JPH10335135A

JPH10335135A - 中空構造体とその製造方法

Info

Publication number: JPH10335135A
Application number: JP14558097A
Authority: JP
Inventors: Shinji Furuichi; 眞治古市; Gakuo Sasaki; 岳夫佐々木; Makio Sei; 牧雄清
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1997-06-03
Filing date: 1997-06-03
Publication date: 1998-12-18

Abstract

(57)【要約】【課題】インダクタ、ノイズ吸収体、光スイッチなど
に用いるマイクロ部品である中空構造体において、他の
部品との結合が容易で、他の部品を傷つけることがな
く、量産に適した中空構造体とその製造方法を提供す
る。【解決手段】芯材に電気めっきで中空構造体を形成す
る製造方法であって、中空構造体と芯材のエッチング速
度の異なる材料を使用して、まず、芯材をエッチング除
去し、続けて中空構造体の断面のエッジをエッチングし
て弧状とする。これによって、中空構造体と他の部品と
の結合が容易になり、また他の部品を傷つけることがな
くなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、成膜技術を応用し
た中空構造体とその製造方法に関わるもので、特にめっ
き技術を応用した製法に基づくマイクロ部品のカテゴリ
ーに入る中空構造体に係わるものである。

【０００２】

【従来の技術】現在、軽薄短小化の波は工業製品全般に
押し寄せており、その勢いは衰える気配はなくむしろ加
速される一方である。特に、多数の部品を組み合わせて
構成されるエレクトロニクス製品、例えば携帯電話ある
いはパソコン等においてはその軽薄短小化の競争は非常
に厳しく且つ製品のライフサイクルが短いため、多数の
製品が市場に出されている。

【０００３】このような製品では設計段階から個々の部
品レベルでの小型化が絶え間なく図られ、新技術の応用
開発が活発である。ここで部品の小型化に対して考慮す
べき点は、従来以上の性能を確保すると同時に量産性に
優れてコスト的に安いことが必須条件である。

【０００４】さて、半導体の製造に代表されるリソグラ
フィ技術が飛躍的に発展した結果、この微細化加工技術
を応用した部品あるいは製品の開発が相次いでいる。電
子回路の受動部品であるキャパシタあるいはインダクタ
に対してリソグラフィ技術を適用した例がある。

【０００５】例えば、特開平５−１８２８３３号公報に
は導線の周囲に一体的に形成したインダクタ素子が開示
されている。しかし、開示されている製造方法では量産
性に乏しく、また以下のような問題がある。即ち、軟磁
性薄膜を導線に成膜する際にレジストを塗布する必要が
あり、煩雑な工程と管理が必要である。また、導線の外
径が細くなり、１ｍｍ以下になると実際上製造は困難で
あり、その解決手段も示唆されない。

【０００６】光通信分野において、部品の小型化の応用
例である光スイッチが特開昭５９ー１５４４０６号公報
に開示されている。図６は従来の光スイッチの略図であ
る。このような光スイッチにおいて、可動ファイバ２１
を静止芯線ファイバ２２、２３のどちらか一方に一致さ
せ保持し、必要に応じて切替信号により他方の静止芯線
ファイバに一致するように移動保持するものである。こ
の機能は可動ファイバ２１に固定された磁性体２４と永
久磁石２５、２６の磁気吸引力を利用しているもので、
可動ファイバ２１の移動はソレノイドコイル２７の励磁
により磁性体２４の近傍の磁界分布を変えることによっ
て磁気吸引力の向きが変化することに起因する。

【０００７】このような可動ファイバ２１に固定された
磁性体２４は、その内径が１００μｍ程度の中空の円筒
即ちマイクロパイプであり、マイクロ部品のカテゴリに
入る中空構造体の一例である。以下、このような従来の
マイクロパイプの製造方法は図７を用いて説明する（詳
しくは、ＩＥＥＥ，カタログナンバー９７ＣＨ３６０２
１、Ｐ３６６〜３７１，１９９７を参照。）。

