TWI571340B - Cutter wheel and its manufacturing method - Google Patents
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Description
本發明係關於一種使用於對陶瓷基板或玻璃基板等之脆性材料基板進行加工、分斷刻劃線(切槽)時之刀輪(亦稱為刻劃輪)及其製造方法。
在對氧化鋁(alumina)、HTCC、LTCC等之陶瓷基板或玻璃基板等之脆性材料基板進行分斷之加工中,一般已知有例如揭示於專利文獻1之方法,該方法係使用刀輪於基板表面形成刻劃線,之後沿刻劃線從背面側施加外力使基板撓曲,藉此將基板分斷成每個單位。
關於成為加工對象之基板,存在有各種之基板,且其中亦有必須在基板之表面存在凹凸之狀態下進行分斷者。對於如此般之基板,除了於基板本身形成有凹凸之外,例如亦有如於圖8之立體圖、及圖9之一部分放大剖面圖所示般,於基板上固著有突起物者。
例如在LED用之陶瓷積層母基板W中,於低溫燒成陶瓷(LTCC)或氧化鋁陶瓷(Al2O3)基板11上,安裝有LED等之元件D,於該等之元件D周圍形成有呈一體地形成有薄片面12與突起部13之矽樹脂製之被覆層14,藉此將元件D(LED本體)密封。在習知之基板中,相互鄰接之突起部13間之間隔L1,約為0.12mm,被覆層14之厚度(高度)H約為0.03mm。
用於在鄰接之突起部13間加工刻劃線S之刀輪,一般而言,
係使用耐磨耗性或研削性等之工具特性優異之材料即超硬合金或燒結鑽石(PCD)製之刀輪。然而,由於被以壓接狀態反覆使用,因此刃前端之使用環境惡劣。因此,若將刀輪前端之刃前端角度過於設成非常銳角,則容易產生刀刃鈍化等使刀刃之使用壽命變短。此外,若將刃前端角度過於設成銳角則在壓接時施加於基板之垂直方向之負載成分變大,使負載控制變困難。尤其是,由於所使用之刀輪之直徑約1mm~7mm、非常地小,因此容易使負載控制變困難。因此,通常被期望係具有鈍角之刃前端角度的刀輪。
故至此為止,為了使用上述之具有鈍角之刃前端的刀輪,於
母基板W之突起部13、13間進行加工刻劃線S,而將母基板W之被覆層14之圖案中的突起部13、13間的間隔L1,設計成相對於突起部13之高度H約3倍以上。亦即,以利用具有鈍角之刃前端的刀輪進行之刻劃為可行之方式,設計間隔L1或高度H之數值,此外,使用了在如此般之間隔L1或高度H中所容許之刃前端角度之刀輪。
例如,如圖9所示,即使是使用刃前端角度α(例如105度)之刀輪K,亦能夠在刃前端斜面與突起部13之上端緣部之間留有間隙C,使得能夠在刀刃不接觸傷及突起部13之情況下進行加工刻劃線S。
專利文獻1:日本特許第3787489號
近年來,由增加從母基板分別切出之單位基板之個數而抑制製品成本之觀點來看,所切出之單位基板之面積,有逐漸小型化之傾向。例如,在製造LED之情形,單位基板之平面尺寸被要求從現狀的2.0mm×1.6mm縮小至1.0mm×0.8mm。進一步地,不僅單位基板之面積,關於用於
形成刻劃線S之區域即刻劃路徑之寬度、亦即突起部13、13間之間隔L1,為了小型化、量產化而亦被要求變小。具體而言,間隔L1在目前的0.12mm係較寬的,有必要縮小至0.06mm以下。
然而,若使間隔L1縮小至0.06mm,將使得如圖10所示般
在習知(參照圖9)般之具有鈍角之刃前端角度α的刀輪K中,刃前端之斜面(位於刃前端稜線兩側之斜面)與突起部13之上端緣部接觸而傷及突起部13,因此不能使用。因此,為了避免接觸,必需將在圖10中以假想線(兩點鏈線)所示般之刃前端角度α’設成90度以下之銳角。然而,在使用銳角之刃前端之情形,如上述般容易產生刀刃鈍化等而使使用壽命變短。此外,若刃前端進一步成為銳角,則於刀輪之素材所使用的碳化鎢或鑽石等之硬質粒子容易脫落,明顯使刃前端之強度降低,研磨加工亦變困難。進一步地,產生如刻劃時之負載控制變困難般之各種課題。
