JPH05117858A - プラズマ気相成長法による曲面板製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 均一な厚さの曲面板を製作すると共に、量産
性を向上させることができるようにする。 【構成】 プラズマ気相成長により所定の曲面形状の基
材１６上に成長層を形成させ、ダイヤモンド振動板等の
曲面板を製造するプラズマ気相成長法による曲面板製造
装置において、上記曲面形状の基材１６をその曲面凸部
が下側を向くように基材台１４に配置する。そうする
と、基材１６には頂上部が存在しなくなり、マイクロ波
により形成されるプラズマの上記頂上部への集中がなく
なり、基材１６の凹部曲面上に均一な厚さのダイヤモン
ド振動板が良好に製造される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はプラズマ気相成長法によ
る曲面板製造装置、特にスピーカの振動板としてのダイ
ヤモンド振動板等を製造する装置の構成に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、数μｍから数十μｍの厚さの
球面板等の曲面板を製造する装置が周知であり、これに
よって例えば高域再生限界周波数が高いスピーカ振動板
であるダイヤモンド振動板等が製造される。このダイヤ
モンド振動板の製造法としては、ＪＡＳ（日本オーディ
オ協会）ジャーナル、１９９１．２月号（Ｐ．１５）に
熱フィラメント法とマイクロ波プラズマ気相成長（ＣＶ
Ｄ）法を用いた例が示されている。上記の熱フィラメン
ト法の製造によれば、ドーム形状のシリコン基材の凸部
に、厚さ３０μｍのダンヤモンド膜が形成され、その後
にシリコン基材を酸で溶かすことにより、ダイヤモンド
振動板が製作されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した熱
フィラメント法による曲面板の製造では、フィラメント
を比較的頻繁に交換する必要があるため、メンテナンス
の工数が増大する。しかも、マイクロ波プラズマ気相成
長法と比較すると、再現性が悪く製品の品質のばらつき
が懸念され、量産性に問題がある。そこで、本出願人は
マイクロ波プラズマ気相成長法による曲面板の製造装置
を用いて、再現性がよく良品質の曲面板を製造すること
に着目している。

【０００４】図３には、従来におけるマイクロ波プラズ
マ気相成長法による曲面板の製造状態が示されており、
図において、基材台１の上面には球面状（ドーム状）の
基材２が配置されている。この状態で、基材２の上面領
域へ成長層を形成するための所定物質を供給すると共
に、マイクロ波によりプラズマ状態とすると、基材２の
上面に沿って、例えばダイヤモンド成長膜３が形成され
る。

【０００５】しかしながら、従来の製造装置では、図３
にも示されるように、球面形状の基材２の頂上部に電界
２００が集中してプラズマ強度が上記頂上部で高くなる
ので、製造されたダイヤモンド振動板の厚さが不均一に
なるという問題があった。すなわち、図４に示されるよ
うに、製作されたダイヤモンド振動板４においては球面
板の頂上部で厚く、裾部側では薄くなり、厚さが不均一
となる。従って、ダイヤモンド振動板４の裾部側が薄く
なると、ダイヤモンド振動板４自体の機械的強度が弱く
なって割れ易くなり、従って歩留りも悪くなる。しか
も、ダイヤモンド振動板４の音響特性にも影響を与える
ことになる。

【０００６】本発明は上記問題点を解決するためになさ
れたものであり、その目的は、均一な厚さの曲面板を製
作すると共に、量産性を向上させることができるプラズ
マ気相成長法による曲面板製造装置を提供することにあ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、プラズマ気相成長により所定の曲面形
状の基材上に成長層を形成させて曲面板を製造するプラ
ズマ気相成長法による曲面板製造装置において、上記曲
面形状の基材をその曲面凸部が下側を向くように基材台
に配置し、上記基材の凹部曲面上に成長層を形成するよ
うにしたことを特徴とする。

【０００８】

【作用】上記の構成によれば、基材に頂上部（凸部）が
なくなるので、マイクロ波電界が基材の凹部曲面に均一
に与えられることになり、この基材凹部に均一な厚さの
曲面板が形成される。

【０００９】

【実施例】図１には、実施例に係るプラズマ気相成長法
による曲面板製造装置の構成が示されており、図示され
るように、マイクロ波３００を導く導波管１０にはその
垂直方向にスリーブ１１が形成され、このスリーブ１１
内に石英管１２が配設される。上記スリーブ１１は、マ
イクロ波の漏洩を防止することができる。そして、上記
石英管１２内における上記マイクロ波３００が通過する
領域に、石英または窒化ホウ素からなる基材台１４が回
転軸１５に軸支された状態で配設され、この基材台１４
の上面側に球面形状の基材１６が配置されている。

【００１０】図２（ａ）には、上記基材台１４及び基材
１６の詳細な構成が示されており、図示されるように、
基材台１４にはエッジ部１７ａから段差を設けて円柱状
の基材収納溝１７が形成されており、基材１６はその周
縁部を上記エッジ部１７ａに係合する形で配置される。
そして、この基材１６は製造される曲面板の形状に合せ
た球面形状とされ、その球面凹部を上側へ向けて配置さ
れる。なお、この基材１６としてはモリブデン（Ｍｏ）
等の高融点材料が用いられ、プラズマ条件下でも容易に
溶融しないようになっている。

