專利名稱：脆性材料用劃線輪、采用該劃線輪的脆性材料襯底的劃線裝置及劃線工具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種劃線后的玻璃的切割面質(zhì)量(端面強(qiáng)度)高、接觸性良好、可內(nèi)切 且交點(diǎn)跳躍少的構(gòu)成的脆性材料用劃線輪、采用該劃線輪的脆性材料襯底的劃線裝置及劃線工具。
背景技術(shù)：
以往，液晶顯示面板或有機(jī)電致發(fā)光(EL, electroluminescent)面板等平 板顯示器面板、太陽能電池等的制造步驟中，設(shè)有脆性材料襯底的劃線步驟。例如，液 晶顯示面板具有使兩塊玻璃襯底貼合，并對其間隙內(nèi)注入液晶的構(gòu)成。而且，在稱為 LCOS (Liquid-Crystal-On-Si I icon,娃基液晶)的投影機(jī)用襯底中的反射型襯底的情況 下，使用石英襯底與半導(dǎo)體晶片貼合而成的一對襯底。此種襯底貼合而成的貼合襯底通常 是在作為母襯底的大尺寸貼合襯底的表面上形成劃線，然后通過沿著形成的劃線將襯底斷 裂而分割成特定尺寸的單位襯底。
所述分割步驟至切取步驟是一面使劃線輪承載符合脆性材料襯底的材質(zhì)或厚度 等諸條件的負(fù)載，一面使劃線輪在脆性材料襯底的表面上滾動，形成劃線，使脆性材料承載 特定的力，由此，沿著劃線分割脆性材料襯底，制造單個的面板或玻璃板。
另外，將在母襯底上形成劃線稱為“劃線”。將沿通過劃線而形成的劃線，折斷母襯 底稱為“斷裂”。將通過劃線與斷裂而分割成所期望尺寸的脆性材料襯底稱為“斷開”。進(jìn)而， 將經(jīng)由斷開步驟后的搬送，將已斷開的脆性材料襯底切割成單個的單位襯底稱為“分離”。
而且，在本發(fā)明中，將通過形成劃線而從襯底的表面使垂直裂紋在襯底的板厚方 向上伸展的劃線輪性質(zhì)稱為“滲透效應(yīng)”。
在此，使用圖4 圖7說明以往的劃線裝置及使用該劃線裝置的劃線方法。另外， 圖4是以往的劃線裝置的前視圖，圖5A是說明以往的SBSB方式的玻璃襯底的分割步驟的 圖，圖5B是說明以往的SSBB方式的玻璃襯底的分割步驟的圖，圖6A是以往的劃線輪前視 圖，圖6B是圖6A的劃線輪的側(cè)視圖，圖7是說明進(jìn)行交叉劃線時產(chǎn)生的交點(diǎn)跳躍現(xiàn)象的透 視圖。
首先，使用圖4說明以往的劃線方法。另外，在該圖中，將左右方向作為X方向、將 與紙面正交的方向作為Y方向進(jìn)行以下說明。該劃線裝置50具備利用真空吸附機(jī)構(gòu)將載 置的玻璃襯底G固定且可水平旋轉(zhuǎn)的劃線臺51 ;支撐劃線臺51可在Y方向上移動且相互 平行的一對導(dǎo)軌52 ;使劃線臺51沿導(dǎo)軌52移動的滾珠螺桿53 ;沿X方向架設(shè)在劃線臺51 上方的導(dǎo)桿54 ;可沿X方向滑動地設(shè)置在導(dǎo)桿54上且對劃線輪58賦予切斷壓力的劃線頭 55 ;使劃線頭55沿導(dǎo)桿54滑動的電動機(jī)56 ;擺動自如地設(shè)在劃線頭55的下端且通過劃線 頭55進(jìn)行升降的劃線輪保持具57 ;可旋轉(zhuǎn)地安裝在劃線輪保持具57下端的劃線輪58 ;以 及設(shè)置在導(dǎo)桿54的上方且用于識別在劃線臺51上的玻璃襯底G上形成的對準(zhǔn)標(biāo)記的一對 CCD相機(jī)59。
在此，使用圖5來說明采用該劃線裝置50的襯底斷開步驟的兩例。另外，以下說明是以用于液晶顯示設(shè)備用面板的貼合玻璃即玻璃襯底G為例，且為方便起見，而將一側(cè)的玻璃襯底暫稱為A面襯底，將另一側(cè)的玻璃襯底暫稱為B面襯底。
第I例中，
(I)首先，如圖5A(a)所示，以A面襯底為上側(cè)，將玻璃襯底G載置在劃線裝置的劃線臺上，使用劃線輪58對A面襯底進(jìn)行劃線，形成劃線Sa。
(2)其次，使玻璃襯底G上下反轉(zhuǎn)，將所述玻璃襯底G搬送至斷裂裝置。然后，如圖 5A(b)所示，利用該斷裂裝置，沿著與劃線Sa對向的線將斷裂桿BB抵住載置在襯墊(mat)M 上的玻璃襯底G的B面襯底。由此，下側(cè)的A面襯底的裂紋從劃線Sa朝向上方伸展，使得 A面襯底沿劃線Sa分割。
(3)接下來，將玻璃襯底G搬送至劃線裝置的劃線臺上。然后，在該劃線裝置中，如圖5A (c)所示，使用劃線輪58對B面襯底進(jìn)行劃線，形成劃線Sb。
(4)隨后，將玻璃襯底G上下反轉(zhuǎn)后搬送至斷裂裝置。然后，如圖5A(d)所示，沿著與劃線Sb對向的線，將斷裂桿BB抵住載置在襯墊M上的所述玻璃襯底G的A面襯底。由此，下側(cè)的B面襯底的裂紋從劃線Sb朝向上方伸展，使得B面襯底沿劃線Sb分割。
