(57)【要約】      （修正有）【課題】刃先に砥石加工によって複数の溝が形成されたスクライビングホイールを用いた際に刃先が欠け難い、スクライビングホイール、スクライブ装置及びスクライビングホイールの製造方法を提供する。【解決手段】刃先４３に溝４４が形成されたスクライビングホイールであって、溝４４は、湾曲した曲線部４６と、曲線部の一端から一方の刃先４３へ伸びる第１の直線部４７ａと、曲線部４６の他端から他方の刃先４３へ伸びる第２の直線部４７ｂと、で形成されている。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
刃先となる稜線部と砥石加工により形成された溝とを交互に備えるスクライビングホイールであって、
前記溝は、湾曲した曲線部と、前記曲線部の一端から一方の稜線部へ伸びる第１直線部と、前記曲線部の他端から他方の稜線部へ伸びる第２直線部と、で形成されていることを特徴とするスクライビングホイール。
【請求項２】
前記溝の幅における、前記第１直線部と前記曲線部と前記第２直線部の割合は等しくなっていることを特徴とする請求項１に記載のスクライビングホイール。
【請求項３】
前記溝は、深さが２μｍ以上であり、側面視の方向における前記溝の幅が３５μｍ以下であって前記溝の深さの２．４倍以下であることを特徴とする請求項１または２に記載のスクライビングホイール。
【請求項４】
前記溝の幅が前記溝の深さの２．０倍以上であることを特徴とする請求項３に記載のスクライビングホイール。
【請求項５】
請求項１から４の何れか１項に記載のスクライビングホイールと、
前記スクライビングホイールを回転自在に保持するピンと、
前記スクライビングホイールを配置しておく保持溝を形成する一対の支持部を含み、前記一対の支持部に前記ピンを配置しておくピン孔が設けられたホルダーと、
を備えるスクライブ装置。
【請求項６】
刃先となる稜線部と円板状の砥石を用いた砥石加工により形成された溝とを交互に備えるスクライビングホイールの製造方法であって、
前記砥石の先端部が、湾曲した砥石曲線部と、前記砥石曲線部の一端から前記砥石の一方の側面に向かって伸びる第１砥石直線部と、前記砥石曲線部の他端から前記砥石の他方の側面に向かって伸びる第２砥石直線部と、で形成された前記砥石を用い、
前記砥石の先端部を円板状の基材の円周に接触させることで、湾曲した溝曲線部と、前記溝曲線部の一端から一方の稜線部へ伸びる第１溝直線部と、前記溝曲線部の他端から他方の稜線部へ伸びる第２溝直線部と、からなる前記溝を形成する工程を備えることを特徴とするスクライビングホイールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス基板等の脆性材料基板にスクライブラインを形成するためのスクライビングホイール、スクライブ装置及びスクライビングホイールの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
脆性材料基板を分断するスクライビングホイールとして、稜線部分の刃先に複数の溝が形成されたものが知られている。この溝の形成方法として、特許文献１に記載されているようにレーザ光により形成する方法や、砥石を使って形成する方法が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２３４８７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、レーザ光により溝を形成する場合、溝を深くするには、レーザ光をより深くまで照射する必要がある。このため、レーザ光を照射する方法では、深い溝（６μｍ程度以上）の形成が現実的に困難となる。
【０００５】
一方、砥石を用いて溝を形成する場合、レーザ光により溝を形成する場合と比較し、容易に溝を深くすることができる。しかし、一般的には、砥石を用いて形成した溝は、その形状がＵ字状に湾曲したものとなっている。したがって、溝が深くなるほど、刃先の端部（稜線と溝との間の角）が鋭くなってしまう。刃先の端部が鋭くなると、スクライビングの際に、この端部が欠けやすく、また端部が欠けることにより、垂直クラックの伸展具合がスクライビング中に急激に変わってしまう等の問題が生じる。
【０００６】
一方、溝の深さは変えないで、刃先の端部があまり鋭くならないように溝を形成しようとすると、溝の幅を広げることになってしまう。しかし、スクライビングホイールにおける溝の幅と溝の深さとの関係は非常に重要である。溝の幅と溝の深さとの関係によって、スクライビングホイールのスクライビングの性能が大きく変化してしまう。特に、溝の深さに対して溝の幅が大きくなりすぎると、垂直クラックが伸展するだけでなく、水平方向にもクラックが大きく伸展してしまい、スクライブラインのライン幅が広がってしまうことになる。
【０００７】
本発明は、刃先に砥石加工によって複数の溝が形成されたスクライビングホイールを用いた際に、刃先の欠けを抑えたスクライビングホイール、スクライブ装置及びスクライビングホイールの製造方法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】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明の一つの態様に係るスクライビングホイールは、刃先となる稜線部と砥石加工により形成された溝とを交互に備えるスクライビングホイールであって、前記溝は、湾曲した曲線部と、前記曲線部の一端から一方の稜線部へ伸びる第１直線部と、前記曲線部の他端から他方の稜線部へ伸びる第２直線部と、で形成されていることを特徴とする。
