TW201815540A - 鑽石工具及其劃線方法 - Google Patents

Abstract

本發明之課題在於劃線時可自基板之外側開始劃線，並以外切結束。對於鑽石工具10之角柱形之基底11之角，形成自上表面傾斜之頂面，與自側面傾斜之傾斜面，將傾斜面之交線即稜線與頂面之交點設為尖頭。以將上表面設為引導面，引導面接觸於基板端部，於滑動特定距離後頂面接觸於基板端部之方式開始劃線。由於引導面具有特定長度，故可無需考慮其他尖頭之損傷，以外切開始劃線。又，由於劃線方向後方並無其他劃線端，故於劃線結束時亦可防止劃線端之損傷。

Description

鑽石工具及其劃線方法

本發明係關於一種鑽石工具及其劃線方法，其用於利用鑽石筆對玻璃基板或矽晶圓等脆性材料基板劃線。

先前，為了對玻璃基板或矽晶圓劃線，使用一種使用由劃線輪或利用單結晶鑽石形成之鑽石筆之工具。對於玻璃基板，主要使用相對於基板轉動之劃線輪，但從提高劃線後之基板之強度等優點考慮，亦正研究固定刀刃即鑽石筆之使用。於專利文獻1、2中，提案一種用於對藍寶石晶圓或氧化鋁晶圓等之硬度較高之基板劃線之點切割器。於該等專利文獻中，使用於角椎之稜線上設置切割點之工具，或前端成為圓錐之工具。又，於專利文獻3中，為了對玻璃板劃線而提案一種使用具有圓錐形之前端之玻璃劃線器之劃線裝置。 [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

[發明所欲解決之問題] 若使用先前之固定刀刃的工具進行劃線，則劃線端會磨損，因此必須變更劃線端。又，於利用工具進行之劃線中，劃線端必須以適當之角度接觸基板。然而，於先前之工具中，於變更劃線端之情形，必須使工具沿軸方向旋轉，想要精度良好地調整該接觸角度並不容易。 因此，考慮一種如圖1所示之將角板狀之工具之各頂點以自兩側面相互重疊之方式研磨而形成傾斜面，將傾斜面之交線之兩側設為劃線端P1、P2等之劃線工具100。使用此種劃線工具，於如圖1(a)所示，使稜線先行之劃線端P1抵壓於基板101而劃線之情形時，即使以通過基板之端部之方式劃線之所謂外切而於基板101上結束劃線之情形，亦不會對鄰接之其他劃線端P2造成損傷。另一方面，於欲以外切開始劃線之情形時，有先行之劃線端P2會碰撞基板101之端部而受損傷之可能性。 相對於此，如圖1(b)所示，於使用劃線端P2以稜線為後方之方式向前方傾斜進行劃線之情形時，即使以外切開始劃線亦不會對另一劃線端P1造成損傷。但，於結束外切時，亦有未使用之劃線端P1接觸基板101之面而受損之的問題。 因此，於使用此種劃線工具劃線之情形，於以外切開始劃線之情形時，必須不以外切結束；以外切結束劃線之情形時，必須以內切開始。因此，會於玻璃板等之基板之一端部留有未劃線之部分。如此，若將內切劃線後之基板沿劃線進行裂片，則有於未形成劃線之基板端部之分斷精度惡化之問題。 本發明係鑒於此種先前之問題點而完成者，其目的在於提供一種可以外切開始劃線並結束之鑽石工具及其劃線方法。 [解決問題之技術手段] 為了解決該課題，本發明之鑽石工具具備：角柱形之基底，其包含上表面與垂直於其之複數個外周面；頂面，其於上述角柱之上表面之各角，以與將包含上表面之該角之上表面等分之等分線垂直之線成為切片之方式自上表面傾斜；一對傾斜面，其等自包含該角之鄰接之2個外周面朝向該頂點傾斜；且將上述上表面作為引導面，上述一對傾斜面與上述頂面之交點作為劃線端。 此處，上述引導面之長度可設為0.8 mm以上。 此處，上述角柱形之基底為四角柱，上述上表面為正方形，上述上表面之一邊之長度可設為0.7 mm以上。 為了解決該課題，使用本發明之鑽石工具之劃線方法係以上述鑽石工具之1個劃線端為最下位之方式保持於劃線頭，藉由於基板之外側以使上述劃線端成為較上述基板之上表面更下方之方式押下劃線頭，使上述劃線頭於基板之面平行移動，使上述引導面接觸於基板之端部，於上述基板端部使上述引導面滑動特定距離後，使上述頂面接觸於上述基板端部並開始外切劃線。 此處，亦可劃線至基板之端部，藉由使上述稜線之一部分一邊按壓基板端部一邊離開而結束劃線。 [發明之效果] 根據具有此種特徵之本發明，可自脆性材料基板之一端面，亦即藉由外切而開始劃線。因此，於結束劃線後，沿著劃線分斷基板時，可獲得於基板之端部亦得到良好剖面之效果。

