JP2013079154A - 脆性材料用スクライビングホイール、これを用いた脆性材料基板のスクライブ装置及びスクライブ工具 - Google Patents

Abstract

【課題】切断面の品質（端面強度）が強く、かかり性が良好で、内切りが可能で、かつ、交点飛びが少ない構成の脆性材料用スクライビングホイールを提供する。
【解決手段】本発明のスクライビングホイールは、回転軸を共有する二つの円錐台の底部が交わって円周稜線１３が形成された外周縁部と、この円周稜線１３に沿って円周方向に交互に形成された複数の切り欠き１５及び突起１６とを有し、突起１６は、円周稜線１３が切り欠かれて残った、円周方向に長さｂを有する円周稜線１３の部分で構成され、切り欠き１５は、その円周方向の長さａが突起１６の円周方向の長さｂよりも短く、円周稜線１３の全周にわたってピッチＰが８μｍ以上１８μｍ以下に形成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、スクライビング後のガラスの切断面の品質（端面強度）が高く、かかり性が良好で、内切りが可能かつ、交点飛びが少ない構成の脆性材料用スクライビングホイール、これを用いた脆性材料基板のスクライブ装置及びスクライブ工具に関する。

従来、液晶表示パネルや有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）パネル等のフラットディスプレイパネル、太陽電池等の製造工程では、脆性材料基板のスクライブ工程が設けられている。例えば、液晶表示パネルは、２枚のガラス基板を貼り合わせ、そのギャップ内に液晶が注入された構成を有している。また、ＬＣＯＳと呼ばれるプロジェクター用基板の内の反射型の基板の場合は、石英基板と半導体ウェハーとが貼り合わされた一対の基板が用いられている。このような基板を貼り合わせた貼り合せ基板は、通常、マザー基板である大きいサイズの貼合せ基板の表面にスクライブラインを形成し、次いで形成されたスクライブラインに沿って基板をブレイクすることにより、所定の寸法に分断された単位基板となる。

これらの分断工程ないし切り出し工程では、スクライビングホイールに脆性材料基板の材質や厚み等の諸条件に見合った荷重を負荷しながら、スクライビングホイールを脆性材料基板の表面上を転動させてスクライブラインを形成し、脆性材料基板に所定の力を負荷することによって脆性材料基板をスクライブラインに沿って分断し、個々のパネルやガラス板を製造している。

なお、マザー基板にスクライブラインを形成することを「スクライブ」と称する。スクライブによって形成されたスクライブラインに沿ってマザー基板を折り割ることを「ブレイク」と称する。スクライビングとブレイクによって所望するサイズの脆性材料基板に分断することを「割断」と称する。さらに、割断工程後の搬送を経て割断された脆性材料基板を個々の単位基板に切り離すことを「分離」と称する。
また、本発明において、スクライブラインの形成によって、基板の表面から基板の板厚方向に垂直クラックを伸展させるスクライビングホイールの性質を「浸透効果」と称する。

ここで、従来のスクライブ装置及びこのスクライブ装置を用いたスクライブ方法を図４〜図７を用いて説明する。なお、図４は従来のスクライブ装置の正面図であり、図５Ａは従来のＳＢＳＢ方式によるガラス基板の分断工程を説明する図であり，図５Ｂは従来のＳＳＢＢ方式によるガラス基板の分断工程を説明する図であり、図６Ａは従来のスクライビングホイール正面図であり、図６Ｂは図６Ａのスクライビングホイールの側面図であり、図７はクロススクライブを行う際に発生する交点飛びの現象を説明する斜視図である。

最初に、図４を用いて従来のスクライブ方法を説明する。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方向として以下に説明する。このスクライブ装置５０は、載置されたガラス基板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５１と、テーブル５１をＹ方向に移動可能に支持する互いに平行な一対の案内レール５２と、案内レール５２に沿ってテーブル５１を移動させるボールネジ５３と、Ｘ方向に沿ってテーブル５１の上方に架設されたガイドバー５４と、ガイドバー５４にＸ方向に摺動可能に設けられ、スクライビングホイール５８に切断圧力を付与するスクライブヘッド５５と、スクライブヘッド５５をガイドバー５４に沿って摺動させるモータ５６と、スクライブヘッド５５の下端に首振り自在に設けられ、スクライブヘッド５５によって昇降させられるチップホルダ５７と、チップホルダ５７の下端に回転可能に装着されたスクライビングホイール５８と、ガイドバー５４の上方に設置されテーブル５１上のガラス基板Ｇに形成されたアライメントマークを認識する一対のＣＣＤカメラ５９とを備えたものである。

ここで、このスクライブ装置５０を用いた基板の割断工程の２例を図５を用いて説明する。なお、以下の説明では、液晶表示機器用のパネルに使用される貼合せガラスであるガラス基板Ｇを例にして、便宜的に、一方側のガラス基板をＡ面基板、他方側をＢ面基板と仮称する。

