CN109849197A - 划线轮 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种划线轮，能够增加渗透量。划线轮(1)具有形成于外周部的刀刃部(20)。刀刃部(20)包括沿周向隔开间隔形成的多个沟槽(24)和形成于在周向上相邻的沟槽(24)之间的棱线部(23)。沟槽(24)包括刀刃角小于棱线部(23)的部分。

Description

划线轮

技术领域

本发明涉及一种划线轮。

背景技术

已知为了形成用于分割玻璃基板等脆性材料基板的划线线段而使用划线轮。例如专利文献1的划线轮在形成于其外周部的刀刃部上具有沿圆周向彼此分隔形成的多个沟槽。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2010-132542号公报

发明内容

在划线轮中，优选地，由垂直裂缝的深度相对于脆性材料基板的基板厚度的比所表示的渗透量增加。

本发明的目的在于提供一种能够增加渗透量的划线轮。

(1)本发明所涉及的划线轮具有形成于外周部的刀刃部，所述刀刃部包括沿周向隔开间隔形成的多个沟槽和形成于在所述周向上相邻的所述沟槽之间的棱线部，所述沟槽包括刀刃角小于所述棱线部的部分。

本申请发明人着眼于沟槽的刀刃角和棱线部的刀刃角的关系，当变更沟槽的刀刃角时，对由垂直裂缝的深度相对于划线轮所分割的脆性材料基板的厚度的比所表示的渗透量的变化进行了试验。其结果发现，当沟槽包括小于棱线部的刀刃角的部分时，渗透量变大。因此，在本划线轮中，采用沟槽包括小于棱线部的刀刃角的部分的构成。因此，能够增加渗透量。

(2)作为优选例子，在(1)所述的划线轮中，包括所述沟槽的深度从所述周向上的所述沟槽的端部朝向所述沟槽的中央部加深的部分，至少所述沟槽的端部的刀刃角小于所述棱线部的刀刃角。

在周向上的沟槽的端部与脆性材料基板接触时，比周向上的沟槽的中央部与脆性材料基板接触时更容易形成垂直裂缝。另外，当刀刃角较小时，与刀刃角较大时相比，容易产生使垂直裂缝扩大的应力。因此，在本划线轮中，通过使周向上的沟槽的端部的刀刃角小于棱线部的刀刃角，能够有效地增大使垂直裂缝扩大的应力，因此，能够进一步增加渗透量。

(3)作为优选例子，在(2)所述的划线轮中，所述沟槽的端部的刀刃角小于所述沟槽的中央部的刀刃角。

当周向上的沟槽的端部与脆性材料基板接触时，比周向上的沟槽的中央部与脆性材料基板接触时更容易形成垂直裂缝。另外，当刀刃角较小时，与刀刃角较大时相比，容易产生使垂直裂缝扩大的应力。因此，在本划线轮中，通过使周向上的沟槽的端部的刀刃角小于周向上的沟槽的中央部的刀刃角，能够有效地增大使垂直裂缝扩大的应力，因此，能够进一步增加渗透量。

(4)作为优选例子，在(2)所述的划线轮中，所述沟槽的刀刃角从所述沟槽的端部朝向所述沟槽的中央部变小。

因此，可以得到与上述(3)相同的效果。

(5)作为优选例子，在(2)所述的划线轮中，所述沟槽的中央部的刀刃角大于或等于所述棱线部的刀刃角。

本发明的划线轮能够增加渗透量。

附图说明

图1的(a)为第一实施方式的划线轮的侧视图，图1的(b)为图1的(a)的1b-1b线的剖视图。

图2为图1的划线轮的刀刃部的局部放大图，图2的(a)为立体图，图2的(b)为侧视图。

图3为刀刃部的局部的俯视图。

图4为刀刃部的沟槽的端部的剖视图。

图5为刀刃部的沟槽的中央部的剖视图。

图6为表示刀刃部在沟槽上的位置和、与该位置相对应的沟槽的刀刃角与刀刃部在棱线部上的刀刃角的角度差之间的关系的图表。

图7为表示划线负荷和渗透量的关系的图表。

附图标记说明

1：划线轮10：主体部20：刀刃部21：第一斜面22：第二斜面23：棱线部24：沟槽θr：刀刃角θg：沟槽刀刃角θg1：第一沟槽刀刃角θg2：第二沟槽刀刃角DC：周向。

