JP5161952B2 - 貼り合せ基板の分断方法 - Google Patents

Description

本発明は、カッターホイール（スクライビングホイールともいう）を用いて貼り合せ基板を分断する分断方法に関する。

図５は、液晶パネルの製造に用いる貼り合せガラス基板の断面図である。液晶パネル等の製造プロセスでは、２枚の薄いガラス基板Ｇ１，Ｇ２（表側の第一基板Ｇ１と裏側の第二基板Ｇ２）が接着材１１で貼り合わされた大面積のマザー基板Ｍが用いられる。このようなマザー基板Ｍから製品を製造するには、製品単位となる単位基板Ｕごとに分断する工程が含まれる。

単位基板Ｕごとに分断する工程としてクロススクライブを用いた方法が知られている。すなわち、図６に示すように、マザー基板Ｍの第一基板Ｇ１の表面に対して、カッターホイールでＸ方向のスクライブラインＳ_１を形成し、次いで、Ｘ方向と交差するＹ方向のスクライブラインＳ_２を形成するクロススクライブを行う。このようにしてＸ−Ｙ方向に交差した複数本のスクライブラインを格子状に形成した後に、マザー基板Ｍをブレイク装置に送り、第二基板Ｇ２側からブレイクバーで押圧し、第一基板Ｇ１を各スクライブラインに沿って撓ませる。これにより、第一基板Ｇ１は単位基板Ｕごとにブレイクされる。このとき、第二基板Ｇ２は未だ分断されていないので、ブレイクされた第一基板Ｇ１は接着材１１によって第二基板Ｇ２に固着され、単位基板Ｕごとに分離されることはない。

続いて、第二基板Ｇ２に対して、図７に示すように、同様にＸ方向のスクライブラインＳ_３を形成し、次いでＹ方向のスクライブラインＳ_４を形成するクロスクスライブを行い、その後、ブレイク装置に送られて第二基板Ｇ２がブレイクされる。このとき、マザー基板Ｍが単位基板Ｕごとに分離される。
このように、貼り合せ基板を分断する際に、第一基板Ｇ１、第二基板Ｇ２のそれぞれに対してクロススクライブとブレイクとが行われる。

マザー基板Ｍにスクライブラインを形成するためのカッターホイールとして、図８に示すような滑らかな刃先稜線部２を有するカッターホイール１ａ（ノーマルカッターホイール１ａという）と、図９に示すような刃先稜線部２に切欠き３（溝）を設けて基板に対しすべりにくくするとともに浸透性を高めるようにしたカッターホイール１ｂ（溝付きカッターホイール１ｂという）とが用いられている（特許文献１参照）。

前者のノーマルカッターホイール１ａは、刃先稜線部の両側の傾斜面を形成するために刃先稜線部の両側を砥石で研削する。傾斜面には研削条痕の凹凸が形成されるが微細であり、通常、刃先稜線部の中心線平均粗さＲａが０．４μｍ未満である（中心線平均粗さとは「ＪＩＳ Ｂ ０６０１−１９８２」で規定された工業製品の表面粗さを表すパラメータの１つである）。このようにノーマルカッターホイール１ａの刃先は、非常に滑らかな稜線面が形成されている。

後者の溝付きカッターホイール１ｂには、具体的には、三星ダイヤモンド工業社製の「ＡＰＩＯ（登録商標）」カッターホイールがある。この溝付きカッターホイールは、切欠き（溝）の周方向長さが突起部分の周方向長さ（２つの隣接する切欠きの間の稜線長さ）より短くしてあるのが特徴である。例えばホイール外径が３ｍｍの「ＡＰＩＯ」では、切欠きの深さは１μｍ程度であり、切欠きの周方向長さは４〜１４μｍ程度（したがって突起部分の周方向長さは１４μｍ以上）である。

スクライブ工程後にブレイク工程を伴う分断方法によって貼り合せ基板を分断する際には、ノーマルカッターホイール１ａ（以後Ｎ型ホイール１ａと略す）、あるいは切欠きの周方向長さが突起部分の周方向長さよりも短くしてある「ＡＰＩＯ」カッターホイール（以後Ａ型ホイール１ｂと略す）のいずれかが利用されている。

