JP2008049614A - 電鋳用基板およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】微細パターンの剥がれが生じにくい電鋳用基板およびその製造方法を提供する。
【解決手段】電鋳マスター３は、電気鋳造法により上面に微細金型２３を形成するための電鋳用基板であって、基体２と、パターン体１とを備えている。基体２はアクリルよりなっている。パターン体１は、熱硬化性樹脂よりなり、基体２の表面にて基体２と一体化し、かつ微細金型２３に転写するための微細パターン１ａが形成された上面を有している。
【選択図】図７

Description

本発明は、電鋳用基板およびその製造方法に関し、特に、電気鋳造法により微細パターンを有する電鋳体を製造するための電鋳用基板およびその製造方法に関するものである。

従来から、微細パターンを有する電鋳用基板を用いた電気鋳造（以下、「電鋳」と称する）法により、微細パターンを有する電鋳体を製造する方法が知られている。図９〜図１６は、従来の電鋳用基板の製造方法およびその電鋳用基板を用いた電鋳方法を工程順に示す概略断面図である。

図９を参照して、表面に微細パターン１１１ａを有する原器１１１の表面上に、紫外線で硬化する樹脂、いわゆる２Ｐ（Photo-Polymer）樹脂１０１が載置される。図１０を参照して、樹脂１０１がポリカーボネート（ＰＣ）製の基板１０２により原器１１１側へ加圧され、その状態で紫外線を照射される。これにより、樹脂１０１には微細パターン１１１ａが転写された微細パターン１０１ａが形成され、かつ樹脂１０１は硬化して基板１０２に密着する。図１１を参照して、原器１１１と基板１０２とが離型される。図１２を参照して、上記により、微細パターン１０１ａを有する樹脂１０１と基板１０２とからなる樹脂マスター（電鋳用基板）１０３が製造される。

図１３を参照して、樹脂マスター１０３の外周部が切断される。図１４を参照して、切断された樹脂マスター１０３が電鋳土台１３１に接着剤１３２などで貼り付けられる。また外周部には枠体１３３が電鋳土台１３１に接着剤１３２などで貼り付けられており、樹脂マスター１０３と枠体１３３との隙間は充填材１３４により埋め込まれる。図１５を参照して、樹脂マスター１０１と枠体１３３との表面を覆うように、スパッタリングによりニッケル（Ｎｉ）導電膜１２１が形成される。このニッケル導電膜１２１上に電鋳法によりニッケル電鋳膜１２２が形成される。このニッケル導電膜１２１とニッケル電鋳膜１２２とにより微細金型１２３が形成される。微細金型１２３の表面には、樹脂マスター１０１の微細パターン１０１ａを転写された微細パターン１２３ａが形成される。図１６を参照して、微細金型１２３が離型され、微細パターン１２３ａを有する微細金型１２３が製造される。

電鋳により金型（スタンパ）を形成する方法は、たとえば特開２００５−２８３８１４号公報、特開平７−４４９０２号公報に開示されている。
特開２００５−２８３８１４号公報 特開平７−４４９０２号公報

しかし、従来の樹脂マスター（電鋳基板）１０３では、樹脂１０１と基板１０２との密着が弱い。このため、図１１に示す工程で樹脂マスター１０３を原器１１１から離型する際に、図１７に示すように樹脂１０１よりなる微細パターン１０１ａが原器１１１に貼り付き、基板１０２から剥がれる場合があった。

また図１６に示す工程で樹脂マスター１０３から微細金型１２３を離型する際に、図１８に示すように樹脂１０１よりなる微細パターン１０１ａが微細金型１２３に貼り付き、基板１０２から剥がれる場合もあった。

本発明は、上記の課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、微細パターンの剥がれが生じにくい電鋳用基板およびその製造方法を提供することである。

本発明の電鋳用基板は、電気鋳造法により上面に電鋳体を形成するための電鋳用基板であって、基体と、パターン体とを備えている。基体はアクリルよりなっている。パターン体は、熱硬化性樹脂よりなり、基体の表面にて基体と一体化し、かつ電鋳体に転写するための微細パターンが形成された上面を有している。

