JP2625580B2 - 導電性の材料の層と、非導電性の絶縁材料の層とから成る複合層を圧刻成形するための工具および方法 - Google Patents
導電性の材料の層と、非導電性の絶縁材料の層とから成る複合層を圧刻成形するための工具および方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 本発明は、導電性の材料の層と、非導電性の絶縁材料
の層とから成る複合層を圧刻成形するための工具であっ
て、ベースプレートと、該ベースプレートに設けられた
多数の隆起したマイクロ構造体とが設けられており、該
マイクロ構造体が、前記ベースプレートに対して平行に
配置された端面を備えている形式のものに関する。
の層とから成る複合層を圧刻成形するための工具であっ
て、ベースプレートと、該ベースプレートに設けられた
多数の隆起したマイクロ構造体とが設けられており、該
マイクロ構造体が、前記ベースプレートに対して平行に
配置された端面を備えている形式のものに関する。
さらに本発明は、導電性の材料の層と、非導電性の絶
縁材料の層とから成る複合層を圧刻成形するための方法
であって、 ａ）導電性の層と、電気絶縁性の層とから成る複合層を
製造し、 ｂ）該複合層を加熱し、 ｃ）加熱された複合層の電気絶縁性の層に、ベースプレ
ートに設けられた、該ベースプレートに対して平行に延
びる端面を有する隆起した多数のマイクロ構造体を備え
た工具を圧入する 形式のものに関する。
縁材料の層とから成る複合層を圧刻成形するための方法
であって、 ａ）導電性の層と、電気絶縁性の層とから成る複合層を
製造し、 ｂ）該複合層を加熱し、 ｃ）加熱された複合層の電気絶縁性の層に、ベースプレ
ートに設けられた、該ベースプレートに対して平行に延
びる端面を有する隆起した多数のマイクロ構造体を備え
た工具を圧入する 形式のものに関する。
このような形式の工具およびこのような形式の方法
は、ドイツ連邦共和国特許第3537483号明細書に基づき
公知である。同ドイツ連邦共和国特許明細書の第２図お
よび第13図には、マイクロ構造と、このマイクロ構造に
固く結合されたベースプレートとから成る工具が図示さ
れており、この場合、マイクロ構造の端面はベースプレ
ートに対して平行に延びている。
は、ドイツ連邦共和国特許第3537483号明細書に基づき
公知である。同ドイツ連邦共和国特許明細書の第２図お
よび第13図には、マイクロ構造と、このマイクロ構造に
固く結合されたベースプレートとから成る工具が図示さ
れており、この場合、マイクロ構造の端面はベースプレ
ートに対して平行に延びている。
さらに上記ドイツ連邦共和国特許第3537483号明細書
に基づき、金属から成る多数のプレート状のマイクロ構
造体を製造するための方法が公知である。この公知の方
法では、マイクロ構造を有する工具を、電気絶縁性の型
取り材料によって繰り返し型取りすることにより、マイ
クロ構造のネガ型が形成される。このネガ型は電気メッ
キにより金属で埋められ、その後にこのネガ型は除去さ
れる。この公知の方法の１構成（手段ｂ）は、電気絶縁
性の型取り材料が、導電性の型取り材料から成る別の層
に結合されることを特徴としている。電気絶縁性の型取
り材料の厚さはマイクロ構造の高さに相当しており、こ
の場合、導電性の型取り材料は型取り過程中に、工具の
マイクロ構造の端面に接触する。
に基づき、金属から成る多数のプレート状のマイクロ構
造体を製造するための方法が公知である。この公知の方
法では、マイクロ構造を有する工具を、電気絶縁性の型
取り材料によって繰り返し型取りすることにより、マイ
クロ構造のネガ型が形成される。このネガ型は電気メッ
キにより金属で埋められ、その後にこのネガ型は除去さ
れる。この公知の方法の１構成（手段ｂ）は、電気絶縁
性の型取り材料が、導電性の型取り材料から成る別の層
に結合されることを特徴としている。電気絶縁性の型取
り材料の厚さはマイクロ構造の高さに相当しており、こ
の場合、導電性の型取り材料は型取り過程中に、工具の
マイクロ構造の端面に接触する。
この公知の方法では、マイクロ構造を保持する工具
を、マイクロ構造の端面が導電性の層に到達するまで、
複合層の電気絶縁性の層を貫いて圧入されるようになっ
ている。この過程において、複合層は加熱される。電気
絶縁性の層の厚さに関しては、0.3mmの値が記載されて
いる。工具の圧入時では、マイクロ構造の端面が導電性
の層を露出させる。これにより、導電性の層は電極とし
て接続されるようになる。また、工具のマイクロ構造に
より形成された凹部は電気メッキにより金属で埋めるこ
とができるようになる。
を、マイクロ構造の端面が導電性の層に到達するまで、
複合層の電気絶縁性の層を貫いて圧入されるようになっ
ている。この過程において、複合層は加熱される。電気
絶縁性の層の厚さに関しては、0.3mmの値が記載されて
いる。工具の圧入時では、マイクロ構造の端面が導電性
の層を露出させる。これにより、導電性の層は電極とし
て接続されるようになる。また、工具のマイクロ構造に
