WO2006009113A1 - カッターホイールとその製造方法、手動スクライブ工具およびスクライブ装置 - Google Patents

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WO2006009113A1
WO2006009113A1 PCT/JP2005/013158 JP2005013158W WO2006009113A1 WO 2006009113 A1 WO2006009113 A1 WO 2006009113A1 JP 2005013158 W JP2005013158 W JP 2005013158W WO 2006009113 A1 WO2006009113 A1 WO 2006009113A1
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WO
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cutter wheel
notch
ridge line
scribing
wheel
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PCT/JP2005/013158
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Haruo Wakayama
Tetsuji Shiozawa
Takashi Sekijima
Noriyuki Ogasawara
Hiroshi Soyama
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Mitsuboshi Diamond Industrial Co., Ltd.
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Definitions

  • the present invention relates to a cutter wheel for brittle material substrate scribing, in which a V-shaped ridge line portion is formed as a cutting edge along a circumferential portion of a disc-shaped wheel, a manufacturing method thereof, a manual scribing tool, and a scribing device. .
  • a panel used in a flat display device (hereinafter referred to as FPD) is usually formed by dividing a mother substrate into a glass substrate (unit substrate) of a predetermined size. Specifically, the mother substrate is cleaved by forming a scribe line on the surface of one mother substrate and then breaking the substrate along the formed scribe line.
  • Patent Document 1 discloses a technique for cleaving a glass substrate using a cutter wheel.
  • FIG. 13 is a front view of a known scribing apparatus used in a scribing process for a brittle material substrate.
  • the scribing method will be described with reference to FIG. In this figure, the following description will be made with the left-right direction as the X direction and the direction perpendicular to the paper surface as the Y direction.
  • the scribing apparatus 100 includes a horizontally rotatable table 150 that fixes a placed glass substrate G by vacuum suction means, and a table 150 that supports the table 150 so as to be movable in the Y direction.
  • the scribing head 130 is provided so as to be slidable in the X direction and applies a cutting edge load to a cutter wheel 120, which will be described later, a motor 124 that slides the scribing head 130, and a lower end of the scribing head 130 that can be raised and lowered.
  • a tip holder 140 that can be swung freely, a cutter wheel 120 that is rotatably attached to the lower end of the tip holder 140, and a tape that is installed above the guide bar 123.
  • a pair of CCD cameras 125 for recognizing alignment marks formed on the glass substrate G on the lens 150.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating an example of a process of cleaving a mother substrate into unit substrates.
  • a glass substrate G is placed on a scribe table of a scribe device, and a cutter wheel 120 is used against the upper surface (eight surfaces) of the glass substrate. Scribe and form a scribe line Sa.
  • the vertical crack formed by the scribe line Sa is usually formed at a depth of 10 to 15% of the thickness of the glass substrate G.
  • the glass substrate G is turned upside down and the glass substrate G is transported to a breaking device. Then, as shown in FIG. 14 (b), in this breaking device, the line that opposes the scribe line Sa with the break bar 3 against the upper surface (surface B) of the glass substrate G placed on the mat 4 Press along. As a result, a crack on the lower surface A of the glass substrate G extends upward from the scribe line Sa, and the glass substrate G is broken along the scribe line Sa.
  • the glass substrate G is cleaved into unit substrates.
  • the cleaved glass substrate is A laminated glass substrate, which is cleaved into unit substrates by performing the steps (1) and (2) again after the above break.
  • a TFT substrate and a color filter are bonded together, and the liquid crystal display panel is cut into unit substrates by two scribing and breaking operations, and then bonded. Liquid crystal is injected into the gap between the TFT substrate and the color filter substrate.
  • mother substrates have become larger. Therefore, as described above, it has become difficult to transfer the glass substrate G to the breaking device by reversing the top and bottom of the glass substrate G after scribing.
  • the fifth generation mother board (for example, 1100 x 1250mm) has been cleaved into unit substrates by scribing and breaking each time after the liquid crystal has been dripped into the substrate. . Therefore, after the liquid crystal is dropped and injected, if the glass substrate G is turned upside down for breaking, for example, by using a vacuum suction means or the like, the distance between the two substrates partially expands, There was a problem that the gap between them was uneven.
  • the cutter wheel 10 for brittle material substrate scribing in Patent Document 2 is formed with a V-shaped ridge line portion 11 as a cutting edge along the circumferential portion of the disc-shaped wheel. Furthermore, a plurality of protrusions 10a are formed on the ridge line portion with a fine force and a pitch.
  • the scribe line is formed using the cutter wheel 10
  • the scribe pressure is applied to the surface of the glass substrate by the projection 10a, and the surface force of the glass substrate is 80% or more of the plate thickness in the vertical direction. Deep vertical cracks reaching up to 10 mm have been extended, making it possible to cleave without the breaking process.
  • the cutter wheel 10 of Patent Document 2 has a high penetrating power with respect to the glass substrate, and the glass substrate after scribing is almost cleaved without providing a breaking step.
  • the step of inverting the glass substrate up and down to perform the step can be omitted.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-8632
  • Patent Document 2 Japanese Patent No. 3, 074, 143
  • a mother substrate used for a liquid crystal display panel or the like has been increased in size in recent years.
  • the larger mother substrate has a weight and a sag amount that are smaller than the thickness. Due to the relative increase, transportation including movement and reversal is difficult.
  • the material manufacturers that produce the base glass that is the material of the mother board have made improvements in the material and surface treatment of the glass.
  • a few mother boards have been developed.
  • the glass thus improved (hereinafter referred to as “improved large glass” for the sake of convenience) is improved in handling ease in transportation and the like, but has a disadvantage that the cutting edge of the blade is poor. .
  • the cutter wheel 120 when the scribe line is formed on the glass substrate, for example, as shown in FIG.
  • the cutter wheel 120 is lowered so that the lowermost end of the cutter wheel 120 is slightly below the upper surface of the glass substrate G, and the cutter wheel 120 is horizontally applied with a predetermined scribe pressure.
  • the edge force scribing of the glass substrate G is started.
  • Such a scribing method is called “out cutting”.
  • the cutter wheel 120 collides with the end surface of the glass substrate G when riding on the glass substrate G, so that the end surface of the glass substrate G may be chipped or the cutter wheel 120 may be damaged. .
  • the cutter wheel 120 is first moved above the glass substrate G to a point slightly inside the edge of the glass substrate G, and then the cutter wheel 120 is lowered to move the glass.
  • a method is adopted in which scribing is started by horizontally moving the glass wheel G to the right in the figure in a state where a predetermined scribe pressure is applied to the cutter wheel 120 in contact with the substrate G. Such a scribing method is called “inner cutting”.
  • the cutter wheel 120 slides on the surface of the glass substrate G, and the cutting edge bites into the glass substrate G from the inside, causing a phenomenon.
  • the cutting edge of the blade is poor”. Since the above phenomenon becomes noticeable by the scribing operation of the improved large glass, it is required to develop a cutting edge that can obtain a good hook.
  • the present invention has been made in view of such a new need.
  • a brittle material substrate When a brittle material substrate is cleaved, a brittle material substrate that can be satisfactorily folded on the surface of the brittle material substrate is used for scribing.
  • An object is to provide a cutter wheel, a manufacturing method thereof, a manual scribing tool, and a scribing device.
  • the inventors of the present application have conducted intensive research on the shape and number of notches formed in the cutting edge of the cutter wheel, and as a result, a good catch on the substrate surface has been obtained and brittleness with high productivity is obtained.
  • a brittle material substrate disk having a V-shaped ridge line portion formed as a cutting edge along the circumferential portion of a disc-shaped wheel made of cemented carbide or sintered diamond.
  • a cutter wheel for live use wherein at least one cutout is formed in the ridge line portion, and the cutout is formed at a pitch exceeding 200 m on the entire circumference of the ridge line portion.
  • a wheel is provided.
  • a brittle material substrate scribe cutter in which a V-shaped ridge line portion is formed as a cutting edge along a circumferential portion of a disc-shaped wheel made of cemented carbide or sintered diamond.
