分断装置及分断方法 技术领域 本发明尤其涉及一种用于切断低温共烧陶瓷基板、 高温共烧陶瓷基板等脆性材料 基板的分断装置及分断方法。
背景技术 低温共烧陶瓷 ( 以下称为 LTCC(Low Temperature Co-Fired Ceramic)) 是如下基 板： 在氧化铝骨材与玻璃材料混合而成的薄片上对导体进行配线而形成多层膜， 以 800℃ 左右的低温共烧所述多层膜。LTCC 基板是在 1 块母板上同时形成多个格子状的功能区域， 并对应各功能区域来分割所述多个功能区域而加以使用。如专利文献 1 所示， 以往是使用 陶瓷用划线器来进行划线， 并手动分断 LTCC 基板。此外也有利用切割工具而机械地切断 LTCC 基板的情况。
[ 以往技术文献 ]
[ 专利文献 ]
[ 专利文献 1] 日本专利第 3116743 号公报
发明内容 [ 发明所要解决的问题 ]
以往利用机械切割的分割方法中， 不仅切割颇费时间， 且难以准确地进行切割。 而 且， 具有切断时产生粉尘、 或者必须预先在母板上的各小基板之间设置用于切断的固定空 间之类的缺点。
针对 LTCC 基板也沿着所需切划线而准确地刻画母板时， 可以沿着切划线来进行 分割。
但是在 LTCC 基板等上形成划线之后手动分断时， 其形状有限。例如若基板大于 5mm 见方便可手动分断刻画后的 LTCC 基板等。 然而， 若尺寸小于 5mm 见方， 则难以施加均匀 之力而进行分断。具有强制分断时易产生制品的切削不良之类的缺点。
本发明的目的在于提供一种在基板上形成切划线之后能够容易地分断的分断装 置及分断方法。
[ 解决问题的技术手段 ]
为了解决所述问题， 本发明的分断装置包括 ： 平台， 载置预先形成着切划线且应切 断的基板， 并将其端部作为分断线 ； 夹持单元， 使所述平台上的基板的切划线从平台端部的 分断线起向外侧突出 T1( ≥ 0) 而加以保持 ； 及分断单元， 相对于平台的面自由移动地设置 在所述平台的侧方， 按压从所述平台突出的基板的端部， 并进行分断。
此处还可以更包括监测机构， 用来识别从所述平台的端部突出的基板的位置。
此处， 所述分断单元也可以使分断部从其端部自所述平台的分断线起向外侧离开 T2( ≥ 0) 的位置起上下移动。
此处， 所述分断单元也可以使分断部从其端部自所述平台端部的分断线起向外侧
离开 T2( ≥ 0) 的位置起转动。
为了解决所述问题， 本发明的分断方法在将端部作为分断线的平台上载置预先形 成着切划线且应切断的基板， 然后使所述平台上的基板的切划线从平台端部的分断线起向 外侧突出 T1( ≥ 0) 而加以保持， 从所述平台的侧方按压自所述平台突出的基板的端部， 并 进行分断。
此处， 所述分断步骤也可以从分断部的右侧端部自所述平台的分断线起向外侧 ( 左侧 ) 离开 T2( ≥ 0) 的位置起使所述分断部上下移动。
此处， 所述分断步骤也可以从分断部的右侧端部自所述平台端部的分断线起向外 侧 ( 左侧 ) 离开 T2( ≥ 0) 的位置起使分断部转动。
作为本发明的对象的基板， 包括了低温共烧陶瓷基板、 高温共烧陶瓷基板等陶瓷 基板、 其他除玻璃以外的各种脆性材料基板。
[ 发明的效果 ]
根据具有此种特征的本发明， 可以对应每个切划线进行定位并沿着切划线施加均 匀之力而加以分断。因此， 脆性材料基板可以不论其形状而沿着切划线被分割。所以， 在基 板的尺寸较小、 或通过分割而获得例如 5mm 以下的小制品的情况下， 特别有效。 附图说明
