JP2021066929A - 複合体の製造方法、および、複合体の製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】気体の気流によるエアロゾルへの影響に起因して構造物の形成効率が低下することを抑制しつつ、脆性材料の残留物を除去する。【解決手段】複合体の製造方法は、第１のノズルを、基材の表面に沿った方向に基材に対して相対移動させつつ、脆性材料の微粒子がガス中に分散したエアロゾルを、第１のノズルから基材の表面に向けて噴射させて、構造物を基材の表面に形成する構造物形成工程を備える。また、複合体の製造方法は、構造物形成工程における第１のノズルの相対移動の過程において、気体を、第２のノズルから、基材の表面のうち、第１のノズルの噴射方向の延長位置に対して第１のノズルの相対移動方向の前側の位置に向けて噴射させて、構造物の形成に寄与しなかった脆性材料の残留物を除去する除去工程と、を備える。【選択図】図１

Description

本明細書に開示される技術は、エアロゾルデポジション法を用いた複合体の製造方法に関する。

基材の表面に脆性材料（例えばセラミックスや半金属）の構造物（例えばコート）を形成する方法として、エアロゾルデポジション法が知られている。エアロゾルデポジション法では、脆性材料の微粒子がガス中に分散したエアロゾルを、ノズルから基材に向けて噴射させる。噴射されたエアロゾルに含まれる複数の微粒子は、例えば金属、ガラス、セラミックスやプラスチックなどにより形成された基材の表面に衝突し、各微粒子が変形したり破砕したりすることによって互いに接合する。この結果、基材の表面に微粒子の構成材料からなる構造物が形成される。エアロゾルデポジション法によれば、特に加熱手段を要することなく、常温下において、機械強度が焼成体と同等程度である構造物を基材の表面に形成することができる。

このようなエアロゾルデポジション法を用いて、基材と構造物とを備える複合物の製造方法として、次のような製造方法が知られている。すなわち、ノズルを、基材に対して相対移動させつつ、エアロゾルをノズルから基材の表面に向けて噴射させて、構造物を基材の表面に形成する。これにより、基材の表面に対して、ノズルの開口面積より広い領域に構造物を形成することができる。また、この従来の製造方法では、エアーブロー装置を用いて、ノズルの相対移動方向において該ノズルの後方から、気体を基材に向けて噴射することにより、構造物の形成に寄与しなかった脆性材料の残留物（例えば凝集粉の塊、基材上に堆積した粉末（圧粉体））が除去される（下記特許文献１参照）。

特開２００５−７６１０４号公報

しかし、上述した従来の製造方法では、ノズルの相対移動方向において該ノズルの後方から、気体を基材に向けて噴射する。このため、エアーブロー装置からの気体の気流によってエアロゾルの気流の向きが変わり、構造物の形成に寄与する微粒子の量が低減し、その結果、構造物の形成効率（成膜効率）が低下するおそれがある。しかも、上述した従来の製造方法では、既に形成された構造物に気体が吹き付けられることになるため、該気体の吹き付けに起因して構造物の品質が低下するおそれがある。

本明細書では、上述した課題の少なくとも一部を解決することが可能な技術を開示する。

本明細書に開示される技術は、以下の形態として実現することが可能である。

（１）本明細書に開示される複合体の製造方法は、基材と、主成分として脆性材料を含み、前記基材の表面の少なくとも一部に形成された構造物と、を備える複合体の製造方法において、第１のノズルを、前記基材の表面に沿った方向に前記基材に対して相対移動させつつ、脆性材料の微粒子がガス中に分散したエアロゾルを、前記第１のノズルから前記基材の表面に向けて噴射させて、前記構造物を前記基材の表面に形成する構造物形成工程と、前記構造物形成工程における前記第１のノズルの相対移動の過程において、気体を、第２のノズルから、前記基材の表面のうち、前記第１のノズルの噴射方向の延長位置に対して前記第１のノズルの相対移動方向の前側の位置に向けて噴射させて、前記構造物の形成に寄与しなかった脆性材料の残留物を除去する除去工程と、を備える。

本複合体の製造方法では、構造物形成工程において、第１のノズルを、基材の表面に沿った方向に基材に対して相対移動させつつ、脆性材料（例えばセラミックスや半金属）の微粒子がガス中に分散したエアロゾルを、第１のノズルから基材の表面に向けて噴射させることにより、構造物が基材の表面に順次形成されていく。また、除去工程では、第１のノズルの相対移動の過程において、気体を、第２のノズルから、基材の表面のうち、第１のノズルの噴射方向の延長位置に対して第１のノズルの相対移動方向の前側の位置に向けて噴射させることにより、構造物の形成に寄与しなかった脆性材料の残留物（例えば凝集粉の塊、基材上に堆積した粉末（圧粉体））が除去される。このため、本複合体の製造方法によれば、気体をエアロゾルの後方から噴射する従来の製造方法に比べて、気体の気流によるエアロゾルへの影響に起因して構造物の形成効率が低下することを抑制しつつ、脆性材料の残留物を除去することができる。また、本複合体の製造方法によれば、既に形成された構造物に気体が吹き付けられることに起因して構造物の品質が低下することを抑制することができる。

