JP2003117806A - 多結晶セラミックスの鏡面研磨方法 - Google Patents
多結晶セラミックスの鏡面研磨方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 多結晶セラミックスをメカノケミカル研磨で
表面粗さの小さな鏡面に研磨することができる多結晶セ
ラミックスの鏡面研磨方法を提供する。 【解決手段】 (1) 多結晶セラミックスを研磨するにあ
たり、SiO2、MgO 、CeO2の中から選ばれる１種以上の砥
粒を含有すると共にｐＨが２以上９未満に調整された研
磨液を用いたメカノケミカル研磨法によって多結晶セラ
ミックスを研磨することを特徴とする多結晶セラミック
スの鏡面研磨方法、(2) 前記研磨液のｐＨが２〜５であ
るもの、(3) 前記研磨液として、酸性コロイダルシリカ
にアルカリ成分が添加されてｐＨが６以上９未満に調整
された研磨液を用いるもの等。
表面粗さの小さな鏡面に研磨することができる多結晶セ
ラミックスの鏡面研磨方法を提供する。 【解決手段】 (1) 多結晶セラミックスを研磨するにあ
たり、SiO2、MgO 、CeO2の中から選ばれる１種以上の砥
粒を含有すると共にｐＨが２以上９未満に調整された研
磨液を用いたメカノケミカル研磨法によって多結晶セラ
ミックスを研磨することを特徴とする多結晶セラミック
スの鏡面研磨方法、(2) 前記研磨液のｐＨが２〜５であ
るもの、(3) 前記研磨液として、酸性コロイダルシリカ
にアルカリ成分が添加されてｐＨが６以上９未満に調整
された研磨液を用いるもの等。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、多結晶セラミック
スの鏡面研磨方法に関する技術分野に属し、特には、電
子部品、機械構造部品や医療部品等に用いられる多結晶
セラミックスの鏡面研磨方法に関する技術分野に属する
ものである。
スの鏡面研磨方法に関する技術分野に属し、特には、電
子部品、機械構造部品や医療部品等に用いられる多結晶
セラミックスの鏡面研磨方法に関する技術分野に属する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、情報分野の急速な進展を受け、電
気・電子機器にセラミックスが用いられるようになって
いる。これらに用いられるセラミックス部品には、高い
寸法精度が必要とされるとともに、表面粗さについても
非常に小さな、いわゆる鏡面のレベルが求められること
が多い。さらに、耐磨耗性が要求される機械構造部品に
ついては、表面にクラックなどの加工変質層のないこと
が必要となる。
気・電子機器にセラミックスが用いられるようになって
いる。これらに用いられるセラミックス部品には、高い
寸法精度が必要とされるとともに、表面粗さについても
非常に小さな、いわゆる鏡面のレベルが求められること
が多い。さらに、耐磨耗性が要求される機械構造部品に
ついては、表面にクラックなどの加工変質層のないこと
が必要となる。
【０００３】従来より、セラミックスの加工にあたって
は、これら材料が非常に硬質であることより、ダイヤモ
ンド砥石を用いた研削またはSiC 等の硬質砥粒を用いた
ラッピングが適用されてきた。研削加工やラッピング加
工は、本質的に研削盤または研磨機による運動エネルギ
ーを砥石または砥粒に伝達してセラミックス材料に作用
させることで亀裂を生じさせ、材料除去を行う方法であ
り、亀裂の急速な進展にともなう大規模な材料除去を実
現することにより、少ないエネルギーで効率の高い除去
を行うことができる。ただし、加工後の表面には亀裂が
残留することが多く、そのままでは機械的強度の低下等
の問題があり、より精度の高い部材の場合にはさらにダ
イヤモンド砥粒を用いたポリシングが行われる。
は、これら材料が非常に硬質であることより、ダイヤモ
ンド砥石を用いた研削またはSiC 等の硬質砥粒を用いた
ラッピングが適用されてきた。研削加工やラッピング加
工は、本質的に研削盤または研磨機による運動エネルギ
ーを砥石または砥粒に伝達してセラミックス材料に作用
させることで亀裂を生じさせ、材料除去を行う方法であ
り、亀裂の急速な進展にともなう大規模な材料除去を実
現することにより、少ないエネルギーで効率の高い除去
を行うことができる。ただし、加工後の表面には亀裂が
残留することが多く、そのままでは機械的強度の低下等
の問題があり、より精度の高い部材の場合にはさらにダ
イヤモンド砥粒を用いたポリシングが行われる。
【０００４】このようなダイヤモンド砥粒を用いたポリ
シングは、いわゆる延性モード加工を行うことにより、
脆性破壊をともなわずに砥粒が微細な切屑を発生させる
ことにより材料除去を行う方法であり、鏡面を得ること
ができる。ただし、砥粒が機械的に表面材料を除去する
ため、除去された部分が微小なスクラッチとして残留す