  • a wheel manufacturing method comprising: a material force harder than a ridge line portion of the cutter wheel, wherein the cutter wheel is brought into contact with the ridge on a notch engraving tool on which at least one ridge is formed;
  • a method for manufacturing a cutter wheel characterized by rolling at least one notch in the ridge line portion while rolling under pressure.
  • the notch is formed of a material harder than a ridge line portion of the cutter wheel, and at least one protrusion is formed.
  • a cutter wheel that is engraved by bringing the cutter wheel into contact with the protruding portion of the tool for rolling and rolling while pressing.
  • the notch means that when a V-shaped ridge line portion is formed as a blade edge along the circumferential portion of the disc-shaped wheel, a part of the ridge line portion is substantially aligned with the blade edge.
  • // is a groove-shaped recess carved in a direction that crosses the ridgeline at an angle.
  • the notch has a corner at least at one end in the ridge line direction.
  • the notch pitch in these inventions refers to the starting point of the scribe formed on the brittle material substrate by the corners of the notch in the ridge line direction of the cutting edge biting into the brittle material substrate. Defined as reflecting interval. Therefore, these inventions include a cutter wheel in which one notch is formed in the circumferential portion of the wheel, or a cutter wheel in which two or more are formed.
  • the notches in these inventions are artificially formed in the edge line of the blade edge, and for example, the notches generated by chance due to damage such as blade spillage or deterioration over time. Not included.
  • these inventions include a manual scribing tool in which a brittle material substrate scribing cutter wheel of the present invention is rotatably mounted on a holder provided at the tip of a handle. Furthermore, an automatic scribing device with a mechanism in which the cutter head moves in at least one direction (for example, at least one of the X and Y directions) with respect to the brittle material substrate placed on the table.
  • the automatic scribing apparatus including the cutter wheel for scribing the brittle material substrate of the present invention is included in the cutter head.
  • the cutter head includes a cutter wheel and a tip holder that pivotally supports the cutter wheel so as to roll on the substrate.
  • a V-shaped ridge line portion is formed as a cutting edge along the circumferential portion of the disk-shaped wheel, and at least one notch is formed in the ridge line portion.
  • the notches are formed on the entire circumference of the ridge line with a pitch of more than 100 m, preferably a pitch of more than 200 m. As a result, a good hanging can be obtained on the surface of the brittle material substrate.
  • the notch is formed with a depth of 3 m or more on the entire circumference of the ridge line portion. It is sufficient if the depth is 5 m or less.
  • the V-shaped ridge line portion has two slope forces that converge radially outward, and the circumference formed by the convergence of the two slopes.
  • the ridge line has fine irregularities, and the center line average roughness Ra of the irregularities exceeds 0.40 / zm.
  • the “centerline average roughness Ra” in the present invention is one of the parameters representing the surface roughness of industrial products specified in JIS B 0601, and is an arithmetic operation in which the surface force of an object is randomly extracted. Average value.
  • a scribing cutter wheel for a brittle material substrate of the present invention When cutting at least one notch in the ridgeline portion of a cutter wheel with a V-shaped ridgeline portion formed as a cutting edge along the circumferential portion of the wheel, it is harder than the ridgeline portion of the cutter wheel.
  • the cutter wheel is brought into contact with the ridge and rolled while being pressed on the notching tool on which at least one ridge is formed. This simplifies the equipment required to cut out the cutouts and significantly reduces the work time. In addition, since such engraving work does not involve differences in experience or individuals, productivity is improved.
  • FIG. 1 is a front view of a cutter wheel according to an embodiment of the present invention as seen from a direction perpendicular to the rotation axis thereof.
  • FIG. 2 is a side view of FIG.
  • FIG. 3 is a front view of an apparatus for engraving the notch of the cutter wheel of FIG.
  • FIG. 4 is a plan view of a notching tool fixed to the marking device of FIG.
  • FIG. 5 is a front view of FIG.
  • FIG. 7 A table evaluating the degree of hanging of the cutter wheel on the glass substrate in Experiment 1.
  • FIG. 8 A table evaluating the degree of hanging of the cutter wheel on the glass substrate in Experiment 2.
  • FIG. 9 A table evaluating the degree of hanging of the cutter wheel on the glass substrate in Experiment 3.
  • FIG. 10 is a front view of a cutter wheel according to another embodiment of the present invention as seen from the direction along the rotation axis.
  • FIG. 11 is a front view of a cutter wheel according to still another embodiment of the present invention as viewed from the direction along the rotation axis.
  • FIG. 14 is a diagram for explaining an example of a process of cleaving a mother substrate, which has been conventionally used, into unit substrates.
  • FIG. 15 is a diagram for explaining a known method of scribing with a cutter wheel.
  • FIG. 16 is a diagram for explaining a known method for scribing inwardly using a cutter wheel.
  • FIG. 17 is a diagram for explaining a conventional method for forming a notch in the circumference of a cutter wheel.
  • FIG. 18 is a front view of an example of a conventional cutter wheel viewed from a direction perpendicular to the rotation axis.
  • FIG. 19 is a side view of FIG.
  • the brittle material substrate of the present invention is not particularly limited in terms of form, material, application and size, but is a substrate having a single plate force or a bonded substrate obtained by bonding two or more single plates. Alternatively, a thin film or a semiconductor material may be attached to or included in these surfaces or inside.
  • Examples of the material of the brittle material substrate of the present invention include glass, ceramics, silicon, sapphire, and the like, and uses thereof include flat display panels such as liquid crystal panels, plasma display panels, and organic EL display panels. .
  • a reflection type substrate among projector substrates called LCOS a pair of brittle substrates in which a quartz substrate and a semiconductor wafer are bonded together are used, and such a brittle material substrate is also included. It is.
  • FIG. 1 is a front view of a directional force perpendicular to the rotation axis of the cutter wheel 20, and FIG. 2 is a side view of FIG.
  • the cutter wheel 20 is a cutter wheel that can be attached to the chip holder 140 of the conventional scribe device 100 described with reference to FIG.
  • the cutter wheel 20 has a disk shape with a wheel outer diameter D and a wheel thickness T, and a cutting edge 2 having a cutting edge angle V is formed on the outer periphery of the wheel.
  • the cutter wheel 20 has irregularities formed on the ridgeline portion 20a where the cutting edge 2 is formed. That is, in this example, as shown in the partially enlarged view of FIG. 2, a U-shaped or V-shaped cutout 20b is formed.
  • the notches 20b are formed by notching the flat ridge 20a force to the depth h at every pitch P. Between the adjacent cutouts 20b, the ridgeline portion 20a is left longer than the length of the cutouts 20b in the circumferential direction.
  • the V-shaped ridge line portion 20a has two slope forces that converge radially outward, and the outer peripheral edge portion of the ridge line portion 20a formed by the convergence of the two oblique surfaces has fine irregularities. Centerline average roughness Ra exceeds 0.40 m.
  • FIG. 3 is a front view of an apparatus for engraving the notch 20b of the cutter wheel 20.
  • the engraving device 30 includes a notch engraving tool 31, a base 32 for fixing the notch engraving tool 31, a guide bar 33 installed above the base 32, It is equipped with a motor that moves in the X direction in the figure along the guide bar 33, and is provided with an engraving head 34 that applies an engraving load to the cutter wheel 120 described later, and a lower end of the engraving head 34 that can be raised and lowered.
  • a controller (not shown) for setting the engraving load applied to the cutter wheel 120 and the movement distance in the X direction is connected to the engraving head 34, which is composed of a chip holder 35 to which the 120 is detachably attached. Has been.
  • FIG. 4 is a plan view of a notch engraving tool 31 fixed to the engraving device 30, and FIG. 5 is a front view of FIG.
  • the notch engraving tool 31 is a plate having a plurality of protrusions 32 in the center part that have a harder material force than the cutting edge of the cutter wheel 120 to engrave the notch 20b. It is a shaped member.
  • the notch engraving tool 31 is, for example, a PCD (Poly Crystalline Diamond) plate member having a flat surface is engraved on the surface by wire discharge, and a ridge line portion of a predetermined angle is formed as shown in FIG.
  • a plurality of parallel protrusions 32 having predetermined intervals are formed.
