JPH0679444B2 - Electric film - Google Patents
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- JPH0679444B2 JPH0679444B2 JP61201251A JP20125186A JPH0679444B2 JP H0679444 B2 JPH0679444 B2 JP H0679444B2 JP 61201251 A JP61201251 A JP 61201251A JP 20125186 A JP20125186 A JP 20125186A JP H0679444 B2 JPH0679444 B2 JP H0679444B2
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、誘電層、抵抗層、絶縁層などに使用する電気
皮膜に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to an electric coating used for a dielectric layer, a resistance layer, an insulating layer and the like.
従来の技術 従来、代表的な電気の良導体であるアルミニウム系の合
金は、電気工業において、各種電気部品あるいは構造体
の材料に、その軽量性、加工容易性、耐腐蝕性などのゆ
えに多用されている。2. Description of the Related Art Conventionally, aluminum-based alloys, which are typical good conductors of electricity, have been widely used in the electrical industry as materials for various electrical components or structures because of their lightness, ease of processing, and corrosion resistance. There is.
そのアルミニウム系合金表面の保護材料あるいは絶縁材
料として、陽極酸化法により酸化アルミニウム層を析出
・形成させて用いることは広く知られている。第７図
は、従来の陽極酸化アルミニウム皮膜の断面図を示すも
のである。陽極酸化アルミニウム皮膜は、酸化物生成の
過程で無数の孔が生じ、多孔性となり、表面積が実質上
増大している。この陽極酸化アルミニウム皮膜をワック
ス、樹脂などで封孔処理して耐湿性を向上することも知
られている。It is widely known that an aluminum oxide layer is deposited and formed by an anodic oxidation method as a protective material or an insulating material for the surface of the aluminum-based alloy. FIG. 7 shows a cross-sectional view of a conventional anodized aluminum film. The anodized aluminum film has a large number of pores in the process of oxide formation, becomes porous, and has a substantially increased surface area. It is also known to seal the anodized aluminum film with a wax or a resin to improve the moisture resistance.
又陽極酸化処理技術は、比較的製造コストが安いこと、
基体金属との結着が強力であること、皮膜の硬度が極め
て高いこと、生成する膜厚を制御できること等、捨て難
い多くのメリットである。In addition, the anodizing technology has a relatively low manufacturing cost,
There are many merits that are hard to throw away, such as strong binding to the base metal, extremely high hardness of the film, and controllable film thickness.
一方、近年、半導体製造プロセスでよく用いられる薄膜
作成技術の進歩は著しく、種々の材料に応じた各種薄膜
作成法が多数提案され、実施されている。しかしなが
ら、これ等薄膜は、生成速度が遅いこともあり、太陽電
池やアモルファスシリコン感光体などの例を除き、一般
に数10Åから数μｍ程度の薄い厚さで用いられることが
多い。又、用途も半導体の製造に限られ、その他の機能
部品には、未だ活用されていないのが現状である。On the other hand, in recent years, the thin film forming technique often used in the semiconductor manufacturing process has made remarkable progress, and various thin film forming methods according to various materials have been proposed and implemented. However, since these thin films have a low generation rate, they are generally used in a thin thickness of about several tens of μm to several μm except for examples such as solar cells and amorphous silicon photoconductors. Further, the application is limited to the manufacture of semiconductors, and it is the present situation that it is not yet utilized for other functional parts.
発明が解決しようとする問題点 所で、陽極酸化アルミニウム皮膜は、前記のように多孔
性であり、又酸化アルミニウム自体が元来水分子を化学
的又は物理的に吸着し易い、その特性、特に電気特性
が、環境の湿度変化によって大きく変動し、著しく不安
定である。又、ワックス、樹脂などで封孔処理しても所
望の電気特性を得ることができない。したがって、誘電
層、抵抗層、絶縁層などとして有利に使用することは出
来ない。In the problems to be solved by the invention, the anodized aluminum film is porous as described above, and aluminum oxide itself is naturally easy to chemically or physically adsorb water molecules. The electrical characteristics fluctuate greatly due to changes in the humidity of the environment and are extremely unstable. Further, even if the sealing treatment is performed with wax or resin, desired electric characteristics cannot be obtained. Therefore, it cannot be advantageously used as a dielectric layer, a resistance layer, an insulating layer, or the like.
