JP5783873B2 - ガラス基板のスクライブ方法 - Google Patents

Description

本発明は、ガラス基板のスクライブ方法、特に、表面に強化層を有するガラス基板上のスクライブ予定ラインに沿ってスクライビングホイールを移動させ、ガラス基板をスクライブするスクライブ方法に関する。

スクライビングホイールを用いてガラス基板をスクライブする方法として、ガラス基板の外側から外側までをスクライブする外切りスクライブと、ガラス基板の内側からスクライブを開始して内側で終了する内切りスクライブとがある。

外切りスクライブでは、スクライビングホイールを、ガラス基板の端部から外側の位置にセットし、さらにその最下端がガラス基板の上面よりわずかに下方になるように降下させる。そして、スクライビングホイールをガラス基板に対して圧接しながらスクライブ予定ラインに沿って移動させ、ガラス基板の逆側の端部から外側まで移動した時点で加工を終了する。

また、内切りスクライブでは、スクライビングホイールを、ガラス基板の上方において一方の端部の内側にセットし、次にガラス基板上に降下させる。そして、スクライビングホイールをガラス基板に対して圧接しながらスクライブ予定ラインに沿って移動させ、ガラス基板の逆側の端部の内側の位置で加工を終了する。

また、特許文献１には、以上のような外切りスクライブ及び内切りスクライブを任意に選択して、ガラス基板をスクライブする方法が示されている。

特開２００９−２０８２３７号公報

外切りスクライブでは、スクライブラインが基板の両端に達しているために、スクライブ後の分断工程において、容易に分断できるという利点がある。しかし、スクライブの開始端側において、スクライビングホイールがガラス基板に乗り上げる際にスクライビングホイールがガラス基板の端部に衝突する。このため、ガラス基板の端部が欠けたり、スクライビングホイールが損傷したりするおそれがある。

一方、内切りスクライブでは、外切りスクライブで生じるような問題は生じない。しかし、内切りスクライブでは、スクライブ開始端において、スクライビングホイールがガラス基板の表面で滑り、ガラス基板の内部に刃先が食い込まないという現象が生じる。このような現象は、FPD（フラットパネルディスプレイ）業界で用いられている強化ガラスにおいては、特に顕著となる。

なお、ここでの「強化ガラス」とは、表面に強化層が形成された化学強化ガラス等である。例えば化学強化ガラスは、イオン交換処理によって表面に圧縮応力を持たせた層（強化層）を有し、内部には引張応力が存在している。

本発明の課題は、強化ガラスに対して、容易に内切りスクライブを行うことができるようにすることにある。

第１発明に係るガラス基板のスクライブ方法は、表面に強化層を有するガラス基板上のスクライブ予定ラインに沿ってスクライビングホイールを移動させ、ガラス基板をスクライブする方法であって、第１工程と、第２工程と、第３工程と、を含む。第１工程はガラス基板上のスクライブ予定ラインから離れた開始位置にスクライビングホイールを圧接する。第２工程は開始位置からスクライブ予定ラインに向かってスクライビングホイールをガラス基板に対して圧接しながら移動させる。第３工程は、スクライビングホイールがスクライブ予定ラインに到達した時点で、ガラス基板に対するスクライブホイールの移動方向をスクライブ予定ラインに沿った方向に変更し、スクライビングホイールをガラス基板に対して圧接しながらスクライブ予定ラインに沿って移動させる。

ここでは、スクライビングホイールがスクライブ予定ラインから離れた位置にセットされる。そして、スクライビングホイールは、ガラス基板に圧接されながら、開始位置からスクライブ予定ラインに向かって移動させられる。すなわち、スクライビングホイールは、スクライブ予定ラインに対して所定の角度を持った方向から移動が開始される。そして、スクライビングホイールがスクライブ予定ラインに到達すると、スクライビングホイールの移動方向がスクライブ予定ラインに沿った方向に変えられる。このスクライビングホイールの方向転換時に、スクライビングホイールの刃先が回転し、ガラス基板に食い込む。その後、スクライビングホイールはスクライブ予定ラインに沿って、ガラス基板に圧接されながら移動させられる。

この方法では、スクライビングホイールをスクライブ予定ラインに向かって移動させ、スクライビングホイールがスクライブ予定ラインに到達したときにスクライビングホイールの移動方向を変えるので、この方向転換の際に、スクライビングホイールの刃先がガラス基板表面に食い込みやすくなる。このため、容易に内切りスクライブを行うことができる。

第２発明に係るガラス基板のスクライブ方法は、第１発明のスクライブ方法において、第３工程におけるスクライビングホイールの移動方向が変更された部分の変曲点の軌跡は、半径５mm未満である。

ここでは、スクライビングホイールがスクライブ予定ラインに到達した時点で急激に方向が変えられるので、スクライビングホイールの刃先がよりガラス基板に食い込みやすくなる。

第３発明に係るガラス基板のスクライブ方法は、第１又は第２発明のスクライブ方法において、第１工程における開始位置は、第２工程におけるスクライブ予定ラインまでの移動軌跡の長さが１mm以上３mm以下になるように設定される。

