KR101254960B1

KR101254960B1 - 스크라이빙 휠, 스크라이브 장치 및, 스크라이브 방법

Info

Publication number: KR101254960B1
Application number: KR1020110053140A
Authority: KR
Inventors: 나오코 도메이; 히로시 도미모리
Original assignee: 미쓰보시 다이야몬도 고교 가부시키가이샤
Priority date: 2010-07-29
Filing date: 2011-06-02
Publication date: 2013-04-16
Anticipated expiration: 2031-06-02
Also published as: TW201210964A; CN102343630B; HK1164790A1; CN102343630A; JP2012030992A; TWI438164B; KR20120025372A; JP5067457B2

Abstract

(과제) 취성 재료 기판에 양호한 스크라이브 라인을 형성할 수 있는 스크라이빙 휠, 그리고 이 스크라이빙 휠을 갖는 스크라이브 장치 및, 이 스크라이빙 휠을 이용한 스크라이브 방법을 제공한다.
(해결 수단) 스크라이빙 휠(50)의 성형에 이용되는 소결 다이아몬드는, 다이아몬드 입자와, 잔부의 결합상(첨가제 및 결합재가 포함됨)을 갖고 있으며, 다이아몬드의 입자의 평균 입자경은, 바람직하게는 0.6∼1.5(㎛)의 범위이다. 소결 다이아몬드 중에 있어서의 다이아몬드의 함유량은, 바람직하게는 65.0∼75.0(중량％)의 범위이다. 또한, 소결 다이아몬드 중에 있어서의 초미립자 탄화물의 함유량은, 바람직하게는 3.0∼10.0(중량％)의 범위이다. 또한, 소결 다이아몬드 중에 있어서의 결합재의 함유량은, 바람직하게는 다이아몬드 및 초미립자 탄화물의 잔부이다.

Description

스크라이빙 휠, 스크라이브 장치 및, 스크라이브 방법{SCRIBING WHEEL, SCRIBING APPARATUS, AND SCRIBING METHOD}

본 발명은, 소결 다이아몬드제의 스크라이빙 휠, 그리고 이 스크라이빙 휠을 갖는 스크라이브 장치 및, 이 스크라이빙 휠을 이용한 스크라이브 방법에 관한 것이다.

종래, 2매의 유리 기판을 접합하여 형성된 접합 유리 기판을, 일련의 스크라이브 공정 및 브레이크 공정에 의해 복수의 단위 접합 유리로 재단하는 기술이 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 1).

또한, 날끝의 능선부(ridge line portion)에 돌기부를 형성함으로써, 수평 크랙을 발생시키는 일 없이, 깊은 수직 크랙을 유리판에 발생시키는 기술도 종래 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 2).

또한, 접합 기판을 형성하는 표리 양면의 단판(單板) 기판을, 상하 반전 및 수평 방향으로 90° 회전시키는 일 없이, 수평 방향으로 직교하는 2방향으로 연속하여 분단(dividing)하는 기술도 종래 알려져 있다(예를 들면 특허문헌 3).

또한, 휠의 외경, 홈의 깊이, 홈 사이의 능선의 길이를 소망 범위로 함으로써, 스크라이빙 휠의 날끝의 마모를 저감시켜, 스크라이빙 휠을 장수명화시키는 기술도 종래 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 4).

일본특허 제3042192호 명세서 일본특허 제3074143호 명세서 국제공개 제2005/087458호 국제공개 제2009/148073호

여기에서, 스크라이브 공정수를 저감시키는 수법의 하나로서, 스크라이빙 휠이 취성 재료 기판(brittle material substrate)과 이격하여 이동하는 시간을 최대한 삭감하고, 스크라이빙 휠과 취성 재료 기판(예를 들면, 유리 기판 등)이 맞닿는 시간을 최대한 확보하는 수법을 들 수 있다.

그러나, 이 수법에서는, 취성 재료 기판에 맞닿은(파고든) 상태에서, 스크라이빙 휠의 진행 방향이 변화되고, 경우에 따라서는 날끝의 돌기부가 결손된다는 문제가 발생한다.

그래서, 본 발명에서는, 취성 재료 기판에 양호한 스크라이브 라인(scribing line)을 형성할 수 있는 스크라이빙 휠, 그리고 이 스크라이빙 휠을 갖는 스크라이브 장치 및, 이 스크라이빙 휠을 이용한 스크라이브 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기의 과제를 해결하기 위해, 청구항 1의 발명은, 소결 다이아몬드제의 스크라이빙 휠로서, 원반 형상의 본체부와, 상기 본체부의 외주에 형성된 원환 형상의 날과, 상기 날의 가장 바깥쪽을 따라서 형성된 복수의 돌기부를 갖는 날끝을 구비하고, 상기 날의 두께는, 상기 본체부의 중심으로부터 상기 날끝을 향하여 작아지고, 상기 날의 가장 바깥쪽의 중심축을 지나는 평면의 단면(斷面)이 V 형상을 이루고 있고, 각 돌기부는, 상기 날끝을 따라서 형성된 복수의 홈 중, 인접하는 홈의 사이에 형성되어 있고, 상기 소결 다이아몬드는, 65.0∼75.0중량％의 다이아몬드와, 3.0∼10.0중량％의 초미립자 탄화물과, 잔부의 결합재를 포함하고, 상기 다이아몬드의 평균 입자경은 0.6∼1.5㎛의 범위이고, 상기 결합재는, 코발트를 포함하는 철계 금속인 것을 특징으로 한다.

또한, 청구항 2의 발명은, 청구항 1에 기재된 스크라이빙 휠에 있어서, 상기 초미립자 탄화물은, 6.0∼8.0중량％의 범위임과 함께, 1.0∼4.0중량％의 탄화 티탄과, 잔부의 탄화 텅스텐을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 청구항 3의 발명은, 청구항 1 또는 청구항 2에 기재된 스크라이빙 휠을, 취성 재료 기판에 대하여, 압접 전동(rolling)시킴으로써, 상기 취성 재료 기판 상에 스크라이브 라인을 형성하는 스크라이브 유닛과, 상기 취성 재료 기판을 보지(holding)하면서, 보지된 상기 취성 재료 기판을 스크라이브 유닛에 대하여 상대적으로 이동시키는 보지 유닛을 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한, 청구항 4의 발명은, 청구항 1 또는 청구항 2에 기재된 스크라이빙 휠에 의해, 취성 재료 기판 상에 스크라이브 라인을 형성하는 방법으로서, (a) 상기 스크라이빙 휠을 상기 취성 재료 기판에 맞닿게 하면서, 상기 취성 재료 기판과 평행한 제1 수평 방향으로 상기 스크라이빙 휠을 상대적으로 이동시키는 공정과, (b) 상기 공정(a) 후, 상기 스크라이빙 휠을 상기 취성 재료 기판에 맞닿게 한 상태에서, 상기 스크라이빙 휠의 이동 방향을, 상기 제1 수평 방향으로부터, 상기 취성 재료 기판과 평행하면서 상기 제1 수평 방향과 상이한 제2 수평 방향으로 변경하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 한다.

청구항 1에서 청구항 4에 기재된 발명에 의하면, 스크라이빙 휠을 구성하는 소결 다이아몬드는, 65.0∼75.0중량％의 다이아몬드와, 3.0∼10.0중량％의 초미립자 탄화물과, 잔부의 결합재를 포함함과 함께, 다이아몬드의 평균 입자경은 0.6∼1.5㎛의 범위이며, 결합재는, 코발트를 포함하는 철계 금속이다.

