JPH11333729A - ダイヤモンド砥石外周刃及びダイヤモンド砥石内周刃 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【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。

Description

【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、ＳＫ
Ｈ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３
００ｍｍ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１
０〜８０％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４５０００〜７００００
ｋｇｆ／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 Ｎ
₄ 、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４５０００〜７０
０００ｋｇｆ／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１０〜５
００μｍ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０．０３〜１．００
ｍｍ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、Ｎｂ
Ｃ、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、Ｃ
ｕ、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４５０００ｋｇ
ｆ／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／ｍｍ
² 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１
０％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１０〜５００μ
ｍ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／ｍ
ｍ² 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０．５ｍ
ｍ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１．５
ｍｍ間隔で組んで、回転数５０００ｒｐｍ、切断速度１
２ｍｍ／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５５００
０ｋｇｆ／ｍｍ² の超硬合金（ＷＣ−８５／Ｃｏ−１５
重量％の組成）を６００ｍｍφ×１００ｍｍφ×０．５
ｍｍ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１．７ｍ
ｍ）、回転数４０００ｒｐｍ、切断速度１０ｍｍ／ｍｉ
ｎ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５０００
０ｋｇｆ／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０．４ｍ
ｍ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５５００
０ｋｇｆ／ｍｍ² の超硬合金（ＷＣ−８５／Ｃｏ−１５
重量％の組成）を８５０ｍｍφ×２９０ｍｍφ×０．０
８ｍｍ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１
５ｍｍ／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。

【図面の簡単な説明】

【図１】外周刃の構造を示す図面である。（ａ）は平面
図、（ｂ）はＡ−Ａ線縦断面図、（ｃ）は外周端部拡大
図である。

【図２】内周刃の構造を示す図面である。（ａ）は平面
図、（ｂ）はＢ−Ｂ線縦断面図、（ｃ）は内周端部拡大
図である。

【図３】実施例１及び比較例１の、（ａ）切断枚数と切
断寸法との関係、（ｂ）切断枚数と切断精度との関係を
表す図面である。

【図４】実施例２及び比較例２の、（ａ）切断枚数と切
断寸法との関係、（ｂ）切断枚数と切断精度との関係を
表す図面である。

【図５】実施例３及び比較例３の、（ａ）切断枚数と切
断寸法との関係、（ｂ）切断枚数と切断精度との関係を
表す図面である。

【図６】実施例４及び比較例４の、（ａ）切断枚数と切
断寸法との関係、（ｂ）切断枚数と切断精度との関係を
表す図面である。

【符号の説明】

１…外周刃、２…内周刃、３…台板、４…砥粒層、５…
刃厚。

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１１年８月６日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

【請求項１】 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２】 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１に記載
のダイヤモンド砥石内周刃。

【請求項３】 前記台板の超硬合金のヤング率が４５０
００〜７００００ｋｇｆ／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内
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内
周刃。

【請求項５】 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
石内周刃。

【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。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１１

【補正方法】変更

【補正内容】

【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。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１３】また、本発明に記載した発明は、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。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１５】この場合、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。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１６】また、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、ｃＢ
Ｎ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。

【手続補正６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１７】そして、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。

【手続補正７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１８

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１８】さらに、本発明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。

【手続補正８】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１９

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１９】また、本発明の請求項１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。

【手続補正９】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２１】この場合、請求項２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 Ｎ
₄ 、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。

【手続補正１０】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２２】またこの場合、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４５０００〜７０
０００ｋｇｆ／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。

【手続補正１１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２３】そして、請求項４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１０〜５００
μｍ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。

【手続補正１２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２４】またこの場合、請求項５に記載したよう
に、本発明の内周刃の台板の厚みが０．０３〜１．００
ｍｍ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。

【手続補正１３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２５】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
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。

【手続補正１４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００５９

【補正方法】変更

【補正内容】

【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。

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【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。
2. 【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。
3. 【請求項３】 前記台板の超硬合金のヤング率が４５０
   ００〜７００００ｋｇｆ／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。
4. 【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。
5. 【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。
6. 【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。
7. 【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。
8. 【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。
9. 【請求項９】 前記台板の超硬合金のヤング率が４５０
   ００〜７００００ｋｇｆ／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。
10. 【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。
11. 【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。
12. 【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。