TWI423939B - Cutter wheel - Google Patents

Description

切刀輪

本發明係關於一種藉由在玻璃等脆性材料基板上轉動而於基板上形成劃線之切刀輪，進而詳細而言，涉及一種可形成劃線(高滲透性劃線)之帶槽切刀輪，該劃線中深深地滲透有沿著劃線而形成於垂直方向(相對於基板平面而成直角之方向)之裂痕(垂直裂痕)。

通常，用以於玻璃基板上形成劃線之切刀輪，係藉由沿著外周面自兩面對超硬合金製或者燒結金剛石製之圓板進行研磨，而於外周緣上成形出剖面V字狀之刃面，並形成有成為刃尖之稜線。

此種切刀輪中，若刃尖兩側之刃面所成之稜線角(亦稱作刃尖角)過小，則無法藉由普通之壓接負重而形成劃線，若使壓接負重過大，則會立即向不規則方向斷裂。另一方面，若稜線角過大，則壓接負重會向水平方向分散，由此為形成劃線而必需加大壓接負重，此外，由於向平方向分散之負重亦變大，因此容易形成導致剖面之品質降低之水平裂痕(自垂直方向(相對於基板平面成直角之方向)偏離之方向之裂痕，導致形成碎片(缺口))。因此，通常之切刀輪中，使稜線角為適當角度，具體而言使稜線角為100°~160°，通常為110°~150°左右，便可於基板上確實地形成劃線。

另一方面，使用沿著成為刃尖之稜線呈週期性地形成有槽之帶槽切刀輪(參照專利文獻1)。帶槽切刀輪具有以下特徵。

首先，刃尖部分(突起)與槽部分交替於基板上轉動，因此突起容易切入，但依序位於基板上之槽部分作為限制刃尖之切入之阻力而發揮作用，進行「切入抑制」以不使刃尖過深地切入基板。由此，即便於負重較大時，亦可防止因較大稜線角之刃尖之過度切入而產生向不規則方向之斷裂或水平裂痕，從而形成方向受到控制之劃線。此外，藉由刃尖部分與槽部分交替接近於基板，而使刃尖間歇性地接觸基板。其結果，一面對基板實施打點衝擊一面形成劃線，因此沿著劃線伸展之垂直裂痕之深度，遠遠深於沿著由(無槽之)普通切刀輪形成之劃線所形成之裂痕之深度。此外，對刃尖部分集中施加壓接負重，由此裂痕之深度亦變深。

由此，藉由使用帶槽切刀輪，與(無槽之)普通切刀輪相比可直線狀地形成高滲透性之劃線，而且可防止向不規則方向之斷裂或水平裂痕之產生。

另外，帶槽切刀輪可形成高滲透性之劃線，因此有時亦存於裂痕貫穿基板而直接使基板完全斷開之情況，但此時之裂痕係相對於基板平面而向直角方向伸展之垂直裂痕，裂痕之方向成為沿著劃線之直線狀，與上述之不規則方向之斷裂不同，進行裂痕之伸展方向受到控制之較佳斷開。

進而，作為帶槽切刀輪之其他優點，藉由槽而進行「切入抑制」，因此即便稜線角較小，例如小至80°~130°，尤其90°~120°左右，而且即便加大負重，亦難以產生出現水平裂痕之不良情況或基板向不規則方向斷裂之不良情況。因此即便為(無槽之)普通切刀輪難以形成劃線之較小之稜線角度，亦可形成高滲透性之劃線。

另一方面，作為用以減少加工切刀輪之刃尖且刃面之研磨加工之工時以提高生產效率之策略而揭示有如下方法：當沿著圓板之外周面傾斜研磨兩側面而形成剖面V字狀之刃面時，加工出二段傾斜面(參照專利文獻2之圖1(c))，如圖4所示揭示的是如下之切刀輪：將二段傾斜面中外周緣側之第一傾斜面K1設為刃面，並設為與普通切刀輪相同之稜線角以較小之寬度進行加工，未用作刃面之根部側之第二傾斜面K2係以使第二傾斜面K2延長至第一傾斜面K1側時之虛擬之稜線角成為小於第一傾斜面之稜線角之角度之方式進行加工。該切刀輪中，於形成第一傾斜面之前預先製造僅形成有第二傾斜面之稜線角較小之輪，並根據需要以所期望之稜線角形成第一傾斜面，由此可製造具有所期望之刻劃性能之切刀輪。該切刀輪中，當於玻璃基板上轉動時，藉由第一傾斜面形成劃線，第二傾斜面不與玻璃面接觸。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]　國際公開WO 2005/072926號公報

