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JP2018150599A - Method of forming metal coating - Google Patents

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JP2018150599A JP2017049077A JP2017049077A JP2018150599A JP 2018150599 A JP2018150599 A JP 2018150599A JP 2017049077 A JP2017049077 A JP 2017049077A JP 2017049077 A JP2017049077 A JP 2017049077A JP 2018150599 A JP2018150599 A JP 2018150599A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of uniformly forming a metal coating on a surface of a base plate B even when the base plate B is brought into contact with a surface of a solid electrolyte membrane 13.SOLUTION: A metal coating is formed by: arranging a solid electrolyte membrane 13 between an anode 11 and a base plate B; supplying a chamber 15 with a metallic solution L while sealing a housing space G of the chamber 15 where the metallic solution L is housed with the solid electrolyte membrane 13; deforming the solid electrolyte membrane 13 in a convex shape by pressing the metallic solution L housed in the chamber 15 so that the solid electrolyte membrane 13 is elevated upward from the central part thereof; by pressing the surface of the base plate B onto the solid electrolyte membrane 13 deformed in a convex shape from above the solid electrolyte membrane 13; and by applying a voltage between the anode 11 and the base plate B.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、固体電解質膜を用いて、基板の表面に、金属溶液の金属からなる金属皮膜を成膜する金属皮膜の成膜方法に関する。   The present invention relates to a metal film forming method for forming a metal film made of a metal of a metal solution on a surface of a substrate using a solid electrolyte film.

従来から、陽極と、前記陽極の上方に配置され、陰極に相当する基板との間に、固体電解質膜に基板を接触させた状態で、陽極と陰極に電圧を印加することにより、基板の表面に金属皮膜を成膜する方法が、利用されている。   Conventionally, by applying a voltage to the anode and the cathode while the substrate is in contact with the solid electrolyte membrane between the anode and the substrate corresponding to the cathode and disposed above the anode, the surface of the substrate is obtained. A method of forming a metal film on the surface is used.

このような技術として、たとえば、特許文献1には、陽極の下方に固体電解質膜を介して基板を配置して、陽極と基板との間に電圧を印加することにより、基板の表面に金属皮膜を成膜する成膜方法が開示されている。この成膜方法では、陽極とその下方に配置される固体電解質膜の双方に金属溶液が接触するように、金属イオンを含む金属溶液を収容する溶液収容部を備えた成膜装置を用いている。   As such a technique, for example, in Patent Document 1, a metal film is formed on the surface of a substrate by disposing a substrate via a solid electrolyte membrane below the anode and applying a voltage between the anode and the substrate. A film forming method for forming a film is disclosed. In this film forming method, a film forming apparatus provided with a solution storage portion for storing a metal solution containing metal ions is used so that the metal solution is in contact with both the anode and the solid electrolyte membrane disposed below the anode. .

成膜時には、陽極と基板との間に電圧を印加すると、溶液収容部に収容された金属溶液に含まれる金属イオンが、固体電解質膜内を、陽極から基板に向かう方向に移動し、基板の表面で還元される。これにより、基板の表面に金属皮膜を成膜することができる。   During film formation, when a voltage is applied between the anode and the substrate, the metal ions contained in the metal solution accommodated in the solution accommodating portion move in the solid electrolyte membrane in the direction from the anode toward the substrate, Reduced at the surface. Thereby, a metal film can be formed on the surface of the substrate.

特開2014−051701号公報JP 2014-051701 A

しかしながら、特許文献1に示す成膜方法では、金属皮膜の成膜後、固体電解質膜を交換する際、陽極の下方に固体電解質膜が配置されているため、これらの間に存在する金属溶液が、溶液収容部から流下して漏洩してしまう。   However, in the film forming method shown in Patent Document 1, when the solid electrolyte film is replaced after the metal film is formed, the solid electrolyte film is disposed below the anode. , It flows down from the solution container and leaks.

このような点を鑑みると、たとえば、図5に示すように、陽極11の上方に固体電解質膜13を配置し、陽極11とともに金属溶液Lを収容するチャンバ(溶液収容部)15を設ければ、固体電解質膜13の取り外しに拘わらず、チャンバ15に金属溶液Lを収容した状態を保持することができる。   In view of such points, for example, as shown in FIG. 5, if a solid electrolyte membrane 13 is disposed above the anode 11 and a chamber (solution storage portion) 15 for storing the metal solution L together with the anode 11 is provided. The state in which the metal solution L is accommodated in the chamber 15 can be maintained regardless of the removal of the solid electrolyte membrane 13.

