第五按压线P5、第六按压线P6、第七按压线P7及第八按压线P8分别与第五划线S5、第六划线S6、第七划线S7及第八划线S8平行。由此，沿着第五划线S5～第八划线S8将基板W分断，去除无用部分，获得四块基板Wa。

2.第二实施方式

第一实施方式采用单块的基板对一实施方式进行了说明，但基板的种类并没有特别的限定。例如，在分别分断贴合母基板(一对基板W相互贴合而成)中的各基板W时，也可以适用本发明。

采用图9，作为那样的例子，对第二实施方式进行说明。图9是第二实施方式的基板的示意性剖视图。需要指出，基本的构成与第一实施方式相同，因此，下面围绕不同点进行说明。

贴合基板Ws是由形成有第一划线S1的第一基板W1与形成有第二划线S2的第二基板W2贴合而成的。

断开装置具有上下配置的第一断开杆44A和第二断开杆44B。

(1)划线形成工序

如图9所示，使轮20A沿着第一基板W1的预定分断线压接于第一基板W1并使其滚动，从而对第一基板W1进行划线。由此，沿着预定分断线依次形成朝向第一基板W1的厚度方向的垂直裂纹Vm1，形成为第一划线S1。垂直裂纹Vm1形成为从第一基板W1的表面达到厚度的50％以上，更优选达到80％以上，进一步优选达到90％以上。

如图9所示，使轮20B沿着第二基板W2的预定分断线压接于第二基板W2并使其滚动，从而对第二基板W2进行划线。由此，沿着预定分断线依次形成朝向第二基板W2的厚度方向的垂直裂纹Vm2，形成为第二划线S2。垂直裂纹Vm2形成为从第二基板W2的表面达到厚度的50％以上，更优选达到80％以上，进一步优选达到90％以上。

需要指出，在俯视观察时第一划线S1和第二划线S2形成于相同的位置。

这样，沿着第一基板W1及第二基板W2的预定分断线分别形成第一划线S1及第二划线S2。

(2)断开工序

如图9所示，在作为目的的分断后的基板的区域外，以相对于第一划线S1隔开间隔d并大致平行的方式，将第一断开杆44A压抵于第一基板W1。此外，与上述动作同时地，在作为目的的分断后的基板的区域外，以相对于第二划线S2隔开间隔d并大致平行的方式，将第二断开杆44B压抵于第二基板W2。在俯视观察时第一按压线P1与第二按压线P2为相同的位置。其结果，同时分断第一基板W1和第二基板W2。

如上所述，从相反侧分别将第一断开杆44A及第二断开杆44B按压于紧邻第一基板W1及第二基板W2的第一划线S1及第二划线S2的位置处，从而沿着第一划线S1及第二划线S2将第一基板W1及第二基板W2分断。

详细而言，通过将刀尖形状的第一断开杆44A及第二断开杆44B以大致平行的方式按压于紧邻第一划线S1及第二划线S2各自的位置处，从而使第一划线S1及第二划线S2的表面产生压缩膨胀，由此沿着第一划线S1及第二划线S2将第一基板W1及第二基板W2分断。

在该方法中，通过第一断开杆44A及第二断开杆44B对形成有第一划线S1及第二划线S2的基板Ws的表面进行按压，从而可以将第一基板W1及第二基板W2分断。

这样，第一基板W1及第二基板W2并非由于折弯，而是通过第一基板W1及第二基板W2的压缩膨胀而瞬间被分断，因此，不易产生崩碎等缺陷。

3.其它实施方式

以上，对本发明的多个实施方式进行了说明，但本发明并未限定于上述实施方式，在不脱离发明宗旨的范围内可以有各种变更。特别是，可以根据需要任意组合本说明书中记载的多个实施方式及变形例。

关于本发明，石英基板、蓝宝石基板、半导体晶片、陶瓷基板等的分断也可以适用本发明。此外，本发明也可以适用于作为一种平板显示面板的等离子显示面板、有机EL面板、无机EL面板、透射型投影仪基板、反射型投影仪基板。

肘式构造并不限定于第一实施方式。

给断开杆提供大的推力的构造并不限定于气缸与肘式构造的组合。例如，也可以是大型的直线气缸。

工业实用性

本发明可以广泛地适用于为了将脆性材料基板分断为多个基板而实施的基板分断方法。