JPS63255366A - Method for coating conductive film on insulating substrate - Google Patents

Method for coating conductive film on insulating substrate

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JPS63255366A
JPS63255366A JP8958387A JP8958387A JPS63255366A JP S63255366 A JPS63255366 A JP S63255366A JP 8958387 A JP8958387 A JP 8958387A JP 8958387 A JP8958387 A JP 8958387A JP S63255366 A JPS63255366 A JP S63255366A
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JP
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conductive film
insulating substrate
conductive
evaporation source
substrate
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Application number
JP8958387A
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Japanese (ja)
Inventor
Masayasu Tanjiyou
正安 丹上
Koji Okamoto
康治 岡本
Yasunori Ando
靖典 安東
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Nissin Electric Co Ltd
Original Assignee
Nissin Electric Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To form conductive films on an insulating material with high adhesiveness by forming a 1st conductive film by combination use of deposition of a conductive material and ion beam projection on the surface of the insulating substrate, then impressing a bias voltage to the conductive film and forming the 2nd conductive film thereon by an arc type evaporation source. CONSTITUTION:The insulating substrate 6 consisting of glass, ceramics, etc., is moved in the direction of an arrow A by rollers 4a-4f in a vacuum vessel 2. At least one 4e among these rollers is made of a conductive material such as metal and impresses the negative bias voltage from a bias power source 24b to the substrate 6. The substrate 6 is first formed with the 1st conductive film 8a on the surface by evaporating 14a a cathode 12a made of Ti, Zr, Hf, V, Nb, Cr or other metals of the arc type evaporation source 10a by the arc discharge generated by a power supply 16a and projecting an ion beam 22 from an ion source 18 on said surface. The vapor 14b by the arc discharge of the above-mentioned metal from the 2nd arc type evaporation source 10b is securely deposited by evaporation on the 1st conductive film 8a impressed with the negative bias voltage through the roller 4e, by which the conductive film 8 having the high adhesive power is formed on the substrate 6.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、アーク式蒸発源を用いて絶縁性基体の表面
に導電性膜を被覆する方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a method of coating the surface of an insulating substrate with a conductive film using an arc evaporation source.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

真空アーク放電によってカソード物質を蒸発させるアー
ク式蒸発源を用いて、導電性のシート、ワイヤー等の導
電性基体の表面に各種膜を被覆する方法が従来から行わ
れている。
BACKGROUND ART Conventionally, there has been a method of coating various films on the surface of a conductive substrate such as a conductive sheet or wire using an arc type evaporation source that evaporates a cathode material by vacuum arc discharge.

これは、アーク式蒸発源によれば、■他の蒸発源(例え
ば電子ビーム蒸発源等)に比べて大きな成膜速度を得る
ことができ生産性が良い、■アーク放電によってカソー
ドを局部的に溶融させて蒸発させるため、溶融物がこぼ
れ落ちる恐°れは無く、蒸発源の向きを任意に選べる、
■蒸発されたカソード物質は一部イオン化されているた
め、基体にバイアス電圧を印加して当該イオンを加速す
ることによって、即ちいわゆるイオンブレーティングを
行うことによって、密着性の良い膜を形成することがで
きる、等の理由による。
This is because, according to the arc type evaporation source, ■ it is possible to obtain a higher film formation rate than other evaporation sources (e.g. electron beam evaporation source, etc.) and has good productivity, and ■ the cathode is locally heated by arc discharge. Since it is melted and evaporated, there is no risk of the melt spilling out, and the direction of the evaporation source can be selected arbitrarily.
■Since the evaporated cathode material is partially ionized, a film with good adhesion can be formed by applying a bias voltage to the substrate and accelerating the ions, that is, by performing so-called ion blating. For reasons such as being able to do so.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

ところが近年は、ガラス、セラミックス、絶縁性フィル
ム等の絶縁性基体の表面に、金属等の導電性膜を被覆す
る要望が出て来ているが、このような要望に対して、上
記のようなアーク式蒸発源を有効に活用することができ
ないという問題がある。
However, in recent years, there has been a demand for coating the surfaces of insulating substrates such as glass, ceramics, and insulating films with conductive films such as metals. There is a problem that the arc type evaporation source cannot be used effectively.

