KR20180077055A

KR20180077055A - 스크라이빙 휠

Info

Publication number: KR20180077055A
Application number: KR1020170179176A
Authority: KR
Inventors: 쇼헤이 나가토모; 히로시 소야마; 타카히로 지누시; 히로유키 토미모토; 히로시 아베; 나오야 키야마; 유마 이와츠보
Original assignee: 미쓰보시 다이야몬도 고교 가부시키가이샤
Priority date: 2016-12-28
Filing date: 2017-12-26
Publication date: 2018-07-06
Also published as: TWI752134B; KR102469832B1; CN108249750A; JP2018108674A; CN208414244U; JP6869527B2; TW201825420A; CN108249750B

Abstract

간소한 구성에 의해 유리 부스러기의 발생을 효과적으로 억제할 수 있는 스크라이빙 휠을 제공한다. 스크라이빙 휠(100)은 외주 연을 따라서 형성된 복수의 칼날부(101)와 둘레방향으로 서로 이웃하는 칼날부(101) 사이에 형성되며 중심축 측으로 오목한 복수의 홈부(102)를 구비한다. 홈부(102)는 둘레방향에서 보아서 중심축(LO)으로부터 멀어지는 방향으로 볼록한 곡면으로 이루어진다. 홈부(102)와 칼날부(101)의 경계로부터 홈부(102)의 둘레방향 중앙의 홈 바닥을 향해서 곡면의 곡률반경이 서서히 커지게 되어 있다. 적어도 홈 바닥은 스크라이빙 휠(100)의 전동에 의해 기판의 윗면을 눌러서 탄성 변형을 일으켜서 소성 변형에 의한 유리 부스러기를 감소시킨다.

Description

스크라이빙 휠{SCRIBING WHEEL}

본 발명은 유리기판 등의 취성재료 기판에 스크라이브 라인을 형성하기 위한 스크라이빙 휠에 관한 것이다.

유리기판 등의 취성재료 기판의 분단은 기판 표면에 스크라이브 라인을 형성하는 스크라이브 공정과 형성된 스크라이브 라인을 따라서 기판을 분단하는 브레이크 공정에 의해 실시된다. 스크라이브 공정에서는 스크라이빙 휠이 기판 표면에 눌려지면서 소정의 라인을 따라서 이동된다. 이에 의해 스크라이빙 휠이 기판 표면을 전동(轉動, rolling)하면서 스크라이브 라인이 형성된다.

이하의 특허문헌 1에는 능선에 홈이 형성된 스크라이빙 휠이 기재되어 있다. 이 구성의 스크라이빙 휠을 이용함으로써 기판에 스크라이브 개시 직후부터 확실하게 수직 크랙을 형성할 수 있는 동시에 깊은 수직 크랙을 형성할 수 있다. 그러나 스크라이브 동작 시에 홈의 형상에 상당하는 비교적 큰 유리 부스러기(Cullet)가 발생하기 쉽다.

이에 대해 이하의 특허문헌 2, 3에는 스크라이빙 휠의 경사면에도 홈을 형성하고, 또한, 홈 내에도 능선을 형성함으로써 스크라이브 라인에서 벗어난 크랙의 발생을 억제할 수 있는 스크라이브 휠이 개시되어 있다.

일본 특개 평09-188534호 공보 국제공개 WO2008/087612호 일본 특개 2010-132542호 공보

상기 특허문헌 2, 3에 기재된 스크라이빙 휠에서는 스크라이브 라인에서 벗어난 크랙이 연결됨으로써 형성되는 비교적 큰 유리 부스러기는 발생하기 어렵다. 그러나 상기 특허문헌 2, 3에 기재된 스크라이빙 휠에서도 홈 내의 날카로운 능선이 기판으로 파고들어가므로 기판 표면의 소성 변형에 유래하는 유리 부스러기의 발생을 억제하기는 곤란하다.

이러한 과제를 감안하여, 본 발명은 간소한 구성에 의해 유리 부스러기의 발생을 효과적으로 억제할 수 있는 스크라이빙 휠을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 주된 형태는 기판에 스크라이브 라인을 형성하기 위한 스크라이빙 휠에 관한 것이다. 본 형태의 스크라이빙 휠은 외주 연을 따라서 형성된 복수의 칼날부와 둘레방향에 서로 이웃하는 상기 칼날부 사이에 형성되며 중심축 측에 오목한 복수의 홈부를 구비한다. 상기 홈부는 상기 둘레방향에서 보아서 상기 중심축으로부터 멀어지는 방향으로 볼록한 곡면으로 이루어지며, 상기 홈부와 상기 칼날부의 경계에서 상기 홈부의 홈 바닥을 향하여 상기 곡면의 곡률반경이 서서히 커지게 되어 있다. 적어도 상기 홈 바닥은 상기 스크라이빙 휠의 전동에 의해 상기 기판의 윗면을 눌러서 탄성변형을 발생시킨다.

본 형태의 스크라이빙 휠에 의하면 홈부가 스크라이빙 휠의 중심축으로부터 멀어지는 방향으로 볼록한 곡면으로 되어 있으므로, 스크라이빙 휠이 전동하여 홈부가 기판에 마주본 때에 홈부 내에 날카로운 능선이 형성된 종래의 스크라이빙 휠과 같이 홈부 내의 날카로운 능선이 기판으로 깊게 파고드는 일이 없다. 따라서 유리 부스러기가 발생하기 어렵다. 또, 적어도 홈 바닥은 상기 스크라이빙 휠의 전동에 의해 상기 기판의 윗면을 눌러서 기판에 대해 하중을 부여하나, 기판을 탄성 변형시킬 뿐 소성 변형시키기는 어려우므로, 적어도 홈 바닥이 기판에 마주하는 동안은 소성 변형에 의한 유리 부스러기가 발생하는 일은 적다. 따라서 본 형태의 스크라이빙 휠에 의하면 홈부를 곡면으로 한다는 간소한 구성에 의해 유리 부스러기의 발생을 효과적으로 억제할 수 있다.

