JP2004176111A

JP2004176111A - 樹脂蒸着成膜方法及び装置

Info

Publication number: JP2004176111A
Application number: JP2002342424A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Takizawa; 貴博滝澤; Soichi Naganuma; 壮一長沼; Yasushi Arai; 康司新井; Kazutoshi Miyazawa; 和利宮澤
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-11-26
Filing date: 2002-11-26
Publication date: 2004-06-24

Abstract

【課題】比較的簡単に樹脂膜厚分布の均一性を向上できかつ長期間にわたってその膜厚分布を確保できる樹脂蒸着成膜方法及び装置を提供する。
【解決手段】蒸発部１４で樹脂を加熱して発生させた樹脂蒸気を、バルブ部１６と助走部１７を介して回転するドラム状のキャンロール２の円筒面に供給して蒸着させる樹脂蒸着成膜装置において、助走部１７にキャンロール２の円筒面に対向するように複数のノズル穴２４を有する調整板２３を配設し、蒸発部１４側とキャンロール２側の間に圧力差を形成するとともにノズル穴２４の大きさと分布によって膜厚分布を調整するようにした。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子工業におけるコンデンサや整流器の製作のために、蒸着によって樹脂膜を成膜する樹脂蒸着成膜方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、真空中で成膜材料を熱板や電子ビーム等を用いて加熱して蒸発させ、基板に膜を堆積させる蒸着技術は知られている。また、コンデンサ等の製造において、この蒸着技術を用いて誘電体としての樹脂と電極の積層成膜を行うことも知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
また、誘電体としての樹脂の成膜においては、その厚みが容量や耐電圧に大きな影響を与えるために樹脂膜厚は均一である必要があり、そのため樹脂蒸気が基板面に到達する前に規制板を配設し、その規制板に形成した開口部の形状を工夫して膜厚分布の補正が行われている。
【０００４】
以下、従来のドラム回転型のコンデンサ製造装置の例について、図３、図４を参照して説明する。
【０００５】
図３において、チャンバ１内に回転可能なキャンロール２が配設され、そのまわりに工程順に樹脂蒸着ユニット３、樹脂硬化ユニット４、オイルマスキングユニット５、アルミ蒸着ユニット６が配設されている。チャンバ１には排気系７が配設されている。
【０００６】
樹脂蒸着ユニット３には、ヒータ等により加熱される傾斜板８が配置され、傾斜板８の上方には連続的に樹脂１０を送給する樹脂供給手段９が、また傾斜板８とキャンロール２の間にはゲートバルブ１１が配設されている。
【０００７】
以上の構成によるコンデンサの製造工程を説明すると、樹脂蒸着ユニット３において、排気系７によりチャンバ１内を所定の真空度まで排気しながら、傾斜板８の加熱を始めて樹脂蒸着ユニット３を立ち上げる。加熱途中は、蒸発が不安定で、膜質が良くないため、ゲートバルブ１１を閉じてキャンロール２に膜が付かないようにし、蒸発の状態が安定した後、ゲートバルブ１１を開けてキャンロール２の表面に成膜を行う。
【０００８】
樹脂蒸着ユニット３にてキャンロール２に形成された樹脂蒸着膜は、電子ビーム等を照射して加熱する樹脂硬化ユニット４にて加熱硬化され、次にオイルマスキングユニット５にて電極の非形領域のマスキングを行った後、アルミ蒸着ユニット６にてアルミ膜を蒸着させて電極が形成され、再び樹脂蒸着ユニット３に戻る。以上の工程を所定の層数まで繰り返すことで製品が作成される。その後、チャンバ１を大気開放し、完成した製品を取り出し、プレス、電極形成などの工程を経て最終的に製品となる。
【０００９】
次に、樹脂蒸着ユニット３の具体構成を、図４を参照して説明する。樹脂蒸着ユニット３は、人が作業を行うために常温とされた外壁１２と、内蔵したヒータにて加熱された内壁１３を有する二重壁構造に構成され、蒸発部１４と案内部１５を備えている。蒸発部１４に傾斜板８が配設され、この傾斜板８で発生した蒸気が、案内部１５を通ってキャンロール２の周面まで案内される。案内部１５は、蒸発部１４に接続され、ゲートバルブ１１として機能するバルブ部１６と、バルブ部１６とキャンロール２の間の助走部１７と、バルブ部２とは反対側の排気部１８の３つの領域に分かれている。バルブ部１６には、加熱されたバルブ１９が配設されており、このバルブ１９ヲシリンダ２０にて蒸気の流れ方向に平行に移動させることで、図４（ａ）に示すように、蒸発部１４と排気部１８を連通させる待機状態と、図４（ｂ）に示すように、蒸発部１４と助走部１７を連通させる成膜状態との間で切り換えるように構成されている。そして、助走部１７には、バルブ部１６から出た位置の近傍に、成膜領域及び成膜分布を規制する単一の開口２２を形成した規制板２１が配設されている。
