JPH0755490B2 - セラミックスの精密加工方法 - Google Patents
セラミックスの精密加工方法Info
- Publication number
- JPH0755490B2 JPH0755490B2 JP62233662A JP23366287A JPH0755490B2 JP H0755490 B2 JPH0755490 B2 JP H0755490B2 JP 62233662 A JP62233662 A JP 62233662A JP 23366287 A JP23366287 A JP 23366287A JP H0755490 B2 JPH0755490 B2 JP H0755490B2
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- JP
- Japan
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- ceramics
- processing
- processed
- laser
- ceramic
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- Processing Of Stones Or Stones Resemblance Materials (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
- Devices For Post-Treatments, Processing, Supply, Discharge, And Other Processes (AREA)
- ing And Chemical Polishing (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔概要〕 AlN又はSi3N4などの硬質ファインセラミックスを精密加
工する方法に関し、 セラミックスの絶縁性などの特性を損なうことなく、平
滑な加工表面が得られ、かつ加工時間、労力及びコスト
に優れたセラミックスの精密加工方法を提供することを
目的とし、 セラミックスを精密加工するに際し、先ずセラミックス
の加工すべき部分にレーザーを照射して穴あけ、切断な
どの加工を行って加工部分を金属化させ、次いでこのセ
ラミックスの金属化された部分をエッチング処理するこ
とにより当該金属を除去して所望の形状を得るように構
成する。
工する方法に関し、 セラミックスの絶縁性などの特性を損なうことなく、平
滑な加工表面が得られ、かつ加工時間、労力及びコスト
に優れたセラミックスの精密加工方法を提供することを
目的とし、 セラミックスを精密加工するに際し、先ずセラミックス
の加工すべき部分にレーザーを照射して穴あけ、切断な
どの加工を行って加工部分を金属化させ、次いでこのセ
ラミックスの金属化された部分をエッチング処理するこ
とにより当該金属を除去して所望の形状を得るように構
成する。
本発明は、セラミックスを精密加工する方法に関し、更
に詳しくはAlN又はSi3N4などの硬質ファインセラミック
スを精密加工する方法に関する。
に詳しくはAlN又はSi3N4などの硬質ファインセラミック
スを精密加工する方法に関する。
AlN又はSi3N4などの硬質ファインセラミックスは高強度
でかつ高硬度であり、しかも優れた絶縁性などの電気的
特性を有するためエンジン部品、メカニカルシール、工
具、ダイス類、及び軸受、各種電極スペーサー、小型耐
摩耗部品、例えばワイヤーガイドなどに使用することが
期待されている。
でかつ高硬度であり、しかも優れた絶縁性などの電気的
特性を有するためエンジン部品、メカニカルシール、工
具、ダイス類、及び軸受、各種電極スペーサー、小型耐
摩耗部品、例えばワイヤーガイドなどに使用することが
期待されている。
ファインセラミックスは、従来の汎用材料に比べ高強度
で、かつ高硬度であるという優れた特徴を有する反面、
後加工が非常に困難であるという短所があった。従来、
硬質ファインセラミックスに対しては、レーザービーム
による加工が、非常に有力な加工方法であった。しかし
ながら、このレーザー加工には、以下に示すような欠点
があった。すなわち、 （１）被加工材が金属酸化物、窒化物等の場合、レーザ
ービーム照射により、加工箇所付近で分解反応が起こっ
て金属が生成し、このためセラミックスの絶縁性が損な
われることがある。この現象は、電子材料に、セラミッ
クスを用いる際、大きな問題となる。
で、かつ高硬度であるという優れた特徴を有する反面、
後加工が非常に困難であるという短所があった。従来、
硬質ファインセラミックスに対しては、レーザービーム
による加工が、非常に有力な加工方法であった。しかし
ながら、このレーザー加工には、以下に示すような欠点
があった。すなわち、 （１）被加工材が金属酸化物、窒化物等の場合、レーザ
ービーム照射により、加工箇所付近で分解反応が起こっ
て金属が生成し、このためセラミックスの絶縁性が損な
われることがある。この現象は、電子材料に、セラミッ
クスを用いる際、大きな問題となる。
（２）レーザー加工は、非常に急激な分解、昇華反応で
あるため、加工箇所表面は、粗れた状態となり、研磨等
による後加工が必要となり、特に硬質セラミックスの精
密又は微細加工を行う際、この後加工は非常に難しく、
膨大な時間と労力とコストを必要とする。
あるため、加工箇所表面は、粗れた状態となり、研磨等
による後加工が必要となり、特に硬質セラミックスの精
密又は微細加工を行う際、この後加工は非常に難しく、
膨大な時間と労力とコストを必要とする。
前記したように、AlNやSi3N4などの硬質ファインセラミ
ックスのレーザービームによる精密加工には、セラミッ
クスの絶縁性が損なわれたり、加工表面が粗れたり、粗
表面の研磨などの後加工に技術的困難さ、並びに時間、
