KR20060122926A - 커터휠, 이를 사용한 취성재료 기판의 스크라이브방법, 절단방법 및 커터휠의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
취성재료 기판을 분단하는 데에 있어서, 취성재료 기판의 판의 두께가 얇은 경우에도 정밀도가 높은 스크라이브 라인을 안정하게 형성할 수 있는 커터휠 및 이를 사용한 취성재료 기판의 스크라이브 방법을 제공한다.
커터휠은, 디스크 모양 휠의 원주부를 따라 V자형의 능선부가 칼날로서 형성되고, 상기 능선부에 대략 동일한 간격으로 소정 형상의 돌기가 복수 개 형성된 취성재료 기판 스크라이브용의 커터휠로서, 휠의 외경이 1.0∼2.5mm으로서, 상기 돌기가 상기 능선부의 전체 둘레에 8∼35μm의 피치로 형성되고, 상기 돌기 높이가 0.5∼6.0μm이며, 칼날각도가 85∼140도이다.
Description
본 발명은, 디스크 모양 휠의 원주부(圓周部)를 따라 V자형의 능선부(稜線部)가 칼날로서 형성되고, 상기 능선부에 대략 동일한 간격으로 소정의 형상의 돌기가 복수 개 형성된 커터휠, 이를 사용한 취성재료 기판의 스크라이브 방법, 절단방법 및 커터휠의 제조방법에 관한 것이다.
평면 표시패널(이하, FPD라고 한다)의 일종인 액정 표시패널은, 2장의 글라스 기판을 접합하고, 그 사이에 액정을 주입하여 표시패널을 구성한다. 또한 LCOS로 불리는 프로젝터용 기판 내(內)의 반사형 기판(反射型 基板)의 경우는, 석영기판(石英基板)과 반도체 웨이퍼를 접합시킨 한 쌍의 취성기판(脆性基板)이 사용된다. 이러한 취성기판을 접합시킨 접합기판은, 보통 머더기판이 되는 접합기판의 표면에 스크라이브 라인을 형성하고 뒤이어서 형 성된 스크라이브 라인을 따라 기판을 브레이크 함으로써, 소정의 치수로 절단된 단위 기판이 된다.
또한 이 명세서에 있어서, 스크라이브 라인을 형성하는 것을 「절단(切斷)」이라고 하고, 형성된 스크라이브 라인을 따라 기판을 브레이크 하여 분리하는 것을 「분단(分斷)」이라고 한다. 또한 이 발명에서는, 글라스 기판의 표면으로부터 수직방향으로 글라스 기판의 판의 두께에 대하여 상대적으로 깊은 수직크랙을 형성하는 것을 특징으로 하는 커터휠의 성질을 「침투성(浸透性)」이라고 한다.
후술(後述)하는 높은 침투성을 구비한 커터휠을 사용한 경우에는, 「절단」공정 만으로 기판을 「분단」 할 수도 있다.
특허문헌1 및 특허문헌2에는, 커터휠을 사용하여 접합 머더기판에 대하여 스크라이브 라인을 형성하고, 계속하여 형성된 스크라이브 라인을 따라 상기 글라스 기판을 원하는 크기의 단위 글라스 기판으로 분단하는 구성이 개시되어 있다.
특허문헌1: 일본 공개특허공보 특개평11-116260호 공보
특허문헌2: 일본특허 제3,074,143호 공보
도17은, 상기한 스크라이브 작업에 사용하는 공지(公知)된 스크라이브 장치의 정면도이다.
도17에 의거하여 종래의 스크라이브 방법을 설명한다. 또한 이 도면에 있어서 좌우방향을 X방향, 지면과 직교하는 방향을 Y방향으로 하여 이 하에 설명한다.
도17에 나타나 있는 바와 같이 스크라이브 장치100은, 재치(載置)된 글라스 기판G를 진공흡착 수단(眞空吸着 手段)으로 고정하여 수평회전 가능한 테이블28과, 테이블28을 지지하여 Y방향으로 이동 가능하게 하는 서로 평행한 한 쌍의 안내 레일(案內 rail)21, 21과, 이 안내 레일21들을 따라 테이블28을 이동시키는 볼나사22와, X방향을 따라 테이블28의 상방(上方)에 가설(架設)된 가이드바23과, 가이드바23에 설치되어 X방향으로 슬라이딩 가능하게 되어 있고 후술하는 커터휠10에 절단압력을 가하는 스크라이브 헤드1과, 가이드바23을 따라 스크라이브 헤드1을 슬라이딩 시키는 모터24와, 스크라이브 헤드1의 하단에 설치되어 승강 가능하고 또한 좌우로 회전할 수 있는 팁홀더4와, 팁홀더4의 하단에 장착되어 회전 가능하게 하는 커터휠10과, 가이드바23의 상방에 설치되어 테이블28 상의 글라스 기판G에 형성된 얼라인먼트 마크를 인식하는 한 쌍의 CCD 카메라25를 구비한 것이다.
도18 및 도19는, 글라스 기판의 분단공정, 즉 글라스 기판표면에 있어서의 스크라이브 라인의 형성과 형성된 스크라이브 라인을 따라 글라스 기판을 분단하는 각각의 공정을 설명하는 도면이다.
도18 및 도19에 의거하여 글라스 기판의 분단공정의 두 가지 예를 설명한다. 또한 이하의 설명에서는, 액정패널에 사용되는 접합 글라스인 글라스 기판G를 예로 하여, 일방(一方) 측의 글라스 기판을 A면 글라스 기판, 타방(他方) 측을 B면 글라스 기판이라고 한다.
제1예에서는, (1) 우선, 도18(a)에 나타나 있는 바와 같이 A면 글라스 기판을 상측으로 하여 글라스 기판G를 스크라이브 장치의 스크라이브 테이블 상에 재치하고, A면 글라스 기판에 대하여 커터휠10을 이용하여 스크라이브 하여 스크라이브 라인Sa를 형성한다.
(2) 다음으로 상기 글라스 기판G의 상하를 반전(反轉)시켜서 상기 글라스 기판G를 브레이크 장치로 반송(搬送)한다. 그리고 도18(b)에 나타나 있는 바와 같이, 이 브레이크 장치로, 매트4 상에 재치된 글라스 기판G의 B면 글라스 기판에 대하여 브레이크바3을 스크라이브 라인Sa에 대향(對向)하는 라인을 따라 가압(加壓)한다. 이에 따라 하측의 A면 글라스 기판은, 스크라이브 라인Sa로부터 상방을 향하여 크랙이 신장되어, A면 글라스 기판이 스크라이브 라인Sa를 따라 브레이크 된다.
(3) 다음으로 상기 글라스 기판G를 스크라이브 장치의 스크라이브 테이블 상에 반송한다. 그리고 이 스크라이브 장치로 도18(c)에 나타나 있는 바와 같이, B면 글라스 기판에 대하여 커터휠10을 사용하여 스크라이브 하여 스크라이브 라인Sb를 형성한다.
(4) 다음으로 상기 글라스 기판G의 상하를 반전시켜서 브레이크 장치로 반송한다. 그리고 도18(d)에 나타나 있는 바와 같이, 매트4 상에 재치된 상기 글라스 기판G의 A면 글라스 기판에 대하여, 스크라이브 라인Sb에 대향하는 라인을 따라 브레이크바3을 가압한다. 이에 따라 하측의 B면 글라스 기판은 스크라이브 라인Sb로부터 상방을 향하여 크랙이 신장되어, B면 글라스 기판이 스크라이브 라인Sb를 따라 브레이크 된다.
이 발명에서는, 상기한 공정으로 이루어지는 분단방식을 SBSB방식(S는 스크라이브, B는 브레이크를 의미한다)이라고 한다.
