(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体又は物（body  or  object）の表面にスクライブ線（scribed  line）を形成するためのカッティングディスク（cutting  disk）であって、
カッティングディスクは、外側に向かって放射状に収束する、第一及び第二の円周に延びる先細になっている表面（tapered  surface）を含む外周部を有するほぼ円盤状の本体を含み、外周部は、隣り合う隆起及び凹みが円周に延びているカッティング要素を有するスクライビングエッジを規定し、外側に延びる複数の溝は第一及び第二の先細になっている表面に形成されており、各先細になっている表面上の向かい合った溝の外端部は配列し、それらの間の凹んだカッティング要素を規定し、
カッティングディスクによって規定されるスクライビングエッジが、互いに円周に配列する交互に隆起し凹んだカッティング要素を有する、連続的で鋭利なエッジであることを特徴とするカッティングディスク。
【請求項２】
ガラスの物体、半導体、装飾用の石、結晶性物質からなる物体又はセラミック製の物体に線をスクライブするのに好適であることを特徴とする請求項１に記載のカッティングディスク。
【請求項３】
外方向に延びる溝が放射状に配列されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のカッティングディスク。
【請求項４】
外側に延びる溝がカッティングディスクの半径に対して傾斜していることを特徴とする請求項１又は２に記載のカッティングディスク。
【請求項５】
溝の幅及び／又は深さが変化することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のカッティングディスク。
【請求項６】
隣り合う溝の間の空間が規則的であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のカッティングディスク。
【請求項７】
隣り合う溝の間の空間が不規則であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のカッティングディスク。
【請求項８】
溝の深さがカッティングディスクの外周部に向かって放射状に外側に向かって深くなり、溝が凹んだカッティングエッジ付近で最大深さを有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のカッティングディスク。
【請求項９】
溝の幅がその長さに沿って一定であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載のカッティングディスク。
【請求項１０】
溝の幅がその長さに沿って変化することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載のカッティングディスク。
【請求項１１】
ディスクの外周部の向かい合う先細になっている表面の材料（material）が、選択的に除去され、湾曲した輪郭を有する隆起したカッティングエッジを規定し、それによりカッティングディスクのスクライビングエッジが全体的に曲がりくねった輪郭を有することを特徴とする請求項１０に記載のカッティングディスク。
【請求項１２】
曲がりくねった輪郭の形状が正弦波又は別の周期的な形状に対応することを特徴とする請求項１１に記載のカッティングディスク。
【請求項１３】
焼結された又はセメントで固定された（comented）ダイヤモンド粒を含むことを特徴とする請求項１２に記載のカッティングディスク。
【請求項１４】
３μｍ未満のサイズのダイヤモンド粒を含むことを特徴とする請求項１３に記載のカッティングディスク。
【請求項１５】
単結晶ダイヤモンドを含むことを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載のカッティングディスク。
【請求項１６】
多結晶ダイヤモンドを含むことを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載のカッティングディスク。
【請求項１７】
放射状に外方向に収束する第一及び第二の円周状に延びる先細になった表面を含む外周部を有するディスク形状のブランクを支持し；
レーザー源から収束した光線を生成させ；
所定のカッティングパターンに従って光線をマスクし；
ブランク上に光線を収束させ；
ブランクと光線を互いに移動させ、光線によって複数の外方向に延びる溝を第一及び第二の先細になった表面に形成し、各先細になった表面の向かい合う溝の外端部を並べ、それらの間の凹んだカッティング要素を、それらの間の隆起したカッティング要素によって規定し、それによりカッティングディスクの外周部が隣り合う隆起及び凹みが円周方向に延びている互いに円周に配列するカッティング要素を有する、連続的で鋭利なエッジであるスクライビングエッジを規定することを含む物体又は物の表面にスクライブ線を形成するためのカッティングディスクを製造する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス体、半導体、宝石、結晶性材料若しくはセラミック材料等の物体又は物の表面にスクライブ線を形成するために使用できるスクライバーホイール又はカッティングディスクに関する。
【０００２】
カッティング又はスクライビングディスクは、一般的に、ハンドルや他の支持部材の一端に回転可能に取り付けられたスピンドルやシャフトによって支持される。ディスクの端部は、スクライブされる表面に接触し、カッティングディスクがその表面を回転できるように前記表面に対して移動し、前記表面にスクライブ線を残す。物又は物体は、前記スクライブ線に沿って正確に破断する。
【０００３】
ハンドルや支持手段を通じて適当な力をかけることにより、スクライバーディスクのカッティングエッジ又は辺縁は、前記表面にクラックや溝を生じさせる。
【０００４】
このようなカッティングディスクは、たとえば、板ガラス、窓ガラス、瓶又はジャー等のガラス製品に使用することができる。この種のカッティングディスクの特定の用途は、テレビの画面、コンピュータのモニタ及びその他の大小の表示装置に使用される平坦なガラスパネルにスクライブ線を形成することである。さらに、それらは、半導体材料又はセラミックウェハ、及び、サファイヤ等の宝石、又は準宝石及び他の結晶性材料、及びその他の硬質の酸化物上にスクライブ線を形成するために使用できる。
【０００５】
ガラスをスクライブするために用いられていた以前のカッティングディスクは、連続した辺縁を有しており、ガラスのスクライブ線の下に非常に浅いガラス表面に、連続した、非常に正確なクラックを生じさせることができた。薄いガラス板に対しては、この種のディスクはいまだに最も広く用いられているスクライビングツールである。厚い板については、生じるクラックが十分に深くなく、その結果、破断力が過剰に大きくなり、表面が過剰に削れてしまうか、又は、ガラスがスクライブ線に沿って正確に破断しない。これらの全ての場合、過剰な収率の低下をもたらし、製造工程の中断を避けるために大きな調節を必要とする。
【０００６】
特許文献１には、その外周が傾斜し、その内部に歯若しくは突起が形成されている辺縁部を規定するガラスカッティングディスク又はホイールが記載されている。歯の間に、凹み又は窪みを有する。スクライバーホイールがガラス表面を移動すると、歯が順番にガラス表面に接触し、接触面に、増大した圧力がかかり、破断の前に、より深い、いわゆる中間（ｍｅｄｉａｎ）のクラックが生じる。
【０００７】
歯若しくは突起の間の凹みやくぼみは、交差する表面をはっきりと規定しない。そのため、それらはガラスのスクライビングに寄与しない。事実、これらの凹み又はくぼみの底部は、一般に、スクライビング過程においてガラスと接触しない。この点で、カッティングディスクが一般的にガラスに数ミクロンしか侵入しないのに対し、くぼみが標準的に１０ミクロンの深さを有することは注目に値する。
【０００８】
