JP5872989B2 - Ceramic member, semiconductor manufacturing apparatus member using the same, and marking method - Google Patents
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Description
本発明は、文字や図形が表面に刻印されたセラミック部材およびこれを用いてなる半導体製造装置用部材、ならびにマーキング方法に関する。 The present invention relates to a ceramic member having characters and figures stamped on its surface, a member for a semiconductor manufacturing apparatus using the ceramic member, and a marking method.
従来、セラミック製品の表面には、会社名、ロゴマーク、製造番号などの識別子が設けられており、これら識別子を設ける方法として、インクを用いた印刷や転写紙の焼き付けなどの方法が用いられていた。しかし、セラミック製品の表面に、印刷や転写紙を焼き付けなどの方法によって設けられた文字や図形は、印刷面が何度も擦られてインクが剥がれる、または長期間経過するとインクが劣化したりして文字や図形が見えにくくなり、読み取りが困難になるという問題があった。 Conventionally, identifiers such as company names, logo marks, and manufacturing numbers have been provided on the surface of ceramic products, and methods such as printing using ink and printing on transfer paper have been used as methods for providing these identifiers. It was. However, characters and figures provided on the surface of ceramic products by printing or printing on transfer paper may cause the printing surface to be rubbed many times and the ink will peel off, or the ink may deteriorate after a long period of time. This makes it difficult to read characters and figures and makes reading difficult.
このような問題に対して、セラミック製品の表面に文字や図形を象った凹部を形成し、この凹部の底面とセラミック製品の表面との明暗のコントラストを利用して、セラミック製品の表面に象った文字や図形を認識させる方法が提案されている。例えば特許文献1には、セラミック材の表面の同一個所にレーザービームを複数回連続して照射し、セラミック材の表面を熱変形させて、表面の凹凸面より深い凹部を形成し、マーキング形状に沿ってレーザービームまたはセラミック材を移動させながら照射して順次深い凹部を形成し、この深い凹部を暗模様とし、表面の凹凸面を明模様としたコントラストにより、文字や図形を形成する方法が提案されている。 To deal with this problem, a concave part that is shaped like a character or figure is formed on the surface of the ceramic product, and the contrast between the bottom surface of the concave part and the surface of the ceramic product is used to make an There has been proposed a method for recognizing characters and figures. For example, in Patent Document 1, a laser beam is continuously irradiated to the same portion of the surface of the ceramic material a plurality of times, the surface of the ceramic material is thermally deformed, a concave portion deeper than the uneven surface of the surface is formed, and a marking shape is formed. Proposed a method to form characters and figures with contrast, with the laser beam or ceramic material moving along the surface to form deep recesses in order, making the deep recesses a dark pattern and the uneven surface of the surface bright. Has been.
しかしながら、特許文献1に提案された方法では、文字や図形を象った凹部の面積を大きくしてより鮮明なものにしようとすると、凹部の底面によって反射した光によって凹部の暗模様とセラミック材の表面の明模様とのコントラストが小さくなり、文字や図形を認識する場合に読み取りが困難になるという問題があった。 However, in the method proposed in Patent Document 1, when the area of the concave portion that represents a character or a figure is increased to make it clearer, the dark pattern of the concave portion and the ceramic material are reflected by the light reflected by the bottom surface of the concave portion. There is a problem that the contrast with the bright pattern on the surface of the sheet becomes small, making it difficult to read when recognizing characters or figures.
本発明は、上記課題を解決すべく案出されたものであり、容易に読み取りができる識別子を設けたセラミック部材およびそれを用いた半導体製造装置用部材を提供することを目的とする。 The present invention has been devised to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide a ceramic member provided with an identifier that can be easily read and a member for a semiconductor manufacturing apparatus using the ceramic member.
本発明のセラミック部材は、セラミック焼結体の表面に、隣接して設けられた複数の刻印線を群として、1つの群または複数の群の組み合わせにより形成された識別子が設けられており、前記セラミック焼結体は、アルミナ、イットリア、ジルコニア、コージェライト、ムライトおよびフォルステライトのうち少なくとも1種またはそれらの接合体からなる白色系セラミックスであり、前記群における隣接する前記刻印線の間隔が、前記刻印線の幅の1.5〜4倍の長さであることを特徴とするものである。
Ceramic member of the present invention, the surface of the ceramic sintered body, as a group a plurality of marking lines provided adjacent, and an identifier that is formed by the combination of one group or multiple groups are provided, wherein The ceramic sintered body is a white ceramic made of at least one of alumina, yttria, zirconia, cordierite, mullite, and forsterite, or a joined body thereof, and the interval between the adjacent marking lines in the group is the The length is 1.5 to 4 times the width of the marking line .
また本発明の半導体製造装置用部材は、上記セラミック部材を用いてなることを特徴とするものである。 A member for a semiconductor manufacturing apparatus according to the present invention is characterized by using the ceramic member.
