JPH11170199A - Cutting method for brittle material - Google Patents

Cutting method for brittle material

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JPH11170199A
JPH11170199A JP35615497A JP35615497A JPH11170199A JP H11170199 A JPH11170199 A JP H11170199A JP 35615497 A JP35615497 A JP 35615497A JP 35615497 A JP35615497 A JP 35615497A JP H11170199 A JPH11170199 A JP H11170199A
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JP
Japan
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pressure
brittle material
cutting
streak
cut
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Application number
JP35615497A
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Japanese (ja)
Inventor
Toru Yamada
透 山田
Katsushi Tokunaga
勝志 徳永
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Shin Etsu Chemical Co Ltd
Original Assignee
Shin Etsu Chemical Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cutting method for a brittle material capable of cutting under a low pressure even in the case where a high pressure is usually required for cutting because a streak for designating a cutting position provided on a brittle material is a small crack. SOLUTION: In a cutting method for a brittle material where a side face of a brittle material on a column is previously provided with a streak to designate a section to be cut, and then a pressure transmitting cylinder made of a material having Young's modules smaller than the brittle material is arranged on the outer periphery of the brittle material, and the pressure is given to the side of the brittle material through the pressure transmitting cylinder to cut the brittle material at a streak position, in applying pressure to the side of the brittle material through the pressure transmitting cylinder, liquid is sealed between the pressure transmitting cylinder and the side provided with the streak for the brittle material.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、シリコン、GaA
s、GaP、InPなどの化合物半導体、石英あるいは
酸化物単結晶等の脆性材料の切断方法に関するものであ
る。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to silicon, GaAs
The present invention relates to a method for cutting a brittle material such as a compound semiconductor such as s, GaP, and InP, and quartz or an oxide single crystal.

【0002】[0002]

【従来の技術】シリコンなどの単結晶または多結晶、あ
るいはガラスのような被切断物を切断する方法として
は、ワイヤーソー切断、内周刃切断または外周刃切断な
どのように、被切断物を切断したい面に沿って削り取る
ことによって切断する除去加工と、被切断物の切断箇所
に切込みを入れ、曲げ、熱膨張またはプレス等によっ
て、この切込みを押し広げて亀裂が広がるように、切込
みの部分に応力を加えて切断する割加工とが知られてい
る。
2. Description of the Related Art As a method for cutting an object to be cut such as a single crystal or polycrystal such as silicon or glass, a method to cut an object such as a wire saw, an inner peripheral blade or an outer peripheral blade is used. Removal processing to cut by scraping along the surface to be cut, and making a cut at the cut point of the object to be cut, bending, thermal expansion or pressing etc. Is known that a cutting process is performed by applying a stress to a sheet.

【0003】除去加工は割加工に比べて、切断ロスが大
きいという問題がある。すなわち、例えば内周刃切断で
は刃厚は薄くても0.3mm程度であるし、切断ロスが
比較的少ないワイヤーソー切断でもワイヤーの太さは
0.2mm程度であるため、少なくとも切断に用いる刃
厚やワイヤーの太さの分だけ被切断物を屑にしてしま
い、割加工に比べて切断ロスが大きくなるのである。大
きい切断ロスは、シリコン、サファイヤ、ジルコニア、
石英のような高価な材料の切断において、コスト高を引
き起こす直接的原因となる。特に、薄く切断する時に
は、切断により得られる薄板に比べて切断ロスの比率が
大きくなり、切断ロスによる歩留低下が特に問題とな
る。さらに、除去加工は割加工に比較して切断に要する
時間が長いという問題点がある。
[0003] The removal process has a problem that the cutting loss is larger than the splitting process. That is, for example, in the inner peripheral blade cutting, the blade thickness is about 0.3 mm even if it is thin, and the wire thickness is about 0.2 mm even in the wire saw cutting with relatively small cutting loss. The object to be cut is scrapped by the thickness and the thickness of the wire, and the cutting loss is larger than in the case of split processing. Large cutting losses include silicon, sapphire, zirconia,
In the cutting of expensive materials such as quartz, it is a direct cause of high cost. In particular, when cutting thinly, the ratio of the cutting loss becomes larger than that of a thin plate obtained by cutting, and the reduction in yield due to the cutting loss becomes a particular problem. Further, there is a problem that the time required for cutting is longer in the removal processing than in the split processing.

【0004】一方、割加工は、除去加工に比べて、切断
に要する時間が短く、加工ロスも少ない。しかし、割加
工のうち、被切断物を曲げによって切断する方法におい
ては、被切断物を曲げて亀裂が広がるように切込みの部
分に応力を加えた時に、目的とする方向以外にも亀裂が
伸びたり、砕けたり、切断面が平滑にならないという問
題がある。
[0004] On the other hand, the split processing requires less time for cutting and less processing loss than the removal processing. However, in the splitting method, in the method of cutting the object by bending, when the object is bent and stress is applied to the cut so that the crack spreads, the crack extends in the direction other than the intended direction. There is a problem that the cut surface is broken or broken and the cut surface is not smooth.

