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JPWO2013047678A1 - Fine particle manufacturing method - Google Patents

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JPWO2013047678A1
JPWO2013047678A1 JP2013536392A JP2013536392A JPWO2013047678A1 JP WO2013047678 A1 JPWO2013047678 A1 JP WO2013047678A1 JP 2013536392 A JP2013536392 A JP 2013536392A JP 2013536392 A JP2013536392 A JP 2013536392A JP WO2013047678 A1 JPWO2013047678 A1 JP WO2013047678A1
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隆 山岡
浩志 阪西
浩志 阪西
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Abstract

砥粒が固着された固定砥粒ワイヤ(2)と、被加工物(10)を支持する支持ユニット(8)と、クーラント液を供給するクーラント液供給ユニット(9)とを備えた切削又は磨砕装置(1)を用い、クーラント液を供給しながら固定砥粒ワイヤ(2)又は被加工物(10)を相対的に往復又は旋回運動させて被加工物(10)を切削又は磨砕する微細化工程と、被加工物(10)の切削又は磨砕により微細粒子(11)を形成し、クーラント液とともにスラリーとして回収する回収工程と、このスラリーからサブミクロンを粒径の平均値とする正規分布を有する微細粒子を取り出す取り出し工程とを備えた。Cutting or polishing comprising a fixed abrasive wire (2) to which abrasive grains are fixed, a support unit (8) for supporting a workpiece (10), and a coolant liquid supply unit (9) for supplying a coolant liquid. Using the crushing device (1), the workpiece (10) is cut or ground by relatively reciprocating or turning the fixed abrasive wire (2) or the workpiece (10) while supplying the coolant liquid. A micronization step, a recovery step in which fine particles (11) are formed by cutting or grinding the workpiece (10) and recovered as a slurry together with the coolant, and submicron from this slurry is taken as the average value of the particle size And a taking-out step of taking out fine particles having a normal distribution.

Description

本発明は、微細粒子の製造方法に関し、より詳細にはサブミクロンを粒径の平均値とする正規分布を有する微細粒子の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing fine particles, and more particularly to a method for producing fine particles having a normal distribution in which submicron is an average value of particle diameters.

一般的に、焼結体や塗工材の材料となる粒子は、その粒径がサブミクロンの範囲に収まっているほど、焼結性や塗工性が向上することが知られている。例えば、シリコンを材料とするセラミックス焼結体やシリコン粒子塗工材は、原料となるシリコン粒子の粒径がサブミクロンの範囲に収まっているほど、その特性が向上する。あるいは、シリコン粒子をリチウムイオン二次電池の負極材料とした場合にも同様の品質向上が見られる。また、マグネシウム・シリサイドやマンガン・シリサイドといったシリコン合金を熱電素子として利用する場合、材料となるシリコン合金の粒径がサブミクロンの範囲に収まっているほど、熱電性能の向上が見込まれている。   In general, it is known that as the particle size of a sintered body or a coating material falls within a submicron range, the sinterability and coating property are improved. For example, the characteristics of a ceramic sintered body or silicon particle coating material made of silicon are improved as the particle size of silicon particles as a raw material falls within a submicron range. Alternatively, the same quality improvement can be seen when silicon particles are used as a negative electrode material for a lithium ion secondary battery. Further, when a silicon alloy such as magnesium silicide or manganese silicide is used as a thermoelectric element, the thermoelectric performance is expected to improve as the particle diameter of the silicon alloy as a material falls within the submicron range.

従来、このような微細粒子の製造方法としては、大きな塊を粉砕して目的の粒径の粒子を得るブレイクダウンの方法と、分子レベルの小さな原料から成長させ目的の粒径の粒子を得るビルドアップの方法とが用いられている。   Conventionally, as a method for producing such fine particles, there is a breakdown method in which a large lump is pulverized to obtain particles of a desired particle size, and a build that obtains particles of a desired particle size by growing from a raw material having a small molecular level Up method is used.

例えば、ブレイクダウンの方法としては、大きな塊をボールミルやジェットミル等を用いて粉砕する方法が知られている(特許文献1参照)。しかしながら、ブレイクダウンの方法では、サブミクロンを粒径の平均値とする正規分布を有する微細粒子を製造するのは非常に困難であると言われている。また、ビルドアップの方法としては、CVD法やスパッタ法などが知られているが、製造コストが高価であり、大量生産も困難であることから、工業的生産には不向きである。   For example, as a breakdown method, a method is known in which a large lump is pulverized using a ball mill, a jet mill or the like (see Patent Document 1). However, with the breakdown method, it is said that it is very difficult to produce fine particles having a normal distribution with the average value of submicron particle size. Further, as a build-up method, a CVD method, a sputtering method, and the like are known. However, since the manufacturing cost is expensive and mass production is difficult, it is not suitable for industrial production.

