劃線輪、其制造方法及劃線方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種劃線輪、其制造方法及劃線方法。使劃線輪使用壽命延長，并且劃線后使斷開脆性材料基板時的基板的端面強度增強。本發(fā)明是使用使圓板周圍側面的中央部分為最大直徑的劃線輪基材，在其側面利用CVD法形成金剛石膜。接著，研磨側面的中央部分，以使包含由棱線所構成的圓的面與劃線輪的中心軸垂直。由此，可使棱線部分的粗糙度變得精細。在使用該劃線輪，將脆性材料基板劃線斷開時，斷開的基材的端面精度提高，從而可提高端面強度。而且，即便進一步進行劃線，棱線部分磨損也較少，故可使劃線輪使用壽命延長。
【專利說明】劃線輪、其制造方法及劃線方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明是關于一種用以在脆性材料基板上壓接、滾動地進行劃線的劃線輪、其制 造方法及劃線方法。

【背景技術】
[0002] 以往的劃線輪是如專利文獻1等所示，以超硬合金制或聚晶金剛石燒結體（以下， 稱為rcD(P〇lycrystalline Diamond))制圓板為基材。P⑶是使金剛石粒子連同鈷等一并 燒結而成的。劃線輪是自作為基材的圓板兩側相互傾斜地切入圓周的邊緣，在圓周面上形 成V字形刀尖。將以如此方式形成的劃線輪旋轉自由地軸接在劃線裝置的劃線頭等，以特 定負載抵住脆性材料基板，沿著脆性材料基板的面移動，由此，便可進行劃線。
[0003] [【背景技術】文獻]
[0004] [專利文獻]
[0005] 專利文獻1 :國際公開W02003/51784號公報


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006][發(fā)明所要解決的問題]
[0007] 以此方式由聚晶金剛石燒結體（PCD)形成的以往的劃線輪包含金剛石粒子及結 合材，故尤其與陶瓷基板、藍寶石、硅等、及玻璃相比，存在對硬度高的脆性材料基板進行 劃線時壽命較短的缺點。另外，陶瓷基板中包含高溫共燒陶瓷制的多層基板（HTCC(High Temperature Co-fired Ceramic)基板）、低溫共燒陶瓷制的多層基板（LTCC (Low Temperature Co-fired Ceramic)基板）等電子零件內(nèi)置基板等。而且，以往的劃線輪即便 研磨刀尖也難以減小棱線的粗糙度，因此，存在當劃線負載增大時，將脆性材料基板劃線斷 開時的脆性材料基板的端面強度低下的缺點。
[0008] 本發(fā)明是鑒于所述問題研制而成，其目的在于提供一種可實現(xiàn)劃線輪的使用壽命 延長及微細化的劃線輪及其制造方法。
[0009] [解決問題的技術手段]
[0010] 為解決此課題，本發(fā)明的劃線輪包含劃線輪基材；金剛石膜，形成在所述劃線輪基 材的刀尖部分；及研磨區(qū)域，由機械研磨所述金剛石膜而形成。
[0011] 此處，所述劃線輪基材也可以在圓板的周圍側面包含成為最大直徑的部分及傾斜 面。
[0012] 為解決此課題，本發(fā)明的劃線輪的制造方法是沿著圓板的圓周部具有刀尖的劃線 輪的制造方法，且在劃線輪基材的側面的刀尖部分通過化學氣相沉積法，形成金剛石膜，且 利用機械研磨，研磨形成有所述金剛石膜的面。
