專(zhuān)利名稱：脆性材料用劃線輪及脆性材料的劃線方法及裝置、工具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及脆性材料用劃線輪及其制造方法和采用所述劃線輪的脆性材料基板的劃線方法及劃線裝置，該脆性材料用劃線輪在壓接于脆性材料基板的狀態(tài)下滾動(dòng)以在所述脆性材料基板上刻出劃線，從而形成從所述劃線朝所述脆性材料基板的厚度方向伸展的
垂直裂痕。
背景技術(shù)：
平面顯示器(以下稱為FPD)使用由配合畫(huà)面尺寸的大小的脆性材料所構(gòu)成的基板(以下稱為基板)。例如，作為FPD的一種的液晶顯示器用面板是將兩片玻璃基板貼合并在其間隙注入液晶而構(gòu)成顯示面板的。此外，在被稱為L(zhǎng)COS的投影儀用基板內(nèi)的反射型基板的情況下，使用將石英基板與半導(dǎo)體晶片貼合而成的一對(duì)基板。此種將基板貼合而成的貼合基板， 通常是在大尺寸的貼合基板(母基板)的表面上形成劃線，接下來(lái)通過(guò)沿所形成的劃線使基板裂斷來(lái)分割成預(yù)定尺寸的單位基板。需要說(shuō)明的是，在母基板上形成劃線的動(dòng)作稱為“劃線動(dòng)作”。沿著通過(guò)劃線動(dòng)作而形成的劃線來(lái)折斷母基板的動(dòng)作稱為“裂斷”。通過(guò)劃線與裂斷來(lái)分割成所期望尺寸的脆性材料基板的動(dòng)作稱為“割斷”。進(jìn)一步地，經(jīng)過(guò)割斷步驟后的搬送將已被割斷的脆性材料基板切分成分別獨(dú)立的單位基板的動(dòng)作稱為“分離”。此外，在本發(fā)明中，將通過(guò)形成劃線來(lái)使垂直裂痕從基板表面朝基板厚度方向伸展的劃線輪性質(zhì)稱為“滲透效果”。圖7是公知的劃線裝置的主視圖。使用圖7說(shuō)明以往的劃線方法。此外，以該圖左右方向?yàn)閄方向、以與紙面正交的方向?yàn)閅方向，說(shuō)明如下。劃線裝置100具備以真空吸附機(jī)構(gòu)固定所載置的玻璃基板G且能水平旋轉(zhuǎn)的臺(tái) 28 ；用以將臺(tái)觀支撐成可在Y方向上移動(dòng)且彼此平行的一對(duì)導(dǎo)軌21、21 ；使臺(tái)觀沿導(dǎo)軌 21,21移動(dòng)的滾珠螺桿22 ；沿X方向架設(shè)于臺(tái)觀上方的導(dǎo)桿23 ；在導(dǎo)桿23上設(shè)置成能沿 X方向滑動(dòng)且用以對(duì)劃線輪50施加切斷壓力的劃線頭1 ；使劃線頭1沿導(dǎo)桿23滑動(dòng)的電動(dòng)機(jī)24 ；擺動(dòng)自如地設(shè)在劃線頭1的下端且通過(guò)劃線頭1進(jìn)行升降的刀片保持件11 ；可旋轉(zhuǎn)地安裝在刀片保持件11下端的劃線輪50 ；以及一對(duì)CCD攝影機(jī)25，所述一對(duì)CCD攝影機(jī)25 設(shè)于導(dǎo)桿23上方，用以識(shí)別在臺(tái)觀上的玻璃基板G上形成的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記。圖8及圖9是說(shuō)明玻璃基板等脆性材料基板的割斷步驟的圖，亦即分別說(shuō)明在脆性材料基板表面形成劃線的步驟、以及沿所形成的劃線使脆性材料基板裂斷而分割成所期望的尺寸的脆性材料基板的步驟。根據(jù)圖8及圖9說(shuō)明基板的割斷步驟的兩個(gè)例子。此外，在以下說(shuō)明中，以用于液晶顯示設(shè)備用面板的作為貼合玻璃的玻璃基板G為例，為使說(shuō)明易于理解，將一側(cè)的玻璃基板暫稱為A面基板，將另一側(cè)的玻璃基板暫稱為B面基板。第一例中，(1)、首先，如圖8(a)所示，以A面基板為上側(cè)，將玻璃基板G載置于劃線裝置的劃線臺(tái)上，并使用劃線輪50對(duì)A面基板進(jìn)行劃線動(dòng)作來(lái)形成劃線Μ。(2)、接下來(lái)，使玻璃基板G的上下翻轉(zhuǎn)，將所述玻璃基板G搬送至裂斷裝置。接著如圖8 (b)所示，利用該裂斷裝置，使裂斷桿3沿與劃線M相對(duì)的線對(duì)載置于墊板4上的玻璃基板G的B面基板進(jìn)行按壓。以此，下側(cè)的A面基板的裂痕從劃線Μ向上方伸展，從而 A面基板沿劃線Μ被分割。(3)、然后，將玻璃基板G搬送至劃線裝置的劃線臺(tái)上。進(jìn)而，利用該劃線裝置，如圖8 (c)所示那樣用劃線輪50對(duì)B面基板進(jìn)行劃線動(dòng)作來(lái)形成劃線Sb。G)、接下來(lái)，使玻璃基板G的上下翻轉(zhuǎn)并搬送至裂斷裝置。進(jìn)而，如圖8(d)所示， 利用裂斷桿3沿與劃線Sb相對(duì)的線對(duì)載置于墊板4上的所述玻璃基板G的A面基板進(jìn)行按壓。以此，下側(cè)的B面基板的裂痕從劃線Sb向上方伸展，從而B(niǎo)面基板沿劃線Sb被分割。本發(fā)明將上述步驟所構(gòu)成的割斷方式稱為SBSB方式(S代表劃線，B代表裂斷)。