(57)【要約】【課題】各電解質膜を基材の表面に均一に押圧することにより、各電解質膜に押圧された基材の表面に、均一に金属皮膜を成膜することができる金属皮膜の成膜装置を提供する。【解決手段】成膜装置１は、第１および第２成膜ユニット１０Ａ、１０Ｂと、第１および第２成膜ユニット１０Ａ、１０Ｂを連結する連結部２１と、連結部２１を介して各成膜ユニット１０Ａ、１０Ｂの電解質膜１３Ａ、１３Ｂで基材Ｂを押圧する押圧部２４とを有した押圧装置２０と、陽極１１Ａ、１１Ｂと基材ＳＡ、ＡＢとの間に電圧を印加する電源部１６Ａ，１６Ｂと、を備えている。成膜ユニット１０Ａ、１０Ｂは、成膜ユニット１０Ａ、１０Ｂごとに、押圧部２４の押圧方向に弾性変形する第１弾性体３０Ａ、３０Ｂを介して、連結部２１に連結されている。【選択図】図１Ａ
2020180352.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属イオンを還元することで基材の表面に金属皮膜を成膜する成膜装置であって、
前記成膜装置は、
陽極と、前記陽極と前記基材との間に配置される電解質膜と、前記電解質膜が取付けられ、前記金属イオンを含む金属溶液が前記電解質膜に接触するように、前記金属溶液が密封された状態で収容された液収容部とを有した複数の成膜ユニットと、
前記各成膜ユニットを連結する連結部と、前記連結部を介して前記各成膜ユニットの前記電解質膜で前記基材を押圧する押圧部とを有した押圧装置と、
前記各成膜ユニットの前記電解質膜が前記基材に接触した状態で、前記電解質膜に含浸された前記金属イオン由来の金属が前記基材の表面に析出するように、前記陽極と前記基材との間に電圧を印加する電源部と、を備えており、
前記成膜ユニットは、前記成膜ユニットごとに、前記押圧部の押圧方向に弾性変形する第１弾性体を介して、前記連結部に連結されていることを特徴とする金属皮膜の成膜装置。
【請求項２】
前記電解質膜は、前記押圧方向に対して弾性変形する第２弾性体を介して前記液収容部に取付けられており、
前記第１弾性体の前記押圧方向のばね定数は、前記第２弾性体の前記押圧方向のばね定数よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の金属皮膜の成膜装置。
【請求項３】
前記押圧部の押圧により前記各第１弾性体が弾性変形した際に、前記連結部が枢動するように、前記連結部は、前記押圧部に枢着されていることを特徴とする請求項１または２に記載の金属皮膜の成膜装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基材の表面に金属皮膜を成膜する成膜装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、基材の表面に金属を析出させて（金属イオンを還元して）金属皮膜を成膜することがある。例えば、特許文献１には、陽極と、陽極および陰極となる基材の間に配置される電解質膜と、陽極および電解質膜の間に、金属イオンを含む金属溶液を収容する液収容部と、陽極および基材の間に電圧を印加する電源部と、を備えた成膜装置が提案されている。成膜装置は、電解質膜を基材に押圧する押圧装置をさらに備えており、液収容部は、押圧装置の押圧方向に弾性変形自在となる弾性体を介して、押圧装置に取付けられている。
【０００３】
この成膜装置では、電解質膜を基材に押圧したときに、弾性体が基材の押圧方向に弾性変形し、弾性変形した弾性体の復元力により、電解質膜で基材の表面を押圧することができる。このとき、基材から電解質膜に作用する反力で、液収容部内の金属溶液の液圧が増圧する。この結果、増圧された金属溶液の液圧により、電解質膜で基材の表面を均一に押圧することができる。この押圧状態で、陽極と基材との間に電圧を印加して、電解質膜の内部に含有された金属イオンを還元することで均一な金属皮膜を基材の表面に成膜することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１７−８８９１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に係る成膜装置では、たとえば、複数の電解質膜を用いて、基材の複数の箇所に金属皮膜を同時に成膜する際には、各電解質膜で基材の表面を均一に押圧できないことがある。特に、押圧前において、各電解質膜と基材の表面との距離が異なる場合には、このような現象は顕著なものとなる。この結果、各電解質膜に接触した基材の表面に金属皮膜を均一に成膜できないことがある。
