JP2015003513A - Cutter wheel and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、セラミック基板やガラス基板等の脆性材料基板にスクライブライン(切り溝)を加工したり、分断したりする際に使用されるカッターホイール(スクライビングホイールともいう)並びにその製造方法に関する。 The present invention relates to a cutter wheel (also referred to as a scribing wheel) used when a scribe line (grooving groove) is processed or divided in a brittle material substrate such as a ceramic substrate or a glass substrate, and a manufacturing method thereof.
アルミナ、HTCC、LTCC等のセラミック基板やガラス基板等の脆性材料基板を分断する加工では、カッターホイールを用いて基板表面にスクライブラインを形成し、その後、スクライブラインに沿って裏面側から外力を印加して基板を撓ませることにより、基板を単位ごとに分断する方法が一般的に知られており、例えば、特許文献1に開示されている。
When cutting brittle material substrates such as alumina, HTCC, LTCC and other ceramic substrates and glass substrates, a scribe line is formed on the substrate surface using a cutter wheel, and then external force is applied along the scribe line from the back side. A method of dividing the substrate into units by bending the substrate is generally known, and is disclosed, for example, in
加工対象となる基板には各種のものがあり、中には基板の表面に凹凸が存在する状態で分断しなければならないものもある。このような基板には、基板自体に凹凸が形成されているものの他に、例えば、図8の斜視図、並びに、図9の一部拡大断面図に示すように、基板上に突起物が固着されているものもある。
例えばLED用のセラミック積層マザー基板Wでは、低温焼成セラミックス(LTCC)やアルミナセラミックス(Al2O3)基板11上に、LED等のデバイスDが取り付けられ、これらデバイスDの周りは、シート面12と突起部13とが一体に形成されたシリコーン樹脂製の被覆層14が形成されており、これによってデバイスD(LED本体)が封止されるようにしてある。従来の基板では、互いに隣接する突起部13間の間隔L1は、約0.12mmにしてあり、被覆層14の厚さ(高さ)Hは約0.03mmとされていた。
There are various types of substrates to be processed, and some of them must be divided in a state in which unevenness exists on the surface of the substrate. In addition to the substrate having irregularities formed on such a substrate, as shown in, for example, the perspective view of FIG. 8 and the partially enlarged sectional view of FIG. Some have been.
For example, in the ceramic laminated mother substrate W for LED, devices D such as LEDs are mounted on a low-temperature fired ceramic (LTCC) or alumina ceramic (Al 2 O 3 )
隣接する突起部13間にスクライブラインSを加工するためのカッターホイールは、一般的には、耐摩耗性や研削性などの工具特性に優れた材料である超硬合金や焼結ダイヤモンド(PCD)製のものが用いられている。しかし、圧接状態で繰り返し使用されるため、刃先の使用環境は劣悪である。そのため、カッターホイール先端の刃先角度をあまり鋭角にしすぎると、刃こぼれ等が生じやすくなって刃の使用寿命が短くなる。また、刃先角度を鋭角にしすぎると圧接時に基板に加わる鉛直方向の荷重成分が大きくなり、荷重制御が難しくなる。特に、使用するカッターホイールの直径は約1mm〜7mmと非常に小さいため荷重制御が困難になりやすい。したがって、通常は鈍角の刃先角度を有するカッターホイールが望まれている。
Cutter wheels for processing the scribe line S between
ゆえに、これまでは上記した鈍角の刃先を有するカッターホイールを用いて、マザー基板Wの突起部13、13間にスクライブラインSを加工するために、マザー基板Wの被覆層14のパターンにおける突起部13、13間の間隔L1が、突起部13の高さHに対して約3倍以上となるように設計されていた。すなわち、鈍角の刃先を有するカッターホイールによるスクライブが可能となるように、間隔L1や高さHの数値を設計し、逆にそのような間隔L1や高さHにおいて許容される刃先角度のカッターホイールが使用されていた。
例えば、図9に示すように、刃先角度α(例えば105度)のカッターホイールKを使用しても、刃先斜面と突起部13の上端縁部との間に隙間Cを残すことができ、刃が突起部13に接触して傷つけることなくスクライブラインSを加工することが可能となるようにしていた。
Therefore, in order to process the scribe line S between the
