(57)【要約】      （修正有）【課題】脱結合材処理が施され、刃先部分にＣＶＤ法によるダイヤモンド被膜が形成されたスクライビングホイールをピンを通す貫通孔部分に対して何らの加工を行わずにそのまま用いても、回転不良が発生し難いスクライビングホイール用ピン、このピンを用いたホルダユニット及びスクライブ装置を提供する。【解決手段】スクライビングホイール用ピン５０は、超硬合金製の基材５１の表面にダイヤモンド状カーボン（ＤＬＣ）被膜５２が形成され、前記ＤＬＣ被膜５２は、厚さが０．８〜１．５μｍであり、前記ＤＬＣの分類がｔａ−Ｃであり、硬度が５０００Ｈｖ以上である。【選択図】図６
2015058692.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面にダイヤモンド状カーボン被膜が形成されたスクライビングホイール用のピンであって、
前記ダイヤモンド状カーボン被膜は、
厚さが０．８〜１．５μｍであり、
前記ダイヤモンド状カーボンの分類がｔａ−Ｃであり、
硬度が５０００Ｈｖ以上である、
スクライビングホイール用ピン
【請求項２】
前記ピンの基材は超硬合金である、請求項１に記載のスクライビングホイール用ピン。
【請求項３】
貫通孔が形成された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の前記貫通孔に挿通され、前記スクライビングホイールを回転自在に保持するピンと、
前記スクライビングホイールを配置しておく保持溝を形成する一対の支持部を有し、前記一対の支持部に前記ピンを配置しておくピン孔が設けられたホルダと、
を備え、
前記スクライビングホイールが前記ピン孔に配置されたピンに回転自在に保持されているホルダユニットであって、
前記ピンは、
表面にダイヤモンド状カーボン被膜が形成され、
前記ダイヤモンド状カーボン被膜は、
厚さが０．８〜１．５μｍであり、
前記ダイヤモンド状カーボンの分類がｔａ−Ｃであり、
硬度が５０００Ｈｖ以上である、
ホルダユニット。
【請求項４】
前記ピンの基材は超硬合金である、請求項３に記載のホルダユニット。
【請求項５】
前記スクライビングホイールは、超硬合金製であって、脱結合材処理されたものであり、前記貫通孔の内壁表面の脱結合材処理された領域が除去されている、請求項３又は４に記載のホルダユニット。
【請求項６】
前記スクライビングホイールは、超硬合金製であって、脱結合材処理されたものであり、前記貫通孔の内壁表面には脱結合材処理された領域が残存している、請求項３又は４に記載のホルダユニット。
【請求項７】
前記スクライビングホルダは、刃先部分の表面に化学蒸着法によるダイヤモンド被膜が形成されている、請求項５又６に記載のホルダユニット。
【請求項８】
請求項３〜７のいずれかに記載のホルダユニットを備えるスクライブ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高硬度の脆性材料基板の表面にスクライブラインを形成するために用いるスクライビングホイール用ピン、ホルダユニット及びスクライブ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のスクライビングホイールは、超硬合金製又は多結晶焼結ダイヤモンド（Poly Crystalline Diamond：ＰＣＤ、特許文献１参照）製の基材からなるものが多く用いられている。ＰＣＤ製スクライビングホイールは、ダイヤモンド粒子とコバルト等の鉄族金属からなる結合材を混合したものを用い、高温高圧下で焼結して作製されている。
【０００３】
ＰＣＤ製のスクライビングホイールは、超硬合金製のものよりも長寿命であるという利点を有しているが、加工が困難であるため、作製時間が長く、しかも小径のものしか作製できないという課題がある。このＰＣＤ製のスクライビングホイールの課題を解決したスクライビングホイールとして、化学蒸着（ＣＶＤ：Chemical Vapor Deposition）法によって超硬合金製の部材の表面にダイヤモンド被膜を形成したスクライビングホイールが知られている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開ＷＯ２００３／５１７８４号公報
【特許文献２】特開平１０−０７２２２４号公報
【特許文献３】実願昭５９−０３４６８７号（実開昭６０−１４７６３５号公報）のマイクロフィルム
【特許文献４】特開２００８−２９７１７１号公報
【特許文献５】特開２００９−００６４７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
刃先にＣＶＤ法によるダイヤモンド被膜が形成されたスクライビングホイールは、ＰＣＤ製や超硬合金製のスクライビングホイールよりも長寿命であり、ガラス基板よりも硬質なセラミック基板、サファイア基板、シリコン基板等の脆性材料基板にもスクライビングラインを形成することができるようになる。
