JP5239547B2 - チップホルダ、ホルダユニット、スクライブヘッド及びスクライブ装置 - Google Patents

Description

本発明は脆性材料基板にスクライブラインを形成するために用いられるスクライブ装置とそのスクライブヘッド、ホルダユニット及びチップホルダに関するものである。

従来、液晶表示パネルや液晶プロジェクタ基板等のフラットパネルディスプレイ等では、製造過程においてマザーガラス基板が貼り合わされた後に所定の大きさの単個のパネルに成るように分断される。このマザーガラス基板等の脆性材料基板の分断には、スクライブ工程とブレイク工程があり、スクライブ工程ではスクライブ装置が用いられる。

図１は特許文献１に示されているスクライブ装置を示す斜視図である。このスクライブ装置１００は、移動台１０１が一対の案内レール１０２ａ、１０２ｂに沿って、ｙ軸方向に移動自在に保持されている。ボ−ルネジ１０３は移動台１０１と螺合している。ボールネジ１０３はモータ１０４の駆動により回転し、移動台１０１を案内レール１０２ａ，１０２ｂに沿ってｙ軸方向に移動させる。移動台１０１の上面にはモータ１０５が設けられている。モータ１０５はテーブル１０６をｘｙ平面で回転させて所定角度に位置決めするものである。脆性材料基板１０７はこのテーブル１０６上に載置され、図示しない真空吸引手段などにより保持される。スクライブ装置１の上部には、脆性材料基板１０７のアライメントマークを撮像する２台のＣＣＤカメラ１０８が設けられている。

スクライブ装置１００には、移動台１０１とその上部のテーブル１０６をまたぐようにブリッジ１１０がｘ軸方向に沿って支柱１１１ａ，１１１ｂにより架設されている。スクライブヘッド１１２はブリッジ１１０に設けられたガイド１１３に沿ってｘ軸方向に移動可能となっている。モータ１１４はスクライブヘッド１１２をｘ軸方向に沿って移動させるものである。

スクライブ装置のスクライブヘッド１１２には、ホルダジョイント１２０を介してチップホルダ１３０が取付けられる。図２は特許文献１によるチップホルダを示す図であり、図３はその斜視図である。これらの図に示すように、チップホルダ１３０は略円筒形の部材であって、その一端には略正方形状の平坦部１３１ａ，１３１ｂがいずれも中心軸に平行に設けられる。チップホルダ１３０はこの平坦部の間に中心軸に沿った切欠き１３２を有しており、平坦部１３１ａ，１３１ｂの下端にはその面に垂直な方向のピン溝１３３を有している。スクライビングホイール（「カッターホイール」ともいう）１３４は例えばホイール径が２．５ｍｍ、厚さ０．５ｍｍ程度の円板状の形状を有し、円周部分の断面が円錐形に形成され、中心に貫通孔を有するカッターであり、単にチップとも呼ばれる。スクライビングホイール１３４は、ピン溝１３３に挿入されたピン１３５を中心の貫通孔に貫通させることによって、回転自在に保持される。ピン１３５をピン溝１３３に挿入しスクライビングホイール１３４を保持した後は、スクライビングホイールの交換を要する場合にもスクライビングホイールを取り外さず、チップホルダと共に交換される。一方チップホルダ１３０の他端には位置決め用の取付部１３６が設けられている。取付部１３６はチップホルダ１３０を切欠いて形成され、傾斜部１３６ａ及び平坦部１３６ｂを有する。平坦部１３６ｂはチップホルダの軸と平行であり、且つ下方の平坦部１３１ａ，１３１ｂとは垂直となっている。チップホルダ１３０はその上部の取付部１３６が磁性体金属で構成されている。

スクライブヘッド１１２はその内部に、チップホルダ１３０の昇降動作を可能とする昇降部、例えば空気圧制御を用いるエアーシリンダーやリニアモータによる電動昇降部などが設けられている。スクライブ装置は昇降部によりスクライビングホイール１３４を脆性材料基板の表面上を適切な荷重にて圧接し転動していき、スクライブラインを形成する。

