KR102235408B1 - 스크라이빙 휠, 홀더 유닛, 스크라이브 장치, 스크라이빙 휠의 제조 방법 및 스크라이브 방법 - Google Patents

Abstract

(과제) 날이 다이아몬드만으로 이루어지는 스크라이빙 휠을 이용하여, 유리 기판보다 경질인 세라믹 기판 등의 분단을 행한 경우, 보다 장수명이 되는 스크라이빙 휠, 홀더 유닛, 스크라이브 장치, 스크라이빙 휠의 제조 방법 및 스크라이브 방법을 제공한다.
(해결 수단) 날(42)이 다이아몬드만으로 이루어지는 스크라이빙 휠(40)로서, 날끝(43)이 반경 0.8∼5㎛의 R 모따기 가공되어 있는 스크라이빙 휠(40)을 이용함으로써, R 모따기 가공되어 있지 않은 스크라이빙 휠에 비하여, 날끝의 이빠짐을 대폭으로 감소시킬 수 있다.

Description

스크라이빙 휠, 홀더 유닛, 스크라이브 장치, 스크라이빙 휠의 제조 방법 및 스크라이브 방법{SCRIBING WHEEL, HOLDER UNIT, SCRIBING APPARATUS, METHOD FOR MANUFACTURING SCRIBING WHEEL, AND SCRIBING METHOD}

본 발명은, 세라믹 기판, 사파이어 기판, 실리콘 기판 등, 일반적인 비정질의 유리 기판보다도 경질인 취성 재료 기판의 표면에 스크라이브 라인(scribing line)을 형성하는 데에 적합한 스크라이빙 휠, 이 스크라이빙 휠을 구비하는 홀더 유닛, 스크라이브 장치, 스크라이빙 휠의 제조 방법 및 스크라이브 방법에 관한 것이다.

액정 패널 등에 이용되는 비정질의 유리 기판을 분단할 때, 일반적으로, 특허문헌 1에 기재되어 있는 바와 같은 초경합금으로 이루어지는 스크라이빙 휠이나, 초경합금보다도 경질인 다결정 다이아몬드 소결체로 이루어지는 스크라이빙 휠이 이용되고 있다. 또한, 이 다결정 다이아몬드 소결체는, 다이아몬드 입자(함유량 75∼90vol％)와 결합재(코발트 등)를 혼합한 것을, 고온 고압하에서 소결한 것이다.

그러나, 예를 들면 유리 기판보다도 경질인 알루미나 등의 세라믹 기판을 분단하는 경우, 특허문헌 1에 개시되어 있는 초경합금으로 이루어지는 스크라이빙 휠이나, 다결정 다이아몬드 소결체로 이루어지는 스크라이빙 휠에서는, 바로 날끝이 이빠지거나 마모되거나 해버려, 수십m 정도에서 크랙이 형성되지 않게 되어버린다. 그 때문에, 초경합금으로 이루어지는 스크라이빙 휠이나, 다결정 다이아몬드 소결체로 이루어지는 스크라이빙 휠을 이용하여 유리 기판보다도 경질인 세라믹 기판 등의 분단을 행하는 것은 현실적이지 않다.

그 때문에, 세라믹 기판과 같은 경질인 기판을 분단하는 경우, 초경합금이나 다결정 다이아몬드 소결체보다도 경질인 다결정 다이아몬드나 단결정 다이아몬드로 이루어지는 스크라이빙 휠을 이용하여 행하는 것이 검토되고 있다.

일본공개실용신안공보 소55-106635호

다결정 다이아몬드나 단결정 다이아몬드와 같이, 다이아몬드만으로 이루어지는 스크라이빙 휠을 이용하여, 세라믹 기판의 분단을 행하면, 초경합금이나 다결정 다이아몬드 소결체로 이루어지는 스크라이빙 휠에 비하면, 훨씬 길게 분단에 필요한 크랙을 형성할 수는 있었다.

그러나, 다이아몬드만으로 이루어지는 스크라이빙 휠이라도, 세라믹 기판은 매우 경질이기 때문에, 날끝의 이빠짐이나 마모를 완전하게 막을 수는 없다. 따라서, 날끝의 이빠짐이나 마모를 가능한 한 막아, 스크라이빙 휠을 조금이라도 길게 사용하는 것이 요망되고 있다.

