CN104303270A - 切割刀 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种切割刀，其即使对于由脆性材料构成的工件，也能够不产生裂纹、破裂地以延展性模式稳定且高精度地进行切断加工。对工件进行切断加工的切割刀(26)中，所述切割刀(26)通过将金刚石磨粒(82)烧结而形成的金刚石烧结体(80)呈圆盘状地一体构成，所述金刚石烧结体(80)的所述金刚石磨粒(82)的含有量为80vol％以上。在所述切割刀(26)的外周部，形成在所述金刚石烧结体(80)的表面上的凹部优选沿着周向连续设置。

Description

切割刀

技术领域

本发明涉及对形成半导体装置或电子部件的晶圆等工件实施切断或开槽等切断加工的切割刀。

背景技术

在将形成半导体装置或电子部件的晶圆等工件分割成各个芯片的切割装置上设有至少通过主轴而高速旋转的切割刀、载置工件的工件台、使工件台与刀的相对位置变化的X、Y、Z、θ的各移动轴，通过这些各移动轴的动作而对工件实施切断或开槽等切断加工。

作为这样的切割装置所使用的切割刀，到目前为止提出了各种方案(例如，参照专利文献1、2)。

在专利文献1中，记载了对于金刚石磨粒将与镍或铜等软质的金属的合金作为结合材料、并通过使用了电镀技术的电铸法而固定在金属母材(铝凸缘)的端面上的电铸刀。

在专利文献2中，记载了利用化学气相蒸镀(CVD)法将硬度互不相同的金刚石层依次层叠、由此利用由多个金刚石层组成的基材来构成的金刚石刀。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2005-129741号公报

专利文献2：日本特开2010-234597号公报

发明内容

发明要解决的课题

然而，近年来，对半导体封装体的小型化、高集成化的要求不断升高，半导体芯片的薄片化不断进展。伴随于此，例如需求厚度100μm以下的极薄的工件。这样的极薄的工件非常容易破裂，因此在对极薄的工件进行切割时，需要使通过切割刀而形成的切断槽的槽宽尽量较窄。例如，在对厚度100μm左右的工件进行切断加工时，作为切割刀的刃厚，需要比工件的厚度薄，需要至少为100μm以下的厚度。假设以比工件的厚度厚的刃厚的切割刀进行切断加工的情况下，工件在被切断以前有时会破裂。因此，例如，在对厚度50μm左右的工件进行深度30μm左右的开槽加工的情况下，当然，槽宽也必须为30μm以下，因此需要将切割刀的刃厚抑制成30μm以下。

然而，以往的切割刀存在以下所示的技术问题，对于极薄的工件无法稳定而高精度地进行切断加工。

另外，关于脆性材料，难以避免成为破裂的原因的裂纹。关于铜、铝及有机膜、树脂等具有延展性的材料，虽然不会破裂，但是具有容易出现毛刺的性质，难以避免毛刺的产生。

(无法进行突出调整引起的裂纹的问题)

首先，专利文献1记载的电铸刀如图19所示，金刚石磨粒92散布在结合材料(金属粘合剂)94内，在表面具有锋利的前端部的金刚石磨粒92成为突出的状态。此时，金刚石磨粒92的突出位置、突出量比较零乱，在原理上难以高精度地控制磨粒突出。因此，无法高精度地控制1个加工单位的切入深度。尤其是对于厚度为100μm以下的极薄的工件进行切断加工的情况下，因某一定以上的切入而产生裂纹，金刚石磨粒的前端部对于工件有时会施加致命的切入。其结果是，裂纹彼此连结，由此存在或多或少地产生屑片或缺口的问题。

作为产生这样的问题的原因，在于电铸刀的表面形态。即，如图19所示，在电铸刀中，金刚石磨粒92通过结合材料94而结合，但是其表面形态以金刚石磨粒92散嵌于结合材料94之中的方式存在。因此，在电铸刀中，作为整体的平均高度位置的基准平面98存在于结合材料94的表面附近，金刚石磨粒92成为从该基准平面98突出的状态。并且，在该状态下使切割加工进展时，不是金刚石磨粒92，而是将金刚石磨粒92结合的结合材料94的表面部分减少，金刚石磨粒92的突出量进一步变大。由于这样的情况，如上述那样，难以高精度地控制金刚石磨粒92的突出位置、突出量。

尤其是在电铸刀的情况下，成为如存在自生刃的用语那样在切断中途磨损的金刚石磨粒92直接脱落、接着处于其下方的新的金刚石磨粒92发挥作用的形态。然而，当容忍这样的金刚石磨粒92的脱落时，脱落的金刚石磨粒92进入到刀与工件之间，结果是会助长裂纹。

(锋利化困难的问题)

而且，在电铸刀的情况下，即使通过机械加工将刀前端部加工得薄且锋利，由于金刚石磨粒零散地存在，因此虽然想要均匀地较薄地加工，或带有锥度地加工，由于伴随着该加工而金刚石磨粒从表面脱落，因此刀前端部在锋利化方面存在极限。

即，为了制作薄刀，在进行电沉积的镀敷时，制作均匀地较薄镀敷的材料，将其从基材拆下而形成为刀，但是难以将形成为刀的材料从后方通过加工进行成形并减薄。

(导热性差带来的热蓄积的问题)

另外，电铸刀的导热性差，在切断加工时，由于与槽侧面的摩擦阻力引起的发热而热量容易蓄积在刀内，可能会导致刀的翘曲。

在以镍为结合材料来制作电铸刀时，如表1所示，镍的导热率最多也不过为92W/m·K左右。而且，在以铜为结合材料的情况下，也仅有398W/m·K左右的导热率。这样当刀的导热性差时，存在热容易蓄积而刀翘曲的情况、因加工中的发热而金刚石发生石墨化的情况，因此一边浇纯水一边进行冷却而加工的情况较多。需要说明的是，金刚石的导热率为2100W/m·K，具有与镍或铜不同量级的导热率。

[表1]

(无法形成任意的等间隔的切刃的问题)

另一方面，专利文献2记载的金刚石刀存在以下所示的问题。

首先，上述的金刚石刀由CVD法形成，因此成为由非常致密的膜形成的刀，但其结果是，金刚石刀的表面几乎成为平面状，无法形成用于任意地施加切入的凹陷形状或切屑除去用的凹槽。而且，即使结果是形成微小的凹凸，在成膜前也无法任意地设定粒界的大小。因此，并不是可以任意设计凹凸的间距等的结构。

(层叠时的双金属效果的问题)

另外，在将不同的组成的金刚石层进行层叠而形成的情况下，由于其组成而热膨胀容易变化。因此，在切割加工中当发热时，在各金刚石层间产生热应力，可能无法维持刀的正圆度、平面度。此时，根据情况的不同有时也会产生翘曲。尤其是刀变薄时，其影响更加显著。

(基于CVD成膜的刀制作中的偏差精度的问题)

而且，在利用CVD法来制作金刚石刀的情况下，通过成膜分布来决定刀的刃厚分布。尤其是成膜分布存在起伏时，无法除去该起伏。即，虽然想要利用机械加工将起伏除去，但是会产生裂纹等，难以成形出薄刀。因此，使基准面彼此对合地安装于高精度的没有偏差的主轴凸缘来提高偏差精度的情况在原理上非常困难。

(基于将异种材料接合的情况的平面度确保)

而且，为了使刀切断的切断槽的槽宽变窄，而刀的外周部(前端部)越窄越优选，但是与凸缘抵接的部分为了维持高精度的基准的平面而需要避免发生翘曲的程度的厚度。然而，在将刀制作为一体物的基础上形成为这样的具有厚度不同的部分的刀的情况下，在基于成膜的方法中，无法通过一体物制作，实质上不可能。需要说明的是，因此将异种的材料接合的话，由于热应力的关系而发生变形，正圆度、平面度紊乱，因此无法实现后述的本发明那样的延展性模式的加工。在此，在进行磨削、切削加工时，将以螺旋形或流线形的切屑溢出的状态进行工件的加工的情况称为延展性模式的加工。

另外，向刀外周埋入高硬度的金刚石刀片的结构在金刚石部分与基材的部分由于热膨胀、导热率不同，因此利用双金属效果难以确保刀整体的平面度，而且当将刀片排列成圆周状时，温度分布未成为轴对称的整齐的温度分布，因此仍然由于热应力而平面度会变差。

另外，为了无裂纹的延展性模式切割，需要以0.1mm以下的薄刀在极其局部的区域开槽或限定切断宽度，但是在将金刚石刀片与母材贴合的结构中，无法形成这样的薄刀。难以确保金刚石刀片部与其他的母材部分的连续的平面度。

而且，金刚石刀片部分的硬度极高，但是由于母材的金属的部分的弹性效果，金刚石刀片受到的冲击有时由母材部分吸收。在以延展性模式进行加工时，需要将极微小的切入持续形成，但是当母材吸收这样的冲击时，在极微量的切入下无法进行延展性模式的加工。

根据以上情况，当以导热的点、形状的平面度或平面的连续性的点、未吸收加工产生的冲击而局部性地赋予有效的剪切力的点等进行对照时，埋入金刚石刀片的刀成为问题。

(在成膜方法中，由于膜堆积方向的不同而应力分布不同，从而发生刀翘曲)

另外，在上述的金刚石刀中，在通过CVD法而成膜的金刚石层所构成的膜内形成有压缩应力，因此伴随着膜堆积而应力的进入方向不同。因此，最终将膜剥离而形成为刀时，在左右的两面处，压缩应力的进入方向存在差异，结果是刀较大地发生翘曲。即使想要修正这样的刀的翘曲，也没有修正的手段，由于膜的应力而成品率可能会变差。

(划线的问题)

另外，作为其他的问题，虽然不是刀自身的问题，但是假设高精度地制作刀，前端部锋利，且通过制作而形成了即使在切断加工时的热量下平面状态也不会变化的理想的刀的情况下，该刀的使用方法也至关重要。尤其是使刀自身沿铅垂方向按压工件而施加裂纹来进行切割推进的划线等时，明显成为利用了脆性破坏的加工，因此无法进行后述的本发明那样的延展性模式的加工。

在划线中，为了避免工件与刀打滑而相对速度为0。作为刀结构，在划线的情况下，为了对材料施加垂直应力，刀需要自由旋转，成为将刀内的轴承或轴部分向铅垂下方按压的形式。

用于使刀沿着工件滑动的刀保持部分和与工件相接而旋转的刀部分不能完全固定。相对于刀而完全不存在游隙且与电动机直接连结的情况不存在。

由于这样的情况，在以往的划线的刀结构中，轴与轴承部分之间的滑动部分至关重要。

此外，本申请不是划线，因此电动机与刀成为直接连结的结构，轴与轴承这样的关系不存在，以嵌合的高精度的同轴结构装入。

因此，刀端面与电动机直接连结的凸缘端面的面对合至关重要。即，切割的刀需要用于与凸缘端面一致的基准平面。

(相对于工件，维持一定切入深度地进行切割的情况)

另外，伴随着切断而除去体积较大地变化，1个切刃除去的体积自身也变化，其结果是，无法控制1个切刃除去的基础上的规定的临界切入深度，结果是在切断加工中，切断阻力较大地变化，由于其不均衡性而存在给工件材料内造成裂纹的情况。这样的情况也成为引发脆性破坏的原因，无法实现延展性模式的加工。即，相对于工件，在微观上一个切刃为了维持一定的切入深度，需要对于工件施加一定的切入而加工中确保稳定状态。

另外，在工件不是平板状试料的情况下，有时无法顺畅地将工件固定。例如，在将圆柱状的工件直接切断的情况下，不仅工件移动，切入不固定，而且也有工件因切断而发生振动的情况。

接着，另一方面，最近也存在Cu/Low-k材料(铜材与低介电常数的材料混杂的材料)那样延展性材料与脆性材料混杂的材料。在Low-k材料那样脆性材料中，为了避免发生脆性破坏而必须在材料的变形域内对工件进行加工。另一方面，Cu由于为延展性材料而不会破裂。然而，这样的材料虽然不会破裂，但处于非常能延伸的倾向。这样的延展性高的材料卷缠于刀，并且在刀拔出的部分产生较大的毛刺。而且，在圆形刀中，在上部形成须那样的毛刺的情况较多。

另外，在延展性高的材料中，即使切割，材料也被刀拉拽时，存在卷缠于刀的问题。当卷缠于刀时，会加速刀的堵塞，刀的切刃部分由工件材料覆盖，产生磨削能力显著下降的问题。

本发明鉴于这样的情况而作出，目的在于提供一种切割刀，其对于由脆性材料构成的工件，能够不产生裂纹、破裂地以延展性模式稳定且高精度地进行切断加工，另一方面，对于延展性材料，不产生毛刺地抑制对刀的堵塞的进展。

用于解决课题的方案

为了实现所述目的，本发明的一方案的切割刀是使平板状的工件以一定的切入深度相对地滑动且为了进行切断或开槽加工而安装于主轴的旋转切割刀，其中，所述切割刀通过将金刚石磨粒烧结而形成的金刚石烧结体呈圆盘状地一体构成，所述金刚石烧结体的所述金刚石磨粒的含有量为80vol％以上。

在本发明中，优选的是，在所述切割刀的外周部，由形成在所述金刚石烧结体的表面上的凹部构成的微小切刃沿着周向连续设置。

由于由金刚石烧结体构成，与以往的比金刚石软的结合材料电沉积的金刚石电沉积的材料截然不同。

在以往的电沉积金刚石的情况下，与金刚石相比，结合材料后退而金刚石突出，结果是相对于平均的标准线而金刚石磨粒的突出变大。其结果是，在突出量大的磨粒部分成为过大的切入深度，超过材料固有的临界切入深度地造成裂纹。