次にホルダジョイント１２０について説明する。図４は従来のホルダジョイント１２０を示す図であり、図５はこのホルダジョイント１２０にチップホルダ１３０を挿入する状態を示す斜視図である。これらの図に示すようにホルダジョイント１２０は上部にベアリング１２１ａ，１２１ｂを有しており、下方がチップホルダ１３０を保持する保持部１２２となっている。ホルダジョイント１２０の保持部１２２には、図示のように円形の開口１２３が形成されており、その内側に磁石１２４が埋設されている。又この開口１２３の内部には中心軸から隔てた位置に中心軸と垂直な平行ピン１２５が設けられる。平行ピン１２５は円柱の部材であって、チップホルダ１３０の傾斜部１３６ａに接してチップホルダ１３０を位置決めするものである。

このチップホルダ１３０をホルダジョイント１２０に取付ける際には、図５に示すようにホルダジョイントの開口１２３にチップホルダ１３０をその取付部１３６から挿入する。そうすればチップホルダ１３０の先端部が磁石１２４によって吸引され、更に傾斜部１３６ａが平行ピン１２５に接触して位置決め固定される。図６は取付けられた状態を示す部分断面図、図７はホルダジョイント１２０が取付けられたスクライブヘッド１１２の一部を示す図である。チップホルダ１３０は磁石１２４によって吸引されているだけであるため、取付けが極めて容易であり、所定の位置に固定される。取り替える場合にはチップホルダ１３０を引っ張って取り外している。
特許国際公開ＷＯ２００７／０６３９７９

従来のチップホルダは、ホルダジョイントに取付けてホルダユニット１４０が構成される。ホルダユニット１４０をスクライブヘッド１１２に取付けてスクライブする場合には、スクライビングホイールを脆性材料基板に押圧しつつ移動させる。このときスクライブラインが湾曲していれば、チップホルダを保持するホルダジョイントにもねじれの力が加わる。このため一旦湾曲したスクライブラインを形成した後では、直線スクライブをする場合であってもスクライブラインの位置精度が低下するという欠点があった。またチップホルダがホルダジョイントの開口１２３の内側にくい込むため、取り外すことが難しくなる。特にロボット等の自動ツールチェンジャーを用いてチップホルダを交換する場合には、チップホルダの取り外しが難しくなるという欠点があった。

本発明はこのような問題点に着目してなされたものであって、ホルダジョイントに確実に保持でき、スクライブラインの位置精度を向上させると共に、容易に着脱できるようにしたチップホルダ、及びこれとホルダジョイントを含むホルダユニットやスクライブヘッドを提供することを目的とする。

この課題を解決するために、本発明のチップホルダは、一端に脆性材料基板をスクライブするためのスクライビングホイールを回転自在に保持するチップホルダであって、前記チップホルダの側面より前記スクライビングホイールの回転軸に垂直に少なくとも１本の突起を突出させたものである。

この課題を解決するために、本発明のホルダユニットは、ホルダジョイントと、前記ホルダジョイントに取付けられたスクライブライン形成用のスクライビングホイールを備えたチップホルダと、を具備するホルダユニットであって、前記ホルダジョイントは、一端に設けられた開口と、前記開口の内側に埋設された磁石と、前記開口の側方に設けられた単数又は複数の切欠きと、を有するものであり、前記チップホルダは、磁性体金属で構成され、前記ホルダジョイントの切欠き数以下の数の突起を有する取付部と、一端に回動自在に設けられたスクライブライン形成用のスクライビングホイールと、を有し、前記突起は前記スクライビングホイールの回転軸に垂直に設けられており、前記チップホルダの突起を前記ホルダジョイントの切欠きに挿入することにより位置決めされて前記ホルダジョイントに取付けられたものである。

