JP6234418B2 - Scribing wheel - Google Patents
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Description
本発明はセラミックス基板やガラス基板等の脆性材料基板をスクライブするためのスクライビングホイールに関するものである。 The present invention relates to a scribing wheel Lumpur for scribing a brittle material substrate of a ceramic substrate, a glass substrate or the like.
従来のスクライビングホイールは、超硬合金製又は焼結ダイヤモンド製の円板に対して円周部を両側より互いに斜めに削り込み、円周面にV字形の刃先を形成している。スクライビングホイールは中心に貫通孔を有しており、スクライビング装置のスクライブヘッド等に回転自在に軸着して用いられる。 In the conventional scribing wheel, the circumferential portion is cut obliquely from both sides with respect to a disc made of cemented carbide or sintered diamond, and a V-shaped cutting edge is formed on the circumferential surface. The scribing wheel has a through hole at the center, and is used by being rotatably attached to a scribing head or the like of a scribing device.
従来スクライビングホイールの円周面にV字形の刃先を形成するためには、まず円板101の中心に貫通孔102を形成する。図1(a)はこの円板101の側面図を示している。次いで図1(b)に側面図、図1(c)に正面図を示すように、円周部分を両側よりV字状に研磨して刃先部103とする。場合によっては刃先部103を更に細かい粒度の研磨材によって仕上げ研磨して、スクライビングホイール100を構成している。 In order to form a V-shaped cutting edge on the circumferential surface of a conventional scribing wheel, first, a through hole 102 is formed at the center of the disc 101. FIG. 1A shows a side view of the disc 101. Next, as shown in a side view in FIG. 1 (b) and a front view in FIG. 1 (c), the circumferential portion is polished into a V shape from both sides to form a blade edge portion 103. In some cases, the scribing wheel 100 is configured by finishing and polishing the cutting edge portion 103 with a finer-grained abrasive.
特許文献1にはガラス基板を切断するためのガラス切断用刃に関し、その寿命を長くするために、V字形状の刃先表面をダイヤモンドで被膜したガラス切断用刃が開示されている。このガラス切断用刃は、ダイヤモンドと相性の良いセラミックで形成された刃先表面にダイヤモンド膜を被覆し、このダイヤモンド膜を表面研磨処理して整形される。このようなガラス切断用刃を用いることにより、刃の寿命が長く、また切断面が平滑となるように硬高度ガラスを切断できると示されている。 Patent Document 1 discloses a glass cutting blade in which a V-shaped blade edge surface is coated with diamond in order to increase the life of the glass cutting blade for cutting a glass substrate. This blade for cutting a glass is shaped by coating a diamond film on the surface of a cutting edge formed of a ceramic that is compatible with diamond and then polishing the diamond film. It has been shown that by using such a glass cutting blade, it is possible to cut hard altitude glass so that the blade has a long life and the cut surface is smooth.
また、特許文献2には、光ファイバやガラス基板等を切断する際に滑りや切断品位の悪化を防止するため、超硬合金等の基材にダイヤモンド層を被覆したダイヤモンド被覆切断刃が開示されている。この文献ではダイヤモンド層の表面は被覆後に平滑化処理をしないことを特徴としている。 Patent Document 2 discloses a diamond-coated cutting blade in which a base material such as cemented carbide is coated with a diamond layer in order to prevent slippage or deterioration of cutting quality when cutting an optical fiber, a glass substrate, or the like. ing. This document is characterized in that the surface of the diamond layer is not smoothed after coating.
特許文献3には、工具母材の表面にダイヤモンド被膜がコーティングされた刃部を有するダイヤモンド被覆工具において、イオンビームを照射してダイヤモンド被膜を研磨する工具が開示されている。この文献には、刃部の先端部分を研磨して元の刃先角よりも大きな刃先角で、且つ刃先幅10〜100nmの範囲を先端研磨部とすることで、所定の刃先強度を確保し優れた切れ味が得られることが開示されている。 Patent Document 3 discloses a tool for polishing a diamond coating by irradiating an ion beam in a diamond-coated tool having a blade portion in which the surface of a tool base material is coated with a diamond coating. In this document, the tip portion of the blade portion is ground to have a blade edge angle larger than the original blade edge angle and a range of the blade edge width of 10 to 100 nm is used as the tip polishing portion, thereby ensuring a predetermined blade edge strength and excellent. It is disclosed that sharpness can be obtained.
