JP7098174B2 - Scribe head - Google Patents
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Description
本発明は、基板にスクライブラインを形成するためのスクライブヘッドに関する。
The present invention relates to a scribe head for forming a scribe line on a substrate.
ガラス基板等の脆性材料基板を分断する分断工程は、基板の表面にスクライブラインを形成するスクライブ工程と、形成されたスクライブラインに沿って基板を分断するブレイク工程とからなる。スクライブ工程では、スクライブヘッドを備えたスクライブ装置が用いられる。 The dividing step for dividing a brittle material substrate such as a glass substrate includes a scribe step for forming a scribe line on the surface of the substrate and a break step for dividing the substrate along the formed scribe line. In the scribe process, a scribe device equipped with a scribe head is used.
以下の特許文献1に開示されているスクライブヘッドは、ベースプレートと、ベースプレートに対して垂直に取り付けられたトッププレートおよびボトムプレートと、スクライビングホイールを保持するチップホルダと、チップホルダを昇降させる昇降機構と、を備える。昇降機構は、サーボモータと、カップリングと、ボールネジと、スライドブロックと、リニアウェイと、から構成される。昇降機構は、トッププレートおよびボトムプレートの間に設けられる。
The scribe head disclosed in
サーボモータのモータ軸には、カップリングを介してボールネジのネジ軸が取り付けられ、ベースプレートにはトッププレートとボトムプレートとの間にスライドブロックがリニアウェイを介して上下方向に移動自在に取り付けられている。スライドブロックにはボールネジのナットが取り付けられているため、サーボモータが回転するとボールネジのネジ軸が回転し、ナットが上下方向に移動する。よって、ナットが取り付けられているスライドブロックが上下方向に移動することができる。 A ball screw screw shaft is attached to the motor shaft of the servo motor via a coupling, and a slide block is mounted on the base plate between the top plate and the bottom plate so as to be movable in the vertical direction via a linear way. There is. Since the nut of the ball screw is attached to the slide block, when the servomotor rotates, the screw shaft of the ball screw rotates and the nut moves in the vertical direction. Therefore, the slide block to which the nut is attached can move in the vertical direction.
スライドブロックの下方には、ボトムプレートを貫通して下向きにチップホルダが設けられている。このため、スライドブロックが上下方向に移動すると、チップホルダに保持されているスクライビングホイールは基板に当接して、基板に荷重(スクライブ荷重)を付与しながら、基板にスクライブラインを形成する。 Below the slide block, a tip holder is provided so as to penetrate the bottom plate and face downward. Therefore, when the slide block moves in the vertical direction, the scribing wheel held by the chip holder abuts on the substrate and forms a scribe line on the substrate while applying a load (scribe load) to the substrate.
特許文献1のスクライブヘッドは、上記の構成により、基板にスクライブラインが形成される。しかし、このようなスクライブヘッドでスクライブ動作が行われると、以下のような問題が生じる。
In the scribe head of
一般に、基板を完全に水平な状態で載置台に載置することは困難である。このため、結果的に基板の表面に高低差が生じたり、基板の表面自体に微小なうねり(凹凸)が生じている場合がある。 Generally, it is difficult to place the board on the mounting table in a completely horizontal state. Therefore, as a result, a height difference may occur on the surface of the substrate, or a minute undulation (unevenness) may occur on the surface of the substrate itself.
この場合、たとえば、基板の凸部から凹部にカッターホイールが降りてくるとき、カッターホイールに慣性力が作用して、カッターホイールは基板の表面から一瞬浮いた状態となる。このように、基板の表面からカッターホイールが離れるため、基板にはカッターホイールからの荷重が付与されない、いわゆる「荷重抜け」と呼ばれる現象が起こる。 In this case, for example, when the cutter wheel descends from the convex portion to the concave portion of the substrate, an inertial force acts on the cutter wheel, and the cutter wheel floats momentarily from the surface of the substrate. In this way, since the cutter wheel is separated from the surface of the substrate, a phenomenon called "load loss" occurs in which the load from the cutter wheel is not applied to the substrate.
一方、カッターホイールが凹部から凸部に昇っていくとき、カッターホイールに慣性力が作用して、カッターホイールは基板の表面に沈み込むような状態となる。このため、基板に対して当初設定されていた荷重よりも大きな荷重が基板に付与される。このように、基板表面において荷重の変動が生じる。 On the other hand, when the cutter wheel rises from the concave portion to the convex portion, an inertial force acts on the cutter wheel, and the cutter wheel is in a state of sinking to the surface of the substrate. Therefore, a load larger than the load initially set for the substrate is applied to the substrate. In this way, the load fluctuates on the surface of the substrate.
このような荷重の変動が生じると、良好にスクライブラインを形成することができず、基板の品質に影響を及ぼし得る。 When such load fluctuations occur, scribe lines cannot be formed satisfactorily, which may affect the quality of the substrate.
かかる課題に鑑み、本発明は、基板に対するカッターホイールの荷重の変動を抑制することが可能なスクライブヘッドを提供することを目的とする。
In view of these problems, it is an object of the present invention to provide a scribe head capable of suppressing fluctuations in the load of a cutter wheel on a substrate.
本発明の第1の態様は、基板の表面にスクライブラインを形成するスクライブヘッドに関する。本態様に係るスクライブヘッドは、基板の表面にスクライブラインを形成するためのカッターホイールと、前記カッターホイールを前記基板の表面に当接させる駆動機構と、を備え、前記駆動機構は、サーボモータと、前記サーボモータによって軸周りに回転するネジ軸と、前記ネジ軸と螺合し、前記ネジ軸の回転によって前記カッターホイールを前記基板の表面に対して接近および離間させるナットと、を含み、前記ネジ軸および前記ナットの正効率と逆効率とが同一である。 A first aspect of the present invention relates to a scribe head that forms a scribe line on the surface of a substrate. The scribing head according to this embodiment includes a cutter wheel for forming a scribing line on the surface of the substrate and a driving mechanism for bringing the cutter wheel into contact with the surface of the substrate, and the driving mechanism includes a servo motor. Includes a screw shaft that is rotated about an axis by the servomotor and a nut that is screwed into the screw shaft and causes the cutter wheel to approach and separate from the surface of the substrate by rotation of the screw shaft. The positive efficiency and the reverse efficiency of the screw shaft and the nut are the same.
本態様に係るスクライブヘッドによれば、ネジ軸およびナットの正効率と逆効率とが同一であるため、カッターホイールが基板を押圧する場合と、基板からの反力を受けた場合におけるネジ軸の回転駆動力が等しい。よって、カッターホイールの応答性が向上し、その結果、カッターホイールの基板の表面に対する追従性が向上する。これにより、基板の表面の形状に対するスクライブ荷重の変動が抑制される。したがって、基板の表面のどの場所でも所定のスクライブ荷重を維持できる。 According to the screen head according to this aspect, since the positive efficiency and the negative efficiency of the screw shaft and the nut are the same, the screw shaft has the same when the cutter wheel presses the substrate and when the reaction force from the substrate is received. The rotational driving force is equal. Therefore, the responsiveness of the cutter wheel is improved, and as a result, the followability of the cutter wheel to the surface of the substrate is improved. As a result, fluctuations in the scribe load with respect to the shape of the surface of the substrate are suppressed. Therefore, a predetermined scribe load can be maintained anywhere on the surface of the substrate.
本態様に係るスクライブヘッドにおいて、前記ネジ軸は、リード角が45°であるよう構成され得る。 In the scribe head according to this aspect, the screw shaft may be configured to have a lead angle of 45 °.
本態様に係るスクライブヘッドによれば、ネジ軸のリード角が45°に設定されているため、ネジ軸およびナットによる正効率と逆効率との比が、1:1となる。よって、正効率と逆効率とを同一に設定できる。 According to the scribe head according to this aspect, since the lead angle of the screw shaft is set to 45 °, the ratio of the positive efficiency to the reverse efficiency of the screw shaft and the nut is 1: 1. Therefore, the positive efficiency and the reverse efficiency can be set to be the same.
本態様に係るスクライブヘッドにおいて、前記ネジ軸および前記ナットは、すべりネジを構成し得る。 In the scribe head according to this aspect, the screw shaft and the nut may form a sliding screw.
本態様に係るスクライブヘッドによれば、ネジ軸およびナットの正効率と逆効率とを同一にする手段として、すべりネジが採用される。リード角が45°のすべりネジは汎用品であり、容易に入手可能である。よって、駆動機構を容易に構成できる。 According to the scribe head according to this aspect, a sliding screw is adopted as a means for making the positive efficiency and the negative efficiency of the screw shaft and nut the same. Sliding screws with a lead angle of 45 ° are general-purpose products and are easily available. Therefore, the drive mechanism can be easily configured.
本態様に係るスクライブヘッドにおいて、前記カッターホイールを前記基板に対し接近および離間させる他の駆動機構をさらに備えるよう構成され得る。 The scribe head according to this aspect may be further configured to further include other drive mechanisms that bring the cutter wheel closer to and further from the substrate.
本態様に係るスクライブヘッドによれば、カッターホイールを基板から離間させる方向の駆動力を他の駆動機構により付与することにより、駆動機構と他の駆動機構との間の駆動力の差によって、基板に付与される荷重を、低荷重の範囲で微細に調整できる。よって、厚みが小さい基板に対して良好にスクライブラインを形成できる。 According to the scribe head according to this aspect, the driving force in the direction of separating the cutter wheel from the substrate is applied by another driving mechanism, and the difference in the driving force between the driving mechanism and the other driving mechanism causes the substrate. The load applied to the wheel can be finely adjusted within a low load range. Therefore, a scribe line can be satisfactorily formed on a substrate having a small thickness.
本態様に係るスクライブヘッドにおいて、前記他の駆動機構は、移動機構と、前記移動機構に空気圧を供給する圧力付与部と、をさらに備え、前記移動機構は、第1移動子と前記第1移動子よりも前記基板に近付く位置に配置される第2移動子と、前記第1移動子および前記第2移動子を所定の間隔で支持する支持部と、前記第1移動子、前記第2移動子、および前記支持部を収容し、前記第1移動子と前記第2移動子の間の位置に外部に連通する開口を有する筒部と、前記第1移動子および前記第2移動子の移動を前記カッターホイールに伝達するための伝達部と、を含み、前記第1移動子および前記第2移動子と前記筒部の内側面との間に隙間を設け、前記圧力付与部は、前記第1移動子に対して前記支持部と反対側の第1空間と前記第2移動子に対して前記支持部と反対側の第2空間のうち、少なくとも前記第2空間に、空気圧を供給するよう構成され得る。 In the screen head according to the present embodiment, the other drive mechanism further includes a movement mechanism and a pressure applying unit that supplies air pressure to the movement mechanism, and the movement mechanism includes a first mover and the first movement. A second mover arranged at a position closer to the substrate than the child, a support portion for supporting the first mover and the second mover at predetermined intervals, the first mover, and the second mover. The movement of the first mover and the second mover, and the cylinder part that accommodates the child and the support portion and has an opening that communicates with the outside at a position between the first mover and the second mover. A transmission portion for transmitting the pressure to the cutter wheel, a gap is provided between the first mover and the second mover and the inner surface of the cylinder portion, and the pressure applying portion is the first mover. Air pressure is supplied to at least the second space of the first space opposite to the support portion for one mover and the second space opposite to the support portion to the second mover. Can be configured.