開始位置からスクライブ予定ラインまでの距離が３mmを越えると、ガラス基板が載置されたテーブルやスクライビングホイールの移動時における加減速によってスクライビングホイールの動きに与える影響が大きくなる。この場合は、スクライビングホイールの移動方向変更時において、刃先がガラス基板に食い込みにくくなる。また、前述の距離が１mm未満の場合は、開始位置をスクライブ予定ライン上にセットした場合と同様になり、この場合も刃先がガラス基板に食い込みにくい。

そこで、この第３発明では、開始位置からスクライブ予定ライン上までの移動軌跡の長さを１mm以上３mm以下にしている。

第４発明に係るガラス基板のスクライブ方法は、第１から第３発明のいずれかのスクライブ方法において、ガラス基板の強化層は圧縮応力を有し、ガラス基板の内部は引張応力を有する。

本発明の方法では、以上のような強化ガラスに対して、内切りスクライブを容易に実行することができる。

以上のような本発明では、表面が強化された強化ガラスに対して、スクライビングホイールの刃先の食い込みが容易になり、内切りスクライブが容易になる。

本発明の一実施形態によるスクライブ方法を実施するためのスクライブ装置の概略構成図。 ヘッドの外観斜視図。 ヘッドの一部拡大断面図。 スクライブ方法を説明するためのスクライビングホイールの動きを示す図。 スクライブ方法を説明するためのスクライビングホイールの別の動きを示す図。

本発明の一実施形態によるスクライブ方法を実施するためのスクライブ装置の外観斜視図を図１に示す。

［スクライブ装置の全体構成］
この装置は、強化ガラス基板Ｗが載置されるテーブル１と、門型フレーム２と、スクライビングホイールが装着されたヘッド３と、それぞれ２つのカメラ４及びモニタ５と、を備えている。

テーブル１は水平面内で任意の角度に回転可能である。また、門型フレーム２は水平面内において図１のＹ方向に移動可能である。なお、図１では、ヘッド３の概略の外観を示しており、ヘッド３の詳細は後述する。

門型フレーム２は、移動支持機構６と、１対の支持柱７ａ，７ｂと、１対の支持柱７ａ，７ｂ間にわたって設けられたガイドバー８と、ガイドバー８に形成されたガイド９を駆動するモータ１０と、を有している。ヘッド３は、ガイド９の駆動によって、ガイドバー８に沿って水平面内でＹ方向に直交するＸ方向に移動可能である。

２つのカメラ４はそれぞれ台座１２に固定されている。各台座１２は支持台１３に設けられたＸ方向に延びるガイド１４に沿って移動可能である。２つのカメラ４は上下動が可能であり、各カメラ４で撮影された画像が対応するモニタ５に表示される。

［ヘッド］
ヘッド３は、ガラス基板Wのスクライブ予定ラインに沿って溝を形成する（スクライブする）ために用いられる。図２及び図３に示すように、ヘッド３は、内部に旋回モータ組立体やボールネジ等の機構（図示せず）が配置されたベース部材２１と、ベース部材２１の上部に装着された押圧用モータ２２と、ホルダ保持部材２３と、ホルダ２４を有するキングピン組立体２５（図３参照）と、を備えている。

ホルダ保持部材２３は、図３に示すように、円筒部材２８と、円筒部材２８の内面に挿入されたカラー２９と、ヘッドカバー３０と、を有している。円筒部材２８はベース部材２１の下方に支持されている。ヘッドカバー３０は、中央部に貫通孔を有し、円筒部材２８の下端に固定されている。

ホルダ２４は、キングピン組立体２５の構成部材の１つとして設けられている。ホルダ２４の下端部にはホイール保持部２４ａが設けられている。ホイール保持部２４ａは、キングピン組立体２５に回転自在に支持されており、一方の側面視で、先端部分が三角形状に形成されている。ホイール保持部２４ａの先端部には、下方から所定長さの切込みが形成されており、この切込みの下端部にスクライビングホイール３２が装着されている。

図３に示すように、スクライブヘッドの移動方向と直交する方向から視て、スクライビングホイール３２の取付中心Ｃ１と、ホルダ２４の中心Ｃ２とは、距離δだけオフセットされている。このオフセットδによって、ヘッド３の移動方向が変更されると、ホイール保持部２４ａ及びスクライビングホイール３２がそれに倣って回転されることになる。

［加工方法］
まず、ガラス基板Ｗがテーブル１上に載置される。ガラス基板Ｗには、図４に一点鎖線で示すスクライブ予定ラインＳＬが設定されている。

次に、テーブル１及びヘッド３のいずれか、あるいは両方を移動させて、スクライビングホイール３２の刃先を図４に示すスクライブ開始位置Ｓ０にセットする。この開始位置Ｓ０は、スクライブ予定ラインＳＬから所定距離ｄだけ離れた位置である。この距離ｄは、１mm以上３mm以下が好ましい。距離ｄが３mmを越えると、テーブル１やヘッド３の移動時における加減速がスクライビングホイール３２の刃先に与える影響が大きくなり、後工程での刃先の基板への食い込みが弱くなる。また、距離ｄが１mm未満の場合は、開始位置をスクライブ予定ライン上にセットした場合と同様になり、この場合も刃先がガラス基板に食い込みにくくなる。