  • the ridge line portion of the ridge 32 is formed in a range of 30 to 120 °.
  • FIG. 6 is a front view of the cutter wheel showing the cutter wheel 120 (left side in the figure) without the notch 20b and the cutter wheel 20 (right side in the figure) with the notch 20b. .
  • the material of the cutter wheel 120 is exemplified by cemented carbide.
  • the left cutter wheel 120 in FIG. 6 is mounted on the tip holder 35 of the engraving apparatus 30 in FIG.
  • the controller of the engraving head 34 sets the engraving load applied to the cutter wheel 120 and the moving distance of the tip holder 35 in the X direction.
  • the moving distance of the tip holder 35 is, for example, the entire circumference of the cutter wheel 120.
  • the tip holder 35 is lowered, the cutter wheel 120 is brought into contact with the protrusion 32 at one end, and is rolled while being pressed with a set engraving load.
  • the tip holder 35 rolls the set moving distance, the tip holder 35 is raised.
  • notches 20b are formed on the entire circumference of the ridge line portion 20a of the cutter wheel 120 at intervals corresponding to the intervals of the protrusions 32, and the cutter wheel 20 is obtained by being removed from the chip holder 35.
  • the cutter wheel 20 can be mass-produced in a short time.
  • the equipment is simplified, and since the engraving work does not involve differences in experience or individuals, productivity is significantly improved.
  • FIG. 17 is a diagram for explaining an example of an apparatus that has been used in the related art to engrave a notch in a cutter wheel.
  • the grinding device 140 is in contact with the ridge 20a of the cutter wheel 120 with respect to the disc-shaped mortar Z supported on the rotating shaft of the motor M, perpendicular to the grinder surface. Therefore, one groove 20b is cut out in the ridge line portion. Thereafter, the cutter wheel 120 is retracted downward in the figure, and then the cutter wheel 120 is rotated by a rotation angle corresponding to the pitch P, and then one groove 20b is cut out again in the ridgeline portion 20a.
  • the method of notching the ridge line portion using the engraving device 30 in FIG. 3 is referred to as a rolling method, and the notch is formed in the ridge line portion 20a using the grinding device 140 in FIG.
  • the method of engraving is called a grinding method.
  • the cutter wheel 20 is Requires at least one notch 20b.
  • the notches 20b are preferably formed at a pitch exceeding 200 ⁇ m at the entire circumference of the ridge line portion.
  • the depth of the notch 20b is preferably engraved with a depth of 5 ⁇ m or less.
  • the wheel outer diameter of the cutter wheel 20 is not particularly limited, but the wheel outer diameter is 1.0 to 50 mm, particularly preferably 2.0 to 30 mm, depending on the thickness of the glass substrate.
  • Target glass substrate G1 Non-alkali glass (0.7mm thick glass single plate)
  • Target glass substrate G2 Improved large glass (single glass plate with a thickness of 0.63 mm)
  • Notch pitch P 100 to 400 ⁇ m (circumferential division of 94 to 23)
  • Notching method The above rolling method using the notching tool 31 [Scribe device]
  • the measured value force of the obtained cutting region was also evaluated for the presence or absence of slippage of the blade edge 2 of the cutter wheel when the glass substrate was scribed using the cutter wheel. .
  • the cutting region in this invention is defined as the region of the blade edge load that can divide the glass substrate from the cutter wheel.
  • the cutting edge load was the gauge pressure (MPa) used as the corresponding load (Kgf).
  • the quality of the scribe line was evaluated at 0.15 MPa and 0.20 MPa on the load side.
  • Table 1 shows the characteristics of the cutting edge of the cutter wheel used as a sample.
  • FIG. 7 is an evaluation of the degree of hooking (hardness to slip) of each target glass substrate of the cutter wheel 20 of Experiment 1. That is, for the target glass substrates Gl and G2, the result of verifying the presence or absence of slippage of the blade edge of the cutter wheel 20 for each set value in the low load region and the high load region is shown for each blade type.
  • the pitch of the cutouts of the cutter wheel 20 is 100 m or more, preferably 200 ⁇ m or more, a good hooking can be surely obtained.
  • Target glass substrate Improved large glass (0.63mm thick glass single plate)
  • Thickness T 0.65mm
  • Shaft hole diameter H 0.8mm
  • Notch Pitch P 300 m (circumferential 31 divisions)
  • Notching method The above rolling method using the notching tool 31
  • FIG. 8 is a graph showing a predetermined example of the cutter wheel 120 of sample F having a cutting edge without a notch and a cutter wheel 20 having a notch 20b according to the present invention. The result of having performed inner cutting with respect to the improved large sized glass mentioned above in the cutting
  • Sample G is made of cemented carbide and has the notch 20b engraved by the rolling method using the notching tool 31.
  • Sample H is made of sintered diamond.
  • the notch 20b is carved using a conventional grinding device 140. Note that “MPa” in the “cutting area” shown in FIG. 8 indicates that cutting was possible even at 0.20 MPa or more.
  • Fig. 8 Force As is clear, the cutting edge of the sample F without the notch 20b (cutter wheel 120) was slipped on the cutting edge, whereas the cutting wheel 20 having the notch 20b of the present invention was used. It was proved that there was no slip on the cutting edge 2 in a wide cutting area. Further, it was found that even when the notch 20b of the cutter wheel 20 was engraved by the rolling method described above, the same effect as the grinding method using the conventional grinding device 140 was obtained.
  • Target glass substrate Improved large glass (glass single plate with a thickness of 0.63 mm)
  • Notch pitch ⁇ 40 to 9740 ⁇ m (circumference is divided into 230 to 1)
  • Notch depth h 1,2,3 ⁇ m depth
  • Cutting edge angle V 120 °
  • FIG. 9 shows that in Experiment 3, the depth of the notch 20b of the cutter wheel 20 was set to 1 m, 2 m, and 3 m, respectively, and the above-described improved large glass was cut internally. And show the resulting cut area and evaluation. Note that “ ⁇ MPa” in the “cutting region” shown in FIG. 9 indicates that cutting was possible even at 0.20 MPa or more. As can be seen from Fig. 9, when the depth of the notch is 3 m, the cutting edge hardly slides, and stable cutting can be achieved in a wide cutting area.
  • FIG. 10 and FIG. 11 are side views of the cutter-hoist-nore of the present invention as seen from the direction along the rotation axis of the cutter wheel.
  • the cutter wheel 50 is formed with only one notch 50b on the entire circumference of the ridge 51 (that is, the pitch of the notches 50b is the length of the entire circumference of the ridge 51. become).
  • the cutter edge can be caught in a slight range in which the cutter wheel 50 is rotated at least once and moved.
  • a plurality of notches 60b are formed on the entire circumference of the ridge line portion 51 with a random pitch and groove depth.
  • a good edge force can be obtained.
  • the pitch of notches 60b when notching 60b And the accuracy control of the groove depth is almost unnecessary, improving the productivity.
  • the cutter wheels 20 and 60 can obtain a good hooking on the surface of the brittle material substrate.
  • the formation of the respective notches in the cutter wheels 20 and 60 may be a conventional grinding method without being limited to the rolling method using the engraving device 30 described above, Even a laser campaign!
  • the present invention includes a manual scribing tool in which the brittle material substrate scribing cutter wheels 20 and 60 of the present invention are rotatably mounted on a holder provided at the tip of a handle.
  • FIG. 12 is a front view of the above-described manual scribing tool.
  • the manual scribing tool 90 is mainly composed of a holder 91 to which the cutter wheels 20 and 60 can be exchanged at one end and a rod-shaped handle 92 to which the holder 91 can be attached and detached. 93 is formed, one end forms a coupling portion with the holder 91, and the other end is detachably provided with a cap 94 for supplying lubricating oil to the oil chamber 93.
  • the present invention includes a scribing apparatus capable of scribing a brittle material substrate by attaching the cutter wheels 20 and 60 for brittle material substrate scribing of the present invention to a known scribing apparatus in a rotatable manner. .
  • Examples of such a scribing device include the scribing device as shown in FIG.
