脆性基板切断補助装置
【課題】脆性基板を加熱後冷却することで切断する方法において、高速で加工を行えるようにする手段を提供する。
【解決手段】脆性材料からなる基板を切断線に沿って加工手段に対し相対的に移動させながら、前記加工手段により加熱と冷却を行い、このとき発生する熱衝撃力で前記基板を切断する切断方法に用いられる脆性基板切断補助装置として、前記基板の移動につれて移動する前記切断線上もしくは切断線近傍の点である撓み付加点が前記基板の一面側に移動する方向に、当該撓み付加点に力を加える撓み付加手段と、前記撓み付加点の両側に存する固定点を前記方向に移動しないように固定する固定手段とを設ける。
【解決手段】脆性材料からなる基板を切断線に沿って加工手段に対し相対的に移動させながら、前記加工手段により加熱と冷却を行い、このとき発生する熱衝撃力で前記基板を切断する切断方法に用いられる脆性基板切断補助装置として、前記基板の移動につれて移動する前記切断線上もしくは切断線近傍の点である撓み付加点が前記基板の一面側に移動する方向に、当該撓み付加点に力を加える撓み付加手段と、前記撓み付加点の両側に存する固定点を前記方向に移動しないように固定する固定手段とを設ける。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は脆性基板を過熱後冷却することにより分断する際に用いられる切断補助装置に関する。脆性基板としては、ガラス基板、張り合わせガラス基板などが含まれる。
【背景技術】
【０００２】
脆性基板の切断方法の一つとして、予め加工する脆性基板に基点となる微小なクラックを付け、このクラック点を基点としレーザー等を用いて脆性基板を切断線に沿って加熱して膨張させ、加熱直後に冷却装置を配して膨張した脆性基板を冷却することで、発生する熱衝撃により脆性基板にスクライブ線を作るか、又は、フルボディカットを行う技術が知られている。なお、スクライブ線を作る場合は、スクライブ線が形成された後に、このスクライブ線をローラーなどで加圧、又は、スクライブ線の下方に段差を設け押下し、スクライブ線に沿ってブレイクすることで切断する。
現在の液晶基板の製造において、構成するガラス板は薄板になりつつあり、加熱後冷却することで切断するカッティング方式は、物理的に刃物で傷をつけ切断する方法に比べて加工端面が非常にきれいなため加工後の材料の強度が非常に高く、且つ後工程で研磨する必要も無いため注目されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、この方法では、高速で加工をしようとしても、発生する熱衝撃は、機械的に切削するのではなく、材料の熱応力を利用したものである為、ある程度の高速で過熱冷却をする場合には１００ミクロン程度のごく浅いスクライブ線が形成されるのみである。従って、上述したようにスクライブ線が形成された後に、スクライブ線に沿ってブレイクするといった作業が必要となる。
一方、ブレイク作業を省くためにフルボディカットを行うためには、加熱した熱がガラス下面まで伝達する必要があるため非常に遅い速度で加工することになってしまう。
このため、現状では、様々な利点を有するにも関わらず加熱後冷却することで切断するカッティング方式は液晶基板の製造において主流とはなりえてない。
【０００４】
本発明は、このような問題に鑑みて、脆性基板を加熱後冷却することで切断する方法において、高速で加工を行えるようにする手段を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本願発明は次のような構成を有する。
請求項１に記載の発明は、脆性材料からなる基板を切断線に沿って加工手段に対し相対的に移動させながら、前記加工手段により加熱と冷却を行い、このとき発生する熱衝撃力で前記基板を切断する切断方法に用いられる脆性基板切断補助装置であり、前記基板の移動につれて移動する前記切断線上もしくは切断線近傍の点である撓み付加点が前記基板の一面側に移動する方向に、当該撓み付加点に力を加える撓み付加手段と、前記撓み付加点の両側に存する固定点を前記方向に移動しないように固定する固定手段とを有する。なお、撓み付加手段による力の加え方としては、撓み付加点の移動方向側から吸引することにより力を加えたり、撓み付加点の移動方向と反対面側から気体を吹き付けたり、ローラーで加圧することで力を加えたりする方法が例示される。また、固定手段による固定方法としては、撓み付加点の移動方向側から気体を吹き付けたり、ローラーで加圧することで移動を規制したり、撓み付加点の移動方向と逆側から基板を吸引する方法が例示される。
【０００６】
請求項２に記載の発明は、前記脆性基板切断補助装置において、前記撓み付加手段は、前記基板に非接触状態で、前記撓み付加点を前記基板の表面近傍を減圧することで吸引する吸引部を有し、前記固定手段は、前記基板の前記固定点を前記吸引部に吸引される方向とは逆方向に加圧する、前記基板上を移動可能に形成される加圧部を有する。なお、加圧には、積極的な加圧のみならず、吸引される基板の移動を規制することにより生じる加圧が含まれる。
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の脆性基板切断補助装置において、前記基板は、一方の面側から冷却されるものであって、前記撓み付加点および吸引部が吸引する表面は当該冷却される面側に設けられるものである。
【０００７】
請求項４に記載の発明は、請求項２又は３に記載の脆性基板切断補助装置において、前記固定手段は、前記基板に平行かつ前記切断線に直角な回転軸を持つローラーにより固定点を加圧するものである。
請求項５に記載の発明は、請求項２又は３に記載の脆性基板切断補助装置において、前記固定手段は、前記固定点に気体を吹き付けることで加圧するものである。
請求項６に記載の発明は、前記脆性基板切断補助装置において、前記固定手段は、前記撓み付加点に対する前記固定点の相対的位置が前記切断線に沿って可変に形成されるものである。
請求項７に記載の発明は、前記脆性基板切断補助装置において、前記固定手段は、前記撓み付加点の両側のそれぞれにおいて２以上の固定点を固定するものである。
【０００８】
請求項８に記載の発明は、前記脆性基板切断補助において、前記撓み付加手段は、前記加工手段の冷却位置を前記切断線に沿った方向に挟む２箇所で前記撓み付加点を可変に形成されるものである。
請求項９に記載の発明は、前記脆性基板切断補助において、前記撓み付加点は、両側の固定点の内側であって、前記加工手段による冷却位置の両側に２点設けられるものである。
【０００９】
請求項１０に記載の発明は、脆性材料からなる基板を固定するテーブルと、前記テーブルに固定された前記基板の切断線に対向する位置に設けられる、前記基板の切断線部分を加熱する加熱手段と、前記テーブルに固定された前記基板の切断線に対向する位置に、前記加熱手段の前記切断線に沿った方向に並んで設けられる、前記基板の切断線部分を冷却する冷却手段と、前記テーブルと冷却手段および加熱手段とを、前記テーブルが加熱手段から冷却手段に向かう方向に相対的に前記切断線に沿って移動させる移動手段と、請求項１から９のいずれか１項に記載の脆性基板切断補助装置とを有する脆性基板切断装置である。