本態様に係るスクライブヘッドによれば、サーボモータによる駆動力による荷重と、圧力付与部によって第2空間に供給される空気圧による荷重との差を、カッターホイールに付与されるスクライブ荷重として設定することができる。このとき、第2空間に供給された空気の一部は、第2移動子と筒部の内側面との間の隙間を通って、開口から排出される。このように、隙間を空気が通ることにより、第2移動子は、筒部の内側面から離れる方向に圧力を受け、この圧力が均衡した位置に調心される。また、第2空間に供給された空気の一部は、第1移動子と筒部の内側面との間の隙間を通る。これにより、第1移動子も調心される。 According to the scribe head according to this aspect, the difference between the load due to the driving force of the servomotor and the load due to the air pressure supplied to the second space by the pressure applying portion is set as the scribe load applied to the cutter wheel. Can be done. At this time, a part of the air supplied to the second space is discharged from the opening through the gap between the second mover and the inner side surface of the cylinder portion. As described above, when air passes through the gap, the second mover receives pressure in a direction away from the inner side surface of the tubular portion, and is centered at a position where the pressure is in equilibrium. Further, a part of the air supplied to the second space passes through the gap between the first mover and the inner side surface of the cylinder portion. As a result, the first mover is also aligned.
したがって、第1移動子および第2移動子は、筒部の内側面から離間した状態で、調心位置に支持される。このように、第1移動子および第2移動子は、筒部の内側面に対して無接触の状態で支持されるため、移動時に摩擦抵抗を受けない。このため、他の駆動機構によって、安定的に、カッターホイールに駆動力を付与できる。 Therefore, the first mover and the second mover are supported at the centering position in a state of being separated from the inner side surface of the tubular portion. As described above, since the first mover and the second mover are supported in a non-contact state with respect to the inner surface of the tubular portion, they are not subjected to frictional resistance during movement. Therefore, a driving force can be stably applied to the cutter wheel by another driving mechanism.
よって、サーボモータによる駆動力により荷重と、圧力付与部から第2空間に供給される空気圧による荷重との差によって、カッターホイールのスクライブ荷重を微細かつ安定的に調整できる。 Therefore, the scribing load of the cutter wheel can be finely and stably adjusted by the difference between the load due to the driving force of the servomotor and the load due to the air pressure supplied from the pressure applying portion to the second space.
このように、カッターホイールのスクライブ荷重を微細かつ安定的に調整できるため、カッターホイールの基板に対するスクライブ荷重が基板の表面のどの場所でも一定に維持される。 In this way, since the scribe load of the cutter wheel can be finely and stably adjusted, the scribe load of the cutter wheel on the substrate is kept constant at any place on the surface of the substrate.
本態様に係るスクライブヘッドにおいて、前記第1移動子および前記第2移動子は球であり、前記筒部の内側面は円柱形状であるよう構成され得る。 In the scribe head according to this embodiment, the first mover and the second mover may be formed to be a sphere, and the inner surface of the cylinder portion may be configured to have a cylindrical shape.
本態様に係るスクライブヘッドによれば、第1移動子および第2移動子と筒部の内側面との隙間がなだらかに小さくなるため、これらの隙間に空気を円滑に流通させ得る。また、内部空間において、最大径の緯線の全周に亘って隙間を均一にできるため、第1移動子および第2移動子の調心が円滑に行われ、且つ、全周に亘って非接触の状態にできる。よって、第1移動子および第2移動子を、非接触の状態で円滑に移動させ得る。 According to the scribe head according to this aspect, since the gap between the first mover and the second mover and the inner side surface of the cylinder portion is gently reduced, air can be smoothly circulated through these gaps. Further, in the internal space, since the gap can be made uniform over the entire circumference of the parallel of the maximum diameter, the alignment of the first mover and the second mover is smoothly performed, and the contact is not made over the entire circumference. Can be in the state of. Therefore, the first mover and the second mover can be smoothly moved in a non-contact state.
本態様に係るスクライブヘッドにおいて、前記第1移動子および前記第2移動子は同径であり、前記筒部の内側面の径は一定であるよう構成され得る。 In the scribe head according to this aspect, the first mover and the second mover may be configured to have the same diameter, and the diameter of the inner surface of the cylinder portion may be constant.
この構成によれば、同種の球を第1移動子および第2移動子に使えるので、移動機構の構成を簡素化でき、移動機構の組み立て作業が容易になる。 According to this configuration, since the same type of sphere can be used for the first mover and the second mover, the configuration of the movement mechanism can be simplified and the assembly work of the movement mechanism becomes easy.
本態様に係るスクライブヘッドにおいて、前記第1移動子および前記第2移動子は磁性材料により形成され、前記支持部は、前記第1移動子および前記第2移動子のそれぞれの離間方向の両端と接する端部に磁石を含むよう構成され得る。 In the scribe head according to this embodiment, the first mover and the second mover are formed of a magnetic material, and the support portion is provided with both ends of the first mover and the second mover in the separation direction. It may be configured to include a magnet at the tangent end.
この構成によれば、1移動子および第2移動子が、支持部に対して、垂直な方向に移動可能になる。このため、支持部が筒部の径方向に移動不能であっても、第1移動子および第2移動子は、隙間に空気が流れることにより、支持部に対して相対的に移動して、調心位置に位置付けられる。 According to this configuration, the first mover and the second mover can move in the direction perpendicular to the support portion. Therefore, even if the support portion cannot move in the radial direction of the tubular portion, the first mover and the second mover move relative to the support portion due to the flow of air in the gap. Positioned at the centering position.
また、前記第1移動子および前記第2移動子のそれぞれに対する前記磁石の接触面は、平面であるよう構成され得る。 Further, the contact surface of the magnet with respect to each of the first mover and the second mover may be configured to be a flat surface.
この構成によれば、第1移動子および第2移動子が磁石に点接触するため、支持部に対して第1移動子および第2移動子が移動しやすくなる。よって、第1移動子および第2移動子と筒部の内側面との隙間を流れる空気からの圧力により、第1移動子および第2移動子を円滑に調心位置に移動させることができる。 According to this configuration, since the first mover and the second mover make point contact with the magnet, the first mover and the second mover can easily move with respect to the support portion. Therefore, the first mover and the second mover can be smoothly moved to the centering position by the pressure from the air flowing through the gap between the first mover and the second mover and the inner side surface of the cylinder portion.
本態様に係るスクライブヘッドにおいて、前記伝達部は、前記開口を介して前記支持部に接続されるよう構成され得る。 In the scribe head according to this aspect, the transmission portion may be configured to be connected to the support portion via the opening.
本態様に係るスクライブヘッドによれば、筒部に形成されている開口が空気の排出と支持部に対する伝達部の接続に共用されるため、筒部の構成を簡素化できる。 According to the scribe head according to this aspect, since the opening formed in the cylinder portion is shared for the air discharge and the connection of the transmission portion to the support portion, the configuration of the cylinder portion can be simplified.
本態様に係るスクライブヘッドにおいて、さらに、前記カッターホイールの前記基板に対する荷重を測定する測定部を備えるよう構成され得る。 The scribe head according to this aspect may be further configured to include a measuring unit for measuring the load of the cutter wheel on the substrate.
本態様に係るスクライブヘッドによれば、測定部を備えるため、スクライブラインを形成する直前に、カッターホイールの基板に対する荷重を測定できる。よって、スクライブライン形成時におけるスクライブ荷重の信頼度を高めることができる。 According to the scribe head according to this aspect, since the measuring unit is provided, the load on the substrate of the cutter wheel can be measured immediately before forming the scribe line. Therefore, the reliability of the scribe load at the time of forming the scribe line can be increased.
以上のとおり、本発明によれば、基板に対するカッターホイールの荷重の変動を抑制することが可能なスクライブヘッドを提供することができる。
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a scribe head capable of suppressing fluctuations in the load of the cutter wheel on the substrate.
本発明の効果ないし意義は、以下に示す実施の形態の説明により更に明らかとなろう。ただし、以下に示す実施の形態は、あくまでも、本発明を実施化する際の1つの例示であって、本発明は、以下の実施の形態に記載されたものに何ら制限されるものではない。 The effects or significance of the present invention will be further clarified by the description of the embodiments shown below. However, the embodiments shown below are merely examples for implementing the present invention, and the present invention is not limited to those described in the following embodiments.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、各図には、便宜上、互いに直交するX軸、Y軸およびZ軸が付記されている。Z軸は、鉛直方向に平行である。上方および下方は、それぞれZ軸正方向およびZ軸負方向に対応する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. For convenience, the X-axis, Y-axis, and Z-axis that are orthogonal to each other are added to each figure. The Z axis is parallel to the vertical direction. The upper and lower parts correspond to the Z-axis positive direction and the Z-axis negative direction, respectively.