本發(fā)明中，將包含所述步驟的斷開方式稱為SBSB方式(S代表劃線，B代表斷裂)。
此外，第兩例中，
(I)首先，如圖5B(a)所示，以A面襯底為上側(cè)，將玻璃襯底G載置在劃線裝置的劃線臺上，使用劃線輪58對A面襯底進(jìn)行劃線，形成劃線Sa。
(2)其次，將玻璃襯底G上下反轉(zhuǎn)，將所述玻璃襯底G載置在劃線臺上，使用劃線輪 58對B面玻璃襯底進(jìn)行劃線，形成劃線Sb (圖5B (b))。
(3)接下來，將玻璃襯底G搬送至斷裂裝置。然后，如圖5B(c)所示，在該斷裂裝置中，沿著與劃線Sa對向的線將斷裂桿BB抵住載置在襯墊M上的玻璃襯底G的B面玻璃襯底。由此，下側(cè)的A面襯底的裂紋從劃線Sa朝向上方伸展，使得A面襯底沿劃線Sa分割。
(4)接下來，使玻璃襯底G上下反轉(zhuǎn)后，如圖5B(d)所示載置在斷裂裝置的襯墊M 上。然后，沿著與劃線Sb對向的線將斷裂桿BB抵住玻璃襯底G的A面襯底。由此，下側(cè)的 B面襯底的裂紋從劃線Sb朝向上方伸展，使得B面襯底沿劃線Sb分割。
另外，本說明書中，將包含所述步驟的斷開方式稱為SSBB方式。通過實(shí)施所述兩例的(I) (4)各步驟，而將玻璃襯底G在所期望的位置上沿劃線分割成兩個。進(jìn)而，通過略微施力，使玻璃襯底G在所期望的分離位置分離。
而且，在下述專利文獻(xiàn)I中，揭示一種具有高滲透效應(yīng)的劃線輪的發(fā)明。在此，使用圖6說明所述專利文獻(xiàn)I中揭示的劃線輪60的構(gòu)成。另外，圖6A是下述專利文獻(xiàn)I中所示的劃線輪的示意前視圖，圖6B是圖6A的劃線輪的示意右側(cè)視圖及局部放大圖。
該劃線輪60包含形成有圓周棱線61的外周緣部、以及沿著圓周棱線61在圓周方向上交替地形成的多個切口 62b及突起62a。突起62a是通過以特定的節(jié)距及深度切取圓周棱線61而形成。作為該劃線輪60,可使用例如厚度W為約O. 65mm、直徑Φ為I 20mm、 圓周棱線的收斂角d為85 160°的劃線輪?？赏ㄟ^使用該劃線輪60形成劃線而從玻璃襯底的表面在垂直方向上形成對于玻璃襯底的板厚為相對較深的垂直裂紋。在將此種具有高滲透效應(yīng)的劃線輪60用于斷開步驟的情況下，可簡化或省略圖5A(b)及圖5A(d)所示的SBSB方式中的斷裂步驟或圖5B(c)及圖5B(d)所示的SSBB方式中的斷裂步驟。
另外，玻璃原材料制造廠商不斷進(jìn)行襯底材料的改良、熱處理加工中的各種改良 后最終發(fā)現(xiàn)，在使用具備以往的刀刃(常規(guī)刀刃)的劃線輪(以下，也稱為常規(guī)劃線輪)進(jìn) 行劃線的情況下，會產(chǎn)生“接觸不良”的狀態(tài)，即，在劃線輪剛開始滾動后刀刃便在襯底表面 上打滑，未能開始形成劃線的現(xiàn)象。因此，不斷要求與具備以往的常規(guī)刀刃的劃線輪相比為 “接觸良好”的刀刃。另外，如果使用下述專利文獻(xiàn)I中揭示的具備高滲透刀刃的劃線輪(以 下，也稱為高滲透劃線輪)，則可暫且達(dá)到“接觸良好”，但是難以確保例如平板顯示器面板 的制造現(xiàn)場所要求的端面強(qiáng)度的質(zhì)量規(guī)格。
而且，當(dāng)使用具備常規(guī)刀刃的劃線輪時，在端面強(qiáng)度方面雖可取得良好的結(jié)果，但 如果進(jìn)行交叉劃線，則存在產(chǎn)生如圖7所示的交點(diǎn)跳躍之類的問題。另外，圖7是說明進(jìn)行 交叉劃線時產(chǎn)生的交點(diǎn)跳躍現(xiàn)象的透視圖。
在此，詳細(xì)說明“交點(diǎn)跳躍”。在使用所述劃線裝置50將玻璃襯底G斷開的情況 下，通過使載置有玻璃襯底G的劃線臺51旋轉(zhuǎn)90°而縱橫地進(jìn)行交叉劃線，以在玻璃襯底 上不僅單向地形成劃線，而且使多條劃線交叉形成交點(diǎn)。如圖7所示，當(dāng)使劃線輪以橫穿的 方式穿過最初形成的劃線LI L3而形成劃線L4 L6時，有時在這些劃線的交點(diǎn)附近會 產(chǎn)生后來形成的劃線L4 L6 —部分未能形成在交點(diǎn)附近的現(xiàn)象。這種現(xiàn)象即為交點(diǎn)跳 躍。如果玻璃襯底上產(chǎn)生這種交點(diǎn)跳躍，則不能依照劃線分離的玻璃襯底變多，其結(jié)果為產(chǎn) 生大量的不合格品，從而產(chǎn)生使生產(chǎn)效率顯著降低之類的問題。
