JP2018034381A - ダイヤモンドツール - Google Patents

Abstract

【課題】角柱形の単結晶ダイヤモンドをベースとしたダイヤモンドツールにおいて生産性を向上させること。【解決手段】ダイヤモンドツール１０に角柱の上面の各頂点に上面を等分する線に垂直な線が切片となるように上面から角度θ１を傾けて形成された天面１６ａ〜１６ｄと、当該頂点を含む隣接する外周面から当該頂点に向けて形成された傾斜面１７ａ〜１７ｈとを設ける。一対の傾斜面と天面との交点をポイントＰ１〜Ｐ４とする。これにより天面や傾斜面の加工時に他のポイントの天面に影響を及ぼすことなく、生産性の高い刃先加工が可能になる。【選択図】図２

Description

本発明はガラス基板やシリコンウエハ等の脆性材料基板をダイヤモンドポイントによってスクライブするためのダイヤモンドツールに関するものである。

従来ガラス基板やシリコンウエハをスクライブするために、スクライビングホイールや単結晶ダイヤモンドによるダイヤモンドポイントを用いたツールが用いられている。ガラス基板に対しては、主に基板に対して転動させるスクライビングホイールが用いられてきたが、スクライブ後の基板の強度が向上するなどの利点より、固定刃であるダイヤモンドポイントの使用も検討されてきている。特許文献１にはガラス板をスクライブするために円錐形の先端を有するガラススクライバを用いたスクライブ装置が提案されている。又特許文献２には、ダイヤモンド粒子３の先端面を平面とし、稜線に向けて研磨面を形成して研磨面と稜線との交点をポイントとするダイヤモンドスクライバーが提案されている。

特開２０１３−０４３７８７号公報 特開２００５−０８８４５５号公報

従来の単結晶ダイヤモンドをツールとして加工する場合には、結晶方位によって好ましい加工の方向が存在するが、単一平面の加工では夫々のポイントに適した加工面となりにくいという問題点があった。又刃先の天面と呼ばれる面を加工し、次に天面に接続する稜線を加工してポイントとし、これを繰り返して複数のポイントを形成する場合には、いずれかの稜線加工において天面側に欠けが生じた場合、再度天面を加工する必要が生じる。同様に、稜線を形成するための傾斜面の加工の際にも、他の稜線の位置や角度に影響を与える可能性がある。従って必要のないところまで加工する必要が生じたり、既に形成したポイントに欠けが生じたりする可能性があるという問題点があった。

本発明はこのような従来の問題点に鑑みてなされたものであって、生産性の高い刃先加工を行うことができるダイヤモンドツールを提供することを目的とする。

この課題を解決するために、本発明のダイヤモンドツールは、上面とこれに垂直な複数の外周面を含む角柱形のベースと、前記角柱の上面の各頂点に、上面の当該頂点を含み、上面を等分する等分線に垂直な線が切片となるように上面から角度θ１だけ傾斜した天面と、当該頂点を含む隣接する２つの外周面から当該頂点に向けて傾斜した一対の傾斜面と、を具備し、前記一対の傾斜面と前記天面との交点をポイントとするものである。

ここで前記上面と前記天面の角度θ１は、０°を超え１５°以下としてもよい。

このような特徴を有する本発明によれば、角柱状の単結晶ダイヤモンドを加工する場合に各ポイント毎に結晶方位に適した加工が可能となり加工品質が安定する。又天面と稜線とを独立して加工しているため、１つのポイントの天面及び稜線の加工時に他のポイントの天面及び稜線に影響を及ぼすことはない。更に天面を先に加工し次に稜線を加工する場合、天面側に欠けが生じて再度加工する場合であっても、他のポイントの天面には影響を及ぼすことはないという効果が得られる。またツールの側面が上面に垂直な外周面とされており、ツールホルダに取付ける際に容易に位置決めを行うことができる。

図１は本発明の実施の形態によるダイヤモンドツールの製造過程を示す平面図及び正面図である。 図２は実施の形態によるダイヤモンドツールの平面図及び正面図である。 図３は本発明の実施の形態によるダイヤモンドツールのポイント部分を示す部分拡大図である。