具体实施方式

下面，参考图1～图7，对本实施方式的划线轮1进行说明。划线轮1用于分割例如玻璃基板或陶瓷基板等由脆性材料形成的基板即脆性材料基板。划线轮1通过向脆性材料基板的表面以规定负荷按压并滚动而在脆性材料基板的表面形成划线线段。

划线轮1由烧结金刚石(Poly Crystalline Diamond)、超硬合金、单晶金刚石、多晶金刚石等形成。划线轮1也可以使用在超硬合金等基材上涂布金刚石等硬质材料的膜而成的物质。

如图1的(a)所示，划线轮1具有圆盘形主体部10和V形截面的刀刃部20。刀刃部20形成于划线轮1的外周部。主体部10是在划线轮1上比刀刃部20更靠近径向内侧的部分。主体部10和刀刃部20形成为一体。需要说明的是，V形截面是指如下形状：在利用沿划线轮1的厚度方向(下面，称为“厚度方向DT”)的平面剖切划线轮1而成的剖面上，朝向划线轮1的外周缘变细(参见图1的(b))。划线轮1的外径在大于或等于且小于或等于的范围内。本实施方式的划线轮1的外径为另外，划线轮1的厚度的一个例子为0.64mm。

在主体部10的中心部形成有沿厚度方向DT贯穿主体部10的插入孔13。将划线轮1支承为能够旋转的支承销(省略图示)插入到插入孔13。如图1的(b)所示，主体部10具有形成有插入孔13的一端的第一侧面11和形成有插入孔13的另一端的第二侧面12。

刀刃部20具有形成V形截面的两个斜面，即，第一斜面21及第二斜面22。第一斜面21连结第一侧面11和刀刃部20的前端，第二斜面22连结第二侧面12和刀刃部20的前端。换而言之，第一斜面21和第二斜面22的交叉线在刀刃部20的前端形成棱线。

如图1的(b)所示，在厚度方向DT上，划线轮1的厚度方向DT的中心位置和刀刃部20的前端位置彼此相等。在划线轮1的剖视图中，沿与厚度方向DT正交的方向的线段CL和第一斜面21所成的第一角度θ1与线段CL和第二斜面22所成的第二角度θ2彼此相等。

如图2的(a)所示，划线轮1在刀刃部20的前端部具有沿划线轮1的圆周向(下面，称为“周向DC”)彼此分隔形成的多个沟槽24。沟槽24的个数可以任意设置。本实施方式的沟槽24的数目为150。在沿周向DC相邻的沟槽24之间，形成有第一斜面21、第二斜面22及作为它们的交叉线的棱线部23。棱线部23的外周缘和沟槽24的外周缘形成刀刃25。刀刃部20按照等间距交替形成棱线部23和沟槽24。棱线部23上的第一斜面21和第二斜面22所成的角即刀刃角θr在大于或等于90°且小于或等于160°的范围内，优选大于或等于100°且小于或等于150°。若刀刃角θr大于或等于90°，则在脆性材料基板上不易产生表面剥离或先行，若小于或等于160°，则不易产生抵触不良。本实施方式的刀刃角θr为120°(参见图4)。

