TWI613035B - 劃線輪及其製造方法 - Google Patents

Description

劃線輪及其製造方法

本發明係關於一種用以使陶瓷基板或玻璃基板等脆性材料基板壓接、滾動而進行劃線之劃線輪及其製造方法。

先前之劃線輪如專利文獻1等所示，將超硬合金製或多晶燒結鑽石(以下稱為PCD(Polycrystalline Diamond，多晶鑽石))製之圓板作為基材。PCD係使鑽石粒子與鈷等一併燒結而成者。劃線輪係自成為基材之圓板之兩側相互傾斜地削入圓周之邊緣，於圓周面形成V字形之刀尖者。將如此形成之劃線輪旋轉自如地軸接於劃線裝置之劃線頭等而以特定之荷重壓抵於脆性材料基板，使其沿脆性材料基板之面移動，藉此可一面使其滾動一面進行劃線。

專利文獻2中揭示有如下玻璃切割器：為了消除與脆性材料基板、尤其與玻璃板之滑動，於自旋轉軸之正面觀察之情形時，對刀尖在相對於自軸方向之放射方向形成角度之方向上進行研磨而形成條痕。

專利文獻3中揭示有一種玻璃切割用刀，其係關於用以切割玻璃基板者，且為延長其壽命而以鑽石覆膜V字形狀之刀尖表面。該玻璃切割用刀係於由與鑽石之配合性良好之陶瓷形成之刀尖表面被覆鑽石膜，並對該鑽石膜進行表面研磨處理而得以整形。揭示有如下內容：藉由使用此種玻璃切割用刀，刀之壽命較長，而且能以使切割面變得平滑之方式切割高硬度玻璃。

又，專利文獻4中揭示有一種鑽石被覆切割刀，其係為了於切割光纖或玻璃基板等時防止滑動或切割品質劣化，而於超硬合金等基材被覆有鑽石層。該文獻中，上述鑽石被覆切割刀之特徵在於，鑽石層之表面於被覆後不進行平滑化處理。

專利文獻5中揭示有一種鑽石被覆工具，其係具有於工具母材之表面塗佈有鑽石覆膜之刀部者，且照射離子束而對鑽石覆膜進行研磨。該文獻中揭示有如下內容：將對刀部之前端部分進行研磨而較原來之刀尖角大之刀尖角且刀尖寬度10~100nm之範圍作為前端研磨部，藉此而確保特定之刀尖強度，獲得優異之鋒利度。

另一方面，於進行鑽石覆膜之研磨之情形時，藉由研磨而使膜厚較研磨前變薄，因此必需使成膜時之膜厚較不進行平滑化處理之情形變厚。自先前以來，為了使膜厚變厚而一直進行延長鑽石之成膜時間或以多層重疊鑽石膜之事。專利文獻6中記載有一種鑽石被覆工具，其具有構成以表面及剖面之結晶粒徑成為2μm以下之方式反覆進行核附著處理及結晶生長處理而形成之微晶之多層構造的鑽石覆膜。藉由如此般將鑽石膜設為多層，可形成既將鑽石之結晶粒徑維持得較小而減小覆膜表面之凹凸、亦相對較厚之鑽石覆膜。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]國際公開WO2003/51784號公報

[專利文獻2]日本專利特開平6-56451號公報

[專利文獻3]日本專利特開平04-224128號公報

[專利文獻4]日本專利特開2011-126754號公報

[專利文獻5]日本專利特開2012-11475號公報

[專利文獻6]日本專利第3477162號公報

[專利文獻7]日本專利第3074143號公報

由多晶燒結鑽石(PCD)形成之先前之劃線輪包含鑽石粒子與結合材料，因此存在如下缺點：尤其是若對陶瓷等硬度較高之脆性材料基板進行劃線，則磨耗加劇、壽命較短。又，由於近年來玻璃之薄型化、大型化，而要求對脆性材料基板進行劃線而使其斷裂時之脆性材料基板之端面強度。然而，由PCD形成之先前之劃線輪中，對應於素材中所包含之鑽石粒子之大小，刀尖及稜線之粗糙度較粗，即便藉由研磨亦難以成為一定程度以下之粗糙度，因此存在對脆性材料基板進行劃線而使其斷裂時之脆性材料基板之端面強度降低之缺點。

又，若如專利文獻2所記載般於對玻璃板進行劃線之劃線輪之製造時沿相對於其稜線傾斜之方向研磨刀尖，則存在容易於稜線部分產生缺口之問題。

專利文獻3中所示之玻璃切割用刀成為使基材為陶瓷、使剖面形狀為V字形而被覆鑽石膜，進而進行研磨之構成。然而，為僅1個階段之研磨，無法充分地減小研磨後之表面粗糙度。專利文獻3中所記載之玻璃切割用刀係於由陶瓷形成之刀尖表面被覆鑽石膜，但可知，於實際對脆性材料基板進行劃線之情形時，會產生容易引起刀尖之缺口、鑽石覆膜之剝離等之問題。尤其於對陶瓷等硬度較高之脆性材料基板進行劃線時存在強度不足之問題。

於專利文獻4中所記載之鑽石被覆切割刀中，由於未對其表面進行平滑化處理，故而若對脆性材料基板進行劃線，則基板之端面精度與不進行研磨之情形相比劣化，因此亦存在端面強度較差之問題。又，於該鑽石被覆切割刀中，作為基材，除陶瓷以外，亦可列舉作為先前公知之材料之超硬合金。但顯而易見，當於超硬合金被覆鑽石層之情形時，根據作為硬質成分含有之碳化鎢粒子之粒徑、或作為結合 劑含有之鈷之含量，膜之密接性有所不同。

於將玻璃基板等脆性材料基板分割切斷時，於使用劃線輪劃線後沿刻劃線進行分割切斷，於經分割切斷之脆性材料基板端面殘留有傷痕，因此於施加壓力時自端面受破壞之情況較多。若在形成於劃線輪之圓周面之V字形刀尖存在凹凸，則於分割切斷時之脆性材料基板端面殘留傷痕，因此脆性材料基板之機械強度降低。又，於對陶瓷等硬度較高之脆性材料基板進行劃線之情形時，若於刀尖存在凹凸，則存在劃線時於刀尖產生缺口或鑽石膜自凹凸之部分剝離之情況。因此，較佳為於劃線輪之V字形刀尖之稜線儘可能地減少凹凸。

又，專利文獻5中所記載之劃線輪係藉由離子束之照射而研磨刀尖部，但劃線輪之刀尖斜面部並未充分研磨，而成為粗糙度相對較粗糙之狀態。因此，存在於使用該劃線輪對脆性材料基板進行劃線並將其分割切斷時基板之端面強度較差之問題。又，由於照射離子束，故而亦存在如下問題：以稜線為界，刀尖之兩側之斜面之粗糙度不同，或者難以使稜線於側視時為直線狀之問題。

又，專利文獻6中所記載之鑽石覆膜為較薄之覆膜重疊多個而成之多層構造，因此覆膜之層內及層間之性質並不均一。因此，即便於劃線輪形成專利文獻6中所記載之鑽石覆膜而欲對覆膜表面進行研磨，亦難以均一地進行研磨。進而，於研磨後之劃線輪中存在如下問題：因研磨而於刀尖表面呈現之覆膜之粒徑等於層內、層間並不均一，因此於輪刀尖產生容易磨耗之部分與不易磨耗之部分，若對脆性材料基板進行劃線，則刀尖之一部分過度地磨耗，而使劃線輪之壽命縮短。又，由於因磨耗而產生之劃線輪之變形，而導致容易產生鑽石覆膜之剝離，進而劃線輪之壽命縮短。

進而，專利文獻7中記載有於劃線輪之圓周面隔開特定間隔而形成多個槽並使其間成為突起而為高浸透型之劃線輪。於在此種劃線輪 應用如專利文獻6中所記載之鑽石覆膜之多層鑽石覆膜之情形時，通常自鑽石覆膜之上進行槽加工。於該槽之深度變得深於膜之一層之厚度之情形時，存在如下問題：於槽之側面出現容易磨耗之部分與不易磨耗之部分，產生槽之磨耗、缺口等而難以保持槽之形狀。

陶瓷基板有高溫煅燒陶瓷製之多層基板(HTCC(High Temperature Co-fired Ceramics，高溫共燒陶瓷)基板)、低溫煅燒陶瓷製之多層基板(LTCC(Low Temperature Co-fired Ceramic，低溫共燒陶瓷)基板)等電子零件內置基板等。由多晶燒結鑽石(PCD)形成之先前之劃線輪包含鑽石粒子及結合材料，因此存在尤其於對陶瓷基板、藍寶石、矽等與玻璃相比硬度較高之脆性材料基板進行劃線之情形時壽命較短之缺點。又，先前之劃線輪中即便對刀尖進行研磨，亦難以減小稜線之粗糙度，因此存在於劃線荷重變大之情形時對脆性材料基板進行劃線並使其斷裂時之脆性材料基板之端面強度降低之缺點。

本發明係鑒於此種問題而完成者，目的在於提供一種劃線輪及其製造方法，其係於使用被覆有鑽石膜之劃線輪對脆性材料基板進行劃線並將其分割切斷時，可提高經分割切斷之脆性材料基板之端面精度，增大端面強度，並且可提高鑽石膜之密接性，防止缺口或剝離，刀尖不易磨耗，從而可謀求劃線輪之長壽命化。

