CN1668431A

CN1668431A - 脆性材料的划线方法、划线头及带有该划线头的划线装置

Info

Publication number: CN1668431A
Application number: CNA038169444A
Authority: CN
Inventors: 若山治雄; 酒井敏行; 林敬子; 西尾仁孝; 松本润一
Original assignee: Mitsuboshi Diamond Industrial Co Ltd
Current assignee: Mitsuboshi Diamond Industrial Co Ltd
Priority date: 2002-07-18
Filing date: 2003-07-17
Publication date: 2005-09-14
Anticipated expiration: 2023-07-17
Also published as: CN1668431B; KR100647456B1; JP4205664B2; TWI296612B; KR20050013220A; WO2004009311A1; AU2003281461A1; TW200403192A; JPWO2004009311A1

Abstract

本发明涉及能够得到格外深的用于形成相互交叉的十字划线的垂直裂缝，在十字划线后的截断工序中，可按照划痕线将玻璃板截断的划线方法。在脆性材料上行走的划线头本体(2)上经由与脆性材料面平行的支撑轴(9)可围绕该支撑轴(9)轴心自由摆动地设置有刀头保持架(4)、并在该刀头保持架(4)上通过与脆性材料面平行的旋转轴(13)可围绕该旋转轴(13)轴心自由摆动地设置有切割砂轮刀头(5)的划线头(1)以支撑轴(9)相对于切割砂轮刀头(5)为后侧地在脆性材料上行走，由此在脆性材料面上形成划痕线。

Description

脆性材料的划线方法、划线头及带有该划线头的划线装置

技术领域

本发明涉及在板状玻璃、半导体晶片、陶瓷等脆性材料的表面上形成划痕线的方法、划线头及带有该划线头的划线装置。

背景技术

以往，作为电子部件材料所使用的方形玻璃，是通过将一枚大的玻璃作为母材将其截断而得到的。在进行这种截断之际，首先，经过行走开始位置，进行让切割砂轮刀头沿一个方向压接在母材表面上使其滚动的作业。其次，将切割砂轮刀头的转动方向变换到与上次滚动方向交叉的方向上，形成同样的划痕线。借此，形成相互交叉的划痕线(以下，将这种划线方法称作十字划线加工)。接着，将这种经过十字划线所得的母材输送到切断机，在此对母材施加给定压力，沿着形成在母材上的十字划线施加弯曲力矩，借此沿十字划线将母材截断，得到所要的方形玻璃。

作为在上述划线加工中所使用的划线装置，是例如图11所示的公知装置。下面，以该图的左右方向作为X方向，垂直于纸面的方向为Y方向进行说明。

这种划线装置备有：用真空吸附装置固定所载置的玻璃板90的可水平转动的工作台20；可沿Y方向移动地支撑该工作台20的一对平行导向轨21、21；沿着该导向轨21、21移动工作台20的圆头螺杆22；沿X方向架设在工作台20上方的导向杆23；可沿X方向滑动地设置在该导向杆23上的划线头26；让该划线头26滑动的马达24；可升降移动且可自由摆动地设置在划线头26的下部的刀头保持架27；可转动地安装在该刀头保持架27下端的切割砂轮刀头28；以及一对CCD摄像机25，用于识别记载在导向杆23上方所设置的工作台20上的玻璃板90之上的对准标记。

在这种构成的划线装置中，由于在玻璃板90的表面上必然存在的微小凹凸及其他因素，在划线头行走时可能会导致划痕线歪斜，为了防止这种现象发生，要在划线头上下功夫。换句话说，如图12所示，在划线头本体26A上设置通过与玻璃板90的表面垂直的转动轴29可围绕转动轴29的轴心自由摆动的刀头保持架27，同时，在刀头保持架27上，在比转动轴29的轴心位置Q₁向行走方向(图12中箭头S方向)的相反方向错开的位置Q₂处设置有切割砂轮刀头28，借此，在划线头的行走中，使切割砂轮刀头28跟随划线头本体26A，由此得到切割砂轮刀头28的直行稳定性，防止划痕线产生歪斜。

但是，在上述划线装置中，虽然在玻璃板90上，只在一个方向上形成划痕线时不会出现任何问题，但是，在进行十字划线的情况下，如图13所示，在切割砂轮刀头28交叉通过最初所形成的划痕线L₁～L₃的附近的位置，不能形成后来应该形成的划痕线L₄～L₆，产生称作所谓的交点跃变现象。当这种交点跃变出现在玻璃板90上时，通过上述切断机截断玻璃板90之际，不能按照划痕线截断玻璃板90，结果，产生大量的次品，导致效率低劣的问题发生。