제2예에서는, (1) 우선, 도19(a)에 나타나 있는 바와 같이 A면 글라스 기판을 상측으로 하여 글라스 기판G를 스크라이브 장치의 스크라이브 테이블 상에 재치하고, A면 글라스 기판에 대하여 커터휠10을 사용하여 스크라이브 하여 스크라이브 라인Sa를 형성한다.
(2) 다음으로 상기 글라스 기판G의 상하를 반전시켜 상기 글라스 기판G를 스크라이브 테이블 상에 재치하고, B면 글라스 기판에 대하여 커터휠10을 사용하여 스크라이브 하여 스크라이브 라인Sb를 형성한다(도19(b)).
(3) 다음으로 상기 글라스 기판G를 브레이크 장치로 반송한다. 그리고 도19(c)에 나타나 있는 바와 같이 이 브레이크 장치로, 매트4 상에 재치된 글라스 기판G의 B면 글라스 기판에 대하여, 스크라이브 라인Sa에 대향하는 라인을 따라 브레이크바3을 가압한다. 이에 따라 하측의 A면 글라스 기판은, 스크라이브 라인Sa로부터 상방을 향하여 크랙이 신장되어, A면 글라스 기판이 스크라이브 라인Sa를 따라 브레이크 된다.
(4) 다음으로 상기 글라스 기판G의 상하를 반전시켜, 도19(d)에 나타나 있는 바와 같이 브레이크 장치의 매트4 상에 재치한다. 그리고 상기 글라스 기판G의 A면 글라스 기판에 대하여, 스크라이브 라인Sb에 대향하는 라인을 따라 브레이크바3을 가압한다. 이에 따라 하측의 B면 글라스 기판은 스크라이브 라인Sb로부터 상방을 향하여 크랙이 신장되어, B면 글라스 기판이 스크라이브 라인Sb를 따라 브레이크 된다.
이 발명에서는, 상기한 공정으로 이루어지는 분단방식을 SSBB방식이라고 한다.
상기 두 가지 예의 (1)∼(4)의 각 공정을 실시함으로써, 글라스 기판G는 원하는 위치에서 스크라이브 라인을 따라 둘로 분단된다.
또한 글라스 기판을 분단하기 위해서는, 스크라이브 할 때에 수직크랙이 단속적(斷續的)으로 진전함으로써 「리브 마크(rib mark)」라고 불리는 늑골모양의 칼날면이 발생하는 것이 하나의 조건이다.
스크라이브 시(時)의 글라스 기판G에 대하여 커터휠의 가압하중(加壓荷重)(이하,「절단압력」이라고 부른다)이, 양호한 스크라이브 라인을 형성할 수 있는 적정 절단영역(適正 切斷領域)으로 설정되면 리브 마크가 생성된다. 그러나 절단압력을 높여서 스크라이브 하면, 글라스 기판G의 표면에 치핑(chipping)으로 불리는 흠집이나 수평크랙의 발생이 현저하게 증가한다. 절단압력의 적정 절단영역이 좁으면 절단압력의 설정이 어려워지고, 절단압력의 하한치(下限値)가 높으면 치핑이나 수평크랙이 발생하기 쉽다. 이와 같이 절단압력의 적정한 절단영역은 넓고 하한치가 낮은 것이 바람직하다.
[발명이 이루고자 하는 기술적 과제]
상기한 종래의 스크라이브 장치를 사용하여 글라스 기판에 스크라이브 라인을 일방향(一方向)에만 형성하는 경우와 달리 복수의 스크라이브 라인을 교차시켜 교차점이 형성되도록 종횡(縱橫)으로 크로스 스크라이브를 하는 경우에는, 교차점 건너뛰기라고 불리는 현상이 발생하는 경우가 있다. 이것은 도20에 나타나 있는 바와 같이, 커터휠20이 최초에 형성된 스크라이브 라인L1∼L3을 통과하여 스크라이브 라인L4∼L6을 형성할 때에, 이들 스크라이브 라인의 교차점 부근에서 뒤에 형성되는 스크라이브 라인L4∼L6가 교차점 부근에서 부분적으로 형성되지 않는 현상이다.
이러한 교차점 건너뛰기가 글라스 기판에 발생하면, 상기한 브레이크 장치로 글라스 기판을 분단하려고 할 때에 스크라이브 라인대로 글라스 기판이 분단되지 않고, 그 결과로 대량의 불량품이 발생하여 생산효율이 현저하게 저하되는 문제가 있었다.
교차점 건너뛰기의 원인은 아래와 같이 생각되고 있다. 즉 스크라이브 라인을 최초에 형성했을 때에, 스크라이브 라인을 사이에 두고 양측의 글라스 표면 부근에 내부 응력(內部 應力)이 내재(內在)된다. 계속하여 커터휠이 최초에 형성된 스크라이브 라인을 통과할 때에, 그 부근에 잠재하는 내부 응력에 의하여 커터휠로부터 글라스 기판면의 수직방향으로 더해지는 스크라이브에 필요한 힘이 감소한 결과로, 교차점 부근에서 뒤에 형성되어야 할 스크라이브 라인이 형성되지 않는 것으로 생각된다.
한편 커터휠을 사용하여 스크라이브 라인을 형성할 때에, 글라스 기판의 표면에 깊은 홈(수직크랙)이 생기지 않고, 또한 스크라이브 시에 글라스 기판의 표면에서 미끄러지기 쉬워, 본래의 정상적인 스크라이브 라인이 형성되지 않는 결점이 있었다.
도1 및 도2는, 후술하는 종래의 높은 침투성을 구비하는 커터휠의 칼날형상 및 본 발명의 칼날형상을 설명하는 모식도(일부 확대도를 포함한다)이다.
특허문헌2에는 도1 및 도2에 나타나 있는 바와 같이, 디스크 모양 휠의 원주부를 따라 V자형의 능선부가 칼날2로서 형성되어 있고, 상기 능선부에 대략 동일한 간격으로 홈10b를 파서 형성된 소정 형상의 돌기가 복수 개 형성된 취성재료 기판 스크라이브용의 커터휠20이 개시되어 있다. 커터휠20을 사용하여 스크라이브 라인을 형성함으로써, 글라스 기판의 표면으로부터 수직방향으로 글라스 기판의 판의 두께에 대하여 상대적으로 깊은 수직크랙을 형성할 수 있다.
이러한 높은 침투성을 구비한 커터휠20을 사용한 경우에는, 상기의 교차점 건너뛰기나 스크라이브 시에 글라스 기판의 표면에서의 미끄러짐을 억제할 수 있는 동시에, 스크라이브 후의 브레이크 공정을 간략하게 할 수 있다. 경우에 따라서는, 도18(b) 및 도18(d)에 나타낸 SBSB방식에 있어서의 브레이크 공정 혹은 도19(c) 및 도19(d)에 나타낸 SSBB방식에 있어서의 브레이크 공정을 생략할 수 있다.
최근, 액정 표시패널 등에 사용되는 글라스 기판은 휴대전화 등의 휴대 단말에까지 용도가 넓어져 운반의 용이성의 관점에서 경량화의 요구가 높아져 그에 의하여 글라스 기판의 판의 두께가 자꾸자꾸 얇아지게 되고, 그에 동반하는 강성(剛性)의 저하를 보충하기 위하여 글라스 기판의 재질의 개량이 이루어져서, 높은 침투성을 구비하는 커터휠20을 사용하여도 글라스 기판에 대하여 양호한 스크라이브 라인을 형성하기 어려운 경우가 증가하고 있다. 바꿔 말하면, 종래의 두께의 글라스 기판에 대하여 동일한 하중으로 스크라이브 하면 글라스 기판이 파괴되기 쉽다. 글라스 기판의 파괴를 방지하기 위하여 낮은 하중으로 스크라이브 하면, 글라스 기판의 표면에 리브 마크를 형성하기 어려워져, 글라스 기판을 단위 기판으로 분단하기 어렵다.
