JPH04280956A - 電気絶縁性板状材料 - Google Patents
電気絶縁性板状材料Info
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- JPH04280956A JPH04280956A JP6380991A JP6380991A JPH04280956A JP H04280956 A JPH04280956 A JP H04280956A JP 6380991 A JP6380991 A JP 6380991A JP 6380991 A JP6380991 A JP 6380991A JP H04280956 A JPH04280956 A JP H04280956A
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Landscapes
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- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は金属基板上にドライコー
ティング法によりセラミック薄膜を形成した電気絶縁性
板状材料に関するものである。
ティング法によりセラミック薄膜を形成した電気絶縁性
板状材料に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】電気絶縁性板状材料はＩＣ基板、太陽電
池基板等に使用され、電気、情報産業には欠かせない素
材となっている。
池基板等に使用され、電気、情報産業には欠かせない素
材となっている。
【０００３】また、コンデンサや静電アクチュエイター
等の絶縁性以外の特性を必要とする素子においても、そ
の固有特性に加え電気絶縁性は不可欠な特性の一つとな
っていることが多い。
等の絶縁性以外の特性を必要とする素子においても、そ
の固有特性に加え電気絶縁性は不可欠な特性の一つとな
っていることが多い。
【０００４】この絶縁性材料には、従来セラミック材料
や有機材料が用いられているが、セラミック材料は強度
或いは加工性に欠け、また、有機材料は耐熱性に劣る等
の欠点を持つ。しかしながら、代替材料は見出されてい
ないのが現状である。
や有機材料が用いられているが、セラミック材料は強度
或いは加工性に欠け、また、有機材料は耐熱性に劣る等
の欠点を持つ。しかしながら、代替材料は見出されてい
ないのが現状である。
【０００５】絶縁材料として考えられ得るものに、ドラ
イコーティング法を用いセラミック薄膜を表面にコーテ
ィングすることによって電気絶縁性を付与した金属複合
材料がある。
イコーティング法を用いセラミック薄膜を表面にコーテ
ィングすることによって電気絶縁性を付与した金属複合
材料がある。
【０００６】この金属複合材料は加工性を有し耐熱性や
強度に優れ、また安価である。しかしこの金属材料とし
ては、耐薬品性、強度等の面からステンレス鋼を基板と
して用いるのが最適である。
強度に優れ、また安価である。しかしこの金属材料とし
ては、耐薬品性、強度等の面からステンレス鋼を基板と
して用いるのが最適である。
【０００７】尚、ドライコーティング法とは高真空中に
おいて薄膜を形成する方法の総称であり、ＬＳＩの製造
時に、シリコンウエハの上に絶縁皮膜を形成する手法等
として広く利用されている。
おいて薄膜を形成する方法の総称であり、ＬＳＩの製造
時に、シリコンウエハの上に絶縁皮膜を形成する手法等
として広く利用されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ステンレス鋼板を基材
として用いる場合、その表面は圧延疵、介在物、凹凸等
により一様、平滑なものとはなっておらず、それ故その
上に形成された膜も一様ではなく、ピンホール等の物理