图 1 是本发明的第 1 实施形态的分断装置的平面图。 图 2 是本实施形态的分断装置的前视图。 图 3(a) ～ (c) 是表示本实施形态的平台端部的各种形状的部分侧视图。 图 4A 是表示平台端部与基板及分断单元的位置关系的图。 图 4B 是表示平台端部与基板及分断单元的位置关系的图。 图 5A 是表示平台端部与基板及分断单元的位置关系的图。 图 5B 是表示平台端部与基板及分断单元的位置关系的图。 图 5C 是表示平台端部与基板及分断单元的位置关系的图。 图 6A 是表示分断单元的其他例子的图。 图 6B 是表示分断单元的移动的其他例子的图。 图 7 是本发明第 2 实施形态的分断装置的平面图。 图 8 是本实施形态的分断装置的前视图。 图 9 是本实施形态的分断装置的右侧视图。 图 10 是本实施形态的定位滑板及分断板的透视图。 图 11 是本实施形态的按压块及基板压板的透视图。 图 12 是表示平台端部与基板、 基板定位器及分断单元的位置关系的图。 [ 符号的说明 ] 10、 100 分断装置 20 基座部 21、 22 基座 22、 113 平台 23 基板30、 130 定位部 31 滑块 32 固定部 117 基板导板 40、 140 夹持单元 41 按压条 42 按压杆 50、 120 分断单元 51 分断部 55、 135 量规 60、 160 监测部 61、 161 CCD 相机 112 载物台底板 123 定位滑板 124 分断板 125 切割推杆 131 定位滑块 132 基板定位器 133 调整螺丝板 134 调整螺丝 141 按压块 142 基板压板 150 托盘具体实施方式
接下来， 对本发明的第 1 实施形态加以说明。图 1 是表示第 1 实施形态的分断装 置的构成的平面图， 图 2 是其前视图。 如所述多个图所示， 分断装置 10 包括基座部 20、 定位 部 30、 夹持单元 40、 分断单元 50、 及监测部 60。
基座部 20 在基座 21 上保持平台 22， 在平台 22 的左侧方保持分断单元 50。为便 于说明， 在本说明书中以平台为基准将分断单元侧设为左 ( 相反侧设为右 )， 以分断单元为 基准将平台侧设为右 ( 相反侧设为左 )。在平台 22 的右端保持着定位部 30， 在左端保持着 夹持单元 40。平台 22 上载置着 LTCC 基板等由脆性材料形成的基板 23， 但图 1、 图 2 表示的 是载置前的状态。在平台 22 的中央处沿着 X 轴方向 ( 左右方向 ) 而设有传送槽 24。
定位部 30 使基板 23 的右端抵接后在 X 轴方向上传送基板 23， 同时改变 XY 平面上 的角度， 从而对基板 23 进行定位。定位部 30 是表现为沿着平台 22 中央处的传送槽 24 自 由移动的滑块 31、 与固定部 32。如图 1 所示， 滑块 31 可改变角度， 从而可以应对各种形状 的基板。
夹持单元 40 用来使要切割的基板 23 的端部以从平台 22 的左端部起突出的状态 而加以保持， 且包含按压条 41 与按压杆 42。夹持单元 40 的按压条 41 是大于平台 22 在 Y轴方向上的宽度的长条状构件， 保持为与 XY 平面平行且自由地略微上下移动。按压杆 42 是用来使按压条 41 上下移动的推杆。使用者通过在基板 23 定位之后， 使按压杆 42 下降， 可以利用按压条 41 从上部按压基板 23 的左端从而使其固定。
分断单元 50 将从平台 22 突出的基板 23 分断。如图 1、 图 2 所示， 分断单元 50 的 分断部 51 利用弹簧 52 而保持为在 Z 轴方向上以微小间隔自由地上下移动。使用者通过操 作切断推杆 53， 可以使分断部 51 上下移动。分断部 51 右端的侧面形成为楔状。分断部 51 在 X 轴方向上的位置可以通过调整旋钮 54 而略微地变化。此外， 分断部 51 在 X 轴方向上 的位置可以通过量规 55 来显示。
而且， 如图 2 所示， 在所述平台 22 的上部， 设有用来识别平台 22 上的基板端部的 状态的监测部 60。监测部 60 包含 CCD(Charge Coupled Device， 电荷耦合器件 ) 相机 61， CCD 相机 61 利用滑动机构 62 而在 Y 轴方向上自由移动。CCD 相机 61 对平台 22 端部的基 板的位置进行拍摄， 所拍摄的图像通过未图示的监视器而向使用者显示。