【００１０】
【特許文献１】
特開平０５−２５５８４０号公報
【００１１】
【特許文献２】
特開２０００−１２７１８６号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の樹脂蒸着ユニット３の構成では、均一な膜厚分布が得られないという問題がある。すなわち、樹脂の蒸着は、アルミなどの蒸着と異なり、気化した樹脂が直線的な動きではなく、何処にでも回り込むガスに似た挙動を示すため、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、矩形状の単一の開口２２を形成した規制板２１をバルブ部１６の出口近傍に配設していると、開口２２を通って助走部１７を通過してキャンロール２に到達するまで間に、樹脂蒸気が加熱された内壁１３より熱エネルギーが与えられる結果、図５（ｃ）に示すように、内壁１３に近い所では蒸気の密度が薄く、中央に近いところでは蒸気の密度が濃いというように密度分布に差が生じ、その蒸気密度分布に応じた膜厚分布となって均一な膜厚分布で成膜することができない。
【００１３】
そこで、図５（ｂ）に仮想線で示すように、中央部での蒸気密度を低下させるように、開口２２の形状の工夫もなされたが、助走部１７への膜付着等によって助走部１７内の温度が変化することで樹脂蒸気密度が変化してしまうため、再度定期的に調整する必要があった。そのため、成膜中に膜厚分布が変化したり、定期的に設備の稼働を停止して調整するため稼働率が低下したりするという問題があった。
【００１４】
本発明は、上記従来の問題点に鑑み、比較的簡単に樹脂膜厚分布の均一性を向上できかつ長期間にわたってその膜厚分布を確保することができる樹脂蒸着成膜方法及び装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明の樹脂蒸着成膜方法は、樹脂を加熱して発生させた樹脂蒸気を回転するドラム状のキャンロールの円筒面に供給して蒸着させる樹脂蒸着成膜方法であって、キャンロールの円筒面に対向するように複数のノズル穴を配置し、蒸発側とキャンロール側の間に圧力差を形成するとともにノズル穴の大きさと分布によって膜厚分布を調整するものである。
【００１６】
また、本発明の樹脂蒸着成膜装置は、蒸発部で樹脂を加熱して発生させた樹脂蒸気を、バルブ部と助走部を介して回転するドラム状のキャンロールの円筒面に供給して蒸着させる樹脂蒸着成膜装置であって、助走部にキャンロールの円筒面に対向するように複数のノズル穴を有する調整板を配設したものである。
【００１７】
このような構成にて、ノズル穴にて蒸発部側とキャンロール側で圧力差が生じて蒸発部側に適当な内圧が発生し、そのため蒸発部での突沸等によって避けることができない圧力変動や助走部の温度変化を吸収して膜厚に対する影響を抑制することができ、かつノズル穴の大きさと分布によって膜厚分布を調整することでキャンロールの円筒面上に任意の膜厚で均一に成膜することができる。
【００１８】
また、ノズル穴を、キャンロールの回転方向に対して直交する方向に所定のピッチ間隔で１列状に形成するとともに、キャンロールの回転方向に千鳥状に配設し、かつそのピッチ間隔はノズル穴の穴径をＤとして３^１／２×Ｄに設定すると、円形のノズル穴の開口面積をキャンロールの回転方向に累積した累積開口面積のキャンロールの回転方向と直交する方向の分布が最も均一になり、各ノズル穴からキャンロールの円筒面に向けて蒸着されて形成される樹脂膜の膜厚分布を均一にすることができる。
【００１９】
また、ノズル穴は、その穴径を樹脂の性質に応じて設定し、キャンロールの回転方向のピッチ間隔を必要な膜厚に応じて設定すると、各種性質の異なる樹脂について任意の膜厚でかつ膜厚分布の均一な樹脂膜を成膜することができる。また、調整板に形成したノズル穴のキャンロールの回転方向のピッチ間隔を可変に構成すると、膜厚調整・変更を容易に行うことができる。
【００２０】
また、ノズル穴を形成した調整板に加熱手段を配設して、樹脂の性質に応じてノズル穴の温度を調整すると、長期間にわたって上記作用効果を確保することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の樹脂蒸着成膜方法及び装置の一実施形態について、図１、図２を参照して説明する。なお、基本的な構成は図３、図４を参照して説明した従来例と同一であり、同一の構成要素については同一参照符号を付して説明を省略し、主として相違点について説明する。
【００２２】
本実施形態では、図１（ａ）に示すように、バルブ部１６の出口近傍に配設されている開口２２を有する規制板２１とは別に、助走部１７におけるキャンロール２の円筒面の近傍位置に、キャンロール２の円筒面に対向するように複数のノズル穴２４を有する調整板２３を配設している。このキャンロール２の円筒面と調整板２３の間隔は小さい程、ノズル穴２４から出た樹脂蒸気がキャンロール２の円筒面に付着する間に助走部１７の内壁１３から受ける影響が小さいため、蒸気密度分布の均一性を高くできて望ましい。