【０００６】
本発明は、このような点を鑑みてなされたものであり、各電解質膜を基材の表面に均一に押圧することにより、各電解質膜に押圧された基材の表面に、均一に金属皮膜を成膜することができる金属皮膜の成膜装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を鑑みて、本発明に係る金属皮膜の成膜装置は、金属イオンを還元することで基材の表面に金属皮膜を成膜する成膜装置であって、前記成膜装置は、陽極と、前記陽極と前記基材との間に配置される電解質膜と、前記電解質膜が取付けられ、前記金属イオンを含む金属溶液が前記電解質膜に接触するように、前記金属溶液が密封された状態で収容された液収容部とを有した複数の成膜ユニットと、前記各成膜ユニットを連結する連結部と、前記連結部を介して前記各成膜ユニットの前記電解質膜で前記基材を押圧する押圧部とを有した押圧装置と、前記各成膜ユニットの前記電解質膜が前記基材に接触した状態で、前記電解質膜に含浸された前記金属イオン由来の金属が前記基材の表面に析出するように、前記陽極と前記基材との間に電圧を印加する電源部と、を備えており、前記成膜ユニットは、前記成膜ユニットごとに、前記押圧部の押圧方向に弾性変形する第１弾性体を介して、前記連結部に連結されていることを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、基材の表面に金属皮膜を成膜する際には、押圧装置の押圧部で、連結部を介して各成膜ユニットの電解質膜を基材に押圧する。この際、押圧装置の連結部には、成膜ユニットごとに第１弾性体が連結されており、各第１弾性体が圧縮方向に弾性変形する。これにより、１つの連結部に対して、各成膜ユニットの電解質膜を押圧方向に独立して変位させることができる。このような結果、たとえば、押圧前において、各電解質膜と基材の表面との距離が異なる場合であっても、この距離の差分を各第１弾性体の弾性変形により吸収し、各成膜ユニットの電解質膜で、基材の表面を均一に押圧することができる。
【０００９】
このようして、各成膜ユニットの電解質膜で基材の表面を均一に押圧しながら、電源部で各成膜ユニットの陽極と基材との間に電圧を印加すると、電解質膜に含有させた金属イオンが基材の表面で還元する。これにより、基材の表面に均一な金属皮膜を成膜することができる。
【００１０】
さらに好ましい態様としては、前記電解質膜は、前記押圧方向に対して弾性変形する第２弾性体を介して前記液収容部に取付けられており、前記第１弾性体の前記押圧方向のばね定数は、前記第２弾性体の前記押圧方向のばね定数よりも小さい。
【００１１】
この態様によれば、第１弾性体の押圧方向のばね定数は、第２弾性体の押圧方向のばね定数よりも小さいので、押圧時に、各成膜ユニットにおいて、第２弾性体よりも第１弾性体をより大きく圧縮変形させることができる。このような結果、たとえば、押圧前において、各電解質膜と基材の表面との距離が異なる場合には、この距離の差分を第１弾性体の弾性変形により吸収することができる。さらに、第２弾性体の弾性変形により、各成膜ユニットの電解質膜を、基材の表面に均一に倣わせることができる。
【００１２】
ここで、押圧部は連結部を介して、各電解質膜で基材の表面を押圧することができるのであれば、押圧部と連結部との取付け状態は、特に限定されるものではない。しかしながら、より好ましくは、前記押圧部の押圧により前記各第１弾性体が弾性変形した際に、前記連結部が枢動するように、前記連結部は、前記押圧部に枢着されている。
【００１３】
この態様によれば、連結部が押圧部に枢着されているので、各電解質膜と、これに対応する基材との距離が異なる場合であっても、この距離の差分に応じて連結部が枢動し、各第１弾性体の圧縮変形量を近づけることができる。これにより、各成膜ユニットの電解質膜で押圧する押圧力をより均一にすることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、各電解質膜を基材の表面に均一に押圧することにより、各電解質膜に押圧された基材の表面に、均一に金属皮膜を成膜することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１Ａ】本発明の第１実施形態に係る金属皮膜の成膜装置の模式的断面図である。
