JPH05293759A - パウダービームエッチングとデポジションの方法及びその装置 - Google Patents

パウダービームエッチングとデポジションの方法及びその装置

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JPH05293759A
JPH05293759A JP10141092A JP10141092A JPH05293759A JP H05293759 A JPH05293759 A JP H05293759A JP 10141092 A JP10141092 A JP 10141092A JP 10141092 A JP10141092 A JP 10141092A JP H05293759 A JPH05293759 A JP H05293759A
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JP
Japan
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powder
powder beam
workpiece
deposition
nozzle
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JP10141092A
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English (en)
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Masayuki Kuroda
正幸 黒田
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Sony Corp
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Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】均一で一様なパウダービームを被加工物に噴射
してエッチングとデポジションを施し、被加工物の表面
を微細加工することを目的とする。 【構成】パウダー1と気体2のパウダービーム3を噴射
ノズル9から被加工物4に噴射して加工するパウダービ
ームエッチングとデポジションの装置において、噴射ノ
ズル9の噴口11の先端部と被加工物4の表面とのパウ
ダービーム3の空間経路にパウダービームフィルター1
2a、12bを設け、均一で一様なパウダービーム3a
を形成している。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、パウダーと気体のパウ
ダービーム(固気2相流)を被加工物に噴射して被加工
物の表面にエッチングとデポジションを施すパウダービ
ームエッチングとデポジションの方法及びその装置に関
する。
【0002】
【従来の技術】従来技術としてエッチングとしては、フ
ォトエッチング、イオンビームエッチング、レーザビー
ムエッチング、そしてプラズマエッチング等のようなエ
ッチング、及びウォータジエットやサンドブラスト等の
粉砕加工が知られている。
【0003】一方、デポジションとしは、MOCVD
(Metal Organic Chemical V
apor Deposition)のように紫外線を利
用したもの、CVD(Chemical Vapor
Deposition)やPVD(Physical
Vapor Deposition)のように分子を利
用したもの、そしてプラズマ重合膜形成のようなプラズ
マ溶射を利用したもの等がある。
【0004】しかし従来、主としてエッチングやデポジ
ションは、半導体装置として実績はあるものの、一般の
加工方法及びその装置としてみた場合、作業性が悪く、
能率が悪い。従って、量産に適していない等の問題点が
あった。即ち、エッチングとしては、深い溝、穴等の加
工に不向きであり、デポジションとしは、形成膜を厚く
することが困難である上に、エッチング及び/又はデポ
ジションを施す加工に多大の時間を要する問題点があっ
た。
【0005】また、図4に示すサンドブラスト等の粉砕
加工装置100においては、噴射ノズル101から被加
工物102の表面103に噴射される砥粒を含む固気2
相流104の噴射圧力が、図5に示す被加工物表面圧力
分布特性図のように長方形状のノズル噴口105の長辺
寸法106の方向に均一でなく一様でない領域107が
あり、その噴射圧力のムラがそのまま被加工物102の
形状寸法精度等に影響し、精度等を出し難い問題点があ