特許文献1に示されているガラス切断用刃は基材をセラミックとし断面形状をV字形としてダイヤモンド膜を被覆し、更に研磨した構成としている。しかし1段階のみの研磨であり、研磨後の面粗さを十分に小さくすることができなかった。特許文献2に記載のダイヤモンド被覆切断刃においても、その表面に平滑化処理がされていないことから、脆性材料基板をスクライブすると基板の端面精度が研磨を行わない場合に比べて悪化し、このために端面強度が劣るという問題点があった。 The blade for glass cutting shown in Patent Document 1 has a structure in which a base material is ceramic, a cross-sectional shape is V-shaped, a diamond film is coated, and further polished. However, this is only one stage of polishing, and the surface roughness after polishing cannot be made sufficiently small. Even in the diamond-coated cutting blade described in Patent Document 2, since the surface is not smoothed, when the brittle material substrate is scribed, the end face accuracy of the substrate is deteriorated as compared with the case where the polishing is not performed. However, the end face strength is inferior.
ガラス基板等の脆性材料基板を分断する際には、スクライビングホイールを用いてスクライブした後スクライブラインに沿って分断するが、分断した脆性材料基板端面には傷が残るため圧力が加わったときに端面から破壊されることが多い。スクライビングホイールの円周面に形成されたV字形の刃先に凹凸があると分断したときの脆性材料基板端面に傷が残るため、脆性材料基板の機械的な強度が低下する。また、セラミックス等の硬度が高い脆性材料基板をスクライブする場合には、刃先に凹凸があるとスクライブ時に刃先にカケが生じたり、凹凸の部分からダイヤモンド膜が剥離したりことがある。そのため、スクライビングホイールのV字形の刃先の稜線にはできるだけ凹凸が少ない方が好ましい。 When cutting a brittle material substrate such as a glass substrate, it is cut along the scribe line after scribing using a scribing wheel, but the end face when pressure is applied because scratches remain on the cut brittle material substrate end face. Often destroyed from. If there are irregularities on the V-shaped cutting edge formed on the circumferential surface of the scribing wheel, scratches remain on the end face of the brittle material substrate when it is divided, so that the mechanical strength of the brittle material substrate decreases. In addition, when scribing a brittle material substrate having a high hardness such as ceramics, if the cutting edge is uneven, the cutting edge may be chipped during scribing or the diamond film may be peeled off from the uneven portion. Therefore, it is preferable that the ridge line of the V-shaped cutting edge of the scribing wheel has as little as possible unevenness.
また、特許文献3に記載のスクライビングホイールはイオンビームの照射により刃先部を研磨するようにしているが、スクライビングホイールの刃先斜面部は十分に研磨されておらず、比較的粗さが粗いままとなっている。このため、このスクライビングホイールを用いて脆性材料基板をスクライブし分断したと基板の端面強度が劣るというという問題点があった。又イオンビームを照射しているため、稜線ラインを境として刃先の両側の斜面の粗さが異なってしまったり、稜線を側面視で直線状にすることが難しいという問題点もあった。 Further, the scribing wheel described in Patent Document 3 is designed to polish the cutting edge by irradiation with an ion beam, but the cutting edge slope of the scribing wheel is not sufficiently polished, and the roughness is relatively rough. It has become. For this reason, when the brittle material substrate is scribed and divided using this scribing wheel, there is a problem in that the end face strength of the substrate is inferior. In addition, since the ion beam is irradiated, there are problems that the roughness of the slopes on both sides of the cutting edge differs from the ridge line and that it is difficult to make the ridge line straight in a side view.
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであって、ダイヤモンド膜を被覆したスクライビングホイールを用いて脆性材料基板をスクライブし分断したときに、分断した基板の端面精度が高く端面強度を大きくすることができるとともに、ダイヤモンド膜の欠けや剥離を防止することができ、スクライビングホイールの長寿命化を図ることができるスクライビングホイール及びその製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and when a brittle material substrate is scribed and divided using a scribing wheel coated with a diamond film, the edge surface accuracy of the divided substrate is high and the edge surface strength is increased. An object of the present invention is to provide a scribing wheel that can be made large, can prevent chipping and peeling of the diamond film, and can extend the life of the scribing wheel, and a method for manufacturing the scribing wheel.
