スクライビングホイールおよびスクライブ装置
【課題】脆性材料基板に良好なスクライブラインを形成することができるスクライビングホイール、および、このスクライビングホイールを有する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１６０は、ダイヤモンド含有物により成形されており、脆性材料基板４に対して移動させられることによって、脆性材料基板４上にスクライブラインを形成するツールである。スクライビングホイール１６０の刃１６２は、回転軸１６０ｂを中心とした同心円状の内周および外周により形成される円環状体であり、正面視Ｖ字状とされている。刃先１６２ａは、刃１６２の最外周部（すなわち、刃１６２のうち、回転軸１６０ｂからの距離が最大となり、刃１６２の厚さＴｂが最小となる部分）に沿って設けられている。刃先１６２ａは、主として、複数の斜面１６５（１６５ａ、１６５ｂ）と、角丸面１６７と、を有している。
【解決手段】スクライビングホイール１６０は、ダイヤモンド含有物により成形されており、脆性材料基板４に対して移動させられることによって、脆性材料基板４上にスクライブラインを形成するツールである。スクライビングホイール１６０の刃１６２は、回転軸１６０ｂを中心とした同心円状の内周および外周により形成される円環状体であり、正面視Ｖ字状とされている。刃先１６２ａは、刃１６２の最外周部（すなわち、刃１６２のうち、回転軸１６０ｂからの距離が最大となり、刃１６２の厚さＴｂが最小となる部分）に沿って設けられている。刃先１６２ａは、主として、複数の斜面１６５（１６５ａ、１６５ｂ）と、角丸面１６７と、を有している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
ダイヤモンド含有物により成形されており、脆性材料基板に対して相対的に移動させられることによって脆性材料基板上にスクライブラインを形成するスクライビングホイール、およびこのスクライビングホイールを有するスクライブ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガラス基板上にスクライブラインを形成するために、ダイヤモンドポイントまたはダイヤモンドホイールによってガラス基板を切削する技術が、従来より知られている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−０８５７９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このように、特許文献１の技術では、ガラス基板が切削されるため、スクライブライン付近に切り屑が発生するという問題が生ずる。そして、特許文献１の技術では、場合によっては、スクライブされた断面にマイクロクラック（細かい亀裂）が発生するという問題が生ずる。
【０００５】
そこで、本発明では、脆性材料基板に良好なスクライブラインを形成することができるスクライビングホイール、および、このスクライビングホイールを有する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】
【０００６】
上記の課題を解決するため、請求項１の発明は、ダイヤモンド含有物により成形されており、脆性材料基板に対して相対的に移動させられることによって前記脆性材料基板上にスクライブラインを形成するスクライビングホイールであって、(a)円盤状の本体部と、(b)前記本体部の外周に設けられた円環状の刃と、(c)前記刃の最外周部に沿って設けられた刃先とを備え、前記刃の厚さは、前記本体部の中心から前記刃先に向かって小さくなるとともに、前記刃先は、前記刃の側面を形成する２つの斜面のそれぞれと接続された角丸面を有することを特徴とする。
【０００７】
また、請求項２の発明は、請求項１に記載のスクライビングホイールにおいて、前記ダイヤモンド含有物は、多結晶体ダイヤモンドであり、前記多結晶体ダイヤモンドは、微細な結晶粒組織または非晶質、を有するグラファイト型炭素物質を出発物質として、超高圧高温下で直接的にダイヤモンドに変換焼結されており、実質的にダイヤモンドのみからなることを特徴とする。
【０００８】
また、請求項３の発明は、請求項１に記載のスクライビングホイールにおいて、前記ダイヤモンド含有物は、焼結ダイヤモンドであり、前記焼結ダイヤモンドは、６５．０〜７５．０重量％のダイヤモンドと、３．０〜１０．０重量％の超微粒子炭化物と、残部の結合材とを含み、前記ダイヤモンドの平均粒子径は、０．１〜５．０μｍの範囲であり、前記結合材は、コバルトを主成分とする鉄系金属であることを特徴とする。
【０００９】
また、請求項４の発明は、請求項３に記載のスクライビングホイールにおいて、前記超微粒子炭化物は、６．０〜８．０重量％の範囲であるとともに、１．０〜４．０重量％の炭化チタンと、残部の炭化タングステンとを含むことを特徴とする。
【００１０】
また、請求項５の発明は、請求項１から請求項４のいずれかに記載のスクライビングホイールを、前記脆性材料基板に対し、圧接転動させることによって、前記脆性材料基板上にスクライブラインを形成するスクライブユニットと、前記脆性材料基板を保持しつつ移動させることによって、前記脆性材料基板を前記スクライブユニットに対して相対的に移動させる保持ユニットとを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１から請求項５に記載の発明において、刃の厚さは、本体部の中心から刃先に向かって小さくなる。また、刃先は、刃の側面を形成する２つの斜面のそれぞれと接続された角丸面を有している。さらに、角丸面は、曲面形状を有している。
【００１２】
これにより、刃先の角丸面から脆性材料基板に力が付与される場合、スクライビングホイールは、角丸面と接触する脆性材料基板の接触部を切削することなく、この接触部に大きな圧縮応力および引張応力を発生させることができる。そして、この圧縮応力および引張応力によって、脆性材料基板にスクライブラインおよび垂直クラックが形成される。そのため、スクライブライン付近に切り屑およびマイクロクロックが発生することを防止でき、脆性材料基板を良好にスクライブできる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１および第２の実施の形態におけるスクライブ装置の全体構成の一例を示す正面図である。
【図２】本発明の第１および第２の実施の形態におけるスクライブ装置の全体構成の一例を示す側面図である。
【図３】ヘッド部付近の構成の一例を示す正面図である。
【図４】ホルダ揺動部付近の構成の一例を示す側面図である。
【図５】ホルダ揺動部付近の構成の一例を示す側面図である。
【図６】第１の実施の形態におけるダイヤモンドポイントの構成の一例を示す側面図である。
【図７】第１の実施の形態における刃部の形状の一例を示す正面図である。
【図８】図７における刃部の稜線を説明するための正面図である。
【図９】角丸面を有しない刃部の形状の一例を示す正面図である。
【図１０】第２の実施の形態におけるスクライビングホイール付近の構成の一例を示す正面図である。
【図１１】第２の実施の形態におけるスクライビングホイール付近の構成の一例を示す下面図である。
【図１２】キャスター効果を説明するための下面図である。
【図１３】第２の実施の形態におけるスクライビングホイールの一例を示す側面図である。
【図１４】第２の実施の形態におけるスクライビングホイールの一例を示す正面図である。
【図１５】図１４の符号Ａにおける部分拡大図である。
【図１６】スクライブされた脆性材料基板の端面強度を評価するための試験方法を説明するための図である。
【図１７】実施例１および比較例１の試験条件を説明するための図である。
【図１８】実施例１および比較例１の試験結果を示す図である。
【図１９】図７に示す刃部によりスクライブされた脆性材料基板の写真である。
【図２０】図９に示す刃部によりスクライブされた脆性材料基板の写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１５】
＜１．第１の実施の形態＞
＜１．１．スクライブ装置の構成＞
図１および図２は、それぞれ第１の実施の形態におけるスクライブ装置１の全体構成の一例を示す正面図および側面図である。スクライブ装置１は、例えばガラス基板またはセラミックス基板等のように、脆性材料で形成された基板（以下、単に、「脆性材料基板」とも呼ぶ）４の表面に、スクライブライン（切りすじ：縦割れ）を入れる装置である。
【００１６】
図１および図２に示すように、スクライブ装置１は、主として、保持ユニット１０と、スクライブユニット２０と、撮像部ユニット８０と、制御ユニット９０と、を有している。なお、図１および以降の各図には、それらの方向関係を明確にすべく、必要に応じて適宜、Ｚ軸方向を鉛直方向とし、ＸＹ平面を水平面とするＸＹＺ直交座標系が付されている。
【００１７】
ここで、第１および第２の実施の形態において、
（１）スクライブ装置１（第２の実施の形態の場合は、スクライブ装置１００）により、脆性材料基板４の表面にスクライブラインＳＬおよび垂直クラックＫ（後述する図７および図１０参照）が形成され（スクライブ工程）、
（２）次に、応力付与により垂直クラックＫがさらに伸展させられ、脆性材料基板４が切断される（ブレーク工程）、
手法を、「割断」と呼ぶ。
【００１８】
一方、スクライブ工程のみによって（すなわち、ブレーク工程を実行することなく）、垂直クラックＫを脆性材料基板４のスクライブラインＳＬの主面から逆側の主面まで伸展させ、脆性材料基板４を切断する手法を、「分断」と呼ぶ。
【００１９】
また、本実施の形態のスクライブ方法により割断または分断可能な脆性材料基板４の材質の例としては、ガラス、セラミック、シリコン、またはサファイア等が挙げられる。特に近年、通信機器関連の高周波モジュールに用いる基板として、ＨＴＣＣ（High Temperature Co-fired Ceramics）から、比較的加工のしやすいＬＴＣＣ（Low Temperature Co-fired Ceramics）への移行が加速している。そのため、本実施の形態のスクライブ方法は、益々有効に用いられることになる。
【００２０】
保持ユニット１０は、脆性材料基板４を保持しつつ移動させることによって、脆性材料基板４をスクライブユニット２０に対して移動させる。図１に示すように、保持ユニット１０は、基部１０ａ上に設けられており、主として、テーブル１１と、ボールねじ機構１２と、モータ１３と、を有している。
【００２１】
ここで、基部１０ａは、例えば略直方体状の石定盤により形成されており、その上面（保持ユニット１０と対向する面）は、平坦加工されている。これにより、基部１０ａの熱膨張を低減でき、保持ユニット１０に保持された脆性材料基板４を良好に移動させることができる。
【００２２】
テーブル１１は、載置された脆性材料基板４を吸着保持する。また、テーブル１１は、保持された脆性材料基板４を、矢印ＡＲ１方向（Ｘ軸プラスまたはマイナス方向：以下、単に、「進退方向」とも呼ぶ）に進退させるとともに、矢印Ｒ１方向に回転させる。図１および図２に示すように、テーブル１１は、主として、吸着部１１ａと、回転台１１ｂと、移動台１１ｃと、を有している。
【００２３】
吸着部１１ａは、回転台１１ｂの上側に設けられている。図１および図２に示すように、吸着部１１ａの上面には、脆性材料基板４が載置可能とされている。また、吸着部１１ａの上面には、複数の吸着溝（図示省略）が格子状に配置されている。したがって、脆性材料基板４が載置された状態で、各吸着溝内の雰囲気が排気（吸引）されることによって、脆性材料基板４は、吸着部１１ａに対して吸着される。
【００２４】
回転台１１ｂは、吸着部１１ａの下側に設けられており、Ｚ軸と略平行な回転軸１１ｄを中心に吸着部１１ａを回転させる。また、移動台１１ｃは、回転台１１ｂの下側に設けられており、進退方向に沿って、吸着部１１ａおよび回転台１１ｂを移動させる。
【００２５】
したがって、テーブル１１に吸着保持された脆性材料基板４は、矢印ＡＲ１方向に進退させられるとともに、吸着部１１ａの進退動作にともなって移動する回転軸１１ｄを中心に回転させられる。
【００２６】
ボールねじ機構１２は、テーブル１１の下側に配置されており、テーブル１１を矢印ＡＲ１方向に進退させる。図１および図２に示すように、ボールねじ機構１２は、主として、送りネジ１２ａと、ナット１２ｂと、を有している。
【００２７】
送りネジ１２ａは、テーブル１１の進退方向に沿って延びる棒体である。送りネジ１２ａの外周面には、螺旋状の溝（図示省略）が設けられている。また、送りネジ１２ａの一端は支持部１４ａにより、送りネジ１２ａの他端は支持部１４ｂにより、それぞれ回転可能に支持されている。さらに、送りネジ１２ａは、モータ１３と連動連結されており、モータ１３が回転すると、その回転方向に送りネジ１２ａが回転する。
【００２８】
ナット１２ｂは、送りネジ１２ａの回転にしたがい、不図示のボールの転がり運動によって、矢印ＡＲ１方向に進退する。図１および図２に示すように、ナット１２ｂは、移動台１１ｃの下部に固定されている。
【００２９】
したがって、モータ１３が駆動させられ、モータ１３の回転力が送りネジ１２ａに伝達されると、ナット１２ｂは、矢印ＡＲ１方向に進退する。その結果、ナット１２ｂが固定されているテーブル１１は、ナット１２ｂと同様に矢印ＡＲ１方向に進退する。
【００３０】
一対のガイドレール１５、１６は、進行方向におけるテーブル１１の移動を規制する。図２に示すように、一対のガイドレール１５、１６は、基部１０ａ上において、矢印ＡＲ２方向に所定距離だけ隔てて固定されている。
【００３１】
複数（本実施の形態では２つ）の摺動部１７（１７ａ、１７ｂ）は、ガイドレール１５に沿って矢印ＡＲ１方向に摺動自在とされている。図１および図２に示すように、各摺動部１７（１７ａ、１７ｂ）は、移動台１１ｃの下部において、矢印ＡＲ１方向に所定距離だけ隔てて固定されている。
【００３２】
複数（本実施の形態では２つ：ただし、図示の都合上、摺動部１８ａのみ記載）の摺動部１８は、ガイドレール１６に沿って矢印ＡＲ１方向に摺動自在とされている。図１および図２に示すように、各摺動部１８は、摺動部１７（１７ａ、１７ｂ）と同様に、移動台１１ｃの下部において、矢印ＡＲ１方向に所定距離だけ隔てて固定されている。
