JPH03146652A - 微細パターンの孔を有する金属部品の製法、及びそれに使用するマスター - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はプリンターの・＼ット等に使用される、［ｖＩ
ｌ″ａパターンの孔を有する金属部品を製造する方法、
及びそれに使用するマスターに関するする。

〔従来の技術〕

近年微細パターンの孔を有する金属板等が色々な分野で
部品として求められている。現在市場で１与られるもの
は孔径が０．１＋ｗａ＋程度でこれ以上微細な構造のの
もは市場では得られない。

ＷＩ縞パターンの孔を有する金属板等の一つの例として
、フィルターがある。一般に、従来のフィルターは次の
３つの方法でつくられてきた。

■金属線（主にステンレス）を網状に織みあげる方法、
即ち通常の金網の製法。

■金属板（鉄、ステンレス等）にレジストを塗布し画像
を出した後エツチングする通常の写真エツチング法 ■被メッキ板として金属のロール又は板を用い、その表
面に写真製版法（即ち腐食法）又は彫刻法で凹凸を付け
た後非４電性樹脂を埋めこんみ母型としメッキ法で所定
の厚さとした後メッキ金属を剥離し、対応する貫通孔を
有するフィルターとする方法。

■及び■の方法では目的とする細かいフィルターをつく
ることは全く望みがないから・■の方法について更にく
わしく説明する。

母型となる金属はステンしス、鉄、銅いずれてもよいが
写真製版法即ち腐食法の場合には目的に応して金属を選
ぶのに対し、彫刻法の場合には加工性のよい金属として
銅を選ぶのが普通である。

腐食法の場合は、金属のロール又は板の表面を充分に研
磨し、傷のない平坦なものに仕上げる。

今日、研磨は機械研磨でされ、仕上げはバフ研磨でされ
るが４〜５μの傷、平坦性においても　１００ｍｍで１
　／　１００ｎ＋ｍのひずみはさけることが出来ない。

これは磨かれた金属表面に画像を映して見ると必ずやゆ
がみがあることからも判る。次に竪型リングコート叉は
デツプコートの方法を用いて耐酸性性レジストをコート
し乾燥する。３０〜５０／Ｚの深度で金属を腐食するに
はｉ４Ｍ膜の厚さは３〜５μ必要ある。叉レジストとし
ては感光部を残すか非感光部を残すかによってポジ型、
ネガ型があるが一般にはポジ型の感光Ｉα、例えばＴＰ
Ｒ（東京応化製）が使用されている。このレジストは膜
厚３〜５μでは４０μの解像力しかない。次にあらかし
め用意しであるフィルムを被覆したレジストに密着させ
露光し、フィルムを取り除いた後現象する。

次に塩化第２鉄液等を腐食液として、露出している金属
面を＠食する。次にレジストを母型金属面から剥離しエ
ポキシ樹脂等の非導電性樹脂を腐食凹部に詰込むが、非
導電性樹脂を詰めるには深度３０〜１００μ必要なので
、金属が銅の場合柔らかいのでクロームメッキした後樹
脂を詰込む。詰込みと研磨を繰り返して母型とする。

彫刻法はダイヤモンド針で直接彫刻するか、又は丸のよ
うな雛謂な画の繰り返しの場合にはミールロール（押込
みロール）をつくった後、母型となる金属に型を転写す
る。凹凸が出来た後は腐食法と同様な工程をへて母型と
する。このようにして作られた母型を脱脂、洗浄した後
メッキ液中に浸漬し所定の厚さに非導電性樹脂の詰込ま
れていない部分をメッキした後樹脂の詰込まれたところ
に対のする部分のみ貫通孔となっているメッキ金属を母
型から剥離しフィルターとする。

以上のような工程からは、微細パターンの孔のフィルタ
ーを造ることが困難であったので、出願人は先に、ガラ
ス表面−ヒに金属を蒸着又はスパッタリングしたものか
ら所定の画像を有するマスターをつくって、その上に金
属をメッキして超微細孔フィルターを製造する方法を完
成し、これについて出願している（特開昭６２−７４１
２号）。

〔発明が解決しようとする課題〕

特開昭６２−７４１２号の方法では、蒸着金属の腐食は
金属が薄い為に極めて容易であり、レジストが極＜渾＜
でも腐食されるべきてない部分を侃謹する目的を達成出
来、薄いレジストの使用によって極めて高精度の微細パ
ターンを形成できる利点を得る可能性を有しているが、
クローム等の比較的ガラスに密着の良いとされる金属を
蒸着金属として用いる場合でも、ガラスと接するガラス
と密着すべき金属が、マスターの表面で金属部品のメッ
キが施されるところのメッキ性が良好であるべき表面金
属と同じか余りかわらない金属であるので、ガラスと蒸
着又はスパッタリングされた金属との間の密着を良好に
行なうことが容易でなく、従って、メッキ形成された製
品をマスターから剥がす際に不良品が生じゃすく実用的
でないことが分った。

