JPH03272810A - ダイヤモンドの研磨方法及び装置並びにそれを利用したダイヤモンド製品 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、切削上具、メス、ヒートシンク７電了−基
板材料などに用いられるダイヤモンド（乃研磨方法及び
その方法を利用り１、たダイ・ヤモンド製品に関するも
のである、 従来の扶術 ダイヤモンドは優れた硬さ、熱伝導性、電気絶縁性を廟
するため、切削工具、メス、ヒー１＝シンク、電子基板
材料等に用いられている。

従来のダイヤモンド切削工具には、焼結体切削７具や単
もダイヤモンド切削工具やＣＶ　Ｄ法Ｃ１′″′よるり
゛イヤモン′ドコーデン′グ切削］二具がある。し５か
し、前記各掻工具は、次のような問題がある。

炉、８７ｉ体切削工具（Ｊ、ボンデング材が用いられで
いるのて゛、ダイヤモンド（のらのよりも１１１ｔ摩耗
性熱１云動串か低く釘（天性において劣−）′ｉ″いる
。ス、即行ダイヤ切削工具は、天然、人工を問わず大き
なイ）が追・要となるので高１１１ＩｉΔもσ）となっ
でし、マう。史に、ＣＶ　ｌ）によるダイヤセン）・、
ｊ−・−′７〜″／グ切削工具は、基板となる超硬合金
との密着力が弱も＼ため切断時に剥離することかある。

そこて、気相合成法ζ′形形成たダイヤモンド膜を所定
形状に切断し、切削ゴニ具に固着くづることが考えられ
る。

しかし、気相合成法て゛形成したダイヤセン１′：膜は
表面の凹凸がはげしく、それを平坦化する加エフ即ち研
磨が必要となる。この研磨方法として、ダイヤモンド粒
子を用いる所謂「ども擦り法」が利用される。

発明が解決しようとす゛る課題 従来例のダイヤモン）ごの研磨法て゛は、研磨速庇が０
．　Ｌ　μｍ　　ｎ１ｉ　ｎ　、　＼０．１　μｍ　、
、、／”　Ｈと遅いので小さなグイ１（”センドの研磨
に長時間を要［。

又いる。そのため、１１７１磨費用がかさみ、このダイ
ヤモンドを用いたダ・イヤセンド製品か高価なものとな
っ〔しまう。

この発明は前記事情に鑑み、効率良・くダイヤモンドを
研磨て・きるようにすることを目的と一４゛る。又、池
の目的は安価なダイヤモンド製品を得ること（°ある。

課題全解決するための１−段 この発明は、ダイヤモンドの表面にレー・ザビームの側
面を当接ぜしめる丁程；該レーザじ一ムを前記表面に沿
−〕で相対的に移動せし１、める１程；を備ｊるこεに
ｊ、す、また、レーザビームの発生装置：！５レーザビ
ームの軸方向に対し／（略直角方向に相対的に変移ず〜
るデープル；からなるダイヤぞンドの研磨装置を用いる
ことにより更には、前記方法及び装置”ぐ研磨！、、、
　ｆ、ダイヤ七〉・トをダイヤモンド製品Ｃ１”用いる
ことにより、前記［１的を達成１．ようｋするものて′
１））る、ｆ１用 ダイヤモンドの表向にレーザビームの側面を当接すると
、該表向は同時（，５−広い範囲に■Ｊリト−ザビーム
の熟、１：ネルギかり７ｊらハ、該表向の開門部分が除
去される。

史に、このレーザビームの側面を前記表面に沿っ又移動
さぜるとし〜ｆｌ：”−ムの移動軌跡か面状となり、カ
ンナで削られるＪ、づにしながら表面の開門部分が除去
される。

