JP6427907B2 - ステンレス鋼加工部材の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、パーティクルの発生を防止したステンレス鋼加工部材の製造方法に関する。

例えば、種々の電子機器には、微細に加工されたステンレス鋼を有する部材（ステンレス鋼加工部材）が用いられる。具体的には、携帯機器（携帯電話、スマートフォン、タブレット端末）に設置されるカメラの多くには、フォーカス機能がついており、レンズの駆動を滑らかにするために、微細に加工されたステンレス鋼の板バネが用いられている。特許文献１には、レンズユニットの両側にステンレス鋼の板バネを配置したカメラモジュールが開示されている。

特開２０１３−２２２０５１号公報

例えば、電子機器の分野においては、パーティクルの発生を抑制することが求められる。具体的には、カメラには、年々、高解像度が求められ、ピクセル数の増加に伴い、１ピクセルのサイズが小さくなっている。これに伴い、カメラモジュール内のパーティクル（異物）が撮影画像に影響することを懸念し、カメラモジュール内からパーティクルを極力排除することが望まれる。

パーティクルの種類は多岐に渡るが、ステンレス鋼に内包される微粒子をも考慮することが、製品づくりにおいて好ましい。この微粒子は、ｎｍオーダーの非常に小さい粒子であり、ステンレス鋼の側面部において露出するように存在している。この露出する微粒子のリスクは、実用上問題とならない可能性が高いが、技術は急速に進歩するため、想定されるリスクを極力除去することが望まれる。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、パーティクルの発生を防止したステンレス鋼加工部材の製造方法を提供することを主目的とする。

上記課題を解決するために、本発明においては、少なくともステンレス鋼を備えたステンレス鋼加工部材の製造方法であって、ステンレス部材を加工し、上記ステンレス鋼加工部材の上記ステンレス鋼を形成する加工工程を有し、上記ステンレス部材が、圧延プロセスにおいて９００℃未満での熱処理が施されていない部材であることを特徴とするステンレス鋼加工部材の製造方法を提供する。

本発明によれば、所定の熱処理条件で作製されたステンレス部材を用いることで、パーティクルの発生を防止したステンレス鋼加工部材を得ることができる。

本発明においては、パーティクルの発生を防止したステンレス鋼加工部材を得ることができるという効果を奏する。

本発明のステンレス鋼加工部材を用いた製品の一例（カメラモジュール）を示す分解斜視図である。 図１におけるカメラモジュールを示す概略断面図である。 本発明のステンレス鋼加工部材を例示する概略平面図である。 本発明のステンレス鋼加工部材の製造方法の一例を示す概略断面図である。 本発明の効果を説明する概略断面図である。 流路形成用部材を例示する模式図である。 参考例で得られたステンレス鋼側面部のＳＥＭ画像である。 参考例で得られたステンレス鋼側面部のＴＥＭ−ＥＤＸの結果である。 圧延プロセスにおける焼鈍温度と微粒子の平均数との関係を示すグラフである。

以下、本発明のステンレス鋼加工部材の製造方法について、詳細に説明する。

本発明のステンレス鋼加工部材の製造方法は、少なくともステンレス鋼を備えたステンレス鋼加工部材の製造方法であって、ステンレス部材を加工し、上記ステンレス鋼加工部材の上記ステンレス鋼を形成する加工工程を有し、上記ステンレス部材が、圧延プロセスにおいて９００℃未満での熱処理が施されていない部材であることを特徴とするものである。

まず、本発明により得られるステンレス鋼加工部材について、図１〜図３を用いて説明する。図１は、本発明により得られるステンレス鋼加工部材を用いた製品の一例を示す分解斜視図であり、具体的には、カメラモジュールの駆動機能を示す分解斜視図である。図２は、図１におけるカメラモジュールを示す概略断面図である。図１および図２に示すように、カメラモジュールの駆動機構１は、カバー２とベース１３とからなる筐体２Ａと、光学系を構成する複数のレンズ２６からなるレンズユニット２６Ａと、筐体２Ａ内に配置されレンズユニット２６Ａを収納してレンズユニット２６Ａの光軸方向へ移動可能なホルダ９と、ホルダ９の外周に設けられたコイル８と、筐体２Ａのベース１３に設けられコイル８に磁界を提供するヨーク６及びマグネット片７とを備えている。