Ｎ型ホイール１ａとＡ型ホイール１ｂとによるスクライブ加工の特徴について説明する。Ｎ型ホイール１ａは、刃先稜線が滑らかに仕上げられていることから、基板に形成されるスクライブラインの溝面は、Ａ型ホイール１ｂで形成されるよりもはるかに傷のない端面強度が強い優れたスクライブ加工が可能である。その一方で、形成されるスクライブラインの浸透性（切り溝の深さ）、スクライブライン形成後の分離性についてはＡ型ホイール１ｂよりも劣る。そのため、互いに直交するＸ方向とＹ方向とにクロススクライブを行う場合には、交点部分にスクライブラインが形成できなくなる「交点飛び」現象が発生することがあった。

これに対し、Ａ型ホイール１ｂは刃先稜線に切欠きが形成されているため、Ｎ型ホイール１ａよりもスクライブラインの浸透性が優れており、形成される切り溝の深さはＮ型ホイール１ａよりも深くなり、基板に対するかかりよさ（すべりにくさ）が改善されるとともに、クロススクライブの際の交点部分に「交点飛び」が発生しにくいスクライブ加工を行うことができる。

一方、溝付きカッターホイールの種類としては、図９に示した「ＡＰＩＯ」カッターホイール以外に、これよりもさらに高浸透のスクライブを行うことを目的として、図１０に示すように、刃先稜線部の切欠きの周方向長さを突起部分の周方向長さよりも長くした溝付きカッターホイール１ｃ（例えば三星ダイヤモンド工業社製の「Ｐｅｎｅｔｔ（登録商標）」カッターホイール）も製造されている。切欠きの周方向長さが突起部分の周方向長さより長いタイプの「Ｐｅｎｅｔｔ」カッターホイール（以後Ｐ型ホイール１ｃと略す）は、突起が基板に与える打点衝撃が大きくなり、深い垂直クラックを形成することができる（特許文献１参照）。
このタイプは、スクライブ工程でクラックを裏面まで浸透させるようにして、いきなり完全分断（フルカット加工）することができる高浸透性カッターホイールである。

そこで、高浸透性のＰ型ホイール１ｃを用いて、第一基板、第二基板のそれぞれの第一方向、第二方向に対するスクライブ工程でいきなり完全分断する分断方法が知られている。
図１１、図１２は、Ｐ型ホイール１ｃを用いてフルカットとなるスクライブを行うことによる分断の加工手順を示した図である。

まず、マザー基板Ｍの第一基板Ｇ１の表面に対して、Ｐ型ホイール１ｃでＸ方向にフルカットラインＢ_１となるスクライブを行い、次いで基板を反転して第二基板Ｇ２の表面に対して、Ｘ方向にフルカットラインＢ_２となるスクライブを行う。これにより、ブレイク工程を行うことなく、Ｘ方向のフルカットラインＢ_１，Ｂ_２に沿って分断され、複数の短冊状基板Ｍｘが切り出される。
次いで、短冊状基板Ｍｘに対し、第一基板Ｇ１上でＸ方向と交差するＹ方向に沿ってフルカットラインＢ_３となるスクライブを順次行い、次いで短冊状基板Ｍｘを反転して第二基板Ｇ２上でＹ方向に沿ってフルカットラインＢ_４となるスクライブを順次行う。これにより、Ｙ方向のフルカットラインＢ_３，Ｂ_４に沿って分断され、複数の単位基板Ｕごとに分割される。このように、Ｐ型ホイール１ｃによるフルカット加工を採用することにより、ブレイク工程が不要になるので、工程短縮を図ることができる点で優れている。

国際公開番号ＷＯ２００７／００４７００公報

刃先稜線の切欠きの周方向長さが突起部分の周方向長さより長いＰ型ホイール１ｃを用いた分断加工は、突起が基板に与える打点衝撃が大きいことに起因してフルカット加工が可能になるのであるが、その一方で、大きな打点衝撃が貼り合せ基板の端面強度を劣化させる原因となっている。
そのため、Ｐ型ホイール１ｃで分割された単位基板Ｕに、液晶等を封入した場合に、端面強度が弱いため、液晶漏れが発生したりする不具合が発生し、歩留まりを低下させることがあった。

