用于形成金属涂层的涂层形成装置和涂层形成方法
阅读：297发布：2024-02-22
专利汇可以提供用于形成金属涂层的涂层形成装置和涂层形成方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及用于在基材表面上形成金属涂层的涂层形成装置，其包括： 阳极 ；电源；和固体 电解 质膜 ，其位于阳极和基材之间并且含有 金属离子 。所述固体 电解质 膜包含： 接触 表面，其是与其中形成金属涂层的形成涂层的区域接触的区域；和凹部，其相对于接触表面而言凹陷以使得当接触表面与形成涂层的区域接触时，固体电解质膜不与除形成涂层的区域之外的基材表面部分接触。通过用电源在阳极和基材之间施加 电压 而将金属离子还原以在形成涂层的区域上形成金属涂层。，下面是用于形成金属涂层的涂层形成装置和涂层形成方法专利的具体信息内容。
1.一种涂层形成装置，其用于在基材的表面上形成金属涂层，所述涂层形成装置的特 征在于包括:阳极；电源，其用于在阳极和基材之间施加电压;和固体电解质膜，其位于阳极和基材之间并且含有金属离子，所述固体电解质膜包含:接触表面，其是与形成涂层的区域接触的区域，所述形成涂层的区域是基材表面的形 成金属涂层的区域，和凹部，其相对于接触表面而言凹陷以使得当接触表面与形成涂层的区域接触时，固体 电解质膜不与除形成涂层的区域之外的基材表面部分接触，其中通过在接触表面与基材接触的状态下用电源在阳极和基材之间施加电压而将金 属离子还原以在形成涂层的区域上形成金属涂层。
2.根据权利要求1的涂层形成装置，其中凹部的表面的拒水性高于接触表面的拒水性。
3.根据权利要求1或2的涂层形成装置，其中凹部的表面包括斜面，其相对于接触表面 倾斜以使得凹部的深度从接触表面的边缘部分朝向凹部内部的方向增加。
4.根据权利要求1-3中任一项的涂层形成装置，其还包括:压制元件，其用于将固体电解质膜压向基材；压力检测元件，其用于检测固体电解质膜压制基材时的压力;和控制器，其用于控制压制元件以使得由压力检测元件检测的压力在形成金属涂层期间 是恒定的。
5.—种用于形成金属涂层的涂层形成方法，其特征在于包括:使得固体电解质膜朝向基材接触，所述固体电解质膜含有金属离子并且位于阳极和基 材之间；和通过在阳极和基材之间施加电压以还原金属离子而在基材表面上形成金属涂层，其中 固体电解质膜包括接触表面和凹部，和凹部相对于接触表面而言凹陷以使得当接触表面与形成涂层的区域接触时，固体电解 质膜不与除形成涂层的区域之外的基材表面部分接触。
6.根据权利要求5的用于形成金属涂层的涂层形成方法，其中凹部的表面的拒水性高 于接触表面的拒水性。
7.根据权利要求5或6的用于形成金属涂层的涂层形成方法，其中凹部的表面包括斜 面，其相对于接触表面倾斜以使得凹部的深度从接触表面的边缘部分朝向凹部内部的方向 增加;和所述基材在形成金属涂层期间处于固体电解质膜之下。
8.根据权利要求5-7中任一项的用于形成金属涂层的涂层形成方法，其中:在形成金属涂层期间使得基材压向固体电解质膜，和将固体电解质膜压向基材时的压力控制为在形成金属涂层期间是恒定的。
用于形成金属涂层的涂层形成装置和涂层形成方法
[0001] 发明背景 1.发明领域
[0002] 本发明涉及用于在基材表面上形成金属涂层的涂层形成装置和涂层形成方法，尤其涉及用于形成金属涂层的涂层形成装置和涂层形成方法，其中可以合适地通过在阳极和基材之间施加电压而形成金属涂层。[00〇3] 2.相关技术的描述
