KR101228004B1 - 복합 구조물 형성 방법, 조제 입자, 및 복합 구조물 형성 시스템 - Google Patents

복합 구조물 형성 방법, 조제 입자, 및 복합 구조물 형성 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR101228004B1
KR101228004B1 KR1020107022512A KR20107022512A KR101228004B1 KR 101228004 B1 KR101228004 B1 KR 101228004B1 KR 1020107022512 A KR1020107022512 A KR 1020107022512A KR 20107022512 A KR20107022512 A KR 20107022512A KR 101228004 B1 KR101228004 B1 KR 101228004B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
particles
preparation
particle
aerosol
aerosolization
Prior art date
Application number
KR1020107022512A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20100121695A (ko
Inventor
히로노리 하토노
마사히로 미즈카네
오사무 오카모토
Original Assignee
토토 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 토토 가부시키가이샤 filed Critical 토토 가부시키가이샤
Publication of KR20100121695A publication Critical patent/KR20100121695A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101228004B1 publication Critical patent/KR101228004B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B7/00—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas
    • B05B7/14—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas designed for spraying particulate materials
    • B05B7/1404—Arrangements for supplying particulate material
    • B05B7/144—Arrangements for supplying particulate material the means for supplying particulate material comprising moving mechanical means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2/00—Processes or devices for granulating materials, e.g. fertilisers in general; Rendering particulate materials free flowing in general, e.g. making them hydrophobic
    • B01J2/16—Processes or devices for granulating materials, e.g. fertilisers in general; Rendering particulate materials free flowing in general, e.g. making them hydrophobic by suspending the powder material in a gas, e.g. in fluidised beds or as a falling curtain
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C19/00—Other disintegrating devices or methods
    • B02C19/0012—Devices for disintegrating materials by collision of these materials against a breaking surface or breaking body and/or by friction between the material particles (also for grain)
    • B02C19/0043—Devices for disintegrating materials by collision of these materials against a breaking surface or breaking body and/or by friction between the material particles (also for grain) the materials to be pulverised being projected against a breaking surface or breaking body by a pressurised fluid
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C19/00—Other disintegrating devices or methods
    • B02C19/06—Jet mills
    • B02C19/065—Jet mills of the opposed-jet type
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C19/00—Other disintegrating devices or methods
    • B02C19/06—Jet mills
    • B02C19/066—Jet mills of the jet-anvil type
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B7/00—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas
    • B05B7/14—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas designed for spraying particulate materials
    • B05B7/1404—Arrangements for supplying particulate material
    • B05B7/144—Arrangements for supplying particulate material the means for supplying particulate material comprising moving mechanical means
    • B05B7/1445—Arrangements for supplying particulate material the means for supplying particulate material comprising moving mechanical means involving vibrations
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D1/00—Processes for applying liquids or other fluent materials
    • B05D1/02—Processes for applying liquids or other fluent materials performed by spraying
    • B05D1/12—Applying particulate materials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28B—SHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28B19/00—Machines or methods for applying the material to surfaces to form a permanent layer thereon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C24/00—Coating starting from inorganic powder
    • C23C24/02—Coating starting from inorganic powder by application of pressure only
    • C23C24/04—Impact or kinetic deposition of particles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B12/00—Arrangements for controlling delivery; Arrangements for controlling the spray area
    • B05B12/08—Arrangements for controlling delivery; Arrangements for controlling the spray area responsive to condition of liquid or other fluent material to be discharged, of ambient medium or of target ; responsive to condition of spray devices or of supply means, e.g. pipes, pumps or their drive means
    • B05B12/085—Arrangements for controlling delivery; Arrangements for controlling the spray area responsive to condition of liquid or other fluent material to be discharged, of ambient medium or of target ; responsive to condition of spray devices or of supply means, e.g. pipes, pumps or their drive means responsive to flow or pressure of liquid or other fluent material to be discharged
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B7/00—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas
    • B05B7/14—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas designed for spraying particulate materials
    • B05B7/1404—Arrangements for supplying particulate material
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/25—Web or sheet containing structurally defined element or component and including a second component containing structurally defined particles
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/29—Coated or structually defined flake, particle, cell, strand, strand portion, rod, filament, macroscopic fiber or mass thereof
    • Y10T428/2982—Particulate matter [e.g., sphere, flake, etc.]

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
  • Nozzles (AREA)

Abstract

본 발명의 복합 구조물 형성 방법은, 휘성 재료 미립자를 가스 중에 분산시킨 에어로졸을 기재 방향으로 분사함으로써 상기 취성 재료 미립자의 구성 재료로 만들어지는 구조물을 기재 상에 형성하는 에어로졸 적층법에 의한 복합 구조물 형성 방법으로서, 상기 취성 재료 미립자를 포함하는 복수의 입자가 뭉쳐져 있는 집합체인 조제 입자를 복수 개 수용 기구에 수용하는 단계,
상기 수용 기구로부터 상기 조제 입자를 에어로졸화 기구에 공급하는 단계,
상기 에어로졸화 기구에서 상기 공급된 상기 조제 입자를 해쇄하여 에어로졸을 형성하는 단계, 및
상기 에어로졸을 기재 방향으로 분사함으로써 상기 구조물과 상기 기재의 복합 구조물을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 에어로졸 중의 미립자 농도는 보다 안정화될 수 있고, 또한 안정된 상태가 장시간에 걸쳐 유지될 수 있다.

