JP2005344171A - Raw material powder for film deposition, and film deposition method using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、原料を基板に向けて噴射することにより、原料の組成材料を基板上に堆積させるエアロゾルデポジション(AD)法、及び、AD法において用いられる原料粉に関する。 The present invention relates to an aerosol deposition (AD) method in which a raw material composition material is deposited on a substrate by spraying the raw material toward the substrate, and a raw material powder used in the AD method.
エアロゾルデポジション(aerosol deposition:AD)法とは、原料の粉体(原料粉)を含むエアロゾルを生成し、それをノズルから基板に向けて噴射することにより原料を堆積させる成膜方法である。ここで、エアロゾルとは、気体中に浮遊している固体や液体の微粒子のことをいう。AD法においては、高速で噴射された原料粉が、基板や先に形成された堆積物等の下層に衝突して食い込み、衝突の際に粉体が破砕して生成された破砕面が下層に付着するメカノケミカル反応によって成膜される。このようなAD法を用いることにより、不純物を含まない、緻密で強固な厚膜を形成することができる。そのため、例えば、圧電アクチュエータ、圧電ポンプ、インクジェットプリンタヘッド、超音波トランスデューサ等に使用される圧電膜をAD法によって形成することにより、それらの機器の性能を向上させることができると期待されている。なお、AD法は、噴射堆積法又はガスデポジション法とも呼ばれている。 The aerosol deposition (AD) method is a film forming method in which an aerosol containing raw material powder (raw material powder) is generated, and the raw material is deposited by spraying it from a nozzle toward a substrate. Here, the aerosol refers to solid or liquid fine particles suspended in a gas. In the AD method, the raw material powder sprayed at a high speed collides with the lower layer such as the substrate or the previously formed deposit, and the crushing surface generated by crushing the powder at the time of the collision is in the lower layer. The film is formed by the adhering mechanochemical reaction. By using such an AD method, a dense and strong thick film that does not contain impurities can be formed. Therefore, for example, it is expected that the performance of these devices can be improved by forming a piezoelectric film used for a piezoelectric actuator, a piezoelectric pump, an ink jet printer head, an ultrasonic transducer and the like by the AD method. The AD method is also called a jet deposition method or a gas deposition method.
図5は、エアロゾルが生成される様子を示す模式図である。図5に示すように、エアロゾルは、原料の微小な粉体100が配置されるエアロゾル生成室101において生成される。エアロゾル生成室101には、キャリアガスを導入する巻き上げノズル102及び圧力調整ノズル103と、生成されたエアロゾルを導出するエアロゾル導出管104とが配置されている。巻き上げノズル102は、エアロゾル生成室101の底部付近からキャリアガスを吹き上げるように配置されており、これにより、原料の粉体100が巻き上げられてエアロゾルが生成される。また、圧力調整ノズル103は、エアロゾル生成室101内の圧力を調整することにより、エアロゾルの噴射圧力を制御するために設けられている。エアロゾル導出管104は、成膜室に配置されているエアロゾル噴射ノズルに接続されており、生成されたエアロゾルを噴射ノズルに供給する。このようなエアロゾル生成室101は、振動台105上に設置されている。振動台105は、エアロゾル生成室101に微小な振動を与えており、これにより、原料の粉体100に、浮上するための運動エネルギーが与えられると共に、巻き上げノズル102のキャリアガス噴出口付近に原料の粉体100が次々と供給される。
FIG. 5 is a schematic diagram showing how aerosol is generated. As shown in FIG. 5, the aerosol is generated in the
ところで、エアロゾルの生成を継続していると、近接する粒子間に働くファンデルワールス力、液架橋力、静電気力等により、原料の粉体が時間の経過と共に凝集し、凝集粒子が形成される。また、エアロゾル生成室101内には、圧力調整ノズル103から噴射されたキャリアガスによってサイクロンが発生しており、これにより、巻き上げられた原料の粉体の内、粒径の大きな粒子が遠心力によって分級され、エアロゾル生成室101の壁に衝突して落ちてくる。このような現象が繰り返される内に、摩擦によって粒子が帯電し、さらに巨大化(例えば、直径数μm〜数mm)してしまう。
By the way, if the generation of the aerosol is continued, the raw material powder aggregates over time due to van der Waals force, liquid bridging force, electrostatic force, etc. acting between adjacent particles, and aggregated particles are formed. . Further, a cyclone is generated in the
このような凝集粒子の発生は、高品位なAD膜(AD法によって形成された膜)を形成する際の障害になっている。即ち、凝集粒子の内の巨大なものは、エアロゾル生成室の底部に溜まってしまうので、エアロゾルを安定して生成することができず、噴射ノズルに供給されるエアロゾル濃度を均一に保つことができない。そのため、成膜速度が低下すると共に膜厚がムラになってしまい、大面積膜や厚膜を形成することが困難になっている。また、凝集粒子がエアロゾルに混入した場合には、凝集粒子は成膜に寄与しないだけでなく、反対に形成された膜をブラストしてしまう。そのため、形成された膜に欠陥が多くなるので、膜の高機能化や経時耐久性に問題が生じている。 Generation | occurrence | production of such an aggregated particle is an obstacle at the time of forming a high quality AD film (film | membrane formed by AD method). That is, huge particles among the aggregated particles accumulate at the bottom of the aerosol generation chamber, so that the aerosol cannot be generated stably and the aerosol concentration supplied to the injection nozzle cannot be kept uniform. . For this reason, the film forming speed decreases and the film thickness becomes uneven, making it difficult to form a large area film or a thick film. Further, when the aggregated particles are mixed in the aerosol, the aggregated particles not only contribute to the film formation but also blast the film formed in the opposite direction. For this reason, defects are increased in the formed film, which causes problems in improving the function of the film and durability over time.
