JP2018153748A - 付着物除去方法 - Google Patents
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Abstract
Description
(1)基材の硬度の0を含まず1/2以下であり、且つ単一材料からなる噴射材を用意する。
(2)噴射材を圧縮空気と共に固気二相流として室温にて付着物に向けて噴射する。
(3)付着物に向けて噴射された噴射材が基材に衝突する際の衝突エネルギーによって付着物を除去する。
次に、本実施形態の加工装置01による付着物除去方法について、更に図2を用いて説明する。一態様に係る付着物除去方法は、基材の損傷を可能な限り抑制した上で付着物の態様に関わらず効率よく付着物を除去する方法を提供するものである。本実施形態では、多結晶構造の皮膜、単結晶構造の皮膜、鍍金皮膜、塗布法による皮膜、がそれぞれ付着物として形成された基材を用いた。
ワークWは比較的付着力の弱い付着物を刷毛等で予め除去してもよい。この工程は、省略してもよい。
吸引機構40を作動して、加工室Rを吸引する。次いで、扉11の施錠を解除して、扉11を開ける。次いで、所定量の噴射材を加工室Rに投入し、輸送管P及び分離機構30を介して噴射材を貯留ホッパ20に移送する。その後、扉11を閉め、施錠する。加工室Rは吸引機構40により吸引されているので負圧となり、外部と連通するように設けられた吸引孔(図示せず)より外気が処理室Rに流入する。
加工装置01の制御機構60を操作して前述の電磁弁を「開」、定量供給機構20を「ON」にして、噴射材を噴射する。次いで、移動機構14を「ON」にして、ワークWをノズルに対して相対的に水平移動させる。例えば、図3に示すようにワークWの中心Cの走査軌跡Tは、ワークWの端部から噴射材の噴射領域AにX方向に走査し、所定のピッチでY方向にずらした後にX方向に戻すことを繰り返して櫛歯状に走査する軌跡である。ノズルに対してワークWをこのように移動することで、ワークの全面に対して噴射材を衝突させることができる。ここで、ノズル50の噴射口が長方形状に形成されている場合には、長辺がY方向となるように配置することにより、1回のX方向の走査による噴射材の噴射幅を増大させることができるので、噴射処理の効率を向上させることができる。
本実施形態では、有機金属気相成長法(MOCVD法)にて石英板にGaNの皮膜を形成した。ワークWがノズル50の噴射口の下方まで移動すると、噴射材がワークWに衝突する。衝突の初期では、噴射材の衝突エネルギーによって結晶界面での破壊の起点が形成される。その後、更に噴射材が衝突することで、この起点より結晶粒子が剥離する。皮膜が厚すぎると結晶粒界で破壊の起点を形成するのに多大な時間を要する。多結晶構造の皮膜の場合、厚みを1〜15μmとしてもよい。
本実施形態では、液相エピタキシャル成長法(LPE)にて石英板にInPの皮膜を形成した。ワークWがノズル50の噴射口の下方まで移動すると、噴射材がワークWに衝突する。衝突の初期では、噴射材の衝突エネルギーによって皮膜と基材の界面でマイクロクラックが生じる。皮膜には内部応力が存在しているので、マイクロクラックが生じると皮膜の変形が促進され、クラックが大きくなる。その後、更に噴射材が衝突することで、このクラックを起点として皮膜が徐々に剥離する。皮膜が厚すぎると、皮膜と基材との界面に衝突エネルギーを効率よく伝搬できず、マイクロクラックを生じさせることができない、もしくは多大な時間を要する。単結晶構造の皮膜の場合、厚みを1〜15μmとしてもよい。
本実施形態では、無電解鍍金にて石英板にCuの皮膜を形成した。ワークWがノズル50の噴射口の下方まで移動すると、噴射材がワークWに衝突する。この衝突により皮膜が切削され、膜厚が徐々に薄くなる。また、同時に噴射材の衝突エネルギーによって皮膜と基材の界面でマイクロクラックが生じる。皮膜に存在している内部応力により皮膜が変形しようとすることで皮膜の変形が促進され、クラックが大きくなる。その後、更に噴射材が衝突することで、このクラックを起点として皮膜が徐々に剥離する。即ち、この皮膜は、皮膜の切削及び、皮膜と基材との界面からの剥離の相互作用により除去される。皮膜が厚すぎると皮膜と基材の界面に衝突エネルギーを効率よく伝搬できず、マイクロクラックを生じさせることができない、もしくは多大な時間を要する。さらに、皮膜を切削するのに多大な時間を要する。鍍金法で形成された金属質の皮膜の場合、厚みを1〜1000μm以下としてもよい。さらに、1〜150μmと薄い皮膜に対しても一実施形態の付着物除去方法を好適に用いることができる。
