(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性基材上に導電性炭素微粒子が分散固定されてなる非連続な微小領域と、導電性基板上の該領域以外に堆積された非晶質炭素膜からなる連続した領域とを有し、前記の導電性炭素粒子からなる微小領域の表面と、前記の非晶質炭素膜からなる連続した領域の表面とが、同一平面をなしていることを特徴とする非晶質炭素膜積層部材。
【請求項２】
前記導電性炭素微粒子の体積電気抵抗率が１０６Ω・ｃｍより低い請求項１に記載の非晶質炭素膜積層部材。
【請求項３】
前記導電性炭素粒子が、カーボングラファイト又はカーボンブラックからなる請求項１又は２に記載の非晶質炭素膜積層部材。
【請求項４】
前記非晶質炭素膜を最上層とする、部品搬送用部材、部品整列用部材又は部品保管用部材であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の非晶質炭素膜積層部材。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の非晶質炭素膜積層部材の製造方法であって、
（１）導電性基材上に、導電性炭素微粒子を前記の微小領域のみに分散固定する工程と、（２）該導電性炭素微粒子が固定された基板の表面に非晶質炭素を堆積させる工程と、（３）該非晶質炭素膜の表面と導電性炭素微粒子の表面とが同一平面となるように平坦化する工程をこの順に含むことを特徴とする非晶質炭素膜積層部材の製造方法。
【請求項６】
前記（１）の工程を、導電性基板上に、所定の開口を有するメッシュ又はスクリーン版を配置し、その上から、導電性炭素粒子を含有する塗布剤を噴霧することにより行うことを特徴とする請求項５に記載の非晶質炭素膜積層部材の製造方法。
【請求項７】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の非晶質炭素膜積層部材の製造方法であって、
（１´）導電性基板上の、前記微小領域以外の領域に非晶質炭素を堆積させる工程と、（２´）導電性基板上の、非晶質炭素が堆積されていない前記微小領域に導電性炭素微粒子を固定させる工程と、（３´）該非晶質炭素膜の表面と導電性炭素微粒子の表面とが同一平面となるように平坦化する工程をこの順に含むことを特徴とする非晶質炭素膜積層部材の製造方法。
【請求項８】
前記（１´）の工程を、導電性基板上に所定の開口を有するマスクを配置し、その上から、マスキング材料を塗布、または噴霧して、マスクのネガパターン状にマスキング材料による保護膜を形成した後、マスクを外して、導電性基板表面に非晶質炭素膜を堆積させ、その後、マスキング材料による保護膜部分及び該保護膜上に成膜された非晶質炭素膜を剥離することにより行うことを特徴とする請求項７に記載の非晶質炭素膜積層部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非晶質炭素膜積層部材及びその製造方法に関し、特に、導電性を向上させた非晶質炭素膜を基材への被覆材として用いた非晶質炭素膜積層部材及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
非晶質炭素膜又はシリコン等を含む非晶質炭素膜（以下、これらをまとめて「非晶質炭素膜」という。）は、硬く耐摩耗性に優れ、摩擦係数が小さく、凝着防止性も有しており、基材の表面に高機能を付与することができ、小型部品の搬送用フィーダやキャリア、ハンドリング用のトレイなどを中心に、広い産業分野、用途で利用され始めている。
【０００３】
非晶質炭素膜は、膜厚などの成膜条件・原料ガスや後処理にも依存するが、その体積電気抵抗率は１０８〜１０１２Ω・ｃｍ程度であって、絶縁体より若干低い程度である。このため、非晶質炭素膜を前述の搬送用のフィーダやキャリア、ハンドリング用のトレイなどの被覆材として用いる際に、一般的な方法として基材上に非晶質炭素膜を薄く形成し、基材をアースすることにより、ワークが非晶質炭素膜と接触することで発生する静電気を、薄い非晶質炭素膜、さらには基材を通じてアースに除去し、基材上に被覆した非晶質炭素膜へのワークの静電気付着を防止しできていた。
しかし、非晶質炭素膜に接触し摺動する部品のサイズが、例えば０４０２型（縦幅０．４ｍｍ×横幅０．２ｍｍ×厚み０．２ｍｍ）のチップ抵抗や積層セラミックコンデンサ等の登場など微小化するに従い、従来の非晶質炭素膜の静電気除去能力では不十分となり、静電気による非晶質炭素膜表面への付着・残留などの現象が確認されるようになってきた。
今日では携帯型電子機器が多くなり、使用される部品もどんどん微小化している現状がある。このような状況において、微小部品の生産過程に於ける部品搬送、部品加工のための整列、保管等の工程で部品の貼り付きによる残留が発生することは、性能の異なる部品の異種性能ロットへの混入や、生産ロット間の混入によるトレサビリティーの消失などの問題を惹起させ、生産工程の品質管理に重大な問題を引き起こすようになってきた。
【０００４】
また、非晶質炭素膜自体も、シリコンを含有する非晶質炭素膜など通常の非晶質炭素膜に比べて電気抵抗の若干大きいものが下地密着層として用いられる。或いは、非晶質炭素膜の耐久性を高めるため、より厚く膜を構成するようになってきている現状がある。
【０００５】
