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CN109761484B - 划线轮、支架单元及划线方法 - Google Patents

划线轮、支架单元及划线方法 Download PDF

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CN109761484B
CN109761484B CN201811331294.0A CN201811331294A CN109761484B CN 109761484 B CN109761484 B CN 109761484B CN 201811331294 A CN201811331294 A CN 201811331294A CN 109761484 B CN109761484 B CN 109761484B
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岩坪佑磨
富本博之
木山直哉
平栗阳辅
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Mitsuboshi Diamond Industrial Co Ltd
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Mitsuboshi Diamond Industrial Co Ltd
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Abstract

本发明提供划线轮、支架单元及划线方法。能够在开始对基板划线时抑制抵触不良。划线轮(40)在圆盘形的基板的外周面上具有剖面为V字形的斜面(42)、以及以与斜面交叉的棱线(43)为中心具有固定间隔的沟槽(44)。各沟槽(44)具有与棱线(43)连续的沟槽内棱线(46)，使沟槽内棱线(46)与棱线(43)相邻的一侧的第一边缘角的角度大于与棱线(43)相邻的另一侧的第二边缘角。以划线时所述棱线的所述第二边缘角侧的棱线(43)比第一边缘角侧的棱线(43)先与所述脆性材料基板接触的方式，使所述划线轮旋转，从而提高抵触性能。

Description

划线轮、支架单元及划线方法
技术领域
本发明涉及用于在玻璃基板等脆性材料基板上形成划线线条的划线轮、包括该划线轮的支架单元及划线方法。
背景技术
作为分割脆性材料基板的划线轮，已知有在该划线轮的棱线部分的刀刃形成有沟槽。专利文献1中公开了一种刀轮的制造方法，该方法面向包括刀轮的V字形刀刃的两侧的斜面照射来自激光加工机的激光光束，从而形成熔融沟槽，其中，该刀轮在电机的驱动轴上安装轴孔并被驱动旋转。通过这样的制造方法，在斜面上，形成与刀刃侧交叉的带状斜面沟槽，且在与该斜面沟槽交叉的刀刃侧形成具有与V字形相对应的凸起状的刀刃沟槽。
另外，专利文献2中提出一种划线轮，该划线轮在划线轮的刀刃上形成沟槽，在侧视图中，在沟槽的两侧，刀刃的棱线与沟槽接触的角度不同。
专利文献1：日本特开2009-234874号公报
专利文献2：日本特开2014-189415号公报
发明内容
专利文献1中所形成的沟槽的内部沿棱线具有凸起，该凸起的形状相对于与沟槽的最深部分上的棱线垂直的线条对称。作为这样的划线轮，在向支架安装时，无论安装在哪个方向上，均能够发挥相同的性能，但是对于相对划线前进方向的沟槽的最佳形状未做充分探讨。
另外，在专利文献2的划线轮中，沟槽的内部不具有棱线，使棱线与沟槽接触的角度在沟槽的两端不同，从而防止沟槽的端部产生缺口，延长寿命，但是对于开始划线时的划线性能(抵触良否)未做考虑。
本发明的目的在于提供一种在对基板划线时，即使减小负荷，抵触性能也很高的划线轮、支架单元及划线方法。
