CN102310486A - 具槽的刀轮 - Google Patents

Abstract

本发明是有关于一种具槽的刀轮，其沿左右对称形的刃前缘棱线设有多个槽，各槽具有分别以中央分割面为中心的二次旋转对称性，形成中央分割面的方向为槽的长轴方向或短轴方向的槽面；各槽的中央分割面是横断个别的槽的中央且使棱线剖面往旋转轴侧倾斜成斜向的倾斜面。借此，本发明提供可于刻划线的加工时减低起因在伤痕的裂痕或龟裂等的产生的具槽的刀轮。

Description

具槽的刀轮

技术领域

本发明涉及一种在将玻璃基板、半导体晶圆、蓝宝石、陶瓷等脆性材料基板分断时在基板表面形成刻划线的刀轮(通常，也称为刻划轮)，特别是涉及一种沿刃前缘棱线设有槽(缺口)的刀轮。

背景技术

在将玻璃基板等脆性材料基板分断时，借由沿分断预定线转动圆盘状的刀轮来形成刻划线的方法为已知。

做为在形成刻划线时所使用的刀轮，沿棱线以一定的节距设有小槽(缺口)的具槽的刀轮已被揭示(例如参考专利文献1)。

具槽的刀轮比起没有槽的通常的刀轮因对基板的磨擦力大而可防止转动时的滑动。此外，借由设置槽，棱线部分成为突起，可对基板施加打点冲击，故可有效形成深垂直裂痕，可使刻划性能提升。

做为具有此种特征的具槽的刀轮的具体例有三星钻石工业股份有限公司制的胚内特(Penett(注册商标))刀轮、阿皮欧(APIO(注册商标))刀轮。形成于此等刀轮的槽是槽(缺口)的深度为1～100μm程度(特别是2～30μm)，槽的节距为10～200μm程度(特别是30～150μm)。在使棱线方向的槽的长度比突起的长度(槽与槽之间的棱线的长度)长的具槽的刀轮有于基板厚度方向伸展的垂直裂痕的深度变大的倾向。

以往，具槽的刀轮从为了不损害刻划的直进安定性的观点而如图6所示使用以棱线13为中心左右对称形的刃前缘，关于沿棱线13以等节距形成的槽14亦使以棱线13为中心呈左右对称形。

另外，从为了使不论使往正转、反转任一方向转动的场合皆可形成相同质量的刻划线的观点而关于槽14的棱线方向(圆周方向)亦使为具有二次旋转对称性的形状(旋转180度时一致的形状)。具体地如图6所示的各槽14与棱线13正交的方向的剖面为椭圆形状且关于棱线13方向(前后方向)的剖面亦使为椭圆形状。

亦即，若想定于与棱线13正交的方向2等分的中央分割面L，槽14会以此中央分割面L为中心，槽面14a、14a(槽的刃面)呈二次旋转对称形(也为面对称)。

在此种具槽的刀轮除如图6所示的形状的槽以外，有如图7(a)所示的在中央分割面L的剖面为平坦的槽，在棱线的剖面为椭圆形状的槽，如图7(b)所示的在中央分割面L的剖面为平坦的槽，在棱线的剖面为V字形状的槽，如图7(c)所示的在中央分割面L的剖面为平坦的槽，在棱线的剖面为使斜面与平坦的底面组合的形状的槽，如图7(d)所示的在中央分割面L的剖面为平坦的槽，在棱线的剖面为U字形状(底面是平坦)的槽等。

此等是关于中央分割面L在与槽14交叉的位置成为直线而呈现的谷线L1、L2、L3、L4成为正交于棱线剖面(做为与后述的本发明的差异显现于槽)。

另外，如在图7(a)～(d)显示的槽14沿旋转轴方向槽的剖面为平坦的槽加工可容易进行，故适于具槽的刀轮。例如，在以雷射消熔加工形成槽时，借由将激光束的方向设定为与刀轮的旋转轴平行，配合槽的形状扫瞄，可制造此等刀轮。

专利文献1：日本专利3074143号公报。

由此可见，上述现有的具槽的刀轮在加工方法与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决上述存在的问题，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，而一般加工方法又没有适切的方法能够解决上述问题，此显然是相关业者急欲解决的问题。因此如何能创设一种新的具槽的刀轮，实属当前重要研发课题之一，亦成为当前业界极需改进的目标。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有的具槽的刀轮存在的缺陷，而提供一种新的具槽的刀轮，所要解决的技术问题是提供可于刻划线的加工时减低起因在伤痕的裂痕或龟裂等的产生的具槽的刀轮，本发明可用在将玻璃基板、半导体晶圆、蓝宝石、陶瓷等脆性材料基板刻划时利用，非常适于实用。