Ｃｒ１題を解決する手段〕 本発明は、ガラス研磨表面（平面又は曲面）土に、所定
画像の蒸着又はスパッタリングされたガラス密着性物貿
の闇、及びその上にメッキされた金属屑が形成された、
金属の剥がれのない安定したマスターを使用することに
よって、上記の問題をＭ決する。

本発明の微細パターンの孔を有する金属部品は以下説明
する様な方法によってつくられる。

〔マスターの製作〕

本発明では母型の土台の材質はカラスである。

今日ガラス研磨の技術が進みｆｈの全くない平坦性２〜
３μのものは容易に人手できる。このガラスの表面状態
を金属で得る事は全く不可能である。

このような研磨表面を有するガラスに酸化インジウム、
二酸化錫等のガラス密着性でメッキされることの出来る
物質を蒸着又はスパッター（溶射）し、ガラス表面に該
物質の膜が密着したものをつくる。鏡面のガラス１の表
面（第１図）に酸化インジウム、二酸化錫等のガラス密
着性物質を、蒸着又はスパッタ法で５００Ａ〜５．００
０．Ａの厚さ析出させる。この状態を示すと第２図のよ
うになる。図中１はガラスで２は酸化インジウム等の層
の蒸着又はスパッタリング膜である。

蒸着又はスパッタリング膜の表面に、感光性樹脂のレジ
スト３を被覆しく第３図）、所定画像のフィルムで覆っ
て露光するレジスト３の除去すべき部分の除去（第４図
）と、その結果露出した蒸着又はスパッター物質の腐食
（エツチング）による除去（第６図）を利用する通常の
写真製版法で、微細パターンの孔部分に対応する模様の
画像のガラス露出部分と、微細パターンの孔以外の部分
に７１以下で０．５〜１μの様に薄い。

ここで、以上の工程で例えば深さ３μの傷がガラス表面
にあったとすると、蒸着物質とレジストの膜厚ムラが発
生し、さらにフィルムとの間に間隙が生し密着不良が発
生する。その為、間隙と膜厚ムラにより入射角が変化し
膜厚の厚い所ではフィルムとは違った精度の悪いの画像
が転写されてしまう。本願発明では傷のない平坦なガラ
スを使用するから、この様な精度の悪い画像が転写され
る問題を生じない。

一般にレジストの膜厚と解像力とは比例する。

ムラなく薄くレジストを塗布することにより忠実にフィ
ルムから転写することができる。

又高密度パターン（５０μの孔又は細線以下）には写真
用乾板としてフィルムを使わず伸縮のないカラス（ガラ
スマスク叉はハートマスクと言われている）を使用する
。これはフィルムであるとペラベ・う紛ってしまうから
であり、マスクの平坦性が画像の転写に大きく関係して
いる。

上記の現像後のエツチングでは、ガラス表面上の蒸着金
属の厚さは０．０５〜０　、５７ｉであり深いエツチン
グをする必要がないからその分側方へエツチングが広が
ってしまうことなしに容易にエツチングできるという効
果を有する。ガラス研磨表面上の蒸着物質を用いずに金
属板を使用してエツチングする従来の技術の場合は、エ
ツチングされる深さと測方へのエツチングの大きざの比
は略々ｌ：１とな゛す、その結果フィルムヒて補正しな
ければならない場合もある。即ちフィルムの孔径を目標
より細かい孔にしておかないと目標の孔より太きな孔し
か得られず、安定した寸法の孔を有するフィルターを得
ることが難しい、また、従来の母型のようにガラスでな
く金属板を母型として使用する場合はレジストを剥離し
凹部に例えばエポキシ樹脂など非導電性樹脂を詰め凸部
に付着した樹脂を研磨で除去しなければならない、均一
に平坦に詰込むことは１回ではてきないから何度か詰込
みと研磨を繰り返す為凸部（トチ部）が細かいく狭い〉
場合、研磨作業による摩耗がはげしく本発明のような５
〜１０μの凸部を作る事は全く不可能である。これに対
し本発明では腐食されない材料の表面研磨ガラス支持体
上に蒸着等で極めて薄い物質を付けることにより目標の
寸法通りの画像を有するマスター用土台を実現し、また
本発明では上に述べた詰込みと研磨作業をなくすことに
よって微細パターンの孔形成を可能とする。

腐食によって、高精度の画像の蒸着物質を残したものか
らレジストを取除けばマスター用土台となる（第６図）
。

次にマスター用土台の蒸着又はスパッター物質残存部分
（即ちガラス露出部分でない部分）の上に、ニッケル層
、又はニッケルと金の層など、導電性のよいマスター用
金属の珊４を化学又は電気メッキで形成する（第７図）
。この金属は本発明の方法を満足させろためには導電性
の良い金属でなければならない。導電性の良い金属とし
ては例えば金、銀、銅、ニッケル等があげられるが金、
銀等は高価で傷つきやすい等の欠点があり、銅は傷つき
やすい欠点もあるが、それ以上に空電中で容易に酸化し
、本発明の用に供しえない０本発明で使われるためには
ニッケルが最も適している。

ニッケルに更に金をメッキすると更に良い。このマスタ
ー用金属層は厚みが薄いものでよい。メッキしたマスタ
ー用金属層上に、これから形成する金属部品を後で容易
に剥離することが出来るように、剥離層（図示なし）を
形成することができる。

