(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電ワイヤを移動させて導電性セラミックス塊中を通過させ、該放電ワイヤの通過によって該導電性セラミックス塊中に形成された隙間に、該隙間と同程度の厚みを有する導電性のシクネスゲージを挿入し固定した後、該放電ワイヤを更に移動させて薄板状の導電性セラミックス成形品を製造することを特徴とする導電性セラミックス成形品の製造方法。
【請求項２】
シクネスゲージが、略長方形状の板状部材である請求項１に記載の導電性セラミックス成形品の製造方法。
【請求項３】
シクネスゲージを、２個以上挿入し固定する請求項１又は２に記載の導電性セラミックス成形品の製造方法。
【請求項４】
シクネスゲージを、等間隔で挿入し固定する請求項３に記載の導電性セラミックス成形品の製造方法。
【請求項５】
導電性セラミックス塊が、円柱形状である請求項１から４のいずれかに記載の導電性セラミックス成形品の製造方法。
【請求項６】
導電性セラミックス成形品が、半導体基板である請求項１から５のいずれかに記載の導電性セラミックス成形品の製造方法。
【請求項７】
導電性セラミックスが、炭化ケイ素である請求項１から６のいずれかに記載の導電性セラミックス成形品の製造方法。
【請求項８】
導電性セラミックス塊の両端面を挟持することができる挟持手段を有する請求項１から７のいずれか１項に記載の導電性セラミックス成形品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、導電性セラミックス成形品の製造方法に関し、更に詳しくは、放電加工により、半導体基板等をはじめとする各種の用途に好適な薄板状の導電性セラミックス成形品を、クラック等の破損を生ずることなく寸法精度良く製造することができる導電性セラミックス成形品の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、導電性セラミックスは、半導体基板等をはじめとする各種分野の材料として使用されてきている。該導電性セラミックスは、硬度が極めて高いため、該導電性セラミックスの棒状体等の塊の加工・成形は、容易ではない。該導電性セラミックスの塊の加工・成形は、切削工具を用いて行うと、特殊な切削工具が必要になり効率的でないことから、近時では放電加工等により行われてきている。
【０００３】
前記放電加工は、従来より公知の加工技術であり、水等の絶縁性の液体中で、放電電極から被加工品に連続的に放電を行うことにより、該放電がなされた被加工品の表面を崩壊させスラッヂ化し、このスラッヂを除去することにより所望の加工品を得ることができる加工技術である。
前記放電加工には、横加工、斜め加工、割り出し加工、ヘリカル加工、嵌合加工、テーパ加工など、放電電極の形状と同形状の穴乃至溝等を被加工品に形成したり、被加工品の表面形状を放電電極の形状にならすリブ加工や、放電電極としてワイヤが用いて薄板状の部材を得るスライス加工、などが知られている。
【０００４】
従来より、前記導電性セラミックスの塊を薄板状の加工品・成形品にする場合には、前記放電ワイヤを用いたスライス加工が採用されているが、この場合には以下のような問題がある。即ち、該導電性セラミックスは硬度は極めて高いものの、脆いという性質があるため、該スライス加工により分離される側の薄板状の構造物に、前記導電性セラミックスの塊から完全に分離される前に、割れや欠け等のクラックが生じてしまい、所望の高品質の薄板状の加工品・成形品が得られないという問題である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記従来における諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。本発明は、放電加工により、半導体基板等をはじめとする各種の用途に好適な薄板状の導電性セラミックス成形品を、クラック等の破損を生ずることなく寸法精度良く製造することができる導電性セラミックス成形品の製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するための手段は、以下の通りである。即ち、