この課題を解決するために、本発明のスクライビングホイールは、円周部に沿って稜線が形成され、前記稜線と前記稜線の両側の傾斜面からなる刃先を有するスクライビングホイールであって、円板の円周に沿って刃先部分が形成されたスクライビングホイール基材と、前記スクライビングホイール基材の刃先表面に形成されたダイヤモンド膜と、前記ダイヤモンド膜で形成された稜線の両側の領域に形成された帯状の第1の研磨面と、前記第1の研磨面の先端の稜線の両側の領域に形成された前記第1の研磨面の幅よりも幅の狭い帯状の第2の研磨面と、を有し、前記第1の研磨面が交差した頂角は前記ダイヤモンド膜の傾斜面が交差した頂角よりも大きく、前記第2の研磨面が交差した頂角は前記第1の研磨面が交差した頂角よりも大きく、前記第2の研磨面の算術平均粗さRaが前記第1の研磨面の算術平均粗さRaよりも小さく、前記第1の研磨面の幅の最小値が10μm以上とされたものであり、前記第2の研磨面の算術平均粗さRaが0.015μm以下であり、第2の研磨面で形成された稜線の算術平均粗さRaが0.015μm以下である。
In order to solve this problem, the scribing wheel of the present invention is a scribing wheel in which a ridge line is formed along a circumferential portion and has a cutting edge composed of the ridge line and inclined surfaces on both sides of the ridge line. A scribing wheel base material in which a cutting edge portion is formed along the circumference, a diamond film formed on the surface of the cutting edge of the scribing wheel base material, and a belt-like shape formed in regions on both sides of a ridge formed by the diamond film And a belt-like second polishing surface having a width narrower than the width of the first polishing surface formed in regions on both sides of the ridge line at the tip of the first polishing surface. The apex angle at which the first polishing surface intersects is larger than the apex angle at which the inclined surface of the diamond film intersects, and the apex angle at which the second polishing surface intersects the first polishing surface. Larger than the apex angle The arithmetic average roughness Ra of the second polishing surface is smaller than the arithmetic average roughness Ra of the first polishing surface, and the minimum value of the width of the first polishing surface is 10 μm or more. the arithmetic mean roughness Ra of the second polishing surface Ri der less 0.015 .mu.m, arithmetic average roughness Ra of the ridge formed by the second polishing surface Ru der less 0.015 .mu.m.
ここで、前記ダイヤモンド膜の傾斜面が交差した頂角が90〜140°であるものでもよい。 Here, the apex angle at which the inclined surfaces of the diamond film intersect may be 90 to 140 ° .
ここで、前記第1の研磨面の幅の最小値が20μm以下であることを特徴とするものとしてもよい。 Here, the minimum value of the width of the first polishing surface may be 20 μm or less .
このような特徴を有する本発明によれば、スクライビングホイールの刃先をV字形に研磨すると共に、研磨面にダイヤモンド膜を形成し、その先端部分のみを粗研磨し、その後に仕上げ研磨している。従って刃先として必要な稜線部分の凹凸を少なくすることができる。このためスクライビングホイールを用いて脆性材料基板を分断したときに端面精度が高く端面強度を向上させることができる、という優れた効果が得られる。このような特徴は薄い脆性材料基板をスクライブし、切断するときに特に有効となる。又ダイヤモンド膜を用いているため硬度の高い脆性材料基板をスクライブする場合にもスクライビングホイールの磨耗が少なく、稜線部分の凹凸が少ないことにより、スクライブしたときに膜の稜線部分のカケや膜の剥離が起こりにくいため、スクライビングホイールの寿命を長くすることができる。このような特徴は硬質の脆性材料基板をスクライブするときに特に有効となる。 According to the present invention having such a feature, the cutting edge of the scribing wheel is polished into a V shape, a diamond film is formed on the polishing surface, only the tip portion is roughly polished, and then finish polishing is performed. Therefore, the unevenness of the ridge line portion necessary as the cutting edge can be reduced. For this reason, when the brittle material substrate is divided using a scribing wheel, an excellent effect is obtained that the end face accuracy is high and the end face strength can be improved. Such a feature is particularly effective when scribing and cutting a thin brittle material substrate. In addition, since the diamond film is used, even when scribing a brittle material substrate with high hardness, the scribing wheel wears little and the unevenness of the ridge line part is small. Since it is difficult to occur, the life of the scribing wheel can be extended. Such a feature is particularly effective when scribing a hard brittle material substrate.
図2(a)は本発明の実施の形態によるスクライビングホイールの正面図、図2(b)はその側面図である。又図3(a)〜(d)はこの実施の形態のスクライビングホイールの製造過程を示す側面図である。スクライビングホイール10を製造する際には、例えば、超硬合金、又はセラミック製のスクライビングホイール基材となる円板11の中央にまず図3(b)に示すように軸穴となる貫通孔12を形成する。 FIG. 2A is a front view of a scribing wheel according to the embodiment of the present invention, and FIG. 2B is a side view thereof. FIGS. 3A to 3D are side views showing the manufacturing process of the scribing wheel of this embodiment. When the scribing wheel 10 is manufactured, for example, a through hole 12 serving as a shaft hole is first formed in the center of a disk 11 serving as a base material of a cemented carbide or ceramic scribing wheel, as shown in FIG. Form.