これは、絶縁性基体に対しては、バイアス電圧を印加す
ることができないため、イオン化されたカソード物質を
基体に向けて加速することができず、そのため膜の密着
性が良くないからである。
This is because a bias voltage cannot be applied to an insulating substrate, so the ionized cathode material cannot be accelerated toward the substrate, and therefore the adhesion of the film is poor.

そこでこの発明は、アーク式蒸発源を用いて、絶縁性基
体の表面に密着性の良好な導電性膜を被覆することがで
きる方法を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to provide a method for coating the surface of an insulating substrate with a conductive film having good adhesion using an arc type evaporation source.

C問題点を解決するための手段〕 この発明の被覆方法は、真空雰囲気中における工程であ
って、導電性物質の被着とイオンビーム照射とを併用し
て絶縁性基体の表面に第1の導電性膜を形成する第1の
工程と、当該第1の導電性膜に負のバイアス電圧を印加
した状態で、真空アーク放電によってカソード物質を蒸
発させるアーク式蒸発源を用いて、第1の導電性膜の表
面に導電性物質を更に蒸着させて第2の導電性膜を形成
する第2の工程とを備えることを特徴とする。
Means for Solving Problem C] The coating method of the present invention is a process in a vacuum atmosphere, in which a first layer is coated on the surface of an insulating substrate by combining the deposition of a conductive substance and ion beam irradiation. A first process of forming a conductive film, and a first process using an arc type evaporation source that evaporates the cathode material by vacuum arc discharge while applying a negative bias voltage to the first conductive film. The method is characterized by comprising a second step of further depositing a conductive substance on the surface of the conductive film to form a second conductive film.

〔作用〕[Effect]

第″lの工程によって、絶縁性基体の表面に第1の導電
性膜が形成される。その際、イオンビーム照射を併用す
るため、イオンの押し込み作用によって、絶縁性基体と
第1の導電性膜との界面付近に両゛者の構成物質から成
る混合層が形成される。
In step ``l'', a first conductive film is formed on the surface of the insulating substrate. At this time, since ion beam irradiation is also used, the insulating substrate and the first conductive film are formed by the pushing action of ions. A mixed layer consisting of both constituent substances is formed near the interface with the film.

この混合層は言わば模のような作用をするので、絶縁性
基体に対する第1の導電性膜の密着性は良い。
Since this mixed layer acts like a model, the adhesion of the first conductive film to the insulating substrate is good.

そして第2の工程によって、前記第1の導電性膜の表面
に、アーク式蒸発源を用いて、第2の導電性膜が形成さ
れる。その際、第1の導電性膜に負のバイアス電圧を印
加しているため、アーク放電によって蒸発かつイオン化
された導電性物質が第1の導電性膜に向けて加速される
。そのため、第1の導電性膜に対する第2の導電性膜の
密着性も良くなる。
In a second step, a second conductive film is formed on the surface of the first conductive film using an arc evaporation source. At this time, since a negative bias voltage is applied to the first conductive film, the conductive substance evaporated and ionized by the arc discharge is accelerated toward the first conductive film. Therefore, the adhesion of the second conductive film to the first conductive film also improves.

従って、絶縁性基体の表面に、密着性の良好な導電性膜
を生産性良く被覆することができる。
Therefore, the surface of the insulating substrate can be coated with a conductive film having good adhesion with good productivity.

〔実施例〕〔Example〕

第1図は、この発明に係る方法を実施する装置の一例を
示す概略断面図である。第2図は、この発明に係る方法
によって導電性膜が被覆された絶縁性基体の一例を拡大
して部分的に示す概略断面図である。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of an apparatus for implementing the method according to the present invention. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view partially showing an enlarged example of an insulating substrate coated with a conductive film by the method according to the present invention.

