JP3152861B2 - Diamond composite member and method of manufacturing the same - Google Patents
Diamond composite member and method of manufacturing the sameInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、ダイヤモンド複合部材
およびその製造方法に関するもので、特に、加工用切削
工具，ドリル，エンドミル，スリッターナイフ等の産業
用刃物、各種の摺動部品、糸道，ガイドブッシュ等の耐
摩耗部材、各種測定機器用部品、精密加工用刃物、医療
用器具、各種電子素子、電子部品用放熱板等に最適なダ
イヤモンド複合部材およびその製造方法に関するもので
ある。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a diamond composite member and a method for producing the same, and more particularly, to a cutting tool for machining, an industrial knife such as a drill, an end mill, a slitter knife, various sliding parts, a thread path, and the like. The present invention relates to a diamond composite member most suitable for a wear-resistant member such as a guide bush, a part for various measuring instruments, a blade for precision machining, a medical instrument, various electronic elements, a heat sink for electronic parts, and a method for producing the same.
【０００２】[0002]
【従来技術】ダイヤモンド等の超硬質材料は、従来大規
模な超高圧プレス装置により作成していた。しかし、気
相合成法（ＣＶＤ）によれば、これらの材料が簡便な方
法により得られることから、気相合成法によるダイヤモ
ンド等の超硬質材料は、今後、広範囲にわたる応用が期
待されている（特開昭６０−５４９９５号公報等参
照）。2. Description of the Related Art Conventionally, ultra-hard materials such as diamond have been produced by a large-scale ultra-high pressure press. However, according to the vapor phase synthesis method (CVD), since these materials can be obtained by a simple method, ultra-hard materials such as diamond by the vapor phase synthesis method are expected to be applied in a wide range in the future ( See JP-A-60-54995.
【０００３】しかし、ＣＶＤによるダイヤモンド等の超
硬質膜は、母材への密着性が不十分で剥がれが生じ易い
という問題がある。そこでこの対策としてシリコン基板
上にダイヤモンド膜を形成し、しかる後に、シリコン基
板を除去し、ダイヤモンド膜を切り出して超硬工具から
なる母材にろう付けする事が提案されている。[0003] However, there is a problem that an ultra-hard film of diamond or the like formed by CVD has insufficient adhesion to a base material and easily peels off. Therefore, as a countermeasure, it has been proposed to form a diamond film on a silicon substrate, then remove the silicon substrate, cut out the diamond film, and braze the base material made of a carbide tool.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする問題点】しかしながら、上記
ダイヤモンド膜を直接母材にろう付けする方法では、ダ
イヤモンドとろう材（例えば、Ａｇ，Ａｕ−Ｓｎ等）と
の濡れ性が低いため、ダイヤモンド膜と母材との接合強
度が低く、例えば、短時間でダイヤモンド膜が母材から
脱落するという問題があった。また、この方法ではダイ
ヤモンドを厚くコーティングする必要があるため、結晶
粒子の大きさにバラツキがあり、性能のバラツキが大き
いという問題があった。However, in the method of directly brazing the diamond film to the base material, the diamond film has low wettability with the brazing material (for example, Ag, Au-Sn, etc.), and therefore the diamond film is hardly used. There is a problem that the bonding strength between the metal and the base material is low, for example, the diamond film falls off from the base material in a short time. Further, in this method, it is necessary to coat the diamond with a large thickness, so that there is a problem that the size of the crystal grains varies and the performance varies greatly.
【０００５】しかも、膜厚が厚いダイヤモンド膜を生成
する必要があったため、厚いダイヤモンド膜を生成する
ためのコスト（例えば電力費、装置費、製造に要する時
間）が増大し、総合的にみて従来の超高圧合成法による
人工ダイヤに対する優位性が認められなかった。[0005] In addition, since it is necessary to form a thick diamond film, the cost (eg, power cost, equipment cost, and time required for manufacturing) for forming a thick diamond film increases. Did not show any superiority to artificial diamonds by ultra-high pressure synthesis.
【０００６】そのため、ダイヤモンド等の超硬質膜が形
成された工具は未だ普及していないのが現状である。[0006] For this reason, at present, tools having an ultra-hard film such as diamond formed thereon have not yet become widespread.