[0013] 此處，也可以將所述劃線輪基板的圓板中心作為中心軸，且以在圓板的周圍側面 具有成為最大直徑的部分的方式，自兩側傾斜地進行研磨，構成劃線輪基材。
[0014] 此處，所述劃線輪基材也可以在側面形成與中心軸同軸的圓柱狀圓周面。
[0015] 此處，所述劃線輪基材也可以在側面具有朝內(nèi)及朝外的任一方向彎曲的與所述中 心軸同軸的圓周面。
[0016] 此處，所述劃線輪基材也可以在側面具有朝內(nèi)及朝外的任一方向上截面成為V字 狀的與所述中心軸同軸的圓周面。
[0017] 此處，所述劃線輪基材也可以包含超硬合金。
[0018] 所述劃線輪也可以是對陶瓷基板進行劃線的劃線輪。
[0019] 此處，也可以具有以特定間隔切除所述研磨區(qū)域的棱線部分而成的槽，且將槽之 間形成突起。
[0020] 為解決此課題，本發(fā)明的劃線方法是使用以上記載的劃線輪，對脆性材料基板進 行劃線。
[0021] 此處，所述脆性材料基板也可以是陶瓷基板。
[0022][發(fā)明的效果]
[0023] 根據(jù)具有如此特征的本發(fā)明，因與以往的燒結金剛石膜的劃線輪相比，與脆性材 料基板接觸的部分全部為金剛石膜，所以，可提高劃線輪的耐磨性，實現(xiàn)使用壽命延長。而 且，由于V字形刀尖部分的與脆性材料基板接觸的部分均為金剛石膜，因此，可使棱線的粗 糙度變得精細。所以，若使用該劃線輪進行劃線加工并使之斷開，則獲得脆性材料基板的切 割面的端面精度提高，隨之也使端面強度提高的效果。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024] 圖1A是本發(fā)明第1實施方式的劃線輪的正視圖。
[0025] 圖1B是第1實施方式的劃線輪的側視圖。
[0026] 圖2A是第1實施方式的刀尖的棱線部分的放大剖面圖。
[0027] 圖2B是第1實施方式的研磨后的棱線部分的放大剖面圖。
[0028] 圖3A是本發(fā)明第2實施方式的劃線輪的刀尖的放大剖面圖。
[0029] 圖3B是本實施方式的研磨后的棱線部分的放大剖面圖。
[0030] 圖4A是本發(fā)明第3實施方式（其一）的劃線輪的刀尖的放大剖面圖。
[0031] 圖4B是本實施方式的研磨后的棱線部分的放大剖面圖。
[0032] 圖5A是本發(fā)明第3實施方式（其二）的劃線輪的刀尖的放大剖面圖。
[0033] 圖5B是本實施方式的研磨后的棱線部分的放大剖面圖。
[0034] 圖6A是本發(fā)明第3實施方式（其三）的劃線輪的刀尖的放大剖面圖。
[0035] 圖6B是本實施方式的研磨后的棱線部分的放大剖面圖。
[0036] 圖7A是本發(fā)明第3實施方式（其四）的劃線輪的刀尖的放大剖面圖。
[0037] 圖7B是本實施方式的研磨后的棱線部分的放大剖面圖。
[0038] 圖8A是本發(fā)明第4實施方式的劃線輪的正視圖。
[0039] 圖8B是第4實施方式的研磨后的棱線部分的放大剖面圖。
[0040] 圖8C是圖8A所示的圓形部分的放大圖。
[0041] 圖9是表示本發(fā)明的實施例1、2及比較例的移動距離與最低負載的關系的圖表。 [符號的說明]
[0042] 10,30 劃線輪
[0043] 11、31 圓板
[0044] 12、32 貫通孔
[0045] 12a 中心軸
[0046] 13、33 研磨面
[0047] 14、34 金剛石膜
[0048] 16、17、18、19、20 圓周面
