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精密加工

LED生産のコストダウンに貢献!反りや厚みバラつきの少ないサファイアウェーハ切削加工技術の高度化に成功!

奈良県

株式会社タカトリ

2020年4月7日更新

プロジェクトの基本情報

プロジェクト名 大口径サファイアウェーハの高精度切削加工技術の開発
基盤技術分野 精密加工
対象となる産業分野 半導体
産業分野でのニーズ対応 高性能化(既存機能の性能向上)、高性能化(精度向上)、高効率化(同じ生産量に対するリソースの削減)、高効率化(生産性増加)
キーワード 切削加工、サファイア、SiC、張力、揺動
事業化状況 事業化に成功し継続的な取引が続いている
事業実施年度 平成22年度~平成24年度

プロジェクトの詳細

事業概要

LEDの基板となるサファイアウェーハは、製造コスト低減のため、主流の4インチから8インチへと大口径化のニーズが高まっているが、大口径化によって増大する反りや厚みバラつきの少ない切削加工方法が課題となっている。そこで、現在市場シェア90%のタカトリ製ワイヤーソーの高剛性化とワイヤーの振動及びワークの熱変形の抑制を行い、サファイアウェーハの大口径・高精度・低コスト化を可能とする切削加工技術を確立する。

サファイアインゴットとウェハ
開発した技術のポイント

サファイアウェーハの大口径化によって悪化する反りや、厚みバラつきの少ない切削加工技術の高度化
(新技術)
従来技術の反りと厚みバラつきを悪化させる原因を特定し、対応した試作機を開発
(新技術の特徴)
高価な材料であるサファイアの切削加工技術の高度化により、コストダウンに貢献

具体的な成果

・想定される面精度に影響を与える発生要因の解析と定量化に成功
・想定外の面精度に影響を与える発生要因の解析と定量化を実施
-試作機を開発し、装置の形状や剛性の効果に対する評価も含め加工テストを実施した
・試作機として装置2台を開発
・最適切削工具及び加工条件を確立

①ウェーハの面精度の向上
②6インチインゴットでの加工時間の短縮 24H⇒12H
③高線速出の断線発生を低減
④揺動動作の機能追加

研究開発成果の利用シーン

大口径サファイアウェーハ加工における、高速・高精度切断加工の実現により、後工程(研削)を短縮し、生産プロセスのコストダウンと性能向上に貢献する。
・本事業で開発した6インチ機MWS-612DR(売価:約4千万円/台)
・本事業で開発した6インチ機MWS-612DN(売価:約5千万円/台)

装置(MWS)外観

実用化・事業化の状況

事業化状況の詳細

・事業化は平成24年度に完了している
・平成25年度に、MWS-612DRの後継機種であるMWS-612Dを開発した。
 本機種は、大幅な高速・高精度加工を実現し、新揺動機構を搭載することにより、さらなる高精度切断を実現した。
・更なる販路拡大に向けて、異分野の用途展開を模索している

サファイア切削加工風景
提携可能な製品・サービス内容

製品製造

製品・サービスのPRポイント

・加工のさらなる高速・高精度切断への貢献
-高速・高精度加工を目指した、ダイヤモンドワイヤーへの市場ニーズに応えて装置を最適化した
-固定砥粒特有の性質に合わせて、各部の変更を実施し、操作性を向上した
-ワイヤー張力安定のため、独自の張力フィードバック方式を採用するとともに、オール電子制御により、張力設定変更を簡単にすることに成功した
・最適な切削工具や加工条件の確立により、後工程に伴う手間を削減し、コストダウンと性能向上に寄与する
-サファイアは難加工性であり、従来の加工技術では研削が必要であり手間がかかっていたが、開発した機器を使用することで、将来的には製造プロセスにおけるコストダウンが可能となる

今後の実用化・事業化の見通し

・平成24年8月頃より、客先へのアナウンスを開始し、客先から評価のためのテストカットを実施している
・開発した試作機のうちMWS-612DRについては、従来機と比較して安定した高性能を発揮していることから、既に量産設計を完了し、5台分(売価:約4千万円/台)の見込み生産を開始した。
・平成25年度に、MWS-612DRの後継機種であるMWS-612Dを開発した。
 本機種は、大幅な高速・高精度加工を実現し、剛性もアップしている。また、新揺動機構を搭載することにより、さらなる高精度切断を実現した。 販売実績あり。
・異分野への展開も視野にいれ、販売活動を継続する。

MWS組立工場

プロジェクトの実施体制

主たる研究等実施機関 株式会社タカトリ
事業管理機関 株式会社タカトリ
研究等実施機関 独立行政法人国立高等専門学校機構奈良工業高等専門学校

主たる研究等実施機関 企業情報

企業名 株式会社タカトリ(法人番号:2150001010683)
事業内容 半導体・液晶製造装置、マルチワイヤーソー、繊維機械の開発、設計、製造、販売、サービス
社員数 212 名
本社所在地 〒634-0836 奈良県橿原市新堂町313-1
ホームページ http://www.takatori-g.co.jp
連絡先窓口 新素材加工機器事業部 植村 奈保樹
メールアドレス naoki.uemura@takatori-g.co.jp
電話番号 0744-24-8371