JP4661703B2

JP4661703B2 - 絶縁被膜形成方法

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Publication number: JP4661703B2
Application number: JP2006177063A
Authority: JP
Inventors: 順二今井; 康史正木; 正英武藤; 健太郎平山
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2006-06-27
Filing date: 2006-06-27
Publication date: 2011-03-30
Anticipated expiration: 2026-06-27
Also published as: JP2008006341A

Description

本発明は、絶縁材料の微粒子をガス中に分散させたエアロゾルをノズルから対象物に噴射し、当該対象物の表面に前記絶縁材料からなる絶縁被膜を形成する絶縁被膜形成方法に関するものである。

従来、金属を主成分とする導電体（対象物）の表面に絶縁材料からなる絶縁被膜を形成するに当たって、絶縁材料の微粒子をガス中に分散させたエアロゾルをノズルから対象物に噴射する被膜形成方法、いわゆるエアロゾルデポジション法が採用される場合があった（例えば、特許文献１〜５参照）。

エアロゾルデポジション法とは、予め用意された微粒子原料をガスと混合してエアロゾル化し、減圧下の雰囲気でノズルを通して対象物に噴射して被膜を形成する被膜形成方法であり、ガス搬送により加速された原料粒子の運動エネルギが対象物に衝突することで局所的な熱エネルギに変換され、対象物と粒子間、粒子同士の結合を実現するものと考えられている。
特開２００１−１８１８５９号公報特開２００２−２０８７８号公報特開２００２−３２０８７９号公報特開２００３−２４７０８０号公報特開２００３−２５１２２７号公報

ところで、エアロゾルを噴射するノズルは、通常、金属（ステンレス鋼）製であり、高速で通過する絶縁材料の微粒子によって、エアロゾルが通過する流路の表面が微量ながら削り取られている。そして、削り取られた金属粒子のうちでエアロゾルデポジション法に適した粒子特性（形状、寸法、歪み量など）を有するものがエアロゾルに混入し、絶縁材料の微粒子とともに対象物の表面に被膜を形成する場合がある。その結果、本来は絶縁材料のみで形成される絶縁被膜に導電性を有する金属材料が存在することとなって、絶縁被膜の絶縁特性（絶縁耐圧）が低下してしまうという問題があった。

本発明は上記事情に鑑みて為されたものであり、その目的は、金属粒子の混入による絶縁被膜の絶縁特性低下を抑制することができる絶縁被膜形成方法を提供することにある。

請求項１の発明は、上記目的を達成するために、絶縁材料の微粒子をガス中に分散させたエアロゾルをノズルから対象物に噴射し、当該対象物の表面に前記絶縁材料からなる絶縁被膜を形成する絶縁被膜形成方法において、絶縁材料と同一の物質で形成されたノズルを用いてエアロゾルを対象物に噴射することを特徴とする。

請求項２の発明は、上記目的を達成するために、絶縁材料の微粒子をガス中に分散させたエアロゾルをノズルから対象物に噴射し、当該対象物の表面に前記絶縁材料からなる絶縁被膜を形成する絶縁被膜形成方法において、エアロゾルが流入する流入口、エアロゾルを噴出する噴出口、流入口から流入するエアロゾルを噴出口に導く流路を有するノズル本体を金属材料で形成し、ノズル本体のエアロゾルに接触する前記流路の表面に、絶縁材料と同一の物質で形成された板材を配設してあるノズルを用いてエアロゾルを対象物に噴射することを特徴とする。

請求項３の発明は、上記目的を達成するために、絶縁材料の微粒子をガス中に分散させたエアロゾルをノズルから対象物に噴射し、当該対象物の表面に前記絶縁材料からなる絶縁被膜を形成する絶縁被膜形成方法において、エアロゾルが流入する流入口と、エアロゾルを噴出する噴出口と、流入口から流入するエアロゾルを噴出口に導く流路とをノズル本体に設け、ノズル本体のエアロゾルに接触する前記流路の表面に、絶縁材料と同一の物質からなる被膜が形成されてなるノズルを用いてエアロゾルを対象物に噴射することを特徴とする。