[0049] 35 槽
[0050] wl、w2、w3、w4、w5、w6 圓周面的寬度
[0051] α 1 研磨面的頂角的角度
[0052] α 2 刀尖的角度

【具體實施方式】
[0053] 圖1Α是本發(fā)明實施方式的劃線輪的正視圖，圖1Β是其側視圖。在制造劃線輪時， 在作為例如超硬合金、或陶瓷制的劃線輪基材的圓板11的中央，首先如圖1Α所示，形成作 為軸孔的貫通孔12。其次，將該貫通孔12的中心、即圓板11的中心軸設為12a。接著，將馬 達等的旋轉軸連通到貫通孔12,使之以中心軸12a為中心進行旋轉，并且自兩側研磨圓板 11的整個圓周，如圖1B所示，以側面的中央部分成為最大直徑的方式，形成為包含斜面及 棱線的垂直截面大致V字形。將以此方式形成的V字形斜面作為研磨面13。此處，將V字 形研磨面的頂角角度α?設為例如80°以上，優(yōu)選90°以上。而且，將角度α?設為150° 以下，優(yōu)選140°以下。若小于80°則加工變得困難，若大于150°則與研磨部的刀尖角度 之差變得過小。
[0054] 其次，對于金剛石薄膜的形成，利用圖2Α的刀尖的棱線部分的放大剖面圖進行 說明。首先，預先使V字形研磨面13成為粗面，以使金剛石膜變得容易附著。接著，在將 粒徑次微米級以下為主的金剛石形成在斜面部分后，通過化學氣相反應，使金剛石薄膜生 長。以如此方式，在劃線輪的V字形斜面部分，通過化學氣相沉積法（CVD(Chemical Vapor Deposition)法），形成膜厚為例如10?30 μ m的金剛石膜14。
[0055] 在形成金剛石膜14后，至少研磨前端部分，以使前端成為垂直截面V字狀，且將刀 尖的角度設為α 2。研磨是執(zhí)行機械研磨等各種研磨方法。例如，也可以使用研磨材利用 機械研磨來執(zhí)行。尤其若使用磨石作為研磨材，則容易使刀尖兩側的斜面粗糙度均勻、或使 棱線在側視時成為直線狀。而且，研磨材的粒度優(yōu)選9000目以上，進而優(yōu)選15000目以上。 當研磨材的粒度小于9000號時，難以使研磨后的刀尖表面及棱線的算術平均粗糙度Ra達 到0. 03 μ m以下。因此，劃線時易于產(chǎn)生膜破裂或剝離，而且，存在斷開的脆性材料基板端 面上容易殘留劃痕的傾向。圖2B是表示該研磨后的狀態(tài)的局部放大剖面圖。此處，研磨后 的刀尖角度α2是根據(jù)切割對象而決定，但設為85°以上，優(yōu)選95°以上。而且，角度α2 設為160°以下，優(yōu)選150°以下。此處，將作為母材的圓板的研磨面13的頂角α?與刀尖 角度α2之差設為5°以上20°以下。當此差值小于5°時，難以在研磨時形成棱線。若超 過20°則研磨量變得過多，耗費加工時間，而且，棱線部分的膜厚變得過薄，易于導致金剛 石膜剝離。而且，將研磨后的膜厚設為5?25μπι。而且，使包含研磨后的由棱線所構成的 圓的面相對中心軸12a垂直。此處，進行研磨的區(qū)域也可以僅為中央包含棱線的帶狀部分。 圖2B的寬度wl的區(qū)域是表示該前端部分的研磨區(qū)域，且例如將寬度wl設為10?30 μ m。 而且，使研磨部的棱線的粗糙度Ra為0. 03 μ m以下，優(yōu)選0. 015 μ m以下。而且，研磨后的 傾斜面的粗糙度Ra也研磨至0. 03 μ m以下，優(yōu)選研磨至0. 015 μ m以下為止。
