JP6668749B2 - ホルダジョイント - Google Patents

Description

本発明は、下端にカッターホイール（スクライビングホイールともいう）を備えたホルダを保持するためのホルダジョイントに関する。本発明のホルダジョイントは、カッターホイールを基板表面に押し付けながらスクライブすることにより、基板にスクライブライン（分断用の溝）を加工したり、分断（ブレイク）したりする基板加工装置に用いられ、特に曲線のスクライブラインを形成するための基板加工装置に好適に用いられる。

従来から、ガラス、シリコン、セラミック、半導体等の脆性材料からなる基板や貼り合わせ基板（以下単に「基板」という）の表面に、カッターホイールでスクライブ予定ラインに沿ったスクライブラインを形成したり、あるいは、分断予定ラインから完全分断したりする基板加工装置が知られている（例えば特許文献１、特許文献２参照）。

図７は、後記特許文献等に開示されている従来の基板加工装置を示す斜視図である。
基板加工装置Ｂは、加工対象となる基板Ｗを載置して保持する水平なテーブル３１を備えている。テーブル３１は、モータを内蔵する回転駆動部３２により水平面内で回動できるようになっており、かつ、水平なレール３３、３３に沿ってＹ方向に移動できるように構成されている。このＹ方向の移動は、モータ３４によって回転するネジ軸３５より行われる。

そして、テーブル３１を挟んで設けられる一対の支柱３６、３６と、これら支柱３６、３６をつなぐようにＸ方向に水平に延びるガイドバー３７とを備えたブリッジ３８が、テーブル３１上を跨ぐようにして設けられている。ガイドバー３７には、Ｘ方向に水平に延びるガイド３９が設けられ、スクライブヘッド４０がガイド３９に沿ってＸ方向に移動できるように配置されている。スクライブヘッド４０のＸ方向への移動はモータ４１の駆動によって行われる。また、スクライブヘッド４０にはカッターホイール２１を備えたホルダ２０がホルダジョイント１０を介して着脱可能に取り付けられ、スクライブヘッド４０の内部には、ホルダジョイント１０の昇降を可能とする昇降機構（図示略）が組み込まれている。

上記の構成により、テーブル３１上に載置した基板Ｗにカッターホイール２１を押し付けながらカッターホイール２１とテーブル３１の一方または双方を移動させることにより、基板ＷをＸ−Ｙ方向にスクライブしてスクライブラインを形成したり、基板Ｗを分断したりすることができるようになっている。

図８〜１１は、ホルダ２０及びホルダジョイント１０の構成を示すものである。
ホルダ２０は、略円柱状の胴部２２と、胴部２２の下端で胴部２２の軸心に対して平行に形成された一対の平坦面２３、２３とを備え、かつ、これら一対の平坦面２３、２３の間に、当該平坦面２３と平行な切り欠き溝２４が形成されており、この切り欠き溝２４に、水平なホイール軸２５を介してカッターホイール２１が回転自在に取り付けられている。

また、胴部２２の上部は、ホルダジョイント１０に位置決めして取り付けるための取付部２６となっている。取付部２６は、円柱状の胴部２２の一部を切り欠いて形成されたフラットな垂直面２６ａと、この垂直面２６ａの下端に連なって形成された傾斜面２６ｂとからなる。傾斜面２６ｂとホイール軸２５とは平行に形成されており、これにより、傾斜面２６ｂと後述する平行ピン１５との接線に対してカッターホイール２１の向きが直交するようになっている。また、胴部２２は鉄等の磁性体金属で構成されている。

ホルダジョイント１０は、基板加工装置Ｂのスクライブヘッド４０に連結されるベアリング１１を上部に備えており、下部がホルダ２０を保持する保持部１２となっている。保持部１２の内部には、上下方向に延びる断面略円形の開口穴１３が設けられるとともに、内奥部（最上端）に磁石１４が取り付けられている。開口穴１３の内径は、挿入されるホルダ２０の胴部２２の外径より僅かに大きく形成され、ホルダ２０の取付部２６における傾斜面２６ｂの背面側となる取付部周面２７と相対する位置には、開口穴１３の内周面に対し垂直方向に沿った凹状の逃げ加工部１６が設けられている。また、開口穴１３の逃げ加工部１６と対向する内面にも、取付部２６の挿入を容易にするために穴径を大きくした逃げ加工部１７が設けられている。