また、本実施の形態では、基板Fは、X-Y平面に平行に載置されており、カッターホイール101が基板Fの表面F1に接近および離間するように、スクライブヘッドは動作する。以下の説明では、基板Fの表面F1に接近する方向は、単に「下方」と称され、基板Fの表面F1から離間する方向は、単に「上方」と称される場合がある。そのため、本実施の形態では、スクライブヘッドの各構成が上下方向に移動するとは、基板Fの表面F1に対して接近および離間することと同義である。
Further, in the present embodiment, the substrate F is placed parallel to the XY plane, and the scribe head operates so that the
<実施形態>
図1は、スクライブ装置1の構成を模式的に示す図である。
<Embodiment>
FIG. 1 is a diagram schematically showing the configuration of the
図1に示すように、スクライブ装置1は、移動台2と、スクライブヘッド10と、を備えている。移動台2は、ボールネジ3と螺合されている。移動台2は、一対の案内レール4によってY軸方向に移動可能に支持されている。モータ5の駆動によりボールネジ3が回転することで、移動台2が、一対の案内レール4に沿ってY軸方向に移動する。
As shown in FIG. 1, the
移動台2の上面には、モータ5が設置されている。モータ5は、上部に位置する載置部6をXY平面で回転させて所定角度に位置決めする。モータ5により水平回転可能な載置部6は、図示しない真空吸着手段を備えている。載置部6上に載置された基板Fは、この真空吸着手段によって、載置部6上に保持される。
A
スクライブ装置1は、移動台2とその上部の載置部6とを跨ぐように、ブリッジ7が支柱8a、8bに架設されている。ブリッジ7には、レール9が取り付けられている。レール9とスクライブヘッド10とは、移送部11を介して接続され、移送部11がレール9をスライド移動することにより、スクライブヘッド10は、X軸方向に移動するように設置されている。
In the
スクライブ装置1を用いて基板Fの表面F1にスクライブラインを形成する場合、まず、カッターホイール101が取り付けられたホルダユニット110がスクライブヘッド10に取り付けられる。
When forming a scribe line on the surface F1 of the substrate F by using the
スクライブ装置1は、スクライブヘッド10を所定の位置に移動させ、カッターホイール101に対して所定の荷重を印加して、基板Fの表面F1へ接触させる。その後、スクライブ装置1は、スクライブヘッド10をX軸方向に移動させることにより、基板Fにスクライブラインを形成する。
The
スクライブ装置1は、必要に応じて載置部6を回動ないしY軸方向に移動可能である。上記では、スクライブヘッド10がX軸方向に移動し、載置部6がY軸方向に移動すると共に、回転するスクライブ装置1について示したが、スクライブ装置1はスクライブヘッド10と載置部6とが相対的に移動するものであればよい。たとえば、スクライブヘッド10が固定され、載置部6がX軸、Y軸方向に移動し、かつ回転するスクライブ装置1であってもよい。
The
次に、スクライブヘッド10の構成について説明する。
Next, the configuration of the
図2は、スクライブヘッド10の構成を示す斜視図である。
FIG. 2 is a perspective view showing the configuration of the
図2に示すように、スクライブヘッド10は、プレート12と、取付板13と、ストッパ14と、カッター機構100と、移動機構200と、撮像部400と、駆動機構600と、を備える。この他、スクライブヘッド10は、測定部300(図9参照)と、管502に圧力を付与するための圧力付与部500(図12)を備える。
As shown in FIG. 2, the
プレート12は、スクライブヘッド10を支持する。スクライブヘッド10は、プレート12に支持された状態で、スクライブ装置1の移送部11(図1参照)に取り付けられる。
The
カッター機構100は、基板Fの表面F1にスクライブラインを形成するカッターホイール101(図3(a)~(c)参照)を保持する。移動機構200は、カッターホイール101を基板Fの表面F1に接近および離間させる。測定部300(図9参照)は、基板Fに対するカッターホイール101の荷重(スクライブ荷重)を測定する。撮像部400は、基板Fと載置部6とを位置合わせするために用いられる。以下、各構成について説明する。
The
図3(a)は、カッター機構100の構成を示す斜視図である。
FIG. 3A is a perspective view showing the configuration of the
図3(a)に示すように、カッター機構100は、ホルダユニット110と、ジョイント120と、受け部130と、ブロック部材140と、カバー150と、を備える。カッターホイール101は、ホルダユニット110に保持される。
As shown in FIG. 3A, the
図3(b)は、ホルダユニット110およびジョイント120について、Y-Z平面に平行な平面で切断した場合の断面を、X軸正側から見た場合の断面図である。なお、図3(b)では、ジョイント120にホルダユニット110が装着されている部分のみが示されている。また、ホルダユニット110のうち、ジョイント120から突出している部分は側面図で示されている。図3(c)は、ホルダユニット110のうち、ジョイント120から突出している部分について、X-Z平面に平行な平面で切断した場合の断面を、Y軸正側から見た場合の側面図である。
FIG. 3B is a cross-sectional view of the
図3(b)、(c)に示すように、ホルダユニット110は、上記したカッターホイール101と、ホルダ111と、ピン軸112と、を備える。
As shown in FIGS. 3B and 3C, the
ホルダ111は、傾斜面111cが形成されている上部111aがジョイント120に装着される。ホルダ111の下部111bには、カッターホイール101を保持するための側壁113a、113bがX軸方向に向かい合って形成されている。側壁113a、113bは、X軸方向から見た場合に、下端に向かって幅が狭くなる台形形状に形成されている。側壁113a、113bとの間に溝114が形成されている。
In the
側壁113a、113bの下端には、円形の孔115a、115bが溝114を跨ぐようにして同軸上に形成されている。孔115a、115bの中心軸は、X軸に平行である。孔115a、115bと、カッターホイール101の孔101aとが同一直線上に並ぶように、カッターホイール101を溝114に挿入する。そして、孔115a、115bと、カッターホイール101の孔101aとに、孔101a、孔115a、115bよりも小さい径を有するピン軸112が通される。ピン軸112の両端部のそれぞれは側壁113a、113bで係止される。このようにして、カッターホイール101は、ホルダユニット110に回転可能に保持される。
At the lower ends of the
なお、図3(c)では、ピン軸112は一点鎖線で示され、孔115a、115bは、破線で示されている。
In FIG. 3C, the
ホルダ111は、上部111aと下部111bとが一体的に形成されている。または、上部111aと下部111bとが別体であってもよい。
The
図3(b)、(c)に示すように、ジョイント120の下面には、上方(Z軸正側)に向かって開口する円形の穴121が形成されている。穴121の最奥部121aに磁石122が設置されている。また、穴121の内部には、穴121の中心軸G1と垂直な方向に位置決めピン123が設けられる。穴121にホルダ111の上部111aが挿入されることにより、ホルダユニット110がジョイント120に装着される。
As shown in FIGS. 3 (b) and 3 (c), a
ホルダ111は、少なくとも上部111aが磁性材料により形成されている。このため、上部111aが穴121に挿入されると、上部111aが磁石122に吸引され、上部111aの傾斜面111cがピン123に当接する。
At least the
また、中心軸G1を挟んで位置決めピン123とは反対側であってジョイント120の下方に、ホルダ111の上部111aに向かってボルト124が嵌められている。これにより、ホルダ111の傾斜面111cが位置決めピン123に適切に当接する。
Further, a
図3(a)に示すように、受け部130は、筒状の部材であり、下面に孔131が形成されている。孔131にジョイント120が嵌められる。受け部130の上方にブロック部材140が接続部材141を介して設けられている。
As shown in FIG. 3A, the receiving
カバー150は、L字状の部材であり、ブロック部材140に装着される。カバー150の上面151には図示しない孔が形成されており、この孔に、後述する駆動機構600のナット632が装着される(図2参照)。上面151には、また、ストッパ14が設けられている。ストッパ14については、追って図13を参照して説明する。また、カバー150のX軸負側の側面に移動機構200が連結される(図2参照)。
The
図4(a)は、駆動機構600の構成を説明するための分解斜視図である。
FIG. 4A is an exploded perspective view for explaining the configuration of the
図4(a)に示すように、駆動機構600は、サーボモータ610と、カップリング620と、すべりネジ630と、を備えている。すべりネジ630は、ネジ軸631およびナット632から構成される。ナット632は、軸部633および鍔部634から構成される。
As shown in FIG. 4A, the
サーボモータ610の下面610aには、ベアリング611が装着されている。サーボモータ610には、ベアリング611の孔611aを貫通するようにシャフト612が設けられている。シャフト612は、サーボモータ610の回転軸である。
A
ネジ軸631はナット632に嵌め合わされている。ネジ軸631およびシャフト612は、それぞれ、カップリング620に固定される。このようにして組み立てられると、図4(b)に示すような駆動機構600が構成される。
The
なお、ベアリング611とカップリング620との間には、取付板13が設けられる(図2参照)。
A mounting
図5は、移動機構200の構成を説明するための分解斜視図である。
FIG. 5 is an exploded perspective view for explaining the configuration of the moving
図5に示すように、移動機構200は、筒部210と、第1移動子220と、第2移動子221と、支持部222と、磁石223、224と、伝達部230と、を備えている。
As shown in FIG. 5, the moving
筒部210は、矩形状の箱体のX軸負側の側面210aに、Z軸方向に沿って突部211が一体的に設けられた形状である。筒部210は、上面から下面にかけて第1移動子220および第2移動子221を収容するための内部空間212が形成されている。内部空間212を形成する筒部210の内側面212aの形状は円柱形状であり、また、筒部210の内側面212aの径はZ軸方向に沿って一定である。また、筒部210の上面および下面の開口のそれぞれに、蓋213が設けられている。
The
突部211のX軸正側の側面211aの中央部分には、トラック形状の開口214が形成されている。開口214は、内部空間212に連通するように形成されている。これにより、内部空間212は開口214を介して筒部210の外部へと連通している。
A track-shaped
筒部210のY軸負側の側面210bには、内部空間212に連通する孔210c、210dが形成されている(図8参照)。孔210c、210dに、管501、502が取り付けられている。本実施の形態では、後述する圧力付与部500(図12参照)から供給される空気圧が管502から筒部210の内部空間212に供給される。管501には、圧力付与部500から空気圧は供給されず、大気圧が開放されている。
図6(a)は、筒部210の内部空間212に収容される各部材の構成を示す分解斜視図である。図6(b)は、図5で示した伝達部230をX軸負側から見た場合の伝達部230の斜視図である。
FIG. 6A is an exploded perspective view showing the configuration of each member housed in the
図5、図6(a)に示すように、第1移動子220および第2移動子221は、磁性材料から形成される球であり、同一の径となるように形成されている。第1移動子220および第2移動子221の径は、筒部210の内側面212aの径よりも僅かに小さい。
As shown in FIGS. 5 and 6A, the
支持部222は、第1移動子220および第2移動子221を所定距離だけ離間させて支持する。支持部222は円柱形状の部材であり、Z軸方向の中央部分に、X軸方向に貫通する孔225が形成されている。本実施形態では、支持部222は第1移動子220および第2移動子221の径よりも小さく形成されている。なお、支持部222の径は、筒部210の内側面212aの径よりも小さければ、第1移動子220および第2移動子221の径と同一または大きくても構わない。
The
支持部222の両端には、孔225に連通する円形状の凹部222a、222bが形成されている。凹部222a、222bには、孔225に連通するネジ孔222c、222d(図7(a)参照)が形成されており、磁石223、224は凹部222a、222bに嵌め込まれる。
また、支持部222の孔225に後述するピン232(図6(b)参照)を挿入したとき、ピン232を孔225内で止めるために、ネジ226が用いられる。ネジ226は、ネジ孔222d(図7(a)参照)に挿入されてネジ留めされる。
Further, when a pin 232 (see FIG. 6B) described later is inserted into the
磁石223、224は円柱形状であり、磁石223、224のそれぞれに第1移動子220および第2移動子221のそれぞれが接触する。第1移動子220は磁石223の上面223aに接触する。第2移動子221は磁石224の下面224aに接触する。上面223aおよび下面224aは、X-Y平面に平行な面に形成されている。また、磁石223、224のサイズは同一である。
The
図5、図6(b)に示すように、伝達部230は、X軸負側の側面に、Z軸方向に延びる溝231が形成されている。溝231の幅および深さは一定である。溝231の幅は、図5の突部211の幅よりも僅かに大きい。溝231の底面231aの中央部分にはピン232が設けられている。ピン232は、支持部222に形成されている孔225に挿入される。このため、ピン232は、孔225の径と同一か若干小さくなるように形成されている。
