CN102814870B - 划线轮、其制造方法及划线方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种划线轮、其制造方法及划线方法。使划线轮使用寿命延长，并且划线后使断开脆性材料基板时的基板的端面强度增强。本发明是使用使圆板周围侧面的中央部分为最大直径的划线轮基材，在其侧面利用CVD法形成金刚石膜。接着，研磨侧面的中央部分，以使包含由棱线所构成的圆的面与划线轮的中心轴垂直。由此，可使棱线部分的粗糙度变得精细。在使用该划线轮，将脆性材料基板划线断开时，断开的基材的端面精度提高，从而可提高端面强度。而且，即便进一步进行划线，棱线部分磨损也较少，故可使划线轮使用寿命延长。

Description

划线轮、其制造方法及划线方法
技术领域
本发明是关于一种用以在脆性材料基板上压接、滚动地进行划线的划线轮、其制造方法及划线方法。
背景技术
以往的划线轮是如专利文献1等所示，以超硬合金制或聚晶金刚石烧结体(以下，称为PCD(Polycrystalline Diamond))制圆板为基材。PCD是使金刚石粒子连同钴等一并烧结而成的。划线轮是自作为基材的圆板两侧相互倾斜地切入圆周的边缘，在圆周面上形成V字形刀尖。将以如此方式形成的划线轮旋转自由地轴接在划线装置的划线头等，以特定负载抵住脆性材料基板，沿着脆性材料基板的面移动，由此，便可进行划线。
[背景技术文献]
[专利文献]
专利文献1：国际公开WO2003/51784号公报
发明内容
[发明所要解决的问题]
以此方式由聚晶金刚石烧结体(PCD)形成的以往的划线轮包含金刚石粒子及结合材，故尤其与陶瓷基板、蓝宝石、硅等、及玻璃相比，存在对硬度高的脆性材料基板进行划线时寿命较短的缺点。另外，陶瓷基板中包含高温共烧陶瓷制的多层基板(HTCC(High Temperature Co-fired Ceramic)基板)、低温共烧陶瓷制的多层基板(LTCC(Low Temperature Co-fired Ceramic)基板)等电子零件内置基板等。而且，以往的划线轮即便研磨刀尖也难以减小棱线的粗糙度，因此，存在当划线负载增大时，将脆性材料基板划线断开时的脆性材料基板的端面强度低下的缺点。
本发明是鉴于所述问题研制而成，其目的在于提供一种可实现划线轮的使用寿命延长及微细化的划线轮及其制造方法。
[解决问题的技术手段]
为解决此课题，本发明的划线轮包含划线轮基材；金刚石膜，形成在所述划线轮基材的刀尖部分；及研磨区域，由机械研磨所述金刚石膜而形成。
此处，所述划线轮基材也可以在圆板的周围侧面包含成为最大直径的部分及倾斜面。
为解决此课题，本发明的划线轮的制造方法是沿着圆板的圆周部具有刀尖的划线轮的制造方法，且在划线轮基材的侧面的刀尖部分通过化学气相沉积法，形成金刚石膜，且利用机械研磨，研磨形成有所述金刚石膜的面。
此处，也可以将所述划线轮基板的圆板中心作为中心轴，且以在圆板的周围侧面具有成为最大直径的部分的方式，自两侧倾斜地进行研磨，构成划线轮基材。
此处，所述划线轮基材也可以在侧面形成与中心轴同轴的圆柱状圆周面。
此处，所述划线轮基材也可以在侧面具有朝内及朝外的任一方向弯曲的与所述中心轴同轴的圆周面。
此处，所述划线轮基材也可以在侧面具有朝内及朝外的任一方向上截面成为V字状的与所述中心轴同轴的圆周面。
此处，所述划线轮基材也可以包含超硬合金。
所述划线轮也可以是对陶瓷基板进行划线的划线轮。
此处，也可以具有以特定间隔切除所述研磨区域的棱线部分而成的槽，且在槽之间形成为突起。
为解决此课题，本发明的划线方法是使用以上记载的划线轮，对脆性材料基板进行划线。
此处，所述脆性材料基板也可以是陶瓷基板。
[发明的效果]