此外，在第二例中，(1)、首先，如圖9 (a)所示，以A面基板為上側(cè)，將玻璃基板G載置于劃線裝置的劃線臺(tái)上，并使用劃線輪50對(duì)A面基板進(jìn)行劃線動(dòng)作來(lái)形成劃線Μ。(2)、接下來(lái)，使玻璃基板G的上下翻轉(zhuǎn)，將所述玻璃基板G載置于劃線臺(tái)上，并使用劃線輪50對(duì)B面玻璃基板進(jìn)行劃線動(dòng)作來(lái)形成劃線Sb (圖9 (b))。(3)、然后，將玻璃基板G搬送至裂斷裝置。接著如圖9(c)所示，利用該裂斷裝置， 使裂斷桿3沿與劃線Μ相對(duì)的線對(duì)載置于墊板4上的玻璃基板G的B面玻璃基板進(jìn)行按壓。以此，下側(cè)的A面基板的裂痕從劃線M向上方伸展，從而A面基板沿劃線M被分割。(4)、其次，使玻璃基板G的上下翻轉(zhuǎn)并如圖9 (d)所示那樣載置于裂斷裝置的墊板 4上。接著，將裂斷桿3沿與劃線Sb相對(duì)的線對(duì)玻璃基板G的A面基板進(jìn)行按壓。以此，下側(cè)的B面基板的裂痕從劃線Sb向上方伸展，從而B(niǎo)面基板沿劃線Sb被分割。本發(fā)明將上述步驟所構(gòu)成的割斷方式稱為SSBB方式。通過(guò)實(shí)施上述兩個(gè)示例的(1) (4)各步驟，玻璃基板G在所期望的位置被沿劃線分割成兩個(gè)。接著，以稍微施力使玻璃基板G在所期望的分離位置被分離。此外，在專(zhuān)利文獻(xiàn)1中公開(kāi)了一種具有高滲透效果的劃線輪。專(zhuān)利文獻(xiàn)1 日本專(zhuān)利第3，074，143號(hào)公報(bào)圖11及圖12是說(shuō)明專(zhuān)利文獻(xiàn)1所示的劃線輪的示意圖(包含局部放大圖)。劃線輪40由形成有圓周棱線41的外周緣部和沿圓周棱線41在圓周方向交錯(cuò)形成的多個(gè)缺口 40b及突起40a構(gòu)成。突起40a由以預(yù)定間距及深度切割圓周棱線41而形成的。通過(guò)使用劃線輪40形成劃線，從而能從玻璃基板的表面朝垂直方向形成相對(duì)于玻璃基板的板厚為較深的垂直裂痕。當(dāng)將這種具有高滲透效果的劃線輪40用于割斷步驟時(shí)，能簡(jiǎn)化或省略圖8(b)及圖8(d)所示的SBSB方式中的裂斷步驟或圖9(c)及圖9(d)所示的 SSBB方式中的裂斷步驟。另外，在玻璃材料制造廠商在基板材料的改良、熱處理加工中進(jìn)行各種改良的結(jié)果是，使用以往的刀具輪(以往的刃尖(普通刃尖)以下稱為N刃尖)進(jìn)行劃線時(shí)，會(huì)產(chǎn)生“接觸不良”的狀態(tài)、即在滾動(dòng)刀輪后不能馬上開(kāi)始形成劃線的情形。亦即，產(chǎn)生刃尖在基板表面“容易滑動(dòng)”的傾向。該結(jié)果是開(kāi)始要求“接觸好”的刃尖。然而，在“接觸好”這方面，專(zhuān)利文獻(xiàn)1所述的高滲透刃尖(以下稱為P刃尖)雖能加以對(duì)應(yīng)，但難以確保在FPD 面板制造現(xiàn)場(chǎng)所要求的端面強(qiáng)度的質(zhì)量基準(zhǔn)。端面強(qiáng)度這方面，使用N刃尖后的分割面的數(shù)據(jù)雖然良好，但N刃尖的情形則存在如下問(wèn)題，使用圖10進(jìn)行說(shuō)明。圖10是表示對(duì)單板進(jìn)行交叉劃線的情形的示意圖。使用N刃尖來(lái)進(jìn)行這種交叉劃線方法時(shí)的問(wèn)題點(diǎn)是，會(huì)產(chǎn)生所謂“交點(diǎn)跳越”的問(wèn)題、即在交點(diǎn)附近劃線不能連續(xù)。就上述端面強(qiáng)度的觀點(diǎn)出發(fā)，使用N刃尖的分割面數(shù)據(jù)雖然良好，卻存在如下問(wèn)題(1)、交叉切割時(shí)會(huì)產(chǎn)生交點(diǎn)跳越；(2)、對(duì)基板表面的硬度高的基板要求接觸的良好性；C3)、對(duì)于厚度為0. 4mm以下的玻璃或經(jīng)化學(xué)蝕刻等化學(xué)處理而予以薄型化的玻璃，會(huì)被要求通過(guò)內(nèi)切進(jìn)行的劃線方法，但N刃尖卻不能加以對(duì)應(yīng)。另一方面，若欲采用使用P刃尖的劃線方法時(shí)，根據(jù)FPD面板生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)有時(shí)會(huì)要求利用一直以來(lái)的裂斷步驟加以對(duì)應(yīng)的情形，因此P刃尖的導(dǎo)入有時(shí)不一定能成為解決對(duì)策。此外，還有端面強(qiáng)度方面也對(duì)P刃尖的使用造成制約的情況。除基板表面強(qiáng)度的改良外，還增加了對(duì)母基板(作為面板基板的材料)進(jìn)行化學(xué)蝕刻來(lái)加強(qiáng)基板表面強(qiáng)度的情形，但在該情況下基板外周會(huì)隆起，產(chǎn)生了通過(guò)“外切”進(jìn)行的劃線動(dòng)作(外切劃線動(dòng)作)不穩(wěn)定的傾向。