KR101442296B1

KR101442296B1 - 스크라이브 장치 및 방법

Info

Publication number: KR101442296B1
Application number: KR1020097023497A
Authority: KR
Inventors: 가즈야 마에까와; 요시아끼 시시도
Original assignee: 미쓰보시 다이야몬도 고교 가부시키가이샤; 티에이치케이 인텍스 가부시키가이샤
Priority date: 2007-04-12
Filing date: 2008-04-08
Publication date: 2014-09-19
Also published as: JPWO2008129943A1; TW200900366A; CN101657388B; TWI436956B; EP2147900A1; EP2147900B1; WO2008129943A1; JP5508847B2; EP2147900A4; KR20100019435A; CN101657388A

Abstract

본 발명은 경질의 글래스 기판 등의 취성 재료 기판(W)에 데미지를 부여하지 않고, 깊은 수직 크랙을 형성할 수 있는 새로운 스크라이브 장치 및 스크라이브 방법을 제공한다.

본 발명의 스크라이브 장치는 회전축(60)을 공유하는 2개의 원추의 저부가 교차하여 원주 능선(62)이 형성되고, 이 원주 능선(62)을 따라서 원주 방향으로 교대로 복수의 절결부(64) 및 돌기(65)가 형성되고, 돌기(65)는 상기 원주 능선(62)이 절결되고 남은 원주 방향으로 길이를 갖는 원주 능선(62)의 부분으로 구성되고, 절결부(64)의 원주 방향의 길이(a)는 돌기(65)의 원주 방향의 길이(b)보다도 짧은 스크라이빙 휠(34)과, 스크라이빙 휠(34)을 상기 취성 재료 기판(W)의 표면에 대해 교차하는 방향으로 진동시키는 진동 액추에이터(35)를 갖는 스크라이브 헤드(24)와, 스크라이브 헤드(24)를 취성 재료 기판(W)의 표면을 따라서 이동시키는 이동 기구(25)를 구비한다.

스크라이브 장치, 스크라이브 헤드, 취성 재료 기판, 스크라이빙 휠, 진동 액추에이터

Description

스크라이브 장치 및 방법 {SCRIBING APPARATUS AND METHOD}

본 발명은 취성 재료 기판의 표면에 스크라이빙 휠을 구름 이동시킴으로써 스크라이브 라인을 새기고, 스크라이브 라인과 함께 두께 방향으로 신장되는 수직 크랙을 형성하는 스크라이브 장치 및 방법에 관한 것이다.

최근의 기술 혁신에 의해, 공간이 절약되고 화면이 평면인 플랫 패널 디스플레이(Flat Panel Display, 이하 FPD라고 함)이 제작되고 있다. FPD를 실현하는 기술에는 2매의 글래스 기판 사이에 액정이라고 불리는 특수한 물질을 봉입한 액정 디스플레이, 발광체를 글래스 기판에 증착한 유기 EL(organic electroluminescence) 디스플레이, 2매의 글래스 기판 사이에 고압의 희가스를 봉입한 플라즈마 디스플레이 등이 있다.

FPD에 사용되는 글래스 기판은 큰 사이즈의 글래스 기판(마더 기판)의 표면에 스크라이브 라인을 형성하고, 계속해서 스크라이브 라인을 따라서 글래스 기판을 잘라냄으로써 소정의 치수로 분단된 단위 기판으로 된다. 즉, 도 21에 도시된 바와 같이, 마더 기판(W)의 표면에 스크라이빙 휠(1)을 구름 이동시켜 스크라이브 라인(Sa)을 형성하는 스크라이브 라인 형성 공정과, 스크라이브 라인(Sa)이 형성된 마더 기판(W)의 표면의 반대측의 면에 브레이크 바(2)를 눌러, 수직 크랙을 반대측 의 면까지 도달시키는 브레이크 공정을 경유함으로써, 마더 기판(W)이 단위 기판으로 분단된다. 또한, 2매의 글래스 기판을 접합한 액정 디스플레이의 경우, 2매의 글래스 기판 각각에 스크라이브 라인 형성 공정과 브레이크 공정이 행해진다.

최근, FPD에 사용되는 글래스 기판은, 예를 들어 0.7㎜, 0.5㎜ 등 두께가 얇아지고, 보다 경질로 되어 있다. 글래스 기판의 박형화 및 경질화는 장래적으로도 가일층 진행될 것으로 예상되고 있다. 그러나 종래의 절단 방법과 같이, 스크라이브 라인 형성 공정 후의 브레이크 공정에 있어서, 브레이크 바로 글래스 기판을 두드리면, 글래스 기판이 경질로 된 것이 원인으로 글래스 기판의 절단면이 파괴되어, 칩핑이 발생할 우려가 있다. 이 문제를 해결하기 위해서는, 스크라이브 라인을 형성하는 단계에서 수직 크랙을 글래스 기판의 깊은 곳까지 침투시킬 필요가 있다. 수직 크랙이 깊게 침투하면, 브레이크 공정이 없어도 글래스 기판을 분단할 수 있게 되기 때문이다.

수직 크랙을 깊게 침투시킬 수 있는 스크라이브 방법으로서, 한 출원인은, 도 22에 도시된 바와 같이, 원반 형상의 스크라이빙 휠(3)을 글래스 기판(W)의 표면 상에서 구름 이동시키고, 그것과 동시에 스크라이빙 휠(3)을 진동시키는 스크라이브 방법을 연구 개발하고 있다(특허 문헌 1 및 2). 이 스크라이브 방법에 있어서, 진동이 부여되는 스크라이빙 휠(3)에는 원주 능선(3a)이 매끄러운 노멀 휠(이하, N날이라고 칭함)이 사용된다.

다른 출원인은 깊은 수직 크랙을 형성할 수 있는 스크라이브 방법으로서, 도 23에 도시된 바와 같이, 원반 형상의 스크라이빙 휠(4)의 원주 능선(4a)에 원주 방 향으로 교대로 다수의 홈(6)과 돌기(7)가 일정한 피치(P)로 형성된 스크라이빙 휠(이하, P날이라고 칭함)을 사용한 스크라이브 방법을 제안하고 있다(특허 문헌 3 참조). 이 스크라이브 방법에 있어서, P날에는 진동을 부여하고 있지 않다. 글래스 기판 상을 P날이 구름 이동할 때, P날의 원주 능선(4a)의 돌기(7)가 글래스 기판에 파고 들어가므로, 진동을 부여하지 않아도 글래스 기판에 깊은 수직 크랙을 형성할 수 있다.

다른 출원인은, 도 24에 도시된 바와 같이, 스크라이빙 휠(8)의 원주 능선(8a)에 일정한 피치(P)로 형성된 절결부(9)의 원주 방향의 길이(a)를 돌기(10)의 원주 방향의 길이(b)보다도 짧게 한 스크라이빙 휠(이하, A날이라고 칭함) 및 그것을 사용한 스크라이브 방법을 제안하고 있다(특허 문헌 4 참조). 이 스크라이브 방법에 있어서도, A날의 원주 능선(8a)의 돌기(10)가 글래스 기판에 파고 들어가므로, A날에는 진동을 부여하고 있지 않다. A날은 N날과 P날의 중간의 카테고리의 휠이다. A날의 절결부(9)의 수는 P날만큼 많지 않다.