請求項１の発明によれば、高速で通過する絶縁材料の微粒子によってエアロゾルが通過するノズルの流路表面が削り取られても、ノズルが絶縁材料と同質の物質で形成されているため、金属製のノズルを用いる従来例とは違い、金属粒子の混入による絶縁被膜の絶縁特性低下を抑制することができる。

請求項２の発明によれば、ノズル本体のエアロゾルに接触する前記流路の表面に、絶縁材料と同質の物質で形成された板材を配設してあるノズルを用いてエアロゾルを対象物に噴射するため、高速で通過する絶縁材料の微粒子によって板材の表面が削り取られても、板材が絶縁材料と同質の物質で形成されているため、金属製のノズルを用いる従来例とは違い、金属粒子の混入による絶縁被膜の絶縁特性低下を抑制することができる。また、請求項１の発明のようにノズル自体を絶縁材料で形成する場合に比較してノズルの製造コストを抑えることができる。

請求項３の発明によれば、ノズル本体のエアロゾルに接触する前記流路の表面に、絶縁材料と同質の物質からなる被膜が形成されてなるノズルを用いてエアロゾルを対象物に噴射するため、高速で通過する絶縁材料の微粒子によって流路の表面（被膜）が削り取られても、被膜が絶縁材料と同質の物質で形成されているため、金属製のノズルを用いる従来例とは違い、金属粒子の混入による絶縁被膜の絶縁特性低下を抑制することができる。また、請求項１の発明のようにノズル自体を絶縁材料で形成する場合や請求項２の発明のようにノズルの流路に板材を配設する場合に比較してノズルの製造コストを抑えることができる。

以下、エアロゾルデポジション法により対象物の表面に絶縁材料たる酸化アルミニウム（アルミナ）の被膜（絶縁被膜）を形成する絶縁被膜形成方法に本発明の技術思想を適用した実施形態について説明する。但し、本発明はエアロゾルを噴射するためのノズルに特徴があり、エアロゾルデポジション法の基本構成に関しては従来周知であるから詳細な説明並びに図示を省略する。

（実施形態１）
本実施形態の絶縁被膜形成方法で使用するノズル１は、図１に示すように絶縁被膜を形成する絶縁材料と同質の物質（アルミナ）で形成された２枚の板状部材２，３を貼り合わせて構成されている。

図２に示すように、板状部材２，３は何れも扁平な六角形状であって、厚み方向に重ね合わせて接合される。片側の板状部材２は、その接合面に第１の溝部２ａと第２の溝部２ｂとが凹設されている。第１の溝部２ａは、幅寸法並びに深さ寸法が均一であり且つ一方の端部が板状部材２における幅広の側端面に開口している（図２（ｃ）参照）。第２の溝部２ｂは、幅寸法並びに深さ寸法が第１の溝部２ａよりも小さく且つ均一であり、さらに一方の端部が板状部材２における幅狭の側端面に開口している（図２（ｂ）参照）。ここで、板状部材２の接合面における第１の溝部２ａと第２の溝部２ｂとの間には両溝部２ａ，２ｂを繋ぐ緩衝溝部２ｃが凹設されている。この緩衝溝部２ｃは、一端側の幅寸法並びに深さ寸法が第１の溝部２ａと同一で第１の溝部２ａに連通するとともに、他端側の幅寸法並びに深さ寸法が第２の溝部２ｂと同一で第２の溝部２ｂに連通し、且つ一端から他端にかけて幅寸法と深さ寸法が直線的に変化する形状に形成されている。

一方、もう片側の板状部材３は、幅寸法並びに長さ寸法が板状部材２の第１の溝部２ａと同寸法であり且つ一方の端部が板状部材３における幅広の側端面に開口する第３の溝部３ａと（図２（ｇ）参照）、幅寸法並びに長さ寸法が板状部材２の緩衝溝部２ｃと同寸法であり且つ第３の溝部３ａと連通する緩衝溝部３ｂとが接合面に凹設されている。なお、これら２枚の板状部材２，３は、例えば、純度９９．９％のアルミナ焼結体を研削（研磨）することで形成される。

