KR101211426B1 - 취성재료용 스크라이빙 휠, 및 이를 이용한 스크라이브 방법, 스크라이브 장치 및 스크라이브 공구 - Google Patents

Abstract

회전축을 공유하는 2개의 원추대의 바닥이 접하여 원주능선이 형성된 외주둘레부와 상기 원주능선을 따라 원주방향으로 교대로 형성된 복수의 홈 및 돌기로 이루어지고, 상기 돌기는 상기 원주능선이 절단되고 남은 원주방향으로 길이를 구비하는 상기 원주능선의 부분으로 구성되고, 취성재료 기판에 압접시킨 상태로 전동시켜서 상기 취성재료 기판에 스크라이브 라인 및 스크라이브 라인으로부터 상기 취성재료 기판의 두께방향으로 신장하는 수직크랙을 형성하는 취성재료용 스크라이빙 휠로서, 상기 홈은, 그 원주방향의 길이가 상기 돌기의 원주방향의 길이보다 짧도록 하여 고침투효과를 억제하면서 글라스 표면에 대한 먹힘을 좋게 한다.

Description

취성재료용 스크라이빙 휠, 및 이를 이용한 스크라이브 방법, 스크라이브 장치 및 스크라이브 공구{BRITTLE MATERIAL SCRIBING WHEEL, AND SCRIBING METHOD, SCRIBING APPARATUS AND SCRIBING TOOL USING SUCH BRITTLE MATERIAL SCRIBING WHEEL}

본 발명은, 취성재료 기판(脆性材料 基板)에 압접(壓接)시킨 상태로 전동(轉動)시켜서 상기 취성재료 기판에 스크라이브 라인(scribe line)을 새김으로써, 상기 스크라이브 라인으로부터 상기 취성재료 기판의 두께방향으로 신장하는 수직크랙을 형성하는 취성재료용 스크라이빙 휠 및 그 제조방법 및 상기 스크라이빙 휠을 사용한 취성재료 기판의 스크라이브 방법 및 스크라이브 장치에 관한 것이다.

플랫 패널 디스플레이(이하 FPD라고 부른다)에서는, 화면의 사이즈에 따른 크기의 취성재료로 이루어지는 기판(이하 기판이라고 부른다)이 사용된다. 예를 들면 FPD의 일종인 액정표시기기용(液晶表示機器用)의 패널은, 2장의 글라스기판을 접합하고 그 갭(gap)에 액정이 주입되어서 표시패널을 구성한다. 또한 LCOS라고 불리는 프로젝터용 기판 중의 반사형의 기판의 경우에는, 석영기판과 반도체 웨이퍼가 접합된 한 쌍의 기판이 사용된다. 이와 같이 기판을 접합시킨 접합기판은, 보통 머더기판(mother 基板)인 큰 사이즈의 접합기판의 표면에 스크라이브 라인을 형성하고, 이어서 형성된 스크라이브 라인을 따라 기판을 브레이크함으로써 소정의 치수로 절단된 단위기판이 된다.

또한 머더기판에 스크라이브 라인을 형성하는 것을 「스크라이브」라고 한다. 스크라이브에 의하여 형성된 스크라이브 라인을 따라 머더기판을 절단하는 것을 「브레이크」라고 한다. 스크라이빙과 브레이크에 의하여 희망하는 사이즈의 취성재료 기판으로 절단하는 것을 「분할절단」이라고 한다. 또한 분할절단공정 후에 이송을 거쳐서 분할절단된 취성재료 기판을 각각의 단위기판으로 떼어내는 것을 「분리」라고 한다. 또한 본 발명에 있어서, 스크라이브 라인의 형성에 의하여 기판의 표면으로부터 기판의 두께방향으로 수직크랙을 확산시키는 스크라이빙 휠의 성질을 「침투효과」라고 한다.

도7은 공지의 스크라이브 장치의 정면도이다. 도7을 사용하여 종래의 스크라이브 방법을 설명한다. 또한 이 도면에 있어서 좌우방향을 X방향, 지면(紙面)에 직교하는 방향을 Y방향으로 하여 이하에 설명한다.

스크라이브 장치100은, 재치(載置)된 글라스기판G를 진공흡착수단에 의하여 고정하는 수평회전이 가능한 테이블28과, 테이블28을 Y방향으로 이동 가능하게 지지하는 서로 평행한 한 쌍의 안내레일21, 21과, 안내레일21, 21을 따라 테이블28을 이동시키는 볼나사22와, X방향을 따라 테이블28의 상방에 가설(架設)된 가이드 바23과, 가이드 바23에 X방향으로 슬라이딩 가능하게 설치되고 스크라이빙 휠50에 절단압력을 부여하는 스크라이브 헤드1과, 스크라이브 헤드1을 가이드 바23을 따라 슬라이딩시키는 모터24와, 스크라이브 헤드1의 하단에 좌우로 회전하도록 설치되고 스크라이브 헤드1에 의하여 승강되는 칩홀더11과, 칩홀더11의 하단에 회전 가능하게 장착된 스크라이빙 휠50과, 가이드 바23의 상방에 설치되고 테이블28 상의 글라스기판G에 형성된 얼라인먼트 마크를 인식하는 한 쌍의 CCD 카메라25를 구비한 것이다.

도8 및 도9는, 글라스기판 등의 취성재료 기판의 분할절단공정 즉 취성재료 기판 표면에 있어서의 스크라이브 라인의 형성과, 형성된 스크라이브 라인을 따라 취성재료 기판을 브레이크하여 희망하는 사이즈의 취성재료 기판으로 절단하는 각각의 공정을 설명하는 도면이다. 도8 및 도9에 의거하여 기판의 분할절단공정의 2가지의 예를 설명한다. 또한 이하의 설명에서는, 액정표시기기용의 패널에 사용되는 접합글라스인 글라스기판G를 예로 들고, 편의상 일방측의 글라스기판을 A면기판, 타방측을 B면기판이라고 가칭한다.

제1의 예에서는, (1)우선 도8(a)에 나타나 있는 바와 같이, A면기판을 상측으로 하여 글라스기판G를 스크라이브 장치의 스크라이브 테이블 상에 재치하고, A면기판에 대하여 스크라이빙 휠50을 사용해서 스크라이브를 하여 스크라이브 라인Sa를 형성한다.

(2)다음에 글라스기판G의 상하를 반전시켜서 상기 글라스기판G를 브레이크 장치로 이송한다. 그리고 도8(b)에 나타나 있는 바와 같이, 상기 브레이크 장치로 매트4상에 재치된 글라스기판G의 B면기판에 대하여 스크라이브 라인Sa와 대향하는 라인을 따라 브레이크 바3을 가압한다. 이에 따라 하측의 A면기판은 스크라이브 라인Sa로부터 상방을 향하여 크랙이 확산되어 A면기판은 스크라이브 라인Sa를 따라 절단된다.

(3)다음에 글라스기판G를 스크라이브 장치의 스크라이브 테이블 상에 이송한다. 그리고 상기 스크라이브 장치로, 도8(c)에 나타나 있는 바와 같이 B면기판에 대하여 스크라이빙 휠50을 사용해서 스크라이브를 하여 스크라이브 라인Sb를 형성한다.

(4)다음에 글라스기판G의 상하를 반전시켜 브레이크 장치로 이송한다. 그리고 도8(d)에 나타나 있는 바와 같이, 매트4상에 재치된 상기 글라스기판G의 A면기판에 대하여 스크라이브 라인Sb와 대향하는 라인을 따라 브레이크 바3을 가압한다. 이에 따라 하측의 B면기판은 스크라이브 라인Sb로부터 상방을 향하여 크랙이 확산되어 B면기판은 스크라이브 라인Sb를 따라 절단된다.

본 발명에서는 상기한 공정으로 이루어지는 분할절단방식을 SBSB방식(S는 스크라이브, B는 브레이크를 의미한다)이라고 한다.

또한 제2의 예에서는, (1)우선 도9(a)에 나타나 있는 바와 같이, A면기판을 상측으로 하여 글라스기판G를 스크라이브 장치의 스크라이브 테이블 상에 재치하고, A면기판에 대하여 스크라이빙 휠50을 사용해서 스크라이브를 하여 스크라이브 라인Sa를 형성한다.

(2)다음에 글라스기판G의 상하를 반전시켜 상기 글라스기판G를 스크라이브 테이블 상에 재치하고, B면 글라스기판에 대하여 스크라이빙 휠50을 사용해서 스크라이브를 하여 스크라이브 라인Sb를 형성한다(도9(b)).

