TW201932265A - 劃線輪、固持器單元及劃線方法 - Google Patents

劃線輪、固持器單元及劃線方法 Download PDF

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富本博之
木山直哉
平栗陽輔
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Abstract

本發明之課題在於提供一種可抑制基板之劃線開始時之咬入不良之劃線輪、其製造方法、及劃線方法。
本發明之劃線輪40於圓板狀之基板之外周面具有剖面為V字狀之傾斜面42及以傾斜面相交之脊線43為中心具一定間隔之槽44。各槽44具有與脊線43連續之槽內脊線46,且槽內脊線46與脊線43所鄰接之一側之第1邊緣角之角度大於與脊線43鄰接之另一側之第2邊緣角。於劃線時以上述脊線之上述第2邊緣角側之脊線43較第1邊緣角側之脊線43更早與上述脆性材料基板接觸之方式使上述劃線輪旋轉,而使咬入性能提高。

Description

劃線輪、固持器單元及劃線方法
本發明係關於一種用以於玻璃基板等脆性材料基板形成劃線之劃線輪、包含該劃線輪之固持器單元及劃線方法。
作為分斷脆性材料基板之劃線輪,已知有於該劃線輪之脊線部分之刀尖形成槽。於專利文獻1,揭示一種銑磨輪之製造方法,係面向包含於馬達之驅動軸安裝軸孔而旋轉驅動之銑磨輪之成為V字形狀之刀尖之兩側之傾斜面,照射來自雷射加工機之雷射光而形成熔融槽。藉由此種製造方法,於傾斜面,形成如於刀尖側中交叉般之帶狀傾斜面槽,且於該傾斜面槽所交叉之刀尖側形成具有與V字形狀對應之突起狀之刀尖槽。
又,於專利文獻2提案一種劃線輪,其於劃線輪之刀尖形成槽,且將於側視下刀尖之脊線與槽相接之角度設為於槽之兩側不同。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2009-234874號公報
[專利文獻2]日本專利特開2014-189415號公報
[發明所欲解決之問題]
專利文獻1所形成之槽沿著脊線於內部具有突起,其突起之形狀係相對於與槽之最深部分之脊線垂直之線對稱者。於此種劃線輪中,於對固持器之安裝時不管朝哪一方向安裝均可發揮相同之性能,但關於相對於劃線行進方向之槽最佳之形狀尚不能說是已充分檢討。
又,於專利文獻2之劃線輪中,於槽之內部不具有脊線,且脊線與槽相接之角度於槽之兩端不同,雖可防止槽端部之缺損,延長壽命,但針對開始劃線時之劃線性能(咬入良好性)並未特別考慮。
本發明之目的在於提供一種於劃線基板時,即使荷重減小但咬入性能仍高之劃線輪、固持器單元、及劃線方法。
[解決問題之技術手段]
本發明之劃線輪之特徵在於其係具有圓板狀且外周為剖面V字狀之傾斜面、及上述傾斜面相交之脊線,且於包含上述脊線之上述傾斜面之每一定間隔具備複數個槽者,
上述槽於上述傾斜面延伸,於上述槽之內部具有自上述脊線連續之槽內脊線;且
上述脊線與鄰接之一側之上述槽內脊線之間所形成之第1邊緣角之角度,大於上述脊線與鄰接之另一側之上述槽內脊線之間所形成之第2邊緣角之角度。
本發明之固持器單元之特徵在於包含:劃線輪,其具有圓板狀且外周為剖面V字狀之傾斜面、及上述傾斜面所相交之脊線,且於包含上述脊線之上述傾斜面之每一定間隔具備複數個槽;銷,其將上述劃線輪旋轉自如地保持;及固持器,其包含形成配置上述劃線輪之保持槽之一對支持部,且於上述一對支持部設有配置上述銷之銷孔;且上述劃線輪之上述槽於上述傾斜面延伸,於上述槽之內部具有自上述脊線連續之槽內脊線;上述脊線與鄰接之一側之上述槽內脊線之間所形成之第1邊緣角之角度,大於上述脊線與鄰接之另一側之上述槽內脊線之間所形成之第2邊緣角之角度。
