CN103029227A

CN103029227A - 脆性材料用划线轮、采用该划线轮的脆性材料衬底的划线装置及划线工具

Info

Publication number: CN103029227A
Application number: CN2012103109666A
Authority: CN
Inventors: 地主贵裕; 中垣智贵
Original assignee: Mitsuboshi Diamond Industrial Co Ltd
Current assignee: Mitsuboshi Diamond Industrial Co Ltd
Priority date: 2011-09-30
Filing date: 2012-08-28
Publication date: 2013-04-10
Anticipated expiration: 2032-08-28
Also published as: TWI486316B; CN103029227B; TW201313643A; JP5479424B2; JP2013079154A; KR20130035867A

Abstract

本发明涉及一种脆性材料用划线轮、使用此划线轮的脆性材料衬底的划线装置以及划线工具。本发明提供一种切割面质量(端面强度)强、接触性良好、可内切且交点跳跃少的构成的脆性材料用划线轮。本发明的划线轮具有：共有旋转轴的两个圆锥台的底部相交形成圆周棱线(13)的外周缘部、以及沿该圆周棱线(13)在圆周方向上交替地形成的多个切口(15)及突起(16)；突起(16)是由圆周棱线(13)经切取而残留的在圆周方向上具有长度b之圆周棱线(13)的部分所构成，切口(15)其圆周方向的长度a短于突起(16)的圆周方向的长度b，且遍及圆周棱线(13)整周是以8μm以上且18μm以下的节距P形成。

Description

脆性材料用划线轮、采用该划线轮的脆性材料衬底的划线装置及划线工具

技术领域

本发明涉及一种划线后的玻璃的切割面质量(端面强度)高、接触性良好、可内切且交点跳跃少的构成的脆性材料用划线轮、采用该划线轮的脆性材料衬底的划线装置及划线工具。

背景技术

以往，液晶显示面板或有机电致发光(EL，electroluminescent)面板等平板显示器面板、太阳能电池等的制造步骤中，设有脆性材料衬底的划线步骤。例如，液晶显示面板具有使两块玻璃衬底贴合，并对其间隙内注入液晶的构成。而且，在称为LCOS(Liquid-Crystal-On-Silicon，硅基液晶)的投影机用衬底中的反射型衬底的情况下，使用石英衬底与半导体晶片贴合而成的一对衬底。此种衬底贴合而成的贴合衬底通常是在作为母衬底的大尺寸贴合衬底的表面上形成划线，然后通过沿着形成的划线将衬底断裂而分割成特定尺寸的单位衬底。

所述分割步骤至切取步骤是一面使划线轮承载符合脆性材料衬底的材质或厚度等诸条件的负载，一面使划线轮在脆性材料衬底的表面上滚动，形成划线，使脆性材料承载特定的力，由此，沿着划线分割脆性材料衬底，制造单个的面板或玻璃板。

另外，将在母衬底上形成划线称为“划线”。将沿通过划线而形成的划线，折断母衬底称为“断裂”。将通过划线与断裂而分割成所期望尺寸的脆性材料衬底称为“断开”。进而，将经由断开步骤后的搬送，将已断开的脆性材料衬底切割成单个的单位衬底称为“分离”。

而且，在本发明中，将通过形成划线而从衬底的表面使垂直裂纹在衬底的板厚方向上伸展的划线轮性质称为“渗透效应”。

在此，使用图4～图7说明以往的划线装置及使用该划线装置的划线方法。另外，图4是以往的划线装置的前视图，图5A是说明以往的SBSB方式的玻璃衬底的分割步骤的图，图5B是说明以往的SSBB方式的玻璃衬底的分割步骤的图，图6A是以往的划线轮前视图，图6B是图6A的划线轮的侧视图，图7是说明进行交叉划线时产生的交点跳跃现象的透视图。

首先，使用图4说明以往的划线方法。另外，在该图中，将左右方向作为X方向、将与纸面正交的方向作为Y方向进行以下说明。该划线装置50具备：利用真空吸附机构将载置的玻璃衬底G固定且可水平旋转的划线台51；支撑划线台51可在Y方向上移动且相互平行的一对导轨52；使划线台51沿导轨52移动的滚珠螺杆53；沿X方向架设在划线台51上方的导杆54；可沿X方向滑动地设置在导杆54上且对划线轮58赋予切断压力的划线头55；使划线头55沿导杆54滑动的电动机56；摆动自如地设在划线头55的下端且通过划线头55进行升降的划线轮保持具57；可旋转地安装在划线轮保持具57下端的划线轮58；以及设置在导杆54的上方且用于识别在划线台51上的玻璃衬底G上形成的对准标记的一对CCD相机59。

