JP3813250B2 - ハンマー - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリコン塊を破砕するのに、殊に棒状多結晶シリコン塊を破砕してナゲットと称される拳大の破砕片にせしめるのに、好都合に適用することができるハンマーに関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイス製造のためのシリコンウエーハは、周知の如く、シーメンス法によって棒状多結晶シリコン塊を生成し、次いでシリコン塊を拳大の破砕片に破砕する。そして、かかる破砕片を原材料として、チョクラルスキー法によって円柱状の単結晶シリコンインゴッドを生成し、かかるシリコンインゴットを切断、研削することによって製造される。上記棒状多結晶シリコン塊の破砕は、通常、手動ハンマーでシリコン塊に打撃を加えることによって遂行されている。かような破砕操作においては、シリコンが不純物によって汚染されることを可及的に防止することが重要である。重金属、アルカリ金属等の不純物が多結晶シリコンの表面に付着すると、生成される単結晶シリコンに結晶欠陥を発生せしめる傾向があり、最終製品である半導体デバイスの性能に悪影響を及ぼす。
【０００３】
特開平６−２１８６７７号公報には、多結晶棒状シリコン塊を破砕するためのハンマーとして、柄と頭の基部とを鋼から一体に形成し、頭の基部に隣接せしめて打撃部を配置し、そして柄、頭の基部及び打撃部を、打撃部の先端部のみを露呈せしめて合成樹脂外殻で封入して構成したハンマーが開示されている。打撃部はシリコンに接触せしめてもシリコンを汚染することが皆無に近いタングステンカーバイド（本明細書において使用する語句「タングステンカーバイド」は、実質上他の金属を含有しないタングステンカーバイドのみならず、コバルト等を含有するタングステンカーバイド合金を含有する）から形成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
而して、特開平６−２１８６７７号公報に開示されている上記ハンマーには、（１）鋼から形成されている頭の基部とタングステンカーバイドから形成されている打撃部との相互連結が必ずしも充分ではなく、短期間の使用により打撃部が離脱してしまう、（２）合成樹脂外殻による封入操作は比較的煩雑であり、製造コストが高価になる、等の問題が存在する。
【０００５】
本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術的課題は、シリコンが不純物によって汚染されることを充分に防止してシリコン塊の破砕を遂行することを可能にすることに加えて、耐久性に優れ且つ比較的容易に製造することができる、新規且つ改良されたハンマーを提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記主たる技術的課題を解決するために、本発明においては、鋼の如き適宜の材料から形成され柄と直接的に接続されている頭の基部とタングステンカーバイド製の打撃部とを、柄の長手方向に柄から遠ざかるに従って柄の長手方向中心軸線に近づく方向に傾斜している第一の傾斜面とこの第一の傾斜面に続いて柄の長手方向に柄から遠ざかるに従って柄の長手方向中心軸線から離れる方向に傾斜している第二の傾斜面とから成る、或いは柄の長手方向に柄から遠ざかるに従って柄の長手方向中心軸線から離れる方向にに傾斜している第一の傾斜面とこの第一の傾斜面に続いて柄の長手方向に柄から遠ざかるに従って柄の長手方向中心軸線に近づく方向に傾斜している第二の傾斜面とから成る境界面を介して相互に接合し、第一の傾斜面と第二の傾斜面ととが形成する角度を１００乃至１５０度に設定する。
