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金刚石工具的制作方法

admin 人造钻石 2020年12月25日

  本发明涉及用于通过金刚石尖头(diamond point)对玻璃基板、硅晶片等脆性材料基板进行刻划的金刚石工具。

  以往,为了对玻璃基板、硅晶片进行刻划,应用使用了刻划轮、由单晶金刚石构成的金刚石尖头的工具。针对玻璃基板,主要使用相对于基板转动的刻划轮,但考虑到刻划后的基板的强度提高等优点,也探讨了使用作为固定刃的金刚石尖头。在专利文献1中提出了为了对玻璃板进行刻划而使用具有圆锥形的前端的玻璃刻划器(glass scriber)的刻划装置。此外,在专利文献2中提出了将金刚石颗粒3的前端面设为平面而朝向棱线形成研磨面并将研磨面与棱线的交点设为尖头的金刚石刻划器。

  在以往的单晶金刚石作为工具进行加工的情况下,根据晶体取向而存在优选的加工的方向,但存在有在单一平面的加工中难以形成适于各个尖头的加工面的问题点。另外,在对被称作刀尖的顶面的面进行加工、接着对与顶面连接的棱线进行加工而形成尖头、且反复进行上述操作而形成多个尖头的情况下,当在任一棱线加工中在顶面侧产生了缺口的情况下,需要再次对顶面进行加工。同样,即便在用于形成棱线的倾斜面的加工时,也可能对其他的棱线的位置、角度造成影响。因此,存在有可能需要加工至不需要的地方、或者使已经形成的尖头产生缺口的问题点。

  本发明是鉴于这样的以往的问题点而完成的,其目的在于提供一种能够进行生产率高的刀尖加工的金刚石工具。

  为了解决该课题,本发明的金刚石工具具备:棱柱形的基座,其包括上表面以及与该上表面垂直的多个外周面;顶面,其通过在所述棱柱的上表面的各顶点处以使与包括上表面的该顶点且等分上表面的等分线垂直的线成为截段的方式从上表面倾斜角度θ1而成;以及一对倾斜面,它们通过从包括该顶点的邻接的两个外周面朝向该顶点倾斜而成,所述一对倾斜面与所述顶面的交点为尖头。

  此处,也可以构成为,所述上表面与所述顶面的角度θ1超过0°且为15°以下。

  根据具有这样的特征的本发明,在对棱柱状的单晶金刚石进行加工的情况下,能够分别针对各尖头进行适于晶体取向的加工,加工质量稳定。另外,将顶面与棱线独立地进行加工,因此,当加工一个尖头的顶面以及棱线时不会对其他的尖头的顶面以及棱线造成影响。进而,获得如下效果:在先加工顶面再加工棱线的情况下,即便在顶面侧产生缺口而再次加工的情况下,也不会对其他的尖头的顶面造成影响。此外,工具的侧面为与上表面垂直的外周面,当安装于工具架时能够容易进行定位。

  图1(a)是示出本发明的第一实施方式的金刚石工具的制造过程的俯视图,图1(b)是主视图。

  接下来,对本发明的实施方式进行说明。图1(a)是示出本发明的实施方式的金刚石工具的制造过程的俯视图,图1(b)是主视图。该金刚石工具将一定高度的四棱柱的单晶金刚石作为基座11。该基座11具有上表面12以及四方的外周面13a~13d。上表面12为正方形,将上表面12的四方的顶点设为12a~12d。相对于该基座11在上表面12的各顶点12a~12d部分生成尖头。

  接着,对形成于上表面12的四方的顶点的尖头的加工进行说明。对于上表面12的一个顶点12a,如图2(a)以及图3所示,以使与包括该顶点12a且等分上表面12的等分线垂直的线a的方式、且以从上表面12朝向外周面13a、13b而倾斜角度θ1的方式形成顶面16a。

  对于上表面12的顶点12b,如图2(a)所示,以使与包括该顶点12b且等分上表面12的等分线垂直的线a的方式、且以从上表面12朝向外周面13b、13c而倾斜角度θ1的方式形成顶面16b。

