KR20110129050A - 스크라이빙 휠 및 그 제조방법 - Google Patents

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KR20110129050A
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변서봉
황성택
함성엽
김제두
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신한다이아몬드공업 주식회사
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Abstract

여기에서는, 취성 재료의 절단에 적합한 스크라이빙 휠(scribing wheel)이 개시된다. 상기 스크라이빙 휠은, 원형 또는 원호형의 리지(ridge)와, 상기 리지에서 서로 교차하는 제1 및 제2의 베벨면(bevel surface)들과, 상기 리지를 따라 전체적으로 형성된 복수의 홈들을 포함하며, 상기 리지는 상기 홈들의 피치가 다른 복수의 구간을 일 영역 내에 차례대로 포함한다.

Description

스크라이빙 휠 및 그 제조방법{SCRIBING WHEEL AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 취성 재료의 절단 용도에 적합한 스크라이빙 휠 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는, 유리판 또는 반도체 웨이퍼와 같은 취성 기판 재료에 절단용 스크라이브 라인을 형성하는데 이용되는 스크라이빙 휠 및 그 제조방법에 관한 것이다.
유리판, 반도체 웨이퍼, TFT-LCD와 같은 비금속 취성 재료의 절단에 '스크라이빙 휠', '커터 휠' 또는 '커팅 휠'로 칭해지는 공구(이하, '스크라이빙 휠'로 통칭한다)가 이용되고 있다.
스크라이빙 휠로 취성 기판을 절단하려면, 스크라이빙 휠의 리지(ridge) 부분을 취성 기판에 가압한 상태로 그 스크라이빙 휠을 절단하고자 하는 형상에 대응되게 이동시켜, 취성 기판에 큰 응력을 가한다. 이때, 스크라이빙 휠은 회전하면서 취성 기판과 접촉하며, 이에 의해, 취성 기판의 깊이 방향으로 형성된 수직 크랙을 포함하는 스크라이브 라인이 취성 기판에 형성된다.
스크라이빙 휠은 대략 디스크 형태 또는 주판알 형태를 포함하며, 스크라이빙 휠의 최외측 테두리에는 취성 기판에 가장 먼저 접하여 취성 기판 내로 가장 깊게 들어가는 리지가 형성된다. 상기 리지의 좌우 양측에는 그 리지에서 교차하도록 한 쌍의 베벨면들이 형성된다.
스크라이빙 휠의 성능을 좌우하는 인자로서, 수평 크랙(chipping)과 수직 크랙이 있으며, 스크라이빙 휠에 대한 연구는 수직 크랙의 깊이를 증가시키는 방향 및 수평 크랙을 감소시키는 방향으로 이루어져 왔다. 수평 크랙은 취성 기판의 절단에 실질적으로 기여하지 못하고, 오히려 절단 품질을 저하시킨다. 한국 공개 제 2000-0071315호 및 2003-0016337호에는 수직 크랙의 깊이를 증가시키고 수평 크랙을 줄일 목적으로 스크라이빙 휠의 리지를 따라 일정 피치로 복수의 커팅 홈을 형성한 기술들이 개시되어 있다.
또한, 종래에는 커팅 홈을 갖는 스크라이빙 휠을 용도에 맞게 개량한 기술이 제안되었으며, 이러한 기술은 한국 등록특허 제555329호에 개시되어 있다. 이 기술은, LCD 등의 접합 글래스 기판을 원하는 위치에서 절단하는 용도로 제안된 것으로서, 리지의 일정 영역에 걸쳐 커팅 홈을 전혀 형성하지 않는 것을 특징으로 하고 있다. 그러나, 이 기술은 커팅 홈이 형성되지 않은 영역에서의 가공성이 떨어지는 문제점을 안고 있다. 또한, 다른 기술로서, 커팅 홈들의 깊이를 다르게 형성한 것이 제안된 바 있는데, 이는 취성 기판의 수직 크랙 깊이를 증가시키는데 크게 기여하지 못하였고 깊이가 깊은 커팅 홈 부근의 돌출부에 과다하게 큰 응력이 발생하는 문제를 초래한다. 위와 같이 종래의 기술들은 리지 전체에 걸쳐 균일한 가공성을 갖지 못하거나 리지 일 영역에서 과다한 응력 발생으로 스크라이빙 휠이 손상될 우려가 많으며, 커팅 홈들을 갖는 기존 스크라이빙 휠에 비해 수직 크랙의 깊이를 증가시키거나 치핑(chipping) 현상을 줄이는 데에도 크게 기여하지 못하였다.