接下来， 说明使用所述分断装置对预先平行形成着多个切划线 SL 的基板进行切 断时的动作。首先， 在平台 22 上配置基板 23， 使滑块 31 的端部 ( 左端 ) 接触于基板 23 的 右端， 并使基板 23 上形成的切划线与平台 22 的左侧端部对准。关于所述位置将于下文进 行详细说明。此时利用监测部 60 的 CCD 相机 61 来确认基板左侧面及 / 或切划线 SL 的位 置。 然后， 在所述状态下利用定位部 30 的固定部 32 来固定基板 23 的右端面。接着使 分断单元 50 靠近平台 22 的左侧端面， 并固定在预定位置处。然后利用夹持单元 40 的按压 条 41 从上部按压基板 23 的左端而使其固定。代替所述固定， 也可以从平台 22 的下部利用 真空吸附来固定基板。接下来， 通过转动分断单元 50 的切断推杆 53 而压下分断部 51。借 此可以沿着切划线而分断基板 23。然后， 解除基板 23 的固定。接着解除滑块 31 的固定， 使 滑块 31 沿着平台 22 的槽 24 移动， 移动到下一切划线并重复相同的处理。
接下来， 对平台 22 的端部的结构及平台与分断单元及基板的关系进行说明。图 3 是表示保持基板 23 的平台 22 的左侧端部的各种形状的侧视图。首先， 如图 3(a) 所示平台 22 的端部可以是长方体状。这种情况下将所述平台 22 的脊线作为分断线 BL1。此外， 如图 3(b) 所示， 平台 22 也可以在端部形成截面为斜面的切口。这种情况下将平台 22 的上面与 斜面的脊线作为分断线 BL2。此外， 如图 3(c) 所示， 还可以构成为使平台 22 的端部弯曲。 这种情况下将开始弯曲的部分作为分断线 BL3。如图 3(a) ～ (c) 分别所示般， 所述多个分 断线 BL1 ～ BL3 是与图纸垂直的线。
接下来， 对使用图 3(a) 所示的长方体状的平台 22 时的基板 23 与分断单元 50 的关 联进行说明。首先如图 4 所示， 可以使基板 23 上面形成的切划线 SL 与分断线 BL1 在 Z 轴 方向上一致 ( 在同一 YZ 平面上平行地存在 )。此时如图 4A 所示， 从上部压下的分断部 51 的右侧端部可以在 Z 轴上与分断线 BL1 一致 ( 在同一 YZ 平面上平行地存在 )。此外， 如图 4B 所示， 也可以处于比分断线 BL1 更靠外侧 ( 左侧 ) 的位置。所述位置需要利用监测部 60 的 CCD 相机 61 来确认。无论哪种情况下， 通过将分断部 51 向 Z 轴的负方向、 即下方压下， 便可沿着切划线 SL 来进行分断。
而且， 如图 5 所示， 基板 23 的切划线 SL 也可以从平台 22 的分断线 BL1 起向左侧、 即外侧突出而加以固定。这种情况下， 如图 5A 所示可以使分断部 51 的端部与分断线 BL1
对准。此外， 如图 5B 所示， 也可以使分断部 51 的右侧端部与切划线 SL 对准。另外， 如图 5C 所示也可以设为比切划线 SL 更靠外侧 ( 左侧 )。所述位置需要利用监测部 60 的 CCD 相机 61 来进行确认。 无论在哪种情况下， 通过将分断单元 50 向下方压下， 便可沿着切划线 SL 来 分断基板 23。
更通常而言， 若如图 5C 所示， 将分断线 BL 与切划线 SL 在 X 轴方向上的间隔设为 T1， 将分断线 BL 与分断单元 50 在 X 轴方向上的间隔设为 T2， 则会考虑如下情况。
(1)T1 ＝ T2 ＝ 0
(2)T1 ＞ T2 ≥ 0
(3)T2 ＞ T1 ≥ 0
(4)T2 ＝ T1 ＞ 0
图 4A 是 (1) 的情况， 图 4B 是 (3) 的情况， 图 5A、 图 5B、 图 5C 分别是 (2)、 (4) 及 (3) 的情况。
此处当平台 22 处于图 3(b) 或 (c) 的情况下， 若将分断线 BL2、 BL3 与平台 22 左端 之间的间隔设为 ΔT， 则 T2 必须在 ΔT 以上。