より形成された凹部は電気メッキにより金属で埋めるこ
とができるようになる。
複合層の導電性の層のためには、プレキシガラス（ポ
リメチルメタクリレート、PMMA）と、導電性煤20重量％
とから成る成形材料が使用される。電気絶縁性の層は純
粋なプレキシガラスから成っている。
リメチルメタクリレート、PMMA）と、導電性煤20重量％
とから成る成形材料が使用される。電気絶縁性の層は純
粋なプレキシガラスから成っている。
この公知の方法では、特に工具のマイクロ構造の端面
が比較的大きい場合に、導電性の層が露出されないか、
または十分に露出されなくなり、ひいては金属の電気メ
ッキ析出のための電極として働くことができなくなるこ
とが判った。工具の平坦な端面はこの場合、絶縁性の層
を貫通することができない。このことは、絶縁性の層
が、マイクロ構造の高さの1/10よりも小さな厚さを有し
ていて、工具のマイクロ構造が複合層に完全に圧入され
る場合にも伝える。つまりその場合にも、複合層におい
て工具によって形成された凹部の底部に電気絶縁性の残
分が相変わらず残ったままとなる。したがって、この公
知の方法は、極めて小さな端面を有するマイクロ構造を
備えたような工具の型取りにしか使用することができな
い。
が比較的大きい場合に、導電性の層が露出されないか、
または十分に露出されなくなり、ひいては金属の電気メ
ッキ析出のための電極として働くことができなくなるこ
とが判った。工具の平坦な端面はこの場合、絶縁性の層
を貫通することができない。このことは、絶縁性の層
が、マイクロ構造の高さの1/10よりも小さな厚さを有し
ていて、工具のマイクロ構造が複合層に完全に圧入され
る場合にも伝える。つまりその場合にも、複合層におい
て工具によって形成された凹部の底部に電気絶縁性の残
分が相変わらず残ったままとなる。したがって、この公
知の方法は、極めて小さな端面を有するマイクロ構造を
備えたような工具の型取りにしか使用することができな
い。
さらに、ドイツ連邦共和国特許第4010669号明細書に
基づき、マイクロ構造化されたプレート状の構造体の、
電気メッキにより型取り可能なネガ型を製造するための
方法が公知である。この公知の方法では、やはり導電性
の層と絶縁性の層とから成る複合層が形成される。しか
し工具は、高められた温度で（冒頭で述べた形式の方法
とは異なり）、導電性の材料のフィルムを貫いて非導電
性の層へ圧入される。この公知の方法では、導電性の材
料の層が約50nm〜500nmの厚さを有している。非導電性
のプラスチック層は導電性の層による被覆前に、たとえ
ばマイクロサンドブラストによって粗面化される。この
公知の方法では、複合層に工具を圧入する際に、導電性
の材料のフィルムが、工具の、マイクロ構造を備えた個
所で開裂する。工具を除去した後に、型取りされたマイ
クロ構造の鉛直な壁と端面とには、導電性の材料の、互
いに絶縁されたアイランド状の小片（Flitter）が残
る。それに対して、構造底部では、導電性の材料のフィ
ルムが破壊されずに維持される。
基づき、マイクロ構造化されたプレート状の構造体の、
電気メッキにより型取り可能なネガ型を製造するための
方法が公知である。この公知の方法では、やはり導電性
の層と絶縁性の層とから成る複合層が形成される。しか
し工具は、高められた温度で（冒頭で述べた形式の方法
とは異なり）、導電性の材料のフィルムを貫いて非導電
性の層へ圧入される。この公知の方法では、導電性の材
料の層が約50nm〜500nmの厚さを有している。非導電性
のプラスチック層は導電性の層による被覆前に、たとえ
ばマイクロサンドブラストによって粗面化される。この
公知の方法では、複合層に工具を圧入する際に、導電性
の材料のフィルムが、工具の、マイクロ構造を備えた個
所で開裂する。工具を除去した後に、型取りされたマイ
クロ構造の鉛直な壁と端面とには、導電性の材料の、互
いに絶縁されたアイランド状の小片（Flitter）が残
る。それに対して、構造底部では、導電性の材料のフィ
ルムが破壊されずに維持される。
この公知の方法は、複合層における型取りされた凹部
の構造底部が１つの連繁した面を形成する場合にしか使
用可能でない。なぜならば、このような場合でしか構造
底部には、電極として接続可能な導電性の層が形成され
ないからである。
の構造底部が１つの連繁した面を形成する場合にしか使
用可能でない。なぜならば、このような場合でしか構造
底部には、電極として接続可能な導電性の層が形成され
ないからである。
本発明の課題は、冒頭で述べた形式の方法を改良し
て、型取りのために使用される工具のマイクロ構造体が
大きな端面を有している場合でも、信頼性良くかつ所望
の構造に忠実に型取りを実施することのできるような方
法を提供することである。この方法により圧刻成形され
てマイクロ構造化されたプラスチック層は、マイクロ構
造の形状およびジオメトリ配置とは無関係に、いかなる
場合でも電気メッキにより型取りされ得ることが望まし
い。ただしこの場合、複合層の導電性の層が電極として
接続されなければならない。
