特許 6357746 スクライビングホイール、ホルダユニット、スクライブ装置、スクライビングホイールの製造方法及びスクライブ方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6357746

(24)【登録日】2018年6月29日

(45)【発行日】2018年7月18日

(54)【発明の名称】スクライビングホイール、ホルダユニット、スクライブ装置、スクライビングホイールの製造方法及びスクライブ方法

(51)【国際特許分類】

   B28D 5/00 20060101AFI20180709BHJP

   B24B 27/06 20060101ALI20180709BHJP

   B24D 99/00 20100101ALI20180709BHJP

   B24D 3/00 20060101ALI20180709BHJP

【ＦＩ】

   B28D5/00 Z

   B24B27/06 J

   B24D99/00 E

   B24D3/00 340

【請求項の数】4

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2013-196593(P2013-196593)

(22)【出願日】2013年9月24日

(65)【公開番号】特開2015-63010(P2015-63010A)

(43)【公開日】2015年4月9日

【審査請求日】2016年7月26日

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】390000608

【氏名又は名称】三星ダイヤモンド工業株式会社

(72)【発明者】

【氏名】北市 充

(72)【発明者】

【氏名】村上 健二

(72)【発明者】

【氏名】留井 直子

【審査官】 石川 健一

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許出願公開第２０１０／０１５４６１４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 実開昭５５−１０６６３５（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２０１２−２５０３５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０１０６５０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２８Ｄ ５／００

Ｂ２４Ｂ ２７／０６

Ｂ２４Ｄ ３／００

Ｂ２４Ｄ ９９／００

Ｈ０１Ｌ ２１／７８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

セラミック、サファイア及びシリコンからなる群から選ばれる少なくとも一種の脆性材料基板の分断用に用いられる、刃がダイヤモンドのみからなるスクライビングホイールであって、
前記刃の刃先が、半径０．８〜３μｍのＲ面取り加工されており、
前記ダイヤモンドは単結晶ダイヤモンドであり、
前記脆性材料基板の表面粗さＲａに対して前記刃先の先端Ｒ半径が大きくされていることを特徴とするスクライビングホイール。

【請求項2】

請求項１に記載のスクライビングホイールと、前記スクライビングホイールを回転自在に保持するホルダと、を有するホルダユニット。

【請求項3】

請求項２に記載のホルダユニットを備えるスクライブ装置。

【請求項4】

刃が単結晶ダイヤモンドのみからなるスクライビングホイールによって、セラミック、サファイア及びシリコンからなる群から選ばれる少なくとも一種の脆性材料基板上にスクライブラインを形成するスクライブ方法であって、
前記刃の刃先が、半径０．８〜３μｍのＲ面取り加工されている前記スクライビングホイールを用い、前記刃先の先端Ｒ半径に対して、その表面粗さＲａが小さい前記脆性材料基板をスクライブすることを特徴とするスクライブ方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、セラミック基板、サファイア基板、シリコン基板等、一般的な非晶質のガラス基板よりも硬質な脆性材料基板の表面にスクライブラインを形成するのに好適なスクライビングホイール、このスクライビングホイールを備えるホルダユニット、スクライブ装置、スクライビングホイールの製造方法及びスクライブ方法に関する。

【背景技術】

【0002】

液晶パネル等に用いられる非晶質のガラス基板を分断する際、一般的に、特許文献１に記載されているような超硬合金からなるスクライビングホイールや、超硬合金よりも硬質である多結晶ダイヤモンド焼結体からなるスクライビングホイールが用いられている。なお、この多結晶ダイヤモンド焼結体は、ダイヤモンド粒子（含有量７５〜９０ｖｏｌ％）と結合材（コバルト等）を混合したものを、高温高圧下で焼結したものである。

【0003】

しかしながら、例えばガラス基板よりも硬質なアルミナ等のセラミック基板を分断する場合、特許文献１に開示されている超硬合金からなるスクライビングホイールや、多結晶ダイヤモンド焼結体からなるスクライビングホイールでは、直ぐに刃先が欠けたり摩耗したりしてしまい、数十ｍ程度でクラックが形成されなくなってしまう。そのため、超硬合金からなるスクライビングホイールや、多結晶ダイヤモンド焼結体からなるスクライビングホイールを用いてガラス基板よりも硬質なセラミック基板等の分断を行うことは現実的ではない。

