TWI737744B

TWI737744B - 多尖點鑽石工具及其製造方法

Info

Publication number: TWI737744B
Application number: TW106118394A
Authority: TW
Inventors: 曽山浩
Original assignee: 日商三星鑽石工業股份有限公司
Priority date: 2016-06-30
Filing date: 2017-06-03
Publication date: 2021-09-01
Also published as: KR102294044B1; TW201802896A; JP2018001536A; JP6707758B2; CN107553749B; KR20180003426A; CN107553749A

Abstract

本發明之課題在於，使得即便於以使頂面先行而將稜線設為後方之方式進行刻劃之情形下，於使外切刻劃結束時對另一尖點帶來損傷。

對鑽石工具10之基底11之角從鄰接之2個外周面之本來之稜線進行研磨而形成第1頂面15a~15d。朝向一側面14a使頂面與外周面交叉之部分傾斜而設置第1、第2傾斜面16a~16d、17a~17d。同樣地，亦相對於另一側面14b設置第2頂面19a~19d與傾斜面20a~20d、21a~21d，將各傾斜面之交線設為第2稜線22a~22d。若如此，則即便進行使頂面先行而將稜線設為後方之刻劃，也不會於使外切刻劃結束時損傷其他尖點。

Description

多尖點鑽石工具及其製造方法

本發明係關於一種用以將玻璃基板或矽晶圓等脆性材料基板藉由鑽石頭而刻劃之多尖點鑽石工具及其製造方法。

先前，為了刻劃玻璃基板或矽晶圓，利用使用劃線輪或由單晶鑽石形成之鑽石頭之工具。對於玻璃基板，主要使用相對於基板滾動之劃線輪，但自刻劃後之基板之強度提高等優點而言，亦研究使用作為固定刀之鑽石頭。於專利文獻1、2中提出有用以刻劃藍寶石晶圓或氧化鋁晶圓等硬度較高之基板之尖點切割器。於該等專利文獻中，使用在角錐之稜線上設置有切割點之工具或前端成為圓錐之工具。又，於專利文獻3中，提出有為了刻劃玻璃板而使用具有圓錐形之前端之玻璃刻劃器之刻劃裝置。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本專利特開2003-183040號公報

[專利文獻2]日本專利特開2005-079529號公報

[專利文獻3]日本專利特開2013-043787號公報

若利用先前之作為固定刀之工具使刻劃前進則尖點磨耗，故而必須變更尖點。於角錐形或圓錐形之工具中成為能夠使用之尖點之頂點係2處或最多4處。因此，若變更2處或4處之尖點則必須更換工具，存在更換頻度變高之問題點。又，於由工具進行之刻劃中，尖點必須相對於基板以適當之角度接觸。然而，於先前之工具中，於變更尖點之情形時必須使工具於軸向旋轉，精度良好地設定該接觸角度並不容易。

因此，如圖1所示，考慮於角柱狀之工具之各頂點自側方朝向相鄰之2面之外周面進行研磨而形成傾斜面，將稜線與傾斜面之交點設為尖點P1、P2‧‧‧之劃線工具100。於使用此種劃線工具而如圖1(a)所示使稜線先行且將作為傾斜面之頂面設為後方將尖點P1壓抵於基板101進行刻劃之情形時，即便於藉由以通過基板101之端部之方式進行刻劃之所謂外切對基板101結束刻劃之情形時，亦不會對另一尖點P2帶來損傷。

然而，如圖1(b)所示，於以使用尖點P2使頂面先行且將稜線設為後方之方式向前方傾斜而進行外切刻劃之情形時，存在有於結束外切時未使用之尖點P1亦接觸於基板101之面而產生損傷之可能性的問題點。

本發明係鑒於此種問題點而完成者，其目的在於提供一種鑽石工具及其製造方法，該鑽石工具即便使用於刻劃之尖點磨耗亦可容易地變更尖點位置而減少更換頻度，且於以外切結束刻劃之情形時亦不會對工具之其他尖點帶來損傷。