[專利文獻2]　日本專利特開平9-188534號公報

於基板上形成劃線時，期望消除水平裂痕之產生及於不規則方向斷裂之不良情況，由此可形成伴隨有儘可能深之垂直裂痕之劃線。

專利文獻1記載之帶槽切刀輪，與普通切刀輪相比，於可形成伴隨有較深之垂直裂痕之高滲透性之劃線之方面較佳。

然而，有時因被加工基板之厚度或材質而期望形成伴隨有更深之垂直裂痕之高滲透性之劃線，此外，更理想的是，即便於同樣形成高滲透性之劃線時，亦較佳為能夠以儘可能小之壓接負重來形成高滲透性之劃線，這樣可提高劃線之加工品質。

由此，本發明之目的在於，與先前之帶槽切刀輪相比而提供：

(1)　可形成伴隨有更深之垂直裂痕之高滲透性之劃線之切刀輪；

(2)　即便以相對低之壓接負重亦可形成高滲透性之劃線之切刀輪。

為達成上述目的而完成之本發明之帶槽切刀輪具有以下構成。即，沿著圓形之外周緣具有二段刃面，該刃面包括形成有成第一稜線角Φ1之稜線之剖面V字狀之第一刃面，及連接於該第一刃面之根部側之第二刃面。第二刃面係以使第二刃面延長至第一刃面側時所形成之虛擬之第二稜線角Φ 2成為小於第一稜線角Φ 1之角之方式形成。進而，具有沿著第一刃面之稜線到達第二刃面之深度之槽週期性地形成。而且，於進行刻劃時，該帶槽切刀輪係以第一刃面與第二刃面一同切入被加工基板之方式形成劃線。

根據本發明，相對於被加工基板，第一稜線角Φ1之第一刃面切入至根部為止，繼而使第二稜線角Φ2之第二刃面切入。此時，第二稜線角Φ2小於第一稜線角Φ1，稜線角較寬之第一刃面相對於被加工基板之壓接面變窄，因此能夠以較僅用未變窄之第一刃面進行刻劃之先前型之切刀輪小之壓接負重，使槽間之突起切入至到達第二刃面之深度為止。另一方面，沿著刃尖稜線達到第二刃面之深度之槽週期性地形成，因此於切入至第二刃面時，當由該些槽發揮作用而抑制切入時，進一步之切入將受到限制。

根據本發明，可切入至第二刃面而形成較深之劃線，並且當切入深度接近槽深度時，進一步之切入將受到抑制，其結果，可消除因刃面之過度切入而導致產生不規則方向之斷裂或水平裂痕之不良情況。

上述發明中，較佳為將帶槽切刀輪之第一刃面之外徑D設為1 mm~10 mm，尤其設為2 mm~5 mm，且將第一稜線角Φ1設為100°~160°，尤其設為110°~130°。

藉由將第一稜線角Φ1設為100°~160°，當第一刃面壓接於基板時，可以適當之壓接負重形成劃線(防止產生水平裂痕或向不規則方向之斷裂之不良情況)，進而，藉由將外徑D設為1 mm~10 mm，可製成容易使用且輪之研磨加工比較容易之大小之帶槽切刀輪。

進而，上述發明中，較佳為第二稜線角Φ2為10°~90°，且第二刃面之最小寬度W為2 μm~200 μm，尤其為5 μm~100 μm。

藉由將第二刃面之最小寬度W(與第一刃面之最大寬度相同)設為2 μm~200 μm，此外藉由使第一稜線角為100°~160°，自幾何學上之關係考慮，自第一刃面之稜線至第一刃面之根部為止之深度成為約1 μm~100 μm。