根据具有如此特征的本发明，因与以往的烧结金刚石膜的划线轮相比，与脆性材料基板接触的部分全部为金刚石膜，所以，可提高划线轮的耐磨性，实现使用寿命延长。而且，由于V字形刀尖部分的与脆性材料基板接触的部分均为金刚石膜，因此，可使棱线的粗糙度变得精细。所以，若使用该划线轮进行划线加工并使之断开，则获得脆性材料基板的切割面的端面精度提高，随之也使端面强度提高的效果。
附图说明
图1A是本发明第1实施方式的划线轮的正视图。
图1B是第1实施方式的划线轮的侧视图。
图2A是第1实施方式的刀尖的棱线部分的放大剖面图。
图2B是第1实施方式的研磨后的棱线部分的放大剖面图。
图3A是本发明第2实施方式的划线轮的刀尖的放大剖面图。
图3B是本实施方式的研磨后的棱线部分的放大剖面图。
图4A是本发明第3实施方式(其一)的划线轮的刀尖的放大剖面图。
图4B是本实施方式的研磨后的棱线部分的放大剖面图。
图5A是本发明第3实施方式(其二)的划线轮的刀尖的放大剖面图。
图5B是本实施方式的研磨后的棱线部分的放大剖面图。
图6A是本发明第3实施方式(其三)的划线轮的刀尖的放大剖面图。
图6B是本实施方式的研磨后的棱线部分的放大剖面图。
图7A是本发明第3实施方式(其四)的划线轮的刀尖的放大剖面图。
图7B是本实施方式的研磨后的棱线部分的放大剖面图。
图8A是本发明第4实施方式的划线轮的正视图。
图8B是第4实施方式的研磨后的棱线部分的放大剖面图。
图8C是图8A所示的圆形部分的放大图。
图9是表示本发明的实施例1、2及比较例的移动距离与最低负载的关系的图表。
[符号的说明]
10、30                     划线轮
11、31                     圆板
12、32                     贯通孔
12a                        中心轴
13、33                     研磨面
14、34                     金刚石膜
16、17、18、19、20         圆周面
35                         槽
w1、w2、w3、w4、w5、w6     圆周面的宽度
α1                        研磨面的顶角的角度
α2                        刀尖的角度
具体实施方式
图1A是本发明实施方式的划线轮的正视图，图1B是其侧视图。在制造划线轮时，在作为例如超硬合金、或陶瓷制的划线轮基材的圆板11的中央，首先如图1A所示，形成作为轴孔的贯通孔12。其次，将该贯通孔12的中心、即圆板11的中心轴设为12a。接着，将马达等的旋转轴连通到贯通孔12，使之以中心轴12a为中心进行旋转，并且自两侧研磨圆板11的整个圆周，如图1B所示，以侧面的中央部分成为最大直径的方式，形成为包含斜面及棱线的垂直截面大致V字形。将以此方式形成的V字形斜面作为研磨面13。此处，将V字形研磨面的顶角角度α1设为例如80°以上，优选90°以上。而且，将角度α1设为150°以下，优选140°以下。若小于80°则加工变得困难，若大于150°则与研磨部的刀尖角度之差变得过小。
其次，对于金刚石薄膜的形成，利用图2A的刀尖的棱线部分的放大剖面图进行说明。首先，预先使V字形研磨面13成为粗面，以使金刚石膜变得容易附着。接着，在将粒径次微米级以下为主的金刚石形成在斜面部分后，通过化学气相反应，使金刚石薄膜生长。以如此方式，在划线轮的V字形斜面部分，通过化学气相沉积法(CVD(ChemicalVapor Deposition)法)，形成膜厚为例如10～30μm的金刚石膜14。