また本発明のマーキング方法は、セラミック焼結体の表面に、刻印線を一定間隔で並列して1つの群からなる識別子を設ける工程を有するものである。 Moreover, the marking method of this invention has the process of providing the identifier which consists of one group in parallel with a marking line on the surface of a ceramic sintered compact at fixed intervals.
また本発明のマーキング方法は、セラミック焼結体の表面に、刻印線を一定間隔で並列して形成される群を複数有してなる識別子を設ける工程を有するマーキング方法であって、該工程は、一定間隔で並列して形成して1つの群を形成する工程を繰り返して、前記刻印線を一定間隔で並列して形成される群を複数有してなる識別子を設ける工程、または複数の群を形成する前記刻印線を、前記複数の群にわたって順に形成する工程を繰り返して、前記刻印線を一定間隔で並列して形成される群を複数有してなる識別子を設ける工程を有するものである。 Further, the marking method of the present invention is a marking method including a step of providing an identifier having a plurality of groups formed by arranging inscribed lines in parallel at a constant interval on the surface of the ceramic sintered body, , Repeating the step of forming one group by forming a group in parallel at a constant interval, and providing an identifier having a plurality of groups formed by arranging the marking lines in parallel at a constant interval, or a plurality of groups Repeating the step of sequentially forming the marking lines forming the plurality of groups, and providing a identifier having a plurality of groups formed by arranging the marking lines in parallel at a constant interval. .
本発明のセラミック部材によれば、セラミック焼結体の表面に、隣接して設けられた複
数の刻印線を群として、1つの群または複数の群の組み合わせにより形成された識別子が設けられており、前記セラミック焼結体は、アルミナ、イットリア、ジルコニア、コージェライト、ムライトおよびフォルステライトのうち少なくとも1種またはそれらの接合体からなる白色系セラミックスであり、群における隣接する刻印線の間隔が、刻印線の幅の1.5〜4倍の長さであることにより、1本の刻印線の組み合わせにより形成された識別子を設けた場合に比べて、識別子を形成する群において、複数の刻印線の底面での反射光による暗模様とセラミック部品の表面での反射光による明模様とのコントラストを大きくでき、識別子の読み取りが容易にできる。
According to the ceramic member of the present invention, the surface of the ceramic sintered body, as a group a plurality of marking lines provided adjacent, and an identifier that is formed by the combination of one group or multiple groups are provided The ceramic sintered body is a white ceramic made of at least one of alumina, yttria, zirconia, cordierite, mullite, and forsterite, or a joined body thereof, and the interval between adjacent marking lines in the group is imprinted. Compared to the case where an identifier formed by a combination of a single marking line is provided, the length of the marking line is more than 1.5 to 4 times the width of the line. The contrast between the dark pattern due to the reflected light on the bottom surface and the bright pattern due to the reflected light on the surface of the ceramic component can be increased, making it easy to read the identifier It can be.
また、本発明の半導体製造装置用部材によれば、周期律表3族元素を含む上記セラミック部材を用いているため、耐食性をより高く有するとともに、識別子の読み取りが容易にできる。
Moreover, according to the member for a semiconductor manufacturing apparatus of the present invention, since the ceramic member containing the
また、本発明のマーキング方法によれば、セラミック焼結体の表面に、刻印線を一定間隔で並列して形成し、1つの群からなる識別子を設ける工程を有するため、読み取り精度の向上した識別子を容易に作製することができる。 In addition, according to the marking method of the present invention, since the method includes the step of forming the marking lines in parallel at regular intervals on the surface of the ceramic sintered body and providing the identifier consisting of one group, the identifier with improved reading accuracy. Can be easily manufactured.
また、本発明のマーキング方法によれば、セラミック焼結体の表面に、刻印線を一定間隔で並列して形成される群を複数有してなる識別子を設ける工程を有するマーキング方法であって、該工程は、一定間隔で並列して形成して1つの群を形成する工程を繰り返して、刻印線を一定間隔で並列して形成される群を複数有してなる識別子を設ける工程、または複数の群を形成する刻印線を、複数の群にわたって順に形成する工程を繰り返して、刻印線を一定間隔で並列して形成される群を複数有してなる識別子を設ける工程を有するため、読み取り精度の向上した識別子を容易に作製することができる。 Further, according to the marking method of the present invention, the marking method includes a step of providing an identifier having a plurality of groups formed by parallelly imprinting marking lines on the surface of the ceramic sintered body, The step is a step of providing an identifier having a plurality of groups formed by parallelly forming engraved lines at a constant interval by repeating a step of forming a group by forming the groups in parallel at a constant interval, or a plurality of steps The process of repeating the step of sequentially forming the marking lines forming the groups of the plurality of groups in order to provide an identifier having a plurality of groups formed by arranging the marking lines in parallel at a constant interval, so that the reading accuracy is provided. It is possible to easily create an improved identifier.