【０００６】
従来、セラミック基板としては８５０〜９００℃程度で焼成された低温焼成セラミック（Low-Temperature Co-fired Ceramic：ＬＴＣＣ）基板が多く使用されてきた。しかし、近年に至り、セラミックヒーター、光通信用パッケージ、カーエレクトロニクスに代表されるＥＣＵ（Electronic Control Unit）用パッケージ等の用途では、小型化、耐環境性、放熱性、コスト等を勘案の上、高温焼成セラミック（High Temperature Co-fired Ceramic：ＨＴＣＣ）基板も使用されるようになってきている。ＨＴＣＣ基板は、ガラス基板やＬＴＣＣ基板よりも高硬度であり、刃先にＣＶＤ法によるダイヤモンド被膜が形成されたスクライビングホイールは有用である。
【０００７】
一方、超硬合金の表面にＣＶＤ法によるダイヤモンド被膜を形成する際には、超硬合金中に含まれているコバルト等の結合材がＣＶＤ法によるダイヤモンド被膜の密着性及び成長性を低下させるため、通常は超硬合金の表面の脱結合材処理（脱結合材処理）が行われている。この脱結合材処理は、超硬合金製スクライビングホイールを硝酸（ＨＮＯ３）等の強酸溶液に浸漬することにより行われている。この際、超硬合金製スクライビングホイールのピンを通す貫通孔部分は、強酸溶液に触れないようにシールすると工数が増加するため、通常は露出した状態のまま強酸溶液に浸漬される。そのため、超硬合金製のスクライビングホイールの側面及びピンを通す貫通孔の内周部ともに、脱結合材処理された状態となっている。
【０００８】
このような脱結合材処理が施され、刃先にＣＶＤ法によるダイヤモンド被膜が形成されたスクライビングホイールを用いて脆性材料基板をスクライブすると、ピンを通す貫通孔の内壁表面からコバルトが除去されているため、超硬合金中の炭化タングステン粒子等が脱落しやすくなる。このため、ピンを通す貫通孔に摩耗粉が発生してこれがピンに付着し回転抵抗が高くなり、回転不良が生じることがあり、また、脱結合材処理によってコバルトが脱落した面が粗面となったり、機械的な強度が低下してしまうことがある。
【０００９】
このような課題を克服するためには、ピンを通す貫通孔の内壁表面を研磨処理して脱結合材処理された領域を除去することが考えられる。しかしながら、刃先にＣＶＤ法によるダイヤモンド被膜が形成されたスクライビングホイールを研磨処理装置に着脱する際に刃先稜線部にダメージを与える可能性があり、しかも、脱結合材処理理の進行度合いが個々のスクライビングホイール毎に一定ではないので、加工シロが不明確であるという課題が存在するため、直ちには採用し難い。
【００１０】
また、基材が超硬合金であるスクライビングホイールに対し、ＰＣＤ製のピンを使用すると、ＰＣＤが超硬合金よりも硬度が高いため、ピンによりスクライビングホイールの内径がさらに削られるという問題がある。一方、超硬合金製のスクライビングホイールに対して超硬合金製のピンを用いると、摩擦熱により焼き付きが生じるため、使用することができない。
【００１１】
発明者等は、上記のような脱結合材処理が施され、刃先部分にＣＶＤ法によるダイヤモンド被膜が形成されたスクライビングホイールの問題点を解決すべく種々検討を重ねてきた。その結果、スクライビングホイール用のピンの材質を所定のものとすることにより、脱結合材処理が施され、刃先部分にＣＶＤ法によるダイヤモンド被膜が形成されたスクライビングホイールのピンを通す貫通孔部分に対して何らの加工を行わずにそのまま用いても、回転不良が発生し難くなることを見出し、本発明を完成するにいたったのである。
【００１２】
なお、上記特許文献３には、超硬合金製のピンの表面にダイヤモンド等の高硬度素材の微粒子を有する補強層を形成した例が示されているが、ダイヤモンド微粒子の具体的な物性については何も開示されていない。
【００１３】
すなわち、本発明は、脱結合材処理が施され、刃先部分にＣＶＤ法によるダイヤモンド被膜が形成されたスクライビングホイールをピンを通す貫通孔部分に対して何らの加工を行わずにそのまま用いても、回転不良が発生し難いスクライビングホイール用ピン、このピンを用いたホルダユニット及びスクライブ装置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】
【００１４】
本発明のスクライビングホイール用ピンは、
表面にＤＬＣ被膜が形成されたスクライビングホイール用のピンであって、
前記ＤＬＣ被膜は、
厚さが０．８〜１．５μｍであり、
前記ＤＬＣの分類がｔａ−Ｃであり、
硬度が５０００Ｈｖ以上となされている。
【００１５】