As shown in FIGS. 5 and 6B, the
伝達部230は、溝231を挟んで側壁233、234がY軸方向に向かい合って形成されている。溝231のY軸方向の長さは、筒部210の突部211のY軸方向の長さと同一である(図7(b)、図8参照)。
The
次に、移動機構200の組み立てについて説明する。
Next, the assembly of the moving
図7(a)は、移動機構200およびプレート12をX-Z平面に平行な平面で切断した場合の断面を、Y軸正側から見た場合の断面図である。
FIG. 7A is a cross-sectional view when the moving
図7(a)に示すように、筒部210の内部空間212に支持部222が収容される。このとき、支持部222の孔225が筒部210の開口214から視認されるように、支持部222は内部空間212に収容される。また、支持部222は、支持部222の中心軸が内部空間212の中心軸と一致するように、内部空間212に収容される。
As shown in FIG. 7A, the
このように配置された支持部222の孔225に伝達部230のピン232が挿入される。このとき、ピン232のX軸負側の端部が孔225のX軸負側から突出しないように挿入される。こうして、ピン232が孔225に挿入されると、支持部222のネジ孔222dにネジ226が挿入され、ピン232はネジ226によって孔225内の上方に押し付けられる。これにより、ピン232は支持部222に固定される。よって、ピン232を介して伝達部230と支持部222とが連結される。
The
このようにしてピン232が支持部222の孔225内で固定されると、ピン232のX軸負側の端部が孔225のX軸負側から突出しないため、ピン232は筒部210の内側面212aに接触しない。
When the
支持部222が内部空間212に収容されると、磁石223の上面223aが凹部222aから露出するように、支持部222の凹部222aに磁石223が嵌め込まれる。同様に、磁石224の下面224aが凹部222bから露出するように、支持部222の凹部222bに磁石224が嵌め込まれる。
When the
磁石223、224が支持部222に設置されると、第1移動子220が内部空間212に収容される。第1移動子220は磁性材料から形成されているため、磁石223に吸引されることにより、磁石223を介して支持部222に支持される。このとき、第1移動子220は磁石223に対してZ軸方向に離間することはない。第2移動子221も同様にして磁石224を介して支持部222に支持される。
When the
上記のようにして、第1移動子220、第2移動子221、支持部222、および磁石223、224が筒部210の内部空間212に収容されると、第1移動子220および第2移動子221の全周と内部空間212との間に隙間が形成され、支持部222の全周と内部空間212との間に隙間が形成される。
As described above, when the
図7(b)は、図7(a)の移動機構200をZ軸正側から見た場合の上面図である。
7 (b) is a top view of the moving
上記のとおり、支持部222の孔225に挿入されたピン232は、孔225から突出しないよう、支持部222のネジ孔222dに挿入されたネジ226で押さえ付けられている(図7(a)参照)。このため、図7(b)に示すように、伝達部230の溝231が筒部210の突部211に嵌まると、筒部210の側面211aと溝231の底面231aとの間に隙間が生じる。このため、伝達部230の側壁233、234と筒部210の側面210aとの間にも隙間が生じる。なお、図7(b)中の矢印は、隙間が形成されている箇所を指している。
As described above, the
こうして、筒部210の内部空間212に第1移動子220、第2移動子221、支持部222、および磁石223、224が収容された後、図5に示した2つの蓋213が、内部空間212の上面および下面の開口に装着されて、内部空間212の上面および下面が塞がれる。これにより、図8に示すように、移動機構200の組み立てが完了する。
In this way, after the
このように、移動機構200が組み立てられると、筒部210のX軸負側の側面がプレート12に取り付けられる。これにより、移動機構200がプレート12に固定される(図2参照)。
When the moving
なお、図7(a)では、ネジ226は支持部222のネジ孔222dに挿入され、ピン232はネジ226で下方から押さえ付けられていたが、ネジ孔222cにネジ226が挿入されてもよい。この場合、ピン232は、ネジ226に上方から押さえ付けられる。または、ネジ孔222c、222dのそれぞれにネジ226が挿入され、ピン232が上下方向から押さえ付けられて、支持部222の孔225内に固定されてもよい。
In FIG. 7A, the
図9は、スクライブヘッド10の構成を示す斜視図である。ただし、説明の便宜上、図9では、カッター機構100、撮像部400、および駆動機構600は省略されている。
FIG. 9 is a perspective view showing the configuration of the
図9に示すように、測定部300は、ロードセル310と、当接部材320と、台330と、を備えている。
As shown in FIG. 9, the measuring
ロードセル310は、カッターホイール101が基板Fの表面F1に当接したとき、カッターホイール101が基板Fに対して付与するスクライブ荷重を測定する。ロードセル310の上面には突起311が設けられている。
The
当接部材320は、ロードセル310の突起311に当接するブロック部材である。また、当接部材320は、下面にナット321が設けられている。台330は、ロードセル310が載置される台であり、プレート12に固定されている。
The
なお、図9では、当接部材320のナット321が、ロードセル310の突起311に当接している状態が図示されている。このような測定部300の動作に関しては、追って図13、~図14(b)を参照して説明する。
Note that FIG. 9 shows a state in which the
図2に戻り、撮像部400は、プレート12に装着されている。撮像部400は、基板Fの載置部6における位置決めを行う際に用いられる。撮像部400によって撮像された画像により、ユーザは載置部6に基板Fが適切に位置付けられているかを把握することができる。
Returning to FIG. 2, the
上記したカッター機構100、移動機構200、測定部300、および駆動機構600は、以下のようにして連結される。
The
図5、図9に示すように、伝達部230のX軸正側の側面に、カッター機構100のカバー150のX軸負側の側面(図2、図3(a)参照)が当接され、伝達部230とカバー150とが図示されないボルトで固定される。これにより、図1に示すように、カッター機構100と移動機構200とが連結される。
As shown in FIGS. 5 and 9, the side surface of the
また、図9に示すように、伝達部230のY軸正側の側面に、当接部材320のY軸負側の側面が当接され、当接部材320のY軸正側の側面に形成されている孔から図示されないボルトが挿入されて、伝達部230と当接部材320とが連結される。こうして、図2に示すように、カッター機構100および当接部材320は、移動機構200の伝達部230に連結される。
Further, as shown in FIG. 9, the side surface of the
カッター機構100と駆動機構600との連結は、まず、図2に示すように、サーボモータ610と取付板13とが連結される。取付板13は、L字状の板部材であり、X-Y平面に沿って平行な上壁13aに、図示しない孔がZ軸方向に形成されている。この孔に、サーボモータ610の下面610aに装着されているベアリング611(図4(a)、(b)参照)が嵌め合わされるようにして、上壁13aと下面610aとが図示しないネジでネジ留めされる。
To connect the
次に、カッター機構100のカバー150の上面151に形成されている図示しない孔に、ナット632の鍔部634が密着するようにして軸部633が嵌められる(図4(a)、(b)参照)。このとき、ネジ軸631はナット632に噛み合わされた状態である。
Next, the
そして、取付板13に連結された状態のサーボモータ610とネジ軸631とが、カップリング620を介して接続される(図4(a)、(b)参照)。最後に、取付板13の上壁13aの端縁からZ軸負側に延在する側壁13bがプレート12に図示しないネジでネジ留めされる。こうして、駆動機構600は、カッター機構100に装着された状態でプレート12に、取付板13を介して固定される。
Then, the
サーボモータ610が駆動すると、シャフト612が回転駆動する。シャフト612の回転駆動力がカップリング620を介してネジ軸631に伝達される。これにより、ネジ軸631は回転し、このネジ軸631の回転によってナット632が上下方向に移動する。ナット632はカッター機構100のカバー150に連結されているため、ナット632が上下方向に移動すると、カッター機構100も上下方向に移動する。これにより、カッターホイール101を基板Fの表面F1に対して接近および離間させることができる。
When the
上記駆動機構600は、すべりネジ630(ネジ軸631およびナット632)の構成に大きな特徴を有する。本発明者は、スクライブヘッド10にすべりネジ630を設けることにより、基板Fの表面F1のどの場所であっても、基板Fに対するカッターホイール101のスクライブ荷重が一定に維持されることを見出した。
The
以下、すべりネジ630の構成、および基板Fに対するカッターホイール101のスクライブ荷重について、図10(a)、(b)を参照して説明する。
Hereinafter, the configuration of the sliding
図10(a)は、すべりネジ630を模式的に示した図である。図10(b)は、従来のスクライブヘッド(比較例)に適用されていたボールネジ700を模式的に示した図である。
FIG. 10A is a diagram schematically showing the sliding
図10(a)に示すように、すべりネジ630は、ネジ軸631のリード角が45°となるように設計されている。ネジ軸631がこのような角度に設定された場合、すべりネジ630の正効率と逆効率とが同一となる。
As shown in FIG. 10A, the sliding
「発明が解決しようとする課題」で説明したとおり、従来のスクライブヘッドでは、基板Fの表面F1の場所によって、基板Fに対するカッターホイール101のスクライブ荷重に変動が生じていた。これは、カッターホイール101が基板Fの表面F1の形状に対応して動作していないためである。逆に言えば、カッターホイール101が基板Fの表面F1の形状に追従して動作すれば、スクライブ荷重の変動は生じないと考えられる。
As described in "Problems to be Solved by the Invention", in the conventional scribe head, the scribe load of the
カッターホイール101が基板Fの表面F1の形状に追従しない要因として、図10(b)に示すように、従来の多くのスクライブヘッドに設けられているボールネジ700の正効率および逆効率の関係が挙げられる。
As shown in FIG. 10B, the reason why the
一般に知られているように、ボールネジの正効率とは、ネジ軸の回転運動からナットの直線運動への変換効率であり、逆効率とは、ナットの直線運動からネジ軸の回転運動への変換効率である。 As is generally known, the positive efficiency of a ball screw is the conversion efficiency from the rotary motion of the screw shaft to the linear motion of the nut, and the reverse efficiency is the conversion efficiency from the linear motion of the nut to the linear motion of the screw shaft. Efficiency.
サーボモータの駆動によってボールネジのネジ軸が回転し、ナットが上下方向に移動すると、カッターホイールが基板を押圧して基板Fにスクライブ荷重が付与される。このように、カッターホイールの動作は、ボールネジの正効率に関わる。 When the screw shaft of the ball screw is rotated by the drive of the servomotor and the nut moves in the vertical direction, the cutter wheel presses the substrate and a skew load is applied to the substrate F. Thus, the operation of the cutter wheel is related to the positive efficiency of the ball screw.
一方、カッターホイールから基板Fにスクライブ荷重が付与されると、付与されたスクライブ荷重に抗して基板からカッターホイールに反力(抵抗力)が付与される。この反力はスクライブ荷重の向きとは逆方向であるため、反力によってスクライブ荷重が低減されないよう、サーボモータは基板に対してさらにスクライブ荷重を付与する。 On the other hand, when a scribe load is applied from the cutter wheel to the substrate F, a reaction force (resistance force) is applied from the substrate to the cutter wheel against the applied scribe load. Since this reaction force is in the direction opposite to the direction of the scribe load, the servomotor further applies the scribe load to the substrate so that the scribe load is not reduced by the reaction force.
