JP5195981B2 - スクライブヘッドおよびスクライブ装置 - Google Patents

Description

本発明は、スクライブヘッドおよび該スクライブヘッドを用いたスクライブ装置に関する。

従来、スクライビングホイールによって基板（例えば、ガラス基板）の表面にスクライブラインを形成するスクライブヘッド、および、このスクライブヘッドを用いたスクライブ装置が知られている（例えば、特許文献１）。

また、スクライビングホイールを揺動させる第１軸と、スクライビングホイールおよび第１軸を揺動させる第２軸（第１軸と略平行）と、によって、スクライビングホイールの直進性を確保する技術も、従来知られている（例えば、特許文献１）。

国際公開第２００５／０６３４５９号

このように、特許文献１の技術では、２つの軸（第１および第２軸）によりスクライビングホイールの姿勢が調整される。すなわち、スクライブラインが基板上に形成される場合、スクライブヘッドの各軸は、固定されていない。

これにより、スクライビングホイール、並びに第１および第２軸の位置関係によっては、スクライブラインは、スクライビングホイールの進行方向並びに第１および第２軸と略垂直な方向（以下、単に、「うねり方向」とも呼ぶ）に波打つ。その結果、ガラス基板と比較して高精度なスクライブラインが要求される半導体基板の場合には、うねり方向におけるスクライブラインの振れ幅（以下、単に「スクライブラインの形成幅」とも呼ぶ）が、許容値以上となるという問題が生ずる。

そこで、本発明では、良好なスクライブラインを形成することができるスクライブヘッド、およびスクライブ装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、請求項１の発明は、脆性材料基板に対して進退させられることによって、スクライビングホイールの進行方向に沿ったスクライブラインを、前記脆性材料基板上に形成するスクライブヘッドであって、前記進行方向と略垂直な第１回転軸を中心に、前記スクライビングホイールを回転可能に支持するホルダと、前記ホルダの上方に設けられたホルダ取付ブロックと、下部に前記ホルダが取り付けられるとともに、前記進行方向および前記第１回転軸のそれぞれと略垂直な第２回転軸を中心に回転させられることによって、前記ホルダ取付ブロックに対して揺動可能に支持されるホルダジョイントと、前記ホルダジョイントを前記ホルダ取付ブロックに対して固定させるための固定動作を担う固定部と、を備え、前記第１回転軸は、前記第２回転軸の直下から前記スクライビングホイールの進行方向に沿ってズレて配置されており、前記ホルダ取付ブロックは、前記第２回転軸に沿って延びる中空状の筒体を有するコレットチャックと、前記筒体と同心状とされており、前記コレットチャックの上方から前記コレットチャックに向かって延びる円環状の壁部、を有するコレットリングと、前記コレットリングの上方に設けられており、前記コレットリングを前記第２回転軸と略平行に押込む押込み部と、を有し、前記ホルダジョイントは、前記ホルダ取付ブロックに対して回転可能に支持された旋回部、を有しており、前記ホルダジョイントの前記旋回部は、前記コレットチャックの前記筒体に挿入された状態で前記ホルダ取付ブロックに対して回転可能とされてなるとともに、前記ホルダジョイントの前記旋回部は、前記コレットチャックの前記筒体に挿入された状態で前記ホルダ取付ブロックに対して回転可能とされてなるとともに、前記固定部は、前記押込み部に押込み動作をさせることによって、前記押込み部に、前記コレットリングを前記第２回転軸と略平行に押込む押込み力を前記第２回転軸と略平行な向きの力として生じさせ、前記押込み部からの前記押込み力が前記コレットリングに付与されることにより、前記壁部により囲繞された囲繞空間において前記筒体が前記壁部と前記旋回部とに当接することによって、前記ホルダジョイントの前記旋回部が前記コレットチャックに固定される、ことを特徴とする。

また、請求項２の発明は、請求項１に記載のスクライブヘッドにおいて、前記押込み部の外周には、雄ネジが形成されており、前記ホルダ取付ブロックの上部には、前記雄ネジに対応するネジ孔が設けられており、前記固定部は、前記押込み部を回転させ、前記押込み部の先端を前記ホルダ取付ブロック内にねじ入れさせることによって、前記コレットリングに前記押込み力を付与することを特徴とする。

また、請求項３の発明は、請求項２に記載のスクライブヘッドにおいて、前記ホルダ取付ブロックを上下方向に移動させることによって、前記ホルダに支持された前記スクライビングホイールから前記脆性材料基板に押圧力を付与する昇降部、をさらに備え、前記昇降部は、前記ホルダ取付ブロックの上方に配置されており、前記上下方向の駆動力を供給する駆動力供給源と、前記上下方向に沿って配置された前記ホルダ取付ブロックおよび前記駆動力供給源の間に設けられており、前記駆動力を前記ホルダ取付ブロックに伝達する伝達部と、前記上下方向に沿って移動するように、前記ホルダ取付ブロックをガイドするガイド機構と、を有し、前記固定部は、前記押込み部の上方に配置されており、前記押込み部を回転させる第１回転要素と、前記第１回転要素の側方に配置されており、前記第１回転要素と連動連結された第２回転要素と、前記第２回転要素を回転させることによって、前記第２回転要素から前記第１回転要素に回転力を付与する回転力供給源と、を有しており、前記伝達部は、前記上下方向に沿って配置された前記押込み部および前記第１回転要素を跨ぐように設けられていることを特徴とする。

また、請求項４の発明は、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のスクライブヘッドにおいて、前記コレットチャックは、前記筒体の下部に設けられるとともに、中心付近で前記筒体内の中空空間と連通する貫通孔が形成された円環板、をさらに有しており、前記ホルダ取付ブロックは、前記円環板の下に配置されており、前記旋回部を軸支えするベアリング、をさらに有しており、前記ベアリングは、前記ホルダ取付ブロックの底部と、前記円環板と、の間に挟まれていることを特徴とする。

また、請求項５の発明は、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のスクライブヘッドと、前記脆性材料基板を保持しつつ、保持された前記脆性材料基板を前記スクライブヘッドに対して相対的に移動させる保持ユニットとを備えることを特徴とする。