產(chǎn)生此種交點(diǎn)跳躍的原因可認(rèn)為如下。即，在最初由具備常規(guī)刀刃的劃線輪形成 劃線時，夾著劃線在兩側(cè)的玻璃表面附近產(chǎn)生內(nèi)部應(yīng)力。接下來，在具備常規(guī)刀刃的劃線輪 以橫穿的方式穿過最初形成的劃線時，因其附近潛在的內(nèi)部應(yīng)力而削弱從劃線輪朝垂直方 向?qū)ΣＡбr底面施加的劃線所必需的力，其結(jié)果，在交點(diǎn)附近未形成后來應(yīng)形成的劃線。
此外，除了脆性襯底的表面強(qiáng)度改良外，對作為面板襯底的原材料的母襯底進(jìn)行 化學(xué)蝕刻以增強(qiáng)襯底表面強(qiáng)度的情況也不斷增加，但此情況下襯底的外周會隆起，因此，出 現(xiàn)“外切”的劃線(外切劃線)動作變得不穩(wěn)定的傾向。而且，以手機(jī)為代表的移動終端所 使用的面板襯底，為實(shí)現(xiàn)輕量化，其厚度不斷變薄。如果對此種厚度薄的襯底采用使用有具 備常規(guī)刀刃的劃線輪的外切劃線方法，則在將劃線輪置于襯底上時，會因?qū)σr底端面邊緣 造成的沖擊而在邊緣產(chǎn)生缺口或?qū)е乱r底自身破裂，由此導(dǎo)致產(chǎn)品的合格率降低。因此，對 于薄襯底，難以采用具備常規(guī)刀刃的劃線輪的外切劃線。另外，具備常規(guī)刀刃的劃線輪因接 觸性差，所以無法采用內(nèi)切劃線方法。
另一方面，在使用如下述專利文獻(xiàn)I中揭示的具備高滲透性刀刃的劃線輪60形成 劃線的情況下，可防止所述交叉劃線的交點(diǎn)跳躍，在玻璃襯底的表面形成較深的垂直裂紋。 然而，在使用具備高滲透性刀刃的劃線輪60形成劃線的情況下，在圖5A(c)中對上側(cè)的B 面襯底進(jìn)行劃線的時間點(diǎn)，有時會在該B面襯底上形成較深的垂直裂紋，使玻璃襯底G實(shí)質(zhì) 上成為分離的狀態(tài)。因此，為了從圖5A(c)轉(zhuǎn)移到圖5A(d)，而在由吸引墊等吸引著將玻璃 襯底G搬送至第2斷裂裝置時，存在已分離的玻璃襯底G之一殘留于第2劃線裝置上，或已 分離的玻璃襯底G之一在玻璃襯底G的搬送過程中墜落的情況。而且，與使用具備以往的 常規(guī)刀刃的劃線輪的情況相比，存在脆性材料的分割面的質(zhì)量、即端面強(qiáng)度降低的情況。
另一方面，下述專利文獻(xiàn)2中，以一面抑制高滲透效應(yīng)一面改良對于玻璃表面的接觸性為目的，而揭示了一種劃線輪的發(fā)明，該劃線輪是與下述專利文獻(xiàn)I揭示的劃線輪的情況同樣地具備沿著在外周緣部形成的圓周棱線在圓周方向上交替地形成的多個切口及突起，且使該切口的圓周方向的長度短于突起的圓周方向的長度。
所述專利文獻(xiàn)2中揭示的劃線輪的具體尺寸例如為
(a)切口的圓周方向的長度4 14 μ m
(b)切口 的節(jié)距20 5000 μ m
(c)切口的深度0. 5 3. O μ m。
先前技術(shù)文獻(xiàn)
專利文獻(xiàn)
專利文獻(xiàn)1:日本專利第3074143號公報
專利文獻(xiàn)2 國際公開W02007/004700號公報發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的問題
如果使用所述專利文獻(xiàn)2中揭示的劃線輪，則與使用所述專利文獻(xiàn)I中揭示的高滲透劃線輪的情況相比，滲透性、接觸性及交點(diǎn)跳躍變差，但可實(shí)現(xiàn)更高的端面強(qiáng)度，而且， 與使用所述常規(guī)劃線輪的情況相比，雖端面強(qiáng)度差，但發(fā)揮出接觸性良好，難以產(chǎn)生交點(diǎn)跳躍，且可采用內(nèi)切劃線方法之類的優(yōu)異效果。
然而，劃線輪的使用者的要求逐年提高。例如，近年來，作為移動用設(shè)備的顯示裝置，要求一面采用大型設(shè)備一面抑制重量增大化，隨之逐步使用厚度更薄的玻璃襯底。根據(jù)采用有此種厚度薄而大型的玻璃襯底的顯示裝置，如果玻璃襯底的端面強(qiáng)度較弱，則在對顯示面施加外力時，存在導(dǎo)致玻璃襯底損壞的情況。使用劃線輪進(jìn)行斷開后，也進(jìn)行通過對玻璃端面實(shí)施研磨等而使端面強(qiáng)度提高的端面處理，但對于厚度薄的玻璃襯底，則端面處理也較困難，而且，就要求簡化步驟的觀點(diǎn)而言較為欠佳。因此，尤其提高使用劃線輪斷開后的玻璃端面強(qiáng)度的要求不斷強(qiáng)烈。
本發(fā)明是鑒于所述背景技術(shù)的問題點(diǎn)而完成，其目的在于提供一種斷開后的玻璃襯底等脆性襯底的端面強(qiáng)度強(qiáng)且劃線時接觸性良好、可內(nèi)切且交點(diǎn)跳躍少的構(gòu)成的脆性材料用劃線輪、使用此劃線輪的脆性材料襯底的劃線裝置及劃線工具。