て、型取りのために使用される工具のマイクロ構造体が
大きな端面を有している場合でも、信頼性良くかつ所望
の構造に忠実に型取りを実施することのできるような方
法を提供することである。この方法により圧刻成形され
てマイクロ構造化されたプラスチック層は、マイクロ構
造の形状およびジオメトリ配置とは無関係に、いかなる
場合でも電気メッキにより型取りされ得ることが望まし
い。ただしこの場合、複合層の導電性の層が電極として
接続されなければならない。
さらに、本発明の課題は、このような方法を実施する
ための工具を提供することである。
ための工具を提供することである。
この課題を解決するために本発明の方法では、使用さ
れる工具の、隆起したマイクロ構造体の端面に、0.01〜
1.35μｍの中心線平均粗さ値Raで0.1〜10μｍの範囲の
最大高さRtを有する粗さを付与し、電気絶縁性の層の厚
さを0.1〜20μｍに設定し、しかも工具のマイクロ構造
体の粗い端面の尖った先端およびエッジが電気絶縁性の
層を貫通するようにマイクロ構造体の端面の粗さを設定
し、さらに工具のマイクロ構造自体の高さを電気絶縁性
の層の厚さよりも大きく形成するようにした。
れる工具の、隆起したマイクロ構造体の端面に、0.01〜
1.35μｍの中心線平均粗さ値Raで0.1〜10μｍの範囲の
最大高さRtを有する粗さを付与し、電気絶縁性の層の厚
さを0.1〜20μｍに設定し、しかも工具のマイクロ構造
体の粗い端面の尖った先端およびエッジが電気絶縁性の
層を貫通するようにマイクロ構造体の端面の粗さを設定
し、さらに工具のマイクロ構造自体の高さを電気絶縁性
の層の厚さよりも大きく形成するようにした。
さらに上記課題を解決するために本発明の工具の構成
では、マイクロ構造体の端面が、0.01〜1.35μｍの中心
線平均粗さ値Raで0.1〜10μｍの範囲の最大高さRtを有
する粗さを有しているようにした。
では、マイクロ構造体の端面が、0.01〜1.35μｍの中心
線平均粗さ値Raで0.1〜10μｍの範囲の最大高さRtを有
する粗さを有しているようにした。
本発明による方法は、導電性の材料の層と、非導電性
の絶縁材料の層とから成る複合層から出発する。
の絶縁材料の層とから成る複合層から出発する。
導電性の材料としては、冒頭で挙げたドイツ連邦共和
国特許第3537483号明細書に記載の、導電性煤で充填さ
れたポリメチルメタクリレートを使用することができ
る。同じく、金属粉末で充填されたPMMAも良好に使用す
ることができる。たとえば、導電性の材料はニッケル粉
末および／または銀粉末10〜20重量％と、相応する量の
PMMA粉末との混合物を溶融することにより製造すること
ができる。さらに、導電性の材料としては、導電性のプ
ラスチック、たとえば金属イオンでドーピングされたポ
リアセチレンまたはポリチオフェンを使用することもで
きる。さらに、導電性の材料としては、封入された金属
イオンを有するフラーレンも適当であると思われる。重
要となるのは単に、導電性の材料が比較的高い温度で十
分に軟化して、マイクロ構造化された工具を所望の形状
に忠実に型取りすることができること、そして電気メッ
キ型取り時における比較的低い温度で機械的に十分に安
定的であることだけである。
国特許第3537483号明細書に記載の、導電性煤で充填さ
れたポリメチルメタクリレートを使用することができ
る。同じく、金属粉末で充填されたPMMAも良好に使用す
ることができる。たとえば、導電性の材料はニッケル粉
末および／または銀粉末10〜20重量％と、相応する量の
PMMA粉末との混合物を溶融することにより製造すること
ができる。さらに、導電性の材料としては、導電性のプ
ラスチック、たとえば金属イオンでドーピングされたポ
リアセチレンまたはポリチオフェンを使用することもで
きる。さらに、導電性の材料としては、封入された金属
イオンを有するフラーレンも適当であると思われる。重
要となるのは単に、導電性の材料が比較的高い温度で十
分に軟化して、マイクロ構造化された工具を所望の形状
に忠実に型取りすることができること、そして電気メッ
キ型取り時における比較的低い温度で機械的に十分に安
定的であることだけである。
非導電性の材料としては、PMMAまたは比較的高い温度
で成形可能な別のポリマまたはコポリマが適当である。
で成形可能な別のポリマまたはコポリマが適当である。
複合層は、冒頭で挙げたドイツ連邦共和国特許第3537
483号明細書に記載された方法で製造することができ
る。この場合、たとえば導電性の材料を除去可能なベー
スに注いで、引き続き凝固させることにより、導電性の
層が形成され、その後に同じ方法でこの層に非導電性の
層が被着される。別の手段は、導電性の材料の第１の層
を、高められた温度で、非導電性の材料の第２の層と結
合することにある。
483号明細書に記載された方法で製造することができ
る。この場合、たとえば導電性の材料を除去可能なベー
スに注いで、引き続き凝固させることにより、導電性の
層が形成され、その後に同じ方法でこの層に非導電性の
層が被着される。別の手段は、導電性の材料の第１の層
