裂断装置的制作方法

本发明涉及一种沿划线将对象物裂断的装置，尤其涉及其动作的控制。

背景技术：

作为将例如玻璃基板、半导体基板、陶瓷基板等脆性材料基板等板状的分断对象物分断的方法，已知有如下方法：首先进行刻划工序，然后进行裂断工序，所述刻划工序是在所述分断对象物的一主面形成划线，从所述划线起使垂直龟裂延展，所述裂断工序是通过施加外力使所述龟裂在厚度方向进一步延展，由此将所述分断对象物裂断(例如参照专利文献1)。

裂断工序一般是通过裂断装置执行，所述裂断装置具备在垂直方向上自由升降的裂断杆。所述裂断工序大致是通过如下方式进行：预先在分断对象物的一主面侧的分断预定位置形成划线，在所述分断对象物的另一主面侧，使裂断杆的前端具备的刀尖沿分断预定位置抵接于所述另一主面，并将所述刀尖进一步压入。所述情况下，为了保护或支撑分断对象物，有时也会在正面或背面附加有薄膜或胶带(切割胶带)等部件的状态下执行裂断。

对同一种分断对象物反复进行多次裂断的情况下，如果分断对象物的条件相同，具体来说，如果分断对象物的材质或厚度、进而划线的形成状态等相同，那么理论上应可遵循预先适当规定的一个压入条件(压入量)而进行裂断。

然而实际上，因分断对象物或保护部件存在厚度不均，或裂断时支撑分断对象物的支撑部存在厚度不均(表面起伏)，或用来定位裂断位置的支撑部的驱动机构的并进动作或旋转动作等有偏差等，有在理应是适当规定的压入条件下刀尖压入不充分而无法良好地进行裂断的情况。因此，为了防止产生这种压入不足的问题，在裂断时，设定的压入条件中所规定的刀尖压入量会比原来的最佳值略多几十μm左右。

然而，在所述形态下设定压入条件反而会导致产生过度压入的情况。裂断杆过度压入会导致分断对象物中产生碎屑(碎片)。碎屑的产生必然会使裂断质量劣化。

背景技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2017-13255号公报

技术实现要素：

本发明是鉴于所述问题而完成的，目的在于提供一种裂断装置，在反复进行裂断的情况下，每次执行都能较好地进行裂断。

为了解决所述问题，本发明的第1形态是一种装置，是将预先在一主面形成划线的裂断对象物沿所述划线从另一主面侧进行裂断，从而分断；具备：支撑部，载置固定所述裂断对象物；裂断杆，设置在所述支撑部的上方，在下端具有刀尖；升降机构，使所述裂断杆升降；及控制部，控制所述装置的各部的动作；且所述升降机构具有：马达，在水平面内旋转；及动作转换机构，将所述马达的旋转动作转换成所述裂断杆的升降动作；所述控制部具有：马达控制部，控制所述马达的动作；扭矩检测部，检测作用于所述马达的扭矩；及裂断处理部，通过控制所述装置的各部的动作而对所述裂断对象物执行裂断；所述裂断处理部是通过在将所述裂断对象物以所述一主面与所述支撑部接触的状态载置固定在所述支撑部的状态下利用所述马达控制部使所述马达旋转，而使所述动作转换机构动作，使所述裂断杆向所述裂断对象物的另一主面且对应于所述划线的形成位置的位置下降，根据所述裂断杆下降时由所述扭矩检测部检测到的所述扭矩的变化，判断为所述裂断对象物已完成裂断。

本发明的第2形态是在第1形态的裂断装置中，所述裂断处理部以特定的时间间隔获取由所述扭矩检测部检测到的所述扭矩的值，在所述裂断杆下降、且所述扭矩的值为特定的第1阈值以上时，每次获取到最新的所述扭矩值时，都将所述最新的所述扭矩值与根据之前获取到的所述扭矩的最大值而规定的第2阈值进行比较，在所述最新的所述扭矩值为所述第2阈值以下的情况下，判断为所述裂断对象物已完成裂断，所述特定的第1阈值相当于所述裂断杆已确实地压入到所述裂断对象物时的所述扭矩值。

