成膜方法以及成膜装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及成膜方法以及成膜装置，在该成膜方法中，通过使原料的粉末与气体一并加速，将该粉末保持为固相状态向基材的表面喷涂，使该粉末堆积，由此进行成膜。
【背景技术】
[0002]近年来，公知被称作冷喷涂法的成膜方法。在冷喷涂法中，将处于熔点或者软化点以下的状态的金属材料的粉末与氦气、氩气、氮气等非活性气体一并从喷嘴喷射，保持固相状态与成膜对象的基材碰撞，在基材的表面形成被膜(例如，参照专利文献I)。在冷喷涂法中，与使材料的粉末熔融而向基材喷涂的热喷涂法(例如，参照专利文献2)不同，在比较低的温度下进行成膜。因此，采用冷喷涂法，能够缓和热应力的影响，能够获得不存在相变且抑制了氧化的金属被膜。特别是，在基材以及形成被膜的材料均是金属的情况下，在金属材料的粉末与基材(或者之前形成的被膜)碰撞时，在粉末与基材之间产生塑性变形，获得锚固效果，并且彼此间的氧化被膜被破坏，产生新生面彼此所进行的金属结合，因此能够获得紧贴强度高的层叠体。
[0003]在先技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1:日本特开2008 - 302311号公报
[0006]专利文献2:日本特开平5 — 171399号公报
[0007]发明要解决的课题
[0008]然而，通常，冷喷涂法在大气中实施。另外，在冷喷涂法中，由于通过压缩气体将粉末加速至高速，因此相对于基材而使用口径小的喷嘴。因此，在从喷嘴喷射的粉末所喷涂的成膜中的区域以外，已经形成的被膜曝露于大气中的氧气，存在氧化的可能。其结果是，在已氧化的被膜的上层进一步进行成膜，导致上层与下层之间的接合不充分，对接合强度、电气性质等被膜的特性造成影响。
[0009]为了抑制被膜向氧气曝露，考虑在减压后的腔室内进行成膜。然而，在这种情况下，需要在腔室中设置排气装置，因此装置构成变复杂，并且装置费用变得昂贵。另外，在将基材配置于腔室内之后，距形成减压环境为止需要长时间，成膜的开始延迟。此外，在更换基材时，需要减压环境的打开、基材的更换、再次减压这样的顺序，还存在耗费精力和时间的问题。
[0010]另一方面，作为抑制被膜向氧气曝露的另一个手段，也考虑利用非活性气体充满腔室内，从而排除氧气而进行成膜。然而，在这种情况下，也需要在腔室另外设置非活性气体的供给装置，装置费用上升。另外，在将基材设置于腔室内之后，需要将腔室内的大气更换为非活性气体的时间，基材的更换依然耗费精力和时间。
【发明内容】
[0011]本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供能够抑制成膜中的被膜的氧化、能够使装置简单且低价地构成、并且不耗费精力和时间就能够更换成膜对象的基材的成膜方法以及成膜装置。
[0012]用于解决课题的手段
[0013]为了解决上述课题而实现目的，本发明的成膜方法使原料的粉末与气体一并加速，将该粉末以保持固相状态的方式直接向基材的表面喷涂，并使该粉末堆积，由此进行成膜，所述成膜方法的特征在于，包括以下工序:基材配置工序，在该基材配置工序中，将所述基材配置在腔室内；以及成膜工序，在该成膜工序中，将所述粉末以及非活性气体从喷嘴朝向所述基材喷射，利用所述非活性气体使所述腔室内处于正压，并且使所述粉末堆积在所述基材的表面上，形成被膜。
[0014]所述成膜方法的特征在于，一边将所述非活性气体从所述腔室排出，一边进行所述成膜工序。
[0015]所述成膜方法的特征在于，一边对所述腔室内的所述非活性气体进行整流，一边进行所述成膜工序。
[0016]所述成膜方法的特征在于，通过从与所述喷嘴不同的机构向所述腔室内供给非活性气体，由此对所述非活性气体进行整流。