For example, as shown in FIG. 9, even when a cutter wheel K having a cutting edge angle α (for example, 105 degrees) is used, a gap C can be left between the cutting edge slope and the upper edge of the
近年、それぞれのマザー基板から切り出される単位基板の個数を増やして製品コストを抑える観点から、切り出される単位基板の面積は、ますます小型化される傾向にある。例えば、LEDを製造する場合には、単位基板の平面サイズが現状の2.0mm×1.6mmから1.0mm×0.8mmまで小さくすることが求められている。さらには、単位基板の面積だけではなく、スクライブラインSを形成するための領域であるスクライブストリートの幅、すなわち、突起部13、13間の間隔L1についても、小型化、量産化のために小さくすることが求められている。具体的には、間隔L1は現在の0.12mmでは広く、0.06mm以下まで小さくする必要がある。
In recent years, from the viewpoint of suppressing the product cost by increasing the number of unit boards cut out from each mother board, the area of the unit board cut out tends to be further miniaturized. For example, when manufacturing an LED, it is required to reduce the planar size of the unit substrate from the current 2.0 mm × 1.6 mm to 1.0 mm × 0.8 mm. Furthermore, not only the area of the unit substrate but also the width of the scribe street, which is a region for forming the scribe line S, that is, the distance L1 between the
しかし、間隔L1を0.06mmまで小さくすると、図10に示すように従来(図9参照)のような鈍角の刃先角度αを有するカッターホイールKでは、刃先の斜面(刃先稜線の両側にある斜面)が突起部13の上端縁部に接触して突起部13を傷つけることになるため、使用することができない。したがって、接触を避けるために、図10に仮想線(二点鎖線)で示すような刃先角度α’を90度以下の鋭角にする必要がある。しかしながら、鋭角な刃先を用いた場合には、前述の通り刃こぼれ等が生じやすくなって使用寿命が短くなる。また、刃先がさらに鋭角になると、カッターホイールの素材に用いられる炭化タングステンやダイヤモンド等の硬質粒子が脱落しやすく、刃先の強度低下が顕著になり、研磨加工も困難になる。さらに、スクライブ時の荷重制御が難しくなるというような様々な課題が生じる。
However, when the interval L1 is reduced to 0.06 mm, the cutter wheel K having an obtuse cutting edge angle α as shown in FIG. 10 (see FIG. 9), the inclined surfaces of the cutting edge (the inclined surfaces on both sides of the cutting edge ridge line). ) Comes into contact with the upper edge of the
そこで本発明は、刃先角度が従来と同じように鈍角を維持するものでありながら、隣接する突起部間のスクライブストリートが幅狭(具体的には0.06mm以下)であっても、刃先が接触することなくスクライブ加工を行うことができるカッターホイール並びにその製造方法を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention maintains the obtuse angle as in the prior art, and even if the scribe street between adjacent protrusions is narrow (specifically, 0.06 mm or less), the cutting edge is It aims at providing the cutter wheel which can perform a scribe process, and its manufacturing method, without contacting.
上記課題を解決するために本発明では次のような技術的手段を講じた。すなわち本発明のカッターホイールは、放電加工可能な硬質材料で形成され、かつ、左右の斜面によって形成される刃先稜線の刃先角度が鈍角であるカッターホイールにおいて、刃先稜線近傍の先端部分を鈍角の刃先として残すとともに、当該先端部分に続く左右の斜面の一部が放電加工により切除され、当該左右の斜面に陥没した窪み部が形成されている構成とした。 In order to solve the above problems, the present invention takes the following technical means. That is, the cutter wheel of the present invention is a cutter wheel that is formed of a hard material that can be subjected to electric discharge machining, and the edge angle of the edge of the edge formed by the left and right slopes is an obtuse angle. In addition, a part of the left and right slopes following the tip portion is excised by electric discharge machining to form a recess that is depressed in the left and right slopes.