因此,本發明之目的在於提供一種即使是刃前端角度與習知
相同般維持鈍角、且相鄰接之突起部間之刻劃路徑寬度狹窄(具體而言係0.06mm以下),亦能夠在刃前端不接觸(突起部)之情況下進行刻劃加工的刀輪及其製造方法。
為了解決上述課題,在本發明中提出了如以下般之技術性手
段。亦即,本發明之刀輪,係以可放電加工之硬質材料形成,且藉由左右之斜面形成之刃前端稜線之刃前端角度為鈍角,其成為如下之構成:使刃前端稜線附近之前端部分成為鈍角之刃前端並餘留,並且藉由放電加工切除連續於該前端部分之左右之斜面的一部分,於該左右之斜面形成有陷入之窪部。
此外,本發明之刀輪之製造方法,該刀輪係藉由左右之斜面
形成刃前端稜線,其以如下之方式進行:在由可放電加工之硬質材料所構成之圓盤狀盤體之外周面,藉由研削加工而加工刃前端稜線之刃前端角度成為鈍角之左右之斜面,接著,將刃前端稜線附近之前端部分設成為鈍角之刃前端並餘留,並且藉由放電加工切除連續於該前端部分之左右之斜面的一部分,於該左右之斜面形成陷入之窪部。
此處,刀輪之刃前端角度較佳為90度~150度。藉此,能夠
根據被刻劃之基板的突起部間的間隔及高度,而選擇窪部之形狀或尺寸,且成為不與基板接觸。此外,作為可放電加工之硬質材料,亦可使用超硬合金或燒結鑽石、具有導電性之單結晶鑽石或多結晶鑽石。此外,亦可沿刃前端稜線形成連續之凹凸。
根據本發明,由於切除連續於鈍角之前端部分的左右之斜面
的一部分並形成陷入之窪部,因此能夠使刀輪之刃前端之前端部分中的左右寬僅以切除之量設為狹窄,即使相鄰接之突起部間之刻劃路徑寬度狹窄,亦能夠在不接觸突起緣部之情況下進行刻劃。此外,刀輪之窪部之加工,能夠僅以對習知製品(藉由研削加工)即被儲存之具有鈍角之刃前端角度(未形成有窪部)之一般刀輪,藉由放電加工使電極(導線(wire)或治具電極)按壓於刃前端斜面之追加加工而製造,因此即使是微細的部分之加工亦能夠容易且精確地進行製造。此外,藉由放電加工而切除之窪部,並非在刻劃時與應加工之基板接觸並刻劃之部分,因此能夠不必進行研磨精加工等之後處理,維持該狀態作為製品而使用。而且,由於刃前端之前端部分餘留有原本之刀輪的鈍角之刃前端稜線,因此能夠對刻劃以與習知相同般維
持必要之刃前端強度,能夠在不產生刀刃鈍化之情況下長期地使用。進一步地,具有能夠以與習知同等之容易度進行負載控制之效果。
L1‧‧‧母基板之突起部之間隔
L2‧‧‧刀輪之前端部分之左右寬度
S‧‧‧刻劃線
α‧‧‧刃前端角度
h‧‧‧窪部之高度
1‧‧‧刀輪
1A、1A’‧‧‧窪部加工前之刀輪
2‧‧‧刃前端
2a、2b‧‧‧刃前端之左右斜面
3‧‧‧窪部
圖1,係表示本發明之刀輪的前視圖。
圖2,係對刀輪之刃前端以線切割放電加工施作窪部時之圖。
圖3,係刀輪之刃前端部分的放大剖面圖。
圖4,係表示刀輪之使用狀態的放大圖。
圖5,係對刀輪以形雕放電加工施作窪部時之圖。
圖6,係表示與圖5同樣之形雕放電加工方法的其他例之圖。
圖7,係表示窪部之加工形狀之變形例的前視圖。
圖8,係表示成為加工對象之母基板之一例的立體圖。
圖9,係圖8之一部分放大剖面圖。
圖10,係表示將母基板之突起部設定成寬度狹窄之情形的假想例的剖面圖。
在以下,針對本發明之刀輪及其製造方法依據圖式詳細地進行說明。此處,以對在基板表面具有突起部之母基板之刻劃為最佳之刀輪為例進行說明。
圖1(a)係表示本發明之刀輪1的前視圖,該刀輪1係以具有導電性、可放電加工之硬質材料(例如金屬)製作。具體而言,例如以超硬合金或燒結鑽石、具有導電性之單結晶鑽石或多結晶鑽石製作。在對鑽石賦