具体的には、基板からカッターホイールに付与された反力によってカッターホイールおよびナットが押圧される。これにより、ナットが直線運動してネジ軸が回転し、サーボモータに反力が伝達される。サーボモータに基板からの反力が伝達されると、この反力に応じたスクライブ荷重が基板に付与される。このように、反力がサーボモータに伝達されることは、ボールネジの逆効率に関わる。 Specifically, the cutter wheel and the nut are pressed by the reaction force applied to the cutter wheel from the substrate. As a result, the nut moves linearly, the screw shaft rotates, and the reaction force is transmitted to the servomotor. When the reaction force from the board is transmitted to the servomotor, a scribe load corresponding to this reaction force is applied to the board. The transmission of the reaction force to the servomotor in this way is related to the reverse efficiency of the ball screw.
したがって、たとえば、正効率と逆効率とが一致しないボールネジであって、正効率は良好であるが、逆効率が正効率よりも低い場合、ボールネジのネジ軸の回転およびナットの直線運動は円滑に行われ、カッターホイールが円滑に基板に当接する。 Therefore, for example, in a ball screw in which the positive efficiency and the negative efficiency do not match, the positive efficiency is good, but the reverse efficiency is lower than the positive efficiency, the rotation of the screw shaft of the ball screw and the linear motion of the nut are smooth. This is done and the cutter wheel smoothly abuts on the substrate.
基板からの反力をカッターホイールが受けた場合、反力によりカッターホイールを介してナットが押し上げられてネジ軸が回転する。このときのネジ軸の回転駆動力は、正効率におけるネジ軸の回転駆動力よりも小さい。このため、サーボモータへの反力の伝達が遅くなり、この反力に対して荷重を付与するタイミングも遅くなる。これにより、カッターホイールは基板表面に適切に当接することができない。 When the cutter wheel receives a reaction force from the board, the reaction force pushes up the nut through the cutter wheel and rotates the screw shaft. The rotational driving force of the screw shaft at this time is smaller than the rotational driving force of the screw shaft in positive efficiency. Therefore, the transmission of the reaction force to the servomotor is delayed, and the timing at which the load is applied to the reaction force is also delayed. As a result, the cutter wheel cannot properly contact the surface of the substrate.
図10(b)に示すように、特許文献1等のスクライブヘッドに使用されているボールネジ700は、ネジ軸701とナット702とから構成されている。ネジ軸701のリード角は、精々33°程度に留まっており、ボールネジ700の正効率と逆効率とは同一ではない。このようなリード角の場合、ボールネジ700は、正効率より逆効率が低い。
As shown in FIG. 10B, the
ボールネジ700の正効率と逆効率とが同一でない場合、特に、図10(b)に示すような逆効率が正効率よりも低い場合、カッターホイール101が基板Fを押圧するときのネジ軸701の回転駆動力E3と、基板Fからの反力を受けたときのネジ軸701の回転駆動力E4とは同一の大きさとはならず、回転駆動力E4のほうが回転駆動力E3よりも小さい。
When the forward efficiency and the reverse efficiency of the
このため、ボールネジ700を使用した場合、基板Fの表面F1に対して上下方向に移動するときのカッターホイール101の応答性は低くなり、カッターホイール101の基板Fの表面F1に対する追従性が低い。よって、基板Fの表面F1が上下に変位している場合、カッターホイール101が基板Fの表面F1に対する当接を適切に維持できず、その結果、荷重変動が生じる。
Therefore, when the
これに対し、本実施の形態では、図10(a)に示すように、すべりネジ630は、リード角が45°に設計されているネジ軸631とナット632とで構成されている。ネジ軸631のリード角が45°の場合、すべりネジ630の正効率と逆効率との比は、1:1であり、正効率と逆効率とが同一である。
On the other hand, in the present embodiment, as shown in FIG. 10A, the sliding
このようなネジ軸631を用いると、カッターホイール101が基板Fを押圧するときのネジ軸631の回転駆動力E1と、基板Fからの反力を受けたときのネジ軸631の回転駆動力E2との大きさが同一となる。
When such a
これにより、カッターホイール101の基板Fの表面F1に対する応答性が向上し、カッターホイール101の基板Fの表面F1に対する追従性が向上する。したがって、基板Fの表面F1の形状に対するスクライブ荷重の変動が抑制される。その結果、基板Fの表面F1のどの場所でも所定のスクライブ荷重を維持できる。
As a result, the responsiveness of the substrate F of the
なお、本実施の形態では、リード角が45°に設計されているネジ軸631を含むすべりネジ630が用いられており、ボールネジは用いられていない。これは、リード角が45°に設計されたネジ軸631を含むすべりネジ630が、汎用品として普及しており、入手しやすいためである。
In the present embodiment, the sliding
上記すべりネジ630を備える駆動機構600を駆動することにより、カッターホイール101を基板Fの表面F1に対して接近および離間させることができる。本実施の形態では、さらに、カッターホイール101を基板Fの表面F1に対して接近および離間させる別の構成を備えている。その構成が、図5~図9を参照して説明した移動機構200と、後述する圧力付与部500の構成(図12参照)である。
By driving the
なお、特許請求の範囲における「他の駆動機構」は、移動機構200と圧力付与部500との組み合わせに相当する。
The "other drive mechanism" in the claims corresponds to the combination of the moving
次に、移動機構200の具体的な作用について、図11、および適宜図5~図9を参照しながら説明する。
Next, the specific operation of the moving
図9を参照して説明したとおり、カッター機構100および当接部材320は、移動機構200の伝達部230に連結される。よって、移動機構200では、伝達部230が基板Fの表面F1に対して上下方向に移動すると、カッター機構100および当接部材320も基板Fの表面F1に対して上下方向に移動する。図7(a)を参照して説明したとおり、伝達部230は、支持部222にピン232を介して連結されており、支持部222は、第1移動子220および第2移動子221を支持する。したがって、伝達部230の移動は、第1移動子220および第2移動子221の移動に起因する。そこで、第1移動子220および第2移動子221の移動について説明する。
As described with reference to FIG. 9, the
図11(a)、(b)は、筒部210の内部空間212における第1移動子220および第2移動子221の移動と、内部空間212に供給される空気の流れ方を説明するための図である。
11 (a) and 11 (b) are for explaining the movement of the
図11(a)は、内部空間212に第1移動子220等が収容された筒部210をY-Z平面に平行な平面で切断した場合の断面を、X軸正側から見た場合の断面図である。なお、図11(a)では、支持部222の孔225に伝達部230のピン232が嵌められている。すなわち、支持部222と伝達部230とが連結されている。また、図11(a)では、管501、502は省略されている。図11(b)は、図11(a)で示された第2移動子221付近を拡大した模式図である。
FIG. 11A shows a cross section of the
なお、以下の説明では、「第1移動子220に対して支持部222とは反対側」は、「第1移動子220のZ軸正側」を意味し、単に「第1移動子220の上方」または「第1移動子220の上側」と記載される場合がある。また、「第2移動子221に対して支持部222側」は、「第2移動子221のZ軸負側」を意味し、単に「第2移動子221の下方」または「第2移動子221の下側」と記載される場合がある。
In the following description, "the side opposite to the
図11(a)に示すように、筒部210の内部空間212に、第1移動子220、第2移動子221、支持部222、磁石223、224が収容され、伝達部230のピン232が支持部222の孔225に挿入される。このような内部空間212において、第2移動子221を介して支持部222と反対側に配置される第2空間R2に、圧力付与部500(図12参照)から空気圧が矢印の方向に供給される。本実施の形態では、第1移動子220に対して支持部222の反対側に配置される第1空間R1には、空気圧は供給されない。
As shown in FIG. 11A, the
図11(b)中の矢印の方向に示すように、圧力付与部500(図12参照)から供給される空気は、管502から孔210dを通り、第2空間R2に供給される。第2空間R2において、第2移動子221と内部空間212(筒部210の内側面212a)との間には隙間が生じている。このため、第2空間R2に供給された空気はこの隙間を通る。また、上記のとおり、筒部210の開口214は内部空間212と連通するように形成されているため、第2移動子221と内部空間212との間の隙間を通った空気の一部は、開口214から筒部210の外部へと排出される。
As shown in the direction of the arrow in FIG. 11B, the air supplied from the pressure applying portion 500 (see FIG. 12) is supplied from the
また、圧力付与部500(図12参照)から第2空間R2に供給された空気のうち一部は、支持部222と内部空間212との間の隙間、および第1移動子220と内部空間212との間の隙間を通って、第1空間R1に流入する。そして、図11(a)に示されている孔210cを通って管501から排出される。
Further, a part of the air supplied from the pressure applying portion 500 (see FIG. 12) to the second space R2 is a gap between the
図11(b)は、説明のために、第2移動子221と内部空間212との間の隙間、および支持部222と内部空間212との間の隙間が大きく図示されていたが、実際の隙間の間隔は非常に微小である。このため、第2空間R2に圧力付与部500(図12参照)から空気圧が供給されると、この空気圧によって第2移動子221は支持部222に向かって押圧される。
In FIG. 11B, for the sake of explanation, the gap between the
第2移動子221は、磁石224を介して支持部222に支持されており、支持部222には磁石223を介して第1移動子220が支持されている。よって、第2移動子221が第2空間R2内の空気圧に押圧されると、第2移動子221、支持部222、および第1移動子220が上方に移動する。
The
図2、図9を参照して説明したとおり、伝達部230を介して支持部222にカッター機構100が連結されている。よって、第1移動子220および第2移動子221の移動が伝達部230を介してカッター機構100に伝達される。したがって、カッター機構100は、第1移動子220および第2移動子221の移動とともに移動する。上記の場合、カッター機構100およびカッターホイール101は、上方に移動する。
As described with reference to FIGS. 2 and 9, the
このように、圧力付与部500から移動機構200に供給される空気圧によって、第1移動子220および第2移動子221が上方に移動する。この移動が伝達部230を介してカッター機構100に伝達されるため、カッターホイール101は上方に移動する。このようにして、圧力付与部500から第2空間R2に供給される空気圧によって、カッターホイール101に上向きの駆動力が付与される。
In this way, the