次に本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明の実施の形態によるダイヤモンドツールの製造過程を示す平面図及び正面図である。このダイヤモンドツールは一定の高さの四角柱の単結晶ダイヤモンドをベース１１としている。このベース１１は上面１２と四方の外周面１３ａ〜１３ｄを有している。上面１２は正方形であり、上面１２の四方の頂点を１２ａ〜１２ｄとする。このベース１１に対して上面１２の各頂点１２ａ〜１２ｄ部分にポイントを生成する。

次に上面１２の四方の頂点に形成するポイントの加工について説明する。上面１２の１つの頂点１２ａについては図２（ａ）及び図３に示すように、この頂点１２ａを含み上面１２を等分する等分線１５に垂直な線が上面１２の切片１４ａとなるように、上面１２から外周面１３ａ，１３ｂに向けて角度θ１を傾けるように天面１６ａを形成する。

上面１２の頂点１２ｂについては図２（ａ）に示すように、この頂点１２ｂを含み上面１２を等分する等分線１４に垂直な線が上面１２の切片１５ａとなるように，上面１２から外周面１３ｂ，１３ｃに向けて角度θ１を傾けるように天面１６ｂを形成する。

上面１２の頂点１２ｃについては図２（ａ）に示すように、等分線１５に垂直な線が上面１２の切片１４ｂとなるように，上面１２から外周面１３ｃ，１３ｄに向けて角度θ１を傾けるように天面１６ｃを形成する。

上面１２の頂点１２ｄについては図２（ａ）に示すように、等分線１４に垂直な線が上面１２の切片１５ｂとなるように，上面１２から外周面１３ｄ，１３ａに向けて角度θ１を傾けるように天面１６ｄを形成する。ここで角度θ１は、０°を超え１５°以下とし、好ましくは１°〜１０°とする。０°に近いと加工面積が大きくなり、加工時間がかかるとともに天面加工時に他の天面に影響を及ぼす可能性がある。１５°を超えると後述する傾斜面の加工が難しくなる。

次に頂点１２ａについては、図２（ａ），図３に示すように外周面１３ａの天面１６ａと接する部分を研磨して傾斜面１７ａを形成し、また外周面１３ｂの天面１６ａと接する部分を研磨して傾斜面１７ｂを形成する。このとき２つの傾斜面１７ａ，１７ｂの成す線を稜線１８ａとすると、図２（ａ）の平面図において傾斜面１７ａ，１７ｂが対称となり、稜線１８ａが等分線１５に平行となるように傾斜面１７ａ，１７ｂを形成する。こうして形成された天面１６ａと稜線１８ａとの交点をポイントＰ１とする。

次に頂点１２ｂについては、図２（ａ）に示すように外周面１３ｂの天面１６ｂと接する部分を研磨して傾斜面１７ｃを形成し、また外周面１３ｃの天面１６ｂと接する部分を研磨して傾斜面１７ｄを形成する。このとき２つの傾斜面１７ｃ，１７ｄの成す線を稜線１８ｂとすると、図２（ａ）の平面図において傾斜面１７ｃ，１７ｄが対称となり、稜線１８ｂが等分線１４に平行となるように傾斜面１７ｃ，１７ｄを形成する。こうして形成された天面１６ｂと稜線１８ｂとの交点をポイントＰ２とする。なお、ポイントＰ１の傾斜面１７ｂと、ポイントＰ２の傾斜面１７ｃとは同じ外周面１３ｂから研磨されているが、それぞれ独立した面である。すなわち、傾斜面についてもポイントごとに異なる面を形成するため、各傾斜面の研磨が他のポイントの傾斜面に影響を与えることがない。