ることは避けることができない。スクラッチは、セラミ
ックスの破壊の起点となり得るため、これが試料表面に
残留することは望ましくない。
シングは、いわゆる延性モード加工を行うことにより、
脆性破壊をともなわずに砥粒が微細な切屑を発生させる
ことにより材料除去を行う方法であり、鏡面を得ること
ができる。ただし、砥粒が機械的に表面材料を除去する
ため、除去された部分が微小なスクラッチとして残留す
ることは避けることができない。スクラッチは、セラミ
ックスの破壊の起点となり得るため、これが試料表面に
残留することは望ましくない。
【０００５】メカノケミカル研磨は、これを解決する手
段である。このメカノケミカル研磨によれば、特公昭56
-23746号公報に記述されているように、試料よりも軟質
の粒子を砥粒として試料表面に供給して、粒子（砥粒）
と試料との間に生じる固相反応部を摩擦力により試料表
面から除去することにより、スクラッチや加工変質層の
ない鏡面を得ることができる。このとき、砥粒はパウダ
状で試料表面に供給する乾式法が用いられる。これは、
セラミックス加工ハンドブック（建設産業調査会編、昭
61.11.30）p297においてサファイヤをSiO2砥粒で研磨す
る例で述べられているように、湿式に比べて乾式ではメ
カノケミカル研磨の反応部が高温、高圧になるため、反
応速度が非常に大きくなるからである。
段である。このメカノケミカル研磨によれば、特公昭56
-23746号公報に記述されているように、試料よりも軟質
の粒子を砥粒として試料表面に供給して、粒子（砥粒）
と試料との間に生じる固相反応部を摩擦力により試料表
面から除去することにより、スクラッチや加工変質層の
ない鏡面を得ることができる。このとき、砥粒はパウダ
状で試料表面に供給する乾式法が用いられる。これは、
セラミックス加工ハンドブック（建設産業調査会編、昭
61.11.30）p297においてサファイヤをSiO2砥粒で研磨す
る例で述べられているように、湿式に比べて乾式ではメ
カノケミカル研磨の反応部が高温、高圧になるため、反
応速度が非常に大きくなるからである。
【０００６】一方、特開平10-166259 号公報には、サフ
ァイヤをSiO2砥石で研削した後、SiO2砥粒をアルカリ性
溶液に混濁させた研磨液を用いて研磨するメカノケミカ
ル研磨法が開示されている。SiO2砥石でメカノケミカル
研削した表面は表面粗さが充分小さくならないが、上記
のようなアルカリ性研磨液（SiO2砥粒混濁）によるメカ
ノケミカル研磨では、非常に小さな表面粗さが得られ
る。アルカリ性溶液の添加により、湿式メカノケミカル
研磨であっても反応速度が向上し、実用上問題のない程
度の除去速度が得られる。
ァイヤをSiO2砥石で研削した後、SiO2砥粒をアルカリ性
溶液に混濁させた研磨液を用いて研磨するメカノケミカ
ル研磨法が開示されている。SiO2砥石でメカノケミカル
研削した表面は表面粗さが充分小さくならないが、上記
のようなアルカリ性研磨液（SiO2砥粒混濁）によるメカ
ノケミカル研磨では、非常に小さな表面粗さが得られ
る。アルカリ性溶液の添加により、湿式メカノケミカル
研磨であっても反応速度が向上し、実用上問題のない程
度の除去速度が得られる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】乾式のメカノケミカル
研磨法では、試料と工具間に砥粒を供給することで研磨
が進行するが、研磨により除去された試料材料や反応後
の砥粒などの研磨屑が加工点に滞留しやすく、研磨屑の
増加により除去速度が徐々に低下するという問題点があ
る。
研磨法では、試料と工具間に砥粒を供給することで研磨
が進行するが、研磨により除去された試料材料や反応後
の砥粒などの研磨屑が加工点に滞留しやすく、研磨屑の
増加により除去速度が徐々に低下するという問題点があ
る。
【０００８】これに対し、アルカリ性研磨液を用いたメ
カノケミカル研磨は、湿式法であるため、研磨液を常時
加工点に供給することで上記の研磨屑の除去を可能に
し、除去速度も向上させた点で非常に実用的である。
カノケミカル研磨は、湿式法であるため、研磨液を常時
加工点に供給することで上記の研磨屑の除去を可能に
し、除去速度も向上させた点で非常に実用的である。
【０００９】このような湿式法のメカノケミカル研磨
は、前記サファイヤ以外の材料や物の研磨にも適用され
ており、例えば電子・電器機器用のセラミックスあるい
は半導体基板の研磨に適用されている。
は、前記サファイヤ以外の材料や物の研磨にも適用され
ており、例えば電子・電器機器用のセラミックスあるい
は半導体基板の研磨に適用されている。
【００１０】電子・電器機器用のセラミックスあるいは
半導体基板においては、鏡面レベルの表面粗さが求めら
れ、その表面研磨は次のようにして行われている。
半導体基板においては、鏡面レベルの表面粗さが求めら