在以往的具槽的刀轮如以图6说明，以与棱线剖面H正交的中央分割面L为中心前后对向的2个槽面14a、14a(槽的刃面)呈二次旋转对称形(面对称形)。若使用此种以往的具槽的刀轮Wh加工刻划线，在棱线13与槽14的境界部分具槽的刀轮Wh的槽面14a对进行方向朝向直角方向，故如图8所示在槽面14a对脆性材料基板M压入的部分F以面接触的状态切入。因此，在棱线13切入基板的状态时与槽面14a切入基板的状态时由面压产生的抵抗大幅变化，有打点冲击作用。图9显示于以图6的具槽的刀轮Wh加工刻划线S时残留于脆性材料基板的切削痕迹的概念图。另外，为了说明的方便，刻划线S的宽度W为夸张显示为比实际宽。在使具槽的刀轮Wh转动时，由于连结图9(a)中的A-A点的线及连结B-B点的线对棱线13正交，故该部位的切削痕迹做为连结图9(b)中的A′-A′点、B′-B′点的线呈现，以具有大致直角的四角的大致四角形的切削痕迹残存。在加工时，因由棱线13切入的状态与槽面14a切入的状态切换所产生的打点冲击而在四角形的切削痕迹的各角落部位有往刻划线的侧方延伸的裂痕或龟裂等伤痕E产生。此伤痕E会成为脆性材料基板的端面强度的降低要因。针对上述问题，本发明是以提供可在刻划线的加工时减低起因在伤痕E的裂痕或龟裂等的产生的具槽的刀轮为目的。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的其沿左右对称形的刃前缘棱线设有多个槽，各槽具有分别以中央分割面(L)为中心的二次旋转对称性，形成中央分割面(L)的方向为槽的长轴方向或短轴方向的槽面；前述各槽的中央分割面(L)是横断个别的槽的中央且使棱线剖面(H)往旋转轴(J)侧倾斜成斜向的倾斜面。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

前述的具槽的刀轮，其中所述的其中央分割面(L)与棱线剖面(H)的所成角度θ设定在20度～70度的范围。

前述的具槽的刀轮，其中所述的其与中央分割面(L)正交的剖面的槽的形状为椭圆形状、V字形状、使斜面与平坦的底面组合的形状、U字形状的任一形状。

本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。由以上可知，为达到上述目的，本发明提供了一种具槽的刀轮沿左右对称形的刃前缘棱线设有多个槽，各槽具有分别以中央分割面(L)为中心的二次旋转对称性，形成中央分割面(L)的方向为槽的长轴方向或短轴方向的槽面；前述各槽的中央分割面(L)是横断个别的槽的中央且使棱线剖面(H)往旋转轴(J)侧倾斜成斜向的倾斜面。

借由上述技术方案，本发明具槽的刀轮至少具有下列优点及有益效果：其各槽的中央分割面对棱线剖面并非正交而是倾斜地倾斜，且中央分割面的方向为槽的长轴方向或短轴方向(非等向性的形状)，故在棱线的左右两侧槽面(槽的刃面)形成为非对称。因此，在转动本发明的具槽的刀轮时，在对基板的切入状态从棱线切换为槽面时，槽部分的刃面的切削痕迹对刀轮进行方向并非直角而是成为倾斜状的结果，成为裂痕或龟裂等的原因的伤痕的长度变小且成为左右非对称，关于一半(4条的中的2条)的伤痕形成于往刻划线接近的方向，故减低成为裂痕或龟裂等的原因的伤痕。此外，可使刻划线形成时的锐利度显著提升。另外，关于因槽面在棱线的左右成为非对称而有刻划的直进安定性受损之虞方面，已经确认实际上在槽与槽之间棱线部分会间歇性切入，此时直进安定性受到补偿，故在实用上由槽面在棱线的左右成为非对称所产生的影响几乎不存在。此外，由于各槽以分别横断槽的中央的中央分割面(L)为对称面具有二次旋转对称性，故不论往正转、反转任一方向转动的场合皆可形成相同质量的刻划线。上述发明中，中央分割面(L)与棱线剖面(H)的所成角度θ设定在20度～70度的范围较理想。借由设定为此等角度，槽的加工容易，且可抑制成为端面强度的降低要因的伤痕的影响。此外，上述发明中，与中央分割面(L)正交的剖面的槽的形状可为椭圆形状、V字形状、使斜面与平坦的底面组合的形状、U字形状的任一形状。

综上所述，本发明一种具槽的刀轮CW，沿左右对称形的刃前缘棱线3设有多个槽，各槽4具有分别以中央分割面L为中心的二次旋转对称性，形成中央分割面L的方向为槽4的长轴方向或短轴方向的槽面4a；各槽4的中央分割面L横断个别的槽的中央且使棱线剖面H往旋转轴J侧倾斜成斜向的倾斜面。提供可在刻划线的加工时减低起因在伤痕的裂痕或龟裂等的产生的具槽的刀轮。本发明在技术上有显着的进步，并具有明显的积极效果，诚为一新颖、进步、实用的新设计。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1是显示本发明的具槽的刀轮的侧面图及前视图。

图2是显示图1的具槽的刀轮的部分扩大图与由该具槽的刀轮产生的切削痕迹的图。

图3是安装本发明的具槽的刀轮的刻划装置的概略图。

图4是显示本发明的具槽的刀轮的其它实施例的侧面图及前视图。

图5是显示本发明的具槽的刀轮的再其它实施例的侧面图及前视图。

图6是显示以往的具槽的刀轮的侧面图及前视图。

图7是显示槽的中央分割面的立体图。

图8是显示由具槽的刀轮产生的刻划状态的扩大剖面图。

图9是显示以往的具槽的刀轮的部分扩大图与切削痕迹的图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的具槽的刀轮其具体实施方式、方法、步骤、特征及其功效，详细说明如后。