的な膜欠陥或いは物理的には欠陥となっていないが電気
的に絶縁性の弱い部分が多数存在する。
として用いる場合、その表面は圧延疵、介在物、凹凸等
により一様、平滑なものとはなっておらず、それ故その
上に形成された膜も一様ではなく、ピンホール等の物理
的な膜欠陥或いは物理的には欠陥となっていないが電気
的に絶縁性の弱い部分が多数存在する。
【０００９】このためステンレス鋼板の表面にセラミッ
ク薄膜を形成している材料は、表面に絶縁性膜が存在し
ているにも関わらず一般に絶縁性は良好ではない。
ク薄膜を形成している材料は、表面に絶縁性膜が存在し
ているにも関わらず一般に絶縁性は良好ではない。
【００１０】従って、ステンレス鋼板を基板とする電気
絶縁性板状材料の絶縁性を向上させるには膜欠陥や電気
的弱点部をできる限り減少させる必要がある。
絶縁性板状材料の絶縁性を向上させるには膜欠陥や電気
的弱点部をできる限り減少させる必要がある。
【００１１】本発明は表面欠陥を減少せしめたステンレ
ス鋼板を基板とする、膜欠陥や電気的弱点部の非常に少
ない電気絶縁性板状材料を提供することを目的とする。
ス鋼板を基板とする、膜欠陥や電気的弱点部の非常に少
ない電気絶縁性板状材料を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】前記の膜欠陥を減少させ
る方法として、基板表面欠陥を減少させることが有効で
あるという知見を得た。
る方法として、基板表面欠陥を減少させることが有効で
あるという知見を得た。
【００１３】即ち、セルフヒーリング法 （Ｗｅｒｎｅ
ｒ Ｋｅｒｎ， Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｔｅｃｈｎ
ｏｌｏｇｙ Ｍａｒ． ｐ３５−４２ （１９７４））
等によって把握できる絶縁欠陥の位置が、基板欠陥の
上である事が多く、基板表面欠陥が膜欠陥の原因の中で
かなり重要である。
ｒ Ｋｅｒｎ， Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｔｅｃｈｎ
ｏｌｏｇｙ Ｍａｒ． ｐ３５−４２ （１９７４））
等によって把握できる絶縁欠陥の位置が、基板欠陥の
上である事が多く、基板表面欠陥が膜欠陥の原因の中で
かなり重要である。
【００１４】基板表面欠陥を低減する方法としては鏡面
研磨法が考えられる。研磨材の絶縁性は研磨前（ステン
レス光輝焼鈍材）に比しかなり向上する。
研磨法が考えられる。研磨材の絶縁性は研磨前（ステン
レス光輝焼鈍材）に比しかなり向上する。
【００１５】しかしながら、鏡面研磨材は生産コストが
非常に高い上、ステンレス鋼中に存在する介在物が母材
に比し硬質のため研磨されにくく突起として残り、これ
が絶縁欠陥の起点となるためこれを用いても電気絶縁性
は市場の要求を満たすレベルには至らない。
非常に高い上、ステンレス鋼中に存在する介在物が母材
に比し硬質のため研磨されにくく突起として残り、これ
が絶縁欠陥の起点となるためこれを用いても電気絶縁性
は市場の要求を満たすレベルには至らない。
【００１６】そこで絶縁欠陥の起点となり得る基板欠陥
低減について更に検討を進めた結果、次のような手法を
用い電気絶縁性の優れた材料を得ることができた。
低減について更に検討を進めた結果、次のような手法を
用い電気絶縁性の優れた材料を得ることができた。
【００１７】本発明の要旨とするところは下記の通りで
ある。
ある。
【００１８】１． ステンレス基板上に、該ステンレス
基板の表面最大粗さＲｍａｘ より厚い金属薄膜を下地
層として有し、該下地層金属薄膜の上にドライコーティ
ング法によって形成したセラミック薄膜の絶縁膜を有す
ることを特徴とする電気絶縁性板状材料。
基板の表面最大粗さＲｍａｘ より厚い金属薄膜を下地
層として有し、該下地層金属薄膜の上にドライコーティ