れ、その表面研磨は次のようにして行われている。
【００１１】サファイヤ等の単結晶材料を研磨する場
合、ｐＨ９以上のアルカリ性に調整された研磨液であっ
てその中に砥粒として代表的にはSiO2砥粒を含有させた
ものを用いるメカノケミカル研磨により、鏡面レベルま
で研磨を行う。
合、ｐＨ９以上のアルカリ性に調整された研磨液であっ
てその中に砥粒として代表的にはSiO2砥粒を含有させた
ものを用いるメカノケミカル研磨により、鏡面レベルま
で研磨を行う。
【００１２】多結晶セラミックスを研磨する場合にも、
上記と同様のｐＨ９以上のアルカリ性に調整された研磨
液であってその中に砥粒として代表的にはSiO2砥粒を含
有させたものを用いるメカノケミカル研磨により、研磨
を行い、鏡面を得ることができるが、単結晶材料の場合
と比較して粗さの大きな面となる。
上記と同様のｐＨ９以上のアルカリ性に調整された研磨
液であってその中に砥粒として代表的にはSiO2砥粒を含
有させたものを用いるメカノケミカル研磨により、研磨
を行い、鏡面を得ることができるが、単結晶材料の場合
と比較して粗さの大きな面となる。
【００１３】この理由は以下の通りである。
【００１４】メカノケミカル研磨は砥粒による機械的な
研磨と併せて化学的な反応を生じさせることにより効率
的に研磨する方法であるが、この化学的な反応の速度が
被研磨材表面の結晶方位毎に異なるため、これにより研
磨される量は被研磨材表面の結晶の方位によって異な
る。従って、被研磨材が単結晶の場合には、その表面全
体が同じ方位であるために研磨量のムラは起こり得なく
て非常に平滑な鏡面が得られるが、被研磨材が多結晶の
場合には、その表面に存在する結晶面の方位が結晶粒毎
に様々であるために研磨量にムラが生じ、結晶間で段差
が生じ、鏡面であっても単結晶材料の場合よりも粗い面
しか得られなかった。
研磨と併せて化学的な反応を生じさせることにより効率
的に研磨する方法であるが、この化学的な反応の速度が
被研磨材表面の結晶方位毎に異なるため、これにより研
磨される量は被研磨材表面の結晶の方位によって異な
る。従って、被研磨材が単結晶の場合には、その表面全
体が同じ方位であるために研磨量のムラは起こり得なく
て非常に平滑な鏡面が得られるが、被研磨材が多結晶の
場合には、その表面に存在する結晶面の方位が結晶粒毎
に様々であるために研磨量にムラが生じ、結晶間で段差
が生じ、鏡面であっても単結晶材料の場合よりも粗い面
しか得られなかった。
【００１５】本発明は、このような事情に着目してなさ
れたものであって、その目的は、多結晶セラミックスを
メカノケミカル研磨で、表面粗さの小さな鏡面に研磨す
ることができる方法（多結晶セラミックスの鏡面研磨方
法）を提供しようとするものである。
れたものであって、その目的は、多結晶セラミックスを
メカノケミカル研磨で、表面粗さの小さな鏡面に研磨す
ることができる方法（多結晶セラミックスの鏡面研磨方
法）を提供しようとするものである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明に係る多結晶セラミックスの鏡面研磨方法
は、請求項１〜７記載の多結晶セラミックスの鏡面研磨
方法としており、それは次のような構成としたものであ
る。
めに、本発明に係る多結晶セラミックスの鏡面研磨方法
は、請求項１〜７記載の多結晶セラミックスの鏡面研磨
方法としており、それは次のような構成としたものであ
る。
【００１７】即ち、請求項１記載の多結晶セラミックス
の鏡面研磨方法は、多結晶セラミックスを研磨するにあ
たり、SiO2、MgO 、CeO2の中から選ばれる１種以上の砥
粒を含有すると共にｐＨが２以上９未満に調整された研
磨液を用いたメカノケミカル研磨法によって多結晶セラ
ミックスを研磨することを特徴とする多結晶セラミック
スの鏡面研磨方法である（第１発明）。
の鏡面研磨方法は、多結晶セラミックスを研磨するにあ
たり、SiO2、MgO 、CeO2の中から選ばれる１種以上の砥
粒を含有すると共にｐＨが２以上９未満に調整された研
磨液を用いたメカノケミカル研磨法によって多結晶セラ
ミックスを研磨することを特徴とする多結晶セラミック
スの鏡面研磨方法である（第１発明）。
【００１８】請求項２記載の多結晶セラミックスの鏡面
研磨方法は、前記多結晶セラミックスが酸化物系セラミ
ックスである請求項１に記載の多結晶セラミックスの鏡
面研磨方法である（第２発明）。請求項３記載の多結晶
セラミックスの鏡面研磨方法は、前記砥粒がコロイダル
シリカである請求項１または２に記載の多結晶セラミッ
クスの鏡面研磨方法である（第３発明）。請求項４記載
の多結晶セラミックスの鏡面研磨方法は、前記研磨液の
ｐＨが２〜５に調整される請求項１〜３のいずれかに記
載の多結晶セラミックスの鏡面研磨方法である（第４発
明）。請求項５記載の多結晶セラミックスの鏡面研磨方
