KR20190079569A - 스크라이브 장치 및 홀더 유닛 - Google Patents

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KR20190079569A
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도모키 나카가키
료타 사카구치
히로시 소야마
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미쓰보시 다이야몬도 고교 가부시키가이샤
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Abstract

[과제] 스크라이빙 휠을 원활하게 회전시키면서, 스크라이브 라인의 형성 위치를 안정시킨다.
[해결 수단] 홀더 유닛 (30) 은, 유지홈 (63) 과, 핀공 (64a, 64b) 과, 스크라이빙 휠 (40) 과, 핀축 (50) 을 구비한다. 스크라이빙 휠 (40) 이 기판 표면에 가압되면, 스크라이빙 휠 (40) 의 양 측면이 유지홈 (63) 의 서로 대향하는 내측면에 가압되도록, 관통공 (41) 과 핀축 (50) 사이와, 유지홈 (63) 의 내측면과 스크라이빙 휠 (40) 의 측면 사이의 각 클리어런스와, 유지홈 (63) 의 내측면에 대한 핀축 (50) 의 경사각이 설정되어 있다. 스크라이빙 휠 (40) 의 관통공을 형성하는 내주면 (41C) 은, 스크라이빙 휠의 두께 방향에 있어서의 관통공의 중앙부를 형성하는 곡면을 포함하고, 상기 곡면은 두께 방향에 있어서의 관통공 (41) 의 중앙부의 직경이 관통공의 단부의 직경보다 작아진다.

Description

스크라이브 장치 및 홀더 유닛{SCRIBING APPARATUS AND HOLDER UNIT}
본 발명은, 기판에 스크라이브 라인을 형성하기 위한 스크라이브 장치 및 홀더 유닛에 관한 것이다.
종래, 유리 기판 등의 취성 재료 기판의 분단은, 기판 표면에 스크라이브 라인을 형성하는 스크라이브 공정과, 형성된 스크라이브 라인을 따라 기판 표면에 소정의 힘을 부가하는 브레이크 공정에 의해 실시된다. 스크라이브 공정에서는, 스크라이빙 휠의 날끝이, 기판 표면에 가압되면서, 소정의 라인을 따라 이동된다. 스크라이브 라인의 형성에는, 스크라이브 헤드를 구비한 스크라이브 장치가 사용된다.
이하의 특허문헌 1 에는, 스크라이빙 휠이 기판 표면을 회전하면서 진행함으로써, 기판 표면에 스크라이브 라인을 형성하는 스크라이브 장치가 개시되어 있다. 이 스크라이브 장치에서는, 홀더에 형성된 유지홈에 스크라이빙 휠을 삽입한 상태에서, 홀더에 형성된 구멍과 스크라이빙 휠에 형성된 구멍의 양방에 핀축을 삽입함으로써, 스크라이빙 휠이 홀더에 회전 가능하게 유지된다.
WO2007/063979호 공보
홀더에 장착된 스크라이빙 휠은, 스크라이브 라인을 형성하기 위하여 유지홈 내에서 회전할 필요가 있다. 이 때문에, 유지홈의 폭은 스크라이빙 휠의 두께보다 약간 넓게 되어 있고, 스크라이빙 휠과 유지부 사이에는 클리어런스가 확보되어 있다. 이 클리어런스에 의해, 스크라이빙 휠은, 홀더 홈 내에서 핀축을 따라 이동 가능한 상태에 있다. 그런데, 스크라이브 라인을 형성할 때에, 스크라이빙 휠이 핀축 방향으로 이동하면, 스크라이브 라인의 형성 위치가 안정되지 않게 된다. 이 때문에, 종래의 스크라이브 장치에서는, 스크라이브 라인이 원하는 위치로부터 어긋난다는 것이 문제가 되고 있었다.
이러한 과제를 감안하여, 본 발명은, 스크라이빙 휠의 회전을 저해하지 않고, 스크라이브 라인의 형성 위치를 안정시키는 것이 가능한 스크라이브 장치 및 홀더 유닛을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 제 1 양태는, 기판 표면에 스크라이브 라인을 형성하는 스크라이브 장치에 관한 것이다. 이 양태에 관련된 스크라이브 장치는, 스크라이빙 휠을 유지하는 홀더 유닛과, 상기 기판 표면에 수직인 축의 둘레로 회전 가능하게 상기 홀더 유닛을 유지하는 스크라이브 헤드를 구비한다. 상기 홀더 유닛은, 상기 스크라이빙 휠이 삽입되는 유지홈과, 상기 유지홈에 걸쳐지도록 형성된 핀공과, 상기 유지홈에 삽입된 상기 스크라이빙 휠의 관통공과 상기 핀공에 삽입되는 핀축을 구비한다. 상기 스크라이빙 휠이 상기 기판 표면에 가압되면, 상기 스크라이빙 휠의 양 측면이 각각 상기 유지홈의 서로 대향하는 내측면에 가압되도록, 상기 관통공과 상기 핀축 사이의 클리어런스와, 상기 유지홈의 내측면과 상기 스크라이빙 휠의 측면 사이의 클리어런스와, 상기 유지홈의 내측면에 대한 상기 핀축의 경사각이 설정되어 있고, 상기 스크라이빙 휠의 상기 관통공을 형성하는 내주면은, 적어도 상기 스크라이빙 휠의 두께 방향에 있어서의 상기 관통공의 중앙부를 형성하는 곡면을 포함하고, 상기 곡면은, 상기 두께 방향에 있어서의 상기 관통공의 중앙부의 직경이 상기 두께 방향에 있어서의 상기 관통공의 단부의 직경보다 작아지도록 형성되어 있다.