本发明的第3形态是在第2形态的裂断装置中，所述第2阈值是对所述扭矩的最大值乘以系数α(0＜α＜1)所得的值。

根据本发明的第1至第3形态，反复进行裂断的情况下，每次都不会产生以往的裂断处理中产生的例如裂断杆压入不足或过度压入等问题，从而能够确实地将工件裂断。

尤其，根据第2及第3形态，能够迅速且确实地掌握裂断完成，所以能够避免裂断杆的过度压入。

附图说明

图1是表示裂断装置100的概略构成的图。

图2是概略性表示裂断装置100的裂断杆1的升降动作控制相关的构成的图。

图3是表示伺服马达4的旋转情况、工件w与裂断杆1的位置关系变化、以及从裂断处理开始到完成期间的伺服马达4的扭矩t变化的图。

图4是表示裂断处理的顺序的图。

具体实施方式

＜裂断装置的概要＞

图1是表示本实施方式的裂断装置100的概略构成的图。另外，在图1中标注了右手系的xyz坐标，即，将水平面设为xy平面，将垂直方向朝上设为z轴正方向。

裂断装置100是用来将裂断对象物(以下也称为工件)w沿分断预定位置分断的装置。在工件w的一主面侧，预先沿分断预定位置设有划线sl。

裂断装置100主要具备裂断杆1及支撑部2，所述裂断杆1能在垂直方向(z轴方向)上自由升降，且下端具备刀尖1e，所述刀尖1e的垂直于长度方向的截面为三角形，所述支撑部2供载置工件w。图1中例示了如下情况：设置在支撑部2上方的裂断杆1的刀尖1e的延伸方向(长度方向)与y轴方向一致，支撑部2是在x轴方向上相互隔开的一对支撑部2a、2b。另外，支撑部2也可以为至少最上部由一个连续弹性体构成的形态。此外，也可以为如下形态：通过未图示的驱动机构进行并进动作或旋转动作，通过所述动作将工件w定位。

裂断装置100中进行将工件w裂断的裂断处理时，工件w的设有划线sl的一主面成为与支撑部2接触的面，且划线sl的延伸方向与裂断杆1的刀尖1e的延伸方向(图1中为y轴方向)一致，以这样的姿势将工件w利用未图示的适当固定机构载置固定于支撑部2。

另外，在图1中为简化图示而进行了省略，但也有如下情况：根据工件w的种类或尺寸等，在正面或背面附加有薄膜或胶带(切割胶带)等部件的状态下将工件w载置固定于支撑部2，以此保护或支撑所述工件w。

而且，如果以所述形态载置固定工件w，那么如箭头ar1所示，使裂断杆1朝向未形成划线sl的另一主面下降，所述另一主面在这时成为工件w的上表面。裂断杆1抵接于所述另一主面中与划线sl的形成位置对应的裂断位置p，并进一步压下(压入)。于是，根据3点弯曲原理，工件w的龟裂从划线sl向裂断位置p延展，结果将工件w分断。

图2是概略性表示裂断装置100的裂断杆1的升降动作控制相关的构成的图。裂断装置100主要具备：升降机构10，负责裂断杆1的实际升降；控制器20，控制包含所述升降机构10在内的裂断装置100的各部的动作；及操作部30，在作业者输入裂断执行指示等时进行操作。

升降机构10具备：伺服马达4，附设于坚固的支撑体(升降机构10的框架、顶板等)3，且未图示的旋转轴在水平面内(xy平面内)自由地正反旋转；螺旋轴5，直接连接于伺服马达4的旋转轴，向垂直下方延伸；固持器6，保持裂断杆1；升降部7，将固持器6装卸自如地固设；及螺母8，附设于升降部7，与螺旋轴5螺合，构成滚珠螺杆。所述升降机构10中，伺服马达4的特定范围内的正反旋转动作通过滚珠螺杆转换成升降部7在特定范围内的升降动作。换句话说，螺旋轴5、螺母8及升降部7构成将伺服马达4的旋转动作转换成裂断杆1的升降动作的动作转换机构。并且，在将保持裂断杆1的固持器6以刀尖1e成为下端的姿势固设的状态下，使升降部7随着伺服马达4的旋转而下降，由此能够利用裂断杆1将工件w裂断。

