(57)【要約】【課題】スクライビング工具が早期に使用不能となることを防止すること。【解決手段】スクライビング工具５０は、脆性基板４の表面ＳＦをスクライブするために表面ＳＦから内部へと押し込まれる作用部分を含む。スクライビング工具５０は、シャンク５２と、シャンク５２に取り付けられ作用部分を有するダイヤモンド粒５１とを含む。作用部分には、頂点ＰＰと、頂点ＰＰから延びる稜線ＰＳとが設けられている。ダイヤモンド粒５１は、天面ＳＤ０と、稜線ＰＳをなしかつ天面ＳＤ０とともに頂点ＰＰをなす１組の側面ＳＤ１およびＳＤ２とを含む。１組の側面ＳＤ１およびＳＤ２の各々は作用部分においてＲａ０．０４μｍ以下の表面粗さを有する。【選択図】図１
2016112703.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
脆性基板の表面をスクライブするために前記表面から内部へと押し込まれる作用部分を含むスクライビング工具であって、
シャンクと、前記シャンクに取り付けられ前記作用部分を有するダイヤモンド粒とを備え、前記作用部分には、頂点と、前記頂点から延びる稜線とが設けられており、前記ダイヤモンド粒は、天面と、前記稜線をなしかつ前記天面とともに前記頂点をなす１組の側面とを含み、
前記１組の側面の各々は前記作用部分においてＲａ０．０４μｍ以下の表面粗さを有する、スクライビング工具。
【請求項２】
脆性基板の表面をスクライブするために前記表面から内部へと押し込まれる作用部分を含むスクライビング工具であって、
シャンクと、前記シャンクに取り付けられ前記作用部分を有するダイヤモンド粒とを備え、前記作用部分には、頂点と、前記頂点から延びる稜線とが設けられており、前記ダイヤモンド粒は、天面と、前記稜線をなしかつ前記天面とともに前記頂点をなす１組の側面とを含み、
平面視において前記頂点で前記稜線と直交する線上での前記１組の側面の表面プロファイルは、幅０．５μｍ以上かつ高さ０．３μｍ以上の部分的突起をともなわない凸形状を有する、スクライビング工具。
【請求項３】
脆性基板の表面をスクライブするために前記表面から内部へと押し込まれる作用部分を含むスクライビング工具であって、
シャンクと、前記シャンクに取り付けられ前記作用部分を有するダイヤモンド粒とを備え、前記作用部分には、頂点と、前記頂点から延びる稜線とが設けられており、前記ダイヤモンド粒は、天面と、前記稜線をなしかつ前記天面とともに前記頂点をなす１組の側面とを含み、
平面視において前記頂点で前記稜線と直交する線上での前記１組の側面の表面プロファイルは、０．９μｍ以上４．０μｍ以下の曲率半径を有する、スクライビング工具。
【請求項４】
脆性基板の表面をスクライブするために前記表面から内部へと押し込まれる作用部分を含むスクライビング工具であって、
シャンクと、前記シャンクに取り付けられ前記作用部分を有するダイヤモンド粒とを備え、前記作用部分には、頂点と、前記頂点から延びる稜線とが設けられており、前記ダイヤモンド粒は、天面と、前記稜線をなしかつ前記天面とともに前記頂点をなす１組の側面とを含み、
平面視において前記頂点から離れた位置で前記稜線と直交する線上での前記１組の側面の表面プロファイルは、０．５μｍ以上４．０μｍ以下の曲率半径を有する、スクライビング工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スクライビング工具に関し、特に、ダイヤモンド粒を有するスクライビング工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
フラットディスプレイパネルまたは太陽電池パネルなどの電気機器の製造において、脆性基板を切断することがしばしば必要となる。この際に、スクライブ装置により基板にスクライブがしばしば行われる。すなわち基板表面にスクライブラインが形成される。スクライブラインは、基板の厚さ方向に少なくとも部分的に進行したクラックが、基板の表面上においてライン状に延びているもののことをいう。
【０００３】
