JPH06190643A - 部品の製造方法 - Google Patents

部品の製造方法

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JPH06190643A
JPH06190643A JP4305853A JP30585392A JPH06190643A JP H06190643 A JPH06190643 A JP H06190643A JP 4305853 A JP4305853 A JP 4305853A JP 30585392 A JP30585392 A JP 30585392A JP H06190643 A JPH06190643 A JP H06190643A
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紀雄 新谷
Satoru Kishimoto
哲 岸本
Mitsuru Egashira
満 江頭
Yoshio Kyono
純郎 京野
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    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/10—Processes of additive manufacturing
    • B29C64/141—Processes of additive manufacturing using only solid materials
    • B29C64/153—Processes of additive manufacturing using only solid materials using layers of powder being selectively joined, e.g. by selective laser sintering or melting
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/10—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 微小かつ複雑形状を有する電子部品、機械部
品等の各種部品を精密に、しかも簡便なプロセスにより
製造する。 【構成】 荷電粒子線3の照射により基板1上の任意の
位置を帯電させた後に、それとは逆極帯電の粒子2をそ
の位置に付着させ、任意形状に粒子2を二次元または三
次元に配列させる。粒子配列後、必要に応じて圧着、焼
結、溶着または接着する。

Description

【発明の詳細な説明】
【産業上の利用分野】この発明は、部品の製造方法に関
するものである。さらに詳しくは、この発明は、微小か
つ複雑形状を有する電子部品、機械部品等を精密に、し
かも簡便なプロセスにより製造することのできる部品の
製造方法に関するものである。
【従来の技術とその課題】従来より、エレクトロニクス
等の分野においては、微小な電子回路が作成されてきて
おり、その作成には、主に、リソグラフィー応用技術が
用いられている。また、近年注目されているマイクロマ
シン用の微小機械部品等の作成においても、このリソク
グラフィー応用技術が応用されている。しかしながら、
このリソクグラフィー応用技術による電子部品、機械部
品等の各種部品の製造には、基本的に、 (ア) レジスト塗布 (イ) ビーム、光等の露光 (ウ) 現像 (エ) 埋込層の拡散、蒸着またはエッチング (オ) レジスト除去および洗浄 という数種に亘る工程を要しており、その製造プロセス
は複雑なものとなっている。また、リソグラフィー応用
技術により作成可能な形状は、これまでのところ二次元
的な形状に限定されており、しかも使用することのでき
る素材は、シリコン等のごく限られたものとなってい
た。この発明は、以上の通りの事情に鑑みてなされたも
のであり、従来の電子回路、微小機械部品等の微小部品
の製造方法の欠点を解消し、微小かつ複雑形状を有する
電子部品、機械部品等の各種の部品を精密に、しかも簡
便なプロセスにより製造することのできる、新しい部品
の製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】この発明は、上記の課題
を解決するものとして、荷電粒子線の照射により基板上
の任意の位置を帯電させた後に、それとは逆極帯電の粒
