專利名稱：刻劃裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通過使金剛石筆(diamond point)相對(duì)于脆性材料基板相對(duì)移動(dòng)而在脆性材料基板上形成劃線的刻劃裝置。
背景技術(shù)：
以往已知有 利用刀部由金剛石等形成的金剛石筆或金剛石輪在玻璃基板上形成劃線的技術(shù)(例如專利文獻(xiàn)I)。[背景技術(shù)文獻(xiàn)][專利文獻(xiàn)][專利文獻(xiàn)I]日本專利特開2010-085791號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
[發(fā)明要解決的問題]在通過將金剛石筆以特定壓力抵壓于玻璃基板而在玻璃基板上形成劃線的情況下，在玻璃基板與實(shí)際上抵壓于該玻璃基板的部位即金剛石筆的刀部之間產(chǎn)生摩擦熱。該摩擦熱成為引起刀部的氧化、進(jìn)而使刀部劣化、使刻劃性能降低等縮短金剛石筆的壽命的主要原因。本發(fā)明是鑒于以上課題而完成的，其目的在于提供一種與以往相比進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了金剛石筆的長壽命化的刻劃裝置。[解決問題的技術(shù)手段]為了解決所述課題，技術(shù)內(nèi)容I的發(fā)明的特征在于:在脆性材料基板上形成劃線，且包括:金剛石筆，在前端具有包括金剛石含有物的刀部；保持機(jī)構(gòu)，一面保持所述金剛石筆一面使其移動(dòng)；及保持單元，保持所述脆性材料基板；且通過一面使所述刀部接觸保持在所述保持單元的所述脆性材料基板的表面，一面利用所述保持機(jī)構(gòu)使所述金剛石筆移動(dòng)，可在所述表面形成劃線；該刻劃裝置還包括環(huán)境調(diào)整機(jī)構(gòu)，該環(huán)境調(diào)整機(jī)構(gòu)通過至少在形成所述劃線的期間，對(duì)所述刀部存在的被供給空間供給惰性氣體，而使所述被供給空間成為低氧狀態(tài)。技術(shù)內(nèi)容2的發(fā)明是如技術(shù)內(nèi)容I所述的刻劃裝置，其特征在于:所述環(huán)境調(diào)整機(jī)構(gòu)是以從利用供給管而與惰性氣體供給源連接的噴嘴對(duì)所述被供給空間供給所述惰性氣體的方式構(gòu)成，并且在所述供給管的中途設(shè)著冷卻所述惰性氣體的氣體冷卻機(jī)構(gòu)，且通過至少在形成所述劃線的期間，對(duì)所述刀部存在的被供給空間供給經(jīng)所述氣體冷卻機(jī)構(gòu)冷卻的惰性氣體，而使所述被供給空間成為低溫且低氧狀態(tài)。技術(shù)內(nèi)容3的發(fā)明是如技術(shù)內(nèi)容I或2所述的刻劃裝置，其特征在于:所述環(huán)境調(diào)整機(jī)構(gòu)還包括外罩，該外罩當(dāng)利用所述金剛石筆形成劃線時(shí)，將所述金剛石筆收納在內(nèi)部；且在所述外罩的內(nèi)部設(shè)置著所述噴嘴，將所述外罩與所述脆性材料基板之間的空間作為所述被供給空間，且從所述噴嘴供給所述惰性氣體。
技術(shù)內(nèi)容4的發(fā)明是如技術(shù)內(nèi)容I所述的刻劃裝置，其特征在于:所述環(huán)境調(diào)整機(jī)構(gòu)是以從利用供給管而與惰性氣體供給源連接的噴嘴對(duì)所述刀部噴射惰性氣體的方式構(gòu)成，并且在所述供給管的中途設(shè)著冷卻所述惰性氣體的氣體冷卻機(jī)構(gòu)，且至少在形成所述劃線的期間，將經(jīng)所述氣體冷卻機(jī)構(gòu)冷卻的惰性氣體作為所述冷卻氣體，對(duì)所述刀部進(jìn)行噴射。技術(shù)內(nèi)容5的發(fā) 明是如技術(shù)內(nèi)容4所述的刻劃裝置，其特征在于:所述環(huán)境調(diào)整機(jī)構(gòu)還包括外罩，該外罩當(dāng)利用所述金剛石筆形成劃線時(shí)，將所述金剛石筆收納在內(nèi)部，且在所述外罩的內(nèi)部安裝著所述噴嘴，將所述外罩與所述脆性材料基板之間的空間作為所述被供給空間，且從所述噴嘴供給所述冷卻氣體。技術(shù)內(nèi)容6的發(fā)明是如技術(shù)內(nèi)容1、2或4中的任一者所述的刻劃裝置，其特征在于:所述惰性氣體為氮?dú)?。[發(fā)明的效果]根據(jù)技術(shù)內(nèi)容I至技術(shù)內(nèi)容6的發(fā)明，因在刀部與脆性材料基板之間產(chǎn)生的摩擦熱而引起的刀部的氧化較佳地得到抑制。由此，能實(shí)現(xiàn)金剛石筆的長壽命化。尤其是，根據(jù)技術(shù)內(nèi)容I至技術(shù)內(nèi)容3的發(fā)明，通過對(duì)金剛石筆的刀部所存在的被供給空間供給惰性氣體，而使刀部的周圍成為低氧環(huán)境。由此，因在刀部與脆性材料基板之間產(chǎn)生的摩擦熱而引起的刀部的氧化較佳地得到抑制。由此，能實(shí)現(xiàn)金剛石筆的長壽命化。尤其是，根據(jù)技術(shù)內(nèi)容2的發(fā)明，通過對(duì)金剛石筆的刀部所存在的被供給空間供給低溫的惰性氣體，而使刀部的周圍成為低溫且低氧環(huán)境。由此，因在刀部與脆性材料基板之間產(chǎn)生的摩擦熱而引起的刀部的氧化更佳地得到抑制。尤其是，根據(jù)技術(shù)內(nèi)容4及技術(shù)內(nèi)容5的發(fā)明，通過對(duì)金剛石筆的刀部噴射冷卻氣體，使得因在刀部與脆性材料基板之間產(chǎn)生的摩擦熱而引起的刀部的氧化較佳地得到抑制。由此，能實(shí)現(xiàn)金剛石筆的長壽命化。尤其是，根據(jù)技術(shù)內(nèi)容3及技術(shù)內(nèi)容5的發(fā)明，因環(huán)境調(diào)整機(jī)構(gòu)包括外罩，故能將供給有惰性氣體或冷卻氣體的空間隔成被供給空間。由此，可高效地使金剛石筆的附近的環(huán)境成為低氧狀態(tài)或低溫狀態(tài)。