関連する技術として、特許文献1には、原料の脆性材料粒子粉体に含まれる水分量を0.45%以下或いは0.4%以下とすることにより、原料粉体の凝集を少なくし、エアロゾルの供給量を安定させることが開示されている。このような脆性材料粒子を用いることにより、液架橋力に起因する凝集を抑制することができる。しかしながら、成膜を長時間継続していると、原料の粉体同士の間における摩擦による帯電が大きくなるので、凝集を防ぐことができない。
As a related technology,
特許文献2には、微粒子をガス中に分散させたエアロゾルをノズル先端から噴射して基板に吹き付けて微粒子の材料からなる構造物を基板上に形成させることによって基板と構造物からなる複合構造物を作製する複合構造物作製方法において、少なくともエアロゾルを基板に吹き付けるときには、ノズル先端の温度が50℃〜150℃になるように加熱手段によって制御することが開示されている。また、特許文献3には、上記の複合構造物作製方法において、少なくともエアロゾルを基材に吹き付けるときには、エアロゾル搬送管の温度及びノズルの温度が50℃〜150℃になると共に、該ノズルの温度がエアロゾル搬送管の温度と同じかそれ以上であり、かつエアロゾル搬送管内壁全体の温度が、エアロゾル搬送管内を通過するエアロゾルの温度より高くなるように制御することが開示されている。これらの複合構造物作製方法によれば、ノズル内壁への微粒子や凝集粒の付着を大幅に低減させることができる。しかしながら、長時間成膜を行う場合には、やはり、粉体同士の間における摩擦による帯電は避けられないので、結局凝集粒子は形成されてしまう。また、ノズルや配管に対する高温対応が必要になる等、装置への負荷が大きくなってしまう。
In
特許文献4には、予め内部歪を有する脆性材料微粒子を高速で基板表面に吹き付け、基板との衝突により脆性材料粒子を変形或いは破砕させ、それによって現れた活性な新生面を介して結晶子同士を強硬に再結合させる静電チャックの製造方法が開示されている。しかしながら、この製造方法によれば、原料の微粒子が有する歪が膜の特性に影響を及ぼすおそれがある。また、長時間成膜を行うことによって原料の微粒子が凝集してしまい、歪による効果を出し切れない可能性もある。
このように、AD法を用いた構造物形成過程においては、原料粉の凝集を抑制することが困難なので、AD膜をアプリケーションに適用することは、現状では容易でない。例えば、圧電アクチュエータにおいて用いられる圧電膜の膜厚が不均一になると、印加される電界の強さが素子ごとに変化してしまうので、特性のバラツキが生じてしまう。従って、AD膜を使用している最終製品における歩留まりが悪く、コストがかさんでしまう等の問題が生じている。
上記の点に鑑み、本発明は、長時間に渡るAD法の成膜過程においても凝集し難い原料粉と、そのような原料粉を用いた成膜方法とを提供することを目的とする。
As described above, in the structure forming process using the AD method, it is difficult to suppress the aggregation of the raw material powder. Therefore, it is not easy to apply the AD film to an application at present. For example, if the film thickness of the piezoelectric film used in the piezoelectric actuator becomes non-uniform, the strength of the applied electric field changes from element to element, resulting in variations in characteristics. Accordingly, there are problems such as poor yield and high cost in the final product using the AD film.
