JP2002050592A - 脆性基板用カッターホイール - Google Patents

脆性基板用カッターホイール

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JP2002050592A JP2000237241A JP2000237241A JP2002050592A JP 2002050592 A JP2002050592 A JP 2002050592A JP 2000237241 A JP2000237241 A JP 2000237241A JP 2000237241 A JP2000237241 A JP 2000237241A JP 2002050592 A JP2002050592 A JP 2002050592A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 脆性基板用カッターホイールのスクライブ中
に発生するホイール側面及び軸とチップホルダ内壁面と
の間で発生する摩擦抵抗を減少させ、カッターホイール
の性能を向上させる。 【解決手段】 カッターホイールに回転軸が装通される
軸孔の内周面に、軸方向に向かう所定長の溝、軸方向と
斜めの溝、もしくは内周面に螺旋状の溝のいずれかを形
成して、軸孔の内周面両と回転軸との摩擦や、チップホ
ルダの内壁とのカッターホイール側面との摩擦を低減し
た。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本願の発明は、脆性基板を分
断する為にスクライブ線を形成するカッターホイールに
関する。脆性基板としては、半導体ウェハ、ガラス基板
やセラミック基板などが含まれる。
【０００２】
【従来の技術】従来のこの種の用途のカッターホイール
は超硬合金製や焼結ダイヤモンド製のディスク状の素材
に対して、外周縁部を研削してＶ字形の刃先を形成し円
盤ホイールとし、回転軸が装着される内径空洞部の内周
部も研削される。このようにして加工されたホイール
が、チップホルダの研削された凹型の受部に回転自在に
かん合軸着される。回転軸の材質としては、鉄、超硬合
金、焼結ダイヤモンドが従来から用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】互いに異なる材質で製
作されたカッターホイール部材と回転軸がカッターとし
て使用される場合、例えば、カッターホイール部材が超
硬合金製で軸が鉄製の場合、軸の摩耗の方が著しく激し
く、短時間でカッターホイールの回転がスムーズでなく
なり、スクライブ線の品質が悪くなる。また、カッター
ホイール部材が超硬合金製で、軸が焼結ダイヤモンド製
の場合、カッターホイールの軸とのかん合部の内径が摩
擦により大きくなって、前者の場合ほど短時間ではない
が、カッターホイールの回転がスムーズでなくなる。ま
たこうした材質の組み合わせの場合は、製品の価格が高
くなる。
【０００４】そのような状況に鑑みて、カッターホイー
ルと軸の材質には、同材質のものを使用するのが一般的
な使用方法となっている。しかしながら、同材質を用い
る使用方法では、カッターホイールと軸との摩擦によ
り、熱が発生して焼き付きが生じる。その結果、カッタ
ーホイールの回転がスムーズでなくなり、加工対象がガ
ラス基板のときには、 短時間でスクライブ中に、スクラ
イブ不良となるガラスファイバーが発生するといった課
題があった。
【０００５】本発明は高速のスクライブスピードで、品
質の良いスクライブ線が得られると共に、スクライブ距
離を従来品より延ばすことが可能な脆性基板用カッター
ホイールを提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、ディスク状ホ
イールの外周部に沿ってＶ字形の刃を有する脆性基板ス
クライブ用のカッターホイールにおいて、同ホイールに
回転軸が装通される軸孔の内周面に、軸方向(ホイール
の厚み方向)に向かう所定長の溝、軸方向と斜めの溝、
もしくは内周面に螺旋状の溝のいずれかを形成したこと
を特徴とする。
【０００７】好ましくは、上記複数の凹部の深さをカッ
ターホイールの厚みの約４分の１〜約４分の３とした場
合により一層効果的である。
【０００８】さらに好ましくは、カッターホイールと軸
の材質を同材質としたときに最も効果的である。
【０００９】
【発明の実施の形態】図１は本発明の一実施形態を示し
たカッタホイール１ａであり、側面図(左図)、同図にお
けるＡ−Ａ断面図(右図)を示している。カッターホイー
