JP2014053130A - 電気デバイス - Google Patents
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Abstract
【解決手段】デバイス基材1の表面と裏面の双方又はいずれか一方の面に、表面積を広げるための凹凸2,3が施され、その凹凸面にDLC膜に代表される炭素系材料被膜4が成膜された電気デバイス5である。デバイス基材が湾曲可能なフレキシブルなものとした。デバイス基材の凹凸面の表面に金属膜を備え、その金属膜の表面に炭素系材料被膜を成膜した。デバイス基材が導電性を備えたもの又は備えないものである。DLC膜を多層構造にした。多層を異なるDLC原料ガス又は同じDLC原料ガスの膜とした。DLC膜の抵抗率1010〜10-4Ω・cmとした。DLC膜の膜厚0.1〜5μmとした。
【選択図】図2
Description
(1)デバイス基材を小片化して電気デバイスを小型化し、限られたスペースに設置できるようにしても、デバイス基材の表面が凹凸加工されて表面積が広くなっているため、発電効率が向上する。
(2)デバイス基材が湾曲可能であるため、電池本体やキャパシタの形状が電気デバイスの形状に制約されない。
(3)デバイス基材の表面が炭素系膜(例えば、DLC膜)で被覆されているため耐食性が向上する。
(4)デバイス基材又は炭素系膜(例えば、DLC膜)が導電性を有するため、導電性が要求される分野で広く活用できる。
(1)真空チャンバー内にDLCの原料ガスのみならず、窒素とボロンの双方又はいずれか一方を注入して成膜するので、低抵抗率のDLC膜となり、導通性が向上し、耐食性も向上した電気デバイスとなる。
(2)常温〜200℃の低温領域で成膜したので、デバイス基材の樹脂フィルムが耐熱温度の低い樹脂でも、DLC膜成膜時の真空チャンバー内温度により変形又は損傷しにくくなる。
(3)デバイス基材の表面をイオンエッチング処理により洗浄してからDLC膜を成膜したので、DLC膜がデバイス基材の表面に食い付き易くなり、デバイス基材から剥離しにくくなる。
(4)真空チャンバー内の温度、バイアス電圧とRF出力の双方又はいずれか一方を変化させることにより、DLC膜のダイヤモンド構造(SP3結合)とグラファイト構造(SP2結合)の混在比を変化させて抵抗率を制御して成膜するので、低抵抗率のDLC膜を成膜し易い。
本発明における低抵抗DLC膜の成膜方法の一例を図9に基づいて説明する。図9は本発明における低抵抗DLC膜の成膜方法に用いる装置の一例であり、真空チャンバー10、真空ポンプ12、基材取付け部13、RF高周波電源14、上部電極15、DLC原料注入口16、ボロン注入口17、ヒータ18を備えている。
本発明における低抵抗DLC膜の成膜方法は、図10に示す装置を使用して行うこともできる。この成膜方法は前記実施形態と共通する部分はその実施形態と同様である。図10の装置は、真空チャンバー10、真空ポンプ12、基材取付け部13、RF高周波電源14、RF電極22、DLC原料注入口16、ボロン注入口17、ヒータ18、高圧パルス電源21を備えている。
使用ガス:Ar、H2
負パルス電圧:−1〜−15kV
RF出力:50〜1500W
使用ガス:HMDSO(Si系ガス)、CH4、C2H2
負パルス電圧:−1〜−15kV
RF出力:50〜1500W
本件発明者は、前記低抵抗DLC膜の成膜方法で成膜したDLC膜の抵抗率について測定を行った。この測定は一つのDLC膜の複数の測定ポイントについて数回行った。夫々の測定ポイントについての測定結果を図11(a)〜(c)に示す。いずれの場合も、ボロン(B)にトリエチルボロンを使用した場合である。
2 凸部(凸条)
3 凹部(凹条)
4 DLC膜
5 電気デバイス
6 金属膜
7 凸部の立ち上がり部分
10 真空チャンバー
12 真空ポンプ
13 基材取付け部
14 RF高周波電源
15 上部電極
16 DLC原料注入口
17 ボロン注入口
18 ヒータ
20 プラズマ
21 高周波パルス電源
22 RF電極
(1)デバイス基材を小片化して電気デバイスを小型化し、限られたスペースに設置できるようにしても、デバイス基材の表面が凹凸加工されて表面積が広くなっているため、発電効率が向上する。
(2)デバイス基材が湾曲可能であるため、電池本体やキャパシタの形状が電気デバイスの形状に制約されない。
(3)デバイス基材の表面が炭素系膜(例えば、DLC膜)で被覆されているため耐食性が向上する。
(4)デバイス基材又は炭素系膜(例えば、DLC膜)が導電性を有するため、導電性が要求される分野で広く活用できる。
(1)真空チャンバー内にDLCの原料ガスのみならず、窒素とボロンの双方又はいずれか一方を注入して成膜するので、低抵抗率のDLC膜となり、導通性が向上し、耐食性も向上した電気デバイスとなる。
(2)常温〜200℃の低温領域で成膜したので、デバイス基材の樹脂フィルムが耐熱温度の低い樹脂でも、DLC膜成膜時の真空チャンバー内温度により変形又は損傷しにくくなる。