[0004] 在相关技术中，可以通过在基材表面上沉积金属离子而在基材的表面上形成金属涂层。例如，作为形成这种金属涂层的技术，公开了通过镀覆、例如无电镀覆方法形成金属涂层的技术，以及使用PVD方法例如溅射法形成金属涂层的技术。
[0005] 但是，在进行镀覆例如无电镀覆的情况下，在镀覆工艺之后必须进行洗涤工艺，并且也必须采用处理在洗涤工艺期间所用废料液体的工艺。另外，在使用PVD方法例如溅射法在基材表面上形成金属涂层的情况下，在所形成的金属涂层中产生内部应力。所以，PVD方法具有在增加金属涂层厚度方面的限制，特别是在溅射的情况下仅仅能在高真空环境中形成金属涂层。
[0006] 考虑到以上情况，公开了例如用于形成金属涂层的涂层形成装置，所述涂层形成装置包括:阳极;位于阳极和基材(阴极)之间的固体电解质膜；电源，其在阳极和阴极(基材)之间施加电压(例如参见日本专利N0.5605517)。
[0007] 根据这种涂层形成装置，可以通过以下方式在金属基材的表面上形成金属涂层: 使得含有金属离子的固体电解质膜与基材表面接触，并用电源在阳极和阴极(金属基材)之间施加电压以将金属离子沉积在金属基材的表面上。
[0008] 在这里，当使用上述涂层形成装置在基材表面上部分地形成金属涂层时，使用以下阳极。具体而言，与固体电解质膜接触的阳极表面包括:形成涂层的表面，其具有与基材的形成涂层的区域对应的形状；以及未形成涂层的表面，其是与形成涂层的表面不同的，并且形成涂层的表面的金属具有比未形成涂层的表面的金属更低的氧过电压。
[0009] 采用以上构造，形成涂层的表面的金属具有比未形成涂层的表面的金属更低的氧过电压。所以，在阳极的形成涂层的表面与基材之间的区域中的金属上，金属离子的沉积活性可以增加。结果，金属可以沉积在处于形成涂层的表面对面的基材的形成涂层的区域上。 以此方式，金属涂层可以按照与形成涂层的表面对应的图案形成，且不会例如掩盖基材表面。
[0010] 发明概述[〇〇11]但是，在日本专利N0.5605517中公开的涂层形成装置的阳极中，固体电解质膜处于阳极和基材之间。所以，浸渍到与形成涂层的表面接触的固体电解质膜部分中的金属离子被扩散到与未形成涂层的表面接触的固体电解质膜部分中。结果，金属离子被还原并沉积到与基材上的形成涂层的区域接近的一部分未形成涂层的表面上，因此金属涂层的边缘部分(边界部分)是不清晰的。
[0012] 本发明提供用于形成金属涂层的涂层形成装置和涂层形成方法，其中可以以低成本在基材上部分地形成具有清晰边缘部分的金属涂层。
[0013] 本发明的第一个方面提供一种用于在基材的表面上形成金属涂层的涂层形成装置。所述涂层形成装置包括:阳极；电源，其用于在阳极和基材之间施加电压;和固体电解质膜，其位于阳极和基材之间并且含有金属离子。所述固体电解质膜包含:接触表面，其是与形成涂层的区域接触的区域，所述形成涂层的区域是基材表面的形成金属涂层的区域;和凹部，其相对于接触表面而言凹陷以使得当接触表面与形成涂层的区域接触时，固体电解质膜不与除形成涂层的区域之外的基材表面部分接触。通过在接触表面与基材接触的状态下用电源在阳极和基材之间施加电压，将金属离子还原以在形成涂层的区域上形成金属涂层。
[0014] 根据所述第一个方面，在固体电解质膜与基材接触的状态下，固体电解质膜的接触表面与基材中形成涂层的区域接触。同时，固体电解质膜的凹部处于基材表面的除形成涂层区域之外的部分(即，基材的未形成涂层的区域，在这里没有形成金属涂层)的对面，并且固体电解质膜不与未形成涂层的区域接触。
