KR20160002339A - 멀티포인트 다이아몬드 툴 - Google Patents

Abstract

과제
스크라이브함으로써 포인트가 마모되어도 툴의 교환 횟수를 줄이는 것.
해결 수단
다이아몬드 툴 (10) 의 베이스 (11) 의 외주 상에 복수의 노치 (14 ∼ 19) 를 형성하고, 각 노치의 단부를 포인트로 한다. 다이아몬드 툴 (10) 은 포인트를 기판에 접촉시켜 전동시키지 않고 스크라이브한다. 포인트가 스크라이브에 의해 마모된 경우에는, 다이아몬드 툴 (10) 을 회전시킴으로써 다른 노치의 단부를 스크라이브의 포인트로 한다. 이로써, 1 개의 다이아몬드 툴로 복수의 포인트를 사용할 수 있어, 교환 빈도를 줄일 수 있다.

Description

멀티포인트 다이아몬드 툴{MULTIPOINT DIAMOND TOOL}

본 발명은 유리 기판이나 실리콘 웨이퍼 등의 취성 재료 기판을 다이아몬드 포인트에 의해 스크라이브하기 위한 멀티포인트 다이아몬드 툴에 관한 것이다.

종래 유리 기판이나 실리콘 웨이퍼를 스크라이브하기 위해서, 스크라이빙 휠이나 단결정 다이아몬드에 의한 다이아몬드 포인트를 사용한 툴이 사용되고 있다. 유리 기판에 대해서는, 주로 기판에 대해 전동시키는 스크라이빙 휠이 사용되어 왔지만, 스크라이브 후의 기판의 강도가 향상되는 등의 이점에서, 고정날인 다이아몬드 포인트의 사용도 검토되고 있다. 특허문헌 1, 2 에는 사파이어 웨이퍼나 알루미나 웨이퍼 등의 경도가 높은 기판을 스크라이브하기 위한 포인트 커터가 제안되어 있다. 이들 특허문헌에는, 각뿔의 능선 상에 컷 포인트를 형성한 툴이나, 선단이 원뿔이 된 툴이 사용되고 있다. 또, 특허문헌 3 에는 유리판을 스크라이브하기 위해서 원뿔형의 선단을 갖는 글라스 스크라이버를 사용한 스크라이브 장치가 제안되어 있다.

일본 공개특허공보 2003-183040호 일본 공개특허공보 2005-079529호 일본 공개특허공보 2013-043787호

종래의 고정날인 툴로 스크라이브를 진행해 가면 포인트가 마모되기 때문에, 포인트를 변경할 필요가 있다. 각뿔형이나 원뿔형의 툴에서는 사용 가능한 정점이 되는 포인트는 2 개 지점 또는 최대로 4 개 지점이다. 따라서, 2 개 지점 또는 4 개 지점의 포인트를 변경하면 툴을 교환할 필요가 있어, 교환 빈도가 높아진다는 문제점이 있었다. 또, 툴에 의한 스크라이브에 있어서는, 포인트가 기판에 대해 적절한 각도로 접촉할 필요가 있다. 그러나, 종래의 툴에서는, 포인트를 변경하는 경우, 툴을 축 방향으로 회전시킬 필요가 있어, 이 접촉 각도를 양호한 정밀도로 조정하는 것이 용이하지는 않았다.

본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 감안하여 이루어진 것으로서, 스크라이브에 사용하고 있는 포인트가 마모되어도 용이하게 포인트 위치를 변경하여 교환 빈도를 줄일 수 있는 다이아몬드 툴을 제공하는 것을 목적으로 한다.

이 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 멀티포인트 다이아몬드 툴은, 회전 대칭이고 적어도 외주의 능선 부분이 다이아몬드로 형성된 베이스와, 상기 베이스의 능선 부분에 형성된 복수의 노치를 구비하는 것이다.

여기에서, 상기 각 노치는, 상기 베이스의 외주 상에 등간격으로 형성된 것으로 해도 된다.