【００３３】
このように、モータ１３の回転力がボールねじ機構１２に付与されると、テーブル１１は、一対のガイドレール１５、１６に沿って移動する。そのため、進退方向におけるテーブル１１の直進性を確保することができる。
【００３４】
スクライブユニット２０は、ダイヤモンドポイント６０（後述する図３参照）を用いることによって、脆性材料基板４にスクライブラインを形成する。図１および図２に示すように、スクライブユニット２０は、主として、ヘッド部３０と、駆動部７０と、を有している。
【００３５】
ヘッド部３０は、保持されたダイヤモンドポイント６０から脆性材料基板４の表面に対し、押圧力（以下、単に、「スクライブ荷重」とも呼ぶ）を付与する。また、ヘッド部３０は、ダイヤモンドポイント６０の刃部６１（図３参照）を、脆性材料基板４に対し、接触かつ移動させることによって、脆性材料基板４上にスクライブラインを形成する。なお、ヘッド部３０の詳細な構成については、後述する。
【００３６】
駆動部７０は、ヘッド部３０に保持されたダイヤモンドポイント６０を矢印ＡＲ２方向（Ｙ軸プラスまたはマイナス方向）に沿って往復移動させる。図２に示すように、駆動部７０は、主として、支柱７１と、レール７２と、モータ７３と、を有している。
【００３７】
複数（本実施の形態では２本）の支柱７１（７１ａ、７１ｂ）は、基部１０ａから上下方向（Ｚ軸方向）に延びる。図２に示すように、各ガイドレール７２は、支柱７１ａ、７１ｂの間に挟まれた状態で、これら支柱７１ａ、７１ｂに対して固定される。
【００３８】
複数（本実施の形態では２本）のガイドレール７２は、加工方向におけるヘッド部３０の移動を規制する。図２に示すように、複数のガイドレール７２は、上下方向に所定距離だけ隔てて固定されている。
【００３９】
モータ７３は、不図示の送り機構（例えば、ボールねじ機構）と連動連結されている。これにより、モータ７３が回転すると、ヘッド部３０は、複数のガイドレール７２に沿って矢印ＡＲ２方向に往復する。
【００４０】
撮像部ユニット８０は、保持ユニット１０に保持された脆性材料基板４を撮像する。図２に示すように、撮像部ユニット８０は、複数のカメラ８５（８５ａ、８５ｂ）を有している。
【００４１】
複数（本実施の形態では２台）のカメラ８５（８５ａ、８５ｂ）は、図１および図２に示すように、保持ユニット１０の上方に配置されている。各カメラ８５（８５ａ、８５ｂ）は、脆性材料基板４上に形成された特徴的な部分（例えば、アライメントマーク（図示省略））の画像を撮像する。そして、各カメラ８５（８５ａ、８５ｂ）により撮像された画像に基づいて、脆性材料基板４の位置および姿勢が求められる。
【００４２】
制御ユニット９０は、スクライブ装置１の各要素の動作制御、およびデータ演算を実現する。図１および図２に示すように、制御ユニット９０は、主として、ＲＯＭ９１と、ＲＡＭ９２と、ＣＰＵ９３と、を有している。
【００４３】
ＲＯＭ（Read Only Memory）９１は、いわゆる不揮発性の記憶部であり、例えば、プログラム９１ａが格納されている。なお、ＲＯＭ９１としては、読み書き自在の不揮発性メモリであるフラッシュメモリが使用されてもよい。
【００４４】
ＲＡＭ（Random Access Memory）９２は、揮発性の記憶部であり、例えば、ＣＰＵ９３の演算で使用されるデータが格納される。ＣＰＵ（Central Processing Unit）９３は、ＲＯＭ９１のプログラム９１ａに従った制御（例えば、駆動部７０によるホルダ３１の往復動作、および昇降部５０によるホルダ３１（後述する図３参照）の昇降動作等の制御）、および種々のデータ演算処理等を実行する。
【００４５】
＜１．２．ヘッド部の構成＞
図３は、ヘッド部３０付近の構成の一例を示す正面図である。図４および図５のそれぞれは、ホルダ揺動部３４付近の構成の一例を示す側面図である。図３から図５に示すように、ヘッド部３０は、主として、ホルダ３１と、ホルダ揺動部３４と、ホルダジョイント３５と、昇降部５０と、ダイヤモンドポイント６０と、を有している。
【００４６】
ホルダ３１は、ヘッド部３０にダイヤモンドポイント６０を固定する。図３から図５に示すように、ダイヤモンドポイント６０の刃部６１が脆性材料基板４側となるように、ダイヤモンドポイント６０の把持部６２を把持する。
【００４７】
ダイヤモンドポイント６０は、脆性材料基板４に対して移動させられることによって、脆性材料基板４にスクライブラインを形成するツール（工具）である。なお、ダイヤモンドポイント６０の詳細な構成については、後述する。
【００４８】
ホルダ揺動部３４は、ダイヤモンドポイント６０の刃部６１を、揺動軸３６ａ、および／または、回転軸３８ａを中心に揺動させる。図４および図５に示すように、ホルダ揺動部３４は、主として、ホルダジョイント３５と、ホルダ取付ブロック４０と、を有している。
【００４９】
ホルダジョイント３５は、ホルダ３１およびホルダ取付ブロック４０を連動連結する。図３から図５に示すように、ホルダジョイント３５は、旋回部３８の下端に固定されており、主として、取付片３６と、旋回部３８と、を有している。
【００５０】
取付片３６は、ホルダジョイント３５の下部にホルダ３１を取り付けるための取付要素である。図３から図５に示すように、取付片３６は、ホルダジョイント３５の下端に設けられており、取付片３６の形状は、側面視略Ｌ字状とされている。
【００５１】
また、図３から図５に示すように、取付片３６は、揺動軸３６ａを有している。揺動軸３６ａは、ダイヤモンドポイント６０の延伸方向（矢印ＡＲ３方向）と略垂直な方向（矢印ＡＲ４方向：以下、単に、「軸心方向」とも呼ぶ）に延びる。そして、ホルダ３１は、取付片３６に設けられた揺動軸３６ａを中心に揺動する。
【００５２】
旋回部３８は、ダイヤモンドポイント６０の延伸方向（矢印ＡＲ３方向）に沿った回転軸３８ａを中心に回転可能とされている。図３に示すように、旋回部３８は、ベアリング４６、４７の内径面と対向するように、挿入されている。
【００５３】
ホルダ取付ブロック４０は、上述のようにホルダジョイント３５を回動可能に支持する。図３に示すように、ホルダ取付ブロック４０は、ホルダジョイント３５の取付片３６の上方、およびホルダ３１の上方に設けられており、主として、ベアリング４６、４７と、固定部４９と、を有している。
【００５４】
ベアリング４６、４７は、取付ブロック本体４０ａ内に、かつ、上からこの順番に、配置されている。ベアリング４６、４７は、ホルダジョイント３５の旋回部３８を軸支する。
【００５５】
固定部４９は、ベアリング４６、４７により回動自在にされた旋回部３８を、ホルダ取付ブロック４０に対して固定する。これにより、回転軸３８ａ周りにおけるホルダジョイント３５の回動角が設定できる。
【００５６】
なお、固定部４９としては、例えば、ネジ等の締結部材が用いられても良い。また、ベアリングの個数は２つに限定されず、例えば、１つであっても良いし、３つ以上であっても良い。
【００５７】
昇降部５０は、ホルダ３１を保持ユニット１０と近接する方向に移動させることによって、ホルダ３１に固定されたダイヤモンドポイント６０の刃部６１を脆性材料基板４に突き当てる。図３に示すように、昇降部５０は、主として、シリンダ５１と、伝達部５２と、を有している。
【００５８】
シリンダ５１は、ホルダ取付ブロック４０側に上下方向（Ｚ軸プラスまたはマイナス方向）に沿った駆動力を付与する駆動力供給源である。図３に示すように、シリンダ５１は、ホルダ取付ブロック４０の上方に配置されており、主として、本体部５１ａと、ロッド５１ｂと、を有している。
【００５９】
ロッド５１ｂは、本体部５１ａに対して進退可能とされている。図３に示すように、ロッド５１ｂの下端は、伝達部５２に連結されている。したがって、シリンダ５１が駆動し、ロッド５１ｂが本体部５１ａから進出することによって、伝達部５２は、ロッド５１ｂの下端により下方向に押し下げられる。
【００６０】
伝達部５２は、シリンダ５１およびホルダ取付ブロック４０の間に設けられており、シリンダ５１からの駆動力をホルダ取付ブロック４０に伝達する。
【００６１】
ガイド機構５３は、図３に示すように、主として、ガイドレール５３ａと、ガイドレール５３ａに沿って上下方向に摺動自在とされたガイドブロック５３ｂと、を有している。また、取付プレート５４は、ガイド機構５３およびホルダ取付ブロック４０の間に挟まれた板材である。ホルダ取付ブロック４０は、取付プレート５４を介してガイドブロック５３ｂに固定されている。これにより、ホルダ取付ブロック４０に上下方向に沿った駆動力が付与されると、ガイド機構５３は、ガイドブロック５３ｂの昇降方向に沿ってホルダ取付ブロック４０をガイドする。
【００６２】
回転軸５６は、図３から図５に示すように、ダイヤモンドポイント６０の延伸方向（矢印ＡＲ３方向）と略垂直であり、かつ、取付片３６に設けられた揺動軸３６ａと略垂直な方向に延びる。これにより、回転軸５６周りにおけるホルダ取付ブロック４０の回転角が設定できる。そのため、ホルダ３１に固定されたダイヤモンドポイント６０の姿勢がＹＺ平面内で調整できる。
【００６３】
＜１．３．ダイヤモンドポイントの構成＞
図６は、ダイヤモンドポイント６０の構成の一例を示す側面図である。図７は、ダイヤモンドポイント６０の刃部６１の形状の一例を示す正面図である。図８は、図７における刃部６１の稜線６６を説明するための正面図である。図６に示すように、ダイヤモンドポイント６０は、主として、刃部６１と、把持部６２と、を有している。
【００６４】
把持部６２は、図６に示すように、一端６２ａに刃部６１が設けられた円柱状または角柱状の棒体である。ホルダ３１により把持部６２が把持されることによって、ダイヤモンドポイント６０は、ヘッド部３０に取り付けられる。
【００６５】
ここで、本実施の形態において、把持部６２の直径は、好ましくは２〜６（ｍｍ）であり、把持部６２の長さは、好ましくは１０〜７０（ｍｍ）である。
【００６６】
刃部６１は、ダイヤモンド含有物により成形されている。刃部６１が脆性材料基板４に突き当てられることによって、脆性材料基板４にスクライブラインが形成される。図７および図８に示すように、刃部６１は、四角錐台形状を有しており、主として、先端面６４と、複数の斜面６５（６５ａ〜６５ｄ）と、複数の角丸面６７（６７ａ〜６７ｄ：ただし、角丸面６７ｄは図示の都合上省略）と、を有している。そして、隣接する２つの斜面６５により、刃部６１の稜線６６が形成されている。
【００６７】
複数の斜面６５（６５ａ〜６５ｄ）は、図７および図８に示すように、四角錐台形状とされた刃部６１の側面を形成する。各斜面６５（６５ａ〜６５ｄ）は、台形状の平面とされている。
【００６８】
複数の角丸面６７（６７ａ〜６７ｄ）は、先端面６４の各角部に形成されており、曲面形状を有している。また、各角丸面６７は、複数の斜面６５のうち対応する隣接斜面６５と、先端面６４と、に囲まれている。例えば、図７に示すように、角丸面６７ａは、互いに隣接する斜面６５ａ、６５ｂと、先端面６４と、に囲繞されている。
【００６９】
ここで、本実施の形態において、刃部６１の各稜線６６は、２つの隣接する斜面６５の間に形成された直線部６８と、この隣接する斜面６５のそれぞれと接続する角丸面６７上に位置しており、直線部６８および先端面６４を接続する曲線部６９と、を有している。
【００７０】
例えば、図７および図８に示すように、稜線６６ｂは、直線部６８ｂおよび曲線部６９ｂを有している。直線部６８ｂは、隣接する斜面６５ａ、６５ｄの間に形成された線分である。一方、曲線部６９ｂは、直線部６８ｂおよび先端面６４を接続する円弧状の曲線である。
【００７１】
また、図８に示すように、刃部６１の各稜線６６において、先端面６４に対する直線部６８の傾きの絶対値は、先端面６４に対する曲線部６９の傾きの絶対値（すなわち、曲線部６９上の各位置における接線の傾きの絶対値）より大きくなるように設定されている。
【００７２】
なお、本実施の形態において、把持部６２との取付位置付近（先端面６４と逆側に位置する四角錐台の底面）における刃部６１の大きさは、好ましくは０．５ｍｍ角〜３．０ｍｍ角（さらに好ましくは、０．８ｍｍ角〜２．０ｍｍ角）である。
【００７３】
＜１．４．刃部に含まれる材料＞
上述のように、刃部６１はダイヤモンド含有物により成形されている。このダイヤモンド含有物の一例として、焼結ダイヤモンド、多結晶体ダイヤモンド、天然単結晶ダイヤモンド、および合成単結晶ダイヤモンドが挙げられる。以下では、特に、焼結ダイヤモンドおよび多結晶体ダイヤモンドを説明する。
【００７４】
＜１．４．１．焼結ダイヤモンド＞
刃部６１の成形に用いられる焼結ダイヤモンドは、ダイヤモンド粒子と、残部の結合相と、を有しており、隣り合うダイヤモンド粒子同士が互いに結合していることが好ましい。隣り合うダイヤモンド粒子同士が互いに結合していることによって、優れた耐摩耗性及び強度が得られる。
【００７５】
ここでは、焼結ダイヤモンドに含まれる材料のうち、ダイヤモンド粒子、並びに結合相に含まれる結合材および添加剤について、説明する。
【００７６】
ダイヤモンド粒子の平均粒子径は、好ましくは、０．１〜５．０（μｍ）（さらに好ましくは、０．５〜１．０（μｍ））の範囲である。
【００７７】
ここで、ダイヤモンドの平均粒子径が０．６μｍ未満となる場合、ダイヤモンド粒界においてクラックが伝播し易くなる。そのため、ダイヤモンドポイント６０の寿命が短くなるという問題が生ずる。
【００７８】
焼結ダイヤモンド中におけるダイヤモンドの含有量は、好ましくは、６５．０〜７５．０（重量％）（さらに好ましくは、６８．０〜７２．０（重量％）：８３．０〜８８．０（容量％））の範囲である。ここで、ダイヤモンドの含有量が６８．０重量％未満の場合、焼結ダイヤモンドの耐摩耗性が低下する。
【００７９】
添加剤としては、例えば、タングステン、チタン、ニオブ、タンタルより選ばれる少なくとも１種以上の元素の超微粒子炭化物が好適に使用される。
【００８０】
ここで、焼結ダイヤモンド中における超微粒子炭化物の含有量は、好ましくは、３．０〜１０．０（重量％）の範囲である。