而して、２枚の板状部材２，３を互いの接合面で接合してノズル１を構成すれば、第１の溝部２ａと第３の溝部３ａからなる第１の流路と、板状部材２の第２の溝部２ｂと板状部材３の接合面からなる第２の流路と、緩衝溝部２ｃと板状部材３の接合面からなる緩衝用流路とがノズル１内に形成されるとともに、第１の流路への入り口であってエアロゾルが流入する流入口がノズル１における幅広の側端面に開口し（図１（ｃ）参照）、さらに第２の流路からの出口であってエアロゾルを噴出する噴出口がノズル１における幅狭の側端面に開口することになる（図１（ｂ）参照）。

次に、全長２０ｍｍ、噴出口の寸法０．５ｍｍ×１０ｍｍのノズル１を作成し、このノズル１を用いたエアロゾルデポジション法により、対象物（黄銅製基板）の表面にアルミナの絶縁被膜を形成する方法について説明する。

まず、純度９９．９％のアルミナ粒子（粒径１μｍ以下）を容器（以下、エアロゾル化チャンバと呼ぶ。）内に収容し、当該エアロゾル化チャンバ内を２００Ｐａまで減圧した後に窒素ガスを毎分７リットルの流量で導入し且つ撹拌してエアロゾル化させる。エアロゾル化チャンバには細径の搬送管の一端が接続され、成膜チャンバ内に導入された搬送管の他端にノズル１の流入口が接続される。成膜チャンバ内に設けられた台（以下、Ｘ−Ｙ−Ｚステージと呼ぶ。）の上に対象物が載置され、Ｘ−Ｙ−Ｚステージの上方に配置されたノズル１の噴出口が対象物に対向させてある。Ｘ−Ｙ−Ｚステージは水平面内並びに鉛直面内で移動可能であって、対象物表面に形成する絶縁被膜の膜厚が均一になるように対象物を水平面内で往復移動させる。

成膜チャンバ内は真空ポンプ（例えば、ロータリポンプとブースタポンプ）によってエアロゾル化チャンバ内よりも低圧となるように減圧されており、両チャンバ内の圧力差によって生じるガスの流れでエアロゾルが搬送管を通して成膜チャンバへ搬送される。さらに、ガス搬送された絶縁材料（アルミナ）の微粒子は微少な径のノズル１の流路（第２の流路）を通すことで加速され、ノズル１の噴出口から対象物に噴射されて対象物表面に絶縁材料の被膜（絶縁被膜）を形成する。このとき、加速された微粒子によってノズル１の流路（第２の流路）表面が削り取られ、削り取られた粒子の一部が絶縁材料の微粒子とともに対象物表面に噴射されて被膜を形成することになるが、ノズル１が絶縁材料と同質（本実施形態では同一）の材料たるアルミナで構成されているから、対象物表面に形成される絶縁被膜に絶縁特性を低下させるような不純物（例えば、金属粒子）が混じることがない。

ここで、対象物表面に形成した絶縁被膜（膜厚が約１０μｍ）の上にスパッタ及び電気めっきで銅箔を形成し、この銅箔と対象物との間の絶縁抵抗を測定したところ、印加電圧１２５Ｖにおいて４００ＭΩ以上であった。