在此，使用图5来说明采用该划线装置50的衬底断开步骤的两例。另外，以下说明是以用于液晶显示设备用面板的贴合玻璃即玻璃衬底G为例，且为方便起见，而将一侧的玻璃衬底暂称为A面衬底，将另一侧的玻璃衬底暂称为B面衬底。

第1例中，

(1)首先，如图5A(a)所示，以A面衬底为上侧，将玻璃衬底G载置在划线装置的划线台上，使用划线轮58对A面衬底进行划线，形成划线Sa。

(2)其次，使玻璃衬底G上下反转，将所述玻璃衬底G搬送至断裂装置。然后，如图5A(b)所示，利用该断裂装置，沿着与划线Sa对向的线将断裂杆BB抵住载置在衬垫(mat)M上的玻璃衬底G的B面衬底。由此，下侧的A面衬底的裂纹从划线Sa朝向上方伸展，使得A面衬底沿划线Sa分割。

(3)接下来，将玻璃衬底G搬送至划线装置的划线台上。然后，在该划线装置中，如图5A(c)所示，使用划线轮58对B面衬底进行划线，形成划线Sb。

(4)随后，将玻璃衬底G上下反转后搬送至断裂装置。然后，如图5A(d)所示，沿着与划线Sb对向的线，将断裂杆BB抵住载置在衬垫M上的所述玻璃衬底G的A面衬底。由此，下侧的B面衬底的裂纹从划线Sb朝向上方伸展，使得B面衬底沿划线Sb分割。

本发明中，将包含所述步骤的断开方式称为SBSB方式(S代表划线，B代表断裂)。

此外，第两例中，

(1)首先，如图5B(a)所示，以A面衬底为上侧，将玻璃衬底G载置在划线装置的划线台上，使用划线轮58对A面衬底进行划线，形成划线Sa。

(2)其次，将玻璃衬底G上下反转，将所述玻璃衬底G载置在划线台上，使用划线轮58对B面玻璃衬底进行划线，形成划线Sb(图5B(b))。

(3)接下来，将玻璃衬底G搬送至断裂装置。然后，如图5B(c)所示，在该断裂装置中，沿着与划线Sa对向的线将断裂杆BB抵住载置在衬垫M上的玻璃衬底G的B面玻璃衬底。由此，下侧的A面衬底的裂纹从划线Sa朝向上方伸展，使得A面衬底沿划线Sa分割。

(4)接下来，使玻璃衬底G上下反转后，如图5B(d)所示载置在断裂装置的衬垫M上。然后，沿着与划线Sb对向的线将断裂杆BB抵住玻璃衬底G的A面衬底。由此，下侧的B面衬底的裂纹从划线Sb朝向上方伸展，使得B面衬底沿划线Sb分割。

另外，本说明书中，将包含所述步骤的断开方式称为SSBB方式。通过实施所述两例的(1)～(4)各步骤，而将玻璃衬底G在所期望的位置上沿划线分割成两个。进而，通过略微施力，使玻璃衬底G在所期望的分离位置分离。

而且，在下述专利文献1中，揭示一种具有高渗透效应的划线轮的发明。在此，使用图6说明所述专利文献1中揭示的划线轮60的构成。另外，图6A是下述专利文献1中所示的划线轮的示意前视图，图6B是图6A的划线轮的示意右侧视图及局部放大图。

该划线轮60包含：形成有圆周棱线61的外周缘部、以及沿着圆周棱线61在圆周方向上交替地形成的多个切口62b及突起62a。突起62a是通过以特定的节距及深度切取圆周棱线61而形成。作为该划线轮60，可使用例如厚度W为约0.65mm、直径φ为1～20mm、圆周棱线的收敛角d为85～160°的划线轮。可通过使用该划线轮60形成划线而从玻璃衬底的表面在垂直方向上形成对于玻璃衬底的板厚为相对较深的垂直裂纹。在将此种具有高渗透效应的划线轮60用于断开步骤的情况下，可简化或省略图5A(b)及图5A(d)所示的SBSB方式中的断裂步骤或图5B(c)及图5B(d)所示的SSBB方式中的断裂步骤。