具有外周剖面为V字形的圆盘形斜面和与所述斜面相交的棱线，在包括所述棱线的所述斜面上具备分别隔着固定间隔的多个沟槽，所述划线轮的特征在于，所述沟槽沿所述斜面延伸设置，所述沟槽的内部具有自所述棱线连续的沟槽内棱线，在所述棱线和相邻的一侧的所述沟槽内棱线之间所形成的第一边缘角的角度大于在所述棱线和相邻的另一侧的所述沟槽内棱线之间所形成的第二边缘角的角度。
本发明的支架单元由下述部件构成：划线轮，具有外周剖面为V字形的圆盘形斜面和与所述斜面相交的棱线，在包括所述棱线的所述斜面上，具备分别隔着固定间隔的多个沟槽；将所述划线轮保持为能够旋转的销钉；以及支架，包括形成有预先配置所述划线轮的保持沟槽的一对支撑部，在所述一对支撑部设有预先配置所述销钉的销钉孔，所述支架单元的特征在于，所述划线轮的所述沟槽沿所述斜面延伸设置，所述沟槽的内部具有自所述棱线连续的沟槽内棱线，在所述棱线和相邻的一侧的所述沟槽内棱线之间所形成的第一边缘角的角度大于在所述棱线和相邻的另一侧的所述沟槽内棱线之间所形成的第二边缘角的角度。
本发明的划线方法是使用划线轮的脆性材料基板的划线方法，所述划线轮具有外周剖面为V字形的圆盘形斜面和与所述斜面相交的棱线，在包括所述棱线的所述斜面上具备分别隔着固定间隔的多个沟槽，所述划线方法的特征在于，所述划线轮的所述沟槽沿所述斜面延伸设置，所述沟槽的内部具有自所述棱线连续的沟槽内棱线，在所述棱线和相邻的一侧的所述沟槽内棱线之间所形成的第一边缘角的角度大于在所述棱线和相邻的另一侧的所述沟槽内棱线之间所形成的第二边缘角的角度，以所述棱线的所述第一边缘角侧晚于所述第二边缘角侧与所述脆性材料基板接触的方式，使所述划线轮旋转。
根据具有如上特征的本发明的划线轮、支架单元及划线方法，能够实现在分割基板时，即使不从划线轮向基板施加的较大的负荷，滑动量也较小且抵触良好的划线方法。
附图说明
图1为本发明的实施方式中的划线装置的概略图。
图2为本发明的实施方式中的划线装置所具有的支架接头的主视图。
图3中，图3的(a)为划线轮的侧视图，图3的(b)为划线轮的主视图，图3的(c)为划线轮的放大侧视图。
图4为分割脆性材料基板时的示意图。
图5中，图5的(a)、图5的(b)为划线时使用在不对称形的沟槽中具有刀刃的划线轮时的划线轮及脆性材料基板的示意图。
图6为表示使用根据本发明的实施方式的划线轮进行划线时，划线开始之前的距离的图表。
图7为表示在划线轮中形成沟槽的加工方法的概略图。
附图标记说明
10...划线装置；11...移动座；12a、12b...导轨；13...滚珠丝杠；14...电机；15...电机；16...操作台；17...脆性材料基板；18...相机；19...桥接件；20a...支柱；20b...支柱；21...划线头；22...引导件；23...支架接头；23a...转轴部；23b...接头部；24...支架；25a、25b...轴承；25c...垫片；26...开口；27...磁铁；28...平行销钉；29a...平坦部；29b...平坦部；30...支架单元；31...保持沟槽；32...销钉孔；33...销钉；34...安装部；34a...倾斜部；34b...平坦部；40...划线轮；41...主体部；42...斜面；43...棱线；44...沟槽；45...通孔；46...沟槽内棱线；47...第一边缘角；48...第二边缘角；51...电机；52...轴；53...激光加工机。
具体实施方式
下面，使用附图对本发明的实施方式进行说明。但是，下面所示的实施方式表示用于将本发明的技术思想具体化的一个例子，并非意在将本发明限定于该实施方式。本发明也可以适用于权利要求书中所含的其他实施方式。
本发明的实施方式中的划线装置10的概略图示于图1。划线装置10具备移动座11。移动座11与滚珠丝杠13螺纹连接，该滚珠丝杠13通过电机14的驱动而旋转，从而沿一对导轨12a、12b在y轴方向上移动。
