WO2004009311A1

WO2004009311A1 - 脆性材料のスクライブ方法及びスクライブヘッド並びにこのスクライブヘッドを備えたスクライブ装置

Info

Publication number: WO2004009311A1
Application number: PCT/JP2003/009127
Authority: WO
Inventors: Haruo Wakayama; Toshiyuki Sakai; Keiko Hayashi; Yoshitaka Nishio; Junichi Matsumoto
Original assignee: Mitsuboshi Diamond Industrial Co., Ltd.
Priority date: 2002-07-18
Filing date: 2003-07-17
Publication date: 2004-01-29
Also published as: JPWO2004009311A1; JP4205664B2; CN1668431B; KR100647456B1; AU2003281461A1; CN1668431A; TW200403192A; KR20050013220A; TWI296612B

Abstract

相互に交差するスクライブラインを形成する垂直クラックが格段に深いものが得られ、クロススクライブ後における分断工程において、スクライブラインの通りにガラス板を分断することができるスクライブ方法である。脆性材料上を走行するスクライブヘッド本体２にチップホルダ４が脆性材料面と平行な支軸９を介して該支軸９の軸心周りに揺動自在に設けられるとともに、このチップホルダ４にカッターホイールチップ５が脆性材料面と平行な回転軸１３を介して該回転軸１３の軸心周りに回転自在に設けられてなるスクライブヘッド１を、支軸９をカッターホイールチップ５に対し後側にして脆性材料上を走行させて脆性材料面にスクライブラインを形成する。

Description

明細書脆性材料のスクライブ方法及びスクライブへッド並びにこのスクライブへッドを備えたスクライブ装置技術分野

本発明は、板ガラス、半導体ウェハ、セラミックス等の脆性材料の表面にスクライブラインを形成する方法及びスクライブへッド並びにこのスクライプへッドを備えたスクライブ装置に関する。背景技術

電子部品材料として使用される方形ガラスは、 1枚の大きなガラス板を母材としこれを分断することにより得られる。この分断に際しては、まず、母材表面に対してカッターホイールチップを一方向に圧接転動させる作業を走行開始位置をする。次に、カッターホイールチップの転動方向を前回の転動方向と交差する方向に変えて同様にスクライブラインを形成する。これにより、相互に交差するスクライブラインを形成する（以下、これをクロススクライブ加工という）。次に、このようにしてクロススクライブされた母材をブレークマシンに送り、そこで母材に対して所定の圧力をかけ、母材に形成されたスクライブラインに沿って曲げモーメントを加えることにより母材をスクライブラインに沿って分断し、目的とする方形ガラスを得る。

上記したスクライブ加工に使用されるスクライブ装置としては、例えば図 1 1 に示されるような装置が公知である。なお、この図において左右方向を X方向、紙面に直交する方向を Y方向として以下説明する。

このスクライブ装置は、載置されたガラス板 9 0を真空吸着手段によって固定する水平回転可能なテーブル 2 0と、このテーブル 2 0を Y方向に移動可能に支承する平行な一対の案内レール 2 1 , 2 1と、この案内レール 2 1， 2 1に沿つてテーブル 2 0を移動させるボ一ルネジ 2 2と、 X方向に沿ってテーブル 2 0の上方に架設されたガイドバー 2 3と、このガイドバー 2 3に X方向に摺動可能に設けられたスクライブへッド 2 6と、このスクライブヘッド 2 6を摺動させるモ —タ 2 4と、スクライブヘッド 2 6の下部に昇降動可能且つ首振り自在に設けられたチップホルダ 2 7と、このチップホルダ 2 7の下端に回転可能に装着されたカッターホイールチップ 2 8と、ガイドバー 2 3の上方に設置されテーブル 2 0 上のガラス板 9 0に記されたァライメントマークを認識する一対の C C Dカメラ 2 5とを備えたものである。

このような構成のスクライブ装置においては、ガラス板 9 0の表面に必然的に存在する微小な凹凸及びその他の要因によってスクライブへッドの走行時にスクライプラインに歪みが生じるのを防ぐ工夫がスクライブへッドに施されている。すなわち、図 1 2に示すように、スクライブヘッド本体 2 6 Aにチップホルダ 2 7をガラス板 9 0の表面と直交する回動軸 2 9を介して回動軸 2 9の軸心周りに揺動自在に設けるとともにこのチップホルダ 2 7にカッターホイールチップ 2 8 を回動軸 2 9の軸心位置よりも走行方向（図 1 2において矢符 S方向）とは逆方向にずれた位置 Q ₂ に設けることで、スクライブヘッド走行中、カッターホィールチップ 2 8をスクライブへッド本体 2 6 Aに追従させ、これによつて力ッターホイールチップ 2 8の直進安定性を得て、スクライブラインに歪みが発生することを防止している。

ところが、上記のスクライブ装置にあっては、ガラス板 9 0にスクライブラインを一方向にのみ形成するときは何ら問題はないが、クロススクライブを行う場合、図 1 3に示すように、最初に形成されたスクライブライン〜L ₃ をカツタ一ホイールチップ 2 8が交差して通過する付近で、後から形成されるべきスクライブライン L ₄ 〜L _e が形成されない、いわゆる交点飛びと呼ばれる現象が発生していた。このような交点飛びがガラス板 9 0にあると、前述したブレークマシンでガラス板 9 0を分断しょうとする際、スクライブラインの通りにガラス板 9 0が分断されず、その結果不良品が大量に発生し、生産効率が極めて悪くなるといった問題があった。