【００８１】
さらに好ましくは、超微粒子炭化物の含有量は、６．０〜８．０（重量％）の範囲であり、超微粒子炭化物は、１．０〜４．０（重量％）の炭化チタンと、残部の炭化タングステンと、を含む。これにより、焼結過程におけるダイヤモンドの溶融−凝固時において、ダイヤモンド粒子の異常粒成長を抑制することができる。そのため、さらに耐捩り強度特性を向上させることができる。
【００８２】
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、この中でもコバルトが好適である。また、焼結ダイヤモンド中における結合材の含有量は、好ましくは、ダイヤモンドおよび超微粒子炭化物の残部であり、さらに好ましくは、２０〜２５（重量％）の範囲である。
【００８３】
なお、本実施の形態における「重量％」は、ＥＤＸ（Energy Dispersive X-ray spectrometry）により行われた元素分析に基づいて、求められている。一方、「容量％」は、空孔を含む焼結ダイヤモンドの全体積に対するダイヤモンド粒子の合計体積の割合をいう。
【００８４】
＜１．４．２．多結晶体ダイヤモンド＞
また、刃部６１の成形に用いられる多結晶体ダイヤモンドは、微細な結晶粒組織、または非晶質を有するグラファイト型炭素物質を出発物質として、超高圧高温下で直接的にダイヤモンドに変換焼結されたものである。また、多結晶体ダイヤモンドは、実質的にダイヤモンドのみからなるものであり、多結晶体ダイヤモンドには、意図的に他の物質が添加されていない。
【００８５】
微細な結晶粒組織を有するグラファイト型炭素物質としては、例えば、平均粒子径０．５〜１（μｍ）のダイヤモンド粒子が、挙げられる。また、非晶質を有するグラファイト型炭素物質としては、アモルファスカーボン（amorphous Carbon：ａ−Ｇ）、カーボンナノチューブ（Carbon Nanotube：ＣＮＴ）、またはフラーレンＣ60が、挙げられる。
【００８６】
＜１．５．スクライブ方法＞
ここでは、ダイヤモンド含有物のツールの一例として挙げられるダイヤモンドポイント６０により、脆性材料基板４上にスクライブラインＳＬを形成する手法を、図１、図２、および図７を参照しつつ説明する。
【００８７】
本手法では、ヘッド部３０の動作によって、ダイヤモンドポイント６０の外面のうち、角丸面６７が、脆性材料基板４に接触させられる。そして、脆性材料基板４と接触する角丸面６７から脆性材料基板４に、力（スクライブ荷重）が付与される。
【００８８】
続いて、ダイヤモンドポイント６０の角丸面６７が脆性材料基板４に接触させられ状態で、ダイヤモンドポイント６０が脆性材料基板４に対して相対的に移動させられる。この場合において、Ｘ軸方向（矢印ＡＲ１方向：図１参照）には、ダイヤモンドポイント６０が、Ｙ軸方向（矢印ＡＲ２方向：図２参照）には、脆性材料基板４を保持する保持ユニット１０が、それぞれ移動させられる。
【００８９】
これにより、脆性材料基板４の表面には、ダイヤモンドポイント６０の刃部６１（図７参照）の軌跡に応じたスクライブラインＳＬが形成される。また、脆性材料基板４には、スクライブラインＳＬから垂直方向（Ｚ軸方向）に延びる垂直クラックＫが形成される。
【００９０】
ここで、ダイヤモンドポイント６０と脆性材料基板４とが接触させられつつ、ダイヤモンドポイント６０が脆性材料基板４に対して移動させられる場合、脆性材料基板４と接触する角丸面６７は、図７に示すように、下向きに凸とされる。
【００９１】
また、スクライブ荷重は、好ましくは、０．３〜３．０（Ｎ）（さらに好ましくは、０．５〜２．５（Ｎ））の範囲である。また、脆性材料基板４に対するダイヤモンドポイント６０の移動速度は、通常、５０〜１２００（ｍｍ／ｓｅｃ）、好ましくは、１００〜８００（ｍｍ／ｓｅｃ）の範囲である。なお、スクライブ荷重および移動速度の具体的な値は、脆性材料基板４の材質、および／または、厚さ等から適宜設定される。
【００９２】
＜１．６．スクライブ原理＞
図９は、角丸面を有しない刃部の形状の一例を示す正面図である。ここでは、図７および図９を参照しつつ、刃部６１に角丸面６７が成形されていない場合に形成されるスクライブラインＳＬおよび垂直クラックＫと比較することによって、刃部６１に角丸面６７が成形されている場合におけるスクライブ原理を説明する。
【００９３】
まず、刃部６１に角丸面６７が成形されていない場合において、刃部６１の稜線６６により形成されるスクライブラインＳＬおよび垂直クラックＫについて検討する。
【００９４】
図９に示すように、刃部６１の稜線６６が脆性材料基板４と接触させられた状態で、刃部６１から脆性材料基板４に力が付与されつつ、刃部６１が脆性材料基板４に対して移動させられると、脆性材料基板４が切削され、脆性材料基板４上にスクライブラインＳＬが形成される。また、刃部６１から脆性材料基板４に付与される力によって、このスクライブラインＳＬから垂直方向に伸展する垂直クラックＫが、脆性材料基板４に形成される。
【００９５】
このように、刃部６１に角丸面６７が成形されておらず、刃部６１の稜線６６によりスクライブラインＳＬおよび垂直クラックＫが形成される場合、スクライブラインＳＬ付近の脆性材料基板４が切削される。その結果、脆性材料基板４の切り屑が発生するという問題が生じる。また、場合によってはスクライブラインＳＬ付近（スクライブされた断面）にマイクロクラックが発生するという問題も生ずる。
【００９６】
次に、刃部６１に角丸面６７が成形されている場合において、刃部６１の曲線部６９により形成されるスクライブラインＳＬおよび垂直クラックＫについて検討する。
【００９７】
図７に示すように、曲線部６９の形状は、直線部６８の形状と比較してなだらかである。すなわち、刃部６１の各稜線６６において、先端面６４に対する直線部６８の傾きの絶対値は、先端面６４に対する曲線部６９の傾きの絶対値より大きくなるように設定されている。
【００９８】
これにより、刃部６１の稜線６６により脆性材料基板４が切削される場合（図９参照）と同等な力が、刃部６１の角丸面６７から脆性材料基板４に付与される場合であっても、脆性材料基板４は切削されない。
【００９９】
すなわち、刃部６１の曲線部６９が、脆性材料基板４と接触させられた状態で、刃部６１から上述の同等な力（場合によっては、同等以上の力）が付与されと、角丸面６７と接触する脆性材料基板４の接触部４ａには、圧縮応力（スクライブラインＳＬの両側からスクライブラインＳＬに向かう応力）が発生する。続いて、刃部６１が接触部４ａから離隔する方向に移動させられると、この接触部４ａには引張応力が発生する。そして、この接触部４ａが刃部６１の移動方向に沿って移動し、各接触部４ａで圧縮応力および引張応力が発生することによって、トリガークラックを起点としたスクライブラインＳＬおよび垂直クラックＫが脆性材料基板４に形成される。
【０１００】
このように、刃部６１に角丸面６７が成形されている場合、脆性材料基板４は切削されず、角丸面６７から脆性材料基板４に大きなスクライブ荷重が付与できる。すなわち、刃部６１に角丸面６７が成形されており、刃部６１の曲線部６９によりスクライブラインＳＬおよび垂直クラックＫが形成される場合、刃部６１の直線部６８により形成される場合よりも大きな圧縮応力および引張応力を接触部４ａに発生させることができる。そのため、切り屑およびマイクロクロックの発生を防止でき、脆性材料基板４を良好にスクライブできる。
【０１０１】
＜１．７．本実施の形態のダイヤモンドポイントの利点＞
以上のように、本実施の形態のダイヤモンドポイント６０、およびこのダイヤモンドポイント６０を有するスクライブ装置１において、刃部６１は、図７および図８に示すように、先端面６４と、複数の斜面６５と、各々が曲面形状とされた複数の角丸面６７と、を有している。
【０１０２】
また、刃部６１の各稜線６６は、複数の斜面６５のうち対応する２つの隣接斜面の間に形成された直線部６８と、この２つの隣接斜面のそれぞれと接続する角丸面６７上に位置しており、直線部６８および先端面６４を接続する曲線部６９と、を有している。さらに、刃部６１の各稜線６６において、先端面６４に対する直線部６８の傾きの絶対値は、先端面６４に対する曲線部６９の傾きの絶対値より大きくなるように設定されている。
【０１０３】
また、ダイヤモンドポイント６０により、脆性材料基板４上にスクライブラインＳＬが形成される場合、脆性材料基板４と接触する角丸面６７は、下向きに凸の状態とされる。
【０１０４】
これにより、刃部６１の角丸面６７から脆性材料基板４に力が付与される場合、ダイヤモンドポイント６０は、角丸面６７と接触する脆性材料基板４の接触部４ａ（図７参照）を切削することなく、この接触部４ａに大きな圧縮応力および引張応力を発生させることができる。そして、この圧縮応力および引張応力によって、脆性材料基板４にスクライブラインＳＬおよび垂直クラックＫが形成される。
【０１０５】
そのため、ダイヤモンドポイント６０は、スクライブラインＳＬ付近に切り屑およびマイクロクロックが発生することを防止でき、脆性材料基板４を良好にスクライブできる。また、ダイヤモンドポイント６０の寿命を向上させることができる。
【０１０６】
＜２．第２の実施の形態＞
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。第１および第２の実施の形態のスクライブ装置１、１００は、対応するスクライブユニット２０、１２０の構成が互いに異なる点を除いては、同様な構成を有する。そこで、以下では、この相違点を中心に説明する。
【０１０７】
なお、スクライブ装置１、１００で同様な構成要素には、同一符号が付されており、この同一符号が付された構成要素は、第１の実施の形態で説明済みである。そのため、以下では、この同一符号に対応する構成要素の説明が、省略されている。
【０１０８】
＜２．１．スクライブ装置の構成＞
図１０および図１１は、スクライビングホイール１６０付近の構成の一例を示す正面図および下面図である。図１２は、キャスター効果を説明するための下面図である。以下では、図１、図２、および図１０から図１２を参照しつつ、スクライブ装置１００の構成を説明する。
【０１０９】
スクライブ装置１００は、第１の実施の形態のスクライブ装置１と同様に、脆性材料基板４にスクライブラインを入れる装置である。図１および図２に示すように、スクライブ装置１００は、主として、保持ユニット１０と、スクライブユニット１２０と、撮像部ユニット８０と、制御ユニット１９０と、を備えている。
【０１１０】
保持ユニット１０は、脆性材料基板４を保持しつつ移動させることによって、脆性材料基板４をスクライブユニット１２０に対して移動させる。図１に示すように、保持ユニット１０は、基部１０ａ上に設けられており、主として、テーブル１１と、ボールねじ機構１２と、モータ１３と、を有している。
【０１１１】
スクライブユニット１２０は、スクライビングホイール１６０を、脆性材料基板４に対し、圧接転動させることによって、脆性材料基板４にスクライブラインを形成する。図１および図２に示すように、スクライブユニット１２０は、主として、ヘッド部１３０と、駆動部１７０と、を有している。
【０１１２】
ヘッド部１３０は、保持されたスクライビングホイール１６０から脆性材料基板４の表面に対し、スクライブ荷重を付与する。図１０に示すように、ヘッド部１３０は、ホルダ１３１を有している。また、ホルダ１３１は、スクライビングホイール１６０を回転自在に保持する要素である。図１０に示すように、ホルダ１３１は、主として、ピン１３６と、支持枠体１３７と、旋回部１３８と、を有している。
【０１１３】
ピン１３６は、スクライビングホイール１６０を貫通する貫通孔１６０ａに、挿入された状態で固定された棒体である。ここで、貫通孔１６０ａは、図１０および図１１に示すように、Ｘ軸と略平行な回転軸１６０ｂに沿って延びている。
【０１１４】
支持枠体１３７は、図１０に示すように、貫通孔１６０ａの両開口（両端）を覆うように配置された構造物である。貫通孔１６０ａの両端から突出するピン１３６は、支持枠体１３７に対して、回転可能に設置されている。したがって、ピン１３６に固定されたスクライビングホイール１６０は、支持枠体１３７に対して回転自在とされている。
【０１１５】
旋回部１３８は、図１０に示すように、支持枠体１３７の上部に設けられており、Ｚ軸と略平行な回転軸１３８ａを中心に支持枠体１３７を回転させる。図１１に示すように、下面から見た旋回部１３８の回転軸１３８ａの位置と、脆性材料基板４における保持ユニット１０の設置位置１６０ｃとは、ズレている。
【０１１６】
これにより、スクライビングホイール１６０の進行方向が、図１２に示すように、矢印ＡＲ５（２点鎖線）方向から矢印ＡＲ６（実線）方向に変化すると、キャスター効果によりスクライビングホイール１６０には、回転軸１３８ａ周りのトルクが働く。そのため、スクライビングホイール１６０は矢印Ｒ２方向に回動し、スクライビングホイール１６０の位置は２点鎖線位置から実線位置に変化する。
【０１１７】
このように、スクライビングホイール１６０の進行方向が変化して、スクライビングホイール１６０の姿勢が進行方向に対して角度θ１だけズレた場合であっても、スクライビングホイール１６０に矢印Ｒ２方向のトルクが働く。その結果、スクライビングホイール１６０の姿勢と、スクライビングホイール１６０の進行方向が略平行となるように、スクライビングホイール１６０が旋回する。
【０１１８】
駆動部１７０は、ヘッド部１３０に保持されたスクライビングホイール１６０を矢印ＡＲ２方向に往復させる。図２に示すように、駆動部１７０は、主として、支柱７１と、ガイドレール７２と、モータ７３と、を有している。
【０１１９】
制御ユニット１９０は、スクライブ装置１００の各要素の動作制御、およびデータ演算を実現する。図１および図２に示すように、制御ユニット１９０は、主として、ＲＯＭ９１と、ＲＡＭ９２と、ＣＰＵ９３と、を有している。
【０１２０】
＜２．２．スクライビングホイールの構成＞