本発明は、アルミニウム系合金上に形成された陽極アル
ミニウム皮膜における上記の欠点を解消する為になされ
たものであって、新しい薄膜作成技術を利用して陽極酸
化アルミニウム皮膜表面を無機質抵抗性薄膜により被覆
することによって、湿度の影響を受けず、特性が安定な
電気皮膜を提供することを目的とするものである。本発
明は、又、電気的、機械的に適度な厚さの制御が可能
で、かつ強度が高く、製造コストも低い電気皮膜を提供
することを目的とするものである。The present invention has been made to solve the above-mentioned drawbacks in the anodic aluminum coating formed on the aluminum alloy, and the anodic aluminum coating surface is treated with an inorganic resistant thin film by using a new thin film forming technique. The purpose of the coating is to provide an electric film which is not affected by humidity and has stable properties. It is another object of the present invention to provide an electric coating which has a suitable thickness control electrically and mechanically, has a high strength, and has a low manufacturing cost.
本発明は、又、従来からある陽極酸化処理技術と新しい
薄膜作成技術を組み合わせることにより、強度、耐湿性
などの物理的特性と絶縁性、誘電性などの電気的性質を
両立させた電気皮膜を提供することを目的とするもので
ある。The present invention also provides an electrical coating that combines physical properties such as strength and moisture resistance with electrical properties such as insulation and dielectric properties by combining conventional anodizing treatment technology with new thin film formation technology. It is intended to be provided.
問題点を解決するための手段及び作用 本発明の電気皮膜は、アルミニウム合金基体表面に形成
された陽極酸化アルミニウム皮膜及びその表面にアルミ
ニウム合金基体温度を300℃以下に保持して成膜された
無機質抵抗性薄膜から構成される。Means and Actions for Solving Problems The electrical coating of the present invention is an anodized aluminum coating formed on the surface of an aluminum alloy substrate and an inorganic material deposited on the surface while keeping the temperature of the aluminum alloy substrate at 300 ° C. or lower. It is composed of a resistive thin film.
本発明において、陽極酸化アルミニウム皮膜は、封孔処
理されたものであるのが好ましい。なぜならば、封孔処
理を施すことにより、無機質抵抗性薄膜の結着を良く
し、又無機質抵抗性薄膜表面の平滑性が向上するからで
ある。In the present invention, the anodized aluminum film is preferably one that has been subjected to a sealing treatment. This is because the sealing treatment improves the binding of the inorganic resistance thin film and improves the smoothness of the surface of the inorganic resistance thin film.
本発明において、無機質抵抗性薄膜は、窒化けい素（Si
3N4）、酸化けい素（SiO2）、炭化けい素（SiC）、窒化
アルミニウム（AlN）、アルミナ（Al2O3）、ジルコニア
（ZrO2）、リンガラス（PSG）、シリコンオキシナイト
ライド（SiOxNy）、窒化硼素（BN）、絶縁性炭素（Ｃ）
から選択されたものから構成される。In the present invention, the inorganic resistive thin film is made of silicon nitride (Si
3 N 4 ), silicon oxide (SiO 2 ), silicon carbide (SiC), aluminum nitride (AlN), alumina (Al 2 O 3 ), zirconia (ZrO 2 ), phosphorus glass (PSG), silicon oxynitride (SiO x N y ), boron nitride (BN), insulating carbon (C)
It consists of one selected from.
本発明の電気皮膜において、陽極酸化アルミニウム皮膜
の厚さは、一般に10μｍ〜数100μｍである。又、無機
質抵抗性薄膜の厚さは、数10Å〜10数μｍであるのが実
用上有利である。なぜならば、耐湿性などの優れた無機
質抵抗性薄膜のみで数10μｍの厚さにすることも考えら
れるが、その様な厚さのものを得るには、数時間から数
10時間を要し、コストの点で実用性が乏しい。In the electric coating of the present invention, the thickness of the anodized aluminum coating is generally 10 μm to several hundreds μm. In addition, it is practically advantageous that the thickness of the inorganic resistive thin film is several 10Å to several tens of μm. The reason is that it is possible to make the thickness of several tens of μm only with the inorganic resistance thin film having excellent moisture resistance, but it takes several hours to several hours to obtain such thickness.