次にこの貫通孔12にモータ等のシャフトを連通して貫通孔12の中心軸を回転軸12aとして回転させつつ、円板11の全円周を両側より研磨して図3(b)に示すように傾斜面と稜線を有する垂直断面V字形に形成し、その斜面を研磨面13とする。このときの頂角は好ましくは80°〜150°であり、より好ましくは90°〜140°である。80°以下であると稜線先端が加工時に破損しやすく、150°以上であると刃先としての実用性がなくなる傾向にある。 Next, a shaft of a motor or the like is communicated with the through hole 12 and the central axis of the through hole 12 is rotated as the rotation shaft 12a, and the entire circumference of the disk 11 is polished from both sides and shown in FIG. In this way, a vertical section V having an inclined surface and a ridgeline is formed, and the inclined surface is defined as a polished surface 13. The apex angle at this time is preferably 80 ° to 150 °, more preferably 90 ° to 140 °. When the angle is 80 ° or less, the tip of the ridge line is easily damaged during processing, and when the angle is 150 ° or more, the utility as a cutting edge tends to be lost.
次に略V字形の研磨面13にダイヤモンド薄膜を形成する。まず図4Aの刃先の稜線部分の拡大断面図を示すように、ダイヤモンド膜の付着が容易になるように略V字形の研磨面13をあらかじめ粗面にしておく。次にサブミクロン以下の粒径の核となるダイヤモンドを斜面部分に形成した後、化学気相反応によってダイヤモンドの核を成長させ、膜厚が例えば10〜30μmのダイヤモンド膜14を形成する。このようなダイヤモンド膜の形成は1回で行って単層のダイヤモンド膜としてもよく、又多数回繰り返して行って多層のダイヤモンド膜としてもよい。ここで、ダイヤモンド膜はスクライビングホイール基材の傾斜面及び稜線に略均一に形成されるため、ダイヤモンド膜の頂角はスクライビングホイール基材の頂角と略等しくなる。このダイヤモンド膜の頂角を第1の頂角α1とする。頂角α1は好ましくは80°〜150°であり、より好ましくは90°〜140°である。80°以下であると稜線先端が加工時に破損しやすく、150°以上であると刃先としての実用性がなくなる傾向にある。 Next, a diamond thin film is formed on the substantially V-shaped polished surface 13. First, as shown in the enlarged sectional view of the ridge line portion of the cutting edge in FIG. 4A, the substantially V-shaped polished surface 13 is roughened in advance so that the diamond film can be easily attached. Next, after forming diamonds having nuclei with a particle size of submicron or less on the slope portion, diamond nuclei are grown by chemical vapor reaction to form a diamond film 14 having a thickness of, for example, 10 to 30 μm. Such a diamond film may be formed once to form a single-layer diamond film, or may be repeated many times to form a multilayer diamond film. Here, since the diamond film is formed substantially uniformly on the inclined surface and the ridgeline of the scribing wheel base material, the apex angle of the diamond film becomes substantially equal to the apex angle of the scribing wheel base material. The apex angle of this diamond film is defined as a first apex angle α1. The apex angle α1 is preferably 80 ° to 150 °, more preferably 90 ° to 140 °. When the angle is 80 ° or less, the tip of the ridge line is easily damaged during processing, and when the angle is 150 ° or more, the utility as a cutting edge tends to be lost.
次にダイヤモンド膜14に対して粗研磨を行う。粗研磨では、例えば粒度8000番又はそれ以下の番号の研磨材を用いる。8000番より大きい研磨材の場合は、研磨材の粒径が細かすぎるためダイヤモンド膜14に対して必要な加工度が得られない。この工程では稜線を中心に含む帯状の部分についてのみ第2の頂角α2(α2>α1)となるように研磨を行う。図4Bはこの先端部分を示す拡大図である。こうして形成した研磨面を第1の研磨面15とする。ここで頂角α2はα1に対してθ1だけ大きな値となるように研磨する。θ1は0より大きな値、例えば5°となるようにする。図4Bの幅w1は第1の研磨面15の幅を示しており、幅w1の最小値は例えば10〜20μmとする。 Next, rough polishing is performed on the diamond film 14. In rough polishing, for example, an abrasive having a particle size of 8000 or less is used. In the case of an abrasive larger than # 8000, the required degree of processing cannot be obtained for the diamond film 14 because the particle size of the abrasive is too fine. In this step, the polishing is performed so that only the belt-like portion including the ridge line becomes the second apex angle α2 (α2> α1). FIG. 4B is an enlarged view showing the tip portion. The polished surface thus formed is referred to as a first polished surface 15. Here, the polishing is performed so that the apex angle α2 is larger than α1 by θ1. θ1 is set to a value larger than 0, for example, 5 °. The width w1 in FIG. 4B indicates the width of the first polishing surface 15, and the minimum value of the width w1 is, for example, 10 to 20 μm.
