WO2014057951A1 - 成膜方法及び成膜装置 - Google Patents

成膜方法及び成膜装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2014057951A1
WO2014057951A1 PCT/JP2013/077391 JP2013077391W WO2014057951A1 WO 2014057951 A1 WO2014057951 A1 WO 2014057951A1 JP 2013077391 W JP2013077391 W JP 2013077391W WO 2014057951 A1 WO2014057951 A1 WO 2014057951A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
chamber
film forming
inert gas
film
powder
Prior art date
Application number
PCT/JP2013/077391
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
智資 平野
Original Assignee
日本発條株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日本発條株式会社 filed Critical 日本発條株式会社
Priority to KR1020157008654A priority Critical patent/KR101745219B1/ko
Priority to EP13845899.7A priority patent/EP2907896B1/en
Priority to US14/433,744 priority patent/US10350616B2/en
Priority to CN201380052363.3A priority patent/CN104704144B/zh
Publication of WO2014057951A1 publication Critical patent/WO2014057951A1/ja

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B1/00—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means
    • B05B1/02—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means designed to produce a jet, spray, or other discharge of particular shape or nature, e.g. in single drops, or having an outlet of particular shape
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D1/00—Processes for applying liquids or other fluent materials
    • B05D1/02—Processes for applying liquids or other fluent materials performed by spraying
    • B05D1/12—Applying particulate materials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B7/00—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas
    • B05B7/14—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas designed for spraying particulate materials
    • B05B7/1481—Spray pistols or apparatus for discharging particulate material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D3/00—Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials
    • B05D3/04—Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials by exposure to gases
    • B05D3/0486—Operating the coating or treatment in a controlled atmosphere
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C24/00—Coating starting from inorganic powder
    • C23C24/02—Coating starting from inorganic powder by application of pressure only
    • C23C24/04—Impact or kinetic deposition of particles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B7/00—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas
    • B05B7/14—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas designed for spraying particulate materials
    • B05B7/1404—Arrangements for supplying particulate material
    • B05B7/1413—Apparatus to be carried on or by a person, e.g. by hand; Apparatus comprising a container fixed to the discharge device
    • B05B7/1422—Apparatus to be carried on or by a person, e.g. by hand; Apparatus comprising a container fixed to the discharge device the means for supplying particulate material comprising moving mechanical means, e.g. to impart vibration
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D3/00—Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials
    • B05D3/04—Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials by exposure to gases
    • B05D3/0466—Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials by exposure to gases the gas being a non-reacting gas