第１の例では、
（１）まず、図５Ａ（ａ）に示すように、Ａ面基板を上側にして、ガラス基板Ｇをスクライブ装置のスクライブテーブル上に載置し、Ａ面基板に対して、スクライビングホイール５８を用いてスクライブを行いスクライブラインＳａを形成する。
（２）次に、ガラス基板Ｇの上下を反転させて前記ガラス基板Ｇをブレイク装置に搬送する。そして、図５Ａ（ｂ）に示すように、このブレイク装置で、マットＭ上に載置されたガラス基板ＧのＢ面基板に対して、ブレイクバーＢＢをスクライブラインＳａに対向するラインに沿って押し付ける。これにより、下側のＡ面基板は、スクライブラインＳａから上方に向かってクラックが伸展し、Ａ面基板は、スクライブラインＳａに沿って分断される。
（３）次に、ガラス基板Ｇをスクライブ装置のスクライブテーブル上に搬送する。そして、このスクライブ装置で、図５Ａ（ｃ）に示すように、Ｂ面基板に対して、スクライビングホイール５８を用いてスクライブを行いスクライブラインＳｂを形成する。
（４）次に、ガラス基板Ｇの上下を反転させてブレイク装置に搬送する。そして、図５Ａ（ｄ）に示すように、マットＭ上に載置された前記ガラス基板ＧのＡ面基板に対して、ブレイクバーＢＢをスクライブラインＳｂに対向するラインに沿って押し付ける。これにより、下側のＢ面基板は、スクライブラインＳｂから上方に向かってクラックを伸展させ、Ｂ面基板は、スクライブラインＳｂに沿って分断される。
本発明では、上記の工程からなる割断方式をＳＢＳＢ方式（Ｓはスクライブ、Ｂはブレイクを意味する）と称する。

また、第２の例では、
（１）まず、図５Ｂ（ａ）に示すように、Ａ面基板を上側にして、ガラス基板Ｇをスクライブ装置のスクライブテーブル上に載置し、Ａ面基板に対して、スクライビングホイール５８を用いてスクライブを行いスクライブラインＳａを形成する。
（２）次に、ガラス基板Ｇの上下を反転させて前記ガラス基板Ｇをスクライブテーブル上に載置し、Ｂ面ガラス基板に対して、スクライビングホイール５８を用いてスクライブを行いスクライブラインＳｂを形成する（図５Ｂ（ｂ））。
（３）次に、ガラス基板Ｇをブレイク装置に搬送する。そして、図５Ｂ（ｃ）に示すように、このブレイク装置で、マットＭ上に載置されたガラス基板ＧのＢ面ガラス基板に対して、ブレイクバーＢＢをスクライブラインＳａに対向するラインに沿って押し付ける。これにより、下側のＡ面基板は、スクライブラインＳａから上方に向かってクラックを伸展させ、Ａ面基板は、スクライブラインＳａに沿って分断される。
（４）次に、ガラス基板Ｇの上下を反転させ、図５Ｂ（ｄ）に示すように、ブレイク装置のマットＭ上に載置する。そして、ガラス基板ＧのＡ面基板に対して、ブレイクバーＢＢをスクライブラインＳｂに対向するラインに沿って押し付ける。これにより、下側のＢ面基板は、スクライブラインＳｂから上方に向かってクラックが伸展し、Ｂ面基板は、スクライブラインＳｂに沿って分断される。

なお、本明細書では、上記の工程からなる割断方式をＳＳＢＢ方式と称する。上記２例の（１）〜（４）の各工程を実施することにより、ガラス基板Ｇは、所望の位置でスクライブラインに沿って２つに分断される。さらにガラス基板Ｇは、軽く力を加えることによって所望する分離位置で分離される。

また、下記特許文献１には、高浸透効果を有するスクライビングホイールの発明が開示されている。ここで、図６を用いて下記特許文献１に開示されているスクライビングホイール６０の構成を説明する。なお、図６Ａは下記特許文献１に示されたスクライビングホイールの模式正面図であり、図６Ｂは図６Ａのスクライビングホイールの模式右側面図及び部分拡大図である。

このスクライビングホイール６０は、円周稜線６１が形成された外周縁部と、円周稜線６１に沿って円周方向に交互に形成された多数の切り欠き６２ｂ及び突起６２ａとからなる。突起６２ａは、円周稜線６１を所定のピッチ及び深さで切り欠くことによって形成されている。このスクライビングホイール６０としては、例えば厚さＷが約０．６５ｍｍ、直径φが１〜２０ｍｍ、円周稜線の収束角度ｄが８５〜１６０°のものが使用される。このスクライビングホイール６０を用いてスクライブラインを形成することにより、ガラス基板の表面から垂直方向にガラス基板の板厚に対して相対的に深い垂直クラックを形成することができる。このような高い浸透効果を有するスクライビングホイール６０を割断工程に用いた場合には、図５Ａ（ｂ）及び図５Ａ（ｄ）に示したＳＢＳＢ方式におけるブレイク工程あるいは図５Ｂ（ｃ）及び図５Ｂ（ｄ）に示したＳＳＢＢ方式におけるブレイク工程を簡略化したり省略したりすることが可能になる。

ところで、ガラス素材メーカにおける基板の材料における改良、熱処理加工における各種改良が行われてきた結果、従来の刃先（ノーマル刃先）を備えたスクライビングホイール（以下、ノーマルホイールともいう）を用いてスクライブした場合に、「かかりが悪い」状態、すなわちホイールの転動直後に刃先が基板表面で滑り、スクライブラインが形成され始めない現象が見られるようになってきた。そのため、従来のノーマル刃先を備えたスクライビングホイールよりも「かかりの良い」刃先が要求されるようになってきている。なお、「かかりの良い」点は下記特許文献１に開示されている高浸透刃先を備えるスクライビングホイール（以下、高浸透ホイールともいう）を用いれば一応対応可能であるが、例えばフラットディスプレイパネルの製造現場で要求される端面強度の品質基準を確保することが困難となる。