ル１ａの回転軸が装通される軸孔２の内周面に対し、第
１の側面から第２の側面に向かう軸方向(ホイールの厚
み方向)の溝(実線)３ａを等間隔に８個形成するととも
に、第２の側面から第１の側面に向かう所定長の溝(破
線)３ａを等間隔に８個形成している。一方の側面に見
える実線の溝３ａと、裏面にある破線の溝３ａとは互い
に位相が反転した状態で位置する。溝３ａの径方向の深
さは、側面側に向かうにつれ深くなっている。
【００１０】図１のＣ−Ｃ断面における溝３ａの形状
は、図２に示す（ａ）のＵ字形状としたが、（ｂ）のＶ
字形状、もしくは（ｃ）は角型形状であっても同等の作
用効果が得られる。
【００１１】溝３ａの幅は、カッターホイール１ａの外
径の大きさに応じて、内径の円周長の１／４８〜１／２
の値であり、溝３ａのカッターホイール軸心からの径方
向の深さ（Ｔ）は、カッターホイールの外周半径から内
周半径を引いた差の値Ｓとした場合、１／２０＜Ｓ／Ｔ
＜１の間で選択する。本実施例でのカッターホイール１
ａの内径１は０．８mmであり、溝３ａの幅は約０．１５
mm、溝３ａの深さは約０．４mmである。
【００１２】図３（ａ）は、チップホルダ５に装着され
た従来のカッターホイール４を、図３（ｂ）は同様に装
着された本発明のカッターホイール１ａを示している。
両図を比較してわかるように、本発明に係るカッターホ
イール１ａの場合(以下に示す他の実施形態でもほぼ同
じ)、ホイールの内周面と軸６との接触面積が、従来の
カッターホイール４と軸６の組合わせに比較して大きく
減っており、ホイールの両側面とチップホルダの内壁と
の接触面積も減少している。そのため、カッターホイー
ル回転時の摩擦抵抗を少なくできる。
【００１３】また、チップホルダ５内壁とカッターホイ
ール１ａの側面との間には僅かながらクリアランスがあ
る。ホイール１ａの両側面に位置する溝３ａが付近の空
気を取り込み、カッターホイール１ａの軸孔２の内周面
と軸６及びチップホルダ５の内壁と同ホイール側面との
摩擦によって発生する粉塵を取り除くと同時に、摩擦に
よって発生する熱を抑える。
【００１４】溝３ａの(軸方向の)奥行きＹは、図１のご
とく、カッターホイールの厚みの約３／４にしたときに
このような摩擦低減の効果が最大となった。
【００１５】超硬合金製の軸と同材質のカッターホイー
ルを組合わせる際に、本発明のカッターホイールの構成
（Ａ）と従来の構成（Ｂ）のものを用いて、スクライブ
不良が発生するまでどれだけの距離がスクライブ可能か
を調べた結果を表１に示す。
【００１６】
【表１】
【００１７】スクライブ条件は、スクライブ加工を施す
材料をソーダガラス、スクライブスピードを３００mm
s、刃先加重を１．１kg とし、使用するカッターホイー
ルの外径を２．５mm、厚み０．６５mm内径０．８mm、刃
先角度１２０゜、軸外径を０．８mmとして、軸を完全に
固定させた状態で、すなわちカッターホイールのみがス
クライブ中に回転している条件である。また、ガラスを
０．５mm間隔でスクライブ線を平行に刻んでいく条件下
で実施した。
【００１８】この表１の結果からわかるように、従来の
カッターホイール４に比べ、本発明のカッターホイール
１ａのスクライブ能力が１００倍〜２００倍まで延びて
いる。
【００１９】上記の溝ａ３の別の実施形態を図４〜図７
に示している。図４および図５ではカッターホイール１
ｂ、１ｃの各溝３ｂ、３ｃの深さを軸方向(カッターホ
イールの厚み方向)に対して直線的に変化させており(図
５では傾斜が緩やか)、図６ではカッターホイール１ｄ
の溝３ｄの深さを軸方向に対して２段階の傾斜で変化さ
せている。図７のカッターホイール１ｅでは溝３ｅの深
さを一定としている。
【００２０】図８のカッターホイール１ｆはその断面形
状が図４のものと似るが、溝３ｆの幅を溝が深くなるに
つれて大きくしている。
【００２１】図９のカッターホイール１ｇはその断面形
状が図１のものと似るが、図１では溝３ａの深さ方向が
径方向と一致するのに対して、図９では、溝３ｇの深さ
方向が径方向から角度θで傾いている。この様に径方向
と所定の角度を持たせて複数の凹部を形成すると、カッ
ターホイールの回転時にホイール側面付近の空気をより
一層取り込み易くなり、カッターホイールの内周内面壁
と軸との摩擦による熱の発生をさらに効果的に抑えるこ
とができる。
【００２２】図１０のカッターホイール１ｈでは、８本
の溝３ｈを形成しているが、それらの各溝は、軸方向と
斜めに形成され、かつ他方の側面まで貫通している。溝
の形状には、Ｖ字形、台形形、Ｕ字形などを用いる。
