CN116282879A - 基板切断装置和基板切断方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基板切断装置，在分断端面上不会产生缺口，采用利用了热应力的切断，并以不喷射热介质的方式对划线高效地施加热应力来进行切断。具备用于载置加工有划线(S)的基板(W)的基板支承件(1)和与基板(W)的划线(S)接触的切断杆(4)，切断杆(4)与基板(W)的接触面中，设定为第一温度(T1)的多个温热区域(H)和设定为比第一温度低的第二温度(T2)的多个冷热区域(L)以交替相邻的方式排列配置，将温热区域(H)和冷热区域(L)沿划线(S)同时进行面接触而施加热应力来进行切断。

Description

基板切断装置和基板切断方法

技术领域

本发明涉及用于将预先形成了划线(切槽)的玻璃基板沿该划线分断的切断装置以及切断方法。本发明适用于加工在例如电视机、移动终端、游戏设备等中采用的平板显示器(FPD)等中使用的玻璃基板等。

背景技术

以往，对玻璃基板表面通过利用划线轮的机械划线或通过激光划线形成划线(划线工序)，并在下一工序(切断工序)沿该划线进行切断来对基板进行分断加工。在该切断工序中，已知有如下方法：将向下尖细形状且长条的切断杆沿基板的划线按压以使基板弯曲成V字形来分断的方法(例如参照专利文献1)，通过向划线喷射蒸汽等加热介质来产生热应力以使划线的裂纹沿基板厚度方向渗入而分断基板的方法(参照专利文献2)等。

专利文献1：日本特开2016-120725号公报

专利文献2：WO 2004/067243号公报

但是，在记载于专利文献1的利用刀状的切断杆的按压的切断方法中，在通过对基板上表面进行按压而弯曲成V字形时，因按压载荷的施加方式，有时相邻的分断端面的上端缘部分彼此相互挤压地干涉而产生缺口，有可能发生以该缺口为起点在基板表面产生裂纹等或端面强度劣化的问题。另外，成为切断对象的划线基本上与切断杆同样为直线状，切断杆需要与直线状的划线正确地对位来进行切断。

与此相对，在记载于专利文献2的利用热应力的切断方法中，由于是在与基板非接触的情况下进行切断的方法，在不会因挠曲引起分断端面彼此的推压而产生缺口这一点上是优异的，但由于从在空间上远离划线的喷嘴向划线喷射蒸汽等热介质来进行热传递，所以热的利用效率差且不经济，并且通过喷射使气氛气体飞扬，如果气氛气体中含有灰尘，则有可能对产品的成品率造成不良影响。另外，还存在包含热源的加热机构的组装结构复杂且大型化的问题。

发明内容

因此，本发明鉴于上述问题，目的在于提供基板切断装置及基板切断方法，在分断端面上不会产生缺口，而且虽然作为采用利用了热应力进行切断的方法，但能够以不喷射热介质的方式对划线高效地施加热应力来进行切断，并且能够形成紧凑的结构。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术手段。即，本发明的切断装置对形成有划线的基板沿该划线进行切断，所述基板切断装置具备：基板支承件，载置所述基板；以及切断杆，与所述基板的所述划线接触。所述切断杆与所述基板的接触面中，设定为第一温度的多个温热区域和设定为比所述第一温度低的第二温度的多个冷热区域以交替相邻的方式排列配置，使所述温热区域和所述冷热区域沿所述划线同时进行面接触来进行切断。

根据本发明，当进行切断时，使切断杆向基板的划线接触。切断杆的与基板的接触面是由第一温度T1的温热区域和第二温度T2的冷热区域(其中T1＞T2)交替排列配置的结构，因此使温热区域和冷热区域沿划线交替地接触，通过热传导在基板上的划线上交替地形成高温(T1)的加热区域和与高温相比的低温(T2)的冷却区域。其结果是，在加热区域产生压缩应力，并且在冷却区域产生拉伸应力，在应力反转的交界部分产生会撕裂划线的强分离力，通过该分离力基板被切断。