このようにしで研磨したダイヤ七゛／ドを切削工具、メ
ス、ヒートタンクなどに利用Ｌ　”Ｃダイヤモンド製品
を形成゛する。

実施的 この発明の実施的を添付１．Ａ而により説明１゛るが、
同一図面符号はくの名称も機能も同一”ζ′１ｔ）る。

第１実施例を第１図、第２図、第２３図により説り］す
゛るが、この実施例は研磨する面が秋い場合の例７′あ
る。

メタンガスと水素カスを原ｆ４としてり−り放電プラズ
マシ゛エッｌ−ＣＶ　Ｌ′）法にユリダイヤセンド１ざ
＝合成１１、’ｌ’　Ａ　Ｇ　’Ｉ−−ザ装置を用いて
所定形状に１ＪＪｉｔｌｉする、第：！３しｊに示゛ツ
様に１．二のダイヤモンド１の表面１；１に１．−ヂ発
生装置、［０ｊ）Ｌ　ｉｆ　　ＹＡＧレーザ装置３の１
．・−ガビー＝ム、４を照射する。　この時の間開角度
θは、設計研磨面、　Ｉ’ＪＩち、研磨完了時のダイヤ
モンド表面２１ｂ　Ｉ：：、対して１５度にし、レーザ
ビーム４の■り而４ａか前記設計研磨面１１）と平行に
なるようにする。このＹ　Ａ　Ｇレーザ装置３のレーザ
ビーム４は焦点距離５０　ｍ　ｍのし〉・ズ５にＪり集
束さ１する。　Ｘ〜）゛テーブル２を矢印２Ｙ方向に移
動して、ダイヤモンドの表面〕ａをレーザビーム４の側
面４ａに当接させると、第１図、第２図に示”を様にレ
ーザビーム４の側面４ａはダイヤモンドの全表面１ａに
接触して熱エネルギーを写える。そのため、ダイヤモン
ドの表面１ａの凹凸部分は除去され平担な面となる。

第２実施例を第３図、第４図により説明するｆ））２こ
の実施例は研磨する而か１１ｆＢ長い場合の削°こ゛あ
る。前記第〕実施例のようにしマ、ｌ７−ＩＩ“ヒ′−
ム４の側面４ａをダイヤ％　＞ｌ〜１の表向１ａ　ｉ、
Ｔ、、、当接さぜた後、デーブノ；２を矢印五１力向、
即ち、ダイヤモンド］１′７）長手方向に移動するど２
該ｆセ面１，１は前記側面・４２１からの戸ユ不ルギを
吸収し、て第５図に示ず様（：、四部部分ｈ１除去され
、泪らかな研磨面となる。

この研磨面は、酌記設３１研麿面］；）ヒ一致［でいる
ことは勿論で゛ある。。

第３実施例を第ｂ　Ｖ、第７図により説明−するが、こ
の実施例は第２実施例ζ（二ｉ−３ＩＩる研磨する而が
粗い場合の例°Ｃある。

第２実施□□□ｊの要領（′、ます７初めに、第１次の
研磨を（］って、第１次研磨面］（゛を形成する。

次にテーブル２を矢印２Ｙ方向に所定型、例えば、３０
Ｉ）ｍ移動させてレーザビーム４の側面４ａを第１次研
磨面ＩＣに当接させ、ン”−プル２を第４（７１に小す
様に、矢印Ｘ１方向に移動さぜて第２次のｌｉＲ麿や行
い、設計研磨面１ｂが表面となるようにする。なお、研
磨する面が更に粗い場合に（Ｊ、前記要領で複数回の研
磨をイ■い設計研磨面］ｂが表面になるよつにする。

第４実施例を第８図−第１１図により説明するが、この
実施例は研磨する面が広い場合の例である。　第２実絶
例の要領で第８図、第９１Ａに不づ様に、第１分割面Ｄ
Ｉを研磨した後テーブル２４矢印２Ｘ方向（：所定量、
例えば、３００　）、ｆ　ｔａ　移動し１、レーザビー
ムの側面４ａを第２力割面Ｉ−）２に当接せしめる。そ
して、チー・プル２を矢印Ｘ２方向に移動させて第２分
割面１３２を研磨する。　この様な工程を繰り返して各
分割面り、　−Ｄ、の研磨を行い、ダイヤモ〉・ドの表
面１ａの全面が設計研磨面１ｂと一致するようにする。