In view of the above points, an object of the present invention is to provide a raw material powder that hardly aggregates even in a film formation process of an AD method for a long time, and a film forming method using such a raw material powder.
上記課題を解決するため、本発明に係る成膜用原料粉は、原料粉を基板に向けて噴射することにより、基板上に上記原料粉の組成材料を堆積させる成膜方法において用いられる原料粉であって、母材となる第1の粒子と、第1の粒子よりも小さい粒径を有し、該第1の粒子の表面を覆うように固着している第2の粒子とを具備する。 In order to solve the above-mentioned problems, a raw material powder for film formation according to the present invention is a raw material powder used in a film forming method for depositing a composition material of the raw material powder on a substrate by spraying the raw material powder toward the substrate The first particles serving as a base material and the second particles having a particle size smaller than the first particles and fixed so as to cover the surface of the first particles. .
また、本発明に係る成膜方法は、母材となる第1の粒子と、第1の粒子よりも小さい粒径を有し、該第1の粒子の表面を覆うように固着している第2の粒子とを含む成膜用原料粉を用意する工程(a)と、工程(a)において用意された成膜用原料粉を基板に向けて噴射することにより、基板上に上記成膜用原料粉の組成材料を堆積させる工程(b)とを具備する。 In addition, the film forming method according to the present invention has a first particle as a base material, a particle size smaller than the first particle, and is fixed so as to cover the surface of the first particle. Step (a) of preparing a film forming raw material powder containing two particles, and spraying the film forming raw material powder prepared in step (a) toward the substrate, thereby forming the film forming material powder on the substrate. And (b) depositing a composition material of raw material powder.
本発明によれば、粒径の大きな母材粒子の表面に、粒径の小さな微粉末を固着させることにより、隣接する粒子との接触部分における曲率半径や接触面積を小さくすることができる。このように表面が改質された粒子においては、近接する粒子間に働くファンデルワールス力や、液架橋力や、摩擦によって生じる静電気力が小さくなるので、原料粉の凝集を抑制することができる。従って、濃度の均一なエアロゾルを長時間に渡って安定して供給することができ、それにより、膜厚が均一な高品位の構造体を、成膜速度を低下させることなく製造することが可能になると共に、そのような構造体を容易に大面積化又は厚膜化することが可能になる。また、エアロゾルの濃度を安定させることにより、膜厚をミクロンオーダで制御することが可能になるので、構造体の設計自由度を向上させることができる。 According to the present invention, it is possible to reduce the radius of curvature and the contact area at the contact portion with adjacent particles by fixing the fine powder having a small particle size to the surface of the base material particle having a large particle size. In such particles whose surface is modified, van der Waals force acting between adjacent particles, liquid cross-linking force, and electrostatic force generated by friction are reduced, so that aggregation of raw material powder can be suppressed. . Therefore, it is possible to stably supply an aerosol having a uniform concentration over a long period of time, and thereby, it is possible to manufacture a high-quality structure having a uniform film thickness without reducing the deposition rate. At the same time, such a structure can be easily increased in area or thickness. Further, by stabilizing the aerosol concentration, the film thickness can be controlled on the order of microns, so that the degree of freedom in designing the structure can be improved.
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら詳しく説明する。なお、同一の構成要素には同一の参照番号を付して、説明を省略する。
図1は、エアロゾルデポジション法(以下、AD法という)を用いた成膜装置の構成を示す模式図である。この成膜装置は、ガスボンベ1と、搬送管2a及び2bと、エアロゾル生成室3と、成膜室4と、排気ポンプ5と、ノズル6と、基板ホルダ7とを含んでいる。
Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The same constituent elements are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a film forming apparatus using an aerosol deposition method (hereinafter referred to as an AD method). This film forming apparatus includes a
ガスボンベ1には、キャリアガスとして使用される窒素(N2)、酸素(O2)、ヘリウム(He)、アルゴン(Ar)、又は、乾燥空気等が充填されている。このガスボンベ1には、キャリアガスの供給量を調節する圧力調整部1aが設けられている。また、エアロゾル生成室3は、成膜材料である原料の粉体(原料粉)が配置される容器である。ガスボンベ1から搬送管2aを介して、エアロゾル生成室3にキャリアガスを導入することにより、そこに配置された原料の粉体が噴き上げられてエアロゾル8が生成される。生成されたエアロゾル8は、搬送管2bを介してノズル6に供給される。
The
成膜室4の内部は、排気ポンプ5によって排気されており、それによって所定の真空度に保たれている。また、成膜室4には、エアロゾル8を噴射するノズル6と、構造物が形成される基板9を保持する基板ホルダ7とが配置されている。基板ホルダ7には、基板ホルダ7を3次元的に移動させる基板ホルダ駆動部7aが設けられており、これにより、ノズル6と基板9との相対位置及び相対速度が制御される。
The inside of the
図2は、本発明の第1の実施形態に係る成膜用原料粉の構造を示す模式図である。図2の(a)は、成膜用原料粉の表面を示しており、図2の(b)は、成膜用原料粉の断面を示している。
図2の(a)及び(b)に示すように、この成膜用原料粉10は、母材粒子11の表面全体を覆うように、微粉末粒子12を固着させた構造を有している。母材粒子11は、平均粒径が約0.1μm〜約10μmの無機絶縁体粒子である。また、微粉末粒子12は、平均粒径が約0.01μm〜約1μmの無機絶縁体粒子である。これらの2種類の粒子の平均粒径の比は、母材粒子:微粉末粒子=10:1〜100:1の範囲であることが望ましい。
FIG. 2 is a schematic diagram showing the structure of the raw material powder for film formation according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2A shows the surface of the film forming raw material powder, and FIG. 2B shows a cross section of the film forming raw material powder.