（２）上記複合体の製造方法において、前記基材の表面に対する前記第２のノズルからの気体の噴射方向の相対角度である第２の角度は、前記基材の表面に対する前記第１のノズルからのエアロゾルの噴射方向の相対角度である第１の角度以下である構成としてもよい。本複合体の製造方法では、基材の表面に対する第２のノズルの噴射方向の相対角度である第２の角度は、基材の表面に対する第１のノズルの噴射方向の相対角度である第１の角度以下である。すなわち、第２のノズルからの気体は、第１のノズルからのエアロゾルより先行して第１のノズルの相対移動方向の前側に向け、かつ、第１のノズルからのエアロゾルへの影響が小さい角度で噴射される。これにより、本複合体の製造方法によれば、気体の気流によるエアロゾルへの影響に起因して構造物の形成効率が低下することを、より効果的に抑制しつつ、脆性材料の残留物を、より効果的に除去することができる。

（３）上記複合体の製造方法において、前記第１の角度は、６０度より大きく、９０度以下であり、前記第１の角度と前記第２の角度との角度差は、３０度以上、４５度以下である構成としてもよい。本複合体の製造方法では、第１の角度は、６０度より大きく、９０度以下であり、第１の角度と第２の角度との角度差は、３０度以上、４５度以下である。これにより、本複合体の製造方法によれば、例えば、同角度差が３０度未満の場合に比べて、気体の気流によるエアロゾルへの影響に起因する構造物の形成効率の低下を、より効果的に抑制することができる。また、同角度差が４５度より大きい場合に比べて、脆性材料の残留物を、より効果的に除去することができる。

（４）上記複合体の製造方法において、前記第１の角度は、６０度以下であり、前記第１の角度と前記第２のノズルの前記第２の角度とは略同一である構成としてもよい。本複合体の製造方法では、第１の角度は、６０度以下であり、第１の角度と第２の角度とは略同一である。これにより、本複合体の製造方法によれば、例えば、第１の角度と第２の角度とが略同一であるが、第１の角度が６０度より大きい場合に比べて、脆性材料の残留物を、より効果的に除去しつつ、気体の気流によるエアロゾルへの影響に起因する構造物の形成効率の低下を、より効果的に抑制することができる。

（５）上記複合体の製造方法において、前記第２のノズルからの気体の流速は、前記第１のノズルからのエアロゾルの流速より速い構成としてもよい。本複合体の製造方法では、第２のノズルからの気体が、第１のノズルからのエアロゾルより先行して第１のノズルの相対移動方向の前側に向けて噴射されるため、第２のノズルからの気体の流速をある程度速くしても、既に形成された構造物に気体が吹き付けられることに起因する構造物の品質低下の影響が小さい。そこで、本複合体の製造方法によれば、第２のノズルからの気体の流速を、第１のノズルからのエアロゾルの流速より速くすることにより、脆性材料の残留物を、より効果的に除去することができる。

（６）上記複合体の製造方法において、前記第２のノズルからの気体の流速は、前記第１のノズルからのエアロゾルの流速より遅く、かつ、前記第１のノズルからのエアロゾルの流速に対する、前記第２のノズルからの気体の流速の比率は、０．５以上である構成としてもよい。本複合体の製造方法では、第２のノズルからの気体が、第１のノズルからのエアロゾルより先行して第１のノズルの相対移動方向の前側に向けて噴射されるため、第２のノズルからの気体の流速をある程度速くしても、既に形成された構造物に気体が吹き付けられることに起因する構造物の品質低下の影響が小さい。そこで、本複合体の製造方法によれば、第２のノズルからの気体の流速を、第１のノズルからのエアロゾルの流速より遅くしつつも、第１のノズルからのエアロゾルの流速に対する第２のノズルからの気体の流速の比率を０．５以上とすることにより、気体の気流によるエアロゾルへの影響に起因する構造物の形成効率の低下を、より効果的に抑制しつつ、脆性材料の残留物を除去することができる。

（７）上記複合体の製造方法において、前記相対移動方向視で、前記基材の表面に平行な幅方向において、前記第２のノズルの噴射口の両端の位置は、前記第１のノズルの噴射口の両端と同じ位置、または、前記第１のノズルの噴射口の両端より外側の位置である構成としてもよい。本複合体の製造方法では、相対移動方向視で、基材の表面に平行な幅方向において、第２のノズルの噴射口の両端の位置は、第１のノズルの噴射口の両端と同じ位置、または、第１のノズルの噴射口の両端より外側の位置である。これにより、本複合体の製造方法によれば、例えば、第２のノズルの噴射口の両端の少なくとも一方が、第１のノズルの噴射口の両端の内側に位置する場合に比べて、基材の表面のうち、構造物を形成すべき領域に存在する脆性材料の残留物を、より確実に除去することができる。

（８）上記複合体の製造方法において、前記除去工程において、前記第２のノズルから、前記脆性材料の微粒子より柔らかい材料により形成された除去用粒子を気体と共に噴射させる構成としてもよい。本複合体の製造方法では、第２のノズルからの気体が、第１のノズルからのエアロゾルより先行して第１のノズルの相対移動方向の前側に向けて噴射されるため、第２のノズルから気体に加えて他の粒子を噴射させても、既に形成された構造物に気体や他の粒子が吹き付けられることに起因する構造物の品質低下の影響が小さい。そこで、本複合体の製造方法によれば、第２のノズルから、脆性材料の微粒子より柔らかい材料により形成された除去用粒子を気体と共に噴射させることにより、脆性材料の残留物を、より効果的に除去することができる。