【０００７】
即ち、本発明の第一の局面によれば、上記技術的課題を達成するハンマーとして、細長く延びる柄と、該柄の先端に位置し且つ該柄の長手方向に対して横方向に延びる頭とを具備し、該頭は該柄の先端に直接的に接続されている基部と該基部の少なくとも片端に配設された打撃部とから形成されており、該打撃部はタングステンカーバイド製であるハンマーにおいて、
該基部と該打撃部とは、該柄の長手方向に該柄から遠ざかるに従って該柄の長手方向中心軸線に近づく方向に傾斜している第一の傾斜面と該第一の傾斜面に続いて該柄の長手方向に該柄から遠ざかるに従って該柄の長手方向中心軸線から離れる方向に傾斜している第二の傾斜面とから成る境界面を介して相互に接合されており、該第一の傾斜面と該第二の傾斜面とが形成する角度は１００乃至１５０度である、ことを特徴とするハンマーが提供される。
【０００８】
本発明の第二の局面によれば、細長く延びる柄と、該柄の先端に位置し且つ該柄の長手方向に対して横方向に延びる頭とを具備し、該頭は該柄の先端に直接的に接続されている基部と該基部の少なくとも片端に配設された打撃部とから形成されており、該打撃部はタングステンカーバイド製であるハンマーにおいて、
該基部と該打撃部とは、該柄の長手方向に該柄から遠ざかるに従って該柄の長手方向中心軸線から離れる方向に傾斜している第一の傾斜面と該第一の傾斜面に続いて該柄の長手方向に該柄から遠ざかるに従って該柄の長手方向中心軸線に近づく方向に傾斜している第二の傾斜面とから成る境界面を介して相互に接合されており、該第一の傾斜面と該第二の傾斜面とが形成する角度は１００乃至１５０度である、ことを特徴とするハンマーが提供される。
【０００９】
該第一の傾斜面と該第二の傾斜面とが形成する角度は１１５乃至１２５度であるのが好適である。該第一の傾斜面と該第二の傾斜面とは平面でよい。好適形態においては、該柄と該頭の該基部とは鋼から一体に形成されており、該打撃部は該基部に蝋付けされている。該打撃部は円筒状側面と球表面の一部をなす先端面とを有するのが好ましい。該柄は実質上真直に延び、該頭は実質上真直に且つ該柄に対して実質上垂直に延び、該頭の該基部の両端に該打撃部が配設されており、該頭は該柄の長手方向中心軸線に関して線対称形状であるのが好都合である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適実施形態を図示している添付図面を参照して、更に詳細に説明する。
【００１１】
図１乃至図４は、本発明に従って構成されたハンマーの好適実施形態を図示している。図示のハンマーは柄２とこの柄２の先端に位置せしめられている頭４とから構成されている。柄２は実質上真直に細長く延在せしめられており、頭４は柄２に対して実質上垂直に且つ実質上真直に延在せしめられている。従って、柄２の長手方向中心軸線６に対して頭４の長手方向中心軸線８は実質上垂直に延びている。所望ならば、特に頭４の両端部ではなくて片端部のみに打撃部（打撃部については後に詳細な説明する）が配設される場合には、柄２に対して頭４を後方又は前方に幾分傾斜せしめることもできる。図１を参照することによって明確に理解されるとおり、頭４は基部１０とかかる基部１０の両端に配設された打撃部１２ａ及び１２ｂとから形成されている。基部１０は柄２に直接的に接続されており、打撃部１２ａ及び１２ｂは柄２及び基部１０とは別個に形成されて基部１０に接合されている。頭４の基部１０を柄２と別個に形成して柄２の先端に適宜の手段によって接合することもできるが、頭４の基部１０は柄２と一体に形成されているのが好適である。図２及び図４を参照することによって理解される如く、基部１０並びに打撃部１２ａ及び１２ｂから構成されている頭４は、柄２の長手方向中心軸線６に関して線対称形状に形成されている。