第５実施ＰＡｅｉ１２図〜第１５図により説明するが、
この実施例は第４実施例における研磨する面が粗い場合
の例である。

第４実施例の要領で、まず初めに第１次の研磨を行な・
）で第１次研磨面を形成する。

そして、テーブル２ケ矢印２Ｙ方向に所定量、％１えは
、３０μ諧移動させてレーザビームの側面４ａを第１次
研磨面に当接させ、テーブル２を矢印Ｘ２方向に移動さ
せる、 そして、第４実施　的の要領で各分割面り、−＋、：）
ａの研磨を行い、ダイヤモンドの表面１ａの全面が設計
研磨面１ｂと一致するようにする。

第０実施例を第１６図−第１９図により説明するが、こ
の実施例は設Ｍ１研磨面が曲面の酬である。　方形状の
ダイヤモンド１の表面１ａにレーザビーム４の側面４ａ
を当接せしめたｆ＆、Ｙ　Ａ、　Ｇレーザ装置３の位置
制御装置１０を操作してレーザビームの側面４ａを矢印
Ａ１方向に移動させ、該側面の移動軌跡を曲面状にする
。

そうすると、第１６図に示すように、前記移動軌跡に沿
ってダイヤモンドの表面１ａが研磨され第１次研磨面Ｉ
Ｃが形成される。

次に、ＹＡＧレーザ装置３の位置制御装置１０を操作し
てレーザビームの側面４ａを前記第１次研磨面ＩＣに３
接せしめた後該四面−４ａを矢印Ａ２力向に移動させ、
該側面の移動軌跡を曲面状にする、 そうすると、第１７ｉＡに示すよう（こ２酌記科動軌跡
に沿−）で第２次研磨面１ｄが形成さノ１−る６更に）
“ＡＧレーサ′装置３の位置制御装置１０操作し〔レー
ザビームの側１１ｊ４ａを前記第２、欠所磨面１ｄに当
接せしめた後該側面４ａを矢印Ａ３方向に移動させ、該
側面の移動軌跡を曲面状に−する、そう４ると、第１８
図に示すように、前記科動勅跡に沿って設計？ｉｌＴ磨
面１　ｂが形成される。

第２実施例〜第５実施例においては、）′Ａ０レーザ装
置３を固定しダイＡ−モ〉′ド１を移動しながら研磨す
る方法につい〔述べたが、その逆即ち、前者３を移動し
後打１を固定しでも良いことは勿論である。

また、前述のようにしてダイヤモンドを研磨した後、心
で来の１とも擦り法」により更に研磨して（＋良いにの
ように〕゛ると、研磨時間を短縮て゛きると共に研磨面
がより滑らかなしのたなる。　史に、デープル２上のダ
イヤモン１１をチャンバ１】内に入れ、該チャンバ内を
真空に１、たり、または、酸素、空気、アルゴンのいず
れかの雰囲気カスａｆチャンバ〕１内に、供給して雰囲
気を形成しなから研磨作業を行っても良い。本発明のタ
イヤセンドの研磨方法に」、り研磨さ？Ｃたダイヤモン
ドは、切削用バイト、フラ・イス（フライカッタ）、平
面切削用力／夕、メス、ｔ：　−１−シンク、篭手基板
材料などへ利用される。第２０図は、第゛７実施例を示
す図で、この′に旋削は、研磨ダイヤモンドを直方体形
ヒ１−シシク２０に用いた場合の関である。

ヒー１へシンク２０のダイヤモンド】の下面は接着層］
、　ｅ＋　ａを介して銅部材］５に固定され、まノ、二
、その上向は接着層］、　６　ｂを介して熱発生源１７
に固定されている。】Ｓは接尋線、１９は接触子、をそ
ノ１ぞれ示ず。

