專利名稱：刻劃裝置及刻劃方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種尤其用于低溫煅燒陶瓷基板等脆性材料基板的切斷的刻劃裝置及刻劃方法。
背景技術(shù)：
低溫煅燒陶瓷(以下，稱為LTCC (Low Temperature Cofired Ceramic))是將導(dǎo)體布線在混合有氧化鋁的骨材與玻璃材料的薄片上而形成多層膜，并以800°C左右的低溫對該多層膜進(jìn)行煅燒而成的基板。LTCC基板是在I塊母基板上成格子狀地同時形成多個功能區(qū)域，并依各功能區(qū)域分割這些功能區(qū)域來使用。先前，如專利文獻(xiàn)I所示般，使用陶瓷用的刻劃器進(jìn)行刻劃來分割LTCC基板。另外，利用切割工具機械式地切割LTCC基板，由此分割該LTCC基板。另外，在專利文獻(xiàn)2中提出有如下方法當(dāng)分割LTCC基板時先對每條刻劃線形成對準(zhǔn)標(biāo)記，針對產(chǎn)生煅燒后的歪曲的基板，利用監(jiān)視器確認(rèn)對準(zhǔn)標(biāo)記，并以連結(jié)對準(zhǔn)標(biāo)記的方式形成刻劃線。[先前技術(shù)文獻(xiàn)][專利文獻(xiàn)][專利文獻(xiàn)I]日本專利第3116743號公報[專利文獻(xiàn)2]日本專利特開平2009-220405號公報

發(fā)明內(nèi)容
在先前的利用機械式的切割的分割方法中，不僅切割花費時間，而且難以準(zhǔn)確地進(jìn)行切割。另外，存在如下的缺點切斷時會產(chǎn)生粉塵、或者在母基板上必須在各小基板間設(shè)置用于切斷的一定的空間。另ー方面，在平面顯示器用途等中，當(dāng)將玻璃制且成格子狀地形成有功能區(qū)域的母基板等分割成多個小基板時，首先使用刻劃裝置成格子狀地進(jìn)行刻劃。因此，如圖I所示，從附加在母基板的周圍的對準(zhǔn)標(biāo)記中選擇ー對標(biāo)記并刻劃連結(jié)該標(biāo)記的線。其次，從該線起設(shè)定考慮了功能區(qū)域的大小的特定的間距，而形成其他平行的刻劃線。圖中由虛線所示的線表示應(yīng)進(jìn)行刻劃的線。在玻璃基板上，當(dāng)形成對準(zhǔn)標(biāo)記后，不會發(fā)生不可逆的大變形，且對準(zhǔn)標(biāo)記的精度高，因此即便從周圍的對準(zhǔn)標(biāo)記起使母基板以特定的間距平行移動來進(jìn)行刻劃，也可以準(zhǔn)確地對母基板進(jìn)行刻劃，并進(jìn)行分割。然而，LTCC基板是在煅燒前形成功能區(qū)域及對準(zhǔn)標(biāo)記，但在煅燒時有時會如圖2所示般彎曲并收縮。因此，即便預(yù)先在LTCC基板的周圍附加對準(zhǔn)標(biāo)記，并將該對準(zhǔn)標(biāo)記作為基準(zhǔn)使母基板以所期望的間距平行移動，也難以以準(zhǔn)確地等分功能區(qū)域的方式進(jìn)行刻劃。因此，存在依各功能區(qū)域準(zhǔn)確地分割母基板來制造產(chǎn)品基板較困難的問題。尤其，在基板與產(chǎn)品基板較小的情況(例如分割長寬為200mm以下，特別是IOOmm以下的基板的情況，通過分割而獲得長寬為10_以下(特別是5_以下)的產(chǎn)品的情況)下，依各功能區(qū)域準(zhǔn)、確地進(jìn)行分割來制造產(chǎn)品基板變得困難。另外，在專利文獻(xiàn)2中，在基板的周圍設(shè)置多個對準(zhǔn)標(biāo)記，并以連結(jié)對準(zhǔn)標(biāo)記的方式形成刻劃線，但此時所形成的刻劃線是直線狀的線，當(dāng)LTCC基板彎曲成曲線狀時，存在無法以通過各功能區(qū)域的中間的方式形成曲線狀的刻劃線的問題。