法は、前記研磨液として、酸性コロイダルシリカにアル
カリ成分が添加されてｐＨが６以上９未満に調整された
研磨液を用いる請求項１〜３のいずれかに記載の多結晶
セラミックスの鏡面研磨方法である（第５発明）。請求
項６記載の多結晶セラミックスの鏡面研磨方法は、前記
研磨液を循環供給する請求項１〜５のいずれかに記載の
多結晶セラミックスの鏡面研磨方法である（第６発
明）。請求項７記載の多結晶セラミックスの鏡面研磨方
法は、研磨工具がポリウレタンを含有すると共に、該工
具の表面および／または内部に気孔を有するものである
請求項１〜６のいずれかに記載の多結晶セラミックスの
鏡面研磨方法である（第７発明）。
研磨方法は、前記多結晶セラミックスが酸化物系セラミ
ックスである請求項１に記載の多結晶セラミックスの鏡
面研磨方法である（第２発明）。請求項３記載の多結晶
セラミックスの鏡面研磨方法は、前記砥粒がコロイダル
シリカである請求項１または２に記載の多結晶セラミッ
クスの鏡面研磨方法である（第３発明）。請求項４記載
の多結晶セラミックスの鏡面研磨方法は、前記研磨液の
ｐＨが２〜５に調整される請求項１〜３のいずれかに記
載の多結晶セラミックスの鏡面研磨方法である（第４発
明）。請求項５記載の多結晶セラミックスの鏡面研磨方
法は、前記研磨液として、酸性コロイダルシリカにアル
カリ成分が添加されてｐＨが６以上９未満に調整された
研磨液を用いる請求項１〜３のいずれかに記載の多結晶
セラミックスの鏡面研磨方法である（第５発明）。請求
項６記載の多結晶セラミックスの鏡面研磨方法は、前記
研磨液を循環供給する請求項１〜５のいずれかに記載の
多結晶セラミックスの鏡面研磨方法である（第６発
明）。請求項７記載の多結晶セラミックスの鏡面研磨方
法は、研磨工具がポリウレタンを含有すると共に、該工
具の表面および／または内部に気孔を有するものである
請求項１〜６のいずれかに記載の多結晶セラミックスの
鏡面研磨方法である（第７発明）。
【００１９】
【発明の実施の形態】本発明は、例えば次のような形態
で実施する。砥粒としてSiO2、MgO 、CeO2の１種以上を
含有すると共にｐＨが２以上９未満に調整された研磨液
を用いて、メカノケミカル研磨法によって多結晶セラミ
ックスを研磨する。より具体的には、定盤上に貼られた
パッドに被研磨材の多結晶セラミックスを押し付け、定
盤を回転させると共に、パッドと多結晶セラミックスの
間に前記研磨液を連続的に供給して、多結晶セラミック
スを研磨する。かかる形態で本発明が実施される。
で実施する。砥粒としてSiO2、MgO 、CeO2の１種以上を
含有すると共にｐＨが２以上９未満に調整された研磨液
を用いて、メカノケミカル研磨法によって多結晶セラミ
ックスを研磨する。より具体的には、定盤上に貼られた
パッドに被研磨材の多結晶セラミックスを押し付け、定
盤を回転させると共に、パッドと多結晶セラミックスの
間に前記研磨液を連続的に供給して、多結晶セラミック
スを研磨する。かかる形態で本発明が実施される。
【００２０】本発明は、前記目的を達成するために鋭意
研究を重ねた結果、得られた新規な知見に基づき完成さ
れたものである。この詳細を以下説明する。
研究を重ねた結果、得られた新規な知見に基づき完成さ
れたものである。この詳細を以下説明する。
【００２１】研磨液を用いたメカノケミカル研磨（湿式
メカノケミカル研磨法）において、従来は、研磨液のｐ
Ｈを２〜５程度の酸性領域とすると、反応が進み難いた
め、研磨速度が遅すぎて所望の研磨量が得られないか、
あるいは、生産性が著しく劣るとの懸念があり、また、
研磨液のｐＨを６以上９未満の程度の中性領域とする
と、砥粒の凝集が起こるため、研磨自体が行えないとい
う問題点があった。
メカノケミカル研磨法）において、従来は、研磨液のｐ
Ｈを２〜５程度の酸性領域とすると、反応が進み難いた
め、研磨速度が遅すぎて所望の研磨量が得られないか、
あるいは、生産性が著しく劣るとの懸念があり、また、
研磨液のｐＨを６以上９未満の程度の中性領域とする
と、砥粒の凝集が起こるため、研磨自体が行えないとい
う問題点があった。
【００２２】ところが、本発明者らは前記目的を達成す
べく多結晶セラミックスに対する湿式メカノケミカル研
磨を種々の条件で実施した結果、(1) 研磨液のｐＨを２
〜５程度の酸性領域にした場合において、アルカリ性と
した場合に比べて研磨速度が著しく遅くなるようなこと
はなく、(2) 一旦酸性領域で砥粒を含んだ研磨液に調整
した後、これを中性域に調整すると、砥粒の凝集が起こ
らず、研磨が行え、研磨速度もアルカリ性の研磨液の場
合と同様の速度が得られること、(3) しかも研磨液のｐ
Ｈを２〜５程度の酸性領域にした場合および６以上９未
満の程度の中性領域にした場合においては、詳細な反応
機構は明らかではないが、多結晶セラミックス表面の結