此外，代表行動(dòng)電話的手機(jī)終端機(jī)中所使用的面板基板，為了實(shí)現(xiàn)輕量化而有其厚度越來(lái)越薄的傾向，對(duì)此種基板采用使用N刃尖的外切劃線方法也會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。其理由在于，若對(duì)厚度薄的基板采用外切劃線方法，則當(dāng)將刀輪置于基板上時(shí)，會(huì)因帶給基板端面邊緣的沖擊而在邊緣產(chǎn)生缺口或使基板本身破裂，從而致使產(chǎn)品的合格率降低。因此，對(duì)薄基板不能采用由N刃尖進(jìn)行的外切劃線。然而，由于 N刃尖是接觸不良的刃尖，因此不能采用由該刃尖進(jìn)行的內(nèi)切劃線方法。如以上的說(shuō)明，使用刃尖的使用者要求開(kāi)發(fā)出一種對(duì)基板表面的接觸好、不容易產(chǎn)生交點(diǎn)跳越且能確保端面強(qiáng)度為與N刃尖相同程度的質(zhì)量的刃尖。當(dāng)使用所述劃線裝置100來(lái)割斷玻璃基板G時(shí)，通過(guò)使載置玻璃基板G的臺(tái)觀旋轉(zhuǎn)90°來(lái)沿縱向和橫向進(jìn)行交叉劃線動(dòng)作，從而不僅在玻璃基板上沿一方向形成劃線，而是使多條劃線交叉而形成有交點(diǎn)。如圖10所示，在劃線輪50通過(guò)最初形成的劃線Ll L3而形成劃線L4 L6時(shí)， 有時(shí)在這些劃線的交點(diǎn)附近會(huì)產(chǎn)生后來(lái)所形成的劃線L4 L6有一部分在交點(diǎn)附近無(wú)法形成的現(xiàn)象(這種現(xiàn)象稱為“交點(diǎn)跳越”)。當(dāng)在玻璃基板上產(chǎn)生這種交點(diǎn)跳越時(shí)，玻璃基板大多不能依照劃線而分離，其結(jié)果是產(chǎn)生大量不合格品，從而存在生產(chǎn)效率顯著降低的問(wèn)題。交點(diǎn)跳越的原因被認(rèn)為可能如下所述。即，在最初以N刃尖形成劃線時(shí)，會(huì)隔著劃線在兩側(cè)的玻璃表面附近產(chǎn)生內(nèi)部應(yīng)力。接著，在N刃尖的劃線輪通過(guò)最初形成的劃線時(shí)， 會(huì)因潛在其附近的內(nèi)部應(yīng)力，削弱了自劃線輪朝垂直方向?qū)ΣＡЩ迕媸┘觿澗€動(dòng)作所需的力，其結(jié)果是，造成無(wú)法在交點(diǎn)附近形成后來(lái)應(yīng)形成的劃線。另一方面，當(dāng)使用如專(zhuān)利文獻(xiàn)1所示的高滲透性劃線輪40 (P刃尖)形成劃線時(shí)， 能防止上述劃線的交點(diǎn)跳越，并在玻璃基板表面形成較深的垂直裂痕。
5
然而，使用劃線輪40來(lái)形成劃線時(shí)，有時(shí)會(huì)在圖8 (c)中對(duì)上側(cè)的B面基板進(jìn)行劃線動(dòng)作的時(shí)刻，在該B面基板上形成較深的垂直裂痕，使玻璃基板G在實(shí)質(zhì)上成為分離狀態(tài)。因此，為了從圖8(c)移至圖8(d)，當(dāng)以吸引墊等吸引玻璃基板G并搬送至第二裂斷裝置時(shí)，存在已分離的玻璃基板G的一方殘留于第二劃線裝置上，或已分離的玻璃基板G的一方在玻璃基板G的搬送中掉落的情況。此外，與使用以往劃線輪(N刃尖)的情況相比較， 存在脆性材料的分割面的質(zhì)量(端面強(qiáng)度)降低的情況。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是鑒于上述的以往問(wèn)題而完成的，其目的在于提供能在切斷脆性材料基板時(shí)防止交點(diǎn)跳越且可進(jìn)行在搬送中不致使端材掉落的穩(wěn)定搬送的脆性材料用劃線輪及使用該劃線輪的脆性材料基板的劃線方法及劃線裝置、及劃線工具。此外，本發(fā)明的目的在于提供可發(fā)揮劃線時(shí)的接觸好且脆性材料的分割面質(zhì)量 (端面強(qiáng)度)良好的劃線性能的劃線輪及使用該劃線輪的脆性材料劃線方法及劃線裝置、 及劃線工具。根據(jù)本發(fā)明，提供一種脆性材料用劃線輪，該脆性材料用劃線輪由如下部分構(gòu)成 共有旋轉(zhuǎn)軸的兩個(gè)圓錐的底部相交而形成圓周棱線的外周緣部，以及沿所述圓周棱線在圓周方向上交錯(cuò)形成的多個(gè)缺口及突起，所述外周緣部包含兩個(gè)所述圓錐的斜面而形成，所述斜面的中心線平均粗糙度Ra是0. 45 μ m以下，所述突起借助于等間隔殘留所述圓周棱線的缺口而形成，其特征在于，所述缺口在其圓周方向上的長(zhǎng)度，比所述突起的圓周方向的長(zhǎng)度短。所述缺口在其圓周方向上的長(zhǎng)度是4 14 μ m、優(yōu)選是7 12 μ m的范圍。本發(fā)明的突起由在N刀尖(以往刀尖)的圓周棱線形成缺口后殘留的、在圓周方向上具有長(zhǎng)度的圓周棱線的部分構(gòu)成。