JP2006305672A

JP2006305672A - ガラス基板の孔あけドリル

Info

Publication number: JP2006305672A
Application number: JP2005130778A
Authority: JP
Inventors: Shuichi Shori; 秀一勝利
Original assignee: Central Glass Co Ltd
Current assignee: Central Glass Co Ltd
Priority date: 2005-04-28
Filing date: 2005-04-28
Publication date: 2006-11-09
Anticipated expiration: 2025-04-28
Also published as: JP4693479B2

Abstract

【課題】電子産業用等の薄いガラス基板に対する直径０．８ｍｍ〜６．０ｍ程度の比較的小さい孔あけに対応するドリルは破損しやすく、加工した孔部にハマ欠けが発生し易い問題を解決する。
【解決手段】ガラス基板に孔を研磨してあけるための回転軸の先端部にダイヤモンド砥粒を有する研磨部を設けたガラス基板の孔あけドリルであって、研磨部の外径が一定であり、回転軸方向にドリル先端まで連続する溝を研磨部に設け、溝がドリル先端で広がっていることを特徴とするガラス基板の孔あけドリル。
【選択図】図１

Description

本発明は、プラズマディスプレイ用ガラス基板にプラズマディスプレイパネルを製造する際の排気用の孔をあける等、比較的薄い電子産業用ガラス基板に対して直径１．０ｍｍ〜６．０ｍｍ程度の小径の孔あけを行うためのガラス基板の孔あけドリルに関する。

従来、ガラス基板に孔をあけるためのダイヤモンドコアドリルは、一般的に図４のような構造をしていた。

図４は従来のダイヤモンドコアドリルの説明図である。（Ａ）はドリル先端からみた拡大正面図、（Ｂ）は研磨部の回転軸方向の拡大断面図である。詳しくは、Ｃ、Ｃ´における拡大断面図である。ダイヤモンドコアドリルは、鋼製の回転軸１と、研磨材としてのダイヤモンド砥粒を電着させた研磨部２よりなる。その中心は貫通孔が空き冷却水を供給する。このようなドリルによる孔あけにおいて、孔あけ時の孔あけ加工の所要時間を速くするためには、ドリルの回転を速くし研磨材であるダイヤモンド砥粒を粗くするとよい。しかしながら、ダイヤモンド砥粒を粗くすると研磨面が粗くなり、加工した孔の精度が低下するという問題があり、引いてはクラック発生およびハマ欠け発生の懸念がある。よって、ダイヤモンド砥粒を細かくして孔あけ加工時の所要時間を遅くし、孔あけ加工をせざるを得なかった。尚、ハマ欠けとは、貝殻上のガラス基板の剥離かけを意味する。

特許文献１には、ダイヤモンド砥粒を粗くしドリルの回転を速くしたとしても良好な仕上げ面が得られるとした穿孔用ダイヤモンドコアドリルが開示され、該穿孔用ダイヤモンドコアドリルは回転軸を構成するシャンクの先端に備えたダイヤモンド砥粒を有する円筒状の砥石部が内層と外層の２層構造からなる。また、特許文献２には、クラックや欠け、割れ等の発生および砥石先端の損傷を抑制のために、研削加工中に砥石先端部に冷却水を充分供給するように工夫したダイヤモンドコアドリルが開示され、該ダイヤモンドコアドリルは、回転軸を構成するシャンクの先端に備えたダイヤモンド砥粒を有する円筒状の砥石部先端の円環状端面が、回転軸方向に変位する滑らかに連続した凹凸面より形成される。また、孔あけ加工部のハマ欠け、焼きつきを防止するためのコアドリルが特許文献３および特許文献４にて開示されている。

一方、プラズマディスプレイ用ガラス基板における排気用の孔あけ等、比較的薄い電子産業用ガラス基板に対する孔あけは、直径１．０〜６．０ｍｍ程度の比較的小さい孔あけが通常であり、それに適応するダイヤモンドコアドリルは華奢となり破損しやすいため、一般的にラップ棒と呼ばれる円柱状の金属の周円および端面にダイヤモンド砥粒を電着等で固着された工具を使用し、偏心回転させつつガラス基板に研磨孔あけする。このようなラップ棒について、特許文献５等に開示されている。
特開平１１−１５６６１８号公報特開平１１−１５５６１７号公報特開平７−３２２０５号公報特開２００３−８１６６３号公報特開２００１−１７２０３５号公報

