刻划轮、保持具单元及刻划装置制造方法
【专利摘要】本发明提供一种适于进行强化玻璃的分断的刻划轮、保持具单元及刻划装置。本发明是在刀刃42形成有多条槽部44的强化玻璃基板分断用刻划轮40，槽部44的深度H为1～5μm、槽部44的宽度W为2～35μm，借由在槽部44设置延伸于与刀刃前端43的棱线方向A相同方向的槽棱线部47，成为非常适于进行强化玻璃基板17的分断。
【专利说明】刻划轮、保持具单元及刻划装置
【技术领域】
[0001 ] 本发明是有关于强化玻璃形成刻划线的刻划轮、保持具单元及刻划装置。
【背景技术】
[0002]作为在分断玻璃基板时所使用的刻划轮，借由在刀刃形成既定形状的多条槽，据以实现对玻璃基板的高渗透性者广为人知。
[0003]形成在刀刃的槽，例如专利文献I的记载，是使用圆形磨石，将此磨石以正交方式抵接于将作为刀刃前端的棱线部分来据以形成。除此之外，亦有一种借由从刻划轮的侧面方向照射激光，据以在刀刃形成槽的刻划轮。
[0004]携带型终端装置的显示部的保护镜，多使用较一般玻璃具有高强度的强化玻璃。随着携带型终端装置的急遽普及，强化玻璃的使用量亦益发增多。理所当然的，由于需要配合用途的大小不同的强化玻璃，而需要进行强化玻璃的分断，在强化玻璃的分断中即使用如专利文献I所示的刻划轮。
[0005]先行技术文献
[0006][专利文献I]日本特开2012- 82099号公报
【发明内容】
[0007]发明欲解决的课题
[0008]作为强化玻璃，有一种例如通过离子更换法以强化玻璃表面的化学强化玻璃。为进行此种化学强化玻璃的分断，在试着使用专利文献I所揭示的在刀刃形成有既定形状的多条槽的刻划轮形成刻划线时，产生了较在一般玻璃形成刻划线时大为不同的问题。
[0009]图7是使用专利文献I所揭示的在刀刃形成有既定形状的多条槽的刻划轮，在化学强化玻璃形成刻划线时的表面的显微镜照片(1000倍)。如图7所示，由于旋转的刻划轮的刀刃前端与槽交互的与基板接触，在化学强化玻璃表面，以和刀刃前端的间距同样间距形成了多个因刀刃前端侵入基板而形成的打痕70A。
[0010]此时，打痕70A的形状为四角形。因此，与一般玻璃相比表面较硬的化学强化玻璃，亦产生从打痕70A的角相对玻璃表面往水平方向的裂痕，在打痕70A的角及相邻打痕70A之间，产生非常多的表面剥离部70B。而此剥离部70B，随着时间经过会成为从基板表面完全剥落的状态(剥离部70C)。
[0011]如前所述，当以专利文献I所揭示的在刀刃形成有既定形状的多条槽的刻划轮，在化学强化玻璃形成刻划线时，经常会产生于一般玻璃不易发生的如剥离部70C般的数十μ m程度的玻璃屑(CUllet)。
[0012]图8 (a)和图8(b)是使用于刀刃形成有既定形状的多条槽的刻划轮形成刻划线的图7不同的化学强化玻璃的表面照片。图8(a)是表面整体的照片、图8(b)是将其一部分放大70倍的照片。图8 (a)中的参照符号80A，是在化学强化玻璃表面使刻划轮旋转而形成的实际的刻划线，参照符号80B是实际形成的割线。
[0013]如专利文献I所揭示的在刀刃形成有既定形状的多条槽的刻划轮，与无槽的刻划轮相比其渗透性非常高，因此当荷重仅即使仅大一点时，在打痕角部产生的裂痕会错开刻划线而往基板的厚度方向伸展，而发生玻璃以打痕的角为起点，在与原本预定的刻划线80A无关的方向裂开，亦即产生一被称为“先行”的割线80B。
[0014]另一方面，由于化学强化玻璃的表面非常硬，因此当分断时的荷重过小时，刀刃前端即无法侵入而产生所谓起始不良的情形。如以上所述，强化玻璃的分断与一般玻璃的分断相比，其最佳分断荷重范围(切断区域)非常的狭窄，具有分断极为不易的问题。