본 발명은 이러한 종래의 문제점에 비추어 보아 이루어진 것으로서, 취성재료 기판을 분단하는 데에 있어서, 취성재료 기판의 판의 두께가 얇은 경우에도 정밀도가 높은 스크라이브 라인을 안정하게 형성할 수 있는 커터휠, 이를 사용한 취성재료 기판의 스크라이브 방법, 커터휠의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
[발명의 구성]
본원 발명자들은, 예의 연구 결과로 교차점 건너뛰기의 발생을 억제할 수 있고, 취성재료 기판의 판의 두께가 얇은 경우에도 정밀도가 높은 스크라이브 라인을 안정하게 형성할 수 있는 커터휠 및 이를 사용한 취성재료 기판의 스크라이브 방법을 찾아내고, 본 발명의 완성에 이르렀다.
즉, 본 발명에 의하면, 디스크 모양 휠의 원주부(圓周部)를 따라 V자형의 능선부(稜線部)가 칼날로서 형성되고, 상기 능선부에 대략 동일한 간격으로 돌기가 복수 개 형성된 취성재료 기판 스크라이브용의 커터휠로서, 휠의 외경(外徑)이 1.0∼2.5mm이고, 상기 돌기가 상기 능선부의 전체 둘레에 8∼35μm의 피치로 형성되며, 상기 돌기 높이가 0.5∼6.0μm이며, 칼날각도가 85∼140도인 것을 특징으로 하는 커터휠이 제공된다.
본 발명의 다른 관점에 의하면, 디스크 모양 휠의 원주부를 따라 V자형의 능선부가 칼날로서 형성되고, 상기 능선부에 대략 동일한 간격으로 소정 형상의 돌기가 복수 개 형성된 커터휠을 취성재료 기판에 소정의 하중을 가함으로써 취성재료 기판의 표면에 스크라이브 라인을 형성하는 스크라이브 방법으로서, 취성재료 기판을 스크라이브 하는 데에 있어서, 휠의 외경이 1.0∼2.5mm이고, 상기 돌기가 상기 능선부의 전체 둘레에 8∼35μm의 피치로 형성되고, 상기 돌기 높이가 0.5∼6.0μm이고, 칼날각도가 85∼140도인 커터휠을 사용하는 것을 특징으로 하는 취성재료 기판의 스크라이브 방법이 제공된다.
본 발명의 또 다른 관점에 의하면, 커터휠을 사용하여 취성재료 기판에 스크라이브 라인을 형성하고, 계속하여 형성된 스크라이브 라인을 따라 하중을 가하여 브레이크 하는 것을 특징으로 하는 취성재료 기판의 절단방법이 제공된다.
또한 본 발명의 취성재료 기판의 절단방법은, 브레이크 공정을 생략하고 취성재료 기판에 스크라이브 라인을 형성하는 것 만으로 상기 취성재료 기판을 상기 스크라이브 라인을 따라 분단, 즉 분리할 수 있지만, 이러한 브레이크 공정을 생략한 취성재료 기판의 분단방법도 본 발명에 포함된다.
[발명의 효과]
본 발명의 커터휠을 사용하여 스크라이브를 실시함으로써, 교차점 건너뛰기의 발생을 억제할 수 있고, 취성재료 기판의 판의 두께가 얇은 경우에도 정밀도가 높은 스크라이브 라인을 안정하게 형성할 수 있다.
본 발명의 취성재료 기판의 스크라이브 방법은, 교차점 건너뛰기의 발생을 억제할 수 있고, 취성재료 기판의 판의 두께가 얇은 경우에도 정밀도가 높은 스크라이브 라인을 안정하게 형성할 수 있다.
두께가 0.4mm에서 0.7mm까지 범위의 취성재료 기판에 대하여, 커터휠의 칼날을 0.03∼0.19MPa의 하중을 가하여 스크라이브를 실시하기 때문에, 비교적 작은 절단압력으로 정밀도가 높은 스크라이브 라인을 안정하게 형성할 수 있다.
분단의 대상이 되는 취성재료 기판으로서는, 무알칼리 글라스 또는 합성석영 글라스를 들 수 있고, TFT 액정패널용의 글라스 기판인 것이 예시된다.
본 발명의 취성재료 기판의 스크라이브 방법은, 본 발명의 커터휠을 사용함으로써 분단되는 취성재료 기판의 강도를 높일 수 있다. 또한 본 발명에 있어서의 취성재료 기판의 강도는, JIS R3420에 규정된 4점 굴곡시험에 있어서의 굴곡강도(屈曲强度)를 의미한다.
도1은, 본 발명의 커터휠 및 종래의 커터휠을 그 회전축과 직교하는 방향에서 본 정면도이다.
도2는, 도1의 측면도이다.
도3은, 본 발명의 커터휠이 사용되는 액정패널 분단라인을 설명하는 도면이다.
도4는, 실험1에서의 커터휠의 글라스 기판에 대한 분단성을 평가한 도면이다.
도5는, 실험2에서의 커터휠의 글라스 기판에 대한 분단성을 평가한 도면이다.
도6은, 실험2에 있어서의 비직선 절단의 발생원인을 설명하는 도면이다.
도7은, 실험2에 있어서의 깨짐의 발생원인을 설명하는 도면이다.
도8은, 실험3에서의 커터휠의 글라스 기판에 대한 분단성을 평가한 도면이다.
도9는, 실험4에서의 글라스 굴곡강도 시험에 사용된 글라스 굴곡강도 시험장치를 나타낸다.
도10은, 실험4에서 사용된 시료 커터휠 각각에 대하여 얻어진 글라스 굴곡강도 시험결과를 와이블 분포 확률지(Weibull distribution 確率紙) 상에 구성한 그래프이다.
도11은, 실험4의 글라스 굴곡강도 시험에서 최종적으로 파단(破斷)된 시료 기판에 대하여 각각의 파단면을 분석하고, 그들을 시료 커터휠과 관련시켜 파괴모드의 발생률로서 산출한 그래프이다.
도12는, 실험4에서 사용된 시료 커터휠의 각각에 대하여 얻어진 글라스 굴곡강도 시험 결과를 와이블 분포 확률지 상에 구성한 그래프이다.
도13은, 실험4의 글라스 굴곡강도 시험에서 최종적으로 파단된 시료 기판에 대하여 각각의 파단면을 분석하고, 그들을 시료 커터휠과 관련시켜 파괴모드의 발생률로서 산출한 그래프이다.
도14는, 실험4에서 사용된 시료 커터휠의 각각에 대하여 얻어진 글라스 굴곡강도 시험결과를 와이블 분포 확률지 상에 구성한 그래프이다.
도15는, 실험4의 글라스 굴곡강도 시험에서 최종적으로 파단된 시료 기판에 대하여 각각의 파단면을 분석하고, 그들을 시료 커터휠과 관련시켜 파괴모드의 발생률로서 산출한 그래프이다.
도16은, 이 발명에 관한 커터휠의 제조방법인 2단 연마방식의 일례를 설명하기 위한, 칼날의 선단 측을 확대한 커터휠의 정면도이다.
도17은, 스크라이브 작업에 사용되는 종래의 스크라이브 장치의 정면도이다.
도18은, 종래의 SBSB방식에 의한 글라스 기판 표면에 대한 스크라이브 라인의 형성과, 형성된 스크라이브 라인을 따라 글라스 기판을 절단하는 공정을 설명하는 도면이다.