如图2的(b)所示，沟槽24具有从刀刃部20的外周部凹陷形成为弯曲形的形状。另外，沟槽24具有与第一斜面21相对应的第一沟槽斜面21A和与第二斜面22相对应的第二沟槽斜面22A，在第一沟槽斜面21A和第二沟槽斜面22A相交叉的外周缘，包括从棱线部23连续的刀刃25。沟槽24具有从周向DC上的沟槽24的端部朝向沟槽24的中央部加深的部分。本实施方式的沟槽24从周向DC上的沟槽24的端部朝向沟槽24的中央部加深。沟槽24的深度H被规定为划线轮1的径向上的棱线部23和沟槽24的最深部之间的距离。棱线部23上的沟槽24的宽度WD被规定为周向DC上的沟槽24的两端边缘之间的距离。当对脆性材料基板进行划线时，棱线部23上的沟槽24的深度H考虑到脆性材料基板的材质及厚度、以及将划线轮1压向脆性材料基板的负荷(下面，称为“划线负荷”)、及通过划线所形成的划线线段及分割后的脆性材料基板的品质等而选择，例如，深度大于或等于0.5μm且小于或等于6.0μm。本实施方式的刀刃部20上的沟槽24的深度为5.5μm。周向DC上的沟槽24的宽度WD大于或等于2.0μm且小于或等于35μm。当脆性材料基板的板厚小于或等于0.7mm时，优选地，刀刃25上的沟槽24的宽度WD大于或等于2.0μm且小于或等于15μm，当脆性材料基板的板厚为1.1mm左右时，优选地，棱线部23上的沟槽24的宽度WD大于或等于10μm且小于或等于30μm。本实施方式的刀刃25上的沟槽24的宽度WD为24μm。

在划线轮1的插入孔13安装于图中未示出的电机的转轴的状态下，通过从激光照射装置照射激光光束而形成如上沟槽24。激光光束的照射方向为划线轮1的径向。激光光束的焦点形成于比划线轮1的棱线部23更靠近激光照射装置侧的部位。在激光照射装置中，照射激光光束的照射部可以在厚度方向DT上相对划线轮1移动。另一方面，在划线轮1的径向上，照射部和刀刃部20之间的距离不变。因此，在划线轮1的厚度方向DT的中心位置上，照射部和刀刃部20之间的距离最小，照射部和刀刃部20之前的距离随着从划线轮1的厚度方向DT的中心位置远离厚度方向DT而变大。

当如上这样形成沟槽24时，向划线轮1的棱线部23照射激光光束的面积最小，照射激光光束的面积随着在厚度方向DT上远离刀刃部20的前端位置而增加。因此，如图3所示，作为沟槽24的宽度WD，刀刃部20的前端位置即刀刃25上的沟槽24最小，并随着在厚度方向DT上远离刀刃25而变大。

如图4及图5所示，周向DC上的沟槽24的端部(下面，简称为沟槽24的端部)的形状和周向DC上的沟槽24的中央部(下面，简称为沟槽24的中央部)的形状彼此不同。

如图4所示，沟槽24的端部的刀刃角即第一沟槽刀刃角θg1小于刀刃角θr。优选地，第一沟槽刀刃角θg1比刀刃角θr小2～10°左右。另一方面，如图5所示，沟槽24的中央部的刀刃角即第二沟槽刀刃角θg2大于刀刃角θr。即，第一沟槽刀刃角θg1小于第二沟槽刀刃角θg2。

在此，沟槽24的端部为在周向DC上与棱线部23相邻的部分。周向DC上的沟槽24的一端部被规定为从棱线部23上的沟槽24的沟槽开始点(图3的线段C的位置)至自沟槽开始点距离沟槽24的内部规定距离的位置(图3的线段E的位置)之间的部分。需要说明的是，周向DC上的沟槽24的另一端部被同样地规定。这样一来，第一沟槽刀刃角θg1被规定为从沟槽24上的线段C的位置至线段E的位置之间的部分上的刀刃角。在本实施方式中，周向DC上的线段C和线段E之前的距离为5.0μm。优选地，在单侧，距离规定了第一沟槽刀刃角θg1的沟槽24的端部的距离相对于沟槽24的宽度WD为10～30％左右。沟槽刀刃角θg由第一沟槽斜面21A和第二沟槽斜面22A所成的角规定，所述第一沟槽斜面21A是第一斜面21上的与沟槽24相对应的部分，所述第二沟槽斜面22A是第二斜面22上的与沟槽24相对应的部分。第一沟槽刀刃角θg1由沟槽24的端部上的第一沟槽斜面21A和沟槽24的端部上的第二沟槽斜面22A所成的角规定。第二沟槽刀刃角θg2由沟槽24的中央部上的第一沟槽斜面21A和沟槽24的中央部上的第二沟槽斜面22A所成的角规定。

