TWI837995B - 金屬遮罩 - Google Patents

Abstract

［課題］目的在於提供藉由熔射於工件的表面形成覆膜時，可簡便進行遮蔽且不會對堆積於工件的覆膜造成損傷的金屬遮罩。［解決手段］金屬遮罩具有本體部，具有接觸於工件之表面的第1面、第1面之相反側的第2面，以及第1面與前述第2面之間的第3面；與遮蔽部，綿延自本體部並自第1面向外側凸出；其中遮蔽部自工件之表面分離而配置。金屬遮罩的本體部相關之第3面（側面）亦可具有以形成遮蔽部的方式設置的台階部。並且，本體部相關之第3面（側面）亦可具有如下結構：具有自第1面側朝向第2面側擴展的傾斜面，遮蔽部配置於傾斜面之上方。

Description

金屬遮罩

本揭露係關於在工件進行熔射時可使用之金屬遮罩的結構。

已揭露有為了具備高的耐電壓與耐熱性而於金屬製之工件（亦稱為「基材」、「零件」）熔射陶瓷之絕緣膜的技術（參照例如專利文獻1）。

『專利文獻』 《專利文獻1》：日本專利公開第2014-013874號公報

利用熔射之覆膜的形成，由於使用熱源使金屬或陶瓷等材料熔融，將此熔融粒子往工件噴射，藉此來形成覆膜，故堆積覆膜之處與未堆積覆膜之處難以精密作區分。是故，對於不想於工件堆積覆膜之處有預先進行遮蔽的必要。

舉例而言，在不使熔射覆膜堆積於工件之表面之一部分的情況下，會設置遮蔽膠帶等遮蔽部件。然而，藉由熔射處理而堆積的覆膜並不僅在工件之表面亦連續堆積至遮蔽部件之上，故將遮蔽部件卸下時覆膜會產生裂縫，並且，在與遮罩的交界部分剝離會成為問題。

鑑於此種問題，本揭露之目的在於提供藉由熔射於工件的表面形成覆膜時，可簡便進行遮蔽且不會對堆積於工件的覆膜造成損傷的治具。

本揭露之一實施型態相關之金屬遮罩具有本體部，具有接觸於工件之表面的第1面、第1面之相反側的第2面，以及第1面與前述第2面之間的第3面；與遮蔽部，綿延自本體部並自第1面向外側凸出；其中遮蔽部自工件之表面分離而配置。

在本揭露之一實施型態中，金屬遮罩之本體部相關之第3面（側面）亦可具有以形成遮蔽部的方式設置的台階部。並且，本體部相關之第3面（側面）亦可具有如下結構：具有自第1面側朝向第2面側擴展的傾斜面，遮蔽部配置於傾斜面之上方。

本揭露之一實施型態相關之金屬遮罩亦可本體部及遮蔽部為金屬製、本體部及遮蔽部為樹脂製，或者本體部及遮蔽部為金屬製且表面為樹脂所覆蓋。

根據本揭露之一實施型態，藉由於金屬遮罩設置自工件之表面分離而配置而不直接接觸的遮蔽部，可在將金屬遮罩自工件拆下時不對藉由熔射而形成之覆膜造成損傷。

以下參照圖式等同時說明本揭露之各實施型態。惟本揭露可在不脫離其要旨的範圍中以各式各樣的態樣來實施，並非受以下示例之實施型態之記載內容所限定解釋者。

圖式為使說明更為明確，相比於實際態樣，針對各部的幅寬、厚度、形狀等有示意表現的情形，但終究只係一例，並非限定本揭露之解釋者。在本說明書與各圖式中，有時會對具備與參照既有之圖式已說明者相同之功能的元件，標註相同符號，省略重複的說明。

圖1繪示本揭露之一實施型態相關之金屬遮罩100的結構。圖1A繪示金屬遮罩100的平面圖，圖1B繪示對應平面圖所繪示之A―B間的剖面圖。圖1A及圖1B所繪示之金屬遮罩100係於藉由熔射來於工件之表面形成覆膜時將不形成覆膜的部分覆蓋使覆膜不會形成的熔射處理所使用的治具。

金屬遮罩100具有平板狀（或圓盤狀）的外觀，具有接觸於工件的第1面S11、第1面S11之相反側的第2面S12與第1面S11及第2面S12之間的第3面S13。金屬遮罩100的第1面S11相當於底面，第2面S12相當於頂面，第3面S13相當於側面。

若要將此種金屬遮罩100區分為構成元件，大致上可區分為形成第1面S11及第2面S12以及第3面S13（側面）的本體部102與配置於本體部102之頂部向幅寬方向凸出的遮蔽部104。本體部102成為第1面S11直接接觸於工件的部分。配置於本體部102之上方的遮蔽部104以自本體部102之側面凸出的方式設置。