請求項１から請求項５に記載の発明によれば、スクライビングホイールの第１回転軸は、ホルダジョイントの第２回転軸の直下から、スクライビングホイールの進行方向に沿ってズレている。これにより、スクライビングホイールにはキャスター効果が生ずる。

また、請求項１から請求項５に記載の発明によれば、固定部の作用によりホルダジョイントをホルダ取付ブロックに対して固定するための固定力として第２回転軸と略平行な押込み力が付与されることによって、ホルダ取付ブロックに対して揺動可能とされたホルダジョイントが、ホルダ取付ブロックに対して固定される。この場合、ホルダジョイントは、スクライビングホイールの進行方向と略同一方向の力、およびスクライビングホイールの回転軸方向と略同一方向の力、を固定力として受けない。そして、この固定によって、スクライブライン形成時におけるキャスター効果が無効化される。

これらにより、脆性材料基板に対するスクライビングホイールの姿勢調整のように、ホルダ取付ブロックに対してホルダジョイントを揺動させる必要がある場合には、固定部による固定を解除し、スクライビングホイールにキャスター効果を生じさせることができる。

一方、固定部の作用によりホルダジョイントがホルダ取付ブロックに固定されており、キャスター効果を無効化した場合には、スクライブラインの形成幅を、ホルダジョイントが固定されていない場合と比較して、小さくすることができる。加えて、固定力として第２回転軸と略平行な押込み力が付与されるので、例えば、姿勢調整を行った後、ホルダジョイントを固定するにあたって、固定力に起因してホルダジョイントの固定位置がズレることが抑制される。すなわち、姿勢調整を良好に完了することが出来る。

これにより、スクライビングホイールの姿勢調整時においてはホルダ取付ブロックに対するホルダジョイントの回転位置を容易に変更でき、スクライブラインの形成時においてはスクライブラインの形成幅が増大すること有効に抑制することができる。

特に、請求項１に記載の発明によれば、固定部の作用により、押込み部からコレットリングに対して押込み力が付与される。これにより、コレットチャックの筒体がコレットリングの囲繞空間に挿入された状態で、ホルダジョイントの旋回部がコレットチャックに固定される。すなわち、コレットリングおよびコレットチャックによって、ホルダジョイントの旋回部が良好に固定される。

特に、請求項２に記載の発明によれば、押込み部が回転させられ、押込み部の先端がホルダ取付ブロック内にねじ入れられると、押込み部は、コレットリングに押込み力を付与し続ける。そのため、コレットリングに押込み力が付与された状態を良好に維持することができ、結果として、コレットチャックに対してホルダジョイントの旋回部が固定された状態を良好に維持することができる。

特に、請求項３に記載の発明によれば、伝達部は、固定部の第１回転要素と、ホルダ取付ブロックの押込み部と、を跨ぐように設けられている。これにより、スクライビングホイールから脆性材料基板に付与される押圧力と、押込み部を下向きに押込む押込み力とが略同一直線上にて作用するように、第１回転要素および押込み部を配置することができる。これにより、スクライブラインの形成時においてキャスタ効果が無効化された状態をさらに良好に維持しつつ、スクライブラインの形成幅が増大することさらに有効に抑制することができる。

特に、請求項４に記載の発明のよれば、押込み力がコレットリングに付与されると、コレットチャックの円環部は、下方向に押さえ付けられる。これにより、ホルダ取付ブロックの底部と円環板との間に配置されたベアリングに圧縮力が付与され、ベアリングの回転が阻害される。そのため、ホルダ取付ブロックに対してホルダジョイントを、さらに良好に固定することができる。

本発明の実施の形態におけるスクライブ装置の全体構成の一例を示す正面図である。 本発明の実施の形態におけるスクライブ装置の全体構成の一例を示す側面図である。 スクライビングホイール付近の構成の一例を示す正面図である。 ホルダ取付ブロック付近の構成の一例を示す側面図である。 スクライビングホイール付近の構成の一例を示す下面図である。 キャスター効果を説明するための下面図である。 ホルダジョイント３５がホルダ取付ブロック４０に固定された後の様子を示す側面図である。 図７のＶ−Ｖ線から見たホルダ取付ブロック付近の断面図である。 スクライブヘッド付近の構成の一例を示す側面図である。 スクライブヘッド付近の構成の一例を示す正面図である。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について詳細に説明する。

＜１．スクライブ装置の構成＞
図１および図２は、それぞれスクライブ装置１の全体構成の一例を示す正面図および側面図である。図３は、スクライビングホイール６０付近の構成の一例を示す正面図である。

スクライブ装置１は、例えばガラス基板またはセラミックス基板等のように、脆性材料で形成された基板（以下、単に、「脆性材料基板」とも呼ぶ）４の表面に、スクライブライン（切りすじ：縦割れ）を入れる装置である。

図１および図２に示すように、スクライブ装置１は、主として、保持ユニット１０と、スクライブユニット２０と、撮像部ユニット８０と、制御ユニット９０と、を備えている。なお、図１および以降の各図には、それらの方向関係を明確にすべく必要に応じて適宜、Ｚ軸方向を鉛直方向とし、ＸＹ平面を水平面とするＸＹＺ直交座標系が付されている。

ここで、図３に示すように、スクライブ装置１により脆性材料基板４の表面にスクライブラインＳＬが形成されると、脆性材料基板４には、垂直方向（Ｚ軸方向）に延びる垂直クラックＫが発生する（スクライブ工程）。

この垂直クラックＫが発生した脆性材料基板４に対して応力を付与すること（ブレーク工程）によって、スクライブラインＳＬが形成された側の主面からその逆側の主面まで垂直クラックＫを成長させ、脆性材料基板４を切断する手法を、「割断」と呼ぶ。

一方、スクライブ工程のみによって（すなわち、ブレーク工程を実行することなく）、垂直クラックＫを脆性材料基板４のスクライブラインＳＬの主面から逆側の主面まで伸展させ、脆性材料基板４を切断する手法を、「分断」と呼ぶ。