본 발명은, 날이 다이아몬드만으로 이루어지는 스크라이빙 휠을 이용하여, 유리 기판보다 경질인 세라믹 기판 등의 분단을 행한 경우, 보다 장수명이 되는 스크라이빙 휠, 홀더 유닛, 스크라이브 장치, 스크라이빙 휠의 제조 방법 및 스크라이브 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 스크라이빙 휠은, 날이 다이아몬드만으로 이루어지는 스크라이빙 휠로서, 상기 날의 날끝이, 반경 0.8∼5㎛의 R 모따기 가공되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 스크라이빙 휠에 의하면, 날끝이 R 모따기 가공에 의해 둥글게 되어 있기 때문에, 세라믹 기판 등의 분단에 이용했다고 해도, R 모따기 가공되어 있지 않은 스크라이빙 휠에 비하여, 날끝의 이빠짐을 대폭으로 감소시킬 수 있어, 스크라이빙 휠의 수명을 길게 할 수 있다.

또한, 본 발명의 스크라이빙 휠은, 상기 다이아몬드는 단결정 다이아몬드인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 스크라이빙 휠에 의하면, 단결정 다이아몬드의 결정 방위에 의한 강도로의 영향을 저감시키면서, 날끝의 이빠짐을 억제할 수 있어, 스크라이빙 휠의 수명을 길게 할 수 있다.

또한, 본 발명의 스크라이빙 휠은, 세라믹, 사파이어 및 실리콘으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 취성 재료 기판의 분단용인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 스크라이빙 휠에 의하면, 액정 패널 등에 이용되는 일반적인 비정질의 유리 기판보다도 경질인 취성 재료 기판에 대하여, 긴 거리를 양호하게 절단할 수 있다.

또한, 본 발명의 홀더 유닛은, 상기 어느 하나에 기재된 스크라이빙 휠과, 상기 스크라이빙 휠을 회전이 자유롭게 지지(holding)하는 홀더를 갖는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 홀더 유닛에 의하면, 스크라이빙 휠의 날끝의 이빠짐을 대폭으로 감소시킬 수 있어, 스크라이빙 휠의 수명이 길고, 세라믹 기판 등의 분단에 적합한 홀더 유닛이 된다.

또한, 본 발명의 스크라이브 장치는, 상기에 기재된 홀더 유닛을 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 스크라이브 장치에 의하면, 스크라이빙 휠의 날끝의 이빠짐을 대폭으로 감소시킬 수 있어, 스크라이빙 휠의 수명이 길고, 세라믹 기판 등의 분단에 적합한 스크라이브 장치가 된다.

또한, 본 발명의 스크라이빙 휠의 제조 방법은, 다이아몬드만으로 이루어지는 원판 형상 부재에 날을 형성하는 공정과, 상기 날의 날끝에 R 모따기 가공하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 스크라이빙 휠의 제조 방법에 의하면, 날을 형성한 후에, 날끝의 R 모따기 가공을 행하기 때문에, 날의 표면을 충분하게 깎음으로써 날의 표면 거칠기를 작게 하여, 날의 표면의 이빠짐을 방지할 수 있어, 스크라이빙 휠의 수명을 보다 길게 할 수 있다. 또한, 날을 형성한 후에, 날끝의 R 모따기 가공을 행하기 때문에, 목표로 하는 날끝 반경으로 비교적 용이하게 가공할 수 있다.

또한, 본 발명의 스크라이브 방법은, 날이 다이아몬드만으로 이루어지는 스크라이빙 휠에 의해, 세라믹, 사파이어 및 실리콘으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 취성 재료 기판 상에 스크라이브 라인을 형성하는 스크라이브 방법으로서, 상기 날의 날끝이, 반경 0.8∼5㎛의 R 모따기 가공되어 있는 상기 스크라이빙 휠을 이용하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 스크라이브 방법에 의하면, 날이 다이아몬드만으로 이루어지는 스크라이빙 휠에 의해, 액정 패널 등에 이용되는 일반적인 비정질의 유리 기판보다도 경질인 취성 재료 기판에 대하여, 보다 긴 거리의 스크라이브 라인을 형성할 수 있다.

도 1은 실시 형태에 있어서의 스크라이브 장치의 개략도이다.
도 2는 실시 형태에 있어서의 홀더 조인트의 정면도이다.
도 3은 실시 형태에 있어서의 홀더 유닛의 사시도이다.
도 4(A)는 실시 형태에 있어서의 스크라이빙 휠의 측면도이고, 도 4(B)는 스크라이빙 휠의 정면도이다.
도 5(A)는 실시 형태에 있어서의 날끝의 R 모따기 가공 전의 정면도이고, 도 5(B)는 날끝의 R 모따기 가공 후의 정면도이다.
도 6(A)는 R 모따기 가공의 하나의 방법을 나타낸 개념도이고, 도 6(B)는 R 모따기 가공의 다른 방법을 나타낸 개념도이다.
도 7(A)는 실시 형태에 있어서의 스크라이빙 휠의 촬영 포인트를 나타낸 설명도이고, 도 7(B)는 실시 형태에 있어서의 스크라이빙 휠의 날끝의 사진이다.
도 8은 비교를 위한 스크라이빙 휠의 날끝의 사진이다.
도 9(A)는 실시 형태의 스크라이빙 휠에 관한 그래프이고, 도 9(B)는 비교를 위한 스크라이빙 휠에 관한 그래프이다.