図1(a)は本実施形態のセラミック部材の一例を示す模式図であり、(b)は(a)のA部拡大模式図である。 Fig.1 (a) is a schematic diagram which shows an example of the ceramic member of this embodiment, (b) is the A section enlarged schematic diagram of (a).
本実施形態のセラミック部材1aは、セラミック焼結体2の表面に、隣接して設けられた複数の刻印線3を群41,42として、群41,42の組み合わせにより形成された識別子4が設けられている。言い換えると、セラミック焼結体2の表面に、並列する3本の刻印線3からなる『1』および『2』の2つの群41,42の組み合わせにより形成された識別子4である『12』が設けられている。
In the
また、図1(b)に示すように、焼結体2の表面に設けられた識別子4(『12』)を
形成する群41(『1』)は、幅Wの刻印線3が間隔Lをおいて並列に3本設けられている。ここで刻印線3は、例えば、複数のレーザー痕、エッチング加工,研削加工等の加工痕よりなる。なお、幅Wは、刻印線3の少なくとも5箇所の幅を測定し、これを平均した値であり、間隔Lは、隣接する刻印線3の間隔を少なくとも5箇所測定しこれを平均した値である。この幅Wや間隔Lは、写真撮影が可能な金属顕微鏡を用いて、識別子4を拡大して写真撮影し、この写真の刻印線3の幅Wと隣接する刻印線3の間隔Lを測定し、その測定値を金属顕微鏡の倍率で除算することにより算出することができる。
In addition, as shown in FIG. 1B, the group 41 (“1”) forming the identifier 4 (“12”) provided on the surface of the
本実施形態のセラミック部材1aは、セラミック焼結体2の表面に、隣接して設けられた複数の刻印線3を群41,42として、群41,42の組み合わせにより形成された識別子が設けられているため、1本の刻印線の組み合わせにより形成された識別子を設けた従来のセラミック部材に比べて、識別子4を形成する群41,42において、複数の刻印線3の底面での反射光による暗模様とセラミック部品1aの表面での反射光による明模様とのコントラストが大きくなり、目視や読み取り装置を用いて識別子4の読み取りが容易にできる。
In the
また、本実施形態のセラミック部材1aは、セラミック焼結体2の表面に設けられた刻印線3を平面視した時、刻印線3の外形に沿って凹凸50が設けられていることが好適である。なお、図1の凹凸50aは刻印線3の外形の凹部を示し、凹凸50bは凸部を示している。このような構成であるときには、凹凸50の陰影により刻印線3の輪郭線が明確になりやすく、目視や読み取り装置を用いて識別子4の読み取りがより容易にできる。
The
また、図2(a),(b)は、本実施形態のセラミック部材の他の一例を示す模式図である。 2A and 2B are schematic views showing another example of the ceramic member of the present embodiment.
図2(a)に示すセラミック部材1bは、複数の刻印線3を組みあわせて、識別子4を構成する1つの記号となるようにして群41,42を形成し、これら群41,42の組み合わせにより識別子4が設けられている。
The
図2(b)に示すセラミック部材1cは、識別子4を示す領域を残して、識別子4を示す領域の周辺領域に、複数の刻印線3が設けられていない領域が識別子4を構成する1つの記号を示すように、複数の刻印線3を組みあわせて群41,42を形成し、これら群41,42の組み合わせにより識別子4が設けられている。
In the
なお、セラミック部材1a〜1cにおいて、識別子4を単に1つの群のみで形成できる場合、例えば、識別子4が『1』である場合、複数の刻印線3を群41(『1』)のみで識別子を形成できることから、複数の群の組み合わせで識別子4を形成する必要はない。つまり、本実施形態のセラミック部材1a〜1cは、1つの群または複数の群の組み合わせにより形成された識別子4が設けられていればよい。また、識別子4は数字以外に、記号,文字,図形またはこれらを組み合わせたものでもよい。
In the
また識別子4を構成する1つの記号を、複数の刻印線3よりなる群を複数組み合わせて設けることもできる。上記の『1』や『2』のように、識別子4を構成する1つの記号が、一筆書きで示すことができる記号であれば、1つの記号を1つの群にて形成することができるが、例えばアルファベットのXのように、一筆書きで示すことができない記号であれば、1つの記号を複数の刻印線3よりなる群を組み合わせて形成してもよい。
Further, one symbol constituting the identifier 4 can be provided by combining a plurality of groups each made of a plurality of
ここで、本実施形態のセラミック部材1a〜1cは、隣接する刻印線3の間隔Lが、刻印線3の幅Wの0.8〜4倍の長さであることが好ましい。隣接する刻印線3の間隔Lを前
記範囲とすることにより、複数の刻印線3のそれぞれの間隔Lを十分に確保できることから、刻印線3間の未刻印部5の破損を抑制できるとともに、複数の刻印線3の底面での反
射光による暗模様とセラミック部材の表面での反射光による明模様とのコントラストがより最適化されるため、識別子4の確認や読み取りがより容易にできる。さらに、刻印線3の幅W対して、隣接する刻印線3の間隔Lが大きくなりすぎるのを抑制できるため、刻印線3が複数あったとしても、それら複数の刻印線3の集合が特定の像を示す群41,42であると識別することができる。ここで、刻印線3の幅Wは、例えば、10μm〜100μmであ
ると、群41,42が示す像が明確になる傾向がある。特に、間隔Lが、刻印線3の幅Wの1.5〜4倍の長さであるとき複数の刻印線3の集合が特定の像を示す群41,42であると識別