본 양태에 관련된 스크라이브 장치에 의하면, 상기 스크라이빙 휠이 상기 기판 표면에 가압되면, 상기 스크라이빙 휠의 양 측면이 각각 상기 유지홈의 서로 대향하는 내측면에 가압된다. 이 때문에, 스크라이브 라인을 형성할 때에, 스크라이빙 휠이 핀축 방향으로 이동하는 것이 억제된다. 한편, 스크라이빙 휠의 관통공의 내주면이 두께 방향에 있어서의 관통공의 중앙부의 직경이 두께 방향에 있어서의 관통공의 단부의 직경보다 작아지도록 형성된 곡면을 가짐으로써, 관통공을 구성하는 내주면과 핀축의 외주면이 선접촉된다. 이로써, 핀축에 대해 관통공의 내주면 (41C) 이 슬라이딩하기 쉬워지기 때문에, 스크라이빙 휠 (40) 을 원활하게 회전시킬 수 있다. 추가로, 관통공 (41) 의 내주면 (41C) 과 핀축 (50) 의 외주면의 접촉 면적이 작기 때문에, 기판 (15) 에 스크라이브 라인을 형성할 때에 발생하는 유리 컬릿이나 이물질이 관통공 (41) 의 내주면 (41C) 과 핀축 (50) 의 외주면 사이에 들어갔다고 하더라도, 스크라이빙 휠 (40) 의 회전성에 대한 영향을 잘 받지 않게 된다. 이로써, 핀축 (50) 에 대한 스크라이빙 휠 (40) 의 회전이 저해되는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 스크라이브 라인의 회전을 저해하지 않고, 스크라이브 라인의 형성 위치를 안정시킬 수 있다.
본 양태에 관련된 스크라이브 장치에 있어서, 상기 핀공은, 상기 유지홈의 내측면에 수직인 방향에 대해, 적어도 상기 기판 표면에 평행한 방향으로 경사지도록 형성되고, 상기 핀공 및 상기 관통공에 삽입된 상기 핀축은, 상기 유지홈의 내측면에 수직인 방향에 대해, 적어도 상기 기판 표면에 평행한 방향으로 경사져 있는 구성으로 될 수 있다. 이 구성에 의하면, 이하의 실시형태에서 설명하는 바와 같이, 스크라이브 라인의 형성 위치를 안정시킬 수 있다.
본 양태에 관련된 스크라이브 장치에 있어서, 상기 핀공은, 상기 유지홈의 내측면에 수직인 방향에 대해, 상기 기판 표면에 수직인 방향으로도 경사지도록 형성되고, 상기 핀공 및 상기 관통공에 삽입된 상기 핀축은, 상기 유지홈의 내측면에 수직인 방향에 대해, 상기 기판 표면에 수직인 방향으로도 경사져 있는 구성으로 될 수 있다. 이 구성에 의하면, 한층 더 스크라이브 라인의 형성 위치를 안정시킬 수 있다.
본 발명의 제 2 양태는, 스크라이브 라인을 형성하기 위한 스크라이빙 휠을 유지하는 홀더 유닛에 관한 것이다. 이 양태에 관련된 홀더 유닛은, 상기 스크라이빙 휠이 삽입되는 유지홈과, 상기 유지홈에 걸쳐지도록 형성된 핀공과, 상기 유지홈에 삽입된 상기 스크라이빙 휠의 관통공과 상기 핀공에 삽입되는 핀축을 구비한다. 상기 스크라이빙 휠이 상기 기판 표면에 가압되면, 상기 스크라이빙 휠의 양 측면이 각각 상기 유지홈의 서로 대향하는 내측면에 가압되도록, 상기 관통공과 상기 핀축 사이의 클리어런스와, 상기 유지홈의 내측면과 상기 스크라이빙 휠의 측면 사이의 클리어런스와, 상기 유지홈의 내측면에 대한 상기 핀축의 경사각이 설정되어 있고, 상기 스크라이빙 휠의 상기 관통공을 형성하는 내주면은, 적어도 상기 스크라이빙 휠의 두께 방향에 있어서의 상기 관통공의 중앙부를 형성하는 곡면을 포함하고, 상기 곡면은, 상기 두께 방향에 있어서의 상기 관통공의 중앙부의 직경이 상기 두께 방향에 있어서의 상기 관통공의 단부의 직경보다 작아지도록 형성되어 있다.
본 양태에 관련된 홀더 유닛이, 기판 표면에 수직인 축의 둘레로 회전 가능하게 스크라이브 헤드에 유지됨으로써, 상기 제 1 양태와 동일한 효과가 나타날 수 있다.
이상과 같이, 본 발명에 의하면, 스크라이빙 휠의 회전을 저해하지 않고, 스크라이브 라인의 형성 위치를 안정시키는 것이 가능한 스크라이브 장치 및 홀더 유닛을 제공할 수 있다.
본 발명의 효과 내지 의의는, 이하에 나타내는 실시형태의 설명에 의해 더욱 분명해질 것이다. 단, 이하에 나타내는 실시형태는, 어디까지나 본 발명을 실시화할 때의 하나의 예시로서, 본 발명은, 이하의 실시형태에 기재된 것에 전혀 제한되는 것이 아니다.
도 1 은, 실시형태에 관련된 스크라이브 장치의 구성을 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 2(a), (b) 는, 각각, 실시형태에 관련된 홀더 유닛의 정면도 및 측면도이다.
도 3 은, 실시형태에 관련된 홀더 유닛의 일부의 종단면도이다.
도 4(a) ∼ (d) 는, 각각, 실시형태에 관련된 홀더의 동작을 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 5(a), (b) 는, 각각, 실시형태에 관련된 핀축을 연직 방향으로 경사시킨 경우의 작용을 설명하는 도면이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대해, 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 각 도면에는, 편의상, 서로 직교하는 X 축, Y 축 및 Z 축이 부기되어 있다. X-Y 평면은 수평면에 평행이고, Z 축 방향은 연직 방향이다.
도 1 은, 스크라이브 장치 (1) 의 구성을 모식적으로 나타내는 도면이다.
스크라이브 장치 (1) 는, 이동대 (10) 를 구비하고 있다. 이동대 (10) 는, 볼 나사 (11) 와 나사 결합되어 있다. 이동대 (10) 는, 1 쌍의 안내 레일 (12) 에 의해 Y 축 방향으로 이동 가능하게 지지되어 있다. 모터의 구동에 의해 볼 나사 (11) 가 회전함으로써, 이동대 (10) 가 1 쌍의 안내 레일 (12) 을 따라 Y 축 방향으로 이동한다.
이동대 (10) 의 상면에는, 모터 (13) 가 설치되어 있다. 모터 (13) 는, 상부에 위치하는 테이블 (14) 을 XY 평면에서 회전시켜 소정 각도로 위치 결정한다. 모터 (13) 에 의해 수평 회전 가능한 테이블 (14) 은, 도시하지 않은 진공 흡착 수단을 구비하고 있다. 테이블 (14) 상에 재치 (載置) 된 기판 (15) 은, 이 진공 흡착 수단에 의해, 테이블 (14) 상에 유지된다.
