JP2005509748A - 含金属ウェブにおいてエッチングにより形成された両面機構を有する製品 - Google Patents

Abstract

液体エッチング工程で処理される製品単位の機構における導電性の含金属材料の厚さを厚くするには、材料の所望の厚さを基板の両面に配分して二部機構を作製する。従来の機構は、厚さが同じ２つの含金属層を全く同一にパターニングし、この得られたパターニング部をあらゆる適切な方法で電気的に接続することによって作製される。しかしながら、基板の両側に全く同一の部分を有していない機構を作製してもよく、この２つの部分は、電気的に接続されるが、厚さ若しくは形状又はその両方が互いに異なっている。さらに、絶縁体で分離された２つの含金属層を有することも有用であり、同じ機構又は回路の異なる部分を、ショートすることなく互いに交差させるか、或いはショートすることなく全体的に又は部分的に重ねることができる。ポリマー基板（１００４）（例えば、ポリエチレンテレフタレート）は、その上面及び下面が含金属層（例えば、アルミニウム箔又は銅箔）で被覆され、次にエッチマスク（１１１０、１１２０、１１３０、１１４０、１１５０、１１６０、１１８０）（例えば、グラビア印刷によって形成された樹脂又はフォトレジスト）で被覆される。このウェブをエッチング液（例えば、ＮａＯＨ）の浴に浸漬するか、或いはこのウェブにエッチング液（例えば、ＮａＯＨ）を吹き付けることによって、含金属ウェブ（１１１５、１１２５、１１３５、１１４５、１１５５、１１６５、１１７５、１１８５）が形成される。

Description

本発明は、液体エッチング工程を用いて含金属ウェブに機構(features)を形成することに関し、より詳細には、液体エッチング工程によって含金属ウェブに両面機構を形成することに関する。

アルミニウム箔に形成された機能パターンは、いくつか例を挙げると、電子レンジ・プレート、トレイ、及びボールのような薄い箔製品、並びに、平面型スピーカのような厚い箔製品、小売店で万引き防止のために用いられる電子回路監視製品、及びフレキシブル・ヒータ(flexible heaters)というような、様々な製品に用いられる。これらの製品を形成するための一般的な工程としては、ウェブの含金属層を化学ミリング又は化学エッチングする工程が挙げられる。この含金属層は、一般的な例としてはアルミニウム又は銅、一般的ではない例としては銀から成る金属箔であり、所望の厚さを有する。この金属箔は、適切な基板上に貼り合わされるか若しくは形成される。所望のパターンは、一般的にはグラビア印刷法又はシルクスクリーン印刷法を用いることによって、耐エッチング保護コーティングと共に金属箔の表面上に形成される。このパターンが印刷された金属箔を備えたウェブはエッチング液に導かれ、パターンの開放領域における金属箔がエッチングにより除去されて、パターンの所望の保護された機構が残る。エッチング浴は、金属の種類によって、事実上酸性であっても塩基性であってもよい。箔の厚さは、所望の製品の意図する機能によって、様々であってよい。

特に電子保護システムに用いるのに適した平面型電気回路を作製するための液体エッチング工程については、リヒトブラウ(Lichtblau)に対し１９７５年１０月２１日に発行された米国特許第３，９１３，２１９号に記載されている。この工程は、両面に導体箔が直接接合された電気絶縁基板に対して開始される。この基板の厚さは、その導電性の両面に繰り返し平面パターンによって形成される完全共振タグ回路の意図する共振特性に見合う精度に維持される。具体的には、この工程から得られるウェブは、２つのインダクタと２つのキャパシタに対する各第１プレートとをそれぞれが含む複数の回路パターンを片側（即ち、厚い箔側）に有すると共に、ヒュージブル・リンクと２つのキャパシタに対する各第２プレートとをそれぞれが含む複数の回路パターンをもう片側（即ち、薄い箔側）に有する。これらのキャパシタのプレートは基板によって分離されており、この基板の誘電特性は２つのキャパシタの値に影響を及ぼす。厚い箔側に設けられた構造により行われる機能（即ち、インダクタンス及びある電位における電荷蓄積）と、薄い箔側に設けられた構造により行われる機能（即ち、ヒュージブル・コンダクタンス及び別の電位における電荷蓄積）とは、明らかに異なる。

連続エッチング又はミリング工程は、パターニングされた大量のウェブが必要とされる場合に特に有益である。その理由は、非連続工程と比較すると、製品単位当たりのコストが低いからである。特に有用な連続液体脱金属工程及び装置については、Ｄ．グレゴリー ベケット(D. Gregory Beckett)に対し１９９４年８月２３日に発行された米国特許第５，３４０，４３６号に記載されている。一般的に、この装置は、水性エッチング材料の浴を備えた長尺状のタンクを有している。エッチングされる金属層を含むウェブは、最初はロール状にされている。このウェブは、ロールから引き出されて浴の一端に導かれ、水平に又は正弦曲線状に浴を通過し、浴を離れて、この浴の反対側の端部にある別のロールに巻き取られる。このウェブは、あらゆる適切な駆動機構によって、その経路に沿って進行する。この駆動機構の一例は、被駆動ベルトとローラ部材とを組み合わせたものである。ウェブはこれらのローラ部材間を通過し、これらのローラ部材はウェブと係合してウェブを進行させる。

平面型スピーカは、長年にわたって知られてきたが、商業的に幅広く成功しなかった。その理由は、ダイヤフラム部材の製造コストが比較的高いからである。図１には、一例である平面型スピーカ・ダイヤフラム１００を説明のために非常に簡略化した略図が示されている。図１は、薄い絶縁フレキシブル基板１１０上に設けられた導電路１２０を示している。オーディオ・ソース(audio source)１３０によって、オーディオ交流(alternating audio current)が導電路１２０に生じる。この交流によって、導電路１２０周囲に可変磁界（図示せず）が生じる。この可変磁界が、一般的には複数組の永久磁石（図示せず）によって生じる安定磁束線（「Ｎ」で示されるＮ極と「Ｓ」で示されるＳ極とを有するアークで示す）と相互作用することにより、ダイヤフラムが（矢印「Ｍ」で示されるように）上下する。ダイヤフラム１００の加速度は、導電路における各トレース(線：trace)の長さ、厚さ、及び幅、並びに、トレースの数及び間隔というような、多くの変数の関数である。最も好適な導電路では、非常に厚いが細く且つ非常に特殊な設計のトレースがいくつか高密度実装されている。厚いトレースが望ましいのは、周波数の低い回路の抵抗を小さくすることによって、出力密度を高くすることができるからである。一般的には、このダイヤフラム１００が、製造する平面型スピーカの部品の中で最も高価なものである。
米国特許第３，９１３，２１９号明細書 米国特許第５，３４０，４３６号明細書