在形成金刚石膜14后，至少研磨前端部分，以使前端成为垂直截面V字状，且将刀尖的角度设为α2。研磨是执行机械研磨等各种研磨方法。例如，也可以使用研磨材利用机械研磨来执行。尤其若使用磨石作为研磨材，则容易使刀尖两侧的斜面粗糙度均匀、或使棱线在侧视时成为直线状。而且，研磨材的粒度优选9000目以上，进而优选15000目以上。当研磨材的粒度小于9000号时，难以使研磨后的刀尖表面及棱线的算术平均粗糙度Ra达到0.03μm以下。因此，划线时易于产生膜破裂或剥离，而且，存在断开的脆性材料基板端面上容易残留划痕的倾向。图2B是表示该研磨后的状态的局部放大剖面图。此处，研磨后的刀尖角度α2是根据切割对象而决定，但设为85°以上，优选95°以上。而且，角度α2设为160°以下，优选150°以下。此处，将作为母材的圆板的研磨面13的顶角α1与刀尖角度α2之差设为5°以上20°以下。当此差值小于5°时，难以在研磨时形成棱线。若超过20°则研磨量变得过多，耗费加工时间，而且，棱线部分的膜厚变得过薄，易于导致金刚石膜剥离。而且，将研磨后的膜厚设为5～25μm。而且，使包含研磨后的由棱线所构成的圆的面相对中心轴12a垂直。此处，进行研磨的区域也可以仅为中央包含棱线的带状部分。图2B的宽度w1的区域是表示该前端部分的研磨区域，且例如将宽度w1设为10～30μm。而且，使研磨部的棱线的粗糙度Ra为0.03μm以下，优选0.015μm以下。而且，研磨后的倾斜面的粗糙度Ra也研磨至0.03μm以下，优选研磨至0.015μm以下为止。
通过如此地研磨，而与以往的利用金刚石烧结体的划线轮相比，与脆性材料基板接触的部分全部为金刚石，故可提高划线轮的耐磨性。而且，由于与脆性材料基板接触的部分全部为金刚石膜，故可使有助于划线的刀尖部分及棱线的粗糙度变得精细。因此，若使用该划线轮，将脆性材料基板划线断开，则获得脆性材料基板的切割面的端面精度提高，端面强度也随之提高的效果。进而，由于通过使刀尖及棱线的粗糙度变得精细，而在刀尖及棱线上较少存在因研磨条痕造成的微细凹凸，故获得金刚石膜不易剥离的效果。因此，本发明的划线轮适于对陶瓷基板之类的硬质脆性材料基板进行划线。
其次，对本发明的第2实施方式进行说明。在该实施方式中，对于与所述实施方式相同的部分标注相同符号并省略详细的说明，仅就不同点进行说明。该实施方式是如图3A中表示刀尖部的棱线部分的放大剖面图所示，预先设置截面成为在划线轮的棱线部分以中心轴为中心、直径固定且较短的固定宽度的圆柱的圆周面16。将该圆周面16的宽度w2设为例如2μm以上10μm以下。而且，此后与第1实施方式同样地，对研磨面13利用CVD法进行金刚石膜14的涂布。在该涂布后，如图3B所示，研磨圆周部分，形成棱线。而且，使包含研磨后的由棱线所构成的圆的面相对中心轴12a垂直。另外，若宽度w2小于2μm则圆周面16的加工较为困难。而且，由于沿着研磨面13的面形成金刚石膜，故若宽度w2超过10μm则不易以研磨方式形成棱线。研磨后的棱线的粗糙度及倾斜部的研磨面的粗糙度Ra与第1实施方式相同。
若采用如此方式，则可与第1实施方式同样地，提高划线轮的耐磨性。而且，可通过圆周面16提高金刚石膜14的密接性，且使金刚石膜14的膜厚变厚。若使用该划线轮，将脆性材料基板划线断开，则脆性材料基板的切割面的端面精度提高，从而可提高端面强度。
其次，对本发明的第3实施方式进行说明。在该实施方式中，对于与所述实施方式相同的部分标注相同符号并省略详细的说明，仅就不同点进行说明。该实施方式是使第2实施方式的圆周面变形。图4A是表示该实施方式的第1例，且表示使第2实施方式的圆周面以向外侧凸起的方式弯曲而成的圆周面17。该弯曲的圆周面17的宽度w3也因与w2相同的原因而设为2μm以上10μm以下。而且，此后与第1实施方式同样地，对研磨面13利用CVD法进行金刚石膜14的涂布。在该涂布后，如图4B所示，研磨圆周部分，形成棱线。