(발명을 실시하기 위한 형태)

이하, 본 발명의 실시 형태를 도면을 이용하여 설명한다. 단, 이하에 나타내는 실시 형태는, 본 발명의 기술 사상을 구체화하기 위한 일 예를 나타내는 것이며, 본 발명을 이 실시 형태로 특정하는 것을 의도하는 것은 아니다. 본 발명은, 특허 청구의 범위에 포함되는 그 외의 실시 형태에도 적응할 수 있는 것이다.

도 1은, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 스크라이브 장치(10)의 개략도이다. 스크라이브 장치(10)는, 이동대(11)를 구비하고 있다. 이동대(11)는, 볼 나사(13)와 나사맞춤되어 있어, 모터(14)의 구동에 의해 이 볼 나사(13)가 회전함으로써, 한 쌍의 안내 레일(12a, 12b)을 따라 y축 방향으로 이동하게 되어 있다.

이동대(11)의 상면에는, 모터(15)가 설치되어 있다. 모터(15)는, 상부에 위치하는 테이블(16)을 xy 평면에서 회전시켜 소정 각도에 위치 결정한다. 분단(스크라이브) 대상물로서의 취성 재료 기판(17)은, 테이블(16) 상에 올려놓여지고, 도시하지 않는 진공 흡인 수단 등에 의해 지지된다.

이 취성 재료 기판(17)은, 저온 소성 세라믹스나 고온 소성 세라믹스로 이루어지는 세라믹 기판, 실리콘 기판, 사파이어 기판 등으로, 세라믹, 사파이어 및 실리콘으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 취성 재료 기판이고, 액정 패널의 기판 등에 일반적으로 이용되는 비정질의 유리 기판보다도 경질인 취성 재료 기판이다.

스크라이브 장치(10)는, 테이블(16)에 올려놓여진 취성 재료 기판(17)의 상방에, 이 취성 재료 기판(17)의 표면에 형성된 얼라인먼트 마크(alignment mark)를 촬상하는 2대의 CCD 카메라(18)를 구비하고 있다. 이동대(11)와 그 상부의 테이블(16)을 걸치도록, 브리지(19)가 x축 방향을 따르도록 하여 지주(支柱; 20a, 20b)에 걸치도록 되어 있다.

브리지(19)에는 가이드(22)가 부착되어 있고, 스크라이브 헤드(21)는 이 가이드(22)에 안내되어 x축 방향으로 이동하도록 설치되어 있다. 스크라이브 헤드(21)에는, 홀더 조인트(23)를 통하여 홀더 유닛(30)이 부착되어 있다.

도 2는 홀더 유닛(30)이 부착된 홀더 조인트(23)의 정면도이다. 또한, 도 3은 홀더 유닛(30)의 사시도이다.

홀더 조인트(23)는 대략 원기둥 형상을 하고 있으며, 회전축부(23a)와, 조인트부(23b)를 구비하고 있다. 스크라이브 헤드(21)에 홀더 조인트(23)가 장착된 상태에 있어서는, 회전축부(23a)가 2개의 베어링(24a, 24b)에 원통형의 스페이서(24c)를 끼워 부착되고, 이 홀더 조인트(23)는 회전운동이 자유롭게 지지된다.

원기둥형의 조인트부(23b)에는, 하단측에 원형의 개구(25)를 구비한 내부 공간(26)이 형성되어 있다. 이 내부 공간(26)의 상부에 마그넷(27)이 매설(埋設)되어 있다. 그리고, 마그넷(27)에 의해 착탈이 자유로운 홀더 유닛(30)이, 이 내부 공간(26)에 삽입되어 부착되어 있다.

홀더 유닛(30)은, 홀더(31)와, 스크라이빙 휠(40)과, 핀(도시하지 않음)이 일체로 된 것이다. 홀더(31)는, 도 3에 나타내는 바와 같이 대략 원기둥형을 하고 있으며, 자성체 금속으로 형성되어 있다. 홀더(31)의 상부에는, 위치 결정용의 부착부(32)가 형성되어 있다. 이 부착부(32)는, 홀더(31)의 상부를 절결(cut-away)하여 형성되어 있으며, 경사부(32a)와 평탄부(32b)를 구비하고 있다.