【0005】また、被切断物を熱膨張によって切断する
方法においては、切込みに沿って電熱線を巻いて電流を
流すことによって、または、切込みの部分に、温度の高
い物体を接触させることによって、被切断物の熱膨張に
より切込みの部分に応力を加えた時に、亀裂が目的とす
る方向以外にも伸びてしまうという問題がある他、この
方法は熱伝導率が高い被切断物を切断する際には適用で
きないという問題がある。
In the method of cutting an object to be cut by thermal expansion, a heating wire is wound along the cut to flow an electric current, or an object having a high temperature is brought into contact with the cut. In addition to the problem that when a stress is applied to the notch due to the thermal expansion of the workpiece, the crack may extend in a direction other than the intended direction, and this method is also used when cutting a workpiece with high thermal conductivity. Has the problem that it cannot be applied.

【0006】このような欠点の無い割加工法として、特
公昭61−13958号公報に記載されるような圧力を
用いた方法が知られている。この方法について図3を用
いて説明する。図3はこの方法を実施するための切断装
置を示すものであり、筒状の圧力容器21内には、切断
位置を指定する4つの条痕22が形成された被切断材2
3が挿入されており、この被切断材23の外周には圧力
伝達筒24が配置されている。この圧力伝達筒24は、
被切断材23よりヤング率が小さい材料により形成され
ている。被切断材23の切断予定箇所である4つの条痕
22の両側には、Oリング25、25が圧力容器21と
圧力伝達筒24との間に配置されており、このOリング
25、25、圧力容器21および圧力伝達筒24により
加圧空間26が画されている。圧力容器21には、加圧
空間26に圧力媒体を流入させ圧力を加えるための圧力
媒体導入孔27が設けられている。
[0006] As a splitting method which does not have such a defect, a method using pressure as described in JP-B-61-13958 is known. This method will be described with reference to FIG. FIG. 3 shows a cutting apparatus for carrying out this method. In a cylindrical pressure vessel 21, a workpiece 2 having four striations 22 for designating a cutting position is formed.
3 is inserted, and a pressure transmission cylinder 24 is arranged on the outer periphery of the cut material 23. This pressure transmission cylinder 24 is
It is formed of a material having a smaller Young's modulus than the material to be cut 23. O-rings 25 and 25 are arranged between the pressure vessel 21 and the pressure transmission cylinder 24 on both sides of the four streaks 22 that are the cut portions of the material 23 to be cut. A pressurized space 26 is defined by the pressure vessel 21 and the pressure transmission cylinder 24. The pressure vessel 21 is provided with a pressure medium introduction hole 27 for allowing a pressure medium to flow into the pressurized space 26 to apply pressure.

【0007】このような装置において、圧力媒体導入孔
27から圧力媒体を導入して加圧空間26を加圧する
と、圧力伝達筒24に圧力が加わり、さらにこの圧力伝
達筒24を介して被切断材23に圧力が加わる。このよ
うに側面に圧力が加わると、圧力伝達筒24および被切
断材23のいずれもがそれぞれ軸方向に伸びようとする
が、ヤング率の低い圧力伝達筒24の伸びは被切断材2
3の伸びより大きくなるため、圧力伝達筒24と被切断
材23との間に摩擦力が生じ、この摩擦力により被切断
材23は引張張力を受けることになる。加圧空間26に
加わる圧力が所定の圧力以上となった場合、この引張張
力により被切断材23は、条痕22の位置で切断される
ことになる。
In such an apparatus, when a pressure medium is introduced from the pressure medium introduction hole 27 to pressurize the pressurizing space 26, pressure is applied to the pressure transmission cylinder 24, and further, the pressure transmission cylinder 24 is cut through the pressure transmission cylinder 24. Pressure is applied to the material 23. When the pressure is applied to the side surface in this manner, both the pressure transmission cylinder 24 and the workpiece 23 tend to extend in the axial direction, but the extension of the pressure transmission cylinder 24 having a low Young's modulus is
3, the frictional force is generated between the pressure transmitting cylinder 24 and the workpiece 23, and the workpiece 23 receives tensile tension due to the frictional force. When the pressure applied to the pressurized space 26 becomes equal to or higher than a predetermined pressure, the material 23 to be cut is cut at the position of the streak 22 by this tensile tension.

【0008】ここで、この条痕22は、切断位置を指定
するために必要なものであり、あらかじめ切断したい部
分に条痕を施して応力集中を誘い、所望の位置に切断面
を形成させるために設けられているものである。
Here, the streaks 22 are necessary for designating a cutting position. The streaks 22 are applied to a portion to be cut in advance to induce stress concentration to form a cut surface at a desired position. It is provided in.

【0009】このような条痕を形成する方法としては、
例えば内周刃等の砥粒を固定した回転体を被切断材に押
し当てて溝を形成し、これを条痕とする方法が知られて
いる。この方法は、溝を深く形成することにより切断に
必要な圧力を小さくできるという利点を有するものであ
る。しかしながら、図4(A)(B)に示すように、溝
28の底部には微細なクラック29が多数生じており、
切断に際してはいずれのクラックが起点となるか不明で
ある。またこの溝を形成する回転体の厚みは最低でも
0.3mm程度であり、したがって溝幅も最低でも0.
3mm程度はあることになる。これは、溝の底部のいず
れの位置から切断されるか不明であることから、切断位
置の誤差が少なくとも0.3mm生じてしまうという問
題がある。
As a method of forming such a streak,
For example, a method is known in which a rotating body such as an inner peripheral blade or the like on which abrasive grains are fixed is pressed against a workpiece to form a groove, and this is used as a streak. This method has an advantage that the pressure required for cutting can be reduced by forming the groove deeply. However, as shown in FIGS. 4A and 4B, many fine cracks 29 are formed at the bottom of the groove 28,
It is unclear which crack will be the starting point when cutting. Further, the thickness of the rotating body forming the groove is at least about 0.3 mm, and therefore the groove width is at least 0.1 mm.
There is about 3 mm. This has a problem that an error in the cutting position occurs at least 0.3 mm because it is not clear from which position on the bottom of the groove the cutting is to be performed.