一般に、ＤＬＣは、グラファイト構造を形成するｓｐ２成分とダイヤモンド構造を形成するｓｐ３成分との比率及び水素含有量に応じて、下記表１に示すように、以下に示す３種類に分類されている（上記特許文献３及び４参照）。
【００１６】
【表１】
2015058692.tif 000003
【００１７】
ＤＬＣは、ｓｐ３結合比率が大きくなるとともに水素含有量が少なくなるに従ってダイヤモンドの性質が強くなって硬さが大きくなり、ｓｐ３結合比率が小さくなるとともに水素含有量が多くなるに従ってグラファイトの性質が強くなって硬さが小さくなる。なお、ＤＬＣの分類は、ＤＬＣ被膜のＲａｍａｎ  Ｓｈｉｆｔを測定することにより、確認することができる。本発明のスクライビングホイール用ピンは、表面がｔａ−Ｃに分類されるＤＬＣ被膜が被覆されており、表面の硬度が高く、摩擦係数も小さいため、種々のスクライビングホイールと組み合わせて用いても、寿命が長く、長時間にわたって回転不良が発生し難くなる。
【００１８】
本発明のスクライビングホイール用ピンにおいては、ピンの基材は超硬合金[a1]であることが好ましい。
【００１９】
超硬合金は、スクライビングホイール用ピンの基材として汎用されているものであるが、これらの基材の表面が硬質で摩擦係数も小さいＤＬＣ被膜が被覆されているので、上記効果がより良好に奏されるようになる。
【００２０】
また、本発明のホルダユニットは、貫通孔が形成された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の前記貫通孔に挿通され、前記スクライビングホイールを回転自在に保持するピンと、前記スクライビングホイールを配置しておく保持溝を形成する一対の支持部を有し、前記一対の支持部に前記ピンを配置しておくピン孔が設けられたホルダと、を備え、前記スクライビングホイールが前記ピン孔に配置されたピンに回転自在に保持されているホルダユニットであって、前記ピンは、表面にＤＬＣ被膜が形成され、前記ＤＬＣ被膜は、厚さが０．８〜１．５μｍであり、前記ＤＬＣの分類がｔａ−Ｃであり、硬度が５０００Ｈｖ以上とされている。
【００２１】
本発明のホルダユニットによれば、用いているピンの表面の硬度が高く、摩擦係数も小さいため、寿命が長く、長時間にわたってスクライビングホイールの回転不良が発生し難くなり、スクライビング効率が良好なホルダユニットが得られる。
【００２２】
本発明のホルダユニットにおいては、ピンの基材は超硬合金であることが好ましい。
【００２３】
ＰＣＤ及び超硬合金は、スクライビングホイール用ピンの基材として汎用されているものであるが、これらの基材の表面が硬質で摩擦係数も小さいＤＬＣ被膜が被覆されているので、上記効果がより良好に奏されるようになる。
【００２４】
また、本発明のホルダユニットにおいては、スクライビングホイールは、超硬合金製であって、脱結合材処理されたものであり、前記貫通孔の内壁表面の脱結合材処理された領域が除去されているものであってもよい。
【００２５】
このような構成を備えていると、スクライビングホイールのピンを通す貫通孔の内壁表面に脱結合材処理された領域が残存していないので、より寿命が長く、より長時間にわたって回転不良が発生し難くなり、スクライビング効率が良好なホルダユニットが得られる。
【００２６】
また、本発明のホルダユニットにおいては、スクライビングホイールは、超硬合金製であって、脱結合材処理されたものであり、前記貫通孔の内壁表面には脱結合材処理された領域が残存しているものであってもよい。
【００２７】
スクライビングホイールのピンを通す貫通孔の内壁表面に脱結合材処理部分が残存していると、この部分からダイヤモンド微粒子や超硬合金中の炭化タングステン粒子等が脱落しやすくなって回転不良となりやすい。本発明のホルダユニットによれば、このような場合でも、寿命が長く、長時間にわたって回転不良が発生し難くなり、スクライビング効率が良好なホルダユニットが得られる。
【００２８】
また、本発明のホルダユニットにおいては、スクライビングホイールは、超硬合金製であって、脱結合材処理されたものである場合、刃先部分の表面にＣＶＤ法によるダイヤモンド被膜が形成されていることが好ましい。
【００２９】
超硬合金の表面が脱結合材処理されていると、ＣＶＤ法によるダイヤモンド被膜を形成しやすくなるため、上記本発明のホルダユニットの効果がより良好に奏されるようになる。
【００３０】
さらに、本発明のスクライブ装置は、上記いずれかのホルダユニットを備えている。
【００３１】
本発明のスクライブ装置によれば、ホルダユニットにおけるピンの寿命が長く、スクライビングホイールの回転不良が発生し難いので、スクライビング効率が良好なスクライブ装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】各実験例で使用するスクライブ装置の概略図である。
