JP2020037193A - ホルダユニットおよびスクライブ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、刃先の姿勢を安定化させ、基板の表面に高品質のスクライブラインを形成することが可能なホルダユニット、およびこのようなホルダユニットを備えたスクライブ装置を提供することを目的とする。【解決手段】２つの傾斜面４１ａ、および稜線４１ｂからなる刃先４１を備えるスクライビングホイール４０で基板１５の表面Ｈにスクライブラインを形成するためのホルダユニット３０であって、一対の保持部５１ａ、５１ｂと、刃先４１が挿入される保持溝５２と、刃先４１の外周部を受ける非回転の第１受け部材７０と、刃先４１の外周部を受ける第２受け部材８０と、を備え、第１受け部材７０および第２受け部材８０は、それぞれ、刃先の周方向に沿うように凹部７１が設けられ、凹部７１の最深部７２に刃先４１の稜線４１ｂが接触することなく、第１受け部材７０および第２受け部材８０に２つの傾斜面４１ａが接触する。【選択図】図３

Description

本発明は、基板の表面にスクライブラインを形成するための刃先を備えるホルダユニット、およびそのようなホルダユニットを備えるスクライブ装置に関する。

従来、ガラス基板等の脆性材料基板の分断は、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の表面に所定の力を付加するブレイク工程とによって行われる。スクライブ工程では、スクライビングホイールの刃先が基板の表面に押し付けられながら、所定のラインに沿って移動される。

以下の特許文献１には、所望のスクライブラインを形成するために、安定した姿勢でスクライブ動作を行うホルダが開示されている。特許文献１において、カッターを保持するホルダは、ホルダジョイントの下部に設けられている開口穴から挿入される。開口穴の内側に、平面視でＶ字形状の平坦面が基板に対して垂直方向に沿って形成されている。この開口穴の上方に位置決め部材のピンが設けられ、ピンよりも上方に磁石が設けられている。ホルダジョイントに挿入されたホルダは、ホルダの上部に形成されている傾斜面にピンが接触して位置決めされるとともに、ホルダの上端部が磁石に吸引されて保持される。このとき、磁石によってホルダが引き上げられて、傾斜面がピンに押し付けられる。また、傾斜面の背面側は、Ｖ字形状の平坦面に押し付けられるため、ホルダの姿勢が自動的に一定方向に向いた状態で、ホルダがホルダジョイントに取り付けられる。よって、安定的にスクライブラインを形成することができる。

特開２０１７−１１９３４８号公報

特許文献１では、ホルダの姿勢が安定に維持されることで、基板に良好なスクライブラインが形成されている。しかし、基板に接触している部材はスクライビングホイールであるため、ホルダの姿勢を安定に維持したとしても、スクライビングホイールの姿勢が安定した状態でない場合、スクライビングホイールがふらついて蛇行したスクライブラインが形成される。また、スクライビングホイールは貫通孔を介してピン軸により支持されているため、貫通孔やピン軸の真円度、円筒度やスクライビングホイール側面との直角度などの精度の影響を受け、スクライビングホイールの姿勢の安定性が低下しやすい。

かかる課題に鑑み、本発明は、刃先の姿勢を安定化させ、基板の表面に高品質のスクライブラインを形成することが可能なホルダユニット、およびこのようなホルダユニットを備えたスクライブ装置を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様は、外周部に互いに異なる方向に傾斜した２つの傾斜面、および前記２つの傾斜面との間に周方向に沿って設けられる稜線からなる刃先を備えるスクライビングホイールで基板の表面にスクライブラインを形成するためのホルダユニットに関する。このホルダユニットは、前記スクライビングホイールを保持するための一対の保持部と、前記一対の保持部の間に形成され、前記スクライビングホイールが挿入される保持溝と、前記一対の保持部に設けられ、前記保持溝に挿入された前記スクライビングホイールの前記刃先を受ける非回転の第１受け部材と、前記一対の保持部に設けられ、前記保持溝に挿入された前記スクライビングホイールの前記刃先を受ける第２受け部材と、を備え、前記第１受け部材および前記第２受け部材は、それぞれ、前記刃先の周方向に沿うように凹部が設けられ、前記凹部の最深部に前記刃先の稜線が接触することなく、前記凹部の端部に前記２つの傾斜面が接触する。

本態様に係るホルダユニットによれば、スクライビングホイールの傾斜面を２つの受け部材がスクライビングホイールを回転可能なように保持する。たとえば、スクライビングホイールに貫通孔を設けて、この貫通孔にスクライビングホイールを支持するためにピン軸が挿入されている場合、スクライビングホイールが転動させられると、貫通孔およびピン軸の精度の影響を受けて、スクライビングホイールの安定性が低下することがある。これに対し、上記の構成であれば、スクライビングホイールの刃先が２つの受け部材によって支持されるため、貫通孔およびピン軸の影響を受けることはない。したがって、２つの受け部材により、スクライビングホイールがふらつくことを防止できる。

また、少なくとも第１受け部材は非回転であるため、第１受け部材と第２受け部材がともに回転可能である場合に比べて、より確実にスクライビングホイールのふらつきを抑制することができる。また、スクライビングホイールの回転抵抗が増加することにより、スクライビングホイールによって基板に深いクラックを形成することができる。

すなわち、一般に、回転可能な部材とスクライビングホイールとの間で生じる摩擦抵抗は小さいため、回転可能な部材でスクライビングホイールが支持されている場合、スクライビングホイールは円滑に回転する。これに対し、非回転の部材とスクライビングホイールとの間で生じる摩擦抵抗は大きいため、非回転の部材でスクライビングホイールが支持されている場合、スクライビングホイールは回転し難くなる。この状態でスクライビングホイールにスクライブ動作を行わせると、基板により深いクラックが形成される。

