金刚石刀具及其划线方法与流程

本发明涉及用于通过金刚石刻刀对玻璃基板、硅晶片等脆性材料基板进行划线的金刚石刀具及其划线方法。

背景技术：

目前，为了对玻璃基板、硅晶片进行划线，采用了一种用到划线轮、基于单晶金刚石的金刚石刻刀的刀具。对于玻璃基板，主要采用了相对于基板滚动的划线轮，但从提高划线后的基板强度等优点出发，也正在研究作为固定刀的金刚石刻刀的使用。专利文献1、2中提议了用于对蓝宝石晶片、氧化铝晶片等高硬度的基板进行划线的多刃切削刀具。这些专利文献中采用了将切割刃设置于棱锥的棱线上的刀具、前端为圆锥的刀具。而且，专利文献3中提议了一种为对玻璃板进行划线而采用了具有圆锥形前端的玻璃划线机的划线装置。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2003-183040号公报

专利文献2：日本特开2005-079529号公报

专利文献3：日本特开2013-043787号公报

技术实现要素：

发明要解决的技术问题

当通过现有的作为固定刀的刀具进行划线时，刀刃会被磨损，所以需要更换刀刃。并且，在用刀具进行划线时，刀刃需要以适当的角度与基板接触。但是，根据现有的刀具，在更换刀刃时需使刀具沿轴向旋转，很难高精度地调整该接触角度。

为此，如图1所示，可考虑将角板状刀具的各顶点研磨成两侧面重叠而形成倾斜面，将倾斜面的相交线两侧作为刀刃p1、p2……的划线刀具100。当利用这样的划线刀具，并如图1的(a)所示那样使棱线在前地将刀刃p1抵到基板101上来进行划线时，即使是以划线通过基板的端部的所谓的外切结束对基板101的划线时，也不会给相邻的另一个刀刃p2带来损伤。另一方面，当欲以外切开始划线时，在前的刀刃p2有可能与基板101的端部冲撞而受损。

相对于此，如图1的(b)所示，当利用刀刃p2以棱线在后方的方式向前方倾斜地进行划线时，即使是以外切开始划线也不会给另一个刀刃p1带来损伤。但是，存在当结束外切时没有使用的刀刃p1也有可能与基板101的面接触而受损的问题。

因此，当用这样的划线刀具进行划线时，在以外切开始了划线的情况下却无法以外切结束，在以外切结束划线的情况下需要以内切开始。因此，在玻璃板等基板的一端部会剩下未被划线的部分。这样，当沿划线断开经内切划线的基板时，存在未形成划线的基板端部处的断开精度变差的问题。

本发明是鉴于这样的现有的问题而做出的，其目的在于，提供一种能够以外切开始及结束划线的金刚石刀具及其划线方法。

用于解决技术问题的方案

为了解决上述技术问题，本发明的金刚石刀具具有：棱柱形的基座，所述基座包括上表面和垂直于所述上表面的多个外周面；顶面，在所述棱柱形的基座的上表面的至少两个角处，以使与等分线垂直的线成为切片的方式从所述上表面倾斜而成，所述等分线包含所述上表面的所述角在内地将所述上表面等分；以及一对倾斜面，从与所述顶面邻接的两个所述外周面朝对应的所述角倾斜而成，所述金刚石刀具将所述上表面作为引导面，并将所述一对倾斜面与所述顶面的交点作为刀刃。

其中，所述引导面的长度也可以为0.8mm以上。

其中，也可以是，所述棱柱形的基座是四棱柱，所述上表面是正方形，所述上表面的一边的长度在0.7mm以上。

为了解决上述技术问题，本发明的采用了金刚石刀具的划线方法包括：以所述金刚石刀具的一个刀刃位于最下的方式将所述金刚石刀具保持于划线头；下压所述划线头，使得在基板的外侧，所述刀刃位于比所述基板的上表面更靠下方的位置；以及通过使所述划线头与所述基板的上表面平行地移动，从而使所述引导面与所述基板的端部接触，所述引导面在所述基板的端部滑动预定距离之后，所述顶面与所述基板的端部接触而开始外切划线。

