專利名稱：刀輪及其制造方法、手動劃線工具及劃線裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明，是關(guān)于沿盤狀刀輪圓周部形成V字形棱線部以作為刀刃的脆性材料基板劃線用刀輪及其制造方法、手動劃線工具及劃線裝置。
背景技術(shù)：
用于平面顯示器(以下稱FPD)的面板，通常是將母基板割斷成既定尺寸的玻璃基板(單位基板)來形成。母基板的割斷，具體而言，是在一片母基板表面形成劃線，再沿所形成的劃線裂斷前述基板。
在專利文獻1揭示有一種使用刀輪割斷玻璃基板的技術(shù)。
圖13是用于脆性材料基板的劃線步驟的公知劃線裝置的前視圖。
以圖13說明劃線方法。又，此圖中是以左右方向為X方向、與紙面正交的方向為Y方向，說明如下。
如圖13所示，劃線裝置100，具備載臺150，是以真空吸附機構(gòu)固定所裝載的玻璃基板G，且能水平旋轉(zhuǎn)；彼此平行的一對導軌121，121，是將載臺150支撐成能移動在Y方向；螺桿122，是使載臺150沿導軌121，121移動；導桿123，是沿X方向架設(shè)于載臺150上方；劃線頭130，是以能沿X方向滑動的方式設(shè)于導桿123，用以對后述刀輪120賦予刀刃負載；馬達124，是使劃線頭130滑動；刀片保持具140，是以可升降且能擺動自如的方式設(shè)于劃線頭130下端；刀輪120，是以能旋轉(zhuǎn)的方式安裝于刀片保持具140下端；以及一對CCD(電荷耦合裝置)攝影機125，是設(shè)置于導桿123上方，用以辨識形成于載臺150上的玻璃基板G的對準標記。
圖14是說明將母基板割斷成單位基板的步驟例的圖。
根據(jù)圖14說明玻璃基板G的割斷方法。
(1)首先，如14(a)圖所示，將玻璃基板G裝載于劃線裝置的劃線載臺上，使用刀輪120對玻璃基板上面(A面)進行劃線，而形成劃線Sa。由劃線Sa形成的垂直裂痕通常是形成為玻璃基板G板厚的10～15％的深度。
(2)其次，上下翻轉(zhuǎn)上述玻璃基板G并將上述玻璃基板G搬送至裂斷裝置。接著，如圖14(b)所示，以該裂斷裝置，將裂斷桿3沿與劃線Sa對向的線緊壓于裝載在墊板4上的玻璃基板G上面(B面)。藉此，裂痕即從玻璃基板G下側(cè)的A面的劃線Sa向上延伸，使玻璃基板G沿劃線Sa被裂斷。
視玻璃基板G的種類不同來反復進行(1)～(2)各程序一次或復數(shù)次，藉此將玻璃基板G割斷成單位基板。
亦即，當玻璃基板G為單板時，是藉由上述各一次的劃線及裂斷來割斷成單位基板，但在玻璃基板G構(gòu)成為液晶顯示面板時，由于欲割斷的玻璃基板G為貼合玻璃基板，因此在上述的裂斷后再度藉由進行(1)及(2)的程序割斷成單位基板。
液晶顯示面板，例如是在TFT(薄膜電晶體)液晶顯示面板的制造中，將TFT基板與濾色片彼此貼合，并藉由各二次的劃線及裂斷來割斷成單位基板后，將液晶注入彼此貼合的TFT基板與濾色片基板的間隙。近年來，隨著顯示畫面尺寸的大型化及液晶基板的需求擴大，使母基板亦隨之大型化。因此，難以如上述般，在劃線后上下翻轉(zhuǎn)上述玻璃基板G、并將上述玻璃基板G搬送至裂斷裝置。再者，第五代以后的母基板(例如1100×1250mm)，是在液晶滴下注入后，藉由各二次的劃線及裂斷來割斷成單位基板。因此，當在液晶滴下注入后、為進行裂斷而例如使用真空吸附機構(gòu)等上下翻轉(zhuǎn)上述玻璃基板G時，二片基板間之間隔即會局部擴大，產(chǎn)生于基板間之間隙出現(xiàn)不均的問題。
如圖18及19所示，專利文獻2的脆性材料基板劃線用刀輪10，是沿盤狀刀輪的圓周部形成V字形棱線部11來作為刀刃，進一步地以細小間距在前述棱線部形成復數(shù)個突起10a。當使用刀輪10形成劃線時，藉由突起10a對玻璃基板表面施加用以形成垂直裂痕的劃線壓，使從玻璃基板表面沿垂直方向延伸深達板厚80％以上的垂直裂痕伸展，而能進行省略裂斷步驟的割斷。