(第1劃線輪及其製造方法)

本發明之劃線輪之製造方法係製造沿圓周部形成有稜線、且具有包含上述稜線與上述稜線之兩側之傾斜面之刀尖的劃線輪，且於藉由研磨材料研磨(粗研磨)圓板狀且沿圓周部自兩側之側面之各者傾斜地形成之傾斜面相互交叉之稜線部分由鑽石膜形成之劃線輪基材之包含上述稜線部分之上述傾斜面而形成第1研磨面後，藉由粒度較粗研磨為細之研磨材料研磨(精研磨)上述第1研磨面中包含稜線部分之傾 斜面而形成第2研磨面。

此處，亦可以上述第1研磨面交叉之頂角大於上述鑽石膜之傾斜面交叉之頂角之方式形成上述第1研磨面。

此處，亦可以上述第2研磨面交叉之頂角大於上述第1研磨面交叉之頂角之方式形成上述第2研磨面。

此處，亦可以上述第2研磨面之算術平均粗糙度Ra成為0.03μm以下之方式形成第2研磨面。

此處，亦可以上述第2研磨面交叉之稜線部分之算術平均粗糙度Ra成為0.03μm以下之方式形成第2研磨面。

此處，上述精研磨亦可設為由研磨材料之粒度9000號以上之磨石之研磨材料進行之研磨。

此處，上述劃線輪基材亦可設為超硬合金。

本發明之劃線輪係沿圓周部形成有稜線、且具有包含上述稜線與上述稜線之兩側之傾斜面之刀尖者，且包括：劃線輪基材，其沿圓板之圓周形成有刀尖部分；鑽石膜，其形成於上述劃線輪基材之刀尖表面；第1研磨面，其係藉由研磨材料於由上述鑽石膜形成之稜線之兩側之區域進行研磨而成；及第2研磨面，其係藉由研磨材料對上述第1研磨面之前端之稜線之兩側區域進行研磨而成；且上述第2研磨面交叉之頂角大於上述第1研磨面交叉之頂角，上述第2研磨面之算術平均粗糙度Ra小於上述第1研磨面之算術平均粗糙度Ra。

此處，上述第1研磨面交叉之頂角亦可大於上述鑽石膜之傾斜面交叉之頂角。

此處，上述第2研磨面之算術平均粗糙度Ra亦可為0.03μm以下。

此處，上述第2研磨面交叉之稜線部分之算術平均粗糙度Ra亦可為0.03μm以下。

亦可為，本發明之劃線輪係沿圓周部形成有稜線、且具有包含 上述稜線與上述稜線之兩側之傾斜面之刀尖者，且包括：劃線輪基材，其沿圓板之圓周形成有刀尖部分；鑽石膜，其形成於上述劃線輪基材之上述刀尖表面；及研磨面，其具有較上述鑽石膜之頂角為大之頂角；且上述研磨面之算術平均粗糙度Ra為0.03μm以下。

亦可為，本發明之劃線輪係沿圓周部形成有稜線、且具有包含上述稜線與上述稜線之兩側之傾斜面之刀尖者，且包括：劃線輪基材，其沿圓板之圓周形成有刀尖部分；鑽石膜，其形成於上述劃線輪基材之上述刀尖表面；及研磨面，其係藉由研磨材料於由上述鑽石膜形成之稜線之兩側之區域進行研磨而成，具有較上述鑽石膜之頂角大之頂角；且上述研磨面交叉之稜線部分之算術平均粗糙度Ra為0.03μm以下。

根據具有此種特徵之劃線輪及其製造方法，將劃線輪之刀尖研磨成V字形，並且於研磨面形成鑽石膜，僅對其前端部分進行粗研磨，其後進行精研磨。因此，可減少作為刀尖所必需之稜線部分之凹凸。因此，獲得如下優異之效果：於使用劃線輪分割切斷脆性材料基板時，可提高端面精度且提高端面強度。此種特徵於對較薄之脆性材料基板進行劃線並切割時尤其有效。又，由於使用鑽石膜，故而於對硬度較高之脆性材料基板進行劃線之情形時，劃線輪之磨耗亦較少且稜線部分之凹凸亦較少，藉此，於劃線時不易產生膜之稜線部分之缺口或膜之剝離，因此可延長劃線輪之壽命。此種特徵於對硬質之脆性材料基板進行劃線時尤其有效。

(第2劃線輪及其製造方法)

本發明之劃線輪係沿圓周部形成有稜線、且具有包含上述稜線與上述稜線之兩側之傾斜面之刀尖者，且包括基材及形成於基材之刀尖表面之鑽石膜，上述稜線係由鑽石膜形成，於由上述稜線之兩側之鑽石膜形成之區域具有平行於上述稜線之切削條痕。

本發明之劃線輪之製造方法係製造沿圓板之圓周部具有包含稜線與上述稜線之兩側之傾斜面之刀尖的劃線輪，且於圓板之中心設置貫通孔，將其中心設為旋轉軸，沿圓周部形成刀尖部分而構成劃線輪基材，藉由化學氣相沈積法於上述劃線輪基材之刀尖部分形成鑽石膜，以包含由上述鑽石膜之稜線構成之圓之面與上述劃線輪基材之旋轉軸垂直之方式，與稜線平行地研磨形成有上述鑽石膜之面。

上述基材亦可設為超硬合金。

此處，上述劃線輪基材亦可於刀尖部分形成平行於旋轉軸之圓周面。

此處，亦可具有以特定間隔切開上述研磨區域之稜線部分之槽，使其間成為突起。

根據具有此種特徵之劃線輪及其製造方法，於劃線輪形成鑽石膜，對刀尖之鑽石膜相對於其稜線平行地進行研磨。藉此，殘留相對於稜線平行之微細之條痕。若使用該劃線輪對脆性材料基板進行劃線並使其斷裂，則由於使用鑽石膜，故而即便於對硬度較高之脆性材料基板進行劃線之情形時，劃線輪之磨耗亦較少，而可延長劃線輪之壽命。又，與使用PCD之情形相比，可藉由研磨減小劃線輪之刀尖之表面粗糙度，因此亦獲得脆性材料基板之端面精度提高，亦可使端面強度提高之效果。又，藉由與劃線輪之稜線平行地進行研磨，而可獲得如下效果：不易於刀尖及稜線出現由切削條痕所致之微細之凹凸而可減小粗糙度，於對硬度較高之脆性材料基板進行劃線之情形時，亦不易於稜線之部分產生由微細之凹凸所致之鑽石膜之缺口或剝離。

(第3劃線輪及其製造方法)

亦可為，本發明之劃線輪具備：劃線輪基材，其沿圓周部形成有稜線，且具有包含上述稜線與上述稜線之兩側之傾斜面之刀尖；單層之鑽石膜，其係藉由使鑽石粒子之平均粒徑2~10μm之鑽石膜生長 於上述劃線輪基材之刀尖表面而形成；及研磨區域，其係研磨包含上述鑽石膜之稜線之帶狀區域，令稜線附近之膜厚為5~25μm。

本發明之劃線輪之製造方法係製造沿圓板之圓周部形成有稜線、且具有包含上述稜線與上述稜線之兩側之傾斜面之刀尖的劃線輪，且以沿圓板狀之劃線輪基材之圓周自側面之兩側相互傾斜地削入之方式研磨，而於圓周部分形成包含斜面與稜線之刀尖部分，於上述劃線輪基材之刀尖部分生成鑽石核，藉由化學氣相沈積法使由平均粒徑2~10μm之鑽石粒子構成之鑽石膜生長，藉此形成單層之鑽石膜，以包含由上述鑽石膜之稜線構成之圓之面與上述劃線輪基材之旋轉軸垂直之方式進行研磨，令稜線附近之膜厚為5~25μm。

此處，亦可具有以特定間隔切開上述研磨區域之稜線部分之槽，使其間成為突起。

根據具有此種特徵之劃線輪及其製造方法，藉由於劃線輪基材上使鑽石微粒附著並使結晶生長，而形成單層構造之鑽石膜。因此，可使鑽石膜變得均一，可容易使其後之研磨加工之精度提高。又，由於膜較為均一，故而於對硬度較高之脆性材料基板進行劃線時，刀尖表面均一地磨耗，因此磨耗性提高。而且，由於研磨鑽石膜，故而獲得如下效果：可減小劃線輪之刀尖之表面粗糙度，脆性材料基板之端面精度提高，亦可使端面強度提高。又，可獲得於對硬度較高之脆性材料基板進行劃線之情形時亦不易於稜線之部分產生由微細之凹凸所致之缺口或剝離之效果。

(第4劃線輪及其製造方法)

本發明之劃線輪具備：劃線輪基材，其沿圓周部形成有稜線，且具有包含上述稜線與上述稜線之兩側之傾斜面之刀尖；鑽石膜，其藉由使鑽石粒子之平均粒徑2μm以下之鑽石膜生長於上述劃線輪基材之刀尖表面而形成；及研磨區域，其研磨包含上述鑽石膜之稜線之帶 狀區域，令稜線附近之膜厚為5~25μm。