따라서, 본 발명은, 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 리지의 일 정 영역 내에서 홈들 간 피치를 적절히 다르게 하여, 수직 크랙의 깊이를 증가시키는 등 가공성을 향상시키는데 그 목적이 있다.
본 발명의 일측면에 따라, 취성 재료의 절단에 적합한 스크라이빙 휠(scribing wheel)이 제공되며, 이 스크라이빙 휠은, 원형 또는 원호형의 리지(ridge)와, 상기 리지에서 서로 교차하는 제1 및 제2의 베벨면(bevel surface)들과, 상기 리지를 따라 전체적으로 형성된 복수의 홈들을 포함하며, 상기 리지는 상기 홈들의 피치가 다른 복수의 구간을 일 영역 내에 차례대로 포함한다. 위로부터, 복수의 홈들이 리지를 따라 전체적으로 형성됨을 알 수 있는데, 이는 의도적으로 리지에 커팅 홈들을 형성하지 않은 종래의 기술과 구별되어야 할 것이다. 바람직하게는, 상기 복수의 구간은 상기 리지의 원주 방향을 따라 2주기 이상으로 반복될 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 복수의 구간 각각에 홈이 하나씩 존재하며, 이 경우, 상기 복수의 구간 각각의 피치는 한 구간 내 홈과 이웃하는 다른 구간 내 홈 사이의 간격으로 정의된다.
다른 실시예에 따라, 상기 복수의 구간 각각에는 홈이 2개 이상씩 존재하며, 상기 복수의 구간 각각의 피치는 각 구간 내 이웃하는 홈들 사이의 간격에 의해 정의된다.
본 발명의 다른 측면에 따라 제공되는 스크라이빙 휠(scribing wheel)은, 원형 또는 원호형의 절단 에지와, 상기 절단 에지에 형성된 복수의 홈들을 포함하며, 상기 절단 에지에는 상기 홈들의 피치가 다른 복수의 구간을 일 영역 내에 차례대로 포함하며, 상기 복수의 구간은 상기 절단 에지의 원주 방향을 따라 2주기 이상으로 반복된다. 상기 절단 에지는 한 쌍의 베벨면 사이에 교차하는 리지 또는 그 리지의 일부일 수 있다. 이때, 상기 복수의 구간 각각에 홈이 하나씩 존재하며, 상기 복수의 구간 각각의 피치는 한 구간 내 홈과 이웃하는 다른 구간 내 홈 사이의 간격으로 정의될 수 있다. 대안적으로, 상기 복수의 구간 각각에는 홈이 2개 이상씩 존재하며, 상기 복수의 구간 각각의 피치는 각 구간 내 이웃하는 홈들 사이의 간격에 의해 정의될 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따라, 취성 재료의 절단에 적합한 스크라이빙 휠(scribing wheel)의 제조방법이 제공된다. 상기 제조방법은, 상기 스크라이빙 휠의 원형 또는 원호형의 리지를 복수의 구간으로 정의하는 단계와, 상기 리지에 복수의 홈들을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 복수의 구간들 중 적어도 2개 이상의 구간은 홈들 간의 피치가 서로 다르게 하는 것이 좋다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 스크라이빙 휠의 리지에 홈(커팅 홈)들 간 피치가 다른 복수의 구간들을 제공함으로써, 그 스크라이빙 휠을 이용하는 취성 기판의 절단(또는, 스크라이빙) 가공시에, 취성 기판의 저면 방향으로 수직 크랙의 깊이를 더 증가시키고 수평 크랙의 발생을 종래에 비해 더 억제할 수 있다. 또한, 홈들간 피치가 다른 복수의 구간들이 스크라이빙 휠의 리지 전체에 걸쳐 있도록 2주기 이상으로 반복 배열됨으로써, 스크라이빙 휠의 리지 전 영역에 걸쳐 균일한 스크라이빙 가공이 가능하다. 본 발명의 다른 목적 및 이점은 이하의 실시예들의 설명으로부터 더 알 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 스크라이빙 휠을 도시한 측면도.