【0010】一方、条痕を形成する他の方法としては、
ビッカーズ硬度計に用いられるピラミッド状のダイヤモ
ンド圧子(ビッカーズ圧子)を被切断部に押し当て、図
5(A)(B)に示すようなくぼみ30およびクラック
31を形成し、このクラックを条痕として使用する方法
が知られている。この方法は条痕の形成が極めて容易で
あるという利点を有し、さらに生じた直行する二つのク
ラック31の内、被切断材の軸に垂直な方向の単一のク
ラックを起点として切断が開始されるため、切断位置の
精度が極めて高いという利点を有する。しかしながら、
形成されるクラックが小さいため被切断材を切断するた
めに必要な圧力が大きいという問題点がある。
On the other hand, as another method of forming the streak,
A pyramid-shaped diamond indenter (Vickers indenter) used in the Vickers hardness tester is pressed against the cut portion to form a depression 30 and a crack 31 as shown in FIGS. 5A and 5B, and the crack is used as a streak. The methods used are known. This method has the advantage that the formation of striations is extremely easy, and furthermore, the cutting starts from a single crack in the direction perpendicular to the axis of the material to be cut, of the two perpendicular cracks 31 that have occurred. Therefore, there is an advantage that the accuracy of the cutting position is extremely high. However,
Since the formed crack is small, there is a problem that the pressure required for cutting the material to be cut is large.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】このように、前者の方
法では、切断位置の誤差が最低でも0.3mm生じるこ
とから、得られる切断物の厚みのばらつきが大きくな
り、その後の加工工程等において生産性を悪化させる等
の問題点を生じることから、このような問題の無い後者
の方法を用いることが望ましい。しかしながら、後者の
方法では高い圧力を加える必要があるため、切断装置の
大型化等の問題を生じる。本発明は、上記問題点を解決
するためになされたものであり、例えば後者の方法のよ
うに条痕が小さなクラックであるため、従来の方法では
切断に際して高い圧力が必要とされるのに対し、比較的
低い圧力で切断を可能とする脆性材料の切断方法を提供
することを目的とするものである。
As described above, in the former method, since the error in the cutting position occurs at least 0.3 mm, the variation in the thickness of the obtained cut product becomes large, and in the subsequent processing steps and the like. It is desirable to use the latter method which does not have such a problem, since it causes problems such as deterioration of productivity. However, in the latter method, since a high pressure needs to be applied, problems such as an increase in the size of the cutting device occur. The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems. For example, since the striations are small cracks as in the latter method, the conventional method requires high pressure for cutting. Another object of the present invention is to provide a method for cutting a brittle material that enables cutting at a relatively low pressure.

【0012】[0012]

【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、柱上の脆性材料の側面に予め切断すべき断
面を指定する条痕を設け、次いでこの脆性材料より小さ
いヤング率を有する材料よりなる圧力伝達筒を前記脆性
材料の外周に配置し、この圧力伝達筒を介して前記脆性
材料の側面に圧力を加えることにより前記条痕位置で前
記脆性材料を切断する脆性材料の切断方法において、前
記圧力伝達筒を介して前記脆性材料の側面に圧力を加え
る際に、前記圧力伝達筒と前記脆性材料の条痕が設けら
れている側面との間に液体が密封されていることを特徴
とする脆性材料の切断方法である。
Means for Solving the Problems The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and the invention described in claim 1 of the present invention has a cross section to be cut in advance on a side surface of a brittle material on a pillar. Is provided, and then a pressure transmission cylinder made of a material having a Young's modulus smaller than that of the brittle material is arranged on the outer periphery of the brittle material, and pressure is applied to the side surface of the brittle material via the pressure transmission cylinder. In the brittle material cutting method of cutting the brittle material at the position of the streak, when applying pressure to the side surface of the brittle material through the pressure transmission tube, the striation of the pressure transmission tube and the brittle material The method for cutting a brittle material is characterized in that a liquid is sealed between the brittle material and a side surface provided with a brittle material.

【0013】このように、圧力伝達筒を介して脆性材料
の側面に圧力を加える際に、圧力伝達筒と脆性材料の条
痕が設けられている側面との間に液体が密封されている
と、上述した脆性材料に働く引張張力に加えて、密封さ
れた液体に圧力が加わることにより液体が条痕内に侵入
してこれを押し広げようとする作用が働くことから、液
体が密封されていない場合と比較して小さな圧力で脆性
材料を切断することができる。
As described above, when a pressure is applied to the side surface of the brittle material via the pressure transmission tube, if the liquid is sealed between the pressure transmission tube and the side surface on which the streaks of the brittle material are provided. However, in addition to the above-described tensile force acting on the brittle material, when the pressure is applied to the sealed liquid, the liquid penetrates into the striations and acts to spread the striations. The brittle material can be cut with a small pressure as compared with the case where no material is used.

