JP2002533236A - On-site production of thin film microfilters - Google Patents
On-site production of thin film microfiltersInfo
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Abstract
(57)【要約】 凹部（ｈ）のアレイを形成するために、ブランク（ｃ）の画成領域（ｅ）の一方の面をエンボス加工し、凹部が貫通孔（ｐ）になるまで、画成領域内のブランクの材料をアブレーションすることにより、ブランク（ｃ）の画成領域内に、薄膜ミクロフィルタが、現場で形成される。アブレーションは、化学エッチングまたはレーザ・アブレーションのような種々の手段で行うことができる。 (57) [Summary] In order to form an array of recesses (h), one surface of a demarcated area (e) of a blank (c) is embossed until the recess becomes a through hole (p). By ablating the blank material in the defined area, a thin film microfilter is formed in situ in the defined area of the blank (c). Ablation can be performed by various means such as chemical etching or laser ablation.
Description
【０００１】 本発明は、薄膜ミクロフィルタの製造に関する。[0001] The present invention relates to the manufacture of thin-film microfilters.
【０００２】 薄膜ミクロフィルタは、深さフィルタとは反対に、単純なふるいとして機能す
る。流体の懸濁液が、薄膜ミクロフィルタを通過すると、あるサイズ（孔径）以
下の、その懸濁液内のすべての対象物は通過することができる。他のすべてのも
のは、薄膜ミクロフィルタの表面に捕らえられ、捕捉される。薄膜ミクロフィル
タの品質および性能は、孔径の分布、所与の面積内の孔の数（多孔度）および孔
の間の重畳（二重および三重等）の度合によって特徴付けられる。[0002] Thin-film microfilters, as opposed to depth filters, function as simple sieves. When a suspension of a fluid passes through a thin-film microfilter, all objects in the suspension below a certain size (pore size) can pass. Everything else is trapped and trapped on the surface of the thin-film microfilter. The quality and performance of thin-film microfilters are characterized by pore size distribution, the number of pores in a given area (porosity) and the degree of overlap between pores (double and triple etc.).
【０００３】 薄膜ミクロフィルタ（すなわち、ミクロン範囲の孔径を含むフィルタ）を製造
するために最も広く使用されている技術は、トラック・エッチング技術である。
この技術の場合には、薄いポリマのフィルムが、Ｕ235 核分裂片のような重いエ
ネルギー原子核の視準ビームにより照射される。原子核がフィルムを通過すると
き、原子核はポリマの背骨の結合を破壊し、ある方向を向いている欠陥の跡が残
る。第二の最終ステップにおいて、フィルムは暖かい苛性浴内に入れられ、その
浴内において、材料の塊はそのままで、欠陥の跡がエッチングされる。結果とし
て、その平均サイズを、エッチング・パラメータ（温度、濃度、時間）により制
御することができ、その表面の密度を、フィルムが、粒子ビーム内に位置してい
た時間の長さにより制御することができる、一組の顕微鏡的な孔ができる。The most widely used technique for producing thin film microfilters (ie, filters containing pore sizes in the micron range) is the track etching technique.
In this technique, a thin polymer film is irradiated with a collimated beam of heavy energy nuclei, such as U235 fission fragments. As the nuclei pass through the film, the nuclei break the bonding of the polymer spine, leaving a mark of the defect pointing in one direction. In a second and final step, the film is placed in a warm caustic bath, in which the mass of material remains and traces of defects are etched. As a result, its average size can be controlled by the etching parameters (temperature, concentration, time) and its surface density by the length of time the film has been in the particle beam. A set of microscopic holes is created.
【０００４】 従来のトラック・エッチングによる薄膜ミクロフィルタの製造、品質および用
途に関連するいくつかの問題がある。There are several problems associated with the manufacture, quality and application of thin film microfilters by conventional track etching.