도 2는 도 1에 도시된 스크라이빙 휠을 도시한 정면도.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 스크라이빙 휠을 도시한 정면도.
도 4 내지 10은 본 발명의 실시예들에 따른 스크라이빙 휠들과 비교예들에 따른 스크라이빙 휠의 응력/변형을 해석하기 위한 실험예를 설명하는 도면들.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다.
<제1 실시예>
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 스크라이빙 휠을 도시한 측면도이고 도 2는 도 1에 도시된 스크라이빙 휠을 도시한 정면도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 스크라이빙 휠(1)은, 예를 들면, 초경합금, 또는 다이아몬드 PCD를 이용하여 제조되는 것으로서, 대략 원형 디스크 형태를 가지며, 최외측 테두리에 원형의 리지(10)를 포함한다. 또한 리지(10)의 두께 방향 양측에는 상기 리지(10)로부터 경사지게 형성된 제1 베벨면(20)과 제2 베벨면(30)이 존재한다. 상기 제1 베벨면(20)과 제2 베벨면(30)은 상기 리지(10)에서 서로에 대해 교차한다. 이때, 상기 제1 베벨면(20)과 상기 제2 베벨면(30)이 교차하는 각도(α)는 약 60도 내지 130도 인 것이 바람직하다.
상기 리지(10)는, 스크라이빙 휠(1)에 의한 취성 기판의 가공시에, 그 취성 기판에 가장 빨리 접촉하여, 취성 기판 내부에 가장 깊게 들어가는 절단 에지의 역할을 한다. 또한, 상기 스크라이빙 휠(1)은 축이 설치되는 축공(40)을 구비한다. 축공(40)에 결합된 축은 커팅 장치의 홀더에 결합되어 상기 스크라이빙 휠(1)의 회전을 허용한다. 상기 리지(10)에는 복수의 홈들, 즉, 커팅 홈(12)들이 원주 방향을 따라 상기 리지(10)의 전체에 걸쳐 형성된다. 이 홈(12)들은 취성 기판에 형성되는 수직 크랙을 증가시키는데 기여한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 리지(10)에는 이웃하는 홈들(12, 12)들 간의 피치들이 다른 복수의 구간(A, B, C)들, 즉, 제1 구간(A), 제2 구간(B) 및 제3 구간(C)을 차례대로 포함한다. 본 실시예에서, 상기 복수의 구간(A, B, C)들 각각에는 홈(12)이 하나씩 존재하며, 각 구간(A, B 또는 C)의 피치는 이웃하는 두 구간 각각에 존재하는 이웃하는 두 홈(12, 12)들 사이의 간격으로 정해진다. 도시된 예를 참조하여 보다 구체적으로 설명하면, 제1 구간(A)의 제1 피치(P1)는 제1 구간(A) 내 홈(12)과 시계 방향으로 그에 이웃하는 제2 구간(B) 내 홈(12) 사이의 간격으로 정해지고, 제2 구간(B)의 제2 피치(P2)는 제2 구간(B) 내 홈(12)과 시계 방향으로 그에 이웃하는 제 3 구간(C) 내 홈 사이의 간격으로 정해진다. 또한, 제3 구간(C)의 피치(P3)는 제3 구간(C) 내 홈(12)과 시계 방향으로 그에 이웃하는 다른 제1 구간(A) 내 홈(12) 사이의 간격으로 정해진다. 상기 제1, 제2 및 제3 구간(A, B, C)들의 제1, 제2 및 제3 피치(P1, P2, P3)는 모두 다르되, 구간에 상관없이 모든 홈들의 크기, 깊이 및 형상은 동일한 것이 선호된다.
