專利名稱：刻劃裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種通過使金剛石筆(diamond point)相對于脆性材料基板相對移動而在脆性材料基板上形成劃線的刻劃裝置。
背景技術：
以往已知有 利用刀部由金剛石等形成的金剛石筆或金剛石輪在玻璃基板上形成劃線的技術(例如專利文獻I)。[背景技術文獻][專利文獻][專利文獻I]日本專利特開2010-085791號公報

發明內容
[發明要解決的問題]在通過將金剛石筆以特定壓力抵壓于玻璃基板而在玻璃基板上形成劃線的情況下，在玻璃基板與實際上抵壓于該玻璃基板的部位即金剛石筆的刀部之間產生摩擦熱。該摩擦熱成為引起刀部的氧化、進而使刀部劣化、使刻劃性能降低等縮短金剛石筆的壽命的主要原因。本發明是鑒于以上課題而完成的，其目的在于提供一種與以往相比進一步實現了金剛石筆的長壽命化的刻劃裝置。[解決問題的技術手段]為了解決所述課題，技術內容I的發明的特征在于:在脆性材料基板上形成劃線，且包括:金剛石筆，在前端具有包括金剛石含有物的刀部；保持機構，一面保持所述金剛石筆一面使其移動；及保持單元，保持所述脆性材料基板；且通過一面使所述刀部接觸保持在所述保持單元的所述脆性材料基板的表面，一面利用所述保持機構使所述金剛石筆移動，可在所述表面形成劃線；該刻劃裝置還包括環境調整機構，該環境調整機構通過至少在形成所述劃線的期間，對所述刀部存在的被供給空間供給惰性氣體，而使所述被供給空間成為低氧狀態。技術內容2的發明是如技術內容I所述的刻劃裝置，其特征在于:所述環境調整機構是以從利用供給管而與惰性氣體供給源連接的噴嘴對所述被供給空間供給所述惰性氣體的方式構成，并且在所述供給管的中途設著冷卻所述惰性氣體的氣體冷卻機構，且通過至少在形成所述劃線的期間，對所述刀部存在的被供給空間供給經所述氣體冷卻機構冷卻的惰性氣體，而使所述被供給空間成為低溫且低氧狀態。技術內容3的發明是如技術內容I或2所述的刻劃裝置，其特征在于:所述環境調整機構還包括外罩，該外罩當利用所述金剛石筆形成劃線時，將所述金剛石筆收納在內部；且在所述外罩的內部設置著所述噴嘴，將所述外罩與所述脆性材料基板之間的空間作為所述被供給空間，且從所述噴嘴供給所述惰性氣體。
技術內容4的發明是如技術內容I所述的刻劃裝置，其特征在于:所述環境調整機構是以從利用供給管而與惰性氣體供給源連接的噴嘴對所述刀部噴射惰性氣體的方式構成，并且在所述供給管的中途設著冷卻所述惰性氣體的氣體冷卻機構，且至少在形成所述劃線的期間，將經所述氣體冷卻機構冷卻的惰性氣體作為所述冷卻氣體，對所述刀部進行噴射。技術內容5的發 明是如技術內容4所述的刻劃裝置，其特征在于:所述環境調整機構還包括外罩，該外罩當利用所述金剛石筆形成劃線時，將所述金剛石筆收納在內部，且在所述外罩的內部安裝著所述噴嘴，將所述外罩與所述脆性材料基板之間的空間作為所述被供給空間，且從所述噴嘴供給所述冷卻氣體。技術內容6的發明是如技術內容1、2或4中的任一者所述的刻劃裝置，其特征在于:所述惰性氣體為氮氣。[發明的效果]根據技術內容I至技術內容6的發明，因在刀部與脆性材料基板之間產生的摩擦熱而引起的刀部的氧化較佳地得到抑制。由此，能實現金剛石筆的長壽命化。尤其是，根據技術內容I至技術內容3的發明，通過對金剛石筆的刀部所存在的被供給空間供給惰性氣體，而使刀部的周圍成為低氧環境。由此，因在刀部與脆性材料基板之間產生的摩擦熱而引起的刀部的氧化較佳地得到抑制。由此，能實現金剛石筆的長壽命化。尤其是，根據技術內容2的發明，通過對金剛石筆的刀部所存在的被供給空間供給低溫的惰性氣體，而使刀部的周圍成為低溫且低氧環境。由此，因在刀部與脆性材料基板之間產生的摩擦熱而引起的刀部的氧化更佳地得到抑制。尤其是，根據技術內容4及技術內容5的發明，通過對金剛石筆的刀部噴射冷卻氣體，使得因在刀部與脆性材料基板之間產生的摩擦熱而引起的刀部的氧化較佳地得到抑制。由此，能實現金剛石筆的長壽命化。尤其是，根據技術內容3及技術內容5的發明，因環境調整機構包括外罩，故能將供給有惰性氣體或冷卻氣體的空間隔成被供給空間。由此，可高效地使金剛石筆的附近的環境成為低氧狀態或低溫狀態。