為了在切斷脆性材料基板時(shí)防止交點(diǎn)跳越、避免分離后的玻璃基板的截面質(zhì)量下降、在搬送中端材不致掉落而能進(jìn)行穩(wěn)定的搬送，并且為了提高脆性材料的分割面質(zhì)量 (端面強(qiáng)度)，優(yōu)選為如下的結(jié)構(gòu)。即，所述缺口在其圓周方向上的長(zhǎng)度，是比所述突起的圓周方向的長(zhǎng)度短。所述圓周棱線的中心線平均粗糙度Ra是0. 40 μ m以下。此外，作為脆性材料用劃線輪，本發(fā)明包含的脆性材料用劃線輪是，具有供軸支承所述輪用的銷(xiāo)貫通的軸孔的盤(pán)狀輪或者與所述銷(xiāo)一體地形成的一體型輪。根據(jù)本發(fā)明的另一觀點(diǎn)，提供一種脆性材料的劃線方法，該脆性材料的劃線方法是使前述任一項(xiàng)所述的脆性材料用劃線輪在壓接于脆性材料基板的狀態(tài)下滾動(dòng)，以在所述脆性材料基板上形成劃線，其特征在于，所述脆性材料基板是原料單板或貼合玻璃基板。根據(jù)本發(fā)明的另一觀點(diǎn)，提供一種脆性材料的劃線方法，該脆性材料的劃線方法是使脆性材料用劃線輪在壓接于脆性材料基板的狀態(tài)下滾動(dòng)，以在所述脆性材料基板上形成劃線，其特征在于，使用第一劃線輪形成第一劃線，接下來(lái)使用第二劃線輪形成與已形成的第一劃線相交的第二劃線，至少第一劃線輪是本發(fā)明的脆性材料用劃線輪。至少第一劃線輪是本發(fā)明的脆性材料用劃線輪，而第二劃線輪可是與第一劃線輪同樣不具有高滲透效果的劃線輪，或者也可是所述的具有高滲透效果的劃線輪。
根據(jù)本發(fā)明的另一觀點(diǎn)，提供一種脆性材料的劃線裝置，該脆性材料的劃線裝置具備可旋轉(zhuǎn)地載置脆性材料基板的旋轉(zhuǎn)臺(tái)；相對(duì)于載置在所述旋轉(zhuǎn)臺(tái)上的脆性材料基板而在X及Y方向上移動(dòng)的劃線輪安裝部；以及安裝于該劃線輪安裝部的本發(fā)明的脆性材料用劃線輪。根據(jù)本發(fā)明的另一觀點(diǎn)，提供一種脆性材料用手動(dòng)劃線工具，該脆性材料用手動(dòng)劃線工具是將本發(fā)明的所述的脆性材料用劃線輪旋轉(zhuǎn)自如地軸裝于設(shè)在柄端的保持件所構(gòu)成的。根據(jù)本發(fā)明的又一觀點(diǎn)，提供一種脆性材料用劃線輪的制造方法，該脆性材料用劃線輪由如下部分構(gòu)成共有旋轉(zhuǎn)軸的兩個(gè)圓錐底部相交而形成圓周棱線的外周緣部，以及沿所述圓周棱線在圓周方向上交錯(cuò)形成的多個(gè)缺口及突起，所述突起借助于等間隔殘留所述圓周棱線的缺口而被形成，所述突起在其壓接于脆性材料基板的狀態(tài)下滾動(dòng)，以在所述脆性材料基板上形成劃線及從劃線朝所述脆性材料基板的厚度方向伸展的垂直裂痕，其特征在于，具備通過(guò)激光的照射而在外周緣部切成從所述圓錐的軸線方向觀察的形狀為V 字形的缺口的步驟，并通過(guò)改變所述V字的中心角度來(lái)設(shè)定所述缺口在圓周方向上的長(zhǎng)度。根據(jù)本發(fā)明的再一觀點(diǎn)，提供一種脆性材料用劃線輪的制造方法，該脆性材料用劃線輪由如下部分構(gòu)成共有旋轉(zhuǎn)軸的兩個(gè)圓錐底部相交而形成圓周棱線的外周緣部，以及沿所述圓周棱線在圓周方向上交錯(cuò)形成的多個(gè)缺口及突起，所述突起借助于等間隔殘留所述圓周棱線的缺口而被形成，所述突起在其壓接于脆性材料基板的狀態(tài)下滾動(dòng)，以在所述脆性材料基板上形成劃線及從劃線朝該脆性材料基板的厚度方向伸展的垂直裂痕，其特征在于，具備通過(guò)激光的照射而在外周緣部切成從所述圓錐的軸線方向觀察的形狀為梯形的缺口的步驟，并通過(guò)改變梯形的底邊長(zhǎng)度來(lái)設(shè)定所述缺口在圓周方向上的長(zhǎng)度。本發(fā)明的脆性材料用劃線輪中，由于缺口在其圓周方向上的長(zhǎng)度比突起的圓周方向的長(zhǎng)度短，因此能抑制所述的高滲透效果且使對(duì)玻璃表面的咬合(接觸)良好。本發(fā)明的脆性材料用劃線輪中，由于缺口在其圓周方向上的長(zhǎng)度是在4 14μπι 的范圍，因此在切斷脆性材料時(shí)，可防止交點(diǎn)跳越，避免分離后的玻璃基板的截面質(zhì)量下降，在搬送中端材不致掉落而能進(jìn)行穩(wěn)定的搬送。由于外周緣部包含兩個(gè)圓錐臺(tái)斜面而形成，且該斜面的中心線平均粗糙度Ra是 0. 45 μ m以下，因此能抑制兩個(gè)圓錐臺(tái)的斜面上的表面粗糙度。雖會(huì)因劃線使圓錐臺(tái)斜面的表面粗糙度轉(zhuǎn)印至玻璃的邊緣部，但由于已抑制圓錐臺(tái)斜面的表面粗糙度，因此可確保玻璃邊緣部的強(qiáng)度(端面強(qiáng)度)，從而能抑制分離后的玻璃基板的截面質(zhì)量下降。由于圓周棱線在盤(pán)的直徑方向具有微細(xì)的凹凸，而該凹凸的中心線平均粗糙度Ra 是0. 40 μ m以下，因此可抑制突起前端在圓周棱線上的起伏，從而形成穩(wěn)定的劃線。本發(fā)明的脆性材料的劃線方法，由于在進(jìn)行交叉劃線時(shí)是使用本發(fā)明的脆性材料用劃線輪作為形成最初劃線的第一劃線輪，因此可避免分離后的脆性材料基板的截面質(zhì)量降低、且可進(jìn)行在交叉劃線后的脆性材料搬送中不致使端材掉落的穩(wěn)定搬送。本發(fā)明的脆性材料的劃線裝置，安裝有本發(fā)明的脆性材料用劃線輪，由此可在切斷脆性材料基板時(shí)，防止交點(diǎn)跳越、避免分離后的玻璃基板的截面質(zhì)量降低、且可進(jìn)行在搬送中不致使端材掉落的穩(wěn)定搬送。
