特許 7580033 成膜装置及び成膜方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-10-31

(45)【発行日】2024-11-11

(54)【発明の名称】成膜装置及び成膜方法

(51)【国際特許分類】

   B05B 13/02 20060101AFI20241101BHJP

   B05B 12/20 20180101ALI20241101BHJP

   B05B 14/00 20180101ALI20241101BHJP

   B05B 13/04 20060101ALI20241101BHJP

【ＦＩ】

B05B13/02

B05B12/20

B05B14/00

B05B13/04

【請求項の数】 17

(21)【出願番号】P 2021087555

(22)【出願日】2021-05-25

(65)【公開番号】P2022180837

(43)【公開日】2022-12-07

【審査請求日】2024-01-11

(73)【特許権者】

【識別番号】314012076

【氏名又は名称】パナソニックＩＰマネジメント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002952

【氏名又は名称】弁理士法人鷲田国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】隈川 隆博

【審査官】下原 浩嗣

(56)【参考文献】

【文献】特開２０００－２１８２０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０６－１９６１７９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ０５Ｂ １３／０２

Ｂ０５Ｂ １２／２０

Ｂ０５Ｂ １４／００

Ｂ０５Ｂ １３／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

成膜対象物の周面に位置する複数の成膜領域に成膜する成膜装置であって、
開口を有しており、前記開口を介して前記成膜領域が露出するように前記成膜対象物を固定する固定枠と、
前記成膜対象物に向けて成膜材料を噴出する噴出装置と、
前記固定枠及び／又は前記噴出装置を回転軸周りに回転させて、前記成膜対象物に対する前記成膜材料の噴出位置を回転方向に変化させる駆動装置と、
を備え、
前記固定枠及び／又は前記噴出装置の回転動作に伴い、複数の前記成膜領域に対して前記成膜材料が噴出される、成膜装置。

【請求項2】

前記駆動装置は、前記固定枠及び／又は前記噴出装置を前記回転軸に沿う軸方向に移動させて、前記成膜対象物に対する前記成膜材料の噴出位置を前記軸方向に変化させる、
請求項１に記載の成膜装置。

【請求項3】

前記回転方向における前記噴出装置に対する前記固定枠の相対速度Ｓと、前記軸方向における前記固定枠に対する前記噴出装置の相対速度Ｖとは、
０．２５ｍｍ／ｓｅｃ≦｜Ｖ｜≦５ｍｍ／ｓｅｃ、８０≦｜Ｓ／Ｖ｜≦５００
で示される２つの関係式を満たす、
請求項２に記載の成膜装置。

【請求項4】

前記駆動装置は、前記固定枠に対して前記噴出装置を前記軸方向に相対移動させている間、前記噴出装置に対する前記固定枠の相対的な回転を停止させる、
請求項２に記載の成膜装置。

【請求項5】

前記固定枠は、円柱形状を有し、前記円柱形状の中心軸が前記回転軸に沿うように配置される、
請求項１から４のいずれかに記載の成膜装置。

【請求項6】

前記固定枠には、前記成膜対象物が収納される収納空間が形成されており、
前記回転軸に垂直な平面において、前記開口の開口幅は、前記収納空間に近づくほど小さくなる、
請求項１から５のいずれかに記載の成膜装置。

【請求項7】

前記固定枠の側面は、表面コートに覆われている、
請求項１から６のいずれかに記載の成膜装置。

【請求項8】

前記固定枠と前記噴出装置との間に位置し、前記成膜対象物に対する前記成膜材料の照射領域を制限するマスクを更に備える、
請求項１から７のいずれかに記載の成膜装置。

【請求項9】

前記マスクによって制限される照射領域の寸法は、前記開口の開口幅よりも小さい、
請求項８に記載の成膜装置。

【請求項10】

前記マスクの表面は、マスクコートに覆われている、
請求項８または９に記載の成膜装置。

【請求項11】

前記固定枠を複数備え、
前記噴出装置による前記成膜対象物への成膜と、前記固定枠への前記成膜対象物の装填及び前記固定枠からの前記成膜対象物の取り出しの少なくとも一方とを、並行して実行可能である、
請求項１から１０のいずれかに記載の成膜装置。

【請求項12】

前記固定枠の側面を洗浄する洗浄装置をさらに備える、
請求項１から１１のいずれかに記載の成膜装置。

【請求項13】

前記洗浄装置は、高圧ガスを前記側面に吹き付ける、
請求項１２に記載の成膜装置。

【請求項14】

前記洗浄装置は、前記側面に対してブラシ洗浄を行う、
請求項１２に記載の成膜装置。

【請求項15】

複数の前記成膜対象物は、開口を有する収納枠に、該開口を介して前記周面が露出するように積層して収納され、
前記固定枠は、前記成膜材料が、前記固定枠の開口及び前記収納枠の開口を介して前記成膜対象物に到達するように、前記収納枠を収納可能である、
請求項１から１４のいずれかに記載の成膜装置。