产生这种问题的原因是，当切割砂轮刀头交叉通过已有的划痕线时，切割砂轮刀头垂直于玻璃板90施加的划线所必要的力，会被潜在于划痕线两侧的内部应力削弱。

鉴于此，本申请人为解决上述问题，提出了一种划痕线的方法、划线头及带有该划线头的划线装置(特愿2000-142969)，在这种技术中，使用按照下述方式组成的划线头：即在脆性材料上行走的划线头本体上经由与脆性材料面垂直的转动轴可围绕该转动轴的轴心自由摆动地设置有刀头保持架，同时，在该刀头保持架上，在比转动轴的轴心位置向上述行走方向的相反方向位移的位置处设置有切割砂轮刀头，在脆性材料的表面上相互交叉地形成划痕线的情况下，控制刀头保持架，使该刀头保持架在划线中的摆动范围为大于0°、2°以下的范围。图14示出了其中一个实施方式的划线头，该图(a)是正面图，(b)是仰视图。

该划线头备有划线头本体30、轴承箱31、刀头保持架32、切割砂轮刀头33与施力装置34。

划线头本体30，其下部设有切槽，在该切槽部35内容纳有轴承箱31。该轴承箱31，其一端部通过轴承37与插通在划线头本体30中的水平支撑轴36相连，另一方面，其另一端部与制动轴38对接，制动轴38与支撑轴36平行地设置在划线头本体30内，轴承箱31在通过制动轴38制动的范围内，围绕支撑轴36的轴心转动。

刀头保持架32通过垂直于脆性材料面的旋转轴39可围绕转动轴39的轴心自由摆动地设置在该轴承箱31上。在转动轴39与轴承箱31之间安装有轴承40。另外，在转动轴39的上方设置有施力装置34，该施力装置34产生的弹力通过旋转轴39及刀头保持架32施加给切割砂轮刀头33。

切割砂轮刀头33设置在该刀头保持架32上，且在比上述旋转轴39的轴心位置向划线头行走方向S的相反方向(在图14中，为左方向)位移的位置。

在这里，控制刀头保持架32，使该刀头保持架32在划线中的摆动范围为大于0°、2°以下的范围。而作为其控制装置，利用在轴承箱31下面所形成的槽41。换句话说，将刀头保持架32安装成使其上端部容纳在轴承箱31的槽41内，当刀头保持架32摆动到摆动范围的最大值时，位于刀头保持架32上端部的4个角中的任一对角位置的一组角42、45(43、44)与槽41的两个内壁面46、47对接。由此，调整槽41的两个内壁面46、47与刀头保持架32上端部的两侧面48、49之间的间隙，借此，调整刀头保持架32的摆动范围θ为上述给定范围。随之，如果增大间隙，可以增大摆动范围θ，相反，如果缩小间隙，可以缩小摆动范围θ。

申请人提案的上述划线头由于采用了以上说明的构成，因此，能确保只维持切割砂轮刀头直行性的刀头保持架的摆动动作，同时将潜在于交点附近的内部应力的影响抑制到极限的程度，由于这种原因，在进行十字划线的时候，即使作用到切割砂轮刀头上的加压压力依然为一定，也不会产生交点跃变，另外，也不会产生在划线开始端没有形成划痕线的情况，能够达到预期的目的。

但是，上述划线头设置成使切割砂轮刀头在该刀头保持架上朝着比其转动轴的轴心位置向行走方向的相反方向位移，划线时以支撑轴侧为最前头行走，与已设置的划痕线交叉时或者通过玻璃的弯曲或挠曲或者玻璃表面的凹凸时，切割砂轮刀头向上方上冲，刀头保持架围绕支撑轴转动并从玻璃面浮起。图5是用于说明这种现象的模式图。

即是说，在以支撑轴36为最前头、由施力装置34将切割砂轮刀头33推压在玻璃板90的表面上的状态下、使划线头行走(图中箭头S的方向)时，在切割砂轮刀头33的刀刃棱线33A与玻璃板90表面相接的点P上，产生朝向切割砂轮刀头33的中心侧的反力R，该反力R是相对于通过切割砂轮刀头33对玻璃板90进行划线加工时所必要的划线力的水平方向分力的划线加工水平分力M和划线力垂直分力的划线加工垂直分力N的合力的反力。该反力R作为以支撑轴36为中心的旋转扭矩作用在切割砂轮刀头33上，结果，切割砂轮刀头33向上方上冲，导致图外的刀头保持架围绕支撑轴36转动并从玻璃板90的表面浮起。