特開2000−176303号公報JP 2000-176303 A

本発明は、上記従来技術を考慮したものであり、機械的手段(ブレイクダウンの方法)によって、サブミクロンを粒径の平均値とする正規分布を有する微細粒子を得ることができ、さらには、コスト的にも優れ工業的生産に適した微細粒子製造方法を提供することを目的とする。   The present invention takes the above-mentioned conventional art into consideration, and can obtain fine particles having a normal distribution in which submicron is the average value of particle diameters by mechanical means (breakdown method). An object is to provide a method for producing fine particles which is excellent in cost and suitable for industrial production.

前記目的を達成するため、本発明では、予め砥粒が固着された固定砥粒ワイヤと、切削又は磨砕すべき被加工物を支持して前記固定砥粒ワイヤに押し当てる支持ユニットと、研磨剤が非含有のクーラント液を供給するクーラント液供給ユニットとを備えた切削又は磨砕装置を用い、前記支持ユニットを用いて前記被加工物を前記固定砥粒ワイヤに押し当て、前記クーラント液供給ユニットからクーラント液を供給しながら前記固定砥粒ワイヤ又は前記被加工物を往復又は旋回運動させて前記被加工物を切削又は磨砕する微細化工程と、前記被加工物の切削又は磨砕により形成した微細粒子を、前記クーラント液とともにスラリーとして回収する回収工程と、前記スラリーから前記微細粒子を取り出す取り出し工程とを備えたことを特徴とする微細粒子製造方法を提供する。   In order to achieve the object, in the present invention, a fixed abrasive wire to which abrasive grains are fixed in advance, a support unit that supports a workpiece to be cut or ground and presses against the fixed abrasive wire, and polishing. Using a cutting or grinding device provided with a coolant liquid supply unit for supplying a coolant liquid that does not contain an agent, pressing the workpiece against the fixed abrasive wire using the support unit, and supplying the coolant liquid A refining step of cutting or grinding the workpiece by reciprocating or turning the fixed abrasive wire or the workpiece while supplying a coolant liquid from a unit, and cutting or grinding of the workpiece It comprises a recovery step of recovering the formed fine particles as a slurry together with the coolant, and a take-out step of taking out the fine particles from the slurry. Providing fine particle production process.

好ましくは、前記微細粒子がサブミクロンを粒径の平均値とする正規分布を有する。   Preferably, the fine particles have a normal distribution in which submicron is an average value of particle sizes.

好ましくは、前記微細粒子が10nm〜100μmの粒径を有し、且つ、純度が99.5%以上である。   Preferably, the fine particles have a particle size of 10 nm to 100 μm and a purity of 99.5% or more.

好ましくは、前記微細粒子が20nm〜3μmの粒径を有し、且つ、純度が99.5%以上である。   Preferably, the fine particles have a particle size of 20 nm to 3 μm and a purity of 99.5% or more.

好ましくは、前記固定砥粒ワイヤが複数本平行に並んで配設されている。   Preferably, a plurality of the fixed abrasive wires are arranged in parallel.

好ましくは、前記固定砥粒ワイヤが螺旋状に巻かれて湾曲部が形成されている。   Preferably, the fixed abrasive wire is spirally wound to form a curved portion.

好ましくは、前記被加工物を前記固定砥粒のワイヤの軸線方向に対して垂直方向に往復運動させながら、前記固定砥粒ワイヤに押し当てる。   Preferably, the workpiece is pressed against the fixed abrasive wire while reciprocating in the direction perpendicular to the axial direction of the wire of the fixed abrasive.

好ましくは、前記被加工物を旋回運動させながら、前記固定砥粒ワイヤに押し当てる。   Preferably, the workpiece is pressed against the fixed abrasive wire while rotating the workpiece.

好ましくは、前記取り出し工程で、個液分離機を用いる。   Preferably, an individual liquid separator is used in the extraction step.

好ましくは、前記取り出し工程の後に、前記微細粒子に純水を添加し、攪拌してから前記微細粒子を沈殿させ、上澄み液を廃棄して前記微細粒子の純度をさらに向上させる純度向上工程を行う。   Preferably, after the removing step, pure water is added to the fine particles and stirred, and then the fine particles are precipitated, and the supernatant is discarded to further improve the purity of the fine particles. .

好ましくは、前記取り出し工程の後に、前記微細粒子に純水を添加し、攪拌してから前記個液分離機を用いて添加した純水とともに不純物を除去することで前記微細粒子の純度をさらに向上させる純度向上工程を行う。   Preferably, after the take-out step, pure water is added to the fine particles, and after stirring, the impurities are removed together with the pure water added using the individual liquid separator to further improve the purity of the fine particles. A purity improving step is performed.