また、第１受け部材および第２受け部材は、刃先の稜線部分と非接触状態である。よって、刃先の稜線部分が第１受け部材および第２受け部材との接触により摩耗する虞はない。

第１の態様の構成では、上記のように、刃先を支持する受け部材のうち少なくとも第１受け部材が、非回転である。そのため、第１受け部材と第２受け部材がともに回転可能である場合に比べて、スクライビングホイールは回転し難くなる。よって、スクライビングホイールによって基板に深いクラックを形成することができる。

本態様に係るホルダユニットにおいて、前記スクライビングホイールの回転中心軸に対して前記基板側に位置する前記刃先を、前記スクライビングホイールの厚み方向に挟むとともに、前記刃先を前記第１受け部材および前記第２受け部材に押さえつける規制部材とをさらに備えるよう構成され得る。

この構成によれば、規制部材で刃先の傾斜面を２つの受け部材で押さえてスクライビングホイールを回転可能に保持することにより、より確実にスクライビングホイールのふらつきを防止できる。さらに、基板への接触と離間を繰り返す場合にもスクライビングホイールの移動が規制されるため、スクライブラインの位置の繰り返し精度が向上する。

本態様に係るホルダユニットにおいて、前記規制部材は、前記スクライビングホイールの前記刃先の厚みより小さい幅のスリットを有し、前記スリットから前記刃先の前記稜線部分を突出させつつ、前記スリットの周縁が前記２つの傾斜面に当接するように、前記規制部材が前記一対の保持部に配置されるよう構成され得る。

この構成によれば、規制部材は、刃先の稜線部分と非接触状態である。よって、刃先の稜線部分が規制部材により摩耗する虞はない。

本態様に係るホルダユニットにおいて、前記規制部材は、板状の弾性部材であるよう構成され得る。これにより、規制部材は、刃先の外周部に対して付勢力を付与して、刃先の外周部を第１受け部材および第２受け部材の方により確実に押さえつけることができる。

本態様に係るホルダユニットにおいて、前記第２受け部材は、非回転であるよう構成され得る。

この構成によれば、刃先を支持する第１受け部材および第２受け部材が両方とも非回転であるため、スクライブ動作時、刃先に掛かる摩擦力がより増加する。これにより、第１受け部材のみが非回転の部材である場合よりも、スクライビングホイールは回転し難い状態となる。よって、スクライビングホイールによって、基板により深いクラックが形成され易くなる。

本態様に係るホルダユニットにおいて、前記第２受け部材は、前記スクライビングホイールの回転に伴い回転可能に支持されているよう構成され得る。

上記のとおり、スクライビングホイールを非回転の部材で支持すると、スクライビングホイールと非回転の部材との間に生じる摩擦抵抗が大きいため、スクライビングホイールは回転し難くなり、基板により深いクラックが形成されやすくなる。一方、スクライビングホイールを回転可能な部材で支持すると、刃先と回転可能な部材との間に生じる摩擦抵抗が小さいため、スクライビングホイールは回転し易くなる。

よって、本構成のように、刃先を、非回転の第１受け部材と回転可能な第２受け部材とで支持すれば、過度にスクライビングホイールが回転し難くならないように、スクライビングホイールの回転のし易さを調整できる。

本発明の第２の態様は、外周部に互いに異なる方向に傾斜した２つの傾斜面、および前記２つの傾斜面との間に周方向に沿って設けられる稜線からなる刃先を有するスクライビングホイールで基板の表面にスクライブラインを形成するスクライブ装置に関する。本態様に係るスクライブ装置は、前記スクライビングホイールを保持するための一対の保持部と、前記一対の保持部の間に形成され、前記スクライビングホイールが挿入される保持溝と、前記一対の保持部に設けられ、前記保持溝に挿入された前記スクライビングホイールの前記刃先を受ける非回転の第１受け部材であって、前記刃先の周方向に沿うように凹部が設けられ、前記凹部の最深部に前記刃先の稜線が接触することなく、前記凹部の端部に前記２つの傾斜面が接触する前記第１受け部材と、前記一対の保持部に設けられ、前記保持溝に挿入された前記スクライビングホイールの前記刃先を受ける第２受け部材であって、前記刃先の周方向に沿うように凹部が設けられ、前記凹部の最深部に前記刃先の稜線が接触することなく、前記凹部の端部に前記２つの傾斜面が接触する前記第２受け部材と、を備えるホルダユニットと、前記基板の表面に平行な方向に前記ホルダユニットを移動させるスクライブヘッドと、を備える。

本構成であれば、上記の第１の態様と同様の効果を奏する。

以上のとおり、本発明によれば、刃先の姿勢を安定化させ、基板の表面に高品質のスクライブラインを形成することが可能なホルダユニット、およびこのようなホルダユニットを備えたスクライブ装置を提供することができる。

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。

図１は、実施形態１に係るホルダユニットを備えるスクライブ装置の構成を模式的に示す図である。 図２（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、実施形態１に係るホルダユニットをＸ軸負側、およびをＹ軸正側から見た図である。 図３（ａ）は、実施形態１に係るホルダユニットをＺ軸負側から見た図である。図３（ｂ）は、実施形態１に係るホルダユニットにおけるスクライビングホイールおよび２つの回転部材の配置を説明するための図である。 図４（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、実施形態１に係る検証結果を示す図である。 図５（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、実施形態１に係るスクライビングホイールと、第１受け部材および第２受け部材との配置を説明するための図である。 図６（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、変形例に係るスクライビングホイールを模式的に示すＹ軸正側、およびＸ軸正側から見た図である。 図７（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、別の変形例に係る溝の内側面を模式的に示した図である。