【００１２】
図１乃至図４を参照して説明を続けると、柄２は細長く延びる中実棒形状であり、その断面形状は上面部と下面部に円弧状表面を有し両側部（図３において左右両側部）に平面を有する形態である。柄２の先端部には先端に向かって漸次太くなる増大部１４が形成されている。柄２の先端に柄２と一体に形成せしめられている、頭４の基部１０は、八角形状の主部１６とこの主部１６の両端に形成されている突出部１８ａ及び１８ｂとを含んでいる。突出部１８ａ及び１８ｂの各々の側面２０ａ及び２０ｂは円筒形状である。突出部１８ａ及び１８ｂの各々の端面（即ち突出部１８ａの下面及び突出部１８ｂの上面）は、第一の傾斜面２２ａ及び２２ｂと第二の傾斜面２４ａ及び２４ｂとを含んでいる。第一の傾斜面２２ａ及び２２ｂと第二の傾斜面２４ａ及び２４ｂとの間には、両者を円滑に接続する曲面２３ａ及び２３ｂが存在する。第一の傾斜面２２ａ及び２２ｂは柄２の長手方向に柄２から遠ざかる（即ち図２において左に進行する）に従って柄２の長手方向中心軸線６に近づく（即ち図２において夫々上方及び下方に向かう）方向に傾斜して延びる平面であり、第二の傾斜面２４ａ及び２４ｂは第一の傾斜面２２ａ及び２２ｂに続いて柄２の長手方向に柄２から遠ざかる（即ち図２において左に進行する）に従って柄２の長手方向中心軸線６から離れる（即ち図２において夫々下方及び上方に向かう）方向に傾斜して延びる平面である。第一の傾斜面２２ａ及び２２ｂと第二の傾斜面２４ｂ及び２４ｂとが成す角度θは１００乃至１５０度、好ましくは１１５乃至１２５度、であることが重要である（その理由については後に言及する）。一体に形成される柄２と頭４の基部１０とは、充分な強度を有する鋼の如き適宜の材料から形成することができる。好ましい材料としては、破砕すべきシリコンに偶発的に接触せしめらることがあっても後工程でエッチングと呼ばれるシリコン表面の化学研磨を行うことにより除去が容易なクロムモリブデン鋼を挙げることができる。
【００１３】
頭４の打撃部１２ａ及び１２ｂの各々は円筒状側面２６ａ及び２６ｂを有し、かかる側面２６ａ及び２６ｂの外径は基部１０の突出部１８ａ及び１８ｂの側面２０ａ及び２０ｂの外径と実質上同一にせしめられている。打撃部１２ａ及び１２ｂの基端面（即ち打撃部１２ａの上面及び打撃部１２ｂの下面）は、第一の傾斜面２８ａ及び２８ｂと第二の傾斜面３０ａ及び３０ｂとを含んでいる。第一の傾斜面２８ａ及び２８ｂと第二の傾斜面３０ａ及び３０ｂとの間には、両者を円滑に接続する曲面２９ａ及び２９ｂが存在する。第一の傾斜面２８ａ及び２８ｂは上述した突出部１８ａ及び１８ｂの第一の傾斜面２２ａ及び２２ｂに対応した平面であり、柄２の長手方向に柄２から遠ざかる（即ち図２において左に進行する）に従って柄２の長手方向中心軸線６に近づく（即ち図２において夫々上方及び下方に向かう）方向に傾斜して延びており、第二の傾斜面３０ａ及び３０ｂは上述した突出部１８ａ及び１８ｂの第二の傾斜面２４ａ及び２４ｂに対応した平面であり、第一の傾斜面２８ａ及び２８ｂに続いて柄２の長手方向に柄２から遠ざかる（即ち図２において左に進行する）に従って柄２の長手方向中心軸線６から離れる（即ち図２において夫々下方及び上方に向かう）方向に傾斜して延びている。