【０００９】
このようなスクライビングホイールにより、従来のような砥石加工によりＵ字状に湾曲しただけの溝を形成したスクライビングホイールに比べ、刃先の端部の角度を大きくすることができ、刃先の端部の欠けを抑えることができる。
【００１０】
また上記目的を達成するため、上記スクライビングホイールは、前記溝は、深さが２μｍ以上であり、側面視の方向における前記溝の幅が３５μｍ以下であって前記溝の深さの２．４倍以下であることを特徴とする。
【００１１】
このようなスクライビングホイールにより、刃先の端部の欠けを抑えながら、脆性材料基板に対する高い浸透性を備えたままで、スクライブラインのライン幅の広がりを抑制することができる。
【００１２】
また上記目的を達成するため、本発明のスクライブ装置は、刃先となる稜線部と砥石加工により形成された溝とを交互に備えるスクライビングホイールで、前記溝は、湾曲した曲線部と、前記曲線部の一端から一方の稜線部へ伸びる第１直線部と、前記曲線部の他端から他方の稜線部へ伸びる第２直線部と、で形成されているスクライビングホイールと、前記スクライビングホイールを回転自在に保持するピンと、前記スクライビングホイールを配置しておく保持溝を形成する一対の支持部を含み、前記一対の支持部に前記ピンを配置しておくピン孔が設けられたホルダーと、を備えることを特徴とする。
【００１３】
このようなスクライブ装置により、従来のような砥石加工によりＵ字状に湾曲しただけの溝を形成したスクライビングホイールを備えるスクライブ装置に比べ、スクライビングホイールの交換回数を減らすことができる。
【００１４】
また上記目的を達成するため、本発明のスクライビングホイールの製造方法は、刃先となる稜線部と円板状の砥石を用いた砥石加工により形成された溝とを交互に備えるスクライビングホイールの製造方法であって、前記砥石の先端部が、湾曲した砥石曲線部と、前記砥石曲線部の一端から前記砥石の一方の側面に向かって伸びる第１砥石直線部と、前記砥石曲線部の他端から前記砥石の他方の側面に向かって伸びる第２砥石直線部と、で形成された前記砥石を用い、前記砥石の先端部を円板状の基材の円周に接触させることで、湾曲した溝曲線部と、前記溝曲線部の一端から一方の稜線部へ伸びる第１溝直線部と、前記溝曲線部の他端から他方の稜線部へ伸びる第２溝直線部と、からなる前記溝を形成する工程を備えることを特徴とする。
【００１５】
このようなスクライビングホイールの製造方法により、寿命の長いスクライビングホイールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施形態におけるスクライブ装置の概略図である。
【図２】実施形態におけるスクライブ装置が有するホルダージョイントの正面図である。
【図３】実施形態におけるホルダーユニットの斜視図である。
【図４】実施形態におけるホルダーユニットの一部拡大図である。
【図５】図５（ａ）は実施形態におけるスクライビングホイールの側面図であり、図５（ｂ）はスクライビングホイールの正面図である。
【図６】図６（ａ）は実施形態におけるスクライビングホイールの一部拡大図であり、図６（ｂ）は比較のためのスクライビングホイールの一部拡大図である。
【図７】実施形態におけるスクライビングホイールの製造方法の概念図である。
【図８】実施形態におけるスクライビングホイールの拡大写真である。
【図９】図９（ａ）はマザー基板の平面図と拡大図であり、図９（ｂ）は図９（ａ）におけるＩＸｂ−ＩＸｂの断面図であり、図９（ｃ）は図９（ｂ）におけるマザー基板を分断した断面図である。
【図１０】表示装置の断面図である。
【図１１】実験例１〜８のスクライビングホイールに関する表である。
【図１２】実験例１〜８のスクライビングホイールに関するスクライブ結果の表である。
【図１３】実験例１〜８のスクライビングホイールによって形成したスクライブラインのライン幅のグラフである。
【図１４】実験例１、実験例４、実験例６のスクライビングホイールを用いて形成したスクライブラインの写真である。
【図１５】実験例１〜８のスクライビングホイールによって形成したスクライブラインのクラックの長さのグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。ただし、以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための一例を示すものであり、本発明をこの実施形態に特定することを意図するものではない。本発明は、特許請求の範囲に含まれるその他の実施形態のものにも適応し得るものである。
【００１８】
実施形態に係るスクライブ装置１０の概略図を図１に示す。スクライブ装置１０は、移動台１１を備えている。そして、この移動台１１は、ボールネジ１３と螺合されており、モータ１４の駆動によりこのボールネジ１３が回転することで、一対の案内レール１２ａ、１２ｂに沿ってｙ軸方向に移動できるようになっている。