여기에서, 상기 베이스는, 그 능선 부분에 다이아몬드층이 형성된 것으로 해도 된다.

여기에서, 상기 각 노치의 양단 부분에 추가로 미소 노치를 갖는 것으로 해도 된다.

여기에서, 상기 각 노치는 레이저 가공에 의해 형성된 것으로 해도 된다.

여기에서, 상기 각 미소 노치는 기계 가공에 의해 형성된 것으로 해도 된다.

이와 같은 특징을 갖는 본 발명에 의하면, 다이아몬드 툴의 주위에 다수의 노치를 형성해 둠으로써, 다수의 포인트를 형성할 수 있다. 따라서, 1 개의 포인트가 마모되어도 다이아몬드 툴의 고정 각도를 변화시킴으로써 새로운 포인트를 사용할 수 있어, 다이아몬드 툴의 교환 빈도를 줄일 수 있다는 효과가 얻어진다. 또한, 기판에 대해 툴의 장착 각도를 일정하게 한 채로 포인트를 변경할 수 있기 때문에, 포인트의 접촉 각도를 용이하게 조정할 수 있다.

도 1 은 본 발명의 제 1 실시형태에 의한 멀티포인트 다이아몬드 툴의 정면도 및 측면도이다.
도 2 는 본 실시형태에 의한 다이아몬드 툴의 노치의 제 1 예를 나타내는 확대도이다.
도 3 은 본 실시형태에 의한 다이아몬드 툴의 노치의 제 2 예를 나타내는 확대도이다.
도 4a 는 본 발명의 제 1 실시형태에 의한 다이아몬드 툴을 사용한 스크라이브를 나타내는 정면도이다.
도 4b 는 본 발명의 제 1 실시형태에 의한 다이아몬드 툴을 사용한 스크라이브를 나타내는 측면도이다.
도 5 는 본 발명의 제 2 실시형태에 의한 다이아몬드 툴의 정면도, 및 이 다이아몬드 툴을 사용한 스크라이브를 나타내는 도면이다.
도 6 은 본 발명의 제 3 실시형태에 의한 다이아몬드 툴의 정면도, 및 이 다이아몬드 툴을 사용한 스크라이브를 나타내는 도면이다.

다음으로, 본 발명의 제 1 실시형태에 대해서 설명한다. 도 1 은 본 실시형태에 의한 멀티포인트 다이아몬드 툴 (이하, 간단히 다이아몬드 툴이라고 한다) (10) 의 일례를 나타내는 정면도 및 측면도이다. 이 다이아몬드 툴 (10) 은 회전 대칭형인 원판의 베이스 (11) 를 단결정 다이아몬드에 의해 구성하고, 그 중심에 관통공 (12) 을 가지고 있다. 단결정 다이아몬드의 베이스 (11) 의 직경은, 예를 들어 2 ㎜ ∼ 20 ㎜ 이다. 도 1(a) 의 측면도에 나타내는 바와 같이, 원주 부분의 양측으로부터 V 자형으로 연마하여, 능선 (13a) 과 경사면 (13b) 으로 이루어지는 날끝부 (13) 로 한다. 그리고, 도시하는 바와 같이 날끝부 (13) 의 6 개 지점에는 레이저 가공에 의해 노치 (14 ∼ 19) 를 형성한다. 도 2 는 제 1 예에 의한 노치 (14A) 를 나타내는 확대도이다. 도 2 에 나타내는 바와 같이 실선과 일점 쇄선으로 나타내는 원래의 원주부에 대해 도시하는 바와 같은 노치 (14A) 를 형성하고, 능선 (13a) 과 노치 (14A) 가 교차하는 부분을 포인트 (P1) 로 한다. 이 포인트 (P1) 로부터 예를 들어 접선에 대한 각도 α 를 약 35°로 하여 예를 들어 약 5 ㎛ 의 깊이까지 잘라내고, 다시 그곳에서부터 원래의 접선에 대해 예를 들어 3.5°의 각도로 잘라내어 노치 (14A) 를 형성한다. 그 밖의 5 개의 노치에 대해서도 마찬가지이며, 능선 (13a) 과 노치 (15A ∼ 19A) 의 교점을 각각 포인트 (P2 ∼ P6) 로 한다.

