TWI490178B - Engraving wheel, scribing device and marking wheel manufacturing method - Google Patents

Description

刻劃輪、刻劃裝置及刻劃輪之製造方法

本發明係關於在脆性材料基板之表面形成刻劃線時之刻劃輪、刻劃裝置及刻劃輪之製造方法，尤其係關於在刻劃輪之稜線部形成有多個溝槽之刻劃輪、使用該刻劃輪之刻劃裝置以及該刻劃輪之製造方法。

於液晶面板等之製造在分斷玻璃基板時，一般係使用刻劃裝置，藉由該刻劃裝置之刻劃輪，於相對於基板平面為直角之方向形成裂紋。

作為如此之刻劃輪，一般習知為：對超硬合金製或燒結鑽石製之圓板沿著外周面從兩面進行研磨，藉此於外周緣形成成為斷面V字狀之刀刃，且形成有成為刀刃前端之稜線者。

另一方面，如專利文獻1所記載，已知有於成為刀刃前端之稜線以一定間隔形成溝槽，藉此可形成更深的裂紋之附溝槽之刻劃輪。

該附溝槽之刻劃輪，突起狀之刀刃前端部分與溝槽部分於基板上交互地存在，藉此成為使刀刃前端部分間斷性地扺接於基板。其結果為，於基板一邊賦予打點衝擊(dotting punch)一邊形成刻劃線，因此沿著刻劃線伸展之垂直裂紋之深度相較於藉由上述無溝槽之刻劃輪所形成之裂紋之深度更加為深。此外，成為於刀刃前端部分集中地施加壓接的負載之方式，亦可藉此使裂紋之深度更為深。藉由如此之 理由，附溝槽之刻劃輪相較於無溝槽之刻劃輪為具備有更高之裂紋浸透性者。

專利文獻1：日本專利第3074143號公報。

專利文獻2：國際公開WO2005/072926號手冊。

專利文獻3：國際公開WO2007/004700號手冊。

近年來，行動電話或智慧型手機等之攜帶型之電子機器或電視等，具備顯示用面板之電子機器逐漸地往薄型化持續進展。於如此之薄型電子機器，液晶面板等之顯示用面板當然亦同時往薄型化持續進展，使構成顯示用面板之玻璃基板等之脆性材料基板變得非常地薄。進一步地，作為針對攜帶型電子機器之顯示用面板，成為被要求較高的端面強度。而且，為了於如此之薄的脆性材料基板形成刻劃線，且提高端面強度，如於專利文獻2及專利文獻3所記載之刻劃輪般，溝槽的微細化亦持續進展。

但是，一旦溝槽變得微細，存在有如下之問題：於刻劃時產生之玻璃屑進入溝槽而變得容易殘積，使得溝槽之打點衝擊降低，無法獲得安定的切斷性或較高浸透力等之刻劃性能。

此外，於液晶面板等之顯示用面板，係於玻璃基板表面形成透明導電膜或絕緣膜等之各種材料膜。因此，存在有如下之問題：於玻璃基板之刻劃時，亦產生由成膜材料等構成的微細之異物，該等之異物進入溝槽而導致殘積於溝槽，使裂紋之浸透性更為降低。

此外，存在如下之問題：由於玻璃屑或異物為非均勻地進入形成於刻劃輪之溝槽者，因此殘積於每一溝槽之玻璃屑或異物的量改變，而於脆性材料基板形成之裂紋之深度產生偏差。

在此，本發明者為了解除該等之問題而反覆進行各種檢討之結果而想到：藉由於具有沿著圓板之圓周部呈V字狀之稜線之刀刃與於該刀刃形成有多個溝槽之刻劃輪，於該刀刃之傾斜面形成與溝槽相連之凹部，藉此能夠解除該問題，達成本發明。

亦即，本發明以解決上述問題為課題，目的在於提供於分斷脆性材料基板時，不易產生伴隨打點衝擊降低之裂紋之浸透性降低或裂紋之深度之偏差導致分斷不良之刻劃輪、刻劃裝置及刻劃輪之製造方法。

為了達成上述目的，本發明之第1形態係沿著圓板之圓周部具有稜線、由上述稜線之兩側之傾斜面構成之刀刃、以及於上述稜線形成之多個溝槽之刻劃輪，其特徵在於：於上述刀刃之傾斜面，形成有與上述溝槽相連之凹部。