為了解決該問題，本發明之多尖點鑽石工具具有：基底，其係具有特定之厚度之角柱狀，且具有2個側面與複數個外周面；第1、第2傾斜面，其等設置於至少1個彼此相鄰之一對外周面與一側面之間，且係使上述一對外周面傾斜而成；第1稜線，其係上述第1、第2傾斜面之交線；第1頂面，其設置於上述一對外周面與上述第1、第2傾斜面之間；第3、第4 傾斜面，其等形成於上述彼此相鄰之一對外周面與另一側面之間，且係使上述一對外周面傾斜而成；第2稜線，其係上述第3、第4傾斜面之交線；及第2頂面，其設置於上述一對外周面與上述第3、第4傾斜面之間；上述基底之至少外周面由鑽石形成，且將上述第1頂面與上述第1稜線之交點及上述第2頂面與上述第2稜線之交點設為尖點。

為了解決該問題，本發明之多尖點鑽石工具之製造方法係於至少1個彼此相鄰之一對外周面之間形成第1頂面，於上述一對外周面及上述第1頂面與一側面之間，以使上述一對外周面傾斜之方式進行研磨而形成第1、第2傾斜面，於上述一對外周面之間形成第2頂面，於上述一對外周面及上述第2頂面與另一側面之間，以使上述一對外周面傾斜之方式進行研磨而形成第3、第4傾斜面。

根據具有此種特徵之本發明，可於鑽石工具之側面之兩側設置尖點。因此，即便1個尖點磨耗，亦可使用其他新的尖點，獲得可減少鑽石工具之更換頻度之效果。又，獲得如下效果：即便於以使頂面為先而使稜線為後之方式使鑽石工具移行而進行刻劃，以外切結束刻劃之情形時，亦不會對鑽石工具之其他尖點帶來損傷。

10、40、60:多尖點鑽石工具

11、41、61:基底

13a~13d、43a~43f、63a~63c:外周面

14a、14b、44a、44b、64a、64b:側面

15a~15d、45a~45f、65:第1頂面

16a~16d、46a~46f、66:第1傾斜面

17a~17d、47a~47f、67:第2傾斜面

15a~18d、48a~48f、68:第1稜線

19a~19d、49a~49f、69:第2頂面

20a~20d、50a~50f、70:第3傾斜面

21a~21d、51a~51f、71:第4傾斜面

22a~22d、52a~52f、72:第2稜線

30:基板

100:劃線工具

101:基板

P1~P12:尖點

圖1(a)、(b)係表示使用角柱狀且於寬度方向具有2個尖點之鑽石工具之刻劃之側視圖。

圖2(a)、(b)係本發明之第1實施形態之多尖點鑽石工具之前視圖及側視圖。

圖3(a)、(b)係表示本發明之第1實施形態之多尖點鑽石工具之製造過程之一部分的放大圖。

圖4(a)、(b)係表示本發明之第1實施形態之多尖點鑽石工具之製造過程之一部分的放大圖。

圖5係表示本發明之第1實施形態之多尖點鑽石工具之主要部分的放大圖。

圖6(a)、(b)係表示使用第1實施形態之多尖點鑽石工具之刻劃之側視圖。

圖7(a)、(b)係本發明之第2實施形態之多尖點鑽石工具之前視圖及側視圖。

圖8(a)~(c)係本發明之第3實施形態之多尖點鑽石工具之俯視圖、前視圖及側視圖。

其次，對本發明之第1實施形態進行說明。圖2係表示本實施形態之多尖點鑽石工具(以下，簡稱為鑽石工具)10之一例之前視圖及側視圖，圖5與圖3(b)、圖4(b)係於圖2(a)、(b)中分別以圓形表示之部分之放大圖。該鑽石工具10係將固定之厚度且包括任意數量之邊的多邊形之角柱設為基底11。於本實施形態中，藉由單晶鑽石而構成固定厚度之正四邊形之基底11。基底11具有與厚度方向(於圖2(a)中與紙面垂直之軸)平行之四方之外周面13a~13d及與軸垂直之側面14a、14b。

