(57)【要約】【課題】大型化を招くことなく基材を適切に冷却可能な溶射装置を提供する。【解決手段】  半導体モジュール２の被膜対象形成面２ａに溶射によって被膜を形成する際に、保持部材５によって、被膜対象形成面２ａを含む半導体モジュール２の一部が冷却水の液面よりも上方に位置付けられるように保持する。これにより、空気等の冷却用気体に対して比熱が大きい冷却水によって半導体モジュール２の冷却でき、空気にて冷却する場合に対して、冷却効率を高めることができるので、保持部材５によって半導体モジュール２を強固に保持固定する必要が生じなくなる。その結果、溶射装置全体としての大型化を招くことなく基材を適切に冷却することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
融解された膜用材料を基材（２）に吹き付ける溶射によって前記基材（２）の被膜形成対象面（２ａ）に前記膜用材料の被膜を形成する溶射装置であって、
前記被膜形成対象面（２ａ）に対して融解された前記膜用材料を噴射する溶射ガン（３）と、
前記基材（２）を保持する保持部材（５）と、
前記基材（２）を冷却する冷却用液体が流れる冷却用液体通路を形成するケース（４）とを備え、
前記保持部材（５）は、前記被膜形成対象面（２ａ）を含む前記基材（２）の一部が前記冷却用液体の液面より上方に位置付けられた状態で、前記基材（２）を保持することを特徴とする溶射装置。
【請求項２】
前記保持部材（５）は、前記基材（２）の下方側に当接して保持する保持面（５ａ）を有し、
前記保持面（５ａ）には、その表裏を貫通して前記冷却用液体を通過させる貫通穴が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の溶射装置。
【請求項３】
前記基材（２）は、板状に形成されており、
前記保持部材（５）は、互いに離間して配置された複数の基材（２）を保持することを特徴とする請求項１または２に記載の溶射装置。
【請求項４】
前記保持部材（５）は、前記複数の基材（２）の間に配置されて、それぞれの前記基材（２）同士の接触を防止する仕切部材（７）を有し、
前記仕切部材（７）の上方側端部は、前記基材（２）の上面よりも上方側まで延びていることを特徴とする請求項３に記載の溶射装置。
【請求項５】
前記基材（２）および前記仕切部材（７）を鉛直方向から見たときに、
前記基材（２）および前記仕切部材（７）の間には隙間が設けられており、前記隙間の寸法をＳとし、前記基材（２）の鉛直方向の厚み寸法をＴとしたときに、
０＜Ｓ／Ｔ≦０．２５
となっていることを特徴とする請求項４に記載の溶射装置。
【請求項６】
さらに、それぞれの前記仕切部材（７）の上端部には、前記基材（２）側に突出する突出部（７ａ）が設けられていることを特徴とする請求項４または５に記載の溶射装置。
【請求項７】
前記保持部材（５）を振動させる保持部材振動手段（８）を備えることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の溶射装置。
【請求項８】
前記ケース（４）は、前記溶射ガン（３）から噴射される前記膜用材料の流れによって前記冷却用液体の液面が波打つことを抑制する制波板（４）を有していることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載の溶射装置。
【請求項９】
前記冷却用液体を予め定めた所定の方向へ流す冷却用液体圧送手段（４ｃ）と、
前記基材（２）を、前記冷却用液体の流れ方向のうちの水平方向成分に対して逆方向に移動させる基材搬送手段（６）とを備えることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１つに記載の溶射装置。
【請求項１０】
前記基材搬送手段（６）は、前記保持部材（５）を移動させることによって、前記保持部材（５）とともに前記基材（２）を移動させることを特徴とする請求項９に記載の溶射装置。
【請求項１１】
融解された膜用材料を溶射ガン（３）から噴射して、保持部材（５）に保持された基材（２）の被膜形成対象面（２ａ）に前記膜用材料の被膜を形成する被膜形成方法であって、
前記基材（２）を冷却する冷却用液体が流れる冷却用液体通路を形成するケース（４）を用意しておき、
前記保持部材（５）によって前記基材（２）を保持する保持工程と、
前記保持工程の後に、前記溶射ガン（３）から前記膜用材料を前記被膜形成対象面（２ａ）へ吹き付ける溶射工程とを有し、