기판 (15) 은, 유리 기판, 저온 소성 세라믹스나 고온 소성 세라믹스로 이루어지는 세라믹 기판, 실리콘 기판, 화합물 반도체 기판, 사파이어 기판, 석영 기판 등이다. 또, 기판 (15) 은, 기판의 표면 또는 내부에 박막 혹은 반도체 재료를 부착시키거나 포함시키거나 한 것이어도 된다. 또, 기판 (15) 은, 그 표면에 취성 재료에 해당하지 않는 박막 등이 부착되어 있어도 된다.
스크라이브 장치 (1) 는, 테이블 (14) 에 재치된 기판 (15) 의 상방에, 이 기판 (15) 의 표면에 형성된 얼라인먼트 마크를 촬상하는 2 대의 카메라 (16) 를 구비하고 있다. 또, 이동대 (10) 와 그 상부의 테이블 (14) 에 걸쳐지도록, 브릿지 (17) 가 지주 (18a, 18b) 에 가설되어 있다.
브릿지 (17) 에는, 가이드 (19) 가 장착되어 있다. 스크라이브 헤드 (20) 는, 이 가이드 (19) 에 안내되어 X 축 방향으로 이동하도록 설치되어 있다. 스크라이브 헤드 (20) 는, 하단에 홀더 조인트 (21) 를 구비하고 있다. 홀더 (60) 에 스크라이빙 휠 (40) 이 유지되어 있는 홀더 유닛 (30) 이, 홀더 조인트 (21) 를 통하여 스크라이브 헤드 (20) 에 장착되어 있다.
스크라이브 장치 (1) 를 사용하여 기판 (15) 에 스크라이브 라인을 형성하는 경우, 먼저, 스크라이빙 휠 (40) 이 장착된 홀더 (60) 가 스크라이브 헤드 (20) 에 장착된다. 다음으로, 스크라이브 장치 (1) 는, 1 쌍의 카메라 (16) 에 의해 기판 (15) 의 위치 결정을 실시한다. 그리고, 스크라이브 장치 (1) 는, 스크라이브 헤드 (20) 를 소정의 위치에 이동시키고, 스크라이빙 휠 (40) 에 대해 소정의 하중을 인가하여, 기판 (15) 에 접촉시킨다. 그 후, 스크라이브 장치 (1) 는, 스크라이브 헤드 (20) 를 X 축 방향으로 이동시킴으로써, 기판 (15) 의 표면에 소정의 스크라이브 라인을 형성한다. 또한, 스크라이브 장치 (1) 는, 필요에 따라 테이블 (14) 을 회동 (回動) 내지 Y 축 방향으로 이동시켜, 상기의 경우와 마찬가지로 하여 스크라이브 라인을 형성한다.
상기의 실시형태에 있어서는, 스크라이브 헤드가 X 축 방향으로 이동하고, 테이블 (14) 이 Y 축 방향으로 이동함과 함께 회전하는 스크라이브 장치에 대해 나타냈지만, 스크라이브 장치는 스크라이브 헤드와 테이블이 상대적으로 이동하는 것이면 된다. 예를 들어, 스크라이브 헤드가 고정되고, 테이블이 X 축, Y 축 방향으로 이동하고 또한 회전하는 스크라이브 장치여도 된다. 또, 이 경우, 카메라 (16) 는 스크라이브 헤드 (20) 에 고정되어 있어도 된다.
다음으로, 홀더 유닛 (30) 의 구성에 대해, 도 2(a), (b) 를 참조하여 설명한다. 도 2(a) 는, 홀더 유닛 (30) 을 X 축 정측에서 본 정면도이고, 도 2(b) 는, 홀더 유닛 (30) 을 Y 축 정측에서 본 측면도이다. 또한, 도 2(a), (b) 에는, 홀더 유닛 (30) 이 직접 장착되는 홀더 조인트 (21) 가 함께 도시되어 있다.
홀더 유닛 (30) 은, 스크라이빙 휠 (40) 과, 핀축 (50) 과, 홀더 (60) 가 일체로 된 것이다. 홀더 유닛 (30) 은, 도 2(b) 에 나타내는 바와 같이 홀더 조인트 (21) 에 장착 나사 (31) 에 의해 장착되어 있다. 홀더 조인트 (21) 는, 장착부 (22) 와, 회전축 (23) 과, 2 개의 베어링 (24a, 24b) 으로 구성되어 있다. 장착부 (22) 는, 단면 형상이 역 L 자상으로 되어 있다. 장착부 (22) 는, 연직 방향으로 연장되는 벽 (22a) 과, 수평 방향으로 연장되는 벽 (22b) 으로 이루어져 있다. 회전축 (23) 은, 장착부 (22) 의 벽 (22b) 의 윗면측으로부터 연직 방향으로 연장되어 있다. 베어링 (24a, 24b) 에는, 회전축 (23) 이 삽입 통과되어 있다.
홀더 유닛 (30) 이 홀더 조인트 (21) 에 장착되면, 홀더 유닛 (30) 의 측면이 장착부 (22) 의 벽 (22a) 과 접촉되고, 홀더 유닛 (30) 의 상면이 벽 (22b) 과 접촉된다. 또, 벽 (22a) 에는, 도 2(a) 에 나타내는 바와 같이 장착 나사 (31) 가 삽입되는 나사공 (25) 이 형성되어 있다.
홀더 조인트 (21) 는, 장착부 (22) 에 장착된 홀더 유닛 (30) 이 스크라이브 헤드 (20) 의 하단으로부터 노출되도록, 스크라이브 헤드 (20) 의 내부에 고정된다. 이 때, 홀더 유닛 (30) 은, 홀더 조인트 (21) 의 회전축 (23) 을 중심으로 하여 자유롭게 회전할 수 있게 되어 있다. 또한, 일점쇄선은, 회전축 (23) 의 축 중심 (S) 을 나타내고 있고, 파선은, 기판 (15) 의 표면 (H) 을 나타내고 있다. 표면 (H) 은, 수평면에 평행이고, 회전축 (23) 에 대해 수직이다.