本發明之劃線方法之特徵在於其係使用劃線輪之脆性材料基板之劃線方法,該劃線輪具有圓板狀且外周為剖面V字狀之傾斜面、及上述傾斜面所相交之脊線,且於包含上述脊線之上述傾斜面之每一定間隔具備複數個槽,上述劃線輪之上述槽具有沿上述傾斜面延伸之傾斜面槽、及於上述傾斜面槽內部自上述脊線連續之槽內脊線;上述脊線與鄰接之一側之上述槽之間所形成之第1邊緣角之角度,大於上述脊線與鄰接之另一側之上述槽之間所形成之第2邊緣角之角度;且該劃線方法係以上述脊線之上述第1邊緣角側較上述第2邊緣角側更晚與上述脆性材料基板接觸之方式,使上述劃線輪旋轉。
[發明之效果]
根據具有此種特徵之本發明之劃線輪、固持器單元及劃線方法,可設為於分斷基板時,即使不太增大自劃線輪施加於基板之荷重而滑動量仍少且咬入良好之劃線方法。
以下,使用圖式對本發明之實施形態進行說明。但,以下所示之實施形態係顯示用以使本發明之技術思想具體化之一例者,並非意圖將本發明特定於該實施形態。本發明係亦可應用於申請專利範圍所包含之其他實施形態者。
圖1顯示本發明之實施形態之劃線裝置10之概略圖。劃線裝置10具備移動台11。移動台11與滾珠螺桿13螺合,並藉由馬達14之驅動使該滾珠螺桿13旋轉,而沿著一對引導軌12a、12b於y軸方向移動。
於移動台11之上表面,設置馬達15。馬達15係使位於上部之平台16於xy平面旋轉並定位於特定角度者。作為被切斷物之脆性材料基板17載置於平台16上,並藉由未圖式之真空吸引機構等予以保持。作為成為劃線對象之脆性材料基板17,可列舉玻璃基板、包含低溫燒成陶瓷或高溫燒成陶瓷等之陶瓷基板、矽基板、化合物半導體基板、藍寶石基板、及石英基板等。又,脆性材料基板17亦可為使薄膜或半導體材料附著或包含於其表面或內部者。脆性材料基板17亦可於其表面附著不相當於脆性材料之薄膜等。
劃線裝置10具備2台CCD(Charge Couple Device,電荷耦合裝置)相機18,其於載置於平台16之脆性材料基板17之上方,拍攝形成於該脆性材料基板17之表面之對準標記。以跨及移動台11與其上部之平台16之方式,使橋接部19以沿x軸方向由支柱20a、20b架設。
於橋接部19安裝導引件22,劃線頭21被設置為由該導引件22引導而可沿x軸方向移動。於劃線頭21,介隔固持器接頭23安裝固持器單元30。
於圖2顯示安裝有固持器單元30之固持器接頭23之前視圖。另,於圖2顯示固持器接頭23之前視圖之同時,一併顯示安裝於旋轉軸部23a之軸承25a、25b與間隔件25c之剖視圖。
固持器接頭23設為大致圓柱狀,且由旋轉軸部23a、圓柱形之接頭部23b構成。於固持器接頭23安裝於劃線頭21之狀態下,旋轉軸部23a介隔圓筒形之間隔件25c安裝於兩個軸承25a、25b,且轉動自如地保持該固持器接頭23。
於接頭部23b之下端形成有圓形之開口26,於該開口26之上部埋設有磁體27。經由開口26,將固持器單元30之固持器24裝卸自如地安裝。固持器單元30具備固持器24、銷33、及劃線輪40。
固持器24由大致圓柱形之金屬等構成,於其下端側形成平坦部29a、29b。另,於圖2中,放大固持器單元30之下端側之圖係顯示自箭頭A所示之橫向觀察該固持器單元30之情形之放大圖。
於平坦部29a與平坦部29b之間,形成有用於保持劃線輪40之保持槽31。於平坦部29a、29b分別形成有用於固定劃線輪40之孔狀之銷孔32。藉由使銷33貫通於銷孔32及劃線輪40,而將該劃線輪40對固持器24旋轉自如地安裝。
於固持器24之上端側,形成定位用之安裝部34。安裝部34係將固持器24切削而形成,並具有傾斜部34a與平坦部34b。