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、スクライビングホイールの中心軸に垂直であり、鉛直方向における上方および下方を示す。以降、上方および下方は、それぞれＺ軸正側およびＺ軸負側を意味する。

＜実施形態１＞
図１は、実施形態１に係るスクライブ装置１の構成を模式的に示す図である。スクライブ装置１は、移動台１０を備えている。移動台１０は、ボールネジ１１と螺合されている。移動台１０は、一対の案内レール１２によってＹ軸方向に移動可能に支持されている。モータの駆動によりボールネジ１１が回転することで、移動台１０が、一対の案内レール１２に沿ってＹ軸方向に移動する。

移動台１０の上面には、モータ１３が設置されている。モータ１３は、上部に位置するテーブル１４をＸＹ平面で回転させて所定角度に位置決めする。モータ１３により水平回転可能なテーブル１４は、図示しない真空吸着手段を備えている。テーブル１４上に載置された基板１５は、この真空吸着手段によって、テーブル１４上に保持される。

基板１５は、ガラス基板、低温焼成セラミックスや高温焼成セラミックスからなるセラミック基板、シリコン基板、化合物半導体基板、サファイア基板、石英基板等である。また、基板１５は、基板の表面または内部に脆性材料に該当しない薄膜あるいは半導体材料を付着させたり、含ませたりしたものであってもよい。

スクライブ装置１は、テーブル１４に載置された基板１５の上方に、この基板１５に形成されたアライメントマークを撮像する二台のカメラ１６を備えている。また、移動台１０とその上部のテーブル１４とを跨ぐように、ブリッジ１７が支柱１８ａ、１８ｂに架設されている。

ブリッジ１７には、ガイド１９が取り付けられている。スクライブヘッド２０は、このガイド１９に案内されてＸ軸方向に移動するように設置されている。スクライブヘッド２０は、下端にホルダジョイント２１を備えている。ホルダ５０にスクライビングホイール４０が保持されているホルダユニット３０が、ホルダジョイント２１を介してスクライブヘッド２０に取り付けられている。

スクライブ装置１を用いて基板１５の表面Ｈにスクライブラインを形成する場合、まず、スクライビングホイール４０が取り付けられたホルダユニット３０がスクライブヘッド２０に取り付けられる。次に、スクライブ装置１は、一対のカメラ１６によって基板１５の位置決めを行う。そして、スクライブ装置１は、スクライブヘッド２０を所定の位置に移動させ、スクライビングホイール４０に対して所定の荷重を印加して、基板１５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２０をＸ軸方向に移動させることにより、基板１５の表面に所定のスクライブラインを形成する。なお、スクライブ装置１は、必要に応じてテーブル１４を回動ないしＹ軸方向に移動し、上記の場合と同様にしてスクライブラインを形成する。

上記の実施形態においては、スクライブヘッド２０がＸ軸方向に移動し、テーブル１４がＹ軸方向に移動すると共に、回転するスクライブ装置について示したが、スクライブ装置１はスクライブヘッド２０とテーブル１４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２０が固定され、テーブル１４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。また、この場合、カメラ１６はスクライブヘッド２０に固定されていてもよい。

図２（ａ）は、ホルダユニット３０をＸ軸負側から見た図であり、図２（ｂ）は、ホルダユニット３０をＹ軸正側から見た図である。なお、図２（ａ）、（ｂ）には、ホルダユニット３０が直接取り付けられるホルダジョイント２１が併せて図示されている。

ホルダユニット３０は、スクライビングホイール４０と、ホルダ５０と、規制部材６０と、第１受け部材７０と、第２受け部材８０と、から構成されている。

ホルダユニット３０は、図２（ａ）、（ｂ）に示すようにホルダジョイント２１に取付ネジ３１によって取り付けられている。ホルダジョイント２１は、取付部２２と、回転軸２３と、２つのベアリング２４ａ、２４ｂと、で構成されている。取付部２２は、断面形状が逆Ｌ字状となっている。取付部２２は、鉛直方向に延びる壁２２ａと、水平方向に延びる壁２２ｂからなっている。回転軸２３は、取付部２２の壁２２ｂの天面側から鉛直方向に延びている。ベアリング２４ａ、２４ｂには、回転軸２３が挿通されている。

ホルダユニット３０がホルダジョイント２１に取り付けられると、ホルダユニット３０の側面が取付部２２の壁２２ａと接触し、ホルダユニット３０の上面が壁２２ｂと接触する。また、壁２２ａには、図２（ａ）に示すように取付ネジ３１が挿入されるネジ孔２５が形成されている。

ホルダジョイント２１は、取付部２２に取り付けられたホルダユニット３０がスクライブヘッド２０の下端から露出するように、スクライブヘッド２０の内部へと固定される。このとき、ホルダユニット３０は、ホルダジョイント２１の回転軸２３を中心として回転自在となっている。なお、二点鎖線は、回転軸２３の軸中心Ｓを示しており、破線は、基板１５の表面Ｈを示している。表面Ｈは、水平面に平行で、回転軸２３に対して垂直である。

スクライブ装置１を用いて基板１５の表面Ｈにスクライブラインを形成する場合、スクライビングホイール４０は、Ｘ軸正方向に進むように転動させられる。なお、スクライブ装置１は、ホルダジョイント２１を用いないで、ホルダユニット３０自身が回転軸２３やベアリング２４ａ、２４ｂを備える構成であってもよい。