[0015] 当在上述状态下在阳极和阴极(基材)之间施加电压时，在固体电解质膜中所含的金属离子朝向与固体电解质膜接触的基材中形成涂层的区域(表面)移动，并在基材的形成涂层的区域上被还原。结果，由金属离子衍生的金属沉积。另一方面，固体电解质膜不与处于固体电解质膜凹部对面的基材中未形成涂层的区域接触。所以，金属没有沉积在未形成涂层的区域上。结果，可以在基材的形成涂层的区域上形成具有清晰边缘部分的金属涂层。 另外，仅仅与基材中形成涂层的区域接触的固体电解质膜可以通过向固体电解质膜提供凹部而制备。所以，可以在具有复杂形状的涂层区域上形成金属涂层。
[0016] 在第一个方面中，凹部的表面的拒水性可以高于接触表面的拒水性。[〇〇17]根据上述方面，与固体电解质膜的凹部接近的水倾向于向接近金属表面的区域移动。所以，水在固体电解质膜的接触表面13a附近聚集。所以，金属离子倾向于向接近接触表面的区域移动，并且金属离子在接触表面上的还原反应(金属的沉积)可以顺利进行。结果， 在与接触表面接触的基材的形成涂层区域上的金属沉积得到促进。
[0018]在第一个方面中，凹部的表面可以包括斜面，其相对于接触表面倾斜以使得凹部的深度从接触表面的边缘部分朝向凹部内部的方向增加。[〇〇19]根据上述方面，通过如上所述在凹部的表面上提供斜面，在固体电解质膜中的金属离子和水倾向于流动接近固体电解质膜的接触表面。所以，可以在基材的形成涂层的区域上更有效地形成金属涂层。
[0020] 在上述方面中，当使得固体电解质膜压向金属涂层时，金属涂层推动固体电解质膜向上，并且同时在形成金属涂层期间的金属涂层厚度增加。由于这种推动压力，在固体电解质膜压制金属涂层时的压力增加。
[0021] 本发明的第一个方面还可以包括:压制元件，其用于将固体电解质膜压向基材;压力检测元件，其用于检测固体电解质膜压制基材时的压力;和控制器，其用于控制压制元件以使得由压力检测元件检测的压力在形成金属涂层期间是恒定的。
[0022] 根据上述方面，可以在将朝向固体电解质膜压制基材时的压力控制为恒定的同时形成金属涂层。所以，可以保持固体电解质膜的接触表面的形状，且不会在过大压力下将固体电解质膜压向基材。结果，可以防止固体电解质膜从基材的形成涂层的区域凸出，并且防止与未形成涂层的区域接触。所以，可以形成具有清晰边缘部分的金属涂层。
[0023] 根据本发明的第二个方面，提供一种用于形成金属涂层的涂层形成方法。本发明第二方面的涂层形成方法包括:使得固体电解质膜朝向基材接触，所述固体电解质膜含有金属离子并且位于阳极和基材之间；和通过在阳极和基材之间施加电压以还原金属离子而在基材表面上形成金属涂层。固体电解质膜包括接触表面和凹部，并且凹部相对于接触表面而言凹陷以使得当接触表面与在基材表面上形成金属涂层处的涂层区域接触时，固体电解质膜不与除形成涂层的区域之外的基材表面部分接触。
[0024] 根据本发明的第二个方面，在固体电解质膜与基材接触的状态下，固体电解质膜的接触表面与基材的形成涂层的区域接触。固体电解质膜的凹部是处于在基材上未形成金属涂层的未形成涂层区域的对面，并且固体电解质膜不与这种未形成涂层的区域接触。
[0025] 当在上述状态下在阳极和阴极(基材)之间施加电压时，在固体电解质膜中所含的金属离子向与固体电解质膜接触的基材上形成涂层的区域(表面)移动。结果，从金属离子衍生的金属进行沉积。另一方面，固体电解质膜不与处于固体电解质膜凹部对面的基材上未形成涂层的区域接触。所以，金属没有沉积在未形成涂层的区域上。结果，可以在基材的形成涂层的区域上形成具有清晰边缘部分的金属涂层。