さらに、開口穴１３の内部には、開口穴１３の軸心とは離れた箇所で当該軸心と直交する方向に延びる位置決め用の平行ピン１５が設けられている。この平行ピン１５は、ホルダ２０の取付部２６がホルダジョイント１０の開口穴１３に挿入されたときに、取付部２６の傾斜面２６ｂが接触し、傾斜面２６ｂ背面側の取付部周面２７を開口穴１３の内面に押し付けて、ホルダ２０の方向や姿勢が一定になるように位置決めするものである。

ホルダ２０をホルダジョイント１０に取り付けるときは、ホルダ２０の取付部２６側をホルダジョイント１０の開口穴１３に挿入して取り付ける。取付部２６がホルダジョイント１０の開口穴１３に挿入されると、取付部２６の傾斜面２６ｂに平行ピン１５が接触して位置決めされるとともに、ホルダ２０の上端部が磁石１４に吸引されて保持される。これにより、ホルダ２０の姿勢が自動的に一定方向に向いた状態でホルダジョイント１０に取り付けられる。

特開２０１０−０００７４４号公報 特開２０１１−２１８８１５号公報

上記の構成において、ホルダ２０の取付部周面２７と相対するホルダジョイント１０の開口穴１３の内周面には、垂直方向に沿った凹状の逃げ加工部１６が設けられているので、取付部２６の傾斜面２６ｂが平行ピン１５によって押し付けられると、図１１に示すように、逃げ加工部１６の縁部近傍で開口穴１３の内周面の２箇所Ｐ１、Ｐ２で取付部周面２７が線接触して保持される。このとき、図１０（ｂ）に示すように、接触点Ｐ１、Ｐ２を結ぶ線は平行ピン１５と平行であって、接触点Ｐ１、Ｐ２と平行ピン１５の中央接触点Ｐ３を結んだ形状が二等辺三角形となるようにして、平行ピン１５によるホルダ２０への押し付け力が、接触点Ｐ１、Ｐ２で左右にバランスよく負荷されることが理想的である。

通常、直線のスクライブラインを加工する場合には、平行ピン１５によるホルダ２０への押し付け力が接触点Ｐ１、Ｐ２で左右にバランスよく負荷される状態が維持される。しかし、曲線のスクライブラインを加工する場合には、カッターホイール２１の進行方向に対して横向きの力がカッターホイール２１を通じてホルダ２０に加わるため、スクライブ後に接触点Ｐ１、Ｐ２が理想のポイントからずれることがある。
このような現象が生じると、ホルダの安定性が悪くなり、カッターホイールの位置及び向きが横にずれたりして、スクライブラインを精度よく加工することが困難になる。

そこで本発明は、上記課題に鑑み、曲線のスクライブラインを加工する場合にもホルダのガタツキをなくして確実に保持することのできるホルダジョイントを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明では次のような技術的手段を講じた。すなわち、本発明のホルダジョイントは、カッターホイールを備えたホルダを保持するホルダジョイントであって、下向きに開口して上下に延びる開口穴と、前記開口穴内に設置された位置決め部材と、前記開口穴の内奥部に配置された磁石と、前記開口穴の内面で平面視Ｖ字形をなすように左右対称に形成された一対の垂直な平坦面とを備え、前記左右の平坦面は、前記位置決め部材の中央と直交する水平な仮想直線の左右に振り分けて形成されており、前記左右の平坦面に、前記開口穴に挿入されたホルダの取付部周面が接触するように形成され、前記左右の平坦面のなす角度が５０〜１００度の範囲内で形成されている構成とした。

本発明では、ホルダジョイントの開口穴の内面に、ホルダの取付部周面を受ける左右の平坦面がＶ字形となるように形成されているので、左右の平坦面に対してホルダ取付部周面の位置を精度よく線接触させて取り付けることができるとともに、曲線のスクライブ加工を行うなどホルダが横向きの力を受ける場合でも、ホルダ取付部周面をホルダジョイントの左右の平坦面に確実に接触させて保持することができる。これにより、スクライブラインを精度よく加工することができる。また、直線のスクライブ加工を行う場合においても、突発的な力が加わることによるホルダジョイント内でのホルダの揺動が抑制されるため、スクライブ精度をより安定させることができる。

