JP6557982B2 - スクライブ装置 - Google Patents

Description

本発明は、ガラス基板等の脆性材料基板の分断において、脆性材料基板の表面にスクライブラインを形成する際に用いるスクライブ装置に関する。

ガラス基板等の脆性材料基板を所望の寸法に分断する際、一般的にスクライブ装置が用いられる。このスクライブ装置は、スクライビングホイールを保持するためのホルダにスクライビングホイールを取り付けて使用される。また、このスクライビングホイールは、ホルダの保持部に形成されたピン孔と、スクライビングホイールの側面に形成された貫通孔とに、円柱状のピン軸を挿入することで、保持部間（保持溝）に保持される。

そして、ホルダに取り付けられたスクライビングホイールは、回転自在に保持されており、脆性材料基板の表面を回転しながら進むことで、脆性材料基板にスクライブラインを形成する。なお、このようなスクライブ装置として、例えば、特許文献１に記載されているようなスクライブ装置がある。

国際特許公開 ＷＯ２００７／０６３９７９号公報

ホルダに取り付けられたスクライビングホイールは、上述のようにスクライブラインを形成するために保持溝で回転する必要がある。したがって、保持溝の幅はスクライビングホイールの厚みより若干広くなっており、スクライビングホイールと保持部との間にはクリアランスが確保されている。具体的には、スクライビングホイールの厚みが０．６５ｍｍの場合には、保持溝の幅は０．０２ｍｍ程度広くなっている。このように、スクライビングホイールと保持部との間にクリアランスが存在することによって、スクライビングホイールは、回転自在に保持される。

一方で、このクリアランスによって、スクライビングホイールは、ホルダ溝内でピン軸に沿って０．０２ｍｍ程度移動できることになってしまう。したがって、スクライブラインを形成する際に、スクライビングホイールがピン軸方向に移動してしまうことで、スクライブラインの形成位置が安定しなくなり、従来のスクライブ装置では、スクライブラインが所望の位置からずれるということが問題となっていた。

本発明は、上述したスクライビングホイールがピン軸方向に移動することによりスクライブラインの形成位置がずれるという問題点に鑑みてなされたものであって、スクライブイラインの形成位置を安定させ、所望の位置からのずれが生じないようにするスクライブ装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明のスクライブ装置は、スクライビングホイールと、前記スクライビングホイールの貫通孔に貫通されたピン軸と、本体部と、前記本体部の下方側に形成され前記スクライビングホイールを保持する一対の保持部と、前記保持部にそれぞれ形成されるとともに前記ピン軸が挿通されたピン孔と、を有するホルダと、を備えたホルダユニットと、鉛直方向に伸びる回転軸を中心に前記ホルダユニットを回転自在に保持するスクライブヘッドと、を備えるスクライブ装置であって、前記ピン軸が、水平面において前記スクライビングホイールの進行方向と直交する方向から傾いて配置され、前記ピン孔が、水平面において進行方向に沿って互いに異なる位置に形成され、一対の前記保持部との間で形成される保持溝が、前記ピン軸と直交するように傾いて形成され、前記スクライブヘッドは、水平面において前記スクライビングホイールの進行方向と直交する方向から前記ピン軸を傾けるためのホルダユニット傾斜手段を備え、前記スクライブヘッドは、前記回転軸が取り付けられたホルダジョイントを備えており、前記ホルダユニット傾斜手段は、前記ホルダジョイントと前記ホルダとの間であって、前記スクライビングホイールの進行方向に沿って同一線上から少し外れる位置に配置されたバネ部材であり、前記スクライビングホイールの側面は、前記側面と対向する前記保持部の対向面に近づく方向に移動し、前記対向面と接触することを特徴とする。

本発明のスクライブ装置によれば、ピン軸が進行方向と直交する方向から傾いて配置されているため、スクライブラインを形成すると、スクライビングホイールが一方の保持部側へと寄ることになる。このため、スクライビングホイールと保持部との間のクリアランスによってスクライビングホイールがピン軸方向へ移動することが規制される。したがって、スクライブ装置は、スクライブラインの形成位置を安定させることができる。また、ホルダのピン孔の形成位置を調整するだけで上記効果を奏することができる。また、スクライビングホイールが一方の保持部側へと寄った際にスクライビングホイールと保持部との接触面積が増えるため、スクライビングホイールの側面の摩耗を抑えることができる。また、スクライブヘッドがホルダユニット傾斜手段を備えるため、ホルダユニットそのものにピン軸を傾けるための特別な加工を行う必要がない。そのため、スクライブ装置は、一般に用いられるホルダユニットを用いて上記効果を奏することができる。また、ホルダユニットがホルダジョイントを介してスクライブヘッドへ取り付けられる構成のスクライブ装置にも適用することができる。