第２４図に示す第８実施例は、前記方法及び装置により
研磨したダイヤモンドをフライスに用いた場合の例て′
ある。研磨されたダイヤ尤ンドチ・ノブ４２＋、′１、
フライスの刃４０の刃先４１に固着されている。

第９実施例を第２１ＬＡ、第２２図（、゛より説明する
が、この実施例はダイヤモンドの研磨置方により研磨Ｉ
７プ、こダイヤモンドを切削用パイ（・に用いた場六の
酎て′ある。

アーク放電〕′ラズマ三、゛エッｌ−ＣｖＤ　ｆにより
厚さ３００μ国のダイヤモンド薄板Ｂを形成Ｌ７、該薄
板８をデープル２に載置し、た後バイブＦ）により吸引
し、て該薄板Ｂをテーブル２に吸塵さぜる。（して、Ｙ
ＩＩｉｌボールわじ３０を回転させてテーブル２を矢印
２）′ブＪ向に移動させるとともにプリズム３］を調整
して５レーザビームの照射角度θを設計研磨面かｔ、１
５度にし、て、その側面４ａをダイヤモンドの表面に当
接させる、ぞしζ、し、−ザビームの焦点距離を変えな
がら照射し、Ｘ軸ボールねじ３２を回転さゼでデープル
２を矢印Ｘ１方向に移動させ、ダイヤモンド薄板Ｂを照
射方商に対し、で直角に、表面と平行に移動さゼる。こ
のとき、図示しない調節手段によりレーザビーム４の側
面４ｄと設ｇ１研磨面とは、常に当接°４るように調節
される。

このようにして、ダイヤモンドＢの表面は、設計研磨面
となり、　＃ｌ”、＋かなずくい面２０が形成されるｉ
ｉ欠ｉ”、Ｘ１１１１ボー）Ｌねし、３２．３３．Ｙ軸
木−／１１−ｗじ３０を駆動し、てテーブル２の位置を
調節すると共にプリズム３１の角度の調整を行いレーザ
ビーム４をダイ−・１−ンドの表面に垂直に間開する。

このようにすると、垂直面から７度の傾きを持つように
ｌ；ＩＪ　１４＋７されるので１．二の性質を利用し、
てレーザビームの垂直度を調節Ｉ２ながら刃先の先端角
、逃げ角か所定角度となるように焦点距離を変ｉ−ｆ　
Ｉこレーザビームを複数回走査し、て切断し、この切曲
面を逃げ面ｚ１にする。レーザ加工後ダイヤモンド薄板
〈パイトチリブ）Ｂを超硬合金て′形成した支持角２４
に、　Ａ４−Ｃｕ−Ｔｉ合金などのろう祠を用いてろう
ｒ・１け２３し、切削用バイトを形成づる。このパイト
チシブＢをイ・１けた超精密研削加］−機によりＴルミ
ニｒ７ム台金の切削実験を行ったところ、ろうｆｔＨ２
３の剥離も生ぜず、刃先の欠損も観察されｌかった。こ
れは、ダイヤモンドの厚さはろう付け２３部分の厚さに
比べてかなりηくな−）ていて、切削時のろう付は部分
の変形がダイヤモンドに及は゛す影響も小さく、かつ、
ダイ八・センドの結晶粒界も強く結合し、ていて刃先か
砿壊さｈ惰くなっているた約と考えらノｌる。

また、刃先２２のすくい面２０、逃げ而２】のどちら（
こついても摩耗は認ｙ）られなか゛＞フご６なお、上記
実施例て′は支持角２４に超硬合金を用いたが支持角の
材質はこれに限定されるものではなく２例ｊば、他の一
金属を用いて（、良い。　また、気相合成ダイヤモンド
の合成には、前記ＣＶＤ法のはか５副ｈ−子穴プラズマ
発生装置（特願平１−６７９９９号参照）などが用いら
れる。

