JP2018030216A - ＡｌＮセラミックスの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高速の加工レートによるＡｌＮセラミックス表面の加工を実現する。【解決手段】ＡｌＮセラミックスの製造方法は、ＣＯ2、ＣＯ32-およびＨＣＯ3-のいずれかを少なくとも含む研削液を用いてＡｌＮセラミックスを研削または浸漬する第１工程を含み、前記研削液は、溶存ＣＯ2濃度が１．４９ｍｇ／Ｌ以上である。【選択図】なし

Description

本発明は、ＡｌＮセラミックスの製造方法に関する。

従来からＡｌＮセラミックスを、その表面を研削加工または研磨加工することにより完成させるＡｌＮセラミックスの製造方法が知られている。たとえば特開平０８−１１２７４０号公報（特許文献１）には、ＡｌＮセラミックスの表面に対し温水をかけながら研磨加工することにより、その表面において次の化学反応を起こす技術が開示されている。
ＡｌＮ＋３Ｈ₂Ｏ → Ａｌ（ＯＨ）₃＋ＮＨ₃
特許文献１では、この化学反応によって上記表面において窒化アルミニウムの溶出が生じるため、その表面の除去を促進することができるとされる。

特開平０８−１１２７４０号公報

ＡｌＮセラミックスの表面の研削加工および研磨加工に係る分野では、その加工後の面粗度の向上および加工速度（以下、「加工レート」とも記す）の向上が求められている。特許文献１では、Ａｌ（ＯＨ）₃層を生じさせることにより加工レートの向上を図っているが、この層は硬度が高いためにそれを除去する速度が不十分であった。このため、未だ要求される加工レートを実現するには至っておらず、その開発が切望されている。

本発明は、上記実情に鑑みてなされ、高加工レートによるＡｌＮセラミックスの研削加工を実現することが可能なＡｌＮセラミックスの製造方法を提供することを目的とする。

本開示の一態様に係るＡｌＮセラミックスの製造方法は、ＣＯ₂、ＣＯ₃ ^2-およびＨＣＯ₃ ^-のいずれかを少なくとも含む研削液を用いてＡｌＮセラミックスを研削または浸漬する第１工程を含み、前記研削液は、溶存ＣＯ₂濃度が１．４９ｍｇ／Ｌ以上である。

本開示の一態様に係るＡｌＮセラミックスは、ＮＨ₄Ａｌ（ＯＨ）₂ＣＯ₃を含む層を表面に含む。

上記によれば、高加工レートによるＡｌＮセラミックスの研削加工を実現することが可能なＡｌＮセラミックスの製造方法を提供することができる。

［本発明の実施形態の説明］
最初に本発明の実施態様を列記して説明する。

［１］本開示の一態様に係るＡｌＮセラミックスの製造方法は、ＣＯ₂、ＣＯ₃ ^2-およびＨＣＯ₃ ^-のいずれかを少なくとも含む研削液を用いてＡｌＮセラミックスを研削または浸漬する第１工程を含み、上記研削液は、溶存ＣＯ₂濃度が１．４９ｍｇ／Ｌ以上である。このような構成によりＡｌＮセラミックスの製造方法は、高速の加工レートによるＡｌＮセラミックスの研削加工を実現することができる。

［２］上記研削液は、上記溶存ＣＯ₂濃度が１０００ｍｇ／Ｌ以上であることが好ましい。これにより、加工レートをより高めたＡｌＮセラミックスの研削加工を実現することができる。

［３］上記研削液は、温度が３０℃以下であることが好ましい。これにより、高速の加工レートによるＡｌＮセラミックスの研削加工を歩留まりよく実現することができる。

［４］上記ＡｌＮセラミックスの製造方法は、上記第１工程の後に、上記ＡｌＮセラミックスをさらに研削する第２工程を含むことが好ましい。これにより、高速の加工レートによるＡｌＮセラミックスの研削加工を実現するとともに、ＡｌＮセラミックス表面の平滑な面粗度を実現することができる。

［５］本開示の一態様に係るＡｌＮセラミックスは、ＮＨ₄Ａｌ（ＯＨ）₂ＣＯ₃を含む層を表面に含む。このような構成により、高速の加工レートで表面が研削され得るＡｌＮセラミックスを提供することができる。

［６］上記層は、０．１μｍ以上の平均厚みを有することが好ましい。これにより、高速の加工レートで表面が研削され得るとともに、平滑な面粗度も実現され得るＡｌＮセラミックスを提供することができる。

［本発明の実施形態の詳細］
以下、本発明の実施形態（以下「本実施形態」とも記す）についてさらに詳細に説明する。

ここで、本明細書において「Ａ〜Ｂ」という形式の表記は、範囲の上限下限（すなわちＡ以上Ｂ以下）を意味し、Ａにおいて単位の記載がなく、Ｂにおいてのみ単位が記載されている場合、Ａの単位とＢの単位とは同じである。さらに、本明細書において化合物などを化学式で表す場合、原子比を特に限定しないときは従来公知のあらゆる原子比を含むものとし、必ずしも化学量論的範囲のもののみに限定されるべきではない。

≪ＡｌＮセラミックスの製造方法≫
＜第１工程＞
本実施形態に係るＡｌＮセラミックスの製造方法は、ＣＯ₂、ＣＯ₃ ^2-およびＨＣＯ₃ ^-のいずれかを少なくとも含む研削液を用いてＡｌＮセラミックスを研削または浸漬する第１工程を含む。

