KR20180077025A

KR20180077025A - 커터 휠

Info

Publication number: KR20180077025A
Application number: KR1020170172463A
Authority: KR
Inventors: 다카히로 지누시; 히로시 아베
Original assignee: 미쓰보시 다이야몬도 고교 가부시키가이샤
Priority date: 2016-12-28
Filing date: 2017-12-14
Publication date: 2018-07-06
Also published as: TWI752133B; TW201825418A; JP2018108660A; CN108249749B; CN108249749A; KR102453527B1; JP6897951B2

Abstract

[과제] 기판에 대해서 확실히 파고들어 고침투로 깨끗한 스크라이브 라인을 형성할 수 있고, 이것에 의해, 단면(端面) 강도가 뛰어난 단위 제품으로 분단할 수 있는 커터 휠을 제공한다.
[해결 수단] 원주면에 서로 교차하는 2개의 경사면(3a, 3a)에 의한 V자형 칼끝 능선(4)을 가지며, 이 칼끝 능선(4)의 전역(全域)에 소정의 피치(P)로 홈부(5)가 가공되고, 당해 홈부(5)와 남은 칼끝 능선부(6)가 교호로 형성되어 있으며, 홈부(5)의 깊이(5b)가 1~3㎛이고, 당해 홈부(5)의 길이(5a)가 홈부(5)의 깊이(5b)의 3.5~8배로 형성되며, 칼끝 능선부(6)의 길이(6a)가 5~15㎛로 형성하는 것에 의해, 상흔이 없는 고침투의 스크라이브 라인(S)을 형성할 수 있도록 한다.

Description

커터 휠{CUTTER WHEEL}

본 발명은, 유리 등의 취성(脆性) 재료 기판이나, 2매의 취성 재료 기판을 접합시킨 접합 기판의 표면에 분단(分斷)용 스크라이브 라인(scribe line)(절단 홈)을 가공할 때에 사용되는 커터 휠('스크라이빙 휠'이라고도 함)에 관한 것이다.

종래, 유리 기판 등의 취성 재료 기판(이하 「기판」이라고도 함)을 분단하는 가공에서는, 커터 휠을 기판 표면에 밀어 붙여 스크라이브 라인을 형성하고, 그 후, 스크라이브 라인을 따라서 이면측으로부터 외력을 인가하여 기판을 휘게 하는 것에 의해, 단위 기판마다 분단하는 방법이 일반적으로 알려져 있으며, 예를 들면, 특허 문헌 1에 개시되어 있다.

취성 재료 기판에 스크라이브 라인을 가공하는 커터 휠은, 직경 1~4mm인 원판체의 원주면에 서로 교차하는 2개의 경사면에 의한 V자형 칼끝을 가지며, 중심에 장착용 베어링 구멍을 구비한 커터 휠이 이용된다.

상기의 커터 휠로서, 칼끝 능선이 매끄럽게 마무리된 커터 휠(이하 이것을 「노멀 커터 휠」이라고 함)과, 칼끝 능선에 소정의 피치로 홈부(노치)를 마련한 커터 휠(이하 이것을 「홈 형성 커터 휠」이라고 함)이 있다. 후자의 홈 형성 커터 휠에서는, 홈부의 피치가 예를 들면 20~200μm로 형성되고, 홈부의 칼끝 능선 방향을 따른 길이가 홈의 깊이에 대해서 1.5~2.5배의 비율로 형성되어 있는 것이 일반적이다.

이들 커터 휠에 의해서 형성되는 스크라이브 라인에 대해서, 도 3을 참조하면서 설명한다. 도 3은, 기판에 형성되는 스크라이브 라인의 리브(rib) 마크 및 수직 크랙을 나타내는 것으로서, 도 3의 (a)는 스크라이브 라인 방향을 따른 단면도이며, 도 3의 (b)는 스크라이브 라인에 직교하는 방향을 따른 단면도이다.

스크라이브 라인(S)은, 기판 표면의 커터 휠이 파고드는 흔적인 소성 변형 영역과, 소성 변형 영역 바로 아래에 생기고, 기판(W)의 두께 방향으로 침투하는 수직 크랙(8)에 의해 형성된다. 수직 크랙(8)의 상부에는 소정의 깊이에 걸쳐서 리브 마크(7)로 불리는 특징적인 흔적이 생긴다. 도 3의 L1은 기판(W) 표면으로부터의 리브 마크량(깊이)을 나타내고, L2는 기판(W) 표면으로부터의 수직 크랙량(침투 깊이)을 나타내는 것이다.