しやすくなる傾向がある。また、刻印線の深さは、例えば、幅Wが10μm〜100μmであ
るときには、3μm以下として、セラミック部材2の厚みに合わせて適宜設定すればよい。
Here, as for
また、本実施形態のセラミック部材1a〜1cのセラミック焼結体2は周期律表3族元素を含んでなることが好ましい。なお、周期律表3族元素とは、例えば、Sc,Y,La,Ce,Pr,Nd,Pm,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Lu,Ac,Th,Pa,U,Np,Pu,Am,Cm,Bk,Cf,Es,Fm,Md,NoおよびLrである。
Moreover, it is preferable that the
周期律表3族元素を含んでなるセラミック焼結体2は、周期律表3族元素の酸化物やフッ化物および塩化物の融点が高く、セラミック部材1a〜1cの耐食性を高くすることができる。このように耐食性が高いセラミック部材1a〜1cは、例えば、半導体製造装置等に好適に用いることができる。
The ceramic
ここで、周期律表3族元素を含むセラミック部材1a〜1cを用いてなる半導体製造装置用部材は、高い耐食性を有するとともに、目視や読み取り装置を用いて識別子4の確認や読み取りが容易にできる。したがって、本実施形態の半導体製造装置用部材は、半導体の製造工程においてプラズマ等に曝されたとしても、長期にわたって目視や読み取り装置を用いて識別子4の読み取りができる。なお、半導体製造装置用部材として、例えば、内壁材(チャンバー)、マイクロ波導入窓、シャワーヘッド、フォーカスリング、シールドリング等を例示できるが、これらの例に限定されるものではないことは言うまでもない。また、本実施形態のセラミック部材1a〜1cは、半導体製造装置用部材以外にも液晶製造装置用部材等にも用いることができる。
Here, the semiconductor manufacturing apparatus member using the
また、本実施形態のセラミック部材1a〜1cの周期律表3族元素の含有量としては、セラミック部材1a〜1cの基材として用いられるセラミック焼結体2の全質量を100質
量%としたとき、0.5質量%以上30質量%以下であることが好ましい。周期律表3族元素
の含有量が前記範囲であれば、耐食性をより高く保持できるとともに、目視や各種読み取り装置で識別子4を認識しやすい程度にセラミック部材2の加工性を確保できる傾向がある。
Moreover, as content of the periodic table 3 group element of
また、本実施形態のセラミック部材1a〜1cは、その表面のCIE1976L*a*b*色空間における明度指数L*が50以上のセラミック焼結体2を基材として用いると、複数の刻印線3の底面での反射光による暗模様とセラミック部材1a〜1cの表面での反射光による明模様とのコントラストをより大きくできるため、目視や読み取り装置を用いて識別子4の読み取りがより容易にできる。
In addition, the
なお、セラミック部材1a〜1cの基材として用いられるセラミック焼結体2の明度指数L*については、JIS Z 8722−2000に準拠し、表面のCIE1976L*a*b*色空間における明度指数L*を測定することで求めることが可能であり、クロマティクネス指数a*およびb*も同時に測定することができる。
In addition, about the lightness index L * of the ceramic
また、本実施形態のセラミック部材1a〜1cの基材として適用可能なセラミック焼結体2の材質としては、アルミナ,イットリア,ジルコニア,コージェライト,ムライト,フォルステライト,窒化珪素および炭化珪素のうちの少なくとも1種またはそれらの複合体を用いることができる。この中でも50以上の高い明度指数L*を有するアルミナ,イットリア,ジルコニア,コージェライト,ムライトおよびフォルステライトのうち少なくとも1種またはそれらの複合体からなる白色系セラミックスが特に好ましい。
Moreover, as a material of the ceramic sintered compact 2 applicable as a base material of the
次に、本実施形態の製造方法の一例として、セラミックス焼結体2の材質をアルミナ焼結体として、図1(a)に示すセラミック部材1aを作製する場合について説明する。
Next, as an example of the manufacturing method of the present embodiment, a case where the
まず、市販のアルミナ1次原料を100質量%として、Ca,Si,Mgの酸化物からな
る焼結助剤を0.5〜5質量%,PVA等のバインダ1〜1.5質量%、溶媒100〜200質量%お
よび分散剤0.1〜1質量%の範囲の適量秤量し、攪拌機の容器内に投入して混合・撹拌し
スラリーとした後、これを噴霧乾燥造粒(スプレードライ)法にて造粒し、2次原料とする。そして2次原料を静水圧プレス成形(ラバープレス成形)法や粉末プレス成形法にて成形し、必要に応じて切削加工を施した後、これを焼成炉にて大気雰囲気中1550〜1700℃の焼成温度で焼成する。焼成後、研削加工により最終仕上げして本実施形態のセラミック部材1aの基材として用いるセラミック焼結体2を得る。
