JPH04323393A - 透孔を有する電鋳製品並びにその製造方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、微細な透孔を有する電
鋳製品並びにその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の電鋳製品としては、例えば、精
密スクリーン印刷用メッシュなどの各種メッシュ、電気
かみそりの刃、あるいはそのほか各種ノズルなどが挙げ
られる。これら電鋳製品、特に比較的厚手（例えば１５
０〜２００μ）の透孔を有する電鋳製品の製造に際して
は、多くの場合、例えば、図９にその製造過程の工程図
を示すように、まず、図９の（Ａ）に示すように母型５
の表面にフォトレジスト２０を複数層に重ね合わせ、そ
のフォトレジスト２０の上に、電鋳製品の透孔に相当す
るパターン（網目模様）をもつフィルム２１を密着させ
て焼き付け、現像処理して、同図の（Ｂ）に示すように
フォトレジスト膜２２を形成する。ついで、同図の（Ｃ
）に示すように母型５のフォトレジスト膜２２で覆われ
ていない表面に電着金属２３を電着させ、しかるのち、
同図の（Ｄ）に示すようにその電着金属２３を母型５か
ら剥離し、フォトレジスト膜２２を除去することにより
、透孔２を有する電鋳製品を得る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このようにして得られ
る透孔２の断面形状は漏斗形になる傾向がある。これは
、フォトレジスト２０を２層、３層と重ねることにより
、指数関数的に光線（紫外線）の吸収が行われ、この結
果母型５の位置にはほとんど紫外線が達しないことが原
因であると考えられる。このような漏斗形状化の傾向は
紫外線透過率の小さいフォトレジストを使用するほど顕
著になる。

【０００４】こうしたフォトレジスト膜２２の漏斗形状
化の傾向を巧みに利用し、そうした断面形状の透孔２を
必要とする電鋳製品、例えば微小ノズル電鋳製品を得る
ことが考えられる。

【０００５】しかし、上記した厚手のフォトレジスト膜
２２ではその母型５側の下層部に達する紫外線量が少な
くなり、表面硬化が先行して下層部が未硬化になり易い
ことから、フォトレジスト膜２２の下層部が母型５から
剥離して欠損を生じやすい。そのため、一定した断面漏
斗形状の透孔２をもつ電鋳製品を得ることが難しい。ま
た、透孔２の断面形状が漏斗形状のみでは、例えば、イ
ンクジェットプリンター用ノズルのように噴射対象物に
対してインクを一様な流れで平行に精度よく噴出させる
必要のある物には適しない。

【０００６】そこで、先に本出願人により、透孔の断面
形状として、図１０に示すようにその上部が漏斗形状孔
２ａで、かつその下部の出口側に細いストレート孔２ｂ
を連通状に形成することにより、前記インクジェットプ
リンター用ノズルにも適する電鋳製品の製造方法（以下
、「レジスト一体形成法」という。）を提案した（特願
平２−３１４９５９号）。

【０００７】これは、フォトレジスト膜２２を、紫外線
透過率の大きいフォトレジスト２０ａと紫外線透過率の
小さいフォトレジスト２０ｂの複数層で形成し、母型５
の表面に接する側の下層部に紫外線透過率の大きいフォ
トレジスト２０ａを使用する。これにより紫外線はフォ
トレジスト膜２２の下層部にまで十分に達し、フォトレ
ジスト膜２２の母型５との接触面も十分に硬化させるこ
とができ、フォトレジスト膜２２の下層部が母型５から
剥離して欠損するようなことが少なくなる。また、その
ように下層部に紫外線透過率の大きいフォトレジスト２
０ａを用いることにより、紫外線はそのフォトレジスト
２０ａ内を真っ直ぐに透過するため、漏斗形状部の下部
に細いストレート部を有するフォトレジスト膜２２を得
ることができる。したがって、この状態のフォトレジス
ト膜２２を用いて電鋳すると、断面形状が漏斗形状孔２
ａの下部に細いストレート孔２ｂを連通形成する形の透
孔２を有する電着金属２３（電鋳製品）を得ることがで
きる。

