JPH0565019U - プラズマ重合法による電気絶縁性膜形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 線状導電体上に均一な膜厚及び膜質の電気絶
縁性プラズマ重合膜を速い製膜速度で形成することがで
きるプラズマ重合法による電気絶縁性膜形成装置を提供
する。 【構成】 チャンバー内に設けられた１対の放電電極に
減圧下で電圧を印加して放電プラズマを発生させ、一方
放電電極近傍に有機気体を導入して該有機気体を分解さ
せ、ついで放電プラズマ中に線状導電体を走行させて電
気絶縁性プラズマ重合膜を線状導電体表面に形成させる
ようにしたプラズマ重合法による電気絶縁性膜形成装置
において、１対の放電電極のうち非接地放電電極を筒状
とし、該非接地放電電極の周りにその筒体の長手方向中
心線を対称軸としてほぼ対称に接地放電電極を配置し、
線状導電体が非接地放電電極の筒体の内側をほぼその長
手方向中心線に沿って走行するようにした。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、プラズマ重合法により線状導電体の外周に電気絶縁性膜を形成する 装置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来のプラズマ重合法による電気絶縁性膜形成装置では、対向する１対の平行 平板型の電極を放電電極としてチャンバー内に設け、減圧下で該放電電極間に直 流、低周波、高周波、マイクロ波等の電圧を印加して放電プラズマを発生させる と共に放電電極近傍に有機気体を導入して該有機気体を分解させ、ついで平行平 板型電極間に線状導電体を走行させて電気絶縁性プラズマ重合膜を線状導電体表 面に形成させていた。

【考案が解決しようとする課題】

【０００３】 平板状或いはフイルム状の基体上に電気絶縁性プラズマ重合膜を形成する場合 には、平行平板型の電極を使用したプラズマ重合法による電気絶縁性膜形成装置 が適しているが、しかし断面円型の線などの線状基体上に電気絶縁性プラズマ重 合膜を形成する場合には、該線状基体上での電気絶縁性プラズマ重合膜の製膜速 度が遅く、かつ線状基体の半径方向及び長手方向に均一な膜厚及び膜質の電気絶 縁性膜を形成することが出来なかった。 本考案の目的は、上記の問題点を解決し、線状導電体上に均一な膜厚及び膜質 の電気絶縁性プラズマ重合膜を従来の装置に比べ数段と速い製膜速度で形成する ことができるプラズマ重合法による電気絶縁性膜形成装置を提供することである 。

【０００４】

【課題を解決するための手段】

上述の目的は、本考案に係る次のプラズマ重合法による電気絶縁性膜形成装置 により達成される。それは、チャンバー内に設けられた１対の放電電極に減圧下 で電圧を印加して放電プラズマを発生させ、一方前記放電電極近傍に有機気体を 導入して該有機気体を分解させ、ついで放電プラズマ中に線状導電体を走行させ て電気絶縁性プラズマ重合膜を前記線状導電体表面に形成させるようにしたプラ ズマ重合法による電気絶縁性膜形成装置において、 １対の放電電極のうち非接地放電電極を筒状とし、該非接地放電電極の周りに その筒体の長手方向中心線を対称軸としてほぼ対称に接地放電電極を配置し、線 状導電体が非接地放電電極の筒体の内側をほぼその長手方向中心線に沿って走行 するようにしたことを特徴とするプラズマ重合法による電気絶縁性膜形成装置で ある。

【０００５】 本考案で使用する筒型非接地電極の形状は、好適には円筒状である。しかし、 線状導電体の形状によっては楕円筒状、角柱状にしてもよい。 更に、望ましく筒型非接地電極の筒壁に多数の貫通孔を設ける。それにより、 チャンバー内に導入されたガスやラジカル等の生成物質が効率良く線状導電体周 辺に到来することができるので製膜速度をより大きくすることができるからであ る。貫通孔の直径は小さすぎるとガスや生成物質の移動促進の効果が余り無く、 大きすぎると発生しているプラズマが不安定になるので、貫通孔の直径は、望ま しくは０．１mm〜５mm、更に望ましく０．５mm〜３mmである。 筒型非接地電極の材質は、特に制約はないが好適にはステンレス鋼又はアルミ ニウムが良い。

