(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
脆性材料上を走行するスクライブヘッド本体にチップホルダが脆性材料面と垂直な回転軸を介して該回転軸の軸心周りに所定の揺動範囲の間で揺動自在に設けられるとともに、このチップホルダにカッターホイールチップが前記回転軸の軸心位置よりも前記走行方向とは逆方向に変位した位置に設けられてなるスクライブヘッドを使用し、脆性材料の表面に第１の方向とそれに交差する第２の方向にスクライブラインを形成する場合において、
前記チップホルダの揺動範囲を０°より大きく２°以下の範囲に調整した状態でスクライブすることを特徴とする脆性材料のクロススクライブ方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、板ガラス等の脆性材料の表面にスクライブラインを形成する技術に関し、特に、第１の方向とそれに交差する第２の方向にスクライブラインを形成するのに好適なクロススクライブ方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子部品材料として使用される方形ガラスは、１枚の大きなガラス板を母材としこれを細かく切断することで得ている。切断に際しては、まず、母材表面に対してカッターホイールチップを一方向に走行させる作業を走行開始位置を順次ずらせながら所定回数繰り返し並行するスクライブラインを形成してから、今度はカッターホイールチップの走行方向をそれまでとは交差する方向に変えることで相互に交差するスクライブラインを形成するといったクロススクライブ作業を行う。次に、このようにしてクロススクライブされた母材をブレークマシンに送り、そこで母材に対して所定の圧力をかけることにより母材をスクライブラインに沿って分断し、これにより目的とする方形ガラスを得る。
【０００３】
上記したスクライブ作業に使用されるスクライブ装置としては、例えば図１２に示されるような装置が公知である。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方向として以下説明する。
【０００４】
このスクライブ装置は、載置されたガラス板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２０と、このテーブル２０をＹ方向に移動可能に支承する平行な一対の案内レール２１，２１と、この案内レール２１，２１に沿ってテーブル２０を移動させるボールネジ２２と、Ｘ方向に沿ってテーブル２０の上方に架設されたガイドバー２３と、このガイドバー２３にＸ方向に摺動可能に設けられたスクライブヘッド１と、このスクライブヘッド１を摺動させるモータ２４と、スクライブヘッド１の下部に昇降動可能且つ首振り自在に設けられたチップホルダ４と、このチップホルダ４の下端に回転可能に装着されたカッターホイールチップ５と、ガイドバー２３の上方に設置されテーブル２０上のガラス板Ｇに記されたアライメントマークを認識する一対のＣＣＤカメラ２５とを備えたものである。
【０００５】
このような構成のスクライブ装置においては、スクライブヘッド本体２にチップホルダ４をガラス板Ｇ面と垂直な回転軸７を介して回転軸７の軸心周りに揺動自在に設けるとともに、このチップホルダ４にカッターホイールチップ５を回転軸７の軸心位置よりも走行方向とは逆方向にずれた位置に設けることで、スクライブヘッド走行中、カッターホイールチップ５をスクライブヘッド本体２に追従させ、これによってカッターホイールチップ５の直進安定性を得るようにしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記した従来のスクライブ装置にあっては、ガラス板にスクライブラインを一方向にのみ形成するときは何ら問題はないが、クロススクライブを行う場合、図１３に示すように、最初に形成されたスクライブラインＬ1 〜Ｌ3 をカッターホイールチップ５が通過する付近で、後から形成されるべきスクライブラインＬ4 〜Ｌ6 が形成されない、いわゆる交点飛びと呼ばれる現象が頻繁に発生していた。このような交点飛びがガラス板にあると、前述したブレークマシンでガラス板を分断しようとする際、スクライブラインの通りにガラス板が分断されず、その結果不良品が大量に発生し、生産効率が極めて悪くなるといった問題があった。
