JP4502255B2 - 電極体の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は電極体の製造方法に関する。当該製造方法によって作製される電極体は、例えば感圧式指紋センサの検出部などに好適に使用できる。

本発明においては、縞状の走査電極２を有する上下二枚のフレキシブルな電極体１・１を、両電極体１・１に係る走査電極２・２が互いに交差するように重ね合わせることによって、マトリクス状の走査電極群を構成するが（本発明に係る図３参照）、感圧式指紋センサの分野において、この種のマトリクス状の走査電極群を適用すること自体は、例えば特許文献１や特許文献２などに記載されていて公知である。

特公平５−１４３１０号公報（第１図） 特公平７−６０４５５号公報（第２図、第７図）

本発明者等は、先の各電極体１を電鋳法によって作成することを考え、その開発に試みた。図６は、その開発段階においてなされた、本発明の従来形態に係る電極体の製造手順を示しており、そこではまず、母型５上に零次電着層６を電鋳形成したうえで、該零次電着層６上に縞状にレジスト体１２を形成し、次いでレジスト体１２の無い零次電着層６上に一次電着層１５を電鋳形成した（図６（ａ））。次に、一次電着層１５上に二次電着層１７を形成してから（図６（ｂ））、これら二次電着層１７およびレジスト体１２を覆うように支持レジスト体１９を形成した（図６（ｃ））。最後に、零次電着層６から母型５を剥離したうえで、零次および一次電着層６・１５をエッチングにより除去することにより、図６（ｄ）に示すように、支持レジスト体１９上に、二次電着層１７とレジスト体１２とが一方向に交互に並設されたフレキシブルな電極体１を得た。

上記の製造方法の問題は、エッチング工程において、零次および一次電着層６・１５だけをクリアに除去することが難しく、走査用電極２となる二次電着層１７に至るまで腐食が進んで、図６（ｄ）に示すように二次電着層１７の表面が不均一な凸凹状となりやすいことにある。このように二次電着層１７の表面が不均一な凸凹状になっていると、走査電極２から得られる走査信号にばらつきが生じてセンサ感度の低下を招く。このことは、指紋センサの信頼性が低下することを意味する。尤も、エッチングではなく、零次および一次電着層６・１５を強制的に剥離することも考えられるが、その場合にはレジスト体１２にストレスが加わって、該レジスト体１２の形状が歪に変形しやすい。

本発明の目的は、電極体１の製造方法において、走査電極２となる二次電着層１７の表面が凸凹状となることを確実に防ぐことができるようにすることにある。このことは、当該電極体を例えば感圧式指紋センサの検出部として適用した場合には、該指紋センサのセンサ感度の向上と、指紋識別結果の信頼性の向上に資することを意味する。

本発明は、図３に示すような電極体１の製造方法であって、図１（ａ）に示すごとく、母型５の表面に零次電着層６を形成する零次電鋳工程と、図１（ｂ）に示すごとく、零次電着層６上に、所定の等間隔を置いて並設された複数本のレジスト体１２からなる縞状のパターンレジスト１３を設けるパターニング工程と、図１（ｃ）に示すごとく、零次電着層６のレジスト体１２で覆われていない表面に、一次電着層１５を形成する一次電鋳工程と、図１（ｄ）に示すごとく、一次電着層１５上にバリア層１６を形成する工程と、図１（ｅ）に示すごとく、バリア層１６上に、二次電着層１７を形成する二次電鋳工程と、図２（ａ）に示すごとく、二次電着層１７およびレジスト体１２を覆うように、支持体２１を形成する工程と、図２（ｂ）に示すごとく、これら電着層６・１５およびバリア層１６等で構成される積層体２０を母型５から剥離する工程と、図２（ｃ）に示すごとく、零次および一次の電着層６・１５をエッチングにより除去するエッチング工程とを含み、前記エッチング工程（図２（ｃ））によって、支持体２１上に、バリア層１６を備える二次電着層１７とレジスト体１２とが交互に並設された電極体１が形成されるようにしてあることを特徴とする。なお、ここで言う「支持体２１」とは、図２（ａ）〜（ｃ）に示すような支持レジスト１９だけでなく、図４に示すような支持レジスト層１９、接着層２２、カバーコート層２３からなる三層構造体や、図５に示すような接着層２２とカバーコート層２３からなる二層構造体をも含む概念である。カバーコート層２３の形成素材としては、ポリイミドが最適である。