根据本发明，当进行基板分断时使切断杆与基板接触，但只要是以基板与切断杆的温热区域和与冷热区域之间发生热传导的方式进行面接触即可。因此，不需要以使基板挠曲的按压力来按压切断杆，所以能够得到在切断后的分断面上不产生缺口等缺陷的高品质的端面。另外，由于利用热传导对基板施加热应力，因此也不会发生因喷射蒸汽等进行的切断而引发的灰尘飞扬的问题。

由于只要使切断杆与划线附近的基板进行面接触即可，所以划线的形状不必限定于直线，即使是包含曲线的那样的划线，也能够在维持高品质的端面的同时进行切断。

在上述发明中，所述切断杆的各所述温热区域和各所述冷热区域可以分别形成为方形平面，并且形成为与所述基板带状地面接触。

由此，当对直线状的划线进行切断时，通过使相邻的方形的温热区域与方形的冷热区域之间的交界与划线正交地接触，在交界部分产生的分离力(撕裂划线的力)被施加在与划线正交的方向上，从而能够有效地发挥分离力的作用。

在上述发明中，所述温热区域的温热源可以是电热加热器，所述冷热区域的冷热源可以是珀尔帖元件。

通过使用电热加热器作为温热源、使用珀尔帖元件作为冷热源，能够自由且紧凑地设计温热区域、冷热区域的大小，也能够容易地调整温热区域的设定温度和冷热区域的设定温度。

在上述发明中，可以形成有加热用传热元件和冷却用传热元件，所述加热用传热元件在下表面设有形成所述温热区域的温热面并且具有其温热源，所述冷却用传热元件在下表面设有形成所述冷热区域的冷热面并且具有其冷热源，通过将多个所述加热用传热元件和多个所述冷却用传热元件交替排列并组装到所述切断杆的框体来形成所述切断杆。

由此，能够通过增减传热元件的数量，容易地组成不同长度的切断杆。

在上述发明中，可以设有上下移动机构，该上下移动机构将所述冷却用传热元件保持为能够相对于所述切断杆的框体升降，当所述切断杆为远离基板而上浮的待机时，形成为所述冷却用传热元件的冷热面处于低于所述加热用传热元件的温热面的位置。

由此，当切断杆在待机位置时，冷却用传热元件的冷热面远离加热用传热元件的温热面，因此能够使冷却用传热元件不易受到来自加热用传热元件的热辐射或传热带来的热影响。

在上述发明中，可以设有上下调整机构，该上下调整机构将所述加热用传热元件保持为能够相对于所述切断杆的框体在比所述上下移动机构小的上下范围内升降，当所述加热用传热元件的各温热面与基板接触时，被调整为温热面彼此齐平的姿态。

由此，能够使各温热面始终以排列在一条线上的姿态与基板面接触，从而能够均匀地传热。

在上述发明中，所述冷却用传热元件以及所述加热用传热元件可以经由销部件和引导孔能够上下移动地悬挂于与所述切断杆的框体相连的部分而形成。

由此，能够不使用气缸等特别的升降部件，而是以极其简单的结构形成升降机构。

另外，其他观点的本发明的切断方法对形成有划线的基板沿该划线进行切断，准备由设定为第一温度的温热区域和设定为比所述第一温度低的第二温度的冷热区域以交替相邻的方式排列配置而成的切断杆，并且沿所述基板的划线使所述切断杆的温热区域和冷热区域同时进行面接触来进行切断。

进而，其他观点的本发明的切断方法使所述冷热区域能够上下移动地保持于所述切断杆的框体，先使所述冷热区域与所述基板面接触，接着使所述冷热区域和所述温热区域同时进行面接触来进行切断。