以上説明したように本発明によれば、微細化工程において研磨剤を含まないクーラント液を供給しながら固定砥粒ワイヤを用いて被加工物を切削又は磨砕していることから、その後の取り出し工程において、薬液処理等の複雑な後処理工程を経ることなく、目的の微細粒子を得ることができる。   As described above, according to the present invention, the workpiece is cut or ground using the fixed abrasive wire while supplying the coolant liquid that does not contain the abrasive in the miniaturization process. In the process, the desired fine particles can be obtained without going through a complicated post-treatment process such as chemical treatment.

また、サブミクロンを粒径の平均値とする正規分布を有する微細粒子を得ることができるので、例えば、焼結によってマグネシウム・シリサイド熱電素子を製造する場合等、サブミクロンオーダーで粒子の均一性が求められる分野において、この要求に応えることができる。   In addition, since fine particles having a normal distribution with submicron average particle size can be obtained, for example, when producing a magnesium silicide thermoelectric element by sintering, the particle uniformity in the submicron order is obtained. This demand can be met in the required fields.

また、粒径が10nm〜100μm、且つ、純度が99.5%以上の微細粒子を得ることができる。   In addition, fine particles having a particle size of 10 nm to 100 μm and a purity of 99.5% or more can be obtained.

また、粒径が20nm〜3μm、且つ、純度が99.5%以上の微細粒子を得ることができる。   Further, fine particles having a particle diameter of 20 nm to 3 μm and a purity of 99.5% or more can be obtained.

また、前記固定砥粒ワイヤを複数本平行に並べて配設しているため、一度の微細化工程で前記固定砥粒ワイヤに前記被加工物が押し当てられる面積が増大し、より多くの微細粒子を効率よく得ることができる。また、被加工物がシリコンインゴットである場合は、前記固定砥粒ワイヤを軸線方向に往復運動させることにより、シリコンウェハのスライス加工と同時に前記微細化工程を実行できるため、一般的なシリコンウェハのスライス加工で廃棄されているシリコンスラッジを有効利用することができる。一例として、高純度シリコンのインゴットから厚さが180μmのシリコンウェハをスライス加工するのに必要な切り代は150μm程度である。このため、現状では、ほぼ半分の量の高純度シリコンがシリコンスラッジとして廃棄されているが、本発明によって、微細粒子として有効利用可能となるため、リサイクルの観点からみても好ましい。   In addition, since a plurality of the fixed abrasive wires are arranged in parallel, the area where the workpiece is pressed against the fixed abrasive wire in one miniaturization step increases, and more fine particles Can be obtained efficiently. When the workpiece is a silicon ingot, the refining process can be performed simultaneously with the slicing process of the silicon wafer by reciprocating the fixed abrasive wire in the axial direction. Silicon sludge discarded by slicing can be used effectively. As an example, a cutting margin necessary for slicing a 180 μm thick silicon wafer from a high-purity silicon ingot is about 150 μm. For this reason, at present, almost half the amount of high-purity silicon is discarded as silicon sludge. However, according to the present invention, it can be effectively used as fine particles, which is preferable from the viewpoint of recycling.

また、前記固定砥粒ワイヤを螺旋状に巻いて湾曲部を形成しているため、一度の微細化工程で前記固定砥粒ワイヤに前記被加工物が押し当てられる面積が増大し、より多くの微細粒子を効率よく得ることができる。   In addition, since the curved portion is formed by spirally winding the fixed abrasive wire, an area where the workpiece is pressed against the fixed abrasive wire in a single miniaturization process increases, and more Fine particles can be obtained efficiently.

また、前記被加工物を前記固定砥粒ワイヤの軸線方向に対して垂直方向に往復運動させながら、前記固定砥粒ワイヤに押し当てるため、被加工物を無駄なく微細粒子とすることができる。   Further, since the workpiece is pressed against the fixed abrasive wire while reciprocating in the direction perpendicular to the axial direction of the fixed abrasive wire, the workpiece can be made into fine particles without waste.

また、前記被加工物を旋回運動させながら、前記固定砥粒ワイヤに押し当てるため、被加工物を無駄なく微細粒子とすることができる。   Further, since the workpiece is pressed against the fixed abrasive wire while turning, the workpiece can be made into fine particles without waste.

また、前記取り出し工程において、個液分離機を用いているため、より短時間で効率よく微細粒子を取り出すことができる。   In addition, since a single liquid separator is used in the extraction step, fine particles can be extracted efficiently in a shorter time.

また、より高い純度の微細粒子が得られるので、より高い純度が求められる硬質セラミックの原料や、太陽電池材料や、熱電変換素子原料や、リチウムイオン二次電池の負極材料としても用いることができるようになる。また、薬液処理等の複雑な後処理工程とは異なり、単純な作業で行うことができるので、作業効率がよい。さらに、シリコンウェハのスライス加工と同時に前記微細化工程を実行するような場合においては、一般的に切削屑として廃棄されているシリコンスラッジの再利用にもつながるため、リサイクルの観点から見ても好ましい。   Moreover, since finer particles with higher purity can be obtained, they can be used as raw materials for hard ceramics, solar cell materials, thermoelectric conversion element materials, and negative electrode materials for lithium ion secondary batteries that require higher purity. It becomes like this. In addition, unlike complicated post-processing steps such as chemical processing, the operation can be performed with a simple operation, resulting in high work efficiency. Furthermore, in the case where the miniaturization process is performed simultaneously with the slicing process of the silicon wafer, it is also preferable from the viewpoint of recycling because it generally leads to reuse of silicon sludge discarded as cutting waste. .