これに対し、駆動機構600のサーボモータ610がカッターホイール101を基板F側に移動させる方向(下向き)に駆動すると、すべりネジ630によりカッター機構100に駆動力が付与される。これにより、カッター機構100が下方向に移動する。このようにして、サーボモータ610の駆動力によって、カッターホイール101に下向きの駆動力が付与される。
On the other hand, when the
このとき、カッター機構100が下方向に移動し、この移動が伝達部230を介して支持部222に伝達される。よって、第1移動子220および第2移動子221はカッター機構100とともに下方向に移動する。
At this time, the
このように、スクライブヘッド10では、カッターホイール101に対して互いに異なる方向の駆動力が付与される。そして、この駆動力によって、カッターホイール101が基板Fの表面F1に接近および離間する。
In this way, the
圧力付与部500が空気圧を付与する場合、圧力付与部500によって第2空間R2に付与される空気圧による駆動力の方が、サーボモータ610による駆動力よりも小さく設定される。この場合、第1移動子220および第2移動子221は下方向に移動し、これに伴い、カッター機構100も下方向に移動する。これにより、カッターホイール101は基板Fの表面F1に当接させることができる。
When the
したがって、サーボモータ610による駆動力と、圧力付与部500によって第2空間R2に付与される空気圧による駆動力との差から、カッターホイール101のスクライブ荷重を設定することができる。
Therefore, the scribe load of the
このように、互いに方向の異なる2つの駆動力の差からスクライブ荷重を取り出して、カッターホイール101から基板Fに対してこのスクライブ荷重を付与することができる。
In this way, the scribe load can be taken out from the difference between the two driving forces having different directions, and the scribe load can be applied to the substrate F from the
また、上記のように、圧力付与部500(図12参照)から第2空間R2に空気圧が供給されると、供給された空気は、第2移動子221と筒部210の内側面212aとの間の隙間を通る。また、この隙間を通った空気の一部は、開口214から筒部210の外部へ排出されるが、残りの空気は、第2移動子221と筒部210の内側面212aとの間に生じている隙間を通って第1空間R1に流入し、孔210cから排出される。
Further, as described above, when air pressure is supplied from the pressure applying portion 500 (see FIG. 12) to the second space R2, the supplied air is transferred to the
このため、第1移動子220および第2移動子221は、上記隙間を空気が通ることにより、筒部210の内側面212aから離れる方向に圧力を受けて、この圧力が均衡した位置に調心される。よって、第1移動子220および第2移動子221は、筒部210の内側面212aから離間した状態で、調心位置に支持される。
Therefore, the
これにより、第1移動子220および第2移動子221は、筒部210の内側面212aと非接触の状態で支持部222に支持されるため、移動時に摩擦抵抗を受けない。このため、第1移動子220および第2移動子221が内部空間212を上下方向に移動するとき、摩擦抵抗に妨げられることなく、円滑に移動できる。これにより、カッターホイール101の基板Fに対するスクライブ荷重を微細かつ安定的に調整できる。
As a result, the
図12は、スクライブヘッド10の構成を示すブロック図である。
FIG. 12 is a block diagram showing the configuration of the
図12に示すように、スクライブヘッド10は、図1に示したプレート12、取付板13、ストッパ14、カッター機構100、移動機構200、測定部300、撮像部400、および駆動機構600を備え、さらに、制御部510と、圧力付与部500と、駆動部520と、を備える。
As shown in FIG. 12, the
圧力付与部500は、図示しない空圧源を含み、筒部210の内部空間212の第2空間R2に空気圧を供給する。
The
駆動部520は、プレート12を基板Fに対して上下方向に移動させる。上記したとおり、プレート12に、移動機構200の筒部210および測定部300の台330が固定されている。また、取付板13を介して駆動機構600がプレート12に固定されている。このため、プレート12が上下方向に移動すると、筒部210、台330、および台330に載置されているロードセル310、および駆動機構600も上下方向に移動する。
The
制御部510は、CPU等の演算処理回路や、ROM、RAM、ハードディスク等のメモリを含んでいる。制御部510は、メモリに記憶されたプログラムに従って各部を制御する。
The
次に、スクライブヘッド10の動作について、図13~図14(b)を参照して説明する。なお、これらの動作は、図12の制御部510により行われる。
Next, the operation of the
図13は、基板Fの表面F1にカッターホイール101が当接したときの、スクライブヘッド10をY軸負側から見た場合の側面図である。図14(a)、(b)は、スクライブヘッド10をX軸正側から見た場合の側面図である。ただし、図14(a)、(b)では、カッター機構100、撮像部400、および駆動機構600は省略されており、プレート12、移動機構200、および測定部300のみ図示されている。
FIG. 13 is a side view of the
スクライブヘッド10によるスクライブ動作が開始されると、制御部510は、サーボモータ610を駆動させて(図1、図4(a)、(b)参照)、カッターホイール101を一旦基板Fの表面F1に対して退避させる。この場合、制御部510はサーボモータ610に、カッター機構100が上方に移動するように駆動させる。
When the scribe operation by the
そして、制御部510はサーボモータ610を駆動させて(図1、図4(a)、(b)参照)、カッターホイール101を基板Fの表面F1に近付ける。つまり、制御部510はサーボモータ610に、カッター機構100が下方に移動するように駆動させる。さらに、制御部510は圧力付与部500に、第2空間R2に所定の空気圧を供給させる。このようにして、カッターホイール101には、サーボモータ610による駆動力と、圧力付与部500によって第2空間R2に付与される空気圧による駆動力とが付与される。
Then, the
図13に示すように、制御部510は、上記2つの駆動力の差により、カッターホイール101が基板Fの表面F1に当接するよう、圧力付与部500およびサーボモータ610を制御する。
As shown in FIG. 13, the
図14(a)に示すように、カッターホイール101が基板Fの表面F1に当接するまでの間、当接部材320のナット321がロードセル310の突起311に当接する。この間、ロードセル310はカッターホイール101の荷重を測定する。
As shown in FIG. 14A, the
そして、カッターホイール101が基板Fの表面F1に当接すると(図13参照)、プレート12が基板Fの表面F1に対して位置N0から下方に移動して位置N1に位置する。プレート12には、ロードセル310を支持する台330が連結されているため、プレート12が移動すると台330も移動する。これにより、台330が支持するロードセル310も移動するため、当接部材320の突起311からロードセル310が離間する。
Then, when the
このように、カッターホイール101が基板Fの表面F1に当接すると、ロードセル310が当接部材320から離間する。すなわち、ロードセル310は、カッターホイール101が基板Fの表面F1に当接するまでの間、カッターホイール101の荷重を測定している。したがって、ロードセル310が当接部材320から離間する直前に測定された荷重は、カッターホイール101が基板Fの表面F1に当接したときの荷重である。すなわち、このときの測定値は、カッターホイール101の基板Fに対するスクライブ荷重である。
In this way, when the
制御部510は、ロードセル310による測定結果(ロードセル310が当接部材320から離間する直前に測定されたスクライブ荷重)により、予め設定されたスクライブ荷重と比較して、スクライブ荷重を校正する。
The
また、図2に示すように、スクライブヘッド10は、カッター機構100のカバー150の上面151にストッパ14が設けられている。このストッパ14は、カッター機構100が上方に過剰に移動することを規制するために設けられている。圧力付与部500によって第2空間R2に付与される空気圧による駆動力が、サーボモータ610による駆動力より過剰に大きい場合、カッター機構100は上方に移動しようとするが、ストッパ14が取付板13の上壁13aに当接するため、カッター機構100はこれ以上、上方に移動することができない。このようにして、ストッパ14によってカッター機構100の上方への移動が規制される。
Further, as shown in FIG. 2, the
次に、スクライブ荷重の校正について説明する。 Next, calibration of the scribe load will be described.
サーボモータ610による駆動力と、圧力付与部500によって第2空間R2に付与される空気圧による駆動力との差が所定のスクライブ荷重となるように、制御部510は圧力付与部500に対し、第2空間R2に空気圧を供給させる。また、制御部510はサーボモータ610を駆動させる。このような所定のスクライブ荷重を得るために必要な空気圧および駆動力は、予め算出することが可能である。
The
しかしながら、理論上計算された空気圧が第2空間R2に供給されたとしても、たとえば、基板Fの種類やカッターホイール101の仕様や状態等により、所定のスクライブ荷重を得ることができない場合がある。サーボモータ610による駆動力も同様である。そこで、所定のスクライブ荷重を得るため、予め試験等を繰り返し行うことで、第2空間R2に供給される空気圧およびサーボモータ610の駆動力の校正値が算出されたデータテーブルが作成される。このようなデータテーブルは、スクライブヘッド10を制御するための制御部510に記憶される。所定のスクライブ荷重が設定されると、制御部510はデータテーブルを参照して、第2空間R2に適切な空気圧を圧力付与部500に供給させる。また、制御部510はサーボモータ610を駆動させる。このように、制御部510にデータテーブルが備えられている場合、所定のスクライブ荷重に設定することが可能である。
However, even if the theoretically calculated air pressure is supplied to the second space R2, it may not be possible to obtain a predetermined scribe load depending on, for example, the type of the substrate F, the specifications and the state of the
一方、図14(a)に示すように、本実施形態に搭載されているロードセル310は、カッターホイール101が基板Fの表面F1に当接するまでの間、当接部材320に当接された状態で、カッターホイール101の荷重を継続して測定している。
On the other hand, as shown in FIG. 14A, the
そして、カッターホイール101が基板Fの表面F1に当接すると(図13参照)、図14(b)に示すように、ロードセル310と当接部材320とが離間する。このため、ロードセル310から当接部材320が離間する直前に測定された荷重は、カッターホイール101が基板Fの表面F1に当接したときの荷重、すなわち、スクライブ荷重に相当する。
Then, when the
制御部510は、このようにして測定されたスクライブ荷重と設定されたスクライブ荷重とを比較して、所定のスクライブ荷重が基板Fに付与されるよう、圧力付与部500に適切な空気圧を供給させ、サーボモータ610を駆動させる。
The
このように、本実施の形態のスクライブヘッド10は、スクライブラインを形成する直前のスクライブ荷重を測定できる。つまり、スクライブラインを形成する際、必ずスクライブ荷重が測定されるため、その都度、適切な空気圧が第2空間R2に供給され、サーボモータ610が駆動される。このため、上記したようなデータテーブルは不要である。
As described above, the
また、データテーブルを参照してスクライブ荷重が調整されると、スクライブ動作の直前であらためてスクライブ荷重の測定が行われていない場合がある。この場合、基板Fにスクライブ荷重が付与されてはいるが、真に所定のスクライブ荷重が付与されているのか不明である。 Further, when the scribe load is adjusted with reference to the data table, the scribe load may not be measured again immediately before the scribe operation. In this case, although the scribe load is applied to the substrate F, it is unknown whether a predetermined scribe load is really applied.
これに対し、本実施の形態のスクライブヘッド10は、スクライブ動作を行う直前のスクライブ荷重が必ず測定される。よって、スクライブ荷重の信頼性が高まり、設定されたスクライブ荷重でスクライブラインを形成することができる。
On the other hand, in the
<実施形態の効果>
本実施の形態によれば、以下の効果が奏される。
<Effect of embodiment>
According to this embodiment, the following effects are achieved.
