JPH04500238A - 一つの陽極を備えたプラズマ表面処理用の装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 一つの陽極を備えたプラズマ表面処理用の装置技術分野 本発明は、互いに隣合って並べられた、また場合によっては上下に重なり合った 幾つかの被加工品を受け入れるための、陰極に接続された一つの荷電テーブルと 、一つの陽極とを備えた、プラズマ表面処理用の装置に関するものである。

背景技術 例えばプラズマ窒化処理用あるいはプラズマ浸炭処理用といったような、比較的 大型のプラズマ表面処理用装置の場合には、荷電テーブルの上に隣合って並べら れた被加工品の間に隙間空間が残ってしまう。この場合、処理されるべき被加工 品の側面は、もし互いに接触するとその点ではプラズマ処理が行なわれなくなる ので、当然互いに接触してはならないのである。一方、プラズマ表面処理に際し ては、その中で処理が行われる真空容器の内部空間をできるけ有効に使用するよ う、常に努力が払われている。従って被加工品はできるだけ密に詰め込まれるこ ととなる。しかしその際同時に、処理されるべき全ての表面で均等にグロー放電 が生ずること、及びそれによって処理されるべき全ての表面が同じ物理的特性な かんずく特に同じ硬度をもつようにすること、が常に保証されなければならない 。しかしながら在来の装置では、被加工品を密に詰め込むとこれが難しくなるこ とが判っている。例えばその外表面が処理されるべきリング状の被加工品といっ たものを多数、上下に重ね合わせると同時に隣合わせにも詰め込んだ場合、在来 のやり方では、下の方の荷電テーブルの近くにあるリングの外表面が、上の方の 陽極に近い領域にあるリングの外表面と全く同じように処理されるということは 側底保証できないのである。これを達成するためには、場の強度分布（Ｆｅｌｄ ｖｅｒｔｅｉｌｕｎｇ）が均一でなければならず、換言すれば処理されるべき全 ての表面における電流密度ができるだけ同しでなければならないのである。しか しながらこの電流密度は幾つかの要因によって左右されるもので、なかんずく特 に処理されるべき表面と陽極との間隔によっても影響を受けるのである。

更にその上、均一な表面処理を行うためには個々の被加工品においてできる限り 温度分布が均一になるようにしなければならない。一つの被加工品の個々の領域 の間に温度差があるとグロー放電処理の結果に差異を生ずることとなる。

発明の開示 そこで本発明の課題は、冒頭に述べたような種類の在来の装置においては一つの 被加工品の表面における電流密度の不均一および／あるいは温度分布の不均一に 基因して生じていたような種々の問題を抑止するとともに、処理されるべき個々 の表面にできるだけ均等にグロー放電を生ぜしめるような、冒頭に述べた種類の 装置を提供することにある。

この課題は、陽極を被加工品の上に置かれている一つの導電性をもった支持格子 の形に作っておくとともに、それをグロー放電発生用の給電装置と接続し得るよ うにしておき、更にその任意の場所に、互いに隣合っている被加工品の間に垂れ 下がる縦に長い幾つかの個別陽極を吊るして固定し得るようにしておくことによ って解決されるのである。

この装置においては、縦長の個別陽極が互いに隣合った被加工品の間の隙間空間 に入り込むのであるが、その際この個別陽極は、処理されるべき全ての表面にお ける電場ができるだけ同一の値になるように、設計され配置されるのである。

個別陽極は前述の支持格子の任意の場所に配置し得るので、各チャージ毎のその 時々の空間的な関係に応じてその配置を適合させることができる。その際、個別 陽極は当然のことながら被加工品に接触しないように配置される。更にその上、 個別陽極の位置は、電場の強さが場所によって変わることがないように定められ る。更にまた個別陽極はその長さを変えることもできるし、断面の形状を、例え ば平たい帯状にするとか、棒状にするとか種々変えることもできるのである。

更にその上、温度分布も個別陽極によって影響を受ける。個別陽極を空間的な諸 寸法に応じて適当なものにするとともに、個別陽極の配置をその時々に応じたも のにすることなどによって、グロー放電処理されるべき被加工品の配置に応じて 可能な限り均一な温度分布が得られるのである。