(3)다음에 글라스기판G를 브레이크 장치로 이송한다. 그리고 도9(c)에 나타나 있는 바와 같이, 상기 브레이크 장치로 매트4상에 재치된 글라스기판G의 B면 글라스기판에 대하여 스크라이브 라인Sa와 대향하는 라인을 따라 브레이크 바3을 가압한다. 이에 따라 하측의 A면기판은 스크라이브 라인Sa로부터 상방을 향하여 크랙이 확산되어 A면기판은 스크라이브 라인Sa를 따라 절단된다.

(4)다음에 글라스기판G의 상하를 반전시켜 도9(d)에 나타나 있는 바와 같이 브레이크 장치의 매트4상에 재치한다. 그리고 글라스기판G의 A면기판에 대하여 스크라이브 라인Sb와 대향하는 라인을 따라 브레이크 바3을 가압한다. 이에 따라 하측의 B면기판은 스크라이브 라인Sb로부터 상방을 향하여 크랙이 확산되어 B면기판은 스크라이브 라인Sb를 따라 절단된다.

본 발명에서는 상기한 공정으로 이루어지는 분할절단방식을 SSBB방식이라고 한다.

상기 2가지예의 (1)～(4)의 각 공정을 실시함으로써, 글라스기판G는 원하는 위치에서 스크라이브 라인을 따라 2부분으로 절단된다. 계속하여 가볍게 힘을 가함으로써 글라스기판G는 희망하는 분리위치에서 분리된다.

또한 특허문헌1에는 높은 침투효과를 구비하는 스크라이빙 휠이 개시되어 있다.

특허문헌1 : 일본국 특허 제3,074,143호 공보

도11 및 도12는, 특허문헌1에 나타낸 스크라이빙 휠을 설명하는 모식도(일부확대도를 포함한다)이다.

스크라이빙 휠40은, 원주능선(圓周稜線)41이 형성된 외주둘레부와, 원주능선41을 따라 원주방향으로 교대로 형성된 다수의 홈40b 및 돌기40a로 이루어진다. 돌기40a는, 원주능선41을 소정의 피치 및 깊이로 절단함으로써 형성되어 있다. 스크라이빙 휠40을 사용하여 스크라이브 라인을 형성함으로써, 글라스기판의 표면으로부터 수직방향으로 글라스기판의 두께에 대하여 상대적으로 깊은 수직크랙을 형성할 수 있다. 이러한 높은 침투효과를 구비하는 스크라이빙 휠40을 분할절단공정에 사용하는 경우에는, 도8(b) 및 도8(d)에 나타낸 SBSB방식에 있어서의 브레이크 공정 혹은 도9(c) 및 도9(d)에 나타낸 SSBB방식에 있어서의 브레이크 공정을 간략화하거나 생략하거나 할 수 있다.

또한 글라스 소재 메이커에 있어서 기판의 재료에 대한 개량, 열처리가공에 있어서 각종 개량이 이루어져 온 결과, 종래의 커터휠(종래의 칼날(노멀 칼날) : 이하 N칼날)을 사용하여 스크라이브 하였을 경우에 『먹힘이 나쁜』 상태, 즉 휠의 전동 직후에는 스크라이브 라인의 형성이 시작되지 않는 경우가 일어나게 되었다. 즉 칼날이 기판표면에서 「미끄러지기 쉬운」 경향을 보이게 되었다. 이 결과 『먹힘이 좋은』 칼날이 요구되게 된 것이다. 그러나 『먹힘이 좋다』는 면에서는, 특허문헌1에 기재되어 있는 고침투 칼날(이하 P칼날이라고 한다)이 대응가능지만, FPD패널의 제조현장에서 요구되는 단면강도(端面强度)의 품질기준을 확보하는 것이 곤란하였다. 단면강도의 면에서는 N칼날을 사용한 절단면의 데이터가 양호하지만, N칼날의 경우에는 도10을 사용하여 설명하는 다음의 문제가 있다.

도10은 단판에 대하여 크로스 스크라이브 하는 경우를 모식적으로 나타내는 도면이다. 이러한 크로스 스크라이브 방법을 N칼날을 사용하여 할 경우의 문제점으로서 교점부근에서 스크라이브 라인이 연속되지 않는다는 소위 『교점 건너뛰기』가 발생하는 문제가 있다.

상기 단면강도의 면에서는 N칼날을 사용한 절단면의 데이터가 양호하지만, 문제로서 (1)크로스 절단에 있어서는 교점 건너뛰기가 발생하는 문제, (2)기판표면의 경도가 높은 기판에 대하여는 칼이 잘 먹히는 것이 요구되는 문제, (3)두께 0.4mm이하의 글라스나 케미컬 에칭 등의 화학처리로 박형화된 글라스에서는 내-내 절단(內-內 切斷)에 의한 스크라이브 방법이 요구되지만 N칼날로는 대응할 수 없다는 문제가 있다.

한편 P칼날을 사용한 스크라이브 방법을 채용하려고 하는 경우, FPD패널의 생산현장에 따라서는 종래부터의 브레이크 공정에서의 대응을 요구하는 경우가 있어서, P칼날의 사용이 반드시 해결책이 되지는 않는 경우가 있다. 또한 단면강도의 면에서도 P칼날의 사용에 제약이 생길 경우가 있다.

기판의 표면강도의 개량에 더하여 패널기판의 소재가 되는 머더기판을 케미컬 에칭하여 기판표면의 강도를 보강하는 경우도 증가하고 있지만, 이 경우에는 기판의 외주(外周)가 두꺼워져서 『외-외 절단(外-外 切斷)』에 의한 스크라이브 동작(외-외 절단 스크라이브 동작)이 불안정하게 되는 경향이 생긴다. 또한 휴대전화로 대표되는 휴대단말에 사용되는 패널기판에서는, 경량화를 위하여 그 두께가 점점 얇아지는 경향이 생기고 있어서, 그러한 기판에 대하여 N칼날을 사용하는 외-외 절단 스크라이브 방법의 채용도 문제가 생기고 있다. 그 이유로서는, 두께가 얇은 기판에 대하여 외-외 절단 스크라이브 방법을 채용하면, 커터휠이 기판에 닿을 때에 기판의 단면 엣지(端面 edge)에 주는 충격으로 엣지에 깨짐이 발생하거나 기판 자체가 갈라져 버리므로, 제품의 수율이 저하되기 때문이다. 따라서 얇은 기판에 대하여는 N칼날에 의한 외-외 절단 스크라이브는 채용할 수 없게 된다. 그러나 N칼날은 먹힘이 나쁜 칼날이므로, 그 칼날을 사용하는 내-내 절단 스크라이브 방법은 채용할 수 없다.

이상의 설명으로부터, 칼날을 사용하는 유저로부터는, 기판표면에 대하여 먹힘이 좋은 칼날, 따라서 교점 건너뛰기가 발생하기 어려운 칼날로서, 단면강도가 N칼날과 같은 정도의 품질을 확보할 수 있는 칼날이 요구되어 왔다.

상기한 스크라이브 장치100을 사용하여 글라스기판G를 분할절단하는 경우, 글라스기판G가 재치된 테이블28을 90°회전시킴으로써, 글라스기판에 스크라이브 라인을 한 방향 뿐만 아니라 복수의 스크라이브 라인을 교차시켜서 교점이 형성되도록 종횡(縱橫)으로 크로스 스크라이브가 이루어진다.

도10에 나타나 있는 바와 같이, 최초에 형성된 스크라이브 라인Ll～L3을 스크라이빙 휠50이 통과하여 스크라이브 라인L4～L6을 형성할 때에, 이러한 스크라이브 라인의 교점부근에서 뒤에서 형성되는 스크라이브 라인L4～L6이 교점부근에서 부분적으로 형성되지 않는 현상이 발생하는 경우가 있다(이러한 현상을 「교점 건너뛰기」라고 한다). 이러한 교점 건너뛰기가 글라스기판에 발생하면, 글라스기판은 스크라이브 라인대로 분리되지 않는 것이 많아지고, 그 결과 대량의 불량품이 발생하여 생산효율을 현저하게 저하시킨다고 하는 문제가 있었다.

교점 건너뛰기의 원인은 아래와 같이 생각되고 있다. 즉 스크라이브 라인을 최초에 N칼날로 형성했을 때에 스크라이브 라인을 사이에 두고 양측의 글라스 표면부근에 내부응력이 발생한다. 이어서 N칼날인 스크라이빙 휠이 최초에 형성된 스크라이브 라인을 통과할 때에 그 부근에 잠재하는 내부응력에 의하여 스크라이빙 휠로부터 글라스기판면에 수직방향으로 가해지고 있는 스크라이브에 필요한 힘이 약화되어 버리는 결과, 교점부근에서 뒤에서 형성되어야 할 스크라이브 라인이 형성되지 않는 것으로 생각된다.

