KR20020012115A - 취성 기판용 커터휠 - Google Patents

Abstract

취성 기판용 커터휠의 스크라이브 중에 발생하는 휠 측면 및 축과 팁홀더 내벽면과의 사이에서 발생하는 마찰 저항을 감소시켜 커터휠의 성능을 향상시키기 위한 것이다.

커터휠에 회전축이 삽입되는 축구멍의 내주면에 축방향을 향하여 소정의 길이를 갖는 홈, 축방향과 비스듬한 홈 또는 내주면에 나선 모양의 홈 중에 어느 하나를 형성하여 축구멍의 내주면과 회전축과의 마찰이나 팁홀더의 내벽과 커터휠의 측면과의 마찰을 줄인다.

Description

취성 기판용 커터휠{A CUTTER WHEEL FOR PLATES OF BRITTLE MATERIALS}

본원 발명은, 취성 기판을 절단하기 위한 스크라이브 라인을 형성하는 커터휠(cutter wheel)에 관한 것이다. 취성 기판으로서는 반도체 웨이퍼, 유리 기판이나 세라믹 기판 등이 포함된다.

종래의 이러한 종류의 용도의 커터휠은 초경함금(超硬合金)이나 소결(燒結) 다이아몬드로 만든 디스크 모양의 소재에 대하여 외주의 가장자리를 연삭(硏削)하여 V자형의 칼날을 형성하여 원반휠(圓盤 wheel)로 하고, 회전축이 장착되는 내경(內徑) 공동부(空洞部)의 내주부도 연삭된다. 이렇게 하여 가공된 휠이 팁홀더의 연삭된 오목형의 받침부에 삽입되어 회전할 수 있게 된다. 회전축의 재질로서는 철, 초경합금, 소결 다이아몬드가 종래부터 사용되고 있다.

서로 다른 재질로 제작된 커터휠 부재와 회전축이 커터로서 사용되는 경우에 예를 들면 커터휠 부재가 초경합금으로 만들어지고 또한 축이 철로 만들어지는 경우, 축쪽의 마모가 훨씬 심하여 단시간 내에 커터휠의 회전이 매끄럽지 못하게 되어 스크라이브 라인의 품질이 나빠진다. 또한 커터휠 부재가 초경합금으로 만들어지고 축이 소결 다이아몬드로 만들어지는 경우에 커터휠의 축과 결합부의 내경이 마찰에 의해 커지게 되어 전자(즉 초경합금과 철의 경우)의 경우만큼의 단시간은 아니지만, 커터휠의 회전이 매끄럽지 못하게 된다. 또한 이러한 재질의 조합의 경우에는 제품의 가격이 높아진다.

이와 같은 상황을 감안하여 커터휠과 축의 재질로서 같은 재질의 것을 사용하는 것이 일반적인 방법으로 되어 있다. 그러나 같은 재질을 사용하는 사용방법에서는 커터휠과 축의 마찰에 의해 열이 발생하여 양자가 늘어 붙는다. 그 결과, 커터휠의 회전이 매끄럽지 못하게 되어 가공대상이 유리 기판인 경우에는 단시간 내에 스크라이브 중에 스크라이브 불량이 되는 유리 기판이 되고 마는 문제가 발생한다.

본 발명은 고속의 스크라이브 스피드로 품질이 좋은 스크라이브 라인이 얻어지는 동시에 스크라이브 거리를 종래보다도 길게 하는 것이 가능인 취성 기판용 커터휠을 제공하는 것이다.