＜１＞  放電ワイヤを移動させて導電性セラミックス塊中を通過させ、該放電ワイヤの通過によって該導電性セラミックス塊中に形成された隙間に、該隙間と同程度の厚みを有する導電性のシクネスゲージを挿入し固定した後、該放電ワイヤを更に移動させて薄板状の導電性セラミックス成形品を製造することを特徴とする導電性セラミックス成形品の製造方法である。
＜２＞  シクネスゲージが、略長方形状の板状部材である前記＜１＞に記載の導電性セラミックス成形品の製造方法である。
＜３＞  シクネスゲージを、２個以上挿入し固定する前記＜１＞又は＜２＞に記載の導電性セラミックス成形品の製造方法である。
＜４＞  シクネスゲージを、等間隔で挿入し固定する前記＜３＞に記載の導電性セラミックス成形品の製造方法である。
＜５＞  導電性セラミックス塊が、円柱形状である前記＜１＞から＜４＞のいずれかに記載の導電性セラミックス成形品の製造方法である。
＜６＞  導電性セラミックス成形品が、半導体基板である前記＜１＞から＜５＞のいずれかに記載の導電性セラミックス成形品の製造方法である。
＜７＞  導電性セラミックスが、炭化ケイ素である前記＜１＞から＜６＞のいずれかに記載の導電性セラミックス成形品の製造方法である。
＜８＞  導電性セラミックス塊の両端面を挟持することができる挟持手段を有する前記＜１＞から＜７＞のいずれか１つに記載の導電性セラミックス成形品の製造方法である。
【０００７】
前記＜１＞に記載の導電性セラミックス成形品の製造方法においては、薄板状の導電性セラミックス成形品を製造するため、移動可能な放電ワイヤを移動させて導電性セラミックス塊中の極表面に近い部分を通過させる。該放電ワイヤには高圧電流が流れており、該放電ワイヤは放電可能であり、該放電ワイヤから最も近い該導電性セラミックス塊の表面に連続的に放電が生じる。放電が生じた該導電性セラミックス塊の表面部分は、直ちに崩壊する。この放電ワイヤによる前記導電性セラミックス塊の表面の崩壊は、連続的に起こるので、マクロ的にみると、前記放電ワイヤが該導電性セラミックス塊中を通過し、該放電ワイヤによって該導電性セラミックス塊が切断されているように見える。
このとき、前記導電性セラミックス塊中の前記放電ワイヤが通過した部分には、該放電ワイヤの直径と同程度の厚みの平板状の隙間が形成されている。しかも、該隙間は、該導電性セラミックス塊から分離される薄板状体と、該導電性セラミックス塊との間に存在する。このため、該薄板状体における、一端部は、該導電性セラミックス塊と連続し固定された状態にあり、他端部は、該導電性セラミックス塊から遊離し、これと固定されてなく、振動等の外刺激を受けると共振等し易く、破損し易い状態にある。そして、前記放電ワイヤの通過によって前記導電性セラミックス塊中に形成された前記隙間に、該隙間と同程度の厚みを有するシクネスゲージを挿入し固定する。すると、前記薄板状体は、その両端部が固定された状態になり、振動等の外刺激を受けても共振等しない。
この状態で、前記放電ワイヤを更に移動させると、前記導電性セラミックス塊から前記薄板状体が分離され、所望の薄板状の導電性セラミックス成形品が製造される。
【０００８】
前記＜２＞に記載の導電性セラミックス成形品の製造方法においては、シクネスゲージが略長方形状の板状部材であるので、前記隙間への挿入が容易であり、前記薄板状体は、容易にその両端部が固定される。
【０００９】
前記＜３＞に記載の導電性セラミックス成形品の製造方法においては、シクネスゲージを２個以上挿入し固定するので、前記導電性セラミックス塊から遊離している薄板状体部分が、安定に該導電性セラミックス塊に固定される。
【００１０】
前記＜４＞に記載の導電性セラミックス成形品の製造方法においては、シクネスゲージを２個以上等間隔で挿入し固定するので、前記導電性セラミックス塊から遊離している薄板状体部分が、均等にかつ安定に該導電性セラミックス塊に固定される。
【００１１】
前記＜５＞に記載の導電性セラミックス成形品の製造方法においては、導電性セラミックス塊が円柱形状であるので、肉薄の円板状の導電性セラミックス成形品が製造される。
【００１２】
前記＜６＞に記載の導電性セラミックス成形品の製造方法においては、導電性セラミックス成形品が半導体基板であり、半導体基板が、クラック等を生ずることなく寸法精度良く製造される。