[0015]本发明的目的在提供一种适于此种强化玻璃的分断的刻划轮、保持具单元及刻划装置，所要解决的技术问题是使其适于进行强化玻璃基板的分断，从而更加适于实用。
[0016]用以解决课题的手段
[0017]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。为达成上述目的，本发明的刻划轮，是在刀刃形成有多条槽部用以分断强化玻璃，其中该槽部的深度为I?5 μ m、该槽部的宽度为2?35 μ m、在该槽部设有延伸于与刀刃前端的棱线方向相同方向的槽棱线部。
[0018]根据本发明的刻划轮，由于形成在强化玻璃基板表面的打痕为具有圆弧的形状，因此不易从打痕角部产生裂痕，不会产生从基板表面的剥离等，非常适于进行强化玻璃基板的分断。
[0019]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。
[0020]又，本发明的刻划轮，前述槽部的深度在3μπι以下。
[0021]根据此发明的刻划轮，其槽部不易缺损等，为更适于强化玻璃基板的分断。
[0022]又，本发明的刻划轮，以前述槽棱线部为起点的槽部长度为20?40 μ m。
[0023]根据此本发明的刻划轮，在较厚的强化玻璃更能良好发挥上述作用效果。
[0024]又，本发明的刻划轮，其槽部是借由激光的照射而形成。
[0025]根据此发明的刻划轮，由于槽部及槽棱线部的加工精度提升，因此能良好的发挥上述作用效果。
[0026]又，本发明的刻划轮是用于化学强化玻璃。
[0027]根据此发明的刻划轮，能良好的切断表层硬质的化学强化玻璃。
[0028]本发明的目的及解决其技术问题还采用以下技术方案来实现。又，本发明的保持具单元，具有上述任一记载的刻划轮、与将前述刻划轮保持成旋转自如的保持具。
[0029]根据本发明的保持具单元，由于形成在强化玻璃基板表面的打痕为具有圆弧的形状，因此不易从打痕角部产生裂痕，不会产生从基板表面的剥离等，是一非常适于进行强化玻璃基板的分断的保持具单元。
[0030]本发明的目的及解决其技术问题另外再采用以下技术方案来实现。又，本发明的刻划装置具备上述保持具单元。
[0031]根据本发明的刻划装置，由于形成在强化玻璃基板表面的打痕为具有圆弧的形状，因此不易从打痕角部产生裂痕，不会产生从基板表面的剥离等，是一非常适于进行强化玻璃基板的分断的刻划装置。
[0032]借由上述技术方案，本发明至少具有适于进行强化玻璃基板的分断等优点。
[0033]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他目的、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。
【专利附图】
【附图说明】
[0034]图1是实施例的刻划装置的概略图。
[0035]图2是实施例的保持具接头的前视图。
[0036]图3是实施例的保持具单元的立体图。
[0037]图4是实施例的刻划轮的侧视图。
[0038]图5(a)是实施例的刀刃的放大立体图。
[0039]图5(b)是实施例的刀刃的放大侧视图。
[0040]图6是以实施例的刻划轮形成的刻划线的示意图。
[0041]图7是以现有习知的刻划轮形成知刻划线的照片。
[0042]图8(a)是以现有习知的刻划轮形成的刻划线的照片。
[0043]图8 (b)是部分放大照片。
[0044]【主要元件符号说明】
[0045]10:刻划装置17:强化玻璃基板
[0046]30:保持具单元31:保持具
[0047]32:安装部32a:倾斜部
[0048]32b:平坦部33:保持槽
[0049]34a、34b:支承部35:支承孔
[0050]40:刻划轮41:刀轮本体部
[0051]42:刀刃43:刀刃前端
[0052]44:槽部45:贯通孔