圖1是表示本實施方式的刻劃裝置I的整體構成的前視圖。圖2是表示本實施方式的刻劃裝置I的整體構成的側視圖。圖3是表示頭部30附近的構成的前視圖。圖4是表示刻劃裝置I包括環境調整機構100的情況下的固定器搖動部34附近的構成的一例的側視圖。圖5是表示刻劃裝置I包括環境調整機構100的情況下的固定器搖動部34附近的構成的一例的側視圖。圖6是表示金剛石筆60的構成的側視圖。[符號的說明]1 刻劃裝置4 脆性材料基板
10保持單元20刻劃單元30頭部31固定器34固定 器搖動部35固定器接頭36安裝片38旋轉部40固定器安裝區塊50升降部60金剛石筆61刀部62保持部70驅動部80攝像單元90控制單元100環境調整機構101外罩102(102a>102b)噴嘴103氮氣供給源104主供給管105(105aU05b)供給管106氣體冷卻部107閥110被供給空間SL劃線
具體實施例方式<刻劃裝置的構成>圖1及圖2分別是表示本實施方式的刻劃裝置I的整體構成的前視圖及側視圖。刻劃裝置I是在例如像玻璃基板或陶瓷基板等這樣的由脆性材料形成的基板(以下也簡稱為“脆性材料基板”)4的表面上形成劃線(切痕:縱切)的裝置。如圖1及圖2所示,刻劃裝置I主要包括保持單元10、刻劃單元20、攝像部單元80及控制單元90。另外，在圖1及之后的各圖中，為了明確所述結構的方向關系，視需要而適當附上以Z軸方向為鉛垂方向、以XY平面為水平面的XYZ交坐標系。而且，雖在圖1及圖2中省略圖示，但刻劃裝置I還包括環境調整機構100 (參照圖4)。此處，在本實施方式中，將以下方法叫做“割斷”，即:(1)通過利用刻劃裝置I在脆性材料基板4的表面形成劃線SL (參照圖6)，而產生垂直裂痕(刻劃步驟)；
(2)其次，通過賦予應力而使垂直裂痕進一步伸展，從而切斷脆性材料基板4(斷裂步驟)。另一方面，將以下方法叫做“分斷”，即，只通過刻劃步驟(即不執行斷裂步驟)來使垂直裂痕從脆性材料基板4的形成著劃線SL的一側的主面伸展至相反側的主面，從而切斷脆性材料基板4。而且，作為可利用本實施方式的刻劃方法割斷或分斷的脆性材料基板4的材質的例子，可列舉玻璃、陶瓷、硅、或藍寶石等。尤其是近年來，作為用于有關通訊設備的高頻模塊的基板，從HTCC (High Temperature Co-fired Ceramics,高溫共燒陶瓷)向加工相對容易的LTCC(Low Temperature Co-fired Ceramics,低溫共燒陶瓷)的轉移不斷加速。因此，本實施方式的刻劃方法越發有效。保持單元10通過一面保持脆性材料基板4 一面使其移動，而使脆性材料基板4相對于刻劃單元20移動。如圖1所示，保持單元10設置于基部IOa上，且主要包括平臺11、滾珠螺桿機構12及馬達13。此處，基部IOa例如是利用大致長方體狀的石壓盤形成，其上表面(與保持單元10對向的面)得到平坦加工。平臺11吸附保持所載置的脆性材料基板4。而且，平臺11使所保持的脆性材料基板4沿箭頭ARl方向(X軸的正或負方向:以下也簡稱為“進退方向”)進退，并且朝箭頭Rl方向旋轉。如圖1及圖2所示,平臺11主要包括吸附部11a、旋轉臺Ilb及移動臺11c。吸附部Ila設置在旋轉臺Ilb的上側。如圖1及圖2所示，可在吸附部Ila的上表面載置脆性材料基板4。而且，在吸附部Ila的上表面以格子狀配置著多個吸附槽(省略圖示)。因此，通過在載置著脆性材料基板4的狀態下對各吸附槽內的環境進行排氣(抽吸)，可使脆性材料基板4吸附在吸附部11a。