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【発明の名称】 ダイヤモンド砥石外周刃及びダイヤモンド砥石内周刃
【発明者】 【氏名】山村 和市
【氏名】島田 忠克
【氏名】平沢 秀夫
【課題】変形が少なく、切断精度が高く、切断加工代が小さくかつ耐久性に優れたダイヤモンド砥石外周刃及びダイヤモンド砥石内周刃を提供する。

【解決手段】ダイヤモンド砥石外周刃において、該ダイヤモンド砥石外周刃はセラミックス等の切断用であって、該外周刃を構成する台板が超硬合金から成り、かつ該台板外周の切り刃部はダイヤモンド系砥粒粉末が体積率で１０〜８０％含有されているものであるダイヤモンド砥石外周刃。及び、ダイヤモンド砥石内周刃において、該内周刃を構成する台板が超硬合金から成り、かつ該台板内周の切り刃部はダイヤモンド系砥粒粉末が体積率で１０〜８０％含有されているものであるダイヤモンド砥石内周刃。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 ダイヤモンド砥石外周刃において、該ダイヤモンド砥石外周刃はセラミックス切断用であって、該外周刃を構成する台板が超硬合金から成り、かつ該台板外周の切り刃部はダイヤモンド系砥粒粉末が体積率で１０〜８０％含有されているものであることを特徴とするダイヤモンド砥石外周刃。
【請求項２】 ダイヤモンド砥石外周刃において、該ダイヤモンド砥石外周刃はＳｉ3 Ｎ4 、ＡｌＮ、ＳｉＣ、ジルコニア、アルミナ、サイアロン、ムライト、スピネル、コージェライト、マグネシア、合成石英、天然石英、半導体シリコン単結晶、化合物半導体、及び酸化物単結晶切断用であって、該外周刃を構成する台板が超硬合金から成り、かつ該台板外周の切り刃部はダイヤモンド系砥粒粉末が体積率で１０〜８０％含有されているものであることを特徴とするダイヤモンド砥石外周刃。
【請求項３】 前記台板の超硬合金のヤング率が４５０００〜７００００ｋｇｆ／ｍｍ2 であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のダイヤモンド砥石外周刃。
【請求項４】 前記切り刃部のダイヤモンド系砥粒粉末が天然または合成工業用ダイヤモンドの粉末、ｃＢＮ粉末、またはこれらの混合物から成り、その平均粒径が、１０〜５００μｍであることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のダイヤモンド砥石外周刃。
【請求項５】 前記外周刃の台板の外径が８００ｍｍ以下であり、かつ厚みが０．１〜１．６ｍｍの薄板から成ることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のダイヤモンド砥石外周刃。
【請求項６】 請求項１ないし請求項５に記載のダイヤモンド砥石外周刃を用いて材料を切断することを特徴とする材料を切断する方法。
【請求項７】 ダイヤモンド砥石内周刃において、該内周刃を構成する台板が超硬合金から成り、かつ該台板内周の切り刃部はダイヤモンド系砥粒粉末が体積率で１０〜８０％含有されているものであることを特徴とするダイヤモンド砥石内周刃。
【請求項８】 前記ダイヤモンド砥石内周刃は、セラミックス、Ｓｉ3 Ｎ4、ＡｌＮ、ＳｉＣ、合成石英、天然石英、半導体シリコン単結晶、化合物半導体、及び酸化物単結晶切断用であることを特徴とする請求項７に記載のダイヤモンド砥石内周刃。
【請求項９】 前記台板の超硬合金のヤング率が４５０００〜７００００ｋｇｆ／ｍｍ2 であることを特徴とする請求項７または請求項８に記載のダイヤモンド砥石内周刃。
【請求項１０】 前記切り刃部のダイヤモンド系砥粒粉末が天然または合成工業用ダイヤモンドの粉末、ｃＢＮ粉末、またはこれらの混合物から成り、その平均粒径が、１０〜５００μｍであることを特徴とする請求項７ないし請求項９のいずれか１項に記載のダイヤモンド砥石内周刃。
【請求項１１】 前記内周刃の台板の厚みが０．０３〜１．００ｍｍの薄板から成ることを特徴とする請求項７ないし請求項１０のいずれか１項に記載のダイヤモンド砥石内周刃。