Description

복합 구조물 형성 방법, 조제 입자, 및 복합 구조물 형성 시스템 {COMPOSITE STRUCTURE FORMATION METHOD, CONTROLLED PARTICLE, AND COMPOSITE STRUCTURE FORMATION SYSTEM}
본 발명은, 일반적으로, 취성인 재료의 미립자를 가스 중에서 분산시킨 에어로졸을 기재(substrate)에 분무하여, 미립자의 구성 재료로 만들어지는 구조물을 기재 상에 형성시키는 어에로졸 적층법에 의한 복합 구조물 형성 방법, 이 방법에 이용되는 조제 입자, 및 복합 구조물 형성 시스템에 관한 것이다.
기재의 표면에 취성인 재료로 만들어지는 구조물을 형성시키는 방법으로서, "에어로졸 적층법"이 있다(예를 들면, 특허 문헌 1(JP 3348154), 특허 문헌 2(JP-A 2006-200013(공개공보) 및 특허 문헌 3(JP-A 2006-233334(공개공보) 참조). 이것은, 취성인 재료를 포함하는 미립자를 가스 중에서 분산시킨 에어로졸을 토출구로부터 기재를 향해 분사하고, 금속이나 유리, 세라믹, 플라스틱 등의 기재에 미립자를 충돌시키고, 이 충돌의 충격에 의해 취성인 재료 미립자에 변형이나 파쇄를 일으켜 이것을 접합시키고, 기재 상에 미립자의 구성 재료로 만들어지는 막 형태의 구조물을 직접 형성시키는 방법이다. 이 방법에 의하면, 특별히 가열수단 등을 필요로 하지 않고, 상온에서 막 형태의 구조물의 형성이 가능하고, 소성체와 비교하여 동등한 수준 이상의 기계적 강도를 가지는 막 형태의 구조물을 얻을 수 있다. 또한, 미립자를 충돌시키는 조건 및 미립자의 형상, 조성 등을 제어함으로써, 구조물의 밀도, 기계적 강도, 전기적 특성 등을 다양하게 변화시킬 수 있다.
이 에어로졸 적층법에 있어서, 큰 면적의 막 형태 구조물의 형성을 실시할 경우, 미립자를 소정 시간에 계속적으로 공급하는 것이 필요해진다. 특히, 막 두께의 높은 정밀도가 요구되는 경우에 있어서는, 미립자의 공급량이 항상 안정되어 있는 것이 바람직하다.
그러나, 특허 문헌 1(일본 특허 제3348154호)에 개시되어 있는 바와 같이, 원료가 되는 미립자가 수용되는 수용 기구(storage mechanism) 내에서 에어로졸화를 일으키면, 수용 기구 내에 수용된 미립자가 시간의 경과와 함께 상태 변화를 일으킬 수 있어서, 에어로졸의 안정적인 공급에 과제를 남겼다. 또한, 에어로졸화를 위한 용적(capacity)을 확보하기 위해 수용기구의 용적을 미립자의 체적보다 훨씬 크게 할 필요가 있어서, 대규모 장치가 필요해질 우려가 있다.
이와 관련해서, 특허 문헌 2(JP-A 2006-200013(공개공보))에 제안된 기술에서는, 미립자를 수용하는 수용 기구와, 미립자를 가스와 혼합하여 에어로졸화하는 에어로졸화 기구를 분리하고, 수용 기구로부터 에어로졸화 기구에 미립자를 필요량 만큼 공급한다.
그러나, 1차 미립자로서 서브마이크론 이하의 미립자를 사용하는 경우에는, 그것의 점성 및 부착성이 강하기 때문에, 수용 기구 내부 및 수용 기구로부터 에어로졸화 기구로 공급되는 과정에 있어서, 벽면에 대한 부착이나 스태킹(stacking) 등의 문제가 발생되기 쉽고, 확실한 공급을 실현하는 것이 곤란해질 우려가 있다. 예를 들면, 수용 기구 내부에서의 미립자의 교반이나 이동에 의해 미립자가 응집되기 쉬워지고, 그의 유동성이 변화된다. 결국, 수용 기구 내부에서 스태킹이 일어나고, 이 스태킹이 일어남으로써 에어로졸화 기구로의 분체의 이동이 방해받아, 공급량의 정량성을 상실할 수 있다. 또한, 수용 기구 내부에서 부착이 발생되면 계획한 분체 사용량을 달성할 수 없다는 역효과가 생길 우려도 있다.
따라서, 수용 기구로부터 에어로졸화 기구에 미립자를 공급하는 분할 공급 기구를 설치하고, 분할 공급 기구에 의해 수용 기구에 수용되어 있는 미립자를 복수의 군으로 분할하여 공급하는 기술이 제안되어 있다(특허 문헌 3(JP-A 2006-233334) 참조).
그러나, 수용 기구에 수용되어 있는 일군의 취성 재료 미립자 분체를 분할 공급 기구에서 복수의 군으로 분할하여 공급하는 경우에는, 다음과 같은 문제가 생길 우려가 있다. 즉, 본래 수용 기구에 수용되어 있는 취성 재료 미립자 분체는 밀도가 제어되어 있지 않은 점, 및 유동성에 균일성이 없다는 점 때문에, 수용 기구로부터 공급될 때, 소정의 크기와 형상으로 분할되는 미립자의 집단의 형상과 밀도가 불균일해질 수 있다. 경우에 따라서는, 수용 기구 내에서 취성 재료 미립자 분체가 스태킹하는 문제도 생긴다. 이러한 경우에는 소정의 해쇄 능력(disaggregation capability)을 가진 에어로졸화 기구를 사용하더라도, 지속적으로 안정된 미립자 농도를 가진 에어로졸을 발생시키기 어려워진다. 또한, 공급 과정에서, 소정의 크기와 형상으로 분할된 미립자 집단의 형상과 밀도가 변화된 경우에도, 에어로졸의 미립자 농도를 정확하게 제어하기가 어려워진다. 또한, 밀도가 낮은 경우에는 공급하는 도중에 형상이 붕괴되어, 장치 내벽에 미립자가 부착되어 정량성을 해칠 수도 있다.
특허 문헌 1: JP 3348154 특허 문헌 2: JP-A 2006-200013 특허 문헌 3: JP-A 2006-233334
본 발명의 목적은, 에어로졸 중의 미립자 농도를 보다 안정시킬 수 있고, 또한 안정된 상태를 장시간에 걸쳐 유지할 수 있는 복합 구조물 형성 방법, 조제 입자(controlled particle), 및 복합 구조물 형성 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 태양에 의하면, 취성 재료 미립자를 가스 중에 분산시킨 에어로졸을 기재 방향으로 분사함으로써 상기 취성 재료 미립자의 구성 재료로 만들어지는 구조물을 기재 상에 형성시키는 에어로졸 적층법에 의한 복합 구조물 형성 방법으로서, 상기 취성 재료 미립자를 포함하는 복수의 입자가 뭉쳐져 있는 집합체인 복수 개의 조제 입자를 수용 기구에 수용하는 단계, 상기 수용 기구로부터 상기 조제 입자를 에어로졸화 기구에 공급하는 단계, 상기 에어로졸화 기구에서 상기 공급된 상기 조제 입자를 해쇄하여 에어로졸을 형성하는 단계, 및 상기 에어로졸을 기재 방향으로 분사함으로써 상기 구조물과 상기 기재의 복합 구조물을 형성하는 단계를 포함하는, 복합 구조물 형성 방법이 제공된다.
본 발명의 또 다른 태양에 의하면, 취성 재료 미립자를 가스 중에 분산시킨 에어로졸을 기재 방향으로 분사함으로써 상기 휘성 재료 미립자의 구성 재료로 만들어지는 구조물을 기재 상에 형성시키는 에어로졸 적층법에 사용되는 조제 입자로서, 상기 조제 입자는 평균 1차 입경이 0.1㎛ 이상, 5㎛ 이하의 상기 취성 재료 미립자를 포함하는 복수의 입자가 뭉쳐져 있는 집착체인 것을 특징으로 하는 조제 입자가 제공된다.
본 발명의 또 다른 태양에 의하면, 취성 재료 미립자를 가스 중에 분산시킨 에어로졸을 기재에 충돌시켜 상기 취성 재료 미립자의 구성 재료로 만들어지는 구조물과 상기 기재와의 복합 구조물을 형성하는 에어로졸 적층법에 사용하는 복합 구조물 형성 시스템으로서, 상기 조제 입자를 수용하는 수용 기구, 상기 수용 기구로부터 상기 조제 입자를 공급하는 공급 기구, 상기 공급된 조제 입자 방향으로 가스를 도입하는 가스 공급 기구, 상기 가스를 혼류시킨 상기 조제 입자에 대해 충격을 가함으로써 해쇄하여 에어로졸을 형성시키는 에어로졸화 기구, 및 상기 에어로졸을 기판 상에 분사하는 토출구를 포함하는 복합 구조물 형성 시스템이 제공된다.
본 발명의 태양에 의하면, 에어로졸 중의 미립자 농도를 보다 안정화시킬 수 있고, 또한 안정적인 상태를 장시간에 걸쳐 유지할 수 있는 복합 구조물 형성 방법, 조제 입자, 및 복합 구조물 형성 시스템이 제공된다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 복합 구조물 형성 시스템의 기본 구성을 예시하기 위한 개략도이다.
도 2는 압괴(壓壞) 강도의 측정을 예시하기 위한 그래프이다.
도 3은 평균 압괴 강도와 복합 구조물 형성의 관계를 예시하기 위한 그래프이다.
도 4는 조제 입자의 분포에서의 히스토그램을 예시하기 위한 그래프이다.
도 5는 평균 원-상당 직경(circle-equivalent diameter)과 공급량 표준편차의 관계를 예시하기 위한 그래프이다.
도 6은 평균 원형도(circularity)와 공급량 표준편차의 관계를 예시하기 위한 그래프이다.
도 7은 공급 속도 0.5g/min인 경우의 평균 원형도와 공급량 표준편차의 관계를 예시하기 위한 그래프이다.
도 8은 공급 속도 5g/min인 경우의 평균 원형도와 공급량 표준편차의 관계를 예시하기 위한 그래프이다.
도 9는 D10 값과 공급량 표준편차의 관계를 예시하기 위한 그래프이다.
도 10은 입도분포 편차 비율과 공급량 표준편차의 관계를 예시하기 위한 그래프이다.
도 11은 안식각과 공급량 표준편차의 관계를 예시하기 위한 그래프이다.
도 12는 공급 속도 0.5g/min인 경우의 안식각과 공급량 표준편차의 관계를 예시하기 위한 그래프이다.
도 13은 공급 속도 5g/min인 경우의 안식각과 공급량 표준편차의 관계를 예시하기 위한 그래프이다.
도 14는 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 복합 구조물 형성 시스템의 기본 구성을 예시하기 위한 개략도이다.
도 15는 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 복합 구조물 형성 시스템의 기본 구성을 예시하기 위한 개략도이다.
도 16은 본 발명의 실시 형태에 따른 복합 구조물 형성 시스템의 제1 실시예를 예시하기 위한 개략도이다.
도 17은 본 발명의 실시 형태에 따른 복합 구조물 형성 시스템의 제2 실시예를 예시하기 위한 개략도이다.
도 18은 본 발명의 실시 형태에 따른 복합 구조물 형성 시스템의 제3 실시예를 예시하기 위한 개략도이다.
도 19는 본 실시 형태에서 사용될 수 있는 계량 기구를 예시하기 위한 개략도이다.
도 20은 본 실시 형태에서 사용될 수 있는 계량 기구를 예시하기 위한 개략도이다.
도 21은 본 실시 형태에서 사용될 수 있는 계량 기구를 예시하기 위한 개략도이다.
도 22는 정량 공급 기구의 제1 실시예를 예시하기 위한 개략도이다.
도 23은 정량 공급 기구의 제2 실시예를 예시하기 위한 개략도이다.
도 24는 정량 공급 기구의 제3 실시예를 예시하기 위한 개략도이다.
도 25는 정량 공급 기구의 제4 실시예를 예시하기 위한 개략도이다.
도 26은 정량 공급 기구의 제5 실시예를 예시하기 위한 개략도이다.
도 27은 정량 공급 기구의 제6 실시예를 예시하기 위한 개략도이다.
도 28은 정량 공급 기구의 제7 실시예를 예시하기 위한 개략도이다.
도 29는 정량 공급 기구의 제8 실시예를 예시하기 위한 개략도이다.
도 30은 정량 공급 기구의 제9 실시예를 예시하기 위한 개략도이다.
도 31은 에어로졸화 기구의 제1 실시예를 예시하기 위한 개략도이다.
도 32는 에어로졸화 기구의 제2 실시예를 예시하기 위한 개략도이다.
도 33은 에어로졸화 기구의 제3 실시예를 예시하기 위한 개략도이다.
도 34는 에어로졸화 기구의 제4 실시예를 예시하기 위한 개략도이다.
도 35는 에어로졸화 기구의 제5 실시예를 예시하기 위한 개략도이다.
본 발명의 실시 형태에 대해 설명하기 전에, 본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 먼저 설명한다.
본 명세서에서, "미립자"라 함은, 취성인 재료의 결정이 화학적으로 결합하여 형성된 입자를 의미하며, 에어로졸 적층법에서 사용되는 이 미립자는, 예를 들면, 특허 문헌 1에 기재되어 있는 바와 같이, 평균 1차 입경이 0.1㎛ 이상, 5㎛ 이하인 것을 말한다. 여기서, 평균 1차 입경의 동정(同定)에는, 전자현미경 관찰에 의한 복수(바람직하게는 50개 이상)의 취성 재료 미립자의 화상으로부터 원(圓)-상당 직경(circle-equivalent diameter)으로서 산출하는 방법을 채용할 수 있다.
"1차 입자"란, 미립자의 최소 단위(단일 입자)인 것을 의미한다.
"조제 입자"란, 평균 1차 입경이 0.1㎛ 이상, 5㎛ 이하의 취성 재료 미립자를 포함하는 복수의 입자가 뭉쳐져 있는 집합체를 의미한다. 즉, 조제 입자는 인위적으로 다지는(compacting) 공정을 거쳐 형성된다.
조제 입자에 있어서는, 입자가 물리적 인력(정전기, 반 데르 발스 힘, 물의 가교 인력)을 결합의 주체로 하여 형상을 유지한 상태에서, 그의 결합 강도와 형상 중 적어도 어느 하나가 의도적으로 제어되어 있다. 이와는 달리, 수중에 투입하여 초음파를 조사한 경우에 붕괴될 정도의 인력을 결합의 주체로 하여 형상을 유지한 상태에서, 그의 결합 강도와 형상 중 적어도 어느 하나가 의도적으로 제어되어 있다.
조제 입자의 결합 강도는, 그것의 압괴 강도(압축 파괴 강도)를 지표로 할 수 있다.
조제 입자의 형상은 원형도를 지표로 할 수 있다.
조제 입자에 있어서는, 그것의 직경이 의도적으로 제어되어 있는 것이 바람직하다. 조제 입자의 직경은, 그것의 평균 원-상당 직경을 지표로 할 수 있다.
조제 입자에 있어서는, 그것의 입경 분포가 의도적으로 제어되어 있는 것이 바람직하다. 조제 입자의 입경 분포는, D10 또는 입도 분포 편차 비율을 지표로 할 수 있다.
조제 입자에 있어서는, 함유되는 취성 재료의 미립자가 서로 화학적 결합에 의해 1차 입자의 직경보다 현저히 크게 컴팩팅(compacting)되어 있지 않은 것이 바람직하다. 취성 재료의 미립자가 서로 화학적으로 결합되어 있다는 것은, 미립자가 열처리 등의 영향을 받아 미립자의 표면에서 융착됨으로써 네크(neck) 형성을 일으켜서, 마치 다공질 1차 입자와 같이 된 것을 의미한다. 전자현미경 관찰에 의해 이것을 동정할 수 있지만, 예를 들면 물이나 알코올 용매에 복수의 미랍자의 집합체를 투입하여 취성 재료 미립자에 분산시키거나 또는 용이하게 붕괴되지 않으면, 화학적 결합이 존재하는 것으로 판단할 수 있다. 한편, 1차 입자가 여러 개의 단위로 컴팩팅되어 있는 경우에는, 그 미립자의 직경은 에어로졸 적층법에서의 구조물 형성에 대해 허용될 수 있고, 이와 같은 상태인 것이 실질적으로 파함되어 있어도 커다란 문제가 되지 않는다. 이 상태도, 충분히 분산되어 관찰대(observation stage)에 고정된 취성 재료의 미립자를 전자현미경 관찰에 의해 관찰함으로써 알 수 있다.
"응집 입자(aggregate particle)"란, 복수의 미립자의 집합체로서, 서로 결합된 미립자로부터 자연발생적으로 형성되고, 그의 결합 강도와 형상이 제어되어 있지 않은 상태를 의미한다.
"해쇄"란, 취성 재료 미립자를 주체로 하는 입자가 물리적 인력에 의해 컴팩팅되어 있는 조제 입자에 대해, 충격, 마찰, 진동, 전하 부여 등의 외력을 가함으로써 개개의 취성 재료 미립자를 분리시키기 위한 행위를 의미한다. 한편, 모든 1차 입자를 단분산(monodisperse) 상태까지 분리시킬 필요는 없고, 후술하는 바와 같이, 해쇄에 의해 공업적으로 이용할 수 있을 정도로 구조물 형성이 가능한 분리 상태가 확보되어 있으면 된다.
조제 입자가 수용 용기로부터 공급될 때, 해쇄되어 있지 않다는 것은, 조제 입자의 공급량의 경시적 안정도 계측, 및 수용 용기 중의 입자 형상과 에어로졸화 직전의 조제 입자의 형상 비교 등에 의해 판별할 수 있다.
이 경우에, 조제 입자가 수용 용기로부터 공급될 때 해쇄되면, 수용 용기 및 에어로졸화 기구의 조제 입자가 접촉하는 부위에 조제 입자로부터 탈락한 취성 재료 미립자가 부착되어 막힘(clogging)이 일어난다. 그 결과, 조제 입자의 이동이 방해를 받아, 공급량이 경시적으로 변화되는 경향이 생긴다.
에어로졸화 기구에서 조제 입자가 해쇄되어 있다는 것은, 에어로졸화 직전의 조제 입자와 에어로졸화 직후의 조제 입자의 형상 및 상태를 관찰에 의해 비교함으로써 판별할 수 있다.
이 경우, 명확하게 조제 입자의 수가 감소되고, 조제 입자 중의 1차 입자가 많이 존재하는, 상태 변화가 일어나는 것을 확인할 수 있으면, 해쇄되어 있다고 할 수 있다. 예를 들면, 해쇄 행위 전의 어느 조제 입자 중량 중의 조제 입자 개수에 대해, 해쇄 행위 후의 동일한 중량 중의 조제 입자 개수의 비가 1/5 이하, 바람직하게는 1/10 이하, 보다 바람직하게는 1/100 이하이면, 해쇄되어 있다고 할 수 있다. 이러한 것은 광학현미경 관찰 등으로 확인할 수 있다.
"에어로졸"이란, 헬륨, 질소, 아르곤, 산소, 건조 공기, 이것들을 포함하는 혼합 가스 등의 가스 중에 미립자를 분산시킨 고체-기체 혼상체를 의미하고, 일부 응집 입자를 포함하는 경우도 있으나, 실질적으로는 미립자의 대부분이 거의 단독으로 분산되어 있는 상태를 말한다. 에어로졸의 가스 압력과 온도는 임의이지만, 가스 중의 미립자의 농도는, 가스 압력을 1기압, 온도를 20℃로 환산한 경우에, 토출구로부터 분사되는 시점에서 0.0003ml/L∼10ml/L의 범위 내인 것이 막 형태 구조물의 형성에 있어서 바람직하다.
"고체-기체 혼상류"란, 소정의 결합 강도 또는 형상으로 제어된 조제 입자가, 가스 흐름을 타고 이동하는 상태를 의미한다. 고체-기체 혼상류에 있어서, 조제 입자는 실질적으로 단독으로 가스 흐름 중에 존재한다.
"고상(solid phase)"이란, 조제 입자가 거의 가스 흐름의 영향을 받지 않고 존재하는 상태를 의미한다.
"스태킹"이란, 용기 내 및 입자가 통과하는 통로 등에 있어서, 입자가 부착되거나 입자 자체의 응집에 의해 입자의 이동이 방해받는 것, 또는 그렇게 되는 상태를 의미한다. 스태킹이란 입자가 통과하는 통로의 단면 형상이 작아진 곳에서 발생되기 쉽고, 예를 들면, 후술하는 수용 기구의 출구, 공급 기구의 입구, 공급로 등에서 발생되기 쉽다.
다음으로, 도면을 참조하면서 본 발명의 실시 형태에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 복합 구조물 형성 시스템의 기본 구성을 예시하기 위한 개략도이다. 즉, 도 1A는 복합 구조물 형성 시스템(에어로졸 적층 장치)의 기본 구성을 예시하기 위한 블록도이다. 도 1B는 조제 입자의 수용으로부터 에어로졸화될 때까지의 흐름을 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 1C는 조제 입자의 수용으로부터 에어로졸화될 때까지의 상태 변화를 나타낸 도면이다. 여기서, 도 1 B 및 도 1C는 도 1A에 나타낸 각 구성 요소데 대응하도록 도시되어 있다.
도 1A에 나타낸 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 복합 구조물 형성 시스템(에어로졸 적층 장치)(100)은, 수용 기구(1), 정량 공급 기구(2), 가스 공급 기구(3), 에어로졸화 기구(4), 및 토출구(5)를 포함한다.
수용 기구(1)의 후단에는 정량 공급 기구(2)가 설치되어 있다. 정량 공급 기구(2)의 후단에는 에어로졸화 기구(4)가 설치되고, 에어로졸화 기구(4)의 후단에는 토출구(5)가 설치되어 있다. 가스 공급 기구(3)는 정량 공급 기구(2)의 출구 근방에 접속되어 있다.
수용 기구(1)에는, 미리 형성된 조제 입자(31)가 수용된다. 정량 공급 기구(2)는 수용 기구(1)에 수용된 조제 입자(31)를, 후단의 에어로졸화 기구(4)에 대해 조제 입자(31)의 형상, 상태를 해치지 않고 소정량의 조제 입자(31)를 공급한다. 한편, 정량 공급 기구(2)는, 후술하는 바와 같이 피드백 제어에 의해 공급량을 경시적으로 안정화 또는 변화시킬 수 있는 것일 수도 있다. 조제 입자(31)에 대해 이후에 상세히 설명한다.
정량 공급 기구(2)에 의해 공급된 조제 입자(31)는 가스 공급 기구(3)에 의해 공급된 가스(G)와 함께 고체-기체 혼상류(33)를 형성하고, 공급로(16)를 통과하여 에어로졸화 기구(4)에 공급된다. 공급된 조제 입자(31)는 에어로졸화 기구(4) 내에서 해쇄되고, 미립자(30P)가 가스(G) 중에 분산됨으로써 에어로졸(32)이 형성된다. 이 에어로졸(32)은 토출구(5)에 의해 도시되지 않은 기재를 향해 분사되어, 기재 상에는 막 형태 구조물(도 16 참조)이 형성된다.
또는, 후술하는 바와 같이 조제 입자(31)를 에어로졸화 기구(4)에 공급하고, 공급된 조제 입자(31)를 에어로졸화 기구(4) 내에서 해쇄하고, 가스 공급 기구(3)로부터 에어로졸화 기구(4)에 공급된 가스(G)를 이용하여, 미립자(30P)가 가스(G) 중에 분산된 에어로졸(32)을 형성하도록 할 수도 있다(도 15 참조).
그러나, 고체-기체 혼상류(33)가 형성되면, 조제 입자(31)를 단순히 공급할 뿐 아니라, 에어로졸화 기구(4) 방향으로 조제 입자(31)를 가속시킬 수 있으므로, 가속된 조제 입자(31)의 운동 에너지를 이용한 기계적 충격에 의해 해쇄하면, 에어로졸화가 원활히 이루어지게 된다.