請求項１１に記載の発明は前記脆性基板切断装置において、前記撓み付加点の少なくとも１つが、前記冷却手段による冷却位置の前記加熱手段側近傍に設けられるものである。
請求項１２に記載の発明は、前記脆性基板切断装置において、前記脆性基板切断補助装置が請求項９に記載の脆性基板切断補助装置であり、前記２つの撓み付加点を結ぶ線分が、前記冷却手段による冷却位置を通るよう前記撓み付加点が設けられるものである。
請求項１３に記載の発明は、前記脆性基板切断装置において、前記撓み付加点が、前記冷却手段による冷却位置の前記加熱手段側とは逆側に設けられるものである。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１に記載の発明は、加圧、冷却される切断線上の撓み付加点に応力を加えるとともに、撓み付加点の両側に存する固定点を固定することで撓み付加点近傍を撓ませることができるので、これによりスクライブラインを生成する際、材料をスクライブラインと直角方向に引き離し、スクライブラインを形成する亀裂を進行させることができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、吸引により撓み付加点に力を付与し、この吸引方向とは逆方向に加圧することで固定点を固定する構成を有するので、基板の一方の面から撓み付加点および固定点に力を付与することとなり、脆性基板切断補助装置を加工する基板の一面側に存する一体の機器として構成することができる。
請求項３に記載の発明は、撓み付加点の吸引を冷却面側から行うことで、冷却された側が広がる方向に撓みが発生するので、スクライブ線中の亀裂の進行を促進することができる。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、ローラーにより固定点を加圧することで、基板を固定する構成であるので、固定手段の構造を簡単にすることができる。
請求項５に記載の発明は、気体を吹き付けることで固定点を加圧することにより、基板を固定する構成であるので、基板に過度の力が加わることがなく、基板の予期せぬ破損などが発生することが抑制される。
請求項６に記載の発明は、固定手段が固定する固定点の位置を撓み付加点に対して相対的に可変に形成することで、基板の進行方向前後の縁部などに固定点が存することで固定力が弱まるような場合があるが、このような場合に、固定点を縁部より内側に移動させることで、よりしっかりと基板を固定することができる。
請求項７に記載の発明は、固定点を撓み付加点の両側のそれぞれにおいて２以上設けることで、基板をより安定して固定することができる。
【００１３】
請求項８に記載の発明は、撓み付加点を冷却位置を切断方向の前後で挟み、切り替え可能とすることで、脆性基板の進行方向前後の縁部に撓みを加える場合に、冷却と撓みの付与が同時に起こらないような場合が生じるが、撓み付加点を切り替えることで、このような事態を防ぐことができる。
請求項９に記載の発明は、冷却位置の両側に撓み付加点を設けることで、冷却位置と撓みを加える位置とを一致させることができる。
【００１４】
請求項１０に記載の発明は、前記脆性基板切断補助装置を設けることにより、亀裂の進行を早めることができ、脆性基板の切断加工速度を早くすることができる。
請求項１１に記載の発明は、撓み付加点が冷却位置の加熱手段側の近傍に設けられることで、脆性基板の進行方向手前の縁部における切断線上の冷却点を撓みを加えながら冷却することができる。
請求項１２に記載の発明は、脆性基板の切断線上の冷却点と撓みを加える点とが一致するので、冷却と撓みの付与を確実に同時に行うことができる。
請求項１３に記載の発明は、撓み付加点を冷却位置の加熱手段の逆側に設けることで、脆性基板切断補助装置を冷却手段と加熱手段の間に設置する場合に比較して、簡易に設置することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
（実施形態１）
図１に実施形態１に係る脆性基板切断補助装置Ｘの斜視図を示し、図２に脆性基板切断補助装置Ｘの正面図を示す。脆性基板切断補助装置Ｘは、直方体状の本体３０、本体３０の底面中央に開口を有する撓み付加手段となる吸引部１０、本体３０の両側面に設けられる固定手段となる加圧部２０を有する。
本体３０はアルミ材料からなる直方体状のブロック体であり、後述する吸引部１０の空気が通る導通部１２が底面から背面を連通するように内部に形成される。なお、本体部３０の上面には圧縮コイルバネ４０ａと圧縮コイルバネ４０ａ内部を通る棒体４０ｂからなる押圧部４０が左右に２箇所設けられ、この押圧部４０の棒体の上端は、板状体からなる固定部５０に設けられる貫通孔５０ａを通って上方で抜け止め４０ｂｂが設けられることにより、貫通孔内でスライドでき、かつ、下方に抜けないように固定されている。
【００１６】
吸引部１０は本体３０の下面に設けられる開口部１１と、開口部１１から本体３０背面に連通する本体３０内に形成される導通部１２と、導通部１２の背面側の開口に接続されるエアチューブ１３とから構成される。エアチューブ１３の基端側は真空ポンプが接続される。
加圧部２０は２つの回動するローラー体により形成され、硬質ゴム製のローラーと当該ローラーを本体３０の側面に軸支する軸部とから構成される。軸部とローラーとの間には図示しないベアリングが設けられる。
【００１７】
次に、以上のような構成を有する脆性基板切断補助装置Ｘの動作について説明する。図３に脆性基板切断補助装置Ｘを有する脆性基板切断装置Ｐを模式的に表した側面図を示す。
脆性基板切断装置Ｐは、脆性基板切断補助装置Ｘの他に、切断する脆性基板Ｂを載置し移動させるテーブルであるステージＳ、脆性基板Ｂを加熱するレーザー照射器Ｌ、脆性基板Ｂを冷却する冷却器Ｃ、脆性基板切断補助装置Ｘの固定部５０の高さを調節可能に支持固定する支持フレームＤ、 真空ポンプＡを有する。レーザー照射器Lによるレーザー照射位置、冷却器Cの冷却位置、脆性基板切断補助装置Ｘの吸引部１０の開口部１１による吸引位置は、ステージＳの移動方向に沿って一直線上に並ぶようになっている。
ここでは加工する脆性基板としてガラス基板を用いる。加工の前に、脆性基板切断補助装置Ｘの固定部５０の上下方向の位置を支持フレームＤにより調整しておく、固定部５０の高さを低くすると、押圧部４０の圧縮コイルバネが押し付けられて縮み量が増加するので、加圧部２０により脆性基板Ｂに対する加圧力が強くなり、逆に、固定部５０の高さを低くすると押圧部４０の圧縮コイルバネの縮み量が少なくなるので、それだけ、加圧部２０による脆性基板Ｂに対する加圧力が弱くなる。
【００１８】
最初に、微小なクラックが切断線の先端位置に形成された脆性基板Ｂを、切断線がレーザー照射器Ｌのレーザー照射位置を通るようにステージＳに固定する。この状態で、ステージＳを図の矢印の方向へ移動させていく。これにより、まず、切断線上に沿ってレーザー照射器Ｌによってレーザーが照射され、その直後に、冷却装置Ｃによって切断線が冷却される。これにより、脆性基板Ｂ上の切断線内部に亀裂が発生する。さらに、脆性基板切断補助装置Ｘが、脆性基板Ｂに発生した亀裂を助長する方向にガラスを撓ませる。具体的には、図２の想像線が示すように、脆性基板切断補助装置Ｂの下に脆性基板Ｂが位置すると、加圧部２０のローラーが脆性基板Ｂを抑えるとともに、吸引部１０が脆性基板Ｂを吸い上げる。脆性基板Ｂにおいて加圧部２０のローラーが加圧している点が固定点となる加圧点Ｂ２となり、吸引部１０により吸い上げられる点が撓み付加点となる吸引点Ｂ１となる。加圧点Ｂ２と吸引点Ｂ１とは１０ｍｍ〜２０ｍｍ程度離れている。これにより、脆性基板Ｂの切断線内で発生した亀裂が大きくなり下面側に至ることとなる。