[0026] 在第二个方面中，凹部的表面的拒水性可以高于接触表面的拒水性。
[0027] 根据上述方面，与固体电解质膜的凹部接近的水倾向于向接近金属表面的区域移动。所以，水在固体电解质膜的接触表面13a附近聚集。所以，金属离子倾向于向接近接触表面的区域移动，并且金属离子在接触表面上的还原反应(金属的沉积)可以顺利进行。结果， 在与所述接触表面接触的基材上形成涂层的区域上的金属沉积得到促进。
[0028] 在第二个方面中，凹部的表面可以包括斜面，其相对于接触表面倾斜以使得凹部的深度从接触表面的边缘部分朝向凹部内部的方向增加，并且基材在形成金属涂层期间处于固体电解质膜之下。
[0029] 根据上述方面，通过如上所述在凹部的表面上提供斜面，在固体电解质膜中的金属离子和水倾向于流动接近固体电解质膜的接触表面。所以，可以在基材的形成涂层的区域上更有效地形成金属涂层。
[0030] 在第二个方面中，可以在形成金属涂层期间将基材压向固体电解质膜，并且可以将基材压向固体电解质膜时的压力控制为在形成金属涂层期间是恒定的。
[0031] 根据上述方面，与在形成金属涂层期间金属涂层的厚度增加无关，可以在将基材压向固体电解质膜时的压力控制为恒定的同时形成金属涂层。所以，固体电解质膜不会在过大压力下压制基材，从而可以保持固体电解质膜的接触表面的形状。结果，可以防止固体电解质膜从基材的形成涂层的区域凸出并且防止与未形成涂层的区域接触。所以，可以形成具有清晰边缘部分的金属涂层。
[0033] 下面将参考附图详细描述本发明示例实施方案的特征、优点、以及技术和工业意义，其中相同的数字表示相同的元件，其中:
[0034] 图1是显示根据本发明第一个实施方案的用于形成金属涂层的涂层形成装置的示意图；
[0035]图2A是显示在涂层形成方法中形成金属涂层之前的涂层形成装置状态的截面示意图，其中使用图1所示的用于形成金属涂层的涂层形成装置；[〇〇36]图2B是显示在涂层形成方法中形成金属涂层期间的涂层形成装置状态的截面示意图，其中使用图1所示的用于形成金属涂层的涂层形成装置；[〇〇37]图3A是显示在形成金属涂层期间在根据本发明第一个实施方案的金属涂层附近的截面示意图；[〇〇38]图3B是显示在形成金属涂层期间在根据此实施方案的一个改进实例的金属涂层附近的截面示意图；[〇〇39]图3C是显示在形成金属涂层期间在根据此实施方案的另一个改进实例的金属涂层附近的截面示意图；
[0040] 图4A是显示在形成金属涂层之前根据本发明第二个实施方案用于形成金属涂层的涂层形成装置状态的截面示意图；
[0041] 图4B是显示在形成金属涂层期间根据本发明第二个实施方案用于形成金属涂层的涂层形成装置状态的截面示意图；[〇〇42]图5是显示金属涂层的厚度与固体电解质膜压制基材时的压力之间的关系图；和 [〇〇43]图6是显示根据实施例在基材表面上形成的铜涂层的图像。
[0044] 实施方案的详细描述
[0045] 在下文中将描述涂层形成装置，其适用于根据本发明的两个实施方案进行形成金属涂层的涂层形成方法。
[0046] 将参考图1至3C描述根据本发明第一个实施方案用于形成金属涂层的涂层形成装置1A和涂层形成方法。如图1所示，在根据第一个实施方案的涂层形成装置1A中，通过还原金属离子而沉积金属，并且在基材B的表面上部分地形成由沉积金属形成的金属涂层。在第一个实施方案中，在涂层形成装置1A中，在基材B表面上的两个形成涂层的区域T、T上形成金属涂层。