圖1是表示本實(shí)施方式的刻劃裝置I的整體構(gòu)成的前視圖。圖2是表示本實(shí)施方式的刻劃裝置I的整體構(gòu)成的側(cè)視圖。圖3是表示頭部30附近的構(gòu)成的前視圖。圖4是表示刻劃裝置I包括環(huán)境調(diào)整機(jī)構(gòu)100的情況下的固定器搖動(dòng)部34附近的構(gòu)成的一例的側(cè)視圖。圖5是表示刻劃裝置I包括環(huán)境調(diào)整機(jī)構(gòu)100的情況下的固定器搖動(dòng)部34附近的構(gòu)成的一例的側(cè)視圖。圖6是表示金剛石筆60的構(gòu)成的側(cè)視圖。[符號(hào)的說明]1 刻劃裝置4 脆性材料基板
10保持單元20刻劃單元30頭部31固定器34固定 器搖動(dòng)部35固定器接頭36安裝片38旋轉(zhuǎn)部40固定器安裝區(qū)塊50升降部60金剛石筆61刀部62保持部70驅(qū)動(dòng)部80攝像單元90控制單元100環(huán)境調(diào)整機(jī)構(gòu)101外罩102(102a>102b)噴嘴103氮?dú)夤┙o源104主供給管105(105aU05b)供給管106氣體冷卻部107閥110被供給空間SL劃線
具體實(shí)施例方式<刻劃裝置的構(gòu)成>圖1及圖2分別是表示本實(shí)施方式的刻劃裝置I的整體構(gòu)成的前視圖及側(cè)視圖。刻劃裝置I是在例如像玻璃基板或陶瓷基板等這樣的由脆性材料形成的基板(以下也簡稱為“脆性材料基板”)4的表面上形成劃線(切痕:縱切)的裝置。如圖1及圖2所示,刻劃裝置I主要包括保持單元10、刻劃單元20、攝像部單元80及控制單元90。另外，在圖1及之后的各圖中，為了明確所述結(jié)構(gòu)的方向關(guān)系，視需要而適當(dāng)附上以Z軸方向?yàn)殂U垂方向、以XY平面為水平面的XYZ交坐標(biāo)系。而且，雖在圖1及圖2中省略圖示，但刻劃裝置I還包括環(huán)境調(diào)整機(jī)構(gòu)100 (參照?qǐng)D4)。此處，在本實(shí)施方式中，將以下方法叫做“割斷”，即:(1)通過利用刻劃裝置I在脆性材料基板4的表面形成劃線SL (參照?qǐng)D6)，而產(chǎn)生垂直裂痕(刻劃步驟)；
(2)其次，通過賦予應(yīng)力而使垂直裂痕進(jìn)一步伸展，從而切斷脆性材料基板4(斷裂步驟)。另一方面，將以下方法叫做“分?jǐn)唷保?，只通過刻劃步驟(即不執(zhí)行斷裂步驟)來使垂直裂痕從脆性材料基板4的形成著劃線SL的一側(cè)的主面伸展至相反側(cè)的主面，從而切斷脆性材料基板4。而且，作為可利用本實(shí)施方式的刻劃方法割斷或分?jǐn)嗟拇嘈圆牧匣?的材質(zhì)的例子，可列舉玻璃、陶瓷、硅、或藍(lán)寶石等。尤其是近年來，作為用于有關(guān)通訊設(shè)備的高頻模塊的基板，從HTCC (High Temperature Co-fired Ceramics,高溫共燒陶瓷)向加工相對(duì)容易的LTCC(Low Temperature Co-fired Ceramics,低溫共燒陶瓷)的轉(zhuǎn)移不斷加速。因此，本實(shí)施方式的刻劃方法越發(fā)有效。保持單元10通過一面保持脆性材料基板4 一面使其移動(dòng)，而使脆性材料基板4相對(duì)于刻劃單元20移動(dòng)。如圖1所示，保持單元10設(shè)置于基部IOa上，且主要包括平臺(tái)11、滾珠螺桿機(jī)構(gòu)12及馬達(dá)13。此處，基部IOa例如是利用大致長方體狀的石壓盤形成，其上表面(與保持單元10對(duì)向的面)得到平坦加工。平臺(tái)11吸附保持所載置的脆性材料基板4。而且，平臺(tái)11使所保持的脆性材料基板4沿箭頭ARl方向(X軸的正或負(fù)方向:以下也簡稱為“進(jìn)退方向”)進(jìn)退，并且朝箭頭Rl方向旋轉(zhuǎn)。如圖1及圖2所示,平臺(tái)11主要包括吸附部11a、旋轉(zhuǎn)臺(tái)Ilb及移動(dòng)臺(tái)11c。吸附部Ila設(shè)置在旋轉(zhuǎn)臺(tái)Ilb的上側(cè)。如圖1及圖2所示，可在吸附部Ila的上表面載置脆性材料基板4。而且，在吸附部Ila的上表面以格子狀配置著多個(gè)吸附槽(省略圖示)。因此，通過在載置著脆性材料基板4的狀態(tài)下對(duì)各吸附槽內(nèi)的環(huán)境進(jìn)行排氣(抽吸)，可使脆性材料基板4吸附在吸附部11a。旋轉(zhuǎn)臺(tái)Ilb設(shè)置在吸附部Ila的下側(cè)，且使吸附部Ila以與Z軸大致平行的旋轉(zhuǎn)軸Ild為中心旋轉(zhuǎn)。