【０００５】 トラック・エッチング技術を使用した場合には、使用する材料、その厚さおよ
び組成が多くの制約を受ける。材料はあまり厚くてもだめだし、あまり厚いと核
分裂片が、完全な欠陥跡を残さない。材料は導電性のものであってはならないし
、電荷が蓄積すると、そうでない場合の視準されているビームが歪を起こす。こ
の技術は、実際に適用するのがどちらかというと難しく、粒子ビーム源を必要と
し、この粒子ビーム源はかなり高価なものである。トラック・エッチングは、制
限的な条件の下で行われ、そのため、ポリマのフィルム材料の、連続しているロ
ール以外のものを処理することはできない。第二段階のエッチング処理は、（不
可能ではないにしても）制御するのが難しく、この方法で製造されたすべてのも
のは、その部品を製造するために使用した強い化学薬品の痕跡を除去するために
、さらに処理を行わなければならない。[0005] The use of track etching techniques places many restrictions on the materials used, their thickness and composition. The material should not be too thick, and if it is too thick, the fission fragments will not leave complete defect marks. The material must not be conductive, and the accumulation of charge will otherwise distort the collimated beam. This technique is rather difficult to apply in practice and requires a particle beam source, which is quite expensive. Track etching is performed under restrictive conditions, so that no more than a continuous roll of polymer film material can be processed. The second stage etching process is difficult (if not impossible) to control, and everything made in this way removes traces of the strong chemicals used to make the part In order to do so, further processing must be performed.
【０００６】 個々の粒子とポリマ・フィルムとの間の衝突点は、通常、制御することができ
ない。従って、ポリマ・フィルムの表面上の欠陥の跡の分布はランダムである。
その一つの結果は、孔の配置もランダムになる。もう一つの結果は、欠陥の跡が
あまり接近しすぎると、孔が重畳する確率が高くなることである。そのため、薄
膜ミクロフィルタのカット・オフ点がハッキリしなくなる恐れがあり、全体の孔
の数を少なくすること（このこと自体が制限になる）によってだけ改善される。
使用するポリマ材料が特に厚い場合で、エッチング・プロセスを注意深く制御し
ない場合には、発生する孔はテーパ状になり、そのため、孔は、薄膜の表面に直
角にならない。さらに、粒子ビームがうまく視準されていない場合には、粒子の
入射角が大きく変化する恐れがあり、形成されたミクロフィルタの品質が重大な
影響を受ける。これらすべての妥協点および制限があるので、トラック・エッチ
ングによる薄膜ミクロフィルタが、その理論的なモデル通りの性能にならなくて
も、驚くにはあたらない。[0006] The point of impact between individual particles and the polymer film is usually not controllable. Thus, the distribution of defect marks on the surface of the polymer film is random.
One consequence is that the arrangement of the holes is also random. Another consequence is that if the traces of the defects are too close, the probability of hole overlap will increase. Therefore, the cut-off point of the thin-film microfilter may not be clear and can only be improved by reducing the total number of holes (this limits itself).
If the polymer material used is particularly thick and the etching process is not carefully controlled, the holes created will taper, so that the holes will not be perpendicular to the surface of the film. Furthermore, if the particle beam is not well collimated, the angle of incidence of the particles can vary greatly, and the quality of the formed microfilter is significantly affected. With all of these compromises and limitations, it is not surprising that track etched thin film microfilters do not perform as well as their theoretical models.
【０００７】 トラック・エッチングによる薄膜ミクロフィルタを製造する際の固有の制限は
、多くの場合、設計者またはエンジニアに対する応用問題になる。例えば、トラ
ック・エッチングによる薄膜は、個々のプロセスで製造され、使用されるべく、
最終的には、ある種の支持構造体に接合しなければならない。トラック・エッチ
ングによる薄膜をこの支持体に固定するには、接着剤または熱溶接プロセスを必
要とする。薄膜を支持体の上に置くのは簡単なことではなく、ピンとはっていて
、均等に応力が掛かっている表面を維持するのも簡単なことではない。最後に、
ミクロフィルタの組成は、完成した部品の目的とする用途に適合しない場合があ
る。[0007] The inherent limitations in producing thin film microfilters by track etching are often an application issue for designers or engineers. For example, track etched thin films are manufactured and used in separate processes.
Ultimately, it must be joined to some kind of support structure. Fixing the track etched thin film to this support requires an adhesive or heat welding process. It is not easy to place the thin film on the support, and it is not easy to maintain a pinned, evenly stressed surface. Finally,
The composition of the microfilter may not be compatible with the intended use of the finished part.
【０００８】 これらの問題の一つの解決方法は、成形された部品の生成、その部品のエンボ
ス加工、およびその部品上に薄膜ミクロフィルタを生成するための制御された貫
通を行うためのエンボス部分のエッチングを含む３段階製造プロセスを使用する
ことである。One solution to these problems is to form a molded part, emboss the part, and form an embossed portion for controlled penetration to produce a thin film microfilter on the part. The use of a three-stage manufacturing process involving etching.
