JP7152517B2 - 付着防止部材、3次元印刷装置及び3次元印刷方法 - Google Patents
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Description
マグネトロンスパッタリングによって厚さが50マイクロメートルの清浄なポリテトラフルオロエチレン(PTFE)の表面に厚さが10ナノメートルの銅を堆積し、具体的なプロセスは以下のとおりである。Discovery 635複数ターゲットマグネトロンスパッタリングコーティング機を採用し、直流スパッタリングモードを使用し、100Wのスパッタリングパワーで、40標準立方センチメートル/分のアルゴンガス流量で、1分間スパッタリングする。スパッタリングしたPTFEフィルムの表面に誘導結合プラズマエッチングを行い、アルゴンガス、酸素ガス及び四フッ化炭素のガス流量の割合をそれぞれ15、10と30標準立方センチメートル/分に調節し、圧力を1~2Paにする。プラズマを発生させる電源パワーを400Wにし、加速誘導結合キャビティ内プラズマの電源パワーを100Wにして、15秒エッチングして、開口面の面積が0.0001平方マイクロメートルの窪みを生成する。
マグネトロンスパッタリングによって厚さが50マイクロメートルの清浄なポリテトラフルオロエチレン(PTFE)の表面に厚さが5ナノメートルの銅を堆積し、具体的なプロセスは以下のとおりである。Discovery 635複数ターゲットマグネトロンスパッタリングコーティング機を採用し、直流スパッタリングモードを使用し、100Wのスパッタリングパワーで、40標準立方センチメートル/分のアルゴンガス流量で、1分間スパッタリングする。スパッタリングしたPTFEフィルムの表面に誘導結合プラズマエッチングを行い、アルゴンガス、酸素ガス及び四フッ化炭素のガス流量の割合をそれぞれ15、10と30標準立方センチメートル/分に調節し、圧力を1~2Paにする。プラズマを発生させる電源パワーを400Wにし、加速誘導結合キャビティ内プラズマの電源パワーを100Wにし、30秒エッチングして、開口面の面積が0.01平方マイクロメートルの窪みを生成する。
ポリビニリデンフルオライド(PVDF)をN,Nジメチルホルムアミド(DMF)とアセトンとの混合溶液(3:2)に溶解し、60℃の温度で磁気撹拌水浴によって加熱し、濃度が20%のPVDF溶液に調製する。PVDF溶液を容量シリンジに添加し、27Gのステンレスニードルを使用し、シリンジを静電紡糸押出装置に固定し、シリンジの押出速度を2ミリリットル/時間にし、紡糸ニードルとドラムコレクタとの間の距離を約15センチメートルにする。紡糸ニードルを正電圧のターミナルに接続し、ドラムコレクタを負電圧に接続し、紡糸繊維を受け取るベースとしてドラムにアルミニウム箔を1層巻き付ける。ニードルからPVDF溶液が押し出されるとき、負圧を約-2キロボルトに調節し、正圧を15キロボルトに調節する。PVDF溶液を室温で静電紡糸し、ドラムコレクタの回転速度を約50回転/分にして、2~3時間連続紡糸し、紡糸フィルムをアルミニウム箔から剥がして、PVDFナノ繊維フィルムを得る。ナノ繊維が不規則に交絡して窪み細孔付き構造を形成し、窪みの開口面の面積は0.1~1平方ミクロンである。
ポリジメチルシロキサンである主体と硬化剤を10:1の質量比で混合し、直径が10ミクロンの塩粒子を、混合物の全質量の30%を占めるように添加する。均一に混合した後に脱泡処理を行い、液状の混合物をガラス基板表面に、1000回転/分のスピンコート速度で、2分間スピンコートする。スピンコートしたフィルムを80℃の条件で5時間加熱して硬化する。硬化後、水に48時間浸漬し、全ての塩粒子を溶出させ、表面の窪みを形成し、窪みの開口面の面積は100平方マイクロメートルである。
フォトリソグラフィプロセスによってシリコンウェハの表面にフォトレジストマスクを作製し、マスクのパターンは四角形のウィンドウアレイであり、各四角形の辺の長さは100マイクロメートルである。ウィンドに露出したシリコン表面を誘導結合プラズマエッチング法によってエッチングし、アルゴンガス、酸素ガス及び六フッ化硫黄のガス流量比をそれぞれ200、10及び35標準立方センチメートル/分に調節し、圧力を2Paにする。プラズマを発生させる電源パワーは800Wで、加速誘導結合キャビティ内プラズマの電源パワーは50Wで、エッチング時間は300秒である。エッチング後のシリコンウェハをマスクとし、ホットエンボス加工機によってポリテトラフルオロエチレン(PTFE)フィルムの表面に対してエンボス加工処理を行い、エンボス加工の圧力は2Mpaで、昇温速度は6℃/分で、最高温度は237℃であり、最高温度に達した後に2分間保持する。冷却後、ポリテトラフルオロエチレンの表面に窪みが形成し、窪みの開口面の面積は10000平方マイクロメートルである。
Claims (14)
- 3次元印刷装置であって、
重合液体を保持するように構成された液体貯蔵タンクと、
前記液体貯蔵タンクの底部上に配された付着防止部材であって、前記付着防止部材が、