旋轉臺Ilb設置在吸附部Ila的下側，且使吸附部Ila以與Z軸大致平行的旋轉軸Ild為中心旋轉。而且，移動臺Ilc設置在旋轉臺Ilb的下側，且使吸附部Ila及旋轉臺Ilb沿進退方向移動。因此，吸附保持在平臺11上的脆性材料基板4沿箭頭ARl方向進退，并且以隨著吸附部Ila的進退動作而移動的旋轉軸Ild為中心旋轉。滾珠螺桿機構12配置在平臺11的下側，且使平臺11沿箭頭ARl方向進退。如圖1及圖2所示，滾珠螺桿機構12主要包括進給螺桿12a及螺母12b。進給螺桿12a是沿平臺11的進退方向延伸的棒體。在進給螺桿12a的外周面設置有螺旋狀的槽(省略圖示)。而且，進給螺桿12a的一端由支撐部14a可旋轉地支撐，進給螺桿12a的另一端由支撐部14b可旋轉地支撐。此外，進給螺桿12a與馬達13連動連結，如果馬達13旋轉，那么進給螺桿12a朝馬達13的旋轉方向旋轉。螺母12b隨著進給螺桿12a的旋轉，通過未圖示的滾珠的滾動運動而沿箭頭ARl方向進退。如圖1及圖2所示，螺母12b固定在移動臺Ilc的下部。因此，如果馬達13得到驅動，且馬達13的旋轉力傳遞至進給螺桿12a，那么螺母12b沿箭頭ARl方向進退。其結果，固定著螺母12b的平臺11與螺母12b同樣地沿箭頭ARl方向進退。—對導軌15、 16限制前進方向上的平臺11的移動。如圖2所不,一對導軌15、16在箭頭AR2方向上只隔開特定距離而固定在基部IOa上。多個(本實施方式中為2個)滑動部17(17a、17b)沿著導軌15在箭頭ARl方向上自如滑動。如圖1及 圖2所示，各滑動部17(17a、17b)在箭頭ARl方向上只隔開特定距離而固定在移動臺Ilc的下部。多個(本實施方式中為2個:不過，為方便圖示，只表示滑動部18a)滑動部18沿著導軌16在箭頭ARl方向上自如滑動。如圖1及圖2所示，各滑動部18與滑動部17 (17a、17b)同樣地在箭頭ARl方向上只隔開特定距離而固定在移動臺Ilc的下部。由此，如果將馬達13的旋轉力賦予滾珠螺桿機構12，那么平臺11會沿一對導軌
15、16移動。因此，可確保平臺11在進退方向上的直線前進性。另外，亦可設置線性導軌(線性馬達)來代替滾珠螺桿機構12。刻劃單元20負責在脆性材料基板4的表面形成劃線SL。如圖1及圖2所示，刻劃單元20主要包括頭部30及驅動部70。頭部30包括作為用來在脆性材料基板4上形成劃線SL的工具(tool)的金剛石筆60(參照圖3)。在本實施方式中，在使金剛石筆60的刀部61 (參照圖3)接觸保持在保持單元10的脆性材料基板4的表面，且對該表面賦予抵壓力(以下也簡稱為“刻劃負荷”)的狀態下，通過使金剛石筆60相對于脆性材料基板4移動，而在脆性材料基板4上形成劃線SL。頭部30的具體構成將在下文敘述。驅動部70在形成該劃線SL時使包括保持金剛石筆60的固定器31的頭部30沿箭頭AR2方向(Y軸的正或負方向)往返移動。如圖2所示，驅動部70只要包括多根(本實施方式中為2根)支柱71、多根(本實施方式中為2根)導軌72、及馬達73。支柱71(71a、71b)從基部IOa在上下方向(Z軸方向)延伸。如圖2所示，導軌72在夾在支柱71a、71b之間的狀態下固定在這些支柱71a、71b上。導軌72限制形成劃線SL時的頭部30的移動。如圖2所示，導軌72在上下方向上只隔開特定距離而被固定。馬達73與未圖示的進給機構(例如滾珠螺桿機構)連動連結。由此，如果馬達73旋轉，那么頭部30會沿導軌72在箭頭AR2方向上往返。攝像部單元80對保持在保持單元10的脆性材料基板4進行攝像。如圖2所示，攝像部單元80包括多臺(本實施方式中為2臺)相機85(85a、85b)。如圖1及圖2所示，相機85 (85a、85b)配置在保持單元10的上方。