如此，專利文獻2的刀輪10，由于對玻璃基板具有高滲透力，即使不設(shè)置裂斷步驟亦能使劃線后的玻璃基板成大致割斷狀態(tài)，因此能省略為進行此后的裂斷步驟而上下翻轉(zhuǎn)玻璃基板的步驟。
專利文獻1特開昭59-8632號公報。
專利文獻2日本專利第3,074,143號公報。

發(fā)明內(nèi)容
如前所述，由于近年來用于液晶顯示面板的母基板逐漸大型化，使大型化的母基板的重量及撓曲量亦相對其厚度而增加，因此使包含移動或翻轉(zhuǎn)等的搬送較為困難。
因此，制造構(gòu)成母基板材料的原板玻璃的材料制造廠，為解決母基板的上述問題，而進行玻璃材質(zhì)或表面處理等的改良，開發(fā)出較輕且撓曲較少的母基板。以此方式改良的玻璃(以下為方便說明，稱為“改良后的大型玻璃”)，雖改善了搬送等中操作的容易性，但另一方面卻有刀刃的作用不良的缺點。
另一方面，上述現(xiàn)有習知劃線裝置100(圖13)，在玻璃基板形成劃線時，例如圖15所示，是使刀輪120在較玻璃基板G端稍外側(cè)的點、降下至刀輪120最下端在玻璃基板G上面的略下方，藉由在使既定劃線壓施加于刀輪120的狀態(tài)下進行水平移動，而從玻璃基板G的端面開始進行劃線。此種劃線方法稱為“外切”。
在進行上述外切時，由于刀輪120在置于玻璃基板G上時是碰撞于玻璃基板G端面，因此有可能使玻璃基板G端面出現(xiàn)缺口或使刀輪120損傷。
因此，采用如圖16所示的方法，首先將刀輪120移動至玻璃基板G上方、較玻璃基板G端部更內(nèi)側(cè)的點，其次，使刀輪120降下，在既定劃線壓作用在抵接于玻璃基板G的刀輪120的狀態(tài)下，在玻璃基板G上往圖中右方水平移動，藉此開始進行劃線。此種劃線方法稱為“內(nèi)切”。
然而，當欲以內(nèi)切方式開始進行劃線時，刀輪120會在玻璃基板G表面上滑動，而產(chǎn)生刀刃無法從玻璃基板G表面深入內(nèi)部的現(xiàn)象。當產(chǎn)生此種現(xiàn)象時，稱為“刀刃的作用不良”。由于上述現(xiàn)象在改良后的大型玻璃的劃線動作中較為顯著，因此被要求開發(fā)出一種可獲得良好作用的刀刃。
本發(fā)明有鑒于此種新需求，其目的，是提供在割斷脆性材料基板時、在脆性材料基板表面可獲得良好作用的脆性材料基板劃線用刀輪及其制造方法、手動劃線工具及劃線裝置。
本案發(fā)明人等，在對形成于刀輪的刀刃的切口形狀、數(shù)量等精心研究后，其結(jié)果，完成了可獲得對基板表面的良好作用、且高生產(chǎn)性的脆性材料基板劃線用刀輪及其制造方法、手動劃線工具及劃線裝置。
亦即，根據(jù)本發(fā)明，提供一種脆性基板劃線用刀輪，是沿由超硬合金或燒結(jié)金鋼石構(gòu)成的盤狀刀輪圓周部形成V字形棱線部來作為刀刃，其特征在于在該棱線部刻設(shè)有至少一切口，該切口是以超過200μm之間距形成于該棱線部全周。
根據(jù)本發(fā)明的另一觀點，提供一種脆性基板劃線用刀輪的制造方法，是沿由超硬合金或燒結(jié)金鋼石構(gòu)成的盤狀刀輪圓周部形成V字形棱線部來作為刀刃，其特征在于在由較該刀輪棱線部硬的材料構(gòu)成、且形成有至少一突條的切口刻設(shè)用工具上，使該刀輪抵接于突條部分一邊加壓一邊轉(zhuǎn)動，以將至少一個切口刻設(shè)于該棱線部。
根據(jù)本發(fā)明的另一觀點，是在前述發(fā)明中提供一種刀輪，使前述刀輪抵接于較前述刀輪的棱線部硬的材料構(gòu)成、且形成有至少一突條的切口刻設(shè)用工具的突條部分，藉一邊加壓一邊轉(zhuǎn)動來刻設(shè)切口。
此等發(fā)明的切口，是指在沿盤狀刀輪圓周部形成V字形棱線部來作為刀刃時，沿大概與棱線部正交或與棱線部傾斜交會的方向局部性地對該刀刃刻設(shè)的槽狀凹部。切口在棱線方向的其至少一端部具有角部。
