JP4865160B2 - 脆性材料基板用カッターホイールおよびそれを備えたスクライバー - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガラス板上に圧接状態にして転動させることでスクライブライン(切筋)を刻むガラスカッターホイールに関する。また、このカッターホイールは半導体ウエハーやセラミックス等を分断するためのスクライブカッターとしても用いられる。
【０００２】
【従来の技術】
本発明の説明には、加工対象がガラス板であるガラスカッターホイールを例として用いる。また、同じカッターホイールが半導体ウエハーやセラミックス等の脆性材料の分断用として用いられる。このガラスカッターホイールは、超硬合金製または焼結ダイヤモンド製の円盤に対して両側の円周エッジ部を互いに斜めに削り込み、円周面にＶ字形の刃を形成したものであり、このホイールは自動ガラススクライバーのカッタヘッド等に回転自在に軸着して用いられる。
【０００３】
しかしこのようなガラスカッターホイールでは、深い切り込み(垂直クラック)が得られず、又、スクライブ時にガラス板上でスリップし易く、そのため刃先が摩耗しやすいという欠点があり、スクライブラインに沿って残留応力が発生し、ブレーク後、ガラス断面に不用な欠け(水平クラック)が生じ易いというガラス加工後の品質上の問題があった。
【０００４】
そこで本願出願人が先に開示した「ガラスカッターホイール」(特願平８−１４１６１４号)では図１に示したように、ガラスカッターホイール１に形成したＶ字状の刃２の稜線部である刃先３に沿い、微細な切り欠き４を等間隔で設けることで突起５を形成している。これにより、スクライブ時の残留応力の発生を抑えるとともに、 ブレーク後、ガラス断面に不用な欠け(水平クラック)の発生を増大させることなく、ガラスを貫通するような深い垂直クラックを得ることに成功した。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本願発明が提供しようとしているガラスカッターホイールの主な加工対象は液晶パネルである。近年、この液晶パネルの需要は急増しており、それにつれて高品位の液晶パネルが求められるようになっている。そのためにも品質を低下させるような水平クラックの発生を極力抑えなければならなかった。
【０００６】
本願発明は、スクライブ性能を損ねることなく、水平クラックの発生を少なくできるガラスカッターホイールを提供することを目的とする。
【０００７】
【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円周部に沿ってＶ字形の刃を有するガラスカッターホイール１１において、
前記Ｖ字形の刃を形成する際に、刃の稜線部である刃先１３が多角形の形状となるように加工した。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図２に本発明の第１実施形態を示している。ガラスカッターホイール１１におけるＶ字状の左右の刃１２の稜線部である刃先１３を、側方から見て正６０角形(図面ではわかりやすくするために正１８角形に簡略化している)とすると共に、前記正６０角形の各辺を含む平面で刃の面を削り取ることで１２５°の刃先角度θを持つ前記Ｖ字状の刃１２を形成している。つまり、刃先１３をも含めた刃１２のいずれの個所においても、その個所における側断面が正６０角形になっており、図２の中図のＱ−Ｑ'ラインでの側断面を右図に示した。
【０００９】
尚、後で記す製作例でわかるように、実際には刃１２を形成していくことで刃先１３を正６０角形に形成していく。
【００１０】
本実施形態でのガラスカッターホイール１１の寸法を次表に示す。