これら割断および分断は、切断のための本質的要素が垂直クラックの伸展であり、切りくずが出ない点で、切りくずを出すことが切断のための本質的要素であるダイヤモンドカッティングソー（若しくはホイール）、またはダイヤモンドダイシングソーを用いた研削切断よりも好ましい切断手法である。

本実施の形態のスクライブ方法により割断または分断可能な脆性材料基板４の材質の例としては、ガラス、セラミック、シリコン、またはサファイア等が挙げられる。特に近年、通信機器関連の高周波モジュールに用いる基板として、ＨＴＣＣ（High Temperature Co-fired Ceramics）から、比較的加工のしやすいＬＴＣＣ（Low Temperature Co-fired Ceramics）への移行が加速している。そのため、本実施の形態のスクライブ方法は、益々有効に用いられることになる。

保持ユニット１０は、脆性材料基板４を保持するとともに、保持された脆性材料基板４をスクライブユニット２０に対して相対的に移動させる。図１に示すように、保持ユニット１０は、基部１０ａ上に設けられており、主として、テーブル１１と、ボールねじ機構１２と、モータ１３と、を有している。

ここで、基部１０ａは、例えば略直方体状の石定盤により形成されており、その上面（保持ユニット１０と対向する面）は、平坦加工されている。これにより、基部１０ａの熱膨張を低減でき、保持ユニット１０に保持された脆性材料基板４を良好に移動させることができる。

テーブル１１は、載置された脆性材料基板４を吸着保持する。また、テーブル１１は、保持された脆性材料基板４を、矢印ＡＲ１方向（Ｘ軸プラスまたはマイナス方向：以下、単に、「進退方向」とも呼ぶ）に進退させるとともに、矢印Ｒ１方向に回転させる。図１および図２に示すように、テーブル１１は、主として、吸着部１１ａと、回転台１１ｂと、移動台１１ｃと、を有している。

吸着部１１ａは、回転台１１ｂの上側に設けられている。図１および図２に示すように、吸着部１１ａの上面には、脆性材料基板４が載置可能とされている。また、吸着部１１ａの上面には、複数の吸着溝（図示省略）が格子状に配置されている。したがって、脆性材料基板４が載置された状態で、各吸着溝内の雰囲気が排気（吸引）されることによって、脆性材料基板４は、吸着部１１ａに対して吸着される。

回転台１１ｂは、吸着部１１ａの下側に設けられており、Ｚ軸と略平行な回転軸１１ｄを中心に吸着部１１ａを回転させる。また、移動台１１ｃは、回転台１１ｂの下側に設けられており、進退方向に沿って、吸着部１１ａおよび回転台１１ｂを移動させる。

したがって、テーブル１１に吸着保持された脆性材料基板４は、矢印ＡＲ１方向に進退させられるとともに、吸着部１１ａの進退動作にともなって移動する回転軸１１ｄを中心に回転させられる。

ボールねじ機構１２は、テーブル１１の下側に配置されており、テーブル１１を矢印ＡＲ１方向に進退させる。図１および図２に示すように、ボールねじ機構１２は、主として、送りネジ１２ａと、ナット１２ｂと、を有している。

送りネジ１２ａは、テーブル１１の進退方向に沿って延びる棒体である。送りネジ１２ａの外周面には、螺旋状の溝（図示省略）が設けられている。また、送りネジ１２ａの一端は支持部１４ａにより、送りネジ１２ａの他端は支持部１４ｂにより、それぞれ回転可能に支持されている。さらに、送りネジ１２ａは、モータ１３と連動連結されており、モータ１３が回転すると、その回転方向に送りネジ１２ａが回転する。

ナット１２ｂは、送りネジ１２ａの回転にしたがい、不図示のボールの転がり運動によって、矢印ＡＲ１方向に進退する。図１および図２に示すように、ナット１２ｂは、移動台１１ｃの下部に固定されている。

したがって、モータ１３が駆動させられ、モータ１３の回転力が送りネジ１２ａに伝達されると、ナット１２ｂは、矢印ＡＲ１方向に進退する。その結果、ナット１２ｂが固定されているテーブル１１は、ナット１２ｂと同様に矢印ＡＲ１方向に進退する。

一対のガイドレール１５、１６は、進行方向におけるテーブル１１の移動を規制する。図２に示すように、一対のガイドレール１５、１６は、基部１０ａ上において、矢印ＡＲ２方向に所定距離だけ隔てて固定されている。

複数（本実施の形態では２つ）の摺動部１７（１７ａ、１７ｂ）は、ガイドレール１５に沿って矢印ＡＲ１方向に摺動自在とされている。図１および図２に示すように、摺動部１７（１７ａ、１７ｂ）は、移動台１１ｃの下部において、矢印ＡＲ１方向に所定距離だけ隔てて固定されている。

複数（本実施の形態では２つ）の摺動部１８は、ガイドレール１６に沿って矢印ＡＲ１方向に摺動自在とされている。ただし、図示の都合上、一の摺動部１８ａのみを図２に示している。摺動部１８は、摺動部１７と同様に、移動台１１ｃの下部において、進退方向に所定距離だけ隔てて固定されている。

このような構成を有する保持ユニット１０においては、モータ１３の回転力がボールねじ機構１２に付与されると、テーブル１１が、一対のガイドレール１５、１６に沿って移動する。これにより、進退方向におけるテーブル１１の直進性が確保される。

スクライブユニット２０は、保持ユニット１０に保持された脆性材料基板４に対し、スクライビングホイール６０（図３参照）を圧接転動させることによって、脆性材料基板４の表面にスクライブラインＳＬを形成する。図１および図２に示すように、スクライブユニット２０は、主として、スクライビングホイール６０を保持するスクライブヘッド３０と、駆動部７０と、を有している。

スクライブヘッド３０は、スクライビングホイール６０を保持する。また、スクライブヘッド３０においては、後述する昇降部５０（図９および図１０参照）の作用により、保持されたスクライビングホイール６０から脆性材料基板４の表面に対し、保持しているスクライビングホイール６０を脆性材料基板４の表面に圧接させる際の押圧力（以下、単に、「スクライブ荷重」とも呼ぶ）が調整される。なお、スクライブヘッド３０の詳細な構成については、後述する。