본 형태의 스크라이빙 휠에서, 상기 홈 바닥은 상기 둘레방향으로 소정의 범위에서 연속하도록 구성될 수 있다. 이렇게 하면 탄성 변형하는 범위를 길게 할 수 있다. 따라서 홈부에서의 유리 부스러기의 발생을 억제하면서, 기판에 단속적으로 스크라이빙 휠의 칼날부가 파고들어감으로써 효과적으로 기판에 수직 크랙을 형성할 수 있다.

본 형태의 스크라이빙 휠에서, 상기 홈 바닥의 곡률반경은 4㎛ 이상(통상은 20㎛ 이하)인 것이 바람직하다. 혹은, 상기 홈부의 곡률반경은 상기 칼날부의 곡률반경의 2.5배 이상(통상은 8배 이하)인 것이 바람직하다. 이렇게 하면, 홈 바닥이 확실히 기판에 탄성 변형을 일으켜서 소성 변형에 의한 유리 부스러기의 발생을 효과적으로 억제할 수 있다. 칼날부의 곡률반경은 통상 1㎛ 이상 2.5㎛ 이하이다.

이상과 같이, 본 발명에 의하면 간소한 구성에 의해 깊은 수직 크랙을 형성할 수 있고, 또는 스크라이브 개시 직후에서부터 확실하게 수직 크랙을 형성할 수 있으며, 또한, 유리 부스러기의 발생을 효과적으로 억제할 수 있는 스크라이빙 휠을 제공할 수 있다.

본 발명의 효과 내지 의의는 이하에 나타내는 실시형태의 설명에 의해 더 확실해질 것이다. 단, 이하에 나타내는 실시형태는 어디까지나 본 발명을 실시할 때의 하나의 예시이며, 본 발명은 이하의 실시형태에 기재된 것에 어떠한 제한이 되는 것은 아니다.

도 1 (a), (b)는 각각 실시형태의 스크라이빙 휠을 모식적으로 나타내는 정면도 및 측면도이다. 도 1 (c)는 실시형태의 스크라이빙 휠의 외주 부근의 일부를 확대하여 나타내는 도면이다.
도 2 (a)는 실시형태의 스크라이빙 휠을 칼날부의 위치에서 중심축에 평행한 평면에서 지름방향으로 절단한 단면도이다.
도 3 (a)는 실시형태의 스크라이빙 휠의 칼날부가 기판에 마주한 때의 수직 크랙의 형성상태를 모식적으로 나타내는 도면이다. 도 3 (b), (c)는 각각 실시형태의 스크라이빙 휠의 홈부가 기판에 마주한 때의 수직 크랙의 형성상태를 모식적으로 나타내는 도면이다. 도 3 (d)는 홈 내부의 날카로운 능선을 갖는 종래의 스크라이빙 휠의 홈부가 기판에 마주한 때의 수직 크랙의 형성상태를 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 4 (a)는 실시 예의 스크라이빙 휠의 칼날부와 홈부를 촬상한 사진이다. 도 4 (b)는 비교 예 1의 스크라이빙 휠의 칼날부와 홈부를 촬상한 사진이다.
도 5 (a)는 실시 예의 스크라이빙 휠의 칼날부와 홈부를 촬상한 사진이다. 도 5 (b)는 실시 예의 스크라이빙 휠의 칼날부와 홈부의 지름방향 높이를 둘레방향으로 측정한 그래프이다. 도 5 (c)는 실시 예의 스크라이빙 휠의 홈부의 지름방향 높이를 두께방향으로 측정한 그래프이다.
도 6 (a)는 비교 예 1의 스크라이빙 휠의 칼날부와 홈부를 촬상한 사진이다. 도 6 (b)는 비교 예 1의 스크라이빙 휠의 칼날부와 홈부의 지름방향 높이를 둘레방향으로 측정한 그래프이다. 도 6 (c)는 비교 예 1의 스크라이빙 휠의 홈부의 지름방향 높이를 두께방향으로 측정한 그래프이다.
도 7 (a)는 실시 예에 관한 칼날부 및 홈부의 곡률반경의 측정위치와 그 값을 나타내는 도면이다. 도 7 (b)~(c)는 도 7 (a)의 각 측정위치에서 스크라이빙 휠의 외주부의 지름방향 높이를 두께방향으로 측정한 그래프이다.
도 8 (a)는 실시 예에 관한 홈부의 곡률반경의 측정위치와 그 값을 나타내는 도면이다. 도 8 (b)~(c)는 도 8 (a)의 각 측정위치에서 스크라이빙 휠의 외주부의 지름방향 높이를 두께방향으로 측정한 그래프이다.
도 9 (a)는 비교 예 2에 관한 칼날부 및 홈부의 곡률반경의 측정위치와 그 값을 나타내는 도면이다. 도 9 (b)~(c)는 도 (a)의 각 측정위치에서 스크라이빙 휠의 외주부의 지름방향 높이를 두께방향으로 측정한 그래프이다.
도 10 (a)는 비교 예 2에 관한 홈부의 곡률반경의 측정위치와 그 값을 나타내는 도면이다. 도 10 (b)~(c)는 도 10 (a)의 각 측정위치에서 스크라이빙 휠의 외주부의 지름방향 높이를 두께방향으로 측정한 그래프이다.
도 11 (a)~(d)는 각각 실시 예 (No.1), 실시 예 (No.2), 비교 예 2 및 비교 예 1의 스크라이빙 휠로 평가용 유리판을 스크라이브 한 때의 타흔(scratch)을 촬상한 사진이다.
도 12 (a)는 실시 예 (No.1, No.2)의 스크라이빙 휠(100)에 의해 유리판을 스크라이브 한 때의 유리 부스러기의 발생 상황(실험 결과)을 나타내는 도면이다. 도 12 (b)는 비교 예 1, 2의 스크라이빙 휠(100)에 의해 유리판을 스크라이브 한 때의 유리 부스러기의 발생 상황(실험 결과)을 나타내는 도면이다.