労力及びコスト上の問題があった。
ックスのレーザービームによる精密加工には、セラミッ
クスの絶縁性が損なわれたり、加工表面が粗れたり、粗
表面の研磨などの後加工に技術的困難さ、並びに時間、
労力及びコスト上の問題があった。
従って、本発明は、セラミックスの絶縁性などの特性を
損なうことなく、平滑な加工表面が得られ、かつ加工時
間、労力及びコストに優れたセラミックスの精密加工方
法を提供することを目的とする。
損なうことなく、平滑な加工表面が得られ、かつ加工時
間、労力及びコストに優れたセラミックスの精密加工方
法を提供することを目的とする。
本発明に従えば、前記した問題点はセラミックスを精密
加工するに際し、先ずセラミックスの加工すべき部分に
レーザーを照射して穴あけ、切断などの加工を行って加
工部分を金属化させ、次いでこのセラミックスの金属化
された部分をエッチング処理することにより当該金属を
除去して所望の形状を得るようにしたことを特徴とする
セラミックスの精密加工方法によって解決することがで
きる。
加工するに際し、先ずセラミックスの加工すべき部分に
レーザーを照射して穴あけ、切断などの加工を行って加
工部分を金属化させ、次いでこのセラミックスの金属化
された部分をエッチング処理することにより当該金属を
除去して所望の形状を得るようにしたことを特徴とする
セラミックスの精密加工方法によって解決することがで
きる。
本発明に従えば、AlNやSi3N4などの窒化物の如き硬質セ
ラミックスを、先ず、従来の一般的なレーザー加工して
穴あけや切断を行う。レーザー加工条件には特に限定は
なく、従来公知の一般的な方法を適用することができ
る。しかしながら、硬質セラミックスをレーザー加工し
た場合には以下の実施例にも示すように、加工部分の表
面粗れが生じたり、分解金属が残存して電気的特性が損
なわれるため研磨などの後加工が必要であり、しかも、
かかる後加工は時間及び労力を要し、コスト高となると
いう問題があり、精密加工性も必ずしも満足すべき状態
とはならなかった。
ラミックスを、先ず、従来の一般的なレーザー加工して
穴あけや切断を行う。レーザー加工条件には特に限定は
なく、従来公知の一般的な方法を適用することができ
る。しかしながら、硬質セラミックスをレーザー加工し
た場合には以下の実施例にも示すように、加工部分の表
面粗れが生じたり、分解金属が残存して電気的特性が損
なわれるため研磨などの後加工が必要であり、しかも、
かかる後加工は時間及び労力を要し、コスト高となると
いう問題があり、精密加工性も必ずしも満足すべき状態
とはならなかった。
しかしながら、本発明に従えば、第一工程のレーザー加
工に引き続いて、エッチング処理することによって、或
いは所望によりその後研磨などの簡単な仕上げを施すこ
とによって、目的とする精度のセラミックス加工製品を
時間及び労力を要することなく低コストで得ることがで
きる。
工に引き続いて、エッチング処理することによって、或
いは所望によりその後研磨などの簡単な仕上げを施すこ
とによって、目的とする精度のセラミックス加工製品を
時間及び労力を要することなく低コストで得ることがで
きる。
本発明に従ったエッチング処理は、セラミックス自体を
浸すことなくレーザー加工により生じた金属などの分解
生成物（例えばAl、Si）などをエッチング除去すること
ができる条件を選定して実施することができる。かかる
条件は当業者であれば容易に選定することができるが、
好ましい例をあげれば以下の通りである。
浸すことなくレーザー加工により生じた金属などの分解
生成物（例えばAl、Si）などをエッチング除去すること
ができる条件を選定して実施することができる。かかる
条件は当業者であれば容易に選定することができるが、
好ましい例をあげれば以下の通りである。
（ｉ）Si3N4 焼結体 エッチング液 :3％HF＋10％HNO3 エッチング条件:70℃、１時間 （ii）AlN 焼結体 エッチング液 :20％HCl エッチング条件：煮沸 10秒 （iii） 実施例 以下、ドットプリンターのワイヤーガイドの製造を例に
とって、本発明を更に詳細に説明するが、本発明の技術
的範囲をこの実施例に限定するものでないことはいうま
でもない。
とって、本発明を更に詳細に説明するが、本発明の技術
的範囲をこの実施例に限定するものでないことはいうま
でもない。
第１図に示す厚さ0.8mmの板状窒化ケイ素（Si3N4）焼結
体１に、YAGパルスレーザー（イットリアアルミナガー
ネットレーザー加工機）によって以下のレーザー照射条
件で第１図に示すような位置に穴２をあけた。
体１に、YAGパルスレーザー（イットリアアルミナガー
ネットレーザー加工機）によって以下のレーザー照射条
件で第１図に示すような位置に穴２をあけた。
レーザー照射条件 パルス幅1ns、 パルストレート35pps、 平均出力150W、 照射時間0.2秒、 シールドガスAr、 シールドガス圧1.5Kg/cm2、 シールドガス流量15l/min、 レンズ焦点距離100mm、 焦点はずし量0mm。
得られた加工物は、第２図の顕微鏡写真（200倍）に示
すように、厚さ0.8mmの板状窒化ケイ素焼結体１に直径1
30μｍ程度の穴がかろうじて貫通しており、穴周囲は、
30μｍ程の幅でSi3N4がSiに変化していた。
すように、厚さ0.8mmの板状窒化ケイ素焼結体１に直径1
30μｍ程度の穴がかろうじて貫通しており、穴周囲は、
30μｍ程の幅でSi3N4がSiに変化していた。
次にこの穴あけ加工物を、３％フッ酸と10％硝酸の水溶
液中に70℃で１時間浸して、エッチングした。得られた
エッチング製品の穴２の周辺の顕微鏡写真（200倍）は
第３図に示す通りであり、第２図と第３図とを比較する
と明らかなように、穴周辺部の金属Siはきれいに取り除
かれ、目的とする直径0.2mmの穴が得られた。
液中に70℃で１時間浸して、エッチングした。得られた