【００２３】
調整板２３のノズル穴２４は、図２に示すように、キャンロール２の回転方向（矢印Ａ方向）に対して直交する方向に所定のピッチ間隔Ｐで１列状に形成するとともに、キャンロール２の回転方向に千鳥状に配設している。ノズル穴２４は、基本的にその径Ｄを小さくして数を多くする方が、蒸気密度分布の均一性を高くできるが、他方で、樹脂蒸気のノズル穴２４の内周面に対する付着を考慮すれば、径Ｄが大きい程、堆積膜厚と径Ｄの比に応じてその影響度が小さくなるため、長時間の安定性に望ましい。逆に、ノズル穴２４の径Ｄを大きくし過ぎれば、ノズル穴２４の中での蒸気密度分布が無視できなくなる。また、助走部１７の内壁１３の内側空間の投影面積に対するノズル穴２４の総面積の比である開口率は、低いほど助走部１７内部の内圧が上昇し、内圧の変化や樹脂蒸気密度分布の影響を低減できて均一性を安定させることができるが、同時に単位時間当たりの樹脂蒸気の通過量が小さくなるため、蒸着速度を低下させることになる。そこで、ノズル穴２４の径Ｄは、各種の樹脂の性質に応じて最適な径Ｄを選択して設定される。
【００２４】
また、このノズル穴２４のピッチ間隔Ｐは、円形のノズル穴２４の穴径をＤとして３^１／２×Ｄに設定している。このようにピッチ間隔Ｐを設定することにより、図２（ｂ）に示すように、ノズル穴２４によるキャンロール２の回転方向Ａと直交する方向の累積開口面積の変動量を最小にすることができ、その結果、図１（ｂ）に示すように、キャンロール２の円筒面での樹脂蒸気密度分布を均一にすることができる。
【００２５】
さらに、開口率は、ノズル穴２４のキャンロール２の回転方向のピッチ間隔Ｓによって設定するようにしており、キャンロール２の円筒面に形成すべき膜厚に応じてピッチ間隔Ｓが設定される。さらに、調整板２３の構成として、このノズル穴２４のピッチ間隔Ｓを調整可能に構成すると、膜厚調整・変更を容易に行うことができて好ましい。さらに、調整板２３に温度調整可能な加熱手段を設け、ノズル穴２４の温度を精度よく調整できるようにすると、形成しようとする樹脂膜の材料である熱硬化性樹脂がその沸点と硬化点の間の温度差が非常に小さい場合においても、膜厚分布の均一性を長期にわたって安定して確保できて好適である。
【００２６】
本実施形態によれば、以上のようにキャンロール２の円筒面に対向するように複数のノズル穴２４を配置していることで、キャンロール２側に対して助走部１７の内圧を高くでき、そのため蒸発部１４での突沸等によって避けることができない圧力変動や助走部１７への膜付着による温度変化を吸収して膜厚の均一性に対する影響を抑制することができる。
【００２７】
また、ノズル穴２４を、キャンロール２の回転方向に対して直交する方向に穴径をＤとして、ピッチ間隔Ｐ＝３^１／２×Ｄで１列状に形成するとともに、キャンロール２の回転方向に千鳥状に配設しているので、円形のノズル穴２４の開口面積をキャンロール２の回転方向に累積した累積開口面積のキャンロールの回転方向と直交する方向の分布が最も均一になり、各ノズル穴２４からキャンロール２の円筒面に向けて樹脂蒸気が流れて、蒸着形成される樹脂膜の膜厚分布を均一にすることができる。さらに、ノズル穴２４の穴径Ｄは樹脂の性質に応じて設定し、キャンロール２の回転方向のピッチ間隔Ｓを必要な膜厚に応じて設定することによって、各種性質の異なる樹脂について任意の膜厚でかつ膜厚分布の均一な樹脂膜を成膜することができる。
【００２８】
また、ノズル穴２４を形成した調整板２３に加熱手段を配設して、樹脂の性質に応じてノズル穴２４の温度を調整することにより、長期間にわたって上記作用効果を確保することができる。
【００２９】
【発明の効果】
本発明の樹脂蒸着成膜方法及び装置によれば、キャンロールの円筒面に対向するように複数のノズル穴を配置することで蒸発部側とキャンロール側で圧力差が生じて蒸発部側に適当な内圧が発生し、そのため蒸発部での突沸等によって避けることができない圧力変動や膜付着による温度変化などを吸収して膜厚に対する影響を抑制することができ、かつそのノズル穴の大きさと分布によって膜厚分布を調整することでキャンロールの円筒面上に任意の膜厚で均一に成膜することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の樹脂蒸着成膜装置を示し、（ａ）は概略構成図、（ｂ）はキャンロールの円筒面近傍での蒸気密度分布の説明図である。
【図２】同実施形態における調整板を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）はノズル穴の配設状態の説明図である。
【図３】ドラム回転型のコンデンサ製造装置の概略構成図である。
【図４】従来例の樹脂蒸着成膜装置の概略構成を示し、（ａ）は待機状態の断面図、（ｂ）は成膜状態を断面図である。
【図５】従来例の樹脂蒸着成膜装置の作用を示し、（ａ）は断面図、（ｂ）はキャンロール近傍での蒸気密度分布図、（ｃ）は規制板の正面図である。
【符号の説明】
２キャンロール
３樹脂蒸着ユニット（樹脂蒸着成膜装置）
１４蒸発部
１６バルブ部
１７助走部
２３調整板
２４ノズル穴