【0014】この場合、脆性材料の側面に圧力を加える
方法としては、請求項2に記載したように、外周に前記
圧力伝達筒を配置した前記脆性材料を筒状の圧力容器内
に挿入し、この圧力容器と前記脆性材料との間であって
前記液体を密閉できる位置に気密保持部材を配置して、
前記圧力容器、前記圧力伝達筒および前記気密保持部材
により画される加圧空間を形成すると共に前記条痕をこ
の加圧空間に前記圧力伝達筒を介して面するように配置
し、前記加圧空間に圧力媒体を充填して圧力を加えるこ
とにより前記圧力伝達筒を介して前記脆性材料の側面に
圧力を加える方法を用いることができる。
In this case, as a method for applying pressure to the side surface of the brittle material, as described in claim 2, the brittle material having the pressure transmission cylinder disposed on the outer periphery is inserted into a cylindrical pressure vessel, An airtight holding member is arranged at a position between the pressure vessel and the brittle material and capable of sealing the liquid,
Forming a pressurized space defined by the pressure vessel, the pressure transmitting cylinder and the airtight holding member, and arranging the streak so as to face the pressurized space via the pressure transmitting cylinder, A method in which a pressure is applied to the side surface of the brittle material through the pressure transmission tube by filling a space with a pressure medium and applying pressure can be used.

【0015】また、本発明は、請求項3に記載するよう
に、脆性材料に形成された条痕がビッカース圧子による
ものである場合に特に有効である。これは、ビッカース
圧子により条痕を形成した場合は、切断位置の精度が極
めて高いという利点を有するものであるが、その反面ク
ラックが小さいため、このような条痕を有する脆性材料
を切断する際に高い圧力が必要であるという問題点を有
していたが、本発明の切断方法を用いることにより低い
圧力で切断を行うことができるようになるため、切断精
度が高いという利点を活かすことができるからである。
Further, the present invention is particularly effective when the streaks formed on the brittle material are caused by a Vickers indenter. This has the advantage that the accuracy of the cutting position is extremely high when a streak is formed by a Vickers indenter, but on the other hand, when a brittle material having such a streak is cut due to a small crack. Had a problem that a high pressure was required, but by using the cutting method of the present invention, it becomes possible to perform cutting at a low pressure, and it is possible to take advantage of the advantage of high cutting accuracy. Because you can.

【0016】さらに、請求項4に記載したように、密封
される液体は水であることが好ましい。水は脆性材料を
汚染することがなく、また低コストであり、さらに取扱
が容易であるからである。
Further, as described in claim 4, the liquid to be sealed is preferably water. Water does not contaminate brittle materials, is low cost, and is easy to handle.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明するが、本発明はこれらに限定されるものではな
い。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described, but the present invention is not limited to these embodiments.

【0018】本発明により切断に供される脆性材料とし
ては、例えば、シリコン、GaAs、GaP、InPな
どの化合物半導体、石英、サファイアもしくはジルコニ
アの単結晶または多結晶、種々の酸化物単結晶、磁性材
料等、あるいはガラス等が挙げられるが、特にシリコン
単結晶、合成石英の切断に有益である。この脆性材料の
形状としては、柱状であればどのような形状のものであ
ってもも本発明により切断することができるが、特には
円柱状の脆性材料の切断に好適である。
Examples of the brittle material subjected to cutting according to the present invention include compound semiconductors such as silicon, GaAs, GaP, and InP, single crystals or polycrystals of quartz, sapphire or zirconia, various oxide single crystals, Examples of the material include glass and the like, and it is particularly useful for cutting silicon single crystal and synthetic quartz. The brittle material may be cut into any shape as long as it is columnar, according to the present invention, and is particularly suitable for cutting a columnar brittle material.

【0019】本発明においては、このような脆性材料に
対して、予め切断すべき断面を指定する条痕を設ける。
ここでいう条痕とは、ノッチ、筋もしくは溝等の切込み
その他を意味するもので、その形態は問わない。この条
痕の形成方法としては、例えば砥粒を固定した回転体
(例えば内周刃や外周刃等)を押し当てて形成する方法
や、ビッカース圧子を押し当てて形成する方法等がある
が、本発明の利点が低い圧力で切断を行うことができる
点であることに鑑みると、切断位置の精度は高いが切断
に要する圧力が高いという問題点を有するビッカース圧
子に本発明を適用することが好ましい。
In the present invention, such a brittle material is provided with a streak for designating a cross section to be cut in advance.
Here, the streak means a notch, a streak, a groove, or the like, and the form thereof is not limited. Examples of the method of forming the streak include a method of forming by pressing a rotating body (for example, an inner peripheral blade and an outer peripheral blade) to which abrasive grains are fixed, a method of pressing a Vickers indenter, and the like. In view of the fact that the advantage of the present invention is that cutting can be performed at a low pressure, it is possible to apply the present invention to a Vickers indenter having a problem that the cutting position has high accuracy but the pressure required for cutting is high. preferable.

【0020】また、条痕の形状としては、軸方向に垂直
な方向にクラックがはいるものであれば特に限定される
ものではなく、例えばビッカース圧子を用いた場合に形
成されるような十字形状、砥粒を固定した回転体を用い
た場合に形成されるような直線状のもの、さらには軸に
対して垂直となるように外周に沿って環状に入れてもよ
い。
The shape of the streak is not particularly limited as long as it has a crack in a direction perpendicular to the axial direction. For example, a cross-like shape formed when a Vickers indenter is used is used. It may be linearly formed as in the case of using a rotating body having fixed abrasive grains, or may be annularly formed along the outer periphery so as to be perpendicular to the axis.