亦可為，本發明之劃線輪之製造方法係製造沿圓板之圓周部形成有稜線、且具有包含上述稜線與上述稜線之兩側之傾斜面之刀尖的劃線輪，且以沿圓板狀之劃線輪基材之圓周自側面之兩側相互傾斜地削入之方式進行研磨而於圓周部分形成包含斜面與稜線之刀尖部分；於上述劃線輪基材之刀尖部分生成鑽石核，藉由化學氣相沈積法使由平均粒徑2μm以下之鑽石粒子構成之鑽石膜生長而形成鑽石膜；以包含由上述鑽石膜之稜線構成之圓之面與上述劃線輪基材之旋轉軸垂直之方式進行研磨，令稜線附近之膜厚為5~25μm。

此處，亦可反覆進行複數次鑽石核之生成與鑽石層之生長而使上述鑽石膜成為多層構造。

此處，亦可具有以特定間隔切開上述研磨區域之稜線部分之槽，使其間成為突起。

根據具有此種特徵之劃線輪及其製造方法，若與包含鑽石粒子之粒徑較大之鑽石膜之劃線輪進行比較，則可藉由研磨進一步減小劃線輪之刀尖之表面粗糙度，因此獲得脆性材料基板之端面精度提高，亦可使端面強度提高之效果。又，可獲得於對硬度較高之脆性材料基板進行劃線之情形時亦不易於稜線之部分產生由微細之凹凸所致之缺口或剝離之效果。

(第5劃線輪及其製造方法)

本發明之劃線輪具備圓板狀之劃線輪基材及形成於上述劃線輪基材之刀尖部分之鑽石膜，且上述劃線輪基材係使用含有平均粒徑為0.5μm以上且2.0μm以下之碳化鎢粒子為主成分、且含有4~8重量%之範圍之鈷作為結合材料之超硬合金。

亦可為，本發明之劃線輪之製造方法係製造沿圓板之圓周部具有刀尖之劃線輪，且於使用含有平均粒徑為0.5μm以上且2.0μm以下 之碳化鎢粒子為主成分、且含有4~8重量%之範圍之鈷作為結合材料之超硬合金的圓板之圓周部形成刀尖部分而構成劃線輪基材，且藉由化學氣相沈積法於上述劃線輪基材之刀尖部分形成鑽石膜。

此處，上述劃線輪基材亦可使用以平均粒徑為0.7μm以上且1.2μm以下之鎢作為主成分之超硬合金。

此處，上述劃線輪基材亦可使用含有5~6重量%之範圍之鈷之超硬合金。

根據具有此種特徵之劃線輪及其製造方法，作為劃線輪基材，使用於特定範圍之粒徑之碳化鎢粒子中以鈷作為結合材料之超硬合金，於其表面成膜鑽石膜並加以研磨，從而製成劃線輪。因此，可提高鑽石膜之密接性，劃線輪之耐磨耗性提高，而可實現長壽命化。又，由於與刀尖部分之脆性材料基板接觸之部分全部為鑽石膜，故可使稜線之粗糙度變細。因此，若使用該劃線輪進行劃線加工並斷裂，則獲得脆性材料基板之切割面之端面精度提高，隨之亦可使端面強度提高之效果。

根據具有此種特徵之本發明，根據劃線輪及其製造方法，將劃線輪之刀尖研磨成V字形，並且於研磨面形成鑽石膜，僅對其前端部分進行粗研磨，其後進行精研磨。因此，可減少作為刀尖所必需之稜線部分之凹凸。因此，獲得於使用劃線輪將脆性材料基板分割切斷時可提高端面精度且提高端面強度之優異效果。

10‧‧‧劃線輪

11‧‧‧圓板

12‧‧‧貫通孔

12a‧‧‧旋轉軸

13‧‧‧研磨面

14‧‧‧鑽石膜

15‧‧‧第1研磨面

16‧‧‧第2研磨面

20‧‧‧圓周面

32‧‧‧貫通孔

110、130‧‧‧劃線輪

111、131‧‧‧圓板

112、132‧‧‧貫通孔

112a‧‧‧旋轉軸

113、133‧‧‧研磨面

114、134‧‧‧鑽石膜

116‧‧‧圓周面

120‧‧‧直磨石

120a‧‧‧磨石旋轉軸

121‧‧‧杯型磨石

121a‧‧‧磨石旋轉軸

135‧‧‧槽

210、230‧‧‧劃線輪

211、231‧‧‧圓板

212、232‧‧‧貫通孔

212a‧‧‧旋轉軸

213、233‧‧‧研磨面

214、234‧‧‧鑽石膜

216‧‧‧圓周面

235‧‧‧槽

310、340‧‧‧劃線輪

311、341‧‧‧圓板

312、342‧‧‧貫通孔

312a‧‧‧旋轉軸

313、343‧‧‧研磨面

314、344‧‧‧鑽石膜

316‧‧‧圓周面

320‧‧‧鑽石核

345‧‧‧槽

410、420‧‧‧劃線輪

411、421‧‧‧圓板

412、422‧‧‧貫通孔

412a‧‧‧中心軸

413、423‧‧‧研磨面

414、424‧‧‧鑽石膜

416‧‧‧圓周面

425‧‧‧槽

d‧‧‧厚度

w‧‧‧寬度

w1‧‧‧寬度

w2‧‧‧寬度

w3‧‧‧寬度

α1‧‧‧頂角

α2‧‧‧頂角

α3‧‧‧頂角

圖1(a)、(b)係本發明之第1實施形態之劃線輪之前視圖及側視圖。

圖2(a)-(d)係表示本實施形態之劃線輪之製造過程之側視圖。

圖3A係表示於本實施形態之劃線輪之基材上生成有鑽石膜之狀 態之前端部分之放大剖面圖。

圖3B係表示已進行粗研磨之劃線輪之前端部分之放大剖面圖。

圖3C係表示已進行精研磨之劃線輪之前端部分之放大剖面圖。

圖3D係表示其他例之已進行精研磨之劃線輪之前端部分之放大剖面圖。

圖4A係本實施形態之變化例之刀尖之研磨前之稜線部分之放大剖面圖。

圖4B係本實施形態之變化例之刀尖之研磨後之稜線部分之放大剖面圖。

圖5(a)、(b)係本發明之第2實施形態之劃線輪之前視圖及側視圖。

圖6A係第2實施形態之刀尖之研磨前之稜線部分之放大剖面圖。

圖6B係第2實施形態之研磨後之稜線部分之放大剖面圖。

圖7A係表示研磨本發明之第2實施形態之劃線輪之刀尖之狀態的側視圖。

圖7B係表示研磨本發明之第2實施形態之劃線輪之刀尖之狀態的平面圖。

圖8係第2、第3實施形態之劃線輪之研磨後之稜線部分之放大圖。

圖9A係第2、第3實施形態之變化例之刀尖之研磨前之稜線部分的放大剖面圖。

圖9B係第2、第3實施形態之變化例之研磨後之稜線部分之放大剖面圖。

圖10A係本發明之第4實施形態之劃線輪之前視圖。

圖10B係第4實施形態之研磨後之稜線部分之放大剖面圖。

圖10C係圖10A所示之圓形部分之放大圖。

圖11(a)、(b)係本發明之第5實施形態之劃線輪之前視圖及側視圖。

圖12A係第5實施形態之刀尖之研磨前之稜線部分之放大剖面圖。

圖12B係第5實施形態之研磨後之稜線部分之放大剖面圖。

圖13A係本發明之第6實施形態之劃線輪之前視圖。

圖13B係第6實施形態之研磨後之稜線部分之放大剖面圖。

圖13C係圖13A所示之圓形部分之放大圖。

圖14(a)、(b)係本發明之第1實施形態之劃線輪之前視圖及側視圖。

圖15(a)-(e)係表示於本發明之第7實施形態之劃線輪基材上生成有鑽石之多層膜之狀態之概念圖。

圖16A係第7實施形態之刀尖之研磨前之稜線部分之放大剖面圖。

圖16B係第7實施形態之研磨後之稜線部分之放大剖面圖。

圖17A係本發明之第8實施形態之劃線輪之前視圖。

圖17B係第8實施形態之研磨後之稜線部分之放大剖面圖。

圖17C係圖17A所示之圓形部分之放大圖。

圖18(a)、(b)係本發明之第1實施形態之劃線輪之前視圖及側視圖。

圖19A係第9實施形態之刀尖之稜線部分之放大剖面圖。

圖19B係第9實施形態之研磨後之稜線部分之放大剖面圖。

圖20A係本發明之第10實施形態之劃線輪之前視圖。

圖20B係第10實施形態之研磨後之稜線部分之放大剖面圖。

圖20C係圖20A所示之圓形部分之放大圖。

圖21A係表示第1實施形態之實施例1、4之劃線輪之研磨前後之 算術平均粗糙度的圖。

圖21B係表示第1實施形態之實施例2、5之劃線輪之研磨前後之算術平均粗糙度的圖。

圖21C係表示第1實施形態之實施例3、6之劃線輪之研磨前後之算術平均粗糙度的圖。

圖22A係表示第5、第6實施形態之實施例7之劃線輪之研磨前後之刀尖角度與算術平均粗糙度的圖。

圖22B係表示實施例8之劃線輪之研磨前後之刀尖角度與算術平均粗糙度之圖。

圖22C係表示實施例9之劃線輪之研磨前後之刀尖角度與算術平均粗糙度之圖。

圖23A係表示實施例10與比較例1之劃線輪之研磨前後之刀尖角度與算術平均粗糙度之圖。

圖23B係表示實施例11與比較例2之劃線輪之研磨前後之刀尖角度與算術平均粗糙度之圖。

圖23C係表示實施例12與比較例3之劃線輪之研磨前後之刀尖角度與算術平均粗糙度之圖。

(第1實施形態)