本發(fā)明是解決所述先前技術(shù)的問題的發(fā)明，其目的在于使用用于玻璃基板等脆性材料基板的刻劃的刻劃裝置，即便是假定如低溫煅燒陶瓷等般彎曲并變形的脆性材料基板，也可以在功能區(qū)域間準(zhǔn)確地進(jìn)行刻劃并分割。為解決該課題，本發(fā)明的刻劃裝置是為了將成格子狀地形成有多個功能區(qū)域的脆性材料基板依各功能區(qū)域加以分割來制成產(chǎn)品基板而進(jìn)行刻劃的刻劃裝置，其包括平臺，設(shè)置有所述脆性材料基板；刻劃頭，以與所述平臺上的脆性材料基板相向的方式設(shè)置成升降自如，且其前端保持刻劃輪；移動機構(gòu)，在將所述刻劃輪按壓在所述脆性材料基板的表面的狀態(tài)下使所述刻劃頭及脆性材料基板相對移動；相機，拍攝所述脆性材料基板的功能 零件的中間點；控制器，根據(jù)所述相機的圖像檢測所述功能零件的中間點的位置，并檢測所述脆性材料基板的所述功能零件的中間點之中，應(yīng)進(jìn)行刻劃的線上的至少3個測定點的位置，對連結(jié)所述測定點的刻劃線進(jìn)行運算，使所述刻劃頭及脆性材料基板沿著所運算的刻劃線相對移動，并且使所述刻劃頭升降而進(jìn)行刻劃。此處，也可以進(jìn)一歩具有使拍攝所述平臺上的功能零件的中間點的所述相機移動的相機移動機構(gòu)。為解決該課題，本發(fā)明的刻劃方法是為了將成格子狀地形成有多個功能區(qū)域的脆性材料基板依各功能區(qū)域加以分割來制成產(chǎn)品基板而形成刻劃線的刻劃方法，其包括如下步驟檢測所述脆性材料基板的功能零件的中間點的位置；檢測所述脆性材料基板的所述功能零件的中間點之中，應(yīng)進(jìn)行刻劃的線上的至少3個測定點的位置；以連結(jié)被測定的刻劃線的所述測定點的方式進(jìn)行刻劃線運算；以及使所述刻劃頭及脆性材料基板沿著所運算的刻劃線相對移動，并且使所述刻劃頭升降而對所述脆性材料基板進(jìn)行刻劃。此外，本說明書中的刻劃是指使刻劃輪在壓接于脆性材料基板上的狀態(tài)下滾動而刻出刻劃線。在分割時形成刻劃線，并沿著該線產(chǎn)生在板厚方向上伸展的垂直的裂縫，由此可分割脆性材料基板。[發(fā)明的效果]根據(jù)具有此種特征的本發(fā)明，以通過功能區(qū)域間的測定點的方式對刻劃線進(jìn)行運算，并沿著該線進(jìn)行刻劃。因此，針對在煅燒時容易變形的LTCC基板等的脆性材料基板，也能夠以準(zhǔn)確地通過功能區(qū)域的中間的方式進(jìn)行刻劃，并可根據(jù)該刻劃線進(jìn)行分割。本發(fā)明尤其對于基板與產(chǎn)品基板較小的情況(例如分割長寬為200mm以下(特別是IOOmm以下)的基板的情況、通過分割而獲得長寬為IOmm以下(特別是5mm以下)的產(chǎn)品的情況)有效。


圖I是表示刻劃前的玻璃基板的一例的圖。圖2是表示在煅燒之后、刻劃之前的低溫煅燒陶瓷基板的一例的圖。圖3是表示本發(fā)明的實施形態(tài)的刻劃裝置的立體圖。圖4是表示本實施形態(tài)的刻劃裝置的控制器的方塊圖。
圖5是表示利用本實施形態(tài)的刻劃裝置進(jìn)行刻劃前的脆性材料基板的圖。圖6是刻劃前的脆性材料基板的局部放大圖。圖7是表示本實施形態(tài)的刻劃裝置的刻劃動作的流程圖。[符號的說明]100刻劃裝置101移動臺102a、102b導(dǎo)軌