例如，液晶面板等中使用之普通玻璃基板之厚度為0.1 mm~1.5 mm左右，因此若第一刃面之深度為上述範圍(1 μm~100 μm)，則藉由根據玻璃之板厚來將第二刃面之最小寬度W於上述範圍內設為適當值，可於第一刃面之根部切入基板(即第一刃面切入1 μm~100 μm)。且進而第二刃面即將切入時，防止水平裂痕之產生或不規則方向之斷裂。其後，進而使第二刃面切入，但此時，切刀輪之槽之深度到達第二刃面，因此成為較第一刃面之深度更大之槽深度，具體而言於第一刃面之深度為1 μm時深於1 μm，於第一刃面之深度為100 μm時深於100 μm。當第二刃面切入時，槽便發揮作用而抑制切入，因此可防止第二刃面過度切入而產生水平裂痕或不規則方向之斷裂。

以下，基於圖式對本發明之切刀輪進行詳細說明。此處，以適於板厚為0.1 mm~2 mm左右之液晶面板等中所使用之玻璃基板之加工之切刀輪為例進行說明，當然，亦可適用於厚板比此更厚之玻璃基板。此外，亦可適用於玻璃基板以外之脆性材料基板(例如，LTCC(low-temperature co-fired ceramic，低溫共燒陶瓷)等陶瓷基板、藍寶石基板、半導體材料)。

圖1係表示本發明之一實施形態之帶槽切刀輪之構成之正視圖(圖1(a)及側視圖(圖1(b))。此外，圖2係圖1之切刀輪之外周緣附近之放大剖面圖。

切刀輪10係於使用有超硬合金或燒結金剛石(PCD，polycrystalline diamond，多晶金剛石)之圓板之輪本體11研磨有二段刃面，該二段刃面包括第一刃面12，及連接於該第一刃面12之根部側之第二刃面13。通常，於形成第二刃面之後形成第一刃面。

輪本體11之外徑D設為1 mm~10 mm(通常為2 mm~5 mm)，以便於使用時容易使用，亦容易進行研磨加工。

第一刃面12係以於輪本體11之外周緣形成第一稜線角Φ 1之稜線之方式形戒，其前端成為刃尖14。藉由在100°~160°之範圍設定該第一稜線角Φ1，可防止稜線角過窄時及過寬時之不良情況(產生向不規則方向之裂痕，及因過度切入而對被加工基板造成之破壞等)。

第二刃面13係以使第二刃面13延長至第一刃面12側時形成第二稜線角Φ2之方式形成。將第二稜線角Φ2設為小於第一稜線角Φ1。具體而言，於10°~90°(通常20°~90°)之範圍設定第二稜線角Φ2，由此可避免於第一刃面12之後第二刃面13切入時不必要之阻力，從而可抑制負重向水平方向分散。

而且，沿著成為刃尖14之稜線而週期性地形成有槽15。槽15之深度M(自槽15底部至刃尖14為止之垂直距離)，深於第一刃面之深度L(自第一刃面12與第二刃面13之邊界16至刃尖14為止之垂直距離)，因此，槽15之底部到達第二刃面13。由此，當第二刃面13切入玻璃基板時，於槽15之部分抑制第二刃面13之切入。另外，圖1係用以說明各構成部分之概要之模式圖，槽數量、槽深度、槽寬度、槽間隔(槽間之刃尖部分(突起)之長度)等並非為藉由對實際情況進行縮尺而得者。例如，圖1中，外觀上，槽之寬度與槽之間隔(突起之長度)相比為同等以下，但通常將槽之寬度設定得長於槽間之間隔(刃尖部分(突起)之長度)，由此容易形成高滲透性之劃線。

於與第一稜線角Φ1之幾何學關係上，將第二刃面13之最小寬度W(亦為第一刃面之最大寬度)規定為第一刃面之深度L。第一刃面之深度L必需根據被加工基板之板厚或材質來設定為適當值。例如，假定於玻璃基板之板厚為2 mm左右時，即便第一刃面之深度L為0.5 mm，亦可切入至第二刃面13為止，但於玻璃基板之板厚為0.5 mm左右時，若第一刃面之深度L為0.5 mm，則於切入第二刃面13之前基板斷開。

因此，必需根據被加工基板之板厚而將第二刃面13之最小寬度W設定為適當值。具體而言，於對板厚為0.1 mm~1.5 mm左右之玻璃基板進行刻劃時，根據板厚，於2 μm~200 μm之範圍設定最小寬度W。