First, a commercially available primary alumina material is 100% by mass, a sintering aid made of oxides of Ca, Si and Mg is 0.5 to 5% by mass, a binder such as PVA is 1 to 1.5% by mass, and a solvent is 100 to 200% by mass. % And an appropriate amount in the range of 0.1 to 1% by mass of the dispersing agent, put into a container of a stirrer and mixed and stirred to form a slurry, which is then granulated by spray drying granulation (spray drying) method, A secondary raw material is used. Then, the secondary material is molded by an isostatic press molding (rubber press molding) method or a powder press molding method, and is subjected to a cutting process as necessary. Bake at the firing temperature. After firing, final finishing is performed by grinding to obtain a ceramic
次に、得られたセラミック焼結体2の表面に、隣接して3本の刻印線3が設けられた群41,42からなる識別子4(数字の『12』)を形成する。
Next, an identifier 4 (numeral “12”) composed of
ここで、セラミック焼結体2の表面に、隣接して設けられた複数の刻印線を群として、1つの群として識別子を設ける場合(例えば、セラミック焼結体表面に群41を単独で設けて識別子『1』のみを設ける場合)には、刻印線3を一定間隔で並列して群41を形成するマーキング方法(以下、マーキング方法Xという。)を用いればよい。
Here, when a plurality of marking lines provided adjacent to each other is provided as a group on the surface of the ceramic
また、セラミック焼結体2の表面に、隣接して設けられた複数の刻印線を群として、複数の群の組み合わせにより識別子を設ける場合(例えば、セラミック焼結体表面に群41,42を設けて識別子『12』を設ける場合)には、セラミック焼結体の表面に、一定間隔で並列して形成して1つの群41を形成し、これをくり返すことで、複数の群(群)41,42を形成するマーキング方法(以下、マーキング方法Y1という。)、または複数の刻印線からなる群を複数有する識別子(例えば、『12』)を形成する場合に、まず『1』の刻印線を1つもしくは複数形成し、続いて『2』の刻印線を1つもしくは複数形成し、さらに続いて『1』の刻印線を1つもしくは複数形成するといった工程をくり返すことで、複数の群(群)41,42を形成するマーキング方法(以下、マーキング方法Y2という。)を用いることが好ましい。
In the case where an identifier is provided by combining a plurality of marking lines provided adjacent to the surface of the ceramic
なお、マーキング方法XおよびY(Y1,Y2)において、刻印線3をセラミック焼結体2の表面に形成する方法としては以下に示すA〜Dの方法がある。
A.レーザー光線をセラミック焼結体2の表面に照射して高温で変形させたレーザー痕の集合により刻印線3を形成する方法。
B.セラミック焼結体2の特定の表面を溶解可能な薬剤によりエッチングして刻印線3を形成する方法。
C.ダイヤモンドツールが取り付けられた各種研削加工機で、セラミック焼結体2の表面に微細な研削加工を施して刻印線3を形成する方法。
D.上記成形工程を経て得られたセラミック成形体の表面に予め微細な切削加工により刻印線3となる凹部を形成しこれを焼成することにより刻印線3を形成する方法。
In the marking methods X and Y (Y 1 , Y 2 ), there are the following methods A to D as methods for forming the marking
A. A method of forming a marking
B. A method of forming a stamped
C. A method of forming a marking
D. A method of forming a marking
上記A〜Dの方法のうち、Aのレーザー光線を用いる方法が、最も刻印線3の幅や間隔
を高精度に制御しやすく、かつ効率的に複数の刻印線3を群41,42とし、群41,42からなる識別子4を形成でき、本実施形態の製造方法として特に有用である。
Among the methods A to D described above, the method using the laser beam A is most easily controlled with the highest precision in the width and interval of the marking
さらにレーザー光線を用いる場合には、刻印線3を形成する際に、刻印線3の外形に沿って凹凸50を容易に形成することができる。具体的には、レーザー光線の周波数、パルス幅、スキャンスピード等を適宜調整することで、刻印線3の形成時にレーザー痕を残すことができ、そのレーザー痕により凹凸50を容易に形成することができる。
Further, when a laser beam is used, when the marking
以下にAのレーザー光線を用いたマーキング方法Y(Y1,Y2)について具体的に説明する。 The marking method Y (Y 1 , Y 2 ) using the laser beam A will be specifically described below.
