JPH02112890A - ダイヤモンドの切断方法 - 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〕 本発明は、レーザーにより、ダイヤモンド薄板又はダイ
ヤモンド環等のダイヤモンドを切断または溝彫等の加工
方法に関するものである。

〔従来の技術〕

タイヤセントは現存するすべての物質の中で最も硬く耐
摩性の高い物質であるために、その加工は他の宝石や超
硬材料等により難しい。しかし、ある方向には脆く比較
的弱い面をもっている。

その性質を利用し、ダイヤモンド環を切断する際、へき
開面に沿ってダイヤモンドの原石を引割って所望の大き
さにするクリ−ピンク作業を行なう。

クリーピングのほかに薄いソーインクフレートにダイヤ
モンドパウダをつけて高速回転させたり、ワイヤーにダ
イヤモンドパウダをつけて切断したり（ワイヤーカット
）するソーインク作業によって切断する。

更に、ダイヤモンド薄板の場合、硬くて、脆いため加工
か困難で不可能に近い。一番可脂性のあるクリープフィ
ート研削切断でも最低の切り込み量で作業せざるを得す
非常に時間かかかるのか常である。

（発明が解決しようとする課題） ダイヤモンド環のクリーピング作業をする場合には高度
の経験が必要で、切断したい場所と切断てきる場所が異
なったり、切断てさる場所に対する信頼性に欠ける場合
もある。ソーイングブレートまたはワイヤによるソーイ
ンク作業にはダイヤモンドか硬くて、脆いため、信頼性
に欠は易く、作業に非常に時間が掛かるのか欠点である
。ダイヤモンド薄板の場合、クリーピング作業による切
断はできず、クリープフィート研削切断をするか、非常
に時間が掛かるし、作業として信頼性に欠ける問題があ
る。

また、塊にしろ、薄板にしろ、上記の加工中に欠けや割
れが非常に発生しやすく、正常に加工又は切断されるこ
とは少なく、されても欠けや割れによる損失が大きいの
か常である。

ダイヤモンド表面に金属膜又は金属層を設けないでレー
ザー加工の場合、ダイヤモンドの欠けや割れが特に大き
く実用に至っていないのが現状である。

（課題を解決するための手段） レーザーによるダイヤモンドの加工や切断作業をする場
合に、欠けや割れがなくまたダイヤモンドの変質層を少
なくする方法を検討した結果１本発明に至り、その発明
の要旨は、ダイヤモンド表面に金属膜又は金属層を設け
て、レーザーによる加工、切断する方法である。

金属膜又は金属層の金属は、総ての種類の金属でもよく
、合金でもよい。蒸着により金属層を設ける場合には、
Ａｕ、Ｃｕ、　Ｃｒ、　Ｓｉ、　Ｔｉ、　ＡＩ等が好ま
しく、金属箔による場合には、Ａｕ、　Ａｇ、　Ｓｎ、
　ＡＩ、Ｃｕ、　Ｆｅ、　Ｃｒ等が好ましい。また、Ｃ
ＶＤ法による人造ダイヤモンドの場合Ｓｉウェハー上に
生長させるため、密着したＳｉウェハーとともにダイヤ
モンドをレーザーにより加工、切断すればよい。

金属膜又は金属層の厚さは、３０Å以上ならよく、ダイ
ヤモンド薄板の場合には１００ス以上が好ましい。ただ
、レーザーで加工又は切断後、その金属膜又は金属層は
、普通には不要のためそれらを取除くので、余り厚く付
けても無駄である。

ダイヤモンド表面に金属膜又は金属層を設ける方法とし
ては、純金属又は合金を蒸着、イオンブレーティング、
スパッタ、ＣＶＤ法によりダイヤモンド上又は表面に金
属層を設けてもよく、無電解メツキ法によって金属膜を
設けてもよく、また展性が良い金属は箔にしてダイヤモ
ンド上又は表面に被せて密着させてもよい。

更にダイヤモンドと金属膜又は金属層との密着性を向上
させるために異なる金属を積層的にダイヤモンド上に重
ねて設けてもよい。

またタイヤセントの全表面又は両面に金属膜又は金属層
を設けてもよいし、片面にのみ設けても本発明の加工、
切断は可能である。

ダイヤモンドは天然のものは勿論のこと、高圧法やＣＶ
Ｄ法等による人造ダイヤモンドにもよく、これらの塊状
物は薄板状物につき本発明による加工、切断をすること
かできる。特に薄板の場合には適している。

レーザーによる加工、切断とは穿孔、溝などの作成の加
工や切断を行なうことをいい、レーザーにはルビー、Ｙ
ＡＧ、ガラスなどの固体レーザーと、　Ｃ０２、Ａｒな
との気体レーザーが使うことができる。

更に、レーザービームな当てて作業している際空気を吹
きつけて、加工、切断時に生成するガス状生成物を除去
しながら作業した方かよい。

また、ダイヤモンドの片面にのみ金属膜又は金属層を設
けた場合、レーザービームの当てる側はどちらからでも
よいか、金属膜又は金属層の付いている側からレーザー
ビームな当てた方か好ましい。