한편 특허문헌1에 나타낸 바와 같이 고침투성의 스크라이빙 휠40(P칼날)을 사용하여 스크라이브 라인을 형성하는 경우에는, 상기한 크로스 스크라이브에 있어서의 교점 건너뛰기를 방지하고 글라스기판의 표면에 깊은 수직크랙을 형성할 수 있다.

그러나 스크라이빙 휠40을 사용하여 스크라이브 라인을 형성하는 경우, 도8(c)에 있어서, 상측의 B면기판을 스크라이브한 시점에 상기 B면기판에 깊은 수직크랙이 형성되어 실질적으로 글라스기판G가 분리된 상태가 될 경우가 있다. 그 때문에 도8(c)로부터 도8(d)로 이행하기 위하여 글라스기판G를 흡인패드 등으로 흡인하여 제2 브레이크 장치로 이송할 때에, 분리된 글라스기판G의 일방이 제2 스크라이브 장치에 남겨지거나 글라스기판G의 이송 중에 분리된 글라스기판G의 일방이 낙하하거나 할 경우가 있었다. 또한 종래의 스크라이빙 휠(N칼날)을 사용한 경우와 비교하면 취성재료의 절단면의 품질(단면강도)이 낮아질 경우가 있었다.

본 발명은 이러한 종래의 문제점을 감안하여 이루어진 것으로서, 취성재료 기판을 절단함에 있어서 교점 건너뛰기를 방지하고 이송 중에 단재(端材)가 낙하하지 않도록 안정된 이송을 가능하게 하는 취성재료용 스크라이빙 휠 및 이를 사용한 취성재료 기판의 스크라이브 방법 및 스크라이브 장치, 스크라이브 공구를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은, 스크라이브 동작시의 먹힘이 좋고, 취성재료의 절단면의 품질(단면강도)이 양호한 스크라이브 성능을 발휘하는 스크라이빙 휠 및 이를 이용한 취성재료의 스크라이브 방법 및 스크라이브 장치, 스크라이브 공구를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 의하면, 회전축을 공유하는 2개의 원추의 바닥이 접하여 원주능선이 형성된 외주둘레부와 상기 원주능선을 따라 원주방향으로 교대로 형성된 다수의 홈 및 돌기로 이루어지고, 상기 돌기는 상기 원주능선을 동일한 간격으로 남겨서 절단함으로써 형성되고, 취성재료 기판에 압접시킨 상태로 전동시켜서 상기 취성재료 기판에 스크라이브 라인 및 스크라이브 라인으로부터 상기 취성재료 기판의 두께방향으로 신장하는 수직크랙을 형성하는 취성재료용 스크라이빙 휠로서, 상기 홈은, 그 원주방향의 길이가 4～14μm, 더 바람직하게는 7～12μm의 범위인 것을 특징으로 하는 취성재료용 스크라이빙 휠이 제공된다.

본 발명에 있어서의 돌기라는 것은, 종래 칼날인 N칼날의 원주능선이 절단되고 남은 원주방향으로 길이를 구비하는 원주능선의 부분으로 구성되어 있다.

취성재료 기판을 절단함에 있어서 교점 건너뛰기를 방지하고, 분리후의 글라스기판의 단면의 품질을 저하시키지 않으며, 이송 중에 단재가 낙하함이 없이 안정된 이송을 가능하게 하고 또한 취성재료의 절단면의 품질(단면강도)을 향상시키기 위해서는 이하와 같은 구성이 바람직하다.

즉 상기 홈은, 그 원주방향의 길이가 상기 돌기의 원주방향의 길이보다도 짧다. 상기 외주둘레부는, 2개의 상기 원추의 경사면을 포함하여 형성되고, 상기 경사면의 중심선 평균조도Ra가 0.45μm이하이다. 상기 원주능선은, 그 중심선 평균조도Ra가 0.40μm이하이다.

또한 취성재료용 스크라이빙 휠로서는, 상기 휠을 지지하기 위한 핀이 관통되는 축 구멍을 구비하는 디스크 모양 및 상기 핀에 해당하는 부분이 일체적으로 형성된 일체형의 취성재료용 스크라이빙 휠이 본 발명에 포함된다.

본 발명의 다른 관점에 의하면, 취성재료용 스크라이빙 휠을 취성재료 기판에 압접시킨 상태로 전동시켜서 상기 취성재료 기판에 스크라이브 라인을 형성하는 스크라이브 방법으로서, 제1 스크라이빙 휠을 사용하여 제1 스크라이브 라인을 형성하고, 계속하여 형성된 제1 스크라이브 라인에 교차하는 제2 스크라이브 라인을 제2 스크라이빙 휠을 사용하여 형성하고, 적어도 제1 스크라이빙 휠이 본 발명의 취성재료용 스크라이빙 휠인 것을 특징으로 하는 취성재료의 스크라이브 방법이 제공된다.

적어도 제1 스크라이빙 휠이 본 발명의 취성재료용 스크라이빙 휠이며, 제2 스크라이빙 휠은 제1 스크라이빙 휠과 같은 고침투효과를 구비하지 않는 스크라이빙 휠이어도 좋고 혹은 상기한 고침투효과를 구비하는 스크라이빙 휠이어도 좋다.

본 발명의 또한 다른 관점에 의하면, 취성재료 기판을 재치하여 회전 가능한 회전 테이블과, 상기 회전 테이블에 재치된 취성재료 기판에 대하여 X 및 Y방향으로 이동하는 스크라이빙 휠 부착부와, 상기 스크라이빙 휠 부착부에 부착된 본 발명의 취성재료용 스크라이빙 휠을 구비하여 이루어지는 취성재료의 스크라이브 장치가 제공된다.

본 발명의 또한 다른 관점에 의하면, 몸체의 끝에 설치한 홀더에, 본건발명의 취성재료용 스크라이빙 휠을 회전하도록 장착하여 이루어지는 취성재료용 수동 스크라이브 공구가 제공된다.

본 발명의 또한 다른 관점에 의하면, 회전축을 공유하는 2개의 원추의 바닥이 접하여 원주능선이 형성된 외주둘레부와 상기 원주능선을 따라 원주방향으로 교대로 형성된 다수의 홈 및 돌기로 이루어지고, 상기 돌기는 상기 원주능선을 동일한 간격으로 남겨서 절단함으로써 형성되고, 취성재료 기판에 압접시킨 상태로 전동시켜서 상기 취성재료 기판에 스크라이브 라인 및 스크라이브 라인으로부터 상기 취성재료 기판의 두께방향으로 신장하는 수직크랙을 형성하는 취성재료용 스크라이빙 휠의 제조방법으로서, 레이저광의 조사에 의하여 상기 원추의 축선방향으로부터 본 형상이 V자모양이 되는 홈을 외주둘레부에 절단하여 형성하는 공정을 구비하고, 상기 V자의 중심각도를 변경함으로써 상기 홈의 원주방향에 있어서의 길이를 설정하는 것을 특징으로 하는 취성재료용 스크라이빙 휠의 제조방법이 제공된다.

본 발명의 또한 다른 관점에 의하면, 회전축을 공유하는 2개의 원추의 바닥이 접하여 원주능선이 형성된 외주둘레부와 상기 원주능선을 따라 원주방향으로 교대로 형성된 다수의 홈 및 돌기로 이루어지고, 상기 돌기는 상기 원주능선을 동일한 간격으로 남겨서 절단함으로써 형성되고, 취성재료 기판에 압접시킨 상태로 전동시켜서 상기 취성재료 기판에 스크라이브 라인 및 스크라이브 라인으로부터 상기 취성재료 기판의 두께방향으로 신장하는 수직크랙을 형성하는 취성재료용 스크라이빙 휠의 제조방법으로서, 레이저광의 조사에 의하여 상기 원추의 축선방향으로부터 본 형상이 사다리꼴이 되는 홈을 외주둘레부에 절단하여 형성하는 공정을 구비하고, 사다리꼴의 밑변의 길이를 변경함으로써 상기 홈의 원주방향에 있어서의 길이를 설정하는 것을 특징으로 하는 취성재료용 스크라이빙 휠의 제조방법이 제공된다.

본 발명의 취성재료용 스크라이빙 휠에서는, 홈은, 그 원주방향의 길이가 돌기의 원주방향의 길이보다 짧으므로, 상기한 고침투효과(高浸透效果)를 억제하면서 글라스 표면에 대한 먹힘을 좋게 할 수 있다.