前記保持工程では、前記被膜形成対象面（２ａ）を含む前記基材（２）の一部を前記冷却用液体の液面より上方に位置付けた状態で、前記基材（２）を保持することを特徴とする被膜形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶射によって基材の被膜形成対象面に被膜を形成する溶射装置、および、溶射によって基材の被膜形成対象面に被膜を形成する被膜形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、金属やセラミック等の膜用材料を加熱して溶解し、溶解した膜用材料を基材に吹き付ける溶射によって、基材に膜用材料の被膜を形成する溶射装置が知られている。例えば、特許文献１には、基材としての円筒状の金属製薄肉パイプ（以下、単にパイプと記載する）の外表面に被膜を形成する溶射装置が開示されている。
【０００３】
この特許文献１の溶射装置では、パイプを保持固定するための中空円筒状の中子（保持部材）をパイプの内部に嵌挿しておき、パイプの外表面に被膜を形成する際に、中子の内部に冷却用空気を流通させてパイプを冷却している。これにより、溶射時におけるパイプの熱変形や溶損の抑制を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−１５８８１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、基材に吹き付けられる膜用材料は、例えば、特許文献１のプラズマ溶射装置のようにプラズマを熱源として溶解されると、１００００℃を超える高温に達することもある。そのため、特許文献１の溶射装置において、基材（パイプ）の熱変形や溶損を確実に抑制するためには、大流量の冷却用空気を流す必要がある。
【０００６】
さらに、特許文献１では、基材（パイプ）の内部に中子（保持部材）を嵌挿して保持固定しているので、大流量の冷却用空気を流したとしても、冷却用空気によって基材が吹き飛ばされてしまうことを抑制しやすい。しかしながら、基材が板状部材等で形成されている場合には、基材が大流量の冷却用空気によって吹き飛ばされることのないように、基材を強固に保持することのできる保持部材が必要となる。
【０００７】
このような、大流量の冷却用空気を流すための構成や、基材の強固な保持を実現する保持部材を採用することは、溶射装置全体としての大型化を招く原因となる。
【０００８】
さらに、基材を強固に保持するために保持部材を大型化させると、基材の被膜形成対象面近傍の保持部材の表面積が増加して、保持部材にも被膜が形成されてしまうおそれがある。このように保持部材に被膜が形成されてしまうと、溶射の後に保持部材から被膜を除去するメンテナンス作業が必要となり、基材に被膜を形成する際の作業工程の複雑化を招いてしまう。
【０００９】
上記点に鑑み、本発明は、大型化を招くことなく基材を適切に冷却可能な溶射装置を提供することを第１の目的とする。
【００１０】
また、本発明は、基材に被膜を形成する際の作業工程の複雑化を招くことのない被膜形成方法を提供することを第２の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、融解された膜用材料を基材（２）に吹き付ける溶射によって基材（２）の被膜形成対象面（２ａ）に膜用材料の被膜を形成する溶射装置であって、
被膜形成対象面（２ａ）に対して融解された膜用材料を噴射する溶射ガン（３）と、基材（２）を保持する保持部材（５）と、基材（２）を冷却する冷却用液体が流れる冷却用液体通路を形成するケース（４）とを備え、
保持部材（５）は、被膜形成対象面（２ａ）を含む基材（２）の一部が冷却用液体の液面より上方に位置付けられた状態で、基材（２）を保持することを特徴とする。
【００１２】
これによれば、基材（２）に被膜を形成する際に、空気等の冷却用気体に対して比熱の大きい冷却用液体によって基材（２）を冷却するので、冷却用気体にて冷却する場合に対して、冷却効率を高めることができる。従って、小流量の冷却用液体によって基材（２）を適切に冷却することができる。
【００１３】
さらに、大流量の冷却用気体にて冷却する場合のように、保持部材（５）によって基材（２）を強固に保持固定する必要も生じない。その結果、溶射装置全体としての大型化を招くことなく基材を適切に冷却することができる。
【００１４】
しかも、保持部材（５）が基材（２）を保持する際に、少なくとも被膜形成対象面（２ａ）を含む基材（２）の一部が冷却用液体の液面より上方に位置付けられるように基材（２）を保持しているので、基材（２）のうち被膜形成対象面（２ａ）以外の部位および保持部材（５）を冷却用液体中に水没させた状態で、基材（２）を保持することができる。
【００１５】
そして、この状態で、溶射ガン（３）から膜用材料を噴射すれば、基材（２）および保持部材（５）のうち冷却用液体中に水没している部位に被膜が形成されることがない。従って、保持部材（５）に被膜が形成されてしまうことを抑制でき、溶射の後に保持部材（５）から被膜を除去するメンテナンス作業を不要とすることができる。その結果、基材（２）に被膜を形成する際の作業工程の複雑化を回避できる。