解決問題的技術(shù)手段
為了實(shí)現(xiàn)所述目的，本發(fā)明的脆性材料用劃線輪具有共有旋轉(zhuǎn)軸的兩個圓錐臺的底部相交而形成圓周棱線的外周緣部、以及沿所述圓周棱線在圓周方向上交替地形成的多個切口及突起，
所述突起是由所述圓周棱線經(jīng)切取后殘留的在圓周方向上具有長度的所述圓周棱線的部分所構(gòu)成，且
所述切口其圓周方向的長度短于所述突起的圓周方向的長度，且遍及所述圓周棱線整周是以8 μ m以上且18 μ m以下的節(jié)距形成。
本發(fā)明的脆性材料用劃線輪中，切口其圓周方向的長度短于突起的圓周方向的長度。因此，根據(jù)本發(fā)明的脆性材料用劃線輪，與切口為其圓周方向的長度短于突起的圓周方向的長度的所述專利文獻(xiàn)I中揭示的具備高滲透性刀刃的劃線輪的情況相比，可實(shí)現(xiàn)更高的端面強(qiáng)度，而且，可實(shí)現(xiàn)實(shí)質(zhì)上同等的接觸性，從而成為實(shí)質(zhì)上具備同等的交點(diǎn)跳躍性的脆性材料用劃線輪。
而且，本發(fā)明的脆性材料用劃線輪中是切口遍及圓周棱線的整周以8μπι以上且 18 μ m以下的相對較小的節(jié)距形成，因此，與所述專利文獻(xiàn)2中揭示的劃線輪的情況相比， 接觸性更佳，所以不易產(chǎn)生交點(diǎn)跳躍，而且切口深度相對較淺，因此，可實(shí)現(xiàn)更高的端面強(qiáng)度。此外，以往的常規(guī)劃線輪的情況下無法采用內(nèi)切劃線法，相對于此，本發(fā)明可采用內(nèi)切劃線方法，而且，可實(shí)現(xiàn)與以往的常規(guī)劃線輪的情況實(shí)質(zhì)上同等的較高端面強(qiáng)度。
即便切口的深度及圓周方向的長度處于本發(fā)明的脆性材料用劃線輪中采用的范圍內(nèi)，但以超過18 μ m的節(jié)距遍及圓周棱線的整周形成的劃線輪,也存在接觸性降低的傾向。而且，該節(jié)距的下限如果小于8 μ m,則不僅有端面強(qiáng)度降低的傾向，而且劃線輪的刀刃上易產(chǎn)生缺口，故設(shè)為8 μ m以上，進(jìn)而設(shè)為超過切口的圓周方向長度的2倍。另外，更優(yōu)選節(jié)距為10 18μπι。
作為本發(fā)明的脆性材料用劃線輪，可采用外徑為I 20_、圓周棱線的收斂角為 90° 120°的劃線輪，更優(yōu)選外徑為I 5_、圓周棱線的收斂角為100° 115°。
而且，在本發(fā)明的脆性材料用劃線輪中，所述切口優(yōu)選其圓周方向的長度達(dá)到 Iym以上且小于9 μ m的范圍。
切口的圓周方向的長度較長的劃線輪具有對于脆性材料的接觸變得良好的傾向， 切口的圓周方向的長度較短的劃線輪具有脆性材料的端面強(qiáng)度提高的傾向。本發(fā)明的脆性材料用劃線輪中，切口的圓周方向的長度為I μ m以上且小于9 μ m的范圍，因此，成為可取得接觸性及脆性材料的分割面的端面強(qiáng)度的平衡的脆性材料用劃線輪。另外，更優(yōu)選切口的圓周方向的長度為I 7 μ m,進(jìn)而優(yōu)選切口的圓周方向的長度為I 5μηι。
而且，在本發(fā)明的脆性材料用劃線輪中，優(yōu)選所述切口的深度達(dá)到O. 3 O. 7um的范圍。
切口的深度較深的劃線輪具有對于脆性材料的接觸性變得良好的傾向，切口的深度較淺的劃線輪具有脆性材料的分割面的端面強(qiáng)度提高的傾向。本發(fā)明的脆性材料用劃線輪中，切口的深度達(dá)到O. 3 O. 7 μ m的范圍，因此，成為可取得接觸性及脆性材料的分割面的端面強(qiáng)度的平衡的脆性材料用劃線輪。更優(yōu)選切口的深度為O. 4 O. 6 μ m。
而且，在本發(fā)明的脆性材料用劃線輪中，所述脆性材料用劃線輪優(yōu)選具有用以樞轉(zhuǎn)支承所述輪的刀軸可貫通的軸孔或者與所述刀軸一體形成的一體型輪。
根據(jù)本發(fā)明的脆性材料用劃線輪，可形成穩(wěn)定的劃線，因此可獲得劃線后的質(zhì)量穩(wěn)定的脆性材料襯底。
進(jìn)而，為了實(shí)現(xiàn)所述目的，本發(fā)明的脆性材料的劃線裝置的特征在于包含載置脆性材料襯底的脆性材料襯底載置機(jī)構(gòu)(例如，可旋轉(zhuǎn)的劃線臺)；對于載 置在所述載置機(jī)構(gòu)上的脆性材料襯底進(jìn)行相對移動的劃線輪安裝部；以及安裝在所述劃線輪安裝部的所述任一項的脆性材料用劃線輪。