  对于上表面12的顶点12c,如图2(a)所示,以使与等分线垂直的线b的方式、且以从上表面12朝向外周面13c、13d而倾斜角度θ1的方式形成顶面16c。

  对于上表面12的顶点12d,如图2(a)所示,以使与等分线垂直的线b的方式、且以从上表面12朝向外周面13d、13a而倾斜角度θ1的方式形成顶面16d。此处,角度θ1超过0°且为15°以下,优选为1°~10°。若接近0°,则加工面积变大,耗费加工时间,并且在加工顶面时有可能对其他的顶面造成影响。若超过15°,则后述的倾斜面的加工变得困难。

  接下来,对于顶点12a,如图2(a)、图3所示,对外周面13a的与顶面16a接触的部分进行研磨而形成倾斜面17a,并且,对外周面13b的与顶面16a接触的部分进行研磨而形成倾斜面17b。此时,当将两个倾斜面17a、17b所成的线(a)的俯视图中倾斜面17a、17b成为对称、且使棱线a与棱线。

  接下来,对于顶点12b,如图2(a)所示,对外周面13b的与顶面16b接触的部分进行研磨而形成倾斜面17c,并且,对外周面13c的与顶面16b接触的部分进行研磨而形成倾斜面17d。此时,当将两个倾斜面17c、17d所成的线(a)的俯视图中倾斜面17c、17d成为对称、且使棱线b与棱线。需要说明的是,尖头P1的倾斜面17b、尖头P2的倾斜面17c从相同的外周面13b研磨出,但成为各自独立的面。即,关于倾斜面也形成针对每个尖头而不同的面,因此各倾斜面的研磨不会对其他的尖头的倾斜面造成影响。

  接下来,对于顶点12c,如图2(a)所示,对外周面13c的与顶面16c接触的部分进行研磨而形成倾斜面17e,并且,对外周面13d的与顶面16c接触的部分进行研磨而形成倾斜面17f。此时,当将两个倾斜面17e、17f所成的线(a)的俯视图中倾斜面17e、17f成为对称、且使棱线c与棱线。

  接下来,对于顶点12d,如图2(a)所示,对外周面13d的与顶面16d接触的部分进行研磨而形成倾斜面17g,并且,对外周面13a的与顶面16d接触的部分进行研磨而形成倾斜面17h。此时,当将两个倾斜面17g、17h所成的线(a)的俯视图中倾斜面17g、17h成为对称、且使棱线d与棱线a与棱线设为这样的值,上表面12与顶面16a的角度θ1优选为15°以下。对于其他的顶点也是同样的。由此,能够形成在四棱柱的基座12的各顶点12a~12d的附近具有尖头P1~P4的金刚石工具10。并且,能够通过钎焊等将该基座11的下方容易地稳定安装于工具架。此时,在基座11的下方残留有规定长度的外周面,通过使该面与工具架接触,能够将金刚石工具10相对于工具架可靠地定位。

  需要说明的是,在本实施方式中,在四棱柱的基座11的上表面的顶点12a~12a处首先形成顶面16a~16d,接着形成倾斜面17a~17h,但也可以在先形成各个倾斜面17a~17h之后形成后顶面16a~16d。在任一情况下,当对顶面进行加工并形成倾斜面而加工棱线时,即便在顶面侧产生了缺口的情况下,只要再次对该顶面进行加工即可,不会对其他的尖头的顶面造成影响。此外,对于倾斜面也是同样的,在加工一个尖头的棱线时不会对邻接的尖头的倾斜面以及顶面造成影响。

  在上述的各实施方式中,在四棱柱的基座的上表面的各顶点附近的四处设置尖头,但不一定需要在四处全部设置尖头,只要在至少两处设置即可。另外,在本实施方式中使用四棱柱的基座,但不限于四棱柱,只要在多棱柱的上表面的顶点处形成尖头即可。

  本发明能够使用合成金刚石容易地制造刻划工具,能够作为薄的玻璃板等的各种形状的脆性材料基板的刻划工具加以使用。


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