附图说明

图1是作为本发明的一实施例的切断装置的立体图。

图2是表示上述切断装置中的切断杆的内部的立体图。

图3是组装在切断杆上的传热单元(加热用传热元件和冷却用传热元件)的立体图。

图4是示出切断杆中的温热区域和冷热区域与形成于基板的加热区域和冷却区域之间的对应关系的示意图。

图5是示出传热单元的另一形式的立体图。

图6是示出本发明中的切断杆的其他实施例的主视图。

图7是示出由图6示出的切断杆中的冷却用传热元件以及加热用传热元件的安装状态的立体图。

图8是由图6示出的切断杆的局部放大主视图。

附图文字说明

A：切断装置

S：划线

W：基板

H：温热区域

L：冷热区域

1：基板支承件

4：切断杆

4a：切断杆的框体

7：加热用传热元件

8：冷却用传热元件

14：支承板

15、18：引导孔

16、21：销部件

17：连结托架

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的详细情况。

图1是作为本发明的一实施例的基板切断装置的立体图。基板切断装置A具备载置待分断的基板W的水平的基板支承件1。在本实施例中该基板支承件1由输送机构成，并且形成为使基板W以水平姿态载置并沿图1的Y方向移动。

进而，以跨越上述基板支承件1的方式设有门形的框2，在该框2的梁(横框)3上保持有沿X方向延伸的长条的切断杆4。切断杆4经由通过气缸等升降驱动机构5驱动的升降轴6而能够朝向基板支承件1升降。需要说明的是，虽然图示省略，但切断杆4也能够形成为安装到机械臂的前端并通过机械臂的动作进行升降。

另外，如图2、图3所示，切断杆4在其下表面以相邻且直线状的方式配置有具有温热面7a的加热用传热元件7和具有冷热面8a的冷却用传热元件8。在本实施例中，如图3所示，形成传热单元9，该传热单元9为在一个冷却用传热元件8的左右具备加热用传热元件7，将多个(例如如图2所示为十个)单元的该传热单元9排列并组装在切断杆4的框体4a。

在此情况下，如图4的(a)所示，相邻的两个传热单元9的单侧的加热用传热元件7、7协作而形成一个温热区域H，并且各传热单元9的冷却用传热元件8形成一个冷热区域L，由此温热区域H和冷热区域L交替地直线状排列配置。需要说明的是，如图5所示，也可以由将冷却用传热元件8’和加热用传热元件7’依次一个地排列而形成的传热单元9’来代替传热单元9。

加热用传热元件7以及冷却用传热元件8的下表面(温热面7a、冷热面8a)由方形的平面形成，并且形成为当切断杆4下降时与基板W面接触。由此，能够通过热传导现象来传热，能够在热损失少的状态下高效地加热、冷却基板W。

在切断杆4的各个冷却用传热元件8中使用珀尔帖元件，通过利用珀尔帖效应的冷却作用来使冷热面8a冷却到期望的温度。需要说明的是，在珀尔帖元件的上部(元件背面的散热侧)设置有用于释放由珀尔帖元件产生的热的空冷用的空气供给路以及散热用空间(散热片)。在实施例中，如图2所示，将从空气供给用入口10引入的压缩空气经由共同的管道11以及分支管12导入各传热单元9，并使冷却用传热元件8(珀尔帖元件)空冷。

另外，切断杆4的加热用传热元件7在内部卷绕有电热加热器线(未图示)并与电源连接。

这里，说明加热用传热元件7的设定温度T1和冷却用传热元件8的设定温度T2。在本发明中，使切断杆沿切断对象的玻璃基板的划线接触，在温热区域H与冷热区域L之间的交界产生朝向相反的热应力(压缩应力和拉伸应力)以产生较强的分离力，因此如果对加热用传热元件7和冷却用传热元件8的设定温度施加较大的温度差，则能够产生更强的分离力。