当发生上述这样的刀头保持架浮起的现象时，切割砂轮刀头33的朝向玻璃板90的加压力就会因上述反力R而削弱，结果，导致了很难得到深的垂直裂缝的问题发生。

但是，尝试着观察通过切割砂轮刀头在玻璃上产生垂直的裂缝的机理时，首先，由于刀刃上作用有载荷，因此，在玻璃表面上的与刀刃接触的位置产生弹性变形，其次，随着刀刃上的负载的增大，在上述位置产生塑性变形。当刀刃负载进一步增大时，塑性变形超过极限点，结果会发生脆性破坏，与玻璃厚度方向垂直的裂缝开始生长。这种垂直裂缝的生长直到裂缝的前端达到相应于刀刃负载的大小及玻璃材质或厚度等的深度(到脆性材料表面的距离)的时候为止。这种生长在尝试一定的材质、一定厚度的玻璃时，对上述垂直裂缝的前端所到达的深度(以下称作垂直裂缝到达深度)可以进行控制的条件也就仅仅是刀刃的负载了。即是说，当增大刀刃负载时，切割砂轮刀头的刀刃切入玻璃表面的深度变深，由于用于产生垂直裂缝的能量增大，所以，垂直裂缝的到达深度变深。然而，当刀刃负载超过某一给定值的大小时，虽然能得到所谓深度的垂直裂缝，但与此同时，积蓄在玻璃表面附近的内部变形成为饱和状态，会产生朝向与垂直裂缝的成长方向完全不同方向的裂缝，即产生所谓的水平裂缝。这种水平裂缝是不希望出现的，这也是产生大量切屑的主要原因。

本发明者等对上述机理作进一步详细的探索，结果发现，刀刃负载与垂直裂缝的到达深度存在着图6所示的关系。换句话说，从图6所示的划线可以看出，垂直裂缝的到达深度首先有随着刀刃负载的增大缓缓地变深的区域(A区域)，随之出现随着刀刃负载的增大急剧增加的区域(B区域)，还存在着随着刀刃负载的进一步增大几乎不增加的区域(C区域)，在该C区域中，在A区域或B区域看不到的水平裂缝会大幅度地增加。

由于上述原因，可以理解，利用相当于B区域、即随着刀刃负载的增大到达深度P急剧增加的区域内的刀刃负载进行划线，可得到不伴随上述水平裂缝发生的更深的垂直裂缝。

然而，B区域的刀刃负载的范围是极其狭窄的，如前述，不能避免以往技术中刀头保持架浮起的现象发生，因此，朝向切割砂轮刀头的加压力会因上述反力R而削弱，在上述极其狭窄的B区域内调节刀刃负载是十分困难的。

另外，在十字划线中，为了防止上述交点跃变的发生，对于第2划痕线的形成，与第1划痕线的形成时相比，必须大幅度地增大刀刃负载，由于这种原因，往往会导致刀刃负载进入上述C区域，结果，不可避免地导致产生大量切屑的问题发生。

进一步，与上述问题不同的另一个问题是，在使用上述以往的切割轮的划线中，玻璃的弯曲或挠曲、玻璃表面的凹凸、用于保持切割砂轮刀头的刀头保持架或用于保持该刀头保持架的划线头的晃动等外部原因，也会导致不能得到稳定的划痕线的弊端屡屡发生。

本发明等基于上述见地，经过锐意研究得出，如果让划线头的行走方向与以往的方向相反，换句话说，以往以支撑轴为最前头让划线头行走，而现在如果以支撑轴为最后让划线头行走的话，可防止刀头保持架的浮起，结果，能可靠地对切割砂轮刀头施加刀刃负载，可控制刀刃负载为适合于上述B区域的刀刃负载，即，如图5所示，以支撑轴9为最后，使划线头沿箭头T方向行走时，在切割砂轮刀头5的刀刃棱线5A与玻璃板90的表面相接的点E处，产生朝向切割砂轮刀头5中心一侧的反力X，该反力X是相对于朝向行走方向的划线加工水平分力V和朝向玻璃板90厚度方向的划线加工垂直分力W的合力的反力，该反力X朝向支撑轴9的方向，因此，不会产生使上述切割砂轮刀头5从玻璃板90的表面浮起的旋转力矩，结果，无论如何不会削弱上述推压力W，能可靠地给切割砂轮刀头5施加刀刃负载，基本上能将刀刃负载控制到使其处于上述B区域内。于是，很明显，通过让划线头进行所谓的反向行走，可把刀刃负载调整到使其处于该B区域内，与以往技术相比格外容易，至此完成本发明。