しかしながら、このような構造を採用すると、たとえば、図5に示すように、固体電解質膜13が金属溶液Lの表面張力により下方に凹んでしまい、固体電解質膜13の上方から基板Bを接触させたとしても、基板Bと固体電解質膜13との間に隙間Sが形成されてしまう。この状態で、陽極11と基板Bとの間に電源部14により電圧を印加し、基板Bの表面に金属皮膜を成膜しようとしても、隙間Sが形成された基板Bの表面の部分には、空気が噛み込んでいるため、金属イオンの流れを阻害してしまう。この結果、金属皮膜が成膜できず、金属皮膜を均一に成膜することができないことがある。   However, when such a structure is adopted, for example, as shown in FIG. 5, the solid electrolyte membrane 13 is recessed downward due to the surface tension of the metal solution L, and the substrate B is brought into contact with the solid electrolyte membrane 13 from above. Even so, a gap S is formed between the substrate B and the solid electrolyte membrane 13. In this state, even if a voltage is applied between the anode 11 and the substrate B by the power supply unit 14 to form a metal film on the surface of the substrate B, the surface portion of the substrate B where the gap S is formed Since the air is entrained, the flow of metal ions is obstructed. As a result, the metal film cannot be formed and the metal film cannot be formed uniformly.

本発明は、このような点を鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、固体電解質膜の上から基板を接触させた場合であっても、基板の表面に金属皮膜を均一に成膜することができる金属皮膜の成膜方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of these points, and the object of the present invention is to uniformly apply a metal film to the surface of the substrate even when the substrate is brought into contact with the solid electrolyte film. An object of the present invention is to provide a method for forming a metal film that can be formed.

前記課題を鑑みて、本発明に係る金属皮膜の成膜方法は、陽極と、前記陽極の上方に配置され、陰極に相当する基板との間に、前記基板の表面が接触するように固体電解質膜を配置し、かつ、前記固体電解質膜と前記陽極とに接触するように、これらの間に金属イオンを含む金属溶液を配置した状態で、前記陽極と前記基板との間に、電圧を印加することにより、前記金属溶液の金属からなる金属皮膜を前記基板の表面に成膜する金属皮膜の成膜方法である。   In view of the above problems, the metal film forming method according to the present invention is a solid electrolyte in which the surface of the substrate is in contact between the anode and the substrate disposed above the anode and corresponding to the cathode. A voltage is applied between the anode and the substrate in a state where a film is disposed and a metal solution containing metal ions is disposed between the solid electrolyte film and the anode so as to be in contact therewith. In this way, the metal film is formed by depositing a metal film made of the metal of the metal solution on the surface of the substrate.

前記成膜方法では、前記陽極と前記陽極の上方に配置された前記固体電解質膜に前記金属溶液が接触するように、前記金属溶液を収容する溶液収容部を用いて、前記金属皮膜を成膜する。   In the film formation method, the metal film is formed using a solution storage unit that stores the metal solution so that the metal solution is in contact with the anode and the solid electrolyte film disposed above the anode. To do.

前記成膜方法は、前記陽極と前記基板との間に前記固体電解質膜を配置して、前記溶液収容部の金属溶液が収容される収容空間を前記固体電解質膜で密閉するとともに、前記溶液収容部に前記金属溶液を供給する液供給工程と、前記液供給工程後、前記溶液収容部に収容された金属溶液を加圧することにより、前記固体電解質膜の中央から前記固体電解質膜が上側に隆起するように、前記固体電解質膜を凸形状に変形させる膜変形工程と、前記膜変形工程後、凸形状に変形した前記固体電解質膜に、前記固体電解質膜の上方から、前記基板の表面を押圧する押圧工程と、前記押圧工程後、前記陽極と前記基板との間に電圧を印加することにより、前記金属皮膜を成膜する成膜工程と、を少なくとも含む。   In the film formation method, the solid electrolyte membrane is disposed between the anode and the substrate, and a storage space in which the metal solution in the solution storage portion is stored is sealed with the solid electrolyte membrane, and the solution storage A liquid supply step for supplying the metal solution to the portion; and after the liquid supply step, the solid electrolyte membrane is raised upward from the center of the solid electrolyte membrane by pressurizing the metal solution stored in the solution storage portion A membrane deformation step of deforming the solid electrolyte membrane into a convex shape, and pressing the surface of the substrate from above the solid electrolyte membrane against the solid electrolyte membrane deformed into a convex shape after the membrane deformation step And a film forming process for forming the metal film by applying a voltage between the anode and the substrate after the pressing process.

