TWI465406B - Scribing and scribing device - Google Patents

Description

劃線輪及劃線裝置

本發明係有關於一種劃線輪、及具有該劃線輪之劃線裝置。

先前，作為用於在脆性材料基板(例如，玻璃基板等)上形成劃線之工具，已知有燒結鑽石製劃線輪(刀輪)。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本專利特開2009-166169號公報

於此，燒結鑽石(Polycrystalline diamond: PCD)係藉由於鑽石達到熱力學穩定之超高壓高溫下燒結鑽石粒子、金屬結合材料、及添加劑之混合物而生成。因此，燒結鑽石與單結晶鑽石相比，不存在解理之問題，不具有機械特性之各向異性，且具有優異之韌性。

然而，高溫下之燒結鑽石之機械特性會因包含於晶界中之金屬結合材料而下降。例如，若為了形成劃線，而使劃線輪之刀尖與脆性材料基板抵接，則會使劃線輪之刀尖溫度上升。其結果，將產生燒結鑽石之晶界結合強度下降，耐磨性等機械特性下降之類的問題。

因此，本發明之目的在於提供一種可於脆性材料基板上形成良好之劃線之劃線輪、及具有該劃線輪之劃線裝置。

為解決上述課題，技術方案1之發明之特徵在於，其係多晶鑽石製劃線輪，且包括圓盤狀本體部、設置於上述本體部外周之圓環狀之刀、及沿著上述刀之最外周部設置之刀尖；且上述刀之厚度係自上述本體部之中心朝向上述刀尖變小；上述多晶鑽石係將具有微細之晶粒組織、或非晶質之石墨型碳物質作為起始物質，於超高壓高溫下直接轉換燒結成鑽石者，且實質上僅包含鑽石。

又，技術方案2之發明係如技術方案1之劃線輪，其中上述刀尖具有沿著上述最外周部設置之複數個突起部。

又，技術方案3之發明之特徵在於包括：劃線單元，其係藉由使如技術方案1或2之劃線輪相對脆性材料基板壓接滾動，而於上述脆性材料基板上形成劃線；及保持單元，其係一面保持上述脆性材料基板，一面使所保持之上述脆性材料基板對劃線單元相對移動。

根據技術方案1至3記載之發明，構成劃線輪之多晶鑽石係將具有微細之晶粒組織或非晶質之石墨型碳物質作為起始物質，於超高壓高溫下直接轉換燒結成鑽石者。又，多晶鑽石實質上僅包含鑽石。

由此，該多晶鑽石製劃線輪不僅可以提高常溫下之硬度，而且還可以提高高溫下之機械特性。因此，可以實現劃線輪更進一步之長壽命化。

尤其，根據技術方案2記載之發明，劃線輪係由多晶鑽石成形，且常溫下之劃線輪之硬度、及高溫下之劃線輪之機械特性提昇。因此，即便於刀尖之最外周部上設置有複數個突起部，亦可抑制各突起部缺損，實現劃線輪更進一步之長壽命化。

<1.　劃線裝置之構成>

以下，一面參照圖式，一面詳細地對本發明實施形態進行說明。

圖1及圖2係分別表示劃線裝置1之整體構成之一例之前視圖及側視圖。圖3及圖4係表示劃線輪50附近之構成之一例之前視圖及仰視圖。圖5係用以說明主銷後傾穩定效應之仰視圖。

劃線裝置1係如下裝置：於例如玻璃基板或陶瓷基板等之類的由脆性材料形成之基板(以下，亦簡稱為「脆性材料基板」)4之表面上劃有劃線(切割紋路：縱向裂紋)。

如圖1及圖2所示，劃線裝置1係主要包括保持單元10、劃線單元20、攝像部單元60、及控制單元90。再者，於圖1及以後之各圖中，為明確該等構件之方向關係，而視需要適當地標註有將Z軸方向設為鉛垂方向且將XY平面設為水平面之XYZ正交座標系。

於此，如圖3所示，若利用劃線裝置1於脆性材料基板4之表面上形成劃線SL，則於脆性材料基板4上，將產生沿著垂直方向(Z軸方向)延伸之垂直裂紋K(劃線步驟)。

又，將如下方法稱為「斷裂」，即，藉由對產生有該垂直裂紋K之脆性材料基板4傳遞應力(斷裂步驟)，而使垂直裂紋K自形成有劃線SL之脆性材料基板4之主面伸展至其相反側之主面為止，從而將脆性材料基板4切斷。