相機85 (85a、85b)對形成在脆性材料基板4上的特征性部分(例如對準標記(alignment mark)(省略圖示))的圖像進行攝像。而且，根據相機85(85a、85b)拍攝所得的圖像，求出脆性材料基板4的位置及姿勢。控制單元90實現刻劃裝置I的各要素的動作控制、及數據運算。如圖1及圖2所不，控制單兀90主要包括ROM (Read Only Memory,只讀存儲器)91、RAM (RandomAccessMemory,隨機存取存儲器)92、及 CPU (Central Processing Unit,中央處理單兀)93。ROM (Read On I y Memory) 91是所謂的非揮發性的存儲部，例如存儲著程序91a。另外，作為R0M91，也可使用作為可自如讀寫的非揮發性存儲器的快閃存儲器(fIashmemory)。RAM (Random Access Memory) 92是揮發性的存儲部,例如存儲在CPU93的運算中使用的數據。CPU(Central Processing Unit)93執行按照R0M91的程序91a進行的控制(例如保持單元10的進退、旋轉動作；頭部30的往返、升降動作；下述環境調整機構100對氮氣供給動作或冷卻動作等的控制)、及各種數據運算處理等。〈頭部的構成及金剛石筆〉圖3是表示頭部 30附近的構成的前視圖。如圖3所示，頭部30主要包括金剛石筆60、保持且固定金剛石筆60的固定器31、使固定著金剛石筆60的固定器31可搖動的固定器搖動部34、及用來調整金剛石筆60的高度位置的升降部50。而且，圖4及圖5是表示固定器搖動部34附近的構成的一例的側視圖。另外，在圖4及圖5中也圖示了下述環境調整機構100。而且，圖4是表示未形成劃線SL時的頭部30的情況的圖。圖5是表示進行劃線SL的形成時的頭部30的情況的圖。此外，圖6是表示金剛石筆60的構成的側視圖。另外，以下，將刻劃裝置I未進行劃線SL的形成之時也稱為“靜止時”。如圖6所示，金剛石筆60大體上具有在作為呈圓柱狀或角柱狀的棒體的保持部62的前端部62a設置著刀部61的構成。通過使刀部61碰觸脆性材料基板4,而在脆性材料基板4上形成劃線SL。刀部61是使天然的或經合成的單晶體金剛石或多晶體金剛石、或者利用鐵族元素等結合材料使金剛石粒子結合而成的燒結金剛石等構成原材料成形為四角錐臺形形狀、或其他適于形成劃線SL的形狀而成。另外，將刀部61的構成原材料總稱為金剛石含有物。保持部62的剖面直徑優選2mm 6mm,保持部62的長度優選IOmm 70mm。另一方面，關于刀部61的尺寸，如果在形成為四角錐臺形形狀的情況下，那么優選刀部61與保持部62的前端部62a的接合部附近的剖面為0.5mm見方 3.0mm見方，更優選的是該剖面為0.8mm見方 2.0mm見方。具有以上構成的金剛石筆60在形成劃線SL時固定在設在頭部30的固定器31上。固定器31是在頭部30直接保持金剛石筆60的要素。具體來說，如圖3及圖5所示，固定器31以刀部61朝向脆性材料基板4側的方式保持且固定金剛石筆60的保持部62。<固定器搖動部及升降部>保持且固定著金剛石筆60的固定器31保持在固定器搖動部34。而且，固定器搖動部34保持在升降部50。具體來說，如圖3至圖5所示，固定器搖動部34主要包括安裝固定器31的固定器接頭35、及用來將固定器接頭35安裝在升降部50的固定器安裝區塊40。固定器接頭35包括安裝片36及旋轉部38。固定器安裝區塊40包括軸承46、47、及固定部49。安裝片36是固定器接頭35上的直接安裝固定器31的要素。如圖3至圖5所示，安裝片36設置在固定器接頭35的下端部分。安裝片36的形狀在側面視圖中大致為L字狀。在安裝片36上設置著固定軸36a,固定器31安裝在該固定軸36a上。固定軸36a在安裝著固定器31的狀態下與金剛石筆60的延伸方向(箭頭AR3方向)大致垂直。