ＡｌＮセラミックスの製造方法は、上記構成により、研削液への浸漬または研削液を用いた研削加工時にＡｌＮ（窒化アルミニウム）セラミックスの表面または加工面において、次の化学反応を起こすことができる。
ＡｌＮ＋３Ｈ₂Ｏ＋ＣＯ₂ → ＮＨ₄Ａｌ（ＯＨ）₂ＣＯ₃
ＡｌＮセラミックスの製造方法は、この化学反応を通じ、上記表面または加工面にＮＨ₄Ａｌ（ＯＨ）₂ＣＯ₃を含有させる（すなわち、ＡｌＮセラミックスの表面または加工面にＮＨ₄Ａｌ（ＯＨ）₂ＣＯ₃を含む層を形成する）ことにより、ＡｌＮセラミックスの表面または加工面にＡｌ（ＯＨ）₃層よりも硬度の低い層を生じさせることができる。このため、ＡｌＮセラミックスの製造方法は、研削加工によるＡｌＮセラミックスの表面の除去が促進され、加工レートを向上させることができる。加工レートとは、上述のとおりの加工速度であるが、より具体的には研削されたＡｌＮセラミックスの厚み（ＡｌＮセラミックスの研削取り代）の総計（μｍ）を研削加工に費やした時間（ｈ）で除して得られる研削加工の速度（μｍ／ｈ）をいう。この加工レートは、本実施形態において１．６μｍ／ｈ以上の数値が達成される。本実施形態において加工レートは４．８〜７μｍ／ｈであることが好ましい。

（ＡｌＮセラミックス被加工体の製造方法）
本実施形態に係るＡｌＮセラミックスの製造方法は、本製造方法に用いる原料としてのＡｌＮセラミックス被加工体として、従来公知のＡｌＮセラミックスをいずれも採用することができる。たとえば、ＡｌＮ成形体およびＡｌＮ焼結体の両方をＡｌＮセラミックス被加工体として用いることができる。さらに、ＡｌＮセラミックス被加工体は、従来公知の製造方法により製造することができる。

以下、ＡｌＮセラミックス被加工体の製造方法の一例を示す。この一例は、ＡｌＮセラミックス被加工体として、ＡｌＮ焼結体を製造する例である。

まず、平均粒径１．１μｍのＡｌＮ原料粉末９５質量％（酸素濃度：１質量％以下）に対し、焼結助剤として酸化イットリウム（Ｙ₂Ｏ₃）粉末（たとえば、平均粒子径１．１μｍ以下）を５質量％となるように配合して配合体を得る。この配合体にバインダ（たとえば、ＰＶＢ（ポリビニルブラチール））、有機溶媒（たとえば、エタノール）、および必要に応じて分散剤をさらに添加し、ボールミルを用いて所定時間（たとえば２４時間）混合し、スラリー状の混合物を得る。次に、この混合物をドクターブレード法により板状に成形し、ＡｌＮ成形体を得る。さらに、このＡｌＮ成形体を窒素雰囲気中で５００℃、６時間脱脂し、続けて窒素雰囲気中で１８００℃、５時間焼成し、ＡｌＮ焼結体を製造する。これにより、本実施形態の製造方法に用いるＡｌＮセラミックス被加工体を製造することができる。

ここでＡｌＮ原料粉末の平均粒径は、０．１〜１０μｍであれば、いずれも好適に用いることができる。焼結助剤の粉末は、酸化イットリウム（Ｙ₂Ｏ₃）に限定されるべきではなく、他の希土類化合物であるＬａ₂Ｏ₃、ＣｅＯ₂、Ｈｏ₂Ｏ₃、Ｙｂ₂Ｏ₃、Ｇｄ₂Ｏ₂、Ｎｄ₂Ｏ₃、Ｓｍ₂Ｏ₃、Ｄｙ₂Ｏ₃などを用いることができる。バインダは、ＰＶＢに限定されるべきではなく、アクリル樹脂類（たとえば、ポリｎ−ブチルメタクリレート）などを用いることができる。

上記の有機溶媒は、エタノールに限定されるべきではなく、トルエンなどを用いることができる。上記の分散剤は、たとえばポリエチレンイミンなどの高分子型分散剤を用いることができるが、上述のとおり必要に応じて添加される任意成分である。

上記混合物からＡｌＮ成形体を得る方法は、上記のドクターブレード法のほか、一軸プレスによる方法、ＣＩＰ（静水圧プレス）法などを用いることができる。ＡｌＮ成形体の脱脂は、還元性ガス（窒素ガスなど）、不活性ガス（アルゴンガスなど）、およびこれらの混合ガスより選ばれるいずれかのガス雰囲気中で４００〜８００℃、５〜２０時間の保持時間により行なうことができる。ＡｌＮ成形体の焼結は、ＡｌＮ成形体の脱脂で説明した雰囲気ガスのうちいずれかの雰囲気下において１７５０〜１９５０℃、２〜１０時間の条件で行なうことができる。

上述の粉末の平均粒径は、いずれも市販のレーザー回折式粒度分布測定装置（たとえば商品名：「ＳＡＬＤ−２０００」、株式会社島津製作所製）を用いて測定することができる。本明細書において粉末の平均粒径は、メディアン径（ｄ５０）を意味する。

（研削液）
本実施形態に係るＡｌＮセラミックスの製造方法において、研削液はＣＯ₂、ＣＯ₃ ^2-およびＨＣＯ₃ ^-のいずれかを少なくとも含む。さらに研削液は、溶存ＣＯ₂濃度が１．４９ｍｇ／Ｌ以上である。これにより、ＡｌＮセラミックスの表面にＮＨ₄Ａｌ（ＯＨ）₂ＣＯ₃を含有させることができ、該表面にＡｌ（ＯＨ）₃層よりも硬度の低い層（ＮＨ₄Ａｌ（ＯＨ）₂ＣＯ₃を含む層）を含むことができる。