ング法によって形成したセラミック薄膜の絶縁膜を有す
ることを特徴とする電気絶縁性板状材料。
【００１９】２． 下地層金属薄膜の膜厚が基板の表面
最大粗さＲｍａｘ 以上２．０μｍ以下、絶縁膜の膜厚
が０．２μｍ以上２．０μｍ以下を有することを特徴と
する１に記載の電気絶縁性板状材料。
最大粗さＲｍａｘ 以上２．０μｍ以下、絶縁膜の膜厚
が０．２μｍ以上２．０μｍ以下を有することを特徴と
する１に記載の電気絶縁性板状材料。
【００２０】３． 下地層金属薄膜がＣｒ、Ｔｉ、Ｎｉ
、Ｚｒ、Ａｌの１種または２種以上の単層ないし複合層
を有する１または２に記載の電気絶縁性板状材料。
、Ｚｒ、Ａｌの１種または２種以上の単層ないし複合層
を有する１または２に記載の電気絶縁性板状材料。
【００２１】４． 下地層金属薄膜形成法が、スパッタ
リング、イオンプレーティング、真空蒸着、浸漬メッキ
および電解メッキである１〜３のいずれかに記載の電気
絶縁性板状材料。
リング、イオンプレーティング、真空蒸着、浸漬メッキ
および電解メッキである１〜３のいずれかに記載の電気
絶縁性板状材料。
【００２２】５． ドライコーティング法が、スパッタ
リング、イオンプレーティング、プラズマＣＶＤである
１〜４のいずれかに記載の電気絶縁性板状材料。
リング、イオンプレーティング、プラズマＣＶＤである
１〜４のいずれかに記載の電気絶縁性板状材料。
【００２３】以下、本発明を詳細に説明する。
【００２４】ステンレス鋼の表面欠陥や介在物は、絶縁
膜を形成させる際これを起点として膜欠陥を生じ絶縁欠
陥部となるため、できる限り低減しなければならない。
膜を形成させる際これを起点として膜欠陥を生じ絶縁欠
陥部となるため、できる限り低減しなければならない。
【００２５】一般にステンレス鋼の表面欠陥や介在物を
低減させる方法としては鏡面研磨法や硝酸電解処理法等
が知られているが、これまでの研究結果より、これらを
用いても絶縁膜の絶縁欠陥への影響をなくすほどの効果
は得られないことが判明した。
低減させる方法としては鏡面研磨法や硝酸電解処理法等
が知られているが、これまでの研究結果より、これらを
用いても絶縁膜の絶縁欠陥への影響をなくすほどの効果
は得られないことが判明した。
【００２６】そこで本発明では基板上に金属の下地層を
形成することによりこれらの欠陥や介在物を金属で埋め
、その上に絶縁膜を形成することによって実質的に表面
欠陥や介在物の影響をなくし、その結果電気絶縁性が飛
躍的に向上することが可能となった。
形成することによりこれらの欠陥や介在物を金属で埋め
、その上に絶縁膜を形成することによって実質的に表面
欠陥や介在物の影響をなくし、その結果電気絶縁性が飛
躍的に向上することが可能となった。
【００２７】本発明の電気絶縁性板状材料の模式図を図
１に示す。
１に示す。
【００２８】その膜厚は基板欠陥を埋めるという理由か
ら基板の表面最大粗さ（Ｒｍａｘ）以上にしなければな
らない。
ら基板の表面最大粗さ（Ｒｍａｘ）以上にしなければな
らない。
【００２９】金属下地層の膜厚はこの基板のＲｍａｘ
より厚ければ良いが、厚過ぎると生産性を阻害するため
２．０μｍ以下とする。絶縁膜の膜厚は絶縁性を維持す
るため０．２μｍ以上、生産性を維持するため２．０μ
ｍ以下とする。
より厚ければ良いが、厚過ぎると生産性を阻害するため
２．０μｍ以下とする。絶縁膜の膜厚は絶縁性を維持す
るため０．２μｍ以上、生産性を維持するため２．０μ
ｍ以下とする。
【００３０】下地層に金属を用いる理由としては、第一
に膜の形成速度が非常に大きいため容易に基板のＲｍａ
ｘ 程度の膜厚を形成できコストアップが極小で済む事
、第二に導電性であるためコンデンサ静電容量に影響を
及ぼさない事、第三にセラミック皮膜と比べ欠陥部への
付き回りがよく、欠陥部を埋め易い事があげられる。