[0017]本发明的成膜装置使原料的粉末与气体一并加速，将该粉末以保持固相状态的方式直接向基材的表面喷涂，并使该粉末堆积，由此进行成膜，所述成膜装置的特征在于，具备:腔室；保持部，其设置于所述腔室内，保持所述基材；喷嘴，其将所述粉末与非活性气体一并喷射；以及移动机构，其使所述喷嘴与所述保持部中的任一者相对于另一者移动，利用所述喷嘴所喷射的所述非活性气体使所述腔室内成为正压。
[0018]所述成膜装置的特征在于，所述成膜装置还具备从所述腔室内排出气体的排气部。
[0019]所述成膜装置的特征在于，所述成膜装置还具备对所述腔室内的所述非活性气体进行整流的整流机构。
[0020]所述成膜装置的特征在于，所述整流机构是向所述腔室内供给非活性气体的气体供给部。
[0021]所述成膜装置的特征在于，所述整流机构是设置在所述腔室内的整流构件。
[0022]所述成膜装置的特征在于，所述腔室具有在内部设置有所述保持部的容器、以及安装于所述喷嘴的盖部。
[0023]所述成膜装置的特征在于，所述腔室具有安装于所述喷嘴且覆盖所述保持部的外罩。
[0024]发明效果
[0025]根据本发明，由于将原料的粉末以及非活性气体从喷嘴朝向基材喷射，利用非活性气体使腔室内成为正压，并且使粉末堆积在基材的表面，因此基材不会向氧气曝露，能够抑制成膜中的被膜的氧化。另外，根据本发明，由于不需要在腔室设置排气装置、非活性气体的供给装置等追加的装置，因此能够使装置简单且低价地构成。此外，根据本发明，由于不需要在成膜之前进行腔室内的减压、气体的更换等追加的作业，因此不耗费精力及时间就能够更换基材。
【附图说明】
[0026]图1是示出本发明的实施方式I的成膜装置的示意图。
[0027]图2是示出本发明的实施方式I的成膜方法的流程图。
[0028]图3是示出本发明的实施方式I的成膜装置的变形例I的示意图。
[0029]图4是示出设置在腔室内的整流部的另一例的示意图。
[0030]图5是示出本发明的实施方式2的成膜装置的示意图。
[0031]图6是示出实施例以及比较例的试件的特性的图表。
【具体实施方式】
[0032]以下，参照附图对用于实施本发明的方式进行详细说明。需要说明的是，并不通过以下实施方式来限定本发明。另外，在以下说明中参照的各附图仅是以能够理解本发明的内容的程度简要示出形状、大小以及位置关系。即，本发明不限于各附图所例示的形状、大小以及位置关系。
[0033](实施方式I)
[0034]图1是示出本发明的实施方式I的成膜装置的结构的示意图。如图1所示，实施方式I的成膜装置100是所谓的冷喷涂装置，通过向基材I的表面喷涂并堆积原料的粉末2来进行成膜，具备腔室10、保持基材I的保持部11、将粉末2与非活性气体一并喷射的喷嘴12、向该喷嘴12供给粉末2的粉末供给部13以及粉末用配管13a、将非活性气体加热后向喷嘴12供给的气体加热部(气体供给部)14以及气体用配管14a、使喷嘴12移动的驱动部15、以及对驱动部15的动作进行控制的控制部16。需要说明的是，在图1中仅示出腔室10的剖面。
[0035]腔室10具有形成为有底柱状的容器10a、以及覆盖容器1a的开口的盖部10b。容器1a的具体形状不特别限定，在实施方式I中，形成为在有底圆柱设置有从开口朝向外周延伸突出的凸缘的形状。另外，将盖部1b的形状规定为与容器1a的开口形状相应，在实施方式I中形成为圆盘形状。
[0036]盖部1b通过连结、粘合或者焊接等安装于喷嘴12，被喷嘴12的未图示的支承机构支承为能够三维移动。另外，如图1所示，在进行基材I的成膜时，盖部1b被支承为，能够以从容器1a的开口面1c略微(至少能够供气体通过的程度)浮起的状态在与开口面1c平行的面内(在图1中的水平方向上)移动。此时，容器1a与盖部1b之间的间隙1d作为将腔室10内的气体向外部排出的排气口而发挥功能。
[0037]根据喷嘴12的可动范围，将盖部1