根據本發明之第1形態，於刀刃之傾斜面形成有與溝槽相連之凹部，因此於分斷脆性材料基板時所產生之玻璃屑或異物，成為即使已進入溝槽，亦不會一直殘積於溝槽，而透過凹部往刻劃輪之外排出。因此，能夠提供不易產生裂紋之浸透性降低或裂紋之深度之偏差導致分斷不良之刻劃輪。

此外，本發明之第2形態，係為於第1形態所提及之 刻劃輪，其特徵在於：上述凹部隨著越遠離上述溝槽，寬度變越寬。

根據本發明之第2形態，已進入溝槽之玻璃屑或異物變得更容易從凹部排出。

此外，本發明之第3形態，係為於第1形態所提及之刻劃輪，其特徵在於：上述凹部隨著越遠離上述溝槽，深度變越淺。

根據本發明之第3形態，已進入溝槽之玻璃屑或異物變得更容易從凹部排出。

此外，本發明之第4形態之刻劃裝置，其特徵在於具有：保持第1至3之任一形態所提及之刻劃輪為旋轉自如之保持具，以及安裝有上述保持具之刻劃頭。

根據本發明之第4形態，能夠提供不易產生裂紋之浸透性降低或裂紋之深度之偏差導致分斷不良之刻劃裝置。

此外，本發明之第5形態，係為沿著圓板之圓周部具有稜線、由上述稜線之兩側之傾斜面構成之刀刃、以及於上述稜線形成之多個溝槽之刻劃輪之製造方法，其特徵在於具有：於上述刀刃之稜線形成上述溝槽之步驟，以及從上述圓板之稜線前視側對上述溝槽之底部端照射雷射光，於上述刀刃之傾斜面形成與溝槽相連之凹部之步驟。

根據本發明之第5形態，能夠製造不易產生裂紋之浸透性降低或裂紋之深度之偏差導致分斷不良之刻劃輪。

以下，使用圖式說明本發明之實施形態。但於以下所 示之實施形態，係表示用以將本發明之技術思想具體化之刻劃輪、刻劃裝置及刻劃輪之製造方法之一例者，並非意圖於將本發明限定於該刻劃輪、刻劃裝置及刻劃輪之製造方法者，本發明亦可適用於包含申請專利範圍之其他實施形態。

將本發明之一實施形態之刻劃裝置10之概略圖表示於圖1。刻劃裝置10，係移動台11沿著一對導軌12a、12b，成為被保持為於y軸方向移動自如之構成。而且，該移動台11與滾珠螺桿13螺合。該滾珠螺桿13，藉由馬達14之驅動而旋轉，使移動台11沿著導軌12a、12b而於y軸方向移動。

於移動台11之上面，設置有馬達15。馬達15，係使平台16在xy平面旋轉而定位於既定角度者。脆性材料基板17，載置於該平台16上，且藉由未圖示之真空吸引手段等而保持。該脆形材料基板17，係由玻璃基板、陶瓷基板、藍寶石基板、矽基板等之脆性材料構成之基板。

於刻劃裝置10之上部，設置有2台拍攝脆性材料基板17之對準標記之CCD攝像機18。而且，於刻劃裝置10，以跨越移動台11與其上部之平台16之方式沿著x軸方向藉由支柱20a、20b架設有橋部19。

於橋部19安裝有導件22，而使刻劃頭21成為可沿著導件22而沿著x軸方向移動。而且，於該刻劃裝置10之刻劃頭21，透過保持具接頭23，安裝有使刻劃輪40保持為旋轉自如之保持具24。

於圖2，表示該保持具接頭23之前視圖。保持具接頭23為呈大致圓柱狀，以旋轉軸部23a與接頭部23b而構成。

而且，於刻劃頭21安裝有保持具接頭23之狀態，於該旋轉軸部23a，成為透過圓筒形之墊片25c安裝有用以將保持具接頭23保持為旋轉自如之2個軸承25a、25b之狀態。另外，於圖2表示保持具接頭23之前視圖，同時將安裝於旋轉軸部23a之軸承25a、25b與墊片25c之剖面圖合併表示。