圖1(a)係本發明之第1實施形態之劃線輪之前視圖，圖1(b)係其側視圖。又，圖2(a)~(d)係表示該實施形態之劃線輪之製造過程之側視圖。於製造劃線輪10時，於例如超硬合金或陶瓷製之成為劃線輪基材之圓板11之中央，首先如圖2(b)所示般形成成為軸孔之貫通孔12。

其次，於該貫通孔12連通馬達等之軸，將貫通孔12之中心軸設為旋轉軸12a而使其旋轉，並且自兩側對圓板11之整個圓周進行研磨而形成為如圖2(b)所示般包含傾斜面與稜線之垂直剖面V字形，將其 斜面設為研磨面13。此時之頂角較佳為80°~150°，更佳為90°~140°。若為80°以下，則稜線前端於加工時容易破損，若為150°以上，則有作為刀尖之實用性消失之傾向。

繼而，於大致V字形之研磨面13形成鑽石薄膜。首先，如表示圖3A之刀尖之稜線部分之放大剖面圖般，以使鑽石膜之附著變得容易之方式，預先令大致V字形之研磨面13為粗糙面。其次，於斜面部分形成成為次微米以下之粒徑之核之鑽石後，藉由化學氣相反應使鑽石核生長，而形成膜厚為例如10~30μm之鑽石膜14。此種鑽石膜之形成可進行1次而作為單層之鑽石膜，亦可反覆進行多次而作為多層之鑽石膜。此處，鑽石膜係大致均一地形成於劃線輪基材之傾斜面及稜線，因此鑽石膜之頂角與劃線輪基材之頂角大致相等。將該鑽石膜之頂角設為第1頂角α1。頂角α1較佳為80°~150°，更佳為90°~140°。若為80°以下，則稜線前端於加工時容易破損，若為150°以上，則有作為刀尖之實用性消失之傾向。

繼而，對鑽石膜14進行粗研磨。於粗研磨中，使用例如粒度8000號或其以下之編號之研磨材料。於大於8000號之研磨材料之情形時，研磨材料之粒徑會過細，因此無法獲得相對於鑽石膜14必需之加工度。該步驟中，僅對中心包含稜線之帶狀部分以成為第2頂角α2(α2>α1)之方式進行研磨。圖3B係表示該前端部分之放大圖。將如此形成之研磨面設為第1研磨面15。此處，以頂角α2成為相對於α1僅大θ1之值之方式進行研磨。θ1為大於0之值、例如5°。圖3B之寬度w1表示第1研磨面15之寬度，寬度w1之最小值例如設為10~20μm。

繼而，如圖3C所示，僅對研磨面15之中央包含稜線之更窄之寬度w2(w2<w1)之帶狀部分進行精研磨。於精研磨中，使用較粗研磨細之粒度之細粉之研磨材料進行研磨。繼而，以使包含由研磨後之稜線構成之圓之面相對於旋轉軸12a垂直且頂角成為所期望之第3頂角 α3(α3>α2)之方式進行研磨。將如此形成之精加工之研磨面設為第2研磨面16。此處，研磨材料之粒度較佳為粒度9000號以上，更佳為10000號以上，進而較佳為15000號以上。於精研磨中，使用較粗研磨細之粒度之細粉之研磨材料進行研磨，因此第2研磨面之算術平均粗糙度小於第1研磨面之算術平均粗糙度。精研磨步驟中，研磨至研磨後之刀尖表面及稜線之算術平均粗糙度Ra為0.03μm以下、較佳為0.015μm以下。若研磨材料之粒度小於9000號，則難以使研磨後之刀尖表面及稜線之算術平均粗糙度R8為0.03μm以下。因此，存在於劃線時容易產生膜之缺口或剝離，而且於經分割切斷之脆性材料基板端面容易殘留傷痕之傾向。此處，以頂角α3成為相對於α2大θ2之值之方式進行研磨。θ2為大於0之值、例如5°。藉由該精研磨，使包含由鑽石膜之稜線構成之圓之面與劃線輪基材之中心軸垂直。再者，最終之頂角α3較大者適合於較高之劃線荷重下使用，頂角α3較小者適合於較低之劃線荷重下使用。

劃線輪係藉由磨石等研磨材料進行研磨。藉由磨石對形成於劃線輪之刀尖之鑽石膜之一傾斜面進行粗研磨或精研磨。藉由利用磨石進行加工，而使遍及劃線輪之整周而以相同之角度對傾斜面進行研磨變得容易。若結束一面之粗研磨或精研磨，則亦對另一面同樣地研磨。如此，尤其藉由使用磨石之研磨，容易將頂角α2、α3認定為所期望之值，或使劃線輪之稜線於側視時呈直線。進而，可容易確實地研磨所期望之寬度(w1或w2)之區域。

如此，藉由使刀尖為2段之V字狀，而僅對作為劃線輪所必需之刀尖之鑽石之前端部分進行精研磨，藉由減少加工面積而可縮短加工時間，並且可減少刀尖之稜線之凹凸。再者，該實施形態中，設為w2>w1，如圖3C所示般，於精研磨後，於第2研磨面16之兩側殘留有第1研磨面15，亦可如圖3D所示般以將第1研磨面15完全由第2研磨面 16替換之方式進行精研磨。於此情形時，寬度w3為w1以上(較佳為W3=w1)。

藉由以此方式進行研磨，與先前之由燒結鑽石形成之劃線輪相比，與脆性材料基板接觸之部分全部為鑽石，因此可提高劃線輪之耐磨耗性。又，由於與脆性材料基板接觸之部分全部為鑽石膜，故可使有助於劃線之刀尖部分及稜線之粗糙度變細。進而，與利用離子束之研磨不同，能以相同之條件對稜線之兩側進行研磨，因此經研磨之兩側之研磨面之粗糙度可為同等，而且容易使稜線於側視時呈直線狀。因此，若使用該劃線輪對脆性材料基板、例如玻璃基板或陶瓷基板進行劃線並將其分割切斷，則獲得脆性材料基板之切割面之端面精度提高，隨之亦可使端面強度提高之效果。進而，藉由使刀尖及稜線之粗糙度變細，而獲得即便於對硬度較高之基板進行劃線之情形時鑽石膜亦變得不易剝離之效果。因此，本發明之劃線輪適合於對陶瓷基板進行劃線。

再者，此處所示之研磨材料之粒度為一例，當然並不限定於該粒度。

接下來，對本實施形態之變化例進行說明。該變化例中，如圖4A中表示刀尖部之前端部分之放大圖般，於形成研磨面13後，進而與劃線輪之旋轉軸12a平行地研磨稜線，以與劃線輪之旋轉軸12a平行之方式於基材之稜線部分設置剖面平坦之圓周面20。圓周面20之寬度例如為2~10μm左右。繼而，其後，與本實施形態同樣地藉由CVD(Chemical Vapor Deposition，化學氣相沈積)法於具有圓周面20之研磨面13進行鑽石膜14之塗佈。此處，第1頂角α1係鑽石膜14之傾斜面之延長線所成之角度。於該塗佈後，如圖4B所示，對圓周部分進行研磨，形成第1研磨面、第2研磨面及稜線。如此，與本實施形態相比，可使稜線部分之鑽石膜之厚度變厚，而可使劃線輪之耐磨耗性、 耐剝離性提高。

(第2實施形態)

圖5(a)係本發明之第2實施形態之劃線輪之前視圖，圖5(b)係其側視圖。於製造劃線輪時，於例如超硬合金或陶瓷製之成為劃線輪基材之圓板111之中央，首先如圖5(a)所示般形成成為軸孔之貫通孔112。其次，於該貫通孔112連通未圖示之馬達等之軸，將貫通孔112之中心軸設為旋轉軸112a而使其旋轉，並且將圓板111之整個圓周自圓板之正背兩側相對於旋轉軸112a傾斜地研磨，如圖5(b)所示般使稜線與稜線之兩側之傾斜面形成為垂直剖面V字形。將如此形成之V字形之斜面設為研磨面113。

接下來，使用圖6A之刀尖之稜線部分之放大剖面圖對鑽石薄膜之形成進行說明。首先，以使鑽石膜之附著變得容易之方式預先使V字形之研磨面113成為粗糙面。其次，於斜面部分形成成為次微米以下之粒徑之核之鑽石後，藉由化學氣相沈積反應使鑽石薄膜生長。如此，藉由化學氣相沈積法(CVD法)，於劃線輪之V字形之斜面部分形成膜厚為例如20~30μm之鑽石膜114。

