TWI654061B - Multi-point diamond tool - Google Patents

Abstract

本發明提供一種即使因進行刻劃而使尖點磨耗，亦能夠減少工具交換次數的多點鑽石工具。

在鑽石工具10之基座11之外周上設置多個缺口14~19，以各缺口之端部作為尖點。鑽石工具10，使尖點接觸基板且不滾動地進行刻劃。在尖點因刻劃而磨耗的情形時，藉由使鑽石工具10旋轉而將別的缺口之端部作為刻劃之尖點。藉此能夠利用一個鑽石工具使用多個尖點，能夠減少交換頻度。

Description

多點鑽石工具

本發明是關於一種用於藉由鑽石尖點刻劃玻璃基板或矽晶圓等脆性材料基板的多點鑽石工具。

習知為了刻劃玻璃基板或矽晶圓，採用使用有刻劃輪、或單結晶鑽石之鑽石尖點之工具。針對玻璃基板，一直以來主要是採用相對於基板滾動之刻劃輪，但從提高刻劃後之基板強度等優點來看，亦被檢討使用固定刀刃之鑽石尖點。在專利文獻1、2中提及有用於刻劃藍寶石晶圓或氧化鋁晶圓(alumina wafer)等高硬度之基板的尖點刀具。該等專利文獻中，使用有在角錐之稜線上設置有切割用尖點之工具、或前端成為圓錐之工具。此外，在專利文獻3中，為了刻劃玻璃板而提及有一種刻劃裝置，該刻劃裝置係使用具有圓錐形前端之玻璃劃線具。

專利文獻1：日本特開2003-183040號公報

專利文獻2：日本特開2005-079529號公報

專利文獻3：日本特開2013-043787號公報

由於若以習知的固定刀刃之工具進行刻劃則尖點將產生磨耗(磨損)，因此有必要變更尖點。在角錐形或圓錐形之工具中成為可使用之 頂點的尖點為二個部位或最多四個部位。因此存在有如下之問題點：當變更二個部位或四個部位之尖點時必須更換工具，且更換頻度高。此外，在利用工具進行之刻劃中，尖點必須以適切的角度接觸基板。然而，在習知的工具中，在變更尖點的情形時必須使工具繞軸方向旋轉，且不容易精度佳地調整該接觸角度。

本發明係有鑑於如此般之習知問題點而完成，目的在於提供一種即使在刻劃中所使用之尖點磨耗，亦能夠容易地變更尖點位置並減少交換頻度之鑽石工具。

為解決該課題，本發明之多點鑽石工具，具備：基座，呈旋轉對稱且至少外周之稜線部分以鑽石形成；及多個缺口，形成於該基座之稜線部分。

此處，較佳為：該各缺口，等間隔地形成於該基座之外周上。

此處，較佳為：該基座，在其稜線部分形成有鑽石層。

此處，較佳為：在該各缺口之兩端部分具有更微小缺口。

此處，較佳為：該各缺口藉由雷射加工而形成。

此處，較佳為：該各微小缺口藉由機械加工而形成。

根據具有如此般之特徵的本發明，藉由在鑽石工具周圍形成有多數個缺口，而能夠設置多數個尖點。因此能夠獲得如下之效果：即使一個尖點磨耗(磨損)，亦能夠藉由使鑽石工具之固定角度改變而使用新的尖點，且能夠減少鑽石工具之交換頻度。進一步地，由於能夠在相對於基板使工具之安裝角度維持一定的狀態下變更尖點，因此能夠容易地調整尖點之接觸角度。