上記米国特許第５，３４０，４３６号の連続エッチング工程は、電子レンジ・プレート、トレイ、及びボールのブランクを生成するのに一般的且つ効率的に用いられてきたが、金属層の厚いウェブから成る製品を大規模に製造するのにも有用である。従って、連続エッチング工程を用いて金属トレースの厚いスピーカ・ダイヤフラムを製造することによって、導電路におけるトレースの品質を落とさずに単価を安くすることが望まれる。

上記米国特許第５，３４０，４３６号の工程のような連続エッチング工程は、パターニングされた製品単位をウェブ上に作製するのに有用であるが、導電トレースの厚いスピーカ・ダイヤフラムのようないくつかの用途には最適でない側壁プロファイルが生じる可能性がある。これは、このようなエッチング工程には高発熱を伴う性質があるためである。ウェブ上の厚い含金属層を処理するには、ウェブを長い時間エッチング液に留めさせておく必要がある。このように留める時間が長くなると、加熱が局部的になる。これにより、エッチングされた機構のレジストと側壁上部との両方が化学的及び熱的損傷を大きく受けることとなり、レジスト材料の選択が著しく制限されると共に側壁の品質が著しく低下する。その結果、有効間隔が大きくなるため、有効断面が小さくなると共に実装密度が低くなる。上記米国特許第３，９１３，２１９号の工程のような連続スプレー・エッチング工程でも、特定の状況下では、いくつかの用途には最適でない側壁プロファイルが生じる可能性がある。

導電トレースの厚いパターニングされたウェブの作製において液体エッチング工程を用いる場合に時折生じるこれらの及びその他の欠点は、本発明において克服される。本発明の１つの実施形態は、製品単位を作製するのに液体エッチング工程において用いる含金属ウェブであって、反対の第１の面と第２の面とを有する長尺状の基板と、前記基板の前記第１の面上に配置された第１の含金属層と、前記第１の含金属層上に配置されると共に、前記製品単位の少なくとも第１の機能機構の少なくとも一部を実質的に画定する第１のパターンを有する第１の耐エッチング層と、前記基板の前記第２の面上に配置された第２の含金属層と、前記第２の含金属層上に前記第１の耐エッチング層と整合するように配置されると共に、少なくとも前記第１の機能機構部を実質的に画定する第２のパターンを有する第２の耐エッチング層とを備える。

本発明の別の実施形態は、外部から付与された磁界と相互作用する機能領域を有する少なくとも１つの回路トレースを有する平面型スピーカ・ダイヤフラムを作製するのに、液体エッチング工程において用いる含金属ウェブであって、反対の第１の面と第２の面とを有する長尺状の基板と、前記基板の前記第１の面上に配置された第１の金属箔層と、前記第１の金属箔層上に配置されると共に、前記回路トレースの少なくとも前記機能領域を画定する第１のパターンを有する第１の耐エッチング層と、前記基板の前記第２の面上に配置された第２の金属箔層と、前記第２の金属箔層上に前記第１の耐エッチング層と整合するように配置されると共に、前記回路トレースの少なくとも前記機能領域を画定する第２のパターンを有する第２の耐エッチング層とを備える。

本発明の別の実施形態は、少なくとも１つのインダクタ機能領域と少なくとも第１の電荷蓄積機能領域及び第２の電荷蓄積機能領域とを有する少なくとも１つの回路トレースを有する電子回路監視デバイスを作製するのに、液体エッチング工程において用いる含金属ウェブであって、反対の第１の面と第２の面とを有する長尺状の基板と、前記基板の前記第１の面上に配置された第１の金属箔層と、前記第１の金属箔層上に配置されると共に、少なくとも前記インダクタ機能領域及び前記第１の電荷蓄積機能領域を画定する第１のパターンを有する第１の耐エッチング層と、前記基板の前記第２の面上に配置された第２の金属箔層と、前記第２の金属箔層上に前記第１の耐エッチング層と整合するように配置されると共に、少なくとも前記インダクタ機能領域及び前記第２の電荷蓄積機能領域を画定する第２のパターンを有する第２の耐エッチング層とを備える。

本発明の別の実施形態は、反対の第１の面と第２の面とを有する基板と、前記基板の前記第１の面上に配置された第１の含金属部と前記基板の前記第２の面上に配置された第２の含金属部とを実質的に逆向きとなるように有する少なくとも１つの回路トレースとを備える、平面型スピーカ・ダイヤフラムである。

本発明の別の実施形態は、反対の第１の面と第２の面とを有する基板と、前記基板の前記第１の面上に配置された第１の含金属部と前記基板の前記第２の面上に配置された第２の含金属部とを実質的に逆向きとなるように有するインダクタ・トレースと、前記基板の前記第１の面上に配置されると共に、前記インダクタ・トレースに結合された第１の電荷蓄積パッチと、前記基板の前記第２の面上に配置されると共に第１の端部及び第２の端部を有し、前記第１の端部が前記インダクタ・トレースに結合された可変インピーダンス素子と、前記基板の前記第２の面上に配置されると共に、前記可変インピーダンス素子の前記第２の端部に結合された第２の電荷蓄積パッチとを備える、電子回路監視製品である。

