(57)【要約】【課題】製品用のセラミック成形体をその形状にそって強固に保持できず、研削加工を施した際にクラックが生じやすい。【解決手段】切削加工が施されるセラミック成形体４を吸着保持する保持板１であって、セラミック成形体からなり、表面に溝２を有し、かつ厚み方向に溝２に連通する吸引孔３を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
切削加工が施されるセラミック成形体を吸着保持する保持板であって、セラミック成形体からなり、表面に溝を有し、かつ厚み方向に溝に連通する吸引孔を有することを特徴とするセラミック成形体切削加工用保持板。
【請求項２】
上記溝は、幅が１．０〜１．２ｍｍ、深さが０．５〜０．８ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載のセラミック成形体切削加工用保持板。
【請求項３】
上記溝の底部が曲面状であることを特徴とする請求項１または２に記載のセラミック成形体切削加工用保持板。
【請求項４】
上記保持板がアルミナセラミック成形体からなることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のセラミック成形体切削加工装置用保持板。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れかに記載の保持板上に、少なくとも一部に厚み又は幅が５ｍｍ以下の部分を有するセラミック成形体を吸引孔から溝を介して拡散した吸引用流体によって吸引保持し、切削加工を施すことを特徴とするセラミック成形体の切削加工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
セラミック成形体に切削加工を施す際に、セラミック成形体を吸引保持する保持板及びこれを用いた切削加工方法に関し、例えば半導体製造装置用部品、液晶製造用部品等の切削加工時に用いる。
【０００２】
【従来の技術】
従来は、セラミック成形体を切削加工する際に保持するために、図４に示すようにセラミック成形体１４をあらかじめ大きく成形しておき、セラミック成形体１４に設けられた固定部分をＳ４５Ｃ等の金属からなる押え治具１５にてクランプして固定させ、切削形状加工を行っていた。
【０００３】
しかし、この押え治具１５では、焼成後に固定部分にクラック等が発生しやすく、また、通常よりも大きなセラミック成形体が必要となるため研削加工の効率が悪いという問題があった。
【０００４】
そこで、近年は、図５（ａ）、（ｂ）に示すような金属製の保持板１１に溝１２を設けるとともに、溝１２に複数の吸引孔１３を図５（ｃ）の断面図に示すよう底部がストレート形状で角部に曲率半径０．５ｍｍ程度の曲面状に形成し、吸引用流体であるエアーをこの吸引孔１３に流してセラミック成形体を吸引保持している。
【０００５】
また、セラミック成形体が薄板の場合に、湾曲や変形の状態にある場合でも、セラミック成形体を変形したまま保持することができるチャック装置として、保持板として流体を充填したバッグから形成することで、セラミック成形体の形状に沿って保持板が変形して保持することができるチャック装置が提案されている（特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−６２６１４号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記図５に示すような金属製の保持板１１を用いてセラミック成形体を吸引保持した場合、長期間の使用にともなって保持板１１が摩耗したり変形が起きたりして隙間ができ、エアー漏れが発生したり、密着性が低下するという問題があった。
【０００８】
また、金属からなる保持板１１は、剛性が高いことから、保持板１１に載置したセラミック成形体の形状が保持板１１に併せて吸着され、その状態のまま加工が施されると、保持板１１から外した際に所望の形状が得られないという問題があった。
【０００９】
さらに、セラミック成形体を保持板１１に載置する際に、保持板１１と接触してカケ等の不具合を発生させやすく、金属製の保持板１１は製作に時間がかかるという問題もあった。
【００１０】
