TW202103885A - 刻劃輪 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種壽命長且不易降低被加工物之品質的刻劃輪。刻劃輪10包括鑽石製的刀刃部30。刀刃部30包括經圓倒角加工的前端部40，以及以在被按壓於被加工物的狀態下與被加工物之間形成空間的方式所構成的抑制接觸構造50。

Description

刻劃輪

本發明係有關一種用於被加工物的刻劃加工之刻劃輪。

刻劃輪被用以對脆性材料基板等之被加工物進行刻劃加工。刻劃輪的材料係例如超硬合金或鑽石(diamond)。刻劃輪的種類係依據被加工物的種類等而選擇。鑽石製的刻劃輪係較超硬合金製的刻劃輪具有更高的耐久性。然而，並非不會產生刀刃部的缺陷等。發明專利文獻1揭示了在刀刃部的前端部上施行圓倒角(round chamfering)加工，以延長單晶體鑽石製的刻劃輪之壽命的技術。

[先前技術文獻]

[發明專利文獻]

[發明專利文獻1]日本特開第2018-52129號公報。

在分斷步驟中，被分斷的被加工物之品質係受到形成於被加工物上的 垂直裂縫之深度的影響。在垂直裂縫的深度深的情況下，被分斷之被加工物的品質不易降低。於刻劃加工時透過刻劃輪賦予被加工物的荷重(以下稱為「刻劃荷重」)之大小係影響到垂直裂縫的深度。

在使用了於刀刃部的前端部上經圓倒角加工之刻劃輪的情況下之垂直裂縫的深度，會比在使用了刀刃部的前端部呈銳利之刻劃輪的情況下之垂直裂縫的深度更淺。在使用於刀刃部的前端部上經圓倒角加工之刻劃輪的情況下，用以在被加工物上形成深的垂直裂縫之手段係例如賦予被加工物大的刻劃荷重。此就與刻劃輪的壽命或被加工物的品質之關係而言具有不被期待的可能性。

刻劃荷重不僅影響到垂直刻劃的深度，也影響到例如刻劃輪之磨耗的進行以及刻劃加工時的被加工物的品質之一者或兩者。當刻劃荷重越大則恐有刻劃輪的磨耗會更易進行，越縮短刻劃輪的壽命之疑慮。在刻劃荷重過大的情況下，則經刻劃加工的被加工物的品質恐有降低的疑慮。

本發明的目的係在於提供一種壽命長且不易降低被加工物的品質之刻劃輪。

本發明的刻劃輪係包括鑽石製的刀刃部之刻劃輪，前述刀刃部包括經圓倒角加工的前端部以及以在被按壓於被加工物的狀態下與被加工物之間 形成空間的方式所構成的抑制接觸構造。

藉由上述的刻劃輪係可獲得例如以下的兩個功效。第一個功效為：刻劃輪的壽命會延長。藉由對刀刃部的前端部施行圓倒角加工，因而抑制了刀刃部之前端部上的局部之荷重的作用。從而獲得抑制刀刃部之前端部的缺陷之發生的功效，以及抑制刀刃部之前端部的磨耗之進行的功效之一者或兩者。該等功效係有助於刻劃輪的壽命之延長。第二個功效為：在被加工物上適切地形成垂直裂縫，而使被加工物的品質不易降低。其原因被認為如下：在上述刻劃輪的刀刃部被按壓於被加工物的狀態下，抑制接觸構造與被加工物之間會形成空間。在被加工物上之與刀刃部接觸的部分之每單位面積的刻劃荷重變大，被加工物局部地受刻劃荷重作用，而使垂直裂縫變得容易伸展。其有助於在被加工物上形成深的垂直裂縫。由於透過抑制接觸構造的作用在被加工物上形成深的垂直裂縫，而使能夠調整刻劃荷重的範圍變廣。在賦予被加工物的刻劃荷重小的情況下，則可獲得抑制刻劃輪的磨耗之進行的功效，以及提高被刻劃加工的被加工物的品質之功效的一者或兩者。

在前述刻劃輪的一示例中，前述抑制接觸構造係包括朝向前述刻劃輪的內部凹陷的凹部。

藉由上述刻劃輪，隨著在刀刃部上形成凹部，可在刀刃部上形成抑制接觸構造。其有助於減輕為了形成抑制接觸構造的製造上之負荷。

在前述刻劃輪的一示例中，前述刀刃部係進一步包括在前述刻劃輪的圓周方向上起伏的第1起伏部，且前述第1起伏部係包括複數個谷結構及複數個山結構，而構成前述抑制接觸構造。

在上述刻劃輪中，在刻劃加工時刻劃輪不易對被加工物產生滑移。其原因被認為如下：隨著刻劃輪掃行被加工物，刻劃輪亦相對於被加工物進行旋轉，而第1起伏部的山結構包括有山頂的部分係週期性地接觸被加工物，增加了刀刃部與被加工物之間的摩擦力。藉由其影響而抑制了刻劃輪對被加工物的滑移之發生。