특허 문헌 1 : 일본 특허 출원 공개 평9-278473호 공보

특허 문헌 2 : 일본 특허 출원 공개 평11-157860호 공보

특허 문헌 3 : 특허 제3074143호 공보

특허 문헌 4 : 국제 공개 WO 2007/4700호의 팜플릿

N날을 진동시키면서 스크라이브하는 스크라이브 방법에 있어서는, N날이 글래스 기판 상을 미끄러지지 않고 구름 이동하면, 깊은 수직 크랙을 형성할 수 있고, 글래스 기판에 부여하는 데미지(글래스 기판의 표면의 수평 크랙)도 작게 할 수 있다. 그러나, 글래스 기판이 경질로 될수록, N날의 원주 능선이 매끄러우므로, N날이 글래스 기판의 표면을 구름 이동하지 않고 미끄러져 버리는 케이스가 많아지는 경향이 있다. N날이 미끄러지면, 아무리 진동을 부여해도 안정된 수직 크랙을 형성할 수는 없다.

출원인은 N날을 글래스 기판에 파고 들어가게 하여 구름 이동시키기 위한 실험을 거듭하였다. 그 결과, N날을 15㎑ 내지 20㎑의 고주파수로 진동시키면, N날을 글래스 기판에 파고 들어가게 하여 구름 이동시킬 수 있어, 깊은 수직 크랙을 형성시킬 수 있었다. 그러나, N날을 고주파수로 진동시키면, N날의 마모도 진행된다. 그 밖에도, 글래스 기판의 외측으로부터 글래스 기판 상으로 N날이 올라타도록 해도, N날을 글래스 기판에 파고 들어가게 할 수 있다. 그러나, N날이 글래스 기판에 올라탈 때, N날이 글래스 기판에 데미지를 부여해 버린다. 데미지를 부여하지 않도록, 글래스 기판의 내측에 N날을 적재하고, 이 N날을 적재한 위치로부터 스크라이브 라인을 새기려고 하면, 마찬가지로 N날의 파고들기가 무뎌져, N날이 미끄러져 버린다. 이와 같이, 경질의 글래스 기판을, N날을 진동시키면서 스크라이브하는 방법에는 한계가 있었다.

한편, P날을 사용한 스크라이브 방법에 있어서는, 글래스 기판으로 압박하는 것만으로 P날의 원주 능선의 돌기가 글래스 기판에 파고 들어가므로, P날이 확실하게 글래스 기판 상을 구름 이동한다. 따라서, 진동을 부여하지 않아도 글래스 기판에 깊은 수직 크랙을 형성할 수 있다. 그러나 그 반면, N날과 비교하여, P날의 돌기가 글래스 기판에 부여하는 데미지가 있어, 글래스 기판의 표면의 수평 크랙이 발생하는 경우가 있다.

A날을 사용한 스크라이브 방법에 있어서는, P날보다도 글래스 기판에 부여하는 데미지(글래스 기판의 표면의 수평 크랙)의 발생을 적게 할 수 있다. 그러나, A날은 P날만큼 깊은 수직 크랙을 형성할 수 없다. A날에 부여하는 하중을 크게 하면 수직 크랙을 깊게 형성할 수 있지만, 글래스 기판에 부여하는 데미지도 커서, 한계가 있다.

따라서 본 발명은, 경질의 글래스 기판 등의 취성 재료 기판에 데미지(취성 재료 표면의 수평 크랙)를 부여하지 않고, 보다 깊은 수직 크랙을 형성할 수 있는 새로운 스크라이브 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

이하, 본 발명에 대해 설명한다.

상기 과제를 해결하기 위해, 청구항 1에 기재된 발명은, 회전축을 공유하는 2개의 원추의 저부가 교차하여 원주 능선이 형성되고, 이 원주 능선을 따라서 원주 방향으로 교대로 복수의 절결부 및 돌기가 형성되고, 상기 돌기는 상기 원주 능선이 절결되고 남은 원주 방향으로 길이를 갖는 상기 원주 능선의 부분으로 구성되고, 상기 절결부의 원주 방향의 길이는 상기 돌기의 원주 방향의 길이보다도 짧은 스크라이빙 휠과, 상기 스크라이빙 휠이 상기 회전축의 주위를 회전할 수 있도록 상기 스크라이빙 휠을 보유 지지하는 동시에, 상기 스크라이빙 휠을 취성 재료 기판의 표면에 대해 교차하는 방향으로 진동시키는 진동 액추에이터를 갖는 스크라이브 헤드와, 상기 스크라이브 헤드를 상기 취성 재료 기판의 표면을 따라서 이동시키는 이동 기구를 구비하는 스크라이브 장치이다.

청구항 2에 기재된 발명은, 청구항 1에 기재된 스크라이브 장치에 있어서, 상기 진동 액추에이터는 상기 스크라이빙 휠이 상기 취성 재료 기판의 표면으로부터 이격된 상태에 있어서, 상기 스크라이빙 휠을 5 내지 20㎛의 진폭, 1 내지 5㎑의 주파수로 진동시키고, 상기 스크라이브 장치는 또한, 상기 스크라이빙 휠을 0.1 내지 0.3㎫의 압력으로 상기 취성 재료 기판으로 압박하는 가압 기구를 구비하는 것을 특징으로 한다.

청구항 3에 기재된 발명은, 청구항 2에 기재된 스크라이브 장치에 있어서, 상기 진동 액추에이터는 자기 왜곡의 특성을 이용하여 전기 진동을 기계 진동으로 변환하는 초자기 왜곡 소자를 구비하는 것을 특징으로 한다.

청구항 4에 기재된 발명은, 청구항 2 또는 청구항 3에 기재된 스크라이브 장치에 있어서, 상기 스크라이브 헤드는 상기 진동 액추에이터가 설치되는 본체부와, 상기 스크라이빙 휠이 상기 회전축의 주위를 회전할 수 있도록 보유 지지하는 홀더와, 상기 진동 액추에이터의 진동을 상기 홀더로 전달하는 동시에, 외주면에 축선 방향으로 신장되는 전동체 구름 홈이 형성되는 스플라인 샤프트와, 상기 본체부에 설치되어, 상기 스플라인 샤프트의 상기 전동체 구름 홈에 대향하는 축선 방향으로 신장되는 부하 전동체 구름 홈을 포함하는 전동체 순환 경로를 갖고, 상기 스플라인 샤프트가 진동하는 것을 안내하는 스플라인 외통과, 상기 스플라인 외통의 상기 전동체 순환 경로에 배열되는 복수의 전동체를 구비하는 것을 특징으로 한다.

청구항 5에 기재된 발명은, 회전축을 공유하는 2개의 원추의 저부가 교차하여 원주 능선이 형성되고, 이 원주 능선을 따라서 원주 방향으로 교대로 복수의 절결부 및 돌기가 형성되고, 상기 돌기는 상기 원주 능선이 절결되고 남은 원주 방향으로 길이를 갖는 상기 원주 능선의 부분으로 구성되고, 상기 절결부의 원주 방향의 길이는 상기 돌기의 원주 방향의 길이보다도 짧은 스크라이빙 휠을 취성 재료 기판의 표면에 대해 교차하는 방향으로 진동시키면서, 상기 스크라이빙 휠을 상기 취성 재료 기판의 표면 상에서 구름 이동시키는 스크라이브 방법이다.

청구항 6에 기재된 발명은, 청구항 5에 기재된 스크라이브 방법에 있어서, 상기 스크라이빙 휠을, 1 내지 5㎑의 주파수로, 또한 상기 취성 재료 기판의 표면으로부터 이격된 상태에서는 5 내지 20㎛의 진폭이 되는 조건으로 진동시켜, 상기 스크라이빙 휠을 0.1 내지 0.3㎫의 압력으로 상기 취성 재료 기판으로 압박하는 것을 특징으로 한다.