스크라이브 장치 (1) 를 사용하여 기판 (15) 의 표면 (H) 에 스크라이브 라인을 형성하는 경우, 스크라이빙 휠 (40) 은, 도 2(b) 에 나타내는 화살표 (R) 의 방향 (X 축 방향) 으로 진행하도록 회전한다. 또한, 스크라이브 장치 (1) 는, 홀더 조인트 (21) 를 사용하지 않고, 홀더 유닛 (30) 자체가 회전축 (23) 이나 베어링 (24a, 24b) 을 구비하는 구성이어도 된다.
도 3 은 도 2 의 홀더 (60) 의 일부의 종단면도이다. 편의상, 도 3 에서는, 홀더 (60) 의 일부의 구성의 도시가 생략되어 있다. 스크라이빙 휠 (40) 은, 예를 들어, 소결 다이아몬드나 초경 합금 등으로 형성된, 원판상의 부재이다. 스크라이빙 휠 (40) 에는, 핀축 (50) 이 삽입되는 관통공 (41) 이 형성되어 있다. 관통공 (41) 은, 스크라이빙 휠 (40) 의 양 측면의 중심을 관통하도록 형성되어 있다. 관통공 (41) 의 형상의 상세한 것에 대하여는 후술한다.
또, 스크라이빙 휠 (40) 에는, 능선을 형성하는 V 자상의 날끝부 (44) 가 외주부에 형성되어 있다. 스크라이빙 휠 (40) 은, 예를 들어, 두께가 0.4 ∼ 1.1 ㎜ 정도, 외경이 1.0 ∼ 5.0 ㎜ 정도이다. 또, 관통공 (41) 의 최소 내경은, 예를 들어, 0.4 ∼ 1.5 ㎜ 정도, 날의 날끝각은, 90 ∼ 150°정도이다.
핀축 (50) 은, 예를 들어, 소결 다이아몬드나 초경 합금 등으로 형성된, 원기둥상의 부재이고, 일단 또는 양단이 첨두 형상의 첨두부 (51) 로 되어 있다 (도 2(a) 참조). 핀축 (50) 의 직경은, 스크라이빙 휠 (40) 의 관통공 (41) 의 최소 내경보다 약간 작다. 핀축 (50) 의 직경은, 예를 들어, 관통공 (41) 의 최소 내경이 0.82 ㎜ 일 때 0.77 ㎜ 정도이다. 핀축 (50) 이 관통공 (41) 에 삽입된 상태에서는, 핀축 (50) 과 관통공 (41) 사이에 간극 (클리어런스) 이 발생한다.
도 3 에 나타내는 바와 같이, 날끝부 (44) 의 선단, 및 관통공 (41) 을 형성하는 내주면 (41C) 의 직경이 가장 작은 최소 직경부 (41X) 는, 두께 방향 (DT) 에 있어서의 스크라이빙 휠 (40) 의 중심 상에 형성되어 있다. 즉, 두께 방향 (DT) 에 있어서, 스크라이빙 휠 (40) 의 두께 방향 (DT) 의 중심 위치와, 날끝부 (44) 의 선단 위치와, 관통공 (41) 의 최소 직경부 (41X) 의 위치가 서로 동등하다.
관통공 (41) 은, 북 형상을 갖는다. 상세히 서술하면, 관통공 (41) 은, 두께 방향 (DT) 에 있어서 제 1 측면 (42a) 및 제 2 측면 (42b) 으로부터 본체부 (41) 의 중앙을 향하여 내경이 서서히 작아지는 곡면 형상으로 형성되어 있다. 도 3 에 나타내는 바와 같이, 두께 방향 (DT) 과 직교하는 평면에서 자른 스크라이빙 휠 (40) 의 단면에 있어서, 스크라이빙 휠 (40) 에 있어서의 관통공 (41) 의 내주면 (41C) 은, 적어도 두께 방향 (DT) 에 있어서의 관통공 (41) 의 중앙부를 형성하는 곡면을 포함한다. 이 곡면은, 두께 방향 (DT) 에 있어서의 관통공 (41) 의 중앙부의 직경이 두께 방향 (DT) 에 있어서의 관통공 (41) 의 단부의 직경보다 작아지도록 형성되어 있다.
보다 상세하게는, 관통공 (41) 의 내주면 (41C) 은 관통공 (41) 의 중심축을 중심으로 하여 축 대칭 형상이지만, 설명을 위하여, 두께 방향 (DT) 를 따른 단면에 있어서 상방의 내주면을 상방 내주면 (41CU) 으로 하고, 하방의 내주면을 하방 내주면 (41CL) 으로 한다. 상방 내주면 (41CU) 은, 관통공 (41) 의 두께 방향 (DT) 의 제 1 측면 (42a) 측의 단부로부터 중앙을 향함에 따라 하방 내주면 (41CL) 을 향하여 만곡상으로 연장되고, 관통공 (41) 의 두께 방향 (DT) 의 중앙으로부터 관통공 (41) 의 두께 방향 (DT) 의 제 2 측면 (42b) 측의 단부를 향함에 따라 하방 내주면 (41CL) 으로부터 떨어지도록 만곡상으로 연장되어 있다. 상방 내주면 (41CU) 에 있어서의 두께 방향 (DT) 의 제 1 측면 (42a) 측의 단부에서 중앙까지의 형상과, 관통공 (41) 에 있어서의 두께 방향 (DT) 의 중앙에서 두께 방향 (DT) 의 제 2 측면 (42b) 측의 단부까지의 형상은, 선분 (CL) 을 중심으로 한 선대칭 형상이 된다. 하방 내주면 (41CL) 은, 관통공 (41) 의 두께 방향 (DT) 의 제 1 측면 (42a) 측의 단부로부터 중앙을 향함에 따라 상방 내주면 (41CU) 을 향하여 만곡상으로 연장되고, 관통공 (41) 의 두께 방향 (DT) 의 중앙으로부터 관통공 (41) 의 두께 방향 (DT) 의 제 2 측면 (42b) 측의 단부를 향함에 따라 상방 내주면 (41CU) 으로부터 떨어지도록 만곡상으로 연장되어 있다. 하방 내주면 (41CL) 에 있어서의 두께 방향 (DT) 의 제 1 측면 (42a) 측의 단부에서 중앙까지의 형상과, 관통공 (41) 에 있어서의 두께 방향 (DT) 의 중앙에서 두께 방향 (DT) 의 제 2 측면 (42b) 측의 단부까지의 형상은, 선분 (CL) 을 중심으로 한 선대칭 형상이 된다. 본 실시형태의 관통공 (41) 의 상방 내주면 (41CU) 및 하방 내주면 (41CL) 을 포함하는 모든 내주면 (41C) 은 각각, 단일 또는 복수의 곡률 반경으로 형성되어 있다.
