KR20170135717A - 스크라이빙 휠 및 그의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

한 쌍의 스페이서(21, 22)를 통하여 스크라이빙 휠 기재(12)의 경사면(13, 14)에 다이아몬드막(17)을 형성한다. 다이아몬드막을 형성한 후, 막이 부착되는 경사면(13, 14)과 측면(15, 16)의 경계 부분에 부착되는 다이아몬드막을 제거하기 위해, 레이저광으로 절삭한다. 이렇게 하면 측면(15, 16)의 외주 부분에 다이아몬드막이 잔존하는 일 없이, 스크라이빙 휠의 수율을 올려, 사용시의 슬라이딩 저항을 개선할 수 있다.

Description

스크라이빙 휠 및 그의 제조 방법{SCRIBING WHEEL AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 취성 재료 기판(brittle material substrate)에 압접·전동(rolling)시켜 스크라이브하기 위한 스크라이빙 휠 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.
종래의 스크라이빙 휠은, 초경 합금제(製) 또는 다결정 소결 다이아몬드(이하, PCD라고 함)제의 원판(円板)을 기재(基材)로 하고 있다. PCD는 다이아몬드 입자를 코발트 등과 함께 소결시킨 것이다. 스크라이빙 휠은 기재가 되는 원판의 양측으로부터 원주의 에지를 서로 비스듬히 깎아 들어가, 원주면에 V자형의 날끝을 형성한 것이다. 이와 같이 하여 형성된 스크라이빙 휠을 스크라이브 장치의 스크라이브 헤드 등에 회전이 자유롭게 축착(軸着)하여 취성 재료 기판에 소정의 하중으로 밀어붙여, 취성 재료 기판의 면을 따라 이동시킴으로써, 전동시키면서 스크라이브할 수 있다.
일본공개특허공보 평04-224128호에는 유리 기판을 절단(dividing)하기 위한 유리 절단용 날에 관한 것으로, 그 수명을 길게 하기 위하여, V자 형상의 날끝 표면을 다이아몬드로 피막한 유리 절단용 날이 개시되어 있다. 이 유리 절단용 날은, 다이아몬드와 상성이 좋은 세라믹으로 형성된 날끝 표면에 다이아몬드막을 피복하고, 이 다이아몬드막을 표면 연마 처리하여 정형(整形)된다. 이러한 유리 절단용 날을 이용함으로써, 날의 수명이 길고, 또한 절단면이 평활해지도록 고경도 유리를 절단할 수 있다고 나타나 있다.
또한, 일본공개특허공보 2013-220554호에는, 단면이 V자형으로 형성된 원주부를 갖는 스크라이빙 휠의 날끝이 되는 경사면에 다이아몬드막을 성장시키고, 능선의 양측의 영역을 연마한 스크라이빙 휠이 제안되어 있다.
일본공개특허공보 평04-224128호 일본공개특허공보 2013-220554호
그러나 단면이 V자형으로 형성된 스크라이빙 휠 기재의 경사면에 다이아몬드막을 형성하는 경우에는, 관통구멍이나 측벽에 다이아몬드막의 부착을 피하기 위해, 도 1(a)에 나타내는 바와 같이 스크라이빙 휠 기재(100)(이하, 간단히 휠 기재라고 함)를 한 쌍의 스페이서(101, 102)의 사이에 끼우고, 휠 기재(100)의 측벽을 스페이서(101, 102)에 접촉시켜 성막로(成膜爐)의 안에 지지한다. 그리고 성막로의 안에서 휠 기재(100)의 경사면으로의 다이아몬드막의 부착을 완료한 후, 도 1(b)에 나타내는 바와 같이 스페이서(101, 102)를 분리하여 휠 기재(100)를 세정하고 있었다. 통상은 막두께를 확보하기 위해 복수 회 다이아몬드막을 부착할 필요가 있고, 이 작업을 복수 회 반복하고 있었다.
