专利名称：激光划线装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用以对玻璃基板、蓝宝石基板、半导体基板等脆性材料基板照射激光束而形成划线沟槽的激光划线装置。
背景技术：
一般而言，已知有如下方法在分割脆性材料基板的过程中，一边沿着划线预定线来对脆性材料基板的表面照射激光一边使它们相对地移动，由此形成划线沟槽,且所述方法已公开在例如专利文献I中。在激光划线装置中，将脆性材料基板载置于可在相互正交的X方向与Y方向上移动的X-Y平台上的工作台上，一边照射激光一边使工作台在X方向及Y方向上移动，从而在脆性材料基板上形成划线沟槽。支撑对大型基板进行处理的X-Y平台的台盘使用的是温度·变化小且物理性、机械强度优异的石定盘。石定盘与精密机械加工领域中所使用的类型相同，是由花岗岩(granite)形成为厚板状，且上下表面的水平度经过精密加工。图4是表示组装了石定盘的以往的激光划线装置的概略前视图。在由金属制的框材组成的下部框架31的上表面，通过可调整高度的连结部32而固定着以石定盘33为基台的金属制的上部框架34。在石定盘33的上表面设置着包含X平台36及Y平台38的X-Y平台39，所述X平台36配置成可沿着在X方向(图4的前后方向)上延伸设置的轨道35移动，所述Y平台38配置成在该X平台上可沿着在Y方向(图4的左右方向)上延伸设置的轨道37移动。在Y平台38上隔着围绕垂直轴(纵轴)旋转的旋转机构40而设置着工作台41，在工作台41上载置着应加工的脆性材料基板W。在上部框架34的最上部安装着激光光源42或用来确认位置的观察部(未图示)。激光光源42的内部设置着激光振荡源、将来自激光振荡源的光引导至激光照射部43的反射镜或聚光透镜等光学元件。构成为将脆性材料基板W载置于工作台41上，使激光从激光照射部43照射到脆性材料基板W，并且利用X-Y平台39而使工作台41在X方向以及Y方向上移动，由此可在脆性材料基板W上加工出X方向以及Y方向的划线沟槽。[背景技术文献][专利文献][专利文献I]日本专利特开2010-089143号公报
发明内容
[发明要解决的问题]在所述激光划线装置中，石定盘33配置在下部框架31的上方，在石定盘33的上表面组装了上部框架34。下部框架31是为了将石定盘载置面的高度L1设为800 850mm左右而设置的，由此使石定盘的上表面的高度达到人容易操作的高度。上部框架34是为了将激光光源42或激光照射部43安装在上方而组装，以使自上方对载置于工作台41上的脆性材料基板W照射激光束。
上部框架34与下部框架31分别用于不同的目的，因此针对每个装置独立地设计上部框架34与下部框架31，由所述上部框架34与下部框架31以及石定盘33形成装置的骨架。因此，必需对应于所使用的石定盘33来变更组装在其上的上部框架34的大小、或变更支撑石定盘33的下部框架，从而针对每个装置分别设计上部框架34与下部框架31。而且，如果上部框架34的大小、形状不同，那么激光光学系统也必需相应地设计安装位置。进而，如果作为加工对象的脆性材料基板的种类或厚度不同，那么必需变更适合于加工的激光光源的种类或输出大小、激光照射部的光学系统，因此还必需根据这些激光光学系统的使用型号的不同来设计对于上部框架34的安装方法。而且，有时，由搬送机器人自动进行将脆性材料基板W搬送到工作台41上、或者搬出加工后的脆性材料基板W的步骤、及手动进行这些步骤，当在试制阶段手动进行基板搬·送而在生产阶段自动进行时，需要变更搬送方式。在这种情况下，还要根据上部框架34、下部框架31及石定盘33来设计搬送机器人。这样一来，必需根据包括上部框架34、下部框架31、石定盘33、Χ_Υ平台39的激光划线装置的主体部分(称为加工单元)的大小、形状来选择激光光学系统、自动化时的搬送机构，并且分别设计安装方法，每次都必需对框架进行专门设计。