JP2021138599A - レーザスクライブ装置用補間機構及び補間機構が適用されたスクライブ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 コンベア方式のスクライブ装置においてレーザビームの垂直下方向への光路を調節して光着点をコンベアの移送方向に位置調節するための補間機構を提供する。【解決手段】 基板を水平移送するコンベア（基板移送手段）と；基板の移送方向に直交する方向へ移動する水平移動台と；水平移動台に備えられ、レーザビームを出射するレーザ発振器と;水平移動台にスライド可能に設置され、レーザビームを受けて、基板に向かって垂直下方向に誘導し、垂直下方向への光路を調節して、光着点を位置調節する補間機構を有するスクライブ装置。【選択図】図７

Description

本発明は、脆性基板を分断加工するレーザスクライブ装置に関し、より詳細には、レーザ照射の位置補間を通じてスクライブ精度を向上させる補間機構と前記補間機構が適用されたスクライブ装置に関するものである。

ガラス基板を含む各種薄型脆性基板を必要なサイズに切断するための道具としてスクライブ装置が使用されている。スクライブ装置は、レーザ照射ユニットやスクライビングホイールを用いて基板表面にスクライブラインを形成する装置であって、スクライブラインが形成された後、例えば、スクライブラインを中心に基板に曲げ力を印加して基板を切断することができる。

例えば、ホイールスクライブ装置は、制御部と、加工される脆性基板を支持するテーブルと、テーブルの上方に水平に設置され、長手方向に延在するガイドレールと、ガイドレールに沿って移動（スライド）可能に装着されたスクライブヘッドと、スクライブヘッドの下端部に備えられるスクライビングホイールとからなる基本構造を有する。スクライビングホイールは、脆性基板に圧接された状態で走行（転動）して基板上にスクライブラインを形成する。

前記テーブルは、脆性基板をＹ方向（ガイドレールに直交する方向）に移送させるか、または脆性基板を水平に維持した状態で垂直のＺ方向の軸を基準として回転させることができる。また、ガイドレールには、脆性基板に形成されているアラインメントマークを撮影するカメラと画像表示装置等が設置されている。

前記構造を有する従来のスクライブ装置において、ガイドレールの下方に進入する脆性基板の方向が歪んでいると、補正過程を通じてスクライブラインを合せなければならないが、その方法では、脆性基板を配置したテーブルや脆性基板をつかんでいるチャックを動かして脆性基板の位置を補正する方法、ガルバノスキャナを用いてレーザビームの照射位置を補正しながらスクライブラインを形成する方法がある。
ところで、前記した補正方法は、脆性基板を支持するテーブルの回転運動が可能な時に適用できるものであって、例えば、直線運動のみ可能なコンベアが適用された装置では適用することが困難である。
また、ガルバノスキャナは、価格が高価であり、何よりも、スクライブ装置の制御システムとの互換性がないので、ガルバノスキャナの制御プログラムとスクライブ装置の制御プログラムとを互換させる新しいプログラムを適用しなければならないという不便がある。

韓国公開特許公報第１０-２０１７-００８３９９３号

本発明は、前記問題点を解消するために創出したものであって、コンベア方式のスクライブ装置に適用するに適合した大きさと構造を有し、特別な追加装備が不要で低コストで構成することができ、製作やメンテナンスが有利なレーザスクライブ装置用の補間機構及び前記補間機構が適用されたレーザスクライブ装置を提供することに目的がある。
また、他の制御方式を使用する際に対比して補間作業に要する時間の増加がなく、迅速でかつ正確な作業を可能にするレーザスクライブ装置用の補間機構及び前記補間機構が適用されたスクライブ装置を提供することに目的がある。

