単結晶サファイアは、高い強度、剛性、耐摩耗性、耐熱性、耐プラズマ性、及び、優れた光透過性のある高硬度の透明体です。その加工には、高い加工技術が必要となります。京セラでは、長年の加工実績により、ウェハ形状だけでなく、リング、溝、凹凸、球面、曲面などのさまざまな異形状・複雑形状をしたサファイアも、光学レベルの研磨加工が可能です。
特長
- 異形状品の研磨が可能リング、溝、凹凸、球面、曲面など様々な形状の研磨加工が可能
- 研磨表面が滑らか表面粗さRa≦0.05μmにより優れた光透過性を確保
- 低パーティクル性高精度の表面仕上げによりパーティクルの発生(発塵)を低減
製作事例
半導体製造装置分野、自動車・モビリティ分野、産業機械分野、及び、宇宙・天文分野など過酷な環境下で使用される部品向けに、単結晶サファイアの優れた特性が注目されています。京セラは、大口径かつ長尺のサファイア材料からの製造が可能であり、また、レーザーによる蛍光のない単結晶サファイアの製造が可能です。大型の単結晶サファイアリングを含め、異形状品を鏡面研磨した多くの加工実績があります。
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プラズマチューブ
Φ30×φ25×250L (mm)
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センサー用窓
Φ5×φ3×70L (mm)
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シリンダー
Φ100×φ80×150L (mm)
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センサーレンズ
Φ50×30H (mm) 中空
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ガイドレール
溝部:幅5×深さ3×10L (mm)
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ガスおよび流体用ノズル
流路径:φ4×50L (mm)
※上記は、加工事例です。
デザインガイド
標準スペック | ||
---|---|---|
材質 | 単結晶サファイア | |
材質記号 | SA100 | |
全長 | (L) | - 500 [mm] |
外径 | (ΦD) | 5.0 - 100.0 [mm] |
内径 | (Φd) | 2.0 - 80.0 [mm] |
*()内下図参照

研磨加工評価
仕上げ面の研磨加工レベル向上により、優れた光透過性を実現します。
表面粗さ
レーザー顕微鏡による、仕上げ面の観察画像
観察画像
(x 1200)

※面方位・厚みにより特性値は異なります。
透過率
分光光度計による、異形状面の研磨と光学研磨の可視光線透過率

※ARコート無。
※これらの値はテストピースの社内測定による参考値です。特性値は製品の形状や使用条件、面方位、厚みにより異なります。
特性データ比較
単結晶サファイアと透明材料の主な特性比較
材質 材質記号 |
単結晶サファイア SA100 |
石英ガラス | ガラス | |||
---|---|---|---|---|---|---|
融点 | ℃ | 2053 | 1600 | 720 | ||
ビッカース硬さ HV9.807N | GPa | 22.5 | 8.8 | 5.4 | ||
3点曲げ強さ | MPa | 690 | 68.6 | 49.0 | ||
ヤング率 | GPa | 470 | 73 | 72 | ||
熱伝導率 | 20℃ | W/(m・K) | 42 | 1.2 | 0.8 | |
平均線膨張率 | 40-400℃ | × 10-6/K | C軸に平行 | 7.7 | 0.51 (RT -100℃) |
8.5 |
C軸に垂直 | 7.0 |
耐プラズマ性
単結晶サファイアは、優れた耐プラズマ性を有します。パーティクルの発生(発塵)が抑えられ、不純物汚染の低減に有効です。このため、スパッタリング装置、CVD装置、エッチング装置の窓や部品などに用いられています。
単結晶サファイアと石英ガラスの耐食性試験
エッチングレート

測定条件
サイズ: | φ150mm |
反応ガス: | 三フッ化塩素 (CIF3) |
時間: | 270時間 |
耐食性試験結果
※反応ガス下で1か月間使用した後の状態

測定条件
反応ガス: | 四フッ化メタン(CF4)+ 酸素(O2)の混合ガス |
時間: | 1か月 |
石英ガラスに代わる高硬度・耐摩耗素材を探しておられる方、天文・宇宙用途や薬品を扱われる用途などの過酷な環境下で使用される部材を検討しておられる方、交換部品のメンテナンス性・長寿命化を検討されている方など、是非お気軽にご相談ください。
本ページに記載の数値は全て社内測定による代表値であり、製品の仕様を保証する値ではありません。