본 발명의 취성재료용 스크라이빙 휠에서는, 홈은, 그 원주방향의 길이가 4～14μm의 범위이므로, 취성재료를 절단함에 있어서 교점 건너뛰기를 방지하고, 분리후의 글라스기판의 단면의 품질을 저하시키지 않으며, 이송 중에 단재가 낙하함이 없이 안정된 이송을 가능하게 한다.

외주둘레부는, 2개의 원추대(圓錐臺)의 경사면을 포함하여 형성되고 경사면의 중심선 평균조도(中心線 平均粗度)Ra가 0.45μm이하이므로, 2개의 원추대의 경사면에 있어서의 표면조도를 억제할 수 있다. 스크라이브에 의하여 원추대의 경사면의 표면조도가 글라스의 엣지부에 전사(轉寫)되지만, 원추대의 경사면에 있어서의 표면조도가 억제되어 있으므로 글라스의 엣지부에 있어서의 강도(단면강도)가 확보되어, 이에 따라 분리후의 글라스기판의 단면의 품질의 저하를 억제할 수 있다.

원주능선은 디스크의 지름방향으로 미세한 요철을 구비하고 상기 요철의 중심선 평균조도Ra가 0.40μm이하이므로, 원주능선에 있어서의 돌기 선단(先端)의 굴곡을 억제할 수 있어 안정된 스크라이브 라인이 형성된다.

본 발명에 있어서의 취성재료의 스크라이브 방법은, 크로스 스크라이브를 함에 있어서, 최초의 스크라이브 라인을 형성하는 제1 스크라이빙 휠로서 본 발명의 취성재료용 스크라이빙 휠을 사용하기 때문에, 분리후의 취성재료 기판의 단면의 품질을 저하시키지 않고 크로스 스크라이브 후의 취성재료의 이송 중에 단재가 낙하함이 없이 안정된 이송을 가능하게 한다.

본 발명에 있어서의 취성재료의 스크라이브 장치는, 본 발명의 취성재료용 스크라이빙 휠이 장착됨으로써, 취성재료를 절단함에 있어서 교점 건너뛰기를 방지하고, 분리후의 글라스기판의 단면의 품질을 저하시키지 않으며, 이송 중에 단재가 낙하함이 없이 안정된 이송을 가능하게 한다.

본 발명에 있어서의 취성재료용 스크라이빙 휠의 제조방법에서는, 레이저광(laser 光)의 조사(照射)에 의하여 상기 원추의 축선방향으로부터 본 형상이 V자모양이 되는 홈을 외주둘레부에 절단하여 형성하는 공정을 구비하고, 상기 V자의 중심각도를 변경함으로써 상기 홈의 원주방향에 있어서의 길이를 설정할 수 있기 때문에, 홈의 깊이를 일정하게 유지한 채로 홈의 길이를 변경할 수 있다.

본 발명의 취성재료용 스크라이빙 휠의 제조방법에서는, 레이저광의 조사에 의하여 상기 원추의 축선방향으로부터 본 형상이 사다리꼴이 되는 홈을 외주둘레부에 절단하여 형성하는 공정을 구비하고, 사다리꼴의 밑변의 길이를 변경함으로써 상기 홈의 원주방향에 있어서의 길이를 설정할 수 있기 때문에, 홈의 깊이를 일정하게 유지한 채로 홈의 길이를 변경할 수 있다.

도1은, 본 발명의 스크라이빙 휠을 그 회전축과 직교하는 방향에서 본 정면도이다.
도2는, 도1의 측면도이다.
도3은, 도2의 부분확대도이다.
도4는, 도3의 부분확대도이다.
도5는, 본 발명의 다른 실시예로부터 이루어지는 스크라이빙 휠의 정면도이다.
도6은, 종래의 액정패널 절단라인에 본 발명의 스크라이빙 휠이 사용된 라인구성의 한 예를 설명하는 도면이다.
도7은, 종래의 스크라이브 장치의 정면도이다.
도8은, 종래의 SBSB방식에 의한 글라스기판 표면에 대한 스크라이브 라인의 형성과, 형성된 스크라이브 라인을 따라 글라스기판을 절단하는 공정을 설명하는 도면이다.
도9는, 종래의 SSBB방식에 의한 글라스기판 표면에 대한 스크라이브 라인의 형성과, 형성된 스크라이브 라인을 따라 글라스기판을 절단하는 공정을 설명하는 도면이다.
도10은, 크로스 스크라이브를 할 때에 발생하는 교점 건너뛰기 현상을 설명하는 사시도이다.
도11은, 종래의 스크라이빙 휠을 그 회전축과 직교하는 방향에서 본 정면도이다.
도12는, 도11의 측면도이다.
도13은, 본 발명의 수동 스크라이브 공구의 정면도이다.
도14는, 본 발명의 다른 실시예로부터 이루어지는 스크라이빙 휠의 원주능선 부분의 확대도이다.
도15는, 글라스기판1에 대하여, 본 발명의 실시예(A칼날) 및 비교예(N칼날, P칼날)의 결과[휨강도의 와이블 분포(F)]를 나타내는 그래프이다.
도16은, 글라스기판2에 대하여, 본 발명의 실시예(A칼날) 및 비교예(N칼날, P칼날)의 결과[휨강도의 와이블 분포(F)]를 나타내는 그래프이다.

이하, 본 발명의 실시예를 도면에 의거하여 상세하게 설명한다.

또한, 본 발명에 있어서 가공의 대상이 되는 취성재료 기판으로서는, 형태, 재질, 용도 및 크기에 관하여 특별하게 한정하는 것이 아니라 단판으로 이루어지는 기판 또는 2장 이상의 단판을 접합시킨 접합기판이어도 좋고, 이들의 표면 또는 내부에 박막 혹은 반도체 재료를 부착시키거나 포함시키거나 하여도 좋다. 또한 상기 취성재료 기판은, 그 표면에 박막 등이 부착되어 있어도 본 발명의 스크라이빙 휠에 의한 스크라이브의 대상이 되는 것이다.

본 발명의 취성재료 기판의 재질로서는, 글라스, 세라믹스, 반도체(실리콘 등), 사파이어 등을 들 수 있고, 그 용도로서는 액정표시패널, 플라즈마 디스플레이 패널, 유기EL 디스플레이 패널, 표면전계 디스플레이(SED)용 패널 등의 전계방출 디스플레이(FED)용 패널 등의 플랫 패널 디스플레이용의 패널을 들 수 있다. 본 발명에 있어서의 「중심선 평균조도Ra」라는 것은, JIS B 0601에서 규정된 공업제품의 표면조도를 나타내는 파라미터(parameter)의 하나로서, 대상물의 표면으로부터 랜덤(random)하게 뽑아낸 산술평균치이다.

이하의 실시예에서는, 본 발명의 스크라이빙 휠의 형상에 관계된 예를 나타내지만, 본 발명의 스크라이빙 휠은 이에 한정되는 것은 아니다.

도1 및 도2를 사용하여 본 발명의 스크라이빙 휠10의 실시예를 설명한다. 도1은 스크라이빙 휠10의 회전축과 직교하는 방향에서 본 정면도이고, 도2는 도1의 측면도이다.

또한 본 발명의 스크라이빙 휠10은, 글라스 등의 취성재료 기판에 압접시킨 상태로 전동시켜서 상기 취성재료 기판에 스크라이브 라인을 형성하고, 스크라이브 라인의 형성에 따라 스크라이브 라인으로부터 상기 취성재료 기판의 두께방향으로 신장하는 수직크랙을 형성하는 취성재료용 스크라이빙 휠이다. 본 발명의 스크라이빙 휠10은, 예를 들면 도7을 사용하여 설명한 종래의 스크라이브 장치100의 스크라이브 헤드1에 종래의 스크라이빙 휠50을 대신하여 장착 가능하다.

도1 및 도2에 나타나 있는 바와 같이 스크라이빙 휠10은, 회전축12를 공유하는 2개의 원추대13의 바닥이 접하여 원주능선11이 형성된 외주둘레부14와, 상기 원주능선11을 따라 원주방향으로 형성된 복수의 홈15 및 돌기16을 구비한다.

원주능선11은, 축중심으로부터 반경방향 외측을 향하여 연삭가공이 실시됨으로써 형성되고, 연삭가공이 실시된 외주둘레부14의 표면에는 연삭조흔(硏削條痕)이 남는다. 외주둘레부14는 수렴각도(α)를 가지고 형성되어 있다.