を、高められた温度で、非導電性の材料の第２の層と結
合することにある。
導電性の材料の層は少なくとも、工具のマイクロ構造
が型取り時にこの層を貫通しないような厚さを有してい
なければならない。層厚さの上限値は、単に経済的な考
慮と、型取り方法および後続の電気メッキ方法における
簡単な取扱い性を求める要求とに基づき制限されるだけ
である。さらに、最適な層厚さは使用される材料にも関
連する。煤または金属イオンで充填されたPMMAが使用さ
れる場合、導電性の層の厚さは約５μｍ〜10mmである。
この層厚さは30μｍ〜3mmの範囲にあると有利である。
が型取り時にこの層を貫通しないような厚さを有してい
なければならない。層厚さの上限値は、単に経済的な考
慮と、型取り方法および後続の電気メッキ方法における
簡単な取扱い性を求める要求とに基づき制限されるだけ
である。さらに、最適な層厚さは使用される材料にも関
連する。煤または金属イオンで充填されたPMMAが使用さ
れる場合、導電性の層の厚さは約５μｍ〜10mmである。
この層厚さは30μｍ〜3mmの範囲にあると有利である。
非導電性の、つまり絶縁性の層の厚さは、使用される
工具に設けられたマイクロ構造体の端面の粗さに関連す
る。絶縁性の層の厚さは、マイクロ構造体の粗い端面に
形成される多数の尖った先端およびエッジが絶縁性の層
を貫通するように設定されなければならない。したがっ
て、絶縁性の層は少なくとも0.1μｍで開つ20μｍより
も薄く形成されていると望ましい。工具に設けられたマ
イクロ構造体の端面の相応する粗さにおいて、絶縁性の
層は0.5〜１μｍに設定されると有利である。
工具に設けられたマイクロ構造体の端面の粗さに関連す
る。絶縁性の層の厚さは、マイクロ構造体の粗い端面に
形成される多数の尖った先端およびエッジが絶縁性の層
を貫通するように設定されなければならない。したがっ
て、絶縁性の層は少なくとも0.1μｍで開つ20μｍより
も薄く形成されていると望ましい。工具に設けられたマ
イクロ構造体の端面の相応する粗さにおいて、絶縁性の
層は0.5〜１μｍに設定されると有利である。
前記複合層は引き続き、工具を型取りすることのでき
る温度にまで加熱される。複合層が主としてPMMAから成
る場合、この型取りは軟化点よりも上の温度で、たとえ
ば110〜160℃の温度範囲で実施されると有利である。こ
の温度範囲よりも著しく低い温度では複合層が過度に脆
くなるので、型取り時に亀裂が生じる恐れがある。著し
く高い温度では複合層が過度に軟質になるので、複合層
が歪む恐れが生じる。複合層が別の材料から成る場合に
は、より低い温度またはより高い温度が好適となる。
る温度にまで加熱される。複合層が主としてPMMAから成
る場合、この型取りは軟化点よりも上の温度で、たとえ
ば110〜160℃の温度範囲で実施されると有利である。こ
の温度範囲よりも著しく低い温度では複合層が過度に脆
くなるので、型取り時に亀裂が生じる恐れがある。著し
く高い温度では複合層が過度に軟質になるので、複合層
が歪む恐れが生じる。複合層が別の材料から成る場合に
は、より低い温度またはより高い温度が好適となる。
引き続き、加熱された複合層の電気絶縁性の層に工具
が圧入される。この工具はそのマイクロ構造体の端面
に、この粗い端面に形成された尖った先端およびエッジ
が電気絶縁性の層を貫通するような粗さを有している。
この端面の範囲では、最大高さRtが0.1〜10μｍである
ことが望ましい。さらに、１〜５μｍの最大高さRtおよ
び0.1〜0.5μｍの中心線平均粗さ値Raを有する工具が好
適となる。中心線平均粗さ値は0.01〜1.35μｍであるこ
とが望ましい。既に説明したように、工具のマイクロ構
造体の端面の粗さは、電気絶縁性の層の厚さに合わせて
調整されていなければならない。
が圧入される。この工具はそのマイクロ構造体の端面
に、この粗い端面に形成された尖った先端およびエッジ
が電気絶縁性の層を貫通するような粗さを有している。
この端面の範囲では、最大高さRtが0.1〜10μｍである
ことが望ましい。さらに、１〜５μｍの最大高さRtおよ
び0.1〜0.5μｍの中心線平均粗さ値Raを有する工具が好
適となる。中心線平均粗さ値は0.01〜1.35μｍであるこ
とが望ましい。既に説明したように、工具のマイクロ構
造体の端面の粗さは、電気絶縁性の層の厚さに合わせて
調整されていなければならない。
本発明による方法では、工具に設けられたマイクロ構
造体の高さが、電気絶縁性の層の厚さよりも大きく形成
されていなければならない。たいていの目的のために
は、マイクロ構造体の高さが50〜700μｍの範囲である
ような工具が使用される。
造体の高さが、電気絶縁性の層の厚さよりも大きく形成
されていなければならない。たいていの目的のために
は、マイクロ構造体の高さが50〜700μｍの範囲である
ような工具が使用される。
本発明による方法のために適した工具は、公知のLIGA
法（Roentgentiefenlithographie−galvanische Abform