また、個別陽極をフレキシブルなものとしておくこと、なかんずく個別陽極とし て金属性の鎖を用いることが非常に有利であることが判った。このようにして配 列された陽極を一群の被加工品の中に入り込ませる場合には、剛直な個別陽極が 被加工品を壊したり、例えば引っ掻き傷をつけたりするような恐れが全くなくな り、たとえ個別陽極が被加工品と接触しても、フレキシブルな個別陽極であれば 表面に傷をつけることなく避けてくれるのである。

更に陽極を個別陽極の長手方向に動き得るようにしておくと都合のよいことが判 った。そうしておくことによって、まず第一に被加工品の装入過程で陽極が邪魔 にならない上に、もし被加工品がそれよりも下にある場合には最適な電場の分布 が得られる位置に下げることができるのである。

個別陽極は当然のことながら交換可能になっており、被加工品の装入状態に応じ てその都度、手持ちの個別陽極の中から特に適切な電場分布が得られるようなも のが選ばれる。プラズマ表面処理用の装置の場合には往々にして同じ型のチャー ジが繰り返されるので、決められた型の装入状態に対しては全く同じ陽極配列を 繰り返し使用し得るのである。

上述の陽極配列は、一つの固定的な、例えば板状の主陽極があることを前提とす るならば、補助陽極と考えることができるＯしかし本発明による陽極配列ｉｔプ ラズマ表面処理用の装置にとっては唯一の陽極でもあり得るのである。

この陽極配列の支持格子には、荷電テーブルに与えられている平面形状と全く同 じ平面形状を持たせておくのが好都合である。そうしておくことによって、支持 格子は荷電テーブルの真上にくることとなり、荷電テーブル上の全ての点に対し て支持格子に固定された補助陽極を対応させることができるのである。

発明を実施するだめの最良の形態 本発明のこれまでの述べた以外の利点および特徴については、残余の請求項なら びに、図面を参照しながら更に詳しく説明されていて、かつこれだけに限定され るものではない一つの実施例に関する以下の詳しい記述内容、かつ明らかになる であろう。図面には、荷電テーブルの真上に設けられていてそこに幾つかの被加 工品が隣合って配列されている、本発明による一つの陽極装置の配列状態が斜視 図として示されている。

一つの金属製で導電性をもった荷電テーブル（２０）（１’）上には種々様々な 被加工品（２２）ないしく３０）が互いニ隣合って並、られているが、それらの 中にはその内面を処理されるべき１本の管や、例えば互いに全く同じ形をした平 たい六面体の積重ねからなり、かつここでは概念的に六面体と１．て描かれてい る幾つかの物体が含まれている。

外表面が全て処理されるべきこれらの被加工品の間には必然的に隙間空間（３２ ）が残ることとなるが、処理に際してはそこでも個々の被加工品（２２）ないし く３０）の表面におけると同じくグロー放電のフレアー（Ｇｌ！ｉＩｌｓａｕｍ 　）が作られる必要がある。

荷電テーブル（２０）の上方には一つの支持格子（３４）およびそれから垂直に 吊り下げられた多数の個別陽極（３６，３８）を含む陽極配列が見られる。支持 格子（３４）は金属製の格子状枠組の形をなしており、従って導電性である。枠 組の内側の格子材のそれぞれの個所に個別陽極が固定されているが、その際、個 別陽極を電場の中の任意の場所に取り付けることができるように、適当な装置に よって格子材の間の電場が橋絡され得るようになっている。

個別陽極句（３８，３８）はここに挙げた実施例では極めて柔軟な金属製ローブ で作られていて、その上の方の部分で支持格子（３４）にしつかり結び付けられ ている。それらの長さはそれらの下端が荷電テーブル（２０）の表面に真直ぐ上 にくるように、それぞれの場合に応じて適当な長さに選ばれている。個別陽極（ ３８）は管状の被加工品（２８）の内部空間の中に入り込んでいる。この点に本 発明による陽極配列の大きな長所があり、（それ自身はすでに公知となっている ）内挿陽極を簡単な方法で作り出すことができるのである。