本実施形態で用いる研削液は、この種のセラミックスの研削加工に用いられる従来公知の研削液（たとえば、純水）に、ＣＯ₂、ＣＯ₃ ^2-およびＨＣＯ₃ ^-のいずれかを含有させた研削液である。ＣＯ₂、ＣＯ₃ ^2-およびＨＣＯ₃ ^-のいずれかを従来公知の研削液へ含有させる方法は、たとえば、次の方法を用いることができる。

まず、バブリングによって研削液にＣＯ₂を導入することにより、研削液にＣＯ₂を含有させることができる。この場合、研削液中でＣＯ₂の一部が化学平衡によってイオン化することにより、研削液は、ＣＯ₂とともにＣＯ₃ ^2-およびＨＣＯ₃ ^-を含有する。具体的には、マイクロバブル装置（商品名：「Ｍ２−ＬＭ／ＳＵＳ」、株式会社ナノプラネット研究所製）を用いることにより、バブリングによってＣＯ₂を研削液へ効率的に含ませることができる。本装置を用いることにより、たとえば２時間のバブリングによって１０００ｍｇ／Ｌ以上を研削液へ含有させることが可能である。

別の方法として、炭酸アンモニウムを溶解させることにより、研削液にＨＣＯ₃ ^-を含有させることができる。この場合、研削液中でＮＨ₄ ⁺（アンモニウムイオン）が生じるため、ＮＨ₄Ａｌ（ＯＨ）₂ＣＯ₃の生成が促進されるので好ましい。研削液をＰＥＩ（ポリエチレンイミン）水溶液とすることで、この研削液にＣＯ₂をバブリングにより導入することによって、研削液中でアミンとＨＣＯ₃ ^-とが会合し、ＣＯ₂の大気への揮発が抑制されるため、より効率的にＣＯ₂とともにＣＯ₃ ^2-およびＨＣＯ₃ ^-を含有させることもできる。

上述のように研削液は、溶存ＣＯ₂濃度が１．４９ｍｇ／Ｌ以上である。研削液は、溶存ＣＯ₂濃度が１０００ｍｇ／Ｌ以上であることが好ましい。本明細書において溶存ＣＯ₂濃度とは、研削液中に溶解しているＣＯ₂、ＣＯ₃ ^2-およびＨＣＯ₃ ^-の合計の濃度をいう。溶存ＣＯ₂濃度が１．４９ｍｇ／Ｌ以上であることにより、研削液中にＣＯ₂、ＣＯ₃ ^2-およびＨＣＯ₃ ^-が溶解していることを確認することができる。研削液の溶存ＣＯ₂濃度が１０００ｍｇ／Ｌ以上であることにより、ＮＨ₄Ａｌ（ＯＨ）₂ＣＯ₃の生成がより一層促進されるので好ましい。

研削液の溶存ＣＯ₂濃度は、市販の炭酸ガス濃度計（商品名（型番）：「ＣＧＰ−３１」、東亜ディーケーケー株式会社製）を用いて測定することができる。本炭酸ガス濃度計の検出限界は１．４９ｍｇ／Ｌ未満である。

研削液は、３０℃以下であることが好ましい。研削液が３０℃を超えると、研削液へのＣＯ₂の溶解量が減少し、ＮＨ₄Ａｌ（ＯＨ）₂ＣＯ₃の生成が不十分となる恐れがあるので好ましくない。研削液の温度の下限値は、０℃である。

ここで第１工程において研削液を用いてＡｌＮセラミックスを研削する場合、第１工程における「研削液を用いてＡｌＮセラミックスを研削する」とは、上記研削液をＡｌＮセラミックスに供給する、あるいは上記研削液にＡｌＮセラミックスを浸漬するなどした後に研削加工をすること、あるいはＡｌＮセラミックスに対して上記研削液による供給あるいは浸漬と同時に研削加工を並行して行なうことのいずれも含まれる。ただし、加工レートを高める、すなわち切削加工を可能な限り早期に完了させる観点から、「研削液を用いてＡｌＮセラミックスを研削する」とき、ＡｌＮセラミックスに対して上記研削液の供給あるいは上記研削液への浸漬と同時に研削加工を並行して行なうことが好ましい。

第１工程において研削液を用いてＡｌＮセラミックスを研削する場合の具体的な研削方法は、ＣＯ₂、ＣＯ₃ ^2-およびＨＣＯ₃ ^-のいずれかを少なくとも含む研削液を用いることを除けば、ＡｌＮセラミックスに対する従来公知の研削方法を適用することができる。したがって、この種の研削加工に用いる研削装置、砥石などを使用することができ、砥石の回転数、加工面圧なども従来公知の条件を適用することができる。たとえば第１工程として、ＡｌＮセラミックスの加工面に対してＣＯ₂、ＣＯ₃ ^2-およびＨＣＯ₃ ^-のいずれかを少なくとも含む２５℃の研削液を５〜１５Ｌ／分の流量で供給しながら、固定ダイヤモンド砥粒砥石［株式会社ナノテム製、たとえば＃６００のもの（＃は、砥粒の粒径の小ささを意味し、数字が大きくなるほど粒径が小さくなる）］で、加工面圧１００ｇ／ｃｍ²、砥石回転数５０ｒｐｍの条件により研削することができる。固定ダイヤモンド砥粒砥石は、たとえば市販のラップ研削装置（商品名：「ＥＪＷ−６１０Ｉ」、日本エンギス株式会社製）に取り付けることができる。

このほか第１工程は、研削液を用いてＡｌＮセラミックスを研削する前に、ＡｌＮセラミックスの加工面に対し、従来公知の平面研削盤により粗研磨する工程を含んでいてもよい。