いつの時点においても数個の歯がガラスに侵入することから、ガラスにおいては、１つの歯から次の歯に向かって伝播性のクラックが生じる。そのクラックが、ガラス表面に渡って、カッティングディスクの回転跡によって規定された線に沿って、連続するクラックが生じる。伝播性のクラックは、スクライブ動作及びカッティングディスクによってかけられた圧力から生じるものであるが、ガラスの内部、数百ミクロンの深さまで広がる。しかし、クラックは、純粋な線形クラックの標準的なパターン（くぼみの底がガラスの表面の上部まで移動する）、そして、クラックに加え、ガラスが歯によって押しのけられている部位を示す。これらの部位の周囲では、ガラスは、横方向のクラックが、押しのけられた部位の端部から広がるという好ましくない現象も示す。その結果、破断が生じた後、生じたガラス板の端部は亀裂の入った部位を取り除くために地面に置く必要が生じるかもしれない。さらに、これらの部位の周囲では、いくつかの望ましくない欠けが生じ、歯の間で伝播した最初の亀裂がいつも真っ直ぐであるとは限らず、時には、一本の線からなる亀裂ではなくて複数の線からなる亀裂であり、一旦ガラスの奥に伝播すると亀裂の位置ずれを生じさせる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】ＥＰ１０９２６８６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、上記の問題の少なくともいくつかを解決する、代替のカッティング又はスクライビングディスクを提供することにある。
【００１１】
本発明によれば、物体又は物（body  or  object）の表面にスクライブ線（scribed  line）を形成するためのカッティングディスク（cutting  disk）であって、
カッティングディスクは一般に、外側に向かって放射状に収束する、第一及び第二の円周上に延びる先細になっている表面（tapered  surface）を含む外周部を有する円盤状の本体を含み、外周部は、隣り合う隆起及び凹みが円周に延びているカッティング要素を有するスクライビングエッジを規定し、外側に向に延びる複数の溝は第一及び第二の先細になっている表面に形成されており、各先細になっている表面上の向かい合った溝の外端部は一直線上に並び、それらの間の凹んだカッティング要素を規定することを特徴とするカッティングディスクが提供される。
【００１２】
よって、カッティングディスクによって規定されるスクライビングエッジは、隆起したカッティング要素と凹んだカッティング要素を交互に有する連続した鋭利なエッジであり、それらの要素は周方向に互いに整列している。
【００１３】
物体又は物は、例えば、ガラス体、半導体、宝石、結晶性材料体又はセラミック体であり得る。
【００１４】
外側に向かって延びている溝は、半径方向に並んでいてもよいし、カッティングディスクの半径に対して傾斜していてもよい。
【００１５】
溝は幅及び深さが等しくてもよいし、幅及び/又は深さにばらつきがあってもよい。
【００１６】
隣接する溝の間の空間は規則的でも不規則的でもよい。
【００１７】
好ましくは、溝は、カッティングディスクの外周に向かって、放射状且つ外側に向かって深さが増加し、最大深度を有する溝が、凹んだカッティングエッジに隣接する。
【００１８】
溝の幅は、溝の長さに沿って一定であってもよいし、又は変化していてもよい。
【００１９】
後者の態様では、好ましくは、ディスク外周で向かい合っている先細りの表面の材料は、曲線状の断面を有する、隆起したカッティングエッジを規定するために選択的に取り除かれ、カッティングディスクのスクライビングエッジ全体が波状の断面を有する。
【００２０】
波状の断面は正弦波か別の周期的な形に対応していてもよい。
【００２１】
カッティングディスクは焼結したかセメント付けされたダイヤモンドの粒を含む、多くの硬質材料の１つを含んでいてもよい。前者では、バインダーとしてコバルトを使用でき、後者では、例えば、バインダーとしてＳｉＣを使用してもよい。
【００２２】
カッティングディスクがダイヤモンドの粒を含む場合は、好ましくは、粒はサイズが３μｍ、より好ましくは１．５μｍより小さく、さらに好ましくは１．０μｍ未満、最も好ましくは０．８μｍより小さい。
【００２３】
カッティングディスクは単結晶ダイヤモンドか多結晶ダイヤモンド（それらに限定されない）を含む他の硬質材料を含んでもよい。
【００２４】
さらに、本発明によれば、放射状に外方向に収束する、第一及び第二の円周に延びる先細になった表面を含む外周部を有するディスク形状のブランクを支持する支持部材；
収束された光線を発射するように配置されたレーザー源；
所定のカッティングパターンを規定するために形作られたマスク；
マスクを通して収束された光線をブランク上に収束するように配置された収束要素；及び
ブランク及び収束された光線を互いに動かし、光線によって第一及び第二の傾斜表面に外方向に延びる複数の溝を形成させ、各先細になっている表面の向かい合う溝の外端部が、それらの間の隆起したカッティング要素によって、それらの間の凹んだカッティング要素を規定するように一直線上に並び、それによりカッティングディスクの外周部が、隣り合う隆起及び凹みが円周上に延びているカッティング要素を有するスクライビングエッジを規定するように動作させ得る平行移動手段
を備える物体又は物の表面にスクライブ線を形成するためのカッティングディスクを製造するための装置が提供される。
【００２５】
さらに、本発明によれば、放射状に外方向に収束する第一及び第二の円周状に延びる先細になった表面を含む外周部を有するディスク形状のブランクを支持し；
レーザー源から収束した光線を生成させ；
所定のカッティングパターンに従って光線をマスクし；
ブランク上に光線を収束させ；
ブランクと光線を互いに移動させ、光線によって複数の外方向に延びる溝を第一及び第二の先細になった表面に形成し、各先細になった表面の向かい合う溝の外端部を一列に並べ、それらの間の凹んだカッティング要素を、それらの間の隆起したカッティング要素によって規定し、それによりカッティングディスクの外周部が隣り合う隆起及び凹みが円周方向に延びているカッティング要素を有するスクライビングエッジを規定する
ことを含む物体又は物の表面にスクライブ線を形成するためのカッティングディスクを製造する方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１は、本発明の第一の実施態様における、カッティングディスクの絵画である。
【図２】図２及びは、図１のカッティングディスクの部分側面図及びである。
【図３】図３は、図１のカッティングディスクの等角図である。
【図４】図４及びは、第二の実施態様における、カッティングディスクの部分側面図及びである。
【図５】図５は、第二の実施態様における、カッティングディスクの等角図である。
【図６】図６及びは、第三の実施態様における、カッティングディスクの部分側面図及びである。
【図７】図７は、第三の実施態様における、カッティングディスクの等角図である。
【図８】図８及びは、第四の実施態様における、カッティングディスクの部分側面図及びである。
【図９】図９は、第四の実施態様における、カッティングディスクの等角図である。
【図１０】図１０及びは、第五の実施態様における、カッティングディスクの部分側面図及びである。
【図１１】図１１は、第五の実施態様における、カッティングディスクの等角図である。
【図１２】図１２は、第五の実施態様における、カッティングディスクの端面図である。
【図１３】及び図１３は、カッティングディスクを製造するために使用する装置の概略図である。
【００２７】
図１〜３、４及び５、６及び７、８及び９、１０、１１及び１２は、本発明によるカッティングディスク（また、スクライバーホイールとも呼ばれる）の５つの異なった態様を示す。カッティングディスクの原型は、焼結ダイヤモンドの粒から製造されており、焼結ダイヤモンド粒は、コバルトバインダーを使用して焼結されていた。この材料は、往々にして、コバルトでセメント付けされたダイヤモンドと呼ばれる。ある態様に使用される、別の好適な材料は、ＳｉＣバインダーを使用してセメント付けされたダイヤモンドである。他の公知材料からカッティングティスクを製造できることは、当業者に理解できるだろう。それら公知材料の例としては、単結晶ダイヤモンド（天然又は合成の）、ＣＶＤ成長させた多結晶ダイヤモンド、立方晶窒化硼素、炭化タングステン、サファイヤ、又はその他、硬質の、結晶性、セメント付け、焼結された材料等が挙げられる。
【００２８】
まず図１、２及び３を参照すると、カッティングディスクの第一の態様は、支持シャフトかスピンドルを受けることができる、中心孔１２を有し、ディスク形のダイヤモンドの本体１０を含む。カッティングディスクは、向かい合う平面状の端面１４及び１６を有する。ディスクの外周部では、第１と第２の、円錐形に先細りしているか、又は傾いている表面１８と２０が形成され、それらは、スクライビングエッジ２２に向かって放射状且つ外向きに収束する。スクライビングエッジ２２が形成される方法は以下でさらに詳細に説明する。