（９）本明細書に開示される複合体の製造装置は、基材と、主成分として脆性材料を含み、前記基材の表面の少なくとも一部に形成された構造物と、を備える複合体の製造装置において、基材が配置される配置部と、脆性材料の微粒子がガス中に分散したエアロゾルを、前記配置部に配置される前記基材の表面に向けて噴射する第１のノズルと、前記第１のノズルを、前記配置部に配置される前記基材の表面に沿った方向に前記配置部に対して相対移動させる移動機構と、前記移動機構により、前記第１のノズルと共に相対移動するよう設けられた第２のノズルであって、気体を、前記基材の表面のうち、前記第１のノズルの噴射方向の延長位置に対して前記第１のノズルの相対移動方向の前側の位置に向けて噴射するように配置された第２のノズルと、を備える。本複合体の製造装置によれば、気体の気流によるエアロゾルへの影響に起因して構造物の形成効率が低下することを抑制しつつ、脆性材料の残留物を除去することができる。

本明細書によって開示される技術は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、複合体の製造方法、脆性材料の構造物を基材に形成する方法、複合体の製造装置、構造物形成装置等の形態で実現することが可能である。

本実施形態における複合体１の製造装置１０の概略構成を示す説明図である。 ＸＹステージ１１０とエアロゾルノズル１５０とブローノズル１７０とのＸＺ平面構成を示す説明図である。 ＸＹステージ１１０とエアロゾルノズル１５０とブローノズル１７０とのＹＺ平面構成を示す説明図である。 本実施形態の複合体１の製造方法を示すフローチャートである。 比較例におけるＸＹステージ１１０とエアロゾルノズル１５０Ａとブローノズル１７０ＡとのＸＺ平面構成を示す説明図である。 性能評価結果を示す説明図である。

Ａ．実施形態：
Ａ−１．構成：
（複合体１の製造装置１０の構成）
図１は、本実施形態における複合体１の製造装置１０の概略構成を示す説明図である。図１には、方向を特定するための互いに直交するＸＹＺ軸が示されている。本明細書では、便宜的に、Ｚ軸正方向を「上方向」といい、Ｚ軸負方向を「下方向」というものとするが、複合体１や製造装置１０は実際にはそのような向きとは異なる向きで設置されてもよい。図２以降についても同様である。

図１には、製造後の複合体１が例示されている。複合体１は、例えば平板状の基材２と、基材２の下面（以下、「加工対象面Ｓ１」という）の全体に形成されたコート３とを備える。基材２は、例えば、電子機器用部品であり、Ｃｕ、Ａｌ、ＳＵＳ等の金属部材、樹脂、ガラス、セラミックスやプラスチックなどにより形成されている。コート３は、例えばセラミックスや半金属などの脆性材料により形成されている。なお、コート３は、主成分として、脆性材料を含んでいればよく、副成分として、脆性材料以外の材料を含んでいてもよい。主成分とは、体積割合が５０％以上である成分を意味する。コート３は、特許請求の範囲における構造物に相当する。

製造装置１０は、ＸＹステージ１１０と、ガスボンベ１３０と、エアロゾル生成器１４０と、エアロゾルノズル１５０と、ブローガス発生器１６０と、ブローノズル１７０と、制御部１８０と、を備える。なお、本実施形態では、ＸＹステージ１１０とエアロゾルノズル１５０とブローノズル１７０とはチャンバ１００内に配置されている。チャンバ１００は、真空ポンプ１２０に連結されており、真空ポンプ１２０によってチャンバ１００内が負圧状態される。これにより、負圧状態下で、基材２にコート３を形成することができる。

ＸＹステージ１１０は、配置台１１２と支持部１１４とを備える。支持部１１４は、配置台１１２を上下方向に垂直な面方向（ＸＹ平面方向）において移動可能に支持する。なお、本実施形態では、配置台１１２の上面Ｓ２の側が支持部１１４に支持され、配置台１１２の下面（以下、「配置面」という）が、基材２等の加工対象物が配置される配置面とされる。また、配置台１１２の配置面に加工対象物が固定可能とされている。ＸＹステージ１１０は、特許請求の範囲における配置部および移動機構に相当する。

ガスボンベ１３０とエアロゾル生成器１４０とエアロゾルノズル１５０とは、ＸＹステージ１１０の配置面に配置された基材２に向けて、エアロゾルＧ１を噴射させるための構成である。具体的には、ガスボンベ１３０は、内部に圧縮されたガス（例えばプロパンガス等）が収容され、ガスボンベ１３０の排出口は、エアロゾル生成器１４０の導入口に連結されている。エアロゾル生成器１４０の導出口は、搬送管を介して、エアロゾルノズル１５０に連結されている。ガスボンベ１３０から排出されたガスは、エアロゾル生成器１４０に導入される。エアロゾル生成器１４０は、ガスボンベ１３０から導入されたガス中に脆性材料の微粒子を分散させてエアロゾルＧ１を生成する。生成されたエアロゾルＧ１は、エアロゾルノズル１５０に搬送され、エアロゾルノズル１５０の噴射口１５２から基材２に向けて噴射される。なお、本明細書において、微粒子とは、粒径が５μｍ以下の粒子である。また、微粒子の粒径は、０．１μｍ以上であることが好ましい。エアロゾルノズル１５０は、特許請求の範囲における第１のノズルに相当する。