【００２３】図１１のカッターホイール１ｉでは、軸孔
２の内周面に沿っ螺旋状の溝３ｉを形成している。ネジ
のピッチは０．１mm〜１．５mmとした。溝３ｉの形状に
は、Ｖ字型、台形型、Ｕ字型などを用いてもよい。尚、
図１１では、一条の溝を従来のカッターホイールの内径
内面壁に形成した一実施例を示したものであるが、複数
条の溝を形成したものが更に好ましい。
【００２４】図１２のカッターホイール１ｊでは、軸孔
２に形成した３ｊ溝以外に、ホイールの厚み方向に貫通
する孔７を４個形成したものであり、図１３のカッター
ホイール１ｋでは、図１２と同様に貫通孔７を形成する
と共に、軸方向に延在する溝３ｋにおいて、側面での深
さを大きくして溝３ｋと貫通孔７とを相互につないでい
る。
【００２５】図１４のカッターホイール１ｌでは、両側
面に所定深さの凹部８を形成しており、図１５のカッタ
ーホイール１ｍでは、両側面上で一置方向に延在する所
定長の凹部９を形成している。
【００２６】図１６は、円形の内径孔を具備するカッタ
ーホイール部材１１にディスク状のブッシュ１２を嵌合
または挿入させる様子を示したものである。そのブッシ
ュ１２には、上述の各種カッターホイールの構成の場合
と同様、その内周面に、第１・第２の両側面において各
側面の径方向へ延びて形成された複数の溝を形成し、ブ
ッシュ８の外周壁面をカッターホイール部材１１の円形
の内径孔に嵌合または挿入させて、カッターホイールと
したものである。
【００２７】前記ブッシュ１２の複数の溝３ｎがブッシ
ュ１２の第１・第２の両側面に図９のごとく交互に形成
されている場合もある。
【００２８】前記ブッシュ１２の複数の溝３ｎはブッシ
ュ１２の側面に交互に、等間隔に形成されている場合も
ある。
【００２９】前記ブッシュ１２の複数の溝３ｎはブッシ
ュ８の側面に交互に、等間隔に、径方向と所定角度に形
成されている場合もある。
【００３０】前記ブッシュ１２の複数の溝３ｎはブッシ
ュ１２の両側面に交互に、等間隔に、径方向と所定角度
を有して形成され、凹部の深さをブッシュの厚みの略４
分の１〜４分の３とする場合もある。
【００３１】前記のブッシュ１２は、ブッシュ１２ の
両側面に複数の貫通穴もしくは複数の別の溝を形成する
場合もある。
【００３２】上記のカッターホイール部材１１とブッシ
ュ１２を嵌合もしくは挿入させたカッターホイールを用
いても、上述したのと同様の作用効果が得られる。
【００３３】図１７は、ブッシュ１３の内周面と外周面
の周りに、両側面に径方向へ延びて形成された複数の溝
３ｏを形成し、ブッシュ１３の外周壁面をカッターホイ
ール部材１１の内径孔に嵌合または挿入させて、カッタ
ーホイールとしたものである。
【００３４】前記ブッシュ１３の複数の溝３ｏはブッシ
ュ１３の両側面に交互に形成されている場合もある。
【００３５】前記ブッシュ１３の複数の溝３ｏはブッシ
ュ１３の両側面に交互に、等間隔に形成されている場合
もある。
【００３６】前記ブッシュ１３の複数の溝３ｏはブッシ
ュ１３の両側面に交互に、等間隔に、径方向と所定角度
を有して形成されている場合もある。
【００３７】前記ブッシュ１３の複数の溝３ｏはブッシ
ュ１３の両側面に交互に、等間隔に、径方向と所定角度
に形成され、凹部の深さをブッシュ１３の厚みの略４分
の１〜４分の３とする場合もある。
【００３８】前記のブッシュ１３は、その両側面に複数
の貫通穴もしくは複数の別の溝を形成する場合もある。
【００３９】上記のカッターホイール部材１１とブッシ
ュ１３を嵌合もしくは挿入させたカッターホイールを用
いても、上述したのと同様の作用効果が得られる。
【００４０】図１８は、筒状のブッシュ１４の両側面に
それぞれ筒方向に向かう切り欠き１５を形成したもので
あり、このブッシュ１４の外周壁面をカッターホイール
部材１１の円形の内径孔に嵌合または挿入させて、カッ
ターホイールとしたものである。
【００４１】前記ブッシュ１４の複数の切り欠き１５は
その両側面に交互に形成されている場合もある。
【００４２】前記ブッシュ１４の複数の切り欠き１５は
その両側面に交互に、等間隔に形成されている場合もあ
る。
【００４３】前記ブッシュ１４の複数の切り欠き１５は
その両側面に交互に、等間隔に、径方向と所定角度を有
する様に形成されている場合もある。
【００４４】前記ブッシュ１０の複数の切り欠き１５は
その両側面に交互に、等間隔に、径方向と所定角度を有
する様に形成され、切り欠きの長さをブッシュの厚みの
略４分の１〜４分の３とする場合もある。
【００４５】上記のカッターホイール部材１１とブッシ
