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精密加工

電界砥粒制御技術を用いたラップ技術とCMP技術の開発を通じて、単結晶サファイアの加工コスト低減が実現可能に!

秋田県

株式会社斉藤光学製作所

2020年4月11日更新

プロジェクトの基本情報

プロジェクト名 グリーンイノベーションを加速するLED向けサファイア基板の革新的高効率加工システムの開発
基盤技術分野 精密加工
対象となる産業分野 環境・エネルギー、自動車、スマート家電、半導体、光学機器
産業分野でのニーズ対応 高効率化(同じ生産量に対するリソースの削減)、高効率化(工程短縮)、低コスト化
キーワード CMP、難加工材料、ラッピング、研磨、サファイア
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23年度~平成25年度

プロジェクトの詳細

事業概要

グリーンイノベーションを加速する電気機器産業のニーズは機能の確保・高度化が挙げられている。特に省エネルギー効果に優れるLED照明の普及が鍵である。本研究開発では、LED照明の特徴である長寿命を果たすための品位維持と普及加速を図るためのコスト縮減を実現とする単結晶サファイア向け迅速な高品位加工技術を創出し、取り数の多い大型基板(6~8インチ)を対象とするシステム開発にて問題の解決を図る

開発した技術のポイント

単結晶サファイアのダイヤモンドラップ、CMPの両工程に砥粒配置制御技術である電界砥粒制御技術を導入し、副資材、加工条件の最適化を図り、革新的な工程を創出し、加工コスト低減に寄与する
(新技術)
電界砥粒制御技術を各工程に導入し、高効率な低ダメージラップ技術並びに高速回転・低荷重CMP技術を開発し、表面仕上げ工程時間の短縮を図る
(新技術の特徴)
樹脂パッドを適用した電界ラップ技術によってCMP工程の負担低減を実現し、更に電界CMP技術の高効率化を図り、加工時間、コスト低減が可能になる

従来技術と開発技術の加工レート
従来技術と開発技術の表面粗さ
具体的な成果

・研磨レートの向上と加工コスト削減を可能とする電界ラップ技術の開発
‐電界アタッチメントを開発、導入し、研磨速度は従来技術比47%向上、表面粗さは同比1/2以下を実現し、スラリーの循環使用による、低コスト化の可能性を得た
・LEDデバイス向け理想表面を創出する電界高速CMP技術の開発
‐研磨速度は従来技術比31.7%向上、良好な平坦性が得られる電界高速CMP技術を開発に成功した
‐従来のコロイダルシリカと比して研磨速度に及ぼす電界効果は15%向上し、電界CMP用砥粒を開発した
‐単結晶サファイアCMPシミュレーション技術を開発し、コロイダルシリカによるサファイア研磨メカニズムを明らかにした

研究開発成果の利用シーン

・電界アタッチメント部品並びにアタッチメントを導入した研磨装置
・電界ラップ技術並びに電界高速CMP技術を用いた6インチ単結晶サファイア低コスト受託加工
・電界高速CMP用砥粒のライセンス許諾(による事業化)

実用化・事業化の状況

事業化状況の詳細

・研究開発を通じて、実用化の目途が立った
・今後は電界アタッチメント並びにそれを適用した研磨装置の上市、電界ラップ技術並びに電界CMP技術を用いた6インチ単結晶サファイア低コスト受託加工、電界高速CMP用砥粒のライセンス許諾による事業化の3つの展開を予定している

提携可能な製品・サービス内容

加工・組立・処理

製品・サービスのPRポイント

単結晶サファイア基板の低コスト加工が可能
・単結晶サファイアは難加工材料であり、原子レベルで平滑な表面を創成する必要があるが、現状の加工技術では長時間加工に伴う加工コスト増大が課題となっている
・本研究開発ではラップ工程、CMP工程の両工程において研磨レートを向上させ、ラップ工程においては、加工ダメージを低減することで後段の工程負担を大幅に低減し、表面仕上げに係るトータル加工時間の短縮も実現した
・合わせて研磨スラリー、定盤等の副資材コストを低減可能な加工プロセスを創出し、低コスト化が可能となった

今後の実用化・事業化の見通し

・電界アタッチメント並びに装置の販売では、実際の生産ベースにおける要求を満足させるため安全性、耐久性、デザイン性、コスト等に配慮するとともに、更に構成の検討を深め、積極的に展示会出展等を行い認知度を向上させ、顧客獲得を目指す予定である
・6インチ単結晶サファイア低コスト受託加工は、材料市場の動向を鑑み,LED向けだけではなく,理化学機器向け大径サイズのサファイア基板加工への応用を行っている。また,難加工セラミックス材等へと技術を応用し,引き続き定期的に試作案件を受注している.技術の更なる応用と事業拡大を目指し,種々の研究にすそ野を広げている.ライセンス貸与についても展示会におけるPRを展開している.
・電界高速CMP用砥粒の特許化、ライセンス許諾では、展示会におけるPRを展開している.

プロジェクトの実施体制

サポイン事業者 株式会社斉藤光学製作所 秋田工場
事業管理機関 株式会社斉藤光学製作所
研究等実施機関 サイチ工業株式会社 技術開発課 松下大作
秋田県産業技術センター 先進プロセス開発部 久住孝幸
一般財団法人ファインセラミックスセンター 材料技術研究所 川原浩一

サポイン事業者 企業情報

企業名 株式会社斉藤光学製作所(法人番号:7030001055926)
事業内容 電子・光学部品向けガラス基板研磨加工サファイア、SiC、GaN等各種結晶材基板研磨加工受託試験、評価、加工コンサルティング、関連装置販売
社員数 58 名
本社所在地 〒019-1512 秋田県仙北郡美郷町本堂城回字若林118-3
ホームページ http://saito-os.com/
連絡先窓口 経営企画室 高橋 琴香
メールアドレス kotakahashi@saito-os.com
電話番号 0187-85-3300