ブローガス発生器１６０とブローノズル１７０とは、ＸＹステージ１１０の配置面に配置された基材２に向けて、ブローガスＧ２を噴射させるための構成である。具体的には、ブローガス発生器１６０は、ブローガスＧ２を発生させる。ここで、ブローガスＧ２は、脆性材料の微粒子（エアロゾル粒子）を含まないガスである。ブローガス発生器１６０の導出口は、搬送管を介して、ブローノズル１７０に連結されている。ブローガス発生器１６０から排出されたブローガスＧ２は、ブローノズル１７０に搬送され、ブローノズル１７０の噴射口１７２から基材２に向けて噴射される。なお、ブローガスＧ２は、特許請求の範囲における気体に相当し、ブローノズル１７０は、特許請求の範囲における第２のノズルに相当する。エアロゾルノズル１５０とブローノズル１７０との詳細構成については後述する。

制御部１８０は、ＸＹステージ１１０とエアロゾル生成器１４０とブローガス発生器１６０とのそれぞれの動作を制御する。

（エアロゾルノズル１５０とブローノズル１７０との詳細構成）
図２は、ＸＹステージ１１０とエアロゾルノズル１５０とブローノズル１７０とのＸＺ平面構成を示す説明図であり、図３は、ＸＹステージ１１０とエアロゾルノズル１５０とブローノズル１７０とのＹＺ平面構成を示す説明図である。すなわち、図３には、図１および図２に対して、ＸＹステージ１１０とエアロゾルノズル１５０とブローノズル１７０とを、Ｘ軸正方向側から見た構成が示されている。なお、図２および図３では、ＸＹステージ１１０の配置台１１２の配置面に基材２が配置されている。

ここで、図１から図３に示すように、本実施形態の製造装置１０では、エアロゾルノズル１５０とブローノズル１７０とは、チャンバ１００内において、ＸＹステージ１１０の下側における所定の位置に移動不能に固定されている。基材２にコート３を形成する際、ＸＹステージ１１０は、配置台１１２をＸ軸負方向（図２の白抜き矢印の向き）に移動させる。すなわち、基材２にコート３を形成する際、エアロゾルノズル１５０とブローノズル１７０とは、配置台１１２に配置された基材２を基準として、Ｘ軸正方向に相対移動する。以下、Ｘ軸方向を「相対移動方向」といい、Ｘ軸正方向を「相対移動方向の前側」といい、Ｘ軸負方向を「相対移動方向の後ろ側」という。

図１および図２に示すように、エアロゾルノズル１５０の噴射口１５２は、ＸＹステージ１１０の配置台１１２の配置面側に向けられている。具体的には、配置台１１２に配置された基材２の加工対象面Ｓ１に対する、エアロゾルノズル１５０からのエアロゾルＧ１の噴射方向の相対角度である角度（以下、「エアロゾルＧ１の噴射角度θ１」という）は、９０度以下である。すなわち、エアロゾルＧ１の噴射角度θ１は、基材２の加工対象面Ｓ１と、エアロゾルノズル１５０の噴射口１５２の中心軸の延長線とのなす角度である。以下、基材２の加工対象面Ｓ１のうち、エアロゾルノズル１５０の噴射口１５２の中心軸の延長線と交差する位置を「エアロゾルＧ１の吹き付け位置Ｐ１」という。なお、エアロゾルＧ１の噴射角度θ１は、特許請求の範囲における第１の角度に相当し、エアロゾルＧ１の吹き付け位置Ｐ１は、特許請求の範囲におけるエアロゾルノズルの噴射方向の延長位置に相当する。

図１および図２に示すように、ブローノズル１７０は、ブローガスＧ２を、基材２の加工対象面Ｓ１のうち、上記エアロゾルＧ１の吹き付け位置Ｐ１に対して相対移動方向の前側の位置（以下、「ブローガスＧ２の吹き付け位置Ｐ２」という）に向けて噴射するように配置されている。具体的には、ブローノズル１７０は、エアロゾルノズル１５０に対して相対移動方向の前側に配置されている。ブローノズル１７０の噴射口１７２は、ＸＹステージ１１０の配置台１１２の配置面側に向けられている。具体的には、配置台１１２に配置された基材２の加工対象面Ｓ１に対する、ブローノズル１７０からのブローガスＧ２の噴射方向の相対角度である角度（以下、「ブローガスＧ２の噴射角度θ２」という）は、９０度以下である。すなわち、ブローガスＧ２の噴射角度θ２は、基材２の加工対象面Ｓ１と、ブローノズル１７０の噴射口１７２の中心軸の延長線とのなす角度である。また、図２の例では、上述したエアロゾルＧ１の噴射角度θ１とブローガスＧ２の噴射角度θ２とは略同一である。すなわち、エアロゾルノズル１５０からのエアロゾルＧ１の噴射方向と、ブローノズル１７０からのブローガスＧ２の噴射方向とは略平行である。なお、ブローガスＧ２の噴射角度θ２は、特許請求の範囲における第２の角度に相当し、ブローガスＧ２の吹き付け位置Ｐ２は、特許請求の範囲における相対移動方向の前側の位置に相当する。

図３に示すように、相対移動方向視で、エアロゾルノズル１５０の噴射口１５２の形状は、配置台１１２に配置された基材２の加工対象面Ｓ１（配置台１１２の配置面）に平行な幅方向（Ｙ軸方向）に延伸したスリット状となっている。また、相対移動方向視で、ブローノズル１７０の噴射口１７２の形状は、上記幅方向（Ｙ軸方向）に延伸したスリット状となっている。ブローノズル１７０の噴射口１７２の幅ΔＹ２は、エアロゾルノズル１５０の噴射口１５２の幅ΔＹ１より広い。また、相対移動方向視で、上記幅方向において、ブローノズル１７０の噴射口１７２の両端の位置は、エアロゾルノズル１５０の噴射口１５２の両端より外側の位置である。

