(57)【要約】【目的】クラックや割れを生ずることなく長期にわたって繰り返し使用可能である耐久性に優れたＰＢＮハースライナーを提供する。【構成】ＰＢＮからなるハースライナー本体４の容器壁の上端から湾曲角部２を介して外方に延出するリップ部３を形成したことを特徴とする電子ビーム蒸着用ハースライナー１ａである。湾曲角部の半径Ｒはハースライナー本体の厚みｔと同等またはそれ以上である。ハースライナー本体４の全表面が導電性被膜５でコーティングされている。ハースライナー本体のリップ部を含めた外径ｄと開口径Ｄとはｄ／Ｄ≦１．５の関係にあることが好ましい。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＰＢＮ（熱分解窒化ホウ素）からなるハースライナー本体の容器壁の上端から湾曲角部を介して外方に延出するリップ部を形成したことを特徴とする電子ビーム蒸着用ハースライナー。
【請求項２】
湾曲角部の半径がハースライナー本体の厚みと同等またはそれ以上であることを特徴とする請求項１の電子ビーム蒸着用ハースライナー。
【請求項３】
ハースライナー本体のリップ部を含めた外径ｄと開口径Ｄとがｄ／Ｄ≦１．５の関係にあることを特徴とする請求項１または２の電子ビーム蒸着用ハースライナー。
【請求項４】
ハースライナー本体の表面が導電性被膜でコーティングされてなることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかの電子ビーム蒸着用ハースライナー。
【請求項５】
ハースライナー本体のリップ部厚みをｔとして導電性被膜の厚みがｔ／１０以下であることを特徴とする請求項４の電子ビーム蒸着用ハースライナー。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電子ビーム蒸着用ハースライナーに関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子部品等の基板に金属薄膜を蒸着（いわゆるイオンプレーティングを含む）させる際の蒸発源として電子ビームを用いる電子ビーム蒸着が広く用いられている。電子ビーム蒸着には水冷された銅製のハース（るつぼ）を用いてこれに蒸着材料を充填して電子ビームを照射しているが、近年では、ハース内に収容されるハースライナーに蒸着材料を充填して電子ビーム照射することが主流となっている。ハースライナーを用いることにより蒸着材料と水冷ハースとの直接接触が回避されるため、ハース内面の汚染を生じないこと、掃除が容易であること、蒸発時のエネルギーロスが少なくて済むこと等の利点が発揮される。
【０００３】
ハースライナーの材料にはモリブデン、タンタル、タングステン等の高融点金属が従来より多用されていたが、ＰＢＮ（熱分解窒化ボロン）を材料に用いることも検討された。しかしながら、層構造を有するＰＢＮ単体でハースライナーを構成した場合、該ハースライナーに蒸着材料としてのアルミニウムを充填して電子ビームを照射するとアルミニウムが溶融し、表面張力によってハースライナーの容器壁の頂面まで這い上がって、該容器壁頂面に断面として露出しているＰＢＮ層内に溶融アルミニウムが浸透してしまい、これが冷却後に固化することによってＰＢＮ層を拡げてハースライナーに層剥離による割れを生じさせるという問題があった。このため、使用回数に制限があって頻繁に取り替えなければならず、実用にはならなかった。また、絶縁体であるＰＢＮ単体のハースライナーとすると電子ビーム照射時にチャージアップ現象が発生してしまう。
【０００４】
これらの問題を解決するため、下記特許文献１では、ＰＢＮ（熱分解窒化ボロン）からなるハースライナー本体の表面をＰＧ（熱分解炭素）等の導電性膜で被覆した構成のハースライナーが用いられている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平０９−０５９７６６
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献１によるハースライナーは、その容器壁の頂面におけるＰＢＮ層断面もＰＧ等の導電性膜で被覆されているため、電子ビーム照射により溶融したアルミニウムが該容器壁頂面まで這い上がってきてもＰＢＮ層内に浸透することを防止することができる。
【０００６】
しかしながら、ＰＢＮの層方向（層に対して直交方向）における熱膨張とＰＢＮとＰＧの熱膨張差により、電子ビーム照射を多数回繰り返すとＰＧ被膜が割れやすくなることが判明した。ＰＧ被膜が割れてしまうとＰＢＮ層断面が容器壁頂面に露出して、アルミニウムの浸透および冷却後固化によりＰＢＮ本体の層剥離によるクラックや割れが発生するという前述の問題が生じてしまう。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明は、上記特許文献１によるＰＢＮハースライナーの改良として、容器壁の上端から湾曲角部を介して外方に延出するリップ部を形成することにより、容器内面から頂面に至るまでＰＢＮ層断面が露出しないようにして、電子ビーム照射により溶融したアルミニウムが容器壁の上端まで這い上がってきてもＰＢＮ層内に浸透せず、クラックや割れを生ずることなく長期にわたって繰り返し使用可能である耐久性に優れたＰＢＮハースライナーを提供することを目的とする。