【００２９】
カッティングディスクは、通常、直径が１から２０ミリ、厚さが０．４から５ｍｍであり、第１と第２の、先細りした表面１８及び２０の間の収束角は８０〜１６０°である。
【００３０】
図２及び図３は、それぞれ、図１に示すカッティングディスクの外周部の、部分的断面図及び等角図であって、スクライビングエッジ２２をより明確に示している。
【００３１】
先細りした表面１８及び２０の最外部には、スクライビングエッジ２２に向かって放射状且つ外向きに延延びている、多くの溝２４が形成されている。先細りした表面１８と２０上の、対応する溝２４は、整合し、その交線において、凹形の湾曲を有する、凹んだカッティング要素２６を規定する。他の態様では、交線で規定された凹んだカッティング要素は、凸状に（より複雑に）曲がっていてもよいし、又は真っ直ぐでもよい。溝２４の間には、隆起２８があり、隆起２８は、同様に、放射状且つ外向きに延びて、交差して、ディスク形の本体１０の円周湾曲に対応するわずかな凸状湾曲を有する、隆起したカッティング要素３０を規定する。また、隆起したカッティング要素３０の形状は、他の態様においては異なってもよい。溝と隆起部は、例示されるように、互い違いに形成されており、その結果、スクライビングエッジ２２が、互い違いに隆起し、凹んだ、一連のカッティング要素を含み、連続した、外周に向けて延びているスクライビングエッジを規定する。
【００３２】
図４及び５は、図１〜３に示す態様の変形を示しており、隣接した溝２４間の空間が不ぞろいであるか、又は不規則である。図４で最もよく示されるように、溝２４．１と２４．２の間の、カッティングディスクの円周方向の空間は、溝２４．２と２４．３の間の空間より大きい。この結果、隆起したカッティング要素３０．１の長さは、これに対応して、隆起したカッティング要素３０．２のものより長い。
【００３３】
溝の間の空間は、図４及び図５示す態様に示すように、大きい空間と小さい空間が交互に存在する、ジグザグ形状を成すか、又は、例えば、周期的、準周期的又は疑似ランダム性を有するより複雑なパターンを成すことができる。
【００３４】
溝の間の空間に短い周期性を有する（例えば、溝の間の距離が交互に大きかったり小さかったりする)カッティングディスクの場合、さまざまなスクライビング作業における、そのようなカッティングディスクの適用可能性は、従来のカッティングディスクや、また本発明による、溝の間の空間が等しいカッティングに比較して広い。溝の間の空間が等しいカッティングディスクの場合、スクライブされる物又は物体の種類及び厚さが異なれば、通常、スクライブ設定が異なった、別のカッティングディスクを使用する。例えば、一般に、スクライブ圧、スクライブ速度にある種の設定が設けられ、スクライバーの寿命及び工程品質、そして収率に要件がある場合、厚さ０．５ミリのガラスパネルをスクライブするのに使用されるカッティングディスクは、同じガラスから成る厚さ０．４ミリのパネルに対しては、同じ設定、寿命及び収率を有するものは使用できない。上述した、溝間の空間が同等でないカッティングディスクの態様によれば、１つのカッッティングディスクで、同時に、種類、厚さが様々なガラスのスクライビングを行う場合、その作業を最適化する。なぜなら、溝間の距離に依存して、凹みの深さと形状（impression）が異なるためである。
【００３５】
溝の間の空間が長い周期性を有するカッティングディスクの場合（例えば、切断隆起の半分にわたって距離が一定であるが、そして残り第二の半分の切断隆起においては、距離が異なったり、一定だったりする場合、又は同様に、カッティングディスクの円周に等しい周期を有する、溝の距離が正弦波様に変化している場合）、結果として生じる中間のクラックは、ガラスディスクの円周（例においては、直径２ミリのカッティングディスクでは、約６．３ミリ）と等しい周期性を有した深さを有する。これにより、例えば、ガラスパネルをスクライブするときで、スクライブ圧及びスクライブ速度が設定されている場合、結果として得られる中間のクラックは非常に深く、その結果、伝播されるクラックが、中間のクラックが比較的深い場所では、完全又はほぼ完全にガラスの厚みを突き抜けて伝播し、中間のクラックが比較的浅いその他の場所では、伝播されるクラックは、貫通して伝播したり、反対面に近づいたりしなかった。
【００３６】
したがって、第一の態様に対する利点は、空間が等しく設けられていない溝を有したカッティングディスクでは、作業者が、伝播する深さに対して、非常に正確な制御をしなくてもすむという事実にある。深さに対するこのような正確な制御は、従来のカッティングディスクや、本発明における、空間が等しく設けられた溝を有するカッティングディスクでは必要である。その代わりに、溝と溝の間の空間が等しく設けられていないカッティングディスクの場合は、通常の加工のばらつきは、クラックが、反対面又はその近くに伝播する、大きい若しくは小さい部位においてのみ生じる。しかし、スクライビング後の正確な破断は、従来のカッティングディスク及び本発明による、溝と溝の間が等しいカッティングディスクに比較して、スクライブ設定の時間枠が広い場合に可能となる。
【００３７】
本発明によるカッティングディスクの第三の態様を、図６及び７に示す。この態様において、溝２４は、内部端３２及びスクライブ端２２の凹んだ要素２６を規定する外部端を有する。
【００３８】
隣接している溝２４の間には、隆起３４があり、その最外端３６は、中央且つ放射状に延長する線のいずれかの側において、面取りされているか、又は切り取られ、正弦形の隆起を規定する。隆起の最外端は切り取られ、盛り上がったカッティング要素３０は正弦波様に曲がった形状を有し、隣接する凹んだカッティング要素２６に連続する、鋭く円周方向に延びる、隆起した縁を規定する。したがって、この態様のカッティングディスクで規定された、スクライビングエッジは、起伏を有し、一般に、断面が正弦波形又は「波形」である。しかしそれは、隆起したカッティング要素の頂点及び隣接する凹んだカッティング要素の一番低い場所で連続した鋭いエッジである。これは図７に最もよく示されている。
【００３９】
溝２４の中間の、隆起３４の最外端３６において、隆起の幅は、先細りの表面１８及び２０の平面の先端に向かって先細りになっている。
【００４０】
起伏のある、又は「波形」のスクライビングエッジの形状が、真に、正弦波様、準正弦波様、部分的正弦波様であってよいし、又は、例えば複雑な周期的、若しくは準周期的な形状であってもよい。この形状は、隆起したカッティング要素そのものの形状だけでなく、隣接している溝２４の間の空間によっても影響される。
【００４１】
図８及び９は、本発明のカッティングディスクの第４の態様を示している。この態様では、溝２４は、カッティングディスクの外周に向かってわずかに幅が増加しており、カッティングディスクのスクライビングエッジ２２において凹んでいるカッティング要素２６の凹形に曲がった形に対応した凹形の湾曲を、カッティングディスクの円周方向に有する。隣接する溝２４の間には、半径方向に延びている隆起３８がある。隆起３８は、その頂点に、カッティングディスクのスクライビングエッジ２２において隆起しているカッティング要素２６の凸形に曲がった形に対応する凸形の湾曲を有する。隣接する溝及び隆起の湾曲が、カッティングディスクのスクライビングエッジにおける対応する、凹んだ、及び隆起したカッティング要素の湾曲を規定し、そこで向かい合う先細りの表面１８及び２０上で、溝と隆起が相対することが理解できるだろう。
【００４２】
図１０、１１及び１２は、スクライビングエッジかカッティング隆起が、向かい合う平面状の端面１４及び１６の間に非対称的に配置された、図１から３に示す態様の他の変形を示す。ディスクの外周部では、スクライビングエッジ２２に向かって放射状且つ外向きに収束する、第１及び第２の、円錐形に先細りしているか、又は斜いた表面１８及び２０が形成される。この態様では、平面状の端面１４と、円錐形に先細りしているか、又は傾いた表面１８との交点は、平らな表面１６と、円錐形に先細りしているか、又は斜いた表面２０との交点で規定された円の半径より大きい半径を有する円である。円錐形に先細りしている表面１８及び２０の間のそれぞれの角度、それらの交点を通る面はおよそ等しくなっている。その結果、スクライビングエッジ２２は、向かい合う端面１４及び１６の間の面から離れ、平面状の端面１４に向かう。