另一方面，將如下方法稱為「分裂」，即，僅利用劃線步驟(即，不執行斷裂步驟)，使垂直裂紋K自脆性材料基板4之劃線SL之主面伸展至相反側之主面為止，從而切斷脆性材料基板4。

該等斷裂及分裂係於不產生切屑之方面，優於使用鑽石切割機(或磨輪)、或者鑽石劃片機之研磨切割之切斷方法。

又，作為可藉由本實施形態之劃線方法而斷裂或分裂之脆性材料基板4之材質例，可列舉玻璃、陶瓷、矽、或藍寶石等。尤其近年來，作為用於與通信機器相關之高頻模組之基板，正在自HTCC(High Temperature Co-fired Ceramics，高溫共燒陶瓷)向著相對易於加工之LTCC(Low Temperature Co-fired Ceramics，低溫共燒陶瓷)加速轉移。因而，本實施形態之劃線方法不斷得到有效使用。

保持單元10係保持脆性材料基板4，並且使所保持之脆性材料基板4對於劃線單元20進行相對移動。如圖1所示，保持單元10係設置於基部10a上，且主要包括載置台11、滾珠螺桿機構12、及電動機13。

於此，基部10a係由例如大致立方體狀之石板形成，且其上表面(與保持單元10對向之面)經平坦加工。藉此，可降低基部10a之熱膨脹，從而使由保持單元10保持之脆性材料基板4良好地移動。

載置台11係吸附保持所載置之脆性材料基板4。又，載置台11使所保持之脆性材料基板4沿著箭線AR1方向(X軸正或負方向：以下，亦簡稱為「進退方向」)進退移動，並且沿著箭線R1方向旋轉。如圖1及圖2所示，載置台11係主要具有吸附部11a、旋轉台11b、及移動台11c。

吸附部11a係設置於旋轉台11b之上側。如圖1及圖2所示，於吸附部11a之上表面可載置脆性材料基板4。又，於吸附部11a之上表面，柵格狀地配置有複數個吸附槽(省略圖示)。因此，於載置著有脆性材料基板4之狀態下，藉由將各吸附槽內之環境氣體進行排氣(抽吸)，而將脆性材料基板4吸附於吸附部11a。

旋轉台11b係設置於吸附部11a之下側，且以與Z軸大致平行之旋轉軸11d為中心，使吸附部11a旋轉。又，移動台11c係設置於旋轉台11b之下側，且沿著進退方向，使吸附部11a及旋轉台11b移動。

因此，由載置台11吸附保持之脆性材料基板4係沿著箭線AR1方向進退移動，並且以隨著吸附部11a之進退動作而移動之旋轉軸11d為中心進行旋轉。

滾珠螺桿機構12係配置於載置台11之下側，且使載置台11沿著箭線AR1方向進退移動。如圖1及圖2所示，滾珠螺桿機構12係主要包括進給螺桿12a、及螺母12b。

進給螺桿12a係沿著載置台11之進退方向延伸之桿體。於進給螺桿12a之外周面，設置有螺旋狀之槽(省略圖示)。又，進給螺桿12a之一端係由支撐部14a可旋轉地支撐，且進給螺桿12a之另一端係由支撐部14b可旋轉地支撐。進而，進給螺桿12a係與電動機13聯動連結，且若電動機13進行旋轉，則該進給螺桿12a沿著該電動機13之旋轉方向進行旋轉。

螺母12b係隨著進給螺桿12a旋轉，藉由未圖示滾珠之滾動，而沿著箭線AR1方向進退移動。如圖1及圖2所示，螺母12b係固定於移動台11c之下部。

因此，若將電動機13驅動，將電動機13之旋轉力傳遞至進給螺桿12a，則螺母12b將沿著箭線AR1方向進退移動。其結果，固定有螺母12b之載置台11將與螺母12b同樣地沿著箭線AR1方向進退移動。