相对于此，在本申请的情况下，大部分由金刚石构成，由金刚石包围的凹陷的部分成为切刃。因此，不是周围后退而形成突出的磨粒的情况。其结果是，未成为过大的切入深度，凹部作为切刃发挥作用。平面的基准面为金刚石面，在其各处存在凹陷部分，因此基本上凹陷部分作为切刃进行加工。

这样，金刚石磨粒在整体之中主导性地存在，之间扩散而残留的烧结助剂存在，由此形成的切刃成为在金刚石磨粒之中形成的凹陷的切刃。而且，关于此时的金刚石磨粒的含有率，具有后述的80％以上的金刚石磨粒的含有量而该空余部分才作为切刃发挥作用。当含有率减少时，不是在由金刚石磨粒形成的外缘形成凹陷的部分这样的形式，而是凹凸部分几乎相同，或者凸部成为主导，产生相对突出的部分，未成为不会给工件造成致命的裂纹的施加一定以下的稳定的切入深度的切刃。

另外，本申请刀的由烧结金刚石构成的情况成为大的特征。烧结金刚石预先将粒径一致的金刚石铺满，添加微量的烧结助剂，以高温高压化来制作。烧结助剂在金刚石磨粒内扩散，结果是将金刚石彼此牢固地连结。

在电沉积刀或电铸刀中，不是将金刚石彼此连结。是将镶嵌有金刚石的材料利用周围的金属加固来将金刚石磨粒加固的方式。

在烧结的情况下，烧结助剂在金刚石内扩散，由此金刚石粒子彼此牢固地连结。通过将金刚石粒子彼此结合而能够有效利用金刚石的特性。在金刚石的刚性、硬度、导热等中，若金刚石含有量多，则能够有效利用大致接近于金刚石的物理物性。这基于将金刚石彼此结合的情况。

与电铸刀等的其他的制法相比，以高温高压化烧成而制作，由此金刚石彼此连结。就这样的烧结金刚石而言，例如GE社的compax金刚石(商标)等相当于此。compax金刚石通过将由单结晶构成的微粒子彼此利用烧结助剂结合而成。

以金刚石的含有量来说，天然金刚石或人工金刚石等当然金刚石含有量多，作为牢固的金刚石而存在。这样的单结晶金刚石在脱落时沿着劈开面容易引起破裂。例如，在全部的刀为单结晶金刚石的情况下，即使成形为圆盘状，当劈开面存在于某方向时，存在从劈开面分割成两部分的情况。即使由于加工的进展而金刚石磨损的情况下，也存在依赖于沿着劈开面的面方位而引起磨损的问题。

在单结晶金刚石的情况下，如在金刚石磨损的过程中以何种单位使金刚石磨损那样，无法严格地控制材料内的磨损过程。

另一方面，同样地如DLC(类金刚石碳)那样利用CVD进行气相成长而制作的构件也为多结晶体，但是无法高精度地控制结晶粒界的大小。因此，在从粒界起结晶发生磨损时，无法设定以何种程度均匀磨损的情况，无法严格地控制因加工而磨损脱落的结晶单位或粒界的单位。由此，有时会较大地缺损，过度的应力进入一部分的缺陷而会引起较大的破裂。

相对于此，在将金刚石微粒子彼此以高温高压化烧成的PCD(Polycrystalline Diamond)中，与DLC等同样地为多结晶金刚石，但其结晶结构截然不同。将微粒子彼此烧成的PCD的金刚石微粒子自身是单结晶体，是硬度非常高的完全的结晶体。PCD为了使该单结晶体彼此结合，而混合烧结助剂将单结晶彼此连结。此时，结合部分的方位完全不一致，因此作为整体不是单结晶而是成为多结晶体结合的形式。因此，在磨损过程中，结晶方位依赖性不存在，无论是哪个方向都具有一定的大强度。

根据以上所述，在PCD的情况下，全部的结构不是完全的单结晶而是多结晶，但是大小一致的微小的单结晶紧密地集合的状态的多结晶体。

在通过这样的结构而加工的磨损过程中，在外周的切刃的状态及外周切刃的间距单位的控制的点上，能够高精度地维持初期的状态。在因切割而磨损的过程中，与单结晶其本身破裂的情况相比，将单结晶与单结晶连结的部分在硬度或强度上相对弱，因此从该粒界部分而结合发生断开进而脱落。

在PCD中，在形成切刃的基础上，沿着处于单结晶之间的结晶粒界发生磨损，因此自然地设定等间隔的切刃。这样形成的凹凸全部成为切刃。而且，在等间隔地存在的自然的凹凸的切刃之间，也存在粒子的粒界引起的凹凸的切刃，这些全部由金刚石构成，因此作为切刃而存在。

这样的本申请刀是基于PCD的结构的情况与为圆盘形状的情况相辅相成，发挥特别效果。在圆盘状的外周存在切刃，其以依次作用于加工点的方式到达加工点。切刃在加工中并不是不间断地处于加工点，而是旋转且仅极其一部分圆弧有助于加工，因此没有由于反复进行加工和冷却而前端部过度地过热的情况，其结果是，金刚石不会热化学性地反应而稳定地有助于加工。

接着，等间隔的切刃的形成对于后述的本申请的课题的延展性模式切割成为不可或缺的要素。即，在延展性模式切割中，如后述那样，一个切刃向材料施加的切入深度至关重要，而且一个切刃向工件施加的切入深度的“刀外周部的切刃间隔”为必要要素。该点的一个刃向工件施加的临界切入深度与切刃间隔的关系如后所述，但是为了规定一个刃的临界切入深度，稳定的切刃间隔的设定成为必须。在高制度地设定了该切刃间隔的基础上，将粒径一致的单结晶磨粒彼此烧结而结合的PCD优选。

需要说明的是，作为补充的情况，在本申请的“等间隔的切刃的形成”中，叙述本申请的PCD原料的金刚石磨粒配置与一般的其他的事例的进行了金刚石磨粒的配置的以往刀的差异。

在电铸刀中，磨粒的含有率少。在日本特开2010-005778号公报等中，磨粒层之中占据的金刚石磨粒的含有率为10％左右。由此，首先没有磨粒含有率超过70％的设定。因此，各磨粒稀疏地存在。虽然一定程度均匀配置，但为了确保一个磨粒的充分的突出而磨粒间隔也大。

在日本专利3308246号中，记载了稀土类磁铁切断用的切割刀，通过金刚石及/或CBN(Cubic Boron Nitride)的复合烧结体形成。金刚石或CBN的含有量为1～70VOL％，更优选为5～50％。当金刚石含有量超过70％时，虽然在翘曲·弯曲的点上没有问题，但是对于冲击变弱且容易破损。

在日本专利4714453号中，也公开了对于陶瓷、金属、玻璃等复合材料进行切断、开槽加工的工具。记载了在将金刚石烧成而制作的工具中，磨粒在烧成对中含有3.5～60VOL％。在此的技术课题是即使粘合材为高弹性率、高硬度而磨粒的保持力也高的情况，若设为记载的结构，则能够始终维持充分的磨粒的突出。记载了通过充分地确保“磨粒的突出”而有效地维持自生刃能够进行高速加工的情况。

考虑到这样以往事例，无论是在电铸刀中，还是在金刚石烧结体的刀中，都没有将磨粒的间隙铺满的情况。而且，将铺满的磨粒的间隙形成为切刃这样的考虑方法也不存在。在本申请中，为了以延展性模式进行加工，在后面数学式中也叙述，一个切刃施加的临界切入深度至关重要，为了将其切入深度确保为一定以下，切刃的间隔至关重要。而且，切刃也不是较大孤立地制作突出的磨粒，而是铺满金刚石，利用铺满的凹陷的部分来形成等间隔的切刃。

图20A及20B示意性地示出与金刚石磨粒含有率对应的磨粒间隔的情况。为了以一定的磨粒间隔形成不施加过度的切入的切刃，在将金刚石密接地铺满的基础上，需要将一部分的磨粒连续除去而使其粗糙。因此，为了铺满而最低也需要至少70％以上的金刚石磨粒含有率。在此基础上必须将一部分的金刚石除去。若以80％以上的金刚石磨粒的含有量进行烧结，则如图20A那样至少能够形成空间上无间隙地铺满金刚石的状态，从此处将磨粒自身除去并同时使其粗糙，由此能够形成自然地具有等间隔的切刃的刀。而且，这样形成的凹凸全部作为切刃发挥作用。

根据以上所述，为了形成等间隔的切刃，需要通过在高密度地铺满了磨粒的基础上以高温高压化烧成的材料来构成。

需要说明的是，在如图20B那样金刚石磨粒的含有率为70％以下的情况下，难以任意地形成等间隔的切刃。这是因为，含有率为70％以下的话，金刚石磨粒浓的部分与不浓的部分无论如何都会产生，在金刚石磨粒零散的部分，其中由于孤立的磨粒的存在，切刃的间隔存在增大的可能性。在切刃的间隔大的情况下，或者，存在零散的部分，例如金刚石磨粒仅一个较大突出的情况下，无法设定严格的突出量，对于工件会施加造成致命的裂纹的切入深度。

在先前所示的日本专利4714453号中，在充分的磨粒的突出下，为了解决进行高速度加工的课题，金刚石磨粒的含有率优选设为70％以下。然而，在本申请中，以延展性模式进行无裂纹的切割的情况为课题。因此，为了使磨粒之间的凹陷的部分作为切刃发挥作用，并且将切刃的间隔保持为一定间隔，金刚石含有率最低也需要为70％以上，理想的情况是优选为80％以上。

另外，这种情况下的刀不是仅仅像切割器那样以锋利的刃进行切断的情况。即，不是利用锋利的刃来制作前端并以剪刀那样的原理进行切割。需要一边切削一边除去工件而形成槽。需要连续地进行一边继续排出切屑一边将下一刃向材料内切入的情况。由此，不是仅仅前端锋利即可，而需要微小的切刃。

在这样的紧密塞满金刚石的结构的情况下，切刃部分不仅是粒界部分，由于外周部分的自然的粗糙度也形成一定的切刃间隔。这样的切刃间隔在后面示出具有具体的间隔的事例，但是金刚石粒径与切刃间隔有时会成为截然不同的尺寸。

在具有这样的与金刚石粒径不同的切刃间隔的情况下，与通常的电铸式的刀的切刃的考虑方法不同。即，在以往刀中，金刚石埋入于结合材料而存在，因此各个金刚石彼此独立存在，因此，切刃的大小与金刚石粒径相同。即，一个金刚石形成一个切刃。在这样的结构中，自生刃的单位是一个个金刚石，即相当于一个个切刃。切刃的单位与自生刃的单位未改变。例如，在需要一定程度地向工件的卡挂时，由于需要切入，因此切刃也需要增大，但是相应地，自生刃由于磨粒其自身脱落而自生刃的单位增大，相应地寿命极短。

通过以上所述，在以往的电铸刀等中，磨粒的大小与切刃的大小相同的情况成为用于确保切刃的状态的制约。

相对于此，在利用了本申请的烧结金刚石的刀的情况下，小的金刚石彼此结合。在金刚石彼此结合而构成的烧结金刚石的刀的外周部形成有比金刚石粒子大的切刃。与切刃的单位相比，构成烧结体的一个个磨粒即金刚石的粒径为1μ左右非常小。

在使用本发明的刀的情况下，伴随着加工而一个个金刚石脱落，但是切刃整体没有脱落。而且，即使在脱落时，也不是电铸刀那样构成一个切刃的磨粒脱落，而是金刚石彼此结合的部分之中的一部分的金刚石脱落。

其结果是，在自生刃的过程中，在本申请的情况下，在比切刃的大小更小的区域，金刚石因磨损而剥落，切刃自身的大小不会较大地变化。在一个切刃内，成为极微小局部地剥落且切割进展的方式。其结果是，切刃的大小自身不会变化，另一方面，也没有切刃整体磨损而锋利度变差的情况。较小局部地自生，且每一个切刃的最大切入深度确保为一定以内。结果是，能够使延展性模式加工持续，能够实现稳定的锋利度。

另外，若设为其他的处理方法，则通过以往的结合材料例如镍等进行电沉积而将磨粒加固的修整器的情况下，当一个磨粒脱落时，该脱落的部分成为孔，因此切刃消失，与该部分相当的加工性消失。因此，为了维持加工性，为了使下一切刃容易突出，必须设计成使结合材料迅速地磨损而使下一磨粒突出。

相对于此，在本申请的结构中，金刚石脱落的部分成为小的凹陷，该凹陷部分也作为由其他的金刚石磨粒包围的区域以大的切刃内存在的微小切刃而存在，构成成为向工件咬入的切口的微小粗糙度。即，金刚石脱落部分原封不动地成为下一切刃这一点与以往结构的自生刃的考虑方法截然不同。

另外，在本发明中，所述金刚石烧结体优选使用软质金属的烧结助剂将所述金刚石磨粒烧结的结构。

通过将软质金属设为烧结助剂，刀成为导电性。在刀不是导电性时，难以准确地估计刀外周端部的外径，此外当考虑向主轴安装引起的安装误差等时，难以准确地估计相对于工件的刀前端位置。