또한, 위와 같이 리지(10)의 일 영역 내에 배열된 제1, 제2 및 제3 구간(A, B, C)은 리지(10)를 따라 연속적으로 반복된다. 본 실시예에서는, 홈들 간 피치가 다른 3개의 구간들, 즉, 제1, 제2, 제3 구간(A, B, C)이 리지(10)를 따라 반복되는 것을 개시하지만, 두 개 이상의 구간들, 즉, 제1(A),..., 및 제N 구간(Nth sector)들이 리지(10)를 따라 반복되는 것으로 족하다.
상세한 설명 및 특허청구범위에서, 각 구간을 정의하는 용어 '제1 구간', '제2 구간', '제3 구간' 또는 '제N 구간'은 피치에 따라 정의되는 것으로, 다른 위치에서 다른 홈들 간 피치를 포함하는 두 개의 구간은 동일한 용어 제N 구간으로 나타낸다.
<제2 실시예>
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 스크라이빙 휠을 도시한 정면도이다.
도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 스크라이빙 휠은 리지(10)의 일 영역에 두개의 구간들, 즉, 제1 구간(A)과 제2 구간(B)을 차례로 포함한다. 또한, 상기 리지(10)의 일 영역에서 제1 구간(A)에는 3개의 홈(12)들이 존재하고 제2 구간(B)에도 3개의 홈(12)들이 존재한다. 이때, 제1 구간(A) 내에서 홈(12)들의 피치, 즉, 3개의 제1 피치(P1)들은 동일하다. 제 2 구간(B) 내 홈(12)들의 피치는 제1 구간(A) 내 홈(12)들의 피치와 다르되, 제2 구간(B) 내 홈(12)들의 모든 피치, 즉, 3개의 제2 피치(P2)는 동일하다. 제1 구간(A)과 제2 구간(B)은 리지(10) 전체에 걸쳐 연속적으로 반복 배열된다.
도시된 바에 따르면, 홈들 간 피치가 다른 2개의 구간들, 즉, 제1 구간(A)과 제2 구간(B)이 리지(10)를 따라 반복되지만, 피치가 다른 3개 이상의 구간들이 리지를 따라 반복 배열되는 것도 고려될 수 있다. 또한, 각 구간(A 또는 B)에는 3개의 홈(12)들이 존재하지만, 본 발명이 이에 제한되어서는 아니 될 것이다.
이하에서는 전술한 제1 실시예와 제2 실시예를 종래기술과 비교 분석한 실험예가 설명된다.
<실험예: 스크라이빙 휠의 응력/변형 해석>
1. 해석 모델
해석 모델은, 유한요소법(FEM; Finite Element Method) 이용하여 자중에 의해 회전하는 스크라이빙 휠, 즉, 스크라이버(Scriber)가 피삭재인 OA-10 글라스(glass)를 절단하는 시뮬레이션 모델을 이용한다. 이때, 스크라이빙 휠의 절단 에지(즉, 리지)와의 가압 접촉에 의해, 글라스에 발생하는 변형량을 Time-Step 별로 획득하는 방식으로, 본원발명의 실시예들, 즉, 제1 실시예 및 제2 실시예와 비교예들의 수직 크랙의 깊이 및 수평 크랙의 발생 정도를 분석한다. 비교예들로는, 리지, 즉 절단 에지에 홈이 없는 연속형 스크라이빙 휠(비교예 1)과 리지에 형성된 홈들의 피치가 균등한 균등형 스크라이빙 휠(비교예 2)이 채택된다.