一對導軌15、16係約束載置台11於行進方向上之移動。如圖2所示，一對導軌15、16係於基部10a上，隔開特定距離固定於箭線AR2方向上。

複數個(本實施形態中為2個)滑動部17(17a、17b)係沿著導軌15於箭線AR1方向上自如滑動。如圖1及圖2所示，各滑動部17(17a、17b)係於移動台11c之下部，隔開特定距離固定於箭線AR1方向上。

複數個(本實施形態中為2個：其中，為了方便圖示，而僅記載滑動部18a)滑動部18係沿著導軌16於箭線AR1方向上自如滑動。如圖1及圖2所示，各滑動部18係與滑動部17(17a、17b)同樣地，於移動台11c之下部，隔開特定距離固定於箭線AR1方向上。

如上所述，若電動機13之旋轉力傳遞至滾珠螺桿12，則載置台11將沿著一對導軌15、16移動。因此，可確保載置台11於進退方向上之平移性。

劃線單元20係藉由使多晶鑽石製劃線輪50對由保持單元10保持之脆性材料基板4進行壓接滾動(參照圖3)，而於脆性材料基板4之表面上形成劃線SL。如圖1及圖2所示，劃線單元20係主要包括劃線頭部30、及驅動部40。

劃線頭部30係利用未圖示之升降、加壓機構，自所保持之劃線輪50對脆性材料基板4之表面傳遞擠壓力(以下，亦簡稱為「劃線負載」)。如圖3所示，劃線頭部30係包含輪架35。又，輪架35係旋轉自如地保持劃線輪50之元件。如圖3所示，輪架35係主要包含銷36、支撐框體37、及回轉部38。

銷36係於插入至貫通劃線輪50之貫通孔50a內之狀態下固定之桿體。於此，如圖3及圖4所示，貫通孔50a係沿著與X軸大致平行之旋轉軸50b延伸。

如圖3所示，支撐框體37係以覆蓋貫通孔50a之兩開口(兩端)之方式配置之構造物。自貫通孔50a之兩端突出之銷36係可旋轉地設置於支撐框體37。因此，可使由銷36固定之劃線輪50相對支撐框體37自如旋轉。

如圖3所示，回轉部38係設置於支撐框體37之上部，且以與Z軸大致平行之旋轉軸38a為中心使支撐框體37進行旋轉。如圖4所示，使自下面觀察之回轉部38之旋轉軸38a之位置、與脆性材料基板4中之保持單元10之設置位置50c錯開。

藉此，如圖5所示，若劃線輪50之行進方向自箭線AR3(2點鏈線)方向變為箭線AR4(實線)方向，則因主銷後傾穩定效應而使環繞旋轉軸38a之扭矩作用於劃線輪50。因此，劃線輪50沿著箭線R2方向轉動，劃線輪50之位置由2點鏈線位置變為實線位置。

如上所述，即便劃線輪50之行進方向發生變化，劃線輪50之姿勢相對行進方向僅偏離角度θ1，箭線R2方向之扭矩仍作用於劃線輪50。其結果，劃線輪50以劃線輪50之姿勢與劃線輪50之行進方向變為大致平行之方式回轉。

驅動部40係使設置有劃線輪50之劃線頭部30於箭線AR2方向(Y軸正或負方向：以下，亦簡稱為「往復方向」)上往復移動。如圖2所示，驅動部40係主要包含支柱41、導軌42、及電動機43。於圖2中，表示使用滾珠螺桿作為驅動機構之例子，但亦可使用其他機構、例如線性電動機(線性導軌)等。

複數個(本實施形態中為2個)支柱41(41a、41b)係自基部10a沿著上下方向(Z軸方向)延伸。如圖2所示，各導軌42係於夾隔在支柱41a、41b之間之狀態下相對該等支柱41a、41b固定。

複數個(本實施形態中為2個)導軌42係約束劃線頭部30於往復方向上之移動。如圖2所示，複數個導軌42係隔開特定距離固定於上下方向上。

電動機43係與未圖示之進給機構(例如，滾珠螺桿機構)聯動連結。藉此，若電動機43進行旋轉，則劃線頭部30沿著複數個導軌42於箭線AR2方向上往復移動。

劃線輪50係藉由壓接滾動於脆性材料基板4上，而於脆性材料基板4上形成劃線SL(參照圖3)。再者，劃線輪50之詳細構成隨後描述。

攝像部單元60係拍攝由保持單元10保持之脆性材料基板4。如圖2所示，攝像部單元60係包含複數個攝像機65(65a、65b)。

如圖1及圖2所示，複數個(本實施形態中為2個)攝像機65(65a、65b)係配置於保持單元10之上方。各攝像機65(65a、65b)係拍攝形成於脆性材料基板4上之特徵性部分(例如，對準標記(省略圖示))之圖像。而且，基於由各攝像機65(65a、65b)拍攝之圖像，求出脆性材料基板4之位置及姿勢。