次に図4Cに示すように研磨面15の稜線を中央に含むより狭い幅w2(w2<w1)の帯状の部分についてのみ仕上げ研磨を行う。仕上げ研磨では粗研磨よりも細かい粒度の微粉の研磨材を用いて研磨する。そして研磨した後の稜線から成る円が含まれる面を回転軸12aに対し垂直となるように、また頂角が所望の第3の頂角α3(α3>α2)となるように研磨する。こうして形成した仕上げによる研磨面を第2の研磨面16とする。ここで研磨材の粒度は好ましくは粒度9000番以上であり、より好ましくは10000番以上であり、さらに好ましくは15000番以上である。仕上げ研磨では粗研磨よりも細かい粒度の微粉の研磨材を用いて研磨するため、第2の研磨面の算術平均粗さは第1の研磨面の算術平均粗さよりも小さくなる。仕上げ研磨工程では研磨後の刃先表面及び稜線の算術平均粗さRaが0.03μm以下、好ましくは0.015μm以下となるまで研磨する。研磨材の粒度が9000番より小さければ、研磨後の刃先表面及び稜線の算術平均粗さRaを0.03μm以下にすることが難しい。このためスクライブ時に膜のカケや剥離が生じやすく、また分断した脆性材料基板端面には傷が残りやすい傾向がある。ここで頂角α3はα2に対してθ2だけ大きな値となるように研磨する。θ2は0より大きな値、例えば5°となるようにする。この仕上げ研磨によりダイヤモンド膜の稜線から成る円を含む面がスクライビングホイール基材の中心軸に垂直となるようにする。尚最終の頂角α3が大きいものは高いスクライブ荷重で使用するのに適しており、頂角α3が小さいものは低いスクライブ荷重で使用するのに適している。 Next, as shown in FIG. 4C, finish polishing is performed only on the band-shaped portion having a narrower width w2 (w2 <w1) including the ridgeline of the polishing surface 15 at the center. In the final polishing, polishing is performed using a fine abrasive material having a finer particle size than that of the rough polishing. Then, the surface including the circle composed of the ridge line after the polishing is polished so as to be perpendicular to the rotation axis 12a, and the apex angle is a desired third apex angle α3 (α3> α2). The finished polished surface thus formed is defined as a second polished surface 16. Here, the grain size of the abrasive is preferably 9000 or more, more preferably 10,000 or more, and even more preferably 15000 or more. In the final polishing, polishing is performed by using a fine abrasive having a finer particle size than that of the rough polishing, so that the arithmetic average roughness of the second polishing surface is smaller than the arithmetic average roughness of the first polishing surface. In the final polishing step, polishing is performed until the arithmetic average roughness Ra of the edge surface and the ridge line after polishing is 0.03 μm or less, preferably 0.015 μm or less. If the abrasive particle size is smaller than No. 9000, it is difficult to make the arithmetic average roughness Ra of the blade edge surface and ridge line after polishing 0.03 μm or less. For this reason, the film is likely to be broken or peeled off during scribing, and scratches tend to remain on the end face of the divided brittle material substrate. Here, polishing is performed so that the apex angle α3 is larger than α2 by θ2. θ2 is set to a value larger than 0, for example, 5 °. By this finish polishing, the surface including the circle formed by the ridgeline of the diamond film is made perpendicular to the central axis of the scribing wheel base material. A material having a large final apex angle α3 is suitable for use at a high scribe load, and a material having a small apex angle α3 is suitable for use at a low scribe load.
スクライビングホイールは、砥石などの研磨材によって研磨される。スクライビングホイールの刃先に形成されたダイヤモンド膜の一方の傾斜面を砥石によって粗研磨又は仕上げ研磨を行う。砥石によって加工することにより、傾斜面をスクライビングホイールの全周にわたって同一の角度で研磨することが容易となる。一方の面の粗研磨又は仕上研磨を終えると、他方の面についても同様に研磨する。このように、特に砥石を用いた研磨によれば、頂角α2,α3を所望の値に認定したり、スクライビングホイールの稜線を側面視で直線にしたりすることが容易となる。さらに、確実に所望の幅(w1又はw2)の領域を研磨することが容易にできる。 The scribing wheel is polished by an abrasive such as a grindstone. One inclined surface of the diamond film formed on the cutting edge of the scribing wheel is subjected to rough polishing or finish polishing with a grindstone. By processing with a grindstone, it becomes easy to grind the inclined surface at the same angle over the entire circumference of the scribing wheel. When the rough polishing or finish polishing of one surface is finished, the other surface is similarly polished. In this way, particularly when polishing using a grindstone, it becomes easy to recognize the apex angles α2 and α3 to desired values and to straighten the ridge line of the scribing wheel in a side view. Furthermore, it is possible to easily polish a region having a desired width (w1 or w2).