【図１Ｂ】図１Ａに示す成膜装置における金属皮膜の成膜状態を説明するための模式的断面図である。
【図２Ａ】図１Ｂに示す成膜装置における第１および第２成膜ユニットの各電解質膜の押圧力を説明するための図である。
【図２Ｂ】変形例に係る成膜装置における第１および第２成膜ユニットの各電解質膜の押圧力を説明するための図である。
【図２Ｃ】比較例に係る成膜装置における第１および第２成膜ユニットの各電解質膜の押圧力を説明するための図である。
【図３Ａ】図２Ｂに示す成膜装置において、第１および第２成膜ユニットが第１および第２基材に非接触の状態を示すモデルである。
【図３Ｂ】図３Ａの状態から、第１成膜ユニットの電解質膜が第１基材に接触を開始した状態を示すモデルである。
【図３Ｃ】図３Ｂの状態から、第１成膜ユニットの第１弾性体が圧縮変形し、第２成膜ユニットの電解質膜が第２基材に接触を開始した状態を示すモデルである。
【図３Ｄ】図２Ｃに示す成膜装置において、第１および第２成膜ユニットの第１弾性体が圧縮変形し、第１および第２基材に金属皮膜を成膜する状態を示すモデルである。
【図４】図３Ｄに示すモデルから、第１および第２成膜ユニットの第１弾性体ばね係数に対する、第１および第２電解質膜の押圧力の圧力差と、第２成膜ユニットの圧縮変形量との関係を算出したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、まず、図１〜図４を参照しながら本発明に係る実施形態について説明する。
【００１７】
１．成膜装置１について
図１は、本発明の第１実施形態に係る金属皮膜の成膜装置１の模式的断面図である。図１に示すように、第１実施形態に係る成膜装置１は、金属イオンを還元することで金属を析出させて、析出した金属からなる金属皮膜Ｆを少なくとも１つの基材（具体的には、本実施形態では第１および第２基材ＳＡ、ＳＢ）の表面に成膜する装置である。
【００１８】
金属皮膜が成膜される第１および第２基材ＳＡ、ＳＢは、成膜される表面が陰極（すなわち導電性を有した表面）として機能するものであれば、特に限定されるものではない。具体的には、第１および第２基材ＳＡ、ＳＢは、エポキシ樹脂などの高分子樹脂、セラミックス等の絶縁部に、銅、ニッケル、銀、または鉄などの導体部を陰極として部分的に形成されたものであってもよい。第１および第２基材ＳＡ、ＳＢは、アルミニウム、鉄等の金属材料からなってもよい。本実施形態では、第１および第２基材ＳＡ、ＳＢのそれぞれに表面に、第１および第２成膜ユニット１０Ａ、１０Ｂで金属皮膜ＦＡ、ＦＢを成膜する。
【００１９】
本実施形態では、以下に示す成膜装置１の効果をより明確に示すため、第１基材ＳＡの厚さが、第２基材ＳＢの厚さに比べて厚い場合を例示している。具体的には、後述する押圧方向において、第１基材ＳＡと第１成膜ユニット１０Ａ（具体的には電解質膜１３Ａ）との距離は、第２基材ＳＢと第２成膜ユニット１０Ｂ（具体的には電解質膜１３Ｂ）との距離よりも短い。なお、第１基材ＳＡと第２基材ＳＢとが同じ厚さであってもよく、第１および第２成膜ユニット１０Ａ、１０Ｂで１つの基材の表面に金属皮膜を成膜してもよい。
【００２０】
本実施形態では、成膜装置１は、第１および第２成膜ユニット１０Ａ、１０Ｂを備えている。以下に示す、第１および第２成膜ユニット１０Ａ、１０Ｂの各構成は、第１成膜ユニット１０Ａの各構成を説明し、第２成膜ユニット１０Ｂの対応する各構成は、第１成膜ユニット１０Ａの各構成の符号の後に括弧を付けて、その詳細な説明を省略する。
【００２１】
図１Ａに示すように、各成膜ユニット１０Ａ（１０Ｂ）は、陽極１１Ａ（１１Ｂ）と、電解質膜１３Ａ（１３Ｂ）と、液収容部１５Ａ（１５Ｂ）と、を備えている。
【００２２】
各陽極１１Ａ（１１Ｂ）は、後述する金属溶液ＬＡ（ＬＢ）に対して不溶性を有した陽極（溶解しない陽極）であり、ブロック状または平板状の陽極である。このような陽極１１Ａ（１１Ｂ）としては、金属溶液ＬＡ（ＬＢ）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、これらの金属が銅またはチタンからなる基板に被覆された陽極であってもよい。
【００２３】