其次，對本發明之實施形態進行說明。圖2係顯示本發明之實施形態之鑽石工具之製造過程之俯視圖及前視圖。此鑽石工具係將一定高度之四角柱之單結晶鑽石設為基底11。該基底11具有上表面12及方形之外周面13a～13d。上表面12為正方形，將上表面12之四角之頂點設為12a～12d。對於該基底11於上表面12之各頂點12a～12d部分生成劃線端。 其次，針對形成於上表面12之四角頂點之劃線端之加工進行說明。關於上表面12之1個頂點12a，如圖3(a)及圖4所示，以與將包含該頂點12a之上表面12等分之等分線15(參照圖2(a))垂直之線成為上表面12之切片14a，及自上表面12向外周面13a、13b傾斜角度θ1之方式形成頂面16a。 關於上表面12之頂點12b，如圖3(a)所示，以與將包含該頂點12b之上表面12等分之等分線14垂直之線成為上表面12之切片15a，及自上表面12向外周面13b、13c傾斜角度θ1之方式形成頂面16b。 關於上表面12之頂點12c，如圖3(a)所示，以與等分線15垂直之線成為上表面12之切片14b，及自上表面12向外周面13c、13d傾斜角度θ1之方式形成頂面16c。 關於上表面12之頂點12d，如圖3(a)所示，以與等分線14垂直之線成為上表面12之切片15b，及自上表面12向外周面13d、13a傾斜角度θ1之方式形成頂面16d。此處，角度θ1設為超過0°且15°以下，較佳為1°～10°。若接近於0°則加工面積變大，耗費加工時間之同時，有於頂面加工時對其他頂面造成影響之可能性。若超過15°則後述之傾斜面之加工變難。 其次，關於頂點12a，如圖3(a)、圖4所示，研磨與外周面13a之頂面16a相接之部分形成傾斜面17a，又，研磨與外周面13b之頂面16a相接之部分形成傾斜面17b。此時，若將2個傾斜面17a、17b所成之線設為稜線18a，則於圖3(a)之俯視圖中，以傾斜面17a、17b成對稱，且稜線18a成為平行於等分線15之方式形成傾斜面17a、17b。且將如此形成之頂面16a與稜線18a之交點設為尖頭P1。 其次，關於頂點12b，如圖3(a)所示，研磨與外周面13b之頂面16b相接之部分形成傾斜面17c，又，研磨與外周面13c之頂面16b相接之部分形成傾斜面17d。此時，若將2個傾斜面17c、17d所成之線設為稜線18b，則於圖3(a)之俯視圖中，以傾斜面17c、17d成對稱，且稜線18b成為平行於等分線14之方式形成傾斜面17c、17d。將如此形成之頂面16b與稜線18b之交點設為尖頭P2。另，尖頭P1之傾斜面17b，與尖頭P2之傾斜面17c雖均為自相同外周面13c研磨，但為各自獨立之面。即，關於傾斜面，亦因於每個尖頭形成不同面，故各傾斜面之研磨不會對其他尖頭之傾斜面造成影響。 其次，關於頂點12c，如圖3(a)所示，研磨與外周面13c之頂面16c相接之部分形成傾斜面17e，又，研磨與外周面13d之頂面16c相接之部分形成傾斜面17f。此時，若將2個傾斜面17e、17f所成之線設為稜線18c，則於圖2(a)之俯視圖中，以傾斜面17e、17f成對稱，稜線18c成為平行於等分線15之方式形成傾斜面17e、17f。且將如此形成之頂面16c與稜線18c之交點設為尖頭P3。 其次，關於頂點12d，如圖3(a)所示，研磨與外周面13d之頂面16d相接之部分形成傾斜面17g，又，研磨與外周面13a之頂面16d相接之部分形成傾斜面17h。此時，若將2個傾斜面17g、17h所成之線設為稜線18d，則於圖3(a)之俯視圖中，以傾斜面17g、17h成對稱，稜線18d成為平行於等分線14之方式形成傾斜面17g、17h。且將如此形成之頂面16d與稜線18d之交點設為尖頭P4。 此處，如圖4所示，頂面16a與稜線18a所成之角度θ2較佳為130°以上160°以下。為了使角度θ2成為此值，上表面12與頂面16d之角度θ1較佳為15°以下。對於其他頂點亦相同。藉此可設為於四角柱之基底12之各頂點12a～12d之附近具有尖頭P1～P4之鑽石工具10。且該基底11之下方藉由硬焊等可容易而穩定地安裝於工具托架。此時，於基底11之下方，外周面留有特定長度，藉由使該面接觸於工具托架可相對於工具托架確實地定位鑽石工具10。 另，於該實施形態中，雖於四角柱之基底11之上表面之頂點12a～12a先形成頂面16a～16d，其次形成傾斜面17a～17h，但亦可先形成各傾斜面17a～17h，其後形成頂面16a～16d。