홀더(31)의 부착부(32)측을, 개구(25)를 통하여 내부 공간(26)으로 삽입한다. 그때, 홀더(31)의 상단측이 마그넷(27)에 의해 끌어 당겨져, 부착부(32)의 경사부(32a)가 내부 공간(26)을 지나는 평행핀(28)과 접촉함으로써, 홀더 조인트(23)에 대한 홀더 유닛(30)의 위치 결정과 고정이 행해진다. 또한, 홀더 조인트(23)로부터 홀더 유닛(30)을 떼어낼 때에는, 홀더(31)를 하방으로 당김으로써 용이하게 떼어낼 수 있다.

또한, 스크라이빙 휠(40)은, 소모품이기 때문에, 정기적인 교환이 필요하게 된다. 본 실시 형태에 있어서는, 홀더 유닛(30)의 착탈을 용이하게 행할 수 있기 때문에, 홀더 유닛(30) 그 자체를 교환함으로써, 홀더 유닛(30)을 구성하는 스크라이빙 휠(40)의 교환을 행하게 되어 있어, 스크라이빙 휠(40)의 교환을 신속하게 행할 수 있다.

홀더(31)의 하부에는, 홀더(31)를 절결하여 형성된 지지홈(33)이 형성되어 있다. 이 지지홈(33)을 형성하기 위해 절결한 홀더(31)의 하부에는, 지지홈(33)을 사이에 두고 지지부(34a, 34b)가 위치하고 있다. 이 지지홈(33)에는, 스크라이빙 휠(40)이 회전이 자유롭게 배치되어 있다. 또한, 지지부(34a, 34b)에는, 스크라이빙 휠(40)을 회전이 자유롭게 지지하기 위한 핀이 삽입되는 지지구멍(35)이 각각 형성되어 있다.

다음으로, 취성 재료 기판(17)을 분단하기 위한 스크라이빙 휠(40)의 상세에 대해서 설명을 행한다. 도 4(A)는 홀더(31)의 선단(先端)에 부착되는 스크라이빙 휠(40)의 측면도이고, 도 4(B)는 스크라이빙 휠(40)의 정면도이다.

도 4에 나타내는 바와 같이, 스크라이빙 휠(40)은 원판 형상이고, 휠 본체부(41)와, 날(42)과, 날끝(43)을 구비한다.

휠 본체부(41)의 중심 부근에는, 이 휠 본체부(41)를 회전축 방향으로 관통하는 관통구멍(44)이 형성되어 있다. 관통구멍(44)에 핀이 삽입됨으로써, 스크라이빙 휠(40)은 이 핀을 통하여 홀더(31)에 회전이 자유롭게 지지된다.

날(42)은, 휠 본체부(41)의 외주(外周)에 원환(圓環) 형상으로 형성되어 있다. 날(42)은 정면에서 볼 때 대략 V자 형상으로 되어 있고, 회전축 방향에 대한 날(42)의 두께가, 날끝(43)을 향함에 따라 서서히 작아지고 있다.

그리고, 날끝(43)은, 통상의 스크라이빙 휠의 날끝과는 상이하며, 날(42)의 선단에 후술하는 R 모따기 가공이 행해지고 있으며, 최외주부를 따라 둥글게 되어 있다.

다음으로, 스크라이빙 휠(40)의 제조 방법에 대해서 도면을 이용하여 설명한다. 도 5는 도 4(B)의 원(圓) A로 나타내는 날(42)의 선단의 확대도로서, 도 5(A)는 가공 전의 날끝(43)의 정면도이고, 도 5(B)는 가공 후의 날끝(43)의 정면도이다.

스크라이빙 휠(40)은, 다결정 다이아몬드나 단결정 다이아몬드와 같이, 결합재를 포함하지 않고 다이아몬드만으로 형성되어 있다. 그리고 본 실시 형태에서는, 스크라이빙 휠(40)이 단결정 다이아몬드로 형성되어 있다.

단결정 다이아몬드로 이루어지는 스크라이빙 휠(40)은, 우선, 단결정 다이아몬드로 이루어지는 원판 형상의 부재를 형성한다. 구체적으로는, 단결정 다이아몬드는, 인공적으로 합성된 것으로, 고온 고압 합성법이나 화학 기상 증착법에 의해 제조된 것이다. 그리고, 이 단결정 다이아몬드를 레이저 등에 의해 소망하는 반경이 되는 원판으로 잘라낸다.

그리고, 원판 형상의 단결정 다이아몬드는, 원판의 원주부의 양면측을 각각 깎음으로써, 도 5(A)에 나타내는 선단이 날카로워진 형상의 날끝(43)을 가진 날(42)을 형성한다.