【0021】本発明においては、このような脆性材料の
外周にこの脆性材料より小さいヤング率を有する材料よ
りなる圧力伝達筒が配置される。このように圧力伝達筒
のヤング率を脆性材料のヤング率より小さくするのは、
圧力伝達筒および脆性材料側面に圧力が加わった場合
に、圧力伝達筒および脆性材料のいずれもがそれぞれ軸
方向に伸びようとするのであるが、圧力伝達筒のヤング
率を小さくすると圧力伝達筒の伸びは脆性材料の伸びよ
り大きくなるため、脆性材料は引張張力を受けることに
なり、この引張張力により脆性材料が条痕の位置で切断
されるためである。
In the present invention, a pressure transmission cylinder made of a material having a Young's modulus smaller than that of the brittle material is arranged around the brittle material. The reason for making the Young's modulus of the pressure transmission cylinder smaller than the Young's modulus of the brittle material is as follows.
When pressure is applied to the pressure transmission cylinder and the brittle material side surface, both the pressure transmission cylinder and the brittle material try to expand in the axial direction, respectively. This is because the elongation is greater than the elongation of the brittle material, so that the brittle material is subjected to tensile tension, and the brittle material is cut at the position of the streak by the tensile tension.

【0022】また、本発明においては、圧力伝達筒と脆
性材料との間に液体を密封するものであることから、圧
力伝達筒の材料としては液体に対する密封性の高いもの
が好ましい。このような圧力伝達筒の材料としては特に
限定されるものではないが、例えばアクリル樹脂等が用
いられる。
In the present invention, since the liquid is sealed between the pressure transmitting cylinder and the brittle material, a material having a high sealing property to the liquid is preferable as the material of the pressure transmitting cylinder. Although the material of such a pressure transmission cylinder is not particularly limited, for example, acrylic resin or the like is used.

【0023】また、圧力伝達筒と脆性材料との間には、
百分の数mm程度のすき間が設けられていることが好ま
しい。すき間があまりにも小さい場合は圧力伝達筒と脆
性材料との間に液体を導入することが困難となるためで
ある。さらに、本発明において、圧力伝達筒と脆性材料
との間に密封される液体としては、脆性材料を腐食した
り汚染したりするものでなければ、いかなる液体を用い
ることもできるが、取扱が簡便であり低コストである点
から水が好適に用いられ、中でも蒸留水や純水が特に好
ましい。
Further, between the pressure transmission cylinder and the brittle material,
It is preferable that a gap of several hundredths of a percent is provided. If the gap is too small, it is difficult to introduce a liquid between the pressure transmission cylinder and the brittle material. Further, in the present invention, as the liquid sealed between the pressure transmission cylinder and the brittle material, any liquid can be used as long as it does not corrode or contaminate the brittle material, but handling is simple. Water is preferably used because of its low cost and distilled water and pure water are particularly preferred.

【0024】このような液体を圧力伝達筒と脆性材料と
の間に導入する方法としては、例えば図2に示すよう
に、圧力伝達筒1と脆性材料2とのすき間3の一端を液
体中に沈め、毛細管現象によりこのすき間に液体を導入
する方法等が挙げられる。
As a method of introducing such a liquid between the pressure transmitting cylinder and the brittle material, for example, as shown in FIG. 2, one end of a gap 3 between the pressure transmitting cylinder 1 and the brittle material 2 is introduced into the liquid. A method of introducing a liquid into the gap by submerging or capillary action may be used.

【0025】本発明においては、このように圧力伝達筒
と脆性材料との間に液体が導入された脆性材料の側面に
圧力伝達筒を介して圧力を加えるのであるが、圧力を加
える際に圧力伝達筒と脆性材料の条痕が設けられている
側面との間に液体が密封されていることに本発明の特徴
がある。
In the present invention, the pressure is applied to the side surface of the brittle material into which the liquid has been introduced between the pressure transmitting cylinder and the brittle material via the pressure transmitting cylinder. A feature of the present invention resides in that the liquid is sealed between the transmission cylinder and the side surface on which the streaks of the brittle material are provided.

【0026】以下、圧力伝達筒と脆性材料の条痕が設け
られている側面との間に液体を密封した状態で脆性材料
側面に圧力を加え、脆性材料を切断する方法について図
1を用いて説明する。なお、図1は、本発明の脆性材料
の切断方法を行うための装置の一例を示すものにすぎ
ず、本発明は以下に説明する装置、方法に限定されるも
のではない。
Hereinafter, a method of cutting the brittle material by applying pressure to the side of the brittle material in a state in which the liquid is sealed between the pressure transmitting cylinder and the side on which the streaks of the brittle material are provided will be described with reference to FIG. explain. FIG. 1 shows only an example of an apparatus for performing the method for cutting a brittle material of the present invention, and the present invention is not limited to the apparatus and the method described below.