【０００６】 接地放電電極は、非接地放電電極の周りにその筒体の長手方向中心線を対称軸 としてほぼ対称に配置される。 接地放電電極の形状は、特に限定はされない。好適には、接地放電電極の機能 とキャリアーガス及びモノマーガスのガス導入口の機能とを合わせ有する型の接 地放電電極を使用する。それは、例えば図５に示すようなシャワーノズルのよう な円錐面を有し、その円錐底面が非接地放電電極の対向電極を構成するとともに 、円錐底面に設けられた多数の微細貫通孔を通してキャリアーガスに同伴された モノマーガスをキャリアーガス源及びモノマーガス源からチャンバー内に導入す る構成になっている。また、図６に示すように筒型非接地放電電極を外周から取 り囲むような同心の筒型の接地放電電極を用いてもよい。 線状導電体は、筒体のほぼ長手方向中心線に沿って走行するように案内される 。

【０００７】 従来の平行平板型電極に比べ、上述の筒型非接地放電電極と接地放電電極とか ら構成された対向電極の組は、筒型非接地放電電極の筒体内側を走行する基体（ 線状導電体）周辺のプラズマ密度を高くすることができるので、線状導電体上で の製膜速度を速くする。また、上述の対向電極の組は、線状導電体周辺のプラズ マの状態を線状導電体の長手方向中心線に対して対称にするので、半径方向及び 長手方向に均一な膜厚及び膜厚のプラズマ重合膜を線状導電体上に形成すること ができる。 尚、以上説明した放電電極に関する部分を除いて、本考案に係るプラズマ重合 法による電気絶縁性膜形成装置のその他の構成は従来の装置と同じである。 本発明に係るプラズマ重合法による電気絶縁性膜形成装置の操作方法は、チャ ンバー内を真空に減圧した後、キャリアーガス及び有機モノマーガスを導入し、 一対の放電電極に高周波電圧を印加して放電プラズマを発生させてプラズマ重合 を行い、線状導電体上にプラズマ重合膜を形成する。

【０００８】 本考案に係るプラズマ重合法による電気絶縁性膜形成装置でプラズマ重合膜の 形成に使用する有機気体は、ガス状になるものであれば特に制約はない。例えば メタン、エタン、プロパン、エチレン、プロピレン等の常温常圧でガス状の炭化 水素は、そのままガス状で使用し、ベンゼン、トルエン、キシレン等の常温常圧 では液体の炭化水素、及びナフタレン、アントラセン、ジフェニール、ジベンジ ル等の常温常圧で固体の化合物は、加熱して気化させた後チャンバー内に導入す る。尚、有機気体は、通常所謂キャリアーガスに同伴されてチャンバーに導入さ れる。キャリアーガスとして、アルゴン、ヘリウム、窒素等の不活性ガスの少な くとも１種類以上を通常使用する。

【０００９】 本考案に係るプラズマ重合法による電気絶縁性膜形成装置の運転条件は、通常 次の通りである。チャンバー内の圧力は、０．００５〜３torr、望ましくは０． ０１〜１．５torrの圧力範囲である。放電電極の電源として高周波電源を使用す る場合、周波数は、通常１３．５６M Hzであるが、特にこの周波数に限定する必 要はない。更に、電源として直流からマイクロ波までのいかなる周波数であって もよい。 高周波によりプラズマ重合を行う場合、高周波電源の出力は、３０〜 ５００Ｗ、望ましくは１００〜４５０Ｗである。

【００１０】 線状導電体の走行速度は、用いる有機気体の種類、モノマーの種類、真空度及 び放電電極の配置等に応じて選定されるが、通常１０〜６０００mm／min 、望ま しくは６０〜１０００mm／min 程度で所望の膜厚のものを得ることが出来る。 このような電気絶縁性膜形成条件でプラズマ重合法による電気絶縁性膜形成装 置を運転することにより、プラズマ重合膜の厚さは、薄すぎると絶縁体の役割を 果たさず、逆に厚すぎると内部応力によって線状導電体との密着力が悪くなるが 、本考案に係るプラズマ重合法による電気絶縁性膜形成装置では、以上の条件で 好適な厚さ２０nm〜１０μm 、特に好適な厚さである１００nm〜５μm の厚さの プラズマ重合膜を得ることができる。 以下に、添付図面を参照して実施例に基づき本考案をより詳細に説明する。