【図２】各実験例で使用するスクライブ装置におけるホルダジョイントの正面図である。
【図３】各実験例で使用するホルダユニットの斜視図である。
【図４】図３のホルダユニットの一部拡大図である。
【図５】図５Ａは各実験例で使用するスクライビングホイールの基材の正面図であり、図５Ｂは同じく側面図であり、図５Ｂは同じく刃先にＣＶＤ法によるダイヤモンド被膜を形成した状態の正面図であり、図５Ｄは同じく側面図である。
【図６】各実験例で使用するピンの斜視図である。
【図７】各実験例で使用するピンとスクライビングホイールを用いてスクライブを行った場合の走行距離と摩擦力の推移を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、本発明の各実験例で用いるスクライブ装置、ホルダジョイント、スクライビングホイール及びピン等を図面を参照して詳細に説明する。ただし、以下に示す各実験例は、本発明の技術思想を具体化するための例を示すものであり、本発明をこれらの実験例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のものにも等しく適応し得るものである。
【００３４】
［スクライブ装置］
各実験例で共通して用いるスクライブ装置１０の概略を図１に示す。スクライブ装置１０は、移動台１１を備えている。この移動台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軸方向に移動できるようになっている。
【００３５】
移動台１１の上面には、モータ１５が設置されている。このモータ１５は、上部に位置するテーブル１６をｘ−ｙ平面で回転させて所定角度に位置決めするためのものである。脆性材料基板１７は、このテーブル１６上に載置され、図示しない真空吸引手段などによって保持される。なお、スクライブの対象となる脆性材料基板１７は、ＬＴＣＣやＨＴＣＣ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、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い脆性材料基板である。
【００３６】
スクライブ装置１０は、脆性材料基板１７の上方に、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２台のＣＣＤカメラ１８を備えている。そして、スクライブ装置１０には、移動台１１とその上部のテーブル１６を跨ぐように、ｘ軸方向に沿ってブリッジ１９が、支柱２０ａ、２０ｂによって架設されている。
【００３７】
このブリッジ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がガイド２２に沿ってｘ軸方向に沿って移動可能に設置されている。そして、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。
【００３８】
［ホルダジョイント］
各実験例で共通して用いるホルダジョイントの正面図を図２に示す。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が装着された状態で、この回転軸部２３ａには、ホルダジョイント２３を回動自在に保持するための二つのベアリング２４ａ、２４ｂが、円筒形のスペーサ２４ｃを介して取り付けられている。なお、図２には、ホルダジョイント２３の正面図が示されるとともに、回転軸部２３ａに取り付けられたベアリング２４ａ、２４ｂとスペーサ２４ｃの断面図が併せて示されている。
【００３９】
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。
【００４０】
［ホルダユニット］
各実験例で共通して用いるホルダユニットの斜視図を図３に、図３のＡ方向から見たホルダユニットの一部拡大図を図４に示す。ホルダユニット３０は、ホルダ３０ａとスクライビングホイール４０とピン５０（図４参照）とが一体となったものである。このホルダ３０ａは、略円柱形をしており、磁性体金属で形成されている。そして、ホルダ３０ａの上部には、位置決め用の取付部３１が設けられている。この取付部３１は、ホルダ３０ａの上部を切り欠いて形成されており、傾斜部３１ａと平坦部３１ｂを備えている。
【００４１】
ホルダ３０ａの取付部３１側を、ホルダジョイント２３の開口２５を介して内部空間２６へ挿入する。その際、ホルダａ３０の上端側がマグネット２７によって引き寄せられ、取付部３１の傾斜部３１ａ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３０ａを下方へ引き抜くことで、容易に外すことができる。
【００４２】