It takes 10 hours and is not practical in terms of cost.
次に、本発明を図面によって説明する。第１図ないし第
４図は、それぞれ本発明の実施例の断面図である。図
中、１は、アルミニウム合金基体、２は陽極酸化アルミ
ニウム皮膜、３は無機質抵抗性薄膜、４は孔である。こ
れら第１図ないし第４図に示される状態は、陽極酸化ア
ルミニウム皮膜の形成状態と、使用する皮膜形成方法及
び皮膜形成時間等の条件の相違によって生じるものであ
る。Next, the present invention will be described with reference to the drawings. 1 to 4 are sectional views of embodiments of the present invention. In the figure, 1 is an aluminum alloy substrate, 2 is an anodized aluminum film, 3 is an inorganic resistance thin film, and 4 is a hole. The states shown in FIGS. 1 to 4 are caused by the difference in conditions such as the formation state of the anodized aluminum coating and the coating forming method used and the coating forming time.
すなわち、第１図においては、アルミニウム合金基体１
の表面に形成されたアルミニウム皮膜２の最外面のみに
無機質抵抗性薄膜３が形成されている。第２図において
は、無機質抵抗性薄膜３は、孔の上部にブリッヂを形成
し、孔を塞いだ状態で形成されている。第３図において
は、無機質抵抗性薄膜を形成する材料が、孔の内部まで
進入して孔を埋めた状態で皮膜を形成している。又、第
４図においては、無機質抵抗性薄膜３が孔に沿って被着
した状態で形成されている。That is, in FIG. 1, the aluminum alloy substrate 1
The inorganic resistance thin film 3 is formed only on the outermost surface of the aluminum film 2 formed on the surface of the. In FIG. 2, the inorganic resistance thin film 3 is formed in a state in which a bridge is formed above the hole and the hole is closed. In FIG. 3, the material forming the inorganic resistive thin film enters the inside of the pores to form a film in a state of filling the pores. Further, in FIG. 4, the inorganic resistance thin film 3 is formed in a state of being adhered along the holes.
第５図及び第６図は、陽極酸化アルミニウム皮膜２を封
孔処理した場合における本発明の実施例である。第５図
において、（ａ）は、陽極酸化アルミニウム皮膜の状態
を示し、（ｂ）は、水和封孔処理を施した後の状態を示
し、（ｃ）は、封孔処理された陽極酸化アルミニウム皮
膜上に無機質抵抗性薄膜３を形成させた状態を示す。第
６図においては封孔処理を無機物質又は有機物質からな
る封孔材料を用いて行っている。第６図中、（ａ）、
（ｂ）及び（ｃ）は、それぞれ、封孔処理を封孔材料５
を用いて行った以外は、第５図におけると同様の状態を
示す。5 and 6 show examples of the present invention in the case where the anodized aluminum coating 2 is subjected to a sealing treatment. In FIG. 5, (a) shows the state of the anodized aluminum film, (b) shows the state after the hydration sealing treatment, and (c) shows the sealing treated anodization. The state which formed the inorganic resistance thin film 3 on the aluminum film is shown. In FIG. 6, the sealing treatment is performed using a sealing material made of an inorganic substance or an organic substance. In FIG. 6, (a),
(B) and (c) show the sealing material 5 respectively.
5 shows the same state as that in FIG.
次に、本発明の電気皮膜の形成方法について説明する。
所望の形状を有するアルミニウム合金基体を常法により
陽極酸化した後、所望により、形成した陽極酸化アルミ
ニウム皮膜に封孔処理を施す。Next, the method for forming the electric coating of the present invention will be described.
After anodizing an aluminum alloy substrate having a desired shape by a conventional method, the formed anodized aluminum film is subjected to a sealing treatment, if desired.