実施形態１のスクライブ装置の概略図である。 図２（Ａ）は実施形態１のホルダユニットの正面図であり、図２（Ｂ）はホルダユニットの側面図であり、図２（Ｃ）は上方視におけるホルダユニットの概念図である。 実施形態２のホルダユニットの上方視における概念図である。 実施形態３のホルダユニットの上方視における概念図である。 図５（Ａ）は実施形態４のホルダユニットの側面図であり、図５（Ｂ）は上方視におけるホルダユニットの概念図である。 図６（Ａ）は実施形態５のホルダユニットの側面図であり、図６（Ｂ）は上方視におけるホルダユニットの概念図である。

以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。ただし、以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための一例を示すものであり、本発明をこの実施形態に特定することを意図するものではない。本発明は、特許請求の範囲に含まれるその他の実施形態にも適応できるものである。

［実施形態１］
図１は、本発明の実施形態に係るスクライブ装置１の概略図である。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と螺合されており、モータの駆動によりこのボールネジ１１が回転することで、一対の案内レール１２に沿ってｙ軸方向に移動可能となっている。

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おり、テーブル１４上に載置された脆性材料基板１５をこの真空吸着手段によって保持する。

この脆性材料基板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、脆性材料基板１５は、基板の表面又は内部に薄膜或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。また、脆性材料基板１５は、その表面に脆性材料に該当しない薄膜等が付着されていても構わない。

スクライブ装置１は、テーブル１４に載置された脆性材料基板１５の上方に、この脆性材料基板１５の表面に形成されたアライメントマークを撮像する二台のＣＣＤカメラ１６を備えている。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が取り付けられており、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６０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。

ここで、スクライブ装置１を用いて脆性材料基板１５へスクライブラインを形成する工程の概略を説明する。まず、スクライブヘッド２０に取り付けられたホルダ６０にスクライビングホイール４０を取り付ける。そして、スクライブ装置１は、一対のＣＣＤカメラ１６によって脆性材料基板１５の位置決めを行う。次いで、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、脆性材料基板１５へ接触させる。そして、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、脆性材料基板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。

次に、ホルダユニット３０の詳細について図を用いて説明する。図２（Ａ）はホルダユニット３０の横向きに示した正面図であり、図２（Ｂ）はホルダユニット３０の側面図であり、図２（Ｃ）は図２（Ｂ）の矢印Ａで示した上方視におけるホルダユニット３０の概念図である。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。また、図２（Ｃ）は、後述する水平面Ｈにおけるピン軸５０の向きを示すための概念図であるため、ホルダユニット３０について一部図示を省略している。

ホルダユニット３０は、スクライビングホイール４０と、ピン軸５０と、ホルダ６０と、が一体となったものである。ホルダユニット３０は、図２（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。

ここで、ホルダジョイント２１は、垂直壁２２ａと水平壁２２ｂからなり断面形状が逆Ｌ字状の取付部２２と、取付部２２の水平壁２２ｂの天面側から鉛直方向に伸びた回転軸２３と、回転軸２３が挿通された二つのベアリング２４ａ、２４ｂと、で構成されている。

ホルダジョイント２１に取り付けられたホルダユニット３０は、ホルダユニット３０の側面が取付部２２の垂直壁２２ａと接触し、ホルダユニット３０の上面が水平壁２２ｂと接触する。また、垂直壁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。

そして、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をスクライブヘッド２０から露出するようにして、スクライブヘッド２０の内部へと固定される。この時、ホルダジョイント２１に固定されたホルダユニット３０は、回転軸２３を中心として回転自在となっている。なお、一点鎖線Ｓは、回転軸２３の軸中心を示している。また、図２（Ａ）の破線Ｈは回転軸２３と直交する水平面を示しており、この水平面Ｈは脆性材料基板１５の表面と平行な面となる。

また、スクライブ装置１を用い脆性材料基板１５の表面にスクライブラインを形成する際、スクライビングホイール４０は図２等で示す矢印Ｒの方向に進むように回転する。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を備える構成でも構わない。

スクライビングホイール４０は、例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。また、スクライビングホイール４０にはピン軸５０が貫通するための貫通孔４１が円板の両側面４２ａ、４２ｂの中心に形成されている。また、スクライビングホイール４０には稜線を形成するＶ字状の刃が外周部に形成されている。また、本実施形態のスクライビングホイール４０は、厚さが約０．６５ｍｍであり、外径が約２．０ｍｍ、貫通孔４１の径が約０．８ｍｍ、刃の刃先角が約１３０°である。