そこで、本発明は、クロススクライブが行われる分断方法に比較して、ブレイク工程をできるだけ省くことで工程短縮を図るとともに、貼り合せ基板であるマザー基板を単位基板に分割したときに分断面に十分な端面強度を与えることができる分断方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明では次のような技術的手段を講じた。すなわち、本発明にかかる貼り合せ基板の分断方法は、第一基板と第二基板とが貼り合わされた貼り合せ基板を、互いに交差する第一方向と第二方向とに格子状に分断することにより、貼り合せ基板を単位基板ごとに分割する貼り合せ基板の分断方法であって、刃先稜線に切欠きのない第一カッターホイール（Ｎ型ホイール）と、刃先稜線に切欠きと突起とが交互に形成されるとともに、切欠きの周方向長さを突起部分の周方向長さより長くした第二カッターホイール（Ｐ型ホイール）とを用いる。
まず、第一基板の第一方向に沿って第一カッターホイールでスクライブを行うとともに、第二基板の第一方向に沿って第二カッターホイールによりフルカットとなるスクライブを行い、次いで、第一基板の第一方向に沿ってブレイク処理を行って単位基板が一列に並んだ複数の短冊状貼り合せ基板にする。
次に、各短冊状貼り合せ基板の第二基板の第二方向に沿って第一カッターホイールでスクライブを行うとともに、第一基板の第二方向に沿って第二カッターホイールによりフルカットとなるスクライブを行う。次いで、第二基板の第二方向に沿ってブレイク処理を行って短冊状貼り合せ基板を単位基板ごとに分割する。

本発明によれば、第一方向については、第一基板と第二基板のうち一方（第一基板）が第一カッターホイールによりスクライブされ、他方（第二基板）が第二カッターホイールによりフルカットとなるようにスクライブされる。したがって、ブレイク工程では、第一カッターホイールでスクライブした側をブレイクするだけで短冊状に切り出すことができ、他方側のブレイク工程が省略される。
また、第二方向についても、第一基板と第二基板のうち一方（第二基板）が第一カッターホイールによりスクライブされ、他方（第一基板）が第二カッターホイールによりフルカットとなるようにスクライブされる。したがってブレイク工程では、同様に第一カッターホイールでスクライブした側をブレイクするだけで単位基板に切り出すことができ、他方側のブレイク工程が省略される。
そして、最終的に切り出された単位基板の第一方向、第二方向それぞれの端面については、第一基板と第二基板のうち、一方が第一カッターホイール（Ｎ型ホイール）により形成され、他方が第二カッターホイール（Ｐ型ホイール）により形成されている。
したがって、第一方向と第二方向のいずれについても、第一カッターホイールで加工された端面と第二カッターホイールで加工された端面とが１つずつ形成された状態で分断され、第一方向および第二方向のいずれについても、必ず一方の基板端面は端面強度が強い第一カッターホイールによる加工が行われるようになり、端面強度が平均化されてバランスのとれたスクライブが行われるようになる。そして、端面強度の弱い基板端面だけで形成された分断面がなくなるので、平均的な端面強度が確保される。
さらに、本発明によれば、クロススクライブを行っていないので、交点飛び現象が発生することもない。

ここで、第一カッターホイールと第二カッターホイールとはホイール径が同一であることが好ましい。
一般に、ホイール径はスクライブする基板の板厚が厚くなるほど切断時の押圧荷重を高める必要があり、そのためにホイール径はスクライブする基板の板厚に依拠して決定されるが、第一基板のスクライブに用いられるのは第一カッターホイールと第二カッターホイールの両方であり、同様に第二基板のスクライブに用いられるのは第一カッターホイールと第二カッターホイールの両方であるので、２種類のホイールは同径にするのが好ましい。