도 4는 시뮬레이션 모델의 구성을 보여준다. 이를 참조하면, 스크라이빙 휠의 실제 모델 사이즈가 매우 작으므로, 100배 확대하여 분석을 진행하였으며, 스크라이빙 휠의 외주, 즉, 리지 전체에서 일부분인 1/36(10°)만 해석하였다. 시뮬레이션 모델에 이용된 재료들은 피삭재로서의 글라스(OA-10) 5개, PCD(Poly-Crystalline Diamond) 2개, 조인트(AISI 4130) 1개이다.
2. 해석 조건
(1) 피삭재는 PCD 회전시 가압 조건을 적용하기 위해 6 자유도 중 Ty(스크라이빙 휠의 가압 방향)만을 비구속으로 함.
(2) 조인트의 중심은 Tx, Ty, Tz, Rx, Ry 구속.
(3) 스크라이빙 휠에 초기속도 3,108 rpm을 부여.
(4) 조인트의 중심점을 기준으로 회전 조건을 부여: 전체 360°중 10°에 해당하는 회전에 대해 평가.
(5) 접촉 조건: 도 5에 나타낸 바와 같이, 스크라이빙 휠 상단부의 리지 선단 및 측면이 피삭재와 면접촉되도록 함; 마찰을 수반하는 접촉이므로 두 모델의 상대 비교를 위해 정 마찰계수 및 동 마찰계수는 5% 부여함; 접촉 발생시 리지의 최대 절입 깊이는 1mm임
(6) 가압조건: 전체 타입 스텝에서 실제 절단시의 가압 조건 적용: 리지 선단면과 접촉하는 부위에 0.15 MPa 적용.
3. 해석 결과
(1) 비교예 1(연속형 스크라이빙 휠)
도 6의 (a), (b) 및 (c)는 전술한 조건을 연속형 리지에 홈이 없는 스크라이빙 휠에 적용할 때의 해석 결과를 보여주는 것으로서, 도 6의(a)는 피삭재에 가해진 응력의 분포를 보여주는 분포도이며, 도 6의 (b)는 스크라이빙 휠의 0~100 타임 스텝(0~10°) 동안 von Mises 응력의 합의 변화를 보여주는 그래프이며, 도 6의 (c)는 1 타임 스텝, 50 타임 스텝, 100 타임 스텝의 피삭재의 변형량(displacement Magnitude)을 나타낸다. 해석에 이용된 스크라이빙 휠은 날 능선(리지)에서 이웃하는 두 베벨면이 교차하는 각도(이하, 리지 각도라 함)가 115°이고, 스크라이빙 휠의 직경은 210mm이다.
도 6의 (a)를 참조하면, 응력의 분포가 수평 방향으로 넓고 수직 방향으로 낮음을 확인할 수 있으며, 이로부터 수평 크랙, 즉, 치핑의 정도가 심하며, 수직 크랙의 깊이가 낮음을 알 수 있다. 도 6의 (b)를 참조하면, 0 ~ 100 타입 스텝에서, von Mises 응력 합은 16000 Mpa 이하에서 분포됨을 알 수 있다. 도 6의 (c)를 참조하면, 1 타임 스텝에서의 변형량 총합이 대략 3.63mm, 50 타입 스텝에서의 변형량 총합이 대략 10.65mm, 100 타입 스텝에서의 변형량 총합이 대략 12.23mm임을 알 수 있다.
(2) 비교예 2(균등형 스크라이빙 휠)
도 7의 (a), (b) 및 (c)는 전술한 조건을 리지 전체에 걸쳐 홈 폭 3.679mm, 홈 깊이 2.280mm인 홈들의 피치가 0.9 mm로 균등한 균등형 스크라이빙 휠에 적용할 때의 해석 결과를 보여준다 . 스크라이빙 휠의 리지 각도는 115°이고, 스크라이빙 휠의 직경은 210mm이다.