도19는, 종래의 SSBB방식에 의한 글라스 기판표면에 대한 스크라이브 라인의 형성과, 형성된 스크라이브 라인을 따라 글라스 기판을 분단하는 공정을 설명하는 도면이다.
도20은, 크로스 스크라이브를 할 때에 발생하는 교차점 건너뛰기 현상을 설명하는 사시도이다.
***도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명***
1: 스크라이브 헤드 2: 칼날
3: 브레이크바 10: 커터휠(종래)
20: 커터휠(종래) 20a: 능선부
20b: 홈 40: 커터휠(본 발명)
40a: 능선부 40b: 홈
100: 스크라이브 장치
이하, 본 발명의 실시예를 도면에 의거하여 상세하게 설명한다.
본 발명의 취성재료 기판으로서는, 형태, 재질, 용도 및 크기에 대하여 특별하게 한정되는 것이 아니라, 단판(單板)으로 이루어진 기판 또는 2장 이상의 단판을 접합시킨 접합기판이어도 좋고, 이들의 표면 또는 내 부에 박막 혹은 반도체 재료를 부착하거나 포함시킨 것이어도 좋다.
본 발명의 취성재료 기판의 재질로서는, 글라스, 세라믹스, 실리콘, 사파이어 등을 들 수 있고, 그 용도로서는 액정 표시패널, 플라즈마 디스플레이 패널, 유기EL 디스플레이 패널 등의 플랫패널 디스플레이용의 패널을 들 수 있다.
본 발명에 있어서의 「돌기의 분할수(分割數)」는, 커터휠의 원주부를 따라 V자형의 능선부가 칼날로서 형성된 부분에 적절한 간격에 소정 형상의 돌기를 복수 개 형성하기 위해 상기 원주를 균등하게 분할한 개수로서, 돌기의 개수를 나타낸다.
이하의 실시예에서는 본 발명의 커터휠의 형상에 관한 예를 나타내지만, 본 발명의 커터휠은 이에 한정되는 것은 아니다.
도1 및 도2에 의거하여 본 발명의 커터휠40의 실시형태를 설명한다.
도1은, 커터휠40의 회전축과 직교하는 방향에서 본 정면도로서, 도2는 도1의 측면도이다.
또한 커터휠40은, 도17을 사용하여 설명한 종래의 스크라이브 장치100의 스크라이브 헤드1에 장착 가능한 커터휠이다.
도1에 나타나 있는 바와 같이 커터휠40은, 휠 외경Φ, 휠 두께W의 디스크 모양이고, 휠의 외주부에 칼날각α의 칼날2가 형성되어 있다.
또한 도1 및 도2에 나타나 있는 바와 같이 커터휠40은, 칼날2가 형성된 능선부40a에 요철(凹凸)이 형성되어 있다. 즉 이 예에서는, 도2의 부분 확대도에 나타나 있는 바와 같이 U자모양 또는 V자모양의 홈40b가 형성되어 있다. 홈40b는, 평탄한 능선부40a에 깊이h, 피치P 마다 파여서 형성되어 있다. 이러한 홈40b의 형성에 의하여 높이h의 돌기j(능선부40a에 해당)가 피치P 마다 형성된다. 또한 홈40b는, 육안으로는 볼 수 없는 미크론(micron) 단위의 사이즈이다.
도3은, 본 발명의 커터휠40이 사용되는 액정패널 분단라인30A, 30B를 설명하는 도면이다. 도3(a)는 도18에 나타낸 SBSB방식이 실시되는 라인30A이고, 도3(b)는 도19에 나타낸 SSBB방식이 실시되는 라인30B이다.
도3에 나타나 있는 바와 같이 액정패널 분단라인30A, 30B는, 액정패널 분단장치32, 34와, 베벨링 장치36과, 이들 각 장치 사이에 설치된 각 반송로봇31, 33, 35로 이루어진다.
도3(a)에 나타나 있는 바와 같이 액정패널 분단장치32는, SBSB방식을 실시하기 위한 스크라이브 장치S(S1, S2) 및 브레이크 장치B(B1, B2)와, 글라스 기판G의 상하의 각 면을 반전시켜서 반송하는 반전반송 로봇R1 및 R2와, 글라스 기판G를 반전시키지 않고 반송하는 반송로봇M으로 구성된다.
도3(b)에 나타나 있는 바와 같이 액정패널 분단장치34는, SSBB방식을 실시하기 위한 스크라이브 장치S(S1, S2) 및 브레이크 장치B(B1, B2)와, 도3(a)와 마찬가지로 글라스 기판G를 반송하기 위한 반전반송 로봇R1 및 R2와 반송로봇M으로 구성된다.
각각의 스크라이브 장치S1, S2는, 도17의 스크라이브 장치100과 동일한 장치구성으로서, 도17 중의 커터휠10을 대신하여 커터휠30이 팁홀더4에 장착되어 있다.
도4∼도15에 의거하여, 이 발명에 관한 커터휠의 글라스 기판에 대한 분단특성을 평가하기 위하여 실시한 실험과 그 결과를 설명한다.
[실험1]
실험1에서는, 커터휠40을 사용하여 글라스 기판을 분단하는 데에 있어서, 커터휠40의 칼날2에 의하여 형성된 리브 마크의 깊이와 절단압력에 있어서의 절단영역(분단 가능한 영역)과의 관계를 측정하였다. 또한 상기한 「리브 마크」는, 균열이 단속적으로 진전하기 위하여 발생하는 늑골모양 파면을 가리키고, 양호한 스크라이브 라인 형성의 지표가 되는 눈으로 볼 수 있는 마크다.
분단조건을 이하에 나타낸다.
대상 글라스 기판 무 알칼리 글라스(두께0.4mm의 글라스 단판)
커터휠 재질: 소결 다이아몬드
외경φ: 2.0mm 두께W: 0.65mm
축구멍 지름: 0.8mm
돌기 피치P: 8.7∼34.1μm
(원주를 230∼900으로 균등분할)
돌기 높이h: 0.5∼3μm
칼날각도α: 90∼l15도
스크라이브 장치 미쓰보시 다이야몬도 고교 가부시키가이샤(三星 ダイヤモ ンド 工業 株式會社) 제품 MS타입
설정조건 글라스 기판 홈 깊이: 0.1mm
스크라이브 속도: 300mm/sec
절단압력: 0.03∼0.22MPa
(절단압력은, 스크라이브 라인을 형성할 때에 커터휠에 가해지는 압력을 나타낸다.)
시료로서 사용된 커터휠의 칼날의 특징을 표1에 나타낸다.
[표1]
| 시료 No. | 칼날각도(도) | 분할수[피치(μm)] | 돌기 높이 (μm) |
| 1 | 90 | 900[7.0] | 0.5 |
| 2 | 90 | 530[11.8] | 2.0 |
| 3 | 90 | 470[13.4] | 2.0 |
| 4 | 90 | 420[15.0] | 3.0 |
| 5 | 100 | 530[11.8] | 2.0 |
| 6 | 100 | 470[13.4] | 2.0 |
| 7 | 100 | 420[15.0] | 3.0 |
| 8 | 100 | 230[27.3] | 3.0 |
| 9 | 105 | 420[15.0] | 3.0 |
| 10 | 115 | 470[13.0] | 2.0 |
| 11 | 115 | 420[15.0] | 3.0 |
도4는, 실험1의 커터휠의 글라스 기판에 대한 분단성을 평가한 것이다. 즉 커터휠의 칼날에 의하여 형성된 리브 마크의 깊이와 절단압력에 관한 절단영역과의 관계를 칼날 마다 측정하였다.