관통공 (41) 의 내주면 (41C) 의 곡률 반경은, 관통공 (41) 의 최소 직경부 (41X) 의 위치와 날끝부 (44) 의 선단 가장자리 사이의 거리 (DX) 보다 큰 것이 바람직하다. 두께 방향 (DT) 에 있어서의 관통공 (41) 의 양 단부에는 테이퍼부 (41a, 41b) 가 형성되어 있다. 테이퍼부 (41a) 는 제 1 측면 (42a) 을 향하여 확경되고, 테이퍼부 (41b) 는 제 2 측면 (42b) 을 향하여 확경되어 있다. 관통공 (41) 의 내주면 (41C) 에 있어서의 최소 내경 (최소 직경부 (41X) 의 직경) 은, 핀축 (50) 의 외경보다 크다.
본 실시형태의 관통공 (41) 의 최소 내경 (최소 직경부 (41X) 의 직경) 은, φ0.82 ㎜ 이다. 관통공 (41) 에 있어서, 두께 방향 (DT) 에 있어서 테이퍼부 (41a, 41b) 사이에 놓여진 북 형상의 부분의 두께 방향 (DT) 의 길이 (LH) 는, 0.44 ㎜ 이상 또한 0.6 ㎜ 이하의 범위인 것이 바람직하다. 길이 (LH) 는, 길어짐에 따라 스크라이빙 휠 (40) 의 핀축 (50) 에 대한 경사가 작아진다. 관통공 (41) 에 있어서의 북 형상의 부분의 두께 방향 (DT) 의 양 단부와 날끝부 (44) 의 선단 가장자리 사이의 거리 (DW) 와, 관통공 (41) 의 최소 직경부 (41X) 의 위치와 날끝부 (44) 의 선단 가장자리 사이의 거리 (DX) 의 차인 고저차 (DY) (DY ＝ DX － DW) 는, 0.1 ㎛ 이상 또한 0.5 ㎛ 이하인 것이 바람직하다. 고저차 (DY) 는, 작아짐에 따라 스크라이빙 휠 (40) 의 핀축 (50) 에 대한 경사가 작아진다.
홀더 (60) 는, 스테인리스나 탄소 공구강으로 이루어져 있다. 홀더 (60) 는, 도 2(b) 에 나타내는 바와 같이, 하부가 측면에서 보아 하단을 향하여 폭이 좁아지는 사다리꼴 형상으로 되어 있다. 또, 홀더 (60) 의 사다리꼴 형상 부분에는, 각각 유지부 (62a, 62b) 가 형성되고, 유지부 (62a, 62b) 와의 사이에 유지홈 (63) 이 형성되어 있다. 유지홈 (63) 의 서로 대향하는 내측면 (65a, 65b) 은, 수평면 (XY 평면) 에 수직이다.
또한, 도 2(a), (b) 의 구성에서는, 홀더 (60) 가 1 개의 기재로 구성되어 있는데, 예를 들어, 유지부 (62a, 62b) 를 각각 갖는 2 개의 기재를 고정시킴으로써 홀더 (60) 가 형성되어도 된다.
유지부 (62a, 62b) 에는, 핀축 (50) 이 삽입되는 핀공 (64a, 64b) 이, 유지홈 (63) 에 걸쳐지도록 형성되어 있다. 핀공 (64a, 64b) 의 직경은, 핀축 (50) 의 직경보다 약간 크다. 핀공 (64a, 64b) 은, 유지홈 (63) 의 내측면 (65a, 65b) 에 수직인 방향에 대해, 적어도 기판 (15) 의 표면 (H) 에 평행한 방향 (XY 평면에 평행한 방향) 으로 경사지도록 형성되어 있다. 핀공 (64a, 64b) 이, 유지홈 (63) 의 내측면에 수직인 방향에 대해, 추가로 기판 (15) 의 표면 (H) 에 수직인 방향 (YZ 평면에 평행한 방향) 으로도 경사지도록 형성되어도 된다.
스크라이빙 휠 (40) 이 유지홈 (63) 에 삽입된 상태에서, 스크라이빙 휠 (40) 의 관통공 (41) 과 핀공 (64a, 64b) 에 핀축 (50) 이 삽입된다. 상기와 같이, 핀공 (64a, 64b) 은, 유지홈 (63) 의 내측면 (65a, 65b) 에 수직인 방향에 대해 경사지도록 형성되어 있기 때문에, 핀공 (64a, 64b) 및 관통공 (41) 에 삽입된 핀축 (50) 은, 유지홈 (63) 의 내측면 (65a, 65b) 에 수직인 방향에 대해, 적어도 기판 (15) 의 표면 (H) 에 평행한 방향 (XY 평면에 평행한 방향) 으로 경사져 있다.
홀더 (60) 의 상부에는, 장착 나사 (31) 가 삽입되는 나사공 (66) 이 형성되어 있다. 또, 유지부 (62a) 의 Y 축 정측의 측면에는, 멈춤쇠 (67a) 가 나사 (68a) 로 장착되고, 유지부 (62b) 의 Y 축 부측의 측면에는, 멈춤쇠 (67b) 가 나사 (68b) 로 장착되어 있다. 멈춤쇠 (67a, 67b) 는, 핀공 (64a, 64b) 을 폐색하기 위한 것이다.
이상의 구성을 구비한 스크라이브 장치 (1) 에서는, 스크라이브 라인의 형성 동작에 있어서 스크라이빙 휠 (40) 이 기판 (15) 의 표면 (H) 에 가압되면, 스크라이빙 휠 (40) 의 양 측면이, 각각, 유지홈 (63) 의 서로 대향하는 내측면 (65a, 65b) 에 가압된다. 이 때문에, 스크라이브 라인의 형성 동작에 있어서, 스크라이빙 휠 (40) 이 핀축 (50) 을 따라 이동하는 것이 억제되고, 이로써, 스크라이브 라인의 형성 위치를 안정시킬 수 있다.