As shown in FIGS. 2A and 2B, the film forming
図3の(a)に示すように、このような表面構造を有する原料粉10は、図3の(b)に示す母材粒子11のみの原料粉と比較して、隣接する粒子との接触部分における曲率半径及び接触面積が小さくなる。そのため、隣接する粒子の間に働くファンデルワールス力及び液架橋力や、摩擦によって生じる静電気力のいずれもが小さくなる。従って、それらの力によって生じる原料粉の凝集を抑制することができる。
As shown in FIG. 3 (a), the
次に、図2に示す成膜用原料粉の作製方法について説明する。
まず、母材粒子11となる粉体と、微粉末粒子12となる粉体とを、所定の重量比となるように用意する。母材粒子11と微粉末粒子12との重量比については、各粒子の粒径や、微粉末粒子の被覆量に応じて調節する。本実施形態においては、母材粒子11として、堺化学工業株式会社の製品である平均粒径が約0.3μmのPZT(チタン酸ジルコン酸鉛:Pb(lead) zirconate titanate)粉を用い、微粉末粒子12として、気相法によって作製された直径が約10nmのPZT粉を用いると共に、重量比が母材粒子:微粉末粒子=10:1となるように、それらの材料を用意する。
Next, a method for producing the film forming raw material powder shown in FIG. 2 will be described.
First, the powder to be the
次に、それらの2種類の粒子をジルコニアボール等の所定の重量及び径を有するセラミックボールと共に、所定の径を有するポッド(ミルポッド)に、乾式の状態で投入する。そして、ボールミル装置を用いて所定の回転数でポッドをさせることにより、2種類の粒子を所定の時間混合する。その際には、粉体の温度が上昇して粒子径が大きくなるのを防ぐために、ポットを水冷しつつ回転させることが望ましい。これにより、母材粒子11及び微粉末粒子12に強力な圧縮力が付与され、母材粒子11の表面に微粉末粒子12が埋め込まれ、母材粒子11の表面が改質される。或いは、ボールミル装置の替わりに、機械的粒子複合法(メカノケミカルボンディング)を用いた粉体処理装置を用いても良い。例えば、ホソカワミクロン株式会社製のメカノフュージョン(登録商標)AMS−Mini−GMPは、粒子に機械的エネルギーを与えてメカノケミカル的な反応を起こさせることにより、乾式で固体粒子の複合化等を行う装置である。さらに、株式会社奈良機械製作所製のハイブリタイゼーションシステム(NHS−0型〜NHS5型)を用いても良い。この装置は、母材粒子に微粉末粒子をまぶし、ブレードが固定された高速回転するロータと循環パイプとによって粒子を繰り返し処理するハイブリダイザーにおいて、衝撃力を主体とする機械的熱的エネルギーをそれらの粒子に与えることにより、粒子を固定化させる装置である。いずれの装置を用いる場合においても、不純物の混入を高いレベルで防止する必要がある。
Next, these two types of particles are put together with ceramic balls having a predetermined weight and diameter, such as zirconia balls, into a pod (mill pod) having a predetermined diameter in a dry state. Then, the two kinds of particles are mixed for a predetermined time by causing the pod to rotate at a predetermined rotation speed using a ball mill device. In that case, in order to prevent the temperature of the powder from rising and the particle size from increasing, it is desirable to rotate the pot while cooling with water. Thereby, a strong compressive force is applied to the
このようにして作製された成膜用原料粉の安息角(粉体を水平面に落下させたときに、円錐状の堆積物の母線と水平面との為す角度)を測定したところ、その角度は、母材粒子のみの通常のPZT粒子の場合における45度程度に対して、25度以下であった。即ち、表面改質を行った結果、粒子の流動性が向上したと言える。 The angle of repose of the film-forming raw material powder thus produced (when the powder was dropped on the horizontal plane, the angle formed between the generatrix of the cone-shaped deposit and the horizontal plane) was measured. It was 25 degrees or less with respect to about 45 degrees in the case of normal PZT particles consisting of only base material particles. That is, it can be said that the fluidity of the particles is improved as a result of the surface modification.