また上部板バネ５が、筐体２Ａのカバー２と、ヨーク６の上部との間に介在され、下部板バネ１１が、筐体２Ａのベース１３とヨーク６の下部との間に介在されている。この場合、上部板バネ５とカバー２との間に、上部板バネ５の厚み調整用の調整板４が設けられている。そして下部板バネ１１を介してコイル８に電流を流すことによりホルダ９に上方への力が作用し、レンズユニット２６Ａを上部板バネ５および下部板バネ１１の力に抗して全体として上方へ持上げることができる。

また、入力する電流量を調整することにより、ホルダ９を上方へ移動させる力を変化させ、上部板バネ５および下部板バネ１１の力とのバランスをとることで、ホルダ９の上下移動及びその位置調整を行うことができる。なお、筐体２Ａは、中間支持体２１介して基体２０上方に固定され、中間支持体２１には赤外線カットガラス２２を保持するガラス板２４が支持され、基体２０上には撮像素子２５が配置されている。このように筐体２Ａを有するカメラモジュールの駆動機構１と、赤外線カットガラス２２とガラス板２４とを支持する中間支持体２１と、撮像素子２５が配置された基体２０とによりカメラモジュール１Ａが構成されている。

図３は、本発明のステンレス鋼加工部材を例示する概略平面図である。具体的には、図３（ａ）は、図１および図２における上部板バネ５の概略平面図であり、図３（ｂ）は、図１および図２における下部板バネ１１の概略平面図である。図３（ａ）に示すように、上部板バネ５は、筐体２Ａ側の外枠部５ａと、ホルダ９側の内枠部５ｂと、外枠部５ａと内枠部５ｂとの間に設けられたバネ性をもつスプリング部５ｃとを有している。なお、図３（ａ）において、５Ａおよび５Ｂは位置決め孔を示し、３０は接着領域を示している。また、図３（ｂ）に示すように、下部板バネ１１は、筐体２Ａ側の外枠部１１ａと、ホルダ９側の内枠部１１ｂと、外枠部１１ａと内枠部１１ｂとの間に設けられたバネ性をもつスプリング部１１ｃとを有している。なお、図３（ｂ）において、１１ｄ、１１ｅは接続端子を示し、１１Ａおよび１１Ｂは位置決め孔を示し、３０は接着領域を示している。

次に、本発明のステンレス鋼加工部材の製造方法について、図４を用いて説明する。図４は、本発明のステンレス鋼加工部材の製造方法の一例を示す概略断面図である。図４においては、まず、ステンレス部材１０１Ａに、外形加工を目的としたレジストパターン１０５を形成する（図４（ａ））。次に、レジストパターン１０５で保護されていないステンレス部材１０１Ａを、ウェットエッチングにより除去し、所望の形状を有するステンレス鋼１０１を形成する（図４（ｂ））。その後、レジストパターン１０５を剥離し、ステンレス鋼加工部材が得られる（図４（ｃ））。

本発明によれば、所定の熱処理条件で作製されたステンレス部材を用いることで、パーティクルの発生を防止したステンレス鋼加工部材を得ることができる。ここで、図５（ａ）に示すように、ステンレス鋼１０１には、ｎｍオーダーの略球形の微粒子１０２が内包されている。この微粒子１０２の素性については正確には特定されていないが、後述するように、クロムを主成分とする炭化物であると推測される。この微粒子が発生する理由は、必ずしも明らかではないが、ステンレス鋼を加熱処理することにより、ステンレス鋼に含まれるＣｒおよびＣが反応し、クロムを主成分とする炭化物が生成した可能性が考えられる。