另外，玻璃原材料制造厂商不断进行衬底材料的改良、热处理加工中的各种改良后最终发现，在使用具备以往的刀刃(常规刀刃)的划线轮(以下，也称为常规划线轮)进行划线的情况下，会产生“接触不良”的状态，即，在划线轮刚开始滚动后刀刃便在衬底表面上打滑，未能开始形成划线的现象。因此，不断要求与具备以往的常规刀刃的划线轮相比为“接触良好”的刀刃。另外，如果使用下述专利文献1中揭示的具备高渗透刀刃的划线轮(以下，也称为高渗透划线轮)，则可暂且达到“接触良好”，但是难以确保例如平板显示器面板的制造现场所要求的端面强度的质量规格。

而且，当使用具备常规刀刃的划线轮时，在端面强度方面虽可取得良好的结果，但如果进行交叉划线，则存在产生如图7所示的交点跳跃之类的问题。另外，图7是说明进行交叉划线时产生的交点跳跃现象的透视图。

在此，详细说明“交点跳跃”。在使用所述划线装置50将玻璃衬底G断开的情况下，通过使载置有玻璃衬底G的划线台51旋转90°而纵横地进行交叉划线，以在玻璃衬底上不仅单向地形成划线，而且使多条划线交叉形成交点。如图7所示，当使划线轮以横穿的方式穿过最初形成的划线L1～L3而形成划线L4～L6时，有时在这些划线的交点附近会产生后来形成的划线L4～L6一部分未能形成在交点附近的现象。这种现象即为交点跳跃。如果玻璃衬底上产生这种交点跳跃，则不能依照划线分离的玻璃衬底变多，其结果为产生大量的不合格品，从而产生使生产效率显着降低之类的问题。

产生此种交点跳跃的原因可认为如下。即，在最初由具备常规刀刃的划线轮形成划线时，夹着划线在两侧的玻璃表面附近产生内部应力。接下来，在具备常规刀刃的划线轮以横穿的方式穿过最初形成的划线时，因其附近潜在的内部应力而削弱从划线轮朝垂直方向对玻璃衬底面施加的划线所必需的力，其结果，在交点附近未形成后来应形成的划线。

此外，除了脆性衬底的表面强度改良外，对作为面板衬底的原材料的母衬底进行化学蚀刻以增强衬底表面强度的情况也不断增加，但此情况下衬底的外周会隆起，因此，出现“外切”的划线(外切划线)动作变得不稳定的倾向。而且，以手机为代表的移动终端所使用的面板衬底，为实现轻量化，其厚度不断变薄。如果对此种厚度薄的衬底采用使用有具备常规刀刃的划线轮的外切划线方法，则在将划线轮置于衬底上时，会因对衬底端面边缘造成的冲击而在边缘产生缺口或导致衬底自身破裂，由此导致产品的合格率降低。因此，对于薄衬底，难以采用具备常规刀刃的划线轮的外切划线。另外，具备常规刀刃的划线轮因接触性差，所以无法采用内切划线方法。

另一方面，在使用如下述专利文献1中揭示的具备高渗透性刀刃的划线轮60形成划线的情况下，可防止所述交叉划线的交点跳跃，在玻璃衬底的表面形成较深的垂直裂纹。然而，在使用具备高渗透性刀刃的划线轮60形成划线的情况下，在图5A(c)中对上侧的B面衬底进行划线的时间点，有时会在该B面衬底上形成较深的垂直裂纹，使玻璃衬底G实质上成为分离的状态。因此，为了从图5A(c)转移到图5A(d)，而在由吸引垫等吸引着将玻璃衬底G搬送至第2断裂装置时，存在已分离的玻璃衬底G之一残留于第2划线装置上，或已分离的玻璃衬底G之一在玻璃衬底G的搬送过程中坠落的情况。而且，与使用具备以往的常规刀刃的划线轮的情况相比，存在脆性材料的分割面的质量、即端面强度降低的情况。

另一方面，下述专利文献2中，以一面抑制高渗透效应一面改良对于玻璃表面的接触性为目的，而揭示了一种划线轮的发明，该划线轮是与下述专利文献1揭示的划线轮的情况同样地具备沿着在外周缘部形成的圆周棱线在圆周方向上交替地形成的多个切口及突起，且使该切口的圆周方向的长度短于突起的圆周方向的长度。

所述专利文献2中揭示的划线轮的具体尺寸例如为：

(a)切口的圆周方向的长度：4～14μm

(b)切口的节距：20～5000μm

(c)切口的深度：0.5～3.0μm。

先前技术文献：

专利文献：

专利文献1：日本专利第3074143号公报

专利文献2：国际公开WO2007/004700号公报

发明内容

发明要解决的问题

如果使用所述专利文献2中揭示的划线轮，则与使用所述专利文献1中揭示的高渗透划线轮的情况相比，渗透性、接触性及交点跳跃变差，但可实现更高的端面强度，而且，与使用所述常规划线轮的情况相比，虽端面强度差，但发挥出接触性良好，难以产生交点跳跃，且可采用内切划线方法之类的优异效果。

