刀轮的制作方法

本发明涉及一种由单晶金刚石构成的刀轮(也称为刻划轮)，该刀轮适于对氧化铝、HTCC、LTCC等陶瓷基板、蓝宝石基板、硅基板等比非晶质的玻璃基板硬的脆性材料基板加工刻划线(切槽)、进行分割。

背景技术：

在对脆性材料基板进行分割的加工中，通常已知如下在例如专利文献1中公开的方法：使用刀轮在基板表面形成刻划线，之后，沿着刻划线从背面侧施加外力而使基板弯曲，由此分割成各个单元基板。

对脆性材料基板加工刻划线的刀轮使用在圆周面具有V字形的刀刃的刀轮。刀轮通常由超硬合金、多晶金刚石烧结体制作，但是，最近作为用于硬度比玻璃基板高的陶瓷基板、蓝宝石基板、硅基板等的刻划的刀轮，由单晶金刚石构成的刀轮备受瞩目。

为了在刀轮的圆周面形成V字形的刀刃，如图3(a)所示，将作为原材料的圆板状主体101的轴承孔103嵌套在锥形轴4，使圆板状主体101与锥形轴一同旋转，利用抛光磨石5将圆周面的两侧缘部倾斜地抛光，形成由左右的斜面和棱线构成的V字形的刀刃部102。

因为在脆性材料基板、特别是半导体基板的刻划中使用的刀轮的直径为1～3mm，非常小，所以要求其能够相对于抛光装置的锥形轴4、刀轮的支持器(未图示)易于装卸。因此，通过由内径固定的贯通孔形成圆板状主体101的轴承孔103，并且形成将其两端的开口缘部倾斜地切割的切割面103a，从而使向锥形轴4的套插变得容易。

此外，抛光装置的锥形轴4通常由超硬合金、碳钢、不锈钢、钢材等工具材料制作，形成为平缓地倾斜的前端越来越细的形状的形态。因此，如图3所示，仅将圆板状主体101套插到锥形轴4，就能够使圆板状主体101不晃动地稳定保持在切割面103a的角部103b和锥形轴4的周面相接触的位置。此外，抛光后仅拔出圆板状主体101就能够从锥形轴4卸下。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利3787489号公报。

发明要解决的课题

但是，在如上所述那样使圆板状主体101保持在锥形轴4的状态下，如图3(b)的放大图所示，会成为以切割面103a的尖的角部103b这一个部位与锥形轴4相接触的情况。因此，在利用抛光磨石的抛光加工时，因为负荷集中在该尖的角部103b这一个部位，所以有时会在由硬度高的单晶金刚石构成的圆板状主体101产生因冲击导致的破裂等破损。特别是，单晶金刚石不同于超硬合金、多晶金刚石烧结体，硬度根据晶体取向而不同，因此在硬度比周围小的部分容易产生破裂。此外，有时由于硬且尖的角部103b而在锥形轴4的表面产生小的凹凸的伤痕。由于圆板状主体101以角部103b这一个部位支承在锥形轴4，所以当产生这样的伤痕时，其姿态产生微小的倾斜，不能水平地维持旋转面。因此，产生旋转晃动而无法精密地加工刀刃尺寸。

技术实现要素：

因此，本发明是鉴于上述课题而完成的，其目的在于提供一种抑制在刀刃部的抛光加工时的冲击导致的破损的产生、并且能够稳定地保持在抛光装置的锥形轴的单晶金刚石制的刀轮。

用于解决课题的方案

为了解决上述课题，在本发明中采取了如下技术手段。即，本发明的刀轮是在圆板状主体的外周面设置有刀刃部的单晶金刚石制的刀轮，采用如下结构：在所述圆板状主体的中心贯通形成有轴承孔，所述轴承孔的两端开口缘部由被曲线状地切除而成的圆弧面形成。

发明效果

根据本发明的刀轮，在为了刀刃部的抛光加工而将圆板状主体安装在抛光装置的锥形轴时，其是以轴承孔的两端缘部的圆弧面与锥形轴的周面相接触而被保持的，因此与现有技术中的以尖的角部相接触的支承结构相比，缓解了负荷集中在一点，能够抑制因冲击导致的破损。此外，因为以圆弧面与锥形轴相接触，所以不会像现有技术中的以尖的角部相接触的情况那样在锥形轴周面产生小的伤痕。由此，能够总是以稳定的姿态且没有旋转晃动的状态来支承圆板状主体，能够精密地进行刀刃部的抛光加工。

在上述发明中，优选形成为沿着所述轴承孔的轴向的所述圆弧面的长度相对于所述轴承孔的全长为3～12％。

由此，在将刀轮安装在刻划装置的支持器轴时，能够确保与支持器轴周面相接触的轴承孔内表面为轴承孔全长的80％以上，能够使刀轮稳定地周面接触支承在支持器轴。

此外，在上述发明中，优选采用如下结构，即，所述圆弧面由越靠近轴承孔的开口端曲率变得越大的曲线形成。

由此，轴承孔的开口端比正圆的圆弧大且喇叭状扩展，能够进一步容易地进行向锥形轴、支持器轴的套插操作。

附图说明

图1是示出本发明的刀轮的图。

图2是示出本发明的刀轮的制造工序的说明图。

图3是示出现有技术的刀轮的制造工序的说明图。

具体实施方式

以下，基于图1、图2对本发明的刀轮进行详细说明。

图1是示出本发明的刀轮A的图，图1(a)是正视图，图1(b)是侧视剖面图，图1(c)是轴承孔3的圆弧面3a部分的放大图。该刀轮A仅由单晶金刚石制作，在具有贯通中心的轴承孔3的圆板状主体1的外周面设置有刀刃部2。刀刃部2由左右的斜面2a、2a和在这些斜面2a、2a的交点处形成的棱线2b构成。在本实施例中，刀轮A以直径为2mm、厚度为650μm的方式形成。

