CN107553749B - 多刃金刚石刀具及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种多刃金刚石刀具及其制造方法，即使在以顶面在前棱线在后的方式划线的情况下，在完成外切划线时，也不会给其它刀刃造成损伤。从邻接的两个外周面的原始的棱线对金刚石刀具(10)的基座(11)的角进行研磨而形成顶面(15a～15d)。使顶面和外周面的交叉部分朝向一侧面(14a)倾斜而设置第一、第二倾斜面(16a～16d、17a～17d)。同样地，对另一侧面(14b)也设置顶面(19a～19d)和倾斜面(20a～20d、21a～21d)，将各个倾斜面的交线作为棱线(22a～22d)。如此地，即使进行使顶面在前棱线在后的划线，在完成外切划线时，其它刀刃也不会损伤。

Description

多刃金刚石刀具及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种用于使用金刚石刀刃划线玻璃基板或硅晶片等脆性材料基板的多刃金刚石刀具及其制造方法。

背景技术

一直以来，为划线玻璃基板或硅晶片，使用一种利用划线刀轮或单晶金刚石形成的金刚石刀刃的刀具。对于玻璃基板，主要使用相对于基板转动的划线刀轮，而从提高划线后的基板强度等优点出发，一种固定刃的金刚石刀刃的使用也在研究之中。专利文献1、2中提出了一种用于划线蓝宝石晶圆或氧化铝薄片等硬度高的基板的点刻刀。这些专利文献中，使用了在角锥的棱线上设置点刻刀的刀具、以及末端呈圆锥形的刀具。此外，专利文献3提出了一种为划线玻璃板而使用了具有圆锥形末端的玻璃划线装置。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2003-183040号公报

专利文献2：日本特开2005-079529号公报

专利文献3：日本特开2013-043787号公报

发明内容

发明要解决的问题

由于使用现有的固定刃刀具进行划线刀刃会磨损，因此，需要变更刀刃。角锥形或圆锥形的刀具，能够使用的顶点即刀刃有2处或最多有4处。因此，如果改变2处或4处的刀刃，则需要更换刀具，存在更换频度变高这一问题。另外，在利用刀具的划线中，刀刃需要以合适的角度接触基板。但是，使用现有技术的刀具，在改变刀刃时，需要使刀具在轴向旋转，因此，精度良好地调整该接触角度并不容易。

因此，如图1所示，可以考虑一种从侧方向相邻的两面外周面对棱柱状刀具的各顶点进行研磨而形成倾斜面，使棱线和倾斜面的交点形成刀刃P1、P2…的划线刀具100。使用这样的划线刀具，如图1的(a)所示那样，在让棱线在前把倾斜面即顶面作为后方而将刀刃P1触压在基板101上划线时，即使在以通过基板的端部的方式划线，完成了通过所谓的外切对基板101划线的情况下，也不会对邻接的另一个刀刃P2造成损伤。

但是，如图1的(b)所示那样，在使用刀刃P2使顶面在前将棱线作为后方而向前方倾斜，进行外切划线时，存在下述问题，即：在完成外切时，尚未使用的刀刃P1也可能会接触基板101的表面而损伤。

鉴于这样的问题，本发明的目的在于提供一种金刚石刀具及其制造方法，上述金刚石刀具在用于划线的刀刃磨损时也能够容易地改变刀刃位置，减少更换频度，且即使在通过外切完成划线的情况下，也不会给刀具的其它刀刃造成损伤。

解决问题的手段

为解决该问题，本发明的多刃金刚石刀具具有：基座，为具有预定厚度的棱柱状，并包括两个侧面与多个外周面；第一倾斜面和第二倾斜面，至少设置在相邻的一对外周面和一侧面之间，使所述一对外周面倾斜；第一棱线，为所述第一倾斜面和所述第二倾斜面的交线；第一顶面，设置在所述一对外周面与所述第一倾斜面和所述第二倾斜面之间；第三倾斜面和第四倾斜面，形成在相邻的所述一对外周面与另一侧面之间，使所述一对外周面倾斜；第二棱线，为所述第三倾斜面和所述第四倾斜面的交线；以及第二顶面，设置在所述一对外周面与所述第三倾斜面和所述第四倾斜面之间，所述基座至少外周面由金刚石形成，所述多刃金刚石刀具以所述第一顶面和所述第一棱线的交点以及所述第二顶面和所述第二棱线的交点作为刀刃。