前記目的を達成するための課題の解決手段としての本発明のスクライブ装置は、基板を水平に支持しながらＹ方向に水平移送する基板移送手段（例えば、コンベア）と；前記基板移送手段の上方に位置し、基板の移送方向に直交するＸ方向へ移動する水平移動台と；前記水平移動台の一側に備えられ、レーザビームをＸ方向に出射するレーザ発振器と;前記水平移動台にスライド可能に設置され、前記レーザ発振器から出射されたレーザビームを受けて、前記基板に向かって垂直下方向に誘導するものであって、前記レーザビームの垂直下方向への光路を調節して、前記基板に映る光着点がＹ方向に位置調節されるようにする補間機構が備えられたレーザ照射ユニットを有する。

また、前記レーザ照射ユニットは、前記水平移動台にスライド可能に装着されるスライド構造体を備え、前記補間機構は；前記スライド構造体に固定され、前記レーザ発振器から照射されたレーザビームを受けて、レーザビームの光路をＹ方向に転換させる第１の光路転換部と、前記スライド構造体にＹ方向に位置調節可能に支持される可動フレームと;前記可動フレームをＹ方向に移動させる位置調節手段と;前記可動フレームに設置されるが、前記第１の光路転換部と対応配置され、前記位置調節手段により前記第１の光路転換部との間隔が調節され、前記第１の光路転換部を経たレーザビームを受けて、レーザビームをＹ方向及びＸ方向に垂直な方向であるＺ方向下向に誘導する第２の光路転換部を備える。

併せて、前記第１の光路転換部は、前記レーザビームを反射するが、入射角と出射角が直角になるように反射する第１のミラーを備え、前記第２の光路転換部は、前記第１のミラーによって反射されたレーザビームを反射するが、入射角と出射角が直角になるように反射する第２のミラーを含む。

また、前記水平移動台の下方を通過した基板の移動方向先端部の両側にマーキングされたアラインメントマークを撮影する撮影部と、前記撮影部の撮影内容を伝達され、前記レーザ照射ユニットのＸ方向の移動動線と、前記アラインメントマークを連結する仮想直線の差異を把握し、前記移動動線に対する前記仮想直線のＸ方向によるＹ方向の偏差量を計算し、前記偏差量に基づいて前記位置調節手段を通じて前記第１のミラーに対する前記第２のミラーの間隔を調節させる制御部がさらに含まれる。

なお、前記位置調節手段は;前記スライド構造体に固定され、前記制御部によって制御されるサーボモータと、前記サーボモータの駆動軸に固定されるボールスクリューと、前記可動フレームに固定され、前記ボールスクリューから力を受けて前記可動フレームを往復運動させる往復ブロックを備える。
併せて、前記目的を達成するための課題の解決手段としての本発明のスクライブ装置は、基板をＹ方向に水平移送する基板移送手段（例えば、コンベア）の上部にてＸ方向に移動する水平移動台にスライド可能に装着され、外部からＸ方向に入射したレーザビームを前記基板に向かって垂直下方向に誘導するレーザ照射ユニットに設置されるものであって、前記レーザ照射ユニットに固定され、レーザ発振器から出射されたレーザビームを受けて、レーザビームの光路をＹ方向に転換させる第１の光路転換部と；前記レーザ照射ユニットにＹ方向に位置調節可能に支持される可動フレームと;前記可動フレームをＹ方向に移動させる位置調節手段と;前記可動フレームに設置されるが、前記第１の光路転換部と対応配置され、前記位置調節手段により、第１の光路転換部との間隔が調節され、前記第１の光路転換部を経たレーザビームを受けて、レーザビームをＹ方向及びＸ方向に垂直方向であるＺ方向に下向誘導する第２の光路転換部を備える。
また、前記第１の光路転換部は、前記レーザビームを反射するが、入射角と出射角が直角になるように反射する第１のミラーを備え、前記第２の光路転換部は、前記第１のミラーによって反射されたレーザビームを反射するが、入射角と出射角が直角になるように反射する第２のミラーを含む。

前記のようになされる本発明は、コンベア方式のスクライブ装置に適用するのに適した大きさと構造を有し、特別な追加装備不要で低コストで構成することができ、製作やメンテナンスが有利である。また、他の制御方式を使用する時に対比して補間作業に所要される時間の増加が発生しないので、迅速でかつ正確な作業を可能にする。