駆動部７０は、スクライビングホイール６０が設けられたスクライブヘッド３０を、矢印ＡＲ２方向（Ｙ軸プラスまたはマイナス方向：以下、単に、「往復方向」とも呼ぶ）に往復させる。図２に示すように、駆動部７０は、主として、複数（本実施の形態では２本）の支柱７１（７１ａ、７１ｂ）と、複数（本実施の形態では２本）のガイドレール７２と、モータ７３と、を有している。

支柱７１（７１ａ、７１ｂ）は、基部１０ａから上下方向（Ｚ軸方向）に延びる。図２に示すように、各ガイドレール７２は、支柱７１ａ、７１ｂの間に挟まれた状態で、これら支柱７１ａ、７１ｂに対して固定される。

ガイドレール７２は、往復方向におけるスクライブヘッド３０の移動を規制する。図２に示すように、ガイドレール７２は、上下方向に所定距離だけ隔てて固定されている。

モータ７３は、不図示の送り機構（例えば、ボールねじ機構）と連動連結されている。これにより、モータ７３が回転すると、スクライブヘッド３０は、ガイドレール７２に沿って矢印ＡＲ２方向に往復する。

スクライビングホイール６０は、ダイヤモンド含有物を成形したものである。ここで、このダイヤモンド含有物の一例としては、焼結ダイヤモンド（Polycrystalline diamond：単に「ＰＣＤ」とも称する）、多結晶体ダイヤモンド、天然単結晶ダイヤモンド、および合成単結晶ダイヤモンドが挙げられる。

撮像部ユニット８０は、保持ユニット１０に保持された脆性材料基板４を撮像する。図２に示すように、撮像部ユニット８０は、複数（本実施の形態では２台）のカメラ８５（８５ａ、８５ｂ）を有している。

カメラ８５（８５ａ、８５ｂ）は、図１および図２に示すように、保持ユニット１０の上方に配置されている。カメラ８５（８５ａ、８５ｂ）は、脆性材料基板４上に形成された特徴的な部分（例えば、アライメントマーク（図示省略））の画像を撮像する。そして、カメラ８５（８５ａ、８５ｂ）により撮像された画像に基づいて、脆性材料基板４の位置および姿勢が求められる。

ここで、脆性材料基板４の「位置」とは、絶対座標系における脆性材料基板４上の任意の位置を言うものとする。また、脆性材料基板４の「姿勢」とは、スクライブヘッド３０の往復方向に対する脆性材料基板４の基準線（例えば、脆性材料基板４が角形の場合、４辺のうちの１辺）の傾きを言うものとする。

角形の脆性材料基板４が割断または分断される場合、脆性材料基板４の４つのコーナーのうち、隣接する２つのコーナーにアライメントマークが形成される。各アライメントマークは、対応するカメラ８５ａ、８５ｂで撮像され、これら撮像された画像に基づいて、絶対座標系における各アライメントマークの位置が求められる。そして、これらアライメントマークの位置に基づいて、脆性材料基板４の位置および姿勢が演算される。

制御ユニット９０は、スクライブ装置１の各要素の動作制御、およびデータ演算を実現する。図１および図２に示すように、制御ユニット９０は、主として、ＲＯＭ９１と、ＲＡＭ９２と、ＣＰＵ９３と、を有している。

ＲＯＭ（Read Only Memory）９１は、いわゆる不揮発性の記憶部であり、例えば、プログラム９１ａが格納されている。なお、ＲＯＭ９１としては、読み書き自在の不揮発性メモリであるフラッシュメモリが使用されてもよい。ＲＡＭ（Random Access Memory）９２は、揮発性の記憶部であり、例えば、ＣＰＵ９３の演算で使用されるデータが格納される。

ＣＰＵ（Central Processing Unit）９３は、ＲＯＭ９１のプログラム９１ａに従った制御（例えば、シリンダ５１の進退動作、ロータリーアクチュエータ５５ａの回転動作、および駆動部７０によるスクライブヘッド３０の往復動作等の制御）、および脆性材料基板４の位置演算等のデータ処理を実行する。

＜２．スクライブヘッドの構成＞
図４は、ホルダ取付ブロック４０付近の構成の一例を示す側面図である。図５は、スクライビングホイール６０付近の構成の一例を示す下面図である。図６は、キャスター効果を説明するための下面図である。図７は、ホルダジョイント３５がホルダ取付ブロック４０に固定された後の様子を示す側面図である。図８は、図７のＶ−Ｖ線から見たホルダ取付ブロック４０付近の断面図である。図９および図１０は、スクライブヘッド３０付近の構成の一例を示す側面図および正面図である。

スクライブヘッド３０は、脆性材料基板４に対して進退させられることによって、スクライビングホイール６０の進行方向（矢印ＡＲ２方向：図２参照）に沿ったスクライブラインＳＬ（図３参照）を、脆性材料基板４上に形成する。図４および図７ないし図１０に示すように、スクライブヘッド３０は、主として、ホルダ３１と、ホルダジョイント３５と、ホルダ取付ブロック４０と、昇降部５０と、固定部５５と、を有している。なお、図９では、図示の都合上、固定部５５の一部（ロータリーアクチュエータ５５ａおよび駆動側歯車５６ａ）が省略されている。

ホルダ３１は、図４に示すように、スクライビングホイール６０の進行方向と略垂直な第１回転軸３２ａを中心に、スクライビングホイール６０を回転可能に支持する。ホルダ３１は、図４に示すようにホルダジョイント３５の下部に取り付けられており、図３ないし図８に示すように、主として、ピン３２と、支持枠体３３と、を有している。

ピン３２は、スクライビングホイール６０を貫通する棒体である。図３および図５に示すように、スクライビングホイール６０の貫通孔６０ａにピン３２が挿入されることによって、ピン３２は、スクライビングホイール６０に対して固定される。すなわち、貫通孔６０ａは、Ｘ軸と略平行な第１回転軸３２ａに沿って延びている。