曲面２９ａ及び２９ｂは上述した突出部１８ａ及び１８ｂの曲面２３ａ及び２３ｂに対応している。第一の傾斜面２８ａ及び２８ｂと第二の傾斜面３０ａ及び３０ｂとは上述した角度θをなす。打撃部１２ａ及び１２ｂの先端面３２ａ及び３２ｂは頭４の長手方向中心軸線８上に曲率中心を有する球表面の一部をなすのが好都合である。上記球表面の曲率半径Ｒは、柄２の長手方向中心軸線６から打撃部１２ａ及び１２ｂの先端までの長さをＬとすると、０．８Ｌ≦Ｒ≦１．２Ｌであるのが好適である。図示の実施形態においては、Ｒ＝Ｌに設定されており、従って先端面３２ａ及び３２ｂの双方の曲率中心は柄２の長手方向中心軸線６と頭４の長手方向中心軸線８との交点である。破砕すべきシリコン塊に衝突せしめられる打撃部１２ａ及び１２ｂは、シリコンに接触せしめられてもシリコンを汚染することが皆無に近いタングステンカーバイドから形成されていることが重要である。特に、シリコンに対する汚染性及び衝撃に対する靱性の点から、コバルトを８乃至１８重量％、特に１２乃至１５重量％含有したタングステンカーバイドから形成されているのが好適である。
【００１４】
図２及び図４から理解される如く、打撃部１２ａ及び１２ｂは、夫々、第一の傾斜面２８ａ及び２８ｂ、曲面２９ａ及び２９ｂ並びに第二の傾斜面３０ａ及び３０ｂを基部１０の突出部１８ａ及び１８ｂの第一の傾斜面２２ａ及び２２ｂ、曲面２３ａ及び２３ｂ並びに第二の傾斜面２４ａ及び２４ｂに接合せしめることによって、基部１０に堅固に連結される。かかる接合は蝋付けによって遂行するのが好適であり、好適蝋材としては銀蝋を挙げることができる。所望ならば、反応型合成樹脂接着材の如き適宜の接着材によって打撃部１２ａ及び１２ｂを基部１０に接合することもできる。
【００１５】
上記のとおりにして構成されたハンマーは操作者が柄２を把持して、大工工事における釘打ち用ハンマーと略同様にして使用するものであり、かような使用様式に適した寸法に形成される。各種寸法の一例を挙げると、ハンマーの全長ＦＬは２７４ｍｍで、柄２の長さＨＬは２４０ｍｍで、頭４の全長ＢＬは１００ｍｍで、打撃部１２ａ及び１２ｂの外径ＯＤは３２ｍｍで、打撃部１２ａ及び１２ｂの露呈長さＥＬは１６．５ｍｍである。
【００１６】
ハンマーの打撃部１２ａ及び１２ｂをシリコン塊に衝突せしめてシリコン塊を破砕する際に、タングステンカーバイド以外の金属から形成されている柄２及び頭４の基部１０が破砕すべきシリコン塊或いは破砕されたシリコン片に接触するのを確実に回避するために、所望ならば、図２に二点鎖線で簡略に図示する如く、柄２及び頭４の基部１０を塩化ビニルフィルムの如き適宜の合成樹脂フィルム３４によって包み込むこともできる。
【００１７】
本発明者の分析によれば、操作者がハンマーの打撃部１２ａをシリコン塊に衝突せしめてシリコン塊を破砕する場合、打撃部１２ａの先端面３２ａは球表面の一部をなす故に、シリコン塊から打撃部１２ａに加えられる反力は、通常、図２においてαで示す略４０度の角度範囲において打撃部１２ａの先端面３２ａの曲率中心向きに作用する。打撃部１２ａの先端面３２ａと側面２６ａとの境界領域がシリコン塊に衝突せしめられた場合も考慮すると、打撃部１２ａに作用する反力の角度範囲は幾分広がり、打撃部１２ａと基部１０との境界における第一の傾斜面２２ａ及び２８ａと第二の傾斜面２４ａ及び３０ａとの境界、従って曲面２３ａ及び２９ａの中心線を中心としたβで示す略９０度の角度範囲になる。