또한, 이때의 날끝(43)의 능선부를 부호 43a로 나타내고 있다. 또한, 이 상태가 일반적인 스크라이빙 휠이다. 이때, 단결정 다이아몬드는 종래의 PCD나 초경합금과 비교하여 보다 표면 거칠기를 작게 할 수 있고, 그 결과, 날끝 능선부도 보다 예리해진다.

다음으로, 날(42)의 날끝(43)에 대하여 R 모따기 가공을 행하고, 능선부(43a)로부터 깎아 감으로써, 도 5(B)에 나타내는 바와 같이 최외주부를 따라 정면에서 볼 때 날끝(43)의 선단을 둥글게 한다.

여기에서, 날끝(43)의 선단을 둥글게 하는 R 모따기 가공의 구체적인 방향에 대해서, 도면을 이용하여 설명한다. 예를 들면, 하나의 방법으로서, 도 6(A)에 나타내는 바와 같이, 스크라이빙 휠(40)의 관통구멍(44)에 지지용의 핀(51)을 삽입하고, 스크라이빙 휠(40)을 회전시키면서, 회전축(52a)을 중심으로 회전하고 있는 원판 형상의 지석(砥石; 52)의 평면(52b)에 대하여, 수직으로 날끝(43)을 맞닿게 함과 함께, 핀(51)을 화살표로 나타낸 방향으로 교대로 요동시킨다. 이에 따라, 날끝(43)의 선단을 둥글게 할 수 있다.

또한, 다른 방법으로서, 도 6(B)에 나타내는 바와 같이, 스크라이빙 휠(40)의 관통구멍(44)에 지지용의 핀(51)을 삽입하고, 스크라이빙 휠(40)을 회전시키면서, 회전축(53a)을 중심으로 회전하고 있는 유연성이 있는 연질인 지석(53)의 평면(53b)에 대하여, 수직으로 날끝(43)을 맞닿게 한다. 이때, 지석(53)의 평면(53b)에 대하여 가라앉게 되어, 날끝(43)의 선단을 둥글게 할 수 있다.

이상과 같은 방법에 의해, 날(42)의 날끝(43)이 둥근 스크라이빙 휠(40)을 제조할 수 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 도 5(A)에 나타내는 바와 같이, 날끝(43)의 선단을 둥글게 하기 전에, 원판의 원주부의 양면측을 각각 깎아, 선단이 날카로워진 경사면을 먼저 형성하고 있다. 따라서, 날(42)의 경사면이 경면(鏡面) 형상이 될 때까지 확실하게 깎을 수 있고, 날(42)의 표면 거칠기를 최소로 함으로써, 보다 한층 날(42)의 수명을 길게 할 수 있다. 또한, 날(42)의 경사면을 먼저 마무리하고 나서, 날끝(43)의 R 모따기 가공을 행하기 때문에, 목표로 하는 R 반경으로 비교적 용이하게 가공할 수 있다.

다음으로, 스크라이빙 휠(40)의 치수에 대해서 설명한다. 스크라이빙 휠(40)의 외경은 1.0∼10.0㎜, 바람직하게는 1.0∼5.0㎜, 더욱 바람직하게는 1.0∼3.0㎜의 범위이다. 스크라이빙 휠(40)의 외경이 1.0㎜보다 작은 경우에는, 스크라이빙 휠(40)의 취급성이 저하된다. 한편, 스크라이빙 휠(40)의 외경이 10.0㎜보다 큰 경우에는, 스크라이브시의 수직 크랙이 취성 재료 기판(17)에 대하여 충분히 깊게 형성되지 않는 경우가 있다.

스크라이빙 휠(40)의 두께는, 0.4∼1.2㎜, 바람직하게는 0.4∼1.1㎜의 범위이다. 스크라이빙 휠(40)의 두께가 0.4㎜보다 작은 경우에는, 가공성 및 취급성이 저하되는 경우가 있다. 한편, 스크라이빙 휠(40)의 두께가 1.2㎜보다 큰 경우에는, 스크라이빙 휠(40)의 재료 및 제조를 위한 비용이 높아진다. 또한, 관통구멍(44)의 구멍의 지름은, 예를 들면 0.8㎜이다.

날(42)의 날끝각은 통상 둔각으로, 80∼160°, 바람직하게는 90∼150°의 범위이다.

또한, 선단이 둥근 날끝(43)에 관하여, R 모따기 가공의 R 반경은, 0.8㎛보다 작으면, 날끝의 선단에 하중이 집중되어, 국소적으로 압력이 가해지는 점에서 날끝의 이빠짐이나 마모가 발생하기 쉬워진다. 한편, R 반경이 너무 지나치게 크면 스크라이브시의 하중이 대폭으로 증가해 버려, 분단 후의 기판의 단면 품질이 저하되어 버린다. 그래서, R 반경은, 0.8∼5㎛의 범위이며, 바람직하게는 3㎛ 이하가 보다 바람직하다. R 반경이 0.8∼5㎛의 범위이면, 접촉 면적이 커짐으로써 적당히 하중이 분산되어, 국소적인 압력을 억제하여 날끝의 이빠짐이나 마모를 방지할 수 있다.