【請求項16】

前記固定枠は、前記成膜対象物の積層方向に沿って重ねるように、前記複数の収納枠を収納可能である、
請求項１５に記載の成膜装置。

【請求項17】

成膜対象物の周面に位置する複数の成膜領域に成膜する成膜方法であって、
噴出装置から前記成膜対象物に向けて成膜材料を噴出させる工程と、
前記成膜対象物及び／又は前記噴出装置を回転軸周りに回転させて、前記成膜対象物に対する前記成膜材料の噴出位置を回転方向に変化させる工程と、
を含み、
前記成膜対象物及び／又は前記噴出装置の回転動作に伴い、複数の前記成膜領域に対して前記成膜材料が噴出され、成膜が行われる、
成膜方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、成膜装置及び成膜方法に関する。

【背景技術】

【0002】

成膜方法として、高速粒子衝突技術や溶射法が知られている。高速粒子衝突技術の一例として、特許文献１には、成膜対象物に固相状態の粒子を高速で衝突させることで金属膜を形成する成膜方法が開示されている。溶射法の一例として、特許文献２には、膜の材料をプラズマ溶射することで電池の構成膜を形成する成膜方法が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００９－０７６８７２号公報

【文献】特開平６―１９６１７９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１又は特許文献２の成膜方法を用いて複数箇所に成膜する場合、材料ロスを低減するためには、成膜箇所を変更する度に材料の噴出を一時的に停止し、当該材料の噴出装置に対する成膜対象物の相対位置や相対姿勢を変更する必要があり、成膜効率が低い。

【0005】

本開示は、成膜対象物の複数箇所に効率的に成膜する成膜装置および成膜方法を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の成膜装置は、成膜対象物の周面に位置する複数の成膜領域に成膜する成膜装置であって、開口を有しており、前記開口を介して前記成膜領域が露出するように前記成膜対象物を固定する固定枠と、前記成膜対象物に向けて成膜材料を噴出する噴出装置と、前記固定枠及び／又は前記噴出装置を回転軸周りに回転させて、前記成膜対象物に対する前記成膜材料の噴出位置を回転方向に変化させる駆動装置と、を備え、前記固定枠及び／又は前記噴出装置の回転動作に伴い、複数の前記成膜領域に対して前記成膜材料が噴出される。

【0007】

本開示の成膜方法は、成膜対象物の周面に位置する複数の成膜領域に成膜する成膜方法であって、噴出装置から前記成膜対象物に向けて成膜材料を噴出させる工程と、前記成膜対象物及び／又は前記噴出装置を回転軸周りに回転させて、前記成膜対象物に対する前記成膜材料の噴出位置を回転方向に変化させる工程と、を含み、前記成膜対象物及び／又は前記噴出装置の回転動作に伴い、複数の前記成膜領域に対して前記成膜材料が噴出され、成膜が行われる。

【発明の効果】

【0008】

本開示によれば、成膜対象物の複数箇所に効率的に成膜する成膜装置および成膜方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、第１実施形態に係る成膜装置を模式的に示す斜視図である。

【図2】図２は、第１実施形態に係る固定枠に成膜対象物を収納する様子を示す斜視図である。

【図3】図３は、固定枠への成膜対象物の固定方法の一例を示す成膜装置の縦断面図である。

【図4】図４は、第２実施形態に係る成膜装置を説明する斜視図である。

【図5】図５は、第２実施形態に係る収納枠を説明する斜視図である。

【図6】図６は、第２実施形態に係る成膜装置の横断面図である。

【図7】図７は、変形例１に係る成膜装置の横断面図である。

【図8】図８は、変形例２に係る成膜装置の横断面図である。

【図9】図９は、変形例３に係る成膜装置の横断面図である。

【図10】図１０は、変形例４に係る成膜装置の横断面図である。

【図11】図１１は、変形例５に係る成膜装置が実行する成膜方法を説明する横断面図である。

【図12】図１２は、変形例６に係る成膜装置を示す横断面図である。

【図13】図１３は、変形例７に係る成膜装置が実行する成膜方法を説明する横断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本開示の各実施形態及び各変形例について、図面を参照しつつ説明する。なお、各図において共通する構成要素については同一の符号を付し、それらの説明は適宜省略する。

【0011】

［第１実施形態］
図１は、第１実施形態に係る成膜装置１００を模式的に示す斜視図である。図２は、第１実施形態に係る固定枠２０に成膜対象物１を収納する様子を示す斜視図である。図３は、固定枠２０への成膜対象物１の固定方法の一例を示す縦断面図である。