도1은 본 발명의 커터휠의 하나의 실시예를 나타내는 측면도 및 단면도,

도2는 홈의 각종 단면 형상을 나타내는 도면,

도3은 종래의 커터휠 및 본 발명의 커터휠의 장착상태를 나타내는 도면,

도4는 본 발명의 커터휠의 다른 실시예의 측면도 및 단면도,

도5는 본 발명의 커터휠의 다른 실시예의 측면도 및 단면도,

도6은 본 발명의 커터휠의 다른 실시예의 측면도 및 단면도,

도7은 본 발명의 커터휠의 다른 실시예의 측면도 및 단면도,

도8은 본 발명의 커터휠의 다른 실시예의 측면도 및 단면도,

도9는 본 발명의 커터휠의 다른 실시예의 측면도 및 단면도,

도10은 본 발명의 커터휠의 또 다른 실시예의 측면도 및 단면도,

도11은 본 발명의 커터휠의 또 다른 실시예의 측면도 및 단면도,

도12는 본 발명의 커터휠의 또 다른 실시예의 측면도 및 단면도,

도13은 본 발명의 커터휠의 또 다른 실시예의 측면도 및 단면도,

도14는 본 발명의 커터휠의 또 다른 실시예의 측면도 및 단면도,

도15는 본 발명의 커터휠의 또 다른 실시예의 측면도 및 단면도,

도16은 커터휠 부재에 부시를 삽입시키는 모양을 나타내는 도면,

도17은 커터휠 부재에 부시를 삽입시키는 모양을 나타내는 도면,

도18은 커터휠 부재에 부시를 삽입시키는 모양을 나타내는 도면이다.

**도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명**

1 : 커터휠 2 : 축구멍

3 : 홈 5 : 팁홀더

6 : 축 7, 9 : 오목부

11 : 커터휠 부재 12, 13, 14 : 부시(bush)

15 : 홈

본 발명은, 디스크 모양 휠의 외주부를 따라 V자형의 칼날을 구비하는 취성 기판 스크라이브용의 커터휠에 있어서, 상기 휠에 회전축이 삽입되는 축구멍의 내주면에 축방향을 향하여 소정의 길이를 갖는 홈, 축방향에 비스듬한 홈 또는 내주면에 나선 모양의 홈 중에 어느 하나를 형성한 것을 특징으로 한다.

바람직하게는 상기 복수의 홈의 깊이를 커터휠 두께의 약 1/4 ~ 3/4 으로 하는 경우에 한층 더 효과적이다.

더 바람직하게는 커터휠과 축의 재질을 같은 것으로 하면 가장 효과적이다.

(실시예)

도1은 본 발명의 하나의 실시예를 나타내는 커터휠1a로서, 측면도(좌측 도면), 동 도면에 있어서의 A-A 단면도(우측 도면)를 나타내고 있다. 커터휠1a의 회전축이 삽입되는 축구멍2의 내주면에 있어서, 제1의 측면으로부터 제2의 측면을 향하는 축방향(휠의 두께방향)의 홈(실선)3a를 등간격(等間隔)으로 8개 형성함과 동시에, 제2의 측면으로부터 제1의 측면을 향하여 소정의 길이를 갖는 홈(점선)3a를 등간격으로 8개 형성하고 있다. 한쪽의 측면에서 보이는 실선의 홈3a과, 이면에 있는 점선의 홈3a는 서로 위상이 반전한 상태로 위치한다. 홈3a의 직경방향의 깊이는 측면으로 갈수록 깊게 되어 있다.

도1에 있어서의 홈3a의 형상은 도2에 나타내는 (a)의 U자형 모양으로 했지만, (b)의 V자형 모양 또는 (c)의 ㄷ자형 모양이더라도 모두 같은 작용, 효과가 얻어진다.

홈3a의 폭은 커터휠1a의 외경의 크기에 따라 달라지는데 내경의 원주 길이의 1/48 ∼ 1/2의 값이고, 홈3a에 있어서 커터휠의 축심으로부터 직경방향의 깊이(T)는 커터휠의 외주 반경으로부터 내주 반경을 뺀 차이의 값을 S로 하면 1/20 < S/T < 1의 사이에서 선택된다.

본 실시예에서의 커터휠1a의 내경1은 0.8㎜이고, 홈3a의 폭은 약 0.15mm, 홈3a의 깊이는 약 0.4mm이다.

도3(a)는 팁홀더5에 장착된 종래의 커터휠4을, 도3(b)는 마찬가지로 장착된 본 발명의 커터휠1a을 각각 나타내고 있다. 양 도면를 비교하면 알 수 있는 것과 같이, 본 발명에 관한 커터휠1a의 경우(이하에 나타내는 다른 실시예에서도 거의 같다)에 휠의 내주면과 축6과의 접촉 면적이 종래의 커터휠4과 축6의 경우와 비교하여 크게 줄어 있고, 휠의 양 측면과 팁홀더의 내벽과의 접촉 면적도 감소하고 있는 것을 알 수 있다. 그 때문에 커터휠 회전시의 마찰저항을 적게 할 수 있다.