도 7의(a)는 피삭재에 가해진 응력의 분포를 보여주는 분포도이며, 도 7의 (b)는 스크라이빙 휠의 0~100 타임 스텝(0~10°) 동안 von Mises 응력의 합의 변화를 보여주는 그래프이며, 도 7의 (c)는 1 타임 스텝, 50 타임 스텝, 100 타임 스텝의 피삭재의 변형량(displacement Magnitude)을 나타낸다.
도 7의 (a)를 참조하면, 응력의 분포가 비교예 1에 비해 수평 방향으로 약간 넓어지고 수직 방향으로 약간 더 높아졌음을 확인할 수 있다. 도 7의 (b)를 참조하면, 0 ~ 100 타입 스텝에서, von Mises 응력 합 대부분이 16000Mpa 이하에 분포하되, 특정 타임 스텝에서 1600Mpa가 초과됨을 알 수 있다. 도 7의 (c)를 참조하면, 1 타임 스텝에서의 변형량 총합이 대략 4.19mm, 50 타입 스텝에서의 변형량 총합이 대략 12.09mm, 100 타입 스텝에서의 변형량 총합이 대략 38.33mm임을 알 수 있다.
(3) 실시예 1(ABC 반복형)
도 8의 (a), (b) 및 (c)는 각 구간들, 즉, A 구간, B 구간, C 구간 각각에 홈 폭 3.679mm, 홈 깊이 2.280mm인 홈이 하나씩 존재하고, A 구간의 홈 피치 0.9mm, B 구간의 홈 피치 1.3mm, C 구간의 홈 피치 1.6mm인 ABC 반복형 스크라이빙 휠에 전술한 조건을 적용할 때의 해설 결과를 보여준다. 스크라이빙 휠의 리지 각도는 115°이고, 스크라이빙 휠의 직경은 210mm이다.
도 8의(a)는 피삭재에 가해진 응력의 분포를 보여주는 분포도이며, 도 8의 (b)는 스크라이빙 휠의 0~100 타임 스텝(0~10°) 동안 von Mises 응력의 합의 변화를 보여주는 그래프이며, 도 8의 (c)는 1 타임 스텝, 50 타임 스텝, 100 타임 스텝의 피삭재의 변형량(displacement Magnitude)을 나타낸다.
도 8의 (a)를 참조하면, 응력의 분포가 비교예 1 및 비교예 2에 비해 수평 방향으로 훨씬 좁아지고 수직 방향으로 훨씬 깊어짐을 확인할 수 있다. 이는 실시예 1에 따른 스크라이빙 휠이 비교예 1 및 비교예 2에 비해 수직 크랙의 깊이가 크고 치핑의 발생 정도가 적다는 것을 보여준다. 도 8의 (b)를 참조하면, 0 ~ 100 타입 스텝에서, 타임 스텝들 중 상당 타입 스텝들에서 von Mises 응력 합이 1700Mpa를 초과하여 분포되고 최대 응력 합은 대략 2400Mpa로 높게 나타남을 보여준다. 도8의 (c)를 참조하면, 1 타임 스텝에서의 변형량 총합이 대략 5.96mm, 50 타입 스텝에서의 변형량 총합이 대략 28.83mm, 100 타입 스텝에서의 변형량 총합이 대략 62.45mm임을 알 수 있다. 이는 비교예 1 및 비교예 2에 비해 훨씬 큰 값으로서, 수직 크랙의 깊이가 비교예 1 및 비교예 2에 비해 훨씬 크다는 것을 잘 나타내준다.