この剥離層は化学的に酸化膜をつけて形成する。

例えば酸化銀水溶液をかけると酸化銀は選択的に金属表
面上のみに付着し、ガラス表面には付着しない、これで
マスターが完成する。

〔金属部品の製作〕

次に、ガラス表面上の上記のように形成したマスター用
金属４上に、メッキ法（化学メッキ、電気メッキの単一
又は混合法）で所定の厚ざ（１０〜３０μ）まで金属部
品のメッキ層５をほどこす（第８図）。メッキの性質か
ら厚さ方向と横方向は略々１：１となるためフィルム又
はハートマスク作成時二の数字を見込んでその製作を行
う。即ち、メッキ作業での製作では、メッキされるべき
最初の面積は完了時の面積より常に小さくなる。

次に、メッキ金属部品の箔をマスターから剥離する。酸
化膜を蒸着金属上に付着させた場合にはこれを境に僅か
な力を加えるだけで殆ど自然に容易に剥離することが出
来る効果を有する。

上記の工程で剥離して得た金属に必要ならば両側から更
にメッキを行ってもよい、剥離後に両側からメッキを行
うと次に説明される効果が得られる。坂に、ピッチ５０
μ、孔径２５μ、金属の厚さ！Ｏμの金属板の製作を仮
定する。マスター上にメッキを厚さ１０μする場合両側
に１０μづつ側方にメッキがふくらむ。従ってマスター
から剥離される以前のみメッキし、剥離後はメッキしな
い場合にはレジストの解像力を５μとし、孔と孔の間の
最短距離と孔径の寸法比を１：１とした場合には、金属
の厚さはｌＯμが限界となる（即ち、孔径が２５、孔と
孔の間の最短距離が蒸着金属５Ｉｔ（解像力限界）と両
側にふくらむメッキｌＯμ＋ｌＯμとを合計した２５μ
が限界であり、メッキをそれ以上すると孔が小さくなる
）。先ず５μメッキした後マスターより剥離して両側か
ら全体＋０７Ｌの厚みになるまでメッキすることにより
側方へのふくらみを小さくでき、目標の数値を得ること
ができる。

最後に、製品として、例えば、厚さ５〜１０〜３０μの
金属部品に孔径１５〜４０μφ、ピッチ３０〜６０μで
孔の間あけられた超微細孔パターンの孔を有する金属部
品を得る。

〔本発明の効果〕

精度の良い滑らかな表面か容易に得られるガラスを支持
体として使用し、かつその上に薄い密着性の膜を蒸着又
はスパッタリングしたものから画像パターンを有するマ
スター用土台を製作するので、薄い蒸着物質等を腐食で
除去して画像を形成するのが極めて容易であり、レジス
トが薄くてすむので、画像の精度が極めて良い。また、
蒸着物質等を除去するときに、側面腐食が無いに等しく
、この虚でも精度が良い。

マスターは支持体のガラス上に、ガラス密着性物質を介
して微細パターンのマスター用金属がしっかりと密着さ
れたものからなり、製品剥離時にマスター用金属がガラ
ス支持体から剥がれることがない。

【図面の簡単な説明】

第１図はガラス断面図。 第２図はガラス研磨表面状にカラス密着性物質を蒸着又
はスパッタリングさせた断面図。 第３図は第２図のものにレジストを被覆した断面図。 第４図はレジストにフィルムをあてて露光し、一部レジ
ストを除去したものの断面図。 第５図は第４ｖ！Ｊのものから腐食により、レジストに
覆われていない部分のカラス密着性物質を除去した断面
図。 第６図は第５ＵｊＪからしシストを除去して出来たマス
ター用土台の断面図。 第７図は第６図のマスター用土台上に導電性のマスター
用金属をメッキ形成して製作したマスターの断面図。 第８図はマスター上に金属部品層をメッキ形成したもの
の断面図。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. １．ガラスの研磨表面上に酸化インジウム、二酸化錫等
   のガラス密着性でメッキされることの出来る物質を蒸着
   又はスパッタリングしたものから、レジスト被覆、所定
   パターンのフィルムを当てて露光すること、露出する該
   物質部分の腐食、及び残存レジストの除去からなる写真
   製版法によって、不要な部分の該物質が除去された、所
   定の画像を有するマスター用土台。
2. ２．特許請求の範囲第１項に記載のマスター用土台の蒸
   着又はスパッタリングで薄膜に形成されている物質の表
   面上に、更に電気又は化学メッキによりニッケル又はニ
   ッケルと金等の導電性の良好なマスター用金属の層を形
   成し、必要なら該層の表面に酸化膜剥離層を形成した、
   所定の画像を有するマスター。
3. ３．特許請求の範囲第２項に記載のマスターの該金属の
   層又は存在する場合は酸化膜剥離層上に金属部品層をメ
   ッキ形成した後、メッキ形成した金属層を剥離し、製品
   とするか、又は剥離した金属層の両側から更にメッキを
   行なって製品とすることからなる、微細パターンの孔を
   有する金属部品の製法。