さらに、第１工程において研削液を用いてＡｌＮセラミックスを浸漬する場合、ＡｌＮセラミックスの全部を研削液に浸けることが好ましいが、後述する第２工程を行なうＡｌＮセラミックスの面を少なくとも研削液に浸けることでもよい。ＡｌＮセラミックスが研削液に浸かった状態が２〜１２時間維持されることがさらに好ましい。

＜第２工程＞
本実施形態に係るＡｌＮセラミックスの製造方法は、上記第１工程の後に、ＡｌＮセラミックスをさらに研削する第２工程を含むことが好ましい。この第２工程を含むことによって、平滑な面粗度を有するＡｌＮセラミックスを製造することができる。

第２工程は、具体的には、ＡｌＮセラミックスに対する従来公知の研削方法を適用することができる。したがって、この種の研削加工に用いる研削装置、砥石、研削液を採用することができ、砥石の回転数、加工面圧なども従来公知の条件を適用することができる。たとえば、第１工程により研削されたＡｌＮセラミックスの加工面に対し、第２工程として上記のラップ研削装置を用い、＃６００の上記固定ダイヤモンド砥粒砥石で加工面圧５０ｇ／ｃｍ²、砥石回転数５０ｒｐｍの条件により研削することができる。研削液には、５０℃以下の純水を用いることが好ましい。Ａｌ（ＯＨ）₃の発生を抑制するからである。

＜作用＞
以上より、本実施形態に係るＡｌＮセラミックスの製造方法は、ＣＯ₂、ＣＯ₃ ^2-およびＨＣＯ₃ ^-のいずれかを少なくとも含む研削液を用いてＡｌＮセラミックスを研削または浸漬すること（第１工程）により、ＡｌＮセラミックスの表面にＮＨ₄Ａｌ（ＯＨ）₂ＣＯ₃を含む層を形成し、研削加工による表面の除去を促進することができる。さらに上述した第２工程を含むことによって、平滑な面粗度を有するＡｌＮセラミックスを実現することができる。

≪ＡｌＮセラミックス≫
本実施形態に係るＡｌＮセラミックスは、ＮＨ₄Ａｌ（ＯＨ）₂ＣＯ₃を含む層を表面に含む。具体的には、上述したＡｌＮセラミックスの製造方法によって上記第１工程を経たＡｌＮセラミックスが、ＮＨ₄Ａｌ（ＯＨ）₂ＣＯ₃を含む層を表面に含むものとなる。

本実施形態に係るＡｌＮセラミックスの表面がＮＨ₄Ａｌ（ＯＨ）₂ＣＯ₃を含む理由は、上述した第１工程によりＡｌＮセラミックスの表面（加工面）において次の化学反応が起こるからである。
ＡｌＮ＋３Ｈ₂Ｏ＋ＣＯ₂ → ＮＨ₄Ａｌ（ＯＨ）₂ＣＯ₃
このＮＨ₄Ａｌ（ＯＨ）₂ＣＯ₃はＡｌ（ＯＨ）₃よりも硬度が低く、もって研削加工による表面の除去を促進することができる。すなわち加工レートを向上させることができる。これにより、高速の加工レートで表面が研削され得るＡｌＮセラミックスを提供することができる。

本実施形態に係るＡｌＮセラミックスは、その表面の全面をＮＨ₄Ａｌ（ＯＨ）₂ＣＯ₃を含む層が覆っていてもよいし、その表面の一部分をＮＨ₄Ａｌ（ＯＨ）₂ＣＯ₃を含む層が覆っていてもよい。ＡｌＮセラミックスの表面の一部分をＮＨ₄Ａｌ（ＯＨ）₂ＣＯ₃を含む層が覆っている場合、ＡｌＮそのものが一部表面に露出することとなる。ただし、ＮＨ₄Ａｌ（ＯＨ）₂ＣＯ₃を含む層が加工レートの向上に寄与する層であることを考慮すると、ＮＨ₄Ａｌ（ＯＨ）₂ＣＯ₃を含む層は、ＡｌＮセラミックスの表面の全面（あるいは一部分を覆う場合であっても、ある程度の大面積部）を覆うことが好ましい。

本実施形態に係るＡｌＮセラミックスがＮＨ₄Ａｌ（ＯＨ）₂ＣＯ₃を含む層を含むことは、フーリエ変換型赤外分光光度計による解析から確認することができる。すなわち、上記第１工程を経たＡｌＮセラミックスに対し、フーリエ変換型赤外分光法（ＦＴ−ＩＲ）を用いて、その表面の赤外吸収スペクトルを解析することにより、ＡｌＮセラミックスの表面に存在する化合物を確認することができる。このとき、たとえば以下の条件でフーリエ変換型赤外分光法を適用することができる。

測定装置： フーリエ変換型赤外分光光度計（商品名：「ＦＴ−ＩＲ６２００」、日本分光株式会社製）
測定波数： ４００〜４０００ｃｍ^-1
分解能： ０．２５ｃｍ^-1。

本実施形態に係るＡｌＮセラミックスは、ＮＨ₄Ａｌ（ＯＨ）₂ＣＯ₃を含む層が０．１μｍ以上の平均厚みを有することが好ましい。さらに、ＮＨ₄Ａｌ（ＯＨ）₂ＣＯ₃を含む層は、５μｍ以上の平均厚みを有することが好ましい。これにより、ＡｌＮセラミックスの表面が厚み方向に十分に研削されることとなるため、平滑な面粗度を歩留まりよく達成することが可能となる。このＮＨ₄Ａｌ（ＯＨ）₂ＣＯ₃を含む層の平均厚みの上限は、２０μｍであることが好ましい。