이하, 스크라이빙 휠 (40) 의 양 측면이, 각각, 유지홈 (63) 의 서로 대향하는 내측면 (65a, 65b) 에 가압되는 동작에 대해, 도 4(a) ∼ (d) 를 참조하여 설명한다.
도 4(a) ∼ (d) 는, 각각, 홀더 (60) 의 동작을 모식적으로 나타내는 단면도이다. 도 4(a) ∼ (d) 는, 각각, 도 2(a), (b) 에 나타내는 홀더 (60) 를, 핀축 (50) 의 Z 축 방향 중앙 위치에 있어서, XY 평면에 평행한 평면에서 절단한 단면을 Z 축 정측에서 본 단면도이다. 편의상, 도 4(a) ∼ (d) 에서는, 홀더 (60) 의 일부의 구성의 도시가 생략되어 있다. 일점쇄선은, 스크라이빙 휠 (40) 의 날의 능선을 나타내고 있다.
도 4(a) 는, 스크라이빙 휠 (40) 이 기판 (15) 의 표면 (H) 에 가압되기 전의 상태를 나타내고 있다. 이 상태에 있어서, 스크라이빙 휠 (40) 은, 능선이 XZ 평면에 대략 평행하게 되어 있고, 스크라이빙 휠 (40) 의 제 1, 제 2 측면 (42a, 42b) 과, 유지홈 (63) 의 내측면 (65a, 65b) 사이에는, 간극 (클리어런스) 이 발생하고 있다. 핀축 (50) 은, 유지홈 (63) 의 내측면 (65a, 65b) 에 수직인 방향에 대해 XY 평면에 평행한 방향으로 경사져 있다.
이 상태로부터, 스크라이빙 휠 (40) 이 기판 (15) 의 표면 (H) 에 가압되면, 스크라이빙 휠 (40) 의 관통공 (41) 의 중심축이 핀축 (50) 에 대해 평행해지도록, 스크라이빙 휠 (40) 에 토크가 발생한다. 상기와 같이, 관통공 (41) 의 직경은 핀축 (50) 의 직경보다 크기 때문에, 스크라이빙 휠 (40) 은, 관통공 (41) 과 핀축 (50) 사이의 클리어런스로 허용되는 범위에 있어서, XY 평면에 평행한 방향으로 회전 가능하다. 따라서, 상기와 같이 스크라이빙 휠 (40) 에 토크가 발생하면, 도 4(b) 에 나타내는 바와 같이, 이 토크에 의해, 스크라이빙 휠 (40) 이 시계 방향으로 회전하고, 스크라이빙 휠 (40) 의 측면 (42a, 42b) 이, 각각, 유지홈 (63) 의 내측면 (65a, 65b) 에 가압된다.
그 후, 스크라이브 헤드 (20) 의 이동에 수반하여, 홀더 (60) 가 X 축 방향 (화살표 (R) 방향) 으로 이동되면, 스크라이빙 휠 (40) 의 능선을 스크라이브 방향 (화살표 (R) 방향) 에 평행하게 하는 토크가 발생한다. 도 2(a), (b) 에 나타내는 바와 같이, 홀더 (60) 는 회전축 (23) 의 둘레로 회전 가능하기 때문에, 이 토크에 의해, 도 4(c) 에 나타내는 바와 같이, 스크라이빙 휠 (40) 의 능선이 스크라이브 방향 (화살표 (R) 방향) 에 평행해지도록, 홀더 (60) 가 반시계 방향으로 회전한다.
그 후에는, 도 4(d) 에 나타내는 바와 같이, 회전축 (23) (도 2(a), (b) 참조) 의 둘레로 홀더 (60) 가 약간 회전한 상태에서, 스크라이브 동작이 실시된다. 이 경우에도, 스크라이빙 휠 (40) 은, 기판 (15) 의 표면 (H) 에 대한 하중에 의해, 제 1, 제 2 측면 (42a, 42b) 이 유지홈 (63) 의 내측면 (65a, 65b) 에 가압된 상태에 있다. 이 상태에서, 스크라이빙 휠 (40) 은, 핀축 (50) 의 둘레를 회전한다.
여기서, 스크라이빙 휠 (40) 의 제 1, 제 2 측면 (42a, 42b) 이 유지홈 (63) 의 내측면 (65a, 65b) 에 가압되고, 스크라이빙 휠 (40) 이 핀축 (50) 에 대해 경사져도, 관통공 (41) 의 내주면 (41C) 과 핀축 (50) 이 접촉되는 위치가 스크라이빙 휠 (40) 의 두께 방향 (DT) 의 중앙 위치 근처가 되기 때문에, 스크라이빙 휠 (40) 이 유지홈 (63) 을 가압하는 모멘트가 작아진다. 따라서, 스크라이빙 휠 (40) 이 경사져 유지홈 (63) 의 내측면 (65a, 65b) 에 접촉된 상태에서 스크라이빙 휠 (40) 이 회전해도, 스크라이빙 휠 (40) 과 유지홈 (63) 의 마찰력이 작다.
이와 같이, 본 실시형태에서는, 스크라이브 라인의 형성 동작에 있어서, 스크라이빙 휠 (40) 의 양 측면이, 각각, 유지홈 (63) 의 서로 대향하는 내측면 (65a, 65b) 에 가압되기 때문에, 스크라이브 라인의 형성 동작에 있어서, 스크라이빙 휠 (40) 이 핀축 (50) 을 따라 이동하는 것이 억제된다. 또, 스크라이빙 휠의 내주면이 두께 방향 (DT) 에 있어서 측면으로부터 본체부 (41) 의 중앙을 향하여 내경이 서서히 작아지는 곡면 형상으로 형성되어 있다. 이 때문에 스크라이빙 휠 (40) 이 경사져 유지홈 (63) 에 접촉된 상태에서 스크라이빙 휠 (40) 이 회전해도, 관통공 (41) 의 내주면 (41C) 과 핀축 (50) 이 접촉되는 위치가 스크라이빙 휠 (40) 의 두께 방향 (DT) 의 중앙 위치 근처가 되고, 스크라이빙 휠 (40) 과 유지홈 (63) 의 마찰력을 작게 할 수 있다. 이로써, 스크라이빙 휠을 원활하게 회전시키면서, 스크라이브 라인의 형성 위치를 안정시킬 수 있다.