이하에 본 발명의 실시형태에 대해 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 각 도면에는 편의상 서로 직교하는 X축, Y축 및 Z축이 부기되어 있다.

도 1 (a), (b)는 각각 스크라이빙 휠(100)의 구성을 모식적으로 나타내는 정면도 및 측면도이다. 도 1 (c)는 스크라이빙 휠(100)의 외주 부근의 일부를 확대하여 나타내는 도면이다.

스크라이빙 휠(100)은 외주부 양측의 에지를 비스듬하게 잘라낸 원판 형상을 갖는다. 스크라이빙 휠(100)의 외주부에는 측면에서 본 때에 서로 다른 방향으로 경사진 2개의 경사면(100a)이 형성되어 있다. 2개의 경사면(100a)이 교차함으로써 복수의 칼날부(101)가 형성되고, 또한, 둘레방향으로 서로 이웃하는 칼날부(101) 사이에 중심축(LO) 측으로 오목한 홈부(102)가 형성되어 있다. 둘레방향에서의 각 칼날부(101)의 길이는 서로 같다. 또, 둘레방향에서의 각 홈부(102)의 길이도 서로 같다. 따라서 둘레방향에서의 칼날부(101)의 피치는 일정하고, 또, 둘레방향에서의 홈부(102)의 피치도 일정하다.

스크라이빙 휠(100)은 초경합금, 소결 다이아몬드, 단결정 다이아몬드 또는 다결정 다이아몬드 등에 의해 형성되어 있다. 스크라이빙 휠(100)의 중앙에는 회전축이 되는 샤프트가 삽입되는 원형의 구멍(100b)이 형성되어 있다. 스크라이빙 휠(100)의 지름은 1mm~5mm 정도이고, 두께는 0.4~1mm 정도이다. 또, 칼날부(101)의 각도, 즉, 2개의 경사면(100a)이 이루는 각은 100~160° 정도이며, 구멍(100b)의 지름은 0.4~1.5mm 정도이다.

홈의 피치(p, 홈 1개의 스크라이빙 휠의 원주방향의 길이(L1)와 칼날부 1개의 스크라이빙 휠의 원주방향의 길이(L2)의 합)는 예를 들어 10~100㎛ 정도이다. 홈의 깊이(d, 칼날부의 능선과 홈 바닥부와의 스크라이빙 휠의 지름방향의 높이의 차)는 예를 들어 1~10㎛ 정도이다. 스크라이빙 휠의 외주의 칼날부의 능선보다 오목한 영역의 길이인 홈의 원주방향의 길이(L1)는 예를 들어 3~40㎛ 정도이다. 홈의 원주방향의 길이(L1)의 칼날부(서로 이웃하는 홈과 홈 사이의 영역)의 능선의 길이(L2)에 대한 비(L1/L2)는 예를 들어 0.5~5.0이다.

홈부(102)는 둘레방향에서 보아서 중심축(LO)에서 멀어지는 방향으로 볼록한 곡면으로 이루어져 있다. 또, 홈부(102)와 칼날부(101)의 경계에서 홈부(102)의 둘레방향 중앙의 홈 바닥을 향해서 곡면의 스크라이빙 휠의 지름방향의 단면에서의 곡률반경이 서서히 커지게 되어 있다.

도 2 (a)는 스크라이빙 휠(100)을 칼날부(101)의 위치에서 중심축(LO)에 평행한 평면(Y-Z 평면)에서 지름방향으로 절단한 단면도이다. 도 2 (b), (c)는 각각 스크라이빙 휠(100)을 홈부(102)의 위치에서 중심축(LO)에 평행한 평면(Y-Z 평면)에서 지름방향으로 절단한 단면도이다. 도 2 (a)~(c)는 각각 도 1 (c)의 A-A' 위치, B-B' 위치 및 C-C' 위치에서의 단면도이다.

도 2 (a)에 나타내는 것과 같이, 둘레방향에서 보았을 때의 칼날부(101)의 단면 형상은 소정 각도의 V자 형상이다. 칼날부(101)의 단면 형상이 V자 형상의 각을 둥글게 한 원호형상인 곡면 형상으로 가정해도 그 곡률반경(R)은 2㎛ 이하이다. 둘레방향의 위치를 칼날부(101)에서 홈부(102)로 옮겨가면, 둘레방향에서 본 때의 홈부(102)의 단면 형상은 도 2 (b)에 나타내는 것과 같이 V자 형상의 각이 둥그스름해진 원호형상의 곡면 형상이 된다. 도 2 (b)는 둘레방향의 위치가 홈부(102)의 어깨부 상부능선위치에 있을 때의 스크라이빙 휠의 지름방향의 단면도이다. 이 때의 어깨부 상부능선위치의 높이는 칼날부(102)의 능선의 높이보다도 D1만큼 낮다.

