2015 Fiscal Year Annual Research Report
導電性ナノ結晶ダイヤモンド工具を用いた電磁場での単結晶シリコンの超精密切削
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26289021
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| Research Institution | Keio University |
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Principal Investigator |
閻 紀旺 慶應義塾大学, 理工学部, 教授 (40323042)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 超精密切削 / シリコン / 硬脆材料 / ダイヤモンド工具 / 光電効果 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
車載ナイトビジョン装置や夜間防犯カメラ，サーモグラフィーなどの赤外線光学デバイスの開発において単結晶シリコンを基板とする複雑形状レンズの超精密加工が強く求められている．しかし，シリコン切削時にダイヤモンド工具の摩耗が非常に激しく，それによる加工精度低下や加工変質層形成そして生産コスト増加などが大きな問題となっている．そこで本研究では，導電性をもつナノ結晶ダイヤモンド切削工具を使用し，シリコンへ特定波長の光照射と電磁場印加を行った超精密切削法を提案する．シリコン工作物からダイヤモンド工具へ微弱な電流を発生させることによりダイヤモンド工具のバックボンド電子の損失を防ぎ，ダイヤモンド工具寿命を飛躍的に向上させる．
H27年度では，以下の項目について研究を行った．（１）磁束密度解析と電流発生の実験確認：光電効果によりSi工作物表面へ放出される電子が磁場の作用でフレミング右手の法則に従って工具に向けて移動するため，工具・工作物間に微弱の電流が発生する．そこで，この微弱な電流の発生を確認し，磁束密度と光強度を変化させたときの電流値の変化を測定し，その相関性を確認した．（２）導電性ナノ結晶ダイヤモンド工具の摩耗形態を実験的に解明した．また，工具摩耗と電流との関係を明らかにし，工具摩耗が小さくなる磁束密度分布や光強度の範囲を特定した．
以上の基礎研究の成果は，今後工具摩耗の最小化を実現するための切削加工条件の最適化に対して有意義な指針を与えるものであると考えられる．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
H27年度では，工具・工作物間に流れる微弱の電流を確認し，磁束密度と光強度を変化させたときの電流値の変化との相関性を確認し，また導電性ナノ結晶ダイヤモンド工具の摩耗形態と電流との関係を明らかにしたなど成果が得られており，本研究はほぼ順調に進んでいる．
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| Strategy for Future Research Activity |
H28年度では，これまでの基礎研究の成果を踏まえて工具摩耗の最小化を実現するための切削加工条件の最適化を行い，特に難しいとされている大口径シリコンレンズの切削加工を試みる予定である．
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| Causes of Carryover |
H27年度に予定していた国際会議発表のための旅費や謝金などが実際に支出していなかったため、剰余金が発生した。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
H28年度では、国際会議発表のための旅費および切削実験用の材料費として支出する予定である。
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