JP2004223797A - 脆性材料の切断加工方法および切断加工装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】正確な切断加工を容易に行えるようにする。
【解決手段】材料表面の切断予定線Kに沿って亀裂が形成された材料10を切断するための切断加工装置1であって、材料10の各材料部分10A,10Bを吸着保持しつつ載置するテーブル2,3と、テーブル2,3をそれぞれ軸線12A,16Aの回りに回転させることにより、切断予定線Kを境に各材料部分10A,10Bを屈曲させるための駆動モータ12,16と、サーボモータ8,9の駆動によりピン40,50の回りに回動可能に設けられ、各材料部分10A,10Bを切断予定線K上の加工始点Sから加工終点Eに向かって徐々に離反させるための移動ベース4,5とを設ける。
【選択図】 図1
【解決手段】材料表面の切断予定線Kに沿って亀裂が形成された材料10を切断するための切断加工装置1であって、材料10の各材料部分10A,10Bを吸着保持しつつ載置するテーブル2,3と、テーブル2,3をそれぞれ軸線12A,16Aの回りに回転させることにより、切断予定線Kを境に各材料部分10A,10Bを屈曲させるための駆動モータ12,16と、サーボモータ8,9の駆動によりピン40,50の回りに回動可能に設けられ、各材料部分10A,10Bを切断予定線K上の加工始点Sから加工終点Eに向かって徐々に離反させるための移動ベース4,5とを設ける。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガラスなどの脆性材料の切断加工方法および切断加工装置に関する。
【0002】
【従来の技術およびその課題】
ガラス、セラミック、半導体ウエハーなどの脆性材料を切断する従来の加工方法としては、材料表面の切断予定線に沿ってダイヤモンドまたは超硬カッターで傷を付け、その後、ブレーカーと呼ばれる装置で材料を分断する方法がとられている。このブレーカーによる切断においては、傷のある表面を下にして材料を弾性板上に置き、この状態から、材料裏面にハンマーで衝撃荷重を作用させ、またはヘッダーで材料裏面に押付荷重を作用させて、傷から発生する亀裂を切断予定線に沿って成長させることにより、材料を切断するようにしている。
【0003】
しかしながら、ハンマーによる切断では、単なる衝撃で亀裂が切断予定線に沿って進展するとは限らず、正確な切断加工を行えない場合がある。また、材料の切断時の衝撃により無数のガラス粉が発生して、これらのガラス粉が材料表面に付着するという欠点がある。一方、ヘッダーによる切断では、とくに板厚の厚い材料や高剛性の材料の場合に、切断予定線の全長にわたって一度に均一な力を作用させるのは容易でない。
【0004】
本発明は、このような従来の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、正確な切断加工を容易に行えるようにすることにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る切断加工方法および切断加工装置は、材料表面の切断予定線に沿って亀裂が形成された脆性材料を切断予定線に沿って切断するための切断加工方法および切断加工装置である。
【0006】
請求項1の発明に係る切断加工方法においては、切断予定線を挟んで左右に配置された第1および第2の材料部分を、亀裂が形成された面を上向きにした状態で切断予定線を境に逆V字状に屈曲させると同時に、第1および第2の材料部分を加工始点から加工終点に向かって徐々に離反させる。これにより、切断予定線に沿って材料が徐々に分断される。
【0007】
また、請求項2の発明に係る切断加工方法においては、切断予定線を挟んで左右に配置された第1および第2の材料部分を、亀裂が形成された面を下向きにした状態で切断予定線を境にV字状に屈曲させると同時に、第1および第2の材料部分を加工始点から加工終点に向かって徐々に離反させる。これにより、切断予定線に沿って材料が徐々に分断される。
【0008】
このように、請求項1および2の発明では、切断予定線を境に材料を屈曲させることにより切断加工を行うので、材料の亀裂を切断予定線に沿って進展させることができ、正確な切断加工を行うことができる。しかも、この場合には、材料の屈曲の際に、第1および第2の材料部分が加工始点から加工終点に向かって徐々に離反するようになっているので、亀裂を開く力を亀裂の先端に集中させることができ、これにより、材料の切断を小さな力で容易に行えるようになる。その結果、切断加工の精度を向上できる。
【0009】
また、材料の屈曲の際に第1および第2の材料部分が徐々に離反することにより、切断された各材料部分の端面が互いに干渉するのを防止できるので、切断時に無数の材料粉が発生するのを防止できる。さらに、亀裂が形成された面に材料の曲げによる引張応力が作用するように材料が屈曲するので、亀裂を材料内部に容易に進展させることができる。
【0010】