도4에 분명하게 나타나 있는 바와 같이, 시료No.7, 8, 10 및 11의 칼날, 그 중에서도 시료No.7, 10 및 11의 칼날에 대해서, 비교적 깊은 리브 마크가 형성되고 또한 절단압력에 대하여 넓은 절단영역이 얻어지는 것을 알았다.
[실험2]
실험2에서는, 커터휠을 사용하여 글라스 기판에 대하여 크로스 스크라이브를 하고, 크로스 스크라이브가 이루어진 글라스 기판의 교차점에 있어서의 단면의 상황에 대하여 관찰하였다. 분단조건 및 시료로서 사용된 커터휠40은, 실험1과 마찬가지로 표1에 나타낸 것이다.
도5는, 실험2에 있어서의 분단성을 평가한 것이다. 즉 상기한 시료No.1∼11의 칼날에 대해서, 크로스 스크라이브가 이루어진 글라스 기판의 교차점에 있어서의 단면의 상황과 절단압력에 있어서의 절단영역과의 관계를 칼날 마다 측정하였다.
도5에 있어서, 「◎」은 특히 양호한 상태, 「○」은 양호한 상태, 「△」은 손상의 정도가 낮은 상태, 「×」는 손상의 정도가 큰 상태, 「―」은 절단 불능의 상태를 각각 의미한다.
도6 및 도7은, 후술하는 「비직선 절단」이나 「깨짐」 등의 글라스 기판의 손상을 설명하는 도면으로서, 각각의 윗 도면이 각각의 아래의 도면에 나타낸 스크라이브 라인L1 보다 뒤에 형성된 스크라이브 라인L4에 있어서의 단면을 나타내고, 각각 아래의 도면이 각 평면을 나타낸다.
도5의 고찰란에 기재된 「비직선 절단」은, 도6에 나타나 있는 바와 같이 커터휠C가 글라스 기판에 압접 전동하여 스크라이브 라인L4를 형성하면서 도면 중에 있는 화살표 방향으로 진행하고, 이미 형성된 스크라이브 라 인L1에 다다르려고 할 때에, 반 분단상태(수직크랙K가 글라스 기판G의 두께의 약90%까지 도달한 상태)의 스크라이브 라인L1이 글라스 기판G의 이면(裏面) 근방에서 경사 방향으로 절단되어버려, 도6 중의 γ로 나타낸 것 같은 불량이 발생하는 현상을 의미한다.
또한 「깨짐」은, 도7에 나타나 있는 바와 같이 커터휠C가 글라스 기판에 압접 전동하여 스크라이브 라인L4를 형성하면서 도면 에 있는 화살표 방향으로 진행하고, 도20에 나타나 있는 바와 같이 이미 형성된 스크라이브 라인L1∼L3에 다다르는 전방에서(도7에는 스크라이브 라인L1 만 나타낸다), 반 분단상태(수직크랙K가 글라스 기판G의 두께의 약90%까지 도달한 상태)에 있는 글라스 기판G 상호간이 서로 부딪혀서 각각의 단면부에 발생하는 미세한 깨짐(흠집)으로서, 도7 중 β로 나타낸 것 같은 불량이 발생하는 현상을 의미한다.
실험2에서는, 도5에 나타나 있는 바와 같이 시료No.2, 3, 5, 6, 9, 10 및 11의 칼날, 그 중에서도 시료No.3, 5, 6 및 10의 칼날에 대해서는, 절단압력에 있어서 비교적 넓은 절단영역에 걸쳐 양호한 교차점이 얻어졌다.
실험1 및 실험2로부터, 휠의 외경이 1.0∼2.5mm이고, 상기 돌기가 상기 능선부의 전체 둘레에 8∼35μm의 피치로 형성되어 있고, 상기 돌기 높이가 0.5∼6.0μm이며, 칼날각도가 90∼115도인 커터휠을 사용한 경우에는, 교차점 및 단면에 있어서 비직선 절단, 깨짐 등의 불량한 현상의 발 생을 억제할 수 있어, 분단되는 글라스 기판G는 단면의 강도를 높일 수 있었다. 또한 각도범위를 넓혀서 확인한 결과, 85∼140도의 범위에서 단면 강도의 향상을 확인할 수 있었다.
[실험3]
실험3에서는, 커터휠을 사용하여 글라스 기판에 대하여 크로스 스크라이브 하였다. 크로스 스크라이브가 이루어진 글라스 기판의 교차점에 있어서의 단면의 상황과 형성된 글라스 기판에 대한 수직크랙의 깊이 정도(침투성)에 대해서, 절단압력에 있어서의 절단영역과 관련시켜 칼날 마다 글라스 기판의 분단성을 측정하였다.
분단조건을 이하에 나타낸다.
대상 글라스 기판 무 알칼리 글라스(두께0.7mm의 글라스 단판)
커터휠 재질: 소결 다이아몬드
외경φ: 2.0mm 두께W: 0.65mm
축구멍 지름: 0.8mm
돌기 피치P: 17.4μm(원주를 360 균등분할)
돌기 높이h: 3μm
칼날각도α: 110도, 115도, 120도
스크라이브 장치 미쓰보시 다이야몬도 고교 가부시키가이샤(三星 ダイヤモ ンド 工業 株式會社) 제품 MS타입
설정조건 글라스 기판 홈 깊이: 0.1mm
스크라이브 속도: 300mm/sec
절단압력: 0.04∼0.21MPa
도8은, 시료로서 사용된 커터휠의 칼날의 형상과 그 절단결과를 나타낸다.
도8은 실험3에 있어서의 분단성을 평가한 것으로서, 평가방법으로서는, 글라스 기판의 표면에 8mm×8mm 피치로 직교하는 X축 및 Y축방향으로 각각 10개씩의 직선모양의 크로스 스크라이브 라인을 형성하고, 형성된 교차점 100곳에 대하여 교차점 건너뛰기의 상황을 평가하였다. 도면 중에 n=1, n=2 및 n=3은, 평가n수(새로운 칼날을 각각 사용한 반복 평가횟수)를 나타낸다.
도8 중의 교차점 체크란에 있어서, 「전부 건너뜀 」은, 스크라이브 진행방향에 있어서의 교차점의 앞뒤에서 스크라이브 라인이 형성되지 않은 경우, 「반 건너뜀」은, 스크라이브 진행방향에 있어서의 교차점 앞이나 뒤 중 어느 쪽에서 스크라이브 라인이 형성되지 않았을 경우를 나타낸다.
도8 중의 교차점 체크란의 「침투」의 열에 있어서, ○표시는, 글라스 기판 두께의 10∼20%까지 수직크랙이 형성되어 깊게 침투하지 않았을 경우, △표시는, 수직크랙이 글라스 기판 두께의 90% 이상까지 도달했을 경우를 각각 나타낸다.
도8에 분명하게 나타나 있는 바와 같이, 절단압력을 0.08∼0.17MPa로 설정하였을 경우에 교차점 건너뛰기의 발생을 대폭적으로 억제할 수 있는 것과 아울러 글라스 기판에 대해 칼날의 지나친 침투를 억제할 수 있었다.
또한 칼날각도α이 115도∼120도의 범위에서 절단압력에 대하여 비교적 넓은 절단영역을 확보할 수 있었다. 이 경우에도, 또한 각도범위를 넓혀서 확인한 결과로 85∼140도의 범위에서 비직선 절단, 깨짐의 개선을 확인할 수 있었다.
실험3에서 휠의 외경이 1.0∼2.5mm이고, 상기 돌기가 상기 능선부의 전체 둘레에 8∼35μm의 피치로 형성되어 있고, 상기 돌기 높이가 0.5∼6.0μm이며, 칼날각도가 85∼140도인 커터휠을 사용한 경우에는, 교차점 및 단면에 있어서 비직선 절단, 깨짐 등의 불량한 현상의 발생을 억제할 수 있어, 취성재료 기판의 판의 두께가 얇은 경우에도 정밀도가 높은 스크라이브 라인을 안정하게 형성할 수 있는 것을 알았다.