  • the cutter wheel of the present invention is particularly effective for a glass substrate made of alkali-free glass or synthetic quartz glass. It is applied to various brittle material substrates for display panels.
  • a V-shaped ridge line portion is formed as a cutting edge along the circumferential portion of the disk-shaped wheel, and at least one cut is formed in the ridge line portion.
  • the ridge line portion is formed with respect to the cutter wheel in which a V-shaped ridge line portion is formed as a cutting edge along the circumferential portion of the disc-shaped wheel.
  • the cutter wheel is placed on the projecting ridge. Because it is made to abut against and roll while being pressed, the equipment required for notching the notch is simplified, and the working time is significantly shortened compared to the conventional method. In addition, since such engraving work does not involve differences in experience or individuals, productivity is improved.
  • the present invention can be used for manufacturing a cutter wheel used when a brittle material substrate is cut.

Abstract

　液晶表示パネル等に使用される脆性材料基板を割断するに際し、脆性材料基板の表面での掛かりが良好な脆性材料基板スクライブ用のカッターホイールおよび生産性の高いその製造方法を提供する。 超硬合金または焼結ダイヤモンドからなるカッターホイールは、ディスク状ホイールの円周部に沿ってＶ字形の稜線部が刃先として形成され、前記稜線部に少なくとも１つの切り欠きが刻設され、前記切り欠きが前記稜線部の全周に200μｍを超えるピッチで形成される。

Description

明 細 書
カッターホイールとその製造方法、手動スクライブ工具およびスクライブ装 置
技術分野
[0001] 本発明は、ディスク状ホイールの円周部に沿って V字形の稜線部が刃先として形成 された、脆性材料基板スクライブ用のカッターホイールとその製造方法、手動スクライ ブ工具およびスクライブ装置に関する。
背景技術
[0002] 平面表示機器 (以下、 FPDと称する）に用いられるパネルは、通常、マザ一基板を所 定寸法のガラス基板 (単位基板）に割断して形成される。マザ一基板の割断は、具体 的には、 1枚のマザ一基板の表面にスクライブラインを形成し、次いで形成されたスク ライブラインに沿って前記基板をブレイクする。
特許文献 1には、カッターホイールを用いてガラス基板を割断する技術が開示されて いる。
[0003] 図 13は、脆性材料基板のスクライブの工程に使用される公知のスクライブ装置の正 面図である。
図 13を用いてスクライブ方法を説明する。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方向として以下に説明する。
[0004] 図 13に示すように、スクライブ装置 100は、載置されたガラス基板 G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 150と、テーブル 150を Y方向に移動可 能に支持する互いに平行な一対の案内レール 121, 121と、案内レール 121, 121 に沿ってテーブル 150を移動させるボールネジ 122と、 X方向に沿ってテーブル 150 の上方に架設されたガイドバー 123と、ガイドバー 123に X方向に摺動可能に設けら れ、後述するカッターホイール 120に刃先荷重を付与するスクライブヘッド 130と、ス クライブヘッド 130を摺動させるモータ 124と、スクライブヘッド 130の下端に昇降可 能かつ首振り自在に設けられたチップホルダ 140と、チップホルダ 140の下端に回転 可能に装着されたカッターホイール 120と、ガイドバー 123の上方に設置されテープ ル 150上のガラス基板 Gに形成されたァライメントマークを認識する一対の CCDカメ ラ 125とを備えたものである。
[0005] 図 14は、マザ一基板を単位基板に割断する工程の一例を説明する図である。
図 14に基づいて、ガラス基板 Gの割断方法を説明する。
[0006] (1)まず、図 14 (a)に示すように、ガラス基板 Gをスクライブ装置のスクライブテーブル 上に載置し、ガラス基板の上面 (八面）に対して、カッターホイール 120を用いてスクラ イブを行 ヽスクライブライン Saを形成する。スクライブライン Saによって形成される垂直 クラックは、通常、ガラス基板 Gの板厚の 10〜 15%の深さで形成される。
(2)次に、前記ガラス基板 Gの上下を反転させて前記ガラス基板 Gをブレイク装置に 搬送する。そして、図 14(b)に示すように、このブレイク装置で、マット 4上に載置され たガラス基板 Gの上面 (B面）に対して、ブレイクバー 3をスクライブライン Saに対向す るラインに沿って押し付ける。これにより、ガラス基板 Gの下側の A面は、スクライブラ イン Saから上方に向かってクラックが伸長し、ガラス基板 Gはスクライブライン Saに沿つ てブレイクされる。
[0007] 上記の（1)〜（2)の各工程をガラス基板 Gの種類によって 1回又は複数回繰り返すこ とにより、ガラス基板 Gは単位基板に割断される。
すなわち、ガラス基板 Gが単板の場合は、上記した各 1回のスクライブとブレイクによ つて単位基板に割断される力 ガラス基板 Gが液晶表示パネルを構成する場合は、 割断されるガラス基板は貼り合わせガラス基板であり、上記のブレイクの後に、再度、 (1)および（2)の工程を行うことによって単位基板に割断される。
[0008] 液晶表示パネルは、例えば、 TFT液晶表示パネルの製造にぉ 、て、 TFT基板とカラ 一フィルタを貼り合わせ、各 2回のスクライブとブレイクによって単位基板に割断され た後、貼り合わされた TFT基板とカラーフィルタ基板のギャップに液晶が注入される。 近年、表示画面サイズの大型化と液晶基板の需要の拡大にともなって、マザ一基板 は大型化している。したがって、上記のように、スクライブ後に前記ガラス基板 Gの上 下を反転させて前記ガラス基板 Gをブレイク装置に搬送するのが困難になってきた。 さらに、第 5世代以降のマザ一基板 (例えば、 1100 X 1250mm)は、液晶が滴下注 入された後、各 2回のスクライブとブレイクによって単位基板に割断されるようになった 。そのため、液晶が滴下注入された後、ブレイクのために前記ガラス基板 Gを、例え ば、真空吸着手段等を用いて上下に反転させると、 2枚の基板の間隔が部分的に拡 がり、基板間のギャップにムラを生じるという問題が発生した。
[0009] 特許文献 2の脆性材料基板スクライブ用のカッターホイール 10は、図 18および図 19 に示したように、ディスク状ホイールの円周部に沿って V字形の稜線部 11が刃先とし て形成され、さらに前記稜線部に細力 、ピッチで突起 10aが複数形成されている。 カッターホイール 10を用いて、スクライブラインを形成する際、突起 10aによってガラ ス基板の表面に垂直クラックの形成のためのスクライブ圧が加えられ、ガラス基板の 表面力も垂直方向に板厚の 80%以上に達する深い垂直クラックを伸展せしめ、ブレ イク工程を省略した割断が可能になった。
