JPH11323408A

JPH11323408A - 超硬質焼結体チップの製造方法

Info

Publication number: JPH11323408A
Application number: JP12644898A
Authority: JP
Inventors: Kentaro Sawamura; 建太郎澤村
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1998-05-08
Filing date: 1998-05-08
Publication date: 1999-11-26

Abstract

(57)【要約】【課題】切断することが困難である超硬質焼結体か
ら、所望の形状のチップを、ダイヤモンドカッターのよ
うな超硬工具を用いずに、簡単に製造する方法を提供す
る。【解決手段】超硬質板状焼結体を分割して所要形状の
チップを製造するに当り、焼結用グリーンシート（１）
の少なくとも一方の面に、凸形断面形状を有する突起条
を備えた耐熱性スペーサー（２）を当接して加圧焼結し
たのち、生成した前記突起条に対応する形状の条溝を有
する板状焼結体を、その条溝に沿って分離する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、超硬質焼結体シー
トを切断して所要形状のチップを製造する方法に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】タングステン、モリブデン、チタン、タ
ンタル、ニオブ又はジルコニウムのような金属の炭化
物、窒化物、ホウ化物、ケイ化物や炭化ケイ素、窒化ケ
イ素などの超硬質焼結体は、工具、電気絶縁材、るつぼ
材、原子炉材料、発熱体、タービン材、サーメット材、
高温用電極、コーティング材などとして広く用いられて
いる。

【０００３】これらの超硬質焼結体は、通常ホットプレ
ス装置を用いた加圧焼結法によって製造されているが、
従来、これを用途に応じて所望の形状に加工するには、
得られた焼結体をダイヤモンドカッターその他の超硬材
料から成る切断工具を用いて切断する方法がとられてい
た。

【０００４】しかしながら、このような方法において
は、超硬質焼結体は、それ自体高硬度のため、ダイヤモ
ンドカッターに用いるダイヤモンド砥粒の消耗が著し
く、高コストになるのを避けられない上に、切断に長時
間を要し、作業能率が低いという欠点を有していた。そ
のほか、放電加工やレーザー加工により切断することも
提案されているが、これには特殊な装置を必要とする上
に、適用範囲が制限されるという欠点がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このように
切断することが困難である超硬質焼結体から、所望の形
状のチップを、ダイヤモンドカッターのような超硬工具
を用いずに、簡単に製造する方法を提供することを目的
としてなされたものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者は、超硬質焼結
体を分割して所要形状のチップを製造する際に、超硬質
焼結体を製造する前の焼結用グリーンシート又は粉体成
形体は塑性を有し、加工しやすい点に着目し、その状態
で適当な切り込みを形成しておき、焼結後にその切り込
みに沿って折り欠くことにより、簡単にチップを製造し
うることを見出し、この知見に基づいて本発明をなすに
至った。

【０００７】すなわち、本発明は、超硬質板状焼結体を
分割して所要形状のチップを製造するに当り、焼結用グ
リーンシート１の少なくとも一方の面に、凸形断面形状
を有する突起条を備えた耐熱性スペーサー２を当接して
加圧焼結したのち、生成した前記突起条に対応する形状
の条溝を有する板状焼結体を、その条溝に沿って分離す
ることを特徴とする超硬質焼結体チップの製造方法を提
供するものである。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明方法において分割しうる超
硬質焼結体は、従来、ダイヤモンドカッターにより切断
加工されていた、超硬質焼結体の中で、加圧焼結法によ
り製造しうるものであればどのようなものでもよく、特
に制限はない。

【０００９】このようなものとしては、例えば、タング
ステン、モリブデン、チタン、タンタル、ニオブ又はジ
ルコニウムのような金属の炭化物、窒化物、ホウ化物又
はケイ化物や炭化ケイ素、窒化ケイ素などを挙げること
ができる。

【００１０】本発明方法において用いられる耐熱性スペ
ーサーは、その少なくとも一方の面に凸形断面形状を有
する突起条を備えた板状体から構成されている。図１
は、その耐熱性スペーサー２の１例の断面図であって、
基体３の上に等間隔に突成された突起条４，…を備えた
ものである。この突起条は、平行線状、格子状、円形
状、方形状など任意の形状に設けることができる。

【００１１】この耐熱性スペーサーの材料としては、黒
鉛、金属の炭化物、窒化物、ホウ化物、ケイ化物の中か
ら、目的とする超硬質焼結体チップ以上の融点をもつも
のが選ばれる。この際、熱膨張係数が焼結体よりも小さ
い材料を用いると焼成後に冷却するとき、焼結体の収縮
量がスペーサーより大きいため、最小厚さの部分に応力
が集中し、自然に切断されるので有利である。