於圓柱形之接頭部23b，於下端側形成有圓形之開口26。此外，於該開口26之上部埋設有磁鐵27。而且，於該開口26，將保持具24安裝為裝卸自如。

該保持具24由大致圓柱形之金屬等構成，於其下端側設置有平坦部29a、29b。另外，圖2中放大表示保持具24之下端側之圖式，係以箭頭A表示之從橫向方向觀察之情形之放大圖。

於該平坦部29a與平坦部29b之間，形成有用以保持刻劃輪40之保持溝槽30。此外，於平坦部29a、29b，為了固定刻劃輪40而分別形成有孔狀之銷孔31。將銷32貫通該銷孔31，且將刻劃輪40安裝為旋轉自如。

於保持具24之上端側設置有定位用之安裝部33。該安裝部33，為切削保持具24而形成，具有傾斜部33a與平坦部33b。

而且，該保持具24從保持具24之安裝部33側往開口26***。此時，保持具24之上端側之金屬部分藉由磁鐵 27而被吸引，安裝部33之傾斜部33a與通過開口26之內部之平行銷28接觸且進行定位，使保持具24被固定於保持具接頭23。相反地，將保持具24從保持具接頭23取出時，藉由將保持具24往下方拉拔，能夠很容易地取出保持具24。

另外，由於刻劃輪40係為耗損品，因此定期的更換是有必要的。於本實施形態，透過保持具接頭23，保持具24被安裝於刻劃頭21，因此能夠很容易地進行保持具24之裝卸。因此，並非將刻劃輪40從保持具24取出，而是將刻劃輪40與保持具24以成為一體來處理，由於亦可更換保持具24本身，因此刻劃輪40之更換作業可容易地進行。

於圖3(a)、(b)，係表示安裝於保持具24前端之刻劃輪40之側視圖、前視圖。此外，於圖4(a)、(b)，係表示於圖3(a)所示之保持具24之圓B部分之放大側視圖，與於圖3(b)所示之IVb-IVb之放大剖面圖。

該刻劃輪40，主要具有本體部41、刀刃42、刀刃前端43、溝槽44與凹部46。

本體部41呈圓板狀。於本體部41之中心附近，設置有沿著旋轉軸貫通本體部41之貫通孔45。於該貫通孔45***銷32，而將刻劃輪40透過該銷32保持為旋轉自如。而且，於該本體部41之外周，形成有圓環狀之刀刃42。

刀刃42係藉由將旋轉軸作為中心之同心圓狀之內周及外周而形成之圓環狀體。此外，刀刃42於前視圖為呈大致V字狀，沿著旋轉軸之刀刃42之厚度隨著越往成為稜線部 之刀刃前端43而逐漸地變小。

刀刃前端43，為沿著刀刃42之最外周部而設置。而且於刀刃42之最外周部，與刀刃前端43交互地形成有溝槽44。

溝槽44，具有深度H、寬度L(於稜線之延伸方向之長度)之大小，且於稜線之延伸方向呈U字狀。另外，溝槽44之深度H係從以虛線表示之假想之稜線至最深之溝槽44之底部44a之距離。此外，溝槽44之寬度L係假想之稜線之長度。而且，刀刃前端43與溝槽44交互地在脆性材料基板17上轉動時，刀刃前端43一邊侵入脆性材料基板17，溝槽44一邊作用為限制刀刃前端43之侵入之阻力，且成為刀刃前端43未過度深地侵入脆性材料基板。此外，刀刃前端43由於成為間斷地扺接脆性材料基板17，因此一邊對脆性材料基板施予打點衝擊一邊形成刻劃線。

凹部46，係於構成刀刃42之2個傾斜面42a之各個，以與溝槽44相連之方式而形成。也就是，凹部46從溝槽44之底部44a，沿著傾斜面42a而朝向貫通孔45之方向延伸。藉由該凹部46，於刻劃時所產生之玻璃屑或異物並未殘積於溝槽44而被排出。

接著，說明關於刻劃輪40之製造方法。刻劃輪40由超硬合金或燒結鑽石所形成。或者，使用於超硬合金等之基材塗覆(coating)鑽石等之硬質材料膜者亦可。例如，燒結鑽石製之刻劃輪40，主要由鑽石粒子、以及由其餘部分之由添加劑及結合材所構成之結合相而構成。