また、より高い純度の微細粒子が得られるという点については、上記と同様であるが、個液分離機を用いている分、より短時間で効率よくより高い純度の微細粒子を得ることができる。   In addition, the point that fine particles with higher purity can be obtained is the same as described above, but finer particles with higher purity can be obtained efficiently in a shorter time by using a single-liquid separator. .

切削又は磨砕装置の概略斜視図である。It is a schematic perspective view of a cutting or grinding apparatus. 固定砥粒ワイヤの拡大概略図である。It is an expansion schematic of a fixed abrasive wire. 切削又は磨砕装置の概略図である。It is the schematic of a cutting or grinding apparatus. 取り出し工程で得られた微細粒子の粒子径分布を示すグラフである。It is a graph which shows the particle size distribution of the fine particle obtained at the taking-out process. 固定砥粒ワイヤを複数本平行に並べて配設した場合の概略図である。It is the schematic at the time of arranging a plurality of fixed abrasive wires in parallel. 固定砥粒ワイヤを螺旋状に巻いて湾曲部を形成した場合の概略図である。It is the schematic at the time of winding a fixed abrasive wire helically and forming a curved part. 純度向上工程でのフローを示す概略図である。It is the schematic which shows the flow in a purity improvement process. 純度向上工程での純水洗浄量と不純物の濃度との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the pure water washing | cleaning amount and impurity density | concentration in a purity improvement process.

以下、被加工物をシリコンインゴットとして、本発明に係る微細粒子製造方法の一実施形態を説明する。なお、被加工物としてのシリコンはあくまで一例であり、本発明における被加工物としてはシリコンの他様々な脆性材料(例えば、マグネシウム・シリサイドやマンガン・シリサイドといったシリコン合金)を適用することができる。   Hereinafter, an embodiment of a fine particle manufacturing method according to the present invention will be described using a workpiece as a silicon ingot. Silicon as a workpiece is merely an example, and various brittle materials other than silicon (for example, silicon alloys such as magnesium silicide and manganese silicide) can be applied as the workpiece in the present invention.

図1に示すように、本発明に係る微細粒子製造方法に用いる一例としての切削又は磨砕装置1は、固定砥粒ワイヤ2と、この固定砥粒ワイヤ2が巻回されたワイヤ保持ローラ3、及びスラリータンク4とを有している。ワイヤ保持ローラ3は、装置本体5から突出している。ワイヤ保持ローラ3は2本配設され、固定砥粒ワイヤ2はこの2本のワイヤ保持ローラ3に架け渡されて連続して巻回されている。その際、固定砥粒ワイヤ2同士は間隔を存するように巻回されている。なお、この装置本体5としては、一般的な固定砥粒ワイヤソー装置を用いてもよい。   As shown in FIG. 1, a cutting or grinding apparatus 1 as an example used in the fine particle manufacturing method according to the present invention includes a fixed abrasive wire 2 and a wire holding roller 3 around which the fixed abrasive wire 2 is wound. And a slurry tank 4. The wire holding roller 3 protrudes from the apparatus main body 5. Two wire holding rollers 3 are disposed, and the fixed abrasive wire 2 is wound around the two wire holding rollers 3 and continuously wound. At that time, the fixed abrasive wires 2 are wound so as to be spaced apart from each other. In addition, as this apparatus main body 5, you may use a general fixed abrasive wire saw apparatus.

図2に示すように、固定砥粒ワイヤ2はワイヤ6と砥粒7で形成されており、砥粒7はワイヤ6に予め固着されている。本実施形態においては、被加工物をシリコンインゴットとした場合の一例として、ワイヤ6からの砥粒7の突出長さは10μm以下、砥粒7のピッチはほぼ数十μm間隔で分布している固定砥粒ワイヤ2を用いている。しかしながら固定砥粒ワイヤ2はこの形態に限られるものではなく、被加工物や製造する微細粒子等の目的に応じて変更することができる。   As shown in FIG. 2, the fixed abrasive wire 2 is formed of a wire 6 and an abrasive grain 7, and the abrasive grain 7 is fixed to the wire 6 in advance. In the present embodiment, as an example when the workpiece is a silicon ingot, the protruding length of the abrasive grains 7 from the wire 6 is 10 μm or less, and the pitch of the abrasive grains 7 is distributed at intervals of several tens of micrometers. A fixed abrasive wire 2 is used. However, the fixed abrasive wire 2 is not limited to this form, and can be changed according to the purpose of the workpiece or the fine particles to be manufactured.