노멀 커터 휠에서는, 스크라이브 라인 형성시에 깨끗한 홈면을 형성할 수 있지만, 그 반면, 기판 표면에 대해서 파고드는 힘이 작아 칼끝이 미끄러지기 쉽다고 한 문제점이 있다. 이것에 대해, 칼끝 능선에 홈부(노치)를 마련한 홈 형성 커터 휠에서는, 홈부와 칼끝 능선부(볼록부)가 교호로 형성되는 것에 의해, 노멀 커터 휠에 비해 높은 스크라이브 하중으로 기판 표면에 파고들 수 있어, 상기한 리브 마크나 수직 크랙에 의한 스크라이브 라인을 효과적으로 형성할 수 있다.

특허 문헌 1 : 일본특허 제3787489호 공보

그러나, 상기의 홈 형성 커터 휠이라도, 액정 표시 패널 등의 접합 기판에서의 씰부 바로 위에서의 스크라이브 라인의 가공에는 문제가 있었다.

도 7 및 도 8은, 분단 전의 액정 표시 패널의 마더(mother) 기판을 나타내는 것으로서, 2매의 대면적 유리 기판(W, W), 즉, 액정을 구동하는 박막 트랜지스터 TFT(Thin Film Transistor) 등의 전자 디바이스가 형성된 유리 기판과, 대향 전극이 형성된 유리 기판을, 씰부(10)를 매개로 하여 복수의 액정 주입 영역(11)을 이루도록 접합시켜 형성되어 있다. 그리고, 근래에는 이 씰부(10)의 바로 위 위치에서 대면적(大面積) 유리 기판(W)에 커터 휠(12)에 의해 스크라이브 라인(S)을 가공하고, 다음의 공정에서 스크라이브 라인(S)으로부터 단위 제품으로 분단하도록 하고 있다.

이 씰부(10)의 바로 위에서 커터 휠(12)을 이용하여 유리 기판(W)에 스크라이브 라인(S)을 가공하는 경우, 종래의 홈 형성 커터 휠에서는, 씰부(10)의 소재가 가지는 탄성 등이나 씰에 의한 기판의 내부 응력의 변화에 의해, 기판 표면에 수평 방향으로 갈라지는 불규칙한 균열(수평 크랙)이 생기기 쉽고, 혹은 수직 크랙을 충분히 형성할 수 없다고 하는 문제점이 있었다. 수직 크랙이 불충분하면, 스크라이브 라인에서 분단할 수 없거나, 분단면에 상흔 등의 파괴가 생기거나 하여 단면(端面) 강도가 열화하는 등의 결함이 발생하여, 불량품의 발생 빈도가 높아진다.

그래서 본 발명은, 유리 등의 취성 재료 기판에 대해서 수평 크랙이 적고, 고침투(高浸透)의 스크라이브 라인을 형성할 수 있어, 이것에 의해 단면 강도가 뛰어난 단위 제품으로 분단할 수 있는 커터 휠을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해서 본 발명에서는 다음과 같은 기술적 수단을 강구했다. 즉 본 발명은, 원주면에 서로 교차하는 2개의 경사면에 의한 V자형 칼끝 능선을 가지며, 상기 칼끝 능선의 전역(全域)에 소정의 피치로 홈부가 가공되고, 상기 홈부와 남은 칼끝 능선부가 교호로 형성되어 있는 원판 모양의 커터 휠로서, 상기 홈부의 깊이가 1~3㎛로 형성되고, 상기 홈부의 길이가 상기 홈부의 깊이의 3.5~8배로 형성되며, 상기 칼끝 능선부의 길이가 5~15㎛로 형성되어 있는 구성으로 했다.

여기서, 상기 커터 휠의 직경을 1~5mm로 하고, 상기 2개의 경사면이 교차하는 칼끝 각도가 90~120°로 하는 것이 좋다.