但是，在液晶面板等的基板中设置于基板的其他材料(电路、粘接剂等)限制了能够加热的温度，必须在允许温度以下。另外，冷却也优选在不结露的范围内进行冷却。

因此，在加工对象的基板所允许的温度范围内设定设定温度T1、T2。例如，将冷却用传热元件8的设定温度T2设为可靠地成为露点温度以上的20℃，并将加热用传热元件7的设定温度T1设为与设定温度T2相比充分高温的110℃～60℃的范围内。

接着，说明由上述的切断装置A进行的基板W的分断动作。

首先，预先在基板W的表面加工浅槽状的划线S。划线能够由将划线轮按压到基板表面上的同时转动的机械划线进行加工，但也能够取而代之地由激光划线形成。

接着，将形成了划线S的基板W载置于平台1。此时，待被分断的划线S与长条的切断杆4平行且位于其正下方位置。

接着，使切断杆4下降，并使下表面的加热用传热元件7的温热面7a(温热区域H)以及冷却用传热元件8的冷热面8a(冷热区域L)与基板表面面接触，对接触后的基板上的区域进行加热以及冷却。接触的时间根据基板的厚度的不同而不同，但在通常的玻璃基板的情况下2秒左右就足够了。由于在切断杆4上温热区域H和冷热区域L通过多个加热用传热元件7和冷却用传热元件8交替相邻地配置，因此，如图4的(b)所示，在基板W上，对应于温热区域H的多个加热区域和对应于冷热区域L的冷却区域沿划线S交替相邻地形成。

由此，在基板W的加热区域因用热膨胀而在划线S上产生压缩应力，并在冷却区域因热收缩而产生拉伸应力。在该压缩应力和拉伸应力彼此相邻的多个交界部分，同时产生强的分离力(撕裂划线的力)，由此划线S的裂纹沿基板厚度方向渗入，其结果是，基板W沿着划线S被完全分断。

这样，在分断一条划线之后，以使切断杆4上升并使下一划线位于切断杆4的正下方的方式移动基板支承件1(输送机)，由此利用与上述同样的方式沿划线依次分断基板W。

需要说明的是，在上述实施例中，说明了沿基板W的X方向的划线的分断，但是在沿Y方向的划线分断的情况下，使基板支承件1进一步延长，并在其下游侧的上方配置姿态朝向Y方向的切断杆4，能够利用上述同样的方式分断Y方向的划线。另外，在利用机械臂使切断杆4升降的情况下，能够通过改变被保持在机械臂的切断杆的朝向来分断X方向以及Y方向的划线。

如上所述，在本发明涉及的切断装置中，多个加热用传热元件7和冷却用传热元件8组装在切断杆4而形成，因此能够以与以往的刀状的切断杆相似的外观紧凑地构成。此外，加热用传热元件7和冷却用传热元件8与基板W接触并通过热传导现象传导热，因此能够在热损失少的状态下高效地在基板内部产生热应力。另外，如上述实施例所示，形成具备冷却用传热元件8和加热用传热元件7的传热单元9并将多个该单元进行组合来构成切断杆4，因此能够通过对传热单元9的数量进行增减来容易地组成不同长度的切断杆。

在上述实施例中，仅通过使切断杆4与基板接触仅一次就将基板W分断，但也可以如以下说明那样错开位置使其再次接触。即，构成为能够将切断杆4沿划线S在X方向上移动，在第一次接触结束后，以使冷却用传热元件8的冷热面8a与在上一次的接触中加热了的加热区域对置并使加热用传热元件7的温热面7a与在上一次的接触中冷却区域对置的方式，使切断杆4沿划线方向移动并使切断杆再次下降接触。由此，能够在同一区域内产生由热膨胀引起的压缩应力和由热收缩引起的拉伸应力这两者，能够更有效地分断基板。其中，在此情况下加热区域(和对应的温热区域)的宽度L1与冷却区域(和对应的冷热区域)的宽度L2必须为相同的尺寸。

