KR20180025173A - 다이아몬드 툴 - Google Patents

Abstract

각주형의 단결정 다이아몬드를 베이스로 한 다이아몬드 툴에서 생산성을 향상시킨다. 다이아몬드 툴(10)에 각주의 상면의 각 정점에 상면을 등분하는 선에 수직인 선이 절편이 되도록 상면으로부터 각도 θ1 만큼 기울어지도록 형성된 윗면(16a~16d)과, 당해 정점을 포함하여 인접하는 외주 면으로부터 당해 정점을 향해서 형성된 경사면(17a~17h)을 설치한다. 1쌍의 경사면과 윗면과의 교점을 포인트 P1~P4로 한다. 이에 의해 윗면이나 경사면의 가공시에 다른 포인트의 윗면에 영향을 미치지 않아 생산성이 높은 칼끝가공이 가능하게 된다.

Description

다이아몬드 툴{DIAMOND TOOL}

본 발명은 유리기판이나 실리콘 웨이퍼 등의 취성재료(脆性材料) 기판을 다이아몬드 포인트에 의해 스크라이브 하기 위한 다이아몬드 툴에 관한 것이다.

종래 유리기판이나 실리콘 웨이퍼를 스크라이브 하기 위해 스크라이빙 휠이나 단결정 다이아몬드에 의한 다이아몬드 포인트를 이용한 툴이 사용되고 있다. 유리기판에 대해서는 주로 기판에 대해서 전동(轉動)시키는 스크라이빙 휠이 사용되어 왔으나, 스크라이브 후의 기판의 강도가 향상되는 등의 이점에 의해 고정 칼날인 다이아몬드 포인트의 사용도 검토되고 있다. 특허문헌 1에는 유리판을 스크라이브 하기 위해 원뿔형의 선단을 갖는 유리 스크라이버를 사용한 스크라이브 장치가 제안되어 있다. 또, 특허문헌 2에는 다이아몬드 입자(3)의 선단 면을 평면으로 하고, 능선을 향해 연마 면을 형성하여, 연마 면과 능선의 교점을 포인트로 하는 다이아몬드 스크라이버가 제안되어 있다.

일본국 특개2013-043787호 공보 일본국 특개2005-088455호 공보

종래의 단결정 다이아몬드를 툴로 하여 가공하는 경우에는 결정방위에 따라서 바람직한 가공방향이 존재하나, 단일 평면의 가공에서는 각각의 포인트에 적합한 가공 면이 되기 어렵다는 문제점이 있었다. 또, 칼끝의 윗면으로 불리는 면을 가공하고, 다음에, 윗면에 접속하는 능선을 가공하여 포인트로 하며, 이를 반복하여 복수의 포인트를 형성하는 경우에는 어느 한 능선 가공에서 윗면 측에 깨짐이 발생한 경우에 다시 윗면을 가공할 필요가 생긴다. 마찬가지로, 능선을 형성하기 위한 경사면의 가공 시에도 다른 능선의 위치나 각도에 영향을 받을 가능성이 있다. 따라서 필요없는 부분까지 가공할 필요가 발생하거나 이미 형성된 포인트에 깨짐이 발생할 가능성이 있다는 문제점이 있었다.

본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 생산성이 높은 칼끝가공을 실행할 수 있는 다이아몬드 툴을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해 본 발명의 다이아몬드 툴은, 윗면과 그에 수직인 복수의 외주 면을 포함하는 각주(角柱, 각기둥) 형상의 베이스와, 상기 각주의 상면의 각 정점에 상면의 당해 정점을 포함하며 상면을 등분하는 등분 선에 수직인 선이 절편이 되도록 상면으로부터 각도 θ1 만큼 경사진 윗면과, 당해 정점을 포함하는 인접하는 2개의 외주 면으로부터 당해 정점을 향해 경사진 1쌍의 경사면을 구비하며, 상기 1쌍의 경사면과 상기 윗면과의 교점을 포인트로 하는 것이다.

여기서 상기 상면과 상기 윗면의 각도 θ1은 0°를 넘고 15° 이하로 해도 좋다.

이와 같은 특징을 갖는 본 발명에 의하면 각주 형상의 단결정 다이아몬드를 가공하는 경우에 각각의 포인트마다 결정방위에 적합한 가공이 가능해져서 가공품질이 안정된다. 또, 윗면과 능선을 독립하여 가공하고 있으므로 1개의 포인트의 윗면 및 능선의 가공시에 다른 포인트의 윗면 및 능선에 영향을 미치는 일은 없다. 또, 윗면을 먼저 가공하고 다음에, 능선을 가공하는 경우에 윗면 측에 깨짐이 발생하여 다시 가공하는 경우에도 다른 포인트의 윗면에는 영향을 미치는 일은 없다는 효과를 얻을 수 있다. 또, 툴의 측면이 상면에 수직인 외주 면으로 되어 있어서 툴 홀더에 설치할 때 용이하게 위치결정을 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시형태에 의한 다이아몬드 툴의 제조과정을 나타내는 평면도 및 정면도이다.
도 2는 실시형태에 의한 다이아몬드 툴의 평면도 및 정면도이다.
도 3은 본 발명의 실시형태에 의한 다이아몬드 툴의 포인트 부분을 나타내는 부분확대도이다.