상기의 실시예에 분명하게 나타나 있는 바와 같이, 상기한 종래의 고침투 타입(高浸透 type)의 커터휠20에 대하여, 돌기 피치를 보다 작게 한(즉 원주에 대한 분할수를 증가시킨) 커터휠40을 스크라이브에 사용함으로써, 형성된 스크라이브 라인을 따라 분단되는 글라스 기판의 단면의 강도를 높이고, 두께가 얇은 판에서도 양호한 스크라이브 라인을 형성할 수 있다.
또한 양호한 스크라이브 라인을 형성할 수 있는 절단영역이 넓으므로, 칼날의 마모(磨耗)나 글라스 기판 상에 있어서의 스크라이브 라인의 형성위치의 차이에 의한 영향을 많이 받지 않게 되어, 장시간에 걸쳐 안정 한 스크라이브 라인의 형성이 가능하게 된다.
종래의 고침투 타입의 커터휠20과 본 발명의 커터휠40을 선택적으로 사용함으로써, 두께가 얇은 판에서부터 두꺼운 판까지 넓은 범위의 스크라이브 대상기판에서 양호한 스크라이브 라인을 형성할 수 있다.
또한 돌기 피치를 작게 함과 아울러 돌기 높이를 낮게 함으로써, 형성된 스크라이브 라인을 따라 분단되는 글라스 기판의 브레이크 후의 단면의 강도를 높일 수 있는 것은, 당업자라면 용이하게 이해될 것이다.
또한 판의 두께가 0.4mm 이하의 기판에 대하여도 커터휠40의 돌기 높이나 피치를 조정함으로써 스크라이브 라인을 양호하게 형성할 수 있고 브레이크 후의 불필요한 균열의 발생 및 그 확산을 방지할 수 있다.
[실험4]
실험4에서는, 각각의 칼날부분에 있어서의 돌기의 분할수(피치) 혹은 돌기 높이가 다른 커터휠(이하, 시료 커터휠이라고 한다)을 사용하여 소 글라스 기판(素 glass 基板)에 대한 크로스 스크라이브를 하고, 그 후 브레이크를 하여 시료가 되는 절단된 글라스 기판(이하, 시료 기판이라고 한다)을 얻었다.
얻어진 시료 기판에 대하여 글라스 굴곡강도 시험을 하고, 돌기의 형태와 글라스 기판의 강도를 관련시켜 평가하였다.
분단조건을 이하에 나타낸다.
대상 글라스 기판 A)무 알칼리 글라스(두께 0.63mm의 글라스 단판)
글라스 밀도: 2.37
소 글라스 기판 치수: 370×470mm
시료 기판: 100×15mm
B)알칼리 글라스(두께 0.70mm의 글라스 단판)
글라스 밀도: 2.50
소 글라스 기판 치수: 300×400mm
시료 기판: 100×15mm
C)무 알칼리 글라스(두께 0.70mm의 글라스 단판)
글라스 밀도: 2.54
소 글라스 기판치수: 360×460mm
시료 기판: 100×15mm
시료 커터휠 재질: 소결 다이아몬드
외경φ: 2.0mm 두께W: 0.65mm
축구멍 지름: 0.8mm
돌기 피치P: 17.4∼57.1μm(원주를 110∼360 균등분할)
돌기 높이h: 3∼10μm 칼날각도α: 125도
스크라이브 장치 미쓰보시 다이야몬도 고교 가부시키가이샤(三星ダイヤモ ンド 工業 株式會社) 제품 MS타입
스크라이브 설정조건
외-외 절단법(外-外 切斷法)(소 글라스 기판의 외측에 시료 커터휠을 위치시켜 일방의 기판 단면부에서 타방의 기판 단면부까지 스크라이브 라인을 형성하는 방법)
글라스 기판 설정 홈 깊이: 0.15mm
스크라이브 속도: 300mm/sec
절단압력: 0.22∼0.25MPa
도9는, 글라스 굴곡강도 시험에 사용된 글라스 굴곡강도 시험장치를 나타낸다.
또한 글라스 굴곡강도 시험의 시험 조건을 이하에 나타낸다.
시험장치 시마즈 세이사쿠쇼(島津 製作所) EzTest/CE
시험방법 JIS R3420 4점 굴곡시험
상부지점 사이 거리A: 20mm
하부지점 사이 거리B: 60mm
시료 기판의 일방의 길이C: 100mm
표2는, 사용한 시료 커터휠의 형태, 설정 절단압력 및 리브 마크량(리브 마크의 깊이)의 각 값을 나타낸다. 또한 하기의 표2 중의 시료No.1 및 No.2는 고침투성을 구비하는 종래의 커터휠(특허문헌2에 기재된 커터휠)이고, 시료No.3∼No.8은 본 발명의 커터휠이다.
[표2]
| 시료 No. | 칼날의 형태 | 절단압력 [Mpa] | 리브 마크량 [μm] |
| 분할수(피치[μm])/돌기높이[μm] | |||
| 1 | 110분할(57.1)/10 | 0.23 | 104.7 |
| 2 | 135분할(46.5)/10 | 0.24 | 101.0 |
| 3 | 140분할(44.9)/7 | 0.24 | 101.3 |
| 4 | 170분할(36.9)/5 | 0.24 | 100.3 |
| 5 | 230분할(27.3)/3 | 0.25 | 99.67 |
| 6 | 360분할(17.4)/3 | 0.25 | 99.30 |
| 7 | 275분할(22.8)/3 | 0.22 | 99.30 |
| 8 | 255분할(24.6)/3 | 0.22 | 99.30 |
실험4의 구체적인 순서를 이하에 나타낸다.
우선, 표2의 시료 커터휠1∼6을 사용하여 소 글라스 기판의 한 면에 크로스 스크라이브 한다. 이 때에 기준깊이가 100μm인 리브 마크가 각 소 글라스 기판에 형성되도록, 표2의 설정 절단압력으로 스크라이브 라인을 형성하였다. 또한 스크라이브 라인은, 우선, 소 글라스 기판의 외측에 시료 커터휠을 위치시켜서 일방의 기판 단면부에서 타방의 기판 단면부까지 형성한다(외-외 절단법). 각각의 설정 절단압력으로 형성된 실제 리브 마크의 깊이를 표2에 「리브 마크량」으로 나타냈다. 그 후에 소 글라스 기판을 꺾어 브레이크를 하여, 복수의 시료 기판(100mm×15mm)을 얻었다.
계속하여, 얻어진 각 시료 기판에 대하여, 도9에 나타낸 글라스 굴곡강도 시험장치를 사용하여 글라스 굴곡강도 시험을 실시하였다.
글라스 굴곡강도 시험에서는, 상기한 크로스 스크라이브에 의하여 스크라이브 라인이 형성된 측의 면이 도면 중의 하면 측이 되도록 시료 기판을 지지하여 시험을 하였다.
글라스 굴곡강도 시험에 의하여 얻어진 각 시료 기판에 대한 시료 커터휠 마다의 수치(글라스 굴곡강도 시험결과)를 와이블 분포 확률지 상에 구 성하였다. 그 결과를 도10, 도12 및 도14에 나타낸다. 도10은 대상 글라스 기판이 A)무 알칼리 글라스인 경우의 결과를 나타내고, 도12는 대상 글라스 기판이 B)알칼리 글라스인 경우의 결과를 나타내며, 도14는 C)무 알칼리 글라스인 경우의 결과를 나타낸다.
