JP2989023B2 - 微細構造化されたプレート状成形体の電鋳可能な陰型の製造方法 - Google Patents

微細構造化されたプレート状成形体の電鋳可能な陰型の製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、インサートを熱可塑性
樹脂層に押し込むことにより、構造底部が連続した面を
形成しかつ導電性物質の層で被覆されている、微細構造
化されたプレート状成形体の電鋳可能な陰型を製造する
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】そのような陰型の製造は、西ドイツ特許
第３５３７４８３号明細書に多くの提示方法により記載
されている。
【０００３】これらの方法の１つにおいては、微細構造
化されたインサートに、その微細構造の端面に、離型剤
及び引続き導電性のポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭ
Ａ）／カーボンブラック混合物を被覆する。前処理した
インサートを熱可塑性樹脂層に押し込む。その際ＰＭＭ
Ａ／カーボンブラック混合物は注型用樹脂と固着結合を
開始する、従ってインサートを取り除いた後に、陰型の
構造底部は導電性ＰＭＭＡ／カーボンブラック混合物の
層で被覆されている。
【０００４】この方法の欠点は、この形式ではかなり粗
い微細構造を有する陰型を製造できるにすぎないことで
ある。
【０００５】引用した特許明細書による他の方法では、
予め熱可塑性樹脂層に導電性物質の層を施す。インサー
トを、その微細構造の端面が導電性物質の層に接触する
まで熱可塑性樹脂層に押し込む、それによりインサート
を取り除いた後に、陰型の構造底部に導電性物質の層が
露出する。
【０００６】この方法の欠点は、熱可塑性樹脂の層厚を
非常に厳密に一定に維持しなければならずかつ該層の境
界面までのインサートの圧入を調整するのが困難である
ことである。
【０００７】引用した特許明細書によるもう１つの方法
では、インサートに絶縁性注型用樹脂を注入し、その直
後に微細構造から突出する注型用樹脂をドクター様装置
で、微細構造の間隙に注型用樹脂がなおわずかに充填さ
れているにすぎないように削り取る。更に、熱可塑性樹
脂の部分的硬化後、該樹脂の上に導電性物質としてＰＭ
ＭＡ／カーボンブラック混合物を被覆する。硬化及び離
型後、陰型構造底部に導電性物質が露出する。
【０００８】この方法の欠点は、インサートに異なる２
つの層を被覆しなければならず、その際、その都度、部
分的ないし完全な硬化を待たなければならないことであ
る。
【０００９】Ｈ．フォルマー（H. Vollmer），Ｗ．エア
ーフェルド（W. Ehrfeld）及びＰ．ハグマン（P. Hagma
n）著、表題“真空−反応鋳造法におけるプラスチック
を用いた型取りによる著しい構造高さを有する電気メッ
キ可能な微細構造を製造するための研究（Untersuchung
en zur Herstellunng von galvanisierbaren Mikrostru
kturen mit extremer Strukturhoehe durch Abformen m
it Kunststoff im Vakuum-Reaktionsgiessverfahre
n）”Kernforschungszentrum Karlsruhe,KfK ４２６７
（１９８７年５月）の刊行物において、微細構造化され
た成形体の型取りが詳細に論議されている。
【００１０】この報告には、ＰＭＭＡからなる絶縁性微
細構造を反応鋳造工程の進行中に金属製鋳造プレートの
表面に型取りする真空型取り法が記載されている。この
ためには、それぞれの成形キャビティに対して注入孔を
有する鋳造プレートを製造しなければならない。
【００１１】型取り工程中に、鋳造プレートをインサー
トの上に置く。鋳造孔を介して成形キャビティを真空化
し、引続き反応性樹脂材料を充填する。反応性樹脂材料
を成形キャビティ内で反応成形物質に硬化する。成形物
質の硬化後、微細構造は形状結合的に鋳造プレートと結
合している。
【００１２】側面を案内される、鋳造プレートとインサ
ートとの分離運動により、微細構造を離型することがで
きる。以下の電鋳工程で、該鋳造プレートを析出電極と
して利用する。
【００１３】該方法は、必要な多数の鋳造孔のために経
費がかかる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、公知
方法の前記欠点を排除することであった。インサートの
型取りは、唯一の実施工程で実施すべきである。特に、
該工程は、構造底部に種々の導電性物質が被覆されてい
