JP2013087321A - マスキング成膜方法 - Google Patents

Abstract

【課題】成膜用ワークの形状、構造に拘わらず、必要な面のみを安価に成膜できるマスキング成膜方法を提供する。
【解決手段】成膜用ワーク（Ｗ）を固定側金型（１０）と可動側金型（１５）とにより成形するとき、成膜する面は、固定側金型（１０）と可動側金型（１５）とで構成されるキャビテイ（Ｃ）により直接成形し、マスキングする面はキャビテイ（Ｃ）内に挿入したマスキング治具（１）により成形する。成膜不要な面にはマスキング治具（１）が付着して覆われているので、そのまま成膜室に搬入して成膜を開始する。
【選択図】図２

Description

本発明は、樹脂製の基板のような成膜用ワークの所定箇所をマスキングして成膜室に搬入し、そして搬入したワークの所定面のみに薄膜を形成するマスキング成膜方法に関するものである。

成膜用ワークの表面の一部に数μｍオーダの薄膜を有する製品として、例えば自動車に装備されるフロントランプを挙げることがきる。このフロントランプは蒸着装置あるいは成膜装置により製造されるが、成膜装置は磁気デイスクの生成、ＣＤ／ＤＶＤの記録面の金属膜の生成、液晶表示装置の透明電極の生成、光触媒膜の生成にも適用されている。このような薄膜を有する製品は、射出成形により基板が成形され、そして成膜しない部分はマスキングされ、そして成膜室にセットされ、次いで後述するような成膜要素により必要な面に薄膜が形成されている。また、基板上の有機発光層を保護する保護膜も同様な成膜装置により形成されている。

成膜用ワークの表面に薄膜を形成する蒸着方法あるいは成膜方法は、従来周知で、例えば成膜用ワークの表面とターゲット材料とを対向させておき、数Ｐａ〜数１０Ｐa程度のアルゴンガス雰囲気中でターゲット材料に数ｋVの負の電圧を印加し、そして放電させて薄膜を形成するスパッタリング方法、真空室中で電子銃から発生する電子ビームをターゲット材料に照射して、加熱蒸発させ、ワークの表面に成膜する電子ビーム蒸着方法、ワークに数ｋVの負の電圧を印加し数Pａのアルゴンガスの圧力下で真空蒸着するイオンプレーティング方法、プラズマ成膜方法等が知られ、また化学蒸着法も知られている。

特開２００８−２２１５７５号公報 特開平１１−８０９２７号公報

特許文献１には、固定側型と移動金型とにより成形される一対の半中空体の一方の半中空体の内表面すなわち成膜用ワークの表面を、固定側金型に残した状態で、ターゲット電極、基板電極、真空吸引管等の蒸着要素が設けられている蒸着用チャンバーで覆って、固定側金型内で蒸着する成膜装置が示されている。特許文献２には、成膜室の壁面がマスキング機能を兼ねたアースシールド材（防着体）で覆われた成膜装置が示されている。

特許文献１に示されている蒸着装置によると、必要な箇所が成膜されるので、格別に問題はない。また、特許文献２に記載されている成膜装置によると、成膜室の壁面を覆う防着体を備え、この防着体が樹脂により一体成形されているので、複数枚の防着板から構成されている場合に比較して作業性は良好である。しかしながら、成膜用ワークの所要箇所のみに成膜するマスキング成膜方法の実施には適用できない。すなわち、図１の（ア）に示されているような略立方体を呈する成膜用ワークの頂面Ａと前側面Ｃは全ての面が成膜される部分で、底面Ｂと両側面Ｅ、Ｅは、前側面Ｃとワークを横切る略中間点あるいは中間線「ｂ」との間が成膜される部分となり、後側面Ｄと、底面Ｂと両側面Ｅ、Ｅの、後側面Ｄと中間線「ｂ」との間は非成膜部分となっているワークに成膜する場合を考えると、上記特許文献２に記載の成膜装置により効率的に成膜することはできない。マスキングする面は異なる４面からなっているからである。成膜室に搬入する前のマスキング作業に時間がかかる。また、マスキング材を取り除き、製品に仕上げるのにも手間がかかり、全体としてコスト高になる。
したがって、本発明は、成膜用ワークの形状、構造に拘わらず、必要な面のみを安価に成膜できるマスキング成膜方法を提供することを目的としている。換言すると、簡単にマスキングして安価に高品質の薄膜を有する製品を製造できるマスキング成膜方法を提供することを目的としている。

本発明によると、成膜用ワークは、一般に射出成形により成形する。この射出成形には、従来周知のように、固定側金型と可動側金型とを適用し、成膜する面あるいは部分は、前記固定側金型と可動側金型とで構成されるキャビテイにより直接成形し、マスキングする面あるいは箇所はキャビテイ内に挿入したマスキング部材あるいはマスキング治具により成形する。