根據(jù)本發(fā)明的脆性材料的劃線裝置，可獲得在斷開脆性材料時防止劃線時的交點(diǎn)跳躍，不使分離后的玻璃襯底的截面的質(zhì)量下降，不因劃線時垂直裂紋過度的高滲透而導(dǎo)致搬送過程中端材墜落可進(jìn)行穩(wěn)定搬送的劃線裝置。
進(jìn)而，為了實(shí)現(xiàn)所述目的，本發(fā)明的脆性材料用手動劃線工具的特征在于，其是將所述脆性材料用劃線輪旋轉(zhuǎn)自如地軸裝于設(shè)置在柄前端的刀架上而構(gòu)成。
根據(jù)本發(fā)明的脆性材料用手動劃線工具，可獲得在斷開脆性材料時防止劃線時的交點(diǎn)跳躍，不使分離后的玻璃襯底的截面質(zhì)量下降的脆性材料用手動劃線工具。


圖1A是本發(fā)明的劃線輪的前視圖，圖1B是圖1A的劃線輪的側(cè)視圖。
圖2A是圖1B的IIA部分的放大圖，圖2B是圖2A的IIB部分的放大圖。
圖3是本發(fā)明的手動劃線工具的前視圖。
圖4是以往的劃線裝置的前視圖。
圖5A(a) (d)是說明以往的SBSB方式的玻璃襯底的分割步驟的圖，圖5B(a) (d)是說明以往的SSBB方式的玻璃襯底的分割步驟的圖。
圖6A是以往的劃線輪的示意前視圖，圖6B是圖6A的劃線輪的示意右側(cè)視圖及局部放大圖。
圖7是說明進(jìn)行交叉劃線時產(chǎn)生的交點(diǎn)跳躍現(xiàn)象的透視圖。
[符號的說明]
10劃線輪
11旋轉(zhuǎn)軸
12圓錐臺
13圓周棱線
13a端部
14外周緣部
15切口
16突起
17軸孔
18切口面
20劃線工具
21刀架
22把 手
23油室
24至 JHL
50劃線裝置
51劃線臺
52導(dǎo)軌
53滾珠螺桿
54導(dǎo)桿
55劃線頭
56電動機(jī)
57劃線輪保持具
58劃線輪
59一對 CCD
60劃線輪
61圓周棱線
62a突起
62b切口
AA面襯底
BB面襯底
BB斷裂桿
d收斂角
G玻璃襯底
h高度
LI L6劃線
M襯墊
P節(jié)距
Sa、Sb劃線
Φ直徑具體實(shí)施方式
以下，根據(jù)附圖詳細(xì)地說明本發(fā)明的實(shí)施方式。其中，以下所示的實(shí)施方式是表示用以使本發(fā)明的技術(shù)思想具體化的劃線輪、使用此劃線輪的脆性材料襯底的劃線裝置及劃線工具的一例，并不意味著將本發(fā)明特定于該劃線輪、使用此劃線輪的脆性材料襯底的劃線裝置及劃線工具，本發(fā)明也可應(yīng)用于權(quán)利要求中包含的其他實(shí)施方式。另外，在用于本說明書的說明的各附圖中，為了使各構(gòu)件成為在附圖上可進(jìn)行識別程度的大小，而使每個構(gòu)件縮放比例適當(dāng)?shù)夭煌M(jìn)行顯示，未必與實(shí)際尺寸成比例地顯示。
而且，本發(fā)明中作為加工對象的脆性材料襯底，并未特別限定形態(tài)、材質(zhì)、用途及大小，既可是包含單板的襯底或?qū)善陨系膯伟遒N合而成的貼合襯底，也可以使它們的表面或內(nèi)部附著或包含薄膜或半導(dǎo)體材料。另外，所述脆性材料襯底 即使在其表面附著有不屬于脆性材料的薄膜等，也視作本發(fā)明的劃線輪的劃線對象。
作為本發(fā)明的脆性材料襯底的材質(zhì)，可列舉玻璃、陶瓷、半導(dǎo)體(硅等)、及藍(lán)寶石等，作為其用途，可列舉液晶顯示面板、等離子顯示器面板，有機(jī) EL(Organic Electro-Luminescence)顯不器面板、及表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射顯不器(SED, Surface-conduction Electron-emitter Display)用面板等場發(fā)射顯不器(FED, Field Emission Display)用面板等的平板顯示器(FPD,Flat panel display)用面板。而且,本說明書中使用的“中心線平均粗糙度Ra”是表示JIS B 0601中規(guī)定的工業(yè)產(chǎn)品表面粗糙度的參數(shù)之一，且其是從對象物的表面隨機(jī)抽取的算術(shù)平均值。
首先，使用圖1及圖2，說明本發(fā)明實(shí)施方式的劃線輪的形狀。另外，圖1A是從與本發(fā)明的劃線輪的旋轉(zhuǎn)軸正交的方向觀察該劃線輪的前視圖，圖1B是圖1A的劃線輪的側(cè)視圖。而且，圖2A是圖1B的IIA部分的放大圖，圖2B是圖2A的IIB部分的放大圖。