因此，刀使用导电性的刀，并且将导电性的刀和对成为基准的平面状基板夹紧的夹紧板获得导通，导电性刀在与夹紧板接触的时刻进行导通，由此能够发现刀与夹紧板的相对高度。

另外，在本发明中，优选的是，所述凹部由通过对所述金刚石烧结体进行磨损或修整处理而形成的凹部来构成。

另外，在本发明中，优选的是，所述金刚石磨粒的平均粒径为25μm以下。

在此作为以往对比文件，在日本专利3308246号的关于烧结金刚石刀的稀土类磁铁切断用金刚石刀的引用文献中，金刚石含有率优选为1～70VOL％，金刚石的平均粒径优选为1～100μm。而且，在实施例1中，金刚石的平均粒径为150μm。其目的在于减少弯曲翘曲而提高心轴的耐磨损性。

另外，同样在日本专利3892204号的刀中，金刚石的粒径的平均粒径为10～100μm有效，但更优选为40～100μm的平均粒径。

在日本特开2003-326466中，是对陶瓷、玻璃、树脂或金属进行切割的刀，但平均粒径优选为0.1μm～300μm。

这样，在以往的刀中，比较大尺寸的金刚石粒径适当。

在本发明中，金刚石磨粒的平均粒径与金刚石含有量相辅相成地优选为25μm以下。

在25μm以上的情况下，金刚石彼此接触的面积比例格外减少，相应地，虽然一部分烧结而连结，但大多数部分没有烧结助剂而成为空间。

刀的厚度方向最低在厚度方向上没有2个至3个量的微粒子存在的宽度时，无法形成将各磨粒彼此相互连结的牢固的刀自身。当成为由25μm以上的微粒子构成时，厚度方向最低也需要50μm以上。然而，厚度方向上比50μm厚的刀由于存在的切刃的直线性，一个刃切入的最大切入深度例如在SiC等中比0.1μm的Dc值大。由此，存在无法微小地成为延展性模式的可能性，理想的延展性模式的加工变得困难，原理上引起脆性破坏的概率非常大。这点在后面详细说明。

由此，金刚石的粒径优选为25μm以下。但是，关于最小粒径，现状是尝试了到0.3～0.5μm左右为止的微粒金刚石，但是关于这以下的超微粒金刚石还不明确。

另外，在本发明中，所述切割刀的外周部优选比所述外周部的内侧部分薄，所述切割刀的外周部的厚度更优选为50μm以下。

具体而言，切割刀的外周部是指进入工件内的部分的宽度。进入工件的部分在延展性模式切割的情况下，当刀宽比工件厚度大时，工件有时会破裂。关于这种情况在后面详细叙述。

另外，在本发明中，优选在所述切割刀的一侧面具有成为基准的平面。

发明效果

根据本发明的一方案的切割刀，刀通过将微小的金刚石粒子烧结而形成。使用该金刚石烧结体而一体构成的刀成形为大致圆盘状，且在外周部形成有切刃。

首先，金刚石的烧结体即PCD的导热率与Ni等不同，具有极高的导热率。刀相对于工件高速旋转而加工，因此加工点在刀外周部移动。刀外周部在整周有助于加工，但是即使在刀稍偏心而一部分完全无法有助于加工的情况下，由于金刚石的大的导热而外周部分立即成为均匀的温度分布。

另外，与此同时，热量遍及刀整周，在刀内不会产生大的温度梯度。而且，刀由一体的PCD构成，由于为圆板形状，因此温度在周向上立即变得均匀，整体成为同一温度。

另外，在圆板形状的情况下，即使整体在同一温度下因热膨胀而热应力发挥作用时，圆对称的温度分布的情况下，泊松比的影响产生的剪切的应力在圆板形状的截面内未产生，因此能够稳定地确保平面形状。

而且，PCD刀同轴状地与凸缘抵接而被支承。该支承的凸缘与PCD刀为同轴，并且与和PCD刀同轴且圆状或环状的抵接面接触地安装。凸缘预先被调整成为与主轴旋转轴方向垂直，使PCD刀的基准面与该凸缘密接，由此PCD刀相对于主轴旋转方向而垂直地旋转，能够消除振摆。

另外，从接触的凸缘面逃散不少的热量。然而，该热量逃散的凸缘区域也具有与PCD刀外周同轴且圆状或环状的设置面，由此外周的加工部与环状的设置面之间的温度分布为圆对称的情况不会改变。

因此，若为圆对称的温度分布，则由于泊松比的影响，不会产生面内的半径方向上的剪切的应力，外周的切刃依然维持在同一平面内。由此，切刃与先前同样地相对于工件而作用在一直线上。

这样，在原料为PCD那样由导热性良好的原料制作的情况、在此基础上刀呈圆板形状的情况、以及支承该刀的凸缘的抵接面是与刀外周同轴的圆状或环状的情况、的要素综合的结果下，即使在加工中的外周成为高温状态时，也能确保圆板形状的平面性，结果是，在刀外周形成的切刃伴随着刀的旋转而相对于工件呈一直线状地作用。切刃作用在一直线上的情况根据切刃间隔的连续性而能够进行延展性模式切割。

此外，同一切刃不是连续地与工件相接，而是通过刀圆板旋转，切刃依次更替，由此并不是连续地处于高热环境，而是加工作用与冷却交替反复，因此金刚石不会发生热化学性地反应而磨损的情况。

另外，根据本发明的切割刀，由于通过由金刚石磨粒的含有量80％以上构成的金刚石烧结体而呈圆盘状地一体构成，因此与以往的电铸刀相比，能够高精度地控制切割刀对于工件的切入量。其结果是，即使对于由脆性材料构成的工件，通过以将切割刀的切入量设定为工件的临界切入量以下的状态进行切入，也能够不发生裂纹或破裂地以延展性模式稳定且高精度地进行切断加工。

附图说明

图1是表示切割装置的外观的立体图。

图2是切割刀的主视图。

图3是表示图2的A-A截面的侧剖视图。

图4A是表示切刃部的结构的一例的放大剖视图。

图4B是表示切刃部的结构的另一例的放大剖视图。

图4C是表示切刃部的结构的又一例的放大剖视图。

图5是示意性地表示金刚石烧结体的表面附近的情况的简图。

图6表示利用金刚石磨粒的平均粒径为50μm的刀进行了开槽加工时的工件表面的情况，是表示产生裂纹的事例的图。

图7是表示切割刀安装于主轴的状态的剖视图。

图8A是表示比较实验1(开硅槽加工)的结果的图(本实施方式)。

图8B是表示比较实验1(开硅槽加工)的结果的图(现有技术)。

图9A是表示比较实验2(开蓝宝石槽加工)的结果的图(本实施方式)。

图9B是表示比较实验2(开蓝宝石槽加工)的结果的图(现有技术)。

图10A是表示比较实验3的结果的图(刀厚20μm的情况)。

图10B是表示比较实验3的结果的图(刀厚50μm的情况)。

图10C是表示比较实验3的结果的图(刀厚70μm的情况)。

图11A是表示比较实验4的结果的图(工件表面)。

图11B是表示比较实验4的结果的图(工件截面)。

图12A是表示比较实验5的结果的图(工件表面)。

图12B是表示比较实验5的结果的图(工件截面)。

图13A是表示比较实验6的结果的图(本实施方式)。

图13B是表示比较实验6的结果的图(现有技术)。

图14是几何学地计算使刀平行移动进行加工时的最大切入深度的情况的说明图。

图15A是表示利用粗糙度计对刀外周端进行了测定的结果的图。

图15B是表示利用粗糙度计对刀外周端进行了测定的结果的图。

图16A是表示刀该周端的表面状态的图(刀前端侧面)。

图16B是表示刀该周端的表面状态的图(刀前端)。

图17是表示刀前端对工件材料进行切入的情况的示意图。

图18A是与刀的厚度相关的说明所使用的说明图。

图18B是与刀的厚度相关的说明所使用的说明图(刀的厚度比工件的厚度大的情况)。

图18C是与刀的厚度相关的说明所使用的说明图(刀的厚度比工件的厚度小的情况)

图19是表示电铸刀的表面的情况的简图。

图20A是表示与金刚石磨粒含有率对应的磨粒间隔的情况的示意图(磨粒含有率为80％以上的情况)。

图20B是表示与金刚石磨粒含有率对应的磨粒间隔的情况的示意图(磨粒含有率为70％以下的情况)。

图21是利用纤维激光形成了切刃时的刀外周端的剖视图(100μm间隔、50μm孔)。

具体实施方式

以下，参照附图，说明本发明的切割刀的优选的实施方式。

图1是表示切割装置的外观的立体图。如图1所示，切割装置10包括：与外部装置之间交接收纳有多个工件W的盒的装载端口12；具有吸附部14并将工件W向装置各部搬运的搬运机构16；对工件W的表面进行摄像的摄像机构18；加工部20；对加工后的工件W进行清洗并使其干燥的旋转器22；以及对装置各部的动作进行控制的控制器24等。

在加工部20设有以2个对置的方式配置且在前端安装有切割刀26的高频电动机内置型的空气轴承式主轴28，从而以规定的旋转速度进行高速旋转，并相互独立地进行图的Y方向的分度进给和Z方向的切入进给。而且，吸附载置工件W的工件台30以Z方向的轴心为中心能够旋转，并通过X台32的移动而向图中的X方向进行磨削进给。

工件台30具备利用负压对工件W进行真空吸附的多孔夹紧件(多孔体)而构成。载置于工件台30的工件W以由多孔夹紧件(未图示)真空吸附的状态保持固定。由此，作为平板状试料的工件W由多孔夹紧件以平面矫正后的状态整面均匀地被吸附。因此，在切割加工时，即使剪切应力作用于工件W，工件W也不会发生位置错动。

这样的对工件整体进行真空吸附的工件保持方式使得刀对工件不间断地施加恒定的切入深度。

例如，在工件是不能被矫正成平板状那样的试料等情况下，难以定义工件表面的基准面，因此，从该基准面设定何种程度的刀的切入深度变得困难。在无法设定对于工件的恒定的刀的切入深度的情况下，也无法设定一个切刃不间断地施加稳定的切入的临界切入深度，难以进行稳定的延展性模式切割。

若工件被矫正为平板状，则能够定义工件表面的基准面，能够设定距基准面的刀切入深度，因此能够设定每一个切刃的临界切入深度，能够进行稳定的延展性模式切割。

需要说明的是，也可以不是真空吸附，而是整面粘接在硬质基板上的方式。以整面牢固地被粘接的面为基准，即便是薄基板，只要能够限定表面，就能够进行稳定的延展性模式切割。

图2是切割刀的主视图。图3是表示图2的A-A截面的侧剖视图。

如图2及图3所示，本实施方式的切割刀(以下，简称为“刀”)26是环型的刀，在其中央部穿设有用于向切割装置10的主轴28装配的装配孔38。

需要说明的是，刀26由烧结金刚石构成，为圆盘状或环状，若为同心圆状的结构，则温度分布成为轴对称。若为同一原料且为轴对称的温度分布，则在半径方向上与泊松比相伴的剪切应力不会发生作用。因此，外周端部保持理想的圆形，而且，外周端维持在同一面上，因此通过旋转而在一直线上作用于工件。

刀26通过将金刚石磨粒烧结而形成的金刚石烧结体(PCD)一体地构成为圆盘状。该金刚石烧结体的金刚石磨粒的含有量(金刚石含有量)为80％以上，各金刚石磨粒通过烧结助剂(例如钴等)而相互结合。

刀26的外周部是切入工件W的部分，设有与其内侧部分相比形成为薄刃状的切刃部40。在该切刃部40，由在金刚石烧结体的表面形成的微小的凹陷构成的切刃(微小切刃)沿着刀外周端部(外周缘部)26a的周向以微小间距(例如10μm)连续形成。

在本实施方式中，切刃部40的厚度(刃厚)至少比工件W的厚度薄。例如对于100μm的工件W进行切断加工时，切刃部40的厚度优选为50μm以下，更优选为30μm以下，进一步优选为10μm以下。

作为切刃部40的截面形状，可以形成为朝向外侧(前端侧)而厚度逐渐变薄的锥状，也可以形成为具有均匀的厚度的直线状。

图4A至4C是表示切刃部40的结构例的放大剖视图。需要说明的是，图4A至4C相当于将图3的B部放大的部分。

图4A所示的切刃部40A是仅一侧的侧面部被倾斜地加工成锥状的一侧锥类型(单V类型)的结构。该切刃部40A例如形成得最薄的外周端部的厚度T₁为10μm，一侧的侧面部被加工成锥状的部分的锥角θ₁成为20度。需要说明的是，刀26的内侧部分(除了后述的抵接区域36之外)的厚度为1mm(在图4B及4C中也同样)。

图4B所示的切刃部40B是两侧的侧面部被倾斜地加工成锥状的两侧锥类型(两V类型)的结构。该切刃部40B例如形成得最薄的外周端部的厚度T₂为10μm，两侧的侧面部被加工成锥状的部分的锥角θ₂成为15度。

图4C所示的切刃部40C是两侧的侧面部被平行地加工成直线状的直线类型(平行类型)的结构。该切刃部40C例如直线状地被加工成最薄的前端部的厚度T₃成为50μm。需要说明的是，直线状的前端部的内侧部分(中央侧部分)的一侧的侧面部被加工成锥状，其锥角θ₃成为20度。

图5是示意性地表示金刚石烧结体的表面附近的情况的简图。如图5所示，通过烧结助剂86，金刚石烧结体80成为高密度地将金刚石磨粒(金刚石粒子)82彼此相互结合的状态。在该金刚石烧结体80的表面形成有由微小的凹陷(凹部)构成的切刃(微小切刃)84。该凹陷是通过机械性地加工金刚石烧结体80而钴等烧结助剂86选择性地发生磨损所形成的。金刚石烧结体80的磨粒密度高，因此在烧结助剂86磨损之处形成的凹陷成为微小的凹槽状，没有如电铸刀那样锋利的金刚石磨粒的突出(参照图19)。因此，在金刚石烧结体80的表面形成的凹陷作为对切断加工工件W时产生的切屑进行搬运的凹槽发挥功能，并且作为对工件W施加切入的切刃84发挥功能。由此，切屑的排出性提高，并且能够高精度地控制刀26对工件W的切入深度。