[0053]46:槽47:槽棱线部
[0054]50、70A:打痕51:刻划线
[0055]70B、70C:剥离部80A:刻划线
[0056]80B:割线A:棱线方向
[0057]H:槽的深度P:槽的间距
[0058]W:槽的宽度
【具体实施方式】
[0059]以下，使用图式说明本发明的实施例。不过，以下所示的实施例仅为使本发明的技术思想具体化的一例，并非将本发明特定于此实施例。本发明可适用于专利要求的保护范围中所含的其他实施例。
[0060]图1是本发明一实施例的刻划装置10的概略图。刻划装置10具备移动台11。移动台11与滚珠螺杆13螺合，借由马达14的驱动使此滚珠螺杆13旋转，据以沿一对导轨12a、12b移动于Y轴方向。
[0061]在移动台11的上面设置有马达15。马达15使位于上部的桌台16在xy平面旋转并将的定位于既定角度。作为分断(scribe)对象物的强化玻璃基板17被装载于桌台16上，以未图示的真空吸引手段等加以保持。
[0062]作为强化玻璃基板17，具体而言是使用化学强化玻璃。化学强化玻璃由于可简单完成对薄玻璃基板的强化加工，因此是大量使用于携带用终端装置等要求轻量化的强化玻璃。由化学强化玻璃构成的强化玻璃基板17，是以离子更换法在玻璃表面产生压缩应力的玻璃。
[0063]刻划装置10，在装载在桌台16的强化玻璃基板17上方，装备有用以拍摄形成在此强化玻璃基板17表面的对准标记的二台CCD摄影机18。桥架19以跨于移动台11与其上部的桌台16的方式，沿X轴方向架设于支柱20a、20b。
[0064]在桥架19安装有导件22，刻划头21设置成可被此导件22引导而往x轴方向移动。在刻划头21，通过保持具接头23安装有保持具单元30。
[0065]图2是安装有保持具单元30的保持具接头23的前视图。又，图3是保持具单元30的立体图。
[0066]保持具接头23呈略圆柱状，具备旋转轴部23a与接头部23b。在保持具接头23安装于刻划头21的状态下，旋转轴部23a通过圆筒形的间隔件24c安装于二个轴承24a、24b，此保持具接头23被保持成旋动自如。
[0067]在圆柱形的接头部23b，设有下端侧据圆形开口 25的内部空间26。此内部空间26的上部埋设有磁石27。而借由磁石27装卸自如的保持具单元30，插入安装在此内部空间26。
[0068]保持具单元30是保持具31、刻划轮40、以及销(未图示)成一体者。保持具31具有图3所示的略圆柱形，以磁性体金属形成。在保持具31的上部设有定位用安装部32。此安装部32是将保持具31的上部切开形成，具备倾斜部32a与平坦部32b。
[0069]将保持具31的安装部32侧通过开口 25插入内部空间26。此时，保持具31的上端侧被磁石27吸引，安装部32的倾斜部32a与通过内部空间26的平营销28接触，据以进行保持具单元30对保持具接头23的定位与固定。又，在从保持具接头23取下保持具单元30时，只要将保持具31往下方拉即能轻易地取下。
[0070]由于刻划轮40是消耗品，需定期进行更换。本实施例中，为了容易地进行保持具单元30的装拆,是借由更换保持具单元30本身，已进行构成保持具单元30的刻划轮40的更换，能迅速地进行刻划轮40的更换。
[0071]在保持具31下部，设有切开保持具31形成的保持槽33。在为设置此保持槽33而切开的保持具31的下部，夹着保持槽33有支承部34a、34b。在此保持槽33，刻划轮40以旋转自如的方式配置。又，在支承部34a、34b分别形成有用以旋转自如的保持刻划轮40的销插入的支承孔35。
[0072]其次，说明用以分断强化玻璃基板17的刻划轮40的细节。图4是安装在保持具31前端的刻划轮40的侧视图。图5(a)和图5(b)是图4的以圆B显示的刀刃42的放大图，图5(a)为立体图、图5(b)为侧视图。