(3)デバイス基材の表面をイオンエッチング処理により洗浄してからDLC膜を成膜したので、DLC膜がデバイス基材の表面に食い付き易くなり、デバイス基材から剥離しにくくなる。
(4)真空チャンバー内の温度、バイアス電圧とRF出力の双方又はいずれか一方を変化させることにより、DLC膜のダイヤモンド構造(SP3結合)とグラファイト構造(SP2結合)の混在比を変化させて抵抗率を制御して成膜するので、低抵抗率のDLC膜を成膜し易い。
本発明における低抵抗DLC膜の成膜方法の一例を図9に基づいて説明する。図9は本発明における低抵抗DLC膜の成膜方法に用いる装置の一例であり、真空チャンバー10、真空ポンプ12、基材取付け部13、RF高周波電源14、上部電極15、DLC原料注入口16、ボロン注入口17、ヒータ18を備えている。
本発明における低抵抗DLC膜の成膜方法は、図10に示す装置を使用して行うこともできる。この成膜方法は前記実施形態と共通する部分はその実施形態と同様である。図10の装置は、真空チャンバー10、真空ポンプ12、基材取付け部13、RF高周波電源14、RF電極22、DLC原料注入口16、ボロン注入口17、ヒータ18、高圧パルス電源21を備えている。
使用ガス:Ar、H2
負パルス電圧:−1〜−15kV
RF出力:50〜1500W
使用ガス:HMDSO(Si系ガス)、CH4、C2H2
負パルス電圧:−1〜−15kV
RF出力:50〜1500W
本件発明者は、前記低抵抗DLC膜の成膜方法で成膜したDLC膜の抵抗率について測定を行った。この測定は一つのDLC膜の複数の測定ポイントについて数回行った。夫々の測定ポイントについての測定結果を図11(a)〜(c)に示す。いずれの場合も、ボロン(B)にトリエチルボロンを使用した場合である。
2 凸部(凸条)
3 凹部(凹条)
4 DLC膜
5 電気デバイス
6 金属膜
7 凸部の立ち上がり部分
10 真空チャンバー
12 真空ポンプ
13 基材取付け部
14 RF高周波電源
15 上部電極
16 DLC原料注入口
17 ボロン注入口
18 ヒータ
20 プラズマ
21 高周波パルス電源
22 RF電極
(1)デバイス基材を小片化して電気デバイスを小型化し、限られたスペースに設置できるようにしても、デバイス基材の表面が凹凸加工されて表面積が広くなっているため、発電効率が向上する。
(2)デバイス基材が湾曲可能であるため、電池本体やキャパシタの形状が電気デバイスの形状に制約されない。
(3)デバイス基材の表面が炭素系膜(例えば、DLC膜)で被覆されているため耐食性が向上する。
(4)デバイス基材又は炭素系膜(例えば、DLC膜)が導電性を有するため、導電性が要求される分野で広く活用できる。
(1)真空チャンバー内にDLCの原料ガスのみならず、窒素とボロンの双方又はいずれか一方を注入して成膜するので、低抵抗率のDLC膜となり、導通性が向上し、耐食性も向上した電気デバイスとなる。
(2)常温〜200℃の低温領域で成膜したので、デバイス基材の樹脂フィルムが耐熱温度の低い樹脂でも、DLC膜成膜時の真空チャンバー内温度により変形又は損傷しにくくなる。
(3)デバイス基材の表面をイオンエッチング処理により洗浄してからDLC膜を成膜したので、DLC膜がデバイス基材の表面に食い付き易くなり、デバイス基材から剥離しにくくなる。
(4)真空チャンバー内の温度、バイアス電圧とRF出力の双方又はいずれか一方を変化させることにより、DLC膜のダイヤモンド構造(SP3結合)とグラファイト構造(SP2結合)の混在比を変化させて抵抗率を制御して成膜するので、低抵抗率のDLC膜を成膜し易い。
本発明における低抵抗DLC膜の成膜方法の一例を図9に基づいて説明する。図9は本発明における低抵抗DLC膜の成膜方法に用いる装置の一例であり、真空チャンバー10、真空ポンプ12、基材取付け部13、RF高周波電源14、上部電極15、DLC原料注入口16、ボロン注入口17、ヒータ18を備えている。
本発明における低抵抗DLC膜の成膜方法は、図10に示す装置を使用して行うこともできる。この成膜方法は前記実施形態と共通する部分はその実施形態と同様である。図10の装置は、真空チャンバー10、真空ポンプ12、基材取付け部13、RF高周波電源14、RF電極22、DLC原料注入口16、ボロン注入口17、ヒータ18、高圧パルス電源21を備えている。
使用ガス:Ar、H2
負パルス電圧:−1〜−15kV
RF出力:50〜1500W
使用ガス:HMDSO(Si系ガス)、CH4、C2H2
負パルス電圧:−1〜−15kV
RF出力:50〜1500W
本件発明者は、前記低抵抗DLC膜の成膜方法で成膜したDLC膜の抵抗率について測定を行った。この測定は一つのDLC膜の複数の測定ポイントについて数回行った。夫々の測定ポイントについての測定結果を図11(a)〜(c)に示す。いずれの場合も、ボロン(B)にトリエチルボロンを使用した場合である。
2 凸部(凸条)
3 凹部(凹条)
4 DLC膜
5 電気デバイス
6 金属膜
7 凸部の立ち上がり部分又は凹部の立ち下り部分(コーナー)