[0048] 涂层形成装置1A包括:由金属形成的阳极11;位于阳极11和基材B(阴极)之间的固体电解质膜13;以及用于在阳极11和基材B之间施加电压的电源16。
[0049] 在此实施方案中，提供由金属形成的放置台40,在其上放置基材B。电源16的负极与放置台40连接;并且电源16的正极与阳极11连接。在这里，放置台40是和基材B上的形成金属涂层的表面(至少形成涂层的区域T)彼此电连接的。结果，基材B的表面可以用作阴极。 只要基材B的表面可以与电源16的负极连接，就不是必须提供放置台40,或者可以提供不导电的放置台代替放置台40。
[0050] 另外，在此实施方案中，涂层形成装置1A包括外壳15。在外壳15之下形成用于容纳阳极11的外壳凹部15a。固体电解质膜13附着于外壳15的底部表面，以使得在外壳凹部15a 容纳阳极11的状态下密封外壳凹部15a。结果，可以形成含有金属溶液L的容器12,以使得金属溶液L接触处于与基材B接触的表面对面的固体电解质膜13表面。
[0051] 在此实施方案中，阳极11可以向多孔体侧14相对于外壳凹部15a移动。结果，在由与金属涂层相同的材料形成的多孔阳极(可溶性阳极)用作阳极11的情况下，即使当阳极11 在形成金属涂层期间被溶解和消耗时，阳极11也由于阳极11的重量而移动，并且基材B的表面可以由于阳极11的重量而被固体电解质膜13压制。另一方面，在阳极11被固定于外壳凹部15a的情况下，基材B的表面可以更均匀地经由固体电解质膜13被如下所述的压制元件18压制。[〇〇52]在此实施方案中，在外壳15中，用于向外壳15供应金属溶液L的供应路径15b是在外壳凹部15a—侧上形成的，从而与外壳凹部15a连接。用于从外壳15排出金属溶液L的排料路径15c是在外壳凹部15a的另一侧上形成的，从而与外壳凹部15a连接。
[0053] 阳极11是由多孔体形成的，其允许金属溶液L渗透和将金属离子供应到固体电解质膜13。结果，从供应路径15b供应的金属溶液L流经阳极11的内部。从阳极11内部流过的一部分金属溶液L与来自阳极11的固体电解质膜13接触，以使得向固体电解质膜13供应用于形成金属涂层的金属离子。另外，已经从阳极11内部通过的金属溶液L从排料路径15c排出。
[0054] 在阳极11是不溶性阳极的情况下，对于构成阳极的多孔体没有特别的限制，只要其满足以下条件即可:(1)具有对于金属溶液L的耐腐蚀性；(2)具有导电性以用作阳极；(3) 允许金属溶液L的渗透;和(4)可以经由下述压制元件18施加压力。例如，优选的是，阳极11 是具有低氧过电压的金属泡沫，例如铂或铱的氧化物，或者具有高耐腐蚀性的金属泡沫，例如被铂、氧化铱等涂覆的钛。在其中使用金属泡沫的情况下，优选的是，金属泡沫具有50-95 体积％的孔隙率，孔径尺寸为50-600M1，厚度为0.1-50_。
[0055] 供应路径15b和排料路径15c是经由管道连接到金属溶液供应元件21的。金属溶液供应元件21向外壳15的供应路径15b供应其中金属离子浓度被调节到预定值的金属溶液L， 并且收集在用于形成金属涂层之后从排料路径15c排出的金属溶液L。以此方式，金属溶液L 可以在涂层形成装置1A中循环。