【００１１】
このガラスカッターホイール１１を用い、次表のスクライブデータによりスクライブを行った。

【００１２】
これによると、垂直クラックの深さは図１のガラスカッターホイール１の場合と同程度だったのに対し、水平クラックの発生を抑制することができた。図１のガラスカッターホイール１で深い垂直クラックが得られた理由として、刃先３に形成した突起５がスクライブ時にガラス板に打点衝撃を与えたためと推察されている。しかし、突起５自体がガラスカッターホイールの稜線部となっているため、、その稜線部を切り欠くことで形成された４ａ部と４ｂ部が作用して水平クラックを発生させると考えられる。
【００１３】
一方、本発明のガラスカッターホイール１１では、正６０角形の角頂点がガラス板に打点衝撃を与えるものの、その頂点自身は刃先方向に長さを持たず、しかも頂点以外は直線部(正６０角形の１辺)となっているため、その直線部でのガラス板への食い込み量は少なく、よって、水平クラックの発生が抑制されたものと考えられる。
【００１４】
本ガラスカッターホイール１１を製作するための加工装置を図３に示している。超硬合金製のディスク状ホイール２０を軸固定した上で、Ｖ字状の刃の左側を形成するために、その刃の角度方向に移動可能なグラインダー２２を前記方向に移動させ研磨することにより、ディスク状ホイール２０の左側に６０角形の１辺を含む平面２３を形成する。この後、ホイール２０を６°(＝３６０／６０)回転させる毎に上述と同じ加工を繰返すことで、左側のみ６０角形の平面を有するホイールが得られる。そしてＶ字状の刃の右側を形成するために、ホイールを軸から取り外して裏返した後に、再度軸固定する。その後、画像処理システム（図示せず）によりホイールを加工条件に合うように位置決めし、グラインダー２２を再度移動させることにより右側にも１辺を含む平面２５を形成する。この後、ホイール２０を６°(＝３６０／６０)回転させる毎に上述と同じ加工を繰返すことで、正６０角形の刃先を有するガラスカッターホイール１１が得られる。
【００１５】
尚、既にＶ字状の刃が形成された従来のガラスカッターホイールに対し、図３で示した加工装置で刃の部分を加工して本ガラスカッターホイール１１を得ることもできる。
【００１６】
グラインダーによる研磨加工以外に、放電加工機を用いて本発明のガラスカッターホイール１１を製作することもできる。
【００１７】
図４は本発明の第２実施形態を示したガラスカッターホイール３１であり、正６０角形をなす刃先１３の各辺に対し、図１における切り欠き４と同等の切り欠き１４を形成することで角辺の直線部をなくしている。切り欠き１４の深さは正６０角形の一辺の長さの２０％前後とした。
【００１８】
図４のガラスカッターホイール３１では、図２のガラスカッターにおける直線部の刃先１３に切り欠き１４を形成することで、各辺の直線部分をなくしている。これにより、各辺とガラス板との接触を完全になくすことができるため、更に、水平クラックの発生を抑えることができる。
【００１９】
切り欠き１３の形成法としては、上記「ガラスカッターホイール」(特願平８−１４１６１４号)にて刃先に切り欠きを形成したときのように、直交方向に当接させたデイスク状の薄いグラインダーで切り欠く。
【００２０】
図１０は本発明の第３実施形態を示したガラスカッターホイール１０１であり、既にＶ字状の刃が形成された従来のガラスカッターホイールに対し、図３とは異なる加工装置(不図示)を用いて製作される。
【００２１】
図１０のガラスカッターホイール１０１は従来のガラスカッターホイールの刃先を形成する稜線部を、カッターホイールの放射方向と垂直に研削し、多角形のホイールを形成する。すなわち、刃先の稜線が平面１５に研削されることで、正６０角形の頂点部１６が形成される。
【００２２】
図１１は本発明の第４実施形態を示したガラスカッターホイール１１１であり、図１０における平面１５に切り欠き１４を形成することで、各辺の直線部をなくしている。これにより、各辺とガラス板との接触を完全になくすことができるため、更に水平クラックの発生を抑えることができる。
【００２３】
そして、図１０および図１１の実施例とは別に、従来のガラスカッターホイールの刃先稜線を形成する曲面の傾斜面の稜線に近い領域を研削して、曲面の傾斜面を部分的に平面化して、刃先稜線が多角形となるのに加えて、左右の傾斜部の一部に平面からなる多角平面を形成するようにしてもよい。
【００２４】
上表のガラスカッターホイール１１の寸法は単なる一例であり、ここで一般的な推奨寸法およびスクライブデータを次表に示す。