【０００９】 本発明は、フィルタ領域を画成するウェブ部分を有するブランクを形成するス
テップと、フィルタの所望孔径に匹敵する断面の凹部のアレイによってフィルタ
領域内のウェブ部分の片面をエンボス加工するステップと、凹部が所望孔径の貫
通孔を形成するまで、フィルタ領域内にウェブ部分から材料をアブレーションす
るステップとを含む薄膜ミクロフィルタを製造する方法を提供する。The present invention comprises forming a blank having a web portion defining a filter region, and embossing one side of the web portion within the filter region with an array of recesses having a cross section comparable to the desired pore size of the filter. And ablating material from a web portion in the filter region until the recesses form through-holes of a desired pore size.
【００１０】 図１は、後で一体型のミクロフィルタが設けられるブランクの形成を示す。FIG. 1 shows the formation of a blank that is later provided with an integrated microfilter.
【００１１】 成形ブランクを生成するために使用する精密技術は、本発明にとって重要では
ない。ブランクは、一体となって成形キャビティｄを画成する（図１Ｂ参照）２
つの金型部分（図１Ａに示す）の間の未加工のブランクｃから加圧成形すること
もできるし、射出成形することもできるし、注型することもできるし、または任
意の他の適用可能な技術により製造することができる。重要なことは、ブランク
が、プロセス薄膜ミクロフィルタが必要とされているところの、画成されたフィ
ルタ領域ｅを有していることである。ブランクの残りの部分と比較して、この領
域を比較的薄くすると有利である。しかし、フィルタの最終的な厚さはプロセス
の以降のステップにより決まることを理解されたい。実際には、１００ミクロン
よりもずっと薄い厚さにすることは、難しいであろう。[0011] The precision technique used to produce the molded blank is not critical to the invention. The blanks together define a molding cavity d (see FIG. 1B) 2
It can be pressure molded, injection molded, cast, or any other application from a blank blank c between two mold parts (shown in FIG. 1A). It can be manufactured by any available technology. What is important is that the blank has a defined filter area e where a process thin film microfilter is required. It is advantageous to make this area relatively thin compared to the rest of the blank. However, it should be understood that the final thickness of the filter depends on subsequent steps in the process. In practice, it will be difficult to achieve thicknesses much less than 100 microns.
【００１２】 次のステップにおいて、薄膜ミクロフィルタが必要とされているところの、フ
ィルタ領域ｃが、フィルタ領域の一方の側に凹部のアレイを形成すべく、突起ｇ
のアレイを有するエンボス加工用の工具を使用してエンボス加工される（図２参
照）。エンボス加工技術は厳密なものではない。エンボス加工は、ブランクの成
形直後で材料がまだ比較的柔らかいうちに行うことができる。あるいは、エンボ
ス加工は、部品が成形される時に行うこともできるし、全く別のステップとする
こともできる。いずれにせよ、ミクロフィルタを必要とする領域は、成形部品に
微小凹部ｈのアレイを形成することができる刺ｇのアレイを有する工具によりエ
ンボス加工される。凹部は、通常、最大で１０ミクロンの直径を持ち、凹部の間
の間隔は少なくとも１０ミクロンである。細部が非常に高い刺（図３参照）を含
むエンボス加工用の工具ｆは、精密リソグラフィのような技術により容易に作る
ことができる。これの欠点、または上記のような微細に形成された形成体のアレ
イを有する他のエンボス加工用の工具の欠点は、このステップにおいてミクロフ
ィルタの形成を完了したい場合には、工具を硬い面ｎに押しつけなければならな
いということである。エンボス加工用の工具が、ミクロフィルタの孔を形成すべ
く、単に部品を貫通するだけの場合には、ミクロフィルタ自身が、図４Ｂにｋで
示すような変形した表面、その結果としての広い孔径分布により、低品質のもの
となろう。エンボス加工用の工具が、１組の整合したウエルｍ内へ貫通するよう
に設計されている場合には、工具の損傷を避けるべく、刺とウエルとを精密に整
合させなければならないという問題がある（図５ａおよび図５ｂ参照）。どちら
の場合も、エンボス加工中に、硬い面に工具を押しつけると、工具が急速に摩耗
し、その微妙な微細構造が破壊される（図６参照）。それを避けるために、エン
ボス加工用の工具は、ブランクのミクロフィルタ領域ｅ内に精密に形成された凹
部のアレイを形成するためだけに使用される（図７参照）。工具は「貫通」しな
いので、また、工具は、他の硬い面に押しつけられないので、工具の寿命が非常
に長くなり、その微細な構造が破壊されずにすむ。In the next step, where a thin-film microfilter is needed, the filter area c is provided with protrusions g to form an array of recesses on one side of the filter area.
