金剛石劃線工具及其製造方法
2023-05-28 11:23:01 3
專利名稱：金剛石劃線工具及其製造方法
技術領域：
本發明涉及一種使用金剛石的劃線工具。
背景技術：
以往，為了切斷玻璃板，是通過進行劃線，然後沿著劃割線分斷開玻璃板來進行切斷。作為對象的玻璃板的厚度各種各樣，例如，從建材用或汽車用的相對較厚的玻璃，到液晶電視等的大型、手機用等的小面積粘合玻璃板。特別是手機等的小型玻璃板，存在厚度變薄的傾向。當切斷較薄的玻璃板時，為了抑制不規則斷裂，必需減小刻劃荷重，為此必需縮小劃線輪的直徑。然而，劃線輪最小的是外徑為φ mm左右的劃線輪，從而存在難以進一步縮小的缺陷。另一方面，對於矽半導體或者藍寶石的切割等，是利用使用天然金剛石的金剛石尖頭(diamond point)的劃線工具。所述使用天然金剛石的金剛石尖頭的工具即便在切割薄玻璃板時也可以縮小密切圓直徑，因此被期待為非常有用。在所出產的天然金剛石中，出現頻率最高的是如圖1(a)所示由八個正三角形構成的八面體結晶，出現頻率其次高的基本形狀是如圖1(b)所示由十二個菱形面集合而成的十二面體結晶。此外，出現頻率比上述這些低的有由六個正四角形集合而成的正六面體結晶(圖1(c))，所述六面體結晶的面被稱為六面體面或者(100)面。圖1(d)是由立方體與正八面體組合而成的結晶。在刻劃玻璃板的用途中，以往一直是使用1/70 1/80克拉的天然金剛石。專利文獻1中，揭示了以使正交的三個軸對應於一個工具的安裝軸的方式接合於臺金的劃線工具。接合後，沿著安裝軸的方向研磨金剛石而形成(100)面，以使(100)面與八面體(111) 面所相交的一個點成為刻劃尖頭的方式進行研磨而使用。將研磨六面體面((100)面)與八面體面((111)面)所相交的四個面而使用的工具稱為四尖頭工具。以往，將檢測並研磨(100)面後的金剛石接合於柄部的操作是依靠熟練操作者的技能。因此，在使用天然金剛石的劃線工具中，無法避免沿著軸方向研磨金剛石而形成的面與(100)面的斜度出現1. 10 5. 8°的偏差。[先行技術文獻][專利文獻][專利文獻1]日本專利特公昭47-20236號公報
發明內容
[發明所欲解決的問題]本發明是著眼於上述問題開發而成，其技術課題是旨在能夠使用合成金剛石，縮小(100)面與沿著軸方向研磨金剛石而形成的面之間的斜度而保持於柄部，使得製造容易並且獲得高性能。[解決問題的技術手段]為解決所述課題，本發明的金剛石劃線工具包括合成金剛石研磨粒，其包含第1(100)面及與所述第1(100)面平行的第2 (100)面，將所述第1(100)面與相鄰的至少兩個 (111)面的交點作為尖頭；柄部，其在前端具有鍃孔；及焊料，其是在所述柄部的鍃孔，以所述合成金剛石研磨粒的第1、第2(100)面與所述柄部的中心軸成為垂直的方式保持所述合成金剛石研磨粒，並且使所述合成金剛石研磨粒固定。在此，所述合成金剛石研磨粒也可以設為1/100克拉以下的重量。在此， 所述合成金剛石研磨粒也可以將與所述(100)面相鄰的(111)面設為四個面，將其四個交點作為尖頭。為解決所述課題，本發明的金剛石劃線工具的製造方法是在柄部的前端形成鍃孔，將包含第1(100)面及與所述第1(100)面平行的第2 (100)面的合成金剛石研磨粒的第 1(100)面暫時固定於包含與所述柄部的中心軸垂直的面的按壓夾具，將安裝在所述按壓夾具的金剛石研磨粒以使第1(100)面與柄部的軸成為垂直的方式壓入到所述柄部的鍃孔， 並利用焊料進行焊接，並且研磨安裝在所述柄部的前端的合成金剛石研磨粒的與第1 (100) 面相鄰的至少兩個(111)面，將其交點構成為尖頭。