また、ノーマル刃先を備えるスクライビングホイールを用いた場合には、端面強度の点では良好な結果が得られるが、クロススクライブを行うと、図７に示したような交点飛びが発生するという問題点が存在している。なお、図７はクロススクライブを行う際に発生する交点飛びの現象を説明する斜視図である。

ここで「交点飛び」の詳細を説明する。前記したスクライブ装置５０を用いてガラス基板Ｇを割断する場合、ガラス基板Ｇが載置されたテーブル５１を９０°回転させることにより、ガラス基板にスクライブラインを一方向のみならず、複数のスクライブラインを交差させて交点が形成されるように縦横にクロススクライブが行われる。図７に示すように、最初に形成されたスクライブラインＬ１〜Ｌ３を横切るようにスクライビングホイールを通過させてスクライブラインＬ４〜Ｌ６を形成する際、これらスクライブラインの交点付近で、後から形成されるスクライブラインＬ４〜Ｌ６が交点付近で部分的に形成されない現象が発生する場合がある。これが交点飛びである。このような交点飛びがガラス基板に発生すると、ガラス基板はスクライブライン通りに分離されないものが多くなり、その結果、大量の不良品が発生し、生産効率を著しく低下させるといった問題点が生じる。

このような交点飛びの発生原因は以下のとおりと考えられている。すなわち、スクライブラインを最初にノーマル刃先を備えたスクライビングホイールで形成したとき、スクライブラインを挟んで両側のガラス表面付近に内部応力が生じる。次いで、ノーマル刃先を備えたスクライビングホイールが最初に形成されたスクライブラインを横切るように通過するとき、その付近に潜在する内部応力によりスクライビングホイールからガラス基板面に垂直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、交点付近で、後から形成されるべきスクライブラインが形成されないものと考えられている。

加えて、脆性基板の表面強度の改良に加えて、パネル基板の素材となるマザー基板をケミカルエッチングして基板表面の強度補強を行う場合も増えてきているが、この場合には基板の外周が盛り上がるので、「外切り」によるスクライブ（外切りスクライブ）動作が不安定となる傾向が現れる。また、携帯電話に代表される携帯端末に用いられるパネル基板では、その厚みが軽量化のためにどんどん薄くなってきている。このような厚さが薄い基板に対してノーマル刃先を備えたスクライビングホイールを用いた外切りスクライブ方法を採用すると、スクライビングホイールの基板への乗り上げ時に基板の端面エッジに与える衝撃でエッジに欠けが発生したり、基板自身が割れてしまうことがあるので、製品の歩留まりが低下してしまう。そのため、薄い基板に対しては、ノーマル刃先を備えたスクライビングホイールによる外切りスクライブは採用し難い。なお、ノーマル刃先を備えたスクライビングホイールは、かかり性が悪いので、内切りスクライブ方法は採用できない。

一方、下記特許文献１に開示されているような高浸透性の刃先を備えるスクライビングホイール６０を用いてスクライブラインを形成した場合、上記のクロススクライブにおける交点飛びを防止し、ガラス基板の表面に深い垂直クラックを形成することができる。しかしながら、高浸透性の刃先を備えるスクライビングホイール６０を用いてスクライブラインを形成する場合、図５Ａ（ｃ）において、上側のＢ面基板をスクライブした時点で、このＢ面基板に深い垂直クラックが形成されて、実質的に、ガラス基板Ｇが分離された状態になる場合がある。そのため、図５Ａ（ｃ）から図５Ａ（ｄ）に移行するために、ガラス基板Ｇを吸引パッド等で吸引して第２のブレイク装置に搬送する際、分離されたガラス基板Ｇの一方が、第２のスクライブ装置に残されたり、ガラス基板Ｇの搬送中に分離されたガラス基板Ｇの一方が落下したりする場合がある。また、従来のノーマル刃先を備えたスクライビングホイールを使用した場合と比較すると、脆性材料の分断面の品質、すなわち端面強度が低くなる場合がある。

一方、下記特許文献２には、高浸透効果を抑えながらガラス表面に対するかかり性を改良する目的で、下記特許文献１に開示されているスクライビングホイールの場合と同様に、外周縁部に形成された円周稜線に沿って円周方向に交互に形成された複数の切り欠き及び突起を備え、この切り欠きの円周方向の長さを突起の円周方向の長さよりも短くなるようにしたスクライビングホイールの発明が開示されている。

上記特許文献２に開示されているスクライビングホイールの具体的サイズは、例えば、
（ａ）切り欠きの円周方向の長さ：４〜１４μｍ
（ｂ）切り欠きのピッチ：２０〜５０００μｍ
（ｃ）切り欠きの深さ：０．５〜３．０μｍ
とされている。

特許第３０７４１４３号公報 国際公開ＷＯ２００７／００４７００号公報

上記特許文献２に開示されているスクライビングホイールを用いると、上記特許文献１に開示されている高浸透ホイールを用いた場合よりも浸透性、かかり性及び交点飛びは劣るが、より高い端面強度を達成することができ、しかも、上記ノーマルホイールを用いた場合よりも、端面強度は劣るが、かかり性が良好で、交点飛びが発生し難く、しかも内切りスクライブ方法を採用することができるようになるという優れた効果を奏する。