然而，划线轮的使用者的要求逐年提高。例如，近年来，作为移动用设备的显示装置，要求一面采用大型设备一面抑制重量增大化，随之逐步使用厚度更薄的玻璃衬底。根据采用有此种厚度薄而大型的玻璃衬底的显示装置，如果玻璃衬底的端面强度较弱，则在对显示面施加外力时，存在导致玻璃衬底损坏的情况。使用划线轮进行断开后，也进行通过对玻璃端面实施研磨等而使端面强度提高的端面处理，但对于厚度薄的玻璃衬底，则端面处理也较困难，而且，就要求简化步骤的观点而言较为欠佳。因此，尤其提高使用划线轮断开后的玻璃端面强度的要求不断强烈。

本发明是鉴于所述背景技术的问题点而完成，其目的在于提供一种断开后的玻璃衬底等脆性衬底的端面强度强且划线时接触性良好、可内切且交点跳跃少的构成的脆性材料用划线轮、使用此划线轮的脆性材料衬底的划线装置及划线工具。

解决问题的技术手段

为了实现所述目的，本发明的脆性材料用划线轮具有：共有旋转轴的两个圆锥台的底部相交而形成圆周棱线的外周缘部、以及沿所述圆周棱线在圆周方向上交替地形成的多个切口及突起，

所述突起是由所述圆周棱线经切取后残留的在圆周方向上具有长度的所述圆周棱线的部分所构成，且

所述切口其圆周方向的长度短于所述突起的圆周方向的长度，且遍及所述圆周棱线整周是以8μm以上且18μm以下的节距形成。

本发明的脆性材料用划线轮中，切口其圆周方向的长度短于突起的圆周方向的长度。因此，根据本发明的脆性材料用划线轮，与切口为其圆周方向的长度短于突起的圆周方向的长度的所述专利文献1中揭示的具备高渗透性刀刃的划线轮的情况相比，可实现更高的端面强度，而且，可实现实质上同等的接触性，从而成为实质上具备同等的交点跳跃性的脆性材料用划线轮。

而且，本发明的脆性材料用划线轮中是切口遍及圆周棱线的整周以8μm以上且18μm以下的相对较小的节距形成，因此，与所述专利文献2中揭示的划线轮的情况相比，接触性更佳，所以不易产生交点跳跃，而且切口深度相对较浅，因此，可实现更高的端面强度。此外，以往的常规划线轮的情况下无法采用内切划线法，相对于此，本发明可采用内切划线方法，而且，可实现与以往的常规划线轮的情况实质上同等的较高端面强度。

即便切口的深度及圆周方向的长度处于本发明的脆性材料用划线轮中采用的范围内，但以超过18μm的节距遍及圆周棱线的整周形成的划线轮，也存在接触性降低的倾向。而且，该节距的下限如果小于8μm，则不仅有端面强度降低的倾向，而且划线轮的刀刃上易产生缺口，故设为8μm以上，进而设为超过切口的圆周方向长度的2倍。另外，更优选节距为10～18μm。

作为本发明的脆性材料用划线轮，可采用外径为1～20mm、圆周棱线的收敛角为90°～120°的划线轮，更优选外径为1～5mm、圆周棱线的收敛角为100°～115°。

而且，在本发明的脆性材料用划线轮中，所述切口优选其圆周方向的长度达到1μm以上且小于9μm的范围。

切口的圆周方向的长度较长的划线轮具有对于脆性材料的接触变得良好的倾向，切口的圆周方向的长度较短的划线轮具有脆性材料的端面强度提高的倾向。本发明的脆性材料用划线轮中，切口的圆周方向的长度为1μm以上且小于9μm的范围，因此，成为可取得接触性及脆性材料的分割面的端面强度的平衡的脆性材料用划线轮。另外，更优选切口的圆周方向的长度为1～7μm，进而优选切口的圆周方向的长度为1～5μm。

而且，在本发明的脆性材料用划线轮中，优选所述切口的深度达到0.3～0.7um的范围。

切口的深度较深的划线轮具有对于脆性材料的接触性变得良好的倾向，切口的深度较浅的划线轮具有脆性材料的分割面的端面强度提高的倾向。本发明的脆性材料用划线轮中，切口的深度达到0.3～0.7μm的范围，因此，成为可取得接触性及脆性材料的分割面的端面强度的平衡的脆性材料用划线轮。更优选切口的深度为0.4～0.6μm。

