KR20120102556A

KR20120102556A - 스크라이빙 휠의 제조 방법

Info

Publication number: KR20120102556A
Application number: KR1020120088916A
Authority: KR
Inventors: 히로요시 하야시; 나오코 도메이; 타다노부 나카노; 미키오 콘도; 마사노부 소야마; 히로시 도미모리
Original assignee: 미쓰보시 다이야몬도 고교 가부시키가이샤
Priority date: 2009-10-29
Filing date: 2012-08-14
Publication date: 2012-09-18
Also published as: TW201114706A; KR101611889B1; HK1152271A1; CN102049813A; TWI428301B; CN102049813B; KR20150089984A; KR20130102516A; KR101579817B1; KR101258478B1

Abstract

(과제) 스크라이빙 휠에 있어서, 능선부의 회전 흔들림 정밀도를 매우 높은 정밀도로 제조하는 것이다.
(해결 수단) 스크라이빙 휠(1A)은 중심에 한 평면 내의 원형의 능선을 갖는 소결 다이아몬드에 의해 형성된 원판 형상의 휠 본체부(2A)와, 휠 본체부(2A)의 좌우에 동축으로 형성된 원주축부(圓柱軸部; 4, 5)를 갖는다. 원주축부(4, 5)의 좌우 단면(端面)은 동축으로 연마하여 테이퍼부(6, 7)를 갖고, 휠 본체부(2A)는 원판의 능선부를 소정의 각도가 되도록 연마하여 형성한 날끝부(3A)를 갖는다.

Description

스크라이빙 휠의 제조 방법{METHOD FOR MANUFACTURING SCRIBING WHEEL}

본 발명은 유리판 등의 취성 재료(brittle material) 기판을 스크라이브하기 위한 스크라이빙 휠의 제조 방법에 관한 것이다.

종래 유리판이나 세라믹 기판 등의 취성 재료 기판을 분단(dividing)하는 경우는, 우선 이들 기판에 소망하는 라인을 따라 스크라이브 라인(scribe line)을 형성하고, 그 후 스크라이브 라인을 따라 분단하고 있다. 스크라이브에 이용하는 스크라이빙 휠은, 예를 들면 특허문헌 1에 나타내는 바와 같이, 원판 형상으로 그 외주 부분이 양측으로부터 테이퍼 형상으로 절결(cut-away)된 주판알 형상의 것이 있다. 도 1(a)는 이 일 예를 나타내는 정면도이다. 이 스크라이빙 휠(100)은, 중심부에 핀(101)을 축으로 하여 삽입하기 위한 관통구멍을 갖고 있다.

또한 특허문헌 2, 3, 4에는 축과 스크라이빙 휠 본체부를 일체화하여 형성된 스크라이빙 휠도 나타나 있다. 도 1(b)는 이 일 예를 나타내는 정면도이다. 스크라이빙 휠(110)은 2개의 원추형 부재의 저면(底面)을 접착시킨 단면(斷面)이 마름모형의 형상을 갖고, 양단부(兩端部)가 팁 홀더에 보지(保持; holding)되어 이용된다.

일본국 특허 제4219945호 국제공개공보 WO2003/51784호 일본공개실용실안공보 평4-4028호 일본공개특허공보 2004-223799호

그런데 특허문헌 1에서는, 날끝부의 두께는 스크라이빙 휠의 두께와 동일하고, 게다가 스크라이빙 휠의 중심축에 심(core)의 흔들림없이 핀을 삽입하여, 스크라이브 중에도 스크라이빙 휠의 축과 핀이 일치하고 있을 필요가 있기 때문에, 날끝부의 두께를 얇게 하는 것이 어렵다는 결점이 있었다.

또한 축과 휠을 일체화한 특허문헌 2∼4의 스크라이빙 휠에 대해서는, 제조의 자유도가 적고, 날끝의 능선 부분의 각도나 축 사이의 거리가 커지기 때문에, 날끝부의 두께를 임의로 선택할 수 없게 된다는 문제점이 있었다. 그 때문에 도 2(a), (b)에 나타내는 바와 같이 어느 경우도 기판(111)에 팁 부품(112, 113)이 실장되어 있는 경우에 기판의 팁 부품 간의 좁은 간극(gap)의 라인을 스크라이브할 수 없어, 팁 부품의 간격을 넓게 해 둘 필요가 있어, 분단 후의 기판의 주위에 여분의 스페이스가 생겨 버린다는 결점이 있었다.

또한 도 1(b)에 나타내는 바와 같이, 날끝부의 각도(α)와 축받이와의 접촉부가 되는 양측의 테이퍼부의 각도(β)는, 특허문헌 3에서는 α는 110∼130°, β는 50∼70°로 별개로 규정되어 있다. 그러나 α와 β의 합계치는 180°이고, 합계 180°를 초과하는 범위에서의 조합에 대해서는 개시되어 있지 않다. 이는, 특허문헌 3에서는, 날끝부와 테이퍼부를 연속된 외주면으로서 형성한 후, 날끝부와 테이퍼부와의 사이에 외주면을 외주와 동심원의 절결(지지부)을 형성하기 때문에, 제조 방법상, α와 β의 합계치가 180°로 제한되기 때문이다. 또한 특허문헌 4에 있어서는 날끝부의 베이스의 각도(α) 및 테이퍼부의 각도(β)는 모두 90°이고, 그 외의 각도 범위에 대해서는 개시되어 있지 않다. 또한 날끝부의 능선(ridge line)이 2단 연마되어 있지만, 구체적인 각도는 개시되어 있지 않다.