このような問題が生じる原因は、力ッターホイールチップが既存のスクライブラインを交差して通過するとき、力ッターホイールチップがガラス板 9 0に垂直に加えているスクライブに必要な力が、スクライブラインの両側に潜在する内部応力によって削がれてしまうことにある。

そこで出願人は、上記の問題を解決するものとして、脆性材料上を走行するスクライブへッド本体に、チップホルダが脆性材料面と直交する回動軸を介して該回動軸の軸心周りに摇動自在に設けられるとともにこのチップホルダに力ッターホイールチップが前記回動軸の軸心位置よりも前記走行方向とは逆方向に変位した位置に設けられてなるスクライブへッドを使用し、脆性材料の表面にスクライプラインを相互に交差させて形成する場合において、スクライプ中、前記チップホルダを、その揺動範囲が 0 ° より大きく 2 ° 以下の範囲となるように制御するようにしたスクライブ方法及ぴスクライブへッド並びにそれに用いるスクライブ装置を提案した（特願 2 0 0 0— 1 4 2 9 6 9号）。図 1 4は、その一実施態様であるスクライブヘッドを示し、同図（a ) は正面図、同図（b ) は底面図である。

このスクライブヘッドは、スクライブヘッド本体 3 0と、ベアリングケース 3 1と、チップホルダ 3 2と、カッターホイールチップ 3 3と、付勢手段 3 4とを備えている。

スクライブヘッド本体 3 0は、その下部が切り欠かれており、この切欠部 3 5 内にベアリングケース 3 1が格納されている。ベアリングケース 3 1は、その一端部が、スクライブへッド本体 3 0に挿通された水平な支軸 3 6にべァリング 3 7を介して連結される一方、他端部が、スクライブへッド本体 3 0内に支軸 3 6 と平行に設けられた制止軸 3 8と当接されており、制止軸 3 8によって制止される範囲内で支軸 3 6の軸心周りに回動する。

チップホルダ 3 2は、ベアリングケース 3 1に、脆性材料面と直交する回動軸 3 9を介して回動軸 3 9の軸心周りに揺動自在に設けられている。回動軸 3 9とベアリングケース 3 1との間にはベアリング 4 0が介装されている。また、回動軸 3 9の上方には付勢手段 3 4が設けられており、この付勢手段 3 4による付勢力が回動軸 3 9及ぴチップホルダ 3 2を介してカツタ一ホイールチップ 3 3にカロえられるように構成されている。

カッターホイールチップ 3 3は、チップホルダ 3 2に、上記回動軸 3 9の軸心位置よりもスクライブへッドの走行方向 Sとは逆方向（図 1 4において左方向）に変位した位置に設けられている。

ここで、チップホルダ 3 2は、スクライブ中、揺動範囲ひが 0 ° よりも大きく 2 ° 以下に制御されるが、その制御手段としては、ベアリングケース 3 1の下面に形成した溝 4 1を利用したものとしている。すなわち、チップホルダ 3 2をその上端部がベアリングケース 3 1の溝 4 1内に納まるように取り付け、チップホルダ 3 2が揺動範囲の最大値まで揺動したときに、チップホルダ 3 2の上端部における四隅の角のうちいずれか対角に位置する組の角 4 2， 4 5 ( 4 3 , 4 4 ) が溝 4 1の両内壁面 4 6 , 4 7と当接するようにしている。これにより、溝 4 1 の両内壁面 4 6， 4 7とチップホルダ 3 2の上端部における両側面 4 8 , 4 9との間のクリァランスを調整することで、チップホルダ 3 2の揺動範囲 Θが上記所定範囲となるように調整できる。したがって、クリアランスを大きくとれば揺動範囲 0を大きくでき、逆にクリアランスを小さくとれば揺動範囲を小さくできることになる。

出願人が提案したスクライブヘッドは、以上説明したような構成としたことにより、カツターホイールチップの直進性を維持しうるだけのチップホルダの揺動動作を確保しつつ交点付近に潜在する内部応力の影響を極限まで抑えることができるものであるから、クロススクライブを行う際にカッターホイールチップに付与される加圧力を一定にしたままでも交点飛びが発生することがなく、またスクライプ開始端においてスクライブラインが形成されないといったことがなくなり所期の目的を達成することができるものである。

ところが、上記スクライブヘッドは、カッターホイールチップがチップホルダにその回動軸の軸心位置よりも走行方向とは逆方向に変位して設けられており、スクライブ時は支軸側を先頭にして走行されるものであるため、既設のスクライブラインと交差する時や、ガラスのうねりや反りあるいはガラス表面の凹凸を通過する時にカッターホイールチップが上方へ突き上げられ、チップホルダが支軸周りに回動してガラス面から浮き上がろうとする。図 5は、その現象を説明するための模式図である。

すなわち、支軸 3 6を先頭にし、付勢手段 3 4によりカッターホイールチップ 3 3をガラス板 9 0の表面に押圧させた状態でスクライブへッドを走行させる（図中矢符 S方向）と、カッターホイ一ルチップ 3 3の刃先稜線 3 3 Aがガラス板 9 0の表面に接する点 Pにおいて、力ッターホイールチップ 3 3によりガラス板 9 0をスクライブ加工するときに必要なスクライブ力の水平方向の分力であるスクライブ加工水平分力 Mとスクライブ力の垂直分力であるスクライプ加工垂直分力 Nとの合力に対する反力 Rがカッターホイールチップ 3 3の中心側に向かって生じる。この反力 Rは支軸 3 6を中心とする回転モーメントとして力ッターホイールチップ 3 3に作用し、その結果、カッターホイールチップ 3 3は上方へ突き上げられることになり、図外チップホルダが支軸 3 6周りに回動してガラス板 9 0の表面から浮き上がろうとする。