また、本発明のカッターホイールの製造方法は、左右の斜面により刃先稜線が形成されてなるカッターホイールの製造方法であって、放電加工可能な硬質材料からなる円盤状ディスク体の外周面に、研削加工により刃先稜線の刃先角度が鈍角となる左右の斜面を加工し、次いで、刃先稜線近傍の先端部分を鈍角の刃先として残すとともに、当該先端部分に続く左右の斜面の一部を放電加工により切除して、当該左右の斜面に陥没した窪み部を形成するようにした。 Further, the cutter wheel manufacturing method of the present invention is a cutter wheel manufacturing method in which a cutting edge ridge line is formed by left and right slopes, and grinding is performed on the outer peripheral surface of a disk-shaped disc body made of a hard material capable of electric discharge machining. The left and right slopes where the edge angle of the edge of the edge is obtuse is machined by machining, then the tip part near the edge of the edge is left as an obtuse edge, and part of the left and right slopes following the tip part is excised by electric discharge machining. Thus, depressions recessed in the left and right slopes are formed.
ここで、カッターホイールの刃先角度は90度〜150度であるのが好ましい。これにより、スクライブされる基板の突起部間の間隔および高さによって、窪み部の形状や寸法を選択し、基板と接触しないようにすることができる。また、放電加工可能な硬質材料として、超硬合金や焼結ダイヤモンド、導電性を有する単結晶ダイヤモンドまたは多結晶ダイヤモンドを用いてもよい。また、刃先稜線に沿って連続した凹凸が形成されるようにしてもよい。 Here, the blade edge angle of the cutter wheel is preferably 90 to 150 degrees. Thereby, the shape and dimension of a hollow part can be selected according to the space | interval and height between the protrusion parts of the board | substrate scribed, and it can avoid contacting a board | substrate. Further, as a hard material capable of electric discharge machining, a cemented carbide, sintered diamond, conductive single crystal diamond or polycrystalline diamond may be used. Moreover, you may make it form a continuous unevenness | corrugation along a blade edge ridgeline.
本発明によれば、鈍角の刃先部分に続く左右の斜面の一部を切除して陥没した窪み部を形成するようにしたので、カッターホイールの刃先先端部分における左右幅を、切除した分だけ狭くすることができて、隣接する突起部間のスクライブストリートが幅狭であっても突起縁部に接触することなくスクライブすることが可能となる。また、カッターホイールの窪み部の加工は、従来製品である(研削加工により)ストックされた鈍角の刃先角度を有する(窪み部の形成されていない)通常のカッターホイールに対して、放電加工により電極(ワイヤや治具電極)を刃先斜面に押し付ける追加加工だけで製造できるから、微細な部分の加工であっても容易かつ精確に製造することができる。また、放電加工によって切除した窪み部は、スクライブ時に加工すべき基板に接触してスクライブする部分ではないので、研磨仕上げ等の後処理を必要とせず、そのまま製品として使用することができる。そして、刃先先端部は元のカッターホイールの鈍角な刃先稜線を残しているので、スクライブに必要な刃先強度を従来と同じように維持することができ、刃こぼれすることなく長期にわたって使用することができる。さらに、荷重制御を従来と同等のしやすさで行うことができるといった効果がある。 According to the present invention, a part of the left and right slopes following the obtuse cutting edge part is excised to form a depressed recess, so that the left and right width at the cutting edge tip part of the cutter wheel is narrowed by the amount of excision. Therefore, even if the scribe street between adjacent protrusions is narrow, it is possible to scribe without contacting the protrusion edge. In addition, the machining of the recess portion of the cutter wheel is an electrode by electric discharge machining with respect to a normal cutter wheel having an obtuse cutting edge angle which is a conventional product (by grinding processing) and where the recess portion is not formed. Since it can be manufactured only by an additional process of pressing the (wire or jig electrode) against the inclined surface of the blade edge, even a minute part can be manufactured easily and accurately. Moreover, since the dent part excised by electric discharge machining is not a part that contacts and scribes to the substrate to be processed at the time of scribing, it does not require post-processing such as polishing finishing and can be used as a product as it is. And since the tip of the cutting edge leaves the obtuse edge of the original cutter wheel, the cutting edge strength necessary for scribing can be maintained as before, and it can be used for a long time without spilling. it can. Furthermore, there is an effect that the load control can be performed with the same ease as in the prior art.
以下において、本発明のカッターホイール並びにその製造方法について、図に基づいて詳細に説明する。ここでは、基板表面に突起部を有するマザー基板のスクライブに最適なカッターホイールを例に説明する。 Below, the cutter wheel of this invention and its manufacturing method are demonstrated in detail based on figures. Here, a cutter wheel that is optimal for scribing a mother substrate having a protrusion on the substrate surface will be described as an example.