Definitions

  • the present invention relates to a film forming method and a film forming apparatus for forming a film by accelerating a raw material powder together with a gas and spraying and depositing the powder on a surface of a base material while maintaining the solid state.
  • a film forming method called a cold spray method In recent years, a film forming method called a cold spray method is known.
  • powder of a metal material that is below the melting point or softening point is sprayed from a nozzle together with an inert gas such as helium, argon, and nitrogen, and is allowed to collide with the substrate to be deposited in the solid state.
  • an inert gas such as helium, argon, and nitrogen
  • This is a method of forming a film on the surface of the substrate (see, for example, Patent Document 1).
  • film formation is performed at a relatively low temperature, unlike a thermal spraying method in which a powder of a material is melted and sprayed onto a substrate (for example, see Patent Document 2).
  • the influence of thermal stress can be alleviated, and a metal film having no phase transformation and suppressing oxidation can be obtained.
  • both the base material and the coating material are metals
  • plastic deformation occurs between the powder and the base material when the metal material powder collides with the base material (or the previously formed film). Since the anchor effect is obtained and the oxide films of each other are destroyed and metal bonds are formed by the new surfaces, a laminate with high adhesion strength can be obtained.
  • the cold spray method is usually performed in the atmosphere.
  • a nozzle having a small diameter with respect to the substrate is used in order to accelerate the powder at a high speed by the compressed gas.
  • the film already formed may be exposed to oxygen in the atmosphere and oxidized in areas other than the area during film formation where the powder sprayed from the nozzle is sprayed.
  • film formation is further performed on the upper layer of the oxidized film, bonding between the upper layer and the lower layer becomes insufficient, and the film characteristics such as bonding strength and electrical properties are affected.
  • the present invention has been made in view of the above, and it is possible to suppress oxidation of a film during film formation, and the apparatus can be configured in a simple and inexpensive manner, without taking time and effort.
  • Another object of the present invention is to provide a film forming method and a film forming apparatus capable of exchanging a base material to be formed.
  • the film forming method according to the present invention accelerates the raw material powder together with the gas and sprays and deposits the powder on the surface of the base material while maintaining the solid state.
  • a film forming method for forming a film by causing the substrate to be disposed in a chamber; and injecting the powder and an inert gas from a nozzle toward the substrate;
  • a film forming step of forming a film by depositing the powder on the surface of the base material while forming a positive pressure in the chamber with a gas.
  • the film formation step is performed while exhausting the inert gas from the chamber.
  • the film formation step is performed while rectifying the inert gas in the chamber.
  • the inert gas is rectified by supplying an inert gas into the chamber separately from the nozzle.
  • a film forming apparatus is a film forming apparatus that performs film formation by accelerating a raw material powder together with a gas, and spraying and depositing the powder on a surface of a base material while maintaining the solid state. Any one of a chamber, a holding unit provided in the chamber and holding the base material, a nozzle for injecting the powder together with an inert gas, and the nozzle and the holding unit is moved with respect to the other. And a moving mechanism, wherein the inside of the chamber becomes a positive pressure by the inert gas ejected by the nozzle.
  • the film forming apparatus further includes an exhaust unit that exhausts gas from the chamber.
  • the film forming apparatus further includes a rectifying mechanism that rectifies the inert gas in the chamber.
  • the rectifying mechanism is a gas supply unit that supplies an inert gas into the chamber.
  • the rectifying mechanism is a rectifying member installed in the chamber.
  • the chamber includes a container in which the holding unit is provided and a lid unit attached to the nozzle.
  • the chamber includes a cover attached to the nozzle and covering the holding portion.
  • the raw material powder and the inert gas are jetted from the nozzle toward the base material, and the inside of the chamber is made positive pressure by the inert gas and the powder is deposited on the surface of the base material. Is not exposed to oxygen, and oxidation of the film during film formation can be suppressed. Further, according to the present invention, it is not necessary to provide an additional device such as an exhaust device or an inert gas supply device in the chamber, so that the device can be configured simply and inexpensively. Furthermore, according to the present invention, it is not necessary to perform additional operations such as decompression in the chamber and gas exchange prior to film formation, so that it is possible to replace the substrate without taking time and effort. .
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a film forming apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a flowchart showing the film forming method according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing Modification 1 of the film forming apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 4 is a schematic diagram illustrating another example of the rectifying unit provided in the chamber.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing a film forming apparatus according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 6 is a graph showing the characteristics of the test pieces according to Examples and Comparative Examples.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a film forming apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
  • a film forming apparatus 100 according to Embodiment 1 is a so-called cold spray apparatus that forms a film by spraying and depositing raw material powder 2 on the surface of a substrate 1.
  • a holding unit 11 that holds the substrate 1, a spray nozzle 12 that sprays the powder 2 together with an inert gas, a powder supply unit 13 that supplies the powder 2 to the spray nozzle 12, and a powder pipe 13a, and an inert gas.
  • a gas heating unit (gas supply unit) 14 and a gas pipe 14a for heating and supplying gas to the spray nozzle 12, a drive unit 15 for moving the spray nozzle 12, and a control unit 16 for controlling the operation of the drive unit 15; Is provided.
  • FIG. 1 only the chamber 10 is shown in cross section.
  • the chamber 10 includes a bottomed columnar container 10a and a lid 10b that covers the opening of the container 10a.
  • the specific shape of the container 10a is not particularly limited.
  • the bottomed cylinder is provided with a flange that extends from the opening toward the outer periphery.
  • the shape of the cover part 10b is prescribed
  • the lid 10b is attached to the spray nozzle 12 by fastening, bonding, welding, or the like, and is supported by a support mechanism (not shown) of the spray nozzle 12 so as to be three-dimensionally movable. Further, as shown in FIG. 1, when the base material 1 is formed, the lid 10b is slightly lifted (at least to the extent that gas can pass) from the opening 10c of the container 10a. It is supported so as to be movable in a parallel plane (horizontal in FIG. 1). At this time, the gap 10d between the container 10a and the lid portion 10b functions as an exhaust port for discharging the gas in the chamber 10 to the outside.
  • the diameter of the lid portion 10b depends on the movable range of the spray nozzle 12 so that the opening of the container 10a is not exposed even when the lid portion 10b is moved in a plane parallel to the opening surface 10c during film formation. It is designed to be larger than the opening diameter of the container 10a.
  • the holding unit 11 is provided at the bottom of the container 10a, for example.
  • the holding unit 11 includes a holding mechanism such as an electrostatic chuck, and holds the base material 1 with the film formation surface 1a of the base material 1 facing the spray nozzle 12 side.
  • a holding mechanism such as an electrostatic chuck
  • the film-formation surface 1a has shown the plate-shaped base material 1 which makes a plane
  • the whole shape of the base material 1 and the shape of the film-formation surface 1a are not specifically limited, It can form into a film What is necessary is just to have a surface.
  • the spray nozzle 12 accelerates the powder 2 supplied from the powder supply unit 13 by the inert gas supplied via the gas heating unit 14 and injects the powder 2 at a supersonic speed of, for example, 340 m / s or more.
  • Compressed gas obtained by compressing an inert gas such as helium, argon or nitrogen is supplied to the powder supply unit 13 and the gas heating unit 14 from the outside.
  • the powder supply unit 13 and the gas heating unit 14 are each provided with a valve (not shown) that adjusts the supply amount of the compressed gas.
  • the powder supply unit 13 accommodates a metal or alloy powder 2 that is a raw material of the film.
  • the powder supply unit 13 supplies the powder 2 to the spray nozzle 12 through the powder pipe 13a together with the inert gas supplied from the outside.
  • the gas heating unit 14 heats an inert gas supplied from the outside to a predetermined temperature, and supplies it to the spray nozzle 12 via the gas pipe 14a.
  • the temperature at which the inert gas is heated is, for example, 50 ° C. or higher, and is set to such an extent that the powder 2 does not melt (for example, about 300 ° C. to 900 ° C.) according to the type of the powder 2.
  • the driving unit 15 is provided in the spray nozzle 12 and is a part of a moving mechanism that moves the spray nozzle 12 together with the lid 10b.
  • a known general technique can be applied as the moving mechanism, and the entire moving mechanism is not shown in FIG.
  • the control unit 16 controls the operation of such a drive unit 15.
  • tip of the spray nozzle 12 has shown the flow of the inert gas typically.