스크라이빙 휠10은, 스크라이빙 휠10을 지지하기 위한 도면에 나타나 있지 않은 핀이 관통되는 축 구멍17을 구비하는 디스크 모양의 휠이다. 스크라이빙 휠10의 재질은, 초경합금, 소결 다이아몬드, 세라믹스 혹은 서멧(cermet)이 바람직하다.

외주둘레부14는, 2개의 원추대13의 경사면에 의해 구성되고, 원주능선11을 형성하기 위한 연삭가공에 의해 형성되며, 연삭조흔이 남지만 상기 경사면의 중심선 평균조도Ra가 0.45μm이하가 되도록 가공이 실시되어 있다.

상기 경사면에 남는 연삭조흔의 중심선 평균조도Ra가 0.45μm이하가 되도록 연삭가공이 실시되므로, 중심선 평균조도Ra가 더 큰 종래의 연삭가공과 비교하여 깎이는 칼날 구성재료의 전체 양을 적게 할 수 있고, 이렇게 함으로써 돌기16의 마모를 억제할 수 있어서 수명을 크게 연장시킬 수 있다.

원주능선11은, 외주둘레부14를 구성하는 원추대13의 경사면의 상기 연삭조흔에 의하여 형성되는 미세한 요철을 구비하며, 상기 요철의 중심선 평균조도Ra가 0.40μm이하이다.

원주능선11의 요철의 중심선 평균조도Ra가 0.40μm이하가 되도록 연삭가공을 실시하므로, 원주능선11에 홈15를 형성할 때에 홈15의 가공을 시작하는 원주능선11의 높이위치(반경방향에 있어서의 위치)를 용이하게 결정할 수 있다.

도2의 부분확대도인 도3 및 도4에 나타나 있는 바와 같이, 스크라이빙 휠10의 홈15는 피치P로 형성되고 그 원주방향의 길이a가 돌기16의 원주방향의 길이b보다 짧다. 돌기16은, 원주방향으로 길이를 가지고 원주능선11이 절단되고 남은 원주능선11의 부분으로 구성되어 있다.

홈15는, 평탄한 원주능선11로부터 깊이h로 피치P마다 대략 V자모양의 홈을 절단함으로써 형성되어 있다. 이러한 홈15의 형성에 의하여 원주능선11에는 높이h의 돌기16(능선부11에 해당)이 피치P마다 형성된다.

돌기16의 원주능선11에 해당하는 부분은, 원추대13의 경사면의 상기 연삭조흔에 의하여 형성되는 미세한 요철을 구비하며 상기 요철의 중심선 평균조도Ra가 0.40μm이하이다.

도4에 나타나 있는 바와 같이 홈15는, 스크라이빙 휠10의 바닥의 반경방향 내측을 향해 절단된 절단면18을 구비하고, 돌기16의 단부11a에 있어서의 접선C가 절단면18과 30～60°의 각도(θ)로 교차한다.

즉, 돌기16의 단부11a에 있어서 접선C가 절단면18과 직각 혹은 직각에 가까운 각도로 교차하고 있으면, 돌기16의 단부11a에 있어서 기판표면에 대한 먹힘은 좋아지지만 돌기16의 단부11a의 마모가 빨라지고, 돌기16의 단부11a에 있어서 접선C가 절단면18과 30°이하의 각도로 교차하고 있으면, 돌기16의 단부11a에 있어서 기판표면에 대한 먹힘이 나빠진다.

각도(θ)의 범위를 30～60°로 함으로써, 스크라이빙 휠10의 수명의 장기화를 도모하면서 기판표면에 대한 스크라이빙 휠의 먹힘을 양호하게 유지할 수 있다.

홈15는, 원추대13의 축선방향으로부터 본 형상이 대략 V자모양이기 때문에, 이러한 형상에서는, V자의 중심의 각도를 변화시킴으로써 홈15의 깊이(돌기16의 높이)h를 확보하면서 홈15의 원주방향의 길이a와 돌기16의 원주방향의 길이b를 용이하게 조정할 수 있다.

스크라이빙 휠10의 제조방법의 하나의 예를 설명한다.

스크라이빙 휠10의 모체가 되는 원주디스크(圓柱 disk)를 준비하고, 상기 원주디스크에 대하여 양측의 외주둘레부14를 연삭가공함으로써 2개의 원추대13의 경사면이 교차하여 원주능선11을 형성한다. 상기 연삭가공에 있어서 원추대13의 경사면의 표면조도 및 표면조도에 연유되는 원주능선11의 축방향의 굴곡은 작은 것이 바람직하다.

원추대13의 경사면은 그 중심선 평균조도Ra가 0.45μm이하가 되고, 원주능선11은 원추대13의 경사면의 연삭조흔에 의하여 형성되는 미세한 요철을 구비하지만, 상기 요철의 중심선 평균조도Ra가 0.40μm이하가 되도록 사용되는 숫돌의 입도(粒度)가 선정된다. 이와 같이 원추대13의 경사면 및 원주능선11의 표면조도를 억제함으로써, 형성되는 스크라이브 라인은 그 폭이 가늘고 일정한 것이 되고, 스크라이빙 휠10에 의한 스크라이빙에 의하여 얻어지는 분리후의 글라스기판G의 절단면은 깨짐(치핑(chipping)) 등의 발생을 억제할 수 있다.

이어서 원주능선11에 홈15를 형성한다.

홈15를 형성하는 하나의 예로서는, 레이저광의 조사에 의하여 원추13의 축선방향으로부터 본 형상이 V자모양이 되는 홈15를 외주둘레부에 형성한다.

이 방법에 의하면, V자의 중심각도를 변경함으로써, 돌기의 높이h를 일정하게 유지한 상태로 홈15의 원주방향의 길이a와 돌기16의 원주방향의 길이b를 용이하게 조정할 수 있다.

스크라이빙 휠10의 외경, 홈15의 피치P, 홈15의 원주방향의 길이a와 돌기16의 원주방향의 길이b, 홈15의 깊이 및 외주둘레부14의 수렴각도(α) 등의 스크라이빙 휠의 사양(仕樣)은, 절단대상인 취성재료의 종류, 두께, 열이력(熱履歷) 및 요구되는 취성재료 절단면의 품질 등에 따라 적절하게 설정된다.

스크라이빙 휠의 조건의 하나의 예로서는, 휠의 외경이 1～20mm, 홈15의 피치가 20～5000μm, 홈15의 깊이가 0.5～5μm이며, 원주능선11의 수렴각도가 85～140°이다. 더 바람직한 스크라이빙 휠의 조건으로서는, 휠의 외경이 1～5mm, 홈15의 피치가 20～50μm, 홈15의 깊이가 1～3μm이며, 원주능선11의 수렴각도가 100～130°이다.

일반적으로, 홈의 깊이가 깊은 스크라이빙 휠을 사용함으로써 취성재료에 대한 먹힘(특히 크로스 스크라이브 시의 교점 건너뛰기의 감소)이 양호해지는 경향이 있어서, 예를 들면 취성재료에 대한 먹힘의 면에서 홈의 깊이는, 예를 들면 2～3μm인 것이 바람직하다. 한편 홈의 깊이가 얕은 스크라이빙 휠을 사용함으로써 취성재료의 절단면의 품질(단면강도)이 향상되는 경향이 있어서, 단면강도의 면에서 홈의 깊이는, 예를 들면1～2μm인 것이 바람직하다.

일반적으로, 홈의 피치가 짧은(분할수가 많은) 스크라이빙 휠을 사용함으로써 취성재료에 대한 먹힘이 향상되는 경향이 있어서, 취성재료에 대한 먹힘의 면에서 홈의 피치는, 예를 들면 20～1000μm인 것이 바람직하고, 접합 글라스기판을 절단하는 경우에 특히 적합하다. 한편 홈의 피치가 긴(분할수가 적은) 스크라이빙 휠을 사용함으로써 취성재료의 절단면의 품질(단면강도)이 향상되는 경향이 있으며, 스크라이빙 휠의 제조가 쉽다는 점으로부터도 바람직하여, 예를 들면 1000～5000μm인 것이 바람직하고, 원료단판(소판(素板))을 절단하는 경우에 특히 적합하다.

일반적으로, 접합 글라스기판의 절단에는, 외경의 작은 스크라이빙 휠을 사용하는 것이 바람직하여, 예를 들면 외경이 1～4mm의 스크라이빙 휠이 적합하다. 한편 원료단판의 절단에는, 외경이 큰 스크라이빙 휠을 사용하는 것이 바람직하여, 예를 들면 외경이 4～20mm의 스크라이빙 휠이 적합하다.

