TW201524722A - 中空孔形成用刻劃輪及中空孔形成方法 - Google Patents

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Yoshiyuki Asai
Kiyofumi Miyakawa
Tomoki Nakagaki
Kei Yoshizawa
Noriyuki Ogasawara
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Mitsuboshi Diamond Ind Co Ltd
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Abstract

本發明提供之中空孔形成用刻劃輪及中空孔形成方法，係能使在形成中空孔時所需之外力較小，且於內周緣不產生微小之凹凸或貝殼狀缺口之漂亮的狀態下形成中空孔，且水平裂紋較小。 使用如下之中空孔形成用刻劃輪，形成閉鎖曲線狀之刻劃線之後，藉由進行貫通而形成中空孔。該中空孔形成用刻劃輪，係沿圓盤狀刻劃輪之刃前端稜線以既定間隔形成有多個溝槽；該溝槽之底部，在該刃前端稜線之接面內，於相對於該刃前端稜線傾斜既定角度θ 1之方向延伸。

Description

中空孔形成用刻劃輪及中空孔形成方法
本發明係關於一種用於對脆性材料基板形成圓形、橢圓形等各種閉鎖曲線狀中空孔的刻劃輪及使用該刻劃輪的中空孔形成方法。
在對脆性材料基板形成例如圓形之中空孔的情形，即便使用相對於脆性材料基板之表面往垂直方向形成裂紋之刻劃輪呈圓形地形成刻劃線，亦難以在此狀態下將刻劃線所包圍的區域取出。在如此般之情形，已知有如下之方法：藉由對刻劃線所包圍的區域吹送冷卻劑以進行冷卻而使其收縮，並且藉由加熱刻劃線所包圍的區域之周圍以使其膨脹並使裂紋延伸，將刻劃線所包圍的區域取出。
然而，在該習知的方法中，對刻劃線所包圍的區域進行冷卻、且對刻劃線所包圍的區域之周圍進行加熱的多餘的步驟是必需的。此外，若此時未收縮或膨脹不充足，便無法將刻劃線所包圍的區域取出。
作為解決如此般之問題點為目的，在下述專利文獻1中，如圖12A及圖12B所示般，揭示有使用如下之刻劃輪80對脆性材料基板81形成圓形中空孔的例子：該刻劃輪80，係相對於與刻劃輪80旋轉軸垂直之平面之一側的刃前端面之角度ψ 1及另一側的刃前端面之角度ψ 2互為不同(此處，設定為ψ 1<ψ 2)。
若使用該刻劃輪80對脆性材料基板81形成刻劃線82，則 裂紋83於角度ψ 1之刃前端面側傾斜地形成。因此，若使用刻劃輪80，以角度ψ 1之刃前端面側朝向圓形刻劃線82外側之方式形成圓形刻劃線82，則如圖12A及圖13A所示般，裂紋83將朝向較圓形刻劃線82更外側傾斜地形成。另外，圖13中的虛線部分，表示形成於脆性材料基板81之裂紋83的前端位置。
之後，一旦在形成有刻劃線之面進一步對由刻劃線所包圍的區域之外側進行加熱並使裂紋83延伸，則圓形刻劃線82所包圍的區域84實質上將成為圓錐台狀。因此，如圖13B所示般，便能夠對圓形刻劃線82所包圍的區域84往垂直方向施加外力而容易取出並形成中空孔85。
此外，在下述專利文獻2中，如圖14A~圖14C所示般，揭示有使用如下之刻劃輪90對脆性材料基板形成中空孔的例子：該刻劃輪90，具有接合有共有旋轉軸的2個圓錐台相合之底面91的形狀，且該底面91之圓周部分形成刃前端稜線92，於該刃前端稜線92，於周方向以既定間隔形成相對於旋轉軸方向傾斜既定角度ψ 5的溝槽93，且形成該2個圓錐台側面的傾斜面94、95與該底面91所形成之角度ψ 3及ψ 4互為不同(此處，設定成ψ 4>ψ 3)。
若使用該刻劃輪90對脆性材料基板的表面形成刻劃線，則裂紋於傾斜面94側傾斜地形成。因此，若使用刻劃輪90以傾斜面94側朝向圓形刻劃線外側的方式形成圓形刻劃線，則與圖13所示之習知例的情形同樣地，裂紋朝向圓形狀刻劃線之外側傾斜地形成。另一方面，若使用專利文獻2之刻劃輪90，則可形成至脆性材料基板之厚度方向之深度的傾斜之垂直裂紋。因此，可在不加熱脆性材料基板表面的情況下，藉由對刻劃 線所包圍的區域往垂直方向施加外力，取出刻劃線所包圍的區域而形成中空孔。