次に頂点１２ｃについては、図２（ａ）に示すように外周面１３ｃの天面１６ｃと接する部分を研磨して傾斜面１７ｅを形成し、また外周面１３ｄの天面１６ｃと接する部分を研磨して傾斜面１７ｆを形成する。このとき２つの傾斜面１７ｅ，１７ｆの成す線を稜線１８ｃとすると、図２（ａ）の平面図において傾斜面１７ｅ，１７ｆが対称となり、稜線１８ｃが等分線１５に平行となるように傾斜面１７ｅ，１７ｆを形成する。こうして形成された天面１６ｃと稜線１８ｃとの交点をポイントＰ３とする。

次に頂点１２ｄについては、図２（ａ）に示すように外周面１３ｄの天面１６ｄと接する部分を研磨して傾斜面１７ｇを形成し、また外周面１３ａの天面１６ｄと接する部分を研磨して傾斜面１７ｈを形成する。このとき２つの傾斜面１７ｇ，１７ｈの成す線を稜線１８ｄとすると、図２（ａ）の平面図において傾斜面１７ｇ，１７ｈが対称となり、稜線１８ｄが等分線１４に平行となるように傾斜面１７ｇ，１７ｈを形成する。こうして形成された天面１６ｄと稜線１８ｄとの交点をポイントＰ４とする。

ここで図３に示すように天面１６ａと稜線１８ａのなす角度θ２は、１３０°以上１６０°以下であることが好ましい。角度θ２をこのような値にするためには、上面１２と天面１６ａの角度θ１が１５°以下であることが好ましい。他の頂点についても同様である。これにより四角柱のベース１２の各頂点１２ａ〜１２ｄの近傍にポイントＰ１〜Ｐ４を有するダイヤモンドツール１０とすることができる。そしてこのベース１１の下方はロー付け等によってツールホルダに容易に安定して取付けることができる。このとき、ベース１１の下方には外周面が所定長さ残されており、この面をツールホルダに接触させることでダイヤモンドツール１０をツールホルダに対して確実に位置決めすることができる。

尚この実施の形態では、四角柱のベース１１の上面の頂点１２ａ〜１２ａに天面１６ａ〜１６ｄを先に形成し、次いで傾斜面１７ａ〜１７ｈを形成するようにしているが、夫々の傾斜面１７ａ〜１７ｈを先に形成してその後天面１６ａ〜１６ｄを形成するようにしてもよい。いずれの場合も天面を加工し傾斜面を形成して稜線を加工する際に、天面側に欠けが生じた場合であっても再度その天面のみを加工すれば他のポイントの天面には影響を及ぼすことはない。また傾斜面についても同様に、１つのポイントの稜線加工の際に隣接するポイントの傾斜面及び天面に影響を及ぼすことはない。

前述した各実施の形態では、四角柱のベースの上面の各頂点近傍の４箇所にポイントを設けているが、ポイントは必ずしも４箇所全て設ける必要はなく、少なくとも２箇所あればよい。又この実施の形態では四角柱のベースを用いているが、四角柱に限られるものではなく、多角柱の上面の頂点にポイントを形成するものであればよい。

本発明は合成ダイヤモンドを用いて容易にスクライビング工具を製造することができ、薄いガラス板等の種々の形状の脆性材料基板のスクライビング工具として用いることができる。

１０ ダイヤモンドツール
１１ ベース
１２ 上面
１２ａ〜１２ｄ 頂点
１３ａ〜１３ｄ 外周面
１４，１５ 等分線
１４ａ，１４ｂ，１５ａ，１５ｂ 切片
１６ａ〜１６ｄ 天面
１７ａ〜１７ｈ 傾斜面
１８ａ〜１８ｄ 稜線
Ｐ１〜Ｐ４ ポイント

Claims (2)

1. 上面とこれに垂直な複数の外周面を含む角柱形のベースと、
   前記角柱の上面の各頂点に、上面の当該頂点を含み、上面を等分する等分線に垂直な線が切片となるように上面から角度θ１だけ傾斜した天面と、
   当該頂点を含む隣接する２つの外周面から当該頂点に向けて傾斜した一対の傾斜面と、を具備し、
   前記一対の傾斜面と前記天面との交点をポイントとするダイヤモンドツール。
2. 前記上面と前記天面の角度θ１は、０°を超え１５°以下である請求項１記載のダイヤモンドツール。

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