【０００７】[0007]
【問題点を解決するための手段】本発明者は多孔質のダ
イヤモンド質膜を形成し、そのダイヤモンド結晶粒子の
間の空隙にタングステン等を充填して使用する方法を開
発し、先に出願した。しかし、この方法では特に広い面
積にコーティングしたダイヤモンド質膜の場合、ダイヤ
モンド質膜中のダイヤモンド粒子の大きさや結晶状態に
ばらつきが生じることがあり、タングステン等の充填性
にばらつきが生じ易いことが判明した。そこで、生成し
たダイヤモンド質膜の材質に無関係に一定の手段により
凹部を形成し、この凹部を有するダイヤモンド質膜の表
面に金属等を形成する方法を見出し、本発明に至った。Means for Solving the Problems The present inventors have developed a method of forming a porous diamond film and filling the voids between the diamond crystal grains with tungsten or the like, and have filed an earlier application. . However, it has been found that in this method, particularly in the case of a diamond-like film coated over a large area, the size and the crystal state of the diamond particles in the diamond-like film may vary, and the filling property of tungsten or the like tends to vary. did. Therefore, a recess is formed by a certain means irrespective of the material of the formed diamond film, and the surface of the diamond film having the recess is formed.
A method for forming a metal or the like on a surface has been found, and the present invention has been achieved.
【０００８】即ち、本発明のダイヤモンド複合部材は、
気相合成法により製造されたダイヤモンドおよびダイヤ
モンド状炭素のうち少なくとも一種からなり、その表面
に凹部が形成されたダイヤモンド質膜の表面全面に、金
属、プラスチックおよびセラミックスのうち少なくとも
一種からなる支持膜を０．０５乃至３ｍｍの厚みで形成
してなるものである。That is, the diamond composite member of the present invention comprises:
A support film made of at least one of metal, plastic, and ceramics is formed on the entire surface of the diamond-like film formed of at least one of diamond and diamond-like carbon produced by a gas phase synthesis method and having a concave portion formed on its surface. It is formed with a thickness of 0.05 to 3 mm .
【０００９】また、本発明のダイヤモンド複合部材は、
基板の表面に、気相合成法によりダイヤモンドおよびダ
イヤモンド状炭素のうち少なくとも一種からなるダイヤ
モンド質膜を形成し、このダイヤモンド質膜に凹部を形
成し、前記ダイヤモンド質膜の凹部側の面に金属，プラ
スチックおよびセラミックスのうち少なくとも一種から
なる支持膜を形成した後、前記基板を除去する方法であ
る。Further, the diamond composite member of the present invention comprises:
A diamond-like film made of at least one of diamond and diamond-like carbon is formed on the surface of the substrate by a vapor phase synthesis method, and a concave portion is formed in the diamond-like film. This is a method of forming a support film made of at least one of plastic and ceramics, and then removing the substrate.
【００１０】本発明におけるダイヤモンド状炭素とは、
非常に緻密で高硬度であり、結晶粒界が見られず、規則
的な結晶構造を有する結晶質ダイヤモンドとは異なる構
造の炭素を意味する。これらはマイクロ波ＣＶＤ等公知
の方法でシリコン、モリブデン等よりなる基板上に成膜
することができる。The diamond-like carbon in the present invention is:
It means carbon having a very different structure from crystalline diamond, which is very dense, has high hardness, has no grain boundaries, and has a regular crystal structure. These can be formed on a substrate made of silicon, molybdenum, or the like by a known method such as microwave CVD.
【００１１】ダイヤモンド質膜の凹部の空隙率は５〜８
０％、ダイヤモンド質膜の支持膜への密着性向上の点か
ら望ましくは３５〜６５％である。ダイヤモンド質膜の
凹部の空隙率とは、ダイヤモンド質膜の凹部とその他の
面積比であり、全面積に対して凹部の占める面積の比と
して表される。この空隙率は、画像解析装置により凹部
とその他の凸部の面積を測定して算出する。The porosity of the concave portion of the diamond film is 5-8.
0%, desirably 35 to 65% from the viewpoint of improving the adhesion of the diamond film to the support film. The porosity of the concave portion of the diamond film is the ratio of the concave portion of the diamond film to the other area, and is expressed as the ratio of the area occupied by the concave portion to the entire area. This porosity is calculated by measuring the area of the concave portion and the other convex portions by an image analyzer.