図1(a)は本発明に係るカッターホイール1を示す正面図であって、導電性を有し、放電加工可能な硬質材料(例えば金属)によって作製されている。具体的には、例えば超硬合金または焼結ダイヤモンド、導電性を有する単結晶ダイヤモンドまたは多結晶ダイヤモンドによって作製されている。ダイヤモンドに導電性を付与するには、合成時にホウ素等の不純物をドープする方法などが知られている。多結晶ダイヤモンドには、化学気相成長法により合成されたダイヤモンドや、結合材を使用せずに微細なダイヤモンド粒子を焼結させて合成したダイヤモンドが含まれる。なお、焼結ダイヤモンドは一般的にバインダとしてコバルト等を含むことにより導電性を有するが、より精密な放電加工を可能にするために、不純物を混入させて導電性を付与したダイヤモンド粒子を用いた焼結ダイヤモンドを用いることもできる。
このカッターホイール1は、円盤状ディスクの外周面に、刃先稜線の刃先角度が鈍角、例えば105度の角度で形成された刃先2を有する図1(b)に示すようなカッターホイール1Aを利用して製造される。すなわち、鈍角な刃先角度を有する刃先稜線近傍の先端部分を残すとともに、先端部分に続く刃先2の左右の斜面2a、2bの一部が放電加工により切除され、斜面2a、2bに図1(a)に示す窪み部3が形成される。
Fig.1 (a) is a front view which shows the
This
窪み部3を加工する前の図1(b)に示すカッターホイール1Aは、刃先先端が滑らかかつ平坦な稜線で形成されている一般的な基板スクライブ用のカッターホイール、すなわち、刃先稜線部に切り欠き(凹凸部)を有しない通常のカッターホイール(ノーマルカッターホイール)であって、刃先2が研削加工により作製され、刃先表面が研磨仕上げされたものである。なお、直径は約1.0mm〜7.0mm、好ましくは1.0〜3.0mm、厚みは約0.4mm〜1.1mmの小さなサイズで形成されている。これらはそのままカッターホイールとして用いられるものであって、在庫品としてストックされているものである。
なお、窪み部3を加工する前のカッターホイールとしては、図1(c)に示すような刃先稜線に沿って連続した小さな凹凸(切り欠き)8を設けたカッターホイール(溝付きカッターホイール)1A’を用いることもできる。この溝付きカッターホイール1A’には、三星ダイヤモンド株式会社製のペネット(Penett;登録商標)カッターホイール、アピオ(APIO;登録商標)カッターホイールがある。本発明に係るカッターホイールは、これら図1(b)、(c)で示したカッターホイール1A、1A’をもとに追加加工を行うことによって形成することができる。
The
In addition, as a cutter wheel before processing the
次に、カッターホイール1の刃先2の斜面2a、2bに、ワイヤカット放電加工で窪み部3を加工する方法の一例を図2に示す。
この方法では、図2(a)、(b)に示すように、カッターホイール1A(または1A’)の軸穴4に回転軸(図示せず)を嵌め込み、カッターホイール1Aを回転させながらワイヤ電極5を刃先2の一方の斜面2aに移行させて、斜面2aの一部を切除する。
次いで図2(c)に示すように、ワイヤ電極5を刃先2の反対側の斜面2bに移行させて、斜面2bの一部を切除する。これにより、図2(d)に示すように、刃先2の先端部分に続く左右の斜面2a、2bの一部が陥没し、刃先先端部分の幅を狭くする窪み部3、3が形成されたカッターホイール1が作製される。
Next, FIG. 2 shows an example of a method for machining the
In this method, as shown in FIGS. 2A and 2B, a rotating shaft (not shown) is fitted in the shaft hole 4 of the
Next, as shown in FIG. 2C, the
このようにして形成される窪み部3は、図3、4の拡大図に示すように、鈍角の刃先角度のまま残されたカッターホイール1の刃先先端部分の左右の幅L2を、加工対象基板上の隣接する突起部13、13間に予定されているスクライブストリートの幅L1に対して小さくなるようにして、カッターホイール1と突起部13とが互いに接触しないように窪み部3の切り欠き形状や切り欠き寸法が選択される。
例えば、突起部13の間隔L1が0.06mmであり、高さHが0.03mmの基板の場合には、カッターホイール1の鈍角な先端部分の幅L2は0.04mmとし、刃先稜線から0.03mm位置での高さhは0.05mmにしてある。なお、突起部13の間隔L1の幅に応じ、カッターホイール1の先端部分の幅L2は0.01mm〜0.05mmの範囲で、また突起部13の高さHに応じて先端部分の高さhを0.005mm〜0.06mmの範囲で選択することができる。また、幅L1とL2との差が0.02mm以上となるように選択することが好ましい。
