JPH09258431A - フォトマスク及びこれを用いた立体回路成形体の製造方法 - Google Patents

フォトマスク及びこれを用いた立体回路成形体の製造方法

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JPH09258431A
JPH09258431A JP6849796A JP6849796A JPH09258431A JP H09258431 A JPH09258431 A JP H09258431A JP 6849796 A JP6849796 A JP 6849796A JP 6849796 A JP6849796 A JP 6849796A JP H09258431 A JPH09258431 A JP H09258431A
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Japan
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photomask
light
pattern
dimensional
opaque film
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JP6849796A
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Akira Sato
亮 佐藤
Yoshiyuki Ando
好幸 安藤
Hideki Asano
秀樹 浅野
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Hitachi Cable Ltd
Original Assignee
Hitachi Cable Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 プラスチック成形品の表面に施されたフォト
レジスト等への露光が十分なフォトマスク及びパターン
不良の少ない立体回路成形体の製造方法を提供する。 【解決手段】 フォトレジスト等が施されたプラスチッ
ク成形品10への露光の際に、フォトマスク1の表面に
施された不透明性膜4が光の透過を阻止することによ
り、回路のパターン開口部3のみ光が透過するので、垂
直な方向のパターンに露光するため露光量を増加しても
回路パターン12を形成することができる。このような
フォトマスク1を用いることにより、プラスチック成形
品10の表面に施されたフォトレジスト等への露光光量
を増加しても不要な光が透過することなく必要な光だけ
が透過するので、フォトレジスト等への十分な露光が行
われ、パターン不良の少ない立体回路成形体13を得る
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、フォトマスク及び
これを用いた立体回路成形体の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、プラスチック成形品の表面に電気
回路パターンを設けた射出成形回路基板や射出成形回路
部品と呼ばれるものが電気機器の小型軽量化及び組み立
て合理化をもたらすものと期待されている。これらは、
例えば特開昭63−50482号公報及び特開平1−2
07989号公報に記載されるように、立体面に金属層
からなる電気回路パターンを形成するものであり、従来
のプリント配線基板のように平面に限定されず、種々の
形状に対応できるのが特長である。
【0003】立体的な電気回路を形成する方法の一つと
して、フォトレジストを露光する方法がある。すなわ
ち、プラスチック成形品上にメッキレジストをパターン
状に形成し、露出部分に金属層を無電解メッキにより形
成する方法(アディティブ法)や、成形品上に一様に形
成された金属層の上にエッチングレジストをパターン状
に形成し、露出部分をエッチングにより除去する方法
(エッチング法)や、成形品上に感光性触媒を一様に塗
布し、パターン状に露光された部分に金属層を形成する
方法(PSP法)等が知られている。
【0004】アディティブ法、エッチング法、PSP法
のいずれの方法を用いるにしても、フォトレジスト或い
は感光性触媒にパターン状の露光を与える必要があるの
で、写真的方法が利用されている。すなわち、フォトレ
ジスト等に密着させたマスク(フォトマスク)を通して
露光を行うか、或いはマスク像を投影して露光を行って
感光させ、現像処理によりレジストを形成したり金属を
析出させるのである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、電気回
路の立体化に際し、実際にはやや難しい問題があるの
で、露光法による立体回路形成は進展していないのが実