ピン軸５０は、例えば焼結ダイヤモンドや超硬合金等で形成された、円柱状の部材であり、一端が尖頭形状の尖頭部５１になっている。また、本実施形態のピン軸５０の径は約０．８ｍｍとなっている。

ホルダ６０は、ステンレスや炭素工具鋼からなる本体部６１からなる。本体部６１は、図２（Ｂ）に示すように下方側が側面視において下端に向かって幅が狭くなる台形状となっている。また、本体部６１の台形状部分には、それぞれ保持部６２ａ、６２ｂが形成されており、保持部６２ａ、６２ｂとの間に保持溝６３が形成される。なお、ホルダ６０は本体部６１を一つの基材で構成しているが、例えば、保持部６２ａ、６２ｂをそれぞれ有する二つの基材を固定することで本体部６１を形成したものでも構わない。

保持部６２ａ、６２ｂには、ピン軸５０が挿通されるピン孔６４ａ、６４ｂが形成されている。なお、ピン孔６４ａ、６４ｂが形成されている位置について詳細を更に後述する。スクライビングホイール４０の側面４２ａは保持部６２ａと対向し、側面４２ｂは保持部６２ｂと対向する。側面４２ａと対向する保持部６２ａの対向面は保持壁６５ａとなり、側面４２ｂと対向する保持部６２ｂの対向面は保持壁６５ｂとなる。

本体部６１の上部には、取付ネジ３１が挿入されるネジ孔６６が形成されている。また、保持部６２ａ側には止め金６８ａがネジ６９ａで取り付けられており、保持部６２ｂ側には止め金６８ｂがネジ６９ｂで取り付けられている。この止め金６８ａ、６８ｂは、ピン孔６４ａ、６４ｂを閉塞するためのものである。

以上のようなスクライブ装置１は、スクライビングホイール４０と、スクライビングホイール４０の貫通孔４１に貫通されたピン軸５０と、本体部６１の下方側の保持部６２ａ、６２ｂに設けられたピン孔６４ａ、６４ｂにピン軸５０が挿通されたホルダ６０と、を備えたホルダユニット３０と、回転軸２３を中心にホルダユニット３０を回転自在に保持するとともにスクライブヘッド２０内部へ固定されるホルダジョイント２１と、を備えている。

また、このスクライブ装置１は、水平面Ｈにおいて、図２（Ｃ）に示すように進行方向Ｒと直交する方向Ｂに対して傾いてピン軸５０を配置している。具体的には、ホルダ６０の保持部６２ａ、６２ｂに形成されているピン孔６４ａ、６４ｂが、一般的には進行方向Ｒに沿って同じ位置に対面するようにして形成されているが、本実施形態では図２（Ｃ）に示すように進行方向Ｒに沿って互いに異なる位置に形成されている。

したがって、ピン孔６４ａ、６４ｂに挿通されたピン軸５０は、進行方向Ｒと直交する方向Ｂに対して傾いて配置されることになる。

そして、このようなスクライブ装置１を用いて脆性材料基板１５の表面にスクライブラインを形成すると、脆性材料基板１５から受ける反力によって、スクライビングホイール４０の側面４２ａ側が保持壁６５ａに近づく方向に移動し、保持壁６５ａへと接触する。

このため、スクライビングホイール４０の側面４２ａと保持壁６５ａとのクリアランスがゼロになる。したがって、スクライビングホイール４０は、スクライブラインを形成する際に、ピン軸５０に沿った移動を規制されることになる。そして、スクライブ装置１はスクライブラインの形成位置が安定することになり、所望の位置へスクライブラインを形成することができる。

［実施形態２］
次に他の実施形態について図を用いて説明する。図３は上方視におけるホルダユニット１３０の概念図である。なお、実施形態１のホルダユニット３０の同様な構成については、符号とともに説明を省略する。

実施形態１のホルダユニット３０は、保持溝６３に位置するピン軸５０のみが進行方向Ｒと直交する方向Ｂに対して傾いて配置されていた。一方、本実施形態のホルダユニット１３０は、ピン軸１５０の傾きにあわせて保持溝１６３も傾いて形成されている。