本発明の電鋳用基板によれば、基体にアクリルを用い、かつパターン体に熱硬化性樹脂を用いたことにより、微細パターンを有するパターン体と基体とを一体化することができる。これにより、パターン体が基体から剥がれ難くなる。

本発明の電鋳用基板の製造方法は、微細パターンを有する原器の表面に熱硬化性樹脂を載置する工程と、アクリルよりなる基体により熱硬化性樹脂を原器側へ加熱しながら加圧することで、原器の微細パターンを熱硬化性樹脂に転写させるとともに、熱硬化性樹脂をアクリルよりなる基体と一体化させる工程と、一体化した基体と熱硬化性樹脂よりなるパターン体とを原器から離型する工程とを備えている。

本発明の電鋳用基板の製造方法によれば、基体にアクリルを用い、かつパターン体に熱硬化性樹脂を用いたことにより、微細パターンを有するパターン体と基体とを一体化することができる。これにより、パターン体が基体から剥がれ難くなる。よって、一体化した基体およびパターン体を原器から離型する際、および一体化した基体およびパターン体から電鋳体を離型する際にパターン体が基体から剥がれることを防止することができる。

上記の電鋳用基板の製造方法において好ましくは、熱硬化性樹脂とアクリルよりなる基体とを一体化させる工程における加熱温度は１４０℃以上１５０℃以下であり、加圧力は１０ＭＰａ以上３０ＭＰａ以下である。

これにより、熱硬化性樹脂とアクリルよりなる基体とを一体化させることができる。
上記の電鋳用基板の製造方法において好ましくは、原器が原器土台の凹部にセットされた状態で、原器の表面に熱硬化性樹脂が載置される。

このように原器が原器土台の凹部にセットされることで、大きな電鋳用基板の製造に対応することが可能となる。これにより、電鋳用基板を電鋳土台に載置することなく、そのまま電鋳に用いることができる。このため、従来例のように、電鋳用基板の外周を切断し、電鋳土台に貼り合わせ、隙間を埋めるなどの人手による作業が不要となる。よって、人手作業によって微細パターン部分に欠陥が生じたり、不良が生じたりすることが防止できる。

以上説明したように本発明によれば、微細パターンを有するパターン体と基体とを一体化することができるため、パターン体が基体から剥がれることを防止することができる。

以下、本発明の実施の形態について図に基づいて説明する。
図１〜図４は、本発明の一実施の形態における電鋳基板の製造方法を工程順に示す概略断面図である。図１を参照して、原器土台１２の凹部に原器１１がセットされる。この原器１１の表面には微細パターン１１ａが形成されている。微細パターン１１ａは、ナノオーダー（つまり１μｍ未満）の寸法（深さ、幅）を有しており、たとえば複数の円錐形状の溝を有している。なお微細パターン１１ａの形状は、この形状に限定されず、他の形状であってもよい。

この原器１１の微細パターン１１ａ上に、熱硬化性樹脂１が載置される。この熱硬化性樹脂１の材質は、たとえばメチルメタクリレート２５部と、ネオペンチグリコールジメタクリレート２５部と、架橋ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリル酸）粒子（商品名：スミペックスＸＣ−１Ａ）と、ラジカル重合開始剤とからなる混合物である。また、この熱硬化性樹脂１の材質は、メタクリル系樹脂であってもよく、また加熱により硬化する性質を有する樹脂であってもよい。

図２を参照して、アクリルよりなるアクリル電鋳土台（基体）２が熱硬化性樹脂１上に載置され、このアクリル電鋳土台２により熱硬化性樹脂１が原器１１側へ加熱されながら加圧される。この際の加熱温度は１４０℃以上１５０℃以下であってもよく、また加圧力は１０ＭＰａ以上３０ＭＰａ以下であってもよい。

アクリル電鋳土台２の材質は、たとえばメタクリル系樹脂であるがこれに限定されるものではなく、アクリル樹脂であればよい。

図３を参照して、上記の加熱・加圧により、原器１１の微細パターン１１ａが熱硬化性樹脂１に転写されるとともに、熱硬化性樹脂１がアクリル電鋳土台２とプレス重合接着により一体化する。これにより、熱硬化性樹脂１とアクリル電鋳土台２とからなり、かつ熱硬化性樹脂１の表面に微細パターン１ａを有する電鋳マスター（電鋳用基板）３が形成される。