【請求項１２】 請求項７ないし請求項１１に記載のダイヤモンド砥石内周刃を用いて材料を切断することを特徴とする材料を切断する方法。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ダイヤモンド砥石外周刃及びダイヤモンド砥石内周刃に関し、特に変形が少なく、切断精度が高く、切断加工代が小さくかつ耐久性に優れたダイヤモンド砥石外周刃及びダイヤモンド砥石内周刃に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】電子材料には、半導体シリコン単結晶、化合物半導体、酸化物単結晶等の半導体単結晶材料や、セラミックス、Ｓｉ3 Ｎ4 、ＡｌＮ、ＳｉＣ、ジルコニア、アルミナ、サイアロン、ムライト、スピネル、コージェライト、マグネシア、合成石英、天然石英等の材料がある。これらの硬質材料は、インゴット状のものから切断分割され最終製品の寸法、形状に仕上げられる。
【０００３】これらの各種の硬質材料を切断する方法としては大きく分けると、図１に示したような薄板円板を台板としてその外周部分にダイヤモンド砥粒を固着したダイヤモンド砥石外周刃を用いて硬質材料を切断する方法や、図２に示したような薄板ドーナツ円板の内周部分にダイヤモンド砥粒を接着したダイヤモンド砥石内周刃を用いて硬質材料を切断する方法の２種類がある。
【０００４】このように切断砥石を使用してセラミックス等の硬質材料を切断加工する場合、例えばある大きさのブロックやウエーハに切断して多数の製品を切り出す場合や多数の溝加工を行う場合には、切断砥石の刃厚と被切断物の材料歩留りとの関係が非常に重要なコスト要因となる。すなわち、できるだけ薄い刃を用いてかつ精度良く材料の切断を行うことにより、切断加工代を少なくし得られる製品の数を多くして材料歩留りを上げ、生産性を高めることが重要となる。特に単結晶材料のように材料が高価なものを薄いウエーハ状にする場合には切断加工代はできるだけ少ないことが重要である。
【０００５】薄い切断刃にするためには、当然砥石台板を薄くする必要がある。図１の外周刃や図２の内周刃を用いて硬質材料の切断を行う場合には、その台板材料として、従来は主に材料コスト及び機械的強度の点から鉄鋼材料が用いられており、特に実用化されているものとしてＪＩＳ規格でＳＫ、ＳＫＳ、ＳＫＤ、ＳＫＴ、ＳＫＨ等と規定される合金あるいはステンレス等が使用されてきた。
【０００６】しかし、セラミックス等のような硬質材料をあまり薄い外周刃や内周刃によって切断しようとすると、前述した従来の合金工具鋼やステンレスの台板では機械強度が不足し、切断に際し曲がり、うねり等の変形を生じ寸法精度が失われてしまう。そのため従来は、砥石台板の厚さを、外周刃で厚さ１．０ｍｍ以下にすることは難しく、また切断加工時に全周に張力を加えて張り上げるため比較的薄い切断刃とすることができる内周刃であっても、厚さ０．１０ｍｍ以下にすることは難しかった。
【０００７】特に、最近は半導体シリコン単結晶等の半導体単結晶材料において、高精度の切断加工が要求され、これらの材料から成るウエーハは２００ｍｍから３００ｍｍあるいはそれ以上の大直径のものが製造されるようになっている。そこで直径の大きなインゴットをウエーハ状に加工するために、従来のものより大型の外周刃や内周刃が必要となってきた。ところが、従来の外周刃や内周刃では大型化、大直径化すると、その台板の機械的強度不足のために、切断加工精度を維持しつつ刃厚を薄くすることが難しく、刃厚を厚くせざるを得ないので、高価な半導体単結晶材料等を厚い切断刃によりウエーハ加工することになり、切断加工代が増加することによる損失が問題となっていた。
【０００８】また、硬質材料の一つである合成石英は、例えば半導体製造におけるフォトマスクや水晶振動子として使用されるが、例えば水晶振動子を製作する場合、振動子の振動数安定度は結晶方向と密接な関係があり、結晶方向を考慮して切断方向が決定される。このため水晶振動子では切断の曲がりや傾きに対する要求精度が高く、非常に正確な切断加工が必要となる。そのため、刃厚が薄くとも機械的強度が強く、高い工作精度で切断加工ができる切断刃が必要とされていた。