支持枠体３３は、図３に示すように、貫通孔６０ａの両開口（両端）を覆うように配置された構造物である。貫通孔６０ａの両端から突出するピン３２は、支持枠体３３に対して、回転可能に設置されている。したがって、スクライビングホイール６０は、支持枠体３３に対して回転自在とされている。

ホルダジョイント３５は、後述する固定時を除き、スクライビングホイール６０の進行方向および第１回転軸３２ａのそれぞれと略垂直な第２回転軸３８ａを中心に回転可能とされており、ホルダ取付ブロック４０に対して揺動可能に支持される。図４に示すように、ホルダジョイント３５は、主として、取付片３６と、旋回部３８と、を有している。

取付片３６は、ホルダジョイント３５の下部にホルダ３１を取り付けるための取付要素である。図４に示すように、取付片３６は、ホルダジョイント３５の下端に設けられており、取付片３６の形状は、スクライビングホイール６０の進行方向に向かって略Ｌ字状とされている。

旋回部３８は、図４に示すように、ベアリング４６、４７の内径面に挿嵌され、さらに、コレットチャック４４の筒体４４ｂのなす中空空間４４ｄに挿入されている。これにより、旋回部３８は、後述する固定時を除き、第２回転軸３８ａを中心に、ホルダ取付ブロック４０に対して回転可能に支持されている。

また、図５に示すように、下面から見た旋回部３８の回転軸３８ａの位置と、脆性材料基板４におけるスクライビングホイール６０の接触位置６０ｃとは、ＸＹ平面内においてズレている。すなわち、図５に示すように、スクライビングホイール６０の第１回転軸３２ａは、回転軸３８ａの直下からスクライビングホイール６０の進行方向（Ｙ軸方向）に沿ってズレている。

そのため、後述する固定時を除き、スクライビングホイール６０の進行方向が、図６に示すように、矢印ＡＲ３（２点鎖線）方向から矢印ＡＲ４（実線）方向に変化すると、キャスター効果によりスクライビングホイール６０には、回転軸３８ａ周りのトルクが働く。これにより、スクライビングホイール６０は矢印Ｒ２方向に回動し、スクライビングホイール６０の位置は２点鎖線位置から実線位置に変化する。

すなわち、ホルダジョイント３５がホルダ取付ブロック４０に固定されていない場合、スクライビングホイール６０の姿勢と進行方向とが略平行な状態から、スクライビングホイール６０の進行方向が変化し、スクライビングホイール６０の姿勢が進行方向に対して角度θ１だけズレたとしても、矢印Ｒ２方向のトルクが働き、スクライビングホイール６０は旋回することで、スクライビングホイール６０の姿勢は、再びスクライビングホイール６０の進行方向と略平行となる。

ホルダ取付ブロック４０は、図４、図７および図８に示すように、ホルダジョイント３５の取付片３６の上方、およびホルダ３１の上方に設けられており、主として、コレットリング４２と、コレットチャック４４と、ベアリング４６、４７と、押込みボルト４８と、を有している。押込みボルト４８、コレットリング４２、コレットチャック４４、ベアリング４６、４７は、Ｚ軸プラス側からこの順番に配置されている。ホルダ取付ブロック４０は、上述のようにホルダジョイント３５を揺動可能に支持する一方、以下に示すように、押込みボルト４８、コレットリング４２、コレットチャック４４、固定部５５等の作用によって、ホルダジョイント３５を固定し、キャスター効果を無効化できるようにも構成されている。

押込みボルト４８（押込み部）は、図４、図７および図８に示すように、コレットリング４２の上方に設けられている。押込みボルト４８は、円盤状の回転板４８ａと、回転板４８ａの中心付近から下側に延びる円柱体４８ｂとを有している。

円柱体４８ｂの外周には、雄ネジが形成されており、取付ブロック本体４０ａの上部には、雄ネジに対応するネジ孔４０ｂが形成されている。そして、円柱体４８ｂがネジ孔４０ｂに挿入された状態で、回転板４８ａが回転させられると、円柱体４８ｂがネジ孔４０ｂにねじ入れられる。すなわち、押込みボルト４８は、取付ブロック本体４０ａの上部にネジ止めされており、そのネジ込みの程度を違えることにより、押込みボルト４８の先端４８ｃは、上下方向に移動可能とされている。

押込みボルト４８の円柱体４８ｂがホルダ取付ブロック本体４０ａ内にねじ入れられて、押込みボルト４８の先端４８ｃがコレットリング４２の上面に押し当てられると、押込みボルト４８は、コレットリング４２を下向きに押込む押込み力を、第２回転軸３８ａと略平行な固定力として付与する。押込みボルト４８のねじ入れは、固定部５５が押込みボルト４８を回転させることによって実現される。固定部５５の詳細については後述する。

なお、図４、図７および図８に示すように、押込みボルト４８の先端４８ｃは、略球状とされているので、押込みボルト４８の先端４８ｃは、コレットリング４２に点接触することができる。これにより、ホルダ取付ブロック４０に対しホルダジョイント３５をさらに良好に固定することができる。

コレットリング４２およびコレットチャック４４は、ホルダ取付ブロック４０に対してホルダジョイント３５を固定する固定要素である。

図４、図７および図８に示すように、コレットチャック４４は、主として、円環板４４ａと、筒体４４ｂと、を有している。

筒体４４ｂは、第２回転軸３８ａに沿って延びる中空状の部材である。図４、図７および図８に示すように、筒体４４ｂは、円環板４４ａと同心状となるように形成されている。上述のように、筒体４４ｂのなす中空空間４４ｄには、ホルダジョイント３５の旋回部３８が挿入される。筒体４４ｂは、その内径Ｄ１１（図８参照）がＺ軸方向について同じ値を保ちつつ可変可能であるように構成されている。一方、筒体４４ｂの外径Ｄ１２（図８参照）は、上方（コレットリング４２側）から下方（ベアリング４６側）に向かうに従って、徐々に幅広となり、その後一定幅となる。

円環板４４ａは、筒体４４ｂの下部に設けられた板体である。平面視における（Ｚ軸プラス側から見た）円環板４４ａの中心付近には、筒体４４ｂ内の中空空間４４ｄと連通する貫通孔４４ｃが形成されている。

