CN104175406A - 刀轮及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明是有关于一种刃前端角度与现有习知同样地维持钝角、且可插入于宽度狭窄的刻划路径并进行加工刻划线的刀轮及其制造方法。其解决手段为：在以可放电加工的硬质材料形成、且借由研削加工而于外周面形成具有钝角的刃前端角度的刃前端(2)的刀轮(1A)中，于刃前端(2)的棱线附近，以余留有钝角的刃前端(2)的前端部分的状态借由放电加工切除刃前端的左右斜面(2a、2b)的一部分而形成洼部(3)。

Description

刀轮及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种使用于对陶瓷基板或玻璃基板等脆性材料基板进行加工、分断刻划线(切槽)时的刀轮(亦称为刻划轮)及其制造方法。

背景技术

在对氧化铝(alumina)、HTCC、LTCC等陶瓷基板或玻璃基板等脆性材料基板进行分断加工中，一般已知有例如揭示于专利文献1的方法，该方法是使用刀轮于基板表面形成刻划线，之后沿刻划线从背面侧施加外力使基板挠曲，借此将基板分断成每个单位。

关于成为加工对象的基板，存在有各种的基板，且其中亦有必须在基板表面存在凹凸状态下进行分断者。对于如此的基板，除了于基板本身形成有凹凸之外，例如亦有如于图8的立体图、及图9的一部分放大剖面图所示般，于基板上固着有突起物。

例如在LED用的陶瓷积层母基板W中，于低温烧成陶瓷(LTCC)或氧化铝陶瓷(Al₂O₃)基板11上，安装有LED等元件D，于该些元件D周围形成有呈一体地形成有薄片面12与突起部13的硅树脂制的被覆层14，借此将元件D(LED本体)密封。在现有习知的基板中，相互邻接的突起部13间的间隔L1，约为0.12mm，被覆层14的厚度(高度)H约为0.03mm。

用于在邻接的突起部13间加工刻划线S的刀轮，一般而言，是使用耐磨耗性或研削性等工具特性优异的材料即超硬合金或烧结钻石(PCD)制的刀轮。然而，由于被以压接状态反复使用，因此刃前端的使用环境恶劣。因此，若将刀轮前端的刃前端角度过于设成非常锐角，则容易产生刀刃钝化等使刀刃的使用寿命变短。此外，若将刃前端角度过于设成锐角则在压接时施加于基板的垂直方向的负载成分变大，使负载控制变困难。尤其是，由于所使用的刀轮的直径约1mm～7mm、非常地小，因此容易使负载控制变困难。因此，通常被期望是具有钝角的刃前端角度的刀轮。

故至此为止，为了使用上述具有钝角的刃前端的刀轮，于母基板W的突起部13、13间进行加工刻划线S，而将母基板W的被覆层14的图案中的突起部13、13间的间隔L1，设计成相对于突起部13的高度H约3倍以上。亦即，以利用具有钝角的刃前端的刀轮进行刻划为可行的方式，设计间隔L1或高度H的数值，此外，使用了在如此般的间隔L1或高度H中所容许的刃前端角度的刀轮。

例如，如图9所示，即使是使用刃前端角度α(例如105度)的刀轮K，亦能够在刃前端斜面与突起部13的上端缘部之间留有间隙C，使得能够在刀刃不接触伤及突起部13的情况下进行加工刻划线S。

专利文献1：日本特许第3787489号。

发明内容

近年来，由增加从母基板分别切出的单位基板的个数而抑制制品成本的观点来看，所切出的单位基板的面积，有逐渐小型化的倾向。例如，在制造LED的情形，单位基板的平面尺寸被要求从现状的2.0mm×1.6mm缩小至1.0mm×0.8mm。进一步地，不仅单位基板的面积，关于用于形成刻划线S的区域即刻划路径的宽度、亦即突起部13、13间的间隔L1，为了小型化、量产化而亦被要求变小。具体而言，间隔L1在目前的0.12mm是较宽的，有必要缩小至0.06mm以下。

然而，若使间隔L1缩小至0.06mm，将使得如图10所示般在现有习知(参照图9)般的具有钝角的刃前端角度α的刀轮K中，刃前端的斜面(位于刃前端棱线两侧的斜面)与突起部13的上端缘部接触而伤及突起部13，因此不能使用。因此，为了避免接触，必需将在图10中以假想线(两点链线)所示般的刃前端角度α’设成90度以下的锐角。然而，在使用锐角的刃前端的情形，如上述般容易产生刀刃钝化等而使使用寿命变短。此外，若刃前端进一步成为锐角，则于刀轮的素材所使用的碳化钨或钻石等的硬质粒子容易脱落，明显使刃前端的强度降低，研磨加工亦变困难。进一步地，产生如刻划时负载控制变困难般的各种课题。