另外，本實(shí)施方式的劃線輪10是脆性材料用劃線輪，該劃線輪是在壓接于玻璃等脆性材料襯底的狀態(tài)下滾動，在此脆性材料襯底上形成劃線，并且伴隨劃線的形成而形成從劃線朝著脆性材料襯底的厚度方向伸展的垂直裂紋。本實(shí)施方式的劃線輪10例如可取代以往的劃線輪60而安裝在使用圖4說明的以往的劃線裝置50的劃線頭55。
如圖1及圖2所示，本實(shí)施方式的劃線輪10具有共有旋轉(zhuǎn)軸11的兩個圓錐臺12 的底部相交而形成圓周棱線13的外周緣部14 ;以及沿著該圓周棱線13在圓周方向上形成的多個切口 15及突起16。
圓周棱線13是通過從軸心朝向半徑方向外側(cè)實(shí)施研削加工而形成，且在經(jīng)研削加工的外周緣部14的表面殘留有研削條痕。外周緣部14是以具有收斂角(α)的方式形成。劃線輪10是具有用以樞轉(zhuǎn)支承劃線輪10的未圖示的刀軸可貫通的軸孔17的盤狀輪。 而且，劃線輪10的材質(zhì)優(yōu)選超硬合金、燒結(jié)金剛石、陶瓷或金屬陶瓷(cermet)。
外周緣部14包含兩個圓錐臺12的斜面，且因用以形成圓周棱線13的研削加工而殘留有研削條痕，但加工成斜面的中心線平均粗糙度Ra達(dá)到例如O. 05 μ m以上且O. 35 μ m 以下。因此，與中心線平均粗糙度Ra更大的以往的研削加工相比，可減少被削除的刀刃構(gòu)成材料的總量，由此，可抑制突起16的磨損，大幅延長壽命。
圓周棱線13具有由構(gòu)成外周緣部14的圓錐臺12的斜面的所述研削條痕形成的微細(xì)凹凸，且該凹凸的中心線平均粗糙度Ra為例如0.05 μ m以上且0.20 μ m以下。因此， 在圓周棱線13上形成切口 15時，可容易地決定開始加工切口 15的圓周棱線13的高度位置(半徑方向上的位置)。如圖1A的局部放大圖即圖2A及圖2B所示，劃線輪10的切口 15是以節(jié)距P形成，且其圓周方向的長度a短于突起16的圓周方向的長度b。另外，突起16包含圓周棱線 13切取后而殘留的在圓周方向上具有長度的圓周棱線13的部分。而且，切口 15是通過從平坦的圓周棱線13上以每一節(jié)距P切取深度h的大致V字狀槽而形成。通過形成這樣的切口 15而在圓周棱線13上以每一節(jié)距P形成高度h的突起16。突起16的相當(dāng)于圓周棱線13的部分具有由圓錐臺12的斜面的研削條痕形成的微細(xì)凹凸，且該凹凸的中心線平均粗糙度Ra為O. 05 μ m以上且O. 20 μ m以下。
如圖2B所示，切口 15具有朝向劃線輪10底部的半徑方向內(nèi)側(cè)切取的切口面18， 突起16的端部13a上的切線C以15 60°的角度(Θ )與切口面18相交。S卩，如果突起 16的端部13a上的切線C以直角或接近直角的角度與切口面18相交，則突起16的端部13a 對襯底表面的阻力摩擦變佳，但突起16的端部13a的磨損加快，而如果突起16的端部13a 上的切線C以30°以下的角度與切口面18相交，則突起16的端部13a對襯底表面的阻力摩擦變差。這樣，可通過使角度(Θ )的范圍為15 60°而實(shí)現(xiàn)劃線輪10的長壽命化，同時可良好地維持劃線輪對襯底表面的阻力摩擦。
切口 15從圓錐臺12的軸線方向觀察的形狀為大致V字狀，因此，可通過改變V字的中心角度而一面確保切口 15的深度(突起16的高度)h，一面容易地調(diào)整切口 15的圓周方向的長度a與突起16的圓周方向的長度b。
在此，說明劃線輪10的制造方法的一例。首先，準(zhǔn)備作為劃線輪10的母體的圓柱盤，通過對該圓柱盤研削加工兩側(cè)的外周緣部14而以兩個圓錐臺12的斜面交叉的方式形成圓周棱線13。在該研削加工時，優(yōu)選使圓錐臺12的斜面的表面粗糙度及源于表面粗糙度的圓周棱線13的軸向的起伏變小。
圓錐臺12的斜面是其中心線平均粗糙度Ra為例如O. 05μπι以上且O. 35μπι以下，且圓周棱線13具有由圓錐臺12的斜面的研削條痕而形成的微細(xì)凹凸，但以該凹凸的中心線平均粗糙度Ra達(dá)到例如O. 05um以上且O. 20 μ m以下的方式，甄選使用的磨石的粒度。這樣，通過抑制圓錐臺12的斜面及圓周棱線13的表面粗糙度而使形成的劃線的寬度較細(xì)且保持恒定，從而可抑制劃線輪10劃線所得的分離后的玻璃襯底G的分割面產(chǎn)生碎屑 (chipping)等。
接下來，在圓周棱線13上形成切口 15。作為形成切口 15的一例是通過激光照射而在外周緣部形成從圓錐臺12的軸線方向觀察的形狀為V字狀的切口 15。根據(jù)此方法，可通過改變V字的中心角度而容易在突起的高度h保持恒定的狀態(tài)下，調(diào)整切口 15的圓周方向的長度a與突起16的圓周方向的長度b。