因此，本发明的目的在于根据激光划线装置的主体部分(加工单元)、激光种类、搬送机构的变化(variation)而实现容易地应对的结构的装置构成。[解决问题的技术手段]为了解决所述课题而完成的本发明的激光划线装置包括加工单元及激光单元，所述加工单元被以由框材构成长方体外观的方式组成的加工单元框架包围，所述激光单元被以构成具有与所述加工单元框架的上表面相同形状的底面形状的长方体外观的方式组成的激光单元框架包围，所述加工单元包括石定盘，支撑于由所述加工单元框架包围的内侧空间内；移动平台，安装在所述石定盘的上表面；以及工作台，由所述移动平台可移动地支撑并且载置基板；且，所述激光单元包括由所述激光单元框架支撑的激光光源及激光照射部，所述激光单元框架与所述加工单元框架以可装卸的方式单元化。 而且，本发明的激光划线装置还包括搬送单元，所述搬送单元被以由框材构成长方体外观的方式组成的搬送单元框架包围，在由所述搬送单元框架包围的内侧空间内包括用以相对于所述工作台而搬送基板的搬送机构，所述搬送单元框架与所述加工单元框架以可装卸的方式单元化。[发明的效果]在本发明中，激光单元(或激光单元与搬送单元)组装成可通过框架而与加工单元连结、分离，因此可将激光单元或另外的搬送单元选择性地与加工单元组合而组成，所述激光单元中设有根据被加工的脆性材料基板的厚度及素材的种类而具有各自所适合的输出的另外的激光光源，所述另外的搬送单元中设有搬送方式及搬送方向不同的搬送机构，从而可以通过各种变化而有效使用。而且，以往是利用下部框架将石定盘支撑在“高腰处”，将与下部框架分离的上部框架组装在石定盘上来支撑激光单元，但是在本发明中，是通过以由框材构成长方体外观的方式所组成的一个加工单元框架来支撑石定盘，因此可降低石定盘的高度。结果，可降低从设置面到石定盘的高度。一般来说，因由移动平台(X-Y平台)驱动的工作台急速停止时的惯性力而产生水平方向上的振动，该水平方向上的振动经过载置着移动平台的石定盘而传递到框架，石定盘的高度离设置面越远(重心越高)则振动周期越长，离设置面 越近则周期越短。一般来说，振动周期越长，则至衰减为止越耗费时间，因此通过缩短振动的频率可缩短衰减时间。因此，在本发明中，可缩短从设置面到石定盘的载置面的高度，由此，即便因工作台的急速停止而产生振动，但由于为短周期振动，所以短时间内可衰减，在下一次工作台开始移动之前，前一次振动会完全停止，从而可实现受振动影响较小的划线加工。由此，可高精度地加工出划线沟槽，并且惯性力变大的移动平台也可高速运转，从而可提高装置性能。
图I是表示本发明的激光划线装置的加工单元的框架部分的立体图。图2是本发明的激光划线装置的局部剖面前视图。图3是表示所述划线装置的X-Y平台部分的概略俯视图。图4是以往的划线装置的前视图。[符号的说明]A 加工单元B 激光单元C 搬送单元R 设置面W 脆性材料基板I 加工单元框架2 底部支撑板3 石定盘13 X-Y平台(移动平台)15 工作台16 激光光源17 激光照射部20 上部支撑板22 激光单元框架23 搬送单元框架24 搬送机器人
具体实施例方式以下，根据图I 图3详细说明本发明的激光划线装置。如图2所示，激光划线装置包括可相互连结、分离地组成的加工单元A、激光单元B、以及自动搬送基板时安装的搬送单元C。