【0004】

そのため、セラミック基板のような硬質な基板を分断する場合、超硬合金や多結晶ダイヤモンド焼結体よりも硬質な多結晶ダイヤモンドや単結晶ダイヤモンドからなるスクライビングホイールを用いて行うことが検討されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】実開昭５５−１０６６３５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

多結晶ダイヤモンドや単結晶ダイヤモンドのように、ダイヤモンドのみからなるスクライビングホイールを用いて、セラミック基板の分断を行うと、超硬合金や多結晶ダイヤモンド焼結体からなるスクライビングホイールに比べると、はるかに長く分断に必要なクラックを形成することはできた。

【0007】

しかしながら、ダイヤモンドのみからなるスクライビングホイールであっても、セラミック基板は非常に硬質であるため、刃先の欠けや摩耗を完全に防ぐことはできない。したがって、刃先の欠けや摩耗をできるだけ防ぎ、スクライビングホイールを少しでも長く使用することが望まれている。

【0008】

本発明は、刃がダイヤモンドのみからなるスクライビングホイールを用いて、ガラス基板より硬質であるセラミック基板等の分断を行った場合、より長寿命となるスクライビングホイール、ホルダユニット、スクライブ装置、スクライビングホイールの製造方法及びスクライブ方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記目的を達成するため、本発明のスクライビングホイールは、セラミック、サファイア及びシリコンからなる群から選ばれる少なくとも一種の脆性材料基板の分断用に用いられる、刃がダイヤモンドのみからなるスクライビングホイールであって、前記刃の刃先が、半径０．８〜３μｍのＲ面取り加工されており、前記ダイヤモンドは単結晶ダイヤモンドであり、前記脆性材料基板の表面粗さＲａに対して前記刃先の先端Ｒ半径が大きくされていることを特徴とする。

【0010】

本発明のスクライビングホイールによれば、刃先がＲ面取り加工により丸くなっているため、表面粗さの大きなセラミック基板等の分断に用いたとしても、Ｒ面取り加工されていないスクライビングホイールに比べ、単結晶ダイヤモンドの結晶方位による強度への影響を低減させながら、刃先の欠けを大幅に減少させることができ、スクライビングホイールの寿命を長くすることができる。

【0013】

また、本発明のスクライビングホイールは、セラミック、サファイア及びシリコンからなる群から選ばれる少なくとも一種の脆性材料基板の分断用であることを特徴とする。

【0014】

本発明のスクライビングホイールによれば、液晶パネル等に用いられる一般的な非晶質のガラス基板よりも硬質な脆性材料基板に対して、長い距離を良好に切断することができる。

【0015】

また、本発明のホルダユニットは、上記何れかに記載のスクライビングホイールと、前記スクライビングホイールを回転自在に保持するホルダと、を有することを特徴とする。

【0016】

本発明のホルダユニットによれば、スクライビングホイールの刃先の欠けを大幅に減少させることができ、スクライビングホイールの寿命が長く、セラミック基板等の分断に適したホルダユニットとなる。

【0017】

また、本発明のスクライブ装置は、上記に記載のホルダユニットを備えることを特徴とする。

【0018】

本発明のスクライブ装置によれば、スクライビングホイールの刃先の欠けを大幅に減少させることができ、スクライビングホイールの寿命が長く、セラミック基板等の分断に適したスクライブ装置となる。

【0021】

また、本発明のスクライブ方法は、刃が単結晶ダイヤモンドのみからなるスクライビングホイールによって、セラミック、サファイア及びシリコンからなる群から選ばれる少なくとも一種の脆性材料基板上にスクライブラインを形成するスクライブ方法であって、前記刃の刃先が、半径０．８〜３μｍのＲ面取り加工されている前記スクライビングホイールを用い、前記刃先の先端Ｒ半径に対して、その表面粗さＲａが小さい前記脆性材料基板をスクライブすることを特徴とする。

【0022】

本発明のスクライブ方法によれば、刃が単結晶ダイヤモンドのみからなるスクライビングホイールによって、液晶パネル等に用いられる一般的な非晶質のガラス基板よりも表面粗さが大きく、硬質な脆性材料基板に対して、より長い距離スクライブラインを形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】実施形態におけるスクライブ装置の概略図である。