本発明に係る金属皮膜の成膜方法によれば、凸形状に変形した固体電解質膜に、固体電解質膜の上方から、基板の表面を押圧した状態で、基板の表面に金属皮膜を成膜することができるので、基板の表面に金属皮膜を均一に成膜することができる。   According to the metal film deposition method of the present invention, the metal film is deposited on the surface of the substrate while pressing the surface of the substrate from above the solid electrolyte membrane on the solid electrolyte membrane deformed into a convex shape. Therefore, the metal film can be uniformly formed on the surface of the substrate.

本発明の第1実施形態に係る金属皮膜の成膜方法を説明するための模式的断面図である。It is typical sectional drawing for demonstrating the film-forming method of the metal film which concerns on 1st Embodiment of this invention. 第1実施形態に係る金属皮膜の成膜方法を説明するためのフロー図である。It is a flowchart for demonstrating the film-forming method of the metal film which concerns on 1st Embodiment. 本発明の第2実施形態に係る金属皮膜の成膜方法を説明するための模式的断面図である。It is typical sectional drawing for demonstrating the film-forming method of the metal film which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 第2実施形態に係る金属皮膜の成膜方法を説明するためのフロー図である。It is a flowchart for demonstrating the film-forming method of the metal film which concerns on 2nd Embodiment. 本発明の第1実施形態の比較となる金属皮膜の成膜方法を説明するための模式的断面図である。It is typical sectional drawing for demonstrating the film-forming method of the metal film used as the comparison with 1st Embodiment of this invention.

以下に、図1〜4を参照して、本発明の第1および第2実施形態に係る金属皮膜の成膜方法を説明する。   Hereinafter, with reference to FIGS. 1 to 4, a method for forming a metal film according to the first and second embodiments of the present invention will be described.

1.金属皮膜の成膜装置1について
まず、図1を参照しながら金属皮膜の成膜装置1について説明する。図1は、本発明の第1実施形態に係る金属皮膜の成膜方法を説明するための模式的断面図であり、後述する押圧工程S3の直前の状態を示した図である。
1. Metal Film Film Forming Apparatus 1 First, the metal film film forming apparatus 1 will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view for explaining the metal film forming method according to the first embodiment of the present invention, and shows a state immediately before a pressing step S3 described later.

図1に示すように、本実施形態に係る成膜装置1は、金属イオンから金属を析出させて、析出した金属からなる金属皮膜を基板Bの表面に成膜する装置である。ここで、基板Bは、アルミニウムなどの金属材料からなる基板、樹脂またはシリコン基板の処理表面に金属下地層が形成されている基板、または、一方向に電流が流れる半導体基板(ダイオード)などを挙げることができる。   As shown in FIG. 1, a film forming apparatus 1 according to this embodiment is an apparatus that deposits a metal from metal ions and forms a metal film made of the deposited metal on the surface of a substrate B. Here, the substrate B includes a substrate made of a metal material such as aluminum, a substrate in which a metal underlayer is formed on a processing surface of a resin or silicon substrate, or a semiconductor substrate (diode) in which current flows in one direction. be able to.

成膜装置1は、金属製の陽極11と、陽極11の上方に配置され、陰極となる基板Bとの間に配置された固体電解質膜13と、陽極11と基板Bとの間に電圧を印加する電源部14と、を少なくとも備えている。   The film forming apparatus 1 is configured such that a voltage is applied between the anode 11 and the substrate B, and the solid electrolyte membrane 13 disposed between the metal anode 11 and the substrate B disposed above the anode 11 and serving as the cathode. And a power supply unit 14 to be applied.