に膜の形成速度が非常に大きいため容易に基板のＲｍａ
ｘ 程度の膜厚を形成できコストアップが極小で済む事
、第二に導電性であるためコンデンサ静電容量に影響を
及ぼさない事、第三にセラミック皮膜と比べ欠陥部への
付き回りがよく、欠陥部を埋め易い事があげられる。
【００３１】金属の種類としては、絶縁膜作成時にその
表面が酸化されるため、容量に影響を及ぼさないために
はその酸化膜が導電性である事が有利である。
表面が酸化されるため、容量に影響を及ぼさないために
はその酸化膜が導電性である事が有利である。
【００３２】そのためＣｒ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｚｒ等が適し
ている。ただし絶縁皮膜であるＡｌ２Ｏ３ 膜との密着
性を重視する際はＡｌを用いた方がよい。
ている。ただし絶縁皮膜であるＡｌ２Ｏ３ 膜との密着
性を重視する際はＡｌを用いた方がよい。
【００３３】金属下地層の形成プロセスとしては、ドラ
イコーティング法ではスパッタリング、イオンプレーテ
ィング、真空蒸着法等、湿式では電解あるいは浸漬メッ
キ等がある。
イコーティング法ではスパッタリング、イオンプレーテ
ィング、真空蒸着法等、湿式では電解あるいは浸漬メッ
キ等がある。
【００３４】この２手法にはそれぞれ一長一短がある。
湿式メッキ法は一般に成膜速度が大きくまた欠陥への付
き回りが非常によく、絶縁性の向上が期待できるが、膜
が粗大結晶粒を有する場合にはかえって凹凸が激しくな
ることがある。
き回りが非常によく、絶縁性の向上が期待できるが、膜
が粗大結晶粒を有する場合にはかえって凹凸が激しくな
ることがある。
【００３５】ドライコーティング法は付き回りが悪くコ
スト高であるが、真空中で下地膜形成と絶縁膜形成の連
続処理が可能で、金属膜酸化の影響を最小限にする事が
できる。
スト高であるが、真空中で下地膜形成と絶縁膜形成の連
続処理が可能で、金属膜酸化の影響を最小限にする事が
できる。
【００３６】絶縁膜の形成プロセスとしては、ドライコ
ーティングのスパッタリング、イオンプレーティング、
プラズマＣＶＤ等が用いられる。
ーティングのスパッタリング、イオンプレーティング、
プラズマＣＶＤ等が用いられる。
【００３７】尚、絶縁膜は１層に限らず、例えばＳｉＯ
ｘ ＋Ａｌ２Ｏ３ 等の２層以上の複合層とする事がで
きる。複合層としたセラミック薄膜は単一層膜と比較し
上層膜が下層膜の欠陥部を埋める効果があるため絶縁性
が向上する。
ｘ ＋Ａｌ２Ｏ３ 等の２層以上の複合層とする事がで
きる。複合層としたセラミック薄膜は単一層膜と比較し
上層膜が下層膜の欠陥部を埋める効果があるため絶縁性
が向上する。
【００３８】
【実施例１】基板として、表１に示す化学成分組成を有
するＳＵＳ４３０鋼板の光輝焼鈍材を用いた。この基板
のＲｍａｘ は０．３μｍ（圧延方向に関し直角方向）
である。金属下地層としてＣｒ、Ｔｉ、Ａｌ膜をイオン
プレーティング法により形成した。膜厚は０．１ 、０
．２ 、０．５ 、１．０ μｍとし、その他の下地処
理条件は表２に示す。
するＳＵＳ４３０鋼板の光輝焼鈍材を用いた。この基板
のＲｍａｘ は０．３μｍ（圧延方向に関し直角方向）
である。金属下地層としてＣｒ、Ｔｉ、Ａｌ膜をイオン
プレーティング法により形成した。膜厚は０．１ 、０
．２ 、０．５ 、１．０ μｍとし、その他の下地処
理条件は表２に示す。
【００３９】更に絶縁膜としてＡｌ２Ｏ３ 膜をスパッ
タリング法によりコーティングした。膜厚は０．８ μ
ｍとし、その他の成膜条件は表３に示す。
タリング法によりコーティングした。膜厚は０．８ μ
ｍとし、その他の成膜条件は表３に示す。
【００４０】以上の条件で作成した材料の直流電圧５０
Ｖ印加時の漏れ電流を測定した。測定方法は、絶縁膜表