而且，在本发明的脆性材料用划线轮中，所述脆性材料用划线轮优选具有用以枢转支承所述轮的刀轴可贯通的轴孔或者与所述刀轴一体形成的一体型轮。

根据本发明的脆性材料用划线轮，可形成稳定的划线，因此可获得划线后的质量稳定的脆性材料衬底。

进而，为了实现所述目的，本发明的脆性材料的划线装置的特征在于包含：载置脆性材料衬底的脆性材料衬底载置机构(例如，可旋转的划线台)；对于载置在所述载置机构上的脆性材料衬底进行相对移动的划线轮安装部；以及安装在所述划线轮安装部的所述任一项的脆性材料用划线轮。

根据本发明的脆性材料的划线装置，可获得在断开脆性材料时防止划线时的交点跳跃，不使分离后的玻璃衬底的截面的质量下降，不因划线时垂直裂纹过度的高渗透而导致搬送过程中端材坠落可进行稳定搬送的划线装置。

进而，为了实现所述目的，本发明的脆性材料用手动划线工具的特征在于，其是将所述脆性材料用划线轮旋转自如地轴装于设置在柄前端的刀架上而构成。

根据本发明的脆性材料用手动划线工具，可获得在断开脆性材料时防止划线时的交点跳跃，不使分离后的玻璃衬底的截面质量下降的脆性材料用手动划线工具。

附图说明

图1A是本发明的划线轮的前视图，图1B是图1A的划线轮的侧视图。

图2A是图1B的IIA部分的放大图，图2B是图2A的IIB部分的放大图。

图3是本发明的手动划线工具的前视图。

图4是以往的划线装置的前视图。

图5A(a)～(d)是说明以往的SBSB方式的玻璃衬底的分割步骤的图，图5B(a)～(d)是说明以往的SSBB方式的玻璃衬底的分割步骤的图。

图6A是以往的划线轮的示意前视图，图6B是图6A的划线轮的示意右侧视图及局部放大图。

图7是说明进行交叉划线时产生的交点跳跃现象的透视图。

[符号的说明]

10 划线轮

11 旋转轴

12 圆锥台

13 圆周棱线

13a 端部

14 外周缘部

15 切口

16 突起

17 轴孔

18 切口面

20 划线工具

21 刀架

22 把手

23 油室

24 盖

50 划线装置

51 划线台

52 导轨

53 滚珠螺杆

54 导杆

55 划线头

56 电动机

57 划线轮保持具

58 划线轮

59 一对CCD相机

60 划线轮

61 圆周棱线

62a 突起

62b 切口

A A面衬底

B B面衬底

BB 断裂杆

d 收敛角

G 玻璃衬底

h 高度

L1～L6 划线

M 衬垫

P 节距

Sa、Sb 划线

φ 直径

具体实施方式

以下，根据附图详细地说明本发明的实施方式。其中，以下所示的实施方式是表示用以使本发明的技术思想具体化的划线轮、使用此划线轮的脆性材料衬底的划线装置及划线工具的一例，并不意味着将本发明特定于该划线轮、使用此划线轮的脆性材料衬底的划线装置及划线工具，本发明也可应用于权利要求中包含的其他实施方式。另外，在用于本说明书的说明的各附图中，为了使各构件成为在附图上可进行识别程度的大小，而使每个构件缩放比例适当地不同进行显示，未必与实际尺寸成比例地显示。

而且，本发明中作为加工对象的脆性材料衬底，并未特别限定形态、材质、用途及大小，既可是包含单板的衬底或将两片以上的单板贴合而成的贴合衬底，也可以使它们的表面或内部附着或包含薄膜或半导体材料。另外，所述脆性材料衬底即使在其表面附着有不属于脆性材料的薄膜等，也视作本发明的划线轮的划线对象。

作为本发明的脆性材料衬底的材质，可列举玻璃、陶瓷、半导体(硅等)、及蓝宝石等，作为其用途，可列举液晶显示面板、等离子显示器面板，有机EL(OrganicElectro-Luminescence)显示器面板、及表面传导电子发射显示器(SED，Surface-conductionElectron-emitter Display)用面板等场发射显示器(FED，Field Emission Display)用面板等的平板显示器(FPD，Flat panel display)用面板。而且，本说明书中使用的“中心线平均粗糙度Ra”是表示JIS B 0601中规定的工业产品表面粗糙度的参数之一，且其是从对象物的表面随机抽取的算术平均值。