＜변형예＞
다음으로, 상기의 실시형태의 변형예에 대해 설명한다. 본 변형예에서는, 유지홈 (63) 의 내측면에 수직인 방향에 대한 수평 방향의 핀축 (50) 의 경사각을 변화시키는 것에 더하여, 유지홈 (63) 의 내측면에 수직인 방향에 대한 연직 방향의 핀축 (50) 의 경사각을 변화시키는 것으로 하였다.
유지홈 (63) 의 내측면에 수직인 방향에 대해 핀축 (50) 을 연직 방향으로 기울이면, 스크라이브 동작시에 부여되는 하중에 의해, 스크라이빙 휠 (40) 의 관통공 (41) 이 핀축 (50) 을 따르도록, 스크라이빙 휠 (40) 이 연직 방향으로 회전한다. 즉, 도 5(a) 의 상태에 있어서 하중에 의해 스크라이빙 휠 (40) 이 기판 (15) 의 표면 (H) 에 가압되면, 도 5(b) 에 나타내는 바와 같이 스크라이빙 휠 (40) 이 경사진다. 이 경사에 의해, 스크라이빙 휠 (40) 의 측면 (42a, 42b) 이 유지홈 (63) 의 내측면 (65a, 65b) 에 가압되어, 스크라이빙 휠 (40) 의 이동이 규제된다.
유지홈 (63) 의 내측면에 수직인 방향에 대해 핀축 (50) 을 수평 방향뿐만 아니라 수직 방향으로도 기울이면, 수평 방향으로 핀축 (50) 을 기울임으로써 스크라이빙 휠 (40) 의 이동이 규제되는 효과와, 연직 방향으로 핀축 (50) 을 기울임으로써 스크라이빙 휠 (40) 의 이동이 규제되는 효과가 복합된다. 이로써, 스크라이브 동작시에 있어서의 스크라이빙 휠 (40) 의 축 방향의 이동이 현저하게 억제되고, 스크라이브 라인의 형성 정밀도를 한층 더 높일 수 있다.
여기서, 핀축 (50) 을 연직 방향으로 기울이면, 도 5(b) 에 나타내는 바와 같이, 스크라이빙 휠 (40) 이 기판 (15) 의 표면 (H) 에 대해 경사진 상태에서 가압되게 된다. 이 때의 표면 (H) 에 대한 스크라이빙 휠 (40) 의 경사각은, 유지홈 (63) 의 내측면 (65a, 65b) 에 수직인 방향에 대한 핀축 (50) 의 연직 방향의 경사각이 커질수록 커진다. 이 경우, 홀더 홈 내에서의 스크라이빙 휠의 이동이 억제됨으로써, 스크라이브시의 스크라이빙 휠의 회전 저항이 커질 우려가 있다. 그러나, 스크라이빙 휠 (40) 의 관통공 (41) 의 내주면이 북 형상이기 때문에, 하방 내주면 (41CL) 과 핀축 (50) 이 접촉되는 위치가 스크라이빙 휠 (40) 의 두께 방향 (DT) 의 중앙 위치 근처가 되고, 스크라이빙 휠 (40) 이 유지홈 (63) 을 가압하는 모멘트가 작아진다. 따라서, 스크라이빙 휠 (40) 이 경사져 유지홈 (63) 에 접촉된 상태에서 스크라이빙 휠 (40) 이 회전해도, 스크라이빙 휠 (40) 과 유지홈 (63) 의 마찰력을 작게 할 수 있다.
＜실시형태의 효과＞
본 실시형태에 의하면, 이하의 효과가 나타난다.
도 4(a) ∼ (d) 에 나타내는 바와 같이, 유지홈 (63) 의 내측면 (65a, 65b) 에 수직인 방향에 대해, 핀축 (50) 이 수평 방향으로 경사져 있기 때문에, 스크라이빙 휠 (40) 이 기판 (15) 의 표면 (H) 에 가압되면, 스크라이빙 휠 (40) 의 측면 (42a, 42b) 이 각각 유지홈 (63) 의 서로 대향하는 내측면 (65a, 65b) 에 가압된다. 이 때문에, 스크라이브 라인을 형성할 때에, 스크라이빙 휠 (40) 이 핀축 (50) 에 평행한 방향으로 이동하는 것이 억제된다. 따라서, 스크라이브 라인의 형성 위치를 안정시킬 수 있다.
추가로, 스크라이빙 휠의 관통공 (41) 이, 두께 방향 (DT) 에 있어서 제 1 측면 (42a) 및 제 2 측면 (42b) 으로부터 본체부 (41) 의 중앙을 향하여 내경이 서서히 작아지는 곡면 형상으로 형성되어 있기 때문에, 스크라이빙 휠 (40) 이 핀축 (50) 에 대해 경사져도, 관통공 (41) 의 내주면 (41C) 과 핀축 (50) 이 접촉되는 위치가 스크라이빙 휠 (40) 의 두께 방향 (DT) 의 중앙 위치 근처가 된다. 이로써 스크라이빙 휠 (40) 이 유지홈 (63) 을 가압하는 모멘트가 작아져, 스크라이빙 휠 (40) 이 경사져 유지홈 (63) 에 접촉된 상태에서 스크라이빙 휠 (40) 이 회전해도, 스크라이빙 휠 (40) 과 유지홈 (63) 의 마찰력을 작게 할 수 있다.
또, 핀축 (50) 은, 유지홈 (63) 의 내측면 (65a, 65b) 에 수직인 방향에 대해, 기판 (15) 의 표면 (H) 에 수직인 방향 (연직 방향) 으로도 경사져 있는 것이 바람직하다. 이렇게 하면, 한층 더 스크라이브 라인의 형성 위치를 안정시킬 수 있다.
이상, 본 발명의 실시형태에 대해 설명했지만, 본 발명은 상기 실시형태에 전혀 제한되는 것이 아니며, 또 본 발명의 실시형태도 상기 이외에 여러 가지의 변경이 가능하다.