【0012】

本実施形態では、成膜対象物１である直方体形状の電子部品を複数積層して、それぞれの成膜対象物１の４つの側面を成膜領域１２として、電極を形成する場合を例に挙げて説明する。なお、成膜対象物１の周面１１のうちの成膜領域１２を除く領域には、後述の成膜材料３が付着しないように所定の表面加工が施されている。表面加工だけでなく、成膜対象物１の成膜領域１２以外の部位が、成膜されにくい材料で形成されていてもよい。

【0013】

成膜装置１００は、固定枠２０、噴出装置６０、及び、駆動装置８０を備えている。固定枠２０は、成膜対象物１を収納する。噴出装置６０は、成膜対象物１に向けて成膜材料３を噴出する装置である。駆動装置８０は、固定枠２０及び噴出装置６０を駆動する装置である。

【0014】

固定枠２０は、枠体２１、軸部２５、押さえ部材２６（図３参照）、及び、弾性保持部２７（図３参照）を備えている。

【0015】

枠体２１は、中空の直方体形状を有しており、その内部に収納空間２４が形成されている（図２参照）。収納空間２４は、複数の成膜対象物１を積層した状態で収納可能である。また、枠体２１の４つの側面２３のそれぞれには、開口３０が形成されている。成膜対象物１は、成膜領域１２がそれぞれ開口３０を介して露出されるように収納空間２４に収納され、固定される。回転軸２に垂直な平面において、枠体２１は、成膜対象物１の４隅を保持する。

【0016】

軸部２５、２５は、枠体２１の底面及び押さえ部材２６の上面に、互いに同軸となるように設けられる。軸部２５、２５は、駆動装置８０によって回転軸２（図１参照）周りに回転される。回転軸２は、軸部２５、２５に沿って固定枠２０を貫いている。これにより、枠体２１、ひいては、成膜対象物１が、回転軸２周りに回転する。

【0017】

図３の押さえ部材２６は、枠体２１の収納空間２４を塞ぐ蓋である。複数の成膜対象物１は、押さえ部材２６によって積層方向に加圧され、成膜対象物１同士の隙間が圧縮された状態で収納空間２４に保持される。これにより、同一の成膜対象物１において厚みがばらついていたとしても、圧縮により隙間が吸収されるので、固定枠２０内の成膜対象物１が安定した姿勢で保持される。

【0018】

弾性保持部２７、２７は、固定枠２０の底部と最下位置の成膜対象物１との間及び押さえ部材２６と最上位置の成膜対象物１との間に配置されている。これにより、成膜対象物１の表面（特に、最上位置の成膜対象物１の上面及び最下位置の成膜対象物１の下面）が保護される。

【0019】

固定枠２０の材料は、噴出装置６０からの成膜材料３の吹き付け圧に耐えられる物質であることが望ましく、例えば、ＳＵＳ材、又は、超鋼材である。

【0020】

図１の噴出装置６０は、回転軸２に対して垂直方向に成膜材料３を噴出するように配置される。これにより、噴出装置６０は、開口３０を介して成膜対象物１に成膜材料３を吹き付けることができる。噴出装置６０には、例えば、固相状態かつ粒子状の成膜材料３を超音速となるように加速して噴出するコールドスプレーガンが適用される。コールドスプレーガンは、成膜材料３の噴出状態が安定するまでに時間を要するので、成膜工程においては間断なく連続して成膜材料３を噴出させることが好ましい。

【0021】

駆動装置８０は、固定枠２０及び／又は噴出装置６０を回転軸２周りに回転させる機構及び回転軸２に沿う軸方向（成膜対象物１の積層方向）に移動させる機構を含む。駆動装置８０は、例えば、固定枠２０を回転軸２周りに回転させる。これにより、同一の成膜対象物１において、成膜対象物１に対する成膜材料３の噴出位置が回転方向に変化する。すなわち、成膜材料３が吹き付けられる成膜領域１２が変更される。したがって、成膜材料３の噴出を止めることなく、同一の成膜対象物１における複数の成膜領域１２に対して、成膜を行うことができる。

【0022】

また、駆動装置８０は、例えば、噴出装置６０を回転軸２に沿う軸方向に移動させる。これにより、成膜対象物１に対する成膜材料３の噴出位置が軸方向に変化する。成膜材料３の噴出を止めることなく、同一の開口３０から露出している複数の成膜対象物１の成膜領域１２に対して、成膜を行うことができる。

【0023】

次に、成膜装置１００を用いた成膜方法の一例について説明する。具体的には、成膜対象物１に対する成膜材料３の噴出位置を、回転方向及び軸方向に変化させながら、成膜する場合について説明する。