ここで前記ホルダジョイントの切欠きは、その内側の先端をＶ字形に形成したものとしてもよい。

この課題を解決するために、本発明のスクライブヘッドは、スクライブ装置に用いられるスクライブヘッドであって、前述のホルダユニットを上下動自在に保持する昇降部を有するものである。

この課題を解決するために、本発明のスクライブ装置は、脆性材料基板のスクライブに用いられるスクライブ装置であって、前記スクライブヘッドと、前記スクライブヘッドを脆性材料基板と脆性材料基板の平面方向において相対的に移動する相対移動部と、を有するものである。

このような特徴を有する本発明によれば、ホルダジョイントはチップホルダをその突起によって安定して保持できるので、スクライブラインを形成するときの精度を向上させることができる。又ホルダジョイントからチップホルダを容易に取付けたり取り外すことができる。従ってロボットや自動ツールチェンジャーを用いてチップホルダの着脱が自在になるという効果が得られる。

図８は本発明の実施の形態によるスクライブヘッドを用いたスクライブ装置を示す斜視図である。このスクライブ装置において、前述した従来例と同一部分は同一符号を付している。本実施の形態によるスクライブ装置１は、移動台１０１が一対の案内レール１０２ａ、１０２ｂに沿って、ｙ軸方向に移動自在に保持されている。ボ−ルネジ１０３は移動台１０１と螺合している。ボールネジ１０３はモータ１０４の駆動により回転し、移動台１０１を案内レール１０２ａ，１０２ｂに沿ってｙ軸方向に移動させる。移動台１０１の上面にはモータ１０５が設けられている。モータ１０５はテーブル１０６をｘｙ平面で回転させて所定角度に位置決めするものである。脆性材料基板１０７はこのテーブル１０６上に載置され、図示しない真空吸引手段などにより保持される。スクライブ装置１の上部には、脆性材料基板１０７のアライメントマークを撮像する２台のＣＣＤカメラ１０８が設けられている。

スクライブ装置１には、移動台１０１とその上部のテーブル１０６をまたぐようにブリッジ１１０がｘ軸方向に沿って支柱１１１ａ，１１１ｂにより架設されている。スクライブヘッド１１２はブリッジ１１０に設けられたガイド１１３に沿ってｘ軸方向に移動可能となっている。モータ１１４はスクライブヘッド１１２をｘ軸方向に沿って移動させるものである。スクライブヘッド１１２の先端部には、後述するチップホルダ１０がホルダジョイント２０を介して取付けられている。ここでモータ１０４と案内レール１０２ａ，１０２ｂ、ボールネジ１０３はテーブルをｙ軸方向に移動させる移動部であり、ブリッジ１１０、支柱１１１ａ，１１１ｂ、ガイド１１３はスクライブヘッドをｘ軸方向に移動させる移動部であり、モータ１０５はテーブルを回転させる回転部であって、これらが相対移動部を構成している。

次にスクライブヘッドに取付けられるホルダユニットの構成について説明する。ホルダユニット３０はホルダジョイント２０とチップホルダ１０によって構成される。チップホルダは図９に示すように円柱形の部材であって、その一端には略正方形状の平坦部１１ａ，１１ｂがいずれも中心軸に平行に設けられる。チップホルダ１０はこの平坦部の間に中心軸に沿った切欠き１２を有しており、平坦部１１ａ，１１ｂの下端にはその面に垂直な方向のピン溝１３を有している。スクライビングホイール１４は例えばホイール径が２．５ｍｍ、厚さ０．５ｍｍ程度の円板状の形状を有し、円周部分の断面が円錐形に形成され、中心に貫通孔を有するカッターであり、単にチップとも呼ばれる。スクライビングホイール１４は、ピン溝１３に挿入されたピン１５を中心の貫通孔に貫通させることによって、回転自在に保持される。ピン１５をピン溝１３に挿入しスクライビングホイール１４を保持した後は、スクライビングホイールの交換を要する場合にもスクライビングホイールを取り外さず、チップホルダと共に交換される。一方チップホルダ１０の他端の円周部分は取付部１６であり、少なくとも取付部１６が磁性体金属で構成されている。更にこの実施の形態では円筒形のチップホルダの側面に対称に突出する円柱形の突起１６ａ，１６ｂを設けている。この突起１６ａ，１６ｂはチップホルダの軸より垂直に突出させることが好ましい。従って突起１６ａ，１６ｂはチップホルダ１０の取付部１６の側壁に突起部材を植設したものであってもよく、又チップホルダ１０に貫通孔を設けて１本のピンを通し、左右に突出させたものであってもよい。