본 발명은 이러한 종래의 문제점을 감안하여 이루어진 것으로서, 핀 일체형의 스크라이빙 휠이라도 날끝의 두께를 얇게 하여, 기판 상에 부품이 부착된 좁은 부분에도 스크라이브할 수 있고, 또한 임의의 치수로 심의 흔들림없이 고정밀도로 용이하게 제조할 수 있는 스크라이빙 휠과 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

이 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 스크라이빙 휠은, 중심에 일 평면 내의 원형의 능선을 갖는 소결 다이아몬드에 의해 형성된 원판 형상의 휠 본체부와, 상기 휠 본체부의 좌우에 동축으로(coaxially) 소결 다이아몬드층에 의해 형성된 원주축부(圓柱軸部)를 구비하는 스크라이빙 휠에 있어서, 상기 원주축부의 각각의 외측 단부에 동축으로 소정의 각도가 되도록 형성된 테이퍼부와, 상기 휠 본체부의 능선부의 꼭지각(頂角)이 소정의 각도가 되도록 형성된 날끝부를 구비하는 것이다.

여기에서 상기 휠 본체부는, 적어도 2단의 테이퍼면을 갖고, 상기 날끝부의 능선을 형성하는 테이퍼면만을 연마하여 형성한 것으로 해도 좋다.

여기에서 상기 날끝부는, 능선에 소정 형상의 홈을 형성한 것으로 해도 좋다.

여기에서 상기 날끝부의 두께를 0.4mm 이하로 해도 좋다.

여기에서 상기 휠 본체부 중 능선을 구성하는 한 쌍의 테이퍼 형상의 면으로 이루어지는 부분만을 날끝부로 하고, 상기 날끝부의 두께는 0.03mm 이상으로 해도 좋다.

여기에서 상기 날끝부는, 휠 본체부의 중앙에 형성된 원판부와, 상기 원판부의 선단의 테이퍼 형상부를 갖도록 해도 좋다.

여기에서 상기 원판부의 두께는 0.4∼0.03mm의 범위로 해도 좋다.

여기에서 상기 휠 본체부는, 상기 원주축부와의 사이에 테이퍼 형상의 경사부를 갖도록 해도 좋다.

여기에서 상기 휠 본체부의 경사부는, 상기 원주축부와의 사이가 연속되도록 만곡시키도록 해도 좋다.

여기에서 상기 날끝부의 능선부의 꼭지각(α)과 상기 테이퍼부의 각도(β)가 다음 식

185°≤α＋β≤290°

이고, 능선부의 꼭지각(α)은

75°≤α≤170°

이고, 상기 테이퍼부의 각도(β)는

60°≤β≤120°

를 충족하도록 해도 좋다.

여기에서 상기 테이퍼부의 각도(β)가 다음 식

90°＜β≤120°

를 충족하도록 해도 좋다.

여기에서 상기 휠 본체부의 외경(D)이 다음 식

1mm≤D≤6mm

를 충족하도록 해도 좋다.

여기에서 상기 휠 본체부의 외경(D)이 다음 식

1mm≤D＜2.5mm

를 충족하도록 해도 좋다.

여기에서 상기 휠 본체부의 외경(D)과 상기 원주축부의 길이(C)가 다음 식

C＜D

를 충족하도록 해도 좋다.

이 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 스크라이빙 휠의 제조 방법은, 초경합금에 의한 원주 형상 부재의 일단에 동축으로 소결 다이아몬드층의 원주부가 형성된 원주 형상의 가공 소재를 이용하고, 상기 초경합금의 원주 부분을 보지하면서 회전시켜, 와이어 방전 가공에 의해 소결 다이아몬드층 부분에 한 쌍의 동축의 원주축부와 당해 원주축부에 끼워진 휠 본체부를 형성하고, 상기 초경합금의 원주 부분을 보지하면서 회전시켜, 상기 원주축부의 각각의 외측 단부를 연마 가공함으로써 테이퍼 형상으로 형성하고, 상기 초경합금의 원주 부분을 보지하면서 회전시켜, 상기 휠 본체부의 능선부를 소정의 각도가 되도록 연마하여 날끝부를 형성하고, 상기 소결 다이아몬드층과 상기 초경합금층을 절단함으로써 제조되는 것이다.

여기에서 상기 와이어 방전 가공에 의한 원주축부와 휠 본체부의 형성시에 상기 원주축부의 외측에 테이퍼부를 동시에 형성하고, 상기 원주축부의 테이퍼부의 연마시에는, 와이어 방전 가공에 의한 표면의 변질층을 제거하도록 해도 좋다.