於固持器接頭23安裝固持器單元30時,將該固持器單元30自安裝部34側向開口26插入。此時,固持器24之上端側之金屬部分藉由磁體27吸引,安裝部34之傾斜部34a與通過開口26之內部之平行銷28接觸,進行定位,而將固持器24固定於固持器接頭23。相反的,於自固持器接頭部23卸除固持器單元30時,藉由將固持器24向下方拔除,可容易地卸除。
因固持器單元30之劃線輪40為消耗品,故需定期更換。於本實施形態中,因經由固持器接頭23將固持器單元30安裝於劃線頭21,故可易於進行該固持器單元30之裝卸。因此,無需將卸劃線輪40自固持器24卸下,而將該等劃線輪40與固持器24作為一體進行處理。又,亦可更換固持器單元30本身。因此,劃線輪40之更換作業變得容易進行。
接著,對劃線輪40之細節進行說明。
於圖3(a)、(b)、(c)分別顯示劃線輪40之側視圖、前視圖、及放大側視圖。另,圖3(c)之放大側視圖係圖3(a)之圓c所示之部分。劃線輪40具有本體部41、傾斜面42、脊線43、及槽44。
本體部41係圓板狀。於本體部41之中心附近,形成將該本體部41對於旋轉軸方向貫通之貫通孔45。藉由於貫通孔45插入銷33,劃線輪40經由該銷33被旋轉自如地保持於固持器24。於本體部41之外周,形成圓環狀之傾斜面42。
傾斜面42係藉由將旋轉軸設為中心之同心圓狀之內周及外周而形成之圓環狀體之斜面。傾斜面42於前視下為大致V字狀,於傾斜面42之最外周部,形成傾斜面42相交之脊線43。劃線輪40對於旋轉軸方向之厚度隨著面向脊線43而逐漸變小。
如圖3(c)所示,於傾斜面42之最外周部,脊線43與槽44係以一定間隔交替形成。槽44係以沿著傾斜面42並隔著脊線43延伸之方式設置,槽44之內部自垂直於脊線43之方向觀察,對於原來形狀成左右非對稱之V字形之凹陷。又槽44自脊線43連續,於較脊線43更靠近本體部41之中心側(貫通孔45側)具有凹陷之槽內脊線46。槽44於垂直於脊線43之方向之剖面中,與原來之傾斜面同樣,設為將槽內脊線46設為頂點之山形之形狀。於本實施形態,槽44係以沿傾斜面隨著自槽內脊線46遠離而其深度變淺之方式形成。
槽內脊線46之形狀自垂直於脊線43之方向觀察為非對稱,脊線43與鄰接之一側之槽內脊線46之間所形成之第1邊緣角47之角度α大於脊線43與鄰接之另一側之上述槽內脊線46之間所形成之第2邊緣角48之角度β。
此處,於本實施形態,第1邊緣角47係168°,第2邊緣角48係142°。第1邊緣角47之角度α較佳為130°~170°之範圍,第2邊緣角48之角度β較佳為大於90°,且較第1邊緣角47之角度α小20°~50°。
於圖4,顯示分斷脆性材料基板17時之示意圖。另,於圖4中,僅顯示固持器單元30與脆性材料基板17。
於劃線裝置10中,劃線輪40之旋轉方向固定,始終於一定方向旋轉並於脆性材料基板17形成劃線。具體而言,於脆性材料基板17形成劃線時,固持器24之傾斜部34a側始終為行進方向。於圖4中,於使脆性材料基板17向右方向進行劃線之情形時,固持器24之傾斜部34a側為右方向。繼而,於使脆性材料基板17向左方向進行劃線之情形時,經由固持器接頭23之旋轉軸部23a而接頭部23b旋轉,固持器24之傾斜部34a側為左方向。
接著,對劃線裝置之脆性材料基板之劃線方法進行說明。圖5(a)、(b)分別係劃線輪與脆性材料基板之部分放大圖,圖5(a)顯示於劃線時第2邊緣角先抵接於基板之情形,圖5(b)顯示於劃線時第1邊緣角先抵接於基板之情形。