スクライビングホイール４０は、たとえば、焼結ダイヤモンドや超硬合金等で形成された、円板状の部材である。スクライビングホイール４０は、外周部に沿って互いに異なる方向に傾斜した２つの傾斜面４１ａが形成されており、この２つの傾斜面４１ａとの間に周方向に沿って稜線４１ｂが設けられる。２つの傾斜面４１ａと稜線４１ｂとが刃先４１を構成する。スクライビングホイール４０は、たとえば、厚さが０．４〜１．１ｍｍ程度、外径が１．０〜６．０ｍｍ程度、２つの傾斜面４１のなす角は、９０〜１５０°程度である。

ホルダ５０は、ステンレスや炭素工具鋼からなっている。ホルダ５０の下部は、それぞれ保持部５１ａ、５１ｂが形成され、保持部５１ａ、５１ｂとの間に保持溝５２が形成されている。保持溝５２の互いに対向する内側面５４ａ、５４ｂは、水平面（ＸＹ平面）に垂直である。また、保持部５１ａ、５１ｂには、第１受け部材７０が挿入される孔５３ａ、５３ｂが、保持溝５２を跨ぐように同軸上に形成されている。同様に、第２受け部材８０が挿入される孔５３ｃ、５３ｄと、保持溝５２を跨ぐように同軸上に形成されている。なお、図２（ａ）では、第２受け部材８０が挿入される２つの孔は、図示されていない。

ホルダ５０の下端面、すなわち、保持部５１ａ、５１ｂの下端面は、保持溝５２の互いに対向する内側面５４ａ、５４ｂと直交する面５５ａ、５５ｂと、面５５ａ、５５ｂからＸ軸負側へ延びる傾斜面５６ａ、５６ｂと、面５５ａ、５５ｂからＸ軸正側へ延びる傾斜面５７ａ、５７ｂとを含む。なお、傾斜面５６ｂおよび傾斜面５７ｂは、図２（ａ）、（ｂ）には図示されておらず、図３（ａ）に図示される。

なお、図２（ａ）、（ｂ）の構成では、ホルダ５０が、１つの基材で構成されているが、たとえば、保持部５１ａ、５１ｂをそれぞれ有する２つの基材を固定することでホルダ５０が形成されてもよい。また、ホルダ５０の上部には、取付ネジ３１が挿入されるネジ孔５０ａが形成されている。

図３（ａ）は、ホルダユニット３０をＺ軸負側から見た平面図である。図３（ｂ）は、スクライビングホイール４０、第１受け部材７０、および第２受け部材８０との配置を説明するための図であり、Ｙ軸正側から見た図である。説明の便宜上、図３（ｂ）では、スクライビングホイール４０、第１受け部材７０、および第２受け部材８０のみが実線で示されている。また、実施形態１では、第１受け部材７０および第２受け部材８０は、非回転の部材である。

規制部材６０は、スクライビングホイール４０がスクライブ方向に対してふらつくことをさらに規制するための部材である。規制部材６０は、スクライビングホイール４０の回転中心軸が通る点Ｏに対して基板１５側に位置するスクライビングホイール４０の刃先４１を、スクライビングホイール４０の厚み方向に規制する。図３（ａ）に示すように、規制部材６０は傾斜面５７ａ、５７ｂを覆うように配置される。さらに規制部材６０のうちＸ軸負側の領域は、スクライビングホイール４０の刃先４１に接触するように配置され、Ｘ軸正側の領域と傾斜面５７ａ、５７ｂとは、保持溝５２を挟む位置に２つのネジ６１で接続される。

規制部材６０のＸ軸負側には、スリット６２が形成されている。スリット６２から刃先４１の稜線４１ｂが突出しつつ、スリット６２の周縁６３が刃先４１の２つの傾斜面４１ａに当接するように、傾斜面５７ａ、５７ｂに配置される。

規制部材６０の厚みは、０．１〜０．２ｍｍ程度である。また、スリット６２のＹ軸方向の幅は、スクライビングホイール４０の厚みより小さい。また、スリット６２の周縁６３のうちＸ軸正側の周縁６４は、刃先４１の稜線４１ｂと接触しない位置に位置付けられる。

なお、図３（ａ）では、規制部材６０は、傾斜面５７ａ、５７ｂの全面を覆ってはいないが、傾斜面５７ａ、５７ｂの略全面を覆うように規制部材６０を形成してもよい。また、規制部材６０のＸ軸正側の領域は、傾斜面５７ａ、５７ｂとネジ６１で接続されているが、ネジ６１を用いず、たとえば、規制部材６０のＸ軸正側の領域と傾斜面５７ａ、５７ｂとを接着剤で接続してもよい。

また、規制部材６０の材質は、板状の弾性部材であることが好ましい。この場合、規制部材６０の弾性復帰力により、スリット６２の周縁６３が刃先４１の２つの傾斜面４１ａに押しつけられると、スクライビングホイール４０には、２つの傾斜面４１ａを介してスクライビングホイール４０を第１受け部材７０、第２受け部材８０の方向に押さえる力が掛かる。これにより、基板１５との接触位置付近のスクライビングホイール４０の部分が、スクライビングホイール４０の厚み方向にふらつくことを確実に防止する。さらに、複数回のスクライブ動作を連続して行う際には、基板１５に対してスクライビングホイール４０が接触と離間を繰り返すこととなる。この場合にもスクライビングホイール４０の厚み方向への移動が規制されるため、スクライブラインの位置の繰り返し精度が向上する。