予導電性中,已知有在合成時摻雜硼等不純物之方法等。在多結晶鑽石,包含藉由化學氣相成長法合成之鑽石、或不使用結合材而使微細之鑽石粒子燒結合成之鑽石。另外,燒結鑽石一般而言雖藉由包含作為黏合劑之鈷等而具有導電性,但為了能夠進行更精密之放電加工,亦可採用使用有使不純物混入而賦予導電性之鑽石粒子的燒結鑽石。
該刀輪1,係利用在圓盤狀盤體之外周面具有以鈍角、例如105度之角度形成刃前端稜線之刃前端角度的刃前端2之如圖1(b)所示般之刀輪1A而製造。亦即,餘留具有鈍角之刃前端角度的刃前端稜線附近之前端部分,並且將連續於前端部分之刃前端2之左右之斜面2a、2b之一部分藉由放電加工切除,於斜面2a、2b形成圖1(a)所示之窪部3。
加工窪部3之前的圖1(b)所示之刀輪1A,係以滑順且平坦
之稜線形成刃前端之前端的一般基板刻劃用之刀輪、亦即於刃前端稜線部不具有缺口(凹凸部)之一般的刀輪(normal cutter wheel),藉由研削加工製作刃前端2,且將刃前端表面研磨精加工而成者。另外,以直徑約1.0mm~7.0mm、較佳為1.0mm~3.0mm、厚度約0.4mm~1.1mm之小尺寸形成。該等係在維持該狀態下使用作為刀輪,並作為在庫品而儲存。
另外,作為加工窪部3前之刀輪,亦可使用如圖1(c)所示般之沿刃前端稜線設置有連續之小的凹凸(缺口)8的刀輪(具有溝槽之刀輪)1A’。對於該具有溝槽之刀輪1A’,存在有三星鑽石股份有限公司製之Penett(註冊商標)刀輪、APIO(註冊商標)刀輪。本發明之刀輪,可藉由對該等在圖1(b)、(c)所示之刀輪1A、1A’進一步進行追加加工而形成。
接著,於圖2所示之一例,為於刀輪1之刃前端2之斜面
2a、2b,以線切割放電加工進行加工窪部3之方法。
在該方法中,如圖2(a)、(b)所示,於刀輪1A(或1A’)之軸孔4嵌入旋轉軸(未圖示),一邊使刀輪1A旋轉一邊使線電極5於刃前端2之一側之斜面2a移行,而切除斜面2a之一部分。
接著,如圖2(c)所示,使線電極5於刃前端2之另一側之斜面2b移行,而切除斜面2b之一部分。藉此,如圖2(d)所示,製作連續於刃前端2之前端部分的左右之斜面2a、2b的一部分陷入、形成有使刃前端之前端部分的寬度變狹窄之窪部3、3的刀輪1。
以如此方式形成之窪部3,如圖3、4之放大圖所示,使維
持鈍角之刃前端角度並餘留之刀輪1之刃前端之前端部分的左右之寬度L2,相對於在加工對象基板上之相鄰接之突起部13、13間所預定之刻劃路徑之寬度L1為較小,以刀輪1與突起部13不相互接觸之方式選擇窪部3之缺口形狀或缺口尺寸。
例如,在突起部13之間隔L1為0.06mm、高度H為0.03mm之基板的情形,將刀輪1之鈍角的前端部分之寬度L2設成0.04mm,將從刃前端稜線起0.03mm位置之高度h設成0.05mm。另外,對應突起部13之間隔L1之寬度,刀輪1之前端部分之寬度L2可在0.01mm~0.05mm之範圍進行選擇,此外,對應突起部13之高度H,前端部分之高度h可在0.005mm~0.06mm之範圍進行選擇。此外,較佳為以寬度L1與L2之差為0.02mm以上之方式進行選擇。
藉此,如圖4所示,在使刀輪1之刃前端2定位於加工對象基板之突起部13、13間之刻劃路徑之寬度L1內並進行加工刻劃線S時,能夠在與
突起部13之間保持充分的間隙C之狀態下進行刻劃。
另外,在圖4中,雖加工對象基板之刻劃路徑亦以樹脂層被覆,但亦可於刻劃路徑部分露出基板。
圖5,表示利用形雕放電加工進行之刀輪之加工方法。
在該方法中,使具有應切除部分之反轉形狀的一對治具電極6a、6b,對以旋轉軸支撐並進行旋轉之刀輪1A之刃前端斜面2a、2b分別從相反側交互地、或同時地按壓,藉此進行加工窪部3。
此外,圖6,係表示利用形雕放電加工進行之刀輪之其他加
工方法的一例。
在該方法中,使具備具有應切除部分之反轉形狀的母模具(母模)7a之治具電極7,對進行旋轉之刀輪1A之刃前端斜面2a、2b按壓,藉此進行加工窪部3。
上述之線切割放電加工及形雕放電加工,均為將刀輪1A浸