ホルダ３０ａの下部には、ホルダ３０ａを切り欠いて形成された保持溝３２が設けられている。そして、保持溝３２を設けるために切り欠いたホルダ３０ａの下部に、保持溝３２を挟んで支持部３３ａ、３３ｂが位置している。この保持溝３２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３３ａ、３３ｂには、スクライビングホイール４０を回転時自在に保持するためのピン５０を支持しておく支持孔３４ａ（図４参照）、３４ｂがそれぞれ形成されている。
【００４３】
［スクライビングホイール］
そして、図４に示すように、スクライビングホイール４０の貫通孔４２にピン５０を貫通させるとともに、支持孔３４ａ、３４ｂにピン５０の両端を設置することにより、スクライビングホイール４０はホルダ３０ａに対して回転自在に取り付けられることになる。なお、支持孔３４ａは、内部に段部を有しており、保持溝３２側の開口の孔径が、他方側の開口の孔径よりも大きくなっている。
【００４４】
このスクライビングホイール４０は、超硬合金からなる基材４１を有している。この基材４１には、基材４１の略中心に、ピン５０を貫通させるための貫通孔４２が形成されており、また、基材４１の円周部の両端を削って形成されている刃部４３が形成されている。刃部４３は、円板状の基材４１の円周部の両端を削って形成された両側の傾斜面により形成される稜線４４を有している。貫通孔４２は、基材４１の中心を円形に穿孔することにより形成されている。そして、スクライビングホイール４０の刃部４３の表面は、必要に応じてＣＶＤ法によるダイヤモンド被膜４５が形成されている。なお、このＣＶＤ法によるダイヤモンド被膜４５の形成方法等については後述する。
【００４５】
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に対して深く形成されないことがある。
【００４６】
また、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。なお、スクライビングホイール４０の厚さに対して、ホルダ３０ａの保持溝３２の幅（支持部３３ａと支持部３３ｂとの距離）は、わずかに大きくなっており、例えばスクライビングホイール４０の厚さが０．６５ｍｍの場合、保持溝３２の幅は大体０．６７ｍｍとなっている。
【００４７】
また、刃部４３の刃先角は、通常鈍角であり、９０〜１６０°、好ましくは９０〜１４０°の範囲である。なお、刃先角の具体的角度は、切断する脆性材料基板１７の材質、厚さ等から適宜設定される。そして、各実験例においては、スクライビングホイール４０として、外径：２．０ｍｍ、幅：０．６５ｍｍ、貫通孔径：０．８ｍｍ、刃先角度１００°のものを用いている。
【００４８】
ここで、各実験例で共通して用いるスクライビングホイールの製造方法を図５を用いて説明する。なお、図５Ａはスクライビングホイールの基材の正面図であり、図５Ｂは同じく側面図であり、図５Ｂは同じく刃先にＣＶＤ法によるダイヤモンド被膜を形成した状態の正面図であり、図５Ｄは同じく側面図である。
【００４９】
各実験例で使用するスクライビングホイール４０の基材４１は、超硬合金製の円板を用いて作製される。超硬合金は、主として炭化タングステン等の硬質粒子と、残部の添加剤及び結合材からなる結合相と、から作られている。この炭化タングステン粒子の平均粒子径は０．２〜２．０μｍ以下のものが用いられている。そして、超硬合金中における炭化タングステンの含有量は結合剤及び添加剤の残部である。
【００５０】
添加剤としては、例えば、用途に応じて炭化チタン（ＴｉＣ）や炭化タンタル（ＴａＣ）などが添加される。結合材としては、通常、鉄族元素が好適に使用される。鉄族元素としては、例えばコバルト、ニッケル、鉄等が挙げられるが、主としてコバルトが多く使用されている。また、超硬合金中における結合材の含有量は好ましくは３〜１５質量％の範囲である。
【００５１】
まず、上述の硬質粒子、添加剤、結合材を混合し、高温下において、これら混合物を焼結させることにより、超硬合金が製造される。このようにして製造された超硬合金から、所望の径を有する円板状の超硬合金ディスクを切り取る。この際、円板の中心部に貫通孔４２も形成される。次に、回転軸に沿った刃の厚さが貫通孔４２側から刃先に向かうに従って徐々に小さくなるように、円板の周縁部を研削する。これにより、円板の周縁部に正面視Ｖ字状の刃部４３ａが形成された超硬合金製の基材４１が作製される（図５Ａ及び図５Ｂ参照）。
【００５２】
次に、超硬合金製の基材４１の刃部４３ａにＣＶＤ法によるダイヤモンド被膜を形成するが、刃部４３ａの表面にコバルト等の結合材が含まれていると、ＣＶＤ法によるダイヤモンド被膜の成長が妨げられるため及び刃部４３ａへのＣＶＤ法によるダイヤモンド被膜の密着性を高めるための粗面化処理工程として、少なくとも基材４１の刃部４３ａに対して脱結合材処理を行う。
【００５３】
