JP5016742B1 - 転写金型及び転写金型の製造方法 - Google Patents

Abstract

耐久性に優れ、正確なパターン形成を可能にする転写金型を提供する。本発明の転写金型は第１金属層と、第１金属層上面のメッシュ状の網と、網を介して第１金属層上にメッキ成長された第２金属層と、を有する。網は、バネ性のあるＳＵＳ板、インバー合金、又は樹脂からなることが好ましい。第１及び第２金属層は、ニッケル、コバルト、タングステン、クロム、パラジウム、オスミウム、ルビジウムおよびそれらの合金のうちいずれか一つからなることが好ましい。転写金型は、電鋳法により形成されてもよい。
【選択図】図１

Description

本発明は、転写金型及び転写金型の製造方法に係り、より詳細には、バネ性、熱膨張率及び熱伝導率を改善した転写金型及びその製造方法に関する。

電子回路パターンや時計の文字盤等の部品を製造する方法として、電気鋳造（以下電鋳という）により形成したパターンを回路基板等に転写する方法がある。
図３は、電子回路製造における転写方法を説明する図である。
まず、パターン形成された転写金型３００に、電鋳法によって導電性金属３１を電着させる（図３（ａ））。導電性金属３１として、例えば銀、銅、ニッケル、金、錫、鉛、鉄、クロム、白金、パラジウムやそれらの合金が用いられる。電鋳法によると、原型の形状や表面の凹凸を忠実に再現することができる。

次に導電性金属３１を電着させた転写金型３００を、グリーンシート等の粘着性シート３２に押し付けたあと剥離することにより（図３（ｂ））、導電性金属３１を転写金型３００から粘着シート３２に転写する（図３（ｃ））。
電子回路パターンを製造する場合、隣り合う導電性金属３１同士が連結しないように電着するが、時計の文字盤等の電気的接続を問題としない部品を製造する場合には、連結していても問題ない。

当該転写に使用される転写金型は、現在、主に次の２つの方法で製造されている。
一つ目の方法は、図４に示すような、電鋳法による製造方法である（特許文献１）。この方法ではまず、マザー金型４０を作成する（図４（ａ））。次に、マザー金型４０の表面にニッケル電鋳法により転写マスク４１を形成する（図４（ｂ））。そしてマザー金型４０から転写マスク４１を剥離する（図４（ｃ））。電鋳により形成された転写マスク４１は非常に薄いので、ある程度の厚さを有した基板４３に取り付けられ、サン金型４００となる。このサン金型４００をワーク金型として使用し、部品の製造が行なわれる。
微細なパターンを形成したいときには、この電鋳法による転写金型が有効である。

二つ目の方法は、図５に示すような、エッチング法による製造方法である。この方法ではまず、ニッケル基板５１上にレジスト５２を塗布し、パターン形成されたフォトマスク５３を介してレジスト５２に紫外線を照射する（図５（ａ））。フォトリソグラフィにより、紫外線が当たらなかった部分のレジスト５２´のみが残る（図５（ｂ））。その後、ニッケル基板５１をエッチングし、レジスト５２´を剥離することにより、転写金型５００を形成する（図５（ｃ））。

特開２００８−４９６１４号公報

前述した２つの転写金型製造方法では、主に次の２つの問題点がある。
第１に、転写する際に、図３に示すように転写金型３００を粘着シート３２に押し付けた後、転写金型３００をシート３２から剥離するが、この時に転写金型３００には撓みが生じる。数回転写を繰り返すと転写金型は傷んでしまい、壊れやすくなってしまう。
第２に、パターンを転写金型にメッキ加工する際の電鋳において熱が生じるが、この熱により金型基板が膨張し、結果として転写金型は壊れやすくなり、さらには微細なパターンに誤差を生じさせてしまう虞がある。

本発明は、上記問題点を解消し、多数回使用しても壊れにくい、耐久性に優れた転写金型を提供することを目的とする。

本発明は、転写金型に係り、第１金属層と、前記第１金属層の上面に設置されたメッシュ状の網と、前記網を介して前記第１金属層上にメッキ成長された第２金属層と、を有することを特徴とする。

本願発明はまた、転写金型を製造する方法に係り、第１金属層の上面に網を設置するステップと、前記網を介して前記第１金属層上に第２金属層をメッキ成長させるステップと、からなることを特徴とする。
前記転写金型は、電鋳法により製造されてもよい。

好適には、前記網は、バネ性のあるＳＵＳ板、インバー合金、又は樹脂からなる。
また、前記第１及び第２金属層は、ニッケル、コバルト、タングステン、クロム、パラジウム、オスミウム、ルビジウムおよびそれらの合金のうちいずれか一つからなるようにしてもよい。

本発明によると、ＳＵＳ板をニッケル基板に埋め込むことにより、バネ性に優れた転写金型を提供することができる。さらに、本発明の転写金型はバネ性に優れているので、転写金型をシートから剥離することを容易にする。
熱膨張率のない、もしくは極めて０に近いインバー合金を埋め込むことにより、熱膨張率の低い転写金型を提供することができる。
また、熱伝導率の低い樹脂を埋め込むことにより、転写金型基板への熱伝導を遮蔽して、熱により変形しにくい転写金型を提供することができる。

網を第１金属層の上に設置してから第２金属層をメッキ成長させるので、網の穴からメッキが浸透し、第１金属層と網と第２金属層とを固着させることができる。
結果として、本発明による転写金型は、多数回使用しても壊れにくい。耐久性に優れているため、１枚の転写金型で従来よりも非常に多くの回数、転写することができ、コストダウンに貢献することができる。