其後，如下述般以前端變得鋒利之方式對至少前端部分進行研磨。圖6B係表示該研磨後之狀態之局部放大剖面圖。於以此方式研磨時，亦可成為較原來之鑽石膜114大例如5°左右之鈍角。繼而，使包含由研磨後之稜線構成之圓之面相對於旋轉軸112a垂直。此處，研磨之區域亦可僅為傾斜面之中央包含稜線之帶狀部分。圖6B之寬度w之區域表示該前端部分、即稜線之兩側之鑽石膜之研磨區域，例如寬度w之最小值設為10~20μm。

圖7A係表示研磨劃線輪之方法之圖。該方法中，於研磨時使用直磨石120。直磨石120為圓柱狀，於圓周面形成有磨石。使該直磨石120沿磨石旋轉軸120a旋轉，對具有鑽石膜之劃線輪之刀尖進行研 磨。此時，一面使直磨石120以固定速度沿磨石旋轉軸120a旋轉，一面以磨石旋轉軸120a與劃線輪110之旋轉軸112a形成1個平面(紙面)之方式壓抵劃線輪110，亦使劃線輪110沿該旋轉軸112a旋轉。如此，劃線輪之刀尖之斜面與稜線平行地被研磨。若結束一面之研磨，則對另一面亦同樣地研磨。如此，若結束研磨，則如圖8中表示圖5(b)所示之圓形部分之放大圖般，成為於刀尖之寬度w之研磨面形成有平行於稜線之多個微細之切削條痕之狀態。

藉由以此方式研磨，與先前之由燒結鑽石形成之劃線輪相比，與脆性材料基板接觸之部分全部為鑽石，因此可使劃線輪之耐磨耗性提高。又，由於與脆性材料基板接觸之部分全部為鑽石膜，故可使有助於劃線之刀尖部分及稜線之粗糙度變細。因此，若使用該劃線輪對脆性材料基板、例如陶瓷基板進行劃線並將其分割切斷，則獲得脆性材料基板之切割面之端面精度提高，隨之亦可使端面強度提高之效果。發明者獲得如下見解：若於研磨時相對於稜線向垂直方向或傾斜方向研磨，則於刀尖及稜線出現由切削條痕所致之微細之凹凸，劃線時容易於稜線之部分產生缺口。因此，本發明中係與稜線平行地進行研磨，藉此可減少稜線部分之缺口或鑽石膜之剝離。進而，藉由使刀尖及稜線之粗糙度變細，可獲得鑽石膜不易剝離之效果。因此，本發明之劃線輪適合於對陶瓷基板進行劃線。

(第3實施形態)

接下來，對本發明之第3實施形態進行說明。該實施形態與第2實施形態僅研磨步驟不同。該實施形態之研磨步驟係使用圓板狀之杯型磨石121。杯型磨石121於圓板面形成有研磨面。該實施形態中係如圖7B所示般，對朝向杯型磨石121之磨石旋轉軸121a傾斜之劃線輪110之前端面進行研磨。此時，一面使杯型磨石121以磨石旋轉軸121a為中心以固定速度旋轉，一面以磨石旋轉軸121a與劃線輪110之旋轉軸 112a形成1個平面(與紙面正交之面)之方式壓抵劃線輪110，使其沿旋轉軸112a旋轉而進行研磨。於以此方式研磨之情形時，只要為杯型磨石121之外周部，則與研磨區域之圓相比，劃線輪亦足夠小，因此亦可與稜線大致平行地進行研磨。因此，如圖8所示，可於形成有平行於稜線之多個切削條痕之狀態下對劃線輪進行精加工，而獲得與上述情形相同之效果。

接下來，對第2、第3實施形態之變化例進行說明。該變化例中，如圖9A中表示刀尖部之前端部分之放大圖般，以與劃線輪之旋轉軸112a平行之方式於基材之稜線部分設置平坦之圓周面116。繼而，其後，與第1或第2實施形態同樣地，藉由CVD法於研磨面113進行鑽石膜114之塗佈。如此，可藉由圓周面116使鑽石膜114之密接性提高。於該塗佈後，如圖9B所示，與第1或第2實施形態同樣地對圓周部分如上述般進行研磨而形成稜線。如此，與第1或第2實施形態相比，可使稜線部分之鑽石膜之厚度變厚，而可使劃線輪之耐磨耗性、耐剝離性提高。若使用該劃線輪對脆性材料基板進行劃線並將其分割切斷，則脆性材料基板之切割面之端面精度提高，可使端面強度提高。

(第4實施形態)

接下來，對本發明之第4實施形態進行說明。於日本專利第3074143號中提出有於劃線輪之圓周面隔開特定間隔而形成多個槽並使其間成為突起而為高浸透型之劃線輪。本發明亦可應用於此種劃線輪。圖10A係該實施形態之劃線輪之前視圖，圖10B係尖端之稜線部分之放大剖面圖，圖10C係圖10A中以一點鏈線表示之圓形部分之放大圖。於製造劃線輪時，於超硬合金或陶瓷製等之成為劃線輪基材之圓板131之中央，首先如圖10A所示般形成成為軸孔之貫通孔132。其次，於該貫通孔132連通馬達等之旋轉軸而使其旋轉，並且自兩側對 圓板131之整個圓周進行研磨而形成為V字形。將如此形成之V字形之斜面設為研磨面133。於此情形時，亦與第1實施形態同樣地藉由CVD法於劃線輪之刀尖部分塗佈鑽石膜134，以與第1實施形態或第2實施形態或第3實施形態相同之方法進行研磨。若使鑽石膜134為20μm，則如圖10C所示般於鑽石膜34之厚度之範圍內形成槽135。用以成為高浸透型之劃線輪之槽之深度例如為10μm左右，因此可藉由於鑽石膜134形成槽135而成為高浸透型之劃線輪。

又，亦可取而代之，預先於劃線輪基材之V字形之刀尖部形成槽，藉由CVD法於該劃線輪基材塗佈鑽石膜並加以研磨，藉此而構成劃線輪。

(第5實施形態)

圖11(a)係本發明之第5實施形態之劃線輪之前視圖，圖11(b)係其側視圖。於製造劃線輪時，於例如超硬合金或陶瓷製之成為劃線輪基材之圓板211之中央，首先如圖11(a)所示般形成成為軸孔之貫通孔212。其次，於該貫通孔212連通未圖示之馬達等之軸，將貫通孔212之中心軸設為旋轉軸212a，使其旋轉，並且將圓板211之整個圓周自圓板之正背兩側相對於旋轉軸212a傾斜地研磨，形成為如圖11(b)所示般包含斜面與稜線之垂直剖面V字形。將如此形成之V宇形之斜面設為研磨面213。

接下來，對形成於研磨面213之鑽石薄膜之形成進行說明。首先，以鑽石膜之附著變得容易之方式預先使V字形之研磨面213成為粗糙面。其次，將劃線輪基材211保持於特定之溫度、壓力、環境等，於研磨面之表面生成鑽石核。該核包含單晶鑽石或凝集有單晶鑽石者，其外徑為例如數nm~數十nm。繼而，藉由化學氣相沈積法(CVD法)使鑽石核生長，從而製成鑽石薄膜。於該生長中，將鑽石之 平均粒徑設為2~10μm，較佳為4~8μm，更佳為5μm左右，膜厚例如設為10~30μm。若鑽石之粒徑超過10μm，則即便進行研磨，亦難以使表面粗糙度足夠小。進而，若粒鑽石之粒徑超過10μm，則耐磨耗性降低。又，若鑽石膜之膜厚超過30μm，則成膜時容易剝離，若未達10μm，則研磨後之膜厚變得過薄。如此，如圖12A中表示刀尖之稜線附近之放大剖面圖般，可於研磨面213上形成單層之鑽石膜214。由於鑽石膜214為單層，故而不會產生層間之鑽石之粒徑之不同，可使鑽石膜變得均一，因此可使其後之研磨加工之精度提高。又，於層內，於鑽石之核附近與鑽石膜之表面附近，鑽石膜之性狀亦不同，但由於使鑽石膜214之厚度足夠厚，為10~30μm，因此，研磨後亦不會於劃線輪之刀尖表面出現性狀不同之鑽石之核附近之部分。因此，於對硬度較高之脆性材料基板進行劃線時，亦尤其不會於刀尖表面出現成為剝離之原因之部位或容易磨耗之部位等，可使劃線輪之耐磨耗性及壽命提高。

此處，若於研磨面213上形成鑽石膜214，則於膜表面形成鑽石結晶之凹凸，因此可藉由利用掃描電子顯微鏡(SEM(Scanning Electron Microscope))檢測該凹凸而測定鑽石粒子之平均粒徑。SEM之解析度為0.5~4nm，因此對形成於鑽石膜上之凹凸之數個部位進行測定，測定表面出現之結晶之直徑(長徑之長度)，算出平均粒徑。如此，於利用SEM測定之情形時，僅以表面之觀察便可測定平均粒徑。該測定方法中，表示特定之數值範圍者可考慮為研磨時大致相同之表面粗糙度。