在此，所述研磨步驟也可以通過研磨與第1(100)面相鄰的四個(111)面，將四個交點分別形成為尖頭。[發明的效果]根據具有上述特徵的本發明，通過使用(100)面經成長的合成金剛石研磨粒，可以容易地找出結晶面，並且因為以所述面為基準安裝到柄部，所以能夠減少金剛石研磨粒的斜度而容易地製造劃線工具。而且，通過使用比以往更小的合成金剛石，可以降低劃線工具的價格。此外，如果使用所述劃線工具，可以減小刻劃荷重，因此可以適用於較薄的脆性材料(玻璃、矽、藍寶石等)基板的刻劃。
圖1(a) (d)是表示以往的天然金剛石的結晶的圖。圖2(a)、(b)是表示本發明的實施方式的金剛石劃線工具的製造過程的圖。圖3是表示本實施方式的金剛石劃線工具的製造過程的放大圖。圖4(a)是表示將金剛石研磨粒安裝到柄部的晶粒(chip)保持孔的狀態的放大圖，(b)是其俯視圖。圖5(a)是表示對金剛石研磨粒已加以研磨後的狀態的放大截面圖，(b)是其俯視圖。[符號的說明]11柄部12鍃孔13按壓夾具14暫時固定劑15合成金剛石15a、15b (100)面15c 15f (111)面16焊料
Pl P4 尖頭具體實施方式
本實施方式的劃線工具是將作為鋸條用而開發的合成金剛石用於工具的前端而製成劃線工具。在這裡，對鋸條用高品質合成金剛石研磨粒進行說明。鋸條用高品質金剛石研磨粒是使用籽晶而合成，內含物(Inclusion)少，粒大並且具有高強度的Ib型合成金剛石，例如，粒徑可使用#16/20或#20/25等。在此，所謂#16/20，是表示以通過16號的篩子，而在20號的篩子中堵住的方式被分級的粒徑大小，以下也是同樣。鋸條用合成金剛石與其他用途(金屬結合用或者樹脂/粘土結合用)的合成金剛石相比斷裂韌性值高，粒徑是作為合成金剛石研磨粒歸入最粗的部類。當使用所述金剛石研磨粒作為劃線工具時，只使用作為金剛石角部分的尖頭，所以尺寸的大小不限。因此，從成本方面來說，優選使用在可以加工或接合的範圍內較小的金剛石。本實施方式中，是使用例如經#20/25的篩子分級的約1/170克拉的鋸條用高品質金剛石研磨粒作為合成金剛石。也可以使用#18/20的約1/130克拉(約1. 5mg)的鋸條用金剛石研磨粒，優選的是1/100克拉以下的金剛石研磨粒。合成金剛石的(100)面與金剛石的對向的面幾乎平行地形成。在此，將其中一面作為第1(100)面，將另一面作為第2(100)面。並且，將第1(100)面以成為上面的方式安裝到夾具上進行使用。圖2、圖3是表示本發明的實施方式的劃線工具的製造過程的圖。如本圖所示，柄部11是前端形成為圓錐狀，並且在其上部前端面形成圓形的鍃孔12。所述鍃孔12的直徑是設為例如φθ.9 mm。接著，預先將圖中一點鏈線所表示的柄部11的中心軸保持在垂直方向上，相對於柄部11從上部上下移動自如地配置按壓夾具13。按壓夾具13的下表面是與柄部11的中心軸垂直，在其下端，如圖3中放大圖所示，經由暫時固定劑14而安裝合成金剛石15。暫時固定劑14是例如雙面膠帶或粘合劑等的粘接劑，在按壓夾具13 的下表面平行地安裝合成金剛石15的第1(100)面15a。進而，如圖3中放大圖所示，將焊料16插入到鍃孔12中，從上部將合成金剛石15按壓到所述鍃孔12內並壓入到焊料16中。 這樣一來，第1(100)面15a與柄部11的中心軸成為垂直，利用焊料16將合成金剛石15保持於鍃孔12的上部。然後，在真空爐中使其焊接，利用焊料16將合成金剛石15牢固地固定到柄部11的前端。圖4(a)是表示這樣安裝了合成金剛石的狀態的前端部分的截面圖， 圖4(b)是其俯視圖。