請求項3の発明に係る切断加工装置は、材料の切断予定線を挟んで左右に配置される第1および第2の材料部分をそれぞれ固着しつつ載置する第1および第2のテーブルと、第1および第2のテーブルを互いに逆方向の第1および第2の回転方向にそれぞれ回転させる第1および第2の回転駆動軸と、第1および第2のテーブルの第1および第2の軸線を材料の加工始点から加工終点に向かって徐々に離反させるように移動させる移動機構とを備えている。
【0011】
請求項3の発明においては、第1および第2の材料部分をそれぞれ第1および第2のテーブルに載置して固着した状態から、第1および第2の回転駆動軸により各テーブルをそれぞれ第1および第2の軸線の回りに回転させ、各材料部分を切断予定線を境に屈曲させる。また、このとき、各材料部分の屈曲と並行して、移動機構により、各テーブルの第1および第2の軸線を材料の加工始点から加工終点に向かって徐々に離反させる。これにより、切断予定線に沿って材料が徐々に分断される。
【0012】
この場合には、切断予定線を境に材料を屈曲させることにより切断加工を行うので、材料の亀裂を切断予定線に沿って進展させることができ、正確な切断加工を行うことができる。しかも、この場合には、材料の屈曲の際に、第1および第2の材料部分が加工始点から加工終点に向かって徐々に離反するので、亀裂を開く力を亀裂の先端に集中させることができ、これにより、材料の切断を小さな力で容易に行えるようになる。その結果、切断加工の精度を向上できる。また、この場合には、材料の屈曲の際に第1および第2の材料部分が徐々に離反するので、切断された各材料部分の端面が互いに干渉するのを防止できる。
【0013】
請求項4の発明では、第1および第2の軸線がそれぞれ第1および第2の端面に平行に配置されておらず、第1および第2の軸線の間隔が、材料の加工始点から加工終点に向かうにしたがい徐々に小さくなっている。この場合、各テーブルの回転時には、各テーブルの各端面において加工始点に近い側の部分の上下動量が大きくなるので、亀裂を開く力を亀裂の先端に集中させることができ、これにより、材料の切断をより小さな力で容易に行えるようになる。
【0014】
請求項5の発明に係る切断加工装置は、材料の切断予定線を挟んで左右に配置される第1および第2の材料部分をそれぞれ固着しつつ載置する第1および第2のテーブルと、第1および第2のテーブルを互いに逆方向の第1および第2の回転方向にそれぞれ回転させる第1および第2の駆動モータと、第1および第2の駆動モータがそれぞれ設置される第1および第2の移動ベースと、第1および第2の移動ベースを材料の加工始点から加工終点に向かって徐々に離反させるように移動させる移動機構とを備えている。
【0015】
請求項5の発明においては、第1および第2の材料部分をそれぞれ第1および第2のテーブルに載置して固着した状態から、第1および第2の駆動モータにより各テーブルをそれぞれ第1および第2の軸線の回りに回転させ、各材料部分を切断予定線を境に屈曲させる。また、このとき、各材料部分の屈曲と並行して、移動機構により、第1および第2の移動ベースを材料の加工始点から加工終点に向かって徐々に離反させる。これにより、切断予定線に沿って材料が徐々に分断される。
【0016】
この場合には、切断予定線を境に材料を屈曲させることにより切断加工を行うので、材料の亀裂を切断予定線に沿って進展させることができ、正確な切断加工を行うことができる。しかも、この場合には、材料の屈曲の際に、第1および第2の材料部分が加工始点から加工終点に向かって徐々に離反するので、亀裂を開く力を亀裂の先端に集中させることができ、これにより、材料の切断を小さな力で容易に行えるようになる。その結果、切断加工の精度を向上できる。また、この場合には、材料の屈曲の際に第1および第2の材料部分が徐々に離反するので、切断された各材料部分の端面が互いに干渉するのを防止できる。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施態様を添付図面に基づいて説明する。
図1ないし図6は本発明の一実施態様による切断加工装置を説明するための図であって、図1は切断加工装置の全体斜視図、図2はその平面図、図3は図1の一部断面側面図、図4および図5は材料の切断加工の一例を示す正面概略図、図6は切断加工途中における材料の切断面の側面断面部分図である。
【0018】
図1および図2に示すように、この切断加工装置1は、切断加工すべき脆性材料10の切断予定線Kを挟んで一方の側における第1の材料部分10Aを載置するための第1のテーブル2と、第1のテーブル2の側方に所定の間隔を隔てて並設され、材料10の切断予定線Kを挟んで他方の側における第2の材料部分10Bを載置するための第2のテーブル3とを有している。材料10の切断予定線Kは、各テーブル2,3において相対する第1および第2の端面2a,3a間に配設されており、切断予定線Kに沿って、材料10の表面には亀裂が形成されている。この亀裂としては、ダイヤモンドや超硬カッター、ウォータジェットにより形成された傷か、またはレーザビームにより穿孔された孔などが用いられる。
【0019】
各テーブル2,3上には、図示していないが、各材料部分10A,10Bを吸着保持するための複数の孔が形成されており、各孔は真空ポンプによって真空引きされるようになっている。なお、各材料部分を各テーブル上に吸着保持させるための機構としては、静電気や粘着力を利用するようにしてもよい。