【００１６】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の溶射装置において、保持部材（５）は、基材（２）の下方側に当接して保持する保持面（５ａ）を有し、保持面（５ａ）には、その表裏を貫通して冷却用液体を通過させる貫通穴が形成されていることを特徴とする。
【００１７】
これによれば、保持面（５ａ）に貫通穴が形成されているので、保持部材（５）を冷却用液体中に水没させた際に、保持面（５ａ）と基材（２）との間に気泡が混じることによって、被膜形成対象面（２ａ）以外の部位に被膜が形成されてしまうことや、基材（２）の保持部材（５）に対する位置ずれが生じてしまうこと等の不具合を抑制できる。
【００１８】
請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載の溶射装置において、基材（２）は、板状に形成されており、保持部材（５）は、互いに離間して配置された複数の基材（２）を保持することを特徴する。
【００１９】
これによれば、同時に複数の基材（２）に被膜を形成することができる。さらに、複数の基材（２）が互いに離間して配置された状態で保持部材に保持されるので、被膜によって隣接する基材（２）同士が接合されてしまうことを抑制できる。
【００２０】
請求項４に記載の発明では、請求項３に記載の溶射装置において、保持部材（５）は、複数の基材（２）の間に配置されて、隣り合う基材（２）同士の接触を防止する仕切部材（７）を有し、仕切部材（７）の上方側端部は、基材（２）の上面よりも上方側まで延びていることを特徴とする。これにより、被膜によって隣接する基材（２）同士が接合されてしまうことを確実に抑制できる。
【００２１】
請求項５に記載の発明では、請求項４に記載の溶射装置において、基材（２）および仕切部材（７）を鉛直方向から見たときに、基材（２）および仕切部材（７）の間には隙間が設けられており、隙間の寸法をＳとし、前記基材（２）の鉛直方向の厚み寸法をＴとしたときに、
０＜Ｓ／Ｔ≦０．２５
となっていることを特徴とする。
【００２２】
これによれば、基材（２）と仕切部材（７）との間に隙間が設けられているので、被膜によって基材（２）と仕切部材（７）が被膜によって接合されてしまうことを抑制できる。さらに、後述する実施形態に詳述するように、仕切部材（７）と仕切部材（７）との間に配置される基材（２）が、溶射ガン（３）から噴射される膜用材料の噴射流によって吹き飛ばされてしまうことを抑制できる。
【００２３】
請求項６に記載の発明では、請求項４または５に記載の溶射装置において、さらに、それぞれの前記仕切部材（７）の上端部には、前記基材（２）側に突出する突出部（７ａ）が設けられていることを特徴とする。
【００２４】
これにより、仕切部材（７）と仕切部材（７）との間に配置される基材（２）が、溶射ガン（３）から噴射される膜用材料の噴射流によって吹き飛ばされてしまうことを抑制できる。
【００２５】
請求項７に記載の発明では、請求項１ないし６のいずれか１つに記載の溶射装置において、保持部材（５）を振動させる保持部材振動手段（８）を備えることを特徴とする。
【００２６】
これにより、基材（２）を保持部材（５）とともに振動させることができるので、隣接する基材（２）同士、あるいは、隣接する基材（２）と仕切部材（７）が被膜によって接合されてしまうことを抑制できる。
【００２７】
請求項８に記載の発明では、請求項１ないし７のいずれか１つに記載の溶射装置において、ケース（４）は、溶射ガン（３）から噴射される膜用材料の流れによって冷却用液体の液面が波打つことを抑制する制波板（４）を有していることを特徴とする。
【００２８】
これによれば、液面の波打ちによって被膜形成対象面（２ａ）に冷却用液体の水滴が付着してしまうことを抑制して、被膜形成不良を抑制できる。
【００２９】
請求項９に記載の発明では、請求項１ないし８のいずれか１つに記載の溶射装置において、冷却用液体を予め定めた所定の方向へ流す冷却用液体圧送手段（４ｃ）と、基材（２）を、冷却用液体の流れ方向のうちの水平方向成分に対して逆方向に移動させる基材搬送手段（６）とを備えることを特徴とする。
【００３０】
これによれば、冷却用液体の流れ方向と基材（２）の移動方向が逆向きになるので、温度の低い側へ基材（２）を移動させることができ、基材（２）を効率的に冷却することができる。
【００３１】
さらに、請求項１０に記載の発明のように、請求項９に記載の溶射装置において、基材搬送手段（６）は、保持部材（５）を移動させることによって、保持部材（５）とともに基材（２）を移動させるようになっていてもよい。
【００３２】
また、請求項１１に記載の発明では、融解された膜用材料を溶射ガン（３）から噴射して、保持部材（５）に保持された基材（２）の被膜形成対象面（２ａ）に膜用材料の被膜を形成する被膜形成方法であって、