其中，也可以划线至所述基板的端部，所述棱线的局部边按压所述基板的端部，边与所述基板的端部分离，从而结束划线。

发明效果

根据具有这样特征的本发明，能够从脆性材料基板的一端面、即通过外切开始划线。因此，可获得在结束划线后沿划线断开基板时，在基板的端部处也能够得到良好截面的效果。

附图说明

图1的(a)和(b)是示出利用角板状的在一个角具有两个刀刃的金刚石刀具进行划线的侧视图。

图2的(a)和(b)是示出根据本发明实施方式的金刚石刀具的制造过程的平面图以及主视图。

图3的(a)和(b)是根据实施方式的金刚石刀具的平面图以及主视图。

图4是示出根据本发明实施方式的金刚石刀具的刀刃部分的局部放大图。

图5的(a)和(b)是示出安装有根据本发明实施方式的金刚石刀具的划线头的主视图以及侧视图。

图6是示出采用了根据本发明实施方式的金刚石刀具的划线的主视图(之一)。

图7是示出采用了根据本发明实施方式的金刚石刀具的划线的主视图(之二)。

图8是示出采用了根据本发明实施方式的金刚石刀具的划线的主视图(之三)。

图9是示出采用了根据本发明实施方式的金刚石刀具的划线的主视图(之四)。

图10是本实施方式的划线开始前的刀刃p的放大图。

图11是本实施方式的开始划线时的刀刃p的周边放大图。

具体实施方式

接着，说明本发明的实施方式。图2是示出根据本发明实施方式的金刚石刀具的制造过程的平面图以及主视图。该金刚石刀具将一定高度的四棱柱的单晶金刚石作为基座11。该基座11具有上表面12和四周的外周面13a～13d。上表面12是正方形，将上表面12的四周的顶点设为12a～12d。对于该基座11，在上表面12的各顶点12a～12d部分生成刀刃(刀尖；ポイント)。

接着，说明形成于上表面12的四周的顶点的刀刃的加工。对于上表面12的一个顶点12a，如图3的(a)以及图4所示，以使与包含该顶点12a在内地将上表面12等分的等分线15(参照图2的(a))垂直的线成为上表面12的切片(日语表述：切片)14a的方式，从上表面12朝外周面13a、13b倾斜角度θ1地形成顶面16a。

对于上表面12的顶点12b，如图3的(a)所示，以使与包含该顶点12b在内地将上表面12等分的等分线14垂直的线成为上表面12的切片15a的方式，从上表面12朝外周面13b、13c倾斜角度θ1地形成顶面16b。

对于上表面12的顶点12c，如图3的(a)所示，以使与等分线15垂直的线成为上表面12的切片14b的方式，从上表面12朝外周面13c、13d倾斜角度θ1地形成顶面16c。

对于上表面12的顶点12d，如图3的(a)所示，以使与等分线14垂直的线成为上表面12的切片15b的方式，从上表面12朝外周面13d、13a倾斜角度θ1地形成顶面16d。其中，角度θ1设为超过0°且在15°以下，优选在1°～10°。接近0°时，加工面积增加，花费加工时间，并且加工顶面时有可能对其它顶面带来影响。当超过15°时，后述的倾斜面的加工变得困难。

接着，对于顶点12a，如图3的(a)、图4所示，研磨外周面13a的与顶面16a相接的部分，形成倾斜面17a，并且，研磨外周面13b的与顶面16a相接的部分，形成倾斜面17b。这时，将两个倾斜面17a、17b所成的线设为棱线18a时，在图3的(a)的平面图中，以倾斜面17a、17b对称，并且棱线18a平行于等分线15的方式形成倾斜面17a、17b。将由此形成的顶面16a与棱线18a的交点作为刀刃(刀尖；ポイント)p1。