【０００８】この製造方法について工程を追って説明す
ると、まず、ファイバ３１（ステップ１）の表面にめっ
き下地膜として金３２の薄膜を形成する（ステップ
２）。次に、所要の間隔にレジスト膜３３を設け（ステ
ップ３）、パーマロイ３４の軟磁性薄膜を電気めっきで
形成した後（ステップ４）、レジスト膜３３を除去し
（ステップ５）、金をスパッタして外周面を金３５の薄
膜で被覆する（ステップ６）。

【０００９】さらに軟磁性薄膜が形成されない段差部を
カッター３６等で切断して所要の長さを得る（ステップ
７、８）。最後に、弗化水素酸（ＨＦ）によって芯材で
あるファイバ３１をエッチング即ち溶解させることによ
って（ステップ９）、マイクロパイプ４０を得るもので
ある。尚、ステップ１〜７は概略図であり、ステップ
８、９は断面図である。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】以上説明した従来技術
は次のような課題を持っている。即ち、量産に不向きで
ある。図７にて示すように工程が多い上、芯材にレジス
ト膜を形成する場合、めっき膜厚さを均一に形成するこ
とは困難を伴う。

【００１１】芯材にレジスト膜の有る部位と無い部位が
あると、めっき生膜速度を大きく左右するめっき電流密
度が、レジスト膜近傍とそれ以外の部位で差ができる。
つまり、レジスト膜近傍はめっき電流密度が大きくなる
ため、めっき成膜速度が大きくなりレジスト膜近傍以外
の部位に比べ膜厚が厚くなり、膜厚不均一３７が発生す
る。電気めっきの電流密度やめっき液温度等のめっき条
件や、レジスト膜幅等により膜厚不均一のレベルは異な
るが、レジスト膜を用いためっき方法を採用する限り、
膜厚の不均一は避ける事が出来ない。また、マイクロパ
イプを光スイッチで駆動させることとは関係のない金の
薄膜を被覆しなければならないために、製造コストが高
価になる。金の膜厚分の寸法を余分にとらなければなら
ない。従来例では、ファイバを化学的にエッチングさせ
るための保護膜として金の薄膜を必要な構成として用い
ている。

【００１２】また、カッターなどによる機械的切断を行
うため、断面にバリ３８が発生しこの後の工程に影響す
る。切断を段差部（除去したレジスト膜部）に限定する
必要があるため、カッターの位置制御が非常に困難であ
る。カッター３６の幅が段差部幅（除去したレジスト膜
幅）より大きいとマイクロパイプの端部を削る事となる
ため、必然的にカッター３６の幅は段差部幅より小さく
せざるを得ないため、切断によるバリ３８の発生は避け
られない。さらに、バリを発生させることなく切断でき
たとしてもマイクロパイプの断面には略直角のエッジが
形成されるため、パイプ内にファイバを挿入する際にフ
ァイバの先端面をパイプのエッジで傷つけてその光透過
率を低下させるという様な問題がある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】従来技術の課題を検討し
た結果、その解決手段を発見して本発明を想到したもの
である。その技術的思想は、中空構造体と芯材のエッチ
ング速度の差を利用すること、および他の部品と結合も
しくは摩擦させる際の物理的障害となる中空構造体の断
面のエッジを除去することである。

【００１４】また、中空構造体の形状として完全な中空
円筒以外に、断面形状が多角形のもの、長さ方向におけ
る径が一様でないもの等を作成して、マイクロ部品とし
ての利用範囲を拡大するものである。さらには、これら
の中空構造体についても断面のエッジを除去して他の部
品と結合もしくは摩擦させる際の抵抗を低減することが
できる。

【００１５】本発明は、断面寸法より長さ方向寸法が大
きく断面に貫通孔を有し、成膜技術により形成された中
空構造体であって、長さ方向は直線、曲線またはそれら
を組み合わせた形状とすることを特徴とする中空構造体
である。

