TW201512121A

TW201512121A - 刻劃輪用銷、保持具單元及刻劃裝置

Info

Publication number: TW201512121A
Application number: TW103125817A
Authority: TW
Inventors: Mitsuru Kitaichi; Naoko Tomei
Original assignee: Mitsuboshi Diamond Ind Co Ltd
Priority date: 2013-09-20
Filing date: 2014-07-29
Publication date: 2015-04-01
Also published as: CN104441273A; KR20150032769A; JP2015058692A

Abstract

提供一種對施有脫結合劑處理、刃前緣部分形成有採CVD法之鑽石被膜的刻劃輪之用來插入銷之貫通孔部分不進行任何加工而直接使用時，亦不易產生旋轉的刻劃輪用銷、及使用此銷的保持具單元及刻劃裝置。本發明之刻劃輪用銷50，於超硬合金製基材51之表面形成有鑽石狀碳(DLC)被膜52，該DLC被膜52之厚度為0.8~1.5μm，該DLC之分類為ta-C、硬度在5000Hv以上。

Description

刻劃輪用銷、保持具單元及刻劃裝置

本發明係關於用以在高硬度之脆性材料基板表面形成刻劃線所使用之刻劃輪用銷、保持具單元及刻劃裝置。

先前之刻劃輪，多使用由超硬合金製或多結晶燒結鑽石(Poly Crystalline Diamond：PCD、參照專利文獻1)製基材構成之物。PCD製刻劃輪，係使用混合有由鑽石粒子與鈷等鐵族金屬構成之結合劑之物，在高温高壓下燒結製成。

PCD製之刻劃輪，雖具有較超硬合金製之物壽命長的優點，但由於加工困難，因此有製作時間長、且僅能製作小直徑之物的課題。作為解決了此PCD製刻劃輪之課題的刻劃輪，有一種以化學氣相沉積(CVD：Chemical Vapor Deposition)法在超硬合金製構件表面形成鑽石被膜之刻劃輪(參照專利文獻2)。

先行技術文獻

[專利文獻1]國際公開WO2003/51784號公報

[專利文獻2]特開平10-072224號公報

[專利文獻3]實願昭59-034687號(實開昭60-147635號公報)之薄膜(microfilm)

[專利文獻4]特開2008-297171號公報

[專利文獻5]特開2009-006470號公報

刃前緣形成有採CVD法之鑽石被膜的刻劃輪，較PCD製及超硬合金製之刻劃輪壽命長，且在較玻璃基板硬質之陶瓷基板、藍寶石基板、矽基板等脆性材料基板亦能形成刻劃線。

以往，作為陶瓷基板多係使用以850~900℃程度燒成之低温燒成陶瓷(Low-Temperature Co-fired Ceramic：LTCC)基板。然而，近年來，以陶瓷加熱器、光通訊用封包、車用電子為代表之ECU(Electronic Control Unit)用封包等之用途，在考量小型化、耐環境性、散熱性、成本等候，亦已開始使用高温燒成陶瓷(High Temperature Co-fired Ceramic：HTCC)基板。HTCC基板較玻璃基板及LTCC基板具有更高硬度，於刃前緣形成有採CVD法之鑽石被膜的刻劃輪是非常有用的。

另一方面，於超硬合金表面形成採CVD法之鑽石被膜時，超硬合金中所含之鈷等結合劑會使採CVD法之鑽石被膜之密著性及成長性降低，因此，一般會進行超硬合金表面之脫結合劑處理。此脫結合劑處理，係藉由將超硬合金製刻劃輪浸漬於硝酸(HNO₃)等強酸溶液中來進行。此時，用來插入超硬合金製刻劃輪之銷的貫通孔部分，若為避免接觸強酸溶液而加以密封的話將使工序増加，因此，一般是在露出狀態下直接浸漬於強酸溶液。如此一來，超硬合金製之刻劃輪之側面及用以插通銷之貫通孔之內周部，皆會成為經脫結合劑處理之狀態。