また、少なくともスクライビングホイール４０の刃先４１と接触することとなるスリット６２の周縁６３が、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）や多結晶ダイヤモンド膜、あるいはダイヤモンド粒子を含んだめっき等で被覆されることが好ましい。同様に、規制部材６０のスクライビングホイール４０の刃先４１との接触部となるＸ軸負側の領域の一部またはすべてを、焼結ダイヤモンド等の硬度の高い部材で構成してもよい。これにより、刃先４１と規制部材６０との摺動抵抗を低減させるとともに、規制部材６０の耐摩耗性を向上させることができる。

図３（ａ）に示すように、第１受け部材７０の長手方向の中央部分には、外周部の周方向に沿って凹部７１が設けられる。第１受け部材７０を孔５３ａ、５３ｂに設置した状態において、凹部７１は保持溝５２内に位置付けられ、凹部７１が刃先４１の２つの傾斜面４１ａを挟み込むようにして受ける。このとき、凹部７１の端部が２つの傾斜面４１ａに接触するが、凹部７１の最深部７２は、刃先４１の稜線４１ｂに接触しない。なお、２つの傾斜面４１ａに接触する凹部７１の端部には面取り加工が行われてもよい。また、第１受け部材７０は孔５３ａ、５３ｂ内で回転しないよう、圧入や接着等で固定されることが好ましい。

図３（ａ）では、第２受け部材８０が図示されていないが、第２受け部材８０も第１受け部材７０と同様に構成される。すなわち、第２受け部材８０の長手方向の中央部分には、外周部の周方向に沿って凹部が設けられる。第２受け部材８０を保持部５１ａ、５１ｂに同軸上にそれぞれ設けられた孔に設置した状態において、第２受け部材８０の凹部は保持溝５２内に位置付けられ、凹部が刃先４１の２つの傾斜面４１ａを挟み込むようにして受ける。このとき、第２受け部材８０の凹部の端部が２つの傾斜面４１ａに接触するが、第２受け部材８０の凹部の最深部は、刃先の４０の稜線４１ｂに接触しない。なお、２つの傾斜面４１ａに接触する凹部の端部には面取り加工が行われてもよい。また、第２受け部材８０は、孔内で回転しないよう、圧入や接着等で固定されることが好ましい。

図３（ｂ）に示すように、第１受け部材７０および第２受け部材８０は、スクライビングホイール４０の基板１５と反対側の刃先４１を支持するように配置される。第１受け部材７０および第２受け部材８０は、スクライビングホイールの回転中心軸が通る点Ｏおよび第１受け部材７０の回転中心軸が通る点Ｐを結ぶ線分Ｌ１と、点Ｏおよび第２受け部材８０の回転中心軸が通る点Ｑを結ぶ線分Ｌ２とのなす角α１が、８０°〜１００°であるように、保持部５１ａ、５１ｂに配置されることが好ましい。線分Ｌ１とＬ２とのなす角α１が８０°よりも小さい場合、第１受け部材７０と第２受け部材８０とが近接し過ぎる。このため、第１受け部材７０と第２受け部材８０とがスクライビングホイール４０の傾斜面４１ａを適切に挟み込めるように、第１受け部材７０と第２受け部材８０とをスクライビングホイール４０の刃先４１に配置し難くなる。

また、線分Ｌ１とＬ２とのなす角α１が１００°よりも大きい場合、第１受け部材７０と第２受け部材８０とが離間してスクライビングホイール４０の刃先４１に配置される。このような場合、第１受け部材７０と第２受け部材８０とは、いわゆる、楔効果により、刃先４１の傾斜面４１ａを挟み込む力が大きくなり、刃先４１が回転し難くなる虞がある。

＜検証＞
上記実施形態では、スクライビングホイール４０の上方において、第１受け部材７０と第２受け部材８０とが、スクライビングホイール４０の２つの傾斜面４１ａを挟み込む。このため、本実施の形態では、従来のホルダおよびスクライビングホイールの貫通孔に挿入され、スクライビングホイールを支持しているピン軸を不要とすることができる。

ここで、発明者は、本実施の形態のように、スクライビングホイールがピン軸に支持されることなく、２つの非回転の部材で支持されたホルダユニットを用いてスクライブを行い、基板に形成されたリブマークを観察した。これを実施例とする。比較例として、貫通孔を有し、ピン軸により支持されたスクライビングホイールを用いて、基板にスクライブラインを形成した。

下記条件にてガラス基板の表面にスクライビングホイールを走行させた。

・ガラス基板 … 厚み０．２ｍｍ
・走行荷重 … ５Ｎ
・走行速度 … １００ｍｍ／ｓｅｃ
・刃先の角度 … １００度
・スクライビングホイールの径 … ２ｍｍ

そして、分断後のガラス基板の端面を撮像し、基板に形成されたリブマークを観察した。

＜検証結果＞
検証結果を図４に示す。図４（ａ）は、実施例に係るリブマークを撮像した写真である。図４（ｂ）は、比較例に係るリブマークを撮像した写真である。

図４（ａ）と図４（ｂ）とを比較すると、図４（ａ）においては、基板の上部に深いリブマークが明瞭に現れており、比較的リブマークが整列している。これに対し、図４（ｂ）は、比較的リブマークの深さが浅かった。実際のリブマークの深さは、実施例においては、６８μｍであり、比較例においては、５１μｍであった。

この検証結果から、実施形態１に係るスクライビングホイールでスクライブ動作を行った場合、ガラス基板に深く、また、きれいに整列したリブマークが形成されることが分かった。

上記のような検証結果が得られた理由として、２つの非回転の部材によって、スクライビングホイールのふらつきが抑止されていたことが挙げられる。これにより、スクライブ動作時、スクライビングホイールは蛇行することなく、円滑にスクライブ動作を行うことができたと考えられる。