本発明の分断方法を実施する際に用いるスクライブ装置の一例を示す正面図である。 本発明の分断方法の手順を示す図である。 図２に続いて本発明の分断方法の手順を示す図である。 本発明による分断方法を採用して分断した単位基板の端面の状態を示す模式図である。 液晶パネルの製造に用いる貼り合せガラス基板の断面図である。 従来の貼り合せ基板の加工手順を示す図である。 従来の貼り合せ基板の加工手順を示す図である。 ノーマルカッターホイール（Ｎ型ホイール）の形状を示す図である。 溝付きカッターホイール（Ａ型ホイール）の形状を示す図である。 溝付きカッターホイール（Ｐ型ホイール）の形状を示す図である。 従来の貼り合せ基板の加工手順を示す図である。 従来の貼り合せ基板の加工手順を示す図である。

本発明にかかる貼り合せ基板の分断方法の詳細を、図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下で説明する実施形態は、一例にすぎず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の態様をとることができることはいうまでもない。

図１は、本発明の分断方法を実施する際に用いるスクライブ装置の一実施形態を示す概略的な正面図である。
加工対象のマザー基板Ｍは、２枚のガラス基板が貼り合わせてあり、液晶パネルとなる単位構造体がＸＹ方向に格子状に並ぶようにパターニングされており、マザー板Ｍを単位構造体ごとに分断することで製品が得られるようになっている。

スクライブ装置ＳＣは、マザー基板Ｍを水平に載置した状態で回転可能なテーブル４と、このテーブル４を一方向（図１の紙面に垂直方向）に移動可能に支持するレール５と、テーブル４の上方でレール５と直交する方向（図１の左右方向）に橋架されたガイドバー６と、このガイドバー６に沿って移動可能に設けられた２基のスクライブヘッド７ａ，７ｂと、スクライブヘッド７ａ，７ｂの下端に昇降可能に装着されたカッターホルダ８ａ，８ｂとを備えている。
そしてカッターホルダ８ａに、刃先稜線に溝がない第一カッターホイール１２（Ｎ型ホイール）が取り付けられ、カッターホルダ８ｂに、刃先稜線に切欠きと突起とが交互に形成されるとともに、切欠きの周方向長さを突起部分の周方向長さより長くした第二カッターホイール１３（Ｐ型ホイール）が取り付けられる。

２つのホイールの外径は同じであり、具体的には、ホイール径はともに３ｍｍにしてある。また、第二カッターホイール１３の切欠きの深さは５μｍとし、切欠きの周方向長さは３０μｍ〜４０μｍ、切欠き数１７０（したがって切欠きのピッチ５５μｍ（３ｍｍ×π／１７０））としてある。

ブレイク装置については特に限定されず、一般的なブレイク装置を用いればよいので図示を省略するが、例えば昇降可能なブレイクバーを備え、ブレイクバーをスクライブラインに沿って基板の裏側から押圧して撓ませることでブレイクするブレイク装置を用いるようにすることができる。

次に、マザー基板Ｍの分断動作について説明する。図２、図３は本発明の分断方法による加工手順を示す図である。
スクライブ装置ＳＣのテーブル４上に、貼り合せ基板であるマザー基板Ｍの第一基板Ｇ１側を上にして、Ｘ方向（第一方向）がレール５の方向に一致するようにマザー基板Ｍを載置する。そして、第一カッターホイール１２（Ｎ型ホイール）を用いてＸ方向のスクライブラインＳ_１を順次形成する（図２（ａ））。
続いて、基板を反転して第二基板Ｇ２側を上にして、Ｘ方向（第一方向）がレール５の方向に一致するようにして、第二カッターホイール１３（Ｐ型ホイール）を用いてＸ方向のフルカットラインＢ_２を順次形成する。これにより、第二基板Ｇ２は短冊状に分断されるが、第二基板Ｇ２は第一基板Ｇ１に接着材で固着しているので分離することはない。（図２（ｂ））。

続いて、マザー基板Ｍをブレイク装置に移動する。第二基板Ｇ２が上になるようにして、先ほど形成したスクライブラインＳ_１の裏側に沿ってブレイクバーを第二基板Ｇ２側から当接するようにして基板を撓ませることで第一基板Ｇ１を短冊状にブレイクする（図２（ｃ））。これにより単位基板が一列に並んだ短冊状基板Ｍｘごとに分割される。

