MDACと従来の切断方法の比較

1. 切断効率

固定式研磨ワイヤーソー（FAWS）は、研磨粒子と工作物の間の機械的研磨に依存しています。その切断速度は限られており、特に石英やシリコンウエハーのような硬い材料を扱う際には制約があります。

ワイヤー放電加工（WEDM）は、高温の電気放電を使用して材料を溶融および蒸発させます。より速いですが、大きな熱影響部（HAZ）を生成し、材料の微細構造を変化させる可能性があります。

マイクロ放電研削切断（MDAC）は、放電と研削のメカニズムを組み合わせています。放電エネルギーと研磨粒子のサイズを調整することで、MDACは特に高硬度材料の材料除去率を大幅に改善できます。

2. 表面品質と損傷管理

FAWSはしばしば表面に深い傷を残し、クォーツやシリコンの切断において亀裂やエッジの欠けを引き起こします。

WEDMは熱的影響により溶融した表面層を生じさせ、機械的強度を低下させ、後処理の要件を増加させます。

MDACは放電パラメータの精密な制御を可能にし、サブサーフェスの損傷と残留応力を効果的に減少させながら、表面仕上げを改善します。これにより、クォーツやシリコンウエハの加工に最適です。

3. 工具の摩耗と加工コスト

FAWSワイヤーツールは時間とともに摩耗し、精度が低下し、材料コストが増加します。

WEDMは従来の工具を使用せず、電極ワイヤの頻繁な交換が必要で、エネルギー消費が高くなります。

MDACは最適化された放電エネルギーにより、摩耗を最小限に抑え、ワイヤーソーの寿命を延ばし、総加工コストを削減します。特にクォーツのような硬い材料の精密加工に適しています。

半導体および精密加工産業におけるMDACの応用

MDACは、特にシリコンウエハー、石英基板、その他の高硬度材料において、精密加工の大きな可能性を示しています。石英は硬いだけでなく、優れた熱安定性と低い熱膨張係数を示し、高精度光学機器や電子部品において重要です。

しかし、従来の方法は精度と最小限の損傷に関する厳しい要件を満たすのに苦労しています。MDACは放電と研磨メカニズムの相互作用を洗練させ、業界の高い要求に応えるために切削精度を向上させます。この技術は、MEMSデバイス製造や光学部品加工などのマイクロファブリケーション分野にも適用可能です。

MDAC技術は高硬度材料切削の優れたソリューションです。

マイクロ放電研削切断（MDAC）は、放電と機械的研削を組み合わせて、切断効率を大幅に向上させると同時に、表面損傷とエネルギー消費を削減します。FAWSやWEDMと比較して、MDACは特に単結晶シリコンや石英のような材料に対して優れた加工特性を提供します。半導体、光学、精密加工産業において大きな可能性を秘めています。

今後の研究は、放電エネルギーと研磨剤の分布を最適化し、加工精度と安定性をさらに向上させることに焦点を当てます。半導体や高硬度材料の加工における最先端のソリューションに対する需要が高まる中、MDACはこの分野での主要な技術になることが期待されています。

◆出典：Sciencedirect

◆ 参考文献:https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2024.11.208