다음에, 본 발명의 실시형태에 대해서 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시형태에 의한 다이아몬드 툴의 제조과정을 나타내는 평면도 및 정면도이다. 이 다이아몬드 툴은 일정 높이의 사각기둥 단결정 다이아몬드를 베이스(11)로 하고 있다. 이 베이스(11)는 상면(12)과 사방의 외주 면(13a~13d)을 구비한다. 상면(12)은 정방형이며, 상면(12)의 사방의 정점을 12a~12d로 한다. 이 베이스(11)에 대해 상면(12)의 각 정점(12a~12d) 부분에 포인트를 생성한다.

다음에, 상면(12)의 사방의 정점에 형성하는 포인트의 가공에 대하여 설명한다. 상면(12)의 1개의 정점(12a)에 대해서는 도 2(a) 및 도 3에 나타내는 것과 같이 이 정점(12a)을 포함하여 상면(12)을 등분하는 등분 선(15)에 수직인 선이 상면(12)의 절편(14a)이 되도록 상면(12)에서 외주 면(13a, 13b)을 향해서 각도 θ1 만큼 기울어지도록 윗면(16a)을 형성한다.

상면(12)의 정점(12b)에 대해서는 도 2(a)에 나타내는 것과 같이 이 정점(12b)을 포함하는 상면(12)을 등분하는 등분 선(14)에 수직인 선이 상면(12)의 절편(15a)이 되도록 상면(12)에서 외주 면(13b, 13c)을 향해서 각도 θ1 만큼 기울어지도록 윗면(16b)을 형성한다.

상면(12)의 정점(12c)에 대해서는 도 2(a)에 나타내는 것과 같이 등분 선(15)에 수직인 선이 상면(12)의 절편(14b)이 되도록 상면(12)에서 외주 면(13c, 13d)을 향해 각도 θ1 만큼 기울어지도록 윗면(16c)을 형성한다.

상면(12)의 정점(12d)에 대해서는 도 2(a)에 나타내는 것과 같이 등분 선(14)에 수직인 선이 상면(12)의 절편(15b)이 되도록 상면(12)에서 외주 면(13d, 13a)을 향해 각도 θ1 만큼 기울어지도록 윗면(16d)을 형성한다. 여기서 각도 θ1은 0°를 넘고 15° 이하로 하며, 바람직하게는 1°~10°로 한다. 0°에 가까우면 가공 면적이 커져서 가공시간이 걸리는 동시에 윗면 가공시에 다른 윗면에 영향을 미칠 가능성이 있다. 15°를 초과하면 후술하는 경사면의 가공이 어려워진다.

다음에, 정점(12a)에 대해서는, 도 2(a), 도 3에 나타내는 것과 같이 외주 면(13a)의 윗면(16a)과 접하는 부분을 연마하여 경사면(17a)을 형성하고, 또, 외주 면(13b)의 윗면(16a)과 접하는 부분을 연마하여 경사면(17b)을 형성한다. 이때, 2개의 경사면(17a, 17b)을 이루는 선을 능선(18a)으로 하면 도 2(a)의 평면도에서 경사면(17a, 17b)이 대칭이 되고 능선(18a)이 등분 선(15)에 평행이 되도록 경사면(17a, 17b)을 형성한다. 이렇게 하여 형성된 윗면(16a)과 능선(18a)의 교점을 포인트 P1로 한다.

다음에, 정점(12b)에 대해서는, 도 2(a)에 나타내는 것과 같이 외주 면(13b)의 윗면(16b)과 접하는 부분을 연마하여 경사면(17c)을 형성하고, 또, 외주 면(13c)의 윗면(16b)과 접하는 부분을 연마하여 경사면(17d)을 형성한다. 이때, 2개의 경사면(17c, 17d)이 이루는 선을 능선(18b)으로 하면, 도 2(a)의 평면도에서 경사면(17c, 17d)이 대칭이 되어 능선(18b)이 등분 선(14)에 평행이 되도록 경사면(17c, 17d)을 형성한다. 이렇게 하여 형성된 윗면(16d)과 능선(18b)과의 교점을 포인트 P2로 한다. 또한, 포인트 P1의 경사면(17b)과 포인트 P2의 경사면(17c)은 동일한 외주 면(13b)으로부터 연마되어 있으나 각각 독립된 면이다. 즉, 경사면에 대해서도 포인트마다 다른 면을 형성하므로 각 경사면의 연마가 다른 포인트의 경사면에 영향을 주지는 않는다.