청구항 1에 기재된 발명에 따르면, 취성 재료 기판으로의 파고들기의 안정성이라고 하는 면에서 문제가 없는 A날을 사용하고, 또한 A날에 진동을 부여하므로, 취성 재료 기판에 데미지를 부여하지 않고, 수직 크랙을 깊게 침투시킬 수 있다. 종래부터 취성 재료 기판의 분단에는 스크라이브 장치와 브레이크 장치가 필요했지만, 스크라이브 장치로 깊은 수직 크랙을 형성함으로써 브레이크 장치를 불필요하게 할 수도 있다. 사용자에 대해서는, 보다 저렴한 설비로서 공급할 수 있다고 하는 장점도 있다.

청구항 2에 기재된 발명에 따르면, 종래의 N날을 진동시킬 때의 조건보다도 낮은 하중, 큰 진폭, 낮은 주파수로 A날을 진동시킴으로써, 취성 재료 기판에 데미지를 부여하지 않고, 수직 크랙을 깊게 침투시킬 수 있다.

청구항 3에 기재된 발명에 따르면, 진동 액추에이터가 초자기 왜곡 소자를 가지므로, 넓은 주파수 대역에서 비교적 큰 변위를 안정적으로 얻을 수 있다. 또한, 주파수가 변화되어도 안정된 진폭이 얻어지므로, 스크라이빙 휠의 진동을 안정시킬 수 있다.

청구항 4에 기재된 발명에 따르면, 스플라인 샤프트와 스플라인 외통으로 구성되는 스플라인 장치가, 진동 액추에이터의 원하는 방향의 진동을 로스 없이 스크라이빙 휠로 전달하는 동시에, 진동 액추에이터의 원하는 방향 이외의 진동을 억제한다.

청구항 5에 기재된 발명에 따르면, 취성 재료 기판으로의 파고들기의 안정성이라고 하는 면에서 문제가 없는 A날을 사용하고, 또한 A날에 진동을 부여하므로, 취성 재료 기판에 데미지를 부여하지 않고, 수직 크랙을 깊게 침투시킬 수 있다.

청구항 6에 기재된 발명에 따르면, 종래의 N날을 진동시킬 때의 조건보다도 낮은 하중, 큰 진폭, 낮은 주파수로 A날을 진동시키므로, A날이 글래스 기판 상을 미끄러지지 않고 구름 이동한다고 하는 원래의 특성에 추가하여, 취성 재료 기판에 데미지를 부여하지 않고, 수직 크랙을 깊게 침투시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 있어서의 스크라이브 장치의 개략 사시도.

도 2는 Z축 이동 기구 및 스크라이브 헤드를 도시하는 정면도.

도 3은 스크라이브 헤드의 단면도.

도 4는 스크라이브 헤드의 다른 예의 단면도.

도 5는 진동 액추에이터의 단면도.

도 6은 초자기 왜곡 소자의 진동의 진동 특성의 일례를 나타내는 그래프.

도 7은 스플라인 장치의 사시도.

도 8은 스크라이빙 휠의 진행 방향으로부터 본 정면도.

도 9는 스크라이빙 휠의 측면도.

도 10은 도 9의 부분 확대도.

도 11은 도 9의 부분 확대도.

도 12는 스크라이빙 휠의 다른 예를 도시하는 도면.

도 13은 스크라이빙 휠의 절결부의 다른 예를 도시하는 도면.

도 14는 스크라이빙 휠의 특성의 비교를 도시하는 도면.

도 15는 t ＝ 0.7㎜의 경질 글래스를 스크라이브했을 때의 실험 데이터.

도 16은 t ＝ 0.5㎜의 경질 글래스를 스크라이브했을 때의 실험 데이터.

도 17은 t ＝ 0.5㎜의 경질 글래스를 크로스컷했을 때의 실험 데이터(연결 타입의 스크라이브 헤드).

도 18은 t ＝ 0.5㎜의 경질 글래스를 크로스컷했을 때의 실험 데이터(분리 타입의 스크라이브 헤드).

도 19는 각 헤드의 스크라이브 특성을 비교한 실험 데이터.

도 20은 t ＝ 0.2㎜의 선맵(상품명)을 깔았을 경우의 t ＝ 0.5㎜의 경질 글래스를 스크라이브했을 때의 실험 데이터.

도 21은 종래의 스크라이브 방법의 공정도.

도 22는 종래의 N날을 도시하는 도면.

도 23은 종래의 P날을 도시하는 도면.

도 24는 종래의 A날을 도시하는 도면.

[부호의 설명]

11 : 테이블

13 : Y축 이동 기구(이동 기구)

24, 44 : 스크라이브 헤드

25 : X축 이동 기구(이동 기구)

32 : 하중 인가 실린더(가압 기구)

34 : 스크라이빙 휠

35 : 진동 액추에이터

36 : 본체부

37 : 스플라인 샤프트

37b : 볼 구름 홈(전동체 구름 홈)

38 : 홀더

39 : 스플라인 외통

46 : 초자기 왜곡 소자

52 : 볼(전동체)

54a : 볼 순환 경로(전동체 순환 경로)

60 : 회전축

61 : 원추대

62 : 원주 능선

64 : 절결부

65 : 돌기

W : 취성 재료 기판

이하 첨부 도면에 기초하여, 본 발명의 실시 형태를 설명한다.

본 발명에 있어서 가공의 대상이 되는 취성 재료 기판의 형태, 재질, 용도 및 크기에 대해서는 특별히 한정되는 것이 아니다. 예를 들어, 단판으로 이루어지는 기판 또는 2매 이상의 기판을 접합한 접합 기판이라도 좋고, 또한 이들의 내부에 박막 혹은 반도체 재료를 부착시키거나, 포함시킨 것이라도 좋다. 표면에 박막 등이 부착되어 있어도, 스크라이브 장치에 의한 스크라이브의 대상이 된다.

본 발명의 취성 재료의 재질로서는, 글래스, 세라믹스, 반도체(실리콘 등), 사파이어 등을 들 수 있고, 그 용도로서는 액정 표시 패널, 플라즈마 디스플레이 패널, 유기 EL 디스플레이 패널, 전계 방출형 디스플레이 패널(FED) 등의 플랫 패널 디스플레이를 들 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 있어서의 스크라이브 장치의 개략 사시도를 도시한다. 글래스 기판 등의 취성 재료 기판(W)은 스크라이브 장치의 테이블(11) 상에 적재된다. 테이블(11) 상에는 취성 재료 기판(W)을 흡착하는 복수의 흡착 구멍이 형성된다. 테이블(11)은 기초 프레임(12) 상에 설치된 이동 기구인 Y축 이동 기구(13)에 의해 Y방향으로 이동된다.

Y축 이동 기구(13)는 Y스테이지(14)와, Y스테이지(14)를 Y방향으로 구동시키는 볼 나사 기구 또는 리니어 모터 등의 구동 수단(15)과, Y스테이지(14)가 Y방향으로 직선 운동하는 것을 안내하는 리니어 가이드(16)로 구성된다.

Y축 이동 기구(13)의 Y스테이지(14) 상에는 θ축 회전 기구(18)(도시하지 않음)를 통해 테이블(11)이 설치된다. θ축 회전 기구(18)는 테이블(11)을 수평면 내에서 선회시킨다.

기초 프레임(12) 상에는 컬럼(22)이 설치되어 있다. 컬럼(22)은 스크라이브 헤드(24)의 이동 방향인 X방향으로 신장된다. 컬럼(22)에는 스크라이브 헤드(24)를 X방향으로 이동시키는 이동 기구인 X축 이동 기구(25)가 설치되어 있다.