[0073]如图4、图5 (a)、图5(b)所示，刻划轮40为圆板状，具备刀轮本体部41、刀刃42、刀刃前端43、以及槽部44。
[0074]在刀轮本体部41的中心附近，形成有将此刀轮本体部41在旋转轴方向贯通的贯通孔45。借由将销插入贯通孔45，刻划轮40即通过此销旋转自如地被保持于保持具31。
[0075]刀刃42，在刀轮本体部41的外周形成为圆环状。刀刃42在前视下呈略V字状，相对于旋转轴方向的刀刃52的厚度，随着朝向作为棱线部分的刀刃前端43而渐渐变小。
[0076]刀刃前端43沿着刀刃42的最外周部设置，形成刻划轮40的棱线。在刀刃42的最外周部，刀刃前端43与槽部44交互的以等间距形成。
[0077]槽部44，由从刀刃前端43沿刀刃42的两倾斜面延伸的长凹入的槽46、与较刀刃前端43凹向刀轮本体部41的中心侧(贯通孔45侧)并沿刀刃前端43的棱线方向(图5 (a)和图5 (b)的箭头A方向)延伸的槽棱线部47构成。
[0078]又，形成在专利文献I的刻划轮刀刃的槽部，由于是将圆形状的磨石以正交方式抵接于将作为刀刃前端的棱线部分而形成，因此是将刀刃前端切开的形状，而为曲面状的槽底部，并不存在如图5(a)和图5(b)所示的本实施例般的沿刀刃42的两倾斜面长凹入的槽46、以及槽棱线部47。
[0079]借由使用本实施例的槽部44具备槽46及槽棱线部47的刻划轮40在强化玻璃基板17形成刻划线，会形成后述形状的打痕50(参照图6)，是一与使用专利文献I所示的刻划轮形成的打痕(图7所示的打痕70A)明确相异的形状，并明确的具有相异的分断结果。关于此点的详情，留待后叙。
[0080]刻划轮40是由烧结金刚石(Poly Crystalline Diamond)及超硬合金、单结晶金刚石或多结晶金刚石等形成。刻划轮40，可使用于超硬合金等基材涂敷金刚石等硬质材料的膜者。此场合，槽部44可仅形成于膜、亦可在基材形成槽部后涂敷膜以形成槽部44。
[0081]例如，烧结金刚石制的刻划轮40，主要是由金刚石粒子、与残部的添加剂及结合材构成的结合相调制而成。金刚石粒子的平均粒子径是使用1.5μπι以下者。烧结金刚石中的金刚石的含有量以75.0?90.0vol%的范围较佳。
[0082]作为添加剂，例如选自钨、钛、铌、钽中的至少I种以上元素的超威粒子碳化物是非常适合使用的。烧结金刚石中的超威粒子碳化物的含有量在3.0?10.0Vol%的范围，此超威粒子碳化物包含1.0?4.0vol %的碳化钛、与残部的碳化鹤。
[0083]作为结合材,通常,铁族元素是适合使用的。作为铁族元素，例如有钴、镍、铁等，其中尤以钴较佳。烧结金刚石中的结合材的含有量，较佳是金刚石及超威粒子碳化物的残部，更佳的是在3.0?20.5vol%的范围。
[0084]将金刚石粒子、添加剂及结合材加以混合，在金刚石在热力学上安定的高温及超高压下，将此等的混合物加以烧结，据以制造烧结金刚石。在此烧结时，超高压产生装置的模具内的压力在5.0?8.0GPa的范围、模具内的温度在1500?1900°C的范围。从以此方式制造的烧结金刚石切出具所欲半径的圆板，并分别削掉此圆板周缘部的两面侧以制造形成有刀刃前端43的刻划轮40。
[0085]接着，在此刻划轮40的刀刃前端43形成槽部44。槽部44，例如，可借由将刻划轮40的贯通孔45安装于未图示的马达的旋转轴，从激光照射装置将激光从与旋转轴正交的方向(图4的箭头C方向)照射向刀刃42的两倾斜面及刀刃前端43，即能高精度地加以形成。