このような切削又は磨砕装置1を用いて被加工物から微細粒子を製造する方法について説明する。なおここでは被加工物10を切削する場合について説明する。図3に示すように、2本のワイヤ保持ローラ3を同方向に回転又は逆転させて固定砥粒ワイヤ2を矢印A方向に往復又は一方向運動させる。この際のワイヤ保持ローラ3の回転又は逆転は駆動ユニット13により行われる。すなわち、一方のワイヤ保持ローラ3が回転又は逆転することにより、これに連動して固定砥粒ワイヤ2が往復又は一方向運動し、他方のワイヤ保持ローラ3がこれに従動して回転又は逆転する。そして、支持ユニット8により支持された被加工物10を矢印B方向に移動させる。この移動は、支持ユニット8に備わる図示しない昇降機構により行われる。このとき、クーラント液供給ユニット9から被加工物10の切削箇所に対してクーラント液12が供給される。このクーラント液12は研磨剤が非含有である。すなわち、固定砥粒ワイヤ2で被加工物10を切削する際に発生する熱を冷却するための冷却水としての役割を有するのみである。被加工物10の切削に関してはあくまでワイヤ6に固着された砥粒7によって行われる。これにより、シリコンウェハのスライス加工と同時に微細化工程を実行できるため、一般的なシリコンウェハのスライス加工で廃棄されているシリコンスラッジを有効利用することができる。   A method for producing fine particles from a workpiece using such a cutting or grinding apparatus 1 will be described. Here, a case where the workpiece 10 is cut will be described. As shown in FIG. 3, the two wire holding rollers 3 are rotated or reversed in the same direction to cause the fixed abrasive wire 2 to reciprocate or move in one direction in the direction of arrow A. The rotation or reverse rotation of the wire holding roller 3 at this time is performed by the drive unit 13. That is, when one wire holding roller 3 rotates or reversely rotates, the fixed abrasive wire 2 reciprocates or moves in one direction in conjunction with this, and the other wire holding roller 3 rotates or reversely moves according to this. . Then, the workpiece 10 supported by the support unit 8 is moved in the arrow B direction. This movement is performed by a lifting mechanism (not shown) provided in the support unit 8. At this time, the coolant liquid 12 is supplied from the coolant liquid supply unit 9 to the cut portion of the workpiece 10. This coolant liquid 12 contains no abrasive. That is, it only serves as cooling water for cooling the heat generated when the workpiece 10 is cut with the fixed abrasive wire 2. The workpiece 10 is cut only by the abrasive grains 7 fixed to the wire 6. Thereby, since the miniaturization process can be executed simultaneously with the slicing process of the silicon wafer, the silicon sludge discarded in the general slicing process of the silicon wafer can be effectively used.

このような微細化工程と同時に、回収工程が行われる。被加工物10と固定砥粒ワイヤ2とが当接することによって、被加工物10が切削され、シリコン微細粒子11が形成される。このシリコン微細粒子11は、クーラント液12とともにスラリータンク4内にスラリーとして回収される。   Simultaneously with such a miniaturization step, a recovery step is performed. When the workpiece 10 and the fixed abrasive wire 2 come into contact with each other, the workpiece 10 is cut and silicon fine particles 11 are formed. The silicon fine particles 11 are recovered as a slurry in the slurry tank 4 together with the coolant liquid 12.

次に、取り出し工程を行う。スラリーから微細粒子を取り出す方法としては、一般的な固液分離の方法を用いればよい。一例を挙げると、スラリーをポンプで吸い上げて、取り出しユニット21としての遠心分離装置にて微細粒子を取り出す方法や取り出しユニット21としてのフィルタープレスで微細粒子を取り出す方法がある。これによってスラリーからクーラント液12から微細粒子11がスムーズに取り出される。微細粒子を取り出されたクーラント液12はクーラントタンクに戻される。このようにして取り出された微細粒子は、クーラント液をわずかに含有しているため、純水タンクに投入し洗浄される。用途によっては、純水以外に、水道水や井戸水を使ってもよい。いずれの場合も、クーラント液は研磨剤が非含有であるため、薬液を用いた洗浄は不要である。   Next, a removal process is performed. As a method for extracting fine particles from the slurry, a general solid-liquid separation method may be used. As an example, there are a method of sucking up slurry with a pump and taking out fine particles with a centrifugal separator as the take-out unit 21 and a method of taking out fine particles with a filter press as the take-out unit 21. Thereby, the fine particles 11 are smoothly taken out from the coolant 12 from the slurry. The coolant liquid 12 from which the fine particles have been taken out is returned to the coolant tank. Since the fine particles taken out in this manner contain a small amount of coolant, they are put into a pure water tank and washed. Depending on the application, tap water or well water may be used in addition to pure water. In any case, since the coolant liquid does not contain an abrasive, cleaning with a chemical liquid is unnecessary.