为解决该问题，本发明的多刃金刚石刀具的制造方法，至少在相邻的一对外周面之间形成所述第一顶面；在所述一对外周面及所述第一顶面与一侧面之间，以使所述一对外周面倾斜的方式研磨而形成第一倾斜面和第二倾斜面；在所述一对外周面之间形成第二顶面；在所述一对外周面及所述第二顶面与另一侧面之间，以使所述一对外周面倾斜的方式研磨而形成第三倾斜面和第四倾斜面。

发明效果

根据具有这种特征的本发明，能够在金刚石刀具的侧面的两侧设置刀刃。因此，即使一个刀刃磨损，也可以使用其它新的刀刃，可获得能够减少金刚石刀具的更换频度这种效果。另外，即使是以顶面在前，棱线在后的方式使金刚石刀具行进并划线，并通过外切完成划线的情况下，也能够得到不会给金刚石刀具的其它刀刃造成损伤这种效果。

附图说明

图1的(a)和(b)是示出使用棱柱状且在宽度方向上具有两个刀刃的金刚石刀具划线的侧面图。

图2的(a)和(b)是本发明的第一实施方式的多刃金刚石刀具的正面图及侧面图。

图3的(a)和(b)是示出本发明的第一实施方式的多刃金刚石刀具的制造过程的一部分的放大图。

图4的(a)和(b)是示出本发明的第一实施方式的多刃金刚石刀具的制造过程的一部分的放大图。

图5是示出本发明的第一实施方式的多刃金刚石刀具的主要部分的放大图。

图6的(a)和(b)是示出使用本发明的第一实施方式的多刃金刚石刀具划线的侧面图。

图7的(a)和(b)是本发明的第二实施方式的多刃金刚石刀具的正面图及侧面图。

图8的(a)～(c)是本发明的第三实施方式的多刃金刚石刀具的俯视图、正面图及侧面图。

附图标记说明

10、40、60…多刃金刚石刀具

11、41、61…基座

13a～13d、43a～43f、63a～63c…外周面

14a、14b、44a、44b、64a、64b…侧面

15a～15d、45a～45f、65…第一顶面

16a～16d、46a～46f、66…第一倾斜面

17a～17d、47a～47f、67…第二倾斜面

18a～18d、48a～48f、68…第一棱线

19a～19d、49a～49f、69…第二顶面

20a～20d、50a～50f、70…第三倾斜面

21a～21d、51a～51f、71…第四倾斜面

22a～22d、52a～52f、72…第二棱线

P1～P12…刀刃

具体实施方式

接下来，对本发明的第一实施方式进行说明。图2是示出本实施方式的多刃金刚石刀具(以下，也简称为金刚石刀具)10的一例的正面图及侧面图，图5和图3的(b)、图4的(b)是图2的(a)、图2的(b)中分别以圆形表示的部分的放大图。该金刚石刀具10以由一定厚度任意边数构成的多角形的棱柱为基座11。在该实施方式中，由单结晶金刚石构成一定厚度的正四角形的基座11。基座11具有：平行于厚度方向(对于图2的(a)为垂直于纸面的轴)的四方的外周面13a～13d、垂直于轴的侧面14a、14b。

而且，在本实施方式，如图3的(a)所示那样，对于基座11，通过从由相邻的一对外周面13a、13b形成的棱线向一侧面14a对基座11的厚度的右侧进行研磨，形成第一顶面15a。这时，优选进行研磨，以使基座11的外周面13a、13b与顶面15a构成的角分别相等。同样地，通过从由相邻的一对外周面13b、13c形成的棱线向侧面14a研磨而形成顶面15b。对于剩下的外周面13c、13d及13d、13a，也同样地形成顶面15c及15d。通过先形成顶面15a～15d，在划线时，能够容易地确保合适的顶面宽度，例如容易在后述的刀刃部分上确保40μm以上的宽度。

而且，如图3的(b)所示，向外周面13a对顶面15a和侧面14a交叉的区域进行研磨而形成第一倾斜面16a。并且，向外周面13b对顶面15a和外周面13b及侧面14a交叉的区域进行研磨而形成第二倾斜面17a。并且，如图3的(b)所示，将该倾斜面16a、17a的交线作为第一棱线18a。

对于顶面15b，也同样地向外周面13b、13c对顶面15b和侧面14a交叉的区域进行研磨而形成第一、第二倾斜面16b、17b，将其交线作为第一棱线18b。并且，向外周面13c、13d对顶面15c和侧面14a交叉的区域进行研磨而形成第一、第二倾斜面16c、17c，将其交线作为第一棱线18c。对于顶面15d，也同样地形成第一、第二倾斜面15d、16d和第一棱线18d。