且說，於本實施形態中，針對基底11，如圖3(a)所示，從由彼此相鄰之一對外周面13a、13b形成之稜線對基底11之厚度之右側朝向一側面14a進行研磨，藉此形成第1頂面15a。此時，較佳為以基底11之外周面13a、13b與第1頂面15a所成之角分別相等之方式進行研磨。同樣地，藉由從由彼此相鄰之一對外周面13b、13c形成之稜線朝向側面14a進行研磨而形成第1頂面15b。關於其餘之外周面13c、13d及13d、13a，亦以相同之方式形成第1頂面15c及15d。藉由先形成第1頂面15a~15d，而容易於刻劃中確保適當之頂面之寬度，例如容易於下述尖點部分確保40μm以上之寬度。

然後，如圖3(b)所示，對第1頂面15a與側面14a交叉之區域朝向外周面13a進行研磨而形成第1傾斜面16a。又，對第1頂面15a與外周面13b及側面14a交叉之區域朝向外周面13b進行研磨而形成第2傾斜面17a。然後，如圖5(b)所示，將該傾斜面16a、17a之交線設為第1稜線18a。

關於第1頂面15b，亦對第1頂面15b與側面14a交叉之區域朝向外周面13b、13c以相同之方式進行研磨而形成第1、第2傾斜面16b、17b，將其交線設為第1稜線18b。進而，對第1頂面15c與側面14a交叉之區域朝向外周面13c、13d進行研磨而形成第1、第2傾斜面16c、17c，將其交線設為第1稜線18c。關於第1頂面15d，亦以相同之方式形成第1、第2傾斜面15d、16d與第1稜線18d。

此種頂面及傾斜面可藉由雷射加工或機械加工而容易地形成。又，亦可於雷射加工之後進而進行機械研磨，而形成更精密之研磨面。

若如此，則可將第1頂面15a~15d與第1稜線18a~18d之交點設為尖點，而如圖2(b)所示於基底之側視時為右側形成4個尖點P1~P4。

其次，針對基底11，如圖4(a)所示，從由彼此相鄰之一對外周面13a、13b形成之稜線對基底11之左側朝向另一側面14b進行研磨，藉此形成第2頂面19a。此時，較佳為以基底11之外周面13a、13b與第2頂面19a所成之角相等之方式進行研磨。同樣地，藉由從由彼此相鄰之一對外周面 13b、13c形成之稜線朝向側面14b進行研磨而形成第2頂面19b。關於其餘之外周面13c、13d及13d、13a，亦以相同之方式形成第2頂面19c及19d。藉由先形成第2頂面19a~19d，而容易於刻劃中確保適當之頂面之寬度，例如容易於尖點部分確保40μm以上之寬度。

然後，如圖4(b)所示，對第2頂面19a與側面14b交叉之區域朝向外周面13a進行研磨而形成第3傾斜面20a。又，對第2頂面19a與外周面13b及側面14a交叉之區域朝向外周面13b進行研磨而形成第4傾斜面21a。然後，如圖5所示，將該傾斜面20a、21a之交線設為第2稜線22a。

關於第2頂面19b，亦對第2頂面19b與側面14b交叉之區域朝向外周面13b、13c以相同之方式進行研磨而形成第3、第4傾斜面20b、21b，將其交線設為第2稜線22b。進而，對第2頂面19c與側面14b交叉之區域朝向外周面13c、13d進行研磨而形成第3、第4傾斜面20c、21c，將其交線設為第2稜線22c。關於第2頂面19d，亦以相同之方式形成第3、第4傾斜面20d、21d與第2稜線22d。

若如此，則可將第2稜線22a~22d與第2頂面19a~19d之交點設為尖點，而如圖2(b)所示於基底之側視時為左側形成4個尖點P5~P8。藉由如此將頂面之端部設為尖點P1~P8，而四邊形之鑽石工具10可於外周形成合計8處之尖點。