於此，所謂脆性材料基板4之「位置」係指絕對座標系中之脆性材料基板4上之任意位置。又，所謂脆性材料基板4之「姿勢」係指脆性材料基板4之基準線(例如，脆性材料基板4為方形時，4邊中之1邊)相對於劃線頭部30之往復方向之傾斜度。

進而，於本實施形態中，使用方形之脆性材料基板4，且於脆性材料基板4之4個角中之鄰接2個角形成有對準標記。又，各對準標記由對應之攝像機65a、65b進行拍攝，且基於該等拍攝之圖像，求出絕對座標系中之各對準標記之位置。又，基於該等對準標記之位置，運算脆性材料基板4之位置及姿勢。

控制單元90係實現劃線裝置1之各元件之動作控制、及資料運算。如圖1及圖2所示，控制單元90係主要包括ROM(Read Only Memory，唯讀記憶體)91、RAM(Random Access Memory，隨機存取記憶體)92、及CPU(Central Processing Unit，中央處理單元)93。

ROM(Read Only Memory)91係所謂之非揮發性記憶部，且記憶有例如程式91a。再者，作為ROM91，亦可使用讀寫自如之非揮發性記憶體即快閃記憶體。RAM(Random Access Memory)92係揮發性之記憶部，且記憶有例如CPU93之運算中使用之資料。

CPU(Central Processing Unit)93係執行遵循ROM91之程式91a之控制(保持單元10之進退、旋轉動作、及驅動部40使劃線頭部30進行之往復動作等控制)、以及脆性材料基板4之位置及姿勢運算等之資料處理。

例如，CPU93係

(1)運算脆性材料基板4之位置及姿勢，並且

(2)基於該位置及姿勢之運算結果，使旋轉台11b進行旋轉動作，且藉由使移動台11c進退動作而執行脆性材料基板4對於劃線頭部30之對準處理。

<2.　劃線輪之構成>

圖6及圖7係表示劃線輪50之構成之一例之側視圖及前視圖。於本實施形態中，劃線輪50係由多晶鑽石成形。

如圖3至圖7所示，劃線輪50係配置成2個圓錐台之下底面(其中，下底面之面積大於上底面)相互對向，且具有大致圓盤形狀(算盤珠形狀)。如圖6至圖8所示，劃線輪50係主要包含本體部51、刀52、及刀尖52a。

如圖6及圖7所示，本體部51係呈圓盤狀，且於本體部51之中心附近設置有沿著旋轉軸50b貫通本體部51之貫通孔50a。又，於本體部51之外周，設置有圓環狀之本體部51。

如圖6所示，刀52係由以旋轉軸50b為中心之同心圓狀之內周及外周形成之圓環狀體。如圖7所示，刀52係於前視圖中呈V字狀。沿著旋轉軸50b之刀52之厚度Tb(參照圖7)係隨著自旋轉軸50b側朝向刀尖52a而逐漸變小。

刀尖52a係沿著刀52之最外周部(即，刀52中相距旋轉軸50b之距離達到最大，且刀52之厚度Tb成為最小之部分)設置。如圖6所示，於刀尖52a之各部分，不存在刻意形成之凹凸，且刀尖52a之各部分與旋轉軸50b之距離成為相同。

又，劃線輪50係於抵接有刀尖52a之狀態下，於脆性材料基板4上進行旋轉，藉此，使與刀尖52a之軌跡對應之劃線SL形成於脆性材料基板4上。

<2.1.　劃線輪之尺寸>

於此，劃線輪50之外徑Dm(參照圖7)通常為1~10(mm)，較佳為1~5(mm)(更佳為1~3(mm))之範圍。於劃線輪50之外徑Dm小於1 mm之情形時，劃線輪50之操作性及耐久性下降。另一方面，於劃線輪50之外徑Dm大於5 mm之情形時，有可能導致劃線時之垂直裂紋K未能形成為比脆性材料基板4深。