[0010] このように、特許文献 2のカッターホイール 10は、ガラス基板に対する高い浸透力を もち、ブレイク工程を設けなくてもスクライブ後のガラス基板はほぼ割断された状態に なるので、その後のブレイク工程を行うためにガラス基板を上下に反転させる工程を 省略することができる。
[0011] 特許文献 1 :特開昭 59— 8632号公報
特許文献 2 :日本特許第 3, 074, 143号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0012] 前記したように、液晶表示パネル等に使用されるマザ一基板は近年、大型化され、そ れによって、大型化したマザ一基板は、重量および橈み量がその厚さに対して相対 的に増加するため、移動や反転等を含む搬送が困難になっている。
そこで、マザ一基板の素材となる素板ガラスを製造する素材メーカーでは、マザ一基 板の上記の問題を解決するために、ガラスの材質や表面処理等における改良が行 われ、軽量で橈みの少ないマザ一基板が開発されている。このように改良されたガラ ス (以下、便宜的に「改良された大型ガラス」と称する）は、搬送等における取り扱いの 容易性が改善された反面、刃先の掛カりが悪いという欠点を有する。
[0013] 一方、上記した従来のスクライブ装置 100 (図 13)においては、ガラス基板にスクライ ブラインを形成する際、例えば図 15に示すように、カッターホイール 120をガラス基 板 Gの端より少し外側のポイントにおいて、カッターホイール 120の最下端がガラス基 板 Gの上面よりもわずかに下方になるように降下させ、カッターホイール 120に所定 のスクライブ圧をかけた状態で水平移動させることにより、ガラス基板 Gの端面力 ス クライブを開始する。このようなスクライブの方法を「外切り」という。
上記した外切りの場合は、カッターホイール 120がガラス基板 Gに乗り上げる際にガ ラス基板 Gの端面に衝突するため、ガラス基板 Gの端面が欠けたり、カッターホイ一 ル 120が損傷するおそれがある。
[0014] そこで、図 16に示すように、カッターホイール 120をまず、ガラス基板 Gの上方におい てガラス基板 Gの端より少し内側のポイントに移動させ、次いで、カッターホイール 12 0を降下させ、ガラス基板 Gに当接させたカッターホイール 120に所定のスクライブ圧 をかけた状態でガラス基板 G上を図中右方へ水平移動させることによりスクライブを 開始する方法がとられる。このようなスクライブの方法を「内切り」という。
[0015] しかし、内切りでスクライブを開始しょうとすると、カッターホイール 120がガラス基板 G の表面で滑り、ガラス基板 Gの表面から内部に刃先が食 、込まな 、と 、う現象が生じ る。このような現象が生じたとき、「刃先の掛カりが悪い」と称される。上記の現象は、 改良された大型ガラスのスクライブ動作で顕著となるため、良好な掛かりが得られる 刃先の開発が求められている。
[0016] この発明はこのような新しいニーズに鑑みてなされたものであり、脆性材料基板を割 断するに際し、脆性材料基板の表面において良好な掛カゝりが得られる脆性材料基板 スクライブ用のカッターホイールとその製造方法、手動スクライブ工具およびスクライ ブ装置を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段
[0017] 本願発明者らは、カッターホイールの刃先に形成される切り欠きの形状、個数等につ いて鋭意研究の結果、基板表面への良好な掛カりが得られかつ生産性の高い脆性 材料基板スクライブ用のカッターホイールとその製造方法、手動スクライブ工具およ びスクライブ装置を完成させるに到った。
[0018] すなわち、この発明によれば、超硬合金または焼結ダイヤモンドからなるディスク状ホ ィールの円周部に沿って V字形の稜線部が刃先として形成された脆性材料基板スク ライブ用のカッターホイールであって、前記稜線部に少なくとも 1つの切り欠きが刻設 され、前記切り欠きが前記稜線部の全周に 200 mを超えるピッチで形成されてなる ことを特徴とするカッターホイールが提供される。
[0019] この発明の別の観点によれば、超硬合金または焼結ダイヤモンドからなるディスク状 ホイールの円周部に沿って V字形の稜線部が刃先として形成された脆性材料基板ス クライブ用カッターホイールの製造方法であって、前記カッターホイールの稜線部より 硬い材料力 なり、少なくとも 1つの突条が形成された切り欠き刻設用工具の上で、 前記カッターホイールを前記突条に当接し、加圧しながら転動して前記稜線部に少 なくとも 1つの切り欠きを刻設することを特徴とするカッターホイールの製造方法が提 供される。
[0020] この発明のさらに別の観点によれば、前記発明において、切り欠きが、前記カッター ホイールの稜線部より硬い材料で形成され、かつ、少なくとも 1つの突条が形成され た切り欠き刻設用工具の突条部分に対して、前記カッターホイールを当接させ、加圧 しながら転動させることにより刻設されるカッターホイールが提供される。
[0021] これらの発明における切り欠きとは、ディスク状ホイールの円周部に沿って V字形の 稜線部が刃先として形成されている場合に、この刃先に対して部分的に、概ね稜線 部に直交するかある!/、は稜線部に対して斜めに交わる方向に刻設された溝状の凹 部をさす。切り欠きは、稜線方向において少なくともその一端部に角部を有する。
[0022] これらの発明では、カッターホイールが脆性材料基板上を転動するとき、稜線部に形 成された切り欠きの前記角部が脆性材料基板に食い込んで刃先の掛カりが生じ、そ れによってスクライブの起点を作ることができる。
[0023] このような観点から、これらの発明における切り欠きのピッチとは、刃先の稜線方向に おける切り欠きの角部が脆性材料基板に食い込んで脆性材料基板に形成されるスク ライブの起点の間隔を反映するものと定義される。したがって、これらの発明には、ホ ィールの円周部に切り欠きが 1つの形成されたカッターホイールあるいは 2つ以上形 成されたカッターホイールが含まれる。
なお、これらの発明の切り欠きは、刃先の稜線に人為的に形成されたものであって、 例えば、刃こぼれ等のような損傷や経時的な劣化によって偶然に生成されたものを 含まない。
また、これらの発明には、柄の先に設けたホルダーに、本発明の脆性材料基板スクラ イブ用カッターホイールを回転自在に軸着してなる手動スクライブ工具が含まれる。 さら〖こ、テーブルに載置した脆性材料基板に対して、カッターヘッドが相対的に少な くとも一方向（例えば、少なくとも X方向、 Y方向のいずれかの方向）に移動する機構 の自動スクライブ装置において、前記カッターヘッドに本発明の脆性材料基板のスク ライブ用カッターホイールを具備した自動スクライブ装置が含まれる。なお、この発明 において、カッターヘッドとは、カッターホイールと、カッターホイールを基板上で転動 可能に軸支するチップホルダとからなる。
発明の効果
[0024] 本発明の脆性材料基板のスクライブ用のカッターホイールでは、ディスク状ホイール の円周部に沿って V字形の稜線部が刃先として形成され、前記稜線部に少なくとも 1 つの切り欠きが刻設され、前記切り欠きが前記稜線部の全周に 100 mを超えるピッ チ、好ましくは 200 mを超えるピッチで形成されてなる。これにより、脆性材料基板 の表面において良好な掛カりが得られる。
なお、良好な掛かりを得るために、切り欠きは、前記稜線部の全周に 3 m以上の深 さで形成されれば、さらによい。なお、 5 m以下の深さで形成されれば十分である。
[0025] この発明の脆性材料基板のスクライブ用のカッターホイールでは、前記 V字形の稜線 部が半径方向外方で収束する 2つの斜面力 なり、前記 2つの斜面が収束して形成 される円周稜線は微細な凹凸を有し、前記凹凸の中心線平均粗さ Raは 0. 40 /z mを 越える。
なお、この発明における「中心線平均粗さ Ra」とは、 JIS B 0601で規定された工業製 品の表面粗さを表すパラメーターの一つであり、対象物の表面力 ランダムに抜き取 つた算術平均値である。
[0026] 切り欠きが前記稜線部の全周にピッチおよび Zまたは深さがランダムに複数形成さ れておれば、切り欠きの刻設の際の加工精度管理がほぼ不要になり、かつ良好な刃 先の掛カりが得られる。