プラズマディスプレイ用ガラス基板等の電子産業用基板は、通常、板厚０．７ｍｍ〜３．５ｍｍの範囲内である。従来のダイヤモンドコアドリルを用いた孔あけにおいて、例えば、プラズマディスプレイ用ガラス基板におけるプラズマディスプレイパネル製造における排気用の孔あけ等、電子産業用等の比較的薄いガラス基板に対する孔あけは、直径１．０ｍｍ〜６．０ｍｍ程度の比較的小径の孔あけが通常であり、それに適応するダイヤモンドコアドリルは華奢となり破損しやすい。また、ダイヤモンドコアドリル内の冷却水供給用の貫通孔が細くなるため、冷却水が供給し難く、加工孔部にハマ欠けが発生し易い等の問題があった。

電子産業用ガラス基板等の比較的薄いガラス基板の孔あけに際し、ダイヤモンドコアドリルを破損し難くするには、貫通孔をなくすか、あるいはできるだけ細くすればよい。また、冷却水によるドリルの冷却効果を向上させハマ欠けを防止るためには、貫通孔径をできるだけ大きくすればよい。

これらの相反する課題を解決するためには、回転軸の先端部にダイヤモンド砥粒を有する研磨部を設けたドリルにおいて、研磨部に回転軸方向にドリル先端まで連続して溝を設け、研磨部基部の溝は狭くしてドリル先端で溝を広くし、ドリル先端で溝が広がった構造のドリルを、ガラス基板の孔あけドリルに用いればよい。

即ち、本発明は、ガラス基板に孔を研磨してあけるための回転軸の先端部にダイヤモンド砥粒を有する研磨部を設けたガラス基板の孔あけドリルであって、研磨部の外径が一定であり、回転軸方向にドリル先端まで連続する溝を研磨部に設け、溝がドリル先端で広がっていることを特徴とするガラス基板の孔あけドリルである。

更に、本発明は、研磨して孔をあけるガラス基板の板厚が、０．７ｍｍ以上、３．５ｍｍ以下であり、あける孔の径が、１．０ｍ以上、６．０ｍｍ以下であることを特徴とする上記のガラス基板の孔あけドリルである。

更に、本発明は、研磨部の外径が０．８ｍｍ以上、６．０ｍｍ以下で一定であり、ドリル先端研磨部の肉厚が０．３ｍｍ以上、０．８ｍｍ以下であることを特徴とする上記のガラス基板の孔あけドリルである。

ダイヤモンドコアドリルを用いた板厚０．７ｍｍ〜３．５ｍｍのプラズマディスプレイ用ガラス基板における排気用の孔形成等、電子産業用等の比較的薄いガラス基板に対する孔あけに、本発明のガラス基板の孔あけドリルを用いると、孔あけ時にドリルが破損し難く、加えてドリル先端の冷却効果が得やすいために、加工孔部のハマ欠けの発生が抑制された。

図１および図２を用いて本発明のガラス基板の孔あけドリルについて説明する。図１は、本発明のガラス基板の孔あけドリルの一例の斜視図である。図２は、本発明のガラス基板の孔あけドリルの一例を溝側より見た側面図である。

図１および図２に示すように、本発明のガラス基板の孔あけドリルは回転軸１および研磨部２に溝３を設けてなり、ドリル先端研磨部４を肉薄にすることによって、溝３は広がっている。この肉薄のドリル先端研磨部４の長さＬ´は１．０ｍｍ以上、２．０ｍｍ以下の範囲内であることが好ましい。ドリル先端研磨部４の長さＬ´が１．０ｍｍより短いと、ドリル先端の冷却効果が得られず、加工孔部のハマ欠けが発生し易い。一方、２．０ｍｍより長いとドリル先端研磨部４が華奢となり破損し難い。

図３は、本発明の孔あけドリルの一例のドリル先端の拡大図である。（Ａ）がドリル先端側からみた拡大正面図、（Ｂ）が回転軸方向におけるドリル先端の拡大断面図である。詳しくは、Ｄ、Ｄ´における断面図である。

尚、本発明のガラス基板の孔あけドリルにおいて、図１〜３に示すように、研磨部２に連続した溝を設け、該溝３のドリル先端付近に段差５を設け、ドリル先端で溝３が広がった構造とした。他方、ドリルの製作は難しくなるが、ドリル先端よりドリル基部に進むに従い、研磨部２の溝３の幅６および深さ７が徐々に減少し、ドリル先端研磨部４が肉薄であり、ドリル基部方向へ進むに従い、研磨部２の肉厚が徐々に増す構造としてもよい。ドリル先端で溝３を広げて、ドリル先端研磨部４を肉薄とすることで、ドリル先端の冷却効果が増し、加工孔部のハマ欠けの発生が抑制される。加えて、ドリル先端研磨部４を肉薄化したことによりドリル先端が鋭利となり、孔あけ加工時に研磨してガラス基板を掘り進む速度が増し、無駄な力が架らないためにハマ欠けが発生し難くなる。尚、ドリル先端研磨部４以外は溝３を浅くすることで研磨部２に肉厚の厚い部位が得られて、ドリルが破損し難い。