X축 이동 기구(25)는 X스테이지(26)(도 2 참조)와, X스테이지(26)를 X방향으로 구동시키는 볼 나사 기구 또는 리니어 모터 등의 구동 수단과, X스테이지(26)가 X방향으로 직선 운동하는 것을 안내하는 리니어 가이드(27)로 구성된다.

도 2는 X축 이동 기구(25)의 X스테이지(26)에 설치되는 Z축 이동 기구(28) 및 스크라이브 헤드(24)를 도시한다. Z축 이동 기구(28)는 Z스테이지(29)와, Z스테이지(29)를 Z방향으로 구동시키는 볼 나사 기구(30)와, Z스테이지(29)가 Z방향으로 직선 운동하는 것을 안내하는 리니어 가이드(31)로 구성된다.

Z스테이지(29)에는 가압 기구인 하중 인가 실린더(32)가 설치된다. 하중 인가 실린더(32)의 로드(32a)에는 스크라이브 헤드(24)가 설치된다. Z스테이지(29) 에 대한 스크라이브 헤드(24)의 상하 방향의 이동은 도시하지 않은 리니어 가이드에 의해 안내된다.

Z축 이동 기구(28)에 의해 스크라이브 헤드(24)의 스크라이빙 휠(34)을 하강시키면, 취성 재료 기판(W)에 스크라이빙 휠(34)을 접촉시킬 수 있다. 하중 인가 실린더(32)는 스크라이빙 휠(34)이 취성 재료 기판(W)을 누르는 압력을 조정한다. 스크라이브 헤드(24)에는 진동 액추에이터(35)가 내장된다. 진동 액추에이터(35)는 스크라이빙 휠(34)의 진동의 진폭 및 주파수를 조정한다. 취성 재료 기판(W)에 스크라이빙 휠(34)을 접촉시킨 상태로, X축 이동 기구(25)에 의해 스크라이브 헤드(24)를 X방향으로 이동시키면, 취성 재료 기판(W)의 표면에 X방향으로 신장되는 스크라이브 라인을 새겨 넣을 수 있다.

또한, X방향으로 신장되는 스크라이브 라인을 형성한 후, 테이블을 Y방향으로 소정의 피치로 이동시키고, 다시 X방향으로 신장되는 스크라이브 라인을 형성함으로써, X방향으로 신장되는 평행한 복수개의 스크라이브 라인을 형성할 수 있다. 또한, θ축 회전 기구에 의해 취성 재료 기판(W)을 90도 회전시킴으로써, 종횡으로 복수개의 스크라이브 라인을 형성할 수 있다.

도 3은 스크라이브 헤드(24)의 단면도를 도시한다. 스크라이브 헤드(24)는 진동 액추에이터(35)와, 진동 액추에이터(35)가 설치되는 본체부(36)와, 스크라이빙 휠(34)을 회전 가능하게 보유 지지하는 홀더(38)와, 진동 액추에이터(35)의 진동을 홀더(38)로 전달하는 스플라인 샤프트(37)와, 스플라인 샤프트(37)가 진동하는 것을 안내하는 스플라인 외통(39)을 구비한다.

본체부(36)는 상하로 2분할되어 있고, 통 형상 하부(36b)와, 덮개 형상 상부(36a)를 결합하여 구성된다. 통 형상 하부(36b)와 덮개 형상 상부(36a) 사이에 진동 액추에이터(35)의 플랜지가 끼워져 있다. 진동 액추에이터(35)의 로드(35a)에는 연결부(37a)를 통해 스플라인 샤프트(37)가 연결된다. 진동 전달의 로스를 없애기 위해, 진동 액추에이터(35)의 로드(35a)와 스플라인 샤프트(37)의 연결부(37a)는 나사 결합된다. 스플라인 샤프트(37)는 수직 방향으로 신장되고, 그 하단부가 통 형상 하부(36b)로부터 노출되어 있다. 횡방향의 변위를 억제하기 위해 스플라인 샤프트(37)의 진동은 스플라인 외통(39)에 의해 안내된다. 스플라인 외통(39)은 통 형상 하부(36b)에 수용된다.

스플라인 샤프트(37)의 하단부에는 T형상의 홀더(38)가 설치된다. 홀더(38)는 스플라인 샤프트(37)에 나사 결합된다. 홀더(38)는 하단부가 두갈래로 나뉘어져 있다. 홀더(38)의 하단부에는 회전축이 설치되고, 회전축에 스크라이빙 휠(34)이 회전 가능하게 지지된다.

도 4는 스크라이브 헤드의 다른 예를 도시한다. 본 예의 스크라이브 헤드(44)는, 도 3에 도시되는 스크라이브 헤드(24)와 달리, 진동 액추에이터(35)와 스플라인 샤프트(37)가 분리되어 있다. 진동 액추에이터(35)의 로드(35a)의 횡변위를 스플라인 샤프트(37)로 전달하지 않고, 종변위만을 스플라인 샤프트(37)로 전달하기 위해서이다. 스플라인 샤프트(37)의 진동을 로드(35a)의 진동에 추종시키기 위해, 스플라인 샤프트(37)를 로드(35a)에 압박하는 압박 수단으로서 접시 스프링(40)이 설치된다. 접시 스프링(40)은 스플라인 샤프트(37)의 상단부의 대경 부(37c)와, 통 형상 하부(36b)의 중간 소경부(36c) 사이에 개재하여 설치된다.

도 5는 진동 액추에이터(35)의 단면도를 도시한다. 진동 액추에이터(35)는 자기 왜곡의 특성을 이용하여, 전기 진동을 기계 진동으로 변환하는 초자기 왜곡 소자(46)를 갖는다. 진동 액추에이터(35)의 원통 케이스에는 동심원 상태로 초자기 왜곡 소자(46), 코일(47), 바이어스 자석(48)이 수용되어 있다. 초자기 왜곡 소자(46)는 코일(47)이나 바이어스 자석(48)으로부터의 자계에 따라서 치수를 변화시킨다. 코일(47)에 흘리는 전류를 소정의 주기로 진동시키면, 초자기 왜곡 소자(46)도 소정의 주기로 진동한다. 초자기 왜곡 소자(46)의 진동은 케이스(49)의 하부에 설치한 로드(35a)로 전달된다. 로드(35a)의 진동은 직선 베어링(50)에 의해 안내된다. 케이스(49)의 저부에는 로드(35a)의 진동을 초자기 왜곡 소자(46)의 진동에 추종시키기 위한 접시 스프링(51)이 설치된다.

도 6은 초자기 왜곡 소자(46)의 진동의 진동 특성의 일례를 나타내는 그래프이다. 횡축은 교류 전류의 주파수이고, 종축은 변위량이다. 본 예에 있어서, 진동 액추에이터(35)의 코일에는 ±1.4A의 교류 전류가 공급된다. 종축에는 교류 전류의 주파수를 1 내지 5㎑의 범위에서 변화시켰을 때의 변위량이 나타나 있다. 도 6 중의 그래프는 도 5에 도시되는 수직 방향의 변위량이다. 이 도면으로부터 3.5㎑ 부근의 주파수에 있어서 수직 방향의 변위량에 약간의 피크가 발생하지만, 주파수가 변화되어도 안정된 변위량이 얻어지는 것을 알 수 있다.