當使用此種經脫結合劑處理、刃前緣形成有採CVD法之鑽石被膜的刻劃輪對脆性材料基板進行刻劃時，由於用以插通銷之貫通孔內壁表面已去除鈷，因此超硬合金中之碳化鎢粒子等變得易脫落。如此一來，會有用來插通銷之貫通孔產生摩耗粉屑，此粉屑附著在銷導致旋轉抵抗增高而產生旋轉不良，此外，因脫結合劑處理而使得鈷脫落之面成為粗面，而導致機械強度降低的情形。

為克服上述課題，可考慮對插通銷之貫通孔內壁表面進行研磨處理以去除經脫結合劑處理之區域。然而，在將刃前緣形成有採CVD法之鑽石被膜的刻劃輪裝著於研磨處理裝置時，有可能對刃前緣稜線部造成損傷，且各個刻劃輪進行脫結合劑處理之程度並不一定，而有加工結果不明確的問題，無法立即採用。

又，對基材為超硬合金之刻劃輪使用PCD製之銷時，由於PCD之硬度較超硬合金高，因此存在刻劃輪之內徑進一步被銷研磨的問題。另一方面，對超硬合金製之刻劃輪使用超硬合金製之銷時，會因摩擦熱而產生燒痕，因此無法使用。

發明人等，為解決上述經脫結合劑處理、刃前緣部分形成有採CVD法之鑽石被膜之刻劃輪的問題點，進行了各種検討。其結果，發現可藉由刻劃輪用銷之特定材質之使用，即使對經脫結合劑處理、刃前緣部分形成有採CVD法之鑽石被膜之刻劃輪之插通銷的貫通孔部分不進行任何加工而直接使用，亦不易產生旋轉不良之情形，而完成了本發明。

此外，上述專利文獻3中，雖揭示了在超硬合金製銷之表面形成具有鑽石等高硬度材料之微粒子之補強層的例，但針對鑽石微粒子之具體物性並無任何揭示。

亦即，本發明之目的在提供一種即使對經脫結合劑處理、刃前緣部分形成有採CVD法之鑽石被膜之刻劃輪之插通銷的貫通孔部分不進行任何加工，亦不易發生旋轉不良之刻劃輪用銷、使用此銷之保持具單元及刻劃裝置。

本發明之刻劃輪用銷，其於表面形成有DLC被膜，該DLC被膜之厚度為0.8~1.5μm、該DLC之分類為ta-C、硬度在5000Hv以上。

一般而言，DLC視其形成非結晶構造之sp²成分與形成鑽石構造之sp³成分的比率及氫含有量，如下表1所示，被分類為下述3種(參照上述記專利文獻3及4)。

DLC，會隨著sp³結合比率越大且氫含有量越少、使其鑽石之性質越強而硬度越大，隨著sp³結合比率越小且氫含有量越多、使其非結晶之性質越強而硬度越小。又，DLC之分類可藉由測定DLC被膜之拉曼位移(R aman Shift)來加以確認。本發明之刻劃輪用銷，由於表面被覆有被分類為ta-C之DLC被膜，表面硬度高、摩擦係數亦小，因此與各種刻劃輪組合使用，其壽命亦長，經長時間亦不易發生旋轉不良的情形。

本發明之刻劃輪用銷，銷之基材以超硬合金[a1]較佳。

超硬合金雖係使用一般用作為刻劃輪用銷之基材之泛用者，但由於此等基材表面被覆有硬質且摩擦係數之DLC被膜，因此能良好的發揮上述效果。

又，本發明之保持具單元，具備形成有貫通孔的刻劃輪、插通於該刻劃輪之該貫通孔將該刻劃輪保持成旋轉自如的銷、以及具有一對形成有配置該刻劃輪之保持溝之支承部並於該一對支承部設有配置該銷之銷孔的保持具，該刻劃輪以旋轉自如之方式保持在配置於該銷孔之銷，其特徵在於：該銷於表面形成有DLC被膜，該DLC被膜之厚度為0.8~1.5μm，該DLC之分類為ta-C、硬度在5000Hv以上。

根據本發明之保持具單元，由於所使用之銷之表面硬度高、摩擦係數亦小，因此壽命長，經長時間亦不易產生刻劃輪之旋轉不良，能獲得劃線(scribing)效率良好之保持具單元。