次に本実施の形態のホルダジョイント２０について説明する。図１０はホルダジョイント２０を示す図である。図１０に示すように、ホルダジョイント２０は上部にベアリング２１ａ，２１ｂを有しており、下方がチップホルダを保持する保持部２２となっている。ホルダジョイント２０の保持部２２には、図示のように下方より円形の開口２３が中心軸より少しずらせて形成されており、その内側に磁石２４が埋設されている。ホルダジョイント２０の保持部２２には、開口２３の側方に下方より左右一対の切欠き２５ａ，２５ｂが設けられている。切欠き２５ａ，２５ｂは開口の中心に対称に設けるものとする。又その最も内側部分はＶ字状にしておくことが好ましい。切欠き２５ａ，２５ｂにはチップホルダ１０の突起１６ａ，１６ｂを挿入することによりチップホルダ１０を位置決めするものである。

このようにホルダジョイント２０を構成した後、前述したチップホルダ１０をホルダジョイント２０に取付ける。取付け時には、図１１Ａに示すようにホルダジョイントの開口２３にチップホルダ１０をその突起１６ａ，１６ｂを切欠き２５ａ，２５ｂに合わせるように挿入する。挿入していくと切欠き２５ａ，２５ｂのＶ字形の溝に入り込んで位置決めされ、図１１Ｂに示すように磁石２４によってチップホルダ１０を固定することができる。チップホルダ１０は磁石２４によって吸引されているだけであるため、取付けが極めて容易であり、所定の位置に固定される。

図１２は、スクライブヘッド１１２の斜視図である。スクライブヘッド１１２のサーボモータ４１は、回転軸を下側に突出させた倒立状態で載置板４２を介して取付板４３に取り付けられている。サーボモータ４１の回転軸には、円筒カム４４が回転軸と一体的に回転するように取り付けられている。円筒カム４４の下面は、水平状態に対して傾斜状態になったカム面４４ａになっている。

また、スクライブヘッド１１２は、下部にリニアベアリング４５を有しており、このリニアベアリング４５に、ホルダ部材４６が、上下方向にスライド可能に保持されている。リニアベアリング４５には、円筒カム４４のカム面４４ａに当接するカムフォロア４７が、ホルダ部材４６と一体的に設けられている。カムフォロア４７は、回転可能になったローラ形状になっている。ホルダ部材４６と取付板４３との間には、ホルダ部材４６を取付板４３に対して上方に向かって付勢する弾性体、例えばコイルスプリング４８が設けられている。コイルスプリング４８はホルダ部材４６を上方に付勢することによって、カムフォロワ４７をカム面４４ａに圧接している。ここでサーボモータ４１、円筒カム４４、リニアベアリング４５、ホルダ部材４６、カムフォロア４７、コイルスプリング４８はホルダユニット３０を昇降させる昇降部を構成している。

このように構成されたスクライブ装置１において、昇降部によりスクライビングホイール１４を脆性材料基板の表面上を適切な荷重にて圧接し転動していき、スクライブラインを形成する。本実施の形態では、チップホルダ１０の突起１６ａ，１６ｂがホルダジョイント２０の切欠き２５ａ，２５ｂによって固定されており、切欠き２５ａ，２５ｂの先端がＶ字形であるため、保持位置を保つことができ、湾曲したスクライブラインを形成しても取付位置が動くことはない。