本発明の別の実施形態は、製品単位を作製するのにウェブを脱金属処理する方法であって、前記ウェブの基板の第１の面上に配置された第１の含金属層に、前記製品単位の少なくとも第１の機能機構の少なくとも一部を実質的に画定する第１の耐エッチング・パターンを付与することと、前記ウェブの前記基板の前記第１の面に対して逆向きの第２の面上に配置された第２の含金属層に、少なくとも前記第１の機能単位部を実質的に画定する第２の耐エッチング・パターンを付与することと、前記ウェブの前記第１の耐エッチング・パターン及び前記第２の耐エッチング・パターンにより保護されていない領域から含金属材料を除去するために、前記ウェブの両側をエッチング液に晒すことと、前記ウェブから前記エッチング液を洗浄することとを含む。

本発明の別の実施形態は、フレキシブル基板層を含むウェブを選択的に脱金属処理する方法であって、前記基板の第１の面上に配置された第１のアルミニウム層に、製品単位の少なくとも第１の機能機構の少なくとも一部を実質的に画定する、耐水酸化ナトリウム材料から成る第１のパターン化層を付与することと、前記ウェブの前記基板の前記第１の面に対して逆向きの第２の面上に配置された第２のアルミニウム層に、少なくとも前記第１の機能機構部を実質的に画定する、耐水酸化ナトリウム材料から成る第２のパターン化層を付与することと、前記ウェブを浸漬状態で水酸化ナトリウムを基材とした水溶液の浴を連続的に通過させて、前記ウェブの前記第１のパターン化層及び前記第２のパターン化層により保護されていない領域からアルミニウムを除去することと、前記第１のアルミニウム層及び前記第２のアルミニウム層から、水酸化ナトリウムを基材とした使用済み溶液を洗浄することとを含む。

例えば、電子レンジ・プレート、トレイ、及びボール、平面型スピーカ、電子回路監視製品、並びに、フレキシブル・ヒータのような、多くの有用な製品は、１つ以上のエッチングされた機構(features)を含む複数の製品単位から構成されている。これらの機構は、最終製品において、例えば、電子レンジ用途では遮蔽、局部加熱、定常波修正、及び減衰、平面型スピーカでは磁気モータ作動、フレキシブル・ヒータでは発熱、並びに、電子回路監視製品では電界破壊(field disruption)というような、様々な周知の機能を果たす。機構の形状は、その機能によって異なり、パッチ状(patch)のものからトレース(線：trace)状のものまである。

このような製品単位及びその中に含まれる１つ以上の機構は、様々な異なる形状をしていてもよい。図２は、ウェブ２００の一部を示す略図であり、このウェブ２００は、様々な形状、サイズ、及び構造の、様々な製品単位２１０、２２０、２３０、２４０、２５０、２６０、及び２７０を含んでいる。ウェブは、ただ１種類の若しくは恐らく２〜３種類の製品単位を含むのが一般的であるが、図２は、本明細書で説明する方法を適用し得る様々な異なる種類の製品単位を提示している。ウェブ２００は、連続エッチング工程の浴を、その長さに沿って且つ「装置方向」と書かれた矢印で示された方向に移動して通過する。もう一方の方向は、「装置横断方向」である。長方形の製品単位２１０は、トレースのような１つ以上の機構の長部が装置横断方向にある製品単位を示唆している。長方形の製品単位２２０は、トレースのような１つ以上の機構の短部が装置横断方向にある製品単位を示唆している。円形の製品単位２３０は、１つ以上の円形機構を有する製品単位を示唆している。正方形の製品単位２４０は、２つの対向する機構部が装置横断方向にある製品単位を示唆している。正方形の製品単位２５０は、４つの対向する機構部が部分的に装置横断方向にある製品単位を示唆している。楕円形の製品単位２６０は、短弧が装置横断方向にある製品単位を示唆している。楕円形の製品単位２７０は、長弧が装置横断方向にある製品単位を示唆している。

平面型スピーカ、フレキシブル・ヒータ、及び電子回路監視装置において有用な厚い機構の一例は、トレースである。このようなトレースは、通常、非常に長く且つ非常に細く、さらに、一般的には、回路抵抗を小さくするために非常に厚い。平面型スピーカのような用途において用いられるトレースは、複数回折り畳まれていてもよく、特に２１０及び２２０のような長方形の製品単位がこれに適している。図３は、平面型スピーカ回路のトレースの本来の設計の一例を、明瞭化及び説明のために非常に簡略化して示したものである。この設計では、３回折り畳まれた長形のトレース３００が１つあり、このトレース３００は、当該技術分野で周知の方法でフレーム（図示せず）内に配置されている。また、このトレース３００は、当該技術分野で周知の方法で、接合パッド３０２及び３０４において終端となっている。トレース３００の長部３１０、３２０、３３０、及び３４０は、ウェブに対する長手方向に、即ち、ウェブが連続脱金属装置を通過する動きに対する装置方向（図２）に、方向付けされるのが好ましい。これらの長部は、相対的な短部３５０、３６０、及び３７０によって互いに結合されている。これらの短部は、ウェブに対する幅方向に、即ち、ウェブが連続脱金属装置を通過する動きに対する装置横断方向（図２）に、方向付けされるのが好ましい。

図３のトレース設計３００は、ウェブ上にレジスト(resist)パターンを形成するのに用いられる。図４は、基板４２０上に金属箔層４１０を有するウェブの一例を示しているが、この金属箔層４１０は、基板４２０と直接接していなくてもよい。一般的には、金属箔層４１０は、接着層（図示せず）によって基板に接合されており、必要であれば、他の介在層（図示せず）を用いてもよい。例えば、面３８０（図３）によって画定されるようなトレース３００の断面に対応する、例示したレジスト部４３０及び４４０は、金属箔層４１０上にあるが、金属箔層４１０と接していなくてもよい。一般的には、レジストは、金属箔層４１０に直接付与される。

理想的なトレース断面が、図５に示されている。トレース部５１０及び５２０は、全断面を有するように、且つ、側壁間の狭い高い実装密度を保持するように、適格に形成されている。レジスト部４３０及び４４０は、エッチング工程を経ても完全に保持される。