【００１９】
脆性基板Ｂが切断される様子を図４（ａ）〜（ｄ）に模式的に示す。まず、脆性基板Ｂには図４（ａ）に示すように微小なクラックが入れられている。ここに、レーザーが照射されると脆性基板Ｂは図４（ｂ）に示すように表面から熱せられ膨張する。次に、この部分を急激に冷却すると図４（ｃ）に示すように、クラック部分から脆性基板が割れ、表面から内部に向って亀裂が発生する。ここで、脆性基板切断補助装置Ｘが、亀裂が入った脆性基板Ｂを亀裂が助長するようにガラスを撓ませるので、図４（ｄ）に示すように亀裂が下面にまで達する。この動作が切断線すべてに渡って行われることで、脆性基板Ｂをフルボディカットすることができる。
この方法を用いることで、脆性基板を切断する加工速度を向上させることができ、例えば、０．７ｔの板ガラスに於いて、従来の方法でフルボディカットを行うと、９０ｍｍ／秒から１２０ｍｍ／秒程度の移動速度が限界値であるが、本装置を用いることで、３００ｍｍ／秒のフルボディカットを実現することができた。
【００２０】
以上の動作を簡易化したモデルにより説明する。まず、レーザー加熱による加熱部分の膨張量は、次の通りになる。即ち、線膨張の計算式R=R0(1+αｔ) （α：線膨張係数）より、レーザー加熱による実際の膨張量ΔRはレーザービーム幅をR0とすると、ΔR=R0 ・ αｔとなる。
次に、本装置による加圧点から吸引点までにおける伸び量ΔDは、図５に示す加圧点、吸引点、基板の変移点からなる直角三角形に基板の変形を近似すると、ΔD=（√（L0）2＋（L1）２）−L0（L0：吸引点から加圧点までの距離、L1：吸引点における基板の変移量）と近似できる。（加圧点は移動しないと仮定する）。
このうちの、レーザービーム幅R部分に関する伸び量ΔLは、
ΔL＝２・ΔD・（R0／２L0）
＝２・（（√（L0）2＋（L1）２）−L0）・（R0／２L0）
=（√（L0）2＋（L1）２）・（R0／L0）−Ｒ0
となる。即ち、元の加熱で生成した膨張ΔRに湾曲させることで増大したΔLを加えることができ、これにより熱衝撃力を増加させることができる。
【００２１】
（実施形態２）
図６に実施形態２に係る脆性基板切断補助装置Ｙの斜視図を示し、図７に脆性基板切断補助装置Ｙの正面図を示す。本脆性基板切断補助装置Ｙの実施形態１に係る脆性基板切断補助装置Ｘとの相違点は、加圧部６０がローラーで押さえることで加圧することに替えて、空気を吹き付けることで加圧する構成を有する点である。他の構成は実施形態１に係る脆性基板切断補助装置Ｘと同様なので、説明は省略する。
【００２２】
加圧部６０は、吸引部１０の両側に２箇所設けられる。各加圧部６０は、本体３０の下面に設けられる開口部６１と、開口部６１から本体３０背面に連通する本体３０内に形成される導通部６２と、導通部６２の背面側の開口に接続されるエアチューブ６３とから構成される。エアチューブ６３の基端側はエアーコンプレッサーが接続される。吸引部１０の開口部１１と加圧部６０の開口部６１とは１０ｍｍ〜２０ｍｍ程度の間隔が空けられる。
【００２３】
次に、本脆性基板切断補助装置Ｙの動作について説明する。図８に脆性基板切断補助装置Ｙを有する脆性基盤切断装置Ｑを模式的に表した側面図を示す。脆性基板切断装置Ｑは実施形態１に係る脆性基板切断装置Ｐとほぼ同様の構成を有しているが、脆性基板切断補助装置Ｘに代えて脆性基板切断補助装置Ｙを備えるとともに、エアーコンプレッサーＡ２を有する点において相異する。
使用に際しては、脆性基板切断補助装置Ｙの固定部６０の上下方向の位置を支持フレームＤにより調整し、微小なクラックが切断線の先端位置に形成された脆性基板Ｂを、切断線がレーザー照射器Ｌのレーザー照射位置を通るようにステージＳに固定する。その後、ステージＳを図の矢印の方向へ移動させていく。これにより、まず、切断線上に沿ってレーザー照射器Ｌによってレーザーが照射され、その直後に、冷却装置Ｃによって切断線が冷却される。これにより、脆性基板Ｂ上の切断線内部に亀裂が発生する。さらに、脆性基板切断補助装置Ｙが、吸引部１０により切断線上の撓み付加点となる吸引点を吸引するとともに、加圧部６０が吸引点の両側に位置する加圧点に空気を吹き付け、固定点となる加圧点が上方に移動しないように固定することで、脆性基板Ｂに発生した亀裂を助長する方向に脆性基板Ｂを撓ませる。これにより、脆性基板Ｂの切断線内で発生した亀裂が大きくなり下面側に至ることとなる。
本実施形態に係る脆性基板切断補助装置Ｙは、物理的に脆性基板に触れることがないので、脆性基板に過剰な付加を掛けることがなく、また、加圧力の微調整を比較的容易に行うことができる。
【００２４】
（実施形態３）
上記各実施形態では、吸引部１０の開口部１１は１つであったが、これを脆性基板切断装置の冷却器Ｃを挟んで２つ設けるようにすることもできる。図９にかかる構成を有する脆性基盤切断補助装置Ｚを有する、脆性基板切断装置Ｒの構成を模式的に表す側面図を示し、図１０に脆性基盤切断補助装置Ｚの底面図を示す。
脆性基板切断補助装置Ｚは、吸引部７０として本体３０の下面に切断する脆性基板の切断線に沿った方向に並ぶ２つの開口部７１ａ、７１ｂを有する。また、本体３０内の各開口部７１ａ、７１ｂの間には冷却器Ｃが設けられ、開口部７１ａ、７１ｂの間が冷却位置となる。そして、それぞれの開口部７１ａ、７１ｂから本体３０の背面に連通する本体３０内に形成される導通部７２ａ、７２ｂ、及び、各導通部７２ａ、７２ｂの背面側の開口に接続されるエアチューブ７３ａ、７３ｂが設けられる。各エアチューブ７３ａ、７３ｂは脆性基板切断装置Ｒの真空ポンプＡxに接続され、真空ポンプＡx内の図示しない切り替え弁により、いずれの開口部から吸引するかを切り替えることができるようになっている。
また、脆性基板補助装置Ｚには、加圧部８０を構成する２組のローラー体８０ａ、８０ｂが吸引部７０の各開口部７１ａ、７１ｂの位置に対応するように設けられている。
【００２５】
このような構成を有する脆性基盤切断補助装置Ｚを有する脆性基盤切断装置Ｒの動作は、基本的は上記実施形態１、２に係る脆性基板切断装置Ｐ、Ｑと同様であるが、脆性基板Ｂの位置に応じて吸引部７１ａ、７１ｂによる吸引位置を切り替える点に特徴がある。即ち、当初は、加熱装置Ｌから近い側の吸引部７１ａにより吸引を行うようにすることで、脆性基板Ｂの進行方向先端縁近傍の切断線端部が冷却されている際にも、冷却位置に撓みを付与できるようにする。そして、ある程度、脆性基板Ｂが進んだ後に、加熱装置Ｌから遠い側の吸引部７１ｂによる吸引に切り替え、脆性基板Ｂの進行方向後端縁近傍の切断線端部が冷却されている際にも、冷却位置に撓みを付与できるようにする。
このように、本実施形態に係る脆性基板切断補助装置Ｚは、吸引部の開口を冷却位置を挟むように２箇所設け、適宜吸着位置を切り替えることで、特に端部位置での適切な切断補助を行うことができる。
【００２６】
（実施形態４）