於作為放電誘導體之水或油等之液體而進行。
在上述實施例中,雖以正圓之圓弧形成窪部3之形狀,但亦
可如圖7(a)、(b)所示,以使與鈍角之刃前端2之前端部鄰接之斜面上位側較深,越往斜面之下方而逐漸變淺之方式形成。另外,在圖7(a)中表示較淺地形成窪部3之凹度、在圖7(b)中表示較深地形成之例。此外,尤其是由於在小徑之刀輪中刃前端2之斜面之寬度變狹窄,因此在如此般之情形中,如圖7(c)所示,亦可窪部3與刀輪1之側面9完全連續。
加工後之刀輪1,刃前端2之前端部分之左右寬度能夠僅以
藉由窪部3所被切除之量而設成較狹窄,如圖4所示般相鄰接之突起部13、
13間之刻劃路徑之寬度L1即使較狹窄,亦能夠在不與突起緣部接觸之情況下進行刻劃。此外,能夠僅以對具有鈍角之刃前端角度之刀輪1A藉由放電加工使成為電極之導線或治具電極按壓於刃前端斜面之作業,進行窪部3之加工,因此即使是微細的部分之加工,亦能夠容易且精確地進行製作。
此外,藉由放電加工而經切除之部分,並非於刻劃時直接接觸基板之部分,因此並不一定要進行研磨精加工等之後處理,而可在維持該狀態下作為製品使用。
進一步地,刃前端之前端部,由於餘留有原本之刀輪1A之鈍角即刃前端角度之刃前端稜線,因此能夠與習知相同般維持對刻劃為必要之刃前端強度,且刀刃鈍化等難以產生而能夠長期地使用。
以上,雖已針對本發明之代表性的實施例進行了說明,但本
發明並不一定要特定於上述之實施形態。例如,在上述之實施例中,作為刀輪之素材即可放電加工之材料,雖表示有使用了使鑽石粒子以鈷等之黏合劑及高溫高壓而燒結成之燒結鑽石的例子,但亦可取代此而使用金屬材料即超硬合金。此外,可採用使用有藉由不純物之添加而賦予導電性之鑽石粒子的燒結鑽石、或藉由不純物之添加而賦予導電性之單結晶鑽石或多結晶鑽石等。此外,在上述實施例中,雖將刃前端角度α設成105度,但可在90度~150度之範圍內實施。在其他之本發明中,在達成其目的、不脫離請求之範圍的範圍內可適當地進行修正、變更。
本發明可應用於對在陶瓷基板或玻璃基板等之脆性材料基
板、尤其是基板表面形成有突起部之母基板進行加工、分斷刻劃線時所使用之刀輪。
1‧‧‧刀輪
2‧‧‧刃前端
3‧‧‧窪部
13‧‧‧突起部
L1‧‧‧母基板之突起部之間隔
L2‧‧‧刀輪之前端部分之左右寬度
C‧‧‧間隙
H‧‧‧突起部之高度
S‧‧‧刻劃線
Claims (7)
- 一種刀輪,係以可放電加工之硬質材料形成,且藉由左右之斜面形成之刃前端稜線之刃前端角度為鈍角,其特徵在於:使該刃前端稜線附近之前端部分成為鈍角之刃前端並餘留,並且藉由放電加工切除連續於該前端部分之左右之斜面的一部分,於該左右之斜面形成有陷入之窪部;該漥部,係在該左右之斜面的一部分遍及全周連續性地形成。
- 如申請專利範圍第1項之刀輪,其中,該刃前端角度為90度~150度。
- 如申請專利範圍第1或2項之刀輪,其中,該硬質材料,係超硬合金或燒結鑽石、具有導電性之單結晶鑽石或多結晶鑽石。
- 如申請專利範圍第1或2項之刀輪,其中,沿該刃前端稜線形成連續之凹凸。
- 如申請專利範圍第3項之刀輪,其中,沿該刃前端稜線形成連續之凹凸。
- 一種刀輪之製造方法,該刀輪係藉由左右之斜面形成刃前端稜線,其特徵在於:在由可放電加工之硬質材料所構成之圓盤狀盤體之外周面,藉由研削加工而加工刃前端稜線之刃前端角度成為鈍角之左右之斜面;接著,將該刃前端稜線附近之前端部分設成為鈍角之刃前端並餘留,並且藉由放電加工切除連續於該前端部分之左右之斜面的一部分,於該左 右之斜面形成陷入之窪部;該漥部,係在該左右之斜面的一部分遍及全周連續性地形成。
- 如申請專利範圍第6項之刀輪之製造方法,其中,該刃前端角度為90度~150度。
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