【０００７】
そこで、本発明者等は、上記した交点飛びの原因を追求すべく研究を重ねた結果、まず、カッターホイールチップが既存のスクライブラインを通過するときにチップホルダが微妙に振れることを発見した。そこでさらにこのようなチップホルダの振れが発生する原因を探ったところ、先に形成されたスクライブラインを挟んで両側のガラス表面付近に潜在する内部応力が原因であることがわかった。すなわち、カッターホイールチップが既存のスクライブラインを通過するとき、そのスクライブラインの両側に潜在する内部応力により、スクライブヘッドに対してガラス板面方向に加えられているスクライブに必要な力が削がれてしまう結果、交点飛びの現象が発生することがわかった。
【０００８】
スクライブ開始時、カッターホイールチップがガラス板端面に乗り上げる瞬間チップホルダが振れてしまい端面においてスクライブラインが形成されないことの原因になっていることもわかった。
【０００９】
本発明は、上記従来の問題点を解決すべく創案されたものであり、クロススクライブを行う際にチップホルダの揺動範囲を調整することで交点飛びが発生することがなく、またスクライブ開始端においてスクライブラインが形成されないといったことのないクロススクライブ方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係るクロススクライブ方法は、脆性材料上を走行するスクライブヘッド本体にチップホルダが脆性材料面と垂直な回転軸を介して該回転軸の軸心周りに所定の揺動範囲の間で揺動自在に設けられるとともに、このチップホルダにカッターホイールチップが前記回転軸の軸心位置よりも前記走行方向とは逆方向に変位した位置に設けられてなるスクライブヘッドを使用し、脆性材料の表面に第１の方向とそれに交差する第２の方向にスクライブラインを形成する場合において、前記チップホルダの揺動範囲を０°より大きく２°以下の範囲に調整した状態でスクライブすることを特徴とするものである。
【００１３】
本発明に係るクロススクライブ方法は、上記したような特徴を有することにより、カッターホイールチップの直進性を維持しうるだけのチップホルダの揺動動作を確保しつつ端部のスクライブ開始位置付近及び交点付近に潜在する内部応力の影響を極限まで抑えることができる。
【００１４】
本発明の目的は、チップホルダの揺動範囲を上記したように０°より大きく２°以下の範囲とすることで達成できるが、好ましくはＱ1 からＱ2 の距離、すなわち変位量ａを２．５mmとし、揺動範囲を約１°としたときに最大の効果が得られる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。なお、本発明に係るクロススクライブ方法は、スクライブヘッド並びにスクライブ装置において実施されるものであるため、ここではスクライブヘッドとスクライブ装置についての実施の形態の説明をもってクロススクライブ方法の実施の形態の説明に代える。
【００１６】
図１は、本発明に係るクロススクライブ方法及びスクライブヘッド並びにスクライブ装置において、スクライブヘッド本体、チップホルダ及びカッターホイールチップの位置関係と、チップホルダの揺動範囲を説明するための概略図であり、同図(a)は正面図、同図(b)は底面図である。図２は、スクライブヘッドの実施の形態の一例を示し、同図(a)は正面図、同図(b)は底面図である。
【００１７】
スクライブヘッド１は、図２に示すように、スクライブヘッド本体２と、ベアリングケース３と、チップホルダ４と、カッターホイールチップ５と、付勢手段６とを備えている。
【００１８】
スクライブヘッド本体２は、その下部が切り欠かれており、この切欠部８内にベアリングケース３が格納されている。ベアリングケース３は、その一端部が、スクライブヘッド本体２に挿通された水平な支軸９にベアリング１０を介して連結される一方、他端部が、スクライブヘッド本体２内に支軸９と平行に設けられた制止軸１１と当接されており、制止軸１１によって制止される範囲内で支軸９の軸心周りに回転する。