其後，對至少鑽石膜之前端部分，以前端變得鋒利之方式進行研磨。圖12B係表示該研磨後之狀態之局部放大剖面圖。此處，研磨可為粗研磨與精研磨之2個階段，亦可成為較原來之鑽石膜214大例如5°左右之鈍角。藉由進行粗研磨與精研磨之2個階段之研磨，可縮短 加工時間，並且充分減小研磨後之研磨面及稜線之表面粗糙度。繼而，使包含由研磨後之稜線構成之圓之面相對於旋轉軸212a垂直。此處，研磨之區域亦可僅為中央包含稜線之帶狀部分。圖12B之研磨之寬度w之區域表示該前端部分、即稜線之兩側之鑽石膜之研磨區域，例如寬度w之值設為10~30μm。如此，若對上述膜厚之鑽石膜進行研磨，則單層構造之鑽石膜214之稜線附近之最薄部分之厚度d成為例如5μm~25μm。若厚度d較小，則於劃線中鑽石膜有可能剝離，若過大，則存在因內部應力而容易破裂之問題。進而，於研磨後，鑽石膜214之厚度亦足夠厚，為5~25μm，因此不會於劃線輪之刀尖表面出現性狀不同之鑽石之核附近之部分。因此，可使刀尖表面之粒徑或性狀均一，尤其不會出現成為剝離之原因之部位或容易磨耗之部位等，可使劃線輪之耐磨耗性及壽命提高。

劃線輪係藉由磨石等研磨材料進行研磨。藉由磨石對形成於劃線輪之刀尖之鑽石膜之一傾斜面進行粗研磨或精研磨。藉由利用磨石進行加工，而容易使兩傾斜面之粗糙度相等，或者遍及劃線輪之整周而以相同之角度研磨傾斜面或使劃線輪之稜線於側視時為直線。若結束一面之研磨，則對另一面亦同樣地研磨。該研磨步驟中，研磨至研磨後之傾斜面之算術平均粗糙度Ra為0.03μm以下，較佳為0.015μm以下。又，較佳為研磨至稜線之算術平均粗糙度Ra為0.03μm以下，較佳為0.015μm以下。

藉由以此方式研磨，與先前之由燒結鑽石形成之劃線輪相比，與脆性材料基板接觸之鑽石膜之平均粗糙度較小，因此可使刀尖部分及稜線之粗糙度變細。因此，若使用該劃線輪對脆性材料基板、例如陶瓷基板進行劃線並將其分割切斷，則獲得脆性材料基板之切割面之端面精度提高，且隨之亦可使端面強度提高之效果。進而，藉由將刀尖及稜線之粗糙度細化，而獲得鑽石膜不易剝離之效果。因此，本發 明之劃線輪適合於將陶瓷基板等高硬度脆性材料基板劃線。

另外，於如上述般形成鑽石膜214後，於研磨鑽石膜214之所有面之情形時，研磨後無法直接利用SEM檢測鑽石粒子之凹凸，因此亦無法測定粒徑自身。因此，於研磨鑽石膜後，亦確認鑽石膜214之鑽石粒子是否具有所期望之粒徑，因此以下說明對經研磨之部分測定粒徑之方法。

根據電子背向散射繞射法(EBSD(Electron Backscattered Diffraction)法)，若對試樣自傾斜60~70°之角度照射電子束，則可於試樣之自表面起50nm以下之區域獲得繞射電子束。藉由對該背向散射繞射進行解析，而獲得結晶性材料之方位解析之資訊。利用該資訊，於研磨鑽石膜後亦可觀察多晶鑽石之結晶粒徑。

為了確認EBSD法之有效性，使用於研磨前膜表面之測定中平均粒徑為2~8μm、基材稜線角100°、鑽石膜稜線角120°之劃線輪作為試樣，藉由EBSD法嘗試測定。繼而，若於成為試樣之劃線輪之表面具有凹凸等，則存在無法檢測圖案之情況，因此對劃線輪之鑽石膜214進行預處理(精密之研磨)。又，根據距劃線輪基材之距離，鑽石結晶之大小亦不同，因此於厚度方向上削入鑽石膜之一部分，使基材露出，而分成距基材之距離不同之複數個區塊。繼而，對各區塊照射電子束，藉由高感度CCD(Charge Coupled Device，電荷耦合器件)相機以圖像之形式取得由反射電子形成之EBSD圖案，利用圖像處理裝置進行處理，藉由資料解析系統進行結晶粒之面分析。

依據EBSD法，根據以下之A~D之解析方法，測定結果差異較大。

A：以雙晶粒界為結晶粒界，算出平均(算術平均)之情形

B：以雙晶粒界為結晶粒界，算出面積比之加權平均之情形

C：不以雙晶粒界為結晶粒界，算出平均(算術平均)之情形

D：不以雙晶粒界為結晶粒界，算出面積比之加權平均之情形

此時，作為粒徑獲得之結果藉由解析方法大致為A<C<B<D，任一情形時均為2.5μm以下。由該結果而言，依據EBSD法，算出與於膜表面觀察粒徑之情形相比非常小之數值。認為原因可能在於膜表面未出現較小之結晶。

根據以上測定，若測定膜表面之測定中平均粒徑為2~8μm之鑽石膜之內部，則根據解析方法而不同，但任一解析方法中，平均粒徑均為2.5μm以下。據此認為，於膜表面全部被研磨之情形時，只要平均粒徑為3μm以下，則表面之平均粒徑亦為2~10μm。因此，如圖12B所示，於研磨鑽石膜14後，亦可間接地測定表面之平均粒徑。

(第6實施形態)

接下來，對本發明之第6實施形態進行說明。圖13A係該實施形態之劃線輪之前視圖，圖13B係尖端之稜線部分之放大剖面圖，圖13C係圖13A中以一點鏈線表示之圓形部分之放大圖。於製造劃線輪時，於超硬合金或陶瓷製等之成為劃線輪基材之圓板231之中央，首先如圖13A所示般形成成為軸孔之貫通孔32。其次，於該貫通孔232連通馬達等之軸，以中心軸為中心旋轉，並且自兩側對圓板231之整個圓周進行研磨而形成為V字形。將如此形成之V字形之斜面設為研磨面233。於此情形時，亦與第5實施形態同樣地藉由CVD法於劃線輪之刀尖部分塗佈單層之鑽石膜234並加以研磨。若使鑽石膜234為20μm，則如圖13C所示般於鑽石膜234之厚度之範圍內形成槽235。用以成為高浸透型之劃線輪之槽之深度為例如10μm左右，因此可藉由於鑽石膜234形成槽235而製成高浸透型之劃線輪。

如此，即便於鑽石膜234形成槽235，亦由於鑽石膜為單層且膜內之性質較為均一，而容易均一地加工多個槽，而且於劃線時，不易產生鑽石膜234之稜線部分之缺口或磨耗。因此，可獲得更長壽命之 劃線輪。

又，亦可取而代之，預先於劃線輪之V字形之刀尖部形成槽，藉由CVD法於該劃線輪塗佈鑽石膜並加以研磨，藉此而構成劃線輪。

(第7實施形態)

圖14(a)係本發明之第7實施形態之劃線輪之前視圖，圖14(b)係其側視圖。於製造劃線輪時，於例如超硬合金或陶瓷製之成為劃線輪基材之圓板311之中央，首先如圖14(a)所示般形成成為軸孔之貫通孔312。其次，於該貫通孔312連通未圖示之馬達等之軸，將貫通孔312之中心軸設為旋轉軸312a而使其旋轉，並且將圓板311之整個圓周自圓板之正背兩側相對於旋轉軸312a傾斜地研磨，如圖14(b)所示般形成為垂直剖面V字形。將如此形成之V字形之斜面設為研磨面313。

接下來，對形成於研磨面313之鑽石薄膜之形成進行說明。首先，以鑽石膜之附著變得容易之方式預先使V字形之研磨面313成為粗糙面。其次，將劃線輪基材311保持於特定之溫度、壓力、環境等，如圖15(a)中表示刀尖之稜線附近之放大剖面圖般，於研磨面之表面生成鑽石核320。該核包含單晶鑽石或凝集有單晶鑽石者，其外徑例如為數nm~數十nm。繼而，藉由化學氣相沈積法(CVD法)使鑽石核320生長，如圖15(b)所示般成為鑽石薄膜。於該生長中，將鑽石之平均粒徑設為2μm以下，較佳為1μm以下。膜厚例如設為10~30μm。若鑽石膜之膜厚超過30μm，則於成膜時容易剝離，若未達10μm，則研磨後之膜厚變得過薄。

再者，亦可藉由反覆進行複數次上述成膜，而獲得需要之膜厚。具體而言，首先藉由化學氣相沈積法(CVD法)使鑽石核320生長，如圖15(b)所示般形成例如2μm之厚度之鑽石薄膜。繼而，再次以相同之溫度、壓力、環境等，如圖15(c)所示般於鑽石薄膜之表面生成鑽石核320。繼而，如圖15(d)所示，於相同條件下使鑽石核生長 至鑽石之平均粒徑為2μm以下、較佳為1μm以下。藉由如此般反覆進行複數次鑽石核之附著與結晶生長，可如圖15(e)所示般形成2層以上之複數層膜、例如10層之多層膜。