まずマーキング方法Y1にて識別子4(『12』)を形成する場合について説明する。 First, the case where the identifier 4 (“12”) is formed by the marking method Y 1 will be described.
手順1:市販のレーザー照射装置を準備する。適用可能なレーザーの種類としては、YAGレーザー,CO2レーザー,エキシマレーザー,炭酸ガスレーザー,ファイバーレーザーなど種々のレーザーが使用可能であるが、コンパクト化が可能であり、レーザーマーキング用として汎用されているNd:YVO4レーザーまたはYbファイバーレーザーを用いるのがよい。そして、市販のレーザー照射装置のレーザー照射部直下の所定位置にセラミック焼結体2を載置し、レーザー照射装置に予めインプットされた文字や数字を所定の大きさでレーザー描画するレーザー照射部の可動プログラムを用いて、図1に示す数字の『1』をまず1本の刻印線3にてセラミック焼結体2の表面に刻印する。なお刻印線3の幅Wおよび深さは、装置のレーザー出力やレーザー照射部から照射面までの距離を調整することによって適宜設定することができる。
Procedure 1: A commercially available laser irradiation apparatus is prepared. Various lasers such as YAG laser, CO 2 laser, excimer laser, carbon dioxide laser, and fiber laser can be used as applicable laser types, but they can be made compact and are widely used for laser marking. It is preferable to use a Nd: YVO 4 laser or a Yb fiber laser. And the ceramic sintered compact 2 is mounted in the predetermined position directly under the laser irradiation part of a commercially available laser irradiation apparatus, and the laser irradiation part which draws the character and the number previously input into the laser irradiation apparatus by predetermined magnitude | size Using the movable program, the numeral “1” shown in FIG. 1 is first imprinted on the surface of the ceramic
手順2:レーザー照射装置のヘッド部を図1(b)に示す隣接する刻印線3の間隔Lだけずらし、1本目の刻印線3と同様の条件で2本目の刻印線3をセラミック焼結体2表面に刻印する。レーザー照射装置は、微細な文字や図形からなる識別子4を形成可能なように、ミクロンオーダーでレーザー照射部を手動調整可能なコントローラーが付帯しているため、刻印線3の間隔Lが数ミクロンであってもそれに合わせてレーザー照射部を手動でずらす調整を実施することが可能である。そして、1本目、2本目と同様の方法により、3本目の刻印線3をセラミック焼結体2表面に刻印することでセラミック焼結体2の表面に群41(『1』)を設けることができる。なお、2本目以降に刻印する刻印線3(『1』)の大きさは、刻印する刻印線3の形状によってはサイズを拡大または縮小して1本目の刻印線3の相似形としてもかまわない。
Procedure 2: The head portion of the laser irradiation apparatus is shifted by an interval L between adjacent marking
手順3:レーザー照射装置で刻印する文字を『2』に設定し、セラミック焼結体2の表面に設けた群41(『1』)から所定の間隔をあけて、手順1と手順2とを繰り返すことでセラミック焼結体2の表面に群42(『2』)を設けることができる。
Step 3: Set the character to be engraved with the laser irradiation device to “2”, and leave
以上、手順1〜3を順次おこなうことで、図1(a)に示す隣接して設けられた複数の刻印線3を群41,42として、複数の群41,42(『1』,『2』)の組み合わせにより形成された識別子4(『12』)をセラミック焼結体2表面に備えた本実施形態のセラミック部材1aを製造することができる。
As described above, by sequentially performing steps 1 to 3, a plurality of marking
ここで、マーキング方法Xを用いて、セラミック焼結体2の表面に、隣接して設けられた複数の刻印線を群として、1つの群として識別子を設ける場合は、マーキング方法Yの手順1〜2を順次おこなえばよい。
Here, when the marking method X is used and the identifier is provided as one group on the surface of the ceramic
次にマーキング方法Y2にて識別子4(『12』)を形成する場合について説明する。 Next, the case where the identifier 4 (“12”) is formed by the marking method Y 2 will be described.