예를 들어, 상기 실시형태 1 에서는, 날끝의 능선에 홈이 형성되어 있지 않은 스크라이빙 휠 (40) 이 사용되었지만, 능선에 일정 간격으로 홈이 형성된 스크라이빙 휠이 사용되어도 된다.
또, 상기 실시형태 1 에서는, 유지홈 (63) 의 내측면 (65a, 65b) 에 수직인 방향에 대해, 핀공을 수평 방향 또는 수직 방향으로 경사시킴으로써, 핀축을 경사시키고 있지만, 핀축과 유지홈이 상대적으로 경사져 있으면 된다. 구체적으로는, 핀공 (64a, 64b) 이 기판 (15) 의 표면 (H) 에 평행한 방향 (XY 평면에 평행한 방향) 또한 스크라이브 방향 (R) 에 수직인 방향 (YZ 평면에 평행한 방향) 으로 형성되어 있고, 유지홈 (63) 의 내측면 (65a, 65b) 이, 핀공 (64a, 64b) 에 수직인 방향에 대해, 적어도 기판 (15) 의 표면 (H) 에 평행한 방향 (XY 평면에 평행한 방향) 으로 경사지도록 형성되어 있어도 된다. 유지홈 (63) 의 내측면 (65a, 65b) 이, 핀공 (64a, 64b) 에 수직인 방향에 대해, 추가로 기판 (15) 의 표면 (H) 에 수직인 방향 (YZ 평면에 평행한 방향) 으로도 경사지도록 형성되어도 된다.
또, 스크라이브 헤드 (20) 의 구성이나, 스크라이브 장치 (1) 의 구성도, 적절히 변경 가능하다. 도 1 에는, 기판 (15) 의 편면에만 스크라이브 라인을 형성하는 스크라이브 장치가 도시되었지만, 본 발명은, 기판 (15) 의 양면에 병행하여 스크라이브 라인을 형성하는 스크라이브 장치에도 적용 가능하다.
본 발명의 실시형태는, 특허 청구의 범위에 나타낸 기술적 사상의 범위 내에 있어서, 적절히 여러 가지의 변경이 가능하다.
1 : 스크라이브 장치
15 : 기판
20 : 스크라이브 헤드
30 : 홀더 유닛
40 : 스크라이빙 휠
41 : 관통공
42a, 42b : 측면
50 : 핀축
60 : 홀더
63 : 유지홈
64a, 64b : 핀공
65a, 65b : 내측면
H : 표면

Claims (4)

  1. 기판 표면에 스크라이브 라인을 형성하는 스크라이브 장치로서,
    스크라이빙 휠을 유지하는 홀더 유닛과,
    상기 기판 표면에 수직인 축의 둘레로 회전 가능하게 상기 홀더 유닛을 유지하는 스크라이브 헤드를 구비하고,
    상기 홀더 유닛은,
    상기 스크라이빙 휠이 삽입되는 유지홈과,
    상기 유지홈에 걸쳐지도록 형성된 핀공과,
    상기 유지홈에 삽입된 상기 스크라이빙 휠의 관통공과 상기 핀공에 삽입되는 핀축을 구비하고,
    상기 스크라이빙 휠이 상기 기판 표면에 가압되면, 상기 스크라이빙 휠의 양 측면이 각각 상기 유지홈의 서로 대향하는 내측면에 가압되도록, 상기 관통공과 상기 핀축 사이의 클리어런스와, 상기 유지홈의 내측면과 상기 스크라이빙 휠의 측면 사이의 클리어런스와, 상기 유지홈의 내측면에 대한 상기 핀축의 경사각이 설정되어 있고,
    상기 스크라이빙 휠의 상기 관통공을 형성하는 내주면은, 적어도 상기 스크라이빙 휠의 두께 방향에 있어서의 상기 관통공의 중앙부를 형성하는 곡면을 포함하고,
    상기 곡면은, 상기 두께 방향에 있어서의 상기 관통공의 중앙부의 직경이 상기 두께 방향에 있어서의 상기 관통공의 단부의 직경보다 작아지도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 스크라이브 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 핀공은, 상기 유지홈의 내측면에 수직인 방향에 대해, 적어도 상기 기판 표면에 평행한 방향으로 경사지도록 형성되고,
    상기 핀공 및 상기 관통공에 삽입된 상기 핀축은, 상기 유지홈의 내측면에 수직인 방향에 대해, 적어도 상기 기판 표면에 평행한 방향으로 경사져 있는 것을 특징으로 하는 스크라이브 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 핀공은, 상기 유지홈의 내측면에 수직인 방향에 대해, 상기 기판 표면에 수직인 방향으로도 경사지도록 형성되고,
    상기 핀공 및 상기 관통공에 삽입된 상기 핀축은, 상기 유지홈의 내측면에 수직인 방향에 대해, 상기 기판 표면에 수직인 방향으로도 경사져 있는 것을 특징으로 하는 스크라이브 장치.
  4. 스크라이브 라인을 형성하기 위한 스크라이빙 휠을 유지하는 홀더 유닛로서,
    상기 스크라이빙 휠이 삽입되는 유지홈과,
    상기 유지홈에 걸쳐지도록 형성된 핀공과,
    상기 유지홈에 삽입된 상기 스크라이빙 휠의 관통공과 상기 핀공에 삽입되는 핀축을 구비하고,
    상기 스크라이빙 휠이 기판 표면에 가압되면, 상기 스크라이빙 휠의 양 측면이 각각 상기 유지홈의 서로 대향하는 내측면에 가압되도록, 상기 관통공과 상기 핀축 사이의 클리어런스와, 상기 유지홈의 내측면과 상기 스크라이빙 휠의 측면 사이의 클리어런스와, 상기 유지홈의 내측면에 대한 상기 핀축의 경사각이 설정되어 있고,
    상기 스크라이빙 휠의 상기 관통공을 형성하는 내주면은, 적어도 상기 스크라이빙 휠의 두께 방향에 있어서의 상기 관통공의 중앙부를 형성하는 곡면을 포함하고,
    상기 곡면은, 상기 두께 방향에 있어서의 상기 관통공의 중앙부의 직경이 상기 두께 방향에 있어서의 상기 관통공의 단부의 직경보다 작아지도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 홀더 유닛.
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