【０００９】さらにこれらの被切断物である硬質材料は、従来の砥石台板に用いられている合金工具鋼等よりも硬くて脆い場合が多いため、その切り屑が台板と被切断物の間に挟まって排除されにくく、砥石台板を傷つけ台板の曲がりやうねりを助長させることになり、その結果として切断精度が低下して材料歩留りの低下や切断刃の寿命の短縮をもたらし問題であった。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような問題点に鑑みなされたもので、たとえ台板を薄くしても変形が少なく、切断精度が高く、切断加工代が小さくかつ耐久性に優れたダイヤモンド砥石外周刃及びダイヤモンド砥石内周刃を提供することを主目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、本発明の請求項１に記載した発明は、ダイヤモンド砥石外周刃において、該ダイヤモンド砥石外周刃はセラミックス切断用であって、該外周刃を構成する台板が超硬合金から成り、かつ該台板外周の切り刃部はダイヤモンド系砥粒粉末が体積率で１０〜８０％含有されているものであることを特徴とするダイヤモンド砥石外周刃である。
【００１２】このように、ダイヤモンド砥石外周刃において、外周刃を構成する台板が超硬合金から成り、かつ該台板外周の切り刃部にダイヤモンド系砥粒粉末が体積率で１０〜８０％含有されているダイヤモンド砥石外周刃は、例え薄い外周刃であっても加工精度が良く、長期にわたり安定して効率良くセラミックスの切断が可能なダイヤモンド砥石外周刃となる。
【００１３】また、本発明の請求項２に記載した発明は、ダイヤモンド砥石外周刃において、該ダイヤモンド砥石外周刃はＳｉ3 Ｎ4 、ＡｌＮ、ＳｉＣ、ジルコニア、アルミナ、サイアロン、ムライト、スピネル、コージェライト、マグネシア、合成石英、天然石英、半導体シリコン単結晶、化合物半導体、及び酸化物単結晶切断用であって、該外周刃を構成する台板が超硬合金から成り、かつ該台板外周の切り刃部はダイヤモンド系砥粒粉末が体積率で１０〜８０％含有されているものであることを特徴とするダイヤモンド砥石外周刃である。
【００１４】このように、外周刃を構成する台板が超硬合金から成り、かつ該台板外周の切り刃部にダイヤモンド系砥粒粉末が体積率で１０〜８０％含有されているダイヤモンド砥石外周刃は、切断される材料が硬質脆性材料であるＳｉ3 Ｎ4 、ＡｌＮ、ＳｉＣ、ジルコニア、アルミナ、サイアロン、ムライト、スピネル、コージェライト、マグネシア、合成石英、天然石英、半導体シリコン単結晶、化合物半導体、及び酸化物単結晶のいずれであっても、薄い外周刃を用いることができ且つ加工精度が良く、長期にわたり安定して効率良く切断を行うことが可能なダイヤモンド砥石外周刃である。
【００１５】この場合、請求項３に記載したように、前記台板の超硬合金のヤング率が４５０００〜７００００ｋｇｆ／ｍｍ2 であることが好ましい。このような範囲のヤング率の台板であれば、台板が柔らかすぎて切断時の抵抗で曲がりやうねりを生じることがないため台板を薄くすることが容易であり、また逆に台板が硬く脆すぎて使用時に破損し易くなるようなこともない。
【００１６】また、請求項４に記載したように、前記切り刃部のダイヤモンド系砥粒粉末が天然または合成工業用ダイヤモンドの粉末、ｃＢＮ粉末、またはこれらの混合物から成り、その平均粒径が、１０〜５００μｍであることが好ましい。このように前記切り刃部のダイヤモンド系砥粒粉末が天然または合成工業用ダイヤモンドの粉末、ｃＢＮ粉末、またはこれらの混合物から成れば、砥粒粉末として硬度、耐熱性ともに適当であり、その平均粒径が１０〜５００μｍであれば、砥粒粉末の粒度が細かすぎて切断能率が低くなることもなく、粒度が粗すぎて切断面が粗くなることもない。