図4は、図1に示す成膜装置において、本実施形態に係る成膜用原料粉を用いて成膜を行った際の経過時間と成膜速度との関係を表している。なお、図4には、比較として、母材粒子のみのPZT粒子(通常粉)を用いて成膜を行った場合の成膜速度が表されている。
図4に示すように、本実施形態に係る成膜用原料粉(表面改質粉)を用いた場合には、長時間に渡って安定した成膜速度を得ることができた。それにより、多くの時間を要することなく厚膜化することができ、膜厚を時間によって制御することも可能になった。また、その結果得られた膜においては、膜厚のバラツキが減少していた。これに対して、通常粉を用いた場合には、成膜開始後間もなく成膜速度が大きく低下し始め、その後も低下し続けた。これらの結果から、母材粒子の表面を改質することにより、AD法における成膜速度及び成膜効率や膜質を向上できることがわかる。
FIG. 4 shows the relationship between the elapsed time and the film formation rate when film formation is performed using the film forming raw material powder according to the present embodiment in the film formation apparatus shown in FIG. In addition, in FIG. 4, the film-forming speed | rate at the time of forming into a film using PZT particle | grains (normal powder) of only a base material particle | grain is represented as a comparison.
As shown in FIG. 4, when the film forming raw material powder (surface modified powder) according to the present embodiment was used, a stable film forming speed could be obtained for a long time. Accordingly, the film thickness can be increased without requiring much time, and the film thickness can be controlled by time. Moreover, in the film obtained as a result, the variation in film thickness was reduced. On the other hand, when the normal powder was used, the film formation rate began to greatly decrease soon after the start of film formation, and continued to decrease thereafter. From these results, it can be seen that the film formation speed, film formation efficiency and film quality in the AD method can be improved by modifying the surface of the base material particles.
以上説明した本発明の第1の実施形態においては、成膜用原料粉として圧電材料の1種であるPZTを用いたが、この他にも、脆性材料一般を含む無機絶縁体を用いることができる。例えば、PZT以外の鉛系圧電材料、KNbO3等の非鉛系圧電材料、BaTiO3等の誘電材料、Al2O3やAlNやZrO2等の絶縁材料、PLZT等の光学材料についても、本実施形態と同様に表面改質された原料粉を用いることにより、良好な特性を有するAD膜を形成することができる。 In the first embodiment of the present invention described above, PZT, which is a kind of piezoelectric material, is used as the film forming raw material powder. In addition to this, an inorganic insulator containing a brittle material in general can be used. it can. For example, lead piezoelectric materials other than PZT, lead-free piezoelectric materials such as KNbO 3 , dielectric materials such as BaTiO 3 , insulating materials such as Al 2 O 3 , AlN and ZrO 2 , and optical materials such as PLZT By using the surface-modified raw material powder as in the embodiment, an AD film having good characteristics can be formed.
次に、本発明の第2の実施形態に係る成膜用原料粉について説明する。
本実施形態に係る成膜用原料粉は、図2に示す母材粒子11としてPZTを用い、微粉末粒子12としてシリカ(SiO2)を用いたものである。ここで、シリカは、PZTの焼結助剤として用いられる材料である。その他に、焼結助剤として、4PbO/B2O3、B2O3/Bi2O3/CdO、PbO/PbF2、Ba(Cu1/2W1/2)O3+BiFeO3、Pb5Ge3O11、LiBiO2等を用いることができる。母材粒子11及び微粉末粒子12の平均粒径(直径)やそれらの比や、成膜用原料粉の作製方法については、第1の実施形態において説明したものと同様である。
Next, the film forming raw material powder according to the second embodiment of the present invention will be described.