103滾珠螺桿104、105電動機106平臺107脆性材料基板110支架IllaUllb支柱112刻劃頭113、116直線電動機114固定器115刻劃輪117CCD 相機120控制器121圖像處理部122控制部123輸入部124a、124bX電動機驅(qū)動部125Y電動機驅(qū)動部126旋轉(zhuǎn)用電動機驅(qū)動部127刻劃頭驅(qū)動部128監(jiān)視器129數(shù)據(jù)保持部
具體實施例方式圖3是表示本發(fā)明的實施形態(tài)的刻劃裝置的一例的概略立體圖。在該刻劃裝置100中，移動臺101是沿著一對導(dǎo)軌102a、102b而移動自如地保持在y軸方向上。滾珠螺桿103與移動臺101旋接。滾珠螺桿103通過電動機104的驅(qū)動而旋轉(zhuǎn)，并使移動臺101沿著導(dǎo)軌102a、102b而在y軸方向上移動。在移動臺101的上表面設(shè)置有電動機105。電動機105使平臺106在xy平面上旋轉(zhuǎn)并定位在特定角度。此處，將脆性材料基板107設(shè)定為低溫煅燒陶瓷基板。將該基板107載置在平臺106上，并通過未圖示的真空吸引機構(gòu)等來保持。在刻劃裝置100中，通過支柱IllaUllb以橫跨移動臺101與其上部的平臺106的方式，沿著X軸方向架設(shè)支架110。支架110是通過直線電動機113而將刻劃頭112保持為移動自如。直線電動機113沿著X軸方向直線驅(qū)動刻劃頭112。在刻劃頭112的前端部，通過固定器114而安裝有刻劃輪115?？虅濐^112使刻劃輪115在脆性材料基板的表面上一面以適當(dāng)?shù)呢?fù)荷壓接一面滾動，從而形成刻劃線。作為刻劃輪115，優(yōu)選使用日本專利第3074153號中所示的高滲透型的刻劃輪，在實施形態(tài)中也設(shè)定為使用該刻劃輪。作為刻劃輪的材質(zhì)，可使用燒結(jié)金剛石(PCD (Polycrystalline Diamond,多晶金剛石))、超硬合金等,但就刻劃輪的壽命的觀點而言，優(yōu)選燒結(jié)金剛石(PCD)。在直線電動機113上并列地設(shè)置有直線電動機116，在直線電動機116上安裝有CCD相機117。直線電動機116是沿著X軸方向驅(qū)動CCD相機117，而使其拍攝后述的脆性材料基板上所設(shè)置的功能區(qū)域的中間點的相機移動機構(gòu)。此處，移動臺101，導(dǎo)軌102a、102b或平臺106及驅(qū)動它們的電動機104、105，以及
使刻劃頭112移動的直線電動機113構(gòu)成使刻劃頭與脆性材料基板在平行于該基板的受到刻劃的面的方向上相對移動的移動機構(gòu)。其次，使用方塊圖對本實施形態(tài)的刻劃裝置100的控制器的構(gòu)成進(jìn)行說明。圖4是刻劃裝置100的控制器120的方塊圖。本圖中，來自CXD相機117的輸出通過控制器120的圖像處理部121而被提供給控制部122。輸入部123如后述般輸入脆性材料基板的基準(zhǔn)間距?？刂撇?22上連接有X電動機驅(qū)動部124a、124b，還連接有Y電動機驅(qū)動部125、旋轉(zhuǎn)用電動機驅(qū)動部126及刻劃頭驅(qū)動部127。X電動機驅(qū)動部124a、124b分別驅(qū)動直線電動機113、116。Y電動機驅(qū)動部125驅(qū)動電動機104。旋轉(zhuǎn)用電動機驅(qū)動部126驅(qū)動電動機105。控制部122根據(jù)刻劃線的數(shù)據(jù)，控制平臺106的y軸方向的位置，并旋轉(zhuǎn)控制平臺106。另外，控制部122通過刻劃頭驅(qū)動部127而沿著X軸方向驅(qū)動刻劃頭，并且當(dāng)刻劃輪115滾動吋，以使刻劃輪115以適當(dāng)?shù)呢?fù)荷壓接在脆性材料基板的表面上的方式進(jìn)行驅(qū)動?？