このようにして形成された成膜用ワークを金型から取り出すと、成膜用ワークの成膜不要な面にはマスキング治具が付着して覆われているので、そのまま成膜室に搬入し、直ちに成膜要素を起動して成膜を開始する。成膜終了後、成膜室から取り出す。必要に応じてマスキング治具を切り離す。

すなわち、請求項１に記載の発明は、上記目的を達成するために、固定側金型と可動側金型とのパーティング面間に構成されるキャビテイに溶融樹脂を射出して成膜用ワークを成形する成形工程と、前記成形工程で成形された成膜用ワークを成膜室に搬入して成膜する成膜工程とから表面に薄膜を有する製品を製造するとき、前記成形工程時には、成膜用ワークの非成膜部は前記キャビテイに装着したマスキング治具により成形し、前記成膜工程時には前記マスキング治具が付いた状態で前記成膜室に搬入して成膜するように構成される。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の成膜方法において、前記成形工程時には、非成膜部を成形する部分の他に、前記部分から延長した部分を有するマスキング治具を使用するように、請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の成膜方法において、表面に微細な凹凸が付けられたマスキング治具を使用するように、そして請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれかの項に記載の方法において、前記成膜工程後、前記マスキング治具を製品から切り離すように構成される。

以上のように、本発明によると、成膜用ワークの成形時に、非成膜部分はマスキング治具により成形し、マスキング治具が付いた状態で成膜室に搬入して成膜するので、換言すると成膜用ワークを成形するときにマスキングを施すので、マスキングする部分が複雑でも安価にマスキングすることができる。また、他の発明によると、非成膜部を成形する部分の他に、前記部分から延長した部分を有するマスキング治具を使用するので、延長した部分を利用して成膜台に載置することも、さらに他の発明によると、表面に微細な凹凸が付けられているマスキング治具を使用するので、成膜粉すなわちターゲット材料が剥離して成膜室に浮游することがなく、高品位の製品を形成できる。また、他の発明によると、マスキング治具を製品から切り離すこともできる。

本発明の実施形態を示す図で、その（ア）は成膜するワークの例を示す斜視図、その（イ）はマスキング治具の実施の形態を示す斜視図である。 本発明の成膜用ワークの成形の実施に使用される成形金型の例を模式的に示す図で、その（ア）は第１の実施の形態を型閉じ状態で示す断面図、その（イ）は第２の実施の形態を同様に型閉じ状態で示す断面図である。 第１の実施の形態に係る金型により成形された成膜用ワークを示す斜視図である。

以下、本発明の実施の形態を説明する。本実施の形態によると、成膜用ワークＷは、図１の（ア）に示されているように、略方形を呈する頂面Ａと、該頂面Ａと対をなす底面Ｂと、これらの面Ａ、Ｂに略直角の前側面Ｃと、該前側面Ｃと対をなす後側面Ｄと，両側面Ｅ、Ｅとからなり、全体として立方体の形状をしている。そして、多数の点、点で示されている部分すなわち頂面Ａと前側面Ｃは全ての面が成膜される部分で、底面Ｂと両側面Ｅ、Ｅは、前側面Ｃとワークを横切る略中間点あるいは中間線「ｂ」との間が成膜される部分となっている。残りの面すなわち後側面Ｄと、底面Ｂと両側面Ｅ、Ｅの、後側面Ｄと中間線「ｂ」との間は非成膜部分となっている。

すなわち、後側面Ｄと、底面Ｂと両側面Ｅ、Ｅの、後側面Ｄと中間線「ｂ」との間がマスキングする部分で、第１の実施の形態に係るマスキング治具１は、図１の（イ）の斜視図に示されているように略「塵取り箱」状をしている。さらに詳しくは、マスキング治具１は、ワークＷの底面Ｂの、後側面Ｄと中間線「ｂ」との間を覆う、あるいは成形する底壁２と、両側面Ｅ、Ｅの、後側面Ｄと中間線「ｂ」との間を成形する両側壁３、３と、後側面Ｄを成形する後壁４とからなっている。このマスキング治具１は、成膜用ワークに付いた状態で成膜室に搬入されて成膜されるので、マスキング治具１の表面にも成膜される。成膜粉すなわちターゲット材料が剥離して成膜室に浮游すると成膜に支障を来すので、マスキング治具１の表面は、簡単には剥がれないようにサンドブラスト処理などにより微細な凹凸が付けられている。

上記の成膜用ワークＷは、従来周知の金型により成形することができるので、図２には詳しくは示されていないが、成形装置は固定側金型１０と、該固定側金型１０に対して型開閉される可動側金型１５とを備えている。固定側金型１０にはパーティング面Ｐに開口したゲート１１に連なったスプル１２が形成されている。このスプル１２に射出機のノズルがタッチするようになっている。可動側金型１５のパーティング面Ｐには、成膜用ワークＷを成形するための凹部１６が形成されている。さらに、凹部１６には、上記したマスキング治具１が着脱自在に装着される凹部がさらに形成されている。この凹部は、ワークＷ成形用の凹部１６の外側に、マスキング治具１の底壁２が着脱自在に嵌る凹部１３と、後壁４が同様に着脱自在に嵌る凹部１４とからなっている。