【００１２】凹部は、例えば、レーザーやダイヤモンド
砥石により、図３に示すように点状に形成したり、図４
に示すように格子状に形成する。曲線状に凹部を形成し
ても良い。また、酸素を含む雰囲気中で５００〜７５０
℃で０．５〜４時間熱処理したり、酸素を含むプラズマ
中でエッチングしても凹部を形成することができる。The concave portion is formed in a dot shape as shown in FIG. 3 by using, for example, a laser or a diamond grindstone.
As shown in FIG. The concave portion may be formed in a curved shape. 500 to 750 in an atmosphere containing oxygen.
The concave portion can be formed by heat treatment at 0.5 ° C. for 0.5 to 4 hours or etching in a plasma containing oxygen.
【００１３】この中でも、凹部形成には、レーザーによ
る場合が種々の点から優れている。レーザーの種類は任
意に選択できるが、一般にはＹＡＧレーザーが有効に用
いられる。微細加工が必要な場合には、エキシマレーザ
ーが特に有効である。Among them, the formation of the concave portion is excellent in various points by using a laser. The type of laser can be arbitrarily selected, but generally, a YAG laser is effectively used. When fine processing is required, an excimer laser is particularly effective.
【００１４】ダイヤモンド質膜の膜厚は所望の厚さが使
用できるが、一般的には１〜５００μｍ、耐摩耗性と経
済性を考慮すると５〜２００μｍが望ましい。凹部深さ
および凹部幅は任意に設定できるが、一般的には、凹部
深さはダイヤモンド質膜の二分の一以下、凹部幅は凹部
深さと同程度かそれ以下が、アンカー効果を持たせる点
で望ましい。しかし、電子素子等特殊な用途として、凹
部として貫通孔をダイヤモント質膜に形成し、この貫通
孔に上記金属，プラスチック，セラミックスを充填し、
所望形状のダイヤモンドが充填物の間に分散した状態の
複合部材を作成することもできる。Although the desired thickness of the diamond film can be used, it is generally 1 to 500 μm, and preferably 5 to 200 μm in consideration of wear resistance and economy. The recess depth and the recess width can be set arbitrarily, but in general, the depth of the recess is not more than half of the diamond film, and the width of the recess is about the same as or less than the depth of the recess. Is desirable. However, as a special use such as an electronic element, a through-hole is formed in a diamond film as a concave portion, and the through-hole is filled with the above-described metal, plastic, or ceramic.
It is also possible to create a composite member in which diamonds of a desired shape are dispersed between the fillers.
【００１５】凹部の形状は任意に設定できるが、面状
（凹部の幅が広い場合）では密着性が低くなるので点状
もしくは線状（凹部の幅が狭い）が望ましい。線状の場
合、線と線との交点ではダイヤモンドの角が欠けやすく
なる傾向があるため、線の交点では凹部深さを深くし、
欠けを防止する方が良い。The shape of the concave portion can be set arbitrarily. However, in the case of a planar shape (when the width of the concave portion is wide), the adhesion becomes low. In the case of a linear shape, the angle of the diamond tends to be chipped at the intersection of the lines, so the depth of the concave portion is increased at the intersection of the lines,
It is better to prevent chipping.
【００１６】支持膜の材料は用途に応じ任意に選択でき
る。支持膜材料に用いられる金属としては、Ａｌ，Ｍ
ｏ，Ｚｒ，Ｗ，Ｔｉ，Ｎｉ，Ｔａ，Ｎｂ，Ｃｏ，Ｆｅ，
Ｃｒ，Ｃｕ等から選ばれる少なくとも１種の金属からな
るもので、特には、熱膨張率がダイヤモンドに近いとい
う点でＷ，Ｍｏが望ましい。また、メッキが容易という
点でＮｉ，Ｃｏ，Ｃｕが望ましい。金属からなる支持膜
の厚みは０．０５〜３．０ｍｍ、特には、製造コストの
点から０．１〜１．０ｍｍであることが望ましい。支持
膜の形成は、メッキ法の他、真空蒸着法，スパッタリン
グ，イオンプレーティングなどの物理気相法（ＰＶ
Ｄ）、熱ＣＶＤ，プラズマＣＶＤ，光ＣＶＤ、プラズマ
ジェット法等の化学気相法（ＣＶＤ）でも作成できる
が、Ｃｕ，Ｎｉ，Ｃｏ等の金属の場合には無電界メッ
キ，電気メッキ等の方法で作製することが有効である。
ダイヤモンドは導電性がないので、Ｎｉ，Ｃｏ，Ｃｕの
無電解メッキが好適に用いられる。ＰＶＤ，ＣＶＤや無
電解メッキにより導電性を持たせた後、電気メッキや電
鋳法によって金属を厚く形成しても良い。The material of the support membrane can be arbitrarily selected according to the application. The metals used for the support film material include Al, M
o, Zr, W, Ti, Ni, Ta, Nb, Co, Fe,
It is made of at least one kind of metal selected from Cr, Cu and the like. In particular, W and Mo are preferable in that the coefficient of thermal expansion is close to that of diamond. Also, Ni, Co, and Cu are desirable in that plating is easy. The thickness of the supporting film made of metal is preferably 0.05 to 3.0 mm, particularly preferably 0.1 to 1.0 mm from the viewpoint of manufacturing cost. The support film is formed by a physical vapor phase method (PV, such as vacuum deposition, sputtering, or ion plating) in addition to the plating method.