这样的顶面及倾斜面能够通过激光加工或机械加工容易地形成。此外，也可以在激光加工之后进一步进行机械研磨，形成更精密的研磨面。

如此地，可以将第一顶面15a～15d和第一棱线18a～18d的交点作为刀刃，如图2的(b)所示那样，在基座的侧面视图上，在右侧形成四个刀刃P1～P4。

接下来，对基座11，如图4的(a)所示那样，通过从由相邻的一对外周面13a、13b形成的棱线向另一侧面14b研磨基座11的左侧而形成顶面19a。这时，优选进行研磨，以使基座11的外周面13a、13b和顶面19a构成的角相等。同样地，从由相邻的一对外周面13b、13c形成的棱线向侧面14b进行研磨而形成顶面19b。对于剩下的外周面13c、13d及13d、13a，也同样地形成顶面19c及19d。通过先形成顶面19a～19d，在划线中能够容易确保合适的顶面宽度，例如在刀刃部分上能够容易地确保40μm以上的宽度。

而且，如图4的(b)所示那样，向外周面13a对顶面19a和侧面14b交叉的区域进行研磨而形成第三倾斜面20a。并且，向外周面13b对顶面19a和外周面13b及侧面14a交叉的区域进行研磨而形成第四倾斜面21a。并且，如图5所示那样，将该倾斜面20a、21a的交线作为第二棱线22a。

对于顶面19b，也同样地向外周面13b、13c对顶面19b和侧面14b交叉的区域进行研磨而形成第三、第四倾斜面20b、21b，将其交线作为第二棱线22b。并且，向外周面13c、13d对顶面19c和侧面14b交叉的区域进行研磨而形成第三、第四倾斜面20c、21c，将其交线作为第二棱线22c。对于顶面19d也同样地形成第三、第四倾斜面20d、21d和第二棱线22d。

如此地，能够将第二棱线22a～22d和第二顶面19a～19d的交点作为刀刃，如图2的(b)所示那样，在基座的侧面视图上，在左侧形成四个刀刃P5～P8。如此，通过将顶面的端部作为刀刃P1～P8，能够对四角形的金刚石刀具10在其外周上形成共计8处刀刃。

接下来，通过图6对使用该实施方式的金刚石刀具10划线的情况进行说明。在对基板30进行划线时，如图6的(a)所示，稍微将金刚石刀具10倾斜，以使金刚石刀具10对棱线和基板30的角度从垂直变成逆时针方向，固定一个刀刃P1使其接触基板30，并使金刚石刀具10沿图示的箭头A方向移动，进行划线。这时，以使连接刀刃P1的顶面15a变成前进方向，棱线18a成为后方的方式进行划线。在该划线期间不让金刚石刀具10转动，使用相同的刀刃P1划线。而且，即使使金刚石刀具行进至基板30的端部并通过外切完成划线，由于另一刀刃P5在前，因此，即使金刚石刀具10如图示那样从基板30的位置离开，也不会损坏其它刀刃P5。

如此，在以让顶面在前棱线在后的方式进行划线的情况下是有效的，能够在广泛的范围内采用划线负载等各种条件。此外，对基板形成不伴随垂直裂缝的划线线条，然后，通过利用外切完成划线，能够以基板的端部为基点让裂缝渗透划线线条下方。根据本实施方式，这种情况下，也能够不损坏其它刀刃而在划线的终端进行外切。另外，这种情况下，如图6的(a)所示，优选从远离基板的端部的部分开始划线。

其中，如图6的(a)所示那样，以顶面在前棱线在后的方式进行划线，但毫无疑义，也可以如图6的(b)那样，使金刚石刀具10向反方向倾斜，使用刀刃P5进行划线。这种情况下，由于刀刃P1可能会损伤，因此，优选不通过外切完成划线。

在接触基板30的刀刃P1由于磨损而变差时，以多角形的旋转中心为中心使金刚石刀具10旋转90°，使邻接的刀刃P2接触基板30而同样地进行划线。这种情况下，在以顶面15b变成前进方向，棱线18b变成后方的方式进行划线时，即使通过外切完成划线，也不会损坏刀刃P6。此外，即使使金刚石刀具10旋转90°，刀尖的棱线接触基板的角度也不会改变，因此，容易设定刀刃更换时对基板的接触角度。