【0027】図中4は筒状の圧力容器を示す。この圧力
容器4には、圧力媒体を導入するための圧力媒体導入孔
5が設けられている。圧力容器4の内壁には、加圧空間
6を形成するための加圧空間形成部7が設けられてお
り、この加圧空間形成部7の一端には内径が大きくかつ
内壁にねじが切られた締め具固定部8が形成され、他端
は加圧空間形成部7より内径が一段絞られている。
In the drawing, reference numeral 4 denotes a cylindrical pressure vessel. The pressure vessel 4 is provided with a pressure medium introduction hole 5 for introducing a pressure medium. A pressurized space forming portion 7 for forming a pressurized space 6 is provided on the inner wall of the pressure vessel 4. One end of the pressurized space forming portion 7 has a large inner diameter and is threaded on the inner wall. A fastener fixing portion 8 is formed, and the inside diameter of the other end is narrowed by one step from the pressurized space forming portion 7.

【0028】この圧力容器4内には、4つの条痕9が設
けられた脆性材料2が挿入されている。この脆性材料2
の外周には圧力伝達筒1が配置されており、この圧力伝
達筒1と脆性材料2との間のすき間3には液体が導入さ
れている。加圧空間形成部7の両端部と脆性材料2との
間には円筒状のスペーサ10、10が配置され、このス
ペーサ10、10により位置決めされる位置には気密保
持部材であるOリング11、11が配置される。上記4
つの条痕9は、このOリング11、11の間に位置する
ように配置される。
The brittle material 2 provided with four striations 9 is inserted into the pressure vessel 4. This brittle material 2
A pressure transmission cylinder 1 is disposed on the outer periphery of the cylinder, and a liquid is introduced into a gap 3 between the pressure transmission cylinder 1 and the brittle material 2. Cylindrical spacers 10, 10 are arranged between both ends of the pressurized space forming portion 7 and the brittle material 2. O-rings 11, which are airtight holding members, 11 are arranged. 4 above
One streak 9 is arranged so as to be located between the O-rings 11, 11.

【0029】この状態で締め具固定部8に締め具12を
嵌め込み回転させることによりスペーサ10を介してO
リング11を締めつけることができ、これにより加圧空
間形成部7、Oリング11、11および圧力伝達筒1に
より画された加圧空間6が気密とされるとともに、圧力
伝達筒1と脆性材料2との間のすき間3の両端もOリン
グ11、11により押圧され、すき間3も密封される。
そして、気密とされた加圧空間6に不図示の加圧装置よ
り圧力媒体導入孔5を通じて圧力媒体を導入し、圧力を
加える。なお、この場合、圧力媒体としては、水その他
の液体としてもよいし、圧縮空気等の気体を用いてもよ
い。
In this state, the fastener 12 is inserted into the fastener fixing portion 8 and rotated, so that O
The ring 11 can be tightened, so that the pressurized space 6 defined by the pressurized space forming portion 7, the O-rings 11 and 11, and the pressurized space 6 defined by the pressure transfer tube 1 are airtight, and the pressure transfer tube 1 and the brittle material 2 Both ends of the gap 3 between them are also pressed by the O-rings 11 and 11, and the gap 3 is also sealed.
Then, a pressure medium is introduced into the airtight pressure space 6 from a pressure device (not shown) through the pressure medium introduction hole 5 to apply pressure. In this case, the pressure medium may be water or another liquid, or a gas such as compressed air.

【0030】これにより、圧力伝達筒1の側面に圧力が
加わり、さらに圧力伝達筒1を介して脆性材料2の側面
にも圧力が加わる。この際、圧力伝達筒1のヤング率は
脆性材料2のヤング率より小さいことから、軸方向への
伸びは圧力伝達筒1の方が脆性材料2より大きく、した
がって脆性材料2には引張張力が加わる。それと同時
に、圧力伝達筒1と脆性材料2との間のすき間3に密封
された液体は、4つの条痕9内に侵入しこれを押し広げ
ようとする。この二つの働きにより脆性材料2は側面に
かかる圧力が比較的低い場合でも切断できるのである。
As a result, pressure is applied to the side surface of the pressure transmission cylinder 1, and further pressure is applied to the side surface of the brittle material 2 via the pressure transmission cylinder 1. At this time, since the Young's modulus of the pressure transmission cylinder 1 is smaller than the Young's modulus of the brittle material 2, the axial elongation is larger in the pressure transmission cylinder 1 than in the brittle material 2, so that the brittle material 2 has a tensile tension. Join. At the same time, the liquid sealed in the gap 3 between the pressure transmitting cylinder 1 and the brittle material 2 penetrates into the four striations 9 and tries to push them apart. By these two functions, the brittle material 2 can be cut even when the pressure applied to the side surface is relatively low.

【0031】[0031]

【実施例】以下、本発明の実施例を示すが、本発明はこ
れらに限定されるものではない。 (比較例)上記図1に示す例において、脆性材料2を直
径20mm、長さ60mmのガラス棒とし、また圧力伝
達筒1はアクリル製で長さ40mmのものとした。条痕
は、ガラス棒側面の中央に1か所、ビッカース圧子によ
る圧痕として設けた。このようなガラス棒2を図1に示
すように圧力容器4内に挿入し、締め具12を締めるこ
とによりOリング11、11を締め付け、加圧空間6を
密閉した。この加圧空間6に不図示の加圧装置より圧力
媒体導入孔5を通じて圧力媒体(水)を導入し、圧力を
加えていったところ、1600kgf/cm2 を加えた
ところで初めて切断が起こった。
EXAMPLES Examples of the present invention will be shown below, but the present invention is not limited to these examples. Comparative Example In the example shown in FIG. 1, the brittle material 2 was a glass rod having a diameter of 20 mm and a length of 60 mm, and the pressure transmission cylinder 1 was made of acrylic and 40 mm in length. The streak was provided at one location in the center of the side surface of the glass rod as an indentation by a Vickers indenter. The glass rod 2 was inserted into the pressure vessel 4 as shown in FIG. When a pressure medium (water) was introduced into the pressure space 6 through a pressure medium introduction hole 5 from a pressure device (not shown) and the pressure was applied, cutting occurred only when 1600 kgf / cm 2 was applied.