또한, 둘레방향의 위치가 칼날부(101)의 어깨부 상부능선위치에서 칼날부(101) 중앙의 홈 바닥 능선위치로 이동하면, 둘레방향에서 보았을 때의 홈부(102)의 단면 형상은 도 2 (c)에 나타내는 것과 같이 홈부(102)의 전체 범위에서 가장 곡률반경이 큰 원호형상이 된다. 이때의 홈 바닥 능선위치의 높이는 칼날부(101)의 능선의 높이보다도 D2만큼 낮다.

이와 같이, 홈부(102)의 곡면 형상은 칼날부(101)와의 경계에서 홈 바닥으로 향함에 따라서 서서히 곡률반경이 커져 간다. 또, 홈부(102)의 둘레방향의 능선은 칼날부(101)와의 경계에서 홈 바닥으로 향함에 따라서 서서히 칼날부(101)의 능선에 대하여 낮아져 가며, 스크라이빙 휠(100)의 중심축(LO)에 가까워지는 방향(Y축 마이너스 방향)으로 후퇴한다.

또한, 홈부(102)의 홈 바닥은 둘레방향으로 일정한 범위에서 연속하고 있다. 즉, 도 2 (c)에 나타내는 홈부(102)의 곡면 형상이 칼날부(101)와의 낙차(깊이)가 D2로 유지된 채로 둘레방향으로 일정한 거리만큼 연속한다. 그 후, 둘레방향의 위치가 홈 바닥 능선위치에서 다음의 칼날부(101)의 경계로 향함에 따라서 서서히 홈부(102)의 곡률반경이 작아지며, 또, 칼날부(101)에 대한 홈부(102)의 낙차가 감소한다. 즉, 홈부(102)의 단면 형상은 도 2 (b)의 단면 형상을 거쳐서 도 2 (a)의 칼날부(101)의 단면 형상에 가까워져 간다. 이렇게 하여 홈부(102)가 다음의 칼날부(101)로 연결된다. 홈부(102)의 능선의 형상은 둘레방향으로 대략 대칭이다. 홈부(102)는 예를 들어 레이저 가공에 의해 형성된다.

다음에, 스크라이브 동작 시에 스크라이빙 휠(100)이 기판(200)의 표면을 전동할 때의 칼날부(101) 및 홈부(102)의 작용에 대해서 설명한다.

도 3 (a)는 스크라이빙 휠(100)의 칼날부(101)가 기판(200)에 마주한 때의 수직 크랙(201)의 형성상태를 모식적으로 나타내는 도면이다. 도 3 (b), (c)는 각각 스크라이빙 휠(100)의 홈부(102)가 기판(200)에 마주한 때의 수직 크랙(201)의 형성상태를 모식적으로 나타내는 도면이다. 도 3 (d)는 홈 내부의 날카로운 능선을 갖는 종래의 스크라이빙 휠의 홈부가 기판에 마주한 때의 수직 크랙(201)의 형성상태를 모식적으로 나타내는 도면이다.

도 3 (a)에 나타내는 것과 같이, 스크라이빙 휠(100)의 칼날부(101)가 기판(200)과 마주하면 칼날부(101)가 기판(200)으로 파고들어가서 기판(200)에 소성 변형이 발생하는 동시에 그 아래쪽에 수직 크랙(201)이 형성된다. 기판(200)은 예를 들어 두께가 1mm 이하의 유리기판이다. 칼날부(101)가 기판(200)과 마주하고 있는 동안은 칼날부(101)에 의한 소성 변형과 기판(200)에서의 수직 크랙(201)의 신장이 계속된다.

그 후, 스크라이빙 휠(100)의 전동에 의해 도 3 (b)에 나타내는 것과 같이 스크라이빙 휠(100)의 홈부(102)가 기판(200)과 마주하게 되면 홈부(102)의 곡률반경의 변화에 따라서 완만하게 홈부(102)가 수직 크랙(201)에서 벗어난 상태가 되어간다. 그리고 홈부(102)의 곡률반경이 소정의 크기에 도달하면 홈부(102)는 수직 크랙(201)으로부터는 완전히 벗어난 상태에서 기판(200)의 윗면에 접하게 되어서 기판(200)의 윗면을 누르기만 하게 된다. 도 3 (c)에 나타내는 것과 같이, 홈부(102)의 홈 바닥이 기판(200)과 마주하는 상태에서 홈부(102)는 기판(200)의 윗면을 누른다.

홈부(102)가 기판(200)의 윗면을 누르는 기간(영역)에는 홈부(102)가 기판(200)을 누름에 의해 도 3 (c)에 나타내는 것과 같이 기판(200)은 탄성 변형한다. 이 누름에 의해 칼날부에 의해 직전에 형성된 수직 크랙(201)이 신장해 간다. 이렇게 하여 홈부(102)의 접촉위치에도 수직 크랙(201)이 형성된다.

한편, 홈 내부의 날카로운 능선을 갖는 종래의 스크라이빙 휠의 홈부가 기판에 마주한 때에는 도 3 (d)에 나타내는 것과 같이 홈 내부의 날카로운 능선도 기판(200)으로 파고들어가기 쉽다. 따라서 홈부가 기판(200)에 마주하고 있는 동안에도 소성 변형이 발생하기 쉬워서, 스크라이브 중에 칼날부에서부터 홈부로 연속하여 소성 변형이 발생하게 된다.