專利文獻1：日本特開平07-223828號公報
專利文獻2：國際公開2010/087423號公報
然而，在使用上述專利文獻1所揭示之刻劃輪80的情形，由於僅利用刻劃，傾斜的裂紋並無法形成至脆性材料基板之厚度方向之深度，因此藉由加熱等進一步使傾斜的裂紋進展的步驟是必需的。此時，存在有以下情況：雖根據情形而從脆性材料基板之表面至某程度之深度以所希望的傾斜角度形成裂紋，但在較其更深的部位，裂紋相對於脆性材料基板表面幾乎呈垂直。因此，在使用上述專利文獻1所揭示之刻劃輪80的情形，依然在取出刻劃線所包圍的區域時，存在有以下情況：形成裂紋之相對向面彼此接觸、摩擦，而於貫通孔周緣產生微小的凹凸或貝殼狀缺口。
此外，在使用上述專利文獻2所揭示之刻劃輪90的情形，由於在刃前端稜線於周方向以既定間隔形成有溝槽，因此裂紋之浸透性較使用上述專利文獻1所揭示之刻劃輪80的情形更大，傾斜之裂紋形成至脆性材料基板之厚度方向之深度。然而，在使用上述專利文獻2所揭示之刻劃輪90的情形，亦存在有以下情況：在脆性材料基板之厚度較大的情形下，存在有裂紋之傾斜角度較小、裂紋之深度不充足等情況，因此在取出刻劃線所包圍的區域時，並無法在一次的刻劃下而能夠進行取出。此外，存在有以下情況：亦由刻劃輪之刃前端稜線部分的打痕的角對脆性材料基板之表面形成裂紋，且該裂紋因與形成於脆性材料基板之厚度方向的裂紋為反 方向側較大而成為水平裂紋，使脆性材料基板之表面剝離。
本發明係有鑑於如此般習知的問題點而完成，其目的在於提供一種如下之中空孔形成用刻劃輪及脆性材料基板之中空孔形成方法：在對脆性材料基板形成圓形、橢圓形、星形等閉鎖曲線狀中空孔時，裂紋之傾斜角度大而在貫通時所需的外力較小，可在中空孔之內周緣不產生微小的凹凸或貝殼狀缺口之漂亮的狀態下形成中空孔，此外，沿刻劃線形成於脆性材料基板表面的水平裂紋較小。
本發明之中空孔形成用刻劃輪，係沿圓盤狀刻劃輪之刃前端稜線以既定間隔形成有多個溝槽，且該溝槽之底部，在該刃前端稜線之接面內，於相對於該刃前端稜線旋轉既定角度θ 1(θ 1<90°)之方向延伸。
若使用本發明之中空孔形成用刻劃輪對脆性材料基板形成刻劃線，則在中空孔形成用刻劃輪與脆性材料基板之抵接面，從脆性材料基板之表面朝向底面形成往與以刃前端稜線為基準之溝槽底部之旋轉方向(為θ 1<90°之方向)相應方向傾斜之裂紋。例如，在中空孔形成用刻劃輪與脆性材料基板之抵接面，(從刻劃輪側觀察下)在溝槽之底部形成為相對於刃前端稜線往左側旋轉角度θ 1狀態的情形，從脆性材料基板之表面朝向底面形成往刻劃線之右側傾斜之裂紋。同樣地，在溝槽之底部形成為相對於刃前端稜線往右側旋轉角度θ 1狀態的情形，從脆性材料基板之表面朝向底面形成往刻劃線之左側傾斜之裂紋。
因此，使用本發明之中空孔形成用刻劃輪，在中空孔形成用刻劃輪與脆性材料基板之抵接面，當以刃前端稜線作為基準之溝槽底部之旋轉方向成為閉鎖曲線之外側的方式形成閉鎖曲線狀之刻劃線時，水平裂 紋較小，而且，從脆性材料基板之表面朝向底面呈閉鎖曲面狀地形成往閉鎖曲線狀之刻劃線之外周側傾斜之長裂紋。因此，若使用本發明之中空孔形成用刻劃輪，則能夠以較小的外力，沿形成於脆性材料基板之閉鎖曲面狀之裂紋，於在中空孔之內周緣不產生微小之凹凸或貝殼狀缺口之漂亮的狀態下形成中空孔。
另外，作為使用本發明之中空孔形成用刻劃輪而形成之閉鎖曲線狀之刻劃線，不只僅由圓形、橢圓形、半圓形、新月形、多角形、星形等曲線構成者，亦可採用由曲線與直線構成者或僅由直線構成者等任意之形狀者。
此外，在本發明之中空孔形成用刻劃輪中，較佳為：該角度θ 1為10°以上80°以下。