レーザビーム照射位置補間の目的及び原理を説明するための平面図。 本発明の一実施例に係るスクライブ装置を全体的に示す斜視図。 本発明の一実施例に係る補間機構が適用されたレーザ照射ユニットの斜視図。 本発明の一実施例に係る補間機構が適用されたレーザ照射ユニットの斜視図。 第１のミラーに対する第２のミラーの間隔変化を示す図。 第１のミラーに対する第２のミラーの間隔変化を示す図。 本発明の一実施例に係るレーザビーム照射位置補間機構の全体構造を示すブロック図。

以下、本発明に係る一実施例を、添付された図面を参照して、より詳細に説明する。

図１は、レーザビーム照射位置補間の目的及び原理を説明するための平面図である。

補間を行う基本目的は、脆性基板（１００）上の正確な位置にスクライブラインを形成するためのものである。すなわち、図１に示したように、第１のベルトコンベア（１３）によってＹ方向に水平移動して水平移動台（１７）の下部に位置された脆性基板（１００）が、歪んだ状態であっても、歪んだ程度を勘案して、Ｘ方向に移動するビーム放出部をＹ方向にも同時に移動させるためのものである。

このような補間は、アラインメントマーク（１００e）を連結する仮想直線（１００a）と、レーザ照射ユニット（３０）自体の移動動線（１００b）との間の（Ｘ方向に沿ったＹ方向の）偏差量（ΔＹ）を計算し、レーザ照射ユニット（３０）がＸ方向に移動する間、光着点を前記偏差量（ΔＹ）分だけ線型的に移動させることによりなされる。光着点というものは、脆性基板（１００）に向かって垂直に照射されるレーザビーム（L）が映る地点である。このような補間作業は、後述する撮影部（５１）と制御部（５３）とサーボモータ（３５）によってなされ、これに関連する説明は後述する。

図２は、本発明の一実施例に係るスクライブ装置を全体的に示す斜視図である。

図示したように、本実施例に係るスクライブ装置（１０）は、ベースフレーム（１１）に支持される第１、２のベルトコンベア（１３、１５）、水平移動台（１７）、レーザ発振器（１９）、レーザ照射ユニット（３０）、ホイールスクライブ装置（２０）を備える。ホイールスクライブ装置（２０）は、必要に応じて省略することもできる。

前記第１、２のベルトコンベア（１３、１５）は、ベースフレーム（１１）に水平に支持され、外部から投入された脆性基板（１００）をＹ方向に移送する。第１のベルトコンベア（１３）の下流側端部と第２のベルトコンベア（１５）の上流側端部は、相互平行に離隔されており、離隔空間の上部にホイールスクライブ装置（２０）とレーザ照射ユニット（３０）を有する。

本説明におけるＹ方向は、脆性基板（１００）の移送方向であり、Ｘ方向は、Ｙ方向に直交する方向である。また、Ｚ方向は、脆性基板（１００）に対して垂直をなす垂直線の方向である。

前記第１のベルトコンベア（１３）に置かれた脆性基板は、Ｙ方向に沿って水平移動台（１７）の下部を通過する。脆性基板は、水平移動台（１７）の下部を通過する途中に、スクライブラインが形成されるべき地点が、ホイールスクライブ装置（２０）のホイール（未図示）、またはレーザ照射ユニット（３０）のビーム放出部（図３の４９）の垂直下部に位置する地点で停止した状態で、スクライブ加工を待つ。

水平移動台（１７）は、脆性基板の移送方向に直交するＸ方向へ移動する水平の構造体であって、ホイールスクライブ装置（２０）とレーザ照射ユニット（３０）をスライド可能に支持する。