이에 따라, 이 소결 다이아몬드제의 스크라이빙 휠은, 내(耐)마모성 및 내(耐)충격 강도 특성뿐만 아니라, 내(耐)비틀림 강도 특성을 향상시킬 수 있다. 즉, 스크라이빙 휠이 절단 대상이 되는 취성 재료 기판에 맞닿은 상태에서, 스크라이빙 휠의 진행 방향이 변화되는 경우라도, 날끝의 돌기부가 결손되는 것을 유효하게 방지할 수 있다. 그 때문에, 스크라이빙 휠의 더욱 긴 장수명화를 실현할 수 있다.

특히, 청구항 2에 기재된 발명에 의하면, 초미립자 탄화물에 1.0∼4.0중량％의 탄화 티탄이 포함되어 있다. 이에 따라, 소결 과정에 있어서의 다이아몬드의 용융―응고시에 있어서, 다이아몬드 입자의 이상립(異常粒) 성장을 억제할 수 있다. 그 때문에, 더욱 내비틀림 강도 특성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 형태에 있어서의 스크라이브 장치의 전체 구성의 일 예를 나타내는 정면도이다.
도 2는 본 발명의 실시 형태에 있어서의 스크라이브 장치의 전체 구성의 일 예를 나타내는 측면도이다.
도 3은 스크라이빙 휠 부근의 구성의 일 예를 나타내는 정면도이다.
도 4는 스크라이빙 휠 부근의 구성의 일 예를 나타내는 하면도이다.
도 5는 캐스터 효과를 설명하기 위한 하면도이다.
도 6은 스크라이빙 휠의 구성의 일 예를 나타내는 측면도이다.
도 7은 스크라이빙 휠의 구성의 일 예를 나타내는 정면도이다.
도 8은 도 6의 A 부분의 확대도이다.
도 9는 스크라이빙 휠의 날끝에 형성된 홈 형상의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 10은 스크라이빙 휠의 날끝에 형성된 홈 형상의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 11은 스크라이빙 휠의 날끝에 형성된 홈 형상의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 12는 내비틀림 시험을 설명하기 위한 평면도이다.
도 13은 실시예 1, 비교예 1 및, 비교예 2의 시험 조건을 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 내비틀림 시험 전에 있어서의 실시예 1의 스크라이빙 휠의 돌기부를 나타내는 사진이다.
도 15는 내비틀림 시험 후에 있어서의 실시예 1의 스크라이빙 휠의 돌기부를 나타내는 사진이다.
도 16은 내비틀림 시험 전에 있어서의 비교예 1의 스크라이빙 휠의 돌기부를 나타내는 사진이다.
도 17은 내비틀림 시험 후에 있어서의 비교예 1의 스크라이빙 휠의 돌기부를 나타내는 사진이다.
도 18은 내비틀림 시험 전에 있어서의 비교예 2의 스크라이빙 휠의 돌기부를 나타내는 사진이다.
도 19는 내비틀림 시험 후에 있어서의 비교예 2의 스크라이빙 휠의 돌기부를 나타내는 사진이다.
도 20은 실시예 2, 비교예 1 및, 비교예 2의 시험 조건을 설명하기 위한 도면이다.

(발명을 실시하기 위한 형태)

<1. 스크라이브 장치의 구성>

이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 실시 형태에 대해서 상세하게 설명한다.

도 1 및 도 2는, 각각 스크라이브 장치(1)의 전체 구성의 일 예를 나타내는 정면도 및 측면도이다. 도 3 및 도 4는, 스크라이빙 휠(50) 부근의 구성의 일 예를 나타내는 정면도 및 하면도이다. 도 5는, 캐스터 효과를 설명하기 위한 하면도이다.

스크라이브 장치(1)는, 예를 들면 유리 기판 또는 세라믹 기판 등과 같이, 취성 재료로 형성된 기판(이하, 단순히, 「취성 재료 기판」이라고도 부름)(4)의 표면에, 스크라이브 라인(잘림선: 세로 균열)을 넣는 장치이다.

도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 스크라이브 장치(1)는, 주로, 보지 유닛(10)과, 스크라이브 유닛(20)과, 촬상부 유닛(60)과, 제어 유닛(90)을 구비하고 있다. 또한, 도 1 및 이후의 각 도면에는, 그들의 방향 관계를 명확하게 하기 위해 필요에 따라 적절히, Z축 방향을 연직 방향으로 하고, XY 평면을 수평면으로 하는 XYZ 직교 좌표계가 첨부되어 있다.

여기에서, 도 3에 나타내는 바와 같이, 스크라이브 장치(1)에 의해 취성 재료 기판(4)의 표면에 스크라이브 라인(SL)이 형성되면, 취성 재료 기판(4)에는, 수직 방향(Z축 방향)으로 연장되는 수직 크랙(K)이 발생한다(스크라이브 공정).

그리고, 이 수직 크랙(K)이 발생한 취성 재료 기판(4)에 대하여 응력이 부여됨(브레이크 공정)으로써, 스크라이브 라인(SL)이 형성된 취성 재료 기판(4)의 주면에서, 그 반대측의 주면까지 수직 크랙(K)을 성장시켜, 취성 재료 기판(4)을 절단하는 수법을, 「할단(割斷)」이라고 부른다.

한편, 스크라이브 공정에 의해서만(즉, 브레이크 공정을 실행하는 일 없이), 수직 크랙(K)을 취성 재료 기판(4)의 스크라이브 라인(SL)의 주면에서 반대측의 주면까지 신전(extension)시켜, 취성 재료 기판(4)을 절단하는 수법을, 「분단(分斷)」이라고 부른다.

이들, 할단 및 분단은, 절단을 위한 본질적인 요소가 수직 크랙의 신전인 점에서, 절단 부스러기를 발생시키는 것이 절단을 위한 본질적인 요소인 다이아몬드 커팅 쏘(또는 휠), 또는 다이아몬드 다이싱 쏘를 이용한 연삭 절단보다도 바람직한 절단 수법이다.

또한, 본 실시 형태의 스크라이브 방법에 의해 할단 또는 분단 가능한 취성 재료 기판(4)의 재질의 예로서는, 유리, 세라믹, 실리콘, 또는 사파이어 등을 들 수 있다. 특히 최근, 통신 기기 관련의 고주파 모듈에 이용하는 기판으로서, HTCC(High Temperature Co-fired Ceramics)로부터, 비교적 가공하기 쉬운 LTCC(Low Temperature Co-fired Ceramics)로의 이행이 가속되고 있다. 그 때문에, 본 실시 형태의 스크라이브 방법은, 점점 더 유효하게 이용되게 된다.

보지 유닛(10)은, 취성 재료 기판(4)을 보지함과 함께, 보지된 취성 재료 기판(4)을 스크라이브 유닛(20)에 대하여 상대적으로 이동시킨다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 보지 유닛(10)은, 기부(基部; 10a) 상에 형성되어 있으며, 주로, 테이블(11)과, 볼 나사 기구(12)와, 모터(13)를 갖고 있다.

여기에서, 기부(10a)는, 예를 들면 대략 직방체 형상의 석정반(石定盤)에 의해 형성되어 있으며, 그 상면(보지 유닛(10)과 대향하는 면)은, 평탄 가공되어 있다. 이에 따라, 기부(10a)의 열팽창을 저감할 수 있고, 보지 유닛(10)에 보지된 취성 재료 기판(4)을 양호하게 이동시킬 수 있다.