面にＡｌ電極（５ｍｍ×５ｍｍ×０．１ μｍ） を真
空蒸着してそのＡｌ電極の上に荷重５０ｇを載せた直径
２φのステンレス製電極を接触させた測定系で、印加電
圧を１Ｖ／ｓｅｃの速度で上昇させ、電流を測定した。
Ｖ印加時の漏れ電流を測定した。測定方法は、絶縁膜表
面にＡｌ電極（５ｍｍ×５ｍｍ×０．１ μｍ） を真
空蒸着してそのＡｌ電極の上に荷重５０ｇを載せた直径
２φのステンレス製電極を接触させた測定系で、印加電
圧を１Ｖ／ｓｅｃの速度で上昇させ、電流を測定した。
【００４１】電圧５０Ｖにおける電流測定結果を図２に
示す。一般にどの下地層金属膜を用いても絶縁性は向上
した。但し、基板Ｒｍａｘ より小さい金属下地層膜厚
０．１ 、０．２ μｍでは、絶縁性は殆ど向上してい
ない。
示す。一般にどの下地層金属膜を用いても絶縁性は向上
した。但し、基板Ｒｍａｘ より小さい金属下地層膜厚
０．１ 、０．２ μｍでは、絶縁性は殆ど向上してい
ない。
【００４２】一方、金属下地層膜厚０．５ 、１．０
μｍ材では絶縁性は向上し、また、下地層膜厚が厚いほ
ど絶縁性は良好となる。
μｍ材では絶縁性は向上し、また、下地層膜厚が厚いほ
ど絶縁性は良好となる。
【００４３】
【実施例２】基板として、実施例１と同一のＳＵＳ４３
０光輝焼鈍板を用い、Ｃｒ下地層を湿式メッキ法を用い
て形成した。膜厚は０．５ μｍとし、その他の下地層
処理条件は表４に示す。
０光輝焼鈍板を用い、Ｃｒ下地層を湿式メッキ法を用い
て形成した。膜厚は０．５ μｍとし、その他の下地層
処理条件は表４に示す。
【００４４】更にＡｌ２Ｏ３ 膜を実施例１と同一の条
件で形成し絶縁性を測定した。５０Ｖにおける電流測定
結果を図３に示す。金属下地層形成に湿式メッキを用い
てもドライコーティングの場合とほぼ同等の絶縁性が得
られた。
件で形成し絶縁性を測定した。５０Ｖにおける電流測定
結果を図３に示す。金属下地層形成に湿式メッキを用い
てもドライコーティングの場合とほぼ同等の絶縁性が得
られた。
【００４５】
【実施例３】基板として、実施例１と同一のＳＵＳ４３
０光輝焼鈍板を用い、Ｃｒ下地層も同一の条件で形成し
た後、一方は実施例１と同じ条件でＡｌ２Ｏ３ 膜を０
．８ μｍコーティングし、他方ではやはり同じ条件で
Ａｌ２Ｏ３ を０．４ μｍコーティングした後、プラ
ズマＣＶＤを用い表３に示す条件でＳｉＯｘ を０．４
μｍコーティングした。
０光輝焼鈍板を用い、Ｃｒ下地層も同一の条件で形成し
た後、一方は実施例１と同じ条件でＡｌ２Ｏ３ 膜を０
．８ μｍコーティングし、他方ではやはり同じ条件で
Ａｌ２Ｏ３ を０．４ μｍコーティングした後、プラ
ズマＣＶＤを用い表３に示す条件でＳｉＯｘ を０．４
μｍコーティングした。
【００４６】図４はこの材料の直流電圧５０Ｖにおける
漏れ電流値である。同じ膜厚でもＡｌ２Ｏ３ ＋ＳｉＯ
ｘ ２層膜の方が絶縁特性がより大きいことがわかる。
漏れ電流値である。同じ膜厚でもＡｌ２Ｏ３ ＋ＳｉＯ
ｘ ２層膜の方が絶縁特性がより大きいことがわかる。
【００４７】尚、ＳｉＯｘ のｘはこの実験においてｘ
が化学量論比の２ではないことを示している（約１．５
となっている。）。
が化学量論比の２ではないことを示している（約１．５
となっている。）。
【００４８】
【発明の効果】本発明によれば、ステンレス鋼板を基板
として電気絶縁性の優れた板状材料を提供することがで
きる。
として電気絶縁性の優れた板状材料を提供することがで
きる。
【００４９】
【表１】
【００５０】
【表２】
【００５１】
【表３】
【図１】電気絶縁性板状材料の膜の構造を示す図である
。
。
【図２】ステンレス光輝焼鈍基板に金属下地膜として各
種金属膜を形成した後にＡｌ２Ｏ３ 膜を形成した絶縁
材料と下地層非形成の材料の絶縁性の相違および絶縁性
への膜厚の影響を示す図である。
種金属膜を形成した後にＡｌ２Ｏ３ 膜を形成した絶縁