また、ステンレス鋼（ＳＵＳ３１６Ｌ）で形成されたノズルを用いて本実施形態と同じ手順で絶縁被膜を成膜したところ、対象物の表面に形成されたアルミナの絶縁被膜中にノズルを構成するステンレス鋼の金属成分である鉄（Ｆｅ）、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）からなる不純物が分散して存在していた。図３（ａ）は絶縁被膜の断面を表した模式図であり、約３．４×４．３μｍの範囲を拡大した場合の上記金属成分の分布状況を示した図であって、図中丸印で囲まれた箇所に金属成分が存在していた。また、図３（ｂ），（ｃ），（ｄ）は各々丸印で囲まれた箇所で検出された鉄、クロム、ニッケルの各金属成分を示す模式図であり、これら３種類の元素が全て同一の丸印で囲まれた箇所で検出されることから、これらの金属粒子はノズルを構成するステンレス鋼がアルミナの微粒子で削る取られたものであると考えられる。なお、これらの金属粒子は直径約２００ｎｍ×厚み約２０ｎｍの平面視略円盤状であった（但し、図３（ｂ）〜（ｄ）は断面図を示す。）。そして、対象物表面に形成した絶縁被膜（膜厚が約８μｍ）の上にスパッタ及び電気めっきで銅箔を形成し、この銅箔と対象物との間の絶縁抵抗を測定したところ、印加電圧１２５Ｖにおいて１５０ＭΩとなり、明らかに絶縁被膜の絶縁特性（絶縁耐圧）が低下していた。

（実施形態２）
本実施形態の絶縁被膜形成方法で使用するノズル１０は、図４に示すように金属材料（例えば、ステンレス鋼）で形成された２枚の板状部材１２，１３を貼り合わせてなるノズル本体１１と、絶縁被膜を形成する絶縁材料と同質の物質（アルミナ）で形成された複数枚の板材（第１板材１４と第２板材１５）とで構成されている。

板状部材１２，１３は何れも扁平な六角形状であって、厚み方向に重ね合わせて接合される。片側の板状部材１２は、図５に示すように幅寸法並びに深さ寸法が均一であり且つ一方の端部が板状部材１２における幅広の側端面に開口する溝部１２ａと（図５（ｃ）参照）、第１板材１４が嵌合する第１嵌合溝部１２ｂと、一対の第２板材１５，１５が嵌合する第２嵌合溝部１２ｃ，１２ｃとが接合面に凹設されている。第１嵌合溝部１２ｂは、図５（ａ）に示すように接合面の法線方向から見た形状が略台形であり且つ一方の端部が板状部材１２における幅狭の側端面に開口している（図５（ｂ）参照）。第２嵌合溝部１２ｃは、第１嵌合溝部１２ｂの両側（図５（ａ）における左側及び右側）に設けられ、図５（ａ）に示すように接合面の法線方向から見た形状が略鈎形となっており、第１嵌合溝部１２ｂと同様に一方の端部が板状部材１２における幅狭の側端面に開口している（図５（ｂ）参照）。ここで、板状部材１２の接合面における溝部１２ａと第１嵌合溝部１２ｂとの間には両溝部１２ａ，１２ｂを繋ぐ緩衝溝部１２ｄが凹設されている。この緩衝溝部１２ｄは、一端側の幅寸法並びに深さ寸法が溝部１２ａと同一で溝部１２ａに連通するとともに、他端側の幅寸法並びに深さ寸法が第１嵌合溝部１２ｂと同一で第１嵌合溝部１２ｂに連通し、且つ一端から他端にかけて幅寸法と深さ寸法が直線的に変化する形状に形成されている。

一方、もう片側の板状部材１３は、図６に示すように幅寸法並びに長さ寸法が板状部材１２の溝部１２ａと同寸法であり且つ一方の端部が板状部材１３における幅広の側端面に開口する溝部１３ａと（図６（ｃ）参照）、第１板材１４が嵌合する嵌合溝部１３ｂと、幅寸法並びに長さ寸法が板状部材１２の緩衝溝部１２ｄと同寸法であり且つ溝部１３ａと嵌合溝部１３ｂを繋ぐ緩衝溝部１３ｃとが接合面に凹設されている。なお、これら２枚の板状部材１２，１３は、ステンレス鋼（例えば、ＳＵＳ３１６Ｌ）で形成されている。