如圖1B所繪示，若以剖面觀察金屬遮罩100，則亦可視為於第3面S13（側面）設置有台階部106，藉由台階部106形成有遮蔽部104。圖1B繪示1階的台階形狀，但台階部106亦可由多個台階形成。

具有此種外觀的金屬遮罩100可以一體成型品的形式提供。並且，金屬遮罩100亦可具有以分別的零件提供形成本體部102與遮蔽部104之分件並使兩者以一體化之方式組裝的結構。

構成金屬遮罩100的本體部102與遮蔽部104分別具有相異的功能。本體部102係直接接觸於工件的部分，並且，係以於熔射時不形成覆膜的方式以面覆蓋工件之主要的部分。金屬遮罩100以可穩定裝配於工件的方式具有本體部102之第1面S11約整面可抵接於工件的形狀。舉例而言，工件的被遮蔽面為平面的情況下，本體部102的第1面S11亦具有平面形狀。並且，於工件的被遮蔽面包含有台階部的情況下，於本體部102之第1面S11具有以嵌合於被遮蔽面之台階部之方式形成的台階結構。

遮蔽部104具有以覆膜不會直接形成於本體部102之側面的方式調整覆膜之堆積範圍的功能。因此，遮蔽部104以在本體部102的全周長設置為佳。並且，遮蔽部104在操作者將金屬遮罩100裝配於工件或拆下或者拿在手上搬運時具有作為把手的功能。藉由於金屬遮罩100設有遮蔽部104，金屬遮罩100的拆卸變得容易，可做成不直接接觸工件的表面及堆積的覆膜。

圖1A及圖1B繪示構成金屬遮罩100之本體部102與遮蔽部104具有不同的外徑。具體而言，相對於本體部102之外徑D1，遮蔽部104之外徑D2變得較大。藉由此種尺寸關係，金屬遮罩100具有遮蔽部104自本體部102凸出的形狀。遮蔽部104自本體部102凸出的長度P1可在全周長為一定，亦可部分不同。

本體部102的外徑D1及遮蔽部104的外徑D2可以適應係為遮蔽之對象物的工件之大小的方式適當設定。由於遮蔽部104相對於本體部102以向外側凸出的方式設置，故外徑D1與外徑D2具有D1＜D2的關係。另一方面，本體部102的高度H1及遮蔽部104凸出的長度P1可考慮堆積之覆膜的厚度、工件的形狀及形成覆膜的區域、熔射的條件等來適當調整。

在熔射時噴霧的經熔融或軟化之材料，理想上自相對於金屬遮罩100的表面略垂直的方向噴霧。若金屬遮罩100裝配於工件，則遮蔽部104的下方成為遮蔽處以即使噴霧經熔融或軟化之材料覆膜亦不會堆積的方式發揮作用，但藉由噴霧之熔射材料的圍繞，成為遮蔽部104之遮蔽處的部分亦以某程度之厚度形成有覆膜。在遮蔽部104凸出之長度P1夠長時，亦即，在遮蔽部104之凸出的長度P1長於噴霧之熔射材料圍繞遮蔽部104之下方的距離時，可使覆膜不堆積於本體部102的側面。換言之，藉由熔射處理，於遮蔽部104的下方以何種程度之厚度形成覆膜，可藉由遮蔽部104凸出的長度P1與本體部102的高度H1來調整。舉例而言，在將遮蔽部104的長度P1定為一定並變更本體部102的高度H1的情況下，若增大高度H1，則可增長熔射材料之圍繞的深度，若減小高度H1，則可相對縮短熔射材料圍繞的深度。並且，本體部102的高度H1必須以不為在熔射處理堆積的覆膜所包埋的方式做成大於覆膜的膜厚。具體而言，本體部102的高度相對於堆積之覆膜的膜厚以厚0.5 mm～1.0 mm左右為佳。並且，遮蔽部104凸出的長度P1考慮熔射材料的圍繞，以做成0.5 mm～10 mm――良佳為1 mm～3 mm左右――為佳。

於此，遮蔽部104自本體部102凸出的長度P1具有P1＝1／2（D2－D1）的關係。由於遮蔽部104之外徑D2的大小可不依本體部102的外徑D1變更，故遮蔽部104凸出的長度P1可自由調整。並且，由圖1B所繪示之結構可知，亦可獨立設定本體部102的高度H1。