発明の効果 この発明に係るダイヤモンドの研磨方法は、以上のよう
に樽成巳たので、レーザビームの側面がダイヤモンドの
表面と広い範囲にｔ）ｆ：す、固結に接触し、て熱エネ
ルギをりズーるとともにその熱エネルギが与えられる部
分が移動し、該部分の移動軌跡が面状どなる。従って、
効率良くダイＡ“モ〉ドの研磨作業を行′）、７とが出
来る。

そのため、この研磨方法枝ひ装置にＪり研磨すると、切
削バイトなとのダイヤモ〉ｌ−製品を安価にジーること
かできる。

【図面の簡単な説明】

第】同−第２図Ｃ」この発明の第１実施列分示４゛Ｌ／
？Ｉテ、第１図は正面Ｖ、第２図ハ平１１ｊｉ　１４、
第３図−１第５図はこの発明の第′：：実施例を示す図
て゛、第３図は正面図、第・４図は平面図、第５図は第
３図のｖ−ｖ線縦断面図、第６図〜第７ｆａはこの発明
の第３実施例を示す図ζ′、第６ＵＡは正面図、第７図
は第６図の池の状態を示す正面図、第８１７１〜第１１
図はこの発明の第４実施例を示す図で、第８図は正面図
、第９図は平面図、第１０図は第８図の池の状態をｉ）
＼ず正面図、第１１図は第９図の他の状態を示す平面図
、第１２図−へ−第１５図はこの発明の第５実施例を示
す図で、第に２図は正面図、第１３図は平１１１Ｋ、第
１４図は第１２図の他釣状態を示す正面図第】５図は第
１３図の他の状態Ｐ示づ正面図、１６間〜第１９ＵＡは
この発明の第６実施例！−η、ず図で、第１６ＵＡは正
面図、第１７図、第】８図はそれぞれ第１（）図の池の
状態を示す正面図第１９図は平面図、第２０ＵＡは第７
実施例を示′を縦断面図、第２１図、第２２図は第９実
施岡を示′１′図Ｃ１第２１ＵＡはダイヤモンド切削バ
イｌ−の斜視図　第２２図はダイヤモンド研磨装置の斜
視図、第２３図は池の実施例を示す図、第２４［Ａは第
８実施例を示す要部平面図、である。 ダイヤモンド ダイヤモンドの表面 設計研磨面 ）”ＡＧレーザ装置 １、−ザビーム レーザビー人の側面 第１図 第５図 第７図 第１６図 第１７図 第２１図 第２図 第６図 第２４図 第１８図 第１９図 第２０図 第２２図 第２３図 ダイヤモンド 一］− ｘ ・に 続 ネ南 ｊｌ−二 芸す 平成２年 ３月２８Ｅ１ 特許局−長官 吉　　１’ｔｌ　　　文　　毅　　殿 平成２年３月２２１１提出の特許願 発明の名称 ダイヤモンドの研磨方法及び装置 並びに（ノーを利用し、たダイヤモンド製品補正をする
台 事件との関ｆ系　特許出願人 山［」県中野田１１’ｉ大字小野［Ｂ　６２７６番地（
０２４）小野ＩＩＩセメント株式会ｔ１人 東京都中央国１１本橋２−６−３齋ＫＭ特許ヒル置　　
（２７１＞４４８７６４８４０４８５ｆ王所 名村、 代　　理 住所 図ｍ１ 補正の内容 別紙の通り