此外，如果刀刃P1～P4四处的刀刃全部磨损，则使金刚石刀具10翻转，再次固定，以使棱线与脆性材料基板成为预定角度，并使其它侧面的刀刃P5～P8依次接触进行划线。如此，能够进一步四次改变刀刃位置进行划线，从而能够合计更换八次刀刃进行划线。另外，使用刀刃的顺序不限于此，也可以在使用刀刃P1之后，使省略图示的保持金刚石刀具10的刀具架翻转180°，使用另一侧面的刀刃P5。

接下来，通过图7对本发明的第二实施方式进行说明。图7是示出本实施方式的多刃金刚石刀具(以下，也简称为金刚石刀具)40的一例的正面图及侧面图。该金刚石刀具40是假设旋转对称的多角形为六角形，在各顶点部分和第一实施方式同样地形成一对刀刃的刀具。根据该实施方式，由单结晶金刚石构成一定厚度的正六角形的基座41。基座41具有在厚度方向平行于垂直的轴(对于图7的(a)为垂直于纸面的轴)的六面体的外周面43a～43f、垂直于轴的侧面44a、44b。

而且，在本实施方式，通过从由相邻的一对外周面43a、43b形成的棱线向基座11的一侧面44a对基座41进行研磨，而形成第一顶面45a。这时，优选进行研磨，使基座41的外周面43a、43b和顶面45a构成的角相等。同样地通过从由相邻的一对外周面43b、43c形成的棱线向侧面44a进行研磨而形成顶面45b。对于剩下的外周面43c和43d、43d和43e、43e和43f、43f和43a，也同样地形成顶面45c～45f。通过先形成顶面45a～45f，在刀刃部分上容易确保例如40μm以上的宽度。

而且，朝向外周面43a对顶面45a和侧面44a交叉的区域进行研磨而形成第一倾斜面46a。另外，朝向外周面43b对顶面45a和侧面44a交叉的区域进行研磨而形成第二倾斜面47a。并且，如图7的(b)所示那样，将该倾斜面46a、47a的交线作为第一棱线48a。

同样地，对于顶面45b，也是朝向外周面43b、43c，对顶面45b和侧面44a交叉的区域研磨相邻的区域，从而形成第一、第二倾斜面46b、47b，将其交线作为棱线48b。并且，朝向外周面43c、43d，对顶面45c和侧面44a交叉的区域进行研磨，从而形成第一、第二倾斜面46c、47c，将其交线作为棱线48c。对于顶面45d也同样地，形成第一、第二倾斜面45d、46d和棱线48d。对于顶面45e也同样地，形成第一、第二倾斜面45e、46e和棱线48e，对于顶面45f也同样地，形成第一、第二倾斜面45f、46f和棱线48f。

而且，可以将第一顶面45a～45f和第一棱线48a～48f的交点作为刀刃，如图7的(b)所示，在基座的侧面视图上，在右侧形成六个刀刃P1～P6。

接下来，对于基座41，如图3的(b)所示那样，通过从由相邻的一对外周面43a、43b形成的棱线向基座41的另一侧面44b研磨而形成顶面49a。这时，优选进行研磨，以使基座41的外周面43a、43b和顶面49a构成的角相等。同样地，通过由相邻的一对外周面43b、43c形成的棱线向侧面44b研磨而形成顶面49b。对于剩下的外周面43c、43d及43d、43a也同样地形成顶面49c及49d。由于顶面49a～49d先形成，因此，在刀刃部分上能够容易地确保例如40μm以上的宽度。

而且，如图7所示那样，向外周面43a对顶面49a和侧面44b交叉的区域进行研磨而形成第三倾斜面50a。另外，向外周面43b对顶面49a和侧面44b交叉的区域进行研磨而形成第四倾斜面51a。然后，如图5的(b)所示那样，将该倾斜面50a、51a的交线作为第二棱线52a。

同样地，对于顶面49b，也是朝向外周面43b、43c对顶面49b和侧面44b交叉的区域进行研磨而形成第三、第四倾斜面50b、51b，将其交线作为第二棱线52b。并且，向外周面43c对顶面49c和侧面44b交叉的区域进行研磨而形成第三、第四倾斜面50c、51c，将其交线作为棱线52c。对于顶面49d也同样地形成第三、第四倾斜面50d、51d和棱线52d。对于其它顶面也同样形成倾斜面和棱线。如此地，能够将各棱线52a～52f和第二顶面49a～49f的交点分别作为刀刃，如图2的(b)所示那样，在基座的侧面视图上，在左侧形成六个刀刃P7～P12。如此，通过将顶面的端部作为刀刃P1～P12，能够对六角形的金刚石刀具40在外周形成共计12处的刀刃。