또한 글라스 굴곡강도 시험에서 최종적으로 파단된 시료 기판에 대하여 각각의 파단면을 분석하고, 그 것들을 시료 커터휠1∼8과 관련시켜 파괴모드의 발생률로서 산출하였다.
그 결과를 도11, 도13 및 도15에 나타낸다. 도11은 대상 글라스 기판이 A)무 알칼리 글라스인 경우의 결과를 나타내고, 도13은 대상 글라스 기판이 B)알칼리 글라스인 경우의 결과를 나타내며, 도15는 C)무 알칼리 글라스인 경우의 결과를 나타낸다.
또한 파괴모드가 도면 중 좌측에서 우측으로(모드A에서 모드H측으로) 향함에 따라서 시료 기판 자체의 파괴에 저항하는 강도가 높은 것을 나타낸다.
도10, 도12 및 도14에 명확하게 나타나 있는 바와 같이, 스크라이브에 사용하는 시료 커터휠은, 돌기의 분할수가 증가하고 돌기 높이가 높은 것에서 낮은 것으로 설정된 것에 따라 얻어진 시료 기판의 강도가 높아지는 경향을 보인다.
또한 도11, 도13 및 도15에 명확하게 나타나 있는 바와 같이, 스크라이브에 사용하는 시료 커터휠은, 돌기의 분할수가 증가하고 돌기 높이가 높은 것에서 낮은 것으로 설정된 것에 따라서, 글라스 굴곡강도 시험에서 최종적으로 파단된 시료 기판의 단면강도가 높아진다.
실험4에 나타나 있는 바와 같이, 돌기의 분할수를 증가시켜 돌기 높이를 낮게 설정한 본 발명의 시료 커터휠을 사용하여 글라스 기판에 스크라이브 라인을 형성했을 경우에, 고침투성을 구비하는 종래의 커터휠(특허문헌2에 기재된 커터휠)을 사용한 경우에 비하여, 그 후의 브레이크에 의하여 분단되어 최종적으로 시료 기판으로서 얻어진 글라스 기판이 그 굴곡강도 및 단면강도가 높아지는 것으로 이해된다.
[실험5]
실험5에서는, 본 발명의 커터휠40을 사용하여 접합 글라스 기판을 절단하는 데에 있어서, 접합 글라스 기판의 두께 및 칼날의 조건과 절단압력에 있어서의 절단영역과의 관계를 측정하였다.
접합 글라스 기판에 대한 절단방법은, 도19에 나타나 있는 바와 같이 A면 글라스 기판을 상측으로 하여 글라스 기판G를 스크라이브 장치의 스크라이브 테이블 상에 재치하고, A면 글라스 기판에 대하여 커터휠30을 사용하여 스크라이브 라인Sa를 형성하고, 다음에 상기 글라스 기판G의 상하를 반전시켜 상기 글라스 기판G를 스크라이브 테이블 상에 재치하고, B면 글라스 기판에 대하여 같은 커터휠30을 사용하여 스크라이브 하여 스크라이브 라인Sb를 형성한다(이하, SS방식이라고 한다).
SS방식에 있어서, A면 글라스 기판의 절단압력에 있어서의 절단영역(하 한치 및 상한치로 이루어진다)과 B면 글라스 기판의 절단압력에 있어서의 절단영역(하한치 및 상한치로 이루어진다)과의 공통된 절단영역을 산출하고, 이것을 접합 글라스 기판의 절단영역으로서 그 하한치 및 상한치를 측정결과에 나타냈다.
분단조건을 이하에 나타낸다.
대상 접합 글라스 기판 알칼리 글라스 및 무 알칼리 글라스
글라스 기판의 두께 0.2∼0.35mm(A면 및 B면 글라스 기판의 각각의 두께)
커터휠 재질: 소결 다이아몬드
외경φ: 2.0mm 두께W: 0.65mm
축구멍 지름: 0.8mm
돌기 피치P: 17.4μm(원주를 360으로 균등분할)
돌기 높이h: 3μm
칼날각도α: 95∼ 120도
스크라이브 장치 미쓰보시 다이야몬도 고교 가부시키가이샤(三星ダ イヤモンド 工業 株式會社) 제품 MS타입
설정조건 글라스 기판 홈 깊이: 0.lmm
스크라이브 속도: 200mm/sec
절단압력: 0.04∼0.18MPa
시료로서 사용된 접합 글라스 기판의 두께, 종류 및 커터휠의 칼날의 조건과, 접합 글라스 기판의 절단영역으로서의 그 하한치 및 상한치를 표3에 나타낸다.
또한 표3에 있어서, 「글라스 두께」는 접합 글라스 기판을 구성하는 A면 글라스 기판 및 B면 글라스 기판의 각각의 두께를 의미한다. 「↑」는, 「동상인 것」을 나타낸다.
[표3]
| 시료 No. | 글라스 두께 (mm) | 글라스 종류 | 칼날각도 (도) | 절단 하한치 (MPa) | 절단 상한치 (MPa) |
| 1 | 0.2 | 알칼리 | 110 | 0.04 | 0.08 |
| 2 | ↑ | ↑ | 115 | 0.04 | 0.10 |
| 3 | ↑ | ↑ | 120 | 0.06 | 0.12 |
| 4 | 0.2 | 무 알칼리 | 95 | 0.06 | 0.12 |
| 5 | ↑ | ↑ | 100 | 0.07 | 0.13 |
| 6 | ↑ | ↑ | 105 | 0.09 | 0.12 |
| 7 | 0.3 | ↑ | 100 | 0.04 | 0.12 |
| 8 | ↑ | ↑ | 105 | 0.06 | 0.14 |
| 9 | ↑ | ↑ | 110 | 0.08 | 0.16 |
| 10 | 0.33 | ↑ | 100 | 0.07 | 0.10 |
| 11 | ↑ | ↑ | 105 | 0.08 | 0.17 |
| 12 | ↑ | ↑ | 110 | 0.09 | 0.18 |
| 13 | 0.35 | ↑ | 100 | 0.07 | 0.09 |
| 14 | ↑ | ↑ | 105 | 0.08 | 0.16 |
| 15 | ↑ | ↑ | 110 | 0.10 | 0.18 |
표3에 명확하게 나타나 있는 바와 같이, 다른 재질 및 두께의 접합 글라스 기판에 대하여 커터휠40을 사용하여 스크라이브를 한 경우, 넓고 또한 비교적 낮은 절단영역이 얻어졌다.
[다른 실시예]
도16은, 이 발명에 관한 커터휠40의 제조방법의 일례를 설명하기 위한 칼날의 선단 측을 확대한 커터휠40의 정면도이다. 커터휠40은, 디스크 모양 휠에 대하여, 우선 그 원주부를 따라 V자형의 능선부20a로 이루어지 는 칼날이 형성되고, 뒤이어서 도1 및 도2에 나타나 있는 바와 같이 능선부40a에 요철(홈40b)이 형성된다.
이 실시예에서는, 칼날의 형성방법에 대하여 말하기 위해서, 요철(홈40b)의 형성에 관해서는 생략한다. 요철(홈40b)의 형성에 대해서는, 일본 특허 제3074143호 공보의 기재를 참조한다.
이 발명에 관한 커터휠40의 칼날의 형성방법(이하, 「2단 연마방식」이라고 한다)에 대하여 도16을 참조하여 구체적으로 설명한다.
우선, 디스크 모양 휠10A의 칼날을 적어도 1개의 칼날각도θ1로 거칠게 연마하여 형성한다(도면 중 실선으로 나타낸 윤곽의 칼날).