スクライブラインを形成するためのスクライビング工具として広く用いられているものとして、ダイヤモンド粒を有するものがある。たとえば特開２０１１−２１９３０８号公報（特許文献１）によれば、ダイヤモンドスクライビング工具は、ダイヤモンド粒と、それを保持するシャンクとを有する。ダイヤモンド粒は、（１００）面と、隣接する２面の（１１１）面との交点を頂点として有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−２１９３０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
スクライビング工具のダイヤモンド粒は、同様の製造条件で作成されても、比較的長い寿命で使用できる場合と、早期に使用不能となる場合とがあった。
【０００６】
本発明は以上のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、早期に使用不能となりにくいスクライビング工具を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のスクライビング工具は、脆性基板の表面をスクライブするために表面から内部へと押し込まれる作用部分を含む。スクライビング工具は、シャンクと、シャンクに取り付けられ作用部分を有するダイヤモンド粒とを含む。作用部分には、頂点と、頂点から延びる稜線とが設けられている。ダイヤモンド粒は、天面と、稜線をなしかつ天面とともに頂点をなす１組の側面とを含む。
【０００８】
特に、本発明の一の局面に従うスクライビング工具によれば、１組の側面の各々は作用部分においてＲａ０．０４μｍ以下の表面粗さを有する。他の局面に従うスクライビング工具によれば、平面視において頂点で稜線と直交する線上での１組の側面の表面プロファイルは、幅０．５μｍ以上かつ高さ０．３μｍ以上の部分的突起をともなわない凸形状を有する。さらに他の局面に従うスクライビング工具によれば、平面視において頂点で稜線と直交する線上での１組の側面の表面プロファイルは、０．９μｍ以上２．０μｍ以下の曲率半径を有する。さらに他の局面に従うスクライビング工具によれば、平面視において頂点から離れた位置で稜線と直交する線上での１組の側面の表面プロファイルは、０．５μｍ以上１．０μｍ以下の曲率半径を有する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、早期に使用不能となりにくいスクライビング工具を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１におけるスクライビング工具の構成を概略的に示す側面図（Ａ）、および、上記スクライビング工具が有するダイヤモンド粒の構成を図１（Ａ）の矢印ＩＢの視点で概略的に示す平面図（Ｂ）である。
【図２】本発明の実施の形態１における脆性基板の分断方法において形成されるトレンチラインの構成を概略的に示す断面図（Ａ）、およびスクライブラインの構成を概略的に示す断面図（Ｂ）である。
【図３】本発明の実施の形態１におけるスクライビング工具が有するダイヤモンド粒の一部拡大図である。
【図４】図３の矢印ＳＰに沿う表面プロファイルの第１および第２の例を示すグラフ図（Ａ）および（Ｂ）と、比較例を示すグラフ図（Ｃ）とである。
【図５】表面プロファイルにおける部分的突起の寸法の算出方法を模式的に説明するグラフ図である。
【図６】本発明の実施の形態２におけるスクライビング工具が有するダイヤモンド粒の表面プロファイルの例を示すグラフ図（Ａ）と、第１および第２の比較例を示すグラフ図（Ｂ）および（Ｃ）とである。
【図７】本発明の実施の形態３におけるスクライビング工具が有するダイヤモンド粒の構成を図３と同様の視野で概略的に示す部分平面図である。
【図８】図７の矢印ＳＲに沿う表面プロファイルの例を示すグラフ図（Ａ）と、第１および第２の比較例を示すグラフ図（Ｂ）および（Ｃ）とである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付しその説明は繰返さない。
【００１２】
（実施の形態１）