簡素化された実用的なトレース断面が、図６に示されている。トレース部６１０及び６２０は、わずかな先細りとなっており、上部に向かって、熱いエッチング液に次第に多く晒してオーバーエッチングすることにより、次第に細くなっている。しかしながら、ほぼ全断面が形成されていると共に、側壁間が本質的に狭く保持されているので、オーバーエッチングの効果はほんのわずかである。レジスト部４３０及び４４０はエッチング工程によっていくらか劣化することがあり（図示せず）、いくらかアンダーカットが生じるが、劣化はわずかであり、レジスト部４３０及び４４０は、意図的に除去される場合にはそのときまで、エッチング工程を経てもそのまま損なわれないのが一般的である。

図３のトレース設計３００を用いて、含金属層の厚いウェブ上にレジストパターンを形成すると、かなり異なる結果となる。図７は、基板７２０上に厚い金属箔層７１０を有するウェブの一例を示している。例えば、面３８０（図３）によって画定されるようなトレース３００の断面に対応する、例示したレジスト部７３０及び７４０は、厚い金属箔層７１０上にある。

理想的なトレース断面が、図８に示されている。トレース部８１０及び８２０は、全断面を有するように、且つ、側壁間の狭い高い実装密度を保持するように、適格に形成されている。レジスト部７３０及び７４０は、エッチング工程を経ても完全に保持される。

簡素化された実用的なトレース断面が、図９に示されている。トレース部９１０及び９２０は、急激な先細りとなっており、上部に向かって、熱いエッチング液に次第に多く晒してオーバーエッチングすることにより、次第に細くなっている。トレース部９１０及び９２０の断面は、理想的な断面８１０及び８２０（図８）に対してかなり小さく、図８に示された狭い側壁間は損なわれ、有効実装密度が低下している。レジスト部７３０及び７４０（図７）は、エッチング液に長く晒されることにより著しく劣化する。その結果、損傷は受けたが本質的には変わっていないレジスト部（例えば、レジスト部９２０参照）が残る一方で、端部が損傷し大きなアンダーカットが生じたレジスト部（例えば、レジスト部９３０参照）が生じることがある。

図６と図９を比べてみると明らかなように、エッチングされた含金属機構部を次第に細くすることで、液体処理を用いて得ることのできる幅と厚さの比に制限が設けられる。この制限を越えると、レジストパターン部が完全にアンダーカットされて、エッチングされた含金属機構部から外れてしまい、このエッチングされた含金属機構部が、側壁からだけでなく頂部からもさらにエッチングされることとなる。

製品単位の種類によっては、機構の劣化を許容できるものがある一方で、機構の本来の設計と製品単位に現れるエッチングされた機構との間の高い忠実度を必要とするものもある。後者には、特に、例えばスピーカ・ダイヤフラムにおける回路が当てはまる。このスピーカ・ダイヤフラムにおける回路は、非常に長く且つ複数回折り畳まれたトレースを１つ有しているのが一般的であるが、必要であれば、２つ以上のトレースを有していてもよく、このトレースは、特定のインピーダンスと多数の高密度実装部とを有することによって、駆動電流が付与されると特定形状の強磁界を誘導するように設計されている。エッチングされたトレースのいずれかの部分に、本来の設計との大きな食い違いがあると、このスピーカ・ダイヤフラムは規格外となってしまう可能性があり、これにより、歩留まりが低くなると共に製造コストが高くなる。さらに、エッチングされたトレースのいずれかの部分に、本来の設計との大きな食い違いがあると、このスピーカ・ダイヤフラムは製品への取り付け後に故障する可能性があり、これにより、製品の信頼性が低くなると共に販売後の保証費が高くなる。

液体エッチング工程で処理される製品単位の機構における導電性の含金属材料の厚さを厚くするには、機構の材料の所望の厚さを絶縁基板の両面に配分して、それぞれが全く同一の機能を行う二部機構を作製する。製品単位に平行な面に関してほぼ対称的な従来の機構は、厚さが同じである２つの対向する含金属層において、機構を同様に、好ましくは全く同一に、鏡像状にパターニングし、この得られた鏡像部をあらゆる適切な方法で電気的に接続することによって作製される。この方法は、例えば、平面型スピーカ回路のトレースを作製する際に有用である。しかしながら、基板の両側に全く同一の鏡像部を有していない二部機構を作製してもよく、この２つの部分は、電気的に接続され且つ一部機構と同じ機能を共同で行うが、互いに、異なる厚さをしているか、機構全体の機能には影響を及ぼさない異なる形状をしているか、異なる厚さをしていると共に機構全体の機能には影響を及ぼさない異なる形状をしている。

この配分は、必要に応じて、均等であっても均等でなくてもよい。しかしながら、配分を均等にしない場合には、薄い方の含金属層から成る機構部を画定するパターンを調整して、この薄い方の含金属層が受けるオーバーエッチングの程度を調整し、材料の完全な除去は厚い方の含金属層からできるようにする。

絶縁基板の両面に１つ以上の機構を配分するのに加えて、絶縁基板の片側又はもう片側にさらに他の１つ以上の機構を作製してもよい。例えば、スピーカ・システムは、主範囲回路及びツイータ回路を有するダイヤフラムを備えた平面型スピーカに別個のサブ・ウーファを設けることによって、様々な帯域幅に最適化させてもよい。考えられる１つの構造では、主範囲回路がダイヤフラムの両側に配分される一方で、ツイータ回路が片側のみに作製されるか、或いは、異なる複数のツイータ回路が片側又は両側に作製される。このツイータは、ダイヤフラムの小部分を調節することによって、大部分の主範囲回路がダイヤフラムの性能に障害を起こさないようにする。別の例としては、電子回路監視デバイスのインダクタの全部又は一部が基板の両側に配分される一方で、ヒュージブル・リンク又はその他の可変インピーダンス素子が片側に作製されると共に、複数のキャパシタの各プレートが両側に作製される。