図１（ｅ）に示すように、二次電鋳工程においては、レジスト体１２の高さ位置を越えないように、二次電着層１７を形成するようにしてあり、図２（ａ）に係る支持体２１の形成に先立って、レジスト体１２と二次電着層１７との高さ寸法を揃えるための研磨処理を施すようにすることが好ましい。

本発明に係る電極体１の製造方法においては、バリア層１６で二次電着層１７の表面を覆った状態で、零次および一次の電着層６・１５に対するエッチング除去作業を行うようにしたので、該バリア層１６の存在によりエッチング液と二次電着層１７との接触を確実に阻止でき、したがって走査電極となる二次電着層１７の表面の腐食を効果的に防ぐことができる。これにて、図６に示す従来製法においては不可避であった、二次電着層１７の表面が不均一な凸凹状（図６（ｄ）参照）になることに起因する走査信号のばらつきを良好に抑えることができるので、例えば当該電極体１を感圧式指紋センサの検出部として適用した場合には、該感圧式指紋センサのセンサ感度の向上を図り、以て指紋センサの信頼性向上に大いに貢献できる。

図６に示す従来製法では、過剰なエッチングにより二次電着層１７の表面が侵食されて凸凹状となったり、逆にエッチングが不十分であるために、一次電着層１５が残留したりすることが避けられず、したがって一次電極１７の上端面とレジスト体１２の上端面とで規定される走査電極の段差寸法を、所望の寸法に厳密に設定することが極めて困難であった。これに対して本実施形態に係る製法を採れば、エッチング条件に左右されることなく、バリア層１６の上端面とレジスト体１２の上端面とで規定される走査電極の段差寸法（ｔ：図２（ｃ）参照）を所望の寸法に確実に設定することができるので、この点でも走査信号のばらつきを抑えて、センサの信頼性向上に貢献できる。何よりも、エッチング条件に厳密性が要求されず、簡単且つ確実に、所望の段差寸法（ｔ）を確実に得ることができる点で優れている。なお、本発明に係る電極体１を感圧式指紋センサの検出部として使用する場合には、上記段差寸法（ｔ）は４〜６μｍの範囲に設定することが、センサ感度の観点等から好適であり、特に５μｍが最適であることを本発明者は確認している。

本発明における電着層６・１５・１７の形成素材（電着金属）の具体例としては、ニッケルコバルト合金やニッケルなどを挙げることができる。バリア層１６の形成素材には、二次電着層１７とエッチング液との接触を確実に阻止できるバリア性と、電極としての導電性を有することが求められる。これら二つの条件を良好に満たし得るものとしては、金、白金、ロジウムなどを挙げることができ、材料コスト等を勘案すると金が最適である。バリア層１６は、メッキ法のほか、スパッタ法、蒸着法、イオンコーティング法などで形成することができ、下記の実施形態においてはメッキ法により形成した。

本発明者等の知見によれば、バリア層１６の厚み寸法は0.４μｍ以上、0.６μｍ以下であることが望ましい。これは、バリア層１６の厚み寸法が0.４μｍを下回ると、バリア性が不良となって二次電着層１７の表面が腐食されやすくなること、および0.６μｍを超えるとコスト高となることに拠る。

図２（ａ）に係る支持体２１の形成に先立って、レジスト体１２と二次電着層１７との高さ寸法を揃えるための研磨処理を施すようにしてあると、レジスト体１２と支持体２１との密着性、一体性を良好に確保できる。これにて電極体１の全体強度の増強を図ることができるので、長期使用時に電極体１が分解するような不都合の発生を良好に防止できる。

さらに、図２（ｃ）および図３に示すごとく、支持体２１上にレジスト体１２を下拡がりのテーパー状に形成してあると、該レジスト体１２を上拡がりのテーパー状とする場合に比べて、支持体２１に対するレジスト体１２の接着面積を格段に大きくとることができ、したがって、支持体２１とレジスト体１２との密着性、一体性を確保できる。このことも上述と同様に、電極体１の全体強度の増強を図ることができることを意味する。

（第１実施形態）
本発明に係る電極体の製造方法の第１実施形態を説明する。ここでは、当該電極体を感圧式指紋センサの検出部を構成する電極体に適用した例について説明する。この電極体１は、図３および図２（ｃ）に示すように、複数本の走査電極２とレジスト体１２とが交互に並設された縞状を呈しており、図３に示すように、上下二枚の電極体１・１を、両電極体１・１の走査電極２が交差するように重ね合わせた状態で、他の部品とともにセンサ筐体内に組み付けられて使用に供される。