この脱結合材処理は、例えば、上述のようにして作製された超硬合金製の基材４１を、フッ化水素酸と硝酸との混合溶液などの酸性溶液中に２５℃〜１６０℃で１時間〜１５時間浸漬し、その後に水洗して乾燥することにより行われる。このとき、特に基材４１の貫通孔４２内面側に酸性溶液が接触しないようにする必要はなく、基材４１の表面全体に対して行えばよい。なお、浸漬時間が長くなるほど、結合材の濃度変化が内部側へ進行していくことになるが、濃度変化の進行は、例えば表面側から５〜１０μｍ程度まで生じていればよい。
【００５４】
また、上述の脱結合材工程では、超硬合金製の基材４１の表面側において、結合材が大幅に溶解・除去されると共に、添加剤も一部が溶解・除去される。なお、結合材の除去とは、完全に取り除くこと、すなわち結合材が全く無くなるということではない。これは、超硬合金は、硬質粒子によって軽石のようなネットワークが形成されており、結合材は通常その隙間に存在している。この軽石状ネットワークにおいては結合材が完全に硬質粒子に囲まれている部分があり、硬質粒子に囲まれた結合材を除去することは困難なため等の理由による。また、結合材の濃度が低くなるにつれて、超硬合金の強度も低下することが考えられるため、結合材の除去は超硬合金の強度を考慮しながら調整するのが望ましい。
【００５５】
結合材除去後の超硬合金製の基材４１の表面を走査型電子顕微鏡で観察することにより、結合材が除去されているか否かを確認することができる。結合材除去前の基材４１の表面においては、硬質粒子が結合して軽石状ネットワークを形成しており、さらにその間隙を結合材が満たしている。これに対し、上述の脱結合材工程では、硬質粒子の隙間に存在する結合材を除去しているので、結合材除去後の基材４１の表面の軽石状のネットワークにおいて、硬質粒子の間は空隙が目立つことが確認される。
【００５６】
また、脱結合材工程は、基材４１全体に対して施されているが、少なくとも基材４１の刃部４３ａに対して行えばよい。この場合は、結合材除去を行う刃部４３ａ以外の部分を適宜の素材を用いてマスキングした上で脱結合材工程を行えばよい。
【００５７】
なお、上述のように、基材４１の全体に対して脱結合材工程を行うと、マスキング工程等が不要なため、脱結合材工程を効率的に行うことができる。基材４１の全体に対して脱結合材工程を行うことにより、少なくとも刃部４３ａ表面の結合材が除去されることになる。
【００５８】
[a2]
なお、上記のスクライビングホイール４０としては、基材４１として超硬合金製のものを用いた場合について説明したが、基材４１としてＰＣＤ製のものを用いる場合も同様である。
【００５９】
このように、脱結合材工程を経た基材４１の少なくとも刃部４３ａの表面にＣＶＤ法によりダイヤモンド被膜４５を形成する。なお、ＣＶＤ法によるダイヤモンド被膜の形成方法は、周知であるので、その詳細な説明は省略する。また、ＣＶＤ法によるダイヤモンド被膜の厚さは１０〜３０μｍ程度とすればよい。ダイヤモンド被膜の厚さが薄すぎれば、ダイヤモンド被膜を形成した後、刃先をさらに研磨することが困難になり、またダイヤモンド被膜の厚さが厚すぎれば、内部応力の増大により被膜の剥離が起こりやすくなる。このようにして、基材４１の刃部４３ａの表面にＣＶＤ法によるダイヤモンド被膜４５が形成された各実験例で共通して使用するスクライビングホイール４０が得られる。
【００６０】
［実験例１〜４］
【００６１】
次に、各実験例に共通するピン５０の具体的構成について説明する。ピン５０は円柱形の部材であって、図４及び図６に示すように、一端が尖頭形状になっている。そして、ピン５０を、尖頭形状側から、支持孔３４ｂへ挿入し、貫通孔４２を貫通し、尖頭形状部分が支持孔３４ａの段部と接することで、スクライビングホイール４０が保持される。
【００６２】
ピン５０としては、超硬合金製、炭素鋼やステンレス鋼等の金属製、又はＰＣＤ製の一端が尖頭形状になっている円柱状基材５１の表面にＤＬＣ被膜５２を形成したものを用いることができる（図６参照）が、各実験例においては、円柱状基材５１として超硬合金製のものを用いている。この超硬合金製の円柱状基材５１に対して、上述の場合と同様にして脱結合材工程を経たのち、ＣＶＤ法によって各種ＤＬＣ被膜５２を形成した。この際、ＣＶＤ条件を種々変えることにより、実験例１〜４におけるピンを作製した。実験例１〜４におけるＤＬＣ被膜５２の各種物性は表２に示したとおりである。なお、硬さはビッカース硬度を示す。
【００６３】
［スクライブ試験］
実験例１〜４のそれぞれのピンと上述のようにして作製されたスクライビングホイールを用いて図３に示した構成のホルダユニットを組み立て、さらに、図２に示した構成のホルダジョイントを組み立て、脆性基板としてのＨＴＣＣ基板を用いてスクライブ試験を行った。なお、用いたスクライブ装置は、三星ダイヤモンド工業株式会社製のスクライブ装置（モデル名：ＭＳ５００）である。