本發(fā)明的脆性材料用劃線輪的制造方法，由于具備通過(guò)激光的照射來(lái)在外周緣部形成從該圓錐軸線方向觀察的形狀為V字形的缺口的步驟，并可通過(guò)改變?cè)揤字的中心角度來(lái)設(shè)定該缺口在圓周方向的長(zhǎng)度，因此能將缺口深度維持于一定來(lái)改變?nèi)笨诘拈L(zhǎng)度。本發(fā)明的脆性材料用劃線輪的制造方法，由于具備通過(guò)激光的照射來(lái)在外周緣部形成從該圓錐軸線方向觀察的形狀為梯形的缺口的步驟，并通過(guò)改變梯形的底邊長(zhǎng)度來(lái)設(shè)定該缺口在圓周方向的長(zhǎng)度，因此能將缺口深度維持于一定來(lái)改變?nèi)笨诘拈L(zhǎng)度。


圖1是對(duì)本發(fā)明的劃線輪從正交于其旋轉(zhuǎn)軸的方向觀察到的主視圖。圖2是圖1的側(cè)視圖。圖3是圖2的局部放大圖。圖4是圖3的局部放大圖。圖5是本發(fā)明的另一實(shí)施方式的劃線輪的主視圖。圖6是將本發(fā)明的劃線輪用于以往液晶面板分割作業(yè)線的上述作業(yè)線構(gòu)成例的說(shuō)明圖。圖7是以往劃線裝置的主視圖。圖8是說(shuō)明利用以往SBSB方式對(duì)玻璃基板表面形成劃線、與沿所形成的劃線分割玻璃基板的步驟的圖。圖9是說(shuō)明利用以往SSBB方式對(duì)玻璃基板表面形成劃線、與沿所形成的劃線分割玻璃基板的步驟的圖。圖10是說(shuō)明進(jìn)行交叉劃線時(shí)所產(chǎn)生的交點(diǎn)跳越現(xiàn)象的立體圖。圖11是將以往劃線輪從正交于其旋轉(zhuǎn)軸的方向觀察的主視圖。圖12是圖11的側(cè)視圖。圖13是本發(fā)明的手動(dòng)劃線工具的主視圖。圖14是本發(fā)明另一實(shí)施方式的劃線輪的圓周棱線部分的放大圖。圖15是顯示關(guān)于玻璃基板1的本發(fā)明的實(shí)施例(A刃尖)及比較例(N刃尖、P刃尖)的結(jié)果[彎曲強(qiáng)度的魏普分布(F)]的圖表。圖16是顯示關(guān)于玻璃基板2的本發(fā)明的實(shí)施例(A刃尖)及比較例(N刃尖、P刃尖)的結(jié)果[彎曲強(qiáng)度的魏普分布(F)]的圖表。標(biāo)號(hào)說(shuō)明
1 劃線頭
10劃線輪
11圓周棱線
15缺口
16突起
60劃線輪
61圓周棱線
70劃線輪
71圓周棱線
75:缺口76 突起90 手動(dòng)劃線工具
具體實(shí)施例方式以下，根據(jù)附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式。此外，本發(fā)明中作為加工對(duì)象的脆性材料基板，并未特別限定形態(tài)、材質(zhì)、用途及大小，可是由單板構(gòu)成的基板或貼合兩片以上單板而成的貼合基板，也可使薄膜或半導(dǎo)體材料附著或包含于此等表面或內(nèi)部。而且，上述脆性材料基板即使在其表面附著薄膜等，也是本發(fā)明劃線輪的劃線對(duì)象。本發(fā)明的脆性材料基板材質(zhì)，可列舉玻璃、陶瓷、半導(dǎo)體(硅等)、藍(lán)寶石等，本發(fā)明的脆性材料基板的用途可列舉液晶顯示器面板、電漿顯示器面板、有機(jī)EL顯示器面板、 表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射顯示器(SED)用面板等的場(chǎng)發(fā)射顯示器(FED)用面板等的平板顯示器用面板。本發(fā)明的“中心線平均粗糙度Ra”，表示JIS B 0601所規(guī)定的工業(yè)產(chǎn)品表面粗糙度的參數(shù)之一，是從對(duì)象物表面隨機(jī)抽取的算術(shù)平均值。以下的實(shí)施方式中雖是顯示與本發(fā)明劃線輪形狀相關(guān)的示例，但本發(fā)明的劃線輪并不限于這些。使用圖1及圖2說(shuō)明本發(fā)明的劃線輪10的實(shí)施方式。圖1是從與劃線輪10的旋轉(zhuǎn)軸正交的方向觀察的主視圖，圖2是圖1的側(cè)視圖。此外，本發(fā)明的劃線輪10是脆性材料用劃線輪，該劃線輪10在壓接于玻璃等脆性材料基板的狀態(tài)下滾動(dòng)，以在所述脆性材料基板上形成劃線，伴隨劃線的形成而形成從劃線朝所述脆性材料基板的厚度方向伸展的垂直裂痕。