金属等の導電性材料から成り、図示しない真空排気装置
によって真空排気される真空容器2内に、例えばシード
状の絶縁性基体6を収納している。
For example, a seed-shaped insulating substrate 6 is housed in a vacuum container 2 made of a conductive material such as metal and evacuated by a vacuum evacuation device (not shown).

また当該真空容器2内に、絶縁性基体6を例えば矢印A
方向に搬送するためのローラ4a〜4fを収納している
In addition, the insulating substrate 6 is placed in the vacuum container 2, for example, as indicated by the arrow A.
It houses rollers 4a to 4f for conveying in the direction.

このローラ4a〜4fの内、少な(ともこの例ではロー
ラ4eは金属等の導電性材料から成り、それにバイアス
電源24から負のバイアス電圧を印加するようにしてい
る。
Among these rollers 4a to 4f, a small number (in this example, roller 4e) is made of a conductive material such as metal, and a negative bias voltage is applied to it from a bias power supply 24.

そして真空容器2の天井部であって絶縁性基体6の上方
には、当該絶縁性基体6に向けて、絶縁性基体6の搬送
方向上手側から順に、第1のアーク式蒸発源10 a 
sイオン源18および第2のアーク式蒸発源10bを配
置している。
On the ceiling of the vacuum container 2 and above the insulating substrate 6, first arc evaporation sources 10a are arranged in order from the upper side in the direction of conveyance of the insulating substrate 6 toward the insulating substrate 6.
An s ion source 18 and a second arc type evaporation source 10b are arranged.

アーク式蒸発源10aは、導電性物質から成るカソード
12aを有しており、それと真空容器2間にアーク電源
16aから例えば数十V〜数百V程度の電圧を印加して
両者間に真空直流アーク放電を行わせることによって、
カソード物質、即ち導電性物質14aを蒸発させること
ができる。このとき導電性物質14aの一部はアーク放
電によってイオン化されている。アーク式藩発源10b
側もこれと同様であり、12bは導電性物質から成るカ
ソード、16bはアーク電源、14bは蒸発された導電
性物質である。向いずれも、アーク放電起動用のトリガ
等は図示を省略している。
The arc type evaporation source 10a has a cathode 12a made of a conductive material, and a voltage of, for example, several tens of volts to several hundred volts is applied between the cathode 12a and the vacuum container 2 from an arc power source 16a to create a vacuum direct current between them. By causing arc discharge,
The cathode material, ie the conductive material 14a, can be evaporated. At this time, a part of the conductive substance 14a is ionized by arc discharge. Arc style clan source 10b
The sides are also similar, with 12b being a cathode made of a conductive material, 16b being an arc power source, and 14b being a evaporated conductive material. In both cases, the trigger for starting arc discharge and the like are not shown.

各アーク式蒸発源10a、10bにおけるカソード12
a、、12bの種類、即ちそこから蒸発させる導電性物
質14a、14bの種類としては、目的に応じて、例え
ばTi % Zr s Hf SV% Nb、Ta %
 Cr % Mo SW、、AI 、、C5Si等の種
々のものが採り得る。この場合、導電性物質14aと1
4bとは互いに同種であっても良いし別種であっても良
い。
Cathode 12 in each arc type evaporation source 10a, 10b
The types of conductive substances a, 12b, that is, the types of conductive substances 14a and 14b to be evaporated therefrom, may vary depending on the purpose, for example, Ti%ZrsHfSV%Nb,Ta%
Various materials such as Cr%MoSW, AI, C5Si, etc. can be used. In this case, the conductive substances 14a and 1
4b may be the same species or different species.