加工单元A以外观呈长方体的方式被框架I包围，且上表面呈方形。激光单元B也是以外观呈长方体的方式被框架22包围，其底面形成为与加工单元A的上表面相同形状的方形。激光单元B固定在加工单元A的上表面。而且，搬送单元C是以外观形成长方体的方式被框架23包围，并且固定在加工单元A的侧面。首先，说明加工单元A。图I是表示加工单元A的框架部分的立体图。加工单元A的框架I由垂直立设在四角的四根柱框la、将这些柱框Ia之间水平连结的下部横框Ib及上部横框lc、以及为了加固而视需要设置的中部横框Id组成为立方体状(也可以为长方体)。这些框材la、lb、lc、ld由相同金属材料的角管、例如板厚9mm左右的铁或不锈钢而形成。在本实施方式中，下部横框Ib由合计五根框材构成，其中，除了将相邻接的柱框Ia的最下部之间水平连结的四根框材以外，还有将相对向的一对下部横框lb、lb的中央之 间水平连结的另一根下部横截横框le(参照图2)。在柱框Ia的下端面安装着对设置面R进行高度调整的调节器18，而且，在下部横框Ib安装着移动用的脚轮19。而且，在接近设置面R的位置上，石定盘3隔着底部支撑板2 (加工单元的一部分)而由下部横框Ib (以及下部横截横框Ie)水平地支撑。上部横框Ic构成为通过将相邻接的柱框Ia的最上部之间水平连结的四根框材而形成为方形，在其上载置着上部支撑板20 (激光单元的一部分)而得到固定。在上部支撑板20上载置着下述激光光源16，进而以激光照射部17从形成在上部支撑板20上的开口部21朝向下方照射激光的方式支撑。而且，中部横框Id构成为由将柱框Ia的中央部之间水平连结的四根框材而形成为方形。石定盘3由温度变化小且物理性、机械强度优异的花岗岩(granite)形成为厚板状，并且上下表面的水平度得到精密加工。底部支撑板2大于石定盘3所占之面(投影面)，以能够完全载置石定盘3的底面，且框架I与石定盘3以不直接接触的方式安装在由框架I包围的内侧空间内。而且，如图2所示，以石定盘3的一个侧面经由角状(angle)安装片4以及螺栓5而固定在底部支撑板2上的方式进行安装，石定盘3的相反侧的侧缘部未受按压片6固定而可自由膨胀，从而使上表面轻轻地与按压片6接触。由此，当周围温度产生变化时，底部支撑板2不会受到石定盘3的约束而允许热膨胀，从而不会因与石定盘3的热膨胀系数之差所致的影响而产生偏向底部支撑板2的变形，进而不会使框架I受到由与石定盘3的热膨胀系数之差所致的影响。至今为止，就人工操作性的观点来说，从设置面R到石定盘3下表面的石定盘载置高度L2是设为800_左右，但下述因工作台的移动而产生的振动频率依存于距离设置面R的高度，所以优选将石定盘载置高度L2设为50mm 400mm,进而优选设为50mm 200mm以下，从而可充分提高所产生的振动频率而使振动能于短时间内衰减。如图2以及图3所示，在石定盘3的上表面设置着包含X平台9及Y平台12的X-Y平台13，所述X平台9配置成可利用驱动轴8而沿着在X方向上延伸设置的轨道7移动，所述Y平台12配置成在所述X平台9上可利用驱动轴11而沿着与X方向在平面上正交的Y方向延伸设置的轨道10移动。在Y平台12上隔着围绕纵轴旋转的旋转机构14而设置着工作台15，在工作台15上载置应加工的脆性材料基板W。其次，说明激光单元B。上部支撑板20 (激光单元的一部分)通过螺钉等装卸自如地安装在加工单元A的上部横框Ic上。上部支撑板20形成激光单元B的底面，并且与上部横框Ic所形成的方形的形状相同(相同面积)。而且，上部支撑板20固定在激光单元B的框架22上，由此形成长方体。框架22使用与框架I相同的金属框材。如上所述，在上部支撑板20上安装着激光光源16及激光照射部17。虽省略图示，但激光光源16中包含激光振荡源、用以将来自激光振荡源的激光引导至激光照射部17的反射镜或聚光透镜等光学系统元件。而且，上部支撑板20上也包括用于检测照射激光的点而修正偏差的光学系统观察部(摄像机)。进而，当通过利用激光照射进行加热且在加热后立即进行冷却而利用热应力进行划线加工时，还会在上部支撑板20上安装冷媒喷射机构。激光照射部17可从形成在上部支撑板20上的开口部21对加工单元框架I内照射激光。其次，说明搬送单元C。搬送单元C被与框架I为相同金属材料的搬送单元框架23包围，其内侧空间内包括与加工单元A之间搬送脆性材料基板W的搬送机器人24、以及 用以存储未处理基板或已处理基板的箱体25。