【００１１】

【実施例】

実施例１ 図１は本考案に係るプラズマ重合法による電気絶縁性膜形成装置の実施例の構 成を示す図解図であり、図２は図１の線Ａ−Ａの方向から見た実施例装置の図解 図である。図１と図２に示すように本考案に係るプラズマ重合法による電気絶縁 性膜形成装置１０は、従来のプラズマ重合法による電気絶縁性膜形成装置と同様 に、チャンバー１２と、チャンバー１２を真空に吸引するためにチャンバー１２ に接続された真空排気装置１４と、放電電極に高周波電圧を印加する高周波電源 １６と、線状導電体１８を送りだすための送り出しリール２０と、電気絶縁性膜 が形成された線状導電体１８を巻き取るために電気モータ等（図示しない）で駆 動される巻き取りリール２２と、及び所定経路を走行するように線状導電体１８ を案内するガイドリール２４Ａ、Ｂとを備えている。 更にプラズマ重合法による電気絶縁性膜形成装置１０は、チャンバー１２の真 空度を測定する真空計２６と、チャンバー１２に有機気体を供給するモノマーガ ス源２８と有機ガスを同伴するキャリアーガスの供給源３０を備えている。

【００１２】 本考案に係るプラズマ重合法による電気絶縁性膜形成装置１０には、従来の平 行平板型電極の代わりに、円筒型非接地放電電極３２と、非接地放電電極３２の 円筒体の直径方向の両側に対向して設置された２個のシャワーノズル型接地放電 電極兼ガス導入ノズル３４Ａ、Ｂとがチャンバー１２内に設けられている。線状 導電体１８は、ガイドリール２４Ａ、Ｂに案内されて非接地放電電極３２の円筒 体の内側を円筒体の長手方向中心線に沿って走行する。 非接地放電電極３２は、図３に示すような外径２０mm、長さ２００mm、厚さ２ mmの円筒型放電電極である。 シャワーノズル型接地放電電極兼ガス導入ノズル３４は図５に示すようにシャ ワーノズルのような円錐面を有し、その円錐底面３６が円筒型非接地放電電極３ ２の対向電極を構成すると共にその面に多数の微細貫通孔３８を有している。接 地放電電極兼ガス導入ノズル３４は、円錐の頂部４０を介して連通しているノマ ーガス源２８及びキャリアーガス源３０から円錐底面３６に設けられた多数の微 細貫通孔３８を通してモノマーガスを同伴したキャリアーガスをチャンバー１２ 内に導入する。

【００１３】 線状導電体として線径０．３mmの錫メッキ銅線を選択し、図１及び図２に示し たプラズマ重合法による電気絶縁性膜形成装置１０を使用して前記の錫メッキ銅 線上に電気絶縁性膜を形成した。 電気絶縁性膜形成条件は、モノマーガス及びキャリアーガスにそれぞれエチレ ン及びアルゴンを使用し、チャンバー１２の真空度を０．１torr、高周波電力を ３００Ｗ、線の走行速度を１００mm／min とした。 得た実施例品１には半径方向及び長手方向に約１μm の均一の膜厚及び膜質の 電気絶縁性エチレン重合膜が形成された。

【００１４】 実施例２ 図４に示すように直径２mmの貫通孔４２が孔間隔１０mmで非接地放電電極３２ の円筒面に設けられていることを除いて、他の構成は図１及び図２に示す装置と 同じプラズマ重合法による電気絶縁性膜形成装置１０を使用して、実施例１と同 じ条件で線状導電体１８に電気絶縁性膜を形成した。 得た実施例品２には半径方向及び長手方向に約１．５μm の均一の膜厚及び均 一の膜質の電気絶縁性エチレン重合膜が形成されていた。 実施例３ 本実施例装置１０では、接地放電電極として図６に示すように円筒型非接地放 電電極３２を外周から取り囲む同心円筒体からなる放電電極４４を使用し、ガス 導入口４６を接地放電電極とは別個に設けた。