이와 같이, 본 실시형태의 스크라이빙 휠(100)에 의하면 홈부(102)의 홈 바닥은 기판(200)의 윗면을 눌러서 탄성 변형을 발생시키는 동시에 칼날부(101)에 의해 형성된 직전의 수직 크랙(201)을 신장시킬 뿐이다. 따라서 적어도 홈 바닥이 기판(200)에 서로 마주하는 동안은 소성 변형에 의한 유리 부스러기의 발생이 적어지게 된다. 또, 홈부(102)가 스크라이빙 휠(100)의 중심축(LO)에서 멀어지는 방향으로 볼록한 곡면으로 되어 있고, 홈부(102) 내에는 날카로운 능선이 형성되어 있지 않으므로, 스크라이빙 휠(100)이 전동하여 홈부(102)가 기판에 마주한 때에 홈부(102) 내에서 날카로운 능선이 기판(200)으로 파고들어가서 소성 변형을 발생시키는 일은 없다. 따라서 유리 부스러기의 발생을 효과적으로 억제할 수 있다.

또, 홈부(102)가 중심축(LO)에서 멀어지는 방향으로 볼록한 곡면으로 되어 있으므로, 기판(200)과의 접촉위치가 칼날부(101)로부터 홈부(102)로 옮겨갈 때에 칼날부(101)가 파고들어간 상태에서 홈부(102)가 수직 크랙(201)으로부터 완만하게 빠져서 퇴피(退避)한 상태가 되어서 수직 크랙(201)에 큰 충격이 걸리는 일이 없다. 따라서 이 기간에도 유리 부스러기의 발생이 억제될 수 있다.

<실험>

본 발명자들은 상기 구성의 스크라이빙 휠(100)을 사용한 경우의 효과를 실험에 의해 확인하였다. 실험에서는 상기 구성의 스크라이빙 휠(100)(실시 예)을 2개의 비교 예(비교 예 1, 2)와 대비하여 유리 부스러기의 발생 상황을 검증하였다. 이하에 이 실험 및 실험결과에 대해 도면을 참조하여 설명한다.

도 4 (a)는 실시 예의 스크라이빙 휠(100)의 칼날부(101)와 홈부(102)를 촬상한 사진이다. 도 4 (b)는 비교 예 1의 스크라이빙 휠(100)의 칼날부(101)와 홈부(102)를 촬상한 사진이다. 도 4 (a), (b)의 사진은 스크라이빙 휠(100)의 외주의 능선에 평행한 방향으로 칼날부(101)와 홈부(102)를 촬상한 것이다. 더 검은 부분이 홈부(102)이다.

실시 예의 스크라이빙 휠(100)은 도 1 (a)~ 도 2 (c)를 참조하여 설명한 것과 같이 홈 바닥을 향해 서서히 곡률반경이 커지는 볼록 형상의 곡면에 의해 홈부(102)가 형성되어 있다. 이에 대해, 비교 예 1에서는 홈부(102)가 스크라이빙 휠(100)의 중심축(LO)에 평행한 원기둥의 외측 면에 따른 형상으로 되어 있다.

도 5 (a)는 실시 예의 스크라이빙 휠(100)의 칼날부(101)와 홈부(102)를 촬상한 사진이다. 도 5 (a)의 사진은 스크라이빙 휠(100)의 지름방향으로 칼날부(101)와 홈부(102)를 촬상한 것이다. A-A' 선에 평행한 방향이 스크라이빙 휠(100)의 둘레방향이고, B-B' 선에 평행한 방향이 스크라이빙 휠(100)의 두께방향이다. A-A' 선은 홈부(102)의 두께방향의 중앙위치에 설정되고, B-B' 선은 홈부(102)의 둘레방향의 중앙위치에 설정되어 있다.

도 5 (b)는 실시 예의 스크라이빙 휠(100)의 칼날부(101)와 홈부(102)의 지름방향의 높이를 둘레방향으로 측정한 그래프이다. 도 5 (b)에는 도 5 (a)의 A-A' 선의 위치를 측정한 그래프가 나타나 있다. 도 5 (b)에 나타내는 것과 같이 실시 예의 홈부(102)는 스크라이빙 휠(100)의 지름방향의 높이가 홈 바닥으로 향함에 따라서 서서히 낮아지고 있다. 도 5 (b)에서 그래프 중앙의 평탄한 부분이 홈부(102)의 홈 바닥이다. 도 5 (b)에 나타내는 것과 같이 실시 예에서는 홈 바닥이 둘레방향으로 일정한 거리만큼 연장하고 있다.

도 5 (c)는 실시 예의 스크라이빙 휠(100)의 홈부(102)의 지름방향의 높이를 두께방향으로 측정한 그래프이다. 도 5 (c)에는 도 5 (a)의 B-B' 선의 위치, 즉, 홈부(102)의 홈 바닥 능선의 위치를 측정한 그래프가 나타나 있다. 도 5 (c)에 나타내는 것과 같이 실시 예의 홈 바닥은 지름방향에 볼록한 곡면 형상으로 되어 있다.

도 6 (a)는 비교 예 1의 스크라이빙 휠(100)의 칼날부(101)와 홈부(102)를 촬상한 사진이다. 도 6 (a)의 사진은 스크라이빙 휠(100)의 지름방향으로 칼날부(101)와 홈부(102)를 촬상한 것이다. A-A' 선에 평행한 방향이 스크라이빙 휠(100)의 둘레방향이고, B-B' 선에 평행한 방향이 스크라이빙 휠(100)의 두께방향이다. A-A' 선은 홈부(102)의 두께방향의 중앙위치에 설치되며, B-B' 선은 홈부(102)의 둘레방향의 중앙위치에 설정되어 있다.

도 6 (b)는 비교 예 1의 스크라이빙 휠(100)의 칼날부와 홈부의 지름방향의 높이를 둘레방향으로 측정한 그래프이다. 도 6 (b)에는 도 6 (a)의 A-A' 선의 위치를 측정한 그래프가 나타나 있다. 도 6 (b)에 나타내는 것과 같이 비교 예 1의 홈부(102)는 스크라이빙 휠(100)의 지름방향의 높이가 홈 바닥으로 향함에 따라서 서서히 낮아지고 있다. 도 6 (b)에 나타내는 것과 같이 비교 예 1에서는 홈 바닥이 둘레방향으로 연장되지 않으며, 홈 바닥은 1점 만이다.