る陰型を製造することを可能にすべきである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】前記課題は、特許請求の
範囲第１項の特徴部に記載した手段により解決される。
【００１６】本発明による方法の有利な構成は請求項２
以下に記載されている。
【００１７】本発明の対象は、導電性物質で被覆した熱
可塑性樹脂層を、有利には１０〜０.０１ミリバール
（絶対）の真空雰囲気下で、被覆された面をインサート
に押圧する型取り法である。
【００１８】熱可塑性樹脂として、例えば冒頭に引用の
西ドイツ特許第３５３７４８３号明細書及びＫｆＫ ４
２６７に言及された物質を使用することができる。
【００１９】型取りの前に、熱可塑性樹脂層に導電性物
質の薄膜を施す。そのような物質としては、金属、特に
金、銅、銀及びこれらの合金並びに炭素が該当する。
【００２０】薄膜層は、ほぼ５０〜５００ｎｍ、有利に
は約１００〜３００ｎｍの厚さであるべきである。
【００２１】該被膜層は、例えばスパッタリング法又は
蒸着法によりもしくは適当な他の方法により製造するこ
とができる。導電性物質の被膜を被覆する前に、熱可塑
性樹脂層の表面を粗面化するのが有利である。表面粗さ
Ｒtは、中心粗さＲa１μｍで、有利には５〜７μｍであ
る。
【００２２】粗面化は、例えば微細砂吹きにより行うこ
とができる。
【００２３】型取り法では、微細構造を有するインサー
トを導電性物質の被膜を貫通して熱可塑性樹脂層に押し
込む。
【００２４】型取り法のための処理としては、熱可塑性
樹脂層の自由な面に、溝を設けた適当な大きさの金属の
型を取り付けることができる。この目的のために、熱可
塑性樹脂を金属の型の溝を設けた面でインサートに押圧
する、その際インサートと熱可塑性樹脂は形状結合的に
結合される。
【００２５】熱可塑性樹脂層へのインサートの圧入は、
有利には１０〜０.０１ミリバール（絶対）の真空雰囲
気下で、特に有利には１０〜１ミリバール（絶対）の真
空雰囲気下で及び熱可塑性樹脂の軟化温度より高い温度
で実施する。最も有利な実施温度は熱可塑性樹脂の種類
による。平均分子量（１０００００〜１５００００ｇ／
モル）の架橋していないＰＭＭＡに対しては、１４５〜
１６０℃の温度が最も有利である。
【００２６】圧入後、インサートと熱可塑性樹脂を軟化
温度より低い温度に冷却する。
【００２７】冷却温度は、有利にはプラスチックの軟化
温度より３０〜６０℃低い温度である。ＰＭＭＡに対し
ては、５０℃の冷却温度に維持することができる。
【００２８】インサートと熱可塑性樹脂層に実施する平
面プレス圧は、ＰＭＭＡに対しては所定の温度で５０Ｋ
Ｐａ〜２．５ＭＰａの範囲である。
【００２９】被膜を被覆した熱可塑性樹脂層にインサー
トを押し込む際に、該被膜はインサートの微細構造を施
した位置で引き裂かれる。
【００３０】インサートの微細構造を熱可塑性樹脂層中
に侵入し、この位置で被膜を破壊する。
【００３１】離型後、陰型の垂直な壁面及び微細構造の
端面に、小さな、互いに孤立した、島状の、被膜物質の
フリットが残る。それに対して、陰型の構造底部には、
被膜が破壊されずに保持される。
【００３２】構造底部は、連続した導電性物質からなる
被膜の破壊されない部分で被覆された平面を形成するの
で、以下の電鋳において、電極として接続することがで
きる。陰型の微細構造に残留した被膜の残部は、その島
状配置のために構造底部に対して電気的に絶縁されてお
り、それゆえ陰型の正確な電鋳を妨げない。
【００３３】被膜の被覆の前の、熱可塑性樹脂の粗面化
により、そのような島構造の形成が容易になる。
【００３４】
【実施例】本発明を、以下３枚の図面と１つの実施例に
より詳細に説明する。
【００３５】図１は、片側に施された、導電性物質の薄
膜２を有する熱可塑性樹脂層１を示す。
【００３６】図２は、鋳造工程を示す。
【００３７】熱可塑性樹脂層１の被膜２で被覆された面
を、真空及び高温下で、種々の成形キャビティ４を有す
るインサート３に押圧する。導電性物質の被膜２は、イ
ンサートの微細構造の端面にのみ保持される。熱可塑性
樹脂は成形キャビティ４に入る、その際この位置で被膜
は引き裂かれ、互いに孤立した島状構造を形成する。
【００３８】図３は離型後の状態を示す。微細構造６を
有する陰型５が得られ、該構造底部において、導電性物
質の被膜２が連続した平面を形成する。微細構造の端面
及び側壁に、被膜から小さな、島状の及び互いに絶縁さ
れたフリット７だけが残る。
【００３９】例 本発明による方法を用いて、ニッケルからなる金属製、
蜂の巣状ネット構造を製造した。
【００４０】架橋していないポリメタクリル酸メチルか