晶方位による研磨量のムラの発生が抑えられ、結晶間で
段差が生じることなく、単結晶材料並みの（単結晶材料
の場合と同様の）鏡面レベルにまで研磨し得ることがわ
かった。
べく多結晶セラミックスに対する湿式メカノケミカル研
磨を種々の条件で実施した結果、(1) 研磨液のｐＨを２
〜５程度の酸性領域にした場合において、アルカリ性と
した場合に比べて研磨速度が著しく遅くなるようなこと
はなく、(2) 一旦酸性領域で砥粒を含んだ研磨液に調整
した後、これを中性域に調整すると、砥粒の凝集が起こ
らず、研磨が行え、研磨速度もアルカリ性の研磨液の場
合と同様の速度が得られること、(3) しかも研磨液のｐ
Ｈを２〜５程度の酸性領域にした場合および６以上９未
満の程度の中性領域にした場合においては、詳細な反応
機構は明らかではないが、多結晶セラミックス表面の結
晶方位による研磨量のムラの発生が抑えられ、結晶間で
段差が生じることなく、単結晶材料並みの（単結晶材料
の場合と同様の）鏡面レベルにまで研磨し得ることがわ
かった。
【００２３】本発明は、かかる知見に基づき完成された
ものであり、本発明に係る多結晶セラミックスの鏡面研
磨方法は、前述の如く、多結晶セラミックスを研磨する
にあたり、SiO2、MgO 、CeO2の中から選ばれる１種以上
の砥粒を含有すると共にｐＨが２以上９未満に調整され
た研磨液を用いたメカノケミカル研磨法によって多結晶
セラミックスを研磨することとしている（第１発明）。
従って、本発明に係る多結晶セラミックスの鏡面研磨方
法によれば、多結晶セラミックスをメカノケミカル研磨
で単結晶材料並みの鏡面レベルまで研磨することができ
るようになる。即ち、ｐＨ２〜９（９を含まず）の研磨
液を用いてメカノケミカル研磨することにより、多結晶
セラミックスであっても、表面の結晶方位による研磨量
のムラの発生が抑えられ、結晶間で段差が生じることな
く、単結晶材料並みの鏡面レベルにまで研磨し得るよう
になる。
ものであり、本発明に係る多結晶セラミックスの鏡面研
磨方法は、前述の如く、多結晶セラミックスを研磨する
にあたり、SiO2、MgO 、CeO2の中から選ばれる１種以上
の砥粒を含有すると共にｐＨが２以上９未満に調整され
た研磨液を用いたメカノケミカル研磨法によって多結晶
セラミックスを研磨することとしている（第１発明）。
従って、本発明に係る多結晶セラミックスの鏡面研磨方
法によれば、多結晶セラミックスをメカノケミカル研磨
で単結晶材料並みの鏡面レベルまで研磨することができ
るようになる。即ち、ｐＨ２〜９（９を含まず）の研磨
液を用いてメカノケミカル研磨することにより、多結晶
セラミックスであっても、表面の結晶方位による研磨量
のムラの発生が抑えられ、結晶間で段差が生じることな
く、単結晶材料並みの鏡面レベルにまで研磨し得るよう
になる。
【００２４】ここで、研磨液中に含有させる砥粒をSi
O2、MgO 、CeO2の１種以上としているのは、これらは砥
粒自体の活性が高く、メカノケミカル研磨時に試料（被
研磨材の多結晶セラミックス）−砥粒間の化学反応が起
こり易く、結果として研磨性が良好となるためである。
また、多結晶セラミックスの湿式メカノケミカル研磨で
の砥粒としてSiO2砥粒、MgO 砥粒、CeO2砥粒が通常使用
され、研磨性がよく、好適であるからである。
O2、MgO 、CeO2の１種以上としているのは、これらは砥
粒自体の活性が高く、メカノケミカル研磨時に試料（被
研磨材の多結晶セラミックス）−砥粒間の化学反応が起
こり易く、結果として研磨性が良好となるためである。
また、多結晶セラミックスの湿式メカノケミカル研磨で
の砥粒としてSiO2砥粒、MgO 砥粒、CeO2砥粒が通常使用
され、研磨性がよく、好適であるからである。
【００２５】研磨液のｐＨを２以上９未満としているの
は、ｐＨ２未満にすると、研磨速度が遅くなりすぎ、化
学的な効果が期待できなくなり、ｐＨ９以上にすると、
多結晶セラミックス表面の結晶方位による研磨量のムラ
が発生し、結晶間で段差が生じ、単結晶材料並みの鏡面
レベルにまで研磨し得なくなるからである。
は、ｐＨ２未満にすると、研磨速度が遅くなりすぎ、化
学的な効果が期待できなくなり、ｐＨ９以上にすると、
多結晶セラミックス表面の結晶方位による研磨量のムラ
が発生し、結晶間で段差が生じ、単結晶材料並みの鏡面
レベルにまで研磨し得なくなるからである。
【００２６】前記多結晶セラミックスが酸化物系セラミ
ックスである場合には、上記効果がより一層発現され、
より平滑な鏡面レベルにまで研磨し得るようになる（第
２発明）。酸化物系セラミックスとしては、例えばアル
ミナセラミックス、ジルコニアセラミックス、チタン酸
アルミニウム等がある。
ックスである場合には、上記効果がより一層発現され、
より平滑な鏡面レベルにまで研磨し得るようになる（第
２発明）。酸化物系セラミックスとしては、例えばアル