【図2】実施形態におけるホルダジョイントの正面図である。

【図3】実施形態におけるホルダユニットの斜視図である。

【図4】図４（Ａ）は実施形態におけるスクライビングホイールの側面図であり、図４（Ｂ）はスクライビングホイールの正面図である。

【図5】図５（Ａ）は実施形態における刃先のＲ面取り加工前の正面図であり、図５（Ｂ）は刃先のＲ面取り加工後の正面図である。

【図6】図６（Ａ）はＲ面取り加工の一つの方法を示した概念図であり、図６（Ｂ）はＲ面取り加工の他の方法を示した概念図である。

【図7】図７（Ａ）は実施形態におけるスクライビングホイールの撮影ポイントを示した説明図であり、図７（Ｂ）は実施形態におけるスクライビングホイールの刃先の写真である。

【図8】比較のためのスクライビングホイールの刃先の写真である。

【図9】図９（Ａ）は実施形態のスクライビングホイールに関するグラフであり、図９（Ｂ）は比較のためのスクライビングホイールに関するグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0024】

以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。ただし、以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための一例を示すものであり、本発明をこの実施形態に特定することを意図するものではない。本発明は、特許請求の範囲に含まれるその他の実施形態にも適応できるものである。

【0025】

図１は、本発明の一実施形態に係るスクライブ装置１０の概略図である。スクライブ装置１０は、移動台１１を備えている。移動台１１は、ボールネジ１３と螺合されており、モータ１４の駆動によりこのボールネジ１３が回転することで、一対の案内レール１２ａ、１２ｂに沿ってｙ軸方向に移動するようになっている。

【0026】

移動台１１の上面には、モータ１５が設置されている。モータ１５は、上部に位置するテーブル１６をｘｙ平面で回転させて所定角度に位置決めする。分断（スクライブ）対象物としての脆性材料基板１７は、テーブル１６上に載置され、図示しない真空吸引手段等によって保持される。

【0027】

この脆性材料基板１７は、低温焼成セラミックスや高温焼成セラミックスからなるセラミック基板、シリコン基板、サファイア基板等であり、セラミック、サファイア及びシリコンからなる群から選ばれる少なくとも一種の脆性材料基板で、液晶パネルの基板等に一般的に用いられる非晶質のガラス基板よりも硬質である脆性材料基板である。

【0028】

スクライブ装置１０は、テーブル１６に載置された脆性材料基板１７の上方に、この脆性材料基板１７の表面に形成されたアライメントマークを撮像する二台のＣＣＤカメラ１８を備えている。移動台１１とその上部のテーブル１６とを跨ぐように、ブリッジ１９がｘ軸方向に沿うようにして支柱２０ａ、２０ｂに架設されている。

【0029】

ブリッジ１９にはガイド２２が取り付けられており、スクライブヘッド２１はこのガイド２２に案内されてｘ軸方向に移動するように設置されている。スクライブヘッド２１には、ホルダジョイント２３を介してホルダユニット３０が取り付けられている。

【0030】

図２はホルダユニット３０が取り付けられたホルダジョイント２３の正面図である。また、図３はホルダユニット３０の斜視図である。

【0031】

ホルダジョイント２３は略円柱状をしており、回転軸部２３ａと、ジョイント部２３ｂを備えている。スクライブヘッド２１にホルダジョイント２３が装着された状態においては、回転軸部２３ａが二つのベアリング２４ａ、２４ｂに円筒形のスペーサ２４ｃを介して取り付けられ、このホルダジョイント２３は回動自在に保持される。

【0032】

円柱形のジョイント部２３ｂには、下端側に円形の開口２５を備えた内部空間２６が設けられている。この内部空間２６の上部にマグネット２７が埋設されている。そして、マグネット２７によって着脱自在なホルダユニット３０が、この内部空間２６に挿入されて取り付けられている。

【0033】

ホルダユニット３０は、ホルダ３１と、スクライビングホイール４０と、ピン（図示せず）とが一体となったものである。ホルダ３１は、図３に示すように略円柱形をしており、磁性体金属で形成されている。ホルダ３１の上部には、位置決め用の取付部３２が設けられている。この取付部３２は、ホルダ３１の上部を切り欠いて形成されており、傾斜部３２ａと平坦部３２ｂを備えている。

【0034】

ホルダ３１の取付部３２側を、開口２５を介して内部空間２６へ挿入する。その際、ホルダ３１の上端側がマグネット２７によって引き寄せられ、取付部３２の傾斜部３２ａが内部空間２６を通る平行ピン２８と接触することで、ホルダジョイント２３に対するホルダユニット３０の位置決めと固定が行われる。また、ホルダジョイント２３からホルダユニット３０を取り外す際には、ホルダ３１を下方へ引くことで容易に外すことができる。