陽極１１Ａ（１１Ｂ）は、金属溶液ＬＡ（ＬＢ）に対して可溶性を有し、かつ、成膜される金属皮膜ＦＡ（ＦＢ）と同じ種類の金属であってもよい。たとえば、金属皮膜ＦＡ（ＦＢ）が銅皮膜である場合には、陽極１１Ａ（１１Ｂ）は銅からなり、金属皮膜ＦＡ（ＦＢ）がニッケル皮膜である場合には、陽極１１Ａ（１１Ｂ）は、ニッケルからなる。なお、第１成膜ユニット１０Ａと第２成膜ユニット１０Ｂとで異なる金属種の金属皮膜ＦＡ、Ｆ２を成膜してもよく、この場合には、第１成膜ユニット１０Ａの陽極１１Ａの材料と、第２成膜ユニット１０Ｂの陽極１１Ｂの材料は、成膜される金属皮膜ＦＡ、ＦＢに応じた異なる金属材料である。
【００２４】
電解質膜１３Ａ（１３Ｂ）は、陽極１１Ａ（１１Ｂ）と、基材ＳＡ（ＳＢ）との間に配置されている。電解質膜１３Ａ（１３Ｂ）は、後述する金属イオンを含む金属溶液ＬＡ（ＬＢ）に接触することで、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材ＳＡ（ＳＢ）の表面で、金属イオン由来の金属が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。電解質膜１３Ａ（１３Ｂ）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）などの陽イオン交換機能を有した樹脂を挙げることができる。
【００２５】
液収容部１５Ａ（１５Ｂ）には、成膜用の金属イオンを含む金属溶液ＬＡ（ＬＢ）が密封された状態で収容されており、金属溶液ＬＡ（ＬＢ）は、電解質膜１３Ａ（１３Ｂ）に接触している。本実施形態では、液収容部１５Ａ（１５Ｂ）には、成膜用の金属イオンを含む金属溶液ＬＡ（ＬＢ）が収容されている。液収容部１５Ａ（１５Ｂ）の材料は、金属溶液ＬＡ（ＬＢ）を収容する耐食性を有した材料であれば特に限定されるものではなく、たとえばステンレス鋼などの金属材料を挙げることができる。
【００２６】
本実施形態では、液収容部１５Ａ（１５Ｂ）の内部の一方側には、陽極１１Ａ（１１Ｂ）が配置されており、その他方側には、開口部１５ａ（１５ｂ）が形成されている。電解質膜１３Ａ（１３Ｂ）は、開口部１５ａ（１５ｂ）を覆うように、第２弾性体１７Ａ（１７Ｂ）を介して、液収容部１５Ａ（１５Ｂ）に取付けられている。なお、成膜装置１の第１弾性体３０Ａ（３０Ｂ）については、後述する。
【００２７】
第２弾性体１７Ａ（１７Ｂ）は、後述する押圧方向に弾性変形（圧縮弾性変形）するものである。本実施形態では、たとえば、第２弾性体１７Ａ（１７Ｂ）は、液収容部１５Ａ（１５Ｂ）と電解質膜１３Ａ（１３Ｂ）との間の隙間を埋める樹脂またはゴム製のシール材であり、金属溶液ＬＡ（ＬＢ）に対して、耐久性を有するものであることが好ましい。第２弾性体１７Ａ（１７Ｂ）は、開口部１５ａ（１５ｂ）の周縁を周回するように配置されている。これにより、液収容部１５Ａ（１５Ｂ）の内部に、金属溶液ＬＡ（ＬＢ）を密封することができ、金属溶液ＬＡ（ＬＢ）を、電解質膜１３Ａ（１３Ｂ）に接触させることができる。
【００２８】
金属溶液ＬＡ（ＬＢ）に含まれる金属イオンの金属としては、銅、ニッケル、銀、または鉄を挙げることができ、金属溶液ＬＡ（ＬＢ）は、これらの金属を、硝酸、リン酸、コハク酸、硫酸、またはピロリン酸などの酸で溶解（イオン化）した水溶液である。たとえば、成膜される金属皮膜ＦＡ（ＦＢ）の金属がニッケルの場合には、金属溶液ＬＡ（ＬＢ）としては、たとえば、硝酸ニッケル、リン酸ニッケル、コハク酸ニッケル、硫酸ニッケル、またはピロリン酸ニッケルなどの水溶液を挙げることができる。各金属溶液ＬＡ、ＬＢに含まれる金属イオンの金属は、成膜される金属皮膜ＦＡ、ＦＢの金属に対応している。したがって、成膜すべき金属皮膜ＦＡ、ＦＢの金属が異なれば、各金属溶液ＬＡ、ＬＢに含まれる金属イオンの金属も異なる。
【００２９】
成膜装置１は、第１基材ＳＡおよび第２基材ＳＢを載置する載置台５０をさらに備えている。載置台５０には、第１基材ＳＡに電気的に導通する導通部５０ａと、第２基材ＳＢに電気的に導通する導通部５０ｂとが、設けられている。
【００３０】