(切断杆的第二的实施例)

图6～图8示出本发明中的切断杆4的变形实施例。在该变形实施例中，冷却用传热元件8和加热用传热元件7分别形成并交替配置。冷却用传热元件8和加热用传热元件7之间分别隔开规定的间隔L3来缓和传热的热影响、热辐射的影响，从而减少热能的损失。具体后述，当冷热面8a与温热面7a为齐平的姿态时，设置0.5mm以上的间隔，以不引起冷热面8a与温热面7a的直接接触所引起的温度梯度的下降。

另外，在本变形实施例中，当切断杆4是远离基板W而上浮的悬浮状态(待机位置)时，如图6的(a)所示，形成为冷却用传热元件8的冷热面8a能够移动至台阶状地比加热用传热元件7的温热面7a低的位置。并且，当切断杆4下降时，如图6的(b)所示，形成为冷却用传热元件8的冷热面8a与基板W上表面先行接触，接着加热用传热元件7的温热面7a成为与冷热面8a齐平的姿态从而两者同时与基板W接触。

具体地如图7所示，在切断杆4的框体4a设有经由横梁13连结固定的前后一对的垂直的支承板14，使冷却用传热元件8相对于该支承板14以能够上下相对移动的方式悬挂并被保持于该支承板14，从而作为冷却用传热元件8的上下移动机构。

详细而言，在上述支承板14设有引导孔15，安装于冷却用传热元件8的销部件16以沿该引导孔15以仅能够在上下方向上滑动的方式嵌入。由此，当切断杆4为悬浮状态(待机位置)时，由于冷却用传热元件8的自重，销部件16成为向下移动直到与引导孔15的下边接触为止的状态，冷却用传热元件8的冷热面8a成为比加热用传热元件7的温热面7a低的位置。

另一方面，在切断杆4下降而使加热用传热元件7的温热面7a与基板W接触的状态时，成为销部件16向上移动直到接近引导孔15的上边为止的状态，成为冷却用传热元件8的冷热面8a与加热用传热元件7的温热面7a都与基板W接触的齐平的状态。

需要说明的是，与图2的实施例同样地，在本变形实施例中也设置有组装在冷却用传热元件8的内部的空冷用的空气喷出喷嘴、管路，但在此为了便于说明，省略了图示。

另外，加热用传热元件7经由连结托架17悬挂于切断杆4。详细而言，在连结托架17设有具有引导孔18的前后一对的垂直的安装板19，通过在该引导孔18的两端部位将销部件21旋入设置于相邻的冷却用传热元件8的支承板14的销孔20，能够利用销部件21使加热用传热元件7在被悬挂的状态下被保持(参照图7、图8)。此时，销部件21沿引导孔18仅能够在上下方向相对地稍微移动，从而作为加热用传热元件7的上下调整机构。该移动量与上述的冷却用传热元件8的上下移动量相比很小，该移动量是能够被调整以消除当温热面7a与基板W接触时因安装、组装时的机械误差而致使各温热面7a在水平线上排列的平坦性发生破坏的情况下的平坦度破坏的程度(例如1mm左右)。通过该上下调整机构，能够使各温热面7a始终以齐平的姿态与基板面接触，能够均匀地进行传热。

接着对动作进行说明。当上述结构的切断杆4从上升后的待机位置(悬浮状态)向下移动时，因自重而下降的冷却用传热元件8的冷热面8a先与基板W接触并冷却基板W的冷却区域(参照图4的(b))。接着使加热用传热元件7下降而使温热面7a与加热区域接触，同时进行温热面7a对加热区域的加热和冷热面8a对冷却区域的冷却。此时通过调整使切断杆4向下移动的速度或者在冷热面8a接触后使向下移动停止一次的控制，由此能够调整从冷热面8a与基板W接触起到温热面7a与基板W接触为止的时间，因此能够根据基板W的导热率、厚度来以适当的冷却时间对接触部分进行冷却。