陽極11は、チャンバ(溶液収容部)15を介して電源部14の正極に電気的に接続されており、陰極となる基板Bは、たとえば導電性材料からなる押え用治具17を介して、電源部14の負極に電気的に接続されている。チャンバ15は、後述する金属溶液Lに対して不溶性の材料からなる。押え用治具17は、基板Bを保持可能な構造になっている。   The anode 11 is electrically connected to the positive electrode of the power supply unit 14 via a chamber (solution storage unit) 15, and the substrate B serving as a cathode is connected via a holding jig 17 made of a conductive material, for example. The power supply unit 14 is electrically connected to the negative electrode. The chamber 15 is made of a material that is insoluble in the metal solution L described later. The holding jig 17 has a structure capable of holding the substrate B.

陽極11は、金属溶液Lに対して不溶性を有した酸化ルテニウム、白金、酸化イリジウムなどを挙げることができ、これらの金属が銅板などに被覆された陽極であってもよい。本実施形態では、陽極11は、金属皮膜の金属と同じ金属(金属溶液Lの金属イオンの金属)からなる可溶性の陽極であってもよい。   Examples of the anode 11 include ruthenium oxide, platinum, and iridium oxide that are insoluble in the metal solution L, and may be an anode in which these metals are coated on a copper plate or the like. In the present embodiment, the anode 11 may be a soluble anode made of the same metal as the metal of the metal film (metal ion metal of the metal solution L).

固体電解質膜13は、上述した金属溶液Lに接触させることにより、金属イオンを内部に含浸することができ、電圧を印加したときに基板Bの表面において金属イオン由来の金属を析出することができるのであれば、特に限定されるものではない。固体電解質膜の材質としては、たとえばデュポン社製のナフィオン(登録商標)などのフッ素系樹脂、炭化水素系樹脂、ポリアミック酸樹脂、旭硝子社製のセレミオン(CMV、CMD、CMFシリーズ)などのイオン交換機能を有した樹脂を挙げることができる。   The solid electrolyte membrane 13 can be impregnated with metal ions by being brought into contact with the above-described metal solution L, and a metal ion-derived metal can be deposited on the surface of the substrate B when a voltage is applied. If it is, it will not specifically limit. Examples of the material for the solid electrolyte membrane include ion exchange such as fluorine resin such as Nafion (registered trademark) manufactured by DuPont, hydrocarbon resin, polyamic acid resin, and selemion manufactured by Asahi Glass (CMV, CMD, CMF series). A resin having a function can be mentioned.

本実施形態では、チャンバ(溶液収容部)15は、金属溶液Lを収容するものであり、その内部には、金属溶液Lを収容する収容空間Gが形成されている。金属溶液Lは、たとえば、銅、ニッケル、銀などのイオンを含む電解液などを挙げることができ、金属溶液Lには、金属皮膜となる金属が、イオンの状態で存在する。   In the present embodiment, the chamber (solution storage unit) 15 stores the metal solution L, and a storage space G for storing the metal solution L is formed therein. Examples of the metal solution L include an electrolytic solution containing ions such as copper, nickel, and silver. In the metal solution L, a metal that forms a metal film is present in an ion state.

金属溶液Lを収容する収容空間Gには、陽極11が配置されており、チャンバ15の上方には、陽極11の表面の大きさと同じまたはそれよりも大きい開口部15aが形成されている。開口部15aには、固体電解質膜13がこれを覆うように配置される。具体的には、固体電解質膜13は、後述する加圧装置19により加圧される金属溶液Lの液圧が作用した状態で、開口部15aを封止できる程度に、チャンバ15に取付けられている。   An anode 11 is disposed in a storage space G that stores the metal solution L, and an opening 15 a that is the same as or larger than the surface of the anode 11 is formed above the chamber 15. The solid electrolyte membrane 13 is disposed in the opening 15a so as to cover it. Specifically, the solid electrolyte membrane 13 is attached to the chamber 15 to such an extent that the opening 15a can be sealed in a state where the liquid pressure of the metal solution L pressurized by the pressurizing device 19 described later is applied. Yes.