(See FIG. 2) using an embossing tool having an array of. Embossing technology is not strict. Embossing can be performed immediately after molding of the blank, while the material is still relatively soft. Alternatively, embossing can be performed when the part is molded or can be a completely separate step. In any case, the area requiring the microfilter is embossed with a tool having an array of thorns g that can form an array of micro-recesses h in the molded part. The recesses typically have a diameter of at most 10 microns, and the spacing between the recesses is at least 10 microns. An embossing tool f including very high details of the barbs (see FIG. 3) can easily be made by techniques such as precision lithography. A disadvantage of this, or of other embossing tools having an array of finely formed formations as described above, is that if one wishes to complete the formation of the microfilter in this step, the tool must have a hard surface n. You have to push it. If the embossing tool merely penetrates the part to form the microfilter holes, the microfilter itself will have a deformed surface, as shown by k in FIG. 4B, resulting in a large hole diameter. Depending on the distribution, it will be of low quality. If the embossing tool is designed to penetrate into a set of aligned wells m, the problem is that the barb and well must be precisely aligned to avoid tool damage. (See FIGS. 5a and 5b). In either case, pressing the tool against a hard surface during embossing will rapidly wear the tool and destroy its subtle microstructure (see FIG. 6). To avoid that, the embossing tool is used only to form an array of precisely formed recesses in the microfilter area e of the blank (see FIG. 7). Because the tool does not "penetrate" and because it is not pressed against other hard surfaces, the life of the tool is greatly extended and its fine structures are not destroyed.
【００１３】 この手順での最終ステップにおいては、成形され、エンボス加工された部分ｅ
が、エンボス加工領域において、現場でアブレーション手続を受ける（図８参照
）。アブレーション手続としては、レーザ・アブレーション、化学エッチング、
機械的研磨、または制御された態様で指定領域内の表面から材料を除去すること
ができる他の技術のような、現在使用することができるものの中の任意のものを
使用することができる。材料は、エンボス加工とは反対の領域の側から、または
両方の側から除去することができる。In the final step in this procedure, the molded and embossed part e
Undergoes an ablation procedure on site in the embossing area (see FIG. 8). Ablation procedures include laser ablation, chemical etching,
Any of the currently available techniques can be used, such as mechanical polishing or other techniques that can remove material from surfaces in designated areas in a controlled manner. The material can be removed from the side of the area opposite the embossing, or from both sides.
【００１４】 エンボス加工された領域から材料が除去されると、エンボス加工された凹部は
、その領域の反対側の面に達し、ブランクのミクロフィルタ領域内に貫通孔ｐを
形成し、その結果、ブランクは、薄膜ミクロフィルタを形成する。この技術のも
う一つの利点は、多孔度を損なうことなく、または重畳の問題を起こすことなく
、エッチングにより孔径を制御することができるということである。例えば、エ
ンボス加工用の工具が、高い刺の円錐のアレイからなる微細構造を有している場
合には、エンボス加工された領域は、深い円錐形のウエルのアレイからなるであ
ろう。エッチング・プロセス中に、指定量の材料を除去することにより、所定の
円錐形の断面が現れる。エッチングを強化すると、露出した断面が増大し、実効
孔径ｓの高さが均等になる（図９参照）。When material is removed from the embossed area, the embossed recess reaches the opposite face of the area and forms a through hole p in the microfilter area of the blank, The blank forms a thin-film microfilter. Another advantage of this technique is that the pore size can be controlled by etching without compromising porosity or causing overlap problems. For example, if the embossing tool has a microstructure consisting of an array of tall conical cones, the embossed area will consist of an array of deep conical wells. During the etching process, the removal of the specified amount of material gives rise to a predetermined conical cross section. When the etching is strengthened, the exposed cross section increases, and the height of the effective hole diameter s becomes uniform (see FIG. 9).