図4(a)、(b)、図10(a)に示すように、すべりネジ630の正効率と逆効率とが同一であるように構成されている。この構成により、カッターホイール101が基板Fを押圧する場合と、基板Fからの反力を受けた場合におけるネジ軸631の回転駆動力E1、E2が等しい。よって、カッターホイール101の応答性が向上し、その結果、カッターホイール101の基板Fの表面F1に対する追従性が向上する。これにより、基板Fの表面F1の形状に対するスクライブ荷重の変動が抑制される。したがって、基板Fの表面F1のどの場所でも所定のスクライブ荷重を維持できる。
As shown in FIGS. 4A, 4B, and 10A, the sliding
また、ネジ軸631のリード角が45°に設計されている。この構成により、すべりネジ630の正効率と逆効率との比が1:1となる。よって、すべりネジ630の正効率と逆効率とを同一に設定できる。
Further, the lead angle of the
また、上記のとおり、スクライブヘッド10では、すべりネジ630が採用されている。リード角が45°のすべりネジ630は汎用品であり、容易に入手可能である。よって、駆動機構600を容易に構成できる。
Further, as described above, the
図1、図5~図9に示すように、スクライブヘッド10は、カッターホイール101を基板Fの表面F1に対し接近および離間させる他の駆動機構をさらに備える。この場合、他の駆動機構は、移動機構200および圧力付与部500である。
As shown in FIGS. 1, 5-9, the
この構成により、カッターホイール101を基板Fの表面F1から離間させる方向の駆動力を移動機構200および圧力付与部500により付与することにより、駆動機構600と駆動力の差によって、基板Fに付与されるスクライブ荷重を、低荷重の範囲で微細に調整できる。よって、厚みが小さい基板Fに対して良好にスクライブラインを形成できる。
With this configuration, the driving force in the direction of separating the
図2、図7(a)、(b)に示すように、スクライブヘッド10は、圧力付与部500から第2空間R2に空気圧を供給する。
As shown in FIGS. 2, 7 (a) and 7 (b), the
この構成により、サーボモータ610による駆動力と、圧力付与部500によって第2空間R2に付与される空気圧による駆動力との差を、カッターホイール101に付与されるスクライブ荷重として設定することができる。このとき、第2空間R2に供給された空気の一部は、第2移動子221と筒部210の内側面212aとの間の隙間を通って、開口214から排出される。このように、隙間を空気が通ることにより、第2移動子221は、筒部210の内側面212aから離れる方向に圧力を受け、この圧力が均衡した位置に調心される。また、第2空間R2に供給された空気の一部は、第1移動子220と筒部210の内側面212aとの間の隙間を通る。これにより、第1移動子220も調心される。
With this configuration, the difference between the driving force of the
したがって、第1移動子220および第2移動子221は、筒部210の内側面212aから離間した状態で、調心位置に支持される。また、第1移動子220の方も、筒部210の内側面212aとの間に隙間が設けられるように支持部222に配置されている。このように、第1移動子220および第2移動子221は、筒部210の内側面212aに対して無接触の状態で支持されるため、移動時に摩擦抵抗を受けない。このため、移動機構200および圧力付与部500によって、安定的に、カッターホイール101に駆動力を付与できる。
Therefore, the
よって、サーボモータ610による駆動力と、圧力付与部500によって第2空間R2に付与される空気圧による駆動力との差によって、カッターホイール101のスクライブ荷重を微細かつ安定的に調整できる。
Therefore, the scribe load of the
このように、カッターホイール101のスクライブ荷重を微細かつ安定的に調整できるため、カッターホイール101の基板Fに対するスクライブ荷重が基板Fの表面F1のどの場所でも一定に維持される。
In this way, since the scribe load of the
図5に示すように、第1移動子220および第2移動子221は、球であり、筒部210の内部空間212は円柱形状である。
As shown in FIG. 5, the
この構成により、第1移動子220および第2移動子221と筒部210の内側面212aとの隙間がなだらかに小さくなるため、第2空間R2に圧力付与部500から供給される空気を円滑に流通させ得る。また、筒部210の内側面212aの最大径の緯線の全周に亘って隙間を均一にできるため、第1移動子220および第2移動子221の調心が円滑に行われ、且つ、第1移動子220および第2移動子221の全周に亘って非接触の状態にできる。よって、第1移動子220および第2移動子221は、内部空間212を非接触の状態で円滑に上下方向に移動することができる。
With this configuration, the gap between the
図7(a)に示すように、第1移動子220および第2移動子221は、同径に形成されており、筒部210の内側面212aの径は、一定である。
As shown in FIG. 7A, the
この構成により、同種の球を第1移動子220および第2移動子221として使用できるので、移動機構200の構成を簡素化でき、組み立て作業が容易にできる。
With this configuration, the same type of sphere can be used as the
また、第1移動子220および第2移動子221は磁性材料により形成され、支持部222は第1移動子220および第2移動子221の離間方向の両端に磁石223、224を備える。
Further, the
この構成により、第1移動子220および第2移動子221が、支持部222に対して、離間方向に垂直な方向に移動可能になる。このため、支持部222が筒部210の径方向に移動不能であっても、第1移動子220および第2移動子221は、隙間に空気が流れることにより、支持部222に対して相対的に移動して、調心位置に位置付けられる。よって、第1移動子220および第2移動子221を円滑かつ適正に調心できる。その結果、内部空間212において、第1移動子220および第2移動子221をより適切に非接触な状態に設定できる。
With this configuration, the
図6(a)に示すように、第1移動子220および第2移動子221に対する磁石223の上面223aおよび磁石224の下面224aは平面である。
As shown in FIG. 6A, the
この構成により、第1移動子220および第2移動子221が磁石223、224に点接触するため、支持部222に対して第1移動子220および第2移動子221が移動しやすくなる。よって、第1移動子220および第2移動子221と筒部210の内側面212aとの隙間を流れる空気からの圧力により、第1移動子220および第2移動子221を円滑に調心位置に移動させることができる。
With this configuration, the
図5、図7(a)に示すように、伝達部230は開口214を介して支持部222に接続される。
As shown in FIGS. 5 and 7A, the
この構成により、開口214は、第2空間R2に供給された空気の排出と、伝達部230の接続とに共用されるため、筒部210の構成を簡素化できる。
With this configuration, the
また、たとえば、サーボモータ610による駆動力より圧力付与部500によって第2空間R2に付与される空気圧による駆動力の方が過剰に高い場合、基板Fにカッターホイール101が当接しているのにも関わらず、さらに基板Fにスクライブ荷重が付与されようとする。このような場合、基板Fに過剰にスクライブ荷重が付与されて、基板Fが破損する等の虞がある。
Further, for example, when the driving force by the air pressure applied to the second space R2 by the
しかし、伝達部230のピン232は、開口214の範囲内で移動可能である。つまり、伝達部230の移動が規制される。よって、上記のような場合、第1移動子220および第2移動子221が下方に移動しようとしても、ピン232が開口214の下端に当接するため、第1移動子220および第2移動子221はそれ以上下方への移動することができない。これにより、基板Fに過剰なスクライブ荷重が付与される虞は生じない。
However, the
図7(a)、(b)に示すように、ピン232がネジ226により支持部222の孔225内で固定されると、ピン232の端部が孔225から突出しないため、ピン232は筒部210の内側面212aに接触しない。また、伝達部230のピン232が支持部222の孔225に挿入されると、筒部210の側面211aと、溝231の底面231aとの間に隙間が生じ、また、伝達部230の側壁233、234と筒部210の側面210aとの間にも隙間が生じるように、伝達部230の溝231が突部211に嵌められる。
As shown in FIGS. 7A and 7B, when the
このような構成により、伝達部230と筒部210との間の接触面積が低減される。このため、第1移動子220および第2移動子221が移動すると、伝達部230も移動するが、伝達部230と筒部210との間の摩擦抵抗が低減される。よって、カッターホイール101のスクライブ荷重をより微細に調整することができる。
With such a configuration, the contact area between the
図13~図14(b)に示すように、カッターホイール101が基板Fの表面F1に当接すると、当接部材320からロードセル310が離間する。ロードセル310は、当接部材320が離間する直前のカッターホイール101の荷重を測定する。この荷重は、カッターホイール101の基板Fに対するスクライブ荷重である。
As shown in FIGS. 13 to 14B, when the
これにより、ユーザが設定したスクライブ荷重値と、ロードセル310が当接部材320から離間する直前に測定したスクライブ荷重値とが異なっていた場合、制御部510は、ロードセル310による測定値に応じて、圧力付与部500に対して第2空間R2に適切な圧力を供給させる。このようにして、適切なスクライブ荷重が調節される。これにより、スクライブ荷重の信頼性が高められた状態で、スクライブヘッド10はスクライブラインを形成することができる。
As a result, when the screen load value set by the user and the screen load value measured immediately before the
また、スクライブ動作を開始する際、スクライブ荷重が測定される。この測定により、所定のスクライブ荷重が基板Fに付与されるよう、圧力付与部500から第2空間R2に空気圧が供給される。また、サーボモータ610により駆動力が出力される。このため、スクライブ荷重の校正値がデータ化されたデータテーブルをスクライブヘッド10に搭載する必要はない。
In addition, the scribe load is measured when the scribe operation is started. By this measurement, air pressure is supplied from the
また、カッターホイールが基板に当接した位置(0点位置)を検出するために、通常、カッターホイールの先端にセンサが設けられる。これにより、基板にカッターホイールが当接するとセンサが基板に接触して、0点位置が検出される。しかしながら、センサが基板に何度も接触するうちに、センサが劣化し、0点位置が正確に検出されない場合がある。このような場合、基板の表面の位置が特定されず、所定のスクライブラインを形成することができない。 Further, in order to detect the position where the cutter wheel abuts on the substrate (position at 0 point), a sensor is usually provided at the tip of the cutter wheel. As a result, when the cutter wheel comes into contact with the board, the sensor comes into contact with the board and the zero point position is detected. However, as the sensor comes into contact with the substrate many times, the sensor may deteriorate and the zero point position may not be detected accurately. In such a case, the position of the surface of the substrate is not specified, and a predetermined scribe line cannot be formed.
この点、上記のとおり、本実施形態のスクライブヘッド10では、カッターホイール101が基板Fの表面F1に当接するまでの間、ロードセル310はカッターホイール101の荷重を継続して測定している。そして、カッターホイール101が基板Fの表面F1に当接すると、ロードセル310が当接部材320から離間する。ロードセル310が当接部材320から離間する直前に荷重値が変化する。すなわち、荷重値が変化した時点が、基板Fの表面F1にカッターホイール101が当接した時点であり、このときのカッターホイール101の位置が0点位置である。
In this regard, as described above, in the
よって、ロードセル310によりスクライブ荷重が得られると同時に、0点位置が検出される。このように、センサを用いることなく、高精度にカッターホイール101の0点位置を検出することができる。
Therefore, the scribe load is obtained by the
また、カッターホイール101が基板Fの表面F1に当接すると、プレート12が下方に移動し、当接部材320のナット321とロードセル310の突起311とが離間する。
Further, when the
これにより、カッターホイール101は基板Fの表面F1に生ずるうねり(凹凸)に追従して上下方向に移動しながら、基板Fにスクライブラインを形成することができる。
As a result, the
また、スクライブヘッド10が使用されていない間でも、第2空間R2には常時、圧力付与部500から一定の空気圧が付与され得る。これにより、カッター機構100が常時、上方に位置付けられる。すなわち、カッターホイール101は基板Fや載置部6等に対して常時、上方に位置付けられる。よって、スクライブヘッド10の不使用時、スクライブヘッド10が自重により落下してカッターホイール101が基板Fや載置部6等に衝突して破損することを確実に防止することができる。
Further, even when the
<変形例>
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に制限されるものではなく、本発明の実施形態も上記以外に種々の変更が可能である。
<Modification example>
Although the embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above embodiment, and the embodiment of the present invention can be modified in various ways other than the above.