【０００８】また、先に、この方法とは異なって、同様
にインクジェットプリンター用ノズルなどにも最適な断
面形状の透孔を有する電鋳製品を得ることのできる製造
方法（以下、「電鋳−エッチング法」という。）を提案
した（特願平２−４１１３９８号）。これは、図１１に
示すように、母型５の表面に、紫外線透過率の大きいフ
ォトレジスト膜２２を必要厚よりも少し厚く重ね合わせ
（１００μ）、まず、図１１の（Ａ）に示すように電鋳
を行ってストレート孔２ｂを形成する。電鋳後、同図の
（Ｂ）に示すようにその表面側よりエッチングを行う。 このときフォトレジスト膜２２の周辺は他のベタ部より
も電流密度が高くなっているためエッチング速度が激し
く、この結果ストレート孔２ｂの上部にそれよりも径大
な漏斗形状孔２ａを連通状に形成することができる。

【０００９】しかし、最近では、電鋳応用製品として、
上記したもの以外に、バイオテクノロジーの分野で１対
１細胞融合などに用いられるマイクロチャンバプレート
（マイクロメカニカルデバイス）なども要望されている
。これは、図１に示すように漏斗形状孔の径大側の開孔
径が５００μで、ストレート孔の径が１５μで、高さ（
板厚）が３９０μであるといった、上方と下方の孔径の
差が極端に大きく、かつ厚み大なる透孔を有する電鋳製
品である。

【００１０】しかし、本発明者はこうした電鋳製品は上
記したレジスト一体形成法および電鋳−エッチング法の
いずれの方法によっても満足なものを得ることができな
いことを知見した。すなわち、図１０に示す上記レジス
ト一体形成法では、せいぜい漏斗形状の孔の径大側の開
口径が１２０μ、高さ（板厚）２００μ、ストレート孔
径が４０μが実績である。したがって、ここで要求され
るように高さ（板厚）寸法が３９０μである場合は、レ
ジスト膜厚が４００μも必要となる。この場合、母型面
とレジストの密着強度が足りず、ストレート孔径を１５
μも細くすることは不可能である。また、図１１に示す
上記電鋳−エッチング法では、せいぜい漏斗形状の孔の
径大側の開口径が１６０μ、ストレート孔径が４０μが
実績であり、レジスト一体形成法と同様に、母型面とレ
ジストの密着強度が足りず、ストレート孔径を１５μの
細径にするのは不可能である。エッチング深さと漏斗形
状孔の孔径は比例関係にあり、エッチング深さが深くな
るとこの孔径も大きくなるが、要求される５００μレベ
ルにするにはベタ部のエッチング量もかなり多くなる。 したがって、初期電鋳厚が６００μレベルも必要となり
、多くの時間がかかるなど種々の問題が発生する。

【００１１】そこで本発明は、上記のような単一層では
どうしても板厚や孔径が制約されるといった不具合を解
決するためになされもので、複数層に積層一体化する積
層体構造をとることにより、単一層では孔径や板厚を所
望寸法に形成できないことを補い、上記のような、漏斗
形状孔の径大側の開孔径が大きく、ストレート孔径が極
細い寸法とされ、かつ板厚を厚く要求される透孔を有す
る電鋳製品をも高精度に均一に製造できる電鋳製品並び
にその製造方法を提供しようとするものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、図１に例示す
るように、断面形状が漏斗形状孔２ａの細径出口側に細
いストレート孔２ｂを連通する形に形成される透孔２を
有する電鋳製品であって、漏斗形状孔２ａをもつ上部金
属プレート３とストレート孔２ｂをもつ下部金属プレー
ト４からなり、両プレート３・４を漏斗形状孔２ａの中
心とストレート孔２ｂの中心とを一致させて拡散接合に
より積層一体化したものである。

【００１３】こうした電鋳製品の製造方法としては、漏
斗形状孔２ａをもつ上部金属プレート３をエッチングま
たは電鋳で形成する工程と、ストレート孔２ｂをもつ下
部金属プレート４を電鋳する工程と、上部金属プレート
３と下部金属プレート４とをストレート孔２ｂの中心と
漏斗形状孔２ａの中心とを一致させて拡散接合する工程
とからなる。

【００１４】

【作用】ストレート孔２ｂをもつ下部金属プレート４は
電鋳により製作するので、１５μ径ほどの細いストレー
ト孔２ｂも容易に得ることができる。

【００１５】また、漏斗形状孔２ａをもつ上部金属プレ
ート３は、下部金属プレート４とは別に、エッチングま
たは電鋳により製作するので、３９０μ厚で５００μ径
ほどの漏斗形状孔２ａも容易に得ることができる。