또한 진동자로서, 초자기 왜곡 소자(46) 대신에, 피에조 액추에이터를 사용하는 것도 가능하다. 단, 피에조 액추에이터를 사용하면, 특정한 주파수에서 변위 량이 커져, 공진이 발생하기 쉬운 것에 유의할 필요가 있다. 공진점 부근에서 피에조 액추에이터를 진동시키면, 횡방향의 요동도 커지기 때문에, 공진점을 피한 주파수에서 피에조 액추에이터를 진동시키는 것이 바람직하다.

도 7은 스플라인 샤프트(37)와 스플라인 외통(39)을 구비하는 스플라인 장치를 도시한다. 스플라인 샤프트(37)의 외주면에는 축선 방향으로 신장되는 복수개의 전동체 구름 홈인 볼 구름 홈(37b)이 형성된다. 스플라인 샤프트(37)는 탄소강, 크롬강, 또는 스테인리스강으로 이루어진다. 볼(52)이 구름 운동하므로, 볼 구름 홈(37b)은 연삭 가공되는 동시에 열처리된다.

스플라인 외통(39)은 스플라인 샤프트(37)에 느슨하게 끼워진 통체(53)와, 스플라인 샤프트(37)와 통체(53) 사이에 구름 운동 가능하게 개재되는 복수의 볼(52)과, 통체(53)에 내장되어, 복수의 볼(52)을 순환시키는 서킷 형상의 볼 순환 경로(전동체 순환 경로)를 갖는 보유 지지기(54)를 구비한다.

통체(53)의 내주면에는 스플라인 샤프트(37)의 볼 구름 홈(37b)에 대향하여 축선 방향으로 신장되는 복수개의 부하 볼 구름 홈(부하 전동체 구름 홈)이 형성된다. 통체(53)는 탄소강, 크롬강, 또는 스테인리스강으로 이루어진다. 볼(52)이 구름 운동하므로, 부하 볼 구름 홈은 연삭 가공되는 동시에 열처리된다. 통체(53)의 축선 방향의 양단부에는 통체(53)에 보유 지지기(54)를 조립 부착하기 위한 리테이닝 링(55)이 설치된다. 보유 지지기(54)에는 서킷 형상의 볼 순환 경로(54a)가 형성된다. 서킷 형상의 볼 순환 경로(54a)는 볼 구름 홈(37b)과 부하 볼 구름 홈 사이의 부하 볼 구름로와, 한 쌍의 U자 형상의 방향 전환로와, 부하 볼 구름로 와 평행하게 신장되는 복귀 통로로 구성된다.

스플라인 외통(39)에 대한 스플라인 샤프트(37)의 상대적인 직선 운동에 수반하여, 볼(52)이 스플라인 샤프트(37)의 볼 구름 홈(37b)과 통체(53)의 부하 볼 구름 홈 사이를 구름 운동한다. 통체(53)의 부하 볼 구름 홈의 길이 방향의 단부까지 구른 볼은 보유 지지기(54)에 의해 볼 구름 홈(37b)으로부터 퍼 올려진다. 그리고, 볼(52)은 보유 지지기(54)의 U자 형상의 방향 전환로를 경유한 후, 방향을 바꾸어 부하 볼 구름 홈과 평행하게 신장되는 복귀 통로로 들어간다. 복귀 통로를 통과한 볼은 반대측의 방향 전환로를 경유한 후, 다시 볼 구름 홈(37b) 상으로 복귀된다.

도 8 및 도 9는 스크라이빙 휠(34)을 도시한다. 도 8은 스크라이빙 휠(34)의 진행 방향으로부터 본 정면도이고, 도 9는 도 8의 측면도이다. 스크라이빙 휠(34)은 회전축(60)을 공급하는 2개의 원추대(61)의 저부가 교차하여 원주 능선(62)이 형성된 외주연부(63)와, 원주 능선(62)을 따라서 원주 방향으로 형성된 복수의 절결부(64) 및 돌기(65)를 갖는다(도 10 참조). 원주 능선(62)은 축심으로부터 반경 방향 외측을 향해 연삭 가공이 실시됨으로써 형성되고, 연삭 가공이 실시된 외주연부(63)의 표면에는 연삭 조흔이 남는다. 외주연부(63)는 수렴 각도(α)를 갖고 형성된다.

스크라이빙 휠(34)은, 스크라이빙 휠(34)을 축지지하기 위한 도시하지 않은 핀이 관통하는 축 구멍(66)을 갖는 디스크 형상의 휠이다. 스크라이빙 휠(34)의 재질은 초경합금, 소결 다이아몬드, 세라믹스 혹은 서멧이 바람직하다.

외주연부(63)는 2개의 원추대(61)의 경사면에 의해 구성된다. 원주 능선(62)을 형성하기 위한 연삭 가공에 유래하여, 외주연부(63)에는 연삭 조흔이 남는다. 경사면의 중심선 평균 거칠기(Ra)가 0.45㎛ 이하로 되도록 가공이 실시된다. 여기서 「중심선 평균 거칠기(Ra)」라 함은, JIS B 0601에서 규정된 공업 제품의 표면 거칠기를 나타내는 파라미터의 하나로서, 대상물의 표면으로부터 랜덤하게 추출한 산술 평균치이다. 원주 능선(62)은 외주연부(63)를 구성하는 원추대(61)의 경사면의 상기 연삭 조흔에 의해 형성되는 미세한 요철을 갖는다. 요철의 중심선 평균 거칠기(Ra)는 0.40㎛ 이하이다.

도 10 및 도 11은 도 9의 부분 확대도를 도시한다. 스크라이빙 휠(34)의 절결부(64)는 피치(P)로 형성되고, 그 원주 방향의 길이(a)가 돌기(65)의 원주 방향의 길이(b)보다도 짧다. 돌기(65)는 원주 능선(62)이 절결되고 남은, 원주 방향으로 길이를 갖는 원주 능선(62)의 부분(돌기)으로 구성된다.

절결부(64)는 개략 V자 형상의 홈을 평탄한 원주 능선(62)으로부터 깊이(h)로, 피치(P)마다 절결함으로써 형성되어 있다. 이와 같은 절결부(64)의 형성에 의해, 원주 능선(62)에는 높이(h)의 돌기(65)가 피치(P)마다 형성된다.

돌기(65)의 원주 능선(62)에 상당하는 부분은 원추대(61)의 경사면의 상기 연삭 조흔에 의해 형성되는 미세한 요철을 갖는다. 요철의 중심선 평균 거칠기(Ra)는 0.40㎛ 이하이다.

도 11에 도시된 바와 같이, 절결부(64)는 스크라이빙 휠(34)의 저부의 반경 방향 내측을 향해 절결된 절결면(68)을 갖고, 돌기(65)의 단부(65a)에 있어서의 접 선(C)이 절결면(68)과 30 내지 60°의 각도(θ)로 교차한다.

즉, 돌기(65)의 단부(65a)에 있어서의 접선(C)이 절결면(68)과 직각 혹은 직각에 가까운 각도로 교차하고 있으면, 돌기(65)의 단부에 있어서의 기판 표면으로의 파고들기는 양호해지지만, 돌기(65)의 단부의 마모가 빨라진다. 돌기(65)의 단부에 있어서의 접선(C)이 절결면(68)과 30° 이하의 각도로 교차하고 있으면, 돌기(65)의 단부에 있어서의 기판 표면으로의 파고들기가 나빠진다. 각도(θ)의 범위를 30° 내지 60°로 함으로써, 스크라이빙 휠(34)의 장기 수명화를 도모하면서, 기판 표면으로의 스크라이빙 휠(34)의 파고들기를 양호하게 유지할 수 있다.