[0027] この発明の脆性材料基板のスクライブ用カッターホイールの製造方法によれば、ディ スク状ホイールの円周部に沿って V字形の稜線部が刃先として形成されたカッターホ ィールに対し、前記稜線部に少なくとも 1つの切り欠きを刻設するに際し、前記カツタ 一ホイールの稜線部より硬い材料力 なり、少なくとも 1つの突条が形成された切り欠 き刻設用工具の上で、前記カッターホイールを前記突条に当接させ、加圧しながら 転動させる。これによれば切り欠きの刻設に要する設備が簡略化され、かつ作業時 間も従来に比べて格段に短縮される。また、このような刻設作業は経験差や個人差 を伴わないので、生産性は向上する。
図面の簡単な説明
[図 1]この発明の実施の一形態によるカッターホイールをその回転軸に直交する方向 から見た正面図である。
[図 2]図 1の側面図である。
[図 3]図 1のカッターホイールの切り欠きを刻設する装置の正面図である。
圆 4]図 3の刻設装置に固定される切り欠き刻設用工具の平面図である。
[図 5]図 4の正面図である。
圆 6]切り欠きを刻設する前のカッターホイール（図中左側）と、切り欠きが刻設された カッターホイール（図中右側）を示すカッターホイールの正面図である。
[図 7]実験 1でのカッターホイールのガラス基板に対する掛カりの具合を評価した表で ある。
[図 8]実験 2でのカッターホイールのガラス基板に対する掛カりの具合を評価した表で ある。
[図 9]実験 3でのカッターホイールのガラス基板に対する掛カりの具合を評価した表で ある。
[図 10]この発明の他の実施の形態によるカッターホイールをその回転軸に沿う方向 から見た正面図である。
[図 11]この発明のさらに他の実施の形態によるカッターホイールをその回転軸に沿う 方向から見た正面図である。
圆 12]この発明の実施の形態による手動スクライブ工具の正面図である。
圆 13]スクライブ作業に使用される公知のスクライブ装置の正面図である。 [図 14]従来力も行われているマザ一基板を単位基板に割断する工程の一例を説明 する図である。
[図 15]カッターホイールを用いて外切りのスクライブを行う公知の方法を説明する図 である。
[図 16]カッターホイールを用いて内切りのスクライブを行う公知の方法を説明する図 である。
[図 17]カッターホイールの円周に切り欠きを形成する従来の方法を説明する図である
[図 18]従来のカッターホイールの一例をその回転軸に直交する方向から見た正面図 である。
[図 19]図 18の側面図である。
符号の説明
2 刃先
10 カッターホイール (従来口 ¾)
10a 突起
20 カッターホイ一ノレ
20a 稜線部
20b 切り欠き
30 刻設装置
31 切り欠き刻設用工具
32 突条
50 カッターホイ一ノレ
50b 切り欠き
60 カッターホイ一ノレ
60b 切り欠き
90 手動スクライブ工具
100 スクライブ装置
120 カッターホイール (従来 ri口) 発明を実施するための最良の形態
[0030] 以下、この発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
なお、本発明の脆性材料基板としては、形態、材質、用途および大きさについて特に 限定されるものではなぐ単板力もなる基板または 2枚以上の単板を貼り合わせた貼 り合わせ基板であってもよぐこれらの表面または内部に薄膜あるいは半導体材料を 付着させたり、含ませたりされたものであってもよい。
[0031] 本発明の脆性材料基板の材質としては、ガラス、セラミックス、シリコン、サフアイャ等 が挙げられ、その用途としては液晶パネル、プラズマディスプレイパネル、有機 ELデ イスプレイパネル等のフラットディスプレイパネルが挙げられる。また、 LCOSと呼ばれ るプロジェクター用基板の内の反射型の基板の場合は、石英基板と半導体ウェハー とが貼り合わせられた一対の脆性基板が用いられるが、このような脆性材料基板も含 まれる。
[0032] 以下の実施の形態では、この発明のカッターホイールの形状に関わる例を示すが、 この発明のカッターホイールはこれらに限定されるものではない。
実施の形態 1
[0033] 図 1および図 2を用いて、この発明のカッターホイール 20の実施の形態を説明する。
図 1は、カッターホイール 20の回転軸に直交する方向力 見た正面図であり、図 2は 、図 1の側面図である。
なお、カッターホイール 20は、図 13を用いて説明した従来のスクライブ装置 100のチ ップホルダー 140に装着可能なカッターホイールである。
図 1に示すように、カッターホイール 20は、ホイール外径 D、ホイール厚さ Tのディスク 状を呈し、ホイールの外周部に刃先角 Vの刃先 2が形成されている。
[0034] さらに、図 1および図 2に示すように、カッターホイール 20は、刃先 2が形成された稜 線部 20aに凹凸が形成されている。すなわち、この例では、図 2の部分拡大図に示す ように、 U字状または V字状の切り欠き 20bが形成されている。切り欠き 20bは、平坦 な稜線部 20a力も深さ hに、ピッチ P毎に切り欠くことにより形成されている。隣り合う 切り欠き 20bどうしの間には、切り欠き 20bの円周方向における長さよりも長 、稜線部 20aが残される。 V字形の稜線部 20aは半径方向外方で収束する 2つの斜面力 なり、前記 2つの斜 面が収束して形成される稜線部 20aの外周縁部は微細な凹凸を有し、前記凹凸の中 心線平均粗さ Raは 0. 40 mを超える。
[0035] 図 3から図 6を用いて、この発明のカッターホイール 20の切り欠き 20bを刻設する装 置および刻設の方法の実施の形態を説明する。
図 3は、カッターホイール 20の切り欠き 20bを刻設する装置の正面図である。
図 3に示すように、刻設装置 30は、切り欠き刻設用工具 31と、切り欠き刻設用工具 3 1を固定するベース 32と、ベース 32の上方に架設されたガイドバー 33と、ガイドバー 33に沿って図中 X方向に移動させるモータを備え、後述するカッターホイール 120に 刻設荷重を付与する刻設ヘッド 34と、刻設ヘッド 34の下端に昇降可能に設けられ、 カッターホイール 120が着脱可能に取り付けられるチップホルダ 35とから構成される 刻設ヘッド 34には、カッターホイール 120に付与する刻設荷重および X方向におけ る移動距離等を設定するための図示しないコントローラが接続されている。
[0036] 図 4は、刻設装置 30に固定される切り欠き刻設用工具 31の平面図であり、図 5は図 4 の正面図である。
図 4および図 5に示すように、切り欠き刻設用工具 31は、切り欠き 20bを刻設しょうと するカッターホイール 120の刃先よりも硬い材質力もなる複数の突条 32を中央部 に有する板状部材である。切り欠き刻設用工具 31は、例えば平坦な表面を有する P CD (Poly Crystalline Diamond)板状部材をワイヤー放電でその表面を条刻し、図 5 に示すように、所定の角度の稜線部を所定の間隔で有する互いに平行な複数の突 条 32を形成する。突条 32の稜線部は、 30〜120° の範囲で形成される。
[0037] 図 3の刻設装置 30を用いて、カッターホイール 120に切り欠き 20bを刻設する方法の 実施の形態を説明する。
図 6は、切り欠き 20bが刻設されていないカッターホイール 120 (図中左側）と、切り欠 き 20bが刻設されたカッターホイール 20 (図中右側）とを示すカッターホイールの正面 図である。
なお、カッターホイール 120の材質としては、超硬合金が例示される。 [0038] まず、図 6の左側のカッターホイール 120を図 3の刻設装置 30のチップホルダ 35に 装着する。
次いで、刻設ヘッド 34のコントローラにおいて、カッターホイール 120に付与する刻 設荷重および X方向におけるチップホルダ 35の移動距離を設定する。チップホルダ 35の移動距離は、例えばカッターホイール 120の全周長さである。
[0039] 次いで、チップホルダ 35を下降させ、カッターホイール 120を一端部の突条 32に当 接させ、設定された刻設荷重で加圧しながら転動させる。チップホルダ 35が設定され た移動距離を転動すると、チップホルダ 35を上昇させる。
これにより、カッターホイール 120の稜線部 20aの全周に、突条 32の間隔に対応する 間隔で切り欠き 20bが形成され、チップホルダ 35から取り外してカッターホイール 20 を得る。