第１板材１４並びに第２板材１５は、何れも純度９９．９９％のアルミナ（サファイア）基板を切断して形成されるものであって、第１板材１４は平面視略台形の薄板状に形成され（図７（ａ），（ｂ）参照）、第２板材１５は平面視略四角形の薄板状に形成されている（図７（ｃ），（ｄ）参照）。

而して、第１嵌合溝部１２ｂに第１板材１４を嵌合固定するとともに第２嵌合溝部１２ｃ，１２ｃにそれぞれ第２板材１５，１５を嵌合固定した板状部材１２と、嵌合溝部１３ｂに第１板材１４を嵌合固定した板状部材１３とを互いの接合面で接合してノズル１０を構成すれば、第１の溝部１２ａと溝部１３ａからなる第１の流路と、厚み方向に対向する２枚の第１板材１４，１４と幅方向に対向する２枚の第２板材１５，１５とで囲まれた空間からなる第２の流路と、緩衝溝部１２ｄ，１３ｄからなる緩衝用流路とがノズル１０内に形成されるとともに、第１の流路への入り口であってエアロゾルが流入する流入口がノズル１０における幅広の側端面に開口し（図４（ｃ）参照）、さらに第２の流路からの出口であってエアロゾルを噴出する噴出口がノズル１０における幅狭の側端面に開口することになる（図４（ｂ）参照）。

次に、全長２０ｍｍ、噴出口の寸法０．５ｍｍ×１０ｍｍのノズル１０を作成し、このノズル１０を用いたエアロゾルデポジション法により、対象物（純アルミニウム基板）の表面にアルミナの絶縁被膜を形成する方法について説明する。

まず、純度９９．９％のアルミナ粒子（粒径１μｍ以下）をエアロゾル化チャンバ内に収容し、当該エアロゾル化チャンバ内を２００Ｐａまで減圧した後にヘリウムガスを毎分５リットルの流量で導入し且つ撹拌してエアロゾル化させる。エアロゾル化チャンバには細径の搬送管の一端が接続され、成膜チャンバ内に導入された搬送管の他端にノズル１０の流入口が接続される。成膜チャンバ内に設けられたＸ−Ｙ−Ｚステージの上に対象物が載置され、Ｘ−Ｙ−Ｚステージの上方に配置されたノズル１０の噴出口が対象物に対向させてある。

成膜チャンバ内は真空ポンプ（例えば、ロータリポンプとブースタポンプ）によってエアロゾル化チャンバ内よりも低圧となるように減圧されており、両チャンバ内の圧力差によって生じるガスの流れでエアロゾルが搬送管を通して成膜チャンバへ搬送される。さらに、ガス搬送された絶縁材料（アルミナ）の微粒子は微少な径のノズル１０の流路（第２の流路）を通すことで加速され、ノズル１０の噴出口から対象物に噴射されて対象物表面に絶縁材料の被膜（絶縁被膜）を形成する。このとき、加速された微粒子によってノズル１０の第２の流路の表面（第１板材１４及び第２板材１５の表面）が削り取られ、削り取られた粒子の一部が絶縁材料の微粒子とともに対象物表面に噴射されて被膜を形成することになるが、第１板材１４及び第２板材１５が絶縁材料と同質（本実施形態では同一）の材料たるアルミナで構成されているから、対象物表面に形成される絶縁被膜に絶縁特性を低下させるような不純物（例えば、金属粒子）が混じることがない。なお、対象物表面に形成した絶縁被膜（膜厚が約１２μｍ）の上にスパッタ及び電気めっきで銅箔を形成し、この銅箔と対象物との間の絶縁抵抗を測定したところ、印加電圧１２５Ｖにおいて４００ＭΩ以上であった。