図１を参照して、本実施の形態のスクライビング工具５０は、脆性基板４の表面ＳＦをスクライブするために、表面ＳＦから内部へ（すなわち深さ方向ＤＴへ）と押し込まれる作用部分（図１（Ａ）における表面ＳＦより下方の部分）を有する。脆性基板４は、脆性材料から作られた基板であり、たとえば、ガラス板、半導体ウエハ、サファイアウエハ、またはセラミックス板である。
【００１３】
スクライビング工具５０は、シャンク５２と、それに取り付けられたダイヤモンド粒５１とを有する。シャンク５２は軸方向ＡＸに沿って延在している。
【００１４】
ダイヤモンド粒５１は、上述した作用部分を有する。作用部分には、頂点ＰＰと、頂点ＰＰから延びる稜線ＰＳとが設けられている。ダイヤモンド粒５１は、天面ＳＤ０と、１組の側面ＳＤ１およびＳＤ２とを含む。側面ＳＤ１およびＳＤ２の各々は作用部分においてＲａ０．０４μｍ以下の表面粗さを有し、好ましくはＲａ０．０２μｍ以下の表面粗さを有する。側面ＳＤ１およびＳＤ２は互いに接することによって稜線ＰＳをなしている。また側面ＳＤ１およびＳＤ２は天面ＳＤ０とともに頂点ＰＰをなしている。側面ＳＤ１およびＳＤ２を含む複数の側面（図中、４つの側面）は天面ＳＤ０を取り囲んでいる。ダイヤモンド粒５１は、天面ＳＤ０の法線方向が軸方向ＡＸにおおよそ沿うようにシャンク５２に取り付けられることが好ましい。
【００１５】
ダイヤモンド粒５１は単結晶から作られていてもよい。この場合、結晶学的に言って、天面ＳＤ０は｛００１｝面であり、側面ＳＤ１およびＳＤ２の各々は｛１１１｝面であることが好ましい。ダイヤモンド粒５１は、ＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition)法で合成された多結晶体ダイヤモンドから作られていてもよい。あるいはダイヤモンド粒５１は焼結ダイヤモンドから作られていてもよい。焼結ダイヤモンドは、鉄族元素などの結合材によってダイヤモンド粒子を結合することで形成され得る。多結晶ダイヤモンドは、微粒のグラファイトまたは非グラファイト状炭素を、鉄族元素などの結合材なしに焼結させることでも形成され得る。
【００１６】
次にスクライビング工具５０の使用方法について、以下に説明する。
【００１７】
脆性基板４の表面ＳＦに、ダイヤモンド粒５１の頂点ＰＰおよび稜線ＰＳが、脆性基板４へ厚さ方向ＤＴに押し付けられる。次に稜線ＰＳを表面ＳＦ上に射影した方向におおよそ沿って、ダイヤモンド粒５１が図中ＤＡ方向に表面ＳＦ上を摺動させられる。これにより、ダイヤモンド粒５１の上述した作用部分が、表面ＳＦから内部へ押し込まれつつ、表面ＳＦ上を摺動させられる。
【００１８】
上記摺動の結果、脆性基板４の表面ＳＦ上には、トレンチラインＴＬ（図２（Ａ））またはスクライブラインＳＬ（図２（Ｂ））が形成される。スクライブラインＳＬはトレンチラインＴＬおよびクラックラインＣＬを有する。トレンチラインＴＬは脆性基板４の塑性変形によって形成されるものである。クラックラインＣＬは、トレンチラインＴＬから厚さ方向ＤＴへ延びるクラックである。ダイヤモンド粒５１の摺動によってクラックラインＣＬを伴わないトレンチラインＴＬが形成された場合（すなわち図２（Ａ）の場合）は、上記組成変形に起因してトレンチラインＴＬ近傍に蓄積された応力を解放する処理を行うことにより、クラックラインＣＬ（図２（Ｂ））を形成することができる。この処理は、たとえば、表面ＳＦ上においてトレンチラインＴＬと交差するようにスクライブラインＳＬを形成することによって行い得る。
【００１９】
トレンチラインＴＬまたはスクライブラインＳＬを形成するためには、上述したようにダイヤモンド粒５１が脆性基板４の表面を塑性変形させる。これに伴ってダイヤモンド粒５１が劣化することにより、ある時点でスクライビング工具５０は実用上使用不能となる。具体的には、トレンチラインＴＬ（図２（Ａ））近傍の応力解放によるクラックラインＣＬ（図２（Ａ））の形成が困難となったり、スクライブラインＳＬ（図２（Ｂ））に沿って分断された脆性基板４の分断面の品質が低下することによって脆性基板４の曲強度が低下したりする。本発明者は、スクライビング工具５０が使用不能となるまでの期間について検討を行った。その結果、平均的な寿命に比して著しく早期に使用不能となるものが見られた。たとえば、平均的な寿命が１０００ｍ以上であるスクライビング工具の試験において、１００ｍ程度の使用で使用不能となるものが見られた。