このようにして得られたシリコン微細粒子の粒径を測定したところ、図4に示すように、10nm〜100μmの粒径を有していた。より詳しくは、得られたシリコン微細粒子は、20nm〜3μmの範囲内で500nmを平均値とする正規分布を有していた。また、このときのシリコン純度を分析すると、99.5%であった。   When the particle size of the silicon fine particles thus obtained was measured, it had a particle size of 10 nm to 100 μm as shown in FIG. More specifically, the obtained silicon fine particles had a normal distribution with an average value of 500 nm within a range of 20 nm to 3 μm. Further, when the silicon purity at this time was analyzed, it was 99.5%.

したがって、固定砥粒ワイヤ2を用いて被加工物10を切削するといった機械的手段(ブレイクダウンの方法)によって、サブミクロンを粒径の平均値とする正規分布を有する微細粒子を製造できることがわかった。さらに、予め砥粒が固着された固定砥粒ワイヤ2及び研磨剤が非含有のクーラント液12を用いているため、シリコン微細粒子11中に砥粒が混入されることが抑制されるので、高純度の微細粒子を得ることも同時に実現できた。   Therefore, it is understood that fine particles having a normal distribution with submicron as the average value of the particle diameter can be produced by mechanical means (breakdown method) such as cutting the workpiece 10 using the fixed abrasive wire 2. It was. Furthermore, since the fixed abrasive wire 2 to which the abrasive grains are fixed in advance and the coolant liquid 12 containing no abrasive are used, it is possible to prevent the abrasive grains from being mixed into the silicon fine particles 11. At the same time, it was possible to obtain fine particles of purity.

ところで、上記実施形態では、固定砥粒ワイヤ2は2本のワイヤ保持ローラ3に架け渡されて連続して巻回されているが、図5のように固定砥粒ワイヤ2は複数本平行に配設されていてもよい。固定砥粒ワイヤ2を矢印P方向(ワイヤ2の軸線方向)に往復運動させながら、被加工物10をJ方向に移動させることで上述の例と同様に微細粒子を製造することができる。一方で、固定砥粒ワイヤ2を矢印I方向(ワイヤ2の軸線と垂直方向)に往復運動させながら、被加工物10をJ方向に移動させても微細粒子を製造することができる。   By the way, in the above embodiment, the fixed abrasive wire 2 is wound around the two wire holding rollers 3 and continuously wound. However, as shown in FIG. It may be arranged. Fine particles can be produced in the same manner as in the above example by moving the workpiece 10 in the J direction while reciprocating the fixed abrasive wire 2 in the direction of arrow P (the axial direction of the wire 2). On the other hand, fine particles can be produced by moving the workpiece 10 in the J direction while reciprocating the fixed abrasive wire 2 in the direction of arrow I (the direction perpendicular to the axis of the wire 2).

あるいは、図6のように固定砥粒ワイヤ2は螺旋状に巻かれて湾曲部が形成されていてもよい。固定砥粒ワイヤ2を矢印G方向に旋回運動させながら、被加工物10を矢印H方向に移動させることで上述の例と同様に微細粒子を製造することができる。   Alternatively, as shown in FIG. 6, the fixed abrasive wire 2 may be spirally wound to form a curved portion. By moving the workpiece 10 in the arrow H direction while rotating the fixed abrasive wire 2 in the arrow G direction, fine particles can be produced in the same manner as in the above example.

また、上記実施形態では、被加工物10を矢印B方向(図3参照、図5においては矢印J方向、図6においては矢印H方向)に移動させているが、それに加えて、固定砥粒ワイヤ2に被加工物10を押し当てる際に固定砥粒ワイヤ2の軸線方向に対して垂直方向(図5においては矢印N方向)に往復運動させてもよい。支持ユニット8に昇降機構だけではなく、左右への移動機構も備えることで、上述の例と比べて、より多くの微細粒子を効率よく製造することができる。   Moreover, in the said embodiment, although the workpiece 10 is moved to the arrow B direction (refer FIG. 3, the arrow J direction in FIG. 5, the arrow H direction in FIG. 6), in addition to that, fixed abrasive When the workpiece 10 is pressed against the wire 2, the workpiece 10 may be reciprocated in the direction perpendicular to the axial direction of the fixed abrasive wire 2 (in the direction of arrow N in FIG. 5). By providing the support unit 8 not only with an elevating mechanism but also with a moving mechanism to the left and right, more fine particles can be produced more efficiently than in the above example.

あるいは、固定砥粒ワイヤ2に被加工物10を押し当てる際に被加工物10を旋回させる運動(図5においては矢印Q方向、図6においては矢印M方向)を加えてもよい。支持ユニット8に昇降機構だけではなく、回転機構も備えることで、上述の例と比べて、より多くの微細粒子を効率よく製造することができる。   Or you may add the motion (the arrow Q direction in FIG. 5, the arrow M direction in FIG. 6) which rotates the workpiece 10 when pressing the workpiece 10 against the fixed abrasive wire 2. By providing the support unit 8 with not only an elevating mechanism but also a rotating mechanism, more fine particles can be produced more efficiently than in the above-described example.