このようなホルダユニット１３０を備えるスクライブ装置１を用いてスクライブラインを形成すると、スクライビングホイール１４０の側面１４２ａ側が保持壁１６５ａに近づく方向に移動した際に、スクライビングホイール１４０の側面１４２ａ側と保持壁１６５ａとの接触面積が増えることになる。また、保持溝１６３の傾斜角度を、スクライビングホイール１４０の側面と進行方向Ｒとの間の角度にあわせることで、スクライビングホイール１４０の側面１４２ａ側と保持壁１６５ａとが面接触することになる。

したがって、スクライビングホイール１４０の側面１４２ａや、保持部１６２ａの保持壁１６５ａの摩耗が均一に進むことになり、部品の交換頻度を抑えることができる。なお、

［実施形態３］
次に他の実施形態について図を用いて説明する。図４は上面視におけるホルダジョイント２２１に取り付けられたホルダユニット２３０の概念図である。なお、実施形態１と同様な構成については、符号とともに説明を省略する。

本実施形態におけるスクライブ装置１は、水平面Ｈにおいて進行方向Ｒと直交する方向Ｂに対して傾いてピン軸２５０を配置するために、ホルダジョイント２２１がホルダユニット傾斜手段を備える構成となっている。

具体的には、ホルダユニット傾斜手段は、ホルダジョイント２２１の垂直壁２２２ａとホルダユニット２３０との間に固定配置された傾斜部材２８０である。

この傾斜部材２８０は、金属製の部材からなり、図４に示すように進行方向Ｒに対して前方から後方に向けて徐々に幅が狭くなる三角状の部材である。

この傾斜部材２８０は、本体部２６１の保持部２６２ｂ側の側面と垂直壁２２２ａとの間であって、止め金２６８ｂとネジ２６９ｂと接触しないように正面視においてネジ２６９ｂよりも上方に配置されている。また、傾斜部材２８０は、ネジ孔（図示せず）が形成されており、垂直壁２２２ａにホルダ２６０を取り付ける取付ネジ（図示せず）よって、固定されている。

このように、ホルダジョイント２２１がホルダユニット傾斜手段を備える構成とすることによって、ホルダユニット２３０自身にピン軸２５０を傾けるための加工を施す必要がないため、一般的なホルダユニット２３０をそのまま用いることができる。

［実施形態４］
次に他の実施形態について図を用いて説明する。図５（Ａ）はホルダジョイントに３２１に取り付けられたホルダユニット３３０の側面図であり、図５（Ｂ）は上面視におけるホルダユニット３３０の概念図である。

本実施形態におけるスクライブ装置１は、実施形態３と同様にホルダジョイント３２１がホルダユニット傾斜手段を備える構成となっている。

一方、本実施形態のホルダユニット傾斜手段は、ホルダジョイント３２１とホルダユニット３３０との間に配置されたバネ部材３８０である。具体的には、バネ部材３８０は、ホルダジョイント３２１の水平壁３２２ｂの前方に設けられた引掛け部３８１ａと、ホルダ３６０の本体部３６１前方に設けられた引掛け部３８１ｂに、端部をそれぞれ引掛けて配置されている。そして引掛け部３８１ａと３８１ｂは、進行方向Ｒに沿って同一線上から少しだけ外れるように設けられている。

したがって、バネ部材３８０の弾性力によって、図５（Ｂ）に示すようにホルダユニット３３０が若干傾くことになる。ホルダユニット３３０が傾くことにより、ピン軸３５０も進行方向Ｒと直交する方向Ｂに対して傾くことになる。

そして、スクライブ装置１を用いて脆性材料基板１５の表面にスクライブラインを形成すると、スクライビングホイール３４０の側面３４２ａ側が保持壁３６５ａに近づく方向に移動し、保持壁３６５ａへと接触する。このため、スクライビングホイール３４０は、側面３４２ａと保持壁３６５ａとのクリアランスがゼロになり、スクライブラインを形成する際にピン軸３５０に沿った移動を規制されることになる。

［実施形態５］
次に他の実施形態について図を用いて説明する。図６（Ａ）はホルダジョイントに４２１に取り付けられたホルダユニット４３０の側面図であり、図６（Ｂ）は上面視におけるホルダユニット４３０の概念図である。

本実施形態におけるスクライブ装置１は、実施形態３、実施形態４と同様にホルダジョイント４２１がホルダユニット傾斜手段を備える構成となっている。

一方、本実施形態のホルダユニット傾斜手段は、ホルダジョイント４２１に取り付けらえた磁石４８０である。具体的には、磁石４８０は、ホルダジョイント４２１の水平壁４２２ｂの前方に設けられた固定部４８１ａに取り付けられている。