在使用该金刚石刀具40划线时，使一个刀刃P1接触基板30进行划线。然后，当该刀刃磨损后，和上述实施方式同样，使金刚石刀具30对未图示出的中心轴旋转60°，使其接触邻接的刀刃进行划线。

另外，如果刀刃P1～P6的6处刀刃全部磨损，则使金刚石刀具40翻转，依次使另一侧面的刀刃P7～P12接触而进行划线。如此地，能够进一步6次改变刀刃位置进行划线，从而能够共计使用12次刀刃而进行划线。

接下来，对本发明的第三实施方式进行说明。在上述第一实施方式中使用正四角形的基座，在第二实施方式中使用正六角形的基座，但也可以使用任意边数的多角形作为基座。此外，在各个基座的周围设置有8处或12处刀刃，但只要是至少在多角形的一个角上，在相对的两侧面分别具有1个刀刃即可。在第三实施方式，如图8所示，使用三角形的基座61。基座61具有垂直于轴的三个外周面63a、63b、63c和侧面64a、64b。然后，和上述第一、第二实施方式同样，在外周面63a、63b和侧面64a之间上形成第一顶面65、第一倾斜面66、第二倾斜面67、和第一棱线68。此外，在外周面63a、63b和侧面64b之间形成第二顶面69、第三倾斜面70、第四倾斜面71、第二棱线72。如此地，能够形成只具有两个刀刃P1、P2的金刚石刀具60。

在第一实施方式为四角形，在第二实施方式为六角形的各个基座的周围设置有8处或12处刀刃，但并非一定要在所有的角上均设置倾斜面和刀刃。然而，在邻接的刀刃互不干涉的范围内，优选在外周部尽可能多地设置刀刃。另外，可以将除此之外的任意边数的多角形构成为基座。例如，可以作为正八角形设置16处刀刃。由此，当各个刀刃磨损时，仅需使金刚石刀具旋转就能够更换刀刃，从而能够减少金刚石刀具的更换频度。

另外，在上述实施方式，是由单结晶金刚石构成基座整体，但由于和脆性材料基板接触的表面部分是金刚石层即可，因此，也可以在利用超硬合金或金刚石烧结所制造形成的基座的外周面及侧面的端部部分的表面上形成多结晶金刚石层，并在其上形成倾斜面。另外，也可以掺杂硼等杂质，使用具有导电性的单结晶或多结晶金刚石。通过使用有导电性的金刚石，能够利用放电加工而容易地形成侧面、外周面、顶面及第一、第二倾斜面。

工业上的可利用性

本发明的多刃金刚石刀具能够用于划线脆性材料基板的划线装置，其中，特别能够有效利用于金刚石刀具的磨损多的硬度大的划线对象。

Claims (2)

1.一种多刃金刚石刀具，其特征在于，具有：

基座，为具有预定厚度的棱柱状，并包括两个侧面与多个外周面；

第一倾斜面和第二倾斜面，设置在相邻的至少一对外周面和一侧面之间，使所述一对外周面倾斜；

第一棱线，为所述第一倾斜面和所述第二倾斜面的交线；

第一顶面，设置在所述一对外周面与所述第一倾斜面和所述第二倾斜面之间；

第三倾斜面和第四倾斜面，形成在相邻的所述一对外周面与另一侧面之间，使所述一对外周面倾斜；

第二棱线，为所述第三倾斜面和所述第四倾斜面的交线；以及

第二顶面，设置在所述一对外周面与所述第三倾斜面和所述第四倾斜面之间，

所述基座至少外周面由金刚石形成，

所述多刃金刚石刀具以所述第一顶面和所述第一棱线的交点以及所述第二顶面和所述第二棱线的交点作为刀刃。

2.一种多刃金刚石刀具的制造方法，制造权利要求1所述的多刃金刚石刀具，其特征在于，包括：

在相邻的所述一对外周面之间形成所述第一顶面；

在所述一对外周面及所述第一顶面与一侧面之间，以使所述一对外周面倾斜的方式研磨而形成所述第一倾斜面和所述第二倾斜面；

在所述一对外周面之间形成所述第二顶面；以及

在所述一对外周面及所述第二顶面与另一侧面之间，以使所述一对外周面倾斜的方式研磨而形成所述第三倾斜面和所述第四倾斜面。

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