本実施形態では、成膜装置1は、チャンバ15に収容された金属溶液Lを加圧する加圧装置19を備えている。加圧装置19には、ポンプ、ピストンなどを挙げることができる。加圧装置19により、チャンバ15内に金属溶液Lを供給するばかりでなく、チャンバ15に収容された金属溶液Lを加圧することにより、固体電解質膜13の中央から固体電解質膜13が上側に隆起するように、固体電解質膜13を凸形状に変形させることができる。   In the present embodiment, the film forming apparatus 1 includes a pressurizing device 19 that pressurizes the metal solution L accommodated in the chamber 15. Examples of the pressurizing device 19 include a pump and a piston. The pressurizing device 19 not only supplies the metal solution L into the chamber 15 but also pressurizes the metal solution L accommodated in the chamber 15, so that the solid electrolyte membrane 13 rises upward from the center of the solid electrolyte membrane 13. As described above, the solid electrolyte membrane 13 can be deformed into a convex shape.

このようにして、陽極11と、陽極11の上方に配置され、陰極に相当する基板Bとの間に、基板Bの表面が接触するように固体電解質膜13を配置し、固体電解質膜13と陽極11とに接触するように、これらの間に金属溶液Lを配置することができる。そして、基板Bを固体電解質膜13に押圧し、陽極11と基板Bとの間に、電圧を印加し、金属溶液Lの金属からなる金属皮膜を基板Bの表面に成膜することができる。以下に、金属皮膜の成膜方法を、簡単に説明する。   In this way, the solid electrolyte membrane 13 is arranged so that the surface of the substrate B is in contact with the anode 11 and the substrate B disposed above the anode 11 and corresponding to the cathode. A metal solution L can be placed between them so as to be in contact with the anode 11. Then, the substrate B can be pressed against the solid electrolyte membrane 13, and a voltage can be applied between the anode 11 and the substrate B to form a metal film made of metal of the metal solution L on the surface of the substrate B. Below, the film-forming method of a metal film is demonstrated easily.

2.金属皮膜の成膜方法について
以下に、本実施形態に係る金属皮膜の成膜方法を、図2を参照して以下に説明する。図2は、本実施形態に係る金属皮膜の成膜方法を説明するためのフロー図である。この成膜方法では、まず、図2に示すように、液供給工程S1を行う。液供給工程S1では、陽極11と基板Bとの間に固体電解質膜13を配置し、チャンバ15に金属溶液Lを供給する。
2. About the film-forming method of a metal film Below, the film-forming method of the metal film which concerns on this embodiment is demonstrated below with reference to FIG. FIG. 2 is a flowchart for explaining the metal film forming method according to the present embodiment. In this film forming method, first, a liquid supply step S1 is performed as shown in FIG. In the liquid supply step S <b> 1, the solid electrolyte membrane 13 is disposed between the anode 11 and the substrate B, and the metal solution L is supplied to the chamber 15.

具体的には、固体電解質膜13でチャンバ15の開口部15aを覆い、かつ、固体電解質膜13で開口部15aを封止するように配置する。これにより、チャンバ15の金属溶液Lが収容される収容空間Gを固体電解質膜13で密閉することができる。なお、本実施形態では、固体電解質膜13の配置後、金属溶液Lの供給を行ったが、この順序が逆であってもよく、これらを同時に行ってもよい。   Specifically, the opening 15 a of the chamber 15 is covered with the solid electrolyte membrane 13, and the opening 15 a is sealed with the solid electrolyte membrane 13. Thereby, the accommodation space G in which the metal solution L of the chamber 15 is accommodated can be sealed with the solid electrolyte membrane 13. In this embodiment, the metal solution L is supplied after the solid electrolyte membrane 13 is arranged. However, this order may be reversed, and these may be performed simultaneously.

次に、加圧装置19を用いて、タンク(図示せず)から、チャンバ15の収容空間Gに、金属溶液Lを供給する。具体的には、収容空間Gの空気をチャンバ15の排気口(図示せず)から排出しながら、収容空間Gに金属溶液Lを充填する。   Next, the metal solution L is supplied from the tank (not shown) to the accommodation space G of the chamber 15 using the pressurizing device 19. Specifically, the storage space G is filled with the metal solution L while the air in the storage space G is discharged from the exhaust port (not shown) of the chamber 15.