【００１１】また、図１において、導波管１０の閉端部
（図の左側）には可動反射板１８が配設されており、こ
の可動反射板１８の左右移動によりプラズマ１００の中
心位置が調整できるようになっている。

【００１２】実施例は以上の構成からなり、以下にダイ
ヤモンド振動板の製造をする際の作用を説明する。ま
ず、モリブデン製の基材１６はダヤモンドパウダーが入
ったアセトンの中に入れられ、約十数分間の超音波洗浄
処理が行われる。その後、洗浄された基材１６は基材台
１４に装着され、図１に示す石英管１２内を通ってマイ
クロ波３００が与えられる導波管１０内へ配置される。

【００１３】次に、上記石英管１２内が約１０^-3トル
（Torr）台の真空に排気されると、ダイヤモンド製造に
必要な約９９cc／minの水素と、約１cc／minのメタンが
導入され、最終的に石英管１２内の圧力は約４０〜５０
Torrに調整される。その後、導波管１０を介してマイク
ロ波３００が基材台１４の上面領域へ向けて供給される
ことになり、これによってプラズマ１００が発生する。
このとき、上記基材台１４の上部に配置された基材１６
の温度は約９００℃に保持されている。このようにして
発生したマイクロ波プラズマ状態を、基材台１４を回転
させながら約数十時間継続させると、図２（ａ）に示さ
れるように、基材１６の凹部曲面上にダイヤモンド成長
層３が形成されることになる。なお、上記プラズマの中
心は、可動反射板１８によって調整される。

【００１４】上記のダイヤモンド成長層３の形成が終了
すると、基材台１４から成長層３を有する基材１６が取
り出され、このモリブデン製の基材１６は酸で溶かされ
ることになり、これによって図２（ｂ）に示されるよう
に、厚さ約３０μｍで半径数ｃｍのダイヤモンド振動板
２０を得ることができる。

【００１５】上記実施例によれば、基材１６の曲面凹部
を上側へ向けているので、凸部を上側へ向けたときに生
じるプラズマの集中をなくすことができ、基材１６の凹
部曲面に均一なプラズマを与えることができ、従って、
形成されるダイヤモンド振動板２０の厚さを均一にする
ことができる。実施例では、上述のように基材台１４に
円柱形の基材収納溝１７を形成し、この基材収納溝１７
の存在によって基材１６の温度環境を安定させている。
すなわち、上記基材１６の底面が基材台１４に密着する
場合には、基材１６から基材台１４への熱伝導がよくな
り、基材１６の上側のプラズマ状態が不均一になる場合
がある。従って、基材１６を空間上に浮かす状態にして
温度条件を安定させることにより、均一な強度のプラズ
マ状態を得るようにしている。

【００１６】上記のようにして得られたダイヤモンド振
動板２０は、その音速実験を行ったところ、ダイヤモン
ド単体の音速である１８，０００ｍ／ｓに近い値が得ら
れた。また、振動強度試験を実施したところ、均一なダ
イヤモンド振動板２０となっているので、割れが生じな
いことが確認された。

【００１７】上記実施例では、曲面板として球面状（ド
ーム状）ダイヤモンド振動板を例にして説明したが、本
発明は球面板だけでなく平板をアーチ状に曲げた曲面板
について適用することができ、またダイヤモンド振動板
に限らず他の薄膜板の形成に適用することができる。

【００１８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
基材の曲面凸部が下側を向くように基材台に配置し、上
記基材の凹部曲面に成長層を形成するようにしたので、
従来のようなプラズマ強度の頂点部への集中をなくし
て、均一な成長層を基材上に形成することができる。従
って、均一な厚さのダイヤモンド振動板などの曲面板を
良好に得ることができ、曲面板製造での量産性を著しく
向上させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係るプラズマ気相成長法によ
る曲面板製造装置の構成を示す断面図である。

【図２】実施例における基材台及び基材の詳細な構成を
示す断面図［図（ａ）］及びダイヤモンド振動板を示す
断面図［図（ｂ）］である。

【図３】従来におけるマイクロ波プラズマ成長法による
ダイヤモンド振動板の製造状態を示す断面図である。

【図４】従来装置で製造されたダイヤモンド振動板の中
心断面図である。

【符号の説明】

１，１４ … 基材台、 ２，１６ … 基材、 ４，２０ … ダイヤモンド振動板、 １０ … 導波管、 １２ … 石英管、 １７ … 収納溝、 １００ … プラズマ、 ３００ … マイクロ波。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プラズマ気相成長により所定の曲面形状
   の基材上に成長層を形成させて曲面板を製造するプラズ
   マ気相成長法による曲面板製造装置において、上記曲面
   形状の基材をその曲面凸部が下側を向くように基材台に
   配置し、上記基材の凹部曲面上に成長層を形成するよう
   にしたことを特徴とするプラズマ気相成長法による曲面
   板製造装置。