また、上記の理由として、スクライビングホイールを支持していた部材が、２つの非回転の部材であったことも挙げられる。スクライビングホイールと２つの非回転の部材との間に生じる摩擦抵抗は大きい。このため、２つの非回転の部材で支持されている実施例のスクライビングホイールは、比較例のスクライビングホイールよりも、基板上を回転し難くなる。よって、比較例の場合よりも、ガラス基板に深いリブマークが形成されたと考えらえる。

上記の検証より、非回転の部材でスクライビングホイールを支持した場合、基板に高品質のスクライブラインが形成されていた。このことから、スクライビングホイールに、さらに、スクライビングホイールの外周部を支持するような規制部材を設けた場合、スクライビングホイールの安定性がより向上するため、基板により深いリブマークが形成されることが期待される。また、スクライビングホイールのふらつきをより確実に防止でき、真直性の高いスクライブラインが基板に形成されることも期待できる。

＜実施形態１の効果＞
図３（ａ）、（ｂ）に示すように、実施形態１では、スクライビングホイール４０が、規制部材６０によって第１受け部材７０および第２受け部材８０に押しつけられることにより支持されている。よって、スクライビングホイール４０を、貫通孔を設けることなく、ピン軸に支持されずに回転可能にホルダ５０に保持させることができる。これにより、貫通孔およびピン軸の精度の影響を受けず、スクライビングホイール４０のふらつきを防止できる。これにより、スクライブ動作時、スクライビングホイール４０は基板１５の表面Ｈを蛇行することなく、安定した状態でスクライブ動作を行い得る。

一般に、非回転の部材とスクライビングホイール４０との間で生じる摩擦抵抗は大きいため、非回転の部材でスクライビングホイール４０が支持されている場合、スクライビングホイールは回転し難くなる。一方、回転可能な部材とスクライビングホイール４０との間で生じる摩擦抵抗は小さいため、回転可能な受け部材でスクライビングホイール４０が支持されている場合、スクライビングホイール４０は円滑に回転する。

図３（ａ）〜４（ｂ）に示すように、実施形態１では、スクライビングホイール４０を支持する第１受け部材７０および第２受け部材８０はともに非回転の部材である。したがって、受け部材に回転可能な部材を用いるよりも、スクライビングホイール４０は回転し難くなり、基板１５の表面Ｈに、より深いリブマークを形成することができる。

図３（ａ）に示すように、規制部材６０の領域６０ａにスリット６２が設けられているため、刃先４１の稜線４１ｂは、規制部材６０とは接触しない。よって、刃先４１の稜線４１ｂが基板１５に接触すること以外で摩耗することが防止される。

また、規制部材６０と同様に、第１受け部材７０の凹部７１、および第２受け部材８０の凹部８１は、刃先４１の稜線４１ｂとは接触しない。このように、スクライビングホイール４０は、規制部材６０と第１受け部材７０、および第２受け部材８０とにより支持されているが、何れの部材も刃先４１の稜線４１ｂの摩耗に影響を及ぼすことはない。これにより、刃先４１が早期に劣化することを防止できる。

図３（ｂ）に示すように、線分Ｌ１とＬ２とのなす角α１が８０°〜１００°程度が好ましい。この範囲であれば、第１受け部材７０および第２受け部材８０は、それぞれの凹部７１および凹部８１で刃先４１の傾斜面４１ａを受けることができ、スクライビングホイール４０を適切に支持することができる。

＜実施形態２＞
上記の実施形態１では、第１受け部材７０と第２受け部材８０とが非回転の部材で構成されていた。実施形態２では、第２受け部材９０を、非回転の部材から、回転可能な部材に替えてホルダユニット３０を構成する。

なお、第２受け部材９０を回転可能な部材に変更したこと以外は、実施形態１の構成と同様である。すなわち、第２受け部材９０は、第１受け部材７０と同様に、長手方向の中央部分に、外周部の周方向に沿って凹部が設けられる。一方、第２受け部材９０の中央部分を除く左右側は中央部分より外径が小さい回転軸となっており、保持部５１ａ、５１ｂの孔５３ａ、５３ｂ内に設けられた、図示を省略するボールベアリング等の軸受けにより保持されている。第２受け部材９０を保持部５１ａ、５１ｂに同軸上にそれぞれ設けられた孔に設置した状態において、第２受け部材９０の凹部は保持溝５２内に位置付けられ、凹部が刃先４１の２つの傾斜面４１ａを受ける。このとき、第２受け部材９０の凹部の最深部は、刃先４１の稜線４１ｂに接触しない。また、スクライブ時には、回転部材７０ａはスクライビングホイール４０とともに回転する。

図５（ａ）、（ｂ）は、スクライビングホイール４０と、第１受け部材７０および第２受け部材９０との配置を説明するための図であり、Ｙ軸正側から見た図である。説明の便宜上、図５（ａ）、（ｂ）は、スクライビングホイール４０、第１受け部材７０、および第２受け部材９０のみ実線で示す。また、点Ｒは、第２受け部材９０の回転中心軸を通る点であり、線分Ｌ３は、点Оと点Ｒとを結ぶ線分である。

図５（ａ）は、第１受け部材７０がＸ軸正側、つまり、スクライブ方向の前方側に配置され、第２受け部材９０がＸ軸負側、つまり、スクライブ方向の後方側に配置された場合を示している。スクライブ時には、スクライビングホイール４０はスクライブ方向の後方側の第２受け部材９０に対して、より強い力で押しつけられることとなる。このとき、第２受け部材９０がスクライビングホイール４０に対して回転可能であることから、スクライビングホイール４０が受ける摩擦抵抗がより小さくなり、スクライビングホイール４０はより回転し易くなる。

