JP5001398B2 - ダイヤモンドスクライビング工具及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明はダイヤモンドを用いたスクライビング工具に関するものである。

従来、板ガラスを切断するためにはスクライビングを行い、その後スクライブラインに沿ってガラス板を分断することによって切断している。対象となるガラス板の厚さは、例えば、建材用・自動車用の比較的厚いガラスから、液晶テレビ等の大型、携帯電話用等の小面積の貼り合わせガラス板まで種々ある。特に携帯電話等の小型のガラス板では厚さが薄くなるという傾向がある。薄いガラス板を切断する場合には、不整破断を抑止する為にスクライブ荷重を小さくする必要があり、この為にはスクライビングホイールの径を小さくする必要があった。しかし、スクライビングホイールは外径がφ１ｍｍ程度のものが最小であり、これより小さくすることが難しいという欠点があった。

一方、シリコン半導体やサファイアの割断などでは、天然ダイヤモンドによるダイヤモンドポイントを使ったスクライビング工具が用いられている。この天然ダイヤモンドによるダイヤモンドポイントを使った工具は、薄板ガラスの割断においても接触円径を小さく出来るので有用であると期待される。産出される天然ダイヤモンドの中では、最も出現頻度の高いものは図１（ａ）に示すように８個の正三角形で構成される８面体結晶であり、次に出現頻度の高い基本形は図１（ｂ）に示すように菱形の面が１２個集まってできる１２面体結晶である。又これらより出現頻度が低いが、正四角形が６個集まってできた正６面体結晶（図１（ｃ））があり、その６面体結晶の面は６面体面又は（１００）面と呼ばれる。図１（ｄ）は立方体と正８面体が組み合わされた結晶である。

板ガラスをスクライブする用途では、従来より１／７０〜１／８０カラットの天然ダイヤモンドが用いられている。特許文献１では直交する３軸を１つの工具の取付軸に対応するように台金に接合したスクライビング工具が示されている。接合後、取付軸の方向にダイヤモンドを研磨して（１００）面を形成し、（１００）面と８面体（１１１）面とが交差する１つのポイントがスクライブポイントとなるように研磨して用いる。６面体面（（１００）面）と８面体面（（１１１）面）とが交差する４つの面を研磨して使う工具を４ポイントツールという。

従来では（１００）面を検知して研磨したダイヤモンドをシャンクに接合する作業は熟練作業者の技量に頼っていた。従って天然ダイヤモンドを用いたスクライビング工具において、軸方向にダイヤモンドを研磨して形成された面と（１００）面の傾きは１．１°〜５．８°とばらつくことが避けられなかった。

特公昭４７−２０２３６号公報

本発明はこのような問題点に着目してなされたものであって、合成ダイヤモンドを用い（１００）面と軸方向にダイヤモンドを研磨して形成した面との傾きを少なくしてシャンクに保持でき、製造が容易で高性能が得られるようにすることを技術的課題とする。

この課題を解決するために、本発明のダイヤモンドスクライビング工具は、第１の（１００）面及び前記第１の（１００）面に平行な第２の（１００）面を有し、前記第１の（１００）面と隣接する少なくとも２面の（１１１）面との交点をポイントとする合成ダイヤモンド砥粒と、先端に座ぐり穴を有するシャンクと、前記シャンクの座ぐり穴に、前記シャンクの中心軸に対して前記合成ダイヤモンド砥粒の第１，第２の（１００）面が垂直となるように保持すると共に、前記合成ダイヤモンド砥粒を固定するろう材と、を有するものである。

ここで前記合成ダイヤモンド砥粒は、１／１００カラット以下の重量としてもよい。

ここで前記合成ダイヤモンド砥粒は、前記（１００）面に隣接する（１１１）面を４面とし、その４つの交点をポイントとしてもよい。

この課題を解決するために、本発明のダイヤモンドスクライビング工具の製造方法は、シャンクの先端に座ぐり穴を形成し、第１の（１００）面及び前記第１の（１００）面に平行な第２の（１００）面を有する合成ダイヤモンド砥粒の第１の（１００）面を前記シャンクの中心軸と垂直の面を有する押さえ治具に仮止めし、前記シャンクの座ぐり穴に前記押さえ治具に取付けられたダイヤモンド砥粒を第１の（１００）面とシャンクの軸が垂直となるように圧入してろう材によってろう付けし、前記シャンクの先端に取付けられた合成ダイヤモンド砥粒の第１の（１００）面に隣接する少なくとも２面の（１１１）面を研磨し、その交点をポイントとして構成したものである。