基材（２）を冷却する冷却用液体が流れる冷却用液体通路を形成するケース（４）を用意しておき、保持部材（５）によって基材（２）を保持する保持工程と、保持工程の後に、溶射ガン（３）から膜用材料を被膜形成対象面（２ａ）へ吹き付ける溶射工程とを有し、保持工程では、被膜形成対象面（２ａ）を含む基材（２）の一部を冷却用液体の液面より上方に位置付けた状態で、基材（２）を保持することを特徴とする。
【００３３】
これによれば、保持工程にて、保持部材（５）に基材（２）を保持させる際に、被膜形成対象面（２ａ）を含む基材（２）の一部を冷却用液体の液面より上方に位置付けられるように保持させているので、基材（２）の一部および保持部材（５）を冷却用液体中に水没させた状態で、基材（２）を保持することができる。
【００３４】
そして、この状態で、溶射ガン（３）から膜用材料を噴射すれば、基材（２）および保持部材（５）のうち冷却用液体中に水没している部位に被膜が形成されることもない。従って、保持部材（５）に被膜が形成されてしまうことを抑制でき、溶射の後に保持部材（５）から被膜を除去するメンテナンス作業を不要とすることができる。その結果、基材（２）に被膜を形成する際の作業工程の複雑化を回避できる。
【００３５】
なお、この欄および特許請求の範囲に記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】第１実施形態の溶射装置の全体構成を示す外観斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】第２実施形態における図１のＡ−Ａ断面図である。
【図４】第２実施形態の半導体モジュール、保持部材および仕切部材の上面図である。
【図５】図３のＢ部拡大図である。
【図６】半導体モジュールが傾いた際の図３のＢ部拡大図である。
【図７】第３実施形態における図３のＢ部拡大図である。
【図８】第４実施形態における図１のＡ−Ａ断面図である。
【図９】第４実施形態の変形例における図１のＡ−Ａ断面図である。
【図１０】第５実施形態における図１のＡ−Ａ断面図である。
【図１１】第２実施形態の仕切部材の変形例を示す上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
（第１実施形態）
図１、２により、本発明の第１実施形態について説明する。図１は、本実施形態の溶射装置１の全体構成を示す斜視図である。本実施形態では、この溶射装置１を、平板状に形成された半導体モジュール２の表面に、セラミック被膜を形成するために用いている。従って、本実施形態の基材は、半導体モジュール２であり、膜用材料はセラミックである。
【００３８】
この半導体モジュール２は、板状に形成された半導体チップの両面に、半導体チップの熱を放熱させる伝熱部材としての金属板をはんだ付けにより接合した、いわゆる両面冷却型半導体カードモジュールである。従って、本実施形態の被膜形成対象面２ａは、半導体チップに接合された伝熱部材の外表面となる。
【００３９】
なお、伝熱部材は、銅、タングステン等の金属で形成されており、本実施形態の溶射装置１によって、伝熱部材の外表面にセラミック被膜が形成されることにより、伝熱部材と外部との電気的絶縁がなされるとともに、伝熱部材の防錆効果等を得ることができる。
【００４０】
次に、溶射装置１について説明する。溶射装置１は、半導体モジュール２の被膜形成対象面２ａに対してセラミックを噴射する溶射ガン３、半導体モジュール２を冷却する冷却水が流れるケース４、このケース４内にて半導体モジュール２を保持固定する保持部材５等を有している。
【００４１】
溶射ガン３は、アルゴン、窒素、ヘリウム（不活性ガス）などの作動ガス中でアノード陽極とカソード陰極との間にアーク放電させることによって発生するプラズマを熱源として融解されたセラミックを、半導体モジュール２へ向けて噴射するものである。つまり、本実施形態の溶射装置１は、プラズマ溶射装置として構成されている。
【００４２】
さらに、溶射ガン３は、保持部材５に保持された状態の半導体モジュール２の被膜形成対象面２ａに平行に溶射ガン３を移動させる移動装置３ａに連結されている。これにより、溶射ガン３を複数の半導体モジュール２の被膜形成対象面２ａの全域に走査させて、被膜形成対象面２ａの全域に渡ってセラミック被膜を形成することができる。
【００４３】
ケース４は、耐食性に優れるステンレスで形成されており、溶射ガン２側の上面が開口しているとともに、内部に冷却水である冷却水が流れる冷却用液体通路を形成するものである。また、ケース４には、冷却水を冷却用液体通路内へ流入させる流入口４ａ、および、冷却水を冷却用液体通路内から流出（排出）させる流出口４ｂが設けられている。
【００４４】