가스 공급 기구(3)는 조제 입자(31)를 확실히 에어로졸화 기구(4)에 공급하기 위해, 수용 기구(1) 및 정량 공급 기구(2)와 접속할 수도 있고, 에어로졸 중의 미립자 농도를 조절하기 위해 에어로졸화 기구(4) 및 에어로졸화 기구(4)와 토출구(5) 사이의 공급로 등과 접속할 수도 있다. 가스 공급 기구(3)의 접속선 및 접속의 조합은 적절히 변경할 수 있다.
여기서, 에어로졸 적층법의 원리에 대해 설명한다.
에어로졸 적층법에서 이용되는 미립자는, 취성인 재료를 주체로 한다. 여기서, 동일한 재질의 미립자를 단독으로 또는 입경이 상이한 미립자를 혼합하여 사용할 수 있다.
미립자의 재료로서는, 예를 들면 산화알루미늄, 산화티타늄, 산화아연, 산화주석, 산화철, 산화지르코늄, 산화이트륨, 산화크롬, 산화하프늄, 산화베릴륨, 산화마그네슘, 산화규소, 산화칼슘, 산화란탄, 산화스트론튬, 산화탄탈, 산화바륨, 산화코발트, 산화구리, 산화가돌리늄, 산화인듐, 산화리튬, 산화몰리브덴, 산화망간, 산화니오브, 산화니켈, 산화오스뮴, 산화납, 산화팔라듐, 산화프라세오디뮴, 산화루테늄, 산화안티몬, 산화스칸듐, 산화바나듐, 산화테르븀, 산화바나듐, 산화텅스텐, 산화이테르븀 등을 주성분으로 하는 산화물, 및 이것들의 복합 산화물과 같은 취성 재료, 다이아몬드, 탄화붕소, 탄화규소, 탄화티타늄, 탄화지르코늄, 탄화바나듐, 탄화니오브, 탄화크롬, 탄화텅스텐, 탄화몰리브덴, 탄화탄탈 등의 탄화물, 질화붕소, 질화티타늄, 질화알루미늄, 질화규소, 질화니오브, 질화탄탈 등의 질화물, 붕소, 붕화알루미늄, 붕화규소, 붕화티타늄, 붕화지르코늄, 붕화바나듐, 붕화니오브, 붕화탄탈, 붕화크롬, 붕화몰리브덴, 붕화텅스텐 등의 붕화물, 또는 이것들의 혼합물, 다원계(multicomponent)의 고용체 또는 화합물, 티탄산바륨, 티탄산납, 티탄산리튬, 티탄산스트론튬, 티탄산알루미늄, PZT, PLZT 등의 복합 산화물계의 압전성(piezoelectric) 또는 초전성(pyroelectric) 세라믹스, 사이알론(sialon), 서멧(cermet) 등의 고인장성(high-toughness) 세라믹스, 하이드로아파타이트, 인산칼슘 등의 생체적합성 세라믹스, 실리콘, 게르마늄 또는 이것들에 인 등의 여러 가지 도핑 물질을 첨가한 반도체 물질, 갈륨비소, 인듐비소, 황화카드뮴, 황화아연 등의 화합물, 이러한 재료를 주성분으로 한 금속 또는 수지와의 복합 재료를 예시할 수 있다.
또한, 상이한 종류의 취성 재료 미립자를 혼합하거나, 복합하여 사용하는 것도 가능하다. 또한, 금속 재료나 유기물 재료 등의 미립자를 취성 재료 미립자에 혼합하거나, 취성 재료 미립자의 표면에 코팅하여 사용하는 것도 가능하다. 그러나, 이러한 경우에도, 막 형태 구조물은 주로 취성 재료로 구성된다.
가스(G)로서는, 예를 들면, 공기, 수소 가스, 질소 가스, 산소 가스, 아르곤 가스, 헬륨 가스 등의 불활성 가스, 메탄 가스, 에탄 가스, 에틸렌 가스, 아세틸렌 가스 등의 유기 가스, 또는 불소 가스 등의 부식성이 있는 가스 등을 예시할 수 있다. 또한, 필요에 따라서는 이것들의 혼합 가스를 사용할 수도 있다.
에어로졸 적층법의 프로세스는, 통상적으로는 상온에서 실시되고, 미립자 재료의 융점보다 충분히 낮은 온도, 즉 100℃ 이하에서 막 형태 구조물의 형성이 가능하다는 것에 하나의 특징이 있다.
결정성인 취성 재료 미립자를 원료로서 사용하는 경우, 에어로졸 적층법에 의해 형성되는 복합 구조물 중 막 형태 구조물의 부분에 있어서, 그 결정 입자 크기는 원료 미립자에 비해 작은 다결정체로 되어 있고, 그 결정은 실질적으로 결정 배향성이 없는 경우가 많다. 또한, 취성 재료 결정끼리의 계면에는, 유리층으로 이루어지는 입계층(grain boundary layer)이 실질적으로 존재하지 않는다. 또한, 많은 경우에, 막 형태 구조물의 부분에 있어서, 기재의 표면에 물고 들어가는 "앵커층(anchor layer)"이 형성되어 있다. 이 앵커층 때문에 막 형태 구조물은 기재에 대해 매우 높은 강도로 견고하게 부착되어 형성된다.
에어로졸 적층법에 의해 형성되는 막 형태 구조물은, 미립자가 서로 압력에 의해 패킹되어 물리적인 부착으로 형태를 유지하는 상태인 이른바 "압분체(green compact)"와는 명백히 달라서, 충분한 강도를 가지고 있다.
이 경우, 에어로졸 적층법에 있어서, 유입된 취성 재료 미립자가 기재 상에서 파쇄 또는 변형을 일으키는 것은, 원료로서 사용되는 취성 재료 미립자와, 형성된 취성 재료 구조물의 결정자 크기(crystallite size)를 X선 회절법 등으로 측정함으로써 확인할 수 있다.
에어로졸 적층법으로 형성된 막 형태 구조물의 결정자 크기는, 원료 미립자의 결정자 크기보다 작다. 또한, 미립자가 파쇄와 변형에 의해 형성되는 "전단면(shear surface)" 및 "파단면(fracture surface)"에는 본래의 미립자 내부에 존재하여 다른 원자와 결합된 원자가 노출되어 있는 "신생면(new surface)"이 형성된다. 표면 에너지가 높고 활성인 이 신생면이, 인접한 취성 재료 미립자의 표면, 또는 동일하게 인접한 취성 재료의 신생면 또는 기재의 표면과 접합함으로써 막 형태 구조물이 형성되는 것으로 생각된다.
또한, 에어로졸 중의 미립자의 표면에 수산기가 적정량 존재하는 경우에는, 미립자의 충돌시에 미립자끼리 또는 미립자와 구조물 사이에 생기는 국소적 전단 응력 등에 의해, 기계화학적인(mechanochemical) 산염기 탈수 반응이 일어나고, 이것들이 접합하는 것으로도 생각된다. 외부로부터의 연속적인 기계적 충격력의 부가는 이러한 현상을 계속적으로 발생시키고, 미립자의 변형, 파쇄 등의 반복에 의해 접합이 진전되고 치밀화되어, 취성인 재료로 만들어지는 막 형태 구조물이 성장되는 것으로 생각된다.
에어로졸화 기구(4)에서 조제 입자(31)를 해쇄하기 위해서는 조제 입자(31)를 벽, 돌기, 회전체 등에 충돌시킴으로써 기계적 충격력을 이용하는 것이 유효하다. 특히, 조제 입자(31)를 가스(G)와 혼합한 고체-기체 혼상류(33)의 상태에서 가속시키면, 질량을 가진 조제 입자(31)를 관성력에 의해 벽 등에 충돌시키기 쉬워진다. 이때, 해쇄 에너지는, 조제 입자(31)의 질량과 속도에 의해 결정되는데, 해쇄에 필요한 속도를 얻기 위해서는 에어로졸화 기구(4)의 전후(입구측과 출구측)에 압력차가 필요하다.
또한, 본 발명자가 발견한 바에 따르면, 가스의 종류로서, 예를 들면, 공기, 질소, 산소 중 어느 하나, 또는 상기 가스를 주성분으로 한 혼합 가스를 사용하고, 1기압 25℃로 환산한 경우에, 가스의 공급량을 공급로의 최소 단면적에 대해, 0.05L/(minㆍ㎟) 이상, 50.0L/(minㆍ㎟) 이하의 체적 유량으로 하면, 고체-기체 혼상류 중의 조제 입자(31)를 효율적으로 가속시킬 수 있고, 에어로졸화를 확실하고도 용이하게 실시할 수 있다.
여기서, 에어로졸 적층법에 있어서, 얻어지는 막 형태 구조물이 큰 면적에 걸쳐 균질하고, 균일한 두께를 갖도록 하려면, 분무되는 에어로졸 중의 미립자 농도가 항상 안정적이어야 한다. 즉, 막의 품질과 품위를 안정시키기 위해서는 어떻게 안정된 미립자 농도의 에어로졸을 형성할 것인지가 본 방법의 중요한 기술요소가 된다.
이 경우, 특허 문헌 1(일본 특허 제3348154호)에 개시되어 있는 기술에서는, 수용 기구에 수용된 미립자의 상태가 시간 경과와 함께 변화되거나 하여 안정적인 미립자 농도의 에어로졸을 발생시키기 어려워질 수 있다.
또한, 특허 문헌 2(JP-A 2006-200013(공개공보))에 개시되어 있는 기술에서도, 1차 입자로서 서브마이크론 이하의 미립자를 사용하는 경우, 점성, 부착성이 강하기 때문에 수용 기구 내부 및 수용 기구로부터 에어로졸화 기구에 공급하는 과정에서 벽면으로의 부착이나 스태킹 등의 문제가 발생되기 쉬워서, 안정적인 미립자 농도의 에어로졸을 발생시키기 어려워질 수 있다.
또한, 가장 안정적인 미립자 농도의 에어로졸을 형성시킬 수 있는, 특허 문헌 3(JP-A 2006-233334(공개공보))에 개시되어 있는 기술에서도, 수용 기구로부터 공급될 때, 또는 에어로졸화 기구로의 공급 과정에서, 미립자 또는 소정의 크기나 형상으로 분할되는 미립자의 집단의 형태나 밀도가 불균일해질 경우가 생기고, 순간적이지만 안정된 미립자 농도의 에어로졸을 형성하는 것이 어려워질 수 있다. 예를 들면, 수용 기구로부터 공급될 때, 또는 에어로졸화 기구로의 공급 과정에서, 미립자 집단의 일부가 해쇄되어 벽면에 부착되고, 순간적이지만 안정된 미립자 농도의 에어로졸을 형성시키기 어려워질 수 있다.
본 발명자는 검토 결과, 평균 1차 입경이 0.1㎛ 이상, 5㎛ 이하인 취성 재료 미립자를 포함하는 복수의 입자가 뭉쳐져 있는 집합체인 조제 입자를 미리 제조하고, 이것을 수용 기구로부터 에어로졸화 기구에 공급하면, 공급의 균일화, 안정화를 도모할 수 있다는 사실을 발견했다. 또한, 제조 입자의 결합 강도, 형상 중 적어도 어느 하나를 의도적으로 제어함으로써 정량 공급성을 높일 수 있다는 것도 발견했다.
전술한 바와 같이, 입경이 0.1㎛ 이상, 5㎛ 이하인 취성 재료 미립자는, 응집성이 강해서, 그 상태에서는 취급성이 매우 나쁘다. 또한, 종종 응집 입자를 형성한다. 이와 같은 취성 재료 미립자는 기계적 수단에 의해 공급하고자 해도 정량성을 확보하는 것이 매우 어렵다. 따라서, 에어로졸 적층법에 있어서, 에어로졸을 형성하는 경우, 에어로졸 농도의 경시적 균일성, 안정성을 확보하기 어렵다고 하는 문제가 있다.
이와 관련해서, 평균 1차 입경이 0.1㎛ 이상, 5㎛ 이하인 취성 재료 미립자를 포함하는 복수의 입자가 뭉쳐져 있는 집합체인 조제 입자를 미리 제조하고, 이것에 의해 점성, 부착성이 강한 미립자를 공급하면, 공급 과정에서의 해쇄, 그에 수반되는 부착, 스태킹 등을 억제할 수 있으므로, 정량 공급성을 높일 수 있다. 또한, 수용 기구(1)로부터 정량 공급 기구(2)에 의해 공급될 때에도, 실질적으로 해쇄되는 것을 억제할 수 있으므로, 정량 공급성을 높일 수 있다.
또한, 조제 입자의 결합 강도, 형상 중 적어도 어느 하나를 의도적으로 제어함으로써 정량 공급성을 더욱 높일 수 있다.
따라서, 후단에 설치되어 있는 에어로졸화 기구(4)에 있어서, 단기적으로 볼 때에도 미립자 농도가 크게 변동되지 않고, 경시적으로 균일하고도 장기간 안정적인 미립자 농도의 에어로졸을 형성할 수 있다. 그 결과, 토출구로부터 분사되는 에어로졸 중의 미립자의 양을 정확히 제어할 수 있기 때문에, 기재 상에 형성되는 막 형태 구조물의 막 두께 및 품질을 정밀하게 제어할 수 있다.
다음으로, 조제 입자(31)에 관해서 본 발명자들이 발견한 사실에 대해 설명한다.
정량 공급성, 에어로졸 농도의 균일성 등을 향상시키기 위해서는 조제 입자(31)의 평균 압괴 강도를 지표로 할 수 있다.
예를 들면, 평균 압괴 강도가 너무 낮으면, 수용 기구(1)로부터 공급될 때, 또는 에어로졸화 기구(4)로의 공급 과정에서, 조제 입자(31)가 해쇄되어 벽면에 부착되기 때문에 정량 공급성, 에어로졸 농도의 균일성 등이 저하될 수 있다. 또한, 평균 압괴 강도가 너무 높으면, 정량 공급성은 확보할 수 있지만, 에어로졸화 기구(4)에서의 해쇄가 저해되므로, 에어로졸 농도의 균일성 등이 저하될 수 있다. 따라서, 조제 입자(31)의 평균 압괴 강도를 소정 범위 내로 하는 것이 바람직하다.
즉, 조제 입자(31)는 수용 기구(1)로부터 공급될 때 실질적으로 해쇄되지 않도록 하기 위해 필요한 평균 압괴 강도를 가지는 것으로 한다. 또한, 조제 입자(31)는 에어로졸화 기구(4)에 공급되는 도중에는 실질적으로 해쇄되지 않고, 에어로졸화 기구(4)에서 실질적으로 해쇄되는 데 필요한 평균 압괴 강도를 가지는 것으로 한다.
평균 압괴 강도(평균 압축 파괴 강도)는 복수 개(예를 들면, 10개 이상)의 조제 입자(31)를 임의로 선택하고, 이것의 압괴 강도를 측정하여 그 평균값을 산출한 것이다.
여기서, 본 발명자들이 실시한 압괴 강도의 측정과, 평균 압괴 강도와 복합 구조물의 형성의 관계를 설명한다.
먼저, 압괴 강도의 측정에 대해 설명한다.
평균 1차 입경이 0.3㎛ 정도인 취성 재료 미립자를 포함하고, 원-상당 직경이 100∼400㎛ 범위 내인 조제 입자를 준비하고, 이러한 조제 입자의 압괴 강도를 측정했다. 원-상당 직경은 뒤에 설명한다.
압괴 강도의 측정에는 Shimadzu Corporation 제조의 미소 압축 시험기 MCT-W201을 사용했다. 측정에 사용된 압축용 압자(indenter)는 FLAT500이었다. 또한, 대물 렌즈의 배율을 10배로 하고, 길이 측정 모드를 단일체로 하고, 참고 강도 계산 압축률 10%를 초기 조건으로 했다. 또한, 시험 모드를 압축 시험, 시험력을 196.1mN, 부하 속도를 0.9mN/초로 하고, 임의로 선택한 10개의 조제 입자(31)에 대해 압괴 강도를 측정했다.
압괴 강도는 조제 입자가 압축용 압자에 눌려져서 파괴되었을 때의 시험력과 입경으로부터 하기 식으로 계산되었다:
St = 2.8P/(n×d×d)
식에서, St는 압괴 강도(Pa), P는 압괴 시의 시험력(N), d는 조제 입자의 직경(mm)이다.
도 2는 압괴 강도의 측정을 예시하기 위한 그래프이다. 가로축은 변위를 나타내고, 세로축은 시험력을 나타낸다.
이 압괴 강도의 측정에 있어서는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 시험력의 변화가 거의 일정해지고, 변위만 증가되는 점을 압괴시의 시험력 P로 했다. 한편, 조제 입자의 직경 d는 압축 시험기에 구비되어 있는 광학 기기를 사용하여 측정했다.
다음으로, 평균 압괴 강도와 복합 구조물의 형성과의 관계를 설명한다.
원-상당 직경이 100∼400㎛의 범위 내인 여러 가지 압괴 강도를 가진 조제 입자를 준비하고, 이들 조제 입자를 사용하여 에어로졸 적층법에 의해 복합 구조물을 형성했다. 에어로졸 적층법에 사용하는 장치로서는, 정량 공급 기구로서 진동형 공급 장치, 에어로졸화 기구로서 세라믹스의 판에 고체-기체 혼상류를 충돌시키는 방식인 것을 구비하고, 가스로서 질소를 사용하는 것이었다.
토출구인 노즐의 개구는 10mm×0.4mm였고, 개구로부터 분출되는 에어로졸의 가스 유량을 5L/분으로 했다. 복합 구조물을 형성하기 위한 기재에는 SUS 304 스테인레스 강판을 사용했다. 또한, 기재를 왕복 운동시키는 스트로크를 10mm로 하고, 10mm×10mm의 면에 복합 구조물을 형성시키는 시간(에어로졸 분사 시간)을 10분으로 했다.
도 3은, 평균 압괴 강도와 복합 구조물의 형성과의 관계를 예시하기 위한 그래프이다. 가로축은 평균 압괴 강도를 나타내고, 세로축은 막 형태 구조물의 막 두께를 나타낸다.
도 3으로부터 알 수 있는 바와 같이, 평균 압괴 강도가 0.47MPa를 초과하면, 얇은 막을 형성할 수 없고, 생산성에 문제가 생긴다. 이것은 조제 입자의 압괴 강도가 지나치게 높아서 에어로졸화 기구에서의 조제 입자의 해쇄가 저해되었기 때문으로 생각된다. 본 발명자들이 발견한 바에 따르면, 평균 압괴 강도를 0.47MPa 이하로 하면, 생산성의 관점에서 바람직한 복합 구조물을 형성할 수 있다. 또한, 평균 압괴 강도를 0.34MPa 이하로 하면, 생선성의 관점에서 더욱 바람직한 복합 구조물을 형성할 수 있다.
이상은, 평균 압괴 강도의 상한치의 경우이다. 여기서, 도 3으로부터 알 수 있는 바와 같이, 평균 압괴 강도가 낮을수록 단시간에 두꺼운 막을 형성할 수 있으므로, 생산성의 관점에서는 하한치를 결정할 수 없다.
전술한 바와 같이, 평균 압괴 강도의 하한치는 주로 정량 공급성의 관점에서 결정된다. 즉, 평균 압괴 강도가 너무 낮으면, 수용 기구로부터 공급될 때, 또는 에어로졸화 기구(4)로 공급되는 과정에서, 완만하게 공급되는 조건 하에서도, 조제 입자끼리의 마찰, 상호간의 접촉 응력, 벽면과의 마찰 등, 입자가 이동할 때 발생되는 여러 가지 힘을 받아서 조제 입자가 해쇄된다든지, 조제 입자를 구성하는 취성 재료 미립자의 일부가 표면으로부터 탈락될 수 있다. 그래서, 해쇄 및 탈락에 의해 생긴 취성 재료 미립자가 벽면에 부착되면, 조제 입자의 이동이 방해받아서 정량 공급성이 나빠진다. 따라서, 평균 압괴 강도는 소정의 값 이상인 것이 바람직하다.
본 발명자들은, 정량 공급 기구(2)의 방식(예를 들면, 체 흔들기 방식, 회전반에 의한 공급 방식, 초음파 진동 또는 전자기 진동에 의한 공급 방식, 스크류 피더, 정전 공급 방식 등) 및 공급로(16) 등에서의 공급 조건을 상세히 검토한 결과, 정량 공급성의 관점에서는 평균 압괴 강도를 0.015MPa 이상으로 하는 것이 바람직하다는 것을 발견했다.
따라서, 평균 압괴 강도는 0.46MPa 이하로 하는 것이 바람직하고, 0.34MPa 이하로 하는 것이 보다 바람직하다. 또한, 평균 압괴 강도를 0.015MPa 이상으로 하는 것이 바람직하다.
또한, 정량 공급성, 에어로졸 농도의 균일성 등을 향상시키기 위해서는 조제 입자(31)의 평균 원-상당 직경을 지표로 할 수 있다.
예를 들면, 평균 원-상당 직경이 너무 작아지면, 응집이 일어나기 쉬우므로, 정량 공급성, 에어로졸 농도의 균일성 등이 나빠질 수 있다. 또한, 평균 원-상당 직경이 너무 커지면, 공급로(16) 등에서의 막힘 및 에어로졸화 기구(4)에서의 해쇄 불량이 발생될 수 있다. 따라서, 제조 입자(31)의 평균 원-상당 직경이 소정 범위 내가 되도록 하는 것이 바람직하다.
여기서, 원-상당 직경이란, 조제 입자(31)의 화상 해석에 의한 면적과 동일한 면적을 가지는 등가원의 직경을 의미한다. 원-상당 직경은 시판되는 형상해석 소프트웨어를 이용하여 조제 입자(31)의 광학연미경 사진 등을 해석함으로써 산출할 수 있다. 그러한 소프트웨어로서는, 예를 들면, 편광 광학현미경(니콘사 제조의 LV-IMA)에 내장된 해석 소프트웨어(Mitani Corporation 제조의 Win ROOF)를 들 수 있다.
평균 원-상당 직경은, 복수의 조제 입자를 임의로 선택하고, 이것들의 원-상당 직경을 측정하여 그 평균치를 산출한 것이다. 산출시에는, 먼저 실리콘 웨이퍼 등과 같이 거울면을 가지며, 노이즈와 같은 결함을 갖지 않는 것을 조제 입자 전개용 기재로서 준비한다. 이어서, 그 위에 사진 판정 화면 상에서 측정할 조제 미립자를 분산시킨다. 이때, 사진 판정 화면에 차지하는 면적 비율이 40% 이상이 되도록 분산시킨다. 그 위에 조제 입자로서의 성격을 갖지 않는 응집 입자 및 1차 입자, 또는 1차 입자가 복수 개 중첩된 상태에서 관찰되도록 입자의 군을 가능한 한 배제시킨다. 특히 중심 입경 부근의 미립자는 서로 중첩되지 않는 분산 상태를 확보하도록 한다. 또한, 사진 판정시에, 정량 공급성이 불량하고, 조제 입자로서 물론 불충분하다고 판단되는, 평균 원-상당 직경이 5㎛ 이하로 측정된 데이터 군은 삭제한다. 사진 판정 화상에 있어서, 화상의 테두리부 경계에 접하는, 즉 입자가 완전히 화상 내에 포착되지 않는 데이터에 대해서도 삭제함으로써, 값의 신뢰성을 확보한다.
또한, 예를 들면 도 4에 나타낸 바와 같이, 관찰되는 평균 원-상당 직경이 5㎛ 이상인 조제 입자의 분포에 있어서, 최소 직경과 최대 직경 사이를 10∼20개의 데이터 간격으로 균등하게 나누어 히스토그램을 작성한다. 이 경우, 100㎛ 이상의 값에 피크를 가지며 또한 30㎛ 이하에서도 다른 피크를 가지는 경우에 있어서, 이 30㎛ 이하의 입자는, 갯수 빈도로 80% 정도까지 차지해도, 공급량 표준편차에 영향을 거의 미치지 않는다는 것으로 알려져 있다. 이것은 체적 측면에서 커다란 비율을 차지하게 되는 비교적 큰 조제 입자가, 정량 공급성을 지배하기 때문이라고 생각된다.
이와 같은 미소 입자에서는, 조제 입자로부터 일부 탈락되어 형성된 단편(fragment) 및 조제 입자 형성이 불충분한 것이 포함되는 것으로 생각된다. 이와 같이, 산출 목적이 되는 큰 입경의 조제 입자의 피크와, 산출 목적 이외의 미소 입자의 피크를 함께 가지는 분포라고 명백히 판단할 수 있는 경우에는, 평균 원-상당 직경의 판정에 있어서 미소 입자의 피크를 구성하는 입자군을 제외하고 평균 원-상당 직경을 산출한다.
바람직하게는, 이러한 신중한 조제 입자의 선택 조작을 행하고, 카운트할 조제 입자수를 150∼200개 선택하고, 이들 수치로부터 평균 원-상당 직경을 구한다.
사진 판정에 있어서, 예를 들면, 전술한 해석 소프트웨어(Mitani Corporation 제조의 Win ROOF)를 이용하는 경우에는, 기재와 관찰 대상인 입자의 컨트라스트를 충분히 확보할 수 있도록 광을 투사한다. 충분한 컨트라스트가 얻어지고 초점을 맞춘 후, 사진 촬영을 실행한다. 촬영된 사진은 모노크롬 화상으로 만들어 디지털화 처리를 실시한다.