一方、他の耐磨耗・凝着防止、低摩擦の表面処理として、いわゆる「導電性アルマイト」と称される、アルミニウム、またはアルミニウム合金の素材に陽極酸化処理をより薄めに行い、帯電量を抑制した１０６Ω・ｃｍ程度の体積電気抵抗率を有しているものも存在するが（特許文献１参照）、非晶質炭素膜のような優れた耐磨耗性や低摩擦性などの機能は発現できていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２９１２５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
１９９０年代以降に登場した携帯電話やデジタルカメラなどの小型電子機器に使用される電子部品は、表面実装タイプ（チップ型）と呼ばれ、非常に小さい部品が用いられている。このようなチップ状電子部品は、チップ抵抗、チップＬＥＤ、チップコンデンサなどと呼ばれ、大きさにより、分類されるが、現在ではさらに部品の小型化が進み、０６０３（縦幅０．６ｍｍ×横幅０．３ｍｍ×厚み０．３ｍｍ）、０４０２（縦幅０．４ｍｍ×横幅０．２ｍｍ×厚み０．２ｍｍ）、といった超小型、軽量部品、すなわち０．４〜０．１ｍｇ程度の搬送又は貯蔵ワークが登場してくると、従来に比較し、一層微弱な静電気でもワークの基材付着は発生しやすくなり、より小さな体積電気抵抗率を有する基材が要求されるようになってきた。
このような低い体積電気抵抗率を有する基材の要求は、電子部品に限定される訳ではなく、機械加工部品、粉体、その他多様なワーク、多様な産業分野に及んでいる。
加えて、特に電子部品においては静電気の蓄積によって部品故障が発生してしまうものも多い。さらには、電子部品の絶縁抵抗測定や静電容量測定、その他電気特性検査に供される電気的な接触端子(プローブ等)などは、その元来の用途用法上、低い電気抵抗率が要求されるものが多い。
そこで、各種基材に被覆される非晶質炭素膜の電気伝導性を向上させる工夫がより一層必要である。
【０００８】
本発明は、簡単な構成で、しかも安価に製造可能であり、微小電子部品などの搬送・整列・貯蔵において、耐摩耗性を損なわずに導電性、除電性の高い非晶質炭素膜積層部材及びその製造方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
そこで、本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、以下のような手段を確立した。すなわち、導電性基材上の表面に被覆される非晶質炭素膜部分と、基材にアースされた１０６Ω・ｃｍより低い体積電気抵抗率を有する導電性炭素微粒子が「飛び飛びの部分」の状態で表面に存在する部分とを設けることにより、小型部品などのワークの静電気を帯びる少なくとも一部分が、ワークの移動経路含め、上記導電性物質と接点を取ることが可能となり、当該接点を通じて通電、除電が可能となることを見出した。また、この飛び飛びに配置される導電性物質が、非晶質炭素膜と同様に低摩擦係数や、軟質金属凝着防止性を有しており、非晶質炭素膜本来の機能を損なうことがないことも判明した。
【００１０】
本発明はこれらの知見に基づいて完成に至ったものであり、本発明によれば、以下の発明が提供される。
［１］導電性基材上に導電性炭素微粒子が分散固定されてなる非連続な微小領域と、導電性基板上の該領域以外に堆積された非晶質炭素膜からなる連続した領域とを有し、前記の導電性炭素粒子からなる微小領域の表面と、前記の非晶質炭素膜からなる連続した領域の表面とが、同一平面をなしていることを特徴とする非晶質炭素膜積層部材。
［２］前記導電性物質の体積電気抵抗率が１０６Ω・ｃｍより低い［１］記載の非晶質炭素膜積層部材。
［３］前記導電性炭素粒子が、カーボングラファイト又はカーボンブラックからなる［１］又は［２］に記載の非晶質炭素膜積層部材。
［４］前記非晶質炭素膜を最上層とする、部品搬送用部材、部品整列用部材又は部品保管用部材であることを特徴とする［１］〜［３］のいずれか１項に記載の非晶質炭素膜積層部材。
［５］［１］〜［４］のいずれか１項に記載の非晶質炭素膜積層部材の製造方法であって、
（１）導電性基材上に、導電性炭素微粒子を前記の微小領域のみに分散固定する工程と、（２）該導電性炭素微粒子が固定された基板の表面に非晶質炭素を堆積させる工程と、（３）該非晶質炭素膜の表面と導電性炭素微粒子の表面とが同一平面となるように平坦化する工程をこの順に含むことを特徴とする非晶質炭素膜積層部材の製造方法。
［６］前記（１）の工程を、導電性基板上に、所定の開口を有するメッシュ又はスクリーン版を配置し、その上から、導電性炭素粒子を含有する塗布剤を噴霧することにより行うことを特徴とする［５］に記載の非晶質炭素膜積層部材の製造方法。
［７］［１］〜［４］のいずれか１項に記載の非晶質炭素膜積層部材の製造方法であって、
（１´）導電性基板上の、前記微小領域以外の領域に非晶質炭素を堆積させる工程と、（２´）導電性基板上の、非晶質炭素が堆積されていない前記微小領域に導電性炭素微粒子を固定させる工程と、（３´）該非晶質炭素膜の表面と導電性炭素微粒子の表面とが同一平面となるように平坦化する工程をこの順に含むことを特徴とする非晶質炭素膜積層部材の製造方法。
［８］前記（１´）の工程を、導電性基板上に所定の開口を有するマスクを配置し、その上から、マスキング材料を塗布、または噴霧して、マスクのネガパターン状にマスキング材料による保護膜を形成した後、マスクを外して、導電性基板表面に非晶質炭素膜を堆積させ、その後、マスキング材料による保護膜部分及び該保護膜上に成膜された非晶質炭素膜を剥離することにより行うことを特徴とする［７］に記載の非晶質炭素膜積層部材の製造方法。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、静電気の除電効果を保持し、被搬送・整列・貯蔵等摩擦の生じるワークの接触による静電気による付着を起さず、かつ、硬く耐摩耗性に優れ、摩擦係数の少ない表面状態を形成できる。このため、部品の搬送用フィーダやキャリア、ハンドリング用のトレイなどに帯電防止機能、耐磨耗性、耐凝着性を同時に付与できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１（ａ）】本発明の非晶質炭素膜積層部材を模式的に記載した断面図