【００２０】
図３を参照して、早期に使用不能となるものが生じる現象の原因を調べるため、本発明者は、使用前のダイヤモンド粒５１の作用部分ＥＲの表面形状と、寿命との関係について検討した。具体的には、平面視において頂点ＰＰで稜線ＰＳと直交する測定線ＳＰでの側面ＳＤ１およびＳＤ２の表面プロファイルと、寿命との関係について検討した。
【００２１】
なお作用部分ＥＲは、図示されているように、稜線ＰＳに直交する方向における寸法Ｌ１と、稜線ＰＳに沿った方向における寸法Ｌ２とを有する。典型的には、寸法Ｌ１は５μｍ以上１５μｍ以下であり、寸法Ｌ２は２５μｍ以上５０μｍ以下である。
【００２２】
図４（Ｃ）を参照して、本発明者はまず、従来の製造方法で得られた比較例のダイヤモンド粒の表面プロファイル、すなわち測定線ＳＰに沿った表面高さＨの形状、を測定した。ダイヤモンド粒は、作用部分ＥＲをなす凸形状上において、テラス状部分Ｔ１およびＴ２に挟まれた部分的突起ＰＪｃが観察された。部分的突起ＰＪｃは、０．５μｍ以上の幅ＷＪｃと、０．３μｍ以上の高さＨＪｃとを有していた。
【００２３】
本発明者らは、スクライビング工具の使用中にこの部分的突起ＰＪｃに起因してダイヤモンド粒５１に欠損が生じることによりスクライビング工具が早期に使用不応となるのではないかという仮説を立てた。そしてこの部分的突起ＰＪｃを小さくし、あるいは除去する方法について検討した。その結果、上記目的は側面ＳＤ１およびＳＤ２の研磨条件を調整することで達せられることが分かった。具体的には、ダイヤモンド砥粒の粒径を小さくすることで精密な研磨を行えばよいことが分かった。そのような研磨の結果、側面ＳＤ１およびＳＤ２の各々は作用部分ＥＲにおいてＲａ０．０４μｍ以下の表面粗さを有していた。また研磨条件を特に調整することで、側面ＳＤ１およびＳＤ２の各々の表面粗さは作用部分ＥＲにおいてＲａ０．０２μｍ以下にまで低減された。
【００２４】
上記のように研磨条件を調整することで、実施例として、より小さな部分的突起ＰＪｂを有する状態（図４（Ｂ））、または、部分的突起が除去された状態（図４（Ａ））が得られた。部分的突起ＰＪｂは、０．５μｍ未満の幅ＷＪｂ、および０．３μｍ未満の高さＨＪｂの少なくともいずれかの寸法を有するものである。つまり実施例のダイヤモンド粒５１は、作用部分ＥＲをなす凸形状上において、幅０．５μｍ以上かつ高さ０．３μｍ以上の部分的突起をともなわない形状を有する。この実施例のスクライビング工具５０の耐久性試験を行ったところ、１つのスクライビング工具５０につき１０００ｍ以上のトレンチラインＴＬ（図２（Ａ））を安定的に形成することができた。使用後のダイヤモンド粒５１の作用部分ＥＲを顕微鏡で観察したところ、作用部分ＥＲにおける局所的な欠損は見られず、作用部分ＥＲの全体がおおよそ平均的に摩耗していた。
【００２５】
これに対して上記比較例のものでは、トレンチラインＴＬを１００ｍ程度形成した時点でスクライビング工具５０が使用不能となることがあった。使用不能となったダイヤモンド粒５１の作用部分ＥＲを顕微鏡で観察したところ、頂点ＰＰの近傍における局所的な欠損が見られた。
【００２６】
本実施の形態によれば、上述したように、部分的突起が除去された状態（図４（Ａ））、または、部分的突起ＰＪｂが十分に小さい状態（図４（Ｂ））を用いることで、ダイヤモンド粒５１に早期の欠損が生じる現象を抑制することができる。特に前者を用いることで、トレンチラインＴＬまたはスクライブラインＳＬがより安定的に形成されることが期待される。
【００２７】
また側面ＳＤ１およびＳＤ２（図３）の各々が作用部分ＥＲにおいて、Ｒａ０．０４μｍ以下の表面粗さ、好ましくはＲａ０．０２μｍ以下の表面粗さ、を有するように研磨が行われることで、上述したように、部分的突起が除去された状態、または、部分的突起ＰＪｂが十分に小さい状態を得ることができる。
【００２８】