このように刃先を2段のV字状とすることでスクライビングホイールとして必要な刃先のダイヤモンドの先端部分のみ仕上げ研磨とし、加工面積を減らすことで加工時間を短縮しつつ、刃先の稜線の凹凸を少なくすることができる。尚この実施の形態では、w2>w1とし、図4Cに示すように仕上げ研磨後には第2の研磨面16の両側に第1の研磨面15が残るものとしているが、図4Dに示すように第1の研磨面15を第2の研磨面16で完全に置き換えるように仕上げ研磨してもよい。この場合には幅w3はw1以上(好ましくはW3=w1)となる。 In this way, the cutting edge has a two-step V-shape, so that only the tip of the diamond at the cutting edge necessary for the scribing wheel is finish-polished. By reducing the processing area, the processing time is shortened, and the irregularities on the edge of the cutting edge are reduced. Can be reduced. In this embodiment, w2> w1, and the first polishing surface 15 is left on both sides of the second polishing surface 16 after finish polishing as shown in FIG. 4C, but as shown in FIG. 4D. Final polishing may be performed so that the first polishing surface 15 is completely replaced by the second polishing surface 16. In this case, the width w3 is not less than w1 (preferably W3 = w1).
このように研磨することによって従来の焼結ダイヤモンドによるスクライビングホイールに比べ、脆性材料基板に接する部分の全てがダイヤモンドとなるため、スクライビングホイールの耐摩耗性を向上させることができる。又脆性材料基板に接する部分の全てがダイヤモンド膜となるためスクライブに寄与する刃先部分及び稜線の粗さを細かくすることができる。更にイオンビームによる研磨とは異なり、稜線の両側を同一の条件で研磨することができるため、研磨した両側の研磨面の粗さは同等とすることができ、また稜線を側面視で直線状にすることが容易である。従ってこのスクライビングホイールを用いて脆性材料基板、例えばガラス基板やセラミックス基板をスクライブし、分断すると、脆性材料基板の切断面の端面精度が向上し、これに伴い端面強度も向上させることができるという効果が得られる。更に刃先及び稜線の粗さを細かくすることにより、硬度の高い基板をスクライブする場合においてもダイヤモンド膜が剥離し難くなるという効果が得られる。そのため本発明のスクライビングホイールはセラミックス基板をスクライブするのに好適である。 By polishing in this way, compared to a conventional scribing wheel made of sintered diamond, all the portions in contact with the brittle material substrate become diamond, so that the wear resistance of the scribing wheel can be improved. In addition, since all of the portion in contact with the brittle material substrate is a diamond film, the roughness of the cutting edge portion and the ridge line contributing to scribe can be reduced. Furthermore, unlike ion beam polishing, both sides of the ridgeline can be polished under the same conditions, so the polished surfaces on both sides can be made to have the same roughness, and the ridgeline can be linear in side view. Easy to do. Therefore, by scribing and dividing a brittle material substrate such as a glass substrate or a ceramic substrate using this scribing wheel, the end face accuracy of the cut surface of the brittle material substrate is improved, and the end face strength can be improved accordingly. Is obtained. Further, by reducing the roughness of the cutting edge and the ridgeline, the effect that the diamond film becomes difficult to peel even when the substrate having high hardness is scribed can be obtained. Therefore, the scribing wheel of the present invention is suitable for scribing a ceramic substrate.
尚ここで示した研磨材の粒度は一例であり、この粒度に限定されるものでないことはいうまでもない。 Needless to say, the particle size of the abrasive shown here is merely an example, and is not limited to this particle size.