図１３および図１４は、スクライビングホイール１６０の構成の一例を示す側面図および正面図である。図１５は、図１４の符号Ａにおける部分拡大図である。スクライビングホイール１６０は、第１の実施の形態の刃部６１と同様なダイヤモンド含有物（例えば、焼結ダイヤモンドまたや多結晶体ダイヤモンド）により成形されている。スクライビングホイール１６０は、脆性材料基板４に対して移動させられることによって、脆性材料基板４上にスクライブラインを形成するツールである。
【０１２１】
図１０ないし図１４に示すように、スクライビングホイール１６０は、２つの円錐台の下底面（ただし、下底面は上底面より面積が大きい）が互いに対向するように配置されたものであり、略円盤形状（算盤珠形状）を有している。図１３および図１４に示すように、スクライビングホイール１６０は、主として、本体部１６１と、刃１６２と、を有している。
【０１２２】
本体部１６１は、図１３および図１４に示すように、円盤状とされており、本体部１６１の中心付近には、回転軸１６０ｂに沿って本体部１６１を貫通する貫通孔１６０ａが設けられている。また、本体部１６１の外周には、円環状の本体部１６１が設けられている。
【０１２３】
刃１６２は、図１３に示すように、回転軸１６０ｂを中心とした同心円状の内周および外周により形成される円環状体である。図１４に示すように、刃１６２は、正面視Ｖ字状とされている。回転軸１６０ｂに沿った刃１６２の厚さＴｂ（図１４参照）は、回転軸１６０ｂ側から刃先１６２ａに向かうに従って、徐々に小さくなる。
【０１２４】
刃先１６２ａは、刃１６２の最外周部（すなわち、刃１６２のうち、回転軸１６０ｂからの距離が最大となり、刃１６２の厚さＴｂが最小となる部分）に沿って設けられている。図１５に示すように、刃先１６２ａは、主として、複数の斜面１６５（１６５ａ、１６５ｂ）と、角丸面１６７と、を有している。
【０１２５】
なお、図１３に示すように、刃先１６２ａの各部分には、意図して形成された凹凸がなく、刃先１６２ａの各部分と回転軸１６０ｂとの距離は、同一となる。
【０１２６】
複数（本実施の形態では２つ）の斜面１６５（１６５ａ、１６５ｂ）は、図１５に示すように、刃１６２の側面を形成する。また、角丸面１６７は、図１５に示すように、斜面１６５（１６５ａ、１６５ｂ）のそれぞれと接続されている。
【０１２７】
＜２．３．スクライビングホイールの寸法＞
ここで、スクライビングホイール１６０の外径Ｄｍ（図１４参照）は、通常、１〜１０（ｍｍ）、好ましくは、１〜５（ｍｍ）（さらに好ましくは、１〜３（ｍｍ））の範囲である。スクライビングホイール１６０の外径Ｄｍが１ｍｍより小さい場合には、スクライビングホイール１６０の取り扱い性および耐久性が低下する。一方、スクライビングホイール１６０の外径Ｄｍが５ｍｍより大きい場合には、スクライブ時の垂直クラックＫが脆性材料基板４に対して深く形成されないことがある。
【０１２８】
また、スクライビングホイール１６０の厚さＴｈ（図１４参照）は、好ましくは、０．５〜１．２（ｍｍ）（さらに好ましくは、０．５〜１．１（ｍｍ））の範囲である。スクライビングホイール１６０の厚さＴｈが０．５ｍｍより小さい場合には、加工性およ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１６０の厚さＴｈが１２ｍｍより大きい場合には、スクライビングホイール１６０の材料および製造のためのコストが高くなる。
【０１２９】
また、刃１６２の刃先角θ２（図１４参照）は、通常鈍角であり、好ましくは、９０＜θ２≦１６０（ｄｅｇ）（さらに好ましくは、１００≦θ２≦１４０（ｄｅｇ））の範囲である。なお、刃先角θ２の具体的角度は、切断する脆性材料基板４の材質、および／または、厚さ等から適宜設定される。
【０１３０】
＜２．４．スクライビングホイールの成形手法＞
ここでは、焼結ダイヤモンドまたは多結晶体ダイヤモンドからスクライビングホイール１６０を成形する手法について説明する。まず、本成形手法では、まず、好適厚さ（０．５〜１．２（ｍｍ））とされた多結晶体ダイヤモンドから、所望の半径となる円盤が切り取られる。
【０１３１】
次に、回転軸１６０ｂに沿った刃１６２の厚さＴｂが回転軸１６０ｂ側から刃先１６２ａに向かうに従って徐々に小さくなるように、円盤の周縁部が削られる。これにより、円盤の周縁部に、正面視Ｖ字状の刃１６２が形成される。
【０１３２】
＜２．５．スクライブ方法＞
ここでは、ダイヤモンド含有物のツールの一例として挙げられるスクライビングホイール１６０により、脆性材料基板４上にスクライブラインＳＬを形成する手法を、図１、図２、および図１５を参照しつつ、説明する。
【０１３３】
本手法では、ヘッド部１３０の動作によって、スクライビングホイール１６０の外面のうち、角丸面１６７が、脆性材料基板４に接触させられる。そして、脆性材料基板４と接触する角丸面１６７から脆性材料基板４に、力（スクライブ荷重）が付与される。
【０１３４】
続いて、スクライビングホイール１６０の角丸面１６７が脆性材料基板４に接触させられ状態で、スクライビングホイール１６０が脆性材料基板４に対して相対的に移動させられる。この場合において、Ｘ軸方向（矢印ＡＲ１方向：図１参照）には、スクライビングホイール１６０が、Ｙ軸方向（矢印ＡＲ２方向：図２参照）には、脆性材料基板４を保持する保持ユニット１０が、それぞれ移動させられる。
【０１３５】
これにより、スクライビングホイール１６０が脆性材料基板４上を回転させられ、刃先１６２ａの角丸面１６７（図１５参照）の軌跡に応じたスクライブラインＳＬが、脆性材料基板４上に形成される。また、脆性材料基板４には、スクライブラインＳＬから垂直方向（Ｚ軸方向）に延びる垂直クラックＫが形成される。
【０１３６】
ここで、スクライブ荷重は、好ましくは、３〜３０（Ｎ）（さらに好ましくは、５〜２０（Ｎ））の範囲である。また、脆性材料基板４に対するスクライビングホイール１６０の移動速度は、通常、５０〜１２００（ｍｍ／ｓｅｃ）、好ましくは、５０〜３００（ｍｍ／ｓｅｃ）の範囲である。なお、スクライブ荷重および移動速度の具体的な値は、脆性材料基板４の材質、および／または、厚さ等から適宜設定される。
【０１３７】
＜２．６．スクライブ原理＞
本実施の形態のスクライビングホイール１６０の刃先１６２ａには、図１５に示すように、角丸面１６７が成形されている。これにより、第１の実施の形態と同様に、脆性材料基板４は切削されず、刃先１６２ａの角丸面１６７から脆性材料基板４に大きなスクライブ荷重が付与できる。すなわち、刃先１６２ａに角丸面１６７が成形されており、この角丸面１６７によりスクライブラインＳＬおよび垂直クラックＫが形成される場合、大きな圧縮応力および引張応力を接触部４ａに発生させることができる。そのため、切り屑およびマイクロクロックの発生を防止でき、脆性材料基板４を良好にスクライブできる。
【０１３８】
＜２．７．本実施の形態におけるスクライビングホイールの利点＞
以上のように、本実施の形態のスクライビングホイール１６０、およびこのスクライビングホイール１６０を有するスクライブ装置１００において、図１４に示すように、刃１６２の厚さＴｂは、本体部１６１の中心から刃先１６２ａに向かって小さくなる。
【０１３９】
また、図１５に示すように、刃先１６２ａは、刃１６２の側面を形成する２つの斜面１６５（１６５ａ、１６５ｂ）のそれぞれと接続された角丸面１６７を有している。さらに、角丸面１６７は、曲面形状を有している。
【０１４０】
これにより、刃先１６２ａの角丸面１６７から脆性材料基板４に力が付与される場合、スクライビングホイール１６０は、角丸面１６７と接触する脆性材料基板４の接触部４ａ（図１０参照）を切削することなく、この接触部４ａに大きな圧縮応力および引張応力を発生させることができる。そして、この圧縮応力および引張応力によって、脆性材料基板４にスクライブラインＳＬおよび垂直クラックＫが形成される。
【０１４１】
そのため、スクライビングホイール１６０は、第１の実施の形態のダイヤモンドポイント６０と同様に、スクライブラインＳＬ付近に切り屑およびマイクロクロックが発生することを防止でき、脆性材料基板４を良好にスクライブできる。また、スクライビングホイール１６０の寿命を向上させることができる。
【０１４２】
＜３．変形例＞
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく様々な変形が可能である。
【０１４３】
（１）第１の実施の形態において、刃部６１は、四角錐台形状を有するものとして説明したが、これに限定されるものでない。例えば、刃部６１は、三角錐台形状を有するものであっても良いし、ｎ角錐台形状（ただし、ｎは、５以上の整数）を有するものであっても良い。さらに、刃部６１は、ｍ角錐台形状（ただし、ｍは、３以上の整数）を有するものであっても良い。
【０１４４】
（２）また、第１および第２の実施の形態では、駆動部７０、１７０の送り機構としてボールねじを使用したものが採用されているが（図２参照）、これに限定されるものでない。例えば、リニアモータ（リニアレール）等が送り機構として採用されても良い。
【０１４５】
（３）さらに、第１の実施の形態においては駆動部７０が、第２の実施の形態においては駆動部１７０が、それぞれヘッド部３０、１３０を保持ユニット１０に対して移動させるものとして説明したが、ヘッド部３０、１３０の移動態様はこれに限定されるものでない。
【０１４６】
例えば、ヘッド部３０、１３０が固定され、保持ユニット１０が矢印ＡＲ１方向（図１参照）に移動させられても良い。また、保持ユニット１０が固定され、ヘッド部３０、１３０がそれぞれ駆動部７０、１７０により矢印ＡＲ２方向（図２参照）に移動させられても良い。さらに、ヘッド部３０および保持ユニット１０の両者が移動させられても良い。
【０１４７】
このように、脆性材料基板４を保持する保持ユニット１０と、ダイヤモンドポイント６０を把持するヘッド部３０またはスクライビングホイール１６０を把持するヘッド部１３０と、は、少なくとも一方が他方に対して相対的に移動できれば十分である。
【実施例】
【０１４８】
以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの例に何ら限定されるものではない。
【０１４９】
＜実施例１＞
図１６は、スクライブされた脆性材料基板４の端面強度を評価するための試験方法を説明するための図である。図１７は、実施例１および比較例１の試験条件を示す図である。図１８は、実施例１および比較例１の試験結果を示す図である。図１９は、角丸面６７を有する刃部６１（図７参照）によりスクライブされた脆性材料基板４の写真である。図２０は、角丸面を有しない刃部（図９参照）によりスクライブされた脆性材料基板４の写真である。
【０１５０】
ここで、実施例１では、スクライブされた脆性材料基板４の端面強度を評価する試験として、４点曲げ試験が採用されている。また、図１６および図１７に示すように、本試験では、上部支点９５（９５ａ、９５ｂ）間距離Ｄ１が１０．０（ｍｍ）とされ、下部支点９６（９６ａ、９６ｂ）間距離Ｄ２が２０．０ｍｍとされ、スクライブ面を下向きにされた状態で、長辺側が矢印ＡＲ７方向に曲げられる。
【０１５１】
図１８に示すように、実施例１の破壊荷重の平均値は、比較例１の破壊荷重の平均値の約３倍となっている。すなわち、実施例１によりスクライブされた脆性材料基板４は、比較例１によりスクライブされた脆性材料基板４と比較して、強度が向上した。
【０１５２】
また、比較例１（図２０参照）では、スクライブラインＳＬ付近に切り屑が発生しているが、実施例１では、スクライブラインＳＬ付近に切り屑が発生していない。このように、実施例１では、比較例１と比較して脆性材料基板４に対して良好なスクライブが実行できた。
【符号の説明】
【０１５３】
１、１００ スクライブ装置
４ 脆性材料基板
４ａ 接触部
１０ 保持ユニット
２０、１２０ スクライブユニット
３０、１３０ ヘッド部
６０ ダイヤモンドポイント
６１ 刃部
６２ 把持部
６４ 先端面
６５（６５ａ〜６５ｄ） 斜面
６６（６６ａ〜６６ｃ） 稜線
６７（６７ａ〜６７ｃ） 角丸面
６８（６８ｂ、６８ｃ） 直線部
６９（６９ｂ、６９ｃ） 曲線部
７０、１７０ 駆動部
８０ 撮像部ユニット
９０、１９０ 制御ユニット
１６０ スクライビングホイール
１６１ 本体部
１６２ 刃
１６２ａ 刃先
１６５（１６５ａ、１６５ｂ） 斜面
１６７ 角丸面
Ｋ 垂直クラック
ＳＬ スクライブライン
【技術分野】
【０００１】
ダイヤモンド含有物により成形されており、脆性材料基板に対して相対的に移動させられることによって脆性材料基板上にスクライブラインを形成するスクライビングホイール、およびこのスクライビングホイールを有するスクライブ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガラス基板上にスクライブラインを形成するために、ダイヤモンドポイントまたはダイヤモンドホイールによってガラス基板を切削する技術が、従来より知られている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−０８５７９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このように、特許文献１の技術では、ガラス基板が切削されるため、スクライブライン付近に切り屑が発生するという問題が生ずる。そして、特許文献１の技術では、場合によっては、スクライブされた断面にマイクロクラック（細かい亀裂）が発生するという問題が生ずる。
【０００５】
そこで、本発明では、脆性材料基板に良好なスクライブラインを形成することができるスクライビングホイール、および、このスクライビングホイールを有する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】
【０００６】
上記の課題を解決するため、請求項１の発明は、ダイヤモンド含有物により成形されており、脆性材料基板に対して相対的に移動させられることによって前記脆性材料基板上にスクライブラインを形成するスクライビングホイールであって、(a)円盤状の本体部と、(b)前記本体部の外周に設けられた円環状の刃と、(c)前記刃の最外周部に沿って設けられた刃先とを備え、前記刃の厚さは、前記本体部の中心から前記刃先に向かって小さくなるとともに、前記刃先は、前記刃の側面を形成する２つの斜面のそれぞれと接続された角丸面を有することを特徴とする。