【００１３】
前記＜７＞に記載の導電性セラミックス成形品の製造方法においては、導電性セラミックスが炭化ケイ素であり、炭化ケイ素成形品が、クラック等を生ずることなく寸法精度良く製造される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の導電性セラミックス成形品の製造方法においては、放電ワイヤを用いる放電加工により、導電性セラミックス塊をスライスし薄板状の導電性セラミックス成形品を製造する。
【００１５】
−放電ワイヤを用いる放電加工−
前記放電ワイヤを用いる放電加工としては、特に制限はなく、公知の手法、市販の放電加工装置を用いて、適宜選択した条件にて行うことができる。
前記放電ワイヤとしては、市販品を好適に使用することができ、黄銅線、被覆線等のいすれであってもよい。
前記放電ワイヤは、通常、ワイヤ自動供給装置により、該放電ワイヤを送り出す送出部と、該送出部から送りだされる放電ワイヤを巻き取る巻取部との間で、弛みのない状態で常に保持されている。前記ワイヤ自動供給装置においては、前記送出部と前記巻取部とが、前記放電ワイヤの送出方向と直交する方向に同時に移動可能に設計されている。
【００１６】
なお、一般に、前記送出部は前記巻取部の真上に配置され、前記送出部は「上部ダイス」と称されており、前記巻取部は「下部ダイス」と称されている。前記送出部（上部ダイス）と前記巻取部（下部ダイス）とが同時に移動可能な方向が、前記放電ワイヤによる加工・成形のプロセス方向となる。また、前記放電加工プロセスは、水等の絶縁性の液体中で行われるが、このプロセスの間、前記送出部（上部ダイス）及び前記巻取部（下部ダイス）からは、前記放電ワイヤに沿って、前記液体と同じ液体が噴射される。
【００１７】
なお、前記放電加工の条件としては、一般に、放電ワイヤへの無負荷極間電圧は、６０〜１５０Ｖ程度であり、切削量は、３０〜５０ｍｍ2 ／分程度であり、前記上部ダイス及び前記下部ダイスから噴射される絶縁性の液体の、噴射圧としては、１０〜２０ｋｇ／ｃｍ2 程度であり、また、温度としては、２０〜３０℃程度である。
【００１８】
−導電性セラミックス塊−
前記導電性セラミックス塊は、公知の導電性セラミックス（炭化ケイ素が好ましい）の焼結体であり、その大きさ、形状、構造等について特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、薄板状の導電性セラミックス成形品を製造する観点からはその形状としては、その軸方向の断面形状が円形、四角形等の多角形等である柱状（棒状）、板状などが好ましく、特に、半導体基板のウエハー等を製造する観点からは、その軸方向の断面形状が円形である柱状（棒状）、板状が好ましい。
前記導電性セラミックス塊は、適宜公知の方法により製造したものであってもよいし、市販品等であってもよい。
前記導電性セラミックス塊の体積抵抗値としては、通常、１×１０-1〜１×１０-2Ω・ｃｍ程度である。
【００１９】
−導電性セラミックス塊のスライス−
前記導電性セラミックス塊をスライスし、薄板状にするには、前記放電加工により、前記放電ワイヤを前記プロセス方向に移動させて前記導電性セラミックス塊中を通過させればよい。
【００２０】
図面を参照しながら、その一例を説明すると、図１に示すように、放電加工のワーク１である前記導電性セラミックス塊として、円柱状の棒状体を用いた場合、図３に示すように、まず、ワーク１を、その軸方向が放電ワイヤ２のプロセス方向Ａに直交するように、換言すれば、ワーク１の一端面１ａと、プロセス方向Ａに放電ワイヤ２が移動したときに見かけ上形成される放電ワイヤ２のプロセス面１ｂとが平行になるように、配置し固定する。このとき、該両面の距離を、短く設定すれば肉薄の円板状成形品が得られ、長く設定すれば肉厚の円柱状成形品が得られることになる。本発明においては、肉薄の円板状成形品を製造するため、前記両面の距離は短く設定される。
なお、このとき、図１に示すように、ワーク１と放電ワイヤ２とは、絶縁性の液体としての水１０中に、配置されている。また、放電ワイヤ２には、ワイヤ自動供給装置における上部ダイス（送出部）３と下部ダイス（巻取部）４とから、該放電ワイヤに沿って水が噴出されている。