図１および図２は、上記電極体１の電鋳法による製造方法を示しており、そこではまず、図１（ａ）に示すように、導通性を有する母型５の表面を覆うように電着金属を電鋳して、零次電着層６を形成する。本実施形態においては、ステンレス（ＳＵＳ ３０４ ２Ｂ）製の母型５の表面に、ニッケルコバルトを３０μｍの厚み寸法で電鋳して、零次電着層６を形成した。

次に、零次電着層６上にフォトレジスト層７を形成したうえで、該フォトレジスト層７上に、一方向に長い透過孔１０を有するパターンフィルム９を密着させ、紫外光ランプ１１で紫外線光を照射して露光を行い、焼き付け、現像、乾燥の各処理を行って、未露光部分を溶解除去することにより、図１（ｂ）に示すごとく、所定の等間隔を置いて並設された複数本のレジスト体１２からなる縞状のパターンレジスト１３を零次電着層６上に形成する。フォトレジスト層７は、ネガタイプの感光性ドライフィルムレジストを所定の高さに合わせて一枚ないし数枚ラミネートして熱圧着により形成した。各レジスト体１２は、縦断正面視で、上拡がりの台形状を呈している。

図１（ｃ）に示すごとく、零次電着層６のレジスト体１２で覆われていない表面に、ニッケルコバルトを５μｍの厚み寸法で電鋳して、一次電着層１５を形成する。

図１（ｄ）に示すごとく、一次電着層１５の表面に、バリア層１６を形成する。ここでは金めっき処理を施すことにより、Ａｕ製の0.５μｍ厚のバリア層１６を形成する。さらに、図１（ｅ）に示すごとく、バリア層１６の表面にニッケルコバルトを２０μｍの厚み寸法で電鋳して、二次電着層１７を形成する。このときの二次電着層１７の上端面の高さ位置は、レジスト体１２の上端面よりも下方位置にある。

図２（ａ）に示すように、二次電着層１７の上端面と面一となるように、レジスト体１２の上端面に対して研磨処理（ペーパー）を施したうえで、二次電着層１７およびレジスト体１２を覆うように支持体２１を形成する。ここでは、２５μｍの厚み寸法を有するフォトレジストを紫外線照射で焼き付けて支持レジスト体１９を密着形成し、これ（支持レジスト体１９）を支持体２１とした。なお、支持レジスト体１９を、レジスト体１２と同じ材料からなるフォトレジストからなるものとしてあると、両レジスト１２・１９を一体的に形成できて有利である。かくして、零〜二次の電着層６・１５・１７、バリア層１６、およびレジスト体１２、支持体２１で構成される積層体２０を母型５に形成することができた。

次いで、図２（ｂ）に示すように、積層体２０を母型５から剥離する。このときベーキング条件下（すなわち加熱条件下）で剥離作業を行うと、母型５の形成素材であるステンレスと、零次電着層６の形成素材であるニッケルコバルトとの熱膨張率差により、積層体２０の寸法安定性や形状を損なうことなく、軽い力で母型５から積層体２０を剥離できて有利である。

このように母型５から剥離された積層体２０は、次のエッチング工程に移される。このエッチング工程では、零次および一次の電着層６・１５に対してのみ腐食能を有するエッチング液、より詳しく言うと、零次および一次の電着層６・１５の形成素材であるニッケル材に対してのみ腐食能を有し、バリア層１６の形成素材である金に対しては腐食能を有しないエッチング液を用いてエッチングを行う。これにて、零次および一次の電着層６・１５のみを腐食・除去して、図２（ｃ）に示すように、支持体２１上に、バリア層１６を備える二次電着層１７と、レジスト体１２とが交互に並設された電極体１を得ることができた。

以上のように本実施形態に係る電極体１の製造方法においては、バリア層１６で二次電着層１７の表面を覆った状態で、零次および一次の電着層６・１５に対するエッチング除去作業を行うようにしたので、該バリア層１６の存在によりエッチング液と二次電着層１７との接触を確実に阻止でき、したがって走査電極となる二次電着層１７の表面の腐食を効果的に防ぐことができる。これにて、図６に示す従来製法においては不可避であった、二次電着層１７の表面が不均一な凸凹状になることに起因する走査信号のばらつきをよく抑えることができるので、指紋センサのセンサ感度の向上を図り、以て指紋センサの信頼性向上に大いに貢献できる。