【０００７】
また、請求項２の発明は、請求項１に記載のスクライビングホイールにおいて、前記ダイヤモンド含有物は、多結晶体ダイヤモンドであり、前記多結晶体ダイヤモンドは、微細な結晶粒組織または非晶質、を有するグラファイト型炭素物質を出発物質として、超高圧高温下で直接的にダイヤモンドに変換焼結されており、実質的にダイヤモンドのみからなることを特徴とする。
【０００８】
また、請求項３の発明は、請求項１に記載のスクライビングホイールにおいて、前記ダイヤモンド含有物は、焼結ダイヤモンドであり、前記焼結ダイヤモンドは、６５．０〜７５．０重量％のダイヤモンドと、３．０〜１０．０重量％の超微粒子炭化物と、残部の結合材とを含み、前記ダイヤモンドの平均粒子径は、０．１〜５．０μｍの範囲であり、前記結合材は、コバルトを主成分とする鉄系金属であることを特徴とする。
【０００９】
また、請求項４の発明は、請求項３に記載のスクライビングホイールにおいて、前記超微粒子炭化物は、６．０〜８．０重量％の範囲であるとともに、１．０〜４．０重量％の炭化チタンと、残部の炭化タングステンとを含むことを特徴とする。
【００１０】
また、請求項５の発明は、請求項１から請求項４のいずれかに記載のスクライビングホイールを、前記脆性材料基板に対し、圧接転動させることによって、前記脆性材料基板上にスクライブラインを形成するスクライブユニットと、前記脆性材料基板を保持しつつ移動させることによって、前記脆性材料基板を前記スクライブユニットに対して相対的に移動させる保持ユニットとを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１から請求項５に記載の発明において、刃の厚さは、本体部の中心から刃先に向かって小さくなる。また、刃先は、刃の側面を形成する２つの斜面のそれぞれと接続された角丸面を有している。さらに、角丸面は、曲面形状を有している。
【００１２】
これにより、刃先の角丸面から脆性材料基板に力が付与される場合、スクライビングホイールは、角丸面と接触する脆性材料基板の接触部を切削することなく、この接触部に大きな圧縮応力および引張応力を発生させることができる。そして、この圧縮応力および引張応力によって、脆性材料基板にスクライブラインおよび垂直クラックが形成される。そのため、スクライブライン付近に切り屑およびマイクロクロックが発生することを防止でき、脆性材料基板を良好にスクライブできる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１および第２の実施の形態におけるスクライブ装置の全体構成の一例を示す正面図である。
【図２】本発明の第１および第２の実施の形態におけるスクライブ装置の全体構成の一例を示す側面図である。
【図３】ヘッド部付近の構成の一例を示す正面図である。
【図４】ホルダ揺動部付近の構成の一例を示す側面図である。
【図５】ホルダ揺動部付近の構成の一例を示す側面図である。
【図６】第１の実施の形態におけるダイヤモンドポイントの構成の一例を示す側面図である。
【図７】第１の実施の形態における刃部の形状の一例を示す正面図である。
【図８】図７における刃部の稜線を説明するための正面図である。
【図９】角丸面を有しない刃部の形状の一例を示す正面図である。
【図１０】第２の実施の形態におけるスクライビングホイール付近の構成の一例を示す正面図である。
【図１１】第２の実施の形態におけるスクライビングホイール付近の構成の一例を示す下面図である。
【図１２】キャスター効果を説明するための下面図である。
【図１３】第２の実施の形態におけるスクライビングホイールの一例を示す側面図である。
【図１４】第２の実施の形態におけるスクライビングホイールの一例を示す正面図である。
【図１５】図１４の符号Ａにおける部分拡大図である。
【図１６】スクライブされた脆性材料基板の端面強度を評価するための試験方法を説明するための図である。
【図１７】実施例１および比較例１の試験条件を説明するための図である。
【図１８】実施例１および比較例１の試験結果を示す図である。
【図１９】図７に示す刃部によりスクライブされた脆性材料基板の写真である。
【図２０】図９に示す刃部によりスクライブされた脆性材料基板の写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１５】
＜１．第１の実施の形態＞
＜１．１．スクライブ装置の構成＞
図１および図２は、それぞれ第１の実施の形態におけるスクライブ装置１の全体構成の一例を示す正面図および側面図である。スクライブ装置１は、例えばガラス基板またはセラミックス基板等のように、脆性材料で形成された基板（以下、単に、「脆性材料基板」とも呼ぶ）４の表面に、スクライブライン（切りすじ：縦割れ）を入れる装置である。
【００１６】
図１および図２に示すように、スクライブ装置１は、主として、保持ユニット１０と、スクライブユニット２０と、撮像部ユニット８０と、制御ユニット９０と、を有している。なお、図１および以降の各図には、それらの方向関係を明確にすべく、必要に応じて適宜、Ｚ軸方向を鉛直方向とし、ＸＹ平面を水平面とするＸＹＺ直交座標系が付されている。
【００１７】
ここで、第１および第２の実施の形態において、
（１）スクライブ装置１（第２の実施の形態の場合は、スクライブ装置１００）により、脆性材料基板４の表面にスクライブラインＳＬおよび垂直クラックＫ（後述する図７および図１０参照）が形成され（スクライブ工程）、
（２）次に、応力付与により垂直クラックＫがさらに伸展させられ、脆性材料基板４が切断される（ブレーク工程）、
手法を、「割断」と呼ぶ。
【００１８】
一方、スクライブ工程のみによって（すなわち、ブレーク工程を実行することなく）、垂直クラックＫを脆性材料基板４のスクライブラインＳＬの主面から逆側の主面まで伸展させ、脆性材料基板４を切断する手法を、「分断」と呼ぶ。
【００１９】
また、本実施の形態のスクライブ方法により割断または分断可能な脆性材料基板４の材質の例としては、ガラス、セラミック、シリコン、またはサファイア等が挙げられる。特に近年、通信機器関連の高周波モジュールに用いる基板として、ＨＴＣＣ（High Temperature Co-fired Ceramics）から、比較的加工のしやすいＬＴＣＣ（Low Temperature Co-fired Ceramics）への移行が加速している。そのため、本実施の形態のスクライブ方法は、益々有効に用いられることになる。
【００２０】
保持ユニット１０は、脆性材料基板４を保持しつつ移動させることによって、脆性材料基板４をスクライブユニット２０に対して移動させる。図１に示すように、保持ユニット１０は、基部１０ａ上に設けられており、主として、テーブル１１と、ボールねじ機構１２と、モータ１３と、を有している。
【００２１】
ここで、基部１０ａは、例えば略直方体状の石定盤により形成されており、その上面（保持ユニット１０と対向する面）は、平坦加工されている。これにより、基部１０ａの熱膨張を低減でき、保持ユニット１０に保持された脆性材料基板４を良好に移動させることができる。
【００２２】
テーブル１１は、載置された脆性材料基板４を吸着保持する。また、テーブル１１は、保持された脆性材料基板４を、矢印ＡＲ１方向（Ｘ軸プラスまたはマイナス方向：以下、単に、「進退方向」とも呼ぶ）に進退させるとともに、矢印Ｒ１方向に回転させる。図１および図２に示すように、テーブル１１は、主として、吸着部１１ａと、回転台１１ｂと、移動台１１ｃと、を有している。
【００２３】
吸着部１１ａは、回転台１１ｂの上側に設けられている。図１および図２に示すように、吸着部１１ａの上面には、脆性材料基板４が載置可能とされている。また、吸着部１１ａの上面には、複数の吸着溝（図示省略）が格子状に配置されている。したがって、脆性材料基板４が載置された状態で、各吸着溝内の雰囲気が排気（吸引）されることによって、脆性材料基板４は、吸着部１１ａに対して吸着される。
【００２４】
回転台１１ｂは、吸着部１１ａの下側に設けられており、Ｚ軸と略平行な回転軸１１ｄを中心に吸着部１１ａを回転させる。また、移動台１１ｃは、回転台１１ｂの下側に設けられており、進退方向に沿って、吸着部１１ａおよび回転台１１ｂを移動させる。
【００２５】
したがって、テーブル１１に吸着保持された脆性材料基板４は、矢印ＡＲ１方向に進退させられるとともに、吸着部１１ａの進退動作にともなって移動する回転軸１１ｄを中心に回転させられる。
【００２６】
ボールねじ機構１２は、テーブル１１の下側に配置されており、テーブル１１を矢印ＡＲ１方向に進退させる。図１および図２に示すように、ボールねじ機構１２は、主として、送りネジ１２ａと、ナット１２ｂと、を有している。
【００２７】
送りネジ１２ａは、テーブル１１の進退方向に沿って延びる棒体である。送りネジ１２ａの外周面には、螺旋状の溝（図示省略）が設けられている。また、送りネジ１２ａの一端は支持部１４ａにより、送りネジ１２ａの他端は支持部１４ｂにより、それぞれ回転可能に支持されている。さらに、送りネジ１２ａは、モータ１３と連動連結されており、モータ１３が回転すると、その回転方向に送りネジ１２ａが回転する。
【００２８】
ナット１２ｂは、送りネジ１２ａの回転にしたがい、不図示のボールの転がり運動によって、矢印ＡＲ１方向に進退する。図１および図２に示すように、ナット１２ｂは、移動台１１ｃの下部に固定されている。
【００２９】
したがって、モータ１３が駆動させられ、モータ１３の回転力が送りネジ１２ａに伝達されると、ナット１２ｂは、矢印ＡＲ１方向に進退する。その結果、ナット１２ｂが固定されているテーブル１１は、ナット１２ｂと同様に矢印ＡＲ１方向に進退する。
【００３０】
一対のガイドレール１５、１６は、進行方向におけるテーブル１１の移動を規制する。図２に示すように、一対のガイドレール１５、１６は、基部１０ａ上において、矢印ＡＲ２方向に所定距離だけ隔てて固定されている。
【００３１】
複数（本実施の形態では２つ）の摺動部１７（１７ａ、１７ｂ）は、ガイドレール１５に沿って矢印ＡＲ１方向に摺動自在とされている。図１および図２に示すように、各摺動部１７（１７ａ、１７ｂ）は、移動台１１ｃの下部において、矢印ＡＲ１方向に所定距離だけ隔てて固定されている。
【００３２】
複数（本実施の形態では２つ：ただし、図示の都合上、摺動部１８ａのみ記載）の摺動部１８は、ガイドレール１６に沿って矢印ＡＲ１方向に摺動自在とされている。図１および図２に示すように、各摺動部１８は、摺動部１７（１７ａ、１７ｂ）と同様に、移動台１１ｃの下部において、矢印ＡＲ１方向に所定距離だけ隔てて固定されている。
【００３３】
このように、モータ１３の回転力がボールねじ機構１２に付与されると、テーブル１１は、一対のガイドレール１５、１６に沿って移動する。そのため、進退方向におけるテーブル１１の直進性を確保することができる。
【００３４】
スクライブユニット２０は、ダイヤモンドポイント６０（後述する図３参照）を用いることによって、脆性材料基板４にスクライブラインを形成する。図１および図２に示すように、スクライブユニット２０は、主として、ヘッド部３０と、駆動部７０と、を有している。
【００３５】
ヘッド部３０は、保持されたダイヤモンドポイント６０から脆性材料基板４の表面に対し、押圧力（以下、単に、「スクライブ荷重」とも呼ぶ）を付与する。また、ヘッド部３０は、ダイヤモンドポイント６０の刃部６１（図３参照）を、脆性材料基板４に対し、接触かつ移動させることによって、脆性材料基板４上にスクライブラインを形成する。なお、ヘッド部３０の詳細な構成については、後述する。
【００３６】
駆動部７０は、ヘッド部３０に保持されたダイヤモンドポイント６０を矢印ＡＲ２方向（Ｙ軸プラスまたはマイナス方向）に沿って往復移動させる。図２に示すように、駆動部７０は、主として、支柱７１と、レール７２と、モータ７３と、を有している。
【００３７】
複数（本実施の形態では２本）の支柱７１（７１ａ、７１ｂ）は、基部１０ａから上下方向（Ｚ軸方向）に延びる。図２に示すように、各ガイドレール７２は、支柱７１ａ、７１ｂの間に挟まれた状態で、これら支柱７１ａ、７１ｂに対して固定される。
【００３８】
複数（本実施の形態では２本）のガイドレール７２は、加工方向におけるヘッド部３０の移動を規制する。図２に示すように、複数のガイドレール７２は、上下方向に所定距離だけ隔てて固定されている。
【００３９】
モータ７３は、不図示の送り機構（例えば、ボールねじ機構）と連動連結されている。これにより、モータ７３が回転すると、ヘッド部３０は、複数のガイドレール７２に沿って矢印ＡＲ２方向に往復する。
【００４０】
撮像部ユニット８０は、保持ユニット１０に保持された脆性材料基板４を撮像する。図２に示すように、撮像部ユニット８０は、複数のカメラ８５（８５ａ、８５ｂ）を有している。
【００４１】
複数（本実施の形態では２台）のカメラ８５（８５ａ、８５ｂ）は、図１および図２に示すように、保持ユニット１０の上方に配置されている。各カメラ８５（８５ａ、８５ｂ）は、脆性材料基板４上に形成された特徴的な部分（例えば、アライメントマーク（図示省略））の画像を撮像する。そして、各カメラ８５（８５ａ、８５ｂ）により撮像された画像に基づいて、脆性材料基板４の位置および姿勢が求められる。
【００４２】
制御ユニット９０は、スクライブ装置１の各要素の動作制御、およびデータ演算を実現する。図１および図２に示すように、制御ユニット９０は、主として、ＲＯＭ９１と、ＲＡＭ９２と、ＣＰＵ９３と、を有している。
【００４３】
ＲＯＭ（Read Only Memory）９１は、いわゆる不揮発性の記憶部であり、例えば、プログラム９１ａが格納されている。なお、ＲＯＭ９１としては、読み書き自在の不揮発性メモリであるフラッシュメモリが使用されてもよい。
【００４４】
ＲＡＭ（Random Access Memory）９２は、揮発性の記憶部であり、例えば、ＣＰＵ９３の演算で使用されるデータが格納される。ＣＰＵ（Central Processing Unit）９３は、ＲＯＭ９１のプログラム９１ａに従った制御（例えば、駆動部７０によるホルダ３１の往復動作、および昇降部５０によるホルダ３１（後述する図３参照）の昇降動作等の制御）、および種々のデータ演算処理等を実行する。