在前述刻劃輪的一示例中，前述刀刃部係在前述刻劃輪的圓周方向上進一步包括長形的溝槽，且前述第1起伏部係形成在前述溝槽的底面。

藉由上述刻劃輪，隨著在刀刃部上形成溝槽，可在刀刃部上形成抑制接觸構造。其有助於減輕為了形成抑制接觸構造的製造上之負荷。

在前述刻劃輪的一示例中，前述刀刃部係進一步包括在前述刀刃部的刀刃面之傾斜方向上起伏的第2起伏部，且前述第2起伏部係包括複數個谷結構及複數個山結構，而構成前述抑制接觸構造。

在上述刻劃輪中，在刻劃加工時刻劃輪不易對被加工物產生滑移。其原因被認為如下：藉由第2起伏部的一部分與被加工物的接觸而增加了刀刃部 與被加工物之間的摩擦力。藉由其影響而抑制了刻劃輪對被加工物的滑移之發生。

在前述刻劃輪的一示例中，前述刀刃部係在前述刻劃輪的圓周方向上進一步包括長形的複數個溝槽，且前述第2起伏部係包括排列在前述傾斜方向上的前述複數個溝槽。

藉由上述刻劃輪，隨著在刀刃部上形成排列在刀刃面的傾斜方向上的複數個溝槽，亦可在刀刃部上形成抑制接觸構造。其有助於減輕為了形成抑制接觸構造的製造上之負荷。

在前述刻劃輪的一示例中，前述前端部的曲率半徑係包含在1μm至10μm的範圍。

在前端部的曲率半徑在1μm以上的情況下，抑制刀刃部的缺陷之發生的功效，以及抑制刀刃部的磨耗之進行的功效之一者或兩者會提高。在前端部的曲率半徑在10μm以下的情況下，深的垂直裂縫會更容易形成在被加工物上。

在前述刻劃輪的一示例中，前述鑽石係單晶體鑽石。

藉由上述刻劃輪，相較於例如超硬合金製的刻劃輪具有更長的壽命。

藉由本發明的刻劃輪，可延長其壽命且不易降低被加工物的品質。

10:刻劃輪

10A:中心軸

10B:稜線

10C:邊界線

11:第1台部

12:第2台部

20:主體

21:穿孔

22:倒角

23:表面

30:刀刃部

31:表面

31A:第1刀刃面

31B:第2刀刃面

31C:主表面

40:前端部

41:前端面

50:抑制接觸構造

51:凹部

52:底面

60:起伏部

61:第1起伏部

61A:谷結構

61B:山結構

61C:谷底

61D:山頂

61E:正面

61L:平均線

62:第2起伏部

62A:谷結構

62B:山結構

62C:谷底

62D:山頂

62E:側面

62L:平均線

70:溝槽

71:底面

100:刻劃輪

110:前端部

111:前端面

H1:基板

H2:圓板

H3:被去除部

L1:第1直線

L2:第2直線

S:空間

WP:被加工物

θ:刀刃角

圖1係實施態樣1的刻劃輪之側視圖。

圖2係圖1的刻劃輪之前視圖。

圖3係正面視角的刀刃部之擴大圖。

圖4係側面視角的刀刃部之擴大圖。

圖5係顯示第1起伏部之波狀曲線的一示例之圖式。

圖6係顯示第2起伏部之波狀曲線的一示例之圖式。

圖7係顯示刻劃輪的製造步驟之圖式。

圖8係顯示刀刃部與被加工物的關係之模式圖。

圖9係實施態樣2的刀刃部之模式圖。

(實施態樣1)

圖1所示的刻劃輪10係被應用在被加工物的刻劃加工上。被加工物係例如基板。基板係例如脆性材料基板。脆性材料基板係例如玻璃基板或陶瓷基板。刻劃輪10係具備主體20以及刀刃部30。在刻劃輪10之中，至少刀刃部30是由高硬度材料所形成。高硬度材料係例如鑽石燒結體、單晶體鑽石、或多晶體鑽石。刻劃輪10的基本構造係分類為例如第1構造及第2構造。於第1構 造中，刻劃輪10的整體係由高硬度材料所形成。於第2構造中，刻劃輪10係包括由非高硬度材料所形成之非高硬度部，以及由高硬度材料所形成之高硬度部。高硬度部係例如被覆非高硬度部的塗布(coating)層。

在一示例中，刻劃輪10的整體係由單晶體鑽石或多晶體鑽石所構成。主體20係設置在刻劃輪10的中心軸10A之周圍。以下，將沿著刻劃輪10的中心軸10A之方向稱為刻劃輪10的軸方向。將在刻劃輪10的軸方向上通過刻劃輪10的中心且正交於中心軸10A的面稱為中心面。刻劃輪10係相對於中心面呈對稱或不對稱。在圖1所示的示例中，刻劃輪10係相對於中心面呈對稱。中心面係相當於刻劃輪10的對稱面。