[0056] 金属溶液L含有处于要如上所述形成金属涂层F的离子状态的金属。金属的例子包括铜、镍、银和金。在金属溶液L中，金属在酸中溶解(电离)，例如硝酸、磷酸、琥珀酸、硫酸或焦磷酸。例如，在其中金属是镍的情况下，金属溶液L的例子包括硝酸镍、磷酸镍、琥珀酸镍、 硫酸镍、焦磷酸镍等的溶液。[〇〇57]根据此实施方案的涂层形成装置1A包括压制元件18,其位于外壳15上方。作为压制元件18,可以使用例如液压缸或气动缸。对于压制元件18没有特别的限制，只要其能经由外壳15将固体电解质膜13压向基材B即可。结果，可以在基材B的表面被固体电解质膜13均匀压制的状态下在基材B上形成金属涂层。[〇〇58]在这里，在此实施方案中，如图1、2A和2B所示，在固体电解质膜13中形成凹部13b， 其相对于与形成涂层的区域T接触的接触表面13a而言凹陷。具体而言，形成凹部13b，以使得当接触表面13a与形成涂层的区域T接触以覆盖形成涂层的区域T时，固体电解质膜13不与除形成涂层的区域T之外的基材表面部分(S卩，基材上的未形成涂层的区域N，在这里没有形成金属涂层F)接触。
[0059]换句话说，处于基材B对面的固体电解质膜13表面的部分具有与基材B的形成涂层区域T的形状对应的凸出处。在此凸出处上形成接触表面13a，其与形成涂层的区域T接触以覆盖所述形成涂层的区域T。包含凹部13b的固体电解质膜13可以例如通过机械加工或金属模塑形成。
[0060] 对于固体电解质膜13没有特别的限制，只要其满足以下条件即可:金属离子能通过与上述金属溶液L接触而浸入(包含)；并且当向其施加电压时，从金属离子衍生的金属能沉积在基材B的表面上。固体电解质膜的材料的例子包括氟树脂，烃树脂，以及聚酰胺酸树月旨，例如由DuPont生产的NAF10N(商品名)；以及具有离子交换功能的树脂，例如由Asahi Glass C0.，Ltd生产的
[0061] 在下文中，将描述根据此实施方案的涂层形成方法。首先，如图2A所示，将基材B置于放置台40上。此时，当将固体电解质膜13压向基材B时，基材B上的形成涂层的区域T被覆盖，并且与固体电解质膜13的接触表面13a接触，并且将基材B置于这样的位置上:基材B上的未形成涂层的区域N处于固体电解质膜13的凹部13b对面。
[0062] 接着，如图2B所示，使用压制元件18将外壳15下降，以使得固体电解质膜13压向基材B。在此状态下，固体电解质膜13的接触表面13a与基材B的形成涂层的区域T接触。同时， 固体电解质膜13的凹部13b是处于基材B的未形成涂层的区域N的对面，在所述区域N处没有形成金属涂层(除形成涂层的区域T之外的表面部分)，并且固体电解质膜13不与未形成涂层的区域N接触。
[0063] 结果，仅仅基材B上的形成涂层的区域T被固体电解质膜13压制。所以，可以使得固体电解质膜13均匀地仅仅符合所述形成涂层的区域T。在此实施方案中，在形成涂层的区域 T被固体电解质膜13压制的状态下，金属涂层F是通过使用被压制元件18压制的阳极11作为衬底材料形成的。所以，金属涂层F的厚度可以更均匀。
[0064] 在保持上述状态的同时，驱动金属溶液供应元件21。结果，可以将其中金属离子浓度已被调节到预定值的金属溶液L供应给外壳15的供应路径15b。另外，在从阳极11内部通过之后从排料路径15c排出的金属溶液L可以从金属溶液供应元件21再次供应给在涂层形成装置1A中的容器12。
