サファイアの元素、成分、組成など

サファイアは鉱物学的にはコランダム（Al₂O₃：酸化アルミニウム）の一種で、モース硬度『9』とダイヤモンドに次ぐ硬さで加工が難しい素材です。アルミナセラミックスという素材も同じ化学式Al₂O₃で表されますが、これはダイヤモンドと炭素の違いと同様に単結晶がサファイア、多結晶がアルミナセラミックスという分類になります。

サファイアの特徴

人工的に合成された高純度単結晶サファイアは、広く工業用分野で使われています。なお、宝飾品としてのサファイアは、アルミナ（Al₂O₃）に微量のクロム（Cr）が混ざると赤く発色してルビーになり、鉄（Fe）やチタン（Ti）が混ざると青く発色します。一方、産業分野に用いられるサファイアは、純度の高い無色透明な単結晶サファイアに加工を施したものです。

サファイアの製造方法

サファイアは大量生産が難しい素材でしたが、技術の進歩により安価、かつ安定的な量産加工ができるようになりました。サファイアの代表的な製造方法としてEFG法（Edge-defined Film-fed Growth法）があります。この方法では、高温のAl₂O₃融液にサファイアの種結晶をつけてゆっくりと引き上げながら、必要とする結晶軸、結晶面でサファイアを成長させます。現状ではφ6inchサファイアウェーハの切り出し加工が普及し始めており、産業向けにますます広がりを見せています。

サファイアの応用デバイス

サファイアはその優れた特性から、サファイアガラスとして腕時計の風防や軸受けレコード針などに加工されています。近年では、iPhoneなどのスマートフォンのカメラレンズの保護や青色・緑色LEDの基幹素材として、サファイアが注目されています。

応用デバイスを作る上でのディスコのソリューション

デバイス製造時のサファイアウェーハの薄化加工や切削加工に、ディスコのグラインダ（砥石による研削加工機）、レーザソー（レーザーによる切削加工機）が用いられます。

この素材を使った加工方法

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  サファイアをレーザー剥離

  サファイア × LLO