らなる鋳造粗製物を、反応性鋳造において、組成： Ｐｌｅｘｉｔ ６０（ＰＭＭＡ３０％、ＭＭＡ７０％） １００重量部 Ｐａｔ６６５（内部離型剤） ３重量部 ベンゾイルペルオキシド（開始剤） ４重量部 ジメチルアニリン（活性化剤） ２重量部 を有する注型用樹脂から製造した。このために前記成分
を混合し、ガス抜きを行った。引続き、注型用樹脂を鋳
造装置内で４０℃、１０ＭＰａで１時間硬化し、反応成
形材料の残留モノマー含量を低下するために、更に１１
５℃で１時間、後硬化した。
【００４１】引続き、粗製物の構造化すべき表面を微細
砂吹き装置で粗面化した。粗面に厚さ約２００ｎｍの金
の層をスパッタリングで施した。
【００４２】粗製物を、圧入の際にプラスチックが側面
から流出するのを阻止する金属フレームに入れた。粗製
物を該金属フレームと一緒に工具内のインサートの上に
置いた。圧入のために工具を真空化し（１ミリバー
ル）、かつ約１０分間で圧入温度１５０℃に加熱した。
該温度に達した後、工具成形体を密閉し、金属の型を粗
製物に金属フレームの内部で面圧１ＭＰａで押圧した。
圧入時間５分後、工具を１０分以内で５０℃に冷却し
た。成形キャビティに熱可塑性樹脂を加圧した金属の型
は、粗製物に刻み目を入れ、それにより熱可塑性樹脂層
と型とを形状結合させるカム構造が裏側に設けられてい
る。プラスチックを離型温度に冷却後、得られた陰型を
側面に導かれる、インサートと成形部材支持プレートと
の分離運動により離型した。
【００４３】陰型を電気メッキするために、成形部材を
接続し、構造底部の表面、即ち金の被膜に端子でポイン
ト状に接触させた。
【図面の簡単な説明】
【図１】片側に施された、導電性物質の薄膜を有する熱
可塑性樹脂層を示す断面図である。
【図２】鋳造工程を示す図である。
【図３】離型後の状態を示す図である。
【符号の説明】
１ 熱可塑性樹脂層、 ２ 被膜、 ３ インサート、
４ 成形キャビティ、 ５ 陰型、 ６ 微細構造、
７ フリット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ミヒャエル ハルメニンク ドイツ連邦共和国 シュトゥーテンゼー アッシェンプッテルヴェーク ４ (56)参考文献 特開 昭62−99492（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B29C 33/38

Claims (10)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ａ）インサートを熱可塑性樹脂層に押し
    込むことにより、構造底部が連続した面を形成しかつ導
    電性物質の層で被覆されている、微細構造化されたプレ
    ート状成形体の電鋳可能な陰型を製造する方法におい
    て、 ｂ） 予め熱可塑性樹脂層に導電性物質の被膜を施し、 ｃ） インサートを熱可塑性樹脂の軟化温度より高い温
    度で、導電性物質の被膜を貫通して熱可塑性樹脂層に押
    し込み、 ｄ） インサートと熱可塑性樹脂層を熱可塑性樹脂の軟
    化温度より低い温度で冷却し、 ｅ） インサートを取り除く ことを特徴とする、微細構造化されたプレート状成形体
    の電鋳可能な陰型の製造方法。
  2. 【請求項２】 被膜を被覆する前に熱可塑性樹脂層を粗
    面にする請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】 導電性物質の被膜を炭素から製造する
    請求項１記載の方法。
  4. 【請求項４】 導電性物質の被膜を金属から製造する
    請求項１記載の方法。
  5. 【請求項５】 金属として金又は銅又は銀もしくはこれ
    らの合金を使用する請求項４記載の方法。
  6. 【請求項６】 被膜の厚さを５０〜３００ｎｍの範囲内
    に維持する請求項１，３，４，５のいずれか１項記載の
    方法。
  7. 【請求項７】 導電性物質の被膜をスパッタリング法に
    より製造する請求項１，３，４，５のいずれか１項記載
    の方法。
  8. 【請求項８】 導電性物質の被膜を蒸着する請求項１，
    ３，４，５のいずれか１項記載の方法。
  9. 【請求項９】 インサートを１０〜０.０１ミリバール
    （絶対）の真空雰囲気下で熱可塑性樹脂層に押し込む請
    求項１記載の方法。
  10. 【請求項１０】 インサートを１０〜１ミリバール（絶
    対）の真空雰囲気下で熱可塑性樹脂層に押し込む請求項
    ９記載の方法。
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