CN106396359B - 刻划轮 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种刻划轮，该刻划轮对于高硬度的脆性材料基板的“切入”特性好，能够从开始刻划的位置立即产生垂直裂隙。在刻划轮的外周形成截面为V字形的由单晶金刚石或多晶金刚石构成的倾斜面，将倾斜面的算数平均粗糙度(Ra)设为0.01μm以下。在倾斜面(14a、14b)从棱线(13)隔开规定距离在全周形成节距(P)为0.5μm以上、不足12μm的凹部(15)。由此在以金刚石为原料的刻划轮中，能够使“切入”特性提高。

Description

刻划轮
技术领域
本发明涉及一种适用于对高硬度的脆性材料基板进行刻划的刻划轮。
背景技术
在现有技术中，在液晶显示面板、太阳能电池等的制造工序中设有脆性材料基板的分割工序。在分割工序中，一边向由超硬合金、多晶烧结金刚石(PCD)等构成的刻划轮施加与脆性材料基板的材质、厚度等的各条件相符合的负载，一边使刻划轮在脆性材料基板的表面上转动而形成刻划线，形成从刻划线向脆性材料基板的厚度方向延伸的垂直裂隙。然后通过沿着脆性材料基板的刻划线施加规定的力而对脆性材料基板进行分割，制造各个面板、玻璃板。
在玻璃原料厂商进行了对基板的材料的改良、对热处理加工的各种改良，其结果发现了如下现象：在使用具有现有技术的刀刃(标准刀刃)的刻划轮(以下，也称为标准轮)进行刻划的情况下，会有“难以切入”的状态，即刻划轮刚转动后刀刃就在基板表面打滑，无法形成刻划线。
在专利文献1中公开了一种具有高渗透效果的刻划轮。该刻划轮具有沿着截面为V字形的刀刃的圆周棱线在圆周方向上交替地形成的许多切口和突起。当使用该刻划轮时，能够从玻璃基板表面向垂直方向形成相对于玻璃基板的板厚比较深的垂直裂隙。
已知这样的高渗透刀刃的刻划轮是比标准刀刃的刻划轮更“容易切入”的刻划轮。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第3074143号公报。
发明要解决的课题
但是，在对比玻璃基板硬的陶瓷等高硬度的脆性材料基板进行刻划的情况下，因为超硬合金、PCD制的刻划轮是由碳化钨或金刚石颗粒和钴等的结合料所构成的，所以刀刃会缺损、磨损而有时无法形成长距离裂隙。因此，在对硬质的脆性材料基板进行刻划的情况下，优选比超硬合金或烧结金刚石更硬质且材料均匀的单晶等的金刚石制刻划轮。对于金刚石原料的刻划轮，其的刀刃成镜面状，倾斜面的表面粗糙度变小。因此，可以认为其更容易在基板上打滑，“切入性”变差，刚开始刻划后难以产生垂直裂纹。
发明内容
本发明是鉴于这样的金刚石原料的刻划轮的问题而完成的，其目的在于提供一种即使在使用金刚石原料的刻划轮对脆性材料基板进行刻划的情况下，也是“切入”良好、容易产生垂直裂隙的刻划轮。
用于解决课题的方案
为了解决该课题，在本发明的刻划轮中，在圆板的周围具有由金刚石构成的、由棱线和一对倾斜面形成的截面为V字形的刀刃，将所述一对倾斜面的算术平均粗糙度设为0.01μm以下，在所述刀刃的倾斜面的从棱线隔开规定间隔的位置在全周设置有节距为0.5μm以上、不足12μm的凹部。
在此，在所述刻划轮中，沿着所述倾斜面的所述凹部的棱线侧端部与棱线的距离L可以为1μm以上、5μm以下。
在此，所述刻划轮可以由单晶金刚石构成。
在此，所述刻划轮的凹部的深度可以设为0.3μm以下。
发明效果
根据具有这样特征的本发明，在刻划轮的倾斜面中从刀刃的棱线隔开规定距离的两侧的倾斜面的全周，以不足12μm的小的节距形成有凹部。因此，可以得到刻划时的切入性变好、刚开始刻划后就能够以深的裂隙来对硬度高的基板进行刻划的效果。
附图说明
图1是本发明的实施方式的刻划轮的侧视图和正视图。
图2是将本实施方式的金刚石刻划轮的刀刃部分放大表示的侧视图和正视图。
图3是本实施方式的刻划轮的刀刃的棱线部分的剖视图。
图4是示出使用本实施方式的刻划轮进行刻划的状态的放大剖视图。
图5是将本发明的第2实施方式的刻划轮的刀刃部分放大表示的侧视图和正视图。
图6是将本发明的第3实施方式的刻划轮的刀刃部分放大表示的侧视图和正视图。
具体实施方式
以下，使用附图对本发明的实施方式的刻划轮进行详细说明。在本实施方式中，成为加工对象的脆性材料基板是硬度高的SiC基板，但并不限定于此，也可以是液晶显示面板、等离子体显示面板等玻璃基板、单晶硅基板、陶瓷基板、蓝宝石基板等脆性材料基板。此外，本说明书中使用的“算数平均粗糙度Ra”，是JISB0601中规定的表示工业产品的表面粗糙度的参数之一。
对本发明的实施方式的刻划轮的形状进行说明。图1(a)是对本实施方式的刻划轮从其中心轴方向进行观察的正视图，图1(b)是该刻划轮的侧视图。另外，图2(a)是将棱线部分放大表示的侧视图，图2(b)是其正视图。