該鑽石粒子之平均粒徑係採用1.5μm以下者。而且，於燒結鑽石中之鑽石含量係75.0~90.0vol%之範圍。

作為添加劑，可適當地使用例如選自鎢、鈦、鈮、鉭之至少一種以上之元素之超微粒子碳化物。於燒結鑽石中之超微粒子碳化物之含量係3.0~10.0vol%之範圍，且該超微粒子碳化物包含1.0~4.0vol%之碳化鈦與其餘部分之碳化鎢。

作為結合材，通常可適當地使用鐵族元素。作為鐵族元素，例如鈷、鎳、鐵等被列舉，其中亦以鈷為較適當。此外，於燒結鑽石中之結合材之含量較佳為鑽石及超微粒子碳化物之其餘部分，更佳為20.0~20.5vol%之範圍。

而且，首先，混合上述之鑽石粒子、添加劑、結合材，於使鑽石成為熱力學上安定之高溫及超高壓下，將該等混合物燒結。藉此製造燒結鑽石。於該燒結時，超高壓產生裝置之模具內之壓力為5.0~8.0GPa之範圍，模具內之溫度為1500~1900℃之範圍。

接著，由製造成的燒結鑽石切取成為所欲之半徑之圓板。而且，於該圓板之周緣部，藉由分別切削兩面側而完成具有以2個傾斜面42a形成之剖面大致V字狀之刀刃42之刻劃輪40。

而且，相對於成為該刻劃輪40之稜線之刀刃前端43，以成為正交之方式使圓板狀之磨石扺接，藉此於刀刃前端43形成如圖4(a)所示之U字狀之溝槽44。此時，該溝槽44之底部44a如圖4(b)所示成為寬度W。此外，每形成一個 溝槽44，則將磨石退出。

而且，使刻劃輪40僅旋轉相當於既定之間距之旋轉角後，再將磨石扺接，藉此形成下一個溝槽44。如此地進行而於刻劃輪40之刀刃42之前端，以等間距交互地設置刀刃前端43與溝槽44。另外，由於溝槽44成為U字狀，底部44a成為線狀(往刻劃輪40之厚度Th方向延伸之線狀)，但以底部44a成為面狀之方式使溝槽44為矩形狀亦可。進一步地，溝槽之底部44a相對於刻劃輪之旋轉軸呈平行，但即使相對於旋轉軸為傾斜亦可。

接著，對形成有該溝槽44之刻劃輪40，從刀刃前端43之前視方向即圖4(b)之箭頭C之方向，於溝槽44之底部44a之兩端部之各部照射雷射光，從底部44a之周邊切削刀刃42之一部分，藉此形成凹部46。

此時，形成之凹部46如圖4(a)所示，形成隨著從底部44a朝向貫通孔45之存在之中心側，其寬度KL逐漸地擴大。此外，凹部46之形狀隨著從底部44a朝向貫通孔45之存在之中心側，凹深KW逐漸地減少，如圖4(b)所示，最終凹部46與刀刃42之傾斜面42a同化。如此，凹部46之形狀隨著朝向中心側，寬度KL逐漸地擴大、凹深KW逐漸地變淺，藉此玻璃屑或異物從溝槽44排出變得更加容易。此外，藉由雷射加工形成凹部46，藉此，藉由利用雷射之焦點之設定或雷射之擴散，能夠較簡單地形成如上述之凹部46之形狀。

另外，於本實施形態，凹部46僅設置於刀刃42之傾 斜面42a之刀刃前端43側，但於傾斜面42a之全面之範圍內設置亦可。若於刻劃時以受到既定之負載之狀態越過扺接玻璃之部分而設置凹部，則排出玻璃屑或異物之效果將變得更高。

接著，說明關於該刻劃輪40之尺寸。刻劃輪40之外徑Dm為1.0~5.0mm，較佳為1.0~3.0mm之範圍。於刻劃輪40之外徑Dm較1.0mm為小之情形，將降低刻劃輪40之處理性。另一方面，於刻劃輪40之外徑Dm較5.0mm為大之情形，則存在刻劃時之無法對脆性材料基板17更深地形成垂直裂紋。