电机15设于移动座11的上表面。电机15用于使位于上部的操作台16在xy平面上旋转并定位于规定角度。作为被切割物的脆性材料基板17配置在操作台16上，被图中未示出的抽真空机构等保持。作为待划线脆性材料基板17，可列举：玻璃基板、由低温烧结陶瓷及高温烧结陶瓷构成的陶瓷基板、硅基板、化合物半导体基板、蓝宝石基板、石英基板等。另外，脆性材料基板17可以为在其表面或内部附着或包括薄膜或者半导体材料的基板。脆性材料基板17也可以在其表面附着有不是脆性材料的薄膜等。
划线装置10在配置于操作台16的脆性材料基板17的上方具备两台用于拍摄形成于该脆性材料基板17的表面的对齐标记的CCD相机18。以跨越移动座11和其上部的操作台16的方式，桥接件19沿着x轴方向并通过支柱20a、20b架设。
在桥接件19安装有引导件22，划线头21被该引导件22引导并设置为可沿x轴方向移动。支架单元30通过支架接头23安装于划线头21。
图2中示出了安装有支架单元30的支架接头23的主视图。需要说明的是，图2中，示出了支架接头23的主视图，同时一并示出了安装于转轴部23a的轴承25a、25b和垫片25c的剖视图。
支架接头23大致呈圆柱形，由转轴部23a和圆柱形的接头部23b构成。在支架接头23安装于划线头21的状态下，转轴部23a经由圆筒形的垫片25c安装于两个轴承25a、25b，该支架接头23被保持为可转动。
在接头部23b的下端形成有圆形开口26，该开口26的上部埋设有磁铁27。支架单元30的支架24经由开口26可拆装地安装。支架单元30具备支架24、销钉33及划线轮40。
支架24由大致圆柱形的金属等构成，其下端侧形成有平坦部29a、29b。需要说明的是，图2中，放大支架单元30的下端侧的图表示从箭头A所表示的横向观察该支架单元30时的放大图。
平坦部29a和平坦部29b之间形成有用于保持划线轮40的保持沟槽31。在平坦部29a、29b上分别形成有孔状的销钉孔32，用以固定划线轮40。通过使销钉孔32及划线轮40贯穿销钉33，该划线轮40能够旋转地安装于支架24。
在支架24的上端侧形成有用于定位的安装部34。该安装部34是在支架24上形成缺口而形成的，具有倾斜部34a和平坦部34b。
在支架接头23安装支架单元30时，将该支架单元30朝向开口26从安装部34侧插入。此时，支架24的上端侧的金属部分被磁铁27吸引靠近，安装部34的倾斜部34a与通过开口26的内部的平行销钉28接触，进行定位，支架24固定于支架接头23。相反地，当从支架接头23拆卸支架单元30时，能够通过向下方拉拔支架24而容易地拆卸。
支架单元30的划线轮40是耗材，因此需要定期更换。在本实施方式中，支架单元30经由支架接头23安装于划线头21，因此该支架单元30容易拆装。因此，无需从支架24拆卸划线轮40，上述划线轮40和支架24作为整体操作。另外，可以更换支架单元30本身。因此，容易进行划线轮40的更换作业。
接着，对划线轮40的详细内容进行。图3(a)、(b)、(c)中分别示出了划线轮40的侧视图、主视图、放大侧视图。需要说明的是，图3的(c)的放大侧视图是图3(a)的圆c所示的部分。划线轮40具有主体部41、斜面42、棱线43及沟槽44。
主体部41为圆盘形。在主体部41的中心附近形成有通孔45，该通孔45相对于转轴方向贯穿该主体部41。通过向通孔45中插入销钉33，划线轮40经由该销钉33能够旋转地被保持于支架24。在主体部41的外周形成有圆环形斜面42。
斜面42是由以转轴为中心的同心圆形的内周及外周所形成的圆环形体的斜面。在主视图中，斜面42大致为V字形，在斜面42的最外周部形成有与斜面42相交的棱线43。划线轮40相对于转轴方向的厚度朝向棱线43逐渐减小。
如图3的(c)所示，在斜面42的最外周部，以固定间隔交替形成棱线43和沟槽44。沟槽44被设为沿斜面42隔着棱线43延伸设置，从与棱线43垂直的方向看，沟槽44的内部形成为相对于原有的形状左右不对称的V字形凹陷部。另外，沟槽44自棱线43连续，且具有从棱线43向主体部41的中心侧(通孔45侧)凹陷而成的沟槽内棱线46。在与棱线43垂直的方向上的剖面中，与原有斜面相同地，沟槽44形成为以沟槽内棱线46为顶点的山形的形状。在本实施方式中，沟槽44形成为其深度沿斜面随着远离沟槽内棱线46而变浅。