情である。特に、立体度が大きい程実用化が難しい。そ
の大きな原因として電気回路パターンが微細でしかも立
体的な形状のフォトマスクの製作が現実的には難しいこ
とがあげられる。例えば、マスク材質が金属の場合、立
体的でしかも微細な回路を加工することが非常に難し
い。さらに電気回路が閉じた系の場合、その電気回路パ
ターンを保持することが根本的に困難である。また、材
質がポリエステルの場合、平面状であれば写真蝕刻法等
により電気回路パターンの微細化は容易であるが立体化
は難しい。
【0006】一方、光造形法によって立体的なフォトマ
スクを作製した場合には、露光の際にある程度光が透過
してしまうため、低露光照射しかできない。しかし低露
光照射の場合には垂直な方向のパターンには光が十分に
当たらないので、フォトレジストを現像することができ
ずパターン不良が生じるという問題があった。
【0007】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、プラスチック成形品の表面に施されたフォトレジス
ト等への露光が十分なフォトマスク及びパターン不良の
少ない立体回路成形体の製造方法を提供することにあ
る。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明のフォトマスクは、所要のパターン開口部を有
し、密着されるべき面が立体形状に形成されると共に、
光造形法によって作製され、かつその表面に不透明性膜
が施されたものである。
【0009】上記構成に加え本発明のフォトマスクは、
不透明性膜が、スパッタ、真空蒸着、無電解メッキ又は
油性塗料塗布のいずれの方法を用いてもよい。
【0010】上記構成に加え本発明のフォトマスクは、
フォトマスクのパターン開口部の内壁が、露光用光源の
照射方向に沿って傾斜しているのが好ましい。
【0011】上記目的を達成するために本発明のフォト
マスクを用いた立体回路成形体の製造方法は、所要のパ
ターン開口部を有し、密着されるべき面が立体形状に形
成されると共に、光造形法によって作製され、かつその
表面に不透明性膜が施されたフォトマスクを用い、この
フォトマスクをメッキ処理及びレジスト処理が施された
プラスチック成形品に被せ、パターン開口部を介して露
光し、フォトレジストを現像した後不要部のメッキを除
去して回路のパターンを形成するものである。
【0012】上記目的を達成するために本発明のフォト
マスクを用いた立体回路成形体の製造方法は、所要のパ
ターン開口部を有し、密着されるべき面が立体形状に形
成されると共に、光造形法によって作製され、かつその
表面にスパッタ、真空蒸着、無電解メッキ又は油性塗料
塗布のいずれかの方法により不透明性膜が施されたフォ
トマスクを用い、このフォトマスクをメッキ処理及びレ
ジスト処理が施されたプラスチック成形品に被せ、パタ
ーン開口部を介して露光し、フォトレジストを現像した
後不要部のメッキを除去して回路のパターンを形成する
ものである。
【0013】上記構成によって、フォトレジスト等が施
されたプラスチック成形品への露光の際に、フォトマス
クの表面に施された不透明性膜が光の透過を阻止するこ
とにより、回路のパターン開口部のみ光が透過するの
で、垂直な方向のパターンに露光するため露光量を増加
しても回路のパターンを形成することができる。このよ
うなフォトマスクを用いることにより、プラスチック成
形品の表面に施されたフォトレジスト等へ必要な光だけ
がパターン開口部を透過し、かつ不要な光が不透明性膜
で遮断される。すなわち十分な露光が行われてパターン
不良の少ない立体回路成形体を得ることができる。
【0014】フォトマスクのパターン開口部の内壁が、
露光用光源の照射方向に沿って傾斜している場合には、
露光用光源からフォトレジストまでの間に影になる部分
がないので、フォトレジストへの十分な露光を行うこと
ができる。
【0015】ここで、光造形法とは、3次元CAD図面
を等高線状の層にスライスし、そのスライスされた層ど
おりにレーザ光を走査し、光硬化性樹脂を層状に硬化、
積層していく方法である。3次元CADの図面さえあれ
ば比較的容易に短時間で造形品を得ることができる。こ
の光造形法による立体フォトマスク用の樹脂としては、
光照射によって硬化する種々の物質を用いることができ
る。例えば変性ポリウレタンメタクリレート、オリゴエ
ステルアクリレート、ウレタンアクリレート、エポキシ
アクリレート、感光性ポリイミド、アミノアルキド等が
挙げられる。レーザ光としては使用する光硬化性樹脂に
応じて可視光、紫外光等種々の波長の光を用いることが
できる。尚、レーザ光の代わりに通常の光を用いて走査
してもよいが、レーザ光を用いることにより、エネルギ
ーレベルを高めて造形時間を短縮し、良好な集光性を利