【００４３】
図１から３に示した第１の態様のように、多くの溝２４が、スクライビングエッジ２２に向かって放射状且つ外向きに延びている、先細りした表面１８及び２０の最外部で形成される。先細りした表面１８及び２０の対応する溝２４は整列し、それらの交線で、凹形の湾曲を有する凹んだカッティング要素２６を規定する。他の態様では、交線で規定された、凹んだカッティング要素が凸状に（より複雑に）曲がってもよいし、又はまっすぐであってもよい。溝２４の間には隆起２８がある。隆起２８もまた、放射状且つ外向きに延びており、ディスク形状の胴体１０の外周湾曲に対応するわずかな凸状湾曲を有する、隆起したカッティング要素３０を規定する。溝と隆起は、例示されるように、交互になっている。その結果、スクライビングエッジ２２が、互い違いに隆起し、凹んだ、一連のカッティング要素を含み、連続した、外周に向って延びているスクライビングエッジを規定する。
【００４４】
この態様は、例えば、複数の半導体装置を搭載した、ウエハ又はその他のもろい基板に線をスクライブし、装置を切り離すために使用できる。カッティングディスクの１つの表面に向いているスクライビングエッジ２２の位置が非対称であることにより、厚みが全体的に同じである対称のカッティングディスクの場合に比べ、ウエハか基板上の構造物か被加工物の、より近くに線をスクライブすることが可能である。そしてそれには、カッティングディスクが適切な強度を有することが必要である。
【００４５】
ホイールを切断するのに従来技術を使用する場合、曲線をスクライブするとき、高品質のカットパネルを得られにくいことが判明した。特開２０００−２１９５２７では、ディスク形状をしたカッティングディスクやスクライバーホイールが開示されており、ホイールの刃の縁の稜線に、所定の角度でホイールの軸の中心方向に対して傾いた溝を形成することによって、その問題が生じる。しかしながら、本発明によるカッティングディスクで曲線をスクライブする場合には、特開２０００−２１９５２７以前にスクライビングで観察された問題が、上記のようなディスクの連続したスクライビングエッジとそれらのディスクのカッティング要素による材料のゆるやかな広がりのため、かなり減少したことがわかった。特に、本発明の第３若しくは第４の態様のカッティングディスク又はスクライバーホイールを使用すると、従来のカッティングディスクを使用すると生じる横方向のクラックがほとんど生じない。本発明の第３若しくは第４の態様では、正弦波様のスクライビングエッジが、曲線のスクライブを容易にし、材料を破断した後の縁の品質を高める。また、より大きい曲率半径のために、ここに説明された、第１、第２及び第５の態様は、破断後の曲縁の質が高かった。
【００４６】
本発明のカッティングマスクの好適な製造方法は、光の伝播方向を、カッティングホイールの軸とほぼ直交し、かつ半径方向に、カッティングディスクの先細りした表面にマスクを通してレーザーを照射することによって、カッティングディスクの先細りした外周部に溝を形成する工程を含む。軸の周りで、所定の角度でカッティングホイールを回転させ、次に、再びカッティングホイールにレーザー光線を照射し、溝の周期的、又は準周期パターンを、先細りしている部分に形成することができる。ひとつの態様においては、カッティングホイール上のマスク投影は静止されているが、他の態様においては、マスク投影は、先細りした表面上でスキャンされ、その結果、レーザー光線への暴露時間に応じて、異なる深さを有する溝にプロファイルを形成することができる。好ましくは、この方法で使用するレーザーは、マスクの面にほぼ平坦な強度プロファイルを有するＵＶレーザーである。そして、好ましくは、マスクを通して広がる光の投影が、カッティングディスクの先細りの部分が保持されている画像面に、マスクの縮小された画像を投影するように設計されたレンズによって行われる。同様に形成された照射領域を、数個のカッティングホイールに同時に投影するマスクを考案すれば、この方法は小規模のバッチ処理可能性を備えることができる。
【００４７】
本発明のカッティングホイールの原型は、焼結ダイヤモンドの粒を使用して製造された。粒が非常に小さいダイヤモンドの材料を使用することによって、「チップアウト（chipouts）」の効果は減少し、形状の精度、特に曲率何半径の小さいカッティング縁の形状が向上する。したがって、焼結ダイヤモンドから成るカッティングディスクの寿命が改良される。好ましくは、ＳｉＣでセメント付けされたダイヤモンド粒から成る、新規に開発されたセメント固定されたダイヤモンド材料がカッティングホイールに使用される。これは、ダイヤモンド粒子の間の空間が、ダイヤモンドとほぼ同じ硬さの材料で満たされ、その結果、ダイヤモンドとバインダーの硬度の違いが、従来のセメント付けされたダイヤモンドに比べてはるかに小さいという利点を有する。
【００４８】
本発明のカッティングディスクの原型を製造する際、カッティングディスクは、ブランク（blank）として使用した。カッティングディスクは、従来のディスクと同様の形状であったが、高い磨耗抵抗性を活用すべく、小さいダイヤモンドの粒又は使用したSiCバインダーから製造されることがあった。このような従来のカッティングディスクは、中央の孔及び外側の外周縁で交差し、従来のカッティングディスクのカッティング又はスクライビングエッジを規定する、傾いた若しくは先細りしている部分を有する、平たい円形状のディスクであるという特徴を有する。中心孔中心孔のある表面を含む全ての表面は、粗さが実質的に１０μｍ以下の二乗平均の値、殆どの場合、実質的に１μｍ以下の値を有するように、研削若しくは研磨のいずれかを行うことができた。確かに、傾いた部位の粗さの程度は低く、それらの部位の交点が、半径が３ｍｍ未満の正確に規定されたカッティングエッジを形成しなければならないという設計上の要求に従い、標準的に１μｍを下回る二乗平均の値であった。
【００４９】
図３は、上記のカッティングディスクを製造するのに使用する装置の配置の、簡略概略図である。装置には、回転ステージ５０が含まれる。回転ステージ５０は、ステップモータと減速ギアの組み合わせから成り、０．０１度未満の精度と繰り返し性をもって回転する（make  steps）ことができる。又は、例えば、エンコーダ付きの、直流若しくは同期モータとギアボックスの組み合わせも用いることができる。シャフト５２を回転ステージに搭載し、次にカッティングホイールブランクをシャフト上に搭載する。シャフトは中心孔を貫通する。
【００５０】
１秒当たり最大２５０パルスの繰返し数で、トップハットに近い強度分布で、２４８ｎｍで最大４００ｍＪ（メガジュール）の変調ＵＶ放射を生じさせることができる、ＫｒＦレーザー５４を含む、ＵＶレーザーワークステーションが設けられた。レーザー５４からの光は、鏡、レンズ、場合によっては、ビームを形作る他の光学手段(図１３では、概略的に鏡５８として表す)を含むビーム形成システムによって、マスク５６に案内される。次に、マスクを通して伝えられた光は、特別に設計されたプロジェクションレンズ６０によってカッティングディスク上に投影される。プロジェクションレンズ６０は、カッティングディクス上に、およそ２０倍に縮小されたマスクのイメージを投影する。異なった投影レンズを使用することにより、１０倍から３０倍の間の縮小を達成できる。投影レンズの画像平面における典型的なフルエンスは、１０〜２０ナノ秒台の持続時間のパルスで、１〜５ジュール／ｃｍ２である。カッティングディスクを保持する回転ステージは、ワークステージ６２に搭載された。ワークステージ６２の、入射光線の方向に直交するＸＹ面にある高さと位置はディジタルコンピュータによって制御できる。
【００５１】
表面からほこりと残存する汚れを取り除く化学洗浄の後、カッティングディスクブランク６４は、回転ステージのシャフトに取り付けられた。次に、カッティングディスクに、マスクを透過したレーザー光線を繰り返し照射し、新しい位置に回転ステージを移動して、溝２４を形成し、必要ならば、隆起したカッティング要素３０のエッジ３６を形成することによって、カッティングホイールを製造した。
【００５２】
カッティングディスクにレーザー光線を照射する場合には、マスクのイメージは、カッティングディスクの、傾いているか、先細りしている部分に、カッティングディスクブランクの半径と整合する方向に投影された。場合によっては、マスクのイメージは溝の全体領域と一致しており、これらの傾いた部分を照射したレーザーのパルス数によって、溝の深さが決定された。