또한 팁홀더5의 내벽과 커터휠1a의 측면과의 사이에는 작기는 하지만 클리어런스(공간)가 형성된다. 휠1a의 양 측면에 위치하는 홈3a이 부근의 공기를 받아들여 커터휠1a의 축구멍2의 내주면과 축6 및 팁홀더5의 내벽과 동 휠 측면과의 마찰에 의해서 발생하는 분진(粉塵)을 제거하는 동시에 마찰에 의해서 발생하는 열을 흡수한다.

홈3a의 축방향에 있어서의 깊이Y는, 도1에서와 같이 커터휠의 두께의 약 3/4으로 했을 때에 이러한 마찰감소의 효과가 최대가 된다.

초경합금으로 만든 축과 같은 재질의 커터휠을 조합하였을 때에 본 발명의 커터휠의 구성(A)와 종래의 구성(B)의 것을 사용하여, 스크라이브 불량이 발생할 때까지 어느 정도의 길이를 스크라이브 할 수 있는가를 조사한 결과를 표1에 나타낸다.

(표1)

(A) 본 발명의 커터휠 (B) 종래의 커터휠

1000m ∼ 2000m 10m ∼ 20m

스크라이브 조건은, 스크라이브 가공을 실시하는 재료를 소다 유리 기판, 스크라이브 스피드를 300mm/s, 칼날 하중을 1.1㎏으로 하고, 사용하는커터휠의 외경을 2.5mm, 두께 0.65mm, 내경 0.8㎜, 칼날 각도 120。, 축외경을 0.8mm으로 하고 축을 완전하게 고정시킨 상태에서 즉 커터휠 만이 스크라이브 중에 회전하는 조건이다. 또한 유리 기판을 0.5㎜ 간격으로 스크라이브 라인을 평행하게 만들어 가는 조건 하에서 실시했다.

이 표1의 결과로부터 알 수 있는 것과 같이, 종래의 커터휠4과 비교하여 보면, 본 발명의 커터휠1a의 스크라이브 능력이 100배 ∼ 200배까지 연장된다.

상기한 홈3a의 다른 실시예를 도4 ∼ 도7에 나타낸다. 도4 및 도5에서는 커터휠lb, 1c의 각 홈3b, 3c의 깊이를 축방향(커터휠의 두께방향)에 있어서 직선적으로 변화시키고 있고(도5에서는 경사가 완만하다), 도6에서는 커터휠ld의 홈3d의 깊이를 축방향에 있어서 2단계의 기울기(경사)로 변화시키고 있다. 도7의 커터휠1e에서는 홈3e의 깊이를 일정하게 하고 있다.

도8의 커터휠lf는 그 단면 형상이 도4의 것과 닮았지만, 홈3f의 폭을 홈이 깊어짐에 따라 크게 한 것이다.

도9의 커터휠1g은 그 단면 형상이 도1의 것과 닮았지만, 도1에서는 홈3a의 깊이 방향이 직경방향과 일치하는 데 반하여, 도9에서는 홈3a의 깊이 방향이 직경방향에서 각도θ를 두고 비스듬하게 되어 있다. 이렇게 직경방향과 소정의 각도를 갖게 하여 복수의 오목부를 형성하면, 커터휠의 회전시에 휠의 측면 부근의 공기를 더 한층 잘 받아들일 수 있게 되어, 커터휠의 내주의 내면벽과 축과의 마찰에 의한 열의 발생을 더 효과적으로 억제할 수 있다.

도10의 커터휠lh에서는 8개의 홈3h를 형성하고 있지만, 이들 각 홈은 축방향에 대하여 비스듬하게 형성되고, 또한 다른 쪽의 면까지 관통하고 있다. 홈의 형상으로서는 V자형, 사다리꼴 모양, U자형 등을 사용한다.