다음에, 정점(12c)에 대해서는, 도 2(a)에 나타내는 것과 같이 외주 면(13c)의 윗면(16c)과 접하는 부분을 연마하여 경사면(17f)을 형성하고, 또, 외주 면(13d)의 윗면(16c)과 접하는 부분을 연마하여 경사면(17f)을 형성한다. 이때, 2개의 경사면(17e, 17f)이 이루는 선을 능선(18c)으로 하면, 도 2(a)의 평면도에서 경사면(17e, 17f)이 대칭이 되어 능선(18c)이 등분 선(15)에 평행이 되도록 경사면(17e, 17f)을 형성한다. 이렇게 하여 형성된 윗면(16c)과 능선(18c)과의 교점을 포인트 P3로 한다.

다음에, 정점(12d)에 대해서는, 도 2(a)에 나타내는 것과 같이 외주 면(13d)의 윗면(16d)과 접하는 부분을 연마하여 경사면(17g)을 형성하고, 또, 외주 면(13a)의 윗면(16d)과 접하는 부분을 연마하여 경사면(17h)을 형성한다. 이때, 2개의 경사면(17g, 17h)이 이루는 선을 능선(18d)으로 하면, 도 2(a)의 평면도에서 경사면(17g, 17h)이 대칭이 되어 능선(18d)이 등분 선(14)에 평행이 되도록 경사면(17g, 17h)을 형성한다. 이렇게 하여 형성된 윗면(16d)과 능선(18d)과의 교점을 포인트 P4로 한다.

여기서, 도 3에 나타내는 것과 같이 윗면(16a)과 능선(18a)이 이루는 각도 θ2는 130° 이상 160° 이하인 것이 바람직하다. 각도 θ2를 이와 같은 값으로 하기 위해서는 상면(12)과 윗면(16a)의 각도 θ1이 15° 이하인 것이 바람직하다. 다른 정점에 대해서도 마찬가지이다. 이에 의해 사각기둥의 베이스(12)의 각 정점(12a~12d)의 근방에 포인트 P1~P4를 가지는 다이아몬드 툴(10)로 할 수 있다. 그리고 이 베이스(11)의 하방은 경납땝(brazing) 등에 의해 툴 홀더에 쉽고 안정적으로 설치할 수 있다. 이때, 베이스(11)의 하방에는 외주 면이 소정 길이 남아 있으며, 이 면을 툴 홀더에 접촉시킴으로써 다이아몬드 툴(10)을 툴 홀더에 대해서 확실하게 위치결정을 할 수 있다.

또, 본 실시형태에서는 사각기둥의 베이스(11)의 상면의 정점(12a~12d)에 먼저 윗면(16a~16d)을 형성하고 이어서 경사면(17a~17h)을 형성하도록 하고 있으나, 각각의 경사면(17a~17h)을 먼저 형성하고 그 후에 윗면(16a~16d)을 형성하도록 해도 좋다. 어느 경우에도 윗면을 가공하고 경사면을 형성하여 능선을 가공할 때에 윗면 측에 깨짐이 발생한 경우라도 다시 그 윗면만을 가공하면 다른 포인트의 윗면에는 영향을 미치지는 않는다. 또, 경사면에 대해서도 마찬가지로 1개의 포인트의 능선 가공시에 인접하는 포인트의 경사면 및 윗면에 영향을 미치지는 않는다.

상술한 각 실시형태에서는 사각기둥의 베이스 상면의 각 정점 근방의 4군데에 포인트를 마련하고 있으나, 포인트는 반드시 4군데 모두 마련할 필요는 없으며, 적어도 2군데 있으면 좋다. 또, 본 실시형태에서는 사각기둥의 베이스를 사용하고 있으나, 사각기둥에 한정되는 것은 아니며, 다각기둥의 상면 정점에 포인트를 형성하는 것이면 좋다.

본 발명은 합성 다이아몬드를 사용하여 용이하게 스크라이빙 공구를 제조할 수 있어서 얇은 유리기판 등의 다양한 형상의 취성재료 기판의 스크라이빙 공구로서 사용할 수 있다.

10 다이아몬드 툴
11 베이스
12 상면
12a~12d 정점
13a~13d 외주 면
14, 15 등분 선
14a, 14b, 15a, 15b 절편
16a~16d 윗면
17a~17h 경사면
18a~18d 능선
P1~P4 포인트

Claims (2)

1. 상면과 이에 수직인 복수의 외주 면을 포함하는 각주 형상의 베이스와,
   상기 각주의 상면의 각 정점에 상면의 당해 정점을 포함하며 상면을 등분하는 등분 선에 수직인 선이 절편이 되도록 상면으로부터 각도 θ1 만큼 경사진 윗면과,
   당해 정점을 포함하여 인접하는 2개의 외주 면으로부터 당해 정점을 향해서 경사진 1쌍의 경사면을 구비하며,
   상기 1쌍의 경사면과 상기 윗면과의 교점을 포인트로 하는 다이아몬드 툴.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 상면과 상기 윗면의 각도 θ1은 0°를 넘고 15°이하인 다이아몬드 툴.

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