[0040] 上記したように、刻設装置 30を用いてカッターホイール 120を転動させながら稜線部 20aの全周に切り欠き 20bを刻設する場合、カッターホイール 20を短時間で量産でき るので、設備は簡略化され、また、刻設作業は経験差や個人差を伴わないので、生 産性は格段に向上する。
[0041] なお、図 17は、カッターホイールに切り欠きを刻設するために従来力 用いられてい る装置の一例を説明する図である。
[0042] 図 17に示すように、研削装置 140は、モータ Mの回転軸に支持されたディスク状砲 石 Zに対して、そのグラインダ面に直交してカッターホイール 120の稜線部 20aに当 接させ、それによつて、稜線部に 1つの溝 20bを切り欠く。その後、カッターホイール 1 20を図中下方に退避させ、次いで、カッターホイール 120をピッチ Pに相当する回転 角だけ回転させた後、再び稜線部 20aに 1つの溝 20bを切り欠く。
このようにカッターホイール 120の稜線部 20aに切り欠き 20bを形成することにより、力 ッターホイール 20が得られる。
なお、以下における説明の便宜上、図 3の刻設装置 30を用いて稜線部に切り欠きを 刻設する方法を転動方式と称し、図 17の研削装置 140を用いて稜線部 20aに切り欠 きを刻設する方法を研削方式と称する。
[0043] ガラス基板等の表面において良好な掛カりを得るためには、カッターホイール 20が 少なくとも 1つの切り欠き 20bを必要とする。切り欠き 20bは、稜線部の全周に少なくと も 200 μ mを超えるピッチで形成されるのが好ましい。切り欠き 20bの深さは 5 μ m以 下で刻設されるのが好まし 、。カッターホイール 20のホイール外径は特に制限はな いが、ガラス基板の厚さに応じてホイール外径は、 1.0〜50mmであり、特に好ましく は 2.0〜30mmである。
なお、カッターホイール 20の稜線部の全周に形成される切り欠き 20bの個数を分割 数 n、隣接する切り欠き 20b間の距離をピッチ P、カッターホイール 20の外径を Dとす るとき、 P/Dは、以下の式で表される。
すなわち、
[0044] (数 1)
π /n (max) ^ P/D^ π /n (min) 式 1
[0045] n (min) = 1より、上記の式 1は以下のように表示される。
[0046] (数 2)
/n (max) < P/D< π 式 2
[0047] 図 7〜図 9に基づいて、この発明に係るカッターホイールの分断特性を評価するため に行った実験とその結果を説明する。
[0048] 〔実験 1〕
実験 1では、カッターホイール 20の切り欠き 20bのピッチを 100 μ mずつ変更し、前 記した改良された大型ガラスを対象として内切りする際の刃先の掛カり具合 (滑りにく さ）について検証した。
[0049] 実験 1の条件を以下に示す。
対象ガラス基板 G1 ：無アルカリガラス (厚さ 0.7mmのガラス単板）
対象ガラス基板 G2 ：改良された大型ガラス (厚さ 0.63mmのガラス単板）
〔カッターホイ一ノレ〕
材質：超硬合金 外径 D : 3.0mm 厚さ T : 0.65mm 軸孔径 H : 0.8mm
切り欠きのピッチ P : 100〜400 μ m (円周を 94〜23均等分割）
切り欠きの深さ 2〜3 111 刃先角度 V： 120°
切り欠きの刻設方法：切り欠き刻設用工具 31を用いた前記の転動方式 〔スクライブ装置〕
三星ダイヤモンド株式会社製 MSタイプ
〔設定条件〕
ガラス基板切り込み深さ： 0.15mm スクライブ速度： 800mm/s
刃先荷重： 0.06〜0.20MPa
[0050] カッターホイールを用いてガラス基板のスクライブを行った際の、カッターホイールの 刃先 2の滑りの有無を対象ガラス基板 G1および対象ガラス基板 G2について、得られ た切断領域の測定値力も評価した。
[0051] なお、この発明における切断領域とは、カッターホイールに対するガラス基板の分断 が可能な刃先荷重の領域と定義される。また、刃先荷重はゲージ圧 (MPa)を対応す る荷重 (Kgf)として用いた。
実験 1では、切断領域の下限値 (L )を測定するとともに、切断領域の刃先荷重の高
TH
荷重側の 0. 15MPaおよび 0. 20MPaにおけるスクライブラインの良否判定を行った。
[0052] 試料として用いられたカッターホイールの刃先の特徴を表 1に示す。
[0053]
Figure imgf000015_0001
[0054] 図 7は、実験 1のカッターホイール 20の各対象ガラス基板に対する掛カり具合 (滑り にくさ）を評価したものである。すなわち、対象ガラス基板 Gl, G2について、低荷重 域と高荷重域の各設定値ごとにカッターホイール 20の刃先の滑りの有無を刃先の種 類ごとに検証した結果を示す。
図 7力ら、明らかなように、サンプル Αの切り欠きのない刃先（カッターホイール 120) については、刃先に滑りが生じたのに対して、この発明に係るサンプル B〜Eの切り 欠きを有するカッターホイール 20については、広い切断領域で刃先に滑りが生じな いことがわかった。
また、カッターホイール 20の切り欠きのピッチは、 100 m以上あればよぐ好ましく は 200 μ m以上あれば確実に良好な掛カりが得られることがわ力つた。
[0055] 〔実験 2〕
実験 2では、切り欠きのない刃先を有するカッターホイール 120と、この発明の切り欠 きを有するカッターホイール 20とについて、所定の切断領域で前記した改良された 大型ガラスに対して内切りを行い、そのときのスクライブの状況について検証した。
[0056] 実験 2の条件を以下に示す。
対象ガラス基板 ：改良された大型ガラス (厚さ 0.63mmのガラス単板）
〔カッターホイ一ノレ〕
材質：超硬合金および焼結ダイヤモンド 外径 D： 3.0mm
厚さ T : 0.65mm 軸孔径 H : 0.8mm
切り欠きのピッチ P： 300 m (円周を 31均等分割）
切り欠きの深さ 1ι: 2〜3 /ζ πι 刃先角度 V： 120°
切り欠きの刻設方法：切り欠き刻設用工具 31を用いた前記の転動方式
〔スクライブ装置〕
三星ダイヤモンド株式会社製 MSタイプ
〔設定条件〕
ガラス基板切り込み深さ： 0.10mm スクライブ速度 800mm/s
刃先荷重： 0.03〜0.20MPa
[0057] 図 8は、実験 2において、材質が超硬合金で切り欠きのない刃先を有するサンプル F のカッターホイール 120と、この発明の切り欠き 20bを有するカッターホイール 20とに っ 、て、所定の切断領域で前記した改良された大型ガラスに対して内切りを行った 結果を示す。
なお、サンプル Gは、材質が超硬合金で切り欠き刻設用工具 31を用いた前記の転動 方式により切り欠き 20bを刻設したものであり、サンプル Hは、材質が焼結ダイヤモン ドで従来の研削装置 140を用いて切り欠き 20bを刻設したものである。なお、図 8に 記載した「切断領域」の「く MPa」は、 0. 20MPa以上でも切断が可能であったことを 示す。
図 8力 、明らかなように、試料 Fの切り欠き 20bのない刃先（カッターホイール 120) については、刃先に滑りが生じたのに対して、この発明の切り欠き 20bを有するカツタ 一ホイール 20については、広い切断領域で刃先 2に滑りが生じないことがわ力つた。 また、カッターホイール 20の切り欠き 20bを前記した転動方式で刻設した場合でも、 従来の研削装置 140を用いた研削方式と同様の効果が得られることがわ力つた。
[0058] 〔実験 3〕
実験 3では、カッターホイール 20の切り欠き 20bの深さを変えて、所定の切断領域で 前記した改良された大型ガラスに対して内切りを行い、そのときのスクライブの状況を 検証した。
[0059] 実験 3の条件を以下に示す。
対象ガラス基板 ：改良された大型ガラス （厚さ 0.63mmのガラス単板）
〔カッターホイ一ノレ〕
材質：超硬合金 外径 D : 3.0mm 厚さ T : 0.65mm 軸孔径 H : 0.8mm
切り欠きのピッチ Ρ :40〜9740 μ m (円周を 230〜1分割）
切り欠きの深さ h: 1,2,3 μ mの各深さ 刃先角度 V： 120°
切り欠きの刻設方法:前記の転動方式
〔スクライブ装置〕
三星ダイヤモンド株式会社製 MSタイプ
〔設定条件〕
ガラス基板切り込み深さ： 0.10mm スクライブ速度： 800mm/s
刃先荷重： 0.09〜0.24MPa