  • FIG. 2 is a flowchart showing the film forming method according to the first embodiment.
  • the base material 1 is placed in the chamber 10.
  • the material of the base material copper, copper alloy, zinc, zinc alloy, aluminum, aluminum alloy, magnesium, magnesium alloy, nickel, nickel alloy, iron, iron alloy, titanium, titanium alloy, chromium, chromium alloy, niobium, Niobium alloy, molybdenum, molybdenum alloy, silver, silver alloy, tin, tin alloy, tantalum, tantalum alloy and other metals or alloys, alumina, zirconia, yttria, yttria stabilized zirconia ceramics, etc. be able to.
  • the base material 1 is held and fixed by the holding unit 11.
  • the powder supply unit 13 is filled with the powder 2 that is the raw material of the film formed on the substrate 1.
  • the type of powder 2 is not particularly limited, and may be copper, copper alloy, zinc, zinc alloy, aluminum, aluminum alloy, magnesium, magnesium alloy, nickel, nickel alloy, iron, iron alloy, titanium, titanium, depending on the application of the film.
  • a metal or an alloy such as an alloy, chromium, a chromium alloy, niobium, a niobium alloy, molybdenum, a molybdenum alloy, silver, a silver alloy, tin, a tin alloy, tantalum, or a tantalum alloy is appropriately selected.
  • the average particle diameter of the powder 2 is not particularly limited as long as it is a size capable of cold spraying (for example, about 5 to 100 ⁇ m).
  • the film forming apparatus 100 is activated. Thereby, supply of the compressed gas (inert gas) to the powder supply unit 13 and the gas heating unit 14 is started, and the powder 2 and the heated inert gas are supplied to the spray nozzle 12.
  • the powder 2 is put into a supersonic flow of compressed inert gas, accelerated, and sprayed from the spray nozzle 12 together with the inert gas while being kept in a solid state.
  • the atmosphere in the chamber 10 is discharged from the gap 10d by the inert gas sprayed from the spray nozzle 12, and becomes a positive pressure.
  • the inert gas sprayed from the spray nozzle 12 circulates in the chamber 10 after colliding with the surface of the substrate 1, and is discharged out of the chamber 10 through the gap 10d.
  • the inside of the chamber 10 is at a positive pressure, the external atmosphere does not enter the chamber 10.
  • the pressure of the inert gas supplied to the spray nozzle 12 is preferably about 1 to 5 MPa.
  • the inside of the chamber 10 can be made positive pressure with an inert gas at an early stage, and in the subsequent step S4, the substrate 1 and the film formed thereon are formed. This is because the adhesion strength can be improved.
  • step S4 a film is formed on the substrate 1. That is, while spraying the powder 2 from the spray nozzle 12 and spraying it on the film forming surface 1a, the spray nozzle 12 is moved in the horizontal direction to deposit the powder 2 on the film forming surface 1a. At this time, since the inside of the chamber 10 is filled with the inert gas ejected from the spray nozzle 12, the film on the film formation surface 1a is not exposed to oxygen in the atmosphere, and the oxidation of the film is suppressed. be able to.
  • step S5 After forming a film with a desired thickness on the film formation surface 1a, the film formation apparatus 100 is stopped (step S5). Thereafter, in step S6, the lid 10b is removed from the container 10a, and the substrate 1 is taken out. Thereby, the film formed by the cold spray method is obtained. After that, another substrate may be held by the holding unit 11 of the film forming apparatus 100 and film formation may be continued.
  • the inside of the chamber 10 is filled with the inert gas sprayed from the spray nozzle 12 to make a positive pressure, and the film is formed. It is possible to suppress oxidation by exposure to oxygen. Therefore, it is possible to improve physical properties such as bonding strength and electrical properties in the film.
  • the inside of the chamber 10 is made positive pressure by the inert gas ejected from the spray nozzle 12, the atmosphere is removed from the chamber 10 after the substrate 1 is placed in the chamber 10. Additional work (exhaust or gas exchange, etc.) and waiting time are not required. Therefore, the substrate 1 can be easily replaced, and film formation can be performed efficiently.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing a film forming apparatus according to the first modification of the first embodiment.
  • the film forming apparatus 110 illustrated in FIG. 3 further includes a rectifying unit 17 and a gas supply unit 18 that rectify an inert gas in the chamber 10 with respect to the film forming apparatus 100.
  • the rectifying unit 17 is formed by bending one end of a cylindrical member toward the inner peripheral side, and is provided so as to surround the holding unit 11 in the vicinity of the bottom of the container 10a.
  • the rectifying unit 17 arranges the flow of the inert gas injected from the spray nozzle 12 so as to circulate through the chamber 10 and be discharged from the gap 10d.
  • the gas supply unit 18 includes a gas ejection port 18a provided in the vicinity of the bottom of the container 10a, and forms an inert gas flow circulating in the chamber 10 by supplying the inert gas into the chamber 10.
  • the inert gas can be efficiently circulated in the chamber 10 by flowing the inert gas along the inner wall surface from the vicinity of the bottom of the container 10a.
  • the rectifying unit 17 and the gas supply unit 18 as described above, the discharge of the atmosphere remaining in the chamber 10 can be expedited, and the chamber 10 can be quickly filled with the inert gas sprayed from the spray nozzle 12. Therefore, it becomes possible to more effectively suppress the oxidation of the film formed on the substrate 1.
  • straightening part 17 will not be limited to the example shown in FIG. 3, if the flow of the inert gas mentioned above can be formed.
  • the donut-shaped rectification unit 19 having an opening formed by curving the center part of the plate-like member is set to a height at the middle of the side surface of the inner wall of the container 10a. It may be provided like a collar.
  • the position and direction of the gas outlet 18a are not limited to the example shown in FIG. 3 as long as the above-described inert gas flow can be formed.
  • the gap 10d provided between the container 10a and the lid 10b is used as an exhaust port.
  • the form of the exhaust port is not limited to the example shown in FIG.
  • an opening may be provided in the lid portion 10b and this may be used as an exhaust port.
  • an opening may be provided above the side surface of the container 10a and this may be used as an exhaust port.
  • the lid portion 10b can be directly placed on the opening surface 10c of the container 10a.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing a film forming apparatus according to Embodiment 2 of the present invention.
  • the film forming apparatus 200 according to the second embodiment includes a cover portion 21 that is attached to the spray nozzle 12 and provided on the base 20 instead of the chamber 10 shown in FIG. 1.
  • FIG. 5 In addition, about the function and operation
  • FIG. 5 only the base 20 and the cover portion 21 are shown in cross section. Further, in FIG. 5, the description of the support mechanism and the moving mechanism of the spray nozzle 12 is omitted, and only the driving unit 15 provided in the spray nozzle 12 is shown in the moving mechanism.
  • the holding part 11 is provided directly on the base 20, and the cover part 21 is arranged so as to cover the holding part 11.
  • the cover portion 21 may be formed of a hard member (a member that is not easily deformed) such as metal, ceramics, glass, or acrylic, or may be formed of a flexible member (a member that is easily deformed) such as rubber or polyethylene. good. Or you may form the cover part 21 combining a hard member and a flexible member.
  • the cover portion 21 can be formed by forming a framework with a hard member such as metal and covering the framework with a flexible member such as a polyethylene sheet.
  • openings 21a are provided above the cover portion 21 (position higher than the base material 1 held by the holding portion 11).
  • the opening 21a functions as an exhaust port for discharging the gas in the cover portion 21 to the outside.
  • Such a cover portion 21 is attached to the spray nozzle 12 by fastening, bonding, welding, or the like according to the material of the cover portion 21 and moves together with the spray nozzle 12.
  • the base material 1 is held by the holding unit 11, and the raw material powder 2 and an inert gas are sprayed from the spray nozzle 12.
  • the inside of the cover part 21 is filled with the inert gas and becomes a positive pressure.
  • the spray nozzle 12 is moved in a plane parallel to the base 20 together with the cover portion 21 while spraying the powder 2 toward the film formation surface 1a of the substrate 1 to deposit the powder 2 on the film formation surface 1a.
  • the configuration of the film forming apparatus 200 can be further simplified.
  • the film forming apparatus 200 can be realized by adding the cover portion 21 to a cold spray apparatus having a general configuration.
  • the film forming apparatus 200 may be further provided with a rectifying unit 17 and a gas supply unit 18 as in the first embodiment.
  • the base material 1 is fixed and the spray nozzle 12 is moved.
  • the base material 1 and the spray nozzle 12 can be moved. Any of them may be moved.
  • the spray nozzle 12 side may be fixed and the base material 1 side may be moved, or both may be moved.
  • a film of pure copper was formed on the substrate 1 using the film forming apparatus 100 according to the first embodiment.
  • the pressure of the inert gas in the spray nozzle 12 was changed to form a plurality of types of films. And these membrane
  • coats were cut out, the test piece of 2 mm x 2 mm x 40 mm was produced, and the electrical conductivity was measured by the 4-terminal method.
  • a general cold spray apparatus was used to form a pure copper film in the atmosphere. And the test piece was produced similarly to the Example and the electrical conductivity was measured.
  • FIG. 6 is a graph showing measurement results for the test pieces of Examples and Comparative Examples.
  • the horizontal axis represents the pressure of the inert gas (gas pressure: MPa), and the vertical axis represents the conductivity of each test piece based on the conductivity of annealed pure copper (IACS: International Annealed Copper Standard). :%).