而且，移動(dòng)臺(tái)Ilc設(shè)置在旋轉(zhuǎn)臺(tái)Ilb的下側(cè)，且使吸附部Ila及旋轉(zhuǎn)臺(tái)Ilb沿進(jìn)退方向移動(dòng)。因此，吸附保持在平臺(tái)11上的脆性材料基板4沿箭頭ARl方向進(jìn)退，并且以隨著吸附部Ila的進(jìn)退動(dòng)作而移動(dòng)的旋轉(zhuǎn)軸Ild為中心旋轉(zhuǎn)。滾珠螺桿機(jī)構(gòu)12配置在平臺(tái)11的下側(cè)，且使平臺(tái)11沿箭頭ARl方向進(jìn)退。如圖1及圖2所示，滾珠螺桿機(jī)構(gòu)12主要包括進(jìn)給螺桿12a及螺母12b。進(jìn)給螺桿12a是沿平臺(tái)11的進(jìn)退方向延伸的棒體。在進(jìn)給螺桿12a的外周面設(shè)置有螺旋狀的槽(省略圖示)。而且，進(jìn)給螺桿12a的一端由支撐部14a可旋轉(zhuǎn)地支撐，進(jìn)給螺桿12a的另一端由支撐部14b可旋轉(zhuǎn)地支撐。此外，進(jìn)給螺桿12a與馬達(dá)13連動(dòng)連結(jié)，如果馬達(dá)13旋轉(zhuǎn)，那么進(jìn)給螺桿12a朝馬達(dá)13的旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)。螺母12b隨著進(jìn)給螺桿12a的旋轉(zhuǎn)，通過未圖示的滾珠的滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)而沿箭頭ARl方向進(jìn)退。如圖1及圖2所示，螺母12b固定在移動(dòng)臺(tái)Ilc的下部。因此，如果馬達(dá)13得到驅(qū)動(dòng)，且馬達(dá)13的旋轉(zhuǎn)力傳遞至進(jìn)給螺桿12a，那么螺母12b沿箭頭ARl方向進(jìn)退。其結(jié)果，固定著螺母12b的平臺(tái)11與螺母12b同樣地沿箭頭ARl方向進(jìn)退?！獙?duì)導(dǎo)軌15、 16限制前進(jìn)方向上的平臺(tái)11的移動(dòng)。如圖2所不,一對(duì)導(dǎo)軌15、16在箭頭AR2方向上只隔開特定距離而固定在基部IOa上。多個(gè)(本實(shí)施方式中為2個(gè))滑動(dòng)部17(17a、17b)沿著導(dǎo)軌15在箭頭ARl方向上自如滑動(dòng)。如圖1及 圖2所示，各滑動(dòng)部17(17a、17b)在箭頭ARl方向上只隔開特定距離而固定在移動(dòng)臺(tái)Ilc的下部。多個(gè)(本實(shí)施方式中為2個(gè):不過，為方便圖示，只表示滑動(dòng)部18a)滑動(dòng)部18沿著導(dǎo)軌16在箭頭ARl方向上自如滑動(dòng)。如圖1及圖2所示，各滑動(dòng)部18與滑動(dòng)部17 (17a、17b)同樣地在箭頭ARl方向上只隔開特定距離而固定在移動(dòng)臺(tái)Ilc的下部。由此，如果將馬達(dá)13的旋轉(zhuǎn)力賦予滾珠螺桿機(jī)構(gòu)12，那么平臺(tái)11會(huì)沿一對(duì)導(dǎo)軌
15、16移動(dòng)。因此，可確保平臺(tái)11在進(jìn)退方向上的直線前進(jìn)性。另外，亦可設(shè)置線性導(dǎo)軌(線性馬達(dá))來代替滾珠螺桿機(jī)構(gòu)12?？虅潌卧?0負(fù)責(zé)在脆性材料基板4的表面形成劃線SL。如圖1及圖2所示，刻劃單元20主要包括頭部30及驅(qū)動(dòng)部70。頭部30包括作為用來在脆性材料基板4上形成劃線SL的工具(tool)的金剛石筆60(參照?qǐng)D3)。在本實(shí)施方式中，在使金剛石筆60的刀部61 (參照?qǐng)D3)接觸保持在保持單元10的脆性材料基板4的表面，且對(duì)該表面賦予抵壓力(以下也簡稱為“刻劃負(fù)荷”)的狀態(tài)下，通過使金剛石筆60相對(duì)于脆性材料基板4移動(dòng)，而在脆性材料基板4上形成劃線SL。頭部30的具體構(gòu)成將在下文敘述。驅(qū)動(dòng)部70在形成該劃線SL時(shí)使包括保持金剛石筆60的固定器31的頭部30沿箭頭AR2方向(Y軸的正或負(fù)方向)往返移動(dòng)。如圖2所示，驅(qū)動(dòng)部70只要包括多根(本實(shí)施方式中為2根)支柱71、多根(本實(shí)施方式中為2根)導(dǎo)軌72、及馬達(dá)73。支柱71(71a、71b)從基部IOa在上下方向(Z軸方向)延伸。如圖2所示，導(dǎo)軌72在夾在支柱71a、71b之間的狀態(tài)下固定在這些支柱71a、71b上。導(dǎo)軌72限制形成劃線SL時(shí)的頭部30的移動(dòng)。如圖2所示，導(dǎo)軌72在上下方向上只隔開特定距離而被固定。馬達(dá)73與未圖示的進(jìn)給機(jī)構(gòu)(例如滾珠螺桿機(jī)構(gòu))連動(dòng)連結(jié)。由此，如果馬達(dá)73旋轉(zhuǎn)，那么頭部30會(huì)沿導(dǎo)軌72在箭頭AR2方向上往返。攝像部單元80對(duì)保持在保持單元10的脆性材料基板4進(jìn)行攝像。