디지털화에 있어서는, 그의 문턱값을 적절히 설정하지 않으면 오류 수치를 얻게 되므로 주의가 필요하다. 특히, 참인 원-상당 직경이 약 20㎛ 이하인 값을 갖는 입자의 측정에 대한 취사선택에 커다란 영향을 미치게 되고, 이것이 평균 원-상당 직경 및 후술하는 D10 값, 입도분포 편차 비율의 값이 크게 변동되는 요인이 되기도 한다.
따라서, 디지털화 처리시에는, 모노크롬 화상의 기재측(일반적으로 백색측)의 피크와, 입자층(일반적으로 흑색측)의 피크의 중간 부근을 문턱값으로 선택하는 것이 바람직하다.
이러한 문턱값을 선택하더라도, 전술한 평균 원-상당 직경의 산출값에 종종 복수 개의 피크가 생길 수 있다. 따라서, 전술한 바와 같은 입자군의 카운트에 대한 선택 조작을 실시할 필요성이 생긴다.
정량 공급성의 평가에 있어서는, 우선 평균 1차 입경이 약 0.3㎛인 취성 재료 미립자를 포함하고, 전술한 평균 압괴 강도의 범위 내에 있는 조제 입자를 준비하고, 이것을 평균 원-상당 직경에 의해 분별(sorting)했다. 이어서, 이하의 방법에 의해, 각각의 평균 원-상당 직경에 대한 조제 입자의 정량 공급성을 평가했다.
정량 공급성의 평가에는 진동형 공급 장치를 사용했다. 공급 속도를 5g/분, 공급 시간을 30분으로 했고, 진동형 공급 장치로부터 공급되는 조제 입자의 중량을 전자 저울로 측정했다. 전자 저울의 계량 분해능을 0.01g으로 하고, 경시적 공급량을 5초마다 측정하고, 2분 후부터 30분 후까지의 공급량 데이터를 이용해서 공급량과 공급량의 표준편차를 구했다. 이때, 공급 상태 등을 상세히 관찰한 결과로부터, 공급량 표준편차가 0.01 이하인 경우는 정량 공급성이 양호한 것으로 판단할 수 있었다. 따라서, 공급량 표준편차 0.01을 합격/불합격의 기준으로 했다.
도 5는 평균 원-상당 직경과 공급량 표준편차의 관계를 예시하기 위한 그래프이다. 가로축은 평균 원-상당 직경을 나타내고, 세로축은 공급량 표준편차를 나타낸다.
도 5로부터, 평균 원-상당 직경이 20㎛ 이상인 경우에는 공급량 표준편차가 0.01 이하로 되어 정량 공급성이 양호해지는 것을 알 수 있다. 한편, 평균 원-상당 직경이 20㎛ 미만인 경우에는, 공급량이 경시적으로 불안정해지고, 정량 공급성이 나빠지는 것을 알 수 있다.
이상은, 평균 원-상당 직경의 하한치의 경우이다. 여기서, 도 5로부터 알 수 있는 바와 같이, 평균 원-상당 직경이 커지더라도 정량 공급성이 나빠지지 않으므로, 진동형 공급 장치를 이용한 평가에서는 상한치를 결정할 수 없다.
전술한 바와 같이, 평균 원-상당 직경의 상한치는 주로 공급로(16) 등에서의 막힘이나 에어로졸화 기구(4)에서의 해쇄 불량의 발생 등의 관점에서 결정될 수 있다. 즉, 평균 원-상당 직경이 너무 크면, 수용 기구로부터 공급될 때, 또는 에어로졸화 기구(4)로 공급되는 과정에서, 막힘 등이 발생되어 정량 공급성이 나빠진다. 또한, 에어로졸화 기구(4)에서의 해쇄에 있어서도, 1차 입자까지 해쇄되지 않는 단편이 생기게 된다. 이러한 단편은 막 형태 구조물의 형성에 기여하지 않기 때문에, 결과적으로 에어로졸 농도의 균일성이 나빠지게 된다.
본 발명자들은, 공급로(16)에서의 공급 조건 및 해쇄 조건 등을 상세히 검토한 결과, 평균 원-상당 직경을 500㎛ 이하로 하는 것이 바람직하다는 것을 알았다.
그러므로, 평균 원-상당 직경은 20㎛ 이상, 500㎛ 이하로 하는 것이 바람직하다.
또한, 정량 공급성, 에어로졸 농도의 균일성 등을 향상시키기 위해서는, 조제 입자(31)의 평균 원형도를 지표로 할 수 있다.
예를 들면, 평균 원형도가 너무 작아지면, 회전이 어려워지므로, 원활한 공급이 곤란해진다. 그 결과, 정량 공급성, 에어로졸 농도의 균일성 등이 나빠질 수 있다. 그러므로, 조제 입자(31)의 평균 원형도가 소정의 값 이상이 되도록 하는 것이 바람직하다.
여기서, 원형도란, 다음 식에 의해 구해지는 값으로서, 시판되는 형상해석 소프트웨어를 이용하여 조제 입자(31)의 광학현미경 사진 등을 해석함으로써 산출할 수 있다. 그러한 소프트웨어로서는, 예를 들면, 편광 광학현미경(니콘사 제조의 LV-IMA)에 내장된 해석 소프트웨어(Mitani Corporation 제조의 Win ROOF)를 들 수 있다.
원형도 = 4π×(화상에서의 조제 입자의 면적)/(화상에서의 조제 입자의 둘레 길이)2
여기서, 원형도는 진원인 경우에 1이다. 즉, 원형도의 최대치는 1이 된다.
평균 원형도는, 복수 개의 조제 입자를 임의로 선택하고, 이것의 원형도를 측정하고, 그 평균치를 산출한 것이다. 산출시에는, 조제 입자로서의 성격을 갖지 않는 응집 입자 및 1차 입자, 또는 1차 입자가 복수 개 중첩된 상태에서 관찰되는 입자의 군은 제외한다. 구체적으로는, 사진 판정시에, 평균 원-상당 직경이 5㎛ 이하로 측정된 데이터 군은 삭제한다. 사진 판정 화상에 있어서, 화상의 테두리부 경계에 접하는, 즉 입자가 완전히 화상 내에 포착되지 않는 데이터에 대해서도 삭제함으로써, 값의 신뢰성을 확보한다.
이 경우에, 산출에 사용되는 조제 입자의 카운트 수는 150∼200개로 하면 된다. 또한, 입도 분포에 있어서, 30㎛ 이하에 많은 빈도를 가지는 경우에는, 전술한 평균 원-상당 직경을 산출하는 경우와 마찬가지로 취급하는 것이 바람직하다. 한편, 해석 소프트웨어(Mitani Corporation 제조의 Win ROOF)를 이용하는 경우에는, 평균 원-상당 직경과 원형도의 데이터를 동시에 수집할 수 있다.
정량 공급성의 평가에 있어서는, 우선, 평균 1차 입경이 약 0.3㎛인 취성 재료 미립자를 포함하고, 전술한 평균 압괴 강도의 범위 내에 있는 조제 입자를 준비하고, 이것을 평균 원형도에 의해 분별했다. 이어서, 이하의 방법에 의해, 각각의 평균 원형도에 대한 조제 입자의 정량 공급성을 평가했다.
정량 공급성의 평가에는 진동형 공급 장치를 사용했다. 공급 속도를 5g/분, 공급 시간을 30분으로 하고, 진동형 공급 장치로부터 공급되는 조제 입자의 중량을 전자 저울로 측정했다. 전자 저울의 계량 분해능을 0.01g으로 하고, 경시적 공급량을 5초마다 측정하고, 2분 후부터 30분 후까지의 공급량 데이터를 이용해서 공급량과 공급량의 표준편차를 구했다. 이때, 공급 상태 등을 상세히 관찰한 결과로부터, 공급량 표준편차가 0.01 이하인 경우는 정량 공급성이 양호한 것으로 판단할 수 있었다. 따라서, 공급량 표준편차 0.01을 합격/불합격의 기준으로 했다.
도 6은 평균 원형도와 공급량 표준편차의 관계를 예시하기 위한 그래프이다. 가로축은 평균 원형도를 나타내고, 세로축은 공급량 표준편차를 나타낸다.
도 6으로부터, 평균 원형도가 0.79 이상인 경우에는 공급량 표준편차가 0.01 이하로 되어 정량 공급성이 양호해지는 것을 알 수 있다. 한편, 평균 원형도가 0.79 미만인 경우에는, 공급량이 경시적으로 불안정해지고, 정량 공급성이 나빠지는 것을 알 수 있다.
이상은, 평균 원형도의 하한치의 경우이다. 여기서, 도 6으로부터 알 수 있는 바와 같이, 평균 원형도가 커지더라도 정량 공급성이 나빠지지 않는다. 따라서, 평균 원형도의 상한치는 1(진원)로 할 수 있다.
그러므로, 평균 원형도는 0.79 이상으로 하는 것이 바람직하다.
다음으로, 더 짧은 시간에 대한 정량 공급성의 평가에 관해 예시한다.
이 경우의 정량 공급성의 평가에 있어서는, 우선, 평균 1차 입경이 서브마이크론인 취성 재료 미립자를 포함하는 복수 개의 조제 입자를 준비하고, 원형도를 측정하고, 이하의 방법에 의해 각각의 원형도에 대한 조제 입자의 정량 공급성을 평가했다.
정량 공급성의 평가에는 진동형 공급 장치를 사용했다. 공급 속도를 0.5g/분 및 5g/분, 공급 시간을 최대 3분으로 하고, 0.5g/분에서는 0.1초마다, 5g/분에서는 1초마다 진동형 공급 장치로부터 공급되는 조제 입자의 전후 0.1초 사이의 중량 변화로부터 구해지는 유량을 측정했다. 이 유량의 평균치를 산출하고, 그것의 표준편차를 구했다.
도 7은 공급 속도가 0.5g/분인 경우의 평균 원형도와 공급량 표준편차의 관계를 예시하기 위한 그래프이다.
도 8은 공급 속도가 5g/분인 경우의 평균 원형도와 공급량 표준편차의 관계를 예시하기 위한 그래프이다.
도 7 및 도 8에서, 가로축은 평균 원형도를 나타내고, 세로축은 공급량 표준편차를 나타낸다.
이 경우, 도 7에 있어서는 공급량 표준편차가 0.122 이하일 때, 또한 도 8에 있어서는 공급량 표준편차가 0.178 이하일 때, 정량 공급성이 매우 양호하다고 판단되었다.
따라서, 도 7 및 도 8로부터, 평균 원형도가 0.65 이상인 경우에는 공급량이 안정하다는 것을 알 수 있다. 한편, 평균 원형도가 0.59 이하인 경우에는, 공급량이 경시적으로 불안정해지고, 정량 공급성이 나빠지는 것을 알 수 있다. 한편, 공급 속도가 5g/분을 초과하는 경우에도, 공급량의 안정성은 동일한 경향을 나타냈다.
또한, 정량 공급성, 에어로졸 농도의 균일성 등을 향상시키기 위해서는, 조제 입자(31)의 D10 값을 지표로 할 수 있다.
예를 들면, D10 값이 너무 작아지면(조제 입자의 입도 분포에 있어서, 가장 작은 입자부터 10%에 위치하는 것의 입경이 너무 작아지면), 부착 등이 일어나기 쉬워서 원활한 공급이 곤란해진다. 그 결과, 정량 공급성, 에어로졸 농도의 균일성 등이 나빠질 수 있다. 따라서, 조제 입자(31)의 D10 값이 소정의 값 이상이 되도록 하는 것이 바람직하다.
여기서, D10 값이란, 조제 입자의 입도 분포에 있어서, 가장 작은 입자부터 10%(밑에서부터 10%)에 위치하는 것의 입경을 의미한다. D10 값은 복수 개의 조제 입자를 임의로 선택하고, 각각의 원-상당 직경을 작은 것부터 순번으로 늘어놓아, 가장 작은 입자부터 10%가 되는 곳에 가장 근접하게 위치하는 입자의 입경에 의해 결정된다. 여기서, 산출에 사용되는 조제 입자의 카운트 수는 150∼200개로 하면 된다. 이 경우, 취성 재료 미립자의 1차 입경을 0.1㎛∼5㎛로 하고, 취성 재료의 1차 입경에 따라, 조제 입자로서의 성격을 갖지 않는 응집 입자 및 1차 입자, 또는 1차 입자가 복수 개 중첩된 상태에서 관찰되는 입자의 군은 제외한다. 구체적으로는, 사진 판정시에, 평균 원-상당 직경이 5㎛ 이하에서 계측된 데이터군은 삭제한다. 또한, 사진 판정 화상에 있어서, 화상의 테두리부 경계에 접하는, 즉 입자가 완전히 화상 내에 포착되지 않는 데이터에 대해서도 삭제함으로써, 값의 신뢰성을 확보한다.
또한, 입도 분포에 있어서, 30㎛ 이하에 많은 빈도를 가지는 경우에는, 전술한 평균 원-상당 직경을 산출하는 경우와 마찬가지로 취급하는 것이 바람직하다. 한편, 해석 소프트웨어(Mitani Corporation 제조의 Win ROOF)를 이용하는 경우에는, 평균 원-상당 직경과 D10 값의 데이터를 동시에 수집할 수 있다.
여기서, D10 값은, 시판되는 형상해석 소프트웨어를 이용하여 조제 입자(31)의 광학현미경 사진 등을 해석함으로써 산출할 수 있다. 그러한 소프트웨어로서는, 예를 들면, 편광 광학현미경(니콘사 제조의 LV-IMA)에 내장된 해석 소프트웨어(Mitani Corporation 제조의 Win ROOF)를 들 수 있다.
정량 공급성의 평가에 있어서는, 우선, 평균 1차 입경이 약 0.3㎛인 취성 재료 미립자를 포함하고, 전술한 평균 압괴 강도의 범위 내에 있는 조제 입자를 준비하고, 이것을 D10 값에 의해 분별했다. 이어서, 이하의 방법에 의해, 각각의 D10 값에 대한 조제 입자의 정량 공급성을 평가했다.
정량 공급성의 평가에는 진동형 공급 장치를 사용했다. 공급 속도를 5g/분, 공급 시간을 30분으로 하고, 진동형 공급 장치로부터 공급되는 조제 입자의 중량을 전자 저울로 측정했다. 전자 저울의 계량 분해능을 0.01g으로 하고, 경시적 공급량을 5초마다 측정하고, 2분 후부터 30분 후까지의 공급량 데이터를 이용해서 공급량과 공급량의 표준편차를 구했다. 이때, 공급 상태 등을 상세히 관찰한 결과로부터, 공급량 표준편차가 0.01 이하인 경우는 정량 공급성이 양호한 것으로 판단할 수 있었다. 따라서, 공급량 표준편차 0.01을 합격/불합격의 기준으로 했다.
도 9는, D10 값과 공급량 표준편차의 관계를 예시하기 위한 그래프이다. 가로축은 D10 값을 나타내고, 세로축은 공급량 표준편차를 나타낸다.
도 9로부터, D10 값이 6.6㎛ 이상인 경우에는, 공급량 표준편차가 0.01 이하로 되어 정량 공급성이 양호해지는 것을 알 수 있다. 한편, D10 값이 6.6㎛ 미만이 될 경우에는 공급량이 경시적으로 불안정하게 되어 정량 공급성이 나빠지는 것을 알 수 있다.
이상은 D10 값의 하한치의 경우이다. 여기서, 도 9로부터 알 수 있는 바와 같이, D10 값이 커져도 정량 공급성이 나빠지지 않는다. 따라서, D10 값의 상한치는 특별히 제한되지 않지만, 실질적으로는 조제 입자의 평균 원-상당 직경 이하이므로, D10 값은 500㎛ 이하이다.
따라서, D10 값은 6.6㎛ 이상인 것이 바람직하다.
또한, 정량 공급성, 에어로졸 농도의 균일성 등을 향상시키기 위해서는 조제 입자(31)의 입도 분포 편차 비율을 지표로 할 수 있다.
예를 들면, 입도 분포 편차 비율이 너무 커지면, 즉 입도 분포가 너무 넓으면, 원활한 공급이 곤란해진다. 그 결과, 정량 공급성, 에어로졸 농도의 균일성 등이 나빠질 수 있다. 따라서, 제조 입자(31)의 입도 분포 편차 비율이 소정의 값 이하가 되도록 하는 것이 바람직하다.
입도 분포 편차 비율이란, (원-상당 직경의 표준편차 σ)/(평균 원-상당 직경)에 의해 산출된 값이다. 입도 분포 편차 비율은, 복수 개의 조제 입자를 임의로 선택하고, 그의 원-상당 직경을 계측하여, 원-상당 직경의 평균치와 표준편차 σ를 구하고, (원-상당 직경의 표준편차 σ)/(평균 원-상당 직경)을 산출함으로써 구할 수 있다. 여기서, 산출에 사용되는 제조 입자의 카운트 수는 150∼200개로 하면 된다. 입도 분포 편차 비율의 값은 0 내지 1의 범위가 되고, 0에 가까울수록 입도 분포가 좁고, 입경이 보다 균일한 조제 입자임을 나타낸다.
입도 분포 편차 비율은, 시판되는 형상해석 소프트웨어를 이용하여 조제 입자(31)의 광학현미경 사진 등을 해석함으로써 산출할 수 있다. 그러한 소프트웨어로서는, 예를 들면, 편광 광학현미경(니콘사 제조의 LV-IMA)에 내장된 해석 소프트웨어(Mitani Corporation 제조의 Win ROOF)를 들 수 있다. 산출시에는, 조제 입자로서의 성격을 갖지 않는 응집 입자 및 1차 입자, 또는 1차 입자가 복수 개 중첩된 상태에서 관찰되는 입자의 군은 제외한다. 구체적으로는, 사진 판정시에, 평균 원-상당 직경이 5㎛ 이하로 측정된 데이터 군은 삭제한다. 사진 판정 화상에 있어서, 화상의 테두리부 경계에 접하는, 즉 입자가 완전히 화상 내에 포착되지 않는 데이터에 대해서도 삭제함으로써, 값의 신뢰성을 확보한다.
또한, 입도 분포에 있어서, 30㎛ 이하에 많은 빈도를 가지는 경우에는, 전술한 평균 원-상당 직경을 산출하는 경우와 마찬가지로 취급하는 것이 바람직하다.
정량 공급성의 평가에 있어서는, 우선, 평균 1차 입경이 약 0.3㎛인 취성 재료 미립자를 포함하고, 전술한 평균 압괴 강도의 범위 내에 있는 조제 입자를 준비하고, 이것을 입도 분포 편차 비율에 의해 분별했다. 이어서, 이하의 방법에 의해, 각각의 입도 분포 편차 비율에 대한 조제 입자의 정량 공급성을 평가했다.
정량 공급성의 평가에는 진동형 공급 장치를 사용했다. 공급 속도를 5g/분, 공급 시간을 30분으로 하고, 진동형 공급 장치로부터 공급되는 조제 입자의 중량을 전자 저울로 측정했다. 전자 저울의 계량 분해능을 0.01g으로 하고, 경시적 공급량을 5초마다 측정하고, 2분 후부터 30분 후까지의 공급량 데이터를 이용해서 공급량과 공급량의 표준편차를 구했다. 이때, 공급 상태 등을 상세히 관찰한 결과로부터, 공급량 표준편차가 0.01 이하인 경우는 정량 공급성이 양호한 것으로 판단할 수 있었다. 따라서, 공급량 표준편차 0.01을 합격/불합격의 기준으로 했다.
도 10은, 입도분포 편차 비율과 공급량 표준편차의 관계를 예시하기 위한 그래프이다. 가로축은 입도분포 편차 비율을 나타내고, 세로축은 공급량 표준편차를 나타낸다.
도 10으로부터, 입도분포 편차 비율이 0.59 이하인 경우에는, 공급량 표준편차가 0.01 이하로 되어 정량 공급성이 양호해지는 것을 알 수 있다. 한편, 입도분포 편차 비율이 0.59를 넘는 경우에는, 공급량이 경시적으로 불안정하게 되어 정량 공급성이 나빠지는 것을 알 수 있다.
이상은, 입도분포 편차 비율의 상한치의 경우이다. 도 10으로부터 알 수 있는 바와 같이, 입도분포 편차 비율이 작아져도 정량 공급성이 나빠지지 않는다. 따라서, 입도분포 편차 비율의 하한치에는 특별히 제한이 없다.
따라서, 입도분포 편차 비율은 0.59 이하로 하는 것이 바람직하다.
또한, 정량 공급성, 에어로졸 농도의 균일성 등을 향상시키기 위해서는 조제 입자(31)의 안식각을 지표로 할 수 있다.
예를 들면, 안식각이 너무 커지면, 즉 유동이 일어나기 어려워지면, 원활한 공급이 곤란해진다. 그 결과, 정량 공급성, 에어로졸 농도의 균일성 등이 나빠질 수 있다. 따라서, 조제 입자(31)의 안식각이 소정의 값 이하가 되도록 하는 것이 바람직하다.
안식각은 다음과 같이 구했다. 우선, 직경이 30mm인 원반의 중심을 향하여 조제 입자를 5g/분 이하의 속도로 소량씩 떨어뜨리고, 원반으로부터 조제 입자가 흘러내리기 시작할 때까지 퇴적시킨다. 그런 다음, 예를 들면, 측면에서 사진을 촬영하고, 화상해석에 의해 조제 입자가 퇴적된 원뿔의 좌우의 경사면과 저변간의 각도를 계측하고, 그의 평균치를 산출함으로써 안식각을 구했다.
정량 공급성의 평가에 있어서는, 우선, 평균 1차 입경이 약 0.3㎛인 취성 재료 미립자를 포함하고 전술한 평균 압괴 강도의 범위 내에 있는 조제 입자를 준비하고, 이것을 안식각에 의해 분별했다. 이어서, 이하의 방법에 의해 각각의 안식각에 대해 조제 입자의 정량 공급성을 평가했다.
정량 공급성의 평가에는 진동형 공급 장치를 사용했다. 공급 속도를 5g/분, 공급 시간을 30분으로 하고, 진동형 공급 장치로부터 공급되는 조제 입자의 중량을 전자 저울로 측정했다. 전자 저울의 계량 분해능을 0.01g으로 하고, 경시적 공급량을 5초마다 측정하고, 2분 후부터 30분 후까지의 공급량 데이터를 이용해서 공급량과 공급량의 표준편차를 구했다. 이때, 공급 상태 등을 상세히 관찰한 결과로부터, 공급량 표준편차가 0.01 이하인 경우는 정량 공급성이 양호한 것으로 판단할 수 있었다. 따라서, 공급량 표준편차 0.01을 합격/불합격의 기준으로 했다.
도 11은 안식각과 공급량 표준편차의 관계를 예시하기 위한 그래프이다. 가로축은 안식각을 나타내고, 세로축은 공급량 표준편차를 나타낸다.
도 11로부터, 안식각이 42.5도 이하인 경우에는, 공급량 표준편차가 0.01 이하로 되어 정량 공급성이 양호하다는 것을 알 수 있다. 한편, 안식각이 42.5도를 초과하는 경우에는, 공급량이 경시적으로 불안정해져서, 정량 공급성이 나빠질 수 있음을 알 수 있다.
이상은, 안식각의 상한치의 경우이다. 여기서, 도 11로부터 알 수 있는 바와 같이, 안식각이 작아도, 정량 공급성이 나빠지지 않는다. 따라서, 안식각의 하한치에는 특별히 제한이 없다. 즉, 안식각은 0도를 초과하지 않으면 된다.
따라서, 안식각은 42.5도 이하로 하는 것이 바람직하다.
다음으로, 더 짧은 시간에 대한 정량 공급성의 평가에 관해 예시한다.
이 경우의 정량 공급성의 평가에 있어서는, 우선, 평균 1차 입경이 서브마이크론인 취성 재료 미립자를 포함하는 복수 개의 조제 입자를 준비하고, 안식각을 측정하고, 이하의 방법에 의해 각각의 안식각에 대한 조제 입자의 정량 공급성을 평가했다.
정량 공급성의 평가에는 진동형 공급 장치를 사용했다. 공급 속도를 0.5g/분 및 5g/분, 공급 시간을 최대 3분으로 하고, 0.5g/분에서는 0.1초마다, 5g/분에서는 1초마다 진동형 공급 장치로부터 공급되는 조제 입자의 전후 0.1초 사이의 중량 변화로부터 구해지는 유량을 측정했다. 이 유량의 평균치를 산출하고, 그것의 표준편차를 구했다.
도 12는, 공급 속도가 0.5g/분인 경우의 안식각과 공급량 표준편차의 관계를 예시하기 위한 그래프이다.
도 13은, 공급 속도가 5g/분인 경우의 안식각과 공급량 표준편차의 관계를 예시하기 위한 그래프이다.
도 12 및 도 13에 있어서, 가로축은 안식각을 나타내고, 세로축은 공급량 표준편차를 나타낸다.
이 경우에, 도 12에 있어서, 공급량 표준편차가 0.192 이하일 때, 또한 도 13에 있어서는 공급량 표준편차가 1.018 이하일 때, 정량 공급성이 우수한 것으로 판단되었다. 또한, 도 12에 있어서, 공급량 표준편차가 0.122 이하일 때, 또한 도 13에 있어서 공급량 표준편차가 0.178 이하일 때, 정량 공급성이 매우 우수한 것으로 판단되었다.