また、流体を充填したバッグからなる保持板は、保持板とセラミック成形体との密着性を高めることはできるものの、セラミック成形体の形状が過度に変形していてもその状態のまま保持されるため、研削加工の精度が低下しやすいという問題がある。
【００１１】
本発明は、上述した課題に鑑みなされたものであってその目的は、セラミック成形体からなる保持板を使用することにより、セラミック成形体との密着性を向上させるとともに、固定によるクラック等の不具合の改善、原料削減等を実現することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明のセラミック成形体切削加工用保持板は、切削加工が施されるセラミック成形体を吸着保持する保持板であって、セラミック成形体からなり、表面に溝を有し、かつ厚み方向に溝に連通する吸引孔を有することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明のセラミック成形体切削加工用保持板は、上記溝の幅が１．０〜１．２ｍｍ、深さが０．５〜０．８ｍｍであることを特徴とする。
【００１４】
さらに、本発明のセラミック成形体切削加工用保持板は、上記溝の底部が曲面状であることを特徴とする。
【００１５】
またさらに、本発明のセラミック成形体切削加工用保持板は、上記保持板がアルミナセラミック成形体よりなることを特徴とする。
【００１６】
さらにまた、また、本発明のセラミック成形体の切削加工方法は、少なくとも一部に厚み又は幅が５ｍｍ以下の部分を有するセラミック成形体を吸引孔から溝を介して拡散した吸引用流体によって吸引保持し、切削加工を施すことを特徴とする。
【００１７】
これによりセラミック成形体と保持板とが密着して、被削物であるセラミック成形体が固定され、焼成後のクラック等を無くすことができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
【００１９】
図１は、本発明のセラミック成形体切削加工用保持板を示す図面であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は同図（ａ）のＸ−Ｘ線における断面図、（ｃ）は同図（ａ）の溝部分を示す部分拡大断面図、（ｄ）は同図（ａ）の保持板上に製品用のセラミック成形体を保持した際の平面図である。
【００２０】
本発明のセラミック成形体切削加工用保持板１は、図１（ａ）、（ｂ）に示すように、製品用のセラミック成形体４に切削加工を施す際に製品用セラミック成形体４を吸着保持する作用をなすものである。この保持板１は、セラミック成形体からなり、製品用セラミック成形体４を載置する表面に溝２を有し、かつ厚み方向に溝２に連通する吸引孔３を有することを特徴とするものである。
【００２１】
上記保持板１は、セラミック成形体からなることから、製品に金属、錆等の付着する心配も無く、製品用セラミック成形体４と保持板１がセラミック成形体同士のため両者の間に隙間ができず完全に密着し、エアーの流れがスムーズとなり吸着力が大きいことから、研削加工時に製品用セラミック成形体４が強固に固定される。
【００２２】
また、使用時に製品用セラミック成形体４を載置する面の加工、溝２の加工等が容易に行えるため、新しい面を研削加工して出すことによって、常時、吸着性の高い保持板１を得ることができ、製品形状に合わせて溝２や吸引孔３を加工することによって短時間で作製でき、コストを大幅に削減することができる。
【００２３】
また、上記溝２は、研削加工する製品用セラミック成形体４の形状にあわせて形成されており、均一に吸引用流体が行き渡るように形成する。さらに、図１（ｃ）に示すようにその幅Ｈが１．０〜１．２ｍｍ、深さＴが０．５〜０．８ｍｍであることが好ましい。幅Ｈが１．０ｍｍ未満となると、密着力が弱く製品用セラミック成形体４が動きやすく高精度な加工を施すことができない。一方、幅Ｈが１．２ｍｍを超えると、溝２の容積が大きくなり過ぎ、同様に吸引力が低下するため、製品用セラミック成形体４が動いてしまい高精度な加工ができない。
【００２４】