本發明之保持具單元中，銷之基材以超硬合金為佳。

PCD及超硬合金雖係使用一般用作為刻劃輪用銷之基材之泛用者，但由於此等基材表面被覆有硬質且摩擦係數之DLC被膜，因此能良好的發揮上述效果。

又，本發明之保持具單元中，刻劃輪可以是超硬合金製、且經脫結合劑處理，該貫通孔之內壁表面經脫結合劑處理之區域已去除。

具備此種構成的話，由於刻劃輪之插通銷之貫通孔內壁表面不存在經脫結合劑處理之區域，因此壽命更長，即使經較長時間亦不易產生刻劃輪之旋轉不良，能獲得劃線效率良好之保持具單元。

又，本發明之保持具單元中，刻劃輪可以是超硬合金製、且經脫結合劑處理，於該貫通孔之內壁表面殘存有經脫結合劑處理之區域。

當刻劃輪之插通銷之貫通孔內壁表面殘存有經脫結合劑處理部分時，鑽石微粒子及超硬合金中之碳化鎢粒子等易從此部分脫落而易產生旋轉不良。根據本發明之保持具單元，即使是在此種情形下，亦能獲得壽命長，經長時間亦不易產生旋轉不良，劃線效率良好之保持具單元。

又，本發明之保持具單元中，當刻劃輪為超硬合金製、且經脫結合劑處理之情形時，於刃前緣部分表面形成有採CVD法之鑽石被膜較佳。

當超硬合金之表面經脫結合劑處理時，易於形成採CVD法之鑽石被膜，因此能更良好的發揮上述本發明之保持具單元之效果。

進一步的，本發明之刻劃裝置具備上述任一保持具單元。

根據本發明之刻劃裝置，由於保持具單元中之銷的壽命長、不易產生刻劃輪之旋轉不良，因此能獲得劃線效率良好之刻劃裝置。

10‧‧‧刻劃裝置

11‧‧‧移動台

12a‧‧‧導軌

13‧‧‧滾珠螺桿

14、15‧‧‧馬達

16‧‧‧桌台

17‧‧‧脆性材料基板

18‧‧‧攝影機

19‧‧‧橋

20a‧‧‧支柱

21‧‧‧劃線頭

22‧‧‧導件

23‧‧‧保持具接頭

23a‧‧‧旋轉軸部

23b‧‧‧接頭部

24a‧‧‧軸承

24c‧‧‧間隔件

25‧‧‧開口

26‧‧‧內部空間

27‧‧‧磁石

28‧‧‧平行銷

30‧‧‧保持具單元

30a‧‧‧保持具

31‧‧‧安裝部

31a‧‧‧傾斜部

31b‧‧‧平坦部

32‧‧‧保持溝

33a‧‧‧支承部

33b‧‧‧支承部

34a、34b‧‧‧支承孔

40‧‧‧刻劃輪

41‧‧‧基材

42‧‧‧貫通孔

43‧‧‧刃部

43a‧‧‧(基材之)刃部

44‧‧‧稜線

45‧‧‧鑽石被膜

50‧‧‧銷

51‧‧‧圓柱狀基材

52‧‧‧DLC被膜

圖1係於各實驗例所使用之刻劃裝置的概略圖。

圖2係於各實驗例所使用之刻劃裝置中之保持具接頭的前視圖。

圖3係於各實驗例所使用之保持具單元的立體圖。

圖4係圖3之保持具單元的部分放大圖。

圖5A係於各實驗例所使用之刻劃輪之基材的前視圖、圖5B係其側視圖、圖5C係於刃前緣形成有採CVD法之鑽石被膜之狀態的前視圖、圖5D係其側視圖。

圖6係於各實驗例所使用之銷的立體圖。

圖7係顯示於各實驗例所使用之銷與使用刻劃輪進行劃線時之走行距離與摩擦力之變化的圖表。

以下，參照圖面詳細說明本發明之各實驗例所使用之刻劃裝置、保持具接頭、刻劃輪及銷等。不過，以下所示之各實驗例，僅係為使本發明之技術思想具體化之例，並無任何以此等實驗例特定本發明之意圖。本發明當然亦可同等的適用於申請專利範圍中所含之其他實施形態。