劃線輪10的外徑、切口 15的節(jié)距P、切口 15的圓周方向的長度a與突起16的圓周方向的長度b、切口 15的深度以及外周緣部14的收斂角(α)等劃線輪的規(guī)格是根據(jù)切斷對象的脆性材料的種類、厚度、熱履歷以及所期望的脆性材料分割面的質(zhì)量等而適當(dāng)設(shè)定。
作為實(shí)施方式的劃線輪條件的一例，輪的外徑為I 20mm，切口 15的節(jié)距為8 μ m 以上且18 μ m以下，切口 15的深度為O. 3 0.7 μ m，圓周棱線13的收斂角為90 120°。 作為更優(yōu)選的劃線輪條件，輪的外徑為I 7mm，作為更優(yōu)選劃線輪的條件，輪的外徑為I 5mm,切口 15的節(jié)距為10 μ m以上且18 μ m以下，切口 15的深度為O. 4 O. 6 μ m，圓周棱線 13的收斂角為100 115°。另外，考慮到端面強(qiáng)度及刀刃缺損難易度的觀點(diǎn)，切口 15的節(jié)距的下限選擇為超過切口的圓周方向的長度的2倍即可。
一般而言，存在通過使用切口的深度較深的劃線輪而使對于脆性材料的接觸性 (尤其是交叉劃線時的交點(diǎn)跳躍的少量性)變得良好的傾向，且存在通過使用切口的深度較淺的劃線輪而使脆性材料的端面強(qiáng)度提高的傾向，但本實(shí)施方式是將切口 15的深度控制在相對較淺的范圍內(nèi)，并且將切口的節(jié)距控制在相對較短的范圍內(nèi)，由此，發(fā)揮接觸性及端面強(qiáng)度均良好的效果。
而且,一般而言,存在通過使用切口的節(jié)距較短(分割數(shù)較多)的劃線輪而使對于脆性材料的接觸提高的傾向，且存在通過使用切口的節(jié)距較長(分割數(shù)較少)的劃線輪而使脆性材料的端面強(qiáng)度提高的傾向，但本實(shí)施方式是將切口的節(jié)距控制在相對較短的范圍內(nèi)，并且將切口的深度控制在相對較淺的范圍內(nèi)，將切口的圓周方向的長度控制在相對較短的范圍內(nèi)，由此，發(fā)揮接觸性及端面強(qiáng)度均良好的效果。
而且，一般而言，在分割貼合玻璃襯底時，優(yōu)選使用外徑較小的劃線輪，例如宜為外徑為I 4mm的劃線輪。另一方面，在分割原材料單板時，優(yōu)選使用外徑較大的劃線輪， 例如宜為外徑為4 20mm的劃線輪。
而且，一般而言，圓周棱線的收斂角較大的劃線輪具有壽命長的傾向，且考慮到壽命的觀點(diǎn)，圓周棱線的收斂角優(yōu)選例如90 1 20°，特別優(yōu)選100 115°。
而且,一般而言,存在通過使用切口的圓周方向的長度較長的劃線輪而使對于脆性材料的接觸變得良好的傾向，且存在通過使用切口的圓周方向的長度較短的劃線輪而使脆性材料的端面強(qiáng)度提高的傾向，但本實(shí)施方式是使切口的圓周方向的長度為短于突起的圓周方向的長度的范圍，并且使切口的節(jié)距為相對較短的范圍，由此，發(fā)揮接觸性及端面強(qiáng)度均良好的效果。
本發(fā)明的所述實(shí)施方式的劃線輪發(fā)揮如下優(yōu)異的效果接觸性良好，因此難以產(chǎn)生交叉劃線時的交點(diǎn)跳躍，而且，對于無法采用以往的常規(guī)劃線輪的外切劃線的厚度薄的襯底(例如，厚度為O. 3mm以下，尤其是O. 2mm以下的襯底)，也能利用內(nèi)切劃線來解決。
實(shí)驗例
將此種所述實(shí)施方式的劃線輪進(jìn)行交叉劃線時的分割面的質(zhì)量(端面強(qiáng)度)、與以往的常規(guī)劃線輪(比較例I)的情況以及所述專利文獻(xiàn)I中揭示的劃線輪(比較例2)的情況一起通過進(jìn)行對比實(shí)驗來加以確認(rèn)。該對比實(shí)驗是分別對實(shí)施方式、比較例I及比較例2，使用與第I方向及第2方向均同樣對應(yīng)的劃線輪進(jìn)行交叉劃線。另外，比較例2的劃線輪至少在切口的節(jié)距為20μπι以上的方面不屬于本發(fā)明的范圍。
首先，制作與比較例I對應(yīng)的厚度為O. 65mm、外徑為2. 1mm、圓周棱線的收斂角為 135°的PCD(polycrystallin diamond,多晶金剛石)制的常規(guī)劃線輪。接下來,使用該P(yáng)O) 制的常規(guī)劃線輪，通過激光照射法，制作圖1及圖2所示的切口深度為O. 5 μ m、切口的形成個數(shù)為400個、節(jié)距為16. 4 μ m的實(shí)施方式的劃線輪。以同樣的方式，制作切口的深度為1.5 μ m、切口的形成個數(shù)為5個、節(jié)距為1. 319mm的比較例2的劃線輪。