【図１（ｂ）】本発明の非晶質炭素膜積層部材と微小電子部品の電極との関係を模式的に記載した平面図
【図２（ａ）】グラファイトの微粒子を含有するスプレー塗布剤を噴霧したステンレス鋼ＳＵＳ３０４  ２Ｂ材表面を観察した、倍率３０倍の写真（右側のほぼ半分：金属メッシュで被覆されていない部分、左側のほぼ半分：金属メッシュで被覆された部分）。
【図２（ｂ）】図２（ａ）の、倍率１５０倍の写真
【図３（ａ）】ステンレス鋼ＳＵＳ３０４  ２Ｂ材表面を金属メッシュで被覆された表面部分（実施例１用）の状態を観察した、ＣＣＤ拡大写真（非晶質炭素膜表面を焦点としたもの、倍率２０００倍）
【図３（ｂ）】図３（ａ）の、グラファイトを焦点としたＣＣＤ拡大写真（倍率２０００倍）
【図４（ａ）】ステンレス鋼ＳＵＳ３０４  ２Ｂ材表面に金属メッシュで被覆されていない部分にグラファイトを形成し、その表面に非晶質炭素膜を形成した状態を観察した、倍率５００倍のＣＣＤ拡大写真
【図４（ｂ）】図４（ａ）の、倍率２０００倍の写真
【図５（ａ）】ステンレス鋼ＳＵＳ３０４  ２Ｂ材表面に金属メッシュで被覆して、グラファイトを形成し、その表面に非晶質炭素膜を形成し、その表面を不織布により表面が覆われたバレンで平面を均すように乾拭きした後の本発明の実施例１の表面状態を確認した倍率５００倍のＣＣＤ写真
【図５（ｂ）】図５（ａ）の、倍率２０００倍の写真
【図６（ａ）】非晶質炭素膜のみが形成された比較例の非晶質炭素膜積層部材の摩擦磨耗試験の結果を示す図
【図６（ｂ）】非晶質炭素膜のみが形成された比較例の非晶質炭素膜積層部材の摩擦磨耗試験のボールの軌跡のＣＣＤ写真
【図７（ａ）】本発明の実施例１の摩擦磨耗試験の結果を示す図
【図７（ｂ）】本発明の実施例１の摩擦磨耗試験のボールの軌跡のＣＣＤ写真
【図８】本発明の実施例１の摩擦磨耗試験のボールの軌跡上に点在するグラファイト部分のＣＣＤ拡大写真
【図９】本発明の実施例３のグラファイトの微粒子を含有するスプレー塗布剤を噴霧した後の表面を観察したＣＣＤ拡大写真
【図１０】本発明の実施例３の超音波洗浄した後の非晶質炭素膜を形成した表面状態を観察したＣＣＤ拡大写真
【図１１】実施例における、４端子法による電気抵抗の測定の概要を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の非晶質炭素膜積層部材について、図を用いて説明する。
図１は、本発明の非晶質炭素膜積層部材を模式的に記載した図であり、（ａ）は、その断面図であり、（ｂ）は、微小電子部品の電極と点在する導電性炭素微粒子との関係が分かるように示した平面図であって、本発明の非晶質炭素膜積層部材における、導電性炭素微粒子が分散固定されてなる非連続な微小領域の露出表面を示している。図中、１０は、導電性基材、２０は、導電性炭素微粒子が分散固定されてなる非連続な微小領域、３０は、非晶質炭素膜からなる連続した領域、４０は、積層セラミックコンデンサ、４０ａは、積層セラミックコンデンサの両端部側に形成された電極、をそれぞれ示している。
【００１４】
図１（ａ）の断面図に示されるように、本発明の非晶質炭素膜積層部材は、導電性基材（１０）上に導電性炭素微粒子が分散固定されてなる非連続な微小領域（２０）と、導電性基板（１０）上の該領域以外に堆積された非晶質炭素膜からなる連続した領域（３０）とを有し、前記の導電性炭素微粒子からなる微小領域（２０）の表面と、前記の非晶質炭素からなる連続した領域（３０）の表面とが、同一平面をなしているものである。
図１（ａ）に示されているように、本発明の非晶質炭素膜積層部材において、導電性炭素微粒子の微小領域（２０）の下側は、導電性基材（１０）上に接触している、または電気的導通が確保されていることが重要である。
【００１５】
また、導電性炭素微粒子が分散固定されてなる非連続な微小領域（２０）の露出表面は、微小電子部品などの搬送・整列・貯蔵において、例えば、微小電子部品の両端部側に形成された電極幅と同等か、それより狭い範囲の間隔で点在していることが最も好ましい。特に、微小領域（２０）が電極幅と同等か、それより狭い範囲の間隔で点在していると、徐電アース回路ができる。このことによって、微小電子部品に帯電した静電気がアース側に流れ、微小電子部品に帯電した静電気の徐電が可能になる。
図１（ｂ）では、０４０２型の積層セラミックコンデンサ（４０）を搬送する部材として用いる例を示している。該図に示すとおり、非連続な微小領域（２０）の露出表面は、２００μｍの範囲内で、耐磨耗性が損なわれない範囲の比表面積に収まっていることが好ましい。
このように、本発明の非晶質炭素膜積層部材における非連続な微小領域（２０）の露出表面は、扱う微小電子部品などの大きさによって、変化させることができる。また、扱う微小電子部品を共用する場合、最も微小の電子部品の大きさに合わせておけば良い。
【００１６】
本発明において、導電性基板（１０）は、ステンレス鋼（ＳＵＳ）、あるいは鉄、銅、アルミニウムなどの金属やそれらの合金等、またはそれらへの金属めっき被覆物、導電性（制電性）のゴムや樹脂（ゴムや樹脂に導電性の材料を混煉するなどしたもの）、炭素素材などの材料が、用いられ、用途に応じて適宜選択して用いられる。