【００１９】
チップホルダ４は、ベアリングケース３に、脆性材料面と垂直な回転軸７を介して回転軸７の軸心Ｑ1 周りに揺動自在に設けられている。回転軸７とベアリングケース３との間にはベアリング１２が介装されている。また、回転軸７の上方には付勢手段６が設けられており、この付勢手段６による付勢力が回転軸７及びチップホルダ４を介してカッターホイールチップ５に加えられるように構成されている。
【００２０】
カッターホイールチップ５は、図１に示すように、チップホルダ４に、上記回転軸７の軸心Ｑ1 位置よりもスクライブヘッドの走行方向とは逆方向（図１において左方向）に変位した位置Ｑ2 に設けられている。
【００２１】
通常、Ｑ1 からＱ2 の距離、すなわち変位量ａは０．５mm以上１０mm以下に設定される。
【００２２】
ここで、チップホルダ４は、スクライブ中、揺動範囲Ａが０°よりも大きく２°以下に調整されるが、その揺動範囲調整手段としては、図２に示す例の場合、ベアリングケース３の下面に形成した溝１３を利用したものとしている。すなわち、チップホルダ４をその上端部がベアリングケース３の溝１３内に納まるように取り付け、チップホルダ４が揺動範囲の最大値まで揺動したときに、チップホルダ４の上端部における四隅の角のうちいずれか対角に位置する組の角４１，４４（４２，４３）が溝１３の両内壁面１３１，１３２と当接するようにしている。これにより、溝１３の両内壁面１３１，１３２とチップホルダ４の上端部における両側面４５，４６との間のクリアランスを調整することで、チップホルダ４の揺動範囲Ａが上記所定範囲となるように調整できる。したがって、クリアランスを大きくとれば揺動範囲Ａを大きくでき、逆にクリアランスを小さくとれば揺動範囲を小さくできることになる。
【００２３】
チップホルダ４の揺動範囲を調整する揺動範囲調整手段としては、上記した例以外に、カッターホイールチップ５に対する刃先荷重の増減を利用することもできる。すなわち、刃先荷重を増加させるとチップホルダ４の揺動動作が抑制されることを利用し、刃先荷重を減少させることで揺動範囲Ａを大きくし、逆に増加させることで揺動範囲Ａを小さくすることができる。具体的には、次のようにしてチップホルダ４の揺動範囲Ａを調整する。
【００２４】
まず、チップホルダ４の揺動範囲Ａは、脆性材料の材質、厚み及びカッターホイールチップ５の種類の各因子によって左右されることから、これらの各データをスクライブ装置の制御部のメモリ（図示省略）に記憶させておく。
【００２５】
次いで、スクライブを行う脆性材料の材質、厚み、及び、使用するカッターホイールチップ５の種類を、スクライブ装置の操作部（図示省略）を操作して選択する。これを受けてスクライブ装置の制御部はカッターホイールチップ５に対する刃先荷重の値を決定し、この値が一旦設定される。
【００２６】
続いて、この設定値をもって試験スクライブを行う。このときチップホルダ４の揺動範囲Ａを測定し、その測定値が上記した０°より大きく２°以下の範囲内であってスクライブを行う脆性材料に適合する値となるよう、刃先荷重を調整する。
【００２７】
ここで、チップホルダ４の揺動範囲Ａを測定する方法としては、例えば図３又は図４に示されるような方法が挙げられる。
【００２８】
図３に示す方法は、透過型のレーザ変位センサを利用するものである。レーザ変位センサは、その発光側１４と受光側１５とがスクライブヘッド本体２の下面にチップホルダ４を挟むようにスクライブヘッド１の走行方向に沿って対設される。発光側１４からは複数の並行するレーザ光Ｌが発射され、受光側１５ではチップホルダ４で遮断されなかったレーザ光Ｌが受光される。ここで、図３(b)に示すように、チップホルダ４がスクライブヘッド１の走行方向と完全に一致しているときは、発光側１４から発射されたレーザ光Ｌのうちチップホルダ４の両側に位置する複数本のレーザ光Ｌがすべて受光側１５に到達する。チップホルダ４が揺動すると、それまでチップホルダ４の両側を通過していたレーザ光Ｌの一部又はすべてがそれぞれチップホルダ４で遮断され受光側１５に達しなくなるので、この遮断されたレーザ光Ｌの光量変化をみることで、どの程度チップホルダ４が揺動しているか、つまりチップホルダ４の揺動範囲Ａが測定できる。