図５（ｂ）は、図５（ａ）とは逆に、第１受け部材７０がＸ軸負側、第２受け部材９０がＸ軸正側に配置された場合を示している。スクライブ時には、スクライビングホイール４０はスクライブ方向の後方側の第１受け部材７０に対して、より強い力で押しつけられることとなる。このとき、第１受け部材７０がスクライビングホイール４０に対して非回転であることから、スクライビングホイール４０はより大きな摩擦抵抗を受け、基板１５に深いクラックが形成されやすくなる。

図５（ａ）、（ｂ）に示すように、実施形態２において、線分Ｌ１と線分Ｌ３とのなす角α２は、実施形態１と同様に、８０°〜１００°程度であることが好ましい。この範囲であれば、第１受け部材７０と第２受け部材９０とで、スクライビングホイール４０を適切に支持することができる。

また、上記実施形態１で説明したように、スクライビングホイール４０を非回転の部材で支持すると、スクライビングホイール４０と非回転の部材との間に生じる摩擦抵抗が大きいため、スクライビングホイール４０は回転し難くなり、基板１５に深いクラックが形成される。一方、スクライビングホイール４０を回転可能な部材で支持すると、スクライビングホイール４０と回転可能な部材との間に生じる摩擦抵抗が小さいため、スクライビングホイール４０は回転し易くなる。

実施形態２では、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、スクライビングホイール４０を回転可能な部材である第２受け部材９０と非回転の部材である第１受け部材７０とで支持する。さらに、スクライブ方向に対する第１受け部材７０と第２受け部材９０、およびスクライビングホイール４０の位置関係により、摩擦抵抗の大きさを変化させることができる。よって、過度にスクライビングホイール４０が回転し難くならないように、スクライビングホイール４０の回転のし易さを調整でき、これにより、基板に形成されるクラックを最適な深さに調整することできる。

＜実施形態３＞
図６（ａ）、（ｂ）は、実施例において用いられた実施形態３に係るスクライビングホイール４０を模式的に示す側面図および正面図である。

図６（ａ）、（ｂ）は、スクライビングホイール４０の稜線４１ｂに沿って一定間隔で溝部が形成された場合を示している。図６（ａ）、（ｂ）に示すように、スクライビングホイール４０の刃先４１には、側面視において、互いに異なる方向に傾斜した２つの傾斜面４１ａが形成されている。２つの傾斜面４１ａが交差することにより、稜線４１ｂ及びその周囲の刃部４２が形成され、さらに、周方向に隣り合う刃部４２の間に、点Ｏ側に凹んだ溝部４３が形成されている。

溝部４３は、周方向に見て点Ｏから離れる方向に凸の曲面からなっている。また、溝部４３と刃部４２との境界から溝部４３の周方向中央の溝底部に向かってスクライビングホイール４０の径方向の断面における曲率半径が徐々に大きくなっている。

このようにスクライビングホイール４０の刃先４１を加工すると、スクライビングホイール４０が基板１５を転動させられたとき、基板１５に刃部４２が食い込みやすい。これにより、基板１５に深いクラックを形成することができる。

なお、回転可能な部材である第２受け部材９０の凹部、または凹部と接触する刃先４１の傾斜面４１ａに対し、周方向に所定の間隔で凹凸を設けてもよい。これにより、スクライビングホイール４０の回転のし易さを間欠的に変化させることができる。よって、より深いクラックが基板１５に形成される効果を期待できる。

＜変形例＞
図７（ａ）、（ｂ）は、変形例に係る保持溝５２の内側面５４ａ、５４ｂを模式的に示す図である。

上記実施形態１および実施形態２では、スクライビングホイール４０をピン軸で支持することなく、規制部材６０、第１受け部材７０、および第２受け部材８０または、第２受け部材９０により、スクライビングホイール４０を支持した。ピン軸によらずスクライビングホイール４０を支持するという点で、次のような構成が可能である。なお、この変形例では、スクライビングホイール４０は、非回転の部材である第１受け部材７０と第２受け部材８０との組み合わせか、非回転の部材である第１受け部材７０と回転可能な第２受け部材９０との組み合わせの何れかで支持されている。この変形例の場合は、規制部材６０は用いなくともよい。

図７（ａ）に示すように、保持溝５２の内側面５４ａ、５４ｂは、Ｙ軸正側に傾斜して形成されている。また、図７（ｂ）に示すように、保持溝５２の内側面５４ａ、５４ｂは、Ｚ軸負側に向かって保持溝５２の幅が狭くなるように形成されている。

図７（ａ）、（ｂ）のように、保持溝５２の内側面５４ａ、５４ｂを形成すれば、スクライブ動作時、傾斜した内側面５４ａ、５４ｂでスクライビングホイール４０のふらつきを規制することができる。これにより、スクライビングホイール４０の蛇行を抑制することができる。なお、ホルダ５０及びスクライビングホイール４０にそれぞれ貫通孔を設けて、この貫通孔に針金やピン等を通してスクライビングホイール４０をホルダ５０に接続することが好ましい。これにより、スクライビングホイール４０が保持溝５２から脱落することを防止することができる。あるいは、スクライビングホイール４０が保持溝５２から脱落することを防止するため、さらに規制部材６０を設けてもよい。

また、上記実施形態１、２、および変形例のホルダユニットは、第１受け部材７０と、第２受け部材８０または第２受け部材９０とを備えるが、さらに、刃先４１の外周部を受ける部材を備えてもよい。