【００１６】上部金属プレート３と下部金属プレート４
とを積層一体化する拡散接合によれば、両プレート３・
４を溶融することなく、固相状態で変形を加えないで加
熱圧着するので、漏斗形状孔２ａとストレート孔２ｂと
を位置ずれなく連通させることができる。

【００１７】

【発明の効果】本発明によれば、大きい孔径の漏斗形状
孔２ａの細径出口側に極細いストレート孔２ｂを連通す
る形で、かつ厚肉の透孔２が要求される細胞融合用マイ
クロチャンバプレートや微小ノズルなどの電鋳製品も高
精度に製造することができる。

【００１８】

【実施例】本発明に係る電鋳製品の製造方法一実施例を
図１ないし図４に基づき説明する。図１はその電鋳製品
の一例であるマイクロチャンバプレートの断面図を、図
２はその平面図を示しており、これに形成される透孔（
マイクロチャンバ）２の断面形状は、径大側の開孔径が
５００μで、高さ（板厚）が３９０μの漏斗形状孔２ａ
と、漏斗形状孔２ａの細径出口側に連通形成された、孔
径が１５μで、高さ（板厚）が１０〜２０μのストレー
ト孔２ｂとからなる形を有し、ストレート孔２ｂを形成
する下部金属プレート４と漏斗形状孔２ａを形成する上
部金属プレート４はそれぞれ、別々に製作し、そのうえ
で両者を拡散接合で積層一体化してなる。

【００１９】このような断面形状の透孔２を有する電鋳
製品は次のような工程を経て製造される。ストレート孔
２ｂを形成する下部金属プレート４を電鋳する。この電
鋳に際しては、まず、図３の（Ａ）に示すようにステン
レス鋼製の母型５の表面にフィルム状のフォトレジスト
６を重ね合わせて均一な膜を形成する。次いで、同図の
（Ｂ）に示すようにフォトレジスト６の上に上記電鋳製
品の透孔２のストレート孔２ｂに相当するパターン（模
様）をもつフィルム７を密着させ、紫外線ランプを照射
して焼き付け、現像、乾燥の各処理を行って、同図の（
Ｃ）に示すようにフォトレジスト膜９を形成する。次い
で、母型５をスルファミン酸ニッケル浴などの電鋳槽に
移し、ニッケルあるいはニッケルーコバルト合金で電鋳
を行って、同図の（Ｄ）に示すように母型５のフォトレ
ジスト膜９で覆われていない表面に電着金属１０をフォ
トレジスト膜９の厚み程度にまで電着する。電鋳後、そ
の電着金属１０をフォトレジスト膜９共に母型５から剥
離し、水酸化ナトリウム剥離浴などに浸漬してフォトレ
ジスト膜９を除去することにより、同図の（Ｅ）に示す
ようなストレート孔２ｂを有する下部金属プレート４を
得る。

【００２０】他方、漏斗形状孔２ａをもつ上部金属プレ
ート３は３９０μ厚のニッケル材１１をエッチングして
得る。すなわち、図４（Ａ）に示すようにそのニッケル
材１１の表面に上記電鋳製品の透孔２の漏斗形状孔２ａ
に相当するパターン（模様）をもつ耐蝕膜１２を形成さ
せ、次いで、これを塩化第２鉄などの腐食液にてエッチ
ングを行い、同図の（Ｂ）に示すようにニッケル材１１
の表面を化学的に腐食させることによりエッチング深さ
が３９０μ、径が５００μの漏斗形状孔２ａをもつ上部
金属プレート３を得る。それらエッチング深さや径の大
きさはエッチング時間やエッチング条件で調節する。

【００２１】かくして、下部金属プレート４と上部金属
プレート３とをストレート孔２ｂの中心と漏斗形状孔２
ａの中心とが一致するように密着重合させ、真空または
保護雰囲気中で高温加圧して拡散接合する。この拡散接
合は固相状態でほとんど変形を加えないで接合できるた
め、孔２ａ・２ｂどうしの位置ずれなども生じるような
ことがない。