スクライビングホイール３２の刃先を開始位置Ｓ０にセットした後、所定の圧接力で刃先をガラス基板Ｗに対して圧接する。そして、この状態で、スクライビングホイール３２をスクライブ予定ラインＳＬに向かって移動させる。この実施形態では、門型フレーム２を移動させることによって、ヘッド３すなわちスクライビングホイール３２を、スクライブ予定ラインＳＬに向かって垂直に（Ｙ方向に）移動させる。

なお、スクライビングホイール３２のスクライブ予定ラインＳＬまでの移動軌跡が、スクライブ予定ラインＳＬに垂直ではなく、図５に示すように、９０°未満の角度θで傾斜するようにしてもよい。この場合は、移動軌跡の長さ（距離ｄ）が１mm以上３mmｍになるように、開始位置Ｓ０及び角度θを設定する必要がある。また、図５の場合は、門型フレーム２及びヘッド３の両方を移動させる必要がある。

そして、スクライビングホイール３２の刃先がスクライブ予定ラインＳＬに到達すると、門型フレーム２の移動を停止し、ガイド９を駆動することによってヘッド３をスクライブ予定ラインＳＬに沿ってＸ方向に移動させる。

ここで、ホイール保持部２４ａは回転自在であるので、ヘッド３のガラス基板Ｗに対する移動方向が変更されると、ホイール保持部２４ａは図４に示すように９０°回転する。すなわち、スクライビングホイール３２が９０°回転する。この回転によって、スクライビングホイール３２の刃先がガラス基板Ｗに食い込む。このようにして、スクライビングホイール３２は、刃先がガラス基板Ｗに食い込んだ状態で、スクライブ予定ラインＳＬに沿って走査される。

ここで、スクライビングホイール３２の方向が変えられることによって、変曲点の軌跡は曲線又は直線になる。軌跡が曲線になる場合は、軌跡の半径ｒ（図４及び図５参照）は５mm未満にするのが好ましい。半径が５mm以上になると、開始点をスクライブ予定ライン上にセットした場合と同様に、刃先がガラス基板に食い込みにくくなる。

そして、スクライビングホイール３２がガラス基板Ｗの端部近傍の終端まで走査されると、ヘッド３の移動は停止される。

以上のようにしてスクライブされたガラス基板Ｗは、次工程である分断工程でスクライブ加工された溝の両側が押圧され、分断される。

以上のような加工方法では、スクライブの開始位置を、スクライブ予定ライン上ではなくスクライブ予定ラインから離れた位置にセットし、スクライビングホイール３２の刃先をスクライブ予定ライン上で回転させるようにしたので、この回転時にスクライビングホイール３２の刃先がガラス基板Wに食い込みやすくなる。このため、特に表面に強化層を有する強化ガラスに対して良好にスクライブを行うことができる。

［他の実施形態］
本発明は以上のような実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形又は修正が可能である。

加工時において、門型フレーム及びヘッドの移動については、前記実施形態は一例であり、種々の変形が可能である。

１ スクライブ装置
２４ ホルダ
３２ スクライビングホイール
ＳＬ スクライブ予定ライン
Ｓ０ 開始位置
Ｗ ガラス基板

Claims (4)

1. 表面に強化層を有するガラス基板上のスクライブ予定ラインに沿ってスクライビングホイールを移動させ、ガラス基板をスクライブするスクライブ方法であって、
   ガラス基板上の前記スクライブ予定ラインから離れた開始位置に前記スクライビングホイールを圧接する第１工程と、
   前記開始位置を起点として、前記スクライブ予定ラインに対して所定の角度を持った方向から、前記スクライブ予定ラインに向かって前記スクライビングホイールを前記ガラス基板に対して圧接しながら移動させる第２工程と、
   前記スクライビングホイールが前記スクライブ予定ラインに到達した時点で、前記ガラス基板に対する前記スクライビングホイールの移動方向を前記第２工程における移動方向から前記スクライブ予定ラインに沿った方向に方向転換し、前記スクライビングホイールをガラス基板に対して圧接しながら前記スクライブ予定ラインに沿って移動させる第３工程と、
   を含むガラス基板のスクライブ方法。
2. 前記第３工程における前記スクライビングホイールの移動方向が変更された部分の変曲点の軌跡は、半径５mm未満である、請求項１に記載のガラス基板のスクライブ方法。
3. 前記第１工程における開始位置は、前記第２工程における前記スクライブ予定ラインまでの移動軌跡の長さが１mm以上３mm以下になるように設定される、請求項１又は２に記載のガラス基板のスクライブ方法。
4. 前記ガラス基板の強化層は圧縮応力を有し、前記ガラス基板の内部は引張応力を有する、請求項１から３のいずれかに記載のガラス基板のスクライブ方法。

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