(4) 실시예 2(AAABBBB 반복형)
도 9의 (a), (b) 및 (c)는 AAA 구간 내에 홈 폭 3.679mm, 홈 깊이 2.280mm인 3개의 홈들이 균등한 피치 0.9mm로 배열되고, BBB 구간 내에 AAA 구간과 같은 홈 폭 및 홈 깊이를 갖는 홈들이 균등한 피치 1.6mm로 배열되고, 이 구간들이 반복되는 스크라이빙 휠에 전술한 조건을 적용할 때의 해석 결과를 보여준다. 스크라이빙 휠의 리지 각도는 115°이고, 스크라이빙 휠의 직경은 210mm이다.
도 9의(a)는 피삭재에 가해진 응력의 분포를 보여주는 분포도이며, 도 9의 (b)는 스크라이빙 휠의 0~100 타임 스텝(0~10°) 동안 von Mises 응력의 합의 변화를 보여주는 그래프이며, 도 9의 (c)는 1 타임 스텝, 50 타임 스텝, 100 타임 스텝의 피삭재의 변형량(displacement Magnitude)을 나타낸다.
도 9의 (a)를 참조하면, 응력의 분포가 비교예 1 및 비교예 2에 비해 수평 방향으로 훨씬 좁아지고 수직 방향으로 훨씬 깊어짐을 확인할 수 있다. 이는 실시예 2에 따른 스크라이빙 휠도, 실시예 1과 마찬가지로, 비교예 1 및 비교예 2에 비해 수직 크랙의 깊이가 크고 치핑의 발생 정도가 적다는 것을 보여준다. 도 9의 (b)를 참조하면, 0 ~ 100 타입 스텝에서, 타임 스텝들 중 상당 타입 스텝들에서 von Mises 응력 합이 2000Mpa를 초과하여 분포되고 최대 응력 합은 대략 4000Mpa를 초과함을 보여준다. 도 9의 (c)를 참조하면, 1 타임 스텝에서의 변형량 총합이 대략 4.19mm, 50 타입 스텝에서의 변형량 총합이 대략 16.50mm, 100 타입 스텝에서의 변형량 총합이 대략 75.06mm임을 알 수 있다. 이는 비교예 1 및 비교예 2에 비해 훨씬 큰 값으로서, 수직 크랙의 깊이가 비교예 1 및 비교예 2에 비해 훨씬 크다는 것을 잘 나타내준다.
(5) 실시예들과 비교예들의 비교 분석
아래의 [표 1]에는 비교예 1, 비교예 2, 실시예 1 및 실시예 2의 피삭재의 변형량(displacement Magnitude)을 대비하기 위한 것이다. 앞에서 설명한 바와 같이, 비교예 2 실시예 1 및 실시예 2는, 스크라이빙 휠의 리지에 형성된 홈들의 피치 및 그들의 배열은 다르지만, 홈 폭과 홈 깊이는 각각 3.679mm와 2.280mm로 모두 같다. 또한, 스크라이빙 휠의 리지 각도는 모두 115°이고, 스크라이빙 휠의 직경도 모두 210mm이다.
1 타입 스텝
(변형량 총합; mm)		 50 타입 스텝
(변형량 총합; mm)		 100 타입 스텝
(변형량 총합;mm)
비교예 1 3.63 10.65 12.23
비교예 2 4.19 12.09 38.33
실시예 1 5.96 28.83 62.45
실시예 2 4.19 16.50 75.06
도 10은 전술한 비교예 1, 비교예 2, 실시예 1 및 실시예 2의 시뮬레이션 결과를 보여주는 그래프로서, 타입 스텝(time step)을 가로축에 표시하고, 타임 스텝에 따른 피삭재(OA-10 글래스)의 누적 변형량을 세로축에 표시한 그래프이다. 도 10을 참조하면, 대략 40 내지 50 타임 스텝에서 누적 변형량에 큰 차이가 없지만, 그 이후에는 실시예 1과 실시예 2의 누적 변형량이 급격히 커지는 경향을 나타낸다. 100 스텝에서의 누적 변형량이 가장 큰 것이 실시예 2이며, 실시예 1은 거의 정비례에 가깝게 누적 변형량이 증가한다. 위의 결과로, 홈들간의 피치가 다른 복수의 구간들을 리지에 포함하고 그 복수의 구간들이 연속적으로 반복하는 실시예 1 및 실시예 2에 따른 스크라이빙 휠들이 리지에 홈이 없는 비교예 1 및 리지에 형성된 홈들이 일정 피치로 균등하게 배열된 비교예 2에 비해 훨씬 수직 크랙의 깊이가 더 크며, 따라서, 피삭재에 대한 절단 성능이 더 우수함을 알 수 있었다. 이때, 실시예 1, 실시예 2, 비교예 1 및 비교예 2는 피치 조건을 제외한 나머지 조건들, 즉, 홈의 폭, 깊이, 형상 등은 동일하다.