이러한 특징을 갖는 본 발명의 스크라이빙 휠에 의하면, 가공 라인(와이어 방전 가공기의 와이어의 주행 궤적(가공 부위))과 중심축과의 거리를 적절히 변경함으로써 원주축부의 두께를 임의로 선택할 수 있다. 또한 원주축부 간의 간격, 휠 본체부의 두께나 날끝부의 각도를 임의로 선택할 수 있다. 종래의 축과 휠 본체가 일체가 된 측면이 마름모형 형상의 스크라이빙 휠에서는, 날끝부의 테이퍼면의 각도, 원주축부의 테이퍼면의 각도나 간격, 날끝부의 외경은 자유롭게 설정할 수 없지만, 본 발명에서는 이들은 각각 독립적으로 임의로 설정할 수 있다. 또한 고정밀도를 요하는 원주축 단부의 테이퍼부와 날끝부만을 연마하고, 다른 부분은 방전 가공인 채로 해 둠으로써, 최소의 공수 및 비용으로 소망하는 정밀도의 스크라이빙 휠로 할 수 있다.

또한 날끝부의 두께를 0.4mm 이하로 함으로써, 팁 부품 등이 실장된 기판의 좁은 라인을 따라 스크라이브하는 것이 가능해진다. 또한 휠 본체부에는 양면에 경사부를 형성하면, 날끝부의 두께를 얇게 해도 충분한 강도를 유지할 수 있다. 따라서 날끝부의 두께를 얇게 함으로써, 팁 부품 등이 실장된 기판의 좁은 라인을 따라 스크라이브하는 것이 가능해진다.

또한 날끝부의 각도(α)는 날끝부 독자적으로 최적의 각도, 예를 들면 75∼170°로 선택할 수 있고, 이에 따라 수평 크랙이나 칩핑(chipping; 스크라이브 라인을 따라 발생하는 흠)이 발생하기 어려워, 취성 재료에 대한 스크라이브 성능을 개선할 수 있다. 또한 테이퍼부의 각도(β)는 α와는 독자적으로 적절한 각도, 예를 들면 60∼120°로 설정할 수 있고, 축받이와의 미끄럼운동 저항이 작아진다. 또한 축받이에 형성하는 패임은 얕아도 좋다는 효과도 얻어진다.

도 1은 종래의 스크라이빙 휠의 예를 나타내는 도면이다.
도 2는 종래의 스크라이빙 휠을 이용한 기판의 스크라이브 상태를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시 형태에 의한 스크라이빙 휠의 정면도 및 우측면도이다.
도 4는 본 실시 형태의 스크라이빙 휠을 이용한 기판의 스크라이브 상태를 나타내는 도면이다.
도 5a는 본 실시 형태의 스크라이빙 휠의 제조에 이용하는 소재 블록(10)을 나타내는 사시도이다.
도 5b는 소재 블록으로부터 절취된 가공 소재(20)를 나타내는 사시도이다.
도 5c는 가공 소재에 있어서의 방전 가공의 가공 라인(가공 부위)을 나타내는 도면이다.
도 5d는 방전 가공 후의 소결 다이아몬드층을 나타내는 확대도이다.
도 6은 제1 실시 형태의 변형예를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시 형태에 의한 스크라이빙 휠의 정면도 및 우측면도이다.
도 8은 본 발명의 제3 실시 형태에 의한 스크라이빙 휠의 정면도 및 우측면도이다.
도 9는 본 발명의 제4 실시 형태에 의한 스크라이빙 휠의 정면도 및 우측면도이다.
도 10은 본 발명의 제5 실시 형태에 의한 스크라이빙 휠의 정면도 및 우측면도이다.
도 11은 본 발명의 제5 실시 형태에 의한 스크라이빙 휠의 날끝부의 부분 확대도이다.
도 12는 본 발명의 각 실시 형태에 의한 스크라이빙 휠의 날끝의 홈의 일 예를 나타내는 부분 확대도이다.

(발명을 실시하기 위한 형태)

(제1 실시 형태)

본 발명의 제1 실시 형태에 의한 스크라이빙 휠에 대해서 설명한다. 도 3(a)는 이 스크라이빙 휠의 정면도이고, 도 3(b)는 그 우측면도이다. 이들 도면에 나타내는 바와 같이 스크라이빙 휠(1A)은 중앙에 원판 형상의 휠 본체부(2A)를 갖고, 휠 본체부(2A)의 두께 방향의 중앙에 일 평면 내에 포함되는 최대 원주의 능선을 포함하는 테이퍼 형상의 부분이 날끝부(3A)로서 형성되어 있다. 또한 휠 본체부(2A)의 양측의 측방에 동축으로 원주축부(4 및 5)를 갖고 있다. 원주축부(4 및 5)의 각각의 외측의 단부에는 동일한 경사 각도를 갖는 테이퍼부(6, 7)가 각각 형성되어 있다. 이 스크라이빙 휠(1A)은 모두가 소결 다이아몬드에 의해 일체로 형성되어 있다.

이 실시 형태에 있어서는 날끝부(3A)와 휠 본체부(2A)와의 두께는 동일하고, 도 3(a)에 나타내는 바와 같이 이 두께를 w1로 한다. 이 두께(w1)는 예를 들면 0.4mm 이하, 바람직하게는 0.3mm 미만, 더욱 바람직하게는 0.2mm 이하로 한다. 날끝부(3A)의 측방은 스크라이브할 때에 기판의 면에 대하여 수직인 면으로 되어 있다. 이렇게 하면 도 4(a), (b)에 나타내는 바와 같이 스크라이브의 대상이 되는 기판(121)에 팁 부품(122, 123)이 실장되어 있어, 그 부품의 사이의 좁은 라인 상을 스크라이브할 때에도 팁 부품(122, 123)의 사이에 날끝만을 삽입하여 스크라이브할 수 있다.

