MLCCの研削に黒色炭化ケイ素が使用されるのはなぜですか？

MLCCの研削に黒色炭化ケイ素が使用されるのはなぜですか？

MLCCはチタン酸バリウムをベースとした硬くて脆いセラミックスでできています。焼結後は高い硬度を持ちますが、層間構造が脆いという特徴があります。研削加工（面取り、バリ取り、端面平坦化）には、十分な研削力、最小限のチッピング、低汚染、温度上昇の制御、そしてコスト管理が求められます。黒色炭化ケイ素はこれらの要件を完全に満たしており、白色コランダム、緑色炭化ケイ素、ダイヤモンドに比べて他に代えがたい利点があります。

I. 硬度が一致する黒色炭化ケイ素は、チタン酸バリウムセラミックスの効率的な切断を可能にする。

1. 黒色炭化ケイ素はモース硬度が9.0～9.2、微小硬度が2840～3320 kg/mm²であり、褐色溶融アルミナ（モース硬度8.9）よりもはるかに高く、MLCCチタン酸バリウムセラミックス（モース硬度8.5～9）を容易に切断できます。

2. 黒色の炭化ケイ素結晶は鋭いエッジと角を持つため、バリ、直角、焼結突起を迅速に研磨して除去することができ、面取り加工時間を大幅に短縮し、アルミナ研磨材をはるかに凌駕する大量生産効率を実現します。

3. 黒色炭化ケイ素は緑色炭化ケイ素よりも靭性に優れています。黒色炭化ケイ素結晶は耐衝撃性に優れ、一度に微粉末に砕けることがありません。研削時には切削力を発揮しますが、薄い積層チップに過度の衝撃を与えることがないため、MLCC層のひび割れ、エッジの欠け、内部電極の剥離といった故障を大幅に低減します。

II. 黒色炭化ケイ素は化学的に非常に不活性であり、MLCCの電気的特性をほとんど汚染しない。

MLCCは金属不純物（Fe、Al、Ca）に非常に敏感です。これらの不純物が微量でも存在すると、漏洩電流、容量劣化、絶縁破壊電圧の上昇を引き起こす可能性があります。

1. 黒色炭化ケイ素は、室温で酸やアルカリに耐性があります。面取り工程において水性研磨スラリー中に金属イオンを放出せず、チタン酸バリウム媒体に有害な不純物を混入させることもありません。

2. アルミナ研削ボール/粉末と比較すると、長期間の研削では摩耗してAl³⁺が析出します。Alイオンはセラミックの粒界に浸透し、誘電特性を直接劣化させます。

3. 黒色の炭化ケイ素摩耗粉は依然としてSiCであり、セラミックまたはニッケル/銅の内部電極と化学反応を起こしません。洗浄後、残留汚染物質は発生せず、コンデンサの電気的特性の安定性が確保されます。

Ⅲ、黒色炭化ケイ素は熱伝導率が高く熱膨張率が低いため、セラミックの熱損傷を回避します。

研削摩擦によって局所的に高温が発生し、MLCCの薄いセラミック層への熱衝撃は、目に見えない微細な亀裂を容易に引き起こす可能性がある。

1. 黒色炭化ケイ素の熱伝導率はコランダムよりもはるかに高いため、研削熱を素早く放散し、チップの局所的な過熱を防ぐことができます。

2. 黒色炭化ケイ素は熱膨張係数が非常に低いため、研削工程中の研磨材とセラミック間の熱変形の差が小さくなり、熱応力による亀裂が低減され、完成品の信頼性が向上します。

IV．黒色炭化ケイ素は安定した自己研磨特性を示し、その研削効率は長期にわたって低下しない。

黒色炭化ケイ素は適度な脆性を持っています。研磨粒子が鈍くなると、自然にわずかに欠け、常に新しい鋭い切削面が現れます。

1. 研磨材の頻繁な交換は不要です。MLCCのバッチ全体の面取り粗さが均一で、端面の一貫性が良好なため、後続の銀メッキや電気めっきの際に十分な電極露出が確保されます。

2. 柔らかい研磨材は使用するにつれて滑らかになり、後から研磨するしかなくなりますが、大きなバリや突起は除去できません。

V．コスト面での優位性（グリーンシリコンカーバイドとの比較）

緑色の炭化ケイ素は、純度が高く硬度もやや高いものの、黒色の炭化ケイ素よりも30～50%高価です。また、靭性が低く衝撃で破損しやすいため、超硬合金や光学ガラスの高精度研磨にのみ適しています。MLCCの面取り加工は粗目～中目の研削加工であり、超高純度の緑色の炭化ケイ素は必要ありません。黒色の炭化ケイ素で加工要件を十分に満たすことができ、大規模生産における材料コストを大幅に削減できます。

結論

MLCCは、硬くて脆い薄い積層板です。研削加工では、セラミックバリを高速で切削しながら、多層構造を亀裂や電気的不純物の混入から優しく保護する必要があります。黒色炭化ケイ素は、硬度、靭性、化学的安定性、コストのバランスに優れており、MLCCの量産における面取り／粗研削に最適な研磨材です。

PS:海旭研磨材の黒色シリコンクロム微粉末のサイズ：

給餌基準：F230～F1500

JIS規格：JIS240～JIS6000

P規格：P240～P5000