【００１６】また、本発明は、断面寸法より長さ方向寸
法が大きく断面に貫通孔を有し、成膜技術により形成さ
れた中空構造体であって、断面のエッジの少なくとも一
部が弧状またはテーパー状であることを特徴とする中空
構造体である。

【００１７】また、本発明は、エッチングし易い材料を
芯材とし、外側に残して中空構造体となる部分をエッチ
ングが遅い材料とするものである。ただし、成膜の効率
性と品質性から電気めっきが行えるように、芯材は導電
性を備えることも必要である。

【００１８】また、本発明は、導電性の芯材に電気めっ
きによりめっき膜を形成する工程、前記芯材を所定の寸
法に切断して芯材とめっき膜を備えた柱状部材を形成す
る工程、前記柱状部材の芯材をエッチング液により除去
して中空構造体を形成する工程、前記中空構造体の断面
のエッジをエッチング液により除去する工程を備えてい
ることを特徴とする中空構造体の製造方法である。

【００１９】また、芯材の外形状、寸法が中空構造体の
内形状、寸法とほぼ同一で、レジスト膜を用いずめっき
を行うので、中空構造体の肉厚（めっき膜厚）は中空構
造体全域に渡りほぼ均一であることを特徴とする中空構
造体の製造方法である。

【００２０】また、本発明は電気めっきで中空構造体と
なる薄膜を形成した芯材を切断後にエッチングする工程
において、芯材のエッチングによる除去と、中空構造体
の断面に生ずるエッジのエッチングを連続して行うもの
である。これにより、略直角のエッジを弧状として、例
えば特開昭５９ー１５４４０６の光スイッチに用いた
時、中空構造体内にファイバを挿入する際に、ファイバ
の端部断面をエッジで傷つけてその光透過率を低下させ
る様なことがなくなる。また、マイクロパイプを駆動す
る際に光スイッチの内部を傷つけなくなる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下に本発明のマイクロパイプに
係わる実施形態を説明する。本発明の製造方法の第１の
実施形態を図１を用いて説明する。まず、一様な径を有
する芯材としてクロム１を用いて（ステップＡ）、めっ
き液に浸けてクロムの芯材１にパーマロイ２の軟磁性薄
膜を電気めっきで形成する（ステップＢ）。これをワイ
ヤーソー３で所要の長さに切断して（ステップＣ）、ク
ロム１とパーマロイ２からなる円柱４を得る（ステップ
Ｄ）。

【００２２】さらに、この円柱４をクロムエッチング液
に１５分間浸し、芯材を完全にエッチングしてパーマロ
イの軟磁性薄膜の中空円筒５を形成する（ステップ
Ｅ）。さらにエッチングを継続して中空円筒５の切断し
た断面にあたる略直角のエッジ６をエッチングして、中
空円筒５端部の形状を弧状のエッジ８に変えた中空構造
体、即ちマイクロパイプ７を製造するものである（ステ
ップＦ）。尚、ステップＡ、Ｂ、Ｃは概略図であり、ス
テップＤ、Ｅ、Ｆは断面図である。

【００２３】ここで、クロムエッチング液は硝酸第２セ
リウムアンモン（重量３６０ｇ）を純水（重量２０４
０ｇ）に添加したものを使用した。図２おいて、クロム
エッチング液によるクロム、パーマロイのエッチング量
を説明する。図示するように１００Å（オングストロー
ム）のエッチング量を得るには、クロムでは２秒で済む
のに対してパーマロイでは２２．５分（１３５０秒）を
要し、エッチング速度の差が６７５倍と大きく異なる。

【００２４】従って第１の実施形態のステップＥではク
ロムがエッチングされても、パーマロイはほとんどエッ
チングされず形状もほとんど変化しない。しかし、より
長い時間をかけるとステップＦの段階でパーマロイのエ
ッジがエッチングされることになる。