칼날각도θ1의 커터휠40이 필요한 경우는, 칼날이 거칠게 연마된 상기 디스크 모양 휠10A를 또한 마무리 연마하여 칼날각도θ1의 휠10B를 형성한다. 계속하여 이 휠10B에 대하여 상기의 방법으로 요철(홈40b)을 형성함으로써 칼날각도θ1의 커터휠40이 얻어진다.
칼날각도θ2의 커터휠40이 필요한 경우에는, 칼날이 거칠게 연마된 상기 디스크 모양 휠10A에 마무리 연마를 실시하여 칼날각도θ2의 휠10C를 형성한다(도면 중 파선으로 나타낸 윤곽의 칼날). 계속하여 이 휠10C에 대하여 상기의 방법으로 요철(홈40b)을 형성함으로써 칼날각도θ2의 커터휠40이 얻어진다.
이런(안정한 수요가 예상되는) 1개의 칼날각도θ1에 미리 마무리 해둔 커터휠40을 표준 물품으로서 복수 개 비축하여 두면, 바로 마무리 연마를 실시하는 것 만으로 다양한 칼날각도(θ2…)를 구비한 커터휠30을 단시간에 제조할 수 있기 때문에 대폭적으로 납기(納期)의 단축을 도모할 수 있고, 다품종 소량생산에도 적합한 생산 체제를 구축할 수 있다.
또한 상기 「2단 연마방식」은, 이 발명에 관한 커터휠 뿐만 아니라 특허문헌1에 기재된 커터휠10(즉 디스크 모양 휠의 원주부를 따라 V자형의 능선부가 칼날로서 형성된 커터휠) 및 특허문헌2에 기재된 커터휠20(즉 커터휠10의 상기 능선부에 대략 동일한 간격으로 소정 형상의 돌기가 복수 개 형성된 커터휠)에 관해서도 적용된다.
상기의 실시예1∼5에 명확하게 나타나 있는 것과 같이, 상기한 종래의 고침투 타입의 커터휠20에 대하여 돌기 피치를 보다 작게 한(즉 원주에 대하여 분할수를 늘린) 커터휠40을 스크라이브에 사용함으로써, 형성된 스크라이브 라인에서 분단되는 글라스 기판의 단면의 강도를 높이고, 두께가 얇은 판에도 양호한 스크라이브 라인을 형성할 수 있다.
또한 양호한 스크라이브 라인을 형성할 수 있는 절단영역이 넓으므로, 칼날의 마모나 글라스 기판 상에 있어서의 스크라이브 라인의 형성위치의 차이에 의한 영향을 많이 받지 않게 되어, 장시간에 걸쳐 안정한 스크라이브 라인의 형성이 가능하게 된다.
종래의 고침투 타입의 커터휠20과 본 발명의 커터휠40을 선택적으로 사용함으로써, 두께가 얇은 판에서부터 두꺼운 판까지 넓은 범위의 스크라이브 대상 기판에서 양호한 스크라이브 라인을 형성할 수 있다.
또한 돌기 피치를 작게 함과 아울러 돌기 높이를 낮게 함으로써, 형성된 스크라이브 라인을 따라 분단되는 글라스 기판의 브레이크 후의 단면의 강도를 높일 수 있는 것은, 당업자라면 용이하게 이해될 것이다.
또한 판의 두께가 0.4mm 이하의 기판에 대하여도 커터휠40의 돌기 높이나 피치를 조정함으로써 스크라이브 라인을 양호하게 형성할 수 있고 브레이크 후의 불필요한 균열의 발생 및 그 확산을 방지할 수 있다.
또한 본 발명의 커터휠40을 사용하여 글라스 기판에 스크라이브 라인을 형성하였을 경우에, 그 후의 브레이크에 의하여 분단되어 최종적으로 얻어진 글라스 기판은, 그 굴곡강도 및 단면강도를 높일 수 있다.
또한 본 발명의 커터휠40을 사용하여 글라스 기판에 스크라이브 라인을 형성했을 경우에, 다른 재질 및 두께의 접합 글라스 기판에 대하여 넓고 또한 비교적 낮은 절단영역이 얻어진다.
또한 상기의 실시예에서는, 커터휠40은 돌기가 휠의 원주부의 전체 둘레에 균등하게 형성된 것을 예시했지만, 이것들에 한정되지 않고, 돌기가 휠의 원주부의 일부분만에 형성된 것이나 휠의 원주부의 전체 둘레에 불균등하게 형성된 것이 본 발명의 커터휠에 포함된다.
본 발명의 커터휠 및 이를 사용한 취성재료 기판의 스크라이브 방법에서는, 교차점 건너뛰기의 발생을 억제할 수 있고, 취성재료 기판의 판의 두께가 얇은 경우에도 정밀도가 높은 스크라이브 라인을 안정하게 형성할 수 있기 때문에 글라스 등의 취성재료 기판의 스크라이브 할 때에 이용할 수 있다.
특히 본 발명에 있어서, 두께가 0.4mm에서 0.7mm까지 범위의 취성재료 기판을 스크라이브 하는 데에 있어서, 취성재료 기판에 대하여 커터휠의 칼날에 0.03∼0.19MPa의 하중을 가하여 스크라이브 하는 스크라이브 방법이 효과적이다.
본 발명은, 무 알칼리 글라스 또는 합성석영 글라스 기판에 특히 효과적이고, 용도로서는 TFT 액정패널, TN 액정패널, STN 액정패널을 대표적인 예라고 할 수 있는 각 종 평면표시 패널용의 취성재료 기판을 들 수 있다.
Claims (6)
- 디스크 모양 휠의 원주부(圓周部)를 따라 V자형의 능선부(稜線部)가 칼날로서 형성되고, 상기 능선부에 대략 동일한 간격으로 돌기가 복수 개 형성된 취성재료 기판 스크라이브용의 커터휠로서,휠의 외경(外徑)이 1.0∼2.5mm이고, 상기 돌기가 상기 능선부의 전체 둘레에 8∼35μm의 피치로 형성되며, 상기 돌기 높이가 0.5∼6.0μm이며, 칼날각도가 85∼140도인 것을 특징으로 하는 커터휠.
- 제1항에 있어서,커터휠은 소결 다이아몬드(燒結 diamond) 또는 초경합금(超硬合金)을 재료로 하여 형성되는 것을 특징으로 하는 커터휠.
- 디스크 모양 휠의 원주부를 따라 V자형의 능선부가 칼날로서 형성되고 상기 능선부에 대략 동일한 간격으로 돌기가 복수 개 형성된 커터휠을 취성재료 기판 상에 압접 전동시킴으로써 취성재료 기판의 표면에 스크라이브 라인을 형성하는 스크라이브 방법으로서,취성재료 기판을 스크라이브 하는 데에 있어서, 휠의 외경이 1.0∼ 2.5mm이고, 상기 돌기가 상기 능선부의 전체 둘레에 8∼35μm의 피치로 형성되고, 상기 돌기 높이가 0.5∼6.0μm이고, 칼날각도가 85∼140도인 커터휠을 사용하는 것을 특징으로 하는 취성재료 기판의 스크라이브 방법.
- 제1항의 커터휠을 사용하여 취성재료 기판에 스크라이브 라인을 형성하고, 계속하여 형성된 스크라이브 라인을 따라 하중을 걸어서 브레이크 하는 것을 특징으로 하는 취성재료 기판의 절단방법.
- 디스크 모양 휠의 칼날을 적어도 1개의 칼날각도θ1로 거칠게 연마하여 형성하고, 뒤이어서 상기 칼날의 선단 측을 칼날각도θ1과는 다른 칼날각도θ2로 마무리 연마하여 형성하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 취성재료 기판을 스크라이브 하는 커터휠의 제조방법.
- 제5항의 취성재료 기판을 스크라이브 하는 커터휠의 제조방법에 의하여 제조되는 커터휠.
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