여기에서 날끝부(3A)의 능선부의 꼭지각(α)을 날끝부(3A) 독자적으로 최적의 각도로 설정할 수 있다. 예를 들면 꼭지각(α)은 75∼170°, 더욱 바람직하게는 90∼170°의 범위로 한다. 꼭지각(α)이 둔각이면 취성 재료에 대한 수평 크랙이나 칩핑(스크라이브 라인에 의해 발생하는 흠)이 발생하기 어려워, 스크라이브 성능을 향상할 수 있다.

한편 테이퍼부(6, 7)의 각도(β)는 테이퍼부 독자적으로 최적의 각도로 설정할 수 있다. 여기에서 각도(β)는 60∼120°, 바람직하게는 75∼120°, 더욱 바람직하게는 90∼120°, 더욱 바람직하게는 95∼120°로 한다. 각도(β)가 크면 축받이와의 미끄럼운동 저항이 작아지는 경향이 있고, 또한, 축받이에 형성하는 패임은 얕아도 충분하다. 단, β가 너무 크면, 흔들림이 커진다. 한편, β가 작으면 축받이와의 미끄럼운동 저항이 커진다. 이에 대하여, 본 실시 형태에서는 도 3에 나타내는 형상으로 함으로써 날끝부의 각도(α와 β)를 독립적으로 설정할 수 있어, 각각을 구체적인 각도로 할 수 있다.

또한 이에 더하여, 본 실시 형태에서는 α＋β를 이하의 범위로 한다.

185°≤α＋β≤290°···(1)

종래의 휠의 양측에 원추형의 외주면을 형성함으로써, 원추형의 꼭지점에 상당하는 테이퍼부(β)와 함께 원추형의 저변에 상당하는 날끝부(α)를 형성하는 방법에서는, 제조상의 제약에 의해, 필연적으로 α＋β가 185°가 되어, α＋β≠180°의 축 일체형의 휠을 제조할 수 없었다.

또한 스크라이빙 휠의 지름을 D로 하고, 원주축부의 양단 사이의 길이(양측의 테이퍼부가 원추형을 하고 있는 경우는 양측의 꼭지점 간의 거리, 테이퍼부가 원추형을 하고 있지 않은 경우(원추대를 형성하고 있는 경우 등)는 테이퍼부(축받이와의 접촉부 또는 그 접선)를 연장한 경우에 가상되는 양측의 원추형의 꼭지점 간의 거리)를 C로 한다. 여기에서는 외경(D)이 작은 쪽이 작은 스크라이브 하중에서의 스크라이브가 가능해지지만, 너무 작으면 제조, 취급이 어려워진다. 따라서 외경(D)은 1mm 이상 6mm 이하로 하고, 바람직하게는 1mm 이상 2.5mm 이하로 한다. 여기에서 종래의 스크라이빙 휠에서는, 홀더와의 관계에서 거리(C)를 일정하게 유지하면서 외경(D)을 작게 하기 위해서는 각도(β)를 작게 할 필요가 있지만, 본 실시 형태에서는 C와 D를 독자적으로 설정할 수 있다.

종래는, 통상, α를 90° 이상(β를 90° 이하)으로 하기 때문에, 도 1(b)에 나타내는 바와 같이 축지(pivot)하는 꼭지점 간의 거리(C)와 외경(D)과의 간격은 이하의 것이 된다.

C≥D···(2)

한편 본 실시 형태에서는, 각도(α 및 β)의 크기에 의존하는 일 없이, 원주축부(4, 5) 간의 길이(C)와 외경(D)과의 관계는 이하의 것으로 한다.

C＜D···(3)

이에 따라 스크라이빙시의 흔들림을 억제할 수 있다.

다음으로 본 실시 형태에 의한 스크라이빙 휠(1A)의 제조 방법에 대해서 설명한다. 도 5a∼도 5d는 본 실시 형태에 의한 스크라이빙 휠(1A)의 제조 과정을 나타내는 도면이다. 도 5a는 소재 블록(10)을 나타내고 있으며, 원주 형상의 초경합금층(11)의 상부에는 소정의 두께의 소결 다이아몬드층(12)이 일체로 형성되어 있다. 이 소재 블록(10)은 예를 들면 직경이 30mmΦ, 높이가 16mm이고, 소결 다이아몬드층(12)의 두께는 3mm, 초경합금층(11)의 두께는 13mm로 한다.

그리고 이 소재 블록(10)의 중심축에 평행으로 원주형의 다수의 부재를 와이어 방전 가공에 의해 절취한다. 이에 따라 도 5b에 나타내는 바와 같이 가늘고 긴 가공 소재(20)를 예를 들면 40∼50개 얻을 수 있다. 이 가공 소재(20)는 직경을 최종 스크라이빙 휠의 외경(D)에 맞춘 지름으로 하고, 예를 들면 2.0∼6.5mm, 길이는 16mm의 원주 형상의 소재이다. 그리고 이 가공 소재(20)도 초경합금층(21)과 소결 다이아몬드층(22)으로 이루어져 있다.