在圖1所示的刻劃輪10之側面視角中，主體20的形狀呈環狀。在主體20上係形成有將主體20貫穿刻劃輪10的軸方向之穿孔21。在主體20的穿孔21之周圍上係形成有倒角22。在穿孔21中，係插入有支承刻劃輪10的銷(pin)。刻劃輪10與銷的配合(fit)係間隙配合(clearance fit)、過渡配合(transition fit)、或是緊密配合(tight fit)。銷係由設置在刻劃加工裝置上的保持具(holder)所支承。銷與保持具的配合係選自於間隙配合、過渡配合、或是緊密配合，以使刻劃輪10能夠相對於保持具旋轉。

刀刃部30係相對於主體20設置在刻劃輪10之徑向(radial direction)的外側。刀刃部30係構成刻劃輪10的刃。在圖1所示的刻劃輪10的側面視角中，刀刃部30的形狀係呈環狀。在主體20的表面23與刀刃部30的表面31之間係 形成有邊界線10C。邊界線10C的形狀係與主體20的形狀呈對應的圓。

如圖2所示，刀刃部30的厚度係隨著越向刻劃輪10的徑向之外側越薄。在由單晶體鑽石所構成的刀刃部30中，依據單晶體鑽石的晶體方位(crystal orientation)不同，刻劃輪10的圓周方向之每個部位的硬度也會不同。在由單晶體鑽石製的基材(base material)製造刻劃輪10的情況下，係使用例如雷射加工來作為基材的加工方法。在此加工方法中，係可不受晶體方位的影響來加工單晶體鑽石。

在圖2所示的刻劃輪10的正面視角中，將顯示刻劃輪10的輪廓的線稱為稜線10B。於一示例中，稜線10B係位於刻劃輪10的中心面上。在圖2所示的刻劃輪10之正面視角中，將連接中心軸10A與稜線10B的線段稱為刻劃輪10的半徑。將依據刻劃輪10的半徑所決定的圓稱為刻劃輪10的圓周。刻劃輪10的圓周之直徑係相當於刻劃輪的外徑。

刀刃部30的表面31係可以稜線10B為基準而劃分成第1刀刃面31A以及第2刀刃面31B。第1刀刃面31A係在相對於稜線10B的刻劃輪10之軸方向的一側上擴展於稜線10B與邊界線10C之間。第2刀刃面31B係在相對於稜線10B的刻劃輪10之軸方向的另一側上擴展於稜線10B與邊界線10C之間。以下係將刻劃輪10的正面視角中沿著第1刀刃面31A或第2刀刃面31B的方向稱為刀刃面的傾斜方向。

刻劃輪10係以刻劃輪10的中心面為基準而可劃分為第1台部11以及第2台部12。第1台部11係構成相對於中心面的刻劃輪10的軸方向之一側的部分。第2台部12係構成相對於中心面的刻劃輪10的軸方向之另一側的部分。第1台部11及第2台部12係相當於在截圓錐(truncated cone)上形成有穿孔21之立體。第1台部11之側面係相當於第1刀刃面31A。第2台部12之側面係相當於第2刀刃面31B。在與刻劃輪10的中心面呈正交的刻劃輪10的剖面上，第1刀刃面31A及第2刀刃面31B係在刻劃輪10的圓周中以與中心面相交的方式相對於中心面傾斜。

如圖3所示，刀刃部30係包括經圓倒角加工的前端部40，以及在刻劃加工時以與被加工物之間形成空間的方式起伏的抑制接觸構造50。於圖3中，係相對於刀刃部30的尺寸誇張地表現前端部40的彎曲程度。在刀刃部30由單晶體鑽石形成的情況下，依據單晶體鑽石的晶體方位不同，刀刃部30的硬度也會隨著刻劃輪10的圓周方向之每個部位的不同而有不同。亦即，於刀刃部30中係依據晶體方位而包括了硬度相對較大的部分以及硬度相對較小的部分。相較於刀刃部30之硬度大的部分，在刀刃部30之硬度小的部分中具更高的發生缺陷的疑慮。在包括有經圓倒角加工的前端部40之刀刃部30中，前端部40上的局部之荷重的作用被抑制，因而抑制了晶體方位所致使的硬度小的部分之缺陷的發生。

以下係將前端部未經圓倒角加工且刀刃部未形成有抑制接觸構造的刻劃輪稱為基準刻劃輪。相較於刻劃輪10的前端部40，基準刻劃輪的前端部更 為銳利。基準刻劃輪的刀刃部之表面的波狀係小於刻劃輪10的刀刃部30之表面31的波狀。

前端部40的表面之前端面41係朝向刻劃輪10的徑向之外側突出的曲面。稜線10B係由前端部40的頂部所形成。由於前端部40經圓倒角加工，因此在前端部40上不存在有如基準刻劃輪的前端部之看得見的邊緣(edge)。然而，在圖2中，係以與表現基準刻劃輪的前端部之稜線的情況之相同的表現方法來表現前端部40的稜線10B。