따라서, 도 12 및 도 13으로부터, 안식각이 48°이하인 경우에는 정량 공급성이 높고, 44°이하인 경우에는 공급량 표준편차가 매우 작아지기 때문에 정량 공급성이 매우 우수하다는 것을 알 수 있다. 한편, 안식각이 48°를 초과한 경우에는 공급량이 경시적으로 불안정해져서 정량 공급성이 나빠지는 것을 알 수 있다. 또한, 공급 속도가 5g/분을 넘을 경우에도, 공급량의 안정성은 동일한 경향을 나타냈다.
또한, 안식각이 48°이하인 조제 입자를 사용한 경우에는, 취성 재료 미립자의 노즐로부터의 분사량이 안정화되었다.
따라서, 안식각이 48°이하인 조제 입자는, 형성되는 구조물의 두께의 정밀도가 비교적 필요하지 않은, 큰 면적의 막 형상 구조물을 형성할 경우에도 적합하게 사용될 수 있다. 또한, 후속 공정에서 연마 처리가 실행되는 복합 구조물을 형성하는 경우에도 적합하게 사용될 수 있다. 또한, 노즐과 기판의 상대적 이동을 반복하여 왕복 운동시킴으로써 형성되는 구조물의 두께를 증가시키고, 두께의 평균화를 도모하는 경우에도 적합하게 사용될 수 있다.
또한, 안식각이 44°이하인 조제 입자는, 취성 재료 미립자의 노즐로부터의 분사량의 안정성이 매우 양호하다.
따라서, 두께의 높은 정밀도가 요구되는 구조물을 형성하는 경우 및 구조물의 두께가 수 ㎛ 이하인 얇은 막 형태 구조물을 형성하는 경우 등에 있어서도, 높은 제조 능력을 발휘할 수 있다. 안식각이 44°이하인 조제 입자를 이러한 용도에 이용하면, 보다 적합한 구조물을 형성할 수 있다.
복합 구조물을 향호하게 형성하기 위해서는, 조제 입자의 수분량을 고려하는 것이 바람직하다. 본 발명자들이 발견한 바에 따르면, 조제 입자(31)의 수분량을 0.45중량% 이하로 하면 복합 구조물 형성을 양호하게 실행할 수 있다. 수분량의 동정은, 조제 입자(31)를 약 300℃까지 가열했을 때의 중량 감소를 측정하는 방법 등에 의해 행할 수 있다.
또한, 형성되는 복합 구조물로의 불순물 혼입을 억제하는 관점에서는, 조제 입자(31)의 탄소 함유량을 1중량% 이하로 하는 것이 바람직하다. 조제 입자(31)를 생성할 때, 수지 바인더를 사용하는 경우가 있다. 상온에서 막을 형성하는 에어로졸 적층법을 이용하여 복합 구조물을 형성할 경우, 수지 바인더가 조제 입자(31)에 혼재되어 있으면, 에어로졸화를 저해하는 요인이 되거나, 복합 구조물 중에 수지가 혼재되는 문제를 일으킬 수 있다. 따라서, 수지 바인더를 포함한 조제 입자를 수백도에서 열처리하여 수지 바인더를 연소시킬 필요가 있다. 이 경우, 불충분한 열처리를 하면, 조제 입자 중에 탄소가 잔존하여, 형성되는 복합 구조물에 불순물(탄소)이 혼입될 수 있다. 따라서, 수지 바인더의 종류 등에 따라 열처리 온도를 적절히 설정함으로써 잔류 탄소량을 가능한 한 적게 하는 것이 바람직하다. 본 발명자들이 발견한 바에 따르면, 탄소 함유량을 1중량% 이하로 하면, 복합 구조물의 형성을 양호하게 실행함과 아울러, 불순물이 복합 구조물에 혼입된 경우에도 그 영향을 억제할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 조제 입자(31)는, 예를 들면, 분무 건조기법, 팬형 과립기(pan granulator), 포트(pot)형 과립기 등을 이용하여 제조할 수 있다. 이 경우, 전술한 바와 같이, 조제 입자(31)의 제조에 있어서, 바인더를 첨가해도 되고, 물 등을 첨가해도 된다. 분무 건조법, 팬형 과립기, 포트형 과립기 등에 대해서는 공지된 기술을 이용할 수 있으므로, 그에 관한 설명은 생략한다. 조제 입자의 형상, 크기, 경도(硬度)는, 이러한 방법의 여러 가지 제어 인자, 예를 들면 분무 건조기의 분무량 및 분무 상태, 온도 등, 또한 과립기의 회전수와 회전 시간 등의 통상적 여러 인자, 과립기의 구조, 크기, 이것들 이외에도 수분량 등을 적절히 설정함으로써 변화시킬 수 있다.
도 14는, 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 복합 구조물 형성 시스템의 기본 구성을 예시하기 위한 개략도이다. 즉, 도 14(a)는 복합 구조물 형성 시스템(에어로졸 적층 장치)의 기본 구성을 예시하기 위한 블록도이다. 또한, 도 14(b)는 조제 입자의 수납으로부터 에어로졸화될 때까지의 흐름을 개략적으로 나타낸 도면이다. 또한, 도 14(c)는 조제 입자의 수납으로부터 에어로졸화될 때까지 사이의 상태 변화를 나타낸 도면이다. 여기서, 도 14(b), 14(c)는 도 14(a)에 나타낸 각 구성 요소에 대응하도록 하여 도시되어 있다.
도 14(a)에 나타낸 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 복합 구조물 형성 시스템(에어로졸 적층 장치)(100a)은, 도 1(a)에서 예시된 복합 구조물 형성 시스템(100)과 동일하게, 수용 기구(1), 정량 공급 기구(2), 가스 공급 기구(3), 에어로졸화 기구(4), 및 토출구(5)를 포함한다.
또한, 본 실시 형태에 있어서, 정량 공급 기구(2)와 에어로졸화 기구(4) 사이에 고체-기체 혼상류 형성 기구(6)가 추가로 설치되어 있다.
고체-기체 혼상류 형성 기구(6)는, 정량 공급 기구(2)에 의해 공급된 조제 입자(31)와, 가스 공급 기구(3)에 의해 공급된 가스(G)에 의해 고체-기체 혼상류(33)를 형성시키기 위한 것이다. 고체-기체 혼상류 형성 기구(6)에 의해 형성된 고체-기체 혼상류(33)는 공급로(16)를 통해 에어로졸화 기구(4)에 공급된다.
고체-기체 혼상류 형성 기구(6)를 설치하면, 균질하고도 안정적인 고체-기체 혼상류(33)를 형성시킬 수 있다. 또한, 고체-기체 혼상류(33)를 형성시키는 것으로 하면, 조제 입자(31)를 단지 공급할 뿐 아니라, 에어로졸화 기구(4)를 향해 조제 입자(31)를 가속시킬 수 있다. 따라서, 가속된 조제 입자(31)의 운동 에너지를 이용한 기계적 충격에 의해 해쇄할 수 있기 때문에, 에어로졸화가 원활이 이루어지게 된다.
그 밖의 구성 및 작용에 관해서는, 도 1에서 설명한 것과 동일하기 때문에 그에 대한 설명은 생략한다.
도 15는, 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 복합 구조물 형성 시스템의 기본 구성을 예시하기 위한 개략도이다. 즉, 도 15(a)는 복합 구조물 형성 시스템(에어로졸 적층 장치)의 기본 구성을 예시하기 위한 블록도이다. 또한, 도 15(b)는 조제 입자의 수납으로부터 에어로졸화될 때까지의 흐름을 개략적으로 나타낸 도면이다. 또한, 도 15(c)는 조제 입자의 수납으로부터 에어로졸화될 때까지 사이의 상태 변화를 나타낸 도면이다. 여기서, 도 15(b), 15(c)는 도 15(a)에 나타낸 각 구성 요소에 대응하도록 하여 도시되어 있다.
도 15(a)에 나타낸 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 복합 구조물 형성 시스템(에어로졸 적층 장치)(100b)은, 수용 기구(1), 정량 공급 기구(2), 가스 공급 기구(3), 에어로졸화 기구(4), 및 토출구(5)를 포함한다.
본 실시 형태에 있어서는, 전술한 고체-기체 혼상류(33)를 형성하지 않고, 정량 공급 기구(2)로부터 제조 입자(31)를 에어로졸화 기구(4)에 공급한다. 에어로졸화 기구(4)에서, 공급된 조제 입자(31)를 해쇄하여, 미립자(30P)가 가스(G) 중에 분산된 에어로졸(32)을 형성한다.
조제 입자(31)의 해쇄는, 예를 들면, 도시되지 않은 "미분 기구(grinding mechanism)"를 에어로졸화 기구(4)에 설치하고, 공급된 조제 입자(31)를 미분하여 해쇄할 수 있다.
또한, 공급된 조제 입자(31)를 정전 인력 및 중력으로 가속시켜, 가속된 조제 입자(31)의 운동 에너지를 이용한 기계적 충격에 의해 해쇄하도록 할 수도 있다.
그 밖의 구성이나 작용에 대해서는, 도 1에서 설명한 것과 동일하므로 설명을 생략한다.
도 16은, 본 발명의 실시 형태에 따른 복합 구조물 형성 시스템(에어로졸 적층 장치)의 제1 구체예를 예시하기 위한 개략도이다.
도 1에서 설명한 것과 동일한 부분에는 동일한 부호를 부여하고, 그 설명은 생략한다.
본 구체예에 있어서는, 구조물 형성실(8)이 설치되고, 토출구(5)의 적어도 선단 부분과 기재(7)를 지지하는 지지 주사 기구(support scan mechanism)(10)가 구조물 형성실(8) 내에 배치되어 있다. 구조물 형성실(8) 내에 반입된 기재(7)는 지지 주사 기구(10)에 내장되어 있는, 예를 들면, 정전 척(electrostatic chuck) 등으로 지지된다.
구조물 형성실(8)의 내부 공간은 배기 기구(9)에 의해 감압 상태를 유지할 수 있게 되어 있다. 배기 기구(9)로서는, 예를 들면, 로터리 펌프 등을 이용할 수 있고, 구조물 형성실(8)의 내부를 대기압보다 낮은 감압 분위기로 유지할 수 있다.
에어로졸화 기구(4)에 있어서, 생성된 에어로졸은 토출구(5)로부터 기재(7) 방향으로 분사되어, 기재(7) 상에는 원료 미립자로 만들어지는 막 형태 구조물(260이 형성된다. 이때, 구조물 형성실(8) 내가 감압 환경에 있기 때문에, 에어로졸은 압력차에 의해 가속되어 기재(7)에 충돌한다. 그 결과, 전술한 바와 같이 견고한 막 형태 구조물을 기재(7) 상에 형성할 수 있다.
또한, 구조물 형성실(8)을 감압 상태로 유지함으로써, 에어로졸이 기재(7)에 충돌하여 형성되는 "신생면"이 보다 오랜 시간, 활성 상태를 유지할 수 있고, 막 형태 구조물의 치밀성 및 강도를 높일 수 있게 된다.
또한, 기재(7)는 지지 주사 기구(10) 상에 지지되어, XYZθ 방향 중 적어도 어느 한 방향으로 그 위치를 적절히 이동시키면서 막 형태 구조물(26)을 형성시킬 수 있다. 즉, 지지 주사 기구(10)에 의해 기재(7)를 적절히 주사하면서 에어로졸을 분사함으로써, 토출구(5)로부터 분사되는 에어로졸의 빔 크기보다 큰 면적인 기재(7)의 표면에 막 형태 구조물(26)을 형성시킬 수 있다.
본 구체예에 의하면, 전술한 조제 입자(31)를 수용 기구(1)에 수납하고, 그 조제 입자(31)를 정량 공급 기구(2)에 의해 확실히 공급함으로써, 공급량을 용이하게 정량화할 수 있다. 또한, 전술한 바와 같이, 에어로졸화 기구(4)로의 공급 과정에서의 해쇄, 그에 수반되는 부착 및 스태킹 등을 억제할 수 있으므로, 정량 공급성을 현저히 높일 수 있다. 따라서, 에어로졸 중의 미립자 농도를 일정하게 할 수 있다. 그 결과, 토출구(5)와 기재(7)를 상대적으로 주사시킴으로써, 큰 면적의 기재(7)의 표면에 막 형태 구조물(26)을 형성시키는 경우에, 에어로졸 중의 미립자 농도를 일정하게 유지할 수 있기 때문에, 큰 면적에 걸쳐 막의 두께 및 품질을 균일하게 할 수 있다.
도 17은, 본 발명의 실시 형태에 따른 복합 구조물 형성 시스템(에어로졸 적층 장치)의 제2 구체예를 예시하기 위한 개략도이다.
도 14, 도 16에서 설명한 것과 동일한 부분에는 동일한 부호를 부여하고, 그 설명은 생략한다.
본 구체예에 있어서는, 수용 기구(1)의 내부에 수용된 조제 입자(31)가 정량 공급기(2)에 의해 고체-기체 혼상류 형성 기구(6)에 공급된다. 고체-기체 혼상류 형성 기구(6)에서, 정량 공급 기구(2)에 의해 공급된 조제 입자(31)는, 가스 공급 기구(3)에 의해 공급된 가스에 의해 고체-기체 혼상류가 형성되고, 형성된 고체-기체 혼상류는 공급로(16)를 통해 에어로졸화 기구(4)에 공급된다.
또한, 본 구체예에 있어서는, 가속 수단 및 정류(整流) 수단을 가진 토출구(11)를 추가로 구비하고, 토출구(11)에는 지지 주사 기구(12)가 접촉되어 있다. 에어로졸화 기구(4)에 있어서 생성된 에어로졸은, 배관(13)을 거쳐 토출구(11)로부터 기재(7a) 방향으로 분사된다. 토출구(11)의 가속 수단 및 유로 직경에 차이를 둠으로써 얻어지는 제트 기류, 압축 효과 등을 이용하면, 에어로졸을 가속시킬 수 있다.
본 구체에에 있어서는, 토출구(11)가 지지 주사 기구(12)에 의해 지지되고, XYZθ 중 적어도 어느 한 방향으로 이동 가능하게 되어 있다. 기재(7a)가 입체 형상을 가지거나, 또는 막 형태 구조물(26a)을 형성시키는 곳이 점재되거나 하는 경우에 따라서, 토출구(11)와 기재(7a) 표면의 직선 거리를 유지한 상태에서, 토출구(11)를 이동시키면서 에어로졸을 분사하여, 기재(7a) 상에 큰 면적에 걸쳐 균일한 막 형태 구조물(26a)을 형성시킬 수 있다. 이 경우에, 가요성을 가지는 배관(13)을 설치하면, 토출구(11)의 이동에 의한 변위를 흡수시킬 수 있다. 가요성을 가지는 배관(13)으로서는, 예를 들면, 고무 등의 탄성 재료로 이루어지는 배관, 및 벨로즈(bellows) 등의 배관을 예시할 수 있다. 토출구(11)와 기재(7a)는 상대적으로 이동할 수 있고, 지지 주사 기구(10)를 XYZθ 중 적어도 어느 한 방향으로 이동할 수 있게 해도 된다.
본 구체예에 있어서도, 전술한 조제 입자(31)를 수용 기구(1)에 수납하고, 그 조제 입자(31)를 정량 공급 기구(2)에 의해 확실히 공급함으로써, 공급량을 용이하게 정량화할 수 있다. 또한, 전술한 바와 같이, 에어로졸화 기구(4)로의 공급 과정에서의 해쇄, 그에 수반되는 부착 및 스태킹 등을 억제할 수 있으므로, 정량 공급성을 현저히 높일 수 있다. 따라서, 에어로졸 중의 미립자 농도를 일정하게 할 수 있다. 그 결과, 토출구(5)와 기재(7)를 상대적으로 주사시킴으로써, 입체 형상 또는 막 형태 구조물(26a)을 형성시키는 곳이 점재되는 기재(7a)의 표면에 막 형태 구조물(26a)을 형성시키는 경우에도, 에어로졸 중의 미립자 농도를 일정하게 유지할 수 있기 때문에, 큰 면적에 걸쳐 막의 두께 및 품질을 균일하게 할 수 있다.
도 18은, 본 발명의 실시 형태에 따른 복합 구조물 형성 시스템(에어로졸 적층 장치)의 제3 구체예를 예시하기 위한 개략도이다.
도 1, 도 16 등에서 설명한 것과 동일한 부분에는 동일한 부호를 부여하고, 그 설명은 생략한다.
본 구체예에 있어서는, 토출구(5)와 기재(7) 사이에 에어로졸 중의 미립자 농도를 계량하는 계량 기구(14)가 설치되어 있다. 계량 기구(14)는 제어 기구(15)와 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 제어 기구(15)는 후술하는 피드백 제어를 위해서, 정량 공급 기구(2), 가스 공급 기구(3), 배기 기구(9)와도 전기적으로 접속되어 있다. 후술하는 피드백 제어를 위한 접속에 있어서는, 적어도 정량 공급 기구(2)와 전기적으로 접속되어 있으면 된다.
계량 기구(14)는 에어로졸에 포함되는 미립자의 농도를 계량할 수 있는 위치에 설치될 수 있다. 그 경우, 예를 들면, 도 18에 나타낸 바와 같이, 계량 기구(14)를 구조물 형성실(8)의 외측 또는 내측에 설치할 수도 있고, 구조물 형성실(8)의 내외에 설치할 수도 있다. 또한, 설치되는 개수도 적절히 변형될 수 있다.
본 구체예에 있어서는, 토출구(5)로부터 분사되는 에어로졸에 포함되는 미립자의 농도가 계량 기구(14)로 계량되고, 계량된 정보가 계량 기구(14)로부터 제어 기구(15)에 송신된다. 제어 기구(15)는 송신되어 온 정보를 토대로 정량 공급 기구(2), 가스 공급 기구(3), 배기 기구(9)로의 피드백 제어를 행한다. 여기서, 피드백 제어는 적어도 정량 공급 기구(2)에 대해서 실행하면 된다.
도 19∼도 21은 본 실시 형태에 있어서 사용될 수 있는 계량 기구를 예시하기 위한 개략도이다.
도 19에 나타낸 바와 같이, 계량 기구(14)는, 예를 들면, 레이저 등의 투광 수단(1402) 및 그 광을 모니터하는 수광 수단(1404) 등을 구비한 것으로 할 수 있다. 이 경우에, 에어로졸에 투광 수단(1402)으로부터의 레이저를 조사하고, 그것의 투과량을 모니터함으로써, 에어로졸에 포함되는 미립자의 농도를 계량할 수 있다.
또한, 도 20에 나타낸 바와 같이, 레이저 등의 투광 수단(1402)으로부터 에어로졸에 레이저를 조사하고, 그 반사광을 CCD(Charge Coupled Device) 센서 등의 수광 수단(1404a)에 의해 모니터할 수도 있다.
또한, 도 21에 나타낸 바와 같이, 정량 공급 기구(2)에 로드셀을 설치하고, 정량 공급 기구(2)의 중량 변화를 계량함으로써, 공급량을 계량할 수도 있다. 중량의 변화에 의해 진동자의 진폭 등을 변화시키면, 항상 일정한 중량의 조제 입자(31)를 공급할 수 있다. 이 경우에, 중량 변화를 용이하게 판독하기 위해서, 다단식 정량 공급 기구를 이용하여, 보다 높은 정밀도로 공급량의 계량과 그것의 제어를 행할 수 있다.
본 구체예에 있어서도, 전술한 조제 입자(31)를 수용 기구(1)에 수납하고, 그 조제 입자(31)를 정량 공급 기구(2)에 보다 확실히 공급함으로써, 공급량을 용이하게 정량화할 수 있다. 전술한 바와 같이, 에어로졸화 기구(4)로의 공급 과정에서의 해쇄, 그에 수반되는 부착, 스태킹 등을 제어할 수 있으므로, 정량 공급성을 현저히 높일 수 있다. 따라서, 에어로졸 중의 미립자 농도를 일정하게 할 수 있다.
또한, 계량 기구(14)를 설치하고, 제어 기구(15)에 의해 적어도 정량 공급 기구(2)에 대해 피드백 제어를 행함으로써, 토출 후의 에어로졸에 포함되는 미립자의 농도에 변동이나 경시 변화가 있는 경우에도, 에어로졸에 포함되는 미립자의 농도를 정밀하게 제어할 수 있다. 그 결과, 에어로졸 중의 미립자 농도를 일정하게 유지할 수 있기 때문에, 큰 면적에 걸쳐 막 두께 및 막의 품질을 균일하게 할 수 있다.
공급성이 우수하고, 정량적으로 공급되기 쉬운 상태로 되어 있는 조제 입자를 사용하기 때문에, 전술한 피드백 제어의 정확성이 높고, 바람직하다.
다음으로, 정량 공급 기구(2)의 구체예에 대해 예시한다.
도 22는, 정량 공급 기구(2)의 제1 구체예를 예시하기 위한 개략도이다.
즉, 도 22는 정량 공급 기구(2)의 요부(要部)의 개략적 사시도이다.
본 구체예에 있어서는, 조제 입자(31)가 수용된 수용 기구(1)의 수직 하방으로 개구가 형성되고, 이 개구를 막도록 롤러(210)가 설치되어 있다. 롤러(210)는 그 표면에 복수 개의 오목부(212)가 형성되어 있고, 화살표 A 방향 또는 그 반대 방향으로 회전한다. 오목부(212)는 조제 입자(31)보다 충분히 큰 용적을 가진다. 수용 기구(1)의 내부 측벽과 롤러(210)의 표면 사이의 간극은 롤러(210)의 회전을 방해하지 않는 범위에서 충분히 좁혀져서, 이 간극으로부터 조제 입자(31)가 흘러 떨어지지 않도록 되어 있다. 여기서, 수용 기구(1)의 내부 측벽 또는 개구단에 고무 등의 탄력성을 가지는 실(seal)을 설치하여 롤러(210)의 표면에 접촉시키도록 되어 있을 수도 있다.
수용 기구(1) 내에서, 조제 입자(31)는 자체 중량에 의해 롤러(210)의 오목부(212)에 채워지고, 롤러(210)가 회전함으로써 수용 기구(1)의 외측(하측)에 공급되고, 오목부(212)가 수직 하방을 향하면, 조제 입자(31)는 자체 중량에 의해 낙하한다. 이러한 낙하물 도착지점에 고체-기체 혼상류 형성 기구(6) 또는 에어로졸화 기구(4)를 설치함으로써, 미립자의 농도가 일정한 에어로졸을 형성시킬 수 있다.
본 구체예에 있어서는, 오목부(212)에 채워진 소정량의 조제 입자(31)가 롤러(210)의 회전과 함께 수용 기구(1)로부터 공급되고, 고체-기체 혼상류 형성 기구(6) 또는 에어로졸화 기구(4) 방향으로 낙하한다. 즉, 소정량의 조제 입자(31)가 차례로 공급될 수 있다.
또한, 수용 기구(1) 내에서, 조제 입자(31)는 자체 중량에 의해 롤러(210)의 오목부(212)에 채워지므로, 과도하게 다져지지는 않는다. 즉, 조제 입자(31)는 붕괴되지 않고 공급되기 때문에, 정량 공급 기구(2)로부터 성상이 변화된 조제 입자(31)가 공급되는 것을 억제할 수 있다.
또한, 조제 입자(31)가 오목부(212) 내에 과도하게 다져지지 않으므로, 롤러(210)의 회전에 의해 오목부(212)가 수직 하방을 향했을 때, 그 속의 조제 입자(31)는 자체 중량에 의해 원활하게 낙하될 수 있다. 즉, 조제 입자(31)가 오목부(212)로부터 낙하되기 어려워지는 문제도 억제될 수 있어서, 조제 입자(31)를 안정적으로 공급할 수 있다. 따라서, 전술한 평균 압괴 강도, 원형도, 안식각 등의 성상이 조절된 조제 입자(31)를 그대로 공급할 수 있으므로, 공급이 안정되고, 스태킹도 없이 목표한 바와 같은 안정적인 공급을 달성할 수 있다.
도 23은 정량 공급 기구(2)의 제2 구체예를 예시하기 위한 개략도이다.
본 구체예에 있어서도, 조제 입자(31)가 수용된 수용 기구(1)의 수직 하방으로 개구가 형성되어 있다. 이 개구를 막도록 롤러(222)가 설치되어 있다. 롤러(222)의 표면에는 복수 개의 볼록부(224)가 설치되어, 화살표 A 방향 또는 그 반대 방향으로 회전한다.