D), chemical vapor deposition (CVD) such as thermal CVD, plasma CVD, optical CVD, plasma jet, etc., but in the case of metals such as Cu, Ni, Co , etc., methods such as electroless plating and electroplating. It is effective to make the above.
Since diamond has no conductivity, electroless plating of Ni, Co, and Cu is preferably used. After giving conductivity by PVD, CVD or electroless plating, a thick metal may be formed by electroplating or electroforming.
【００１７】支持膜材料がプラスチックである場合に
は、プラスチックが可塑性を有する状態で凹部に充填
し、支持膜を形成する。この場合プラスチックを加圧し
たり、雰囲気を減圧して浸透を容易にすることが有効で
ある。When the material of the support film is plastic, the concave portion is filled with the plastic having plasticity to form a support film. In this case, it is effective to pressurize the plastic or reduce the atmosphere to facilitate the permeation.
【００１８】支持膜材料が金属タングステンおよび炭化
タングステンのうち少なくとも一種あるいはセラミック
である場合はＣＶＤ法が有効である。尚、炭化タングス
テンとしてはＷＣやＷ2 Ｃが挙げられる。When the material of the supporting film is at least one of metal tungsten and tungsten carbide or ceramic, the CVD method is effective. As the tungsten carbide include WC and W 2 C.
【００１９】支持膜材料としてセラミックスを用いる場
合には、セラミックスとしては、金属の炭化物，窒化
物，硼化物，酸化物，硅化物のうち少なくとも１種類、
経済性や実用性を考慮するとセラミックス層としてはＴ
ｉ，Ｚｒ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗ，Ａｌ，Ｓｉから選ばれる少
なくとも一種の炭化物または窒化物が好ましい。When ceramics is used as the support film material, at least one of metal carbides, nitrides, borides, oxides, and silicides is used as the ceramics.
Considering economy and practicality, the ceramic layer is T
At least one carbide or nitride selected from i, Zr, Cr, Mo, W, Al, and Si is preferable.
【００２０】そして、この中でも、窒化アルミニウム、
窒化珪素、炭化珪素が良好に使用できる。また、セラミ
ックスからなる支持膜の厚みは、コスト的な観点から
０．０５乃至３ｍｍであることが重要である。厳しい使
用条件やコストを考慮すると０．１乃至１．０ｍｍが特
に望ましい。セラミックスで支持膜を形成するには、公
知のＣＶＤ法が使用可能である。しかし、炭化珪素、窒
化珪素等ではＣＶＤ時の温度を１０００℃程度以下に下
げる工夫が必要である。金属とセラミックスの複合材料
として、超硬合金やサーメット材料がある。And, among these, aluminum nitride,
Silicon nitride and silicon carbide can be used favorably. It is important that the thickness of the support film made of ceramics is 0.05 to 3 mm from the viewpoint of cost. In consideration of severe use conditions and costs, 0.1 to 1.0 mm is particularly desirable. A known CVD method can be used to form a support film using ceramics. However, for silicon carbide, silicon nitride, etc., it is necessary to reduce the temperature during CVD to about 1000 ° C. or less. As a composite material of metal and ceramic, there is a cemented carbide or a cermet material.