此等發(fā)明中，刀輪轉(zhuǎn)動于脆性材料基板上時，藉由形成于棱線部的切口的上述角部深入脆性材料基板而產(chǎn)生刀刃的作用，藉此可制作劃線的起點。
由此觀點來看，此等發(fā)明的切口的間距，是定義為反映刀刃的棱線方向的切口角部深入脆性材料基板、而形成于脆性材料基板的劃線起點的間隔。據(jù)此，此等發(fā)明，是包含在輪的圓周部形成有一個或形成有二個以上的切口的刀輪。
此外，此等發(fā)明的切口是以人為方式形成于刀刃的棱線者，并不包含例如刀刃缺角等損傷或因隨時間劣化而偶然產(chǎn)生者。
又，此等發(fā)明包含手動劃線工具，其是將本發(fā)明的脆性材料基板劃線用刀輪以旋轉(zhuǎn)自如的方式軸支于設(shè)在手柄前端的保持具。進一步地包含一種自動劃線裝置，其是在使刀盤相對裝載在載臺的脆性材料基板至少往一方向(例如X方向、Y方向的任一方向)移動的機構(gòu)的自動劃線裝置中，在該刀盤具備本發(fā)明的脆性材料基板劃線用刀輪。此外，本發(fā)明中，刀盤是由刀輪以及將刀輪軸支成能在基板上轉(zhuǎn)動的刀片保持具所構(gòu)成。
本發(fā)明的脆性材料基板劃線用刀輪中，是沿盤狀刀輪圓周部形成V字形棱線部來作為刀刃，在該棱線部刻設(shè)有至少一切口，該切口是以超過100μm之間距形成于該棱線部全周，而以超過200μm之間距形成則又更佳。藉此，能在脆性材料基板表面獲得良好作用。
此外，為了獲得良好作用，切口若以3μm以上的深度形成于前述棱線部則又更佳。又，以5μm以下的深度形成的話即相當充分。
本發(fā)明的脆性材料基板劃線用刀輪中，前述V字形棱線部由在半徑方向外側(cè)會聚的二斜面構(gòu)成，前述二斜面會聚形成的圓周棱線具有微細凹凸，前述凹凸的中心線平均粗度Ra超過0.40μm。
此外，本發(fā)明的“中心線平均粗度Ra”是表示JISB0601所規(guī)定的工業(yè)產(chǎn)品的表面粗度的參數(shù)之一，且是從對象物表面任意擷取的算術(shù)平均值。
只要將切口以隨機之間距及/或深度于該棱線部全周形成復數(shù)個的話，大致不需在切口刻設(shè)時的加工精度管理，即可獲得良好的刀刃作用。
根據(jù)本發(fā)明的脆性材料基板劃線用刀輪的制造方法，是對刀輪(沿盤狀刀輪的圓周部形成V字形棱線部來作為刀刃)的該棱線部刻設(shè)至少一切口時，在由較該刀輪的棱線部硬的材料構(gòu)成、且形成有至少一突條的切口刻設(shè)用工具上，使該刀輪抵接于突條部分一邊加壓一邊轉(zhuǎn)動。藉此，可簡化進行切口的刻設(shè)所需的設(shè)備，且作業(yè)時間亦較現(xiàn)有習知更加縮短。又，由于此種刻設(shè)作業(yè)與經(jīng)驗差異及個人差異并無關(guān)連，因此可提高生產(chǎn)性。


圖1是從與其旋轉(zhuǎn)軸正交的方向觀看本發(fā)明一實施形態(tài)的刀輪的前視圖。
圖2是圖1的側(cè)視圖。
圖3是用以刻設(shè)圖1的刀輪的切口的裝置的前視圖。
圖4是固定于圖3的刻設(shè)裝置的切口刻設(shè)用工具的俯視圖。
圖5是圖4的前視圖。
圖6是顯示刻設(shè)切口前的刀輪(圖中左側(cè))、以及刻設(shè)有切口的刀輪(圖中右側(cè))的刀輪前視圖。
圖7是實驗1的刀輪對玻璃基板的作用狀況的評估表。
圖8是實驗2的刀輪對玻璃基板的作用狀況的評估表。
圖9是實驗3的刀輪對玻璃基板的作用狀況的評估表。
圖10是從沿其旋轉(zhuǎn)軸的方向觀看本發(fā)明另一實施形態(tài)的刀輪的前視圖。
圖11是從與其旋轉(zhuǎn)軸的方向觀看本發(fā)明再一實施形態(tài)的刀輪的前視圖。
圖12是本發(fā)明實施形態(tài)的手動劃線工具的前視圖。