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
  • Nozzles (AREA)
  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)

Abstract

　成膜中の皮膜の酸化を抑制することが可能であり、装置を簡素且つ安価に構成することができると共に、手間及び時間をかけずに成膜対象の基材を交換することができる成膜方法及び成膜装置を提供する。成膜装置１００は、原料の粉末２をガスと共に加速し、該粉末２を固相状態に保ったまま基材１の表面に吹き付けて堆積させることにより成膜を行う成膜装置であって、チャンバ１０と、該チャンバ１０内に設けられ、基材１を保持する保持部１１と、粉末２を不活性ガスと共に噴射するスプレーノズル１２と、スプレーノズル１２と保持部１１とのいずれか一方を他方に対して移動させる駆動部１５と、を備え、スプレーノズル１２が噴射する不活性ガスにより、チャンバ１０内が陽圧になる。

Description

成膜方法及び成膜装置
　本発明は、原料の粉末をガスと共に加速し、該粉末を固相状態に保ったまま基材の表面に吹き付けて堆積させることにより成膜を行う成膜方法及び成膜装置に関する。
　近年、コールドスプレー法と呼ばれる成膜方法が知られている。コールドスプレー法は、融点又は軟化点以下の状態にある金属材料の粉末を、ヘリウム、アルゴン、窒素等の不活性ガスとともにノズルから噴射し、固相状態のまま成膜対象の基材に衝突させて基材の表面に皮膜を形成する方法である（例えば、特許文献１参照）。コールドスプレー法においては、材料の粉末を溶融させて基材に吹き付ける溶射法（例えば、特許文献２参照）と異なり、比較的低い温度で成膜が行われる。このため、コールドスプレー法によれば、熱応力の影響を緩和することができ、相変態がなく酸化も抑制された金属皮膜を得ることができる。特に、基材及び皮膜となる材料がともに金属である場合、金属材料の粉末が基材（又は先に形成された皮膜）に衝突した際に粉末と基材との間で塑性変形が生じてアンカー効果が得られると共に、互いの酸化皮膜が破壊されて新生面同士による金属結合が生じるので、密着強度の高い積層体を得ることができる。
特開２００８－３０２３１１号公報 特開平５－１７１３９９号公報
　ところで、通常、コールドスプレー法は大気中において実施される。また、コールドスプレー法においては、圧縮ガスにより粉末を高速に加速するため、基材に対して口径の小さなノズルが用いられる。このため、ノズルから噴射された粉末が吹き付けられる成膜中の領域以外においては、既に形成された皮膜が大気中の酸素に曝され、酸化してしまうおそれがある。その結果、酸化した皮膜の上層にさらに成膜を行うことになり、上層と下層との間における接合が不十分となり、接合強度や電気的性質等の皮膜の特性に影響を及ぼしてしまう。
　皮膜の酸素への曝露を抑制するためには、減圧されたチャンバ内で成膜を行うことが考えられる。しかしながら、この場合、チャンバに排気装置を設ける必要があるため、装置構成が複雑化すると共に、装置費用が高価になってしまう。また、チャンバ内に基材を配置した後、減圧雰囲気とするまでに長時間を要するため、成膜の開始が遅れてしまう。さらに、基材を交換する際には、減圧雰囲気の開放、基材の交換、再び減圧といった手順が必要となり、手間と時間がかかってしまうという問題もある。
　一方、皮膜の酸素への曝露を抑制する別の手段として、チャンバ内を不活性ガスで満たすことにより酸素を排除して成膜を行うことも考えられる。しかしながら、この場合も、チャンバに不活性ガスの供給装置を別途設ける必要が生じ、装置費用が上昇してしまう。また、チャンバ内に基材を設置した後、チャンバ内の大気を不活性ガスに交換する時間が必要となり、やはり、基材の交換に手間と時間がかかってしまう。
　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、成膜中の皮膜の酸化を抑制することが可能であり、装置を簡素且つ安価に構成することができると共に、手間及び時間をかけずに成膜対象の基材を交換することができる成膜方法及び成膜装置を提供することを目的とする。
　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る成膜方法は、原料の粉末をガスと共に加速し、該粉末を固相状態に保ったまま基材の表面に吹き付けて堆積させることにより成膜を行う成膜方法であって、前記基材をチャンバ内に配置する基材配置工程と、前記粉末及び不活性ガスをノズルから前記基材に向けて噴射し、前記不活性ガスにより前記チャンバ内を陽圧にするとともに、前記基材の表面に前記粉末を堆積させて皮膜を形成する成膜工程と、を含むことを特徴とする。
　上記成膜方法において、前記成膜工程は、前記不活性ガスを前記チャンバから排気しつつ行われることを特徴とする。
　上記成膜方法において、前記成膜工程は、前記チャンバ内における前記不活性ガスを整流しつつ行われることを特徴とする。
　上記成膜方法において、前記ノズルとは別に、前記チャンバ内に不活性ガスを供給することにより、前記不活性ガスを整流することを特徴とする。
　本発明に係る成膜装置は、原料の粉末をガスと共に加速し、該粉末を固相状態に保ったまま基材の表面に吹き付けて堆積させることにより成膜を行う成膜装置であって、チャンバと、前記チャンバ内に設けられ、前記基材を保持する保持部と、前記粉末を不活性ガスと共に噴射するノズルと、前記ノズルと前記保持部とのいずれか一方を他方に対して移動させる移動機構と、を備え、前記ノズルが噴射する前記不活性ガスにより、前記チャンバ内が陽圧になることを特徴とする。
　上記成膜装置は、前記チャンバ内から気体を排出する排気部をさらに備えることを特徴とする。
　上記成膜装置は、前記チャンバ内における前記不活性ガスを整流する整流機構をさらに備えることを特徴とする。
　上記成膜装置において、前記整流機構は、前記チャンバ内に不活性ガスを供給するガス供給部であることを特徴とする。
　上記成膜装置において、前記整流機構は、前記チャンバ内に設置された整流部材であることを特徴とする。
　上記成膜装置において、前記チャンバは、内部に前記保持部が設けられた容器と、前記ノズルに取り付けられた蓋部とを有することを特徴とする。
　上記成膜装置において、前記チャンバは、前記ノズルに取り付けられ、前記保持部を覆うカバーを有することを特徴とする。
　本発明によれば、原料の粉末及び不活性ガスをノズルから基材に向けて噴射し、不活性ガスによりチャンバ内を陽圧にすると共に、基材の表面に粉末を堆積させるので、基材が酸素に曝露されることがなくなり、成膜中の皮膜の酸化を抑制することが可能となる。また、本発明によれば、排気装置や不活性ガスの供給装置等の追加の装置をチャンバに設ける必要がなくなるので、装置を簡素且つ安価に構成することができる。さらに、本発明によれば、成膜に先立ってチャンバ内の減圧やガスの交換等の追加の作業を行う必要がないので、手間及び時間をかけることなく基材を交換することが可能となる。
図１は、本発明の実施の形態１に係る成膜装置を示す模式図である。 図２は、本発明の実施の形態１に係る成膜方法を示すフローチャートである。 図３は、本発明の実施の形態１に係る成膜装置の変形例１を示す模式図である。 図４は、チャンバ内に設ける整流部の別の例を示す模式図である。 図５は、本発明の実施の形態２に係る成膜装置を示す模式図である。 図６は、実施例及び比較例に係る試験片の特性を示すグラフである。
　以下、本発明を実施するための形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の実施の形態により本発明が限定されるものではない。また、以下の説明において参照する各図は、本発明の内容を理解し得る程度に形状、大きさ、及び位置関係を概略的に示してあるに過ぎない。即ち、本発明は各図で例示された形状、大きさ、及び位置関係のみに限定されるものではない。