用して造形精度をより向上させることができる。また、
スパッタ、真空蒸着の場合にはいずれの金属を用いても
よい。さらに無電解メッキは、ニッケル、金、銅等が使
用でき、油性塗料を塗布する場合にはプラスチック用ス
プレー式塗料等が用いられる。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて詳述する。
【0017】図1は本発明のフォトマスクの一実施の形
態を示す外観斜視図であり、図2は図1に示したフォト
マスクのA−A線断面図である。図3はプラスチック成
形品の外観斜視図であり、図5は図1に示したフォトマ
スクを用いた立体回路成形体の外観斜視図である。図4
(a)は露光状況を示す側面図であり、図4(b)は図
4(a)の平面図である。
【0018】図1及び図2において、フォトマスク1
は、断面コの字形状のフォトマスク本体2に、略L字形
状のパターン開口部3が複数(図では20個であるが限
定されない)形成されており、密着されるべき面が立体
形状に形成されると共に、光造形法によって作製され、
かつその表面に不透明性膜4が施されたものである。こ
のフォトマスク1は、上面と側面2か所の3面にパター
ン開口部3が形成されており一度に3面露光できるよう
になっている。このため、露光量を増加しても不透明性
膜4は不要な光を遮断し、必要な光だけがパターン開口
部3を透過できる。
【0019】図2に示すようにフォトマスク1のパター
ン開口部3の内壁3aは、露光用光源の照射方向に沿っ
て傾斜している。このため露光時に影になる部分がない
ので十分な露光を行うことができる。
【0020】次に図1に示すフォトマスクを用いた立体
回路成形体の製造方法について説明する。
【0021】まず、図3に示すようなプラスチック成形
品10を射出成形により成形する。材料としてはポリプ
ラスチック社製のベクトラC−810を用いた。これは
ガラス繊維と無機充填材とを合計50重量%含むメッキ
グレードの液晶ポリマである。プラスチック成形品10
の表面を常法により脱脂処理し、温度約60℃の水酸化
カリウム溶液に30分程度浸漬して粗面化し、触媒を付
与した上でキャタリストアクセラレータ法で全面に無電
解銅メッキを施し、銅を約30μmの厚さに析出させ
る。
【0022】次にプラスチック成形品10の銅表面を電
着塗装によりフォトレジストで被覆する。フォトレジス
トとしてネガ型電着レジストである日本ペイント社製フ
ォトEDN−5000を用いた。
【0023】図1に示すフォトマスク1は前述したよう
に光造形法によって成形したものである。フォトマスク
本体2は、ディーメック社製光造形装置JSC−200
0を用いてレーザパワー約30mW、スキャンピッチ約
0.1mm、スキャン速度約350mm/sec、積層
ピッチ約0.1mmの条件にて造形を行い、約2時間で
終了した。光硬化樹脂としては、日本合成ゴム社製のS
CR−100を用いた。フォトマスク本体2の表面に不
透明性膜4を施すことにより図1に示すようなフォトマ
スク1が得られる。
【0024】図4(a)及び図4(b)に示すように、
プラスチック成形品10に、フォトマスク1を被せて複
数(図では4個であるが限定されない)の光源11を用
いて露光を行った。
【0025】光源11は無電極型の超高電圧水銀灯であ
り、光源11から出射される光は散乱光である。
【0026】露光後、プラスチック成形品10の表面に
施されたフォトレジストを1%炭酸ソーダ溶液で90秒
間現像し、露光された部分のみにエッチングレジストを
形成し、塩化第2鉄溶液で銅エッチングを行うことによ
り、図5に示すような回路パターン12を有する立体回
路成形体13が得られる。尚、エッチングレジストはエ
ッチング終了後除去する。
【0027】次に、種々の不透明性膜を施したフォトマ
スクと、不透明性膜のないフォトマスクとを比較検討す
る。
【0028】図示しないフォトマスク本体の表面にスパ
ッタ、真空蒸着、無電解メッキ及び油性塗料にてそれぞ
れAl0.1μm、Al0.1μm、Cu1μm、黒イ
ンクスプレー1μmを塗布して不透明性膜を形成するこ
とにより、4個のフォトマスク〜(フォトマスクの
番号〜はスパッタ、真空蒸着、無電解メッキ及び油
性塗料に対応する)が得られる。
【0029】フォトマスク〜をそれぞれプラスチッ
ク成形品に被せて密着させ、複数の光源より光量が20
0〜1000mJ/cm2 になるように露光を行った。
光源は前述のように無電極型の超高電圧水銀灯であり、
出射される光は散乱光である。
【0030】露光後、プラスチック成形品の表面のフォ
トレジストを1%炭酸ソーダ溶液で90秒間現像し、露
光された部分のみにエッチングレジストを形成し、塩化
第2鉄溶液で銅エッチングを行うことにより立体回路成
形体が得られる。尚、エッチングレジストはエッチング
終了後除去する。