【0035】

なお、スクライビングホイール４０は、消耗品であるため、定期的な交換が必要になる。本実施形態においては、ホルダユニット３０の着脱が容易に行えるため、ホルダユニット３０そのものを交換することで、ホルダユニット３０を構成するスクライビングホイール４０の交換を行うようになっており、スクライビングホイール４０の交換を迅速に行うことができる。

【0036】

ホルダ３１の下部には、ホルダ３１を切り欠いて形成された保持溝３３が設けられている。この保持溝３３を設けるために切り欠いたホルダ３１の下部には、保持溝３３を挟んで支持部３４ａ、３４ｂが位置している。この保持溝３３には、スクライビングホイール４０が回転自在に配置されている。また、支持部３４ａ、３４ｂには、スクライビングホイール４０を回転自在に保持するためのピンが挿入される支持孔３５がそれぞれ形成されている。

【0037】

次に、脆性材料基板１７を分断するためのスクライビングホイール４０の詳細について説明を行う。図４（Ａ）はホルダ３１の先端に取り付けられるスクライビングホイール４０の側面図であり、図４（Ｂ）はスクライビングホイール４０の正面図である。

【0038】

図４に示すように、スクライビングホイール４０は円板状であり、ホイール本体部４１と、刃４２と、刃先４３と、を備える。

【0039】

ホイール本体部４１の中心付近には、このホイール本体部４１を回転軸方向に貫通する貫通孔４４が形成されている。貫通孔４４にピンが挿入されることで、スクライビングホイール４０はこのピンを介してホルダ３１に回転自在に保持される。

【0040】

刃４２は、ホイール本体部４１の外周に円環状に形成されている。刃４２は正面視で略Ｖ字状となっており、回転軸方向に対する刃４２の厚さが、刃先４３に向かうに従って徐々に小さくなっている。

【0041】

そして、刃先４３は、通常のスクライビングホイールの刃先とは異なっており、刃４２の先端に後述するＲ面取り加工が施されており、最外周部に沿って丸くなっている。

【0042】

次に、スクライビングホイール４０の製造方法について図面を用いて説明する。図５は図４（Ｂ）の円Ａで示す刃４２の先端の拡大図であり、図５（Ａ）は加工前の刃先４３の正面図であり、図５（Ｂ）は加工後の刃先４３の正面図である。

【0043】

スクライビングホイール４０は、多結晶ダイヤモンドや単結晶ダイヤモンドのように、結合材を含まずダイヤモンドのみで形成されている。そして本実施形態では、スクライビングホイール４０が単結晶ダイヤモンドで形成されている。

【0044】

単結晶ダイヤモンドからなるスクライビングホイール４０は、まず、単結晶ダイヤモンドからなる円板状の部材を形成する。具体的には、単結晶ダイヤモンドは、人工的に合成されたものであり、高温高圧合成法や化学気相蒸着法により製造されたものである。そして、この単結晶ダイヤモンドをレーザ等によって所望する半径となる円板に切り出す。

【0045】

そして、円板状の単結晶ダイヤモンドは、円板の円周部の両面側をそれぞれ削ることにより、図５（Ａ）に示すような先端が尖った形状の刃先４３を持った刃４２を形成する。なお、この時の刃先４３の稜線部を符号４３ａで示している。また、この状態が一般的なスクライビングホイールである。このとき、単結晶ダイヤモンドは従来のＰＣＤや超硬合金と比較してより表面粗さを小さくすることができ、その結果、刃先稜線部もより鋭利になる。

【0046】

次に、刃４２の刃先４３に対してＲ面取り加工を行い、稜線部４３ａから削っていくことで、図５（Ｂ）に示すように最外周部に沿って正面視において刃先４３の先端を丸くする。

【0047】

ここで、刃先４３の先端を丸くするＲ面取り加工の具体的な方向について、図面を用いて説明する。例えば、一つの方法として、図６（Ａ）に示すように、スクライビングホイール４０の貫通孔４４に支持用のピン５１を挿入し、スクライビングホイール４０を回転させながら、回転軸５２ａを中心に回転している円板状の砥石５２の平面５２ｂに対して、垂直に刃先４３を当接させるとともに、ピン５１を矢印で示した方向に交互に揺動させる。これにより、刃先４３の先端を丸くすることができる。