The film forming raw material powder according to the present embodiment uses PZT as the
本実施形態に係る成膜用原料粉と、表面改質を行わない通常のPZT粒子とをそれぞれ用い、次のような条件の下でPZT膜を作製した。
成膜温度:400℃、アニール温度:600℃
ポーリング条件:3kV at 100℃
その結果、通常のPZT粒子を用いたPZT膜においては、圧電定数がd31=50であったのに対し、本実施形態に係る成膜用原料粉を用いたPZT膜においては、圧電定数d31=100が得られた。このように、焼結助剤を母材粒子の表面に固着させた原料粉を用いてAD膜を形成することにより、焼結を促進させることができる。従って、成膜温度を低温化させた場合においても、膜の機能を向上させることが可能になる。
Using the film forming raw material powder according to the present embodiment and normal PZT particles not subjected to surface modification, a PZT film was produced under the following conditions.
Deposition temperature: 400 ° C, annealing temperature: 600 ° C
Polling conditions: 3 kV at 100 ° C
As a result, in the PZT film using normal PZT particles, the piezoelectric constant was d31 = 50, whereas in the PZT film using the film forming raw material powder according to the present embodiment, the piezoelectric constant d31 = 100 was obtained. Thus, sintering can be accelerated | stimulated by forming AD film using the raw material powder which fixed the sintering adjuvant to the surface of base material particle | grains. Therefore, even when the film formation temperature is lowered, the function of the film can be improved.
本実施形態においては、母材であるPZTと焼結助剤であるシリカとを用いて原料粉を作製したが、他にも様々な材料の組み合わせを使用することができる。例えば、アルミナ(Al2O3)膜を形成する場合には、焼結助剤として酸化マグネシウム(MgO)やシリカを用い、窒化ケイ素(Si3N4)膜を形成する場合には、アルミナや酸化イットリウムを用いる等、母材に応じて焼結助剤を選択すれば良い。 In the present embodiment, the raw material powder is produced using PZT as a base material and silica as a sintering aid, but various other combinations of materials can be used. For example, when forming an alumina (Al 2 O 3 ) film, magnesium oxide (MgO) or silica is used as a sintering aid, and when forming a silicon nitride (Si 3 N 4 ) film, alumina or A sintering aid may be selected according to the base material, such as using yttrium oxide.
以上説明したように、本発明によれば、表面改質された成膜用原料粉を用いてAD法を行うことにより、膜厚が均一な高品位のAD膜を形成することができる。従って、そのようなAD膜をアクチュエータ用の圧電膜に適用する場合には、各素子に印加される電界強度を均一にすることができるので、最終製品の品質を安定させて、製品歩留まりを向上させることができる。また、そのようなAD膜を超音波診断装置において用いられる超音波トランスデューサに適用する場合には、各超音波トランスデューサの動作精度を高くすることができるので、画質の良い超音波画像を得ることができる。さらに、表面改質された成膜用原料粉を用いることにより、質の高い大面積膜を形成することができるので、幅広いインクジェットヘッドを作製することにより、高画質な大型画像を出力可能なインクジェットプリンタを製造することが可能になる。 As described above, according to the present invention, a high-quality AD film having a uniform film thickness can be formed by performing the AD method using the surface-modified film forming raw material powder. Therefore, when such an AD film is applied to a piezoelectric film for an actuator, the electric field strength applied to each element can be made uniform, thereby stabilizing the quality of the final product and improving the product yield. Can be made. In addition, when such an AD film is applied to an ultrasonic transducer used in an ultrasonic diagnostic apparatus, the operation accuracy of each ultrasonic transducer can be increased, so that an ultrasonic image with good image quality can be obtained. it can. Furthermore, by using surface-modified film forming raw material powder, a high-quality, large-area film can be formed. By producing a wide range of inkjet heads, an inkjet capable of outputting large images with high image quality A printer can be manufactured.
本発明に係る成膜用原料粉は、第1の実施形態において説明した方法の他にも、様々な方法を用いて作製することができる。例えば、特開平5−317579号公報には、金属粒子の表面にセラミックス粒子を被覆させることにより、粉末冶金の原料として用いられる複合粒子の製造方法が開示されている。また、特開2003−277295号公報及び特開2003−275281号公報には、潤滑材を用いて薬物粉末の表面を改質することにより、薬物粉末の流動性及び生産性を向上させることができる薬物含有複合粒子の製造方法が開示されている。これらの複合粒子の製造方法を利用することによっても、AD法による成膜に適した原料粉を作製することが可能である。 The film forming raw material powder according to the present invention can be produced using various methods in addition to the method described in the first embodiment. For example, JP-A-5-317579 discloses a method for producing composite particles used as a raw material for powder metallurgy by coating ceramic particles on the surface of metal particles. JP 2003-277295 A and JP 2003-275281 A can improve the fluidity and productivity of a drug powder by modifying the surface of the drug powder using a lubricant. A method for producing drug-containing composite particles is disclosed. By using these composite particle manufacturing methods, it is possible to produce a raw material powder suitable for film formation by the AD method.