그러나 다이아몬드막을 부착시킬 때에 휠 기재(100)의 측면을 스페이서(101, 102)에 접촉시켜도, 측면의 외주면 주변으로 막이 돌아 들어가 부착되고, 측면의 외주면의 막두께가 수㎛ 정도 커지는 경우가 있다. 또한 휠 기재(100)는 스페이서(101, 102)와 일단 분리하면, 세정 후 원래대로 스페이서의 사이에 끼워넣을 수 없기 때문에, 재차 다이아몬드막을 부착할 때에 외주면 주변으로 추가로 다이아몬드막이 돌아 들어가 주변 부분의 막두께가 커지게 되어, 허용 공차(公差)의 범위를 초과해 버리는 경우가 있다.
완성된 스크라이빙 휠은 휠 홀더의 절입의 간극에 삽입하고, 회전이 자유롭게 지지되어 이용된다. 이때 측면에 다이아몬드막이 부착되어 있으면, 스크라이빙 휠이 삽입되는 간극의 허용 공차의 범위를 초과해 버리고, 휠 홀더에 지지할 수 없게 되는 경우가 있다는 문제점이 있었다. 휠 홀더에 지지할 수 있던 경우라도, 스크라이빙 휠의 측면과 경사면과의 경계 부분의 두께가 크면, 스크라이빙 휠의 회전에 수반하여 스크라이빙 휠을 사용한 때의 슬라이딩 저항이 커지기 쉽다는 문제점이 있었다. 또한 휠 홀더의 절입의 측면에 있는 관통구멍의 주변 부분만이 환상으로 마모하고, 휠 홀더도 손상되어 버린다는 문제점도 있었다.
본 발명은 이러한 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 휠 기재의 측면의 다이아몬드막의 부착에 수반하는 수율의 저하를 방지함과 함께, 스크라이빙 휠을 사용할 때에 슬라이딩 저항이 커지는 일이 없는 스크라이빙 휠 및 그의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
이 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 스크라이빙 휠은, 원주부를 따라서 능선이 형성되고, 상기 능선과 상기 능선의 양측의 경사면으로 이루어지는 날끝을 갖는 스크라이빙 휠 기재와, 상기 스크라이빙 휠 기재의 경사면에 다이아몬드막을 갖는 다이아몬드막과, 상기 스크라이빙 휠 기재의 양측의 측면의 다이아몬드막이 형성되어 있는 경사면과의 경계가 되는 환상의 영역에 환상 홈을 구비하는 것이다.
이 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 스크라이빙 휠의 제조 방법은, 원판의 원주부를 따라서 능선이 형성되고, 상기 능선과 상기 능선의 양측의 경사면으로 이루어지는 날끝을 갖는 스크라이빙 휠의 제조 방법으로서, 원판 형상의 스크라이빙 휠 기재의 원주를 따라서 측면의 양측으로부터 서로 비스듬히 깎아 들어가도록 연마하여 원주 부분에 경사면과 능선으로 이루어지는 날끝 부분을 형성하고, 상기 스크라이빙 휠 기재의 경사면에 다이아몬드막을 형성하고, 스크라이빙 휠 기재의 양측의 측면 중 상기 다이아몬드막을 갖는 경사면과의 경계가 되는 환상 영역을 절삭하여 측면의 환상 영역의 다이아몬드막을 제거함과 함께 환상 홈을 형성하는 것이다.
여기에서 상기 스크라이빙 휠 기재의 측면의 환상 홈은, 환상으로 레이저광을 조사함으로써 형성하도록 해도 좋다.
여기에서 복수의 상기 날끝 부분을 형성한 스크라이빙 휠 기재와, 상기 각 스크라이빙 휠 기재의 측면이 모두 접촉하는 스페이서를 교대로 접촉시켜 상기 각 다이아몬드 휠 기재의 경사면에 다이아몬드막을 형성하도록 해도 좋다.
여기에서 복수의 상기 날끝 부분을 형성한 상기 스크라이빙 휠 기재를 측면을 맞추어 서로 접촉시키고, 외측에 상기 양측의 스크라이빙 휠 기재의 외측의 측면이 모두 접촉하는 한 쌍의 스페이서를 접촉시켜 상기 각 다이아몬드 휠 기재의 경사면에 다이아몬드막을 형성하도록 해도 좋다.
여기에서 상기 스크라이빙 휠 기재의 환상 홈은, 레이저광을 측면에 대하여 수평으로 조사함으로써 형성하도록 해도 좋다.