Ａ−２．複合体１の製造方法：
次に、上記製造装置１０を用いた複合体１の製造方法について説明する。図４は、本実施形態の複合体１の製造方法を示すフローチャートである。

まず、基材２を準備し、ＸＹステージ１１０の配置台１１２の配置面に配置する（Ｓ１１０）。なお、基材２は、公知の成形方法等により作製することができる。そして、製造装置１０を起動させると、制御部１８０により、次に説明するように、ＸＹステージ１１０とエアロゾル生成器１４０とブローガス発生器１６０とのそれぞれの動作が制御される。すなわち、ＸＹステージ１１０による基材２の移動が開始される（Ｓ１２０）。これにより、エアロゾルノズル１５０とブローノズル１７０とが、基材２の加工対象面Ｓ１に沿った相対移動方向（Ｘ軸方向）に基材２に対して相対移動する。

次に、ブローノズル１７０からブローガスＧ２を噴射させる（Ｓ１３０）。これにより、ブローノズル１７０から噴射されたブローガスＧ２が基材２の加工対象面Ｓ１に吹き付けられることになる。このように、ブローノズル１７０からのブローガスＧ２の噴射を、エアロゾルノズル１５０からのエアロゾルＧ１の噴射より先に開始する。これにより、エアロゾルＧ１の噴射の開始当初から、コート３の形成に寄与しなかった脆性材料の残留物（例えば凝集粉の塊、基材上に堆積した粉末（圧粉体））が、より確実に除去される。

次に、エアロゾルノズル１５０からエアロゾルＧ１を噴射させる（Ｓ１４０）。このとき、エアロゾルノズル１５０から噴射されたエアロゾルＧ１は、基材２の加工対象面Ｓ１のうち、ブローガスＧ２の吹き付け位置Ｐ２に対して相対移動方向の後ろ側の吹き付け位置Ｐ１に吹き付けられることになる。このように、エアロゾルノズル１５０が基材２に対して相対移動されつつ、エアロゾルノズル１５０からエアロゾルＧ１が基材２の加工対象面Ｓ１に向けて噴射される。その結果、コート３が、基材２の加工対象面Ｓ１における相対移動方向の後ろ側の端から前側の端に向かって順次形成されていく（図２参照）。図４中のＳ１２０およびＳ１４０は、特許請求の範囲における構造物形成工程に相当する。

また、ブローノズル１７０が基材２に対して相対移動されつつ、ブローノズル１７０から噴射されたブローガスＧ２は、基材２の加工対象面Ｓ１のうち、エアロゾルＧ１の吹き付け位置Ｐ１に対して相対移動方向の前側の吹き付け位置Ｐ２に吹き付けられる。その結果、コート３の形成に寄与しなかった脆性材料の残留物が除去される。図４中のＳ１２０およびＳ１３０は、特許請求の範囲における除去工程に相当する。

ここで、図５は、比較例におけるＸＹステージ１１０とエアロゾルノズル１５０Ａとブローノズル１７０ＡとのＸＺ平面構成を示す説明図である。比較例では、ブローノズル１７０Ａから噴射されたブローガスＧ２Ａは、基材２の加工対象面Ｓ１のうち、エアロゾルノズル１５０Ａから噴射されたエアロゾルＧ１Ａの吹き付け位置Ｐ１Ａに対して相対移動方向の後ろ側の吹き付け位置Ｐ２Ａに吹き付けられる点で、本実施形態とは異なる。このような構成の比較例では、ブローノズル１７０ＡからのブローガスＧ２Ａの気流によってエアロゾルＧ１の気流の向きが変わり、ブローガスＧ２Ａがエアーカーテンとして機能して加工対象面Ｓ１に吹き付けられるエアロゾルＧ１がブロックされたりするため、コート３の形成に寄与する微粒子の量が低減する。その結果、コート３の形成効率（成膜効率）が低下したり、コート３の厚み分布が不均一になったりするおそれがある。なお、コート３の形成効率は、エアロゾルノズル１５０から噴射された微粒子の量に対する、コート３の形成に寄与した微粒子の量の割合である。

しかも、比較例では、既に形成されたコート３にブローガスＧ２Ａが吹き付けられることになるため（図５の吹き付け位置Ｐ２Ａ参照）、ブローガスＧ２Ａの吹き付けに起因してコート３の品質が低下するおそれがある。また、比較例では、コート３の形成に寄与しなかった微粒子が、ブローノズル１７０ＡからのブローガスＧ２Ａによって、エアロゾルノズル１５０ＡからのエアロゾルＧ１Ａの噴射経路内に飛散しやすい。そうすると、エアロゾルＧ１Ａに含まれる微粒子が、コート３の形成に寄与しなかった微粒子に衝突し、基材２の加工対象面Ｓ１に対する衝突力が低下し、コート３の形成効率が低下するおそれがある。

これに対して、本実施形態の製造方法では、ブローノズル１７０から噴射されたブローガスＧ２は、基材２の加工対象面Ｓ１のうち、エアロゾルＧ１の吹き付け位置Ｐ１に対して相対移動方向の前側の吹き付け位置Ｐ２に吹き付けられる。このため、本実施形態によれば、上記比較例に比べて、ブローガスＧ２の気流によるエアロゾルＧ１への影響に起因してコート３の形成効率が低下することを抑制しつつ、脆性材料の残留物を除去することができる。また、本実施形態によれば、既に形成されたコート３にブローガスＧ２が吹き付けられることに起因してコート３の品質が低下することを抑制することができる。