【００１２】この耐熱性スペーサーを製造するには、黒
鉛のような研削可能な材料については、直接その表面を
研削して所要の突起条を刻設すればよいが、研削困難な
超硬質材料については、先ず黒鉛板のような研削可能な
耐熱性材料の板に所要の条溝を刻設して雌型を作製し、
次いでこの上に、必要な添加剤、例えばポリビニルアル
コールやアクリル樹脂のような熱可塑性樹脂バインダー
や、シリカ、アルミナ、希土類酸化物、炭化ホウ素のよ
うな焼結助剤を添加したスペーサー製造用材料を層設
し、あるいはスペーサー製造用グリーンシートを重ね合
わせ、ホットプレス装置を用いて焼結する。

【００１３】このようにして、所望の凸形断面形状、例
えば三角形断面形状の突起条を備えた耐熱性スペーサー
が得られる。この突起条は必要に応じ２枚の雌型を用い
て耐熱性スペーサーの両面に設けることもできる。

【００１４】本発明方法においては、ホットプレス装置
の使用効率を高めるために、耐熱性スペーサーは、その
占有体積を小さくすること、すなわち薄く形成すること
が好ましい。したがって、通常、耐熱性スペーサーの全
体の厚さは０．５〜５．０ｍｍ、最小厚さは０．１〜
２．０ｍｍの範囲で選ばれるが、材質が黒鉛の場合は、
抗折強度が低いため１．０〜５．０ｍｍと比較的厚くす
るのが好ましい。それ以外の材質の場合は、０．１〜
３．０ｍｍと薄くするのが好ましい。また、突起条の断
面の頂角は３０〜１００度の範囲で用いられるが、９０
度以下にするのが、分離を完全にしうるので有利であ
る。

【００１５】また、本発明方法においては、図２に示す
ように複数の焼結用グリーンシート１，…を重ね合わ
せ、各隣接シート間に耐熱性スペーサー２，…を間挿し
て、加圧焼結することにより、生産効率をいっそう高め
ることができる。

【００１６】この場合、耐熱性スペーサーと焼結用グリ
ーンシートとの間の接着を防止するために、両者の間に
離型材を塗布するのが有利である。この離型材として
は、六方晶窒化ホウ素粉末や黒鉛粉末が好適である。

【００１７】このようにして、条溝部分の最小の厚さが
０．１〜２．０ｍｍの板状焼結体を得ることができる。
この板状焼結体は、手で簡単に折り欠くことができ、し
たがって、ダイヤモンドカッターのような切断工具を使
用せずに、チップを製造することができる。この場合、
焼結体シートの最大厚さに対する最小厚さの比を０．５
以下にすると、容易に分離することができるし、さらに
この比を０．１以下にすると、焼成後、焼結体を取り出
すときに、切断された状態になるので有利である。

【００１８】

【実施例】次に実施例により本発明をさらに詳細に説明
する。

【００１９】実施例１片面に高さ０．７ｍｍ、頂角６０度、一辺が５ｍｍの格
子状鋭角頂角断面をもつ炭化ケイ素スペーサー５枚を厚
さ２．０ｍｍの窒化ケイ素からなるグリーンシートと交
互に重ね合わせ、窒素１気圧、プレス圧２００ｋｇ／ｃ
ｍ²、焼成温度１７３０℃でホットプレスすることによ
り、平面部厚さ０．９ｍｍ、条溝底面部厚さ０．２ｍｍ
の窒化ケイ素焼結板を製造した。次に、この焼結板を手
で折り欠くことにより、一辺が５ｍｍの正方形窒化ケイ
素チップを得ることができた。

【００２０】実施例２片面に高さ０．４ｍｍ、頂角６０度の三角形断面をもつ
突起条を有する炭化ケイ素スペーサーの表面に六方晶窒
化ホウ素粉末を塗布した上に、厚さが２．０ｍｍの窒化
ケイ素グリーンシートを重ね、その上に表面に六方晶窒
化ホウ素粉末を塗布した両面に突起条をもつスペーサー
を重ね合わせたのち、その上に上記と同じ窒化ケイ素グ
リーンシートを重ね、さらにその上に、表面に六方晶窒
化ホウ素粉末を塗布した片面に突起条を有するスペーサ
ーを重ねて、実施例１と同じ条件でホットプレスした。
このようにして得た条溝を有する窒化ケイ素焼結板を手
で折り欠くことにより１辺が５ｍｍの正方形状チップを
得ることができた。