ここで前記研磨工程は、第１の（１００）面に隣接する４面の（１１１）面を研磨することによって４つの交点を夫々ポイントとして形成するようにしてもよい。

このような特徴を有する本発明によれば、（１００）面が発達した合成ダイヤモンド砥粒を用いることによって結晶面を容易に見出すことができ、この面を基準としてシャンクに取付けているため、ダイヤモンド砥粒の傾きを少なくしてスクライビング工具を容易に製造することができる。又従来より小さい合成ダイヤモンドを使うことによってスクライビング工具の価格を低減することができる。又このスクライビング工具を用いればスクライブ荷重を小さくすることができるため、薄い脆性材料（ガラス・シリコン・サファイアなど）基板のスクライブに好適に用いることができる。

図１は従来の天然ダイヤモンドの結晶を示す図である。 図２は本発明の実施の形態によるダイヤモンドスクライビング工具の製造過程を示す図である。 図３は本実施の形態によるダイヤモンドスクライビング工具の製造過程を示す拡大図である。 図４（ａ）はダイヤモンド砥粒をシャンクのチップ保持穴に取付けた状態を示す拡大図、（ｂ）はその上面図である。 図５（ａ）はダイヤモンド砥粒を研磨した状態を示す拡大断面図、（ｂ）はその上面図である。

本実施の形態によるスクライビング工具は、ソーブレード用として開発された合成ダイヤモンドを工具の先端に用いてスクライビング工具としたものである。ここでソーブレード用高品質合成ダイヤモンド砥粒について説明する。ソーブレード用高品質ダイヤモンド砥粒は、種結晶を用いて合成され、内包物（Inclusion）が少なく大粒で高強度を有するＩｂ型の合成ダイヤモンドであり、例えば粒径は＃１６／２０や＃２０／２５等が用いられる。ここで＃１６／２０とは、１６番の篩を通り、２０番の篩で止るように分級される粒径サイズを示しており、以下も同様である。ソーブレード用合成ダイヤモンドは他の用途（メタルボンド用やレジン／ビトリファイドボンド用）の合成ダイヤモンドと比べて破壊靱性値が高く、粒径は合成ダイヤモンド砥粒として最も粗い部類に入る。

スクライビング工具としてこのダイヤモンド砥粒を使用する場合は、ダイヤモンド角部分であるポイントのみを使用するので、サイズの大小は問われない。従ってコスト面からは、加工や接合が可能な範囲で小さいダイヤモンドを用いることが好ましい。本実施の形態では合成ダイヤモンドとして例えば＃２０／２５の篩で分級した約１／１７０カラットのソーブレード用の高品質のダイヤモンド砥粒を用いる。＃１８／２０の約１／１３０カラット（約１．５ｍｇ）のソーブレード用のダイヤモンド砥粒を用いてもよく、１／１００カラット以下のものであることが好ましい。

合成ダイヤモンドは（１００）面がダイヤモンドの対向する面にほぼ平行に形成されている。ここで一方を第１の（１００）面、他方を第２の（１００）面とする。そして第１の（１００）面を上面となるように治具に取付けて用いる。図２，図３は本発明の実施の形態によるスクライビング工具の製造過程を示す図である。本図に示すようにシャンク１１は先端が円錐状に形成されており、その上部先端面に円形の座ぐり穴１２を形成する。この座ぐり穴１２の径は例えばφ０．９ｍｍとする。そして図中一点鎖線で示すシャンク１１の中心軸を垂直方向に保持しておき、シャンク１１に対して上部より押さえ治具１３を上下動自在に配置する。押さえ治具１３の下面はシャンク１１の中心軸に垂直とし、その下端には図３に拡大図を示すように仮止め剤１４を介して合成ダイヤモンド１５を取付ける。仮止め剤１４は、例えば両面テープやボンド等の接着剤であり、押さえ治具１３の下面に平行に合成ダイヤモンド１５の第１の（１００）面１５ａを取付ける。更に図３に拡大図を示すように、座ぐり穴１２にろう材１６を挿入し、上部より合成ダイヤモンド１５をこの座ぐり穴１２内に押し付けてろう材１６に圧入する。こうすれば第１の（１００）面１５ａがシャンク１１の中心軸に垂直となって、ろう材１６によって合成ダイヤモンド１５が座ぐり穴１２の上部に保持される。その後真空炉でろう接させて、シャンク１１の先端に合成ダイヤモンド１５をろう材１６によって強固に固定する。図４（ａ）はこうして合成ダイヤモンドを取付けた状態を示す先端部分の断面図、図４（ｂ）はその上面図である。