본 구체예에 있어서는, 롤러(222)의 표면에 볼록부(224)가 설치되어 있으므로, 롤러(222)의 표면과 수용 기구(1)의 내부 측벽 사이에는 볼록부(224)의 높이에 대응한 간극이 생긴다. 그러나, 볼록부(224)를 롤러(222)의 표면에 어느 정도 조밀하게 설치하거나, 볼록부(224)의 형상과 배열을 적절히 조절함으로써, 수용 기구(1)의 하단의 개구와 롤러(222) 표면과의 간극으로부터 조제 입자(31)가 연속적으로 흘러 떨어지는 것을 방지할 수 있다.
롤러(222)의 회전에 수반하여, 수용 기구(1) 내에 수용되어 있는 조제 입자(31)가 볼록부(224)에 의해 밀려나오고, 자체 중량에 의해 낙하하여 고체-기체 혼상류 형성 기구(6) 또는 에어로졸화 기구(4)에 공급된다. 수용 기구(1)에 수용되어 있는 조제 입자(31)는, 각각의 볼록부(224)에 의해 외부로 긁혀져 나오듯이 배출되기 때문에, 볼록부(224)의 형상과 개수, 회전수에 의해 조제 입자(31)의 양을 제어할 수 있다.
본 구체예에 있어서는, 수용 기구(1) 내에서 조제 입자(31)는 자체 중량에 의해 롤러(222)의 표면에 접촉하고, 볼록부(224)에 의해 외부로 밀려나오므로, 과도하게 다져지지 않는다. 즉, 조제 입자(31)는 붕괴되지 않고 공급되기 때문에, 정량 공급 기구(2)로부터 성상이 변화된 조제 입자(31)가 공급되는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 전술한 평균 압괴 강도, 원형도, 안식각 등의 성상이 조절된 조제 입자(31)를 그대로 공급할 수 있으므로, 공급이 안정되고, 스태킹도 없이 목표한 바와 같은 안정적인 공급을 달성할 수 있다.
도 24는, 정량 공급 기구(2)의 제3 구체예를 예시하기 위한 개략도이다.
본 구체예에 있어서는, 조제 입자(31)가 수용된 수용 기구(1)의 수직 하방으로 대체로 원형인 개구가 형성되어 있다. 이 개구에는 메쉬(mesh)(230)가 설치되어 있다. 메쉬(230)는 수용 기구(1)의 저면에 접촉하면서, 화살표 A 방향 또는 그 반대 방향으로 회전한다.
본 구체예에 있어서는, 메쉬(230)가 회전함으로써, 조제 입자(31)가 메쉬(230)의 개구를 통과하여 낙하한다. 조제 입자(31)의 낙하량은 메쉬(230)의 개구 크기 및 회전 속도 등에 따라 변화된다. 이때, 메쉬의 개구 크기를 조제 입자(31)의 평균 입경의 2배 내지 7배의 범위로 해놓으면, 메쉬(230)의 정지시에 조제 입자(31)를 서로 브릿지(bridge)시킬 수 있기 때문에, 불필요한 낙하를 억제할 수 있다. 그 결과, 메쉬(230)의 회전에 의한 조제 입자(31)의 공급량을 용이하게 제어할 수 있다.
본 구체예에 있어서는, 수용 기구(1) 내에서 조제 입자(31)는 자체 중량에 의해 메쉬(230)의 표면에 접촉하고, 개구를 통과하여 외부로 낙하하므로, 과도하게 다져지지 않는다. 즉, 조제 입자(31)는 붕괴되지 않고 공급되기 때문에, 정량 공급 기구(2)로부터 성상이 변화된 조제 입자(31)가 공급되는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 전술한 평균 압괴 강도, 원형도, 안식각 등의 성상이 조절된 조제 입자(31)를 그대로 공급할 수 있으므로, 공급이 안정되고, 스태킹도 없이 목표한 바와 같은 안정적인 공급을 달성할 수 있다.
또한, 메쉬(230)의 복수 개의 개구를 통해, 복수 개의 조제 입자(31)가 거의 동시에, 연속적으로 공급된다. 즉, 고체-기체 혼상류 형성 기구(6) 또는 에어로졸화 기구(4)에 항상 다수의 조제 입자(31)가 연속적으로 공급되어, 조제 입자(31)의 공급량은 시간적으로 볼 때 평균화된다. 따라서, 항상 일정량의 조제 입자(31)가 안정적으로 공급되기 때문에, 일정한 미립자 농도의 에어로졸을 안정적으로 발생시킬 수 있다.
도 25는, 정량 공급 기구(2)의 제4 구체예를 예시하기 위한 개략도이다.
본 구체예에 있어서도, 제3 구체예에 관해서 전술한 것과 동일하게, 조제 입자(31)가 수용된 수용 기구(1)의 수직 하방으로 원형의 개구가 형성되어 있다. 이 개구에는 메쉬(230)가 설치되어 있다. 메쉬(230)의 위에는 브러시(232)가 설치되어, 메쉬(230)에 접촉하면서, 화살표 A 방향 또는 그 반대 방향으로 회전한다. 또한, 수용 기구(1)에는 진동자(234)가 부설되어 있다. 진동자(234)는 수용 기구(1)의 벽면 등을 진동시키고, 수용 기구(1)에 수용되어 있는 조제 입자(31)를 원활하게 브러시(232) 및 메쉬(230) 방향으로 낙하 공급시키는 작용을 한다. 또한, 수용 기구(1) 내의 조제 입자(31)에 진동을 부여함으로써, 유동성을 향상시키는 효과도 얻어진다.
또한, 진동자(234)는, 제1 내지 제3 구체예에 있어서도 동일하게 설치되어 동일한 작용 효과를 얻을 수 있다.
본 구체예에 있어서는, 브러시(232)의 회전에 수반하여, 조제 입자(31)가 메쉬(230)의 개구를 통과하여 낙하한다. 조제 입자(31)의 낙하량은 메쉬(230)의 개구 크기, 브러시(232)의 털(bristle)의 밀도 및 회전 속도에 따라 변화된다. 이때, 메쉬의 개구 크기를 조제 입자(31)의 평균 입경의 2배 내지 7배의 범위로 해놓으면, 메쉬(230)의 정지시에 조제 입자(31)를 서로 브릿지시킬 수 있기 때문에, 불필요한 낙하를 억제할 수 있다. 그 결과, 메쉬(230)의 회전에 의한 조제 입자(31)의 공급량을 용이하게 제어할 수 있다.
브러시(232)의 각각의 털 끝이 메쉬(230)의 개구를 통과하는 동작에 따라서 조제 입자(31)가 개구로부터 밀려나온다. 즉, 미시적으로 보면, 조제 입자(31)는 가볍게 메쉬로부터 밀려나와서 낙하하여 고체-기체 혼상류 형성 기구(6) 또는 에어로졸화 기구(4)에 공급된다. 즉, 조제 입자(31)는 붕괴되지 않고 공급되므로, 정량 공급 기구(2)로부터 성상이 변화된 조제 입자(31)가 공급되는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 전술한 평균 압괴 강도, 원형도, 안식각 등의 성상이 조절된 조제 입자(31)를 그대로 공급할 수 있으므로, 공급이 안정되고, 스태킹도 없이 목표한 바와 같은 안정적인 공급을 달성할 수 있다.
또한, 메쉬(230)의 복수 개의 개구를 통해, 복수 개의 조제 입자(31)가 거의 동시에, 연속적으로 공급된다. 즉, 에어로졸화 기구(4)에 있어서는, 항상 다수의 조제 입자(31)가 연속적으로 공급되어, 조제 입자(31)의 공급량은 시간적으로 볼 때 평균화된다. 따라서, 항상 일정량의 조제 입자(31)가 안정적으로 공급되기 때문에, 일정한 미립자 농도의 에어로졸을 안정적으로 발생시킬 수 있다.
도 26은, 정량 공급 기구(2)의 제5 구체예를 예시하기 위한 개략도이다.
본 구체예에 있어서는, 조제 입자(31)가 수용된 수용 기구(1)의 하부에는 공급로(235)가 형성되고, 그 공급로(235)에는 진동자(234)가 설치되어 있다. 수용 기구(1)에 수용된 조제 입자(31)는, 도시되지 않은 오리피스를 통과하여 소정량이 공급로(235)에 공급된다. 공급로(235)에 공급된 조제 입자(31)는 진동자(234)의 진동에 의해 공급로(235)로부터 공급된다.
본 구체예에 있어서는, 수용 기구(1) 내에서, 조제 입자(31)는 자체 중량에 의해 도시되지 않은 오리피스를 통과하여 외부(공급로(235))로 낙하하기 때문에, 과도하게 다져지지 않는다. 또한, 공급로(235)에 공급된 조제 입자(31)도 진동자(234)의 진동에 의해 외부로 낙하하기 때문에, 조제 입자(31)의 성상이 변화되지 않는다. 즉, 조제 입자(31)는 그 성상이 변화되지 않고 정량 공급 기구(2)로부터 외부로 공급된다. 따라서, 전술한 평균 압괴 강도, 원형도, 안식각 등의 성상이 조절된 조제 입자(31)를 그대로 공급할 수 있으므로, 공급이 안정되고, 스태킹도 없이 목표한 바와 같은 안정적인 공급을 달성할 수 있다.
또한, 복수 개의 조제 입자(31)가 거의 동시에, 연속적으로 공급된다. 즉, 에어로졸화 기구(4)에 있어서는, 항상 다수의 조제 입자(31)가 연속적으로 공급되어, 조제 입자(31)의 공급량은 시간적으로 볼 때 평균화된다. 따라서, 항상 일정량의 조제 입자(31)가 안정적으로 공급되기 때문에, 일정한 미립자 농도의 에어로졸을 안정적으로 발생시킬 수 있다.
도 27은, 정량 공급 기구(2)의 제6 구체예를 예시하기 위한 개략도이다.
본 구체예에 있어서는, 조제 입자(31)가 수용된 수용 기구(1)의 하부에 홈이 형성된 회전반이 설치되고, 회전반의 회전 경로 끝부분에는 스크레이퍼가 배치되어 있다.
회전반의 홈에 도입된 조제 입자(31)는 회전반이 회전함으로써 수용 기구(1)로부터 공급된다. 홈에 도입된 조제 입자(31)는 스크레이퍼에 의해 스크레이핑된다.
본 구체예에 있어서는, 수용 기구(1) 내에서 조제 입자(31)는 자체 중량에 의해 회전반의 표면에 접촉하고, 홈에 도입된 후 스크레이퍼에 의해 스크레이핑되므로, 과도하게 다져지지 않는다. 즉, 조제 입자(31)는 붕괴되지 않고 공급되므로, 정량 공급 기구(2)로부터 성상이 변화된 조제 입자(31)가 공급되는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 전술한 평균 압괴 강도, 원형도, 안식각 등의 성상이 조절된 조제 입자(31)를 그대로 공급할 수 있으므로, 공급이 안정되고, 스태킹도 없이 목표한 바와 같은 안정적인 공급을 달성할 수 있다.
또한, 회전반의 복수 개의 홈을 통해, 복수 개의 조제 입자(31)가 거의 동시에, 연속적으로 공급된다. 즉, 에어로졸화 기구(4)에 있어서는, 항상 다수의 조제 입자(31)가 연속적으로 공급되어, 조제 입자(31)의 공급량은 시간적으로 볼 때 평균화된다. 따라서, 항상 일정량의 조제 입자(31)가 안정적으로 공급되기 때문에, 일정한 미립자 농도의 에어로졸을 안정적으로 발생시킬 수 있다.
도 28은, 정량 공급 기구(2)의 제7 구체예를 예시하기 위한 개략도이다.
본 구체예에 있어서는, 조제 입자(31)가 수용된 수용 기구(1)의 하부에 스크류가 설치되고, 스크류의 단부에는 스크류를 회전시키기 위한, 도시되지 않은 모터가 설치되어 있다. 또한, 스크류를 부드럽게 회전시키기 위해서, 스크류에는 일정한 길이의 외벽이 설치되어 있고, 외벽의 양단부는 개방되어 있다. 스크류의 홈에 도입된 조제 입자(31)는 스크류가 회전함에 따라 수용 기구(1)로부터 공급된다. 이때, 조제 입자(31)는 외벽과의 간극으로 일정량 레벨 오프(level off)되고 이동되어 외벽의 단부로부터 일정 속도로 낙하한다.
본 구체예에 있어서는, 수용 기구(1) 내에서 조제 입자(31)는 자체 중량에 의해 스크류의 표면에 접촉하므로, 과도하게 다져지지 않는다. 즉, 조제 입자(31)는 붕괴되지 않고 공급되므로, 정량 공급 기구(2)로부터 성상이 변화된 조제 입자(31)가 공급되는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 전술한 평균 압괴 강도, 원형도, 안식각 등의 성상이 조절된 조제 입자(31)를 그대로 공급할 수 있으므로, 공급이 안정되고, 스태킹도 없이 목표한 바와 같은 안정적인 공급을 달성할 수 있다.
또한, 스크류에 의해, 복수 개의 조제 입자(31)가 거의 동시에, 연속적으로 공급된다. 즉, 에어로졸화 기구(4)에 있어서는, 항상 다수의 조제 입자(31)가 연속적으로 공급되어, 조제 입자(31)의 공급량은 시간적으로 볼 때 평균화된다. 따라서, 항상 일정량의 조제 입자(31)가 안정적으로 공급되기 때문에, 일정한 미립자 농도의 에어로졸을 안정적으로 발생시킬 수 있다.
도 29는, 정량 공급 기구(2)의 제8 구체예를 예시하기 위한 개략도이다.
본 구체예에 있어서는, 조제 입자(31)가 수용된 수용 기구(1)의 하부에 오리피스(237)가 설치되고, 그 아래쪽에는 벨트컨베어(236)가 지축에 대해 거의 수평으로 배치되어 있다.
오리피스(237)에 의해 레벨 오프된 조제 입자(31)는 벨트컨베어(236)의 상부에 놓여져 공급된다. 벨트컨베어(236)는 일정한 속도로 운전되기 때문에, 조제 입자(31)는 소정의 길이를 이동한 후에, 벨트컨베어(236)의 단부로부터 일정한 속도로 낙하한다.
본 구체예에 있어서는, 수용 기구(1) 내에서 조제 입자(31)는 자체 중량에 의해 오리피스(237)를 통과하여 벨트컨베어(236) 상에 낙하하므로, 과도하게 다져지지 않는다. 즉, 조제 입자(31)는 붕괴되지 않고 공급되므로, 정량 공급 기구(2)로부터 성상이 변화된 조제 입자(31)가 공급되는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 전술한 평균 압괴 강도, 원형도, 안식각 등의 성상이 조절된 조제 입자(31)를 그대로 공급할 수 있으므로, 공급이 안정되고, 스태킹도 없이 목표한 바와 같은 안정적인 공급을 달성할 수 있다.
또한, 벨트컨베어(236)를 통해 복수 개의 조제 입자(31)가 거의 동시에, 연속적으로 공급된다. 즉, 에어로졸화 기구(4)에 있어서는, 항상 다수의 조제 입자(31)가 연속적으로 공급되어, 조제 입자(31)의 공급량은 시간적으로 볼 때 평균화된다. 따라서, 항상 일정량의 조제 입자(31)가 안정적으로 공급되기 때문에, 일정한 미립자 농도의 에어로졸을 안정적으로 발생시킬 수 있다.
도 30은, 정량 공급 기구(2)의 제9 구체예를 예시하기 위한 개략도이다.
본 구체예에 있어서는, 조제 입자(31)가 수용된 수용 기구(1)의 하부에 오리피스(238)가 설치되고, 그 오리피스(238)를 개폐하기 위한 셔터(239)가 설치되어 있다. 오리피스(238)의 개구 형상은 조제 입자(31)의 크기에 따라 적절히 결정되어 있고, 셔터(239)를 개폐함으로써, 조제 입자(31)의 공급을 개시하고 정지할 수 있다.
본 구체예에 있어서는, 수용 기구(1) 내에서 조제 입자(31)는 자체 중량에 의해 오리피스(238)를 통과하여 외부로 낙하하므로, 과도하게 다져지지 않는다. 즉, 조제 입자(31)는 붕괴되지 않고 공급되므로, 정량 공급 기구(2)로부터 성상이 변화된 조제 입자(31)가 공급되는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 전술한 평균 압괴 강도, 원형도, 안식각 등의 성상이 조절된 조제 입자(31)를 그대로 공급할 수 있으므로, 공급이 안정되고, 스태킹도 없이 목표한 바와 같은 안정적인 공급을 달성할 수 있다.
또한, 오리피스(238)를 통해 복수 개의 조제 입자(31)가 거의 동시에, 연속적으로 공급된다. 즉, 에어로졸화 기구(4)에 있어서는, 항상 다수의 조제 입자(31)가 연속적으로 공급되어, 조제 입자(31)의 공급량은 시간적으로 볼 때 평균화된다. 따라서, 항상 일정량의 조제 입자(31)가 안정적으로 공급되기 때문에, 일정한 미립자 농도의 에어로졸을 안정적으로 발생시킬 수 있다.
일정한 값 이상의 결합 강도 및 제어된 형상을 가지는 조제 입자를 전술한 정량 공급 기구에 사용해도, 공급 도중에 조제 입자가 파괴되거나 해쇄되지 않으므로 바람직하다.
다음으로, 에어로졸화 기구(4)에 대해 구체예를 예시하면서 설명한다.
도 31은 에어로졸화 기구의 제1 구체예를 예시하기 위한 개략도이다.
에어로졸화 기구(4a)에는 조제 입자(31)를 가스와 함께 분출하는 공급구(1502), 그 전방에 설치된 기계적 장벽으로서의 충격판(1504), 및 배출구(1505)가 설치되어 있다.
공급구(1502)로부터 분출된 조제 입자(31)는, 충격판(1504)에 충돌되었을 때, 충격력을 받는다. 이 충격력에 의해 조제 입자(31)가 해쇄되고, 1차 입자(30P) 또는 여러 개의 1차 입자(30P)가 응집되어 있는 응집입자(30Q)를 포함한 상태인 것이 가스 중에 분산되어 에어로졸(32)이 된다. 에어로졸(32)은 가스 흐름에 운반되어 배출구(1505)로부터 배출된다.
또한, 충격판(1504)을 회전시키면, 조제 입자(31)의 충격점의 운동 벡터가 에어로졸(32)의 분사의 운동 벡터와 대체로 대향하게 되므로, 조제 입자(31)에 대한 충격력을 증가시킬 수 있다. 그 결과, 에어로졸(32) 중의 미립자 농도를 보다 균질하게 할 수 있다.
충격판(1504)의 재질로서는 경질인 것이 바람직하고, 예를 들면, 알루미나, 탄화규소, 질화규소, 질화알루미나 등의 세라믹스로 할 수 있다. 충격판(1504)에 충돌시키는 속도는 조제 입자(31)가 충분히 해쇄될 정도면 되고, 충격판(1504)의 표면에 충돌되는 충격에 의해 구조물이 형성될 정도보다 느린편이 좋다.
이 기계적 충격에 의해 조제 입자(31)가 에어로졸 적층벅에서의 구조물 형성에 기여하는 1차 입자(30P)까지 완전히 해쇄되는 것이 이상적이고, 이때 구조물 형성 효율이 극대화된다. 그러나, 실질적으로는 해쇄가 대략적으로 이루어져서, 공업적으로 이용가능한 구조물 형성이 가능할 정도의 구조물 형성 효율을 유지할 수 있으면 된다. 이것은 시간당 형성할 수 있는 막 두께에 의해 알 수 있다.
도 32는 에어로졸화 기구의 제2 구체예를 예시하기 위한 개략도이다.
에어로졸화 기구(4b)에는 조제 입자(31)를 공급하는 공급구(1502), 그 전방에 설치된 기계적 장벽으로서의 충돌판(1504a), 및 배출구(1505)가 설치되어 있다. 가스 공급구(1507)는 충돌판(1504a)에 대해 대체로 평행이 되도록 설치되고, 가스 공급구(1507)의 전방에는 배출구(1505)가 제공되어 있다.
조제 입자(31)는 가스 흐름을 타고 공급되어, 충돌판(1504a)과 충돌함으로써 1차 입자(30P), 또는 여러 개의 1차 입자(30P)가 응집되어 있는 응집입자(30Q)로 해쇄된다. 충돌된 지점에 가스 공급구(1507)로부터 가스를 분사함으로써, 충돌판(1505a)에 부착되는 압분체(green compact)를 불어낼 수 있고, 균일한 에어로졸을 발생시킬 수 있다.
도 33은 에어로졸화 기구의 제3 구체예를 예시하기 위한 개략도이다.
에어로졸화 기구(4c)에는 조제 입자(31)를 공급하는 공급구(1502), 그 전방에 압력 장벽을 형성하기 위한 가스 공급구(1507a), 및 배출구(1505)가 설치되어 있다. 가스 공급구(1507a)는 배출구(1505)가 형성되어 있는 관로와 대체로 동축으로 제공되어 있다.
조제 입자(31)는 가스 흐름을 타고 공급되어, 가스 공급구(1507a)에 의해 형성된 압력 장벽과 충돌한다. 이때, 조제 입자(31)에는 전단력이 작용하므로, 조제 입자(31)는 1차 입자(30P), 또는 여러 개의 1차 입자(30P)가 응집되어 있는 응집입자(30Q)로 해쇄된다. 가스 공급구(1507)로부터 분사되는 가스에 의해, 균일한 에어로졸이 형성된다.
도 34는, 에어로졸화 기구의 제4 구체예를 예시하기 위한 개략도이다.
에어로졸화 기구(4d)에는, 에어로졸이 흐르는 유로를 따라서, 유로 직경이 큰 사이트(site)(1506)와 작은 사이트(1508)가 교대로 제공되어 있다. 이와 같이 하면, 유로 직경이 작은 사이트(1508)에 있어서는 가스가 압축되고, 유로 직경이 큰 사이트(1506)에서는 팽창된다. 이러한 압축과 팽창이 반복되면, 에어로졸에 포함되는 조제 입자(31)에 전단력이 작용한다. 이 전단력에 의해 조제 입자(31)는 1차 입자(30P), 또는 여러 개의 1차 입자(30P)가 응집되어 있는 응집입자(30Q)로 해쇄된다.
유로 직경이 큰 사이트(1506)과 작은 사이트(1508)의 수는, 예시된 것에 한정되는 것은 아니고, 공급되는 조제 입자(31)의 크기와 강도 등에 따라서 적절히 변경될 수 있다.
도 35는, 에어로졸화 기구의 제5 구체예를 예시하기 위한 개략도이다.
에어로졸화 기구(4e)에는, 제1 가스 공급구(1507b)와 제2 가스 공급구(1507c)가 제공되어 있다. 제1 가스 공급구(1507b)와 제2 가스 공급구(1507c)는 그의 축선이 서로 교차되도록 제공되어 있다.
따라서, 제1 가스 공급구(1507b)와 제2 가스 공급구(1507c)로부터 공급된 조제 입자(31)를 서로 충돌시킬 수 있다. 이 충돌에 의해 조제 입자(31)는 1차 입자(30P) 또는 여러 개의 1차 입자(30P)가 응집되어 있는 응집입자(30Q)로 해쇄된다. 또한, 이 실시 형태에 의하면, 조제 입자(31)가 벽면에 충돌하는 것을 피할 수 있어서, 불순물이 유입되기 어렵다고 하는 이점이 있다.
일정한 값 이하의 결합 강도 및 제어된 형상을 가지는 조제 입자를, 전술한 정량 공급 기구에 사용함으로써, 조제 입자는 해쇄되기 쉽고, 1차 입자가 농후한 에어로졸을 생성하기 쉽다. 따라서, 복합 구조물의 형성에 대해 적합하다.
1: 수용 기구, 2: 정량 공급 기구, 3: 가스 공급 기구, 4: 에어로졸화 기구,
5: 토출구, 6: 고체-기체 혼상류 형성 기구, 30P: 미립자, 31: 조제 입자,
32: 에어로졸, 33: 고체-기체 혼상류,
100: 복합 구조물 형성 시스템(에어로졸 적층 장치)

