TWI603930B - Scoring wheel - Google Patents

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TWI603930B TW105122678A TW105122678A TWI603930B TW I603930 B TWI603930 B TW I603930B TW 105122678 A TW105122678 A TW 105122678A TW 105122678 A TW105122678 A TW 105122678A TW I603930 B TWI603930 B TW I603930B
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Description

刻劃輪
本發明係關於一種適合於刻劃高硬度脆性材料基板的刻劃輪。
以往，於液晶顯示器面板或太陽電池等之製程中，設有脆性材料基板之分斷步驟。在分斷步驟中，一邊對由超硬合金或多結晶燒結鑽石(PCD)等構成之刻劃輪施加視脆性材料基板之材質或厚度等諸多條件而定之負載，一邊使刻劃輪於脆性材料基板之表面上滾動以形成刻劃線，並形成從刻劃線往脆性材料基板之厚度方向延伸之垂直裂紋。然後，藉由沿脆性材料基板之刻劃線施加既定的力而分斷脆性材料基板，以製造出各個面板或玻璃板。
在玻璃素材製造廠中，進行基板之材料的改良、熱處理加工的各種改良所帶來的結果為出現了以下現象：在使用具備有習知的刃前端(一般刃前端)的刻劃輪(以下，亦稱為一般輪)進行刻劃的情形時，呈現「侵入不佳」的狀態，亦即在刻劃輪之滾動下，刃前端於基板表面打滑而無法形成刻劃線。
在專利文獻1中揭示具有高浸透效果的刻劃輪。該刻劃輪，具有沿剖面V字形之圓周稜線於圓周方向交互形成之多個缺口與突起。當使用該刻劃輪時，能夠形成從玻璃基板表面往垂直方向相對於玻璃基板之 板厚相對較深之垂直裂紋。
上述高浸透刃前端之刻劃輪，已知為較一般刃前端之刻劃輪具有「侵入佳」的刃前端。
專利文獻1：日本特許第3074143號公報
然而，在對較玻璃基板更硬之陶瓷等高硬度之脆性材料基板進行刻劃的情形時，由於超硬合金或PCD製之刻劃輪係以碳化鎢或鑽石粒子與鈷等結合材構成，因此存在有因刃前端缺損或磨耗等而無法形成長距離裂紋的情況。因此，在對較硬的脆性材料基板進行刻劃的情形時，較佳為使用較超硬合金或燒結鑽石更硬、且為均質材料的單結晶等之鑽石製刻劃輪。鑽石素材之刻劃輪中，刃前端成為鏡面狀，且傾斜面之表面粗糙度小。因此被認為更容易在基板上打滑，使「侵入」變差，而難以從刻劃開始後便使垂直裂紋產生。
本發明有鑑於上述鑽石素材之刻劃輪之問題而完成，其目的在提供一種即便是使用鑽石素材之刻劃輪對脆性材料基板進行刻劃時，「侵入」亦佳且垂直裂紋亦容易產生之刻劃輪。
為了解決此課題，本發明之刻劃輪，於圓板周圍具有由以鑽石構成之稜線與一對傾斜面所構成之剖面V字形之刃前端，該一對傾斜面之算術平均粗糙度設為0.01μm以下，在該刃前端之傾斜面之從稜線起隔著既定間隔之位置遍及全周設置0.5μm以上、未達12μm之間距之凹部。
此處亦可為：該刻劃輪，沿該傾斜面之該凹部之稜線側端部與稜線之距離L為1μm以上、5μm以下。
此處亦可為：該刻劃輪，由單結晶鑽石構成。
亦可為：該刻劃輪之凹部之深度設為0.3μm以下。
根據具有上述特徵之本發明，在刻劃輪之傾斜面，從刃前端之稜線起隔著既定距離之兩側之傾斜面之全周，以未達12μm之小間距形成凹部。因此，可獲得以下效果：刻劃時侵入性良好，且能在刻劃開始後立即以深的裂紋對高硬度基板進行刻劃。
10‧‧‧刻劃輪
11‧‧‧中心軸
12‧‧‧貫通孔
13‧‧‧稜線
14a、14b‧‧‧傾斜面
15、16‧‧‧凹部
圖1，係本發明之實施形態之刻劃輪的側視圖及前視圖。
圖2，係放大顯示本實施形態之刻劃輪之刃前端部分的側視圖及前視圖。
圖3，係本實施形態之刻劃輪之刃前端之稜線部分的剖面圖。
圖4，係顯示使用本實施形態之刻劃輪進行刻劃之狀態的放大剖面圖。
圖5，係放大顯示本發明之第2實施形態之刻劃輪之刃前端部分的側視圖及前視圖。
圖6，係放大顯示本發明之第3實施形態之刻劃輪之刃前端部分的側視圖及前視圖。
以下，針對本發明之實施形態之刻劃輪，使用圖式詳細地進行說明。本實施形態中成為加工對象之脆性材料基板，雖為硬度高之SiC基板，但並不限定於此，亦可為液晶顯示器面板、電漿顯示器面板等之玻璃基板、單結晶矽基板、陶瓷基板、藍寶石基板等之脆性材料基板。此外， 本說明書中所使用之「算術平均粗糙度Ra」，係表示JISB0601規定之工業製品之表面粗糙度的參數之一。