った。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
従来の問題点を解消するためになされたものであって、
被加工物に噴射されるパウダービーム(固気2相流)の
噴射圧力を均一化し、短時間でかつ極めて高精度に加工
できるパウダービームエッチングとデポジションの方法
及びその装置を提供することを課題にしている。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、パウダーと気
体のパウダービーム(固気2相流)を被加工物に噴射し
て被加工物の加工を行うパウダービームエッチングとデ
ポジションの方法及びその装置において、その方法は、
エッチングにはパウダービームのパウダーの粒径を1μ
m以上とし、デポジションにはパウダービームのパウダ
ーの粒径を1μm以下とし、これらのいずれかのパウダ
ービームを噴射して、その経路に設けたパウダービーム
フィルターを介することにより均一で一様なパウダービ
ームを形成するようにしたことを特徴としている。
【0008】また、その装置は、前記パウダービームを
噴射する噴射ノズルのノズル噴口先端部と被加工物の表
面とのパウダービームの空間経路にパウダービームを均
一で一様にするパウダービームフィルターを設けたこと
を特徴とする。
【0009】
【作用】本発明のパウダービームエッチングとデポジシ
ョンの方法とその装置は、エッチングには、粒径1μm
以上のパウダーを用い、デポジションには粒径1μm以
下のパウダーを用い、これらのいずれか一方のパウダー
と気体のパウダービームを噴射して、噴射ノズルと被加
工物とのパウダービームの空間経路に設けたパウダービ
ームフィルターを介することにより、均一で一様なパウ
ダービームを形成したので、被加工物の表面を極めて高
精度に微細加工することができる。また、極めて短時間
に、加工ムラをなくし加工することができるので作業
性、品質性を向上することができる。
【0010】
【実施例】以下、本発明のパウダービームエッチングと
デポジションの方法及びその装置の一実施例を図面を参
照して説明する。図1は本発明のパウダービームエッチ
ングとデポジションの方法及びその装置の一実施例を説
明する正面断面図であり、図2は図1の側面断面図であ
る。本発明は、図1及び図2に示すように、パウダー1
と高圧気体2のパウダービーム3を被加工物4に高速噴
射して、その被加工物4の表面にエッチング及び/又は
デポジションを施す方法及び装置である。
【0011】まず、先にパウダービームエッチングの方
法とその装置に関して説明する。粒径1〜5μmのAl
2 3 、Si3 4 、SiO2 、Fe2 3 、Cr2
3 等の遊離砥粒材料のパウダーと1〜10kg/cm2
の空気、ドライ窒素等の高圧気体2の固気2相流である
パウダービーム3を被加工物4に噴射して、その被加工
物4の表面にエッチングを施す。
【0012】また、被加工物4の材料としては、マイク
ロマシン用のアルミニウム基板を使用した。そこで、図
1及び図2に対するパウダー供給管5には、パウダー攪
拌装置(図示せず)から均一に気体中に分散したパウダ
ー1を供給し、他方の高圧気体供給管6には、高圧気体
供給源(図示せず)から前記高圧気体2を供給すると、
高圧気体供給管6の吸引ノズル7からパウダービーム室
8へ噴射した高圧気体2の流れに、パウダー供給管5に
供給されたパウダー1は吸引されて、パウダービーム室
8内でパウダー1と高圧気体2のパウダービーム3を形
成する。
【0013】次に、パウダービーム3は、噴射ノズル9
のパウダービーム加速部10で加速され、その後ノズル
噴口11より被加工物4の表面に噴射される。ここで噴
射ノズル9の材料としては、Al2 3 等のセラミック
ス材料を用い、ノズル噴口11は長方形の断面形状をし
ており、その長辺寸法A=20mm、その短辺寸法B=
0.1〜0.6mmである。また、噴射ノズル9のノズ
ル噴口の先端部から被加工物4の表面までの高さH=2
0mmである。
【0014】次に、前記ノズル噴口11の先端部から被
加工物4の表面までのパウダービーム3の空間経路にパ
ウダービームフィルター12を設け、そのフィルター1
2を介して均一で一様なパウダービーム3を形成するよ
うにしている。このパウダービームフィルター12の材
料としては、ウレタン、シリコーン等の合成ゴム、合成
樹脂材料を用いた。
【0015】また、パウダービームフィルター12は、
図1の図上でパウダービームフィルター12a及び12
bで構成し、ノズル噴口11の長辺寸法Aの寸法より小