また、導電性基板には、その表面に直接、導電性炭素微粒子が固定され、且つ非晶質炭素膜が堆積されていても良いが、導電性を有するものであれば、接着層などの中間層を有するものであってもよい。
【００１７】
本発明の一実施形態にかかる導電性炭素微粒子としては、グラファイトやカーボンブラックなどの微粒子を用いることができる。導電性炭素微粒子は、本発明の趣旨に反しない範囲で任意に選定できる。以下に述べる非晶質炭素膜を堆積した際に、導電性炭素微粒子の一部又はその集合体の一部が、該非晶質炭素膜に埋没せずに、露出し得る程度の大きさのものが用いられ、好ましくは、該微粒子の直径は、１００ｎｍ〜１１μｍである。また、導電性炭素微粒子の形状は特に限定されず、必ずしも粒状である必要はなく、例えばカーボンナノチューブのように螺旋状のものなどでも良い。
【００１８】
本発明の一実施形態にかかる非晶質炭素膜（ａ−Ｃ：Ｈ膜）は、前記基板上に直接、或いは、他の層を介して形成されるものであって、炭素（ｃ）及び水素（Ｈ）を主成分とするものである。また、本発明の他の実施形態においては、これに、必要に応じて、ケイ素（Ｓｉ）、酸素（Ｏ）、窒素（Ｎ）、の各元素を単独で、或いは組み合わせて含有させることにより、非晶質炭素膜に官能基を付与することもできる。
当該膜中にＳｉを含有する場合、その含有量は概ね１〜４５原子％、好ましくは４〜３０原子％であり、当該膜中に酸素を含有する場合、その含有量は概ね０．１〜５０原子％、好ましくは４〜４０原子％であり、当該膜中に窒素を含有する場合、その含有量は０．１〜２０原子％、好ましくは、０．５〜１５原子％である。
また、本発明の一実施形態にかかるａ−Ｃ：Ｈ膜の膜厚は特に限定されないが、少なくとも５０ｎｍ〜１０μｍであるのが好ましく、更に好ましくは０．５〜３μｍである。５０ｎｍより薄い膜になると膜の連続性がなくなり、１０μｍより厚くなると膜の応力剥離が起こるようになるため、この範囲内にするのが好ましい。成膜時間や安定性を考慮すると、０．５〜３μｍの範囲にするのが、本発明の適用に最適である。
【００１９】
以下、前記の非晶質炭素膜積層部材の製造方法について、代表的な方法を説明する。
第一の方法は、（１）導電性基材上に、導電性炭素微粒子を前記の微小領域のみに分散固定する工程と、（２）該導電性炭素微粒子が固定された基板の表面に非晶質炭素を堆積させる工程と、（３）該非晶質炭素膜の表面と導電性炭素微粒子の表面とが同一平面となるように平坦化する工程とからなる方法である。
【００２０】
前記（１）の導電性基材上に、導電性炭素微粒子を前記の微小領域のみに固定する方法は、特に限定されないが、例えば、該基板上に、所定の開口を有するメッシュ又はスクリーン版を配置し、その上から、導電性炭素粒子を含有するスプレー塗布剤などを噴霧する等の方法が挙げられる。
使用されるスクリーン又はメッシュの開口の大きさは、１０〜５００μｍであり、また、用いられるスクリーン又はメッシュの材質は、被接触物である微小部品等の形状に応じた必要間隔で、飛び飛びの開口パターンを有していれば良く、ステンレス鋼（ＳＵＳ）、あるいはＮｉ、銅、アルミニウムその他の金属やそれらの合金、また、乳剤やポリエステルその他の樹脂、ゴム、紙、セルロースや合成繊維、無機材料等、素材は特に限定されない。スプレー塗布剤などを噴霧し、塗布材が十分乾燥し、初期の導電性炭素粒子と基材の密着が取れた段階で、導電性微粒子と基材の接触をより確実にする為、バレンなどで導電性炭素粒子をその上部から基材方向に軽く圧縮することも可能である。
【００２１】
前記（２）の非晶質炭素膜を堆積する方法についても、ＰＶＤ法やＣＶＤ法等、特に限定されないが、反応ガスにより成膜する方法のプラズマＣＶＤ法を用いる方法が好ましい。また、本発明のａ−Ｃ：Ｈ膜の製造に用いるプラズマＣＶＤ法としては、高周波放電を用いる高周波プラズマＣＶＤ法や、直流放電を利用する直流プラズマＣＶＤ法、マイクロ波放電を利用するマイクロ波プラズマＣＶＤ法などが挙げられるが、ガスを原料とするプラズマ装置であればいずれでもかまわない。なお、成膜する際の基材温度、ガス濃度、圧力、時間などの条件は、作製する非晶質炭素膜の組成、膜厚に応じて、公知の方法で適宜設定される。
【００２２】
前記（３）の工程は、工具を用いて行うことも可能であるが、非晶質炭素膜が耐摩耗性に優れているが、導電性炭素微粒子は摩擦に対して脆弱であること、及び非晶質炭素膜と導電性炭素微粒子とは密着性に優れていることから、これらの表面を、不織布などで表面が覆われたバレンを用い、乾拭きするなどの簡単な手法により行うことができる。
【００２３】
第二の方法は、（１´）導電性基板上の、前記の微小領域以外の領域に非晶質炭素を堆積させる工程と、（２´）導電性基板上の、非晶質炭素が堆積されていない微小領域に導電性炭素微粒子を固定させる工程と、（３´）該非晶質炭素膜の表面と導電性炭素微粒子の表面とが同一平面となるように平坦化する工程とからなる方法である。
【００２４】
前記（１´）の導電性基板上の前記の微小領域以外の領域に非晶質炭素を堆積させる方法は、特に限定されないが、例えば、導電性基板上にマスクやメッシュを配置し、その上から水性の塗料等のスキング材料を噴霧して、マスクやメッシュのネガパターン状にマスキング材料による保護膜を形成した後に、マスクやメッシュを外して、基板表面に非晶質炭素膜を堆積させる方法が挙げられる。この手法によれば、その後、超音波洗浄などによって水性塗料部分及び該塗料上に成膜された非晶質炭素膜を剥離することで、マスクやメッシュと同じ様なパターンを有する非晶質炭素膜を得ることができる。