【００５３】
他の場合では、ワークステージは、ＸＹ面を直線的に移動した。その結果、カッティングディスクの、傾いているか、先細りしている表面上のトラックが暴露され、その局所的な深さがレーザーのパルスエネルギー、レーザーのパルス繰り返し周期、スキャン運動の速度、及びマスクの鋭さによって決定される溝が形成された。この方法の主たる利点は、ワークステーション内でのカッティングディスクの単純な整列である。この単純な整列は、溝の深さが、カッティングディスクに対するレーザーかツールの位置決めの狭い許容値で決定されるのではなく、レーザー光線への暴露時間で決定されるためである。また、適度に正確な回転ステージで単純に決定されるため、溝の位置も重要ではない。
【００５４】
場合によっては、カッティングディスクは、数個のカッティングディスクブランクを、一つの軸に搭載し、カッティングディスクブランクの傾いた部分にレーザー光線を連続的に照射することによって、段階的な繰り返し工程において連続して製造された。一方、ブランクの一つの中央面をざっと探し出し、ディスクの平均厚さを測ること以外、露出した異なるカッティングディスクブランク間を整列させる必要はなかった。同様に、ディスクの直径におけるわずかなばらつき（典型的には１０〜２０μｍ）は重要でなく、従来のカッティングディスクを製造する場合に必要だった再整列を必要としなかった。
【００５５】
その他の場合には、幾つかのカッティングディスクの傾いた部分に同一のイメージを多数投影するマスクが使用された。カッティングディスクはまた、単一の軸に取り付けられ、カッティングディスクブランクに同時にレーザー光線を照射し、同時に溝を形成した。それによって、カッティングディスクの寸法及び位置の個々のばらつきを許容するための整列の必要度が低く、小規模のバッチ処理が可能となった。
【００５６】
また、一つ以上のディスクに、複数のイメージを同時に投影するマスクが使用された。その結果、各ディスクの複数の溝を同時に加工することができた。これによって、異なった溝と異なった形状で、若しくは個々の溝を異なった深さで加工ができ、又は、単に、隣接した溝の間の感覚を変化させることができた。後者は、回転ステージのステップサイズを変更することによっても達成できた。
【００５７】
従来の方法においては、レーザーの焦点のサイズや切削ホイールの厚みよりもかなり小さい形状（feature）を有するカッティングディスクを製造するのは非常に困難だった。上述のマスクプロジェクションレーザー方法を使用すれば、寸法が１０μｍ未満で深さの精度が１μｍより大きいカッティングエッジ上の形状を製造することが簡単に可能となり、その場合、整列の許容度は重要でない。
【００５８】
ＵＶ暴露の条件を変化させることにより、異なる形状の溝を形成することができる。従って、マスクの形状及びＸＹステージのスキャンスピードを、パルスＵＶレーザーの繰り返し数との組み合わせで変化させ、正弦波形のスクライビングエッジを有する、及びＵ形、三角形又は長方形のカッティングディスクを得ることができる。溝の数は、マスクのサイズ及び形状を、プロジェクションレンズの縮小因子及び回転ステージの角度ステップサイズとの組み合わせで変化させることにより容易に変更できる。
【００５９】
本方法によれば、カッティングディスクブランクに照射されるレーザー光線のパルス数を単純に調整することにより、溝の幅を同時に変化させることなく、溝の深さ及び形状を個別に変化させることが可能であった。これは、本方法がカッティングディスクの設計に自由度を与え、スクライビングの最適な性能を得ることを明らかにしている。ガラスのスクライビングでは、後者は、ガラスの種類、ガラスの厚さ、スクライビング荷重、スクライビングスピード、所望の加工収率及び信頼度等、並びに当業者に公知の種々の因子に依存し得る。
【００６０】
従って、それらを用いてガラス板をスクライブし、破断したときに、改善されたスクライビング性能を示す異なる形状のカッティングディスクを製造することが可能であった。最良の性能は、カッティングエッジが、ブランクの元の外周端と一致する洞（sinus）の頂点の高さで正弦波変動を示すディスクによって達成された。ガラスのスクライビングについては、スクライブ線は横方向の亀裂が少なく、ガラスを破断した後、圧力が掛かった部分を交差偏光器を有する顕微鏡で見てみると、その程度がより小さく、圧力がより小さかったことがわかった。また、破断後のエッジの荒さが減り、ガラス粉はあまり出なかったことが観察された。ガラス以外の材料のスクライビングでも同様の改善が見られた。
【００６１】
次に、スクライビング中に、ガラスの物体、半導体材料からなる物、宝石、結晶性物質からなる物又はセラミックの物品の表面にカッティングディスクが侵入するモデルから、それらの間に非カッティング性の窪みを有する歯を有する従来技術のカッティングディスクと比べて、スクライブされる材料のより緩やかな広がりは、改善された性能によるものであることが観察された。改善されたスクライビング性能に寄与する別の因子は、カッティングエッジの溝領域又は窪み領域への延長である。そしてそれは、先行技術のカッティングディスクでは、スクライビングに寄与していなかった。なぜなら、それらは外周縁の凹んだ部分の鋭利なカッティングエッジを規定していなかったからである。
【００６２】
最良の性能はカッティングエッジの高さが正弦波の変動を有するカッティングディスクによって達成されたが、単純な溝の付いたカッティングディスクでも良好な性能を示し、従来技術のカッティングディスクよりも良好であった。この性能は、スクライブされた材料の緩やかな広がり及び溝部分へのカッティングエッジの延長、即ち、連続的なカッティングエッジの形成によるものである。円形又は楕円形の断面を有するか、又は三角形等のより複雑な形状を有する溝を作ることができる。溝の間の距離がカッティングディスクの周囲の長さに渡って変化し得る溝の付いたディスクも作られた。
【００６３】
溝の数は、容易に変えることができ、カッティングディスクの用途及びサイズに依存して、１００〜２００個の間で変化する数の溝を有するカッティングディスクが製造された。ある用途に関しては、より多い又はより少ない数の溝が必要とされるかもしれない。
【００６４】
異なる焼結した又はセメント付したダイヤモンド材料からスタートして、タイプの異なるカッティングディスクを製造した。従来技術ではコバルト焼結したダイヤモンド材料を用いていたが、焼結した材料中で非常に微細な１μｍ未満のダイヤモンド粒を用いることで、改善された耐摩耗性が得られることが見出された。これは、金属バインダーで満たされたダイヤモンド粒子と小さいサイズのダイヤモンド粒子の間の体積が小さいことによる。バインダーの摩耗又は粒子への過剰な局所的な力によって、そのような粒子がセメント材料から削り取られる（chip  out）と、より大きな粒子を用いて焼結したダイヤモンドを用いた場合に比べて生じた空洞が、得られるスクライブ品質に及ぼす影響は非常に小さい。従って、従来技術によって形成されたカッティングディスクでは、実質的な耐摩耗性の改善は、小さいサイズの、好ましくは３μｍ未満、より好ましくは１．５μｍ未満、さらに好ましくは１μｍ未満、最も好ましくは０．８μｍ未満のダイヤモンド粒を用いたときに得られることが見出された。最良の性能は最も小さいサイズの粒を用いたときに得られることは、本発明のカッティングディスクでも同様であった。
【００６５】
より硬い、より耐摩耗性の優れたバインダーを用いることにより、カッティングディスクの耐摩耗性のかなりな改善が得られることも見出された。このように、従来の金属バインダーと、より小さいサイズの粒を用いた焼結した又はセメント固定されたダイヤモンド材料に比べて、従来技術による形状の又は本発明の形状の両方のカッティングディスクに関して、南アフリカ、スプリングス所在のElement  Six  Ltdによって製造されるような、ＳｉＣバインダーを用いてセメント固定されたダイヤモンドの場合に、耐摩耗性が改善された。
【実施例】
【００６６】
１．きめ細かいコバルト接着された焼結ダイヤモンドを用いた、１１０個の溝と鋭利なカッティングエッジを有するカッティングディスク