封孔処理は、どのような方法によって実施しても好い。
例えば、水和封孔は、水分を含んだ雰囲気によって陽極
酸化アルミニウム皮膜を加熱処理し、陽極酸化アルミニ
ウム皮膜の上層を水和酸化物に変えることによって行う
ことができ、上記加熱処理として、一般には加圧水蒸気
処理法又は沸騰水封孔法が用いられる。この処理によ
り、孔の壁が膨脹し、特に孔の入り口付近では、孔が完
全に塞がれる。The sealing treatment may be performed by any method.
For example, the hydration sealing can be performed by heat-treating the anodized aluminum coating in an atmosphere containing water and changing the upper layer of the anodized aluminum coating to a hydrated oxide. A pressurized steam treatment method or a boiling water sealing method is used. This treatment causes the wall of the hole to expand and closes the hole, especially near the entrance of the hole.
封孔処理の他の方法としては、シリカゾル、アルミナゾ
ル等の無機コロイド溶液中に酸化アルミニウム皮膜を浸
漬し、電解処理する方法や、アクリル樹脂、エポキシ樹
脂、フッ素樹脂あるいはワックス類を浸漬又は塗装によ
り孔に埋め込む方法が利用できる。As another method of sealing treatment, a method of immersing an aluminum oxide film in an inorganic colloidal solution such as silica sol or alumina sol and electrolytically treating it, or immersing or coating acrylic resin, epoxy resin, fluororesin or wax The method of embedding in can be used.
次いで、陽極酸化アルミニウム皮膜の上に、無機質抵抗
性薄膜を形成させる。すなわち、窒化けい素（Si
3N4）、酸化けい素（SiO2）、炭化けい素（SiC）、窒化
アルミニウム（AlN）、アルミナ（Al2O3）、ジルコニア
（ZrO2）、リンガラス（PSG）、シリコンオキシナイト
ライド（SiOxNy）、窒化硼素（BN）、絶縁性炭素（Ｃ）
から選択された無機材料を用い、その被着方法として、
（１）プラズマCVDを含むCVD（Chemical Vapor Deposit
ion 化学的気相成長）法（２）加熱又は電子ビーム等に
よる真空蒸着法、（３）不活性ガスイオンをターゲット
に衝突させるスパッタリング、（４）印刷した材料の焼
成などを用いることによって、無機質抵抗性薄膜を形成
させる。Then, an inorganic resistant thin film is formed on the anodized aluminum film. That is, silicon nitride (Si
3 N 4 ), silicon oxide (SiO 2 ), silicon carbide (SiC), aluminum nitride (AlN), alumina (Al 2 O 3 ), zirconia (ZrO 2 ), phosphorus glass (PSG), silicon oxynitride (SiO x N y ), boron nitride (BN), insulating carbon (C)
Using an inorganic material selected from, as the deposition method,
(1) CVD (Chemical Vapor Deposit) including plasma CVD
(chemical vapor deposition) method (2) vacuum deposition method by heating or electron beam, (3) sputtering in which an inert gas ion collides with a target, (4) firing of printed material, and the like Form a resistive thin film.
上記の被着方法は、本発明の電気皮膜の用途に応じて使
用する材料と適宜組み合わせて用いることができる。The above-mentioned deposition method can be used in appropriate combination with the material used depending on the application of the electric coating of the present invention.
本発明において、陽極酸化アルミニウム皮膜の表面に形
成される無機質抵抗性薄膜は、アルミニウム合金基体温
度を300℃以下に保持して成膜されることが必要であ
り、好ましくは250℃以下の温度に保持して行う。何故
ならば、基体温度を300℃よりも高くして成膜すると、
アルミニウム合金と陽極酸化アルミニウム皮膜の熱膨張
率の差によって、陽極酸化アルミニウム皮膜に亀裂が生
じ、電気皮膜の使用目的に適合しなくなるからである。
すなわち、軽度の亀裂の場合には、電気皮膜の表面抵抗
の場所的なむらが生じたり、耐湿性がまったく得られな
いという問題を生じ、重度の亀裂の場合には、薄膜の形
成を施す前の陽極酸化アルミニウム皮膜よりむしろ帯電
性や絶縁性が低下してしまう。In the present invention, the inorganic resistance thin film formed on the surface of the anodized aluminum film is required to be formed while maintaining the aluminum alloy substrate temperature at 300 ° C or lower, preferably at a temperature of 250 ° C or lower. Hold and do. The reason is that when the substrate temperature is higher than 300 ° C and the film is formed,
This is because the difference in the coefficient of thermal expansion between the aluminum alloy and the anodized aluminum coating causes cracks in the anodized aluminum coating, which makes it unsuitable for the intended use of the electrical coating.