【0020】
各テーブル2,3の下方には、所定の間隔を隔てて第1および第2の移動ベース4,5がそれぞれ配置されており、移動ベース4,5の下方には、移動ベース4,5が載置される固定ベース6が設けられている。
【0021】
第1の移動ベース4の一端には、第1の移動ベース4を上下方向に挿通して固定ベース6内に延びるピン40が設けられており、第1の移動ベース4は、ピン40の回りに回動自在になっている。同様に、第2の移動ベース5の一端には、第2の移動ベース5を上下方向に挿通して固定ベース6内に延びるピン50が設けられており、第2の移動ベース5は、ピン50の回りに回動自在になっている。
【0022】
固定ベース6の一端面には、移動ベース4,5にそれぞれ対応してサーボモータ8,9が設けられている。サーボモータ8,9の各出力軸はそれぞれ送りねじ8a,9aになっており、送りねじ8a,9aの各先端は、各移動ベース4,5の他端の当接部41,51に設けられたナットにそれぞれ螺合している。
【0023】
この構成により、サーボモータ8,9の駆動によって送りねじ8a,9aが回転すると、移動ベース4,5がそれぞれピン40,50の回りに回動し、これにより、移動ベース4,5が互いに接近して各対向面2a,3aが平行に配置される接近位置(図1および図2参照)と、各移動ベース4,5が離反して各対向面2a,3a間の間隔が材料10の切断予定線K上の加工終点E側から加工始点S側にかけて徐々に広くなる離反位置(図示せず)とをとり得るようになっている。
【0024】
第1の移動ベース4上には、第1のテーブル2を回転させるための第1の駆動モータ12がモータフランジ13を介して固定されている。駆動モータ12の出力軸(第1の回転駆動軸)12aの先端には切欠き(図示せず)が形成されており、該切欠きは第1のテーブル2の一端に設けられたブラケット部21の穴に係合され固定されている。
【0025】
出力軸12aの延長線(第1の軸線)12A上において、第1のテーブル2の他端側には軸14が配設されている。軸14の一端は、第1の移動ベース4上に固定されたフランジ15に固定されており、先端は、第1のテーブル2上に設けられたブラケット部22の穴に回転自在に支持されている。また、第1の軸線12Aは、第1のテーブル2の端面2aと平行に延びている。
【0026】
同様に、第2の移動ベース5上には、第2のテーブル3を回転させるための第2の駆動モータ16がモータフランジ17を介して固定されている。駆動モータ16の出力軸(第2の回転駆動軸)16aの先端には切欠き(図示せず)が形成されており、該切欠きは第2のテーブル3の一端に設けられたブラケット部31の穴に係合され固定されている。
【0027】
出力軸16aの延長線(第2の軸線)16A上において、第2のテーブル3の他端側には軸18が配設されている。軸18の一端は、第2の移動ベース5上に固定されたフランジ19に固定されており、先端は、第2のテーブル3上に設けられたブラケット部32の穴に回転自在に支持されている。また、第2の軸線16Aは、第2のテーブル3の端面3aと平行に延びている。
【0028】
次に、切断加工装置1による加工動作について説明する。
まず、切断加工すべき材料10を第1および第2のテーブル2,3上に載置する(図1および図2参照)。このとき、材料10の上面には、切断予定線Kに沿って延びる亀裂10cが形成されている(図4参照)。また、テーブル2,3上の多数の孔から真空引きされており、これにより、材料10の第1および第2の材料部分10A,10Bは、それぞれテーブル2,3上に吸着保持されている。
【0029】
次に、第1および第2の駆動モータ12,16を駆動して、各出力軸12a,16aを互いに逆方向に回転させることにより、各出力軸12a,16aに駆動連結された各テーブル2,3を第1および第2の軸線12A,16Aの回りにそれぞれ回転させ、材料10の各材料部分10A,10Bを切断予定線Kを境に偏平な逆V字状に屈曲させる(図5参照)。
【0030】
また、このとき、駆動モータ12,16の駆動と並行して、サーボモータ8,9を駆動し、送りねじ8a,9aの回転により、移動ベース4,5をそれぞれピン40,50の回りに回動させる。すると、移動ベース4,5とともに各テーブル2,3も回動し、これにより、材料10が切断予定線K上の加工始点Sから加工終点Eに向かって徐々に離反する。その結果、材料10が切断予定線Kに沿って徐々に分断される。
【0031】
この場合には、切断予定線Kを境に材料10を屈曲させることにより切断加工を行うので、材料10の亀裂を切断予定線Kに沿って進展させることができ、正確な切断加工を行うことができる。
【0032】
しかも、この場合には、材料10の屈曲の際に、第1および第2の材料部分10A,10Bが加工始点Sから加工終点Eに向かって徐々に離反するので、図6に示すように、材料10の亀裂形成面側つまり上面側が下面側よりも先に亀裂が進展し、その結果、材料10の切断面は、材料10の下面から上面に向かって斜め上方に延びるように形成される。なお、図6中、一点鎖線▲1▼は、切断加工中のある時刻tにおける切断面を示し、実線▲2▼は、時刻tから時間Δt経過後の切断面を示している。