在θ 1未滿10°之情形及超過80°之情形，兩者共同地實質上成為與下述之刻劃輪之情形大致同等之形態：該刻劃輪，係溝槽之底部沿圓盤狀刻劃輪之刃前端稜線形成於與旋轉軸同方向(對應於θ 1=90°)。因此，雖兩者共同地從脆性材料基板之表面朝向底面形成垂直之深裂紋，但由於裂紋之傾斜較小，因此並不適合作為中空孔形成用。
在本發明之中空孔形成用刻劃輪中，與該溝槽底部延伸之方向正交之方向的溝槽之垂直剖面形狀，亦可為半圓狀、半橢圓形狀、V字形狀、組合斜面與平坦底面而成之形狀或U字形狀。
根據本發明之中空孔形成用刻劃輪，藉由從上述之形狀中適當地選擇與溝槽底部延伸之方向正交之方向的溝槽之垂直剖面形狀，能夠適當地調整刻劃時之裂紋之傾斜或深度。
此外，在本發明之中空孔形成用刻劃輪中，亦可為：該溝槽之底部，在與相對於該刃前端稜線旋轉角度θ 1之方向相反側，進一步地於相對於該刻劃輪之旋轉軸方向傾斜既定角度θ 2之方向延伸。
若使用具有如此般之構成的中空孔形成用刻劃輪對脆性材料基板形成刻劃線，則可形成相較於未具備如此般之構成的情形更傾斜之裂紋。因此，能夠以更小的外力，沿形成於脆性材料基板之閉鎖曲線狀之裂紋，於在中空孔之內周緣不產生微小之凹凸或貝殼狀缺口之漂亮的狀態下形成中空孔。
另外，既定角度θ 2之最適值，雖亦根據中空孔形成用刻劃輪之刃前端角度、刀刃之傾斜面相對於旋轉軸之角度、溝槽之剖面形狀、溝槽之深度等而做改變，但可在從與旋轉軸平行之範圍(θ 2=0°)至與刀刃之傾斜面平行之範圍內做適當地選擇。
此外，在本發明之中空孔形成用刻劃輪中，亦可為：形成於該刃前端稜線兩側的形成各個刀刃之面與由該稜線所形成之面之間所形成之角度互為不同，而相對於該刃前端稜線旋轉角度θ 1之方向側，為形成該刀刃之面與由該稜線所形成之面之間所形成之角度較大之側。
若具備如此般之構成，則由於形成於脆性材料基板之裂紋，更往形成於刃前端稜線之兩側的形成各個刀刃之面與由稜線所形成之面之間所形成之角度較小的一側傾斜，因此，可更良好地發揮本發明之上述效果。另外，雖隨著該等角度之差變大而裂紋之傾斜角度變大，但一旦該等角度之差為30°以上，則反而裂紋之浸透性降低，因此該等角度之差較佳為未滿30°。
進一步地，本發明之脆性材料基板之中空孔形成方法，係在使上述任一者之中空孔形成用刻劃輪壓接於脆性材料基板之表面的狀態下，使該脆性材料基板及該中空孔形成用刻劃輪之至少一者移動而以描繪閉鎖曲線之方式形成刻劃線，此時，形成相對於該脆性材料基板之厚度方向朝向該閉鎖曲線之外側傾斜之裂紋，之後，對該脆性材料基板施加應力以取出該閉鎖曲線之內側，於該脆性材料基板形成該閉鎖曲線狀之中空孔。
根據本發明之脆性材料基板之中空孔形成方法，能夠以較小的外力，沿形成於脆性材料基板之閉鎖曲線狀之裂紋，於在中空孔之內周緣不產生微小之凹凸或貝殼狀缺口之漂亮的狀態下形成中空孔。另外，在本發明之脆性材料基板之中空孔形成方法中，即使在描繪刻劃線時所形成之裂紋未往脆性材料基板之厚度方向貫通，亦能夠藉由對脆性材料基板施加應力而使裂紋成長至脆性材料基板之背面，因此能夠容易地形成閉鎖曲線狀之中空孔。此外，作為本發明之脆性材料基板之中空孔形成方法中的閉鎖曲線狀之刻劃線，不只僅由圓形、橢圓形、多角形、星形等曲線構成者，亦可為由曲線與直線構成者或僅由直線構成者等任意形狀之閉鎖曲線狀之刻劃線。
此外，在本發明之脆性材料基板之中空孔形成方法中，在使該中空孔形成用刻劃輪之刃前端稜線相對於該脆性材料基板垂直立起之狀態下，只要使該脆性材料基板及該中空孔形成用刻劃輪之至少一者移動即可。
在本發明之脆性材料基板之中空孔形成方法中所使用之刻劃輪，若在使刃前端稜線相對於脆性材料基板垂直立起之狀態下進行刻 劃，則從脆性材料基板之表面朝向底面形成自然傾斜之裂紋。因此，根據本發明之脆性材料基板之中空孔形成方法，能夠效率佳地形成沿形成於脆性材料基板之閉鎖曲線狀之裂紋的中空孔。