ここでＮＨ₄Ａｌ（ＯＨ）₂ＣＯ₃を含む層の平均厚みは、ＡｌＮセラミックス中に任意の５点を設定し、これらの点におけるＡｌＮセラミックスの断面を走査型電子顕微鏡（たとえば商品名：「ＪＳＭ−７６００Ｆ」、日本電子株式会社製）で観察することによりＮＨ₄Ａｌ（ＯＨ）₂ＣＯ₃を含む層の厚み方向の長さを測定し、その測定値の平均から算出することができる。

さらに加工レートの算出に用いる研削取り代の厚みは、第１工程を行なう前の状態のＡｌＮセラミックスの平均厚みと、第１工程を行なった後の状態のＡｌＮセラミックスの平均厚みとの差をいう。ＡｌＮセラミックス平均厚みは、ＡｌＮセラミックス中に任意の５点を設定し、これらの点におけるＡｌＮセラミックスの厚み方向の長さを、第１工程を行なう前後でそれぞれレーザー変位計（たとえば商品名：「ＳＩ−Ｆ８０Ｒ」、株式会社キーエンス製）を用いて測定し、その測定値の平均から算出することができる。

＜作用＞
以上より、本実施形態に係るＡｌＮセラミックスは、高速の加工レートによる表面の研削加工を可能とし、かつ平滑な面粗度を歩留まりよく達成することが可能となる。

以下、実施例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

≪実施例１≫
＜研削液の準備＞
マイクロバブル装置（商品名：「Ｍ２−ＬＭ／ＳＵＳ」、株式会社ナノプラネット研究所製）を用いることにより、２時間のバブリングによってＣＯ₂を純水からなる研削液に導入し、ＣＯ₂、ＣＯ₃ ^2-およびＨＣＯ₃ ^-を含む研削液を準備する。この研削液の溶存ＣＯ₂濃度は、炭酸ガス濃度計（商品名（型番）：「ＣＧＰ−３１」、東亜ディーケーケー株式会社製）を用いて測定することにより、２０℃のとき１６１２ｍｇ／Ｌとなる。

＜ＡｌＮセラミックス被加工体（ＡｌＮ焼結体）の準備＞
平均粒子径１．１μｍのＡｌＮ原料粉末９５質量％（酸素濃度：１質量％以下）に対し、焼結助剤として酸化イットリウム（Ｙ₂Ｏ₃）粉末（たとえば、平均粒子径１．１μｍ）を５質量％となるように配合して配合体を得る。この配合体にバインダとしてのＰＶＢ、有機溶媒としてのエタノールおよび分散剤（商品名：「セルナＥ−５０３」、中京油脂株式会社製）をさらに添加し、ボールミルを用いて２０時間混合することによりスラリー状の混合物を得る。次に、この混合物をドクターブレード法により板状に成形し、ＡｌＮ成形体を得る。さらに、このＡｌＮ成形体を窒素雰囲気中で５００℃、６時間脱脂し、続けて窒素雰囲気中で１８００℃、５時間焼成し、ＡｌＮセラミックス被加工体（ＡｌＮ焼結体）を準備する。

＜第１工程＞
上記ＡｌＮセラミックス被加工体における加工面を、平面研削盤（商品名（品番）：「ＳＧＥ５２０」、株式会社ナガセインテグレックス製）により粗研磨する。続いてこの加工面に対し、ラップ研削装置（商品名（型番）：「ＥＪＷ−６１０Ｉ」、日本エンギス株式会社製）を用い、＃６００の固定ダイヤモンド砥粒砥石（株式会社ナノテム製）で、加工面圧１００ｇ／ｃｍ²、砥石回転数５０ｒｐｍの条件により３時間の研削加工を行なう。この３時間の研削加工は、上述の溶存ＣＯ₂濃度が１６１２ｍｇ／Ｌである研削液を、上記ＡｌＮセラミックス被加工体の加工面に５Ｌ／分の流量で供給しながら行なわれる。すなわち第１工程では、上記ＡｌＮセラミックス被加工体への研削液の供給と研削加工とが同時並行で行なわれる。

＜ＡｌＮセラミックス表面の組成＞
第１工程を経たＡｌＮセラミックス被加工体（以下、「ＡｌＮセラミックス」とも記す）の表面の組成を、後述する第２工程を行なう前にフーリエ変換型赤外分光法で測定する。このときに用いるフーリエ変換型赤外分光光度計およびその条件は上述したとおりである。これにより、上記ＡｌＮセラミックスの表面にＮＨ₄Ａｌ（ＯＨ）₂ＣＯ₃が存在していること、すなわちＡｌＮセラミックスの表面にＮＨ₄Ａｌ（ＯＨ）₂ＣＯ₃を含む層が含まれていることを確認する。

＜第２工程＞
上記ＡｌＮセラミックスの加工面に対し、上記ラップ研磨装置を用い、＃６００の上記固定ダイヤモンド砥粒砥石で、加工面圧５０ｇ／ｃｍ²、砥石回転数５０ｒｐｍの条件により０．５時間の研削加工を行なう。これにより、上記ＡｌＮセラミックスの加工面のＮＨ₄Ａｌ（ＯＨ）₂ＣＯ₃を含む層を除去する。このときの研削液には２０℃の純水を用いる。

＜加工レート＞
本実施例では、第１工程を行なう前後（ＡｌＮセラミックス被加工体をＡｌＮセラミックスとする過程の前後）において、上述した条件によりレーザー変位計で測定したとき、ＡｌＮセラミックスの平均厚みが１５μｍ減少する。したがって、第１工程の研削加工時間が合計３時間であるので、本実施例の加工レートは５μｍ／ｈとなる。さらに、本実施例のＡｌＮセラミックスの加工面の面粗度は、光学干渉計（商品名「Ｚｙｇｏ（登録商標）ＮｅｗＶｉｅｗ７１００、キャノン株式会社製）で測定することにより、Ｒａ＝５ｎｍ、ＰＶ＝５２ｎｍとなる。ここで面粗度の指標としたＲａは、算術平均粗さを意味し、基準長さにおける輪郭曲線の高さ方向のズレの絶対値の平均を表したものをいう。ＰＶは、最大高さ粗さを意味し、基準長さにおける輪郭曲線の中で、山高さの最大値と谷深さの最大値との和を表したものをいう。