일반적으로, 원주능선의 수렴각도가 큰 스크라이빙 휠은, 수명이 긴 경향이 있어서, 수명의 면에서 원주능선의 수렴각도는, 예를 들면90～140°인 것이 바람직하고, 100～135°인 것이 특히 바람직하다.

일반적으로, 홈의 원주방향의 길이가 긴 스크라이빙 휠을 사용 함으로써 취성재료에 대한 먹힘이 양호해지는 경향이 있어서, 취성재료에 대한 먹힘의 면에서 홈15는, 그 원주방향의 길이가 4～14μm의 범위이고, 더 바람직하게는7～12μm의 범위이다. 한편 홈의 원주방향의 길이가 짧은 스크라이빙 휠을 사용함으로써 취성재료의 절단면의 품질(단면강도)이 향상되는 경향이 있어서, 취성재료의 절단면의 품질의 면에서 홈은, 그 원주방향의 길이가 1～6μm의 범위이고, 더 바람직하게는 1～5μm의 범위이다.

본 발명의 스크라이빙 휠(A칼날)은 다음의 뛰어난 특징을 구비한다. 먹힘이 좋아서 크로스 스크라이브에서의 교점 건너뛰기가 발생하지 않는 칼날로서, N칼날에 의한 외-외 절단 스크라이브를 채용할 수 없는 얇은 두께의 기판에 대하여도 내-내 절단 스크라이브로 대응할 수 있는 특징을 구비하는 칼날인 것을 특징으로 한다.

이러한 우수한 특징을 구비하는 A칼날을 단판(單板)의 크로스 스크라이브에 적용하는 경우에 관하여 이하에 설명한다. 제1방향의 단일 또는 복수의 스크라이브 라인을 제1커터휠(제1칼날)로 형성하고, 그 후에 이들과 교차하는 제2방향으로 단일 또는 복수의 스크라이브 라인을 제2커터휠(제2칼날)로 형성하는 경우를 예로서 든다.

그러한 경우에, 기판의 재질, 두께 등 가공대상의 기판에도 영향을 받지만, 제1과 제2칼날의 선택으로 다음의 조합이 가능하게 된다.

제1칼날 제2칼날

a) N칼날 A칼날

b) A칼날 A칼날

c) A칼날 P칼날

상기의 a), b), c)의 케이스의 특징은 다음과 같다. a)의 경우에는, 외-외 절단 스크라이브가 채용 가능한, 즉 기판두께가 예를 들면 0.6mm이상이고 N칼날로 대응 가능한 기판에 대한 스크라이브 라인 형성의 경우에, 제1방향의 스크라이브 라인을 N칼날로 형성하고 그 후의 제2방향의 스크라이브 라인을 A칼날로 형성시키는 경우이다.

b)의 경우는, 기판이 얇은 예를 들면 0.4mm이하인 경우라든지, 먹힘이 좋고 게다가 단면강도의 확보가 중요한 경우에는, 제1방향의 스크라이브 라인을 A칼날로 형성하고 그 후의 제2방향의 스크라이브 라인을 같은 또는 다른 A칼날로 형성시키는 경우이다.

c)의 경우는, 동일하게 기판이 얇은 예를 들면 0.4mm이하인 경우라든지, 먹힘이 좋고 게다가 단면강도의 확보가 중요한 경우에는, 제1방향의 스크라이브 라인을 A칼날로 형성하고 그 후의 제2방향의 스크라이브 라인을 다른 P칼날로 형성시키는 경우이다. 이 경우에는, 제2방향의 스크라이브 라인 아래로 수직크랙이 깊게 형성되어 그 결과 교점부근의 「부스러기」와 「깨짐」의 발생이 방지되는 효과가 있다.

하기의 표1에 종래의 스크라이빙 휠(노멀 칼날 : 홈이 없는 칼날), 본 발명의 스크라이빙 휠, 고침투 칼날(원주능선에 형성된 홈의 원주방향의 길이가 돌기의 원주방향의 길이보다 긴 칼날)의 특징을 나타낸다.

	노멀 칼날	본 발명	고침투 칼날
절단방법 외-외 절단*1 내-내 절단*2	가능 불가	가능 가능	가능 가능
절단선 건너뛰기*3	발생의 우려	발생하지 않는다	발생하기 어렵다
교점 건너뛰기*4	발생의 우려	발생하지 않는다	발생하기 어렵다
교점품질*5	양호	양호	부스러기, 깨짐, 비틀림 발생하는 경우 있음
단면강도	높다	높다	다른 칼날보다 낮다
분리성	브레이크 공정필요	브레이크 공정필요	손으로 분리 가능
특징	①교점 건너뛰기, 절단선 건너뛰기의 우려 있음 ②단면강도(端面强度) 높다	①절단선 건너뛰기, 교점 건너뛰기가 발생하지 않는다 ②단면강도 높다 ③내-내 절단 가능	①절단선 건너뛰기, 교점 건너뛰기가 발생하기 어렵다 ②브레이크 불필요 ③생산성 양호
총평	△	◎	○

*1 : 기판의 단부(端部; 엣지)로부터 타단부까지 스크라이브 하는 절단방법.

*2 : 기판표면상의 단부 이외의 임의의 위치로부터 다른 임의의 위치(단부 이외)까지 스크라이브 하는 절단방법.

*3 : 외-외 절단시의 먹힘불량(리브마크가 형성되지 않음).

*4 : 크로스 절단시의 교점 건너뛰기(리브마크가 형성되지 않음).

*5 : 부스러기, 깨짐, 비틀림 등이 발생하기 어려움.

홈15는, V자모양 바닥 표면이 스크라이빙 휠의 축선과 평행하도록 형성됨과 아울러 V자의 최심부(最深部)를 연결하는 선이 스크라이빙 휠의 축선과 평행하도록 형성된다.

홈15를 구성하는 V자모양 바닥의 형상은, 스크라이빙 휠의 축선방향으로부터 본 경우에는 원주방향으로 대칭이어도 좋고, 비대칭이어도 좋다.

이러한 스크라이빙 휠을 사용한 경우에는, 크로스 스크라이브 할 때의 교점 건너뛰기를 방지함과 아울러 이송 중에 단재가 낙하하지 않고 안정된 이송이 가능하게 한다.

홈은, 도14에 나타나 있는 바와 같이 회전축의 축선방향으로부터 본 형상이 개략적으로 사다리꼴이어도 좋다. 도14에 나타나 있는 바와 같이 홈75가 사다리꼴의 스크라이빙 휠70이면, 사다리꼴의 밑변72의 길이a'를 변경하는 것에 의하여, 돌기76의 단부71a에 있어서의 접선이 절단면78과 교차하는 각도를 변경하지 않고 홈75의 깊이h를 일정하게 유지한 채, 홈75의 원주방향의 길이a와 돌기76의 원주방향의 길이b를 용이하게 조정할 수 있다. 또한, 도14에서는, 홈75에 있어서 사다리꼴의 밑변72를 편의적으로 직선으로 했지만, 원호여도 좋다.

홈75의 예시로서, 회전축의 축선방향으로부터 본 형상이 대략 V자모양이나 사다리꼴을 나타냈지만, 본 발명에서는 특히 이들에 한정되지 않고 원호모양, 대략 U자모양이어도 좋다.

상기의 실시예에서는, 스크라이빙 휠을 지지하기 위한 핀이 관통되는 축 구멍을 구비하는 디스크 모양의 스크라이빙 휠10을 예시했지만, 도5에 나타나 있는 바와 같이 핀이 일체적으로 형성된 일체형의 스크라이빙 휠60도 본 발명에 포함된다.

스크라이빙 휠60은, 스크라이빙 휠10과 같이 원주능선61을 따라 원주방향으로 교대로 형성된 다수의 홈15 및 돌기16을 구비한다.

스크라이빙 휠60에서는, 스크라이빙 휠10과 같이 핀을 필요로 하지 않으므로, 회전 정밀도가 높고 슬라이딩 저항도 적으므로 안정한 회전이 얻어져서 칼날로서의 수명이 길다.

도6은, 본 발명의 스크라이빙 휠10이 장착된 스크라이브 장치를 포함하는 액정패널 절단라인30A, 30B를 설명하는 도면이다.

도6(a)는 도8에 나타낸 SBSB방식이 실시되는 액정패널 절단라인30A로서, 액정패널 절단장치32와, 베벨링 장치(beveling 裝置)36과, 이러한 각 장치의 사이에 설치된 각 이송로봇31, 33, 35로 이루어진다. 액정패널 절단장치32는, 스크라이브 장치S(S1, S2) 및 브레이크 장치B(B1, B2)와, 글라스기판G의 상하의 각 면을 반전시켜서 이송하는 반전 이송로봇R1 및 R2와, 글라스기판G를 반전시키지 않고 이송하는 이송로봇M으로 구성된다.