図１０は、基板１００４を有するウェブの一例を示している。金属箔層１００２及び１００６が、基板１００４の両面上にある。これらの金属箔層１００２及び１００６の厚さはそれぞれ、所望の箔厚さの約半分であり、両方を合わせて所望の箔厚さとなる。例示したレジスト部１０１０、１０２０、１０３０、及び１０４０は、金属箔層１００２の表面上にある。また、例示したレジスト部１０５０、１０６０、１０７０、及び１０８０は、金属箔層１００６の表面上にある。レジスト部１０１０及び１０５０は、同じ機構部の異なる部分を画定している。（この機構の例としては、例えば、平面型スピーカ・ダイヤフラムに用いられ得る折り畳みトレースがある。）同様に、レジスト部１０２０及び１０６０は、同じ機構部の異なる部分を画定しており、レジスト部１０３０及び１０７０は、同じ機構部の異なる部分を画定しており、レジスト部１０４０及び１０８０は、同じ機構部の異なる部分を画定している。一例として、このように画定された様々な機構部によって、同じ折り畳みトレースの全体が構成されている。

液体処理によってエッチングされると、図１０のウェブは、図１１に示されたようになる。厚さが半分のトレース部１０１５、１０２５、１０３５、１０４５、１０５５、１０６５、１０７５、及び１０８５は、基板１００４から遠ざかるにつれて、いくらか次第に先細りとなっているが、このような先細りがこれらのトレース部の断面積に与える影響は、箔厚さが完全なトレース部に比べると著しく少ない。同様に、これらのトレース部は、理想的なプロファイルを有するトレース部に比べて、狭い側壁間がいくらか損なわれるが、先細りがこの側壁間に与える影響は、箔厚さが完全なトレース部に比べると著しく少ない。従って、完全な箔厚さを用いる方法に比べて、実装密度が高くなる。レジスト部１０１０、１０２０、１０３０、１０４０、１０５０、１０６０、１０７０、及び１０８０は、エッチング液にいくらか長く晒されることによりいくらか劣化するが、この劣化は、トレース部の箔厚さが完全である場合に生じる劣化に比べると著しく少ない。

特に効果的で且つ経済的な連続脱金属工程の例、及びこの工程を行うのに有用な装置の例については、Ｄ．グレゴリー ベケットに対し１９９４年８月２３日に発行された、「脱金属方法(Demetallizing Procedure)」という発明の名称である米国特許第５，３４０，４３６号（これは、参照によりその全体が本明細書中に組み込まれる）に記載されている。この米国特許第５，３４０，４３６号では、適切な材料から成る層の上に支持されたエッチング可能な金属層、又は自己支持型のエッチング可能な金属層を選択的に脱金属処理する。１つの実施形態では、エッチング可能な金属（例えば、アルミニウム）層とこれを支持する高分子材料から成るウェブに、耐エッチング材料のパターンが付与される。次に、このウェブは、少なくとも、その非保護領域からエッチング可能な金属を除去するのに十分な時間、エッチング液（例えば、水酸化ナトリウムを基材とした高温の水溶液）の浴に浸漬され、この浴を通過する。別の実施形態では、支持されていないエッチング可能な金属（例えば、アルミニウム）から成るウェブの両側に、互いに整合するように耐エッチング材料のパターンが付与される。次に、このウェブは、少なくとも、その非保護領域からエッチング可能な金属を除去するのに十分な時間、エッチング液（例えば、水酸化ナトリウムを基材とした高温の水溶液）の浴に浸漬され、この浴を通過する。これにより、このウェブを貫通するオリフィスが形成される。脱金属処理されたこのウェブは、洗浄されて乾燥される。

ここで、上記米国特許第５，３４０，４３６号などの連続エッチング工程で処理された場合に様々な機能機構及び恐らく他の機構を形成する、耐エッチング・レジストパターンを有する含金属ウェブの一例について、詳細に説明する。例えばポリエステルや高分子材料のような適切な基板の両面に、金属箔又は含金属箔を設けることによって、最初の積層ウェブが形成される。適切な方法であれば、どんな方法を用いてもよいが、例えばアルミニウムを用いる場合に適切な周知の方法では、ポリエステルや高分子材料から成る層に、当該技術分野で周知の方法で、乾式接着剤を用いてアルミニウム箔を貼り合わせる。上記米国特許第５，３４０，４３６号に記載されたような連続エッチング工程及び装置に用いる場合の総合箔厚さは、通常、箔製造業者の能力や、ウェブ層材料のハンドリング・ロール(handling rolls)におけるウェブ・ハンドリング部品(web handling components)及び完成ウェブの制限によって決められる。現在では、これらの要素によって決められる総合箔厚さは、約１μｍ〜約７５μｍの範囲であるが、将来的には、この範囲を越える総合箔厚さを用いてもよい。ウェブに用いられる実際の総合箔厚さは、用途によって決まる。例えば、電子レンジ用途の場合には、総合厚さが約１μｍ〜約１５μｍ又はそれ以上である２つのアルミニウム箔層が、約４８ゲージのＰＥＴポリエステル・フィルムの両面に設けられる。また、例えば、平面型スピーカ・ダイヤフラムの場合には、総合厚さが約５μｍ〜約５０μｍ又はそれ以上である２つのアルミニウム箔層が、約４８ゲージのＰＥＮフィルムの両面に設けられる。しかしながら、大型の平面型スピーカには、例えば７０μｍ、又はさらに厚い１００μｍというような、より大きな総合厚さを用いてもよい。また、例えば、電子商品監視製品の場合には、総合厚さが約５μｍ〜約７０μｍ又はそれ以上である２つのアルミニウム箔層が、約４８ゲージのＰＥＴポリエステル・フィルムの両面に設けられる。

次に、例えば樹脂のような耐エッチング材料のパターンが、当該技術分野で周知の方法で、例えばグラビア印刷法を用いて、箔が付与されたウェブの両側に互いに整合するように印刷されることによって、エッチング保護マスクが形成される。水酸化ナトリウムを基材としたエッチング液に対して適切な耐エッチング材料は、塩化ビニルコポリマー樹脂である。耐エッチング材料のパターンを形成するその他の方法としては、スプレー法やフォトレジスト材料を用いる方法が挙げられる。この耐エッチング層の厚さは、当該技術分野で周知の方法で、エッチング液の濃度及び温度、並びに耐エッチング材料がエッチング液に晒される時間によって決められる。この保護コーティングは乾燥され、次に、このウェブは、スピンドル上に巻かれてから連続脱金属工程でエッチングされるか、或いは、連続脱金属工程に直接導かれる。ウェブの特定サイズは、この工程で用いられる特定装置によって決まるが、上記米国特許第５，３４０，４３６号に記載された工程及び装置に対する一般的なウェブサイズは、幅が約３１〜約３６インチで、長さが約５，０００〜約１０，０００フィートであり、当該技術分野で周知の方法でスピンドル上に巻かれる。