需要说明的是，第一沟槽刀刃角θg1及第二沟槽刀刃角θg2可以任意变更。在一个例子中，第二沟槽刀刃角θg2可以与刀刃角θr相等或小于刀刃角θr。

(实施例)

为了评价划线轮1的性能，使用实施例1及实施例2的划线轮和比较例1及比较例2的划线轮，确认了划线负荷和渗透量的关系。需要说明的是，渗透量是垂直裂缝的深度相对于脆性材料基板的厚度的比的百分率(％)表示。

分别针对实施例1、实施例2、比较例1及比较例2的划线轮，以沟槽24的开始位置为标准，测定每2.5μm的测定位置处的刀刃角度差θd。具体而言，以与图3的线段A～线段H相对应的位置为测定位置。线段A是从沟槽24的开始位置距离棱线部23侧5μm的位置，线段B是从沟槽24的开始位置距离刀刃25侧2.5μm的位置。线段A及线段B均是通过棱线部23的线段。线段C是沟槽24的开始位置，线段D是从沟槽24的开始位置距离沟槽24侧2.5μm的位置，线段E是从沟槽24的开始位置距离沟槽24侧5.0μm的位置，线段F是从沟槽24的开始位置距离沟槽24侧7.5μm的位置，线段G是从沟槽24的开始位置距离沟槽24侧10.0μm的位置，线段H是从沟槽24的开始位置距离沟槽24侧12.5μm的位置。线段C～线段H均是通过沟槽24的外周缘的线段。图6为表示实施例1、实施例2、比较例1及比较例2的划线轮中的测定位置与线段A和线段B～线段H上的刀刃角度差θd之间的关系的图表。

另外，作为实施例1、实施例2、比较例1及比较例2的划线轮，分别使用外径为刀刃角θr为120°、沟槽的数目为150个、沟槽深度H为5.5μm的划线轮。关于实施例1、实施例2、比较例1及比较例2的划线轮的具体的沟槽形状，将使用图6进行说明。

图6为以线段A的位置的刀刃角θr为标准而表示实施例1、实施例2、比较例1、及、比较例2的划线轮上的各个测定部位的刀刃角度差θd的图表。在线段C～线段E的位置，实施例1及实施例2的划线轮的刀刃角度差θd为负值，而比较例1及比较例2的划线轮的刀刃角度差θd为正值。详细而言，在线段C的位置，实施例1的划线轮的沟槽刀刃角θg比刀刃角θr约小3°，实施例2的划线轮的沟槽刀刃角θg比刀刃角θr约小2.5°。比较例1的划线轮的沟槽刀刃角θg比刀刃角θr约大0.2°，比较例2的划线轮的沟槽刀刃角θg比刀刃角θr约大0.1°。在线段D的位置，实施例1的划线轮的沟槽刀刃角θg比刀刃角θr约小5.5°，实施例2的划线轮的沟槽刀刃角θg比刀刃角θr约小4.5°。在实施例1及实施例2的划线轮中，在线段D的位置，沟槽刀刃角θg相对于刀刃角θr变得最小。另外，比较例1的划线轮的沟槽刀刃角θg比刀刃角θr约大1°，比较例2的划线轮的沟槽刀刃角θg比刀刃角θr约大0.8°。在线段E的位置，实施例1的划线轮的沟槽刀刃角θg比刀刃角θr约小0.5°，实施例2的划线轮的沟槽刀刃角θg比刀刃角θr约小1°。比较例1的划线轮的沟槽刀刃角θg比刀刃角θr约大3°，比较例2的划线轮的沟槽刀刃角θg比刀刃角θr约大3.5°。