10 真空チャンバー
12 真空ポンプ
13 基材取付け部
14 RF高周波電源
15 上部電極
16 DLC原料注入口
17 ボロン注入口
18 ヒータ
20 プラズマ
21 高周波パルス電源
22 RF電極
Claims (16)
- デバイス基材の表面と裏面の双方又はいずれか一方の面に、表面積を広げるための凹凸が施され、その凹凸面にDLC膜に代表される炭素系材料被膜が成膜されたことを特徴とする電気デバイス。
- 請求項1記載の電気デバイスにおいて、デバイス基材が湾曲可能なフレキシブルであることを特徴とする電気デバイス。
- 請求項1又は請求項2記載の電気デバイスにおいて、
デバイス基材の凹凸面の表面に金属膜を備え、その金属膜の表面にDLC膜に代表される炭素系材料被膜を備えた特徴とする電気デバイス。 - 請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の電気デバイスにおいて、
デバイス基材が導電性を備えたもの又は備えないものであることを特徴とする電気デバイス。 - 請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の電気デバイスにおいて、
炭素系材料被膜がDLC膜であり、DLC膜が多層構造であり、多層が異なるDLC原料ガス又は同じDLC原料ガスの膜であることを特徴とする電気デバイス。 - 請求項1から至請求項5のいずれか1項に記載のDLC膜を備えた電気デバイスにおいて、
炭素系材料被膜がDLC膜であり、DLC膜の抵抗率1010〜10-4Ω・cmであることを特徴とするDLC膜を備えた電気デバイス。 - 請求項1から請求項6のいずれか1項に記載のDLC膜を備えた電気デバイスにおいて、
炭素系材料被膜がDLC膜であり、DLC膜の膜厚0.1〜5μmであることを特徴とするDLC膜を備えた電気デバイス。 - 請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の電気デバイスにおいて、
炭素系材料被膜がDLC膜であり、DLC膜は、真空チャンバー内に前記デバイス基材をセットし、真空チャンバー内を真空状態で常温〜200℃以下の温度にし、デバイス基材の周辺にプラズマを発生させてデバイス基材に負の高電圧パルスを印加し、デバイス基材表面をイオンエッチング処理により洗浄してから、前記真空チャンバー内にDLC原料ガスとボロンを供給し、そのDLC原料ガスとボロンを真空チャンバー内で反応させて合成されるDLCを前記基材の表層に注入しながら堆積させて成膜した低抵抗DLC膜であることを特徴とする電気デバイス。 - 請求項8記載の電気デバイスにおいて、
DLC膜は、DLC原料ガスの主原料に炭化水素系のガス又は液体が使用され、炭化水素系のガスにメタン(CH4)、アセチレン(C2H2)の単体又は混合ガスが使用され、炭化水素系の液体にトルエン(C7H8)が使用されて成膜された低抵抗DLC膜であることを特徴とする電気デバイス。 - 請求項8又は請求項9記載の電気デバイスにおいて、
窒素ガス又はボロンの場合は気体ガス(トリメチルボロン)又は液体(トリエチルボロン)又は(トリメトキシボロン)が用いられた低抵抗DLC膜であることを特徴とする電気デバイス。 - 請求項8から請求項10のいずれか1項に記載の電気デバイスにおいて、
DLC膜成膜中の真空チャンバー内の処理温度、バイアス電圧とRF出力の双方又はいずれか一方を変化させることにより、DLC膜のダイヤモンド構造(SP3結合)とグラファイト構造(SP2結合)の混在比を変化させて、電気抵抗率が制御された低抵抗DLC膜を備えたことを特徴とする電気デバイス。 - 請求項8から請求項11のいずれか1項に記載の電気デバイスにおいて、
低抵抗DLC膜が、真空チャンバー内の処理温度を常温〜200℃の範囲で制御して成膜されたものであることを特徴とする電気デバイス。 - 請求項8から請求項12のいずれか1項に記載の電気デバイスにおいて、
低抵抗DLC膜が、バイアス電圧300V〜1.2kVの範囲で制御されて成膜されたものであることを特徴とする電気デバイス。 - 請求項8から請求項13のいずれか1項に記載の電気デバイスにおいて、
低抵抗DLC膜が、RF出力100W〜2.5kWの範囲で制御されて成膜されたものであることを特徴とする電気デバイス。 - 請求項8乃至請求項14のいずれか1項に記載の電気デバイスおいて、
低抵抗DLC膜が、抵抗率1010〜10-4Ω・cmであることを特徴とする電気デバイス。 - 請求項8から請求項15のいずれか1項に記載の電気デバイスにおいて、
低抵抗DLC膜が、合成圧力0.1〜10Paで成膜されたことを特徴とする電気デバイス。
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Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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