なお、上述した部分的突起の幅寸法および高さ寸法は、レーザ顕微鏡を用いることで容易に得られる。レーザ顕微鏡としては、たとえば、キーエンス社製「形状測定レーザマイクロスコープ  ＶＫ−９７００」を用い得る。部分的突起の寸法の算出は、たとえば、図５に示すように、まずテラス状部分Ｔ１およびＴ２を定めることにより行い得る。図中、テラス状部分Ｔ１およびＴ２のそれぞれを示すボックス（図中、破線部）は、０．０５μｍ以下の高さＨＴ１およびＨＴ２を有するものとする。またテラス状部分Ｔ１およびＴ２のそれぞれを示すボックスは、０．１μｍ以上の長さＷＴ１およびＷＴ２を有するものとする。両ボックスの間に位置する凸部が部分的突起ＰＪと定義される。部分的突起ＰＪの幅ＷＨは、両ボックスの間の間隔によって定義される。部分的突起ＰＪの高さは、部分的突起ＰＪの頂部と、テラス状部分Ｔ１およびＴ２のそれぞれとの間の高さＨＪ１およびＨＪ２のうち、より大きな方によって定義される。テラス状部分Ｔ１の高さ位置はその平均値によって定義される。テラス状部分Ｔ２の高さ位置についても同様である。
【００２９】
（実施の形態２）
図６（Ａ）を参照して、本実施の形態のスクライビング工具は、実施の形態１における部分的突起がないもの（図４（Ａ））と同様の構成を有する。また、平面視において頂点ＰＰで稜線ＰＳと直交する測定線ＳＰ上での側面ＳＤ１およびＳＤ２の表面プロファイルは、０．９μｍ以上４．０μｍ以下の曲率半径を有し、好ましくは１．２μｍ以上３．０μｍ以下の曲率半径を有する（破線ＲＰa参照）。
【００３０】
曲率半径が小さ過ぎる比較例（図６（Ｂ）の破線ＲＰｂ参照）では、頂点ＰＰ（図３）が早期に欠損する可能性が高まる。曲率半径が大き過ぎる比較例（図６（Ｃ）の破線ＲＰｃ参照）では、より高いスクライブ荷重が必要となり、その結果、ダイヤモンド粒５１の摩耗がより進むことでその寿命が低下する。これに対して本実施の形態によれば、ダイヤモンド粒５１の早期の欠損と、高荷重に起因した寿命の低下とを避けることで、スクライビング工具５０を長期間安定的に使用することができる。
【００３１】
（実施の形態３）
図７を参照して、本実施の形態においては、平面視において頂点ＰＰから離れた位置で稜線ＰＳと直交する測定線ＳＲ上での側面ＳＤ１およびＳＤ２の表面プロファイルが規定される。頂点ＰＰと測定線ＳＲとの間隔ＬＤは、頂点ＰＰの存在による表面プロファイルへの影響が十分に小さくなるような間隔であり、たとえば１０μｍ程度である。図８（Ａ）を参照して、具体的には本実施の形態における上記表面プロファイルは、０．５μｍ以上４．０μｍ以下の曲率半径を有し、好ましくは０．７μｍ以上３．０μｍ以下の曲率半径を有する（破線ＲＲa参照）。なお、上記以外の構成については、上述した実施の形態１または２の構成とほぼ同じであるため、同一または対応する要素について同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。
【００３２】
曲率半径が小さ過ぎる比較例（図８（Ｂ）の破線ＲＲｂ参照）では、稜線ＰＳ（図７）上における早期の局所的欠損が生じる可能性が高まる。曲率半径が大き過ぎる比較例（図８（Ｃ）の破線ＲＲｃ参照）では、より高いスクライブ荷重が必要となり、その結果、ダイヤモンド粒５１の摩耗がより進むことでその寿命が低下する。これに対して本実施の形態によれば、ダイヤモンド粒５１の早期の欠損と、高荷重に起因した寿命の低下とを避けることで、スクライビング工具５０を長期間安定的に使用することができる。
【００３３】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００３４】
４  脆性基板
５０  スクライビング工具
５１  ダイヤモンド粒
５２  シャンク
ＣＬ  クラックライン
ＰＰ  頂点
ＰＳ  稜線
ＳＤ０  天面
ＳＤ１，ＳＤ２  側面
ＳＬ  スクライブライン
ＴＬ  トレンチライン
【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】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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