実施形態３では、吸引部７０の開口部７１ａ、７１ｂを冷却位置を脆性基板の進行方向に対して前後に挟むように設けたが、これを、冷却位置を脆性基板の進行方向に対して左右に挟むように設けることもできる。図１１にかかる構成を有する脆性基盤切断補助装置Ｗを有する、脆性基板切断装置Ｓの構成を模式的に表す側面図を示し、図１２に脆性基盤切断補助装置Ｗの底面図を示す。
脆性基板切断補助装置Ｗは、吸引部９０として本体３０の下面に脆性基板の切断線に対象に左右に並ぶ２つの開口部９１ａ、９１ｂを有する。そして、本体３０内の各開口部９１ａ、９１ｂの間には冷却器Ｃが設けられ、開口部９１ａ、９１ｂの間が冷却位置となる。そして、開口部９１ａ、９１ｂから本体３０の背面側の１つの開口に連通する、内部で二股に分かれた動通部９２、導通部９２の背面側の開口部に接続されるエアチューブ９３が設けられる。エアチューブ９３は真空ポンプＡに接続されている。
【００２７】
このような構成を有する脆性基盤切断補助装置Ｚを有する脆性基盤切断装置Ｒの動作は、上記実施形態１、２に係る脆性基板切断装置Ｐ、Ｑと同様であるが、吸引部９０による脆性基板上の吸引点が切断線を挟む２点となる点に特徴を有する。このような構成により、開口部９１ａ、９１ｂによる２つの吸引点を結んだ線分と切断線上とが交わる位置が冷却位置となるので、本実施形態に係る脆性基板切断装置Ｓは、切断線上の冷却位置に対し、冷却とほぼ同時に撓みを付与することができる。
【００２８】
なお、上記実施形態３、４では加圧部としてローラーを用いているが、実施形態２に示すように空気を吹き付けることで加圧する構成を採用することもできる。また、加圧部は実施形態３に示すように、固定点を複数有するように２組以上設けてもよく、これは、実施形態２に示す空気を吹き付けることで加圧する場合でも同様である。さらに、固定点を複数設ける場合に同時に加圧する場合の他、加圧点を適宜変更するようにしてもよい。
また、上記各実施形態では、撓み付加手段として、基板を吸引する方法を採用しているが、ステージＳの切断線下方に位置する位置にスリットを設け、下方からローラーで押圧したり、空気を吹き付けたりすることで切断線下を押し上げるようにしてもよい。
さらに、上記各実施形態では、冷却位置において冷却している箇所に撓みを付与する構成としているが、冷却位置よりも脆性基板の進行方向側（加熱位置から冷却位置に向う方向）に離して、撓みを付与するようにしてもよい。この場合は、脆性基板切断補助装置の作用は、冷却による亀裂の進行を補助するのではなく、従来のように、冷却により生じたスクライブ線を撓ませることでブレイクするものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】実施形態１に係る脆性基板切断補助装置を示す斜視図である。
【図２】実施形態１に係る脆性基板切断補助装置の正面図である。
【図３】実施形態１に係る脆性基板切断補助装置を有する脆性基板切断装置を模式的に示す側面図である。
【図４】（ａ）〜（ｄ）は、脆性基板が切断される様子を模式的に示す縦断面図である。
【図５】撓みによる伸びを算出するためのモデルを示す図である。
【図６】実施形態２に係る脆性基板切断補助装置を示す斜視図である。
【図７】実施形態２に係る脆性基板切断補助装置の正面図である。
【図８】実施形態２に係る脆性基板切断補助装置を有する脆性基板切断装置を模式的に示す側面図である。
【図９】実施形態３に係る脆性基板切断補助装置を有する脆性基板切断装置を模式的に示す側面図である。
【図１０】実施形態３に係る脆性基盤切断補助装置の底面図である。
【図１１】実施形態４に係る脆性基板切断補助装置を有する脆性基板切断装置を模式的に示す側面図である。
【図１２】実施形態４に係る脆性基盤切断補助装置の底面図である。
【符号の説明】
【００３０】
Ｘ、Ｙ、Ｚ、Ｗ 脆性基板切断補助装置
Ｐ、Ｑ、Ｒ、Ｓ 脆性基板切断装置
Ｌ レーザー照射器
Ｃ 冷却器
Ｓ ステージ
Ａ、Ａｘ 真空ポンプ
Ａ２ エアコンプレッサー
１０、７０、９０ 吸引部
２０、６０、８０ 加圧部
３０ 本体
【技術分野】
【０００１】
本発明は脆性基板を過熱後冷却することにより分断する際に用いられる切断補助装置に関する。脆性基板としては、ガラス基板、張り合わせガラス基板などが含まれる。
【背景技術】
【０００２】
脆性基板の切断方法の一つとして、予め加工する脆性基板に基点となる微小なクラックを付け、このクラック点を基点としレーザー等を用いて脆性基板を切断線に沿って加熱して膨張させ、加熱直後に冷却装置を配して膨張した脆性基板を冷却することで、発生する熱衝撃により脆性基板にスクライブ線を作るか、又は、フルボディカットを行う技術が知られている。なお、スクライブ線を作る場合は、スクライブ線が形成された後に、このスクライブ線をローラーなどで加圧、又は、スクライブ線の下方に段差を設け押下し、スクライブ線に沿ってブレイクすることで切断する。
現在の液晶基板の製造において、構成するガラス板は薄板になりつつあり、加熱後冷却することで切断するカッティング方式は、物理的に刃物で傷をつけ切断する方法に比べて加工端面が非常にきれいなため加工後の材料の強度が非常に高く、且つ後工程で研磨する必要も無いため注目されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、この方法では、高速で加工をしようとしても、発生する熱衝撃は、機械的に切削するのではなく、材料の熱応力を利用したものである為、ある程度の高速で過熱冷却をする場合には１００ミクロン程度のごく浅いスクライブ線が形成されるのみである。従って、上述したようにスクライブ線が形成された後に、スクライブ線に沿ってブレイクするといった作業が必要となる。
一方、ブレイク作業を省くためにフルボディカットを行うためには、加熱した熱がガラス下面まで伝達する必要があるため非常に遅い速度で加工することになってしまう。
このため、現状では、様々な利点を有するにも関わらず加熱後冷却することで切断するカッティング方式は液晶基板の製造において主流とはなりえてない。
【０００４】
本発明は、このような問題に鑑みて、脆性基板を加熱後冷却することで切断する方法において、高速で加工を行えるようにする手段を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本願発明は次のような構成を有する。
請求項１に記載の発明は、脆性材料からなる基板を切断線に沿って加工手段に対し相対的に移動させながら、前記加工手段により加熱と冷却を行い、このとき発生する熱衝撃力で前記基板を切断する切断方法に用いられる脆性基板切断補助装置であり、前記基板の移動につれて移動する前記切断線上もしくは切断線近傍の点である撓み付加点が前記基板の一面側に移動する方向に、当該撓み付加点に力を加える撓み付加手段と、前記撓み付加点の両側に存する固定点を前記方向に移動しないように固定する固定手段とを有する。なお、撓み付加手段による力の加え方としては、撓み付加点の移動方向側から吸引することにより力を加えたり、撓み付加点の移動方向と反対面側から気体を吹き付けたり、ローラーで加圧することで力を加えたりする方法が例示される。また、固定手段による固定方法としては、撓み付加点の移動方向側から気体を吹き付けたり、ローラーで加圧することで移動を規制したり、撓み付加点の移動方向と逆側から基板を吸引する方法が例示される。
【０００６】