【００１７】そして、請求項５に記載したように、本発明の外周刃の台板は、台板の外径が８００ｍｍ以下であり、かつ厚みが０．１〜１．６ｍｍの薄板から構成することができる。このように外径の大きい薄板から台板を構成しても、本発明の外周刃は反りが発生して加工精度が悪化することがないため、従来の外周刃に比べて大直径の材料を小さい切断加工代で切断することができる。
【００１８】さらに、請求項６に記載したように、本発明の請求項１ないし請求項５に記載のダイヤモンド砥石外周刃を用いて材料を切断することを特徴とする材料を切断する方法は、従来のダイヤモンド砥石外周刃に比べて小さい加工代で切断することができるため、材料歩留りを上げ、生産性を向上させることができる。
【００１９】また、本発明の請求項７に記載した発明は、ダイヤモンド砥石内周刃において、該内周刃を構成する台板が超硬合金から成り、かつ該台板内周の切り刃部はダイヤモンド系砥粒粉末が体積率で１０〜８０％含有されているものであることを特徴とするダイヤモンド砥石内周刃である。
【００２０】このように、ダイヤモンド砥石内周刃において、該内周刃を構成する台板が超硬合金から成り、かつ該台板内周の切り刃部にダイヤモンド系砥粒粉末が体積率で１０〜８０％含有されているダイヤモンド砥石内周刃は、例え薄い内周刃であっても加工精度が良く、長期にわたり安定して効率良く切断を行うことが可能なダイヤモンド砥石内周刃となる。
【００２１】この場合、請求項８に記載したように、前記ダイヤモンド砥石内周刃は、セラミックス、Ｓｉ3 Ｎ4 、ＡｌＮ、ＳｉＣ、合成石英、天然石英、半導体シリコン単結晶、化合物半導体、及び酸化物単結晶切断用とすることができる。このように、本発明のダイヤモンド砥石内周刃は、上記の硬質脆性材料を切断する場合であつても、薄い内周刃を用いることができ且つ加工精度が良く、長期にわたり安定して効率良く切断を行うことが可能なダイヤモンド砥石内周刃である。
【００２２】またこの場合、請求項９に記載したように、前記台板の超硬合金のヤング率が４５０００〜７００００ｋｇｆ／ｍｍ2 であることが好ましい。これは前記の外周刃の場合と同様に、このような範囲のヤング率の台板であれば、台板が柔らかすぎて切断時の抵抗で曲がりやうねりを生じることがないため台板を薄くすることが容易であり、また逆に台板が硬く脆すぎて使用時に破損し易くなるようなこともないからである。
【００２３】そして、請求項１０に記載してように、前記切り刃部のダイヤモンド系砥粒粉末が天然または合成工業用ダイヤモンドの粉末、ｃＢＮ粉末、またはこれらの混合物から成り、その平均粒径が、１０〜５００μｍであることが好ましい。前記の外周刃の場合と同様に、このように前記切り刃部のダイヤモンド系砥粒粉末が天然または合成工業用ダイヤモンドの粉末、ｃＢＮ粉末、またはこれらの混合物から成れば、砥粒粉末として硬度、耐熱性ともに適当であり、その平均粒径が１０〜５００μｍであれば、砥粒粉末の粒度が細かすぎて切断能率が低くなることもなく、粒度が粗すぎて切断面が粗くなることもない。
【００２４】またこの場合、請求項１１に記載したように、本発明の内周刃の台板の厚みが０．０３〜１．００ｍｍの薄板から構成することができる。このように従来の内周刃と比べて極めて薄い板から台板を構成しても、本発明の内周刃は反りが発生して加工精度が悪化することがないため、従来の内周刃に比べてさらに小さい切断加工代で材料を切断することができる。
【００２５】さらに、請求項１２に記載したように、本発明の請求項７ないし請求項１１に記載のダイヤモンド砥石内周刃を用いて材料を切断することを特徴とする材料を切断する方法は、従来のダイヤモンド砥石内周刃に比べて小さい加工代で切断することができるため、材料歩留りを上げ、生産性を向上させることができる。
【００２６】以下、本発明についてさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。本発明の発明者らは、先に希土類磁石切断用のダイヤモンド砥石外周刃として、外周刃を構成する台板が超硬合金から成り、かつ台板外周の切り刃部にダイヤモンド系砥粒粉末を含有させることを特徴とするダイヤモンド砥石外周刃を提案した（特開平９−１７４４４１号公報参照）。