これにより、図4に示すように、カッターホイール1の刃先2を加工対象基板の突起部13、13間のスクライブストリートの幅L1内に位置決めしてスクライブラインSを加工する際に、突起部13との間に充分な隙間Cを保持した状態でスクライブすることができる。
なお、図4においては、加工対象基板のスクライブストリートも樹脂層で被覆されているが、スクライブストリート部分に基板が露出していてもよい。
As shown in the enlarged views of FIGS. 3 and 4, the
For example, when the interval L1 between the
Accordingly, as shown in FIG. 4, when the
In FIG. 4, the scribe street of the substrate to be processed is also covered with the resin layer, but the substrate may be exposed at the scribe street portion.
図5は、形彫り放電加工によるカッターホイールの加工方法を示す。
この方法では、切除すべき部分の反転形状を有する一対の治具電極6a、6bを、回転軸で支えられて回転するカッターホイール1Aの刃先斜面2a、2bに対してそれぞれ反対側から、交互に、若しくは同時に押し付けることにより窪み部3を加工する。
FIG. 5 shows a cutter wheel machining method by die-sinking electric discharge machining.
In this method, a pair of
また、図6は、形彫り放電加工によるカッターホイールの他の加工方法の一例を示すものである。
この方法では、切除すべき部分の反転形状を有する雌型7aを備えた治具電極7を、回転するカッターホイール1Aの刃先斜面2a、2bに押し付けることにより窪み部3を加工する。
Moreover, FIG. 6 shows an example of the other processing method of the cutter wheel by die-sinking electric discharge machining.
In this method, the recessed
上記したワイヤカット放電加工並びに形彫り放電加工は、いずれも放電誘導体としての水や油等の液体に、カッターホイール1Aを浸して行われる。
The wire cut electric discharge machining and the sculpture electric discharge machining described above are performed by immersing the
上記実施例では、窪み部3の形状を真円の円弧で形成したが、図7(a)、(b)に示すように、鈍角の刃先2の先端部に隣接する斜面上位側を深くし、斜面の下方に至るほど漸次浅くなるように形成することもできる。なお、図7(a)では窪み部3の窪みを浅く、図7(b)では深く形成した例を示した。また、特に小径のカッターホイールにおいては刃先2の斜面の幅が狭くなるので、このような場合には、図7(c)に示すように、窪み部3がカッターホイール1の側面9と完全に連続するようにしてもよい。
In the above embodiment, the shape of the
加工後のカッターホイール1は、刃先2の先端部分の左右幅が窪み部3によって切除された分だけ狭くすることができて、図4に示すように隣接する突起部13、13間のスクライブストリートの幅L1が狭くても、突起縁部に接触することなくスクライブすることが可能となる。また、窪み部3の加工を、鈍角の刃先角度を有するカッターホイール1Aに対して放電加工により電極となるワイヤや治具電極を刃先斜面に押し付けるだけの作業で行うことができるから、微細な部分の加工であっても容易にかつ精確に作製することができる。
また、放電加工によって切除した部分は、スクライブ時に基板へ直接接触する部分ではないので、必ずしも研磨仕上げ等の後処理を必要とせず、そのまま製品として使用することができる。
さらに、刃先先端部は、元のカッターホイール1Aの鈍角である刃先角度の刃先稜線を残しているので、スクライブに必要な刃先強度を従来と同じように維持することができ、刃こぼれ等が生じにくく長期にわたって使用することができる。
The processed
In addition, since the portion cut out by electric discharge machining is not a portion that directly contacts the substrate at the time of scribing, post-treatment such as polishing finish is not necessarily required, and the product can be used as it is.