【００２５】
前記（２´）の工程は、このパターン状の非晶質炭素膜が形成された基板に対して、前記の（１）の工程と同様に、上から、導電性炭素粒子を含有するスプレー塗布剤などを噴霧する等の方法により、非晶質炭素膜が形成されていない領域に導電性炭素微粒子を固定することで行われる。
その後の前記（３´）の工程は、前記（３）の工程と同様である。
【００２６】
以上の第一の方法及び第二の方法は、いずれも、非晶質炭素膜と導電性炭素微粒子とが密着性に優れている点、及び非晶質炭素膜と導電性炭素微粒子の硬さ（脆さ）の違いを利用したものであって、導電性基板上に、導電性炭素微粒子からなる非連続な微小領域と、非晶質炭素膜からなる連続した領域と、を有し、それらの面が同一平面となる積層部材を製造するのに適した方法である。
【００２７】
また、第一の方法及び第二の方法ともにスプレー噴霧等により所望の被覆パターンを形成しており、使用されるスクリーン、マスクやメッシュなどの被覆物が、対象基材上に完全に密着していなくても、被覆物が基材表面から浮いた部分においてもスプレー噴霧材料の回りこみが比較的少ないので、プラズマ成膜プロセス時の被覆のように基材と被覆物との僅かな浮きから生じる隙間にプラズマが回り込んで膜を形成し、被覆物のパターンの転写に欠陥が生じる等の問題を考慮する必要が少ない。基材表面にうねりを伴うもの、浅い溝などを伴うものにも適用が可能である。
また、スプレー噴霧物ではパターン転写時に加熱を伴わないため、被覆物と基材の熱線膨張係数の相違によるパターンの位置ズレを起こすことも無い。
さらに、スプレー塗布は、真空プロセスではなく、開放された常圧の空間で実施されるので、例えば立体形状を有する基材の任意の面、部分を選択的に、該面に最も適切で必要なパターンの被覆で、任意の方向から順次表面処理行うことが可能となる。
【００２８】
さらに、本発明の製造方法は、めっきのように溶液の中でパターンニングが行われるものでもないため、溶液中に浸漬できない基材、また、一般的に酸性やアルカリ性を示すめっき液のような溶液に耐性を持たない基材でもパターンニングが容易に可能である。さらに、電解めっきのように基材に電圧を印加することが必要な場合、基材はめっきに要求されるレベルの導電性が必要であるが、スプレー方式では、基材の導電性を選ばない。
【実施例】
【００２９】
以下、本発明について、実施例及び比較例を用いて説明する。しかしながら、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
（実施例１、２）
１）基材上への非晶質炭素膜の形成
試料として、四角形の板状ステンレス鋼（オーステナイト系）ＳＵＳ３０４  ２Ｂ材  幅２０ｍｍ×長さ８０ｍｍ  厚さ０．６ｍｍの試料を準備した。
上記試料を平置きした後、試料の縦方向に半分だけ被覆されるように、ステンレス鋼ＳＵＳ製の＃６０金属メッシュ（線径０．１２ｍｍ、目開０．３ｍｍ）を、試料面上に配置し、グラファイトの微粒子を含有するスプレー塗布剤（株式会社オーテック製、商品名：ブラックルブ、電気伝導率：１０−３Ω・ｃｍ）を噴霧した。この試料を１５分間、室温で自然乾燥させた後、金属メッシュを除去し、ホットプレート上にて約２００℃で１０分間加熱した。
【００３０】
図２は、得られた試料の表面を観察した写真〔（ａ）：倍率３０倍、（ｂ）：倍率１５０倍〕であって、それぞれの写真の右側が、金属メッシュにて被覆されていない部分、左側が、被覆された部分である。
金属メッシュで被覆された部分は、特に、粒径１μｍ以上のグラファイト微粒子或いは粒子の二次粒子が、試料の表面に点在している状態が観察できた。また、金属メッシュにて被覆されていない部分は、グラファイトが連続面として試料表面を覆い、試料表面が露出していないことが確認できた。
該試料において、金属メッシュを被覆して、表面にグラファイトを点在させた試料部分を実施例１用試料とした。また、金属メッシュにて被覆せず、グラファイトが連続的に試料表面を覆っている部分を比較例１用試料とした。
さらに、別途、表面にグラファイト含有塗布剤を噴霧していない状態の実施例１、比較例１作成に使用したものと同じ試料を準備し、これを比較例２用試料とした。
【００３１】
実施例１用試料及び比較例１、２用試料に対して同時に、非晶質炭素膜を下記条件で成膜し、実施例１、比較例１及び比較例２の各試料とした。
・成膜装置：高圧ＤＣパルスプラズマＣＶＤ装置
・真空度：７×１０−４Ｐａ  
・原料ガス：トリメチルシラン  流量：３０ＳＣＣＭ  ガス圧：２Ｐａ
・印加電圧：−４ｋＶまで
・膜厚：５００ｎｍ
【００３２】
プラズマＣＶＤ法の場合、基材に付着した異物により異常放電が多発し、所定の印加電圧の印加に至らない場合や、異常放電により、電源回路に多大な損傷を負わせることが起こるが、今回の非晶質炭素膜の成膜時に、事前に噴霧したグラファイトに起因する異常放電は発生しなかった。これは、グラファイトが電気の良導体であるからと推定できる。  
【００３３】
以下に成膜した後の各試料のＣＣＤ拡大写真を示す。
先ず、図３は、実施例１用試料の金属メッシュにて被覆した部分の状態を観察したＣＣＤ拡大写真を示すものである（(ａ)倍率５００倍、(ｂ)倍率２０００倍）。これらの写真から、特にグラファイトの周辺へ影響を与えること無く、非晶質炭素膜が成膜されていることがわかる。