成膜装置には、前述もしたように、従来周知のスパッタリング成膜装置、電子ビーム蒸着装置、イオンプレーティング成膜装置、プラズマ成膜装置等が適用できるので、説明は省略する。

次に、上記実施の形態による成膜例について説明する。可動側金型１５を開く。そうしてマスキング治具１を可動側金型１５の凹部１３、１４に装着する。図示されない型締装置により型締めする。型締した状態が図２の（ア）に示されている。型締すると、固定側金型１０のパーティング面Ｐと、可動側金型１５の凹部１６と、マスキング治具１の底壁２と、両側壁３、３と、後壁４とにより成形用ワークＷを成形するためのキャビティＣが構成される。溶融樹脂をスプル１２およびゲート１１を介してキャビティＣに充填する。冷却固化を待って可動側金型１５を開く。図３に示されているように、マスキング治具１が付いた状態で成膜用ワークＷは突き出る。

成膜室の扉を開いて、例えば多関節ロボットなどにより成膜室に搬入して成膜台に載せる。このとき、マスキング治具１の後壁４を成膜台に載せて立てる。そうすると、成膜用ワークＷの、マスキング治具１で覆われている面以外の、頂面Ａ、前側面Ｃ、底面Ｂと両側面Ｅ、Ｅの、前側面Ｃと中間線「ｂ」との間の面にターゲット粒子が到達するようになる。扉を閉める。成膜要素を起動する。例えば、真空源と、不活性ガス供給源とを適宜駆動して成膜室内を数Ｐａ〜数１０Ｐa程度の不活性ガス雰囲気にする。そして、ターゲット材料を予め装着していたターゲット装着台には負の電圧を、成膜台には正の電圧を印加して、放電させる。そうすると、成膜用ワークＷの、マスキング治具１で覆われている面以外の面にターゲット粒子が到達し、従来周知のようにして薄膜が形成される。

成膜動作が終了したら、成膜要素を停止して扉を開け、上記したロボットのようなハンドリング装置により取り出す。マスキング治具１が製品として支障を来すときは、成膜用ワークＷから切り離す。

上記実施の形態によると、マスキング治具１の後壁４を成膜台上に載せるようになっているが、このとき成膜用ワークＷがより安定するように、マスキング治具１の後壁４に延長壁４’を一体的に形成することもできる。図１の（イ）および図２の（ア）に示されている実施の形態と同様な部材には、同じ参照数字を付けて重複説明はしないが、延長壁４’を設けたマスキング治具１’を装着して型締した状態が図２の（イ）に示されている。延長壁４’の代わりに棒状部材で実施できることは明らかである。また、成膜用ワークあるいはマスキング治具の形状により延長壁を他の壁に設けることができることも明らかである。延長壁４’は、マスキング治具１’を製品から切り離すとき利用することもできる。

マスキング治具を製品から切り離すときは、成膜用ワークが充分に冷えて体積が減少してから実施すると、比較的容易にワークから切り離すことができるが、マスキング治具の内面を抜き勾配に形成することもできる。また、離型剤等を適宜使用することもできる。なお、図示の実施の形態によると、マスキング治具は１個の部材から構成されているが、分割された複数個の部材から構成することもできる。

Ｗ 成膜用ワーク
Ａ 頂面 Ｂ 底面
Ｃ 前側面 Ｄ 後側面
Ｅ 側面
１ マスキング治具 ２ 底壁
３ 側壁 ４ 後壁
４’ 延長壁 １０ 固定側金型
１２ スプル １５ 可動側金型
１６ 凹部

Claims (4)

1. 固定側金型と可動側金型とのパーティング面間に構成されるキャビテイに溶融樹脂を射出して成膜用ワークを成形する成形工程と、前記成形工程で成形された成膜用ワークを成膜室に搬入して成膜する成膜工程とから表面に薄膜を有する製品を製造するとき、
   前記成形工程時には、成膜用ワークの非成膜部は前記キャビテイに装着したマスキング治具により成形し、前記成膜工程時には前記マスキング治具が付いた状態で前記成膜室に搬入して成膜することを特徴とするマスキング成膜方法。
2. 請求項１に記載の成膜方法において、前記成形工程時には、非成膜部を成形する部分の他に、前記部分から延長した部分を有するマスキング治具を使用する、マスキング成膜方法。
3. 請求項１または２に記載の成膜方法において、表面に微細な凹凸が付けられたマスキング治具を使用する、マスキング成膜方法
4. 請求項１〜３のいずれかの項に記載の方法において、前記成膜工程後、前記マスキング治具を製品から切り離す、マスキング成膜方法。