【0024】

噴出装置６０が成膜材料３を噴出している間、駆動装置８０は、固定枠２０を回転させながら、噴出装置６０を軸方向に移動させる。このとき、噴出装置６０に対する固定枠２０の回転方向における相対速度（ここでは、固定枠２０の周速）Ｓ、及び、固定枠２０に対する噴出装置６０の軸方向における相対速度（ここでは、噴出装置６０の移動速度）Ｖが、以下の（１）及び（２）式で示されている関係式を満たすことで、成膜装置１００は、安定した成膜を実行できる。
０．２５ｍｍ／ｓｅｃ≦｜Ｖ｜≦５ｍｍ／ｓｅｃ （１）
８０≦｜Ｓ／Ｖ｜≦５００ （２）

【0025】

また、成膜装置１００を用いた成膜方法の他の一例として、駆動装置８０は、噴出装置６０を軸方向に移動させている間、固定枠２０の回転を停止させてもよい。より具体的には、成膜装置１００は、１つの開口３０が噴出装置６０に対向するように固定枠２０の向きを固定し、当該開口３０から露出された成膜領域１２に対する成膜を行う。そして、当該成膜領域１２に対する成膜が完了した後、駆動装置８０は、固定枠２０を回転させて別の開口３０が噴出装置６０に対向するようにし、その開口３０から露出された成膜領域１２に対する成膜を行う。噴出装置６０は、固定枠２０の回転中も成膜材料３の噴出を継続する。

【0026】

このとき、駆動装置８０は、噴出装置６０を回転軸２に平行に、つまり、１次元的に移動させてもよいし、成膜材料３の噴出方向に垂直な平面に沿って、つまり、２次元的に移動させてもよい。例えば、駆動装置８０は、図１に示されているように、軌跡７に沿って噴出装置６０を移動させてもよい。

【0027】

なお、駆動装置８０は、固定枠２０を回転させずに、噴出装置６０を回転軸２周りに回転させることで、同一の成膜対象物１において、成膜材料３が吹き付けられる成膜領域１２を変更させてもよい。

【0028】

また、駆動装置８０は、噴出装置６０を軸方向に移動させずに、噴出装置６０に対して固定枠２０を軸方向に移動させることで、成膜材料３の照射対象の成膜対象物１を変更させてもよい。

【0029】

上述したように、本実施形態にかかる成膜装置１００は、成膜対象物１の周面１１に位置する複数の成膜領域１２に成膜する成膜装置１００～１０８であって、開口３０を有しており、開口３０を介して成膜領域１２が露出するように成膜対象物１を固定する固定枠２０と、成膜対象物１に向けて成膜材料３を噴出する噴出装置６０と、固定枠２０及び／又は噴出装置６０を回転軸２周りに回転させて、成膜対象物１に対する成膜材料３の噴出位置を回転方向に変化させる駆動装置８０と、を備えている。固定枠２０及び／又は噴出装置６０の回転動作に伴い、複数の成膜領域１２に対して成膜材料３が噴出される。

【0030】

よって、噴出装置６０による成膜材料３の噴出を継続しながら、周方向に並んで配置された複数の成膜領域１２に成膜できるので、成膜対象物１の複数の成膜領域１２に効率的に成膜することができる。

【0031】

例えば、特許文献１及び２の成膜方法を利用する場合、材料ロスを少なくするためには、材料の照射対象の成膜領域を変更するたびに、材料の噴出を一時的に停止し、噴出装置に対する成膜対象物の相対位置又は相対姿勢を変更し直す必要がある。特に、成膜対象物が小型の電子部品の場合、成膜対象物に対する噴出装置の相対位置又は相対姿勢の変更に要する工数や時間が多くなる。

【0032】

本実施形態に係る成膜装置１００は、上述の固定枠２０と、噴出装置６０と、駆動装置８０と、を備えているので、成膜材料３の照射対象の成膜領域１２を容易に変更することができる。よって、成膜材料３の噴出を継続しつつ、成膜材料３の照射対象の成膜領域１２を変化させたとしても、成膜材料３のロスは小さい。特に、コールドスプレーガンのように、噴出状態が安定するまでに時間を要する噴出装置６０を用いる場合、成膜材料３を間断なく連続して噴出させることで、成膜時間を短縮することができる。

【0033】

また、一度固定枠２０に成膜対象物１を固定させれば、噴出装置６０に対して固定枠２０を相対的に回転させることで、成膜材料３の照射対象の成膜領域１２を変化させることができる。このため、成膜装置１００は、例えば、本実施形態のように、成膜対象物１における周方向の異なる面に成膜領域１２がある場合に、当該成膜領域１２に対して、効率的に成膜できる。