次に、このウェブは、当該技術分野で周知の方法で、連続脱金属工程でエッチングされる。

この後の工程は、製造される製品によって決まる。製品が電子レンジ調理用途に対する場合、例えば、ウェブは、湿式接着剤を用いて、厚さが適切な紙製品（一般的には、約２０ポンドの紙〜約２４ポイントの板紙）に貼り合わされ、次に、機能機構のうちの１つ以上を含む様々な製品単位が、当該技術分野では周知のように、例えば打ち抜き装置やロボット・カッティング(robotic cutting)のような、あらゆる適切な方法を用いて切り抜かれる。電子レンジ調理製品は、米国コロラド州、ゴールデン(Golden)にあるグラフィック・パッケージング・コーポレイション(Graphic Packaging Corporation)を含む、様々な製造業者から入手することができる。製品が平面型スピーカ用途に対する場合、機能機構には回路素子が含まれており、これらの回路素子のうちの１つ以上から形成される各回路を含む様々な製品単位が、当該技術分野では周知のように、例えば打ち抜き装置やロボット・カッティングのような、あらゆる適切な方法を用いて切り抜かれ、適切にスピーカ・ハウジング内に実装される。平面型スピーカ・ドライバは、米国カリフォルニア州、サンディエゴ(San Diego)にあるアメリカン・テクノロジー・コーポレイション(American Technology Corporation) を含む、様々な製造業者から入手することができる。製品が電子商品監視製品に対する場合、機能機構には回路素子が含まれており、これらの回路素子のうちの１つ以上から形成される各回路を含む様々な製品単位が、当該技術分野では周知のように、例えば打ち抜き装置やロボット・カッティングのような、あらゆる適切な方法を用いて切り抜かれ、適切に実装される。完成品は、約１〜約１．５インチ四方の正方形となることが多いが、その他のサイズや形状も用いられる。電子商品監視製品は、米国ニュージャージー州、ソロフェア(Thorofare)にあるチェックポイント・システムズ・インク(Checkpoint Systems, Inc.)を含む、様々な製造業者から入手することができる。

基板の両側にある機構部は、あらゆる所望の方法で互いに接続してもよい。例えば、図１２は、基板１２０４の両側にある箔機構部１２０２及び１２０６が、基板１２０４の端部を超えて延出して、互いにクリンプ加工されるか、導電性接着剤で接合されるか、或いは、締結される方法の一例を示している。図１３は、導電性ストリップ又はクリップ１３０８が基板１３０４の端部に付与されて、導電性機構部１３０２と導電性機構部１３０６との間に導電路が設けられる方法の一例を示している。図１４は、導電性ペースト１４０８が基板１４０４を貫通するビア(via)を満たして、導電性機構部１４０２と導電性機構部１４０６との間に導電路が設けられる方法の一例を示している。図１５は、導電性リベット１５０８又はその他の同様の締結具が基板１５０４並びに導電性機構部１５０２及び１５０６を貫通するビアに配置されて、導電性機構部１５０２と導電性機構部１５０６との間に導電路が設けられる方法の一例を示している。図１６は、溶接又ははんだ継手が基板１６０４を貫通するように形成されて、導電性機構部１６０２と導電性機構部１６０６との間に導電路が設けられる方法の一例を示している。必要であれば、リードを平面型スピーカ・ダイヤフラムの両側から延出させ、ダイヤフラムから離れたところで互いに接続させてもよい。

基板の両側に機構及び機構部を配置できることにより、機構設計に非常に大きな柔軟性がもたらされる。図１９は、基板の片側においてトレース部１６００（図１７）をエッチングし、基板のもう片側においてトレース部１７００（図１８）をエッチングすることにより形成された、回路トレースの一例である。これらのトレース部１６００及び１７００は、あらゆる適切な方法で互いに接続されており、小域１８０２にわたって互いに重なり合っている。また、長い長尺域１８０４にわたって強磁界が形成されており、この長尺域１８０４において、２つのトレース部１６００及び１７００を流れる電流の方向は同じ方向である。短い長尺域１８０６にわたって磁界の形成は最小化されており、この長尺域１８０６において、２つのトレース部１６００及び１７００を流れる電流の方向は逆方向である。互いに直角に交わる（図示せず）ことによって、磁界間の相互作用が最小化される、トレースを設計してもよい。

本明細書に記載した金属又は含金属材料の種類や基板は例示にすぎないので、様々な厚さ、幅、長さなどであってよいことは認められるであろう。また、本明細書に記載した平面型スピーカ・ダイヤフラム及び電子回路監視デバイスも例示にすぎないので、本明細書に記載した方法は、その他の用途にも適用することができ、例えばフレキシブル・ヒータのような厚い金属箔を用いる用途に適用すれば特に有益である。材料及び厚さは、用途及び脱金属工程における温度によって選択される。例えば、処理温度が広範囲にわたる多くの用途には、ポリエチレンテレフタレート（「ＰＥＴ」）が適しているが、含金属ウェブが高温の浴で処理される場合には、米国デラウェア州、ウィルミントン(Wilmington)にあるＥ．Ｉ．デュポン デュ ヌムール アンド カンパニー(E.I. du Pont de Nemours and Company)から入手することのできる、カラデックス(Kaladex)（商標）ポリエチレンナフタレート（「ＰＥＮ」）やカプトン(Kapton)（商標）ポリイミドが特に適している。