ュ１４を嵌合もしくは挿入させたカッターホイールを用
いても、上述したのと同様の作用効果が得られる。
【００４６】特開平９−１８８５３４号「ガラスカッタ
ーホイール」の内径部内面壁の周りに、両側面に径方向
へ延びて形成された複数の凹部を形成しても、上述した
作用効果が得られる。
【００４７】
【発明の効果】本発明は、カッターホイールに回転軸が
装通される軸孔の内周面に、軸方向の溝、軸方向と斜め
の溝、もしくは内周面に螺旋状の溝のいずれかを形成す
るようにしたので、カッターホイールの軸孔内周面と回
転軸及びチップホルダの内壁との摩擦抵抗が減少し、カ
ッターホイールがスムーズに回転し、スクライブ不良が
発生しにくくなる。また、カッターホイールの両側面に
凹部を設けたことにより、摩擦により発生する粉塵を取
り除くことができる。このため、従来のカッターホイー
ルに比べ、本発明のカッターホイールはスクライブ長で
評価する性能面で１００ 倍〜２００倍にすることがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のカッターホイールの一実施形態を示
した側面図及び断面図
【図２】 溝の各種断面形状を示した図
【図３】 従来のカッターホイール及び本発明のカッタ
ーホイールの装着状態を示した図
【図４】 本発明のカッターホイールの別の実施例の側
面図及び断面図
【図５】 本発明のカッターホイールの別の実施例の側
面図及び断面図
【図６】 本発明のカッターホイールの別の実施例の側
面図及び断面図
【図７】 本発明のカッターホイールの別の実施例の側
面図及び断面図
【図８】 本発明のカッターホイールの別の実施例の側
面図及び断面図
【図９】 本発明のカッターホイールの別の実施例の側
面図及び断面図
【図１０】 本発明のカッターホイールの更に別の実施
例の側面図及び断面図
【図１１】 本発明のカッターホイールの更に別の実施
例の側面図及び断面図
【図１２】 本発明のカッターホイールの更に別の実施
例の側面図及び断面図
【図１３】 本発明のカッターホイールの更に別の実施
例の側面図及び断面図
【図１４】 本発明のカッターホイールの更に別の実施
例の側面図及び断面図
【図１５】 本発明のカッターホイールの更に別の実施
例の側面図及び断面図
【図１６】 カッターホイール部材にブッシュを嵌合さ
せる様子を示した図
【図１７】 カッターホイール部材にブッシュを嵌合さ
せる様子を示した図
【図１８】 カッターホイール部材にブッシュを嵌合さ
せる様子を示した図
【符号の説明】
１ カッターホイール ２ 軸孔 ３ 溝 ５ チップホルダ ６ 軸 ７、９ 凹部 １１ カッターホイール部材 １２、１３、１４ ブッシュ １５ 切り欠き

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ディスク状ホイールの外周部に沿ってＶ
    字形の刃を有する脆性基板スクライブ用のカッターホイ
    ールにおいて、同ホイールに回転軸が装通される軸孔の
    内周面に、軸方向に向かう所定長の溝、軸方向と斜めの
    溝、もしくは内周面に螺旋状の溝のいずれかを形成した
    ことを特徴とする脆性基板用カッターホイール。
  2. 【請求項２】 上記軸方向に向かう所定長の溝における
    深さを、当カッターホイールの側面側で深くなるように
    形成した請求項１記載の脆性基板用カッターホイール。
  3. 【請求項３】 上記溝の深さを一定とした請求項１記載
    の脆性基板用カッターホイール。
  4. 【請求項４】 上記溝が当カッターホイールの側面で等
    間隔に形成されていることを特徴とする請求項１乃至３
    のいずれかに記載の脆性基板用カッターホイール。
  5. 【請求項５】 上記軸方向に向かう所定長の溝の奥行き
    がカッターホイールの厚みの略４分の１〜略４分の３で
    あることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載
    の脆性基板用カッターホイール。
  6. 【請求項６】 当カッターホイールに厚み方向に貫通す
    る孔を形成した請求項１乃至５のいずれかに記載の脆性
    基板用カッターホイール。
  7. 【請求項７】 当カッターホイールの側面に所定深さの
    凹部を形成した請求項１乃至５のいずれかに記載の脆性
    基板用カッターホイール。
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