さらに、上記実施形態で製造されるシリコン微細粒子の純度をより高めるため、純度向上工程を行ってもよい。図7に示すように、上述した取り出し工程の後、シリコン微細粒子に純水を加えて、攪拌させることで微細粒子混合液18を作り((D)の状態)、これをしばらく放置することで微細粒子19を沈殿させ((E)の状態)、その後、上澄み液17を廃棄して乾燥させることで、上述の例と比べて、さらに高純度のシリコン微細粒子を得ることができる。なお、上澄み液17を廃棄した後さらに純水を加えて、攪拌させる((F)の状態)ことで、上記純度向上工程を複数回繰り返してもよい。   Furthermore, a purity improving step may be performed in order to further increase the purity of the silicon fine particles produced in the above embodiment. As shown in FIG. 7, after the take-out step described above, pure water is added to the silicon fine particles and stirred to make a fine particle mixed solution 18 (state (D)), which is left for a while. By precipitating the fine particles 19 (state (E)) and then discarding and drying the supernatant liquid 17, silicon fine particles with higher purity can be obtained as compared with the above example. In addition, you may repeat the said purity improvement process in multiple times by adding the pure water after discarding the supernatant liquid 17, and making it stir (state of (F)).

本願発明者等は、上記純度向上工程の効果を確かめるため、上述の例で製造されたシリコン微細粒子50gを用いて、実験を行った。図8は、加えた純水の量(横軸)とシリコン微細粒子中に含まれる不純物K(カリウム)、Fe(鉄)、Ni(ニッケル)の濃度(縦軸)の関係を示したものである。加えた純水の量が0リットルの場合とは、純度向上工程を全く行っていないシリコン微細粒子中の不純物の濃度を示したものであり、不純物としてのK(カリウム)の濃度は600ppm、Fe(鉄)は400ppm、Ni(ニッケル)は120ppmとなっていた。このシリコン微細粒子に純度向上工程を行った(繰り返した)ところ、加えた純水の量が2リットルを超えた時点で、不純物であるK(カリウム)、Fe(鉄)、Ni(ニッケル)の濃度を全て100ppm以下とすることができた。   The inventors of the present application conducted an experiment using the silicon fine particles 50 g produced in the above-described example in order to confirm the effect of the purity improving step. FIG. 8 shows the relationship between the amount of pure water added (horizontal axis) and the concentration (vertical axis) of impurities K (potassium), Fe (iron), and Ni (nickel) contained in silicon fine particles. is there. The case where the amount of added pure water is 0 liters indicates the concentration of impurities in silicon fine particles that have not been subjected to any purity improvement step. The concentration of K (potassium) as an impurity is 600 ppm, Fe (Iron) was 400 ppm and Ni (nickel) was 120 ppm. When the purity improving step was performed on the silicon fine particles (repeated), when the amount of pure water added exceeded 2 liters, impurities K (potassium), Fe (iron), and Ni (nickel) All the concentrations could be 100 ppm or less.

また、上記純度向上工程においては、微細粒子混合液18を作った後、微細粒子19が沈殿するまで放置しているが、フィルタープレスやスクリュープレスといった固液分離機を用いて、加えた純水とともに不純物を除去する手段としてもよい。   In the purity improving step, after the fine particle mixture 18 is made, the fine particle mixture 19 is allowed to stand until the fine particles 19 are precipitated, but the pure water added is added using a solid-liquid separator such as a filter press or a screw press. In addition, it may be a means for removing impurities.

1 切削又は磨砕装置
2 固定砥粒ワイヤ
3 ワイヤ保持ローラ
4 スラリータンク
5 装置本体
6 ワイヤ
7 砥粒
8 支持ユニット
9 クーラント液供給ユニット
10 被加工物
11 シリコン微細粒子
12 クーラント液
13 駆動ユニット
17 上澄み液
18 スラリー
19 微細粒子
20 湾曲部
21 取り出しユニット
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Cutting or grinding apparatus 2 Fixed abrasive wire 3 Wire holding roller 4 Slurry tank 5 Apparatus main body 6 Wire 7 Abrasive grain 8 Support unit 9 Coolant liquid supply unit 10 Workpiece 11 Silicon fine particle 12 Coolant liquid 13 Drive unit 17 Supernatant Liquid 18 Slurry 19 Fine particles 20 Curved portion 21 Take-out unit

Claims (11)