ここで、実施形態１では絶縁材料（アルミナ）と同質の物質（アルミナ）でノズル１を形成しており、金属に比べて切削等の機械加工が難しいためにノズル１の製造コストが上昇してしまう。一方、本実施形態では機械加工が相対的に容易な金属（ステンレス鋼など）でノズル本体１１を形成し、エアロゾルと接触する部位（流路表面）に絶縁材料と同質の物質（アルミナ）で形成された板材１４，１５を配設してノズル１０を構成しているため、第１板材１４や第２板材１５は単に材料基板を切断するだけで済むから加工が簡単であり、実施形態１におけるノズル１に比べて製造コストが低減できるという利点がある。

（実施形態３）
本実施形態の絶縁被膜形成方法で使用するノズル１は、基本的な構成が実施形態１におけるノズル１と共通であるから共通の構成要素には同一の符号を付して図示並びに説明を省略する。

本実施形態におけるノズル１は、図８に示すように金属材料（例えば、ＳＵＳ３１６Ｌのステンレス鋼）で形成された２枚の板状部材２，３を貼り合わせて構成されるものであって、第２の流路となる板状部材２の第２の溝部２ｂの内側面及び内底面と板状部材３の接合面に、絶縁被膜を形成する絶縁材料と同質の物質（アルミナ）からなる被膜４が形成されている。この被膜４は、第２の溝部２ｂの内側面及び内底面と板状部材３の接合面をブラスト処理した後にプラズマ溶射法でアルミナ粒子（純度９９．９％）をコーティングすることで形成される。

而して、２枚の板状部材２，３を互いの接合面で接合してノズル１を構成すれば、第１の溝部２ａと第３の溝部３ａからなる第１の流路と、板状部材２の第２の溝部２ｂと板状部材３の接合面からなり且つその表面がアルミナの被膜４で覆われた第２の流路と、緩衝溝部２ｃと板状部材３の接合面からなる緩衝用流路とがノズル１内に形成されるとともに、第１の流路への入り口であってエアロゾルが流入する流入口がノズル１における幅広の側端面に開口し、さらに第２の流路からの出口であってエアロゾルを噴出する噴出口がノズル１における幅狭の側端面に開口することになる。

次に、全長２０ｍｍ、噴出口の寸法０．７ｍｍ×１０．１ｍｍ、第２の溝部２ｂ底面とこれと対向する板状部材３の接合面の被膜４の厚みが約１００μｍ、第２の溝部２ｂの内側面の被膜４の厚みが約５０μｍのノズル１を作成し、このノズル１を用いたエアロゾルデポジション法により、対象物（黄銅製基板）の表面にアルミナの絶縁被膜を形成する方法について説明する。

まず、純度９９．９％のアルミナ粒子（粒径１μｍ以下）をエアロゾル化チャンバ内に収容し、当該エアロゾル化チャンバ内を２００Ｐａまで減圧した後にアルゴンガスを毎分１０リットルの流量で導入し且つ撹拌してエアロゾル化させる。エアロゾル化チャンバには細径の搬送管の一端が接続され、成膜チャンバ内に導入された搬送管の他端にノズル１の流入口が接続される。成膜チャンバ内に設けられたＸ−Ｙ−Ｚステージ上に対象物が載置され、Ｘ−Ｙ−Ｚステージの上方に配置されたノズル１の噴出口が対象物に対向させてある。

成膜チャンバ内は真空ポンプ（例えば、ロータリポンプとブースタポンプ）によってエアロゾル化チャンバ内よりも低圧となるように減圧されており、両チャンバ内の圧力差によって生じるガスの流れでエアロゾルが搬送管を通して成膜チャンバへ搬送される。さらに、ガス搬送された絶縁材料（アルミナ）の微粒子は微少な径のノズル１の流路（第２の流路）を通すことで加速され、ノズル１の噴出口から対象物に噴射されて対象物表面に絶縁材料の被膜（絶縁被膜）を形成する。このとき、加速された微粒子によってノズル１の流路（第２の流路）の表面に形成されている被膜４が削り取られ、削り取られた被膜４の粒子の一部が絶縁材料の微粒子とともに対象物表面に噴射されて被膜を形成することになるが、この被膜４が絶縁材料と同質（本実施形態では同一）の材料たるアルミナで構成されているから、対象物表面に形成される絶縁被膜に絶縁特性を低下させるような不純物（例えば、金属粒子）が混じることがない。なお、対象物表面に形成した絶縁被膜（膜厚が約１５μｍ）の上にスパッタ及び電気めっきで銅箔を形成し、この銅箔と対象物との間の絶縁抵抗を測定したところ、印加電圧１２５Ｖにおいて４００ＭΩ以上であった。