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. （１）ダイヤモンドの表面にレーザビームの側面を当接
   せしめる工程；該側面を設計研磨面に沿って相対的に移
   動せしめる工程；からなることを特徴とするダイヤモン
   ドの研磨方法
2. （２）設計研磨面が、平面である事を特徴とする請求項
   第１記載のダイヤモンドの研磨方法
3. （３）設計研磨面が、曲面である事を特徴とする請求項
   第１記載のダイヤモンドの研磨方法
4. （４）ダイヤモンドの表面にレーザビームの側面を当接
   せしめ、該側面を設計研磨面に沿って相対的に移動せし
   める第１次研磨工程；前記レーザビームの側面を肉厚方
   向に移動して研磨面に当接せしめ、該レーザビームの側
   面を設計研磨面に沿って相対的に移動せしめる第２次研
   磨工程；とからなることを特徴とするダイヤモンドの研
   磨方法
5. （５）第２次研磨工程が、複数回繰り返されることを特
   徴とする請求項第４記載のダイヤモンドの研磨方法
6. （６）ダイヤモンドの表面にレーザビームの側面を当接
   せしめ、該側面を設計研磨面に沿って相対的に移動せし
   める第１分割研磨工程；前記レーザビームの側面を水平
   方向に移動して残余の表面に当接せしめ、該側面を設計
   研磨面に沿って相対的に移動せしめる第２分割研磨工程
   ；とからなることを特徴とするダイヤモンドの研磨方法
7. （７）第２分割研磨工程が、複数回繰り返されることを
   特徴とする請求項第６記載のダイヤモンドの研磨方法
8. （８）ダイヤモンドの表面にレーザビームの側面を当接
   せしめ、該側面を設計研磨面に沿って相対的に移動せし
   める研磨工程と、前記レーザビームの側面を水平方向に
   移動して残余の表面に当接せしめ、該側面を設計研磨面
   に沿つて相対的に移動せしめる研磨工程、とからなる第
   １次研磨面形成工程；前記レーザビームの側面を肉厚方
   向に移動して前記第１研磨面に当接せしめ、該側面を設
   計研磨面に沿って相対的に移動せしめる研磨工程と、前
   記レーザビームの側面を水平方向に移動して残余の研磨
   面に当接せしめ、該側面を設計研磨面に沿って相対的に
   移動せしめる研磨工程と、からなる第２次研磨面形成工
   程；からなることを特徴とするダイヤモンドの研磨方法
9. （９）第２次研磨面形成工程が、複数回繰り返されるこ
   とを特徴とする請求項第８記載のダイヤモンドの研磨方
   法
10. （１０）ダイヤモンドの表面にレーザビームの側面を当
    接せしめながら、該側面を相対的に円弧状に移動せしめ
    る仮研磨工程；該レーザビームの側面を肉厚方向に移動
    して研磨面に当接させ、該側面を相対的に円弧状に移動
    せしめる本研磨工程；とからなるダイヤモンドの研磨方
    法
11. （１１）本研磨工程が、複数回繰り返されることを特徴
    とするダイヤモンドの研磨方法
12. （１２）レーザビームの発生装置；該レーザビームの軸
    方向に対して略直角方向に相対的に変位するテーブル；
    からなるダイヤモンドの研磨装置
13. （１３）レーザビームの発生装置；該レーザビームの軸
    方向に対して略直角方向に相対的に変位するテーブル；
    該レーザビームの軸方向とテーブルの移動方向との間隔
    を調整する手段；とからなるダイヤモンドの研磨装置
14. （１４）ダイヤモンドの表面にレーザビームの側面を当
    接せしめ、該側面を前記表面に沿って相対的に移動せし
    めて形成された研磨ダイヤモンド；該研磨ダイヤモンド
    を切削工具に用いたダイヤモンド製品
15. （１５）ダイヤモンドの表面にレーザビームの側面を当
    接せしめ、該側面を前記表面に沿って相対的に移動せし
    めて形成された研磨ダイヤモンド；該研磨ダイヤモンド
    をヒートシンクに用いたダイヤモンド製品
16. （１６）切削工具が、切削バイトであることを特徴とす
    る請求項第１４記載のダイヤモンド製品
17. （１７）切削工具が、フライスであることを特徴とする
    請求項第１４記載のダイヤモンド製品
18. （１８）切削バイトのダイヤモンドチップが、超硬合金
    にろう付けされていることを特徴とする請求項第１６記
    載のダイヤモンド製品
19. （１９）切削バイトのダイヤモンドチップが、すくい面
    と逃げ面とを備えていることを特徴とする請求項第１６
    記載のダイヤモンド製品