【００６４】
スクライブ条件は、次のとおりである。
ＨＴＣＣ基板      ：アルミナ基板（京セラ株式会社製（材料コード：Ａ４７６Ｔ））
ＨＴＣＣ基板の厚さ：０．６３５ｍｍ
切り込み量        ：０．１５ｍｍ
スクライブ荷重    ：０．０８ＭＰａ
スクライブ速度    ：１００ｍｍ／ｓｅｃ
切断方法          ：内−内切断（９０ｍｍ）
（基板の一つの辺の内側より他の辺の内側までのスクライブによる切断）
【００６５】
【表２】
2015058692.tif 000004
【００６６】
上述のスクライブ条件で、実験例１〜４のそれぞれのピンと上述のようにして作製されたスクライビングホイールを用いて距離１００ｍのスクライブラインの形成を行った。その結果、実験例１〜４の何れのピンを用いた場合でも、正常にスクライブラインの形成を行うことができることが確認された。これは、ＤＬＣ被膜の摩擦係数が超硬合金の場合よりも小さいため、スクライブ試験結果には差異が生じなかったためと考えられる。そこで、以下に示すように、スクライビングホイールの摩擦抵抗について調べた。[a3]
【００６７】
［摩擦抵抗の測定］
上記と同様の実験例１〜４のそれぞれのピン、スクライビングホイール、ホルダユニットを用い、以下の条件で摩擦抵抗の測定を行った。
摩擦抵抗測定装置  ：摩擦摩耗試験機（株式会社レスカ製（ＲＨＥＳＣＡ−ＦＰＲ２１００））
負荷荷重          ：５００ｇ
速度              ：約１０ｍｍ／ｓｅｃ
測定方法          ：直線一方向運動
【００６８】
すなわち、摩擦抵抗は、上述のスクライブ条件によってスクライブ前及び１００ｍのスクライブ距離毎にスクライブ距離が１０００ｍに達するまで、摩擦摩耗試験機を用いて摩擦力を測定した。結果をまとめて図７に示した。なお、摩擦抵抗の測定に際しては、実験例１及び２の場合は摩擦抵抗値が大きくなったため、途中で測定を中止している。
【００６９】
また、実験例１及び２では測定を中止した後、実験例３及び４では１０００ｍのスクライブを終えた後、ホルダユニットを分解してそれぞれのピンの表面状態を拡大して目視観察した。摩擦抵抗値の変化の傾向及び目視観察結果をまとめて下記表３に示した。
【００７０】
【表３】
2015058692.tif 000005
【００７１】
図７及び表３に示した結果から以下のことが分かる。すなわち、実験例１のピンを用いた場合は、スクライブ開始当初より摩擦抵抗が上昇し、３００ｍのスクライブを行った際に摩擦抵抗が６００ｍＮを超えたので、ここで測定を中止した。また、実験例２のピンを用いた場合には、２００ｍのスクライブ後から摩擦抵抗が増加し出し、５００ｍのスクライブを行った後に摩擦力が６００ｍＮを超えたので、ここで測定を中止した。これらの途中で測定を中止した実験例１及び２のそれぞれのピンの表面は、ＤＬＣ被膜が全て摩耗していることが確認された。
【００７２】
それに対し、実験例３及び４のピンを用いた場合には、両者とも１０００ｍのスクライブを行っても摩擦抵抗の増加は認められず、摩擦抵抗は実質的に初期の値を維持していた。この１０００ｍのスクライブを行った実験例３のピンの表面状態の観察結果は、一応表面のＤＬＣ被膜の摩耗が確認されたが、実質的にピンの表面全体にわたってＤＬＣ被膜が残存していることが確認された。同じく実験例４のピンの表面状態の観察結果は、一部表面のＤＬＣ被膜が磨耗しているものの、実質的にピンの表面全体にわたって残存していることが確認された。
【００７３】
実験例１〜３のピンの表面に形成されたＤＬＣ被膜は、摩擦係数及び膜厚は同一であるが、硬さが相違している。そのため、ＤＬＣ被膜の硬さは、少なくとも５０００Ｈｖ以上であれば、スクライビングホイールの貫通孔の内壁表面の脱結合材処理された領域を研削して除去しなくても、長寿命のホイールユニットが得られることを示すものである。なお、ＤＬＣ被膜の硬さが５０００Ｈｖ以上となるようにするには、上記表１及び表２の記載を勘案すると、ＤＬＣはｔａ−Ｃに分類されるものが必要であることがわかる。また、ＤＬＣ被膜の硬さは、硬質であればあるほど好ましいが、ビッカース硬さの測定方法からして、上限はダイヤモンドそのものの硬さとなる。
【００７４】
［追加スクライブ試験］
なお、実験例３及び４のピンについて、上記のスクライブ試験におけるスクライブ荷重を０．０８ＭＰａから０．１２ＭＰａに変更した以外は上記と同様のスクライブ条件で１００ｍのスクライブを行った後のそれぞれのピンの表面状態を観察した。その結果、実験例３のピンの場合は、摩耗しているのが確認されたが、実質的に全てのピンの表面にわたってＤＬＣ被膜が残存していることが確認された。しかし、実験例４のピンの場合は、摩耗が大きく、一部しかＤＬＣ被膜が残存していなかった。
【００７５】