無論哪種情形，於加工頂面、形成傾斜面、加工稜線時，即使於頂面側產生缺口之情形，只要再次僅加工該頂面，便不會對其他尖頭之頂面造成影響。又，關於傾斜面亦同樣，於1個尖頭之稜線加工時，不會對鄰接之尖頭之傾斜面及頂面造成影響。 於上述之各實施形態中，雖於四角柱之基底之上表面之各頂點附近之4個部位設置尖頭，但尖頭並無必要4個部位全部設置，至少2個部位即可。又，於該實施形態中使用四角柱之基底，但並未限定於四角柱，只要於多角柱之上表面之頂點形成尖頭即可。 圖5係顯示將鑽石工具10安裝於劃線頭單元30之狀態之前視圖及側視圖。鑽石工具10係如圖5所示般保持於工具托架20。工具托架20為長方體狀之構件，並於其下端以鑽石工具10之尖頭P1成為下端之方式傾斜保持鑽石工具10。於工具托架20設置有2個螺絲孔，藉此固定於劃線頭單元30。 劃線頭單元30構成為藉由未圖示之滑動機構，使板狀之頭板31本身全體上下移動。且，於該頭板31固定有劃線荷重用之氣缸32。於氣缸32之下端伸縮自在地突出桿32a。另，如圖5(b)所示，於頭板31之桿32a之下方，設置有引導機構33與滑動部34，以特定荷重將滑動部34向下方按壓。引導機構33係以上下移動自如地保持滑動部34者。於滑動部34設置有L字形之薄板35。薄板35與滑動部34一起上下移動，但因止動部36而限制下限。且，於該薄板35藉由螺栓斜向固定有工具托架20。且，藉由使劃線頭單元30向箭頭A方向移動而可進行劃線。 針對使用該實施形態之鑽石工具10劃線之情形，使用圖6至圖9進行說明。於開始劃線時，首先如圖6所示使鑽石工具10之尖頭P1接近基板40，並使劃線頭單元30下降。此時，如圖10之尖頭P1周邊之放大圖所示，上表面12與脆性材料基板所成之角度θ3較佳設為15°～20°；以使鑽石工具10之尖頭P較基板40之上表面低，且使高度差D對應於基板40之厚度而設為0.05～0.2 mm左右之方式，押下劃線頭單元30。接著使劃線頭單元30自基板40之左側面向右移動。如此，如圖7所示，鑽石工具10之上表面12與基板40之左上端部接觸。即，上表面12之至少一部分或全部，作為將尖頭P1引導至基板40之引導面而發揮作用。此時，如圖11之放大圖所示，尖頭P1與基板40之間隔F由角度θ3與高度差D決定，例如θ3=15°、D=0.2 mm，則F大約為0.78 mm。因此，引導面12於稜線18a之延長線上具有0.8 mm以上，較佳為具有1.0 mm以上之長度即可。又，上表面12為正方形時，上表面12之一邊之長度較佳為0.7 mm以上。藉此，即使於以外切開始劃線之情形，與用於劃線之劃線端不同之劃線端亦不會接觸基板，可防止劃線端及基板端部之意外損傷。 其次，若使鑽石工具朝箭頭A方向移動，則如圖8所示，基板40抵抗氣缸32之壓力僅將滑動部34上推，薄板35本身上升。再者，若使劃線頭單元30向右側移動，則引導面12相對於基板40滑動且包含頂面16a之劃線端P1之周邊部分進入基板40，可開始自基板40之端部之劃線，即開始外切劃線，並自基板40之端部形成劃線。再者，若使劃線頭單元30向箭頭A方向移動，則可以鑽石工具10之頂面16a先行，稜線18a成為後方之方式，進行劃線。如上述，於外切劃線開始時，首先鑽石工具10之上表面(引導面)12與基板40之左上端部接觸，其後藉由包含頂面16a之劃線端藉由引導面引導並接觸於基板40，因而即使藉由外切開始劃線，亦可防止其他劃線端之損傷。進而，藉由寬度較廣之頂面先行，稜線自後方接觸基板，則應力亦不會集中於基板40之端部，而可抑制劃線開始時之基板端部之損傷。 再者，如圖9所示之劃線直至偏離基板40之端部(外切劃線)。此時，鑽石工具10係一邊使稜線18a之一部分僅按壓基板之端部，一邊自基板離開。結束劃線之情形亦因於鑽石工具10之劃線端P之附近，即於與稜線之頂面相反側無其他劃線端，故可不必考慮其他劃線端之損傷，而以外切結束劃線。進而又於劃線終端，藉由稜線18a之一部分按壓基板，可於劃線下方確實地形成垂直裂縫。 又於上述之各實施形態中，以單晶體鑽石構成基底全體，但由於與脆性材料基板接觸之表面部分只要為鑽石即足夠，故亦可於使用超硬合金或燒結鑽石製形成之基底之外周面及稜線之表面形成多結晶鑽石層，進而精密地研磨該鑽石層形成劃線端。又，亦可使用摻雜硼等不純物而帶有導電性之單結晶或多結晶鑽石。藉由使用具有導電性之鑽石，可藉由放電加工容易地形成傾斜面。 [產業上之可利用性] 本發明之鑽石工具可較好地使用於以外切脆性材料基板而開始劃線，且以外切結束劃線之劃線裝置。