상기와 같이 구성된 커터 휠에 의하면, 칼끝 능선부의 엣지가 기판에 파고들어 깊은 리브 마크를 형성함과 아울러, 분단에 필요한 고침투의 수직 크랙을 형성할 수 있다. 특히 본 발명에서는, 홈부의 길이를 상기 홈부의 깊이의 3~8배로 길게 했으므로, 칼끝 능선부에 하중을 집중시켜, 기판에 수직 크랙이 침투하기 어려운 조건에서도 스크라이브 라인을 고침투로 가공할 수 있음과 아울러, 수평 크랙의 발생을 억제할 수 있다. 이것에 의해, 다음의 브레이크 공정에서 깨끗한 분단면으로 브레이크 할 수 있어, 단면(端面) 강도가 뛰어난 단위 제품을 얻을 수 있다고 하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 관한 홈 형성 커터 휠의 측면도이다.
도 2는 본 발명에 관한 홈 형성 커터 휠의 정면도이다.
도 3은 취성 재료 기판에 형성되는 스크라이브 라인을 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명에 관한 홈 형성 커터 휠을 이용한 스크라이브 시험 데이터를 나타내는 도면이다.
도 5는 도 4의 수치 데이터를 선그래프로 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명에 관한 홈 형성 커터 휠의 스크라이브 라인 형성 영역을 막대 그래프로 나타낸 도면이다.
도 7은 가공 대상이 되는 접합 기판을 나타내는 평면도이다.
도 8은 도 6의 단면도이다.
도 9는 스크라이브 장치를 개략적으로 나타내는 정면도이다.

이하에서, 본 발명의 홈 형성 커터 휠에 대해서, 도면에 근거하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 관한 홈 형성 커터 휠(A)을 나타내는 측면도이며, 도 2는 그 정면도이다. 또, 도 1의 원으로 둘러싼 영역을 도 1의 우측 상부에서 확대하여 나타냈다. 이 홈 형성 커터 휠(A)은, 공구 특성이 뛰어난 금속 재료, 예를 들면 초경(超硬) 합금이나 소결 다이아몬드, 단결정 다이아몬드 등으로 제작되며, 원판 모양의 보디(1)의 중심에 장착용 베어링 구멍(2)을 가지며, 원주면에 서로 교차하는 좌우의 경사면(3a, 3a)으로 이루어지는 칼끝 능선(4)이 형성되어 있다. 홈 형성 커터 휠(A)의 직경(D)은 2~4mm의 것으로부터 선택되지만, 본 실시 형태에서는 직경(D)을 2mm로 했다. 또, 좌우의 경사면(3a, 3a)이 교차하는 칼끝 각도(α)가 100°또는 105°, 두께가 650μm, 베어링 구멍(2)의 내경이 0.8mm로 형성되어 있다.

게다가, 본 발명의 홈 형성 커터 휠(A)은, 칼끝 능선(4)의 전역(全域)에 소정의 피치로 홈부(5 …)가 가공되며, 이 홈부(5)와, 남은 칼끝 능선부(6)가 교호로 형성되는 것에 의해 구성되어 있다.

본 발명의 홈 형성 커터 휠(A)의 제1 실시 형태에서는, 커터 휠 전체 둘레를 275분할하여 홈부(5)를 형성하고, 상기 홈부(5)의 깊이(5b)를 2.5μm로 하며, 홈부(5)의 원주 방향이 길이(5a)를 깊이(5b)의 약 4.5배인 11.5μm로 하고, 칼끝 능선부(6)의 원주 방향의 길이(6a)를 12.5μm로 형성했다. 또, 2개의 경사면(3a, 3a)이 교차하는 칼끝 각도(α)를 100°로 했다. 이하, 이 제1 실시 형태의 홈 형성 커터 휠을 휠 No.1으로 한다.

제2 실시 형태에서는, 홈부(5)의 분할수(分割數)나 홈부(5)의 길이(5a) 및 깊이(5b), 칼끝 능선부(6)의 길이(6a)가 휠 No.1과 동일하고, 칼끝 각도(α)를 105°로 했다. 이하, 이것을 휠 No.2로 한다.

제3 실시 형태에서는, 홈부(5)의 분할수가 275이며, 당해 홈부(5)의 깊이(5b)를 3μm로 하고, 홈부(5)의 길이(5a)를 11.5μm로 하며, 칼끝 능선부(6)의 길이(6a)를 12.5μm로 형성했다. 또, 칼끝 각도(α)를 100°으로 했다. 이하, 이것을 휠 No.3로 한다.

