[發明專利]燒結金剛石的加工方法、基板用刀輪及其加工方法

有效

• 申請號: 200680003956.0
• 申請日: 2006-02-02
• 公開（公告）號: CN101115581A
• 公開（公告）日: 2008-01-30
• 發明（設計）人: 近藤幹夫;栗山和久;冨森纮
• 申請（專利權）人: 三星鉆石工業股份有限公司
• 主分類號: B23K26/08
• 分類號: B23K26/08;B23K26/36;B23K26/40;B28D1/24;B28D5/00;C03B33/10;H01L21/301
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司
• 代理人: 黃綸偉

技術領域

本發明涉及使用激光的燒結金剛石的微細加工方法，特別涉及在截斷玻璃、陶瓷、單晶硅或藍寶石等脆性材料基板時用于在這些基板上形成劃線的刀輪的制造方法、及根據該制造方法得到的刀輪。

背景技術

一般，在截斷玻璃基板等脆性材料基板時，廣泛利用如下的方法：通過使刀輪以壓接狀態在基板表面上轉動，從而在基板上刻上劃線，沿該劃線在板厚方向上產生裂紋，從而截斷基板。

在該基板分割中使用的刀輪由超硬合金或燒結金剛石來做成，特別從考慮刀刃的壽命的觀點來講廣泛使用將燒結金剛石作為材料的刀輪。這樣的刀輪(以下，在該發明中稱為“刀輪”)在其外周面上具有沿圓周方向延伸的棱線即刀刃，且還具有軸體所貫通的軸孔，該軸體用于將刀輪可轉動地軸支在基板上。另外，為了提高刀刃對基板表面的接觸點中的每單位面積的負荷，有時將刀輪的外徑設定為2～3mm。

另一方面，本申請人已申請了在所述刀刃上沿周向隔開規定間隔形成連續的突起和槽的刀輪(參照專利文獻1)。

由此，在使用形成于刀刃上的突起來在基板表面上形成劃線時，可在基板的板厚方向上形成深的垂直裂紋，同時還可以有效地防止刀輪轉動時的滑動。通過使用金剛石刀輪的機械加工來形成上述刀輪的突起和槽。另外，所謂該“金剛石刀輪”是指，在JIS-B4131中規定廣義的砂輪，為避免與在該發明中使用的“刀輪”的語句混淆，以下稱為“砂輪”。

專利文獻1：日本特許第3074143號公報

但是，如果想要如上述那樣在外徑為2～3mm的刀輪上以微細的間距(pitch)形成突起和槽，則在所使用的砂輪的前端部分需要微細的形狀，形成砂輪前端形狀(包含磨損時的整形)需要較長時間，并且還受到砂輪本身的壽命的影響。

另一方面，作為工件的微細加工的方法，使用激光加工。使用激光來加工金剛切塊(diamond?dice)的粗形狀的技術于1960年代的后半段被導入，經過紅寶石激光器、YAG激光器、二氧化碳激光器這樣的變遷而得到了實用化。并且，使用激光來加工的用途從當初的粗加工擴展到微細加工。

但是，在使用激光來加工燒結金剛石時，存在燒結金剛石的加工部位由于受到激光照射的加工熱而產生石墨化的問題。雖然這樣的石墨化在粗加工時可以忽略不計，但在微細加工時有時會產生產品功能降低等問題。

發明內容

本發明的目的在于提供可抑制在使用激光來對燒結金剛石進行微細加工時的加工部位的石墨化、且可高效地進行精確的微細加工的方法。

進而，作為另一目的，可舉出提供解決如下問題點的方法。圖21是說明通過激光光束的照射來加工出圓弧狀槽的以往的加工方法的圖。

如圖21所示，從刀輪側面，沿由圖中的單點劃線表示的規定軌跡，在圖中的箭頭方向上，使激光光束一邊圓弧狀地相對移動一邊對刀輪的棱線進行照射來加工槽部時，在加工終點側的突起邊緣(edge)部分a上將產生被稱為“非對稱”的現象。所謂該“非對稱”是指，在刀輪2的槽加工部位2b中，在由圖中的箭頭表示的激光光束的進入側和退出側，槽的形狀以中心線C為中心而成為非對稱的現象。另外，圖中突起邊緣部分a的實線以及圖中的單點劃線為激光光束的移動軌跡，虛線為實際的加工形狀。

產生該現象的原因為，沿激光光束的移動軌跡，槽加工部位的厚度變化。在產生這樣的“非對稱”時，刀輪的質量下降，使用微細的突起和槽來形成劃線的功能有可能受到損失。另外，所謂的所述“刀輪側面”是指，包含刀輪的軸孔的開口部的刀輪的平坦的表面以及背面。

本發明的另一個重要的目的在于提供使用激光光束來以微細的間距加工出突起和槽，而不會產生上述那樣的“非對稱”現象那樣的不合理的情況的加工方法。

并且，如圖22所示，在對刀輪以與該軸線X平行的方式從刀輪側面照射激光光束來加工出突起和槽部時，在形成棱線2a的激光光束照射側斜面的上側斜面上，產生被成為“凹痕”的凹陷的缺陷部(d)。所謂該“凹痕”是指，在激光光束的射入側工件加工部位和非加工部位之間的邊界面相互糾纏，兩者的邊界變得不清楚。

因此，本發明的另一目的在于提供當使用激光光束來以微細的間距加工出突起和槽時不產生“凹痕”現象那樣的不合理的情況的加工方法。

并且，本發明的另一目的在于提供在刀輪的外周面形成將頂點作為刀刃的V字形的棱線部且在該棱線部的全周上使用激光光束交替形成多個微細且精密的突起和槽的脆性材料基板用刀輪。