次に本実施の形態の変形例について説明する。この変形例では図5Aに刃先部の先端部分の拡大図を示すように、研磨面13を形成した後、さらに稜線をスクライビングホイールの回転軸12aと平行に研磨して、スクライビングホイールの回転軸12aに平行となるように基材の稜線部分に断面が平坦な円周面20を設けておく。円周面20の幅は例えば2〜10μm程である。そしてこの後本実施の形態と同様に、円周面20を有する研磨面13にCVD法によってダイヤモンド膜14のコーティングを行う。ここで、第1の頂角α1は、ダイヤモンド膜14の傾斜面の延長線がなす角度である。このコーティング後に図5Bに示すように円周部分を研磨して、第1の研磨面、第2の研磨面及び稜線を形成する。こうすれば本実施の形態と比較して稜線部分のダイヤモンド膜の厚さを厚くすることができ、スクライビングホイールの耐摩耗性、耐剥離性を向上させることができる。 Next, a modification of the present embodiment will be described. In this modified example, as shown in FIG. 5A, which shows an enlarged view of the tip portion of the cutting edge portion, after the polishing surface 13 is formed, the ridge line is further polished in parallel with the rotating shaft 12a of the scribing wheel, and the rotating shaft 12a of the scribing wheel. A circumferential surface 20 having a flat cross section is provided in the ridge line portion of the substrate so as to be parallel to the substrate. The width of the circumferential surface 20 is, for example, about 2 to 10 μm. Thereafter, as in the present embodiment, the polishing surface 13 having the circumferential surface 20 is coated with the diamond film 14 by the CVD method. Here, the first apex angle α1 is an angle formed by an extension line of the inclined surface of the diamond film 14. After this coating, the circumferential portion is polished as shown in FIG. 5B to form a first polished surface, a second polished surface, and a ridge line. In this way, the thickness of the diamond film at the ridge line portion can be increased as compared with the present embodiment, and the abrasion resistance and peeling resistance of the scribing wheel can be improved.
次に本発明の実施例によるスクライビングホイールの研磨前の状態と研磨後の状態について説明する。この実施例はいずれも外径2mmの超硬合金のスクライビングホイール基材に対し、実施例1,2,3は粒径が5μm程度のダイヤモンド膜、実施例4,5,6は粒径が0.5μm程度のダイヤモンド膜を形成したものである。実施例1,4はいずれも研磨前の刃先の頂角α1が110°であり、粗研磨では8000番の研磨材を用いて粗研磨終了後に頂角α2が115°となるように研磨し、仕上げ研磨では15000番の研磨材を用いて仕上げ研磨の終了後に頂角α3が120°となるように研磨したものである。研磨後のダイヤモンド膜14の稜線付近の最も薄い部分の厚さは例えば20μmとする。この2つの例について、稜線部分、及びそこから一定距離離れた稜線に平行なライン上の傾斜面における算術平均粗さRaは図6Aに示すものであった。 Next, the state before the grinding | polishing of the scribing wheel by the Example of this invention and the state after grinding | polishing are demonstrated. In this example, a carbide alloy scribing wheel substrate having an outer diameter of 2 mm is used. Examples 1, 2, and 3 are diamond films having a particle size of about 5 μm. Examples 4, 5, and 6 have a particle size of 0. A diamond film having a thickness of about 5 μm is formed. In each of Examples 1 and 4, the apex angle α1 of the blade edge before polishing is 110 °, and in rough polishing, polishing is performed using a No. 8000 abrasive so that the apex angle α2 becomes 115 ° after the completion of rough polishing. In the final polishing, polishing is performed using a No. 15000 abrasive so that the apex angle α3 becomes 120 ° after the completion of the final polishing. The thickness of the thinnest part near the ridgeline of the diamond film 14 after polishing is set to 20 μm, for example. For these two examples, the arithmetic mean roughness Ra on the inclined surface on the ridge line portion and on the line parallel to the ridge line a certain distance from the ridge line portion was as shown in FIG. 6A.
実施例2,5はいずれも研磨前の刃先の頂角α1が125°であり、8000番の研磨材を用いて粗研磨後に頂角α2が130°、15000番の研磨材を用いて仕上げ研磨後に頂角α3が135°となるように研磨したものである。この2つの例について、稜線部分、及びそこから一定距離離れた稜線に平行なライン上の傾斜面における算術平均粗さRaは図6Bに示すものであった。 In each of Examples 2 and 5, the apex angle α1 of the blade edge before polishing is 125 °, and after polishing using a No. 8000 abrasive, the apex angle α2 is 130 ° and finish polishing is performed using an No. 15000 abrasive. The surface is later polished so that the apex angle α3 is 135 °. About these two examples, arithmetic mean roughness Ra in the inclined surface on a ridgeline part and a line parallel to the ridgeline away from it by fixed distance was shown to FIG. 6B.
又実施例3,6はいずれも研磨前の刃先の頂角α1が140°であり、8000番の研磨材を用いて頂角α2が粗研磨後に145°、15000番の研磨材を用いて仕上げ研磨後に頂角α3が150°となるように研磨したものである。この2つの例について、稜線部分、及びそこから一定距離離れた稜線に平行なライン上の傾斜面における算術平均粗さRaは図6Cに示すものであった。 In each of Examples 3 and 6, the apex angle α1 of the blade edge before polishing is 140 °, and the apex angle α2 is finished by using a No. 8000 abrasive material and the apex angle α2 is 145 ° after No. 15000 polishing material. Polishing is performed so that the apex angle α3 is 150 ° after polishing. About these two examples, arithmetic mean roughness Ra in the inclined surface on the ridgeline part and the line parallel to the ridgeline away from it by a certain distance was shown in FIG. 6C.