本发明的目的是，提供一种划痕线的方法、划线头及划线装置，在进行十字划线时不会产生交点跃变，能防止刀头保持架的浮起现象，可将朝向切割砂轮刀头的加压压力有效地作用在脆性材料上，与以往技术相比，能得到格外深的垂直裂缝。

发明内容

为了完成上述目的，本发明的脆性材料的划线方法的特征是，使在脆性材料上行走的划线头本体上经由与脆性材料面平行的支撑轴可围绕该支撑轴轴心自由摆动地设置有刀头保持架、并在该刀头保持架上设置有划线刀具的划线头以上述支撑轴相对于上述划线刀具为后侧地在脆性材料上行走，在脆性材料面上形成划痕线。

在这种构成中，维持上述划线刀具在划线中受到来自脆性材料的反力方向处于连接该反力的起点与上述支撑轴的轴心的连线上或较该连线靠近脆性材料的状态，并进行划线。

另外，上述划线刀具为切割砂轮刀头，同时，通过与脆性材料面平行的旋转轴，将该切割砂轮刀头可围绕该旋转轴轴心自由转动地设置着。

在这种情况下，最好是，通过与脆性材料面垂直的转动轴，将上述刀头保持架可围绕该转动轴轴心自由摆动地设置着。进一步，也可以将上述旋转轴向较上述转动轴的轴心位置更靠近上述支撑轴一侧位移地进行设置。

最好是，上述划线刀具为金刚石刀具，同时，将该金刚石刀具固定在上述刀头保持架上。

另外，本发明的划线头的特征是，在脆性材料上行走的划线头本体上经由与脆性材料面平行的支撑轴可围绕该支撑轴轴心自由摆动地设置有刀头保持架，并且，在该刀头保持架上设置有划线刀具。

在该构成中，最好是，上述支撑轴的轴心配置成位于上述划线刀具在划线中受到来自脆性材料的反力的矢量上的线上或该线的上方。

另外，最好是，上述划线刀具是切割砂轮刀头，同时，通过与脆性材料面平行的旋转轴，将该切割砂轮刀头可围绕该旋转轴轴心自由转动地设置着。

在这种情况下，最好是，通过与脆性材料面垂直的转动轴，将上述刀头保持架可围绕该转动轴轴心自由摆动地设置着。进一步，还可以将上述旋转轴向较上述转动轴的轴心位置更靠近上述支撑轴一侧位移地进行设置。

本发明的划线装置的特征是，其构成为：备有上述记载的划线头，通过使该划线头以上述支撑轴相对于上述划线刀具为后侧地在脆性材料上行走，在脆性材料面上形成划痕线。

在该划线装置中，划线刀具既可以是切割砂轮刀头、也可以是金刚石刀具。

本发明的划线方法、划线头及划线装置，由于采用了上述构成，能获得下述作用。

例如，在使用切割砂轮刀头为划线刀具的构成中，如图5所示，通过让划线头以支撑轴9为后侧行走(图中箭头T方向)，在切割砂轮刀头5的刀刃棱线5A与玻璃板90的表面相接的点E处，虽然会产生相对于朝向行走方向的划线加工水平分力V和朝向玻璃板90厚度方向的划线加工垂直分力W的合力的反力X，但是，该反力X是朝向支撑轴9的方向的，不会产生作用到切割砂轮刀头5上的旋转力矩。因此，不会发生上述的刀头保持架浮起的现象，向切割砂轮刀头5的加压力也不会因反力X而削弱。

另外，在使用金刚石刀具为划线刀具的构成中，也进行同样的说明。具体地说，如图10所示，通过使划线头以支撑轴9为后侧行走(图中箭头T方向)，在金刚石刀具74的刀刃棱线74A与玻璃板90的表面相接的点P处，虽然会产生相对于朝向行走方向的划线加工水平分力V和朝向玻璃板90厚度方向的划线加工垂直分力W的合力的反力X，但是，该反力X是朝向支撑轴9的方向的，不会产生作用到金刚石刀具74上的旋转力矩。因此，不会发生上述的刀头保持架浮起的现象，向金刚石刀具74的加压力也不会因反力X而削弱。