【００１９】
移動台１１の上面には、モータ１５が設置されている。このモータ１５は、上部に位置するテーブル１６をｘｙ平面で回転させて所定角度に位置決めするためのものである。脆性材料基板１７は、このテーブル１６上に載置され、図示しない真空吸引手段などによって保持される。なお、スクライブの対象となる脆性材料基板１７は、ガラス基板、セラミック基板、サファイア基板、シリコン基板等の脆性材料基板である。
【００２０】
スクライブ装置１０は、脆性材料基板１７の上方に、脆性材料基板１７の表面に形成されたアライメントマークを撮像する２台のＣＣＤカメラ１８を備えている。そして、スクライブ装置１０には、移動台１１とその上部のテーブル１６を跨ぐように、ｘ軸方向に沿ってブリッジ１９が、支柱２０ａ、２０ｂによって架設されている。
【００２１】
このブリッジ１９には、ガイド２２が取り付けられており、スクライブヘッド２１がガイド２２に沿ってｘ軸方向に移動可能に設置されている。そして、スクライブヘッド２１には、ホルダージョイント２３を介して、ホルダーユニット３０が取り付けられている。
【００２２】
図２はホルダーユニット３０が取り付けられたホルダージョイント２３の正面図である。また、図３はホルダーユニット３０の斜視図である。また、図４は図３のＡ方向から観察したホルダーユニット３０の側面の一部を拡大した図である。
【００２３】
ホルダージョイント２３は略円柱状をしており、回転軸部２３ａと、ジョイント部２３ｂを備えている。スクライブヘッド２１にホルダージョイント２３が装着された状態で、この回転軸部２３ａには、ホルダージョイント２３を回動自在に保持するための二つのベアリング２４ａ、２４ｂが、円筒形のスペーサ２４ｃを介して取り付けられている。なお、図２には、ホルダージョイント２３の正面図が示されるとともに、回転軸部２３ａに取り付けられたベアリング２４ａ、２４ｂとスペーサ２４ｃの断面図が併せて示されている。
【００２４】
円柱形のジョイント部２３ｂには、下端側に円形の開口２５を備えた内部空間２６が設けられている。この内部空間２６の上部にマグネット２７が埋設されている。そして、マグネット２７によって着脱自在なホルダーユニット３０が、この内部空間２６に挿入されて取り付けられている。
【００２５】
ホルダーユニット３０は、ホルダー３０ａとスクライビングホイール４０とピン５０とが一体となったものである。このホルダー３０ａは、図３に示すように略円柱形をしており、磁性体金属で形成されている。そして、ホルダー３０ａの上部には、位置決め用の取付部３１が設けられている。この取付部３１は、ホルダー３０ａの上部を切り欠いて形成されており、傾斜部３１ａと平坦部３１ｂを備えている。
【００２６】
そして、ホルダー３０ａの取付部３１側を、開口２５を介して内部空間２６へ挿入する。その際、ホルダー３０ａの上端側がマグネット２７によって引き寄せられ、取付部３１の傾斜部３１ａが内部空間２６を通る平行ピン２８と接触することで、ホルダージョイント２３に対するホルダーユニット３０の位置決めと固定が行われる。また、ホルダージョイント２３からホルダーユニット３０を取り外す際には、ホルダーユニット３０を下方へ引くことで、容易に外すことができる。
【００２７】
ホルダー３０ａの下部には、ホルダー３０ａを切り欠いて形成された保持溝３２が設けられている。そして、保持溝３２を設けるために切り欠いたホルダー３０ａの下部に、保持溝３１を挟んで支持部３３ａ、３３ｂが位置している。この保持溝３２には、スクライビングホイール４０が回転自在に配置されている。また、支持部３３ａ、３３ｂには、スクライビングホイール４０を回転時自在に保持するためのピン５０を支持しておく支持孔３４ａ、３４ｂがそれぞれ形成されている。
【００２８】
そして、図４に示すように、スクライビングホイール４０のピン孔４５にピン５０を貫通させるとともに、支持孔３４ａ、３４ｂにピン５０の両端を設置することにより、スクライビングホイール４０は、ホルダー３０ａに対して回転自在に取り付けられることになる。なお、支持孔３４ａは、内部に段部を有しており、保持溝３２側の開口の孔径が、他方側の開口の孔径よりも大きくなっている。
【００２９】
次に、スクライビングホイール４０の詳細について説明を行う。図５（ａ）はスクライビングホイール４０の側面図であり、図５（ｂ）はスクライビングホイール４０の正面図である。図６（ａ）は図５（ａ）の円Ｂで示した部分の拡大図である。なお、図６（ｂ）は比較するためのスクライビングホイールの拡大図である。
【００３０】
スクライビングホイール４０は、主として、本体部４１と、刃４２と、刃先４３と、溝４４と、を有している。
【００３１】
本体部４１は円板状をしている。本体部４１の中心付近には、回転軸に沿って本体部４１を貫通する貫通孔４５が設けられている。この貫通孔４５にピン５０が挿入されており、スクライビングホイール４０は、このピン５０を介してホルダー３０ａに回転自在に保持されている。そして、この本体部４１の外周には、円環状の刃４２が形成されている。
【００３２】
刃４２は、回転軸を中心とした同心円状の内周及び外周により形成される円環状体である。また、刃４２は正面視で略Ｖ字状となっており、回転軸に沿った刃４２の厚さは稜線部となる刃先４３に向かうに従って徐々に小さくなっている。つまり、刃４２は、刃先４３となる稜線の両側の傾斜面で構成されている。