10‧‧‧鑽石工具

11‧‧‧基底

12‧‧‧上表面(引導面)

12a～12d‧‧‧頂點

13a～13d‧‧‧外周面

14‧‧‧等分線

14a～14b‧‧‧切片

15‧‧‧等分線

15a～15b‧‧‧切片

16a～16d‧‧‧頂面

17a～17h‧‧‧傾斜面

18a～18d‧‧‧稜線

20‧‧‧工具托架

30‧‧‧劃線頭單元

31‧‧‧頂板

32‧‧‧氣缸

32a‧‧‧桿

33‧‧‧引導機構

34‧‧‧滑動部

35‧‧‧薄板

36‧‧‧止動部

40‧‧‧基板

100‧‧‧劃線工具

101‧‧‧基板

A‧‧‧方向

D‧‧‧高度差

F‧‧‧間隔

P1～P4‧‧‧劃線端

θ1～θ3‧‧‧角度

圖1(a)、(b)係顯示使用為角板狀且於1個角具有2個劃線端之鑽石工具之劃線之側視圖。 圖2(a)、(b)係顯示本發明之實施形態之鑽石工具之製造過程之俯視圖及前視圖。 圖3(a)、(b)係實施形態之鑽石工具之俯視圖及前視圖。 圖4係顯示本發明之實施形態之鑽石工具之劃線端部分之部分放大圖。 圖5(a)、(b)係顯示安裝有本發明之實施形態之鑽石工具之劃線頭之前視圖及側視圖。 圖6係顯示使用本發明之實施形態之鑽石工具劃線之前視圖(其1)。 圖7係顯示使用本發明之實施形態之鑽石工具劃線之前視圖(其2)。 圖8係顯示使用本發明之實施形態之鑽石工具劃線之前視圖(其3)。 圖9係顯示使用本發明之實施形態之鑽石工具劃線之前視圖(其4)。 圖10係本實施形態之劃線開始前之劃線端P之放大圖。 圖11係本實施形態之劃線開始時之劃線端P之周邊之放大圖。

Claims (5)

1. 一種鑽石工具，其包含： 角柱形之基底，其包含上表面與垂直於其之複數個外周面； 頂面，其於上述角柱之上表面之各角，以與將包含上表面之該角在內之上表面等分之等分線垂直之線成為切片之方式，自上表面傾斜；及 一對傾斜面，其自包含該角之鄰接之2個外周面朝向該頂點傾斜；且 將上述上表面作為引導面，上述一對傾斜面與上述頂面之交點作為尖頭。
2. 如請求項1之鑽石工具，其中上述引導面之長度為0.8 mm以上。
3. 如請求項1之鑽石工具，其中上述角柱形之基底為四角柱，上述上表面為正方形，上述上表面之一邊之長度為0.7 mm以上。
4. 一種劃線方法，其係使用請求項1之鑽石工具之劃線方法， 以上述鑽石工具之尖頭成為最下位之方式保持於劃線頭； 於基板之外側以使上述劃線端成為較上述基板之上表面下方之方式，押下劃線頭； 藉由使上述劃線頭於基板之面平行移動，使上述引導面接觸於基板之端部，且於上述基板端部於上述引導面滑動特定距離後，使上述頂面接觸於上述基板端部並開始外切劃線。
5. 如請求項4之劃線方法，其係劃線至基板之端部，藉由使上述稜線之一部分一邊按壓基板之端部一邊離開，而結束劃線。