도 3 은 노치 (14) 의 제 2 예에 의한 노치 (14B) 를 나타내는 확대도이다. 이 경우에는 포인트 (P1) 로부터 예를 들어 접선에 대한 각도 α 를 35°로 하여 깊이 10 ㎛ 까지 잘라낸 후, 계단상으로 잘라내어 노치를 구성한 것이다. 그 밖의 5 개의 노치에 대해서도 마찬가지이며, 능선 (13a) 과 노치 (15B ∼ 19B) 의 교점을 각각 포인트 (P2 ∼ P6) 로 한다.

이 실시형태의 다이아몬드 툴 (10) 을 사용하여 스크라이브하는 경우에 대해, 도 4a, 도 4b 를 사용하여 설명한다. 또한, 도 4a, 도 4b 에서는 원주부의 노치를 과장해서 크게 나타내고 있으며, 도 4a 는 정면에서, 도 4b 는 도 4a 의 우측에서 본 측면도이다. 스크라이브할 때에는, 도 4a 의 (a), 도 4b 의 (a) 에 나타내는 바와 같이 다이아몬드 툴 (10) 의 하나의 포인트 (P1) 를 기판 (20) 에 대해 고정시키고, 기판 (20) 을 도시한 화살표 A 방향으로 이동시켜 스크라이브를 실시한다. 이 때, 다이아몬드 툴 (10) 은 전동시키지 않기 때문에, 동일한 포인트에서 스크라이브를 실시할 수 있다. 기판에 접해 있는 포인트가 마모에 의해 열화된 경우에는, 도 4a 의 (b), 도 4b 의 (b) 에 나타내는 바와 같이 관통공 (12) 을 중심으로 다이아몬드 툴 (10) 을 60°회전시켜, 인접하는 포인트 (P2) 를 기판 (20) 에 접촉시키고, 동일하게 하여 스크라이브를 실시한다. 이것을 반복하면 포인트가 마모에 의해 열화되어도 원판의 주위에 형성한 노치의 횟수만큼 새로운 포인트에서 스크라이브를 실시할 수 있다. 또, 다이아몬드 툴 (10) 을 회전시켜도, 다이아몬드 툴 (10) 의 정면에서 볼 때 날끝의 능선이 기판에 접촉하는 각도 θ 는 변함없기 때문에, 포인트의 기판에 대한 접촉 각도를 조정하는 것이 용이하다.

또한, 이 실시형태에서는 원판의 주위에 6 개 지점의 노치를 형성하고 있지만, 원주부에는 가능한 한 많은 노치를 형성해 두는 것이 바람직하다. 노치수의 상한은 인접하는 포인트가 서로 간섭하지 않는 수로 한다. 이로써 각 포인트가 마모되었을 때 다이아몬드 툴을 회전시키는 것만으로 포인트를 교환할 수 있어, 다이아몬드 툴 (10) 의 교환 빈도를 줄일 수 있다.

다음으로, 본 발명의 제 2 실시형태에 대해 도 5 를 이용하여 설명한다. 이 실시형태의 다이아몬드 툴 (30) 도 제 1 실시형태와 마찬가지로, 단결정 다이아몬드에 의한 원판형의 베이스 (31) 의 중심에 관통공 (32) 을 갖고, 그 원주의 양측으로부터 V 자형으로 연마된 날끝 (33) 을 가지고 있다. 그리고, 전술한 제 1 실시형태에서는 노치의 형상을 비대칭으로 하고 있지만, 제 2 실시형태에서는 도 5(a) 에 나타내는 바와 같이, 다이아몬드 툴 (30) 의 원주를 따라 원호상의 노치 (34 ∼ 37) 를 형성한 것이다. 이와 같은 노치는, 레이저 가공에 의해 용이하게 형성할 수 있다.