因此，本发明的目的在于提供一种即使是刃前端角度与现有习知相同般维持钝角、且相邻接的突起部间的刻划路径宽度狭窄(具体而言是0.06mm以下)，亦能够在刃前端不接触(突起部)的情况下进行刻划加工的刀轮及其制造方法。

为了解决上述课题，在本发明中提出了如以下般的技术性手段。亦即，本发明的刀轮，是以可放电加工的硬质材料形成，且借由左右斜面形成的刃前端棱线的刃前端角度为钝角，其成为如下的构成：使刃前端棱线附近的前端部分成为钝角的刃前端并余留，并且借由放电加工切除连续于该前端部分的左右斜面的一部分，于该左右斜面形成有陷入的洼部。

此外，本发明的刀轮的制造方法，该刀轮是借由左右斜面形成刃前端棱线，其以如下方式进行：在由可放电加工的硬质材料所构成的圆盘状盘体的外周面，借由研削加工而加工刃前端棱线的刃前端角度成为钝角的左右斜面，接着，将刃前端棱线附近的前端部分设成为钝角的刃前端并余留，并且借由放电加工切除连续于该前端部分的左右斜面的一部分，于该左右斜面形成陷入的洼部。

此处，刀轮的刃前端角度较佳为90度～150度。借此，能够根据被刻划的基板的突起部间的间隔及高度，而选择洼部的形状或尺寸，且成为不与基板接触。此外，作为可放电加工的硬质材料，亦可使用超硬合金或烧结钻石、具有导电性的单结晶钻石或多结晶钻石。此外，亦可沿刃前端棱线形成连续的凹凸。

借由上述技术方案，本发明至少具有下列优点及有益效果：根据本发明，由于切除连续于钝角的前端部分的左右斜面的一部分并形成陷入的洼部，因此能够使刀轮的刃前端的前端部分中的左右宽仅以切除的量设为狭窄，即使相邻接的突起部间的刻划路径宽度狭窄，亦能够在不接触突起缘部的情况下进行刻划。此外，刀轮的洼部的加工，能够仅以对现有习知制品(借由研削加工)即被储存的具有钝角的刃前端角度(未形成有洼部)的一般刀轮，借由放电加工使电极(导线(wire)或治具电极)按压于刃前端斜面的追加加工而制造，因此即使是微细的部分的加工亦能够容易且精确地进行制造。此外，借由放电加工而切除的洼部，并非在刻划时与应加工的基板接触并刻划的部分，因此能够不必进行研磨精加工等后处理，维持该状态作为制品而使用。而且，由于刃前端的前端部分余留有原本的刀轮的钝角的刃前端棱线，因此能够对刻划以与现有习知相同般维持必要的刃前端强度，能够在不产生刀刃钝化的情况下长期地使用。进一步地，具有能够以与现有习知同等容易度进行负载控制的效果。

附图说明

图1(a)～图1(c)表示本发明的刀轮的主视图。

图2(a)～图2(d)是对刀轮的刃前端以线切割放电加工施作洼部时的图。

图3是刀轮的刃前端部分的放大剖面图。

图4表示刀轮使用状态的放大图。

图5(a)、图5(b)是对刀轮以形雕放电加工施作洼部时的图。

图6(a)、图6(b)表示与图5(a)和图5(b)同样的形雕放电加工方法的其它例的图。

图7(a)～图7(c)表示洼部的加工形状的变形例的主视图。

图8表示成为加工对象的母基板的一例的立体图。

图9是图8的一部分的放大剖面图。

图10表示将母基板的突起部设定成宽度狭窄情形的假想例的剖面图。

【主要元件符号说明】

L1：母基板突起部的间隔

L2：刀轮前端部分的左右宽度

S：刻划线

α：刃前端角度

h：洼部的高度

1：刀轮

1A、1A’：洼部加工前的刀轮

2：刃前端

2a、2b：刃前端的左右斜面

3：洼部

具体实施方式

在以下，针对本发明的刀轮及其制造方法依据图式详细地进行说明。此处，以对在基板表面具有突起部的母基板的刻划为最佳的刀轮为例进行说明。

图1(a)表示本发明的刀轮1的主视图，该刀轮1以具有导电性、可放电加工的硬质材料(例如金属)制作。具体而言，例如以超硬合金或烧结钻石、具有导电性的单结晶钻石或多结晶钻石制作。在对钻石赋予导电性中，已知有在合成时掺杂硼等不纯物的方法等。在多结晶钻石，包含借由化学气相成长法合成的钻石、或不使用结合材而使微细的钻石粒子烧结合成的钻石。另外，烧结钻石一般而言虽借由包含作为黏合剂的钴等而具有导电性，但为了能够进行更精密的放电加工，亦可采用使用有使不纯物混入而赋予导电性的钻石粒子的烧结钻石。