Furthermore, since the tip of the blade tip leaves a blade edge ridge line having a blade edge angle that is an obtuse angle of the
以上、本発明の代表的な実施例について説明したが、本発明は必ずしも上記の実施形態に特定されるものでない。例えば、上記した実施例では、カッターホイールの素材である放電加工可能な材料として、ダイヤモンド粒子をコバルト等のバインダとともに高温高圧で焼結させた焼結ダイヤモンドを用いた例を示したが、これに換えて金属材料である超硬合金を用いてもよい。また、不純物の添加によって導電性を付与したダイヤモンド粒子を使用した焼結ダイヤモンドや、不純物の添加によって導電性を付与した単結晶ダイヤモンドまたは多結晶ダイヤモンド等を用いることができる。また、上記実施例では、刃先角度αを105度としたが、90度〜150度の範囲内で実施することが可能である。その他本発明では、その目的を達成し、請求の範囲を逸脱しない範囲内で適宜修正、変更することが可能である。 As mentioned above, although the typical Example of this invention was described, this invention is not necessarily specified to said embodiment. For example, in the above-described embodiment, an example of using sintered diamond obtained by sintering diamond particles together with a binder such as cobalt at a high temperature and high pressure as a material that can be processed by electric discharge, which is a material of a cutter wheel, is shown. Alternatively, a cemented carbide that is a metal material may be used. In addition, sintered diamond using diamond particles imparted with conductivity by adding impurities, single crystal diamond or polycrystalline diamond imparted with conductivity by adding impurities, and the like can be used. Moreover, in the said Example, although the blade edge | corner angle (alpha) was 105 degree | times, it is possible to implement within the range of 90 degree | times-150 degree | times. Others The present invention can be appropriately modified and changed within the scope of achieving the object and without departing from the scope of the claims.
本発明は、セラミック基板やガラス基板等の脆性材料基板、特に、基板表面に突起部が形成されたマザー基板にスクライブラインを加工したり、分断したりする際に使用されるカッターホイールに適用される。 The present invention is applied to a cutter wheel used when processing or dividing a scribe line on a brittle material substrate such as a ceramic substrate or a glass substrate, in particular, a mother substrate having protrusions formed on the substrate surface. The
L1 マザー基板の突起部の間隔
L2 カッターホイールの先端部分の左右幅
S スクライブライン
α 刃先角度
h 窪み部の高さ
1 カッターホイール
1A、1A’ 窪み部加工前のカッターホイール
2 刃先
2a、2b 刃先の左右斜面
3 窪み部
L1 Spacing between projections on the mother substrate L2 Left and right width S of the tip of the cutter wheel S Scribe line α Cutting edge angle
Claims (6)
前記刃先稜線近傍の先端部分を鈍角の刃先として残すとともに、当該先端部分に続く左右の斜面の一部が放電加工により切除され、当該左右の斜面に陥没した窪み部が形成されていることを特徴とするカッターホイール。 In the cutter wheel which is formed of a hard material capable of electric discharge machining, and the edge angle of the edge of the edge formed by the left and right slopes is an obtuse angle,
The tip portion in the vicinity of the edge of the cutting edge is left as an obtuse cutting edge, and a part of the left and right slopes following the tip part is excised by electric discharge machining to form a recessed portion that is recessed in the left and right slopes. Cutter wheel.
放電加工可能な硬質材料からなる円盤状ディスク体の外周面に、研削加工により刃先稜線の刃先角度が鈍角となる左右の斜面を加工し、
次いで、前記刃先稜線近傍の先端部分を鈍角の刃先として残すとともに、当該先端部分に続く左右の斜面の一部を放電加工により切除して、当該左右の斜面に陥没した窪み部を形成することを特徴とするカッターホイールの製造方法。 A manufacturing method of a cutter wheel in which a cutting edge ridge line is formed by left and right slopes,
On the outer peripheral surface of a disk-shaped disc body made of a hard material that can be electrodischarge machined, the left and right slopes where the edge angle of the edge of the edge is obtuse by grinding,
Next, leaving the tip part near the edge of the edge of the edge as an obtuse edge, part of the left and right slopes following the tip part is excised by electric discharge machining to form a recessed part recessed in the left and right slopes A method for manufacturing a cutter wheel.
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