上記したようなチップホルダの浮き上がり現象が生じると、カッターホイールチップ 3 3のガラス板 9 0への加圧力が前記反力 Rにより削がれてしまうこととなり、その結果、深い垂直クラックが得にくくなるといった問題があった。

ところで、カッターホイールチップによりガラスに垂直クラックが発生するメ力-ズムをみてみると、まず刃先に荷重がかかることでガラス表面の刃先と当接している箇所に弾性変形が生じ、次いで刃先荷重の増大に伴い上記箇所に塑性変形が生じる。さらに刃先荷重が増大すると塑性変形の限界点を超えることとなり、その結果脆性破壊が発生し、ガラスの厚み方向に垂直クラックが成長し始める。この垂直クラックの成長は、クラックの先端が、刃先荷重の大きさ及びガラスの材質や厚み等に応じた深度（脆性材料表面からの距離）にまで達した時点で終息する。これを、一定の材質、一定の厚さのガラスについて見ると、上記垂直クラックの先端が達する深度（以下、垂直クラックの到達深度という。）をコントロールできるのは刃先荷重だけとなる。すなわち、刃先荷重を増大させるとカツターホイールチップの刃先がガラスの表面に食い込む深さが長くなり、垂直クラックを発生させるためのエネルギーが大きくなるため、垂直クラックの到達深度は深くなる。ところが、刃先荷重がある一定の大きさを超えると、いわゆる深い垂直クラックが得られるもののそれと同時にガラスの表面付近に蓄積された内部歪みが飽和状態となり、垂直クラックの成長方向とは全く異なる方向に向かうクラック、いわゆる水平クラックが発生する。このような水平クラックは、望ましくない切り粉を多量に発生させる原因となる。

本発明者等は、上記したメカニズムをさらに詳しく探究した結果、刃先荷重と垂直クラックの到達深度とには図 6に示すような関係があることを見出した。すなわち、この図 6に示されたグラフからも分かるように、垂直クラックの到達深度は、刃先荷重が増大するに従って緩やかに深くなる領域（A領域）がまず存在し、これに続いて、刃先荷重の増大に伴って急激に増加する領域（B領域）が存在し、さらに刃先荷重が増大してもほとんど増加しない領域（C領域）が存在する。そして、この C領域では、 A領域や B領域では見られなかった水平クラックが大幅に增加するのである。

以上のことから、 B領域、つまり刃先荷重の増大に伴って急激に到達深度 Pが増加する領域内に相当する刃先荷重でスクライブすることによって、前記水平クラックの発生を伴わずに深い垂直クラックが得られることを見出した。

ところが、 B領域の刃先荷重の範囲は極めて狭く、前述したように、従来技術ではチップホルダの浮き上がり現象の発生を避けることができず、これによつて力ッターホイールチップへの加圧力が前記反力 Rにより削がれてしまうことから、範囲が極めて狭い上記 B領域内に刃先荷重を調節することは極めて困難であつた。

また、クロススクライブにおいては、前述したように交点飛びの発生を防止するため第 2のスクライブラインの形成にあたって刃先荷重を第 1のスクライブライン形成時よりも大幅に増大させる必要があることから、刃先荷重が往々にして上記 C領域に入ってしまうこととなり、このため多量の切り粉の発生を避けることができないといった問題があった。

さらに、上記したような問題とは別に、上記従来のカッターホイールを用いたスクライブでは、ガラスのうねりや反り、ガラス表面の凹凸、また、カッターホィ一ルチップを保持するチップホルダやこのチップホルダを保持するスクライブへッドのがたなどの外的要因により安定したスクライプラインが得られないことがしばしば発生していた。

本発明等は、前述の知見に基づき、鋭意研究の結果、スクライブヘッドの走行方向を従来のものとは逆方向、つまり、従来は支軸を先頭にしてスクライブへッドを走行させていたものを、支軸を後尾にしてスクライブへッドを走行させれば、チップホルダの浮き上がり現象を防止することができ、その結果、カッターホィールチップに確実に刃先荷重を加えることができるようになって前記 B領域に適合できるように刃先荷重を制御できることを見出した。すなわち、図 5に示すように、支軸 9が後尾となるようスクライブヘッドを矢符 T方向に走行させると、力ッターホイールチップ 5の刃先稜線 5 Aがガラス板 9 0の表面に接する点 E において、走行方向に向かうスクライブ加工水平分力 Vと、ガラス板 9 0の厚み方向に向かうスクライブ加工垂直分力 Wとの合力に対する反力 Xが力ッターホイールチップ 5の中心側に向かって生じ、この反力 Xは支軸 9に向かうものであるから、前述したようなカッターホイールチップ 5をガラス板 9 0の表面から浮き上がらせるような回転モーメントの発生がなくなる。その結果、上記押圧力 Wが何ら削がれることがなくなり、カッターホイールチップ 5に確実に刃先荷重を加えることができるようになって実質的に前記 B領域に納まるように刃先荷重をコントロールすることができるのである。このように、スクライブヘッドを、いわゆる逆走させることで、刃先荷重をこの B領域に納まるように調整することが従来に比べて格段に容易になることを見出し、本発明を完成するに至ったのである本発明は、クロススクライブをする際に、交点飛びが発生せず、チップホルダの浮き上がり現象を防止して、力ッターホイールチップへの加圧力を効率よく脆性材料に作用させて、従来のものよりも格段に深い垂直クラックを得ることができるスクライブ方法及ぴスクライブへッド並びにスクラィプ装置を提供することを目的とする。発明の開示