테이블(11)은, 올려놓여진 취성 재료 기판(4)을 흡착 보지한다. 또한, 테이블(11)은, 보지된 취성 재료 기판(4)을, 화살표(AR1) 방향(X축 플러스 또는 마이너스 방향: 이하, 단순히, 「진퇴 방향」이라고도 부름)으로 진퇴시킴과 함께, 화살표(R1) 방향으로 회전시킨다. 도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 테이블(11)은, 주로, 흡착부(11a)와, 회전대(11b)와, 이동대(11c)를 갖고 있다.

흡착부(11a)는, 회전대(11b)의 상측에 형성되어 있다. 도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 흡착부(11a)의 상면에는, 취성 재료 기판(4)이 올려놓음 가능하게 되어 있다. 또한, 흡착부(11a)의 상면에는, 복수의 흡착 홈(도시 생략)이 격자 형상으로 배치되어 있다. 따라서, 취성 재료 기판(4)이 올려놓여진 상태에서, 각 흡착 홈 내의 분위기가 배기(흡인)됨으로써, 취성 재료 기판(4)은, 흡착부(11a)에 대하여 흡착된다.

회전대(11b)는, 흡착부(11a)의 하측에 형성되어 있고, Z축과 대략 평행한 회전축(11d)을 중심으로 흡착부(11a)를 회전시킨다. 또한, 이동대(11c)는, 회전대(11b)의 하측에 형성되어 있고, 진퇴 방향을 따라서, 흡착부(11a) 및 회전대(11b)를 이동시킨다.

따라서, 테이블(11)에 흡착 보지된 취성 재료 기판(4)은, 화살표(AR1) 방향으로 진퇴됨과 함께, 흡착부(11a)의 진퇴 동작에 수반하여 이동하는 회전축(11d)을 중심으로 회전된다.

볼 나사 기구(12)는, 테이블(11)의 하측에 배치되어 있으며, 테이블(11)을 화살표(AR1) 방향으로 진퇴시킨다. 도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 볼 나사 기구(12)는, 주로, 이송 나사(12a)와, 너트(12b)를 갖고 있다.

이송 나사(12a)는, 테이블(11)의 진퇴 방향을 따라서 연장되는 봉체이다. 이송 나사(12a)의 외주면에는, 나선 형상의 홈(도시 생략)이 형성되어 있다. 또한 이송 나사(12a)의 일단(一端)은 지지부(14a)에 의해, 이송 나사(12a)의 타단은 지지부(14b)에 의해, 각각 회전 가능하게 지지되어 있다. 또한, 이송 나사(12a)는, 모터(13)와 연동 연결되어 있어, 모터(13)가 회전하면, 그 회전 방향으로 이송 나사(12a)가 회전한다.

너트(12b)는, 이송 나사(12a)의 회전에 따라, 도시하지 않은 볼의 구름 운동에 의해, 화살표(AR1) 방향으로 진퇴한다. 도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 너트(12b)는 이동대(11c)의 하부에 고정되어 있다.

따라서, 모터(13)가 구동되어, 모터(13)의 회전력이 이송 나사(12a)에 전달되면, 너트(12b)는 화살표(AR1) 방향으로 진퇴한다. 그 결과, 너트(12b)가 고정되어 있는 테이블(11)은, 너트(12b)와 동일하게 화살표(AR1) 방향으로 진퇴한다.

한 쌍의 가이드 레일(15, 16)은, 진행 방향에 있어서의 테이블(11)의 이동을 규제한다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 한 쌍의 가이드 레일(15, 16)은, 기부(10a) 상에 있어서, 화살표(AR2) 방향으로 소정 거리만큼 떨어져 고정되어 있다.

복수(본 실시 형태에서는 2개)의 미끄럼부(17(17a, 17b))는, 가이드 레일(15)을 따라서 화살표(AR1) 방향으로 미끄럼이 자유롭게 되어 있다. 도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 각 미끄럼부(17(17a, 17b))는, 이동대(11c)의 하부에 있어서, 화살표(AR1) 방향으로 소정 거리만큼 떨어져 고정되어 있다.

복수(본 실시 형태에서는 2개: 단, 도시의 사정상, 미끄럼부(18a)만 기재)의 미끄럼부(18)는, 가이드 레일(16)을 따라서 화살표(AR1) 방향으로 미끄럼이 자유롭게 되어 있다. 도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 각 미끄럼부(18)는, 미끄럼부(17(17a, 17b))와 동일하게, 이동대(11c)의 하부에 있어서, 화살표(AR1) 방향으로 소정 거리만큼 떨어져 고정되어 있다.

이와 같이, 모터(13)의 회전력이 볼 나사 기구(12)에 부여되면, 테이블(11)은, 한 쌍의 가이드 레일(15, 16)을 따라서 이동한다. 그 때문에, 진퇴 방향에 있어서의 테이블(11)의 직진성을 확보할 수 있다.

스크라이브 유닛(20)은, 보지 유닛(10)에 보지된 취성 재료 기판(4)에 대하여, 소결 다이아몬드제의 스크라이빙 휠(50)(도 3 참조)을 압접 전동시킴으로써, 취성 재료 기판(4)의 표면에 스크라이브 라인(SL)을 형성한다. 도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 스크라이브 유닛(20)은, 주로, 헤드부(30)와, 구동부(40)를 갖고 있다.

헤드부(30)는, 도시하지 않은 승강·가압 기구에 의해, 보지된 스크라이빙 휠(50)로부터 취성 재료 기판(4)의 표면에 대하여, 압압력(이하, 단순히, 「스크라이브 하중」이라고도 부름)을 부여한다. 도 3에 나타내는 바와 같이, 헤드부(30)는, 홀더(35)를 갖고 있다. 또한, 홀더(35)는, 스크라이빙 휠(50)을 회전이 자유롭게 보지하는 요소이다. 도 3에 나타내는 바와 같이, 홀더(35)는, 주로, 핀(36)과, 지지틀체(37)와, 선회부(38)를 갖고 있다.

핀(36)은, 스크라이빙 휠(50)을 관통하는 관통구멍(50a)에, 삽입된 상태에서 고정된 봉체이다. 여기에서 관통구멍(50a)은, 도 3 및 도 4에 나타내는 바와 같이, X축과 대략 평행한 회전축(50b)을 따라서 연장되어 있다.

지지틀체(37)는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 관통구멍(50a)의 양 개구(양단(兩端))를 덮도록 배치된 구조물이다. 관통구멍(50a)의 양단으로부터 돌출되는 핀(36)은, 지지틀체(37)에 대하여, 회전 가능하게 설치되어 있다. 따라서, 핀(36)에 고정된 스크라이빙 휠(50)은, 지지틀체(37)에 대하여 회전이 자유롭게 되어 있다.

선회부(38)는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 지지틀체(37)의 상부에 형성되어 있으며, Z축과 대략 평행한 회전축(38a)을 중심으로 지지틀체(37)를 회전시킨다. 도 4에 나타내는 바와 같이, 하면으로부터 본 선회부(38)의 회전축(38a)의 위치와, 취성 재료 기판(4)에 있어서의 보지 유닛(10)의 설치 위치(50c)는 어긋나 있다.