〔刻劃裝置〕

於各實驗例共通使用之刻劃裝置10之概略顯示於圖1。刻劃裝置10，具備移動台11。此移動台11與滾珠螺桿13螺合，可藉由馬達14之驅動使此滾珠螺桿13旋轉，據以沿一對導軌12a、12b移動於y軸方向。

於移動台11之上面設有馬達15。此馬達15係用以使位在上部之桌台16於x-y平面旋轉以使其定位於既定角度。脆性材料基板17被裝載於此桌台16上，藉由未圖示之真空吸引手段等加以保持。又，作為劃線對象之脆性材料基板17，係由LTCC或HTCC構成之陶瓷基板、矽基板、藍寶石基板等，為較一般使用於液晶面板之基板等之非晶質玻璃基板更硬之脆性材料基板。

刻劃裝置10，在脆性材料基板17之上方具備2台用以拍攝形成在脆性材料基板17表面之對準標記的CCD攝影機18。此外，於刻劃裝置10透過支柱20a、20b、以跨於移動台11與其上部之桌台16之方式，沿x軸方向架設有橋19。

於此橋19安裝有導件22，劃線頭21以能沿導件22沿x軸方向移動之方式設置。於劃線頭21，另透過保持具接頭23安裝有保持具單元30。

〔保持具接頭〕

圖2係各實驗例中共通使用之保持具接頭的前視圖。保持具接頭23呈略圓柱狀，具備旋轉軸部23a與接頭部23b。在劃線頭21裝著保持具接頭23之狀態下，於此旋轉軸部23a，透過圓筒形間隔件24c安裝有用以將保持具接頭23保持成旋動自如的2個軸承24a、24b。又，圖2中，除保持具接頭23之前視圖外，亦一併顯示了安裝在旋轉軸部23a之軸承24a、24b與間隔件24c的剖面圖。

於圓柱形之接頭部23b，設有在下端側具備圓形開口25之內部空間26。於此內部空間26之上部埋設有磁石27。透過磁石27而成裝拆自如之保持具單元30，插入安裝在此內部空間26。

〔保持具單元〕

圖3係各實驗例中共通使用之保持具單元的立體圖、圖4係從圖3之A方向所視之保持具單元的部分放大圖。保持具單元30係保持具30a與刻劃輪40與銷50(參照圖4)成一體者。此保持具30a呈略圓柱形，以磁性體金屬形成。於保持具30a之上部，設有定位用之安裝部31。此安裝部31係將保持具30a之上部切一缺口而形成，具備傾斜部31a與平坦部31b。

將保持具30a之安裝部31側透過保持具接頭23之開口25插入內部空間26。此時，保持具a30之上端側被磁石27拉近，安裝部31之傾斜部31a與通過內部空間26之平行銷28接觸，據以進行保持具單元30對保持具接頭23之定位與固定。又，在將保持具單元30從保持具接頭23取出時，僅需將保持具30a往下方拉，即能輕易的取出。

於保持具30a之下部，設有將保持具30a切開形成之保持溝32。支承部33a、33b隔著保持溝32位於為設置保持溝32而切開之保持具30a之下部。於此保持溝32，刻劃輪40配置成可旋轉自如。又，於支承部33a、33b分別形成有支承用以將刻劃輪40保持成旋轉時自如之銷50的支承孔34a、34b(參照圖4)。

〔刻劃輪〕

如圖4所示，藉由將銷50貫通於刻劃輪40之貫通孔42，並於支承孔34a、34b設置銷50之兩端，刻劃輪40即被旋轉自如的安裝於保持具30a。又，支承孔34a，於內部設有段部，保持溝32側之開口之孔徑較另一側開口之孔徑大。