上記目的を達成するため、本発明に係る脆性材料のスクライブ方法は、脆性材料上を走行するスクライブへッド本体にチップホルダが脆性材料面と平行な支軸を介して該支軸の軸心周りに揺動自在に設けられるとともに、このチップホルダにスクライブ力ッターが設けられてなるスクライブへッドを、前記支軸を前記スクライプ力ッターに対し後側にして脆性材料上を走行させて脆性材料面にスクライブラインを形成することを特徴とする。

この構成において、前記スクライブ力ッターがスクライブ中に脆性材料から受ける反力の方向を、該反力の起点と前記支軸の軸心とを結ぶライン上もしくは該ラインより脆性材料寄りに存する状態を維持しつつスクライブするようにしてもよい。

また、前記スクライブカッターをカッターホイールチップとするとともに、この力ッターホイールチップを脆性材料面と平行な回転軸を介して該回転軸の軸心周りに回転自在に設けてもよい。

この場合、前記チップホルダを、脆性材料面と直交する回動軸を介して該回動軸の軸心周りに揺動自在に設けてもよい。さらに、前記回転軸を、前記回動軸の軸心位置より前記支軸側寄りに変位して設けることが好ましい。

前記スクライブカッターをダイヤモンドカッターとするとともに、このダイヤモンドカッターを前記チップホルダに固着するようにしてもよい。

また、本発明に係るスクライブヘッドは、脆性材料上を走行するスクライブへッド本体にチップホルダが脆性材料面と平行な支軸を介して該支軸の軸心周りに揺動自在に設けられるとともに、このチップホルダにスクライブ力ッターが設けられてなることを特徴とするものである。

この構成において、前記支軸の軸心が、前記スクライブカッターがスクライブ中に脆性材料から受ける反力のベタトル上のライン上又は該ラインよりも上方に位置するよう配されていてもよい。

また、前記スクライブカッターがカッターホイールチップであるとともに、このカッターホイールチップが脆性材料面と平行な回転軸を介して該回転軸の軸心周りに回転自在に設けられていてもよい。

この場合、前記チップホルダが、脆性材料面と直交する回動軸を介して該回動軸の軸心周りに揺動自在に設けられていてもよい。さらに、前記回転軸が、前記回動軸の軸心位置より前記支軸側寄りに変位して設けられていることが好ましい前記スクライブカッターはダイヤモンドカッターであるとともに、このダイャモンドカッタ一は前記チップホルダに固着されている構成であってもよい。本発明のスクライブ装置は、上記に記載のスクライブヘッドを備えており、このスクライブへッドを前記支軸を前記スクライブ力ッターに対し後側にして脆性材料上を走行させることにより、脆性材料面にスクライブラインを形成するよう構成されていることを特徴とする。

このスクライブ装置において、スクライブカッターが、カッターホイールチップであってもよいし、ダイヤモンド力ッターであってもよい。

本発明に係るスクライブ方法及びスクライプへッド並びにスクライブ装置は、上記した構成により、次のような作用を奏する。

例えば、スクライブ力ッターとして力ッターホイールチップを用いた構成では、図 5に示すように、支軸 9を後側にしてスクライブヘッドを走行させる（図中矢符 T方向）ことで、カッターホイールチップ 5の刃先稜線 5 Aがガラス板 9〇の表面に接する点 Eにおいて、走行方向に向かうスクライブ加工水平分力 Vと、ガラス板 9 0の厚み方向に向かうスクライブ加工垂直分力 Wとの合力に対する反力 Xが生じるが、この反力 Xは支軸 9に向かうものであって、カッターホイールチップ 5に作用する回転モーメントとはならない。これにより、前述したようなチップホルダの浮き上がり現象が発生せず、力ッターホイールチップ 5への加圧力が反力 Xにより削がれてしまうことがない。

また、スクライブ力ッターとしてダイヤモンドカッターを用いた構成においても同様に説明される。具体的には、図 1 0に示すように、支軸 9を後側にしてスクライブヘッドを走行させる（図中矢符 T方向）ことで、ダイヤモンドカッター 7 4の刃先稜線 7 4 Aがガラス板 9 0の表面に接する点 Pにおいて、走行方向に向かうスクライブ加工水平分力 Vと、ガラス板 9 0の厚み方向に向かうスクライブ加工垂直分力 Wとの合力に対する反力 Xが生じるが、この反力 Xは支軸 9に向かうものであって、ダイヤモンド力ッター 7 4に作用する回転モーメントとはならない。これにより、前述したようなチップホルダの浮き上がり現象が発生せず、ダイヤモンドカッター 7 4への加圧力が反力 Xにより削がれてしまうことがなレ、。

以上のことから、力ッターホイールチップ 5あるいはダイヤモンドカッター 7 4への加圧力が効率よくガラス板 9 0 (脆性材料）に作用することとなり、従来のものよりも格段に深い垂直クラックを得ることが可能となる。

ここで、前記チップホルダを、脆性材料面と直交する回動軸を介して該回動軸の軸心周りに揺動自在に設けた場合は、チップホルダのスクライブへッドの走行方向への追従性を向上させることができる。

さらに、前記回転軸を、上記回動軸の軸心位置より前記支軸側寄りに変位して設けた場合も、チップホルダのスクライブへッド走行方向への追従性をより高めることができる。

また、本発明のスクライブ方法及びスクライプへッド並びにスクライブ装置においては、カッターホイールチップがスクライブ中に脆性材料から受ける反力の方向が、該反力の起点と支軸の軸心とを結ぶライン上もしくは該ラインより脆性材料寄りに存する状態を維持するようにすれば、前記回転モーメントの発生をより確実になくすことが可能となる。図面の簡単な説明