冷却水を射出させつつドリル先端に当て冷却効果を得るためには、冷却水がドリル先端まで浸透するように、図１および図２に示すように、回転軸方向にドリル先端まで、連続する溝３を研磨部２に設けることが好ましい。

本発明のガラス基板の孔あけドリルにおいて、研磨部２は、ニッケル等を結合材にして、例えば２００メッシュ以上、２３０メッシュ以下の範囲内の粒度のダイヤモンド砥粒を従来知られた電着法により固着させて形成することが好ましい。２００メッシュより粒度が小さいと孔加工の際の速度が遅くなり、２３０メッシュより粒度が大きいとダイヤモンド砥粒が粗すぎて、孔の加工精度が低下するとともに、研磨する孔加工部のガラスに負荷がかかりハマ欠けが発生し易い。尚、本発明において研磨部２とはダイヤモンド砥粒を電着法等を用いて固着させた研磨に有効な部位であり、ドリル先端よりの研磨に有効な研磨部の長さが有効砥粒長Ｌである。

本発明のガラス基板の孔あけドリルで孔あけ加工するガラス基板の板厚は、０．７ｍｍ以上、３．５ｍｍ以下の範囲内であることが好ましい。例えば、無アルカリガラス基板等の硬いガラス基板であっても、ガラス基板の板厚が、０．７ｍｍより薄いとガラス基板が脆弱で孔あけ時に割れて破損する虞があり、板厚が３．５ｍｍより厚いと、本発明のガラス基板の孔あけドリルにおいて、ドリル先端に負荷がかかり過ぎ、孔あけ時にドリル先端が折れ破損すること頻発する虞がある。また、プラズマディスプレイ用ガラス基板のプラズマディスプレイパネル製造における排気用の孔あけ等、孔あけ加工が必要な電子産業用ガラス基板の板厚は、通常、０．７ｍｍ〜３．５ｍｍの範囲内である。

また、本発明のガラス基板の孔あけドリルで孔あけ加工する孔の径は１．０ｍｍ以上、６．０ｍｍ以下である。孔あけ加工する孔の径に対してドリルの径は若干小さくする必要があり、孔の径が１．０ｍｍより小さい孔あけ加工に対するドリルに対し、本発明のガラス基板の孔あけドリルが有する構造に溝３を加工することは困難であり現実的ではない。孔の径が６．０ｍｍより大きな孔あけ加工に対しては、ドリルの径が大きくなり、本発明のガラス基板の孔あけドリルが有する構造に溝３を加工としなくても、従来のダイヤモンドコアドリルのように貫通孔を設けた構造において、十分な強度および冷却が得られる。

上記のように、孔あけ加工する孔の径が１．０ｍｍ以上、６．０ｍｍ以下であるので、本発明のガラス基板の孔あけドリルの研磨部２の外径は、０．８ｍｍ以上、６．０ｍｍ以下の範囲内となる。ドリルの研磨部２の外径が、０．８ｍｍより小さいと、本発明のガラス基板の孔あけドリルが有する構造に溝３を加工することは困難であり現実的ではない。ドリルの研磨部２の外径が、６．０ｍｍより大きいと、本発明のガラス基板の孔あけドリルが有する構造に加工しなくても十分な強度および冷却が得られる。

また、ドリル先端で溝３を広げて、ドリル先端研磨部４を肉薄とすることで、ドリル先端研磨部４の冷却効果が増し、加工孔部のハマ欠けの発生が抑制され、加えて、ドリル先端研磨部４を肉薄化したことによりドリル先端が鋭利となり、孔あけ加工時に研磨してガラス基板を掘り進む速度が増し、無駄な力が架らないためにハマ欠けが発生し難くなる。これら効果を得るためには、ドリル先端研磨部４の肉厚を０．３ｍｍ以上、０．８ｍｍ以下の範囲とすることが好ましい。使用する鋼の種類にもよるが、０．３ｍｍより薄いと強度がなくドリル先端が破損しやすい、０．８ｍｍより厚いと冷却効果が得難くなるとともに、ドリル先端が鋭利とならず、ハマ欠けが発生し難くなる効果が得られない。