塗布法は、スプレー法やスクリーン印刷法等が含まれ、ゾル−ゲル法はスピンコーティング法やディップコーティング法が含まれる。本実施形態では、スピンコーティング法にて石英板にSiO2の皮膜を形成した。SiO2粒子はバインダーによって結合している。ワークWがノズル50の噴射口の下方まで移動すると、噴射材がワークWに衝突する。衝突の初期では、噴射材の衝突エネルギーによって皮膜自体にマイクロクラックが発生する、もしくは皮膜と基材との界面でマイクロクラックが発生する。その後、更に噴射材が衝突することで、これらのクラックを起点として皮膜が剥離する。皮膜が厚すぎると破壊の起点となるマイクロクラックを形成するのに多大な時間を要する。塗布法またはゾル−ゲル法によって形成された皮膜の場合、厚みを1〜150μmとしてもよい。
所定の加工が終了したら、制御手段により、移動手段14が「OFF」、前述の電磁弁が「閉」、定量供給機構20が「OFF」にそれぞれ切り替えられる。その後、扉11の施錠を解除して扉11を開け、ワークWを回収する。このワークWに付着した噴射材や粉塵をエアブローや超音波洗浄機等で除去して、一連の加工が完了する。
基材の形状や付着物の状態によっては、基材上に付着物が残留する場合がある。付着物の残留がある場合には、以下のS5〜S8の工程をさらに行ってもよい。付着物の残留がない場合は、当然これらの工程を省略することができる。以下、図2を参照しながら説明する。
庫内が所定の温度に保持された恒温器を準備し、ワークWを庫内にセットする。基材と付着物とはそれぞれ膨張係数が異なることから、所定の温度に加熱することで基材と付着物との密着力が低下する。すなわち、後述のS7の工程にて付着物を除去できる程度まで密着力が低下すればよく、過剰に加熱することはエネルギーの損失に繋がる。さらに、例えば基材の軟化点近傍に加熱すると基材に熱ダメージを加えることになる。加熱する温度は500〜1000℃としてもよく、800〜1000℃としてもよい。
ワークWを室温まで冷却する。冷却速度が早いと付着物に微細なクラックが発生するので、後のS7の工程にて付着物を容易に除去することができるが、基材にも熱ダメージを加えることになる。S7の工程にて付着物を容易に除去でき、且つ基材に熱ダメージがないよう、冷却速度を決定する。なお、この二側面を満足しさえすれば室内に放置することで冷却してもよい。
S1〜S3の工程と同様の操作で、ワークWに向けて噴射材を噴射する。前述の通り、基材よりも軟質の噴射材を用いると、基材へのダメージが抑制されるので、S3の工程にて使用した噴射材と同じものを使用してもよい。付着物は加熱により基材との密着力が低下しており、かつ硬脆性があるので噴射材の衝突により付着物にクラックが発生し、このクラックを起点として付着物が除去される。
S4の工程と同様の操作にてワークWを回収し、このワークWに付着した噴射材や粉塵をエアブローや超音波洗浄機等で除去して、一連の加工が完了する。
10 筐体
11 扉
12 ノズル固定基材
13 処理テーブル
14 移動機構
15 架台
20 定量供給機構
30 分離機構
31 貯留ホッパ
40 吸引機構
50 ノズル
60 制御機構
A 噴射領域
H1 エアホース
H2 噴射材ホース
R 加工室
T 走査軌跡
W ワーク
Claims (6)
- 基材の表面に付着した付着物を除去する方法であって、
単一材料からなる噴射材を準備する工程と、
前記噴射材を圧縮空気と共に固気二相流として室温にて前記付着物に向けて噴射する工程と、
前記付着物に向けて噴射された噴射材が前記付着物に衝突する際の衝突エネルギーによって前記付着物を除去する工程と、
を含み、
前記噴射材の硬度は前記基材の硬度に対して0を含まず1/2以下であることを特徴する付着物除去方法。 - 前記噴射材は、反発弾性率が0を含まず18%以下である樹脂から成ることを特徴とする請求項1に記載の付着物除去方法。
- 前記付着物は多結晶構造の皮膜であり、当該皮膜の厚みは1〜15μmであることを特徴とする請求項1または2に記載の付着物除去方法。
- 前記付着物は単結晶構造の皮膜であり、当該皮膜の厚みは1〜15μmの厚みであることを特徴とする請求項1または2に記載の付着物除去方法。
- 前記付着物は鍍金法で形成された皮膜であり、当該皮膜の厚みは1〜1000μmであることを特徴とする請求項1または2に記載の付着物除去方法。
- 前記付着物は塗布法又はゾル−ゲル法にて形成された皮膜であり、当該皮膜の厚みは1〜150μmであることを特徴とする請求項1または2に記載の付着物除去方法。
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