该刀轮1，是利用在圆盘状盘体的外周面具有以钝角、例如105度的角度形成刃前端棱线的刃前端角度的刃前端2的如图1(b)所示的刀轮1A而制造。亦即，余留具有钝角的刃前端角度的刃前端棱线附近的前端部分，并且将连续于前端部分的刃前端2的左右斜面2a、2b的一部分借由放电加工切除，于斜面2a、2b形成图1(a)所示的洼部3。

加工洼部3之前的图1(b)所示的刀轮1A，是以滑顺且平坦的棱线形成刃前端的前端的一般基板刻划用的刀轮、亦即于刃前端棱线部不具有缺口(凹凸部)的一般的刀轮(normal cutter wheel)，借由研削加工制作刃前端2，且将刃前端表面研磨精加工而成。另外，以直径约1.0mm～7.0mm、较佳为1.0mm～3.0mm、厚度约0.4mm～1.1mm的小尺寸形成。该些是在维持该状态下使用作为刀轮，并作为在库品而储存。

另外，作为加工洼部3前的刀轮，亦可使用如图1(c)所示的沿刃前端棱线设置有连续的小的凹凸(缺口)8的刀轮(具有沟槽的刀轮)1A’。对于该具有沟槽的刀轮1A’，存在有三星钻石股份有限公司制的Penett(注册商标)刀轮、APIO(注册商标)刀轮。本发明的刀轮，可借由对该些在图1(b)、(c)所示的刀轮1A、1A’进一步进行追加加工而形成。

接着，于图2(a)～图2(d)所示的一例，为于刀轮1的刃前端2的斜面2a、2b，以线切割放电加工进行加工洼部3的方法。

在该方法中，如图2(a)、图2(b)所示，于刀轮1A(或1A’)的轴孔4嵌入旋转轴(未图示)，一边使刀轮1A旋转一边使线电极5于刃前端2一侧的斜面2a移行，而切除斜面2a的一部分。

接着，如图2(c)所示，使线电极5于刃前端2另一侧的斜面2b移行，而切除斜面2b的一部分。借此，如图2(d)所示，制作连续于刃前端2的前端部分的左右斜面2a、2b的一部分陷入、形成有使刃前端的前端部分的宽度变狭窄的洼部3、3的刀轮1。

以如此方式形成的洼部3，如图3、4的放大图所示，使维持钝角的刃前端角度并余留的刀轮1的刃前端的前端部分的左右的宽度L2，相对于在加工对象基板上的相邻接的突起部13、13间所预定的刻划路径的宽度L1为较小，以刀轮1与突起部13不相互接触的方式选择洼部3的缺口形状或缺口尺寸。

例如，在突起部13的间隔L1为0.06mm、高度H为0.03mm的基板的情形，将刀轮1的钝角的前端部分的宽度L2设成0.04mm，将从刃前端棱线起0.03mm位置的高度h设成0.05mm。另外，对应突起部13的间隔L1的宽度，刀轮1的前端部分的宽度L2可在0.01mm～0.05mm的范围进行选择，此外，对应突起部13的高度H，前端部分的高度h可在0.005mm～0.06mm的范围进行选择。此外，较佳为以宽度L1与L2之差为0.02mm以上的方式进行选择。

借此，如图4所示，在使刀轮1的刃前端2定位于加工对象基板的突起部13、13间的刻划路径的宽度L1内并进行加工刻划线S时，能够在与突起部13之间保持充分的间隙C的状态下进行刻划。

另外，在图4中，虽加工对象基板的刻划路径亦以树脂层被覆，但亦可于刻划路径部分露出基板。

图5(a)、图5(b)，表示利用形雕放电加工进行的刀轮的加工方法。

在该方法中，使具有应切除部分的反转形状的一对治具电极6a、6b，对以旋转轴支撑并进行旋转的刀轮1A的刃前端斜面2a、2b分别从相反侧交互地、或同时地按压，借此进行加工洼部3。