圖13是用于劃線作業(yè)的公知劃線裝置的前視圖。
圖14(a)、(b)是說明現(xiàn)有習知的將母基板割斷成單位基板的步驟例的圖。
圖15是說明使用刀輪進行外切劃線的公知方法的圖。
圖16是說明使用刀輪進行內(nèi)切劃線的公知方法的圖。
圖17是說明于刀輪的圓周形成切口的現(xiàn)有習知方法的圖。
圖18是從與其旋轉(zhuǎn)軸正交的方向觀看現(xiàn)有習知的刀輪例的前視圖。
圖19是圖18的側(cè)視圖。
2刀刃10，120刀輪(現(xiàn)有習知品)10a突起 20，50，60刀輪20a棱線部20b，50b，60b切口30刻設(shè)裝置 31切口刻設(shè)用工具32突條 90手動劃線工具100劃線裝置具體實施方式
以下，根據(jù)圖式詳細說明本發(fā)明的實施形態(tài)。
此外，作為本發(fā)明的脆性材料基板，并不特別限定形態(tài)、材質(zhì)、用途及大小，可是由單板構(gòu)成的基板或?qū)⒍陨系膯伟灞舜速N合的貼合基板，或亦可是在其表面或內(nèi)部附著或包含半導體材料者。
作為本發(fā)明的脆性材料基板的材質(zhì)，例如有玻璃、陶瓷、硅、藍寶石等，在用途方面，可作為液晶面板、電漿顯示面板、有機EL顯示面板等平板顯示面板。又，在稱為LCOS的投影機用基板的內(nèi)反射型基板的情形，是使用貼合有石英基板與半導體晶圓的一對脆性基板，此種脆性材料基板亦包含在內(nèi)。
以下實施形態(tài)中，雖顯示關(guān)于本發(fā)明刀輪形狀的例，但本發(fā)明的刀輪并不限定于此。
實施形態(tài)1使用圖1及2說明本發(fā)明的刀輪20的實施形態(tài)。
圖1是從與刀輪20的旋轉(zhuǎn)軸正交的方向觀察的前視圖，圖2是圖1的側(cè)視圖。
此外，刀輪20，是一可安裝于使用圖13所說明的現(xiàn)有習知劃線裝置100的刀片保持具140的刀輪。
如圖1所示，刀輪20呈一輪外徑為D、輪厚為T的盤狀，在輪外周部形成有刀刃角為V的刀刃2。
再者，如圖1及2所示，刀輪20，是在形成有刀刃2的棱線部20a形成有凹凸。亦即，如圖2的部分放大圖所示，此例中，形成有U字形或V字形的切口20b。切口20b，是每隔間隙P、從平坦的棱線部20a切出一深度h的切口而形成。相鄰的切口20b，彼此間殘留有較切口20b的圓周方向的長度更長的棱線部20a。
V字形棱線部20a是由在半徑方向外側(cè)會聚的二斜面構(gòu)成，前述二斜面會聚形成的棱線部20a外周緣部具有微細凹凸，前述凹凸的中心線平均粗度Ra超過0.40μm。
使用圖3至6說明用以刻設(shè)本發(fā)明的刀輪20的切口20b的裝置及刻設(shè)方法的實施形態(tài)。
圖3是用以刻設(shè)刀輪20的切口20b的裝置的前視圖。
如圖3所示，刻設(shè)裝置30，包含切口刻設(shè)用工具31；底座36，是用以固定切口刻設(shè)用工具31；導桿33，是架設(shè)于底座36上方；刻設(shè)頭34，具備使刻設(shè)頭沿導桿33移動于圖中X方向的馬達，用以對后述刀輪120賦予刻設(shè)負載；以及刀片保持具35，是以能升降的方式設(shè)于刻設(shè)頭34下端，并安裝有能拆裝的刀輪120。
在刻設(shè)頭34連接有未圖示控制器，其用以設(shè)定賦予刀輪120的刻設(shè)負載及X方向的移動距離等。
圖4是固定于刻設(shè)裝置30的切口刻設(shè)用工具31的俯視圖，圖5是圖4的前視圖。
如圖4及5所示，切口刻設(shè)用工具31是一板狀構(gòu)件，其在中央部具有較刀輪120(用以刻設(shè)切口20b)的刀刃硬的材質(zhì)構(gòu)成的復數(shù)突條32。切口刻設(shè)用工具31，藉由以線放電方式在例如具有平坦表面的PCD(PolyCrystalline Diamond，多晶金剛石)板狀構(gòu)件表面刻出條紋，如圖5所示，在既定角度的棱線部形成具有既定間隔、彼此平行的復數(shù)條突條32。突條32的棱線部形成在30～120°的范圍內(nèi)。