前端部40的前端面41係包含在刀刃部30的表面31中。將各刀刃面31A、刀刃面31B中之前端面41以外的部分稱為主表面31C。抑制接觸構造50係形成在第1刀刃面31A的主表面31C及第2刀刃面31B的主表面31C中之至少一者上。茲就抑制接觸構造50與主表面31C的關係進行例示。於圖3中所示的第1例中，在各刀刃面31A、刀刃面31B之各自的主表面31C上係形成有抑制接觸構造50。於第2例中，在第1刀刃面31A的主表面31C上係形成有抑制接觸構造50，而在第2刀刃面31B的主表面31C上係不形成抑制接觸構造50。於第3例中，在第2刀刃面31B的主表面31C上係形成有抑制接觸構造50，而在第1刀刃面31A的主表面31C上係不形成抑制接觸構造50。

茲就刀刃部30的主表面31C與被加工物的關係進行例示。於第1例中，主表面31C係可被劃分為接觸部以及非接觸部。主表面31C的接觸部係在刀刃部30被按壓於被加工物的狀態下，主表面31C之中與被加工物接觸的部 分。主表面31C的接觸部係包含主表面31C之中至少與前端部40之前端面41鄰接的部分。主表面31C的非接觸部係在刀刃部30被按壓於被加工物的狀態下，主表面31C之中未與被加工物接觸的部分。主表面31C的非接觸部係包含主表面31C之中至少與邊界線10C鄰接的部分。於第2例中，整個主表面31C皆為接觸部。

茲就包含接觸部及非接觸部的主表面31C中之抑制接觸構造50的形成範圍進行例示。於第1例中，抑制接觸構造50係形成在主表面31C的整個接觸部以及主表面31的整個非接觸部上。於第2例中，抑制接觸構造50係形成在主表面31C的整個接觸部而未形成在主表面31C的非接觸部上。於第3例中，抑制接觸構造50係形成在主表面31C的整個接觸部且形成在主表面31C之非接觸部的一部分上，但未形成在主表面31C之非接觸部的其他部分上。於第4例中，抑制接觸構造50係形成在主表面31C之接觸部的一部分上，但未形成在主表面31C之接觸部的其他部分及主表面31C的非接觸部上。

茲就僅包含接觸部的主表面31C中之抑制接觸構造50的形成範圍進行例示。於第1例中，抑制接觸構造50係形成在主表面31C的整個接觸部上。於第2例中，抑制接觸構造50係形成在主表面31C之接觸部的一部分上，但未形成在主表面31C之接觸部的其他部分上。

刻劃輪10的各部位之尺寸係可因應被加工物的大小等而任意選擇。刻劃輪10的外徑係選自於例如φ1.5mm至φ6mm的範圍。於一示例中，刻劃輪10 的外徑係φ2mm。主體20的厚度係選自於例如0.4mm至1.1mm的範圍。於一示例中，主體20的厚度係0.64mm。前端部40的前端面41之粗糙度(roughness)曲線的算術平均(arithmetic average)粗糙度係包含在例如0.01μm至0.06μm的範圍內。刀刃部30的主表面31C之粗糙度曲線的算術平均粗糙度係包含在例如0.10μm至0.20μm的範圍內。刀刃部30的主表面31C之波狀曲線的平均長度係包含在10μm至20μm的範圍內。刀刃部30的主表面31C之波狀曲線的最大高度係包含在例如0.3μm至1.0μm的範圍內。

刻劃輪10係具有預定的刀刃角θ。刀刃角θ係藉由例如圖3所示的刻劃輪10之正面視角中之第1直線L1及第2直線L2所定義。第1直線L1係與刀刃面的傾斜方向平行，且通過第1刀刃面31A的主表面31C之直線。第2直線L2係與刀刃面的傾斜方向平行，且通過第2刀刃面31B的主表面31C之直線。刀刃角θ係相當於第1直線L1與第2直線L2所成的角度。茲就刀刃角θ的大小進行例示。刀刃角θ係鈍角、直角、或銳角。於圖示的示例中，刀刃角θ係鈍角。刀刃角θ係選自於例如90°至140°的範圍。

前端部40的曲率半徑可任意選擇。於一示例中，前端部40的曲率半徑係設定為至少滿足第1條件至第3條件中之一者。第1條件為：伴隨刻劃加工的前端部40之缺陷係不易發生。關於是否滿足第1條件係可藉由例如針對被加工物之刻劃輪10的每一基準移動距離所產生的前端部40之缺陷的發生次數在規定的次數以下來確定。在滿足第1條件的情況下，會延長刻劃輪10的壽命。第2條件為：使伴隨刻劃加工之刻劃輪10的磨耗不易進行。關於是否滿 足第2條件係可藉由例如針對被加工物之刻劃輪10的每一基準移動距離之前端部40的磨耗量在規定的磨耗量以下來確定。在滿足第2條件的情況下，會延長刻劃輪10的壽命。第3條件為：垂直裂縫適切地形成於被加工物上。關於是否滿足第3條件係可藉由例如相對於被加工物的厚度之垂直裂縫的深度(以下稱為「深度率」)包含在規定的範圍內來確定。在滿足第3條件的情況下，經刻劃加工之被加工物係當經分斷加工時不易降低被加工物的品質。