其次，利用圖6對使用本實施形態之鑽石工具10進行刻劃之情形進行說明。於刻劃基板30時，如圖6(a)所示，以鑽石工具10相對於稜線與基板30之角度自垂直成為逆時針方向之方式使鑽石工具10稍微傾斜，以使1個尖點P1接觸基板30之方式固定並使鑽石工具10朝圖示之箭頭A方向移動，而進行刻劃。此時，以與尖點P1接觸之第1頂面15a成為前進方向而第1稜線18a成為後方之方式進行刻劃。於該刻劃之期間不使鑽石工具10滾動，而以同一尖點P1進行刻劃。而且，即便使鑽石工具移行至基板30之端部為止而以外切結束刻劃，由於其他尖點P5先行，故而即便鑽石工具10自基板30之位置如圖示般離開亦不會損傷其他尖點P5。

如此，於以使頂面先行而稜線為後之方式進行刻劃之情形時，可於相對較廣之範圍內採取刻劃負載等各種條件，而較為有效。又，亦可藉由在基板不伴有垂直裂紋地形成劃線，然後以外切結束刻劃，而以基板之端部為基點使裂紋滲透至劃線之下方。根據本實施形態，於該情形時亦不會對其他尖點帶來損傷，於刻劃之最終可執行外切。再者，於該情形時，較佳為如圖6(a)所示從自基板之端部離開之部分開始刻劃。

又，此處，如圖6(a)所示，以使頂面先行而使稜線為後之方式進行刻劃，但當然可如圖6(b)所示使鑽石工具10向相反方向傾斜，使用尖點P5進行刻劃。於該情形時，由於存在尖點P1損傷之可能性，故而較佳為不以外切結束刻劃。

於與基板30接觸之尖點P1因磨耗而劣化之情形時，使鑽石工具10以多邊形之旋轉中心為中心旋轉90°，使鄰接之尖點P2與基板30接觸而以相同之方式進行刻劃。於該情形時亦然，於以第1頂面15b成為前進方向而第1稜線18b成為後方之方式進行刻劃之情形時，即便以外切結束刻劃亦不會損傷尖點P6。又，即便使鑽石工具10旋轉90°，刀尖之稜線與基板接觸之角度亦不改變，故而容易設定尖點更換時之相對於基板之接觸角度。

又，若尖點P1~P4之4處尖點全部磨耗，則使鑽石工具10翻轉，以成為稜線與脆性材料基板之特定之角度之方式再次固定而使另一側面之尖點P5~P8依次接觸而進行刻劃。若如此，則可進而使尖點位置變化4次而進行刻劃，可使用尖點合計8次而進行刻劃。再者，使用尖點之順序並不限定於此，亦可於使用尖點P1之後，使省略圖示之保持鑽石工具10之工具保持器旋轉180°而使用另一側面之尖點P5。

其次，使用圖7對本發明之第2實施形態進行說明。圖7係表示本實施形態之多尖點鑽石工具(以下，簡稱為鑽石工具)40之一例之前視圖及側視圖。該鑽石工具40係使旋轉對稱之多邊形為六邊形，且於各頂點部分與第1實施形態同樣地形成有一對尖點者。於本實施形態中，藉由單晶鑽石而構成固定厚度之正六邊形之基底41。基底41具有平行於與厚度方向垂直之軸(於圖7(a)中與紙面垂直之軸)之六方之外周面43a~43f及與軸垂直之側面44a、44b。

且說，於本實施形態中，藉由對基底41從由彼此相鄰之一對外周面43a、43b形成之稜線朝向基底11之一側面44a進行研磨，而形成第1頂面45a。此時，較佳為以基底41之外周面43a、43b與第1頂面45a所成之角相等之方式進行研磨。同樣地，藉由從由彼此相鄰之一對外周面43b、43c形成之稜線朝向側面44a進行研磨，而形成第1頂面45b。關於其餘之外周面43c與43d、43d與43e、43e與43f、43f與43a，亦以相同之方式形成第1頂面45c~45f。藉由先形成第1頂面45a~45f，而容易於尖點部分確保例如40μm以上之寬度。