도 6 (c)는 비교 예 1의 스크라이빙 휠(100)의 홈부의 지름방향의 높이를 두께방향으로 측정한 그래프이다. 도 6 (c)에는 도 6 (a)의 B-B' 선의 위치, 즉 홈부(102)의 홈 바닥 위치를 측정한 그래프가 나타나 있다. 도 6 (c)에서 중앙의 직선 부분이 홈 바닥 부분이며, 그 양측의 경사 부분은 도 1 (c)의 경사면(100a)에 대응하는 부분이다. 도 6 (c)에 나타내는 것과 같이 비교 예 1의 홈 바닥은 중심축(LO)에 평행한 직선으로 되어 있다.

도 7 (a)는 실시 예의 칼날부(101) 및 홈부(102)의 곡률반경의 측정위치와 그 값을 나타내는 도면이다.

도 7 (a)의 좌측에는 칼날부(101)와 홈부(102)의 지름방향의 높이가 등고분포도에 의해 나타나 있고, 그 아래에 스크라이빙 휠(100)의 두께방향의 중심위치에서의 칼날부(101)와 홈부(102)의 능선이 나타나 있다. 또, 도 7 (a)의 우측에는 도 7 (a)의 좌측 도면의 (1)~(3)의 위치에서의 칼날부(101)와 홈부(102)의 두께방향의 형상의 곡률반경이 나타나 있다. 여기에서는 편의상 (1)~(3)의 위치를 각각 외주능선, 어깨부 상부능선 및 어깨부 하부능선이라 칭하고 있다. 측정위치 (1)은 칼날부(101)의 위치이고, 측정위치 (2), (3)은 홈부(102)의 칼날부(101) 측의 위치이다.

도 7 (b)~(d)는 도 7 (a)의 각 측정위치 (1)~(3)에서 스크라이빙 휠(100)의 외주부의 지름방향의 높이를 두께방향에서 측정한 그래프이다. 편의상, 도 7 (b)~(d)에는 곡률반경을 취득한 원이 점선으로 나타나 있다.

도 8 (a)~(d)는 실시 예의 홈부(102)에 대해 도 7 (a)와 다른 위치를 측정한 때의 각 측정위치에서의 곡률반경과 홈부(102)의 형상을 나타내는 도면이다. 도 8 (a)~(d)는 도 7 (a)~(d)에 비해 측정위치만이 다르며, 측정방법은 도 7 (a)~(d)와 같다.

도 8 (a)의 우측에는 도 8 (a)의 좌측 도면의 측정위치 (4)~(6)에서의 홈부(102)의 두께방향 형상의 곡률반경이 나타나 있다. 여기에서는 편의상 측정위치 (4), (5)를 하부능선이라 칭하고, 측정위치 (6)을 홈 바닥 능선이라 칭하고 있다. 측정위치 (4), (5)는 홈 바닥으로 옮겨가는 홈부(102)의 위치이며, 측정위치 (5)는 홈 바닥의 위치이다.

도 7 (a)~ 도 8 (d)에 나타내는 것과 같이, 실시 예의 스크라이빙 휠(100)에서는 홈부(102) 정상부의 곡률반경이 홈 바닥으로 향함에 따라서 점차 커지고 있다. 또한, 칼날부(101)에서도 성형 정밀도의 관계에서 약간 둥그스름한 모양이 발생하고 있고, 작은 곡률반경이 측정되고 있다.

도 9 (a)~(d) 및 도 10 (a)~(d)는 비교 예 2의 스크라이빙 휠(100)의 칼날부(101) 및 홈부(102)의 곡률반경의 변화를 나타내는 도면이다.

비교 예 2에서는 도 9 (a)의 좌측에 나타내는 등고 분포 및 능선 파형에 따라서 스크라이빙 휠(100)의 외주부에 칼날부(101)와 홈부(102)가 형성되어 있다. 도 9 (a)의 좌측의 2개의 도면은 각각 도 7 (a)의 좌측의 2개의 도면에 대응한다. 또, 도 9 (b)~(d) 및 도 10 (b)~(d)는 각각 도 7 (b)~(d) 및 도 8 (b)~(d)에 대응한다.

도 9 (a)~도 10 (d)에서 나타내는 것과 같이, 비교 예 2에서는 실시 예에 비해 홈부(102)의 곡률반경이 상당히 작게 되어 있다. 또, 비교 예 2는 실시 예에 비해 지름방향에서 본 때의 칼날부(101)의 윤곽이 다르다.

이상의 구성을 갖는 실시 예, 비교 예 1, 2의 스크라이빙 휠(100)에 의해 유리판에 스크라이브 동작을 실행하였다. 유리판의 두께는 0.7mm였다. 또, 스크라이브 동작 시의 하중은 실시 예 (No.1, No.2)와 비교 예 2에서는 0.07MPa, 0.11MPa, 0.16MPa로 설정하고, 비교 예 1에서는 0.08MPa, 0.16MPa, 0.25MPa로 설정하였다.

실시 예, 비교 예 1, 2의 스크라이빙 휠(100)의 각 치수는 이하와 같이 설정하였다. 또, 이하에 나타내는 「홈 깊이」는 스크라이빙 휠(100)의 중심축(LO)에서 칼날부(101) 및 홈 바닥까지의 거리의 차분이고, 「홈 폭」은 둘레방향에서의 홈부(102)의 길이이다. 또, 실시 예에 대해서는 홈부(102)의 치수가 다른 2종류의 스크라이빙 휠(100)(No.1, No.2)을 준비하였다. 실시 예, 비교 예 1, 2에서 둘레방향의 칼날부(101)의 피치는 일정하게 하였다. 따라서 실시 예, 비교 예 1, 2에서 둘레방향의 홈부(102)의 피치도 일정했다.