又，劃線輪50之厚度Th(參照圖7)較佳為0.5~1.2(mm)(更佳為0.5~1.1(mm))之範圍。於劃線輪50之厚度Th小於0.5 mm之情形時，有可能導致加工性及操作性下降。另一方面，於劃線輪50之厚度Th大於12 mm之情形時，用於劃線輪50之材料及製造之成本變高。

又，刀52之刀尖角θ2(參照圖7)通常為鈍角，且較佳為90<θ2≦160(deg)(更佳為100≦θ2≦140(deg))之範圍。再者，刀尖角θ2之具體角度係根據需要切斷之脆性材料基板4之材質及/或厚度等適當設定。

<2.2.　劃線輪中所含之材料>

用於劃線輪50成形之多晶鑽石係將具有微細之晶粒組織、或非晶質之石墨型碳物質作為起始物質，於超高壓高溫下直接轉換燒結成鑽石。又，多晶鑽石實質上僅包含鑽石，且並未刻意地對多晶鑽石添加其他物質。

作為具有微細晶粒組織之石墨型碳物質，例如可列舉平均粒徑為0.5~1(μm)之鑽石粒子。又，作為具有非晶質之石墨型碳物質，可列舉非晶形碳(amorphous Carbon: a-G)、奈米碳管(Carbon Nanotube: CNT)、或富勒烯C₆₀ 。

於此，對可用於劃線輪50成形之各種鑽石(例如，單結晶鑽石、燒結鑽石、及多晶鑽石)進行比較研究。

首先，對多晶鑽石與單結晶鑽石進行比較研究。已知單結晶鑽石具有解理性及結晶各向異性，且於特定之面方位上達到最高硬度。

與此相對，多晶鑽石與單結晶鑽石相比，不存在解理問題，不具有機械特性之各向異性，且具有優異之韌性。又，多晶鑽石之硬度於室溫下變得與依存於特定面方位之單結晶鑽石之最高硬度相等。因此，各面方位上之多晶鑽石之硬度變得大致相同，且與單結晶鑽石之最高硬度相等。

又，已知單結晶鑽石於高溫下在特有之(111)<110>方向會引發滑移變形。其結果，單結晶鑽石具有因加熱導致硬度下降之問題。

與此相對，多晶鑽石之晶界結合強度較高，且具有晶界龜裂傳播之抑制效果及塑性變形之抑制效果。因此，多晶鑽石與單結晶鑽石相比，於高溫下具有優異之硬度特性。

其次，對多晶鑽石與燒結鑽石進行比較檢討。燒結鑽石係藉由將鑽石粒子、金屬結合材料、及添加劑之混合物燒結而生成。因此，燒結鑽石與多晶鑽石同樣地，相較單結晶鑽石不存在解理問題，不具有機械特性之各向異性，且具有優異之韌性。

然而，燒結鑽石具有因晶界中所含之結合材料導致高溫下之機械特性下降之問題。

例如，於燒結鑽石中，鄰接之鑽石粒子係藉由金屬結合材料之催化作用而結合。即，燒結鑽石係實質上具有藉由該結合而形成之鑽石之結構體、與金屬結合材料之複合材料。因此，視情況不同，會因鑽石之結構體之熱膨脹率與金屬結合材料之熱膨脹率之差，而於鑽石之結構體中產生微小裂紋。其結果，若燒結鑽石經受熱履歷，則視情況不同，會導致燒結鑽石之硬度下降。

與此相對，多晶鑽石係不包含燒結助劑及金屬結合材料之鑽石單相多晶。多晶鑽石具有數十nm之緻密性鑽石粒子彼此牢固地直接接合之構造。即，多晶鑽石實質上於晶界上不含有夾雜物，從而不具有因夾雜物導致產生微小裂紋之問題。因此，多晶鑽石與燒結鑽石不同，可減少因熱履歷導致硬度下降之問題。

如上所述，多晶鑽石不僅具有單結晶鑽石之優點與燒結鑽石之優點，且具有耐熱性。藉此，由多晶鑽石形成之劃線輪50不僅可提昇常溫下之硬度，而且可提昇高溫下之機械特性。因此，可實現劃線輪50更進一步之長壽命化。