また、図４に、比較例１用試料の金属メッシュにて被覆しない部分の状態を観察したＣＣＤ拡大写真を示す（（ａ）倍率５００倍、（ｂ）倍率２０００倍）。図４から、基材を覆うように全面にグラファイト膜が存在することが確認でき。その上に非晶質炭素膜が成膜されたと推定できる。
【００３４】
２）不織布バレンによる乾拭
非晶質炭素膜形成後、実施例１用試料の表面と比較例１用試料の表面を、不織布にて全面が覆われたバレンを使用して乾拭きし、その表面状態を確認した。拭き取りに使用したバレンの不織布の摩擦面からは黒い粉状のものが観察され、形成した非晶質炭素膜に埋没することなく非晶質炭素膜表層表面（水平面）より上に凸となった部分のグラファイトがバレンにより非晶質炭素膜表層表面と水平面になるまでの部分が摩滅され、平坦化していることが確認された。
図５は、実施例１用試料の金属メッシュにて被覆した部分の状態を観察したＣＣＤ拡大写真である〔（ａ）倍率５００倍、（ｂ）倍率２０００倍〕。
【００３５】
実施例１の試料である図５の写真からわかるように、金属メッシュにて被覆した部分においては、基材表層に固定され、非晶質炭素膜の上部に突出していたグラファイトは、硬度が低いため、不織布バレンの空拭きで簡単に摩滅し、非晶質炭素膜の膜平面の水準までグラファイトが削られている。しかし、それ以上の非晶質炭素膜中に根ざした部分については、物理摩擦からの攻撃を周囲の硬い非晶質炭素膜が保護しているため、写真からはグラファイトが塗布されていた部分の基材が裸で露出した部分は確認できず、グラファイトの少なくとも一部がスプレー塗布した状態で基材上に残っているのが確認できた。
【００３６】
以上のことから、基材との導電性を確保する為に塗布された導電性であるグラファイトの突起部を覆うように絶縁性に近い非晶質炭素膜が形成されてしまっても、その基材としてのグラファイト粒子自体が柔らかいため、グラファイト粒子は削り取られ、グラファイトの表面を一時的に成膜時に覆った非晶質炭素膜は前記バレン等による平坦化時に破壊され、再度導電性のグラファイト成分自体が表面に露出できるような状態になり、当該グラファイトは塗布時の基材と接触しているため、非晶質炭素膜表層の接触物は、グラファイトの部分を通じて基材との電気的な導通を取ることが可能になることが判明した。
【００３７】
次いで、実施例１と同様に作成した試料（グラファイトを点在させ非晶質炭素膜を形成しバレンで表面を擦ったもの）、幅２0ｍｍ×長さ２０ｍｍサイズのものの電気抵抗を４端子法により測定した。
特に実施例１のような部分的に導電性のグラファイトが点在する試料の電気抵抗を計測するため、また、測定用の金属端子が薄膜である非晶質炭素膜を基材側に貫通しないよう、実施例１の試料表面との電気抵抗測定接触部には本来の被測定物との接触部である金属製端子部分表層に、導電性ゴム（（株）JSRマイクロテック製ショートゴム、幅１０ｍｍ×長さ１６ｍｍ×厚さ１．３５ｍｍ）を設けた。図１１にその概要を示す。
【００３８】
被測定物は前記の実施例１と同様の条件にて作成した試料、幅２0ｍｍ×長さ２０ｍｍサイズのものを、測定機下側に位置する接触部である導電性ゴム上に、実施例１試料の膜の形成されていない「裏面」側を接触させセット（実施例１試料の膜の形成されていない「裏面」側が下側の導電性ゴムに接触する配置）、上側の導電性ゴムを可動ステージにより下降させ、実施例１の試料の膜を形成した被測定物の面を上側の導電性ゴムで挟む形で測定を行った。
本測定では、本来得たい被測定物の電気抵抗以外に、
・導電性ゴムと被測定物の接触抵抗
・導電性ゴムの抵抗
・金属電極と導電性ゴムの接触抵抗
・金属電極の抵抗
・リード線と金属電極の接触抵抗
・リード線の抵抗
といったものが発生し、測定値に影響を及ぼす可能性がある。これらの影響を排除する為電気抵抗は４端子法により測定している。抵抗測定器はAgilent社製34420Aを使用した。
上記方法で実施例１と同様の試料の電気抵抗を５回計測した平均抵抗値は、２．９２Ωであり、基材と非晶質炭素膜表面の電気的導通が確保されていることが確認できた。
【００３９】
一方、比較例１の金属メッシュにて被覆しない部分においては、基材と非晶質炭素膜の間に、グラファイトの面となった層が介在し、非晶質炭素膜の密着は、当該グラファイト層の基材密着力に依存する関係となり、基材と物理的にのみ密着しており、モース硬度が１〜２と柔らかいグラファイト層は、非晶質炭素膜を通じて加えられる摩擦力によって簡単に基材から剥離してしまっているのが確認できた。
【００４０】
以上のことから、基材表面にグラファイト部分が点在し、このグラファイト部分が周囲の非晶質炭素膜に守られるように存在していることが重要であるといえる。
【００４１】
３）摩擦摩耗試験
以上の説明において、グラファイト部分が点在し、このグラファイト部分を取り囲む周囲の非晶質炭素膜の構造が工業的に実施できるのかを試すため、新東科学製、摩擦磨耗試験装置トライボギアHHS-2000を用いて、摩擦磨耗試験を実施した。摩擦磨耗試験の実験条件として、荷重は２０ｇと１００ｇとの２点間の傾斜加圧で実施した。また、試験雰囲気は、大気中とし、圧子移動速度は５ｍｍ/秒であり、圧子移動距離は、２０ｍｍ、サンプリンググレートは、２５Ｈｚまでとした。試料及びその他の条件は、以下に記述する。
【００４２】
摩擦磨耗試験の結果を示す。
試料は、実施例１の試料と、ステンレス鋼ＳＵＳの試料に非晶質炭素膜のみ成膜した比較例２の試料の２種とし、それぞれについて上記の条件で摩擦磨耗試験を行った。  
【００４３】
図６（ａ）に比較例２の摩擦磨耗試験の結果を示す。
比較例２のステンレス鋼ＳＵＳ３０４の試料に非晶質炭素膜のみをコートしたものは、５往復付近から摩擦係数が０．５μ程度まで上昇するが、その後は安定し、右肩にやや低下傾向で１００往復が終了している。