（実施の形態１）
　図１は、本発明の実施の形態１に係る成膜装置の構成を示す模式図である。図１に示すように、実施の形態１に係る成膜装置１００は、基材１の表面に原料の粉末２を吹き付けて堆積させることにより成膜を行う、所謂コールドスプレー装置であり、チャンバ１０と、基材１を保持する保持部１１と、粉末２を不活性ガスと共に噴射するスプレーノズル１２と、該スプレーノズル１２に粉末２を供給する粉末供給部１３及び粉末用配管１３ａと、不活性ガスを加熱してスプレーノズル１２に供給するガス加熱部（ガス供給部）１４及びガス用配管１４ａと、スプレーノズル１２を移動させる駆動部１５と、駆動部１５の動作を制御する制御部１６とを備える。なお、図１においては、チャンバ１０についてのみ、断面を示している。
　チャンバ１０は、有底の柱状をなす容器１０ａと、容器１０ａの開口を覆う蓋部１０ｂとを有する。容器１０ａの具体的形状は特に限定されず、実施の形態１においては、有底の円柱に、開口から外周に向かって延出するフランジを設けた形状をなしている。また、蓋部１０ｂの形状は、容器１０ａの開口形状に応じて規定され、実施の形態１においては円盤形状をなしている。
　蓋部１０ｂは、締結、接着、又は溶接等によりスプレーノズル１２に取り付けられ、スプレーノズル１２の図示しない支持機構により、３次元的に移動可能に支持されている。また、図１に示すように、基材１の成膜を行う際、蓋部１０ｂは、容器１０ａの開口面１０ｃから僅かに（少なくとも気体が通過できる程度）浮いた状態で、開口面１０ｃと平行な面内で（図１においては水平方向に）移動可能に支持される。このとき、容器１０ａと蓋部１０ｂとの間の隙間１０ｄは、チャンバ１０内の気体を外部に排出する排気口として機能する。
　蓋部１０ｂの径は、成膜時に該蓋部１０ｂを開口面１０ｃと平行な面内で移動させた際にも、容器１０ａの開口が露出しないように、スプレーノズル１２の可動範囲に応じて、容器１０ａの開口径よりも大きく設計されている。
　保持部１１は、例えば容器１０ａの底部に設けられている。保持部１１は、静電チャック等の保持機構を備え、基材１の成膜面１ａをスプレーノズル１２側に向けた状態で基材１を保持する。なお、図１においては、成膜面１ａが平面をなす板状の基材１を示しているが、基材１の全体形状及び成膜面１ａの形状は特に限定されず、成膜可能な面を有していれば良い。
　スプレーノズル１２は、ガス加熱部１４を介して供給された不活性ガスにより、粉末供給部１３から供給された粉末２を加速し、例えば３４０ｍ／ｓ以上の超音速で噴射する。
　粉末供給部１３及びガス加熱部１４には、外部からヘリウム、アルゴン、窒素等の不活性ガスを圧縮した圧縮ガスが供給される。なお、粉末供給部１３及びガス加熱部１４には、圧縮ガスの供給量を調節する図示しないバルブがそれぞれ設けられている。
　粉末供給部１３には、皮膜の原料となる金属又は合金の粉末２が収容されている。粉末供給部１３は、粉末２を外部から供給される不活性ガスと共に、粉末用配管１３ａを介してスプレーノズル１２に供給する。
　ガス加熱部１４は、外部から供給される不活性ガスを所定の温度に加熱し、ガス用配管１４ａを介してスプレーノズル１２に供給する。不活性ガスを加熱する温度は、例えば５０℃以上であって、粉末２の種類に応じて、粉末２が溶融しない程度（例えば３００℃～９００℃程度）に設定される。
　駆動部１５は、スプレーノズル１２に設けられ、スプレーノズル１２を蓋部１０ｂと共に移動させる移動機構の一部である。なお、移動機構としては、公知の一般技術を適用することができ、図１においては、移動機構全体の記載を省略している。この駆動部１５を動作させ、スプレーノズル１２を容器１０ａの開口面１０ｃと平行な面内で移動させることにより、スプレーノズル１２から噴射される粉末２によって基材１の成膜面１ａが走査される。制御部１６は、このような駆動部１５の動作を制御する。なお、スプレーノズル１２の先端から始まる破線の矢印は、不活性ガスの流れを模式的に示している。
　次に、実施の形態１に係る成膜方法を説明する。図２は、実施の形態１に係る成膜方法を示すフローチャートである。
　まず、工程Ｓ１において、基材１をチャンバ１０内に配置する。基材１の材料としては、銅、銅合金、亜鉛、亜鉛合金、アルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム、マグネシウム合金、ニッケル、ニッケル合金、鉄、鉄合金、チタン、チタン合金、クロム、クロム合金、ニオブ、ニオブ合金、モリブデン、モリブデン合金、銀、銀合金、錫、錫合金、タンタル、タンタル合金等の金属又は合金や、アルミナ、ジルコニア、イットリア、イットリア安定化ジルコニア等のセラミックス等、特に限定することなく用いることができる。なお、これらの材料によって形成された基材１に対し、予め表面処理を適宜施しておいても良い。チャンバ１０内においては、基材１を保持部１１に保持させて固定する。
　続く工程Ｓ２において、基材１に形成する皮膜の原料となる粉末２を、粉末供給部１３に充填する。粉末２の種類は特に限定されず、皮膜の用途に応じて、銅、銅合金、亜鉛、亜鉛合金、アルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム、マグネシウム合金、ニッケル、ニッケル合金、鉄、鉄合金、チタン、チタン合金、クロム、クロム合金、ニオブ、ニオブ合金、モリブデン、モリブデン合金、銀、銀合金、錫、錫合金、タンタル、タンタル合金等の金属又は合金が適宜選択される。また、粉末２の平均粒径も、コールドスプレーが可能なサイズ（例えば５～１００μｍ程度）であれば特に限定されない。
　続く工程Ｓ３において、成膜装置１００を起動させる。それにより、粉末供給部１３及びガス加熱部１４への圧縮ガス（不活性ガス）の供給が開始され、粉末２及び加熱された不活性ガスがスプレーノズル１２に供給される。スプレーノズル１２において、粉末２は、圧縮された不活性ガスの超音速流の中に投入されて加速され、固相状態に保ったまま不活性ガスと共にスプレーノズル１２から噴射される。
　それにより、チャンバ１０内は、スプレーノズル１２から噴射される不活性ガスにより大気が隙間１０ｄから排出され、陽圧となる。このため、スプレーノズル１２から噴射された不活性ガスは、図１の破線で示すように、基材１の表面に衝突した後、チャンバ１０内を循環し、隙間１０ｄからチャンバ１０外に排出される。このとき、チャンバ１０内は陽圧であるため、外部の大気がチャンバ１０内に侵入することはない。
　ここで、スプレーノズル１２に供給される不活性ガスの圧力は、１～５ＭＰａ程度とすることが好ましい。圧力をこの程度に調節することにより、早い段階で、チャンバ１０内を不活性ガスによって陽圧にすることができると共に、後の工程Ｓ４において、基材１とその上に形成される皮膜との密着強度の向上を図ることができるからである。
　工程Ｓ４において、基材１に対して成膜を行う。即ち、スプレーノズル１２から粉末２を噴射して成膜面１ａに吹き付けつつ、スプレーノズル１２を水平方向に移動させ、成膜面１ａに粉末２を堆積させる。この際、チャンバ１０内はスプレーノズル１２から噴射された不活性ガスで満たされているため、成膜面１ａ上の皮膜が大気中の酸素に曝されることはなく、皮膜の酸化を抑制することができる。
　成膜面１ａ上に所望の厚さの皮膜を形成した後、成膜装置１００を停止させる（工程Ｓ５）。その後、工程Ｓ６において、容器１０ａから蓋部１０ｂを外し、基材１を取り出す。それにより、コールドスプレー法により形成された皮膜が得られる。なお、この後、別の基材を成膜装置１００の保持部１１に保持させ、引き続き成膜を行っても良い。
　以上説明したように、実施の形態１によれば、スプレーノズル１２から噴射される不活性ガスによりチャンバ１０内を満たして陽圧にすると共に、成膜を行うので、形成された皮膜が大気中の酸素に曝露されて酸化するのを抑制することができる。従って、皮膜内における接合強度や電気的性質等の物性値を向上させることが可能となる。