도6(b)는 도9에 나타낸 SSBB방식이 실시되는 라인30B로서, 액정패널 절단장치34와, 베벨링 장치36과, 이러한 각 장치의 사이에 설치된 각 이송로봇31, 33, 35로 이루어진다.

액정패널 절단장치34는, 스크라이브 장치S(S1, S2) 및 브레이크 장치B(B1, B2)와, 글라스기판G를 이송하기 위한 반전 이송로봇R1 및 R2와 이송로봇M으로 구성된다.

각각의 스크라이브 장치S1, S2는, (1)스크라이빙 휠을 부착 가능한 칩홀더(스크라이빙 휠 부착부)가 장착되고 X축방향으로 이동 가능하도록 구성된 제1 스크라이브 헤드와, (2)스크라이빙 휠을 부착 가능한 칩홀더가 장착되고 Y축방향으로 이동 가능하도록 구성된 제2 스크라이브 헤드를 구비하고 있다.

제1 스크라이브 헤드에는 칩홀더를 통하여 본 발명의 스크라이빙 휠10이 장착되고, 제2 스크라이브 헤드에는 칩홀더를 통하여 본 발명의 스크라이빙 휠10 또는 고침투효과를 구비하는 스크라이빙 휠40이 장착된다.

상기의 스크라이브 장치S1, S2의 각각을 사용하여 접합기판을 절단함에 있어서, 우선, 제1 스크라이브 헤드의 본 발명의 스크라이빙 휠10을 사용하여 X축방향으로 연장된 제1 스크라이브 라인을 형성하고, 이어서 제2 스크라이브 헤드의 스크라이빙 휠을 사용하여 Y축방향으로 연장된 제2 스크라이브 라인을, 제1 스크라이브 라인과 직교하도록 형성한다. 제2 스크라이브 헤드에 고침투효과를 구비하는 스크라이빙 휠40이 장착되는 경우에는, 스크라이빙 휠40의 고침투효과를 활용함으로써 글라스의 종류, 두께 및 열이력 등에 영향 받지 않고 교점 건너뛰기를 방지할 수 있다.

또한 제1 스크라이브 헤드 및 제2 스크라이브 헤드의 양방에 있어서 본 발명의 스크라이빙 휠10이 장착되는 경우에는, 본 발명의 스크라이빙 휠10이 글라스기판G의 표면에서의 슬립을 억제하여 정확한 스크라이브 라인을 형성함으로써, 이송의 안정성을 확보하면서 종래보다 현저하게 높은 정도로 교점 건너뛰기를 방지할 수 있음과 아울러 크로스 스크라이브의 교점부에 있어서도 양호한 품질의 절단면이 얻어진다.

또한 제1 스크라이브 헤드 및 제2 스크라이브 헤드의 양방에 있어서 본 발명의 스크라이빙 휠10을 사용하여 서로 직교하는 스크라이브 라인을 글라스기판G에 테스트적으로 형성한 후에, 브레이크 공정에 있어서의 글라스기판G의 절단이 국부적으로 불충분하였기 때문에 글라스기판G가 스크라이브 라인을 따라 양호하게 분리되지 못한 것이 밝혀진 경우에는, 고침투성을 구비하는 스크라이빙 휠40을 크로스 방향의 스크라이브 동작에 사용하여 스크라이브 라인을 형성하도록 하여도 좋다.

글라스기판G의 분할절단이 불충분하게 되기 쉬운 부분으로서는, 예를 들면 씰재(seal材)가 존재하는 부분이다. 씰재는, 2장의 글라스를 접합함과 아울러 접합된 글래스판의 사이에 주입되는 액정을 봉입(封入)하기 위하여 배치되어 있다.

다음에 접합기판의 양면을 상하 동시에 절단하는 『상하 절단장치』에 관하여 이하에 설명한다. 상하의 스크라이브 헤드의 칩홀더 각각에 단수 또는 복수의 칼날을 부착하여 상하의 기판표면을 이동시킴으로써, 접합기판의 절단공정의 간소화를 실현시킨 장치가 FPD패널의 생산라인에 유입되기 시작하고 있다. 상기한 상하의 칩홀더에 부착하는 칼날으로서 고침투 칼날(P칼날)을 사용한 경우에는 하기의 이점이 얻어진다.

상하의 기판을 P칼날로 스크라이브 한 경우에는, 스크라이브 한 후에 브레이크 공정의 간소화 또는 생략화가 가능하게 된다. 스크라이브 된 상하의 기판은, 예를 들면 다음의 3가지의 방법으로 분리가 가능하게 된다.

1)P칼날로 상하 기판을 스크라이브 한 후에 상하의 기판을 좌우로 가볍게 떼어놓음으로써 상하의 접합기판을 좌우로 분리시킨다.

2)P칼날로 상하 기판을 스크라이브 한 후에 상하의 기판을 가볍게 구부림과 동시에 좌우로 떼어놓음으로써 상하의 접합기판을 좌우로 분리시킨다. 또는,

3)P칼날로 상하 기판을 스크라이브 할 때에 가압용의 탄성재료제(彈性材料製)의 롤러로 스크라이브 라인 형성 직후의 부분의 기판표면상을 전동시킴으로써 스크라이브 동작이 종료한 시점에서 상하의 기판이 좌우로 분리되어 있는 상태가 된다.

이러한 상하 절단장치에 관하여도 상측의 기판을 P칼날로 스크라이브 하는 한편, 하측의 기판을 P칼날이 아니라 A칼날로 스크라이브 함으로써, 기판의 이송시의 단재의 낙하를 방지할 수 있다.

또한 접합기판의 용도에도 관계되어 있지만, 이러한 상하 절단장치에 관하여도 상하의 기판 각각에 대하여 크로스 스크라이브 동작을 실행할 필요가 있을 경우가 있다. 그러한 경우에도, 제1방향에 대한 스크라이브 동작을 제1칼날로 실행한 후에, 제2방향에 대한 스크라이브 동작을 제2칼날로 실행하게 된다. 이러한 경우에, 제1과 제2칼날에 관하여 같은 종류의 것을 사용하는 것도 가능하고 반대로 다른 종류의 것을 사용하는 것도 가능하다.

예를 들면 제1과 제2의 양방의 방향의 스크라이브 동작을 동일한 종류의 A칼날로 실행하는 경우, 단자부(端子部)에 해당하는 폭의 좁은 부분의 단재(端材)를 떼어내는 것이 일반의 브레이크 조작에서는 곤란한 경우가 있다. 그러한 경우에, 제1방향의 스크라이브 동작은 A칼날로 실행하고, 크로스하는 제2방향의 스크라이브 동작은 P칼날로 실행함으로써, 폭의 좁은 단자부의 떼어내기 조작의 경우에도 간단한 브레이크 조작에 의하여 단재를 떼어내는 것이 가능하게 된다.

또한 본 발명에는, 몸체의 끝에 설치한 홀더에, 본 발명의 취성재료용 스크라이빙 휠10을 회전하도록 장착하여 이루어지는 수동 스크라이브 공구가 포함된다.

도13은, 상기한 수동 스크라이브 공구의 정면도이다.

수동 스크라이브 공구90은, 일단에 스크라이빙 휠10이 교환 가능하게 장착되는 홀더91과, 홀더91을 착탈 가능한 막대모양의 핸들92로 주로 구성된다.

핸들92는, 내부에 유실(油室)93이 형성되고, 일단에는 홀더91과의 결합부가 형성되고, 타단에는 유실93에 윤활유를 공급하기 위한 캡94가 착탈되도록 구비되어 있다.

상기의 실시예에서는, 홈15를 형성하기 위하여 레이저 조사를 사용했지만, 스크라이빙 휠의 재질이나 가공효율을 고려하여 연삭가공이나 방전가공에 의한 제조도 본 발명에 포함된다.

또한 본 발명의 스크라이브 장치에는, 각각의 스크라이브 장치S1, S2가, 상기 디스크와 같은 수의 칩홀더가 장착되고 X축방향으로 이동 가능하도록 구성된 복수의 스크라이빙 휠을 부착 가능한 제1 스크라이브 헤드군과, 상기 디스크와 같은 수의 칩홀더가 장착되고 Y축방향으로 이동 가능하도록 구성된 복수의 스크라이빙 휠을 부착 가능한 제2 스크라이브 헤드군을 구비하여, 각 축방향으로 각각의 스크라이브 헤드를 이동시켰을 때에 취성재료 기판에 복수의 스크라이브 라인을 형성 가능한 멀티헤드 스크라이브 장치가 포함된다.