【００１５】 この３段階手順で使用する材料に対しては固有の制限はない。その材料が成形
することができ、エンボス加工することができ、制御された方法でエッチングす
ることができる限りは、任意の物質を使用することができる。現時点での好適な
材料としては、ポリプロピレンがあるが、ポリスチレンも有望である。さらに、
ミクロフィルタは、成形され、エンボス加工された部品のフィルタ領域内に、「
後処理」されることができるので、消費者の要求に対応するであろう「ジャスト
・イン・タイム」ミクロフィルタ製造用の膨大な数のブランクを山積みすること
ができる。ミクロフィルタのブランクの製造を実際のミクロフィルタの生産から
切り離すことにより、両方を別々に最適化することができる。そのため、この技
術を使用すれば、ある範囲の顧客が多くの場合要求する孔の寸法における柔軟性
を損なうことなく、両方を別々に変化させることができる。There are no inherent limitations on the materials used in this three-step procedure. Any substance can be used as long as the material can be molded, embossed, and etched in a controlled manner. A currently preferred material is polypropylene, but polystyrene is also promising. further,
The microfilter is located in the filter area of the molded and embossed part with a "
Because it can be "post-processed," a vast number of blanks can be piled up for "just-in-time" microfilter production that will meet consumer demands. By decoupling the production of the microfilter blank from the actual production of the microfilter, both can be optimized separately. Thus, using this technique, both can be varied separately without compromising the flexibility in hole dimensions that a range of customers often requires.
【００１６】 ブランクのフィルタ領域は、約１００ミクロンの最小の厚さで成形することが
できる。この厚さは、上記領域を形成するのに使用される技術により制限される
。一方、この領域の面積は、必要なだけ大きくすることができるが、通常、１平
方センチメートル以下である。The filter area of the blank can be formed with a minimum thickness of about 100 microns. This thickness is limited by the technique used to form the region. On the other hand, the area of this region can be as large as necessary, but is typically less than one square centimeter.
【００１７】 多数の技術の中の任意のものを、エンボス加工用の工具の表面構造体を作るの
に使用することができる。エンボス加工面の微細構造体は、ある程度、それを形
成するのに使用される技術に依存する。Any of a number of techniques can be used to create the surface structure of the embossing tool. The microstructure of the embossed surface depends to some extent on the technology used to form it.
【００１８】 現時点でのエンボス加工用の工具を製造するための好適な方法としては、ＬＩ
ＧＡプロセス（Ｘ−ｒａｙ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｉｃ，Ｇａｌｖａｎｏｆｏｒ
ｍｕｎｇ，Ａｂｆｏｒｍｔｅｃｈｎｉｋ）（参考文献：Ｅ．Ｗ．Ｂｅｃｋｅｒ他
、Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ４、３５〜５６
、１９８６）がある。ＬＩＧＡプロセスの場合には、微細構造体は、ホトレジス
ト材料に、Ｘ線源を使用して形成することができる。このレジストの後続の現像
により微細構造体のレリーフ再現体が生成されるが、レジスト自身は、直接使用
するには脆すぎる。電着により、レジストの表面が金属で充填され、レジストが
除去されると、金属部分をすぐに使用することができる。Current preferred methods for producing tools for embossing include LI
GA process (X-ray Lithographic, Galvanofor)
Mung, Abformtechnik) (Reference: EW Becker et al., Microelectronic Engineering 4, 35-56).
, 1986). In the case of the LIGA process, the microstructure can be formed in a photoresist material using an X-ray source. Subsequent development of this resist produces a relief reproduction of the microstructure, but the resist itself is too brittle for direct use. When the surface of the resist is filled with metal by electrodeposition and the resist is removed, the metal part can be used immediately.
【００１９】 通常のエンボス加工用の工具は、直径１０ミクロンの突起を持ち、それらの間
隔は２０ミクロンである。突起自身は、図７ａおよび図７ｂのようにテーパ状に
することもできるし、図５Ａのようにシリンダ状にすることもできる。A typical embossing tool has projections 10 microns in diameter and their spacing is 20 microns. The protrusions themselves can be tapered, as in FIGS. 7a and 7b, or cylindrical, as in FIG. 5A.
【００２０】 フィルタ領域への熱エンボス加工用の工具の貫入の深さは、フィルタ領域の厚
さに依存するが、通常、１０〜１００ミクロンの範囲内である。The depth of penetration of the tool for hot embossing into the filter area depends on the thickness of the filter area, but is usually in the range of 10 to 100 microns.
