TW201808569A - 刻劃輪 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種高品質之刻劃輪，該刻劃輪可長期鋒利地進行使用，而且，於滾動時不會晃動而可形成直線狀之美觀之劃線。

本發明之刻劃輪為由單晶金剛石所構成之圓板狀且於外周面具有由左右之斜面3a所構成之刀尖部3，並且於中心部具備安裝用之支承孔2，支承孔2係內徑為0.3~1.1mm，真圓度為0.5μm以下，圓柱度為1μm以下，表面粗糙度以算術平均粗糙度計為0.01μm以下。

Description

刻劃輪

本發明係關於一種於脆性材料基板加工劃線(切槽)或者進行分斷時使用之刻劃輪(亦稱為劃線輪)。

尤其是，本發明係關於一種適合於在氧化鋁、HTCC、LTCC等陶瓷基板或藍寶石基板、矽基板等較非晶質之玻璃基板硬之脆性材料基板加工劃線或者進行分斷的由單晶金剛石所構成之刻劃輪。

在將脆性材料基板分斷之加工中，一般較為人所知的方法為使用刻劃輪於基板表面形成劃線，其後，沿著劃線自背面側施加外力而使基板撓曲，藉此，針對每一單位基板進行分斷，例如揭示於專利文獻1中。

於脆性材料基板加工劃線之刻劃輪使用於圓周面具有V字形之刀尖且於中心具備安裝用之支承孔的刻劃輪。刻劃輪係例如直徑為約0.7~5.0mm而非常小，且以壓接狀態連續地反覆使用，因此，刀尖之使用環境惡劣。因此，對刻劃輪要求工具特性儘可能優異之材料。

作為耐磨性或研削性等工具特性特別優異之材料，已知有燒結金剛石(PCD)。PCD係以鈷為介質對微細之金剛石粒子於高溫高壓下進行燒結而形成之材料，用於難加工材用之切削工具。關於以該PCD為材料 之刻劃輪之製造方法，揭示於專利文獻2中。

【先前技術文獻】

【專利文獻】

【專利文獻1】日本專利第3787489號公報

【專利文獻2】日本專利特開2011-93189號公報

然而，如上所述，PCD係對微細之金剛石粒子進行燒結而形成之材料，因此，若於惡劣之使用環境下長期使用PCD製之刻劃輪，則會因金剛石粒子與鈷之硬度差而導致介存於金剛石粒子間之鈷產生磨耗，或者金剛石粒子脫落而於刀尖表面產生微細之凹凸。若於刻劃輪之表面產生凹凸，則強度或鋒利度劣化而無法加工美觀之劃線，結果，刻劃輪之使用壽命變短。

因此，最近，亦能夠於硬度更高之基板之劃線時使用且由較PCD硬之單晶金剛石所構成的刻劃輪受到重視。且說，單晶金剛石製之刻劃輪較硬而具有優異之鋒利度，另一方面，亦具有解理性(於特定方向上裂開之性質)，因此，必須設法抑制使用中之裂紋。

又，刻劃輪之支承孔之真圓度、圓柱度、表面粗糙度以及輪側面相對於支承孔之直角度(正交度)之加工精度對刻劃輪之滾動時之晃動有較大影響。若刻劃輪晃動則會影響劃線之筆直度(直線度)，劃線左右 擺動而無法將基板美觀地分斷。尤其是，於半導體基板之晶片加工時，加工寬度以微米為單位，設想因元件之微細化而加工寬度變得更窄，因此，必須將劃線之擺動抑制至未達數μm。

因此，本發明之目的在於提供一種高品質之單晶金剛石製刻劃輪，該刻劃輪即便對於硬度較高之脆性材料基板，亦可長期鋒利地進行使用，而且，於滾動時不會晃動而可形成直線狀之美觀之劃線。

為了解決上述課題，於本發明中，採取如下技術手段。即，本發明之刻劃輪以如下方式構成，即，利用單晶金剛石形成於外周面具有由左右之斜面所構成之刀尖部且於中心部具備安裝用之支承孔的圓板狀之刻劃輪，且上述支承孔之內徑為0.3~1.1mm，其真圓度為0.5μm以下，圓柱度為1μm以下，表面粗糙度以算術平均粗糙度計為0.01μm以下。

此處，較佳為上述支承孔與刻劃輪側面之直角度為0.2°以下。

又，較佳為上述刀尖部之左右斜面之表面粗糙度以算術平均粗糙度計為0.01μm以下，且上述左右斜面相交之刀尖角度為90~160°。

如上述般構成之刻劃輪具有如下效果，即，支承孔之表面為鏡面狀，而將由支承孔內徑之加工精度引起之旋轉晃動抑制為最小限度，從而可形成直線狀之美觀之劃線，並且可防止單晶金剛石製刻劃輪之弱點即由微小之劃痕引起之裂紋，藉此，可長期鋒利地進行使用。