流入口４ａには、図示しない冷却水タンクから冷却水を汲み上げてケース４の冷却用液体通路へ圧送する冷却水ポンプ４ｃが接続されている。従って、ケース４内の冷却用液体通路へ流入した冷却水は。流入口４ａから流出口４ｂへ向かう一定の方向に流れる。なお、冷却水としては、水、エチレングリコール水溶液、放電加工機に用いられる加工油等を採用することができる。
【００４５】
保持部材５は、金属ワイヤをメッシュ状に編み込んで平板状に形成したものである。この保持部材５および保持部材５による半導体モジュール２の保持状態については、図２を用いて説明する。なお、図２は、図１のＡ−Ａ断面の一部を模式的に図示した断面図である。
【００４６】
保持部材５には、その上面に複数の半導体モジュール２の下方側の底面（すなわち被膜形成対称面２ａの反対側の面）に当接して、複数の半導体モジュール２を保持する保持面５ａが形成されている。換言すると、複数の半導体モジュール２は、被膜形成態様面２ａを上面にして、保持部材５の保持面５ａ上に並べて配置されている。
【００４７】
この際、複数の半導体モジュール２は、互いに接触することなく離間して配置されている。また、保持部材５は、半導体モジュール２の被膜形成対象面２ａを含む一部が冷却水の液面より上方に位置付けられた状態で、半導体モジュール２を保持している。このような、冷却水の液面高さの調整は、ケース４内の冷却水の量を調整することで実現できる。
【００４８】
例えば、ケース４内の冷却水の液面を検出する液面センサを設けておき、この液面センサの検出値に基づいて、半導体モジュール２の被膜形成対象面２ａを含む一部が冷却水の液面よりも上方に位置付けられるように、フィードバック制御手法等によって冷却水ポンプ４ｃの圧送能力を調整すればよい。
【００４９】
また、保持部材５は、メッシュ状に形成されていることにより、保持面５ａには、その表裏を貫通して、保持面５ａの反対側の面から保持面５ａ側へ冷却水を通過させて染み出させる複数の貫通穴が形成されている。さらに、保持部材５の下面（保持面５ａの反対の面）は、保持部材５を移動させる保持部材搬送手段としての移動用ローラ６の円筒状外表面に接触している。
【００５０】
移動用ローラ６は、図示しない電動モータから駆動力を得て回転し、この回転に伴って保持部材５を移動させる。さらに、本実施形態の半導体モジュール２は、保持部材５の保持面５ａ上に載せられた状態で保持されているので、移動用ローラ６の回転に伴って、保持部材５とともに半導体モジュール２も移動する。
【００５１】
つまり、移動用ローラ６は、基材搬送手段としての機能を兼ね備えている。さらに、本実施形態の移動用ローラ６は、図１に示すように、ケース４内の冷却液体用通路を流れる冷却液体の流れ方向のうち水平方向の成分（白抜き破線矢印）に対して逆方向（太実践矢印）に、保持部材５を移動させている。
【００５２】
次に、上記構成における本実施形態の溶射装置１の作動を説明する。本実施形態の溶射装置１を作動させる際には、保持部材５の保持面５０ａ上に、複数の半導体モジュール２を離間して配置しておく。さらに、半導体モジュール２の被膜形成対象面２ａを含む一部が冷却水の液面よりも上方に位置付けられるように、ケース４内の冷却水の量を調整する。具体的には、冷却水ポンプ４ｃの圧送能力を調整する。
【００５３】
この際、被膜形成対象面２ａのみに被膜を形成するためには、被膜形成対象面２ａのみが冷却水の液面よりも上方に位置付けられることが望ましい。ところが、冷却水の液面と被膜形成対象面２ａが近づくと、何らかの理由で冷却水が飛散した際に、被膜形成対象面２ａに冷却水が付着してしまうおそれがある。このような冷却水の被膜形成対象面２ａへの付着は、付着した部位の被膜形成不良を招く原因となる。
【００５４】
そこで、本実施形態では、半導体モジュール２の被膜形成対象面２ａを含む一部が冷却水の液面よりも上方に位置付けられるようにしている。つまり、被膜形成対象面２ａの他に半導体モジュール２の側面のうち上方側端部が液面より上方に位置付けられるようにして、冷却水の被膜形成対象面２ａへの付着を抑制している。さらに、本実施形態の保持部材５は、冷却水中に水没した状態で、半導体モジュール２を保持している。
【００５５】
この状態で、移動用ローラ６を回転作動させて、保持部材５とともに半導体モジュール２をケース４内の冷却液体用通路を流れる冷却液体の流れ方向に対して逆方向に移動させる。さらに、溶射ガン３から融解されたセラミックを半導体モジュール２に吹き付ける。この際、移動装置３ａが、溶射ガン３を被膜形成対象面２ａの全域に走査させて、被膜形成対象面２ａの全域に渡ってセラミック被膜を形成する。
【００５６】
本実施形態の溶射装置１は、上記の如く作動するので、以下のような優れた効果を発揮することができる。
【００５７】