參照圖5(a),劃線輪40抵接於脆性材料基板17且始終於箭頭F之方向旋轉而分斷脆性材料基板17。另,此時之固持器單元30之行進方向為箭頭F之相反方向。於劃線輪40之傾斜面42形成有非對稱形狀之槽,脊線43與槽44交替連續。槽44係非對稱形狀,由槽內脊線46與脊線43形成之第1邊緣角47之角度α,大於由槽內脊線46與脊線43形成之第2邊緣角48之角度β(參照圖3(c))。於本實施形態,若如圖5(a)所示劃線輪40於箭頭F之方向旋轉,則脊線43之具有第2邊緣角48之側先抵接於脆性材料基板17,具有第1邊緣角47之側後抵接於脆性材料基板17。即,相對於劃線輪40之旋轉方向,脊線43上之第1邊緣角47較第2邊緣角48位於更下游側。與此相對,圖5(b)顯示將劃線輪40反向安裝於固持器24,脊線43之具有第2邊緣角48之側先抵接於脆性材料基板17,具有第1邊緣角47之側後抵接於脆性材料基板17而進行劃線之情形。
圖6係顯示使用上述實施形態之劃線輪對玻璃基板進行劃線時之滑動量(自劃線起點至產生肋紋(垂直裂縫)而可進行正常劃線之距離)之圖。圖6係於荷重8N下每進行20次劃線之情形時,分成:以脊線43之具有第2邊緣角48之側先抵接於脆性材料基板之方式進行劃線之情形(第2邊緣角先行,參照圖5(a))、及以脊線43之具有第1邊緣角47之側先抵接於脆性材料基板之方式進行劃線之情形(第1邊緣角先行,參照圖5(b)),而顯示自劃線起點至產生肋紋之距離(μm)與其頻率。其結果,於脊線43之具有第2邊緣角48之側先抵接於脆性材料基板之方式進行劃線之情形時,於20次之劃線中之19次,於自劃線開始起500 μm以內生成肋紋,即產生垂直裂縫。與此相對,於脊線43之具有第1邊緣角47之側先抵接於脆性材料基板之方式進行劃線之情形時,於20次之劃線中之17次滑動量為1000 μm以上。因此,於劃線時若以脊線43之第2邊緣角48側先抵接於基板之方式進行劃線,則即使不太增大劃線荷重,亦可獲得肋紋生成前之滑動量少且咬入良好之效果。
這可認為是因為藉由施加第2邊緣角48側之槽內脊線46相對於劃線之行進方向朝後方下方向按壓基板之力,而容易形成成為垂直裂縫之起點之裂縫之緣故。另一方面,可認為於以第1邊緣角47先抵接於基板之方式進行劃線之情形時,藉由槽內脊線46於基板之後方斜下方向以脊線施加按壓基板之力,難以形成成為垂直裂縫之起點之裂縫,故滑動量變多而導致咬入不良。
接著,對劃線輪40之槽44之製造過程進行說明。槽44藉由例如雷射加工而形成於圓板之外周部。首先如圖7所示劃線輪40之貫通孔45連結固定於馬達51之軸52。且自對於劃線輪40之脊線平行之方向面向刀尖,藉由雷射加工機53照射雷射光。此時,於脊線方向,於被加工之區域之寬度之中央至最遠離特定距離之位置以槽之深度變深之方式選定雷射光之照射條件與加工次數。且藉由沿著旋轉軸以脊線43作為中心於X軸方向之前後移動一定間隔,而形成將槽內脊線46包含於中央,並於傾斜面延伸之傾斜面槽49。
若1個槽之加工結束,則藉由馬達51使劃線輪40旋轉特定角度,並自雷射加工機53照射雷射光進行與同樣之槽加工。藉由反復此種作業而對於劃線輪40之外周部之全周形成一定節距之槽44,並可將其內部設為於圓周方向非對稱之形狀。
另,於該實施形態雖於脊線上以一定間隔形成多個槽,但對槽之數量並無限定。側視下之槽之形狀不限定於V字狀之槽亦可為U字狀之槽等周知之形狀。又,雖槽之深度於槽之長軸方向變化,但於槽內亦可設為一定深度,亦可於脊線之左右之傾斜面中深度不同。進而,關於槽之脊線方向之寬度及間隔、對於外周脊線之角度亦可任意決定。
又,於本實施形態中雖藉由雷射加工於圓板之外周部形成槽,但亦可由磨石加工等其他加工方法代替。
[產業上之可利用性]