【００２１】本発明のダイヤモンド複合部材の製造は、
シリコン等からなる基板の表面に、ＣＶＤ法によりダイ
ヤモンドおよびダイヤモンド状炭素のうち少なくとも一
種からなるダイヤモンド質膜を形成し、このダイヤモン
ド質膜に、例えば、レーザーで凹部を形成し、作製した
凹部中に金属，プラスチック，セラミックスのうち少な
くとも一種を充填するとともに、ダイヤモンド質膜の表
面に支持膜を形成し、ダイヤモンド複合部材が形成され
る。また、徐々に変化する傾斜材料により支持膜を形成
しても良い。The production of the diamond composite member of the present invention is as follows.
A diamond-like film made of at least one of diamond and diamond-like carbon is formed on a surface of a substrate made of silicon or the like by a CVD method, and a recess is formed in the diamond-like film, for example, by a laser. metal, plastic, to fill at least one of ceramics, the table of the diamond membrane
A support film is formed on the surface, and a diamond composite member is formed. Further, the support film may be formed of a gradually changing gradient material.
【００２２】このようにして形成されたダイヤモンド複
合部材は、所望により母材にろう付けされた後シリコン
等の基板が除去されるか、或いは、シリコン等の基板が
除去された後ダイヤモンド複合部材が母材にろう付けさ
れる。The diamond composite member formed as described above may be brazed to a base material if necessary and then the substrate such as silicon may be removed, or the diamond composite member may be removed after the substrate such as silicon is removed. Brazed to base metal.
【００２３】[0023]
【作用】本発明のダイヤモンド複合部材によれば、ダイ
ヤモンド質膜にレーザー等により凹部を形成し、その凹
部に金属，プラスチック，セラミックスのうち少なくと
も一種を充填するとともに、その凹部を有するダイヤモ
ンド質膜の表面全面に、支持膜を形成したので、金属，
プラスチック，セラミックスからなる支持膜とダイヤモ
ンド質膜とを強固に結合させることができる。According to diamond composite member of the present invention, a recess with a laser or the like to diamond film, a metal in the concave portion, a plastic, to fill at least one of ceramics, diamond having the recess
The support film is formed on the entire surface of the
The support film made of plastic or ceramic and the diamond film can be firmly bonded.
【００２４】また、凹部をレーザーにより形成すれば、
ダイヤモンドの結晶粒子の大きさや形状に左右されず、
金属，プラスチック，セラミックスとダイヤモンド質膜
とを安定した状態で強固に結合させることができる。If the recess is formed by a laser,
Independent of the size and shape of diamond crystal grains,
Metals, plastics, ceramics and the diamond film can be firmly bonded in a stable state.
【００２５】[0025]
【実施例】本発明のダイヤモンド複合部材およびその製
造方法を図面を用いて詳細に説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A diamond composite member and a method of manufacturing the same according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
【００２６】図１は本発明のダイヤモンド複合部材を示
すもので、符号１は、ダイヤモンド質膜であり、このダ
イヤモンド質膜１には凹部２が形成されており、凹部２
が形成されたダイヤモンド質膜１の表面には支持膜３が
形成されている。FIG. 1 shows a diamond composite member according to the present invention. Reference numeral 1 denotes a diamond film, and a concave portion 2 is formed in the diamond film 1.
The support film 3 is formed on the surface of the diamond-like film 1 on which is formed.
【００２７】このようなダイヤモンド複合部材は、先
ず、図２（ａ）に示すように、公知の材料よりなる基板
８にＣＶＤ法によりダイヤモンド質膜１を成膜する。こ
の時の、膜１を成膜する基板８は、例えば、シリコン，
モリブデン，チタン等の金属或いは窒化珪素，炭化珪素
等のセラミックス，炭素等から形成され、任意に選択で
きるが、成膜初期に於ける核生成の容易さや後の工程に
おける除去の容易さからシリコンからなる基板８が適し
ている。In such a diamond composite member, first, as shown in FIG. 2A, a diamond film 1 is formed on a substrate 8 made of a known material by a CVD method. At this time, the substrate 8 on which the film 1 is formed is, for example, silicon,
It is made of a metal such as molybdenum or titanium, or a ceramic such as silicon nitride or silicon carbide, or carbon. The material can be selected arbitrarily. Substrate 8 is suitable.