또한, 통상, 취성 재료 기판(17)에 있어서의 알루미나 기판 등은, 소결된 알루미나의 입자의 입경에 유래하여 표면이 거칠고, 예를 들면, 후술하는 알루미나 기판의 표면 거칠기(Ra)를 계측한 결과, 표면 거칠기(Ra)가 0.296㎛로 되어 있었다. 따라서, 날끝(43)의 R 반경은, 분단 대상이 되는 취성 재료 기판(17)의 표면 거칠기를 고려하여, 충분히 큰 값으로 해둠으로써, 기판의 요철에 의한 이빠짐 등을 방지하는 효과가 크다고 생각된다.

다음으로, 실제로 날끝(43)이 R 모따기 가공되어 둥글게 되어 있는 스크라이빙 휠(40)과, 날끝(43)에 R 모따기 가공을 행하지 않은 스크라이빙 휠(140)을 이용하여 취성 재료 기판(17)의 분단을 행한 결과에 대해서 구체적으로 설명한다. 분단 조건은 다음과 같다.

단결정 다이아몬드로 이루어지는 스크라이빙 휠(40)은, 외경 2㎜, 날끝각 120°이다. 또한, R 모따기 가공에 의해, 날끝(43)의 R 반경은 1.0㎛로 되어 있다.

한편, 스크라이빙 휠(140)은, 스크라이빙 휠(40)과 R 모따기 가공의 유무만이 상이하며, 단결정 다이아몬드로 이루어지는 외경 2㎜, 날끝각 120°의 스크라이빙 휠이다. 또한, R 모따기가 되어 있지 않은 스크라이빙 휠(40)의 선단 R 반경을 측정한 결과, 0.17㎛가 되었다.

분단을 행한 취성 재료 기판(17)은, 판두께 0.635㎜의 알루미나 기판(쿄세라 주식회사 제조, 재료 부호: A476T)이다.

절단 속도는 100㎜/sec이고, 크랙의 침투량이 120㎛가 되는 것을 목표로 스크라이브 하중 등을 조정하여 절단을 행했다.

상기의 분단 조건에 의해 취성 재료 기판(17)의 표면에 스크라이브 라인을 형성한 것에 의한 날끝 상태에 대해서, 촬영한 사진 등을 이용하여 설명한다. 도 7은 스크라이빙 휠(40)에 관한 분단 결과로서, 도 7(A)는 촬영한 포인트를 나타내는 설명도이며, 도 7(B)는 날끝(43)을 촬영한 사진과 크랙의 침투량이다. 도 8은 스크라이빙 휠(140)의 날끝을 촬영한 사진과 크랙의 침투량이다. 도 9는 주행 거리에 있어서의 날끝의 이빠짐의 발생량을 나타내는 그래프로서, 도 9(A)는 스크라이빙 휠(40)에 관한 그래프이며, 도 9(B)는 스크라이빙 휠(140)에 관한 그래프이다.

도 7(A)에 나타내는 바와 같이, 날끝(43)의 촬영은, 스크라이빙 휠(40)의 임의의 포인트 P1을 결정해 두고, 그 포인트 P1을 기준으로 하여, 약 45° 단위로 P2, P3, P4, P5를 결정하고, P1∼P5의 각 포인트에서 스크라이빙 휠(40)의 정면으로부터 행했다. 또한, 도 8의 스크라이빙 휠(140)의 날끝에 관해서도, 스크라이빙 휠(40)과 동일한 포인트에서 촬영을 행했다.

또한, 도 9에서는, 날끝에 생긴 이빠짐의 크기(폭)가, 10∼50㎛인 것을 개수 a, 50∼100㎛인 것을 개수 b, 100㎛∼인 것을 개수 c의 막대 그래프로 나타내고 있다. 또한, 도 7(B)와 도 8에 나타낸 크랙의 침투량(㎛)을 d의 꺾은선 그래프로 나타내고 있다.

도 9로부터 알 수 있는 바와 같이, 날끝(43)이 둥글게 되어 있는 스크라이빙 휠(40)은, 날끝이 둥글게 되어 있지 않은 스크라이빙 휠(140)과 손색이 없는 크랙의 침투량을 갖고 있다. 따라서, 날끝(43)에 R 모따기 가공을 행했다고 해도, 침투량의 저하는 발생하지 않았다.