きめ細かいコバルト接着された焼結ダイヤモンドを用いて、連続的な外周隆線を有し、従来技術によって形付けられたカッティングディスクブランクを製造した。用いたダイヤモンド粒のサイズは、実質的に１μｍ未満であった。この材料からなる板を、最初に厚さ０．６ｍｍに研磨し、次いで、放電機械加工を用いて、中心孔を有する円柱を切り出し、次いで、外周隆線において交差する、総内抱角が１２５°の先細りした又は傾斜した円錐状部分をこれらの円柱のそれぞれの両側に削り出した。交差部分の曲率半径は、実質的に１μｍ未満であった。カッティングディスクブランクは、０．８ｍｍの中心孔と２．０±０．０２ｍｍの直径を有していた。先行技術によって形付けられた、これらのディスク５個を洗浄し、付着しているほこり及び汚れを除去し、次いで、直径０．７８ｍｍの軸に搭載し、回転ステージ中に置いた。中間のディスクのカッティングエッジをサーチし、ＵＶレーザーイメージに対してこのカッティングエッジをセンターリングすることにより、簡単に整列させた。正弦波開口を有するマスクをＵＶレーザービームの光路に置き、投射した光線が、回転ステージシャフトの軸方向に実質的に垂直になるようにＵＶレーザー光線をカッティングディスクの傾斜した部分に照射した。カッティングディスク表面へのレーザーフルエンス（laser  fluence）は、１秒当たり５０パルスのパルス繰り返し数で約２Ｊ／ｃｍ２であった。１５倍縮小対物レンズを用い、マスクイメージをカッティングディスク上に投影した。レーザー光線をカッティングディスクに照射しながら、カッティングディスクを約４ｍｍ／分のスピードで、回転ステージ軸と平行な方向に沿って、約０．３ｍｍの距離に渡って移動させ、０．３２ｍｍの長さの溝を作製した。一つの溝の作製が完了した後、レーザーの発射スイッチを切り、回転ステージを約３．２７°の角度で進めた（stepped）。次いで、別の溝を作製し、その後、円錐部分全てに渡って溝を有するカッティングディスクが製造されるまでこの工程を繰り返した。このようにして５個全てのカッティングディスクを加工した。得られたカッティングディスクは約５７μｍの周期の正弦波形を有し、これらのディスクのうちの一つについて、１００倍の対物顕微鏡及び目盛り付きデジタルカメラによって、カッティングエッジの最も高い位置と最も低い位置の間の高さの差を測定したところ、７．５±０．５μｍであった。他の全てのカッティングディスクでも同様の値が得られた。次に、これらのディスクを、厚さ０．６ｍｍのガラス板でのカッティング性能を評価する試験に用い、これらの板に対する従来技術のカッティング性能に対し、横方向の亀裂の実質的な減少、中間の亀裂の直線性の改善、再現性のある亀裂の深さ及びガラス板のひび割れの減少が観察された。
【００６７】
２．きめ細かいコバルト接着された焼結ダイヤモンドを用いた、１１０個の均一な間隔の溝と鋭利なカッティングエッジを有するカッティングディスク
従来技術によって形付けられた、連続した外周隆線を有するカッティングディスクブランクを、きめ細かいコバルト接着された焼結ダイヤモンドを用いて製造した。用いたダイヤモンド粒のサイズは実質的に１μｍ未満であった。この材料からなる板を、先ず、厚さ０．６５ｍｍに研磨し、次いで、放電機械加工を用いて中心孔を有する円柱を切り出し、次いで、外周隆線において交差する、総内抱角が１２５°の傾斜した円錐状部分をこれらの円柱のそれぞれの両側に削り出した。交点の曲率半径は実質的に１μｍ未満であった。カッティングディスクは、０．８ｍｍの中心孔と２．０±０．０２ｍｍの直径を有していた。従来技術によって形付けられたこれらのディスクのうちの４つを洗浄し、付着したほこり及び汚れを除去し、次いで０．７８ｍｍの直径を有するシャフトに搭載し、回転ステージ中に置いた。第一番目のディスクのカッティングエッジをサーチし、ＵＶ−レーザーイメージに対してこのカッティングエッジをセンターリングすることによって、簡単に整列させた。円形の開口を有するマスクをＵＶレーザービームの光路中に置き、回転ステージシャフトの軸方向に実質的に垂直に光線が入射するように、ＵＶレーザー光線をカッティングディスクの傾斜した部分の上に照射した。カッティングディスク表面へのレーザーフルエンスは、１秒当たり１００パルスのパルス繰り返し数で、約４Ｊ／ｃｍ２であった。２０倍縮小の対物レンズを用いてマスクイメージをカッティングディスク上に投射した。レーザー光線をカッティングディスク上に入射させながら、約６ｍｍ／分のスピードで、約０．３ｍｍの距離に渡って回転ステージ軸に平行な方向に沿って移動させ、０．３２ｍｍの長さの溝を作製した。一つの溝の作製が完了した後、レーザーの発射スイッチを切り、回転ステージを約３．２７°の角度で進めた。次いで、別の溝を作製し、次いで、円錐状部分の全体に渡って溝を有するカッティングディスクが製造されるまでこの工程を繰り返した。このようにして、４個全てのカッティングディスクを加工した。得られたカッティングエッジは、溝の心心（center-to-center）距離が約５７μｍの円形状を有していた。溝の幅は３４μｍであった。これらのカッティングディスクの一つについて、１００倍の対物顕微鏡及び目盛り付きのデジタルカメラを用いてカッティングエッジの最も高い所と最も低い所の間の高さの差を測定したところ、８．７±０．５μｍであった。他のカッティングディスクについても同様の値が得られた。次に、これらのディスクを、厚さ０．６ｍｍのガラス板に関するカッティング性能を評価する試験に用いたところ、これらの板に関する先行技術のカッティング性能に対して、横方向の亀裂の実質的な減少、中間の亀裂の直線性の改善、再現性のある亀裂の深さ及びガラス板の縁の欠けの減少が観察された。
【００６８】
３．きめ細かいコバルト接着された焼結ダイヤモンドを用いた、１１０個の不均一な間隔の溝と鋭利なカッティングエッジを有するカッティングディスク
従来技術によって形付けられた、連続的な外周隆線を有するカッティングディスクブランクを、きめ細かいコバルト接着された焼結ダイヤモンドを用いて製造した。用いたダイヤモンド粒のサイズは実質的に１μｍ未満であった。この材料からなる板を、先ず、厚さ０．６５ｍｍに研磨し、次いで、レーザー切断（Laser  cutting）を用いて、中心孔を有する円柱を切り出し、次いで、外周隆線において交差する、総内抱角が２５°の傾斜した円錐状部分をこれらの円柱のそれぞれの両側に削り出した。交点の曲率半径は、実質的に１μｍ未満であった。カッティングディスクは、０．８ｍｍの中心孔と、２．０±０．０２ｍｍの直径を有していた。先行技術によって形付けられた、これらのディスクのうちの４個を洗浄し、付着しているほこりと汚れを除去し、次いで０．７８ｍｍの直径を有するシャフトに搭載し、回転ステージ中に置いた。第一番目のディスクのカッティングエッジをサーチし、このカッティングエッジをＵＶ−レーザーイメージに対してセンターリングすることによって簡単に整列させた。二つの隣接する円形の開口を有するマスクをＵＶレーザービームの光路中に置き、入射光線が回転ステージシャフトの軸方向に実質的に垂直になるように、ＵＶレーザー光線をカッティングディスクの傾いた部分の上に照射した。カッティングディスク表面へのレーザーフルエンスは、１秒当たり１００パルスのパルス繰り返し数で、約４Ｊ／ｃｍ２であった。２０倍縮小の対物レンズを用いてマスクイメージをカッティングディスク上に投射した。レーザー光線をカッティングディスクに入射させながら、それらを、約０．３ｍｍの距離に渡って回転ステージ軸に平行な方向に沿って約４ｍｍ／分のスピードで移動させ、０．３２ｍｍの長さの溝を作製した。２つの溝（a  double  groove）の作製が完了した後、レーザーの発射スイッチを切り、回転ステージを約６．５５°の角度で進めた。次いで、別の一対の溝を作製し、次いで、この工程を円錐状の部分全体に渡って溝を有するカッティングディスクが製造されるまで繰り返した。同様に、４個全てのカッティングディスクを製造した。得られたカッティングエッジは、約１１４μｍの周期で、溝の心心距離が５３〜６１μｍで交互に並んだ楕円形状を有していた。溝の幅は３４μｍであった。これらのカッティングディスクの内の一つについて、１００倍の対物顕微鏡及び目盛り付きのデジタルカメラを用いて、カッティングエッジの最も高い所と最も低い所の間の高さの差を測定したところ、１３．５±１μｍであった。他のカッティングディスクでも同様の値が得られた。次いで、これらのディスクを、厚さ０．６ｍｍのガラス板に関するカッティング性能を評価する試験に用いたところ、これらのガラス板に関する従来技術のカッティング性能に対して、横方向の亀裂の実質的な減少、中間の亀裂の直線性の改善、再現性のある亀裂の深さ及びガラス板の縁の欠けの減少が観察された。
【００６９】