(1) 실시 예

바깥지름 : 2mm

칼날부 각도 : 105°

홈 깊이 : 5.51㎛(No.1), 4.80㎛(No.2)

홈 폭 : 29.26㎛(No.1), 32.12㎛(No.2)

(2) 비교 예 1

바깥지름 : 2mm

칼날부 각도 : 105°

홈 깊이 : 5.15㎛

홈 폭 : 29.39㎛

(3) 비교 예 2

바깥지름 : 2mm

칼날부 각도 : 105°

홈 깊이 : 4.90㎛

홈 폭 : 29.10㎛

측정은 이하의 순서로 실시하였다.

(S1) 유리판에 매직으로 2mm 간격의 2개의 선을 긋는다.

(S2) 유리판의 표면을 마른 걸레질을 한다.

(S3) 현미경으로 유리 표면을 관찰하여 이물질이 남아있지 않는가를 확인한다.

(S4) 2개의 선에 수직으로 각 스크라이빙 휠로 스크라이브 한다.

(S5) 3분간 방치한다(스크라이브 라인에서 유리 부스러기가 비산하는 기간).

(S6) 스크라이브 라인에서 1방향 측을 현미경으로 관찰하여 2개의 선 사이로 비산한 유리 부스러기의 사이즈와 수를 계측한다.

(S7) 스크라이브 라인을 따라서 손으로 유리기판을 분단한다.

(S8) 다시 S6과 마찬가지로 유리 부스러기의 사이즈와 수를 계측한다.

상기 S1~S8의 순서를 상기 3종의 하중으로 각각 실시하였다. 또, S6, S8의 계측은 스크라이브 라인에서의 거리가 0mm, 2mm, 10mm의 범위에서 각각 실시하였다. 그리고 이들 계측결과를 스크라이빙 휠마다 집계하여 유리 부스러기의 발생 상황을 비교하였다.

도 11 (a)~(d)는 각각 실시 예 (No.1), 실시 예 (No.2), 비교 예 2 및 비교 예 1의 스크라이빙 휠(100)로 평가용 유리판을 스크라이브 한 때의 타흔을 촬상한 사진이다.

도 11 (a), (b)를 참조하여 알 수 있는 것과 같이, 실시 예에서는 타원형의 타흔과의 사이에 수직 크랙이 연장하고 있는 것을 알 수 있다. 따라서 실시 예의 스크라이빙 휠(100)을 사용함으로써 홈부(102)가 유리판에 접하는 것에 의해서도 수직 크랙을 진전시킬 수 있음을 알 수 있다.

도 12 (a)는 실시 예(No.1, No.2)의 스크라이빙 휠(100)에 의해 유리판을 스크라이브 한 때의 유리 부스러기의 발생 상황(실험 결과)을 나타내는 도면이다. 도 12 (b)는 비교 예 1, 2의 스크라이빙 휠(100)에 의해 유리판을 스크라이브 한 때의 유리 부스러기의 발생 상황(실험 결과)을 나타내는 도면이다.

도 12 (a), (b)에 나타내는 유리 부스러기 면적은 상기 S1~S8의 순서로 스크라이빙 휠마다 집계한 각 유리 부스러기의 면적의 합계이며, 유리 부스러기 수는 스크라이빙 휠마다 집계한 유리 부스러기 수의 합계이다.

도 12 (b)에 나타내는 것과 같이, 비교 예 1에서는 유리 부스러기 면적 및 유리 부스러기 수의 양쪽이 실시 예 및 비교 예 2에 비해 현저하게 커져 있다. 또, 비교 예 1에서는 유리 부스러기 1개당 평균 면적이 100㎛² 정도이며, 발생한 유리 부스러기의 크기도 커져 있다.

한편, 비교 예 2에서는 발생한 유리 부스러기의 수가 4개로 억제되어 있다. 그러나 비교 예 2에서는 유리 부스러기 1개당 평균면적이 80㎛² 정도이며, 발생한 유리 부스러기의 크기는 커져 있다.

이에 반해, 실시 예에서는 발생한 유리 부스러기의 수가 10으로 억제되고, 비교 예 1에 비해 현저하게 적어져 있다. 또, 실시 예에서는 유리 부스러기 1개당 평균면적이 40㎛² 또는 20㎛² 정도이며, 발생한 유리 부스러기의 크기가 상당히 작아져 있다.

이와 같이, 실시 예에서는 스크라이브 동작 및 브레이크 동작 시에 발생하는 유리 부스러기를 현저하게 억제할 수 있고, 또한, 발생한 유리 부스러기의 사이즈를 현저하게 작게 할 수 있다. 비교 예 1, 2와 같이 유리 부스러기의 사이즈가 크면 기판과 테이블 사이에 유리 부스러기가 들어간 경우에 기판 표면에 흠집이 생기기 쉽고, 또 기판 표면의 높이가 소정의 높이보다도 높아지게 된다. 따라서 각 동작에서 발생하는 유리 부스러기는 되도록 작고 또한 적은 것이 바람직하다고 할 수 있다. 상기와 같이, 실시 예에서는 발생하는 유리 부스러기의 사이즈를 현저하게 작게 할 수 있고, 또한, 유리 부스러기의 수도 현저하게 억제할 수 있다. 따라서 실시 예의 스크라이빙 휠(100)을 사용함으로써 기판에 흠집이 발생하는 것을 효과적으로 억제할 수 있고, 또한, 기판 표면의 높이를 소정의 높이로 안정화시킬 수 있다.