以下，將固定軸36a的延伸方向(箭頭AR4方向)也簡稱為“軸心方向”。該軸心方向在靜止時與Y軸方向一致。旋轉部38是用來使固定器接頭35與固定器安裝區塊40連接的部位。旋轉部38由固定器安裝區塊40中所設的軸承46、47樞軸支撐。即，旋轉部38以與軸承46、47的內徑面對向的方式插入至固定器安裝區塊40的本體部40a。由此，固定器接頭35可以與金剛石筆60的長度方向大致平行的旋轉軸38a為中心朝箭頭R2方向旋轉。另外，軸承46、47以在靜止時從上至下依序位于固定器安裝區塊40的本體部40a內的方式配置。因此，在靜止時，旋轉部38的旋轉軸38a的延伸方向與Z軸方向一致。通過設有該旋轉部38，而使固定器接頭35可以旋轉部38的旋轉軸38a為中心朝箭頭R2方向旋轉。其中，在旋轉部38的前端部設置限制旋轉部38的旋轉動作的固定部49。由此，對于固定器接頭35而言，實際上只容許其在繞旋轉軸38a的特定角度范圍內搖動。另外，在本實施方式中，對使用2個軸承46、47的情況進行了說明，但是軸承的個數并不限于此，例如也可為1個，也可為3個以上。而且，例如使用螺釘等緊固構件作為固定部49。升降部50是與固定器搖動部34的固定器安裝區塊40連接、且使保持固定器31的固定器搖動部34作為整體而沿Z軸方向升降的部位。如圖3所示，升降部50主要包括氣缸51及傳遞部52。氣缸51是賦予用來使固定器搖動部34沿上下方向(Z軸的正或負方向)升降的驅動力的驅動力供給源。如圖3所示，氣缸51配置在固定器安裝區塊40的上方，且主要包括本體部51a及桿(rod)51b。桿51b可相對于本體部51a進退。如圖3所示，桿51b的下端與傳遞部52連結。因此，由氣缸51進行驅動而使桿51b進出本體部51a，借此，桿51b的下端向下方下壓傳遞部52。傳遞部52設置于氣缸51與固定器安裝區塊40之間，且將來自氣缸51的驅動力傳遞至固定器安裝區塊40。如圖3所示，導引機構53主要包括導軌53a、及沿導軌53a在上下方向上自如滑動的導引區塊53b。在導引區塊53b中附設著作為直接安裝固定器安裝區塊40的要素的安裝板54。在安裝板54中設置著供固定器安裝區塊40的旋轉軸40b插入的插入口 56。插入口 56在水平面內沿與劃線SL的形成方向垂直的方向延伸。通過將旋轉軸40b插入至該插入口 56，而使固定器搖動部34可繞旋轉軸40b旋轉。另外，如圖4所示，或如圖5中的點劃線所不,在靜止時，固定器搖動部34位于金剛石筆60的延伸方向與鉛垂方向一致的位置。而且，固定器搖動部34繞旋轉軸40b的旋轉是由未圖示的角度限制機構限制在特定角度范圍內。例如只能在圖5中的箭頭R3所示的范圍內旋轉。而且，通過將旋轉軸40b插入至插入口 56中，固定器搖動部34也經由安裝板54而由導引區塊53b保持。利用由氣缸51所賦予的驅動力而使導引機構53中沿導軌53a對導引區塊53b進行導引，借此，實現固定器搖動部34在Z軸方向上的升降動作。〈劃線的形成〉其次，對利用具有如上所述的構成的刻劃裝置I形成劃線SL的過程進行說明。在本實施方式的刻劃裝置I中，如上所述，固定器搖動部34在水平面內可繞與劃線SL的形成方向垂直的旋轉軸40b旋轉，且固定器接頭35可繞位于包括劃線SL的形成方向及鉛垂方向的平面內的旋轉軸38a旋轉。由此，可在固定著金剛石筆60的固定器31能繞相互正交的2軸搖動的狀態下形成劃線SL。另外，旋轉軸40b與旋轉軸38a具有后者存在于與前者垂直的面內的關系。具體來說，首先，在脆性材料基板4被抽吸且固定在平臺11上的狀態下，使金剛石筆60的刀部61碰觸劃線SL的形成開始位置。此時，通過以特定的推力來驅動氣缸51，而由固定在固定器31上的金 剛石筆60對脆性材料基板4施加特定的刻劃負荷。