如圖2所示，攝像部單元80包括多臺(tái)(本實(shí)施方式中為2臺(tái))相機(jī)85(85a、85b)。如圖1及圖2所示，相機(jī)85 (85a、85b)配置在保持單元10的上方。相機(jī)85 (85a、85b)對(duì)形成在脆性材料基板4上的特征性部分(例如對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記(alignment mark)(省略圖示))的圖像進(jìn)行攝像。而且，根據(jù)相機(jī)85(85a、85b)拍攝所得的圖像，求出脆性材料基板4的位置及姿勢?？刂茊卧?0實(shí)現(xiàn)刻劃裝置I的各要素的動(dòng)作控制、及數(shù)據(jù)運(yùn)算。如圖1及圖2所不，控制單兀90主要包括ROM (Read Only Memory,只讀存儲(chǔ)器)91、RAM (RandomAccessMemory,隨機(jī)存取存儲(chǔ)器)92、及 CPU (Central Processing Unit,中央處理單兀)93。ROM (Read On I y Memory) 91是所謂的非揮發(fā)性的存儲(chǔ)部，例如存儲(chǔ)著程序91a。另外，作為R0M91，也可使用作為可自如讀寫的非揮發(fā)性存儲(chǔ)器的快閃存儲(chǔ)器(fIashmemory)。RAM (Random Access Memory) 92是揮發(fā)性的存儲(chǔ)部,例如存儲(chǔ)在CPU93的運(yùn)算中使用的數(shù)據(jù)。CPU(Central Processing Unit)93執(zhí)行按照R0M91的程序91a進(jìn)行的控制(例如保持單元10的進(jìn)退、旋轉(zhuǎn)動(dòng)作；頭部30的往返、升降動(dòng)作；下述環(huán)境調(diào)整機(jī)構(gòu)100對(duì)氮?dú)夤┙o動(dòng)作或冷卻動(dòng)作等的控制)、及各種數(shù)據(jù)運(yùn)算處理等?！搭^部的構(gòu)成及金剛石筆〉圖3是表示頭部 30附近的構(gòu)成的前視圖。如圖3所示，頭部30主要包括金剛石筆60、保持且固定金剛石筆60的固定器31、使固定著金剛石筆60的固定器31可搖動(dòng)的固定器搖動(dòng)部34、及用來調(diào)整金剛石筆60的高度位置的升降部50。而且，圖4及圖5是表示固定器搖動(dòng)部34附近的構(gòu)成的一例的側(cè)視圖。另外，在圖4及圖5中也圖示了下述環(huán)境調(diào)整機(jī)構(gòu)100。而且，圖4是表示未形成劃線SL時(shí)的頭部30的情況的圖。圖5是表示進(jìn)行劃線SL的形成時(shí)的頭部30的情況的圖。此外，圖6是表示金剛石筆60的構(gòu)成的側(cè)視圖。另外，以下，將刻劃裝置I未進(jìn)行劃線SL的形成之時(shí)也稱為“靜止時(shí)”。如圖6所示，金剛石筆60大體上具有在作為呈圓柱狀或角柱狀的棒體的保持部62的前端部62a設(shè)置著刀部61的構(gòu)成。通過使刀部61碰觸脆性材料基板4,而在脆性材料基板4上形成劃線SL。刀部61是使天然的或經(jīng)合成的單晶體金剛石或多晶體金剛石、或者利用鐵族元素等結(jié)合材料使金剛石粒子結(jié)合而成的燒結(jié)金剛石等構(gòu)成原材料成形為四角錐臺(tái)形形狀、或其他適于形成劃線SL的形狀而成。另外，將刀部61的構(gòu)成原材料總稱為金剛石含有物。保持部62的剖面直徑優(yōu)選2mm 6mm,保持部62的長度優(yōu)選IOmm 70mm。另一方面，關(guān)于刀部61的尺寸，如果在形成為四角錐臺(tái)形形狀的情況下，那么優(yōu)選刀部61與保持部62的前端部62a的接合部附近的剖面為0.5mm見方 3.0mm見方，更優(yōu)選的是該剖面為0.8mm見方 2.0mm見方。具有以上構(gòu)成的金剛石筆60在形成劃線SL時(shí)固定在設(shè)在頭部30的固定器31上。固定器31是在頭部30直接保持金剛石筆60的要素。具體來說，如圖3及圖5所示，固定器31以刀部61朝向脆性材料基板4側(cè)的方式保持且固定金剛石筆60的保持部62。<固定器搖動(dòng)部及升降部>保持且固定著金剛石筆60的固定器31保持在固定器搖動(dòng)部34。而且，固定器搖動(dòng)部34保持在升降部50。具體來說，如圖3至圖5所示，固定器搖動(dòng)部34主要包括安裝固定器31的固定器接頭35、及用來將固定器接頭35安裝在升降部50的固定器安裝區(qū)塊40。固定器接頭35包括安裝片36及旋轉(zhuǎn)部38。固定器安裝區(qū)塊40包括軸承46、47、及固定部49。安裝片36是固定器接頭35上的直接安裝固定器31的要素。如圖3至圖5所示，安裝片36設(shè)置在固定器接頭35的下端部分。安裝片36的形狀在側(cè)面視圖中大致為L字狀。在安裝片36上設(shè)置著固定軸36a,固定器31安裝在該固定軸36a上。固定軸36a在安裝著固定器31的狀態(tài)下與金剛石筆60的延伸方向(箭頭AR3方向)大致垂直。以下，將固定軸36a的延伸方向(箭頭AR4方向)也簡稱為“軸心方向”。該軸心方向在靜止時(shí)與Y軸方向一致。旋轉(zhuǎn)部38是用來使固定器接頭35與固定器安裝區(qū)塊40連接的部位。