여기에서 상기 스크라이빙 휠 기재의 환상 홈은, 레이저광을 측면에 대하여 수직으로 조사함으로써 형성하도록 해도 좋다.
이러한 특징을 갖는 본 발명에 의하면, 다이아몬드막의 경사면과 측면의 경계 부분이 되는 측면에 막이 부착된 경우라도 측면의 막을 제거하고 있기 때문에, 막의 부착에 의한 스크라이빙 휠의 두께의 변화에 수반하는 수율의 저하를 방지할 수 있다. 또한 스크라이빙 휠의 측면에는 막이 부착되어 있지 않기 때문에, 스크라이빙 휠을 휠 홀더에 부착하여 사용하는 경우의 슬라이딩 저항을 적게 할 수 있어, 휠 홀더의 손상을 방지할 수 있다는 효과가 얻어진다.
도 1은 스크라이빙 휠의 제조시에 다이아몬드막의 부착 처리를 나타내는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 형태에 의한 스크라이빙 휠의 제조 과정의 정면도 및 측면도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시 형태에 의한 스크라이빙 휠 기재상에 다이아몬드막의 부착 처리를 나타내는 개략도이다.
도 4는 레이저 조사 전후의 스크라이빙 휠의 측면과 경사면과의 경계 부분을 나타내는 확대 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시 형태에 의한 스크라이빙 휠 기재로의 레이저광의 조사를 나타내는 정면도 및 측면도이다.
도 6은 본 실시 형태에 의한 레이저 조사 후의 스크라이빙 휠의 정면도 및 측면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시 형태에 의한 스크라이빙 휠 기재로의 레이저광의 조사를 나타내는 측면도이다.
도 8은 다른 실시 형태에 의한 스크라이빙 휠 기재상에 다이아몬드막의 부착 처리를 나타내는 개략도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시 형태에 의한 스크라이빙 휠 기재로의 레이저광의 조사를 나타내는 측면도이다.
도 2(a), (b)는 본 발명의 제1 실시 형태에 의한 스크라이빙 휠의 제조 과정을 나타내는 정면도 및 그의 측면도이다. 스크라이빙 휠을 제조할 때에는, 예를 들면, 초경 합금의 스크라이빙 휠 기재가 되는 원판(10)의 중앙에 우선 도 2(a)에 나타내는 바와 같이 축구멍이 되는 관통구멍(11)을 형성한다. 다음으로 이 관통구멍(11)에 도시하지 않은 모터 등의 샤프트를 연통하여 관통구멍(11)의 중심축을 회전축으로서 회전시키면서, 원판(10)의 전(全) 원주를 원판의 표리 양측으로부터 회전축에 대하여 비스듬히 연마하여 도 2(b)에 나타내는 바와 같이 수직 단면 V자형으로 형성하여 스크라이빙 휠 기재(12)로 하고, V자형 부분을 날끝으로 한다. 이렇게 하여 형성한 V자형의 사면을 경사면(13, 14), 측면을 측면(15, 16)으로 한다.
다음으로 경사면(13, 14)으로의 다이아몬드 박막의 형성 과정에 대해서 설명한다. 우선 V자형의 경사면(13, 14)을 다이아몬드막의 부착이 용이해지도록 미리 조면(粗面)으로 해둔다. 다음으로 도 3에 나타내는 바와 같이 스크라이빙 휠 기재(12)를 한 쌍의 스페이서(21, 22)의 사이에 끼우고 원주 형상의 부재(23)를 관통시켜 상하로 고정한다. 스페이서(21, 22)의 측면의 직경은 스크라이빙 휠 기재(12)의 측면(15, 16)의 직경보다 조금 크게 한다. 이렇게 하면 스크라이빙 휠 기재의 측면(15, 16)은 각각 스페이서(21, 22)의 측면에 완전하게 접촉시킬 수 있다. 이 상태로 전(前) 처리를 행한 후, 성막로에 넣어 스크라이빙 휠 기재의 경사면(13, 14)에 다이아몬드막(17)을 성막한다. 다음으로 스크라이빙 휠 기재(12)와 한 쌍의 스페이서(21, 22)를 분리한 후, 초음파 세정 등으로 세정한다.