而且，在作用著該刻劃負荷的狀態下，利用驅動部70使包括金剛石筆60的頭部30相對于脆性材料基板4移動。現在，如果將形成劃線SL時的金剛石筆60的前進方向設為Y軸正方向，那么在靜止時，如圖4所示，或如圖5中的點劃線所示，具有金剛石筆60的長度方向與鉛垂方向一致的姿勢的固定器搖動部34在刀部61沿與前進方向相反的朝向(Y軸負方向)受到來自脆性材料基板4的阻力。由此，該阻力成為轉矩，而使固定器搖動部34整體繞旋轉軸40b旋轉，從而，如圖5中的實線所示，成為從鉛垂方向以某角度傾斜的姿勢。頭部30在固定器搖動部34保持該傾斜姿勢的狀態下進行移動。此時，當然，金剛石筆60也從靜止時的姿勢成為以該角度傾斜，通過在該傾斜姿勢的狀態下，也以從金剛石筆60對脆性材料基板4作用刻劃負荷的方式，對所述固定器搖動部34進行Z軸方向上的位置調整，而在頭部30移動的期間，由金剛石筆60的刀部61實現如圖6所示的劃線SL的形成。具體來說，刻劃負荷優選設定在0.3N 3.0N的范圍內。刻劃負荷更優選的是設定在0.5N 2.5N的范圍內。而且，金剛石筆60相對于脆性材料基板4的移動速度通常設定在50mm/sec 1200mm/sec的范圍內。所述移動速度優選設定在100mm/sec 800mm/sec的范圍內。另外，刻劃負荷及移動速度的具體的值可根據脆性材料基板4的材質或厚度等適當設定。根據以上內容，在脆性材料基板4的表面形成與金剛石筆60的刀部61的軌跡一致的劃線SL。而且，在脆性材料基板4上形成從劃線SL沿垂直方向(Z軸方向)延伸的垂
直裂痕。另外，至此為止，對作為劃線SL的形成方向的金剛石筆60的前進方向為Y軸正方向的情況進行了說明，但是在劃線SL的形成方向是與所述方向相反的Y軸負方向的情況下，通過固定器搖動部34采取圖6中的雙點劃線所示的傾斜姿勢，也可進行相同形態下的加工。因此，例如如果是像形成相互平行的多條劃線SL這樣的情況，那么可進行使前進方向在Y軸正負方向依序反轉的往返加工。在該情況下，每當金剛石筆60的前進方向反轉時，固定器搖動部34的傾斜姿勢在圖5的實線的情況與雙點劃線的情況之間交替變換。另外，在無需進行往返加工的情況下，也可省略旋轉軸40b，而以特定角度0將固定器搖動部34固定。而且，如上所述，固定器31由于安裝在繞旋轉軸38a在特定角度范圍內搖動的固定器接頭35上，所以，在形成劃線SL的期間，能保持可繞該旋轉軸38a搖動的狀態。因此，即便在像脆性材料基板4的表面以劃線SL的形成前進方向為軸傾斜這樣的情況下，通過時固定器31繞旋轉軸38a適當旋轉，金剛石筆60也可保持仿照該傾斜的姿勢。〈環境調整機構〉其次，對刻劃裝置I中所設的環境調整機構100的構成進行說明。如圖4及圖5所示，環境調整機構100主要包括外罩101、多根(本實施方式中為2根)噴嘴102 (102a、102b)、氮氣供給源103、及氣體冷卻部106。外罩101是覆蓋金剛石筆60的周圍且上下開口的筒狀體。如圖3所示，外罩101安裝在安裝板54上，而且 ，如圖4所示，在形成劃線SL時以接近脆性材料基板4的方式配置。換而言之，至少在形成劃線SL時，金剛石筆60成為收納在外罩101內部的狀態。另外，固定器搖動部34繞旋轉軸40b的旋轉、及固定器接頭35繞旋轉軸38a的旋轉能不與外罩101形成干擾。噴嘴102在外罩101的內部且安裝在安裝板54上，例如將從作為氮氣儲氣瓶等的氮氣供給源103供給的氮氣，供給至脆性材料基板4與外罩101之間的空間、即在形成劃線SL時作為金剛石筆60存在的空間的被供給空間110。更詳細地說，通過使從與氮氣供給源103連接的主供給管104分出的多根(本實施方式中為2根)供給管105 (105a、105b)與各噴嘴102 (102a、102b)連接，而使各噴嘴102與氮氣供給源103連通連接。噴嘴102的配置位置 及姿勢根據包括金剛石筆6的固定器搖動部34的姿勢適當地調整即可。