旋轉(zhuǎn)部38由固定器安裝區(qū)塊40中所設(shè)的軸承46、47樞軸支撐。即，旋轉(zhuǎn)部38以與軸承46、47的內(nèi)徑面對(duì)向的方式插入至固定器安裝區(qū)塊40的本體部40a。由此，固定器接頭35可以與金剛石筆60的長度方向大致平行的旋轉(zhuǎn)軸38a為中心朝箭頭R2方向旋轉(zhuǎn)。另外，軸承46、47以在靜止時(shí)從上至下依序位于固定器安裝區(qū)塊40的本體部40a內(nèi)的方式配置。因此，在靜止時(shí)，旋轉(zhuǎn)部38的旋轉(zhuǎn)軸38a的延伸方向與Z軸方向一致。通過設(shè)有該旋轉(zhuǎn)部38，而使固定器接頭35可以旋轉(zhuǎn)部38的旋轉(zhuǎn)軸38a為中心朝箭頭R2方向旋轉(zhuǎn)。其中，在旋轉(zhuǎn)部38的前端部設(shè)置限制旋轉(zhuǎn)部38的旋轉(zhuǎn)動(dòng)作的固定部49。由此，對(duì)于固定器接頭35而言，實(shí)際上只容許其在繞旋轉(zhuǎn)軸38a的特定角度范圍內(nèi)搖動(dòng)。另外，在本實(shí)施方式中，對(duì)使用2個(gè)軸承46、47的情況進(jìn)行了說明，但是軸承的個(gè)數(shù)并不限于此，例如也可為1個(gè)，也可為3個(gè)以上。而且，例如使用螺釘?shù)染o固構(gòu)件作為固定部49。升降部50是與固定器搖動(dòng)部34的固定器安裝區(qū)塊40連接、且使保持固定器31的固定器搖動(dòng)部34作為整體而沿Z軸方向升降的部位。如圖3所示，升降部50主要包括氣缸51及傳遞部52。氣缸51是賦予用來使固定器搖動(dòng)部34沿上下方向(Z軸的正或負(fù)方向)升降的驅(qū)動(dòng)力的驅(qū)動(dòng)力供給源。如圖3所示，氣缸51配置在固定器安裝區(qū)塊40的上方，且主要包括本體部51a及桿(rod)51b。桿51b可相對(duì)于本體部51a進(jìn)退。如圖3所示，桿51b的下端與傳遞部52連結(jié)。因此，由氣缸51進(jìn)行驅(qū)動(dòng)而使桿51b進(jìn)出本體部51a，借此，桿51b的下端向下方下壓傳遞部52。傳遞部52設(shè)置于氣缸51與固定器安裝區(qū)塊40之間，且將來自氣缸51的驅(qū)動(dòng)力傳遞至固定器安裝區(qū)塊40。如圖3所示，導(dǎo)引機(jī)構(gòu)53主要包括導(dǎo)軌53a、及沿導(dǎo)軌53a在上下方向上自如滑動(dòng)的導(dǎo)引區(qū)塊53b。在導(dǎo)引區(qū)塊53b中附設(shè)著作為直接安裝固定器安裝區(qū)塊40的要素的安裝板54。在安裝板54中設(shè)置著供固定器安裝區(qū)塊40的旋轉(zhuǎn)軸40b插入的插入口 56。插入口 56在水平面內(nèi)沿與劃線SL的形成方向垂直的方向延伸。通過將旋轉(zhuǎn)軸40b插入至該插入口 56，而使固定器搖動(dòng)部34可繞旋轉(zhuǎn)軸40b旋轉(zhuǎn)。另外，如圖4所示，或如圖5中的點(diǎn)劃線所不,在靜止時(shí)，固定器搖動(dòng)部34位于金剛石筆60的延伸方向與鉛垂方向一致的位置。而且，固定器搖動(dòng)部34繞旋轉(zhuǎn)軸40b的旋轉(zhuǎn)是由未圖示的角度限制機(jī)構(gòu)限制在特定角度范圍內(nèi)。例如只能在圖5中的箭頭R3所示的范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)。而且，通過將旋轉(zhuǎn)軸40b插入至插入口 56中，固定器搖動(dòng)部34也經(jīng)由安裝板54而由導(dǎo)引區(qū)塊53b保持。利用由氣缸51所賦予的驅(qū)動(dòng)力而使導(dǎo)引機(jī)構(gòu)53中沿導(dǎo)軌53a對(duì)導(dǎo)引區(qū)塊53b進(jìn)行導(dǎo)引，借此，實(shí)現(xiàn)固定器搖動(dòng)部34在Z軸方向上的升降動(dòng)作?！磩澗€的形成〉其次，對(duì)利用具有如上所述的構(gòu)成的刻劃裝置I形成劃線SL的過程進(jìn)行說明。在本實(shí)施方式的刻劃裝置I中，如上所述，固定器搖動(dòng)部34在水平面內(nèi)可繞與劃線SL的形成方向垂直的旋轉(zhuǎn)軸40b旋轉(zhuǎn)，且固定器接頭35可繞位于包括劃線SL的形成方向及鉛垂方向的平面內(nèi)的旋轉(zhuǎn)軸38a旋轉(zhuǎn)。由此，可在固定著金剛石筆60的固定器31能繞相互正交的2軸搖動(dòng)的狀態(tài)下形成劃線SL。另外，旋轉(zhuǎn)軸40b與旋轉(zhuǎn)軸38a具有后者存在于與前者垂直的面內(nèi)的關(guān)系。具體來說，首先，在脆性材料基板4被抽吸且固定在平臺(tái)11上的狀態(tài)下，使金剛石筆60的刀部61碰觸劃線SL的形成開始位置。此時(shí)，通過以特定的推力來驅(qū)動(dòng)氣缸51，而由固定在固定器31上的金 剛石筆60對(duì)脆性材料基板4施加特定的刻劃負(fù)荷。而且，在作用著該刻劃負(fù)荷的狀態(tài)下，利用驅(qū)動(dòng)部70使包括金剛石筆60的頭部30相對(duì)于脆性材料基板4移動(dòng)?