此外，在本發明之脆性材料基板之中空孔形成方法中，只要使該脆性材料基板及該中空孔形成用刻劃輪之至少一者，在該中空孔形成用刻劃輪與該脆性材料基板之抵接面中，在該溝槽底部相對於該刃前端稜線之旋轉方向，相對於刻劃方向成為該閉鎖曲線之外側般之狀態下移動，形成閉鎖曲線狀之刻劃線即可。
在本發明之脆性材料基板之中空孔形成方法中所使用之刻劃輪，一旦對脆性材料基板形成刻劃線，則在中空孔形成用刻劃輪與脆性材料基板之抵接面，從脆性材料基板之表面朝向底面形成往與以刃前端稜線為基準之溝槽底部之旋轉方向(為θ 1<90°之方向)相同方向傾斜之裂紋。因此，根據本發明之脆性材料基板之中空孔形成方法，一旦使上述任一者之中空孔形成用刻劃輪，在中空孔形成用刻劃輪與脆性材料基板之抵接面，以刃前端稜線作為基準之溝槽底部之旋轉方向成為閉鎖曲線外側之方式形成閉鎖曲線狀之刻劃線，則從脆性材料基板之表面朝向底面，呈閉鎖曲面狀地形成往閉鎖曲線狀之刻劃線之外周側傾斜之長裂紋。藉此，根據本發明之脆性材料基板之中空孔形成方法，能夠以較小的外力，沿形成於脆性材料基板之閉鎖曲面狀之裂紋，於在中空孔之內周緣不產生微小之凹凸或貝殼狀缺口之漂亮的狀態下形成中空孔。
10‧‧‧刻劃裝置
11‧‧‧移動台
12a、12b‧‧‧導引軌條
13‧‧‧滾珠螺桿
14‧‧‧馬達
15‧‧‧馬達
16‧‧‧平台
17‧‧‧玻璃基板
17a‧‧‧刻劃線
17b‧‧‧切削痕
17c‧‧‧裂紋
17d‧‧‧裂紋之前端部分
18‧‧‧攝影機
19‧‧‧橋架
20a、20b‧‧‧支柱
21‧‧‧刻劃頭
22‧‧‧導引件
23‧‧‧保持具接頭
23a‧‧‧旋轉軸部
23b‧‧‧接頭部
24a‧‧‧軸承
24c‧‧‧隔片
25‧‧‧開口
26‧‧‧內部空間
27‧‧‧磁鐵
28‧‧‧平行銷
30‧‧‧保持具單元
31‧‧‧保持具
32‧‧‧安裝部
32a‧‧‧傾斜部
32b‧‧‧平坦部
33‧‧‧保持溝槽
34a‧‧‧支持部
35‧‧‧支持孔
40、40A~40C‧‧‧中空孔形成用刻劃輪
41‧‧‧輪本體部
42‧‧‧刀刃
43‧‧‧刃前端稜線
44、44A~44C‧‧‧溝槽
45‧‧‧貫通孔
46、46A~46C‧‧‧底部
圖1，係本發明中所使用之刻劃裝置之概略圖。
圖2A，係圖1之刻劃裝置中所使用之保持具接頭之前視圖；圖2B，係其保持具單元之立體圖。
圖3A，係實施形態1之中空孔形成用刻劃輪之前視圖；圖3B，係其側視圖。
圖4A，係圖3A之部分放大圖；圖4B，係沿圖4A之IVB-IVB線之垂直部分剖面圖；圖4C，係表示形成於玻璃基板之切削痕跡之俯視圖。
圖5，係沿圖4C之V-V線之玻璃基板之剖面圖。
圖6A，係變形例1之中空孔形成用刻劃輪之前視圖；圖6B，係其側視圖。
圖7A，係變形例2之中空孔形成用刻劃輪之前視圖；圖7B，係其側視圖。
圖8A，係實施形態2之中空孔形成用刻劃輪之前視圖；圖8B，係其側視圖。
圖9，係沿圖8B之IX-IX線之垂直部分剖面圖。
圖10A，係實施形態2之刻劃輪之稜線部之部分放大照片；圖10B，係使用該刻劃輪對玻璃基板之表面形成刻劃線時之玻璃基板之表面之放大圖。
圖11，係沿圖10B之XI-XI線之放大剖面圖。
圖12A及圖12B，係表示使用習知例之刻劃輪所產生之裂紋之形成方向之圖式。
圖13A及圖13B，係表示使用習知例之刻劃輪之中空孔形成步驟之立 體圖。
圖14A，係其他習知例之從刻劃輪之前視面所觀察到的刃前端之部分放大圖；圖14B，係從相同側面所觀察到的稜線之部分放大圖；圖14C，係沿圖14B之XIVC-XIVC線之部分之垂直剖面圖。
以下，參照圖式針對本發明之各實施形態中所使用之中空孔形成用刻劃輪及刻劃裝置詳細地進行說明。但是，以下所示之各實施形態，係表示用以具體化本發明之技術思想之例子，並非意圖將本發明特定於該等之實施形態。本發明，亦可等同適用於包含於申請專利範圍之其他實施形態。
