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研削・研磨加工の技術動向
−U 技術・手法の要覧、環境配慮−


 研削と研磨は、いずれも高速で回転している砥石を用いて材料の表面を削りだす加工です。研削加工は砥石を研削盤に装着して工作物に対して一定の切り込みを与えて削る加工法であり、研磨加工は工作物を研磨盤に押し付け、場合によってはスラリーを供給しながら磨く加工法です。このように仕上げ加工に用いられる研削盤・研磨盤は、用途によって機種の特徴が大きく異なり、その用途別に様々な工具や装置が生産されてきました。また、最近では、工作機械の稼働率を向上させるために、一度の取り付けで複数の加工を全て完了させることが可能な複合的な装置へのニーズも高まっています。
 日本の製造業の要である研削・研磨加工技術は、新しくユニークな加工用工具や装置の開発によって、さらに進化し続けています。
 本書は全2巻( T 工具、装置、注目技術、U 技術・手法の要覧、環境配慮)です。第T巻では、研削加工・研磨加工方法の概要について、また、実用化された工具、装置の技術情報について幅広くまとめています。第U巻では、各種研削・研磨の原理や基礎、その課題と対策についてまとめ、環境への配慮に関する事例を取り上げ ています。

T. 工具、装置、注目技術 のページはこちら
 
    □体裁 A4判150ページ
    □価格 本体46,000円+消費税
          第I巻、第U巻の両方をお買い上げいただく場合は120,000円(税別)
    □送料 弊社負担
    □発行 2018年8月