手順1:マーキング方法Y1の説明と同様の市販のレーザー照射装置を準備する。そして、市販のレーザー照射装置のレーザー照射部直下の所定位置にセラミック焼結体2を載置し、レーザー照射装置に予めインプットされた文字や数字を所定の大きさでレーザー描画するレーザー照射部の可動プログラムを用いて、図1に示す数字の『1』をまず1本の刻印線3にてセラミック焼結体2表面に刻印する。
Step 1: Prepare a similar commercially available laser irradiation device and a description of the marking process Y 1. And the ceramic sintered compact 2 is mounted in the predetermined position directly under the laser irradiation part of a commercially available laser irradiation apparatus, and the laser irradiation part which draws the character and the number previously input into the laser irradiation apparatus by predetermined magnitude | size Using the movable program, the numeral “1” shown in FIG. 1 is first imprinted on the surface of the ceramic
手順2:続いて、レーザー照射装置のヘッド部を所定間隔だけずらして、図1に示す数字の『2』をまず1本の刻印線3にてセラミック焼結体2表面に刻印する。
Procedure 2: Subsequently, the head portion of the laser irradiation apparatus is shifted by a predetermined interval, and the numeral “2” shown in FIG. 1 is first imprinted on the surface of the ceramic
手順3:レーザー照射装置のヘッド部を手順1で作製した『1』の刻印線3から間隔Lだけずらし、1本目の刻印線3と同様の条件で2本目の刻印線3をセラミック焼結体2表面に刻印する。
Step 3: The head portion of the laser irradiation apparatus is shifted by an interval L from the marking
手順4:レーザー照射装置のヘッド部を手順2で作製した『2』の刻印線3から間隔Lだけずらし、1本目の刻印線3と同様の条件で2本目の刻印線3をセラミック焼結体2表面に刻印する。
Step 4: The head portion of the laser irradiation apparatus is shifted by an interval L from the marking
手順5:手順3および手順4をくり返す。
Step 5:
以上、手順1〜5を順次おこなうことで、図1(a)に示す隣接して設けられた複数の刻印線3を群41,42として、複数の群41,42(『1』,『2』)の組み合わせにより形成された識別子4(『12』)をセラミック焼結体2表面に備えた本実施形態のセラミック部材1aを製造することができる。
As described above, by sequentially performing the steps 1 to 5, the plurality of marking
なお、マーキング方法X、Y(Y1,Y2)において、識別子4を構成する群41,42において、刻印線3が横にずれて複数設けられた形状に限られるものではなく、例えば刻印線3が斜めにずれて設けられたものや、刻印線3が縦方向にずれて設けられたものであってもよく、識別子4の形状に合わせて、適宜レーザー照射部の位置を調整すればよい。
In the marking methods X and Y (Y 1 , Y 2 ), the
また、上記マーキング方法X、Y(Y1,Y2)を用いることで、読み取り精度の向上した識別子4を容易に作製することができる。 Further, by using the marking methods X and Y (Y 1 , Y 2 ), the identifier 4 with improved reading accuracy can be easily produced.
本発明の実施例を以下に示す。 Examples of the present invention are shown below.
アルミナ焼結体の表面に、並列する3本の刻印線3からなる識別子4と、比較例として1本の刻印線からなる識別子とを形成し、被験者10人にどちらの試料に刻印された文字が読み取りやすいかを判定する試験を実施した。
On the surface of the alumina sintered body, an identifier 4 consisting of three marking
まず、市販のアルミナ1次原料を購入し、この1次原料を100質量%として、焼結助剤
であるCa,SiおよびMgを酸化物換算で合計1質量%、PVAなどのバインダ1.5質
量%、溶媒100質量%および分散剤を0.2質量%秤量し、アルミナボールを使用したボールミル内に投入して混合してスラリーとした後、ボールミルから排出したスラリーを噴霧乾燥造粒装置(スプレードライヤー)に投入して、噴霧乾燥造粒法にて造粒し、2次原料とした。この2次原料を所定のゴム型に投入し、型を密閉して静水圧プレス成形装置(ラバープレス装置)を用いて所定形状に成形した。その後、作製した成形体を所定の大きさに切りだし、焼成炉にて酸化雰囲気中1600℃の温度で焼成することにより、セラミック部材の基材として用いられる縦横20mm、厚さ5mmのアルミナ焼結体を得た。
First, a commercially available primary alumina material is purchased, and the primary raw material is taken as 100% by mass. Ca, Si and Mg, which are sintering aids, are 1% in total in terms of oxides, and 1.5% by mass of a binder such as PVA. Then, 100% by mass of the solvent and 0.2% by mass of the dispersant were weighed, put into a ball mill using alumina balls, mixed to make a slurry, and the slurry discharged from the ball mill was put into a spray drying granulator (spray dryer) The resulting mixture was granulated by a spray-drying granulation method and used as a secondary raw material. This secondary material was put into a predetermined rubber mold, and the mold was sealed and molded into a predetermined shape using an isostatic press molding apparatus (rubber press apparatus). Thereafter, the produced compact is cut into a predetermined size and sintered at a temperature of 1600 ° C. in an oxidizing atmosphere in a firing furnace to sinter alumina having a length and width of 20 mm and a thickness of 5 mm used as a base material for a ceramic member. Got the body.