図 1は、本発明に係るスクライブヘッドの実施の形態を示し、同図（a ) は正面図、同図（b ) は底面図である。

図 2は、本発明に係るスクライブへッドの他の実施の形態を示す側面図である図 3は、図 2に示すスクライブへッドの主要部を示す正面図である。

図 4は、スクライブヘッドのさらに他の実施の形態を示す正面図である。図 5は、力ッタ一ホイールチップに生じる回転モ一メントを説明するための模式図である。

図 6は、従来のスクライブ方法における刃先荷重と垂直クラックの深さとの関係を示すグラフである。

図 7は、スクライブヘッドのさらに他の実施の形態を示し、同図（a ) は正面図、同図（b ) は底面図である。

図 8は、図 7に示すスクライブへッドの実施の形態に適用されるダイヤモンドカッターの一例を示し、同図（a ) は正面図、同図（b ) は側面図、同図（c ) はスクライブ状態の説明図である。図 9は、図 7に示すスクライブへッドの実施の形態に適用されるダイヤモンドカッターの他の例を示し、同図（a ) は正面図、同図（b ) は同図（a ) の矢符 X方向からみた側面図、同図（c ) は同図（a ) の矢符 Y方向からみた側面図である。

図 1◦は、スクライブカッターとしてダイヤモンドカッターを用いた場合の力ッターホイールチップに生じる回転モ一メントを説明するための模式図である。図 1 1は、従来のスクライプ装置を示す概略正面図である。

図 1 2は、従来のスクライブヘッドを示す正面図である。

図 1 3は、交点飛びの現象を説明する図である。

図 1 4は、従来のスクライブヘッドを示し、同図（a ) は正面図、同図（b ) は底面図である。発明を実施するための最良の形態

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。なお、本発明に係るスクライブ方法は、スクライブヘッドにおいて実施されるものであるため、ここではスクライブへッドについての実施の形態の説明のなかでスクライブ方法の実施の形態についても説明する。

図 1は、本発明に係るスクライプヘッドの実施の形態を示し、同図（a ) は正面図、同図（b ) は底面図である。

スクライブヘッド 1は、スクライブヘッド本体 2と、ベアリングケース 3と、チップホルダ 4と、カッターホイールチップ 5と、付勢手段 6とを備えている。スクライブヘッド本体 2は、その下部が切り欠かれており、この切欠部 8内にベアリングケース 3が格納されている。ベアリングケース 3は、その一端部が、スクライブへッド本体 2に挿通された水平な支軸 9にベアリング 1 0を介して連結される一方、他端部が、スクライブヘッド本体 2内に支軸 9と平行に設けられた制止軸 1 1と当接されており、制止軸 1 1によって制止される範囲内で支軸 9 の軸心周りに回動する。

チップホルダ 4は、ベアリングケース 3に、脆性材料面と直交する回動軸 7を介して回動軸 7の軸心周りに揺動自在に設けられている。回動軸 7とべァリングケース 3との間にはベアリング 1 2が介装されている。また、回動軸 7の上方には付勢手段 6が設けられており、この付勢手段 6による付勢力が回動軸 7及びチップホルダ 4を介して力ッターホイールチップ 5に加えられるように構成されている。

なお、チップホルダ 4は、上述のように必ずしも回動軸 7の軸心周りに摇動自在に設けられる必要はなく、スクライブへッド本体 2に対して固定されていてもよい。その場合は、ベアリングケース 3及びベアリング 1 2等揺動に必要な部材を省略すればよい。

カッターホイールチップ 5は、チップホルダ 4に、脆性材料面と平行な回転軸 1 3を介して該回転軸 1 3の軸心周りに回転自在に、且つ、回転軸 1 3が前記回動軸 7の軸心位置より支軸 9側寄りに変位して設けられている。

なお、力ッターホイールチップ 5と回動軸 7との位置関係は上記した関係に限るものではなく、カツタ一ホイールチップ 5の回転軸 1 3力、回動軸 7の軸心の直下に位置していてもよい。

上記のスクライブヘッド 1によりスクライブを行うにあたっては、支軸 9を力ッタ一ホイ一ルチップ 5に対し後側にしてスクライブヘッド 1を脆性材料上を走行させる。つまり、図 1における矢符 Tで示す方向にスクライプヘッド 1を走行させる。このように支軸 9を力ッタ一ホイールチップ 5に対し後側にしてスクライブヘッドを走行させることで、図 5に示すように、カッターホイールチップ 5 の刃先稜線 5 Aがガラス板 9 0の表面に接する点 Eにおいて、走行方向に向かうスクライブ加工水平分力 Vと、ガラス板 9 0の厚み方向に向かうスクライブ加工垂直分力 Wとの合力に対する反力 Xが生じるが、この反力 Xは支軸 9に向かうものであって、カッターホイールチップ 5をガラス板 9 0表面から浮き上がらせるように作用する回転モーメントとはならない。これにより、前述したようなチップホルダの浮き上がり現象が発生せず、カッターホイールチップ 5への加圧力が反力 Xにより削がれてしまうことがない。その結果、カッターホイールチップ 5 への加圧力が効率よく脆性材料に作用することとなり、従来のものよりも格段に深い垂直クラックを得ることが可能となるのである。