【0034】

駆動装置８０は、回転軸２周りに固定枠２０を回転させる。この場合、噴出装置６０を回転軸２周りに回転させる場合と比べて、成膜装置１００を小型化できる。

【0035】

また、駆動装置８０は、固定枠２０及び／又は噴出装置６０を回転軸２に沿う軸方向に移動させて、成膜対象物１に対する成膜材料３の噴出位置を軸方向に変化させる。これにより、積層された複数の成膜対象物１の成膜領域１２のように、複数の成膜領域１２が軸方向に並んで位置している場合に、当該成膜領域１２に対して効率的に成膜することができる。

【0036】

また、回転方向における噴出装置６０に対する固定枠２０の相対速度Ｓと、軸方向における固定枠２０に対する噴出装置６０の相対速度Ｖとは、上述の（１）及び（２）式を満たす。これにより、成膜装置１００は、安定した成膜を実行できる。

【0037】

また、成膜装置１００を用いて成膜を行うに際して、別の成膜方法が採用されてもよい。例えば、固定枠２０に対して噴出装置６０を軸方向に相対移動させている間、噴出装置６０に対する固定枠２０の相対的な回転を停止させてもよい。この場合、駆動装置８０は、所定厚さで成膜を行うために固定枠２０に対する噴出装置６０の相対速度Ｖだけを高精度に制御すればよいので、駆動制御が簡単になる。

【0038】

上述の実施形態では、成膜領域１２は、成膜対象物１の４つの側面にそれぞれ位置しているが、成膜領域１２は複数であればよく、例えば、対向する２つの側面のみに成膜領域１２が位置していてもよい。この場合、固定枠２０には、１つの成膜対象物１の成膜領域１２の数に合わせた数の開口３０が形成されていてもよい。

【0039】

また、成膜対象物１の形状は、円柱形状であり、曲面状の側面に複数の成膜領域１２が位置していてもよい。このような場合であっても、本実施形態に係る成膜装置１００によれば、成膜対象物１の複数箇所に効率的に成膜することができる。

【0040】

さらに、成膜領域１２は、成膜対象物１の平面状の面に複数位置していてもよい。この場合、駆動装置８０は、固定枠２０に対する噴出装置６０の相対位置を変更することで、噴出装置６０から噴出される成膜材料３の照射対象の成膜領域１２を変更する。このような場合でも、成膜対象物１の複数の成膜領域１２に効率的に成膜することができる。

【0041】

［第２実施形態］
図４は、第２実施形態に係る成膜装置１０１を説明する斜視図である。図５は、第２実施形態に係る収納枠４０を説明する斜視図である。図６は、第２実施形態に係る成膜装置１０１の横断面図である。なお、図６において、噴出装置６０及び駆動装置８０の図示を省略している。

【0042】

本実施形態に係る成膜装置１０１は、固定枠２０、噴出装置６０、及び、駆動装置８０を備えている。第２実施形態に係る成膜装置１０１は、第１実施形態に係る成膜装置１００と比較して、成膜対象物１が収納枠４０に収納された状態で、固定枠２０に収納されている点が異なる。以下、主に第１実施形態と異なる点を説明する。

【0043】

収納枠４０は、成膜装置１０１の一構成要素ではなく、成膜対象物１の搬送用ケースである。収納枠４０は、図５に示されているように、枠体４１及び押さえ部材４２を備えている。枠体４１は、その内部に収納空間４４が形成されている。また、枠体４１の４つの側面のそれぞれには、開口５０が形成されている。成膜対象物１は、成膜領域１２がそれぞれ開口５０を介して露出されるように収納空間２４に収納され、固定される。押さえ部材４２は、固定枠２０の押さえ部材２６と同じ機能及び構成を有する部材である。

【0044】

収納枠４０は、複数の成膜対象物１を積層した状態で収納可能である。成膜対象物１は、例えば、一般的なパーツフィーダー等の収納装置を利用して収納枠４０に収納される。回転軸２に垂直な平面において、収納枠４０は、図６に示されているように、成膜対象物１の４隅を保持する。

【0045】

本実施形態の固定枠２０は、収納枠４０を複数個収納可能である。例えば、図４に示されているように、複数の成膜対象物１を収納している収納枠４０は、成膜対象物１の積層方向に沿って重ねられて固定枠２０に収納される。なお、収納枠４０に収納され、さらに、固定枠２０に収納されている成膜対象物１の成膜領域１２は、固定枠２０の開口３０及び収納枠４０の開口５０を介して露出される。

【0046】

固定枠２０は、押さえ部材２６により圧縮するように収納枠４０を保持する。回転軸２に垂直な平面において、固定枠２０は、図６に示されているように、収納枠４０の４隅の外側を支持する形状を有する。