これらの実験例３及び４のピンを用いた場合の結果から、ピンの表面に形成されるＤＬＣ被膜は、硬度が５０００Ｈｖ以上であれば、厚みが重要なファクターとなり、厚みは少なくとも０．７μｍを超え、０．８μ以上が好ましいことが分かる。なお、ＤＬＣ被膜の厚さの上限は、厚すぎるとＤＬＣ被膜の形成に時間を要するようになるとともに厚さの分布にばらつきが生じるようになるため、１．５μｍ以下が好ましい。
【００７６】
また、上記実験例１〜４では、スクライビングホイール４０として、基材４１の刃部４３ａ表面の結合材を除去した後にＣＶＤ法によるダイヤモンド被膜４５を刃部４３ａの表面に被膜したものを用いた例（図５参照）を示したが、ＣＶＤ法によるダイヤモンド被膜を形成しなくても、用途によっては良好なスクライブ特性を示す。例えば、基材４１の刃部４３ａ表面の結合材を除去した後、基材４１をそのままスクライビングホイールとして用いる場合には、高温状態の脆性材料基板（例えばガラス基板の温度が２００℃〜４００℃）に対してスクライブを行うと、刃部４３ａの摩耗を抑えることができる。これは、通常、高温条件下でスクライブを行うと、刃部４３ａにおいて、硬質粒子とコバルトを主成分とする鉄系金属からなる結合材とが固溶し、刃部４３ａの劣化が生じることになるが、刃部４３ａ表面の結合材を除去しておくことで、高温条件下のスクライブの際に刃部４３ａの摩耗を抑えることができるようになるためである。
【００７７】
また、上記脱結合材工程においてはフッ化水素酸と硝酸との混合溶液中に浸漬する方法を採用したが、これはあくまでも一例であり、この他の方法によって結合材の除去を行っても構わない。
【００７８】
なお、スクライビングホイール４０やピン５０は消耗品であるため定期的な交換が必要となる。各実験例において用いたスクライブ装置においては、ホルダジョイント２３を介してホルダユニット３０がスクライブヘッド２１に装着されている構成となっている。したがって、ホルダユニット３０の着脱を容易に行うことができるため、消耗品の交換の際に、スクライビングホイール４０をホルダ３０ａからわざわざ取り外したりしないで、スクライビングホイール４０とホルダ３０ａを一体のホルダユニット３０として扱い、ホルダ３０ａそのものを交換することも可能になる。そのため、スクライビングホイール４０の交換作業を非常に容易に行うことができる。また、ホルダジョイント２３を介さずに、ホルダがスクライブヘッドに直接固定された構成で、ホルダに対してピン及びスクライビングホイールの交換を行うような構成のスクライブ装置に対しても本発明は適用可能である。
【００７９】
なお、各実験例で用いたスクライビングホイールは、円板状の基材の円周部に刃部が形成されており、この刃部は、基材の円周部の両端を削って、稜線とこの稜線両側の傾斜面を備えている。[a4]また、稜線両側の傾斜面の角度がそれぞれ異なっているような刃部が形成されたスクライビングホイールであってもよい。
【符号の説明】
【００８０】
１０…スクライブ装置          １１…移動台              １２ａ…案内レール
１３…ボールネジ              １４、１５…モータ        １６…テーブル
１７…脆性材料基板            １８…カメラ              １９…ブリッジ
２０ａ…支柱                  ２１…スクライブヘッド    ２２…ガイド
２３…ホルダジョイント        ２３ａ…回転軸部          ２３ｂ…ジョイント部
２４ａ…ベアリング            ２４ｃ…スペーサ          ２５…開口
２６…内部空間                ２７…マグネット          ２８…平行ピン
３０…ホルダユニット          ３０ａ…ホルダ            ３１…取付部
３１ａ…傾斜部                ３１ｂ…平坦部            ３２…保持溝
３３ａ…支持部                ３３ｂ…支持部            ３４ａ、３４ｂ…支持孔
４０…スクライビングホイール  ４１…基材                ４２…貫通孔
４３…刃部                    ４３ａ…（基材の）刃部    ４４…稜線
４５…ＰＣＤ被膜              ５０…ピン                ５１…円柱状基材
５２…ＤＬＣ被膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2015058692.tif 000010
【図６】
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【図７】
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