プレゼンテーション資料 RIETI BBLセミナー 2017年度

製造領域

常温

コ

ン

プ

ン

常温衝撃固化現象

発見

_AD

法

０．／６年／ ／．日

＆国＇産業技術総合研究所

先進コ

ン 技術 ン

2

先進コ

ン 技術 ン

設立

AD法の技術相談件数推移

第4期 ニッ ッシ ン

常温衝撃固化 現象 発見

研究体制

新た

く

提供

製造領域

4

ン＆

_AD

＇法 特徴

製造領域

成膜速度: 3mm/min

成膜速度: 50mm/min 成膜－成形条件

基板加熱８無加熱 真空度８／Ｔｍｒｒ以

原料粒子 ８０μｋ以

高密度８７３％以 ＆相対密度＇ 高速成膜８

／．μｋ－ｋｉｌ以 高密着強度８０．ＫＰａ以

汎用 ＆α＋ ＇

電 ＆ＰＸＴ＇

常温

粒子

緻密 固

現象

＆常温衝撃固化現象＇を発見！

＆約

20

年ほ 前＇

AIST

？Ｄ法

材料

常温衝撃固化

実験中 ＆／７７２年頃＇

汚 着目！

高透明 ＆5μm厚＇ α-Al₂O₃

見 た 粒子

表面 いた 機物

２．．～３．．℃ 低温 長時間焼い た！

ＰＸＴ＆500μm厚＇

6

原料粒子 膜微細組織

観察

高密度 高い密着力

非常 安価

結晶組織を実現！

Deposition temperature : 25℃

Relative density : Over 95%

Joined force : Over ０．～１．MPa

Anchoring layer

100-200nm

高い密着力８３．ＫＰａ以

製造領域

Pb(Z_0.52,T_0.48)O₃ (PZT)

Oxide

AlN

(NiO,ZnO)Fe₂O₃ MgB₂

Non-Oxide

Reduc

tion of crys

tallite si

ze is obse

rved !!

ン酸

コン酸鉛

窒化

化

AD

法 常温形成したセラミックス膜 微構造

8

Ｆｔ＝０．．． 以 Ｗ＝１３．ＥＰａ

アルミナ原料粒子前処理による 膜体積抵抗率 低下

？Ｄ法

常温形成

膜

電気 機械特性

4 mm thick film AL160SG on SUS

1000000 10000000 1E+08 1E+09 1E+10 1E+11 1E+12 1E+13 1E+14 1E+15 1E+16

0 500 1000 1500 2000 2500

Electrical field, kV/cm

B u lk R e s is ti v it y , W * c m Al160 fresh 5h milled 5h-1000-4h air 5h-800-1h vacuum Al160fresh#2 30h milled 30h mil 1000-4h ht in air