【0033】
このようにして、材料10内の亀裂を開く力を亀裂の先端部分に集中させることができ、これにより、材料10の切断を小さな力で容易に行えるようになる。その結果、切断加工の精度を向上できる。
【0034】
また、材料10の屈曲の際に各材料部分10A,10Bが徐々に離反するので、切断された各材料部分10A,10Bの端面が互いに干渉するのを防止できる。さらに、亀裂10cが形成された面に材料10の曲げによる引張応力が作用するように材料10が屈曲するので、亀裂を材料内部に容易に進展させることができる。
【0035】
なお、前記実施態様では、材料10に形成した亀裂10cを上向きにした状態で材料10を各テーブル2,3上に載置して、各材料部分10A,10Bを逆V字状に屈曲させた例を示したが、本発明の適用はこれに限定されない。
【0036】
図7および図8に示すように、材料10に形成した亀裂10cを下向きにした状態で材料10を各テーブル2,3上に載置して、各材料部分10A,10BをV字状に屈曲させるようにしてもよい。この場合においても、亀裂10cが形成された面に材料10の曲げによる引張応力が作用するように材料10が屈曲するので、亀裂を材料内部に容易に進展させることができる。
【0037】
また、前記実施態様では、第1の軸線12Aがテーブル2の端面2aに平行に配置され、第2の軸線16Aがテーブル3の端面3aに平行に配設された例を示したが、本発明の適用はこれに限定されない。
【0038】
図9に示すように、第1および第2の軸線12A,16Aがテーブル2,3の各端面2a,3aに平行に配置されずに、各軸線12A,16Aの間隔が、材料10の加工始点Sから加工終点Eに向かうにしたがい徐々に小さくなるようにしてもよい。この場合、各テーブル2,3の回転時には、各テーブル2,3の各端面2a,3aにおいて加工始点Sに近い側の部分の上下動量が大きくなるので、亀裂を開く力を亀裂の先端に集中させることができ、これにより、材料の切断をより小さな力で容易に行えるようになる。
【0039】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、切断予定線を境に材料を屈曲させることにより切断加工を行うので、材料の亀裂を切断予定線に沿って進展させることができ、正確な切断加工を行うことができる効果がある。しかも、材料の屈曲の際には、各材料部分を加工始点から加工終点に向かって徐々に離反させるようにしたので、材料の切断を小さな力で容易に行えるようになり、その結果、切断加工の精度を向上でき、正確な切断加工を容易に行えるようになる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施態様による切断加工装置の全体斜視図である。
【図2】切断加工装置(図1)の平面図である。
【図3】切断加工装置(図1)の一部断面側面図である。
【図4】材料の切断加工の一例を示す正面概略図である。
【図5】材料の切断加工の一例を示す正面概略図である。
【図6】切断加工途中における材料の切断面を説明するための側面断面部分図である。
【図7】材料の切断加工の他の例を示す正面概略図である。
【図8】材料の切断加工の他の例を示す正面概略図である。
【図9】本発明の他の実施態様による切断加工装置の概略構成を示す平面図である。
【符号の説明】
1: 切断加工装置
2: 第1のテーブル
2a: 第1の端面
3: 第2のテーブル
3a: 第2の端面
4: 第1の移動ベース
5: 第2の移動ベース
6: 固定ベース
8,9: サーボモータ
10: 材料
10A: 第1の材料部分
10B: 第2の材料部分
10c: 亀裂
12: 第1の駆動モータ
12A: 第1の軸線
16: 第2の駆動モータ
16A: 第2の軸線
K: 切断予定線
S: 加工始点
E: 加工終点
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガラスなどの脆性材料の切断加工方法および切断加工装置に関する。
【0002】
【従来の技術およびその課題】
ガラス、セラミック、半導体ウエハーなどの脆性材料を切断する従来の加工方法としては、材料表面の切断予定線に沿ってダイヤモンドまたは超硬カッターで傷を付け、その後、ブレーカーと呼ばれる装置で材料を分断する方法がとられている。このブレーカーによる切断においては、傷のある表面を下にして材料を弾性板上に置き、この状態から、材料裏面にハンマーで衝撃荷重を作用させ、またはヘッダーで材料裏面に押付荷重を作用させて、傷から発生する亀裂を切断予定線に沿って成長させることにより、材料を切断するようにしている。
【0003】
しかしながら、ハンマーによる切断では、単なる衝撃で亀裂が切断予定線に沿って進展するとは限らず、正確な切断加工を行えない場合がある。また、材料の切断時の衝撃により無数のガラス粉が発生して、これらのガラス粉が材料表面に付着するという欠点がある。一方、ヘッダーによる切断では、とくに板厚の厚い材料や高剛性の材料の場合に、切断予定線の全長にわたって一度に均一な力を作用させるのは容易でない。
【0004】