【００２１】実施例３高さ０．７ｍｍ、頂角６０度の三角形断面を有する突起
条をもち、黒鉛粉末を塗布した炭化ケイ素スペーサー５
枚を焼結助剤を添加した炭化ケイ素からなるグリーンシ
ートと交互に重ね合わせ、アルゴン１気圧、プレス圧２
００ｋｇ／ｃｍ²、焼成温度２０５０℃でホットプレス
することにより、平面部厚さ０．９ｍｍ、条溝底面部厚
さ０．２ｍｍの炭化ケイ素焼結板を製造した。次に、こ
の焼結板を手で折り欠くことにより、一辺が５ｍｍの正
方形炭化ケイ素チップを得ることができた。

【００２２】実施例４片面に高さ０．７ｍｍ、直径４０ｍｍの円状三角形断面
の突起条をもつ窒化ケイ素スペーサーを作製し、その表
面に六方晶窒化ホウ素粉末を塗布したのち、厚さ２．２
ｍｍの窒化アルミニウムグリーンシートを重ね合わせ、
ホットプレス装置を用いて焼結した。この際の焼成条件
は窒素１気圧、プレス圧２００ｋｇ／ｃｍ²、焼成温度
１７３０℃であった。このようにして得た板状焼成体は
平面部厚さ０．８ｍｍ、条溝部厚さ０．１ｍｍであっ
た。この焼結体を条溝に沿って折り欠くことにより、直
径４０ｍｍの円板状窒化アルミニウムを製造することが
できた。

【００２３】実施例５窒化ケイ素１００重量部に、シリカ４重量部とアルミナ
５重量部及びバインダーとしてポリビニルアルコール２
重量部を加えた混合物を成形して、縦５０ｍｍ、横５０
ｍｍ、厚さ２ｍｍのグリーンシートを作製した。次に、
炭化タングステンをこのシートの片面に印刷し、パター
ンを形成して内部導体とした。この印刷面を有する面に
印刷を施さないシートを重ね合わせ、さらにその上下に
３０〜１００度の頂角断面形状を有する突起条を備えた
２枚の耐熱性スペーサーをそれぞれ当接した。このスペ
ーサー表面には、離型材として、粒径１μｍの六方晶窒
化ホウ素粉末を塗布した。このようにして得た基板数９
枚について、窒素１気圧、プレス圧２００ｋｇ／ｃ
ｍ²、焼成温度１７３０℃でホットプレスしたのち、得
られた焼結体を手で折り欠いて長さ４０ｍｍ、幅４ｍｍ
のチップ各１００個を製造した。この際の耐熱性スペー
サーの材質及び形状と得られたチップの状態を表１に示
す。なお、チップの状態における良品とは、すべて条溝
に沿って折れたもの、不良品とは、少なくとも一部が条
溝以外で折れたものを意味する。

【００２４】

【表１】

【００２５】この表から分るように、耐熱性スペーサー
の突起条の断面頂角の角度は、多くの場合９０度以下
で、不良品が少なくなり、また基板の最大厚さに対する
最小厚さの比が０．５以下の場合に不良品が少なくな
る。

【００２６】

【発明の効果】本発明によれば、ダイヤモンドカッター
のような切断工具を用いることなく、あらかじめ形成さ
せた条溝に沿って単に手で折り欠くことにより超硬質焼
結体のチップを簡単に製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明で用いる耐熱性スペーサーの１例の断
面図。

【図２】本発明方法における耐熱性スペーサーと焼結
用グリーンシートとの重合状態を示す斜視図。

【符号の説明】

１焼結用グリーンシート２耐熱性スペーサー３スペーサー基体４突起条

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】超硬質板状焼結体を分割して所要形状の
チップを製造するに当り、焼結用グリーンシートの少な
くとも一方の面に、凸形断面形状を有する突起条を備え
た耐熱性スペーサーを当接して加圧焼結したのち、生成
した前記突起条に対応する形状の条溝を有する焼結体
を、その条溝に沿って分離することを特徴とする超硬質
焼結体チップの製造方法。
【請求項２】複数の焼結用グリーンシートを重ね合わ
せ、各隣接シート間に該耐熱性スペーサーを間挿して加
圧焼結する請求項１記載の製造方法。
【請求項３】該耐熱性スペーサーが直線又は曲線の突
起条を有する請求項１又は２記載の製造方法。
【請求項４】該耐熱性スペーサーが格子状突起条列を
有する請求項１又は２記載の製造方法。
【請求項５】突起条が頂角９０度以下の凸形断面形状
を有するものである請求項１、２又は３記載の製造方
法。
【請求項６】焼結体の最大厚みに対する最小厚みの比
が０．５以下である請求項１ないし５のいずれかに記載
の製造方法。