還元処理

調整前 調整後

#1

milled #2

milled #3

値

常温成膜アルミナ ビッカース硬度

常温

成膜体 透明

焼

結体 同等

電気 機械特

性を得た

アルミナ常温成膜体 誘電特性

プ 基板 常温

形成さ た透明 膜

α-Al₂O₃

ﾎﾝﾘｶｰﾎﾜﾈｲﾄ

＝9.8

製造領域

10

半導体チップ加工線幅のロ

ップ

出典：2013_年 ITRS _{国際半導体技術ロードマップ} 生産速度

の向上

ん ん微細化の傾向！

低消費電力化 高速動作

生産速度の向上

10年 5倍に！

製造領域

研究開発 実用化 例／

半導体製造装置用プ

耐食部材

NEDO 効利用基 技術先導研究開発

12

2012年度 市場需要 本格的 立ち 以降

年数倍 売 伸び 世界 最先端半

導体 プ製造を支え い

半導体製造装置以外 様々 答え く

多様 材質 形状 基材 大面積 製膜 対応可能

産装置を増設し 本格生産を開始

AD法 膜 販売実績 50cm角サ ＆Y₂O₃＇コ ン 膜

TOTO社 中津第 工場

＆AD法 産工場＇

研究開発 実用化 例 ／

製造領域

AD

法

色素増感型太陽電池

実用化

例

研究開発 実用化 例2

14

AIST

粒子 どうし く

い いる ？

運動

基板

衝突した

熱

発生 融着す ？

製造領域

16

200nm

PZT

Al₂O₃

衝撃力の加わる方向

）

PZT

＆微粒子衝突時 ＇

粒子破砕

a

-Al

2

O

２種類の材料の 混合性膜

解析結果：ナノ

ベ

の粒子破砕

結晶粒の変形、微細化

緻密化を実現

断面観察像

透過電子顕微鏡像

微粒子

常温固化

J. Akedo:J. Am. Ceram. Soc., 89 (6) 1834–1839 (2006)

製造領域

AIST

18

製造領域 0.25 0.50 0.75 1.00 1.25 AD battery Normali zed Potenti al

AD

法によ

全固体薄膜

Li

イオン電池の開発

自動車㈱ 共同研究実績

酸化物系全固体薄膜電池動作を世界初 実証

極 正極

電解質＆液状＇ 3.

極 正極 電解質＆液状＇

固体電解質

高容 化 薄膜コン 構造 必要！

20

酸化物単結晶電解質

_AD

法を用いた全固体

_Li

蓄電池

@25℃ 3mm

Cathode AD Layer

LLZO single crystal

charge _discharge

10times higher than ceramics

回路 臓畜

電池

+

無線給電

Press release: 2017/2/1

http://www.aist.go.jp/aist_j/press_release/pr2017/pr20170201/pr20170201.html

IoT & 医療

製造領域

AD

法

SOFC

応用研究

AD

法

Li

電池応用研究

22

製造領域

粉 調整技術 や量産技術で

日 リ ド

国

外

研究機関 対す

ン

世界 のAD法論文発表数

韓国 の

AD

法

の取り組み

AD_{法 基 特許}

方法 構造

装置 産総

研 保有 世界 初 事業化 TOTO _にも成功

し し．．．

世界 コ ン 市場８約6000億

国 市場８約400億

AD法 従来成膜法の比較

海外

新しい溶射技術 潮流！

24

コ

ン 市場 サプ

ン

課題

海外市場 拡大

？

高付加価値

or 消耗品ビ

成 立 ？ 材料

本気

出 出口 い 困難！ ＆複数部材 部 品

ュ

ン 構築＇

製造領域

26

80

代

垂直統合

90

代

水 統合

2000

代以降

ﾈ ﾄﾜ ｸ統合

製造領域

先進コ

ン

ン

Advanced Coating Aliance

現

40

社入会

？Ｄ用

粉体

製造

確立 部

材応用

製品

間

ビ

ン を

検討中

AD

法 装置

技術 いう

粉体技術

28

フ PETフ

AD 膜８5μm厚

製造領域

大学 国研研究者の認識

民間企業 大手 の認識

萌芽研究段階

メイン

テ

育成段階

開発

実用化フェ

研究フェーズ 立ち位置 の認識と相違

萌芽研究段階

育成段階

開発

実用化フェ

ズ

Ｌａｒｓｒｅ Science 招 講演多数

関連論文発表多数 サ ン

試作品 企業 共同研究

研究所 ベ

開発部 ベ

●資金面 ン ワ 食い違い

●大学 学生 い

＆教育 いう意味 し 学費を払

も い ＇

時代背景や 研究分

30

知

部

産学連携

部門

研究者

企業

結局のところ

信頼関係

構築

信頼関係

構築

信頼関係

構築

信頼関係

構築

信頼関係

構築 プ 意識

向

プン

ン 向

産総研成果 価値評価８企業＆顧客＇目線 研究者目線

新しい技術 実用化 難しさや 大 さ

理解 深さ

企業 見た価値評価

論文発表 知 間

法務的視点 違い 企業接触 違い 評価指標 違い

市場動向 ビ 情報 無

製造領域

ご静聴あ

がとうご

いま

た

ン法

基礎

応用

―常温衝撃固化現象 新規 コ

ン 技術 す ―

Aerosol Deposition(AD) Process:The Basic and Applications

―Novel Ceramic Coating Technology with Room Temperature Impact Consolidation(RTIC)―

Ｙコ No.2008T624］

■ 修－ 明渡純＆＆ ＇産業技術総合研究所＇

■体裁－ ＠３判 ０５５