ここで、図 5に示すように、カッターホイールチップ 5がスクライブ中にガラス板 9 0から受ける反力 Xの方向が、該反カ Xの起点 Eと支軸 9の軸心とを結ぶライン H上もしくは該ライン Hよりガラス板 9 0寄りに存する状態を維持するとよく（図 5中、点線矢符 X , , W, , V , 参照）、このようにすれば、前記回転モーメントの発生をより確実になくすことが可能となる。当該状態の維持にあたつては、スクライブ速度、カッターホイールチップ 5に対する加圧力、カッターホイールチップ 5と支軸 9との相対位置関係を適宜調整することで行うことがでさる。

次に、本発明のスクライブ装置の実施の形態について図 2及び図 3を参照して説明する。

図 2は、スクライブヘッド 5 0を備えたスクライブ装置の側面図、図 3はそのスクライブへッド 5 0の主要部の正面図である。

このスクライブへッド 5 0は、一対の側壁 5 1間にサーボモータ 5 2が倒立状態で保持され、その側壁 5 1の下部には、側方から見て L字状のホルダー保持具

5 3が支軸 5 4を通じて回動自在に設けられている。そのホルダ一保持具 5 3の前方（図 3中、右方向）には、カッターホイールチップ 5を回転可能に支持するチップホルダ 4が取り付けられている。

チップホルダ 4は、その上端に設けられた回動軸 7及ぴこの回動軸 7が揷通されるべァリング 1 2を介してホルダ一保持具 5 3に取り付けられており、回動軸

7の軸心周りに回動可能とされている。

カッターホイールチップ 5は、前述の実施の形態 1の場合と同様、チップホルダ 4に、脆性材料面と平行な回転軸 1 3を介して該回転軸 1 3の軸心周りに回転自在に、且つ、回転軸 1 3がチップホルダ 4の回動軸 7の軸心位置より支軸 5 4 側寄りに変位して設けられている。

サーボモータ 5 2の回転軸と支軸 5 4とには、平傘歯車 5 5が互いにかみ合うように装着されている。これにより、サーボモータ 5 2の正逆回転により、ホルダー保持具 5 3は支軸 5 4を中心として回転し、カッターホイールチップ 5が上下動する。このスクライブヘッド 5 0自体は、スクライブ装置 1 0 0の水平方向のガイドレール 5 8に沿い移動可能に設けられている。なお、動力伝達機構は平傘歯車 5 5に限定されない。ここで、図 5に示すように、カッターホイールチップ 5がスクライブ中にガラス板 9 0から受ける反力 Xの方向が、該反カ Xの起点 Eと支軸 5 4の軸心とを結ぶライン H上もしくは該ライン Hよりガラス板 9 0寄りに存する状態を維持するとよく（図 5中、点線矢符 , W, , V：参照）、このようにすれば、前記回転モーメントの発生をより確実になくすことが可能となる。当該状態の維持にあたっては、スクライブ速度、カッターホイールチップ 5に対する加圧力、カツタ一ホイールチップ 5と支軸 5 4との相対位置関係を適宜調整することで行うことができる。

なお、本実施の形態においては、動力伝達機構として平傘歯車 5 5を用いてホルダ一保持具 5 3への動力を伝えたが、図 4に示すように、サーボモータ 5 2の回転軸 5 6をホルダー保持具 5 3に直結した構成にしてもよい。

以上の実施の形態では、スクライブカッターとしてカッターホイールチップを用いたスクライブへッド及びこのスクライブへッドを用いたスクライブ装置を説明したが、スクライブカッターはこのカッターホイールチップに限ることなく、他の例としてダイヤモンドカツタ一を用いた構成としてもよい。以下に、このダィャモンド力ッターを用いたスクライブへッドについて説明する。

図 7は、図 1に示すスクライブ装置に用いられるスクライプへッドの他の実施の形態を示し、同図（a ) は正面図、同図（b ) は底面図である。

この実施の形態では、上記の実施の形態とはスクライブ力ッターの構成が異なるだけで、他の構成は同様であるので、同様の構成の説明は省略する。

このスクライブへッド 7 0では、上記実施の形態と同様回動軸 7の上方には付勢手段 6が設けられているが、この付勢手段 6による付勢力が回動軸 7及びチップホルダ 7 2を介してダイヤモンド保持部材 7 3に接合されたダイヤモンドカツター 7 4に加えられる。

なお、チップホルダ 7 2は、上述のように必ずしも回動軸 7の軸心周りに揺動自在に設けられる必要はなく、スクライブへッド本体 2に対して固定されていてもよい。その場合は、ベアリングケース 3及ぴベアリング 1 2等揺動に必要な部材を省略すればよい。

ダイヤモンドカツタ一 7 4は、円柱形状のダイヤモンド保持部材 7 3に設けられる。このダイヤモンド保持部材 7 3の一方の端部に凹部が形成されており、この凹部にダイヤモンドカッター 74が嵌め込まれ、かしめられた後、ロウ付けされる。また、チップホルダ 7 2には、このダイヤモンド保持部材 7 3の他方の端部を嵌め込む孔が形成されており、ダイヤモンド保持部材 7 3はこの孔に嵌め込まれた状態でロウ付けされ、接合される。このようにダイヤモンドカッター 74 が接合されたダイヤモンド保持部材 7 3は、チップホルダ 7 2に、回動軸 7の軸心位置より支軸 9側寄りに変位して設けられている。

ダイヤモンドカッターは、具体的には図 8あるいは図 9に示す構成が適用できる。

図 8は、図 7に示すスクライブヘッドの実施の形態に適用されるダイヤモンドカッターの例を示し、同図（a) は正面図、同図（b) は側面図、同図（c) はスクライブ状態の説明図である。