次に、膜変形工程S2を行う。膜変形工程S2では、液供給工程S1の後、チャンバ15に収容された金属溶液Lを加圧装置19で加圧することにより、固体電解質膜13の中央から固体電解質膜13が上側に隆起するように、固体電解質膜13を凸形状に変形させる。具体的には、固体電解質膜13を、金属溶液Lの液圧で上側に膨らませる。金属溶液Lの液圧は、固体電解質膜13が大きく伸び、破損しないために、100kPa以下であることが好ましい。なお、液圧は、図1に示す圧力計18で測定することができる。   Next, the film deformation step S2 is performed. In the membrane deformation step S2, the metal electrolyte L accommodated in the chamber 15 is pressurized by the pressure device 19 after the liquid supply step S1, so that the solid electrolyte membrane 13 rises upward from the center of the solid electrolyte membrane 13. Next, the solid electrolyte membrane 13 is deformed into a convex shape. Specifically, the solid electrolyte membrane 13 is expanded upward by the hydraulic pressure of the metal solution L. The liquid pressure of the metal solution L is preferably 100 kPa or less so that the solid electrolyte membrane 13 is greatly stretched and is not damaged. The liquid pressure can be measured with a pressure gauge 18 shown in FIG.

次に、押圧工程S3を行う。押圧工程S3では、膜変形工程S2の後、凸形状に変形した固体電解質膜13に、固体電解質膜13の上方から、基板Bの表面を押圧する。具体的には、昇降装置(図示せず)に取付けられた押え用治具17を介して、固体電解質膜13の上方から下方に向かって、基板Bの表面を固体電解質膜13に押圧する。   Next, the pressing step S3 is performed. In the pressing step S3, the surface of the substrate B is pressed from above the solid electrolyte membrane 13 against the solid electrolyte membrane 13 deformed into a convex shape after the membrane deformation step S2. Specifically, the surface of the substrate B is pressed against the solid electrolyte membrane 13 from the upper side to the lower side of the solid electrolyte membrane 13 via a holding jig 17 attached to an elevating device (not shown).

これにより、基板Bの中央が凸形状の固体電解質膜13の中央に接触し、押圧力の増加に伴い、基板Bの中央から縁部が、固体電解質膜13の中央から縁部に徐々に接触する。この結果、基板Bの中央からその縁部に向かって、これらの間に存在する空気を押出しながら、基板Bの表面を固体電解質膜13に接触させることができるので、固体電解質膜13と基板Bとの間の空気の噛み込みを抑えることができる。   Thereby, the center of the substrate B comes into contact with the center of the solid electrolyte membrane 13 having a convex shape, and the edge from the center of the substrate B gradually contacts the edge from the center of the solid electrolyte membrane 13 as the pressing force increases. To do. As a result, the surface of the substrate B can be brought into contact with the solid electrolyte membrane 13 while extruding air existing between them from the center of the substrate B toward the edge thereof, so the solid electrolyte membrane 13 and the substrate B The air can be prevented from being caught between the two.

また、固体電解質膜13にシワがある場合には、固体電解質膜13に形成されたシワが伸ばされて、基板Bの表面を固体電解質膜13に均一に接触させることができる。なお、基板Bの表面が固体電解質膜13に完全に接触した後、さらに、成膜条件となる圧力で、基板Bの表面を固体電解質膜13にさらに押圧してもよい。   Further, when the solid electrolyte membrane 13 has wrinkles, the wrinkles formed on the solid electrolyte membrane 13 are extended so that the surface of the substrate B can be brought into uniform contact with the solid electrolyte membrane 13. In addition, after the surface of the substrate B is completely in contact with the solid electrolyte membrane 13, the surface of the substrate B may be further pressed against the solid electrolyte membrane 13 with a pressure that is a film forming condition.

次に、成膜工程S4を行う。成膜工程S4では、押圧工程S3の後、陽極11と基板Bとの間に電圧を印加することにより、金属皮膜を成膜する。陽極11と基板Bとの間に電圧を印加すると、チャンバ15に収容された金属溶液Lの金属イオンが、固体電解質膜13内を、陽極11から基板Bに向かって流れ、基板Bの表面で、これが還元されて、金属が析出する。これにより、基板Bの表面に金属皮膜を成膜することができる。   Next, a film forming step S4 is performed. In the film forming step S4, a metal film is formed by applying a voltage between the anode 11 and the substrate B after the pressing step S3. When a voltage is applied between the anode 11 and the substrate B, metal ions of the metal solution L accommodated in the chamber 15 flow in the solid electrolyte film 13 from the anode 11 toward the substrate B, and on the surface of the substrate B. This is reduced and the metal is deposited. Thereby, a metal film can be formed on the surface of the substrate B.