如此，如圖16A所示，可於研磨面313上形成平均粒徑為2μm以下、較佳為1μm以下之鑽石膜314。

其後，對至少前端部分，以前端變得鋒利之方式進行研磨。圖16B係表示該研磨後之狀態之局部放大剖面圖。此處，研磨可為粗研磨與精研磨之2個階段，亦可成為較原來之鑽石膜314大例如5°左右之鈍角。繼而，使包含由研磨後之稜線構成之圓之面相對於旋轉軸312a垂直。此處，研磨之區域亦可僅為中央包含稜線之帶狀部分。圖16B之研磨之寬度w之區域表示該前端部分、即稜線之兩側之鑽石膜之研磨區域，例如寬度w之值設為10~30μm。如此，若對上述膜厚之鑽石膜進行研磨，則鑽石膜314之稜線附近之最薄部分之厚度d成為例如5μm~25μm。若厚度d較小，則劃線中鑽石膜有可能剝離，若過大，則存在因內部應力而容易破裂之問題。又，於複數次形成鑽石膜而製成多層構造之鑽石膜之情形時，若研磨量較多，則存在因層之不連續性而導致研磨後之刀尖之表面變得不均一之情況。因此，於研磨多層構造之鑽石膜之情形時，能以減少研磨量等而使刀尖之表面變得均一之方式進行研磨。

劃線輪係藉由磨石等研磨材料進行研磨。藉由磨石對形成於劃線輪之刀尖之鑽石膜之一傾斜面進行粗研磨或精研磨。藉由利用磨石進行加工，容易遍及劃線輪之整周而以相同之角度對傾斜面進行研磨。研磨步驟中，研磨至研磨後之表面之算術平均粗糙度Ra為0.03μm以下、較佳為0.015μm以下。又，較佳為研磨至稜線之算術平均粗糙度Ra為0.03μm以下、較佳為0.015μm以下。本發明中，藉由使鑽石膜314之粒徑為2μm以下，可容易以研磨後之表面之算術平均粗糙 度Ra成為0.03μm以下、較佳為0.015μm以下之方式進行研磨。

藉由以此方式研磨，與先前之由燒結鑽石形成之劃線輪相比，與脆性材料基板接觸之鑽石膜之平均粗糙度變小，因此可使刀尖部分及稜線之粗糙度變細。因此，若使用該劃線輪對脆性材料基板、例如陶瓷基板進行劃線並將其分割切斷，則獲得脆性材料基板之切割面之端面精度提高，隨之亦可使端面強度提高之效果。藉由使刀尖及稜線之粗糙度變細，獲得鑽石膜不易剝離之效果。因此，本發明之劃線輪適合於對陶瓷基板進行劃線。

(第8實施形態)

接下來，對本發明之第8實施形態進行說明。圖17A係該實施形態之劃線輪之前視圖，圖17B係尖端之稜線部分之放大剖面圖，圖17C係圖17A中以一點鏈線表示之圓形部分之放大圖。於製造劃線輪時，於超硬合金或陶瓷製等之成為劃線輪基材之圓板341之中央，首先如圖17A所示般形成成為軸孔之貫通孔342。其次，於該貫通孔342連通馬達等之軸，以中心軸為中心旋轉，並且自兩側對圓板341之整個圓周進行研磨而形成為V字形。將如此形成之V字形之斜面設為研磨面343。於此情形時，亦與第7實施形態同樣地藉由反覆進行CVD法而於劃線輪之刀尖部分塗佈多層之鑽石膜344，利用上述方法進行研磨。若使鑽石膜344為20μm，則如圖17C所示般於鑽石膜344之厚度之範圍內形成槽345。用以成為高浸透型之劃線輪之槽之深度例如為10μm左右，因此可藉由於鑽石膜344形成槽345而製成高浸透型之劃線輪。

又，亦可取而代之，預先於劃線輪之V字形之刀尖部形成槽，藉由CVD法於該劃線輪塗佈鑽石膜並加以研磨，藉此而構成劃線輪。

(第9實施形態)

圖18(a)係本發明之第9實施形態之劃線輪之前視圖，圖18(b)係其 側視圖。於製造劃線輪時，成為劃線輪基材之圓板之材料使用超硬合金。該超硬合金係以碳化鎢(WC)粒子作為主成分，並於其中使用鈷(Co)作為結合材料進行燒結而形成者。於該超硬合金製之圓板411之中央，首先如圖18(a)所示般形成成為軸孔之貫通孔412。其次，於該貫通孔412連通馬達等之旋轉軸，以圓板411之中心軸412a為中心進行旋轉，並且自兩側對圓板411之整個圓周進行研磨，形成為如圖18(b)所示般包含斜面與稜線之垂直剖面大致V字形。將如此形成之V字形之斜面設為研磨面413。

此處，關於劃線輪基材之超硬合金，選擇作為主成分之碳化鎢(WC)粒子之平均粒徑為0.5μm以上、較佳為0.7μm以上且使用2.0μm以下、較佳為1.2μm以下之微粒子的超硬合金。若作為超硬合金之材料之碳化鎢粒子之粒徑過小，則為形成超硬合金而進行燒結時，碳化鎢粒子彼此之結合力較弱，因此超硬合金之強度降低。因此，形成於超硬合金上之鑽石膜容易與超硬合金之表層一併剝離，而使膜之壽命減少。又，若鎢粒子之粒徑過大，則碳化鎢粒子之間隙變大，因此容易因去除鈷而導致於超硬合金表層強度降低，同樣地使鑽石膜剝離。

又，作為超硬合金之結合材料之鈷之重量比設為例如4%以上，較佳為5%以上，且設為8%以下，較佳為6%以下。若鈷之含量過多，則容易因去除鈷而導致於超硬合金表層強度大幅降低，而使鑽石膜剝離。又，若鈷之含量過少，則於去除鈷後，鎢粒子之間隙減小，因此於形成鑽石膜時，難以使成為核之鑽石粒子充分地附著，難以均一地形成膜。

接下來，使用圖19A之刀尖之稜線部分之放大剖面圖，對鑽石薄膜之形成進行說明。首先，以鑽石膜之附著變得容易之方式，預先使基材之刀尖之研磨面13成為粗糙面。藉由使研磨面為粗糙面，成為核之鑽石粒子容易附著。其後，藉由酸處理等周知之方法去除研磨面 413之表層之鈷。若於表層殘留有鈷，則於形成鑽石膜時，鑽石石墨化而無法形成膜。又，去除鈷而成為鎢粒子之間隙較微小之凹凸，因此同樣地成為核之鑽石粒子容易附著。其次，於研磨面413形成成為次微米以下之粒徑之核之鑽石後，藉由化學氣相沈積法(CVD法)使鑽石薄膜生長。如此，於劃線輪之V字形之斜面部分藉由化學氣相沈積法形成膜厚為例如20~30μm之鑽石膜414。其後，以至少前端部分變得鋒利之方式進行研磨。研磨係執行機械研磨等各種研磨方法。例如，亦可使用研磨材料藉由機械研磨而執行。圖19B係表示該研磨後之狀態之局部放大剖面圖。如此，於研磨時，亦可成為較原來之鑽石膜414大例如5°左右之鈍角。繼而，使包含由研磨後之稜線構成之圓之面相對於貫通孔412垂直。此處，研磨之區域亦可僅為中央包含稜線之帶狀部分。圖19B之寬度w之區域係表示該前端部分之研磨區域，例如寬度w設為10~20μm。

藉由以此方式進行研磨，與先前之由燒結鑽石形成之劃線輪相比，與脆性材料基板接觸之部分全部為鑽石，因此可使劃線輪之耐磨耗性提高。又，由於與脆性材料基板接觸之部分全部為鑽石膜，故可使稜線之粗糙度變細。因此，若使用該劃線輪對脆性材料基板進行劃線並將其分割切斷，則獲得脆性材料基板之切割面之端面精度提高，隨之亦可使端面強度提高之效果。進而，在將基材中所使用之表面之鈷去除之狀態下，亦可提高超硬合金之表面之強度，並且成為核之鑽石粒子容易附著，藉此而獲得鑽石膜不易剝離之效果。因此，本發明之劃線輪適合於對如陶瓷基板之硬質之脆性材料基板進行劃線。

再者，該實施形態中，如圖19B所示般於V字形之研磨面413形成有鑽石膜，亦可於圓板411之前端之稜線部分設置與劃線輪之旋轉軸平行之圓周面。圓周面亦可不平行於旋轉軸，亦可朝向外側為凸之U字或V字形、或朝向內側為V字形。

(第10實施形態)

接下來，對本發明之第10實施形態進行說明。日本專利第3074143號中提出有於劃線輪之圓周面隔開特定間隔而形成多個槽並使其間成為突起而為高浸透型之劃線輪。本發明亦可應用於此種劃線輪。圖20A係該實施形態之劃線輪之前視圖，圖20B係尖端之稜線部分之放大剖面圖，圖20C係圖20A中以一點鏈線表示之圓形部分之放大圖。於該實施形態中，亦使用與第1實施形態相同之超硬合金之劃線輪基材。於製造劃線輪時，於成為劃線輪基材之圓板421之中央，首先如圖20A所示般形成成為軸孔之貫通孔422。其次，於該貫通孔422連通馬達等之旋轉軸而使其旋轉，並且自兩側對圓板421之整個圓周進行研磨，形成包含斜面與稜線之垂直剖面大致V字形。將如此形成之V字形之斜面設為研磨面423。於此情形時，亦與第1實施形態同樣地藉由CVD法於劃線輪之刀尖部分塗佈鑽石膜424並加以研磨。若使鑽石膜424為20μm，則如圖20C所示般於鑽石膜424之厚度之範圍內形成槽425。用以成為高浸透型之劃線輪之槽之深度例如為10μm左右，因此可藉由於鑽石膜424形成槽425而製成高浸透型之劃線輪。