レーザ発振器（１９）は、水平移動台（１７）の一側に備えられ、Ｘ方向にレーザビームを出射する。レーザ発振器（１９）から出射されたレーザビームは、Ｘ方向に伸長し、図３に示した第１のミラー（４３）に反射されて９０度の角度に折る。レーザ発振器（１９）から生成されるレーザビームは、脆性基板の表面に到達してスクライブラインを形成するエネルギーを有する。

ホイールスクライブ装置（２０）は、下端部にスクライビングホイール（未図示）を有し、スクライビングホイールを脆性基板の上面に圧接させた状態でＸ方向に移動して、基板上にスクライブラインを残すものであって、その構造は、一般的なホイールスクライブ装置と同じである。

レーザ照射ユニット（３０）は、Ｘ方向にスライド運動すると同時に、レーザ発振器（１９）から出射されたレーザビームを受けて脆性基板に誘導して、脆性基板上にスクライブラインを形成するものであって補間機構を含む。

併せて、前記スクライブ装置（１０）には、撮影部（図７の５１）と制御部（図７の５３）がさらに含まれる。撮影部（５１）及び制御部（５３）は、補間機構の補間動作を具現するためのものであって、撮影部（５１）は、図１を通じて説明したアラインメントマーク（１００ｅ）の位置を把握して制御部（５３）に伝達する役割を行い、制御部（５３）は、撮影部（５１）から伝達された情報に基づいて前記した偏差量（ΔＹ）を把握して、偏差量分だけビーム放出部（４９）をＹ方向に移動させる機能を有する。

図３及び図４は、本発明の一実施例に係る補間機構が適用されたレーザ照射ユニット（３０）の斜視図であり、図５ａ及び５ｂと６ａ及び６ｂは、第１のミラー（４３）に対する第２のミラー（４５）の間隔変化を示した図である。

図示したように、レーザ照射ユニット（３０）の胴体をなすスライド構造体（３１）の一側面に固定プレート（３３）と第１のミラー固定台（４１）が固定されている。固定プレート（３３）は、一定の厚さを有する板状部材であって垂直に立てられ、上下に水平レール（３３ａ）を有する。水平レール（３３ａ）は、相互平行であり、水平に延長された付属であって、スライダー（３９ａ）をＹ方向にスライド可能に支持する。

併せて、固定プレート（３３）には、サーボモータ（３５）が装着される。サーボモータ（３５）は、後述する可動フレーム（３９）をＹ方向に水平移動させる位置調節手段であって、制御部（図７の５３）によって制御される。可動フレーム（３９）のＹ方向の移動距離が制御部（５３）によって調節されるものである。

サーボモータ（３５）の駆動軸には、ボールスクリュー（３５ａ）が固定され、ボールスクリュー（３５ａ）は、往復ブロック（３７）に噛合する。往復ブロック（３７）は、可動フレーム（３９）に固定されたブロック型部材であって、ボールスクリュー（３５ａ）の軸回転時のボールスクリューの長手方向、すなわち、Ｙ方向の力を受けて可動フレーム（３９）を移動させる。

前記第１のミラー固定体（４１）は、第１のミラー（４３）を固定する役割を行う。第１のミラー（４３）は、レーザ発振器（１９）から照射されたレーザビームを９０度の角度に屈折させて、後述する第２のミラー（４５）に誘導する。第１のミラー（４３）は、第１のミラー固定体（４１）に固定されて別途に動かない。

可動フレーム（３９）は、スライダー（３９ａ）を通じて固定プレート（３３）に支持された構造体であって、第２のミラー（４５）と光誘導ケース（４７）とビーム放出部（４９）を支持する。第２のミラー（４５）と光誘導ケース（４７）とビーム放出部（４９）は、可動フレーム（３９）に固定された状態で一胴体を成して同時に動く。すなわち、サーボモータ（３５）の作動によりＹ方向に併せて動くものである。

前記第２のミラー（４５）は、可動フレーム（３９）の上側部に固定され、４５度の角度に傾斜した状態を維持する。第２のミラー（４５）は、第１のミラー（４３）に反射されたレーザビームを受けて垂直下方向に反射する。第２のミラー（４５）によって反射されたレーザビームは、光誘導ケース（４７）とビーム放出部（４９）を通過して脆性基板に到達する。