도11의 커터휠1i에서는, 축구멍2의 내주면을 따라 나선 모양의 홈3i를 형성하고 있다. 나사의 피치는 0.1mm ∼ 1.5mm로 한다. 홈3i의 형상으로서는 V자형, 사다리꼴 모양, U자형 등을 사용하여도 좋다. 또한 도11에서는 한 조(組)의 홈을 종래의 커터휠의 내경 내면벽에 형성한 실시예를 나타내는 것이지만, 복수 조(組)의 홈을 형성한 것이 더 바람직하다.

도12의 커터휠1j에서는 축구멍2에 형성한 홈3j 이외에 휠의 두께방향으로 관통하는 구멍7을 4개 형성한 것이고, 도13의 커터휠1k에서는 도12와 같이 관통구멍7을 형성하는 동시에 축방향으로 연장하는 홈3k에 있어서 측면에서의 깊이를 깊게 하여 홈3k과 관통구멍7을 상호 연결하고 있다.

도14의 커터휠1l에서는 양 측면에 소정의 깊이의 오목부8를 형성하고 있고, 도15의 커터휠lm에서는 양 측면상에서 축방향으로 연장되고 소정의 길이를 갖는 오목부9를 형성하고 있다.

도16은, 원형의 내경 구멍을 구비하는 커터휠 부재11에 디스크 모양의 부시12를 삽입시키는 모양을 나타내는 것이다. 그 부시12에는, 전술한 각종 커터휠의 구성의 경우와 마찬가지로 그 내주면에 제1, 제2의 양 측면에서 각 측면에서 직경방향으로 연장되는 복수의 홈을 형성하고, 부시12의 외주 벽면을 커터휠 부재11의 원형의 내경 구멍에 삽입시켜 커터휠을 만드는 것이다.

상기 부시12의 복수의 홈3n이 부시12의 제1, 제2의 양 측면에서 도9에서와 같이 교대로 형성되는 경우도 있다.

상기 부시12의 복수의 홈3n은 부시12의 측면에 교대로 같은 간격으로 형성되어 있는 경우도 있다.

상기 부시12의 복수의 홈3n은 부시12의 측면에 교대로 등간격으로 직경방향과 소정의 각도를 두고 형성되어 있는 경우도 있다.

상기 부시12의 복수의 홈3n은 부시12의 양 측면에서 교대로 그리고 같은 간격으로 직경방향과 소정의 각도를 구비하여 형성되고, 오목부의 깊이를 부시의 두께의 대략 1/4 ∼ 3/4 정도로 하는 경우도 있다.

상기한 부시12는, 부시12의 양 측면에 복수의 관통 구멍 또는 복수의 다른 홈을 형성하는 경우도 있다.

상기한 커터휠 부재11에 부시12를 삽입시킨 커터휠을 사용하더라도 상기한 것과 같은 작용, 효과가 얻어진다.

도17은, 부시13의 내주면과 외주면의 주위에 양 측면에 직경방향으로　　연장되어 형성되는 복수의 홈3o를 형성하고, 부시13의 외주 벽면을 커터휠 부재11의 내경 구멍에 삽입시켜 커터휠로 한 것이다.

상기 부시13의 복수의 홈3o는 부시13의 양 측면에 교대로 형성되어있는 경우도 있다.

상기 부시13의 복수의 홈3o는 부시13의 양 측면에 교대로 그리고 등간격으로 형성되어 있는 경우도 있다.

상기 부시13의 복수의 홈3o는 부시13의 양 측면에 교대로 그리고 등간격으로 직경방향과 소정의 각도를 이루고 형성되어 있는 경우도 있다.

상기 부시13의 복수의 홈3o는 부시13의 양 측면에 교대로 그리고 등간격으로 직경방향과 소정의 각도를 이루고 형성되고, 오목부의 깊이를 부시13 두께의 대략 1/4 ∼ 3/4으로 하는 경우도 있다.

상기 부시13는, 그 양 측면에 복수의 관통구멍 또는 복수의 다른 홈을 형성하는 경우도 있다.

상기한 커터휠 부재11에 부시13를 삽입시킨 커터휠을 사용하더라도 전술한 바와 같은 작용, 효과가 얻어진다.