また本発明では、上記の構成に加えて、前記開口穴の内面に、当該開口穴に挿入されたホルダを前記平坦面の方向に向かって弾力的に押し付ける弾性部材を設ける構成とするのがよい。
これにより、開口穴に挿入されたホルダの胴部が平坦面に向かって常時弾力的に押し付けた状態で保持されることになり、ホルダ挿入時の安定性を一層高めることができる。

本発明のホルダジョイントとこれに取り付けられるホルダを示す斜視図。 図１のホルダジョイントの構造を示す縦断面図。 図２におけるＣ−Ｃ線断面図。 図１のホルダジョイントに係るホルダ取付状態を示す縦断面図。 図４におけるＤ−Ｄ線断面の拡大図。 本発明のホルダジョイントの別実施例を示す縦断面図と横断面図。 ホルダジョイントが用いられる基板加工装置を示す斜視図。 ホルダジョイントに取り付けられるホルダを示す断面図。 従来のホルダジョイントの構造を示す縦断面図と保持部の底面図。 図９のホルダジョイントに係るホルダ取付状態を示す縦断面図とＥ−Ｅ線断面の拡大図。 従来のホルダジョイントにおけるホルダの接触点を示す説明図。

以下において、本発明の詳細をその実施の形態を示す図面に基づいて説明する。
図１〜５は、本発明に係るホルダジョイントＡを示すものであって、これに接続されるホルダ２０は、前述した図８のホルダ２０と同様のものである。

ホルダジョイントＡは、上部にベアリング１を備え、下部がホルダ２０を保持する保持部２となっており、上部のベアリング１の部分で基板加工装置Ｂ（図７参照）のスクライブヘッド４０に回動可能に取り付けられる。保持部２の内部には、上下方向に延びる開口穴３が設けられるとともに、内奥部に磁石４が取り付けられている。

開口穴３の内部には、位置決め部材として、開口穴３の軸心とは離れた箇所で当該軸心と直交する方向に延びる位置決め用の平行ピン５が設けられている。この平行ピン５は、ホルダ２０が開口穴３に挿入されたときに、ホルダ２０の傾斜面２６ｂが接触して傾斜面２６ｂ背面側の取付部周面２７を平坦面６、６に押し付けて、ホルダ２０の方向や姿勢が一定になるように位置決めするものである。この構成については以下で詳述する。

また、開口穴３の内面には、平面視Ｖ字形をなすように左右対称に配置された一対の平坦面６、６が垂直方向に沿って形成されている。これら左右の平坦面６、６は、図３に示すように、平行ピン５の中央と直交する水平な仮想直線Ｌの左右に振り分けて形成されており、ホルダ２０が開口穴３に挿入されたときにホルダ２０の取付部周面２７が接触するように形成されている。この左右の平坦面６、６がなす角度αは、５０〜１００度の範囲内で形成するのがよい。本実施例の場合、挿入されるホルダ２０の胴部２２の直径５ｍｍに対して６０度の角度で形成されている。

上記の構成において、ホルダ２０をホルダジョイントＡに取り付けるときは、図４に示すように、まず、ホルダ２０の取付部２６側をホルダジョイントＡの開口穴３に挿入して取り付ける。これにより、取付部２６の傾斜面２６ｂに平行ピン５が接触して位置決めされるとともに、ホルダ２０の上端部が磁石４に吸引されて保持される。このとき、磁石４によってホルダ２０が引き上げられるので、取付部２６の傾斜面２６ｂが平行ピン５に押し付けられる。すなわち、図５に示すように、傾斜面２６ｂ背面側の取付部周面２７がＶ字形に配置された左右の平坦面６、６に線接触で押し付けられ、これにより、ホルダ２０の姿勢が自動的に一定方向に向いた状態でホルダジョイントＡに取り付けられる。

なお、左右の平坦面６、６のなす角度αを６０度として、直径５ｍｍのホルダ２０の胴部２２をホルダジョイントＡの開口穴３に挿入した場合には、平坦面６、６での線接触点Ｐ１、Ｐ２と平行ピン５の中央接触点Ｐ３を結んだ形状が略正三角形となって各接触点Ｐ１〜Ｐ３がバランスよく配分され、安定してホルダ２０を保持することができる。