在此，更详细地说明本实施方式的刀26。

如图5所示，本实施方式的刀26通过使用烧结助剂86将金刚石磨粒82烧结而形成的金刚石烧结体80来一体构成。因此，虽然在金刚石烧结体80的间隙存在有极少量的烧结助剂86，但是烧结助剂也扩散到金刚石磨粒自身之中，实际上成为金刚石彼此牢固地结合的形态。该烧结助剂86使用钴或镍等，与金刚石相比，硬度低，虽说是金刚石彼此结合，但是烧结助剂浓的部分比单结晶金刚石的强度稍弱。在对工件W进行加工时这样的部分发生磨损而减少，相对于金刚石烧结体80的表面(基准平面)而成为适度的凹陷。而且，通过对金刚石烧结体80进行磨损处理加工，在金刚石烧结体80的表面形成烧结助剂被除去后的凹陷。而且，利用GC(绿碳化硅)的锉磨用砂轮进行锉磨，或者根据情况的不同而将作为硬的脆性材料的超硬合金切断，由此，除了烧结助剂之外一部分的金刚石脱落，在金刚石烧结体的外周部形成适度的粗糙度。通过使该外周部的粗糙度比金刚石粒径大，由此在一个切刃内不易发生微小的金刚石磨粒的脱落，不易发生切刃的磨损。

在金刚石烧结体80的表面形成的凹陷对于延展性模式下的加工而言有利地发挥作用。即，该凹陷如前述那样作为用于将切断加工工件W时产生的切屑排出的凹槽发挥功能，并且作为对工件W施加切入的切刃84发挥功能。因此，向工件W的切入量自然被限制成规定范围，不会施加致命的切入。

另外，根据本实施方式的刀26，由于通过金刚石烧结体80一体构成，因此关于在金刚石烧结体80的表面形成的凹陷的个数、间距、其宽度，可以任意调整。

即，构成本实施方式的刀26的金刚石烧结体80是使用烧结助剂86将金刚石磨粒82相互结合的结构。因此，在相互结合的金刚石磨粒82之间存在烧结助剂86而存在粒界。由于该粒界部分相当于凹陷，因此通过设定金刚石磨粒82的粒径(平均粒径)，自然地确定凹陷的间距、个数。而且，通过使用了软质金属的烧结助剂86的使用而能够进行选择性的凹陷加工，也能够选择性地使烧结助剂86磨损。而且，关于其粗糙度，通过一边使刀26旋转，一边设定磨损处理或修整处理，由此能够调整其粗糙度。即，通过伴随着金刚石磨粒82的粒径的选择而形成的粒界的间距，能够调整由在金刚石烧结体80的表面形成的凹陷构成的切刃84的间距、宽度、深度、个数。这样的切刃84的间距、宽度、深度、个数在进行延展性模式的加工方面发挥重要的作用。

这样根据本实施方式，通过适当调整金刚石磨粒82的粒径的选择、磨损处理、修整处理这样的控制性良好的参数，能够高精度地沿着结晶的粒界实现所希望的切刃84的间隔。而且，在刀26的外周部，由在金刚石烧结体80的表面形成的凹陷构成的切刃84沿着周向能够呈一直线状地排列。

在此，作为比较，关于将金刚石磨粒烧结而成的轮，作为类似的结构而存在划线所使用的轮，但是为了避免与划线轮的混淆，特意进行区别。

划线所使用的轮例如在日本特开2012-030992号公报等中示出。在上述文献中公开了由烧结金刚石形成且圆环状的刃在外周部具有刃尖的轮。划线和本申请的切割这两者都是分割材料的技术，容易被当作同一范畴，但是其加工原理、与其加工原理相伴的具体结构截然不同。

首先，作为上述文献与本申请的绝对性的差异，上述文献的划线如上述文献段落[0020]所记载的那样，是在由脆性材料形成的基板的表面形成划线(纵向裂缝)的装置，通过划线而产生沿垂直方向延伸的垂直裂纹(参照上述文献段落[0022])。利用该裂纹进行割断。

相对于此，本申请作为不产生裂纹或屑片而将材料剪切除去的加工方法，原理截然不同。具体而言，刀自身进行高速旋转，大致沿水平方向作用于工件面而将工件除去，因此向工件的垂直方向不会作用应力。而且，其切入深度停留在材料的变形域内，以不产生裂纹的切入深度进行加工，因此结果是加工后能得到没有裂纹的面。通过以上所述，加工原理截然不同。

对照以上的加工原理的差异，以下列举刀的规格的具体的差异。

·(刃尖顶角的点)

划线仅是在材料内部产生裂纹，因此几乎未进入材料内。由于仅使刃尖的棱线发挥作用，因此刃尖角通常为钝角(参照上述文献段落[0070])。如果考虑扭转引起的缺损等的话，无论如何也想不到锐角进而20度以下的情况。

相对于此，切割进入材料内部并将进入部分除去，因此刃尖为直线，或者刃的顶角最多也不过是考虑了刀进展方向上的切割阻力引起的压曲的程度的V字的程度。最大的顶角也为20度以下。

而且，当形成为20度以上的顶角时，切断后的截面变得倾斜而截面积增大，而且在加工的机理方面，与刀前端进行切割推进的要素相比，利用刀的侧面进行磨削的体积增加。其结果是，加工的效率性下降，有时加工无法进展。在切割的情况下，要求在刀外周形成切刃，利用前端的切刃高效率地进行切割推进，而刀侧面提高与工件的润滑性，一边使磨削的量下降，一边镜面化。当利用刀的侧面进行磨削的量增多时，侧面处的磨削量必然增多，切断后的截面无法实现镜面化。因此，在切割中最优选为直线形状，最差也需要刀不压曲的程度的极小的V字，最多为20度以下。

·(材料组成的点)

对于划线，在轮与工件抵接的状态(咬入的状态)下使进展方向变化时，由于扭转的应力有时刃尖发生缺损的情况。因此，即便是相同的金刚石的烧结体，金刚石的重量％也为65％～75％。其结果是，不仅是耐磨损性、耐冲击性，而且耐扭转强度特性也提高。当金刚石的重量％为75％以上时，轮的硬度自身上升，但是耐扭转强度下降。因此将金刚石含有量设定得比较少。

相对于此，切割是刀进行高速旋转而一边将材料除去一定量一边直线前进。因此，不会作用扭转的应力。取而代之，在金刚石含有量少的情况下，在切入时，表观的硬度下降，因此有时在来自工件的反力作用下、刀的切刃切入的时间内，工件发生弹性恢复，无法维持规定的切入深度。因此，在切割的情况下，刀的硬度与工件的高度相比，具有充分大的硬度，以使得能够不发生弹回而在规定的切入的状态下进行切割推进。在延展性模式下在材料的变形域内，在不容许加工时的切刃作用时间内的弹性恢复而使加工进展方面，需要与单结晶金刚石(以努氏硬度计为10000左右)同等的表面硬度，以努氏硬度计需要约8000左右。结果是金刚石含有量需要为80％以上。但是，金刚石含有量成为98％以上时，烧结助剂的比例极端减少，因此金刚石彼此的结合力变弱，刀其本身的韧性下降而变脆，容易产生缺口。由此，金刚石含有量需要为80％以上，当考虑实用性的点时，希望为98％以下。

通过以上所述，划线轮所使用的PCD与本申请的切割刀所使用的PCD即使作为材料为同种，其加工原理也是截然不同的，因此要求的PCD的组成、具体而言金刚石含有量截然不同。

·(轮结构和基准面的点)

而且轮的结构不同。划线轮具有支架，支架是将划线轮保持为旋转自如的要素。支架主要具有销和支承框体，因此销的部分(轴的部分)不旋转。轮的内径部成为轴承，与作为轴的销的部分相对地磨擦而旋转，在材料表面形成垂直方向的划线(纵向裂缝)。

相对于此，本发明的刀在旋转的主轴上将刀同轴地安装。主轴与刀一体地高速旋转。刀相对于主轴需要垂直地安装，需要消除旋转引起的振摆。

因此，刀存在基准平面。存在于刀的基准面与预先垂直地安装于主轴的凸缘的基准端面抵接而被固定。由此，能确保刀相对于主轴旋转轴的垂直度。在确保该垂直度之后才开始使刀旋转，由此形成于外周部的切刃相对于工件呈一直线状地作用。

另外，划线时的基准面以利用与圆板刀的轴平行的圆筒面来垂直地按压刀的情况为前提而规定。然而，本申请刀的刀的基准面如先前叙述那样是与主轴的凸缘对置的刀的侧部端面(圆板面)。通过将刀的基准面设为刀的侧面(圆板面)，由此刀相对于刀中心在取得平衡的状态下高精度地旋转，对于形成于刀前端的切刃来说，即使在刀高速旋转的情况下，以刀中心为基准而在以一定半径位置定义的规定的高度位置处也能够高精度地使切刃作用，对于规定高度的工件也不会施加垂直的应力，仅是水平地使切刃作用于工件面进行除去。因此，即使工件为脆性材料，也完全不会发生因垂直应力给工件面造成裂纹的情况。

·(加工原理的点)

沿该垂直方向施加裂纹地进行加工，还是完全不产生裂纹地进行加工，是划线与本申请切割的绝对性地不同的原理的差异。

·(外周刃的槽的作用)

而且，划线仅对于表面通过划线器的垂直应力进行按压来形成划线。划线时的外周刃的槽的作用是使轮的刃尖的突起部与脆性材料基板抵接(咬入)并用于使材料产生垂直的裂纹(参照上述文献段落[0114])。即，槽以外的部分是能够咬入材料而施加造成垂直裂纹的程度的划线的槽。因此，与称为槽的部分相比，槽与槽之间的山部分如何咬入材料更为重要。

相对于此，在切割的情况下，设于外周端部的凹部起到切刃的作用。凹部与凹部之间的部分形成外周的轮廓，之间设置的切刃被设定为形成对于工件表面不会造成裂纹的程度的临界切入深度。由此，在切割的情况下，需要形成切刃。

另外，对于划线时的槽深度来说，将槽深度形成为施加用于形成划线的咬入量的程度，但是在切割的情况下，必须进入工件内并利用一个个切刃将工件磨削除去。因此，必须使刀前端完全进入到工件内，不容许刀的振摆，且使切刃相对于工件面而垂直地作用至材料的深处。

本发明的刀的情况下，在外周端部具有一定间隔的凹部的切刃。该切刃间隔如后所示，一个切刃施加的临界切入深度只要是不造成裂纹的程度即可。因此，需要适当地确保切刃间隔。

另外，对于划线轮来说，在划线轮与脆性材料保持抵接的状态下将划线轮的刃尖的朝向变更90度，将其称为自由转动(caster)效果。

在切割刀中，刃进入材料内，因此无法将刃尖的朝向变更90度。例如，若利用直线形状或顶角为20度以下的切割刀一边抵接一边变更刃尖，则刃会弯折。

需要说明的是，在使用由软质金属构成的烧结助剂86而烧结的金刚石烧结体80的情况下，作为在其表面形成凹陷的方法，磨损处理或修整处理等最适合，但并不局限于此。例如，在使用钴或镍那样的烧结助剂的情况下，也可以通过酸系的蚀刻而化学性地进行局部溶解，由此在金刚石烧结体80的表面形成凹陷。

相对于此，在以往的电铸刀中，金刚石磨粒自身发挥切刃的作用，但是为了调整该切刃的间距或宽度等，不得不依赖于初期使金刚石磨粒分散的分散程度，因此在技术上比较困难。即，更多地含有金刚石磨粒的分散这样的不确定性，实质上无法控制。而且，即使金刚石磨粒的分散不充分而存在凝集的部分，或者过于分散而存在稀疏的部分，也难以将其任意地调整。这样在以往的电铸刀中，不可能控制切刃的排列。

另外，在以往的电铸刀中，将微米级的金刚石磨粒一个个人为地排列的情况在目前的技术中没有，高效率地将切刃整齐排列成一直线状的情况几乎不可能。而且，在切刃的紧密的部分与稀疏的部分混杂且实质上无法控制切刃的排列的以往的电铸刀中，难以控制对于工件W的切入量，在原理上无法进行延展性模式的加工。

在本实施方式的刀26中，金刚石烧结体含有的金刚石磨粒的平均粒径优选为25μm以下(更优选为10μm以下，进一步优选为5μm以下)。

根据本发明者进行的实验结果，在金刚石磨粒的平均粒径为50μm的情况下，晶圆材料为SiC的话，以0.1mm的切入量进行切割时产生了裂纹。恐怕金刚石脱落的情况是主要原因。在以50μm以上的金刚石平均粒径进行了烧结时，金刚石粒子彼此密接的面积减小，在局部的面积处使大的粒子彼此结合。因此，在材料的组成的点上具有耐冲击性非常弱而容易产生缺口的缺点。当因局部的冲击而金刚石以50μm以上的单位发生脱落时，以该脱落为起因而形成非常大的切刃。这种情况下，作为孤立的切刃而施加规定的临界切入以上的切入深度，结果是产生屑片或裂纹的情况的概率极高。而且，当50μm左右的金刚石脱落时，不仅剩余的部分的切刃增大，而且该脱落的金刚石磨粒其本身纠缠在工件与刀之间，有时会进一步造成裂纹。若为25μm以下的微粒子，则不会得到这样的裂纹常态地引起的结果。

