JPS62222053A - 炭素皮膜の製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、電子部品用の絶縁性耐摩耗層、酸化防止層、
耐湿層、耐候層などとして適用可能な、炭素皮膜の製造
方法に関するものである。この種の炭素皮膜は、抵抗器
、サーマルヘッド、モータなどの構成材の一部としても
用いられる。

従来の技術 電子部品において耐摩耗性、耐酸化防止性などが要求さ
れる箇所は非常に多い。その−例として第３図にサーマ
ルヘッド、第４図に固定抵抗、第６図にモータを掲げ以
下に説明する。第３図のサーマルヘッドは、基板１０、
その上の発熱抵抗層１１、電極層１２．酸化防止膜１３
．耐摩耗層１４から基本的に構成される。通電使用時に
発熱抵抗層１１は５００℃位まで温度が上昇し、この酸
化を防止するために従来酸化防止膜１３として８１０２
などが用いられている。また、発熱抵抗層１１の記録紙
１６による摩耗を防止する目的で、耐摩耗層１４として
ＳｉＣ膜が用いられている。

第４図は固定抵抗器の一例を示すものであり、基板２０
の上の酸化ルテニウム−ガラスなどから成る抵抗体層２
１．電極層２２．耐湿保護層２３から成る。耐湿保護層
２３には３１０２ガラス層などが用いられている。

第６図は、小型モータの構成図であるが、その軸受部３
ｏにオイル含浸金属などが用いられている。３１はロー
タ、３２はステータ、３３はブラシ、３４は回転軸であ
り、軸受部３ｏは耐摩耗性と潤活性が要求される。

一方、皮膜状炭素材料としては、炭素の蒸着。

スパッタリングなどにより非晶質炭素膜、ダイアモンド
皮膜などが得られた報告が数多く、その一部は耐摩耗材
、基板材などに用いられている。またフルフリルアルコ
ールの熱分解により基板上に炭素膜（非晶質膜や、ガラ
ス状膜）を形成する方法も報告されている。

発明が解決しようとする問題点 前述の各種電子部品用保護膜は次に述べるような問題点
を有する。すなわち、サーマルヘッド用酸化防止膜、耐
摩耗膜は、Ｓｉｏ２．ＳｉＣを用いる時、その機能を光
行に得るために膜厚を６〜１０μｍ必要とし、膜形成時
間が長時間になる。またＳｉＣ膜はその硬度がビッカー
ス硬度で１０００程迄であり、長期的な使用において問
題が残る。

固定抵抗器用の耐湿膜も、膜厚を厚くして機能を向上さ
せようとすると下地との密着性に問題が生じる。

モータ軸受部の耐摩耗層についても現在用いられている
ものは基本的にバルク状のものであり、その小型、薄型
化が望まれる。

一方、現在までに考案されている炭素皮膜は、熱分解炭
素皮膜、スパッタ炭素皮膜、ＣＶＤ炭素皮膜、ＰＩ−炭
素皮膜などがある。これらはいずれも主に耐摩耗材用に
開発されているものであるが、熱分解炭素皮膜は強度が
弱い。また、ＣＶＤ炭素皮膜、ＰＩ−炭素皮膜はいずれ
もダイアモンドライク構造を有するＣ膜であり高強度を
有するが、製造装置が大がかりＫなったり、成膜速度２
条件制御に困難さが残る。

炭素板のスパッタリングによる膜の製法も報告されてい
る。これらの報告に用いられる炭素ターゲットはいずれ
も黒鉛板、無定形炭素を成型焼結したものである。この
方法により得られた炭素膜は、硬度が低く、基板との密
着強度にも改善すべき点が多い。

問題点を解決するだめの手段 ガラス状炭素をターゲットとして高周波スパッタまたは
直流スパッタ法により炭素膜を得る。

作　　用 本発明によれば、ガラス状炭素の構成炭素原子が従来の
黒鉛中の炭素よりＣ−Ｃ結合エネルギが低いため、容易
にスパッタリングイオンによりただき出されて、低いパ
ワーで、高速度で炭素膜を成膜することができる。また
得られた膜は、従来のスパッタ炭素膜より高い硬度を有
し、電子部品などの耐摩耗膜として最適である。