제4 실시 형태에서는, 홈부(5)의 분할수나 홈부(5)의 길이(5a) 및 깊이(5b), 칼끝 능선부(6)의 길이(6a)가 휠 No.3와 동일하고, 칼끝 각도(α)를 105°로 했다. 이하, 이것을 휠 No.4로 한다.

제1 비교예에서는, 홈부(5)의 분할수가 300이며, 당해 홈부(5)의 깊이(5b)를 3μm로 하고, 홈부(5)의 길이(5a)를 9μm로 하며, 칼끝 능선부(6)의 길이(6a)를 8.5μm로 형성했다. 또, 칼끝 각도(α)를 100°로 했다. 이하, 이것을 휠 No.5로 한다.

제2 비교예에서는, 홈부(5)의 분할수나 홈부(5)의 길이(5a) 및 깊이(5b), 칼끝 능선부(6)의 길이(6a)가 휠 No.5와 동일하며, 칼끝 각도(α)를 105°로 했다. 이하, 이것을 휠 No.6로 한다.

상기와 같이 구성한 홈 형성 커터 휠(A)을, 도 9에 나타내는 스크라이브 장치(B)의 스크라이브 헤드(13)에 장착하고, 테이블(14) 상에 재치한 유리 기판(W)의 표면에 밀어 붙이면서 상대적으로 직선 이동시키는 것에 의해, 유리 기판(W)의 표면에 분단용 스크라이브 라인(S)을 가공한다.

이 때, 상기한 휠 No.1~6의 홈 형성 커터 휠(A)에서는, 모든 경우도 도 4, 5에 나타내는 바와 같이, 유리 기판(W)에 리브 마크를 형성하는 것이 가능하여 수직 크랙을 형성할 수 있었다.

도 4는 휠 No.1~6의 각 홈 형성 커터 휠(A)을 각각 0.05MPa, 0.06MPa, 0.07MPa의 스크라이브 하중으로 유리 기판(W)에 대해 복수회씩 스크라이브 시험했을 때의 리브 마크량(L1), 및 수직 크랙량(L2)의 평균치를 나타내는 것이다. 또, 가공 대상이 되는 유리 기판(W)은 두께 0.2mm의 것을 이용했다.

게다가, 도 5는, 도 4의 각 수치 데이터를 선그래프로 나타낸 것으로서, 도 5의 (a)는 기판 표면으로부터 리브 마크의 깊이를 나타내는 것이며, 도 5의 (b)는 기판 표면으로부터 리브 마크를 포함한 수직 크랙의 깊이를 나타내는 것이다.

또, 도 6은 각 홈 형성 커터 휠(A)의 스크라이브 하중의 관점으로부터 본 스크라이브 라인 형성 영역을 막대 그래프로 나타낸 것이다.

이것에 의하면, 본 발명에 관한 휠 No.1~6의 홈 형성 커터 휠(A)에서는, 최저의 42.99μm로부터 최고로 62.99μm인 깊은 리브 마크량(L1)이 검출되었다. 또, 수직 크랙량(L2)에서도 최저의 174.20μm로부터 최고로 190.12μm인 고침투의 수치가 검출되었다. 이 시험 데이터로부터, 유리 기판(W)에 확실히 리브 마크를 형성함과 아울러, 분단에 필요한 수직 크랙이 형성된 것을 알 수 있다.

여기서, 도 6으로부터, 칼끝 각도 100°인 No.1, 3, 5에 대해서는 비교적 저하중부터 리브 마크가 형성되어, 수직 크랙이 생기고 있는 것을 알 수 있다. 그러나, 비교예인 No.5에서는, 모든 영역에서 수직 크랙이 비교적 얕게 되어 있으며, 특히 저하중측인 0.05MPa에서 차이가 크게 되어 있다. 이것으로부터는, 동일 하중으로 스크라이브하고 있어도, No.1, 3에서는 보다 효율적으로 기판에 하중이 전하여 지고 있다고 생각되어진다.

본 시험 조건에서는, 칼끝 각도 100°로 특히 이러한 경향이 현저하지만, 기판의 두께 등을 변경한 스크라이브 조건에서는 칼끝 각도 105°에서도 동일한 경향이 보여졌다.