將由此制作的實(shí)施方式、比較例I及比較例2的劃線輪用于如下所示的交叉劃線測試。另外，所用玻璃襯底是日本電氣硝子株式會社制的厚度為O. 3mm的無堿玻璃(0A-10 商品名)單板。
另外，交叉劃線測試是使用圖4所示的劃線裝置，如圖7所示，以IOOmm的間隔分別縱橫地形成3條劃線(交叉劃線)，且沿著劃線進(jìn)行斷裂，獲得測試片(IOOmmX 100mm)。 目測觀察此時的交點(diǎn)跳躍的狀態(tài)，區(qū)別地表現(xiàn)為“完全未產(chǎn)生交點(diǎn)跳躍”、“部分產(chǎn)生交點(diǎn)跳躍”及“全部產(chǎn)生交點(diǎn)跳躍”。而且，對所得的各測試片以20個為單位測定彎曲強(qiáng)度，并求出平均值。
彎曲強(qiáng)度是通過以下方法而求得從自各測試片的其中一面上的中心線(兩等分為IOOmmX 50mm的大小的線)向兩側(cè)分別離開50mm的2條直線上及自相反側(cè)一面(背面) 上的中心線(與表面的中心線相對的線)向兩側(cè)分別離開IOmm的2條直線上，自垂直方向?qū)ΣＡбr底施加壓力，測定被損壞時的壓力(stress)。表I中集中地表示玻璃襯底的端面強(qiáng)度的測定結(jié)果及接觸性的確認(rèn)結(jié)果(交叉切割的交點(diǎn)處有無交點(diǎn)跳躍)。
[表1]
權(quán)利要求
1.一種脆性材料用劃線輪，其特征在于，其包含共有旋轉(zhuǎn)軸的兩個圓錐臺的底部相交而形成圓周棱線的外周緣部、以及沿所述圓周棱線在圓周方向上交替地形成的多個切口及關(guān)起， 所述突起是由所述圓周棱線經(jīng)切取后殘留的在圓周方向上具有長度的所述圓周棱線的部分所構(gòu)成，且 所述切口其圓周方向的長度短于所述突起的圓周方向的長度，且遍及所述圓周棱線整周是以8 μ m以上且18 μ m以下的節(jié)距形成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脆性材料用劃線輪，其特征在于， 所述切口其圓周方向的長度為Iym以上且小于9 ym的范圍。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脆性材料用劃線輪，其特征在于， 所述切口的深度為O. 3 O. 7 μ m的范圍。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的脆性材料用劃線輪，其特征在于， 所述脆性材料用劃線輪是具有用于樞轉(zhuǎn)支承所述輪用的刀軸所貫通的軸孔的或者與所述刀軸一體形成的一體型輪。
5.一種脆性材料的劃線裝置，其具備載置脆性材料襯底的襯底載置機(jī)構(gòu)；相對載置在所述載置機(jī)構(gòu)上的脆性材料襯底進(jìn)行相對移動的劃線輪安裝部；以及安裝在所述劃線輪安裝部的根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的脆性材料用劃線輪。
6.一種脆性材料用手動劃線工具，其是將根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的脆性材料用劃線輪旋轉(zhuǎn)自如地軸裝于設(shè)置在柄前端的刀架上而構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種脆性材料用劃線輪、使用此劃線輪的脆性材料襯底的劃線裝置以及劃線工具。本發(fā)明提供一種切割面質(zhì)量(端面強(qiáng)度)強(qiáng)、接觸性良好、可內(nèi)切且交點(diǎn)跳躍少的構(gòu)成的脆性材料用劃線輪。本發(fā)明的劃線輪具有共有旋轉(zhuǎn)軸的兩個圓錐臺的底部相交形成圓周棱線(13)的外周緣部、以及沿該圓周棱線(13)在圓周方向上交替地形成的多個切口(15)及突起(16)；突起(16)是由圓周棱線(13)經(jīng)切取而殘留的在圓周方向上具有長度b之圓周棱線(13)的部分所構(gòu)成，切口(15)其圓周方向的長度a短于突起(16)的圓周方向的長度b，且遍及圓周棱線(13)整周是以8μm以上且18μm以下的節(jié)距P形成。
文檔編號C03B33/12GK103029227SQ20121031096
公開日2013年4月10日 申請日期2012年8月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月30日
發(fā)明者地主貴裕, 中垣智貴 申請人:三星鉆石工業(yè)股份有限公司