まず、本実施形態では、半導体モジュール２にセラミックの被膜を形成する際に、空気等の冷却用気体に対して比熱が大きい冷却水によって半導体モジュール２を冷却しているので、空気にて冷却する場合に対して、冷却効率を高めることができる。従って、小流量の冷却水によって半導体モジュール２を適切に冷却することができる。
【００５８】
さらに、大流量の空気にて冷却する場合のように、半導体モジュール２が大流量の空気によって吹き飛ばされてしまうことがないので、半導体モジュール２を強固に保持固定する必要がない。その結果、溶射装置全体としての大型化を招くことなく半導体モジュールを適切に冷却することができる。
【００５９】
しかも、保持部材５が半導体モジュール２を保持する際に、被膜形成対象面２ａを含む一部が冷却水の液面より上方に位置付けられるように保持しているので、半導体モジュール２のうち被膜形成対象面２ａを含まない一部および保持部材５を冷却水中に水没させた状態とすることができる。
【００６０】
そして、この状態で、溶射ガン３からセラミックを溶射しているので、冷却水中に水没している部位に被膜が形成されることもない。従って、保持部材５に被膜が形成されてしまうことを抑制でき、溶射の後に保持部材５から被膜を除去するメンテナンス作業を不要とすることができる。その結果、半導体モジュール２に被膜を形成する際の作業工程の複雑化を回避できる。
【００６１】
また、保持部材５として、保持面５ａに貫通穴が形成されるメッシュ状の平板部材を採用しているので、保持部材５を冷却水中に水没させた際に、保持面５ａと半導体モジュール２との間に気泡が混じることによって、被膜形成対象面２ａ以外の部位に被膜が形成されてしまうことや、半導体モジュール２の保持部材５に対する位置ずれが生じてしまうこと等の不具合を抑制できる。
【００６２】
また、保持部材５が、複数の半導体モジュール２を保持しているので、同時に複数の半導体モジュール２に被膜を形成することができる。さらに、複数の半導体モジュール２は、互いに離間して配置された状態で保持されているので、セラミック被膜が形成された際に、被膜によって隣接する半導体モジュール２同士が接合されてしまうことを抑制できる。
【００６３】
また、溶射ガン３から融解されたセラミックを噴射する際に、保持部材５とともに半導体モジュール２をケース４内の冷却液体用通路を流れる冷却水の流れ方向に対して逆方向に移動させているので、冷却水のうち温度の低い側へ半導体モジュール２を移動させることができ、半導体モジュール２を効率的に冷却することができる。
【００６４】
さらに、本実施形態では、溶射装置１を用いることによって、以下のような被膜形成方法を実現していると表現することもできる。
【００６５】
すなわち、半導体モジュール２を冷却する冷却水が流れる冷却液体用通路を形成するケース４を用意しておき、保持部材５に半導体モジュール２を保持させる保持工程を行う。この保持工程では、被膜形成対象面２ａを含む半導体モジュール２の一部を冷却水の液面より上方に位置付けた状態で、保持部材５に半導体モジュール２を保持させる。
【００６６】
さらに、保持工程を行った後に、溶射ガン３から融解されたセラミックを半導体モジュール２の被膜形成対象面２ａへ吹き付ける溶射工程を行うことで、半導体モジュール２にセラミックの被膜を形成する被膜形成方法を実現している。
【００６７】
この被膜形成方法によれば、保持工程にて、保持部材５に半導体モジュール２を保持させる際に、被膜形成対象面２ａを含む半導体モジュール２の一部を冷却水の液面より上方に位置付けられるように保持させているので、半導体モジュール２の一部および保持部材５を冷却水中に水没させた状態で、半導体モジュール２を保持することができる。
【００６８】
そして、この状態で、溶射ガン３からセラミックを噴射すれば、半導体モジュール２および保持部材５のうち冷却水中に水没している部位に被膜が形成されることもない。従って、保持部材５に被膜が形成されてしまうことを抑制でき、溶射の後に保持部材５から被膜を除去するメンテナンス作業を不要とすることができる。その結果、半導体モジュール２に被膜を形成する際の作業工程の複雑化を回避できる。
【００６９】
（第２実施形態）
本実施形態では、第１実施形態に対して、保持部材５上の複数の半導体モジュール２のうち隣り合う半導体モジュール２の間に配置されて、隣り合う半導体モジュール２同士が接触してしまうことを防止するための仕切部材７を追加した例を説明する。この仕切部材７は、半導体モジュール２の配列方向に延びる複数枚の板状の金属（例えば、アルミニウム、銅、ステンレス）によって形成されている。
【００７０】
具体的には、図３、図４に示すように、保持部材５および半導体モジュール２の移動方向に延びる板状の金属、および、この移動方向に直交する方向に延びる板状の金属を、各半導体モジュール２の周囲を囲むように格子状に組み合わせたものである。また、図５に示すように、仕切部材７の上方側端部は、半導体モジュール２の上面よりも上方側まで延びている。