首先，使用图1及图2，说明本发明实施方式的划线轮的形状。另外，图1A是从与本发明的划线轮的旋转轴正交的方向观察该划线轮的前视图，图1B是图1A的划线轮的侧视图。而且，图2A是图1B的IIA部分的放大图，图2B是图2A的IIB部分的放大图。

另外，本实施方式的划线轮10是脆性材料用划线轮，该划线轮是在压接于玻璃等脆性材料衬底的状态下滚动，在此脆性材料衬底上形成划线，并且伴随划线的形成而形成从划线朝着脆性材料衬底的厚度方向伸展的垂直裂纹。本实施方式的划线轮10例如可取代以往的划线轮60而安装在使用图4说明的以往的划线装置50的划线头55。

如图1及图2所示，本实施方式的划线轮10具有：共有旋转轴11的两个圆锥台12的底部相交而形成圆周棱线13的外周缘部14；以及沿着该圆周棱线13在圆周方向上形成的多个切口15及突起16。

圆周棱线13是通过从轴心朝向半径方向外侧实施研削加工而形成，且在经研削加工的外周缘部14的表面残留有研削条痕。外周缘部14是以具有收敛角(α)的方式形成。划线轮10是具有用以枢转支承划线轮10的未图示的刀轴可贯通的轴孔17的盘状轮。而且，划线轮10的材质优选超硬合金、烧结金刚石、陶瓷或金属陶瓷(cermet)。

外周缘部14包含两个圆锥台12的斜面，且因用以形成圆周棱线13的研削加工而残留有研削条痕，但加工成斜面的中心线平均粗糙度Ra达到例如0.05μm以上且0.35μm以下。因此，与中心线平均粗糙度Ra更大的以往的研削加工相比，可减少被削除的刀刃构成材料的总量，由此，可抑制突起16的磨损，大幅延长寿命。

圆周棱线13具有由构成外周缘部14的圆锥台12的斜面的所述研削条痕形成的微细凹凸，且该凹凸的中心线平均粗糙度Ra为例如0.05μm以上且0.20μm以下。因此，在圆周棱线13上形成切口15时，可容易地决定开始加工切口15的圆周棱线13的高度位置(半径方向上的位置)。

如图1A的局部放大图即图2A及图2B所示，划线轮10的切口15是以节距P形成，且其圆周方向的长度a短于突起16的圆周方向的长度b。另外，突起16包含圆周棱线13切取后而残留的在圆周方向上具有长度的圆周棱线13的部分。而且，切口15是通过从平坦的圆周棱线13上以每一节距P切取深度h的大致V字状槽而形成。通过形成这样的切口15而在圆周棱线13上以每一节距P形成高度h的突起16。突起16的相当于圆周棱线13的部分具有由圆锥台12的斜面的研削条痕形成的微细凹凸，且该凹凸的中心线平均粗糙度Ra为0.05μm以上且0.20μm以下。

如图2B所示，切口15具有朝向划线轮10底部的半径方向内侧切取的切口面18，突起16的端部13a上的切线C以15～60°的角度(θ)与切口面18相交。即，如果突起16的端部13a上的切线C以直角或接近直角的角度与切口面18相交，则突起16的端部13a对衬底表面的阻力摩擦变佳，但突起16的端部13a的磨损加快，而如果突起16的端部13a上的切线C以30°以下的角度与切口面18相交，则突起16的端部13a对衬底表面的阻力摩擦变差。这样，可通过使角度(θ)的范围为15～60°而实现划线轮10的长寿命化，同时可良好地维持划线轮对衬底表面的阻力摩擦。

切口15从圆锥台12的轴线方向观察的形状为大致V字状，因此，可通过改变V字的中心角度而一面确保切口15的深度(突起16的高度)h，一面容易地调整切口15的圆周方向的长度a与突起16的圆周方向的长度b。

在此，说明划线轮10的制造方法的一例。首先，准备作为划线轮10的母体的圆柱盘，通过对该圆柱盘研削加工两侧的外周缘部14而以两个圆锥台12的斜面交叉的方式形成圆周棱线13。在该研削加工时，优选使圆锥台12的斜面的表面粗糙度及源于表面粗糙度的圆周棱线13的轴向的起伏变小。

圆锥台12的斜面是其中心线平均粗糙度Ra为例如0.05μm以上且0.35μm以下，且圆周棱线13具有由圆锥台12的斜面的研削条痕而形成的微细凹凸，但以该凹凸的中心线平均粗糙度Ra达到例如0.05um以上且0.20μm以下的方式，甄选使用的磨石的粒度。这样，通过抑制圆锥台12的斜面及圆周棱线13的表面粗糙度而使形成的划线的宽度较细且保持恒定，从而可抑制划线轮10划线所得的分离后的玻璃衬底G的分割面产生碎屑(chipping)等。