【００３３】
刃先４３は刃４２の最外周部に沿って設けられている。そして刃４２の最外周部には、刃先４３と溝４４が交互に形成されている。なお、図６（ｂ）には、比較のためのスクライビングホイールの刃１４２、刃先１４３、溝１４４を示している。
【００３４】
図６（ａ）に示すように、溝４４は、図６（ｂ）のようなＵ字状のような湾曲形状だけで構成された溝１４４とは異なり、溝の底である先端を放物線状に湾曲させたＶ字形状で構成されている。つまり、溝４４は、溝４４の深さが最も深くなる部分を中心に湾曲した曲線部４６と、この曲線部４６の端から、一方側の刃先４３に向かって伸びた第１の直線部４７ａと、他方側の刃先４３に向かって伸びた第２の直線部４７ｂと、で構成されている。
【００３５】
溝４４を曲線部４６と、直線部４７ａ、４７ｂとで構成することにより、溝１４４の刃先１４３の端部と比較し、刃先４３の端部の角度を大きくすることができる。したがって、刃先４３の脆性材料基板１７と接触した際に、刃先４３の端部が欠け難くなり、スクライビングホイール４０の交換寿命が長くなる。
【００３６】
また、スクライビングホイール４０は、溝４４の底となる先端が湾曲しているため、レーザ加工によって溝を形成した場合のように、先端が単に折れ曲がったＶ字形状の溝を有するスクライビングホイールに比べ、スクライビングにより生じたカレットが溝の底に溜まり難い。
【００３７】
また、図６（ａ）において、ａ、ｂ、ｃで示した直線部４７ａと曲線部４６と直線部４７ｂが溝４４の幅Ｌにおいて占める割合は、ａ：ｂ：ｃ＝１：１：１〜１：２：１程度となっている。なお、本実施形態では、曲線部４６の両端から伸びる直線部４７ａ、４７ｂは、曲線部４６の端部における接線からなる。また、溝４４の加工方法や大きさに関しては、詳細を後述する。
【００３８】
このスクライビングホイール４０は、超硬合金や焼結ダイヤモンドから形成される。また、スクライビングホイール４０は、超硬合金等の基材にダイヤモンド等の硬質材料の膜をコーティングしたものを用いても良い。
【００３９】
例えば、この焼結ダイヤモンド製のスクライビングホイール４０は主としてダイヤモンド粒子と、残部の添加剤及び結合材からなる結合相と、から作られている。このダイヤモンド粒子の平均粒子径は１．５μｍ以下のものが用いられている。そして、焼結ダイヤモンド中におけるダイヤモンドの含有量は７５．０〜９０．０ｖｏｌ％の範囲である。
【００４０】
添加剤としては例えば、タングステン、チタン、ニオブ、タンタルより選ばれる少なくとも１種以上の元素の超微粒子炭化物が好適に使用される。焼結ダイヤモンド中における超微粒子炭化物の含有量は３．０〜１０．０ｖｏｌ％の範囲であり、この超微粒子炭化物は１．０〜４．０ｖｏｌ％の炭化チタンと、残部の炭化タングステンと、を含む。
【００４１】
結合材としては、通常、鉄族元素が好適に使用される。鉄族元素としては、例えばコバルト、ニッケル、鉄等が挙げられ、この中でもコバルトが好適である。また、焼結ダイヤモンド中における結合材の含有量は好ましくはダイヤモンド及び超微粒子炭化物の残部であり、更に好ましくは３．０〜２０．５ｖｏｌ％の範囲である。
【００４２】
次に、このスクライビングホイール４０の製造方法について説明する。まず、上述のダイヤモンド粒子、添加剤、結合材を混合し、ダイヤモンドが熱力学的に安定となる高温及び超高圧下において、これら混合物を焼結させる。これにより焼結ダイヤモンドが製造される。この焼結時において、超高圧発生装置の金型内の圧力は５．０〜８．０ＧＰａの範囲であり、金型内の温度は１５００〜１９００℃の範囲である。
【００４３】
次に、製造された焼結ダイヤモンドから所望の半径となる円板が切り取られる。そして、この基材となる円板の周縁部において、両面側それぞれを削ることで傾斜面を形成し、断面Ｖ字状の刃４２を有するスクライビングホイール４０ができる。
【００４４】
そして、このスクライビングホイール４０の刃先４３からなる稜線に対して直交する円板状の砥石を、刃先４３に当接させることで、図６（ａ）に示すような曲線部４６と、直線部４７ａ、４７ｂで構成された溝４４が形成される。
【００４５】
このような溝４４を設けるための具体的な製造方法を図７に示している。溝４４は、円板状の砥石８１を有する研削ユニット８０によって形成される。具体的には、研削ユニット８０は、モータＭによって円板状の砥石８１が矢印Ｋの方向に回転するように構成されている。
【００４６】
まず、スクライビングホイール４０を矢印Ｊの方向に一定の角度だけ回転させる。つぎに、矢印Ｕ方向にスクライビングホイール４０を押し上げて、スクライビングホイール４０の真上を回転する砥石８１の先端部８２へ当接させることで、溝４４が形成される。そして、溝４４が形成されると、スクライビングホイール４０を矢印Ｄ方向へ退避させる。つぎに、またスクライビングホイール４０を所定のピッチに相当する回転角だけ回転させた後、スクライビングホイール４０を矢印Ｕ方向に押し上げることで、次の溝４４が形成される。
【００４７】
つまり、スクライビングホイール４０を矢印Ｊの方向に一定の角度ずつ回転させながら、刃先４３を砥石８１の先端部８２に当接させることを繰り返すことで、図６（ａ）のように刃先４３と溝４４とが交互に連続するスクライビングホイール４０が完成する。