由于上述原因，可使朝向切割砂轮刀头5或金刚石刀具74的加压力更有效地作用在玻璃板90(脆性材料)上，与以往技术相比，能得到格外深的垂直裂缝。

在这里，在通过与脆性材料面垂直的转动轴，可围绕该转动轴轴心自由摆动地设置有上述刀头保持架的情况下，能提高刀头保持架的划线头向行走方向的随动性。

进一步，在将上述旋转轴向比上述转动轴轴心位置更靠近上述支撑轴一侧位移地进行设置的情况下，也能进一步提高刀头保持架的向划线头行走方向的随动性。

另外，本发明的划线方法、划线头及划线装置中，如果维持上述划线刀具在划线中受到来自脆性材料的反力方向处于连接该反力的起点与上述支撑轴的轴心的连线上或较该连线靠近脆性材料的状态，就能更可靠地避免上述力矩的发生。

附图说明

图1示出了本发明的划线头的实施方式，图1(a)是正面图，图1(b)是仰视图。

图2是表示本发明的划线头的另一实施方式的侧面图。

图3是表示图2所示划线头的主要部分的正面图。

图4是表示划线头的再一实施方式的正面图。

图5是用于说明在切割砂轮刀头上产生的旋转力矩的模式图。

图6是表示以往划线方法中的刀刃负载与垂直裂缝深度之间关系的曲线图。

图7示出了划线头的再一实施方式，图7(a)是正面图，图7(b)是仰视图。

图8示出了适用于图7所示的划线头实施方式的金刚石刀具的一个例子，图8(a)是正面图，图8(b)是侧面图，图8(c)是划线状态的说明图。

图9示出了适用于图7所示的划线头的实施方式的金刚石刀具的另一例子，图9(a)是正面图，图9(b)是从图9(a)的箭头X方向观察到的侧面图，图9(c)从图9(a)的箭头Y方向看到的侧面图。

图10是用于说明使用作为切割砂轮刀头的金刚石刀具情况的、在切割砂轮刀头上产生的旋转力矩的模式图。

图11是表示以往划线装置的概略正面图。

图12是表示以往划线头的正面图。

图13是说明交点跃变现象的图。

图14示出了以往的划线头，图14(a)是正面图，图14(b)是仰视图。

具体实施方式

下面，参照附图说明本发明的实施方式。另外，由于本发明的划线方法是用划线头实施的，因此，在划线头实施方式的说明中，也说明了划线方法的实施方式。

划线头1备有划线头本体2、轴承箱3、刀头保持架4、切割砂轮刀头5及施力装置6。

划线头本体2，其下部设有切槽，在该切槽部8内容纳有轴承箱3。该轴承箱3，其一端部通过轴承10与插通在划线头本体2中的水平支撑轴9相连，另一方面，其另一端部与制动轴11对接，制动轴11与支撑轴9平行地设置在划线头本体2内，轴承箱3在通过制动轴11制动的范围内，围绕支撑轴9的轴心转动。

刀头保持架4经由垂直于脆性材料面的转动轴7可围绕转动轴7的轴心自由摆动地设置在该轴承箱3上。在转动轴7与轴承箱3之间安装有轴承12。另外，在转动轴7的上方设置有施力装置6，该施力装置6产生的弹力通过旋转轴7及刀头保持架4施加给切割砂轮刀头5。

另外，刀头保持架4不一定非要如上述围绕转动轴7的轴心自由摆动地设置，还可以相对划线头本体2固定。在这种情况下，可以省略轴承箱3和轴承12等摆动所必要的部件。

切割砂轮刀头5经由与脆性材料面平行的旋转轴13可围绕该旋转轴13的轴心自由转动地设置在该刀头保持架4上，而且旋转轴13向较上述转动轴7的轴心位置更靠近支撑轴9一侧位移地进行设置。

另外，切割砂轮刀头5和旋转轴7的位置关系并不限于上述的关系，还可以是：让切割砂轮刀头5的旋转轴13位于旋转动轴7轴心的正下方的位置。

通过上述划线头1进行的划线，是相对于切割砂轮刀头5以支撑轴9为后侧、让划线头1在脆性材料上行走的。即是说，让划线头1沿着图1的箭头T所示的方向行走。于是，通过让划线头1以支撑轴9相对于切割砂轮刀头5为后侧行走，如图5所示，在切割砂轮刀头5的刀刃棱线5A与玻璃板90的表面相接的点E处，虽然会产生相对于朝向行走方向的划线加工水平分力V和朝向玻璃板90厚度方向的划线加工垂直分力W的合力的反力，但是，该反力X是朝向支撑轴9的方向的，不会有使切割砂轮刀头5从玻璃板90的表面浮起的旋转力矩作用。因此，不会发生上述的刀头保持架浮起的现象，向切割砂轮刀头5的加压力也不会因反力X而削弱。结果，向切割砂轮刀头5的加压力可更有效地作用在脆性材料上，与以往技术相比，能得到格外深的垂直裂缝。