【0032】(実施例)比較例と同様に条痕が設けら
れ、圧力伝達筒1が配置されたガラス棒2を、図2に示
すように、蒸留水13中にすき間3の一端が水中に沈む
ようにして放置し、すき間3内に蒸留水13を導入し
た。このようなガラス棒を比較例と同様に図1に示すよ
うに圧力容器4内に挿入し、比較例と同様に加圧空間6
に圧力を加えたところ、500kgf/cm2 を加えた
ところで切断が起こった。
(Example) As in the comparative example, a glass rod 2 provided with a streak and provided with a pressure transmission cylinder 1 was placed in distilled water 13 as shown in FIG. It was left to sink, and distilled water 13 was introduced into the gap 3. Such a glass rod is inserted into the pressure vessel 4 as shown in FIG. 1 as in the comparative example, and the pressurized space 6 is formed as in the comparative example.
When cutting was performed, cutting occurred when 500 kgf / cm 2 was applied.

【0033】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。
The present invention is not limited to the above embodiment. The above embodiment is an exemplification, and has substantially the same configuration as the technical idea described in the scope of the claims of the present invention. It is included in the technical scope of the invention.

【0034】例えば、上記実施形態の説明においては、
圧力伝達筒と脆性材料の条痕が設けられている側面との
間に液体を密封する方法を、気密保持部材である2つの
Oリングが圧力伝達筒と脆性材料との間のすき間の2つ
の端部をそれぞれ塞ぐ形で密封する方法としているが、
本発明はこれに限定されるものではなく、Oリングに限
らず圧力伝達筒と脆性材料とのすき間に液体を密封でき
るのであれば気密保持部材、およびそれを用いた液体の
密封方法はいかなるものであってもよい。また、脆性材
料側面に圧力を加える方法を筒状の圧力容器を用いて行
ったが、本発明はこのような筒状の圧力容器を用いるこ
とに限定されるものではなく、圧力伝達筒を介して脆性
材料の側面に圧力が加えられる方法であればいかなる方
法であってもよい。
For example, in the description of the above embodiment,
The method for sealing the liquid between the pressure transmitting cylinder and the side surface on which the streaks of the brittle material are provided is described by using two O-rings, which are airtight holding members, to provide two gaps between the pressure transmitting cylinder and the brittle material. Although it is a method of sealing by closing each end,
The present invention is not limited to this, and is not limited to the O-ring, and any air-tight holding member and any liquid sealing method using the same can be used as long as the liquid can be sealed in the gap between the pressure transmission cylinder and the brittle material. It may be. In addition, the method of applying pressure to the brittle material side surface was performed using a cylindrical pressure vessel, but the present invention is not limited to using such a cylindrical pressure vessel, Any method may be used as long as pressure is applied to the side surface of the brittle material.

【0035】[0035]

【発明の効果】本発明は、側面に条痕が設けられ、かつ
外周に圧力伝達筒が配置された脆性材料に、圧力伝達筒
を介してその側面に圧力を加えることにより条痕位置で
脆性材料を切断する脆性材料の切断方法において、脆性
材料の側面に圧力を加える際に、圧力伝達筒と脆性材料
の条痕が設けられている側面との間に液体が密封されて
いる脆性材料の切断方法であるので、圧力伝達筒側面を
介して脆性材料側面に圧力が加わった場合、密封された
液体が条痕内に侵入し、これを押し広げようとする作用
が働くことから、液体が密封されていないものと比較し
て低い圧力で切断することができる。したがって、例え
ばビッカース圧子による圧痕等の条痕が小さなクラック
であるため、通常は切断に際して高い圧力が必要とする
場合でも、低い圧力での切断を可能とする。
According to the present invention, a brittle material having a streak provided on the side surface and a pressure transmitting cylinder disposed on the outer periphery is subjected to brittleness at the position of the striation by applying pressure to the side surface through the pressure transmitting cylinder. In the method of cutting a brittle material that cuts a material, when applying pressure to the side surface of the brittle material, the brittle material whose liquid is sealed between the pressure transmission cylinder and the side surface on which the streaks of the brittle material are provided. Since it is a cutting method, when pressure is applied to the brittle material side surface via the pressure transmission cylinder side surface, the sealed liquid penetrates into the striations and acts to spread it out, so that the liquid is It can be cut at a lower pressure compared to unsealed ones. Therefore, for example, since a streak such as an indentation by a Vickers indenter is a small crack, cutting can be performed with a low pressure even when a high pressure is normally required for cutting.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の切断方法に用いる圧力負荷装置の一例
を示す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing an example of a pressure load device used in a cutting method according to the present invention.