[0056] 通過如此地研磨，而與以往的利用金剛石燒結體的劃線輪相比，與脆性材料基板 接觸的部分全部為金剛石，故可提高劃線輪的耐磨性。而且，由于與脆性材料基板接觸的部 分全部為金剛石膜，故可使有助于劃線的刀尖部分及棱線的粗糙度變得精細。因此，若使用 該劃線輪，將脆性材料基板劃線斷開，則獲得脆性材料基板的切割面的端面精度提高，端面 強度也隨之提高的效果。進而，由于通過使刀尖及棱線的粗糙度變得精細，而在刀尖及棱線 上較少存在因研磨條痕造成的微細凹凸，故獲得金剛石膜不易剝離的效果。因此，本發(fā)明的 劃線輪適于對陶瓷基板之類的硬質(zhì)脆性材料基板進行劃線。
[0057] 其次，對本發(fā)明的第2實施方式進行說明。在該實施方式中，對于與所述實施方式 相同的部分標注相同符號并省略詳細的說明，僅就不同點進行說明。該實施方式是如圖3A 中表示刀尖部的棱線部分的放大剖面圖所示，預先設置截面成為在劃線輪的棱線部分以中 心軸為中心、直徑固定且較短的固定寬度的圓柱的圓周面16。將該圓周面16的寬度w2設 為例如2μπι以上ΙΟμπι以下。而且，此后與第1實施方式同樣地，對研磨面13利用CVD法 進行金剛石膜14的涂布。在該涂布后，如圖3Β所示，研磨圓周部分，形成棱線。而且，使包 含研磨后的由棱線所構成的圓的面相對中心軸12a垂直。另外，若寬度w2小于2μπι則圓 周面16的加工較為困難。而且，由于沿著研磨面13的面形成金剛石膜，故若寬度《2超過 10 μ m則不易以研磨方式形成棱線。研磨后的棱線的粗糙度及傾斜部的研磨面的粗糙度Ra 與第1實施方式相同。
[0058] 若采用如此方式，則可與第1實施方式同樣地，提高劃線輪的耐磨性。而且，可通 過圓周面16提高金剛石膜14的密接性，且使金剛石膜14的膜厚變厚。若使用該劃線輪，將 脆性材料基板劃線斷開，則脆性材料基板的切割面的端面精度提高，從而可提高端面強度。
[0059] 其次，對本發(fā)明的第3實施方式進行說明。在該實施方式中，對于與所述實施方式 相同的部分標注相同符號并省略詳細的說明，僅就不同點進行說明。該實施方式是使第2 實施方式的圓周面變形。圖4A是表示該實施方式的第1例，且表示使第2實施方式的圓周 面以向外側凸起的方式彎曲而成的圓周面17。該彎曲的圓周面17的寬度w3也因與w2相 同的原因而設為2μπι以上ΙΟμπι以下。而且，此后與第1實施方式同樣地，對研磨面13利 用CVD法進行金剛石膜14的涂布。在該涂布后，如圖4Β所示，研磨圓周部分，形成棱線。
[0060] 圖5Α是表示該實施方式的第2例，且使第2實施方式的圓周面成為以在2階傾斜 面上朝向外側成為V字狀的方式進行研磨而成的圓周面18。該彎曲的圓周面18的寬度w4 也因與w2相同的原因而設為2 μ m以上10 μ m以下。而且，此后與第1實施方式同樣地，對 研磨面13利用CVD法進行金剛石膜14的涂布。在該涂布后，如圖5B所示，研磨圓周部分， 形成棱線。
[0061] 圖6A是表示該實施方式的第3例，且使第2實施方式的圓周面成為以變成凹面的 方式向內(nèi)側彎曲的圓周面19。該彎曲的圓周面19的寬度w5也因與w2相同的原因而設為 2μπι以上ΙΟμπι以下。而且，此后與第1實施方式同樣地，對研磨面13利用CVD法進行金 剛石膜14的涂布。在該涂布后，如圖6Β所示，研磨圓周部分，形成棱線。