[0086]其次，说明刻划轮40的尺寸。刻划轮40的外径为1.0?10.0mm、较佳为1.0?5.0mm的范围、尤以1.0?3.0mm更佳。刻划轮40的外径小于1.0mm时，刻划轮40的操作性将降低。另一方面，当刻划轮40的外径大于10.0mm时，则有可能产生刻划时的垂直裂痕相对强化玻璃基板17无法充分深入形成的情形。
[0087]刻划轮40的厚度为0.4?1.2mm、较佳的是0.4?1.1mm的范围。刻划轮40的厚度小于0.4mm时，有可能会使加工性及操作性降低。另一方面，当刻划轮40的厚度大于1.2mm时，刻划轮40的材料及制造成本变高。此外，貫通孔45的孔徑，例如为0.8mm。
[0088]刀刃42的刀刃前端角通常为钝角的90?160°、较佳为100?150°、尤以115?145°的范围更佳。刀刃前端角小于90°时，易产生表面剥离及先行，当大于160°时则易于发生起始不良。
[0089]槽部44的深度H，若过浅的话不易侵入强化玻璃基板17而发生起始不良，过深的话则会过于侵入强化玻璃基板17而使得刀刃前端43易于产生缺口，因此是以I?5 μ m的范围形成，较佳是在2?3 μ m的范围。
[0090]槽部44的宽度W是以2?35 μ m的范围形成。当强化玻璃基板17的板厚为0.7mm程度的情形时，宽度W以2?15 μ m的范围较佳，当板厚为1.1mm程度的情形时，宽度W以10?30 μ m的范围较佳。
[0091]又，槽部44的槽46沿刀刃42的两倾斜面延伸的长度，无轮过长或过短皆不会发挥其效果，因此，只要有以槽棱线部47为起点分别沿两倾斜面延伸20?40 μ m程度的长度即可。此外，槽部44的数量(分割数)视刀轮径为5?900程度，槽的间距P可从10?2000 μ m程度之间适当的加以选择。槽的数量越多、槽的间距P越窄，越有起始佳、先行不易发生的倾向，以槽的间距在10?50 μ m的方式形成槽部44较佳。
[0092]又，槽部44的深度H及宽度W，如图5(b)所示，是以位于刀刃前端43的最外周部为基准。因此，视槽46在刀刃42的两倾斜面的位置,深度及宽度有可能成为与作为基准的深度H及宽度W相异的情形。此外，例如，位于刀刃42的两倾斜面的槽46，亦可以是随着离开刀刃前端43而深度及宽度逐渐变化的构成。
[0093]其次，针对实际使用刻划轮40进行强化玻璃基板17的分断的结果，具体的加以说明。分断条件如下。
[0094]刻划轮40，其外径为2.0mm、刀刃前端角为130°、槽部44的深度H为3.0 μ m、宽度W为30 μ m、相邻槽所夹的刀刃前端43的宽度为15 μ m、槽部44的数(分割数)为140。
[0095]所使用的刻划装置，是三星钻石工业株式会社制刻划装置(型号名:MS500)。进行分断的强化玻璃基板17是板厚0.7mm的化学强化玻璃。
[0096]以切断速度为200mm/sec、切入量为0.15mm的方式设定了刻划荷重的设定。
[0097]针对使用上述分断条件，在强化玻璃基板17表面形成的刻划线，使用示意图说明如后。图6是在强化玻璃基板17表面形成的刻划线的示意图。
[0098]如图6所示，因刻划轮40的刀刃前端43侵入强化玻璃基板17表面而形成多个打痕50。此时，打痕50与图7所示的四方形打痕70A不同的，是一整体具有圆弧的形状。因此，不易如打痕70A般产生从角部往水平方向的裂痕，如图7般的表面剥离部70B几乎完全没有产生。
[0099]又，在打痕50，由于以打痕的角部为起点、在脱离刻划线的部分的裂痕不易产生，因此亦未产生如图8(a)和图8(b)般的称为“先行”的割线80B。此外，在打痕50由于不易发生表面的剥离及先行现象，因此即使分断时的荷重略大亦不会对分断有大的影响，因此，可分断的最佳切断区域亦变大，借由刻划轮40的使用，可更轻易地进行强化玻璃的分断。