請求項２に記載の発明は、前記脆性基板切断補助装置において、前記撓み付加手段は、前記基板に非接触状態で、前記撓み付加点を前記基板の表面近傍を減圧することで吸引する吸引部を有し、前記固定手段は、前記基板の前記固定点を前記吸引部に吸引される方向とは逆方向に加圧する、前記基板上を移動可能に形成される加圧部を有する。なお、加圧には、積極的な加圧のみならず、吸引される基板の移動を規制することにより生じる加圧が含まれる。
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の脆性基板切断補助装置において、前記基板は、一方の面側から冷却されるものであって、前記撓み付加点および吸引部が吸引する表面は当該冷却される面側に設けられるものである。
【０００７】
請求項４に記載の発明は、請求項２又は３に記載の脆性基板切断補助装置において、前記固定手段は、前記基板に平行かつ前記切断線に直角な回転軸を持つローラーにより固定点を加圧するものである。
請求項５に記載の発明は、請求項２又は３に記載の脆性基板切断補助装置において、前記固定手段は、前記固定点に気体を吹き付けることで加圧するものである。
請求項６に記載の発明は、前記脆性基板切断補助装置において、前記固定手段は、前記撓み付加点に対する前記固定点の相対的位置が前記切断線に沿って可変に形成されるものである。
請求項７に記載の発明は、前記脆性基板切断補助装置において、前記固定手段は、前記撓み付加点の両側のそれぞれにおいて２以上の固定点を固定するものである。
【０００８】
請求項８に記載の発明は、前記脆性基板切断補助において、前記撓み付加手段は、前記加工手段の冷却位置を前記切断線に沿った方向に挟む２箇所で前記撓み付加点を可変に形成されるものである。
請求項９に記載の発明は、前記脆性基板切断補助において、前記撓み付加点は、両側の固定点の内側であって、前記加工手段による冷却位置の両側に２点設けられるものである。
【０００９】
請求項１０に記載の発明は、脆性材料からなる基板を固定するテーブルと、前記テーブルに固定された前記基板の切断線に対向する位置に設けられる、前記基板の切断線部分を加熱する加熱手段と、前記テーブルに固定された前記基板の切断線に対向する位置に、前記加熱手段の前記切断線に沿った方向に並んで設けられる、前記基板の切断線部分を冷却する冷却手段と、前記テーブルと冷却手段および加熱手段とを、前記テーブルが加熱手段から冷却手段に向かう方向に相対的に前記切断線に沿って移動させる移動手段と、請求項１から９のいずれか１項に記載の脆性基板切断補助装置とを有する脆性基板切断装置である。
請求項１１に記載の発明は前記脆性基板切断装置において、前記撓み付加点の少なくとも１つが、前記冷却手段による冷却位置の前記加熱手段側近傍に設けられるものである。
請求項１２に記載の発明は、前記脆性基板切断装置において、前記脆性基板切断補助装置が請求項９に記載の脆性基板切断補助装置であり、前記２つの撓み付加点を結ぶ線分が、前記冷却手段による冷却位置を通るよう前記撓み付加点が設けられるものである。
請求項１３に記載の発明は、前記脆性基板切断装置において、前記撓み付加点が、前記冷却手段による冷却位置の前記加熱手段側とは逆側に設けられるものである。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１に記載の発明は、加圧、冷却される切断線上の撓み付加点に応力を加えるとともに、撓み付加点の両側に存する固定点を固定することで撓み付加点近傍を撓ませることができるので、これによりスクライブラインを生成する際、材料をスクライブラインと直角方向に引き離し、スクライブラインを形成する亀裂を進行させることができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、吸引により撓み付加点に力を付与し、この吸引方向とは逆方向に加圧することで固定点を固定する構成を有するので、基板の一方の面から撓み付加点および固定点に力を付与することとなり、脆性基板切断補助装置を加工する基板の一面側に存する一体の機器として構成することができる。
請求項３に記載の発明は、撓み付加点の吸引を冷却面側から行うことで、冷却された側が広がる方向に撓みが発生するので、スクライブ線中の亀裂の進行を促進することができる。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、ローラーにより固定点を加圧することで、基板を固定する構成であるので、固定手段の構造を簡単にすることができる。
請求項５に記載の発明は、気体を吹き付けることで固定点を加圧することにより、基板を固定する構成であるので、基板に過度の力が加わることがなく、基板の予期せぬ破損などが発生することが抑制される。
請求項６に記載の発明は、固定手段が固定する固定点の位置を撓み付加点に対して相対的に可変に形成することで、基板の進行方向前後の縁部などに固定点が存することで固定力が弱まるような場合があるが、このような場合に、固定点を縁部より内側に移動させることで、よりしっかりと基板を固定することができる。
請求項７に記載の発明は、固定点を撓み付加点の両側のそれぞれにおいて２以上設けることで、基板をより安定して固定することができる。
【００１３】
請求項８に記載の発明は、撓み付加点を冷却位置を切断方向の前後で挟み、切り替え可能とすることで、脆性基板の進行方向前後の縁部に撓みを加える場合に、冷却と撓みの付与が同時に起こらないような場合が生じるが、撓み付加点を切り替えることで、このような事態を防ぐことができる。
請求項９に記載の発明は、冷却位置の両側に撓み付加点を設けることで、冷却位置と撓みを加える位置とを一致させることができる。
【００１４】
請求項１０に記載の発明は、前記脆性基板切断補助装置を設けることにより、亀裂の進行を早めることができ、脆性基板の切断加工速度を早くすることができる。
請求項１１に記載の発明は、撓み付加点が冷却位置の加熱手段側の近傍に設けられることで、脆性基板の進行方向手前の縁部における切断線上の冷却点を撓みを加えながら冷却することができる。
請求項１２に記載の発明は、脆性基板の切断線上の冷却点と撓みを加える点とが一致するので、冷却と撓みの付与を確実に同時に行うことができる。
請求項１３に記載の発明は、撓み付加点を冷却位置の加熱手段の逆側に設けることで、脆性基板切断補助装置を冷却手段と加熱手段の間に設置する場合に比較して、簡易に設置することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
（実施形態１）
図１に実施形態１に係る脆性基板切断補助装置Ｘの斜視図を示し、図２に脆性基板切断補助装置Ｘの正面図を示す。脆性基板切断補助装置Ｘは、直方体状の本体３０、本体３０の底面中央に開口を有する撓み付加手段となる吸引部１０、本体３０の両側面に設けられる固定手段となる加圧部２０を有する。
本体３０はアルミ材料からなる直方体状のブロック体であり、後述する吸引部１０の空気が通る導通部１２が底面から背面を連通するように内部に形成される。なお、本体部３０の上面には圧縮コイルバネ４０ａと圧縮コイルバネ４０ａ内部を通る棒体４０ｂからなる押圧部４０が左右に２箇所設けられ、この押圧部４０の棒体の上端は、板状体からなる固定部５０に設けられる貫通孔５０ａを通って上方で抜け止め４０ｂｂが設けられることにより、貫通孔内でスライドでき、かつ、下方に抜けないように固定されている。