【００４８】
ここで、砥石８１の先端部８２は、図７に拡大図として示すように、先端が湾曲したＶ字形状で構成されている。つまり、先端部８２は、湾曲した砥石曲線部８３と、砥石曲線部８３の一端から砥石８１の一方の側面に向かって伸びた第１の砥石直線部８４ａと、砥石曲線部８３の他端から砥石８１の他方の側面に向かって伸びた第２の砥石直線部８４ｂとで構成されている。なお、この先端部８２の形状は、砥石８１の両側面に対するドレッシング加工等によって形成、維持される。
【００４９】
そして、溝４４の深さＨに対応した距離（図７にｈで示す）だけ刃先４３を先端部８２に当接させることで、砥石曲線部８３を利用して溝４４の曲線部４６が形成され、砥石直線部８４ａの一部を利用して溝４４の直線部４７ａが形成され、砥石直線部８４ｂの一部を利用して溝４４の直線部４７ｂが形成され、図６（ａ）に示す溝４４が完成する。本実施形態では、砥石８１を用いて一度の工程で溝４４の形成しているため、複数の溝４４を効率良く形成することができる。
【００５０】
このように形成された溝４４を備えるスクライビングホイール４０の写真を図８に示す。なお、実際に製造されたスクライビングホイール４０においては、研削ユニット８０を用いて溝４４を形成しているため、砥石８１による研磨の際にダイヤモンド粒子の欠け等が生じることもある。したがって、溝４４の表面には多少の凹凸が生じるため、直線部４７ａ、４７ｂには、多少の凹凸が存在している。また、図６（ａ）に示すような直線部４７ａ、４７ｂと刃先４３との交点である端部ｘも、必ずしも明確に観察できるわけではない。
【００５１】
次に、このスクライビングホイール４０の寸法について説明する。スクライビングホイール４０の外径Ｄｍは、１．０〜１０．０ｍｍであり、好ましくは１．０〜７．０ｍｍ、特に好ましくは１．０〜５．０ｍｍの範囲である。スクライビングホイール４０の外径Ｄｍが１．０ｍｍより小さい場合には、スクライビングホイール４０の取り扱い性が低下する。一方、スクライビングホイール４０の外径Ｄｍが１０．０ｍｍより大きい場合には、スクライブ時の垂直クラックが脆性材料基板１７に対して深く形成されないことがある。
【００５２】
また、スクライビングホイール４０の厚さＴｈは、０．４〜１．２ｍｍ、好ましくは０．４〜１．１ｍｍの範囲である。スクライビングホイール４０の厚さＴｈが０．４ｍｍより小さい場合には、加工性及び取り扱い性が低下することがある。一方、スクライビングホイール４０の厚さＴｈが１．２ｍｍより大きい場合には、スクライビングホイール４０の材料及び製造のためのコストが高くなる。
【００５３】
また、刃４２の刃先角θ１は、通常鈍角であり、９０≦θ１≦１６０（ｄｅｇ）、好ましくは９０≦θ１≦１４０（ｄｅｇ）の範囲である。なお、刃先角θ１の具体的角度は、切断する脆性材料基板１７の材質、厚さ等から適宜設定される。
【００５４】
また、溝４４は、溝の深さＨに対して溝の幅Ｌが、２．０〜２．４倍の長さとなるように形成されている。なお、図６（ａ）において、スクライビングホイール４０に溝４４を形成する前の刃先４３の状況を破線で示している。そして、溝の深さＨはこの仮想の線から最も深くなった距離である。また、溝の幅Ｌは溝の端部ｘをつなぐ仮想の直線の長さのことである。また、稜線の幅Ｗは刃先４３の長さのことである。
【００５５】
溝の深さＨは、スクライビングホイール４０の外径及び切断される脆性材料基板１７の材質、厚さ等に応じて設定される。そして溝の深さＨは、２．０〜１４μｍの範囲で設定されており、好ましくは３．０〜１２．０μｍの範囲であり、さらに好ましくは５．０〜１２．０μｍの範囲である。溝の深さＨが２．０μｍより小さい場合には、脆性材料基板に深い垂直クラックを形成することが困難であり、溝の深さＨが１４μｍより大きい場合には、溝の体積が大きくなるため、垂直方向のクラックだけでなく、水平方向へもクラックが伸展して、スクライブによるライン幅が広くなる。そして、水平方向へのクラックは時間経過によりさらに伸展し、複数の水平クラックが結合して比較的大きなカレットの発生が避けられなくなってしまう。また、水平方向へのクラックの長さは溝の体積に依存することから、溝の幅Ｌを溝の深さＨに対して２．０〜２．４倍とすることの効果は、溝の深さＨが５．０μｍ以上の場合に特に大きくなる。
【００５６】
溝の幅Ｌは、５．０〜３５μｍの範囲で設定されており、好ましくは７．０〜３０μｍ、さらに好ましくは１０〜２５μｍの範囲である。溝の幅Ｌが３５μｍを超える場合には、同様に溝の体積が大きくなるため、スクライブラインの幅が広くなるとともに大きなカレットの発生が避けられなくなってしまう。
【００５７】
稜線の幅Ｗは１０〜３０μｍであることが好ましい。稜線の幅が１０μｍより小さい場合には荷重を十分に基板へ伝えることができず、垂直クラックが十分に浸透しない。一方、稜線の幅が広すぎれば、水平クラックが生じやすくなる場合がある。
【００５８】
また、溝の幅Ｌは稜線の幅Ｗに対して１．０〜３．２倍の長さであることが好ましく、特に１．０〜１．８倍であることが好ましい。１倍よりも小さい場合には垂直クラックが十分伸展せず、一方３.２倍以上であればスクライブラインの幅が広く、またカレットが大きくなる。