(와이어 방전 가공)

다음으로 도 5c에 있어서, 가공 소재(20)의 초경합금층(21)의 좌측 부분을 척(chuck)에 의해 고정하여 일점쇄선으로 나타내는 원주의 중심축을 중심으로 하여 고속으로 회전시켜, 와이어 방전 가공기에 의해 방전하고, 초경합금층(21)과 소결 다이아몬드층(22)의 부분을 도 5c에 나타내는 바와 같이 절취한다. 여기에서 방전 가공의 궤적을 가공 라인(30∼39)으로 나타낸다. 가공 라인(30)은 일점쇄선으로 나타내는 원주의 중심축에 대하여 소정의 각도로 절결하는 것이고, 가공 라인(31)은 중심축에 평행하고, 가공 라인(32)은 이보다 약간 두껍게 테이퍼 형상의 라인을 형성하는 것이다. 가공 라인(33)은 중심축에 평행하고, 가공 라인(34)은 가공 라인(33)의 종료 후에 지름을 다르게 하여 테이퍼 형상으로 형성함으로써 형성되는 가공 라인이다. 가공 라인(35)은 휠 본체부(2A)에 날끝부(3A)를 형성하기 위한 테이퍼 형상 부분이고, 가공 라인(36)도 이 반대의 기울기를 갖는 테이퍼 형상 부분이다. 또한 가공 라인(37)은 직경을 작게 하기 위한 라인이고, 가공 라인(38)은 가공 라인(33)과 대칭으로 동일한 두께를 갖는 중심축에 평행한 가공 라인이고, 가공 라인(39)은 가공 라인(32)과 대칭인 기울기를 갖는 가공 라인이다. 여기에서 가공 라인(31∼39)은 모두 소결 다이아몬드층(22)으로 형성된다. 또한 가공 라인(32, 39)은 테이퍼부(6, 7)의 경사면보다도 근소하게 크게 설정되어, 후술하는 연마 가공을 위한 깎임 부분을 남기고 있다. 또한 가공 라인(35, 36)은 날끝부(3A)의 경사면보다도 근소하게 크게 설정되어, 후술하는 연마 가공을 위한 깎임 부분을 남기고 있다.

그리고 방전 가공을 종료하면, 도 5d에 정면의 부분 확대도를 나타내는 바와 같이 소결 다이아몬드층(22)은 거의 스크라이빙 휠의 형상의 회전체가 된다. 우측면도에 대해서는 도 3(b)와 거의 동일하다.

(거친 형상 성형(연마) 공정)

다음으로 거친 형상 성형 공정에 대해서 설명한다. 방전 가공시에는 표면이 고온이 되기 때문에 가공 변질층이 형성되어, 표면으로부터 수십 ㎛ 내부까지 변질되어 있다. 이 때문에, 방전 가공인 채로는 사용시에 고정밀도를 유지할 수 없다. 특히 도 3(a)에 나타내는 테이퍼부(6, 7)는 축받이와 직접 접촉하기 때문에, 가공 변질층을 제거한 후, 정확한 테이퍼 형상면으로 할 필요가 있다. 그래서 가공 라인(32)과 가공 라인(39)을 따라 방전 가공한 후에 추가로 표면의 정밀도를 늘리기 위해 연마 가공을 행한다. 연마 공정에서는 와이어 방전 가공 때와 동일하게 초경합금층(21)의 좌측을 척에 의해 고정하여 원주의 축을 중심으로 하여 회전시켜, 테이퍼면의 표면을 연마한다. 이 연마 가공에 의해 가공 라인(32, 39)의 가공시에 형성된 변질층을 제거하고, 좌우의 원주축부(4, 5)의 선단의 테이퍼부(6, 7)의 테이퍼 형상 부분의 각도를 정확하게 형성할 수 있다.

또한 휠 본체부(2A)의 날끝부(3A)에 대해서도 동일하게 연마 가공을 행한다. 특히 도 3(a)에 나타내는 날끝부(3A)는 스크라이브의 대상이 되는 유리판 등과 직접 접촉하기 때문에, 정확한 면으로 할 필요가 있다. 그래서 가공 라인(35, 36)을 따라 형성된 변질층을 제거하기 위해, 초경합금층(21)을 척에 의해 고정하여 원주의 축을 중심으로 하여 회전시켜, 연마 가공을 행한다. 연마 가공에 의해 변질층을 제거함과 함께 예리한 날끝부(3A)의 각도를 정확하게 설정할 수 있다. 날끝부(3A)의 각도는 전술한 바와 같이 75∼170°로 하고, 또한 바람직하게는 특히 90° 이상, 150° 이하로 한다.

(절단 공정)

도 5d에 있어서 일점쇄선으로 나타내는 초경합금층(21)측의 소결 다이아몬드층의 부분을 떼어냄으로써, 도 3에 나타내는 바와 같이 휠 본체부(2A) 및 원주축부(4, 5) 전부가 소결 다이아몬드층(22)으로 이루어지는 스크라이빙 휠(1A)을 얻을 수 있다. 이 경우에 절단한 면을 연마하여 좌우 대칭이 되도록 해도 좋지만, 테이퍼 형상의 추가로 선단 부분은 사용시에는 축받이의 관통구멍에 들어가게 되기 때문에, 도 6에 나타내는 바와 같이 테이퍼부(6)의 선단을 조금 남겨 두어도 좋고, 연마하지 않아도 좋다.