さい間隔Cで、噴射ノズル9の軸線dに左右対称に相対
するように配設している。ここで、パウダービームフィ
ルター12a、12bは、中空長方形の形状をしたフィ
ルター取付基板13の突起部13a、13bに噴射ノズ
ル9の軸線dに対して左右対称に相対するように接着さ
れている。
【0016】また、フィルター取付基板13の基部13
cは、中空角形の形状をしたフィルター取付台14の下
部に固着され、取付台14の上部をねじ15により、パ
ウダービームフィルター12a、12bが所要の配置に
なるように調整しながら噴射ノズル9の外周面に締結さ
れる。
【0017】次に、本発明のパウダービームエッチング
の方法及びその装置によって、被加工物4の表面圧力分
布を比較してみると、図4及び図5に示す従来技術で
は、ノズル噴口105の長辺方向の被加工物102の表
面圧力分布が均一でなく一様でない領域107a及び1
07bが現象として現れるが、本発明では、パウダービ
ームフィルター12を設けることにより、均一で一様な
パウダービーム3aを形成することができる。図3は本
発明のこれらの方法及び装置における被加工物4の表面
圧力分布特性図である。図3で示されるように、被加工
物4の表面圧力分布は均一で一様な圧力を得ることがで
きる。このために、被加工物4の表面に均一なエッチン
グを施すことができ、加工ムラのない高品質、高精度の
微細加工を行うことができる。
【0018】それから、噴射ノズル9は、所要の位置に
固定されている。被加工物4は被加工物取付治具16に
固着され、その取付治具16を可動台17の所要の位置
に固定する。被加工物4は、この可動台17とともに、
X、Y、Z方向に移動可能となる。X方向であるが、被
加工物4を加工するための主送り方向であり、Y方向
は、この主送り方向と直角の方向である。Z方向は、噴
射ノズル9と被加工物4との距離Hを調整するための方
向なので、その説明は省略する。
【0019】基台18には、図1の図上での左右両端に
X方向リニアガイド支持台19a及び19b、20a及
び20bが設けられている。このX方向リニア支持台1
9a及び19b、20a及び20bに両端を支持された
円筒状のX方向リニアガイド21a、21bが図2の図
上で左右に配置されている。
【0020】X方向リニアガイド21a、21bに4個
のリニア軸受22a及び22b、23a及び23c(図
示せず)を介してX方向に移動可能なX方向移動テーブ
ル24が配されている。X方向、即ち主送り機構(図示
せず)は、例えばパルスモータ直結の送りねじにより連
続又は間欠的に送られる。
【0021】次に、Y方向の移動であるが、X方向移動
テーブル24の図1の図上での左右両端には、Y方向リ
ニアガイド支持台25a及び25b、26a及び26b
に両端を支持された円筒状のY方向リニアガイド27
a、27bが可動台17の図1の図上での左右両端に位
置するように配されている。この可動台17は、4個の
リニア軸受28a及び28b、29a及び29b(図示
せず)を備え、前記Y方向リニアガイド27a、27b
に案内され、Y方向に移動可能となっている。
【0022】この可動台17の送り機構は、図示してい
ないが、パルスモータ直結の送りねじにより、連続又は
間欠的に送られる。以上の説明は被加工物4を固定した
可動台17がX方向とY方向に移動する例を示したが、
被加工物4を固定し、噴射ノズル9をX方向、Y方向に
移動させても同じ効果が得られる。
【0023】このようにして実施例では、被加工物4を
所要の送り速度でX方向、Y方向に移動させるとともに
噴射ノズル9の噴口11からパウダービーム3を噴射さ
せ、そのパウダービーム3をパウダービームフィルター
12a、12bを介して、均一で一様なパウダービーム
3aに形成することにより、被加工物4の表面圧力分布
は均一で一様な加工圧力を得ることができる。このため
に、被加工物4の表面に均一にエッチングを施すことが
できる。
【0024】次に、パウダービームデポジションの方法
とその装置を説明する。デポジションを施す場合は、粒
径0.01〜1μmのAl2 3 、SiO2 、Si3
4 等のパウダー1と1〜10kg/cm2 の空気、ドラ
イ窒素等の高圧気体2のパウダービーム3を被加工物4
に噴射し、この被加工物4の表面にデポジションを施
す。
【0025】なお、パウダービームデポジションの方法
とその装置は、前述のパウダービームエッチングの方法
とその装置で説明したのと同様であるので説明は省略す
る。このようにしてパウダービームエッチングとデポジ
ションの方法及びその装置では、均一なエッチング及び
/又はデポジションを施すことができるので、被加工物