接著，說明使用圖3的刻設(shè)裝置30將切口20b刻設(shè)于刀輪120的方法的實施形態(tài)。
圖6是顯示未刻設(shè)切口20b的刀輪120(圖中左側(cè))、以及已刻設(shè)切口20b的刀輪20(圖中右側(cè))的刀輪前視圖。
此外，是以超硬合金為例來作為刀輪120的材質(zhì)。
首先，將圖6左側(cè)的刀輪120安裝于圖3的刻設(shè)裝置30的刀片保持具35。
其次，在刻設(shè)頭34的控制器設(shè)定施加于刀輪120的刻設(shè)負載及X方向的刀片保持具35的移動距離。刀片保持具35的移動距離例如為刀輪120的全周長。
其次，使刀片保持具35下降，使刀輪120抵接于一端部的突條32，一邊以設(shè)定的刻設(shè)負載加壓一邊轉(zhuǎn)動。當?shù)镀３志?5轉(zhuǎn)動設(shè)定的移動距離后，即使刀片保持具35上升。
藉此，在刀輪120的棱線部20a全周，以對應突條32之間隔的間隔形成切口20b，從刀片保持具35拆下即可得到刀輪20。
如上所述，由于使用刻設(shè)裝置30一邊轉(zhuǎn)動刀輪120一邊于棱線部20a全周刻設(shè)切口20b時，即可在短時間內(nèi)量產(chǎn)刀輪20，因此可簡化設(shè)備，此外，由于刻設(shè)作業(yè)與經(jīng)驗差異及個人差異并無關(guān)連，因此可提高生產(chǎn)性。
又，圖17是說明用以將切口刻設(shè)于刀輪的先前所使用的裝置例的圖。
如圖17所示，研磨裝置140，相對支撐于馬達M的旋轉(zhuǎn)軸的盤狀磨石Z，使刀輪120的棱線部20a與其研磨面正交并加以抵接，藉此在棱線部切出一切口20b。之后，使刀輪120退離至圖中下方，其次使刀輪120僅旋轉(zhuǎn)相當于間距P的旋轉(zhuǎn)角度后，再度在棱線部20a切出一切口20b。
藉由以此方式將切口20b形成于刀輪120的棱線部20a，而可得到刀輪20。
又，以下為方便說明，將使用圖3的刻設(shè)裝置30刻設(shè)切口于棱線部的方法稱為轉(zhuǎn)動方式，將使用圖17的研磨裝置140刻設(shè)切口于棱線部的方法稱為研磨方式。
為了在玻璃基板等的表面獲得良好作用，刀輪20至少需要一切口20b。切口20b最好是以超過200μm之間距形成于棱線部全周。切口20b的深度最好是刻設(shè)成小于5μm。刀輪20的輪外徑雖未特別限制，但對應基板的厚度，輪外徑最好是1.0～50mm，特別是在2.0～30mm內(nèi)則又更佳。
此外，當將形成于刀輪20的棱線部全周的切口20b個數(shù)設(shè)為分割數(shù)n、將相鄰的切口20b間的距離設(shè)為間距P、將刀輪20外徑設(shè)為D時，P/D即以下式表示。
亦即π/n(max)＜P/D＜π/n(min)...式1藉由n(min)＝1，上述式1可表示成如下π/n(max)＜P/D＜π...式2根據(jù)圖7至9說明為了評估本發(fā)明的刀輪的切斷特性所進行的實驗及其結(jié)果。
〔實驗1〕實驗1中，是在每次改變刀輪20的切口20b的間距100μm時、以前述改良后的大型玻璃為對象檢驗進行內(nèi)切時刀刃的作用狀況(滑動困難度)。
實驗1的條件顯示如下。