本発明は、このような従来の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、正確な切断加工を容易に行えるようにすることにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る切断加工方法および切断加工装置は、材料表面の切断予定線に沿って亀裂が形成された脆性材料を切断予定線に沿って切断するための切断加工方法および切断加工装置である。
【0006】
請求項1の発明に係る切断加工方法においては、切断予定線を挟んで左右に配置された第1および第2の材料部分を、亀裂が形成された面を上向きにした状態で切断予定線を境に逆V字状に屈曲させると同時に、第1および第2の材料部分を加工始点から加工終点に向かって徐々に離反させる。これにより、切断予定線に沿って材料が徐々に分断される。
【0007】
また、請求項2の発明に係る切断加工方法においては、切断予定線を挟んで左右に配置された第1および第2の材料部分を、亀裂が形成された面を下向きにした状態で切断予定線を境にV字状に屈曲させると同時に、第1および第2の材料部分を加工始点から加工終点に向かって徐々に離反させる。これにより、切断予定線に沿って材料が徐々に分断される。
【0008】
このように、請求項1および2の発明では、切断予定線を境に材料を屈曲させることにより切断加工を行うので、材料の亀裂を切断予定線に沿って進展させることができ、正確な切断加工を行うことができる。しかも、この場合には、材料の屈曲の際に、第1および第2の材料部分が加工始点から加工終点に向かって徐々に離反するようになっているので、亀裂を開く力を亀裂の先端に集中させることができ、これにより、材料の切断を小さな力で容易に行えるようになる。その結果、切断加工の精度を向上できる。
【0009】
また、材料の屈曲の際に第1および第2の材料部分が徐々に離反することにより、切断された各材料部分の端面が互いに干渉するのを防止できるので、切断時に無数の材料粉が発生するのを防止できる。さらに、亀裂が形成された面に材料の曲げによる引張応力が作用するように材料が屈曲するので、亀裂を材料内部に容易に進展させることができる。
【0010】
請求項3の発明に係る切断加工装置は、材料の切断予定線を挟んで左右に配置される第1および第2の材料部分をそれぞれ固着しつつ載置する第1および第2のテーブルと、第1および第2のテーブルを互いに逆方向の第1および第2の回転方向にそれぞれ回転させる第1および第2の回転駆動軸と、第1および第2のテーブルの第1および第2の軸線を材料の加工始点から加工終点に向かって徐々に離反させるように移動させる移動機構とを備えている。
【0011】
請求項3の発明においては、第1および第2の材料部分をそれぞれ第1および第2のテーブルに載置して固着した状態から、第1および第2の回転駆動軸により各テーブルをそれぞれ第1および第2の軸線の回りに回転させ、各材料部分を切断予定線を境に屈曲させる。また、このとき、各材料部分の屈曲と並行して、移動機構により、各テーブルの第1および第2の軸線を材料の加工始点から加工終点に向かって徐々に離反させる。これにより、切断予定線に沿って材料が徐々に分断される。
【0012】
この場合には、切断予定線を境に材料を屈曲させることにより切断加工を行うので、材料の亀裂を切断予定線に沿って進展させることができ、正確な切断加工を行うことができる。しかも、この場合には、材料の屈曲の際に、第1および第2の材料部分が加工始点から加工終点に向かって徐々に離反するので、亀裂を開く力を亀裂の先端に集中させることができ、これにより、材料の切断を小さな力で容易に行えるようになる。その結果、切断加工の精度を向上できる。また、この場合には、材料の屈曲の際に第1および第2の材料部分が徐々に離反するので、切断された各材料部分の端面が互いに干渉するのを防止できる。
【0013】
請求項4の発明では、第1および第2の軸線がそれぞれ第1および第2の端面に平行に配置されておらず、第1および第2の軸線の間隔が、材料の加工始点から加工終点に向かうにしたがい徐々に小さくなっている。この場合、各テーブルの回転時には、各テーブルの各端面において加工始点に近い側の部分の上下動量が大きくなるので、亀裂を開く力を亀裂の先端に集中させることができ、これにより、材料の切断をより小さな力で容易に行えるようになる。
【0014】
請求項5の発明に係る切断加工装置は、材料の切断予定線を挟んで左右に配置される第1および第2の材料部分をそれぞれ固着しつつ載置する第1および第2のテーブルと、第1および第2のテーブルを互いに逆方向の第1および第2の回転方向にそれぞれ回転させる第1および第2の駆動モータと、第1および第2の駆動モータがそれぞれ設置される第1および第2の移動ベースと、第1および第2の移動ベースを材料の加工始点から加工終点に向かって徐々に離反させるように移動させる移動機構とを備えている。
【0015】
請求項5の発明においては、第1および第2の材料部分をそれぞれ第1および第2のテーブルに載置して固着した状態から、第1および第2の駆動モータにより各テーブルをそれぞれ第1および第2の軸線の回りに回転させ、各材料部分を切断予定線を境に屈曲させる。また、このとき、各材料部分の屈曲と並行して、移動機構により、第1および第2の移動ベースを材料の加工始点から加工終点に向かって徐々に離反させる。これにより、切断予定線に沿って材料が徐々に分断される。