　また、実施の形態１によれば、チャンバ１０内から大気を除去するための追加の装置（排気装置又はガス供給装置等）を設ける必要がないので、装置構成を簡素にすることができ、装置費用の上昇を抑えることができる。
　さらに、実施の形態１によれば、スプレーノズル１２から噴射される不活性ガスによりチャンバ１０内を陽圧にするので、基材１をチャンバ１０内に配置した後、チャンバ１０から大気を除去するための追加の作業（排気又はガス交換等）や待ち時間が不要となる。従って、基材１の交換が容易となり、効率良く成膜を行うことが可能となる。
（変形例１）
　次に、実施の形態１の変形例１について説明する。
　図３は、実施の形態１の変形例１に係る成膜装置を示す模式図である。図３に示す成膜装置１１０は、成膜装置１００に対し、チャンバ１０内において不活性ガスを整流する整流部１７及びガス供給部１８をさらに備える。
　整流部１７は、筒状の部材の一端を内周側に湾曲させたものであり、容器１０ａの底部近傍に保持部１１を囲むように設けられる。整流部１７は、スプレーノズル１２から噴射された不活性ガスの流れを、チャンバ１０内を循環して隙間１０ｄから排出されるように整える。
　ガス供給部１８は、容器１０ａの底部近傍に設けられたガス噴出口１８ａを含み、チャンバ１０内に不活性ガスを供給することにより、チャンバ１０内を循環する不活性ガスの流れを形成する。このように容器１０ａの底部近傍から内壁面に沿わせるように不活性ガスを流すことで、チャンバ１０内に不活性ガスを効率的に循環させることができる。
　このような整流部１７及びガス供給部１８を設けることにより、チャンバ１０内に残留する大気の排出を早め、スプレーノズル１２から噴射された不活性ガスによってチャンバ１０内をいち早く満たすことができる。従って、基材１に形成された皮膜の酸化をより効果的に抑制することが可能となる。
　なお、成膜装置１１０においては、整流部１７及びガス供給部１８のいずれか一方のみを設けても良い。また、整流部１７の形状及び配置は、上述した不活性ガスの流れを形成することができれば、図３に示す例に限定されない。整流部の別の例として、図４に示すように、板状部材の中心部を湾曲させて開口を形成したドーナツ状の整流部１９を、容器１０ａの内壁側面の中ほどの高さに、つばのように設けても良い。ガス噴出口１８ａの位置や方向についても、上述した不活性ガスの流れを形成することができれば、図３に示す例に限定されない。
（変形例２）
　次に、実施の形態１の変形例２について説明する。
　上記実施の形態１においては、容器１０ａと蓋部１０ｂとの間に設けた隙間１０ｄを排気口としたが、排気口の形態は図１に示す例に限定されない。例えば、蓋部１０ｂに開口を設け、これを排気口としても良い。或いは、容器１０ａの側面の上方に開口を設けて、これを排気口としても良い。これらの場合、蓋部１０ｂを容器１０ａの開口面１０ｃ上に直接載置することができる。
（実施の形態２）
　次に、本発明の実施の形態２について説明する。
　図５は、本発明の実施の形態２に係る成膜装置を示す模式図である。図５に示すように、実施の形態２に係る成膜装置２００は、図１に示すチャンバ１０の代わりに、スプレーノズル１２に取り付けられ、ベース２０上に設けられたカバー部２１を備える。
　なお、図５に示す保持部１１、スプレーノズル１２、粉末供給部１３及び粉末用配管１３ａ、ガス加熱部１４及びガス用配管１４ａ、駆動部１５、及び制御部１６の機能及び動作については、実施の形態１と同様である。また、図５においては、ベース２０及びカバー部２１についてのみ、断面を示している。さらに、図５においては、スプレーノズル１２の支持機構及び移動機構全体の記載を省略し、移動機構のうち、スプレーノズル１２に設けられた駆動部１５のみを示している。
　実施の形態２において、保持部１１はベース２０上に直接設けられ、カバー部２１は保持部１１を覆うように配置される。カバー部２１は、金属、セラミックス、ガラス、アクリル等の硬質部材（変形し難い部材）によって形成されていても良いし、ゴム、ポリエチレン等の柔軟部材（変形し易い部材）によって形成されていても良い。或いは、硬質部材と柔軟部材とを組み合わせてカバー部２１を形成しても良い。例えば、金属等の硬質部材により骨組みを形成し、該骨組みをポリエチレンシート等の柔軟部材によって覆うことにより、カバー部２１を形成することができる。
　カバー部２１の上方（保持部１１に保持される基材１よりも高い位置）には、１つ又は複数（図５においては２つ）の開口２１ａが設けられている。開口２１ａは、カバー部２１内の気体を外部に排出する排気口として機能する。このようなカバー部２１は、該カバー部２１の素材に応じて、締結、接着、又は溶接等によりスプレーノズル１２に取り付けられ、スプレーノズル１２と共に移動する。
　成膜装置２００において成膜を行う際には、基材１を保持部１１に保持させ、スプレーノズル１２から原料の粉末２及び不活性ガスを噴射する。それにより、カバー部２１内が不活性ガスによって満たされ、陽圧となる。そして、基材１の成膜面１ａに向けて粉末２を吹き付けつつ、スプレーノズル１２をカバー部２１と共にベース２０と平行な面内で移動させ、成膜面１ａに粉末２を堆積させる。その結果、成膜面１ａ上に形成された皮膜を酸素に曝すことなく、成膜を行うことができる。
　以上説明したように、実施の形態２によれば、スプレーノズル１２に取り付けられたカバー部２１によってチャンバを形成するので、成膜装置２００の構成をより簡単にすることができる。例えば、一般的な構成を有するコールドスプレー装置にカバー部２１を追加することにより、成膜装置２００を実現することも可能である。
　なお、成膜装置２００に対し、実施の形態１と同様に、整流部１７やガス供給部１８をさらに設けても良い。
　以上説明した実施の形態１及び２においては、基材１を固定し、スプレーノズル１２を移動させることとしたが、一方を他方に対して移動させることができれば、基材１及びスプレーノズル１２のいずれを移動させても良い。例えば、スプレーノズル１２側を固定し、基材１側を移動させても良いし、両者を移動させても良い。
　以下、本発明の実施例を説明する。
　実施例として、実施の形態１に係る成膜装置１００を用い、基材１上に純銅の皮膜を形成した。この際、スプレーノズル１２における不活性ガスの圧力を変化させて、複数種類の皮膜を形成した。そして、これらの皮膜を切り出して２ｍｍ×２ｍｍ×４０ｍｍの試験片を作製し、４端子法により導電率を測定した。一方、比較例として、一般的なコールドスプレー装置を用い、大気中において純銅の皮膜を形成した。そして、実施例と同様に試験片を作製し、導電率を測定した。
　図６は、実施例及び比較例の試験片に対する測定結果を示すグラフである。図６において、横軸は不活性ガスの圧力（ガス圧力：ＭＰａ）を示し、縦軸は、アニール処理された純銅の導電率を基準とした各試験片の導電率（ＩＡＣＳ：International　Annealed　Copper　Standard：％）を示す。
　図６に示すように、実施例の場合、ガス圧力の大きさによらず、１００％に近い導電率が得られた。これに対し、比較例の場合、ガス圧力を高くするほど導電率が上昇する傾向は見られたが、いずれの場合も、実施例の導電率には及ばなかった。
　１　基材
　１ａ　成膜面
　２　粉末
　１０　チャンバ
　１０ａ　容器
　１０ｂ　蓋部
　１０ｃ　開口面
　１０ｄ　隙間
　１１　保持部
　１２　スプレーノズル
　１３　粉末供給部
　１３ａ　粉末用配管
　１４　ガス加熱部（ガス供給部）
　１４ａ　ガス用配管
　１５　駆動部
　１６　制御部
　１７、１９　整流部
　１８　ガス供給部
　１８ａ　ガス噴出口
　２０　ベース
　２１　カバー部
　２１ａ　開口
　１００、１１０、２００　成膜装置