而して、本実施形態においても実施形態２と同様にステンレス鋼からなる板状部材２，３の機械加工が容易であるだけでなく、実施形態２における第１板材１４，第２板材１５のように板状部材２，３以外の部材が必要でないから、部品点数の削減によるコストダウンや、組立による寸法精度の低下防止が図れるという利点がある。

（実施形態４）
本実施形態の絶縁被膜形成方法で使用するノズル１は、基本的な構成が実施形態１，３におけるノズル１と共通であるから共通の構成要素には同一の符号を付して図示並びに説明を省略する。

本実施形態におけるノズル１は、図９に示すように金属材料（例えば、ＳＵＳ３１６Ｌのステンレス鋼）で形成された２枚の板状部材２，３を貼り合わせて構成されるものであって、第２の流路となる板状部材２の第２の溝部２ｂの内側面及び内底面と板状部材３の接合面に、炭化チタンの被膜（保護膜）５を介して、絶縁被膜を形成する絶縁材料と同質の物質（アルミナ）からなる被膜４が形成されている。この被膜４は、第２の溝部２ｂの内側面及び内底面と板状部材３の接合面にプラズマＣＶＤ法で形成された炭化チタンの保護膜５上にアルミナをコーティングすることで形成される。

而して、２枚の板状部材２，３を互いの接合面で接合してノズル１を構成すれば、第１の溝部２ａと第３の溝部３ａからなる第１の流路と、板状部材２の第２の溝部２ｂと板状部材３の接合面からなり且つその表面が炭化チタンの保護膜５を介してアルミナの被膜４で覆われた第２の流路と、緩衝溝部２ｃと板状部材３の接合面からなる緩衝用流路とがノズル１内に形成されるとともに、第１の流路への入り口であってエアロゾルが流入する流入口がノズル１における幅広の側端面に開口し、さらに第２の流路からの出口であってエアロゾルを噴出する噴出口がノズル１における幅狭の側端面に開口することになる。

次に、全長２０ｍｍ、噴出口の寸法０．５ｍｍ×１０ｍｍ、第２の流路表面の炭化チタンの保護膜５の厚みが約５μｍ、被膜４の厚みが約１０μｍのノズル１を作成し、このノズル１を用いたエアロゾルデポジション法により、対象物（タフピッチ銅製基板）の表面にアルミナの絶縁被膜を形成する方法について説明する。

まず、純度９９．９％のアルミナ粒子（粒径１μｍ以下）をエアロゾル化チャンバ内に収容し、当該エアロゾル化チャンバ内を２００Ｐａまで減圧した後に窒素ガスを毎分７リットルの流量で導入し且つ撹拌してエアロゾル化させる。エアロゾル化チャンバには細径の搬送管の一端が接続され、成膜チャンバ内に導入された搬送管の他端にノズル１の流入口が接続される。成膜チャンバ内に設けられたＸ−Ｙ−Ｚステージ上に対象物が載置され、Ｘ−Ｙ−Ｚステージの上方に配置されたノズル１の噴出口が対象物に対向させてある。