子をその位置に付着させ、任意形状に粒子を二次元また
は三次元に配列させることを特徴とする部品の製造方法
を提供する。すなわち、たとえば図1に示したように、
微小電子回路等のマイクロデバイスを製造する場合に
は、以下の工程により行うことができる。 <a> 使用する基板(1)および粒子(2)の種類や
性質などに応じて、必要な場合には、放電や電極板への
接触による帯電処理等の前処理を施す。 <b> 電子ビーム等の荷電粒子線(3)を基板(1)
に照射し、基板(1)上の任意の位置を帯電させ、所望
の形状等に描画する。図2は、ポリイミド樹脂板上に電
子ビームにより描画した状態を示した電子顕微鏡像(ボ
ルテージコントラスト像)図である。図中の白い部分が
負に帯電した部分である。 <c> 次いで、帯電処理等の前処理を施した、または
施していない粒子(2)を基板(1)上の描画位置に散
布し、静電気力により付着させる。 <d> この後、必要に応じて、ロールプレス等による
圧着、レーザー照射、加熱炉等による焼結、あるいは接
着剤を用いての接着、または溶着などを行い、粒子
(2)を相互に結合させることができる。 <e> そして、ひずみゲージ、共振回路、センサ等の
各種のマイクロデバイス(4)を得る。 また、マイクロマシン用の微小機械部品の製造に際して
は、図3に例示したような以下の工程により行うことが
できる。 <a> イオンビーム等の荷電粒子線(3)を基板
(1)に照射し、エッチング等により微小機械部品に対
応する型(5)を作成する。この時、同時に型(5)内
部を帯電させることができる。 <b> 前記工程により型(5)内部の帯電が適切でな
い場合には、電子ビーム等の別の荷電粒子線(3)を型
(5)内部に照射することにより所望の極性に代えるこ
とができる。極性を代える必要がない場合には、そのま
ま次の工程に移行する。 <c> 帯電処理等の前処理を施した、または施してい
ない粒子(2)を型(5)内部に静電気力により付着さ
せる。 <d> 次いで、必要に応じてレーザー照射等を行い、
焼結などにより粒子(2)を相互に結合させる。 <e> 以上の<a>〜<d>の工程を繰り返し、三次
元的に粒子(2)を配列積層させ、歯車、ブレード、メ
カニカルアンプ、モータ等の各種の微小機械部品(6)
を得る。
【作 用】この発明の部品の製造方法においては、セラ
ミックスや高分子製などの基板(1)上に、電子ビー
ム、イオンビーム等の荷電粒子線(3)を直接照射し、
基板(1)上の任意の位置を帯電させ、次いで逆極帯電
の粒子(2)をその位置に付着させて、任意形状に粒子
を二次元または三次元に配列させるため、リソグラフィ
ー応用技術におけるレジスト等が不要となり、プロセス
全体を乾式で行うことができる。工程は簡便となり、微
小部品の製造効率が向上し、短時間での製造も可能とな
る。また、二次元的に配列した粒子(2)の上に、さら
に荷電粒子線(3)の照射と粒子(2)の配列を繰り返
すことにより、三次元の回路や機械部品などを製造する
こともできる。付着させる粒子(2)のサイズは、部品
(4)(6)のサイズに合わせて選定することができ
る。部品(4)(6)の素材は任意とすることができ、
粒子状のものが得られる限り使用可能となる。
【実施例】以下実施例を示し、この発明の部品の製造方
法についてさらに詳しく説明する。実施例1 コロナ放電により正に帯電させたポリイミド樹脂膜(厚
さ25μm)上に、走査型電子顕微鏡を用いて回路状に
電子ビーム(加速電圧15kV)を照射し、負の電荷を
帯電させた。この上に平行電極板を用いて正に帯電させ
た金粒子(直径10〜40μm)を散布した。すると、
正電荷と負電荷の間の引力と正電荷同士の斥力に起因し
て電子ビームで描いた回路上に金粒子が整列した。この
金粒子の配列状態および付着原理を各々示したものが図
4および図5である。この金粒子の上にポリイミド樹脂
膜(厚さ25μm)を配置し、およそ20kg/fmm2 の圧
力で圧延したところ、金粒子がつぶれ、相互に結合して
金膜による回路を形成した。この回路の一部を示したも
のが図6である。実施例2 帯電処理をしていないポリイミド樹脂膜(厚さ25μ
m)上に、走査電子顕微鏡を用いて回路状に電子ビーム
(加速電圧15kV)を照射し、負の電荷を帯電させ
た。この上に帯電処理をしていない金粒子(直径10〜
40μm)を散布したところ、静電誘導による引力によ
り電子ビームで描いた回路上に金粒子が配列した。この