【００７１】
なお、図３は、第１実施形態の図２に対応する図面である。図４は、保持部材５および仕切部材７が配置された保持部材５の上面図、すなわち溶射ガン３の噴射方向（本実施形態では、鉛直方向）から見た図である。図５は、図３のＢ部を模式的に拡大した拡大図である。また、図３〜５では、第１実施形態と同一もしくは均等部分には同一の符号を付している。このことは、以下の図面においても同様である。
【００７２】
さらに、図５に示すように、半導体モジュール２および仕切部材７を鉛直方向から見たときの半導体モジュール２および仕切部材７との間には隙間（例えば、０．１ｍｍ以上）が設けられており、この隙間寸法をＳとし、半導体モジュール２の厚み寸法をＴとしたときに、隙間寸法Ｓおよび厚み寸法Ｔは、以下数式Ｆ１を満たすように設定されている。
【００７３】
０＜Ｓ／Ｔ≦０．２５…（Ｆ１）
その他の構成および作動については、第１実施形態と同様である。
【００７４】
従って、本実施形態の溶射装置１によっても第１実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、本実施形態の溶射装置１によれば、その上方側端部が半導体モジュール２の上面よりも上方側まで伸びて、半導体モジュール２の周囲を囲むように格子状に形成された仕切部材７を設けているので、被膜によって隣接する半導体モジュール２同士が接合されてしまうことを確実に防止できる。
【００７５】
さらに、半導体モジュール２と仕切部材７との間に隙間が設けられているので、被膜によって半導体モジュール２と仕切部材７が被膜によって接合されてしまうことも抑制できる。しかも、隙間寸法Ｓおよび厚み寸法Ｔが、数式Ｆ１を満たすように設定されているので、半導体モジュール２が溶射ガン３から噴射される膜用材料の噴射流によって吹き飛ばされてしまうことを効果的に抑制できる。
【００７６】
このことを、図６を用いて詳細に説明する。図６は、図５と同様に図３のＢ部拡大図において、半導体モジュール２が傾いた状態を示している。
【００７７】
本発明者らの試験検討によれば、半導体モジュール２が溶射ガン３からの噴射流によって吹き上げられたとしても、図６の傾き角θが３０°以下であれば、半導体モジュール２が吹き飛ばされないことが判っている。そこで、本実施形態では、傾き角θが３０°以下の範囲で、半導体モジュール２の端部が仕切部材７に当接するように数式Ｆ１を決定している。
【００７８】
これにより、半導体モジュール２が、溶射ガン３からの噴射流によって吹き上げられたとしても、傾き角θが３０°より大きくなることがないので、半導体モジュール２が溶射ガン３からの噴射流によって吹き飛ばされてしまうことを抑制できる。
【００７９】
（第３実施形態）
本実施形態では、第２実施形態に対して、図７に示すように、仕切部材７の上端部に、半導体モジュール２側へ突出する突出部７ａを設けている。さらに、この突出部７ａは、半導体モジュール２側へ向かって徐々に上方に傾く断面三角形状に形成されている。なお、図７は、本実施形態における図３のＢ部拡大図である。
【００８０】
これにより、半導体モジュール２が、溶射ガン３から噴射される膜用材料の噴射流によって吹き上げられたとしても、突出部７ａにて半導体モジュール２が飛ばされてしまうことを効果的に抑制できる。また、突出部７ａは、半導体モジュール２側へ向かって徐々に上方に傾く断面三角形状に形成されているので、被膜形成後、半導体モジュール２を保持部材５から取り外す際の作業性を向上できる。
【００８１】
（第４実施形態）
本実施形態では、第１実施形態に対して、ケース４内の冷却水の液面が波打ってしまうことを抑制する制波板４ｄを追加している。具体的には、図８に示すようにケース４の内周壁面から保持部材５側へ延びる平面を有する平板状部材によって形成されている。なお、図８は、第１実施形態の図２に対応する図面である。
【００８２】
このような制波板４ｄは、ケース４と同じ材質で形成してもよいし、他の金属、セラミック等で形成してもよい。また、本実施形態の制波板４ｄは、冷却水の水面の上方に配置されている。これによれば、溶射ガン３から噴射される膜用材料の噴射流によって冷却水の液面が波打つことを抑制することができる。従って、被膜形成対象面２ａに冷却水の水滴が付着してしまうことを抑制して、被膜形成不良を効果的に抑制できる。
【００８３】
また、図９のように、本実施形態の変形例として制波板４ｄを液面より下方側に水没させてもよい。これによれば、冷却水の液面が波打つことを抑制することができるとともに、制波板４ｄの上方から冷却水を排出することもできる。さらに、制波板４ｄにセラミック被膜が形成されてしまうことも抑制できる。
【００８４】
なお、本実施形態で説明した制波板４ｄは、第２、第３実施形態で説明した仕切部材７と併用して用いてもよい。
