CN107662292A

CN107662292A - 刻划轮

Info

Publication number: CN107662292A
Application number: CN201610617914.1A
Authority: CN
Inventors: 林弘义
Original assignee: Mitsuboshi Diamond Industrial Co Ltd
Current assignee: Mitsuboshi Diamond Industrial Co Ltd
Priority date: 2016-07-29
Filing date: 2016-07-29
Publication date: 2018-02-06

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)所相交的棱线(13)的部分形成不足8μm的固定节距的槽(15a、15b)。由此，能够在将金刚石作为原料的刻划轮中提高“切入”特性。

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

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，发现有“难以切入”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。

已知这样的具有高渗透刀刃的刻划轮是比具有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、磨耗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、烧结金刚石更硬且材料均匀的单晶等的金刚石制刻划轮。在金刚石原料的刻划轮中，刀刃成为镜面状，倾斜面的表面粗糙度小。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隙。

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“切入性”也良好、易于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，在所述刀刃的至少一个包含棱线的倾斜面在全周具有节距不足8μm的槽。

在此，所述刻划轮可以由单晶金刚石构成。

在此，在所述刻划轮的包含棱线的倾斜面所施加的槽的深度可以设为0.3μm以下。

在此，在所述刻划轮的包含棱线的倾斜面所施加的槽的节距可以设为1μm以下。

此外，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，在所述刀刃的至少一个倾斜面的、包含棱线的宽度10μm以内的范围中在全周实施了节距不足12μm、深度不足0.7μm的图案化加工。

在此，所述图案化加工可以以在所述棱线设置有侧视时曲率半径为8～12μm的凸部的方式进行。

发明效果

根据具有这样特征的本发明，在刻划轮的倾斜面的刀刃的全圆周部分实施了槽加工，该刀刃的槽以节距为8μm以下的小的节距形成。因此，可得到切入性良好、刚开始刻划后就能够以深的裂隙对硬度高的基板进行刻划的效果。

附图说明

图1是本发明的第1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立体图及其侧视图。

图4是本实施方式的刻划轮的变形例的刀刃的棱线部分的侧视图。

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，作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，在本发明的说明书中使用的“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。

对本发明的第1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观察的正视图，图1(b)是该刻划轮的侧视图。此外，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。

第1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及图2所示，在刻划轮10的中心具有让用于轴支承刻划轮10的未图示的销贯通的贯通孔12。该刻划轮10的外周面以截面成为V字形的方式被切割，在其中心形成有棱线13，如图示在其左右具有倾斜面14a、14b。倾斜面14a、14b以具有收敛角(α)的方式形成。倾斜面14a、14b被加工成倾斜面的算数平均粗糙度Ra为例如0.01μm以下。像这样，通过减小倾斜面的算数平均粗糙度，从而能够使刻划时赋予基板的负载集中，能够使垂直裂隙的深度固定。此外，能够减少刻划轮的棱线的缺损、对基板的损伤。

此外，如图1所示，在该实施方式的刻划轮中，在将刀刃的棱线13包含于中心的倾斜面14a、14b分别规定宽度w的范围中在全周实施了基于固定行节距P的图案化加工。在此，优选至少在刻划时与基板相接触的部分形成有图案化加工，在本实施方式中宽度w为例如10～20μm。如图2及图3的放大图所示，该图案化加工是以固定的节距P形成多个槽15a、15b的图案化加工。该图案化加工的槽15a、15b的节距P为0.5μm以上且不足12μm，优选不足8μm，进一步优选为1μm以下，将刻划轮10的槽15a、15b的深度d设为0.05μm以上且不足0.7μm，优选设为0.3μm以下。

通过在棱线13的两侧形成这样的微细图案化加工，即使对于高硬度的SiC基板等基板也能够确保固定的摩擦系数，能够实现切入性的改善。此外，通过减小槽的深度，能够充分减小对刻划品质所产生的影响。

对第1实施方式的由金刚石形成的棱线及倾斜面进行的图案化加工能够使用飞秒激光的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、图案。在此，如图2、图3所示，在包含棱线的倾斜面14a、14b进行槽加工。而且，通过适当选择飞秒激光的光源、脉冲宽度，从而能够进行所需的节距P及深度d的槽加工。

另外，图案化加工可以像本实施方式那样，以在槽与槽之间包含残留有棱线的未加工部分的方式进行，此外也可以如图4中作为变形例所示的那样，以设置侧视时具有规定的曲率半径的凸部16及其之间的槽15的方式进行。凸部16的曲率半径R优选为8～12μm左右。

此外，如图2、图3所示，在本发明的第1实施方式中，在倾斜面14a、14b相对于棱线13对称地配置有相同长度的槽15a、15b，但是在倾斜面14a、14b槽的长度也可以互不相同。

接着，对本发明的第2实施方式的刻划轮进行说明。在本实施方式中，对于与第1实施方式相同的部分，标注相同附图标记而省略详细说明。如图5所示，在第2实施方式的刻划轮中，在倾斜面14a、14b交错地在全周形成了槽15a、15b。其他的结构与第1实施方式相同。在该情况下的槽的节距P与上述的第1实施方式相同，此外，槽15a、15b的深度d也与第1实施方式相同。这样，可减小相对于棱线、倾斜面的图案化角度而得到几乎相同的效果。

接着，对本发明的第3实施方式的刻划轮进行说明。在本实施方式中，对于与第1实施方式相同的部分，标注相同的附图标记而省略详细说明。如图6所示，第3实施方式的刻划轮仅在任意一个倾斜面、在此为倾斜面14a在全周形成了槽15a。其他的结构与第1实施方式相同。在该情况下的槽的节距P与上述的第1实施方式相同，此外，槽15a的深度d也与第1实施方式相同。这样，可减小相对于棱线、倾斜面的图案化角度而得到几乎相同的效果。另外，在该实施方式中，也可以仅在另一个倾斜面14b在全周形成了槽15b。

本发明的各种实施方式的刻划轮切入性良好，即使对高硬度基板也能够切入而在刚开始刻划后就产生垂直裂隙。因此，可得到对高硬度的基板也能够进行内切刻划的优秀效果。此外，因为不发生打滑，所以刻划轮棱线的磨耗均匀，能够进一步延长刻划轮的寿命。

另外，在上述的各实施方式中，将单晶金刚石作为刻划轮的原料，但是也可以将多晶金刚石用作原料。在该情况下，通过在刻划轮的棱线部分实施相同的槽加工，也能够构成具有相同效果的刻划轮。

此外，在上述的各实施方式中，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通过粘结或成膜等来将由单晶或多晶金刚石构成的刀刃部分固定于由超硬合金等构成的轮主体部的刻划轮。如果是这样结构的刻划轮，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：倾斜面；

15a、15b、15：槽；

16：凸部。

Claims

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，在所述刀刃的至少一个包含棱线的倾斜面在全周具有节距不足8μm的槽。

2.如权利要求1所述的刻划轮，其中，所述刻划轮由单晶金刚石构成。

3.如权利要求1或2所述的刻划轮，其中，在所述刻划轮的包含棱线的倾斜面所施加的槽的深度为0.3μm以下。

4.如权利要求1或2所述的刻划轮，其中，在所述刻划轮的包含棱线的倾斜面所施加的槽的节距为1μm以下。

5.一种刻划轮，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，在所述刀刃的至少一个倾斜面的、包含棱线的宽度10μm以内的范围中在全周实施了节距不足12μm、深度不足0.7μm的图案化加工。

6.如权利要求5所述的刻划轮，其特征在于，所述图案化加工以在所述棱线设置侧视时曲率半径为8～12μm的凸部的方式进行。