在线段F的位置，实施例2的划线轮的刀刃角度差θd为负值，而实施例1、比较例1及比较例2的划线轮的刀刃角度差θd为正值。详细而言，在线段F的位置，实施例1的划线轮的沟槽刀刃角θg比刀刃角θr约大0.1°，实施例2的划线轮的沟槽刀刃角θg比刀刃角θr约小1°。比较例1的划线轮的沟槽刀刃角θg比刀刃角θr约大8°，比较例2的划线轮的沟槽刀刃角θg比刀刃角θr约大7.5°。

在线段G的位置，实施例2的划线轮的刀刃角度差θd为负值，而比较例1及比较例2的划线轮的刀刃角度差θd为正值。另外，实施例1的划线轮的刀刃角度差θd为0°。详细而言，实施例2的划线轮的沟槽刀刃角θg比刀刃角θr约小0.2°。比较例1的划线轮的沟槽刀刃角θg比刀刃角θr约大8°，比较例2的划线轮的沟槽刀刃角θg比刀刃角θr约大10°。

在线段H的位置，实施例1、实施例2、比较例1及比较例2的划线轮的刀刃角度差θd为正值。实施例1的划线轮的沟槽刀刃角θg比刀刃角θr约大2°，实施例2的划线轮的沟槽刀刃角θg比刀刃角θr约大1°，比较例1的划线轮的沟槽刀刃角θg比刀刃角θr约大9°，比较例2的划线轮的沟槽刀刃角θg比刀刃角θr约大8°。

另外，作为沟槽24上的刀刃角即沟槽刀刃角θg，使用例如激光显微镜如下计算。即，激光显微镜向划线轮1的径向照射激光，测量激光显微镜和划线轮1之间的距离，由此获得与沿刀刃部20的方向正交的方向的沟槽24的轮廓。然后，由获得的沟槽24的第一沟槽斜面21A及第二沟槽斜面22A各自的轮廓计算沟槽刀刃角θg。在本实施例中，作为激光显微镜，使用了KEYENCE公司的VK-X100。

在划线负荷和渗透量的关系中，测定使划线负荷变为0.09MPa、0.10MPa、0.11MPa、0.13MPa、0.15MPa、0.17MPa、0.19MPa、0.21MPa及0.23MPa时的渗透量。

如图7所示，当划线负荷为0.09MPa时，实施例1的划线轮的渗透量约为75％，实施例2的划线轮的渗透量约为76％，比较例1的划线轮的渗透量约为64％，比较例2的划线轮的渗透量约为66％。当划线负荷为0.10MPa时，实施例1及实施例2的划线轮的渗透量分别为约78％，比较例1的划线轮的渗透量约为60％，比较例2的划线轮的渗透量约为74％。当划线负荷为0.11MPa时，实施例1的划线轮的渗透量约为82％，实施例2的划线轮的渗透量约为81％，比较例1的划线轮的渗透量约为77％，比较例2的划线轮的渗透量约为74％。当划线负荷为0.13MPa时，实施例1及实施例2的划线轮的渗透量约为84％，比较例1的划线轮的渗透量约为79％，比较例2的划线轮的渗透量约为77％。当划线负荷为0.15MPa时，实施例1及实施例2的划线轮的渗透量约为86％，比较例1的划线轮的渗透量约为81％，比较例2的划线轮的渗透量约为83％。当划线负荷为0.17MPa时，实施例1及实施例2的划线轮的渗透量约为87％，比较例1及比较例2的划线轮的渗透量约为85％。当划线负荷为0.19MPa时，实施例1、实施例2及比较例2的划线轮的渗透量约为90％，比较例1的划线轮的渗透量约为86％。当划线负荷为0.21MPa时，实施例1的划线轮的渗透量约为92％，实施例2的划线轮的渗透量约为93％，比较例1及比较例2的划线轮的渗透量约为90％。当划线负荷为0.23MPa时，实施例1及实施例2的划线轮的渗透量约为95％，比较例1及比较例2的划线轮的渗透量约为93％。