이렇게 하여 완성한 스크라이빙 휠(1A)은 초경합금층(21)의 좌측 부분을 척으로 보지하고, 회전시켜 와이어 방전 가공이나 연마 가공하고 있기 때문에, 휠 본체부(2A), 원주축부(4, 5)의 축심을 정확하게 맞출 수 있다. 또한 가공 라인(33, 38)과 중심축과의 거리를 적절히 변경함으로써, 원주축부(4, 5)의 두께를 임의로 선택할 수 있다. 원주축부(4, 5) 간의 간격, 휠 본체부(2A)의 두께는, 가공 라인(34, 37)의 간격을 변화시킴으로써, 날끝부(3A)의 폭은 가공 라인(34, 37)의 간격에 따라, 날끝부(3A)의 각도는 가공 라인(35, 36)의 각도에 따라 임의로 선택할 수 있다. 이 스크라이빙 휠은 휠 본체부와 원주축부를 일체화하고 있기 때문에, 날끝부(3A)의 두께는 얇게 해도 충분한 강도를 확보할 수 있다.

종래의 축과 휠 본체가 일체가 된 측면이 마름모형 형상의 스크라이빙 휠에서는, 날끝부의 테이퍼면의 각도, 원주축부의 테이퍼면의 각도나 간격, 날끝부의 외경은 자유롭게 설정할 수 없지만, 본 실시 형태에서는 이들은 각각 독립적으로 임의로 설정할 수 있다. 또한 고정밀도를 요하는 원주축부의 테이퍼부와 날끝부만을 연마하고, 다른 부분은 방전 가공인 채로 해 둠으로써, 최소의 공수 및 비용으로 소망하는 정밀도의 스크라이빙 휠로 할 수 있다.

(제2 실시 형태)

다음으로 본 발명의 제2 실시 형태에 대해서 도 7을 이용하여 설명한다. 제2 실시 형태에 의한 스크라이빙 휠(1B)도 휠 본체부(2B) 및 날끝부(3B) 이외는 제1 실시 형태와 동일하다. 이 스크라이빙 휠(1B)에서는, 휠 본체부(2B)를 도 7(a)에 나타내는 바와 같이 2단의 테이퍼면이 되도록 한 것이다. 그 외의 구조에 대해서는 제1 실시 형태와 동일하다. 그리고 좌우의 테이퍼부(6, 7)의 연마는 제1 실시 형태와 동일하다. 휠 본체부(2B)의 연마는, 날끝부(3B)의 능선에 가까운 경사 부분인 좌우의 경사면의 연마 가공으로 충분하다. 이 경우에는 연마 가공의 각도를 날끝부(3B)만으로 적절히 선택할 수 있다. 그 후 테이퍼부(6)의 선단에서 절단함으로써 스크라이빙 휠(1B)을 완성시킨다.

이 실시 형태에서는 휠 본체부(2B)의 두께를 w2a로 하고, 날끝부(3B)의 두께를 w2b로 한다. 이 경우도 날끝부(3B)의 두께(w2b)는 0.4mm 이하, 바람직하게는 0.3mm 미만, 더욱 바람직하게는 0.2mm 이하로 한다. 이 경우는 휠 본체부와 날끝부의 두께가 독립되어 있기 때문에, 날끝부의 두께는 스크라이브의 대상이 되는 기판의 두께나 부품의 실장 밀도에 따라 결정할 수 있다. 스크라이빙 휠(1B)의 적용 범위를 넓게 하기 위해, 두께(w2b)를 더욱 얇게 하는 것이 바람직하여, 예를 들면 0.05mm 이하로 할 수 있다. 또한 날끝부(3B)의 두께(w2b)의 하한은 필요로 되는 강도에 따라 결정되지만, 예를 들면 0.03mm 이상으로 하는 것이 바람직하다. 예를 들면 0.7mm 이하의 두께의 유리판, 반도체 기판 등의 취성 재료로 이루어지는 얇은 기판 상에 미세한 팁 부품이 고밀도로 실장되어 있는 경우에는, 이와 같이 얇은 날끝부를 갖는 스크라이빙 휠을 이용하여 스크라이브하는 것이 유효해진다.

(제3 실시 형태)

다음으로 본 발명의 제3 실시 형태에 대해서 도 8을 이용하여 설명한다. 제3 실시 형태에 의한 스크라이빙 휠(1C)도 휠 본체부(2C) 및 날끝부(3C) 이외는 제1 실시 형태와 동일하다. 이 스크라이빙 휠(1C)은, 휠 본체부(2C)를 경사부(41, 42)에 의해 2단의 테이퍼면이 되도록 한 것이다. 그 외의 구조에 대해서는 제1 실시 형태와 동일하다. 휠 본체부(2C)의 연마는, 능선에 가까운 날끝부(3C)의 경사 부분인 좌우의 경사면만의 연마 가공으로 충분하다. 이 경우에도 연마 가공의 각도를 날끝부(3C)만으로 적절히 선택할 수 있다. 그 후 테이퍼부(6)의 선단에서 절단함으로써 스크라이빙 휠(1C)을 완성시킨다.