한편, 날끝의 이빠짐에 관해서는, 스크라이빙 휠(140)에서는, 날끝의 주행 거리가 500m를 초과한 근방부터, 날끝의 이빠짐이 급증하고, 특히 100㎛ 이상의 큰 이빠짐이 발생했다. 그러나, 스크라이빙 휠(40)에서는, 날끝의 주행 거리가 1000m 정도까지는 날끝(43)에 거의 변화가 없고, 1500m까지 행해도 100㎛ 이상의 큰 이빠짐은 발생하지 않았다.

이와 같이, 스크라이빙 휠(40)과 같이 날끝(43)에 R 모따기 가공을 행하여, 날끝(43)을 둥글게 함으로써, 날끝(43)의 이빠짐을 대폭으로 감소시킬 수 있어, 스크라이빙 휠(40)의 수명을 길게 할 수 있다. 특히, 단결정 다이아몬드의 경우, 도 5(A)의 상태에서는 날끝(43)의 선단이 매우 예리한 형상이 되기 때문에, 알루미나 기판의 분단에 이용하면 날끝(43)이 매우 이빠지기 쉽다. 그러나, 날끝(43)을 둥글게 함으로써, 단결정 다이아몬드로 이루어지는 스크라이빙 휠(40)이라도, 날끝(43)의 이빠짐을 대폭으로 감소시킬 수 있다.

그런데, 도 8에 나타낸 날끝에 R 모따기 가공이 행해져 있지 않은 스크라이빙 휠(140)의 날끝의 사진을 보면, 촬영 포인트의 P4, P5에서는 큰 이빠짐이 발생하고 있는 한편, P1, P2에서는 그다지 이빠짐이 발생하고 있지 않은 것을 알 수 있다.

이것은, 스크라이빙 휠(140)이 단결정 다이아몬드로 이루어지며, 단결정 다이아몬드는 결정 방위가 있음과 함께, 이 결정 방위에 의해 경도가 크게 상이하기 때문이다.

따라서, 다결정 다이아몬드로 이루어지는 스크라이빙 휠이면, 날끝의 위치에 의한 이빠짐의 발생의 차이는 그다지 발생하는 일은 없고, 날끝 전체에서 동일하게 이빠짐이 발생하게 된다. 한편, 단결정 다이아몬드로 이루어지는 스크라이빙 휠의 경우, 도 8에 나타내는 바와 같이, 통상이라면 단결정 다이아몬드의 결정 방위에 의해, 날끝의 위치에 따라 이빠짐의 발생 상황이 크게 상이해져 버리게 된다.

그러나, 본 실시 형태의 단결정 다이아몬드로 이루어지는 스크라이빙 휠(40)과 같이, 날끝(43)의 R 모따기 가공을 행하여, 날끝(43)을 둥글게 해둠으로써, 도 7(B)에 나타내는 바와 같이, 날끝(43)의 어느 포인트에 있어서도 큰 이빠짐의 발생을 억제할 수 있기 때문에, 단결정 다이아몬드의 결정 방위에 의한 강도로의 영향을 저감할 수 있다. 또한, 단결정 다이아몬드의 결정 방위에 의해, 도 5(A)에 나타내는 선단이 날카로워진 날끝(43)의 형상을, 스크라이빙 휠(40)의 원주 전체에 대하여 균일하게 가공하는 것은 매우 어렵다. 그러나, 도 5(B)와 같은 날끝(43)의 R 모따기 가공을 행하기 때문에, 도 5(A)의 날끝(43)과 같은 가공이, 원주 전체에 대하여 균일하게 요구되는 일은 없다.