[0062] 圖7Α是表示該實施方式的第4例，且使第2實施方式的圓周面成為在內(nèi)側具有V 字狀槽的圓周面20。該圓周面20的寬度w6也因與w2相同的原因而設為2μπι以上ΙΟμπι 以下。而且，此后與第1實施方式同樣地，對研磨面13利用CVD法進行金剛石膜14的涂布。 在該涂布后，如圖7Β所示，研磨圓周部分，形成棱線。
[0063] 也在第3實施方式中，使研磨后的棱線的粗糙度及傾斜部的研磨面的粗糙度與第 1實施方式相同。在此情形時，均使包含研磨后的由棱線所構成的圓的面相對中心軸12a垂 直。而且，可利用圓周面17、18、19、20,提高金剛石膜14的密接性，且使金剛石膜14的膜厚 變厚。進而，與第1實施方式同樣地，可提高劃線輪的耐磨性。若使用該劃線輪，將脆性材 料基板劃線斷開，則脆性材料基板的切割面的端面精度提高，從而可提高端面強度。
[0064] 其次，對本發(fā)明的第4實施方式進行說明。在日本專利第3074143號中提出一種 在劃線輪的圓周面隔開特定間隔地形成多個槽并將槽之間形成突起的作為高滲透型的劃 線輪。本發(fā)明也可以應用于此種劃線輪。圖8A是該實施方式的劃線輪的正視圖，圖8B是 先前的棱線部分的放大剖面圖，圖8C是圖8A中以點劃線表示的圓形部分的放大圖。在制 造劃線輪時，在作為超硬合金、或陶瓷制等劃線輪基材的圓板31的中央，首先如圖8A所示， 形成作為軸孔的貫通孔32。其次，使馬達等的旋轉軸連通到該貫通孔32進行旋轉，并且自 兩側研磨圓板31的整個圓周，形成為V字形，且將斜面作為研磨面33。該頂角α?是與第 1實施方式同樣地設為80°?150°的范圍。也在此情形時，與第1實施方式同樣地，對劃 線輪的刀尖部分利用CVD法涂布金剛石膜34并進行研磨。使金剛石膜34的膜厚為10? 30 μ m。使研磨后的頂角α 2的范圍為85°?160°。而且，研磨后的棱線的粗糙度及傾斜 部的粗糙度與第1實施方式相同。此處，將作為母材的圓板的研磨面33的頂角α 1與刀尖 角度α2之差設為5°以上20°以下。接著，如圖8C所示，在金剛石膜34的厚度范圍內(nèi)形 成槽35。由于用以制成高滲透型的劃線輪的槽的深度為例如10 μ m左右，因此，可通過在金 剛石膜34上形成槽35而制成高滲透型劃線輪。
[0065] 而且，也可以取而代之，預先在劃線輪的V字形刀尖部形成槽，且對該劃線輪利用 CVD法，涂布金剛石膜并進行研磨，由此，構成劃線輪。
[0066][實施例]
[0067](實施例1)
[0068] 基于第1實施方式，對外徑2. 7mm的劃線輪基材涂布金剛石膜，且利用磨石研磨成 刀尖角度132.7°，制成劃線輪。
[0069] (實施例2)
[0070] 基于第4實施方式，對外徑2. 7mm的劃線輪基材涂布金剛石膜，且通過機械研磨形 成刀尖角度133. 9°的劃線輪。進而，在圓周部分形成多個槽，制成高滲透型劃線輪。
[0071] (比較例）
[0072] 利用以往的P⑶制劃線輪，制成外徑2. 5_、刀尖角度125°。進而，在圓周部分形 成多個槽，制成高滲透型劃線輪。
[0073] 而且，圖9是表示使用實施例1、2與比較例的劃線輪對0. 635mm厚度的氧化鋁基 板（HTCC基板）進行劃線時的移動距離、與使用相同的劃線輪對0.7mm厚度的玻璃進行劃 線時的最低負載（可形成合適的劃線的負載范圍內(nèi)的下限值）的關系的圖，且將實施例1 的劃線輪的移動距離示于折曲線A，將實施例2的劃線輪的移動距離示于折曲線B，將比較 例的劃線輪的移動距離示于折曲線C。