此外，刻劃輪40之厚度Th為0.4~1.2mm，較佳為0.4~1.1mm之範圍。於刻劃輪40之厚度Th較0.4mm為小之情形，存在加工性及處理性降低。另一方面，於刻劃輪40之厚度Th較1.2mm為大之情形，則刻劃輪40之材料及用以製造之成本將變高。

此外，刀刃42之刀刃前端角θ 1，通常係為鈍角，且為90≦θ 1≦160(deg)，較佳為90≦θ 1≦140(deg)之範圍。另外，刀刃前端角θ 1之具體的角度，可由切斷脆性材料基板17之材質、厚度等做適當地設定。

此外，溝槽44，溝槽深度H為大約0.5~20.0μm之範圍，溝槽寬度L為大約2.0~50.0μm之範圍。而且，溝槽44以20.0~2000.0μm之間隔形成於刀刃42之前端全周。溝槽深度越淺，則玻璃屑易堵住溝槽，此外由於溝槽之堵住容易使刻劃性能降低，因此，於溝槽深度H為0.5~5.0μm之刻 劃輪，設置凹部之效果尤其為大。

如此，於刻劃輪40之各個傾斜面42a，形成有與溝槽44之底部44a相連之凹部46，藉此於分斷脆性材料基板17時所產生之玻璃屑或異物即使進入溝槽44，亦不會一直殘積於溝槽44，而透過凹部46往刻劃輪40之外排出。因此，若使用刻劃輪40，能夠防止由於溝槽44殘積玻璃屑或異物導致之打點衝擊之降低或裂紋之深度之偏差導致分斷不良。而且，如圖4(b)所示，凹部46為僅切削由寬度W構成的溝槽44之底部44a之一部分，因此關於提高裂紋之浸透性、限制刀刃前端43之侵入等之溝槽44之機能，由設置凹部46所導致的影響是少的。

(變形例1)

對形成於刀刃42之傾斜面42a之凹部46之變形例進行說明。於表示變形例1之圖5，顯示了刻劃輪40之前視放大圖。變形例1之凹部47，於構成刀刃42之2個傾斜面42a內，僅形成於一方之傾斜面42a。如此，即使僅於一方之傾斜面42a形成有凹部47，已進入溝槽44之玻璃屑或異物，亦成為透過凹部47被往刻劃輪40之外排出。

此外，由於若僅於一方之傾斜面42a形成凹部47亦可，因此與於兩方之傾斜面42a形成凹部47之情形相比，縮短了刻劃輪40之製造步驟。

進一步地，由於僅於一方之傾斜面42a形成有凹部47，於刻劃時，易於使相對於形成基板之刻劃線之面從垂直之方向(通常之垂直裂紋伸展之方向)往形成有凹部47之側傾 斜之裂紋伸展，對形成曲線之刻劃線時(尤其是切除圓形之穴時)等是有其效果的。

(變形例2)

於表示變形例2之圖6，顯示了刻劃輪40之前視放大圖。變形例2之凹部48，係於每一相鄰之溝槽44，交互地變換傾斜面42a而形成。因此，凹部48與底部44a之單方之端相連。如此，即使交互地變換傾斜面42a而形成有凹部48，已進入溝槽44之玻璃屑或異物，亦成為透過凹部48被往刻劃輪40之外排出。

此外，與於兩方之傾斜面42a分別形成凹部48之情形相比，能夠縮短刻劃輪40之製造步驟，同時作為刻劃輪整體減少凹部48之數量，因此能夠進一步地使於刻劃之凹部之形成之影響變小。

另外，於本實施形態，作為於刻劃輪40之刀刃42形成溝槽44之方法，已說明關於使用圓板狀之磨石研磨之方法，但例如即使以雷射加工之方法等其他方法形成溝槽之刻劃輪亦可。尤其是，以雷射加工之方法形成溝槽之情形，溝槽之形狀接近於V字狀，但V字狀之溝槽與U字狀或矩形狀之溝槽相比較，溝槽之底部為較狹窄，玻璃屑易堵住溝槽。但是，藉由形成本實施形態之凹部，即使溝槽之形狀為V字狀，亦能使進入溝槽之玻璃屑排出，防止溝槽之堵住，藉此能夠防止刻劃性能之降低。

此外，於本實施形態，作為凹部46之形成方法，已說明關於從刀刃前端43即稜線之前視側往溝槽44之底部44a 之兩端照射雷射光之方法，但即使於如此之方法以外，藉由磨石之研磨而形成凹部46之方法等亦可。