また、図６（ｂ）に示す摩擦摩耗試験のボールの軌跡のＣＣＤ写真（倍率５００倍）の観察によると、ボールの軌跡も変色はあるが、基材であるステンレス鋼ＳＵＳ表面は露出していない。
【００４４】
図７（ａ）に本発明の実施例１の試料の摩擦摩耗試験の結果を示す。
実施例１の試料は、前述の比較例２の試料の通常の非晶質炭素膜の成膜分と同等の摩擦係数で安定していることが確認できる。
この結果より、基材上に非晶質炭素膜と供に分散させたグラファイトが、摩擦・磨耗用途においても、その導電性の付与と引き換えに非晶質炭素膜固有の特徴である耐磨耗性や低摩擦係数をもつことを犠牲にしていないことが確認できる。
また、図７（ｂ）に示す摩擦摩耗試験のボールの軌跡のＣＣＤ写真（倍率５００倍）の観察によると、ボールの軌跡も基材であるステンレス鋼ＳＵＳの表面等は露出していないことが確認できる。
図８に、実施例１の試料の摩擦摩耗試験のボールの軌跡上に点在するグラファイト部分のＣＣＤ拡大写真（倍率５０００倍）を示す。ボールの軌跡上に存在するグラファイト部分についても、剥離、特にグラファイト部分のみの抜け、剥離が生じている部分は観察できない。
【００４５】
非晶質炭素膜表面上へのグラファイトの添加量は、非晶質炭素膜に行うマスキングの目開きや線径の大きさを制御することで所望のグラファイトの点在性や被膜面積などを変えることが可能である。
【００４６】
４）静電気による微小電子部品貼り付き状況の評価
本発明の効果を確認するため、周囲にツバ状の部品搬送ガイド（壁）のある「丸盆」形状で、該ツバの内径８０ｍｍΦのステンレス鋼（SUS３０４）製鏡面仕上げ（Ra：０．０５μｍ）の部品搬送用ボールフィーダーのワークの搬送面（ツバの内側、内径８０ｍｍΦ部分）に、下記の方法にてグラファイトの点在構造を持った非晶質炭素膜を作成した。
【００４７】
実施例１と同様の試料として、まず、該フィーダーに、ステンレス鋼ＳＵＳ製の＃６０金属メッシュ（線径０．１２ｍｍ、目開０．３ｍｍ）を、試料の上部前面に接触した形で金属メッシュを被覆し、グラファイト微粒子を含有するスプレー塗布剤（株式会社オーテック製、商品名：ブラックルブ）を噴霧した。
本試料を１５分間、室温で自然乾燥させた後、金属メッシュを除去しホットプレート上にて約１７０℃で１０分間加熱した。これを、実施例２の基材とする。
次に、比較例２と同様の比較用試料として、実施例２と同じ内径８０ｍｍΦのステンレス鋼（SUS３０４）製鏡面仕上げ（Ra：０．０５μｍ）部品搬送用フィーダを準備し、比較例３の基材とする。
【００４８】
実施例２及び比較例３の基材に対して同時に非晶質炭素膜を下記条件にて成膜した。
・成膜装置：高圧ＤＣパルスプラズマＣＶＤ装置
・真空度：７×１０−４Ｐａ  
・原料ガス：アセチレン  流量：３０ＳＣＣＭ  ガス圧：２Ｐａ
・印加電圧：−４ｋＶまで
・膜厚：５００ｎｍ
【００４９】
上記の非晶質炭素膜を形成後、実施例２の基材（グラファイト微粒子を点在させた後に非晶質炭素膜を形成したフィーダ）表面をバレンにて摩擦した後（実施例２）、室温２５℃、湿度２５％の環境下にて実施例２を、圧電体で振動する振動搬送装置にセットし、０４０２形状の基板実装用に外部電極端子の周面および端面がＳｎめっきで仕上げられた積層チップセラミック積層コンデンサ２０個を２５ｒｐｍで１０分間回転搬送させた後、取り外して実施例２の非晶質炭素膜の面が９０゜の傾斜（垂直）になるよう配設し、フィーダ上に静電気付着する０４０２形状の積層セラミックコンデンサの付着残留している部品数を数えた。
その結果、実施例２のフィーダ表面に積層セラミックコンデンサ付着は認められなかった。
上記と同様の方法で比較例３（非晶質炭素膜を形成したもの）についても積層セラミックコンデンサ２０個を２５ｒｐｍで１０分間回転搬送させた後、取り外して非晶質炭素膜の面が９０゜の傾斜（垂直）になるよう配設し、フィーダ上に静電気付着する０４０２形状の積層セラミックコンデンサの付着残留している部品数を数えた。比較例３の非晶質炭素膜を塗布したのみのフィーダ表面には１４個の部品付着が確認できた。
連続して、０４０２形状の積層セラミックコンデンサ（約０．１ｍｇ）２０個を２５ｒｐｍにて回転させ、３万回転時点にてフィーダ表面の状態を観察した。
実施例２には０４０２形状のコンデンサの静電気付着、および積層セラミックコンデンサ電極からのＳｎめっき（酸化スズ）による凝着付着は確認されなかった。
上記の評価結果から、基材上に非晶質炭素膜と供に形成される分散したグラファイト部分は、静電気除去、凝着物発生による部品張り付き防止に必要充分な電気伝導性、耐凝着防止性を保持しているのが確認できる。
【００５０】
（実施例３）
０４０２形状の積層セラミックコンデンサ（縦幅０．４ｍｍ×横幅０．２ｍｍ×厚み０．２ｍｍ）の投影面積の一番大きい立体面が完全に収容されない大きさの線径を持つマスクとして、フォトマスクでパターニングされ、エッチングで開口処理させ作成したメシュ格子状のステンレス鋼ＳＵＳ３０４製マスク、開口２００μｍ、線径１００μｍ、板厚５０μｍを準備した。
四角形で縦１０ｃｍ、横１０ｃｍ、厚さ５ｍｍのアルミニウム合金（Ａ２０１７）製で一部に切削加工にて凹状のスリット加工が円弧状に施された部品搬送用フィーダーのスリット含むワークの搬送面に、上記マスクを固定し、水性の塗料スプレー（大日本塗料製  サンデーペイント水性スプレー白）で塗料を噴霧した。