本發(fā)明的劃線輪10，例如可替代以往的劃線輪50安裝于用圖7說(shuō)明的以往的劃線裝置100的劃線頭1上。如圖1及圖2所示，劃線輪10具有共有旋轉(zhuǎn)軸12的兩個(gè)圓錐臺(tái)13底部相交而形成圓周棱線11的外周緣部14 ；以及沿所述圓周棱線11在圓周方向形成的多個(gè)缺口 15及突起16。圓周棱線11通過(guò)從軸心向半徑方向外側(cè)施加研削加工而形成，在已施加研削加工的外周緣部14的表面殘留有研削條痕。外周緣部14形成為具有交會(huì)(収束)角度(α )。劃線輪10是具有供軸支承劃線輪10用的銷(xiāo)(未圖示)貫通的軸孔17的盤(pán)狀輪。劃線輪10的材質(zhì)優(yōu)選為超硬合金、燒結(jié)鉆石、陶瓷或金屬陶瓷(cermet)。外周緣部14是由兩個(gè)圓錐臺(tái)13的斜面構(gòu)成的，雖會(huì)由于形成圓周棱線11用的研削加工而殘留研削條痕，但會(huì)實(shí)施加工以使所述斜面的中心線平均粗糙度Ra為0. 45 μ m以下。由于施加了使殘留于所述斜面的研削條痕的中心線平均粗糙度Ra為0. 45 μ m以下的研削加工，因此與中心線平均粗糙度Ra更大的以往研削加工相比，可減少被削取的刃尖構(gòu)成材料的總量，從而可抑制突起16的磨損，大幅延長(zhǎng)壽命。圓周棱線11具有由圓錐臺(tái)13(構(gòu)成外周緣部14)斜面的上述研削條痕而形成的微細(xì)凹凸，所述凹凸的中心線平均粗糙度Ra是0. 40 μ m以下。
由于施加了使圓周棱線11的凹凸的中心線平均粗糙度Ra為0.40 μ m以下的研削加工，因此在圓周棱線11上形成缺口 15時(shí)，可容易地確定開(kāi)始加工缺口 15的圓周棱線11 的高度位置(在半徑方向上的位置)。如圖3及圖4(圖2的局部放大圖)所示，劃線輪10的缺口 15是以間距P形成， 且其圓周方向的長(zhǎng)度a比突起16的圓周方向的長(zhǎng)度b短。突起16是由在圓周棱線11形成缺口后所殘留的、在圓周方向具有長(zhǎng)度的圓周棱線11的部分所構(gòu)成的。缺口 15是通過(guò)從平坦的圓周棱線11以每間距P切取出深度h的大致V字形的槽而形成的。通過(guò)形成這樣的缺口 15，從而在圓周棱線11上以每間距P形成高度h的突起 16 (相當(dāng)于棱線部11)。與突起16的圓周棱線11相當(dāng)?shù)牟糠?，具有通過(guò)圓錐臺(tái)13的斜面的上述研削條痕而形成的微細(xì)凹凸，所述凹凸的中心線平均粗糙度Ra是0. 40 μ m以下。如圖4所示，缺口 15具有向劃線輪10底部的半徑方向內(nèi)側(cè)切取的缺口面18，突起 16的端部Ila上的切線C與缺口面18以30 60°的角度(Θ)相交。S卩，若突起16的端部Ila上的切線C與缺口面18以直角或接近直角的角度相交， 則可改善突起16的端部Ila對(duì)基板表面的咬合，但突起16的端部Ila的磨損卻會(huì)加快，而若突起16的端部Ila上的切線C與缺口面18以30°以下的角度相交的話，則突起16的端部Ila對(duì)基板表面的咬合則會(huì)變差。通過(guò)將角度(Θ )的范圍設(shè)在30 60°，能謀求劃線輪10的壽命增長(zhǎng)，又能維持劃線輪對(duì)基板表面的咬合良好。缺口 15由于從圓錐臺(tái)13的軸線方向觀察到的形狀是大致V字形，因此在此種形狀中通過(guò)改變V字的中心角度，就能確保缺口 15的深度(突起16的高度)h，還可容易地調(diào)整缺口 15的圓周方向的長(zhǎng)度a和突起16的圓周方向的長(zhǎng)度b。說(shuō)明劃線輪10的制造方法的一個(gè)例子。準(zhǔn)備作為劃線輪10母體的圓柱盤(pán)狀物，通過(guò)對(duì)該圓柱盤(pán)狀物研削加工兩側(cè)的外周緣部14，使兩個(gè)圓錐臺(tái)13的斜面交叉而形成圓周棱線11。在上述研削加工中，優(yōu)選使圓錐臺(tái)13斜面的表面粗糙度及源于表面粗糙度的圓周棱線11在軸方向上的起伏較小。圓錐臺(tái)13的斜面的中心線平均粗糙度Ra為0. 45 μ m以下，圓周棱線11具有由圓錐臺(tái)13斜面的研削條痕形成的微細(xì)凹凸，但選定所使用的磨石粒度以使所述凹凸的中心線平均粗糙度Ra為0. 40 μ m以下。這樣，通過(guò)抑制圓錐臺(tái)13的斜面及圓周棱線11的表面粗糙度，從而使所形成的劃線寬度較細(xì)且保持一定，而能抑制由劃線輪10進(jìn)行的劃線所得的分離后的玻璃基板G的分割面產(chǎn)生碎屑(chipping)等。接下來(lái)，在圓周棱線11上形成缺口 15。作為形成缺口 15的一個(gè)例子，通過(guò)激光的照射而在外周緣部形成從圓錐13的軸線方向觀察到的形狀為V字形的缺口 15。根據(jù)此方法，通過(guò)改變V字的中心角度，能將突起16的高度h保持一定，且可容易地調(diào)整缺口 15的圓周方向的長(zhǎng)度a和突起16的圓周方向的長(zhǎng)度b。