たとえば、上記実施の形態では、カッターホイール101に対して上方からサーボモータ610による駆動力が付与され、下方から圧力付与部500による空気圧が付与された。
For example, in the above embodiment, the driving force by the
変形例では、カッターホイール101に対して上方からサーボモータ610による駆動力に加えて、さらに、圧力付与部500による空気圧が付与される。
この構成によれば、高荷重でスクライブラインを形成するように変更することもできる。
In the modified example, in addition to the driving force of the
According to this configuration, it can be changed to form a scribe line with a high load.
この場合、図2、図5に示される管501と圧力付与部500とが図示しない配管で接続され、空圧源からの空気圧が第1空間R1および第2空間R2に、個別に供給されるように構成される。
In this case, the
また、図11(a)に示すように、第1空間R1に供給される空気圧は、第1移動子220および第2移動子221を下向きに押圧する。また、上記のとおり、サーボモータ610による駆動力の向きは、カッターホイール101を基板F側に移動させる方向(下向き)である。これに対し、圧力付与部500によって第2空間R2に付与される空気圧による駆動力は上向きである。
Further, as shown in FIG. 11A, the air pressure supplied to the first space R1 presses the
つまり、第1空間R1に供給される空気圧による駆動力およびサーボモータ610による駆動力と、第2空間R2に付与される空気圧による駆動力との差が、カッターホイール101の基板Fに対するスクライブ荷重に相当する。
That is, the difference between the driving force due to the air pressure supplied to the first space R1 and the driving force due to the
上記したとおり、本発明のサーボモータ610は、正効率と逆効率とが同一に設定されたボールネジが搭載されている。このため、サーボモータ610に加えて空気圧による駆動力が付加されると、より大きなスクライブ荷重を、より効率よく基板Fに付与することができる。
As described above, the
たとえば、セラミックスから形成される基板は硬質であるため、低荷重のスクライブ荷重では適切にスクライブラインを形成することができない。この点、スクライブヘッド10が上記のように構成されると、カッターホイール101は基板Fに対してより大きなスクライブ荷重を付与することができるため、硬質の基板や、厚みの大きい基板であってもスクライブラインを適切に形成することができる。
For example, since a substrate made of ceramics is hard, it is not possible to properly form a scribe line with a low scribe load. In this respect, when the
なお、第1空間R1に空気圧が供給される場合、第1空間R1に供給される空気の一部は、第1移動子220と内部空間212との間の隙間を通って、開口214から筒部210の外部へ排出される。このとき、第1移動子220は、筒部210の内側面212aから離れる方向に圧力を受けて、この圧力が均衡した位置に調心される。よって、第1移動子220は、筒部210の内側面212aから離間した状態で、調心位置に確実に支持される。
When air pressure is supplied to the first space R1, a part of the air supplied to the first space R1 passes through a gap between the
また、たとえば、基板の厚みが薄い基板は、より低荷重のスクライブ荷重を付与することが必要である。そこで、基板Fに低荷重のスクライブ荷重を付与したい場合、サーボモータ610に替えて圧力付与部500によって空気圧を付与することもできる。
Further, for example, a substrate having a thin substrate needs to be applied with a lower scribing load. Therefore, when it is desired to apply a low load scribe load to the substrate F, air pressure can be applied by the
この場合、上記したように、図2、図5に示される管501と圧力付与部500とが図示しない配管で接続され、空圧源からの空気圧が第1空間R1および第2空間R2に、個別に供給される。これにより、第1空間R1および第2空間R2の圧力差からスクライブ荷重を得ることができ、微小なスクライブ荷重を基板Fに付与することができる。
In this case, as described above, the
また上記実施の形態では、ネジ軸631のリード角が45°に設計されていたが、正効率と逆効率とが略等しくなるようにネジ軸631が設計されていればよい。たとえば、リード角が45°から数度程度の範囲内にある角度に設計されてもよい。
Further, in the above embodiment, the lead angle of the
また、上記実施の形態では、送りネジとしてすべりネジ630を用いたが、正効率と逆効率とが略等しくなるように設計されているネジ軸を含む送りネジであれば、上記実施の形態のすべりネジ630に限られない。
Further, in the above embodiment, the
たとえば、リード角が45°付近となるように設計されたネジ軸を含む専用のボールネジであってもよい。 For example, it may be a dedicated ball screw including a screw shaft designed so that the lead angle is around 45 °.
また、上記の実施形態では、載置部6が回転して基板Fを回転することにより、スクライブラインの形成方向を90°変更することができるが、変形例として、カッターホイール101自体が90°回転するように構成されてもよい。この場合、図3(a)~(c)に示すカッターホイール101を保持するホルダユニット110が回転可能なように構成される。
Further, in the above embodiment, the forming direction of the scribe line can be changed by 90 ° by rotating the mounting
この他、本発明の実施の形態は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。 In addition, various modifications of the embodiment of the present invention can be made as appropriate within the scope of the technical idea shown in the claims.
1…スクライブ装置
6…載置部
11…移送部
10…スクライブヘッド
100…カッター機構
101…カッターホイール
200…移動機構
210…筒部
212…内部空間
212a…筒部の内側面
214…開口
220…第1移動子
221…第2移動子
222…支持部
223、224…磁石
223a…上面(接触面)
224a…下面(接触面)
225…孔
230…伝達部
232…ピン
300…測定部
310…ロードセル
320…当接部材
500…圧力付与部
600…駆動機構
610…サーボモータ
630…すべりネジ
631…ネジ軸
632…ナット
F…基板
F1…基板の表面
R1…第1空間
R2…第2空間
1 ...
224a ... Bottom surface (contact surface)
225 ...
Claims (9)
前記カッターホイールを前記基板の表面に当接させる駆動機構と、を備え、
前記駆動機構は、
サーボモータと、
前記サーボモータによって軸周りに回転するネジ軸と、
前記ネジ軸と螺合し、前記ネジ軸の回転によって前記カッターホイールを前記基板の表面に対して接近および離間させるナットと、を含み、
前記ネジ軸および前記ナットの正効率と逆効率とが同一であり、
前記カッターホイールを前記基板に対し接近および離間させる他の駆動機構を備え、
前記他の駆動機構は、
移動機構と、
前記移動機構に空気圧を供給する圧力付与部と、をさらに備え、
前記移動機構は、
第1移動子と
前記第1移動子よりも前記基板に近付く位置に配置される第2移動子と、
前記第1移動子および前記第2移動子を所定の間隔で支持する支持部と、
前記第1移動子、前記第2移動子、および前記支持部を収容し、前記第1移動子と前記第2移動子の間の位置に外部に連通する開口を有する筒部と、
前記第1移動子および前記第2移動子の移動を前記カッターホイールに伝達するための伝達部と、を含み、
前記第1移動子および前記第2移動子と前記筒部の内側面との間に隙間を設け、
前記圧力付与部は、前記第1移動子に対して前記支持部と反対側の第1空間と前記第2移動子に対して前記支持部と反対側の第2空間のうち、少なくとも前記第2空間に、空気圧を供給する、
ことを特徴とするスクライブヘッド。 A cutter wheel for forming a scribe line on the surface of the board,
A drive mechanism for bringing the cutter wheel into contact with the surface of the substrate is provided.
The drive mechanism is
Servo motor and
A screw shaft that is rotated around the shaft by the servo motor,
Includes a nut that is screwed into the screw shaft and causes the cutter wheel to approach and separate from the surface of the substrate by rotation of the screw shaft.
The positive and negative efficiencies of the screw shaft and nut are the same ,
Other drive mechanisms that move the cutter wheel closer to and further from the substrate.
The other drive mechanism is
Movement mechanism and
Further provided with a pressure applying portion for supplying air pressure to the moving mechanism,
The moving mechanism is
With the first mover
A second mover arranged at a position closer to the substrate than the first mover,
A support portion that supports the first mover and the second mover at predetermined intervals, and
A tubular portion that houses the first mover, the second mover, and the support portion, and has an opening that communicates with the outside at a position between the first mover and the second mover.
Includes a transmission unit for transmitting the movement of the first mover and the second mover to the cutter wheel.
A gap is provided between the first mover and the second mover and the inner side surface of the cylinder portion.
The pressure applying portion is at least the second of the first space opposite the support portion with respect to the first mover and the second space opposite the support portion with respect to the second mover. Supplying air pressure to the space,
A scribe head that features that.
前記第1移動子および前記第2移動子は球であり、
前記筒部の内側面は円柱形状である、
ことを特徴とするスクライブヘッド。 In the scribe head according to claim 1 ,
The first mover and the second mover are spheres.
The inner surface of the tubular portion has a cylindrical shape.
A scribe head that features that.
前記第1移動子および前記第2移動子は同径であり、
前記筒部の内側面の径は一定である、
ことを特徴とするスクライブヘッド。 In the scribe head according to claim 1 or 2 .
The first mover and the second mover have the same diameter and have the same diameter.
The diameter of the inner surface of the cylinder is constant.
A scribe head that features that.
前記第1移動子および前記第2移動子は磁性材料により形成され、
前記支持部は、前記第1移動子および前記第2移動子のそれぞれの離間方向の両端と接する端部に磁石を含む、
ことを特徴とするスクライブヘッド。 In the scribe head according to any one of claims 1 to 3.
The first mover and the second mover are formed of a magnetic material and are formed of a magnetic material.
The support includes a magnet at an end in contact with both ends of the first mover and the second mover in the separation direction.
A scribe head that features that.
前記第1移動子および前記第2移動子のそれぞれに対する前記磁石の接触面は、平面である、
ことを特徴とするスクライブヘッド。 In the scribe head according to claim 4 .
The contact surface of the magnet with respect to each of the first mover and the second mover is a plane.
A scribe head that features that.
前記伝達部は、前記開口を介して前記支持部に接続される、
ことを特徴とするスクライブヘッド。 In the scribe head according to any one of claims 1 to 5 .
The transmission portion is connected to the support portion via the opening.
A scribe head that features that.
前記ネジ軸は、リード角が45°である、
ことを特徴とする、スクライブヘッド。 In the scribe head according to any one of claims 1 to 6 .
The screw shaft has a lead angle of 45 °.
A scribe head that features that.
前記ネジ軸および前記ナットは、すべりネジを構成する、
ことを特徴とする、スクライブヘッド。 In the scribe head according to any one of claims 1 to 7 .
The screw shaft and the nut constitute a sliding screw.
A scribe head that features that.
さらに、前記カッターホイールの前記基板に対する荷重を測定する測定部を備える、
ことを特徴とする、スクライブヘッド。 In the scribe head according to any one of claims 1 to 8 .
Further, a measuring unit for measuring the load of the cutter wheel on the substrate is provided.
A scribe head that features that.
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