이 실시 형태에서는 휠 본체부(2C)의 두께를 w3a로 하고, 날끝부(3C)의 두께를 w3b로 한다. 이 경우도 날끝부(3C)의 두께(w3b)는 0.4mm 이하, 바람직하게는 0.3mm 미만, 더욱 바람직하게는 0.2mm 이하로 한다. 이 경우는 휠 본체부와 날끝부의 두께가 독립되어 있기 때문에, 날끝부의 두께는 스크라이브의 대상이 되는 기판의 두께나 부품의 실장 밀도에 따라 결정할 수 있다. 스크라이빙 휠(1C)의 적용 범위를 넓게 하기 위해, 두께(w3b)를 더욱 얇게 하는 것이 바람직하여, 예를 들면 0.05mm 이하로 할 수 있다. 또한 날끝부(3C)의 두께(w3b)의 하한은 필요로 되는 강도에 따라 결정되지만, 예를 들면 0.03mm 이상으로 하는 것이 바람직하다. 예를 들면 0.7mm 이하의 두께의 유리판, 반도체 기판 등의 취성 재료로 이루어지는 얇은 기판 상에 미세한 팁 부품이 고밀도로 실장되어 있는 경우에는, 이와 같이 얇은 날끝부를 갖는 스크라이빙 휠을 이용하여 스크라이브하는 것이 유효해진다.

(제4 실시 형태)

다음으로 본 발명의 제4 실시 형태에 대해서 도 9를 이용하여 설명한다. 제4 실시 형태에 의한 스크라이빙 휠(1D)도 휠 본체부(2D) 및 날끝부(3D) 이외는 제1 실시 형태와 동일하다. 이 스크라이빙 휠(1D)은, 휠 본체부(2D)를 3단의 테이퍼면이 되도록 한 것이다. 즉 경사부(41, 42)를 대신하여 3단의 경사부(43, 44)로 하고, 중앙에는 날끝부(3D)를 형성한다. 그 외의 구조에 대해서는 제1 실시 형태와 동일하다. 그리고 좌우의 테이퍼부(6, 7)의 연마는 제1 실시 형태와 동일하다. 휠 본체부(2D)의 연마는, 능선에 가까운 날끝부(3D)의 경사 부분인 좌우의 경사면만의 연마 가공으로 충분하다. 이 경우에도 연마 가공의 각도를 날끝부(3D)만으로 적절히 선택할 수 있다. 그 후 테이퍼부(6)의 선단에서 절단함으로써 스크라이빙 휠(1D)을 완성시킨다. 또한, 경사부(43, 44)는 원주축부(4, 5)와의 사이 및 경사부(43, 44)의 중앙 부분이 완만하게 연속되도록 만곡시킨, 소위 R면으로서 형성해도 좋아, 이 경우에는 와이어 방전 가공이 용이해진다.

이 실시 형태에서는 휠 본체부(2D)의 두께를 w4a로 하고, 날끝부(3D)의 두께를 w4b로 한다. 이 경우도 날끝부(3D)의 두께(w4b)는 0.4mm 이하, 바람직하게는 0.3mm 미만, 더욱 바람직하게는 0.2mm 이하로 한다. 이 경우도 휠 본체부와 날끝부의 두께가 독립되어 있기 때문에, 날끝부의 두께는 스크라이브의 대상이 되는 기판의 두께나 부품의 실장 밀도에 따라 결정할 수 있다. 스크라이빙 휠(1D)의 적용 범위를 넓게 하기 위해, 두께(w4b)를 더욱 얇게 하는 것이 바람직하여, 예를 들면 0.05mm 이하로 할 수 있다. 또한 날끝부(3D)의 두께(w4b)의 하한은 필요로 되는 강도에 따라 결정되지만, 예를 들면 0.03mm 이상으로 하는 것이 바람직하다. 예를 들면 0.7mm 이하의 두께의 유리판, 반도체 기판 등의 취성 재료로 이루어지는 얇은 기판 상에 미세한 팁 부품이 고밀도로 실장되어 있는 경우에는, 이와 같이 얇은 날끝부를 갖는 스크라이빙 휠을 이용하여 스크라이브하는 것이 유효해진다.

(제5 실시 형태)

다음으로 본 발명의 제5 실시 형태에 대해서 도 10을 이용하여 설명한다. 제5 실시 형태에 의한 스크라이빙 휠(1E)도 휠 본체부(2E) 및 날끝부(3E)만이 다르고, 그 외의 부분은 제1 실시 형태와 동일하다. 제5 실시 형태의 스크라이빙 휠(1E)에서는 도 9 및 도 10의 부분 확대도에 나타내는 바와 같이, 날끝부(3E)는 휠 본체부(2E)의 중앙에 형성된 원판부(40)를 갖고, 그 능선을 테이퍼 형상의 날끝에 구성한 것이다. 원판부(40)의 두께는 날끝부(3E)의 두께이며, 이를 w5b로 한다. 원판부(40)의 양측에는 테이퍼 형상의 경사부(46, 47 및 48, 49)가 형성된다. 이렇게 하면 원판부(40)의 두께(w5b)를 얇게 해도 경사부(46∼49)에 의해 강도가 유지된다. 또한 좌우의 테이퍼부(6, 7)의 연마는 제1 실시 형태와 동일하다. 휠 본체부(2E)의 연마는 날끝부(3E)의 능선을 형성하는 경사면만의 연마 가공으로 충분하다. 이 경우에도 연마 가공의 각도를 날끝부(3E)만으로 적절히 선택할 수 있다. 그 후 테이퍼부(6)의 선단에서 절단함으로써 스크라이빙 휠(1E)을 완성시킨다. 또한, 경사부(46∼49)는 원주축부(4, 5)와의 사이 및 경사부(46과 47, 48과 49)의 사이가 완만하게 연속되도록 만곡시킨, 소위 R면으로서 형성해도 좋아, 이 경우에는 와이어 방전 가공이 용이해진다.