エッチング製品の穴２の周辺の顕微鏡写真（200倍）は
第３図に示す通りであり、第２図と第３図とを比較する
と明らかなように、穴周辺部の金属Siはきれいに取り除
かれ、目的とする直径0.2mmの穴が得られた。
以上説明したように、従来AlNやSi3N4などの硬質セラミ
ックスは後加工に膨大な時間と労力とコストがかかるた
め実用的でなかったが、本発明によれば硬質セラミック
スをレーザー加工し、次にエッチング処理することによ
り目的とするセラミックスの精密加工を効果的に行うこ
とができ、エンジン部品、メカニカルシール、工具、ダ
イス類及び軸受、各種電極スペーサー、小型耐摩耗部
品、例えばワイヤーガイドなどに極めて有利に実用化す
ることができる。
ックスは後加工に膨大な時間と労力とコストがかかるた
め実用的でなかったが、本発明によれば硬質セラミック
スをレーザー加工し、次にエッチング処理することによ
り目的とするセラミックスの精密加工を効果的に行うこ
とができ、エンジン部品、メカニカルシール、工具、ダ
イス類及び軸受、各種電極スペーサー、小型耐摩耗部
品、例えばワイヤーガイドなどに極めて有利に実用化す
ることができる。
第１図は実施例において、本発明に従ってドットプリン
ターのワイヤーガイドを製造したSi3N4板状焼結体及び
それに加工した穴の配置を示す図面であり、 第２図及び第３図は、それぞれ、レーザー加工した後に
本発明に従ってエッチング処理した前と後の結晶体の穴
あけ部又は構造を示す電子顕微鏡写真である。 １……Si3N4板状焼結体、２……レーザー加工による
穴。
ターのワイヤーガイドを製造したSi3N4板状焼結体及び
それに加工した穴の配置を示す図面であり、 第２図及び第３図は、それぞれ、レーザー加工した後に
本発明に従ってエッチング処理した前と後の結晶体の穴
あけ部又は構造を示す電子顕微鏡写真である。 １……Si3N4板状焼結体、２……レーザー加工による
穴。
Claims (3)
- 【請求項１】セラミックスを精密加工するに際し、先ず
セラミックスの加工すべき部分にレーザーを照射して穴
あけ、切断などの加工を行って加工部分を金属化させ、
次いでこのセラミックスの金属化された部分をエッチン
グ処理することにより当該金属を除去して所望の形状を
得るようにしたことを特徴とするセラミックスの精密加
工方法。 - 【請求項２】前記セラミックスがAlN又はSi3N4である特
許請求の範囲第１項記載の方法。 - 【請求項３】前記セラミックスがSi3N4製ドットプリン
タ用ワイヤーガイドである特許請求の範囲第１項記載の
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62233662A JPH0755490B2 (ja) | 1987-09-19 | 1987-09-19 | セラミックスの精密加工方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62233662A JPH0755490B2 (ja) | 1987-09-19 | 1987-09-19 | セラミックスの精密加工方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6477506A JPS6477506A (en) | 1989-03-23 |
| JPH0755490B2 true JPH0755490B2 (ja) | 1995-06-14 |
Family
ID=16958562
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62233662A Expired - Lifetime JPH0755490B2 (ja) | 1987-09-19 | 1987-09-19 | セラミックスの精密加工方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0755490B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5178725A (en) * | 1990-04-04 | 1993-01-12 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Method for working ceramic material |
| JP2692336B2 (ja) * | 1990-04-04 | 1997-12-17 | 三菱電機株式会社 | セラミックスの加工方法 |
| EP0669297A1 (en) * | 1994-02-23 | 1995-08-30 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Method of working aluminum nitride ceramics |
| EP0669298A1 (en) * | 1994-02-23 | 1995-08-30 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Method of working silicon nitride ceramics |
| JP2013082564A (ja) * | 2011-10-06 | 2013-05-09 | Disco Corp | セラミックス基板のアブレーション加工方法 |
-
1987
- 1987-09-19 JP JP62233662A patent/JPH0755490B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6477506A (en) | 1989-03-23 |
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