[发明专利]烧结金刚石的加工方法、基板用刀轮及其加工方法

说明书

技术领域

本发明涉及使用激光的烧结金刚石的微细加工方法，特别涉及在截断玻璃、陶瓷、单晶硅或蓝宝石等脆性材料基板时用于在这些基板上形成划线的刀轮的制造方法、及根据该制造方法得到的刀轮。

背景技术

一般，在截断玻璃基板等脆性材料基板时，广泛利用如下的方法：通过使刀轮以压接状态在基板表面上转动，从而在基板上刻上划线，沿该划线在板厚方向上产生裂纹，从而截断基板。

在该基板分割中使用的刀轮由超硬合金或烧结金刚石来做成，特别从考虑刀刃的寿命的观点来讲广泛使用将烧结金刚石作为材料的刀轮。这样的刀轮(以下，在该发明中称为“刀轮”)在其外周面上具有沿圆周方向延伸的棱线即刀刃，且还具有轴体所贯通的轴孔，该轴体用于将刀轮可转动地轴支在基板上。另外，为了提高刀刃对基板表面的接触点中的每单位面积的负荷，有时将刀轮的外径设定为2～3mm。

另一方面，本申请人已申请了在所述刀刃上沿周向隔开规定间隔形成连续的突起和槽的刀轮(参照专利文献1)。

由此，在使用形成于刀刃上的突起来在基板表面上形成划线时，可在基板的板厚方向上形成深的垂直裂纹，同时还可以有效地防止刀轮转动时的滑动。通过使用金刚石刀轮的机械加工来形成上述刀轮的突起和槽。另外，所谓该“金刚石刀轮”是指，在JIS-B4131中规定广义的砂轮，为避免与在该发明中使用的“刀轮”的语句混淆，以下称为“砂轮”。

专利文献1：日本特许第3074143号公报

但是，如果想要如上述那样在外径为2～3mm的刀轮上以微细的间距(pitch)形成突起和槽，则在所使用的砂轮的前端部分需要微细的形状，形成砂轮前端形状(包含磨损时的整形)需要较长时间，并且还受到砂轮本身的寿命的影响。

另一方面，作为工件的微细加工的方法，使用激光加工。使用激光来加工金刚切块(diamond dice)的粗形状的技术于1960年代的后半段被导入，经过红宝石激光器、YAG激光器、二氧化碳激光器这样的变迁而得到了实用化。并且，使用激光来加工的用途从当初的粗加工扩展到微细加工。

但是，在使用激光来加工烧结金刚石时，存在烧结金刚石的加工部位由于受到激光照射的加工热而产生石墨化的问题。虽然这样的石墨化在粗加工时可以忽略不计，但在微细加工时有时会产生产品功能降低等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供可抑制在使用激光来对烧结金刚石进行微细加工时的加工部位的石墨化、且可高效地进行精确的微细加工的方法。

进而，作为另一目的，可举出提供解决如下问题点的方法。图21是说明通过激光光束的照射来加工出圆弧状槽的以往的加工方法的图。

如图21所示，从刀轮侧面，沿由图中的单点划线表示的规定轨迹，在图中的箭头方向上，使激光光束一边圆弧状地相对移动一边对刀轮的棱线进行照射来加工槽部时，在加工终点侧的突起边缘(edge)部分a上将产生被称为“非对称”的现象。所谓该“非对称”是指，在刀轮2的槽加工部位2b中，在由图中的箭头表示的激光光束的进入侧和退出侧，槽的形状以中心线C为中心而成为非对称的现象。另外，图中突起边缘部分a的实线以及图中的单点划线为激光光束的移动轨迹，虚线为实际的加工形状。

产生该现象的原因为，沿激光光束的移动轨迹，槽加工部位的厚度变化。在产生这样的“非对称”时，刀轮的质量下降，使用微细的突起和槽来形成划线的功能有可能受到损失。另外，所谓的所述“刀轮侧面”是指，包含刀轮的轴孔的开口部的刀轮的平坦的表面以及背面。

本发明的另一个重要的目的在于提供使用激光光束来以微细的间距加工出突起和槽，而不会产生上述那样的“非对称”现象那样的不合理的情况的加工方法。

并且，如图22所示，在对刀轮以与该轴线X平行的方式从刀轮侧面照射激光光束来加工出突起和槽部时，在形成棱线2a的激光光束照射侧斜面的上侧斜面上，产生被成为“凹痕”的凹陷的缺陷部(d)。所谓该“凹痕”是指，在激光光束的射入侧工件加工部位和非加工部位之间的边界面相互纠缠，两者的边界变得不清楚。

因此，本发明的另一目的在于提供当使用激光光束来以微细的间距加工出突起和槽时不产生“凹痕”现象那样的不合理的情况的加工方法。

并且，本发明的另一目的在于提供在刀轮的外周面形成将顶点作为刀刃的V字形的棱线部且在该棱线部的全周上使用激光光束交替形成多个微细且精密的突起和槽的脆性材料基板用刀轮。