材料と下地層非形成の材料の絶縁性の相違および絶縁性
への膜厚の影響を示す図である。
【図３】下地層形成法として湿式メッキを使用した場合
のイオンプレーティング法を用いた場合との絶縁性の相
違を示した図である。
のイオンプレーティング法を用いた場合との絶縁性の相
違を示した図である。
【図４】同一のステンレス鋼基板にＡｌ２Ｏ３ １層膜
とＳｉＯｘ ＋Ａｌ２Ｏ３ ２層膜とをそれぞれコーテ
ィングした絶縁材料の絶縁性の相違を示す図である。
とＳｉＯｘ ＋Ａｌ２Ｏ３ ２層膜とをそれぞれコーテ
ィングした絶縁材料の絶縁性の相違を示す図である。
１ 絶縁膜
２ 下地層金属膜
３ ステンレス基板
Claims (5)
- 【請求項１】 ステンレス基板上に、該ステンレス基
板の表面最大粗さＲｍａｘ より厚い金属薄膜を下地層
として有し、該下地層金属薄膜の上にドライコーティン
グ法によって形成したセラミック薄膜の絶縁膜を有する
ことを特徴とする電気絶縁性板状材料。 - 【請求項２】 下地層金属薄膜の膜厚が基板の表面最
大粗さＲｍａｘ 以上２．０μｍ以下、絶縁膜の膜厚が
０．２μｍ以上、２．０μｍ以下である請求項１に記載
の電気絶縁性板状材料。 - 【請求項３】 下地層金属薄膜がＣｒ、Ｔｉ、Ｎｉ、
Ｚｒ、Ａｌの１種または２種以上の単層ないし複合層を
有する請求項１または２に記載の電気絶縁性板状材料。 - 【請求項４】 下地層金属薄膜形成法が、スパッタリ
ング、イオンプレーティング、真空蒸着、浸漬メッキお
よび電解メッキである請求項１〜３のいずれかに記載の
電気絶縁性板状材料。 - 【請求項５】 ドライコーティング法が、スパッタリ
ング、イオンプレーティング、プラズマＣＶＤである請
求項１〜４のいずれかに記載の電気絶縁性板状材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6380991A JPH04280956A (ja) | 1991-03-06 | 1991-03-06 | 電気絶縁性板状材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6380991A JPH04280956A (ja) | 1991-03-06 | 1991-03-06 | 電気絶縁性板状材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04280956A true JPH04280956A (ja) | 1992-10-06 |
Family
ID=13240075
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6380991A Withdrawn JPH04280956A (ja) | 1991-03-06 | 1991-03-06 | 電気絶縁性板状材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04280956A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20150123705A (ko) * | 2014-04-25 | 2015-11-04 | 가부시기가이샤 디스코 | 절삭 장치 |
-
1991
- 1991-03-06 JP JP6380991A patent/JPH04280956A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20150123705A (ko) * | 2014-04-25 | 2015-11-04 | 가부시기가이샤 디스코 | 절삭 장치 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19980514 |