このように、開口穴３の内面にホルダ２０の取付部周面２７を受ける左右の平坦面６、６がＶ字形に配置して設けられているので、平坦面６、６に対してホルダ２０の取付部周面２７の位置を精度よく線接触させて取り付けることができるとともに、曲線のスクライブ加工を行うなど、カッターホイール２１の進行方向に対して横向きの力がホルダ２０に加わった場合でも、取付部周面２７を左右の平坦面６、６に確実に接触させてホルダジョイントＡに取り付けることができる。したがって、曲線のスクライブ加工中にカッターホイールが横向きにずれたり、位置が移動したりすることがなくなり、きれいなスクライブラインを精度よく形成することができる。

図６は本発明のホルダジョイントの別実施例を示すものである。当該実施例では、上記した構成に加えて、ホルダジョイントＡ’の開口穴３に挿入されたホルダ２０の胴部２２を、平坦面６、６の方向に向かって弾力的に押し付ける弾性部材７を設けており、この弾性部材７の一例として、ボールプランジャを用いて説明する。
弾性部材（ボールプランジャ）７は、筒状のケーシング７ａと、ケーシング７ａの先端から周面の一部が突出した状態でケーシング７ａに出没自在に保持されたボール７ｂと、このボール７ｂを常時突出方向に付勢するスプリング７ｃとからなり、ホルダジョイントＡ’の開口穴３の開口部近傍で平坦面６、６とは反対側の内面に取り付けられている。

すなわち、開口穴３に挿入されたホルダ２０の胴部２２を弾性部材７が平坦面６、６に向かって弾力的に押し付けることにより、ホルダ２０の挿入時の安定性をさらに高めてガタツキを確実になくすことができる。また、弾性部材７の取付位置を開口穴３の開口部近傍で平行ピン５とは離れた下方位置とすることにより、上方の平行ピン５と下方の弾性部材７との上下２箇所でホルダ２０の胴部２２を平坦面６、６に向かって押し付けることができ、ホルダ２０をホルダジョイントＡ’に保持させたときの安定性をより一層高めることができる。

なお、上記実施例では弾性部材７としてボールプランジャを用いたが、これに代えて板バネ等のような弾性材を用いてもよい。
また、位置決め部材としては、ホルダ２０がホルダジョイント１０の開口穴１３に挿入され、磁石４によって引き上げられたときに、取付部２６背面側の取付部周面２７を開口穴１３の内面に押し付けることができればよく、平行ピンに代えて球など任意の形状とすることができる。同様に、取付部２６の形状も位置決め部材の形状に応じて変更可能である。

以上、本発明の代表的な実施例について説明したが、本発明は必ずしも上記の実施形態に特定されるものではなく、その目的を達成し、請求の範囲を逸脱しない範囲内で適宜修正、変更することが可能である。

本発明は、基板の表面にカッターホイールを押し付けながらスクライブすることにより基板に分断用のスクライブラインを加工したり、基板を分断したりする基板加工装置において、カッターホイールのホルダを保持するホルダジョイントに利用することができる。

Ａ ホルダジョイント
Ｌ 仮想直線
１ ベアリング
２ 保持部
３ 開口穴
４ 磁石
５ 平行ピン
６ 平坦面
７ 弾性部材
２０ ホルダ
２１ カッターホイール
２２ 胴部
２６ 取付部
２７ 取付部周面

Claims (2)

1. カッターホイールを備えたホルダを保持するホルダジョイントであって、
   下向きに開口して上下に延びる開口穴と、
   前記開口穴内に設置された位置決め部材と、
   前記開口穴の内奥部に配置された磁石と、
   前記開口穴の内面で平面視Ｖ字形をなすように左右対称に形成された一対の垂直な平坦面とを備え、
   前記左右の平坦面は、前記位置決め部材の中央と直交する水平な仮想直線の左右に振り分けて形成されており、
   前記左右の平坦面に、前記開口穴に挿入されたホルダの取付部周面が接触するように形成され、前記左右の平坦面のなす角度が５０〜１００度の範囲内で形成されているホルダジョイント。
2. 前記開口穴の内面に、当該開口穴に挿入されたホルダを前記平坦面の方向に向かって弾力的に押し付ける弾性部材が設けられている請求項１に記載のホルダジョイント。

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