【００２１】
ワーク１を上述のように固定した状態において、放電ワイヤ２をそのプロセス方向Ａに移動させる。このとき、放電ワイヤ２が、ワーク１の表面に接近すると、放電ワイヤ２から最も近いワーク１の表面に瞬間的に放電が生じ、該表面部分が崩壊し、スラッヂ化する。このスラッヂは、上部ダイス（送出部）３と下部ダイス（巻取部）４とから、該放電ワイヤ２に沿って噴射される水によって除去される。このワーク１の表面のスラッヂ化と該スラッヂの除去とは、放電ワイヤ２をプロセス方向Ａに移動し、放電ワイヤ２がワーク１中を通過している間、連続的に起こるので、マクロ的には、あたかも放電ワイヤ２によってワーク１が直接切断されているように見える。
【００２２】
そして、本発明においては、図２に示すように、放電ワイヤ２の通過によってワーク１中に形成された隙間５に、該隙間５と同程度の厚みを有するシクネスゲージ６を挿入し固定する。
なお、隙間５にシクネスゲージ６を挿入し固定する時期としては、放電ワイヤ２がワーク１中の約１／３〜２／３程度通過した時が好ましく、ほぼ半分程度通過した時がより好ましい。隙間５へのシクネスゲージ６は、一旦、放電加工のプロセスを中止した状態で行われる。
【００２３】
シクネスゲージ６は、隙間５に挿入可能な隙間ゲージであり、隙間５に挿入することができればよく、その大きさ、形状、構造、材質等については特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。例えば、前記大きさは、隙間５の面積に応じて適宜決定すればよい。前記形状は、略長方形、矩形等の板状などが好適である。前記構造は、一種単独の部材からなる構造であってもよいし、二以上の部材からなる構造（例えば積層構造物）であってもよい。前記材質は、機械的強度等が十分な導電性材質が好ましく、例えばステンレスなどが好適である。
【００２４】
隙間５に挿入するシクネスゲージ６の数としては、特に制限はなく、隙間５の面積、ワーク１の一端面１ａと、プロセス方向Ａに放電ワイヤ２が移動したときに見かけ上形成される放電ワイヤ２のプロセス面との距離、等に応じて適宜選択することができるが、少なくとも１個であり、放電ワイヤ２のプロセスによりワーク１から遊離した薄板状体７を、安定にワーク１に固定でき、薄板状体７にクラック等を生じさせることなく放電加工プロセスを安定した状態で行うことができる点で、２個以上であるのが好ましい。
【００２５】
隙間５に挿入するシクネスゲージ６の数が、２個以上である場合、これらのシクネスゲージ６は、互いに等間隔に配置するのが好ましい。このようにシクネスゲージ６を配置すると、薄板状体７を均等な力で無理なく安定にワーク１に固定でき、薄板状体７にクラック等を生じさせることなく放電加工プロセスを安定にかつ円滑に行うことができる点で好ましい。
例えば、隙間５に挿入するシクネスゲージ６の数が２個である場合、図２に示すように、水平方向に対し、一つのシクネスゲージ６を＋６０°の位置に、もう一つのシクネスゲージ６を−６０°の位置にそれぞれ配置するのが好ましい。
【００２６】
隙間５にシクネスゲージ６を挿入した後、シクネスゲージ６を固定する方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択した挟持手段を用いる方法が採用できる。
前記挟持手段としては、ワーク１の両端面を挟持することができる機能を有するものであれば特に制限はなく、公知の挟持器、例えば、図３に示すようなシャコ万力式、図４に示すようなセットボルト式、クランプ式などが好適に挙げられる。
なお、これらの挟持手段を用いる場合において、これらの挟持器における、薄板状体７の表面に接する挟持部８の押圧方向には、シクネスゲージ６が存在しているようにするのが好ましい。このようにすると、薄板状体７にクラックが発生するのを効果的に防止することができる点で好ましい。
【００２７】
上述のように、隙間５にシクネスゲージ６を挿入し固定した後、図５に示すように、放電ワイヤ２をプロセス方向Ａに更に移動させる。放電ワイヤ２による放電加工プロセスが終了すると、即ち、放電ワイヤ２がワーク中を完全に通過すると、薄板状体７は、ワーク１から、完全に遊離し、切断された状態になる。こうして切断された薄板状体７が、目的の薄板状の導電性セラミックス成形品である。