例如，如圖5所示，當固定器搖動部34在形成劃線SL時采取傾斜姿勢時，優選以至少I個噴嘴102接近金剛石筆60的刀部61的方式構成環境調整機構100。此外，亦可在每當通過固定器搖動部34改變姿勢而使金剛石筆60的刀部61的位置變化時，與刀部61的位置相應地使噴嘴102的供給方向變化。或者，亦可在固定器搖動部34位于實線所示的位置時使噴嘴102b接近刀部61，在固定器搖動部34位于雙點劃線所示的位置時使噴嘴102a接近刀部61。另外，在圖4及圖5中，2個噴嘴102a、102b在外罩101的內部且安裝在安裝板54的Y軸方向的兩端部、也就是說劃線SL的形成方向的前后，但是噴嘴102的配置位置并不限于此。例如也可為在安裝板54的X軸方向的兩端部設置2個噴嘴102的形態，也可為設置更多的噴嘴102的形態。氣體冷卻部106是以覆蓋主供給管104的一部分的方式設置的、冷卻供給至噴嘴102的氮氣的冷卻要素。氣體冷卻部106可利用周知的技術構成。優選的是，氣體冷卻部106可控制其冷卻動作的驅動及停止。如果在氣體冷卻部106進行冷卻動作的狀態下，打開設置在氣體冷卻部106與供給管105之間的閥107，那么經冷卻的氮氣被供給至被供給空間110。在包括如上所述的構成的環境調整機構100的本實施方式的刻劃裝置I中，至少在所述形態下在脆性材料基板4的表面形成劃線SL的期間，從噴嘴102對金剛石筆60 (更嚴格地說是其刀部61)存在的被供給空間110供給氮氣。其結果，由于金剛石筆60的刀部61的周圍成為低氧環境，所以因在刀部61與脆性材料基板4之間產生的摩擦熱而引起的刀部61的氧化較佳地得到抑制。由此，能實現金剛石筆60的長壽命化。而且，在當供給氮氣時驅動氣體冷卻部106的情況下，經氣體冷卻部106冷卻的氮氣被供給至被供給空間110。在該情況下，由于金剛石筆60的刀部61的周圍為低溫的氮氣環境，所以因在刀部61與脆性材料基板4之間產生的摩擦熱而引起的刀部61的氧化更有效地得到抑制。由此，金剛石筆60的短壽命化更佳地得到抑制。或者，亦可直接對刀部61噴射經氣體冷卻部106冷卻的低溫的氮氣。在該情況下，利用所噴射的氮氣冷卻刀部61。而且，刀部61的周圍受所噴射的氮氣的影響而成為低溫且低氧狀態。根據所述內容，因在刀部61與脆性材料基板4之間產生的摩擦熱而引起的刀部61的氧化有效地得到抑制。其結果，金剛石筆60的短壽命化較佳地得到抑制。在該情況下，也可以說環境調整機構100是作為金剛石筆冷卻機構而發揮功能。另外，在所述情況下，外罩101具有將供給氮氣的被供給空間110與其他空間隔開的作用。即，通過設置外罩101，可高效地使金剛石筆60的附近的環境(在環境調整機構100作為金剛石筆冷卻機構而發揮功能的情況下，尤其是刀部61附近的環境)成為低氧狀態進而是低溫狀態。此外，通過設置外罩101，也可防止在形成劃線SL時產生的玻璃屑(cullet)因由噴嘴102供給的氣體而飛散。不過，并非必須設置外罩101，也可為以下形態，即，只通過從配置在適當位置的噴嘴102供給氮氣，而使金剛石筆60附近(在環境調整機構100作為金剛石筆冷卻機構而發揮功能的情況下，尤其是刀部61的附近)較佳地成為低氧狀態且進而是低溫狀態。而且，也可為將噴嘴102安裝在外罩101的內面而非安裝板54上的形態，也可為在外罩101的內部獨立地設置噴嘴102的形態。此外，只要可將供給有氮氣的被供給空間110與其他空間隔開，也可使用矩形狀(正方形或長方形狀)的板體來代替筒狀體的外罩101。或者，也可以是以下形態，即，獨立于安裝板54而另設外罩101，且使包括安裝板54的升降部50在外罩101的內側自如升降。〈變形例〉在形成劃線SL時，在可對被供給空間110供給充分量的氮氣的情況下，或者在可充分冷卻金剛石筆60的刀部61的情況下，噴嘴102的根數亦可為I根。