基本上，當前端部40的曲率半徑越大，則抑制前端部40的缺陷之發生或磨耗之進行的功效也會越高，且垂直裂縫的深度率會變小。前端部40的曲率半徑之最大值係例如10μm。前端部40的曲率半徑之最小值係例如1μm。於一示例中，前端部40的曲率半徑係選自於2μm至5μm的範圍。在前端部40的曲率半徑為1μm以上的情況下，則抑制前端部40的缺陷之發生或磨耗之進行的功效會提高。在前端部40的曲率半徑為10μm以下的情況下，則容易在被加工物上形成深的垂直裂縫。

抑制接觸構造50之具體的態樣係可任意選擇。於一示例中，抑制接觸構造50係包括形成在刀刃部30的主表面31C上之一個或複數個凹部51。在抑制接觸構造50包括複數個凹部51的態樣中，係可任意選擇複數個凹部51的相互關係。複數個凹部51呈規則或不規則地配置。規則配置的複數個凹部51係朝預定方向排列。預定方向係例如刻劃輪10的圓周方向、刀刃面的傾斜方向、或是與該等方向中之一者相交的方向。複數個凹部51的開口面積係設定 為相同的面積或互為不同的面積。複數個凹部51的深度係設定為相同的深度或互為不同的深度。凹部51的深度比表面粗糙度所規定的最大谷深更深。

茲就有關於凹部51的具體態樣進行例示。

於凹部51的第1態樣中，凹部51係形成在主表面31C上的溝槽。溝槽係在預定方向上呈長形狀。預定方向係例如刻劃輪10的圓周方向、刀刃面的傾斜方向、或是與該等方向中之一者相交的方向。於圖4中，係例示在圓周方向上呈長形狀的凹部51。在凹部51包括複數個溝槽的態樣中，可任意地選擇複數個溝槽之相互關係。茲就有關於溝槽的長度之方向關係進行例示。於第1例中，所有溝槽的長度之方向皆相同。於第2例中，所有溝槽的長度之方向互為不同。於第3例中，在複數個溝槽之中係包括長度之方向為相同的複數個溝槽，以及長度之方向互為不同的複數個溝槽。茲就有關於溝槽的寬度之關係進行例示。於第1例中，所有溝槽的寬度皆相同。於第2例中，所有溝槽的寬度互為不同。於第3例中，在複數個溝槽之中係包括寬度相同的複數個溝槽，以及寬度互為不同的複數個溝槽。茲就有關於溝槽的深度之關係進行例示。於第1例中，所有溝槽的深度皆相同。於第2例中，所有溝槽的深度互為不同。於第3例中，在複數個溝槽之中係包括深度為相同的複數個溝槽，以及深度互為不同之複數個溝槽。茲就有關於溝槽的剖面形狀之關係進行例示。於第1例中，所有溝槽的剖面形狀皆相同。於第2例中，所有溝槽的剖面形狀互為不同。於第3例中，在複數個溝槽之中係包括剖面形狀為相同之複數個溝槽，以及剖面形狀互為不同之複數個溝槽。

於凹部51的第2態樣中，凹部51係形成在主表面31C上的開口部。開口部與溝槽的不同之處在於：開口部不包含如溝槽之在預定方向上呈長形狀的特徵。於凹部51包括複數個開口部之態樣中，係可任意地選擇複數個開口部之相互關係。茲就有關於開口部之開口面積的關係進行例示。於第1例中，所有開口部的開口面積皆相同。於第2例中，開口部的開口面積互為不同。於第3例中，在複數個開口部之中係包括開口面積相同的複數個開口部，以及開口面積互為不同的複數個開口部。茲就有關於開口部的深度之關係進行例示。於第1例中，所有開口部的深度皆相同。於第2例中，開口部的深度互為不同。於第3例中，在複數個開口部之中係包括深度為相同的複數個開口部，以及深度互為不同的複數個開口部。茲就有關於開口部的平面視角中之開口部的形狀之關係進行例示。於第1例中，所有開口部的形狀皆相同。於第2例中，開口部的形狀互為不同。於第3例中，在複數個開口部之中係包括形狀為相同之複數個開口部，以及形狀互為不同之複數個開口部。

於凹部51的第3態樣中，凹部51係形成在主表面31C上的起伏部之谷結構。起伏部係包括複數個谷結構以及複數個山結構。於主表面31C上係透過複數個谷結構及複數個山結構而形成波狀。複數個谷結構之相互關係係可任意地選擇。茲就有關於谷結構的深度之關係進行例示。於第1例中，所有谷結構的深度皆相同。於第2例中，所有谷結構的深度互為不同。於第3例中，在複數個谷結構之中係包括深度為相同的複數個谷結構，以及深度互為不同的複數個谷結構。茲就有關於谷結構的剖面形狀之關係進行例示。於第1例中，所有谷結構的剖面形狀皆相同。於第2例中，所有谷結構的剖面形狀 互為不同。於第3例中，在複數個谷結構之中係包括剖面形狀為相同之複數個谷結構，以及剖面形狀互為不同之複數個谷結構。