首先，使用圖1及圖2針對在各實施形態中共通使用之刻劃裝置10進行說明。刻劃裝置10，具備移動台11。移動台11，與滾珠螺桿13螺合，藉由馬達14之驅動而該滾珠螺桿13進行旋轉，藉此沿一對導引軌條12a、12b於y軸方向移動。在移動台11之上面，設置有馬達15。馬達15，使位於上部的平台16於xy平面旋轉而定位於既定角度。作為脆性材料基板的玻璃基板17，載置於平台16上，藉由未圖示之真空吸引手段等而被保持。
刻劃裝置10，在載置於平台16之玻璃基板17之上方，具備有對形成於該玻璃基板17之表面的對準標記進行拍攝之2台CCD攝影機18。以跨越移動台11與其上部之平台16之方式，將橋架19以沿x軸方向之方式架設於支柱20a、20b。在橋架19安裝有導引件22，刻劃頭21以由該導引件22引導而於x軸方向移動之方式設置。在刻劃頭21，透過保持具 接頭23而安裝有保持具單元30。
該刻劃裝置10，藉由驅動保持具單元30及平台之至少一者，而能在玻璃基板17呈曲線狀而非直線地形成刻劃線，因此能夠形成任意形狀之閉鎖曲線狀之刻劃線。另外，作為閉鎖曲線狀之刻劃線，不只僅由圓形、橢圓形、半圓形、新月形、多角形、星形等曲線構成者，亦可採用由曲線與直線構成者或僅由直線構成者等。在本發明之脆性材料基板之中空孔形成方法中，使用該刻劃裝置10，呈閉鎖曲線狀地形成刻劃線，取出該閉鎖曲線之內側，於作為脆性材料基板之玻璃基板17形成閉鎖曲線狀之中空孔。
保持具接頭23，如圖2A所示，呈大致圓柱狀，具備有旋轉軸部23a、及接頭部23b。於在刻劃頭21裝附有保持具接頭23之狀態下，將旋轉軸部23a透過圓筒形之隔片24c而安裝於2個軸承24a、24b，將該保持具接頭23保持成旋動自如。在圓柱形之接頭部23b，設置有於下端側具備圓形之開口25之內部空間26。在該內部空間26之上部埋設有磁鐵27。藉由磁鐵27，將可裝卸自如之保持具單元30插入並安裝於該內部空間26。
保持具單元30，係保持具31、本發明之中空孔形成用刻劃輪(以下，有僅稱「刻劃輪」)40、與銷(未圖示)成為一體者。保持具31，如圖2B所示，呈大致圓柱形，且以磁性體金屬形成。在保持具31之上部，設置有定位用之安裝部32。該安裝部32，係切削保持具31之上部而形成，具備有傾斜部32a與平坦部32b。
將保持具31之安裝部32側，透過開口25往內部空間26插入。此時，保持具31之上端側由磁鐵27吸引，安裝部32之傾斜部32a與 通過內部空間26之平行銷28接觸，藉此進行保持具單元30相對於保持具接頭23之定位與固定。此外，在將保持具單元30從保持具接頭23取出時，藉由將保持具31往下方拉而能夠容易地取出。
另外，由於中空孔形成用刻劃輪40係為消耗品，因此必需做定期性的更換。由於根據如此般之構成的保持具接頭23，能夠容易地進行保持具單元30之裝卸，因此藉由更換保持具單元30該物，而能夠進行構成保持具單元30之刻劃輪40之更換，從而能迅速地進行刻劃輪40之更換。
在保持具31之下部，設有切削保持具31而形成之保持溝槽33。由於設有該保持溝槽33因此在經切削之保持具31之下部，以夾著保持溝槽33之方式設置有支持部34a、34b。在該保持溝槽33，將刻劃輪40配置成旋轉自如。此外，在支持部34a、34b，分別形成有供用於將刻劃輪40保持成旋轉自如之銷(省略圖示)插入之支持孔35。
[實施形態1]
接著，使用圖3~圖5針對實施形態1之中空孔形成用刻劃輪40之細節進行說明，該中空孔形成用刻劃輪40係用於對作為脆性材料基板之玻璃基板17呈閉鎖曲線狀地形成刻劃線。另外，圖3A係實施形態1之中空孔形成用刻劃輪之前視圖，圖3B係其右側視圖。圖4A係圖3A之部分放大圖，圖4B係沿圖4A之V-V線之垂直剖面圖，圖4C係表示藉由圖4A之刻劃輪而於脆性材料基板形成之切削痕跡之圖式。圖5係沿圖4C之V-V線之垂直剖面圖。
如圖3A所示，實施形態1之中空孔形成用刻劃輪40係圓 板狀，且具備有輪本體部41、刀刃42、刃前端稜線43、溝槽44。在輪本體部41之中心附近，形成有於旋轉軸方向S貫通該輪本體部41之貫通孔45。藉由將銷插入於貫通孔45，透過該銷而將中空孔形成用刻劃輪40呈旋轉自如地保持於保持具31(參照圖2)。