しかしながら、スクライビングホイールの使用者の要求は年々高度化してきている。例えば、近年では、携帯用機器の表示装置として、大型のものを採用しながらも重量の増大化を抑制することが要望されており、それに伴ってより厚さの薄いガラス基板が使用されるようになってきている。このような厚さが薄く、大型のガラス基板を採用した表示装置によれば、ガラス基板の端面強度が弱いと、表示面に外力が印加された際にガラス基板が破壊してしまうことがある。スクライビングホイールを使用した割断後、ガラス端面を研磨等することによって端面強度を向上させる端面処理も行われているが、厚さの薄いガラス基板では端面処理も難しく、また、工程簡略化の要請の点からも好ましくない。そのため、特にスクライビングホイールを使用した割断後のガラス端面強度を高くする要求が強くなってきている。

本発明はこのような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、割断後のガラス基板等の脆性基板の端面強度が強く、スクライブ時にかかり性が良好で、内切りが可能かつ、交点飛びが少ない構成の脆性材料用スクライビングホイール、これを用いた脆性材料基板のスクライブ装置及びスクライブ工具を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の脆性材料用スクライビングホイールは、回転軸を共有する二つの円錐台の底部が交わって円周稜線が形成された外周縁部と、前記円周稜線に沿って円周方向に交互に形成された複数の切り欠き及び突起とを有し、
前記突起は、前記円周稜線が切り欠かれて残った、円周方向に長さを有する前記円周稜線の部分で構成され、
前記切り欠きは、その円周方向の長さが前記突起の円周方向の長さよりも短く、前記円周稜線の全周にわたって８μｍ以上１８μｍ以下のピッチで形成されていることを特徴とする。

本発明の脆性材料用スクライビングホイールは、切り欠きはその円周方向の長さが突起の円周方向の長さよりも短くなっている。そのため、本発明の脆性材料用スクライビングホイールによれば、切り欠きがその円周方向の長さが突起の円周方向の長さよりも長くなっている上記特許文献１に開示されている高浸透性刃先を備えたスクライビングホイールの場合と比すると、より高い端面強度を達成することができ、しかも、実質的に同等のかかり性を達成でき、実質的に同等の交点飛び性を備えた脆性材料用スクライビングホイールとなる。

また、本発明の脆性材料用スクライビングホイールは、切り欠きが円周稜線の全周にわたって８μｍ以上１８μｍ以下の比較的小さいピッチで形成されているので、上記特許文献２に開示されているスクライビングホイールの場合と比すると、かかり性がより良好であるので、交点飛びが発生し難く、しかも、切り欠きの深さが比較的浅いので、より高い端面強度を達成することができる。加えて、従来のノーマルホイールの場合では内切りスクライブ法を採用できなかったのに対し、内切りスクライブ方法を採用することができるようになり、また、従来のノーマルホイールの場合と実質的に同等の高い端面強度を達成することができるようになる。

深さ及び円周方向の長さが本発明の脆性材料用スクライビングホイールにおいて採用している範囲にある切り欠きであっても、１８μｍを越えるピッチで円周稜線の全周にわたって形成されているスクライビングホイールでは、かかり性が低下する傾向がある。また、このピッチの下限は、８μｍ未満であると端面強度が低下する傾向があるほか、スクライビングホイールの刃先に欠けが生じやすいので、８μｍ以上とし、さらに切り欠きの円周方向の長さの２倍超とする。なお、より好ましいピッチは１０〜１８μｍである。

本発明の脆性材料用スクライビングホイールとしては、外径が１〜２０ｍｍ、円周稜線の収束角度が９０°〜１２０°のものを採用することができ、より好ましくは、外径が１〜５ｍｍ、円周稜線の収束角度が１００°〜１１５°である。

また、本発明の脆性材料用スクライビングホイールにおいては、前記切り欠きは、その円周方向の長さが１μｍ以上９μｍ未満の範囲となるようにすることが好ましい。

切り欠きの円周方向の長さが長いスクライビングホイールでは脆性材料に対するかかりが良好になる傾向があり、切り欠きの円周方向の長さが短いスクライビングホイールでは脆性材料の端面強度が向上する傾向がある。本発明の脆性材料用スクライビングホイールでは、切り欠きの円周方向の長さが１μｍ以上９μｍ未満の範囲となるようにしているので、かかり性及び脆性材料の分断面の端面強度のバランスが取れる脆性材料用スクライビングホイールとなる。なお、より好ましい切り欠きの円周方向の長さは１〜７μｍであり、さらに好ましい切り欠きの円周方向の長さは１〜５μｍである。

また、本発明の脆性材料用スクライビングホイールにおいては、前記切り欠きの深さは０．３〜０．７μｍの範囲となるようにすることが好ましい。

切り欠きの深さの深いスクライビングホイールでは脆性材料に対するかかり性が良好になる傾向があり、切り欠きの深さの浅いスクライビングホイールでは脆性材料の分断面の端面強度が向上する傾向がある。本発明の脆性材料用スクライビングホイールでは、切り欠きの深さは０．３〜０．７μｍの範囲となるようにしているので、かかり性及び脆性材料の分断面の端面強度のバランスが取れた脆性材料用スクライビングホイールとなる。より好ましい切り欠きの深さは０．４〜０．６μｍである。