また、上記実施形態において、スクライビングホイール４０は、規制部材６０と、第１受け部材７０および第２受け部材８０、または、規制部材６０と、第１受け部材７０および第２受け部材９０とで支持されたが、スクライビングホイール４０が保持保持溝５２から脱落することを防ぐため、たとえば、ホルダ５０及びスクライビングホイール４０にそれぞれ貫通孔を設けて、この貫通孔に針金やピン等を通して、スクライビングホイール４０をホルダ５０に接続してもよい。

また、上記実施形態１において、第１受け部材７０の径と、第２受け部材８０の径とは、互いに異なるように構成してもよい。この場合、それぞれの受け部材とスクライビングホイール４０との間に生じる摩擦抵抗が異なるため、スクライビングホイール４０の回転のし難さを調整できる。これにより、基板に形成されるクラックの深さを調整することができる。

また、上記実施形態２においても、第１受け部材７０の径と第２受け部材９０の径とを適宜変更することができる。これにより、それぞれの受け部材とスクライビングホイール４０との間に生じる摩擦抵抗が変化するため、スクライビングホイール４０の回転のし易さを調整できる。これにより、基板に形成されるクラックを最適な深さに調整することができる。

また、上記実施形態において、スクライブ方向はＸ軸正側としたが、Ｘ軸負側としてもよい。すなわち、スクライブ方向後方に規制部材６０を設けてもよい。

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。

１ … スクライブ装置
１５ … 基板
３０ … ホルダユニット
４０ … スクライビングホイール
４１ … 刃先
４１ａ … 傾斜面
４１ｂ … 刃先の稜線
５０ … ホルダ
５１ａ、５１ｂ … 保持部
５３ａ、５３ｂ … 軸孔
６０ … 規制部材
６２ … スリット
６３ … スリットの周縁
６４ … スリットの周縁（Ｘ軸正側）
７０ … 第１受け部材（非回転の部材）
７１ … 凹部
７２ … 凹部の最深部
８０ … 第２受け部材（非回転の部材）
９０ … 第２受け部材（回転可能な部材）
Ｈ … 基板の表面

Claims (7)

1. 外周部に互いに異なる方向に傾斜した２つの傾斜面、および前記２つの傾斜面との間に周方向に沿って設けられる稜線からなる刃先を備えるスクライビングホイールで基板の表面にスクライブラインを形成するためのホルダユニットであって、
   前記スクライビングホイールを保持するための一対の保持部と、
   前記一対の保持部の間に形成され、前記スクライビングホイールが挿入される保持溝と、
   前記一対の保持部に設けられ、前記保持溝に挿入された前記スクライビングホイールの前記刃先を受ける非回転の第１受け部材と、
   前記一対の保持部に設けられ、前記保持溝に挿入された前記スクライビングホイールの前記刃先を受ける第２受け部材と、を備え、
   前記第１受け部材および前記第２受け部材は、それぞれ、前記刃先の周方向に沿うように凹部が設けられ、前記凹部の最深部に前記刃先の稜線が接触することなく、前記凹部の端部に前記２つの傾斜面が接触することを特徴とするホルダユニット。
2. 請求項１に記載のホルダユニットにおいて、
   前記刃先の回転中心軸に対して前記基板側に位置する前記刃先を、前記刃先の厚み方向に挟むとともに、前記刃先を前記第１受け部材および前記第２受け部材に押さえる規制部材をさらに備える、ことを特徴とするホルダユニット。
3. 請求項２に記載のホルダユニットにおいて、
   前記規制部材は、前記スクライビングホイールの前記刃先の厚みより小さい幅のスリットを有し、
   前記スリットから前記刃先の前記稜線部分を突出させつつ、前記スリットの周縁が前記２つの傾斜面に当接するように、前記規制部材が前記一対の保持部に配置される、ことを特徴とするホルダユニット。
4. 請求項２または３に記載のホルダユニットにおいて、
   前記規制部材は、板状の弾性部材である、ことを特徴とするホルダユニット。
5. 請求項１ないし４の何れか一項に記載のホルダユニットにおいて、
   前記第２受け部材は、非回転である、ことを特徴とするホルダユニット。
6. 請求項１ないし４の何れか一項に記載のホルダユニットにおいて、
   前記第２受け部材は、前記スクライビングホイールの回転に伴い回転可能に支持されている、ことを特徴とするホルダユニット。
7. 外周部に互いに異なる方向に傾斜した２つの傾斜面、および前記２つの傾斜面との間に周方向に沿って設けられる稜線からなる刃先を備えるスクライビングホイールで基板の表面にスクライブラインを形成するスクライブ装置であって、
   前記スクライビングホイールを保持するための一対の保持部と、
   前記一対の保持部の間に形成され、前記スクライビングホイールが挿入される保持溝と、
   前記一対の保持部に設けられ、前記保持溝に挿入された前記スクライビングホイールの前記刃先を受ける非回転の第１受け部材であって、前記刃先の周方向に沿うように凹部が設けられ、前記凹部の最深部に前記刃先の稜線が接触することなく、前記凹部の端部に前記２つの傾斜面に接触する前記第１受け部材と、
   前記一対の保持部に設けられ、前記保持溝に挿入された前記スクライビングホイールの刃先を受ける第２受け部材であって、前記刃先の周方向に沿うように凹部が設けられ、前記凹部の最深部に前記刃先の稜線が接触することなく、前記凹部の端部に前記２つの傾斜面が接触する前記第２受け部材と、
   を備えるホルダユニットと、
   前記基板の表面に平行な方向に前記ホルダユニットを移動させるスクライブヘッドと、
   を備えることを特徴とする、スクライブ装置。