【００４５】
＜１．２．ヘッド部の構成＞
図３は、ヘッド部３０付近の構成の一例を示す正面図である。図４および図５のそれぞれは、ホルダ揺動部３４付近の構成の一例を示す側面図である。図３から図５に示すように、ヘッド部３０は、主として、ホルダ３１と、ホルダ揺動部３４と、ホルダジョイント３５と、昇降部５０と、ダイヤモンドポイント６０と、を有している。
【００４６】
ホルダ３１は、ヘッド部３０にダイヤモンドポイント６０を固定する。図３から図５に示すように、ダイヤモンドポイント６０の刃部６１が脆性材料基板４側となるように、ダイヤモンドポイント６０の把持部６２を把持する。
【００４７】
ダイヤモンドポイント６０は、脆性材料基板４に対して移動させられることによって、脆性材料基板４にスクライブラインを形成するツール（工具）である。なお、ダイヤモンドポイント６０の詳細な構成については、後述する。
【００４８】
ホルダ揺動部３４は、ダイヤモンドポイント６０の刃部６１を、揺動軸３６ａ、および／または、回転軸３８ａを中心に揺動させる。図４および図５に示すように、ホルダ揺動部３４は、主として、ホルダジョイント３５と、ホルダ取付ブロック４０と、を有している。
【００４９】
ホルダジョイント３５は、ホルダ３１およびホルダ取付ブロック４０を連動連結する。図３から図５に示すように、ホルダジョイント３５は、旋回部３８の下端に固定されており、主として、取付片３６と、旋回部３８と、を有している。
【００５０】
取付片３６は、ホルダジョイント３５の下部にホルダ３１を取り付けるための取付要素である。図３から図５に示すように、取付片３６は、ホルダジョイント３５の下端に設けられており、取付片３６の形状は、側面視略Ｌ字状とされている。
【００５１】
また、図３から図５に示すように、取付片３６は、揺動軸３６ａを有している。揺動軸３６ａは、ダイヤモンドポイント６０の延伸方向（矢印ＡＲ３方向）と略垂直な方向（矢印ＡＲ４方向：以下、単に、「軸心方向」とも呼ぶ）に延びる。そして、ホルダ３１は、取付片３６に設けられた揺動軸３６ａを中心に揺動する。
【００５２】
旋回部３８は、ダイヤモンドポイント６０の延伸方向（矢印ＡＲ３方向）に沿った回転軸３８ａを中心に回転可能とされている。図３に示すように、旋回部３８は、ベアリング４６、４７の内径面と対向するように、挿入されている。
【００５３】
ホルダ取付ブロック４０は、上述のようにホルダジョイント３５を回動可能に支持する。図３に示すように、ホルダ取付ブロック４０は、ホルダジョイント３５の取付片３６の上方、およびホルダ３１の上方に設けられており、主として、ベアリング４６、４７と、固定部４９と、を有している。
【００５４】
ベアリング４６、４７は、取付ブロック本体４０ａ内に、かつ、上からこの順番に、配置されている。ベアリング４６、４７は、ホルダジョイント３５の旋回部３８を軸支する。
【００５５】
固定部４９は、ベアリング４６、４７により回動自在にされた旋回部３８を、ホルダ取付ブロック４０に対して固定する。これにより、回転軸３８ａ周りにおけるホルダジョイント３５の回動角が設定できる。
【００５６】
なお、固定部４９としては、例えば、ネジ等の締結部材が用いられても良い。また、ベアリングの個数は２つに限定されず、例えば、１つであっても良いし、３つ以上であっても良い。
【００５７】
昇降部５０は、ホルダ３１を保持ユニット１０と近接する方向に移動させることによって、ホルダ３１に固定されたダイヤモンドポイント６０の刃部６１を脆性材料基板４に突き当てる。図３に示すように、昇降部５０は、主として、シリンダ５１と、伝達部５２と、を有している。
【００５８】
シリンダ５１は、ホルダ取付ブロック４０側に上下方向（Ｚ軸プラスまたはマイナス方向）に沿った駆動力を付与する駆動力供給源である。図３に示すように、シリンダ５１は、ホルダ取付ブロック４０の上方に配置されており、主として、本体部５１ａと、ロッド５１ｂと、を有している。
【００５９】
ロッド５１ｂは、本体部５１ａに対して進退可能とされている。図３に示すように、ロッド５１ｂの下端は、伝達部５２に連結されている。したがって、シリンダ５１が駆動し、ロッド５１ｂが本体部５１ａから進出することによって、伝達部５２は、ロッド５１ｂの下端により下方向に押し下げられる。
【００６０】
伝達部５２は、シリンダ５１およびホルダ取付ブロック４０の間に設けられており、シリンダ５１からの駆動力をホルダ取付ブロック４０に伝達する。
【００６１】
ガイド機構５３は、図３に示すように、主として、ガイドレール５３ａと、ガイドレール５３ａに沿って上下方向に摺動自在とされたガイドブロック５３ｂと、を有している。また、取付プレート５４は、ガイド機構５３およびホルダ取付ブロック４０の間に挟まれた板材である。ホルダ取付ブロック４０は、取付プレート５４を介してガイドブロック５３ｂに固定されている。これにより、ホルダ取付ブロック４０に上下方向に沿った駆動力が付与されると、ガイド機構５３は、ガイドブロック５３ｂの昇降方向に沿ってホルダ取付ブロック４０をガイドする。
【００６２】
回転軸５６は、図３から図５に示すように、ダイヤモンドポイント６０の延伸方向（矢印ＡＲ３方向）と略垂直であり、かつ、取付片３６に設けられた揺動軸３６ａと略垂直な方向に延びる。これにより、回転軸５６周りにおけるホルダ取付ブロック４０の回転角が設定できる。そのため、ホルダ３１に固定されたダイヤモンドポイント６０の姿勢がＹＺ平面内で調整できる。
【００６３】
＜１．３．ダイヤモンドポイントの構成＞
図６は、ダイヤモンドポイント６０の構成の一例を示す側面図である。図７は、ダイヤモンドポイント６０の刃部６１の形状の一例を示す正面図である。図８は、図７における刃部６１の稜線６６を説明するための正面図である。図６に示すように、ダイヤモンドポイント６０は、主として、刃部６１と、把持部６２と、を有している。
【００６４】
把持部６２は、図６に示すように、一端６２ａに刃部６１が設けられた円柱状または角柱状の棒体である。ホルダ３１により把持部６２が把持されることによって、ダイヤモンドポイント６０は、ヘッド部３０に取り付けられる。
【００６５】
ここで、本実施の形態において、把持部６２の直径は、好ましくは２〜６（ｍｍ）であり、把持部６２の長さは、好ましくは１０〜７０（ｍｍ）である。
【００６６】
刃部６１は、ダイヤモンド含有物により成形されている。刃部６１が脆性材料基板４に突き当てられることによって、脆性材料基板４にスクライブラインが形成される。図７および図８に示すように、刃部６１は、四角錐台形状を有しており、主として、先端面６４と、複数の斜面６５（６５ａ〜６５ｄ）と、複数の角丸面６７（６７ａ〜６７ｄ：ただし、角丸面６７ｄは図示の都合上省略）と、を有している。そして、隣接する２つの斜面６５により、刃部６１の稜線６６が形成されている。
【００６７】
複数の斜面６５（６５ａ〜６５ｄ）は、図７および図８に示すように、四角錐台形状とされた刃部６１の側面を形成する。各斜面６５（６５ａ〜６５ｄ）は、台形状の平面とされている。
【００６８】
複数の角丸面６７（６７ａ〜６７ｄ）は、先端面６４の各角部に形成されており、曲面形状を有している。また、各角丸面６７は、複数の斜面６５のうち対応する隣接斜面６５と、先端面６４と、に囲まれている。例えば、図７に示すように、角丸面６７ａは、互いに隣接する斜面６５ａ、６５ｂと、先端面６４と、に囲繞されている。
【００６９】
ここで、本実施の形態において、刃部６１の各稜線６６は、２つの隣接する斜面６５の間に形成された直線部６８と、この隣接する斜面６５のそれぞれと接続する角丸面６７上に位置しており、直線部６８および先端面６４を接続する曲線部６９と、を有している。
【００７０】
例えば、図７および図８に示すように、稜線６６ｂは、直線部６８ｂおよび曲線部６９ｂを有している。直線部６８ｂは、隣接する斜面６５ａ、６５ｄの間に形成された線分である。一方、曲線部６９ｂは、直線部６８ｂおよび先端面６４を接続する円弧状の曲線である。
【００７１】
また、図８に示すように、刃部６１の各稜線６６において、先端面６４に対する直線部６８の傾きの絶対値は、先端面６４に対する曲線部６９の傾きの絶対値（すなわち、曲線部６９上の各位置における接線の傾きの絶対値）より大きくなるように設定されている。
【００７２】
なお、本実施の形態において、把持部６２との取付位置付近（先端面６４と逆側に位置する四角錐台の底面）における刃部６１の大きさは、好ましくは０．５ｍｍ角〜３．０ｍｍ角（さらに好ましくは、０．８ｍｍ角〜２．０ｍｍ角）である。
【００７３】
＜１．４．刃部に含まれる材料＞
上述のように、刃部６１はダイヤモンド含有物により成形されている。このダイヤモンド含有物の一例として、焼結ダイヤモンド、多結晶体ダイヤモンド、天然単結晶ダイヤモンド、および合成単結晶ダイヤモンドが挙げられる。以下では、特に、焼結ダイヤモンドおよび多結晶体ダイヤモンドを説明する。
【００７４】
＜１．４．１．焼結ダイヤモンド＞
刃部６１の成形に用いられる焼結ダイヤモンドは、ダイヤモンド粒子と、残部の結合相と、を有しており、隣り合うダイヤモンド粒子同士が互いに結合していることが好ましい。隣り合うダイヤモンド粒子同士が互いに結合していることによって、優れた耐摩耗性及び強度が得られる。
【００７５】
ここでは、焼結ダイヤモンドに含まれる材料のうち、ダイヤモンド粒子、並びに結合相に含まれる結合材および添加剤について、説明する。
【００７６】
ダイヤモンド粒子の平均粒子径は、好ましくは、０．１〜５．０（μｍ）（さらに好ましくは、０．５〜１．０（μｍ））の範囲である。
【００７７】
ここで、ダイヤモンドの平均粒子径が０．６μｍ未満となる場合、ダイヤモンド粒界においてクラックが伝播し易くなる。そのため、ダイヤモンドポイント６０の寿命が短くなるという問題が生ずる。
【００７８】
焼結ダイヤモンド中におけるダイヤモンドの含有量は、好ましくは、６５．０〜７５．０（重量％）（さらに好ましくは、６８．０〜７２．０（重量％）：８３．０〜８８．０（容量％））の範囲である。ここで、ダイヤモンドの含有量が６８．０重量％未満の場合、焼結ダイヤモンドの耐摩耗性が低下する。
【００７９】
添加剤としては、例えば、タングステン、チタン、ニオブ、タンタルより選ばれる少なくとも１種以上の元素の超微粒子炭化物が好適に使用される。
【００８０】
ここで、焼結ダイヤモンド中における超微粒子炭化物の含有量は、好ましくは、３．０〜１０．０（重量％）の範囲である。
【００８１】
さらに好ましくは、超微粒子炭化物の含有量は、６．０〜８．０（重量％）の範囲であり、超微粒子炭化物は、１．０〜４．０（重量％）の炭化チタンと、残部の炭化タングステンと、を含む。これにより、焼結過程におけるダイヤモンドの溶融−凝固時において、ダイヤモンド粒子の異常粒成長を抑制することができる。そのため、さらに耐捩り強度特性を向上させることができる。
【００８２】
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、この中でもコバルトが好適である。また、焼結ダイヤモンド中における結合材の含有量は、好ましくは、ダイヤモンドおよび超微粒子炭化物の残部であり、さらに好ましくは、２０〜２５（重量％）の範囲である。
【００８３】
なお、本実施の形態における「重量％」は、ＥＤＸ（Energy Dispersive X-ray spectrometry）により行われた元素分析に基づいて、求められている。一方、「容量％」は、空孔を含む焼結ダイヤモンドの全体積に対するダイヤモンド粒子の合計体積の割合をいう。
【００８４】
＜１．４．２．多結晶体ダイヤモンド＞
また、刃部６１の成形に用いられる多結晶体ダイヤモンドは、微細な結晶粒組織、または非晶質を有するグラファイト型炭素物質を出発物質として、超高圧高温下で直接的にダイヤモンドに変換焼結されたものである。また、多結晶体ダイヤモンドは、実質的にダイヤモンドのみからなるものであり、多結晶体ダイヤモンドには、意図的に他の物質が添加されていない。
【００８５】
微細な結晶粒組織を有するグラファイト型炭素物質としては、例えば、平均粒子径０．５〜１（μｍ）のダイヤモンド粒子が、挙げられる。また、非晶質を有するグラファイト型炭素物質としては、アモルファスカーボン（amorphous Carbon：ａ−Ｇ）、カーボンナノチューブ（Carbon Nanotube：ＣＮＴ）、またはフラーレンＣ60が、挙げられる。
【００８６】
＜１．５．スクライブ方法＞
ここでは、ダイヤモンド含有物のツールの一例として挙げられるダイヤモンドポイント６０により、脆性材料基板４上にスクライブラインＳＬを形成する手法を、図１、図２、および図７を参照しつつ説明する。
【００８７】
本手法では、ヘッド部３０の動作によって、ダイヤモンドポイント６０の外面のうち、角丸面６７が、脆性材料基板４に接触させられる。そして、脆性材料基板４と接触する角丸面６７から脆性材料基板４に、力（スクライブ荷重）が付与される。
【００８８】
続いて、ダイヤモンドポイント６０の角丸面６７が脆性材料基板４に接触させられ状態で、ダイヤモンドポイント６０が脆性材料基板４に対して相対的に移動させられる。この場合において、Ｘ軸方向（矢印ＡＲ１方向：図１参照）には、ダイヤモンドポイント６０が、Ｙ軸方向（矢印ＡＲ２方向：図２参照）には、脆性材料基板４を保持する保持ユニット１０が、それぞれ移動させられる。
【００８９】
これにより、脆性材料基板４の表面には、ダイヤモンドポイント６０の刃部６１（図７参照）の軌跡に応じたスクライブラインＳＬが形成される。また、脆性材料基板４には、スクライブラインＳＬから垂直方向（Ｚ軸方向）に延びる垂直クラックＫが形成される。
【００９０】
ここで、ダイヤモンドポイント６０と脆性材料基板４とが接触させられつつ、ダイヤモンドポイント６０が脆性材料基板４に対して移動させられる場合、脆性材料基板４と接触する角丸面６７は、図７に示すように、下向きに凸とされる。
【００９１】
また、スクライブ荷重は、好ましくは、０．３〜３．０（Ｎ）（さらに好ましくは、０．５〜２．５（Ｎ））の範囲である。また、脆性材料基板４に対するダイヤモンドポイント６０の移動速度は、通常、５０〜１２００（ｍｍ／ｓｅｃ）、好ましくは、１００〜８００（ｍｍ／ｓｅｃ）の範囲である。なお、スクライブ荷重および移動速度の具体的な値は、脆性材料基板４の材質、および／または、厚さ等から適宜設定される。