ung;X線を使用する深いリソグラフィ・電気メッキによ
る型取り）によりニッケルから製造することができる。
この場合、汎用の方法とは異なり、電気メッキ成形プロ
セスはプラスチックマイクロ構造を埋めた後に、約5mm
の厚さを有する、応力の少ないニッケルプレートが形成
されるまで継続される。このニッケルプレートは機械的
に最終加工される。粗さを形成するためには、最終加工
がマイクロサンドブラストステップを有していてよい。
法（Roentgentiefenlithographie−galvanische Abform
ung;X線を使用する深いリソグラフィ・電気メッキによ
る型取り）によりニッケルから製造することができる。
この場合、汎用の方法とは異なり、電気メッキ成形プロ
セスはプラスチックマイクロ構造を埋めた後に、約5mm
の厚さを有する、応力の少ないニッケルプレートが形成
されるまで継続される。このニッケルプレートは機械的
に最終加工される。粗さを形成するためには、最終加工
がマイクロサンドブラストステップを有していてよい。
重要となるのは、工具がマイクロ構造体の端面に前記
粗さを有していることである。各マイクロ構造体の間の
工具の構造底部にも、同様の粗さを設けることができ
る。このような粗さは本発明による方法の妨げにはなら
ない。むしろ、これによってマイクロ構造化された複合
層を電気メッキにより完全に埋めることが容易になる。
なぜならば、この粗面に形成された尖った先端およびエ
ッジにより、複合層の構造底部におけるだけでなく、上
面においても、導電性の層が露出されるからである。し
かし、工具によって形成された凹部だけを電気メッキに
より埋めたい場合には、マイクロ構造体の端面にしか粗
面を有しないような工具が使用されなければならない。
これにより、複合層の上面には電気絶縁性の層が維持さ
れる。
粗さを有していることである。各マイクロ構造体の間の
工具の構造底部にも、同様の粗さを設けることができ
る。このような粗さは本発明による方法の妨げにはなら
ない。むしろ、これによってマイクロ構造化された複合
層を電気メッキにより完全に埋めることが容易になる。
なぜならば、この粗面に形成された尖った先端およびエ
ッジにより、複合層の構造底部におけるだけでなく、上
面においても、導電性の層が露出されるからである。し
かし、工具によって形成された凹部だけを電気メッキに
より埋めたい場合には、マイクロ構造体の端面にしか粗
面を有しないような工具が使用されなければならない。
これにより、複合層の上面には電気絶縁性の層が維持さ
れる。
工具に設けられたマイクロ構造体の高さは、均一であ
る必要はない。本発明によれば、種々異なる高さを有す
るような工具を使用することもできる。構造体は１回ま
たは数回段付けされていてもよい。
る必要はない。本発明によれば、種々異なる高さを有す
るような工具を使用することもできる。構造体は１回ま
たは数回段付けされていてもよい。
以下に、本発明による方法を第１図〜第５図につき詳
しく説明する。
しく説明する。
第１図には、使用される複合層１が示されている。拡
大した部分には、埋め込まれた導電性の粒子を有するポ
リマから成る導電性の層1aと、薄い電気絶縁性の層1bと
が示されている。
大した部分には、埋め込まれた導電性の粒子を有するポ
リマから成る導電性の層1aと、薄い電気絶縁性の層1bと
が示されている。
第２図（ａ）および（ｂ）には、型取り過程の経過が
示されている。工具２が複合層に圧入され、この場合、
工具の隆起した各マイクロ構造体の間に形成された空隙
は加熱された粘性の複合層で埋められる。
示されている。工具２が複合層に圧入され、この場合、
工具の隆起した各マイクロ構造体の間に形成された空隙
は加熱された粘性の複合層で埋められる。
第３図には、複合層において型取りされたマイクロ構
造の鉛直な壁が絶縁性の層1bで被覆されている状態が示
されている。
造の鉛直な壁が絶縁性の層1bで被覆されている状態が示
されている。
第４図には、工具の粗い端面が絶縁性の層1bを貫通し
ている状態が示されており、この場合、残分1b′だけが
残っている。
ている状態が示されており、この場合、残分1b′だけが
残っている。
第５図には、工具の平滑な構造底部が複合層の上面
で、薄い絶縁性の層を損傷させていない状態が示されて
いる。
で、薄い絶縁性の層を損傷させていない状態が示されて
いる。
第６図には、後続の電気メッキステップが概略的に示
されている。電気メッキ中に、電気メッキにより析出さ
れた金属は複合層に設けられた凹部を徐々に埋めて、最
終的に複合層の上面をも覆う。
されている。電気メッキ中に、電気メッキにより析出さ
れた金属は複合層に設けられた凹部を徐々に埋めて、最
終的に複合層の上面をも覆う。
本発明による方法は次のような一連の利点を有してい
る。
る。
本発明によれば、構造体の鉛直な側壁でしか絶縁性の
層で被覆されていない。電気メッキ可能なマイクロ構造
化されたプラスチック層を製造することができるので、
段付けされたマイクロ構造を有する大きな面をも電気メ
ッキにより埋めることができる。