両面又は片面に金属層を付けたダイヤモンド薄板を銀ロ
ウで密着するか機械的に圧着して積層状態で一度に切断
することも可能である。

また、レーザービームの送り速度は−・般には２ｍ／ｗ
ｉｎ以下である。

（作用） 金属膜又は金属層を設けないタイヤセントはレーザーに
よる加工、切断では欠けや割れが多く、特に薄板等は切
断か不可能であったか、ダイヤモンドに金属膜又は金属
層を設けると欠けや割れがなく、また、加工面の変質層
も極度に少なく、表面の平滑性も数段優れ、小さなヘア
クラックも認められない程、加工、切断が可能になるの
かその理由は、はっきりしたことは分からないが、熱放
散効果と光拡散効果とのためであると考えられる。

すなわち、金属膜又は金属層を設けることによって、レ
ーザービームの照射によって生じる高いパワー密度の熱
エネルギーをダイヤモンドより一般的に低い熱伝導率を
もつ金属がダイヤモンドの割れを防ぐ程度に保持し、温
度差による歪を軽減させるとともに、レーザービームを
適当に反射、屈折および拡散することにより、熱応力を
軽減するためであると思われる。

（実施例） 以下、本発明を実施例により詳細に説明する。

実施例１ ３０ｓ＊角で厚さ：ｌＯｕＬｍのプラズマ法ＣＶＤ製ダ
イヤモンド薄板を両面０．５ＪＬｍ　Ｒ重ａｘ以下に研
磨後、密着性を良くするために両面にスパッタ法により
まずＴｉを厚さ５００ス付けた後、更に真空蒸着法にて
両面にＣｕを０．２ｇｍ付けた。

金属層を付けてない上記と同じて同寸法のＣＶＤ製ダイ
ヤモンド薄板を比較例１として比較して、以下のレーザ
ーによる切断を行った。

すなわち、それぞれ別個に２−−Ｈさの透明アクリル板
上に置き、粘着テープで固定した後、　ＣＯ□ガスレー
ザー（波長１Ｏ０６ルｌ）にてビーム径０．３４ｍｍ、
送り速度０．：１ｍ　／　ｓｉｎ　、出力３０．６０お
よび９０Ｗの条件で２種類のダイヤモンド薄板それぞれ
５枚ずつにつき切断作用を行った。

その結果、それぞれにつき再現性はよく、それを表・ｌ
に示す。なおヘアクラックの観察は４０倍にて行った。

実施例２ ３０■角で厚さ３０ＪＬ■のプラズマ法ＣＶＤ製ダイヤ
モンド薄板を片面ｏ、ｓＪＬ■Ｒｍａｘ以下に研磨後、
その片面にスパッタ法によりまずＴｉを厚さ　５００ス
付けた後、更に真空蒸着法にてその片面にＣｕを０．２
ｇｍ付けた。

この薄板を５枚実施例１と同様な条件でレーザーにて切
断を行った。ただ、この場合、レーザービームは金属層
の付いている側から当てた。

その結果、それぞれにつき再現性はよく、それを表・ｌ
に示す。

両面に金属層を付けた方かレーザー出力か小さくても良
好に切断することがわかる。

表　　　　　１ 実施例３ 実施例１で示した条件て切断した場合、実施例１および
２、比較例１について切断できた出力でのダイヤモンド
の切った面の両側のクラファイト変質層の厚さは次の様
であった。

更に実施例・ｌおよび２の切りしろは、レーザービーム
径０．３４ｍｍと同じで、切断面はほぼ平滑であったの
に対し、比較例・１の切りしろは０６３５〜０．７５ｍ
ｍて切断面は１０〜１５μｍの凹凸かあった。

実施例４ 実施例１で示した金属層を両面付けたダイヤモンド薄板
を積層する際、１０ｇｍ厚さの非晶質銀ロウ箔をその間
にそれぞれ１枚ずつ挟んで１０枚重ねた後、Ｎ２ガス雰
囲気の下で８９０℃で３０分間熱処理し、非晶質銀ロウ
を溶かし１０枚の薄板を生前積層した後、常温に戻した
後、出力１ＯＯＷ以外は実施例１に示したレーザー切断
条件と同し条件で切断した。

切断した後の結果は、実施例１の試料の出力９０Ｗで切
断した場合と同様で、良好な結果を得た。

（発明の効果） 従来、レーザーによりダイヤモンドを加工、切断するこ
とは不可俺であり、できても欠けや割れか非常に多く、
ロスか大きく、実用には供することは出来なかったが、
本発明により初めて可能となり、特にダイヤモンド薄板
での効果は著しく、加工、切断時、欠けや割れがなく、
また加工、切断された面の平滑性も優れ、その二次加工
も不要の状態である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ダイヤモンド表面に金属膜又は金属層を設けてレーザー
   により加工、切断する方法。