【００９２】
＜１．６．スクライブ原理＞
図９は、角丸面を有しない刃部の形状の一例を示す正面図である。ここでは、図７および図９を参照しつつ、刃部６１に角丸面６７が成形されていない場合に形成されるスクライブラインＳＬおよび垂直クラックＫと比較することによって、刃部６１に角丸面６７が成形されている場合におけるスクライブ原理を説明する。
【００９３】
まず、刃部６１に角丸面６７が成形されていない場合において、刃部６１の稜線６６により形成されるスクライブラインＳＬおよび垂直クラックＫについて検討する。
【００９４】
図９に示すように、刃部６１の稜線６６が脆性材料基板４と接触させられた状態で、刃部６１から脆性材料基板４に力が付与されつつ、刃部６１が脆性材料基板４に対して移動させられると、脆性材料基板４が切削され、脆性材料基板４上にスクライブラインＳＬが形成される。また、刃部６１から脆性材料基板４に付与される力によって、このスクライブラインＳＬから垂直方向に伸展する垂直クラックＫが、脆性材料基板４に形成される。
【００９５】
このように、刃部６１に角丸面６７が成形されておらず、刃部６１の稜線６６によりスクライブラインＳＬおよび垂直クラックＫが形成される場合、スクライブラインＳＬ付近の脆性材料基板４が切削される。その結果、脆性材料基板４の切り屑が発生するという問題が生じる。また、場合によってはスクライブラインＳＬ付近（スクライブされた断面）にマイクロクラックが発生するという問題も生ずる。
【００９６】
次に、刃部６１に角丸面６７が成形されている場合において、刃部６１の曲線部６９により形成されるスクライブラインＳＬおよび垂直クラックＫについて検討する。
【００９７】
図７に示すように、曲線部６９の形状は、直線部６８の形状と比較してなだらかである。すなわち、刃部６１の各稜線６６において、先端面６４に対する直線部６８の傾きの絶対値は、先端面６４に対する曲線部６９の傾きの絶対値より大きくなるように設定されている。
【００９８】
これにより、刃部６１の稜線６６により脆性材料基板４が切削される場合（図９参照）と同等な力が、刃部６１の角丸面６７から脆性材料基板４に付与される場合であっても、脆性材料基板４は切削されない。
【００９９】
すなわち、刃部６１の曲線部６９が、脆性材料基板４と接触させられた状態で、刃部６１から上述の同等な力（場合によっては、同等以上の力）が付与されと、角丸面６７と接触する脆性材料基板４の接触部４ａには、圧縮応力（スクライブラインＳＬの両側からスクライブラインＳＬに向かう応力）が発生する。続いて、刃部６１が接触部４ａから離隔する方向に移動させられると、この接触部４ａには引張応力が発生する。そして、この接触部４ａが刃部６１の移動方向に沿って移動し、各接触部４ａで圧縮応力および引張応力が発生することによって、トリガークラックを起点としたスクライブラインＳＬおよび垂直クラックＫが脆性材料基板４に形成される。
【０１００】
このように、刃部６１に角丸面６７が成形されている場合、脆性材料基板４は切削されず、角丸面６７から脆性材料基板４に大きなスクライブ荷重が付与できる。すなわち、刃部６１に角丸面６７が成形されており、刃部６１の曲線部６９によりスクライブラインＳＬおよび垂直クラックＫが形成される場合、刃部６１の直線部６８により形成される場合よりも大きな圧縮応力および引張応力を接触部４ａに発生させることができる。そのため、切り屑およびマイクロクロックの発生を防止でき、脆性材料基板４を良好にスクライブできる。
【０１０１】
＜１．７．本実施の形態のダイヤモンドポイントの利点＞
以上のように、本実施の形態のダイヤモンドポイント６０、およびこのダイヤモンドポイント６０を有するスクライブ装置１において、刃部６１は、図７および図８に示すように、先端面６４と、複数の斜面６５と、各々が曲面形状とされた複数の角丸面６７と、を有している。
【０１０２】
また、刃部６１の各稜線６６は、複数の斜面６５のうち対応する２つの隣接斜面の間に形成された直線部６８と、この２つの隣接斜面のそれぞれと接続する角丸面６７上に位置しており、直線部６８および先端面６４を接続する曲線部６９と、を有している。さらに、刃部６１の各稜線６６において、先端面６４に対する直線部６８の傾きの絶対値は、先端面６４に対する曲線部６９の傾きの絶対値より大きくなるように設定されている。
【０１０３】
また、ダイヤモンドポイント６０により、脆性材料基板４上にスクライブラインＳＬが形成される場合、脆性材料基板４と接触する角丸面６７は、下向きに凸の状態とされる。
【０１０４】
これにより、刃部６１の角丸面６７から脆性材料基板４に力が付与される場合、ダイヤモンドポイント６０は、角丸面６７と接触する脆性材料基板４の接触部４ａ（図７参照）を切削することなく、この接触部４ａに大きな圧縮応力および引張応力を発生させることができる。そして、この圧縮応力および引張応力によって、脆性材料基板４にスクライブラインＳＬおよび垂直クラックＫが形成される。
【０１０５】
そのため、ダイヤモンドポイント６０は、スクライブラインＳＬ付近に切り屑およびマイクロクロックが発生することを防止でき、脆性材料基板４を良好にスクライブできる。また、ダイヤモンドポイント６０の寿命を向上させることができる。
【０１０６】
＜２．第２の実施の形態＞
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。第１および第２の実施の形態のスクライブ装置１、１００は、対応するスクライブユニット２０、１２０の構成が互いに異なる点を除いては、同様な構成を有する。そこで、以下では、この相違点を中心に説明する。
【０１０７】
なお、スクライブ装置１、１００で同様な構成要素には、同一符号が付されており、この同一符号が付された構成要素は、第１の実施の形態で説明済みである。そのため、以下では、この同一符号に対応する構成要素の説明が、省略されている。
【０１０８】
＜２．１．スクライブ装置の構成＞
図１０および図１１は、スクライビングホイール１６０付近の構成の一例を示す正面図および下面図である。図１２は、キャスター効果を説明するための下面図である。以下では、図１、図２、および図１０から図１２を参照しつつ、スクライブ装置１００の構成を説明する。
【０１０９】
スクライブ装置１００は、第１の実施の形態のスクライブ装置１と同様に、脆性材料基板４にスクライブラインを入れる装置である。図１および図２に示すように、スクライブ装置１００は、主として、保持ユニット１０と、スクライブユニット１２０と、撮像部ユニット８０と、制御ユニット１９０と、を備えている。
【０１１０】
保持ユニット１０は、脆性材料基板４を保持しつつ移動させることによって、脆性材料基板４をスクライブユニット１２０に対して移動させる。図１に示すように、保持ユニット１０は、基部１０ａ上に設けられており、主として、テーブル１１と、ボールねじ機構１２と、モータ１３と、を有している。
【０１１１】
スクライブユニット１２０は、スクライビングホイール１６０を、脆性材料基板４に対し、圧接転動させることによって、脆性材料基板４にスクライブラインを形成する。図１および図２に示すように、スクライブユニット１２０は、主として、ヘッド部１３０と、駆動部１７０と、を有している。
【０１１２】
ヘッド部１３０は、保持されたスクライビングホイール１６０から脆性材料基板４の表面に対し、スクライブ荷重を付与する。図１０に示すように、ヘッド部１３０は、ホルダ１３１を有している。また、ホルダ１３１は、スクライビングホイール１６０を回転自在に保持する要素である。図１０に示すように、ホルダ１３１は、主として、ピン１３６と、支持枠体１３７と、旋回部１３８と、を有している。
【０１１３】
ピン１３６は、スクライビングホイール１６０を貫通する貫通孔１６０ａに、挿入された状態で固定された棒体である。ここで、貫通孔１６０ａは、図１０および図１１に示すように、Ｘ軸と略平行な回転軸１６０ｂに沿って延びている。
【０１１４】
支持枠体１３７は、図１０に示すように、貫通孔１６０ａの両開口（両端）を覆うように配置された構造物である。貫通孔１６０ａの両端から突出するピン１３６は、支持枠体１３７に対して、回転可能に設置されている。したがって、ピン１３６に固定されたスクライビングホイール１６０は、支持枠体１３７に対して回転自在とされている。
【０１１５】
旋回部１３８は、図１０に示すように、支持枠体１３７の上部に設けられており、Ｚ軸と略平行な回転軸１３８ａを中心に支持枠体１３７を回転させる。図１１に示すように、下面から見た旋回部１３８の回転軸１３８ａの位置と、脆性材料基板４における保持ユニット１０の設置位置１６０ｃとは、ズレている。
【０１１６】
これにより、スクライビングホイール１６０の進行方向が、図１２に示すように、矢印ＡＲ５（２点鎖線）方向から矢印ＡＲ６（実線）方向に変化すると、キャスター効果によりスクライビングホイール１６０には、回転軸１３８ａ周りのトルクが働く。そのため、スクライビングホイール１６０は矢印Ｒ２方向に回動し、スクライビングホイール１６０の位置は２点鎖線位置から実線位置に変化する。
【０１１７】
このように、スクライビングホイール１６０の進行方向が変化して、スクライビングホイール１６０の姿勢が進行方向に対して角度θ１だけズレた場合であっても、スクライビングホイール１６０に矢印Ｒ２方向のトルクが働く。その結果、スクライビングホイール１６０の姿勢と、スクライビングホイール１６０の進行方向が略平行となるように、スクライビングホイール１６０が旋回する。
【０１１８】
駆動部１７０は、ヘッド部１３０に保持されたスクライビングホイール１６０を矢印ＡＲ２方向に往復させる。図２に示すように、駆動部１７０は、主として、支柱７１と、ガイドレール７２と、モータ７３と、を有している。
【０１１９】
制御ユニット１９０は、スクライブ装置１００の各要素の動作制御、およびデータ演算を実現する。図１および図２に示すように、制御ユニット１９０は、主として、ＲＯＭ９１と、ＲＡＭ９２と、ＣＰＵ９３と、を有している。
【０１２０】
＜２．２．スクライビングホイールの構成＞
図１３および図１４は、スクライビングホイール１６０の構成の一例を示す側面図および正面図である。図１５は、図１４の符号Ａにおける部分拡大図である。スクライビングホイール１６０は、第１の実施の形態の刃部６１と同様なダイヤモンド含有物（例えば、焼結ダイヤモンドまたや多結晶体ダイヤモンド）により成形されている。スクライビングホイール１６０は、脆性材料基板４に対して移動させられることによって、脆性材料基板４上にスクライブラインを形成するツールである。
【０１２１】
図１０ないし図１４に示すように、スクライビングホイール１６０は、２つの円錐台の下底面（ただし、下底面は上底面より面積が大きい）が互いに対向するように配置されたものであり、略円盤形状（算盤珠形状）を有している。図１３および図１４に示すように、スクライビングホイール１６０は、主として、本体部１６１と、刃１６２と、を有している。
【０１２２】
本体部１６１は、図１３および図１４に示すように、円盤状とされており、本体部１６１の中心付近には、回転軸１６０ｂに沿って本体部１６１を貫通する貫通孔１６０ａが設けられている。また、本体部１６１の外周には、円環状の本体部１６１が設けられている。
【０１２３】
刃１６２は、図１３に示すように、回転軸１６０ｂを中心とした同心円状の内周および外周により形成される円環状体である。図１４に示すように、刃１６２は、正面視Ｖ字状とされている。回転軸１６０ｂに沿った刃１６２の厚さＴｂ（図１４参照）は、回転軸１６０ｂ側から刃先１６２ａに向かうに従って、徐々に小さくなる。
【０１２４】
刃先１６２ａは、刃１６２の最外周部（すなわち、刃１６２のうち、回転軸１６０ｂからの距離が最大となり、刃１６２の厚さＴｂが最小となる部分）に沿って設けられている。図１５に示すように、刃先１６２ａは、主として、複数の斜面１６５（１６５ａ、１６５ｂ）と、角丸面１６７と、を有している。
【０１２５】
なお、図１３に示すように、刃先１６２ａの各部分には、意図して形成された凹凸がなく、刃先１６２ａの各部分と回転軸１６０ｂとの距離は、同一となる。
【０１２６】
複数（本実施の形態では２つ）の斜面１６５（１６５ａ、１６５ｂ）は、図１５に示すように、刃１６２の側面を形成する。また、角丸面１６７は、図１５に示すように、斜面１６５（１６５ａ、１６５ｂ）のそれぞれと接続されている。
【０１２７】
＜２．３．スクライビングホイールの寸法＞
ここで、スクライビングホイール１６０の外径Ｄｍ（図１４参照）は、通常、１〜１０（ｍｍ）、好ましくは、１〜５（ｍｍ）（さらに好ましくは、１〜３（ｍｍ））の範囲である。スクライビングホイール１６０の外径Ｄｍが１ｍｍより小さい場合には、スクライビングホイール１６０の取り扱い性および耐久性が低下する。一方、スクライビングホイール１６０の外径Ｄｍが５ｍｍより大きい場合には、スクライブ時の垂直クラックＫが脆性材料基板４に対して深く形成されないことがある。
【０１２８】
また、スクライビングホイール１６０の厚さＴｈ（図１４参照）は、好ましくは、０．５〜１．２（ｍｍ）（さらに好ましくは、０．５〜１．１（ｍｍ））の範囲である。スクライビングホイール１６０の厚さＴｈが０．５ｍｍより小さい場合には、加工性およ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１６０の厚さＴｈが１２ｍｍより大きい場合には、スクライビングホイール１６０の材料および製造のためのコストが高くなる。
【０１２９】
また、刃１６２の刃先角θ２（図１４参照）は、通常鈍角であり、好ましくは、９０＜θ２≦１６０（ｄｅｇ）（さらに好ましくは、１００≦θ２≦１４０（ｄｅｇ））の範囲である。なお、刃先角θ２の具体的角度は、切断する脆性材料基板４の材質、および／または、厚さ等から適宜設定される。
【０１３０】
＜２．４．スクライビングホイールの成形手法＞
