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精密加工

刃物や被切断物表面の可視化と刃先先端R10㎚以下の超微細加工技術並びに切断に最適な刃先形状を開発する

福岡県

株式会社ファインテック

2025年1月7日更新

プロジェクトの基本情報

プロジェクト名 車載用半導体デバイスの切断工程の工法転換を実現する刃先先端Rシングルナノメートルの刃物の開発
基盤技術分野 精密加工
対象となる産業分野 医療・健康・介護、自動車、産業機械、スマート家電、電池、工作機械、光学機器、電子部品
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(信頼性・安全性向上)、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(工程短縮)、高効率化(生産性増加)、環境配慮、低コスト化
キーワード 刃先、超精密微細加工、超硬合金、砥石、斜めカット
事業化状況 実用化に成功し事業化に向けて取り組み中
事業実施年度 令和3年度~令和5年度

プロジェクトの詳細

事業概要

本研究開発では、刃先先端Rを10nm未満、シングルナノメートルにする超微細加工技術を開発するとともに、切断に最適な刃先形状、角度や表面粗さ等を開発する。加えてゴミが発生しない切断工程の工法が確立できれば製造現場の負担軽減にも繋がるとともに、環境にもやさしい製造現場を実現できる。

開発した技術のポイント

・斜めカットの低減と切断面の品位向上を実現できる刃物の開発
-刃先の尖りを追求するために、刃先の研磨に優れた超高番手の特殊砥石やその砥石を使用可能な超精密機械装置を開発。
-切断に最適な刃物の素材、超硬合金を開発。
・数値シミュレーションによる切断現象のキープロセス解明とモデル化
-切断に最適な刃先形状を開発するため、分子動力学や有限要素法等の計算力学手法を用いて切断シミュレーションを行った。
-切断する際の刃物や被切断物の挙動をシミュレーションして試作仕様を決定した。
・微細加工製品表面を1nmの分解能で開発するSEM高分解能観察技術の開発
-試作仕様で決定した刃物を製作・品質管理を行う上で、刃先の先端を計測する技術が非常に重要となる。そこで、刃先のエッジをナノメートルレベルで計測できる技術を開発した。

具体的な成果

・斜めカットの低減と切断面の品位向上を実現する刃物の開発
-刃先先端をR10nm以下で安定的に研磨できる超精密機械装置を開発。
-摩擦抵抗が低い超硬合金素材を開発し、斜めカットの低減に最適化。
-刃先先端形状を安定的に研磨できる新しい砥石を開発。
・数値シミュレーションによる切断プロセスの解明とモデル化
-分子動力学(MD)で刃に生じる摩擦力を解明。
-有限要素法(FEM)で刃の弾性変形と応力場を明確化。
-Peridynamics(PD)を用いたモデル化も試み、MDとFEMでの検討が最適と結論。
・微細加工製品表面のSEM高分解能観察技術の開発
-高バイアス電圧下で電場安定板を設置し、1nm以下の高分解能観察技術を確立。
-観察領域の汎用化を図る耐電圧型電動治具を開発し、高精度な試料誘導を確認。

知財出願や広報活動等の状況

・外部の特許事務所と緊密に連携して、知的財産の戦略的な創造、知的財産の適切な保護、知的財産の積極的活用を柱にした知財ポリシーを策定し、社内で知的財産構築を進めている。

研究開発成果の利用シーン

刃先先端をシングルナノメートルレベルにする超微細加工技術で高精度な切断が求められる場面での利用。

実用化・事業化の状況

事業化状況の詳細

技術打ち合わせを実施し、具体的な技術検討を進めている。また、SDGsに配慮した製造プロセスの改善が評価され、展示会への参加を通じて認知度向上と新規顧客獲得を図っている。

提携可能な製品・サービス内容

設計・製作、加工・組立・処理、素材・部品製造、製品製造、試験・分析・評価、共同研究・共同開発、技術ライセンス、技術コンサルティング

製品・サービスのPRポイント

・刃先先端をシングルナノメートルレベルにする超微細加工技術を開発。斜めカットを低減し、切断面の品位向上を実現することで、製品品質の向上に貢献する。
・摩擦抵抗を低減した新しい超硬合金素材と、刃先形状を最適化した設計により、刃物の耐チッピング性と耐摩耗性を強化。長期間の使用でも高い性能を維持する。
・切断工程の工法転換により、材料ロスの削減、水の使用量削減、工場排水の削減を実現。SDGsに配慮した環境にやさしい製造プロセスを提案する。
・市販のアクチュエータを採用することで、研究開発コストの削減を達成し、経済的な製品化が可能となった。

今後の実用化・事業化の見通し

・刃先先端Rをシングルナノメートルにする技術や、斜めカットを低減し切断面の品位を向上させる技術を開発したことで、競争優位性が確保されている。特に、低摩擦の超硬合金と最適な刃物仕様の組み合わせにより、量産工程での顧客ニーズに合致する技術が提供可能である。

実用化・事業化にあたっての課題

・刃物の耐久性の確保
・環境に配慮した技術推進
・展示会での認知度向上と事業拡大

事業化に向けた提携や連携の希望

今後は販売及びメンテナンスまでの委託を視野に入れた事業活動を希望しており、国内外のメーカーとのコラボレーションを模索中である。

プロジェクトの実施体制

主たる研究等実施機関 株式会社ファインテック
事業管理機関 一般財団法人九州オープンイノベーションセンター
研究等実施機関 国立大学法人東海国立大学機構岐阜大学
学校法人久留米大学
アドバイザー 株式会社ピーエムティー
日本特殊合金株式会社
大和化成工業株式会社

主たる研究等実施機関 企業情報

企業名 株式会社ファインテック(法人番号:1010501030592)
事業内容 製造業(刃物メーカー)
社員数 278 名
生産拠点 本社(福岡県)・関東工場(埼玉県)・関西工場(兵庫県)
本社所在地 〒832-0081 福岡県柳川市西浜武575番地1号
ホームページ https://www.f-finetec.co.jp/
連絡先窓口 木下博宣
メールアドレス h-kinoshita@f-finetec.co.jp
電話番号 0944-73-0877