≪実施例２≫
＜研削液の準備＞
上記マイクロバブル装置を用いることにより、４時間のバブリングによってＣＯ₂を純水からなる研削液に導入し、ＣＯ₂、ＣＯ₃ ^2-およびＨＣＯ₃ ^-を含む研削液を準備する。この研削液の溶存ＣＯ₂濃度は、上記炭酸ガス濃度計を用いて測定することにより、２０℃のとき１６８４ｍｇ／Ｌとなる。

＜ＡｌＮセラミックス被加工体（ＡｌＮ焼結体）の準備＞
実施例１と同じ条件により、ＡｌＮセラミックス被加工体（ＡｌＮ焼結体）を準備する。

＜第１工程＞
上述の溶存ＣＯ₂濃度が１６８４ｍｇ／Ｌである研削液を上記ＡｌＮセラミックス被加工体の加工面に対して５Ｌ／分の流量で供給しながら３時間の研削加工を行なうことを除いて、実施例１と同じ条件により第１工程を行なって、ＡｌＮセラミックスを得る。

＜ＡｌＮセラミックス表面の組成＞
上記ＡｌＮセラミックスの表面の組成を、後述する第２工程を行なう前に実施例１と同じ条件によりフーリエ変換型赤外分光光度計で測定する。これにより、上記ＡｌＮセラミックスの表面にＡｌＮおよびＮＨ₄Ａｌ（ＯＨ）₂ＣＯ₃が存在していること、すなわちＡｌＮセラミックスの表面にＮＨ₄Ａｌ（ＯＨ）₂ＣＯ₃を含む層が含まれていることを確認する。

＜第２工程＞
さらに、実施例１と同じ条件により第２工程を行なう。これにより、上記ＡｌＮセラミックスの加工面のＮＨ₄Ａｌ（ＯＨ）₂ＣＯ₃を含む層を除去する。

＜加工レート＞
本実施例では、第１工程を行なう前後において、上述した条件によりレーザー変位計で測定したとき、ＡｌＮセラミックスの平均厚みが１５．６μｍ減少する。したがって、第１工程の研削加工時間が合計３時間であるので、本実施例の加工レートは５．２μｍ／ｈとなる。さらに、本実施例のＡｌＮセラミックスの加工面の面粗度は、上記光学干渉計で測定することにより、Ｒａ＝４ｎｍ、ＰＶ＝４７ｎｍとなる。

≪実施例３≫
＜研削液の準備＞
上記マイクロバブル装置を用いることにより、１時間のバブリングによってＣＯ₂を純水からなる研削液に導入し、ＣＯ₂、ＣＯ₃ ^2-およびＨＣＯ₃ ^-を含む研削液を準備する。この研削液の溶存ＣＯ₂濃度は、上記炭酸ガス濃度計を用いて測定することにより、２０℃のとき８５９ｍｇ／Ｌとなる。

＜ＡｌＮセラミックス被加工体（ＡｌＮ焼結体）の準備＞
実施例１と同じ条件により、ＡｌＮセラミックス被加工体（ＡｌＮ焼結体）を準備する。

＜第１工程＞
上述の溶存ＣＯ₂濃度が８５９ｍｇ／Ｌである研削液を上記ＡｌＮセラミックス被加工体の加工面に対して５Ｌ／分の流量で供給しながら３時間の研削加工を行なうことを除いて、実施例１と同じ条件により第１工程を行なって、ＡｌＮセラミックスを得る。

＜ＡｌＮセラミックス表面の組成＞
上記ＡｌＮセラミックスの表面の組成を、後述する第２工程を行なう前に実施例１と同じ条件によりフーリエ変換型赤外分光光度計で測定する。これにより、上記ＡｌＮセラミックスの表面にＡｌＮ、Ａｌ（ＯＨ）₃およびＮＨ₄Ａｌ（ＯＨ）₂ＣＯ₃が存在していること、すなわちＡｌＮセラミックスの表面にＡｌ（ＯＨ）₃を含む層およびＮＨ₄Ａｌ（ＯＨ）₂ＣＯ₃を含む層が含まれていることを確認する。

＜第２工程＞
さらに、実施例１と同じ条件により第２工程を行なう。これにより、上記ＡｌＮセラミックスの加工面のＡｌ（ＯＨ）₃を含む層およびＮＨ₄Ａｌ（ＯＨ）₂ＣＯ₃を含む層を除去する。

＜加工レート＞
本実施例では、第１工程を行なう前後において、上述した条件によりレーザー変位計で測定したとき、ＡｌＮセラミックスの平均厚みが１２．６μｍ減少する。したがって、第１工程の研削加工時間が合計３時間であるので、本実施例の加工レートは４．２μｍ／ｈとなる。さらに、本実施例のＡｌＮセラミックスの加工面の面粗度は、上記光学干渉計で測定することにより、Ｒａ＝１０ｎｍ、ＰＶ＝１１０ｎｍとなる。

≪実施例４≫
＜研削液の準備＞
上記マイクロバブル装置を用いることにより、０．５時間のバブリングによってＣＯ₂を純水からなる研削液に導入し、ＣＯ₂、ＣＯ₃ ^2-およびＨＣＯ₃ ^-を含む研削液を準備する。この研削液の溶存ＣＯ₂濃度は、上記炭酸ガス濃度計を用いて測定することにより、２０℃のとき２６５ｍｇ／Ｌとなる。