A‧‧‧刻劃輪

D‧‧‧外徑

t‧‧‧厚度

1‧‧‧主體

2‧‧‧支承孔

2a‧‧‧倒角部

3‧‧‧刀尖部

3a‧‧‧斜面

5‧‧‧研磨石

6‧‧‧球端子

7‧‧‧治具

8‧‧‧旋轉軸

9‧‧‧端子

圖1(a)、(b)係表示本發明之刻劃輪之剖面圖與側視圖。

圖2(a)、(b)係表示本發明之刻劃輪之製造步驟之圖。

圖3係表示本發明之刻劃輪中之支承孔之真圓度與圓柱度之測定手段的說明圖。

圖4係表示本發明之刻劃輪中之支承孔與輪側面之直角度之測定手段的說明圖。

圖5係表示本發明之刻劃輪中之支承孔之表面粗糙度之測定手段的說明圖。

以下，基於圖對本發明之刻劃輪進行詳細說明。

圖1係表示本發明之刻劃輪A之圖，圖1(a)係剖面圖，圖1(b)係側視圖。

刻劃輪A係整體利用單晶金剛石製作，於圓板狀主體1之中心具有安裝用之支承孔2，且於外周面設置有由左右之斜面3a、3a所構成之刀尖部3。於本實施例中，以如下方式形成，即，刻劃輪A之外徑D為2mm，厚度t為650μm，支承孔2之內徑為0.8mm，左右之斜面3a相交之刀尖角度為110°。又，於支承孔2之兩端緣形成有倒角部2a。

於製作該刻劃輪A時，首先，如圖2(a)所示，對側視時為圓形且外周面平坦且於中心具有支承孔2之圓板狀主體A'進行加工。圓板狀主體A'之厚度t為與完成品之刻劃輪A之厚度相同之650μm。

將該圓板狀主體A'之支承孔2如圖2(b)所示般插入至研 磨裝置之旋轉軸4而安裝圓板狀主體A'，一面使圓板狀主體A'旋轉一面將研磨石5壓抵於圓板狀主體A'之外周面之側緣部分，加工刀尖部3之一斜面3a，繼而，使圓板狀主體A'翻轉而加工另一斜面3a。藉此，形成如圖1(a)所示之具備由左右之斜面3a、3a所構成之刀尖部3之刻劃輪A。

於支承孔2之加工時，以如下方式進行加工，即，除倒角部2a以外之部分之真圓度為0.5μm以下，圓柱度為1μm以下，且表面粗糙度以算術平均粗糙度(Ra)計為0.01μm以下。又，以支承孔2之軸心與刻劃輪A之側面之直角度為0.2°以下、較佳為0.1°以下的方式進行加工。

又，較佳為以刀尖部3之斜面3a之表面亦以算術平均粗糙度(Ra)計為0.01μm以下的方式進行精研磨加工。

支承孔2之真圓度以及圓柱度之測定係如圖3所示，使由超硬合金或紅寶石形成之測定裝置之球端子(接觸件)6接觸支承孔2之內周面，並使刻劃輪A旋轉而進行。測定範圍L1較佳為橫跨支承孔2全長之70%以上之區域設為3處以上、較佳為5處以上。

支承孔2之軸心與刻劃輪A之側面之直角度之測定係如圖4所示，將支承孔2插入至治具7之旋轉軸8並使刻劃輪A旋轉，使測定裝置之球端子6接觸刻劃輪A之上側側面之中間位置而進行。球端子6之接觸位置係於例如刻劃輪A之外徑為2~3mm之情形時，較佳為將距支承孔2之軸心之距離L2設為0.65mm。該測定時之側面傾斜角α為直角度。

附帶而言，於傾斜角α為0.2°之情形時，球端子6之接觸點之高低差為約4.5μm，於傾斜角α為0.1°之情形時，高低差為約2.3μm。

支承孔2之表面粗糙度之測定係如圖5所示，使測定裝置之 端子9接觸支承孔2之內周面，一面使刻劃輪A旋轉一面使端子9於支承孔2之軸向上移動而進行。於該情形時，測定範圍L1亦較佳為設為支承孔之70%以上。端子9使用由超硬合金或紅寶石形成者。

於如上述般構成之刻劃輪A，將由支承孔2之內徑之加工精度引起之旋轉晃動抑制為最小限度，而可形成直線狀之美觀之劃線。又，藉由支承孔2之表面為鏡面狀而不易產生成為裂紋之起點之微小之槽，可防止刻劃輪A之裂紋，從而可長期進行使用。

以上，對本發明之代表性之實施例進行了說明，但本發明並非必須特定為上述實施形態。例如，本發明可應用於包含上述實施例中所示之外徑2mm者在內的外徑為0.7~5.0mm之刻劃輪。又，支承孔之內徑亦可於0.3~1.1mm之範圍內選擇，刀尖角度亦可於90~160°之範圍內實施。除此以外，本發明可於達成其目的且不脫離申請專利範圍之範圍內適當進行修正、變更。

[產業上之可利用性]

本發明可用於在以玻璃基板為首的陶瓷基板或藍寶石基板、矽基板等更硬之脆性材料基板加工劃線或者進行分斷時使用的刻劃輪。

1‧‧‧主體

2‧‧‧支承孔

2a‧‧‧倒角部

3‧‧‧刀尖部

3a‧‧‧斜面

A‧‧‧刻劃輪

D‧‧‧外徑

t‧‧‧厚度

Claims (3)

1. 一種刻劃輪，其係利用單晶金剛石形成於外周面具有由左右之斜面所構成之刀尖部且於中心部具備安裝用之支承孔的圓板狀之刻劃輪，且上述支承孔之內徑為0.3~1.1mm，其真圓度為0.5μm以下，圓柱度為1μm以下，表面粗糙度以算術平均粗糙度計為0.01μm以下。
2. 如申請專利範圍第1項之刻劃輪，其中上述支承孔與刻劃輪側面之直角度為0.2°以下。
3. 如申請專利範圍第1或2項之刻劃輪，其中上述刀尖部之左右斜面之表面粗糙度以算術平均粗糙度計為0.01μm以下，且上述左右斜面相交之刀尖角度為80~160°。