【0047】

固定枠２０の開口３０の開口幅Ｘ１は、収納枠４０の開口５０の開口幅Ｘ２以下の長さを有する。上述したように、噴出装置６０は、コールドスプレー法により固相の粒子状の成膜材料３を高速で成膜対象物１に衝突させる装置である。例えば、樹脂材料等の脆性材料にコールドスプレー法により成膜材料３を吹き付けた場合、樹脂材料がブラストされ、削れてしまう虞がある。しかし、固定枠２０の開口３０の開口幅Ｘ１を、収納枠４０の開口５０の開口幅Ｘ２以下の長さとすることで、成膜材料３が収納枠４０に吹き付けられなくなり、削れ等の収納枠４０の損傷を抑制できる。よって、収納枠４０は、固定枠２０に比べて強度が小さくてもよく、樹脂材料等、比較的安価な材料で作製されてもよい。また、開口３０の開口幅Ｘ１が、開口５０の開口幅Ｘ２以下の長さを有することで、収納枠４０に対する成膜材料３の付着を抑制できる。

【0048】

第２実施形態によれば、第１実施形態と同様の作用・効果を得ることができる。

【0049】

第２実施形態では、複数の成膜対象物１は、開口５０を有する収納枠４０に、開口５０を介して周面１１が露出するように積層して収納されており、固定枠２０は、成膜材料３が、固定枠２０の開口３０及び収納枠４０の開口５０を介して成膜対象物１に到達するように、収納枠４０を収納可能である。よって、複数の成膜対象物１をまとめて搬送することができるとともに、まとめて固定枠２０に固定できる。

【0050】

また、固定枠２０は、成膜対象物１の積層方向に沿って重ねるように、複数の収納枠４０を収納可能である。なお、固定枠２０に対する収納枠４０の収納数は限定されず、１つであってもよい。

【0051】

第２実施形態において、成膜対象物１に位置する成膜領域１２の数は複数であればよい。収納枠４０は、１つの成膜対象物１の成膜領域１２の数に合わせた数の開口５０が形成されていてもよい。

【0052】

以上、本開示の第１及び第２実施形態に基づいて具体的に説明したが、本開示は上記第１及び第２実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。以下、変形例について説明する。

【0053】

［変形例１］
以下、変形例１について、主に第２実施形態と異なる点を説明する。

【0054】

図７は、変形例１に係る成膜装置１０２の横断面図である。なお、図７において、駆動装置８０の図示を省略している。変形例１に係る固定枠２０は、円柱形状を有し、固定枠２０の中心軸が回転軸２に沿うように配置されている。

【0055】

成膜時に固定枠２０に成膜材料３が吹き付けられるため、固定枠２０の側面２３に成膜材料３が付着する。この側面２３を洗浄するために、成膜装置１０２は、ブラシ１１２を有する洗浄装置１１０をさらに備えてもよい。この場合、回転軸２に対して垂直な平面において、固定枠２０の外形が円形であることにより、洗浄装置１１０は、安定したブラシ洗浄を実行でき、側面２３から成膜材料３を効果的に落とすことができる。

【0056】

なお、成膜装置１０２は、ブラシ洗浄用の洗浄装置１１０に代えて、高圧ガスを側面２３に吹き付ける洗浄装置１１０を備えていてもよい。

【0057】

［変形例２］
以下、変形例２について、主に第２実施形態と異なる点を説明する。

【0058】

図８は、変形例２に係る成膜装置１０３の横断面図である。なお、図８において、駆動装置８０の図示を省略している。変形例２に係る固定枠２０には、第２実施形態と同様、収納枠４０が収納される収納空間２４が形成されている。開口３０は、回転軸２に垂直な平面において、開口幅Ｘ１が収納空間２４に近づくほど小さくなるように形成されている。

【0059】

よって、回転軸２周りに固定枠２０及び／又は噴出装置６０が回転し、成膜領域１２に対して噴出装置６０が斜め方向に位置する場合であっても、成膜材料３が固定枠２０に遮蔽されることなく、成膜領域１２に吹き付けられる。したがって、成膜材料３をより一層無駄なく有効利用することができる。

【0060】

［変形例３］
以下、変形例３について、主に変形例１と異なる点を説明する。図９は、変形例３に係る成膜装置１０４の横断面図である。なお、図９において、噴出装置６０及び駆動装置８０の図示を省略している。変形例１に係る固定枠２０と同様に、変形例３に係る固定枠２０は、円柱形状を有し、固定枠２０の中心軸が回転軸２に沿うように配置されている。

【0061】

変形例３に係る固定枠２０の側面２３は、表面コート５に覆われている。表面コート５の材料は、例えば、フッ素ゴムやシリコンゴム等の耐熱性の低弾性材料、または、セラミックコート等の硬度が高い材料である。

【0062】

このように、固定枠２０の側面２３が表面コート５に覆われているので、成膜領域１２に向けて噴出された成膜材料３が、固定枠２０の側面２３に付着しにくくなる。また、側面２３に成膜材料３が付着したとしても、ブラシ洗浄や高圧ガスの吹き付け等の洗浄処理により、側面２３から成膜材料３を除去することが容易である。