層で被覆されていない。電気メッキ可能なマイクロ構造
化されたプラスチック層を製造することができるので、
段付けされたマイクロ構造を有する大きな面をも電気メ
ッキにより埋めることができる。
本発明による方法の別の利点は、僅か数μｍの薄い絶
縁性の層を、導電性の層の表面に、導電性の層の製造時
に直接に、たとえば導電性粒子の沈積により形成するこ
とができることである。これにより、複合層を製造する
ためにかかる手間をかなり減少させることができる。低
いプロセス温度および低いプロセス圧に基づき、小さく
廉価な製造装置を使用することができる。それにもかか
わらず、この製造装置を用いて、空隙なしに所望の形状
に忠実に電気メッキ可能なプラスチック層が得られる。
縁性の層を、導電性の層の表面に、導電性の層の製造時
に直接に、たとえば導電性粒子の沈積により形成するこ
とができることである。これにより、複合層を製造する
ためにかかる手間をかなり減少させることができる。低
いプロセス温度および低いプロセス圧に基づき、小さく
廉価な製造装置を使用することができる。それにもかか
わらず、この製造装置を用いて、空隙なしに所望の形状
に忠実に電気メッキ可能なプラスチック層が得られる。
以下に、本発明の実施例を詳しく説明する。
例１ 工具の製造 マイクロサンドブラストにより前処理された銅ベース
プレートから出発して工具を製造する。このプレートを
PMMAの層で被覆し、この層を公知のＸ線を使った深いリ
ソグラフィの方法により構造化した。つまりこの層を所
定の範囲で除去し、引き続きニッケルによる電気メッキ
により型取りした。ニッケル工具に設けられたマイクロ
構造体の端面は、Ra＝1.35μｍおよびRt＝7.2μｍの粗
さを有していた。
プレートから出発して工具を製造する。このプレートを
PMMAの層で被覆し、この層を公知のＸ線を使った深いリ
ソグラフィの方法により構造化した。つまりこの層を所
定の範囲で除去し、引き続きニッケルによる電気メッキ
により型取りした。ニッケル工具に設けられたマイクロ
構造体の端面は、Ra＝1.35μｍおよびRt＝7.2μｍの粗
さを有していた。
工具のマイクロ構造化された範囲を、約500mm2の面積
にわたって、合計74400個のハニカム状の成形構造から
形成した。ハニカムの内径は80μｍ、側壁のウェブ幅は
８μｍ、マイクロ構造体の高さは約180μｍであった。
にわたって、合計74400個のハニカム状の成形構造から
形成した。ハニカムの内径は80μｍ、側壁のウェブ幅は
８μｍ、マイクロ構造体の高さは約180μｍであった。
例２ 例１により製造された工具の、複合層における型取り まず銀で充填された注型樹脂から反応注型で複合層を
形成した。このためには、注型バッチ ポリメチルメタクリレート（非架橋）30g、 メチルメタクリレート70g、 離型剤 PAT665（Wuertz Bingen社）4g、 ジベンゾイルペルオキシド2g, N,N−ジメチルアニリン2g, 銀粉末（Demetron社、タイプ6321−8000）285g を室温で混合し、底部を備えた型枠内に注型して、加圧
（約2MPa）下に室温で初期硬化させ、引き続き大気圧お
よび120℃で後硬化させた。
形成した。このためには、注型バッチ ポリメチルメタクリレート（非架橋）30g、 メチルメタクリレート70g、 離型剤 PAT665（Wuertz Bingen社）4g、 ジベンゾイルペルオキシド2g, N,N−ジメチルアニリン2g, 銀粉末（Demetron社、タイプ6321−8000）285g を室温で混合し、底部を備えた型枠内に注型して、加圧
（約2MPa）下に室温で初期硬化させ、引き続き大気圧お
よび120℃で後硬化させた。
アルミニウムから成る底部を備えた慣用の金属型にお
いて、銀充填された導電性のPMMA層を形成することがで
きた。この場合、アルミニウムには、充填されたPMMAの
注入前に純粋なMMA層を被着させる。これにより、硬化
の過程で約0.5〜１μｍの厚さを有する、充填剤不含の
導電性のPMMA層を注型用の型の底部に形成した。導電性
粒子の種々異なる含量を有するPMMA溶液のスピン塗布に
よって、種々異なる厚さを有する層を製造することがで
きる。
いて、銀充填された導電性のPMMA層を形成することがで
きた。この場合、アルミニウムには、充填されたPMMAの
注入前に純粋なMMA層を被着させる。これにより、硬化
の過程で約0.5〜１μｍの厚さを有する、充填剤不含の
導電性のPMMA層を注型用の型の底部に形成した。導電性
粒子の種々異なる含量を有するPMMA溶液のスピン塗布に
よって、種々異なる厚さを有する層を製造することがで
きる。
次いで、複合層の絶縁性の層に、例１により製造され
た工具を真空下で、約115℃の温度で圧入する。冷却後
に、構造化された複合層を取り出すことができた。引き
続き、マイクロ構造化されたプラスチック層を直接に電
気メッキにより金属で埋めることができる。
た工具を真空下で、約115℃の温度で圧入する。冷却後
に、構造化された複合層を取り出すことができた。引き