在这里，如图5所示，如果能更好地维持使切割砂轮刀头5在划线中受到来自玻璃板90的反力X的方向处在连接该反力X的起点E与支撑轴9的轴心的连线H上或较该连线H靠近玻璃板90的状态(参照图5中的虚线箭头X₁，W₁，V₁)，如果是这样的话，就能更可靠地避免上述旋转力矩的发生。这种状态的维持是通过适当地调整划线速度、相对切割砂轮刀头5的加压力、切割砂轮刀头5与支撑轴9的相对位置关系来实现的。

下面，参照图2及图3说明本发明划线装置的实施方式。

图2是备有划线头50的划线装置的侧面图，图3是该划线头50的主要部分的正面图。

该划线头50是伺服马达52以倒立状态保持在一对侧壁51之间，在其侧壁51的下部，通过支撑轴54可自由转动地设置有从侧方观察为L形的保持架保持部件53。该保持架保持部件53的前方(图3中右方向)，安装有可旋转地支持切割砂轮刀头5的刀头保持架4。

刀头保持架4通过设置在其上端的转动轴7及让该转动轴7插入的轴承12安装在保持架保持部件53上，可围绕转动轴7的轴心转动。

切割砂轮刀头5与上述实施方式1的情况同样，通过与脆性材料面平行的旋转轴13，可围绕该旋转轴13的轴心自由转动地设置在该刀头保持架4上，而且将旋转轴13向较刀头保持架4的转动轴7的轴心位置更靠近支撑轴54一侧位移地进行设置。

在伺服马达52的旋转轴与支撑轴54上安装有相互啮合的正伞齿轮55。因此，通过伺服马达52的正反旋转，保持架保持部件53以支撑轴54为中心转动，切割砂轮刀头5上下运动。划线头50本身可沿划线装置100的水平方向的导轨58移动地设置着。另外，动力传递机构并不限于正伞齿轮55。

这里，如图5所示，如果能更好地维持使切割砂轮刀头5在划线中受到来自玻璃板90的反力X的方向处在连接该反力X的起点E与支撑轴54的轴心的连线H上或较该连线H靠近玻璃板90的状态(参照图5中的虚线箭头X₁，W₁，V₁)，如果是这样的话，就能更可靠地避免上述旋转力矩的发生。这种状态的维持是通过适当地调整划线速度、相对切割砂轮刀头5的加压力、切割砂轮刀头5与支撑轴54的相对位置关系来实现的。

另外，在本实施方式中，作为动力传递机构，使用正伞齿轮55向保持架保持部件53传递动力，但是，如图4所示，也可以采用把伺服马达52的旋转轴56直接连接在保持架保持部件53上的构成。

以上的实施方式中，作为划线刀具，说明了使用切割砂轮刀头的划线头及使用该划线头的划线装置，但是，划线刀具并不限于切割砂轮刀头，作为其他例子，也可以是使用金刚石刀具的构成。下面，说明使用该金刚石刀具的划线头。

图7示出了用于图1所示划线装置的划线头的另一实施方式，图7(a)是正面图，图7(b)是仰视图。

在该实施方式中，只有划线刀具的构成与上述实施方式不同，其他构成与上述实施方式同样，因而，省略同样构成的说明。

该划线头70中，虽然与上述实施方式同样地在转动轴7的上方设置有施力装置6，但是，该施力装置6的弹力通过转动轴7及刀头保持架72施加在与金刚石保持部件73结合的金刚石刀具74上。

另外，刀头保持架72不一定非要如上述围绕转动轴7的轴心自由摆动地设置，还可以相对划线头本体2固定。在这种情况下，可以省略轴承箱3和轴承12等摆动所必要的部件。

金刚石刀具74设置在圆柱形状的金刚石保持部件73上。在该金刚石保持部件73的一个端部形成有凹部，在该凹部嵌入有金刚石刀具74，铆接之后，再进行钎焊。另外，在刀头保持架72上，形成有可把该金刚石保持部件73的另一端部嵌入的孔，该金刚石保持部件73在嵌入该孔的状态下进行钎焊后。接合。将接合有金刚石刀具74的金刚石保持部件73向较转动轴7的轴心位置更靠近支撑轴9一侧位移地设置在刀头保持架72上。