이 실시 형태에서는 휠 본체부(2E)의 두께를 w5a로 하고, 날끝부(3E)의 두께를 w5b로 한다. 이 경우도 날끝부(3E)의 두께(w5b)는 0.4mm 이하, 바람직하게는 0.3mm 미만, 더욱 바람직하게는 0.2mm 이하로 한다. 이 경우는 휠 본체부와 날끝부의 두께가 독립되어 있기 때문에, 날끝부의 두께는 스크라이브의 대상이 되는 기판의 두께나 부품의 실장 밀도에 따라 결정할 수 있다. 스크라이빙 휠(1E)의 적용 범위를 넓게 하기 위해, 두께(w5b)를 더욱 얇게 하는 것이 바람직하여, 예를 들면 0.05mm 이하로 할 수 있다. 또한 날끝부(3E)의 두께(w5b)의 하한은 필요로 되는 강도에 따라 결정되지만, 예를 들면 0.03mm 이상으로 하는 것이 바람직하다. 예를 들면 0.7mm 이하의 두께의 유리판, 반도체 기판 등의 취성 재료로 이루어지는 얇은 기판 상에 미세한 팁 부품이 고밀도로 실장되어 있는 경우에는, 이와 같이 얇은 날끝부를 갖는 스크라이빙 휠을 이용하여 스크라이브하는 것이 유효해진다.

이 실시 형태에서는 두께가 일정한 원판부(40)를 형성하고 있기 때문에, 날끝부(3E)의 연마의 정도에 따라 도 11에 나타내는 거리(d)가 변화하는 것만으로 날끝부(w5b)가 변화하는 일은 없다.

또한 전술한 각 실시 형태에 있어서, 일본국특허 3074143호나 국제공개 WO2007/004700에 나타나 있는 바와 같이, 날끝의 능선 부분에 소정 형상의 홈을 형성하도록 해도 좋다. 여기에서 홈의 소정 형상은, 예를 들면 도 12(a)∼(d)에 나타내는 바와 같이 U자 형상, V자 형상의 작은 물결 형상 또는 직사각형 형상의 홈으로 할 수 있다. 이러한 홈은 연삭 가공이나 미세 방전, 레이저 등의 열가공에 의해 형성함으로써 스크라이빙 휠의 외주부에 소정 간격의 돌기를 형성할 수 있다. 여기에서 홈의 피치는 외경에 따라 예를 들면 20㎛ 이상으로 하고, 홈의 깊이는 외형에 따라 예를 들면 2∼20㎛로 한다. 이러한 홈을 형성해 둠으로써, 유리 기판 등의 취성 재료 기판에 스크라이브 라인을 형성했을 때에 미끄러지는 일이 없으며, 또한 수직 크랙을 깊이 신전(extension)시킬 수 있어, 스크라이브 후의 분단이 용이해진다. 이 피치, 홈의 깊이를 적절히 선택함으로써 유리 등의 기판 표면에 대한 달라붙음(걸림) 성능과, 수직 크랙을 깊이 신전시키는 성능과의 밸런스를 맞출 수 있다.

본 발명은 취성 재료 기판을 스크라이브하고 분단하는 스크라이브 장치에 유용하게 이용할 수 있다.

1A, 1B, 1C, 1D, 1E : 스크라이빙 휠
2A, 2B, 2C, 2D, 2E : 휠 본체부
3A, 3B, 3C, 3D, 3E : 날끝부
4, 5 : 원주축부
6, 7 : 테이퍼부
10 : 소재 블록
11, 21 : 초경합금층
12, 22 : 소결 다이아몬드층
20 : 가공 소재
30∼39 : 가공 라인
40 : 원판부
41∼49 : 경사부

Claims

초경합금에 의한 원주 형상 부재의 일단에 동축으로 소결 다이아몬드층의 원주부가 형성된 원주 형상의 가공 소재를 이용하고,
상기 초경합금의 원주 부분을 보지(保持)하면서 회전시켜, 와이어 방전 가공에 의해 소결 다이아몬드층 부분에 한 쌍의 동축의 원주축부와 당해 원주축부에 끼워진 휠 본체부를 형성하고,
상기 초경합금의 원주 부분을 보지하면서 회전시켜, 상기 원주축부의 각각의 외측 단부를 연마 가공함으로써 테이퍼 형상으로 형성하고,
상기 초경합금의 원주 부분을 보지하면서 회전시켜, 상기 휠 본체부의 능선부를 소정의 각도가 되도록 연마하여 날끝부를 형성하고,
상기 소결 다이아몬드층과 상기 초경합금층을 절단함으로써 제조되는 스크라이빙 휠의 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 와이어 방전 가공에 의한 원주축부와 휠 본체부의 형성시에 상기 원주축부의 외측에 테이퍼부를 동시에 형성하고,
상기 원주축부의 테이퍼부의 연마시에는, 와이어 방전 가공에 의한 표면의 변질층을 제거하는 스크라이빙 휠의 제조 방법.