このダイヤモンドカッター 74は、図 8 (a) に示すように、 4つのへき開面 74 A, 74 B, 74 C, 74 Dとこれら 4つのへき開面 74 A, 74 B, 74 C, 74 Dにかこまれた正方形をなす端面 74 aとによって形成されている。このダイヤモンドカッター 74のカッティングポイント 74 1、 74 2、 74 3、 744は端面 74 aの角部である。また、図 8 (b) に示すように、例えばへき開面は 9 0度の角 0aに集束する辺 5 5 1 , 5 5 2をもつ。スクライブの際には、例えば図 8 (c) に示すように、各へき開面は 1 1 0度の角 0 aに集束する辺をもつダイヤモンドカッターでは、ガラス板 9 0に対し角 0 aの中心線 CCがなす角度 0 _bを 5 7〜 5 8度とすることによって、カッティングポイント 74 2によるスクライブが可能になる。

ダイヤモンド力ッタ一はこのような構成の他、図 9に示す構成を用いることができる。

図 9は、図 7に示すスクライブヘッドの実施の形態に適用されるダイヤモンドカッターの他の例を示し、同図（a) は正面図、同図（b) は同図（a) の矢符 X方向からみた側面図、同図（c) は同図（a) の矢符 Y方向からみた側面図である。

このダイヤモンドカッター 84は、図 9 (a) に示すように、貝殻状のいわゆるシェルタイプのダイヤモンドカッターであり、 2つの傾斜面 8 4 a , 8 4 によって刃先稜線 8 4 sが形成されている。このダイヤモンドカッター 8 4は、図 9 ( c ) に示すように、へき開面 8 4 Aは 9 0度の角 6 cに集束する辺をもち、刃先稜線 8 4 sは図 9 ( a ) の矢符 Y方向からみて丸みをもつ形状とされている上記のスクライブへッド 7 0によりスクライブを行うにあたっては、支軸 9をダイヤモンドカッター 7 4に対し後側にしてスクライブへッド 7 0を脆性材料上を走行させる。つまり、図 7における矢符 Tで示す方向にスクライブヘッド 7 0 を走行させる。このように支軸 9をダイヤモンドカッター 7 4に対し後側にしてスクライブヘッドを走行させることで、図 1 0に示すように、ダイヤモンドカツター 7 4のカッティングポイント 7 4 1、 7 4 2、 7 4 3、 7 4 4あるいは刃先稜線 8 4 sがガラス板 9 0の表面に接する点 Pにおいて、走行方向に向かうスクライブ加工水平分力 Vと、ガラス板 9 0の厚み方向に向かうスクライブ加工垂直分力 Wとの合力に対する反力 Xが生じるが、この反力 Xは支軸 9に向かうものであって、ダイヤモンドカッター 7 4をガラス板 9 0表面から浮き上がらせるように作用する回転モーメントとはならない。これにより、前述したようなチップホルダの浮き上がり現象が発生せず、ダイヤモンドカッター 7 4の刃先荷重が反力 Xにより削がれてしまうことがない。その結果、ダイヤモンドカッター 7 4の刃先荷重が効率よく脆性材料に作用することとなり、従来のものよりも格段に深い垂直クラックを得ることが可能となるのである。

ここで、図 1 0に示すように、ダイヤモンドカッター 7 4がスクライブ中にガラス板 9 0から受ける反力 Xの方向が、該反カ Xの起点 Pと支軸 9の軸心とを結ぶライン H上もしくは該ライン Hよりガラス板 9 0寄りに存する状態を維持するとよく（図 1 0中、点線矢符 X ₂ , W₂ , V ₂ 参照）、このようにすれば、前記回転モーメントの発生をより確実になくすことが可能となる。当該状態の維持にあたっては、スクライブ速度、ダイヤモンドカッター 7 4に対する加圧力、ダイャモンドカッター 7 4と支軸 9との相対位置関係を適宜調整することで行うことができる。

なお、ここではスクライブへッド 1及ぴスクライブへッド 5 0を備えたスクライブ装置について説明したが、このスクライブヘッド 1に替えて、ダイヤモンドカッターを用いたスクライブへッド 7 0を備えたスクライブ装置についても本実施の形態に含まれる。その構成はスクライブへッド以外については本実施の形態と同じであり、スクライブヘッド 7 0については上述したので、詳細な説明は省略する。また、スクライブヘッド 7 0を備えた装置構成による力学的作用は上述した図 1 0に基づく説明が適用されることを記しておく。

次に、本発明に係るスクライブ方法と従来のスクライブ方法とをそれぞれ実施し、ガラスに形成された垂直クラックの深さを測定した。

(実施例）

本発明に係るスクライブ方法については、図 4に示すスクライブヘッド 6 0を用いて、次の条件でスクライブを行った。

カッターホイ一ゾレチップのホイ一ノレ径 2 . 5 mm

カッターホイ一ノレチップのホイ一ノレ厚 0 . 6 5 mm

カッターホイールチップの刃先角度 1 2 5 °

スクライブ速度 3 0 0 mm/sec

刃先荷重 1 . l kgf

ガラス板の材質ソーダガラス

ガラス板の厚み 0 . 7 mm

スクライブヘッドの走行方向図 4において矢符 T方向

(比較例）

比較として、スクライプヘッドの走行方向を従来通り、つまり図 4において矢符 Sの方向としてその他は、上記本発明の実施例と同条件で行った。但し、カツターホイールチップ 5の回転軸 1 3が、走行時に回動軸 7の後側に位置するようチップホルダ 4の向きを上記実施例とは逆にした。