【００２７】このダイヤモンド砥石外周刃は、従来、希土類磁石は外周刃により切断されることが多かったため、従来のダイヤモンド砥石外周刃に改良を加えて、刃厚が薄くても、曲がりうねり等の変形を生じることがなく高精度の切断加工が行なえるダイヤモンド砥石外周刃を得ることを目的として提案されたものであった。
【００２８】しかし、その後の研究及び試験の結果、このような構成のダイヤモンド砥粒外周刃は、希土類磁石のみならず種々の硬質脆性材料にも有効であることが判った。例えば、切断される材料が半導体シリコン単結晶等の半導体単結晶材料である場合は、前記のように材料が高価であるとともに大直径化しており、高い加工精度が要求されるため、可能な限り小さい加工代で正確に切断加工を行うことが非常に重要となるが、上記のようなダイヤモンド砥石外周刃を適用すれば、要求される水準を満たすことができることがわかった。
【００２９】そして、前述したように、半導体ウエーハの大直径化に伴って、大型で刃厚が薄いダイヤモンド砥石外周刃が必要とされているが、このような構成のダイヤモンド砥石外周刃であれば、切断刃を薄くするために台板の厚さを薄くしても、台板の機械的強度が高いため、外周刃が曲がりうねり等の変形を生じることがなく高精度の切断加工を行なうことができ、高価な半導体単結晶材料の損失を最小限にすることができる。
【００３０】さらに、合成石英等をフォトマスクや水晶振動子等に加工する場合であっても、このようなダイヤモンド砥石外周刃であれば、薄い刃厚の切断刃を用いて高精度の切断加工が行なえるため、結晶方向を考慮して決定された所望の切断方向に正確に合成石英を切断することができ、加工精度の高いフォトマスクや振動数安定度の極めて高い水晶振動子を製造することができる。
【００３１】また、前述の希土類磁石、半導体シリコン単結晶等の硬質脆性材料は、ダイヤモンド砥石内周刃により切断される場合も多いが、この場合でもダイヤモンド砥石外周刃と同様に、できるだけ少ない加工代で正確に加工を行うことが重要であることには変わりがない。
【００３２】そこで、本発明の発明者は、先に提案した希土類磁石切断用ダイヤモンド砥石外周刃の構成に改良を加えてダイヤモンド砥石内周刃とすることを着想した。すなわち、ダイヤモンド砥石内周刃の台板を超硬合金で構成し、台板内周の切り刃部にダイヤモンド系砥粒粉末が体積率で１０〜８０％含有されているようにするのである。ダイヤモンド砥石内周刃の利点は、切断加工時に全外周に張力を加えて張り上げておいて回転するために比較的に切断刃を薄くできることである。本発明のダイヤモンド砥石内周刃により、種々の硬質脆性材料を極めて少ない切断加工代で高い工作精度を維持しつつ切断加工することが可能となる。
【００３３】
【発明の実施の形態】以下具体的に本発明の実施の形態を説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。本発明のダイヤモンド砥石外周刃及びダイヤモンド砥石内周刃の特徴は、セラミックス等の硬質脆性材料を切断する際の薄い切断刃として、該切断刃台板材質を超硬合金とし、さらに該台板外周または内周の切り刃にダイヤモンド粉末を体積率で１０〜８０％含有させることにある。セラミックス等の硬質脆性材料を薄い切断刃で切断する場合、その構造上台板の材質が非常に重要である。従来の合金工具鋼やステンレスに比べ、切断時に力を受けても曲がりやうねりの出ない薄い砥石台板になり得る材料を種々検討した結果、超硬合金が最も適していることを見出した。
【００３４】超硬合金は、ＷＣ、ＴｉＣ、ＭｏＣ、ＮｂＣ、ＴａＣ、Ｃｒ3 Ｃ2 等のＩＶａ、Ｖａ、ＶＩａ族に属する金属の炭化物粉末をＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ｐｂ、Ｓｎまたはそれらの合金を用いて焼結結合した合金であり、これらの中でも特にＷＣ−Ｃｏ系、ＷＣ−ＴｉＣ−Ｃｏ系、ＷＣ−ＴｉＣ−ＴａＣ−Ｃｏ系の合金が代表的である。これらの超硬合金を用いて切断刃台板を構成すれば、薄い外周刃切断刃、内周刃切断刃のいずれに適用しても、切断時に曲がりやうねりが生じ難くなる。また、被切断物の切り屑により台板が損傷し、材料歩留りが低下したり切断刃の寿命が低下することもない。