また、本発明の脆性材料用スクライビングホイールにおいては、前記脆性材料用スクライビングホイールは、前記ホイールを軸支するためのピンが貫通される軸孔を有する又は前記ピンと一体的に形成された一体型のホイールであることが好ましい。

本発明の脆性材料用スクライビングホイールによれば、安定したスクライブラインが形成されるので、スクライブ後の品質が安定した脆性材料基板が得られる。

さらに、上記目的を達成するため、本発明の脆性材料のスクライブ装置は、脆性材料基板を載置させる脆性材料基板載置手段（例えば、回転可能なテーブル）と、前記載置手段に載置された脆性材料基板に対して相対移動するスクライビングホイール取付部と、前記スクライビングホイール取付部に取り付けられた上記のいずれかの脆性材料用スクライビングホイールとを具備してなることを特徴とする。

本発明の脆性材料のスクライブ装置によれば、脆性材料を割断するに際し、スクライブ時の交点飛びを防止し、分離後のガラス基板の断面の品質を低下させることなく、スクライブ時の垂直クラックの過剰な高浸透による搬送中の端材の落下がなく安定した搬送を可能にするスクライブ装置が得られる。

さらに、上記目的を達成するため、本発明の脆性材料用手動スクライブ工具は、柄の先に設けたホルダーに、上記の脆性材料用スクライビングホイールを回転自在に軸着してなることを特徴とする。

本発明の脆性材料用手動スクライブ工具によれば、脆性材料を割切断するに際し、スクライブ時の交点飛びを防止し、分離後のガラス基板の断面の品質を低下させることがない脆性材料用手動スクライブ工具が得られる。

図１Ａは本発明のスクライビングホイールの正面図であり，図１Ｂは図１Ａのスクライビングホイールの側面図である。 図２Ａは図１ＢのIIＡ部分の拡大図であり、図２Ｂは図２ＡのIIＢ部分の拡大図である。 本発明の手動スクライブ工具の正面図である。 従来のスクライブ装置の正面図である。 図５Ａは従来のＳＢＳＢ方式によるガラス基板の分断工程を説明する図であり，図５Ｂは従来のＳＳＢＢ方式によるガラス基板の分断工程を説明する図である。 図６Ａは従来のスクライビングホイールの模式正面図であり、図６Ｂは図６Ａのスクライビングホイールの模式右側面図及び部分拡大図である。 クロススクライブを行う際に発生する交点飛びの現象を説明する斜視図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。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スクライビングホイール、これを用いた脆性材料基板のスクライブ装置及びスクライブ工具の一例を示すものであって、本発明をこのスクライビングホイール、これを用いた脆性材料基板のスクライブ装置及びスクライブ工具に特定することを意図するものではなく、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。なお、この明細書における説明のために用いられた各図面においては、各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各部材毎に適宜縮尺を異ならせて表示しており、必ずしも実際の寸法に比例して表示されているものではない。

また、本発明において加工の対象となる脆性材料基板としては、形態、材質、用途及び大きさについて特に限定されるものではなく、単板からなる基板又は２枚以上の単板を貼り合わせた貼合せ基板であってもよく、これらの表面又は内部に薄膜あるいは半導体材料を付着させたり、含ませたりされたものであってもよい。なお、上記脆性材料基板は、その表面に脆性材料に該当しない薄膜等が付着されていても本発明のスクライビングホイールによるスクライブの対象となるものである。

本発明の脆性材料基板の材質としては、ガラス、セラミックス、半導体（シリコン等）、サファイヤ等が挙げられ、その用途としては液晶表示パネル、プラズマディスプレイパネル、有機ＥＬディスプレイパネル、表面電界ディスプレイ（ＳＥＤ）用パネル等の電界放出ディスプレイ（ＦＥＤ）用パネル等のＦＰＤ用のパネルが挙げられる。また、本明細書で用いられている「中心線平均粗さＲａ」とは、ＪＩＳ Ｂ ０６０１で規定された工業製品の表面粗さを表すパラメーターの一つであり、対象物の表面からランダムに抜き取った算術平均値である。

先ず、図１及び図２を用いて、本発明の実施形態にかかるスクライビングホイールの形状を説明する。なお、図１Ａは本発明のスクライビングホイールをその回転軸に直交する方向から見た正面図であり，図１Ｂは図１Ａのスクライビングホイールの側面図である。また、図２Ａは図１ＢのIIＡ部分の拡大図であり、図２Ｂは図２ＡのIIＢ部分の拡大図である。

なお、本実施形態のスクライビングホイール１０は、ガラス等の脆性材料基板に圧接させた状態で転動させてこの脆性材料基板にスクライブラインを形成し、スクライブラインの形成にともなってスクライブラインから脆性材料基板の厚さ方向に伸びる垂直クラックを形成する脆性材料用スクライビングホイールである。本実施形態のスクライビングホイール１０は、例えば、図４を用いて説明した従来のスクライブ装置５０のスクライブヘッド５５に、従来のスクライビングホイール６０に換えて装着可能なものである。

図１及び図２に示すように、本実施形態のスクライビングホイール１０は、回転軸１１を共有する二つの円錐台１２の底部が交わって円周稜線１３が形成された外周縁部１４と、この円周稜線１３に沿って円周方向に形成された複数の切り欠き１５及び突起１６を有する。
円周稜線１３は、軸心から半径方向外方に向かって研削加工が施されることによって形成され、研削加工が施された外周縁部１４の表面には研削条痕が残っている。外周縁部１４は、収束角度（α）を有するように形成されている。スクライビングホイール１０は、スクライビングホイール１０を軸支するための図示しないピンが貫通される軸孔１７を有するディスク状のホイールである。また、スクライビングホイール１０の材質は、超硬合金、焼結ダイヤモンド、セラミックスあるいはサーメットが好ましい。