【0063】

特に、表面コート５の材料を低弾性材料とすることで、成膜材料３が側面２３に対してより一層付着しにくくなる。また、洗浄処理により、側面２３から成膜材料３を除去することがより一層容易になる。その理由は、表面コート５の材料を硬度が高い材料とすると、成膜材料３の粒子が側面２３に衝突した際に変形し、アンカー効果により側面２３に比較的強く付着してしまう場合があり、クリーニング性が低下する傾向があるからである。

【0064】

［変形例４］
以下、変形例４について、主に変形例１と異なる点を説明する。図１０は、変形例４に係る成膜装置１０５の横断面図である。なお、図１０において、噴出装置６０及び駆動装置８０の図示を省略している。変形例３に係る固定枠２０と同様に、変形例３に係る固定枠２０は、円柱形状を有し、固定枠２０の中心軸が回転軸２に沿うように配置されており、さらに、固定枠２０の側面２３が表面コート５で覆われている。

【0065】

変形例４に係る固定枠２０は、側面２３に加えて、開口３０を囲む開口側面２８も表面コート５で覆われている。変形例４によれば、変形例３と同様の作用・効果が得られる。

【0066】

［変形例５］
以下、変形例５について、主に変形例１と異なる点を説明する。図１１は、変形例５に係る成膜装置１０６が実行する成膜方法を説明する横断面図である。なお、図１１において、駆動装置８０の図示を省略している。

【0067】

変形例５に係る成膜装置１０６は、固定枠２０、噴出装置６０、及び、駆動装置８０に加えて、マスク９０を備えている。マスク９０は、固定枠２０と噴出装置６０との間に配置される。これにより、成膜対象物１に対する成膜材料３の照射領域が制限される。マスク９０によって制限される照射領域の寸法Ｘ３は、開口３０の開口幅Ｘ１よりも小さい。したがって、成膜時において、固定枠２０に対する成膜材料３の吹きつけを防止できる。

【0068】

特に、１つの開口３０から露出された成膜領域１２に対する成膜を完了させてから、固定枠２０を回転させ、別の開口３０から露出された成膜領域１２に対する成膜を行う方法が採用される場合に、成膜時の固定枠２０に対する成膜材料３の吹き付け防止効果が高い。

【0069】

なお、マスク９０が回転軸２に垂直な平面において円形状を有する固定枠２０に倣った形状を有することで、成膜時における、固定枠２０に対する成膜材料３の付着、成膜材料３の回り込みによるマスク９０の固定枠２０側の表面への成膜材料３の付着、及び、成膜装置１０６内部の成膜材料３による汚染が抑制される。

【0070】

なお、変形例５に係る固定枠２０とは異なる外形の固定枠２０を有する第１実施形態、第２実施形態、及び、変形例３に係る成膜装置１００、１０１、１０３が、マスク９０をさらに備えていてもよい。

【0071】

［変形例６］
以下、変形例６について、主に変形例５と異なる点を説明する。図１２は、変形例５に係る成膜装置１０７を示す横断面図である。なお、図１２において、駆動装置８０の図示を省略している。

【0072】

変形例６に係るマスク９０の表面９１は、マスクコート６に覆われている。この表面９１は、噴出装置６０側の表面である。マスクコート６の材料は、表面コート５と同じ材料である。

【0073】

このように、マスク９０の表面９１がマスクコート６に覆われているので、マスク９０の表面９１に成膜材料３が付着しにくくなる。また、洗浄処理により、マスク９０の表面９１から成膜材料３を除去することが容易となる。

【0074】

［変形例７］
以下、変形例７について、主に変形例５と異なる点を説明する。図１３は、変形例７に係る成膜装置１０８が実行する成膜方法を説明する横断面図である。なお、図１３において、駆動装置８０の図示を省略している。

【0075】

成膜装置１０８は、固定枠２０を複数個備えている。また、成膜装置１０８は、装填エリア２１０、成膜エリア２２０、及び、取出エリア２３０を備えている。

【0076】

装填エリア２１０では、成膜対象物１が収納された収納枠４０を固定枠２０に装填する動作（以下、「装填動作」と称す。）が実行される。成膜エリア２２０では、成膜対象物１に対する成膜動作が実行される。取出エリア２３０では、成膜済みの成膜対象物１を固定枠２０から取り出す動作（以下、「取出動作」と称す。）が実行される。