1: 스크라이빙 휠 10: 리지
20, 30: 베벨면 40: 축공

Claims (9)

  1. 취성 재료의 절단에 적합한 스크라이빙 휠(scribing wheel)로서,
    원형 또는 원호형의 리지(ridge);
    상기 리지에서 서로 교차하는 제1 및 제2의 베벨면(bevel surface)들; 및
    상기 리지를 따라 전체적으로 형성된 복수의 홈들을 포함하며,
    상기 리지는 상기 홈들의 피치가 다른 복수의 구간을 일 영역 내에 차례대로 포함하는 것을 특징으로 하는 스크라이빙 휠.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 복수의 구간은 상기 리지의 원주 방향을 따라 2주기 이상으로 반복되는 것을 특징으로 하는 스크라이빙 휠.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 복수의 구간 각각에 홈이 하나씩 존재하며, 상기 복수의 구간 각각의 피치는 한 구간 내 홈과 이웃하는 다른 구간 내 홈 사이의 간격으로 정의되는 것을 특징으로 하는 스크라이빙 휠.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 복수의 구간 각각에는 홈이 2개 이상씩 존재하며, 상기 복수의 구간 각각의 피치는 각 구간 내 이웃하는 홈들 사이의 간격에 의해 정의되는 것을 특징으로 하는 스크라이빙 휠.
  5. 취성 재료의 절단에 적합한 스크라이빙 휠(scribing wheel)로서,
    원형 또는 원호형의 절단 에지;
    상기 절단 에지에 형성된 복수의 홈들을 포함하며,
    상기 절단 에지에는 상기 홈들의 피치가 다른 복수의 구간을 일 영역 내에 차례대로 포함하며,
    상기 복수의 구간은 상기 절단 에지의 원주 방향을 따라 2주기 이상으로 반복되는 것을 특징으로 하는 스크라이빙 휠.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 복수의 구간 각각에 홈이 하나씩 존재하며, 상기 복수의 구간 각각의 피치는 한 구간 내 홈과 이웃하는 다른 구간 내 홈 사이의 간격으로 정의되는 것을 특징으로 하는 스크라이빙 휠.
  7. 청구항 5에 있어서, 상기 복수의 구간 각각에는 홈이 2개 이상씩 존재하며, 상기 복수의 구간 각각의 피치는 각 구간 내 이웃하는 홈들 사이의 간격에 의해 정의되는 것을 특징으로 하는 스크라이빙 휠.
  8. 청구항 5에 있어서, 상기 복수의 홈들은 모두 동일한 깊이, 크기 및 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 스크라이빙 휠.
  9. 취성 재료의 절단에 적합한 스크라이빙 휠(scribing wheel)의 제조방법으로서,
    상기 스크라이빙 휠의 원형 또는 원호형 리지를 복수의 구간으로 정의하는 단계; 및
    상기 리지에 복수의 홈들을 형성하는 단계를 포함하며,
    상기 복수의 구간들 중 적어도 2개 이상의 구간은 홈들 간의 피치가 서로 다른 것을 특징으로 하는 스크라이빙 휠의 제조방법.
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