本發明之劃線輪可應用於將單板及貼合之基板進行劃線之劃線裝置與劃線工具。
10‧‧‧劃線裝置
11‧‧‧移動台
12a,12b‧‧‧引導軌
13‧‧‧滾珠螺桿
14‧‧‧馬達
15‧‧‧馬達
16‧‧‧平台
17‧‧‧脆性材料基板
18‧‧‧相機
19‧‧‧橋接部
20a‧‧‧支柱
20b‧‧‧支柱
21‧‧‧劃線頭
22‧‧‧導引件
23‧‧‧固持器接頭
23a‧‧‧旋轉軸部
23b‧‧‧接頭部
24‧‧‧固持器
25a‧‧‧軸承
25b‧‧‧軸承
25c‧‧‧間隔件
26‧‧‧開口
27‧‧‧磁體
28‧‧‧平行銷
29a‧‧‧平坦部
29b‧‧‧平坦部
30‧‧‧固持器單元
31‧‧‧保持槽
32‧‧‧銷孔
33‧‧‧銷
34‧‧‧安裝部
34a‧‧‧傾斜部
34b‧‧‧平坦部
40‧‧‧劃線輪
41‧‧‧本體部
42‧‧‧傾斜面
43‧‧‧脊線
44‧‧‧槽
45‧‧‧貫通孔
46‧‧‧脊線
47‧‧‧第1邊緣角
48‧‧‧第2邊緣角
51‧‧‧馬達
52‧‧‧軸
53‧‧‧雷射加工機
F‧‧‧ 箭頭
α‧‧‧角度
β‧‧‧角度
圖1係本發明之實施形態之劃線裝置之概略圖。
圖2係本發明之實施形態之劃線裝置所具有之固持器接頭之前視圖。
圖3(a)係劃線輪之側視圖,圖3(b)係劃線輪之前視圖,圖3(c)係劃線輪之放大側視圖。
圖4係分斷脆性材料基板時之示意圖。
圖5(a)、(b)係於劃線時使用於刀尖具有非對稱形狀之槽之劃線輪之情形之劃線輪與脆性材料基板之示意圖。
圖6係顯示於使用本發明之實施形態之劃線輪進行劃線時,直至劃線開始之距離之圖表。
圖7係顯示於劃線輪形成槽之加工方法之概略圖。

Claims (4)

  1. 一種劃線輪,其特徵在於,其係具有圓板狀且外周為剖面V字狀之傾斜面、及上述傾斜面相交之脊線,且於包含上述脊線之上述傾斜面之每一定間隔具備複數個槽者, 上述槽於上述傾斜面延伸,且具有於上述槽之內部自上述脊線連續之槽內脊線;且 上述脊線與鄰接之一側之上述槽內脊線之間所形成之第1邊緣角之角度,大於上述脊線與鄰接之另一側之上述槽內脊線之間所形成之第2邊緣角之角度。
  2. 如請求項1之劃線輪,其中上述第1邊緣角之角度為130°~170°,上述第2邊緣角之角度較上述第1邊緣角之角度小20°~50°。
  3. 一種固持器單元,其特徵在於包含: 劃線輪,其具有圓板狀且外周為剖面V字狀之傾斜面、及上述傾斜面相交之脊線,且於包含上述脊線之上述傾斜面之每一定間隔具備複數個槽; 銷,其將上述劃線輪旋轉自如地保持;及 固持器單元,其包含形成配置上述劃線輪之保持槽之一對支持部,且於上述一對支持部設有配置上述銷之銷孔;且 上述劃線輪之上述槽於上述傾斜面延伸,於上述槽之內部具有自上述脊線連續之槽內脊線;且 上述脊線與鄰接之一側之上述槽內脊線之間所形成之第1邊緣角之角度,大於上述脊線與鄰接之另一側之上述槽內脊線之間所形成之第2邊緣角之角度。
  4. 一種劃線方法,其特徵在於,其係使用劃線輪之脆性材料基板之劃線方法,該劃線輪具有圓板狀且外周為剖面V字狀之傾斜面、及上述傾斜面相交之脊線,且於包含上述脊線之上述傾斜面之每一定間隔具備複數個槽,且 上述劃線輪之上述槽於上述傾斜面延伸,於上述槽之內部具有自上述脊線連續之槽內脊線; 上述脊線與鄰接之一側之上述槽內脊線之間所形成之第1邊緣角之角度,大於上述脊線與鄰接之另一側之上述槽內脊線之間所形成之第2邊緣角之角度;且該劃線方法係 以上述脊線之上述第1邊緣角側較上述第2邊緣角側更晚與上述脆性材料基板接觸之方式,使上述劃線輪旋轉。
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