此外，图6(a)、图6(b)表示利用形雕放电加工进行的刀轮的其它加工方法的一例。

在该方法中，使具备具有应切除部分的反转形状的母模具(母模)7a的治具电极7，对进行旋转的刀轮1A的刃前端斜面2a、2b按压，借此进行加工洼部3。

上述的线切割放电加工及形雕放电加工，均为将刀轮1A浸于作为放电诱导体的水或油等液体而进行。

在上述实施例中，虽以正圆的圆弧形成洼部3的形状，但亦可如图7(a)、图7(b)所示，以使与钝角的刃前端2的前端部邻接的斜面上位侧较深，越往斜面的下方而逐渐变浅的方式形成。另外，在图7(a)中表示较浅地形成洼部3的凹度、在图7(b)中表示较深地形成之例。此外，尤其是由于在小径的刀轮中刃前端2的斜面的宽度变狭窄，因此在如此情形中，如图7(c)所示，亦可洼部3与刀轮1的侧面9完全连续。

加工后的刀轮1，刃前端2的前端部分的左右宽度能够仅以借由洼部3所被切除的量而设成较狭窄，如图4所示般相邻接的突起部13、13间的刻划路径的宽度L1即使较狭窄，亦能够在不与突起缘部接触的情况下进行刻划。此外，能够仅以对具有钝角的刃前端角度的刀轮1A借由放电加工使成为电极的导线或治具电极按压于刃前端斜面的作业，进行洼部3的加工，因此即使是微细的部分的加工，亦能够容易且精确地进行制作。

此外，借由放电加工而经切除的部分，并非于刻划时直接接触基板的部分，因此并不一定要进行研磨精加工等的后处理，而可在维持该状态下作为制品使用。

进一步地，刃前端的前端部，由于余留有原本的刀轮1A的钝角即刃前端角度的刃前端棱线，因此能够与现有习知相同般维持对刻划为必要的刃前端强度，且刀刃钝化等难以产生而能够长期地使用。

以上，虽已针对本发明的代表性的实施例进行了说明，但本发明并不一定要特定于上述的实施形态。例如，在上述实施例中，作为刀轮的素材即可放电加工的材料，虽表示有使用了使钻石粒子以钴等黏合剂及高温高压而烧结成的烧结钻石的例子，但亦可取代此而使用金属材料即超硬合金。此外，可采用使用有借由不纯物的添加而赋予导电性的钻石粒子的烧结钻石、或借由不纯物的添加而赋予导电性的单结晶钻石或多结晶钻石等。此外，在上述实施例中，虽将刃前端角度α设成105度，但可在90度～150度的范围内实施。在其它的本发明中，在达成其目的、不脱离请求的范围的范围内可适当地进行修正、变更。

本发明可应用于对在陶瓷基板或玻璃基板等脆性材料基板、尤其是基板表面形成有突起部的母基板进行加工、分断刻划线时所使用的刀轮。

Claims (7)

1.一种刀轮，是以可放电加工的硬质材料形成，且借由左右斜面形成的刃前端棱线的刃前端角度为钝角，其特征在于：

使该刃前端棱线附近的前端部分成为钝角的刃前端并余留，并且借由放电加工切除连续于该前端部分的左右斜面的一部分，于该左右斜面形成有陷入的洼部。

2.如权利要求1所述的刀轮，其特征在于该刃前端角度为90度～150度。

3.如权利要求1或2所述的刀轮，其特征在于该硬质材料，是超硬合金或烧结钻石、具有导电性的单结晶钻石或多结晶钻石。

4.如权利要求1或2所述的刀轮，其特征在于沿该刃前端棱线形成连续的凹凸。

5.如权利要求3所述的刀轮，其特征在于沿该刃前端棱线形成连续的凹凸。

6.一种刀轮的制造方法，该刀轮是借由左右斜面形成刃前端棱线，其特征在于：

在由可放电加工的硬质材料所构成的圆盘状盘体的外周面，借由研削加工而加工刃前端棱线的刃前端角度成为钝角的左右斜面；

接着，将该刃前端棱线附近的前端部分设成为钝角的刃前端并余留，并且借由放电加工切除连续于该前端部分的左右斜面的一部分，于该左右斜面形成陷入的洼部。

7.如权利要求6所述的刀轮的制造方法，其特征在于该刃前端角度为90度～150度。