実施例 具体的な実施例を述べる前に、本発明のガラス状炭素を
ターゲットに用いた時と、従来の黒鉛をターゲットに用
いた時との差異について詳しく説明する。

第２図は、ガラス状炭素の結合構造のモデルを示すもの
である。図のように、ガラス状炭素では、炭素原子が、
テトラヘドラル部Ｔとグラファイトライク部Ｇとの２つ
の領域に混在している。このため単相の黒鉛よりもプラ
ズマイオンのより低い運動エネルギを受けてＣ−Ｃ切断
される確立が高い。その結果、ガラス状炭素をターゲッ
トに用いてスパッタリングを行った時、黒鉛を用いたよ
りも低いパワーで炭素膜を成膜することができる。

また、成膜速度も速くなる。

導入ガスＡｒを用いると、得られる炭素膜は、テトラヘ
ドラル部／グラフ１イト部が混在した膜になる。導入ガ
スに水素を添加すると、Ｈ原子がｓ　ｐ　５　結合の安
定化作用を有するために、得られる膜中のテトラヘドラ
ル結合性が強くなり、ダイアモンドライク炭素膜が得ら
れる。

実施例１ ノボラック系フェノールホルムアルデヒド樹脂を溶融成
型し、板状の樹脂板を得る。これをＨ２５１／分の気流
中４０℃／時の昇温速度で不活性ガス雰囲気下炉中で昇
温し、９００℃に達したらこの温度で１昼夜保ち、引続
き、３０℃／時の降温速度で不活性ガス雰囲気中室温ま
で冷却する。得られたガラス状炭素板を厚さ５ｍｍ、直
径１５０咽の円板状に切削加工する。この板をターゲッ
トに用いて、Ａｒ圧１　、　ＯＸ　１０’Ｔｏｒｒで高
周波スパッタを行なう。入力パワーは２００Ｗ、スパッ
タ時間は２時間、基板温度は室温である。

実施例２ 実施例１のスパッタガスをＡｒ　５×１０　　Ｔｏｒｒ
にし、残りＩ　Ｘ　１　ｏ−３ＴｏｒｒまでをＨ２を用
い混合ガス中でスパッタする。

実施例３ 実施例１のスパッタガスをＨ圧１　、　ＯＸ　１０−３
Ｔｏｒｒのみとする。

実施例４　。

実施例１の基板温度を液体窒素温度とする。

実施例６ 実施例１と同じターゲットを用いＡｒ圧１．０Ｘ１０−
５Ｔｏｒｒで直流スパッタを行なう。

比較例 実施例１と同一条件で黒鉛板をターゲットにして高周波
スパッタし、炭素膜を得る。

以上の炭素膜を第３図のサーマルヘッドの耐摩耗膜１４
″！ｉたは、耐摩耗膜１４．酸化防止膜１３として形成
した。第１図は本発明炭素膜を用いたサーマルヘッドの
構成例である。第１図において、１は基板、２は抵抗層
、３は電極層、４は炭素膜である。

次表に本実施例で得られた膜の性質、およびこれをサー
マルヘッドへ適用した時の特性をまとめて示す。

ただしサーマルヘッドはホーロ基板を用い、抵抗膜は６
０００人厚のＴａ−３ｔ膜、電極はＡｕ（５０００人厚
）１酸化防止膜は２μｍのＳｉＯ２膜をそれぞれ用いた
。

発明の効果 本発明によれば、硬度が高く、高密度で耐摩耗性に優れ
た炭素膜が短時間で容易に得られる。これをサーマルヘ
ッドの耐摩耗層として用いることにより優れた特性を有
するサーマルヘッドが得られることを実施例に示しだ。

本実施例以外の用途、例えば、抵抗チップの酸化防止膜
、モータの軸受部、磁気記録ヘッドの保護膜など、本発
明の炭素膜は、その高絶縁性、耐摩耗性、高熱伝導率な
どの性質を活かして電子部品などの多くの分野の機能部
の保護膜として使用が可能であり、その工業的価値は非
常に犬なるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明炭素膜を用いたサーマルヘッドの構成例
を示す断面図、第２図はガラス状炭素の構造のモデルを
示す図、第３図は従来のサーマルである。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ガラス状炭素をターゲットとして高周波スパッタ
   または直流スパッタ法により炭素皮膜を得ることを特徴
   とする炭素皮膜の製造法。
2. （２）上記スパッタが、その導入ガスにＡｒ、Ｈ＿２の
   少なくとも一方を含むものである特許請求の範囲第１項
   記載の炭素皮膜の製造法。