【００２１】 広い範囲のアブレーション技術を使用することができる。それらのうちの下記
のものは、使用する材料の点で本発明に適した減法ミクロ機械加工技術の例示と
してのものに過ぎない。A wide range of ablation techniques can be used. The following of them are merely exemplary of the subtractive micromachining techniques suitable for the present invention in terms of the materials used.
【００２２】 ａ．湿式化学エッチング：この場合には、プラスチック材料を溶かして除去する
流体エッチング剤が導入される。これは、露出時間および温度により制御される
。湿式化学薬品への曝露は、すべての方向にエッチングが行われ、孔が開く（恐
らく、「クレーター」が形成される）等方性プロセスである。このプロセスが予
測することができるものである限り、この特徴を受け入れることができる。A. Wet chemical etching: In this case, a fluid etchant is introduced that dissolves and removes the plastic material. This is controlled by exposure time and temperature. Exposure to wet chemicals is an isotropic process that etches in all directions and opens holes (probably forming "craters"). As long as this process is predictable, this feature can be accepted.
【００２３】 ｂ．常温フォト−アブレーション：この場合には、直接結合破壊エネルギーをワ
ークの表面に供給することができる紫外線レーザの作用により材料が除去される
。これは指向性が高く、上記の等方性の作用の影響を受けることはない。B. Room temperature photo-ablation: In this case, the material is removed by the action of an ultraviolet laser, which can directly supply the bond breaking energy to the surface of the workpiece. This has a high directivity and is not affected by the above-mentioned isotropic action.
【００２４】 ｃ．高温フォト−アブレーション：この場合には、除去するためにワークの材料
を加熱し、溶融し、蒸発させるレーザ・システム（または、他の光源）の作用に
より材料が除去される。この場合もまた、上記作用は指向性を持つが、熱破壊作
用により、（上記の常温作業プロセスの場合には現われない問題を）制御するの
が困難になる恐れがある。C. High temperature photo-ablation: In this case, the material is removed by the action of a laser system (or other light source) that heats, melts, and evaporates the material of the workpiece for removal. In this case as well, the action is directional, but the thermal destruction action can make it difficult to control (for the problems that do not appear in the cold working process described above).
【００２５】 ｄ．反応性ガスを伴うレーザ機械加工：この場合には、レーザが、アブレーショ
ンされた材料と結合してそれを運び去る塩素（シリコン作業材料の場合には）の
ような、局部的に存在する反応性ガスと組み合わされる。その結果、表面の特徴
がもっとハッキリする。D. Laser machining with reactive gas: In this case, the laser will react with locally existing reactants, such as chlorine (in the case of silicon working materials), which will bind and carry away the ablated material Combined with gas. As a result, the surface features become clearer.
【００２６】 ｅ．合焦イオン・ビーム・ミリング：この場合には、機械的ドリル・ビットの代
わりに材料を切断することができるエネルギー性イオンの合焦コラムが使用され
る。E. Focused ion beam milling: In this case, instead of a mechanical drill bit, a focused column of energetic ions capable of cutting the material is used.
【００２７】 ｆ．超音波工具を作動させ、研磨スラリによりワーク片と結合させる超音波エッ
チング。超音波工具の機械的運動は、研磨スラリを駆動し、ワーク片を削る。F. Ultrasonic etching that activates an ultrasonic tool and bonds it to a work piece with a polishing slurry. The mechanical movement of the ultrasonic tool drives the polishing slurry and cuts the workpiece.
【００２８】 ｇ．ウォータージェット機械加工：この場合には、問題の材料を切断するために
、（研磨材を含む、または含まない）高速の水流が使用される。G. Water jet machining: In this case, a high-speed stream of water (with or without abrasives) is used to cut the material in question.
【００２９】 ｈ．超高精度機械的機械加工：この場合には、単結晶ダイヤモンド工具を使用し
て、ワーク材料を除去すべく、０．０５ミクロンの精度で加工することができる
コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）ミリングマシンが使用される。H. Ultra-high-precision mechanical machining: In this case, a computer numerically controlled (CNC) milling machine that can machine with a precision of 0.05 micron to remove work material using a single crystal diamond tool used.