<3.　劃線輪之成形方法>

於此，對由多晶鑽石成形劃線輪50之方法進行說明。首先，於本成形方法中，首先自設為較佳厚度(0.5~1.2(mm))之多晶鑽石中切取達到所需半徑之圓盤。

其次，以沿著旋轉軸50b之刀52之厚度Tb自旋轉軸50b側朝向刀尖52a逐漸變小之方式，切削圓盤之周緣部。藉此，於圓盤之周緣部形成前視呈V字狀之刀52。

<4.　劃線方法>

於此，對利用劃線輪50於脆性材料基板4上形成劃線SL之方法進行說明。

於本方法中，劃線頭部30之劃線輪50利用未圖示之升降、加壓機構對脆性材料基板4壓接。又，保持單元10之電動機13及/或驅動部40之電動機43受到驅動，使劃線頭部30相對於由保持單元10保持之脆性材料基板4於水平面內相對移動。因此，於脆性材料基板4上，利用劃線輪50形成所需之劃線SL，並產生垂直裂紋K。

於此，劃線負載較佳為5~50(N)(更佳為15~30(N))之範圍。又，劃線輪50相對於脆性材料基板4之移動速度(以下，亦簡稱為「劃線速度」)通常為50~1200(mm/sec)、較佳為50~300(mm/sec)之範圍。再者，劃線負載及劃線速度之具體值係根據脆性材料基板4之材質及/或厚度等而適當設定。

又，於脆性材料基板4上，相應於劃線頭部30之相對移動而形成如下之劃線SL。

例如，若於使電動機43停止之狀態下驅動電動機13，則使保持單元10於令劃線頭部30停止之狀態下於進退方向(圖1之箭線AR1方向)上移動。即，劃線頭部30相對於由保持單元10保持之脆性材料基板4於進退方向上相對移動。因此，於脆性材料基板4之上表面形成沿著該進退方向之劃線SL(參照圖3)。

另一方面，若於使電動機13停止之狀態下驅動電動機43，則使劃線頭部30於令保持單元10停止之狀態下於往復方向(圖2之箭線AR2方向)上移動。即，劃線頭部30相對於由保持單元10保持之脆性材料基板4於往復方向上相對移動。因此，於脆性材料基板4之上表面形成沿著該往復方向之劃線SL(參照圖3)。

又，若各電動機13、43之動作狀態自(1)使電動機43停止且使電動機13驅動之狀態變為(2)使電動機13停止且使電動機43驅動之狀態，則劃線頭部30之移動方向因主銷後傾穩定效應而自與脆性材料基板4平行之進退方向(第1水平方向)變為往復方向(第2水平方向)。即，劃線輪50保持與脆性材料基板4抵接，而使劃線輪50之刀尖52a之方向變更90度。因此，於脆性材料基板4之上表面形成大致L字狀之劃線SL(參照圖3)。

進而，於電動機13、43同時旋轉之情形時，劃線頭部30之行進方向變為相對於進退方向(箭線AR1方向)及往復方向(箭線AR2方向)傾斜之狀態。因此，於脆性材料基板4之上表面，形成相對進退方向及往復方向傾斜之狀態之劃線SL(參照圖3)。進而，於使電動機13、43之轉數發生變化之情形時，形成曲線狀之劃線SL(參照圖3)。

於此，於本實施形態中，亦將以形成大致L字狀之劃線之方式，使脆性材料基板4上產生垂直裂紋K(參照圖3)之情況稱為「L字劃線」。

再者，於斷裂之情形時，利用斷裂裝置(省略圖示)對脆性材料基板4之主面中之(1)形成有劃線SL之主面(以下，亦簡稱為「形成面」)、及(2)與形成面為相反側之主面傳遞應力。因此，於劃線步驟中產生於脆性材料基板4上之垂直裂紋K伸展至與形成面為相反側之面為止，從而將脆性材料基板4切斷(斷裂步驟)。

又，於分裂之情形時，藉由劃線步驟而形成較深之垂直裂紋K。因此，無需斷裂裝置(省略圖示)，而僅藉由劃線步驟切斷脆性材料基板4。

<5.　本實施形態之劃線輪之優點>

如上所述，本實施形態之劃線輪50係為多晶鑽石製，且該多晶鑽石係將具有微細之晶粒組織、或非晶質之石墨型碳物質作為起始物質，於超高壓高溫下直接轉換燒結成鑽石。又，多晶鑽石有時包含極其微量之氮等，但實質上僅包含鑽石，且未刻意地對多晶鑽石添加其他物質。