接着，对于顶点12b，如图3的(a)所示，研磨外周面13b的与顶面16b相接的部分，形成倾斜面17c，并且，研磨外周面13c的与顶面16b相接的部分，形成倾斜面17d。这时，将两个倾斜面17c、17d所成的线设为棱线18b时，在图3的(a)的平面图中，以倾斜面17c、17d对称，并且棱线18b平行于等分线14的方式形成倾斜面17c、17d。将由此形成的顶面16b与棱线18b的交点作为刀刃p2。需要说明的是，刀刃p1的倾斜面17b和刀刃p2的倾斜面17c虽然研磨自同一外周面13c，但各自为独立的面。即、关于倾斜面，形成对应各个刀刃而不同的面，所以各倾斜面的研磨不会给其它刀刃的倾斜面带来影响。

接着，对于顶点12c，如图3的(a)所示，研磨外周面13c的与顶面16c相接的部分，形成倾斜面17e，并且，研磨外周面13d的与顶面16c相接的部分，形成倾斜面17f。这时，将两个倾斜面17e、17f所成的线设为棱线18c时，在图2的(a)的平面图中，以倾斜面17e、17f对称，并且棱线18c平行于等分线15的方式形成倾斜面17e、17f。将由此形成的顶面16c与棱线18c的交点作为刀刃p3。

接着，对于顶点12d，如图3的(a)所示，研磨外周面13d的与顶面16d相接的部分，形成倾斜面17g，并且，研磨外周面13a的与顶面16d相接的部分，形成倾斜面17h。这时，将两个倾斜面17g、17h所成的线设为棱线18d时，在图3的(a)的平面图中，以倾斜面17g、17h对称，并且棱线18d平行于等分线14的方式形成倾斜面17g、17h。将由此形成的顶面16d与棱线18d的交点作为刀刃p4。

其中，如图4所示，顶面16a与棱线18a所成的角度θ2优选在130°以上160°以下。为了使角度θ2形成为这样的值，优选地，上表面12与顶面16d的角度θ1在15°以下。对于其它顶点也是同样。由此，可以形成为在四棱柱的基座12的各顶点12a～12d附近具有刀刃p1～p4的金刚石刀具10。另外，通过钎焊(ロー付け)等，可以容易且稳定地将该基座11的下方安装于刀具支架。这时，在基座11的下方留有预定长度的外周面，使该面与刀具支架接触，从而能够将金刚石刀具10可靠地定位于刀具支架。

需要说明的是，在该实施方式中，先在四棱柱的基座11的上表面的顶点12a～12d形成顶面16a～16d，接着形成倾斜面17a～17h，但也可以先形成各个倾斜面17a～17h，之后再形成顶面16a～16d。不管是哪一种情况，在加工顶面并形成倾斜面而加工出棱线时，即使在顶面侧出现豁口时也只要再次仅仅加工该顶面即可，不会给其它刀刃的顶面带来影响。并且，关于倾斜面也是同样地，在进行一个刀刃的棱线加工时，不会给相邻的刀刃的倾斜面以及顶面带来影响。

在上述的各实施方式中，在四棱柱基座的上表面的各顶点附近的四处设置了刀刃，但不一定非要在四处全部设置刀刃，只要在至少两处设置即可。并且，在该实施方式中，采用了四棱柱的基座，但不限定于四棱柱，在多棱柱的上表面的顶点形成刀刃即可。

图5是示出将金刚石刀具10安装于了划线头单元30的状态的主视图以及侧视图。如图5所示，金刚石刀具10保持在刀具支架20上。刀具支架20是长方体状的部件，金刚石刀具10以刀刃p1在下端的方式斜地保持在刀具支架20的下端。在刀具支架20上设有两处螺丝孔，由此，将其固定于划线头单元30。

划线头单元30构成为，板状的头板31本身通过未图示的滑动机构而整体上下移动。另外，在该头板31上固定有划线负载用的气缸32。气缸32的下端以自由伸缩的方式突出有杆32a。如图5的(b)所示，在头板31的杆32a的下方设有导向机构33和滑动部34，以预定的负载向下方按压滑动部34。导向机构33将滑动部34保持为上下移动自如。在滑动部34上设有l字形的板35。板35与滑动部34一起上下移动，通过限位器36限制其下限。另外，刀具支架20通过定位螺丝在斜向上固定于该板35。另外，通过使划线头单元30沿箭头a方向移动，从而可以进行划线。