然るに、本発明に従って構成されたハンマーの好適実施形態においては、第一の傾斜面２２ａ及び２８ａと第二の傾斜面２４ａ及び３０ａとが成す角度θが１００乃至１５０度、特に１１５乃至１２５度に設定されている故に、打撃部１２ａに作用する上述したとおりの反力は、打撃部１２ａと基部１０との主接合面（即ち第一の傾斜面２２ａ及び２８ａ並びに第二の傾斜面２４ａ及び３０ａ）に平行に作用することがなく、主接合面に対して相当な角度（例えば２０乃至１１０度）をなして作用する。従って、打撃部１２ａに作用する反力は基部１０の突出部１８ａに形成されている第一の傾斜面２２ａ及び第二の傾斜面２４ａによって確実に受けられ、打撃部１２ａに作用する反力に起因して基部１０に対する打撃部１２ａの接合が短期間の内に毀損されてしまうことはない。破砕すべきシリコン塊に打撃部１２ｂが衝突せしめられる場合も同様であり、打撃部１２ｂに作用する反力に起因して基部１０に対する打撃部１２ｂの接合が短期間の内に毀損されてしまうこともない。
【００１８】
図５は、本発明に従って構成されたハンマーの変形例を図示している。図５に図示する変形例においては、頭４の基部１０における突出部１８ａ及び１８ｂの端面を規定している第一の傾斜面２２ａ及び２２ｂ並びに第二の傾斜面２４ａ及び２４ｂの傾斜方向、第一の傾斜面２２ａ及び２２ｂと第二の傾斜面２４ａ及び２４ｂとを接続する曲面２３ａ及び２３ｂの湾曲方向、そしてまた打撃部１２ａ及び１２ｂの基端面を規定している第一の傾斜面２８ａ及び２８ｂ並びに第二の傾斜面３０ａ及び３０ｂの傾斜方向、第一の傾斜面２８ａ及び２８ｂと第二の傾斜面３０ａ及び３０ｂとを接続する曲面２９ａ及び２９ｂの湾曲方向が、図１乃至図４を参照して説明したハンマーの場合と逆にせしめられている。即ち、図５に図示する変形例においては、第一の傾斜面２２ａ及び２２ｂ並びに２８ａ及び２８ｂは、柄２の長手方向に柄２から遠ざかる（即ち図５において左に進行する）に従って柄２の長手方向中心軸線６から離れる（即ち図５において夫々下方及び上方に向かう）方向に傾斜して延びる平面であり、第二の傾斜面２４ａ及び２４ｂ並びに３０ａ及び３０ｂは第一の傾斜面２２ａ及び２２ｂ並びに２８ａ及び２８ｂに続いて柄２の長手方向に柄２から遠ざかる（即ち図５において左に進行する）に従って柄２の長手方向中心軸線６に近づく（即ち図５において夫々上方及び下方に向かう）方向に傾斜して延びる平面である。図５に図示する変形例のその他の構成は図１乃至図４を参照して説明したハンマーと実質上同一である。
【００１９】
上述した好適実施形態及びその変形例においては、第一の傾斜面２２ａ、２２ｂ、２８ａ及び２８ｂ並びに第二の傾斜面２４ａ、２４ｂ、３０ａ及び３０ｂは平面であるが、所望ならば、加工工程が煩雑になるが第一の傾斜面及び第二の傾斜面を曲面にせしめることもできる。例えば、基部１０の突出部１８ａ及び１８９ｂの端面並びに打撃部１２ａ及び１２ｂの基端面を、球表面の一部或いは円錐台表面によって規定することができる。かような曲面によって基部１０の突出部１８ａ及び１８ｂの端面並びに打撃部１２ａ及び１２ｂの基端面を規定した場合にも、柄２の長手方向に柄２から遠ざかるに従って柄２の長手方向中心軸線６に近づく又はこれから離れる方向に傾斜して延びる曲面である第一の傾斜面２２ａと、かかる第一の傾斜面に続いて柄２の長手方向に柄２から遠ざかる（即ち図５において左に進行する）に従って柄２の長手方向中心軸線６から離れる又はこれに近づく方向に傾斜して延びる曲面である第二の傾斜面が規定される。
【００２０】
また、上述した好適実施形態及びその変形例においては、頭４の基部１０の両端に打撃部１２ａ及び１２ｂを配設しているが、所望ならば、基部１０の片端のみに打撃部を配設することもできる。