此刻劃輪40具有由超硬合金製成之基材41。此基材41，於基材41之略中心形成有用以貫通銷50之貫通孔42，又，形成有藉研削基材41圓周部之兩端而形成之刃部43。刃部43，具有由研削圓板狀基材41之圓周部兩端而形成之兩側之傾斜面所形成的稜線44。貫通孔42係藉由在基材41之中心穿出圓孔而形成。此外，刻劃輪40之刃部43表面，視需要形成有採CVD法之鑽石被膜45。又，關於此採CVD法之鑽石被膜45之形成方法等，留待後敘。

接著，說明刻劃輪40之尺寸。刻劃輪40之外徑在1.0~10.0m m之範圍、尤以1.0~5.0mm之範圍較佳。當刻劃輪40之外徑小於1.0mm時，刻劃輪40之操作性會降低。另一方面，當刻劃輪40之外徑大於10.0mm時，則有可能發生劃線時之垂直裂痕無法於脆性材料基板17形成的較深之情形。

又，刻劃輪40之厚度在0.4~1.2mm之範圍、尤以0.4~1.1mm之範圍較佳。當刻劃輪40之厚度小於0.4mm時，加工性及操作性有可能降低。另一方面，當刻劃輪40之厚度大於1.2mm時，刻劃輪40之材料及製造之成本變高。此外，相對於刻劃輪40之厚度，保持具30a之保持溝32之寬度(支承部33a與支承部33b間之距離)略大，例如刻劃輪40之厚度為0.65mm時，保持溝32之寬度大約為0.67mm。

又，刃部43之刃前緣角通常為鈍角，在90~160°之範圍、尤以90~140°之範圍較佳。又，刃前緣角之具體角度，係視欲切斷之脆性材料基板17之材質、厚度等適當的加以設定。此外，各實驗例中，作為刻劃輪40，係使用外徑：2.0mm、寬度：0.65mm、貫通孔徑：0.8mm、刃前緣角度100°者。

接著，使用圖5說明各實驗例中共通使用之刻劃輪之製造方法。又，圖5A係刻劃輪之基材的前視圖、圖5B係其側視圖、圖5C係刃前緣形成有採CVD法之鑽石被膜之狀態的前視圖、圖5D則係其側視圖。

各實驗例中使用之刻劃輪40之基材41，係使用超硬合金製之圓板製作。超硬合金，係從主要由碳化鎢等硬質粒子、與殘部之添加劑及結合劑構成之結合相製作。此碳化鎢粒子之平均粒子徑係使用0.2~2.0μm以下者。此外，超硬合金中之碳化鎢含有量係結合劑及添加劑之殘部。

作為添加劑，例如係視用途添加碳化鈦(TiC)或碳化鉭(TaC)等。作為結合劑，一般、鐵族元素是非常適合使用的。作為鐵族元素，例如有鈷、鎳、鐵等，主要多使用鈷。又，超硬合金中之結合劑之含有量以3~15質量%之範圍較佳。

首先，將上述硬質粒子、添加劑、結合劑混合，於高温下進行此等混合物之燒結，以製造超硬合金。從以此方式製造之超硬合金，切出具有所欲直徑之圓板狀超硬合金圓盤(disc)。此時，亦於圓板之中心部形成貫通孔42。其次，對圓板之周緣部進行研磨，以使沿旋轉軸之刃的厚度從貫通孔42側朝向刃前緣漸小。採此方式，製作於圓板周緣部形成有前視V字狀刃部43a的超硬合金製基材41(參照圖5A及圖5B)。

接著，於超硬合金製之基材41之刃部43a形成採CVD法之鑽石被膜，但若於刃部43a之表面包含鈷等結合劑時，由於會妨礙採CVD法之鑽石被膜之成長、以及為提高採CVD法之鑽石被膜對刃部43a之密著性的粗面化處理步驟，至少對基材41之刃部43a進行脫結合劑處理。

此脫結合劑處理，係藉由例如將以上述方式製作之超硬合金製基材41，於氫氟酸與硝酸之混合溶液等酸性溶液中以25℃~160℃浸漬1小時~15小時，之後進行水洗並予以乾燥之方式進行。此時，無需特別避免酸性溶液接觸基材41之貫通孔42內面側，只要對基材41整個表面進行即可。又，雖然浸漬時間越長、結合劑之濃度變化越深入內部側，但濃度變化之進行，只要例如產生在從表面側起5~10μm程度即可。