Claims (28)

  1. 0.1㎛ 이상, 5㎛ 이하의 평균 1차 입경을 가지는 취성 재료 미립자를 가스 중에 분산시킨 에어로졸을 기재 방향으로 분사함으로써 상기 취성 재료 미립자의 구성 재료로 만들어지는 구조물을 기재 상에 형성하는 에어로졸 적층법에 의한 복합 구조물 형성 방법으로서,
    상기 취성 재료 미립자를 포함하는 복수의 입자가 뭉쳐져 있는 집합체인 복수 개의 조제 입자(controlled particle)를 미리 만들어서, 상기 만들어진 조제 입자를 수용 기구에 수용하는 단계,
    상기 수용 기구로부터 상기 조제 입자를 에어로졸화 기구에 공급하는 단계,
    상기 에어로졸화 기구에서 상기 공급된 상기 조제 입자를 해쇄(disaggregating)하여 에어로졸을 형성하는 단계, 및
    상기 에어로졸을 기재 방향으로 분사함으로써 상기 구조물과 상기 기재의 복합 구조물을 형성하는 단계
    를 포함하고,
    상기 조제 입자는, 상기 수용 기구로부터 상기 에어로졸화 기구에 공급되는 도중에는 실질적으로 해쇄되지 않고, 상기 에어로졸화 기구에서 가해지는 외력에 의해 실질적으로 해쇄되는 데 필요한 평균 압괴 강도를 가지고, 상기 조제 입자의 평균 압괴 강도는 0.47MPa 이하인 것을 특징으로 하는,
    복합 구조물 형성 방법.
  2. 0.1㎛ 이상, 5㎛ 이하의 평균 1차 입경을 가지는 취성 재료 미립자를 가스 중에 분산시킨 에어로졸을 기재 방향으로 분사함으로써 상기 취성 재료 미립자의 구성 재료로 만들어지는 구조물을 기재 상에 형성하는 에어로졸 적층법에 의한 복합 구조물 형성 방법으로서,
    복수의 상기 취성 재료 미립자만이 뭉쳐져 있는 집합체인 복수 개의 조제 입자를 미리 만들어서, 상기 만들어진 조제 입자를 수용 기구에 수용하는 단계,
    상기 수용 기구로부터 상기 조제 입자를 에어로졸화 기구에 공급하는 단계,
    상기 에어로졸화 기구에서 상기 공급된 상기 조제 입자를 해쇄(disaggregating)하여 에어로졸을 형성하는 단계, 및
    상기 에어로졸을 기재 방향으로 분사함으로써 상기 구조물과 상기 기재의 복합 구조물을 형성하는 단계
    를 포함하고,
    상기 조제 입자는, 상기 수용 기구로부터 상기 에어로졸화 기구에 공급되는 도중에는 실질적으로 해쇄되지 않고, 상기 에어로졸화 기구에서 가해지는 외력에 의해 실질적으로 해쇄되는 데 필요한 평균 압괴 강도를 가지는 것을 특징으로 하는,
    복합 구조물 형성 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 조제 입자를 상기 에어로졸화 기구에 공급 시에,
    상기 조제 입자와, 가스 공급 기구로부터 도입된 가스를 혼합하여 고체-기체 혼상류(mixed phase flow)를 만드는 단계, 및
    상기 고체-기체 혼상류를 상기 에어로졸화 기구에 공급하는 단계
    를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 복합 구조물 형성 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 조제 입자의 평균 압괴 강도가 0.015MPa 이상인 것을 특징으로 하는, 복합 구조물 형성 방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 조제 입자의 평균 원형도가 0.65 이상인 것을 특징으로 하는, 복합 구조물 형성 방법.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 조제 입자의 평균 원-상당 직경(circle-equivalent diameter)이 20㎛ 이상, 500㎛ 이하인 것을 특징으로 하는, 복합 구조물 형성 방법.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 조제 입자의 D10은 6.6㎛ 이상인 것을 특징으로 하는, 복합 구조물 형성 방법.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 조제 입자의 입도 분포 편차 비율이 0.59 이하인 것을 특징으로 하는, 복합 구조물 형성 방법.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 조제 입자의 안식각이 48도 이하인 것을 특징으로 하는, 복합 구조물 형성 방법.
  10. 취성 재료 미립자를 가스 중에 분산시킨 에어로졸을 기재 방향으로 분사함으로써 상기 취성 재료 미립자의 구성 재료로 만들어지는 구조물을 기재 상에 형성하는 에어로졸 적층법에 사용되는 조제 입자로서,
    상기 조제 입자는, 평균 1차 입경이 0.1㎛ 이상, 5㎛ 이하인 상기 취성 재료 미립자를 포함하는 복수 개의 입자가 뭉쳐져 있는 집합체이고, 복수 개가 미리 만들어지며,
    상기 조제 입자는 수용 기구에 수용되고, 에어로졸화 기구에 공급되어, 상기 에어로졸화 기구에서 해쇄되고,
    상기 취성 재료 미립자는 가스 중에 분산되어 에어로졸을 형성하고,
    상기 조제 입자는, 상기 수용 기구로부터 상기 에어로졸화 기구에 공급되는 도중에는 실질적으로 해쇄되지 않고, 상기 에어로졸화 기구에서 기계적 충격력을 가하거나, 압력 장벽(障壁)과 충돌시켜서 실질적으로 해쇄되는 데 필요한 평균 압괴 강도를 가지고, 상기 조제 입자의 평균 압괴 강도는 0.47MPa 이하인 것을 특징으로 하는,
    조제 입자.
  11. 취성 재료 미립자를 가스 중에 분산시킨 에어로졸을 기재 방향으로 분사함으로써 상기 취성 재료 미립자의 구성 재료로 만들어지는 구조물을 기재 상에 형성하는 에어로졸 적층법에 사용되는 조제 입자로서,
    상기 조제 입자는, 평균 1차 입경이 0.1㎛ 이상, 5㎛ 이하인 복수의 상기 취성 재료 미립자만이 뭉쳐져 있는 집합체이고, 복수 개가 미리 만들어지며,
    상기 조제 입자는 수용 기구에 수용되고, 상기 수용 기구로부터 에어로졸화 기구에 공급되어, 상기 취성 재료 미립자는 가스 중에 분산되어 에어로졸을 형성하고,
    상기 조제 입자는, 상기 수용 기구로부터 상기 에어로졸화 기구에 공급되는 도중에는 실질적으로 해쇄되지 않고, 상기 에어로졸화 기구에서 기계적 충격력을 가하거나, 압력 장벽(障壁)과 충돌시켜서 실질적으로 해쇄되는 데 필요한 평균 압괴 강도를 가지는 것을 특징으로 하는,
    조제 입자.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    상기 조제 입자의 평균 압괴 강도가 0.015MPa 이상인 것을 특징으로 하는 조제 입자.
  13. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    상기 조제 입자의 평균 원형도가 0.65 이상인 것을 특징으로 하는 조제 입자.
  14. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    상기 조제 입자의 평균 원-상당 직경이 20㎛ 이상, 500㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 조제 입자.
  15. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    상기 조제 입자의 D10은 6.6㎛ 이상인 것을 특징으로 하는 조제 입자.
  16. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    상기 조제 입자의 입도 분포 편차 비율이 0.59 이하인 것을 특징으로 하는 조제 입자.
  17. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    상기 조제 입자의 안식각이 48도 이하인 것을 특징으로 하는 조제 입자.
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 삭제
  21. 삭제
  22. 삭제
  23. 삭제
  24. 삭제
  25. 삭제
  26. 삭제
  27. 삭제
  28. 삭제
KR1020107022512A 2008-03-10 2009-03-06 복합 구조물 형성 방법, 조제 입자, 및 복합 구조물 형성 시스템 KR101228004B1 (ko)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2008-060189 2008-03-10
JP2008060189 2008-03-10
PCT/JP2009/054344 WO2009113463A1 (ja) 2008-03-10 2009-03-06 複合構造物形成方法、調製粒子、および複合構造物形成システム
JPJP-P-2009-053493 2009-03-06
JP2009053493A JP5304333B2 (ja) 2008-03-10 2009-03-06 複合構造物形成方法、および調製粒子