【００２１】
【発明の効果】
本発明のハンマーは、比較的容易に製造することができるにもかかわらず、充分な耐久性を有し、シリコンが不純物によって汚染されるのを充分に防止してシリコン塊を破砕するために、長期間に渡って便宜に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従って構成されたハンマーの好適実施形態を示す分解斜面図。
【図２】図１のハンマーの正面図。
【図３】図１のハンマーの右側面図。
【図４】図１のハンマーの一部を示す平面図。
【図５】本発明に従って構成されたハンマーの変形例の一部を示す正面図。
【符号の説明】
２：柄
４：頭
６：柄の長手方向中心軸線
８：頭の長手方向中心軸線
１０：頭の基部
１２ａ：打撃部
１２ｂ：打撃部
２２ａ：第一の傾斜面
２２ｂ：第一の傾斜面
２４ａ：第二の傾斜面
２４ｂ：第二の傾斜面
２６ａ：打撃部の側面
２６ｂ：打撃部の側面
２８ａ：第一の傾斜面
２８ｂ：第一の傾斜面
３０ａ：第二の傾斜面
３０ｂ：第二の傾斜面
３２ａ：打撃部の先端面
３２ｂ：打撃部の先端面

Claims (7)

1. 細長く延びる柄と、該柄の先端に位置し且つ該柄の長手方向に対して横方向に延びる頭とを具備し、該頭は該柄の先端に直接的に接続されている基部と該基部の少なくとも片端に配設された打撃部とから形成されており、該打撃部はタングステンカーバイド製であるハンマーにおいて、
   該基部と該打撃部とは、該柄の長手方向に該柄から遠ざかるに従って該柄の長手方向中心軸線に近づく方向に傾斜している第一の傾斜面と該第一の傾斜面に続いて該柄の長手方向に該柄から遠ざかるに従って該柄の長手方向中心軸線から離れる方向に傾斜している第二の傾斜面とから成る境界面を介して相互に接合されており、該第一の傾斜面と該第二の傾斜面とが形成する角度は１００乃至１５０度である、ことを特徴とするハンマー。
2. 細長く延びる柄と、該柄の先端に位置し且つ該柄の長手方向に対して横方向に延びる頭とを具備し、該頭は該柄の先端に直接的に接続されている基部と該基部の少なくとも片端に配設された打撃部とから形成されており、該打撃部はタングステンカーバイド製であるハンマーにおいて、
   該基部と該打撃部とは、該柄の長手方向に該柄から遠ざかるに従って該柄の長手方向中心軸線から離れる方向に傾斜している第一の傾斜面と該第一の傾斜面に続いて該柄の長手方向に該柄から遠ざかるに従って該柄の長手方向中心軸線に近づく方向に傾斜している第二の傾斜面とから成る境界面を介して相互に接合されており、該第一の傾斜面と該第二の傾斜面とが形成する角度は１００乃至１５０度である、ことを特徴とするハンマー。
3. 該第一の傾斜面と該第二の傾斜面とが形成する角度は１１５乃至１２５度である、請求項１又は２記載のハンマー。
4. 該第一の傾斜面と該第二の傾斜面とは平面である、請求項１から３までのいずれかに記載のハンマー。
5. 該柄と該頭の該基部とは鋼から一体に形成されており、該打撃部は該基部に蝋付けされている、請求項１から４までのいずれかに記載のハンマー。
6. 該打撃部は円筒状側面と球表面の一部をなす先端面とを有する、請求項１から５までのいずれかに記載のハンマー。
7. 該柄は実質上真直に延び、該頭は実質上真直に且つ該柄に対して実質上垂直に延び、該頭の該基部の両端に該打撃部が配設されており、該頭は該柄の長手方向中心軸線に関して線対称形状である、請求項１から６までのいずれかに記載のハンマー。

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