ここで製造された薄板状の導電性セラミックス成形品は、肉薄の円板であり、寸法精度に優れるので、例えば、半導体基板のウエハー等として好適に使用することができる。
【００２８】
【実施例】
（実施例１）
ワークとしての導電性セラミックス塊に、体積抵抗値が１×１０-2Ω・ｃｍであり、直径が３２０ｍｍであり、厚みが２０ｍｍである円柱状の炭化ケイ素焼結体を用いた。
放電ワイヤとして、直径が０．２５ｍｍの黄銅製のものを用いた。
ワイヤ放電による放電加工の条件としては、以下の通りである。即ち、放電ワイヤへの無負荷極間電圧は１１０Ｖであり、切削量は４５ｍｍ2 ／分であり、上部ダイス及び下部ダイスから噴射される水の噴射圧は１５ｋｇ／ｃｍ2 、温度は２５℃である。
放電加工プロセスは、放電加工装置（三菱電気（株）製、ＦＸ２０）用いて行い、水を充填した槽中で行った。
【００２９】
図１及び図３に示すように、ワーク１を配置し固定し、導電性セラミックス成形品（炭化ケイ素成形品）の厚みが１ｍｍになるように、放電ワイヤ２をプロセス方向Ａに移動させ、ワーク１中を通過させて、放電加工プロセスを行った。そして、放電ワイヤ２がワーク１中のほぼ半分を通過した時点で、一旦、放電加工プロセスを中止した。そして、放電ワイヤ２の通過によってワーク１中に形成された隙間５（厚み０．４ｍｍ）に、厚みが０．４ｍｍであり、ステンレス製の略長方形状のシクネスゲージ２個を、プロセス方向Ａに対して、それぞれ＋６０°、−６０°の方向になるように、互いに１２０°の角をなすようにして、挿入した。更に、これらのシクネスゲージ６を図３に示すようなシャコ万力式の挟持器を用いて挟持した。
【００３０】
その後、再び放電加工プロセスを再開し、厚みが１ｍｍである円板状の導電性セラミックス成形品（炭化ケイ素成形品）を製造した。この導電性セラミックス成形品（炭化ケイ素成形品）を洗浄した後、クラック等の発生の有無を目視にて検査したところ異常は観られなかった。また、この導電性セラミックス成形品（炭化ケイ素成形品）は、極めて寸法精度に優れていた。
【００３１】
（比較例１）
実施例１において、シクネスゲージ６を用いなかった外は、実施例１と同様にして導電性セラミックス成形品（炭化ケイ素成形品）を製造した。
得られた導電性セラミックス成形品（炭化ケイ素成形品）について、実施例１と同様に検査したところ、端面にクラックの発生が観られた。
【００３２】
【発明の効果】
本発明によると、前記従来における諸問題を解決することができ、放電加工により、半導体基板等をはじめとする各種の用途に好適な薄板状の導電性セラミックス成形品を、クラック等の破損を生ずることなく寸法精度良く製造することができる導電性セラミックス成形品の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の導電性セラミックス成形品の製造方法における放電加工プロセスの一例を説明するための図であって、放電加工プロセスの開始段階の状態を示す図である。
【図２】図２は、本発明の導電性セラミックス成形品の製造方法における放電加工プロセスの一例を説明するための図であって、放電加工プロセスの途中段階の状態を示す図である。
【図３】図３は、隙間に挿入したシクネスゲージを挟持するための挟持手段の一例を示す概略説明図である。
【図４】図４は、隙間に挿入したシクネスゲージを挟持するための挟持手段の他の一例を示す概略説明図である。
【図５】図５は、本発明の導電性セラミックス成形品の製造方法における放電加工プロセスの一例を説明するための図であって、放電加工プロセスの終了段階の状態を示す図である。
【符号の説明】
１    ワーク
１ａ  一端面
１ｂ  プロセス面
２    放電ワイヤ
３    上部ダイス（送出部）
４    下部ダイス（巻取部）
５    隙間
６    シクネスゲージ
７    薄板状体
８    挟持部
１０  水
Ａ    プロセス方向
【図１】
0004291438.tif 000002
【図２】
0004291438.tif 000003
【図３】
0004291438.tif 000004
【図４】
0004291438.tif 000005
【図５】
0004291438.tif 000006