JP3370314B2 - 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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JP3370314B2
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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字形の刃を有するとともに中
心部に軸方向に貫通する円形の軸孔が設けられ、該軸孔
に嵌合する回転軸によりチップホルダーに回転自在に保
持される脆性基板用カッターホイールにおいて、上記軸
孔の内周面に、軸方向の所定長の溝、軸方向に斜めの
溝、もしくは軸方向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A−A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
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
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B28D 1/24,5/00 C03B 33/10 H01L 21/301

Claims (7)

    (57)【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
    字形の刃を有するとともに中心部に軸方向に貫通する円
    形の軸孔が設けられ、該軸孔に嵌合する回転軸によりチ
    ップホルダーに回転自在に保持される脆性基板用カッタ
    ーホイールにおいて、上記軸孔の内周面に、軸方向の所
    定長の溝、軸方向に斜めの溝、もしくは軸方向に螺旋状
    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】 上記軸方向の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乃至略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の厚み方向に貫通す
    る孔をさらに設けた請求項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
    凹部を設けた請求項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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