イオン源18からは、加速されたイオンビーム22を引
き出すことができる。20はそのための引出し電極系で
ある。このイオンビーム22のエネルギーは、例えば、
後述する混合層を効果的に形成するためには、照射する
イオンの飛程(平均射影飛程)が、アーク式蒸発源10
aによって絶縁性基体6上に形成する膜厚程度になるよ
うなものとすればよい。
An accelerated ion beam 22 can be extracted from the ion source 18 . 20 is an extraction electrode system for this purpose. The energy of this ion beam 22 is, for example,
In order to effectively form the mixed layer described below, the range of irradiated ions (average projected range) must be
The thickness of the film formed on the insulating substrate 6 may be determined by a.

このイオンビーム22を構成するイオンの種類は、He
 、Ne s Ar等の不活性ガスイオンでも良いし、
導電性物質14aとの間で化合物膜(例えばTiN)を
形成する場合はそれを構成するイオン(例えばNイオン
)でも良い。
The type of ions constituting this ion beam 22 is He
, NesAr, or other inert gas ions may be used.
When forming a compound film (for example, TiN) with the conductive substance 14a, ions (for example, N ions) constituting the compound film may be used.

成膜に際しては、真空容器2内を所定の真空度(例えば
10−’〜10−’T o r r程度)に排気し、絶
縁性基体6を矢印A方向に例えば連続的に搬送しながら
、アーク式蒸発源10a、10bおよびイオン源18を
動作させる。それによって絶縁性基体6の表面に、第2
図に示すような第1の導電性膜8aおよび第2の導電性
膜8bから成る導電性膜8が連続的に被覆される。
During film formation, the inside of the vacuum container 2 is evacuated to a predetermined degree of vacuum (for example, about 10-' to 10-' Torr), and while the insulating substrate 6 is continuously conveyed in the direction of arrow A, The arc type evaporation sources 10a, 10b and the ion source 18 are operated. As a result, the second
A conductive film 8 consisting of a first conductive film 8a and a second conductive film 8b as shown in the figure is continuously coated.

その際の工程には、大別すれば次の二つの工程が含まれ
ている。
The process at that time includes the following two steps.

■ 第1は、絶縁性基体6の表面にアーク式蒸発源10
aからの導電性物質14aを蒸着し、それと同時に、あ
るいは第1図のような配置の場合はその後に、イオン源
18からのイオンビーム22を照射して、絶縁性基体6
のすぐ表面にまず第1の導電性膜8aを形成する工程で
ある。
■ First, an arc type evaporation source 10 is placed on the surface of the insulating substrate 6.
At the same time, or afterward in the case of the arrangement shown in FIG.
In this step, a first conductive film 8a is first formed immediately on the surface of the substrate.

この場合、イオンビーム22の照射を併用するため、イ
オンの押し込み(ノックオン)作用によって、絶縁性基
体6と導電性膜8aとの界面付近に両者の構成物質から
は混合層(ミキシング層)が形成される。この混合層は
言わば模のような作用をするので、絶縁性基体6に対す
る導電性膜8aの密着性は良い。
In this case, since irradiation with the ion beam 22 is used in combination, a mixed layer is formed near the interface between the insulating substrate 6 and the conductive film 8a by the ion pushing (knock-on) action from the constituent materials of the two. be done. Since this mixed layer acts like a model, the adhesion of the conductive film 8a to the insulating substrate 6 is good.

■ 第2は、上記絶縁性基体6が搬送されることによっ
て導電性膜8aがσ−ラ4eにまで達すると、当該導電
性膜8aに、バイアス電源24からローラ4eを介して
例えば数百v程度の負のバイアス電圧が印加された状態
となり、その状態でアーク式蒸発110bから導電性膜
8aの表面に導電性物質14bを更に蒸着させて第2の
導電性膜8bを形成する工程である。
(2) When the conductive film 8a reaches the σ-ra 4e by transporting the insulating substrate 6, the conductive film 8a is supplied with, for example, several hundred VV from the bias power supply 24 via the roller 4e. This is a step in which a negative bias voltage of approximately 100% is applied, and in this state, a conductive substance 14b is further deposited on the surface of the conductive film 8a from the arc evaporation 110b to form a second conductive film 8b. .