【００１６】
吸引部１０は本体３０の下面に設けられる開口部１１と、開口部１１から本体３０背面に連通する本体３０内に形成される導通部１２と、導通部１２の背面側の開口に接続されるエアチューブ１３とから構成される。エアチューブ１３の基端側は真空ポンプが接続される。
加圧部２０は２つの回動するローラー体により形成され、硬質ゴム製のローラーと当該ローラーを本体３０の側面に軸支する軸部とから構成される。軸部とローラーとの間には図示しないベアリングが設けられる。
【００１７】
次に、以上のような構成を有する脆性基板切断補助装置Ｘの動作について説明する。図３に脆性基板切断補助装置Ｘを有する脆性基板切断装置Ｐを模式的に表した側面図を示す。
脆性基板切断装置Ｐは、脆性基板切断補助装置Ｘの他に、切断する脆性基板Ｂを載置し移動させるテーブルであるステージＳ、脆性基板Ｂを加熱するレーザー照射器Ｌ、脆性基板Ｂを冷却する冷却器Ｃ、脆性基板切断補助装置Ｘの固定部５０の高さを調節可能に支持固定する支持フレームＤ、 真空ポンプＡを有する。レーザー照射器Lによるレーザー照射位置、冷却器Cの冷却位置、脆性基板切断補助装置Ｘの吸引部１０の開口部１１による吸引位置は、ステージＳの移動方向に沿って一直線上に並ぶようになっている。
ここでは加工する脆性基板としてガラス基板を用いる。加工の前に、脆性基板切断補助装置Ｘの固定部５０の上下方向の位置を支持フレームＤにより調整しておく、固定部５０の高さを低くすると、押圧部４０の圧縮コイルバネが押し付けられて縮み量が増加するので、加圧部２０により脆性基板Ｂに対する加圧力が強くなり、逆に、固定部５０の高さを低くすると押圧部４０の圧縮コイルバネの縮み量が少なくなるので、それだけ、加圧部２０による脆性基板Ｂに対する加圧力が弱くなる。
【００１８】
最初に、微小なクラックが切断線の先端位置に形成された脆性基板Ｂを、切断線がレーザー照射器Ｌのレーザー照射位置を通るようにステージＳに固定する。この状態で、ステージＳを図の矢印の方向へ移動させていく。これにより、まず、切断線上に沿ってレーザー照射器Ｌによってレーザーが照射され、その直後に、冷却装置Ｃによって切断線が冷却される。これにより、脆性基板Ｂ上の切断線内部に亀裂が発生する。さらに、脆性基板切断補助装置Ｘが、脆性基板Ｂに発生した亀裂を助長する方向にガラスを撓ませる。具体的には、図２の想像線が示すように、脆性基板切断補助装置Ｂの下に脆性基板Ｂが位置すると、加圧部２０のローラーが脆性基板Ｂを抑えるとともに、吸引部１０が脆性基板Ｂを吸い上げる。脆性基板Ｂにおいて加圧部２０のローラーが加圧している点が固定点となる加圧点Ｂ２となり、吸引部１０により吸い上げられる点が撓み付加点となる吸引点Ｂ１となる。加圧点Ｂ２と吸引点Ｂ１とは１０ｍｍ〜２０ｍｍ程度離れている。これにより、脆性基板Ｂの切断線内で発生した亀裂が大きくなり下面側に至ることとなる。
【００１９】
脆性基板Ｂが切断される様子を図４（ａ）〜（ｄ）に模式的に示す。まず、脆性基板Ｂには図４（ａ）に示すように微小なクラックが入れられている。ここに、レーザーが照射されると脆性基板Ｂは図４（ｂ）に示すように表面から熱せられ膨張する。次に、この部分を急激に冷却すると図４（ｃ）に示すように、クラック部分から脆性基板が割れ、表面から内部に向って亀裂が発生する。ここで、脆性基板切断補助装置Ｘが、亀裂が入った脆性基板Ｂを亀裂が助長するようにガラスを撓ませるので、図４（ｄ）に示すように亀裂が下面にまで達する。この動作が切断線すべてに渡って行われることで、脆性基板Ｂをフルボディカットすることができる。
この方法を用いることで、脆性基板を切断する加工速度を向上させることができ、例えば、０．７ｔの板ガラスに於いて、従来の方法でフルボディカットを行うと、９０ｍｍ／秒から１２０ｍｍ／秒程度の移動速度が限界値であるが、本装置を用いることで、３００ｍｍ／秒のフルボディカットを実現することができた。
【００２０】
以上の動作を簡易化したモデルにより説明する。まず、レーザー加熱による加熱部分の膨張量は、次の通りになる。即ち、線膨張の計算式R=R0(1+αｔ) （α：線膨張係数）より、レーザー加熱による実際の膨張量ΔRはレーザービーム幅をR0とすると、ΔR=R0 ・ αｔとなる。
次に、本装置による加圧点から吸引点までにおける伸び量ΔDは、図５に示す加圧点、吸引点、基板の変移点からなる直角三角形に基板の変形を近似すると、ΔD=（√（L0）2＋（L1）２）−L0（L0：吸引点から加圧点までの距離、L1：吸引点における基板の変移量）と近似できる。（加圧点は移動しないと仮定する）。
このうちの、レーザービーム幅R部分に関する伸び量ΔLは、
ΔL＝２・ΔD・（R0／２L0）
＝２・（（√（L0）2＋（L1）２）−L0）・（R0／２L0）
=（√（L0）2＋（L1）２）・（R0／L0）−Ｒ0
となる。即ち、元の加熱で生成した膨張ΔRに湾曲させることで増大したΔLを加えることができ、これにより熱衝撃力を増加させることができる。
【００２１】
（実施形態２）
図６に実施形態２に係る脆性基板切断補助装置Ｙの斜視図を示し、図７に脆性基板切断補助装置Ｙの正面図を示す。本脆性基板切断補助装置Ｙの実施形態１に係る脆性基板切断補助装置Ｘとの相違点は、加圧部６０がローラーで押さえることで加圧することに替えて、空気を吹き付けることで加圧する構成を有する点である。他の構成は実施形態１に係る脆性基板切断補助装置Ｘと同様なので、説明は省略する。
【００２２】
加圧部６０は、吸引部１０の両側に２箇所設けられる。各加圧部６０は、本体３０の下面に設けられる開口部６１と、開口部６１から本体３０背面に連通する本体３０内に形成される導通部６２と、導通部６２の背面側の開口に接続されるエアチューブ６３とから構成される。エアチューブ６３の基端側はエアーコンプレッサーが接続される。吸引部１０の開口部１１と加圧部６０の開口部６１とは１０ｍｍ〜２０ｍｍ程度の間隔が空けられる。
【００２３】
次に、本脆性基板切断補助装置Ｙの動作について説明する。図８に脆性基板切断補助装置Ｙを有する脆性基盤切断装置Ｑを模式的に表した側面図を示す。脆性基板切断装置Ｑは実施形態１に係る脆性基板切断装置Ｐとほぼ同様の構成を有しているが、脆性基板切断補助装置Ｘに代えて脆性基板切断補助装置Ｙを備えるとともに、エアーコンプレッサーＡ２を有する点において相異する。
使用に際しては、脆性基板切断補助装置Ｙの固定部６０の上下方向の位置を支持フレームＤにより調整し、微小なクラックが切断線の先端位置に形成された脆性基板Ｂを、切断線がレーザー照射器Ｌのレーザー照射位置を通るようにステージＳに固定する。その後、ステージＳを図の矢印の方向へ移動させていく。これにより、まず、切断線上に沿ってレーザー照射器Ｌによってレーザーが照射され、その直後に、冷却装置Ｃによって切断線が冷却される。これにより、脆性基板Ｂ上の切断線内部に亀裂が発生する。さらに、脆性基板切断補助装置Ｙが、吸引部１０により切断線上の撓み付加点となる吸引点を吸引するとともに、加圧部６０が吸引点の両側に位置する加圧点に空気を吹き付け、固定点となる加圧点が上方に移動しないように固定することで、脆性基板Ｂに発生した亀裂を助長する方向に脆性基板Ｂを撓ませる。これにより、脆性基板Ｂの切断線内で発生した亀裂が大きくなり下面側に至ることとなる。