本発明の第１実施例を示す図。 本発明の第２実施例を示す図。 転写金型を使用した電子部品の転写方法を示す図。 従来の電鋳法による転写金型製造方法を示す図。 従来のエッチング法による転写金型製造方法を示す図。 本発明による転写金型の断面構造を示す図。

図１を参照して、本発明の第１実施例を説明する。第１実施例は、図５で説明したエッチング法により転写金型を製造する場合である。
まず、第１金属層１０を用意する。第１金属層１０として、ニッケル、コバルト、タングステン、クロム、パラジウム、オスミウム、ルビジウムまたはそれらの合金であると好ましい。第１金属層１０は、例えば基板上にメッキにより形成されてもよく、金属板として用意してもよい（図１（ａ））。

次に、第１金属層１０の上面にメッシュ状の網１１を設置する（図１（ｂ））。網１１の材料は、用途によって変化する。
転写金型のバネ性を向上させたい場合は、ＳＵＳからなる網を使用する。
熱による転写金型の膨張をコントロールしたい場合は、ニッケル３６．５％と鉄６３．５％との合金であるインバー合金からなる網を使用する。ＳＵＳの熱膨張率（α）は、１７０×１０^−７／℃である。ニッケルの熱膨張率（α）は、１３０×１０^−７／℃である。一方、インバー合金は、熱膨張率が極めて少ないことで知られており、α≒０である。
熱膨張をコントロールする他の方法として、熱膨張率ではなく熱伝導率を低下させてもよい。そのために、熱伝導率の低い樹脂からなる網を埋め込み、転写金型基板への熱伝導を遮蔽する。
ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、エチレンセルロースなどの加熱することにより揮発する樹脂を使用することも出来る。
この場合、後述する第２金属層の形成後に、所定個所に穴をあけ、加熱することにより樹脂を揮発させ、網部分を空洞とすることが出来る。
また、網１１の材料として、Ｓｉ，ＳｉＯ_２，Ａｌ_２Ｏ_３などを使用することも可能である。

続いて、網１１の上面に第２金属層１２をメッキ成長させる（図１（ｃ））。第２金属層１２として、第１金属層１０と同じ金属材料を用いる。ここで、第２金属層１２の高さが、次の工程でエッチングされるエッチング深さよりも大きくなるようにメッキ成長を制御しなければならない。これは、網１１までエッチングされないようにするためである。
第２金属層１２をメッキ成長させるとき、網１１の各穴からメッキが浸透し、第１金属層１０と網１１と第２金属層１２とが一体となるように強く接続される。

図１（ｃ）に示される転写金型基板１００が完成したら、図５で説明したエッチング方法に従ってエッチングされ、転写金型が完成する。

次に、図２を参照して本発明の第２実施例を説明する。第２実施例は、図４で説明した電鋳法により転写金型を製造する場合である。
まず、マザー金型４０の上に第１金属層２０を電鋳法により形成する（図２（ａ））。そして、最終的に製造される転写金型の高さよりも低い位置で、かつ、マザー金型４０の凸部よりも高い位置で電鋳を一旦止める。

電鋳を停止したら、第１金属層２０の上面に網２１を設置する（図２（ｂ））。第２実施例においても網の材料は第１実施例と同様である。

網２１の上面に第２金属層２２を電鋳法により形成する（図２（ｃ））。このとき、第１実施例と同様に、網２１の穴からメッキが浸透し、第１金属層２０と網２１と第２金属層２２とが一体となるように強く接続されながら、第２金属層２２を形成する。
転写マスク２００が完成したら、マザー金型４０から剥離する。完成した転写マスク２００それ自体は非常に薄いので、図４（ｃ）に示すように基板４３等に付着させて転写金型として使用する。
図６は、第１金属層と第２金属層とから構成されるＮｉ電鋳板内にメッシュ状のＳＵＳ板からなる網が埋め込まれた本発明による転写金型の断面構造を示す図である。

第２実施例により完成した転写金型と第１実施例により完成した転写金型とは、製造工程こそ相違するものの、ほぼ同一である。ただし、電鋳法を用いる第２実施例は、微細なパターンの作成に好適である。

１０、２０ 第１金属層
１１、２１ 網
１２、２２ 第２金属層
４０ マザー金型

Claims (7)

1. 第１金属層と、
   前記第１金属層の上面に設置されたメッシュ状の網と、
   前記網を介して前記第１金属層上にメッキ成長された第２金属層と、を有することを特徴とする転写金型。
2. 前記網は、バネ性のあるＳＵＳ板、インバー合金、又は樹脂からなることを特徴とする請求項１に記載の転写金型。
3. 前記第１及び第２金属層は、ニッケル、コバルト、タングステン、クロム、パラジウム、オスミウム、ルビジウムおよびそれらの合金のうちいずれか一つからなることを特徴とする請求項１に記載の転写金型。
4. 転写金型を製造する方法であって、
   第１金属層の上面にメッシュ状の網を設置するステップと、
   前記網を介して前記第１金属層上に第２金属層をメッキ成長させるステップと、からなることを特徴とする転写金型の製造方法。
5. 前記網は、バネ性のあるＳＵＳ板、インバー合金、又は樹脂からなることを特徴とする請求項４に記載の転写金型の製造方法。
6. 前記第１及び第２金属層は、ニッケル、コバルト、タングステン、クロム、パラジウム、オスミウム、ルビジウムおよびそれらの合金のうちいずれか一つからなることを特徴とする請求項４に記載の転写金型の製造方法。
7. 前記転写金型は、電鋳法により製造されることを特徴とする請求項４に記載の転写金型の製造方法。

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