於凹部51的第4態樣中，凹部51係具有凹部51的第1態樣、第2態樣、以及第3態樣中之至少兩者所組合的態樣。於凹部51的第1態樣中所例示的複數個溝槽之相互關係、於凹部51的第2態樣中所例示的複數個開口部之相互關係、以及於凹部51的第3態樣中所例示的複數個谷結構之相互關係亦適用在凹部51的第4態樣中。

在圖3至圖6所示的示例中，刀刃部30係包括起伏部60。起伏部60係形成在各刀刃面31A、刀刃面31B的主表面31C上。起伏部60係在預定方向上形成波狀。預定方向係例如刻劃輪10的圓周方向、刀刃面的傾斜方向、或是與該等方向中之一者相交的方向。於起伏部60的第1態樣中，起伏部60係包括形成有刻劃輪10之圓周方向的波狀之第1起伏部61。圖5係顯示第1起伏部61的波狀曲線之一示例。於起伏部60的第2態樣中，起伏部60係包括形成有刀刃面的傾斜方向之波狀的第2起伏部62。圖6係顯示第2起伏部62之波狀曲線的一示例。於起伏部60的第3態樣中，起伏部60係包括第1起伏部61及第2起伏部62之兩者。

如圖5所示，第1起伏部61係包括複數個谷結構61A以及複數個山結構61B。谷結構61A與山結構61B係由平均線61L所劃分。谷結構61A係相對於平均線61L之刻劃輪10的徑向之內側的部分。谷結構61A係包括谷底61C。山 結構61B係相對於平均線61L之刻劃輪10的徑向之外側的部分。山結構61B係包括山頂61D。複數個谷結構61A與複數個山結構61B係交替地形成在刻劃輪10的圓周方向上。谷結構61A與相對於此鄰接在刻劃輪10的旋轉方向之後側的山結構61B係組成一組的谷結構61A及山結構61B。一組的谷結構61A及山結構61B係包括在谷底61C與山頂61D之間擴展的正面61E。第1起伏部61係構成抑制接觸構造50的凹部51。包含有谷底61C之谷結構61A的底面係構成凹部51的底面52。

於包含有第1起伏部61之刻劃輪10中，在刻劃加工時之刻劃輪10不易對被加工物產生滑移。其原因被認為如下：隨著在刻劃加工時之刻劃輪10的旋轉，第1起伏部61之接觸部係週期性地接觸被加工物，藉此增加了刀刃部30與被加工物之間的摩擦力。藉由其影響而抑制了刻劃輪10對被加工物的滑移之發生。第1起伏部61的接觸部係例如包含有山頂61D之山結構61B的頂部之正面61E、山結構61B的所有的正面61E、或山結構61B的所有及谷結構61A的一部分之正面61E。

如圖6所示，第2起伏部62係包括複數個谷結構62A以及複數個山結構62B。谷結構62A與山結構62B係由平均線62L所劃分。谷結構62A係相對於平均線62L之刻劃輪10的徑向之內側的部分。谷結構62A係包括谷底62C。山結構62B係相對於平均線62L之刻劃輪10的徑向之外側的部分。山結構62B係包括山頂62D。複數個谷結構62A與複數個山結構62B係交替地形成在刀刃面的傾斜方向上。谷結構62A與相對於此鄰接在刀刃面的傾斜方向之山結 構62B係組成一組的谷結構62A及山結構62B。一組的谷結構62A及山結構62B係包括在谷底62C與山頂62D之間擴展的側面62E。第2起伏部62係構成抑制接觸構造50的凹部51。包含有谷底62C之谷結構62A的底面係構成凹部51的底面52。

於包含有第2起伏部62之刻劃輪10中，在刻劃加工時之刻劃輪10不易對被加工物產生滑移。其原因被認為如下：在刻劃加工時第2起伏部62之接觸部係接觸被加工物，藉此增加了刀刃部30與被加工物之間的摩擦力。藉由其影響而抑制了刻劃輪10對被加工物的滑移之發生。第2起伏部62的接觸部係例如包含有山頂62D之山結構62B的頂部之側面62E、山結構62B的所有的側面62E、或山結構62B的所有及谷結構62A的一部分之側面62E。

第1起伏部61與第2起伏部62的關係可任意地選擇。

茲就有關於起伏部60的平均高度進行例示。於第1例中，第1起伏部61的平均高度係低於第2起伏部62的平均高度。於第2例中，第1起伏部61的平均高度係高於第2起伏部62的平均高度。於第3例中，第1起伏部61的平均高度係等於第2起伏部62的平均高度。

茲就有關於起伏部60之週期進行例示。於第1例中，第1起伏部61的週期係短於第2起伏部62的週期。於第2例中，第1起伏部61的週期係長於第2起伏部62的週期。於第3例中，第1起伏部61的週期係等於第2起伏部62的週期。當第1起伏部61的週期越短，則被認為具有越高的抑制刻劃輪10對被加工物 的滑移之發生的功效。