【００２５】
上述した本発明のガラスカッタホイールは、自動ガラススクライバーおよび手切りタイプのガラスカッターへの装着に好適である。
【００２６】
図５および図６は、一般的な自動ガラススクライバーの正面図および側面図を示しており、ガラス板を載置するテーブル４１は、回転テーブル４２により、水平方向に回転すると共に、ボールネジ４４により、Ｙ方向(図５中、左右方向)に移動可能であり、一方、下端に本願発明のガラスカッターホイール１１を回転自在に軸着したカッターヘッド４６は、レール４７に沿ってＸ方向(図６中、左右方向)に移動可能としたものである。
スクライブ時、テーブル４１を所定ピッチでＹ方向に移動させる毎に、カッターヘッド４６をＸ方向に移動させることにより、ガラス板はＸ方向にスクライブされ、この後、テーブル４１を９０°回転させた後、同じようにスクライブすれば、ガラス板は今度はＹ方向にスクライブされる。
【００２７】
ここで示した自動ガラススクライバーは一例であって、カッターヘッド４６が固定され、テーブル４１がＸおよびＹ方向に移動するタイプや、テーブル４１が固定され、カッターヘッド４６がＸおよびＹ方向に移動するタイプにも本願発明のガラスカッターホイールを適用できる。
【００２８】
図７は、本出願人による「ガラス切り」(実公昭６２−２３７８０)で開示したものに本願発明のガラスカッターホイール１１を装着したものを示している。６１は握り部である筒状の柄(ハンドル)であり、その下部にはヘッド６２が設けられ、そのヘッド６２の下端に、本願発明のガラスカッターホイール１１が回転自在に軸着される。ここでは更に、ガラスカッターホイール１１に油を供給するために、柄の中空部に設けた油室６３、油室のキャップ６４、及びそれに付随する機構６５〜７３を備えるが、本願発明と直接に関係しない技術なので説明は省略する。
【００２９】
図８は図７のヘッド６２の詳細を示しており、ガラスカッターホイール１１には適した軸１１ａが挿通され、その軸１１ａの両端部がヘッド６２の二股になった部材にて軸支される。６２ａは軸１１ａの止めキャツプである。
【００３０】
尚、本発明に係わるガラスカッターホイール１１は図２や図４で示されるように、ホイール単体で提供され、使用時に際しては、これらのガラスカッターホイール１１の挿通孔Ｔに図８に示した軸１１ａを挿通して用いられるが、ホイール径が数ミリメートルと小さく、それゆえ、軸１１ａの径は１ミリメートル以下となることもあり、軸管理が容易でない。そこで図９の(Ａ)に示すように、軸１１ａ'と一体形成したホイール１１'や、ヘッド６２の軸受け部の構造に応じて(Ｂ)図に示すようなピボット軸１１ａ"と一体成形したホイール１１"として提供できる。
【００３１】
本願発明の実施例では正多角形の形状のカッターホイールを示したが、多角形のカッターホイールであれば同等の効果が得られる。
【００３２】
そして、本発明のガラスカッターホイールはその周辺稜線部の一部分が多角形であるものを含む。
【００３３】
本発明の説明には、加工対象がガラス板であるガラスカッターホイールを一例として用いたが、同じカッターホイールが半導体ウエハーやセラミックス等の脆性材料の分断用として用いられる
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、ガラスカッターホイールの刃先稜線部を側方から見て多角形としたので、多角形の各頂点でガラス板に打点衝撃を与えると共に、それらの頂点以外では必要以上のガラス板への食い込みをなくしたため、水平クラックの発生を減少できる。又、各頂点間の直線部に切り欠きを形成することで、より低い刃先荷重で同程度の垂直クラックが得られるため、水平クラックの発生を更に減少できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 従来のガラスカッターホイールの詳細図
【図２】 本発明の第１実施形態を示したガラスカッターホイールの正面図および側面図
【図３】 本発明のガラスカッターホイールを加工するための加工装置を示した図
【図４】 第２実施形態を示したガラスカッターホイールの正面図および側面図
【図５】 一般的な機構の自動ガラススクライバーの正面図
【図６】 図５の自動ガラススクライバーの側面図
【図７】 手切りタイプのガラス切りを示した図
【図８】 本発明に係わるガラスカッターホイールの使用例を示した図
【図９】 本発明に係わるガラスカッターホイールの別の実施形態を示した図
【図１０】 本発明の第３実施形態を示したガラスカッターホイールの正面図および側面図
【図１１】 本発明の第４実施形態を示したガラスカッターホイールの正面図および側面図
【符号の説明】
１１，３１，１０１，１１１ ガラスカッターホイール
１１ａ 軸
１２ 刃
１３ 刃先
１４ 切り欠き
１５ 平面
１６ 頂点部
２１ ディスク状ホイール
２２ グラインダー
６２ ヘッド

Claims (9)

1. ディスク状ホイールの円周部に沿ってＶ字形の刃を有する脆性材料基板用カッターホイール（１１）において、
   前記Ｖ字形の刃を形成する際に、刃の稜線部である刃先（１３）が多角形の形状となるように加工したことを特徴とする脆性材料基板用カッターホイール。
2. 刃先の各直線部に対し、所定深さの切り欠きを設けた請求項１記載の脆性材料基板用カッターホイール。
3. 上記多角形は１６〜３００の角数のいずれかを持つ請求項１〜２のいずれかに記載の脆性材料基板用カッターホイール。
4. 上記ホイールの径は１〜２０mmの範囲である請求項１〜３のいずれかに記載の脆性材料基板用カッターホイール。
5. 上記ホイールの厚さは０．６〜５mmの範囲である請求項１〜４のいずれかに記載の脆性材料基板用カッターホイール。
6. 上記刃先の角度は９０〜１６０°の範囲である請求項１〜５のいずれかに記載の脆性材料基板用カッターホイール。
7. テーブルに載置したガラス板に対して、カッターヘッドが相対的にＸおよびＹ方向に移動する機構の自動ガラススクライバーにおいて、前記カッターヘッドに請求項１ないし６のいずれかに記載の脆性材料基板用カッターホイールを具備したことを特徴とするスクライバー。
8. 柄の先に設けたホルダーに、請求項１ないし６のいずれかに記載の脆性材料基板用カッターホイールを回転自在に軸着してなることを特徴とするスクライバー。
9. 請求項１ないし６のいずれかに記載の脆性材料基板用カッターホイールは、該ホイールに挿通される軸と一体的に形成されることを特徴とする脆性材料基板用カッターホイール。

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