成膜装置１は、電源部１６Ａ、１６Ｂをさらに備えている。電源部１６Ａ（１６Ｂ）は、電解質膜１３Ａ（１３Ｂ）が第１基材ＳＡ（第２基材ＳＢ）に接触した状態で、第１基材ＳＡ（第２基材ＳＢ）の表面に金属が析出するように、第１成膜ユニット１０Ａ（第２成膜ユニット１０Ｂ）の陽極１１Ａ（１１Ｂ）と第１基材ＳＡ（第２基材ＳＢ）との間に電圧を印加するものである。具体的には、電源部１６Ａ（１６Ｂ）のプラス極は、陽極１１Ａ（１１Ｂ）に接続されており、電源部１６Ａ（１６Ｂ）のマイナス極は、導通部５０ａ（５０ｂ）に接続されている。これにより、陽極１１Ａ（１１Ｂ）と第１基材ＳＡ（第２基材ＳＢ）との間に電圧を印加し、第１基材ＳＡ（第２基材ＳＢ）を陰極として機能させることができる。
【００３１】
このようにして、各成膜ユニット１０Ａ（１０Ｂ）の電解質膜１３Ａ（１３Ｂ）が第１基材ＳＡ（第２基材ＳＢ）に接触した状態で、電解質膜１３Ａ（１３Ｂ）に含浸された金属イオン由来の金属が第１基材ＳＡ（ＳＢ）の表面に析出する。なお、本実施形態では、成膜装置１は、第１および第２成膜ユニット１０Ａ、１０Ｂに応じて、２つの電源部１６Ａ、１６Ｂを設けたが、たとえば、１つの電源部により、第１および第２成膜ユニット１０Ａ、１０Ｂの陽極１１Ａ、１１Ｂと、第１および第２基材ＳＡ、ＳＢとの間に電圧を印加してもよい。
【００３２】
成膜装置１は、押圧装置２０をさらに備えている。押圧装置２０は、第１および第２成膜ユニット１０Ａ、１０Ｂを連結する連結部２１と、連結部２１を介して第１および第２成膜ユニット１０Ａ、１０Ｂの電解質膜１３Ａ、１３Ｂで、第１基材ＳＡおよび第２基材ＳＢを押圧する押圧部２４とを有している。
【００３３】
押圧部２４は、押圧部本体２４ａを備えており、押圧部本体２４ａは、連結部２１を第１および第２基材ＳＡ、ＳＢ側に移動させ、電解質膜１３Ａ、１３Ｂで、それぞれ第１基材ＳＡおよび第２基材ＳＢを押圧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。押圧部本体２４ａとしては、たとえば、シリンダとピストンで構成される油圧式または空圧式のアクチュエータ、モータ等で昇降する電動式のアクチュエータなどを挙げることができる。押圧部２４は、本実施形態では、押圧部本体２４ａの押圧方向の先端に取付けられたユニバーサルジョイント２４ｂと、さらにその先端に取付けられた支持部材２４ｃと、をさらに備えている。
【００３４】
本実施形態では、連結部２１は押圧部２４に接続されている。第１および第２成膜ユニット１０Ａ、１０Ｂは、成膜ユニット１０Ａ（１０Ｂ）ごとに、第１弾性体３０Ａ（３０Ｂ）を介して、連結部２１に連結されている。第１弾性体３０Ａ（３０Ｂ）は、押圧部２４の押圧方向に対して弾性的に圧縮変形するものである。本実施形態では、第１弾性体３０Ａ（３０Ｂ）は、圧縮変形時に弾性変形することができるものであればよく、たとえばゴム、ばねなどを挙げることができる。本実施形態では、第１弾性体３０Ａ（３０Ｂ）は、ばねであり、第１成膜ユニット１０Ａの第１弾性体３０Ａのばね定数と、第２成膜ユニット１０Ｂの第１弾性体３０Ｂのばね定数は、同じ値である。
【００３５】
本実施形態では、第１弾性体３０Ａ（３０Ｂ）の押圧方向のばね定数は、第２弾性体１７Ａ（１７Ｂ）の押圧方向のばね定数よりも小さい。これにより、第２弾性体１７Ａ（１７Ｂ）よりも第１弾性体３０Ａ（３０Ｂ）をより大きく圧縮変形させることができる。
【００３６】
このような結果、たとえば、図１Ａ等に示すように、押圧前において、各電解質膜１３Ａ（１３Ｂ）と第１基材ＳＡ（第２基材ＳＢ）の表面との距離が異なる場合には、この距離の差分ｄを第１弾性体３０Ａ、３０Ｂの圧縮変形により吸収することができる。さらに、第２弾性体１７Ａ（１７Ｂ）の圧縮変形により、各成膜ユニット１０Ａ（１０Ｂ）の電解質膜１３Ａ（１３Ｂ）を第１基材ＳＡ（第２基材ＳＢ）の表面に倣わせることができる。なお、第１基材ＳＡ（第２基材ＳＢ）および第２弾性体１７Ａ（１７Ｂ）の圧縮変形は、弾性変形である。
【００３７】
さらに、本実施形態では、図１Ｂに示すように、押圧部２４の押圧により第１弾性体３０Ａ、３０Ｂが弾性変形した際に、これらの復元力により連結部２１が枢動するように、連結部２１は、押圧部２４に枢着されている。
【００３８】
具体的には、本実施形態では、押圧部２４に対して連結部２１が枢動するように、連結部２１が、枢動の中心となるピン２１ｃを介して、押圧部２４の支持部材２４ｃに枢着されている。第１弾性体３０Ａ、３０Ｂは、ピン２１ｃを挟んだ位置２１ａ、２１ｂに接続されている。本実施形態では、第１および第２成膜ユニット１０Ａ、１０Ｂの電解質膜１３Ａ、１３Ｂで、第１基材ＳＡおよび第２記載ＳＢを押圧する押圧力が均一になる位置２１ａ、２１ｂ（押圧力がより近い圧力となる位置）に、第１弾性体３０Ａ、３０Ｂが接続されていることが好ましい。なお、本実施形態では、連結部２１の枢動範囲は、位置２１ａ（２１ｂ）において、第１弾性体３０Ａ（３０Ｂ）の最大変形量の範囲に制限されている。