이 다이아몬드 툴 (30) 에서는, 도 5(b) 에 나타내는 바와 같이 1 개의 노치 (34) 의 단부 (端部) 를 포인트로 하여 기판 (20) 에 대해 스크라이브를 실시한다. 그리고, 이 포인트가 마모된 경우에는, 전술한 실시형태와 마찬가지로 다이아몬드 툴 (30) 을 관통공에 삽입 통과시킨, 도시를 생략한 축을 따라 90°회전시켜, 인접하는 노치 (35) 의 단부를 포인트로 하여 스크라이브를 실시한다. 이것을 반복함으로써 4 개 지점의 포인트를 사용할 수 있다. 그리고, 4 개 지점의 포인트가 모두 마모되면, 다시 도 5(c) 에 나타내는 바와 같이, 이 다이아몬드 툴 (30) 을 반전시킨다. 그리고, 각 노치 (34 ∼ 37) 가 다른 정점을 포인트로 하여 마찬가지로 스크라이브를 실시할 수 있다. 따라서, 합계 8 개 지점의 포인트에서 스크라이브를 실시할 수 있다.

다음으로, 본 발명의 제 3 실시형태에 대해 도 6 을 이용하여 설명한다. 이 실시형태의 다이아몬드 툴 (40) 도 제 1 실시형태와 마찬가지로, 단결정 다이아몬드에 의한 원판형의 베이스 (41) 의 중심에 관통공 (42) 을 갖고, 그 원주의 양측으로부터 V 자형으로 연마된 날끝 (43) 을 가지고 있다. 그리고, 전술한 제 2 실시형태와 마찬가지로, 레이저에 의해 원주부의 4 개 지점에 원호상의 노치 (44 ∼ 47) 를 형성한다. 또한, 각 노치 (44) 의 양단 부분에 기계 가공에 의해 원호상의 미소 노치 (44a, 44b) 를 형성한다. 다른 노치 (45, 46, 47) 에 대해서도 마찬가지로 양단 위치에 작은 원호상의 미소 노치 (45a, 45b, 46a, 46b, 47a, 47b) 를 형성한다. 이 경우에 원주 상의 작은 노치는, 기계 가공으로 연마함으로써 정밀하게 노치 부분의 형상을 정형할 수 있음과 함께, 그 표면 조도를 작게 할 수 있다.

이 다이아몬드 툴 (40) 을 사용하여 스크라이브할 때에는 도 6(b) 에 나타내는 바와 같이, 능선과 미소 노치의 교점을 포인트로 하여 스크라이브를 실시한다. 그 위치가 마모된 경우에는, 다이아몬드 툴 (40) 을 90°씩 회전시켜 인접하는 노치의 포인트를 사용한다. 이렇게 하면 4 회 포인트 위치를 변화시켜 스크라이브를 실시할 수 있다. 그리고, 4 개 지점의 포인트가 모두 마모되면, 도 6(c) 에 나타내는 바와 같이, 다이아몬드 툴 (40) 을 반전시킨다. 이렇게 하면 각 노치 (44 ∼ 47) 가 다른 노치의 외측을 포인트로 하여 마찬가지로 스크라이브를 실시할 수 있다. 이와 같이 4 회 포인트 위치를 변화시켜 스크라이브를 실시할 수 있어, 합계 8 회의 포인트를 교환하여 스크라이브를 실시할 수 있다.