図６に示す従来製法では、過剰なエッチングにより二次電着層１７の表面が侵食されて凸凹状となったり、逆にエッチングが不十分であるために、一次電着層１５が残留したりすることが避けられず、したがって一次電極１７の上端面とレジスト体１２の上端面とで規定される走査電極の段差寸法を、所望の寸法に厳密に設定することが極めて困難であった。これに対して本実施形態に係る製法を採れば、エッチング条件に左右されることなく、バリア層１６の上端面とレジスト体１２の上端面とで規定される走査電極の段差寸法（ｔ：図２（ｃ）参照）を所望の寸法に確実に設定することができるので、この点でも走査信号のばらつきを抑えて、指紋センサの信頼性向上に貢献できて有利である。何よりも、エッチング条件に厳密性が要求されず、簡単且つ確実に、所望の段差寸法（ｔ）を得ることができる点で優れている。

（第２実施形態）
図４は本発明の第２実施形態を示しており、そこでは、支持体２１を、支持レジスト体１９と、接着層２２と、ポリイミド製のカバーコート２３の三層構造体としてある点が、先の第１実施形態と相違する。本実施形態においては、各層（支持レジスト体１９、接着層２２、カバーコート２３）のそれぞれの厚み寸法は２５μｍとした。このように接着層２２を介して支持レジスト体１９にカバーコート２３を貼着してあると、第１実施形態の電極体１に比べて、柔軟性の向上を図ることができる。

（第３実施形態）
図５は本発明の第３実施形態を示しており、そこでは、支持体２１を、接着層２２と、ポリイミド製のカバーコート２３の二層構造体としてある。本実施形態では、各層（接着層２２、カバーコート２３）のそれぞれの厚み寸法は２５μｍとした。当該形態によっても、先の第２実施形態と同様に、電極体１の柔軟性を良好に確保できる。

本発明に係る電極体１は、上記実施形態に示したような感圧式指紋センサの検出部を構成する電極体に限られず、指紋の検出を目的としない圧力分布センサや更には電極のリードとしてなどの他の用途にも好適に使用できる。

本発明の第１実施形態に係る電極体の製造工程図 本発明に係る電極体の製造工程図 電極体の使用形態の一例を示す図 本発明の第２実施形態に係る電極体の縦断側面図 本発明の第３実施形態に係る電極体の縦断側面図 従来に係る電極体の製造工程図

符号の説明

１ 電極体
５ 母型
６ 零次電着層
１２ レジスト体
１３ パターンレジスト
１５ 一次電着層
１６ バリア層
１７ 二次電着層
２０ 積層体
２１ 支持体

Claims (2)

1. 電極体（１）の製造方法であって、
   母型（５）の表面に、零次電着層（６）を形成する零次電鋳工程と、
   零次電着層（６）上に、所定の等間隔を置いて並設された複数本のレジスト体（１２）からなる縞状のパターンレジスト（１３）を設けるパターニング工程と、
   零次電着層（６）のレジスト体（１２）で覆われていない表面に、一次電着層（１５）を形成する一次電鋳工程と、
   一次電着層（１５）上にバリア層（１６）を形成する工程と、
   バリア層（１６）上に、二次電着層（１７）を形成する二次電鋳工程と、
   二次電着層（１７）およびレジスト体（１２）を覆うように、支持体（２１）を形成する工程と、
   これら電着層（６・１５）、およびバリア層（１６）等で構成される積層体（２０）を母型（５）から剥離する工程と、
   零次および一次の電着層（６・１５）をエッチングにより除去するエッチング工程とを含み、
   前記エッチング工程によって、支持体（２１）上に、バリア層（１６）を備える二次電着層（１７）とレジスト体（１２）とが交互に並設された電極体（１）が形成されるようにしてあることを特徴とする電極体の製造方法。
2. 二次電鋳工程においては、レジスト体（１２）の高さ位置を越えないように、二次電着層（１７）を形成するようにしてあり、
   支持体（２１）の形成に先立って、レジスト体（１２）と二次電着層（１７）との高さ寸法を揃えるための研磨処理を施すようにしてある請求項１記載の電極体の製造方法。

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