刃前端稜線43，呈圓環狀地形成於輪本體部41之外周。刀刃42，如圖3B、圖4A及圖4B所示，在前視觀察下呈大致V字狀，而刀刃42相對於旋轉軸方向S之厚度隨著朝向刃前端稜線43而逐漸變小。刃前端稜線43，沿刀刃42之最外周部設置。在刀刃42之最外周部，交互地且以等間距之方式形成多個刃前端稜線43與溝槽44。
各個溝槽44，以往相同方向平行地延伸之方式形成有各個底部46。各個溝槽44之底部46之延伸方向L，如圖3B及圖4A所示，以在刃前端稜線43之接面內，與刃前端稜線43之間形成之角度為θ 1之方式設定。角度θ 1，為銳角，較佳為10°~80°之範圍。
在θ 1未滿10°之情形及超過80°之情形，兩者同樣地實質上為與沿中空孔形成用刻劃輪40之刃前端稜線43而於與旋轉軸同方向(對應於θ 1=90°)形成溝槽之底部46的刻劃輪之情形近似的形態，兩者雖同樣地沿刻劃方向形成垂直之深裂紋，但裂紋之傾斜較小，因此不適合作為中空孔形成用。
此外，溝槽44，以前視觀察下之形狀不成為圓形(等向性的形狀)之方式，設定成長軸方向可定義之形狀(在圖3中為橢圓形)。該長軸方向與溝槽44之底部46之延伸方向L對應。藉此，溝槽44之前視觀察下之形狀，為以刃前端稜線43為中心呈左右非對稱，溝槽44之底部46成為 相對於沿刻劃預定線之中空孔形成用刻劃輪40之旋轉方向呈傾斜地形成之狀態。另外，與溝槽44之底部46之延伸方向L正交之方向之垂直剖面，實質上呈半圓狀。
另外，在圖4A及圖5中，表示有形成於中空孔形成用刻劃輪40之溝槽44之底部之延伸方向L成為相對於刃前端稜線43往右側旋轉角度θ 1之方向的狀態。然而，該中空孔形成用刻劃輪40，與玻璃基板以溝槽44之底部之延伸方向L相對於刃前端稜線43往左側旋轉角度θ 1之狀態抵接。因此，一旦使該中空孔形成用刻劃輪40一邊對作為脆性材料基板之玻璃基板17之表面施加既定之刻劃負載、一邊旋動而形成刻劃線17a，則形成圖4C所示之形狀之具有一對銳角之角部與鈍角之角部之平行四邊形之切削痕17b。
此外，雖在玻璃基板17形成裂紋17c，但該裂紋17c，如圖5所示，形成為從相對於玻璃基板17之表面垂直之方向往左側傾斜之狀態。另外，圖4C及圖5中的參照符號17d，表示裂紋17c之前端部分。
亦即，裂紋17c，在中空孔形成用刻劃輪40與玻璃基板17之抵接面中，形成為往與以刃前端稜線43為基準之溝槽之底部46之旋轉方向相同方向傾斜。因此，即使是使中空孔形成用刻劃輪40往與圖4A所示之旋轉方向反方向旋轉而形成刻劃線，亦形成與圖4C所示者同樣之形狀之切削痕17b及裂紋17c。另外，在圖4A及圖5中，溝槽之底部46形成為相對於刃前端稜線43往左側旋轉角度θ 1之狀態的情形，由於與玻璃基板以溝槽44之底部之延伸方向L相對於刃前端稜線43往右側旋轉角度θ 1之狀態抵接，因此從玻璃基板之表面朝向底面形成往刻劃線之右側傾斜之裂紋。
因此，在中空孔形成用刻劃輪40與玻璃基板17之抵接面中，一旦以形成以刃前端稜線43為基準之溝槽底部46之角度θ 1的旋轉方向成為閉鎖曲線之外側之方式，形成閉鎖曲線狀之刻劃線，則與如圖13所示之習知例同樣地，從玻璃基板17之表面朝向底面，呈閉鎖曲面狀地形成往閉鎖曲線狀之刻劃線之外周側傾斜之長裂紋17c，而且，沿刻劃線之水平裂紋亦比習知例者小。藉此，若使用實施形態1之中空孔形成用刻劃輪40，則能夠以較小的外力，且水平裂紋較小地，沿形成於玻璃基板17之閉鎖曲面狀之裂紋，於在中空孔之內周緣不產生微小之凹凸或貝殼狀缺口之漂亮的狀態下形成中空孔。
[變形例1及2]
作為實施形態1之中空孔形成用刻劃輪40，揭示有如下之例子：溝槽44之形狀在俯視觀察下為橢圓狀，而且，與溝槽44之底部46之延伸方向L正交之方向之垂直剖面實質上成為半圓狀。然而，在本發明中，與溝槽44之底部46延伸之方向L正交之方向之溝槽之垂直剖面之形狀，不只僅為半圓狀，亦可為半橢圓形狀、V字形狀、組合斜面與平坦之底面而成之形狀或U字形狀等其他形狀。