【0048】

また、他の方法として、図６（Ｂ）に示すように、スクライビングホイール４０の貫通孔４４に支持用のピン５１を挿入し、スクライビングホイール４０を回転させながら、回転軸５３ａを中心に回転している柔軟性のある軟質な砥石５３の平面５３ｂに対して、垂直に刃先４３を当接させる。この時、砥石５３の平面５３ｂに対して沈み込むことになり、刃先４３の先端を丸くすることができる。

【0049】

以上のような方法によって、刃４２の刃先４３が丸いスクライビングホイール４０を製造することができる。また、本実施形態では、図５（Ａ）に示すように、刃先４３の先端を丸くする前に、円板の円周部の両面側をそれぞれ削り、先端が尖った傾斜面を先に形成している。したがって、刃４２の傾斜面が鏡面状になるまでしっかり削ることができ、刃４２の表面粗さを最小にすることで、より一層刃４２の寿命を長くすることができる。また、刃４２の傾斜面を先に仕上げてから、刃先４３のＲ面取り加工を行うため、目標とするＲ半径へ比較的容易に加工することができる。

【0050】

次に、スクライビングホイール４０の寸法について説明する。スクライビングホイール４０の外径は１．０〜１０．０ｍｍ、好ましくは１．０〜５．０ｍｍ、さらに好ましく刃１．０〜３．０ｍｍの範囲である。スクライビングホイール４０の外径が１．０ｍｍより小さい場合には、スクライビングホイール４０の取り扱い性が低下する。一方、スクライビングホイール４０の外径が１０．０ｍｍより大きい場合には、スクライブ時の垂直クラックが脆性材料基板１７に対して十分に深く形成されないことがある。

【0051】

スクライビングホイール４０の厚さは、０．４〜１．２ｍｍ、好ましくは０．４〜１．１ｍｍの範囲である。スクライビングホイール４０の厚さが０．４ｍｍより小さい場合には、加工性及び取り扱い性が低下することがある。一方、スクライビングホイール４０の厚さが１．２ｍｍより大きい場合には、スクライビングホイール４０の材料及び製造のためのコストが高くなる。また、貫通孔４４の孔径は、例えば０．８ｍｍである。

【0052】

刃４２の刃先角は通常鈍角であり、８０〜１６０°、好ましくは９０〜１５０°の範囲である。

【0053】

また、先端の丸い刃先４３に関して、Ｒ面取り加工のＲ半径は、０．８μｍより小さければ、刃先の先端に荷重が集中し、局所的に圧力がかかることから刃先の欠けや磨耗が生じやすくなる。一方、Ｒ半径があまり大き過ぎるとスクライブの際の荷重が大幅に増えてしまい、分断後の基板の断面品質が低下してしまう。そこで、Ｒ半径は、０．８〜５μｍの範囲であり、好ましくは３μｍ以下がより望ましい。Ｒ半径が０．８〜５μｍの範囲であれば、接触面積が大きくなることにより適度に荷重が分散し、局所的な圧力を抑えて刃先の欠けや磨耗を防止することができる。

【0054】

また、通常、脆性材料基板１７におけるアルミナ基板等は、焼結されたアルミナの粒子の粒径に由来して表面が粗く、例えば、後述するアルミナ基板の表面粗さＲａを計測したところ、表面粗さＲａが０．２９６μｍになっていた。したがって、刃先４３のＲ半径は、分断対象となる脆性材料基板１７の表面粗さを考慮し、十分に大きな値にしておくことで、基板の凹凸による欠け等を防止する効果が大きいと考えられる。

【0055】

次に、実際に刃先４３がＲ面取り加工され丸くなっているスクライビングホイール４０と、刃先４３にＲ面取り加工を行っていないスクライビングホイール１４０と、を用いて脆性材料基板１７の分断を行った結果について具体的に説明する。分断条件は次のとおりである。