劃線輪10的外徑、缺口 15的間距P、缺口 15的圓周方向的長(zhǎng)度a以及突起16的圓周方向的長(zhǎng)度b、缺口 15的深度以及外周緣部14的交會(huì)角度(α)等劃線輪的規(guī)格，是根據(jù)切斷對(duì)象的脆性材料的種類(lèi)、厚度、熱經(jīng)歷以及所期望的脆性材料分割面質(zhì)量等來(lái)適當(dāng)設(shè)定的。作為劃線輪10條件的一個(gè)例子，劃線輪的外徑是1 20mm、缺口 15的間距是20 5000μπι、缺口 15的深度是0. 5 5μπι、圓周棱線11的交會(huì)角度是85 140°。作為優(yōu)選的劃線輪的條件為，劃線輪的外徑是1 5mm、缺口 15的間距是20 50μπκ缺口 15的深度是1 3μπκ圓周棱線11的交會(huì)角度是100 130°。一般而言，通過(guò)使用缺口深度較深的劃線輪，從而具有與脆性材料相接觸(特別在交叉劃線時(shí)的交點(diǎn)跳越較少)良好的傾向，例如，從與脆性材料接觸的觀點(diǎn)出發(fā)，缺口的深度優(yōu)選是例如2 3 μ m。另一方面，通過(guò)使用缺口的深度較淺的劃線輪，從而具有脆性材料的分割面質(zhì)量(端面強(qiáng)度)得以提高的傾向，從端面強(qiáng)度的觀點(diǎn)出發(fā)，缺口的深度優(yōu)選是 列女口 1 2 μ m。一般而言，通過(guò)使用缺口的間距短(分割數(shù)多)的劃線輪，從而具有脆性材料的接觸得以提高的傾向，從與脆性材料相接觸的觀點(diǎn)出發(fā)，缺口的間距優(yōu)選是例如20 1000 μ m，在分割貼合玻璃基板時(shí)特別合適。另一方面，通過(guò)使用缺口的間距長(zhǎng)(分割數(shù)少) 的劃線輪，從而具有脆性材料的質(zhì)量(端面強(qiáng)度)得以提高的傾向，從制造劃線輪的容易性的觀點(diǎn)出發(fā)也是優(yōu)選的，例如優(yōu)選是1000 5000μπι，在分割原料單板(材料板)時(shí)特別合適。一般而言，在分割貼合玻璃基板時(shí)優(yōu)選使用外徑小的劃線輪，例如外徑是1 4mm 的劃線輪非常適合。另一方面，在分割原料單板時(shí)優(yōu)選使用外徑大的劃線輪，例如外徑是 4 20mm的劃線輪是適合的。一般而言，圓周棱線的交會(huì)角度大的劃線輪，具有壽命長(zhǎng)的傾向，從壽命的觀點(diǎn)出發(fā)，圓周棱線的交會(huì)角度優(yōu)選是例如90 140°，特別優(yōu)選100 135°。一般而言，通過(guò)使用缺口的圓周方向的長(zhǎng)度較長(zhǎng)的劃線輪，從而具有與脆性材料相接觸得以改善的傾向，從與脆性材料相接觸的觀點(diǎn)出發(fā)，缺口 15的圓周方向的長(zhǎng)度為 4 14μπι的范圍，優(yōu)選為7 12μπι的范圍。另一方面，通過(guò)使用缺口的圓周方向的長(zhǎng)度較短的劃線輪，從而具有脆性材料的分割面質(zhì)量(端面強(qiáng)度)得以提高的傾向，從脆性材料的分割面質(zhì)量的觀點(diǎn)出發(fā)，缺口的圓周方向的長(zhǎng)度為1 6 μ m的范圍，優(yōu)選為1 5 μ m的范圍。本發(fā)明的劃線輪(A刃尖)具有如下的優(yōu)異特征。劃線輪(A刃尖)的特征在于 接觸性好，因此不會(huì)在交叉劃線時(shí)產(chǎn)生交點(diǎn)跳越，且對(duì)無(wú)法采用N刃尖進(jìn)行的外切劃線動(dòng)作的厚度較薄的基板，也能以內(nèi)切劃線動(dòng)作加以對(duì)應(yīng)。以下說(shuō)明將具有如上述優(yōu)異特征的A刃尖應(yīng)用于單板的交叉劃線動(dòng)作的情形。以下述情形為例進(jìn)行說(shuō)明使用第一刀輪(第一刃尖)形成第一方向的單一或多條劃線，然后使用第二刀輪(第二刃尖)朝與這些劃線交叉的第二方向形成單一或多條劃線。在上述情形下，雖然也會(huì)受到基板的材質(zhì)、厚度等對(duì)加工對(duì)象的基板的影響，但第一與第二刃尖的選擇可有如下的組合。第一刃尖第二刃尖
a) N刃尖A刃尖
b)A刃尖A刃尖
c)A刃尖P刃尖
上述的a)、b)、c)情形的特征如下。a)情形在能采用外切劃線動(dòng)作、即基板厚度例如為0. 6mm以上、對(duì)能利用N刃尖加以對(duì)應(yīng)的基板形成劃線的情況下，以N刃尖形成第一方向的劃線，并以A刃尖形成其后的第二方向的劃線。b)情形在基板較薄例如在0. 4mm以下的情況下，或者在注重接觸好且確保端面強(qiáng)度的情況下，以A刃尖形成第一方向的劃線，并以相同或不同的A刃尖形成其后的第二方向的劃線。c)情形同樣地在基板較薄例如在0.4mm以下的情況下，或者在注重接觸好且確保端面強(qiáng)度的情況下，以A刃尖形成第一方向的劃線，并以另外的P刃尖形成其后的第二方向的劃線。此情形下，可在第二方向的劃線下形成深垂直裂痕，其結(jié)果是具有防止在交點(diǎn)附近產(chǎn)生“削角”和“缺口 ”的效果。下述表1是顯示以往的劃線輪(普通刃尖無(wú)缺口的刃尖)、本發(fā)明的劃線輪、高滲透刃尖(在圓周棱線上形成的槽的圓周方向的長(zhǎng)度比突起的圓周方向的長(zhǎng)度要長(zhǎng)的刃尖)的特征。[表1]