表1中表示使切刀輪10之外徑D於2 mm~10 mm之範圍變化時之、第一稜線角Φ1、第二稜線角Φ2、第一刃面深度L、槽深度M、第二刃面之最小寬度W(與第一刃面之最大寬度相同)之典型例。

第一稜線角Φ1可於100°~160°之範圍內任意設定。第二稜線角Φ2係與外徑D保持平衡來設定為適當值，具體而言，考慮切刀輪全體之厚度(通常為0.3 mm~1 mm左右)，隨著外徑D變大，第二稜線角Φ2變小。

外徑D越小，第一刃面之深度L可越深。而且使槽深度M深於第一刃面之深度L即可，通常，使槽深度M為2 μm~100 μm，尤其為5 μm~50 μm，即便最低亦深於2 μm。若小於此，則難以進行打點衝擊，此外，亦難以發揮作用而抑制切入。

使第二刃面之最小寬度W即便最大亦為200 μm以下，從而可降低使第二刃面切入時之阻力。

以上對本發明之代表例進行了說明，但本發明未必限定於上述之實施形態，可於不脫離本發明之特徵之範圍內進行適當修正、變更。例如，圖3係本發明之另一實施形態之切刀輪之外周緣附近之放大圖。對與圖1、圖2相同之部分附上相同符號並省略說明。該實施形態中，於第二刃面13之根部側設置有並非為刃尖之傾斜面17，由此可使第二刃面13較小而使研磨加工變得簡單。

[產業上之可利用性]

本發明可用於對以玻璃基板為代表之脆性材料基板形成高滲透性之劃線而又不會產生水平裂痕之切刀輪。

2b．．．第1傾斜面

2c．．．第2傾斜面

10．．．切刀輪

11．．．輪本體

12．．．第一刃面

13．．．第二刃面

14．．．刃尖

15．．．槽

16．．．第一刃面與第二刃面之邊界

D．．．外徑

L．．．第一刃面深度

M．．．槽深度

W．．．第二刃面之最小寬度(第一刃面之最大寬度)

Φ1．．．第一稜線角

Φ2．．．第二稜線角

圖1(a)、(b)係本發明之一實施形態之切刀輪之正視圖及側視圖；

圖2係將圖1之切刀輪之外周緣附近放大之剖面圖；

圖3係本發明之另一實施形態之切刀輪之側視圖；及

圖4係形成有二段傾斜面之先前之切刀輪之示例。

10．．．切刀輪

11．．．輪本體

12．．．第一刃面

13．．．第二刃面

14．．．刃尖

15．．．槽

16．．．第一刃面與第二刃面之邊界

D．．．外徑

Claims (7)

1. 一種脆性材料基板用之切刀輪，其特徵在於：沿著圓形之外周緣具有二段刃面，該刃面包括形成有構成第一稜線角Φ1之稜線之剖面V字狀之第一刃面，及連接於第一刃面之根部側之第二刃面，第二刃面係以延長至第一刃面側時所形成之虛擬之第二稜線角Φ2成為小於第一稜線角Φ1之角之方式形成，沿著成為位於前述第一刃面頂端之刀尖之稜線週期性地形成有槽，該槽之深度比自連接上述第一刃面與上述第二刃面之邊界至上述刀尖之垂直距離更深，且使第一刃面與第二刃面一同切入被加工基板而形成劃線。
2. 如請求項1之切刀輪，其中第一刃面之外徑D為1mm~10mm，且第一稜線角Φ1為100°~160°。
3. 如請求項2之切刀輪，其中第二稜線角Φ2為10°~90°，第二刃面之最小寬度W為2μm~200μm。
4. 如請求項3之帶槽切刀輪，其中上述槽之深度為2μm~50μm。
5. 如請求項1之帶槽切刀輪，其中上述第二刃面之最小寬度為2μm~200μm。
6. 一種脆性材料基板之刻劃方法，其特徵在於：使請求項1之上述切刀輪壓接於脆性材料基板之表面並轉動。
7. 根據請求項6上述之刻劃方法，其中使上述切刀輪以切入方式壓接於脆性材料基板至到達其第二刃面為止。