，F(xiàn)在，如果將形成劃線SL時(shí)的金剛石筆60的前進(jìn)方向設(shè)為Y軸正方向，那么在靜止時(shí)，如圖4所示，或如圖5中的點(diǎn)劃線所示，具有金剛石筆60的長度方向與鉛垂方向一致的姿勢的固定器搖動(dòng)部34在刀部61沿與前進(jìn)方向相反的朝向(Y軸負(fù)方向)受到來自脆性材料基板4的阻力。由此，該阻力成為轉(zhuǎn)矩，而使固定器搖動(dòng)部34整體繞旋轉(zhuǎn)軸40b旋轉(zhuǎn)，從而，如圖5中的實(shí)線所示，成為從鉛垂方向以某角度傾斜的姿勢。頭部30在固定器搖動(dòng)部34保持該傾斜姿勢的狀態(tài)下進(jìn)行移動(dòng)。此時(shí)，當(dāng)然，金剛石筆60也從靜止時(shí)的姿勢成為以該角度傾斜，通過在該傾斜姿勢的狀態(tài)下，也以從金剛石筆60對(duì)脆性材料基板4作用刻劃負(fù)荷的方式，對(duì)所述固定器搖動(dòng)部34進(jìn)行Z軸方向上的位置調(diào)整，而在頭部30移動(dòng)的期間，由金剛石筆60的刀部61實(shí)現(xiàn)如圖6所示的劃線SL的形成。具體來說，刻劃負(fù)荷優(yōu)選設(shè)定在0.3N 3.0N的范圍內(nèi)?？虅澵?fù)荷更優(yōu)選的是設(shè)定在0.5N 2.5N的范圍內(nèi)。而且，金剛石筆60相對(duì)于脆性材料基板4的移動(dòng)速度通常設(shè)定在50mm/sec 1200mm/sec的范圍內(nèi)。所述移動(dòng)速度優(yōu)選設(shè)定在100mm/sec 800mm/sec的范圍內(nèi)。另外，刻劃負(fù)荷及移動(dòng)速度的具體的值可根據(jù)脆性材料基板4的材質(zhì)或厚度等適當(dāng)設(shè)定。根據(jù)以上內(nèi)容，在脆性材料基板4的表面形成與金剛石筆60的刀部61的軌跡一致的劃線SL。而且，在脆性材料基板4上形成從劃線SL沿垂直方向(Z軸方向)延伸的垂
直裂痕。另外，至此為止，對(duì)作為劃線SL的形成方向的金剛石筆60的前進(jìn)方向?yàn)閅軸正方向的情況進(jìn)行了說明，但是在劃線SL的形成方向是與所述方向相反的Y軸負(fù)方向的情況下，通過固定器搖動(dòng)部34采取圖6中的雙點(diǎn)劃線所示的傾斜姿勢，也可進(jìn)行相同形態(tài)下的加工。因此，例如如果是像形成相互平行的多條劃線SL這樣的情況，那么可進(jìn)行使前進(jìn)方向在Y軸正負(fù)方向依序反轉(zhuǎn)的往返加工。在該情況下，每當(dāng)金剛石筆60的前進(jìn)方向反轉(zhuǎn)時(shí)，固定器搖動(dòng)部34的傾斜姿勢在圖5的實(shí)線的情況與雙點(diǎn)劃線的情況之間交替變換。另外，在無需進(jìn)行往返加工的情況下，也可省略旋轉(zhuǎn)軸40b，而以特定角度0將固定器搖動(dòng)部34固定。而且，如上所述，固定器31由于安裝在繞旋轉(zhuǎn)軸38a在特定角度范圍內(nèi)搖動(dòng)的固定器接頭35上，所以，在形成劃線SL的期間，能保持可繞該旋轉(zhuǎn)軸38a搖動(dòng)的狀態(tài)。因此，即便在像脆性材料基板4的表面以劃線SL的形成前進(jìn)方向?yàn)檩S傾斜這樣的情況下，通過時(shí)固定器31繞旋轉(zhuǎn)軸38a適當(dāng)旋轉(zhuǎn)，金剛石筆60也可保持仿照該傾斜的姿勢?！喘h(huán)境調(diào)整機(jī)構(gòu)〉其次，對(duì)刻劃裝置I中所設(shè)的環(huán)境調(diào)整機(jī)構(gòu)100的構(gòu)成進(jìn)行說明。如圖4及圖5所示，環(huán)境調(diào)整機(jī)構(gòu)100主要包括外罩101、多根(本實(shí)施方式中為2根)噴嘴102 (102a、102b)、氮?dú)夤┙o源103、及氣體冷卻部106。外罩101是覆蓋金剛石筆60的周圍且上下開口的筒狀體。如圖3所示，外罩101安裝在安裝板54上，而且 ，如圖4所示，在形成劃線SL時(shí)以接近脆性材料基板4的方式配置。換而言之，至少在形成劃線SL時(shí)，金剛石筆60成為收納在外罩101內(nèi)部的狀態(tài)。另外，固定器搖動(dòng)部34繞旋轉(zhuǎn)軸40b的旋轉(zhuǎn)、及固定器接頭35繞旋轉(zhuǎn)軸38a的旋轉(zhuǎn)能不與外罩101形成干擾。噴嘴102在外罩101的內(nèi)部且安裝在安裝板54上，例如將從作為氮?dú)鈨?chǔ)氣瓶等的氮?dú)夤┙o源103供給的氮?dú)?，供給至脆性材料基板4與外罩101之間的空間、即在形成劃線SL時(shí)作為金剛石筆60存在的空間的被供給空間110。更詳細(xì)地說，通過使從與氮?dú)夤┙o源103連接的主供給管104分出的多根(本實(shí)施方式中為2根)供給管105 (105a、105b)與各噴嘴102 (102a、102b)連接，而使各噴嘴102與氮?dú)夤┙o源103連通連接。噴嘴102的配置位置 及姿勢根據(jù)包括金剛石筆6的固定器搖動(dòng)部34的姿勢適當(dāng)?shù)卣{(diào)整即可。