That is, in the case of mild cracks, there arises a problem that the surface resistance of the electric film is unevenly distributed or moisture resistance cannot be obtained at all, and in the case of severe cracks, before forming a thin film. Rather than the anodic aluminum oxide film, the charging property and insulating property are deteriorated.
実施例 以下、実施例によって本発明を説明する。EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described with reference to examples.
実施例１ 高周波マグネトロンスパッタリング装置によって、陽極
酸化アルミニウム皮膜上に酸化けい素薄膜を形成した。
すなわち、高周波マグネトロンスパッタリング装置の所
定の位置に陽極酸化アルミニウム皮膜が形成されている
アルミニウム合金基板を設置し、一方ターゲット材とし
て、酸化けい素を所定の場所に設置した。装置内にアル
ゴンガスを送り、圧力を５×10-3Torrに保ちながら、高
周波電力0.5KWの印加の下に、２時間の薄膜形成処理を
行った。その結果、陽極酸化アルミニウム皮膜上に、約
１μｍの厚さの酸化けい素薄膜が形成された。Example 1 A silicon oxide thin film was formed on an anodized aluminum film by a high frequency magnetron sputtering apparatus.
That is, an aluminum alloy substrate on which an anodized aluminum film was formed was set at a predetermined position of a high frequency magnetron sputtering device, while silicon oxide was set at a predetermined position as a target material. Argon gas was fed into the apparatus, and while maintaining the pressure at 5 × 10 −3 Torr, a thin film forming treatment was performed for 2 hours while applying high frequency power of 0.5 KW. As a result, a silicon oxide thin film having a thickness of about 1 μm was formed on the anodized aluminum film.
実施例２ プラズマCVD装置によって、陽極酸化アルミニウム皮膜
上に窒化けい素薄膜を形成した。すなわち、プラズマCV
D装置の所定の位置に陽極酸化アルミニウム皮膜が形成
されているアルミニウム合金基板を設置し、反応ガスと
してシラン（SiH4）ガスとアンモニア（NH3）ガスを導
入し圧力1Torr、アルミニウム合金基板温度300℃におい
て、50分間薄膜形成処理を行った。その結果、陽極酸化
アルミニウム皮膜上に、約１μｍの厚さの窒化けい素薄
膜が形成された。Example 2 A silicon nitride thin film was formed on an anodized aluminum film by a plasma CVD apparatus. That is, plasma CV
D Place an aluminum alloy substrate on which an anodized aluminum film has been formed at a predetermined position in the device, introduce silane (SiH 4 ) gas and ammonia (NH 3 ) gas as reaction gases, pressure 1 Torr, aluminum alloy substrate temperature 300 A thin film formation treatment was performed at 50 ° C. for 50 minutes. As a result, a silicon nitride thin film having a thickness of about 1 μm was formed on the anodized aluminum film.