続き、マイクロ構造化されたプラスチック層を直接に電
気メッキにより金属で埋めることができる。
例３ 別の複合層の製造 複合層を製造するために、まず３本ロール練り機で、
煤で充填された導電性の熱可塑性樹脂を製造した。導電
性煤としては、プリンテックス（Printex）XE2（Deguss
a社）12.5重量％を、PMMA射出成形材料デガラン（Degal
an）G6（Degussa社）87.5重量％に混和した。引き続
き、この熱可塑性樹脂を加熱可能な実験室用プレスで、
100・100mm2の面積および4mmの厚さを有するプレートに
成形する。プレス時の適当な温度プログラムの設定によ
り、0.5〜１μｍの厚さを有する電気絶縁性の層を備え
た複合層を製造することができた。この複合層を引き続
き、例２に記載したようにして処理した。
煤で充填された導電性の熱可塑性樹脂を製造した。導電
性煤としては、プリンテックス（Printex）XE2（Deguss
a社）12.5重量％を、PMMA射出成形材料デガラン（Degal
an）G6（Degussa社）87.5重量％に混和した。引き続
き、この熱可塑性樹脂を加熱可能な実験室用プレスで、
100・100mm2の面積および4mmの厚さを有するプレートに
成形する。プレス時の適当な温度プログラムの設定によ
り、0.5〜１μｍの厚さを有する電気絶縁性の層を備え
た複合層を製造することができた。この複合層を引き続
き、例２に記載したようにして処理した。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ハーメニング，ミヒャエル ドイツ連邦共和国 Ｄ―6945 ヒルシュ ベルク レッシングシュトラーセ ７
Claims (2)
- 【請求項１】導電性の材料の層と、非導電性の絶縁材料
の層とから成る複合層を圧刻成形するための工具であっ
て、ベースプレートと、該ベースプレートに設けられた
多数の隆起したマイクロ構造体とが設けられており、該
マイクロ構造体が、前記ベースプレートに対して平行に
配置された端面を備えている形式のものにおいて、マイ
クロ構造体の端面が、0.01〜1.35μｍの中心線平均粗さ
値Raで0.1〜10μｍの範囲の最大高さRtを有する粗さ有
していることを特徴とする、導電性の材料の層と、非導
電性の絶縁材料の層とから成る複合層を圧刻成形するた
めの工具。 - 【請求項２】導電性の材料の層と、非導電性の絶縁材料
の層とから成る複合層を圧刻成形するための方法であっ
て、 ａ）導電性の層と、電気絶縁性の層とから成る複合層を
製造し、 ｂ）該複合層を加熱し、 ｃ）加熱された複合層の電気絶縁性の層に、ベースプレ
ートに設けられた、該ベースプレートに対して平行に延
びる端面を有する隆起した多数のマイクロ構造体を備え
た工具を圧入する、 形式のものにおいて、 ｄ）使用される工具の、隆起したマイクロ構造体の端面
に、0.01〜1.35μｍの中心線平均粗さ値Raで0.1〜10μ
ｍの範囲の最大高さRtを有する粗さを付与し、電気絶縁
性の層の厚さを0.1〜20μｍに設定し、しかも工具のマ
イクロ構造体の粗い端面の尖った先端およびエッジが電
気絶縁性の層を貫通するようにマイクロ構造体の端面の
粗さを設定し、さらに工具のマイクロ構造自体の高さを
電気絶縁性の層の厚さよりも大きく形成する ことを特徴とする、導電性の材料の層と、非導電性の絶
縁材料の層とから成る複合層を圧刻成形するための方
法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE4219667.1 | 1992-06-16 | ||
| DE4219667A DE4219667C2 (de) | 1992-06-16 | 1992-06-16 | Werkzeug und Verfahren zur Herstellung einer mikrostrukturierten Kunststoffschicht |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07504624A JPH07504624A (ja) | 1995-05-25 |
| JP2625580B2 true JP2625580B2 (ja) | 1997-07-02 |
Family
ID=6461116
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6501006A Expired - Lifetime JP2625580B2 (ja) | 1992-06-16 | 1993-05-17 | 導電性の材料の層と、非導電性の絶縁材料の層とから成る複合層を圧刻成形するための工具および方法 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US5795519A (ja) |
| EP (1) | EP0646188B1 (ja) |
| JP (1) | JP2625580B2 (ja) |
| AT (1) | ATE136950T1 (ja) |