[0060] 図 9は、実験 3において、カッターホイール 20の切り欠き 20bの深さを 1 m、 2 mお よび 3 mにそれぞれ設定して、前記した改良された大型ガラスに対して内切りを行 い、得られた切断領域と評価を示す。なお、図 9に記載した「切断領域」の「<MPa」 は、 0. 20MPa以上でも切断が可能であったことを示す。 図 9から、明らかなように、切り欠きの深さが 3 mになると、ほぼ刃先に滑りが生じにく くなり、広い切断領域で安定した内切りが可能になることがわ力つた。
[0061] 実験 1〜3の結果から明らかなように、カッターホイール 20の切り欠きのピッチを 100 m以上にした場合、良好な掛カりが得られ、切り欠き 20bを前記した転動方式で刻 設した場合でも、従来の研削方法と同様の効果が得られることがわ力つた。さらに、力 ッターホイール 20の切り欠き 20bの深さを 3 μ mにすると、ほぼ刃先に滑りが生じにく くなり、広い切断領域で安定した内切りが可能になることがわ力つた。さらに図示しな いが 4 /ζ πι、 5 mまで深くしても刃先に滑りが生じにくくなつており、安定した内切り を行うことができる。要するに 以下、好ましくは 3 m以上で安定した内切りが可 能であった。
[0062] 上記の実施の形態力 あきらかなように、切り欠き 20bが前記稜線部の全周に 3 以 上 5 m以下の深さで形成されることにより、良好な掛カりを得ることが可能となり、切 り欠きの刻設が容易になる。
また、前記した従来の高浸透タイプのカッターホイール 10に比べて、切り欠きのピッ チをより大きくした場合、すなわち、円周における分割数を減らした場合でも、良好な 掛カりを得ることが可能となり、切り欠きの刻設が容易になる。
[0063] 〔他の実施の形態〕
図 10および図 11を用いて、この発明のカッターホイールの他の実施の形態を説明 する。
図 10および図 11は、カッターホイールの回転軸に沿う方向から見た本発明のカツタ 一ホイ一ノレの各側面図である。
[0064] 図 10に示すように、カッターホイール 50は、切り欠き 50bが稜線部 51の全周に 1つ だけ形成される（すなわち、切り欠き 50bのピッチが稜線部 51の全周の長さになる）。 カッターホイール 50では、例えば、内切りを行う際、カッターホイール 50が少なくても 1回転して移動するわずかな範囲で刃先の掛カりを得ることができる。
[0065] 図 11に示すように、カッターホイール 60は、切り欠き 60bが稜線部 51の全周にラン ダムなピッチおよび溝深さで複数形成される。カッターホイール 60では、良好な刃先 の掛力りを得ることができる。また、切り欠き 60bの刻設の際の切り欠き 60bのピッチ や溝深さの精度管理がほぼ不要になり、生産性が向上する。
[0066] 前記した実施の形態に示すように、カッターホイール 20、 60では、脆性材料基板の 表面において良好な掛カりが得られる。
すなわち、それぞれの切り欠きが 200 mを超えるピッチで 1つ以上形成されることに より良好な掛カりを得ることが可能となる。
[0067] さらに、前記した刻設装置 30を用いた転動方式によってカッターホイールを製造す れば、切り欠きの刻設に要する設備が簡略化され、作業時間も従来に比べて格段に 短縮される。また、このような刻設作業は経験差や個人差を伴わないので、生産性は 向上する。
なお、カッターホイール 20、 60におけるそれぞれの切り欠きの形成は、前記した刻設 装置 30を用いた転動方式に限定されることなぐ従来の研削方式であってもよいし、 放電カ卩ェあるいはレーザカ卩ェであってもよ!/ヽ。
[0068] また、この発明には、柄の先に設けたホルダーに、本発明の脆性材料基板スクライブ 用カッターホイール 20、 60を回転自在に軸着してなる手動スクライブ工具が含まれ る。
図 12は、上記した手動スクライブ工具の正面図である。
手動スクライブ工具 90は、一端にカッターホイール 20、 60が取り換え可能装着され るホルダー 91と、ホルダー 91を着脱可能な棒状のハンドル 92とから主に構成される ノ、ンドル 92は、内部に油室 93が形成され、一端がホルダー 91との結合部を形成し、 他端が油室 93に潤滑油を供給するためのキャップ 94を着脱自在に備えている。
[0069] さらに、この発明には、公知のスクライブ装置に、本発明の脆性材料基板スクライブ 用カッターホイール 20、 60を回転自在に取り付けて脆性材料基板をスクライブするこ とができるスクライブ装置が含まれる。
このようなスクライブ装置としては、図 13に示したような前記のスクライブ装置が挙げら れる。
[0070] この発明のカッターホイールは、無アルカリガラスまたは合成石英ガラスであるガラス 基板に特に有効であり、用途としては TFT液晶パネルを代表例とする各種の平面表 示パネル用の各種脆性材料基板に適用される。
[0071] この発明の脆性材料基板のスクライブ用のカッターホイールでは、ディスク状ホイ一 ルの円周部に沿って V字形の稜線部が刃先として形成され、前記稜線部に少なくと も 1つの切り欠きを刻設することによって、脆性材料基板の表面において良好な掛か りが得られる。
[0072] 切り欠きが前記稜線部の全周に 1つ形成されてなる場合であっても、刃先の掛かりを 良好にすることができ、切り欠きの刻設に要する作業時間が短縮される。
切り欠きが前記稜線部の全周にピッチおよび Zまたは深さがランダムに複数形成さ れておれば、製造時の精度管理がほぼ不要になり、良好な刃先の掛かりが得られる
[0073] この発明の脆性材料基板のスクライブ用カッターホイールの製造方法では、ディスク 状ホイールの円周部に沿って V字形の稜線部が刃先として形成されたカッターホイ ールに対し、前記稜線部に少なくとも 1つの切り欠きを刻設するに際し、前記カッター ホイールの稜線部より硬い材料力 なり、少なくとも 1つの突条が形成された切り欠き 刻設用工具の上で、前記カッターホイールを前記突条に当接させ、加圧しながら転 動させるようにしているので、切り欠きの刻設に要する設備が簡略化され、作業時間 も従来に比べて格段に短縮される。また、このような刻設作業は経験差や個人差を 伴わないので、生産性は向上する。
産業上の利用可能性
[0074] 本発明は、脆性材料基板を分断する際に用いるカッターホイールの製造に利用す ることがでさる。

Claims

請求の範囲
[1] 超硬合金または焼結ダイヤモンドからなるディスク状ホイールの円周部に沿って V字 形の稜線部が刃先として形成された脆性材料基板スクライブ用のカッターホイールで あって、
前記稜線部に少なくとも 1つの切り欠きが刻設され、前記切り欠きが前記稜線部の全 周〖こ 200 μ mを超えるピッチで形成されてなることを特徴とするカッターホイール。
[2] 前記 V字形の稜線部が半径方向外方で収束する 2つの斜面力 なり、前記 2つの斜 面が収束して形成される円周稜線は微細な凹凸を有し、前記凹凸の中心線平均粗 さ Raが 0. 40 mを超えることを特徴とする請求項 1に記載のカッターホイール。
[3] 前記切り欠きは、前記稜線部の全周にピッチおよび Zまたは深さがランダムに複数 形成されてなる請求項 1に記載のカッターホイール。
[4] 前記カッターホイールの稜線部より硬い材料で形成され、かつ、少なくとも 1つの突 条が形成された切り欠き刻設用工具の突条部分に対して、前記カッターホイールを 当接させ、加圧しながら転動させることにより前記切り欠きが刻設されてなることを特 徴とする請求項 1に記載のカッターホイール。
[5] 超硬合金または焼結ダイヤモンドからなるディスク状ホイールの円周部に沿って V字 形の稜線部が刃先として形成された脆性材料基板スクライブ用カッターホイールの 製造方法であって、
前記カッターホイールの稜線部より硬い材料力 なり、少なくとも 1つの突条が形成さ れた切り欠き刻設用工具の上で、前記カッターホイールを前記突条に当接し、加圧し ながら転動して前記稜線部に少なくとも 1つの切り欠きを刻設することを特徴とする力 ッターホイールの製造方法。
[6] 柄の先に設けたホルダーに、請求項 1ないし請求項 4のいずれか 1つに記載のカツタ 一ホイールを回転自在に軸着してなる手動スクライブ工具。
[7] テーブルに載置した脆性材料基板に対して、カッターヘッドが相対的に少なくとも一 方向に移動する機構を備えた自動スクライブ装置において、前記カッターヘッドに請 求項 1な!、し請求項 4の 、ずれかに記載のカッターホイールを具備したことを特徴と する自動スクライブ装置。
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