具体来说，金刚石刀具可以采用图8或图9所示的构成。

如图8(a)所示，该金刚石刀具74由4个劈裂面74A、74B、74C、74D及这4个劈裂面74A、74B、74C、74D包围而成的正方形端面74a形成。该金刚石刀具74的切割点741、742、743、744是端面74a的角部。另外，如图8(b)所示，例如劈裂面具有集束于90度角θa的边551、552。在划线时，例如图8(c)所示，利用各劈裂面具有集束于110度角θa的边的金刚石刀具，借助于让角θa的中心CC相对于玻璃板90所成的角度θb为57～58度，可以通过切割点742进行划线。

金刚石刀具除了这样的构成之外，还可以采用图9所示的构成。

这种金刚石刀具84如图9(a)所示，是贝壳状的所谓壳型金刚石刀具，通过2个倾斜面84a、84b形成刀刃棱线84s。该金刚石刀具84如图9(c)所示，劈裂面84A具有集束于90度角θc的边，刀刃棱线84s从图9(a)的箭头Y方向看为具有圆弧形的形状。

通过上述划线头70进行的划线，是使划线头70相对于金刚石刀具74以支撑轴9为后侧在脆性材料上行走实现的。换句话说，让划线头70沿着图7中箭头T所示方向行走。通过使划线头以支撑轴9相对于金刚石刀具74为后侧行走，如图10所示，在金刚石刀具74的切割点741、742、743、744或刀刃棱线84s与玻璃板90的表面相接的点P处，虽然会产生相对于朝向行走方向的划线加工水平分力V和朝向玻璃板90厚度方向的划线加工垂直分力W的合力的反力X，但是，该反力X是朝向支撑轴9的方向的，不会有使金刚石刀具74从玻璃板90的表面浮起的旋转力矩作用。因此，不会发生上述的刀头保持架浮起的现象，金刚石刀具74的刀刃负载不会因反力X而削弱。结果，金刚石刀具74的刀刃负载可更有效地作用在脆性材料上，与以往技术相比，能得到格外深的垂直裂缝。

在这里，如图10所示，如果能更好地维持使金刚石刀具74在划线中受到来自玻璃板90的反力X的方向处在连接该反力X的起点P与支撑轴9的轴心的连线H上或较该连线H靠近玻璃板90的状态(参照图10中的虚线箭头X₂，W₂，V₂)，如果是这样的话，就能更可靠地避免上述旋转力矩的发生。这种状态的维持是通过适当地调整划线速度、相对金刚石刀具74的加压力、金刚石刀具74与支撑轴9的相对位置关系来实现的。

另外，在这里，虽然说明了划线头1及备有划线头50的划线装置，但是，替代该划线头1，备有使用金刚石刀具的划线头70的划线装置，也包括在本实施方式中。这种构成除了划线头以外与本实施方式是相同的，至于划线头70，在上文已经叙述，因此，其详细说明省略。另外，备有划线头70的装置构成的力学作用可利用上述基于图10的说明。

下面，分别实施本发明的划线方法及以往的划线方法，测定在玻璃所形成的垂直裂缝深度。

实施例

关于本发明的划线方法，是利用图4所示的划线头60，以下述条件进行划线的。

切割砂轮刀头的砂轮直径：2.5mm

切割砂轮刀头的砂轮厚度：0.65mm

切割砂轮刀头的刀刃角度：125°

划线速度：300mm/sec

刀刃负载：1.1kgf

玻璃板的材质：钠钙玻璃

玻璃板的厚度：0.7mm

划线头的行走方向：图4中的箭头T方向

比较例

作为比较，划线头的行走方向如以往技术那样，即是说，为图4中的箭头S方向，除此之外，以与上述本发明实施例相同的条件进行。但是，切割砂轮刀头5的旋转轴13行走时位于转动轴7的后侧，使刀头保持架4的朝向与上述实施例相反。