權(quán)利要求
1.一種脆性材料用劃線輪，該脆性材料用劃線輪由如下部分構(gòu)成共有旋轉(zhuǎn)軸的兩個(gè)圓錐臺(tái)的底部相交而形成圓周棱線的外周緣部，以及沿所述圓周棱線在圓周方向上交錯(cuò)形成的多個(gè)缺口及突起，所述外周緣部包含兩個(gè)所述圓錐的斜面而形成，所述斜面的中心線平均粗糙度Ra是 0. 45μπι 以下，所述突起由所述圓周棱線形成缺口后殘留的、在圓周方向上具有長(zhǎng)度的所述圓周棱線的部分構(gòu)成，其特征在于，所述缺口在其圓周方向上的長(zhǎng)度，比所述突起的圓周方向的長(zhǎng)度短。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脆性材料用劃線輪，其特征在于，所述缺口在其圓周方向上的長(zhǎng)度是4 14μ m的范圍。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脆性材料用劃線輪，其特征在于，所述圓周棱線的中心線平均粗糙度Ra是0. 40 μ m以下。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脆性材料用劃線輪，其特征在于，脆性材料用劃線輪是，具有供軸支承所述輪用的銷(xiāo)貫通的軸孔的輪或者與所述銷(xiāo)一體地形成的一體型輪。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脆性材料用劃線輪，其特征在于，所述缺口在所述圓周棱線的整周上以不同深度沿圓周方向形成多個(gè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脆性材料用劃線輪，其特征在于，所述缺口在所述圓周棱線的整周上以20 5000 μ m的間距形成，所述缺口的深度是 0. 5 5 μ m。
7.一種脆性材料的劃線方法，該脆性材料的劃線方法是使權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的脆性材料用劃線輪在壓接于脆性材料基板的狀態(tài)下滾動(dòng)，以在所述脆性材料基板上形成劃線，其特征在于，所述脆性材料基板是原料單板或貼合玻璃基板。
8.一種脆性材料的劃線方法，該脆性材料的劃線方法是使脆性材料用劃線輪在壓接于脆性材料基板的狀態(tài)下滾動(dòng)，以在所述脆性材料基板上形成劃線，其特征在于，使用第一脆性材料用劃線輪形成第一劃線，接下來(lái)使用第二脆性材料用劃線輪形成與已形成的第一劃線相交的第二劃線，至少第一脆性材料用劃線輪是權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的脆性材料用劃線輪。
9.一種脆性材料的劃線裝置，該脆性材料的劃線裝置具備可旋轉(zhuǎn)地載置脆性材料基板的臺(tái)；相對(duì)于載置在所述臺(tái)上的脆性材料基板而在X及Y方向上相對(duì)移動(dòng)的劃線輪安裝部；以及安裝于所述劃線輪安裝部的權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的脆性材料用劃線輪。
10.一種脆性材料用手動(dòng)劃線工具，該脆性材料用手動(dòng)劃線工具是將權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的脆性材料用劃線輪旋轉(zhuǎn)自如地軸裝于設(shè)在柄端的保持件所構(gòu)成的。
全文摘要
本發(fā)明提供一種脆性材料用劃線輪，該脆性材料用劃線輪由共有旋轉(zhuǎn)軸的兩個(gè)圓錐臺(tái)底部相交而形成圓周棱線的外周緣部、以及沿所述圓周棱線在圓周方向上交錯(cuò)形成的多個(gè)缺口及突起構(gòu)成，所述外周緣部包含兩個(gè)所述圓錐的斜面而形成，所述斜面的中心線平均粗糙度Ra是0.45μm以下；所述突起由在所述圓周棱線形成缺口后殘留的、在圓周方向上具有長(zhǎng)度的所述圓周棱線的部分構(gòu)成，在該脆性材料用劃線輪中，缺口在其圓周方向上的長(zhǎng)度比所述突起的圓周方向的長(zhǎng)度短，從而可抑制高滲透效果且使對(duì)玻璃表面的咬合(接觸)良好。
文檔編號(hào)B28D5/00GK102285009SQ20111021700
公開(kāi)日2011年12月21日 申請(qǐng)日期2006年7月6日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月6日
發(fā)明者前川和哉, 若山治雄 申請(qǐng)人:三星鉆石工業(yè)股份有限公司