對象玻璃基板G1無堿玻璃(厚度0.7mm的玻璃單板)對象玻璃基板G2改良后的大型玻璃(厚度0.63mm的玻璃單板)〔刀輪〕材質(zhì)超硬合金外徑D3.0mm厚度T0.65mm軸孔徑H0.8mm切口間距P100～400μm(將圓周均等分割94～23)切口深度h2～3μm刀刃角度V120°切口的刻設(shè)方法使用切口刻設(shè)用工具31之前述轉(zhuǎn)動方式〔劃線裝置〕三星鉆石株式會社制MS型〔設(shè)定條件〕玻璃基板切入深度0.15mm劃線速度800mm/s刀刃負載0.06～0.2MPa根據(jù)所獲得的切斷區(qū)域的測定值，來對對象玻璃基板G1及對象玻璃基板G2評估使用刀輪進行玻璃基板的劃線時的刀輪的刀刃2有無滑動。
此外，本發(fā)明的切斷區(qū)域是定義為刀輪可割斷玻璃基板的刀刃負載區(qū)域。又，使用對應表壓力(MPa)的負載(Kgf)來作為刀刃負載。
實驗1中，在測定切斷區(qū)域的下限值(LTH)的同時，亦進行切斷區(qū)域的刀刃負載的高負載側(cè)0.15MPa及0.20MPa中劃線的良否判定。
在表1顯示用作為樣品的刀輪的刀刃特征。
表1

圖7是評估實驗1的刀輪20對各對象玻璃基板的作用狀況(滑動難度)的圖。亦即，是顯示針對對象玻璃基板G1，G2，就低負載區(qū)及高負載區(qū)的各設(shè)定值將有無刀輪20的刀刃滑動就各刀刃種類驗證的結(jié)果。
從圖7可清楚得知，相對于樣品A的無切口刀刃(刀輪120)在刀刃產(chǎn)生滑動，本發(fā)明的樣品B～E的有切口刀輪20，在大的切斷區(qū)域中未產(chǎn)生刀刃的滑動。
又，刀輪20的切口間距只要大于100μm即可，而更佳者為只要大于200μm即可確實地得到良好的作用。
〔實驗2〕實驗2中，針對具有無切口刀刃的刀輪120以及本發(fā)明的有切口的刀輪20，在既定切斷區(qū)域?qū)η笆龈牧己蟮拇笮筒ＡнM行內(nèi)切，來驗證此時的劃線狀況。
實驗2的條件顯示如下。
對象玻璃基板改良后的大型玻璃(厚度0.63mm的玻璃單板)〔刀輪〕材質(zhì)超硬合金及燒結(jié)金剛石外徑D3.0mm厚度T0.65mm軸孔徑H0.8mm切口間距P300μm(將圓周均等分割31)切口深度h2～3μm刀刃角度V120°切口的刻設(shè)方法使用切口刻設(shè)用工具31的前述轉(zhuǎn)動方式〔劃線裝置〕三星鉆石株式會社制MS型〔設(shè)定條件〕玻璃基板切入深度0.10mm劃線速度800mm/s刀刃負載0.03～0.20MPa。
圖8，是顯示實驗2中，針對材質(zhì)為超硬合金、具有無切口刀刃的樣品F的刀輪120以及本發(fā)明的有切口20b的刀輪20在既定切斷區(qū)域?qū)η笆龈牧己蟮拇笮筒ＡнM行內(nèi)切的結(jié)果。
此外，樣品G，是藉由使用材質(zhì)為超硬合金的切口刻設(shè)用工具31的前述轉(zhuǎn)動方式來刻設(shè)切口20b者，樣品H是使用材質(zhì)為燒結(jié)金剛石的現(xiàn)有習知研磨裝置140來刻設(shè)切口20b者。此外，圖8所記載的“切斷區(qū)域”的“＜MPa”，是表示即使大于0.20MPa亦能切斷。
從圖8可清楚得知，相對于樣品F的無切口刀刃(刀輪120)在刀刃產(chǎn)生滑動，本發(fā)明的具有切口的刀輪20，在大的切斷區(qū)域中未產(chǎn)生刀刃的滑動。又，即使以前述轉(zhuǎn)動方式來刻設(shè)刀輪20的切口20b時，仍可獲得與使用現(xiàn)有習知研磨裝置140的研磨方式相同的效果。
〔實驗3〕實驗3中，改變刀輪20的切口20b深度，在既定切斷區(qū)域?qū)η笆龈牧己蟮拇笮筒ＡнM行內(nèi)切，來驗證此時的劃線狀況。
實驗3的條件顯示如下。
對象玻璃基板改良后的大型玻璃(厚度0.63mm的玻璃單板)〔刀輪〕材質(zhì)超硬合金外徑D3.0mm厚度T0.65mm軸孔徑H0.8mm切口間距P40～9740μm(將圓周均等分割230～1)切口深度h1，2，3μm的各深度刀刃角度V120°切口的刻設(shè)方法前述轉(zhuǎn)動方式〔劃線裝置〕三星鉆石株式會社制MS型〔設(shè)定條件〕玻璃基板切入深度0.10mm劃線速度800mm/s刀刃負載0.09～0.24MPa。