また、本実施形態では、エアロゾルノズル１５０から噴射され、コート３の形成に寄与しなかった微粒子は、エアロゾルＧ１の吹き付け位置Ｐ１より相対移動方向の前側の吹き付け位置Ｐ２に位置に向けて先行して噴射されるブローガスＧ２によって吹き飛ばされる。このため、凝集粉の塊や基材上に堆積した粉末（圧粉体）が形成されることを抑制することができる。また、本実施形態によれば、コート３の形成に寄与しなかった微粒子が、エアロゾルノズル１５０からのエアロゾルＧ１の噴射経路内に飛散し難い。このため、エアロゾルＧ１に含まれる微粒子が、コート３の形成に寄与しなかった微粒子に衝突することに起因してコート３の形成効率が低下することを抑制することができる。

また、上述したように、本実施形態では、ブローノズル１７０の噴射口１７２の両端の位置は、エアロゾルノズル１５０の噴射口１５２の両端より外側の位置である（図３参照）。これにより、例えば、ブローノズル１７０の噴射口１７２の両端の少なくとも一方が、エアロゾルノズル１５０の噴射口１５２の両端の内側に位置する場合に比べて、基材２の表面のうち、コート３を形成すべき領域に存在する脆性材料の残留物を、より確実に除去することができる。

次に、基材２の加工対象面Ｓ１全体にコート３が形成された後、エアロゾルノズル１５０からのエアロゾルＧ１の噴射が停止され（Ｓ１５０）、その後に、ブローノズル１７０からのブローガスＧ２の噴射が停止され（Ｓ１６０）、本複合体１の製造が終了する。このように、エアロゾルＧ１の噴射の停止後に、ブローガスＧ２の噴射を停止することにより、コート３の形成完了直前において、コート３の形成に寄与しなかった脆性材料の残留物が、より確実に除去される。

Ａ−３．性能評価：
複合体１の複数のサンプル（Ｓ１〜Ｓ１３）を作製し、これらのサンプルを対象とした性能評価を行った。図６は、性能評価結果を示す説明図である。

（各サンプルについて）
図６に示すように、各サンプルは、いずれも、上述した製造方法（図４参照）によって製造されたものである。本評価では、エアロゾルノズル１５０からのエアロゾルＧ１の流速は、３００ｍ／ｓ以上、４００ｍ／ｓ以下とし、ブローノズル１７０からのブローガスＧ２の流速は、３００ｍ／ｓ以上、４００ｍ／ｓ以下とし、基材２の形成材料は、銅とし、コート３の形成材料は、アルミナとした。ただし、各サンプルは、該製造方法における上述したエアロゾルＧ１の噴射角度θ１およびブローガスＧ２の噴射角度θ２の少なくとも一方が互いに異なる。図６中の角度差は、エアロゾルＧ１の噴射角度θ１からブローガスＧ２の噴射角度θ２を減算した値（＝θ１−θ２）である。なお、角度差が０であることは、エアロゾルノズル１５０からのエアロゾルＧ１の噴射方向とブローノズル１７０からのブローガスＧ２の噴射方向とが平行であることを意味する。また、角度差が０より大きいことは、基材２の加工対象面Ｓ１に対する、ブローノズル１７０からのブローガスＧ２の噴射方向の傾斜角度（ブローガスＧ２の噴射角度θ２）が、基材２の加工対象面Ｓ１に対する、エアロゾルノズル１５０からのエアロゾルＧ１の噴射方向の傾斜角度（エアロゾルＧ１の噴射角度θ１）に比べて緩やかであることを意味する。また、角度差が０より小さいことは、基材２の加工対象面Ｓ１に対する、ブローノズル１７０からのブローガスＧ２の噴射方向の傾斜角度（ブローガスＧ２の噴射角度θ２）が、基材２の加工対象面Ｓ１に対する、エアロゾルノズル１５０からのエアロゾルＧ１の噴射方向の傾斜角度（エアロゾルＧ１の噴射角度θ１）に比べて急峻であることを意味する。

（評価項目および評価方法）
各サンプルを用いて、除去性能と形成性能との２つの項目についての評価を行った。除去性能の評価は、ブローノズル１７０による脆性材料の残留物の除去能力を評価するものである。除去性能の評価では、各サンプルの製造過程において、コート３の形成に寄与しなかった脆性材料の残留物（例えば基材２の加工対象面Ｓ１に堆積した粉末等）がブローガスＧ２によって除去される様子を目視で確認した。該残留物が若干残存しつつもほぼ除去された場合に、合格「△」と評価し、該残留物がほぼ残存することなく除去された場合に、良好「○」と評価し、該残留物が残存することなく円滑に除去された場合に、最良「◎」と評価した。

形成性能の評価は、コート３の形成効率を評価するものである。形成性能の評価では、基材２の加工対象面Ｓ１に形成されたコート３の厚さ（膜厚）を測定し、基準の厚さに対する測定された厚みの割合（以下、「厚さ割合」という）が６０％以上、７０％未満であった場合に、合格「△」と評価し、形成されたコート３の厚さ割合が７０％以上、８０％未満であった場合に、良好「○」と評価し、形成されたコート３の厚さ割合が８０％以上であった場合に、最良「◎」と評価した。