刂撇?22上還連接有監(jiān)視器128及數(shù)據(jù)保持部129。數(shù)據(jù)保持部129保持后述的拍攝點的位置數(shù)據(jù)或用于刻劃的刻劃數(shù)據(jù)。其次，使用流程圖及脆性材料基板對本實施形態(tài)的刻劃裝置的刻劃方法進(jìn)行說明。圖5是表示配置在刻劃裝置的平臺106上的正方形的脆性材料基板107的圖，此處，將脆性材料基板107設(shè)定為成格子狀地形成有11X11的功能區(qū)域的LTCC基板。此處，如虛線所示般在該脆性材料基板107上形成刻劃線。脆性材料基板107在煅燒前為正方形，且成格子狀地規(guī)則地形成有正方形的功能區(qū)域，但煅燒后略微產(chǎn)生歪曲。圖6是將煅燒后產(chǎn)生了歪曲的基板的一部分夸張表示的圖。在圖7所示的流程圖中，若開始動作，則首先在步驟Sll中，由輸入部123輸入基準(zhǔn)間距?；鶞?zhǔn)間距是指I個功能區(qū)域間的間距，例如當(dāng)成格子狀地形成有2. 5X2. 5mm的功能區(qū)域時，將基準(zhǔn)間距設(shè)定為2. 5mm。其次，進(jìn)入到步驟S12，使X電動機驅(qū)動部124b、Y電動機驅(qū)動部125動作，而使CXD相機117在X軸方向及y軸方向上移動。接著，進(jìn)入到步驟S13，檢測配置在平臺106上的脆性材料基板107的拍攝點，并對拍攝點進(jìn)行拍攝。此處，拍攝點可以是功能區(qū)域的所有中間點，也可以從幾個中間點中選擇I個來作為拍攝點。在本實施形態(tài)中，每隔3個點選擇I個中間點并設(shè)定為拍攝點Pl P16。接著，在步驟S14中保持拍攝點的位置數(shù)據(jù)后，檢查拍攝是否已結(jié)束(步驟S15)，若并未結(jié)束，則回到步驟S12，重復(fù)所述動作直至所有拍攝點的拍攝結(jié)束為止。
一旦將圖5所示的各測定點的位置數(shù)據(jù)保持在數(shù)據(jù)保持部129的存儲器中，則進(jìn)入到步驟S16，算出X軸歪曲修正的刻劃線(步驟S16)。所謂X軸歪曲修正的刻劃線，是指例如圖5所示的Lxl、Lx4、Lx7等連結(jié)多個拍攝點的幾乎平行于x軸的線。由于脆性材料基板107準(zhǔn)確而言并非正方形，且燒結(jié)時產(chǎn)生歪曲，因此連結(jié)各拍攝點的線也成為曲線而非直線。因此，設(shè)定如連結(jié)該線的函數(shù)h，由此作為連結(jié)各線的X軸歪曲修正刻劃線。該X軸歪曲修正刻劃線可近似于直線地連結(jié)各拍攝點的折線，但優(yōu)選平滑地連結(jié)多個拍攝點的曲線。為了算出修正刻劃線，I條刻劃線上需要至少3個拍攝點。一旦算出連結(jié)拍攝點的所有X軸歪曲修正刻劃線Lxl、Lx4、Lx7、LxlO，則接著算出X軸內(nèi)插刻劃線。所謂X軸內(nèi)插刻劃線，是指歪曲修正刻劃線以外的幾乎平行于X軸的刻劃線，即圖5所示的1^0、1^2、1^3、1^5、1^6、1^8、1^9、1^11的線。這些刻劃線是將對相鄰的2個測定點，例如P1、P2進(jìn)行3等分的點作為虛擬的測定點，并連結(jié)這些虛擬的測定點的線。由此依次對沿著X軸的線進(jìn)行運算，而完成X軸內(nèi)插刻劃線的所有運算。此外，將X軸 內(nèi)插刻劃線LxO設(shè)定為以Lxl為基準(zhǔn)，朝Lx2的相反方向彎曲而形成的線。所運算的刻劃線的數(shù)據(jù)是保持在數(shù)據(jù)保持部129中。接著，算出y軸歪曲修正刻劃線(步驟S18)。y軸歪曲修正刻劃線也如圖5所示般，是連結(jié)沿著I軸的測定點的刻劃線，是Lyl、Ly4、Ly7、LylO。