图6表示通过金刚石磨粒的平均粒径50μm的刀进行了开槽加工时的工件表面的情况，表示产生裂纹的事例。

另外，通过金刚石磨粒的平均粒径分别为50μm、25μm、10μm、5μm、1μm、0.5μm的刀进行了开槽加工时的裂纹或屑片的产生率的评价结果如表2所示。评价结果表示裂纹或屑片的产生率按照A、B、C、D的顺序升高的情况。关于其他的条件如以下所述。

·标准评价条件：SiC基板(4H)(六方晶)

·主轴转速：20000rpm

·进给速度：1mm/s

·切入深度：100μm

·评价指标：以10μm以上的屑片存在还是不存在进行评价。(理想的情况是完全没有屑片。)

[表2]

另外，在蓝宝石中，在0.2μm的切入下产生了裂纹。在石英、硅中，在同样的切入下也产生了裂纹。

此外，在金刚石磨粒的平均粒径为50μm的情况下，也难以使刀的刃厚(刀外周端部的厚度)为50μm以下，在制作刀26时，在刀26的外周部，刃缺口多。而且，即使想要以100μm(0.1mm)的刃厚来制作刀，也存在具有大的空隙的部分，而且，也存在因稍微的冲击而破裂的情况，现实上难以稳定地制作刀。

另一方面，在金刚石磨粒的平均粒径为25μm、5μm、1μm、0.5μm时，在SiC、蓝宝石、石英及硅的各脆性材料中，即使进行与平均粒径为50μm的情况同样的切入也没有产生裂纹。即，在这些脆性材料中，金刚石磨粒的平均粒径为50μm的话，因次微米级的切入而产生裂纹，在使用其以上的平均粒径的金刚石磨粒时，切入必然增大，会导致致命的裂纹。相对于此，在使用平均粒径为25μm以下(更优选为10μm以下，进一步优选为5μm以下)的金刚石磨粒时，能够将切入抑制得较小，能够进行高精度的切入深度的控制。

需要说明的是，作为本实验的一般性的加工条件，刀外径为50.8mm，晶圆尺寸为2英寸，切入为10μm开槽，主轴转速为20,000rpm，台进给速度为5mm/s。

作为这样构成的刀26的制造方法，在以碳化钨为主成分的基台上放置金刚石微粉末而放入模具。接着，向该模具之中添加钴等溶剂金属(烧结助剂)作为烧结助剂。接着，在5GPa以上的高压且1300℃以上的高温气氛下进行烧成·烧结。由此，金刚石磨粒彼此直接相互结合，形成非常牢固的金刚石的坯料。这样，例如，能够得到直径60mmm尺寸、烧结金刚石层(金刚石烧结体)为0.5mm且碳化钨层为3mm的圆柱坯料。作为形成在碳化钨上的金刚石烧结体，有住友电工HardMetal公司制DA200等。仅将金刚石烧结体取出，对刀基材实施外周磨损处理或修整处理加工而形成为规定形状，由此能够得到本实施方式的刀26。需要说明的是，优选圆柱坯料的金刚石表面(除了切刃部40之外)作为在旋转时用于消除振摆的基准面形成而进行磨光研磨(scaif，研磨用圆盘)，由此加工成表面粗糙度(算术平均粗糙度Ra)0.1μm左右的镜面。

在此，上述制造方法中的磨损处理·修整处理可以设为如下的条件。

作为磨损处理，存在如下的条件等。

·刀转速：10000rpm

·进给速度：5mm/s

·工件加工对象：石英玻璃(玻璃材料)

·加工处理时间：30分钟

·通过上述处理，稍微将1～2μm左右的钴烧结助剂除去而形成了凹陷。而且，将非常薄的蚀刻液(弱酸系)较薄地涂敷，无纯水供给地在干燥环境下进行处理，由此凹陷变得更深。

作为修整处理(磨损处理)，可以是如下的条件。

·刀转速：10000rpm

·进给速度：5mm/s

·工件加工对象：GC600修整砂轮(70mm□)

(GC600是指碳化硅质磨削材料的粒度600号数(#600)。粒度基于日本工业规格(JIS：Japan Industrial Standards)R6001)

·加工处理时间：15分钟

·在该处理中也稍微地将钴烧结助剂除去而形成了凹陷。

需要说明的是，刀外周部中的刀外周端部和刀侧面部优选改变粗糙度。具体而言，刀外周端部相当于切刃，通过磨损处理而沿着结晶粒界来调整切刃间隔。尤其是刀外周端部在工件材料形成切入，并且在某种程度上较大地加工除去，因此稍粗糙地进行加工。

另一方面，刀侧面部并不是积极地进行除去加工，只要是变粗糙为在与工件材料的槽侧面部的接触时能够削掉槽侧面部的程度即可。而且，当刀侧面部存在突起时，在槽侧面部会引发破裂，因此需要不形成突起部地进行加工，另一方面，需要降低与槽侧面部的接触面积，尽量减轻摩擦引起的热量的产生。因此，侧面部优选细微的粗糙。

在以往的电铸刀等中，对磨粒进行镀敷加固来制作，因此面整体成为相同的磨粒分布，其结果是，无法将刀外周端与刀侧面的磨粒的附着方式的形态较大地区分。即，在用于对工件进行切割推进的刀外周端部和与工件一边摩擦一边微小地磨削的程度的侧面部，无法使粗糙度的状况明显地变化。

在本发明的刀的情况下，大部分由金刚石构成，根据其状态能够进行成形加工。例如，在本发明的刀的情况下，为了使侧面部粗糙，可以进行金刚石研磨等。利用微小的金刚石(粒径1μm～150μm)使表面粗糙，由此能够形成例如Ra为0.1μm～20μm左右的粗糙度。

另一方面，刀外周部与刀侧面部不同，需要一边对工件进行加工一边进行切割推进，因此与侧面部不同，带有作为切刃的粗糙度为好。对于这样的粗糙度，例如可以通过脉冲激光等在外周部形成切刃。

在利用脉冲激光形成切刃时，优选使用如下所示的条件等。

激光振荡设备：美国IPG公司制纤维激光器：YLR-150-1500-QCW

进给台：JK702

波长：1060nm

输出：250W

脉冲宽度：0.2msec

焦点位置：0.1mm

工件转速：2.8rpm

气体：高纯度氮气0.1L/min

孔径：50μm

工件刀材料：住友电工制DA150(金刚石粒径5μm)

外径：50.8mm

通过这样的脉冲式纤维激光，如图21所示，能够以0.1mm间距在刀外周端上形成以直径0.05mm的一定间隔连续的半圆状的锋利的切刃。在这样的切刃形成中，金刚石粒径为5μm的大小，但是一个切刃自身能够形成为50μm切刃。而且，若将其等间隔地形成，则通过使转速为高速旋转，表观的间隔减小，能够进行延展性模式的切割(例如：主轴转速为10000rpm以上的情况等)。

在纤维激光下，一个切刃的大小从5μm左右的大小起在大的情况下直至1mm，能够以各种孔径形成切刃的大小，但是通常根据激光的射束径，能够从5μm开设至200μm左右。

不是电铸法等通过利用镀敷使金刚石加固的材料来形成切口，而是通过烧结金刚石的材料构成，在其形成为圆盘的外周端连续地构成微小的切口，由此使一个个切口作为切刃发挥作用。

日本特开2005-129741号公报记载了在利用电铸法制造的刀中，在外周部形成切口的方法，但是这种情况的切口作为切屑的排出功能或防止堵塞的功能而设置切口，未设置作为切刃。在利用电铸法制造的情况下，在切口的边缘部分不是必然存在金刚石，而是与结合材料一起存在，结合材料伴随着加工而磨损，因此作为材料来说不是作为切刃发挥作用。

相对于此，在刀由金刚石烧结体构成时，在外周部空出的切刃的前端直接作为切刃发挥作用。而且，与切刃的大小50μm相比，金刚石磨粒粒径小至5μm，因此在一个切刃之中，也可以通过一个金刚石磨粒缺损而在切刃内较小地自生。以往的电铸法的砂轮由于金刚石磨粒直接作为切刃发挥作用，因此切刃的大小与自生单位为相同大小，但是在本发明的情况下，通过形成任意的切刃，而能够改变切刃的大小和其中的金刚石自生的单位，其结果是，能够长期确保锋利度。

此外，相对于刀的侧面部的粗糙度，通过增大刀的外周端部的粗糙度，能够一边利用刀外周端进行切割推进，一边利用刀侧面较细的粗糙面切削工件，一边实现镜面化。以往在基于电铸法的刀中，难以而且实质上无法使外周端部的粗糙度与侧面部的粗糙度独立地变化，但是如本发明那样通过使用烧结金刚石则能够任意地在外周端部形成等间隔的切刃，并能够使刀侧面成为细微的粗糙面。由此，确保外周的锋利度而高效率地进行切割推进，并且在工件侧面能够完全独立地进行镜面精加工。

需要说明的是，仅在刀外周一个个地埋入高硬度的金刚石刀片的结构(例如日本特开平7-276137号公报等)也许可以将切刃等间隔地形成，但不是由一体的圆盘状的PCD形成，因此如前述那样，可知导热的点、形状的平面度或平面的连续性的点、不吸收加工产生的冲击而局部性地将有效的剪切力向工件施加的点、以及在延展性模式下进行加工的点等与本申请刀截然不同。

上述切刃的间隔或侧面部的表面的粗糙度根据加工对象材料而适当调整。

图7是表示刀26安装于主轴28的状态的剖视图。如图7所示，主轴28主要包括：内置有未图示的电动机(高频电动机)的主轴主体44；由主轴主体44支承为能够转动，配设成其前端部从主轴主体44突出的状态的主轴轴部46。

轮毂凸缘48是夹装在主轴轴部46与刀26之间的构件，设有形成为锥状的安装孔48a，并设有圆筒状的突起部48b。在该轮毂凸缘48设有用于决定刀26的相对于主轴轴部46(旋转轴)的垂直度的成为基准面的凸缘面48c。如后述那样，刀26的刀基准面26a与该凸缘面48c抵接。

在刀26的一侧的端面，在与切刃部40相比靠内侧部分设有形成得厚壁的环状部(抵接区域)36(参照图2及图3)。在该环状部36形成有与轮毂凸缘48的凸缘面48c抵接的刀基准面36a。刀基准面36a在形成环状部36的端面中优选设置在比其他的位置高的位置，由此容易形成平面度。而且，构成刀基准面36a的环状部36的厚度与设于刀外周部的切刃部40相比需要充分厚。

在切断时，在材料表面上为了避免发生脆性破坏而刀外周部的切断宽度也需要较细，作为刀外周部的厚度，必须为50μm以下。

然而，在该刀外周部的厚度的状态下包含刀基准面部分，若全部以50μm以下的厚度进行制作，则在形成刀的平面的过程中，加工时的加工变形成为大的问题。尤其是以50μm左右的厚度制作刀整面时，由于刀两侧面彼此的变形的平衡而刀会向一方侧发生翘曲。在刀稍微发生翘曲的情况下，外周端部非常薄，因此在非常小的应力下刀向原本发生翘曲的一侧进行压曲变形，结果是无法使用。

因此，形成刀基准面的部分即使在刀的面上残留有加工变形，也不能是由于该变形而发生翘曲那样的厚度。直径50mm左右的圆板不发生进行加工变形引起的翘曲的程度的刀的基准面部分的厚度最低也需要0.25mm以上，优选为0.5mm以上。当没有此程度的刀基准面部分的厚度时，作为刀基准面，无法维持平面。若无法维持平面，则难以使刀外周端部呈一直线状地作用于工件。

根据以上的情况，在本实施方式的刀26中，需要满足如下的条件。

即，刀基准面36a由于即使刀26的两侧面的加工变形的平衡失去也必须维持平面，因此最低基准面部的厚度也需要0.3mm以上。

另一方面，刀外周端部为了避免使材料引发裂纹，必须以极微小区域进行加工。因此，设于刀外周部的切刃部40的厚度需要为50μm以下。

即，例如以直径50mm的刀整体来看，为了平面度维持，需要将全部一体制作，刀内周部由于平面度维持而必须相应增厚，而刀外周部必须减薄。

需要说明的是，作为形成平面度的方法，可以使用基于磨光研磨等的镜面加工。

作为刀26的安装方法，首先，使形成为锥状的主轴轴部46与轮毂凸缘48的安装孔48a嵌合，利用未图示的固定机构将轮毂凸缘48定位固定于主轴轴部46。接着，在使刀26的装配孔38与轮毂凸缘48的突起部48b嵌合的状态下，将刀螺母52向在突起部48b的前端形成的螺纹部拧入，由此将刀26定位固定于轮毂凸缘48。

这样刀26经由轮毂凸缘48而安装于主轴轴部46时，刀26相对于主轴轴部46的垂直度由轮毂凸缘48的凸缘面48c的平面度、刀26的刀基准面26a的平面度及使这两者重叠的安装精度来决定。因此，轮毂凸缘48的凸缘面(与旋转轴垂直的面)48c和与该凸缘面48c接触的刀26的刀基准面26a例如通过镜面加工而平坦化，优选以相对于主轴轴部46的垂直度成为高精度的方式形成。由此，在经由轮毂凸缘48而将刀26装配于主轴轴部46时，在使凸缘面48c与刀基准面26a接触的状态下进行定位固定，由此能够使刀26相对于主轴轴部46而高精度地垂直。