또한 1회의 성막으로 필요한 막두께가 얻어지지 않는 경우에는, 상기의 성막과 스크라이빙 휠 기재의 측면의 다이아몬드막의 성막 처리를 복수 회 반복함으로써, 필요한 막두께를 얻도록 해도 좋다.
성막로에서 다이아몬드막을 부착시킬 때에, 측면(15, 16)의 최외주의 환상 부분에도 다이아몬드 입자가 돌아 들어가 근소하게 부착되어 환상의 볼록부가 된다. 도 4(a)는 경사면(13)과 측면(15)이 교차하는 외주의 일부를 확대하여 나타내는 단면도로서, 경사면(13) 및 측면(15)의 외주 부분에 다이아몬드막(17)이 부착되어 있는 것을 나타내고 있다.
다음으로 측면(15)으로 돌아 들어가 부착된 다이아몬드막을 제거하기 위해, 성막 후에 도 5에 나타내는 바와 같이 스크라이빙 휠의 측면(15)의 V자형의 경사면과의 경계가 되는 환상 영역(15a)에 대하여 레이저광을 조사한다. 레이저 광원으로서는, 다이아몬드막 및 휠 기재로의 열 영향을 경감하기 위해, 예를 들면 펄스 폭이 10 나노초 이하의 짧은 것을 이용하는 것이 바람직하다. 그리고 도 5(a)의 해칭으로 나타내는 부분은 레이저광을 조사한 부분을 나타내고 있다. 레이저광을 조사함으로써 측면(15)에 부착된 다이아몬드막(17)뿐만 아니라, 스크라이빙 휠 기재(12)를 구성하는 초강합금의 환상 영역(15a)이 근소하게, 예를 들면 깊이 5㎛ 정도 환상으로 제거되고, 도 4(b)에 도 5(b)의 작은 원 부분의 단면도를 나타내는 바와 같이 환상 홈(15b)이 형성되게 된다. 따라서, 측면(15)에 다이아몬드막(17)이 근소하게 부착되어 있는 경우라도, 레이저광을 조사한 후에는 다이아몬드막을 측면(15)으로부터 완전하게 제거할 수 있다.
또한 측면(16)으로 돌아 들어가 부착된 다이아몬드막을 제거하기 위해, 도 5에 나타내는 바와 같이 스크라이빙 휠 기재(12)를 반전시키고, 동일하게 하여 측면(16)과 연마면(14)과의 경계의 환상 영역(16a)에 대하여 레이저광을 조사한다. 이에 따라 환상 부분(16a)의 다이아몬드막(17)이 제거되고, 추가로 스크라이빙 휠 기재가 환상으로 제거되어 5㎛ 정도의 패임이 되는 환상 홈(16b)이 형성되게 된다. 환상 홈(15b, 16b)의 폭은 측면의 볼록부를 확실하게 제거할 수 있도록, 100㎛∼200㎛로 하는 것이 바람직하다. 본 실시 형태에서는 150㎛ 정도로 되어 있다.
이 후, 다이아몬드막이 부착된 선단 부분을 선단이 날카로워지도록 숫돌 등의 연마재에 의해 연마한다. 연마는 초벌 연마와 마무리 연마의 2단계로 해도 좋고, 원래의 다이아몬드막(17)보다도 예를 들면 5° 정도 둔각이 되도록 해도 좋다. 도 6은 이렇게 하여 완성한 스크라이빙 휠을 나타내는 정면도 및 측면도이다.
이와 같이 하여 측면(15, 16)에 부착된 다이아몬드막을 제거함으로써, 측면에 환상 볼록부가 없어지기 때문에, 휠 홀더의 측면과 경사면과의 경계 부분에서의 마찰이 적어지게 되어, 슬라이딩 저항을 개선할 수 있다.
또한 이 실시 형태에서는 스크라이빙 휠의 측면에 대하여 수직인 방향으로부터 레이저광을 조사하여 측면의 다이아몬드막이 부착된 환상의 볼록부를 없애고 있지만, 도 7에 나타내는 바와 같이 스크라이빙 휠의 측면에 평행한 방향으로부터 레이저광을 조사해도 좋다. 또한, 레이저광을 대신하여 숫돌을 이용하여 측면에 부착된 다이아몬드막을 제거하도록 해도 좋다.