例如，如圖5所示，當(dāng)固定器搖動(dòng)部34在形成劃線SL時(shí)采取傾斜姿勢時(shí)，優(yōu)選以至少I個(gè)噴嘴102接近金剛石筆60的刀部61的方式構(gòu)成環(huán)境調(diào)整機(jī)構(gòu)100。此外，亦可在每當(dāng)通過固定器搖動(dòng)部34改變姿勢而使金剛石筆60的刀部61的位置變化時(shí)，與刀部61的位置相應(yīng)地使噴嘴102的供給方向變化?；蛘撸嗫稍诠潭ㄆ鲹u動(dòng)部34位于實(shí)線所示的位置時(shí)使噴嘴102b接近刀部61，在固定器搖動(dòng)部34位于雙點(diǎn)劃線所示的位置時(shí)使噴嘴102a接近刀部61。另外，在圖4及圖5中，2個(gè)噴嘴102a、102b在外罩101的內(nèi)部且安裝在安裝板54的Y軸方向的兩端部、也就是說劃線SL的形成方向的前后，但是噴嘴102的配置位置并不限于此。例如也可為在安裝板54的X軸方向的兩端部設(shè)置2個(gè)噴嘴102的形態(tài)，也可為設(shè)置更多的噴嘴102的形態(tài)。氣體冷卻部106是以覆蓋主供給管104的一部分的方式設(shè)置的、冷卻供給至噴嘴102的氮?dú)獾睦鋮s要素。氣體冷卻部106可利用周知的技術(shù)構(gòu)成。優(yōu)選的是，氣體冷卻部106可控制其冷卻動(dòng)作的驅(qū)動(dòng)及停止。如果在氣體冷卻部106進(jìn)行冷卻動(dòng)作的狀態(tài)下，打開設(shè)置在氣體冷卻部106與供給管105之間的閥107，那么經(jīng)冷卻的氮?dú)獗还┙o至被供給空間110。在包括如上所述的構(gòu)成的環(huán)境調(diào)整機(jī)構(gòu)100的本實(shí)施方式的刻劃裝置I中，至少在所述形態(tài)下在脆性材料基板4的表面形成劃線SL的期間，從噴嘴102對(duì)金剛石筆60 (更嚴(yán)格地說是其刀部61)存在的被供給空間110供給氮?dú)?。其結(jié)果，由于金剛石筆60的刀部61的周圍成為低氧環(huán)境，所以因在刀部61與脆性材料基板4之間產(chǎn)生的摩擦熱而引起的刀部61的氧化較佳地得到抑制。由此，能實(shí)現(xiàn)金剛石筆60的長壽命化。而且，在當(dāng)供給氮?dú)鈺r(shí)驅(qū)動(dòng)氣體冷卻部106的情況下，經(jīng)氣體冷卻部106冷卻的氮?dú)獗还┙o至被供給空間110。在該情況下，由于金剛石筆60的刀部61的周圍為低溫的氮?dú)猸h(huán)境，所以因在刀部61與脆性材料基板4之間產(chǎn)生的摩擦熱而引起的刀部61的氧化更有效地得到抑制。由此，金剛石筆60的短壽命化更佳地得到抑制?；蛘?，亦可直接對(duì)刀部61噴射經(jīng)氣體冷卻部106冷卻的低溫的氮?dú)狻Ｔ谠撉闆r下，利用所噴射的氮?dú)饫鋮s刀部61。而且，刀部61的周圍受所噴射的氮?dú)獾挠绊懚蔀榈蜏厍业脱鯛顟B(tài)。根據(jù)所述內(nèi)容，因在刀部61與脆性材料基板4之間產(chǎn)生的摩擦熱而引起的刀部61的氧化有效地得到抑制。其結(jié)果，金剛石筆60的短壽命化較佳地得到抑制。在該情況下，也可以說環(huán)境調(diào)整機(jī)構(gòu)100是作為金剛石筆冷卻機(jī)構(gòu)而發(fā)揮功能。另外，在所述情況下，外罩101具有將供給氮?dú)獾谋还┙o空間110與其他空間隔開的作用。即，通過設(shè)置外罩101，可高效地使金剛石筆60的附近的環(huán)境(在環(huán)境調(diào)整機(jī)構(gòu)100作為金剛石筆冷卻機(jī)構(gòu)而發(fā)揮功能的情況下，尤其是刀部61附近的環(huán)境)成為低氧狀態(tài)進(jìn)而是低溫狀態(tài)。此外，通過設(shè)置外罩101，也可防止在形成劃線SL時(shí)產(chǎn)生的玻璃屑(cullet)因由噴嘴102供給的氣體而飛散。不過，并非必須設(shè)置外罩101，也可為以下形態(tài)，即，只通過從配置在適當(dāng)位置的噴嘴102供給氮?dú)?，而使金剛石筆60附近(在環(huán)境調(diào)整機(jī)構(gòu)100作為金剛石筆冷卻機(jī)構(gòu)而發(fā)揮功能的情況下，尤其是刀部61的附近)較佳地成為低氧狀態(tài)且進(jìn)而是低溫狀態(tài)。而且，也可為將噴嘴102安裝在外罩101的內(nèi)面而非安裝板54上的形態(tài)，也可為在外罩101的內(nèi)部獨(dú)立地設(shè)置噴嘴102的形態(tài)。此外，只要可將供給有氮?dú)獾谋还┙o空間110與其他空間隔開，也可使用矩形狀(正方形或長方形狀)的板體來代替筒狀體的外罩101。或者，也可以是以下形態(tài)，即，獨(dú)立于安裝板54而另設(shè)外罩101，且使包括安裝板54的升降部50在外罩101的內(nèi)側(cè)自如升降。〈變形例〉在形成劃線SL時(shí)，在可對(duì)被供給空間110供給充分量的氮?dú)獾那闆r下，或者在可充分冷卻金剛石筆60的刀部61的情況下，噴嘴102的根數(shù)亦可為I根。從噴嘴102供給的氣體的種類并不限于所述實(shí)施方式中使用的氮?dú)?，也可以是供給與氮?dú)庀嗤亩栊詺怏w的形態(tài)。例如也可以是以下形態(tài)，即，設(shè)置與氮?dú)馔瑯拥胤磻?yīng)性較低的稀有氣體(例如氦及氬等)的供給源來代替氮?dú)夤┙o源103，而從噴嘴102供給所述氣體。不過，就經(jīng)濟(jì)這方面來說，氮?dú)獗绕渌栊詺怏w有利。即，在使用氮?dú)獾那闆r下，可實(shí)現(xiàn)金剛石筆60的長壽命化，而不會(huì)使加工成本增加。而且，亦可為以下形態(tài)，即，在當(dāng)形成劃線SL時(shí)充分冷卻金剛石筆60的刀部61而可防止刀部61的氧化的情況下，利用氣體冷卻部106冷卻除氮?dú)獾榷栊詺怏w以外的氣體(例如空氣)，且從噴嘴102供給所述氣體。作為冷卻氣體，除以上氣體以外，也可使用使液體氣體或固體氣體氣化而得的低溫氣體， 也可通過使壓縮氣體釋放在大氣中而得到絕熱膨脹冷卻的氣體。