【0016】
この場合には、切断予定線を境に材料を屈曲させることにより切断加工を行うので、材料の亀裂を切断予定線に沿って進展させることができ、正確な切断加工を行うことができる。しかも、この場合には、材料の屈曲の際に、第1および第2の材料部分が加工始点から加工終点に向かって徐々に離反するので、亀裂を開く力を亀裂の先端に集中させることができ、これにより、材料の切断を小さな力で容易に行えるようになる。その結果、切断加工の精度を向上できる。また、この場合には、材料の屈曲の際に第1および第2の材料部分が徐々に離反するので、切断された各材料部分の端面が互いに干渉するのを防止できる。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施態様を添付図面に基づいて説明する。
図1ないし図6は本発明の一実施態様による切断加工装置を説明するための図であって、図1は切断加工装置の全体斜視図、図2はその平面図、図3は図1の一部断面側面図、図4および図5は材料の切断加工の一例を示す正面概略図、図6は切断加工途中における材料の切断面の側面断面部分図である。
【0018】
図1および図2に示すように、この切断加工装置1は、切断加工すべき脆性材料10の切断予定線Kを挟んで一方の側における第1の材料部分10Aを載置するための第1のテーブル2と、第1のテーブル2の側方に所定の間隔を隔てて並設され、材料10の切断予定線Kを挟んで他方の側における第2の材料部分10Bを載置するための第2のテーブル3とを有している。材料10の切断予定線Kは、各テーブル2,3において相対する第1および第2の端面2a,3a間に配設されており、切断予定線Kに沿って、材料10の表面には亀裂が形成されている。この亀裂としては、ダイヤモンドや超硬カッター、ウォータジェットにより形成された傷か、またはレーザビームにより穿孔された孔などが用いられる。
【0019】
各テーブル2,3上には、図示していないが、各材料部分10A,10Bを吸着保持するための複数の孔が形成されており、各孔は真空ポンプによって真空引きされるようになっている。なお、各材料部分を各テーブル上に吸着保持させるための機構としては、静電気や粘着力を利用するようにしてもよい。
【0020】
各テーブル2,3の下方には、所定の間隔を隔てて第1および第2の移動ベース4,5がそれぞれ配置されており、移動ベース4,5の下方には、移動ベース4,5が載置される固定ベース6が設けられている。
【0021】
第1の移動ベース4の一端には、第1の移動ベース4を上下方向に挿通して固定ベース6内に延びるピン40が設けられており、第1の移動ベース4は、ピン40の回りに回動自在になっている。同様に、第2の移動ベース5の一端には、第2の移動ベース5を上下方向に挿通して固定ベース6内に延びるピン50が設けられており、第2の移動ベース5は、ピン50の回りに回動自在になっている。
【0022】
固定ベース6の一端面には、移動ベース4,5にそれぞれ対応してサーボモータ8,9が設けられている。サーボモータ8,9の各出力軸はそれぞれ送りねじ8a,9aになっており、送りねじ8a,9aの各先端は、各移動ベース4,5の他端の当接部41,51に設けられたナットにそれぞれ螺合している。
【0023】
この構成により、サーボモータ8,9の駆動によって送りねじ8a,9aが回転すると、移動ベース4,5がそれぞれピン40,50の回りに回動し、これにより、移動ベース4,5が互いに接近して各対向面2a,3aが平行に配置される接近位置(図1および図2参照)と、各移動ベース4,5が離反して各対向面2a,3a間の間隔が材料10の切断予定線K上の加工終点E側から加工始点S側にかけて徐々に広くなる離反位置(図示せず)とをとり得るようになっている。
【0024】
第1の移動ベース4上には、第1のテーブル2を回転させるための第1の駆動モータ12がモータフランジ13を介して固定されている。駆動モータ12の出力軸(第1の回転駆動軸)12aの先端には切欠き(図示せず)が形成されており、該切欠きは第1のテーブル2の一端に設けられたブラケット部21の穴に係合され固定されている。
【0025】
出力軸12aの延長線(第1の軸線)12A上において、第1のテーブル2の他端側には軸14が配設されている。軸14の一端は、第1の移動ベース4上に固定されたフランジ15に固定されており、先端は、第1のテーブル2上に設けられたブラケット部22の穴に回転自在に支持されている。また、第1の軸線12Aは、第1のテーブル2の端面2aと平行に延びている。
【0026】
同様に、第2の移動ベース5上には、第2のテーブル3を回転させるための第2の駆動モータ16がモータフランジ17を介して固定されている。駆動モータ16の出力軸(第2の回転駆動軸)16aの先端には切欠き(図示せず)が形成されており、該切欠きは第2のテーブル3の一端に設けられたブラケット部31の穴に係合され固定されている。
【0027】