外周縁部１４は、二つの円錐台１２の斜面によって構成され、円周稜線１３を形成するための研削加工に由来して、研削条痕が残るが、斜面の中心線平均粗さＲａが例えば０．０５μｍ以上０．３５μｍ以下になるように加工されている。このため、中心線平均粗さＲａがより大きい従来の研削加工に比較して、削り取られる刃先構成材料の全量を少なくすることができ、それによって突起１６の磨耗が抑えられ、寿命を大きく延ばすことができる。

円周稜線１３は、外周縁部１４を構成する円錐台１２の斜面の上記研削条痕によって形成される微細な凹凸を有し、この凹凸の中心線平均粗さＲａは例えば０．０５μｍ以上０．２０μｍ以下となっている。これにより、円周稜線１３に切り欠き１５を形成する際に、切り欠き１５の加工を開始する円周稜線１３の高さ位置（半径方向における位置）を容易に決定することができるようになる。

図１Ａの部分拡大図である図２Ａ及び図２Ｂに示すように、スクライビングホイール１０の切り欠き１５はピッチＰで形成され、その円周方向の長さａは突起１６の円周方向の長さｂよりも短くなるようにされている。なお、突起１６は、円周稜線１３が切り欠かれて残った円周方向に長さを有する円周稜線１３の部分で構成されている。また、切り欠き１５は、概略Ｖ字状の溝を平坦な円周稜線１３から深さｈに、ピッチＰ毎に切り欠くことにより形成されている。このような切り欠き１５の形成により、円周稜線１３には、高さｈの突起１６がピッチＰ毎に形成されることになる。突起１６の円周稜線１３に相当する部分は、円錐台１２の斜面の研削条痕によって形成される微細な凹凸を有しており、この凹凸の中心線平均粗さＲａは０．０５μｍ以上０．２０μｍ以下となっている。

図２Ｂに示すように、切り欠き１５は、スクライビングホイール１０の底部の半径方向内方に向かって切り欠かれた切り欠き面１８を有し、突起１６の端部１３ａにおける接線Ｃが切り欠き面１８と１５〜６０°の角度（θ）で交わる。つまり、突起１６の端部１３ａにおける接線Ｃが切り欠き面１８と直角あるいは直角に近い角度で交わっておれば、突起１６の端部１３ａにおける基板表面への食いつきはよくなるが、突起１６の端部１３ａの磨耗が早まり、突起１６の端部１３ａにおける接線Ｃが切り欠き面１８と３０°以下の角度で交わっておれば、突起１６の端部１３ａにおける基板表面への食いつきが悪くなる。このように、角度（θ）の範囲を１５〜６０°とすることによって、スクライビングホイール１０の長寿命化を図りながら、基板表面へのスクライビングホイールの食いつきを良好に維持することができる。

切り欠き１５は、円錐台１２の軸線方向からみた形状が略Ｖ字状であるため、Ｖ字の中心の角度を変えることにより、切り欠き１５の深さ（突起１６の高さ）ｈを確保しながら、切り欠き１５の円周方向の長さａと突起１６の円周方向の長さｂを容易に調整することができる。

ここで、スクライビングホイール１０の製造方法の一例を説明する。まず、スクライビングホイール１０の母体となる円柱ディスクを準備し、この円柱ディスクに対して両側の外周縁部１４を研削加工することにより、２つの円錐台１２の斜面が交差するようにして円周稜線１３を形成する。この研削加工に際しては、円錐台１２の斜面の表面粗さ及び表面粗さに由来する円周稜線１３の軸方向のうねりは小さくなるようにすることが好ましい。

円錐台１２の斜面はその中心線平均粗さＲａが例えば０．０５μｍ以上０．３５μｍ以下となり、円周稜線１３は、円錐台１２の斜面の研削条痕によって形成される微細な凹凸を有するが、この凹凸の中心線平均粗さＲａが例えば０．０５μｍ以上０．２０μｍ以下となるように、使用される砥石の粒度が選定される。このように、円錐台１２の斜面及び円周稜線１３の表面粗さを抑えることにより、形成されるスクライブラインはその幅が細く一定のものとなり、スクライビングホイール１０によるスクライビングによって得られる分離後のガラス基板Ｇの分断面に欠け（チッピング）等の発生が抑えられる。

次いで、円周稜線１３に切り欠き１５を形成する。切り欠き１５を形成する一例としては、レーザー光の照射によって円錐台１２の軸線方向からみた形状がＶ字状となる切り欠き１５を外周縁部に形成する。この方法によれば、Ｖ字の中心角度を変えることによって、突起の高さｈを一定に保持したまま、切り欠き１５の円周方向の長さａと突起１６の円周方向の長さｂを容易に調整することができる。

スクライビングホイール１０の外径、切り欠き１５のピッチＰ、切り欠き１５の円周方向の長さａと突起１６の円周方向の長さｂ、切り欠き１５の深さ及び外周縁部１４の収束角度（α）等のスクライビングホイールの仕様は、切断対象の脆性材料の種類、厚さ、熱履歴及び要望される脆性材料分断面の品質等に応じて適宜、設定される。