この場合、導電性膜8aには負のバイアス電圧を印加し
ているため、アーク放電によって一部イオン化された導
電性物質14bが導電性膜8aに向けて加速される。そ
のため、導電性膜8aに対する導電性膜8bの密着性も
良い。またこの場合はいわゆるイオンブレーティングと
なるため、イオンの運動エネルギーによって導電性膜8
bの結晶性が向上すると共に、絶縁性基体6に対する導
電性物質14bの回り込みが良くなる等の利点もある。
In this case, since a negative bias voltage is applied to the conductive film 8a, the conductive substance 14b partially ionized by the arc discharge is accelerated toward the conductive film 8a. Therefore, the adhesion of the conductive film 8b to the conductive film 8a is also good. In this case, so-called ion blating occurs, so the kinetic energy of the ions causes the conductive film to
There are also advantages such as improved crystallinity of b and improved wraparound of the conductive substance 14b to the insulating substrate 6.

従って上記のような方法によれば、絶縁性基体60表面
に、密着性等の良好な導電性膜8を被覆することができ
ると共に、第1の工程はともかく第2の工程にアーク式
蒸発源10bを用いているため、その成膜速度が大きく
 (例えば0.05〜0.5μm/seC程度が可能で
ある)、従って生産性も良い。
Therefore, according to the method described above, the surface of the insulating substrate 60 can be coated with the conductive film 8 having good adhesion, and apart from the first step, an arc type evaporation source is used in the second step. Since 10b is used, the film formation rate is high (for example, about 0.05 to 0.5 μm/sec is possible), and therefore the productivity is also good.

尚、被覆する導電性膜8の均一性をより良くするために
、アーク式蒸発源10a、10bやイオン源18を複数
台ずつ用いたり、あるいはそれらに横長のもの(即ち絶
縁性基体6の幅方向に長いもの)を用いても良い。
In order to improve the uniformity of the conductive film 8 to be coated, a plurality of arc type evaporation sources 10a, 10b or ion sources 18 may be used, or horizontally elongated ones (i.e., the width of the insulating substrate 6) may be used. (long in the direction) may also be used.

また、上手側の蒸発源は、バイアス電圧印加用の導電性
膜8aを形成するのが主目的であるため、必ずしも大き
な成膜速度のものは必要では無く、従って上記のような
アーク式蒸発源10aの代わりに、ターゲットを不活性
ガスイオンの照射やマグネトロン放電によってスパツク
させる方式のもの、あるいは取付は方向が許せば、るつ
ぼ内の蒸発材料を電子ビームによって加熱蒸発させる方
式のもの等を用いても良い。
In addition, since the main purpose of the upper evaporation source is to form the conductive film 8a for applying a bias voltage, it is not necessarily necessary to have a high deposition rate, and therefore an arc type evaporation source such as the one described above is used. Instead of 10a, a method in which the target is spattered by inert gas ion irradiation or magnetron discharge, or, if the installation direction allows, a method in which the evaporated material in the crucible is heated and evaporated by an electron beam, etc. can be used. Also good.

また導電性膜8aにバイアス電圧を印加するためには、
導電性のローラ4eの代わりに、ブラシ、接触子等を用
いても良い。
In addition, in order to apply a bias voltage to the conductive film 8a,
A brush, a contactor, etc. may be used instead of the conductive roller 4e.

また、初めの導電性膜8aを形成する時に、衝突イオン
によって絶縁性基体6の表面が帯電(チャージアップ)
される問題がある場合は、第1図中に2点鎖線で示すよ
うなフィラメント26を用いる等して、電子を絶縁性基
体6に向けて供給して当該帯電を中和させるようにして
も良い。
Also, when forming the first conductive film 8a, the surface of the insulating substrate 6 is charged (charged up) by colliding ions.
If there is a problem with this, the charge can be neutralized by supplying electrons toward the insulating substrate 6, such as by using a filament 26 as shown by the two-dot chain line in FIG. good.