【００２８】ダイヤモンド質膜１の成膜にはマイクロ波
プラズマＣＶＤ，熱フィラメントＣＶＤ，ＥＣＲプラズ
マＣＶＤ，プラズマジェット法など公知の方法が用いら
れる。ダイヤモンド膜は、例えば、ＥＣＲプラズマＣＶ
Ｄ法では、装置内にＳｉ基板を設置し、最大強度２ＫＧ
の磁場を印加するとともにマイクロ波出力３〜５ＫＷ、
基体温度７００℃以下、装置内圧力０．０５〜０．５Ｔ
ｏｒｒの条件で成膜を行うことにより得られる。尚、反
応ガスはＣＨ4 、ＣＯ2 、Ｈ2 を用い、メタンの濃度は
５％以下とすることにより作製することができる。Known methods such as microwave plasma CVD, hot filament CVD, ECR plasma CVD, and plasma jet method are used to form the diamond film 1. The diamond film is, for example, an ECR plasma CV
In the D method, a Si substrate is installed in the apparatus and the maximum strength is 2KG.
And a microwave output of 3 to 5 KW,
Substrate temperature 700 ° C or less, internal pressure of 0.05 to 0.5T
It is obtained by forming a film under the conditions of orr. The reaction gas can be produced by using CH 4 , CO 2 , and H 2 and controlling the concentration of methane to 5% or less.
【００２９】次に、図２（ｂ）に示すように、ダイヤモ
ンド質膜１にレーザにより凹部２を形成する。凹部２
は、図３および図４に示すように、点状または格子状に
形成される。レーザー加工は公知の方法が使用できる
が、ＹＡＧレーザーかエキシマレーザーが望ましい。Ｙ
ＡＧレーザーでは熱が発生するため、ダイヤモンドが過
度に加熱されないよう加工の間に冷却の時間を入れるこ
とが必要である。エキシマレーザーは微細加工が容易で
あり、好適に用いられるが装置が高価であることが難点
である。Next, as shown in FIG. 2B, a concave portion 2 is formed in the diamond film 1 by laser. Recess 2
Are formed in a point-like or lattice-like manner as shown in FIGS. A known method can be used for laser processing, but a YAG laser or an excimer laser is preferable. Y
Since an AG laser generates heat, it is necessary to allow time for cooling during processing so that the diamond is not excessively heated. Excimer lasers are easy to perform fine processing and are preferably used, but are disadvantageous in that the equipment is expensive.
【００３０】そして、凹部２が形成されたダイヤモンド
質膜に、図２（ｃ）に示すように、金属，プラスチック
およびラミックスのうち少なくとも一種からなる支持膜
を形成する。この支持膜の形成の際に、凹部にも金属，
プラスチック，セラミックスが充填されることになる。
支持膜の形成は、公知の方法で行われる。メッキの場合
には、ダイヤモンドは導電性がないため、無電解メッキ
法が好適に用いられる。Then, as shown in FIG. 2 (c), a support film made of at least one of metal, plastic and lamix is formed on the diamond film having the concave portions 2 formed thereon. When forming this support film, metal
Plastic and ceramics will be filled.
The formation of the support film is performed by a known method. In the case of plating, an electroless plating method is preferably used because diamond has no conductivity.
【００３１】この後、シリコン等からなる基板を機械的
に剥離する。酸等で溶解除去しても良い。これにより、
図１に示したようなダイヤモンド複合部材が得られる。
次にこれをレーザー等で所定形状にカットし、その後必
要に応じ、ダイヤモンド複合部材を所望部品にろう付け
等の方法で固定する。シリコン等の基板の除去はダイヤ
モンド複合部材を母材にろう付けした後行っても良い。Thereafter, the substrate made of silicon or the like is mechanically peeled off. It may be dissolved and removed with an acid or the like. This allows
A diamond composite member as shown in FIG. 1 is obtained.
Next, this is cut into a predetermined shape by a laser or the like, and then, if necessary, the diamond composite member is fixed to a desired part by a method such as brazing. The substrate such as silicon may be removed after brazing the diamond composite member to the base material.
【００３２】本発明者は、本発明の効果を確認すべく、
ダイヤモンド質膜の厚み、凹部の幅と深さ、凹部の占有
率、凹部の加工方法、支持膜の材料（凹部の充填材料と
同一）およびその形成方法を変えて、ダイヤモンド質膜
と支持膜との密着性について試験した。The present inventor has sought to confirm the effects of the present invention.