【図2】本発明の切断方法における、圧力伝達筒と脆性
材料との間のすき間に液体を導入する方法の一例を示す
説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing an example of a method of introducing a liquid into a gap between a pressure transmission cylinder and a brittle material in the cutting method of the present invention.

【図3】従来の切断方法に用いる圧力負荷装置の断面図
である。
FIG. 3 is a sectional view of a pressure load device used in a conventional cutting method.

【図4】砥粒を固定した回転体を押し当てることにより
形成した条痕の形状を示す平面図(A)およびその際の
クラックの状態を示す断面図(B)である。
FIG. 4 is a plan view (A) showing the shape of a streak formed by pressing a rotating body on which abrasive grains are fixed, and a cross-sectional view (B) showing a state of a crack at that time.

【図5】ビッカース圧子による圧痕により形成した条痕
の形状を示す平面図(A)およびその際のクラックの状
態を示す断面図(B)である。
FIGS. 5A and 5B are a plan view showing a shape of a streak formed by an indentation by a Vickers indenter and a cross-sectional view showing a state of a crack at that time.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 … 圧力伝達筒、 2 … 脆性材料、3
… すき間、 4 … 圧力容器、5
… 圧力媒体導入孔、 6 … 加圧空間、7 …
加圧空間形成部、 8 … 締め具固定部、9
… 条痕、 10 … スぺーサ、11
… Oリング、 12 … 締め具、13 …
蒸留水、21 … 圧力容器、 22 …
条痕、23 … 被切断材、 24 … 圧力
伝達筒、25 … Oリング、 26 … 加
圧空間、27 … 圧力媒体導入孔、 28 …
溝、29 … クラック、 30 … くぼ
み、31 … クラック。
1 ... pressure transmission cylinder, 2 ... brittle material, 3
... gap, 4 ... pressure vessel, 5
... pressure medium introduction hole, 6 ... pressurized space, 7 ...
Pressurized space forming part, 8… Fastener fixing part, 9
… Streak, 10… Spacer, 11
… O-ring, 12… Fastener, 13…
Distilled water, 21 ... pressure vessel, 22 ...
Streak, 23 ... cut material, 24 ... pressure transmission cylinder, 25 ... O-ring, 26 ... pressurized space, 27 ... pressure medium introduction hole, 28 ...
Groove, 29 ... crack, 30 ... hollow, 31 ... crack.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 柱上の脆性材料の側面に予め切断すべき
断面を指定する条痕を設け、次いでこの脆性材料より小
さいヤング率を有する材料よりなる圧力伝達筒を前記脆
性材料の外周に配置し、この圧力伝達筒を介して前記脆
性材料の側面に圧力を加えることにより前記条痕位置で
前記脆性材料を切断する脆性材料の切断方法において、
前記圧力伝達筒を介して前記脆性材料の側面に圧力を加
える際に、前記圧力伝達筒と前記脆性材料の条痕が設け
られている側面との間に液体が密封されていることを特
徴とする脆性材料の切断方法。
1. A side surface of a brittle material on a pillar is provided with a streak for designating a cross section to be cut in advance, and a pressure transmission cylinder made of a material having a Young's modulus smaller than the brittle material is arranged on the outer periphery of the brittle material. Then, in the brittle material cutting method of cutting the brittle material at the streak position by applying pressure to the side surface of the brittle material through the pressure transmission cylinder,
When pressure is applied to the side surface of the brittle material via the pressure transmission tube, a liquid is sealed between the pressure transmission tube and the side surface on which the streaks of the brittle material are provided. Cutting method for brittle materials.
【請求項2】 前記脆性材料の側面に圧力を加える方法
が、外周に前記圧力伝達筒を配置した前記脆性材料を筒
状の圧力容器内に挿入し、この圧力容器と前記脆性材料
との間であって前記液体を密封できる位置に気密保持部
材を配置して、前記圧力容器、前記圧力伝達筒および前
記気密保持部材により画される加圧空間を形成すると共
に前記条痕をこの加圧空間に前記圧力伝達筒を介して面
するように配置し、前記加圧空間に圧力媒体を充填して
圧力を加えることにより前記圧力伝達筒を介して前記脆
性材料の側面に圧力を加えるものであることを特徴とす
る請求項1記載の脆性材料の切断方法。
2. A method of applying pressure to a side surface of the brittle material, comprising: inserting the brittle material having the pressure transmitting cylinder disposed on an outer periphery thereof into a cylindrical pressure vessel; The airtight holding member is disposed at a position where the liquid can be sealed, and a pressurized space defined by the pressure vessel, the pressure transmission cylinder and the airtight holding member is formed, and the streak is formed in the pressurized space. The pressure transmitting cylinder is disposed so as to face the pressure transmitting cylinder, and a pressure medium is filled in the pressurizing space and pressure is applied to apply pressure to the side surface of the brittle material through the pressure transmitting cylinder. The method for cutting a brittle material according to claim 1, wherein:
【請求項3】 前記条痕がビッカース圧子により形成さ
れたことを特徴とする請求項1または請求項2記載の脆
性材料の切断方法。
3. The method for cutting a brittle material according to claim 1, wherein the streak is formed by a Vickers indenter.
【請求項4】 前記液体が水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項に記載の脆性材料
の切断方法。
4. The method for cutting a brittle material according to claim 1, wherein the liquid is water.
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