【００２９】
図４に示す方法は、物体の離隔距離を検出する変位センサを利用するものである。この変位センサは、スクライブヘッド本体２の下面であって、チップホルダ４の四隅の角部のうちいずれか一つの角部４１の側方にチップホルダ４に近接させて設けられる。チップホルダ４が揺動するとそれに応じてその一つの角部４１と変位センサ１６との距離が変わるので、その変動量を知ることでどの程度チップホルダ４が揺動しているかが測定できる。
【００３０】
前述した刃先荷重をもって試験スクライブを行いつつ、上述の測定方法でチップホルダ４の揺動範囲Ａを測定した結果、測定値がスクライブを行う脆性材料に適合する値から外れておれば刃先荷重を段階的に微小量ずつ増減してやる。
【００３１】
ここで、刃先荷重をきめ細かく調整できるようにするには、図示はしないが、例えば付勢手段６にエアシリンダを用い、このエアシリンダに電空レギュレータで圧空を供給するようにしてやれば、例えば０MPa 〜4.903325×１０-1MPa を２５６分割する微小量の圧力設定が可能となる。
【００３２】
さらに、チップホルダ４の揺動範囲を調整する揺動範囲調整手段としては、揺動範囲を０°より大きく２°以下の範囲にするものであれば種々考えることができる。例えば、前述した２つの手段、すなわちベアリングケース３の溝１３を利用する手段とカッターホイールチップ５に対する刃先荷重の増減を利用する手段とを組み合わせてもよい。この場合は、より一層最適なスクライブ条件を設定することができる。
【００３３】
なお、チップホルダ４の揺動範囲を調整する揺動範囲調整手段は上記した例に限らず、図示はしないが、回動軸７の適所に例えば突起を設ける一方、これと当接する制止する制止溝をスクライブヘッド本体２の適所に設けることで構成してもよい。
【００３４】
次に、図５は本発明に係るクロススクライブ方法を行うのに使用されるスクライブ装置の実施の形態を示している。この図に示すスクライブ装置は、図１２に示した従来のスクライブ装置とスクライブヘッドが異なるだけであるので、同一構成要素には同一符号を付しその説明を省略する。また、このスクライブ装置のスクライブヘッド１も、上述したスクライブヘッド１と同一構成であるので、ここではスクライブの動作についてだけ説明するに止める。
【００３５】
まず、テーブル２０にセットされたガラス板Ｇの位置が定位置よりもずれているか否かが、上方のＣＣＤカメラ２５，２５によりガラス板Ｇ上のアライメントマークを認識させることで検出される。その結果、例えばガラス板が定位置からテーブル２０の回転軸周りにθ°ずれていることが検出されると、テーブル２０がその回転軸周りに−θ°回転される。また、ガラス板Ｇが例えばＹ方向に距離ａだけずれていることが検出されると、テーブル２０がＹ方向に距離−ａだけ移動される。
【００３６】
次に、モータ２４が起動されスクライブヘッド１がガイドバー２３に沿ってスクライブ開始位置に移動される。
【００３７】
スクライブヘッド１がスクライブ開始位置に移動されたならば、カッターホイールチップ５がガラス面に達するまでスクライブヘッド本体２が下降される。
【００３８】
次に、スクライブヘッド本体２内の付勢手段によりカッターホイールチップ５に所定の圧力が加えられた状態でモータ２４によりスクライブヘッド１がガイドバー２３に沿って移動されることによりＸ方向のスクライブラインがガラス板Ｇ面に形成される。この動作が、目的とするスクライブラインの本数分繰り返される。
【００３９】
このようにしてＸ方向のすべてのスクライブが完了したならば、テーブル２０がその回転軸周りに９０°回転され、上記と同様のスクライブ動作が行われてＹ方向のスクライブラインが所定本数形成される。これによりクロススクライブが完了する。これはクロススクライブ手段の一例である。
【００４０】
