JPH0253396B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、研削特性に優れる多結晶ダイヤモ
ンド砥粒の製造方法に関するものである。

［従来の技術］ ダイヤモンド砥粒には天然または人工合成のダ
イヤモンドが使われている。通常、これらのダイ
ヤモンドは、いずれもその１つ１つが単結晶の粒
子によつて構成されている。

［発明が解決しようとする問題点］ ダイヤモンドの単結晶粒子は、その角が鋭く尖
つており、砥粒として好適であるが、応力や衝激
に対して弱く、破壊されやすいという難点も併せ
持つている。その意味において、ダイヤモンドの
多結晶粒子は破壊強度が高い。したがつて、クリ
ープフイード研削等の重研削に対しては、ダイヤ
モンドの多結晶粒子が特に好適である。しかしな
がら、ダイヤモンドの多結晶粒子は天然にはほと
んど産出されることはない。

従来の技術においてダイヤモンドの多結晶粒子
を合成する可能性としては、多結晶の粒子を焼結
した後、これを粉砕して得ることが考えられる。
しかしながら、超高圧下での焼結、粉砕さらに分
級という、１つ１つの工程に高い費用を必要とす
る。そのため、ダイヤモンドの多結晶粒子の生成
を工業的に実現することは、困難であると思われ
る。

超高圧装置を用いることなく、ダイヤモンド粉
末を製造する方法は、特開昭59−107914号公報に
開示されている。これによれば、非晶質状金属を
加熱して、ダイヤモンドを析出させた後、ダイヤ
モンド以外の相を溶解することによつてダイヤモ
ンド粉末を取出す方法が示されている。しかしな
がら、この方法においては、ダイヤモンド粉末を
得る方法が開示されているのみで、研削用の砥粒
として用いられるような多結晶粒子のダイヤモン
ドを得る方法については何ら示されていない。

また、「表面科学」第５巻第１号（1984）第54
頁〜第60頁には、基板上に、CVDやプラズマ
CVDによつてダイヤモンドを気相から合成する
方法が開示されているる。これによれば、基板の
表面処理とダイヤモンドの核発生密度との関係に
ついて、以下のように記載されている。

シリコンウエハを酸や有機溶媒で洗浄した場合
には、核発生の密度は低く、その多くは独立の粒
子（単結晶）としてダイヤモンド粒子が成長し、
傷や縁の部分にはダイヤモンド粒子が密集するも
のとされている。すなわち、基板としてのシリコ
ンウエハを化学的に洗浄した場合には、その多く
は独立の粒子としてダイヤモンド粒子が析出す
る。

また、膜状ダイヤモンドを得るためには、研摩
材でシリコンウエハの表面を荒すことが、１つの
有効な方法であるとされている。言換えれば、基
板の表面を機械的な研摩材で均一に荒した場合に
は、膜状のダイヤモンドが成長する。これは、基
板の表面を研摩材で荒すと、その表面における核
発生密度が高くなり、成長するダイヤモンド粒子
間において、隣り合つた粒子がくつついた状態と
なり、膜状のダイヤモンドとなるものと考えられ
る。

上述のように、基板を化学的に洗浄した場合に
おいても、機械的な研摩材で荒した場合において
も、砥粒として用いられ得るようなダイヤモンド
の多結晶粒子は得られない。

そして、この発明は、上記のような問題点を解
消するためになされたもので、砥粒として応用可
能なダイヤモンドの多結晶粒子を工業的に実現可
能な製造方法を提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ この発明を実現するには、気相からダイヤモン
ド粒子を析出させる必要がある。ダイヤモンドの
気相合成法は、古くから研究が行なわれてきてい
る。上記文献に示されるように、最近、CVDや
プラズマCVDによつてダイヤモンドを合成する
方法が確立されている。しかしながら、この方法
によれば、膜状または単結晶の粒子状のダイヤモ
ンドが得られることが認められているにすぎな
い。

本願発明者等は、これらの手法を検討するうち
に、ダイヤモンドの多結晶粒子を得ることが可能
であるとの知見を得、その多結晶粒子を砥粒とし
て応用することに考え至つたものである。

この発明に従つた多結晶ダイヤモンド砥粒の製
造方法は、所定の粒径を有する粒子が密集した粒
子群として、多結晶粒子を互いに間隔を隔てた状
態で成長させることによつて、多結晶ダイヤモン
ド粒子を得る方法であつて、以下の工程を備える
ものである。