ミナセラミックス、ジルコニアセラミックス、チタン酸
アルミニウム等がある。
【００２７】前記研磨液の砥粒がコロイダルシリカであ
る場合、より平滑な鏡面が得られる利点がある（第３発
明）。
る場合、より平滑な鏡面が得られる利点がある（第３発
明）。
【００２８】前記研磨液のｐＨが２〜５である場合は、
より平滑な鏡面が得られる（第４発明）。研磨液のｐＨ
を中性域のｐＨ６以上９未満とする場合、研磨液の調整
に際しては、酸性コロイダルシリカにアルカリ成分を添
加してｐＨを６以上９未満に調整することが望ましい
（第５発明）。そうすると、砥粒の凝集が起こらず、し
かも研磨速度を向上し得る研磨液を得ることができるか
らである。即ち、前述の如く、研磨液のｐＨを６以上９
未満程度の中性領域とすると、砥粒の凝集が起こるた
め、研磨自体が行えないという問題点があるが、一旦酸
性領域で砥粒を含んだ研磨液に調整した後、これを中性
域に調整すると、砥粒の凝集が起こらず、研磨が行え、
しかも研磨速度を向上し得るようになる。
より平滑な鏡面が得られる（第４発明）。研磨液のｐＨ
を中性域のｐＨ６以上９未満とする場合、研磨液の調整
に際しては、酸性コロイダルシリカにアルカリ成分を添
加してｐＨを６以上９未満に調整することが望ましい
（第５発明）。そうすると、砥粒の凝集が起こらず、し
かも研磨速度を向上し得る研磨液を得ることができるか
らである。即ち、前述の如く、研磨液のｐＨを６以上９
未満程度の中性領域とすると、砥粒の凝集が起こるた
め、研磨自体が行えないという問題点があるが、一旦酸
性領域で砥粒を含んだ研磨液に調整した後、これを中性
域に調整すると、砥粒の凝集が起こらず、研磨が行え、
しかも研磨速度を向上し得るようになる。
【００２９】前記研磨液はこれを循環供給することが望
ましい（第６発明）。そうすると、研磨屑を加工点から
速やかに除去できる上、研磨液を効率よく使用すること
ができるからである。
ましい（第６発明）。そうすると、研磨屑を加工点から
速やかに除去できる上、研磨液を効率よく使用すること
ができるからである。
【００３０】研磨工具としては、ポリウレタンを含有す
る研磨工具であって該工具の表面および／または内部に
気孔を有するものを用いることが望ましい（第７発
明）。そうすると、表面および内部の気孔に研磨液が保
有され易くなるとともに、工具が試料（被研磨材）との
接触により弾性変形−回復する過程で、いわゆるポンピ
ング作用により気孔内より工具−試料間に研磨液が供給
される。
る研磨工具であって該工具の表面および／または内部に
気孔を有するものを用いることが望ましい（第７発
明）。そうすると、表面および内部の気孔に研磨液が保
有され易くなるとともに、工具が試料（被研磨材）との
接触により弾性変形−回復する過程で、いわゆるポンピ
ング作用により気孔内より工具−試料間に研磨液が供給
される。
【００３１】本発明において、コロイダルシリカとは、
コロイド状のシリカ（SiO2）のことであり、より具体的
には、シリカがコロイド状となって分散して含有される
溶液におけるコロイド状のシリカのことである。
コロイド状のシリカ（SiO2）のことであり、より具体的
には、シリカがコロイド状となって分散して含有される
溶液におけるコロイド状のシリカのことである。
【００３２】酸性コロイダルシリカとは、コロイダルシ
リカを含有する酸性の溶液におけるコロイダルシリカの
ことである。
リカを含有する酸性の溶液におけるコロイダルシリカの
ことである。
【００３３】
【実施例】本発明の実施例および比較例を以下説明す
る。なお、本発明はこの実施例に限定されるものではな
い。
る。なお、本発明はこの実施例に限定されるものではな
い。
【００３４】純度９９％の多結晶アルミナセラミックス
（多結晶セラミックスの一種）を焼結後、ＨＩＰ処理し
てなる２５ｍｍ角×１０ｍｍ厚の試料を、＃２３０およ
び＃６００のダイヤモンド砥石で研削し、表面粗さ０．
３μm Ｒａの表面粗さの試料を得た。
（多結晶セラミックスの一種）を焼結後、ＨＩＰ処理し
てなる２５ｍｍ角×１０ｍｍ厚の試料を、＃２３０およ
び＃６００のダイヤモンド砥石で研削し、表面粗さ０．
３μm Ｒａの表面粗さの試料を得た。
【００３５】このようにして得られた試料について、各
種砥粒を含有すると共にｐＨが種々に調整された研磨液
を用いて、メカノケミカル研磨法による研磨を行い、除
去速度（研磨による試料研磨面の材料の除去速度）およ
び研磨後の表面粗さを測定した。
種砥粒を含有すると共にｐＨが種々に調整された研磨液
を用いて、メカノケミカル研磨法による研磨を行い、除
去速度（研磨による試料研磨面の材料の除去速度）およ
び研磨後の表面粗さを測定した。
【００３６】このとき、研磨にあたっては、直径３００
ｍｍの定盤の上に不織布へポリウレタンを含浸させたパ
ッドを貼り、試料をワックスで固定した研磨板を５００