Claims (11)

  1. 　原料の粉末をガスと共に加速し、該粉末を固相状態に保ったまま基材の表面に吹き付けて堆積させることにより成膜を行う成膜方法であって、
    　前記基材をチャンバ内に配置する基材配置工程と、
    　前記粉末及び不活性ガスをノズルから前記基材に向けて噴射し、前記不活性ガスにより前記チャンバ内を陽圧にするとともに、前記基材の表面に前記粉末を堆積させて皮膜を形成する成膜工程と、
    を含むことを特徴とする成膜方法。
  2. 　前記成膜工程は、前記不活性ガスを前記チャンバから排気しつつ行われることを特徴とする請求項１に記載の成膜方法。
  3. 　前記成膜工程は、前記チャンバ内における前記不活性ガスを整流しつつ行われることを特徴とする請求項１又は２に記載の成膜方法。
  4. 　前記ノズルとは別に、前記チャンバ内に不活性ガスを供給することにより、前記不活性ガスを整流することを特徴とする請求項３に記載の成膜方法。
  5. 　原料の粉末をガスと共に加速し、該粉末を固相状態に保ったまま基材の表面に吹き付けて堆積させることにより成膜を行う成膜装置であって、
    　チャンバと、
    　前記チャンバ内に設けられ、前記基材を保持する保持部と、
    　前記粉末を不活性ガスと共に噴射するノズルと、
    　前記ノズルと前記保持部とのいずれか一方を他方に対して移動させる移動機構と、
    を備え、
    　前記ノズルが噴射する前記不活性ガスにより、前記チャンバ内が陽圧になることを特徴とする成膜装置。
  6. 　前記チャンバ内から気体を排出する排気部をさらに備えることを特徴とする請求項５に記載の成膜装置。
  7. 　前記チャンバ内における前記不活性ガスを整流する整流機構をさらに備えることを特徴とする請求項５又は６に記載の成膜装置。
  8. 　前記整流機構は、前記チャンバ内に不活性ガスを供給するガス供給部であることを特徴とする請求項７に記載の成膜装置。
  9. 　前記整流機構は、前記チャンバ内に設置された整流部材であることを特徴とする請求項７に記載の成膜装置。
  10. 　前記チャンバは、内部に前記保持部が設けられた容器と、前記ノズルに取り付けられた蓋部とを有することを特徴とする請求項５～９のいずれか１項に記載の成膜装置。
  11. 　前記チャンバは、前記ノズルに取り付けられ、前記保持部を覆うカバーを有することを特徴とする請求項５～９のいずれか１項に記載の成膜装置。
PCT/JP2013/077391 2012-10-10 2013-10-08 成膜方法及び成膜装置 WO2014057951A1 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020157008654A KR101745219B1 (ko) 2012-10-10 2013-10-08 성막 방법 및 성막 장치
EP13845899.7A EP2907896B1 (en) 2012-10-10 2013-10-08 Film formation method and film formation device
US14/433,744 US10350616B2 (en) 2012-10-10 2013-10-08 Film forming method and film forming apparatus
CN201380052363.3A CN104704144B (zh) 2012-10-10 2013-10-08 成膜方法以及成膜装置

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012225535A JP5941818B2 (ja) 2012-10-10 2012-10-10 成膜方法及び成膜装置
JP2012-225535 2012-10-10

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2014057951A1 true WO2014057951A1 (ja) 2014-04-17

Family

ID=50477419

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2013/077391 WO2014057951A1 (ja) 2012-10-10 2013-10-08 成膜方法及び成膜装置

Country Status (6)