절결부(64)는 원추대(61)의 축선 방향으로부터 본 형상이 대략 V자 형상이므로, V자의 각도를 바꿈으로써, 절결부(64)의 깊이[돌기(65)의 높이](h)를 확보하면서, 절결부(64)의 원주 방향의 길이(a)와 돌기(65)의 원주 방향의 길이(b)를 용이하게 조정할 수 있다.

스크라이빙 휠(34)의 제조 방법의 일례를 설명한다. 스크라이빙 휠(34)의 모체가 되는 원기둥 디스크를 준비하여, 이 원기둥 디스크에 대해 양측의 외주연부(63)를 연삭 가공함으로써, 2개의 원추대(61)의 경사면이 교차하여 원주 능선(62)이 형성된다. 원추대(61)의 경사면은 그 중심선 평균 거칠기(Ra)가 0.45㎛ 이하로 되고, 원주 능선(62)은 요철의 중심선 평균 거칠기(Ra)가 0.40㎛ 이하로 되도록, 사용되는 지석의 입도가 선정된다. 원추대(61)의 경사면 및 원주 능선(62)의 표면 거칠기를 억제함으로써, 형성되는 스크라이브 라인은 그 폭이 좁고 일정한 것으로 된다.

계속해서, 원주 능선(62)에 절결부(64)를 형성한다. 절결부(64)를 형성하는 일례로서는, 레이저광의 조사에 의해 원추의 축선 방향으로부터 본 형상이 V자 형상이 되는 절결부(64)를 외주연부(63)에 형성한다. 이 방법에 따르면, V자의 중심 각도를 바꿈으로써, 돌기(65)의 높이를 일정하게 유지한 채, 절결부(64)의 원주 방향의 길이(a)와 돌기(65)의 원주 방향의 길이(b)를 용이하게 조정할 수 있다.

스크라이빙 휠(34)의 외경, 절결부(64)의 피치, 절결부(64)의 원주 방향의 길이(a)와 돌기(65)의 원주 방향의 길이(b), 절결부(64)의 깊이 및 외주연부(63)의 수렴 각도(α) 등의 스크라이빙 휠(34)의 사양은 절단 대상의 취성 재료의 종류, 두께, 열이력 및 요망되는 취성 재료 분단면의 품질 등에 따라서 적절하게 결정된다.

스크라이빙 휠(34)의 조건의 일례로서는, 휠의 외경이 1 내지 20㎜, 절결부(64)의 피치가 20 내지 5000㎛, 절결부(64)의 깊이가 0.5 내지 5㎛이고, 원주 능선(62)의 수렴 각도가 85 내지 140°이다. 보다 바람직한 스크라이빙 휠(34)의 조건으로서는, 휠의 외경이 1 내지 5㎜, 절결부(64)의 피치가 20 내지 50㎛, 절결부(64)의 깊이가 1 내지 3㎛이고, 원주 능선(62)의 수렴 각도가 100 내지 130°이다.

일반적으로, 절결부(64)의 깊이가 깊은 스크라이빙 휠(34)을 사용함으로써, 취성 재료에 대한 걸림(특히 크로스 스크라이브 시의 교점 끊김이 적음)이 양호해지는 경향이 있어, 예를 들어, 취성 재료에 대한 걸림의 관점에서는, 절결부(64)의 깊이는, 예를 들어 2 내지 3㎛인 것이 바람직하다. 한편, 절결부(64)의 깊이가 얕 은 스크라이빙 휠(34)을 사용함으로써, 취성 재료의 분단면의 품질(단부면 강도)이 향상되는 경향이 있다. 단부면 강도의 관점에서는, 절결부(64)의 깊이는, 예를 들어 1 내지 2㎛인 것이 바람직하다.

일반적으로, 절결부(64)의 피치가 짧은(분할수가 많음) 스크라이빙 휠(34)을 사용함으로써, 취성 재료에 대한 걸림이 향상되는 경향이 있다. 취성 재료에 대한 걸림의 관점에서는, 절결부(64)의 피치는, 예를 들어 20 내지 1000㎛인 것이 바람직하고, 접합 글래스 기판을 분단하는 경우에 특히 적합하다. 한편, 절결부(64)의 피치가 긴(분할수가 적음) 스크라이빙 휠(34)을 사용함으로써, 취성 재료의 분단면의 품질(단부면 강도)이 향상되는 경향이 있어, 스크라이빙 휠(34)의 제조의 용이의 점으로부터도, 예를 들어 1000 내지 5000㎛인 것이 바람직하고, 원료 소판의 단판을 분단하는 경우에 특히 적합하다.

일반적으로, 접합 유리 기판의 분단에는 외경이 작은 스크라이빙 휠(34)을 사용하는 것이 바람직하고, 예를 들어 외경이 1 내지 4㎜인 스크라이빙 휠(34)이 적합하다. 한편, 원료 소판인 단판의 분단에는 외경이 큰 스크라이빙 휠(34)을 사용하는 것이 바람직하고, 예를 들어 외경이 4 내지 20㎜인 스크라이빙 휠(34)이 적합하다.

일반적으로, 절결부(64)의 원주 방향의 길이가 긴 스크라이빙 휠(34)을 사용함으로써, 취성 재료에 대한 걸림이 양호해지는 경향이 있어, 취성 재료의 걸림의 관점에서는, 절결부(64)는 그 원주 방향의 길이가 4 내지 14㎛의 범위이고, 보다 바람직하게는 7 내지 12㎛의 범위이다. 한편, 절결부(64)의 원주 방향의 길이가 짧은 스크라이빙 휠(34)을 사용함으로써, 취성 재료의 분단면의 품질(단부면 강도)이 향상되는 경향이 있다. 취성 재료의 분단면의 품질의 관점에서는, 절결부(64)는 그 원주 방향의 길이가 1 내지 6㎛의 범위이고, 보다 바람직하게는 1 내지 5㎛의 범위이다.

도 13에 도시된 바와 같이, 절결부(64)는 회전축(60)의 축선 방향으로부터 본 형상이 개략 사다리꼴이라도 좋다. 절결부(64)가 사다리꼴의 스크라이빙 휠(34)이면, 사다리꼴의 저변(69)의 길이(a')를 바꿈으로써, 돌기(65)의 단부(65a)에 있어서의 접선이 절결면(68)과 교차하는 각도를 바꾸지 않고, 절결부(64)의 깊이(h)를 일정하게 유지한 채, 절결부(64)의 원주 방향의 길이(a)와 돌기(65)의 원주 방향의 길이(b)를 용이하게 조정할 수 있다. 또한, 도 13에서는 절결부(64)에 있어서의 사다리꼴의 저변(69)을 편의적으로 직선으로 하였지만, 원호라도 좋다. 절결부(64)의 예시로서, 회전축(60)의 축선 방향으로부터 본 형상이 대략 V자 형상이나 사다리꼴을 나타냈지만, 본 발명에서는 특별히 이들로 한정되지 않고, 원호 형상, 대략 U자 형상이라도 좋다.

상기한 실시 형태에서는, 스크라이빙 휠(34)을 축지지하기 위한 핀이 관통되는 축 구멍을 갖는 디스크 형상의 스크라이빙 휠(34)을 예시하였지만, 도 12에 도시한 바와 같이, 핀이 일체적으로 형성된 일체형의 스크라이빙 휠(34)을 사용하는 경우에도 본 발명에 포함된다.