金屬遮罩100可配合各式各樣之形狀的工件來變更尺寸及形狀。圖1A及圖1B由於金屬遮罩100具有圓盤狀的形狀，故可應用於遮蔽工件的部分為圓形的情形。在遮蔽工件的部分為矩形的情況下，配合其而變更金屬遮罩100在俯視下的形狀即可。

金屬遮罩100可應用於各式各樣的熔射材料。作為熔射材料，可示例：金屬、合金、陶瓷金屬、陶瓷等。在熔射處理中，於工件噴霧熔射材料，包含裝配有金屬遮罩100的區域。藉由熔射處理於工件之表面形成的覆膜以牢固附著為佳，但在金屬遮罩100之表面以熔射材料不附著（不易附著）或即使附著亦可輕易去除為佳。並且，金屬遮罩100必須具有可承受熔射時之溫度的耐熱溫度。

為了滿足此種條件，金屬遮罩100以下述為佳：本體部102及遮蔽部104為金屬製，或者本體部102及遮蔽部104以樹脂材料形成，或者本體部102及遮蔽部104為金屬製且表面以樹脂材料塗布。作為樹脂材料，就耐熱性及藉由熔射處理形成之覆膜的除去容易度而言，以氟樹脂為佳，舉例而言，以PTFE（聚四氟乙烯：polytetrafluoroethylene）為佳。

圖2A及圖2B繪示金屬遮罩100裝配於工件200的狀態。圖2A繪示金屬遮罩100及工件200的剖面圖，圖2B繪示圖2A所繪示之區域X1的放大圖。圖2A及圖2B所繪示之工件200表示在半導體製造裝置中支撐半導體基板或玻璃基板的基板載台，於工件200之第2面S22設置有金屬遮罩100，以虛線表示於第1面S21、第3面S23及第2面S22的邊緣部被覆有以熔射形成之覆膜300a的狀態。

此外，圖示之工件200的形狀為一例，適用本揭露相關之金屬遮罩100的工件並不受限於此形狀。工件200只要係於可藉由熔射形成覆膜的區域可裝配金屬遮罩100者，對形狀即無特別的限定。

如圖2A所繪示，於藉由熔射形成有覆膜的工件200之第2面S22設置有金屬遮罩100。金屬遮罩100具有與圖1A及圖1B所繪示之形狀相同的形狀，以覆蓋工件200之第2面S22的內側部分且邊緣部露出的方式配置。工件200設於旋轉機，使之旋轉同時進行熔射處理。金屬遮罩100可利用工件200的結構透過真空吸盤固定，亦可透過螺絲等零件固定。並且，金屬遮罩100在設於工件200之上的狀態下，亦可藉由自頂部壓住中心部的旋轉裝配治具來設置。

如圖2B的放大圖所繪示，在進行熔射處理時形成的覆膜300a，如虛線所繪示，自工件200之第3面S23形成至第2面S22之邊緣部。並且，於金屬遮罩100的頂面亦形成有覆膜300b。金屬遮罩100以接觸於工件200之第2面S22的方式設置，遮蔽部104自本體部102沿工件200之邊緣部的方向凸出P1的長度。遮蔽部104之下側由於成為遮蔽處故在熔射處理噴霧之經熔融或軟化的熔射材料不會直接堆積，但藉由圍繞成分使得覆膜300a形成至遮蔽部104的內側。並且，於金屬遮罩100的頂面（第2面S12）亦堆積有覆膜300b。然而，藉由金屬遮罩100之本體部102的高度H1，遮蔽部104自工件200懸空，故工件200側之覆膜300a與金屬遮罩100側之覆膜300b呈不連續。並且，藉由遮蔽部104凸出長度P1，覆膜300a與覆膜300b不連續形成。

形成於遮蔽部104的下方之覆膜300a形成自與遮蔽部104之端部重疊的部分擴展至遮蔽部104之下側的區域，但以覆膜300a不會到達本體部102的方式設定遮蔽部104的長度為佳。於遮蔽部104的下方堆積之覆膜300a亦可具有一定的膜厚，但如圖2A及圖2B示意性繪示，以膜厚隨著自與遮蔽部104之端部重疊的區域向內側緩緩變薄為佳。藉由覆膜300a的膜厚在端部緩緩變薄，可防止在遮蔽的交界部分剝離。

藉由熔射處理形成之覆膜300a的膜厚為100μm~1500μm左右。若裝配於工件200之表面的金屬遮罩100為覆膜300(300a、300b)所包埋，拆下會變得不易，故以較覆膜300的膜厚充分厚為佳。