图3是显示安装本发明的具槽的刀轮在脆性材料基板形成刻划线的一般刻划装置的概略前视图。

刻划装置具备将玻璃等脆性材料基板M保持于上面的可水平旋转的平台5、将此平台5保持为可在一方向移动的轨道6、在平台5的上方桥架于与轨道6正交的方向(图1的左右方向)的导引棒7、设为可沿此导引棒7移动的刻划头8、在刻划头8的下端装着为可升降的刀具保持具9。在此刀具保持具9安装本发明的具槽的刀轮CW。在于脆性材料基板M形成刻划线时借由使具槽的刀轮CW下降，按压于脆性材料基板M上同时使平台5或刻划头8沿刻划预定线相对移动来进行。

其次，针对本发明的具槽的刀轮CW说明。图1是显示具槽的刀轮CW的侧面图及前视图，图2是图1的部分扩大图。在轴心部设有安装孔1的圆盘状的本体2的外周形成有成为刃前缘的左右对称形的棱线3，刃面沿此棱线3以等间隔多数形成椭圆形状的槽4。

槽4分别以中央分割面L为基准形成。中央分割面L是横断各槽4的中央的面，如图1(b)所示，使为使棱线剖面H往旋转轴J侧倾斜地倾斜角度θ的倾斜面。角度θ根据加工的容易性而设定为20～70度的范围(更理想为30～60度)。但只要θ为0度(90度)以外即可使为中央分割面。

此外，槽4为了使刃面的形状不成为圆形(等向性的形状)而使为长轴方向可定义的形状(在图1、图2之例是椭圆形)，借此，使槽4的刃面以棱线为中心成为左右非对称。

此外，使槽4的长轴方向(短轴亦可)一致于中央分割面L的方向。

借由如上述使槽4的长轴(短轴)方向一致于相对于棱线剖面H以角度θ倾斜地倾斜的中央分割面L的方向，如图2所示，借由槽4的中央分割面L 2分割的槽面4a、4a(槽的刃面)相对于沿刻划预定线的刀轮进行方向形成为倾斜且呈二次旋转对称形。

若使具槽的刀轮CW转动以加工宽度W的刻划线S，具槽的刀轮CW的槽面4a相对于刀轮进行方向形成为倾斜，故成为对脆性材料基板M倾斜切入。此外，连结图2中的C-C点的线与连结D-D点的线对刃前缘棱线3倾斜，故该部位的切削痕迹做为连结图2中的C′-C′点的线与连结D′-D′点的线呈现，具有一对锐角的角部与钝角的角部的平行四边形的切削痕迹残存。由此痕迹可知包含具槽的刀轮CW的槽面4a的刃前缘对脆性材料基板M切入为形成比以往更锐角的角部。

如上述，借由包含槽面4a的具槽的刀轮CW的刃前缘倾斜切入，可使切削锐利度显著提升。此外，可抑制于刻划线形成时的切削痕迹的角落部位产生的龟裂或裂痕的产生，可提高脆性材料基板分断后的端面强度。此外，直进安定性也无问题，在正转与反转也不会在刻划的性能有差异产生。

图4是显示本发明的其它实施例的具槽的刀轮CW2的图，使槽4为V字形之例。此外，图5是显示本发明的其它实施例的具槽的刀轮CW3的图，使槽4为具有平坦底的锅底状之例。任一场合皆与图1同样地，槽4的中央分割面L对棱线剖面H倾斜角度θ而形成。

因此，关于此等亦为借由中央分割面L 2分割的槽面相对于沿刻划预定线的刀轮进行方向形成为倾斜，在刻划时可发挥与先前的实施例同样的效果。即使为此等以外的以图7说明的U字槽等亦同。另外，在如图4、图5在槽4的底部有谷线出现的槽的场合，谷线的方向显示角度θ，故可借此确认中央分割面L的倾斜角。

[产业上的可利用性]

本发明的具槽的刀轮可在将玻璃基板、半导体晶圆、蓝宝石、陶瓷等脆性材料基板刻划时利用。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (3)

1.一种具槽的刀轮，沿左右对称形的刃前缘棱线设有多个槽，其特征在于：

各槽具有分别以中央分割面(L)为中心的二次旋转对称性，形成中央分割面(L)的方向为槽的长轴方向或短轴方向的槽面；

前述各槽的中央分割面(L)是横断个别的槽的中央且使棱线剖面(H)往旋转轴(J)侧倾斜成斜向的倾斜面。

2.如权利要求1所述的具槽的刀轮，其特征在于其中央分割面(L)与棱线剖面(H)的所成角度θ设定在20度～70度的范围。

3.如权利要求1所述的具槽的刀轮，其特征在于其与中央分割面(L)正交的剖面的槽的形状为椭圆形状、V字形状、使斜面与平坦的底面组合的形状、U字形状的任一形状。

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