（評価結果）
図６に示すように、サンプル１〜５，９〜１３では、角度差が０以上であり、形成性能は最良「◎」または良好「○」と評価され、サンプル６〜８では、角度差が０未満であり、形成性能は合格「△」と評価された。これらの評価結果から、次のことが分かる。すなわち、ブローガスＧ２の噴射角度θ２がエアロゾルＧ１の噴射角度θ１以下であれば、ブローノズル１７０からのブローガスＧ２は、エアロゾルノズル１５０からのエアロゾルＧ１より先行して相対移動方向の前側に向け、かつ、エアロゾルノズル１５０からのエアロゾルＧ１への影響が小さい角度で噴射される。これにより、ブローガスＧ２の気流によるエアロゾルＧ１への影響に起因してコート３の形成効率が低下することを、より効果的に抑制することができる。

また、サンプル１〜４，１０〜１２では、ブローガスＧ２の噴射角度θ２が４５度以上であり、除去性能は最良「◎」と評価され、サンプル５，９，１３では、ブローガスＧ２の噴射角度θ２が４５度未満であり、除去性能は合格「△」と評価された。これらの評価結果から、ブローガスＧ２の噴射角度θ２が４５度以上であれば、脆性材料の残留物を、より効果的に除去することができることがわかる。

また、サンプル３，４では、エアロゾルＧ１の噴射角度θ１が６０度より大きく、９０度以下であり、角度差が３０度以上、４５度以下であり、除去性能および形成性能のいずれも最良「◎」と評価された。一方、例えばサンプル１，２では、角度差が３０度未満であり、サンプル５では、角度差が４５度より大きく、形成性能が良好「○」と評価された。これらの評価結果から、次のことが分かる。すなわち、エアロゾルＧ１の噴射角度θ１が６０度より大きく、９０度以下であり、角度差が３０度以上、４５度以下であれば、例えば、同角度差が３０度未満の場合に比べて、ブローガスＧ２の気流によるエアロゾルＧ１への影響に起因するコート３の形成効率の低下を、より効果的に抑制することができる。また、同角度差が４５度より大きい場合に比べて、脆性材料の残留物を、より効果的に除去することができる。

また、サンプル１１，１２では、エアロゾルＧ１の噴射角度θ１が６０度以下であり、角度差が０であり、除去性能および形成性能のいずれも最良「◎」と評価された。一方、例えばサンプル１０では、エアロゾルＧ１の噴射角度θ１が６０度より大きく、形成性能が良好「○」と評価された。これらの評価結果から、次のことが分かる。すなわち、エアロゾルＧ１の噴射角度θ１が６０度以下であり、角度差が０であれば、例えば、角度差が０であるが、エアロゾルＧ１の噴射角度θ１が６０度より大きい場合に比べて、脆性材料の残留物を、より効果的に除去しつつ、ブローガスＧ２の気流によるエアロゾルＧ１への影響に起因するコート３の形成効率の低下を、より効果的に抑制することができる。

Ｂ．変形例：
本明細書で開示される技術は、上述の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の形態に変形することができ、例えば次のような変形も可能である。

上記実施形態における製造装置１０および複合体１の構成は、あくまで一例であり、種々変形可能である。例えば、上記実施形態において、基材２は、平板状以外の形状（例えば円筒状や箱状）であってもよい。また、複合体１は、基材２の表面の全体にコート３が形成されたものでもよいし、基材２の一表面（例えば加工対象面Ｓ１）の一部だけにコート３が形成されたものでもよい。

また、上記実施形態において、エアロゾルノズル１５０およびブローノズル１７０が移動し、基材２が固定配置されることにより、エアロゾルノズル１５０およびブローノズル１７０が基材２に対して相対移動する構成であってもよい。また、エアロゾルノズル１５０およびブローノズル１７０と基材２とが互いに逆方向または同方向に互いに異なる速度で移動することにより、エアロゾルノズル１５０およびブローノズル１７０が基材２に対して相対移動する構成であってもよい。また、上記実施形態では、エアロゾルノズル１５０とブローノズル１７０とが一体的に同速度で同方向に基材２に対して相対移動する構成であったが、エアロゾルノズル１５０とブローノズル１７０とが互いに異なる速度で基材２に対して相対移動してもよい。

また、上記実施形態において、ブローノズル１７０の噴射口１７２の両端の位置は、エアロゾルノズル１５０の噴射口１５２の両端と同じでもよいし、該両端より内側の位置であってもよい。

また、上記実施形態における製造方法は、あくまで一例であり、種々変形可能である。例えば、ブローノズル１７０からのブローガスＧ２の流速は、エアロゾルノズル１５０からのエアロゾルＧ１の流速と同じでもよいが、エアロゾルノズル１５０からのエアロゾルＧ１の流速より速くてもよい。上述したように、上記実施形態では、ブローノズル１７０からのブローガスＧ２が、エアロゾルノズル１５０からのエアロゾルＧ１より先行して相対移動方向の前側に向けて噴射される。このため、ブローノズル１７０からのブローガスＧ２の流速をある程度速くしても、既に形成されたコート３ブローガスブローガスにブローガスＧ２が吹き付けられることに起因するコート３の品質低下の影響が小さい。従って、ブローノズル１７０からのブローガスＧ２の流速を、エアロゾルノズル１５０からのエアロゾルＧ１の流速より速くすることにより、脆性材料の残留物を、より効果的に除去することができる。

また、上記実施形態において、ブローノズル１７０からのブローガスＧ２の流速は、エアロゾルノズル１５０からのエアロゾルＧ１の流速より遅く、かつ、エアロゾルノズル１５０からのエアロゾルＧ１の流速に対する、ブローノズル１７０からのブローガスＧ２の流速の比率は、０．５以上であることが好ましい。これにより、ブローノズル１７０からのブローガスＧ２の流速を、エアロゾルノズル１５０からのエアロゾルＧ１の流速より遅くしつつも、同比率を０．５以上とすることにより、ブローガスＧ２の気流によるエアロゾルＧ１への影響に起因するコート３の形成効率の低下を、より効果的に抑制しつつ、脆性材料の残留物を除去することができる。