이에 따라, 스크라이빙 휠(50)의 진행 방향이, 도 5에 나타내는 바와 같이, 화살표(AR3)(2점쇄선) 방향으로부터 화살표(AR4)(실선) 방향으로 변화하면, 캐스터 효과에 의해 스크라이빙 휠(50)에는, 회전축(38a) 둘레의 토크가 작용한다. 그 때문에, 스크라이빙 휠(50)은 화살표(AR2) 방향으로 회동하고, 스크라이빙 휠(50)의 위치는 2점쇄선 위치로부터 실선 위치로 변화한다.

이와 같이, 스크라이빙 휠(50)의 진행 방향이 변화하여, 스크라이빙 휠(50)의 자세가 진행 방향에 대하여 각도(θ1)만큼 어긋난 경우라도, 스크라이빙 휠(50)에 화살표(AR2) 방향의 토크가 작용한다. 그 결과, 스크라이빙 휠(50)의 자세와, 스크라이빙 휠(50)의 진행 방향이 대략 평행이 되도록, 스크라이빙 휠(50)이 선회한다.

구동부(40)는, 스크라이빙 휠(50)이 형성된 헤드부(30)를, 화살표(AR2) 방향(Y축 플러스 또는 마이너스 방향: 이하, 단순히, 「왕복 방향」이라고도 부름)으로 왕복시킨다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 구동부(40)는, 주로, 지주(支柱; 41)와, 레일(42)과, 모터(43)를 갖고 있다.

복수(본 실시 형태에서는 2개)의 지주(41(41a, 41b))는, 기부(10a)로부터 상하 방향(Z축 방향)으로 연장된다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 각 가이드 레일(42)은, 지주(41a, 41b)의 사이에 낀 상태에서, 이들 지주(41a, 41b)에 대하여 고정된다.

복수(본 실시 형태에서는 2개)의 가이드 레일(42)은, 왕복 방향에 있어서의 헤드부(30)의 이동을 규제한다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 복수의 가이드 레일(42)은, 상하 방향으로 소정 거리만큼 떨어져 고정되어 있다.

모터(43)는, 도시하지 않은 이송 기구(예를 들면, 볼 나사 기구)와 연동 연결되어 있다. 이에 따라, 모터(43)가 회전하면, 헤드부(30)는, 복수의 가이드 레일(42)을 따라서 화살표(AR2) 방향으로 왕복한다.

스크라이빙 휠(50)은, 취성 재료 기판(4) 상에 압접 전동됨으로써, 취성 재료 기판(4) 상에 스크라이브 라인(SL)(도 3 참조)을 형성한다. 스크라이빙 휠(50)은, 예를 들면, 소결 다이아몬드(Polycrystalline diamond: 이하, 단순히, 「PCD」라고도 칭함)를 성형한 것이다. 또한, 스크라이빙 휠(50)의 상세한 구성에 대해서는 후술한다.

촬상부 유닛(60)은, 보지 유닛(10)에 보지된 취성 재료 기판(4)을 촬상한다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 촬상부 유닛(60)은 복수의 카메라(65(65a, 65b))를 갖고 있다.

복수(본 실시 형태에서는 2대)의 카메라(65(65a, 65b))는, 도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 보지 유닛(10)의 상방에 배치되어 있다. 각 카메라(65(65a, 65b))는, 취성 재료 기판(4) 상에 형성된 특징적인 부분(예를 들면, 얼라인먼트 마크(alignment mark)(도시 생략))의 화상을 촬상한다. 그리고, 각 카메라(65(65a, 65b))에 의해 촬상된 화상에 기초하여, 취성 재료 기판(4)의 위치 및 자세를 구할 수 있다.

여기에서, 취성 재료 기판(4)의 「위치」란, 절대 좌표계에 있어서의 취성 재료 기판(4) 상의 임의의 위치를 말하는 것으로 한다. 또한, 취성 재료 기판(4)의 「자세」란, 헤드부(30)의 왕복 방향에 대한 취성 재료 기판(4)의 기준선(예를 들면, 취성 재료 기판(4)이 각형인 경우, 4변 중의 1변)의 기울기를 말하는 것으로 한다.

또한, 본 실시 형태에 있어서, 각형의 취성 재료 기판(4)이 사용되고 있으며, 취성 재료 기판(4)의 4개의 코너 중, 인접하는 2개의 코너에는 얼라인먼트 마크가 형성되어 있다. 또한, 각 얼라인먼트 마크는, 대응하는 카메라(65a, 65b)로 촬상되며, 이들 촬상된 화상에 기초하여, 절대 좌표계에 있어서의 각 얼라인먼트 마크의 위치를 구할 수 있다. 그리고, 이들 얼라인먼트 마크의 위치에 기초하여, 취성 재료 기판(4)의 위치 및 자세가 연산된다.

제어 유닛(90)은, 스크라이브 장치(1)의 각 요소의 동작 제어 및, 데이터 연산을 실현한다. 도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 제어 유닛(90)은, 주로, ROM(91)과, RAM(92)과, CPU(93)를 갖고 있다.

ROM(Read Only Memory)(91)은, 소위 불휘발성의 기억부로, 예를 들면, 프로그램(91a)이 격납되어 있다. 또한, ROM(91)으로서는, 읽기 쓰기가 자유로운 불휘발성 메모리인 플래시 메모리가 사용되어도 좋다. RAM(Random Access Memory)(92)은, 휘발성의 기억부로, 예를 들면, CPU(93)의 연산에서 사용되는 데이터가 격납된다.

CPU(Central Processing Unit)(93)는, ROM(91)의 프로그램(91a)에 따른 제어(보지 유닛(10)의 진퇴·회전 동작 및, 구동부(40)에 의한 헤드부(30)의 왕복 동작 등의 제어), 그리고 취성 재료 기판(4)의 위치 및 자세 연산 등의 데이터 처리를 실행한다.

예를 들면, CPU(93)는,

(1) 취성 재료 기판(4)의 위치 및 자세를 연산함과 함께,

(2) 이 위치 및 자세의 연산 결과에 기초하여, 회전대(11b)를 회전 동작시키고, 그리고 이동대(11c)를 진퇴 동작시킴으로써,

헤드부(30)에 대한 취성 재료 기판(4)의 얼라인먼트 처리를 실행시킨다.

<2. 스크라이빙 휠의 구성>

도 6 및 도 7은, 스크라이빙 휠(50)의 구성의 일 예를 나타내는 측면도 및 정면도이다. 도 8은, 도 6의 A 부분의 확대도이다. 도 3 내지 도 7에 나타내는 바와 같이, 스크라이빙 휠(50)은, 2개의 원뿔대의 하저면(단, 하저면은 상저면보다 면적이 큼)이 서로 대향하도록 배치된 것이며, 대략 원반 형상(주판알 형상)을 갖고 있다. 도 6 내지 도 8에 나타내는 바와 같이, 스크라이빙 휠(50)은, 주로, 본체부(51)와, 날(52)과, 날끝(52a)을 갖고 있다.

본체부(51)는, 도 6 및 도 7에 나타내는 바와 같이, 원반 형상으로 되어 있으며, 본체부(51)의 중심 부근에는, 회전축(50b)을 따라서 본체부(51)를 관통하는 관통구멍(50a)이 형성되어 있다. 또한, 본체부(51)의 외주에는, 원환 형상의 본체부(51)가 형성되어 있다.