於圖3至圖6中所示的示例中，在刀刃部30的主表面31C上係形成有複數個溝槽70。如圖3或圖4所示，溝槽70係在刻劃輪10的圓周方向上呈長形狀。溝槽70係與刀刃部30的稜線10B呈平行。複數個溝槽70係排列於刀刃面的傾斜方向上。茲就有關於刻劃輪10的圓周方向之溝槽70的形狀進行例示。於第1例中，溝槽70的形狀係在整個圓周方向上呈連續。於第2例中，溝槽70的形狀係在圓周方向上呈不連續。如圖5所示，溝槽70的底面71係呈起伏。第1起伏部61係藉由底面71的起伏而構成。如圖6所示，第2起伏部62係藉由排列在刀刃面的傾斜方向上之複數個溝槽70而構成。

參照圖7並針對刻劃輪10的製造方法之一示例作說明。

於第1步驟中，係形成單晶體鑽石的基板H1。基板H1係四邊形的薄板。基板H1的製造方法係例如高溫高壓合成法(high temperature high pressure synthesis method)或化學蒸汽沉積法(chemical vapor deposition method)。於第2步驟中，係實施透過裁斷加工將基板H1裁切出圓板H2之加工，以及在圓板H2上形成穿孔21之加工。裁斷加工的一示例係雷射加工、放電加工、或離子束加工。

於第3步驟中，係在圓板H2上形成經圓倒角加工之前端部40，以及包含有抑制接觸構造50之刀刃部30。穿孔21之周圍的倒角22係在例如第3步驟之後形成。於第3步驟中對圓板H2的加工係可分類為第1加工、第2加工、以及 第3加工。第1加工係將圓板H2之外周部位的被去除部H3進行去除的加工。第2加工係在刀刃部30上形成抑制接觸構造50之加工。第3加工係將刀刃部30的前端部40施行圓倒角之加工。

於第3步驟的第1例中，隨著在透過裁斷加工自圓板H2去除被去除部H3，也在圓板H2上形成經圓倒角加工之前端部40，以及包含有抑制接觸構造50之刀刃部30。亦即，藉由一種裁斷加工即對圓板H2合併執行第1加工至第3加工。裁斷加工的一示例係雷射加工、放電加工、或離子束加工。

於第3步驟的第2例中，首先執行自圓板H2去除被去除部H3之第1加工；接著執行在圓板H2的刀刃部30上形成抑制接觸構造50的第2加工；其次執行對圓板H2的刀刃部30之前端部40進行圓倒角的第3加工。用以執行第1加工至第3加工之各自的加工方法係可個別選擇。茲就有關於加工方法之組合進行例示。於加工方法的第1例中，第1加工至第3加工的加工方法係相同的裁斷加工。於加工方法的第2例中，第1加工至第3加工的加工方法係互為不同的裁斷加工。於加工方法的第3例中，第1加工至第3加工中的兩個加工方法為相同的裁斷加工，而另外一個的加工方法為與其等不同的裁斷加工。於加工方法的第4例中，第1加工及第2加工之加工方法為相同或互為不同之裁斷加工，而第3加工的加工方法為拋光加工(polishing process)或研磨加工(grinding process)。

於第3步驟的第3例中，首先執行自圓板H2去除被去除部H3之第1加工； 接著執行對圓板H2的刀刃部30之前端部40進行圓倒角的第3加工；其次執行在圓板H2的刀刃部30上形成抑制接觸構造50的第2加工。用以執行第1加工至第3加工之各自的加工方法係可個別選擇。加工方法的組合之示例係與第3步驟的第2例相同。

於第3步驟的第4例中，首先執行自圓板H2去除被去除部H3之第1加工；接著合併執行在圓板H2的刀刃部30上形成抑制接觸構造50的第2加工，以及對圓板H2的刀刃部30之前端部40進行圓倒角的第3加工。用以執行第1加工至第3加工之各自的加工方法係可個別選擇。茲就有關於加工方法之組合進行例示。於加工方法的第1例中，第1加工至第3加工的加工方法係相同的裁斷加工。於加工方法的第2例中，第1加工的加工方法、第2加工的加工方法、以及第3加工的加工方法係互為不同的裁斷加工。

茲說明有關於刻劃輪10的作用及功效。

在刻劃輪10中，藉由對刀刃部30的前端部40施行圓倒角加工，抑制了前端部40上的局部之荷重的作用。從而獲得抑制前端部40的缺陷之發生的功效，以及抑制前端部40的磨耗之進行的功效之一者或兩者。該等功效係有助於刻劃輪10的壽命之延長。

如圖8所示，於刻劃加工時，刻劃輪10的刀刃部30係被按壓於被加工物WP。被加工物WP係接受來自刻劃輪10的刻劃荷重。於一示例中，刻劃加工裝置係調整刻劃荷重以使刻劃荷重包含在預定的荷重範圍內。

於刀刃部30被按壓於被加工物WP的狀態之下，在抑制接觸構造50的凹部51之底面52與被加工物WP之間係形成空間S。前端部40、第1起伏部61的接觸部、以及第2起伏部62的接觸部係與被加工物WP接觸。隨著刻劃輪10的掃行，刻劃輪10亦相對於被加工物WP進行旋轉。伴隨著刻劃輪10的旋轉，接觸被加工物WP的刀刃部30之部位亦產生變化。於各個溝槽70中，第1起伏部61的接觸部係週期性地接觸被加工物WP。