另外，图2所示的升降机构10的构成及各部的形态仅为概略性表示，只要可实现同样动作，实际的构成也可以与图示不同。

控制器20主要具备马达控制部21、扭矩检测部22及裂断处理部23。

马达控制部21应答来自裂断处理部23的动作指示及停止指示，对伺服马达4发出动作信号及停止信号，使伺服马达4的动作开始及停止。

扭矩检测部22检测伺服马达4旋转时作用于伺服马达4的扭矩。通过扭矩检测部22检测出的扭矩值始终被裂断处理部23监视，并视需要获取，用于判定裂断状态。

裂断处理部23应答通过操作部30的执行指示，控制裂断装置100的各部的动作，由此裂断装置100对工件w执行裂断处理。

＜裂断处理＞

以下，针对裂断装置100中进行的裂断处理进行说明。图3是表示伺服马达4的旋转情况、工件w与裂断杆1的位置关系的变化、以及从裂断处理开始到完成期间的伺服马达4的扭矩t变化的图。此外，图4是表示裂断处理顺序的图。

首先，将工件w以如上所述的姿势载置固定于支撑部2，将裂断杆1配置在特定的初始位置，在此状态(t＝t1)下，当通过操作部30发出裂断处理的执行指示时(步骤s1)，裂断处理部23对马达控制部21发出使伺服马达4动作的指示。马达控制部21应答所述指示，对伺服马达4发出动作信号，从而使伺服马达4开始旋转，由此使裂断杆1开始下降(步骤s2)。之后，继续通过使伺服马达4旋转来使裂断杆1下降，直到从裂断处理部23发出停止指示为止。此外，在裂断杆1开始下降的同时，也开始利用扭矩检测部22检测伺服马达4的扭矩t，以及开始利用裂断处理部23监视扭矩t的值。

更详细来说，如图3所示，为了在t＝t1的执行指示后，立即使静止的裂断杆1移动，而对伺服马达4暂时作用较大的加速扭矩ta，使裂断杆1加速，但不久后扭矩t值降低，在t＝t2之后，短时间内伺服马达4的扭矩t值成为小于加速扭矩ta的大致固定值(大致零)。由此，裂断杆1的移动也变为大致等速。

如果裂断杆1开始下降之后，经过特定的时间δta(步骤s3)，那么裂断处理部23获取彼时所监视到的扭矩t的值(步骤s4)，判定所述扭矩t的值是否为特定阈值tb以上(步骤s5)。所述判定是为了掌握裂断杆1已确实开始压入工件w的状态而进行。

此处，阈值tb是相当于裂断杆1已确实压入工件w的状态的扭矩t的值。阈值tb的值只要根据工件w的材质或厚度、裂断杆1的规格等，且预先进行实验而决定即可。但是，为了防止错误判定，将阈值tb设定为大于加速扭矩ta的值。此外，虽也取决于裂断杆1的下降速度，但δta的值优选规定为0.125msec～1msec左右。

如果为图3所示的情况，那么严格来说，在t＝t3的时点，裂断杆1抵接于工件w，之后，裂断杆1压入工件w，因此扭矩t的值也增大，但本实施方式中，在到达更靠后的t＝t4的时点、也就是扭矩t的值变为tb的时点，才判定是否完成裂断杆1对工件w的压入。

另外，如图3所示，在与工件w抵接前保持等速的裂断杆1移动成为与工件w抵接并压入工件w的状态。

在步骤s4中获取到的扭矩t的值小于阈值tb的情况下(步骤s5为否(no))，反复进行步骤s3之后的处理。也就是说，裂断处理部23在经过特定时间δta后，再次获取扭矩t的值，并与阈值tb进行比较。

另一方面，在步骤s4中获取到的扭矩t的值为阈值tb以上的情况下(步骤s5为是(tes))，裂断处理部23将彼时的扭矩t的值设定为最大值tmax(步骤s6)。

并且，在之后再经过特定时间δtb的时点(步骤s7)，裂断处理部23获取彼时所监视到的扭矩t的值(步骤s8)，判定所述扭矩t的值是否为阈值αtmax以下，所述αtmax规定为对最大值tmax乘以特定系数α(0＜α＜1)所得的值(步骤s9)。