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20100121695A KR20100121695A (ko) 2010-11-18
KR101228004B1 true KR101228004B1 (ko) 2013-02-01

Family

ID=41065132

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020107022512A KR101228004B1 (ko) 2008-03-10 2009-03-06 복합 구조물 형성 방법, 조제 입자, 및 복합 구조물 형성 시스템

Country Status (7)

Country Link
US (4) US8241703B2 (ko)
EP (1) EP2264222A4 (ko)
JP (1) JP5304333B2 (ko)
KR (1) KR101228004B1 (ko)
CN (1) CN101960048B (ko)
TW (1) TWI460015B (ko)
WO (1) WO2009113463A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10053765B2 (en) 2013-07-11 2018-08-21 Femvix Corp. Apparatus and method for coating with solid-state powder

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012099350A2 (ko) * 2011-01-18 2012-07-26 한국기계연구원 상온진공과립분사 공정을 위한 취성재료 과립 및 이를 이용한 코팅층의 형성방법
KR101380836B1 (ko) * 2011-01-18 2014-04-09 한국기계연구원 상온진공과립분사 공정을 위한 취성재료 과립 및 이를 이용한 코팅층의 형성방법
US20140123739A1 (en) * 2012-11-06 2014-05-08 Hongyu Luo Method for testing particulate materials
DE102014204177A1 (de) * 2013-03-28 2014-10-02 Robert Bosch Gmbh Aerosolbeschichten mittels Wirbelstromaktorik
KR101568287B1 (ko) * 2014-06-09 2015-11-12 주식회사 펨빅스 고상파우더 코팅장치 및 코팅방법
KR101385950B1 (ko) * 2013-09-16 2014-04-16 주식회사 펨빅스 정전척 및 정전척 제조 방법
KR20170138052A (ko) * 2016-06-06 2017-12-14 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 최적의 박막 증착 또는 에칭 프로세스들을 위한 특성들을 갖는 정전 척
US10792703B2 (en) 2017-11-21 2020-10-06 New Mexico Tech University Research Park Corporation Aerosol method for coating
JP6981536B2 (ja) * 2018-03-23 2021-12-15 株式会社村田製作所 鉄合金粒子、及び、鉄合金粒子の製造方法
DE102018132904B4 (de) * 2018-12-19 2020-10-29 RF360 Europe GmbH Piezoelektrisches Material und piezoelektrische Vorrichtung
US11686208B2 (en) 2020-02-06 2023-06-27 Rolls-Royce Corporation Abrasive coating for high-temperature mechanical systems

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070231480A1 (en) 2006-03-28 2007-10-04 Brother Kogyo Kabushiki Kaisha Film-forming apparatus, film-forming method and particle-supplying apparatus

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100465340C (zh) * 1999-10-12 2009-03-04 Toto株式会社 复合构造物及其制作方法和制作装置
WO2002034966A1 (fr) * 2000-10-23 2002-05-02 National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology Structure composite et procede et appareil destines a sa fabrication
JP4063156B2 (ja) * 2003-07-01 2008-03-19 Ｔｏｔｏ株式会社 複合構造物作製装置および作製方法
JP2006219764A (ja) * 2003-09-17 2006-08-24 National Institute Of Advanced Industrial & Technology エアロゾル発生装置、複合構造物作製装置及び複合構造物作製方法
EP1583163B1 (en) * 2004-03-30 2012-02-15 Brother Kogyo Kabushiki Kaisha Method for manufacturing film or piezoelectric film
JP2006082023A (ja) * 2004-09-16 2006-03-30 Toto Ltd 複合構造物形成システム及び形成方法
JP2006200013A (ja) 2005-01-21 2006-08-03 Canon Inc 成膜方法及び成膜装置
JP2006233334A (ja) 2005-01-31 2006-09-07 Toto Ltd 複合構造物形成システム及び形成方法
JP2007250924A (ja) * 2006-03-17 2007-09-27 Sony Corp インダクタ素子とその製造方法、並びにインダクタ素子を用いた半導体モジュール
JP4930120B2 (ja) 2006-03-28 2012-05-16 ブラザー工業株式会社 成膜装置、及び成膜方法
JP2008001968A (ja) * 2006-06-26 2008-01-10 Ntn Corp 微粒子凝集塊解砕装置および被膜形成装置
JP4816285B2 (ja) 2006-06-27 2011-11-16 パナソニック電工株式会社 間仕切り壁用壁パネルセット

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070231480A1 (en) 2006-03-28 2007-10-04 Brother Kogyo Kabushiki Kaisha Film-forming apparatus, film-forming method and particle-supplying apparatus

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10053765B2 (en) 2013-07-11 2018-08-21 Femvix Corp. Apparatus and method for coating with solid-state powder

Also Published As

Publication number Publication date
TW200950886A (en) 2009-12-16
US20160303593A1 (en) 2016-10-20
US9573149B2 (en) 2017-02-21
JP2009242942A (ja) 2009-10-22
US20170113235A1 (en) 2017-04-27
JP5304333B2 (ja) 2013-10-02
WO2009113463A1 (ja) 2009-09-17
CN101960048A (zh) 2011-01-26
US9404186B2 (en) 2016-08-02
US8241703B2 (en) 2012-08-14
US20090324933A1 (en) 2009-12-31
US20120276388A1 (en) 2012-11-01
KR20100121695A (ko) 2010-11-18
TWI460015B (zh) 2014-11-11
CN101960048B (zh) 2012-10-03
EP2264222A1 (en) 2010-12-22
US10046344B2 (en) 2018-08-14
EP2264222A4 (en) 2014-06-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101228004B1 (ko) 복합 구조물 형성 방법, 조제 입자, 및 복합 구조물 형성 시스템
US20210122114A1 (en) Powder deposition
JP7043774B2 (ja) エアロゾル成膜装置、及びエアロゾル成膜方法
JP5032133B2 (ja) 造粒方法及び造粒装置
CN107849675B (zh) 热喷涂粉末、热喷涂方法、以及经热喷涂的涂覆物
JP2008115407A (ja) 溶射用粉末及び溶射皮膜の形成方法
JPWO2015079906A1 (ja) 溶射材料および溶射皮膜
JPH05186864A (ja) 粉末供給装置
JP2001146479A (ja) 窒化珪素質セラミックボール及びそれを用いたセラミックボールベアリング
US8163335B2 (en) Particle cluster, composite structure formation method, and formation system
JP4736022B2 (ja) 複合構造物形成システム及び形成方法
JP5136845B2 (ja) 複合構造物形成方法、および形成システム
JP4063156B2 (ja) 複合構造物作製装置および作製方法
JP2006233334A (ja) 複合構造物形成システム及び形成方法
CN107250420B (zh) 喷涂材料及其制造方法、喷涂方法和喷涂产品
JP4063187B2 (ja) エアロゾル発生装置及びそれを備えた複合構造物作製装置
McArdle The effects of powder processing parameters on the microstructure and energy absorption characteristics of low voltage ZnO varistors
JP2006082023A (ja) 複合構造物形成システム及び形成方法
JP2000185976A (ja) 球状セラミック焼結体の製造方法及び球状セラミック焼結体
Fauchais et al. Powders, Wires, Cords, and Rods
JP2007254826A (ja) 被膜形成装置および被膜形成方法
Wei et al. Xiaoji Zhang
JP2001146482A (ja) 球状セラミック焼結体の製造方法
Boulos et al. Powders, Wires, and Cords
KR20230081601A (ko) 산화마그네슘 제조 장치

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160104

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170102

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180103

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190103

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20200117

Year of fee payment: 8