이와 같이, 홈부(5)의 길이(5a)를 홈부(5)의 깊이(5b)의 3.5~8배로 길게 함으로써, 칼끝 능선부(6)의 엣지에 하중이 집중되어, 스크라이브 영역의 저하중측에서도 효율 좋게 깊은 수직 크랙을 형성할 수 있음과 아울러, 여분의 하중에 의한 수평 크랙이 발생하기 어려워진다.

통상, 씰 상(上)에서의 스크라이브에서는, 기판의 내부 응력의 변화에 의해 수직 크랙이 생기기 어렵고, 한편으로 수평 크랙이 생기기 쉽다. 그러나, 도 4에 나타내는 바와 같은 스크라이브 형성 영역의 0.05MPa의 비교적 낮은 스크라이브 하중으로, 스크라이브 라인(S)을 고침투로 가공하는 것을 용이하게 할 수 있다. 이것에 의해, 수평 크랙의 발생을 억제하고, 다음의 브레이크 공정으로 깨끗한 분단면으로 브레이크할 수 있어, 단면(端面) 강도가 뛰어난 단위 제품을 얻는 것이 가능해진다.

또, 시험 데이터의 제시는 생략하지만, 상기의 직경 2mm인 홈 형성 커터 휠(A)과 동일한 칼끝 구성을 가지는 직경 3mm인 홈 형성 커터 휠이나 직경 4mm인 홈 형성 커터 휠의 경우에서도, 상기한 직경 2mm인 홈 형성 커터 휠(A)과 동일한 깊은 리브 마크와 고침투의 수직 크랙을 가지는 깨끗한 스크라이브 라인을 형성할 수 있었다.

상기한 홈 형성 커터 휠(A)의 홈부(5)의 길이(5a) 및 깊이(5b)의 수치는, 가장 바람직한 일례로서 나타낸 것으로서, 본 발명은 상기의 수치로 한정되는 것은 아니며 이하의 범위 내에서 실시할 수 있다. 즉, 홈부(5)의 깊이(5b)는 1~3μm, 홈부(5)의 길이(5a)는 깊이(5b)의 3.5~8배, 칼끝 능선부의 길이가 5~15μm의 범위 내에서 실시 가능하다. 또, 칼끝 각도(α)도 90~120°의 범위의 것을 허용할 수 있다. 게다가, 홈부(5)의 측면 형상도, 도 1에 나타낸 사다리꼴 모양을 대신하여 V자형 형상이나 원호 형상으로 해도 괜찮다.

이상, 본 발명의 대표적인 실시예에 대해 설명했지만, 본 발명은 반드시 상기의 실시 형태에 특정되는 것이 아니라, 본 발명의 목적을 달성하고, 청구 범위를 일탈하지 않는 범위 내에서 적절히 수정, 변경하는 것이 가능하다.

[산업상의 이용 가능성]

본 발명은, 유리 등의 취성 재료 기판이나, 2매의 취성 재료 기판을 접합시킨 접합 기판의 표면에 분단용 스크라이브 라인을 가공할 때에 사용되는 커터 휠에 바람직하게 이용된다.

A : 홈 형성 커터 휠 B : 스크라이브 장치
S : 스크라이브 라인 W : 취성 재료 기판
α : 칼끝 각도 1 : 보디
2 : 베어링 구멍 3a : 경사면
4 : 칼끝 능선 5 : 홈부
5a : 홈부의 길이 5b : 홈부의 깊이
6 : 칼끝 능선부 6a : 칼끝 능선부의 길이
7 : 리브 마크 8 : 수직 크랙

Claims

원주면에 서로 교차하는 2개의 경사면에 의한 V자형 칼끝 능선을 가지며, 상기 칼끝 능선의 전역(全域)에 소정의 피치로 홈부가 가공되고, 상기 홈부와 남은 칼끝 능선부가 교호로 형성되어 있는 원판 모양의 커터 휠로서,
상기 홈부의 깊이가 1~3㎛로 형성되고, 상기 홈부의 길이가 상기 홈부의 깊이의 3.5~8배로 형성되며, 상기 칼끝 능선부의 길이가 5~15㎛로 형성되어 있는 커터 휠.
청구항 1에 있어서,
상기 커터 휠의 직경이 1~5mm이며, 상기 2개의 경사면이 교차하는 칼끝 각도가 90~120°인 커터 휠.