成膜チャンバ内は真空ポンプ（例えば、ロータリポンプとブースタポンプ）によってエアロゾル化チャンバ内よりも低圧となるように減圧されており、両チャンバ内の圧力差によって生じるガスの流れでエアロゾルが搬送管を通して成膜チャンバへ搬送される。さらに、ガス搬送された絶縁材料（アルミナ）の微粒子は微少な径のノズル１の流路（第２の流路）を通すことで加速され、ノズル１の噴出口から対象物に噴射されて対象物表面に絶縁材料の被膜（絶縁被膜）を形成する。このとき、加速された微粒子によってノズル１の流路（第２の流路）の表面に形成されている被膜４が削り取られ、削り取られた被膜４の粒子の一部が絶縁材料の微粒子とともに対象物表面に噴射されて被膜を形成することになるが、この被膜４が絶縁材料と同質（本実施形態では同一）の材料たるアルミナで構成されているから、対象物表面に形成される絶縁被膜に絶縁特性を低下させるような不純物（例えば、金属粒子）が混じることがない。なお、対象物表面に形成した絶縁被膜（膜厚が約１０μｍ）の上にスパッタ及び電気めっきで銅箔を形成し、この銅箔と対象物との間の絶縁抵抗を測定したところ、印加電圧１２５Ｖにおいて４００ＭΩ以上であった。

実施形態１におけるノズルを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は上面図、（ｃ）は下面図、（ｄ）は右側面図である。同上のノズルを構成する板状部材を示し、（ａ）〜（ｄ）は片側の板状部材の平面図、上面図、下面図、右側面図であり、（ｅ）〜（ｈ）はもう片側の板状部材の平面図、上面図、下面図、右側面図である。（ａ）〜（ｄ）は従来例における絶縁被膜の説明図である。実施形態２におけるノズルを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は上面図、（ｃ）は下面図、（ｄ）は右側面図である。同上のノズルを構成する片側の板状部材を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は上面図、（ｃ）は下面図、（ｄ）は右側面図、（ｅ）は第１板材と第２板材を取り付けた状態の平面図、（ｆ）は第１板材と第２板材を取り付けた状態の右断面図である。同上のノズルを構成するもう片側の板状部材を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は上面図、（ｃ）は下面図、（ｄ）は右側面図、（ｅ）は第１板材と第２板材を取り付けた状態の平面図、（ｆ）は第１板材と第２板材を取り付けた状態の右断面図である。（ａ），（ｂ）は同上における第１板材の平面図と右側面図、（ｃ），（ｄ）は同上における第２板材の平面図と右側面図である。実施形態３におけるノズルの要部断面図である。実施形態４におけるノズルの要部断面図である。

符号の説明

１ノズル
２板状部材
２ａ第１の溝部
２ｂ第２の溝部
３板状部材
３ａ第３の溝部

Claims

絶縁材料の微粒子をガス中に分散させたエアロゾルをノズルから対象物に噴射し、当該対象物の表面に前記絶縁材料からなる絶縁被膜を形成する絶縁被膜形成方法において、
絶縁材料と同一の物質で形成されたノズルを用いてエアロゾルを対象物に噴射することを特徴とする絶縁被膜形成方法。
絶縁材料の微粒子をガス中に分散させたエアロゾルをノズルから対象物に噴射し、当該対象物の表面に前記絶縁材料からなる絶縁被膜を形成する絶縁被膜形成方法において、
エアロゾルが流入する流入口、エアロゾルを噴出する噴出口、流入口から流入するエアロゾルを噴出口に導く流路を有するノズル本体を金属材料で形成し、ノズル本体のエアロゾルに接触する前記流路の表面に、絶縁材料と同一の物質で形成された板材を配設してあるノズルを用いてエアロゾルを対象物に噴射することを特徴とする絶縁被膜形成方法。
絶縁材料の微粒子をガス中に分散させたエアロゾルをノズルから対象物に噴射し、当該対象物の表面に前記絶縁材料からなる絶縁被膜を形成する絶縁被膜形成方法において、
エアロゾルが流入する流入口と、エアロゾルを噴出する噴出口と、流入口から流入するエアロゾルを噴出口に導く流路とをノズル本体に設け、ノズル本体のエアロゾルに接触する前記流路の表面に、絶縁材料と同一の物質からなる被膜が形成されてなるノズルを用いてエアロゾルを対象物に噴射することを特徴とする絶縁被膜形成方法。