発明の効果 本発明の無機質抵抗性薄膜を上層に被着した陽極酸化ア
ルミニウムよりなる電気皮膜は、従来の陽極酸化アルミ
ニウム皮膜の封孔処理として用いられた樹脂塗装を行っ
たものとは全く特性が異なるものであり、表面の機械的
強度、硬度、耐湿性、耐熱性、耐溶剤性、クラックの無
さ、段差被覆性など、ほとんどの点で勝るものである。
すなわち、本発明の電気皮膜は、陽極酸化アルミニウム
皮膜による電気的特性及び強度の要求を満たすに十分な
厚さと、その特性を維持したまま、無機質抵抗性薄膜に
よる耐湿性の両者を兼ね備えるものである。したがっ
て、本発明の電気皮膜は、誘電層、抵抗層、絶縁層など
の用途に適している。EFFECT OF THE INVENTION The electrical coating made of anodized aluminum having the inorganic resistance thin film of the present invention applied to the upper layer has completely no characteristics as compared with the resin coating used as the sealing treatment of the conventional anodized aluminum coating. They are different, and are superior in almost all respects such as mechanical strength of surface, hardness, moisture resistance, heat resistance, solvent resistance, no crack, step coverage.
That is, the electric coating of the present invention has both a thickness sufficient to satisfy the requirements for the electrical characteristics and strength of the anodized aluminum coating and the humidity resistance of the inorganic resistance thin film while maintaining the characteristics. . Therefore, the electric coating of the present invention is suitable for applications such as a dielectric layer, a resistance layer, and an insulating layer.
第１図ないし第４図は、それぞれ本発明の実施例の概略
断面図であり、第５図及び第６図は、陽極酸化アルミニ
ウム皮膜を封孔処理する場合の状態を説明するもので、
（ａ）は封孔処理前、（ｂ）は封孔処理後、（ｃ）は無
機質抵抗性薄膜を形成させた後の状態を示す断面図であ
り、第７図は、従来の陽極酸化アルミニウム皮膜の断面
図である。 １…アルミニウム合金基体、２…陽極酸化アルミニウム
皮膜、３…無機質抵抗性薄膜、４…孔、５…封孔材料。1 to 4 are schematic cross-sectional views of an embodiment of the present invention, and FIGS. 5 and 6 are for explaining the state in the case of sealing the anodized aluminum film,
FIG. 7A is a sectional view showing a state before the sealing treatment, FIG. 7B is a state after the sealing treatment, and FIG. 7C is a sectional view showing a state after the inorganic resistance thin film is formed. It is sectional drawing of a film. 1 ... Aluminum alloy substrate, 2 ... Anodized aluminum film, 3 ... Inorganic resistant thin film, 4 ... Hole, 5 ... Sealing material.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−225770（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−167301（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−72946（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−118248（ＪＰ，Ａ) ─────────────────────────────────────────────────── --- Continuation of the front page (56) References JP-A-60-225770 (JP, A) JP-A-60-167301 (JP, A) JP-A-58-72946 (JP, A) JP-A-57- 118248 (JP, A)
Claims (3)
極酸化アルミニウム皮膜、及びその表面にアルミニウム
合金基体温度を300℃以下に保持して成膜された無機質
抵抗性薄膜からなる電気皮膜。1. An electric coating comprising an anodized aluminum film formed on the surface of an aluminum alloy substrate and an inorganic resistive thin film formed on the surface of the aluminum alloy substrate while keeping the temperature of the aluminum alloy substrate at 300 ° C. or lower.
3N4）、酸化けい素（SiO2）、炭化けい素（SiC）、窒化
アルミニウム（AlN）、アルミナ（Al2O3）、ジルコニア
（ZrO2）、リンガラス（PSG）、シリコンオキシナイト
ライド（SiOxNy）、窒化硼素（BN）、絶縁性炭素（Ｃ）
から選択されたものよりなる特許請求の範囲第１項に記
載の電気皮膜。2. An inorganic resistive thin film is made of silicon nitride (Si).
3 N 4 ), silicon oxide (SiO 2 ), silicon carbide (SiC), aluminum nitride (AlN), alumina (Al 2 O 3 ), zirconia (ZrO 2 ), phosphorus glass (PSG), silicon oxynitride (SiO x N y ), boron nitride (BN), insulating carbon (C)
An electrical coating according to claim 1 consisting of one selected from:
たものである特許請求の範囲第１項に記載の電気皮膜。3. The electric coating according to claim 1, wherein the anodized aluminum coating is subjected to sealing treatment.
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1986
- 1986-08-29 JP JP61201251A patent/JPH0679444B2/en not_active Expired - Fee Related
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