上述脫結合劑步驟中，於超硬合金製之基材41之表面側，除結合劑被大幅的溶解、去除外，部分添加劑亦被溶解、去除。又，結合劑之去除，並非完全去除、亦即並非結合劑完全消失。此係因超硬合金會因硬質粒子而形成如輕石般之網路，結合劑通常會存在於該間隙之故。於此輕石狀網路中，有結合劑完全被硬質粒子包圍的部分，欲去除被硬質粒子包圍之結合劑是非常困難的。此外，隨著結合劑之濃度越低、超硬合金之強度亦被認為會越低，因此，結合劑之去除最好是在考慮超硬合金之強度的同時一邊加以調整。

結合劑去除後之超硬合金製基材41之表面以掃描型電子顯微鏡加以觀察，即能確認是否已去除結合劑。結合劑去除前之基材41表面，因硬質粒子結合而形成有輕石狀網路，且結合劑充滿於其間隙。相對於此，上述脫結合劑步驟，由於已去除了存在於硬質粒子之間隙之結合劑，因此在結合劑去除後之基材41表面之輕石狀網路中，可確認硬質粒子之間空隙是非常顯眼的。

又，脫結合劑步驟雖係對基材41整全體進行，但只要至少對基材41之刃部43a進行即可。此場合，只要對進行結合劑去除之刃部43a以外之部分使用適當材料加以遮蔽(masking)後進行脫結合劑步驟即可。

又，如以上所述，當對基材41整體進行脫結合劑步驟實，由於無需遮蔽步驟，能有效率地進行脫結合劑步驟。藉由對基材41整體進行脫結合劑步驟，至少刃部43a表面之結合劑可去除。

又，關於上述刻劃輪40，雖是針對基材41係使用超硬合金製之情形做了說明，但使用PCD製者作為基材41時亦是相同的。

如以上所述，於經脫結合劑步驟之基材41之至少刃部43a之表面形成採用CVD法之鑽石被膜45。關於採用CVD法之鑽石被膜之形成方法由於為周知，因此省略其詳細說明。又，採用CVD法之鑽石被膜之厚度只要是10~30μm程度即可。鑽石被膜之厚度過薄的話，在鑽石被膜形成後欲進一步研磨刃前緣將變得非常困難，又，若鑽石被膜之厚度過厚的話，將會因內部應力之増大而使得被膜易於剝離。採此方式，即能獲得基材41之刃部43a表面形成有採CVD法之鑽石被膜45、於各實驗例中共通使用之刻劃輪40。

〔實驗例1~4〕

其次，說明於各實驗例中共通知銷50之具體構成。銷50係圓柱形構件，如圖4及圖6所示，一端為尖頭形狀。藉由將此銷50從尖頭形狀側插入支承孔34b，貫通貫通孔42後尖頭形狀部分接觸支承孔34a之段部，據以保持刻劃輪40。

作為銷50，雖可使用在超硬合金製、碳鋼或不鏽鋼等金屬製、或PCD製之一端成尖頭形狀之圓柱狀基材51表面形成有DLC被膜52者(參照圖6)，於各實驗例中，作為圓柱狀基材51係使用超硬合金製者。對此超硬合金製圓柱狀基材51，與上述場合同様的經脫結合劑步驟後，以CVD法形成了各種DLC被膜52。此時，藉由CVD條件之各種變更，製作了實驗例1~4中之銷。實驗例1~4中之DLC被膜52之各種物性，如表2所示。又，硬度係指維氏硬度(Vickers hardness)。

〔刻劃實驗〕

使用實驗例1~4之各個中之銷與上述方式製作之刻劃輪組裝圖3所示構成之保持具單元，進一步組裝圖2所示構成之保持具接頭後，使用作為脆性基板之HTCC基板進行了刻劃實驗。又，所使用之刻劃裝置係三星鑽石工業株式會社製之刻劃裝置(型號：MS500)。

刻劃條件如下。

HTCC基板：氧化鋁(京瓷株式會社製(材料碼：A476T))