所述判定是根据如下情况进行：裂断杆1开始压入工件w之后，伺服马达4的扭矩t的值逐渐增大，在从划线sl延展的龟裂到达另一主面而即将完成裂断的瞬间达到最大值，随着工件w完成裂断，所述扭矩t的值急剧降低。阈值αtmax是相当于达到最大值后而判断为值已确实降低的状态的扭矩t的值，也就是判断为裂断已确实完成的扭矩t的值。图3所示的情况下，t＝t3之后增大的扭矩t的值达到最大值tc，之后虽大幅度波动但一直降低，在t＝t5的时点，工件w裂断。

具体来说，利用的是：在最新扭矩t的值相对于每时间δtb不断更新的最大值tmax的比例成为预先规定的系数α以下的情况下，可以判断为工件w已完成裂断。另外，系数α的值只要根据工件w的材质或厚度、裂断杆1的规格等，且预先进行实验而决定即可，但例如α＝0.01的情况下，如果扭矩t的值从最大值降低1％以上，那么可以判断为工件w已完成裂断。此外，虽也取决于裂断杆1的下降速度，但δtb的值优选规定为0.125msec～1msec左右(例如0.5msec)。

在判定为步骤s8中获取到的扭矩t的值超出阈值αtmax的情况下(步骤s9为否)，反复进行步骤s6之后的处理。也就是说，裂断处理部23将作为判定对象的扭矩t的值重新设定为最大值tmax，在经过特定时间δtb后，再次获取扭矩t的值，并与阈值αtmax进行比较。当然，在如图3的t＝t4至t＝t5期间那样扭矩t的值一直增大的期间，最近获取到的扭矩t的值比之前设定的tmax的值更大，因此步骤s9中不会误判为是。

另一方面，在判定为步骤s8中获取到的最新扭矩t的值为阈值αtmax以下的情况下(步骤s9中为是)，由于在所述时点前，工件w已完成裂断，因此裂断处理部23对马达控制部21发出使伺服马达4停止的指示。马达控制部21应答所述指示，对伺服马达4发出停止信号，从而使伺服马达4停止旋转，由此使裂断杆1停止下降(步骤s10)。在图3中，在t＝t6时使裂断杆1停止下降。并且，基于所述裂断杆1的下降停止，裂断处理完成(步骤s11)。

按以上顺序进行的本实施方式的裂断处理中，可以根据伺服马达4的扭矩值的变化，确实地判断工件w的裂断完成，之后迅速地使裂断杆1减速、停止。因此，即使工件w等存在厚度不均，或裂断时支撑部2存在厚度不均(表面起伏)，或支撑部2的驱动机构的并进动作或旋转动作等有偏差的情况下，也不会产生以往的裂断处理中出现的裂断杆1压入不足或过度压入等问题，从而能够确实地将工件w裂断。所述情况下，裂断处理部23也可以说作为裂断完成判断部发挥功能，判断工件w已完成裂断。

并且，这意味着：反复进行裂断的情况下，每次执行时都能够较好地进行裂断。

附带说一下，所述情况下，从裂断实际完成的时刻也就是t＝t5到裂断杆1停止下降的时刻也就是t＝t6期间裂断杆1行进的距离还取决于裂断杆1的下降速度或控制器20的处理速度等，所以不能一概而论，但如果是在例如工件w为玻璃基板的情况下，那么可以最大也尽可能限制在几μm左右。这样的值与以往的裂断处理中进行的为了避免压入不足而对原本的最佳压入量加上的压入量(几十μm左右)相比较小。

此外，本实施方式的裂断处理中，由于能够迅速且确实地掌握裂断完成，所以能够避免裂断杆的过度压入。

如以上说明，根据本实施方式，基于使裂断杆下降的伺服马达的扭矩变化，确实地判断工件已完成裂断，之后迅速使之停止，这样的话，即使反复进行裂断的情况下，也不会每次都产生以往的裂断处理中出现的裂断杆压入不足或过度压入等问题，从而能够确实地将工件裂断。

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