図に示されているように、支持格子（３４）は−一ここにはほんの概念的に描か れているだけであるが、−一同じく金属製の１本の垂直なロッド（４０）によっ て保持されている。このロッドは（図示されていない）一つの昇降装置によって 二方向の矢印（４２）で示されているように上下に動き得るのである。それによ って陽極配列全体を、全ての個別陽極が被加工品（２２）ないしく３０）の最上 面よりも上になるところまで引き掲げることができるようになっている。しかし このような昇降装置は、もし個別陽極（３６，３８）がフレキシブルに自由な形 をとれるように作られている場合、なかんずく特に鎖で作られている場合には、 必ずしも必要ではない。すなわちその場合には、陽極配列が確立されている状態 でもチャージの完了した荷電テーブル（２０）を横方向にずらすことができるの である。

その際鎖は被加工品（２２）ないしく３０）の表面に触れはするが、それに沿っ て滑り、最後には図示されているそれぞれの位置に納まるのである。この方式に よれば、支持格子（３４）の上に設けられる、プラズマ表面処理装置の真空容器 内において、昇降装置に要するスペースを節約できるのである。

ロッド（４０）には高電圧を供給するために電源装置（４４）が接続されている が、そのもう一方の極は荷電テーブル（２０）に接続されている。

支持格子（３４）は任意の形に作ることができる。それは必ずしも、荷電テーブ ル（２０）におけるように、同一平面に作る必要はない。すなわち幾つかの個別 支持格子に作っておくことも可能で、荷電テーブル上の被加工品の配列がしばし ば繰り返される個別の配列の組合わせになっているような場合には非常に便利で ある。個別陽極（３６゜３８）の支持格子（３４）への取り付けは色々の方法で 行うことができる。荷電テーブル（２０）の上の種々様々な被加工品の配列に応 じて陽極配列を迅速に適合させるために、個別陽極（３６，３１１）は支持格子 （３４）に簡易固着装置（５ｃｈｎｅｌ　Ｉｂｅｒｅｓｔｊｇｕｎｇｓｖｏｒｒ ｉｃｈｔｕｎｇ）によって結合されているＱそれらは耐熱性のばねを用いて支持 格子（３４）の格子材に直接クランプされるか、もしくは締付けねじによって格 子材に確り締結されるのである。

国際調査報告

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. １．互いに隣合って並べられた、また場合によっては上下に重なり合った幾つか の被加工品（２２ないし３０）を受け入れるための、陰極に接続された一つの荷 電テーブル（２０）と、一つの陽極とを備えたプラズマ表面処理用の装置であっ て、 該陽極が被加工品（２２ないし３０）の上方に置かれている一つの導電性をもっ た支持格子（３４）を含んでいるとともに、それがグロー放電発生用の給電装置 に接続され得るようになっており、かつその任意の場所に、互いに隣合っている 被加工品（２２ないし３０）の間に垂れ下がる縦に長い幾つかの個別陽極（３６ ，３８）が固着され得るようになっていることを特徴とするプラズマ表面処理用 の装置。
2. ２．個別陽極（３６，３８）が迅速に交換し得るような方法で支持格子（３４） に固着されることを特徴とする請求項１に記載された装置。
3. ３．個別陽極（３６，３８）がその長手方向において柔軟であること、特に鎖の 形に作られていることを特徴とする請求項１あるいは２に記載された装置。
4. ４．陽極配列ないし個別陽極（３６，３８）が個別陽極（３６，３８）の長手方 向に動き得るようになされていること、特に少なくとも一つの昇降装置を備えて いることを特徴とする請求項１から３までのいずれか一つの項に記載された装置 。
5. ５．個別陽極（３６，３８）が互いに平行して配列されていることを特徴とする 請求項１から４までのいずれか一つの項に記載された装置。
6. ６．支持格子（３４）および個別陽極（３６，３８）からなる陽極配列の他に一 つの主陽極が追加して設けられていることを特徴とする請求項１から５までのい ずれか一つの項に記載された装置。
7. ７．個別陽極（３６，３８）が面積的に非常に小さい断面、なかんずく特に円形 断面をもっていることを特徴とする請求項１から６までのいずれか一つの項に記 載された装置。