＜ＡｌＮセラミックス被加工体（ＡｌＮ焼結体）の準備＞
実施例１と同じ条件により、ＡｌＮセラミックス被加工体（ＡｌＮ焼結体）を準備する。

＜第１工程＞
上述の溶存ＣＯ₂濃度が２６５ｍｇ／Ｌである研削液を上記ＡｌＮセラミックス被加工体の加工面に対して５Ｌ／分の流量で供給しながら３時間の研削加工を行なうことを除いて、実施例１と同じ条件により第１工程を行なって、ＡｌＮセラミックスを得る。

＜ＡｌＮセラミックス表面の組成＞
上記ＡｌＮセラミックスの表面の組成を、後述する第２工程を行なう前に実施例１と同じ条件によりフーリエ変換型赤外分光光度計で測定する。これにより、上記ＡｌＮセラミックスの表面にＡｌＮ、Ａｌ（ＯＨ）₃およびＮＨ₄Ａｌ（ＯＨ）₂ＣＯ₃が存在していること、すなわちＡｌＮセラミックスの表面にＡｌ（ＯＨ）₃を含む層およびＮＨ₄Ａｌ（ＯＨ）₂ＣＯ₃を含む層が含まれていることを確認する。

＜第２工程＞
さらに、実施例１と同じ条件により第２工程を行なう。これにより、上記ＡｌＮセラミックスの加工面のＡｌ（ＯＨ）₃を含む層およびＮＨ₄Ａｌ（ＯＨ）₂ＣＯ₃を含む層を除去する。

＜加工レート＞
本実施例では、第１工程を行なう前後において、上述した条件によりレーザー変位計で測定したとき、ＡｌＮセラミックスの平均厚みが４．８μｍ減少する。したがって、第１工程の研削加工時間が合計３時間であるので、本実施例の加工レートは１．６μｍ／ｈとなる。さらに、本実施例のＡｌＮセラミックスの加工面の面粗度は、上記光学干渉計で測定することにより、Ｒａ＝１８ｎｍ、ＰＶ＝１９９ｎｍとなる。

≪実施例５≫
＜研削液の準備＞
上記マイクロバブル装置を用いることにより、２時間のバブリングによってＣＯ₂を純水からなる研削液に導入し、ＣＯ₂、ＣＯ₃ ^2-およびＨＣＯ₃ ^-を含む研削液を準備する。この研削液の溶存ＣＯ₂濃度は、上記炭酸ガス濃度計を用いて測定することにより、３０℃のとき１０２１ｍｇ／Ｌとなる。

＜ＡｌＮセラミックス被加工体（ＡｌＮ焼結体）の準備＞
実施例１と同じ条件により、ＡｌＮセラミックス被加工体（ＡｌＮ焼結体）を準備する。

＜第１工程＞
上述の溶存ＣＯ₂濃度が１０２１ｍｇ／Ｌである研削液を上記ＡｌＮセラミックス被加工体の加工面に対して５Ｌ／分の流量で供給しながら３時間の研削加工を行なうことを除いて、実施例１と同じ条件により第１工程を行なって、ＡｌＮセラミックスを得る。

＜ＡｌＮセラミックス表面の組成＞
上記ＡｌＮセラミックスの表面の組成を、後述する第２工程を行なう前に実施例１と同じ条件によりフーリエ変換型赤外分光光度計で測定する。これにより、上記ＡｌＮセラミックスの表面にＡｌＮおよびＮＨ₄Ａｌ（ＯＨ）₂ＣＯ₃が存在していること、すなわちＡｌＮセラミックスの表面にＮＨ₄Ａｌ（ＯＨ）₂ＣＯ₃を含む層が含まれていることを確認する。

＜第２工程＞
さらに、実施例１と同じ条件により第２工程を行なう。これにより、上記ＡｌＮセラミックスの加工面のＮＨ₄Ａｌ（ＯＨ）₂ＣＯ₃を含む層を除去する。

＜加工レート＞
本実施例では、第１工程を行なう前後において、上述した条件によりレーザー変位計で測定したとき、ＡｌＮセラミックスの平均厚みが１４．４μｍ減少する。したがって、第１工程の研削加工時間が合計３時間であるので、本実施例の加工レートは４．８μｍ／ｈとなる。さらに、本実施例のＡｌＮセラミックスの加工面の面粗度は、上記光学干渉計で測定することにより、Ｒａ＝６ｎｍ、ＰＶ＝７３ｎｍとなる。

≪実施例６≫
＜研削液の準備＞
上記マイクロバブル装置を用いることにより、２時間のバブリングによってＣＯ₂を純水からなる研削液に導入し、ＣＯ₂、ＣＯ₃ ^2-およびＨＣＯ₃ ^-を含む研削液を準備する。この研削液の溶存ＣＯ₂濃度は、上記炭酸ガス濃度計を用いて測定することにより、３５℃のとき６２０ｍｇ／Ｌとなる。

＜ＡｌＮセラミックス被加工体（ＡｌＮ焼結体）の準備＞
実施例１と同じ条件により、ＡｌＮセラミックス被加工体（ＡｌＮ焼結体）を準備する。

＜第１工程＞
上述の溶存ＣＯ₂濃度が６２０ｍｇ／Ｌである研削液を上記ＡｌＮセラミックス被加工体の加工面に対して５Ｌ／分の流量で供給しながら３時間の研削加工を行なうことを除いて、実施例１と同じ条件により第１工程を行なって、ＡｌＮセラミックスを得る。