10、30、40‧‧‧多點鑽石工具

11、31、41‧‧‧基座

12、32、42‧‧‧貫通孔

13、33、43‧‧‧研磨面

14~19、34~37、44~47‧‧‧缺口

44a、44b、45a、45b、46a、46b、47a、47b‧‧‧微小缺口

圖1，係本發明之第1實施形態之多點鑽石工具的前視圖及側視圖。

圖2，係表示本實施形態之鑽石工具之缺口之第一例的放大圖。

圖3，係表示本實施形態之鑽石工具之缺口之第二例的放大圖。

圖4A，係表示使用了本發明之第1實施形態之鑽石工具之刻劃的前視圖。

圖4B，係表示使用了本發明之第1實施形態之鑽石工具之刻劃的側視圖。

圖5，係表示本發明之第2實施形態之鑽石工具之前視圖、及使用了該鑽石工具之刻劃的圖。

圖6，係表示本發明之第3實施形態之鑽石工具之前視圖、及使用了該鑽石工具之刻劃的圖。

接著，針對本發明之第1實施形態進行說明。圖1係表示本實施形態之多點鑽石工具(以下，簡稱鑽石工具)10之一例的前視圖及側視圖。該鑽石工具10係由單結晶鑽石構成旋轉對稱形之圓板之基座11，且在其中心具有貫通孔12。單結晶鑽石之基座11之直徑，例如為2mm~20mm。如圖1(a)之側視圖所示，從圓周部分之兩側研磨成V字形而成為由稜線13a與傾斜面13b構成之刃前端部13。而且如圖示般在刃前端部13之六個部位，藉由雷射加工而形成缺口14~19。圖2係表示第1例之缺口14A的放大圖。如圖2所示，對由實線與一點鏈線所示之原本的圓周部形成如圖示般 之缺口14A，且以稜線13a與缺口14A相交之部分作為尖點P1。從該尖點P1起例如以將相對於切線之角度α設為35°之方式切至例如約5μm之深度，進一步從該處起相對於原切線例如以3.5°之角度切開，而形成缺口14A。關於其他之五個缺口亦相同，並將稜線13a與缺口15A~19A之交點分別設為尖點P2~P6。

圖3係表示缺口14之第2例之缺口14B的放大圖。在該情形，從尖點P1起例如以將相對於切線之角度α設為35°之方式切至深度10μm後，呈階段狀地切開，而構成缺口。關於其他之五個缺口亦相同，並將稜線13a與缺口15B~19B之交點分別設為尖點P2~P6。

針對使用該實施形態之鑽石工具10進行刻劃的情形，使用圖4A、圖4B進行說明。此外，在圖4A、圖4B中誇張放大表示圓周部之缺口，而圖4A係從正面(前視)觀察下之側視圖，圖4B係從圖4A之右側觀察下之側視圖。在進行刻劃時，如圖4A(a)、圖4B(a)所示般，將鑽石工具10之一個尖點P1對著基板20固定並使基板20往圖示之箭頭A方向移動，以進行刻劃。此時，由於不使鑽石工具10滾動，因此能夠以相同尖點進行刻劃。在與基板相接觸之尖點已因磨耗而劣化的情形時，如圖4A(b)、圖4B(b)所示般，以貫通孔12為中心使鑽石工具10旋轉60°，使相鄰之尖點P2與基板20接觸，並以同樣的方式進行刻劃。若重複進行此動作，則即使尖點因磨耗而劣化，亦能夠依形成在圓板周圍之缺口數量而以新的尖點進行刻劃。此外，即便使鑽石工具10旋轉，由於在鑽石工具10之側視觀察下，刃前端之稜線與基板接觸之角度θ不變，因此可容易地調整尖點相對於基板之接觸角度。

此外，雖在該實施形態中，在圓板之周圍設置有六個部位之缺口，但較佳為在圓周部盡可能設置多個缺口。缺口數之上限為相鄰之尖點相互不干擾之數量。藉此在各尖點已磨耗時只要使鑽石工具旋轉便能夠更換尖點，且能夠減少鑽石工具10之更換頻度。

接著使用圖5針對本發明之第2實施形態進行說明。該實施形態之鑽石工具30亦與第1實施形態同樣地，在單結晶鑽石之圓板型之基座31之中心具有貫通孔32，且具有從其圓周兩側研磨成V字形而成之刃前端33。而且雖在上述之第1實施形態中將缺口之形狀設為非對稱，但在第2實施形態中如圖5(a)所示般，沿鑽石工具30之圓周形成有圓弧狀之缺口34~37。如此般之缺口能夠藉由雷射加工而容易形成。

在該鑽石工具30中，如圖5(b)所示般以一個缺口34之端部作為尖點而對基板20進行刻劃。而且在該尖點已磨耗之情形時，與上述之實施形態同樣地，使鑽石工具30沿插通於貫通孔之省略圖示之軸旋轉90°，以使相鄰之缺口35之端部作為尖點而進行刻劃。藉由重複進行此動作則能夠使用四個部位之尖點。而且一旦四個部位之尖點完全磨耗，則進一步地如圖5(c)所示般，使該鑽石工具30反轉。然後能夠以各缺口34~37之不同頂點作為尖點而同樣地進行刻劃。因此能夠以合計八個部位之尖點進行刻劃。