另外，刀26的中心位置的精度由刀26的装配孔38与轮毂凸缘48的突起部48b的嵌合精度来决定，因此通过提高装配孔38的内周面及突起部48b的外周面的加工精度，能够确保它们的同轴度，能够实现良好的安装精度。

其结果是，除了刀单体精度之外，也确保高精度的相对于主轴轴部28的安装精度，由此能够实现高精度的切断加工。

即，为了以延展性模式进行加工，不仅将刀26的切刃部40的厚度构成得较薄，而且为了能够使该切刃部40沿着与刀26的旋转轴(主轴轴部28)垂直的方向作用在大致一直线上而需要高精度的安装，但是能够充分满足该要求精度。

在本实施方式中，对刀26进行轴支承的轮毂凸缘48及主轴轴部46由不锈钢(例如SUS304，SUS304是基于日本工业规格(JIS：JapanIndustrial Standards)的不锈钢，以下，本实施方式中的不锈钢基于日本工业规格)等的金属材料构成。另一方面，刀26如上述那样，由金刚石烧结体80一体构成。即，刀基准面36a成为由金属基准面支承的结构。根据这样的结构，即使因切断加工而刀外周部的切刃部40具有热量，或者主轴轴部46侧存在热量，首先也向刀26的内部均匀地传递热量。即，刀26由导热率非常高的金刚石烧结体80构成，相对于此，对刀26进行轴支承的轮毂凸缘48及主轴轴部46由与金刚石烧结体80相比导热率格外低的不锈钢构成。因此，它们产生的热量沿着刀26在周向上传递，在刀26的周向上立即均匀化，成为放射状的温度分布。仅仅是金刚石部分立即传递热量，不锈钢的主轴轴部46、轮毂凸缘48由于截面积等的点而难以传递热量且接触部也少，因此结果是金刚石部分更加促进热量的均匀化，在其均匀的状态下，确保热量的平衡。

另外，在刀外周部，也没有阻碍热膨胀的构件，而且也没有双金属效果，因此刀26的外周部能够良好地确保正圆度及平面度。其结果是，设于刀外周端部的切刃84相对于工件W而作用在一直线上。

需要说明的是，在本实施方式中，示出了刀26经由轮毂凸缘48而装配于主轴轴部46的结构，但也可以是将刀26直接装配于主轴轴部46的结构，能够得到同样的效果。

接着，说明使用了本实施方式的刀26的切割方法。该切割方法是对于硅、蓝宝石、SiC(碳化硅)、玻璃等脆性材料，能够不伴随裂纹或屑片等脆性破坏而使其塑性变形并同时稳定地进行高精度的切断加工的方法。

首先，从载置于装载端口12的盒取出工件W，通过搬运机构16而载置在工件台30上。载置在工件台30上的工件W由摄像机构18拍摄表面，通过未图示的X、Y、θ的各移动轴来调整工件台30，从而使工件W上的切割的线的位置与刀26的位置对合。当位置对合结束且切割开始时，主轴28开始旋转，以刀26对工件W进行切断或开槽的量使主轴28向Z方向下降至规定的高度，且刀26高速旋转。在该状态下，工件W相对于刀位置，与工件台30一起借助未图示的移动轴向图1所示的X方向进行加工进给，并利用下降至规定的高度的主轴前端带有的刀26进行切割。

此时，设定刀26相对于工件W的切入深度(切入量)。必须设定成通过使外周需要多个切刃的刀26高速旋转，而使1个切刃(微小切刃)84成为临界切入深度(Dc值)以下。该临界切入深度是不会引起脆性材料的脆性破坏，能够进行基于塑性变形的延展性模式下的切断加工的最大切入深度。

在此，工件材料与不造成裂纹的每一个刃的临界切入深度的关系如表3所示。

[表3]

工件材料	临界切入深度Dc值[μm]
		SiC	0.26
Si3N4	1.98
		Al2O3	1.03
ZrO2	6.22
		Si	0.15

从表3可知，例如工件材料为硅时，其临界切入深度为0.15μm，因此刀26相对于工件W的切入深度设定为0.15μm以下。假设切入深度超过0.15μm时，无法避免向工件材料的裂纹产生。

另外可知，在表3所示的工件材料之中，硅的临界切入深度(0.15μm)最小，与其他的材料相比容易破裂。因此，在大部分的材料中，若为0.15μm以下的切入深度，则能够进行原理上不产生裂纹地在材料的变形范围内使加工进展的延展性模式加工。

另外，刀26相对于工件W的周速(刀周速)与刀26相对于工件W的相对进给速度(加工进给速度)相比设定得充分大。例如，在刀26的转速为20,000rpm，刀26的外径为50.8mm时，相对于刀26的旋转速度53.17m/s，刀26的相对进给速度设定为10mm/s。

需要说明的是，刀26的切入深度或旋转速度、刀26相对于工件W的相对进给速度的控制由图1所示的控制器24进行。

这样的延展性模式下的切割加工在切断线的槽深度成为最终切入深度之前，在每一次的切入深度设定为临界切入深度以下的状态下反复进行。

并且，当对于工件W的沿着1条切断线的切割加工结束时，刀26向下一加工的相邻的切断线进行分度进给并定位，通过与前述同样的加工次序，实施沿着该切断线的切割加工。

并且，通过反复进行前述切割加工，当规定数的沿着切断线的切割加工全部结束时，使工件W与工件台30一起旋转90度，通过与前述同样的加工次序，沿着与前述的切断线正交的方向的切断线进行切割加工。

这样，当全部的沿着切断线的切割加工全部完成时，工件W被切断分割成多个芯片。

在此，为了验证本发明的效果，在上述切割加工方法中，说明使用本实施方式的刀26和以往的电铸刀对工件进行了开槽加工的结果。

[比较实验1](硅晶圆)

作为本实施方式的刀26，使用了两侧锥类型(两V类型)的结构。另一方面，作为以往的电铸刀，使用了刀厚度为50μm(粒度#600)的结构。关于其他的条件如以下所述。

·装置：刀切割装置AD20T(东京精密制)

·刀转速：20000rpm

·工件进给速度(加工进给速度)：10mm/s

·切入深度：30μm

·工件：硅晶圆(厚度780μm)

比较实验1的结果如图8A及8B所示。需要说明的是，图8A及8B分别是表示本实施方式及现有技术的开槽加工后的工件表面的情况的图。

如图8A所示，在使用了本实施方式的刀26的情况下，对于工件不产生裂纹地形成了切断槽。

另一方面，如图8B所示，在使用了以往的电铸刀的情况下，在工件表面产生了微小的裂纹。而且，在切断槽的底面也产生了裂纹。

这样在使用了本实施方式的刀26的情况下，与使用了以往的电铸刀的情况相比，确认到了能够不产生裂纹而以延展性模式稳定地进行高精度的切断加工的情况。

[比较实验2](蓝宝石晶圆)

接着，使用与比较实验1同样的刀，通过以下的条件进行了比较实验。

·装置：刀切割装置AD20T(东京精密制)

·刀转速：20000rpm

·工件进给速度(加工进给速度)：10mm/s

·切入深度：50μm

·工件：蓝宝石晶圆(厚度200μm)

比较实验2的结果如图9A及9B所示。需要说明的是，图9A及9B是表示开槽加工后的工件表面的情况的图，图9A是使用了本实施方式的刀26的情况，图9B是使用了以往的电铸刀的情况。

从图9A及9B可知，即使在将工件变更为蓝宝石晶圆的情况下，也确认到了能得到与以硅晶圆为对象的比较实验1同样的结果的情况。

[比较实验3](SiC晶圆)

接着，使用直线形状的刀，通过以下的条件进行了比较实验。

刀厚度以20μm、50μm、70μm厚进行。

·装置：刀切割装置AD20T(东京精密制)

·刀转速：20000rpm

·工件进给速度(加工进给速度)：2mm/s

·切入深度：200μm

·工件：4H-SiC晶圆Si面(厚度330μm)

图10A至10C是表示本实施方式的刀26进行的开槽加工后的工件表面的情况的图，图10A表示刀厚度为20μm的情况，图10B表示刀厚度为50μm的情况，图10C表示刀厚度为70μm的情况。

刀厚度为50μm以下的情况是理想的情况，但是在SiC的情况下在70μ刃厚中，虽然存在小的裂纹，但是没有显著的裂纹。

[比较实验4](超硬合金)

接着，与先前同样地使用直线形状的刀，按照以下的条件进行了比较实验。

刀厚度以20μm厚进行。

·装置：刀切割装置AD20T(东京精密制，AD20T为装置的型号)

·刀转速：10000rpm

·工件进给速度(加工进给速度)：1mm/s

·切入深度：40μm

·工件：超硬WC(WC：碳化钨)

图11A及11B示出本实施方式的刀26进行的开槽加工后的工件表面(图11A)及截面(图11B)。如该图那样，示出了即使是超硬的硬质材料也能够进行理想的延展性模式加工的情况。

[比较实验5](聚碳酸酯)

接着，与先前同样地使用直线形状的刀，通过以下的条件进行了比较实验。

刀厚度以50μm厚进行。

·装置：刀切割装置AD20T(东京精密制)

·刀转速：20000rpm

·工件进给速度(加工进给速度)：1mm/s

·切入深度：500μm(全切割)

·工件：聚碳酸酯

图12A及12B分别示出本实施方式的刀26进行的开槽加工后的工件表面及工件截面。如图12A所示，当从工件表面观察时，观察到锋利的切断线。如图12B所示，与以往的电铸刀相比，可知得到了镜面的切断面。

[比较实验6](CFRP：carbon-fiber-reinforced plastic)

接着，与先前同样地使用直线形状的刀，按照以下的条件进行了比较实验。

刀厚度以50μm厚进行。

·装置：刀切割装置AD20T(东京精密制)

·刀转速：20000rpm

·工件进给速度(加工进给速度)：1mm/s

·切入深度：500μm(全切割)

·工件：CFRP

比较实验6的结果如图13A及13B所示。需要说明的是，图13A及13B是表示开槽加工后的工件截面的情况的图，图13A是使用了本实施方式的刀26的情况，图13B是使用了以往的电铸刀的情况。

与以往的电铸刀相比，由于电铸刀将一个个纤维扯断，因此无法观察到纤维的整齐的截面，但是在本申请刀中，不是将一个个纤维缠绕地扯断，能够得到具有锋利的纤维端面的切断面。

其结果是，在本申请刀的情况下，形成连续的切刃，各个凹陷部分成为切刃，并且金刚石彼此结合。因此，在电铸刀中，切刃为了切断一根纤维，利用柔软的结合材料来吸收冲击，切刃未急剧地作用，但是本申请刀通过金刚石的剪切应力，不吸收瞬间的冲击而使刃尖急剧地发挥作用。

接着，说明即使在刀26对于工件W的切入深度为临界切入深度(Dc值)以下而能够进行延展性加工模式的切断加工的情况下，也能够进行实用的切割加工的理由。

例如，可考虑使用外径50mm的刀26对由硅晶圆构成的工件W进行切断加工的情况。需要说明的是，在刀外周端部，沿着结晶粒界的切刃(微小切刃)以约10μm间距沿着周向设置。这种情况下，刀的外周长为157mm(157000μm)，因此约15700个的切刃形成于外周部。

首先，作为1个切刃给工件W不造成裂纹的程度的切入，设为形成了0.15μm的切入，通过该切入而一次的除去量设为0.02μm(20nm)。需要说明的是，通常，SiC、Si、蓝宝石、SiO₂等不产生裂纹的临界切入深度为次微米级(例如约0.15μm)。这样的话，由于在刀外周端部存在15700个切刃，因此刀每旋转一圈，在原理上能够使加工推进0.314mm(314μm)左右。作为切割的主轴设为10,000rpm时，每1秒旋转166圈。由此，每1秒的刀外周端部的切断除去排除距离成为52.124mm。例如，在刀的进给速度为20mm/s的情况下，与在工件材料内一边按压一边前进的速度相比，将工件材料沿剪切方向加工除去的速度更快。即，成为如下形态：在将工件材料切断的基础上，不引起工件材料的破坏的程度地形成微小切入，将工件材料向与刀的进展方向正交的水平方向加工并推开，在该推开除去的部分使刀进展。因此，没有裂纹发生的程度的0.1μm以上的切入进入的余地，因此不会引起脆性破坏，能够进行基于塑性变形的延展性加工区域的切断加工。即，通过高速地使刀旋转，同时使刀旋转产生的刀外周端部(前端部)相对于加工对象材料的周速比刀相对于加工对象材料的进给速度大，由此能够进行延展性加工。

需要说明的是，实际上，考虑到刀的稍偏心而稍微具有富余度地实施，在的刀径下，若以20,000rpm旋转并以10mm/s左右的进给速度进行加工，则材料的裂纹不会产生。

接着，说明为了使用本实施方式的刀26实现延展性模式的加工而进行各种研究的结果。

[关于金刚石磨粒的粒径与含有量的关系]

在本实施方式中，为了以延展性模式进行加工，需要考虑刀26的周向上的磨粒排列。作为其理由如以下所述。

首先，假设为了形成0.15μm的切入，作为用于形成该切入的切刃(微小切刃)的大小，优选为大1位左右的磨粒径或切刃间隔。在大3位以上的切刃间隔时，若考虑到切刃间隔的不均，则难以形成微小的切入。

通常，相对于平板状试料，几何学地计算使大致等间隔地设定了切刃的刀平行移动进行加工时的最大切入深度。以下基于图14，若将阴影的部分作为每一刃的切屑部分，则通过将刀中心O与切屑上的一点A连结的线所决定的AC的长度成为每一刃的最大切入深度g_max。