また、深さＴが０．５ｍｍ未満となると、溝２の容積が小さくなり過ぎ、エアーの流れが悪くなり製品用セラミック成形体４が動きやすく高精度な加工ができない。一方、深さＴが０．８ｍｍを超えても、溝２の容積が大きくなり過ぎ、吸引力が低下するため製品用セラミック成形体４が動いてしまい高精度な加工ができない。
【００２５】
さらに、上記溝２の底部２ａは、曲面状であることが好ましく、これにより溝２の壁面の抵抗を抑えることによりエアーの流れが良く、吸引力が上がり製品用セラミック成形体４が加工中に動くのを有効に防止できる。上記溝２の底部２ａは、曲率半径をより溝幅Ｈに近くすることでエアーが集中され吸引力が高くなるため、曲率半径は０．３ｍｍ〜０．６ｍｍとすることがより好ましい。
【００２６】
またさらに、上記保持板１は、アルミナセラミック成形体よりなることが好ましい。これは、アルミナセラミック成形体がバインダーによる表面の保持力が高く摩耗しにくいことに起因する。また、硬度が他のセラミック成形体より低いことから、切削加工性が良く保持板１の作製を高精度に容易に行なうことができるため、再加工することにより容易に再利用することができる。これに対し、窒化珪素成形体を用いた場合は表面がもろく崩れやすく、炭化珪素成形体を用いた場合には硬さが影響してその成形体は加工が難しくなる。したがって、アルミナセラミック成形体からなることが好ましい。
【００２７】
ここで、本発明の保持板１の製造方法を説明する。
【００２８】
先ず、原料となるセラミックスのスラリーをスプレードライ等を用いて造粒乾燥し、その造粒粉末をゴム型を用いて冷間等方圧加圧成形（以下、ＣＩＰと略する）する。
【００２９】
ＣＩＰ成形後、得られた成形体を取り出し、切削加工にて所定の形状に加工する。その後、溝２の加工を行うが、溝２は、マシニングセンターによって加工でき、溝２の底部２ａを曲面状にするには、フルアールダイヤ工具を用いることによって得ることができる。
【００３０】
このようにして得られた保持板１は、図２に示すように少なくとも一部に厚み又は幅Ｋが５ｍｍ以下の部分を有する製品用のセラミック成形体４に切削加工を施すために保持する際に好適に用いることができ、例えば加工用テーブル上に保持板１を接着剤やクランプ治具で固定し、この上に製品用セラミックス成形体４を正確に位置決めして載置し、最大吸引力９３ＫＰａの真空ポンプ等で吸引して固定した後、研削加工を施す。
【００３１】
上記保持板１は、少なくとも一部に厚みや幅の小さい形状の製品用セラミック成形体４においても、密着性のバラツキをなくすことができ、また局部的に応力のかかることが少ないことから、焼成後にもクラック等が生じるのを有効に防止することができる。特に、このような製品用セラミック成形体４の形状としては、図２に示すような二次元のリブ形状のものや、１００×２００ｍｍの箱形状で全周のリブ厚みや幅が１０ｍｍ程度の三次元のリブ構造体には特に有効である。
【００３２】
また、上記保持板１の大きさは、製品用セラミック成形体４の外形寸法と同等以上である必要があり、強度が低いため最大で１辺が１０００ｍｍ程度とすることが好ましい。また、溝２は、保持板１の外周に対し８０〜９０％の長さとしておくことが好ましく、製品用セラミック成形体４を強固に保持して高精度な加工を施すことができる。
【００３３】
なお、本発明のセラミック成形体切削加工用保持板１は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば種々の変更は可能であり、図３（ａ）〜（ｃ）に示すように製品用セラミック成形体４の形状に併せて保持板１の外形、溝２の設け方、吸引孔３の位置など種々変更することは可能である。
【００３４】
【実施例】
図１（ａ）に示すような本発明の保持板１を得るため、アルミナ原料粉末、窒化珪素原料粉末をゴム型を用いてＣＩＰ成形した後、得られた成形体を取り出し、切削加工にて所定の形状に加工する。その後、溝の加工をマシニングセンターによって行い、溝の底部をフルアールダイヤ工具を用いて加工する。
【００３５】
このようにして得られた保持板は外形が３００×３００ｍｍとし、幅Ｈ、深さＴ、溝の底部の曲率半径を変化させたものを用意した。
【００３６】
なお、溝の形状、大きさは表１に示す如くである。
【００３７】
また、比較例として図５に示すような同外形、Ｓ４５Ｃ鋼製の金属製保持板及び図４に示す押え治具を用意した。