伴隨著刻劃輪10的旋轉，亦在被加工物WP上形成一次裂縫。在刻劃輪10自形成一次裂縫之區域離開後，二次裂縫係從一次裂縫進行伸展。一次裂縫亦稱為肋狀紋(rib mark)。二次裂縫亦稱為新生紋(new)。藉由一次裂縫及二次裂縫以在被加工物WP上形成垂直裂縫。

由於在使用了刻劃輪10的刻劃加工中，凹部51的底面52與被加工物WP之間形成有空間S，則與被加工物WP接觸的刀刃部30之表面31的面積會變得比使用了基準刻劃輪的情況還窄。於被加工物WP上之與刀刃部30接觸的部分之每單位面積的刻劃荷重變大，則被加工物WP局部地受到刻劃荷重的作用，而使垂直裂縫變得容易伸展。此係有助於在被加工物WP上形成深的垂直裂縫。

根據刻劃輪10，由於藉由抑制接觸構造50的作用而在被加工物WP上形成深的垂直裂縫，使得能夠調整刻劃荷重的範圍變廣。在賦予被加工物WP 的刻劃荷重小的情況下，則可獲得抑制刻劃輪10的磨耗之進行的功效，以及提高被刻劃加工的被加工物WP的品質之功效的一者或兩者。刻劃輪10的磨耗之進行的抑制係有助於刻劃輪10的壽命之延長。

(實施態樣2)

圖9係顯示實施態樣2的刻劃輪100。實施態樣2的刻劃輪100之構造係相當於變更一部分的實施態樣1之刻劃輪10的構造者。在實施態樣2的刻劃輪100之前端部110上未施行圓倒角加工。在其他之處，實施態樣1的刻劃輪10與實施態樣2的刻劃輪100係具備相同的構造。有關在各刻劃輪10、刻劃輪100中之共通的構造係以相同的符號作標記。

刻劃輪100的前端部110相較於實施態樣1的前端部40係更為銳利。前端部110的前端面111係呈平滑。刻劃輪100係具備與實施態樣1之刻劃輪10相同的抑制接觸構造50。各刀刃面31A、刀刃面31B被劃分為主表面31C與前端面111。抑制接觸構造50係形成在第1刀刃面31A之主表面31C及第2刀刃面31B之主表面31C中之至少一者上。有關抑制接觸構造50之各種事項係與實施態樣1相同。

此外，於上述各實施態樣中係例示了有關本發明之刻劃輪可獲得的態樣。上述各實施態樣的說明並不意圖用以限制有關本發明之刻劃輪可獲得的態樣。有關本發明之刻劃輪係可獲得與各實施態樣所例示的態樣不同的態樣。其一示例係各實施態樣的結構之一部分經取代、變更、或是省略的態 樣，亦或是於各實施態樣中添加新的結構之態樣。

10:刻劃輪

10B:稜線

30:刀刃部

31:表面

31A:第1刀刃面

31B:第2刀刃面

31C:主表面

40:前端部

41:前端面

50:抑制接觸構造

51:凹部

70:溝槽

L1:第1直線

L2:第2直線

θ:刀刃角

Claims (8)

1. 一種刻劃輪，其為包括鑽石製的刀刃部之刻劃輪，其中前述刀刃部包括：

   前端部，係經圓倒角加工；以及

   抑制接觸構造，係以在被按壓於被加工物的狀態下與被加工物之間形成空間的方式所構成。
2. 如請求項1所記載之刻劃輪，其中前述抑制接觸構造係包括朝向前述刻劃輪的內部凹陷的凹部。
3. 如請求項1或請求項2所記載之刻劃輪，其中：

   前述刀刃部係進一步包括在前述刻劃輪的圓周方向上起伏的第1起伏部；

   前述第1起伏部係包括複數個谷結構及複數個山結構，而構成前述抑制接觸構造。
4. 如請求項3所記載之刻劃輪，其中：

   前述刀刃部係在前述刻劃輪的圓周方向上進一步包括長形的溝槽；

   前述第1起伏部係形成在前述溝槽的底面。
5. 如請求項1或請求項2所記載之刻劃輪，其中：

   前述刀刃部係進一步包括在前述刀刃部的刀刃面之傾斜方向上起伏的第2起伏部；

   前述第2起伏部係包括複數個谷結構及複數個山結構，而構成前述抑制接觸構造。
6. 如請求項5所記載之刻劃輪，其中：

   前述刀刃部係在前述刻劃輪的圓周方向上進一步包括長形的複數個溝槽；

   前述第2起伏部係包括排列在前述傾斜方向上的前述複數個溝槽。
7. 如請求項1或請求項2所記載之刻劃輪，其中前述前端部的曲率半徑係包含在1μm至10μm的範圍。
8. 如請求項1或請求項2所記載之刻劃輪，其中前述鑽石係單晶體鑽石。

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