[0100]又，由于在槽部44设有槽棱线部47，因此如图6所示的，在打痕50与打痕50之间亦形成有刻划线51，可抑制裂痕往不预期的方向的伸展，在强化玻璃基板17表面形成安定的刻划线。
[0101]又，当使用实施例的刻划轮40在强化玻璃基板17形成刻划线时，不易产生玻璃屑，且由于在槽部44设有槽棱线部47，即使产生玻璃屑亦能通过沿刀刃42的两倾斜面延伸的槽46排出玻璃屑，不易残留蓄积在槽部44。
[0102]如以上所述，可知本发明的在刀刃42形成有多条槽部44的强化玻璃基板分断用的刻划轮40，是槽部44的深度H为I?5 μ m、槽部44的宽度W为2?35 μ m，在槽部44设有与刀刃前端43的棱线方向A延伸于相同方向的槽棱线部47的刻划轮40，与专利文献I所揭示的刻划轮相比，非常适于强化玻璃基板17的分断。
[0103]又，图5(a)和图5(b)所示的放大图，是以示意方式显示刻划轮40的刀刃42。因此，沿刀刃42的两倾斜面延伸的槽46的两端，明确描绘出槽46的凹部与刀刃42的交界处，然而槽46的凹部与刀刃42的交界处必并不一定需要如图5(a)和图5(b)般的明确。此外，借由将槽46的凹部与刀刃42的交界处形成为平滑地变化，在进行表面非常硬的强化玻璃基板17的分断时，可防止在交界处产生缺口，因此可延长刻划轮40的寿命。欲将槽46的凹部与刀刃42的交界处形成为平滑地变化，可借由激光照射的调整，高精度且简单的进行。
[0104]又，本实施例的刻划装置10，在将保持刻划轮40的保持具31安装于刻划头21时，是通过保持具接头23安装的构成。然而，刻划装置10亦可以是直接在刻划头21安装保持具31的构成。
[0105]又，本实施例的刻划装置10，虽是例示了装有用以使刻划头21移动的导件22及桥架19、及具备使装载强化玻璃基板17的桌台16旋转的移动台11者，但不限于此种刻划装置10。例如，为了使使用者握持安装有保持具31的刻划头21，亦可适用于刻划头21的部分形状为柄的形状，使用者握着此柄进行移动以进行强化玻璃基板17的分断的、所谓手动式刻划装置。
[0106]以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，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做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的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
【权利要求】
1.一种刻划轮，是在刀刃形成有多条槽部用以分断强化玻璃，其特征在于: 该槽部的深度为I?5μπι， 该槽部的宽度为2?35 μ m， 在该槽部设有延伸于与刀刃前端的棱线方向相同方向的槽棱线部。
2.根据权利要求1所述的刻划轮，其特征在于:其中该槽部的深度在3μπι以下。
3.根据权利要求1或2所述的刻划轮，其特征在于:其中以该槽棱线部为起点时该槽部的长度为20?40 μ mo
4.根据权利要求1或2所述的刻划轮，其特征在于:其中该槽部是借由激光的照射而形成。
5.—种如权利要求1或2所述的刻划轮,其用于化学强化玻璃。
6.一种保持具单元，其特征在于:其具备权利要求1至5中任一权利要求所述的刻划轮、与将该刻划轮保持成旋转自如的保持具。
7.一种刻划装置，其特征在于:其具备权利要求6所述的保持具单元。
【文档编号】C03B33/02GK104418494SQ201410366793
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2014年7月29日 优先权日:2013年8月30日
【发明者】地主贵裕, 小森正雄, 浅井义之, 小笠原规幸 申请人:三星钻石工业股份有限公司