또한 본 발명의 스크라이브 장치에는, 상기한 복수의 칩홀더를 하나의 스크라이브 헤드에 장착하고 이러한 스크라이브 헤드로 이루어지는 제1 및 제2 스크라이브 헤드를 구비하여, X 및 Y의 각 축방향으로 각각의 스크라이브 헤드를 이동시켰을 때에 취성재료 기판에 복수의 스크라이브 라인을 형성 가능한 멀티헤드 스크라이브 장치도 포함된다.

상기의 실시예에서는 액정표시패널용의 접합글래스 기판의 스크라이브에 대하여 설명했지만, 본 발명에서는 스크라이브의 대상은 접합글래스 기판에 한정되지 않고, 글라스에 대하여 본다면 한 장의 글라스도 본 발명에 있어서의 스크라이브의 대상이다. 또한 글라스 이외의 취성재료(예를 들면 실리콘 등의 반도체 재료, 사파이어 등)도 본 발명에 있어서의 스크라이브의 대상이다.

또한 본 발명의 취성재료용 스크라이빙 휠10에 있어서 형성되는 각각의 홈15의 깊이h는 일정하지 않아도 되어, 예를 들면 홈의 깊이h가 3, 1, 1??, 3, 1, 1??로 원주방향으로 변하여도 좋다.

본 발명의 스크라이빙 휠(A칼날(A-Wheel)), 종래의 노멀 칼날(N칼날(N-Wheel)) 및 종래의 고침투 칼날(P칼날(P-Wheel))을 사용하여 글라스기판1(무 알칼리 글라스기판 ; 두께 0.7mm) 및 글라스기판2(LCD용 고경도 글라스기판 ; 두께 0.63mm)에 100mm의 간격으로 종횡(가로?세로) 각각 3개의 스크라이브 라인을 형성(크로스 스크라이브)하고, 스크라이브 라인을 따라 브레이크하여 시험편(100mm×100mm)을 얻었다(SSBB방식). 각 시험편에 관하여 휨강도를 측정했다. 휨강도는, 각 시험편의 일방의 면(표면) 상의 중심선(100mm×50mm의 크기로 2분할하는 선)으로부터 양측으로 각각 50mm 떨어진 2개의 직선상 및 반대측의 면(이면) 상의 중심선(표면의 중심선에 대면하는 선)으로부터 양측으로 각각 10mm 떨어진 2개의 직선상에서, 글라스기판에 대하여 수직방향으로부터 압력을 가하고 파괴될 때의 압력(stress)을 측정했다. 상기 3종의 스크라이빙 휠과 상기 2종의 글라스기판의 각 조합에 대하여 50～100회의 측정을 하고, 측정결과를 와이블 분포에 의거하여 통계처리 하였다. 글라스기판1에 관한 결과를 도15에, 글라스기판2에 관한 결과를 도16에 나타낸다.

도15 및 도16에 나타낸 결과로부터 본 발명의 스크라이빙 휠(A칼날)을 사용하여 절단된 시험편은, 종래의 노멀 칼날(N칼날)로 절단된 시험편과 동등한 휨강도특성을 나타내고, 종래의 고침투 칼날(P칼날)보다도 양호한 휨강도를 나타내는 것을 알 수 있다. 이것은, 본 발명의 스크라이빙 휠(A칼날)을 사용하여 절단된 시험편은 단면의 품질이 양호한 것에 연유한다.

본 발명에서는, 취성재료 기판을 절단함에 있어서, 크로스 스크라이브를 하는 경우의 교점 건너뛰기를 방지하고, 이송 중에 단재가 낙하하지 않고 안정된 이송을 가능하게 하는 취성재료용 스크라이빙 휠을 제공할 수 있다. 또한 본 발명에서는, 취성재료 기판의 절단면의 품질(단면강도)이 양호한 취성재료용 스크라이빙 휠을 제공할 수 있다. 본 발명은, 무 알칼리 글라스 또는 석영 글라스인 글라스기판에 특히 유효하고, 용도로서는 TFT액정패널, TN액정패널, STN액정패널을 대표적인 예로 하는 각종 평면표시패널용의 각종 취성재료 기판을 들 수 있다.

***도면의 주요부분에 대한 부호의 설명***
1 스크라이브 헤드 10 스크라이빙 휠
11 원주능선 15 홈
16 돌기 60 스크라이빙 휠
61 원주능선 70 스크라이빙 휠
71 원주능선 75 홈
76 돌기 90 수동 스크라이브 공구

Claims (12)

1. 회전축을 공유하는 2개의 원추대(圓錐臺)의 바닥이 접하여 원주능선(圓周稜線)이 형성된 외주둘레부와 상기 원주능선을 따라 원주방향으로 교대로 형성된 복수의 홈 및 돌기로 이루어지고,
   외경이 1～20mm이며,
   상기 돌기는 상기 원주능선이 절단되고 남은 원주방향으로 길이를 구비하는 상기 원주능선의 부분으로 구성되는 취성재료용 스크라이빙 휠로서,
   상기 홈은, 상기 원주능선의 전체둘레에 20～5000μm의 피치로 형성되고, 그 원주방향의 길이가 상기 돌기의 원주방향의 길이보다 짧고,
   상기 홈은, 상기 스크라이빙 휠의 바닥의 반경방향 내측을 향하여 절단된 절단면을 구비하고, 상기 돌기의 단부(端部)에 있어서의 접선이 상기 절단면과 30～60°의 각도로 교차하는 것을 특징으로 하는 취성재료용 스크라이빙 휠.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 홈은, 그 원주방향의 길이가 1～14μm의 범위인 것을 특징으로 하는 취성재료용 스크라이빙 휠.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 외주둘레부는, 2개의 원추의 경사면을 포함하여 형성되고, 상기 경사면의 중심선 평균조도(中心線 平均粗度 ; Ra)가 0.45μm이하인 취성재료용 스크라이빙 휠.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 원주능선은, 그 중심선 평균조도Ra가 0.40μm이하인 취성재료용 스크라이빙 휠.
   
5. 제1항에 있어서,
   취성재료용 스크라이빙 휠은, 상기 휠을 지지하기 위한 핀(pin)이 관통되는 축 구멍을 구비하거나 또는 상기 핀과 일체적으로 형성된 일체형의 휠인 취성재료용 스크라이빙 휠.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 홈은, 상기 원주능선의 전체 둘레에 서로 다른 깊이로 원주방향으로 복수 형성되어 이루어지는 취성재료용 스크라이빙 휠.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 홈의 깊이가 0.5～5μm인 것을 특징으로 하는 취성재료용 스크라이빙 휠.
   
8. 제1항에 있어서,
   상기 원주능선의 수렴각도가 100~135°인 것을 특징으로 하는 취성재료용 스크라이빙 휠.
   
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 취성재료용 스크라이빙 휠을 취성재료 기판에 압접시킨 상태로 전동시켜서 상기 취성재료 기판에 스크라이브 라인을 형성하는 스크라이브 방법에 있어서,
   상기 취성재료 기판이 접합글래스 기판 또는 원료단판인 것을 특징으로 하는 취성재료의 스크라이브 방법.
   
10. 취성재료용 스크라이빙 휠을 취성재료 기판에 압접시킨 상태로 전동시켜서 상기 취성재료 기판에 스크라이브 라인을 형성하는 스크라이브 방법으로서,
    제1의 취성재료용 스크라이빙 휠을 사용하여 제1 스크라이브 라인을 형성하고, 이어서 형성된 제1 스크라이브 라인과 교차하는 제2 스크라이브 라인을 제2의 취성재료용 스크라이빙 휠을 사용하여 형성하고, 제1의 취성재료용 스크라이빙 휠이 제1항 내지 제8항 중의 어느 한 항의 취성재료용 스크라이빙 휠인 것을 특징으로 하는 취성재료의 스크라이브 방법.
    
11. 취성재료 기판을 재치(載置)하여 회전 가능한 테이블과, 상기 테이블에 재치된 취성재료 기판에 대하여 X 및 Y방향으로 상대적으로 이동하는 스크라이빙 휠 부착부와, 상기 스크라이빙 휠 부착부에 부착된 제1항 내지 제8항 중의 어느 한 항의 취성재료용 스크라이빙 휠을 구비하여 이루어지는 취성재료의 스크라이브 장치.
    
12. 몸체의 끝에 설치된 홀더에, 제1항 내지 제8항 중의 어느 한 항의 취성재료용 스크라이빙 휠을 회전하도록 장착하여 이루어지는 취성재료용 수동 스크라이브 공구.

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