【００３９】
本実施形態では、第１および第２成膜ユニット１０Ａ、１０Ｂは、同じ構造であるため、第１弾性体３０Ａ、３０Ｂが接続される位置２１ａ、２１ｂから、枢動中心となるピン２１ｃまでの距離が等しい。
【００４０】
このようにして、図１Ａに示すように、連結部２１が押圧部２４に枢動自在に取付けられているので、電解質膜１３Ａと第１基材ＳＡとの距離と、電解質膜１３Ｂと第２基材ＳＢとの距離とが異なる場合であっても、この距離の差分ｄに応じて、連結部２１が枢動する。これにより、各第１弾性体３０Ａ、３０Ｂの圧縮変形量を近づけることができる。この結果、第１および第２成膜ユニット１０Ａ、１０Ｂの電解質膜１３Ａ、１３Ｂで押圧する押圧力をより均一にすることができる。
【００４１】
２．成膜装置１を用いた成膜方法について
以下に本実施形態に係る成膜装置１を用いた成膜方法を、図１Ａ、図１Ｂ、図２Ａ〜図２Ｃを参照しながら説明する。
【００４２】
まず、図１Ａに示すように、第１成膜ユニット１０Ａの電解質膜１３Ａと第２成膜ユニット１０Ｂの電解質膜１３Ｂのそれぞれに対向するように、載置台５０に第１基材ＳＡおよび第２基材ＳＢを配置する。次に、図１Ｂに示すように、押圧部２４を用いて、連結部２１を載置台５０に向かって下降させる。
【００４３】
本実施形態では、図１Ａに示す状態では、電解質膜１３Ａと第１基材ＳＡとの距離はＤであり、電解質膜１３Ｂと第２基材ＳＢとの距離に比べて短く、その距離の差分はｄである。したがって、まず、連結部２１を降下させ、連結部２１が押圧方向に距離Ｄだけ変位すると、第１成膜ユニット１０Ａの電解質膜１３Ａが、第１基材ＳＡの表面に接触する。
【００４４】
さらに、連結部２１を載置台５０に向かってさらに下降させると、第１成膜ユニット１０Ａの第１弾性体３０Ａと第２弾性体１７Ａが押圧方向に弾性変形するとともに、連結部２１がピン２１ｃを中心に枢動する。これにより、図２Ａに示すように第１基材ＳＡの押圧力が増加する。
【００４５】
連結部２１を載置台５０に向かってさらに下降させると、第２成膜ユニット１０Ｂの電解質膜１３Ｂが、第２基材ＳＢの表面に接触し、さらなる降下で、第２成膜ユニット１０Ｂの第１弾性体３０Ｂと第２弾性体１７Ｂが弾性変形する。この結果、第１および第２基材ＳＡ、ＳＢの押圧力が増加する。これに加えて、第１弾性体３０Ａ、３０Ｂの圧縮変形量に応じて、連結部２１が枢動する。
【００４６】
このようにして、第１および第２成膜ユニット１０Ａ、１０Ｂの第１弾性体３０Ａ、３０Ｂは、個別に弾性変形（圧縮変形）する。これにより、１つの連結部２１に対して、第１および第２成膜ユニット１０Ａ、１０Ｂの電解質膜１３Ａ、１３Ｂを、押圧方向に独立して変位させることができる。
【００４７】
このような結果、電解質膜１３Ａと第１基材ＳＡとの距離と、電解質膜１３Ｂと第２基材ＳＢとの距離との差分ｄを、各第１弾性体３０Ａ、３０Ｂの弾性変形により吸収することができる。さらに、第１および第２成膜ユニット１０Ａ、１０Ｂの電解質膜１３Ａ、１３Ｂで、第１および第２基材ＳＡ、ＳＢの表面を均一に押圧することができる。
【００４８】
一方、図２Ｃに示す比較例に係る成膜装置の如く、第１弾性体３０Ａ、３０Ｂを設けない場合には、第１および第２成膜ユニット１０Ａ、１０Ｂは、シール材である第２弾性体１７Ａ、１７Ｂのみの圧縮変形により、その差分ｄが吸収される。したがって、図２Ｃに示すグラフのように、第２基材ＳＢに作用する押圧力が目標圧力に到達した際には、第１基材ＳＡに作用する押圧力は、図２Ａに示す本実施形態のものよりも高くなってしまう。
【００４９】
したがって、図１Ａおよび図２Ａに示す成膜装置１とは異なり、図２Ｂに示すように、連結部が押圧部に枢着されていない変形例に係る成膜装置１であっても、成膜装置１に第１弾性体３０Ａ、３０Ｂを備えているので、成膜時において、第１基材ＳＡに作用する押圧力を第２基材ＳＡの目標圧力に近づけることができる。
【００５０】