【００３０】 本発明の完成フィルタの品質は、通常、トラック・エッチングによるフィルタ
と比較すると、非常に優れている。孔径は、狭い公差内で制御することができ、
その統計的な分布は、類似のトラック・エッチングによる薄膜の何倍も狭い。ミ
クロフィルタの表面上に孔の分布を形成するために、エンボス加工用の工具を使
用するということは、孔の分布を正確に制御することができるということを意味
する。それ故、用途の要件により、孔の数を狭い公差内に指定することができる
。孔が重畳する恐れはなく、そのため、フィルタ・カットオフの無欠性を損なう
ことはない。The quality of the finished filter of the present invention is typically very good when compared to a track etched filter. The pore size can be controlled within tight tolerances,
Its statistical distribution is many times narrower than a similar track-etched thin film. The use of embossing tools to create a distribution of holes on the surface of the microfilter means that the distribution of holes can be precisely controlled. Therefore, depending on the requirements of the application, the number of holes can be specified within tight tolerances. There is no risk that the holes will overlap, so that the integrity of the filter cutoff is not compromised.
【００３１】 さらに、所望の円錐のアレイを有するエンボス加工用の工具を作ることができ
、それらの円錐は、全部が同じサイズである必要はない（図１０参照）。後処理
エッチングの後で、これらの円錐は、所望されている配置で、フィルタ内に種々
のサイズの孔を形成することができる。In addition, embossing tools can be made with the desired array of cones, and the cones need not all be the same size (see FIG. 10). After the post-treatment etching, these cones can form holes of various sizes in the filter in the desired arrangement.
【００３２】 本発明のプロセスの大きな利点は、薄膜ミクロフィルタが、機械的成形方法に
おいて遭遇する欠点を有することなく、成形部品内に含まれ得るということであ
る。これにより、部品のコストが安くなり、製造時間が短くなり、装着手順中の
汚染の問題が排除される。A great advantage of the process of the present invention is that thin film microfilters can be included in molded parts without the disadvantages encountered in mechanical molding methods. This reduces component costs, reduces manufacturing time, and eliminates the problem of contamination during the mounting procedure.
【図１ａ】 本発明の方法を応用するためのブランクの製造段階を示している。これらすべ
ての図および他の図は、別段の表示がない限り断面図である。FIG. 1a shows the steps of manufacturing a blank for applying the method of the invention. All of these and other figures are cross-sectional views unless otherwise indicated.
【図１ｂ】 本発明の方法を応用するためのブランクの製造段階を示している。FIG. 1b shows the steps of manufacturing a blank for applying the method of the invention.
【図１ｃ】 本発明の方法を応用するためのブランクの製造段階を示している。FIG. 1c shows the steps of manufacturing a blank for applying the method of the invention.
【図２ａ】 成形したブランクをエンボス加工する際の連続的段階を示している。FIG. 2a shows the successive stages in embossing a shaped blank.
【図２ｂ】 成形したブランクをエンボス加工する際の連続的段階を示している。FIG. 2b shows the successive steps in embossing a shaped blank.
【図２ｃ】 成形したブランクをエンボス加工する際の連続的段階を示している。FIG. 2c shows the successive steps in embossing a shaped blank.
【図３】 エンボス加工用の工具である。FIG. 3 shows an embossing tool.
【図４ａ】 エンボス加工用の工具がブランクを貫通する際に発生する変形を示している。FIG. 4a shows the deformation that occurs when an embossing tool penetrates a blank.
【図４ｂ】 エンボス加工用の工具がブランクを貫通する際に発生する変形を示している。FIG. 4b shows the deformation that occurs when the embossing tool penetrates the blank.
【図５ａ】 二つの部分からなるエンボス加工用の工具の整合のズレの結果を示している。FIG. 5a shows the result of misalignment of a two-part embossing tool.
【図５ｂ】 二つの部分からなるエンボス加工用の工具の整合のズレの結果を示している。FIG. 5b shows the result of misalignment of the two-part embossing tool.
【図６】 硬い表面に接触したことによるエンボス加工用の工具への損傷を示している。FIG. 6 illustrates damage to an embossing tool due to contact with a hard surface.
【図７ａ】 エンボス加工用の工具を作動させる方法を示している。FIG. 7a shows a method of operating an embossing tool.
【図７ｂ】 エンボス加工用の工具を作動させる方法を示している。FIG. 7b shows a method of operating a tool for embossing.
【図８ａ】 工具とは反対側からのブランクのエッチングを示している。FIG. 8a shows the etching of the blank from the side opposite the tool.
【図８ｂ】 工具とは反対側からのブランクのエッチングを示している。FIG. 8b shows the etching of the blank from the side opposite the tool.