微粒子１０２は、ステンレス鋼１０１の側面部αにおいて露出するように存在している。側面部αで露出する微粒子１０２に対して、例えば超音波洗浄を行うことにより、図５（ｂ）に示すように、その数をある程度低減することができる。そのため、微粒子のリスクは実用上問題とならない可能性が高い。一方、技術は急速に進歩するため、想定されるリスクを極力除去することが望まれる。本発明においては、所定の熱処理条件で作製されたステンレス部材を用いることで、図５（ｃ）に示すように、ステンレス鋼１０１に内包される微粒子１０２の絶対数を少なくできる。その結果、パーティクルの発生を防止したステンレス鋼加工部材とすることができる。
以下、本発明のステンレス鋼加工部材の製造方法について、工程ごとに説明する。

１．加工工程
本発明における加工工程は、ステンレス部材を加工し、上記ステンレス鋼加工部材の上記ステンレス鋼を形成する工程である。これにより、ステンレス鋼の側面部が形成される。

本発明におけるステンレス部材は、圧延プロセスにおいて９００℃未満での熱処理が施されていない部材である。ここで、ステンレス部材の製造プロセスでは、ステンレス部材の厚さを調整したり、所望の特性をステンレス部材に付与したりすることを目的として、圧延プロセスが行われる。圧延プロセスでは、通常、常温での圧延と、焼鈍による残留応力の除去とを繰り返す。本発明においては、後述する実施例に記載するように、この圧延プロセスにおける熱処理の温度が、微粒子の形成に大きな影響を与えることを見出した。具体的には、圧延プロセスにおいて９００℃未満での熱処理が施されると、ステンレス鋼に含まれるＣｒおよびＣが反応し、クロムを主成分とする炭化物が生成すると考えられるため、そのような熱処理が施されていない部材（９００℃以上での熱処理が施された部材）を用いることで、ステンレス鋼に内包される微粒子の絶対数を少なくできる。また、本発明におけるステンレス部材は、９５０℃未満での熱処理が施されていない部材であることがより好ましい。さらに好ましくは、本発明におけるステンレス部材は、１１００℃以下での熱処理が施された部材であることが好ましい。

本発明におけるステンレス部材は、例えば、Ｆｅ、ＣｒおよびＮｉを主成分とする金属である。ステンレス部材としては、例えば、オーステナイト系ステンレス部材、フェライト系ステンレス部材、マルテンサイト系ステンレス部材等を挙げることができる。また、本発明におけるステンレス部材としては、例えば、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３０１、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ４３０等を挙げることができる。

本発明におけるステンレス部材は、内包される微粒子の数が少ないことが好ましい。また、例えば塩化鉄系エッチング液を用いて、ステンレス部材にエッチング処理を行うと、微粒子が露出し、ステンレス部材が内包する微粒子の量を測定することができる。エッチング処理の条件は、ステンレス部材が内包する微粒子の量を測定できる条件であれば特に限定されるものではないが、例えば、７０℃、４５ボーメまたは４０℃、４０ボーメの塩化鉄（III）溶液で２分間程度エッチングする条件を挙げることができる。なお、エッチング処理の条件により、例えば微粒子がステンレス部材の奥に隠れてしまう等、微粒子の露出状況が多少変化することから、滑らかな表面が形成されるように、比較的穏やかな条件、例えば低温かつ低ボーメでエッチング処理を行うことが好ましい。

このようなエッチング処理により、ステンレス部材には側面部が形成される。ステンレス部材の側面部における６μｍ×５μｍの矩形領域に存在する、粒径が２００ｎｍ以下である微粒子の平均数は、例えば１５個未満であり、１０個以下であることが好ましく、３個以下であることがより好ましく、２個以下であることがさらに好ましい。パーティクルの発生をさらに防止できるからである。微粒子の平均数は、ステンレス部材の側面部における矩形領域（任意に５カ所以上選択）を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で撮影し、各矩形領域に存在する微粒子の数を目視で確認し、その平均を取ることで求めることができる。なお、例えば倍率２×１０^４倍の走査型電子顕微鏡観察を行うと、通常３０ｎｍ以上の微粒子について目視で確認することができる。

本発明におけるステンレス部材の厚さは、特に限定されるものではないが、例えば２００μｍ以下であり、１００μｍ以下であることが好ましく、５０μｍ以下であることがより好ましい。また、例えばステンレス部材に開口部を形成する場合、そのサイズは、例えば１．０ｍｍ以下であり、０．５ｍｍ以下であることが好ましく、０．１ｍｍ以下であることがより好ましく、０．０５ｍｍ以下であることがさらに好ましい。開口部の平面視形状は特に限定されるものではないが、円形状、楕円形状、多角形状等を挙げることができる。なお、開口部のサイズとは、開口部の最長部分の長さをいう。また、例えばステンレス部材に溝部（例えばハーフエッチングされた部位）を形成する場合、その溝幅は、例えば１００μｍ以下であり、５０μｍ以下であることが好ましく、２０μｍ以下であることがより好ましく、１０μｍ以下であることがさらに好ましい。溝部の深さは、ステンレス部材の厚さに対して、例えば９０％以下であり、７０％以下であることが好ましく、５０％以下であることがより好ましい。

ステンレス部材の加工方法は、特に限定されるものではないが、エッチングおよびプレス加工を挙げることができ、中でもエッチングが好ましく、特にウェットエッチングが好ましい。ステンレス部材の典型的なエッチング液である塩化鉄系エッチング液は、通常、微粒子をエッチングしにくいため、微粒子が浮き上がるように残留し、微粒子の判別が容易になる。また、本発明においては、ステンレス部材の表面に所望のレジストパターンを形成し、そのレジストパターンで保護されていない部分を、エッチング液で除去することが好ましい。

２．ステンレス鋼加工部材
本発明により得られるステンレス鋼加工部材は、少なくともステンレス鋼を備えるものである。ステンレス鋼加工部材の用途は、特に限定されるものではないが、例えば、バネ部材を挙げることができる。例えば、バネ部材は組立て後も可動と伴う部位をもつため、その影響を受け、微粒子が脱落しパーティクルとなる可能性がある。バネ部材の一例としては、カメラモジュール用バネ部材を挙げることができ、具体的には、図３に示した板バネを挙げることができる。カメラモジュール用バネ部材は、特にオートフォーカス機能を有するカメラモジュールに用いられることが好ましい。バネ部材の他の例としては、ハードディスクドライブにおけるサスペンション用バネ部材を挙げることができ、具体的には、フレキシャ、ロードビーム、ヒンジ、ベースプレート等を挙げることができる。

また、ステンレス鋼加工部材の用途の他の例としては、流路形成用部材を挙げることができる。例えば、流路形成用部材では、液体および気体が流れるときの流圧の影響を受け、微粒子が脱落しパーティクルとなる可能性がある。図６は、流路形成用部材を例示する模式図である。具体的には、図６（ａ）は、流路形成用部材の一例を示す概略断面図であり、図６（ｂ）は、流路形成用部材の他の例を示す概略平面図である。流路形成用部材の一例としては、図６（ａ）に示すように、所定の形状に加工されたステンレス鋼２０１を複数積層させて、所定の流路２０２を形成した部材を挙げることができる。このような流路形成用部材は、例えば、インク吐出装置に用いることができる。インク吐出装置としては、例えば、インクジェットプリンタ用の吐出装置を挙げることができる。流路形成用部材の他の例としては、図６（ｂ）に示すように、ステンレス鋼２０１の平面上に所定の流路２０２を形成した部材を挙げることができる。本発明における流路形成用部材の流路は、流路として機能すれば、ステンレス鋼２０１を貫通していても良く、貫通していなくても良い（ハーフエッチングされていても良い）。また、流路には、液体を流しても良く、気体を流しても良い。なお、微粒子は、それ自体がパーティクルとなることで、あるいは、液体及び気体と反応し凝集物として大きくなることで、例えば目詰まりの原因となり得る。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と、実質的に同一の構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなる場合であっても本発明の技術的範囲に包含される。

以下、実施例、比較例および参考例を用いて、本発明をさらに具体的に説明する。

［参考例］
後述する実施例および比較例に用いるステンレス鋼として、ＳＵＳ３０４（厚さ３０μｍ）を用意した。このステンレス鋼を、４０℃、４０ボーメの塩化鉄（III）溶液を用い、２分間エッチングした。エッチング処理後のステンレス鋼の側面部を、倍率２×１０^４倍の走査型電子顕微鏡で観察した。図７に示すように、ステンレス鋼の表面には、ｎｍオーダーの略球形の微粒子が露出していることが確認された。なお、微粒子の最大サイズは１８０ｎｍ程度であった。また、６μｍ×５μｍの矩形領域に存在する微粒子の平均数（ｎ＝５）は、２１．３個であった。

また、エッチング後のステンレス鋼の側面部で露出する微粒子に対して、ＴＥＭ−ＥＤＸ分析を行った。その結果を図８および表１に示す。なお、Ａｒｅａ ３とは、微粒子内の領域であり、Ａｒｅａ ４とは、微粒子外の周囲の領域であり、両者とも２０ｎｍ×２０ｎｍの矩形領域でスペクトルの積算を行った。

図８および表１に示すように、微粒子は、リファレンスに比べて、ＣｒおよびＣの割合が高く、Ｆｅの割合が低いことが確認された。また、微粒子は、主としてＣｒを含有し、さらにＣも含有することから、クロムを主成分とする炭化物であると推測される。

［実施例および比較例］
実施例として、圧延プロセスにおける焼鈍温度と微粒子の平均数との関係を検討した。ステンレス鋼として、焼鈍温度を８５０℃、９００℃、９５０℃、１０００℃、１０５０℃、１１００℃とした圧延プロセスを経て得られたＳＵＳ３０４（厚さ３０μｍ）を用意した。このステンレス鋼を、７０℃、４５ボーメの塩化鉄（III）溶液を用い、２分間エッチングした。エッチング処理後のステンレス鋼の側面部を、倍率２×１０^４倍の走査型電子顕微鏡で観察した。その表面には、ｎｍオーダーの略球形の微粒子が露出していることが確認された。また、６μｍ×５μｍの矩形領域に存在する微粒子の平均数（ｎ＝５）を求めた。その結果を図９および表２に示す。

図９および表２に示されるように、圧延プロセスにおける焼鈍温度が９００℃以上である場合、微粒子の平均数が十分に低くなり、焼鈍温度が９５０℃以上である場合、微粒子の平均数が顕著に低くなることが確認された。

１…カメラモジュールの駆動機構、 １Ａ…カメラモジュール、 ２…カバー、 ２Ａ…筐体、 ４…調整板、 ５…上部板バネ、 ５ａ…外枠部、 ５ｂ…内枠部、 ５ｃ…スプリング部、 ５Ａ…位置決め孔、 ５Ｂ…位置決め孔、 ６…ヨーク、 ７…マグネット片、 ８…コイル、 ９…ホルダ、 １１…下部板バネ、 １１ａ…外枠部、 １１ｂ…内枠部、 １１ｃ…スプリング部、 １１Ａ…位置決め孔、 １１Ｂ…位置決め孔、 １２…導体（フレキシブルプリント基板など）、 １３…ベース、 １０１…ステンレス鋼、 １０２…微粒子、 １０５…レジストパターン、 ２０１…ステンレス鋼、 ２０２…流路

Claims (2)

1. バネ部材またはインクジェットプリンタ用の吐出装置のための流路形成用部材のいずれかに用いられ、少なくともオーステナイト系ステンレス鋼を備えたステンレス鋼加工部材の製造方法であって、
   ステンレス部材を加工し、前記ステンレス鋼加工部材の前記ステンレス鋼を形成する加工工程を有し、
   前記ステンレス部材が、圧延プロセスにおいて９００℃未満での熱処理が施されていない部材であることを特徴とするステンレス鋼加工部材の製造方法。
2. 前記ステンレス部材の側面部の表面における６μｍ×５μｍの矩形領域に露出する、粒径が２００ｎｍ以下であるクロムを主成分とする炭化物微粒子の平均数が１５個未満であることを特徴とする請求項１に記載のステンレス鋼加工部材の製造方法。