本明細書に記載した方法は、含金属層がアルミニウム箔又は銅箔であるウェブから成る製品単位を形成するのに特に有用であるが、含金属層が例えば金属蒸着のようなその他の方法で作製されたウェブから成る製品単位を形成するのに用いてもよい。金属自体は、どんな金属であってもどんな合金であってもよいし、さらに不純物を含有することによって、特定抵抗率というようなある所望の電気的特性、又はある所望の機械的若しくは化学的特性を備えるようにしてもよいし、金属と酸素とを相互作用させることによって生成された金属酸化物でコーティングしてもよい。さらに、この含金属層は、金属箔又は蒸着金属又はその両方のような材料を含むと共にさらに非金属材料を含む、多層から成る複合構造であってもよい。また、この含金属層は、ドープ処理又はその他の適切な処理により金属不純物が導入されることによって所望の導電率が備えられた、ポリシリコンのような非金属材料であってもよい。

本明細書に記載した特定材料、厚さ、及びその他の寸法は例示にすぎず、実際には、特定機構設計、含金属層の厚さ、所望の結果、及び特定用途のような多数の要素によって、大きく変動することは認められるであろう。

本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲に示されている。本明細書で述べた様々な実施形態の説明は、本発明を例示したものであり、本発明の範囲を制限することを意図したものではない。本明細書に開示した実施形態の改造物及び変更物は、この特許文献を読めば、当業者には明らかとなるであろうし、これらの実施形態の様々な部材の代替物及び等価物は、当業者には知られているであろう。本明細書に開示した実施形態のこれらの及びその他の改造物並びに変更物は、添付の特許請求の範囲に示した本発明の範囲及び精神から逸脱しない限り、作成してもよい。

従来技術の平面型スピーカの動作の背景にある原理を示す略図である。 製品単位を含むウェブの、連続エッチングを行う装置を通過する動きを示す略図である。 トレース設計の一例を示す平面図である。 ウェブの薄い金属層上に形成された、図３のトレース設計から成るパターニングされたレジスト層の断面図である。 図４のウェブから成る、エッチングされた理想的なトレース・プロファイルの断面図である。 図４のウェブから成る、エッチングされた実用的なトレース・プロファイルの断面図である。 ウェブの厚い金属層上に形成された、図３のトレース設計から成るパターニングされたレジスト層の断面図である。 図７のウェブから成る、エッチングされた理想的なトレース・プロファイルの断面図である。 図７のウェブから成る、エッチングされた実用的なトレース・プロファイルの断面図である。 ウェブの両側に分離された金属層上に形成された、パターニングされた２つのレジスト層の断面図である。 図１０のウェブから成る、エッチングされた実用的なトレース・プロファイルの断面図である。 平面型スピーカ・ダイヤフラムに関して用いられる、様々な相互接続方法のうちの１つを示す断面図である。 平面型スピーカ・ダイヤフラムに関して用いられる、様々な相互接続方法のうちの１つを示す断面図である。 平面型スピーカ・ダイヤフラムに関して用いられる、様々な相互接続方法のうちの１つを示す断面図である。 平面型スピーカ・ダイヤフラムに関して用いられる、様々な相互接続方法のうちの１つを示す断面図である。 平面型スピーカ・ダイヤフラムに関して用いられる、様々な相互接続方法のうちの１つを示す断面図である。 ウェブの両側における金属層に対する回路トレース設計の一方の部分を示す略図である。 ウェブの両側における金属層に対する回路トレース設計のもう一方の部分を示す略図である。 図１６及び図１７の部分を並置した状態並びにこれらを通る電流路を示す略図である。

Claims (28)