其结果是，能够可靠地进行冷热面8a对冷却区域的冷却，从而通过前述的在冷却区域的热收缩引起的拉伸应力和在加热区域的热膨胀引起的压缩应力，在交界部分产生要撕裂划线S的强的分离力，并且能够沿划线S高精度地完全分断基板W。

另外，在本变形实施例中，当切断杆4为远离基板W的悬浮状态(待机位置)时，冷却用传热元件8的冷热面8a离开至台阶状地比加热用传热元件7的温热面7a低的位置，因此冷却用传热元件8能够不易因来自于加热用传热元件7的热辐射、传热而受到热影响，能够提高待机中的冷却用传热元件8的冷却效率，并且能够减少冷却用传热元件8与加热用传热元件7之间热能的损失以实现节能。

以上，对本发明的代表性的实施例进行了说明，但本发明并不一定特定于上述的实施方式，能够在实现其目的且不脱离权利要求的范围内适当进行修正、变更。

产业上的可利用性

本发明能够用于将形成有划线的玻璃基板沿该划线进行分断的切断装置和切断方法。

Claims (9)

1.一种基板切断装置，对形成有划线的基板沿该划线进行切断，其中，具备：

基板支承件，载置所述基板；以及

切断杆，与所述基板的所述划线接触，

所述切断杆与所述基板的接触面中，设定为第一温度的多个温热区域和设定为比所述第一温度低的第二温度的多个冷热区域以交替相邻的方式排列配置，

使所述温热区域和所述冷热区域沿所述划线同时进行面接触来进行切断。

2.根据权利要求1所述的基板切断装置，其中，

所述切断杆的各所述温热区域和各所述冷热区域分别形成为方形平面，并且形成为与所述基板带状地面接触。

3.根据权利要求1所述的基板切断装置，其中，

所述温热区域的温热源是电热加热器，所述冷热区域的冷热源是珀尔帖元件。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的基板切断装置，其中，

形成有加热用传热元件和冷却用传热元件，所述加热用传热元件在下表面设有形成所述温热区域的温热面并且具有其温热源，所述冷却用传热元件在下表面设有形成所述冷热区域的冷热面并且具有其冷热源，通过将多个所述加热用传热元件和多个所述冷却用传热元件交替排列并组装到所述切断杆的框体来形成所述切断杆。

5.根据权利要求4所述的基板切断装置，其中，

设有上下移动机构，所述上下移动机构将所述冷却用传热元件保持为能够相对于所述切断杆的框体升降，当所述切断杆为远离基板而上浮的待机时，形成为所述冷却用传热元件的冷热面处于低于所述加热用传热元件的温热面的位置。

6.根据权利要求5所述的基板切断装置，其中，

设有上下调整机构，所述上下调整机构将所述加热用传热元件保持为能够相对于所述切断杆的框体在比所述上下移动机构小的上下范围内升降，当所述加热用传热元件的各温热面与基板接触时，被调整为温热面彼此齐平的姿态。

7.根据权利要求6所述的基板切断装置，其中，

所述冷却用传热元件的上下移动机构以及所述加热用传热元件的上下调整机构形成为经由销部件和引导孔能够上下移动地悬挂于与所述切断杆的框体相连的部分。

8.一种基板切断方法，对形成有划线的基板沿该划线进行切断，其中，

准备由设定为第一温度的温热区域和设定为比所述第一温度低的第二温度的冷热区域以交替相邻的方式排列配置而成的切断杆，

沿所述基板的划线使所述切断杆的温热区域和冷热区域同时进行面接触来进行切断。

9.根据权利要求8所述的基板切断方法，其中，

将所述冷热区域能够上下移动地保持在所述切断杆的框体上，先使所述冷热区域与所述基板面接触，接着使所述冷热区域和所述温热区域同时进行面接触来进行切断。

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