＜ＡｌＮセラミックス表面の組成＞
上記ＡｌＮセラミックスの表面の組成を、後述する第２工程を行なう前に実施例１と同じ条件によりフーリエ変換型赤外分光光度計で測定する。これにより、上記ＡｌＮセラミックスの表面にＡｌＮ、Ａｌ（ＯＨ）₃およびＮＨ₄Ａｌ（ＯＨ）₂ＣＯ₃が存在していること、すなわちＡｌＮセラミックスの表面にＡｌ（ＯＨ）₃を含む層およびＮＨ₄Ａｌ（ＯＨ）₂ＣＯ₃を含む層が含まれていることを確認する。

＜第２工程＞
さらに、実施例１と同じ条件により第２工程を行なう。これにより、上記ＡｌＮセラミックスの加工面のＡｌ（ＯＨ）₃を含む層およびＮＨ₄Ａｌ（ＯＨ）₂ＣＯ₃を含む層を除去する。

＜加工レート＞
本実施例では、第１工程を行なう前後において、上述した条件によりレーザー変位計で測定したとき、ＡｌＮセラミックスの平均厚みが１１．４μｍ減少する。したがって、第１工程の研削加工時間が合計３時間であるので、本実施例の加工レートは３．８μｍ／ｈとなる。さらに、本実施例のＡｌＮセラミックスの加工面の面粗度は、上記光学干渉計で測定することにより、Ｒａ＝１３ｎｍ、ＰＶ＝１４１ｎｍとなる。

≪比較例≫
＜研削液の準備＞
純水からなる研削液を準備する。この研削液の溶存ＣＯ₂濃度は、上記炭酸ガス濃度計を用いて測定することにより、２０℃のとき検出限界以下（１．４９ｍｇ／Ｌ未満）となる。

＜ＡｌＮセラミックス被加工体（ＡｌＮ焼結体）の準備＞
実施例１と同じ条件により、ＡｌＮセラミックス被加工体（ＡｌＮ焼結体）を準備する。

＜第１工程＞
上述の溶存ＣＯ₂濃度が１．４９ｍｇ／Ｌ未満である研削液（２５℃）を上記ＡｌＮセラミックス被加工体の加工面に対して５Ｌ／分の流量で供給しながら３時間の研削加工を行なうことを除いて、実施例１と同じ条件により第１工程を行なって、ＡｌＮセラミックスを得る。

＜ＡｌＮセラミックス表面の組成＞
上記ＡｌＮセラミックスの表面の組成を、後述する第２工程を行なう前に実施例１と同じ条件によりフーリエ変換型赤外分光光度計で測定する。これにより、上記ＡｌＮセラミックスの表面にＡｌＮが存在していること、すなわちＡｌＮセラミックスの表面にＡｌＮの層のみ含まれていることを確認する。

＜第２工程＞
さらに、実施例１と同じ条件により第２工程を行なう。これにより、上記ＡｌＮセラミックスの加工面のＡｌＮの層を除去する。

＜加工レート＞
本比較例では、第１工程を行なう前後において、上述した条件によりレーザー変位計で測定したとき、ＡｌＮセラミックスの平均厚みが３．６μｍ減少する。したがって、第１工程の研削加工時間が合計３時間であるので、本比較例の加工レートは１．２μｍ／ｈである。さらに、本比較例のＡｌＮセラミックスの加工面の面粗度は、上記光学干渉計で測定することにより、Ｒａ＝１９ｎｍ、ＰＶ＝２１２ｎｍとなる。

上記実施例１〜６および比較例に関し、バブリングによる研削液へのＣＯ₂導入の有無とその時間、溶存ＣＯ₂濃度、研削液温度、加工レート、加工時間およびＡｌＮセラミックスの表面で確認される組成（化合物）の一覧を下記表１に示す。

以上より、実施例１〜６のＡｌＮセラミックスは、溶存ＣＯ₂濃度が１．４９ｍｇ／Ｌ以上である研削液を用いてＡｌＮセラミックス（ＡｌＮセラミックス被加工体）を研削し、ＡｌＮセラミックスの表面にＮＨ₄Ａｌ（ＯＨ）₂ＣＯ₃を含む層を含有させることにより、比較例のＡｌＮセラミックスに比べ、加工レートが向上することが分かる。特に、研削液の溶存ＣＯ₂濃度が１０００ｍｇ／Ｌ以上である実施例１、２および５は、実施例３、４および６に比べて加工レートがより一層向上することが分かる。さらに、実施例１〜６のＡｌＮセラミックスは、比較例のＡｌＮセラミックスに比べ、Ｒａ値およびＰＶ値を指標とする面粗度についても優れている。

以上のように本発明の実施の形態および実施例について説明を行なったが、上述の各実施の形態および実施例の構成を適宜組み合わせることも当初から予定している。

今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

Claims (6)

1. ＡｌＮセラミックスの製造方法であって、
   ＣＯ₂、ＣＯ₃ ^2-およびＨＣＯ₃ ^-のいずれかを少なくとも含む研削液を用いてＡｌＮセラミックスを研削または浸漬する第１工程を含み、
   前記研削液は、溶存ＣＯ₂濃度が１．４９ｍｇ／Ｌ以上である、ＡｌＮセラミックスの製造方法。
2. 前記研削液は、前記溶存ＣＯ₂濃度が１０００ｍｇ／Ｌ以上である、請求項１に記載のＡｌＮセラミックスの製造方法。
3. 前記研削液は、温度が３０℃以下である、請求項１または請求項２に記載のＡｌＮセラミックスの製造方法。
4. 前記ＡｌＮセラミックスの製造方法は、前記第１工程の後に、前記ＡｌＮセラミックスをさらに研削する第２工程を含む、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のＡｌＮセラミックスの製造方法。
5. ＮＨ₄Ａｌ（ＯＨ）₂ＣＯ₃を含む層を表面に含む、ＡｌＮセラミックス。
6. 前記層は、０．１μｍ以上の平均厚みを有する、請求項５に記載のＡｌＮセラミックス。