도18은 통모양의 부시14의 양 측면에 각각 통의 축방향으로 연장되는 홈15를 형성한 것으로서, 이 부시14의 외주 벽면을 커터휠 부재11의 원형의 내경 구멍에 삽입시켜 커터휠로 한 것이다.

상기 부시14의 복수의 홈15는 그 양 측면에 교대로 형성되어 있는 경우도 있다.

상기 부시14의 복수의 홈15는 그 양 측면에 교대로 그리고 같은 간격으로 형성되어 있는 경우도 있다.

상기 부시14의 복수의 홈15는 그 양 측면에 교대로 그리고 등간격으로 직경방향과 소정의 각도를 이루도록 형성되어 있는 경우도 있다.

상기 부시10의 복수의 홈15는 그 양 측면에 교대로 그리고 같은 간격으로 직경 방향과 소정의 각도를 이루도록 형성되고, 홈의 길이를 부시의 두께의 대략 1/4분 ∼ 3/4로 하는 경우도 있다.

상기한 커터휠 부재11에 부시14를 삽입시킨 커터휠을 사용하더라도 상기한 것과 같은 작용, 효과가 얻어진다.

일본국 공개특허공보 특개평9-188534호의 「유리 기판 커터휠」의 내경부 내면벽의 주위에 양 측면에 직경방향으로 연장되어 형성되는 복수의 오목부를 형성하더라도 전술한 작용, 효과가 얻어진다.

본 발명은 커터휠에 회전축이 삽입되는 축구멍의 내주면에 축방향의 홈, 축방향과는 비스듬한 홈 또는 내주면에 나선모양의 홈 중의 어느 하나를 형성하도록 한 것이기 때문에 커터휠의 축구멍 내주면과 회전축 및팁홀더의 내벽과의 마찰 저항이 감소하여 커터휠이 매끄럽게 회전하여 스크라이브 불량이 발생하기 어렵게 된다.

또한 커터휠의 양 측면에 오목부를 설치함으로써 마찰에 의해 발생하는 분진을 제거할 수 있다. 이 때문에 종래의 커터휠과 비교하여 본 발명의 커터휠은 스크라이브 길이로 평가하는 성능면에서 100배 ∼ 200배 우수하다.

Claims (7)

1. 디스크 모양 휠의 외주부를 따라 V자형의 칼날을 구비하는 취성 기판 스크라이브용의 커터휠에 있어서, 상기 휠에 회전축이 삽입되는 축구멍의 내주면에 축방향을 향하여 소정의 길이를 갖는 홈, 축방향에 비스듬한 홈 또는 내주면에 나선 모양의 홈 중에 어느 하나를 형성하는 것을 특징으로 하는 취성 기판용 커터휠.
2. 제1항에 있어서,

   상기 축방향을 향하여 소정의 길이를 갖는 홈의 깊이는, 상기 커터휠의 측면측에서 깊게 되도록 형성하는 것을

   특징으로 하는 취성 기판용 커터휠.
3. 제1항에 있어서,

   상기 홈의 깊이를 일정하게 하는 것을

   특징으로 하는 취성 기판용 커터휠.
4. 제1항 내지 제3항의 어느 한 항에 있어서,

   상기 홈이 상기 커터휠의 측면에 있어서 같은 간격으로 형성되어 있는 것을

   특징으로 하는 취성 기판용 커터휠.
5. 제1항 내지 제4항의 어느 한 항에 있어서,

   상기 축방향을 향하여 소정의 길이를 갖는 홈의 깊이가 커터휠의 두께의 대략 1/4 ∼ 3/4인 것을

   특징으로 하는 취성 기판용 커터휠.
6. 제1항 내지 제5항의 어느 한 항에 있어서,

   상기 커터휠을 그 두께방향으로 관통하는 구멍을 형성하는 것을

   특징으로 하는 취성 기판용 커터휠.
7. 제1항 내지 제5항의 어느 한 항에 있어서,

   상기 커터휠의 측면에 소정의 깊이의 오목부를 형성하는 것을

   특징으로 하는 취성 기판용 커터휠.