[0074] 在該比較例中，可劃線的移動距離為約20m。而且，可知比較例的劃線輪在移動開 始時負載較低為〇. 〇9MPa，但隨著進一步進行劃線，最低負載變大，棱線受到磨損。若使用不 斷磨損的劃線輪，將脆性材料基板劃線斷開，則斷開的基板的端面品質(zhì)劣化。
[0075] 相對于此，實施例1、2的劃線輪如圖9所示，在使用實施例1的劃線輪進行劃線 時，如折曲線A所示，達到金剛石膜剝離為止的距離為130m。此時的最低負載是自劃線開始 起直至金剛石膜剝離為止為固定值，且大致為〇. 12MPa。而且，在使用實施例2的劃線輪進 行劃線時，如折曲線B所示，達到金剛石膜剝離為止可進行85m的劃線。此時的最低負載是 自劃線開始起直至金剛石膜剝離為止為固定值，且大致為〇. 16MPa。因此，與比較例相比，可 大幅度地延長可進行劃線的距離。而且，由于最低負載值均與移動距離無關而大致固定且 未增加，故可判斷劃線輪的刀尖幾乎未磨損。因此，在劃線后斷開脆性材料基板，切取液晶 面板等時，切割面的端面精度提高，從而可預先較高地保持端面強度。
[0076] [工業(yè)上的可利用性]
[0077] 本發(fā)明的劃線輪可提供耐磨性較高且可切取端面強度高的脆性材料基板的劃線 輪，且可較佳地用于劃線裝置。
【權利要求】
1. 一種劃線輪，其包含： 劃線輪基材； 金剛石膜，形成在所述劃線輪基材的刀尖部分；及 研磨區(qū)域，由機械研磨所述金剛石膜而形成； 所述劃線輪基材的頂角（α 1)與刀尖角度（α 2)之差設為5°以上20°以下。
2. 根據(jù)權利要求1所述的劃線輪，其特征在于：所述劃線輪基材是在圓板的周圍側面 具有成為最大直徑的部分及傾斜面；且 在側面形成有與中心軸同軸的圓柱狀圓周面。
3. 根據(jù)權利要求1所述的劃線輪，其特征在于：所述劃線輪基材是在圓板的周圍側面 具有成為最大直徑的部分及傾斜面；且 在側面具有朝內(nèi)及朝外的任一方向彎曲的與所述中心軸同軸的圓周面。
4. 根據(jù)權利要求1所述的劃線輪，其特征在于：所述劃線輪基材在側面具有朝內(nèi)及朝 外的任一方向上截面成為V字狀的與所述中心軸同軸的圓周面。
5. 根據(jù)權利要求1所述的劃線輪，其特征在于：所述劃線輪基材包含超硬合金。
6. 根據(jù)權利要求1所述的劃線輪，其特征在于：所述劃線輪是對陶瓷基板進行劃線的 劃線輪。
7. 根據(jù)權利要求1至6中任一權利要求所述的劃線輪，其特征在于：具有以特定間隔 切除所述研磨區(qū)域的棱線部分而成的槽，且將槽之間形成突起。
8. -種劃線方法，使用根據(jù)權利要求1至6中任一權利要求所述的劃線輪，對脆性材料 基板進行劃線。
9. 根據(jù)權利要求8所述的劃線方法，其特征在于：所述脆性材料基板是陶瓷基板。
10. -種劃線方法，使用根據(jù)權利要求7所述的劃線輪，對脆性材料基板進行劃線。
11. 根據(jù)權利要求10所述的劃線方法，其特征在于：所述脆性材料基板是陶瓷基板。
【文檔編號】C03B33/10GK104193162SQ201410395086
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2012年6月6日 優(yōu)先權日:2011年6月8日
【發(fā)明者】留井直子 申請人:三星鉆石工業(yè)股份有限公司