图5A是表示该实施方式的第2例，且使第2实施方式的圆周面成为以在2阶倾斜面上朝向外侧成为V字状的方式进行研磨而成的圆周面18。该弯曲的圆周面18的宽度w4也因与w2相同的原因而设为2μm以上10μm以下。而且，此后与第1实施方式同样地，对研磨面13利用CVD法进行金刚石膜14的涂布。在该涂布后，如图5B所示，研磨圆周部分，形成棱线。
图6A是表示该实施方式的第3例，且使第2实施方式的圆周面成为以变成凹面的方式向内侧弯曲的圆周面19。该弯曲的圆周面19的宽度w5也因与w2相同的原因而设为2μm以上10μm以下。而且，此后与第1实施方式同样地，对研磨面13利用CVD法进行金刚石膜14的涂布。在该涂布后，如图6B所示，研磨圆周部分，形成棱线。
图7A是表示该实施方式的第4例，且使第2实施方式的圆周面成为在内侧具有V字状槽的圆周面20。该圆周面20的宽度w6也因与w2相同的原因而设为2μm以上10μm以下。而且，此后与第1实施方式同样地，对研磨面13利用CVD法进行金刚石膜14的涂布。在该涂布后，如图7B所示，研磨圆周部分，形成棱线。
也在第3实施方式中，使研磨后的棱线的粗糙度及倾斜部的研磨面的粗糙度与第1实施方式相同。在此情形时，均使包含研磨后的由棱线所构成的圆的面相对中心轴12a垂直。而且，可利用圆周面17、18、19、20，提高金刚石膜14的密接性，且使金刚石膜14的膜厚变厚。进而，与第1实施方式同样地，可提高划线轮的耐磨性。若使用该划线轮，将脆性材料基板划线断开，则脆性材料基板的切割面的端面精度提高，从而可提高端面强度。
其次，对本发明的第4实施方式进行说明。在日本专利第3074143号中提出一种在划线轮的圆周面隔开特定间隔地形成多个槽并在槽之间形成为突起的作为高渗透型的划线轮。本发明也可以应用于此种划线轮。图8A是该实施方式的划线轮的正视图，图8B是先前的棱线部分的放大剖面图，图8C是图8A中以点划线表示的圆形部分的放大图。在制造划线轮时，在作为超硬合金、或陶瓷制等划线轮基材的圆板31的中央，首先如图8A所示，形成作为轴孔的贯通孔32。其次，使马达等的旋转轴连通到该贯通孔32进行旋转，并且自两侧研磨圆板31的整个圆周，形成为V字形，且将斜面作为研磨面33。该顶角α1是与第1实施方式同样地设为80°～150°的范围。也在此情形时，与第1实施方式同样地，对划线轮的刀尖部分利用CVD法涂布金刚石膜34并进行研磨。使金刚石膜34的膜厚为10～30μm。使研磨后的顶角α2的范围为85°～160°。而且，研磨后的棱线的粗糙度及倾斜部的粗糙度与第1实施方式相同。此处，将作为母材的圆板的研磨面33的顶角α1与刀尖角度α2之差设为5°以上20°以下。接着，如图8C所示，在金刚石膜34的厚度范围内形成槽35。由于用以制成高渗透型的划线轮的槽的深度为例如10μm左右，因此，可通过在金刚石膜34上形成槽35而制成高渗透型划线轮。
而且，也可以取而代之，预先在划线轮的V字形刀尖部形成槽，且对该划线轮利用CVD法，涂布金刚石膜并进行研磨，由此，构成划线轮。
[实施例]
(实施例1)
基于第1实施方式，对外径2.7mm的划线轮基材涂布金刚石膜，且利用磨石研磨成刀尖角度132.7°，制成划线轮。
(实施例2)
基于第4实施方式，对外径2.7mm的划线轮基材涂布金刚石膜，且通过机械研磨形成刀尖角度133.9°的划线轮。进而，在圆周部分形成多个槽，制成高渗透型划线轮。
(比较例)
利用以往的PCD制划线轮，制成外径2.5mm、刀尖角度125°。进而，在圆周部分形成多个槽，制成高渗透型划线轮。
而且，图9是表示使用实施例1、2与比较例的划线轮对0.635mm厚度的氧化铝基板(HTCC基板)进行划线时的移动距离、与使用相同的划线轮对0.7mm厚度的玻璃进行划线时的最低负载(可形成合适的划线的负载范围内的下限值)的关系的图，且将实施例1的划线轮的移动距离示于折曲线A，将实施例2的划线轮的移动距离示于折曲线B，将比较例的划线轮的移动距离示于折曲线C。