需要说明的是，D为刀直径，Z为刀切刃数，N为刀的每分钟转速，Vs为刀的圆周速度(πDN)，Vw为工件的进给速度，Sz为刀每一刃的进给量，a为切入深度。

因此，正如

[数学式1]

∠AOD＝θ

那样，若切入深度g_max与刀直径D相比充分小，则为

[数学式2]

$g_{\max }=\stackrel{\‾}{\mathrm{AC}}=\stackrel{\‾}{\mathrm{AB}}\sin \mathrm{\θ}$

[数学式3]

$\stackrel{\‾}{\mathrm{AB}}=S_z=V_w/\mathrm{NZ}$

[数学式4]

$\sin \mathrm{\θ}=\mathrm{AE}/\mathrm{OA}=\sqrt{\mathrm{aD}}/\frac{D}{2}=2\sqrt{a/D}$

因此，成为

[数学式5]

$g_{\max }=2\frac{V_w}{\mathrm{NZ}}\sqrt{\frac{a}{D}}$

在此，取代刀的刃数Z，使用切刃间隔λ，作为Z＝πD/λ，代入到(1)式时，求出每一刃的最大切入深度。

[数学式6]

$g_{\max }=2\frac{V_w}{\mathrm{\πDN}}\mathrm{\λ}\sqrt{\frac{a}{D}}$

在此，πDN显然与刀周速V_S相等。即，在基于刀的平板加工中，切刃间隔λ与每一刃的最大切入深度的关系由下式提供。

[数学式7]

$g_{\max }\≈2\mathrm{\λ}\frac{V_{\mathrm{\ω}}}{V_s}\sqrt{\frac{a}{D}}$

其中，g_max：每单位切刃的切入深度，λ：切刃间隔，V_ω：工件进给速度，V_s：刀速度，a：刀切入深度，D：刀径。

由此可知，为了使每单位切刃的切入深度为一定以下，切刃的间隔至关重要。而且，刀的旋转速度也至关重要。

根据式(1)所示的关系，即使V_ω：40mm/s，V_s：26166mm/s，a：1mm，D：50mm，λ：25μm，也仅成为0.027μm左右的切入量，成为0.1μm以下的切入量。若为该范围，则由于为临界切入深度以下，因此是延展性模式加工的范围。

为了进行延展性模式加工，必须满足上述的条件。

而且，作为实用的条件，在使2英寸径的刀(直径50mm)以10000rpm旋转进行加工的条件，工件厚度为0.5mm，工件的进给速度为10mm/s，以1mm间距形成了刀外周部分的切刃间隔(V_ω：10mm/s，V_s：157x10⁴mm/s，a：0.5mm，D：50mm，λ：1mm)。

即使为该条件，当代入上式时，一个刃切入的临界切入深度成为0.08μm，也依然成为0.1μm以下的切入深度。由此，在刀不偏心而理想地全部的切刃对于工件的除去加工发挥作用时，若临界地在刀外周部能够形成的切刃间隔为1mm以下，则能够不会施加产生致命的裂纹的过度的切入地使加工进展。

需要说明的是，在SiC中，不产生裂纹的临界切入深度为0.1μm左右，但是在其他的蓝宝石、玻璃、硅等中，不造成该裂纹的临界切入深度为0.2～0.5μ左右，因此若将临界切入深度设定为0.1μm以下，则大部分的脆性材料不会造成裂纹，能够在材料的塑性变形域内进行加工。由此，在刀周围形成的切刃间隔优选为1mm以下。

另一方面，刀周围的切刃间隔优选为1μm以上。假设平均的切刃间隔为1μm以下时，即具有次微米级的切刃间隔时，临界切入深度量与材料除去的深度单位大致成为同程度。即，两者均成为次微米级，但在这样的条件下实际上一个切刃难以实现期待的除去量，反而由于堵塞模式而加工速度急剧下降。

在这样的状况下，一个切刃的临界切入深度另当别论，可认为一个切刃能够除去的深度自身存在不合理。

需要说明的是，上述的考虑在将工件切断的截面积一定时成立。即，在试料为大致平板状试料的情况下，使刀高速旋转，将刀相对于平板状工件设定为一定的切入深度，一边使工件滑动一边进行切断加工的刀的内容上一致。

另外，上述的式子中，一个切刃造成的临界切入深度基于切刃间隔的情况也至关重要。一个切刃切入的量对于与下一切刃的间隔会造成影响，在某部分存在切刃间隔大的部分时，表现出造成比所希望的临界切入深度深的切入裂纹的可能性。由此，切刃间隔是重要的要素，为了得到稳定的切刃间隔，以根据材料组成而自然设定该切刃间隔的方式，优选使用将单结晶金刚石烧结而成的PCD材料。

但是，即使金刚石磨粒的粒径(平均粒径)增大，其间隙也紧密地铺满，实质的磨粒间隔是比其粒径小的级别时，能够进一步抑制并控制磨粒的切入。实际上，作为理想的粒径，优选1μm至5μm左右的金刚石磨粒。

需要说明的是，粒径未必局限于切刃间隔。在准确地被整形的情况下，切刃的间隔可能相当于粒径，但是在通常切出而修整的状态下，切刃间隔比磨粒粒径大。

即，若以粒界进行严格规定，则在一个磨粒的两旁存在的间隙可解释为相当于切刃，但是实际上几个磨粒聚集凝结而脱落，自然地形成一定周期的切刃。这可以通过使刀平均性地变粗糙来形成切刃间距。

图15A及15B示出利用粗糙度计测定了刀外周端的结果。而且，在图16A及16B中示出表面状态的照片。由于是烧结体，因此基本上表面能看到的部分全部由作为磨粒的金刚石构成。

另外，表面的凹凸由金刚石粒界形成，构成自然的大致等间隔的凹凸形状。这一个个凹部作为用于向材料切入的切刃发挥作用。从图明确可知，该切刃间距在4mm范围内存在260个、263个山数，因此成为约15μm间距的切刃间隔。需要说明的是，本材料由住友电工HardMetal公司制的DA200构成，构成的金刚石粒子的粒径为公称1μm。这样，即使粒径减小，切刃间隔也形成得比其大，从图可知大致等间隔地形成。

这样的等间隔的切刃通过将单结晶的微粒子烧结而制作的金刚石烧结体形成刀本身随之而来。

这样，刀前端部分为了对工件进行切割推进而带有较大的凹凸，但是相对于此，与刀前端部分相比，刀侧面部分将除去后的工件切断后的端面磨削成为镜面。因此，刀前端部为了切割推进而粗糙地成形，刀侧面部相对于此细微地成形。

需要说明的是，在以往的电铸刀中，通常金刚石磨粒的间隔与其粒径相比格外大。这是因为将零散喷洒的金刚石磨粒仅仅镀敷的缘故，镀敷的时刻截然不同。

相对于此，在本实施方式的刀26中，金刚石烧结体由于烧结助剂因烧结而在金刚石内熔融来将金刚石彼此牢固地结合，因此非常硬质且高强度地构成。而且，金刚石烧结体与电铸刀相比金刚石含有量相对多(例如，参照日本特开昭61-104045号公报)，与电铸刀相比强度相对大。

另外，由于刀材料内部的大多数由金刚石占据，因此与金刚石体积相比，能够减小除此以外的部分(包含烧结助剂)，在金刚石烧结体的情况下，即使假设粒径增大，金刚石粒径的间隙实质上也能够成为微米级。

另外，金刚石磨粒之间的凹陷部分在本发明中发挥极其重要的作用。金刚石磨粒非常硬质，但是作为烧结助剂而放入的钴的一部分渗透到金刚石内，一部分残留在金刚石磨粒间。该部分与金刚石相比硬度稍柔软，因此在切断加工中容易磨损而成为稍凹陷的形状。即，存在由金刚石彼此夹持的部分，之间的凹陷形成为微小的切刃，由此不会施加过度的切入，能得到稳定的切入。而且，微小的切刃不仅是金刚石彼此夹持的凹陷，金刚石粒子自身脱落所形成的凹陷部分有时也作为切刃发挥作用。该切刃间隔只要设定为不超过前式所示的每一个刃的临界切入深度的程度的间隔即可。

例如，可考虑利用烧结将25μm粒径的金刚石磨粒凝结的情况。在此为了便于理解，金刚石磨粒假定为25μm见方的立方体。为了将金刚石磨粒彼此结合，在25μm的外侧将两侧1μm的部分利用作为用于与其他的粒子结合的结合部分。于是，成为27μm见方的立方体。这种情况下，金刚石磨粒部分所占的体积％成为78.6％左右。由此，若为80体积％(vol％)以上程度的金刚石含有量，则即使是25μm粒径的金刚石磨粒，该金刚石磨粒间的间隙即粒子间隔实质上最多就成为1～2μm左右，该凹陷部分成为用于施加切入的切刃(微小切刃)。而且，若为2μm左右的粒子间隔，则在该粒子间隔中即使将该间距的粒子向工件材料压入，该工件材料的位移与金刚石磨粒的间隔相比也减小1位以上。

即，成为0.15μm或其以下。而且，以25μm间距形成切刃(微小切刃)，在50mm的刀径的情况下，整周每约157mm形成6280个切刃。假设使刀以20000rpm旋转，每1秒能够使2093333个切刃起作用。

该1个切刃形成0.15μm以下的切入，假设每1秒除去其1/5即0.03μm左右。这样的话，若为2093333个微小切刃，则每1秒能够除去62799μm左右，理论上，每一秒能够进行6cm左右切割推进。

从这样的点出发，理论上，即便是25μm粒径的金刚石磨粒，若具有80％以上的金刚石含有量，则金刚石磨粒彼此结合的间隙的部分成为1～2μm左右，其结果是，不会施加过度的切入量，作为稳定的切入量，可以设为0.15μm。

另外，即使金刚石磨粒的粒径不是25μm而是其以下，若金刚石含有量为80％以上，则在切入或材料除去量的点上，不会超过临界切入深度，因此没有问题，也能够不产生裂纹地进行延展性模式的加工。

如以上那样，在金刚石烧结体的情况下，由于金刚石磨粒(金刚石粒子)间紧密地塞满，因此金刚石含有量非常高，各个金刚石磨粒作为该金刚石磨粒的尺寸的切刃发挥作用。

而且，与金刚石磨粒的粒径相比，金刚石磨粒间的距离格外小，作为切入量能够准确地进行控制。其结果是，切入深度不会增大为规定的当初设计的切入深度以上，在加工中能连续地保证稳定的切入深度。其结果是，能够没有失误地进行延展性模式的切断加工。

需要说明的是，在25μm左右的大粒径下，能够进一步增多金刚石磨粒的含有率，若为通常市售的结构，则存在93％左右的含有率(金刚石含有量)。这样的话，烧结助剂的比例进一步减少，即，金刚石磨粒彼此的间隙实际变得微小。

但是，在使用25μm以上的大粒径的金刚石的情况下，如先前叙述那样，作为切刃间隔，虽然在进行延展性模式加工方面充分，但是在刀的刃厚设为50μm以下时，这样大的磨粒无法制作。

其原因是，例如，在以40μm的刃厚进行制作时，至少刀截面必然需要二个以上的金刚石磨粒，但是理论上不足二个，成为1.6个。

[关于考虑了工件材料的变形的刀的刃厚]

为了稳定地进行延展性模式的加工，如前述那样，在深度方向上需要将切入设为0.15μm左右以下。为了稳定地进行该切入，根据切入宽度而考虑的工件材料的厚度方向位移(纵向位移)也必须考虑。

即，在大范围内在与刀面(与刀26的旋转轴垂直的面)平行的方向形成切入而除去时，伴随于此的工件材料的变形在纵向(切入深度方向)上也变宽。即，需要考虑到工件材料的泊松比，设为某种程度有限的切入宽度。其原因是，当极端地增大切入宽度时，泊松比的影响造成的材料变形在纵向上也会波及到其变形影响。由此，形成规定的设定的临界切入深度以上的切入量，结果是有时会引发工件W的破裂。

在此，研究了在考虑到泊松比的影响时能够稳定地施加切入的刀的刃厚(刀宽)。表4示出脆性材料的杨氏模量与泊松比的关系。

[表4]

工件材料	杨氏模量[Gpa]	泊松比
			硅	130	0.177
石英	76.5	0.17
			蓝宝石	335	0.25
SiC	450	0.17

在此，设为1个切刃向工件材料切入。而且，细直线的刀前端不是特别任意地锋利化的刀前端而通常加工时，截面形状成为大致半圆形。

这样的情况下，例如将0.15μm的切入由长方体状的结构施加时，若以大致1μm左右的宽度平行地施加切入，则根据泊松比，附随性地沿纵向单纯进行0.17μm左右位移，这接近于实际的切入量。实际上，泊松比的影响不仅是纵位移，而且在水平方向上也造成影响，因此概算的话若为1μm左右的宽度，则能够施加作为切入量。

然而，如图17所示，在将大致半圆状的刀前端(刀外周端部)对工件材料切入0.15μm时，作为其切入的宽度并不是平行地均匀位移，因此当考虑到外周的上升时，若为约5μm的圆弧状的宽度，则能够不受泊松比的影响地切入。即，成为Rsinθ＝2.5，成为R(1-cosθ)＝0.15。