gf／cm2 の圧力で前記パッドに押し付け、定盤を６０rp
m の速度で回転させるとともに、試料とパッドの間に表
１に示す砥粒を含有すると共にｐＨが調整された研磨液
を連続的に供給し、６０分間の研磨（メカノケミカル研
磨法による研磨）を行い、除去速度と表面粗さを測定し
た。なお、研磨液中の砥粒濃度は固形分換算で２．５％
であり、供給量は５０ml/minとした。
ｍｍの定盤の上に不織布へポリウレタンを含浸させたパ
ッドを貼り、試料をワックスで固定した研磨板を５００
gf／cm2 の圧力で前記パッドに押し付け、定盤を６０rp
m の速度で回転させるとともに、試料とパッドの間に表
１に示す砥粒を含有すると共にｐＨが調整された研磨液
を連続的に供給し、６０分間の研磨（メカノケミカル研
磨法による研磨）を行い、除去速度と表面粗さを測定し
た。なお、研磨液中の砥粒濃度は固形分換算で２．５％
であり、供給量は５０ml/minとした。
【００３７】上記除去速度および研磨後の表面粗さの測
定の結果を表２に示す。比較例１および２の場合には、
結晶粒間で段差が明瞭に現れ、この段差に起因して表面
粗さが大きくなったが、本発明の実施例１〜５の場合に
は、結晶粒間の段差が小さいため、表面粗さが小さい結
果となった。
定の結果を表２に示す。比較例１および２の場合には、
結晶粒間で段差が明瞭に現れ、この段差に起因して表面
粗さが大きくなったが、本発明の実施例１〜５の場合に
は、結晶粒間の段差が小さいため、表面粗さが小さい結
果となった。
【００３８】以上の結果より、本発明の実施例１〜５の
場合は、多結晶アルミナセラミックスを単結晶材料並み
の（単結晶材料の場合と同様の）鏡面レベルまで研磨す
ることができ、良好な表面粗さが得られ、しかも除去速
度を高くすることもできることがわかる。
場合は、多結晶アルミナセラミックスを単結晶材料並み
の（単結晶材料の場合と同様の）鏡面レベルまで研磨す
ることができ、良好な表面粗さが得られ、しかも除去速
度を高くすることもできることがわかる。
【００３９】なお、上記実施例および比較例においては
被研磨材の多結晶セラミックスとして多結晶アルミナセ
ラミックスを用いたが、これに代えて、ジルコニアセラ
ミックスやチタン酸アルミニウム等の多結晶セラミック
スを用いた場合も上記の場合と同様の傾向の結果が得ら
れた。
被研磨材の多結晶セラミックスとして多結晶アルミナセ
ラミックスを用いたが、これに代えて、ジルコニアセラ
ミックスやチタン酸アルミニウム等の多結晶セラミック
スを用いた場合も上記の場合と同様の傾向の結果が得ら
れた。
【００４０】
【表１】
【００４１】
【表２】
【００４２】
【発明の効果】本発明に係る多結晶セラミックスの鏡面
研磨方法によれば、多結晶セラミックスをメカノケミカ
ル研磨で単結晶材料並みの鏡面レベルまで研磨すること
ができる。即ち、多結晶セラミックスであっても、表面
の結晶方位による研磨量のムラの発生が抑えられ、結晶
間で段差が生じることなく、単結晶材料並みの（単結晶
材料の場合と同様の）鏡面レベルにまで研磨し得るよう
になる。
研磨方法によれば、多結晶セラミックスをメカノケミカ
ル研磨で単結晶材料並みの鏡面レベルまで研磨すること
ができる。即ち、多結晶セラミックスであっても、表面
の結晶方位による研磨量のムラの発生が抑えられ、結晶
間で段差が生じることなく、単結晶材料並みの（単結晶
材料の場合と同様の）鏡面レベルにまで研磨し得るよう
になる。
Claims (7)
- 【請求項１】 多結晶セラミックスを研磨するにあた
り、SiO2、MgO 、CeO2の中から選ばれる１種以上の砥粒
を含有すると共にｐＨが２以上９未満に調整された研磨
液を用いたメカノケミカル研磨法によって多結晶セラミ
ックスを研磨することを特徴とする多結晶セラミックス
の鏡面研磨方法。 - 【請求項２】 前記多結晶セラミックスが酸化物系セラ
ミックスである請求項１に記載の多結晶セラミックスの
鏡面研磨方法。 - 【請求項３】 前記砥粒がコロイダルシリカである請求
項１または２に記載の多結晶セラミックスの鏡面研磨方
法。 - 【請求項４】 前記研磨液のｐＨが２〜５に調整された
ものである請求項１〜３のいずれかに記載の多結晶セラ
ミックスの鏡面研磨方法。 - 【請求項５】 前記研磨液として、酸性コロイダルシリ
カにアルカリ成分が添加されてｐＨが６以上９未満に調
整された研磨液を用いる請求項１〜３のいずれかに記載
の多結晶セラミックスの鏡面研磨方法。 - 【請求項６】 前記研磨液を循環供給する請求項１〜５
のいずれかに記載の多結晶セラミックスの鏡面研磨方
法。 - 【請求項７】 研磨工具がポリウレタンを含有すると共
に、該工具の表面および／または内部に気孔を有するも
のである請求項１〜６のいずれかに記載の多結晶セラミ