出力軸16aの延長線(第2の軸線)16A上において、第2のテーブル3の他端側には軸18が配設されている。軸18の一端は、第2の移動ベース5上に固定されたフランジ19に固定されており、先端は、第2のテーブル3上に設けられたブラケット部32の穴に回転自在に支持されている。また、第2の軸線16Aは、第2のテーブル3の端面3aと平行に延びている。
【0028】
次に、切断加工装置1による加工動作について説明する。
まず、切断加工すべき材料10を第1および第2のテーブル2,3上に載置する(図1および図2参照)。このとき、材料10の上面には、切断予定線Kに沿って延びる亀裂10cが形成されている(図4参照)。また、テーブル2,3上の多数の孔から真空引きされており、これにより、材料10の第1および第2の材料部分10A,10Bは、それぞれテーブル2,3上に吸着保持されている。
【0029】
次に、第1および第2の駆動モータ12,16を駆動して、各出力軸12a,16aを互いに逆方向に回転させることにより、各出力軸12a,16aに駆動連結された各テーブル2,3を第1および第2の軸線12A,16Aの回りにそれぞれ回転させ、材料10の各材料部分10A,10Bを切断予定線Kを境に偏平な逆V字状に屈曲させる(図5参照)。
【0030】
また、このとき、駆動モータ12,16の駆動と並行して、サーボモータ8,9を駆動し、送りねじ8a,9aの回転により、移動ベース4,5をそれぞれピン40,50の回りに回動させる。すると、移動ベース4,5とともに各テーブル2,3も回動し、これにより、材料10が切断予定線K上の加工始点Sから加工終点Eに向かって徐々に離反する。その結果、材料10が切断予定線Kに沿って徐々に分断される。
【0031】
この場合には、切断予定線Kを境に材料10を屈曲させることにより切断加工を行うので、材料10の亀裂を切断予定線Kに沿って進展させることができ、正確な切断加工を行うことができる。
【0032】
しかも、この場合には、材料10の屈曲の際に、第1および第2の材料部分10A,10Bが加工始点Sから加工終点Eに向かって徐々に離反するので、図6に示すように、材料10の亀裂形成面側つまり上面側が下面側よりも先に亀裂が進展し、その結果、材料10の切断面は、材料10の下面から上面に向かって斜め上方に延びるように形成される。なお、図6中、一点鎖線▲1▼は、切断加工中のある時刻tにおける切断面を示し、実線▲2▼は、時刻tから時間Δt経過後の切断面を示している。
【0033】
このようにして、材料10内の亀裂を開く力を亀裂の先端部分に集中させることができ、これにより、材料10の切断を小さな力で容易に行えるようになる。その結果、切断加工の精度を向上できる。
【0034】
また、材料10の屈曲の際に各材料部分10A,10Bが徐々に離反するので、切断された各材料部分10A,10Bの端面が互いに干渉するのを防止できる。さらに、亀裂10cが形成された面に材料10の曲げによる引張応力が作用するように材料10が屈曲するので、亀裂を材料内部に容易に進展させることができる。
【0035】
なお、前記実施態様では、材料10に形成した亀裂10cを上向きにした状態で材料10を各テーブル2,3上に載置して、各材料部分10A,10Bを逆V字状に屈曲させた例を示したが、本発明の適用はこれに限定されない。
【0036】
図7および図8に示すように、材料10に形成した亀裂10cを下向きにした状態で材料10を各テーブル2,3上に載置して、各材料部分10A,10BをV字状に屈曲させるようにしてもよい。この場合においても、亀裂10cが形成された面に材料10の曲げによる引張応力が作用するように材料10が屈曲するので、亀裂を材料内部に容易に進展させることができる。
【0037】
また、前記実施態様では、第1の軸線12Aがテーブル2の端面2aに平行に配置され、第2の軸線16Aがテーブル3の端面3aに平行に配設された例を示したが、本発明の適用はこれに限定されない。
【0038】
図9に示すように、第1および第2の軸線12A,16Aがテーブル2,3の各端面2a,3aに平行に配置されずに、各軸線12A,16Aの間隔が、材料10の加工始点Sから加工終点Eに向かうにしたがい徐々に小さくなるようにしてもよい。この場合、各テーブル2,3の回転時には、各テーブル2,3の各端面2a,3aにおいて加工始点Sに近い側の部分の上下動量が大きくなるので、亀裂を開く力を亀裂の先端に集中させることができ、これにより、材料の切断をより小さな力で容易に行えるようになる。
【0039】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、切断予定線を境に材料を屈曲させることにより切断加工を行うので、材料の亀裂を切断予定線に沿って進展させることができ、正確な切断加工を行うことができる効果がある。しかも、材料の屈曲の際には、各材料部分を加工始点から加工終点に向かって徐々に離反させるようにしたので、材料の切断を小さな力で容易に行えるようになり、その結果、切断加工の精度を向上でき、正確な切断加工を容易に行えるようになる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施態様による切断加工装置の全体斜視図である。
【図2】切断加工装置(図1)の平面図である。
【図3】切断加工装置(図1)の一部断面側面図である。