図４を参照して、電鋳マスター３が、原器１１および原器土台１２から離型される。これにより、電鋳マスター３が製造される。

次に、上記のように製造された電鋳マスター３を用いて電鋳法により微細金型（電鋳体）を製造する方法について説明する。

図５および図６は上記の電鋳マスターを用いて微細金型を製造する方法を工程順に示す概略断面図である。図５を参照して、電鋳マスター３の微細パターン１ａが形成された表面を覆うように、スパッタリングによりたとえばニッケルよりなる導電膜２１が形成される。この導電膜２１上に電鋳法により、たとえばニッケルよりなる電鋳膜２２が形成される。この導電膜２１と電鋳膜２２とにより、微細金型２３が形成される。この微細金型２３の表面には、微細パターン１ａを転写された微細パターン２３ａが形成される。

図６を参照して、微細金型２３が電鋳マスター３から離型され、微細パターン２３ａを有する微細金型２３が製造される。

次に、上記において製造された電鋳マスターの構成について説明する。
図７は、本発明の一実施の形態における電鋳マスターの構成を示す概略断面図である。図７を参照して、電鋳マスター３は、図５および図６に示すように電鋳法により上面に微細金型（電鋳体）を形成するための電鋳用基板であって、基体２と、パターン体１とを有している。基体２はアクリルよりなっている。パターン体１は、熱硬化性樹脂よりなり、基体２の表面にて基体２と一体化し、かつ微細金型（電鋳体）に転写するための微細パターン１ａが形成された上面を有している。

次に、本実施の形態の作用効果について説明する。
本実施の形態によれば、基体２にアクリルを用い、かつパターン体１に熱硬化性樹脂を用いたことにより、微細パターン１ａを有するパターン体１と基体２とを一体化することができる。これにより、パターン体１が基体２から剥がれ難くなる。よって、図４に示す工程で原器１１から離型する際および図６に示す工程で微細金型（電鋳体）２３を電鋳マスター３から離型する際に、パターン体１が基体２から剥がれることを防止することができる。

また本実施の形態では、図１に示すように、微細パターン１１ａを有する原器１１が原器土台１２の凹部にセットされた状態で、原器１１の表面に熱硬化性樹脂１が載置される。このように原器１１が原器土台１２にセットされることで、大きな電鋳用基板３の製造に対応することが可能となる。これにより、従来例のような電鋳土台を用いることなく、図５に示すように電鋳用基板３をそのまま電鋳に用いることができる。このため、従来例のように、電鋳用基板の外周を切断し（図１３）、電鋳土台に貼り合わせ（図１４）、隙間を埋める（図１４）などの人手による作業が不要となる。よって、人手作業によって微細パターン部分に欠陥が生じたり、不良が生じたりすることが防止できる。

以下、本発明の実施例について説明する。
本願発明者は、上記の方法により作成した電鋳用基板の断面の写真を撮影した。なお、基体２にはＰＭＭＡ基板を用いた。また熱硬化性樹脂１の材質には、メチルメタクリレート２５部と、ネオペンチグリコールジメタクリレート２５部と、架橋ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリル酸）粒子（商品名：スミペックスＸＣ−１Ａ）と、ラジカル重合開始剤とからなる混合物を用いた。

上記の断面写真を図８に示す。図８を参照して、熱硬化性樹脂１と基体２とが一体化していることが確認できた。また熱硬化性樹脂１と基体２との界面も確認できた。

また本願発明者は、上記の方法により作成した電鋳用基板について剥離試験を行なった。剥離試験に用いた電鋳用基板のサンプルにおける熱硬化性樹脂の厚みを７ｍｍとし、ＰＭＭＡ板の厚みを２ｍｍとした。このサンプルの製造における図２の工程の加圧、加熱の条件を以下の表１に示す。

剥離試験では、作成したサンプルにカッターで格子状に傷を入れた後、その上からセロファンテープを貼り、次いで勢い良く剥がすという方法で、基体と熱硬化性樹脂との界面で剥離が発生するか否かを検証した。その検証の結果を表１に合わせて示す。