ックスの鏡面研磨方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001312800A JP2003117806A (ja) | 2001-10-10 | 2001-10-10 | 多結晶セラミックスの鏡面研磨方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001312800A JP2003117806A (ja) | 2001-10-10 | 2001-10-10 | 多結晶セラミックスの鏡面研磨方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003117806A true JP2003117806A (ja) | 2003-04-23 |
Family
ID=19131397
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001312800A Pending JP2003117806A (ja) | 2001-10-10 | 2001-10-10 | 多結晶セラミックスの鏡面研磨方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003117806A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016103575A1 (ja) * | 2014-12-26 | 2016-06-30 | 株式会社フジミインコーポレーテッド | 研磨用組成物、研磨方法、及びセラミック製部品の製造方法 |
| WO2016103576A1 (ja) * | 2014-12-26 | 2016-06-30 | 株式会社フジミインコーポレーテッド | 研磨用組成物、研磨方法、及びセラミック製部品の製造方法 |
| JP2017022425A (ja) * | 2013-08-26 | 2017-01-26 | 株式会社東京精密 | ダイシング装置 |
| EP2650082A4 (en) * | 2010-12-10 | 2018-01-03 | Ube Industries, Ltd. | Ceramic composite for photoconversion, and method for manufacture thereof |
| WO2022009990A1 (ja) * | 2020-07-09 | 2022-01-13 | 株式会社フジミインコーポレーテッド | 研磨用組成物及び研磨方法 |
-
2001
- 2001-10-10 JP JP2001312800A patent/JP2003117806A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2650082A4 (en) * | 2010-12-10 | 2018-01-03 | Ube Industries, Ltd. | Ceramic composite for photoconversion, and method for manufacture thereof |
| JP2017022425A (ja) * | 2013-08-26 | 2017-01-26 | 株式会社東京精密 | ダイシング装置 |
| WO2016103575A1 (ja) * | 2014-12-26 | 2016-06-30 | 株式会社フジミインコーポレーテッド | 研磨用組成物、研磨方法、及びセラミック製部品の製造方法 |
| WO2016103576A1 (ja) * | 2014-12-26 | 2016-06-30 | 株式会社フジミインコーポレーテッド | 研磨用組成物、研磨方法、及びセラミック製部品の製造方法 |
| JP2016124915A (ja) * | 2014-12-26 | 2016-07-11 | 株式会社フジミインコーポレーテッド | 研磨用組成物、研磨方法、及びセラミック製部品の製造方法 |
| JP2016124047A (ja) * | 2014-12-26 | 2016-07-11 | 株式会社フジミインコーポレーテッド | 研磨用組成物、研磨方法、及びセラミック製部品の製造方法 |
| US10626297B2 (en) | 2014-12-26 | 2020-04-21 | Fujimi Incorporated | Polishing composition, polishing method, and method for manufacturing ceramic component |
| WO2022009990A1 (ja) * | 2020-07-09 | 2022-01-13 | 株式会社フジミインコーポレーテッド | 研磨用組成物及び研磨方法 |
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