金屬遮罩100之遮蔽部104的形狀並不受限於圖1A及圖1B所繪示的形狀。舉例而言，如圖3A所繪示，金屬遮罩100之第3面S13(本體部102的側面)亦可具有自第1面S11側擴展至第2面S12側的傾斜面(漸縮形狀)。本體部102之傾斜面藉由與遮蔽部104不連續連接而形成台階部106，可形成遮蔽部104凸出的結構。本體部102藉由具有傾斜面，可將遮蔽部104的形狀穩定化，並可防止變形。並且，如圖3B所繪示，本體部102的傾斜面亦可以曲面之形式形成。

再者，如圖3C所繪示，本體部102之第3面S13的傾斜面亦可以自第1面S11綿延至第2面S12的方式形成。第2面S12的端部亦可藉由相對於第1面S11的端部向外側凸出來形成遮蔽部104。如圖3D所繪示，傾斜面亦可具有曲面形狀。

圖3E及圖3F具有與圖3A及圖3B相同的形狀，但在遮蔽部104的側面具有傾向內側般的漸縮形狀這點上相異。藉由遮蔽部104的端部具有此種漸縮形狀，可在熔射處理時保持金屬遮罩100的強度，同時防止熔射之覆膜堆積於遮蔽部104的側面。在熔射處理中熔射槍不僅自金屬遮罩100的上方瞄準，亦自工件200的側面瞄準來進行熔射。在此種情況下，藉由金屬遮罩100的遮蔽部104具有漸縮形狀，可防止覆膜堆積於側面，並且即使往側面堆積亦可減少其量。

圖3A至圖3F所繪示之形狀的金屬遮罩100藉由於本體部102具有傾斜部，於此傾斜部的上方具有遮蔽部104，可使堆積於工件200的覆膜300a與堆積於金屬遮罩100之上的覆膜300b不連續。

如以上說明，本揭露相關之金屬遮罩100藉由具有遮蔽部104，可使藉由熔射處理堆積於工件200的覆膜300a與堆積於金屬遮罩100的覆膜300b不連續，故可在熔射處理之後並拆下金屬遮罩100時不對覆膜300a造成損傷。是故，可防止形成於工件200的覆膜300a產生裂縫或與金屬遮罩100的交界部產生剝離。藉此，可謀求經施行熔射處理之工件200的品質提升。

100:金屬遮罩 102:本體部 104:遮蔽部 106:台階部 200:工件 300a,300b:覆膜 D1,D2:外徑 H1:高度 P1:長度 X1:區域 S11,S21:第1面 S12,S22:第2面 S13,S23:第3面

〈圖1A〉繪示本揭露之一實施型態相關之金屬遮罩的平面圖。

〈圖1B〉繪示本揭露之一實施型態相關之金屬遮罩的剖面圖。

〈圖2A〉繪示本揭露之一實施型態相關之金屬遮罩裝配於工件之狀態的平面圖。

〈圖2B〉係說明本揭露之一實施型態相關之金屬遮罩裝配於工件之狀態之圖並繪示圖2A所繪示之區域X1的放大圖。

〈圖3A〉繪示本揭露之一實施型態相關之金屬遮罩之本體部與遮蔽部的剖面圖。

〈圖3B〉繪示本揭露之一實施型態相關之金屬遮罩之本體部與遮蔽部的剖面圖。

〈圖3C〉繪示本揭露之一實施型態相關之金屬遮罩之本體部與遮蔽部的剖面圖。

〈圖3D〉繪示本揭露之一實施型態相關之金屬遮罩之本體部與遮蔽部的剖面圖。

〈圖3E〉繪示本揭露之一實施型態相關之金屬遮罩之本體部與遮蔽部的剖面圖。

〈圖3F〉繪示本揭露之一實施型態相關之金屬遮罩之本體部與遮蔽部的剖面圖。

100:金屬遮罩

102:本體部

104:遮蔽部

Claims (4)

1. 一種金屬遮罩，其具有：本體部，具有接觸於工件之表面的第1面、前述第1面之相反側的第2面，以及前述第1面與前述第2面之間的第3面；與遮蔽部，綿延自前述本體部並自前述第1面向外側凸出；其中前述遮蔽部自前述工件之表面分離而配置，前述第3面係自前述第1面的端部綿延至前述第2面的端部而擴展的傾斜面，前述遮蔽部形成為前述第2面的端部相對於前述第1面的端部向外側突出的形狀。
2. 如請求項1所述之金屬遮罩，其中前述傾斜面具有曲面形狀。
3. 如請求項1所述之金屬遮罩，其中前述本體部與前述遮蔽部一體成型。
4. 如請求項1至3之任一項所述之金屬遮罩，其中前述本體部及前述遮蔽部為金屬製、前述本體部及前述遮蔽部為樹脂製，或者前述本體部及前述遮蔽部為金屬製且表面為樹脂所覆蓋。

Images