【図4】材料の切断加工の一例を示す正面概略図である。
【図5】材料の切断加工の一例を示す正面概略図である。
【図6】切断加工途中における材料の切断面を説明するための側面断面部分図である。
【図7】材料の切断加工の他の例を示す正面概略図である。
【図8】材料の切断加工の他の例を示す正面概略図である。
【図9】本発明の他の実施態様による切断加工装置の概略構成を示す平面図である。
【符号の説明】
1: 切断加工装置
2: 第1のテーブル
2a: 第1の端面
3: 第2のテーブル
3a: 第2の端面
4: 第1の移動ベース
5: 第2の移動ベース
6: 固定ベース
8,9: サーボモータ
10: 材料
10A: 第1の材料部分
10B: 第2の材料部分
10c: 亀裂
12: 第1の駆動モータ
12A: 第1の軸線
16: 第2の駆動モータ
16A: 第2の軸線
K: 切断予定線
S: 加工始点
E: 加工終点
Claims (5)
- 材料表面の切断予定線に沿って亀裂が形成された脆性材料を前記切断予定線に沿って切断するための切断加工方法であって、
前記切断予定線を挟んで左右に配置される第1および第2の材料部分を、前記亀裂が形成された面を上向きにした状態で前記切断予定線を境に逆V字状に屈曲させると同時に、前記第1および第2の材料部分を前記切断予定線上の加工始点から加工終点に向かって徐々に離反させることにより、前記切断予定線に沿って材料を徐々に分断するようにした、
ことを特徴とする脆性材料の切断加工方法。 - 材料表面の切断予定線に沿って亀裂が形成された脆性材料を前記切断予定線に沿って切断するための切断加工方法であって、
前記切断予定線を挟んで左右に配置される第1および第2の材料部分を、前記亀裂が形成された面を下向きにした状態で前記切断予定線を境にV字状に屈曲させると同時に、前記第1および第2の材料部分を前記切断予定線上の加工始点から加工終点に向かって徐々に離反させることにより、前記切断予定線に沿って材料を徐々に分断するようにした、
ことを特徴とする脆性材料の切断加工方法。 - 材料表面の切断予定線に沿って亀裂が形成された脆性材料を前記切断予定線に沿って切断するための切断加工装置であって、
前記切断予定線を挟んで一方の側における第1の材料部分を固着しつつ載置する第1のテーブルと、
前記第1のテーブルに並設され、前記第1のテーブルの第1の端面と対向する第2の端面を有するとともに、前記切断予定線を挟んで他方の側における第2の材料部分を固着しつつ載置する第2のテーブルと、
前記第1のテーブルの前記第1の端面に沿って配設される第1の軸線の回りに、前記第1のテーブルを第1の回転方向に回転させることにより、前記第1の材料部分を前記切断予定線を境に屈曲させるための第1の回転駆動軸と、
前記第2のテーブルの第2の端面に沿って配設される第2の軸線の回りに、前記第2のテーブルを前記第1の回転方向と逆方向の第2の回転方向に回転させることにより、前記第2の材料部分を前記切断予定線を境に屈曲させるための第2の回転駆動軸と、
前記第1および第2の回転駆動軸により前記第1および第2の材料部分を屈曲させる際に、前記第1および第2の軸線を材料の前記切断予定線上の加工始点から加工終点に向かって徐々に離反させるように移動させる移動機構と、
を備えた切断加工装置。 - 請求項3において、
前記第1および第2の軸線がそれぞれ前記第1および第2の端面と平行に配置されておらず、前記第1および第2の軸線の間隔が、材料の前記加工始点から前記加工終点に向かうにしたがい徐々に小さくなっている、
ことを特徴とする切断加工装置。 - 材料表面の切断予定線に沿って亀裂が形成された脆性材料を前記切断予定線に沿って切断するための切断加工装置であって、
前記切断予定線を挟んで一方の側における第1の材料部分を固着しつつ載置する第1のテーブルと、
前記第1のテーブルに並設され、前記第1のテーブルの第1の端面と対向する第2の端面を有するとともに、前記切断予定線を挟んで他方の側における第2の材料部分を固着しつつ載置する第2のテーブルと、
前記第1のテーブルの前記第1の端面に沿って配設される第1の軸線の回りに、前記第1のテーブルを第1の回転方向に回転させることにより、前記第1の材料部分を前記切断予定線を境に屈曲させるための第1の駆動モータと、
前記第2のテーブルの第2の端面に沿って配設される第2の軸線の回りに、前記第2のテーブルを前記第1の回転方向と逆方向の第2の回転方向に回転させることにより、前記第2の材料部分を前記切断予定線を境に屈曲させるための第2の駆動モータと、
前記第1の駆動モータが設置されるとともに、前記第1のテーブルの下方に所定の間隔を隔てて配置された移動可能な第1の移動ベースと、
前記第2の駆動モータが設置されるとともに、前記第2のテーブルの下方に間隙を隔てて配置された移動可能な第2の移動ベースと、
前記第1および第2の駆動モータにより前記第1および第2の材料部分を屈曲させる際に、前記第1および第2の移動ベースを材料の前記加工始点から前記加工終点に向かって徐々に離反させるように移動させる移動機構と、
を備えた切断加工装置。
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