尚、本発明のガラス基板の孔あけドリルにおいて、研磨部２の外径が細くなる程、ドリル先端研磨部４の肉厚は薄くなり、ドリル先端研磨部４の肉厚に比べ、ドリル先端以外の研磨部２の肉厚は厚い。

本発明のガラス基板の孔あけドリルの一例の側面図である図１に示す形状のガラス基板の孔あけドリルを作製した。詳しくは本発明の孔あけドリルの一例のドリル先端の拡大図である図３を用いて説明する。

図３は、（Ａ）がドリル先端側からみた拡大正面図、（Ｂ）が回転軸方向におけるドリル先端の拡大断面図、詳しくは、Ｄ、Ｄ´における断面図である。研磨部２の外径は１．９５ｍｍで一定であり、研磨部２のドリル先端４よりの有効砥粒長Ｌは４．０ｍｍである。

研磨部２は、ニッケルを結合材にして、研磨材である２００メッシュのダイヤモンド砥粒を従来知られた電着法により固着させている。ドリル先端４からの長さＬ´が１．５ｍｍの範囲のドリル先端研磨部４は、深さが１．３５ｍｍ、幅が１．０ｍｍの溝３を設け、肉厚が０．６ｍｍの肉薄部である。それ以外の研磨部２は、深さが１．０ｍｍ、幅が０．５ｍｍの溝を入れた肉厚０．７ｍｍ〜０．９５ｍｍの肉厚部である。これら研磨部２の境には段差５を設けた。これら溝３は連続し、ドリル先端で溝３を広げた構造である。

上記寸法である本発明のガラス基板の孔あけドリルを用い、ドリルを４０００回転で回転させつつ、板厚、２．８ｍｍのプラズマディスプレイ用ガラス基板に押圧研磨して径、２．０ｍｍの孔あけ加工を行った。尚、押圧の際には研磨中の孔あけ加工部に冷脚水をノズルより吐出させて当て冷却を行った。

孔欠け加工後の貫通孔をルーペにて拡大観察したところ、ハマ欠け等発生することなく滑らかな研磨面であった。

比較例

次いで、本発明の範疇にないドリルを作製した。研磨部２の外径は１．９５ｍｍで一定であり、ドリル先端４よりの有効砥粒長Ｌは４．０ｍｍである。研磨部２には、ニッケルを結合材にして２００メッシュのダイヤモンド砥粒を従来知られた電着法により固着させており、実施例と異なり、ドリル先端まで、深さ１．０ｍｍ、幅０．５ｍｍの溝３を入れて、ドリル先端で溝３を広げてはいない。

上記寸法である本発明の範疇にないガラス基板の孔あけドリルを用い、ドリルを４０００回転で回転させつつ、板厚、２．８０ｍｍのプラズマディスプレイ用ガラス基板に押圧研磨して径、２．０ｍｍの孔あけ加工を行った。尚、押圧の際には研磨中の孔あけ加工部に冷脚水をノズルより吐出させて当てて冷却を行った。

孔欠け加工後の貫通孔をルーペにて拡大観察したところ、ハマ欠けが発生していた。

本発明のガラス基板の孔あけドリルの一例の斜視図である。本発明のガラス基板の孔あけドリルの一例を溝側より見た側面図である。本発明の孔あけドリルの一例のドリル先端の拡大図である。（Ａ）がドリル先端側からみた拡大正面図、（Ｂ）が回転軸方向におけるドリル先端の拡大断面図である。従来のダイヤモンドコアドリルの説明図である。（Ａ）はドリル先端からみた拡大正面図、（Ｂ）は研磨部の回転軸方向の拡大断面図である。

符号の説明

１回転軸
２研磨部
３溝
４ドリル先端研磨部
５段差

Claims

ガラス基板に孔を研磨してあけるための回転軸の先端部にダイヤモンド砥粒を有する研磨部を設けたガラス基板の孔あけドリルであって、研磨部の外径が一定であり、回転軸方向にドリル先端まで連続する溝を研磨部に設け、溝がドリル先端で広がっていることを特徴とするガラス基板の孔あけドリル。
研磨して孔をあけるガラス基板の板厚が、０．７ｍｍ以上、３．５ｍｍ以下であり、あける孔の径が、１．０ｍ以上、６．０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載のガラス基板の孔あけドリル。
研磨部の外径が０．８ｍｍ以上、６．０ｍｍ以下で一定であり、ドリル先端研磨部の肉厚が０．３ｍｍ以上、０．８ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のガラス基板の孔あけドリル。