本発明は、原料を基板に向けて噴射することにより、基板上に原料の組成材料を堆積させるエアロゾルデポジション(AD)法において利用可能である。 The present invention is applicable to an aerosol deposition (AD) method in which a raw material composition material is deposited on a substrate by spraying the raw material toward the substrate.
1 ガスボンベ
1a 圧力調整部
2a、2b 搬送管
3、101 エアロゾル生成室
4 成膜室
5 排気ポンプ
6 ノズル
7 基板ホルダ
7a 基板ホルダ駆動部
8 エアロゾル
9 基板
10 成膜用原料粉
11 母材粒子
12 微粉末粒子
100 原料の粉体
102 巻き上げノズル
103 圧力調整ノズル
104 エアロゾル導出管
105 振動台
DESCRIPTION OF
Claims (14)
母材となる第1の粒子と、
前記第1の粒子よりも小さい粒径を有し、前記第1の粒子の表面を覆うように固着している第2の粒子と、
を具備する成膜用原料粉。 A raw material powder used in a film forming method for depositing a composition material of the raw material powder on the substrate by spraying the raw material powder toward the substrate,
First particles as a base material;
A second particle having a particle size smaller than the first particle and fixed to cover the surface of the first particle;
A raw material powder for film formation comprising:
前記第2の粒子の平均粒径が0.01μm〜1μmである、
請求項1記載の成膜用原料粉。 The average particle diameter of the first particles is 0.1 μm to 10 μm,
The average particle diameter of the second particles is 0.01 μm to 1 μm.
The raw material powder for film formation according to claim 1.
工程(a)において用意された成膜用原料粉を基板に向けて噴射することにより、前記基板上に前記成膜用原料粉の組成材料を堆積させる工程(b)と、
を具備する成膜方法。 A film forming raw material including first particles as a base material and second particles having a particle diameter smaller than that of the first particles and fixed so as to cover the surface of the first particles A step of preparing powder (a);
(B) depositing the composition material of the film forming raw material powder on the substrate by spraying the film forming raw material powder prepared in the step (a) toward the substrate;
A film forming method comprising:
工程(b)が、生成されたエアロゾルを基板に向けて噴射することを含む、
請求項9記載の成膜方法。 A step (a ′) of generating an aerosol by blowing up the film forming raw material powder prepared in the step (a) with a gas;
Step (b) comprises injecting the generated aerosol toward a substrate;
The film forming method according to claim 9.
前記第2の粒子の平均粒径が0.01μm〜1μmである、
請求項9又は10記載の成膜方法。 The average particle diameter of the first particles is 0.1 μm to 10 μm,
The average particle diameter of the second particles is 0.01 μm to 1 μm.
The film-forming method of Claim 9 or 10.
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Cited By (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007291502A (en) * | 2006-03-28 | 2007-11-08 | Brother Ind Ltd | Film-forming apparatus, film-forming method and particle-supplying apparatus |
JP2008100887A (en) * | 2006-10-20 | 2008-05-01 | Fujifilm Corp | Raw material powder for film deposition, film structure, method for producing them and piezoelectric element |
WO2008068942A1 (en) * | 2006-12-07 | 2008-06-12 | National Institute For Materials Science | Method of warm spray coating and particle therefor |
JP2008137122A (en) * | 2006-12-04 | 2008-06-19 | Tatsuo Shiyouji | Coating method with fine particle |
JP2008235235A (en) * | 2007-02-19 | 2008-10-02 | Ngk Insulators Ltd | Dielectric device and method for manufacturing the same |
JP2008274422A (en) * | 2007-03-30 | 2008-11-13 | Toto Ltd | Group of particle, method for forming composite structure, and system for forming the same |
JP2009138249A (en) * | 2007-12-10 | 2009-06-25 | Inax Corp | Surface treatment method for workpiece |
US7727585B2 (en) | 2007-02-19 | 2010-06-01 | Ngk Insulators, Ltd. | Dielectric device and its manufacturing method |
US7727584B2 (en) | 2007-02-19 | 2010-06-01 | Ngk Insulators, Ltd. | Dielectric device and its manufacturing method |
JP2016199783A (en) * | 2015-04-08 | 2016-12-01 | 株式会社東芝 | Zirconium oxide material, film deposition method using the same, and coating formed by film deposition method |
JP2018012852A (en) * | 2016-07-19 | 2018-01-25 | 株式会社東芝 | Aggregate, production method thereof, and formation method of coating sheet using aggregate |
JP2019094565A (en) * | 2017-11-22 | 2019-06-20 | 三菱重工業株式会社 | Film deposition apparatus and film deposition method |