【００５９】
また、図６（ａ）のθ２で示された、刃先４３のエッジ角度θ２は、１１５≦θ２≦１３５（ｄｅｇ）の範囲であることが好ましい。これは、エッジ角度があまり大きくなりすぎると、脆性材料基板に対する食いつき（掛かり）が悪くなってしまうためである。反対にエッジ角度θ２があまり小さすぎると（９０°に近づくと）、エッジが非常に欠け易くなってしまうためである。
【００６０】
ここで、スクライビングホイールを用いて脆性材料基板を分断する際、脆性材料基板の表面に形成されたスクライブラインのライン幅ＬＷによる影響について具体例を用いて説明する。図９（ａ）は脆性材料基板であるマザー基板の平面図と拡大図であり、図９（ｂ）は図９（ａ）におけるＩＸｂ−ＩＸｂの断面図であり、図９（ｃ）は図９（ｂ）におけるマザー基板を分断した断面図である。また、図１０は表示装置の断面図である。
【００６１】
スクライビングホイールによって基板表面にスクライブラインが形成される脆性材料基板は、液晶パネル等の表示用パネル６０を製造するための大型のガラス基板である。このガラス基板はマザー基板７０とも呼ばれている。通常このマザー基板７０を用いて複数の表示用パネル６０が一度に製造される。なお、図９の（ａ）に示すマザー基板の平面図は、マザー基板全体ではなく一部のみである。
【００６２】
まず、図９（ａ）に示すように、マザー基板７０上には、表示用パネル６０毎に画素等が形成される。具体的には、表示用パネル６０は、表示領域６１と、表示領域６１周辺の額縁領域６２とで構成され、この表示領域６１にはスイッチング素子やカラーフィルタ等で構成される画素が複数形成され、額縁領域６２には表示領域６１の各画素に各種の信号を送るための配線や外部接続端子等が形成される。
【００６３】
つぎに、図９（ａ）、（ｂ）に示すように、表示用パネル６０毎に画素等が形成されたマザー基板７０において、表示用パネル６０の境界に沿って、荷重を加えたスクライビングホイール４０を回転移動させる。これにより、マザー基板７０の表面にスクライブライン７１が形成される。なお、このスクライブライン７１は、マザー基板７０の表面におけるスクライビングホイール４０の荷重による塑性変形領域及び水平方向のクラックからなるものである。
【００６４】
そして、図９（ｂ）に示すように、このスクライブライン７１を形成することによって、スクライブライン７１に沿って、スクライブライン７１の略中央からマザー基板７０の垂直方向に垂直クラック７２が伸展する。
【００６５】
つぎに、スクライブライン７１と垂直クラック７２が形成されたマザー基板７０に応力を加えることによって、図９（ｃ）に示すように、マザー基板７０は表示用パネル６０に分断され、表示用パネル６０が完成する。
【００６６】
そして、図１０に示すように、表示用パネル６０の額縁領域６２を額縁状の外枠７３で覆い、図示していない制御用基板等を表示用パネル６０へ接続することによって、表示装置７４が製造される。
【００６７】
ここで、マザー基板７０に形成されたスクライブライン７１のライン幅ＬＷが広くなってしまうと、次のような問題が生じるおそれがある。
【００６８】
まず、図９（ｃ）に示すように、スクライブライン７１は、表示用パネル６０に分断された後も、ライン幅ＬＷの半分程度の割合で、表示用パネル６０の基板端部表面にスクライブ痕７１ａとして残存してしまう。額縁領域６２の額縁幅ａが十分に広ければ問題はないが、狭額縁化により額縁幅ａが狭くなってくると、額縁幅ａの中でスクライブ痕７１ａの占める割合が増すことになる。このため、正面方向からは外枠７３によってスクライブ痕７１ａが完全に覆われていたとしても、斜め方向から表示装置７４を観察すると、スクライブ痕７１ａが直接見えたり、スクライブ痕７１ａで乱反射が生じ、スクライブ痕７１ａが目立ってしまったりする、という問題が生じることがある。
【００６９】
また、スクライブ痕７１ａが観察されてしまうことを防ぐため、額縁幅ａを広くすると、マザー基板７０により製造される表示パネル６０の数が減ってしまう等の問題が生じる。また、外枠７３の幅を広くしたりすると、コストの増加や、外枠７３が表示領域６１に重なってしまう等の問題が生じる。
【００７０】
また、表示装置７４となった後にも、表示用パネル６０の基板端部表面にスクライブライン７１からなるスクライブ痕７１ａが多く残っていると、やがて振動等で水平クラック同士が接続し、小片のカレットが発生し、このカレットによって配線等が傷つくおそれがある。そのため、表示用パネル６０に残存するスクライブ痕７１ａを完全に取り除こうとすると、研磨等の別の工程が必要になり、コストの増加を招いてしまう。
【００７１】
また、表示用パネル６０が、液晶パネルのように二枚のマザー基板７０を貼り合わせて作られるものであれば、スクライブライン７１が形成される面と同一の面に配線等が形成されることは少ないため、スクライブライン７１の形成によって、配線等が切断されるおそれも少ない。しかしながら、用いるマザー基板７０が一枚で、スクライブライン７１が形成されるマザー基板７０の表面と同一の面に配線等が直接形成されるような構成の表示用パネル６０であれば、スクライブライン７１の形成によって、配線等が切断されてしまうおそれもある。
【００７２】