【０００８】
この目的を解決するため、請求項１にかかる本発明は、ＰＢＮからなるハースライナー本体の容器壁の上端から湾曲角部を介して外方に延出するリップ部を形成したことを特徴とする電子ビーム蒸着用ハースライナーである。これによって、容器内面から頂面に至るまでハースライナー本体のＰＢＮ層断面が露出しないことになるため、電子ビーム照射により溶融したアルミニウムが容器壁の上端まで這い上がってきてもＰＢＮ層内に浸透せず、長期にわたって繰り返し使用してもクラックや割れが発生しない耐久性に優れたＰＢＮハースライナーが得られる。
【０００９】
請求項２は、請求項１の電子ビーム蒸着用ハースライナーにおいて、湾曲角部の半径がハースライナー本体の厚みと同等またはそれ以上であることを特徴としている。ハースライナー本体は熱ＣＶＤ（化学的気相成長）法でＰＢＮを容器形状に成形することによって製造することが好ましいが、湾曲角部が鋭角であるとＰＢＮがマンドレル（成形用型）に蒸着しづらくなるため、ＰＢＮハースライナー本体への加工時に湾曲角部に割れが生じたり、リップ部に反りが生じて、安定したハースライナー製造を行うことが困難になる。これを防止するため、湾曲角部の半径Ｒをハースライナー本体の厚みｔと同等またはそれ以上とすることが好ましい。
【００１０】
請求項３は、請求項１または２の電子ビーム蒸着用ハースライナーにおいて、ハースライナー本体のリップ部を含めた外径ｄと開口径Ｄとがｄ／Ｄ≦１．５の関係にあることを特徴としている。実験の結果、ハースライナー本体のリップ部の幅が大きくなってリップ部を含めた外径ｄがハースライナー開口部の内径Ｄに対して過大となってｄ／Ｄ＞１．５となると、ＰＢＮハースライナー本体製造時にＰＢＮ膜自体が持つ内部応力の絶対値が面積に比例して大きくなることから、ハースライナー本体の湾曲角部に割れや層剥離（デラミネーション）が発生しやすくなることが判明したため、これを防止して安定した製造を可能とするためにｄ／Ｄ≦１．５とすることが好ましい。
【００１１】
請求項４は、請求項１ないし３のいずれかの電子ビーム蒸着用ハースライナーにおいて、ハースライナー本体の表面が導電性被膜でコーティングされてなることを特徴としている。導電性被膜の材料としてはＰＧ（熱分解炭素）が好適である。導電性被膜をコーティングすることにより、このハースライナーに蒸着材料として充填されたアルミニウムが電子ビーム照射時に帯電すること（チャージアップ）を防止しつつ、本来絶縁物であるＰＢＮハースライナー本体に若干の導電性を付与することに寄与する。
【００１２】
請求項５は、請求項４の電子ビーム蒸着用ハースライナーにおいて、ハースライナー本体のリップ部厚みをｔとして導電性被膜の厚みがｔ／１０以下であることを特徴としている。上記したように導電性被膜コーディングは蒸着材料であるアルミニウムのチャージアップを防止する上で有用であるが、この被膜が過度に厚くなるとその内部応力によってリップ部に反りが生じたりＰＢＮ本体と導電性被膜との膜間での剥離が生ずる恐れがある。実験の結果、ハースライナー本体のリップ部厚みをｔとしてＰＧ被膜厚みがｔ／１０を越えると反りとともに膜に割れが発生し、ＰＧ被膜の層剥離が観察された。したがって、導電性被膜の厚みはリップ部の厚みの１／１０以下とすることが好ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
＜実施例１＞
所定形状のマンドレルに熱ＣＶＤ法によりＰＢＮを蒸着させて図１に示すＰＢＮハースライナー１を製造した。より詳しくは、ハースライナー用マンドレルを電気炉内に設置し、真空ポンプを接続して炉内を１Ｔｏｒｒ以下に減圧した後、ここに三塩化ホウ素（ＢＣｌ３）１．０リットル／ｍｉｎおよびアンモニアガス（ＮＨ３）３．０リットル／ｍｉｎをキャリアガスとともに導入し、１９００℃で２０時間反応させた。得られたＰＢＮハースライナー１は、その容器壁上端から湾曲角部２を介して外方に延出するリップ部３を有しており、湾曲角部２の半径Ｒは容器壁厚ｔと同一の２ｍｍとした（Ｒ＝ｔ）。また、リップ部３を含めた外径ｄは４６ｍｍであり、開口径Ｄは４１．５ｍｍであった（ｄ／Ｒ＝１．１１）。
【００１４】
＜実施例２＞
実施例１のＰＢＮハースライナー１を本体４として用い、その全表面にさらに同様の熱ＣＶＤ法によりＰＧを蒸着させて導電性被膜５を形成して、図２に示すＰＢＮハースライナー１ａを得た。
【００１５】
＜比較例１＞
図１に示すＰＢＮハースライナー形状と略同一であるが、湾曲角部の半径Ｒを容器壁厚ｔ＝２ｍｍよりも小さな１．５ｍｍとした（Ｒ＜ｔ）ほかは、実施例１と同様にして、比較例１のＰＢＮハースライナーを得た。
【００１６】
＜比較例２＞
図１に示すＰＢＮハースライナー形状と略同一であるが、リップ部３をより外方に延長させて外径ｄ＝６６．４ｍｍとした（ｄ／Ｄ＝１．６）ほかは、実施例１と同様にして、比較例１のＰＢＮハースライナーを得た。