By changing the thickness of the diamond film, the width and depth of the concave portion, the occupation ratio of the concave portion, the processing method of the concave portion, the material of the support film (the same as the filling material of the concave portion) and the forming method thereof, Was tested for adhesion.
【００３３】凹部の占有率は画像解析装置により凹部と
凸部の面積比を測定して算出した。The occupancy of the concave portion was calculated by measuring the area ratio between the concave portion and the convex portion using an image analyzer.
【００３４】また、ダイヤモンド質膜と支持膜との密着
性については、図５に示すように、ダイヤモンド質膜１
と支持膜３にそれぞれ治具１１を接着し、これらの治具
を引っ張り、その剥がれ具合から判断した。即ち、ダイ
ヤモンド質膜と支持膜の界面から剥がれる場合には密着
性がないとして×、一部界面から剥がれる場合には△、
界面以外で剥がれる場合には○とした。この結果を表１
に示す。As for the adhesion between the diamond film and the support film, as shown in FIG.
The jig 11 was adhered to the support film 3 and the support film 3, respectively, and these jigs were pulled and judged from the degree of peeling. That is, when peeling off from the interface between the diamond-like film and the support film, it is determined that there is no adhesion.
When it was peeled off other than at the interface, it was evaluated as ○. Table 1 shows the results.
Shown in
【００３５】[0035]
【表１】 [Table 1]
【００３６】この表１から、本発明のダイヤモンド複合
部材では、ダイヤモンド質膜と支持膜とは優れた密着性
を有することが判る。From Table 1, it can be seen that in the diamond composite member of the present invention, the diamond film and the support film have excellent adhesion.
【００３７】尚、試料Ｎo.８は図３に示したような直径
２０μｍの点状の凹部を形成し、試料Ｎo.１２および１
３は図３に示したような直径１００μｍの点状の凹部を
形成した。また、Ｎo.８，１２，１３以外は、図４に示
したような格子状の凹部を形成し、試料Ｎo.２１は、凹
部同士が交差する部分も他の部分の溝の深さと同じにし
たが、試料Ｎo.２１以外は、凹部同士が交差する部分で
は、他の部分よりも深く（約２倍の深さ）凹部を形成し
た。Sample No. 8 had a dot-like concave portion having a diameter of 20 μm as shown in FIG.
No. 3 formed a dot-shaped concave portion having a diameter of 100 μm as shown in FIG. Except for Nos. 8, 12, and 13, a lattice-shaped concave portion as shown in FIG. 4 is formed. In Sample No. 21, the portion where the concave portions intersect has the same depth as the groove at the other portions. However, except for the sample No. 21, a concave portion was formed deeper (about twice as deep) at the portion where the concave portions intersect with each other.
【００３８】本発明では、支持膜と反対側のダイヤモン
ド質膜の表面に、ダイヤモンドおよびダイヤモンド状炭
素のうち少なくとも一種からなる緻密膜を０．２μｍ以
上の厚みで形成しても良い。この場合には耐摩耗性およ
び熱伝導性を向上することができる。緻密膜の厚さは、
耐摩耗性向上のためには２〜１０μｍ、熱伝導性向上の
ためには１０〜１００μｍ程度が良い。In the present invention, a dense film made of at least one of diamond and diamond-like carbon may be formed with a thickness of 0.2 μm or more on the surface of the diamond film opposite to the support film. In this case, wear resistance and heat conductivity can be improved. The thickness of the dense membrane is
The thickness is preferably about 2 to 10 μm for improving the wear resistance, and about 10 to 100 μm for improving the thermal conductivity.
【００３９】[0039]
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明のダイヤモン
ド複合部材では、例えば、レーザーによりダイヤモンド
質膜に凹部を形成し、この凹部に金属、プラスチック、
セラミックスのうち少なくとも一種を充填させるととも
に、凹部を有するダイヤモンド質膜の表面全面に支持膜
を形成したので、ダイヤモンド質膜と支持膜とを強固に
結合させることができ、このようなダイヤモンド複合部
材を、母材にろう付け等することにより、機械部品、金
属加工用切削工具，ドリル，エンドミル，スリッターナ
イフ等の産業用刃物、各種の摺動部品、糸道，ガイドブ
ッシュ等の耐摩耗部材、各種測定機器用部品、精密加工
用刃物、医療用器具等が作製できる。As described in detail above, in the diamond composite member of the present invention, for example, a concave portion is formed in the diamond film by laser, and metal, plastic, or the like is formed in the concave portion.