図６乃至図１１は、下記で説明するヌープ硬さ及び厚みのことなる６種類のガラス板に対して径の異なるチップを数種類用いて、スクライブヘッドの走行速度及びガラス面に対する切込み量の条件を一定に保ち（走行速度３００mm/sec、切込み量０．１５mm）、チップホルダの揺動範囲を４°から０°の範囲で１°刻みに変化させて、交点飛びの発生率（以下、交点飛び率という）を測定した結果を示すグラフである。なお、各グラフは、縦軸に交点飛び率をとり、横軸に揺動範囲をとって示したものである。上記のヌープ硬さとは、第１の対稜角が１７２°３０′で、第２の対稜角が１３０°の断面が菱形のダイヤモンド四角錐圧子を用い、試験面に窪みを付けたときの荷重を、永久窪みの長い方の対角線長さから求めた投影面積で除した商をいう。式では次のように示される。
【００４１】
【数１】
0004249373.tif 000002
【００４２】
ここで、Ｈｋはヌープ硬さ、Ｆは荷重（kgf)、ｄは窪みの長い方の対角線長さ（mm) である。
【００４３】
上記の各グラフからも明らかなように、チップホルダの揺動範囲を０°より大きく２°以下としたとき、交点飛び率がこの範囲外の場合と比べて低くなり、１°のとき最良の結果が得られることが判る。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、クロススクライブを行う際にチップホルダの揺動範囲を０°より大きく２°以下の範囲となるよう調整することで交点飛びが発生することがない。したがって、クロススクライブ後における分断工程において、スクライブラインの通りにガラス板を分断することができ、不良品の発生をなくして生産効率を従来に比べて格段に向上させるといった効果を奏する。また、スクライブ開始端においてスクライブラインが形成されないといったこともなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係るクロススクライブ方法、及びスクライブヘッド並びにスクライブ装置において、スクライブヘッド本体、チップホルダ及びカッターホイールチップの位置関係と、チップホルダの揺動範囲を説明するための概略図であり、同図(a)は正面図、同図(b)は底面図である。
【図２】  スクライブヘッドの実施の形態の一例を示し、同図(a)は正面図、同図(b)は底面図である。
【図３】  本発明においてチップホルダの揺動範囲を測定する方法の一例を示し、同図(a)は正面図、同図(b)は底面図である。
【図４】  本発明においてチップホルダの揺動範囲を測定する方法の他の例を示し、同図(a)は正面図、同図(b)は底面図である。
【図５】  スクライブ装置の一実施の形態を示す概略正面図である。
【図６】  チップホルダの揺動範囲と交点飛びの発生率との相関関係を示すグラフである。
【図７】  チップホルダの揺動範囲と交点飛びの発生率との相関関係を示すグラフである。
【図８】  チップホルダの揺動範囲と交点飛びの発生率との相関関係を示すグラフである。
【図９】  チップホルダの揺動範囲と交点飛びの発生率との相関関係を示すグラフである。
【図１０】  チップホルダの揺動範囲と交点飛びの発生率との相関関係を示すグラフである。
【図１１】  チップホルダの揺動範囲と交点飛びの発生率との相関関係を示すグラフである。
【図１２】  従来のスクライブ装置の一例を示す概略正面図である。
【図１３】  交点飛びの現象を説明する図である。
【符号の説明】
１ スクライブヘッド
２ スクライブヘッド本体
４ チップホルダ
５ カッターホイールチップ
７ 回動軸
Ａ 揺動範囲
２０ テーブル
Ｇ ガラス板（脆性材料）
【図１】
0004249373.tif 000003
【図２】
0004249373.tif 000004
【図３】
0004249373.tif 000005
【図４】
0004249373.tif 000006
【図５】
0004249373.tif 000007
【図６】
0004249373.tif 000008
【図７】
0004249373.tif 000009
【図８】
0004249373.tif 000010
【図９】
0004249373.tif 000011
【図１０】
0004249373.tif 000012
【図１１】
0004249373.tif 000013
【図１２】
0004249373.tif 000014
【図１３】
0004249373.tif 000015