從噴嘴102供給的氣體的種類并不限于所述實施方式中使用的氮氣，也可以是供給與氮氣相同的惰性氣體的形態。例如也可以是以下形態，即，設置與氮氣同樣地反應性較低的稀有氣體(例如氦及氬等)的供給源來代替氮氣供給源103，而從噴嘴102供給所述氣體。不過，就經濟這方面來說，氮氣比其他惰性氣體有利。即，在使用氮氣的情況下，可實現金剛石筆60的長壽命化，而不會使加工成本增加。而且，亦可為以下形態，即，在當形成劃線SL時充分冷卻金剛石筆60的刀部61而可防止刀部61的氧化的情況下，利用氣體冷卻部106冷卻除氮氣等惰性氣體以外的氣體(例如空氣)，且從噴嘴102供給所述氣體。作為冷卻氣體，除以上氣體以外，也可使用使液體氣體或固體氣體氣化而得的低溫氣體， 也可通過使壓縮氣體釋放在大氣中而得到絕熱膨脹冷卻的氣體。
權利要求
1.一種刻劃裝置，其特征在于:在脆性材料基板上形成劃線，且包括: 金剛石筆，在前端具有包括金剛石含有物的刀部； 保持機構，一面保持所述金剛石筆一面使其移動；及 保持單元，保持所述脆性材料基板；且 通過一面使所述刀部接觸保持在所述保持單元的所述脆性材料基板的表面，一面利用所述保持機構使所述金剛石筆移動，可在所述表面形成劃線； 該刻劃裝置還包括環境調整機構，該環境調整機構通過至少在形成所述劃線的期間，對所述刀部存在的被供給空間供給惰性氣體，而使所述被供給空間成為低氧狀態。
2.根據權利要求1所述的刻劃裝置，其特征在于: 所述環境調整機構是以從利用供給管而與惰性氣體供給源連接的噴嘴對所述被供給空間供給所述惰性氣體的方式構成，并且 在所述供給管的中途設著冷卻所述惰性氣體的氣體冷卻機構，且通過至少在形成所述劃線的期間，對所述刀部存在的被供給空間供給經所述氣體冷卻機構冷卻的惰性氣體，而使所述被供給空間成為低溫且低氧狀態。
3.根據權利要求1或2所述的刻劃裝置，其特征在于: 所述環境調整機構還包括外罩，該外罩當利用所述金剛石筆形成劃線時，將所述金剛石筆收納在內部；且 在所述外罩的內部設置著所述噴嘴， 將所述外罩與所述脆性材料基板之間的空間作為所述被供給空間，且從所述噴嘴供給所述惰性氣體。
4.根據權利要求1所述的刻劃裝置，其特征在于: 所述環境調整機構是以從利用供給管而與惰性氣體供給源連接的噴嘴對所述刀部噴射惰性氣體的方式構成，并且 在所述供給管的中途設著冷卻所述惰性氣體的氣體冷卻機構，且至少在形成所述劃線的期間，將經所述氣體冷卻機構冷卻的惰性氣體作為所述冷卻氣體，對所述刀部進行噴射。
5.根據權利要求4所述的刻劃裝置，其特征在于: 所述環境調整機構還包括外罩，該外罩當利用所述金剛石筆形成劃線時，將所述金剛石筆收納在內部，且 在所述外罩的內部安裝著所述噴嘴， 將所述外罩與所述脆性材料基板之間的空間作為所述被供給空間，且從所述噴嘴供給所述冷卻氣體。
6.根據權利要求1、2或4中的任一項所述的刻劃裝置，其特征在于: 所述惰性氣體為氮氣。
全文摘要
本發明的目的在于提供一種與以往相比進一步實現了金剛石筆的長壽命化的刻劃裝置。在脆性材料基板上形成劃線的刻劃裝置包括金剛石筆，在前端具有包括金剛石含有物的刀部；保持機構，一面保持金剛石筆一面使其移動；及保持單元，保持脆性材料基板；且，通過一面使刀部接觸保持在保持單元的脆性材料基板的表面，一面利用保持機構使金剛石筆移動，可在表面形成劃線；該刻劃裝置還包括環境調整機構，該環境調整機構通過至少在形成劃線的期間，對刀部存在的被供給空間供給惰性氣體而使被供給空間成為低氧狀態。
文檔編號C03B33/10GK103102065SQ201210375908
公開日2013年5月15日 申請日期2012年9月26日 優先權日2011年9月28日
發明者中野忠信, 留井直子, 千代康弘, 北市充, 近藤干夫, 片岡壽光, 松井桂子 申請人:三星鉆石工業股份有限公司