HTCC基板之厚度：0.635mm

切入量：0.15mm

刻劃荷重：0.08MPa

刻劃速度：100mm/sec

切斷方法：內-內切斷(90mm)

(藉由從基板一邊之內側刻劃至另一邊內側之切斷)

以上述刻劃條件，使用實驗例1~4之各個中之銷與上述方式製作之刻劃輪，進行了距離100m之刻劃線之形成。其結果，無論使用實驗例1~4之任一種銷時，皆確認了可正常的進行刻劃線之形成。此原因，應係DLC被膜之摩擦係數較超硬合金之情形小，故刻劃實驗結果未產生差異。因此，如以下所示，針對刻劃輪之摩擦阻抗進行了調查。

〔摩擦阻抗之測定〕

使用與上述相同之實驗例1~4各個中之銷、刻劃輪、保持具單元，以下述條件進行了摩擦阻抗之測定。

摩擦阻抗測定裝置：摩擦摩耗實驗機(株式會社RHESCA製(RHESCA-FPR2100))

負載荷重：500g

速度：約10mm/sec

測定方法：直線單方向運動

亦即，摩擦阻抗，係以上述刻劃條件，使用摩擦摩耗實驗機測定了刻劃前、及每100m之刻劃距離直到刻劃距離達1000m為止的摩擦力。其結果彙整於圖7。又，於摩擦阻抗之測定時，由於實驗例1及2時摩擦阻抗值變大，因此於途中終止了測定。

又，實驗例1及2在測定終止後、實驗例3及4則在1000m之刻劃結束後，分解保持具單元分解並將各自之銷之表面狀態予以放大進行了目視觀察。摩擦阻抗值之變化傾向及目視觀察結果，彙整於下述表3。

從圖7及表3所示結果，得知以下情況。亦即，使用實驗例1 之銷之場合，從刻劃一開始摩擦阻抗即上升，在進行300m之刻劃時摩擦阻抗超過600mN，因此，在此時終止了測定。又，在使用實驗例2之銷之場合，從200m之刻劃後摩擦阻抗開始増加，在進行500m之刻劃後摩擦力超過600mN，因此，在此時終止了測定。此等在中途終止測定之實驗例1及2各個之銷的表面，確認了DLC被膜完全摩耗的狀態。

相對於此，使用實驗例3及4之銷之場合，即使進行1000m之刻劃兩者皆未有摩擦阻抗之増加，摩擦阻抗實質一直維持初期之值。此進行了1000m刻劃之實驗例3之銷表面狀態之觀察結果，雖確認有表面之DLC被膜之摩耗，但確認實質於銷表面整體有DLC被膜之殘存。同樣的，實驗例4之銷表面狀態之觀察結果，雖部分表面之DLC被膜有所磨耗，但確認了實質於銷表面整體有殘存。

實驗例1~3之銷表面形成之DLC被膜，雖然摩擦係數及膜厚相同，但硬度相異。因此，DLC被膜之硬度至少在5000Hv以上的話，代表即使不對刻劃輪之貫通孔內壁表面之脫結合劑處理的區域進行研磨加以去除，亦能獲得使用壽命長的刀輪單元。又，為使DLC被膜之硬度達5000Hv以上，由上述表1及表2之記載可知，DLC之分類必須是ta-C。此外，DLC被膜之硬度，雖然是越硬質越佳，但從維氏硬度之測定方法來看，其上限也就是鑽石之硬度。

〔追加刻劃實驗〕

又、針對實驗例3及4之銷，除了將上述刻劃實驗中之刻劃荷重從0.08MPa變更為0.12MPa以外，以和上述同様的刻劃條件進行了100m刻劃後，對各個銷之表面狀態進行了觀察。其結果，實驗例3之銷之場合，雖觀察到有所摩耗，但確認了實質於銷表面整體有DLC被膜之殘存。然而，實驗例4之銷之場合，摩耗大、僅部分殘存有DLC被膜。

從此等使用實驗例3及4之銷時之結果可知，銷表面形成之DLC被膜，其硬度在5000Hv以上的話，厚度即成為重要的因子，厚度以至少超過0.7μm、0.8μm以上者較佳。又，DLC被膜厚度之上限，由於過厚的話DLC被膜之形成需要時間且厚度分布會產生不均，因此以1.5μm以下較佳。