利用图6～图9说明使用本实施方式的金刚石刀具10进行划线的情况。开始划线时，首先，如图6所示，使金刚石刀具10的刀刃p1接近基板40，使划线头单元30下降。这时，如图10中的刀刃p1周辺的放大图所示，上表面12与脆性材料基板所成的角度θ3优选为15°～20°，下压划线头单元30，以使金刚石刀具10的刀刃p比基板40的上表面更低，高度差d根据基板40的厚度在0.05mm～0.2mm左右。之后，从基板40的左侧面起向右移动划线头单元30。这样一来，如图7所示，金刚石刀具10的上表面12与基板40的左上端部接触。即、上表面12的至少一部分或全部起到将刀刃p1引导到基板40的引导面的作用。这时，如图11的放大图中所示，根据角度θ3和高度差d确定刀刃p1与基板40的间隔f，例如θ3＝15°、d＝0.2mm时，f约为0.78mm。因此，引导面12在棱线18a的延长线上具有0.8mm以上、优选1.0mm以上的长度即可。并且，当上表面12是正方形时，优选地，上表面12的一边的长度在0.7mm以上。由此，即使以外切开始划线时，与用于划线的刀刃不同的刀刃不会与基板接触，能够防止给刀刃以及基板端部带来意外损伤。

接着，当沿箭头a方向移动了金刚石刀具时，如图8所示，基板40抵抗气缸32的压力，将滑动部34向上推一些，板35自身上升。当进一步向右侧移动了划线头单元30时，引导面12边相对于基板40滑动的同时，包含顶面16a的刀刃p1的周边部分进入基板40，可以开始从基板40的端部起的划线、即外切划线，从基板40的端部开始形成划线。当进一步沿箭头a方向移动划线头单元30进行划线时，能够以金刚石刀具10的顶面16a在前、而棱线18a位于后方的方式进行划线。如上所述，在开始外切划线时，首先，金刚石刀具10的上表面(引导面)12与基板40的左上端部接触，之后包含顶面16a的刀刃被引导面引导到基板40并接触，从而即便以外切开始划线也能够防止其它刀刃的损伤。进而，通过宽度较宽的顶面在前，而棱线随后与基板接触，从而应力不会集中在基板40的端部，也能够抑制开始划线时基板端部受损。

而且，如图9所示，划线(外切划线)进行到脱离基板40的端部为止。这时，金刚石刀具10的棱线18a的局部边稍微按压基板的端部，边与基板分离。结束划线时，同样地在金刚石刀具10的刀刃p附近、即棱线的与顶面相反的一侧也没有其它刀刃，所以无需担心对其它刀刃的损伤，能以外切结束划线。进而，在划线末端，通过棱线18a的局部按压基板，从而能够在划线下方可靠地形成垂直裂纹。

并且，在上述各实施方式中，整个基座均由单晶金刚石构成，但只要与脆性材料基板接触的表面部分为金刚石就足矣，所以也可以在使用硬质合金、烧结金刚石形成的基座的外周面以及棱线的表面形成多晶金刚石层，对其进一步进行精密研磨而形成刀刃。并且，还可以使用掺杂硼等杂质而使其具有导电性的单晶或多晶金刚石。通过采用具有导电性的金刚石，能通过放电加工容易地形成倾斜面。

工业实用性

本发明的金刚石刀具可适合应用于对脆性材料基板以外切开始划线并以外切结束划线的划线装置。

附图标记说明

10：金刚石刀具

11：基座

12：上表面(引导面)

12a～12d：顶点

13a～13d：外周面

14、15：等分线

14a、14b、15a、15b：切片

16a～16d：顶面

17a～17h：倾斜面

18a～18d：棱线

p1～p4：刀刃