Claims

樹脂を加熱して発生させた樹脂蒸気を回転するドラム状のキャンロールの円筒面に供給して蒸着させる樹脂蒸着成膜方法であって、キャンロールの円筒面に対向するように複数のノズル穴を配置し、蒸発側とキャンロール側の間に圧力差を形成するとともにノズル穴の大きさと分布によって膜厚分布を調整することを特徴とする樹脂蒸着成膜方法。
ノズル穴は、キャンロールの回転方向に対して直交する方向に所定のピッチ間隔で１列状に形成するとともに、キャンロールの回転方向に千鳥状に配設し、かつそのピッチ間隔はノズル穴の穴径をＤとして３^１／２×Ｄに設定することを特徴とする請求項１記載の樹脂蒸着成膜方法。
ノズル穴は、その穴径を樹脂の性質に応じて設定し、キャンロールの回転方向のピッチ間隔を必要な膜厚に応じて設定することを特徴とする請求項１又は２記載の樹脂蒸着成膜方法。
樹脂の性質に応じてノズル穴の温度を調整することを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の樹脂蒸着成膜方法。
蒸発部で樹脂を加熱して発生させた樹脂蒸気を、バルブ部と助走部を介して回転するドラム状のキャンロールの円筒面に供給して蒸着させる樹脂蒸着成膜装置であって、助走部にキャンロールの円筒面に対向するように複数のノズル穴を有する調整板を配設したことを特徴とする樹脂蒸着成膜装置。
調整板のノズル穴は、キャンロールの回転方向に対して直交する方向に所定のピッチ間隔で１列状に形成するとともに、キャンロールの回転方向に千鳥状に配設し、かつそのピッチ間隔はノズル穴の穴径をＤとして３^１／２×Ｄに設定したことを特徴とする請求項５記載の樹脂蒸着成膜装置。
調整板のノズル穴のキャンロールの回転方向のピッチ間隔を可変に構成したことを特徴とする請求項５又は６記載の樹脂蒸着成膜装置。
調整板に加熱手段を配設したことを特徴とする請求項５〜７の何れかに記載の樹脂蒸着成膜装置。