然後，對第1頂面45a與側面44a交叉之區域朝向外周面43a進行研磨而形成第1傾斜面46a。又，對第1頂面45a與側面44a交叉之區域朝向外周面43b進行研磨而形成第2傾斜面47a。然後，如圖7(b)所示，將該傾斜面46a、47a之交線設為第1稜線48a。

同樣地，關於第1頂面45b，亦對第1頂面45b與側面44a交叉之區域朝向外周面43b、43c對相鄰之區域進行研磨而形成第1、第2傾斜面46b、47b，將其交線設為第1稜線48b。進而，對第1頂面45c與側面44a交叉之區域朝向外周面43c、43d進行研磨而形成第1、第2傾斜面46c、47c，將其交線設為第1稜線48c。關於第1頂面45d，亦以相同之方式形成第1、第2傾斜面45d、46d與第1稜線48d。關於第1頂面45e，亦以相同之方式形成第1、第2傾斜面45e、46e與第1稜線48e，關於第1頂面45f，亦以相同之方式形成第1、第2傾斜面45f、46f與第1稜線48f。

然後，可將第1頂面45a~45f與第1稜線48a~48f之交點設為尖點，而如圖7(b)所示於基底之側視時為右側形成6個尖點P1~P6。

其次，針對基底41，如圖3(b)所示，從由彼此相鄰之一對外周面43a、43b形成之稜線朝向基底41之另一側面44b進行研磨，藉此形成第2頂面49a。此時，較佳為以基底41之外周面43a、43b與第2頂面49a所成之角相等之方式進行研磨。同樣地，藉由從由彼此相鄰之一對外周面43b、43c形成之稜線朝向側面44b進行研磨而形成第2頂面49b。關於其餘之外周面43c、43d及43d、43a，亦以相同之方式形成第2頂面49c及49d。藉由第2頂面49a~49f先形成，而容易於尖點部分確保例如40μm以上之寬度。

然後，如圖7所示，對第2頂面49a與側面44b交叉之區域朝向外周面43a進行研磨而形成第3傾斜面50a。又，對第2頂面49a與側面44b交叉之區域對向於外周面43b進行研磨而形成第4傾斜面51a。然後，如圖5(b)所示，將該傾斜面50a、51a之交線設為第2稜線52a。

同樣地，關於第2頂面49b，亦對第2頂面49b與側面44b交叉之區域朝向外周面43b、43c進行研磨而形成第3、第4傾斜面50b、51b，將其交線設為第2稜線52b。進而，對第2頂面49c與側面44b交叉之區域朝向外周面43c進行研磨而形成第3、第4傾斜面50c、51c，將其交線設為第2稜線52c。關於第2頂面49d，亦以相同之方式形成第3、第4傾斜面50d、51d與第2稜線52d。關於其他頂面，亦相同地形成傾斜面與稜線。若如此，則可將各第2稜線52a~52f與第2頂面49a~49f之交點分別設為尖點，而如圖2(b)所示於基底之側視時為左側形成6個尖點P7~P12。藉由如此將頂面之端部設為尖點P1~P12，而六邊形之鑽石工具40可於外周形成合計12處之尖點。

於使用該鑽石工具40進行刻劃時，使1個尖點P1與基板30接觸而進行刻劃。而且，於該尖點磨耗之情形時，與上述實施形態同樣地使鑽石工具40相對於未圖示之中心軸旋轉60°，使鄰接之尖點接觸而進行刻劃。

又，若尖點P1~P6之6處尖點全部磨耗，則使鑽石工具40翻轉，使另一側面之尖點P7~P12依次接觸而進行刻劃。若如此，則可進而使尖點位置變化6次而進行刻劃，可使用尖點合計12次而進行刻劃。