WO2019189794A1 (en) * | 2018-03-30 | 2019-10-03 | 日本発條株式会社 | Thermally conductive composite particles, method for producing same, insulating resin composition, insulating resin molded body, laminate for circuit boards, metal base circuit board and power module |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0375302A (en) * | 1989-03-29 | 1991-03-29 | Nisshin Flour Milling Co Ltd | Particles whose surface is coated with super fine particles and manufacture thereof |
JP2000345201A (en) * | 1999-05-31 | 2000-12-12 | Mitsui Mining & Smelting Co Ltd | Composite copper fine powder and its production |
WO2002034966A1 (en) * | 2000-10-23 | 2002-05-02 | National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology | Composite structure and method and apparatus for manufacture thereof |
JP2003213451A (en) * | 2001-10-11 | 2003-07-30 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | Method of fabricating composite structure |
-
2004
- 2004-06-03 JP JP2004165960A patent/JP2005344171A/en active Pending
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0375302A (en) * | 1989-03-29 | 1991-03-29 | Nisshin Flour Milling Co Ltd | Particles whose surface is coated with super fine particles and manufacture thereof |
JP2000345201A (en) * | 1999-05-31 | 2000-12-12 | Mitsui Mining & Smelting Co Ltd | Composite copper fine powder and its production |
WO2002034966A1 (en) * | 2000-10-23 | 2002-05-02 | National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology | Composite structure and method and apparatus for manufacture thereof |
JP2003213451A (en) * | 2001-10-11 | 2003-07-30 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | Method of fabricating composite structure |
Cited By (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007291502A (en) * | 2006-03-28 | 2007-11-08 | Brother Ind Ltd | Film-forming apparatus, film-forming method and particle-supplying apparatus |
JP2008100887A (en) * | 2006-10-20 | 2008-05-01 | Fujifilm Corp | Raw material powder for film deposition, film structure, method for producing them and piezoelectric element |
JP2008137122A (en) * | 2006-12-04 | 2008-06-19 | Tatsuo Shiyouji | Coating method with fine particle |
JPWO2008068942A1 (en) * | 2006-12-07 | 2010-03-18 | 独立行政法人物質・材料研究機構 | Warm spray coating method and its particles |
WO2008068942A1 (en) * | 2006-12-07 | 2008-06-12 | National Institute For Materials Science | Method of warm spray coating and particle therefor |
US8802192B2 (en) | 2006-12-07 | 2014-08-12 | National Institute For Materials Science | Warm spray coating method and particles used therefor |
JP5159634B2 (en) * | 2006-12-07 | 2013-03-06 | 独立行政法人物質・材料研究機構 | Warm spray coating method and its particles |
US7727585B2 (en) | 2007-02-19 | 2010-06-01 | Ngk Insulators, Ltd. | Dielectric device and its manufacturing method |
US7727584B2 (en) | 2007-02-19 | 2010-06-01 | Ngk Insulators, Ltd. | Dielectric device and its manufacturing method |
JP2008235235A (en) * | 2007-02-19 | 2008-10-02 | Ngk Insulators Ltd | Dielectric device and method for manufacturing the same |
JP2008274422A (en) * | 2007-03-30 | 2008-11-13 | Toto Ltd | Group of particle, method for forming composite structure, and system for forming the same |
JP2009138249A (en) * | 2007-12-10 | 2009-06-25 | Inax Corp | Surface treatment method for workpiece |
JP2016199783A (en) * | 2015-04-08 | 2016-12-01 | 株式会社東芝 | Zirconium oxide material, film deposition method using the same, and coating formed by film deposition method |
JP2018012852A (en) * | 2016-07-19 | 2018-01-25 | 株式会社東芝 | Aggregate, production method thereof, and formation method of coating sheet using aggregate |
JP2019094565A (en) * | 2017-11-22 | 2019-06-20 | 三菱重工業株式会社 | Film deposition apparatus and film deposition method |
WO2019189794A1 (en) * | 2018-03-30 | 2019-10-03 | 日本発條株式会社 | Thermally conductive composite particles, method for producing same, insulating resin composition, insulating resin molded body, laminate for circuit boards, metal base circuit board and power module |
JP6616555B1 (en) * | 2018-03-30 | 2019-12-04 | 日本発條株式会社 | Thermally conductive composite particles and manufacturing method thereof, insulating resin composition, insulating resin molded body, laminated board for circuit board, metal base circuit board, and power module |
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