이하에 본 발명의 일 실시 형태의 스크라이브 방법을 도 1을 사용하여 설명한다. 상기에 기재된 스크라이빙 휠(34)을 준비하여, 스크라이브 헤드(24)에 장착 한다. 그리고, 테이블(11) 상에 취성 재료 기판(W)을 적재하고, 테이블(11)에 취성 재료 기판(W)을 흡착시킨다. 위치 결정을 위해, CCD 카메라 등의 촬영 소자가 취성 재료 기판(W) 상의 얼라인먼트 마크를 판독한다. 제어 장치는 촬영 소자가 판독한 얼라인먼트 마크의 위치 정보에 기초하여, X축 이동 기구(25), Y축 이동 기구(13), θ축 회전 기구(18)를 조작하여, 취성 재료 기판(W)의 위치 결정을 한다. 취성 재료 기판(W)의 위치 결정이 종료된 후, 제어 장치가 X축 이동 기구(25) 및 Y축 이동 기구(13)를 조작하여, 스크라이브 헤드(24)를 취성 재료 기판(W) 상의 스크라이브 개시점으로 이동시킨다.

다음에, 제어 장치는 도 2에 도시된 Z축 이동 기구(28)를 조작하여, 스크라이브 헤드(24)를 강하시켜, 스크라이브 헤드(24)의 스크라이빙 휠(34)을 취성 재료 기판(W)의 표면에 접촉시킨다. 제어 장치는 스크라이빙 휠(34)을 취성 재료 기판(W)의 표면에 접촉한 후에도, 소정의 절입 깊이가 될 때까지 Z스테이지(29)를 약간 강하시킨다. 또한, 스크라이브 헤드(24)는 스크라이빙 휠(34)이 취성 재료 기판(W)의 표면에 접촉한 시점에서 강하하지 않도록 한다.

다음에, 제어 장치는 하중 인가 실린더(32)를 작동시켜, 스크라이빙 휠(34)을 취성 재료 기판(W)으로 소정의 압력으로 압박한다. 이 상태에서 제어 장치는 진동 액추에이터(35)를 동작시켜, 스크라이빙 휠(34)에 진동을 부여한다. 제어 장치는 진동 액추에이터(35)를 동작시키는 것과 동시에 X축 이동 기구(25)를 동작시켜, 스크라이브 헤드(24)를 X방향으로 이동시킨다. 이상에 의해, 취성 재료 기판(W)의 표면에 스크라이브 라인이 형성된다.

도 14는 취성 재료로서의 글래스 기판으로의 파고들기, 수직 크랙, 수평 크랙의 관점에서 본 스크라이빙 휠(34)의 특성의 비교를 나타낸다. 매우 우수한 것으로부터 뒤떨어지는 것의 순서로 ◎ → ○ → △ → ×의 마크로 평가가 이루어져 있다. P날은 글래스 기판으로의 파고들기, 수직 크랙의 침투 모두 양호하지만, 강도 저하의 요인이 되는 수평 크랙이 발생하기 쉽다. A날은 글래스 기판으로의 파고들기가 양호해, 수평 크랙이 발생하기 어렵지만, 수직 크랙을 깊게 형성할 수 없다. N날은 수평 크랙이 양호하지만, 글래스 기판으로의 파고들기가 나쁘고, 또한 깊은 수직 크랙을 형성할 수 없다.

글래스 기판으로의 파고들기의 안정성이라고 하는 면에서 문제가 없는 A날을 사용하고, 또한 A날에 진동을 부여함으로써, 글래스 기판에 데미지를 부여하지 않고, 수직 크랙을 깊게 침투시킬 수 있다. 따라서, 글래스로의 파고들기, 수직 크랙, 수평 크랙이 모두 양호한 스크라이브 라인이 얻어진다. P날을 사용하는 경우에는, 진동을 부여하지 않아도 수직 크랙을 깊게 형성할 수 있으므로, 실용상 진동을 부여할 필요성은 없고, 진동을 부여했다고 해도, 강도 저하의 요인이 되는 수평 크랙이 다량으로 발생해 버리게 된다.

본 실시 형태에 있어서는, 하중 인가 실린더(32)가 진동시키고 있지 않은 상태의 스크라이빙 휠(34)을 0.1 내지 0.3㎫의 압력으로 상기 취성 재료 기판(W)으로 압박한다. 그리고, 진동 액추에이터(35)는 취성 재료 기판(W)의 표면으로부터 이격된 상태의 스크라이빙 휠(34)을 5 내지 20㎛의 진폭으로 진동시키는 조건으로, 또한 1 내지 5㎑의 주파수로 가공 시에 진동시킨다. 취성 재료 기판(W)의 표면으 로부터 이격된 상태의 스크라이빙 휠(34)의 진폭은 레이저 변위계에 의해 측정할 수 있다. 스크라이빙 휠(34)의 진동 주파수는 진동 액추에이터(35)에 공급되는 교류 주파수로부터 구할 수 있다.

도 15 내지 도 20은 실제로 경질 글래스를 스크라이브했을 때의 실험 데이터를 도시한다.

도 15 내지 도 20에 있어서, 도면 중의 기호는 스크라이브 라인이 이하의 상태인 것을 의미한다.

× : 분리 불가, 또는 파괴.

▲ : 리브 마크 형성 없음, 또는 형성 불안정.

△ : 크랙은 얕지만 리브 마크가 끊기지 않고 형성.

○ : P날 정도는 아니지만 크랙이 확실히 형성.

◎ : P날 정도로 크랙이 형성.

☆ : 흡착 해제 후 자연 분리, 또는 접촉한 것만으로 분리.

D : 단면 불량(손상, 굴곡).

C : 칩핑 발생.

도 15는 진동을 부여한 A날을 사용하여 t(두께) ＝ 0.7㎜의 경질 글래스를 스크라이브했을 때의 실험 데이터를 나타낸다. 실험 조건은 이하와 같다. 선단 공구 : A날 ø 2.0 × 0.65 × ø0.8 130°, 워크 : 경질 글래스 t0.7, 진동 헤드 : 연결 타입(도 3 참조), 스크라이브 조건 : 하중 0.18㎫(12.6N), 속도 300㎜/s, 절입량 0.15㎜.

도 15의 실험 데이터에 있어서는, 경질 글래스의 표면으로부터 이격된 상태의 A날 끝의 변위량(진폭), 하중 및 주파수를 변화시키고 있다. 도 15로부터, 5㎛ 이상의 변위량이 있으면, 주파수에 관계없이 수직 크랙을 확실하게 형성할 수 있는 것, 특히 10㎛ 이상의 변위량이 있으면, 주파수의 선정에 의해, 고침투 크랙의 형성이나 풀 컷트를 할 수 있는 것을 알 수 있었다.

도 16은 진동을 부여한 A날을 사용하여 t ＝ 0.5㎜의 경질 글래스를 스크라이브했을 때의 실험 데이터를 나타낸다. 실험 조건은 이하와 같다. 선단 공구 : A날 ø2.0 × 0.65 × ø0.8 130°, 워크 : 경질 글래스 t0.5, 진동 헤드 : 연결 타입(도 3 참조), 분리 타입(도 4 참조), 스크라이브 조건 : 속도 300㎜/s, 절입량 0.15㎜, 진동 없음, 진동 있음(2.0㎑, 종변위량 10㎛).

스크라이브 헤드(24, 44)에는 도 3에 도시되는 연결 타입과, 도 4에 도시되는 분리 타입을 사용하였다. 이 도 16으로부터, 어떤 타입의 스크라이브 헤드라도, 진동을 부여함으로써 깊은 수직 크랙을 형성할 수 있는 것을 알 수 있었다.