本実施形態に係る脆性基板切断補助装置Ｙは、物理的に脆性基板に触れることがないので、脆性基板に過剰な付加を掛けることがなく、また、加圧力の微調整を比較的容易に行うことができる。
【００２４】
（実施形態３）
上記各実施形態では、吸引部１０の開口部１１は１つであったが、これを脆性基板切断装置の冷却器Ｃを挟んで２つ設けるようにすることもできる。図９にかかる構成を有する脆性基盤切断補助装置Ｚを有する、脆性基板切断装置Ｒの構成を模式的に表す側面図を示し、図１０に脆性基盤切断補助装置Ｚの底面図を示す。
脆性基板切断補助装置Ｚは、吸引部７０として本体３０の下面に切断する脆性基板の切断線に沿った方向に並ぶ２つの開口部７１ａ、７１ｂを有する。また、本体３０内の各開口部７１ａ、７１ｂの間には冷却器Ｃが設けられ、開口部７１ａ、７１ｂの間が冷却位置となる。そして、それぞれの開口部７１ａ、７１ｂから本体３０の背面に連通する本体３０内に形成される導通部７２ａ、７２ｂ、及び、各導通部７２ａ、７２ｂの背面側の開口に接続されるエアチューブ７３ａ、７３ｂが設けられる。各エアチューブ７３ａ、７３ｂは脆性基板切断装置Ｒの真空ポンプＡxに接続され、真空ポンプＡx内の図示しない切り替え弁により、いずれの開口部から吸引するかを切り替えることができるようになっている。
また、脆性基板補助装置Ｚには、加圧部８０を構成する２組のローラー体８０ａ、８０ｂが吸引部７０の各開口部７１ａ、７１ｂの位置に対応するように設けられている。
【００２５】
このような構成を有する脆性基盤切断補助装置Ｚを有する脆性基盤切断装置Ｒの動作は、基本的は上記実施形態１、２に係る脆性基板切断装置Ｐ、Ｑと同様であるが、脆性基板Ｂの位置に応じて吸引部７１ａ、７１ｂによる吸引位置を切り替える点に特徴がある。即ち、当初は、加熱装置Ｌから近い側の吸引部７１ａにより吸引を行うようにすることで、脆性基板Ｂの進行方向先端縁近傍の切断線端部が冷却されている際にも、冷却位置に撓みを付与できるようにする。そして、ある程度、脆性基板Ｂが進んだ後に、加熱装置Ｌから遠い側の吸引部７１ｂによる吸引に切り替え、脆性基板Ｂの進行方向後端縁近傍の切断線端部が冷却されている際にも、冷却位置に撓みを付与できるようにする。
このように、本実施形態に係る脆性基板切断補助装置Ｚは、吸引部の開口を冷却位置を挟むように２箇所設け、適宜吸着位置を切り替えることで、特に端部位置での適切な切断補助を行うことができる。
【００２６】
（実施形態４）
実施形態３では、吸引部７０の開口部７１ａ、７１ｂを冷却位置を脆性基板の進行方向に対して前後に挟むように設けたが、これを、冷却位置を脆性基板の進行方向に対して左右に挟むように設けることもできる。図１１にかかる構成を有する脆性基盤切断補助装置Ｗを有する、脆性基板切断装置Ｓの構成を模式的に表す側面図を示し、図１２に脆性基盤切断補助装置Ｗの底面図を示す。
脆性基板切断補助装置Ｗは、吸引部９０として本体３０の下面に脆性基板の切断線に対象に左右に並ぶ２つの開口部９１ａ、９１ｂを有する。そして、本体３０内の各開口部９１ａ、９１ｂの間には冷却器Ｃが設けられ、開口部９１ａ、９１ｂの間が冷却位置となる。そして、開口部９１ａ、９１ｂから本体３０の背面側の１つの開口に連通する、内部で二股に分かれた動通部９２、導通部９２の背面側の開口部に接続されるエアチューブ９３が設けられる。エアチューブ９３は真空ポンプＡに接続されている。
【００２７】
このような構成を有する脆性基盤切断補助装置Ｚを有する脆性基盤切断装置Ｒの動作は、上記実施形態１、２に係る脆性基板切断装置Ｐ、Ｑと同様であるが、吸引部９０による脆性基板上の吸引点が切断線を挟む２点となる点に特徴を有する。このような構成により、開口部９１ａ、９１ｂによる２つの吸引点を結んだ線分と切断線上とが交わる位置が冷却位置となるので、本実施形態に係る脆性基板切断装置Ｓは、切断線上の冷却位置に対し、冷却とほぼ同時に撓みを付与することができる。
【００２８】
なお、上記実施形態３、４では加圧部としてローラーを用いているが、実施形態２に示すように空気を吹き付けることで加圧する構成を採用することもできる。また、加圧部は実施形態３に示すように、固定点を複数有するように２組以上設けてもよく、これは、実施形態２に示す空気を吹き付けることで加圧する場合でも同様である。さらに、固定点を複数設ける場合に同時に加圧する場合の他、加圧点を適宜変更するようにしてもよい。
また、上記各実施形態では、撓み付加手段として、基板を吸引する方法を採用しているが、ステージＳの切断線下方に位置する位置にスリットを設け、下方からローラーで押圧したり、空気を吹き付けたりすることで切断線下を押し上げるようにしてもよい。
さらに、上記各実施形態では、冷却位置において冷却している箇所に撓みを付与する構成としているが、冷却位置よりも脆性基板の進行方向側（加熱位置から冷却位置に向う方向）に離して、撓みを付与するようにしてもよい。この場合は、脆性基板切断補助装置の作用は、冷却による亀裂の進行を補助するのではなく、従来のように、冷却により生じたスクライブ線を撓ませることでブレイクするものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】実施形態１に係る脆性基板切断補助装置を示す斜視図である。
【図２】実施形態１に係る脆性基板切断補助装置の正面図である。
【図３】実施形態１に係る脆性基板切断補助装置を有する脆性基板切断装置を模式的に示す側面図である。
【図４】（ａ）〜（ｄ）は、脆性基板が切断される様子を模式的に示す縦断面図である。
【図５】撓みによる伸びを算出するためのモデルを示す図である。
【図６】実施形態２に係る脆性基板切断補助装置を示す斜視図である。
【図７】実施形態２に係る脆性基板切断補助装置の正面図である。
【図８】実施形態２に係る脆性基板切断補助装置を有する脆性基板切断装置を模式的に示す側面図である。
【図９】実施形態３に係る脆性基板切断補助装置を有する脆性基板切断装置を模式的に示す側面図である。
【図１０】実施形態３に係る脆性基盤切断補助装置の底面図である。
【図１１】実施形態４に係る脆性基板切断補助装置を有する脆性基板切断装置を模式的に示す側面図である。
【図１２】実施形態４に係る脆性基盤切断補助装置の底面図である。
【符号の説明】
【００３０】
Ｘ、Ｙ、Ｚ、Ｗ 脆性基板切断補助装置
Ｐ、Ｑ、Ｒ、Ｓ 脆性基板切断装置
Ｌ レーザー照射器
Ｃ 冷却器
Ｓ ステージ
Ａ、Ａｘ 真空ポンプ
Ａ２ エアコンプレッサー
１０、７０、９０ 吸引部
２０、６０、８０ 加圧部
３０ 本体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
脆性材料からなる基板を切断線に沿って加工手段に対し相対的に移動させながら、前記加工手段により加熱と冷却を行い、このとき発生する熱衝撃力で前記基板を切断する切断方法に用いられる切断補助装置であって、
前記基板の移動につれて移動する前記切断線上もしくは前記切断線近傍の点である撓み付加点が前記基板の一面側に移動する方向に、当該撓み付加点に力を加える撓み付加手段と、
前記撓み付加点の両側に存する固定点を前記方向に移動しないように固定する固定手段と
を有する脆性基板切断補助装置。
【請求項２】