また、図４、図７および図８に示すように、コレットリング４２は、主として、円盤体４２ａと、外壁４２ｂと、内壁４２ｃと、を有している。

円盤体４２ａは、コレットリング４２の上部に設けられた板体である。外壁４２ｂは、円盤体４２ａの外周に沿って形成された円環状の壁部である。内壁４２ｃは、外壁４２ｂの内側に設けられており、コレットチャック４４の筒体４４ｂと同心状とされた円環状の壁部である。図４、図７および図８に示すように、外壁４２ｂおよび内壁４２ｃは、コレットチャック４４の上方から、コレットチャック４４に向かって延びる。ここで、内壁４２ｃの内径Ｄ２１は、下方（コレットチャック４４側）から上方（押込みボルト４８側）に向かうに従って徐々に幅狭となり、その後一定幅となる。

圧縮バネ４５は、弾性部材により形成された付勢部材である。図８に示すように、圧縮バネ４５の上端はコレットリング４２に、圧縮バネ４５の下端はコレットチャック４４に、それぞれ固定されている。これにより、押込みボルト４８によってコレットリング４２が下方向に押し下げられる。このとき、コレットリング４２は圧縮バネ４５によって上方向に付勢される。

図４に示すような、旋回部３８がホルダ取付ブロック４０に対して揺動可能な状態において、押込みボルト４８からの押込み力がコレットリング４２に付与されてコレットリング４２が押し下げられると、コレットチャック４４の筒体４４ｂが、内壁４２ｃにより囲繞された囲繞空間において内壁４２ｃに当接する。さらに押込み力が付与されることで、筒体４４ｂの内径Ｄ１１は、内壁４２ｃの形状にしたがって徐々に小さくなる。やがては、図７および図８に示すように、ホルダジョイント３５の旋回部３８が、コレットチャック４４の筒体４４ｂに当接する。これにより、ホルダジョイント３５の旋回部３８がコレットリング４２およびコレットチャック４４によって固定された状態が実現される。すなわち、押込み力が付与されることによって、ホルダジョイント３５は、ホルダ取付ブロック４０に対して固定される。

押込みボルト４８からの押込み力が解除されると、コレットリング４２は、圧縮バネ４５から受けていた付勢力によって、コレットチャック４４の上方の初期位置に戻る。なお、コレットリング４２の内壁４２ｃおよびコレットチャック４４の筒体４４ｂの形状（いずれもテーパ状とされている）および材質によっては、コレットリング４２は、圧縮バネ４５からの付勢力なしに、コレットチャック４４の上方の初期位置に戻る場合がある。このような場合には、圧縮バネ４５は不要である。

ベアリング４６は、コレットチャック４４の下に配置されており、ホルダジョイント３５の旋回部３８を軸支えする。一方、ベアリング４７は、ベアリング４６の下に配置されており、ベアリング４６と同様に、旋回部３８を軸支えする。図４、図７および図８に示すように、ベアリング４６、４７は、ホルダ取付ブロック４０の底部に設けられた底板４０ｃと、コレットチャック４４の円環板４４ａとの間に挟まれている。

押込みボルト４８からの押込み力がコレットリング４２に付与されると、ホルダ取付ブロック４０の底板４０ｃとコレットチャック４４の円環板４４ａとの間に配置されたベアリング４６、４７に圧縮力が付与され、ベアリング４６、４７の回転が阻害される。これにより、ホルダジョイント３５を、ホルダ取付ブロック４０に対してさらに良好に固定することができる。

なお、本実施の形態では、２つのベアリング４６、４７を用いるものとして説明したが、ベアリングの個数はこれに限定されず、例えば、１つであっても良いし、３つ以上であっても良い。

昇降部５０は、ホルダ取付ブロック４０を上下方向に移動させることによって、ホルダ３１に支持されたスクライビングホイール６０から保持ユニット１０に保持された脆性材料基板４（図１および図２参照）に押圧力を付与する。図９および図１０に示すように、昇降部５０は、主として、シリンダ５１と、伝達部５２と、ガイド機構５３と、取付プレート５４とを有している。

シリンダ５１は、ホルダ取付ブロック４０を上下方向（Ｚ軸プラスまたはマイナス方向）に移動させるための駆動力供給源である。図９および図１０に示すように、シリンダ５１は、ホルダ取付ブロック４０の上方に配置されており、主として、本体部５１ａと、ロッド５１ｂとを有している。

ロッド５１ｂは、本体部５１ａに対して進退可能とされている。図９および図１０に示すように、ロッド５１ｂの下端は、伝達部５２と対向する。したがって、シリンダ５１が駆動し、ロッド５１ｂが本体部５１ａから進出することによって、伝達部５２は、ロッド５１ｂの下端により下方向に押し下げられる。

伝達部５２は、シリンダ５１とホルダ取付ブロック４０の間に設けられており、シリンダ５１からの駆動力をホルダ取付ブロック４０に伝達する。図９および図１０に示すように、伝達部５２は、主として、受け部材５２ａと、門形ブラケット５２ｂとを有している。

受け部材５２ａは、シリンダ５１のロッド５１ｂと対向する位置に設けられている。受け部材５２ａは、上部に設けられた円盤体５２ａ１と、円盤体５２ａ１から下方に延びる棒体５２ａ２と、を有している。円盤体５２ａ１は、図９および図１０に示すように、ロッド５１ｂの下端と対向するように配置されており、ロッド５１ｂが下方向に進出すると、ロッド５１ｂの下端は、円盤体５２ａ１の上面に押し当てられる。また、棒体５２ａ２は、門形ブラケット５２ｂの上部（梁部材５２ｄ）に埋設されている。

門形ブラケット５２ｂは、ホルダ取付ブロック４０の上部に設けられた架橋構造体である。図９および図１０に示すように、門形ブラケット５２ｂは、上下方向に延びる２本の支柱部材５２ｃと、両支柱部材５２ｃの上部に架設された梁部材５２ｄとを有している。