圖9是顯示實驗3中，分別將刀輪20的切口20b深度設(shè)定為1μm、2μm及3μm，對前述改良后的大型玻璃進行內(nèi)切所得到的切斷區(qū)域及評估。此外，圖9所記載的“切斷區(qū)域”的“＜MPa”，是表示即使大于0.20MPa亦能切斷。
從圖9可清楚得知，當切口深度達到3μm時，即大致不易在刀刃產(chǎn)生滑動，可在大的切斷區(qū)域進行穩(wěn)定的內(nèi)切。
從實驗1～3的結(jié)果可清楚得知，將刀輪20的切口間距設(shè)成大于100μm時，即可獲得良好的作用，即使以轉(zhuǎn)動方式來刻設(shè)切口20b時，亦可得到與現(xiàn)有習知研磨方法相同的效果。進一步地，將刀輪20的切口20b深度設(shè)成3μm時，即大致不易在刀刃產(chǎn)生滑動，可在大的切斷區(qū)域進行穩(wěn)定的內(nèi)切。再者，雖未圖示，但即使深度達4μm、5μm在刀刃仍難以產(chǎn)生滑動，可進行穩(wěn)定的內(nèi)切。扼要言之，在小于5μm、較佳者大于3μm的范圍內(nèi)，即可進行穩(wěn)定的內(nèi)切。
從上述實施形態(tài)可清楚得知，藉由將切口20b在前述棱線部全周形成為大于3μm且小于5μm的深度，即可獲得良好的作用，使切口的刻設(shè)較為容易。
又，即使在切口間距較現(xiàn)有習知高滲透型刀輪10大時，亦即減少圓周的分割數(shù)時，亦可獲得良好的作用，使切口的刻設(shè)較為容易。
〔其他實施形態(tài)〕使用圖10及11說明本發(fā)明的刀輪的其他實施形態(tài)。
圖10及11是從沿刀輪旋轉(zhuǎn)軸的方向所觀察的本發(fā)明刀輪的各側(cè)視圖。
如圖10所示，刀輪50的切口50b在棱線部51全周僅形成一個(亦即，切口間距為棱線部51的全周長)。刀輪50，例如在進行內(nèi)切時，可在刀輪50至少旋轉(zhuǎn)一圈的微小移動范圍內(nèi)獲得刀刃的作用。
如圖11所示，刀輪60的切口60b是以任意間距及槽深復數(shù)個形成于棱線部51全周。刀輪60是可獲得良好的刀刃作用。又，大致不須進行刻設(shè)切口60b時的切口60b間距或槽深的精度管理，可提高生產(chǎn)性。
如前述實施形態(tài)所示，刀輪20，60，可在脆性材料基板表面獲得刀刃的作用。
亦即，藉由以超過200μm之間距將各切口形成一個以上，即能獲得良好的作用。
再者，藉由使用前述刻設(shè)裝置30的轉(zhuǎn)動方式來制造刀輪的話，可簡化進行切口刻設(shè)所需的設(shè)備，且作業(yè)時間亦較過去更加縮短。又，由于此種刻設(shè)作業(yè)與經(jīng)驗差異及個人差異并無關(guān)連，因此可提高生產(chǎn)性。
又，刀輪20，60的各切口的形成并不限定于使用前述刻設(shè)裝置30的轉(zhuǎn)動方式，亦可是現(xiàn)有習知的研磨方式，或亦可是放電加工或雷射加工。
又，本發(fā)明包含手動劃線工具，其是將本發(fā)明的脆性材料基板劃線用刀輪20，60以旋轉(zhuǎn)自如的方式軸支于設(shè)在手柄前端的保持具。
圖12是上述手動劃線工具的前視圖。
手動劃線工具90，主要是由在一端安裝有可更換的刀輪20，60的保持具91、以及能拆裝保持具91的棒狀握把92構(gòu)成。
握把92，在內(nèi)部形成有油室93，一端形成與保持具91結(jié)合的結(jié)合部，另一端則具備能拆裝的用以將潤滑油供至油室93的蓋94。
本發(fā)明進一步包含劃線裝置，其是將本發(fā)明的脆性材料基板劃線用刀輪20，60以旋轉(zhuǎn)自如的方式安裝于公知劃線裝置，而可對脆性材料基板進行劃線。
作為此種劃線裝置，例如有圖13所示的前述劃線裝置。