[0065] 接着，电源16在阳极11和阴极之间施加电压。如图3A所示，在固体电解质膜13中所含的金属离子向与固体电解质膜13接触的基材B的形成涂层的区域T(表面)移动(参见附图中的实心线箭头)，并在基材B的形成涂层的区域T上被还原。结果，从金属离子衍生的金属沉积在形成涂层的区域T上。另一方面，固体电解质膜13不与处于固体电解质膜13的凹部 13b对面的基材B的未形成涂层的区域N接触。所以，金属没有沉积在未形成涂层的区域N上。 结果，可以在基材B的形成涂层的区域T上形成具有清晰边缘部分的金属涂层F。[〇〇66]在这里，例如，在如图3B所示的改进实例中，用于在其上形成固体电解质膜13的凹部13b的凹部表面13c可以具有比接触表面13a更高的拒水性。在这里，上述凹部表面13c可以例如通过用具有比固体电解质膜13的材料更高的拒水性的氟基涂料涂覆凹部表面13c而获得。作为另一种方式，例如在遮掩接触表面13a之后，可以通过等离子CVD使用氟基气体仅仅在凹部表面13c中将氟进行固体增溶。[〇〇67]以此方式，凹部表面13c具有拒水性。结果，与固体电解质膜13的凹部13b接近的水倾向于向接触表面13a附近的区域移动(参见附图中的虚线箭头)。所以，水在固体电解质膜 13的接触表面13a附近聚集。所以，金属离子倾向于向接触表面13a附近的区域移动，并且可以在接触表面13a上顺利地进行金属离子的还原反应(金属的沉积)。结果，在与接触表面 13a接触的基材B的形成涂层区域T上的金属沉积得到促进。所以，可以以高的涂层形成速率形成具有清晰边缘部分的金属涂层F。
[0068] 在如图3C所示的另一个改进实例中，在其中形成固体电解质膜13的凹部13b的凹部表面13c上，可以形成相对于接触表面13a凹陷的斜面13d，以使得凹部13b的深度从接触表面13a的边缘部分朝向凹部13b的方向增加。
[0069] 通过在固体电解质膜13的凹部13b上提供上述斜面13d，当基材B处于固体电解质膜下方以形成金属涂层时，在固体电解质膜13中的金属离子和水倾向于流动接近固体电解质膜13的接触表面13a(参见此附图中的实心线箭头)。结果，可以在基材B的形成涂层的区域T上更有效地形成金属涂层F。
[0070] 下面将参考附图4A、4B和5描述根据本发明第二个实施方案用于形成金属涂层的涂层形成装置1B和涂层形成方法。
[0071] 第二个实施方案的涂层形成装置1B与第一个实施方案之间的区别主要在于提供包括以下的元件:压力检测元件(测压仪)17,其用于检测固体电解质膜13压制基材B时的压力；以及控制器19,其用于基于由压力检测元件17测得的压力信号控制压制元件18的压制力。因此，与第一个实施方案中相同的那些元件由相同的符号表示，并且部分地省略其相关细节。
[0072] 具体而言，如图4A所示，在第二个实施方案中，如第一个实施方案的情况那样，提供压制元件18,其将固体电解质膜13压向基材B，以及提供压力检测元件(测压仪)17,其用于检测固体电解质膜13压制基材B时的压力，并位于压制元件18和外壳15之间。[〇〇73]压力检测元件17检测经由外壳15向固体电解质膜13施加的压力。在第二个实施方案中，阳极11固定在外壳15上，并与固体电解质膜13接触。在这里，可通过压力检测元件17 检测的压力表示从基材B那侧向固体电解质膜13施加的压力(S卩，固体电解质膜13压制基材时的压力)。尤其是，此压力是通过将在形成金属涂层F期间金属涂层F推动固体电解质膜13 向上时的压力与压制元件18将固体电解质膜13压向基材B时的压力加和到一起而得到的。 [〇〇74]控制器19与压力检测元件17连接，以将由压力检测元件17检测的压力信号输入控制器。控制器19与压制元件18连接，从而将用于控制压制元件18的控制信号输出到压制元件18。尤其是，控制器19对于压制元件18将固体电解质膜13压向基材B时的压制力进行反馈控制，以使得由压力检测元件17检测的压力P在形成金属涂层F期间是恒定的。[0〇75]当形成金属涂层F时，如图4B所示，压制元件18允许固体电解质膜13压制基材B。此时(时间T0)，在压力检测元件17中，压制元件18将固体电解质膜13压向基材B时的压力P是作为压力P0检测的(参见图5)。