날(52)은, 도 6에 나타내는 바와 같이, 회전축(50b)을 중심으로 한 동심원 형상의 내주 및 외주에 의해 형성되는 원환 형상체이다. 도 7에 나타내는 바와 같이, 날(52)은, 정면에서 보아 V자 형상으로 되어 있다. 회전축(50b)을 따른 날(52)의 두께(Tb)(도 7 참조)는, 회전축(50b)측으로부터 날끝(52a)을 향함에 따라 서서히 작아진다.

날끝(52a)은, 날(52)의 최외주부(즉, 날(52) 중, 회전축(50b)으로부터의 거리가 최대가 되고, 날(52)의 두께(Tb)가 최소가 되는 부분)를 따라서 형성되어 있다. 도 8에 나타내는 바와 같이, 날끝(52a)은, 돌기부(54)를 가짐과 함께, 날끝(52a)에는, 홈(53)과, 능선(54a)이 형성되어 있다.

복수의 홈(53)은, 날끝(52a)에 형성된 측면에서 보아 대략 V자 형상의 오목부이다. 도 8에 나타내는 바와 같이, 인접하는 홈(53)은, 날(52)의 외주를 따라서 소망하는 피치(P)만큼 떨어져 형성되어 있다.

복수의 돌기부(54)는, 도 8에 나타내는 바와 같이, 본체부(51)의 최외주부를 따라서 형성되어 있다. 보다 구체적으로는, 각 돌기부(54)는, 날끝(52a)을 따라서 형성된 복수의 홈(53) 중, 인접하는 홈(53)의 사이에 형성되어 있다.

또한, 도 8에는, 도시의 경우상, 3개의 홈(53) 및, 4개의 돌기부(54)만이 기재되어 있다. 또한, 날끝(52a)에 형성되어 있는 복수의 홈(53)은, 미크론 오더로 의도적으로 가공된 것이다. 따라서, 복수의 홈(53)은, 날끝(52a) 형성시의 연삭 가공에 의해 필연적으로 형성되는 연삭 조흔(條痕)과는 구별되는 것이다.

<2. 1. 스크라이빙 휠의 치수>

여기에서, 스크라이빙 휠(50)의 외경(Dm)(도 7 참조)은, 바람직하게는 1∼5(mm)(더욱 바람직하게는 1∼3(mm))의 범위이다. 스크라이빙 휠(50)의 외경(Dm)이 1mm보다 작은 경우에는, 스크라이빙 휠(50)의 취급성 및 내구성이 저하된다. 한편, 스크라이빙 휠(50)의 외경(Dm)이 5mm보다 큰 경우에는, 스크라이브시의 수직 크랙(K)이 취성 재료 기판(4)에 대하여 깊게 형성되지 않는 경우가 있다.

또한, 스크라이빙 휠(50)의 두께(Th)(도 7 참조)는, 바람직하게는 0.5∼1.2(mm)(더욱 바람직하게는 0.5∼1.1(mm))의 범위이다. 스크라이빙 휠(50)의 두께(Th)가 0.5mm보다 작은 경우에는, 가공성 및 취급성이 저하되는 경우가 있다. 한편, 스크라이빙 휠(50)의 두께(Th)가 12mm보다 큰 경우에는, 스크라이빙 휠(50)의 재료 및 제조를 위한 비용이 높아진다.

또한, 날(52)의 날끝각(θ2)(도 7 참조)은, 통상 둔각으로, 바람직하게는 90＜θ2≤160(deg)(더욱 바람직하게는 100≤θ2≤140(deg))의 범위이다. 또한, 날끝각(θ2)의 구체적 각도는, 절단하는 취성 재료 기판(4)의 재질, 및/또는 두께 등으로부터 적절히 설정된다.

또한, 날끝(52a)에 형성되는 홈(53)의 깊이(Dp)(환언하면 돌기부(54)의 높이)는, 바람직하게는 1∼60(㎛), 통상 2∼25(㎛)(더욱 바람직하게는 3∼15(㎛))의 범위이다.

또한, 인접하는 홈(53)의 사이의 피치(P)(도 8 참조)는, 바람직하게는 20∼200(㎛)(더욱 바람직하게는 30∼70(㎛))의 범위이다. 인접하는 홈(53)의 사이의 피치(P)가 20㎛보다 작은 경우에는, 스크라이빙 휠(50)의 날끝(52a)의 마모가 커지고, 내구성이 저하되는 경우가 있다. 한편, 이 피치(P)가 200㎛보다 큰 경우에는, 양호한 수직 크랙(K)을 취성 재료 기판(4)에 형성할 수 없는 경우가 있다.

또한, 인접하는 홈(53)의 사이에 형성되는 능선(54a)의 길이(L)(도 8 참조)는, 바람직하게는 25∼75(㎛)(더욱 바람직하게는 25∼75(㎛))의 범위이다. 이 능선(54a)의 길이(L)가 25㎛보다 작은 경우에는, 충분한 유효 절삭 길이를 확보할 수 없고, 스크라이빙 휠(50)의 수명이 짧아진다는 문제가 발생한다.

또한, 능선(54a)의 길이(L)에 대한 홈(53)의 폭(W)의 비율(Rt)(＝W／L)은, 바람직하게는 0.5∼5.0(더욱 바람직하게는 1.0∼3.5)의 범위이다. 이 경우, 유효 절삭 길이를 충분히 확보할 수 있다.

<2. 2. 스크라이빙 휠에 포함되는 재료>

또한, 스크라이빙 휠(50)의 성형에 이용되는 소결 다이아몬드는, 다이아몬드 입자와, 잔부의 결합상을 갖고 있으며, 서로 이웃하는 다이아몬드 입자끼리 서로 결합되어 있는 것이 바람직하다. 서로 이웃하는 다이아몬드 입자끼리 서로 결합되어 있음으로써, 우수한 내마모성 및 강도가 얻어진다.

여기에서는, 소결 다이아몬드에 포함되는 재료 중, 다이아몬드 입자, 그리고 결합상에 포함되는 결합재 및 첨가제에 대해서 설명한다.

다이아몬드 입자의 평균 입자경은, 바람직하게는 0.6∼1.5(㎛)(더욱 바람직하게는 0.7∼1.0(㎛))의 범위이다.

여기에서, 스크라이빙 휠(50)에서는, 돌기부(54)의 능선(54a)에 있어서 예리함이 요구된다. 그 때문에, 다이아몬드 입자의 평균 입자경은, 적어도 1.5㎛ 이하의 초미립자일 것이 필요로 된다.

한편, 다이아몬드의 평균 입자경이 0.6㎛ 미만이 되는 경우, 다이아몬드 입계에 있어서 크랙이 전파되기 쉽게 된다. 그 때문에, 날끝(52a)의 돌기부(54)에 반복하여 비틀림력이 작용하면, 이 돌기부(54)의 결손이 조장된다. 그 결과, 스크라이빙 휠(50)의 수명이 짧아진다는 문제가 발생한다.

소결 다이아몬드 중에 있어서의 다이아몬드의 함유량은, 바람직하게는 65.0∼75.0(중량％)(더욱 바람직하게는 68.0∼72.0(중량％): 85.0∼86.0(용량％))의 범위이다. 여기에서, 다이아몬드의 함유량이 68.0중량％ 미만인 경우, 소결 다이아몬드의 내마모성이 저하된다.

첨가제로서는, 예를 들면, 텅스텐, 티탄, 니오브, 탄탈로부터 선택되는 적어도 1종 이상의 원소의 초미립자 탄화물이 적합하게 사용된다.