在以上构成中，当在脆性材料基板W上加工划线沟槽时，搬送机器人24从箱体25中取出脆性材料基板W，并且将脆性材料基板W载置于加工单元A的工作台15上，将激光从激光照射部17照射到脆性材料基板W上，并且通过X-Y平台13使工作台15在X方向以及Y方向上移动，由此在脆性材料基板W上加工出X方向以及Y方向上的划线沟槽。在加工单元A的框架I的内部，在接近于设置面R的底部支撑板2上配置着石定盘3，因此，由X-Y平台13所产生的振动频率减小相当于石定盘3与设置面R的间隔L2缩短的量，从而可抑制X-Y平台13的反复运动所引起的振动的放大。由此，可更高精度地加工出划线沟槽，并且也可以实现X-Y平台13的高速运转，从而可提高装置性能。而且，通过降低装置的重心而使装置的稳定性变好，可抑制产生振动，从而可加工出高精度的划线沟槽。而且，在本发明中，加工单元A、激光单元B、搬送单元C是独立的，可将激光单元B或另外的搬送单元C选择性地与加工单元A组合而组成，所述激光单元B中设有根据被加工的脆性材料基板W的厚度及素材的种类而具有各自所适合的输出的另外的激光光源，所述另外的搬送单元C中设有搬送方式及搬送方向不同的搬送机构，因此可以各种变化而有效使用。以上，说明了本发明的代表实施例，但本发明未必仅特定为上述实施例结构。例如，也可以在加工单元A中去除设置在加工单元框架I底面的脚轮19及调节器18而将框架I直接设置在设置面R上。而且，移动平台也可为仅在一个方向上移动的X平台，以此代替X-Y平台。而且，使用搬送单元C搬送已经过划线处理的脆性材料基板W，但也可省略搬送单元C而手动输送。此外，在本发明中，可在达成其目的并且不脱离权利要求的范围内进行适当的修正、变更。[工业上的可利用性]本发明可应用于为了在玻璃基板、蓝宝石基板、半导体基板等脆性材料基板上形成划线沟槽的划线装置 中。
权利要求
1.一种激光划线装置，其特征在于 包括加工单元及激光单元， 所述加工单元被以由框材构成长方体外观的方式组成的加工单元框架包围， 所述激光单元被以构成具有与所述加工单元框架的上表面相同形状的底面形状的长方体外观的方式组成的激光单元框架包围， 所述加工单元包括石定盘，支撑于由所述加工单元框架包围的内侧空间内；移动平台，安装在所述石定盘的上表面；及工作台，可移动地由所述移动平台支撑并且载置基板；所述激光单元包括由所述激光单元框架支撑的激光光源以及激光照射部， 所述激光单元框架与所述加工单元框架以可装卸的方式单元化。
2.根据权利要求I所述的激光划线装置，其中 更包括搬送单元，所述搬送单元被以由框材构成长方体外观的方式组成的搬送单元框架包围， 由所述搬送单元框架包围的内侧空间内包括用以将基板相对于所述工作台搬送的搬送机构， 所述搬送单元框架与所述加工单元框架以可装卸的方式单元化。
全文摘要
本发明提供一种根据加工单元或搬送机构的变化而容易应对的结构的激光划线装置。所述激光划线装置包括加工单元(A)及激光单元(B)，加工单元(A)被以构成长方体外观的方式组成的加工单元框架(1)包围，激光单元(B)被以构成具有与加工单元框架(1)的上表面相同形状的底面形状的长方体外观的方式组成的激光单元框架(22)包围，加工单元(A)包括支撑于由加工单元框架(1)包围的内侧空间内的石定盘(3)、移动平台(13)、以及工作台(15)，激光单元(B)包括由激光单元框架(22)支撑的激光光源(16)以及激光照射部(17)，激光单元框架(22)与加工单元框架(1)以可装卸的方式单元化。
文档编号B23K26/42GK102886608SQ20121016782
公开日2013年1月23日 申请日期2012年5月28日 优先权日2011年7月20日
发明者太田欣也 申请人:三星钻石工业股份有限公司