2016 Fiscal Year Annual Research Report
Ultraprecision cutting of single-crystal silicon using electrically conductive nano-crystal diamond tools under electromagnetic fields
| Project/Area Number |
26289021
|
|---|
| Research Institution | Keio University |
|---|
Principal Investigator |
閻 紀旺 慶應義塾大学, 理工学部, 教授 (40323042)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
|
| Keywords | 超精密切削 / 単結晶シリコン / 硬脆材料 / ダイヤモンド工具 / 光電効果 |
|---|
| 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．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した．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向上させる目的として研究を行った．
H28年度では，新たに外部電源を用いた通電切削法を提案し，これまでの光照射と電磁場印加を行った切削法との比較を行った．その結果，通電切削においても工具・工作物間に流れる電流を確認し，それによる工具摩耗低減効果が確認された．さらに，通電切削での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や切削距離による電流の変化，そして摩耗幅変化との関連性などを明らかにした．
以上のように，本研究では，単結晶シリコンの安定的な延性モード切削を実現するために，光照射と電磁場印加を行った切削法と外部電源を用いた通電切削法の２つを提案し，それらの工具摩耗低減効果を確認した．今後は，これら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そして大口径シリコンフレネルレンズの切削加工の加工への応用を目指して研究を継続してゆく予定である．
|
| Research Progress Status |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
|
| Strategy for Future Research Activity |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
|
| Causes of Carryover |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
|
| Expenditure Plan for Carryover Budget |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
|