在此情況下，也優(yōu)選將該y軸歪曲修正刻劃線設(shè)定為平滑地連結(jié)各測定點的曲線。接著，在步驟S19中以與X軸內(nèi)插刻劃線的運算相同的方式，算出幾乎平行于y軸的內(nèi)插刻劃線LyO、Ly2、Ly3、Ly5、Ly6、Ly8、Ly9、Lyll。所運算的刻劃線的數(shù)據(jù)是保持在數(shù)據(jù)保持部129中。若如所述般對所有刻劃線進(jìn)行運算，則進(jìn)入到步驟S20，首先依次對幾乎平行于X軸的刻劃線LxO Lxll進(jìn)行刻劃(步驟S20)。當(dāng)進(jìn)行刻劃時，首先驅(qū)動電動機104，使平臺106在y軸方向上移動，當(dāng)存在角度偏差吋，以消除該角度偏差的方式驅(qū)動電動機105而使平臺106旋轉(zhuǎn)，并進(jìn)行定位。若完成該定位，則通過直線電動機113使刻劃頭112在X軸方向上移動，并使刻劃頭112下降。接著，根據(jù)X軸內(nèi)插刻劃線的數(shù)據(jù)驅(qū)動電動機104，使平臺在I軸方向上移動，并沿著刻劃線LxO進(jìn)行刻劃。接著，若該刻劃結(jié)束，則使刻劃頭112上升。接著，根據(jù)所保持的內(nèi)插刻劃線的數(shù)據(jù)驅(qū)動電動機104，使平臺在y軸方向上移動，進(jìn)行從刻劃線LxO向刻劃線Lxl的間距進(jìn)給。接著，以與刻劃線Lxl —致的方式進(jìn)行y軸位置的微調(diào)整。然后，使刻劃頭112下降并沿著歪曲修正刻劃線Lxl進(jìn)行刻劃。繼而，沿著內(nèi)插刻劃線Lx2、Lx3，歪曲修正刻劃線Lx4……依次進(jìn)行刻劃。如此，若在步驟S20中完成幾乎平行于X軸的所有刻劃線LxO Lxll的刻劃，則通過電動機驅(qū)動部126驅(qū)動電動機105而使平臺106旋轉(zhuǎn)90° (步驟S21)。接著，沿著y軸內(nèi)插刻劃線LyO進(jìn)行刻劃。以下，同樣地重復(fù)朝y軸方向的平臺的移動與沿著刻劃線Lyl、Ly2……的刻劃(步驟S22)。接著，若完成最后的刻劃，則結(jié)束處理。如此，在實施形態(tài)中，每次刻劃時將功能區(qū)域的中間的測定點作為通過點進(jìn)行檢測，將連結(jié)測定點的曲線狀的線作為刻劃線，因此即便在如LTCC基板般煅燒時容易產(chǎn)生歪曲的脆性材料基板的情況下，也可以進(jìn)行連結(jié)各功能零件的中間點的刻劃。由此，可提升產(chǎn)品基板的尺寸精度。在該實施形態(tài)中將刻劃線形成為曲線狀，因此通過由煅燒所引起的收縮的偏向，對于如圖2所示般變形成梯形形狀的基板、及其他非定形的基板，也能夠以可依各功能區(qū)域進(jìn)行分割的方式進(jìn)行刻劃，從而可提升產(chǎn)品的合格率。
此外，此處所示的脆性材料基板與其對準(zhǔn)標(biāo)記是一例，也可以是具有更多的功能區(qū)域或?qū)?zhǔn)標(biāo)記的基板。例如當(dāng)在I塊基板上成格子狀地形成有25X25的功能區(qū)域等吋，也可以每隔例如5個交點檢測刻劃線的通過點，并以連結(jié)該通過點的方式將刻劃線形成為曲線狀。另外，也可以將所有功能區(qū)域的中間點作為測定點而算出刻劃線。此外，在該實施形態(tài)中，通過移動機構(gòu)使平臺在y軸方向上移動并使平臺旋轉(zhuǎn)，且使刻劃頭在X軸方向上移動。作為替代，也可以將使平臺在X軸及y軸方向上移動者設(shè)定為移動機構(gòu)，另外，也可以將使刻劃頭在X軸及y軸方向上移動者設(shè)定為移動機構(gòu)。此外，在該實施形態(tài)中，將脆性材料基板設(shè)定為低溫 煅燒陶瓷基板，對于針對容易變形的基板的刻劃有效。