実施形態におけるスクライビングホイールの条件の一例としては、ホイールの外径が１〜２０ｍｍ、切り欠き１５のピッチが８μｍ以上１８μｍ以下、切り欠き１５の深さが０．３〜０．７μｍであり、円周稜線１３の収束角度が９０〜１２０°である。より好ましいスクライビングホイールの条件としては、ホイールの外径が１〜７ｍｍであり、さらに好ましいスクライビングホイールの条件としては、ホイールの外径が１〜５ｍｍ、切り欠き１５のピッチが１０μｍ以上１８μｍ以下、切り欠き１５の深さが０．４〜０．６μｍであり、円周稜線１３の収束角度が１００〜１１５°である。なお、切り欠き１５のピッチの下限は、端面強度及び刃先の欠けやすさの観点から、切り欠きの円周方向の長さの２倍超となるように選択すればよい。

一般に、切り欠きの深さの深いスクライビングホイールを使用することにより脆性材料に対するかかり性（特にクロススクライブ時の交点とびの少なさ）が良好になる傾向があり、切り欠きの深さの浅いスクライビングホイールを使用することにより脆性材料の端面強度が向上する傾向があるが、本実施形態では、切り欠き１５の深さを比較的浅い範囲にコントロールするとともに切り欠きのピッチを比較的短い範囲にコントロールすることにより、かかり性及び端面強度共に良好な効果が奏されるようになる。

また、一般に、切り欠きのピッチの短い（分割数の多い）スクライビングホイールを使用することにより脆性材料に対するかかりが向上する傾向があり、切り欠きのピッチの長い（分割数の少ない）スクライビングホイールを使用することにより、脆性材料の端面強度が向上する傾向があるが、本実施形態では、切り欠きのピッチを比較的短い範囲にコントロールするとともに切り欠きの深さを比較的浅い範囲にコントロールし、切り欠きの円周方向の長さを比較的短い範囲にコントロールすることにより、かかり性及び端面強度共に良好な効果が奏されるようになる。

また、一般に、貼り合せガラス基板の分断には、外径の小さいスクライビングホイールを使用することが好ましく、例えば、外径が１〜４ｍｍのスクライビングホイールが好適である。一方、原料単板の分断には、外径が大きいスクライビングホイールを使用することが好ましく、例えば、外径が４〜２０ｍｍのスクライビングホイールが好適である。

また、一般に、円周稜線の収束角度が大きいスクライビングホイールは、寿命が長い傾向があり、寿命の点からは、円周稜線の収束角度は、例えば、９０〜１２０°であることが好ましく、１００〜１１５°であることが特に好ましい。

また、一般に、切り欠きの円周方向の長さが長いスクライビングホイールを使用することにより脆性材料に対するかかりが良好になる傾向があり、切り欠きの円周方向の長さが短いスクライビングホイールを使用することにより脆性材料の端面強度が向上する傾向があるが、本実施形態では、切り欠きの円周方向の長さを突起の円周方向の長さよりも短い範囲とするとともに切り欠きのピッチを比較的短い範囲とすることにより、かかり性及び端面強度共に良好な効果が奏されるようになる。

本発明にかかる上記実施形態のスクライビングホイールは、かかり性が良好であり、したがってクロススクライブでの交点とびが発生し難く、また従来のノーマルホイールによる外切りスクライブが採用できない薄い厚みの基板（例えば、厚み０．３ｍｍ以下、特には０．２ｍｍ以下の基板）に対しても内切りスクライブにて対応できるという優れた効果を奏するようになる。

［実験例］
このような上記実施形態のスクライビングホイールのクロススクライブを行った場合の分断面の品質（端面極度）を、従来のノーマルホイール（比較例１）の場合及び上記特許文献１に開示されているスクライビングホイール（比較例２）の場合と共に、対比実験を行うことにより、確認した。この対比実験は、実施形態、比較例１及び比較例２のそれぞれについて、第１方向及び第２方向共に同一の対応するスクライビングホイールを用いてクロススクライブしたものである。なお、比較例２のスクライビングホイールは、少なくとも切り欠きのピッチが２０μｍ以上である点で、本発明の範囲外のものである。

最初に、比較例１に対応する厚さが０．６５ｍｍ、外径が２．１ｍｍ、円周稜線の収束角度が１３５°のＰＣＤ製のノーマルホイールを作製した。次いで、このＰＣＤ製のノーマルホイールを用い、レーザー照射法によって、図１及び図２に示したような、切り欠きの深さ０．５μｍ、切り欠きの形成個数４００個、ピッチ１６．４μｍの実施形態のスクライビングホイールを作製した。同様にして、切り欠きの深さ１．５μｍ、切り欠きの形成個数５個、ピッチ１．３１９ｍｍの比較例２のスクライビングホイールを作製した。

このようにして作製された実施形態、比較例１及び比較例２のスクライビングホイールを以下に示すようなクロススクライブ試験に供した。なお、用いたガラス基板は、日本電気硝子株式会社製の厚さ０．３ｍｍの無アルカリガラス（ＯＡ−１０：商品名）単板である。