【００１７】
＜比較例３＞
実施例１におけると同一条件の熱ＣＶＤ法によりＰＢＮを蒸着させて図３に示すＰＢＮハースライナー１’を製造した。このＰＢＮハースライナー１’の容器壁上端２’は略水平面とされており、層構造を持つＰＢＮの断面が露出しているものであった。
【００１８】
＜比較例４＞
比較例２のＰＢＮハースライナー１’を本体４’として用い、その全表面にさらに実施例２と同一条件の熱ＣＶＤ法によりＰＧを蒸着させて導電性被膜５’を形成して、図３に示すＰＢＮハースライナー１’’を得た。
【００１９】
実施例１、２および比較例１、２により製造した各々複数のＰＢＮハースライナーについて、湾曲角部の割れや層剥離あるいはリップ部の反り等の欠陥が生じているか否かを目視で確認したところ、湾曲角部半径Ｒ＝容器壁厚ｔであり且つリップ部外径ｄ／開口径Ｄ≦１．５とした実施例１〜２ではこれらの欠陥が全く見られなかったのに対し、湾曲角部半径Ｒ＜容器壁厚ｔとした比較例１では６０％に割れや反り等の発生が見られた。また、リップ部外径ｄ／開口径Ｄ＝１．６とした比較例２では４０％に割れや層剥離（デラミネーション）が見られた。このことから、図１のような形状のＰＢＮハースライナーとする場合は、湾曲角部の割れや層剥離あるいはリップ部の反り等の欠陥が生ずることを防止するため、その容器上端の湾曲角部半径Ｒを少なくとも容器壁厚ｔと同等程度にすべきであり、また、リップ部外径ｄと開口径Ｄとの関係をｄ／Ｄ≦１．５とすることが好ましいことが確認された。
【００２０】
また、実施例１、２および比較例３、４により製造した各々複数のＰＢＮハースライナーに蒸着材料としてアルミニウムを充填し、水冷銅製ハースに収容して、電子ビーム照射によるアルミニウム蒸着を繰り返し行ってＰＢＮの層剥離によるクラックや割れが発生するまでの平均耐用回数を測定したところ、ＰＢＮ単体よりなる実施例１のハースライナー１でも１５０回、これにさらにＰＧ被膜層を形成した実施例２のハースライナー１ａでは２００回と、いずれも優れた耐久性を示したのに対し、ＰＢＮ単体でリップ部を持たない比較例３のハースライナー１’では平均耐用回数が５０回、ＰＧ被膜層を形成した比較例４のハースライナー１’’でも平均耐用回数が８０回であって、耐久性において本発明実施例には到底及ばないものであることが確認された。
【００２１】
これらの結果を表１にまとめて示す。
【００２２】
【表１】
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【００２３】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の電子ビーム蒸着用ハースライナーは、ＰＢＮからなるハースライナー本体の容器壁の上端から湾曲角部を介して外方に延出するリップ部を形成したことを特徴としているので、容器内面から頂面に至るまでハースライナー本体のＰＢＮ層断面が露出しない。したがって、このハースライナーに充填したアルミニウム等の蒸着材料が電子ビーム照射により溶融して容器壁上端まで這い上がってきても、ＰＢＮ層内に浸透することがなく、長期にわたって繰り返し使用してもクラックや割れが発生しない。
【００２４】
また、本発明の電子ビーム蒸着用ハースライナーにおける容器壁上端の湾曲角部の半径Ｒがハースライナー本体の厚みｔと同等またはそれ以上とされているので、熱ＣＶＤ法でＰＢＮを該所定形状に成形したときに湾曲角部における割れやリップ部における反りの発生を防止して、安定したハースライナー製造を行うことができる。
【００２５】
また、本発明の電子ビーム蒸着用ハースライナーは、その本体のリップ部を含めた外径ｄと開口径Ｄとがｄ／Ｄ≦１．５の関係にあることが好ましく、このようにすることでハースライナー本体の湾曲角部に割れや層剥離（デラミネーション）が発生することを防止して、より安定したハースライナー製造を行うことができる。
【００２６】
さらに、ハースライナー本体の全表面を導電性被膜でコーティングすることにより、電子ビーム照射時のチャージアップ現象を防止するとともに、ハースライナーの耐久性をさらに向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態（実施例１）としての電子ビーム蒸着用ハースライナーの形状を示す断面図である。
【図２】本発明の他の実施形態（実施例２）としての電子ビーム蒸着用ハースライナーの形状を示す断面図である。
【図３】比較例３として用いた電子ビーム蒸着用ハースライナーの形状を示す断面図である。
【図４】比較例４として用いた電子ビーム蒸着用ハースライナーの形状を示す断面図である。
【符号の説明】
１，１ａ  電子ビーム蒸着用ハースライナー
２  湾曲角部
３  リップ部
４  ＰＢＮハースライナー本体
５  ＰＧ導電性被膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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