【００３５】本発明では、上記のようにセラミックス等の硬質脆性材料切断用の超硬合金台板としては、特に組成、成分を限定するものではないが、超硬合金のヤング率が４５０００〜７００００ｋｇｆ／ｍｍ2 の範囲内であることが好ましい。台板のヤング率が４５０００ｋｇｆ／ｍｍ2 未満の場合、超硬合金といえども切断時の抵抗で曲がりやうねりを生じるおそれがあり、台板を薄くすることが難しくなる。また、７００００ｋｇｆ／ｍｍ2 を越えると曲がりやうねりを生じるおそれはないものの、硬く脆くなるために使用時に台板が破損し易くなるおそれがあるからである。
【００３６】切り刃部は、外周刃、内周刃のいずれも、図１及び図２に示したように超硬合金台板３の外周部分あるいは内周部分に砥粒層４（ダイヤモンド系砥粒粉末）を結合剤を用いて固着させて切断刃とするが、結合剤については、メタルボンド、レジンボンド、ビトリファイドボンド、電着ボンド等のいずれの方法でもよい。
【００３７】ただし、ダイヤモンド系砥粒の砥粒層部中における体積率は１０〜８０％の範囲であることが好ましい。砥粒層部の中でダイヤモンド系砥粒の体積率が１０％未満では、切断に寄与するダイヤモンド砥粒が少なすぎて切れ味が悪くなるおそれがあり、切断速度を遅くせざるを得なくなるために切断効率が低下するおそれがある。また、８０％を越えると逆に結合剤が少なすぎてダイヤモンド系砥粒を保持する力が減少し、砥粒が切断に十分に寄与せずに脱粒してしまうおそれがあるからである。
【００３８】また、本発明のダイヤモンド砥石外周刃及び内周刃のダイヤモンド系砥粒は天然または合成工業用ダイヤモンド粉末−ｃＢＮ粉末の混合物であることが好ましい。このｃＢＮはダイヤモンドに次いで硬い物質であり、熱に対してはダイヤモンドより安定であり、さらに鋼鉄に対する反応性が非常に少ないという特徴を有している。このｃＢＮ粉末をダイヤモンド粉末の一部または全てと置き換えてもセラミックス等の切断刃としてダイヤモンド砥粒の場合と同じ性能を示すことが確認されている。
【００３９】さらに、砥粒の種類以外に、砥粒の粒度についても検討した結果、ダイヤモンド粉末、ｃＢＮ粉末、それらの混合物の砥粒の平均粒度が１０〜５００μｍの範囲であることが好ましいことを見出した。硬質で脆性の材料を切断するに際し、平均粒度が１０μｍ未満の砥粒を用いると砥粒の突き出しが悪いために目詰まりし易く切断能率が低くなるおそれがある。また、平均粒度が５００μｍを越えると切断能率は高いものの、被切断物の切断面粗さが粗くなったり、いくら台板を薄くしても砥粒層部の厚みが厚くなり結果として薄い切断刃が得られない等の不具合が生じるおそれがある。
【００４０】また本発明のダイヤモンド砥石外周刃及び内周刃は、台板の機械的強度が優れているため、大型、大直径の切断刃であっても、従来のものに比べて非常に薄い切断刃にすることができる。ダイヤモンド砥石外周刃にあっては、台板の外径が８００ｍｍのものでも、厚さ０．１〜１．６ｍｍの台板を用いて薄く大直径の外周刃を構成することができる。また、ダイヤモンド砥石内周刃にあっては、厚さ０．０３〜１．００ｍｍの台板を用いて超薄型の内周刃を構成することができる。これらのような、大直径薄型切断刃であれば、最近のシリコン単結晶インゴットのような直径２００ｍｍ以上の被切断物を極めて少ない切断加工代で正確に切断することができる。
【００４１】
【実施例】以下、本発明を実施例および比較例を挙げて具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
（実施例１、比較例１）ヤング率５８０００ｋｇｆ／ｍｍ2 の超硬合金（ＷＣ−９０／Ｃｏ−１０重量％の組成）を１２５ｍｍφ×４０ｍｍφ×０．４ｍｍ孔あき薄板円板に加工し、砥石台板とした。次いで、砥石台板の外周部に結合剤にレジンを使用するレジンボンド法によりダイヤモンド砥粒を固着し、外周切断刃を作製した。