接著使用圖6針對本發明之第3實施形態進行說明。該實施形態之鑽石工具40亦與第1實施形態同樣地，在單結晶鑽石之圓板型之基座41之中心具有貫通孔42，且具有從其圓周兩側研磨成V字形而成之刃前端43。而且與上述之第2實施形態同樣地，藉由雷射而於圓周部之四個部 位形成圓弧狀之缺口44~47。進一步地，在缺口44之兩端部分藉由機械加工形成圓弧狀之微小缺口44a、44b。亦針對其他之缺口45、46、47同樣地在兩端位置形成較小之圓弧狀之微小缺口45a、45b、46a、46b、47a、47b。在該情形，圓周上之較小的缺口，能夠藉由以機械加工進行研磨而精密地對缺口部分之形狀進行整形，並且能夠使其表面粗糙度變小。

在使用該鑽石工具40進行刻劃時如圖6(b)所示般，以稜線與微小缺口之交點作為尖點而進行刻劃。在該位置已磨耗的情形時，使鑽石工具40每次旋轉90°以使用相鄰之缺口之尖點。據此能夠四次改變尖點位置以進行刻劃。而且一旦四個部位之尖點完全磨耗，則如圖6(c)所示般，使鑽石工具40反轉。據此能夠以各缺口44~47之不同之缺口外側作為尖點而同樣地進行刻劃。如此般能夠四次改變尖點位置以進行刻劃，能夠更換合計八次之尖點以進行刻劃。

此外，在上述之第2、第3實施形態中，雖在成為基座之圓板之周圍設置有四個部位之缺口，但當然能夠設置更多個缺口而使尖點數變多。在第2、第3實施形態中雖將缺口設成圓弧狀，但只要在鑽石工具之側視觀察下為左右對稱形狀則亦可切成V字形、U字形等任意之形狀。此外，在第3實施形態中，微小缺口亦可為直線狀。進一步地，關於缺口之形成方法，除了雷射加工外，亦能夠使用研削或放電加工等周知的加工法。

在上述之各實施形態中，在圓板之周圍等間隔地設置有缺口。該情形若設成等間隔雖具有如下之效果：能夠使缺口數變多，並且能夠藉由以固定的角度旋轉鑽石工具而變更尖點，且能夠容易使尖點之接觸角度固定，但並不一定要為等間隔。

此外，在上述之實施形態中，雖以單結晶鑽石構成圓板整體，但由於只要在表面部分具有鑽石層便足夠，因此亦可在超硬合金或燒結鑽石製之基座之刃前端部分之表面形成多結晶鑽石層並在此形成缺口。此外，亦可使用摻有硼等不純物、擁有導電性之單結晶或多結晶鑽石。藉由使用具有導電性之鑽石，能夠藉由放電加工而容易地形成缺口。

此外，在上述之各實施形態中雖將鑽石工具之基座設成圓板狀，但並不一定要為圓板狀，亦可將基座設成多角形。基座只要相對於貫通孔之中心為旋轉對稱即可。在切割多角形之基座時，亦可將包含頂點之部分切成直線狀，亦可將包含頂點之部分切成V字形、U字形等任意之形狀。此外，可以頂點作為基點呈左右非對稱地切成V字形或U字形等任意形狀的方式設定尖點。在任何的情形，均能夠以稜線與缺口形成成為尖點之交點的方式形成缺口。

本發明之多點鑽石工具能夠使用於刻劃脆性材料基板之刻劃裝置中，尤其是對於使鑽石工具之磨耗變多的高硬度之刻劃對象亦能夠很有效地使用。

Claims (6)

1. 一種用於脆性材料基板刻劃輪的多點鑽石工具，其特徵在於具備：基座，呈旋轉對稱且至少外周之稜線部分以鑽石形成；及多個缺口，形成於該基座之稜線部分，且在該各缺口之兩端部分具有微小缺口，其中，以該棱線部分與該各缺口相交的部分作為尖點，且從該各尖點起切至特定深度的面相對於圓周的切線的角度為銳角。
2. 如申請專利範圍第1項之用於脆性材料基板刻劃輪的多點鑽石工具，其中，該各缺口，等間隔地形成於該基座之外周上。
3. 如申請專利範圍第1項之用於脆性材料基板刻劃輪的多點鑽石工具，其中，該基座，在其稜線部分形成有鑽石層。
4. 如申請專利範圍第1項之用於脆性材料基板刻劃輪的多點鑽石工具，其中，該各缺口藉由雷射加工而形成。
5. 如申請專利範圍第4項之用於脆性材料基板刻劃輪的多點鑽石工具，其中，該各微小缺口藉由機械加工而形成。
6. 如申請專利範圍第4項之用於脆性材料基板刻劃輪的多點鑽石工具，其中，該各微小缺口形成為直線狀。