【００８５】
（第５実施形態）
本実施形態では、第１実施形態に対して、図１０に示すように、半導体モジュール２の冷却態様を変更している。本実施形態では、具体的に冷却水ポンプから圧送される冷却水を、冷却水誘導配管４ｅを介して半導体モジュール２の被膜形成対象面２ａの反対側の面に到達するまで吹き上げることによって、溶射によるセラミック被膜形成時の半導体モジュール２を冷却している。なお、図１０は、第１実施形態の図２に対応する図面である。
【００８６】
また、本実施形態においても、保持部材５が、第１実施形態と同様に半導体モジュール２を保持することによって、被膜形成対象面２ａを含む半導体モジュール２の一部が冷却水誘導配管４ｅから吹き上げられる冷却水の液面よりも上方に位置付けられる。従って、本実施形態の溶射装置１によっても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。また、本実施形態の冷却態様は第２〜第４実施形態に適用してもよい。
【００８７】
（他の実施形態）
本発明は上述の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、以下のように種々変形可能である。
【００８８】
（１）上述の実施形態では、溶射装置１の形式として、プラズマを熱源として膜用材料を融解させるプラズマ溶射装置を採用した例を説明しているが、溶射装置の形式はこれに限定されない。例えば、アセチレンガス等の燃焼ガスの燃焼炎を熱源とするフレーム溶射装置等、その他の形式の溶射装置の形式を採用してもよい。
【００８９】
（２）上述の実施形態では、基材として、半導体モジュール２を採用した例を説明したが、基材はこれに限定されない。例えば、金属板（アルミニウム、銅等）、セラミック板を採用してもよいし、必ずしも平板状である必要はなく、凹凸形状や湾曲形状の基材であってもよい。つまり、少なくとも基材の被膜形成対象面が冷却用液体の液面よりも上方に位置付けられるように保持されれば、上述の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００９０】
（３）上述の実施形態では、膜用材料として、セラミックを採用した例を説明したが、膜用材料はこれに限定されない。例えば、アルミニウム、銅、スピネル（ＭｇＡｌ2Ｏ4）窒化アルミ（ＡｌＮ）、酸化アルミ（Ａｌ2Ｏ3）等を採用してもよい。
【００９１】
（４）上述の実施形態では、保持部材として金属ワイヤをメッシュ状に編み込んで平板状に形成したものを採用した例を説明したが、保持部材はこれに限定されない。例えば、金属板にその表裏を貫通する複数の貫通穴を設けたものを採用してもよい。
【００９２】
（５）上述の実施形態では、基材搬送手段として移動用ローラ６を採用して、保持部材５を移動させることによって、保持部材５とともに基材である半導体モジュール２を移動させた例を説明したが、基材搬送手段はこれに限定されない。例えば、保持部材の側面から荷重をかけて、基材とともに保持部材を移動させる構成のものを採用してもよい。
【００９３】
また、基材搬送手段として、基材のみを移動させる手段を採用してもよい。例えば、保持部材上に順次、基材を送り出し、被膜の形成されていない基材で被膜形成済みの基材を押し出す構成のものを採用してもよい。
【００９４】
（６）上述の各実施形態の溶射装置１に対して、保持部材５を振動させる保持部材振動手段を追加してもよい。このような保持部材振動手段としては、超音波振動装置を採用できる。これにより、半導体モジュール（基材）２を保持部材５とともに振動させることができるので、隣接する半導体モジュール２同士、あるいは、隣接する半導体モジュール２と仕切部材７が被膜によって接合されてしまうことを効果的に抑制できる。
【００９５】
（７）上述の第２実施形態では、仕切部材７として各半導体モジュール２の周囲を囲むように構成したものを採用しているが、仕切部材７はこれに限定されない。例えば、図１１（ａ）に示すように、保持部材５および半導体モジュール２の移動方向に延びる板状の金属のみで構成してもよいし、図１１（ｂ）に示すように、移動方向に直交する方向に延びる板状の金属のみで構成してもよい。
【符号の説明】
【００９６】
２      半導体モジュール
２ａ    被膜形成対象面
３      溶射ガン
４      ケース
４ｃ    冷却水ポンプ４ｃ
４ｄ    制波板
５      保持部材
５ａ    保持面
６      移動用ローラ６
７      仕切部材７
７ａ    突出部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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