本実施形態によれば、押圧工程S3において、固体電解質膜13と基板Bとの間における空気の噛み込みを抑えつつ、基板Bの表面を固体電解質膜13に均一に接触させることができる。このため、固体電解質膜13を流れる金属イオンの動きが阻害されることなく、基板Bの表面に金属皮膜を均一に成膜することができる。   According to the present embodiment, in the pressing step S3, the surface of the substrate B can be uniformly brought into contact with the solid electrolyte membrane 13 while suppressing air entrainment between the solid electrolyte membrane 13 and the substrate B. For this reason, a metal film can be uniformly formed on the surface of the substrate B without hindering movement of metal ions flowing through the solid electrolyte membrane 13.

〔第2実施形態〕
以下に、本発明の第2実施形態に係る金属皮膜の成膜方法を説明する。図3は、本発明の第2実施形態に係る金属皮膜の成膜方法を説明するための模式的断面図であり、図4は、第2実施形態に係る金属皮膜の成膜方法を説明するためのフロー図である。なお、図3は、図4に示す損傷判定工程S21における模式的断面図である。
[Second Embodiment]
Hereinafter, a method for forming a metal film according to the second embodiment of the present invention will be described. FIG. 3 is a schematic cross-sectional view for explaining a metal film deposition method according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 4 explains a metal film deposition method according to the second embodiment. FIG. FIG. 3 is a schematic cross-sectional view in the damage determination step S21 shown in FIG.

本実施形態に係る成膜方法が、第1実施形態に係る成膜方法と相違する点は、センサ16により、固体電解質膜13の膨らみを検知し、固体電解質膜13の損傷を判定する損傷判定工程S21がさらに追加された点が相違する。その他の工程は同じであるので、詳細な説明を省略する。   The film forming method according to the present embodiment is different from the film forming method according to the first embodiment in that the sensor 16 detects the swelling of the solid electrolyte film 13 and determines damage of the solid electrolyte film 13. The difference is that step S21 is further added. Since other processes are the same, detailed description is omitted.

本実施形態では、成膜装置1は、固体電解質膜13の膨らみを検出するセンサ16を備えている。センサ16は、たとえば、赤外線またはレーザ光などの光線を利用することにより、固体電解質膜13が凸形状に変形した際の固体電解質膜13の膨らみを検出する、または、その膨らみ量を検出する。   In the present embodiment, the film forming apparatus 1 includes a sensor 16 that detects the swelling of the solid electrolyte membrane 13. The sensor 16 detects the bulge of the solid electrolyte membrane 13 when the solid electrolyte membrane 13 is deformed into a convex shape or detects the amount of the bulge, for example, by using light rays such as infrared rays or laser light.

本実施形態の成膜方法では、膜変形工程S2の後、固体電解質膜13の損傷を判定する損傷判定工程S21を行う。具体的には、損傷判定工程S21では、センサ16により、膜変形工程S2後に、固体電解質膜13の膨らみを検出した場合、または、その膨らみ量が所定範囲である場合、固体電解質膜13に損傷が無いと判断して、押圧工程S3に進む。   In the film forming method of the present embodiment, a damage determination step S21 for determining damage to the solid electrolyte membrane 13 is performed after the film deformation step S2. Specifically, in the damage determination step S21, when the bulge of the solid electrolyte membrane 13 is detected by the sensor 16 after the membrane deformation step S2, or when the bulge amount is within a predetermined range, the solid electrolyte membrane 13 is damaged. It judges that there is no, and progresses to press process S3.

一方、損傷判定工程S21において、固体電解質膜13の膨らみを検出できない、または、その膨らみ量が所定範囲よりも小さい場合、固体電解質膜13に損傷があると判定し、金属溶液Lが固体電解質膜13から漏洩していると推定できる。この場合には、加圧装置19による加圧を停止し、金属溶液Lの液圧を低下させ、固体電解質膜13を交換する。これにより、固体電解質膜13のさらなる損傷により、過多の金属溶液が漏れることを未然に防ぐことができる。   On the other hand, when the swelling of the solid electrolyte membrane 13 cannot be detected or the amount of swelling is smaller than a predetermined range in the damage determination step S21, it is determined that the solid electrolyte membrane 13 is damaged, and the metal solution L is solid electrolyte membrane. 13 can be estimated as leaking. In this case, pressurization by the pressurization device 19 is stopped, the liquid pressure of the metal solution L is reduced, and the solid electrolyte membrane 13 is replaced. Thereby, it is possible to prevent the excessive metal solution from leaking due to further damage of the solid electrolyte membrane 13.