使用圖6針對如此般之與溝槽44之底部46延伸之方向L正交之方向之溝槽之垂直剖面形狀為V字狀之變形例1之中空孔形成用刻劃輪40A進行說明，同樣地使用圖7針對組合斜面與平坦之底面而成之形狀之變形例2之中空孔形成用刻劃輪40B進行說明。另外，在圖6及圖7中，針對與實施形態1之中空孔形成用刻劃輪40實質上相同之構成部分標記相 同的參照符號並省略其詳細之說明。
變形例1之中空孔形成用刻劃輪40A，如圖6所示，前視觀察下之溝槽44之形狀為以刃前端稜線43為中心呈左右非對稱之平行四邊形，與溝槽44A之底部46A之延伸方向L正交之方向之垂直剖面實質上呈V字狀。亦即，形成於中空孔形成用刻劃輪40A之溝槽44A之底部之延伸方向L，成為在刃前端稜線43之接面內，相對於刃前端稜線43往右側旋轉角度θ 1之方向。藉由該變形例1之中空孔形成用刻劃輪40A，亦能發揮實質上與實施形態1之中空孔形成用刻劃輪40同樣之作用效果。
變形例2之中空孔形成用刻劃輪40B，如圖7所示，前視觀察下之形狀為以刃前端稜線43為中心呈左右非對稱之平行六邊形，與溝槽44B之平坦底部46B之延伸方向L正交之方向之垂直剖面實質上為組合斜面與平坦底面而成之形狀。亦即，形成於中空孔形成用刻劃輪40B之平坦的溝槽44B之底部之延伸方向L，為在刃前端稜線43之接面內，相對於刃前端稜線43往右側旋轉角度θ 1之方向。藉由該變形例2之中空孔形成用刻劃輪40B，亦能發揮實質上與實施形態1之中空孔形成用刻劃輪40同樣之作用效果。
[實施形態2]
使用圖8~圖11針對實施形態2之中空孔形成用刻劃輪40C進行說明。另外，在圖8~圖11中，針對與實施形態1之中空孔形成用刻劃輪40實質上相同之構成部分標記相同參照符號，並省略其詳細的說明。
實施形態2之中空孔形成用刻劃輪40C，係不僅在實施形態 1之中空孔形成用刻劃輪40中，溝槽44C之底部46C，在刃前端稜線43之接面內，於相對於刃前端稜線43旋轉既定角度θ 1之方向延伸，且進一步地，於相對於中空孔形成用刻劃輪40C之旋轉軸方向S傾斜既定角度θ 2(參照圖9)之方向延伸者。
亦即，實施形態2之中空孔形成用刻劃輪40C中的刀刃42，如圖8A、圖8B及圖9所示，在前視觀察下呈大致V字狀，刀刃42相對於旋轉軸方向S之厚度隨著朝向刃前端稜線43而逐漸變小。刃前端稜線43，沿刀刃42之最外周部設置。在刀刃42之最外周部，交互地且以等間距之方式形成多個刃前端稜線43與溝槽44C。
各個溝槽44C，以各個底部46C往相同方向平行地延伸之方式形成。各個溝槽44C之底部46C之延伸方向L，如圖8B及圖9所示，成為以在刃前端稜線43之接面內，與刃前端稜線43之間所形成之角度為θ 1之方式往右側旋轉之狀態，並且在與相對於刃前端稜線43旋轉角度θ 1之方向相反側，亦即在相對於刃前端稜線43左側，進一步於往旋轉軸方向S傾斜既定角度θ 2之方向延伸。角度θ 1，為銳角，較佳為10°~80°之範圍。此外，角度θ 2亦為銳角，且可在從與旋轉軸方向S平行之範圍(θ 2=0°)至在刀刃42之傾斜面表面未形成溝槽之範圍中，適當地做選擇。
另外，若將各個構槽44C之底部46C之延伸方向L，設成為與相對於刃前端稜線43旋轉既定角度θ 1之方向相同之方向，亦即，在圖9中在刃前端稜線43之右側中相對於旋轉軸方向S傾斜既定角度θ 2，則無法發揮既定之作用效果。此係由於在刃前端稜線43之接面內，相對於刃前端稜線旋轉既定角度θ 1所產生之裂紋之傾斜效果，與相對於旋轉軸方向S 傾斜既定角度θ 2所產生之裂紋之傾斜效果互相抵銷之故。
於圖11中表示有在使用實施形態2之中空孔形成用刻劃輪40C對玻璃基板形成刻劃線之情形的裂紋之產生狀態。另外，圖11中的「肋痕深」，表示使用中空孔形成用刻劃輪40C所形成之肋痕部分之最深位置，「裂紋端部」表示裂紋之最深部之位置。