ここでは、焼結ダイヤモンドまたは多結晶体ダイヤモンドからスクライビングホイール１６０を成形する手法について説明する。まず、本成形手法では、まず、好適厚さ（０．５〜１．２（ｍｍ））とされた多結晶体ダイヤモンドから、所望の半径となる円盤が切り取られる。
【０１３１】
次に、回転軸１６０ｂに沿った刃１６２の厚さＴｂが回転軸１６０ｂ側から刃先１６２ａに向かうに従って徐々に小さくなるように、円盤の周縁部が削られる。これにより、円盤の周縁部に、正面視Ｖ字状の刃１６２が形成される。
【０１３２】
＜２．５．スクライブ方法＞
ここでは、ダイヤモンド含有物のツールの一例として挙げられるスクライビングホイール１６０により、脆性材料基板４上にスクライブラインＳＬを形成する手法を、図１、図２、および図１５を参照しつつ、説明する。
【０１３３】
本手法では、ヘッド部１３０の動作によって、スクライビングホイール１６０の外面のうち、角丸面１６７が、脆性材料基板４に接触させられる。そして、脆性材料基板４と接触する角丸面１６７から脆性材料基板４に、力（スクライブ荷重）が付与される。
【０１３４】
続いて、スクライビングホイール１６０の角丸面１６７が脆性材料基板４に接触させられ状態で、スクライビングホイール１６０が脆性材料基板４に対して相対的に移動させられる。この場合において、Ｘ軸方向（矢印ＡＲ１方向：図１参照）には、スクライビングホイール１６０が、Ｙ軸方向（矢印ＡＲ２方向：図２参照）には、脆性材料基板４を保持する保持ユニット１０が、それぞれ移動させられる。
【０１３５】
これにより、スクライビングホイール１６０が脆性材料基板４上を回転させられ、刃先１６２ａの角丸面１６７（図１５参照）の軌跡に応じたスクライブラインＳＬが、脆性材料基板４上に形成される。また、脆性材料基板４には、スクライブラインＳＬから垂直方向（Ｚ軸方向）に延びる垂直クラックＫが形成される。
【０１３６】
ここで、スクライブ荷重は、好ましくは、３〜３０（Ｎ）（さらに好ましくは、５〜２０（Ｎ））の範囲である。また、脆性材料基板４に対するスクライビングホイール１６０の移動速度は、通常、５０〜１２００（ｍｍ／ｓｅｃ）、好ましくは、５０〜３００（ｍｍ／ｓｅｃ）の範囲である。なお、スクライブ荷重および移動速度の具体的な値は、脆性材料基板４の材質、および／または、厚さ等から適宜設定される。
【０１３７】
＜２．６．スクライブ原理＞
本実施の形態のスクライビングホイール１６０の刃先１６２ａには、図１５に示すように、角丸面１６７が成形されている。これにより、第１の実施の形態と同様に、脆性材料基板４は切削されず、刃先１６２ａの角丸面１６７から脆性材料基板４に大きなスクライブ荷重が付与できる。すなわち、刃先１６２ａに角丸面１６７が成形されており、この角丸面１６７によりスクライブラインＳＬおよび垂直クラックＫが形成される場合、大きな圧縮応力および引張応力を接触部４ａに発生させることができる。そのため、切り屑およびマイクロクロックの発生を防止でき、脆性材料基板４を良好にスクライブできる。
【０１３８】
＜２．７．本実施の形態におけるスクライビングホイールの利点＞
以上のように、本実施の形態のスクライビングホイール１６０、およびこのスクライビングホイール１６０を有するスクライブ装置１００において、図１４に示すように、刃１６２の厚さＴｂは、本体部１６１の中心から刃先１６２ａに向かって小さくなる。
【０１３９】
また、図１５に示すように、刃先１６２ａは、刃１６２の側面を形成する２つの斜面１６５（１６５ａ、１６５ｂ）のそれぞれと接続された角丸面１６７を有している。さらに、角丸面１６７は、曲面形状を有している。
【０１４０】
これにより、刃先１６２ａの角丸面１６７から脆性材料基板４に力が付与される場合、スクライビングホイール１６０は、角丸面１６７と接触する脆性材料基板４の接触部４ａ（図１０参照）を切削することなく、この接触部４ａに大きな圧縮応力および引張応力を発生させることができる。そして、この圧縮応力および引張応力によって、脆性材料基板４にスクライブラインＳＬおよび垂直クラックＫが形成される。
【０１４１】
そのため、スクライビングホイール１６０は、第１の実施の形態のダイヤモンドポイント６０と同様に、スクライブラインＳＬ付近に切り屑およびマイクロクロックが発生することを防止でき、脆性材料基板４を良好にスクライブできる。また、スクライビングホイール１６０の寿命を向上させることができる。
【０１４２】
＜３．変形例＞
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく様々な変形が可能である。
【０１４３】
（１）第１の実施の形態において、刃部６１は、四角錐台形状を有するものとして説明したが、これに限定されるものでない。例えば、刃部６１は、三角錐台形状を有するものであっても良いし、ｎ角錐台形状（ただし、ｎは、５以上の整数）を有するものであっても良い。さらに、刃部６１は、ｍ角錐台形状（ただし、ｍは、３以上の整数）を有するものであっても良い。
【０１４４】
（２）また、第１および第２の実施の形態では、駆動部７０、１７０の送り機構としてボールねじを使用したものが採用されているが（図２参照）、これに限定されるものでない。例えば、リニアモータ（リニアレール）等が送り機構として採用されても良い。
【０１４５】
（３）さらに、第１の実施の形態においては駆動部７０が、第２の実施の形態においては駆動部１７０が、それぞれヘッド部３０、１３０を保持ユニット１０に対して移動させるものとして説明したが、ヘッド部３０、１３０の移動態様はこれに限定されるものでない。
【０１４６】
例えば、ヘッド部３０、１３０が固定され、保持ユニット１０が矢印ＡＲ１方向（図１参照）に移動させられても良い。また、保持ユニット１０が固定され、ヘッド部３０、１３０がそれぞれ駆動部７０、１７０により矢印ＡＲ２方向（図２参照）に移動させられても良い。さらに、ヘッド部３０および保持ユニット１０の両者が移動させられても良い。
【０１４７】
このように、脆性材料基板４を保持する保持ユニット１０と、ダイヤモンドポイント６０を把持するヘッド部３０またはスクライビングホイール１６０を把持するヘッド部１３０と、は、少なくとも一方が他方に対して相対的に移動できれば十分である。
【実施例】
【０１４８】
以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの例に何ら限定されるものではない。
【０１４９】
＜実施例１＞
図１６は、スクライブされた脆性材料基板４の端面強度を評価するための試験方法を説明するための図である。図１７は、実施例１および比較例１の試験条件を示す図である。図１８は、実施例１および比較例１の試験結果を示す図である。図１９は、角丸面６７を有する刃部６１（図７参照）によりスクライブされた脆性材料基板４の写真である。図２０は、角丸面を有しない刃部（図９参照）によりスクライブされた脆性材料基板４の写真である。
【０１５０】
ここで、実施例１では、スクライブされた脆性材料基板４の端面強度を評価する試験として、４点曲げ試験が採用されている。また、図１６および図１７に示すように、本試験では、上部支点９５（９５ａ、９５ｂ）間距離Ｄ１が１０．０（ｍｍ）とされ、下部支点９６（９６ａ、９６ｂ）間距離Ｄ２が２０．０ｍｍとされ、スクライブ面を下向きにされた状態で、長辺側が矢印ＡＲ７方向に曲げられる。
【０１５１】
図１８に示すように、実施例１の破壊荷重の平均値は、比較例１の破壊荷重の平均値の約３倍となっている。すなわち、実施例１によりスクライブされた脆性材料基板４は、比較例１によりスクライブされた脆性材料基板４と比較して、強度が向上した。
【０１５２】
また、比較例１（図２０参照）では、スクライブラインＳＬ付近に切り屑が発生しているが、実施例１では、スクライブラインＳＬ付近に切り屑が発生していない。このように、実施例１では、比較例１と比較して脆性材料基板４に対して良好なスクライブが実行できた。
【符号の説明】
【０１５３】
１、１００ スクライブ装置
４ 脆性材料基板
４ａ 接触部
１０ 保持ユニット
２０、１２０ スクライブユニット
３０、１３０ ヘッド部
６０ ダイヤモンドポイント
６１ 刃部
６２ 把持部
６４ 先端面
６５（６５ａ〜６５ｄ） 斜面
６６（６６ａ〜６６ｃ） 稜線
６７（６７ａ〜６７ｃ） 角丸面
６８（６８ｂ、６８ｃ） 直線部
６９（６９ｂ、６９ｃ） 曲線部
７０、１７０ 駆動部
８０ 撮像部ユニット
９０、１９０ 制御ユニット
１６０ スクライビングホイール
１６１ 本体部
１６２ 刃
１６２ａ 刃先
１６５（１６５ａ、１６５ｂ） 斜面
１６７ 角丸面
Ｋ 垂直クラック
ＳＬ スクライブライン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイヤモンド含有物により成形されており、脆性材料基板に対して相対的に移動させられることによって前記脆性材料基板上にスクライブラインを形成するスクライビングホイールであって、
(a) 円盤状の本体部と、
(b) 前記本体部の外周に設けられた円環状の刃と、
(c) 前記刃の最外周部に沿って設けられた刃先と、
を備え、
前記刃の厚さは、前記本体部の中心から前記刃先に向かって小さくなるとともに、
前記刃先は、前記刃の側面を形成する２つの斜面のそれぞれと接続された角丸面を有することを特徴とするスクライビングホイール。
【請求項２】
請求項１に記載のスクライビングホイールにおいて、
前記ダイヤモンド含有物は、多結晶体ダイヤモンドであり、
前記多結晶体ダイヤモンドは、微細な結晶粒組織または非晶質、を有するグラファイト型炭素物質を出発物質として、超高圧高温下で直接的にダイヤモンドに変換焼結されており、実質的にダイヤモンドのみからなることを特徴とするスクライビングホイール。
【請求項３】
請求項１に記載のスクライビングホイールにおいて、
前記ダイヤモンド含有物は、焼結ダイヤモンドであり、
前記焼結ダイヤモンドは、
６５．０〜７５．０重量％のダイヤモンドと、
３．０〜１０．０重量％の超微粒子炭化物と、
残部の結合材と、
を含み、
前記ダイヤモンドの平均粒子径は、０．１〜５．０μｍの範囲であり、
前記結合材は、コバルトを主成分とする鉄系金属であることを特徴とするスクライビングホイール。
【請求項４】
請求項３に記載のスクライビングホイールにおいて、
前記超微粒子炭化物は、
６．０〜８．０重量％の範囲であるとともに、
１．０〜４．０重量％の炭化チタンと、残部の炭化タングステンと、を含むことを特徴とするスクライビングホイール。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載のスクライビングホイールを、前記脆性材料基板に対し、圧接転動させることによって、前記脆性材料基板上にスクライブラインを形成するスクライブユニットと、
前記脆性材料基板を保持しつつ移動させることによって、前記脆性材料基板を前記スクライブユニットに対して相対的に移動させる保持ユニットと、
を備えることを特徴とするスクライブ装置。
【請求項１】
ダイヤモンド含有物により成形されており、脆性材料基板に対して相対的に移動させられることによって前記脆性材料基板上にスクライブラインを形成するスクライビングホイールであって、
(a) 円盤状の本体部と、
(b) 前記本体部の外周に設けられた円環状の刃と、
(c) 前記刃の最外周部に沿って設けられた刃先と、
を備え、
前記刃の厚さは、前記本体部の中心から前記刃先に向かって小さくなるとともに、
前記刃先は、前記刃の側面を形成する２つの斜面のそれぞれと接続された角丸面を有することを特徴とするスクライビングホイール。
【請求項２】
請求項１に記載のスクライビングホイールにおいて、
前記ダイヤモンド含有物は、多結晶体ダイヤモンドであり、
前記多結晶体ダイヤモンドは、微細な結晶粒組織または非晶質、を有するグラファイト型炭素物質を出発物質として、超高圧高温下で直接的にダイヤモンドに変換焼結されており、実質的にダイヤモンドのみからなることを特徴とするスクライビングホイール。
【請求項３】
請求項１に記載のスクライビングホイールにおいて、
前記ダイヤモンド含有物は、焼結ダイヤモンドであり、
前記焼結ダイヤモンドは、
６５．０〜７５．０重量％のダイヤモンドと、
３．０〜１０．０重量％の超微粒子炭化物と、
残部の結合材と、
を含み、
前記ダイヤモンドの平均粒子径は、０．１〜５．０μｍの範囲であり、
前記結合材は、コバルトを主成分とする鉄系金属であることを特徴とするスクライビングホイール。
【請求項４】
請求項３に記載のスクライビングホイールにおいて、
前記超微粒子炭化物は、
６．０〜８．０重量％の範囲であるとともに、
１．０〜４．０重量％の炭化チタンと、残部の炭化タングステンと、を含むことを特徴とするスクライビングホイール。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載のスクライビングホイールを、前記脆性材料基板に対し、圧接転動させることによって、前記脆性材料基板上にスクライブラインを形成するスクライブユニットと、
前記脆性材料基板を保持しつつ移動させることによって、前記脆性材料基板を前記スクライブユニットに対して相対的に移動させる保持ユニットと、
を備えることを特徴とするスクライブ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【公開番号】特開２０１２−２５０３５２（Ｐ２０１２−２５０３５２Ａ）
【公開日】平成２４年１２月２０日（２０１２．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１２２０９９（Ｐ２０１１−１２２０９９）
【出願日】平成２３年５月３１日（２０１１．５．３１）
【出願人】（３９００００６０８）三星ダイヤモンド工業株式会社 (383)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月２０日（２０１２．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月３１日（２０１１．５．３１）
【出願人】（３９００００６０８）三星ダイヤモンド工業株式会社 (383)
【Ｆターム（参考）】
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