【００３８】
そして、得られた各保持板試料で炭化珪素セラミックス製の製品用セラミックス成形体を保持し、各１時間の成形加工を行った。
【００３９】
そして各保持板試料毎の加工後の製品用成形体の形状、外観検査を行い、製品の不具合を確認した。寸法精度が５０μｍ以上のもの、クラックが生じたものを不良と判断した。
【００４０】
その結果を表１に示す。
【００４１】
【表１】
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【００４２】
表１の結果より、本発明のセラミック成形体からなる保持板を使用した試料（Ｎｏ．１〜１１）は、製品セット加工数１５枚中クラックは無く、寸法精度の不良率も２０％以下であった。
【００４３】
特に、溝の幅０．８〜１．２ｍｍ、深さ０．５〜０．８ｍｍ、アルミナセラミック成形体からなる試料（Ｎｏ．３、４、６、８）は、製品セット加工数１５枚中クラックは無く、寸法精度の不良率は０％と製品用セラミック成形体を高い密着性で吸引していたことが判った。
【００４４】
これに対し、金属製保持板を使用した比較例である試料（Ｎｏ．１２）は、加工数１５枚に対し焼成後に５枚に固定不具合に起因する寸法不良が発生した。同様に比較例である試料（Ｎｏ．１３）は、加工数１５枚に対し焼成後に７枚にクランプ部分のクラックが発生し、密着性が悪く高精度な加工ができないことがわかる。
【００４５】
【発明の効果】
本発明のセラミック成形体切削加工用保持板は、セラミック成形体を吸着保持して切削加工を施すために用いる保持板であって、セラミック成形体からなり、溝と、該溝に連通する吸引孔を形成したことから、製品用セラミック成形体に金属、錆等の付着する心配も無く、製品用セラミック成形体と保持板がセラミック成形体同士のため両者の間に隙間ができず完全に密着し、エアーの流れがスムーズとなり吸着力が大きいことから、研削加工時に製品用のセラミック成形体が動くことがなく高精度な加工を行うことができる。
【００４６】
また、容易に保持板を加工することができるため、繰り返しの使用や製品用セラミック成形体の形状に合わせた保持板を得ることができる。
【００４７】
また、本発明のセラミック成形体切削加工用保持板は、上記溝の幅が１．０〜１．２ｍｍ、深さが０．５〜０．８ｍｍ、溝の底部が曲面状であることから、より吸引用流体の流れを円滑なものとして密着性を高め、高精度の加工を施すことができる。
【００４８】
またさらに、本発明のセラミック成形体切削加工用保持板は、上記保持板がアルミナセラミック成形体よりなることから、使用時に製品用セラミック成形体を載置する面の加工、溝の加工等が容易に行えるため、新しい面を研削加工して出すことによって、常時、吸着性の高い保持板を得ることができ、製品形状に合わせて溝や吸引孔を加工することによって短時間で作製でき、コストを大幅に削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明のセラミック成形体切削加工用保持板を示す平面図、（ｂ）は同
図（ａ）のＸ−Ｘ線における断面図、（ｃ）は同図（ａ）の溝部分の拡大断面図、
（ｄ）は同図（ａ）のセラミック成形体切削加工用保持板の上面にセラミック成形体を載置した様子を示す平面図である。
【図２】本発明のセラミック成形体切削加工用保持板に載置するセラミック成形体を示す平面図である。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は本発明のセラミック成形体切削加工用保持板の他の実施形態を示す平面図である。
【図４】従来の押え治具を用いてセラミック成形体を保持する様子を示す平面図である。
【図５】（ａ）は従来のセラミック成形体切削加工用保持板を示す平面図、（ｂ）は同図（ａ）のＸ’−Ｘ’線における断面図、（ｃ）は同図（ａ）の溝部分の部分拡大断面図である。
【符号の説明】
１：保持板
２：溝
２ａ：底部
３：吸引孔
４：セラミック成形体
５：押え治具
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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