도 17은 진동을 부여한 A날을 사용하여 t ＝ 0.5㎜의 경질 글래스를 크로스컷했을 때의 실험 데이터를 도시한다(연결 타입의 스크라이브 헤드). 실험 조건은 이하와 같다. 선단 공구 : A날 ø2.0 × 0.65 × ø0.8 130°, 워크 : 경질 글래스 t0.5, 진동 헤드 : 연결 타입, 스크라이브 조건 : 속도 300㎜/s, 절입량 0.15㎜, 진동 없음, 진동 있음(2.0 내지 4.0㎑, 10㎛).

이 도 17로부터, 2.0㎑ 이상의 진동을 부여하는 경우, 4.0㎑ 이하의 저주파수라도, 진동 없음의 경우보다도, 보다 저하중 영역에서 크로스 끊김이 0％로 되는 것, 크로스 끊김 0％ 영역은 주파수가 높아질수록 저하중 방향으로 시프트되는 것을 알 수 있었다.

도 18은 진동을 부여한 A날을 사용하여 t ＝ 0.5㎜의 경질 글래스를 크로스컷했을 때의 실험 데이터를 나타낸다(분리 타입의 스크라이브 헤드). 실험 조건은 이하와 같다. 선단 공구 : A날 ø2.0 × 0.65 × ø0.8 130°, 워크 : 경질 글래스 t0.5, 진동 헤드 : 분리 타입, 스크라이브 조건 : 속도 300㎜/s, 절입량 0.15㎜, 진동 없음, 진동 있음(2.0 내지 5.0㎑, 10(7)㎛).

이 도 18로부터, 진동의 부여에 의해 저하중 영역에서 크로스 끊김이 0％로 되는 것, 연결 타입과 비교해도 현저한 차가 보이지 않는 것을 알 수 있었다.

도 19는 진동을 부여한 A날을 사용하여 t ＝ 0.5㎜의 경질 글래스를 스크라이브했을 때의 각 헤드의 스크라이브 특성을 비교한 실험 데이터를 나타낸다. 실험 조건은 이하와 같다. 선단 공구 : A날 ø2.0 × 0.65 × ø0.8 130°, 워크 : 경질 글래스 t0.5, 스크라이브 조건 : 속도 300㎜/s, 절입량 0.15㎜, 진동 조건 : 진동 없음, 진동 있음(2.0㎑, 종변위량 10㎛).

어떤 스크라이브 헤드에 있어서도, 진동을 부여함으로써 수직 크랙이 깊어지는 하중 영역이 낮아지는 것을 알 수 있었다.

도 20은 진동을 부여한 A날을 사용하여 t ＝ 0.5㎜의 경질 글래스를 스크라이브했을 때의 실험 데이터를 나타낸다. 실험 조건은 이하와 같다. 선단 공구 : A날 ø2.0 × 0.65 × ø0.8 130°, 워크 : 경질 글래스 t0.5, 진동 헤드 : 연결 타입, 스크라이브 조건 : 하중 0.06 내지 0.36㎫(5.0 내지 27.3N) 0.02㎫마다, 속 도 300㎜/s, 절입량 0.15㎜, 초고분자 폴리에틸렌 다공질 필름[선맵(상품명) t0.2㎜]을 글래스 하부에 부착, 진동 조건 : 진동 없음, 진동 있음(2.0, 4.0㎑, 종변위량 10㎛).

t ＝ 0.5㎜의 경질 글래스에는 초고분자 폴리에틸렌 다공질 필름이 부착된다. 도 20으로부터, 변위량 10㎛의 진동을 부여하면 절단 하중 영역이 확대되는 것, 주파수가 높아지면 절단 하중 영역이 저하중 방향으로 시프트되는 것을 알 수 있었다.

본 명세서는 2007년 4월 12일 출원된 일본 특허 출원 제2007-105372에 기초한다. 이 내용은 모두 여기에 포함시켜 둔다.

Claims

회전축을 공유하는 2개의 원추의 저부가 교차하여 원주 능선이 형성되고, 이 원주 능선을 따라서 원주 방향으로 교대로 복수의 절결부 및 돌기가 형성되고, 상기 돌기는 상기 원주 능선이 절결되고 남은 원주 방향으로 길이를 갖는 상기 원주 능선의 부분으로 구성되고, 상기 절결부의 원주 방향의 길이는 상기 돌기의 원주 방향의 길이보다도 짧은 스크라이빙 휠과,

상기 스크라이빙 휠이 상기 회전축의 주위를 회전할 수 있도록 상기 스크라이빙 휠을 보유 지지하는 동시에, 상기 스크라이빙 휠을 취성 재료 기판의 표면에 대해 교차하는 방향으로 진동시키는 진동 액추에이터를 갖는 스크라이브 헤드와,

상기 스크라이브 헤드를 상기 취성 재료 기판의 표면을 따라서 이동시키는 이동 기구를 구비하고,

상기 진동 액추에이터는 상기 스크라이빙 휠이 상기 취성 재료 기판의 표면으로부터 이격된 상태에 있어서, 상기 스크라이빙 휠을 5 내지 20㎛의 진폭, 1 내지 3㎑의 주파수로 진동시키고,

또한, 상기 스크라이빙 휠을 0.1 내지 0.3㎫의 압력으로 상기 취성 재료 기판으로 압박하는 가압 기구를 구비하고,

상기 진동 액추에이터는 자기 왜곡의 특성을 이용하여 전기 진동을 기계 진동으로 변환하는 초자기 왜곡 소자를 갖는 것을 특징으로 하는, 스크라이브 장치.
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제1항에 있어서, 상기 스크라이브 헤드는,

상기 진동 액추에이터가 설치되는 본체부와,

상기 스크라이빙 휠이 상기 회전축의 주위를 회전할 수 있도록 보유 지지하는 홀더와,

상기 진동 액추에이터의 진동을 상기 홀더로 전달하는 동시에, 외주면에 축선 방향으로 신장되는 전동체 구름 홈이 형성되는 스플라인 샤프트와,

상기 본체부에 설치되어, 상기 스플라인 샤프트의 상기 전동체 구름 홈에 대향하는 축선 방향으로 신장되는 부하 전동체 구름 홈을 포함하는 전동체 순환 경로를 갖고, 상기 스플라인 샤프트가 진동하는 것을 안내하는 스플라인 외통과,

상기 스플라인 외통의 상기 전동체 순환 경로에 배열되는 복수의 전동체를 구비하는 것을 특징으로 하는, 스크라이브 장치.
회전축을 공유하는 2개의 원추의 저부가 교차하여 원주 능선이 형성되고, 이 원주 능선을 따라서 원주 방향으로 교대로 복수의 절결부 및 돌기가 형성되고, 상기 돌기는 상기 원주 능선이 절결되고 남은 원주 방향으로 길이를 갖는 상기 원주 능선의 부분으로 구성되고, 상기 절결부의 원주 방향의 길이는 상기 돌기의 원주 방향의 길이보다도 짧은 스크라이빙 휠을, 자기 왜곡의 특성을 이용하여 전기 진동을 기계 진동으로 변환하는 초자기 왜곡 소자를 이용하여, 취성 재료 기판의 표면에 대해 교차하는 방향으로 진동시키면서, 상기 스크라이빙 휠을 상기 취성 재료 기판의 표면 상을 구름 이동시키고,

상기 스크라이빙 휠을 1 내지 3㎑의 주파수로, 또한 상기 취성 재료 기판의 표면으로부터 이격된 상태에서는 5 내지 20㎛의 진폭이 되는 조건으로 진동시키면서, 상기 스크라이빙 휠을 0.1 내지 0.3㎫의 압력으로 상기 취성 재료 기판으로 압박하는 것을 특징으로 하는, 취성 재료 기판의 스크라이브 방법.
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