接下来，在圆周棱线13上形成切口15。作为形成切口15的一例是通过激光照射而在外周缘部形成从圆锥台12的轴线方向观察的形状为V字状的切口15。根据此方法，可通过改变V字的中心角度而容易在突起的高度h保持恒定的状态下，调整切口15的圆周方向的长度a与突起16的圆周方向的长度b。

划线轮10的外径、切口15的节距P、切口15的圆周方向的长度a与突起16的圆周方向的长度b、切口15的深度以及外周缘部14的收敛角(α)等划线轮的规格是根据切断对象的脆性材料的种类、厚度、热履历以及所期望的脆性材料分割面的质量等而适当设定。

作为实施方式的划线轮条件的一例，轮的外径为1～20mm，切口15的节距为8μm以上且18μm以下，切口15的深度为0.3～0.7μm，圆周棱线13的收敛角为90～120°。作为更优选的划线轮条件，轮的外径为1～7mm，作为更优选划线轮的条件，轮的外径为1～5mm，切口15的节距为10μm以上且18μm以下，切口15的深度为0.4～0.6μm，圆周棱线13的收敛角为100～115°。另外，考虑到端面强度及刀刃缺损难易度的观点，切口15的节距的下限选择为超过切口的圆周方向的长度的2倍即可。

一般而言，存在通过使用切口的深度较深的划线轮而使对于脆性材料的接触性(尤其是交叉划线时的交点跳跃的少量性)变得良好的倾向，且存在通过使用切口的深度较浅的划线轮而使脆性材料的端面强度提高的倾向，但本实施方式是将切口15的深度控制在相对较浅的范围内，并且将切口的节距控制在相对较短的范围内，由此，发挥接触性及端面强度均良好的效果。

而且，一般而言，存在通过使用切口的节距较短(分割数较多)的划线轮而使对于脆性材料的接触提高的倾向，且存在通过使用切口的节距较长(分割数较少)的划线轮而使脆性材料的端面强度提高的倾向，但本实施方式是将切口的节距控制在相对较短的范围内，并且将切口的深度控制在相对较浅的范围内，将切口的圆周方向的长度控制在相对较短的范围内，由此，发挥接触性及端面强度均良好的效果。

而且，一般而言，在分割贴合玻璃衬底时，优选使用外径较小的划线轮，例如宜为外径为1～4mm的划线轮。另一方面，在分割原材料单板时，优选使用外径较大的划线轮，例如宜为外径为4～20mm的划线轮。

而且，一般而言，圆周棱线的收敛角较大的划线轮具有寿命长的倾向，且考虑到寿命的观点，圆周棱线的收敛角优选例如90～120°，特别优选100～115°。

而且，一般而言，存在通过使用切口的圆周方向的长度较长的划线轮而使对于脆性材料的接触变得良好的倾向，且存在通过使用切口的圆周方向的长度较短的划线轮而使脆性材料的端面强度提高的倾向，但本实施方式是使切口的圆周方向的长度为短于突起的圆周方向的长度的范围，并且使切口的节距为相对较短的范围，由此，发挥接触性及端面强度均良好的效果。

本发明的所述实施方式的划线轮发挥如下优异的效果：接触性良好，因此难以产生交叉划线时的交点跳跃，而且，对于无法采用以往的常规划线轮的外切划线的厚度薄的衬底(例如，厚度为0.3mm以下，尤其是0.2mm以下的衬底)，也能利用内切划线来解决。

实验例

将此种所述实施方式的划线轮进行交叉划线时的分割面的质量(端面强度)、与以往的常规划线轮(比较例1)的情况以及所述专利文献1中揭示的划线轮(比较例2)的情况一起通过进行对比实验来加以确认。该对比实验是分别对实施方式、比较例1及比较例2，使用与第1方向及第2方向均同样对应的划线轮进行交叉划线。另外，比较例2的划线轮至少在切口的节距为20μm以上的方面不属于本发明的范围。

首先，制作与比较例1对应的厚度为0.65mm、外径为2.1mm、圆周棱线的收敛角为135°的PCD(polycrystallin diamond，多晶金刚石)制的常规划线轮。接下来，使用该PCD制的常规划线轮，通过激光照射法，制作图1及图2所示的切口深度为0.5μm、切口的形成个数为400个、节距为16.4μm的实施方式的划线轮。以同样的方式，制作切口的深度为1.5μm、切口的形成个数为5个、节距为1.319mm的比较例2的划线轮。