<실시형태의 효과>

본 실시형태에 의하면 이하의 효과를 얻을 수 있다.

홈부(102)가 스크라이빙 휠(100)의 중심축(LO)에서 멀어지는 방향으로 볼록한 곡면으로 되어 있으므로, 스크라이빙 휠(100)이 전동하여 홈부(102)가 기판(200)에 마주한 때에 홈부(102) 내에 날카로운 능선이 없으므로 날카로운 능선이 기판(200)에 파고들어가는 일이 없다. 따라서 유리 부스러기의 발생을 효과적으로 억제할 수 있다. 또, 적어도 홈 바닥은 스크라이빙 휠(100)의 전동에 의해 기판(200)의 윗면을 눌러서 탄성 변형을 발생시킨다. 이 때문에, 적어도 홈 바닥이 기판(200)에 마주하는 동안은 소성 변형에 의한 유리 부스러기가 발생하는 일이 적다. 따라서 본 실시형태의 스크라이빙 휠(100)에 의하면 홈부(102)를 곡면으로 한다고 하는 간소한 구성에 의해 유리 부스러기의 발생을 효과적으로 억제할 수 있다.

또, 홈부(102)는 홈 바닥이 둘레방향으로 소정의 범위에서 연속하도록 구성되어 있다. 이에 의해 탄성 변형하는 범위를 확보할 수 있고, 따라서 유리 부스러기의 발생을 억제하면서, 효과적으로 기판(200)에 수직 크랙을 형성할 수 있다.

또, 비교 예 2와 실시 예를 비교하면, 비교 예 2에서는 홈 바닥의 곡률반경이 3.36㎛인 것에 반해 실시 예에서는 홈 바닥의 곡률반경이 9.4㎛이다. 즉, 비교 예 2에서는 홈 바닥의 곡률반경이 칼날부(101)의 곡률반경의 2.2배 정도인 것에 반해 실시 예에서는 홈 바닥의 곡률반경이 칼날부(101)의 곡률반경의 5.2배 정도이다.

도 12 (b)의 실험 결과에 나타내는 것과 같이, 비교 예 2에서는 유리 부스러기의 발생은 억제할 수 있으나, 유리 부스러기 1개당 평균면적은 비교 예 1에 비해 그다지 개선되지 않았다. 이 실험 결과로부터, 유리 부스러기의 사이즈를 작게 하기 위해서는 홈 바닥의 곡률반경은 적어도 비교 예 2의 3.6㎛를 초과하는 범위에서 설정되며, 구체적으로는 4㎛ 이상의 범위 혹은 칼날부(101)의 곡률반경의 2.5배 이상이 되는 범위로 설정되는 것이 바람직하다고 생각된다. 이와 같이 홈 바닥의 곡률반경을 설정함으로써 홈 바닥이 수직 크랙에 파고드는 것을 보다 확실히 억제할 수 있고, 소성 변형에 의한 유리 부스러기의 발생을 효과적으로 억제할 수 있는 것으로 상정할 수 있다. 이에 의해 상기 실시 예와 같은 효과를 얻을 수 있다고 생각된다.

<변경 예>

이상, 본 발명의 실시형태에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시형태에 전혀 제한되는 것은 아니며, 또, 본 발명의 실시형태도 상기 이외에 여러 가지 변경이 가능하다.

예를 들어, 스크라이빙 휠(100)의 각부의 치수는 반드시 상기 실험에서 나타낸 치수로 한정되는 것은 아니며, 동일한 효과가 얻어지는 범위에서 여러 가지 변경이 가능하다. 예를 들어 홈의 가장 깊은 부분인 홈 바닥은 반드시 홈의 둘레방향 중앙에 형성되지 않아도 좋다. 또, 기판(200)의 두께도 상기 실험에서 나타낸 유리판의 두께로 제한되는 것은 아니다. 스크라이빙 휠(100)의 구멍(100b)의 지름이나 스크라이빙 휠(100)의 외주에 형성되는 칼날부(101) 및 홈부(102)의 수 및 피치도 적절하게 조정 가능하다.

본 발명의 실시형태는 특허청구범위에 나타난 기술적 사상의 범위 내에서 적절하게 여러가지 변경이 가능하다.

100 스크라이빙 휠
101 칼날부
200 기판
201 수직 크랙

Claims

기판에 스크라이브 라인을 형성하기 위한 스크라이빙 휠로,
외주 연을 따라서 형성된 복수의 칼날부와,
둘레방향에 서로 이웃하는 상기 칼날부 사이에 형성되며 중심축 측으로 오목한 복수의 홈부를 구비하고,
상기 홈부는 상기 둘레방향에서 보아서 상기 중심축으로부터 멀어지는 방향으로 볼록한 곡면으로 이루어지며,
상기 홈부와 상기 칼날부의 경계로부터 상기 홈부의 홈 바닥으로 향하여 상기 곡면의 곡률반경이 서서히 커지게 되어 있고,
적어도 상기 홈 바닥은 상기 스크라이브 휠의 전동에 의해 상기 기판의 윗면을 눌러서 탄성 변형을 발생시키는 것을 특징으로 하는 스크라이빙 휠.
제 1 항에 있어서,
상기 홈 바닥은 상기 둘레방향으로 소정의 범위에서 연속하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 스크라이빙 휠.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 홈 바닥의 곡률반경은 4㎛ 이상인 것을 특징으로 하는 스크라이빙 휠.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 홈부의 곡률반경은 상기 칼날부의 곡률반경의 2.5배 이상인 것을 특징으로 하는 스크라이빙 휠.