對于針對特別小的基板的劃線或用于獲得較小的產(chǎn)品基板的刻劃特別有效。另外，即便是用于液晶面板等的玻璃基板、其他基板，也可以應(yīng)用本發(fā)明來更準(zhǔn)確地進(jìn)行刻劃。另外，在該實施形態(tài)中，與刻劃頭同樣地通過直線電動機而使CCD相機移動。由此，可更準(zhǔn)確地檢測交點的測定點的位置。當(dāng)使用高解析度的CCD相機作為替代品吋，也可以將CCD相機設(shè)為固定來拍攝平臺上的脆性材料基板。在此情況下，不需要相機移動機構(gòu)，可使構(gòu)成變得簡單。[產(chǎn)業(yè)上的可利用性]本發(fā)明可廣泛地用于低溫煅燒陶瓷基板的分割或形成玻璃基板等脆性材料基板的刻劃線的步驟。
權(quán)利要求
1.一種刻劃裝置，其進(jìn)行刻劃，用于將成格子狀地形成有多個功能區(qū)域的脆性材料基板依各功能區(qū)域加以分割來制成產(chǎn)品基板，其包括 平臺，設(shè)置有所述脆性材料基板； 刻劃頭，以與所述平臺上的脆性材料基板相向的方式設(shè)置成升降自如，且其前端保持刻劃輪； 移動機構(gòu)，在將所述刻劃輪按壓在所述脆性材料基板的表面的狀態(tài)下使所述刻劃頭及脆性材料基板相對移動； 相機，拍攝所述脆性材料基板的功能零件的中間點；以及 控制器，根據(jù)所述相機的圖像檢測所述功能零件的中間點的位置，并檢測所述脆性材料基板的所述功能零件的中間點之中，應(yīng)進(jìn)行刻劃的線上的至少3個測定點的位置，對連結(jié)所述測定點的刻劃線進(jìn)行運算，使所述刻劃頭及脆性材料基板沿著所運算的刻劃線相對移動，并且使所述刻劃頭升降而進(jìn)行刻劃。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的刻劃裝置，其特征在于 其更包括使拍攝所述平臺上的功能零件的中間點的所述相機移動的相機移動機構(gòu)。
3.一種刻劃方法，其形成刻劃線，用于將成格子狀地形成有多個功能區(qū)域的脆性材料基板依各功能區(qū)域加以分割來制成產(chǎn)品基板，其包括如下步驟 檢測所述脆性材料基板的功能零件的中間點的位置； 檢測所述脆性材料基板的所述功能零件的中間點之中，應(yīng)進(jìn)行刻劃的線上的至少3個測定點的位置； 以連結(jié)被測定的刻劃線的所述測定點的方式進(jìn)行刻劃線運算；以及 使所述刻劃頭及脆性材料基板沿著所運算的刻劃線相對移動，并且使所述刻劃頭升降而對所述脆性材料基板進(jìn)行刻劃。
全文摘要
一種刻劃裝置及刻劃方法，當(dāng)對低溫煅燒陶瓷基板等基板進(jìn)行刻劃時，可沿著所期望的線準(zhǔn)確地刻劃。使平臺106在y軸方向上移動自如，并且通過電動機105使其旋轉(zhuǎn)自如。另外，使刻劃頭112及相機116沿著x軸方向移動自如。當(dāng)進(jìn)行刻劃時將脆性材料基板107固定在平臺106上，當(dāng)將成格子狀地形成有功能區(qū)域的脆性材料基板107刻劃成格子狀時，將功能區(qū)域的邊界點作為測定點而檢測位置，并以通過該點的方式設(shè)定刻劃線。接著，以成為所設(shè)定的刻劃線的方式進(jìn)行刻劃。若如此，則可刻劃成曲線狀，即便是容易產(chǎn)生變形的脆性材料基板，也能夠以將功能區(qū)域等分地分割的方式進(jìn)行刻劃。
文檔編號B28D1/32GK102653115SQ20111005735
公開日2012年9月5日 申請日期2011年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月4日
發(fā)明者岡島康智 申請人:三星鉆石工業(yè)股份有限公司