또한, 전술한 제 2, 제 3 실시형태에 있어서, 베이스가 되는 원판의 주위에 4 개 지점의 노치를 형성하고 있지만, 추가로 다수의 노치를 형성하여 포인트수를 많게 할 수 있는 것은 말할 필요도 없다. 제 2, 제 3 실시형태에 있어서는 노치를 원호상으로 하고 있지만, 다이아몬드 툴의 측면에서 볼 때 좌우 대칭 형상이면 V 자형, U 자형 등 임의의 형상으로 잘라내어도 된다. 또, 제 3 실시예에 있어서, 미소 노치는 직선상으로 해도 된다. 또한, 노치의 형성 방법에 대해서도, 레이저 가공 외에 연삭이나 방전 가공 등 주지된 가공법을 사용할 수 있다.

전술한 각 실시형태에서는 원판의 주위에 등간격으로 노치를 형성하고 있다. 이것은 등간격으로 하면 노치수를 많게 할 수 있음과 함께, 일정한 각도로 다이아몬드 툴을 회전시킴으로써 포인트를 변경할 수 있어, 포인트의 접촉 각도를 용이하게 일정하게 할 수 있다는 효과가 있지만, 반드시 등간격일 필요는 없다.

또, 전술한 실시형태에서는 원판 전체를 단결정 다이아몬드로 구성하고 있지만, 표면 부분만 다이아몬드층이 있으면 충분하기 때문에, 초경 합금이나 소결 다이아몬드제 베이스의 날끝 부분의 표면에 다결정 다이아몬드층을 형성하여 이것에 노치를 형성해도 된다. 또, 보론 등의 불순물을 도프하여 도전성을 갖게 한 단결정 또는 다결정 다이아몬드를 사용해도 된다. 도전성을 갖는 다이아몬드를 사용함으로써, 방전 가공에 의해 노치를 용이하게 형성할 수 있다.

또, 전술한 각 실시형태에서는 다이아몬드 툴의 베이스를 원판상으로 하고 있지만, 원판상일 필요는 없고, 베이스를 다각형으로 해도 된다. 베이스는 관통공의 중심에 대해 회전 대칭이면 충분하다. 다각형의 베이스를 잘라낼 때에는 정점을 포함하는 부분을 직선상으로 잘라내어도 되고, 정점을 포함하는 부분을 V 자형, U 자형 등 임의의 형상으로 잘라내어도 된다. 또, 정점을 기점으로 하여 좌우 비대칭으로 V 자형 또는 U 자형 등 임의의 형상으로 잘라내도록 하여 포인트로 할 수 있다. 어느 경우에 있어서도, 능선과 노치가 포인트가 되는 교점을 형성하도록 노치를 형성할 수 있다.

본 발명의 멀티포인트 다이아몬드 툴은 취성 재료 기판을 스크라이브하는 스크라이브 장치에 사용할 수 있으며, 특히 다이아몬드 툴의 마모가 많아지는 경도가 높은 스크라이브 대상에도 유효하게 사용할 수 있다.

10, 30, 40 : 멀티포인트 다이아몬드 툴
11, 31, 41 : 베이스
12, 32, 42 : 관통공
13, 33, 43 : 연마면
14 ∼ 19, 34 ∼ 37, 44 ∼ 47 : 노치
44a, 44b, 45a, 45b, 46a, 46b, 47a, 47b : 미소 노치

Claims (6)

1. 회전 대칭이고 적어도 외주의 능선 부분이 다이아몬드로 형성된 베이스와,
   상기 베이스의 능선 부분에 형성된 복수의 노치를 구비하는 멀티포인트 다이아몬드 툴.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 각 노치는, 상기 베이스의 외주 상에 등간격으로 형성된 것인 멀티포인트 다이아몬드 툴.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 베이스는, 그 능선 부분에 다이아몬드층이 형성된 것인 멀티포인트 다이아몬드 툴.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 각 노치의 양단 부분에 추가로 미소 노치를 갖는 것인 멀티포인트 다이아몬드 툴.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 각 노치는, 레이저 가공에 의해 형성된 것인 멀티포인트 다이아몬드 툴.
6. 제 4 항에 있어서,
   상기 각 미소 노치는 기계 가공에 의해 형성된 것인 멀티포인트 다이아몬드 툴.

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