【００１５】 比較例１ 比較例として、図７に示す如き従来型の平行平板型電極４８、５０を具備し、 接地放電電極とは別個にガス導入口４６を設け、線状導電体１８を平行平板型電 極間に走行させたこと以外は実施例１のプラズマ重合法による電気絶縁性膜形成 装置１０と同じ構成の従来のプラズマ重合法による電気絶縁性膜形成装置１１を 使用して、実施例１と同じ条件で線状導電体上に電気絶縁性膜を形成した。尚、 使用した平行平板型電極は、接地放電電極及び非接地放電電極とも大きさが幅２ ０mm、長さ２００mm、厚さ２mmで、電極間距離が２０mmであった。 得た比較例品に形成された電気絶縁性エチレン重合膜は、膜質及び膜厚が半径 方向に不均一で０．６μm 〜約０．８μm の幅でばらついていた。 得た実施例品１及び２と比較例品とを評価すると、円筒面に貫通孔を有する非 接地放電電極を使用した実施例２の装置の製膜速度が、約１．５μｍで最も速く 、円筒面に貫通孔を有しない非接地放電電極を使用した実施例１の装置の製膜速 度が約１μｍで次いで速く、従来の平行平板型電極を使用した比較例の装置の製 膜速度は約０．６〜０．８mmと最も遅くかつ膜厚が半径方向に不均一でばらつい ていた。

【００１６】

【考案の効果】

本考案に係る，プラズマ重合法による電気絶縁性膜形成装置は、筒型非接地放 電電極と該非接地放電電極の周りにその筒体の長手方向中心線を対称軸としてほ ぼ対称に配置された接地放電電極とを対向電極とし、線状導電体が筒型非接地放 電電極の内側を筒体のほぼ長手方向中心線に沿って走行させるように構成したも ので、線状導電体上に均一な膜厚及び膜質の電気絶縁性膜を従来の平行平板型電 極を用いたプラズマ重合法による電気絶縁性膜形成装置より一段と速い製膜速度 で形成することができる。 本考案に係るプラズマ重合法による電気絶縁性膜形成装置の使用により、品質 の高い電気絶縁性プラズマ重合膜被覆電線を経済的に製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係るプラズマ重合法による電気絶縁性
膜形成装置の図解図である。

【図２】図１の線Ａ−Ａの方向から見た図解図である。

【図３】筒型をした非接地電極を示す概略斜視図であ
る。

【図４】円筒面に多数の貫通孔を有する筒型非接地放電
電極の概略斜視図である。

【図５】接地放電電極兼ガス導入口の概略斜視図であ
る。

【図６】本考案に係るプラズマ重合法による電気絶縁性
膜形成装置の別の実施例の図解図である。

【図７】平行平板型電極を具備した従来のプラズマ重合
法による電気絶縁性膜形成装置の図解図である。

【符号の説明】

１０ 本考案に係るプラズマ重合法による電気絶縁性膜
形成装置 １２ チャンバー １４ 真空排気装置 １６ 高周波電源 １８ 線状導電体 ２０ 送り出しリール ２２ 巻き取りリール ２４ ガイドリール ２６ 真空計 ２８ モノマーガス源 ３０ キャリアーガス源 ３２ 円筒型非接地放電電極 ３４ 接地放電電極兼ガス導入口 ３６ 接地放電電極兼ガス導入口の円錐底面 ３８ 接地放電電極兼ガス導入口の円錐底面の貫通孔 ４０ 接地放電電極兼ガス導入口の頂部 ４２ 非接地放電電極の円筒面の貫通孔 ４４ 円筒型接地放電電極 ４６ ガス導入口 ４８ 平行平板型非接地放電電極 ５０ 平行平板型接地放電電極

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 チャンバー内に設けられた１対の放電電
   極に減圧下で電圧を印加して放電プラズマを発生させ、
   一方前記放電電極近傍に有機気体を導入して該有機気体
   を分解させ、ついで放電プラズマ中に線状導電体を走行
   させて電気絶縁性プラズマ重合膜を前記線状導電体表面
   に形成させるようにしたプラズマ重合法による電気絶縁
   性膜形成装置において、 前記１対の放電電極のうち非接地放電電極を筒状とし、
   該非接地放電電極の周りにその筒体の長手方向中心線を
   対称軸としてほぼ対称に接地放電電極を配置し、前記線
   状導電体が前記非接地放電電極の筒体の内側をほぼその
   長手方向中心線に沿って走行するようにしたことを特徴
   とするプラズマ重合法による電気絶縁性膜形成装置。