次に、上記製造方法により得られたアルミナ焼結体2の表面に、レーザー照射装置(S
UNX製 LP−V10)を用いて、レーザー出力60W,スキャンスピード3mm/sの条件で、並列する3本の刻印線3からなる識別子4として『1234』の数字を形成した。ここで、識別子4の各数字において、1本の刻印線3の幅Wは30μm、隣接する刻印線3の間隔Lは55μm、刻印深さは5μmとした。また、識別子4の各数字の大きさは、日本工業規格Z8305に規定されるフォントのサイズ(以下、単にフォントサイズという)で8ポイントとなるようにした。
Next, on the surface of the alumina sintered
A number “1234” was formed as an identifier 4 consisting of three marking
また、並列する3本の刻印線3からなる識別子4の下方に間をあけて、1本の刻印線からなる識別子として『1234』の数字を、レーザー照射装置(SUNX製 LP−V10)を用いて形成した。ここで、1本の刻印線の幅は200μm、刻印深さ5μmとした。ま
た、識別子の数字のフォントサイズは8ポイントとした。
In addition, a laser irradiation device (LP-V10 made by SUNX) is used with a number “1234” as an identifier consisting of one marking line, with a space below the identifier 4 consisting of three marking
次に、並列する3本の刻印線3からなる識別子4と、比較例として1本の刻印線からなる識別子が設けられたアルミナ焼結体を机の上に置き、該アルミナ焼結体を上方30cmの位置から目視で、並列する3本の刻印線3からなる識別子4と、1本の刻印線からなる識別子とどちらが『1234』の数字が読み取りやすいか被験者に判別させた。なお、被験者による識別子の確認は、同じ環境下で行った。
Next, an alumina sintered body provided with an identifier 4 composed of three marking
その結果、被験者10人とも、並列する3本の刻印線3からなる識別子4の方が、1本の刻印線からなる識別子に比べて見えやすいとの回答が得られた。
As a result, all 10 subjects answered that the identifier 4 consisting of three marking
次に、実施例1と同様にして作製したアルミナ焼結体表面に、表1に示す幅W,間隔Lの3本の刻印線3からなる識別子4(識別子:『1234』)を形成した試料No.1〜24を準備し、被験者10人にそれぞれの試料の読み取りやすさを4段階で評価させる試験を実施した。識別子4の形成方法は、実施例1と同様の方法を用いた。なお、識別子4の読み取り易さは、「1:非常に読み取りやすい」、「2:読み取りやすい」、「3:読み取りにくい」、「4:非常に読み取りにくい」の4段階で被験者に判定させ、この結果を表1に示した。
Next, a sample in which an identifier 4 (identifier: “1234”) composed of three marking
また、比較例として、実施例1と同様にして作製したアルミナ焼結体表面に、1本の刻印線からなる識別子を表1に示す幅Wとして設けた比較例1〜4を準備した。なお、1本の刻印線からなる識別子の形成方法は実施例1と同様とした。 Further, as Comparative Examples, Comparative Examples 1 to 4 were prepared in which an identifier made of one marking line was provided as a width W shown in Table 1 on the surface of an alumina sintered body produced in the same manner as in Example 1. It should be noted that the method for forming an identifier consisting of a single marking line was the same as in Example 1.
そして、試料No.1〜24を評価した被験者10人に比較例1〜4の読み取りやすさを上記4段階で評価させる試験を実施し、評価別に評価した人数の合計を算出した。そして、この結果を表1に示した。 And sample no. A test was conducted in which 10 subjects who evaluated 1 to 24 evaluated the readability of Comparative Examples 1 to 4 in the above four stages, and the total number of people evaluated by each evaluation was calculated. The results are shown in Table 1.
表1の結果から、1本の刻印線からなる比較例1〜4は被験者全員が「非常に読み取りにくい」と評価しているのに対して、3本の刻印線3からなる識別子4を形成した試料No.1〜24は、「非常に読み取りやすい」または「読み取りやすい」と評価した被験者が少なくとも一人以上おり、3本の刻印線3からなる識別子4を形成した試料No.1〜24の方が1本の刻印線からなる比較例1〜4に比べて識別子4が読み取りやすくなっていることがわかる。
From the results of Table 1, Comparative Examples 1 to 4 consisting of one stamped line formed the identifier 4 consisting of three stamped
また、試料No.1〜24において、隣接する刻印線3の間隔Lが、刻印線3の幅Wの0.8〜4倍である試料No.5,9〜20および22〜24は被験者全員が「非常に読み取りやす
い」または「読み取りやすい」と評価しており、試料No.1〜4,6〜8および21に比べて識別子4が読み取りやすくなっていることがわかる。
Sample No. In Samples Nos. 1 to 24, the distance L between adjacent marking
さらに、隣接する刻印線3の間隔Lが、刻印線3の幅Wの1.5〜4倍である試料No.
9,13〜15,17〜20および22〜24は、被験者全員が「非常に読み取りやすい」と評価しており特に識別子4が読み取りやすくなっていることがわかる。
Furthermore, the sample No. 2 in which the interval L between the
9, 13-15, 17-20, and 22-24 are evaluated as “very easy to read” by all the subjects, and it can be seen that the identifier 4 is particularly easy to read.
1a,1b,1c:セラミック部材
2:セラミック焼結体
3:刻印線
4:識別子
5:未刻印部
1a, 1b, 1c: Ceramic member 2: Ceramic sintered body 3: Marked line 4: Identifier 5: Unmarked part
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