如图7所示，确认了实施例1及实施例2的划线轮的渗透量比比较例1及比较例2的划线轮大5～10％。特别是确认了，在较低的划线负荷的范围内，实施例1及实施例2的划线轮的渗透量显著大于比较例1及比较例2的划线轮的渗透量。

根据本实施方式，可以得到下面的效果。

(1)通过使沟槽刀刃角θg小于刀刃角θr，脆性材料基板的渗透量增加。由此，能够容易地分割脆性材料基板。另外，由于能够减小用于获得所需垂直裂缝的深度的划线负荷，因此，能够抑制因划线负荷变大而引起的先行等脆性材料基板划线时的不良的产生。

(2)当沟槽24的端部与脆性材料基板接触时，与沟槽24的中央部与脆性材料基板接触时相比更容易形成垂直裂缝。另外，当沟槽刀刃角θg较小时，与沟槽刀刃角θg较大时相比，容易产生使垂直裂缝扩大的应力。因此，在本实施方式中，使第一沟槽刀刃角θg1小于第二沟槽刀刃角θg2。由此，能够有效地增大使垂直裂缝扩大的应力，因此，能够进一步增加渗透量。

(变形例)

有关上述实施方式的说明是根据本发明的划线轮可以采用的方式的示例，并非旨在限制其的方式。根据本发明的划线轮可以采用例如下面所示的上述实施方式的变形例及彼此不矛盾的至少两个变形例组合而成的方式。在下面的变形例中，与上述实施方式的方式共通的部分附加有与上述实施方式共通的附图标记，故不预赘述。

·沟槽24可以设置为，沟槽刀刃角θg从划线轮1的沟槽24的端部朝向沟槽24的中央部逐渐减小。通过该构成，也可以得到上述实施方式的效果。

·沟槽24可以设置为，在沟槽24的端部，沟槽刀刃角θg从沟槽开始点(图3的线段C的位置)朝向图3的线段E的位置逐渐减小。通过该构成，也可以得到上述实施方式的效果。

·沟槽24的除端部以外的沟槽24的沟槽刀刃角θg可以大于或等于刀刃角θr。即，可以形成为仅沟槽24的端部的第一沟槽刀刃角θg1小于刀刃角θr。通过该构成，也可以得到上述实施方式的效果。

·沟槽24的深度方向的形状可以任意变更。在一个例子中，沟槽24可以为其底部包括平坦部的形状。

·刀刃部20的形状可以任意变更。在一个例子中，在厚度方向DT上，棱线部23的位置和划线轮1的厚度方向DT的中心位置可以彼此不同。

Claims (5)

1.一种划线轮，具有形成于外周部的刀刃部，

所述刀刃部包括多个沟槽和棱线部，所述多个沟槽沿周向隔开间隔形成，所述棱线部形成于在所述周向上相邻的所述沟槽之间，

所述沟槽包括刀刃角小于所述棱线部的部分。

2.根据权利要求1所述的划线轮，其中，

所述沟槽包括深度从所述周向上的所述沟槽的端部朝向所述沟槽的中央部加深的部分，

至少所述沟槽的端部的刀刃角小于所述棱线部的刀刃角。

3.根据权利要求2所述的划线轮，其中，

所述沟槽的端部的刀刃角小于所述沟槽的中央部的刀刃角。

4.根据权利要求2所述的划线轮，其中，

所述沟槽的刀刃角从所述沟槽的端部朝向所述沟槽的中央部变小。

5.根据权利要求2所述的划线轮，其中，

所述沟槽的中央部的刀刃角大于或等于所述棱线部的刀刃角。