【００４２】本実施例１のレジンボンド法では、円板砥石形状の金型に該超硬合金の台板をセットし、この外周部分に熱硬化性フェノール樹脂をバインダーとし、平均粒径１５０μｍの人工ダイヤモンドを体積率で２５％（砥粒２５％、レジン７５％）に混合した粉末を充填し、ついでプレスにより砥石形状に成形した後、金型にセットしたまま１８０℃で２時間加熱硬化させ、冷却後ラップ盤にて刃厚０．５ｍｍに仕上げ加工し、ダイヤモンド砥石外周刃とした。
【００４３】また、比較例１として実施例１と同形状のＳＫＤ（工具用合金ＪＩＳ）製砥石台板を用いて、前記同様にダイヤモンド砥粒の固着を行ない、刃厚０．５ｍｍのＳＫＤ製ダイヤモンド砥石外周刃を製作した。この刃厚は従来のものとしては、かなり薄いものである。
【００４４】実施例１及び比較例１で作製した外周刃を用いて、Ｓｉ3 Ｎ4 を被切断物として切断試験を行なった。図３（ａ）に切断枚数と寸法の変化及び図３（ｂ）に切断枚数と平行度で示した切断精度の関係について示した。なお、切断試験は次のような条件で行なった。実施例１の外周刃２枚及び比較例１の外周刃２枚を１．５ｍｍ間隔で組んで、回転数５０００ｒｐｍ、切断速度１２ｍｍ／ｍｉｎで被切断物を切断した。被切断物であるＳｉ3 Ｎ4 の切断面積は幅４０ｍｍ×高さ２０ｍｍである。切断を始めてから５０枚毎に各々２枚の外周刃で切断されたＳｉ3Ｎ4 の中央部１点と隅部４点の計５点の厚みをマイクロメーターで測定し、中央部の値をその切断されたＳｉ3 Ｎ4 の寸法とみなし、また５点の最大値と最小値の差を平行度すなわち切断精度とした。なお切断後のＳｉ3 Ｎ4 の目標寸法は厚み１．４ｍｍである。
【００４５】図３から明らかなように、Ｓｉ3 Ｎ4 の外周切断刃として超硬合金からなる台板を用い外周部にダイヤモンド砥粒を固着させたダイヤモンド砥石外周刃を使うことによって、刃厚が薄くても工作精度が良く、また長期に亙って安定して切断可能であることが確認された。
【００４６】（実施例２、比較例２）ヤング率５５０００ｋｇｆ／ｍｍ2 の超硬合金（ＷＣ−８５／Ｃｏ−１５重量％の組成）を６００ｍｍφ×１００ｍｍφ×０．５ｍｍ孔あき薄板円板に加工し、砥石台板とした。次いで、砥石台板の外周部に平均粒径５０μｍの天然ダイヤモンドをセットしＮｉワット浴を使った電気めっき法によりダイヤモンド砥粒を固着し、電着ボンドの刃厚０．６ｍｍのダイヤモンド砥石外周刃とした。なお、電気めっきの時間でめっき厚みを管理し、砥粒層部中のダイヤモンド砥粒の体積率が４０％（砥粒４０％、Ｎｉめっき６０％）になるように調整した。
【００４７】また、比較例２として実施例２と同形状のＳＫＨ（高速度鋼）製砥石台板を用いて、実施例２と同様にダイヤモンド砥粒の固着を行ない、刃厚０．６ｍｍのＳＫＨ製ダイヤモンド砥石外周刃を製作した。この刃厚は、従来の６００ｍｍφのものとしては、非常に薄いものである。
【００４８】実施例２及び比較例２で作製した外周刃を用いて、直径８インチの半導体シリコン単結晶を被切断物として実施例１と同様な切断試験を行なった。図４（ａ）に切断枚数と寸法の変化及び図４（ｂ）に切断枚数と平行度で示した切断精度の関係について表した。切断試験条件は、切断刃２枚の間隔を１．８ｍｍで組み（切断後の半導体シリコン単結晶の目標寸法は１．７ｍｍ）、回転数４０００ｒｐｍ、切断速度１０ｍｍ／ｍｉｎで被切断物を切断した。
【００４９】図４から明らかなように、半導体シリコン単結晶の外周切断刃として超硬合金からなる台板を用い外周部にダイヤモンド砥粒を固着させたダイヤモンド砥石外周刃を使うことによって、刃厚が薄くても工作精度が良く、また長期に亙って安定して切断可能であることが確認された。
【００５０】（実施例３、比較例３）ヤング率５００００ｋｇｆ／ｍｍ2 の超硬合金（ＷＣ−８０／Ｃｏ−２０重量％の組成）を８０ｍｍφ×４０ｍｍφ×０．３ｍｍ孔あき薄板円板に加工し、砥石台板とした。次いで、砥石台板の外周部に結合剤にメタルを使用するメタルボンド法によりダイヤモンド砥粒を固着し、外周切断刃を作製した。製作工程は実施例１と同様であるが、バインダーとして、Ｃｕ−７０／Ｓｎ−３０重量％の組成からなる粉末を用い、砥粒として平均粒径１００μｍの人工ダイヤモンド及びｃＢＮを重量比１：１に混合した粉末を体積率で１５％（砥粒１５％、メタルバインダー８５％）になるように配合した。なお、プレス後の加熱焼成は７００℃×２時間行ない、次いで仕上げ加工を施し、刃厚０．４ｍｍのダイヤモンド砥石外周刃とした。