ビーム放出部の内部には、レンズが備えられる。前記第１のミラー（４３）と第２のミラー（４５）は、第１、２の光路転換部であって、レーザ発振器（１９）から放出されたレーザビームを数回反射して脆性基板に到達させるものである。

レーザ発振器（１９）でＸ方向に水平出射されるレーザビームは、第１のミラー（４３）に４５度の角度に入射して、４５度の角度に出射する。反射されるレーザビームの挟角は９０度である。第１のミラー（４３）によって反射されたレーザビームは、依然として水平を維持した状態で第２のミラー（４５）に反射される。

第２のミラー（４５）は、水平に入射したレーザビームの光路を直角に屈折させてレーザビームを垂直方向、すなわち、Ｚ方向に誘導する。第２のミラー（４５）によって反射されるレーザビームの入射光と反射光の挟角は９０度である。

一方、前記構造を有するレーザ照射ユニット（３０）を用いてスクライブを行う間、レーザビームが基板（１００）に映る光着点（図５ｂの１００ｆ）を偏差量（ΔＹ）分だけ移動させるべきであれば、前記サーボモータ（３５）を動作させて第２のミラー（４５）を矢印Ｋ方向に偏差量（ΔＹ）分だけ移動させる。すなわち、第１のミラー（４３）に対して間隔Ｄ１分だけ離隔されていた第２のミラー（４５）を、間隔Ｄ２に絞り込むことである。

第２のミラー（４５）に反射されたレーザビームは、垂直になるので、第２のミラー（４５）の移動距離分だけ光着点（１００ｆ）も同一に動く。このように、サーボモータ（３５）を用いて、第１のミラー（４３）に対する第２のミラー（４５）の間隔を調節することにより、補間作業が行われるようになる。

図７は、本発明の一実施例に係るレーザ照射ユニット補間機構の動作を説明するためのブロック図である。

図示したように、撮影部（５１）は、脆性基板（１００）に表示されているアラインメントを撮影して制御部（５３）へ送る。制御部（５３）は、撮影部を通じて伝達された情報を基に、仮想直線（１００ａ）とレーザ照射ユニット（３０）の動線を比較して、Ｘ方向に沿った偏差量（ΔＹ）を求め、サーボモータ（３５）を用いて前記第２のミラー（４５）を偏差量分だけＹ方向に移動させる。このような補間作業が行われている間、レーザ照射ユニット（３０）は、水平移動台（１７）に沿ってＸ方向に移動して、スクライブラインを形成し、このような過程が繰り返される。

以上、本発明を具体的な実施例を通じて詳細に説明したが、本発明は、前記実施例に限定せず、本発明の技術的思想の範囲内で通常の知識を有する者によって様々な変形が可能である。

１０ スクライブ装置
１１ ベースフレーム
１３ 第１のベルトコンベア（基板移送手段）
１５ 第２のベルトコンベア（基板移送手段）
１７ 水平移動台
１９ レーザ発振器
２０ ホイールスクライブ装置
３０ レーザ照射ユニット
３１ スライド構造体
３３ 固定プレート
３３ａ 水平レール
３５ サーボモータ
３５ａ ボールスクリュー
３７ 往復ブロック
３９ 可動フレーム
３９ａ スライダー
４１ 第１のミラー固定台
４３ 第１のミラー
４５ 第２のミラー
４７ 光誘導ケース
４９ ビーム放出部
５１ 撮影部
５３ 制御部
１００ 脆性基板
１００ａ 仮想直線
１００ｂ 動線
１００ｅ アラインメントマーク
１００ｆ 光着点

Claims (7)