実施例1〜6は、いずれも仕上げ研磨時には表面が欠けることなく研磨加工が可能であった。いずれの実施例も仕上げ研磨後の研磨面の算術平均粗さRaが0.022μm以下であり、実施例1における傾斜面の値を除いて0.015μm以下であった。実施例4〜6は実施例1〜3よりも算術平均粗さが小さくなる。これは実施例1〜3の場合粒径が大きいため、研磨前の膜表面の算術平均粗さも大きくなってしまうからであると考えられる。しかし、この場合も仕上げ研磨を行うことにより、仕上研磨後の算術平均粗さRaを十分低くすることができるため、このスクライビングホイールを用いてスクライブ後に切断したときに、脆性材料基板の端面精度を向上させることができる。 In each of Examples 1 to 6, polishing was possible without chipping the surface during finish polishing. In any of the examples, the arithmetic average roughness Ra of the polished surface after finish polishing was 0.022 μm or less, and was 0.015 μm or less excluding the value of the inclined surface in Example 1. In Examples 4 to 6, the arithmetic average roughness is smaller than in Examples 1 to 3. This is considered to be because, in Examples 1 to 3, since the particle size is large, the arithmetic average roughness of the film surface before polishing is also increased. However, in this case as well, by performing finish polishing, the arithmetic average roughness Ra after finish polishing can be sufficiently lowered. Therefore, when cutting is performed after scribing using this scribing wheel, the end face accuracy of the brittle material substrate is improved. Can be improved.
本発明のスクライビングホイールは、脆性材料基板をスクライブするスクライブ装置に用いることができ、特に薄い脆性材料基板をスクライブするスクライブ装置に有効である。 The scribing wheel of the present invention can be used for a scribing apparatus for scribing a brittle material substrate, and is particularly effective for a scribing apparatus for scribing a thin brittle material substrate.
10 スクライビングホイール
11 円板
12 貫通孔
12a 回転軸
13 研磨面
14 ダイヤモンド膜
15 第1の研磨面
16 第2の研磨面
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Scribing wheel 11 Disc 12 Through-hole 12a Rotating shaft 13 Polishing surface 14 Diamond film 15 1st polishing surface 16 2nd polishing surface
Claims (3)
円板の円周に沿って刃先部分が形成されたスクライビングホイール基材と、
前記スクライビングホイール基材の刃先表面に形成されたダイヤモンド膜と、
前記ダイヤモンド膜で形成された稜線の両側の領域に形成された帯状の第1の研磨面と、
前記第1の研磨面の先端の稜線の両側の領域に形成された前記第1の研磨面の幅よりも幅の狭い帯状の第2の研磨面と、を有し、
前記第1の研磨面が交差した頂角は前記ダイヤモンド膜の傾斜面が交差した頂角よりも大きく、前記第2の研磨面が交差した頂角は前記第1の研磨面が交差した頂角よりも大きく、
前記第2の研磨面の算術平均粗さRaが前記第1の研磨面の算術平均粗さRaよりも小さく、
前記第1の研磨面の幅の最小値が10μm以上であり、前記第2の研磨面の算術平均粗さRaが0.015μm以下であり、第2の研磨面で形成された稜線の算術平均粗さRaが0.015μm以下であるスクライビングホイール。 A scribing wheel having a cutting edge formed with a ridge line along a circumferential portion, the ridge line and an inclined surface on both sides of the ridge line,
A scribing wheel base material in which a cutting edge portion is formed along the circumference of the disc;
A diamond film formed on the cutting edge surface of the scribing wheel substrate;
A band-shaped first polished surface formed in regions on both sides of the ridge line formed of the diamond film;
A band-shaped second polishing surface that is narrower than the width of the first polishing surface formed in regions on both sides of the ridgeline at the tip of the first polishing surface;
An apex angle at which the first polishing surface intersects is larger than an apex angle at which the inclined surface of the diamond film intersects, and an apex angle at which the second polishing surface intersects is an apex angle at which the first polishing surface intersects. Bigger than
The arithmetic average roughness Ra of the second polishing surface is smaller than the arithmetic average roughness Ra of the first polishing surface,
The minimum value of the first width of the polishing surface is not less 10μm or more, the second arithmetic mean roughness Ra of the polishing surface Ri der less 0.015 .mu.m, arithmetic ridge formed by a second polishing surface scribing wheel average roughness Ra Ru der less 0.015 .mu.m.
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