【００２２】上記実施例では上部金属プレート３と下部
金属プレート４はともに高融点金属のニッケルであるた
め、８００°Ｃ程度の高温で加圧しなければ結晶粒界で
の原子の拡散が行いにくい。その点、上部金属プレート
３と下部金属プレート４を異種金属に、例えば上部金属
プレート３を銅で、下部金属プレート４をニッケルにし
て拡散接合すれば、それほどの高温環境下におかなくて
も拡散接合が可能となる。また図６に示すように上部金
属プレート３をニッケル、下部金属プレート４をニッケ
ル層４ａと、金または錫等の低融点金属もしくは合金層
４ｂとの複合体で作って、その低融点金属もしくは合金
層４ｂ側を上部金属プレート（ニッケル）３に密着重合
させて拡散接合しても低い拡散接合温度で足りる。

【００２３】また、上記実施例では上部金属プレート３
にエッチングで漏斗形状孔２ａを形成するが、これに代
えて電鋳で得ることもできる。その電鋳工程を図５の（
Ａ）ないし（Ｄ）に示す。まず、図４の（Ａ）に示すよ
うに母型１３の表面にフィルム状のフォトレジスト１４
を重ね、この上に上記電鋳製品の透孔２の漏斗形状孔２
ａに相当するパターン（模様）をもつフィルム１５を密
着させ、紫外線ランプを照射して焼き付け、現像、乾燥
の各処理を行って、同図の（Ｂ）に示すようにフォトレ
ジスト膜１６を形成する。次いで、母型１３を電鋳槽に
移し、ニッケルあるいは銅で電鋳を行って、同図の（Ｃ
）に示すように母型１３のフォトレジスト膜１６で覆わ
れていない表面に電着金属１７をフォトレジスト膜１６
の厚み程度にまで電着する。電鋳後、その電着金属１７
をフォトレジスト膜１６共に母型１３から剥離し、フォ
トレジスト膜１６を除去することにより、同図の（Ｄ）
に示すような漏斗形状孔２ａを有する上部金属プレート
３を得る。上記フォトレジスト１４としては、漏斗形状
孔２ａの下側の孔径を上側の孔径よりも極端に小さくす
るために、紫外線透過率の小さいものを選ぶことが望ま
しい。

【００２４】透孔２の漏斗形状孔２ａは図７および図８
に示すように四角すい状に形成することもできる。また
、電鋳製品の板厚、漏斗形状孔２ａの上側の孔径、スト
レート孔２ｂの孔径などは要求により任意寸法に変更で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】電鋳製品の一部の断面図である。

【図２】電鋳製品の一部の平面図である。

【図３】下部金属プレートの製造過程の工程説明図であ
る。

【図４】上部金属プレートの製造過程の工程説明図であ
る。

【図５】他の実施例を示す上部金属プレートの製造過程
の工程説明図である。

【図６】他の実施例の上部金属プレートと下部金属プレ
ートを拡散接合する前の状態を示す断面図である。

【図７】他の実施例を示す電鋳製品の一部の断面図であ
る。

【図８】他の実施例を示す電鋳製品の一部の平面図であ
る。

【図９】従来例の電鋳製品の製造過程の工程説明図であ
る。

【図１０】比較例の電鋳製品の製造過程の工程説明図で
ある。

【図１１】他の比較例の電鋳製品の製造過程の工程説明
図である。

【符号の説明】

２　　透孔 ２ａ　　漏斗形状孔 ２ｂ　　ストレート孔 ３　　上部金属プレート ４　　下部金属プレート

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　断面形状が漏斗形状孔２ａの細径出口
   側に細いストレート孔２ｂを連通する形に形成される透
   孔２を有する電鋳製品であって、漏斗形状孔２ａをもつ
   上部金属プレート３とストレート孔２ｂをもつ下部金属
   プレート４からなり、両プレート３・４は漏斗形状孔２
   ａの中心とストレート孔２ｂの中心を一致させて拡散接
   合してあることを特徴とする透孔を有する電鋳製品。
2. 【請求項２】　　断面形状が漏斗形状孔２ａの細径出口
   側に細いストレート孔２ｂを連通する形に形成される透
   孔２を有する電鋳製品を製造するに際し、漏斗形状孔２
   ａをもつ上部金属プレート３をエッチングまたは電鋳で
   形成する工程と、ストレート孔２ｂをもつ下部金属プレ
   ート４を電鋳する工程と、上部金属プレート３と下部金
   属プレート４とを漏斗形状孔２ａの中心とストレート孔
   ２ｂの中心とを一致させて拡散接合する工程とからなる
   ことを特徴とする透孔を有する電鋳製品の製造方法。