将其反向运算，前端部分的刀半径成为约25μm左右，施加上述5μm宽的切入的顶角成为12度左右。

因此，作为向材料切入的刀的宽度，需要抑制在约50μm以内。当成为这以上时，以各点平面的方式同时作用于材料，有时会引发微小的裂纹。

需要说明的是，若为这以上的曲率、即30μm左右的刀厚度，则基本上与上述的状态相比，切刃局部地发挥作用，因此基本上切刃的横宽不会给切入深度造成影响而能够稳定地切入。

需要说明的是，关于刀的宽度，也存在进行延展性模式的加工上的观点，但是与刀单体的压曲强度也关系较大。

上述刀的宽度也受到工件厚度的限制。

在此，示出刀的宽度与工件厚度的关系。

工件通常由切割带支承。由于切割带为弹性体，因此与工件那样的硬材料不同，在微小的应力下也多少容易沿纵向(Z方向)位移。在此，在利用刀切断工件时，工件内的切断的部分的截面形状、图18A所示的斜线部分至关重要。

在刀接触区域l比工件厚度h大的l>h的情况下，如图18B所示，刀相接的部分(加工除去的部分)成为横长的长方形。这样的除去对象的截面部分成为横长的长方形的情况下，当分布载荷从上部作用时，因挠曲而产生弓那样弯曲的状态，该挠曲的最大位移成为以下那样。(实际上是板的挠曲，但是单纯地考虑为梁的问题而假定为分布载荷起作用)

[数学式8]

$y_{\max }=y_{x=1/2}=\frac{5\mathrm{\ω}{l}^4}{384\mathrm{EI}}$

截面为进深b且高度h的长方形梁的情况下，为

[数学式9]

$I=\frac{b{h}^3}{l2}$

，因此上式成为以下那样。

[数学式10]

$y_{\max }=y_{x=1/2}=\frac{5\mathrm{\ω}{l}^4}{32\mathrm{Eb}{h}^3}$

最大挠曲是梁的中央部分，与工件厚度h的立方成反比例，与刀接触区域l的4次方成正比例。

尤其是在(l/h)³中，l/h以1为交界，若l/h比1小，则挠曲格外减小，相反若l/h比1大，则挠曲格外增大。由此，分为刀厚度(刀接触区域)l和工件厚度h的相对的厚度的形状下发生挠曲的情况、未发生挠曲的情况。

在该刀接触区域比工件厚度大时(l>h)，工件在接触区域内发生挠曲，但是在工件挠曲时，在面内断续地上下产生由挠曲引起的工件的振摆的振动，无法实现规定的切入。结果是由于工件的纵向的振动而从刀施加致命的切入，在工件表面发生破裂。

由此，尤其是在本申请的PCD刀进行的加工中，为了进行无裂纹的加工，需要稳定且忠实地确保规定的切入深度。因此，除了设定基于切刃间隔控制的切入深度之外，还必须通过抑制工件其本身的加工时的纵向振动来高精度地确保规定的切入。

因此，刀厚度必须如图18C所示那样比对象工件的厚度薄。

例如，在工件厚度为50μm以下时，刀的宽度当然需要为50μm以下。

这种情况下，工件在接触区域内不会挠曲。另一方面，在接触区域内弯折或压缩的应力起作用，但是工件在横向上为紧密的连续体而通过泊松比来限制变形。因此，局部性地从工件作为反力而作用于从刀施加的应力，结果时，能够不发生破裂地进行规定切入的加工。

[与以往的刀的比较]

在专利文献1那样的电铸刀的情况下，使金刚石分散，从其上方进行镀敷，因此成为金刚石零散存在、而且这些金刚石突出的结构。其结果是，突出的部分当然有时会施加过度的切入，会引发脆性破坏。需要说明的是，槽的底部或侧面部也连续的部分由于工件材料也相互紧密地构成，因此虽然裂纹难以立即形成，但是刀拔出的部分最容易形成裂纹或破裂。这是因为，在拔出刀时，毛刺出现的同时，工件材料不连续且没有支承。

另外，在专利文献2的刀的情况下，由于利用CVD法成膜，因此没有突出的裂纹。但是，刀端部的切刃的排列、刀侧面部的平面状态、起伏等无法控制。尤其是若限于刀侧面部，则成膜时的膜厚不均直接相当于刀的厚度不均。而且，成膜的表面其本身是无垢的面，因此也存在与材料侧面完全接触而诱发摩擦热的情况、有微小的起伏且该起伏敲破材料的情况。

相对于此，在本实施方式的刀26中，通过使用软质金属的烧结助剂而烧结的金刚石烧结体来一体构成，因此能够通过磨损处理成形刀外周端部和刀侧面部。尤其是刀外周端部成为切刃，因此也可以如前述那样，为了形成为规定的切刃而进一步变更磨损处理条件。另一方面，作为刀侧面部的作用，排除切屑的情况首先处于第一位，但是考虑到与工件侧面的接触时，优选进行某种程度的接触且不过度地接触，使刀侧面部变粗糙为稳定且微小地切削工件侧面的程度。

这样将刀的外周端部和刀侧面部分别根据其状态而设计所希望的表面状态，关于能够制作成这样的表面的情况，任何的引用文献的技术均不可能。

需要说明的是，在划线所使用的刀的情况下，由于以下的理由而不适合于延展性模式的加工。

即，在划线中，不是使刀自身旋转，因此等间隔地对齐的微小的切刃自身并非必须。而且，即使存在切刃，在不是微米级的沿着结晶粒界的微小切刃而是大切刃的情况下，在高速旋转的切割中会给材料造成裂纹，无论如何也无法使用。

而且，即使具有沿着结晶粒界的微小的切刃的刀在划线中使用，该微小的切刃也不会作为施加划线的裂纹的切刃发挥功能。

而且，划线是将刀沿铅垂方向按压。因此，沿着通过刀内的轴而向垂直下方施加应力，使刀相对于轴进行滑动。由于不是将轴与刀固定使用，因此刀相对于轴的间隙降低，而且，刀自身未进行高速旋转，因此也不需要在刀的一侧面设置基准面。

而且，即使制作50μm以下、特别是30μm以下的细刃尖的划线用的刀，也由于刀由薄轴承承受，而且，在刀的一侧面不存在由宽面承受的基准面，因此无法确保相对于工件的高精度的笔直度。其结果是，细刃尖的刀发生压曲变形，无法使用。

[关于刀的强度]

接着，叙述刀材料的强度(弹性率)与工件材料的强度(弹性率)的关系。

为了使刀向工件切入一定量并在此状态下进行切割推进，刀材料相对于工件材料需要大的强度。假设刀材料单纯地由比工件材料软的材料、即杨氏模量小的材料构成时，即便想要使极细的刀前端部分作用于工件表面，使刀前进，若工件材料为高弹性率的构件，则无法使工件表面微小变形，当强行地使其变形时，刀自身会发生压曲变形。因此，结果是加工未进展。在此，两端支承的长柱的压曲载荷P由下式提供。

[数学式11]

$P=\frac{\mathrm{\πEI}}{l^2}$

需要说明的是，E：杨氏模量，I：截面二次力矩，l：长柱的长度(对应于刀径)。

假设具有比工件材料低的弹性率的刀的情况下，若一边抑制刀的压曲变形一边使加工进展，则需要不发生压曲变形的程度的截面二次力矩，具体而言必须增厚刀厚度。然而，尤其是对脆性材料进行加工时且刀厚度比工件厚度厚时，使工件材料表面变形并压开。由此，刀厚度必须比工件厚度薄。

这样的话，结果是刀材料必须使用比工件材料的弹性率高的材料。

这样的关系相当于以往的电铸刀与本实施方式的刀26之差。即，电铸刀以镍等的结合材料将金刚石磨粒结合而在原料上成为镍基底。镍的杨氏模量为219GPa，但是例如SiC为450GPa。电沉积于镍的金刚石磨粒自身为970GPa，但它们分别独立地存在，因此结果是受到镍的杨氏模量的支配。这样的话，原理上，工件材料为高弹性，因此必须附随性地增加刀厚度来应对。其结果是，电铸刀的厚度变粗而增大接触面积的情况不可避免，会诱发裂纹或破裂。

相对于此，在本实施方式的刀26的情况下，金刚石烧结体的杨氏模量由于金刚石彼此结合，因此相当于700～800GPa。这几乎与金刚石的杨氏模量相匹敌。

在此，在刀26的弹性率比工件W的弹性率大的情况下，刀26在施加切入时，不是刀26而是工件W侧的表面发生变形。在工件W侧发生了变形的状态下，能够直接切入而进行加工除去。而且，在该过程中，刀26不会发生压曲变形。由此，即便是非常锋利的刀26，也能够没有压曲地推进加工。

表5示出各材料的杨氏模量。从表5可知，金刚石烧结体(PCD)与蓝宝石或SiC等的大部分的材料相比，杨氏模量格外高。因此，即便是比工件材料厚度细的刀也能够进行加工。

[表5]

材料	杨氏模量[Gpa]	维氏硬度Hv
			硅	130	1050
石英	76.5	1100
			蓝宝石	335	2300
SiC	450	2300
			镍	219	600
铜	129.8	369
			PCD	700～800	8000～12000

接着，叙述工件材料与刀材料的硬度的关系，但高度的关系也与先前的弹性率同样。

在刀材料的硬度比工件材料的硬度低时，例如在电铸刀的情况下，软质的铜或镍支承金刚石。表面的金刚石磨粒的硬度非常高，但在其下支承金刚石磨粒的镍的硬度与金刚石相比极低。由此，当对金刚石磨粒施加冲击时，其下的镍吸收冲击。结果是在电铸刀的情况下，镍的硬度成为主导，因此结果是即便使硬质的金刚石磨粒与工件材料发生碰撞，想要对工件施加切入，结合材料也吸收该冲击，因此结果是难以施加规定的切入。由此，为了使加工进展，若不将某一定以上的刀转速冲击性地施加于金刚石，则加工无法进展。而且，此时镍瞬间吸收冲击，其反力乘载于金刚石磨粒而以大力按压工件材料，因此会使工件材料发生脆性破坏。

相对于此，在本实施方式的刀26的情况下，金刚石烧结体具有与金刚石单结晶相匹敌的硬度，与蓝宝石、SiC等硬脆性材料相比为格外高的硬度。其结果是，即使由在金刚石烧结体的表面形成的凹部构成的切刃(微小切刃)作用于工件材料，其冲击也是直接局部地作用于微小的切刃部分，与锋利的前端部分相辅相成地，能够将极微小部分高精度地除去加工。

如以上说明那样，根据本实施方式的刀26，通过由金刚石磨粒82的含有量为80％以上构成的金刚石烧结体80而呈圆盘状地一体构成，在该刀26的外周部，设有由在金刚石烧结体的表面形成的凹部构成的切刃(微小切刃)沿着周向连续排列的切刃部40。因此，与以往的电铸刀相比，能够高精度地形成刀26对于工件的切入量。其结果是，即使对于由脆性材料构成的工件，通过以将刀26的切入量设定为工件的临界切入量以下的状态进行切入，由此也能够不发生裂纹或破裂，在延展性模式下稳定地进行高精度的切断加工。

另外，在金刚石烧结体80的表面形成的凹部作为对加工工件W时产生的切屑进行搬运的凹槽发挥功能。由此，切屑的排出性提高，并且能够将加工时产生的热量与切屑一起排出。而且，由于金刚石烧结体80的导热率高，因此在切断加工时产生的热量不会蓄积于刀26，也具有防止切断阻力的上升或刀26的翘曲的效果。

以上，详细地说明了本发明的切割刀，但本发明没有限定为以上的例子，在不脱离本发明的宗旨的范围内，当然可以进行各种改良或变形。

符号说明

10…切割装置，20…加工部，26…刀，28…主轴，30…工件台，36…轮毂，38…装配孔，40…切刃部，42…金刚石磨粒，44…主轴主体，46…主轴轴部，48…轮毂凸缘，80…金刚石烧结体，82…金刚石磨粒，84…切刃(微小切刃)，86…烧结助剂

Claims (11)

1.一种切割刀，其是使平面板状的工件以一定的切入深度相对地滑动而用于进行切断或开槽加工的安装于主轴的旋转切割刀，其中，

所述切割刀通过将金刚石磨粒烧结而形成的金刚石烧结体呈圆盘状地一体构成，

所述金刚石烧结体的所述金刚石磨粒的含有量为80vol％以上。

2.根据权利要求1所述的切割刀，其中，

在所述切割刀的外周部，形成在所述金刚石烧结体上的凹状的切刃沿着周向连续设置。

3.根据权利要求2所述的切割刀，其中，

所述切割刀以与刀的外周的切刃排列平行的方式在刀侧面具有与主轴侧的凸缘抵接的平面度为5μm以下的基准面。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的切割刀，其中，

所述切割刀的刀厚比切断对象的工件厚小。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的切割刀，其中，

所述切割刀的至少与工件接触的部分粗糙。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的切割刀，其中，

所述金刚石烧结体是使用软质金属的烧结助剂将所述金刚石磨粒烧结而成的结构。

7.根据权利要求2所述的切割刀，其中，

所述凹状的切刃由通过对所述金刚石烧结体进行磨损或修整处理而形成的凹部来构成。

8.根据权利要求1～7中任一项所述的切割刀，其中，

所述金刚石磨粒的平均粒径为25μm以下。

9.根据权利要求1～8中任一项所述的切割刀，其中，

所述切割刀的外周部比所述外周部的内侧部分薄。

10.根据权利要求9所述的切割刀，其中，

所述切割刀的外周部的厚度为50μm以下。

11.根据权利要求1～3中任一项所述的切割刀，其中，

在所述切割刀的至少向工件切入的外周部分形成有多个圆周方向的凹陷。