続いて、切り出された短冊状基板Ｍｘのそれぞれをスクライブ装置に移動し、第二基板Ｇ２を上にして、Ｙ方向（第二方向）がレール５の方向に一致するように載置する。そして、第一カッターホイール１２を用いてＹ方向のスクライブラインＳ_３を順次形成する（図３（ａ））。
続いて、短冊状基板Ｍｘを反転して第一基板Ｇ１を上にして、Ｙ方向（第二方向）がレール５の方向に一致するようにした上で、第二カッターホイール１３を用いてＹ方向にフルカットラインＢ_４を順次形成する（図３（ｂ））。

続いて、短冊状基板Ｍｘをブレイク装置に移動する。第一基板Ｇ１が上になるようにして、先ほど形成したスクライブラインＳ_３の裏側に沿ってブレイクバーを第一基板Ｇ１側から当接するようにして基板を撓ませることで第二基板Ｇ２をブレイクする（図３（ｃ））。このとき第一基板Ｇ１と第二基板Ｇ２とは貼り合わされた状態で単位基板Ｕごとにばらばらに分離される。

図４は、上述した手順で分離された単位基板Ｕの端面強度の状態を示す模式図である。分断面は、第一基板Ｇ１と第二基板Ｇ２のいずれか一方が第一カッターホイール１２、他方が第二カッターホイール１３でスクライブされているので、一方の基板の端面強度Ｅ１は強く、他方の基板の端面強度Ｅ２はそれより弱くなっている。貼り合せ基板全体としての端面強度は平均化されるとともに、端面強度が強い側の基板の存在で貼り合せ基板としての端面強度が確保できる。

本実施形態では、上下の基板Ｇ１，Ｇ２に形成するスクライブラインおよびフルカットラインはすべて同一平面上の端面になるようにしたが、端子領域の形成のために段差面が形成される端面の場合であっても、加工の際にスクライブする本数が増えるだけで、本発明をそのまま適用することができる。
また、本実施形態は２枚のガラスを貼り合わせたマザー基板を対象にしたが、ガラス基板以外の脆性材料からなる貼り合せ基板においても利用することができる。

本発明のスクライブ方法は、ガラス基板などの貼り合せ基板を分断する際に利用することができる。

Ｍ 貼り合せ基板（マザー基板）
Ｍｘ 短冊状基板
Ｇ１ 第一基板
Ｇ２ 第二基板
Ｅ１ 強い端面強度
Ｅ２ 弱い端面強度
Ｓ_１ 第一基板の第一方向（Ｘ方向）のスクライブライン
Ｂ_２ 第二基板の第一方向（Ｘ方向）のフルカットライン
Ｓ_３ 第二基板の第二方向（Ｙ方向）のスクライブライン
Ｂ_４ 第一基板の第二方向（Ｙ方向）のフルカットライン
１２ 第一カッターホイール（Ｎ型ホイール）
１３ 第二カッターホイール（Ｐ型ホイール）

Claims (2)

1. 第一基板と第二基板とが貼り合わされた貼り合せ基板を、互いに交差する第一方向と第二方向とに格子状に分断することにより、前記貼り合せ基板を単位基板ごとに分割する貼り合せ基板の分断方法であって、
   刃先稜線に切欠きのない第一カッターホイールと、
   刃先稜線に切欠きと突起とが交互に形成されるとともに、切欠きの周方向長さを突起の周方向長さより長くした第二カッターホイールとを用いて、
   第一基板の第一方向に沿って第一カッターホイールでスクライブを行うとともに、第二基板の第一方向に沿って第二カッターホイールによりフルカットとなるスクライブを行い、
   次いで、第一基板の第一方向に沿ってブレイク処理を行って単位基板が一列に並んだ複数の短冊状貼り合せ基板を形成し、
   次いで、各短冊状貼り合せ基板の第二基板の第二方向に沿って第一カッターホイールでスクライブを行うとともに、第一基板の第二方向に沿って第二カッターホイールによりフルカットとなるスクライブを行い、
   次いで、前記各短冊状貼り合せ基板の第二基板の第二方向に沿ってブレイク処理を行って単位基板ごとに分割することを特徴とする貼り合せ基板の分断方法。
2. 第一カッターホイールと第二カッターホイールとはホイール径が同一である請求項１に記載の貼り合せ基板の分断方法。
   

Images