說明本發明之實施形態之刻劃輪形狀。圖1(a)係本實施形態之刻劃輪從其中心軸方向觀察時的前視圖，圖1(b)係該刻劃輪之側視圖。此外，圖2(a)係放大顯示稜線部分的側視圖，圖2(b)係其前視圖。
本實施形態之刻劃輪10，係以單結晶鑽石形成之圓板狀之輪，如圖1所示，於中心軸11之中心具有供用於軸支刻劃輪10之未圖示之銷貫通之貫通孔12。該刻劃輪10之外周面切削成剖面V字形，於其中心形成稜線13，於左右如圖示般具有傾斜面14a、14b。傾斜面14a、14b，形成為具有收斂角度(α)。傾斜面14a、14b，以傾斜面之算術平均粗糙度Ra成為0.01μm以下之方式加工。
此外，本實施形態之刻劃輪，如圖2所示，對在中心包含刃前端之稜線13的傾斜面14a、14b，於稍微離開稜線13之位置等間隔地以固定的間距P遍及全周實施凹部15。此處，凹部加工較佳為形成於至少在刻劃時與基板接觸之部分。圖3係顯示刃前端部分之剖面的放大剖面圖，如該圖所示，沿傾斜面之稜線13與凹部15之稜線側之端部的距離L，例如設為1μm以上、5μm以下。該凹部15為大致圓形之凹狀，隔著既定間隔形成於稜線13之兩側。該凹部15之間距P設為0.5μm以上未達12μm，較佳為未達8μm，更佳為1μm以下。此外，凹部15之深度d設為0.05μm以上未達0.7μm，較佳為0.3μm以下。
圖4係顯示使用本實施形態之刻劃輪對玻璃基板進行刻劃時之刃前端部分之剖面的放大剖面圖。如此圖所示，在進行刻劃時，刃前 端之前端侵入玻璃基板20，在玻璃基板20之面進入到凹部15的情形下進行刻劃。如上所述，藉由在稜線13兩側形成微細的凹部加工，即便是對高硬度之SiC基板等之基板亦能夠確保一定的摩擦係數，而能夠謀求侵入性的改善。此外，由於凹部15並未與稜線13相連，因此能夠提高使用該刻劃輪10進行刻劃分斷時之基板之端面強度。
本實施形態之對以鑽石形成之刻劃輪之傾斜面的凹部加工，可使用飛秒雷射之表面加工裝置來進行。飛秒雷射係在飛秒(femtosecond)單位之極短的時間壓縮功率而成之光源，能夠對各種材料形成周期性的構造之槽或圖案。此處，如圖2、圖3所示，係對稜線13附近之傾斜面14a、14b以固定間距P進行凹部加工。而且，可藉由適當地選擇該飛秒雷射之光源或脈衝寬以進行所希望之尺寸、間距P及深度d之凹部加工。
又，本實施形態中，凹部加工在圖2、圖3中雖為圓形，但亦可如圖5中顯示之第2實施形態之刻劃輪般為長圓形之凹部16，此外，亦可為橢圓形之凹部。此時，由於能夠在進行刻劃時使侵入基板之深度改變，因此能夠使刻劃負載之範圍變大。
此外，在本發明之第1實施形態中，如圖3所示雖於傾斜面14a、14b配置相對於稜線13對稱之凹部15，但如圖6中顯示第3實施形態般，在傾斜面14a、14b互相不同地形成凹部15。此外，亦可僅在傾斜面14a、14b之任某一方形成凹部15。
本發明之實施形態之刻劃輪，侵入性良好，且即便是對高硬度之基板亦不會打滑，能夠自刻劃開始後便產生垂直裂紋。因此可獲得即便是對高硬度之基板亦能夠進行內切刻劃之優異的效果。此外，由於不會 產生打滑，因此使刻劃輪稜線均勻地磨耗，而能夠進一步地延長刻劃輪之壽命。
此外在該實施形態中，雖將刻劃輪之素材設為單結晶鑽石，但亦可使用多結晶鑽石作為素材。亦在該情形，能夠藉由對刻劃輪之稜線部分實施相同之凹部加工而構成具有同樣效果之刻劃輪。
此外，本實施形態中，雖示出了刻劃輪整體係由單結晶鑽石構成，但例如對於在以超硬合金等構成之輪本體部藉由黏貼或成膜固定以單結晶或多結晶鑽石構成之刃前端部分而成之刻劃輪，本發明亦可適用。若是如上述之構成的刻劃輪，則能夠減少高價之鑽石的使用，提供價格便宜之刻劃輪。
本發明可適用於對高硬度之脆性材料基板進行刻劃之刻劃裝置。
11‧‧‧中心軸
13‧‧‧稜線
14a、14b‧‧‧傾斜面
15‧‧‧凹部
P‧‧‧間距

Claims (5)

  1. 一種刻劃輪，於圓板周圍具有由以鑽石構成之稜線與一對傾斜面所構成之剖面V字形之刃前端，該一對傾斜面之算術平均粗糙度設為0.01μm以下，在該刃前端之傾斜面之從稜線起隔著既定間隔之位置，於全周設置0.5μm以上、未達12μm之間距之凹部，該凹部之深度為0.05μm以上未達0.7μm。
  2. 如申請專利範圍第1項之刻劃輪，其中，沿該傾斜面之該凹部之稜線側端部與稜線之距離L為1μm以上、5μm以下。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之刻劃輪，其由單結晶鑽石構成。
  4. 如申請專利範圍第1或2項之刻劃輪，其中，該凹部之深度為0.3μm以下。
  5. 如申請專利範圍第3項之刻劃輪，其中，該凹部之深度為0.3μm以下。
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