1. 製品単位を作製するのに液体エッチング工程において用いる含金属ウェブであって、
   反対の第１の面と第２の面とを有する長尺状の基板と、
   前記基板の前記第１の面上に配置された第１の含金属層と、
   前記第１の含金属層上に配置されると共に、前記製品単位の少なくとも第１の機能機構の少なくとも一部を実質的に画定する第１のパターンを有する第１の耐エッチング層と、
   前記基板の前記第２の面上に配置された第２の含金属層と、
   前記第２の含金属層上に前記第１の耐エッチング層と整合するように配置されると共に、少なくとも前記第１の機能機構部を実質的に画定する第２のパターンを有する第２の耐エッチング層と、
   を備える、前記含金属ウェブ。
2. 前記第１の含金属層と前記第２の含金属層との厚さが同じである、請求項１に記載のウェブ。
3. 前記第１の含金属層と前記第２の含金属層との厚さが異なる、請求項１に記載のウェブ。
4. 前記第１のパターン及び前記第２のパターンが、少なくとも前記第１の機能機構部が画定されたところでは鏡像領域から成る、請求項１に記載のウェブ。
5. 前記第１のパターンがさらに、前記製品単位の第２の機能機構を画定する、請求項１に記載のウェブ。
6. 前記第１のパターンがさらに、前記製品単位の第２の機能機構の少なくとも一部を実質的に画定し、
   前記第２のパターンがさらに、前記第２の機能機構部を実質的に画定する、
   請求項１に記載のウェブ。
7. 前記第１の含金属層及び前記第２の含金属層が、アルミニウム箔から成る、請求項１に記載のウェブ。
8. 前記第１の含金属層及び前記第２の含金属層が、蒸着したアルミニウム含有材料から成る、請求項１に記載のウェブ。
9. 前記第１の含金属層及び前記第２の含金属層が、銅箔から成る、請求項１に記載のウェブ。
10. 外部から付与された磁界と相互作用する機能領域を有する少なくとも１つの回路トレースを有する平面型スピーカ・ダイヤフラムを作製するのに、液体エッチング工程において用いる含金属ウェブであって、
    反対の第１の面と第２の面とを有する長尺状の基板と、
    前記基板の前記第１の面上に配置された第１の金属箔層と、
    前記第１の金属箔層上に配置されると共に、前記回路トレースの少なくとも前記機能領域を画定する第１のパターンを有する第１の耐エッチング層と、
    前記基板の前記第２の面上に配置された第２の金属箔層と、
    前記第２の金属箔層上に前記第１の耐エッチング層と整合するように配置されると共に、前記回路トレースの少なくとも前記機能領域を画定する第２のパターンを有する第２の耐エッチング層と、
    を備える、前記含金属ウェブ。
11. 前記第１のパターン及び前記第２のパターンが、少なくとも前記回路トレースの前記機能領域が画定されたところでは鏡像領域から成る、請求項１０に記載のウェブ。
12. 前記第１の金属箔層と前記第２の金属箔層との厚さが同じである、請求項１１に記載のウェブ。
13. 前記第１のパターンがさらに、前記回路トレースの全体を画定し、
    前記第２のパターンがさらに、前記回路トレースの全体を画定する、
    請求項１２に記載のウェブ。
14. 前記第１のパターンがさらに、前記回路トレースの全体を画定し、
    前記第２のパターンがさらに、前記回路トレースの全体を画定し、
    前記第１のパターン及び前記第２のパターンが、少なくとも前記回路トレースが画定されたところでは鏡像領域から成る、
    請求項１０に記載のウェブ。
15. 前記第１の金属箔層と前記第２の金属箔層との厚さが同じである、請求項１４に記載のウェブ。
16. 前記回路トレースが、主範囲回路であり、
    前記第１のパターンがさらに、ツイータ回路トレースを画定する、
    請求項１０に記載のウェブ。
17. 少なくとも１つのインダクタ機能領域と少なくとも第１の電荷蓄積機能領域及び第２の電荷蓄積機能領域とを有する少なくとも１つの回路トレースを有する電子回路監視デバイスを作製するのに、液体エッチング工程において用いる含金属ウェブであって、
    反対の第１の面と第２の面とを有する長尺状の基板と、
    前記基板の前記第１の面上に配置された第１の金属箔層と、
    前記第１の金属箔層上に配置されると共に、少なくとも前記インダクタ機能領域及び前記第１の電荷蓄積機能領域を画定する第１のパターンを有する第１の耐エッチング層と、
    前記基板の前記第２の面上に配置された第２の金属箔層と、
    前記第２の金属箔層上に前記第１の耐エッチング層と整合するように配置されると共に、少なくとも前記インダクタ機能領域及び前記第２の電荷蓄積機能領域を画定する第２のパターンを有する第２の耐エッチング層と、
    を備える、前記含金属ウェブ。
18. 前記第１のパターン及び前記第２のパターンが、少なくとも前記インダクタ機能領域が画定されたところでは鏡像領域から成る、請求項１７に記載のウェブ。
19. 前記第１の金属箔層と前記第２の金属箔層との厚さが同じである、請求項１７に記載のウェブ。
20. 前記第１のパターンがさらに、ヒュージブル・リンク機能領域を画定する、請求項１０に記載のウェブ。
21. 反対の第１の面と第２の面とを有する基板と、
    前記基板の前記第１の面上に配置された第１の含金属部と、前記基板の前記第２の面上に配置された第２の含金属部とを、実質的に逆向きとなるように有する、少なくとも１つの回路トレースと、
    を備える、平面型スピーカ・ダイヤフラム。
22. 前記回路トレースの各端部がそれぞれ、接合パッドにおいて終端となっている、請求項２１に記載の平面型スピーカ・ダイヤフラム。
23. 反対の第１の面と第２の面とを有する基板と、
    前記基板の前記第１の面上に配置された第１の含金属部と、前記基板の前記第２の面上に配置された第２の含金属部とを、実質的に逆向きとなるように有する、インダクタ・トレースと、
    前記基板の前記第１の面上に配置されると共に、前記インダクタ・トレースに結合された、第１の電荷蓄積パッチと、
    前記基板の前記第２の面上に配置されると共に第１の端部及び第２の端部を有し、前記第１の端部が前記インダクタ・トレースに結合された可変インピーダンス素子と、
    前記基板の前記第２の面上に配置されると共に、前記可変インピーダンス素子の前記第２の端部に結合された、第２の電荷蓄積パッチと、
    を備える、電子回路監視製品。
24. 前記可変インピーダンス素子がヒューズ・トレースから成る、請求項２３に記載の電子回路監視製品。
25. 製品単位を作製するのにウェブを脱金属処理する方法であって、
    前記ウェブの基板の第１の面上に配置された第１の含金属層に、前記製品単位の少なくとも第１の機能機構の少なくとも一部を実質的に画定する第１の耐エッチング・パターンを付与することと、
    前記ウェブの前記基板の前記第１の面に対して逆向きの第２の面上に配置された第２の含金属層に、少なくとも前記第１の機能単位部を実質的に画定する第２の耐エッチング・パターンを付与することと、
    前記ウェブの前記第１の耐エッチング・パターン及び前記第２の耐エッチング・パターンにより保護されていない領域から含金属材料を除去するために、前記ウェブの両側をエッチング液に晒すことと、
    前記ウェブから前記エッチング液を洗浄することと、
    を含む、前記方法。
26. 前記晒しステップが、前記ウェブを浸漬状態でエッチング液の浴を連続的に通過させることを含む、請求項２５に記載の方法。
27. 前記晒しステップが、前記ウェブをエッチング液の噴射に晒すことを含む、請求項２５に記載の方法。
28. フレキシブル基板層を含むウェブを選択的に脱金属処理する方法であって、
    前記基板の第１の面上に配置された第１のアルミニウム層に、製品単位の少なくとも第１の機能機構の少なくとも一部を実質的に画定する、耐水酸化ナトリウム材料から成る第１のパターン化層を付与することと、
    前記ウェブの前記基板の前記第１の面に対して逆向きの第２の面上に配置された第２のアルミニウム層に、少なくとも前記第１の機能機構部を実質的に画定する、耐水酸化ナトリウム材料から成る第２のパターン化層を付与することと、
    前記ウェブを浸漬状態で水酸化ナトリウムを基材とした水溶液の浴を連続的に通過させて、前記ウェブの前記第１のパターン化層及び前記第２のパターン化層により保護されていない領域からアルミニウムを除去することと、
    前記第１のアルミニウム層及び前記第２のアルミニウム層から、水酸化ナトリウムを基材とした使用済み溶液を洗浄することと、
    を含む、前記方法。
    

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