章 目 次

 第5章 研削・研磨技術
 第6章 研削・研磨と環境配慮
※第1章〜4章までは、第I巻となります。

詳 細 目 次

 
第5章 研削・研磨技術 1
 5.1 研削・研磨技術の原理 1
  5.1.1 研削・研磨技術 1
   (1) 汎用技術 1
    A. 要素技術 1
    B. 総形研削 3
    C. 近接総形ノズル(Pノズル:Proximity Formed Nozzle) 4
    D. 高精度加工用真空ピンチャック 5
   (2) CMP研磨 6
    A. CMPスラリー 6
    B. CMPプロセスにおいて発生する現象 7
    C. 半導体の研磨 9
    D. ガラスの研磨 10
   (3) バレル研磨 14
    A. 遠心バレル研磨 14
    B. 振動バレル研磨 15
    C. 流動バレル研磨 15
   (4) ブラスト研磨 18
    A. ブロア式ブラストとエアーブラストの比較 18
    B. ブラスト研磨用スラリー 19
    C. ブラスト法による超硬合金の研磨機構 21
   (5) ラッピング/ポリシング 22
    A. 平面研磨シミュレーション 23
    B. 修正輪形研磨機 24
    C. クロスセクション・ポリシャによる難加工材料の表面研磨 25
    D. ラッピング加工における定盤溝とスラリー挙動の関係 26
    E. 搖動速度制御型研磨 28
   (6) 磁気研磨 29
    A. 磁性研磨加工技術 30
    B. 磁気研磨加工の研磨特性 32
    C. 磁気研磨における溝内面の仕上げ特性と溝形状の変化 34
    D. ダイレクトレーザビア行程における銅オーバーハングの除去 36
   (7) 電解研磨 37
    A. ステンレスの電解研磨 37
    B. アルミニウムの電解研磨 39
    C. 金合金の電解研磨 39
   (8) 電界砥粒制御研磨 41
    A. 電界砥粒分散制御研磨における基礎的研磨特性の検討 42
    B. 電界トライボケミカル反応を利用したガラス基板の高効率研磨 44
    C. 電界活性化ノズルによるコロイダルシリカスラリーの研磨効率劣化の防止 46
   (9) ブラシ研磨 47
    A. 無方向仕上げを可能としたブラシ研磨プロセス 47
    B. XEBECブラシによる自動車部品のバリ取り・研磨 49
  5.1.2 研削・研磨の評価 50
   (1) 分子動力学シミュレーションによるCMG(Chemical Mechanical Grinding)メカニズムの解析 50
   (2) 量子分子動力学シミュレーションによるCMPメカニズムの解明 52
    A. サファイア(α-Al2O3)基板のCMPメカニズム 52
    B. Cu表面のCMPメカニズム 54
    C. Si表面のCMPメカニズム 55
    D. GaN基板の CMPメカニズム 56
   (3) スケルトン研磨機による研磨(ラッピング)現象の可視化 57
    A. 砥粒挙動の解明 58
    B. スラリー挙動 58
    C. スケルトン両面研磨機による試料挙動の解明 59
   (4) 研磨液の流れ場(スラリーフロー)の可視化 60
 5.2 研削・研磨に影響を及ぼす因子 63
  5.2.1 研磨砥粒の形態と濃度 63
   (1) 研磨特性に及ぼす粒子の形態 64
    A. 粒子の大きさ 64
    B. 粒子個数 65
    C. 総表面積解析 65
    D. 砥粒と基板の接触面積 66
    E. 摩擦力(動的モデル) 67
   (2) スラリー砥粒濃度 68
    A. 研磨レート 68
    B. 研磨ヘッドの振動加速度 68
    C. 摩擦係数と研磨パッド表面温度 69
  5.2.2 研磨パッド表面性状 70
   (1) エポキシ樹脂研磨パッドの硬度及び粘弾性が研磨特性に及ぼす影響 70
    A. エポキシ樹脂研磨パッドの硬度と研磨特性の関係 70
    B. エポキシ樹脂パッドの粘弾性の評価 71
   (2) 軟質発泡ウレタン、スウェード系研磨、不織布などパッド表面の定量評価 74
    A. 軟質発泡ウレタンパッドにおけるスラリー軌跡の解析 74
    B. スウェード系研磨パッドの表面の空孔が難加工基板の研磨に及ぼす影響 81
    C. 不織布パッドによる表面温度と研磨レートの関係 82
    D. メカニカルポリシング用研磨定盤の材質がスラリーフローと研磨レートに及ぼす影響 83
  5.2.3 スラリーフローの制御 84
   (1) 電界を活用した研磨スラリーの流れ制御 85
   (2) 電気粘性流体を採用した選択的研磨 86
   (3) 磁気機能性流体援用研磨 88
    A. 鋼球を用いた円管内のスラリーフロー制御による円管内面研磨 89
    B. 磁気機能性流体を用いた微細管内面研磨 90
    C. 磁気混合流体を用いた平面研磨 91
    D. 磁気混合流体による機能性硬脆材料(ジルコニア)の研磨 94
  5.2.4 研磨材の種類の影響 96
   (1) コロイダルシリカ 96
   (2) 微細ダイヤモンド砥粒 97
   (3) セリア代替ガラス用研磨材(酸化チタン系ガラス研磨材) 98
   (4) 環動エラストマー 99
 5.3 研削・研磨おける課題と対策 101
  5.3.1 研削における課題と対策 101
   (1) 大型極薄板の反り 101
   (2) 研削焼け 103
   (3) 三次元積層向けウエハの裏面研削ダメージ 104
   (4) ラピッドローテーション鏡面研削による工作物表面性状 106
   (5) 円筒研削における工作物のたわみの影響 108
  5.3.2 研磨における課題と対策 110
   (1) 加工変質層(結晶構造の歪) 110
   (2) ダマシン法によるCu配線の微細化及び多層化 112
   (3) 電解複合研磨による金属表面改質技術 115
   (4) 硬脆材料から成る小型部品の微粉吸引研磨法 116
   (5) 研磨試料の塑性変形 118
   (6) 炭素繊維強化組物円筒パイプの研磨による曲げ強度への影響 120
   (7) サファイア基板の研磨加工 121
    A. 研磨液組成物の開発 122
    B. 研磨方法の開発 124
 引用文献(第5章) 125
 
第6章 研削・研磨と環境配慮 129
 6.1 環境汚染防止 129
   (1) 研削油剤の環境対応技術 129
   (2) 非シアン系電解研磨液の実用化 130
   (3) ウォータージェット加工で使用されるガーネット等の研磨材代替水溶性砥粒の検討 133
   (4) 精密研磨向けセリアフリー複合砥粒の開発 134
   (5) CeO2スラリー使用量の低減を指向した加工雰囲気の効果 136
 6.2 研磨材のリサイクル 137
   (1) 使用済みガラス研磨材スラリーからの凍結・解凍による微粒子の回収 137
   (2) 塩素化による使用済研磨材からの希土類元素の選択的分離回収 138
   (3) 添加剤による酸化セリウム研磨材のリサイクル 139
   (4) 液体サイクロンを利用したスラリーリサイクルシステム 140
   (5) CMP用スラリーのリサイクルの検討 142
   (6) 砥石廃材からの砥粒回収とその有効利用 143
 6.3 研磨時の粉じん 144
   (1) マグネシウム合金研磨粉じんの燃焼危険性 144
   (2) ダイヤモンド工具による切断、研磨作業時に発生する粉じん中のコバルトの危険性 147
 引用文献(第6章) 149

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