藉此，由多晶鑽石形成之劃線輪50不僅可提昇常溫下之硬度，而且可提昇高溫下之機械特性。因此，可實現劃線輪50更進一步之長壽命化。

<6.　變形例>

以上，對本發明實施形態進行了說明，但本發明並不限定於上述實施形態，可進行各種變形。

(1)於本實施形態中，以於刀尖52a之各部分上不存在刻意形成之凹凸之方式進行了說明(參照圖6及圖7)，但刀尖52a之形狀並不限定於此。圖8係圖6之A部分放大圖。如圖8所示，刀尖52a具有突起部54，並且於刀尖52a上設置有槽53、及稜線54a。

複數個槽53係設置於刀尖52a上且側視圖中大致呈V字狀之凹陷，且藉由雷射加工、放電加工、或研磨加工等先前公知之加工方法而形成。如圖8所示，鄰接之槽53係沿著刀52之外周僅隔開所需間距P而形成。

其中，如上所述，本實施形態之劃線輪50為小徑(1~5(mm))，且於槽53之形成過程中要求加工精度。因此，作為槽53之加工方法，推薦雷射加工，作為使用之雷射光，可列舉例如YAG(Yttrium Aluminium Garne，釔鋁石榴石)高頻雷射、二氧化碳氣體雷射、綠色雷射、UV(Ultraviolet，紫外線)雷射、飛秒雷射。

如圖8所示，複數個突起部54係沿著本體部51之最外周部設置。更具體而言，各突起部54係設置於沿著刀尖52a設置之複數個槽53中鄰接之槽53之間。

如上所述，刀尖52a具有複數個突起部54(參照圖8)，且脆性材料基板4之切斷(分裂或斷裂)係藉由各突起部54抵接(嵌入)於刀尖52a而實現。

又，如上所述，劃線輪50係由多晶鑽石成形。藉此，常溫下之劃線輪50之硬度、及高溫下之劃線輪50之機械特性提昇。

因此，當劃線輪50之行進方向於劃線輪50抵接於作為切斷對象之脆性材料基板4之狀態下發生變化時，亦可有效地防止刀尖52a之各突起部54缺損。因此，實現了劃線輪50更進一步之長壽命化。

再者，於圖8中，為了方便圖示，僅記載有3個槽53、及4個突起部54。又，形成於刀尖52a上之複數個槽53係以千分尺級刻意地加工而成。因此，複數個槽53區別於藉由刀尖52a形成時之研磨加工而必然形成之研磨條紋。

又，形成於刀尖52a上之槽53之深度Dp(換言之，突起部54之高度：參照圖8)通常為1~60(μm)，較佳為1~20(μm)(更佳為1~15(μm))之範圍。當利用槽53之深度Dp達到1 μm以上(尤其2 μm以上)之劃線輪50連續地形成劃線SL之情形時，可充分確保垂直裂紋K達到所需深度以上之劃線SL之長度(以下，亦簡稱為「有效切削長度」)。另一方面，就加工性方面而言，將深度Dp設定為60 μm以下。

又，鄰接之槽53之間之間距P(參照圖8)通常為10~200(μm)，較佳為50~200(μm)(更佳為70~170(μm))之範圍。當鄰接之槽53之間之間距P小於10 μm之情形時，有時劃線輪50之刀尖52a之磨損變大，導致耐久性下降。另一方面，當該間距P大於200 μm之情形時，有時無法於脆性材料基板4上形成良好之垂直裂紋K。

又，形成於鄰接之槽53之間之稜線54a之長度L(參照圖8)較佳為25~75(μm)(更佳為25~75(μm))之範圍。當該稜線54a之長度L小於25 μm之情形時，將無法確保充分之有效切削長度，從而產生劃線輪50之壽命變短之類的問題。

進而，槽53之寬度W相對稜線54a之長度L之比例Rt(=W/L)通常為0.2~5.0，較佳為0.5~5.0(進而，就形成較深之垂直裂紋而言，較佳為1.0~3.5，另一方面，就斷裂面或分割面之品質方面而言，較佳為0.5~1.0)之範圍。於此情形時，可充分確保有效切削長度。