また必要に応じて、上記と同様の方法で絶縁性基体6の
下側の面等に′も、上側の面と同時に導電性膜8を被覆
しても良い。
Furthermore, if necessary, the conductive film 8 may be coated on the lower surface of the insulating substrate 6 and the upper surface at the same time using a method similar to that described above.

また、以上においてはシート状の絶縁性基体6を例に説
明したが、絶縁性基体はそれに限られるものではなく、
テープ状、フィルム状、板状、ワイヤー状、ケーブル状
等のものであっても良い。
In addition, although the sheet-like insulating substrate 6 has been explained above as an example, the insulating substrate is not limited to this.
It may be in the form of a tape, film, plate, wire, cable, or the like.

その材質としては、例えばガラス、セラミックス、その
他の絶縁物等が採り得る。
The material may be, for example, glass, ceramics, or other insulators.

また、上記例と違って、絶縁性基体は、断続的に搬送し
ても良いし、円板状のものであればそれを回転させるこ
とによって上記第1および第2の工程のような処理を施
しても良いし、あるいは大きさが限定されているもので
あれば、アーム等の移送手段によって上記のような第1
の工程を行う場所から第2の工程を行う場所へ移送して
も良い。
Also, unlike the above example, the insulating substrate may be transported intermittently, or if it is disc-shaped, it may be rotated to perform the treatments in the first and second steps. Alternatively, if the size is limited, the first
It may also be transported from the location where the first step is performed to the location where the second step is performed.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上のようにこの発明によれば、アーク式蒸発源を用い
て、しかもバイアス電圧を印加しながら導電性膜を形成
することができるので、絶縁性基体の表面に密着性の良
好な導電性膜を生産性良く被覆することができる。
As described above, according to the present invention, a conductive film can be formed using an arc type evaporation source while applying a bias voltage, so that a conductive film with good adhesion can be formed on the surface of an insulating substrate. can be coated with good productivity.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は、この発明に係る方法を実施する装置の一例を
示す概略断面図である。第2図は、この発明に係る方法
によって導電性膜が被覆された絶縁性基体の一例を拡大
して部分的に示す概略断面図である。 2・・・真空容器、4a〜4f・・・ローラ、6・・・
絶縁性基体、8・・・導電性膜、8a・・・第1の導電
性膜、8b・・・第2の導電性膜、10a、10b・・
・アーク式蒸発源、14a、14b・・・導電性物質、
18・・・イオン源、22・・・イオンビーム、24・
・・バイアス電源。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of an apparatus for implementing the method according to the present invention. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view partially showing an enlarged example of an insulating substrate coated with a conductive film by the method according to the present invention. 2...Vacuum container, 4a-4f...Roller, 6...
Insulating substrate, 8... Conductive film, 8a... First conductive film, 8b... Second conductive film, 10a, 10b...
・Arc type evaporation source, 14a, 14b... conductive material,
18...Ion source, 22...Ion beam, 24.
...Bias power supply.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)真空雰囲気中における工程であって、導電性物質
の被着とイオンビーム照射とを併用して絶縁性基体の表
面に第1の導電性膜を形成する第1の工程と、当該第1
の導電性膜に負のバイアス電圧を印加した状態で、真空
アーク放電によってカソード物質を蒸発させるアーク式
蒸発源を用いて、第1の導電性膜の表面に導電性物質を
更に蒸着させて第2の導電性膜を形成する第2の工程と
を備えることを特徴とする絶縁性基体への導電性膜の被
覆方法。
(1) A first step in a vacuum atmosphere in which a first conductive film is formed on the surface of an insulating substrate using a combination of deposition of a conductive substance and ion beam irradiation; 1
A conductive material is further deposited on the surface of the first conductive film using an arc evaporation source that evaporates the cathode material by vacuum arc discharge while applying a negative bias voltage to the first conductive film. 2. A method for coating an insulating substrate with a conductive film, the method comprising: a second step of forming a conductive film.
JP8958387A 1987-04-10 1987-04-10 Method for coating conductive film on insulating substrate Pending JPS63255366A (en)

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