从与棱线43垂直的方向看，沟槽内棱线46的形状是不对称的，在棱线43和相邻的一侧的沟槽内棱线46之间所形成的第一边缘角47的角度α大于在棱线43和相邻的另一侧的所述沟槽内棱线46之间所形成的第二边缘角48的角度β。
在此，在本实施方式中，第一边缘角47为168°，第二边缘角48为142°。优选地，第一边缘角47的角度α在130°至170°的范围内，优选地，第二边缘角48的角度β大于90°，且比第一边缘角47的角度α小20°至50°。
图4中示出了分割脆性材料基板17时的示意图。需要说明的是，图4中，仅示出了支架单元30和脆性材料基板17。
在划线装置10中，划线轮40的旋转方向固定，始终向固定方向旋转从而在脆性材料基板17形成划线线条。具体而言，当在脆性材料基板17形成划线线条时，支架24的倾斜部34a侧始终为前进方向。图4中，当沿右方向在脆性材料基板17划线时，支架24的倾斜部34a侧为右方向。随后，当沿左方向在脆性材料基板17划线时，接头部23b经由支架接头23的转轴部23a旋转，支架24的倾斜部34a侧为左方向。
接着，对利用划线装置对脆性材料基板划线的方法进行说明。图5的(a)、图5的(b)分别为划线轮和脆性材料基板的局部放大图，图5的(a)示出了划线时第二边缘角先抵接基板的情况，图5的(b)示出了划线时第一边缘角先抵接基板的情况。
参见图5的(a)，划线轮40与脆性材料基板17抵接，并始终向箭头F的方向旋转从而分割脆性材料基板17。需要说明的是，此时的支架单元30的前进方向为箭头F的相反方向。在划线轮40的斜面42形成有不对称形的沟槽，棱线43和沟槽44交替连续。沟槽44为不对称形，由沟槽内棱线46和棱线43所形成的第一边缘角47的角度α大于由沟槽内棱线46和棱线43所形成的第二边缘角48的角度β(参见图3的(c))。在本实施方式中，如图5的(a)所示，划线轮40向箭头F的方向旋转之后，棱线43的具有第二边缘角48的一侧首先与脆性材料基板17抵接，具有第一边缘角47的一侧随后与脆性材料基板17抵接。即，相对于划线轮40的旋转方向，棱线43上的第一边缘角47位于较第二边缘角48更靠近下流的一侧。与此相对，图5的(b)示出如下情况：将划线轮40反向安装于支架24，棱线43的具有第二边缘角48的一侧先与脆性材料基板17抵接，具有第一边缘角47的一侧随后与脆性材料基板17抵接。
图6为表示使用根据前述实施方式的划线轮对玻璃基板进行划线时的滑动量(从划线起始点起至产生肋状标记(垂直裂缝)并生成正常划线之间的距离)的图。图6中，分开以棱线43的具有第二边缘角48的一侧先与脆性材料基板抵接的方式进行划线的情况(第二边缘角在前、参见图5的(a))、和以棱线43的具有第一边缘角47的一侧先与脆性材料基板抵接的方式进行划线的情况(第一边缘角在前、参见图5的(b))，而示出了当在负荷8N下分别进行20次划线时，从划线起始点起至产生肋状标记之间的距离(μm)和其频率。作为其结果，当以棱线43的具有第二边缘角48的一侧先与脆性材料基板抵接的方式进行划线时，在20次划线中，19次从划线开始至500μm以内产生肋状标记，即产生垂直裂缝。与此相对，当以棱线43的具有第一边缘角47的一侧先与脆性材料基板抵接的方式进行划线时，在20次划线中，17次的滑动量为1000μm以上。因此，若划线时以棱线43的第二边缘角48侧先与基板抵接的方式进行划线，则即使不使划线负荷较大，也可以获得形成肋状标记之前的滑动量较少且抵触良好的效果。
一般认为，这是因为，通过第二边缘角48侧的沟槽内棱线46施加相对于划线前进方向向后下方按压基板的力，从而容易形成作为垂直裂纹的起点的裂纹。另一方面，一般认为，当以第一边缘角47先与基板抵接的方式进行划线时，通过沟槽内棱线46施加利用棱线向基板的后斜下方按压基板的力，从而不易形成作为垂直裂纹的起点的裂纹，因此，滑动量较多，抵触不良。