在该比较例中，可划线的移动距离为约20m。而且，可知比较例的划线轮在移动开始时负载较低为0.09MPa，但随着进一步进行划线，最低负载变大，棱线受到磨损。若使用不断磨损的划线轮，将脆性材料基板划线断开，则断开的基板的端面品质劣化。
相对于此，实施例1、2的划线轮如图9所示，在使用实施例1的划线轮进行划线时，如折曲线A所示，达到金刚石膜剥离为止的距离为130m。此时的最低负载是自划线开始起直至金刚石膜剥离为止为固定值，且大致为0.12MPa。而且，在使用实施例2的划线轮进行划线时，如折曲线B所示，达到金刚石膜剥离为止可进行85m的划线。此时的最低负载是自划线开始起直至金刚石膜剥离为止为固定值，且大致为0.16MPa。因此，与比较例相比，可大幅度地延长可进行划线的距离。而且，由于最低负载值均与移动距离无关而大致固定且未增加，故可判断划线轮的刀尖几乎未磨损。因此，在划线后断开脆性材料基板，切取液晶面板等时，切割面的端面精度提高，从而可预先较高地保持端面强度。
[工业上的可利用性]
本发明的划线轮可提供耐磨性较高且可切取端面强度高的脆性材料基板的划线轮，且可较佳地用于划线装置。

Claims (15)

1.一种划线轮，其特征在于：其包含：
划线轮基材；
金刚石膜，形成在所述划线轮基材的刀尖部分；及
研磨区域，由机械研磨所述金刚石膜而形成，
所述划线轮基材是在圆板的周围侧面具有成为最大直径的部分及倾斜面，且
所述划线轮基材在侧面形成有与中心轴同轴的圆柱状圆周面。
2.根据权利要求1所述的划线轮，其特征在于：所述划线轮基材在侧面具有朝内及朝外的任一方向弯曲的与所述中心轴同轴的圆周面。
3.根据权利要求1所述的划线轮，其特征在于：所述划线轮基材在侧面具有朝内及朝外的任一方向上截面成为V字状的与所述中心轴同轴的圆周面。
4.根据权利要求1所述的划线轮，其特征在于：所述划线轮基材包含超硬合金。
5.根据权利要求4所述的划线轮，其特征在于：所述划线轮是对陶瓷基板进行划线的划线轮。
6.根据权利要求1至5中任一权利要求所述的划线轮，其特征在于：具有以特定间隔切除所述研磨区域的棱线部分而成的槽，且在槽之间形成为突起。
7.一种划线轮的制造方法，其特征在于：其是沿着圆板的圆周部具有刀尖的划线轮的制造方法，
将划线轮基材的圆板中心作为中心轴，且以在圆板的周围侧面具有成为最大直径的部分的方式，自两侧倾斜地进行研磨，构成划线轮基材，
在所述划线轮基材侧面形成与所述中心轴同轴的圆柱状圆周面，
在所述划线轮基材的侧面的刀尖部分利用化学气相沉积法形成金刚石膜，且利用机械研磨，研磨形成有所述金刚石膜的面。
8.根据权利要求7所述的划线轮的制造方法，其特征在于：所述划线轮基材在侧面的中央部分具有朝内及朝外的任一方向弯曲的与所述中心轴同轴的圆周面。
9.根据权利要求7所述的划线轮的制造方法，其特征在于：所述划线轮基材在侧面的中央部分具有朝内及朝外的任一方向上截面成为V字状的与所述中心轴同轴的圆周面。
10.根据权利要求7所述的划线轮的制造方法，其特征在于：所述划线轮基材包含超硬合金。
11.根据权利要求7至10中任一权利要求所述的划线轮的制造方法，其特征在于：具有以特定间隔切除所述研磨区域的棱线部分而成的槽，且在槽之间形成为突起。
12.一种划线方法，其特征在于：使用根据权利要求1至5中任一权利要求所述的划线轮，对脆性材料基板进行划线。
13.根据权利要求12所述的划线方法，其特征在于：所述脆性材料基板是陶瓷基板。
14.一种划线方法，其特征在于：使用根据权利要求6所述的划线轮，对脆性材料基板进行划线。
15.根据权利要求14所述的划线方法，其特征在于：所述脆性材料基板是陶瓷基板。
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