上記表１の結果から、本発明例のサンプル１〜３では剥がれが発生しないことを確認した。一方、従来の手法でポリカーボネート（ＰＣ）基板に紫外線で硬化する樹脂を形成した樹脂マスターでは、ＰＣ基板と樹脂との密着があまりよくないため、ＰＣ基板と樹脂との界面で剥がれが生じた。

これらのことから本発明例のサンプルでは、熱硬化性樹脂１と基体２とが一体化していることにより、従来例よりも剥がれが生じにくくなっていることが分かった。

また加圧時の温度が１４０℃以上１５０以下であり、圧力が１０ＭＰａ以上３０ＭＰａ以下であり、加圧時間が５分以上１０分以下であることが、熱硬化性樹脂１と基体２とを一体化させるとともに熱硬化性樹脂１に微細パターンを転写するうえで好ましいことがわかった。

今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明は、電気鋳造法により微細パターンを有する電鋳体を形成するための電鋳用基板およびその製造方法に特に有利に適用され得る。

本発明の一実施の形態における電鋳基板の製造方法の第１工程を示す概略断面図である。 本発明の一実施の形態における電鋳基板の製造方法の第２工程を示す概略断面図である。 本発明の一実施の形態における電鋳基板の製造方法の第３工程を示す概略断面図である。 本発明の一実施の形態における電鋳基板の製造方法の第４工程を示す概略断面図である。 電鋳マスターを用いて微細金型を製造する方法の第１工程を示す概略断面図である。 電鋳マスターを用いて微細金型を製造する方法の第２工程を示す概略断面図である。 本発明の一実施の形態における電鋳マスターの構成を示す概略断面図である。 本発明の一実施の形態における電鋳基板の断面構成を示す写真である。 従来の電鋳用基板の製造方法の第１工程を示す概略断面図である。 従来の電鋳用基板の製造方法の第２工程を示す概略断面図である。 従来の電鋳用基板の製造方法の第３工程を示す概略断面図である。 従来の電鋳用基板の製造方法の第４工程を示す概略断面図である。 従来の電鋳用基板を用いた電鋳方法の第１工程を示す概略断面図である。 従来の電鋳用基板を用いた電鋳方法の第２工程を示す概略断面図である。 従来の電鋳用基板を用いた電鋳方法の第３工程を示す概略断面図である。 従来の電鋳用基板を用いた電鋳方法の第４工程を示す概略断面図である。 原器から樹脂マスターを離型する際に微細パターンが剥がれる様子を示す概略断面図である。 樹脂マスターから微細金型を離型する際に微細パターンが剥がれる様子を示す概略断面図である。

符号の説明

１ 熱硬化性樹脂（パターン体）、１ａ 微細パターン、２ アクリル電鋳土台（基体）、３ 電鋳マスター（ 電鋳用基板）、１１ 原器、１１ａ 微細パターン、１２ 原器土台、２１ 導電膜、２２ 電鋳膜、２３ 微細金型、２３ａ 微細パターン。

Claims (4)

1. 電気鋳造法により上面に電鋳体を製造するための電鋳用基板であって、
   アクリルよりなる基体と、
   熱硬化性樹脂よりなり、前記基体の表面にて前記基体と一体化し、かつ前記電鋳体に転写するための微細パターンが形成された前記上面を有するパターン体とを備えた、電鋳用基板。
2. 微細パターンを有する原器の表面に熱硬化性樹脂を載置する工程と、
   アクリルよりなる基体により前記熱硬化性樹脂を前記原器側へ加熱しながら加圧することで、前記原器の微細パターンを前記熱硬化性樹脂に転写させるとともに、前記熱硬化性樹脂をアクリルよりなる基体と一体化させる工程と、
   一体化した前記基体と前記熱硬化性樹脂よりなるパターン体とを前記原器から離型する工程とを備えた、電鋳用基板の製造方法。
3. 前記熱硬化性樹脂とアクリルよりなる基体とを一体化させる工程における加熱温度は１４０℃以上１５０℃以下であり、加圧力は１０ＭＰａ以上３０ＭＰａ以下であることを特徴とする、請求項２に記載の電鋳用基板の製造方法。
4. 前記原器が原器土台の凹部にセットされた状態で、前記原器の表面に前記熱硬化性樹脂が載置されることを特徴とする、請求項２または３に記載の電鋳用基板の製造方法。