權(quán)利要求
1.一種刻劃裝置，其特征在于:在脆性材料基板上形成劃線，且包括: 金剛石筆，在前端具有包括金剛石含有物的刀部； 保持機(jī)構(gòu)，一面保持所述金剛石筆一面使其移動(dòng)；及 保持單元，保持所述脆性材料基板；且 通過一面使所述刀部接觸保持在所述保持單元的所述脆性材料基板的表面，一面利用所述保持機(jī)構(gòu)使所述金剛石筆移動(dòng)，可在所述表面形成劃線； 該刻劃裝置還包括環(huán)境調(diào)整機(jī)構(gòu)，該環(huán)境調(diào)整機(jī)構(gòu)通過至少在形成所述劃線的期間，對(duì)所述刀部存在的被供給空間供給惰性氣體，而使所述被供給空間成為低氧狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的刻劃裝置，其特征在于: 所述環(huán)境調(diào)整機(jī)構(gòu)是以從利用供給管而與惰性氣體供給源連接的噴嘴對(duì)所述被供給空間供給所述惰性氣體的方式構(gòu)成，并且 在所述供給管的中途設(shè)著冷卻所述惰性氣體的氣體冷卻機(jī)構(gòu)，且通過至少在形成所述劃線的期間，對(duì)所述刀部存在的被供給空間供給經(jīng)所述氣體冷卻機(jī)構(gòu)冷卻的惰性氣體，而使所述被供給空間成為低溫且低氧狀態(tài)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的刻劃裝置，其特征在于: 所述環(huán)境調(diào)整機(jī)構(gòu)還包括外罩，該外罩當(dāng)利用所述金剛石筆形成劃線時(shí)，將所述金剛石筆收納在內(nèi)部；且 在所述外罩的內(nèi)部設(shè)置著所述噴嘴， 將所述外罩與所述脆性材料基板之間的空間作為所述被供給空間，且從所述噴嘴供給所述惰性氣體。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的刻劃裝置，其特征在于: 所述環(huán)境調(diào)整機(jī)構(gòu)是以從利用供給管而與惰性氣體供給源連接的噴嘴對(duì)所述刀部噴射惰性氣體的方式構(gòu)成，并且 在所述供給管的中途設(shè)著冷卻所述惰性氣體的氣體冷卻機(jī)構(gòu)，且至少在形成所述劃線的期間，將經(jīng)所述氣體冷卻機(jī)構(gòu)冷卻的惰性氣體作為所述冷卻氣體，對(duì)所述刀部進(jìn)行噴射。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的刻劃裝置，其特征在于: 所述環(huán)境調(diào)整機(jī)構(gòu)還包括外罩，該外罩當(dāng)利用所述金剛石筆形成劃線時(shí)，將所述金剛石筆收納在內(nèi)部，且 在所述外罩的內(nèi)部安裝著所述噴嘴， 將所述外罩與所述脆性材料基板之間的空間作為所述被供給空間，且從所述噴嘴供給所述冷卻氣體。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2或4中的任一項(xiàng)所述的刻劃裝置，其特征在于: 所述惰性氣體為氮?dú)狻?br> 全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供一種與以往相比進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了金剛石筆的長壽命化的刻劃裝置。在脆性材料基板上形成劃線的刻劃裝置包括金剛石筆，在前端具有包括金剛石含有物的刀部；保持機(jī)構(gòu)，一面保持金剛石筆一面使其移動(dòng)；及保持單元，保持脆性材料基板；且，通過一面使刀部接觸保持在保持單元的脆性材料基板的表面，一面利用保持機(jī)構(gòu)使金剛石筆移動(dòng)，可在表面形成劃線；該刻劃裝置還包括環(huán)境調(diào)整機(jī)構(gòu)，該環(huán)境調(diào)整機(jī)構(gòu)通過至少在形成劃線的期間，對(duì)刀部存在的被供給空間供給惰性氣體而使被供給空間成為低氧狀態(tài)。
文檔編號(hào)C03B33/10GK103102065SQ201210375908
公開日2013年5月15日 申請(qǐng)日期2012年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月28日
發(fā)明者中野忠信, 留井直子, 千代康弘, 北市充, 近藤干夫, 片岡壽光, 松井桂子 申請(qǐng)人:三星鉆石工業(yè)股份有限公司