此外， 于本实施形态中， 如图 4A ～图 5C 所示， 分断单元 50 的分断部 51 具有与基 板 23 平行的下面， 并由分断部的下面将基板 23 上面向下方压下， 但也可以如图 6A 所示， 使 用具有不与基板 23 的面平行而是向右侧上方倾斜的倾斜面的分断单元， 利用倾斜面将基 板 23 上面向 Z 轴方向压下。而且， 如图 6B 所示， 也可以使下面与基板 23 平行的分断部 51 如图中箭头所示般转动， 从而将基板 23 的左端压下， 借此沿着切划线 SL 进行分断。 接下来， 对本发明的第 2 实施形态的分断装置进行说明。图 7 是表示本实施形态 的分断装置 100 的构成的平面图， 图 8 是其前视图， 图 9 是右侧视图。本实施形态的分断装 置 100 也包括基座部 110、 分断单元 120、 定位部 130、 夹持单元 140 及监测部 160。在本实 施形态中， 基座部 110 在底板 111 上保持着载物台底板 112。载物台底板 112 利用 4 根支柱 114 来支撑上部的平台 113。载物台底板 112 构成为可以在底板 111 上向 X 轴方向以微小 间隔移动， 且利用安装在托架 115 上的载物台移动调整螺丝 116 而设定在所需位置之后， 利 用螺栓而固定在底板 111 上。如图 7 所示， 在平台 113 上沿着其中一侧面而设有基板导板 117。基板导板 117 通过抵压要切断的基板的侧面， 而保持所述基板在 Y 轴方向上的位置。
分断单元 120 将从平台 113 突出的基板 23 分断。在本实施形态中， 包含螺旋弹簧 121a、 121b 的支撑轴 122a、 122b 是垂直地嵌入在底板 111 上。分断单元 120 包含定位滑板 123 与分断板 124， 定位滑板 123 及分断板 124 通过支撑轴 122a、 122b 而保持为与 XY 平面平 行且在固定范围内自由地上下移动。如图 10 的透视图所示， 定位滑板 123 是平板状构件， 左右设有长方形状的保持部 123a、 123b， 由保持部的侧壁引导下述定位滑块并将其保持为 在 X 轴方向上自由地滑动。此外， 在其上部设有平板状的分断板 124， 并利用螺栓而一体地 固定在定位滑板 123 上。定位滑板 123 与分断板 124 仅在 Z 轴方向 ( 上下方向 ) 上以微小 间隔自由地移动。分断板 124 用来分断基板 23， 且将与平台 113 的左侧端面相向的右侧面 设为朝向上方的斜面。此外， 支撑轴 122a 的上部利用插针 (pin) 而转动自由地与切断推杆 125 的一端连结。如图 8、 图 9 所示， 切断推杆 125 配置成与 Y 轴方向平行， 且设于其中间的 辊 126 抵接于分断板 124 上。而且， 在图 7 中省略了切断推杆的图示。
接下来， 对定位部 130 进行说明。定位部 130 包含图 10 所示的定位滑块 131 及基
板定位器 132。定位滑块 131 及基板定位器 132 是通过螺栓而一体地固定， 且整体成 T 字 状。基板定位器 132 的长度方向的右侧面是让基板 23 接触的面。定位滑块 131 在定位滑 板 123 上的一对保持部 123a、 123b 的侧壁上被引导， 且保持为仅在 X 轴方向上自由滑动。 在 定位滑板 123 的侧方， 如图 7、 图 8 所示， 设有定位调整螺丝板 133 及调整螺丝 134， 利用调 整螺丝 134 可以使定位滑块 131 在 X 轴方向上移动。此外， 构成为 X 轴方向上的位置可以 利用量规 135 来进行确认。
接下来， 夹持单元 140 使要切断的基板 23 的端部以从平台 113 突出的状态而加以 保持。夹持单元 140 是由安装在分断单元 120 上的按压块 141 与基板压板 142 而构成。如 图 11 的透视图所示， 按压块 141 包含将平板弯折成 L 字状的形状的方块部 141a 与固定部 141b， 固定部 141b 利用 2 根螺栓而固定在分断板 124 的右侧上面。基板压板 142 是细长的 平板状构件， 且沿着 Y 轴方向而配置在平台的端部。按压块 141 通过按压轴 143 及弹簧 144 而将基板压板 142 保持为自由地上下移动。因此， 通过将切断推杆 125 朝向下方压下， 可以 使分断板 124 与定位部 130、 夹持单元 140 一体地上下移动。此外， 在底板 111 上， 设有用来 保持切断后的基板的基板托盘 150。
