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절삭 가능한 기판을 이용한 다이아몬드 습동면 개발

전문가 제언: □ 기상합성 다이아몬드는 각종 기계류부품 등에 코팅하면, 높은 경도 외에도 매우 빠른 열전달성 및 소리 전달성, X선·적외선 등의 투과성, 고온 작동성 등의 다양한 특성 때문에 그 용도가 증가하고 있다.

□ 일본의 산업기술총합연구소와 Tohoku대학은, 기상 다이아몬드의 입자성장 제어와 함께, 연마 시에 경면부와 미세한 요철을 혼재시킴으로써, 공기부상에 가까운 저마찰계수의 새로운 다이아몬드 습동면 개발과 더불어 절삭가공이 가능한 티탄실리콘 탄화물에 기상다이아몬드 성막기술을 확립하였다.

□ Onward Research Institute 등은 저평활성·저마멸계수의 DLC막 수백nm와, 고경도·고내마멸성의 다이아몬드 막 수십~수백nm를 교대로 중첩시켜, 전체 0.5~3μm 두께의 하이브리드 나노다이아몬드(HND) 막의 2005년 상용화를 목표로 개발에 착수하였다. 통상의 다이아몬드 성막에는 1,000℃ 가까운 고온처리가 필요한데, 이 기술은 DLC막 중에 다이아몬드 결정핵을 만들고, 여기에 고에너지 전자를 조사해 200℃의 저온에서 nm크기 피막의 다이아몬드 성막기술로서, 수지 및 비철금속 가공용의 절삭공구 및 고부하 습동부품 등의 저가화가 가능하다. Nagoya 공업대학은 큰 면적의 기상합성 다이아몬드 막용 기판과 다이아몬드 막 형성법을 개발하여 2003년 특허출원하였다. 이는 실리사이드화를 방지하기 위한 기판제조방법과 고품질 다이아몬드 막면 균일성을 향상시키며, 실리콘기판 상에 다이아몬드 막을 형성함으로써 종래의 Si/ULS 소자와를 융합한 원칩·하이브리드 디바이스용 기판을 형성하는 것이다.

□ 종래, 다이아몬드면과 금속면의 습동의 조합은, 경도 차이에 의해 거의 시도되지 않았지만, 이번의 한 단계 낮은 저마찰계수(μs=0.005)를 고려하면, 앞으로 많은 가능성이 있다. 이에 다양한 제품의 상용화를 위해서는 기판과의 접합력 향상, 합성속도․합성면적 증대 및 실용특성 향상을 위한 합성방법 관련 기술 및 피막/기판사이의 밀착강도 평가, 각종 분위기에서의 마찰평가 등에 관한 연구개발이 추진되어야 한다.

저자: TAKAKI Toshiyuki, UCHIMOTO Tetsuya, ABE Toshihiko, SON Seimei
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