【００５１】また、比較例３として実施例３と同形状のＳＫＤ（工具用合金ＪＩＳ）製砥石台板を用いて、前記同様にダイヤモンド砥粒の固着を行ない、刃厚０．４ｍｍのＳＫＤ製ダイヤモンド砥石外周刃を製作した。
【００５２】実施例３及び比較例３で作製した外周刃を用いて、合成石英を被切断物として実施例１と同様な切断試験を行なった。図５（ａ）に切断枚数と寸法の変化及び図５（ｂ）に切断枚数と平行度で示した切断精度の関係について表した。切断試験条件は、切断刃２枚の間隔を１．０ｍｍで組み（切断後の合成石英の目標寸法は０．９ｍｍ）、回転数５５００ｒｐｍ、切断速度８ｍｍ／ｍｉｎで被切断物を切断した。また被切断物である合成石英の切断面積は幅５０ｍｍ×高さ１０ｍｍである。
【００５３】図５から明らかなように、合成石英の外周切断刃として超硬合金からなる台板を用い外周部にダイヤモンド砥粒を固着させたダイヤモンド砥石外周刃を使うことによって、刃厚が薄くても工作精度が良く、また長期に亙って安定して切断可能であることが確認された。
【００５４】（実施例４、比較例４）ヤング率５５０００ｋｇｆ／ｍｍ2 の超硬合金（ＷＣ−８５／Ｃｏ−１５重量％の組成）を８５０ｍｍφ×２９０ｍｍφ×０．０８ｍｍドーナツ状孔あき薄板円板に加工し、砥石台板とした。次いで、砥石台板の内周部に平均粒径５０μｍの天然ダイヤモンドをセットしＮｉワット浴を使った電気めっき法によりダイヤモンド砥粒を固着し、電着ボンドの刃厚０．１０ｍｍのダイヤモンド砥石内周刃とした。なお、電気めっきの時間でめっき厚みを管理し、砥粒層部中のダイヤモンド砥粒の体積率が４０％（砥粒４０％、Ｎｉめっき６０％）になるように調整した。
【００５５】また、比較例４として実施例４と同形状のステンレス製砥石台板を用いて、実施例４と同様にダイヤモンド砥粒の固着を行ない、刃厚０．１５ｍｍのステンレス製ダイヤモンド砥石内周刃を製作した。
【００５６】実施例４及び比較例４で作製した内周刃を用いて、直径８インチの半導体シリコン単結晶の切断試験を行なった。図６（ａ）にこの場合の切断枚数と寸法の変化及び図６（ｂ）に切断枚数と平行度で示した切断精度の関係について表した。切断試験条件は、１ｍｍ間隔で切断し（切断後の半導体シリコン単結晶の目標寸法は０．８５ｍｍ）、回転数５５００ｒｐｍ、切断速度１５ｍｍ／ｍｉｎで被切断物を切断した。
【００５７】図６から明らかなように、半導体シリコン単結晶の内周切断刃として超硬合金からなる台板を用い内周部にダイヤモンド砥粒を固着させたダイヤモンド砥石内周刃を使うことによって、刃厚が薄くても工作精度が良く、また長期に亙って安定して切断可能であることが確認された。
【００５８】なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【００５９】例えば、本発明のダイヤモンド砥石内周刃の被切断物としては、前記請求項８に列記されたものに限定されず、硬く脆い性質を有する物質を内周刃切断する場合であれば本発明の内周刃を適用することができ、同様の作用効果を奏することができる。
【００６０】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、刃厚が薄くても機械的強度に優れ、変形が少なく、切断精度が高く、切断加工代が小さくかつ耐久性に優れたダイヤモンド砥石外周刃及びダイヤモンド砥石内周刃を実現したものであり、切断加工代を極力少なくすることができるので材料歩留りを著しく向上させることができ、産業上その利用価値は極めて高い。
【出願人】 【識別番号】０００００２０６０
【氏名又は名称】信越化学工業株式会社
【出願日】 平成１０年（１９９８）５月２８日
【代理人】 【弁理士】
【氏名又は名称】好宮 幹夫
【公開番号】 特開平１１−３３３７２９
【公開日】 平成１１年（１９９９）１２月７日
【出願番号】 特願平１０−１６４２７１