圆板状主体1的轴承孔3由内径固定的贯通孔形成，其两端开口缘部由被曲线状地切除而成的圆弧面3a形成。

圆弧面3a的沿着轴承孔方向的长度L1以相对于轴承孔3的全长L为3～12％、优选为7～10％的方式形成。在本实施例中，其相对于轴承孔全长650μm设为25～60μm。

该圆弧面的内表面侧的曲率半径R是在与轴承孔3的圆筒状的部分的边界处与圆弧面内切的假想圆的半径，该假想圆是以与轴承孔3的圆筒状的部分的边界的切点为起点、中心角θ为30～90°的圆弧与圆弧面一致的方式设定的。此外，R设为刀轮的厚度的0.03倍以上且100μm以下。

此外，圆弧面3a的圆板状主体1的侧面侧的长度L2设定为沿着轴承孔方向的长度L1的0.5～2.0倍、更优选1.0～1.5倍的长度。

在本实施例中，该圆弧面3a以越靠近轴承孔3的开口端，曲线的曲率变得越大的方式形成。即使在该情况下，在与轴承孔3的圆筒状的部分的边界处相切的假想圆的半径、即内表面侧的曲率半径R还是刀轮的厚度的0.03倍以上。由此，如图1(c)所示，圆弧面3a的圆板状主体1的侧面侧的长度L2形成得比L1长。在本实施例中，在L2的长度的范围为25～100μm、优选为60～100μm中，作为进一步优选的例子采用了80μm。

图2是示出本发明的刀轮A的制造工序的说明图，附图标记1’示出刀刃部2被抛光加工前的圆板状主体。该圆板状主体1’从侧面观察时为圆形，外周面平坦，在中心预先加工有上述的在两端开口缘部具有圆弧面3a的轴承孔3。

将圆板状主体1’的轴承孔3如图2(a)所示那样套插到抛光装置的锥形轴4而安装圆板状主体1’，一边使圆板状主体1’旋转一边将抛光磨石5按压在圆板状主体1’的外周面的侧缘部分来加工刀刃2。在该工序中，首先加工一个的刀刃斜面，接着使圆板状主体1’翻转来加工另一个的刀刃斜面。由此，加工如图1所示的由左右的斜面2a、2a及棱线2b构成的刀刃2。

如图2(b)的放大图所示，在上述的刀刃加工工序中，装配在抛光装置的锥形轴4的圆板状主体1’是以轴承孔3的两端缘部的圆弧面3a、3a与锥形轴4的周面相接触而被保持的。在该圆弧面3a与锥形轴4的周面的接触中，当负荷为0时为点接触，但是当对接触部分加上负荷时，接触部分发生形变而在与负荷对应的狭窄的范围成为面接触。(参照：赫兹的接触理论(球与平面))。由此，与图3这样的以尖的角部103b与锥形轴4的周面相接触的现有技术结构相比，缓解了负荷集中在一点，能够抑制因冲击导致的破损。另外，圆弧面3a的曲率半径R越大，越容易使施加在与锥形轴的接触部分的负荷分散。此外，在本发明中，以圆弧面3a来与锥形轴4相接触，因此消除了现有技术中的以尖的角部103b相接触的情况那样在锥形轴4的周面产生小的伤痕，能够总是以稳定的姿态来保持圆板状主体1’。

另外，将圆弧面3a的沿着轴承孔3的轴向的长度L1相对于轴承孔3的全长L设为了3～12％，因此在将刀轮A安装在刻划装置的支持器轴(未图示)时，能够确保与支持器轴周面相接触的轴承孔3的内表面为轴承孔3全长的80％以上。由此，能够使刀轮A以稳定的状态周面接触支承于支持器轴。

进而，该圆弧面3a形成为越靠近轴承孔3的开口端，曲线的曲率变得越大，圆弧面3a的在圆板状主体1的侧面侧的长度L2设定得比轴承孔方向的长度L1长，因此轴承孔3的开口端比正圆的圆弧大且喇叭状扩展，向锥形轴4、支持器轴的套插操作变得更容易。

以上，对于本发明的代表性的实施例进行了说明，但是，本发明并不限定于上述的实施方式。例如，本发明能够适用于包含上述实施例中所示的直径2mm的刀轮的直径0.8～3mm的刀轮。

此外，在本发明中，能够在实现其目的、不脱离要求的范围的范围内适当进行修改、变更。

产业上的可利用性

本发明适用于对陶瓷基板、蓝宝石基板、硅基板等比非晶质的玻璃基板硬的脆性材料基板加工刻划线、进行分割时使用的单晶金刚石制的刀轮。

附图标记说明

A：刀轮；

L：轴承孔的全长；

L1：轴承孔方向的圆弧面长度；

L2：圆板状主体侧面方向的圆弧面长度；

1：圆板状主体；

1’：抛光加工前的圆板状主体；

2：刀刃部；

3：轴承孔；

3a：圆弧面；

4：锥形轴。