付着原理を示したものが図7である。この上にポリイミ
ド樹脂膜(厚さ25μm)を配置し、およそ20kgf/mm
2 の圧力で圧延したところ、金粒子がつぶれ、相互に結
合して金膜による回路を形成した。実施例3 鏡面加工したチタン酸カルシウム基板およびこの基板上
にチタン酸カルシウムのアモルファス層を配設した基板
上に、走査型電子顕微鏡を用いて回路状に電子ビーム
(加速電圧20kV)を照射し、負の電荷を帯電させ
た。この上に平行電極板を用いて正に帯電させた金粒子
(直径20〜40μm)を散布した。正電荷と負電荷の
間の引力と正電荷同士の斥力により電子ビームで描いた
回路上に金粒子が整列した。この状態を示したのが図8
である。付着した金粒子列にレーザービームを照射し加
熱したところ、金粒子同士が基板に溶着し、回路を形成
した。実施例4 集束イオンビームを用い、アルミナ基板上に正に帯電さ
せたガリウムイオンビーム(加速電圧30kV)で微小
な歯車形状の雌型(直径約20μm,深さ約3μm)を
イオン研磨により作成した。この時、雌型内部には正の
電荷が帯電した。次いで、この雌型よりも充分小さい帯
電処理をしていない白金粒子(直径0.5μm)を散布し
たところ、静電誘導による引力によって雌型内部に白金
粒子が付着した。付着した白金粒子にレーザービーム照
射して粒子同士を結合させると、微小な歯車が得られ
た。実施例5 集束イオンビームを用い、アルミナ基板上に正に帯電さ
せたガリウムイオンビーム(加速電圧30kV)で微小
な歯車形状の雌型(直径約20μm,深さ約3μm)を
イオン研磨により作成した。次いで、走査型電子顕微鏡
を用いて、雌型内部に電子ビームを照射し負の電荷を帯
電させた。そして、雌型よりも充分小さい帯電処理をし
ていない白金粒子(直径0.5 μm)を散布したところ、
静電誘導による引力によって雌型内部に白金粒子が付着
した。この状態を示したのが図9である。付着した白金
粒子にレーザービーム照射して粒子同士を結合させる
と、微小な歯車が得られた。もちろんこの発明は、以上
の例によって限定されるものではない。荷電粒子線およ
び基板の種類、粒子および作成する部品の種類および大
きさ等細部については様々な態様が可能であることはい
うまでもない。
【発明の効果】以上詳しく説明した通り、この発明によ
って、微小かつ複雑形状を有する電子部品、機械部品等
の各種部品を精密に、しかも簡便なプロセスにより製造
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の部品の製造方法によるマイクロデバ
イスの製造工程を例示した工程図である。
【図2】ポリイミド樹脂板上に光学ビーム描画した一例
を示した電子顕微鏡像図である。
【図3】この発明の方法による微小機械部品の製造工程
を例示した工程図である。
【図4】電子ビーム描画した回路上に付着した金粒子の
配列状態を例示した光学顕微鏡像図である。
【図5】基板への粒子付着の原理を例示した断面図であ
る。
【図6】この発明の方法により作成した電子回路の一部
を示した光学顕微鏡像図である。
【図7】基板への粒子付着の原理を例示した断面図であ
る。
【図8】電子ビーム描画した回路上に付着した金粒子の
配列状態の別の例を示した光学顕微鏡像図である。
【図9】歯車形状の雌型内部に付着した白金粒子の配列
状態を例示した電子顕微鏡像図である。
【符号の説明】
1 基板 2 粒子 3 荷電粒子線 4 マイクロデバイス 5 型 6 微小機械部品
【手続補正書】
【提出日】平成5年12月27日
【手続補正1】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 京野 純郎 東京都目黒区中目黒2丁目3番12号 科学 技術庁金属材料技術研究所内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 荷電粒子線の照射により基板上の任意の
    位置を帯電させた後に、それとは逆極帯電の粒子をその
    位置に付着させ、任意形状に粒子を二次元または三次元
    に配列させることを特徴とする部品の製造方法。
  2. 【請求項2】 粒子配列後、必要に応じて圧着、焼結、
    溶着または接着する請求項1の部品の製造方法。
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