如此般，在溝槽44C之底部46C之延伸方向L，亦於相對於中空孔形成用刻劃輪40C之旋轉軸方向S傾斜既定角度θ 2之方向延伸的情形，相較於使用不具備如此般之構成之實施形態1之中空孔形成用刻劃輪40對脆性材料基板形成刻劃線的情形，能夠形成更傾斜之裂紋。因此，能夠以更小的外力，且水平裂紋較小地，沿形成於脆性材料基板之閉鎖曲線狀之裂紋，於在中空孔之內周緣不產生微小之凹凸或貝殼狀缺口之漂亮的狀態下形成中空孔。
另外，亦在實施形態2中，雖省略圖示，但亦可將溝槽之形狀，如上述變形例1及2般，設定成與溝槽底部延伸之方向正交之方向之溝槽垂直剖面之形狀成為半圓狀、半橢圓形狀、V字形狀、組合斜面與平坦的底面而成之形狀或U字形狀等其他之形狀。
進一步地，在上述實施形態1(亦包含變形例)及2中，雖揭示了適用於形成於刃前端稜線兩側之形成各個刀刃之面與由刃前端稜線所形成之面之間所形成之角度為相互相同者之例子，但亦可適用於該等之角度互為不同者。在該情形下，若將相對於刃前端稜線旋轉角度θ 1之方向側設成為形成該刀刃之面與由刃前端稜線所形成之面之間所形成之角度較大之側，則能夠形成更加傾斜之裂紋。
若使用本發明之刻劃輪對玻璃基板等之脆性材料基板形成刻劃線，則所形成之裂紋形成於從脆性材料基板之厚度方向傾斜之方向，且直達脆性材料基板之深度。藉此，能夠在不使斜面或缺口等於周緣產生下，於脆性材料基板圓滑地形成貫通孔。
17‧‧‧玻璃基板
17b‧‧‧切削痕
17c‧‧‧裂紋
17d‧‧‧裂紋之前端部分
40‧‧‧中空孔形成用刻劃輪
41‧‧‧輪本體部
42‧‧‧刀刃
43‧‧‧刃前端稜線
44‧‧‧溝槽
46‧‧‧底部

Claims (8)

  1. 一種中空孔形成用刻劃輪，其特徵在於：沿圓盤狀刻劃輪之刃前端稜線以既定間隔形成有多個溝槽；該溝槽之底部，在該刃前端稜線之接面內，於相對於該刃前端稜線傾斜既定角度θ 1之方向延伸。
  2. 如申請專利範圍第1項之中空孔形成用刻劃輪，其中，該角度θ 1為10°以上80°以下。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之中空孔形成用刻劃輪，其中，與該溝槽底部延伸之方向正交之方向的溝槽之垂直剖面形狀，為半圓狀、半橢圓形狀、V字形狀、組合斜面與平坦底面而成之形狀或U字形狀。
  4. 如申請專利範圍第1或2項之中空孔形成用刻劃輪，其中，該溝槽之底部，在與相對於該刃前端稜線旋轉角度θ 1之方向相反側，進一步地於相對於該刻劃輪之旋轉軸方向傾斜既定角度θ 2之方向延伸。
  5. 如申請專利範圍第1或2項之中空孔形成用刻劃輪，其中，形成於該刃前端稜線兩側的形成各個刀刃之面與由該稜線所形成之面之間所形成之角度互為不同，而相對於該刃前端稜線旋轉角度θ 1之方向側，為形成該刀刃之面與由該稜線所形成之面之間所形成之角度較大之側。
  6. 一種脆性材料基板之中空孔形成方法，其特徵在於：在使申請專利範圍第1至5項中任一項之中空孔形成用刻劃輪壓接於脆性材料基板之表面的狀態下，使該脆性材料基板及該中空孔形成用刻劃輪之至少一者移動而以描繪閉鎖曲線之方式形成刻劃線，此時，形成相對於該脆性材料基板之厚度方向朝向該閉鎖曲線之外側傾斜之裂紋，之後， 對該脆性材料基板施加應力而取出該閉鎖曲線之內側，於該脆性材料基板形成該閉鎖曲線狀之中空孔。
  7. 如申請專利範圍第6項之脆性材料基板之中空孔形成方法，其中，在使該中空孔形成用刻劃輪之刃前端稜線相對於該脆性材料基板垂直立起之狀態下，使該脆性材料基板及該中空孔形成用刻劃輪之至少一者移動。
  8. 如申請專利範圍第6或7項之脆性材料基板之中空孔形成方法，其中，使該脆性材料基板及該中空孔形成用刻劃輪之至少一者，以在與該脆性材料基板之抵接面中，該角度θ 1為銳角之方向成為該閉鎖曲線之內側之方式移動。
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