其次，如圖5所示，以相對於上面的(100)面15a側面成為(111)面15c 15f的方式進行研磨，並且利用(100)面15a與相鄰的(111)面以四個交點成為尖頭的方式進行研磨，形成四處尖頭Pl P4。(100)面15a與(111)面15c 15f所成的角度是分別設為135°，並且將相鄰的兩個(111)面所成的角度設為110°左右。通過這樣形成四個尖頭 Pl P4，可以使劃線工具製作完成。這樣形成的四處尖頭Pl P4可以分別作為用來刻劃的尖頭使用。在本實施方式中，當利用焊料將合成金剛石安裝到柄部前端時，合成金剛石的 (100)面的法線相對於手柄(shaft)的中心軸的傾斜角α成為2. 0°以下的斜度。因此， 與以往的劃線工具相比，可以縮小安裝偏差。如上所述根據本發明，通過使用(100)面經成長的鋸條用合成金剛石研磨粒，可以容易地找出結晶面，從而可以削減加工(100)面的步驟時間。因此，劃線工具的製造變得容易。而且，通過使用比以往更小的合成金剛石，可以降低劃線工具的價格。使用了本實施方式的合成金剛石的劃線工具不但可以用於刻劃較薄的玻璃板，而且可以用於刻劃矽板、藍寶石板、InP板、GaN板、GaAs板等脆性材料基板。並且，在本實施方式中，是研磨四個(111)面15c 15f而形成，但是如果只要一處尖頭即可，那麼只要通過研磨兩個(111)面而構成便足夠。[產業上的可利用性]本發明能夠使用合成金剛石容易地製造劃線工具，並且能夠用作較薄的玻璃板等各種形狀的脆性材料基板的劃線工具。
權利要求
1.一種金剛石劃線工具，其特徵在於包括合成金剛石研磨粒，其包含第1(100)面及與所述第1(100)面平行的第2(100)面，將所述第1(100)面與相鄰的至少兩個(111)面的交點作為尖頭； 柄部，其在前端具有鍃孔；以及焊料，其是在所述柄部的鍃孔，以所述合成金剛石研磨粒的第1、第2(100)面與所述柄部的中心軸成為垂直的方式保持所述合成金剛石研磨粒，並且使所述合成金剛石研磨粒固定。
2.根據權利要求1所述的金剛石劃線工具，其特徵在於所述合成金剛石研磨粒為 1/100克拉以下的重量。
3.根據權利要求1所述的金剛石劃線工具，其特徵在於所述合成金剛石研磨粒是將與所述(100)面相鄰的(111)面設為四個面，將其四個交點作為尖頭。
4.一種金剛石劃線工具的製造方法，其特徵在於 在柄部的前端形成鍃孔；將包含第1(100)面及與所述第1(100)面平行的第2(100)面的合成金剛石研磨粒的第1(100)面暫時固定於包含與所述柄部的中心軸垂直的面的按壓夾具；將安裝在所述按壓夾具的金剛石研磨粒以使第1(100)面與柄部的軸成為垂直的方式壓入到所述柄部的鍃孔，並利用焊料進行焊接；並且研磨安裝在所述柄部的前端的合成金剛石研磨粒的與第1(100)面相鄰的至少兩個 (111)面，將其交點構成為尖頭。
5.根據權利要求4所述的金剛石劃線工具的製造方法，其特徵在於所述研磨步驟是通過研磨與第1(100)面相鄰的四個(111)面，將四個交點分別形成為尖頭。
全文摘要
本發明旨在能夠容易地製造金剛石劃線工具。使用合成金剛石，以合成金剛石(15)的(100)面與柄部(11)的軸成為垂直的方式插入到柄部(11)的鍃孔(12)中，並利用焊料(16)加以固定。其次，研磨與(100)15a面相鄰的(111)面，將其交點作為尖頭製造金剛石工具。因此，能夠削減加工(100)面的步驟，可以減少安裝角的斜度。
文檔編號B25H7/04GK102211331SQ20111005911
公開日2011年10月12日 申請日期2011年3月9日 優先權日2010年4月9日
發明者中野忠信, 富森紘 申請人:三星鑽石工業股份有限公司