또한 이 실시 형태에서는 스크라이빙 휠 기재의 경사면에 다이아몬드 박막을 부착할 때에, 한 쌍의 스페이서를 통하여 휠 기재를 지지하고 있지만, 복수의 휠 기재에 동시에 다이아몬드 박막을 부착시키는 경우에는, 도 8(a)에 나타내는 바와 같이 휠 기재(12)와 스페이서(31, 32, 33…)를 교대로 접촉시켜 성막해도 좋다.
또한 복수의 휠 기재에 동시에 다이아몬드 박막을 부착시키는 경우에, 도 8(b)에 나타내는 바와 같이 양단에만 스페이서(31, 32)를 배치하고, 그 사이에 복수의 휠 기재(12)를 측면을 맞추어 서로 접촉시켜 지지하여 다이아몬드 박막을 성막하도록 해도 좋다. 이 경우에는 도 9(a), (b)에 나타내는 바와 같이 측면으로부터 레이저광을 조사하면, 측면에 부착된 다이아몬드막의 제거와 각 휠 기재의 분리를 동시에 행할 수 있다. 또한 도 9(c)는 도 9(b)에 원으로 나타내는 측면과 경사면과의 경계 부분을 나타내는 부분 확대도이다.
또한, 이 실시 형태에서는 측면에 부착된 다이아몬드막을 제거한 후에 다이아몬드막이 부착된 선단 부분을 연마하고 있지만, 다이아몬드막의 선단을 연마한 후에, 측면에 부착된 다이아몬드막을 제거하도록 해도 좋다.

Claims (7)

  1. 원주부를 따라서 능선이 형성되고, 상기 능선과 상기 능선의 양측의 경사면으로 이루어지는 날끝을 갖는 스크라이빙 휠 기재와,
    상기 스크라이빙 휠 기재의 경사면에 다이아몬드막을 갖는 다이아몬드막과,
    상기 스크라이빙 휠 기재의 양측의 측면의 다이아몬드막이 형성되어 있는 경사면과의 경계가 되는 환상의 영역에 환상 홈을 구비하는 스크라이빙 휠.
  2. 원판의 원주부를 따라서 능선이 형성되고, 상기 능선과 상기 능선의 양측의 경사면으로 이루어지는 날끝을 갖는 스크라이빙 휠의 제조 방법으로서,
    원판 형상의 스크라이빙 휠 기재의 원주를 따라서 측면의 양측으로부터 서로 비스듬히 깎아 들어가도록 연마하여 원주 부분에 경사면과 능선으로 이루어지는 날끝 부분을 형성하고,
    상기 스크라이빙 휠 기재의 경사면에 다이아몬드막을 형성하고,
    스크라이빙 휠 기재의 양측의 측면 중 상기 다이아몬드막을 갖는 경사면과의 경계가 되는 환상 영역을 절삭하여 측면의 환상 영역의 다이아몬드막을 제거함과 함께 환상 홈을 형성하는 스크라이빙 휠의 제조 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 스크라이빙 휠 기재의 측면의 환상 홈은, 환상으로 레이저광을 조사함으로써 형성한 스크라이빙 휠의 제조 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    복수의 상기 날끝 부분을 형성한 스크라이빙 휠 기재와, 상기 각 스크라이빙 휠 기재의 측면이 모두 접촉하는 스페이서를 교대로 접촉시켜 상기 각 다이아몬드 휠 기재의 경사면에 다이아몬드막을 형성하는 스크라이빙 휠의 제조 방법.
  5. 제2항에 있어서,
    복수의 상기 날끝 부분을 형성한 상기 스크라이빙 휠 기재를 측면을 맞추어 서로 접촉시키고, 외측에 상기 양측의 스크라이빙 휠 기재의 외측의 측면이 모두 접촉하는 한 쌍의 스페이서를 접촉시켜 상기 각 다이아몬드 휠 기재의 경사면에 다이아몬드막을 형성하는 스크라이빙 휠의 제조 방법.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 스크라이빙 휠 기재의 환상 홈은, 레이저광을 측면에 대하여 수평으로 조사함으로써 형성한 스크라이빙 휠의 제조 방법.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 스크라이빙 휠 기재의 환상 홈은, 레이저광을 측면에 대하여 수직으로 조사함으로써 형성한 스크라이빙 휠의 제조 방법.
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