其次，對本發明之第3實施形態進行說明。於上述第1實施形態中使用正四邊形之基底，於第2實施形態中使用正六邊形之基底，但亦可將任意邊數之多邊形設為基底。又，於各基底之周圍設置8處或12處之尖點，但只要於至少多邊形之1個角，於對向之兩側面分別具有1個尖點即可。於第3實施形態中，如圖8所示使用三角形之基底61。基底61具有與軸垂直之三方之外周面63a、63b、63c與側面64a、64b。而且，於一對外周面63a、63b與側面64a之間，與上述第1、第2實施形態同樣地，形成第1頂面65、第1傾斜面66、第2傾斜面67、及第1稜線68。又，於外周面63a、63b與側面64b之間形成第2頂面69、第3傾斜面70、第4傾斜面71、第2稜線72。若如此，則可形成僅具有2個尖點P1、P2之鑽石工具60。

於第1實施形態中於四邊形、於第2實施形態中於六邊形之各基底之周圍設置有8處或12處之尖點，但並非必須於所有角設置傾斜面與尖點。然而，較佳為於鄰接之尖點不相互干涉之範圍，於外周部設置儘量多之尖點。又，可將除此以外之任意邊數之多邊形構成為基底。例如，亦可設為正八邊形而設置16處尖點。藉此，於各尖點磨耗時僅使鑽石工具旋轉即可更換尖點，可減少鑽石工具之更換頻度。

又，於上述實施形態中，由單晶鑽石構成基底整體，但只要於與脆性材料基板接觸之表面部分存在鑽石層即可，故而亦可於超硬合金或燒結鑽石製之基底之外周面及側面之端部分之表面形成多晶鑽石層並於此形成傾斜面。又，亦可使用摻雜硼等雜質而具有導電性之單晶或多晶鑽石。藉由使用具有導電性之鑽石，可藉由放電加工容易地形成側面、外周面、頂面及第1、第2傾斜面。

[產業上之可利用性]

本發明之多尖點鑽石工具可使用於刻劃脆性材料基板之刻劃裝置，尤其是，亦可有效地使用於鑽石工具之磨耗變多之硬度較高之刻劃對象。

10:多尖點鑽石工具

11:基底

13a~13d:外周面

14a、14b:側面

15a:第1頂面

16a、16b:第1傾斜面

17a、17d:第2傾斜面

19a:第2頂面

20a~20d:第3傾斜面

21a~21d:第4傾斜面

P1、P2、P4、P5、P6、P8:尖點

Claims

一種多尖點鑽石工具，其具有：基底，其係具有特定之厚度之角柱狀，且具有2個側面與複數個外周面；第1、第2傾斜面，其等設置於至少1個彼此相鄰之一對外周面與一側面之間，且係使上述一對外周面傾斜而成；第1稜線，其係上述第1、第2傾斜面之交線；第1頂面，其設置於上述一對外周面與上述第1、第2傾斜面之間；第3、第4傾斜面，其等形成於上述彼此相鄰之一對外周面與另一側面之間，且係使上述一對外周面傾斜而成；第2稜線，其係上述第3、第4傾斜面之交線；及第2頂面，其設置於上述一對外周面與上述第3、第4傾斜面之間；上述基底之至少外周面由鑽石形成，且將上述第1頂面與上述第1稜線之交點及上述第2頂面與上述第2稜線之交點設為尖點。
一種多尖點鑽石工具之製造方法，其係如請求項1之多尖點鑽石工具之製造方法，且於至少1個彼此相鄰之一對外周面之間形成第1頂面，於上述一對外周面及上述第1頂面與一側面之間，以使上述一對外周面傾斜之方式進行研磨而形成第1、第2傾斜面，於上述一對外周面之間形成第2頂面，於上述一對外周面及上述第2頂面與另一側面之間，以使上述一對外周面傾斜之方式進行研磨而形成第3、第4傾斜面。