前記重合液体と接触した上面と、
複数の微細構造のキャビティであって、前記複数の微細構造のキャビティの各々が、前記重合液体から離れて前記上面上の開口部から伸びる、複数の微細構造のキャビティと、を含む、付着防止部材と、
を含み、
前記付着防止部材の前記複数の微細構造のキャビティの内の少なくとも2つが、流れ連通しており、
前記付着防止部材は、3次元部品が前記液体貯蔵タンクの前記底部へ付着することを防止する、3次元印刷装置。 - 前記複数の微細構造のキャビティの内の少なくとも1つが、前記付着防止部材の底面上の開口部へと前記付着防止部材の前記上面上の前記開口部の内の1つから伸び、前記付着防止部材の前記底面が、前記液体貯蔵タンクと接触している、請求項1に記載の3次元印刷装置。
- 前記複数の微細構造のキャビティの内の少なくとも1つが、前記付着防止部材の側面上の開口部へと前記付着防止部材の前記上面上の前記開口部の内の1つから伸びる、請求項1又は2に記載の3次元印刷装置。
- 前記付着防止部材の前記上面上の前記開口部の内の少なくとも1つが、0.0001μm2から100000μm2の範囲の面積を有する、請求項1から3の何れか一項に記載の3次元印刷装置。
- 前記付着防止部材の前記上面の面積に対する前記付着防止部材の前記上面上の前記開口部の面積の和の比率が、0.01から0.99の範囲である、請求項1から4の何れか一項に記載の3次元印刷装置。
- 前記付着防止部材の前記上面上の前記開口部の密度が、1mm2あたり104から1011の範囲である、請求項1から5の何れか一項に記載の3次元印刷装置。
- 前記付着防止部材が、10から500MPaの範囲における曲げ弾性率を有する、請求項1から6の何れか一項に記載の3次元印刷装置。
- 前記付着防止部材が、光透過性である、請求項1から7の何れか一項に記載の3次元印刷装置。
- 前記付着防止部材が、ポリマー材料で作製された、請求項1から8の何れか一項に記載の3次元印刷装置。
- 3次元部品を形成するための方法であって、
液体材料を液体貯蔵タンク内に注ぐ段階であって、付着防止部材が前記液体貯蔵タンクの底面上に配され、前記付着防止部材が、
前記液体材料と接触した上面と、
前記液体貯蔵タンクの前記底面と接触した底面と、
複数の微細構造のキャビティであって、前記複数の微細構造のキャビティの各々が、前記液体材料から離れて前記付着防止部材の前記上面上の開口部から伸びる、複数の微細構造のキャビティと、
を含み、
前記付着防止部材の前記複数の微細構造のキャビティの内の少なくとも2つが、流れ連通している、段階と、
前記付着防止部材の前記上面から離れて第1の距離である第1の位置にキャリアを設定して、前記キャリアと前記付着防止部材の前記上面との間にギャップを形成する段階であって、前記ギャップが前記液体材料で満たされる、段階と、
光源によって、前記液体材料を照射して、前記3次元部品の第1の部分を形成する段階であって、前記3次元部品の前記第1の部分が、前記キャリア及び前記付着防止部材の前記上面と接触している、段階と、
前記付着防止部材の前記上面から離れる方向に前記キャリアを移動させて、前記付着防止部材の前記上面から前記3次元部品の前記第1の部分を分離する段階であって、前記付着防止部材は、前記3次元部品が前記液体貯蔵タンクの前記底面へ付着することを防止する、段階と、
を含む方法。 - 前記付着防止部材の前記上面から離れて第2の距離である第2の位置に前記キャリアを設定して、前記3次元部品の前記第1の部分と前記付着防止部材の前記上面との間に第2のギャップを形成する段階であって、前記第2のギャップが前記液体材料で満たされる、段階と、
前記光源によって、前記液体材料を刺激して、前記3次元部品の第2の部分を形成する段階であって、前記3次元部品の前記第2の部分が、前記付着防止部材の前記上面と接触している、段階と、
前記付着防止部材の前記上面から離れる前記方向に前記キャリアを移動させて、前記付着防止部材の前記上面から前記3次元部品の前記第2の部分を分離する段階と、
をさらに含む、請求項10に記載の方法。 - 前記光源によって、前記液体材料を照射して、前記3次元部品の第1の部分を形成する段階が、
前記光源によって、前記液体材料に向かって光を投影する段階であって、前記光が、前記付着防止部材の2つの隣接する微細構造のキャビティの開口部間の距離より長い波長を有する、段階、
を含む、請求項10又は11に記載の方法。 - 前記複数の微細構造のキャビティの内の少なくとも1つが、前記付着防止部材の底面上の又は側面上の開口部へと前記付着防止部材の前記上面上の前記開口部の内の1つから伸び、前記付着防止部材の前記底面が、前記液体貯蔵タンクと接触している、請求項10に記載の方法。
- 前記光源が、前記液体貯蔵タンクの下に位置づけられ、前記液体貯蔵タンクの前記底面が、光透過性である、請求項10から13の何れか一項に記載の方法。
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