将由此制作的实施方式、比较例1及比较例2的划线轮用于如下所示的交叉划线测试。另外，所用玻璃衬底是日本电气硝子株式会社制的厚度为0.3mm的无碱玻璃(OA-10：商品名)单板。

另外，交叉划线测试是使用图4所示的划线装置，如图7所示，以100mm的间隔分别纵横地形成3条划线(交叉划线)，且沿着划线进行断裂，获得测试片(100mm×100mm)。目测观察此时的交点跳跃的状态，区别地表现为“完全未产生交点跳跃”、“部分产生交点跳跃”及“全部产生交点跳跃”。而且，对所得的各测试片以20个为单位测定弯曲强度，并求出平均值。

弯曲强度是通过以下方法而求得：从自各测试片的其中一面上的中心线(两等分为100mm×50mm的大小的线)向两侧分别离开50mm的2条直线上及自相反侧一面(背面)上的中心线(与表面的中心线相对的线)向两侧分别离开10mm的2条直线上，自垂直方向对玻璃衬底施加压力，测定被损坏时的压力(stress)。表1中集中地表示玻璃衬底的端面强度的测定结果及接触性的确认结果(交叉切割的交点处有无交点跳跃)。

[表1]

根据所述表1所示的结果可知如下情况。即，可知使用本发明实施方式的划线轮分割后的测试片表现出与利用比较例1的划线轮分割后的测试片实质上同等的弯曲强度特性，且表现出比利用比较例2的划线轮分割后的测试片良好的弯曲强度。此情况表示使用本发明实施方式的划线轮分割后的测试片的端面强度强，且端面的质量良好。

而且，利用比较例1的划线轮分割后的测试片中，全部产生交点跳跃的测试片为82％，部分产生交点跳跃的测试片也存在9％，完全未产生交点跳跃的测试片仅存在9％。同样在利用比较例2的划线轮分割后的测试片中，不存在全部产生交点跳跃的现象，但一部分产生交点跳跃的测试片也存在62％，完全未产生交点跳跃的测试片仅存在38％。

相对于此，利用本发明的实施方式的划线轮分割后的测试片中，不存在全部产生交点跳跃的现象，而部分产生交点跳跃的测试片仅存在43％，完全未产生交点跳跃的测试片也存在57％。由此可确认，使用本发明实施方式的划线轮分割后的测试片不易产生交点跳跃，接触性极佳。

另外，所述实施方式中表示有将划线轮安装在划线装置上，对玻璃衬底进行划线之例，但本发明也可应用于将划线轮10旋转自如地轴装于设置在柄前端的刀架上而成的手动划线工具。使用图3说明该手动划线工具。另外，图3是手动划线工具的前视图。

作为前视图如图3所示，此种划线工具20主要包含划线轮10可更换地安装在一端的刀架21、及可装卸刀架21的棒状把手22。把手22装卸自如地具备盖24，该盖24是内部形成有油室23，且一端形成与刀架21的结合部，另一端用以将润滑油供给至油室23。

而且，所述实施方式中表示有使用激光照射法以形成切口15之例，但考虑到划线轮的材质或加工效率，也可采用研削加工或放电加工的制造方法。

Claims

1.一种脆性材料用划线轮，其特征在于，其包含共有旋转轴的两个圆锥台的底部相交而形成圆周棱线的外周缘部、以及沿所述圆周棱线在圆周方向上交替地形成的多个切口及突起，

2.根据权利要求1所述的脆性材料用划线轮，其特征在于，

所述切口其圆周方向的长度为1μm以上且小于9μm的范围。

3.根据权利要求1所述的脆性材料用划线轮，其特征在于，

所述切口的深度为0.3～0.7μm的范围。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的脆性材料用划线轮，其特征在于，

所述脆性材料用划线轮是具有用于枢转支承所述轮用的刀轴所贯通的轴孔的或者与所述刀轴一体形成的一体型轮。

5.一种脆性材料的划线装置，其具备载置脆性材料衬底的衬底载置机构；相对载置在所述载置机构上的脆性材料衬底进行相对移动的划线轮安装部；以及安装在所述划线轮安装部的根据权利要求1至4中任一项所述的脆性材料用划线轮。

6.一种脆性材料用手动划线工具，其是将根据权利要求1至4中任一项所述的脆性材料用划线轮旋转自如地轴装于设置在柄前端的刀架上而构成。