4の表面を極めて高精度に微細加工することができる。
【0026】
【発明の効果】以上のように、本発明は、エッチングに
は、粒径1μm以上のパウダーを用い、デポジションに
は、粒径1μm以下のパウダーを用い、これらのいずれ
か一方のパウダーと気体のパウダービームを噴射して、
噴射ノズルと被加工物とのパウダービームの空間経路に
設けたパウダービームフィルターを介することにより均
一で一様なパウダービームを形成したため、被加工物の
表面を極めて高精度に微細加工することが可能となる。
また、極めて短時間に、加工ムラをなくし加工すること
ができるので、作業性、品質性を向上させることが可能
となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明のパウダービームエッチングとデポジ
ションの方法及びその装置の一実施例を説明する正面断
面図である。
【図2】 図1の側面断面図である。
【図3】 本発明のこれらの方法及び装置における被加
工物の表面圧力分布特性図である。
【図4】 従来技術の粉砕装置を説明する側面断面図で
ある。
【図5】 従来技術の粉砕装置における被加工物の表面
圧力分布特性図である。
【符号の説明】 1 パウダー 2 高圧気体 3、3a パウダービーム 4 被加工物 5 パウダー供給管 6 高圧気体供給管 7 吸引ノズル 8 パウダービーム室 9 噴射ノズル 10 パウダービーム加速部 11 ノズル噴口 12、12a、12b パウダービームフィルター 13 フィルター取付基板 13a、13b フィルター取付基板の突起部 13c フィルター取付基板の基部 14 フィルター取付台 15 ねじ 16 被加工物取付治具 17 可動台 18 基台 19a、19b X方向リニアガイド支持台 20a、20b X方向リニアガイド支持台 21a、21b X方向リニアガイド 22a、22b リニア軸受 23a、23b リニア軸受 24 X方向移動テーブル 25a、25b Y方向リニアガイド支持台 26a、26b Y方向リニアガイド支持台 27a、27b Y方向リニアガイド 28a、28b リニア軸受 29a、29b リニア軸受 100 粉砕加工装置 101 噴射ノズル 102 被加工物 103 表面 104 噴射圧力 105 ノズル噴口 106 長辺寸法 107、107a、107b 均一でなく一様でない領
域 A 長辺寸法 B 短辺寸法 C パウダービームフィルター12aと12bとの間隔 H 噴射ノズル9と被加工物4との間隔 d 噴射ノズル9の軸線

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 パウダーと気体のパウダービームを噴射
    ノズルから被加工物に噴射して加工するパウダービーム
    エッチングとデポジションの方法において、 前記噴射ノズルのノズル噴口先端部と前記被加工物の表
    面との前記パウダービームの経路にパウダービームフィ
    ルターを設け、前記パウダービームフィルターを介して
    均一で一様なパウダービームを形成したことを特徴とす
    るパウダービームエッチングとデポジションの方法。
  2. 【請求項2】 パウダーと気体のパウダービームを噴射
    ノズルから被加工物に噴射して加工するパウダービーム
    エッチングとデポジションの装置において、 前記噴射ノズルのノズル噴口先端部と前記被加工物の表
    面との前記パウダービームの経路にパウダービームフィ
    ルターを設けたことを特徴とするパウダービームエッチ
    ングとデポジションの装置。
JP10141092A 1992-04-21 1992-04-21 パウダービームエッチングとデポジションの方法及びその装置 Pending JPH05293759A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011065988A (ja) * 2009-09-18 2011-03-31 Nikon Corp 電極材料の成膜方法、電極材料の膜及び電極材料、非水電解質二次電池、並びに電極材料成膜用の噴射加工装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011065988A (ja) * 2009-09-18 2011-03-31 Nikon Corp 電極材料の成膜方法、電極材料の膜及び電極材料、非水電解質二次電池、並びに電極材料成膜用の噴射加工装置

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