| DE (2) | DE4219667C2 (ja) |
| WO (1) | WO1993025732A1 (ja) |
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| DE19549656B4 (de) * | 1995-05-19 | 2005-08-25 | Marijan Bradic | Oberflächenbeschichtung für Werkzeuge, Werkstoffe oder Polymere, deren Herstellung und Verwendung |
| DE19608824A1 (de) * | 1996-03-07 | 1997-09-18 | Inst Mikrotechnik Mainz Gmbh | Verfahren zur Herstellung von Mikrowärmetauschern |
| JP3435972B2 (ja) * | 1996-03-26 | 2003-08-11 | トヨタ自動車株式会社 | 成形型の製造方法 |
| DE19652463C2 (de) * | 1996-12-17 | 1999-02-25 | Univ Schiller Jena | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung dreidimensionaler Mikrostrukturen beliebiger Form |
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| DE19924005A1 (de) * | 1999-05-26 | 2000-11-30 | Karlsruhe Forschzent | Verfahren zur Herstellung von Mikrostrukturkörpern |
| AU2001238459A1 (en) * | 2000-02-16 | 2001-08-27 | Omlidon Technologies Llc | Method for microstructuring polymer-supported materials |
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| GB0024294D0 (en) * | 2000-10-04 | 2000-11-15 | Univ Cambridge Tech | Solid state embossing of polymer devices |
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| US3163524A (en) * | 1957-09-27 | 1964-12-29 | Eltex Chemical Corp | Selective stripping of electroplated metals |
| NL271863A (ja) * | 1960-11-28 | |||
| US3677949A (en) * | 1970-09-04 | 1972-07-18 | Enthone | Selectively stripping tin and/or lead from copper substrates |
| US3819315A (en) * | 1973-01-09 | 1974-06-25 | Ted Bildplatten | Apparatus for stamping information carriers from a plastic foil |
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| JPH0716729B2 (ja) * | 1990-03-19 | 1995-03-01 | 工業技術院長 | 弾性変形型を用いた型成形法 |
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| JPH05212727A (ja) * | 1991-12-13 | 1993-08-24 | Dainippon Printing Co Ltd | 化粧板用賦形型及びその製造方法 |
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-
1993
- 1993-05-17 DE DE59302281T patent/DE59302281D1/de not_active Expired - Fee Related
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- 1994-12-19 US US08/358,397 patent/US5795519A/en not_active Expired - Fee Related
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