【0056】

単結晶ダイヤモンドからなるスクライビングホイール４０は、外径２ｍｍ、刃先角１２０°である。また、Ｒ面取り加工により、刃先４３のＲ半径は１．０μｍとなっている。一方、スクライビングホイール１４０は、スクライビングホイール４０とＲ面取り加工の有無だけが異なっており、単結晶ダイヤモンドからなる外径２ｍｍ、刃先角１２０°のスクライビングホイールである。なお、Ｒ面取りがされていないスクライビングホイール４０の先端Ｒ半径を測定したところ、０．１７μｍとなった。
分断を行った脆性材料基板１７は、板厚０．６３５ｍｍのアルミナ基板（京セラ株式会社製、材料コード：Ａ４７６Ｔ）である。
切断速度は１００ｍｍ／ｓｅｃであり、クラックの浸透量が１２０μｍとなることを目標にスクライブ荷重等を調整して切断を行った。

【0057】

上記の分断条件により脆性材料基板１７の表面にスクライブラインを形成したことによる刃先の状態について、撮影した写真等を用いて説明する。図７はスクライビングホイール４０に関する分断結果であり、図７（Ａ）は撮影したポイントを示す説明図であり、図７（Ｂ）は刃先４３を撮影した写真とクラックの浸透量である。図８はスクライビングホイール１４０の刃先を撮影した写真とクラックの浸透量である。図９は走行距離における刃先の欠けの発生量を示すグラフであり、図９（Ａ）はスクライビングホイール４０に関するグラフであり、図９（Ｂ）はスクライビングホイール１４０に関するグラフである。

【0058】

図７（Ａ）に示すように、刃先４３の撮影は、スクライビングホイール４０の任意のポイントＰ１を決めておき、そのポイントＰ１を基準にして、約４５°刻みでＰ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５を決め、Ｐ１〜Ｐ５の各ポイントでスクライビングホール４０の正面から行った。なお、図８のスクライビングホイール１４０の刃先に関しても、スクライビングホイール４０と同様のポイントで撮影を行った。

【0059】

また、図９では、刃先にできた欠けの大きさ（幅）が、１０〜５０μｍのものを個数ａ、５０〜１００μｍのものを個数ｂ、１００μｍ〜のものを個数ｃの棒グラフで示している。また、図７（Ｂ）と図８に示したクラックの浸透量（μｍ）をｄの折れ線グラフで示している。

【0060】

図９からわかるように、刃先４３が丸くなっているスクライビングホイール４０は、刃先が丸くなっていないスクライビングホイール１４０と遜色のないクラックの浸透量を有している。したがって、刃先４３にＲ面取り加工を行ったとしても、浸透量の低下は生じなかった。

【0061】

一方、刃先の欠けに関しては、スクライビングホイール１４０では、刃先の走行距離が５００ｍを超えたあたりから、刃先の欠けが急増し、特に１００μｍ以上の大きな欠けが発生した。しかし、スクライビングホイール４０では、刃先の走行距離が１０００程度までは刃先４３にほとんど変化がなく、１５００ｍまで行っても１００μｍ以上の大きな欠けは発生しなかった。

【0062】

このように、スクライビングホイール４０のように刃先４３にＲ面取り加工を行い、刃先４３を丸くすることにより、刃先４３の欠けを大幅に減少させることができ、スクライビングホイール４０の寿命を長くすることができる。特に、単結晶ダイヤモンドの場合、図５（Ａ）の状態では刃先４３の先端が非常に鋭利な形状になるため、アルミナ基板の分断に用いると刃先４３が非常に欠けやすい。しかしながら、刃先４３を丸くすることにより、単結晶ダイヤモンドからなるスクライビングホイール４０であっても、刃先４３の欠けを大幅に減少させることができる。

【0063】

ところで、図８に示した刃先にＲ面取り加工が施されていないスクライビングホイール１４０の刃先の写真をみると、撮影ポイントのＰ４、Ｐ５では大きな欠けが生じている一方で、Ｐ１、Ｐ２ではあまり欠けが生じていないことがわかる。

【0064】

これは、スクライビングホイール１４０が単結晶ダイヤモンドからなり、単結晶ダイヤモンドは結晶方位があるとともに、この結晶方位により硬度が大きく異なるためである。したがって、多結晶ダイヤモンドからなるスクライビングホイールであれば、刃先の位置による欠けの発生の違いはあまり生じることはなく、刃先全体で同じように欠けが発生することになる。一方、単結晶ダイヤモンドからなるスクライビングホイールの場合、図８に示すように、通常であれば単結晶ダイヤモンドの結晶方位により、刃先の位置により欠けの発生状況が大きく異なってしまうことになる。