予め砥粒が固着された固定砥粒ワイヤと、
切削又は磨砕すべき被加工物を支持して前記固定砥粒ワイヤに押し当てる支持ユニットと、
研磨剤が非含有のクーラント液を供給するクーラント液供給ユニットと
を備えた切削又は磨砕装置を用い、
前記支持ユニットを用いて前記被加工物を前記固定砥粒ワイヤに押し当て、前記クーラント液供給ユニットからクーラント液を供給しながら前記固定砥粒ワイヤ及び/又は前記被加工物を往復又は旋回運動させて前記被加工物を切削又は磨砕する微細化工程と、
前記被加工物の切削又は磨砕により形成した微細粒子を、前記クーラント液とともにスラリーとして回収する回収工程と、
前記スラリーから前記微細粒子を取り出す取り出し工程と
を備えたことを特徴とする微細粒子製造方法。
A fixed abrasive wire to which abrasive grains are fixed in advance;
A support unit that supports a workpiece to be cut or ground and presses against the fixed abrasive wire;
Using a cutting or grinding device provided with a coolant liquid supply unit that supplies a coolant liquid that does not contain an abrasive,
The workpiece is pressed against the fixed abrasive wire using the support unit, and the fixed abrasive wire and / or the workpiece is reciprocated or swiveled while supplying the coolant liquid from the coolant liquid supply unit. A micronization process for cutting or grinding the workpiece,
A recovery step of recovering fine particles formed by cutting or grinding of the workpiece as a slurry together with the coolant liquid;
A method for producing fine particles, comprising the step of taking out the fine particles from the slurry.
前記微細粒子は、サブミクロンを粒径の平均値とする正規分布を有することを特徴とする請求項1記載の微細粒子製造方法。   2. The method for producing fine particles according to claim 1, wherein the fine particles have a normal distribution in which submicron is an average value of particle diameters. 前記微細粒子は、10nm〜100μmの粒径を有し、且つ、純度が99.5%以上であることを特徴とする請求項1又は請求項2記載の微細粒子製造方法。   3. The method for producing fine particles according to claim 1, wherein the fine particles have a particle diameter of 10 nm to 100 [mu] m and have a purity of 99.5% or more. 前記微細粒子は、20nm〜3μmの粒径を有し、且つ、純度が99.5%以上であることを特徴とする請求項1又は請求項2記載の微細粒子製造方法。   3. The method for producing fine particles according to claim 1, wherein the fine particles have a particle diameter of 20 nm to 3 [mu] m and have a purity of 99.5% or more. 前記固定砥粒ワイヤは、複数本平行に並んで配設されていることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の微細粒子製造方法。   The method for producing fine particles according to any one of claims 1 to 4, wherein a plurality of the fixed abrasive wires are arranged in parallel. 前記固定砥粒ワイヤは、螺旋状に巻かれて湾曲部が形成されていることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の微細粒子製造方法。   The method for producing fine particles according to any one of claims 1 to 4, wherein the fixed abrasive wire is spirally wound to form a curved portion. 前記微細化工程において、前記被加工物を前記固定砥粒ワイヤの軸線方向に対して垂直方向に往復運動させながら、前記固定砥粒ワイヤに押し当てることを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の微細粒子製造方法。   6. The micronization process, wherein the workpiece is pressed against the fixed abrasive wire while reciprocating in a direction perpendicular to the axial direction of the fixed abrasive wire. The fine particle manufacturing method in any one of. 前記微細化工程において、前記被加工物を旋回運動させながら、前記固定砥粒ワイヤに押し当てることを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれかに記載の微細粒子製造方法。   The method for producing fine particles according to any one of claims 1 to 6, wherein, in the miniaturization step, the workpiece is pressed against the fixed abrasive wire while rotating. 前記取り出し工程において、個液分離機を用いて、前記微細粒子を取り出すことを特徴とする請求項1乃至請求項8のいずれかに記載の微細粒子製造方法。   The method for producing fine particles according to any one of claims 1 to 8, wherein, in the take-out step, the fine particles are taken out by using an individual liquid separator. 前記取り出し工程の後に、前記微細粒子に純水を添加し、攪拌してから前記微細粒子を沈殿させ、上澄み液を廃棄して前記微細粒子の純度をさらに向上させる純度向上工程を行うことを特徴とする請求項1乃至請求項8のいずれかに記載の微細粒子製造方法。   After the extraction step, pure water is added to the fine particles, and after stirring, the fine particles are precipitated, and the supernatant is discarded to further improve the purity of the fine particles. The method for producing fine particles according to any one of claims 1 to 8. 前記取り出し工程の後に、前記微細粒子に純水を添加し、攪拌してから前記個液分離機を用いて添加した純水とともに不純物を除去することで前記微細粒子の純度をさらに向上させる純度向上工程を行うことを特徴とする請求項9に記載の微細粒子製造方法。   Purity improvement that further improves the purity of the fine particles by adding impurities to the fine particles after the extraction step, stirring, and then removing impurities together with the pure water added using the individual liquid separator The method for producing fine particles according to claim 9, wherein the step is performed.
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