Country Link
US (1) US10350616B2 (ja)
EP (1) EP2907896B1 (ja)
JP (1) JP5941818B2 (ja)
KR (1) KR101745219B1 (ja)
CN (1) CN104704144B (ja)
WO (1) WO2014057951A1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104345608A (zh) * 2014-11-07 2015-02-11 珠海展望打印耗材有限公司 出粉刀涂粉工装及涂粉方法
JP2015206067A (ja) * 2014-04-18 2015-11-19 富士岐工産株式会社 成膜装置及びこれを用いた成膜方法

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6483503B2 (ja) * 2015-03-31 2019-03-13 日本発條株式会社 成形加工用マグネシウム系部材
JP6605868B2 (ja) * 2015-07-23 2019-11-13 株式会社東芝 コールドスプレー装置およびこれを用いた被膜形成方法
WO2020032074A1 (ja) * 2018-08-10 2020-02-13 日本発條株式会社 積層体の製造方法
CN112739851B (zh) * 2018-09-18 2023-04-07 日产自动车株式会社 成膜方法
JP7136338B2 (ja) * 2019-03-29 2022-09-13 日産自動車株式会社 成膜方法
GB202000103D0 (en) * 2020-01-06 2020-02-19 Rolls Royce Plc Cold spraying
CN111468344B (zh) * 2020-04-20 2021-03-09 亚洲硅业(青海)股份有限公司 还原炉钟罩内壁喷涂装置、喷涂方法和还原炉
TW202229581A (zh) * 2020-08-28 2022-08-01 日商東京威力科創股份有限公司 成膜裝置、及具有含矽的膜之部件的製造方法
KR102649715B1 (ko) 2020-10-30 2024-03-21 세메스 주식회사 표면 처리 장치 및 표면 처리 방법

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05171399A (ja) 1990-11-21 1993-07-09 Sermatech Internatl Inc 溶射コーティング方法及び装置
JPH08108267A (ja) * 1994-10-07 1996-04-30 Vacuum Metallurgical Co Ltd 部品の接合方法及びその接合装置
JP2008302311A (ja) 2007-06-08 2008-12-18 Ihi Corp コールドスプレー方法
JP2009238641A (ja) * 2008-03-27 2009-10-15 Tottori Univ リチウムイオン二次電池用負極活物質
WO2012060309A1 (ja) * 2010-11-02 2012-05-10 日本碍子株式会社 結晶製造方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3745034A (en) * 1970-08-14 1973-07-10 Nat Steel Corp Electrostatic coating of metal powder on metal strip
US4411935A (en) * 1981-11-02 1983-10-25 Anderson James Y Powder flame spraying apparatus and method
US20060040048A1 (en) 2004-08-23 2006-02-23 Taeyoung Han Continuous in-line manufacturing process for high speed coating deposition via a kinetic spray process
JP5171125B2 (ja) * 2007-06-25 2013-03-27 プラズマ技研工業株式会社 コールドスプレー用のノズル及びそのコールドスプレー用のノズルを用いたコールドスプレー装置
JP5190766B2 (ja) * 2008-02-08 2013-04-24 Ｔｏｔｏ株式会社 複合構造物形成装置および複合構造物の形成方法
US8349398B2 (en) 2008-06-02 2013-01-08 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Normal pressure aerosol spray apparatus and method of forming a film using the same
DE112011105041B4 (de) * 2011-03-15 2020-11-05 Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial Systems Corporation Filmbildungsvorrichtung

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05171399A (ja) 1990-11-21 1993-07-09 Sermatech Internatl Inc 溶射コーティング方法及び装置
JPH08108267A (ja) * 1994-10-07 1996-04-30 Vacuum Metallurgical Co Ltd 部品の接合方法及びその接合装置
JP2008302311A (ja) 2007-06-08 2008-12-18 Ihi Corp コールドスプレー方法
JP2009238641A (ja) * 2008-03-27 2009-10-15 Tottori Univ リチウムイオン二次電池用負極活物質
WO2012060309A1 (ja) * 2010-11-02 2012-05-10 日本碍子株式会社 結晶製造方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP2907896A4

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015206067A (ja) * 2014-04-18 2015-11-19 富士岐工産株式会社 成膜装置及びこれを用いた成膜方法
CN104345608A (zh) * 2014-11-07 2015-02-11 珠海展望打印耗材有限公司 出粉刀涂粉工装及涂粉方法
CN104345608B (zh) * 2014-11-07 2018-09-11 珠海展望打印耗材有限公司 出粉刀涂粉工装及涂粉方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN104704144B (zh) 2017-05-03
EP2907896B1 (en) 2019-04-03
KR20150047626A (ko) 2015-05-04
CN104704144A (zh) 2015-06-10
EP2907896A1 (en) 2015-08-19
EP2907896A4 (en) 2016-06-08
JP2014076426A (ja) 2014-05-01
US10350616B2 (en) 2019-07-16
JP5941818B2 (ja) 2016-06-29
US20150251196A1 (en) 2015-09-10
KR101745219B1 (ko) 2017-06-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5941818B2 (ja) 成膜方法及び成膜装置
US8047259B2 (en) High temperature metal mold and procedure for making the mold
JP6581978B2 (ja) 半導体製造コンポーネント用高純度金属トップコート
US10315388B2 (en) Method of manufacturing laminate and laminate
KR101988391B1 (ko) 스퍼터링 타겟
CN110295363A (zh) 一种AlCoCrFeMnNi高熵合金粉末及其熔覆层的制备方法
CN108044079B (zh) 一种高强合金与耐热陶瓷叠层涂层压铸模具及其制备方法
JP2583580B2 (ja) 溶融金属浴用部材の製造方法
JP2019502820A (ja) 鋼板の金属コーティング方法及びそれを用いて製造された金属コーティング鋼板
WO1999039020A1 (fr) Procede servant a fabriquer un element de revetement par pulverisation d'alliage a fusion automatique
EP2488677B1 (en) Method and apparatus for production of rotatable sputtering targets
US20170246673A1 (en) Rapid prototype stamping tool for hot forming of ultra high strength steel made of aluminum
US20170266719A1 (en) Hot-chamber die casting systems and methods
JP2010125472A (ja) 絞りプレス型のビード加工方法
EP3622097A1 (en) Method of coating a workpiece
JP2014136828A (ja) 皮膜体の製造方法及び皮膜体
EP3861901B1 (en) Container for cooking food and process for making the same
JP4303447B2 (ja) 二軸シリンダーの製造方法
KR101569807B1 (ko) 이중 분사주조 장치
JP2024023151A (ja) 部品分離を向上させるために三次元印刷において印刷スタンドオフ距離を活用すること、並びにそのシステム及び方法
KR20180103563A (ko) 금속 용사코팅된 알루미늄 소재 및 그 용사코팅방법
JP2019157169A (ja) 金属成形品の製造方法
Dong et al. Effects of Substrate Treated by Dry-Ice Blasting on the Formation of CoNiCrAlY Splats

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 13845899

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20157008654

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 14433744

Country of ref document: US

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2013845899

Country of ref document: EP

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE