JP6059198B2 - めっき皮膜付樹脂製品及びその製造方法、並びにエンコーダ - Google Patents
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- Chemically Coating (AREA)
Description
めっき皮膜が設けられていない第1の領域とめっき皮膜が設けられた第2の領域とを表面に有するめっき皮膜付樹脂製品の製造方法であって、
樹脂製品の表面の前記第1の領域及び前記第2の領域を改質する改質工程と、
前記改質後の表面の前記第1の領域に選択的にレーザを照射する照射工程と、
前記第2の領域にめっき皮膜が析出するように、前記レーザ照射後の前記樹脂製品に対して無電解めっき触媒を付与してから無電解めっきを行うめっき工程と、
を含むことを特徴とする。
樹脂製品110は、紫外線照射部に選択的にめっきが析出するように改質可能な樹脂材料を表面に有するものであれば特に限定されない。樹脂材料の例としては、シクロオレフィンポリマー若しくはポリスチレンのようなポリオレフィン樹脂、ポリエチレンテレフタレートのようなポリエステル樹脂、ポリ塩化ビニルのようなビニル樹脂、又はポリカーボネート樹脂等が挙げられる。
めっき皮膜150の材料は特に限定されない。めっき皮膜の材料としては金属材料を用いることができ、例えばニッケル、銅、銅−ニッケル等の他、酸化亜鉛のようなセラミック材料も用いることができる。めっき皮膜付樹脂製品100が配線板である場合、めっき皮膜150の材料としては導電性を有する材料が用いられる。また、めっき皮膜付樹脂製品100がエンコーダに用いられる場合、例えばロータリーエンコーダのコードホイールである場合、めっき皮膜150の材料としては所望の光学特性を有するものが用いられる。めっき皮膜150の具体的な例としては、限定されるわけではないが、銅若しくはニッケル等、又は銅−ニッケル等の合金が挙げられる。
本実施形態に係るめっき皮膜付樹脂製品100の製造方法は特に限定されず、例えばフォトリソグラフィー法、蒸着法、及びめっき法等を適宜組み合わせることにより製造することができる。以下には、本実施形態に係るめっき皮膜付樹脂製品100の製造方法の一例(以下、本実施形態に係る製造方法と呼ぶ)について説明する。本実施形態に係る製造方法は、改質工程と、照射工程と、めっき工程と、を有する。以下に、これらの工程について、図5のフローチャートを参照しながら詳しく説明する。
改質工程(S510)においては、樹脂製品110の、第1の領域130及び第2の領域140を含む表面を改質する。改質方法は特に制限されず、例えば光励起アッシング処理、プラズマアッシング処理、化学薬品を用いた酸化処理、又は紫外線の照射による酸化処理等が挙げられる。図1(B)に示すように、改質工程により、樹脂製品110の第1の領域130及び第2の領域140には、改質部120が形成される。以下では、簡便に行うことのできる紫外線を用いる方法について説明する。
E=Nhc/λ(KJ・mol−1)
N=6.022×1023mol−1(アボガドロ数)
h=6.626×10−37KJ・s(プランク定数)
c=2.988×108m・s−1(光速)
λ=光の波長(nm)
O2+hν(243nm以下)→O(3P)+O(3P)
O2+O(3P)→O3(オゾン)
O3+hν(310nm以下)→O2+O(1D)(活性酸素)
O(3P):基底状態酸素原子
O(1D):励起酸素原子(活性酸素)
Xe2エキシマランプ :波長172nm
KrBrエキシマランプ:波長206nm
KrClエキシマランプ:波長222nm
KrFエキシマランプ:波長248nm
照射工程(S520)においては、改質工程において改質された後の樹脂製品110の表面の第1の領域130に、レーザを照射する。第1の領域130に対してレーザを照射することにより、図1(C)に示されるように、第1の領域130における改質部120が除去され、微細な凹部が形成される。レーザは位相の揃った直進性の高いコヒレント光であるから、高い精度で第1の領域130に対して選択的にレーザを照射することができる。また、レーザを用いた改質部120の除去は短時間で行うことができるため、マスクを介してレーザを照射する場合であっても、マスクと樹脂製品110との熱膨張係数の相違による照射部位のずれが発生しにくい。このため、本実施形態によれば、微細なパターンに従ってめっき皮膜150を形成することが容易である。
F2エキシマレーザ :波長157nm
ArFエキシマレーザ :波長193nm
KrClエキシマレーザ:波長222nm
KrFエキシマレーザ:波長248nm
めっき工程(S530)においては、照射工程においてレーザが照射された後の樹脂製品110に対して無電解めっきが行われる。このめっき工程により、図1(D)に示すように、第2の領域140にめっき皮膜150が析出する。
1.(アルカリ処理)樹脂製品110をアルカリ溶液に浸漬し、脱脂を行い、親水性を高める。アルカリ溶液の例としては、水酸化ナトリウム水溶液等が挙げられる。
2.(コンディショナ処理)樹脂製品110と触媒イオンとのバインダーを含有する溶液に樹脂製品110を浸漬する。バインダーの例としては、カチオンポリマー等が挙げられる。
3.(アクチベーター処理)樹脂製品110を触媒イオン入りの溶液に浸漬する。触媒イオンの例としては、塩酸酸性パラジウム錯体のようなパラジウム錯体等が挙げられる。
4.(アクセレレーター処理)還元剤を含有する溶液に樹脂製品110を浸漬し、触媒イオンを還元及び析出させる。還元剤の例としては、水素ガス、ジメチルアミンボラン及び水素化ホウ素ナトリウム等が挙げられる。
5.(無電解めっき処理)析出した触媒上にめっき皮膜150を析出させる。
今日では、高機能な光学素子を容易に製造する方法が求められている。例えば、互いに異なる反射率を有する複数種類のめっき皮膜が設けられためっき皮膜付樹脂製品は、エンコーダにおいて使用可能である。実施形態2では、このように互いに異なる反射率を有する複数種類のめっき皮膜を容易に形成する方法について説明する。
本実施形態に係るめっき皮膜付樹脂製品200の製造方法は特に限定されないが、以下にはその一例(以下、本実施形態に係る製造方法と呼ぶ)について説明する。本実施形態に係る製造方法は、改質工程と、めっき工程と、を有する。以下に、これらの工程について、図6のフローチャートを参照しながら詳しく説明する。
図3(E)に示すように、本発明の実施形態3に係るめっき皮膜付樹脂製品300は、樹脂製品310と、樹脂製品310の表面上に設けられためっき皮膜350及びめっき皮膜355と、を備える。樹脂製品310の表面には、めっき皮膜が設けられていない第1の領域330が存在する。また、樹脂製品310の表面には、めっき皮膜350が設けられた第2の領域340と、めっき皮膜355が設けられた第3の領域335と、も存在する。
本実施形態に係るめっき皮膜付樹脂製品200の製造方法は特に限定されないが、以下にはその一例(以下、本実施形態に係る製造方法と呼ぶ)について説明する。本実施形態に係る製造方法は、改質工程と、照射工程と、追加改質工程と、めっき工程と、を有する。以下に、これらの工程について、図7のフローチャートを参照しながら詳しく説明する。
上述のように、実施形態1〜3に係るめっき皮膜付樹脂製品100,200,300は、配線板又はエンコーダの部品として用いることができる。ロータリーエンコーダに用いられるコードホイールの例を図4に示す。図4に示すコードホイール400は、光透過部410と、光反射部420とを有する。例えば、めっき皮膜付樹脂製品100を、このようなコードホイール400として用いることができる。この場合、第1の領域130は光透過部410に対応し、第2の領域140は光反射部420に対応する。前述の通り、めっき皮膜150が設けられている、樹脂製品110の光反射部420の表面粗さを十分に低くすることにより、めっき皮膜150の反射率を高くすることができる。また、樹脂製品の光透過部410の表面粗さを十分に低くすることにより、光透過部410における光透過性を向上させることができる。
無電解めっき用基板として、樹脂材料であるシクロオレフィンポリマー材(日本ゼオン株式会社製,ゼオノアフィルムZF−16,膜厚100μm,表面粗さ1.01nm)を用いた。
1.50℃の純水で3分間超音波洗浄
2.50℃のアルカリ洗浄液(水酸化ナトリウム3.7%含有)に3分間浸漬
3.50℃の純水で3分間超音波洗浄
4.乾燥
低圧水銀ランプ:サムコ社製UV−300(主波長185nm,254nm)
照射距離:3.5cm
照射距離3.5cmにおける照度:5.40mW/cm2(254nm)
1.35mW/cm2(185nm)
紫外線の照射条件を変えたことを除き、実験1と同様に無電解めっきを行った。紫外線ランプ(低圧水銀ランプ)の詳細について以下に示す。
低圧水銀ランプ:サムコ社製UV−300(主波長185nm,254nm)
照射距離:1.0cm
照射距離1.0cmにおける照度:
最高照度地点:7.30mW/cm2(254nm)
1.83mW/cm2(185nm)
最低照度地点:0.64mW/cm2(254nm)
0.16mW/cm2(185nm)
紫外線ランプの代わりに紫外線レーザを大気中で基板に照射することにより基板を改質したことを除き、実験1と同様に無電解めっきを行った。紫外線レーザの詳細について以下に示す。
紫外線レーザ:ArFエキシマレーザ(主波長193nm)
紫外線レーザ照射機:コヒレント社製LPXpro305
照射条件:周波数50Hz,パルス幅25ns
紫外線ランプの代わりに、紫外線レーザと紫外線ランプとの組み合わせを用いたことを除き、実験1と同様に無電解めっきを行った。
1パルス当たりの照射面エネルギー密度が1000mJ/cm2であるレーザを1パルス照射した後に、紫外線ランプからの紫外線を3分30秒間照射したことを除き、実験4と同様に無電解めっきを行った。この場合にも、無電解めっきによりめっき皮膜が析出することが確認された。得られた基板をめっき皮膜が形成されていない側から見ると、めっき皮膜は黒色を呈していた。実験1と同様にコンディショナ処理後に改質部分の表面粗さRaを測定したところ、表面粗さRaは4.47nmであった。
また、1パルス当たりの照射面エネルギー密度が2000mJ/cm2であるレーザを10パルス照射した後に、紫外線ランプからの紫外線を3分30秒間照射したことを除き、実験4と同様に無電解めっきを行った。この場合にも、無電解めっきによりめっき皮膜が析出することが確認された。得られた基板をめっき皮膜が形成されていない側から見ると、めっき皮膜は黒色を呈していた。実験1と同様にコンディショナ処理後に改質部分の表面粗さRaを測定したところ、表面粗さRaは2.28nmであった。
樹脂製品110としては、ポリカーボネート材の透明な樹脂基板(三菱ガス化学社製,商品名ユーピロンシート,膜厚300μm)を用いた。
低圧水銀ランプ:サムコ社製UV−300(主波長185nm,254nm)
照射距離:3.5cm
照射距離3.5cmにおける照度:5.40mW/cm2(254nm)
1.35mW/cm2(185nm)
照射時間:10分間
この際の積算露光量は、1.35mW/cm2×600秒=810mJ/cm2であった。
紫外線レーザ:KrFエキシマレーザ(主波長248nm)
紫外線レーザ照射機:リプスワークス社製,製品名プレシス
照射条件:パルス幅30ns,10パルス
1パルス当たりの照射面エネルギー密度:0.5mJ/cm2
樹脂製品210としては、ポリカーボネート材の透明な樹脂基板(三菱ガス化学社製,商品名ユーピロンシート,膜厚300μm)を用いた。
低圧水銀ランプ:サムコ社製UV−300(主波長185nm,254nm)
照射距離:3.5cm
照射距離3.5cmにおける照度:5.40mW/cm2(254nm)
1.35mW/cm2(185nm)
照射時間:10分間
この際の積算露光量は、1.35mW/cm2×600秒=810mJ/cm2であった。
紫外線レーザ:KrFエキシマレーザ(主波長248nm)
紫外線レーザ照射機:リプスワークス社製,製品名プレシス
照射条件:パルス幅30ns,10パルス
1パルス当たりの照射面エネルギー密度:0.5mJ/cm2
低圧水銀ランプ:サムコ社製UV−300(主波長185nm,254nm)
照射距離:3.5cm
照射距離3.5cmにおける照度:5.40mW/cm2(254nm)
1.35mW/cm2(185nm)
照射時間:10分間
この際の積算露光量は、1.35mW/cm2×600秒=810mJ/cm2であった。
レーザ照射条件及びレーザ照射後の紫外線照射条件を変更したことを除き、実施例2と同様の処理を行った。具体的には、実施例3においては、第1の領域330及び第3の領域335にレーザを照射した。また、第3の領域335にのみ紫外線が照射されるように、マスクを介して紫外線を照射した。
110 樹脂製品
130 第1の領域
140 第2の領域
150 めっき皮膜
170 レーザ
335 第3の領域
S510 改質工程
S520 照射工程
S530 めっき工程
S730 追加改質工程
Claims (14)
- めっき皮膜が設けられていない第1の領域とめっき皮膜が設けられた第2の領域とを表面に有するめっき皮膜付樹脂製品の製造方法であって、
樹脂製品の表面の前記第1の領域及び前記第2の領域を改質する改質工程と、
前記改質後の表面の前記第1の領域に選択的にレーザを照射する照射工程と、
前記第2の領域にめっき皮膜が析出するように、前記レーザ照射後の前記樹脂製品に対して無電解めっき触媒を付与してから無電解めっきを行うめっき工程と、
を含むことを特徴とする、めっき皮膜付樹脂製品の製造方法。 - めっき皮膜が設けられていない第1の領域とめっき皮膜が設けられた第2の領域とを表面に有するめっき皮膜付樹脂製品の製造方法であって、
樹脂製品の表面の前記第1の領域及び前記第2の領域を改質する改質工程と、
前記改質後の表面の前記第1の領域にレーザを照射する照射工程と、
前記第2の領域にめっき皮膜が析出するように前記レーザ照射後の前記樹脂製品に対して無電解めっきを行うめっき工程と、を含み、
前記めっき皮膜付樹脂製品は、めっき皮膜が設けられた第3の領域を表面にさらに有し、
前記改質工程においては、前記樹脂製品の表面の前記第1の領域、前記第2の領域、及び前記第3の領域が改質され、
前記照射工程においては、前記改質後の表面の前記第1の領域及び前記第3の領域にレーザが照射され、
前記めっき皮膜付樹脂製品の製造方法は、前記照射工程の後、めっき工程の前に、前記第3の領域を改質する追加改質工程をさらに含み、
前記めっき工程では、前記第2の領域及び前記第3の領域にめっき皮膜が析出するように前記樹脂製品に対して無電解めっきを行う
ことを特徴とする、めっき皮膜付樹脂製品の製造方法。 - 前記改質工程においては紫外線を照射することにより改質が行われることを特徴とする、請求項1又は2に記載のめっき皮膜付樹脂製品の製造方法。
- めっき皮膜が設けられた第1の領域と第2の領域とを表面に有するめっき皮膜付樹脂製品の製造方法であって、
樹脂製品の表面の第1の領域及び第2の領域を、前記第1の領域に対する改質方法と前記第2の領域に対する改質方法とが異なるように改質する改質工程と、
前記第1の領域及び前記第2の領域にめっき皮膜が析出するように前記改質後の前記樹脂製品に対して無電解めっきを行うめっき工程と、
を含むことを特徴とする、めっき皮膜付樹脂製品の製造方法。 - 前記めっき工程において、前記めっき皮膜の前記樹脂製品側における反射率が異なるように、前記第1の領域及び前記第2の領域に無電解めっきを行うことを特徴とする、請求項4に記載のめっき皮膜付樹脂製品の製造方法。
- 前記改質後の前記樹脂製品の表面粗さは前記第1の領域の方が前記第2の領域より大きく、前記めっき皮膜の前記樹脂製品側における反射率は前記第1の領域の方が前記第2の領域より小さいことを特徴とする、請求項5に記載のめっき皮膜付樹脂製品の製造方法。
- 前記改質工程において、前記第1の領域に対してはレーザを照射してから紫外線を照射することにより改質が行われ、前記第2の領域に対しては紫外線を照射することにより改質が行われることを特徴とする、請求項4乃至6の何れか1項に記載のめっき皮膜付樹脂製品の製造方法。
- 前記紫外線の主波長は243nm以下であり、前記紫外線は酸素とオゾンとの少なくとも一方を含む雰囲気下で照射されることを特徴とする、請求項3又は7に記載のめっき皮膜付樹脂製品の製造方法。
- 前記紫外線はランプ又はLEDから照射されることを特徴とする、請求項3、7、又は8に記載のめっき皮膜付樹脂製品の製造方法。
- 前記レーザの波長は、前記樹脂製品の前記表面を形成する材料により前記レーザが吸収されるように選択されることを特徴とする、請求項1乃至3及び7乃至9の何れか1項に記載のめっき皮膜付樹脂製品の製造方法。
- 前記樹脂製品は、ポリオレフィン樹脂、ポリエステル樹脂、ビニル樹脂、及びポリカーボネート樹脂のうちの少なくとも1つを前記表面に有することを特徴とする、請求項1乃至10の何れか1項に記載のめっき皮膜付樹脂製品の製造方法。
- 樹脂製品と、前記樹脂製品の表面上に設けられためっき皮膜と、を備えるめっき皮膜付樹脂製品であって、
前記樹脂製品の表面は、前記めっき皮膜が設けられていない第1の領域と、前記めっき皮膜が設けられた第2の領域と、を有し、
前記第2の領域の表面粗さが、前記第1の領域の表面粗さよりも小さい
ことを特徴とする、めっき皮膜付樹脂製品。 - 樹脂製品と、前記樹脂製品の表面の第1の領域に設けられた第1めっき皮膜と、前記樹脂製品の表面の第2の領域に設けられた第2めっき皮膜と、を備えるめっき皮膜付樹脂製品であって、
前記第1の領域の表面粗さが、前記第2の領域の表面粗さとは異なることを特徴とする、めっき皮膜付樹脂製品。 - 請求項12又は13に記載のめっき皮膜付樹脂製品を備えることを特徴とするエンコーダ。
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