【0065】

しかしながら、本実施形態の単結晶ダイヤモンドからなるスクライビングホイール４０のように、刃先４３のＲ面取り加工を行い、刃先４３を丸くしておくことにより、図７（Ｂ）に示すように、刃先４３のどのポイントにおいても大きな欠けの発生を抑えることができるため、単結晶ダイヤモンドの結晶方位による強度への影響を低減することができる。また、単結晶ダイヤモンドの結晶方位によって、図５（Ａ）に示すような先端の尖った刃先４３の形状を、スクライビングホイール４０の円周全体に対して均一に加工することは非常に難しい。しかしながら、図５（Ｂ）のような刃先４３のＲ面取り加工を行うため、図５（Ａ）の刃先４３のような加工を、円周全体に対して均一に要求されることはない。

【0066】

以上のように、刃４２がダイヤモンドのみからなるスクライビングホイール４０であって、刃先４３が半径０．８〜５μｍのＲ面取り加工によって丸くなっているスクライビングホイール４０は、セラミック、サファイア及びシリコンからなる群から選ばれる少なくとも一種の脆性材料基板１７の分断に用いたとしても、Ｒ面取り加工されていないスクライビングホイールに比べ、刃先４３の欠けを大幅に減少させることができ、スクライビングホイール４０の寿命を長くすることができる。

【0067】

なお、本実施形態においては、スクライビングホイール４０全体が単結晶ダイヤモンドからなるものを示したが、例えば、刃４２だけを単結晶ダイヤモンドで構成し、ホイール本体部４１を超硬合金で構成し、ホイール本体部４１と刃４２を接着等により固定したスクライビングホイール４０や、スクライビングホイール４０の円周上の傾斜面のうち、少なくとも脆性材料基板と接触する刃４２部分が単結晶ダイヤモンドのみで形成されているスクライビングホイールに対しても本発明は適用可能である。このような構成のスクライビングホイールであれば、高価な単結晶ダイヤモンドの使用を減らし、安価なスクライビングホイールを提供することができる。

【0068】

また、本実施形態においては、スクライビングホイール４０として単結晶ダイヤモンドを用いて説明したが、刃４２が多結晶ダイヤモンドからなるスクライビングホイール４０でも構わない。多結晶ダイヤモンドには、微細な結晶粒組織、または非晶質を有するグラファイト型炭素物質を出発物質として、超高圧高温下で直接的にダイヤモンドに変換焼結されたものや、化学気相成長（ＣＶＤ）法により合成されたダイヤモンドがある。多結晶ダイヤモンドにおいては、上述した刃先円周における結晶方位による硬度の差異はないが、刃先を形成するダイヤモンド粒子の脱落によって欠けが生じる場合がある。本発明はこのような多結晶ダイヤモンドを用いたスクライビングホイール４０の欠けの防止にも有効である。

【0069】

また、これらの単結晶ダイヤモンド及び多結晶ダイヤモンドは実質的にダイヤモンドのみからなるものであり、結合材としての鉄系金属を含まないが、ダイヤモンド結晶内に意図的にホウ素やリン等の微量の不純物を添加されたものを含む。このように不純物を添加することで、ダイヤモンドに導電性を与えたり、耐熱性を高めることができる。

【0070】

また、本実施形態のスクライブ装置１０は、スクライビングホイール４０を保持するホルダ３１をスクライブヘッド２１に取り付ける際に、ホルダジョイント２３を介して取り付ける構成となっている。しかしながら、スクライブ装置１０は、スクライブヘッド２１に直接ホルダ３１を取り付ける構成であってもよい。

【0071】

また、本実施形態のスクライブ装置１０として、スクライブヘッド２１を移動させるためのガイド２２やブリッジ１９が設けられていたり、脆性材料基板１７が載置されるテーブル１６を回転させる移動台１１が備わっていたりするものを示したが、このようなスクライブ装置１０に限定されるものではない。例えば、ホルダ３１が取り付けられたスクライブヘッド２１をユーザが握れるようにするために、スクライブヘッド２１の一部形状が柄の形状をしており、ユーザがこの柄を持って移動させることで脆性材料基板１７の分断を行う、いわゆる手動式のスクライブ装置であっても適用可能である。

【符号の説明】

【0072】

１０…スクライブ装置
３０…ホルダユニット
３１…ホルダ
４０、１４０…スクライビングホイール
４１…ホイール本体部
４２…刃
４３…刃先
４３ａ…稜線部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】