又，亦可取而代之，預先於劃線輪之V字形之刀尖部形成槽，藉由CVD法於該劃線輪塗佈鑽石膜並加以研磨，藉此而構成劃線輪。

再者，本發明之各實施形態中，作為劃線輪基材，使用於特定範圍之粒徑之碳化鎢中使用鈷作為結合材料者，亦可為於其中進而添加有氧化鈦或氧化鉭等其他構成材料者。

[實施例]

(第1實施形態之實施例)

接下來，對本發明之第1實施形態之實施例之劃線輪之研磨前之狀態與研磨後之狀態進行說明。該實施例均係對於外徑2mm之超硬合金之劃線輪基材，實施例1、2、3係形成有粒徑為5μm左右之鑽石 膜，實施例4、5、6係形成有粒徑為0.5μm左右之鑽石膜。實施例1、4均係研磨前之刀尖之頂角α1為110°，於粗研磨中，使用8000號之研磨材料以於粗研磨結束後頂角α2成為115°之方式進行研磨，於精研磨中，使用15000號之研磨材料以於精研磨之結束後頂角α3成為120°之方式進行研磨。研磨後之鑽石膜14之稜線附近之最薄部分之厚度例如設為20μm。關於該兩例，稜線部分及與其相距一定距離之平行於稜線之線上的傾斜面之算術平均粗糙度Ra如圖21A所示。

實施例2、5均係研磨前之刀尖之頂角α1為125°，使用8000號之研磨材料以於粗研磨後頂角α2成為130°之方式進行研磨，使用15000號之研磨材料以於精研磨後頂角α3成為135°之方式進行研磨。關於該兩例，稜線部分及與其相距一定距離之平行於稜線之線上的傾斜面之算術平均粗糙度Ra如圖21B所示。

又，實施例3、6均係研磨前之刀尖之頂角α1為140°，使用8000號之研磨材料以頂角α2於粗研磨後成為145°之方式進行研磨，使用15000號之研磨材料以於精研磨後頂角α3成為150°之方式進行研磨。關於該兩例，稜線部分及與其相距一定距離之平行於稜線之線上的傾斜面之算術平均粗糙度Ra如圖21C所示。

實施例1~6均可於精研磨時表面無缺口地進行研磨加工。任一實施例均係精研磨後之研磨面之算術平均粗糙度Ra為0.022μm以下，去除實施例1之傾斜面之值為0.015μm以下。相較於實施例1~3，實施例4~6之算術平均粗糙度變小。認為其原因在於，於實施例1~3之情形時粒徑較大，因此研磨前之膜表面之算術平均粗糙度亦變大。然而，於此情形時，亦可藉由進行精研磨而使精研磨後之算術平均粗糙度Ra足夠低，因此使用該劃線輪劃線後進行切割時，可使脆性材料基板之端面精度提高。

接下來，對將第5、第6實施形態具體化之實施例之劃線輪之研 磨前之狀態與研磨後之狀態進行說明。實施例7~9均係對外徑2mm之超硬合金之劃線輪基材以化學氣相沈積法形成有單層之鑽石膜的第5實施形態之劃線輪。實施例7係研磨前之刀尖角度為110°，於粗研磨中，使用8000號之研磨材料以於粗研磨結束後刀尖角度成為115°之方式進行研磨，於精研磨中，使用15000號之研磨材料以於精研磨結束後成為120°之方式進行研磨。鑽石膜214之稜線附近之最薄部分之厚度d例如設為20μm。關於實施例7，稜線部分及與其相距一定距離之平行於稜線之線上的傾斜面之算術平均粗糙度Ra如圖22A所示。

實施例8係研磨前之刀尖角度為125°，使用8000號之研磨材料以於粗研磨後成為130°之方式進行研磨，且使用15000號之研磨材料以於精研磨後成為135°之方式進行研磨。關於實施例8，稜線部分及與其相距一定距離之平行於稜線之線上的傾斜面之算術平均粗糙度Ra如圖22B所示。

實施例9係刀尖角度於研磨前為140°，使用8000號之研磨材料以於粗研磨後成為145°之方式進行研磨，且使用15000號之研磨材料以於精研磨後成為150°之方式進行研磨。關於實施例9，稜線部分及與其相距一定距離之平行於稜線之線上的傾斜面之算術平均粗糙度Ra如圖22C所示。

實施例7~9均可於研磨時表面無缺口地進行研磨加工。實施例7~9係藉由進行粗研磨、精研磨而使算術平均粗糙度變小，精研磨後之算術平均粗糙度最大亦僅為實施例7之斜面之0.022μm。因此，可提高使用該劃線輪劃線後切割之脆性材料基板之端面精度。

接下來，對於將第7、第8實施形態具體化之實施例10、11、12之劃線輪之研磨前之狀態與研磨後之狀態，一面與比較例進行比較，一面進行說明。該實施例及比較例均使用外徑2mm之超硬合金之劃線輪基材。實施例10、11、12之劃線輪均係根據第7實施形態以化學氣 相沈積法形成有粒徑為2μm以下之鑽石膜者，比較例1、2、3係形成有粒徑為5μm左右之更大之鑽石膜者。實施例10與比較例1均係研磨前之刀尖角度為110°，於粗研磨中，使用8000號之研磨材料以於粗研磨結束後刀尖角度成為115°之方式進行研磨，於精研磨中，使用15000號之研磨材料以於精研磨結束後成為120°之方式進行研磨。鑽石膜314之稜線附近之最薄部分之厚度d例如設為20μm。關於該兩例，稜線部分及與其相距一定距離之平行於稜線之線上的傾斜面之算術平均粗糙度Ra如圖23A所示。

實施例11及比較例2係研磨前之刀尖角度為125°，使用8000號之研磨材料以於粗研磨後成為130°之方式進行研磨，且使用15000號之研磨材料以於精研磨後成為135°之方式進行研磨。關於該兩例，稜線部分及與其相距一定距離之平行於稜線之線上的傾斜面之算術平均粗糙度Ra如圖23B所示。

實施例12及比較例3均係刀尖角度於研磨前為140°，使用8000號之研磨材料以於粗研磨後成為145°之方式進行研磨，且使用15000號之研磨材料以於精研磨後成為150°之方式進行研磨。稜線部分及與其相距一定距離之平行於稜線之線上的傾斜面之算術平均粗糙度Ra如圖23C所示。

實施例10~12、比較例1~3均可於研磨時表面無缺口地進行研磨加工。相較於比較例1~3，實施例10~12之算術平均粗糙度變小。認為其原因在於，由於鑽石之生長而使粒徑變大，因此平均粗糙度亦變大。而且，即便進行粗研磨、精研磨，實施例10~12亦均較粗粒之比較例精加工狀態良好，實施例1~3之算術平均粗糙度最大亦僅為實施例1之傾斜面之0.015μm。又，於實施例10~12之劃線輪中，亦存在於粗研磨之階段算術平均粗糙度為0.015μm以下者。因此，於研磨粒徑為2μm以下之鑽石膜而製造劃線輪之情形時，可簡化研磨步驟。 又，於進行與粒徑較大之鑽石膜相同之精研磨之情形時，可進一步減小表面之算術平均粗糙度，因此可進一步提高使用該劃線輪劃線後切割之脆性材料基板之端面精度。

[產業上之可利用性]

本發明之劃線輪係可提供耐磨耗性、耐剝離性較高而切割出端面強度較高之脆性材料基板之劃線輪，且可較佳地用於劃線裝置。

11‧‧‧圓板

12‧‧‧貫通孔

12a‧‧‧旋轉軸

13‧‧‧研磨面

14‧‧‧鑽石膜

15‧‧‧第1研磨面

16‧‧‧第2研磨面

Claims (2)

1. 一種劃線輪，其包括：劃線輪基材，其沿圓周部形成稜線，且具有包含上述稜線與上述稜線之兩側之傾斜面之刀尖；鑽石膜，其形成於上述劃線輪基材之刀尖表面，鑽石粒子之平均粒徑為2μm以下；且於上述刀尖具有特定間隔之槽並使其間成為突起；形成上述鑽石膜之後，對至少前端部分進行研磨。
2. 一種劃線輪之製造方法，該劃線輪係沿圓板之圓周部形成稜線，且具有包含上述稜線與上述稜線之兩側之傾斜面之刀尖；且該劃線輪之製造方法如下：以沿圓板狀之劃線輪基材之圓周自側面之兩側相互傾斜地削入之方式研磨，而於圓周部分形成包含斜面與稜線之刀尖部分，於上述劃線輪基材之上述刀尖部分之稜線以特定間隔形成槽並使其間成為突起；於上述劃線輪基材之刀尖部分生成鑽石核，藉由化學氣相沈積法使包含平均粒徑2μm以下之鑽石粒子之鑽石膜生長而形成上述鑽石膜；形成上述鑽石膜之後，對至少前端部分進行研磨。