また、上記実施形態における除去工程（図４のＳ１３０）において、ブローノズル１７０から、除去用粒子をブローガスＧ２と共に噴射させてもよい。除去用粒子は、エアロゾルノズル１５０から噴射される脆性材料の微粒子より柔らかい材料により形成された粒子であり、例えば、樹脂ビーズである。上記実施形態では、ブローノズル１７０からのブローガスＧ２が、エアロゾルノズル１５０からのエアロゾルＧ１より先行して相対移動方向の前側に向けて噴射される。このため、ブローノズル１７０からブローガスＧ２に加えて他の粒子を噴射させても、既に形成されたコート３にブローガスＧ２や他の粒子が吹き付けられることに起因するコート３の品質低下の影響が小さい。そこで、ブローノズル１７０から除去用粒子をブローガスＧ２と共に噴射させることにより、脆性材料の残留物を、より効果的に除去することができる。

１：複合体 ２：基材 ３：コート １０：製造装置 １００：チャンバ １１０：ＸＹステージ １１２：配置台 １１４：支持部 １２０：真空ポンプ １３０：ガスボンベ １４０：エアロゾル生成器 １５０，１５０Ａ：エアロゾルノズル １５２：噴射口 １６０：ブローガス発生器 １７０，１７０Ａ：ブローノズル １７２：噴射口 １８０：制御部 Ｇ１，Ｇ１Ａ：エアロゾル Ｇ２，Ｇ２Ａ：ブローガス Ｓ１：加工対象面 Ｓ２：上面

Claims (9)

1. 基材と、主成分として脆性材料を含み、前記基材の表面の少なくとも一部に形成された構造物と、を備える複合体の製造方法において、
   第１のノズルを、前記基材の表面に沿った方向に前記基材に対して相対移動させつつ、脆性材料の微粒子がガス中に分散したエアロゾルを、前記第１のノズルから前記基材の表面に向けて噴射させて、前記構造物を前記基材の表面に形成する構造物形成工程と、
   前記構造物形成工程における前記第１のノズルの相対移動の過程において、気体を、第２のノズルから、前記基材の表面のうち、前記第１のノズルの噴射方向の延長位置に対して前記第１のノズルの相対移動方向の前側の位置に向けて噴射させて、前記構造物の形成に寄与しなかった脆性材料の残留物を除去する除去工程と、
   を備える、
   ことを特徴とする複合体の製造方法。
2. 請求項１に記載の複合体の製造方法において、
   前記基材の表面に対する前記第２のノズルからの気体の噴射方向の相対角度である第２の角度は、前記基材の表面に対する前記第１のノズルからのエアロゾルの噴射方向の相対角度である第１の角度以下である、
   ことを特徴とする複合体の製造方法。
3. 請求項２に記載の複合体の製造方法において、
   前記第１の角度は、６０度より大きく、９０度以下であり、
   前記第１の角度と前記第２の角度との角度差は、３０度以上、４５度以下である、
   ことを特徴とする複合体の製造方法。
4. 請求項２に記載の複合体の製造方法において、
   前記第１の角度は、６０度以下であり、
   前記第１の角度と前記第２のノズルの前記第２の角度とは略同一である、
   ことを特徴とする複合体の製造方法。
5. 請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の複合体の製造方法において、
   前記第２のノズルからの気体の流速は、前記第１のノズルからのエアロゾルの流速より速い、
   ことを特徴とする複合体の製造方法。
6. 請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の複合体の製造方法において、
   前記第２のノズルからの気体の流速は、前記第１のノズルからのエアロゾルの流速より遅く、かつ、前記第１のノズルからのエアロゾルの流速に対する、前記第２のノズルからの気体の流速の比率は、０．５以上である、
   ことを特徴とする複合体の製造方法。
7. 請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載の複合体の製造方法において、
   前記相対移動方向視で、前記基材の表面に平行な幅方向において、前記第２のノズルの噴射口の両端の位置は、前記第１のノズルの噴射口の両端と同じ位置、または、前記第１のノズルの噴射口の両端より外側の位置である、
   ことを特徴とする複合体の製造方法。
8. 請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載の複合体の製造方法において、
   前記除去工程において、前記第２のノズルから、前記脆性材料の微粒子より柔らかい材料により形成された除去用粒子を気体と共に噴射させる、
   ことを特徴とする複合体の製造方法。
9. 基材と、主成分として脆性材料を含み、前記基材の表面の少なくとも一部に形成された構造物と、を備える複合体の製造装置において、
   基材が配置される配置部と、
   脆性材料の微粒子がガス中に分散したエアロゾルを、前記配置部に配置される前記基材の表面に向けて噴射する第１のノズルと、
   前記第１のノズルを、前記配置部に配置される前記基材の表面に沿った方向に前記配置部に対して相対移動させる移動機構と、
   前記移動機構により、前記第１のノズルと共に相対移動するよう設けられた第２のノズルであって、気体を、前記基材の表面のうち、前記第１のノズルの噴射方向の延長位置に対して前記第１のノズルの相対移動方向の前側の位置に向けて噴射するように配置された第２のノズルと、
   を備える、
   ことを特徴とする複合体の製造装置。

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