また、本実施形態においてホルダ４６０の本体部４６１は、例えばオーステナイト系ステンレスのような非磁性材料で形成されている。そして、ホルダ４６０の本体部４６１前方に磁石４８１ｂが内蔵されている。

したがって、磁石４８０にホルダユニット４３０が備える磁石４８１ｂが引き付けられることになり、図６（Ｂ）に示すようにホルダユニット４３０が若干傾くことになる。ホルダユニット４３０が傾くことにより、ピン軸４５０も進行方向Ｒと直交する方向Ｂに対して傾くことになる。

そして、スクライブ装置１を用いて脆性材料基板１５の表面にスクライブラインを形成すると、スクライビングホイール４４０の側面４４２ａ側が保持壁４６５ａに近づく方向に移動し、保持壁４６５ａへと接触する。このため、スクライビングホイール４４０は、側面４４２ａと保持壁４６５ａとのクリアランスがゼロになり、スクライブラインを形成する際にピン軸４５０に沿った移動を規制されることになる。

また、実施形態３〜５のように、スクライブ装置１がホルダユニット傾斜手段を備える構成によって、ホルダユニット自体にピン軸を傾ける加工を施す必要がないため、一般的に用いられているホルダユニットをほぼそのまま使用することができる。なお、実施形態３〜５においては、ホルダジョイントがホルダユニット傾斜手段を備える構成を示したが、例えば、スクライブ装置１がホルダジョイントを備えない構成である場合には、スクライブヘッドにホルダユニット傾斜手段を設ける構成でも構わない。

１…スクライブ装置
１０…移動台
１１…ボールネジ
１２…案内レール
１３…モータ
１４…テーブル
１５…脆性材料基板
１６…ＣＣＤカメラ
１７…ブリッジ
１８ａ、１８ｂ…支柱
１９…ガイド
２０…スクライブヘッド
２１、２２１、３２１、４２１…ホルダジョイント
２２…取付部
２２ａ…垂直壁
２２ｂ…水平壁
２３…回転軸
２４ａ、２４ｂ…ベアリング
２５…ネジ孔
３０、１３０、２３０、３３０、４３０…ホルダユニット
３１、１３１…取付ネジ
４０、１４０、３４０、４４０…スクライビングホイール
４１…貫通孔
４２ａ、４２ｂ、１４２ａ、３４２ａ、４４２ａ…側面
５０、１５０、２５０、３５０、４５０…ピン軸
５１…尖頭部
６０、１６０、２６０、３６０、４６０…ホルダ
６１、２６１、３６１、４６１…本体部
６２ａ、６２ｂ、１６２ａ、２６２ｂ…保持部
６３、１６３…保持溝
６４ａ、６４ｂ…ピン孔
６５ａ、６５ｂ、１６５ａ、３６５ａ、４６５ａ…保持壁
６６…ネジ孔
６８ａ、６８ｂ、２６８ｂ…止め金
６９ａ、６９ｂ、２６９ｂ…ネジ
２８０…傾斜部材
３８０…バネ部材
３８１ａ、３８１ｂ…引掛け部
４８０、４８１ｂ…磁石
４８１ａ…固定部

Claims (1)

1. スクライビングホイールと、
   前記スクライビングホイールの貫通孔に貫通されたピン軸と、
   本体部と、前記本体部の下方側に形成され前記スクライビングホイールを保持する一対の保持部と、前記保持部にそれぞれ形成されるとともに前記ピン軸が挿通されたピン孔と、を有するホルダと、を備えたホルダユニットと、
   鉛直方向に伸びる回転軸を中心に前記ホルダユニットを回転自在に保持するスクライブヘッドと、
   を備えるスクライブ装置であって、
   前記ピン軸が、水平面において前記スクライビングホイールの進行方向と直交する方向から傾いて配置され、
   前記ピン孔が、水平面において進行方向に沿って互いに異なる位置に形成され、
   一対の前記保持部との間で形成される保持溝が、前記ピン軸と直交するように傾いて形成され、
   前記スクライブヘッドは、水平面において前記スクライビングホイールの進行方向と直交する方向から前記ピン軸を傾けるためのホルダユニット傾斜手段を備え、
   前記スクライブヘッドは、前記回転軸が取り付けられたホルダジョイントを備えており、
   前記ホルダユニット傾斜手段は、前記ホルダジョイントと前記ホルダとの間であって、前記スクライビングホイールの進行方向に沿って同一線上から少し外れる位置に配置されたバネ部材であり、
   前記スクライビングホイールの側面は、前記側面と対向する前記保持部の対向面に近づく方向に移動し、前記対向面と接触することを特徴とするスクライブ装置。
   

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