(2)又，設置於刀尖52a上之複數個槽53之形狀並不限定於側視圖中大致呈V字狀。圖9至圖11係表示形成於劃線輪50之刀尖52a上之槽53之其他例之圖。如圖9所示，槽53亦可為例如側視圖中呈梯形之凹陷。又，如圖10及圖11所示，亦可為側視圖中呈圓弧狀或矩形狀之凹陷。

1．．．劃線裝置

4．．．脆性材料基板

10．．．保持單元

10a．．．基部

11．．．載置台

11a．．．吸附部

11b．．．旋轉台

11c．．．移動台

11d．．．旋轉軸

12．．．滾珠螺桿機構

12a．．．進給螺桿

12b．．．螺母

13．．．電動機

14a、14b．．．支撐部

15、16．．．一對導軌

17、17a、17b、18、18a．．．滑動部

20．．．劃線單元

30．．．劃線頭部

35．．．輪架

36．．．銷

37．．．支撐框體

38．．．回轉部

38a．．．旋轉軸

40．．．驅動部

41、41a、41b．．．支柱

42．．．導軌

43．．．電動機

50．．．劃線輪

50a．．．貫通孔

50b．．．旋轉軸

50c．．．設置位置

51．．．本體部

52．．．刀

52a．．．刀尖

53．．．槽

54．．．突起部

54a．．．稜線

60．．．攝像部單元

65、65a、65b．．．攝像機

90．．．控制單元

91．．．ROM(Read Only Memory，唯讀記憶體)

91a．．．程式

92．．．RAM(Random Access Memory，隨機存取記憶體)

93．．．CPU(Central Processing Unit，中央處理單元)

AR1、AR2、AR3、AR4．．．箭線

Dm．．．劃線輪之外徑

Dp．．．槽之深度

K．．．垂直裂紋

L‧‧‧稜線之長度

P‧‧‧間距

R1、R2‧‧‧箭線

SL‧‧‧劃線

Tb‧‧‧刀之厚度

Th‧‧‧劃線輪之厚度

W‧‧‧槽之寬度

θ1‧‧‧角度

θ2‧‧‧刀尖角

圖1係表示本發明實施形態之劃線裝置之整體構成之一例之前視圖。

圖2係表示本發明實施形態之劃線裝置之整體構成之一例之側視圖。

圖3係表示劃線輪附近之構成之一例之前視圖。

圖4係表示劃線輪附近之構成之一例之仰視圖。

圖5係用以說明主銷後傾穩定效應之仰視圖。

圖6係表示劃線輪之構成之一例之側視圖。

圖7係表示劃線輪之構成之一例之前視圖。

圖8係圖6之A部分之放大圖。

圖9係表示形成於劃線輪之刀尖上之槽形狀之其他例之圖。

圖10係表示形成於劃線輪之刀尖上之槽形狀之其他例之圖。

圖11係表示形成於劃線輪之刀尖上之槽形狀之其他例之圖。

50a．．．貫通孔

50b．．．旋轉軸

52．．．刀

52a．．．刀尖

Dm．．．劃線輪之外徑

Tb．．．刀之厚度

Th．．．劃線輪之厚度

Claims (3)

1. 一種劃線輪，其特徵在於：其係多晶鑽石製劃線輪，且包括：(a)圓盤狀之本體部；(b)設置於上述本體部外周之圓環狀之刀；及(c)沿著上述刀之最外周部設置之刀尖；上述刀之厚度係自上述本體部之中心朝向上述刀尖變小；上述多晶鑽石係將平均粒徑為0.5~1(μm)之鑽石粒子作為起始物質，於超高壓高溫下直接轉換燒結成鑽石者，且實質上僅包含鑽石。
2. 如請求項1之劃線輪，其中上述刀尖具有(b-1)沿著上述最外周部設置之複數個突起部。
3. 一種劃線裝置，其特徵在於包括：劃線單元，其係藉由使如請求項1或2之劃線輪對脆性材料基板壓接滾動，而於上述脆性材料基板上形成劃線；及保持單元，其係一面保持上述脆性材料基板，一面使所保持之上述脆性材料基板對劃線單元相對移動。