(測定結果）

上記各方法でスクライブした後、それぞれについて垂直クラックの深さを測定したところ、次の結果を得た。

実施例 4 5 Ο μ πι〜 5 Ο 0 μ ιη

比較例 1 1 0 μ π！〜 1 2 0 μ m 以上の結果からも明らかなように、本実施例のスクライブ方法及びスクライブヘッドによれば、同じ刃先荷重で、比較例の約 4倍以上にも達する深さの垂直クラックが得られることが解る。

尚、上述の説明においては、脆性材料の一種であるガラス板にスクライプラインを形成する場合について主に述べたが、これに限ることなく、例えば液晶表示パネル、プラズマディスプレイパネル（P D P ) ，有機 E Lディスプレイ等の脆性材料を貼り合わせたフラットパネルディスプレイ（F P D ) や、透過型プロジェクタ基板、反射型プロジェクタ基板等のマザ一貼り合わせ基板にスクライブラィンを形成する工程に本発明のスクライブ方法及びスクライブへッドが有効に適用される。産業上の利用可能性

本発明のスクライブ方法及ぴスクライブへッド並びにスクライブ装置は、スクライブラインを形成する垂直クラックが従来と比べて格段に深いものが得られ、特に、相互に交差するスクライブラインを脆性材料基板上に形成するのに好適であり、クロススクライブ後における分断工程において、スクライブラインに沿つて容易に脆性材料基板を分断することができる点で有益である。また、不良品の発生をなくすことができ、生産効率を従来に比べて格段に向上させる点でも有益である。

また、本発明によるスクライプラインの形成技術は、ガラス板のみならず、液晶表示パネル、 P D P , F P D、透過型プロジヱクタ基板、反射型プロジヱクタ基板等のマザ一貼り合わせ基板などにも適用可能である。

Claims

請求の範囲

1 . 脆性材料上を走行するスクライブへッド本体にチップホルダが脆性材料面と平行な支軸を介して該支軸の軸心周りに揺動自在に設けられるとともに、このチップホルダにスクライブカッターが設けられてなるスクライブヘッドを、前記支軸を前記スクライブカッターに対し後側にして脆性材料上を走行させて脆性材料面にスクライブラインを形成することを特徴とする脆性材料のスクライブ方法

2 . 前記スクライブ力ッターがスクライブ中に脆性材料から受ける反力の方向を、該反力の起点と前記支軸の軸心とを結ぶライン上もしくは該ラインより脆性材料寄りに存する状態を維持しつつスクライブすることを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の脆性材料のスクライブ方法。

3 . 前記スクライブカッターをカッターホイールチップとするとともに、このカッターホイールチップを脆性材料面と平行な回転軸を介して該回転軸の軸心周りに回転自在に設けることを特徴とする請求の範囲第 1項または第 2項に記載の脆性材料のスクライブ方法。

4 . 前記チップホルダを、脆性材料面と直交する回動軸を介して該回動軸の軸心周りに揺動自在に設けることを特徴とする請求項 3に記載の脆性材料のスクラィブ方法。

5 . 前記回転軸を、前記回動軸の軸心位置より前記支軸側寄りに変位して設けることを特徴とする請求項 4に記載の脆性材料のスクライプ方法。

6 . 前記スクライプカッターをダイヤモンドカッターとするとともに、このダィャモンドカッターを前記チップホルダに固着することを特徴とする請求の範囲第 1項または第 2項に記載の脆性材料のスクラィブ方法。

7 . 脆性材料上を走行するスクライブヘッド本体にチップホルダが脆性材料面と平行な支軸を介して該支軸の軸心周りに揺動自在に設けられるとともに、このチップホルダにスクライブ力ッターが設けられてなるスクライブへッド。

8 . 前記支軸の軸心が、前記スクライブカッターがスクライブ中に脆性材料から受ける反力のべクトル上のライン上又は該ラインょりも上方に位置するよう配されたことを特徴とする請求の範囲第 7項に記載のスクライブへッド。

9 . 前記スクライブカッターがカッターホイールチップであるとともに、このカッターホイールチップが脆性材料面と平行な回転軸を介して該回転軸の軸心周りに回転自在に設けられてなることを特徴とする請求の範囲第 7項または第 8項に記載の脆性材料のスクライブへッド。

1 0 . 前記チップホルダが、脆性材料面と直交する回動軸を介して該回動軸の軸心周りに揺動自在に設けられていることを特徴とする請求項 9に記載の脆性材料のスクライブへッド。

1 1 . 前記回転軸が、前記回動軸の軸心位置より前記支軸側寄りに変位して設けられていることを特徴とする請求項 1 0に記載の脆性材料のスクライブへッド

1 2 . 前記スクライブカッターがダイヤモンドカッターであるとともに、このダイヤモンドカッターは前記チップホルダに固着されていることを特徴とする請求の範囲第 7項または第 8項に記載の脆性材料のスクラィブへッド。

1 3 . 請求の範囲第 7項または第 8項に記載のスクライブヘッドを備えており、このスクライブヘッドを前記支軸を前記スクライブカッターに対し後側にして脆性材料上を走行させることにより、脆性材料面にスクライブラインを形成するよう構成されてなるスクライブ装置。

1 4 . 請求の範囲第 9項乃至第 1 1項のいずれかに記載のスクライブへッドを備えており、このスクライブヘッドを、前記支軸を前記カッターホイールチップに対し後側にして脆性材料上を走行させることにより、脆性材料面にスクライブラインを形成するよう構成されてなるスクライブ装置。

1 5 . 請求の範囲第 1 2項に記載のスクライブヘッドを備えており、このスクライブへッドを、前記支軸を前記ダイヤモンドカッターに対し後側にして脆性材料上を走行させることにより、脆性材料面にスクライブラインを形成するよう構成されてなるスクライブ装置。