(1) 気相から合成されるダイヤモンドの生成床と
なる基材の表面を、ダイヤモンドの析出開始地
点が複数箇所となるように、上記間隔および上
記粒径に応じた所定の面粗度に機械的に形成す
る工程。

(2) 気相から上記基材の表面上にダイヤモンド粒
子を合成する工程。

(3) ダイヤモンド粒子を上記基材から離脱させる
工程。

(1)の工程は、気相合成におけるダイヤモンドの
生成する核の数を制御するものである。あまり多
くの核が発生すると、容易に膜状のダイヤモンド
となる。そのため、目的とする所望の粒子の径に
合わせて核が発生するように傷をつける必要があ
る。一般に気相から固体が析出するには、基材の
表面形状がその析出地点を決定することはよく知
られており、ダイヤモンドの気相合成においても
この現象がある。方形の溝をピツチを定めて正確
に堀ることによつて核の発生を完全にコントロー
ルすることができるが、溝を堀ること自体に費用
を要し、経済的には好ましくない。便宜的には、
一定形状の砥粒で擦つたり、仕上げ面精度を制御
することによつて概ね所定の粒径とすることが可
能である。この発明における(1)の工程は、成長さ
せる粒子の粒径と、その成長させられる粒子が密
集した粒子群の間の間隔に応じた所定の面粗度
に、基材の表面を機械的に形成することを特徴的
な要件とする。

(2)の工程は気相合成法であれば、いかなる方法
においても可能である。たとえば、CVD法、プ
ラズマCVD法、IBD法（イオンビーム蒸着法）
などのすべての手法がこの発明に用いられ得る。
しかし、ダイヤモンドの粒子が生成する温度は、
CVD法やプラズマCVD法では500℃以上とされ
ており、基材の選択には考慮が払われる必要があ
る。また、レーザや電子ビームを熱源あるいは反
応の励起源として用いることによつて、局所的に
ダイヤモンドを合成することも可能であり、この
ような方法が好適な場合もある。

(3)の工程では、基材とダイヤモンドとが分離す
るための手法として、機械的に落としたり基材を
溶解する等が考えられる。得られた粒子の形状を
損なわないためには、化学的な手法が適当である
と考えられる。

以上のようにして、製造されたダイヤモンド砥
粒は、単に多結晶であるのみならず、粒径が極め
て精度良く揃つているという特徴がある。

［発明の作用効果］ 以上のように、この発明によれば、成長させら
れる粒子群の間隔および粒径に応じた所定の面粗
度に、基材の表面を機械的に形成するので、膜状
ダイヤモンドが成長することなく、多結晶ダイヤ
モンド粒子を安価に製造するとができる。特に研
削特性に優れた多結晶のダイヤモンド砥粒を工業
的に製造することができる。

［実施例］ 以下、本発明の実施例について説明する。

基材としてNi板を用い、その表面を3000番の
ダイヤモンド砥粒でラツピングした。その後、
1200番の研摩紙で一方向にNi板の表面に傷をつ
けた。基板に、マイクロ波プラズマCVD法によ
つて、２％のCH₄を含んだ水素ガスからダイヤモ
ンドを合成した。このとき、基板は約800℃に加
熱されていた。できあがつた粒子を走査型電子顕
微鏡で観察したところ、10〜15μｍ程度の所定の
粒径を有する粒子であり、それぞれの粒子は７〜
15個の結晶粒からなつていることが確認された。

この基板を王水によつて溶解した残渣としてダ
イヤモンド粒子が回収され、走査型電子顕微鏡で
観察したところ、基板上で観察された粒子が確認
された。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 所定の粒径を有する粒子が密集した粒子群と
   して、多結晶粒子を互いに間隔を隔てた状態で成
   長させることによつて、多結晶ダイヤモンド粒子
   を得る多結晶ダイヤモンド砥粒の製造方法であつ
   て、 気相から合成されるダイヤモンドの生成床とな
   る基材の表面を、ダイヤモンドの析出開始地点が
   複数箇所となるように、前記間隔および前記粒径
   に応じた所定の面粗度に機械的に形成する工程
   と、 気相から前記基材の表面上にダイヤモンド粒子
   を合成する工程と、 前記ダイヤモンド粒子を前記基材から離脱させ
   る工程とからなることを特徴とする多結晶ダイヤ
   モンド砥粒の製造方法。 ２ 前記基材の表面を所定の面粗度に機械的に形
   成する工程は、該基材の表面を滑らかにした後に
   傷つける工程を含む、特許請求の範囲第１項に記
   載の多結晶ダイヤモンド砥粒の製造方法。