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加工技術を支える開発

メカニカルツールの開発

メカニカルスクライブ加工のための工具(ツール)は自社開発~生産をしています。
ダイヤモンドをベースとしたツール素材の探索、材料に適した形状を開発し、難削材であるツール素材の加工技術も確立しています。

 

素材探索

ガラスのスクライブ用工具(ツール)は超硬合金製が一般的でした。ツールの寿命を延ばすために、PCD(ダイヤモンド焼結体)をベースとしたツールを開発しました。

PCD(Polycrystalline diamond)は多結晶ダイヤモンドの粉末をコバルトなどの金属をバインダーとして高圧下で焼き固めたものです。多結晶ダイヤモンドの粒径、バインダーの種類・割合、製造方法などでさまざまな特徴(物性)を持ちます。硬度や靭性などスクライブ加工に適した素材を探索してきました。

また、PCDよりスクライブ用として適している新素材についてもツールの性能向上という視点で探索をし続けています。

 

形状開発

古くからあるガラスの切断ツール(ガラスカッター)は、工具の先にダイヤや超硬チップを付けたもので、そのチップでガラス表面に傷を付けるものでした。チップを適正な角度でガラスに接触させ、適度な力とスピードでガラスカッターを動かすことで、きれいな切断が可能になる、いわば職人技が必要なものでした。簡単に切断加工ができるように考えられたのが、チップをホイール形状にしたガラスカッターです。

液晶パネルの大型化に伴い、基板の反転が困難になった時代に、何とか反転させずに液晶パネルの切断ができないか?というニーズに対して開発したツールが、高浸透刃先Penett®です。1次クラックがガラス厚みの80%程度まで浸透するので、上下同時にスクライブするだけで反転なし、ブレイク工程なしと大幅な生産性向上が可能でした。

さらに、ガラスエッジや交点の品質をアップさせるAPIO®を開発し、基板のガラス種類や薄化への対応を行いました。

現在では、スクライブ時のチッピング(ガラスの微細な欠け)を低減するRyuや数十μmの超薄板ガラス向けの固定刃SOLID-D®など、ガラス素材に適した形状を開発しています。

加工技術の確立

ダイヤモンド(単結晶)のモース硬度は10と極めて硬い構造ですが、結晶方位により硬度は異なります。完全な劈開を有するためにある方向には割れやすい特徴を持っています。ダイヤモンド焼結体は多結晶ダイヤモンドを金属などと高温・高圧で焼き固めたものなので、結晶方位による割れやすさがなく、硬度が高い超難削材です。

超難削材であるPCDなどの素材を直径2mm前後の形状に加工し、さらにその稜線にμmレベルの加工を行うことは特殊な加工技術が必要です。ダイヤモンド砥石などで時間をかければ高品質の加工は可能ですが、量産を前提するには、加工時間の短縮が必須です。

従来からの砥石による研磨加工だけでなく、レーザー加工技術も使い、高品質ツールを短時間で加工できる技術を磨き続けています。

自社工場(飯田工場)では、加工の自動化を進め、安定した品質のツールを生産しています。

 

試作品の検証

素材や形状を開発した際、その性能を検証する必要があります。

形状や加工表面などはSEM観察などでミクロンレベルのチェックを行っています。すべての加工部分が狙った角度や長さ、面粗さなどになっているかをチェックしていきます。

実際の切断加工時の性能を検証するテストも行います。検証用装置でのスクライブラインの確認は表面のライン状態だけでなく、1次クラックの入り方などもチェックします。さらに、ツールの寿命を確認するため、ある一定の距離を走行させる検証も行っています。あえて通常以上の負荷をかけることにより、摩耗レベルの確認を行います。

その結果を開発にFBし、形状や加工方法を見直し、また検証を行う。この繰り返しで、狙い通りの性能を発揮できるツールの開発を行っています。