次に図５に示すように上面の（１００）面１５ａに対して側面が（１１１）面１５ｃ〜１５ｆとなるように研磨し、（１００）面１５ａと隣接する（１１１）面とによって４つの交点がポイントとなるように研磨して４点のポイントＰ１〜Ｐ４を形成する。（１００）面１５ａと（１１１）面１５ｃ〜１５ｆとの成す角度は夫々１３５°とし、隣接する２つの（１１１）面が成す角度を１１０°前後とする。こうして４ポイントＰ１〜Ｐ４を形成することで、スクライビング工具を完成させることができる。こうして形成した４点のポイントＰ１〜Ｐ４は夫々スクライブのためのポイントとして用いることができる。本実施の形態ではろう材によってシャンク先端に合成ダイヤモンドを取付けたときに、シャフトの中心軸に対する合成ダイヤモンドの（１００）面の法線の傾き角αは２．０°以下の傾きとなる。従って従来のスクライビング工具に比べて取付ばらつきを小さくすることができる。

このように本発明によれば（１００）面が発達したソーブレード用の合成ダイヤモンド砥粒を用いることによって結晶面を容易に見出すことができ、（１００）面を加工する工程時間を削減することができる。従ってスクライビング工具の製造が容易となる。又従来より小さい合成ダイヤモンドを使うことによってスクライビング工具の価格を低減することができる。

本実施の形態による合成ダイヤモンドを用いたスクライビング工具は薄いガラス板だけでなく、シリコン板，サファイア板，ＩｎＰ板，ＧａＮ板，ＧａＡｓ板等の脆性材料基板のスクライブに用いることができる。又本実施の形態では４面の（１１１）面１５ｃ〜１５ｆを研磨して形成しているが、１点のポイントのみでよければ２面の（１１１）面を研磨によって構成するだけで足りる。

本発明は合成ダイヤモンドを用いて容易にスクライビング工具を製造することができ、薄いガラス板等の種々の形状の脆性材料基板のスクライビング工具として用いることができる。

１１ シャンク
１２ 座ぐり穴
１３ 押さえ治具
１４ 仮止め剤
１５ 合成ダイヤモンド
１５ａ，１５ｂ （１００）面
１５ｃ〜１５ｆ （１１１）面
１６ ろう材

Claims (5)

1. 第１の（１００）面及び前記第１の（１００）面に平行な第２の（１００）面を有し、前記第１の（１００）面と隣接する少なくとも２面の（１１１）面との交点をポイントとする合成ダイヤモンド砥粒と、
   先端に座ぐり穴を有するシャンクと、
   前記シャンクの座ぐり穴に、前記シャンクの中心軸に対して前記合成ダイヤモンド砥粒の第１，第２の（１００）面が垂直となるように保持すると共に、前記合成ダイヤモンド砥粒を固定するろう材と、を有するダイヤモンドスクライビング工具。
2. 前記合成ダイヤモンド砥粒は、１／１００カラット以下の重量である請求項１記載のダイヤモンドスクライビング工具。
3. 前記合成ダイヤモンド砥粒は、前記（１００）面に隣接する（１１１）面を４面とし、その４つの交点をポイントとした請求項１記載のダイヤモンドスクライビング工具。
4. シャンクの先端に座ぐり穴を形成し、
   第１の（１００）面及び前記第１の（１００）面に平行な第２の（１００）面を有する合成ダイヤモンド砥粒の第１の（１００）面を前記シャンクの中心軸と垂直の面を有する押さえ治具に仮止めし、
   前記シャンクの座ぐり穴に前記押さえ治具に取付けられたダイヤモンド砥粒を第１の（１００）面とシャンクの軸が垂直となるように圧入してろう材によってろう付けし、
   前記シャンクの先端に取付けられた合成ダイヤモンド砥粒の第１の（１００）面に隣接する少なくとも２面の（１１１）面を研磨し、その交点をポイントとして構成したダイヤモンドスクライビング工具の製造方法。
5. 前記研磨工程は、第１の（１００）面に隣接する４面の（１１１）面を研磨することによって４つの交点を夫々ポイントとして形成した請求項４記載のダイヤモンドスクライビング工具の製造方法。

Images