여기에서, 소결 다이아몬드 중에 있어서의 초미립자 탄화물의 함유량은, 바람직하게는 3.0∼10.0(중량％)의 범위이다.

더욱 바람직하게는, 초미립자 탄화물의 함유량은 6.0∼8.0(중량％)의 범위이며, 초미립자 탄화물은 1.0∼4.0(중량％)의 탄화 티탄과, 잔부의 탄화 텅스텐을 포함한다. 이에 따라, 소결 과정에 있어서의 다이아몬드의 용융―응고시에 있어서, 다이아몬드 입자의 이상립(異常粒) 성장을 억제할 수 있다. 그 때문에, 더욱 내비틀림 강도 특성을 향상시킬 수 있다.

결합재로서는, 통상, 철족 원소가 적합하게 사용된다. 철족 원소로서는, 예를 들면 코발트, 니켈, 철 등을 들 수 있고, 이 중에서도 코발트가 적합하다. 또한, 소결 다이아몬드 중에 있어서의 결합재의 함유량은, 바람직하게는 다이아몬드 및 초미립자 탄화물의 잔부이며, 더욱 바람직하게는 20∼25(중량％)의 범위이다.

또한, 본 실시 형태에 있어서의 「중량％」는, EDX(Energy Dispersive X-ray spectrometry)에 의해 행해진 원소 분석에 기초하여 구해지고 있다. 한편, 「용량％」는, 공공(空孔)을 포함하는 소결 다이아몬드의 전(全) 체적에 대한 다이아몬드 입자의 합계 체적의 비율을 말한다.

<3. 스크라이빙 휠의 제조 방법>

스크라이빙 휠(50)의 제조 방법을 설명함에 있어서, 우선, 소결 다이아몬드의 소결 수법을 설명하고, 이어서, 소결 다이아몬드로부터 스크라이빙 휠(50)을 성형하는 수법에 대해서 설명한다.

<3. 1. 소결 다이아몬드의 소결 수법>

여기에서는, 소결 다이아몬드의 소결 수법에 대해서 설명한다. 이 소결 수법에서는, 우선, 전술한 다이아몬드 입자, 결합재, 첨가제를 혼합한다. 다음으로, 다이아몬드가 열역학적으로 안정이 되는 고온 및 초고압하에 있어서, 이들 혼합물이 소결된다. 이에 따라, 소결 다이아몬드가 제조된다.

여기에서, 소결시에 있어서, 초고압 발생 장치의 금형 내의 압력은 바람직하게는 5∼8(GPa)의 범위이다. 또한, 이 금형 내의 온도는 바람직하게는 1500∼1900(℃)의 범위이다.

<3. 2. 스크라이빙 휠의 성형 수법>

여기에서는, 제조된 소결 다이아몬드로부터 스크라이빙 휠(50)을 성형하는 수법에 대해서 설명한다. 우선, 본 성형 수법에서는, 우선, 적합 두께(0.5∼1.2(mm))로 된 소결 다이아몬드로부터, 소망하는 반경이 되는 원반을 잘라낸다.

다음으로, 회전축(50b)을 따른 날(52)의 두께(Tb)가 회전축(50b)측으로부터 날끝(52a)을 향함에 따라 서서히 작아지도록, 원반의 주연부가 깎인다. 이에 따라, 원반의 주연부에 정면에서 보아 V자 형상의 날(52)이 형성된다.

그리고, 레이저 가공, 방전 가공, 또는 연삭 가공 등의 종래 공지의 가공 방법에 의해, 날끝(52a)에 복수의 홈(53)이 형성된다. 또한, 본 실시 형태의 스크라이빙 휠(50)은, 전술한 바와 같이 소경(1∼5(mm))이며, 홈(53)의 형성에는 가공 정밀도가 요구된다. 그 때문에, 홈(53)의 가공 방법으로서는 레이저 가공이 바람직하며, 사용되는 레이저광으로서는, 예를 들면 YAG 레이저를 들 수 있다.

<4. 스크라이브 방법>

여기에서는, 스크라이빙 휠(50)에 의해, 취성 재료 기판(4) 상에 스크라이브 라인(SL)을 형성하는 수법에 대해서 설명한다.

본 수법에 있어서, 헤드부(30)의 스크라이빙 휠(50)은, 도시하지 않은 승강·가압 기구에 의해 취성 재료 기판(4)에 대하여 압접된다. 또한, 보지 유닛(10)의 모터(13), 및/또는 구동부(40)의 모터(43)가 구동되고, 헤드부(30)가, 보지 유닛(10)에 보지된 취성 재료 기판(4)에 대하여 수평면 내에서 상대적으로 이동된다. 그 때문에, 취성 재료 기판(4) 상에는, 스크라이빙 휠(50)에 의해 소망하는 스크라이브 라인(SL)이 형성되고, 수직 크랙(K)이 발생한다.

여기에서, 스크라이브 하중은 바람직하게는 5∼50(N)(더욱 바람직하게는 15∼30(N))의 범위이다. 또한, 취성 재료 기판(4)에 대한 스크라이빙 휠(50)의 이동 속도(이하, 단순히, 「스크라이브 속도」라고도 부름)는, 바람직하게는 50∼300(mm/sec)의 범위이다. 또한, 스크라이브 하중 및 스크라이브 속도의 구체적인 값은, 취성 재료 기판(4)의 재질, 및/또는 두께 등으로부터 적절히 설정된다.

또한, 취성 재료 기판(4) 상에는, 헤드부(30)의 상대 이동에 따라, 이하와 같은 스크라이브 라인(SL)이 형성된다.

예를 들면, 모터(43)가 정지된 상태에서, 모터(13)가 구동되면, 헤드부(30)가 정지된 상태에서, 보지 유닛(10)이 진퇴 방향(도 1의 화살표(AR1) 방향)으로 이동된다. 즉, 헤드부(30)는, 보지 유닛(10)에 보지된 취성 재료 기판(4)에 대하여 진퇴 방향으로 상대 이동한다. 그 때문에, 취성 재료 기판(4)의 상면에는, 이 진퇴 방향을 따른 스크라이브 라인(SL)(도 3 참조)이 형성된다.

한편, 모터(13)가 정지된 상태에서, 모터(43)가 구동되면, 보지 유닛(10)이 정지된 상태에서, 헤드부(30)가 왕복 방향(도 2의 화살표(AR2) 방향)으로 이동된다. 즉, 헤드부(30)는, 보지 유닛(10)에 보지된 취성 재료 기판(4)에 대하여 왕복 방향으로 상대 이동한다. 그 때문에, 취성 재료 기판(4)의 상면에는, 이 왕복 방향을 따른 스크라이브 라인(SL)(도 3 참조)이 형성된다.

또한, 각 모터(13, 43)의 동작 상태가, (1) 모터(43)가 정지되고, 모터(13)가 구동된 상태로부터, (2) 모터(13)가 정지되고, 모터(43)가 구동된 상태로 변화하면, 헤드부(30)의 이동 방향이, 캐스터 효과에 의해 취성 재료 기판(4)과 평행한 진퇴 방향(제1 수평 방향)으로부터 왕복 방향(제2 수평 방향)으로 변화한다. 즉, 스크라이빙 휠(50)이 취성 재료 기판(4)과 맞닿은 채로, 스크라이빙 휠(50)의 날끝(52a)의 방향이 90도 변경된다. 그 때문에, 취성 재료 기판(4)의 상면에는, 대략 L자 형상의 스크라이브 라인(SL)(도 3 참조)이 형성된다.