이상과 같이, 날(42)이 다이아몬드만으로 이루어지는 스크라이빙 휠(40)로서, 날끝(43)이 반경 0.8∼5㎛의 R 모따기 가공에 의해 둥글게 되어 있는 스크라이빙 휠(40)은, 세라믹, 사파이어 및 실리콘으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 취성 재료 기판(17)의 분단에 이용했다고 해도, R 모따기 가공되어 있지 않은 스크라이빙 휠에 비하여, 날끝(43)의 이빠짐을 대폭으로 감소시킬 수 있어, 스크라이빙 휠(40)의 수명을 길게 할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에 있어서는, 스크라이빙 휠(40) 전체가 단결정 다이아몬드로 이루어지는 것을 나타냈지만, 예를 들면, 날(42)만을 단결정 다이아몬드로 구성하고, 휠 본체부(41)를 초경합금으로 구성하고, 휠 본체부(41)와 날(42)을 접착 등에 의해 고정한 스크라이빙 휠(40)이나, 스크라이빙 휠(40)의 원주 상의 경사면 중, 적어도 취성 재료 기판과 접촉하는 날(42) 부분이 단결정 다이아몬드만으로 형성되어 있는 스크라이빙 휠에 대해서도 본 발명은 적용 가능하다. 이러한 구성의 스크라이빙 휠이면, 고가인 단결정 다이아몬드의 사용을 줄이고, 염가의 스크라이빙 휠을 제공할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에 있어서는, 스크라이빙 휠(40)로서 단결정 다이아몬드를 이용하여 설명했지만, 날(42)이 다결정 다이아몬드로 이루어지는 스크라이빙 휠(40)이라도 상관없다. 다결정 다이아몬드에는, 미세한 결정립 조직, 또는 비정질을 갖는 그래파이트형 탄소 물질을 출발 물질로 하여, 초고압 고온하에서 직접적으로 다이아몬드로 변환 소결된 것이나, 화학 기상 성장(CVD)법에 의해 합성된 다이아몬드가 있다. 다결정 다이아몬드에 있어서는, 전술한 날끝 원주에 있어서의 결정 방위에 의한 경도의 차이는 없지만, 날끝을 형성하는 다이아몬드 입자의 탈락에 의해 이빠짐이 발생하는 경우가 있다. 본 발명은 이러한 다결정 다이아몬드를 이용한 스크라이빙 휠(40)의 이빠짐의 방지에도 유효하다.

또한, 이들 단결정 다이아몬드 및 다결정 다이아몬드는 실질적으로 다이아몬드만으로 이루어지는 것으로, 결합재로서의 철계 금속을 포함하지 않지만, 다이아몬드 결정 내에 의도적으로 붕소나 인 등의 미량의 불순물이 첨가된 것을 포함한다. 이와 같이 불순물을 첨가함으로써, 다이아몬드에 도전성을 부여하거나, 내열성을 높일 수 있다.

또한, 본 실시 형태의 스크라이브 장치(10)는, 스크라이빙 휠(40)을 지지하는 홀더(31)를 스크라이브 헤드(21)에 부착할 때에, 홀더 조인트(23)를 통하여 부착하는 구성으로 되어 있다. 그러나, 스크라이브 장치(10)는, 스크라이브 헤드(21)에 직접 홀더(31)를 부착하는 구성이라도 좋다.

또한, 본 실시 형태의 스크라이브 장치(10)로서, 스크라이브 헤드(21)를 이동시키기 위한 가이드(22)나 브리지(19)가 형성되어 있거나, 취성 재료 기판(17)이 올려놓여져 있는 테이블(16)을 회전시키는 이동대(11)가 구비되어 있거나 하는 것을 나타냈지만, 이러한 스크라이브 장치(10)로 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 홀더(31)가 부착된 스크라이브 헤드(21)를 유저가 잡을 수 있도록 하기 위해, 스크라이브 헤드(21)의 일부 형상이 손잡이의 형상을 하고 있어, 유저가 이 손잡이로 이동시킴으로써 취성 재료 기판(17)의 분단을 행하는, 소위 수동식의 스크라이브 장치라도 적용 가능하다.

10 : 스크라이브 장치
30 : 홀더 유닛
31 : 홀더
40, 140 : 스크라이빙 휠
41 : 휠 본체부
42 : 날
43 : 날끝
43a : 능선부

Claims (9)

1. 단결정 다이아몬드로 이루어지는 원판 형상의 스크라이빙 휠로서,
   외주(外周)에 원환(圓環) 형상으로 형성된 날과, 날의 선단에 형성된 날끝을 가지며,
   상기 날끝이, 원주 상에 결정 방위에 따라 경도가 상이한 부분을 가지며,
   상기 날끝은, 원주 전체에 대하여 반경 0.8∼3㎛의 R 모따기 가공되어 있는 것을 특징으로 하는 스크라이빙 휠.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   세라믹, 사파이어 및 실리콘으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 취성 재료 기판의 분단용인 것을 특징으로 하는 스크라이빙 휠.
4. 삭제
5. 삭제
6. 스크라이빙 휠의 제조 방법으로서,
   단결정 다이아몬드로 이루어지는 원판 형상 부재의 외주에, 결정 방위에 따라 경도가 상이한 부분을 갖는 날을 형성하는 공정과,
   상기 날의 날끝의 원주 전체에 반경 0.8~3.0㎛인 R 모따기 가공하는 공정
   을 구비하는 것을 특징으로 하는 스크라이빙 휠의 제조 방법.
7. 제6항에 있어서,
   상기 날을 형성하는 공정은, 상기 날의 경사면이 경면 형상이 되기까지 연마하는 공정을 추가로 포함하는, 스크라이빙 휠의 제조 방법.
8. 삭제
9. 삭제

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