前記撓み付加手段は、前記基板に非接触状態で、前記基板の前記撓み付加点を含む表面近傍を減圧することで吸引する吸引部を有し、
前記固定手段は、前記基板の前記固定点を前記吸引部に吸引される方向とは逆方向に加圧する、前記基板上を移動可能に形成される加圧部を有する
請求項１に記載の脆性基板切断補助装置。
【請求項３】
前記基板は、一方の面側から冷却されるものであって、
前記撓み付加点および吸引部が吸引する表面は当該冷却される面側に設けられるものである請求項２に記載の脆性基板切断補助装置。
【請求項４】
前記固定手段は、前記基板に平行かつ前記切断線に直角な回転軸を持つローラーにより前記固定点を加圧するものである請求項２又は３に記載の脆性基板切断補助装置。
【請求項５】
前記固定手段は、前記固定点に気体を吹き付けることで加圧するものである請求項２又は３に記載の脆性基板切断補助装置。
【請求項６】
前記固定手段は、前記撓み付加点に対する前記固定点の相対的位置を前記切断線に沿って可変に形成される請求項１から５のいずれか１項に記載の脆性基板切断補助装置。
【請求項７】
前記固定手段は、前記撓み付加点の両側のそれぞれにおいて２以上の固定点を有する請求項１から５のいずれか１項に記載の脆性基板切断補助装置。
【請求項８】
前記撓み付加手段は、前記加工手段の冷却位置を前記切断線に沿った方向に挟む２箇所で前記撓み付加点を可変に形成される請求項１から７のいずれか１項に記載の脆性基板切断補助。
【請求項９】
前記撓み付加点は、両側の固定点の内側であって、前記加工手段による冷却位置の両側に２点設けられるものである請求項１から７に記載の脆性基板切断補助装置。
【請求項１０】
脆性材料からなる基板を固定するテーブルと、
前記テーブルに固定された前記基板の切断線に対向する位置に設けられる、前記基板の切断線部分を加熱する加熱手段と、
前記テーブルに固定された前記基板の切断線に対向する位置に、前記加熱手段の前記切断線に沿った方向に並んで設けられる、前記基板の切断線部分を冷却する冷却手段と、
前記テーブルと冷却手段および加熱手段とを、前記テーブルが加熱手段から冷却手段に向かう方向に相対的に前記切断線に沿って移動させる移動手段と、
請求項１から９のいずれか１項に記載の脆性基板切断補助装置と
を有する脆性基板切断装置。
【請求項１１】
前記撓み付加点の少なくとも１つが、前記冷却手段による冷却位置の前記加熱手段側近傍に設けられる請求項１０に記載の脆性基板切断装置。
【請求項１２】
前記脆性基板切断補助装置が請求項９に記載の脆性基板切断補助であり、
前記２つの撓み付加点を結ぶ線分が、前記冷却手段による冷却位置を通るよう前記撓み付加点が設けられる請求項１０に記載の脆性基板切断装置。
【請求項１３】
前記撓み付加点が、前記冷却手段による冷却位置の前記加熱手段側とは逆側に設けられる請求項１０に記載の脆性基板切断装置。
【請求項１】
脆性材料からなる基板を切断線に沿って加工手段に対し相対的に移動させながら、前記加工手段により加熱と冷却を行い、このとき発生する熱衝撃力で前記基板を切断する切断方法に用いられる切断補助装置であって、
前記基板の移動につれて移動する前記切断線上もしくは前記切断線近傍の点である撓み付加点が前記基板の一面側に移動する方向に、当該撓み付加点に力を加える撓み付加手段と、
前記撓み付加点の両側に存する固定点を前記方向に移動しないように固定する固定手段と
を有する脆性基板切断補助装置。
【請求項２】
前記撓み付加手段は、前記基板に非接触状態で、前記基板の前記撓み付加点を含む表面近傍を減圧することで吸引する吸引部を有し、
前記固定手段は、前記基板の前記固定点を前記吸引部に吸引される方向とは逆方向に加圧する、前記基板上を移動可能に形成される加圧部を有する
請求項１に記載の脆性基板切断補助装置。
【請求項３】
前記基板は、一方の面側から冷却されるものであって、
前記撓み付加点および吸引部が吸引する表面は当該冷却される面側に設けられるものである請求項２に記載の脆性基板切断補助装置。
【請求項４】
前記固定手段は、前記基板に平行かつ前記切断線に直角な回転軸を持つローラーにより前記固定点を加圧するものである請求項２又は３に記載の脆性基板切断補助装置。
【請求項５】
前記固定手段は、前記固定点に気体を吹き付けることで加圧するものである請求項２又は３に記載の脆性基板切断補助装置。
【請求項６】
前記固定手段は、前記撓み付加点に対する前記固定点の相対的位置を前記切断線に沿って可変に形成される請求項１から５のいずれか１項に記載の脆性基板切断補助装置。
【請求項７】
前記固定手段は、前記撓み付加点の両側のそれぞれにおいて２以上の固定点を有する請求項１から５のいずれか１項に記載の脆性基板切断補助装置。
【請求項８】
前記撓み付加手段は、前記加工手段の冷却位置を前記切断線に沿った方向に挟む２箇所で前記撓み付加点を可変に形成される請求項１から７のいずれか１項に記載の脆性基板切断補助。
【請求項９】
前記撓み付加点は、両側の固定点の内側であって、前記加工手段による冷却位置の両側に２点設けられるものである請求項１から７に記載の脆性基板切断補助装置。
【請求項１０】
脆性材料からなる基板を固定するテーブルと、
前記テーブルに固定された前記基板の切断線に対向する位置に設けられる、前記基板の切断線部分を加熱する加熱手段と、
前記テーブルに固定された前記基板の切断線に対向する位置に、前記加熱手段の前記切断線に沿った方向に並んで設けられる、前記基板の切断線部分を冷却する冷却手段と、
前記テーブルと冷却手段および加熱手段とを、前記テーブルが加熱手段から冷却手段に向かう方向に相対的に前記切断線に沿って移動させる移動手段と、
請求項１から９のいずれか１項に記載の脆性基板切断補助装置と
を有する脆性基板切断装置。
【請求項１１】
前記撓み付加点の少なくとも１つが、前記冷却手段による冷却位置の前記加熱手段側近傍に設けられる請求項１０に記載の脆性基板切断装置。
【請求項１２】
前記脆性基板切断補助装置が請求項９に記載の脆性基板切断補助であり、
前記２つの撓み付加点を結ぶ線分が、前記冷却手段による冷却位置を通るよう前記撓み付加点が設けられる請求項１０に記載の脆性基板切断装置。
【請求項１３】
前記撓み付加点が、前記冷却手段による冷却位置の前記加熱手段側とは逆側に設けられる請求項１０に記載の脆性基板切断装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００９−１５４５１６（Ｐ２００９−１５４５１６Ａ）
【公開日】平成２１年７月１６日（２００９．７．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１３５７８（Ｐ２００８−１３５７８）
【出願日】平成２０年１月２４日（２００８．１．２４）
【出願人】（５０１１４２５６０）株式会社日本エミック (2)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年７月１６日（２００９．７．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１月２４日（２００８．１．２４）
【出願人】（５０１１４２５６０）株式会社日本エミック (2)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]