而且， 在所述平台 113 的上部， 如图 8 所示设有用来识别平台 113 上的基板的左侧 端部状态的监测部 160。监测部 160 包含 CCD 相机 161， CCD 相机 161 利用滑动机构 162 而 在 Y 轴方向上自由地移动。CCD 相机 161 用来拍摄平台 113 左侧端部的基板的位置， 所拍摄 的图像通过未图示的监视器而向使用者显示。此外， 在图 7、 图 9 中省略了监测部 160 的图 示。 接下来， 使用图 12， 来说明使用所述分断装置对预先平行形成着多个切划线 SL 的 基板进行切断时的动作。在第 2 实施形态的分断装置 100 中， 可以不使分断板 124 在 X 轴 方向上移动， 而使平台 113 与基板定位器 132 在 X 轴方向上移动。首先， 通过调整螺丝 116 来设定平台 113 在 X 轴方向上的位置， 并设定所述调整螺丝 116 与分断板 124 端部的间隔 T2。接着进行基板定位器 132 的 X 轴方向上的定位。也就是， 通过使调整螺丝 134 旋转， 定 位滑块 131 与基板定位器 132 在定位滑板 123 上向 -X 轴方向移动微小距离， 设定间隔 T3。 可以利用量规 135 来确认与此时的平台 113 的端部之间的间隔。若将平台端部与切划线的 突出量设为与第 1 实施形态相同的 T1， 则下式成立。
T1 ＝ T3+T2-P
而且， P 是 Y 轴方向上形成的切划线在 X 轴方向上的间距。
然后， 在平台 113 上载置基板 23， 并将其 Y 轴方向上的端部顶在基板导板 117 上。 而且， 使基板 23 的左侧端部抵接于基板定位器 132 的右侧端部。在所述状态下手动固定基 板 23， 并压下切断推杆 125 而进行分断。此时， 在压下途中基板压板 142 沿着基板 23 端部 在 Y 轴方向上的一边 ( 左端 ) 抵接， 进而压下切断推杆 125， 借此弹簧 121a、 121b 收缩并紧 紧按压基板 23 的端部， 从而将基板 23 保持。另一方面， 分断板 124 进而被压下， 因此可以 沿着切划线而分断基板 23。基板 23 的切断片落在基板托盘 150 内。之后， 基板压板 142 将 切断推杆 125 上推至不压住基板 23 的位置处为止， 使基板 23 向 -X 轴方向移动， 并以同样 的方式进行分断。
这样在本发明中， 至少使应沿着切划线被切断的基板的部分从平台突出， 将平台 上的部分固定后进行分断。因此， 无论切划线的间隔大小如何， 即便是例如所述间隔在 5mm
以下的细小基板， 也可以施加均匀之力， 因此能够准确地沿着切划线而进行分断。
此外， 第 1、 第 2 实施形态中是以低温共烧陶瓷基板作为基板来进行说明， 但作为 本发明对象的基板包括高温共烧陶瓷基板等陶瓷基板、 硅、 蓝宝石、 InP( 铟 )、 GaN( 氮化镓 ) 基板、 其他除玻璃以外的各种脆性材料基板。
在第 1 实施形态中， 定位部是由在平台上滑动的滑块 31 与固定部 32 而构成， 在 第 2 实施形态中定位部是由基板定位器 132 构成， 但也可以是使基板 23 自动滑动的滑动机 构。 此外， 分断单元是通过转动切断推杆而使分断单元上下移动， 但也可以使用汽缸或电动 机而使分断单元自动地上下移动或转动。
而且， 在第 1、 第 2 实施形态中， 为了确认基板的突出位置而在分断装置上设置监 测部， 但也可以不设置监测部而是通过从上方目测来确认位置。
[ 工业利用可能性 ]
本发明涉及一种对脆性材料基板进行分断的分断装置及分断方法， 可以准确地定 位预先划线的脆性材料基板， 施加均匀之力而进行分断， 因此可以优选用于尺寸小的基板 的分断。