此外，於本實施形態，凹部46與溝槽44之底部44a相連，但即使不一定與溝槽44之底部44a相連，而形成與溝槽44之底部44a之近傍相連般之凹部46亦可。

此外，於本實施形態，凹部46朝向貫通孔45之存在之中心側延伸，但例如即使凹部46朝向刻劃輪40之旋轉方向延伸之形狀亦可。即使是如此之形狀，玻璃屑或異物亦透過凹部46被排出。

此外，於本實施形態之刻劃裝置10，將保持刻劃輪40之保持具24安裝於刻劃頭21時，成為透過保持具接頭23而安裝之構成。但是，刻劃裝置10即使為直接將保持具24安裝於刻劃頭21之構成亦可。

此外，於本實施形態，作為刻劃裝置10，已表示設置用以使刻劃頭21移動之導件22或橋部19，或具備使載置脆性材料基板17之平台16旋轉之移動台11，但並未限定於如此之刻劃裝置10者。例如，為了使安裝有保持具24之刻劃頭21成為被使用者握持，將刻劃頭21之一部分形狀成為柄之形狀，藉由使用者把持該柄而使其移動來進行脆性材料基板17之分斷般之所謂的手動式之刻劃裝置亦可適用。

10‧‧‧刻劃裝置

24‧‧‧保持具

40‧‧‧刻劃輪

41‧‧‧本體部

42‧‧‧刀刃

42a‧‧‧傾斜面

43‧‧‧刀刃前端

44‧‧‧溝槽

44a‧‧‧底部

46,47,48‧‧‧凹部

圖1，係本發明之一實施形態之刻劃裝置之概略圖。

圖2，係具有本發明之一實施形態之刻劃裝置之保持具 接頭之前視圖。

圖3，係本發明之一實施形態之刻劃輪之側視圖及前視圖。

圖4，係本發明之一實施形態之刻劃輪之部分放大側視圖及部分放大剖面圖。

圖5，係本發明之一實施形態之變形例之刻劃輪之前視放大圖。

圖6，係本發明之一實施形態之進一步其他變形例之刻劃輪之前視放大圖。

40‧‧‧刻劃輪

41‧‧‧本體部

42‧‧‧刀刃

42a‧‧‧傾斜面

43‧‧‧刀刃前端

44‧‧‧溝槽

45‧‧‧貫通孔

46‧‧‧凹部

Dm‧‧‧外徑

Th‧‧‧厚度

θ1‧‧‧刀刃前端角

Claims (6)

1. 一種刻劃輪，係沿著圓板之圓周部具有稜線、由該稜線之兩側之傾斜面構成之刀刃、以及於該稜線形成之多個溝槽，其特徵在於：於該刀刃之傾斜面，形成有與該溝槽相連之凹部；該凹部為僅切削具有寬度的該溝槽之底部之一部分。
2. 如申請專利範圍第1項之刻劃輪，其中，該凹部隨著越遠離該溝槽，寬度變越寬。
3. 如申請專利範圍第1項之刻劃輪，其中，該凹部隨著越遠離該溝槽，深度變越淺。
4. 一種刻劃裝置，其特徵在於具有：保持具：保持申請專利範圍第1至3項中任一項之刻劃輪為旋轉自如；以及刻劃頭：安裝有該保持具。
5. 一種刻劃輪之製造方法，係沿著圓板之圓周部具有稜線、由該稜線之兩側之傾斜面構成之刀刃、以及於該稜線形成之多個溝槽之刻劃輪之製造方法，其特徵在於具有：於該刀刃之稜線形成該溝槽之步驟；以及從該圓板之稜線前視側對該溝槽之底部端照射雷射光，於該刀刃之傾斜面形成與該溝槽相連之凹部之步驟；該凹部為僅切削具有寬度的該溝槽之底部之一部分。
6. 一種刻劃輪，係沿著圓板之圓周部具有稜線、由該稜線之兩側之傾斜面構成之刀刃、以及於該稜線形成之多個溝槽，其特徵在於： 於該刀刃之傾斜面，形成有與該溝槽相連之凹部；該凹部隨著越遠離該溝槽，寬度變越寬。