以上のような問題は、マザー基板７０の表面に形成されるスクライブライン７１のライン幅ＬＷの広がりを抑制し、ライン幅ＬＷをできるだけ狭くすることによって、解決することが可能になる。
【００７３】
そこで、スクライブラインのライン幅の広がりを抑制するスクライブ方法として、本実施形態では、溝４４が、曲線部４６と、この曲線部４６の一端から一方の刃先４３に向かって伸びる直線部４７ａと、曲線部４６の他端から他方の刃先４３に向かって伸びる直線部４７ｂと、で構成された形状となっており、また、溝４４の深さＨが２μｍ以上であり、溝４４の幅Ｌが３５μｍ以下であって深さＨの２．４倍以下となるようなスクライビングホイール４０を用い、このスクライビングホイール４０に荷重を加えて脆性材料基板１７の表面上を回転させてスクライブラインを形成するスクライブ方法を行った。そして、このスクライブ方法によって、刃先４３の欠けを防ぐとともに、スクライブラインのライン幅の広がりを抑制でき、ライン幅の狭いスクライブラインを実現することができた。
【００７４】
本実施形態のスクライブ方法によって脆性材料基板１７の分断を行った具体的な結果について説明する。用いたスクライビングホイールは、実験例１〜８のものであった。実験例１〜８のスクライビングホイールは、何れも外径Ｄｍが２．０ｍｍ、厚さＴｈが０．６５ｍｍ、刃先角θ１が１００°であった。図１１は、実験例１〜８の他の要素について記載した表である。図１１には、実験例１〜８の溝の深さＨ、溝の幅Ｌ、稜線の幅Ｗ、突起数、Ｌ／Ｈ、Ｌ／Ｗ、を示している。
【００７５】
ここで、実験例１〜８のスクライビングホイールのうち、実験例１〜５は、図６（ｂ）に示すような、溝の形状が単にＵ字状のように湾曲した形状からなるスクライビングホイールである。一方、実験例６〜８は、図６（ａ）に示すような、溝の形状が曲線部と、曲線部両端から刃先に向かって伸びる二つの直線部とで構成された形状からなるスクライビングホイールである。また、図９に示すように、溝の深さＨに対して溝の幅Ｌが２．０〜２．４倍の長さとなるスクライビングホイールは実験例６〜８のスクライビングホイールであり、実験例１〜５のスクライビングホイールはＬ／Ｈが２．４倍よりも大きくなっている。
【００７６】
そして、実験例１〜８のスクライビングホイールを用いて、これらスクライビングホイールに荷重を加え脆性材料基板の表面上を回転させながらスクライブラインの形成を行った。図１２は、実験例１〜８のスクライビングホイールを用いたスクライブ結果の表である。図１２には、実験例１〜８のスクライビングホイールの切断領域と、脆性材料基板にできたスクライブラインのライン幅ＬＷと、クラックの長さ、を示している。
【００７７】
この切断領域は、脆性材料基板を切断する上で良好なスクライブラインを形成できる荷重域のことである。この荷重域は、リブマークと呼ばれる肋骨状のスジの発生を基準に最低荷重を測定し、この最低荷重から、水平クラックの増加や基板の割れ等により良好なスクライブラインが形成できなくなる最大荷重までを測定した値である。
【００７８】
図１２に示すように、切断領域は実験例１〜８のスクライビングホイールによって異なっており、また、実験例２〜８のスクライビングホイールは実験例１に比べて切断領域における最低荷重が低くなっている。その中でも実験例６〜８は、最低荷重が低くなっている。
【００７９】
なお、図１２に示すように、ライン幅ＬＷ測定のためにスクライブラインを形成した荷重は、切断領域の最低荷重（Ｍｉｎ）に１Ｎを加えた荷重（したがって、スクライビングホイール毎で荷重は異なる）、１０Ｎの荷重、１５Ｎの荷重、の３パターンであった。
【００８０】
ライン幅ＬＷは、脆性材料基板表面にできた水平方向のクラックの最大値である。そして、３つの荷重それぞれでライン幅ＬＷの測定を行った。なお、図１３は測定したライン幅ＬＷをグラフにしたものである。また、図１４は、実験例１、実験例４、実験例６のスクライビングホイールを用いて形成したスクライブラインの実際の写真である。
【００８１】
クラックの長さは、脆性材料基板にできた垂直方向のクラックの最大値である。クラックの長さについても、３つの荷重それぞれで測定を行った。なお、図１５は測定したクラックの長さをグラフにしたものである。
【００８２】
実験例１〜８のスクライビングホイールを用いてスクライブを行った時のその他の条件は以下である。
脆性材料基板：０．７ｍｍのガラス基板（単板、素ガラス）
スクライブ装置：三星ダイヤモンド工業株式会社製スクライブ装置（ＭＳタイプ）
スクライブ速度：３００ｍｍ／ｓｅｃ
【００８３】
まず、図１１〜図１５に示すように、Ｌ／Ｈが３．２以下ではない実験例１のスクライビングホイール（Ｌ／Ｈ  ３．８）を用いてスクライブを行った場合、Ｌ／Ｈが３．２以下の実験例２〜８のスクライビングホイールに比べ、ライン幅が広くなっている。
【００８４】
パネル用のガラス基板を分断する場合、スクライブラインのライン幅ＬＷは、３０μｍ程度までが好ましい。これは、ライン幅ＬＷが３０μｍであれば、図１０で示したスクライブライン７１によるスクライブ痕７１ａが１５μｍ程度になり、この程度のスクライブ痕７１ａであれば、狭額縁化においても、スクライブ痕７１ａが視認される等の問題も生じにくいからである。
【００８５】