[0076] 在这里，在其中控制器19不进行反馈控制的情况下，随着金属涂层F的形成，金属涂层F的厚度t增加，并且金属涂层F推动固体电解质膜13向上。结果，金属涂层F推动固体电解质膜13向上时的压力与压制元件18的压力P0加和到一起，从而经由金属涂层F使得固体电解质膜13压制基材B时的压力P增加(参见图5中的虚线)。在金属涂层形成结束时的时间 T1，金属涂层F的厚度t达到厚度t0。因此，施加给固体电解质膜的压力P增加到比压力P0更高的压力P1。
[0077] 但在此实施方案中，为了防止这种压力增加，控制器19用于控制压制元件18,以使得由压力检测元件17检测的压力在形成金属涂层F期间是恒定压力P0。结果，可以在将基材 B压向固体电解质膜13时的压力P控制为恒定压力P0的同时形成金属涂层F。
[0078] 所以，固体电解质膜13不会在形成金属涂层F期间在过大的压力下压制金属涂层F，由此可以保持固体电解质膜13的接触表面13a的形状。结果，可以防止固体电解质膜13从基材B的形成涂层的区域T凸出，并防止与基材B的未形成涂层的区域N接触。另外，可以避免金属涂层F在形成金属涂层F期间的崩溃。所以，可以形成具有清晰边缘部分的金属涂层F。
[0079] 下面将通过以下实施例描述本发明。
[0080] 使用如图1所示的上述根据第一个实施方案的涂层形成装置形成金属涂层。首先， 准备玻璃板(50mmX50mmX厚度1mm)，并将金溅射到玻璃板的表面上。结果，制得在其上形成金镀层的基材。由此制得了基材。接着，作为金属溶液，制备1.0m〇l/L的硫酸铜水溶液。作为阳极，使用钦泡沫板(由Mitsubishi Materials Corporat1n生产；30mmX30mmX厚度 〇.5mm)，其具有85%的孔隙率和50wii的孔径。作为固体电解质膜，使用厚度为254wii的电解质膜(由DuPont生产;NAF10N N1110)。凹部的深度是127wii。[0081 ]接着，通过将基材的金涂层与电源的负极进行电连接、并在阳极和基材之间按照 2.5mA/cm2的电流密度施加电压5分钟并同时在0.1MPa下将固体电解质膜压向基材的表面， 在基材的金涂层表面上形成铜涂层。图6显示了在基材表面上形成的铜涂层的图像。
[0082] 如图6所示，在形成涂层的区域上形成铜涂层。尤其是，在图6的右侧，在形成涂层的区域上所形成的金属涂层中，面向未形成涂层的区域的边缘部分是清楚的(清晰的)。由此结果可见，在实施例中，可以通过在固体电解质膜和基材之间更精确地调节对准等使得所有边缘部分是清楚的。
[0083] 如上所述已经描述了本发明的实施方案。但是，本发明不限于上述实施方案，并可以在不偏离本发明主旨的范围内进行各种设计改进。
[0084] 在第一个和第二个实施方案中，采取的装置构造是其中固体电解质膜和阳极通过使用多孔体作为阳极而彼此接触。但是，关于外壳的外壳凹部，可以采取另一种装置构造， 其中固体电解质膜和阳极彼此分开，并且在固体电解质膜和阳极之间提供含有金属溶液的容器。在这种情况下，阳极可以是多孔体或无孔体。
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