【0031】表1にフォトマスク〜の露光評価を示
す。
【0032】
【表1】
【0033】表1から不透明性膜を施したフォトマスク
〜は、光量が増加しても光を透過させることなくパ
ターンを形成することができる。これに対し、不透明性
膜を施さないフォトマスクは光量が300mJ/cm2
以上になると光を透過してしまいパターンの形成が不可
能であった。
【0034】以上において本発明のフォトマスクによる
と、立体構造を有する配線体を製造するためのフォトレ
ジスト等への露光をコンタクト法で行う際に、露光を要
する面毎にフォトマスクを準備する必要がなく、1個ま
たは露光面の数よりも少数のフォトマスクで目的を達す
ることができる。従って露光の作業が簡略化され、配線
体の製造の能率を向上させることができる。
【0035】また、本発明のフォトマスクを用いた立体
回路成形体の製造方法によると、立体構造を有する配線
体を製造するためコンタクト法でフォトレジスト等への
露光を行う際、光量を増加しても不要な光が不透明性膜
で遮断されるので露光面で良好なコンタクト状態が得ら
れ、パターン不良の少ない立体回路成形体を容易に製造
することができる。
【0036】尚、本実施の形態ではフォトマスクの形状
が断面コの字形状の場合で説明したが、これに限定され
るものではない。この場合、フォトマスクの形状が、プ
ラスチック成形品に密着可能な形状であることはいうま
でもない。
【0037】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、次のよう
な優れた効果を発揮する。
【0038】(1) 光造形法によって作製されたフォトマ
スク本体の表面に不透明性膜が施されたので、プラスチ
ック成形品の表面に施されたフォトレジスト等への露光
が十分なフォトマスクを実現することができる。
【0039】(2) フォトマスクの表面に施された不透明
性膜が不要な光を遮断するので、光量を増加することに
よりフォトレジスト等への露光が十分に行われるので、
パターン不良の少ない立体回路成形体を実現することが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のフォトマスクの一実施の形態を示す外
観斜視図である。
【図2】図1に示したフォトマスクのA−A線断面図で
ある。
【図3】プラスチック成形品の外観斜視図である。
【図4】(a)は露光状況を示す側面図であり、(b)
は(a)の平面図である。
【図5】図1に示したフォトマスクを用いた立体回路成
形体の外観斜視図である。
【符号の説明】
1 フォトマスク 2 フォトマスク本体 3 パターン開口部 4 不透明性膜 12 回路パターン 13 立体回路成形体

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 所要のパターン開口部を有し、密着され
    るべき面が立体形状に形成されると共に、光造形法によ
    って作製され、かつその表面に不透明性膜が施されたこ
    とを特徴とするフォトマスク。
  2. 【請求項2】 上記不透明性膜が、スパッタ、真空蒸
    着、無電解メッキ又は油性塗料塗布のいずれかの方法に
    よって施された請求項1に記載のフォトマスク。
  3. 【請求項3】 上記パターン開口部の内壁が、露光用光
    源の照射方向に沿って傾斜している請求項1又は2に記
    載のフォトマスク。
  4. 【請求項4】 所要のパターン開口部を有し、密着され
    るべき面が立体形状に形成されると共に、光造形法によ
    って作製され、かつその表面に不透明性膜が施されたフ
    ォトマスクを用い、このフォトマスクをメッキ処理及び
    レジスト処理が施されたプラスチック成形品に被せ、上
    記パターン開口部を介して露光し、レジストを現像した
    後不要部のメッキを除去して回路のパターンを形成する
    ことを特徴とするフォトマスクを用いた立体回路成形体
    の製造方法。
  5. 【請求項5】 所要のパターン開口部を有し、密着され
    るべき面が立体形状に形成されると共に、光造形法によ
    って作製され、かつその表面にスパッタ、真空蒸着、無
    電解メッキ又は油性塗料塗布のいずれかの方法により不
    透明性膜が施されたフォトマスクを用い、このフォトマ
    スクをメッキ処理及びレジスト処理が施されたプラスチ
    ック成形品に被せ、上記パターン開口部を介して露光
    し、レジストを現像した後不要部のメッキを除去して回
    路のパターンを形成することを特徴とするフォトマスク
    を用いた立体回路成形体の製造方法。
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