또한, 모터(13, 43)가 동시에 회전하는 경우, 헤드부(30)의 진행 방향은, 진퇴 방향(화살표(AR1) 방향) 및 왕복 방향(화살표(AR2) 방향)에 대하여 기울어진 상태가 된다. 그 때문에, 취성 재료 기판(4)의 상면에는, 진퇴 방향 및 왕복 방향에 대하여 기울어진 상태의 스크라이브 라인(SL)(도 3 참조)이 형성된다. 또한, 모터(13, 43)의 회전수가 변화되는 경우, 곡선 형상의 스크라이브 라인(SL)(도 3 참조)이 형성된다.

여기에서, 본 실시 형태에 있어서, 대략 L자 형상의 스크라이브 라인이 형성되도록 취성 재료 기판(4)에 수직 크랙(K)(도 3 참조)을 발생시키는 것을, 「L자 스크라이브」라고도 부른다.

또한, 할단의 경우에는, 브레이크 장치(도시 생략)에 의해, 취성 재료 기판(4)의 주면 중, (1) 스크라이브 라인(SL)이 형성된 주면(이하, 단순히, 「형성면」이라고도 부름)과, (2) 형성면과 반대측의 주면에 대하여, 응력이 부여된다. 그 때문에, 스크라이브 공정에 있어서, 취성 재료 기판(4)에 발생한 수직 크랙(K)은, 형성면과 반대측의 면까지 성장하여, 취성 재료 기판(4)이 절단된다(브레이크 공정).

또한, 분단의 경우에는, 스크라이브 공정에 의해, 깊은 수직 크랙(K)이 형성된다. 그 때문에, 브레이크 장치(도시 생략)는 필요로 되지 않고, 스크라이브 공정만으로 취성 재료 기판(4)이 절단된다.

<5. 본 실시 형태에 있어서의 스크라이빙 휠의 이점>

이상과 같이, 본 실시 형태의 스크라이빙 휠(50)은 소결 다이아몬드제이며, 이 소결 다이아몬드는, 65.0∼75.0중량％의 다이아몬드와, 3.0∼10.0중량％의 초미립자 탄화물과, 잔부의 결합재를 포함함과 함께, 다이아몬드의 평균 입자경은 0.6∼1.5㎛의 범위이며, 결합재는 코발트를 주성분으로 하는 철계 금속이다.

이에 따라, 이 스크라이빙 휠(50)은, 내마모성 및 내(耐)충격 강도 특성뿐만 아니라, 내비틀림 강도 특성을 향상시킬 수 있다. 즉, 스크라이빙 휠(50)이 취성 재료 기판(4)에 맞닿은 상태에서, 스크라이빙 휠(50)의 진행 방향이 변화되는 경우라도, 날끝(52a)의 돌기부(54)가 결손되는 것을 유효하게 방지할 수 있다. 그 때문에, 스크라이빙 휠(50)의 더욱 긴 장수명화를 실현할 수 있다.

<6. 변형예>

이상, 본 발명의 실시 형태에 대해서 설명해 왔지만, 본 발명은 상기 실시 형태로 한정되지 않고 여러 가지 변형이 가능하다.

본 실시 형태에 있어서, 날끝(52a)에 형성된 복수의 홈(53)의 형상은, 측면에서 보아 대략 V자 형상인 것으로서 설명했지만, 이에 한정되지 않는다. 도 9에서 도 11은, 스크라이빙 휠(50)의 날끝(52a)에 형성된 홈(53)의 다른 예를 나타내는 도면이다. 도 9에 나타내는 바와 같이, 홈(53)은, 예를 들면, 측면에서 보아 사다리꼴 형상의 오목부라도 좋다. 또한, 도 10 및 도 11에 나타내는 바와 같이, 측면에서 보아 원호 형상 또는 직사각형 형상의 오목부라도 좋다.

(실시예)

이하, 본 발명을 실시예에 의해 더욱 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이들 예에 하등 한정되지 않는다.

<실시예 1>

여기에서는, 실시예 1에 대해서 설명한다. 도 12는, 내비틀림 시험을 설명하기 위한 평면도이다. 도 13은, 실시예 1 및 비교예 1, 2의 각각에 대응하는 스크라이빙 휠(50)의 재질 및 치수, 그리고 내비틀림 시험의 조건을 나타내는 도면이다.

이 내비틀림 시험에서는, 도 12에 나타내는 바와 같이, L자 스크라이브가 반복 실행된다. 그리고, 각 스크라이빙 휠(50)의 날끝(52a)의 돌기부(54)의 결손 상황이 관찰됨으로써, 실시예 1 및, 비교예 1, 2의 각각에 대응하는 스크라이빙 휠(50)의 내비틀림 강도 특성이 판단된다.

도 13에 나타내는 바와 같이, 실시예 1의 스크라이빙 휠(50)을 구성하는 소결 다이아몬드에 대해서, 다이아몬드의 평균 입자경 및 함유량, 철족 금속의 함유량 및, 초미립자 탄화물의 함유량은, 모두 바람직한 범위 내이다.

한편, 비교예 1의 스크라이빙 휠(50)을 구성하는 소결 다이아몬드는,

(1) 다이아몬드의 평균 입자경이, 바람직한 범위의 상한치보다 크고,

(2) 다이아몬드의 함유량이, 바람직한 범위의 하한치보다 적고, 그리고,

(3) 탄화물의 함유량이, 바람직한 범위의 상한치보다 많은,

점에서, 실시예 1의 스크라이빙 휠(50)을 구성하는 소결 다이아몬드와 상위하다.

또한, 비교예 2의 스크라이빙 휠(50)을 구성하는 소결 다이아몬드는,

(1) 다이아몬드의 평균 입자경이, 바람직한 범위의 하한치보다 작은,

여기에서, 내비틀림 시험에서 실행되는 L자 스크라이브는, 이하의 수순에 따라 실행된다. 우선, 보지 유닛(10)의 모터(13)가 정지된 상태에서, 구동부(40)의 모터(43)가 구동됨으로써, 헤드부(30)의 스크라이빙 휠(50)이, Y축 플러스 방향으로 이동된다. 이에 따라, 취성 재료 기판(4) 상에 길이(D1)의 스크라이브 라인(SL1)이 형성된다.

다음으로, 구동부(40)의 모터(43)가 구동 상태로부터 정지 상태로 되고, 보지 유닛(10)의 모터(13)가 정지 상태로부터 구동 상태로 된다. 이에 따라, 스크라이빙 휠(50)의 날끝(52a)의 돌기부(54)가 취성 재료 기판(4)에 맞닿으면서(파고들면서), 캐스터 효과에 의해 스크라이빙 휠(50)의 진행 방향이 약 90도 변화한다.

이어서, 헤드부(30)의 스크라이빙 휠(50)이, 추가로 X축 플러스 방향으로 이동됨으로써, 취성 재료 기판(4) 상에 길이(D2)의 스크라이브 라인(SL2)이 형성된다.

그리고, 스크라이브 라인(SL1, SL2)을 형성하는 L자 스크라이브가, 복수회 실행된 후에 있어서, 날끝(52a)의 돌기부(54)의 결손 상황(예를 들면, 돌기부(54)의 결손 개수)이 구해짐으로써, 실시예 1 및, 비교예 1, 2의 각각에 대응하는 스크라이빙 휠(50)의 내비틀림 강도 특성이 구해진다.