Since at least one of the ceramics is filled and the support film is formed on the entire surface of the diamond film having the concave portions , the diamond film and the support film can be firmly bonded. Machine parts, cutting tools for metal working, industrial knives such as drills, end mills, slitter knives, various sliding parts, thread paths, wear-resistant members such as guide bushes, etc. Parts for measuring instruments, blades for precision processing, medical instruments, etc. can be manufactured.
【００４０】また、凹部の形成をダイヤモンドの成膜と
別の工程、例えば、レーザーで形成するので、ダイヤモ
ンドの結晶粒子の大きさや形状に左右されず安定した結
合力を付与することができ、ダイヤモンド質膜の剥離が
起こりにくくなり、各種製品の性能を安定させることが
できる。Further, since the formation of the concave portion is performed in a step different from the diamond film formation, for example, by laser, a stable bonding force can be imparted irrespective of the size and shape of the diamond crystal grains. The peeling of the porous film hardly occurs, and the performance of various products can be stabilized.
【００４１】さらに、ダイヤモンド質膜と金属が強固に
密着するので、電子部品用放熱板に使用する場合にも、
ダイヤモンドとＣｕやＡｌからなるヒートシンク材料と
の接合面での熱伝導率の低下が少ない。さらにまた、微
細加工が可能なので各種電子素子の製造に適している。Further, since the diamond film and the metal are firmly adhered to each other, even when used as a heat sink for electronic parts,
The decrease in thermal conductivity at the joint surface between diamond and a heat sink material made of Cu or Al is small. Furthermore, since fine processing is possible, it is suitable for manufacturing various electronic elements.
【図１】本発明のダイヤモンド複合部材を示す縦断面図
である。FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a diamond composite member of the present invention.
【図２】本発明のダイヤモンド複合部材の製造方法を示
す説明図である。FIG. 2 is an explanatory view showing a method for producing a diamond composite member of the present invention.
【図３】凹部が形成されたダイヤモンド質膜を示すもの
で、（ａ）は平面図、（ｂ）はその縦断面図である。3A and 3B show a diamond-like film having a concave portion, wherein FIG. 3A is a plan view and FIG. 3B is a longitudinal sectional view thereof.
【図４】凹部が形成されたダイヤモンド質膜を示すもの
で、（ａ）は平面図、（ｂ）はその縦断面図である。4A and 4B show a diamond-like film having a concave portion, wherein FIG. 4A is a plan view and FIG. 4B is a longitudinal sectional view thereof.
【図５】ダイヤモンド質膜と支持膜との密着性の試験方
法を説明する説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram illustrating a method for testing the adhesion between a diamond-based film and a support film.
１・・・ダイヤモンド質膜 ２・・・凹部 ３・・・支持膜 ８・・・基板 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Diamond film 2 ... Depression 3 ... Support film 8 ... Substrate
Claims (2)
およびダイヤモンド状炭素のうち少なくとも一種からな
り、その表面に凹部が形成されたダイヤモンド質膜の表
面全面に、金属，プラスチックおよびセラミックスのう
ち少なくとも一種からなる支持膜を０．０５乃至３ｍｍ
の厚みで形成してなることを特徴とするダイヤモンド複
合部材。 Table according to claim 1] comprises at least one of diamond and diamond-like carbon produced by vapor phase synthesis, diamond film having a concave portion formed on its surface
A support film made of at least one of metal, plastic, and ceramic is formed on the entire surface in an amount of 0.05 to 3 mm.
A diamond composite member formed with a thickness of:
ンドおよびダイヤモンド状炭素のうち少なくとも一種か
らなるダイヤモンド質膜を形成し、このダイヤモンド質
膜に凹部を形成し、前記ダイヤモンド質膜の凹部側の面
に、金属，プラスチックおよびセラミックスのうち少な
くとも一種からなる支持膜を形成した後、前記基板を除
去することを特徴とするダイヤモンド複合部材の製造方
法。2. A diamond-like film made of at least one of diamond and diamond-like carbon is formed on a surface of a substrate by a vapor phase synthesis method, and a concave portion is formed in the diamond-like film. Forming a support film made of at least one of metals, plastics and ceramics on the surface, and then removing the substrate.
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