又，上述實驗例1~4中，作為刻劃輪40，係例示了在去除基材41之刃部43a表面之結合劑後於刃部43a表面被覆採CVD法之鑽石被膜45的例(參照圖5)，但亦可不形成採CVD法之鑽石被膜，視不同用途仍可顯示良好的刻劃特性。例如，在去除基材41之刃部43a表面之結合劑後，直接使用基材41作為刻劃輪之情形時，針對高温狀態之脆性材料基板(例如玻璃基板之温度為200℃~400℃)進行刻劃時，可抑制刃部43a之摩耗。此係由於，一般，在高温條件下進行刻劃時，於刃部43a，硬質粒子與由以鈷為主成分之鐵系金屬構成之結合劑固溶，而產生刃部43a之劣化，但藉由去除刃部43a表面之結合劑，即能在高温條件下之刻劃時抑制刃部43a之摩耗。

又，上述脫結合劑步驟雖係採用在氫氟酸與硝酸之混合溶液中浸漬之方法，但此僅為一例，使用其他方法來進行結合劑之去除亦可。

又，由於刻劃輪40及銷50為消耗品因此必須定期更換。各實驗例中使用之刻劃裝置，係透過保持具接頭23將保持具單元30裝著於劃線頭21之構成。因此，由於能容易地進行保持具單元30之裝拆，於消耗品之更換時，無須刻意將刻劃輪40從保持具30a取下，而將刻劃輪40與保持具30a視為一體之保持具單元30，更換保持具30a本身。因此，能非常容易地進行刻劃輪40之更換作業。又，不透過保持具接頭23，而以將保持具直接固定於劃線頭之構成，相對保持具進行銷及刻劃輪之更換之構成的刻劃裝置，亦能適用本發明。

此外，各實驗例中使用之刻劃輪，係於圓板狀基材之圓周部形成刃部，此刃部具備研磨基材圓周部之兩端，而形成之稜線與此稜線兩側之傾斜面。又，亦可以是形成有稜線兩側之傾斜面之角度分別不同之刃部的刻劃輪。

50‧‧‧刻劃輪用銷

51‧‧‧基材

52‧‧‧被膜

Claims

一種刻劃輪用銷，其於表面形成有鑽石狀碳被膜，其中：該鑽石狀碳被膜之厚度為0.8~1.5μm、該鑽石狀碳之分類為ta-C、硬度在5000Hv以上。
如申請專利範圍第1項之刻劃輪用銷，其中，該銷之基材為超硬合金。
一種保持具單元，具備形成有貫通孔的刻劃輪、插通於該刻劃輪之該貫通孔將該刻劃輪保持成旋轉自如的銷、以及具有一對形成有配置該刻劃輪之保持溝之支承部並於該一對支承部設有配置該銷之銷孔的保持具，該刻劃輪以旋轉自如之方式保持在配置於該銷孔之銷，其特徵在於：該銷於表面形成有鑽石狀碳被膜，該鑽石狀碳被膜之厚度為0.8~1.5μm，該鑽石狀碳之分類為ta-C、硬度在5000Hv以上。
如申請專利範圍第3項之保持具單元，其中，該銷之基材為超硬合金。
如申請專利範圍第3或4項之保持具單元，其中，該刻劃輪為超硬合金製、並經脫結合劑處理，該貫通孔之內壁表面經脫結合劑處理之區域已去除。
如申請專利範圍第3或4項之保持具單元，其中，該刻劃輪為超硬合金製、並經脫結合劑處理，於該貫通孔之內壁表面殘存有經脫結合劑處理之區域。
如申請專利範圍第5項之保持具單元，其中，於該刻劃輪之刃前緣部分表面形成有採化學氣相沉積法之鑽石被膜。
如申請專利範圍第6項之保持具單元，其中，於該刻劃輪之刃前緣部分表面形成有採化學氣相沉積法之鑽石被膜。
一種具備申請專利範圍第3至8項中任一項之保持具單元的刻劃裝置。