【図９ａ】 どのようにしたらエッチング中に孔特性を制御することができるかを示してい
る。FIG. 9a shows how the pore properties can be controlled during etching.
【図９ｂ】 どのようにしたらエッチング中に孔特性を制御することができるかを示してい
る。FIG. 9b shows how the pore properties can be controlled during etching.
【図１０ａ】 どのようにしたら同じブランク内に異なる孔径を形成することができるかを示
している。FIG. 10a shows how different pore sizes can be formed in the same blank.
【図１０ｂ】 どのようにしたら同じブランク内に異なる孔径を形成することができるかを示
している。FIG. 10b shows how different pore sizes can be formed in the same blank.
【図１０ｃ】 どのようにしたら同じブランク内に異なる孔径を形成することができるかを示
している、平面図である。FIG. 10c is a plan view showing how different pore sizes can be formed in the same blank.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ )，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ， ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ， ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，Ｃ Ｒ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ， ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，Ｋ Ｚ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ， ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，Ｓ Ｋ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ Ｆターム(参考） 4D006 GA07 MA03 MA25 MA26 MC23 MC24 NA32 NA50 NA54 NA61 NA65 PA01 PB15 PB70 4F209 AA11 AA13 AC03 AG01 AG28 AH03 PA01 PB01 PC05 PW21 【要約の続き】 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (81) Designated country EP (AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LU, MC, NL, PT, SE ), OA (BF, BJ, CF, CG, CI, CM, GA, GN, GW, ML, MR, NE, SN, TD, TG), AP (GH, GM, KE, LS, MW, SD, SL, SZ, TZ, UG, ZW), EA (AM, AZ, BY, KG, KZ, MD, RU, TJ, TM), AE, AL, AM, AT, AU, AZ, BA, BB, BG, BR, BY, CA, CH, CN, CR, CU, CZ, DE, DK, DM, EE, ES, FI, GB, GD, GE, GH, GM, HR, HU, ID , IL, IN, IS, JP, KE, KG, KP, KR, KZ, LC, LK, LR, LS, LT, LU, LV, MA, MD, MG, MK, MN, MW, MX, NO, NZ, PL, PT, RO, RU, SD, SE, SG, SI, SK, SL, TJ, TM, TR, TT, TZ, UA, UG, US, UZ, VN, YU, ZA, ZWF terms (Reference) 4D006 GA07 MA03 MA25 MA26 MC23 MC24 NA32 NA50 NA54 NA61 NA65 PA01 PB15 PB70 4F209 AA11 AA13 AC03 AG01 AG28 AH03 PA01 PB01 PC05 PW21 [Continued]
Claims (8)
成するウェブ部分を有するブランクを形成するステップと、フィルタの所望孔径
に匹敵する断面の凹部のアレイにより、前記フィルタ領域内の前記ウェブ部分の
片面をエンボス加工するステップと、前記凹部が所望孔径の貫通孔を形成するま
で、前記フィルタ領域内の前記ウェブ部分から材料をアブレーションするステッ
プとを含む方法。1. A method of manufacturing a thin-film microfilter, comprising the steps of: forming a blank having a web portion defining a filter area; and an array of recesses having a cross section comparable to the desired pore size of the filter. Embossing one side of the web portion of the method, and ablating material from the web portion in the filter region until the recess forms a through-hole of a desired pore size.
タの所望孔径に匹敵する断面の刺のアレイを備えている工具によりエンボス加工
される方法。2. The method of claim 1 wherein said web is embossed with a tool comprising an array of barbs of a cross section comparable to the desired pore size of said filter.
いる方法。3. The method of claim 2, wherein said barbs are tapered.
ている方法。4. The method according to claim 2, wherein said spines are cylindrical.
前記工具が、２つ以上のサイズの孔を供給するように２つ以上の断面の刺を有し
ている方法。5. The method according to claim 2, 3 or 4, wherein
The method wherein the tool has a barb of two or more cross-sections to provide holes of two or more sizes.
記ウェブ部分が、エンボス加工される側とは反対の側からアブレーションされる
方法。6. The method according to claim 1, wherein the web portion is ablated from the side opposite to the side to be embossed.
記ウェブ部分が、化学エッチングによりアブレーションされる方法。7. The method according to claim 1, wherein the web portion is ablated by chemical etching.
記ウェブ部分が、レーザ・アブレーションによりアブレーションされる方法。8. The method according to claim 1, wherein the web portion is ablated by laser ablation.
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