４．きめ細かいコバルト接着された焼結ダイヤモンドを用いた１４０個の均一な間隔の溝と、鋭利なカッティングエッジを有するカッティングディスク
従来技術によって形付けられた、連続的な外周隆線を有するカッティングディスクブランクを、きめ細かいコバルト接着された焼結ダイヤモンドを用いて製造した。用いたダイヤモンド粒のサイズは実質的に１μｍ未満であった。この材料からなる板を、先ず、厚さ０．６５ｍｍに研磨し、次いで放電機械加工を用いて中心孔を有する円柱を切り出し、次いで、外周隆線において交差する、総内抱角が１１５°の傾斜した円錐状部分をこれらの円柱のそれぞれの両側に削り出した。交点での曲率半径は実質的に１μｍ未満であった。カッティングディスクは、０．８ｍｍの中心孔と２．２±０．０２ｍｍの直径を有していた。従来技術によって形付けられたこれらのディスクの内の３個を洗浄し、付着しているほこり及び汚れを除去し、次いで、直径０．７８ｍｍのシャフトに搭載し、回転ステージ中に置いた。中間のディスクのカッティングエッジをサーチし、それに焦点を合わせ、ＵＶ−レーザーイメージに対してこのカッティングエッジをセンターリングすることによって簡単に整列させた。丸い開口を有するマスクをＵＶレーザービームの光路中に置き、ＵＶレーザー光線を、カッティングディスクの傾いた部分の上に、入射光線が回転ステージシャフトの軸方向に実質的に垂直になるように投射した。カッティングディスク表面へのレーザーフルエンスは、１秒当たり７０パルスのパルス繰り返し数で約４Ｊ／ｃｍ２であった。２０倍縮小の対物レンズを用いてマスクイメージを、カッティングディスク上に投射した。レーザー光線をカッティングディスク上に投射しながら、それらを、約０．２ｍｍの距離に渡って回転ステージ軸に平行な方向に沿って約６ｍｍ／分のスピードで移動させ、０．２２ｍｍの長さの溝を作製した。一つの溝の作製が完了した後、レーザー発射スイッチを切り、回転ステージを約２．４３°の角度で進めた。次いで、別の溝を作製し、次いでこの工程を円錐状部分全体に渡って溝を有するカッティングディスクが製造されるまで繰り返した。同様にして３個全てのカッティングディスクを製造した。得られたカッティングエッジは約４９μｍの溝の心心距離と２８μｍの溝の幅を有する円形状を有していた。これらのカッティングディスクのうちの一つについて、１００倍の対物顕微鏡及び目盛り付きのデジタルカメラを用いて、カッティングエッジの最も高い所と最も低い所の高さの差を測定したところ、５．８±０．４μｍであった。他のカッティングディスクでも同様の数値が得られた。次いで、これらのディスクを、厚さ０．５ｍｍのガラス板に関するカッティング性能を評価する試験に用いたところ、これらの板に関する従来技術のカッティング性能に対して、横方向の亀裂の実質的な減少、中間の亀裂の直線性の改善、再現性のある亀裂深さ及びガラス板の縁の欠けの減少が観察された。
【００７０】
５．きめ細かいコバルト接着された焼結ダイヤモンドを用いた、１７０個の均一な間隔の溝と、鋭利なカッティングエッジを有するカッティングディスク
従来技術によって形付けられた、連続的な外周隆線を有するカッティングディスクブランクを、きめ細かいコバルト接着された焼結ダイヤモンドを用いて製造した。用いたダイヤモンド粒のサイズは実質的に１μｍ未満であった。この材料からなる板を、先ず、厚さ０．５ｍｍに研磨し、次いで、レーザー切断を用いて中心孔を有する円柱を切り出し、次いで、外周隆線において交差する、総内抱角が９５°の傾斜した円錐状部分をこれらの円柱のそれぞれの両側に削り出した。交点の曲率半径は実質的に１μｍ未満であった。カッティングディスクは、０．８ｍｍの中心孔と１．７±０．０２ｍｍの直径を有していた。従来技術によって形付けられたこれらのディスクの内の４個を洗浄し、付着しているほこりと汚れを除去し、次いで、０．７８ｍｍの直径を有するシャフトに搭載し、回転ステージ中に置いた。第一番目のディスクのカッティングエッジをサーチし、ＵＶ−レーザーイメージに対してこのカッティングエッジをセンターリングすることで簡単に整列させた。長方形の開口を有するマスクをＵＶレーザービームの光路中に置き、ＵＶレーザー光線をカッティングディスクの傾斜した部分の上に、入射光線が回転ステージシャフトの軸方向に実質的に垂直になるように、照射した。カッティングディスク表面へのレーザーフルエンスは、１秒当たり１００パルスのパルス繰り返し数で約４Ｊ／ｃｍ２であった。２５倍縮小の対物レンズを用いてマスクイメージをカッティングディスク上に投射した。レーザー光線をカッティングディスク上に入射させながら、カッティングディスクを静止させ、これにより、長さ０．２７ｍｍの長方形の溝を作製した。一つの溝の作製が完了した後、レーザーの発射スイッチを切り、回転ステージを約２．１２°の角度で進めた。次いで、別の溝を作製し、次いで、円錐状部分全体に渡って溝を有するカッティングディスクが製造されるまでこの工程を繰り返した。同様にして４個全てのカッティングディスクを加工した。得られたカッティングエッジは約３１μｍの溝の心心距離を有する長方形であった。溝の幅は１９μｍであった。これらのカッティングディスクの内の一つについて、１００倍の対物顕微鏡及び目盛り付きのデジタルカメラを用いてカッティングエッジの最も高い所と最も低い所の間の高さの差を測定したところ、３．８±０．３μｍであった。他のカッティングディスクでも同様の値が得られた。次いで、これらのディスクを、厚さ０．４ｍｍのガラス板に関するカッティング性能を評価する試験に用いたところ、これらの板に関する従来技術のカッティング性能に対し、横方向の亀裂の実質的な減少、中間の亀裂の直線性の改善、再現性のある亀裂の深さ及びガラス板の縁の欠けの減少が観察された。
【００７１】
６．きめの粗いコバルト接着された焼結ダイヤモンドを用いた、１１０個の均一な間隔を有する溝と、曲線的なカッティングエッジを有するカッティングディスク
従来技術によって形付けられた、連続的な外周隆線を有するカッティングディスクブランクを、きめの粗いコバルト接着された焼結ダイヤモンドを用いて製造した。用いたダイヤモンド粒のサイズは２〜３μｍであった。この材料からなる板を、先ず、厚さ０．６８ｍｍに研磨し、次いでレーザー切断を用いて中心孔を有する円柱を切り出し、次いで、外周隆線において交差する、総内抱角が１３０°の傾斜した円錐状部分をこれらの円柱のそれぞれの両側に削り出した。交点における曲率半径は実質的に３μｍ未満であった。カッティングディスクは０．８ｍｍの中心孔と２．０±０．０２ｍｍの直径を有していた。従来技術によって形付けられた、これらのディスクの内の３個を洗浄し、付着していたほこり及び汚れを除去し、次いで、直径０．７８ｍｍのシャフトに搭載し、回転ステージ中に置いた。中間のディスクのカッティングエッジをサーチし、ＵＶ−レーザーイメージに対してカッティングエッジをセンターリングすることによって、簡単に整列させた。３つの円形の開口を有するマスクをＵＶレーザービームの光路中に置き、投射した光線が回転ステージシャフトの軸方向に実質的に垂直になるように、ＵＶレーザー光線を３個のカッティングディスクの傾斜した部分の上に同時に照射した。カッティングディスク表面へのレーザーフルエンスは１秒当たり１００パルスのパルス繰り返し数で約４Ｊ／ｃｍ２であった。１５倍縮小の対物レンズを用いて、マスクイメージをカッティングディスク上に投射した。レーザー光線をカッティングディスク上に投射しながら、それらを約０．３ｍｍの距離に渡って回転ステージシャフトの軸に平行な方向に沿って約６ｍｍ／分のスピードで移動させ、０．３２ｍｍの長さの溝を作製した。一組の溝の作製が完了した後、レーザーの発射スイッチを切り、回転ステージを約３．２７°の角度で進めた。次いで、別の一組の溝を作製し、この工程を、円錐状部分の全体に渡って溝を有するカッティングディスクが製造されるまで繰り返した。このようにして３個のカッティングディスクを同時に加工し、仕上げた。得られたカッティングエッジは、溝の心心距離が約５７μｍの円形であった。溝の幅は３２μｍであった。これらのカッティングディスクの内の一つについて、１００倍の対物顕微鏡及び目盛り付きのデジタルカメラを用いて、カッティングエッジの最も高い所と最も低い所の高さの差を測定したところ、９．５±０．８μｍであった。他のカッティングディスクについても同様の値が得られた。次いで、これらのディスクを、厚さ０．６ｍｍのガラス板に関するカッティング性能を評価する試験に用い、これらの板に関する従来技術のカッティング性能に対し、横方向の亀裂の実質的な減少、中間の亀裂の直線性の改善、再現性のある亀裂の深さ及びガラス板の縁の欠けの減少が観察された。