なお、クロススクライブ試験は、図４に示されたスクライブ装置を用い、図７に示したように、１００ｍｍの間隔で縦横それぞれ３本のスクライブラインを形成（クロススクライブ）し、スクライブラインに沿ってブレイクして試験片（１００ｍｍ×１００ｍｍ）を得た。このときの交点飛びの状態を目視で観察し、「全く交点飛びが生じていないもの」、「一部に交点飛びが生じているもの」及び「全部に交点飛びが生じているもの」に区別して現した。また、得られた各試験片２０個ずつについて曲げ強度を測定し、平均値を求めた

曲げ強度は、各試験片の一方の面上の中心線（１００ｍｍ×５０ｍｍの大きさに２分割する線）から両側にそれぞれ５０ｍｍ離れた２本の直線上及び反対側の面（裏面）上の中心線（表面の中心線に対面する線）から両側にそれぞれ１０ｍｍ離れた２本の直線上から、ガラス基板に対して垂直方向から圧力を加え、破壊される際の圧力（stress）を測定することにより求めた。ガラス基板の端面強度の測定結果及びかかり性の確認結果（クロスカットの交点での交点飛びの有無）について表１に纏めて示した。

上記表１に示した結果から、以下のことが分かる。すなわち、本発明の実施形態にかかるスクライビングホイールを用いて分断された試験片は、比較例１のスクライビングホイールで分断された試験片と実質的に同等の曲げ強度特性を示し、比較例２のスクライビングホイールで分断された試験片よりも良好な曲げ強度を示すことがわかる。これは、本発明の実施形態にかかるスクライビングホイールを用いて分断された試験片は、端面強度が強く、端面の品質が良好であることを示すものである。

また、比較例１のスクライビングホイールで分断された試験片では、全部に交点飛びが生じているものが８２％、一部に交点飛びが生じているものが９％も存在しており、全く交点飛びが生じていなかったものは９％しか存在していなかった。同じく比較例２のスクライビングホイールで分断された試験片では、全部に交点飛びが生じているものは存在しなかったが、一部に交点飛びが生じているものが６２％も存在しており、全く交点飛びが生じていなかったものは３８％しか存在していなかった。

それに対し、本発明の実施形態のスクライビングホイールで分断された試験片では、全部に交点飛びが生じているものは存在しなかったが、一部に交点飛びが生じているものは４３％しか存在せず、全く交点飛びが生じていなかったものは５７％も存在していた。これにより、本発明の実施形態にかかるスクライビングホイールを用いて分断された試験片は、交点飛びが発生し難く、かかり性が非常に良好であることが確認できた。

なお、上記実施形態ではスクライビングホイールをスクライブ装置に取り付けてガラス基板をスクライブした例を示したが、本発明は、柄の先に設けたホルダーにスクライビングホイール１０を回転自在に軸着してなる手動スクライブ工具にも適用可能である。この手動スクライブ工具を図３を用いて説明する。なお、図３は手動スクライブ工具の正面図である。

このようなスクライブ工具２０は、正面図として図３に示したように、一端にスクライビングホイール１０が取り換え可能に装着されるホルダー２１と、ホルダー２１を着脱可能な棒状のハンドル２２とから主に構成される。ハンドル２２は、内部に油室２３が形成され、一端がホルダー２１との結合部を形成し、他端が油室２３に潤滑油を供給するためのキャップ２４を着脱自在に備えている。

また、上記実施形態では、切り欠き１５を形成するためにレーザー照射法を用いた例を示したが、スクライビングホイールの材質や加工効率を考慮して、研削加工や放電加工による製造方法も採用し得る。

１０…スクライビングホイール
１１…回転軸
１２…円錐台
１３…円周稜線
１３ａ…端部
１４…外周縁部
１５…切り欠き
１６…突起
１７…軸孔
１８…切り欠き面
２０…スクライブ工具
２１…ホルダー
２２…ハンドル
２３…油室
２４…キャップ

Claims (6)

1. 回転軸を共有する二つの円錐台の底部が交わって円周稜線が形成された外周縁部と、前記円周稜線に沿って円周方向に交互に形成された複数の切り欠き及び突起とを有し、
   前記突起は、前記円周稜線が切り欠かれて残った、円周方向に長さを有する前記円周稜線の部分で構成された脆性材料用スクライビングホイールであって、
   前記切り欠きは、その円周方向の長さが前記突起の円周方向の長さよりも短く、前記円周稜線の全周にわたって８μｍ以上１８μｍ以下のピッチで形成されていることを特徴とする脆性材料用スクライビングホイール。
2. 前記切り欠きは、その円周方向の長さが１μｍ以上９μｍ未満の範囲であることを特徴とする請求項１に記載の脆性材料用スクライビングホイール。
3. 前記切り欠きの深さは０．３〜０．７μｍの範囲であることを特徴とする請求項１に記載の脆性材料用スクライビングホイール。
4. 前記脆性材料用スクライビングホイールは、前記ホイールを軸支するためのピンが貫通される軸孔を有する又は前記ピンと一体的に形成された一体型のホイールである請求項１〜３のいずれかに記載の脆性材料用スクライビングホイール。
5. 脆性材料基板を載置させる基板載置手段と、前記載置手段に載置された脆性材料基板に対して相対移動するスクライビングホイール取付部と、前記スクライビングホイール取付部に取り付けられた請求項１〜４のいずれかに記載の脆性材料用スクライビングホイールとを具備してなる脆性材料のスクライブ装置。
6. 柄の先に設けたホルダーに、請求項１〜４のいずれかに記載の脆性材料用スクライビングホイールを回転自在に軸着してなる脆性材料用手動スクライブ工具。

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