本發(fā)明的刀輪對無堿玻璃或合成石英玻璃的玻璃基板特別有效，在用途上適用于以TFT液晶面板為代表例的各種平面顯示面板用的各種脆性材料基板。
本發(fā)明的脆性材料基板劃線用刀輪，是沿盤狀刀輪的圓周部形成V字形棱線部來作為刀刃，并在前述棱線部刻設(shè)至少一切口，藉此可在脆性材料基板表面獲得良好作用。
即使在于前述棱線部全周僅形成一個切口時，仍可使刀刃的作用良好，縮短刻設(shè)切口所需的時間。
若以隨機間距及/或深度在前述棱線部全周形成復數(shù)個切口的話，即大致無需制造時的精度管理，可獲得良好的刀刃作用。
本發(fā)明的脆性材料基板劃線用刀輪的制造方法中，由于在對刀輪(沿盤狀刀輪的圓周部形成V字形棱線部來作為刀刃)的該棱線部刻設(shè)至少一切口時，在由較該刀輪的棱線部硬的材料構(gòu)成、且形成有至少一突條的切口刻設(shè)用工具上，使該刀輪抵接于突條部分一邊加壓一邊轉(zhuǎn)動，因此可簡化進行切口的刻設(shè)所需的設(shè)備，且作業(yè)時間亦較現(xiàn)有習知更加縮短。又，由于此種刻設(shè)作業(yè)與經(jīng)驗差異及個人差異并無關(guān)連，因此可提高生產(chǎn)性。
本發(fā)明，是可利用于分割脆性材料基板時所使用的刀輪的制造。
權(quán)利要求
1.一種刀輪，是脆性基板劃線用刀輪，在沿由超硬合金或燒結(jié)金鋼石構(gòu)成的盤狀刀輪圓周部形成V字形棱線部來作為刀刃，其特征在于在該棱線部刻設(shè)有至少一切口，該切口是以超過200μm之間距形成于該棱線部全周。
2.如權(quán)利要求1所述的刀輪，其特征在于其中所述的V字形棱線部是由在半徑方向外側(cè)會聚的二斜面構(gòu)成，該二斜面會聚形成的圓周棱線具有微細的凹凸，該凹凸的中心線平均粗度Ra超過0.40μm。
3.如權(quán)利要求1所述的刀輪，其特征在于其中所述的切口是以隨機的間距及/或深度在該棱線部全周形成多數(shù)個。
4.如權(quán)利要求1所述的刀輪，其特征在于是將該刀輪抵接于由較該刀輪棱線部硬的材料構(gòu)成、且形成有至少一突條的切口刻設(shè)用工具的突條部分，藉一邊加壓一邊轉(zhuǎn)動來刻設(shè)該切口。
5.一種刀輪的制造方法，是用來制造脆性基板劃線用刀輪，該刀輪是沿由超硬合金或燒結(jié)金鋼石構(gòu)成的盤狀刀輪圓周部形成V字形棱線部來作為刀刃，其特征在于在由較該刀輪棱線部硬的材料構(gòu)成、且形成有至少一突條的切口刻設(shè)用工具上，使該刀輪抵接于突條部分，并一邊加壓一邊轉(zhuǎn)動，以將至少一個切口刻設(shè)于該棱線部。
6.一種手動劃線工具，是將權(quán)利要求1至4中項任一項所述的刀輪，以旋轉(zhuǎn)自如的方式軸支于設(shè)在手柄前端的保持具。
7.一種自動劃線裝置，是具備使刀盤相對裝載在載臺的脆性材料基板至少往一方向移動的機構(gòu)，其特征在于在該刀盤具備權(quán)利要求1至4中任一項所述的刀輪。
全文摘要
本發(fā)明提供一種在割斷用于液晶顯示面板等的脆性材料基板時，在脆性材料基板表面的作用良好的脆性材料基板劃線用刀輪及其高生產(chǎn)性的制造方法。由超硬合金或燒結(jié)金鋼石構(gòu)成的刀輪，在沿盤狀刀輪圓周部形成V字形棱線部來作為刀刃，在該棱線部刻設(shè)有至少一切口，該切口是以超過200μm之間距形成于該棱線部全周。
文檔編號C03B33/12GK1980777SQ20058002257
公開日2007年6月13日 申請日期2005年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月16日
發(fā)明者若山治雄, 塩沢哲司, 關(guān)島孝志, 小笠原規(guī)幸, 曾山浩 申請人:三星鉆石工業(yè)股份有限公司