ガイド機構５３は、図１０に示すように、主として、ガイドレール５３ａと、ガイドレール５３ａに沿って上下方向に摺動自在とされたガイドブロック５３ｂとを有している。また、取付プレート５４は、ガイド機構５３とホルダ取付ブロック４０との間に挟まれた板材である。ホルダ取付ブロック４０は、取付プレート５４を介してガイドブロック５３ｂに固定されている。

以上の構成を有することにより、昇降部５０においては、シリンダ５１から伝達部５２を通じて駆動力が与えられたホルダ取付ブロック４０が、ガイド機構５３にガイドされて上下方向に移動する。シリンダ５１による駆動力を調整することにより、ホルダ取付ブロック４０の下方に備わるスクライビングホイール６０のスクライブ荷重が好適に設定される。

固定部５５は、ホルダジョイント３５をホルダ取付ブロック４０に対して固定する際に、コレットリング４２を下向きに押込む押込み力を押込みボルト４８に生じさせる。

図１０に示すように、固定部５５は、主として、ロータリーアクチュエータ５５ａと、複数（本実施の形態では２個）の歯車５６（駆動側歯車５６ａ、受動側歯車５６ｂ）とを有している。

ロータリーアクチュエータ５５ａは、圧縮空気の供給状態に従って、シャフト５７ａを回転させる回転力供給源である。図１０に示すように、シャフト５７ａの下端には駆動側歯車５６ａ（第２回転要素）が設けられており、ロータリーアクチュエータ５５ａの回転状態に応じて回転する。

受動側歯車５６ｂ（第１回転要素）は、押込みボルト４８の上方に配置されている。図９および図１０に示すように、受動側歯車５６ｂは、シャフト５７ｂに固定されている。また、図９に示すように、シャフト５７ｂの上端および下端付近は、それぞれベアリング５８ａ、５８ｂにより軸支えされている。さらに、ベアリング５８ａ、５８ｂは、それぞれ対応する上側および下側ベアリングホルダ５９ａ、５９ｂを介してベース板５０ｃに固定されている。

受動側歯車５６ｂは駆動側歯車５６ａと連動連結されている。したがって、ロータリーアクチュエータ５５ａが駆動側歯車５６ａを回転させることによって、駆動側歯車５６ａから受動側歯車５６ｂに回転力が付与される。

また、図９および図１０に示すように、受動側歯車５６ｂと押込みボルト４８との間には、両者の回転を同期させるためのピン５７ｃが設けられている。ピン５７ｃは、受動側歯車５６ｂと押込みボルト４８（より具体的には回転板４８ａ）のそれぞれに設けられた孔に挿入されている。これにより、受動側歯車５６ｂが受けた回転力は、ピン５７ｃを介して、押込みボルト４８に伝達され、押し込みボルト４８を回転させる。

以上の構成を有することにより、固定部５５においては、シリンダ５１を回転させることによって、押込みボルト４８を回転させ、その先端４８ｃを上下方向に移動させることが可能となっている。押込みボルト４８が取付ブロック本体４０ａにねじ入れられるようにシリンダ５１を回転させることによって、上述したように、押込みボルト４８の先端４８ｃをコレットリング４２の上面に当接させ、さらには、コレットリング４２を下向きに押込む押込み力を、第２回転軸３８ａと略平行な固定力として付与することができる。その結果、ホルダジョイント３５はホルダ取付ブロック４０に固定される。当然ながら、シリンダ５１に逆向きの回転が与えられることで、コレットリング４２に作用していた押し込みボルト４８からの押込み力は解除される。

なお、本実施の形態に係るスクライブ装置１においては、伝達部５２が、固定部５５の受動側歯車５６ｂと、ホルダ取付ブロック４０の押込みボルト４８とを跨ぐように設けられている。そして、スクライビングホイール６０から脆性材料基板４に付与される押圧力と、押込みボルト４８を下向きに押込む押込み力とが、略同一直線上にて作用するように、受動側歯車５６ｂと押込みボルト４８とが配置されている。これにより、スクライブラインＳＬ（図３参照）の形成時においてキャスター効果が無効化された状態をさらに良好に維持しつつ、スクライブラインの形成幅が増大することさらに有効に抑制することができる。

＜３．本実施の形態のスクライブヘッドおよびスクライブ装置の利点＞
以上のように、本実施の形態のスクライブヘッド３０、およびこのスクライブヘッド３０を含むスクライブ装置１においては、スクライビングホイール６０の第１回転軸３２ａが、ホルダジョイント３５の第２回転軸３８ａの直下の位置から、スクライビングホイール６０の進行方向に沿ってズレた位置に設定されている。これにより、スクライブ装置１においては、スクライビングホイール６０にキャスター効果をもたらすことができる。

一方で、スクライブ装置１においては、固定部５５の作用によりコレットリング４２に対して第２回転軸３８ａと略平行な押込み力（固定力）が付与されると、ホルダ取付ブロック４０に対して揺動可能とされたホルダジョイント３５が、ホルダ取付ブロック４０に対して固定される。この場合、スクライブラインＳＬの形成時におけるキャスター効果は無効化される。

係るスクライブ装置１においては、例えば、脆性材料基板４に対するスクライビングホイール６０の姿勢調整のように、ホルダ取付ブロック４０に対してホルダジョイント３５を揺動させる必要がある場合、固定部５５の作用による固定を解除し、スクライビングホイール６０にキャスター効果を生じさせることができる。しかも、姿勢調整を完了するべくホルダジョイント３５を固定するにあたっては、第２回転軸３８ａと略平行な押込み力（固定力）を付与するのみであるので、押込み力に起因してホルダジョイント３５の固定位置がズレることが抑制される。

また、固定部５５の作用によりホルダ取付ブロック４０に対してホルダジョイント３５を固定することで、キャスター効果を無効化した場合には、スクライブラインの形成幅を、ホルダジョイント３５が固定されていない場合と比較して、小さくすることができる。この場合、ホルダジョイント３５が、スクライビングホイール６０の進行方向と略同一方向の力、およびスクライビングホイール６０の第１回転軸３２ａ方向と略同一方向の力を、押込み力（固定力）として受けることがない。