塗料のスプレー噴霧後ステンレス鋼ＳＵＳマスクを外すと、マスクのネガパターン状に塗料パターンがフィーダ表面上に確認できた。また、スリット底部にも飛び飛びの塗料パターンが確認できた。
【００５１】
充分に塗料を乾燥させた後、得られたフィーダを、比較例用としてのアルミニウム合金Ａ２０１７のみからなるフィーダー（比較例４の基材）と共に、高圧ＤＣパルスプラズマＣＶＤ成膜装置に投入した。
非晶質炭素膜の成膜条件は、真空度、１×１０−３Ｐａに減圧し、アルゴンガスプラズマで５分間クリーニングを行った後、シリコンを含む非晶質炭素膜中間層、及び、アセチレンガス原料による非晶質炭素膜を、ガス圧２Ｐａ、ガス流量４０ＳＣＣＭ、印加電圧―５Ｋｖにて計４０分間成膜を行った。
【００５２】
成膜後、パターン状に塗料を塗布した上記のフィーダ表面を確認すると、塗料の付着していないポジパターン部分に非晶質炭素膜が隙間を埋めるように綺麗に成膜されているのが確認できた。
図９に、表面を観察したＣＣＤ拡大写真を示す。
【００５３】
次いで、実施例３の非晶質炭素膜形成面をＩＰＡ（イソプロピルアルコール）を含ませた不織布にて拭き取りを行った後、超音波洗浄器にＩＰＡを投入し、上記のフィーダを１５分間超音波洗浄し、塗料部分、および塗料上に成膜された非晶質炭素膜を、フィーダから剥離した。ステンレス鋼ＳＵＳマスクと同様の格子状の非晶質炭素膜と、アルミニウム合金Ａ２０１７フィーダのむき出しの素地が確認できた。通常、金属基材上に成膜した非晶質炭素膜は１５分間程度のＩＰＡによる超音波洗浄等では基材から剥離することはないが、スプレーされた塗料膜上に成膜された非晶質炭素膜は金属基材とは直接密着されていないため、拭き取りやＩＰＡによる超音波洗浄で簡単に剥離除去することが可能であり、この方法は、連続した面状の非晶質炭素膜成膜後、その一部を剥離して非晶質炭素膜のない基材が露出した部分を作成する方法に比べて簡便であり、生産性も高い。
図１０に、表面を観察したＣＣＤ拡大写真を示す。図中、白い部分が基材のアルミニウム合金であり、黒い部分が非晶質炭素膜である。
【００５４】
次に、上記のフィーダに、前述のグラファイトを含有するスプレー塗布剤（株式会社オーテック製、商品名：ブラックルブ）を全面塗布し、１０分間室温で乾燥させた後、ホットプレート上にて１７０℃で１０分間加熱した。
グラファイトのスプレーが十分固化したのを確認し、その表面を不織布で擦り、ネガパターン（写真の白い部分）に封止したグラファイトのみを残し、非晶質炭素膜上（写真の黒い部分）のグラファイトを除去した非晶質炭素膜とグラファイトの複合体を作成した。これを、実施例３のフィーダーとする。
【００５５】
次に、室温２５℃、湿度２５％の環境下で、実施例３のフィーダーを、圧電体で振動する装置にセットした。このボールフィーダーに０４０２形状の基板実装用に外部電極端子の周面および端面がＳｎめっきで仕上げられたチップ状積層セラミックコンデンサ２０個を、２０ｒｐｍで１０分間回転搬送させた後、取り外して非晶質炭素膜の面が９０゜の傾斜（垂直）になるよう配設し、ボールフィーダー上に０４０２形状の積層セラミックコンデンサの付着残留している数を数えた。
また、比較用の非晶質炭素膜を塗布しただけの比較例４のフィーダについても、同様にして、ボールフィーダー上に静電気付着する０４０２の積層セラミックコンデンサの付着残留している数を数えた。
【００５６】
その結果、実施例３においても実施例２と同様にフィーダ表面に部品の付着は認められなかった。これに対し、比較用の非晶質炭素膜を塗布したのみの比較例４のフィーダ表面には１１個の部品の付着を確認した。
また、連続して、０４０２形状の積層セラミックコンデンサ２０個を２０ｒｐｍにて回転させ、１万回転時点にてフィーダ表面の状態を観察したが、実施例３のフィーダにおいては、０４０２形状の積層セラミックコンデンサの静電気付着および、Ｓｎめっき（酸化スズ）による凝着付着はなかった。
【００５７】
上記の評価結果から、格子状非晶質炭素膜の間のアルミニウム合金の素地部分に形成されるグラファイト部分は、静電気除去、凝着物発生による部品張り付き防止に必要充分な電気伝導性、耐凝着防止性を保持しているのが確認できる。
【符号の説明】
【００５８】
１０：導電性基材
２０：導電性炭素微粒子が分散固定されてなる非連続な微小領域
３０：非晶質炭素膜からなる連続した領域
４０：積層セラミックコンデンサ
４０ａ：積層セラミックコンデンサの両端部側に形成された電極
【図１（ａ）】
0005886625.tif 000002
【図６（ａ）】
0005886625.tif 000003
【図７（ａ）】
0005886625.tif 000004
【図１１】
0005886625.tif 000005
【図１（ｂ）】
0005886625.tif 000006
【図２（ａ）】
0005886625.tif 000007
【図２（ｂ）】
0005886625.tif 000008
【図３（ａ）】
0005886625.tif 000009
【図３（ｂ）】
0005886625.tif 000010
【図４（ａ）】
0005886625.tif 000011
【図４（ｂ）】
0005886625.tif 000012
【図５（ａ）】
0005886625.tif 000013
【図５（ｂ）】
0005886625.tif 000014
【図６（ｂ）】
0005886625.tif 000015
【図７（ｂ）】
0005886625.tif 000016
【図８】
0005886625.tif 000017
【図９】
0005886625.tif 000018
【図１０】
0005886625.tif 000019