以上、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。   The embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to this embodiment, and there are design changes and the like without departing from the gist of the present invention. They are also included in the present invention.

第2実施形態では、センサで固体電解質膜の膨らみ量を測定し、固体電解質膜の損傷を判定したが、センサで固体電解質膜の膨らみ量を測定し、この測定した膨らみ量から固体電解質膜の寿命を予測してもよい。   In the second embodiment, the amount of swelling of the solid electrolyte membrane was measured by the sensor and the damage of the solid electrolyte membrane was determined, but the amount of swelling of the solid electrolyte membrane was measured by the sensor, and the solid electrolyte membrane was measured from the measured amount of swelling. The lifetime may be predicted.

1:成膜装置、11:陽極、13:固体電解質膜、14:電源部、15チャンバ(溶液処理部)、19:加圧装置   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1: Film-forming apparatus, 11: Anode, 13: Solid electrolyte membrane, 14: Power supply part, 15 chamber (solution processing part), 19: Pressurization apparatus

Claims (1)

陽極と、前記陽極の上方に配置され、陰極に相当する基板との間に、前記基板の表面が接触するように固体電解質膜を配置し、かつ、前記固体電解質膜と前記陽極とに接触するように、これらの間に金属イオンを含む金属溶液を配置した状態で、前記陽極と前記基板との間に、電圧を印加することにより、前記金属溶液の金属からなる金属皮膜を前記基板の表面に成膜する金属皮膜の成膜方法であって、
前記成膜方法では、前記陽極と前記陽極の上方に配置された前記固体電解質膜に前記金属溶液が接触するように、前記金属溶液を収容する溶液収容部を用いて、前記金属皮膜を成膜するものであり、
前記成膜方法は、前記陽極と前記基板との間に前記固体電解質膜を配置して、前記溶液収容部の金属溶液が収容される収容空間を前記固体電解質膜で密閉するとともに、前記溶液収容部に前記金属溶液を供給する液供給工程と、
前記液供給工程後、前記溶液収容部に収容された金属溶液を加圧することにより、前記固体電解質膜の中央から前記固体電解質膜が上側に隆起するように、前記固体電解質膜を凸形状に変形させる膜変形工程と、
前記膜変形工程後、凸形状に変形した前記固体電解質膜に、前記固体電解質膜の上方から、前記基板の表面を押圧する押圧工程と、
前記押圧工程後、前記陽極と前記基板との間に電圧を印加することにより、前記金属皮膜を成膜する成膜工程と、を少なくとも含むことを特徴とする金属皮膜の成膜方法。
A solid electrolyte membrane is disposed between the anode and a substrate disposed above the anode and corresponding to the cathode so that the surface of the substrate is in contact with the anode, and is in contact with the solid electrolyte membrane and the anode Thus, in a state where a metal solution containing metal ions is disposed between them, a voltage is applied between the anode and the substrate to form a metal film made of the metal of the metal solution on the surface of the substrate. A metal film forming method for forming a film on
In the film formation method, the metal film is formed using a solution storage unit that stores the metal solution so that the metal solution is in contact with the anode and the solid electrolyte film disposed above the anode. Is what
In the film formation method, the solid electrolyte membrane is disposed between the anode and the substrate, and a storage space in which the metal solution in the solution storage portion is stored is sealed with the solid electrolyte membrane, and the solution storage A liquid supply step of supplying the metal solution to the section;
After the liquid supplying step, the solid electrolyte membrane is deformed into a convex shape by pressurizing the metal solution accommodated in the solution accommodating portion so that the solid electrolyte membrane protrudes upward from the center of the solid electrolyte membrane. A membrane deformation step to be
A pressing step of pressing the surface of the substrate from above the solid electrolyte membrane to the solid electrolyte membrane deformed into a convex shape after the membrane deformation step;
A film forming method for forming a metal film, comprising at least a film forming process for forming the metal film by applying a voltage between the anode and the substrate after the pressing step.
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