接着，对划线轮40的沟槽44的制造过程进行说明。沟槽44通过利用激光加工而形成于圆板的外周部。首先，如图7所示，使划线轮40的通孔45与电机51的轴52连结并固定。然后，从相对划线轮40的棱线平行的方向朝向刀刃，由激光加工机53照射激光光束。此时，在棱线方向上，以在距被加工区域的宽度的中央规定距离的位置处，沟槽深度最深的方式，选择激光光束的照射条件及加工次数。然后，沿着转轴，以棱线43为中心，使其在X轴方向的前后移动固定间隔，由此，使沟槽内棱线46包括于中央，形成沿斜面延伸设置的斜面沟槽49。
一个沟槽的加工结束之后，通过电机51使划线轮40旋转规定角度，从激光加工机53照射激光光束，进行相同的沟槽加工。通过重复这样的作业，能够对划线轮40的外周部的整周形成固定间距的沟槽44，并使其内部成为在圆周方向上为不对称形状。
需要说明的是，在该实施方式中，虽然棱线上以固定间隔形成有多个沟槽，但沟槽的数目没有限定。在侧视图中，沟槽的形状也不限定于V字形沟槽，可以采用U字形沟槽等公知的形状。另外，虽然沟槽的深度沿沟槽的长轴方向变化，但是，在沟槽内，可以采用固定深度，在棱线的左右的斜面上，深度可以不同。而且，沟槽的棱线方向的宽度及间隔、相对于外周棱线的角度也能够任意确定。
另外，在本实施方式中，虽然通过激光加工在圆板的外周部形成沟槽，但也可以替换为砂轮加工等其他加工方法。
工业实用性
本发明的划线轮能够适用于对单板及贴合基板进行划线的划线装置或划线工具。

Claims (4)

1.一种划线轮，具有外周剖面为V字形的圆盘形斜面和与所述斜面相交的棱线，在包括所述棱线的所述斜面上具备分别隔着固定间隔的多个沟槽，所述划线轮的特征在于，
所述沟槽沿所述斜面延伸设置，所述沟槽的内部具有自所述棱线连续的沟槽内棱线，
在所述棱线和相邻的一侧的所述沟槽内棱线之间所形成的第一边缘角的角度大于在所述棱线和相邻的另一侧的所述沟槽内棱线之间所形成的第二边缘角的角度，
以所述棱线的所述第一边缘角侧晚于所述第二边缘角侧与所述脆性材料基板接触的方式旋转。
2.根据权利要求1所述的划线轮，其特征在于，
所述第一边缘角的角度为130°至170°，所述第二边缘角的角度比所述第一边缘角的角度小20°至50°。
3.一种支架单元，由下述部件构成：
划线轮，具有外周剖面为V字形的圆盘形斜面和与所述斜面相交的棱线，在包括所述棱线的所述斜面上，具备分别隔着固定间隔的多个沟槽；
将所述划线轮保持为能够旋转的销钉；以及
支架，包括：形成有预先配置所述划线轮的保持沟槽的一对支撑部、以及具有倾斜部的安装部，
在所述一对支撑部设有预先配置所述销钉的销钉孔，
所述支架单元的特征在于，
所述划线轮的所述沟槽沿所述斜面延伸设置，所述沟槽的内部具有自所述棱线连续的沟槽内棱线，
在所述棱线和相邻的一侧的所述沟槽内棱线之间所形成的第一边缘角的角度大于在所述棱线和相邻的另一侧的所述沟槽内棱线之间所形成的第二边缘角的角度，
在使所述划线轮以使所述支架的设有所述倾斜部的一侧成为划线前进方向的方式旋转的情况下，所述划线轮的所述棱线的所述第一边缘角侧晚于所述第二边缘角侧与所述脆性材料基板接触。
4.一种划线方法，是使用划线轮的脆性材料基板的划线方法，所述划线轮具有外周剖面为V字形的圆盘形斜面和与所述斜面相交的棱线，在包括所述棱线的所述斜面上具备分别隔着固定间隔的多个沟槽，所述划线方法的特征在于，
所述划线轮的所述沟槽沿所述斜面延伸设置，所述沟槽的内部具有自所述棱线连续的沟槽内棱线，
在所述棱线和相邻的一侧的所述沟槽内棱线之间所形成的第一边缘角的角度大于在所述棱线和相邻的另一侧的所述沟槽内棱线之间所形成的第二边缘角的角度，
以所述棱线的所述第一边缘角侧晚于所述第二边缘角侧与所述脆性材料基板接触的方式，使所述划线轮旋转。
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