実験例２〜８のスクライビングホイールでは、切断領域の中でも実際の切断荷重として設定されることの多い低荷重（図１２の、Ｍｉｎ＋１Ｎの荷重や、１０Ｎの荷重）において、ライン幅ＬＷが略３０μｍに抑えられている。
【００８６】
そして、特に、Ｌ／Ｈが２．４以下である実験例６〜８のスクライビングホイールでは、低荷重において、３０μｍよりも大幅に、ライン幅ＬＷが狭くなっている。
【００８７】
また、１５Ｎの荷重の場合、実験例１〜５では、ライン幅ＬＷが急激に広くなってしまっているが、実験例６〜８では、ライン幅ＬＷが略３０μｍであり、広い荷重域においてライン幅ＬＷの広がりを抑えられている。
【００８８】
また、図１５に示すように、低荷重の６Ｎ（Ｍｉｎ＋１Ｎ）の場合でも、実験例６〜８は、基板の厚みに対して７０％以上という十分な浸透量があり、特に１０Ｎの荷重においては何れも６００μｍ以上という、実験例１〜５の他のスクライビングホイールとそれほど変わらない高い浸透性も備えていることがわかる。
【００８９】
また、図１１に示すように、溝の幅Ｌと稜線の幅Ｗの関係について、実験例１〜４のスクライビングホイールのＬ／Ｗは２．０以上であるのに対し、実験例６〜８のスクライビングホイールは、Ｌ／Ｗが何れも２．０未満になっている。また、図１１や図１３に示すように、スクライビングホイールのＬ／Ｗは、ライン幅の広がりを抑制する上で１．８以下がより好ましい。
【００９０】
このように、溝が曲線部と、曲線部両端から刃先に向かって伸びる二つの直線部とで形成され、溝の深さＨが２μｍ以上であり、溝の幅Ｌが３５μｍ以下であってＬ／Ｈが２．４以下となるような実験例６〜８のスクライビングホイールを用い、このスクライビングホイールに荷重を加えて脆性材料基板の表面上を回転させてスクライブラインを形成することによって、刃先の欠けを抑え、高い浸透性を備えたまま、スクライブラインのライン幅ＬＷの広がりを抑制することができ、ライン幅の狭いスクライブラインを実現することができる。
【００９１】
なお、実験例６〜８に比べ、溝の深さＨに対する溝の幅Ｌが更に小さくなってしまう場合、例えばＬ／Ｈが１．９になってしまうと、スクライブラインのライン幅の広がりを抑制することはできたが、スクライブの際に生じた微細なカレットが溝に入り込んでしまい、スクライブを行う度に溝内にカレットが溜まり、実質的に溝の深さが浅くなってしまうため、徐々に浸透量が低下してしまった。
【００９２】
また、本実施形態においては、スクライブ装置１０として、脆性材料基板１７のアライメントマークを撮像する２台のＣＣＤカメラ１８が設けられていたり、脆性材料基板１７が載置されるテーブルを回転させる移動台１１が備わっていたりするものを示した。しかしながら、本発明は、このようなスクライブ装置１０に限定されるものではなく、柄の先端にスクライビングホイールを回転自在に保持するホルダーが取り付けられ、ユーザーがこの柄を持って移動させることで脆性材料基板１７の分断を行うような、いわゆる手動式のスクライブ装置であっても適用可能である。
【符号の説明】
【００９３】
１０・・・スクライブ装置
１１・・・移動台
１２ａ、１２ｂ・・・案内レール
１３・・・ホールネジ
１４、１５・・・モータ
１６・・・テーブル
１７・・・脆性材料基板
１８・・・ＣＣＤカメラ
１９・・・ブリッジ
２０ａ、２０ｂ・・・支柱
２１・・・スクライブヘッド
２２・・・ガイド
２３・・・ホルダージョイント
２３ａ・・・回転軸部
２３ｂ・・・ジョイント部
２４ａ、２４ｂ・・・ベアリング
２４ｃ・・・スペーサ
２５・・・開口
２６・・・内部空間
２７・・・マグネット
２８・・・平行ピン
３０・・・ホルダーユニット
３０ａ・・・ホルダー
３１・・・取付部
３１ａ・・・傾斜部
３１ｂ・・・平坦部
３２・・・保持溝
３３ａ、３３ｂ・・・支持部
３４ａ、３４ｂ・・・支持孔
４０・・・スクライビングホイール
４１、４１ａ・・・基材
４１・・・本体部
４２、１４２・・・刃
４３、１４３・・・刃先
４４、１４４・・・溝
４５・・・貫通孔
４６・・・曲線部
４７ａ、４７ｂ・・・直線部
５０・・・ピン
６０・・・表示用パネル
６１・・・表示領域
６２・・・額縁領域
７０・・・マザー基板
７１・・・スクライブライン
７１ａ・・・スクライブ痕
７２・・・垂直クラック
７３・・・外枠
７４・・・表示装置
８０・・・研削ユニット
８１・・・砥石
８２・・・先端部
８３・・・砥石曲線部
８４ａ、８４ｂ・・・砥石直線部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図９】
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【図１０】
2014188729.tif 000011
【図８】
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【図１１】
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【図１２】
2014188729.tif 000014
【図１３】
2014188729.tif 000015
【図１４】
2014188729.tif 000016
【図１５】
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