本实施方式的刻划轮10是由单晶金刚石形成的圆板状的轮，如图1所示，在中心轴11的中心具有用于轴支承刻划轮10的未图示的销所贯通的贯通孔12。该刻划轮10的外周面被切割以使截面成为V字形，在其中心形成有棱线13，在左右如图所示具有倾斜面14a、14b。倾斜面14a、14b以具有收敛角度(α)的方式形成。将倾斜面14a、14b以倾斜面的算数平均粗糙度Ra成为0.01μm以下的方式进行加工。
如图2所示，本实施方式的刻划轮在中心处包含有刀刃的棱线13的倾斜面14a、14b的从棱线13稍微离开的位置，在全周以等间隔按照固定的节距P形成有凹部15。在此，优选被加工的凹部至少形成在刻划时与基板接触的部分。图3是示出刀刃部分的剖面的放大剖视图，如本图所示，沿着倾斜面的棱线13与凹部15的棱线侧的端部的距离L设为例如1μm以上、5μm以下。该凹部15是大致圆形的凹状，隔开规定间隔形成在棱线13的两侧。该凹部15的节距P设为0.5μm以上、不足12μm，优选设为不足8μm，进一步优选设为1μm以下。此外，凹部15的深度d设为0.05μm以上且不足0.7μm，优选设为0.3μm以下。
图4是示出使用本实施方式的刻划轮对玻璃基板进行刻划时的刀刃部分的剖面的放大剖视图。如本图所示，在进行刻划时，以刀刃的尖端咬入到玻璃基板20中、玻璃基板20的表面进入至凹部15的方式进行刻划。像这样，通过在棱线13的两侧形成微小的被加工的凹部，从而对于高硬度的SiC基板等基板也能够确保一定的摩擦系数，能够谋求切入性的改善。此外，因为凹部15没有形成在棱线13，所以能够提高使用该刻划轮10进行刻划、分割时的基板的端面强度。
对本实施方式的由金刚石形成的刻划轮的倾斜面进行的凹部加工能够使用飞秒激光表面加工装置来进行。飞秒激光是以飞秒为单位的、将功率(power)压缩在极短的时间内的光源，能够对各种材料形成周期性结构的槽或图案。在此，如图2、图3所示，在棱线13的附近的倾斜面14a、14b以固定节距P来进行凹部加工。而且，通过适当选择该飞秒激光的光源、脉冲宽度，从而能够进行所需的大小、节距P以及深度d的凹部加工。
另外，在本实施方式中，凹部在图2、图3中设为圆形，但是也可以像在图5中示出的第2实施方式的刻划轮那样为长圆形的凹部16，此外，也可以是椭圆形的凹部。在该情况下，因为能够改变进行刻划时咬入基板的深度，所以能够增大刻划负载的范围。
此外，如图3所示，在本发明的第1实施方式中，相对于棱线13在倾斜面14a、14b对称地配置有凹部15，但是也可以像在图6中的示出第3实施方式那样在倾斜面14a、14b交错地形成凹部15。此外，也可以仅在斜面14a、14b的任意一方形成凹部15。
本发明的实施方式的刻划轮的切入性良好，对于高硬度的基板也不会打滑，刚开始刻划后就能够产生垂直裂隙。因此，可以得到对于高硬度的基板也能够进行基板内部刻划的优秀效果。此外，因为不发生打滑，所以刻划轮棱线均匀地磨损，能够进一步延长刻划轮的寿命。
另外，在本实施方式中，刻划轮的原料采用单晶金刚石，但是也可以将多晶金刚石作为原料使用。在该情况下，通过在刻划轮的棱线部分实施同样的凹部加工，也能够构成具有同样效果的刻划轮。
此外，在本实施方式中，示出了刻划轮整体由单晶金刚石构成的方式，但是本发明也可适用于例如将由单晶或多晶金刚石构成的刀刃部分通过粘结或成膜等从而固定于由超硬合金等构成的轮主体部的刻划轮。如果是这样构成的刻划轮，则能够减少昂贵的单晶金刚石的使用、提供廉价的刻划轮。
产业上的可利用性
本发明能够适用于对高硬度的脆性材料基板进行刻划的刻划装置。
附图标记说明
10：刻划轮；
11：中心轴；
12：贯通孔；
13：棱线；
14a、14b：斜面；
15、16：凹部。

Claims (5)

1.一种刻划轮，在圆板的周围具有由金刚石构成的、由棱线及一对倾斜面形成的截面为V字形的刀刃，将所述一对倾斜面的算数平均粗糙度设为0.01μm以下，在所述刀刃的倾斜面的从棱线隔开规定间隔的位置在全周设置有节距为0.5μm以上、不足12μm的凹部，所述凹部以在刻划时与基板接触的方式形成。
2.如权利要求1所述的刻划轮，其中，
在所述刻划轮中，沿着其倾斜面的所述凹部的棱线侧端部与棱线的距离(L)为1μm以上、5μm以下。
3.如权利要求1或2所述的刻划轮，其中，
所述刻划轮由单晶金刚石构成。
4.如权利要求1或2所述的刻划轮，其中，
所述刻划轮的凹部的深度为0.3μm以下。
5.如权利要求3所述的刻划轮，其中，
所述刻划轮的凹部的深度为0.3μm以下。
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