さて所定時間スクライブした後は、チップホルダ１０を交換する必要がある。このときロボットアーム等でチップホルダ１０を図１１Ｂの状態から下向きに引き出す。このときチップホルダの突起が切欠き２５ａ，２５ｂに挿入されているだけであるため、横向きの力がスクライブ時に加わっていたとしても容易にチップホルダ１０を取り外すことができる。このためチップホルダ１０の交換は容易であり、支障なくオートチェンジャー等を用いることができる。

尚本実施の形態では、チップホルダの突起を２本としているが、単数又は複数の任意の本数としてもよい。その場合には切欠き数は突起の数以上であれば足りるが、突起の数に合わせた数とするのが好ましい。

本発明は脆性材料基板にスクライブラインを形成するスクライブ装置に用いられ、交換を容易にすることができるチップホルダ、ホルダユニットに関するものであり、チップホルダの取付位置を安定化でき、交換を自動化することができる。従ってスクライブ装置に広く利用することができる。

従来のスクライブ装置の全体構成を示す斜視図である。 従来のチップホルダの構成を示す図である。 従来のチップホルダを示す斜視図である。 従来のホルダジョイントを示す図である。 従来のホルダジョイントにチップホルダを挿入するときの斜視図である。 従来のチップホルダを挿入した状態を示すホルダジョイントの一部断面図である。 従来のホルダジョイントをスクライブヘッドに取付けた状態を示す図である。 本発明の実施の形態によるスクライブ装置の全体構成を示す斜視図である。 本発明の実施の形態によるチップホルダの構成を示す図である。 本発明の実施の形態のホルダジョイントを示す図である。 本発明の実施の形態においてホルダジョイントにチップホルダを挿入する直前の状態を示す部分断面図である。 本発明の実施の形態においてホルダジョイントにチップホルダを挿入した状態を示す部分断面図である。 本発明の実施の形態のスクライブヘッドを示す斜視図である。

符号の説明

１ スクライブ装置
１０ チップホルダ
１１ａ，１１ｂ 平坦部
１２ 切欠き
１３ ピン溝
１４ スクライビングホイール
１５ スクライビングホイール用ピン
１６ａ，１６ｂ 突起
２０ ホルダジョイント
２１ａ，２１ｂ ベアリング
２２ 保持部
２３ 開口
２４ 磁石
２５ａ，２５ｂ 切欠き
１１２ スクライブヘッド

Claims (5)

1. 一端に脆性材料基板をスクライブするためのスクライビングホイールを回転自在に保持するチップホルダであって、
   前記チップホルダの側面より前記スクライビングホイールの回転軸に垂直に少なくとも１本の突起を突出させたチップホルダ。
2. ホルダジョイントと、前記ホルダジョイントに取付けられたスクライブライン形成用のスクライビングホイールを備えたチップホルダと、を具備するホルダユニットであって、
   前記ホルダジョイントは、
   一端に設けられた開口と、
   前記開口の内側に埋設された磁石と、
   前記開口の側方に設けられた単数又は複数の切欠きと、を有するものであり、
   前記チップホルダは、
   磁性体金属で構成され、前記ホルダジョイントの切欠き数以下の数の突起を有する取付部と、
   一端に回動自在に設けられたスクライブライン形成用のスクライビングホイールと、を有し、
   前記突起は前記スクライビングホイールの回転軸に垂直に設けられており、
   前記チップホルダの突起を前記ホルダジョイントの切欠きに挿入することにより位置決めされて前記ホルダジョイントに取付けられたホルダユニット。
3. 前記ホルダジョイントの切欠きは、その内側の先端をＶ字形に形成したものである請求項２記載のホルダユニット。
4. スクライブ装置に用いられるスクライブヘッドであって、
   請求項２又は３記載のホルダユニットを上下動自在に保持する昇降部を有するスクライブヘッド。
5. 脆性材料基板のスクライブに用いられるスクライブ装置であって、
   請求項４記載のスクライブヘッドと、
   前記スクライブヘッドを脆性材料基板と脆性材料基板の平面方向において相対的に移動する相対移動部と、を有するスクライブ装置。

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