これに加えて、図１Ａおよび図２Ａに示す本実施形態では、連結部２１が押圧部２４に枢着されているので、上述した距離の差分ｄに応じて、連結部２１が枢動することにより、各第１弾性体３０Ａ、３０Ｂの圧縮変形量をより近づけることができる。この結果、第１および第２成膜ユニット１０Ａ、１０Ｂの電解質膜１３Ａ、１３Ｂで押圧する押圧力をより均一にすることができる。
【００５１】
そして、このような押圧状態を維持しながら、第１成膜ユニット１０Ａの電源部１６Ａで陽極１１Ａと第１基材ＳＡとの間に電圧を印加し、第２成膜ユニット１０Ｂの電源部１６Ｂで陽極１１Ｂと第２基材ＳＢとの間に電圧を印加する。電解質膜１３Ａ、１３Ｂは、金属溶液ＬＡ、ＬＢに接触しているので、電解質膜１３Ａ、１３Ｂに金属イオンが含有されており、この含有した金属イオンが、第１および第２基材ＳＡ、ＳＢの表面で、還元される。これにより、第１および第２基材ＳＡ、ＳＢの表面に均一な金属皮膜ＦＡ、ＦＢを成膜することができる。
【００５２】
以下に、図３Ａ〜図３Ｄを参照し、図２Ｂに示す成膜装置１の第１および第２成膜ユニット１０Ａ、１０Ｂの圧縮変形量Δｘｒ１、Δｘｒ２と、液収容部１５Ａ、１５Ｂ内の金属溶液ＬＡ、ＬＢの液圧ｐ１、ｐ２を算出する。
【００５３】
ここで、第１成膜ユニット１０Ａの電解質膜１３Ａから第１基材ＳＡまでの距離がＤであり、第２成膜ユニット１０Ｂの電解質膜１３Ｂから第２基材ＳＢまでの距離がＤ＋ｄであるとき、連結部２１の押圧方向の変位ｘを０とする。以下、変位ｘを「押圧方向の変位」という。
【００５４】
（Ａ）押圧方向の変位ｘ≦距離Ｄのとき
このときには、図３Ａおよび図３Ｂに示すように、成膜装置１の第１および第２成膜ユニット１０Ａ、１０Ｂのいずれも、第１および第２基材ＳＡ、ＳＢを押圧していない。したがって、このときは、成膜装置１には、第１および第２基材ＳＡ、ＳＢからの反力は作用していない。
【００５５】
（Ｂ）距離Ｄ＜押圧方向の変位ｘ≦距離Ｄ＋ｄのとき
このときには、第１成膜ユニット１０Ａが第１基材ＳＡを押圧し、第２成膜ユニット１０Ｂが第２基材ＳＢに接触しこれを押圧していない状態（図３Ｂから図３Ｃまでの状態）である。第１成膜ユニット１０Ａの第２弾性体１７Ａのばね定数をｋｅ１とし、金属溶液ＬＡのばね定数をｋｗ１としたときに、これらを並列ばねとみなすことができる。これらの合成ばねのばね定数ｋａ１を以下の式（１）のように示すことができる。なお、第２弾性体１７Ａは、その素材の圧縮弾性率から算出した値である。
【００５６】
2020180352.tif 000003
【００５７】
さらに、第１弾性体３０Ａと上記合成ばねとは直列ばねとみなすことができる。第１弾性体３０Ａのばね定数をｋｓ１としたときに、第１弾性体３０Ａと上記合成ばねとの合成ばねのばね定数ｋｂ１を以下の式（２）のように示すことができる。
【００５８】
2020180352.tif 000004
【００５９】
この時、第１成膜ユニット１０Ａの電解質膜１３Ａが第１基材ＳＡに接触した時点からの連結部２１の押圧方向の変位量をｘとすると、押圧部２４による押圧荷重Ｆと、第１基材ＳＡから電解質膜１３Ａに作用する反力Ｒ１と、を以下の式（３）で表すことができる。
【００６０】
2020180352.tif 000005
【００６１】
以上の結果から、液収容部１５Ａの開口部の面積をＡｒとし、液収容部１５Ａの金属溶液ＬＡの体積をＶｒとし、金属溶液ＬＡの体積弾性係数をＫＷとすると、第１成膜ユニット１０Ａの圧縮変形量Δｘｒ１と、液収容部１５Ａの金属溶液ＬＡの液圧ｐ１とを以下の式（４）および式（５）で表すことができる。
【００６２】
2020180352.tif 000006
【００６３】
（Ｃ）押圧方向の変位ｘ＞距離Ｄ＋ｄのとき
このときには、第１成膜ユニット１０Ａが第１基材ＳＡを押圧し、第２成膜ユニット１０Ｂが第２基材ＳＢを押圧している状態（図３Ｄの状態）である。第１基材ＳＡから電解質膜１３Ａに作用する反力Ｒ１と第２基材ＳＢから電解質膜１３Ｂに作用する反力Ｒ２とから、押圧部２４による押圧荷重Ｆを以下の式（６）で表すことができる。
【００６４】
2020180352.tif 000007
【００６５】
さらに、式（３）に示す右辺の式から、第２成膜ユニット１０Ｂが接触した以降に発生した反力Ｒ１’が加味されるので、第１基材ＳＡから電解質膜１３Ａに作用する反力Ｒ１を、以下の式（７）のように表すことができる。
【００６６】
2020180352.tif 000008