ゆえに、本実施の形態に係るスクライブ装置１によれば、スクライビングホイール６０の姿勢調整時においてはホルダ取付ブロック４０に対するホルダジョイント３５の回転位置を容易に変更でき、スクライブラインＳＬの形成時においてはスクライブラインの形成幅が増大すること有効に抑制することができる。

１ スクライブ装置
４ 脆性材料基板
１０ 保持ユニット
２０ スクライブユニット
３０ スクライブヘッド
３１ ホルダ
３２ａ 第１回転軸
３５ ホルダジョイント
３８ 旋回部
３８ａ 第２回転軸
４０ ホルダ取付ブロック
４２ コレットリング
４２ｃ 内壁
４４ コレットチャック
４４ａ 円環板
４４ｂ 筒体
４４ｃ 貫通孔
４５ 圧縮バネ
４６、４７ ベアリング
４８ 押込みボルト（押込み部）
５０ 昇降部
５１ シリンダ（駆動力供給源）
５２ 伝達部
５３ ガイド機構
５５ 固定部
５５ａ ロータリーアクチュエータ（回転力供給源）
５６ａ 駆動側歯車（第２回転要素）
５６ｂ 受動側歯車（第１回転要素）
６０ スクライビングホイール
７０ 駆動部

Claims (5)

1. 脆性材料基板に対して進退させられることによって、スクライビングホイールの進行方向に沿ったスクライブラインを、前記脆性材料基板上に形成するスクライブヘッドであって、
   (a) 前記進行方向と略垂直な第１回転軸を中心に、前記スクライビングホイールを回転可能に支持するホルダと、
   (b) 前記ホルダの上方に設けられたホルダ取付ブロックと、
   (c) 下部に前記ホルダが取り付けられるとともに、前記進行方向および前記第１回転軸のそれぞれと略垂直な第２回転軸を中心に回転させられることによって、前記ホルダ取付ブロックに対して揺動可能に支持されるホルダジョイントと、
   (d) 前記ホルダジョイントを前記ホルダ取付ブロックに対して固定させるための固定動作を担う固定部と、
   を備え、
   前記第１回転軸は、前記第２回転軸の直下から前記スクライビングホイールの進行方向に沿ってズレて配置されており、
   前記ホルダ取付ブロックは、
   (b-1) 前記第２回転軸に沿って延びる中空状の筒体を有するコレットチャックと、
   (b-2) 前記筒体と同心状とされており、前記コレットチャックの上方から前記コレットチャックに向かって延びる円環状の壁部、を有するコレットリングと、
   (b-3) 前記コレットリングの上方に設けられており、前記コレットリングを前記第２回転軸と略平行に押込む押込み部と、
   を有し、
   前記ホルダジョイントは、
   (c-1) 前記ホルダ取付ブロックに対して回転可能に支持された旋回部、
   を有しており、
   前記ホルダジョイントの前記旋回部は、前記コレットチャックの前記筒体に挿入された状態で前記ホルダ取付ブロックに対して回転可能とされてなるとともに、
   前記固定部は、前記押込み部に押込み動作をさせることによって、前記押込み部に、前記コレットリングを前記第２回転軸と略平行に押込む押込み力を前記第２回転軸と略平行な向きの力として生じさせ、
   前記押込み部からの前記押込み力が前記コレットリングに付与されることにより、前記壁部により囲繞された囲繞空間において前記筒体が前記壁部と前記旋回部とに当接することによって、前記ホルダジョイントの前記旋回部が前記コレットチャックに固定される、
   ことを特徴とするスクライブヘッド。
2. 請求項１に記載のスクライブヘッドにおいて、
   前記押込み部の外周には、雄ネジが形成されており、
   前記ホルダ取付ブロックの上部には、前記雄ネジに対応するネジ孔が設けられており、
   前記固定部は、前記押込み部を回転させ、前記押込み部の先端を前記ホルダ取付ブロック内にねじ入れさせることによって、前記コレットリングに前記押込み力を付与することを特徴とするスクライブヘッド。
3. 請求項２に記載のスクライブヘッドにおいて、
   (e) 前記ホルダ取付ブロックを上下方向に移動させることによって、前記ホルダに支持された前記スクライビングホイールから前記脆性材料基板に押圧力を付与する昇降部、
   をさらに備え、
   前記昇降部は、
   (e-1) 前記ホルダ取付ブロックの上方に配置されており、前記上下方向の駆動力を供給する駆動力供給源と、
   (e-2) 前記上下方向に沿って配置された前記ホルダ取付ブロックおよび前記駆動力供給源の間に設けられており、前記駆動力を前記ホルダ取付ブロックに伝達する伝達部と、
   (e-3) 前記上下方向に沿って移動するように、前記ホルダ取付ブロックをガイドするガイド機構と、
   を有し、
   前記固定部は、
   (d-1) 前記押込み部の上方に配置されており、前記押込み部を回転させる第１回転要素と、
   (d-2) 前記第１回転要素の側方に配置されており、前記第１回転要素と連動連結された第２回転要素と、
   (d-3) 前記第２回転要素を回転させることによって、前記第２回転要素から前記第１回転要素に回転力を付与する回転力供給源と、
   を有しており、
   前記伝達部は、前記上下方向に沿って配置された前記押込み部および前記第１回転要素を跨ぐように設けられていることを特徴とするスクライブヘッド。
4. 請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のスクライブヘッドにおいて、
   前記コレットチャックは、
   前記筒体の下部に設けられるとともに、中心付近で前記筒体内の中空空間と連通する貫通孔が形成された円環板、
   をさらに有しており、
   前記ホルダ取付ブロックは、
   (b-4) 前記円環板の下に配置されており、前記旋回部を軸支えするベアリング、
   をさらに有しており、
   前記ベアリングは、前記ホルダ取付ブロックの底部と、前記円環板と、の間に挟まれていることを特徴とするスクライブヘッド。
5. 請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のスクライブヘッドと、
   前記脆性材料基板を保持しつつ、保持された前記脆性材料基板を前記スクライブヘッドに対して相対的に移動させる保持ユニットと、
   を備えることを特徴とするスクライブ装置。

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