1. 基板を水平に支持しながらＹ方向に水平移送する基板移送手段と；
   前記基板移送手段の上方に位置し、Ｙ方向に直交するＸ方向に水平移動する水平移動台と；
   前記水平移動台に備えられ、レーザビームをＸ方向に出射するレーザ発振器と;
   前記水平移動台にスライド可能に設置され、前記レーザ発振器から出射されたレーザビームを受けて、前記基板に向かって垂直下方向に誘導するものであって、前記レーザビームの垂直下方向への光路を調節して、前記基板に映る光着点が、Ｙ方向に位置調節されるようにする補間機構が備えられたレーザ照射ユニットを有するスクライブ装置。
2. 前記レーザ照射ユニットは、前記水平移動台にスライド可能に装着されるスライド構造体を備え、
   前記補間機構は；
   前記スライド構造体に固定され、前記レーザ発振器から出射されたレーザビームを受けて、レーザビームの光路をＹ方向に転換させる第１の光路転換部と、
   前記スライド構造体にＹ方向に位置調節可能に支持される可動フレームと;
   前記可動フレームをＹ方向に移動させる位置調節手段と;
   前記可動フレームに設置されるが、前記第１の光路転換部と対応配置され、前記位置調節手段により前記第１の光路転換部との間隔が調節され、前記第１の光路転換部を経たレーザビームを受けて、レーザビームをＹ方向及びＸ方向に垂直な方向であるＺ方向に下向誘導する第２の光路転換部を備える請求項１に記載のスクライブ装置。
3. 前記第１の光路転換部は、前記レーザビームを反射するが、入射角と出射角が直角になるように反射する第１のミラーを備え、
   前記第２の光路転換部は、前記第１のミラーによって反射されたレーザビームを反射するが、入射角と出射角が直角になるように反射する第２のミラーを含む請求項２に記載のスクライブ装置。
4. 前記水平移動台の下方を通過した基板の先端部の両側にマーキングされたアラインメントマークを撮影する撮影部と、
   前記撮影部の撮影内容を伝達され、前記レーザ照射ユニットのＸ方向移動動線と、前記アラインメントマークを連結する仮想直線の差異を把握し、前記移動動線に対する前記仮想直線のＸ方向によるＹ方向の偏差量を計算し、前記偏差量に基づいて前記位置調節手段を通じて前記第１のミラーに対する前記第２のミラーの間隔を調節させる制御部がさらに含まれる請求項３に記載のスクライブ装置。
5. 前記位置調節手段は;
   前記スライド構造体に固定され、前記制御部によって制御されるサーボモータと、
   前記サーボモータの駆動軸に固定されるボールスクリューと、
   前記可動フレームに固定され、前記ボールスクリューから力を受けて、前記可動フレームを往復運動させる往復ブロックを有する請求項４に記載のスクライブ装置。
6. 基板をＹ方向に水平移送する基板移送手段の上方でＸ方向に移動する水平移動台にスライド可能に装着され、外部からＸ方向に入射したレーザビームを前記基板に向かって垂直下方向に誘導するレーザ照射ユニットを構成するものであって、
   前記レーザ照射ユニットに固定され、レーザ発振器から出射されたレーザビームを受けて、レーザビームの光路をＹ方向に転換させる第１の光路転換部と；
   前記レーザ照射ユニットにＹ方向に位置調節可能に支持される可動フレームと;
   前記可動フレームをＹ方向に移動させる位置調節手段と;
   前記可動フレームに設置されるが、前記第１の光路転換部と対応配置され、前記位置調節手段により前記第１の光路転換部との間隔が調節され、前記第１の光路転換部を経たレーザビームを受けて、レーザビームをＹ方向及びＸ方向に対して垂直方向であるＺ方向下向に誘導する第２の光路転換部を備えるレーザスクライブ装置用補間機構。
7. 前記第１の光路転換部は、前記レーザビームを反射するが、入射角と出射角が直角になるように反射する第１のミラーを備え、
   前記第２の光路転換部は、前記第１のミラーによって反射されたレーザビームを反射するが、入射角と出射角が直角になるように反射する第２のミラーを含む請求項６に記載のレーザスクライブ装置用補間機構。

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