测定结果

用上述方法划线后，分别测定其垂直裂缝的深度时，得到下述结果。

实施例：450μm～500μm

比较例：110μm～120μm

从上述结果可以看出，如果利用本发明实施例的划线方法及划线头，在相同刀刃负载下，能得到深度达到比较例的约4倍以上的垂直裂缝。

另外，在上述说明中，虽然主要描述了在作为一种脆性材料的玻璃板上形成划痕线的情况，但是，并不限于此，在例如液晶显示面板、等离子显示面板(PDP)、有机EL显示器等的贴合有脆性材料的平面显示器(FDP)或透过型投影仪基板、反射型投影仪基板等母贴合基板上形成划痕线的工序，也可以有效地使用本发明的划线方法及划线头。

工业上的应用性

本发明的划线方法、划线头及划线装置与以往技术相比，可以得到更深的形成划痕线的垂直裂缝，特别是，适于在脆性材料基板上形成相互交叉的十字划痕线的情况，十字划线后的截断工序中，对于沿着划痕线很容易地截断脆性材料基板来说是有益的。另外，可以避免次品的发生，与以往技术相比，在格外地提高生产效率方面也是有益的。

另外，本发明的划痕线的形成技术，不只是玻璃板，还可以适用于液晶显示面板、PDP、FDP、透过型投影仪基板、反射型投影仪基板等母贴合基板等。

Claims

1.一种脆性材料的划线方法，其特征是，使在脆性材料上行走的划线头本体上经由与脆性材料面平行的支撑轴可围绕该支撑轴轴心自由摆动地设置有刀头保持架、并在该刀头保持架上设置有划线刀具的划线头以所述支撑轴相对于所述划线刀具为后侧地在脆性材料上行走，在脆性材料面上形成划痕线。

2.根据权利要求1记载的脆性材料的划线方法，其特征是，维持所述划线刀具在划线中受到来自脆性材料的反力方向处于连接该反力的起点与所述支撑轴的轴心的连线上或较该连线靠近脆性材料的状态，并进行划线。

3.根据权利要求1或2记载的脆性材料的划线方法，其特征是，所述划线刀具为切割砂轮刀头，同时，通过与脆性材料面平行的旋转轴，将该切割砂轮刀头可围绕该旋转轴轴心自由转动地设置着。

4.根据权利要求3记载的脆性材料的划线方法，其特征是，通过与脆性材料面垂直的转动轴，将所述刀头保持架可围绕该转动轴轴心自由摆动地设置着。

5.根据权利要求4记载的脆性材料的划线方法，其特征是，将所述旋转轴向较所述转动轴的轴心位置更靠近所述支撑轴一侧位移地进行设置。

6.根据权利要求1或2记载的脆性材料的划线方法，其特征是，所述划线刀具为金刚石刀具，同时，将该金刚石刀具固定在所述刀头保持架上。

7.一种划线头，其特征是，在脆性材料上行走的划线头本体上经由与脆性材料面平行的支撑轴可围绕该支撑轴轴心自由摆动地设置有刀头保持架，并且，在该刀头保持架上设置有划线刀具。

8.根据权利要求7记载的划线头，其特征是，所述支撑轴的轴心配置成位于所述划线刀具在划线中受到来自脆性材料的反力的矢量上的线上或该线的上方。

9.根据权利要求7或8记载的脆性材料的划线头，其特征是，所述划线刀具是切割砂轮刀头，同时，通过与脆性材料面平行的旋转轴，将该切割砂轮刀头可围绕该旋转轴轴心自由转动地设置着。

10.根据权利要求9记载的脆性材料的划线头，其特征是，通过与脆性材料面垂直的转动轴，将所述刀头保持架可围绕该转动轴轴心自由摆动地设置着。

11.根据权利要求10记载的脆性材料的划线头，其特征是，所述旋转轴向较所述转动轴的轴心位置更靠近所述支撑轴一侧位移地进行设置。

12.根据权利要求7或8记载的脆性材料的划线头，其特征是，所述划线刀具为金刚石刀具，同时，将该金刚石刀具固定在所述刀头保持架上。

13.一种划线装置，其特征是，其构成为：备有权利要求7或8记载的划线头，通过使该划线头以所述支撑轴相对于所述划线刀具为后侧地在脆性材料上行走，在脆性材料面上形成划痕线。

14.一种划线装置，其特征是，其构成为：备有权利要求9至11任一项记载的划线头，通过使该划线头以所述支撑轴相对于所述切割砂轮刀头为后侧地在脆性材料上行走，在脆性材料面上形成划痕线。

15.一种划线装置，其特征是，其构成为：备有权利要求12记载的划线头，通过使该划线头以所述支撑轴相对于所述金刚石刀具为后侧地在脆性材料上行走，在脆性材料面上形成划痕线。