【００６７】
同様に、第２成膜ユニット１０Ｂの第２弾性体１７Ｂのばね係数をｋｅ２とし、金属溶液ＬＢのばね係数をｋｗ２としたときに、これらを並列ばねとみなすことができる。これらの合成ばねのばね定数ｋａ２を、以下の式（８）のように示すことができる。
【００６８】
2020180352.tif 000009
【００６９】
さらに、第２成膜ユニット１０Ｂの第１弾性体３０Ｂと上記合成ばねとは直列ばねとみなすことができる。第１弾性体３０Ｂのばね係数をｋｓ２とし、第１弾性体３０Ｂと上記合成ばねとの合成ばねのばね定数ｋｂ２を以下の式（９）のように示すことができる。
【００７０】
2020180352.tif 000010
【００７１】
これらの式から、第１基材ＳＡから電解質膜１３Ａに作用する反力Ｒ１と、第２基材ＳＢから電解質膜１３Ｂに作用する反力Ｒ２とを、以下の式（１０）および式（１１）のように示すことができる。
【００７２】
2020180352.tif 000011
【００７３】
式（１０）および式（１１）で算出したＲ１、Ｒ２と、上述したｋｓ１、ｋａ１、ｋｓ２、ｋａ２から、第１および第２成膜ユニット１０Ａ、１０Ｂの圧縮変形量Δｘｒ１、Δｘｒ２と、液収容部１５Ａ、１５Ｂ内の金属溶液Ｌ１、Ｌ２の液圧ｐ１、ｐ２を以下の式（１２）〜式（１５）で表すことができる。なお、式（１２）と式（４）は同じであり、式（１３）と式（５）は同じであるが、これらの式に代入されるＲ１の値が異なる。
【００７４】
2020180352.tif 000012
【００７５】
ここで、式（１０）〜式（１５）を用いて、第１弾性体３０Ａ、３０Ｂのばね係数を変化させ、上述した距離の差分ｄを変化させた際の第１および第２成膜ユニット１０Ａ、１０Ｂの液圧の差圧（圧力差）を算出した。さらに、そのばね定数に応じたばねの変位も算出した。この結果を図４に示す。第１弾性体３０Ａ、３０Ｂの弾性係数に同じ値を用い、第１成膜ユニット１０Ａおよび第２成膜ユニット１０Ｂの第２弾性体１７Ａ、１７Ｂの弾性係数に同じ値を用い、金属溶液ＬＡ、ＬＢの弾性係数に同じ値を用いた。
【００７６】
図４に示すように、差分ｄが１ｍｍある場合では、第１弾性体のばね定数を１．０×１０４Ｎ／ｍ以下とすることで、圧力差を０．１ＭＰａ（圧力差のバラツキを１０％程度）にすることができることがわかった。しかしながら、ばね定数をさらに小さくすると、ばねの変位が０．１ｍを超えるため、好ましいとは言い難い。以上の結果から、距離の差分ｄが１ｍｍ以下である場合、第１弾性体のばね定数を１．０×１０４Ｎ／ｍ程度にすることが好ましいといえる。
【００７７】
以上、本発明の実施の形態を詳述してきたが、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があっても、それらは本発明に含まれるものである。
【００７８】
本実施形態では、成膜する基材の数に応じて成膜ユニットを設けた。具体的には、本実施形態では、２つの基材を同時に成膜する際に、成膜ユニットとして、２つの成膜ユニットを、それぞれ第１弾性体を介して連結部に連結した。しかしながら、３つ以上の基材を同時に成膜する際、または、１つの基材に３カ所以上同時に成膜する際に、これらの数に応じた３以上の成膜ユニットを、それぞれ第１弾性体を介して連結部に連結してもよい。
【符号の説明】
【００７９】
１：成膜装置、１０Ａ：第１成膜ユニット（成膜ユニット）、１０Ｂ：第２成膜ユニット（成膜ユニット）、１１Ａ，１１Ｂ：陽極、１３Ａ，１３Ｂ：電解質膜、１５Ａ，１５Ｂ：液収容部、１７Ａ，１７Ｂ：第２弾性体、２０：押圧装置、２１：連結部、２４：押圧部、１６Ａ，１６Ｂ：電源部、３０Ａ，３０Ｂ：第１弾性体、ＬＡ，ＬＢ：金属溶液、ＳＡ：第１基材、ＳＢ：第２基材
【図１Ａ】
2020180352.tif 000013
【図１Ｂ】
2020180352.tif 000014
【図２Ａ】
2020180352.tif 000015
【図２Ｂ】
2020180352.tif 000016
【図２Ｃ】
2020180352.tif 000017
【図３Ａ】
2020180352.tif 000018
【図３Ｂ】
2020180352.tif 000019
【図３Ｃ】
2020180352.tif 000020
【図３Ｄ】
2020180352.tif 000021
【図４】
2020180352.tif 000022