도 14는, 내비틀림 시험 전에 있어서의 실시예 1의 스크라이빙 휠(50)의 돌기부(54)를 나타내는 사진이다. 도 15는, 내비틀림 시험 후(L자 스크라이브를 1000회 실행한 후)에 있어서의 실시예 1의 스크라이빙 휠(50)의 돌기부(54)를 나타내는 사진이다. 도 14 및 도 15에 나타내는 바와 같이, 내비틀림 시험 후의 실시예 1의 돌기부(54)에는 다소의 결손이 존재하기는 하지만, 1000회 실행 후의 스크라이빙 휠(50)에 의해서도 양호하게 L자 스크라이브를 실행할 수 있었다.

도 16 및 도 18은, 내비틀림 시험 전에 있어서의 비교예 1 및 2의 스크라이빙 휠(50)의 돌기부(54)를 나타내는 사진이다. 도 17 및 도 19는, 내비틀림 시험 후(L자 스크라이브를 10회 실행한 후)에 있어서의 비교예 1 및 2의 스크라이빙 휠(50)의 돌기부(54)를 나타내는 사진이다.

비교예 1 및 2의 스크라이빙 휠(50)은, 도 17 및 도 19에 나타내는 바와 같이, 10회 실행 시점에 있어서 돌기부(54)가 현저하게 결손되어 있고, 10회 이상 스크라이브 공정을 속행할 수 없었다.

그리고, 비교예 1 및 2의 결과는, 이하의 점에 기인한다고 생각된다. 즉, 비교예 1의 다이아몬드의 함유량은 64.0중량％이며, 바람직한 범위(68.0∼72.0(중량％))의 하한치보다 작다. 이에 따라, 비교예 1의 스크라이빙 휠(50)의 내마모성이 저하된 것이라고 생각된다. 그 때문에, 비교예 1의 스크라이빙 휠(50)의 수명이, 비교예 1의 것보다 짧아졌다고 생각된다.

또한, 비교예 2의 다이아몬드의 평균 입자경은 0.5㎛로, 바람직한 범위(0.6∼1.5(㎛))보다 작다. 이에 따라, 실시예 1보다 비교예 2 쪽이, 다이아몬드 입계에서 크랙이 발생하기 쉽고, 날끝(52a)의 돌기부(54)가 결손되기 쉽다. 즉, 실시예 1보다 비교예 2 쪽이, 내비틀림 강도 특성이 떨어진다. 그 때문에, 비교예 2의 스크라이빙 휠(50)의 수명이, 실시예 1의 것보다 짧아졌다고 생각된다.

이와 같이, 실시예 1의 소결 다이아몬드에 의해 제작된 스크라이빙 휠(50)이 취성 재료 기판(4)에 맞닿은 상태에서, 이 스크라이빙 휠(50)의 진행 방향이 변화되는 경우라도, 날끝(52a)의 돌기부(54)가 결손되는 것을 유효하게 방지할 수 있다. 그 때문에, 스크라이빙 휠(50)의 더욱 긴 장수명화를 실현할 수 있다.

<실시예 2>

여기에서는, 실시예 2에 대해서 설명한다. 도 20은, 실시예 2 및 비교예 1, 2의 각각에 대응하는 스크라이빙 휠(50)의 재질 및 치수, 그리고 내비틀림 시험의 조건을 나타내는 도면이다.

도 20에 나타내는 바와 같이, 실시예 2의 스크라이빙 휠(50)을 구성하는 소결 다이아몬드에 대해서, 다이아몬드의 평균 입자경 및 함유량, 철족 금속의 함유량, 그리고 초미립자 탄화물의 함유량은, 모두 바람직한 범위 내이다. 또한, 실시예 2에서는, 실시예 1과 동일한 내비틀림 시험이 실행된다.

따라서, 실시예 2의 소결 다이아몬드에 의해 제작된 스크라이빙 휠(50)도, 실시예 1의 경우와 동일하게, 더욱 긴 장수명화를 실현할 수 있다.

본 실시 형태의 스크라이빙 휠은, 내마모성 및 내충격 강도 특성뿐만 아니라, 내비틀림 강도 특성을 향상시키면서, 건식으로 취성 재료 기판에 깊은 수직 크랙을 발생시킬 수 있는 점에서 유익하다.

1 : 스크라이브 장치
4 : 취성 재료 기판
10 : 보지 유닛
20 : 스크라이브 유닛
30 : 헤드부
40 : 구동부
50 : 스크라이빙 휠
51 : 본체부
52 : 날
52a : 날끝
53 : 홈
54 : 돌기부
54a : 능선
60 : 촬상부 유닛
90 : 제어 유닛
SL : 스크라이브 라인
K : 수직 크랙

Claims

소결 다이아몬드제의 스크라이빙 휠로서,
(a) 원반 형상의 본체부와,
(b) 상기 본체부의 외주에 형성된 원환(圓環) 형상의 날과,
(c) 상기 날의 가장 바깥쪽을 따라서 형성된 복수의 돌기부를 갖는 날끝을 구비하고,
상기 날의 두께는, 상기 본체부의 중심으로부터 상기 날끝을 향하여 작아지고, 상기 날의 가장 바깥쪽의 중심축을 지나는 평면의 단면(斷面)이 V 형상을 이루고 있고,
각 돌기부는, 상기 날끝을 따라서 형성된 복수의 홈 중, 인접하는 홈의 사이에 형성되어 있고,
상기 소결 다이아몬드는, 65.0∼75.0중량％의 다이아몬드와, 3.0∼10.0중량％의 초미립자 탄화물과, 잔부의 결합재를 포함하고,
상기 다이아몬드의 평균 입자경은 0.6∼1.5㎛의 범위이며,
상기 결합재는, 코발트를 포함하는 철계 금속인 것을 특징으로 하는 스크라이빙 휠.
제1항에 있어서,
상기 초미립자 탄화물은,
6.0∼8.0중량％의 범위임과 함께,
1.0∼4.0중량％의 탄화 티탄과, 잔부의 탄화 텅스텐을 포함하는 것을 특징으로 하는 스크라이빙 휠.
제1항 또는 제2항에 기재된 스크라이빙 휠을, 취성 재료 기판에 대하여, 압접 전동시킴으로써, 상기 취성 재료 기판 상에 스크라이브 라인을 형성하는 스크라이브 유닛과,
상기 취성 재료 기판을 보지(holding)하면서, 보지된 상기 취성 재료 기판을 스크라이브 유닛에 대하여 상대적으로 이동시키는 보지 유닛을 구비하는 것을 특징으로 하는 스크라이브 장치.
제1항 또는 제2항에 기재된 스크라이빙 휠에 의해, 취성 재료 기판 상에 스크라이브 라인을 형성하는 방법으로서,
(a) 상기 스크라이빙 휠을 상기 취성 재료 기판에 맞닿게 하면서, 상기 취성 재료 기판과 평행한 제1 수평 방향으로 상기 스크라이빙 휠을 상대적으로 이동시키는 공정과,
(b) 상기 공정(a) 후, 상기 스크라이빙 휠을 상기 취성 재료 기판에 맞닿게 한 상태에서, 상기 스크라이빙 휠의 이동 방향을, 상기 제1 수평 방향으로부터, 상기 취성 재료 기판과 평행하면서 상기 제1 수평방향과 상이한 제2 수평 방향으로 변경하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 스크라이브 방법.