【００７２】
７．きめの粗いコバルト接着された焼結ダイヤモンドを用いた、１１０個の均一な間隔を有する溝と、曲線的なカッティングエッジを有するカッティングディスク
従来技術によって形付けられた、連続的な外周隆線を有するカッティングディスクブランクを、きめの粗いコバルト接着された焼結ダイヤモンドを用いて製造した。用いたダイヤモンド粒のサイズは２〜３μｍであった。この材料からなる板を先ず、厚さ０．６８ｍｍに研磨し、次いで、放電機械加工を用いて中心孔を有する円柱を切り出し、次いで、外周隆線において交差する、総内抱角が１３０°の傾斜した円錐状部分をこれらの円柱のそれぞれの両側に削り出した。交点における曲率半径は実質的に３μｍ未満であった。カッティングディスクは、０．８ｍｍの中心孔と、２．０±０．０２ｍｍの直径を有していた。従来技術によって形付けられた、これらのディスクの内の３個を洗浄し、付着しているほこりと汚れを除去し、次いで、０．７８ｍｍの直径を有するシャフト上に搭載し、回転ステージ中に置いた。中間のディスクのカッティングエッジをサーチし、ＵＶ−レーザーイメージに対してカッティングエッジをセンターリングすることにより、簡単に整列させた。３個のダイヤモンド形の開口を有するマスクをＵＶレーザービームの光路中に置き、ＵＶレーザー光線を、入射光線が回転ステージシャフトの軸方向に実質的に垂直になるように、同時に３個のカッティングディスクの傾斜した部分上に照射した。カッティングディスク表面へのレーザーフルエンスは、１秒当たり１００パルスのパルス繰り返し数で約４Ｊ／ｃｍ２であった。１５倍縮小の対物レンズを用いてマスクイメージをカッティングディスク上に投射した。カッティングディスク上にレーザー光線を入射させながら、それらを、約０．３ｍｍの距離に渡って回転ステージシャフトの軸に平行な方向に沿って約６ｍｍ／分のスピードで移動させ、０．３２ｍｍの長さの溝を作製した。一組の溝の作成が完了した後、レーザーの発射スイッチを切り、回転ステージを約３．２７°の角度で進めた。次いで、別の一組の溝を作製し、次いで、円錐状部分の全体に渡って溝を有する３個のカッティングディスクが製造されるまでこの工程を繰り返した。このようにして３個のカッティングディスクを同時に加工し、仕上げた。得られたカッティングエッジは、約５７μｍの溝の心心距離を有する三角形の形状を有していた。溝の幅は４０μｍであった。これらのカッティングディスクの内の一つについて、１００倍の対物顕微鏡及び目盛り付きのデジタルカメラを用いて、カッティングエッジの最も高い所と最も低い所の高さの差を測定したところ、１２±１μｍであった。他のカッティングディスクについても同様の値が得られた。次いで、これらのディスクを、厚さ０．６ｍｍのガラス板に関するカッティング性能を評価する試験に用いたところ、これらの板に関する従来技術のカッティング性能に対して、横方向の亀裂の実質的な減少、中間の亀裂の直線性の改善、再現性のある亀裂の深さ及びガラス板の縁の欠けの減少が観察された。
【００７３】
８．きめ細かい炭化ケイ素接着されたセメント固定ダイヤモンドを用いた、１１０個の均一な間隔の溝と、鋭利なカッティングエッジを有するカッティングディスク
従来技術によって形付けられた、連続的な外周隆線を有するカッティングディスクブランクを、炭化ケイ素接着されたセメント固定ダイヤモンドを用いて製造した。この材料の板を、先ず、厚さ０．６ｍｍに研磨し、次いで、レーザー切断により中心孔を有する円柱を切り出し、次いで、外周隆線において交差する、総内抱角が１２０°の傾斜した円錐状部分をこれらの円柱のそれぞれの両側に削り出した。交点における曲率半径は実質的に１μｍ未満であった。カッティングディスクは、０．８ｍｍの中心孔と１．８±０．０２ｍｍの直径を有していた。従来技術によって形付けられた、これらのディスクの内の３個を洗浄し、付着しているほこりと汚れを除去し、次いで直径０．７８ｍｍのシャフト上に搭載し、回転ステージ中に置いた。第一番目のディスクのカッティングエッジをサーチし、ＵＶ−レーザーイメージに対してカッティングエッジをセンターリングすることによって、簡単に整列させた。円形の開口を有するマスクをＵＶレーザービームの光路中に置き、ＵＶレーザー光線を、入射光線が、回転ステージシャフトの軸方向に対して実質的に垂直になるように、カッティングディスクの傾斜部分に照射した。カッティングディスク表面へのレーザーフルエンスは、１秒当たり５０パルスのパルス繰り返し数で約５Ｊ／ｃｍ２であった。１５倍縮小の対物レンズを用いてマスクイメージをカッティングディスク上に投射した。レーザー光線をカッティングディスク上に入射させながら、それらを、約０．２ｍｍの距離に渡って回転ステージシャフトの軸に平行な方向に沿って約２ｍｍ／分のスピードで移動し、０．２２ｍｍの長さの溝を作製した。一つの溝の作製が完了した後、レーザーの発射スイッチを切り、回転ステージを約３．２７°の角度で進めた。次いで、別の溝を作製し、次いで、円錐部分の全体に渡って溝を有するカッティングディスクが製造されるまでこの工程を繰り返した。このようにして３個全てのカッティングディスクを加工した。得られたカッティングエッジは、約５１μｍの溝の心心距離を有する円形状を有していた。溝の幅は３２μｍであった。これらのカッティングディスクの内の一つについて、１００倍の対物顕微鏡及び目盛り付きのデジタルカメラを用いて、カッティングエッジの最も高い所と最も低い所の高さの差を測定したところ、６．５±０．５μｍであった。他のカッティングディスクについても同様の値が得られた。次いで、これらのディスクを厚さ０．５ｍｍのガラス板に関するカッティング性能を評価する試験に用い、これらの板に関する従来技術のカッティング性能に対して、横方向の亀裂の実質的な減少、中間の亀裂の直線性の改善、再現性のある亀裂の深さ及びガラス板の縁の欠けの減少が観察された。寿命試験において、ホイールの形状に、問題にならない程度の摩耗が観察されうるが、ホイールのカッティング性能は、ガラス板の長時間のスクライビング後にも損なわれなかった。
【００７４】
上述したカッティングディスクの態様は、スクライビング後のスクライブされた物体又は物の信頼性のある破断を可能にするのに十分な深さを有する亀裂を提供しながら、従来の連続的な縁のカッティングディスクによって製造される亀裂と同様の「クリーンな」スクライビング亀裂を製造するという望ましい特徴を有していた。本発明によるカッティングディスクの態様はまた、従来技術のカッティングディスクを用いた場合に生じるような欠け及び直線ではない亀裂の伝播を低減するだけでなく、従来技術の歯を有するカッティングディスクで経験された横方向の亀裂の問題を低減した。これは、隣接する隆起したカッティング要素と凹んだカッティング要素を有する、これらのディスクの連続的な円周上に延びるスクライビングエッジによる結果であろう。
【００７５】
上記のカッティングディスクを製造するための方法は、本質的に、製造装置に対する、カッティングディスクブランクの正確な整列はそれほど必要とせず、そのため、個々のカッティングディスクに対する製造器具の個々の整列を必要とせずに、複数のカッティングディスクの加工が可能となる。上記方法及び装置はまた、ある程度のバッチ加工を可能にする方法、即ち、一度に１個超のカッティングディスクを製造する、カッティングディスクの製造を可能にする。
【００７６】
最後に、上記の方法に従って製造されたカッティングディスク及び従来技術のカッティングディスクの寿命は、ディスク製造に用いられる好ましい焼結された又はセメント固定されたダイヤモンド材料の組成を好適に調整することにより最大化できる。
【図１】
0005414536.tif 000002
【図２】
0005414536.tif 000003
【図３】
0005414536.tif 000004
【図４】
0005414536.tif 000005
【図５】
0005414536.tif 000006
【図６】
0005414536.tif 000007
【図７】
0005414536.tif 000008
【図８】
0005414536.tif 000009
【図９】
0005414536.tif 000010
【図１０】
0005414536.tif 000011
【図１１】
0005414536.tif 000012
【図１２】
0005414536.tif 000013
【図１３】
0005414536.tif 000014