【0077】

成膜装置１０８は、各エリアで、収納枠４０の装填動作、成膜動作、及び取出動作を並行して実行する。そして、各動作が完了すると、成膜装置１０８は、収納枠４０が収納された固定枠２０を装填エリア２１０から成膜エリア２２０に移動させ、成膜済の成膜対象物１が収納された固定枠２０を成膜エリア２２０から取出エリア２３０に移動させ、空の固定枠２０を取出エリア２３０から装填エリア２１０に移動させる。そして、成膜装置１０８は、各エリアで、固定枠２０に対して、装填動作、成膜動作、及び、取出動作を実行する。このように、成膜装置１０８は、固定枠２０のエリア間の移動、及び、各エリアでの装填動作、成膜動作、及び、取出動作を次々に実行する。

【0078】

変形例７に係る成膜装置１０８は複数の固定枠２０を有するので、上述のように、成膜対象物１が収納された固定枠２０を成膜エリア２２０に迅速に供給する動作を実行できる。上述したように、噴出装置６０は、コールドスプレー法を利用して成膜材料３を噴出する装置である。このため、成膜材料３の噴出時のガス圧と成膜材料３の供給量とを安定させるうえで、成膜材料３の噴出を途中で停止させることなく、継続的に噴出させることが望ましい。

【0079】

変形例７に係る成膜装置１０８によれば、固定枠２０に収納された成膜対象物１を途切れることなく成膜エリア２２０に供給できる。よって、噴出装置６０による成膜材料３の噴出を継続しつつ、成膜材料３を有効利用できる。すなわち、成膜材料３の噴出時のガス圧と成膜材料３の供給量とを安定させつつ成膜材料３の噴出に使用されるガス及び成膜材料３の使用量を大幅に削減しながら、大量の成膜対象物１に対して成膜することができる。

【0080】

なお、成膜装置１０８は、固定枠２０を４以上有する場合、装填動作、及び、成膜動作を並行して実行すれば、固定枠２０に収納された成膜対象物１を途切れることなく成膜エリア２２０に供給できる。すなわち、少なくとも装填動作、及び、成膜動作を並行して実行すれば、成膜材料３の噴出時のガス圧と成膜材料３の供給量とを安定させつつ成膜材料３の噴出に使用されるガス及び成膜材料３の使用量を大幅に削減しながら、大量の成膜対象物１に対して成膜することができる。また、成膜装置１０８は、取出動作、及び、成膜動作を並行して実行することで、空の固定枠２０を早急に準備することができる。

【0081】

なお、図１３にはマスク９０が示されているが、成膜装置１０８は必ずしもマスク９０を備えていなくてもよい。

【0082】

［その他の変形例］
変形例１に係る成膜装置１０２に限らず、成膜装置１００、１０１、１０３～１０８も、ブラシ洗浄用の洗浄装置１１０又は高圧ガスを側面２３に吹き付ける洗浄装置１１０を備えていてもよい。

【0083】

図７～図１３には、成膜対象物１は収納枠４０に収納された状態で固定枠２０に収納されていることが示されている。しかしながら、変形例１～７において、収納枠４０に収納されていない成膜対象物１が固定枠２０に収納されていてもよい。

【0084】

上述した各実施形態及び各変形例では、噴出装置６０は、コールドスプレーガンであるとして説明した。噴出装置６０は、粒子状の成膜材料３を音速以下の速度で加速して、噴出する装置であってもよい。また、噴出装置６０は、成膜材料３を溶射する装置であってもよい。

【0085】

成膜装置１００～１０８が、成膜により電極を形成する装置であることを例に説明したが、膜を形成する装置であれば電極の形成に限定されない。また、成膜対象物１は、必ずしも電子部品でなくてもよく、例えば、電子部品、製鉄プロセスで使用される鋳型、および、ロール、並びに、自動車のホイール、および、ガスタービンの構成部品等の各種金属部材であってもよい。

【産業上の利用可能性】

【0086】

本開示に係る成膜装置および成膜方法は、成膜対象物の複数箇所に成膜する成膜装置および成膜方法に好適である。

【符号の説明】

【0087】

１ 成膜対象物
２ 回転軸
３ 成膜材料
４ 中心軸
５ 表面コート
６ マスクコート
７ 軌跡
１１ 周面
１２ 成膜領域
２０ 固定枠
２１ 枠体
２３ 側面
２４ 収納空間
２５ 軸部
２６ 押さえ部材
２７ 弾性保持部
２８ 開口側面
３０ 開口
４０ 収納枠
４１ 枠体
４２ 押さえ部材
４４ 収納空間
５０ 開口
６０ 噴出装置
６１ 噴出口
８０ 駆動装置
９０ マスク
９１ 表面
１００ 成膜装置
１１０ 洗浄装置
１１２ ブラシ
２１０ エリア
２２０ エリア
２３０ エリア
Ｘ１ 開口幅
Ｘ２ 開口幅
Ｘ３ 照射領域の寸法

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】