【００２５】尚、ここで用いたクロムのワイヤーの径は
１３０μｍであり、マイクロパイプの外径は１８０μ
ｍ、めっき膜の厚さは２５μｍである。本発明のマイク
ロ部品の用途としては、中空構造体の内径が１０〜５０
０μｍ、めっき膜の厚さが５０μｍ以下の範囲のものが
望ましい。ここで言うめっき膜の厚さは中空構造体の肉
厚に相当する。

【００２６】また、マイクロパイプの材料としては、ニ
ッケル、コバルト、銅、クロム又はこれらを含む合金を
用いてもよい。ただし、芯材の材料としては、同じエッ
チング液に対して中空円筒の材料よりもエッチング液に
エッチングされる速度が少なくとも１００倍以上速い材
料を用いる。さらに、エッチング速度の差が極端である
と、製造工程の短縮を図れないため、芯材のエッチング
速度が中空円筒のエッチング速度の２０００倍以下が望
ましい。

【００２７】また、第１の実施形態の製造方法におい
て、芯材としてニッケル、パーマロイ、鉄、銅などを用
い、電気めっきする材料としてクロムを用い、過硫酸ア
ンモン（３６０ｇ）、硝酸（２００ｃｃ）、純水（２０
００ｃｃ）からなるエッチング液を用いると、鋭角のエ
ッジをエッチングして弧状にしたクロムのマイクロパイ
プを得る。

【００２８】次に、本発明のマイクロパイプの製造方法
の第２の実施形態を説明する。まず、図１に示す第１の
実施形態のステップＤまで同様の方法を用いて、芯材と
軟磁性薄膜からなる円柱を形成する。次に、芯材のみを
エッチングするエッチング液に円柱を浸して中空円筒を
形成する。さらに中空円筒のみをエッチングするエッチ
ング液に中空円筒を浸して、中空円筒の断面にあたるエ
ッジをエッチングして、中空円筒端部の形状を鋭角から
弧状に変えてマイクロパイプを製造するものである。

【００２９】尚、第２の実施形態では、２種類のエッチ
ング液を使い分けているため、芯材の材料と中空円筒の
材料のエッチングされる速度の関係を特に規定する必要
はない。

【００３０】次に、本発明の中空構造体の実施形態を図
３、図４および図５を用いて説明する。図３および図４
は本発明の一実施形態である中空構造体の斜視図であ
り、第１〜第２の実施形態に述べた製造方法において、
長さ方向において径の大きさを変えた金属ワイヤーを芯
材に用いたものである。図３は芯材の径を徐々に変化さ
せたものであり、図４は芯材の径を部分的に縮小したも
のである。電気めっきはほぼ均一な厚さで芯材にめっき
膜を形成するため、芯材の形状に応じて中空構造体を形
成できる。従って、芯材の径の変化を曲線的に変化させ
て瓢箪状とすれば、瓢箪状の中空構造体を形成できる。

【００３１】また、図５は本発明の一実施形態の中空構
造体の断面図である。第１〜第２の実施形態に述べた製
造方法において、長さ方向に一様な形状を有する芯材と
して断面形状が星形や多角形の、ものを用いて、星形１
１、三角形１２、四角形１３、六角形１４等の多角形の
貫通孔を有するマイクロパイプを得ることができる。
尚、図３、図４、図５は端部エッジの弧状またはテーパ
ーの記載を省略したが、実際にはこれを設けるものとす
る。

【００３２】以上に述べた中空構造体を利用するものと
しては、光ファイバ以外に導線もしくは導線以外の細線
がある。導線に磁性体の中空構造体を通してノイズ吸収
体あるいはシールドとして利用する際に、径の異なる導
線を接続する部分に本発明の長さ方向で径を変えた中空
構造体を被覆してノイズ吸収することができる。また、
コイル状に形成した磁性体の中空構造体に導線を通し
て、これをチョークコイル、インダクタ、トランス等の
磁気回路の一部に用いて、電子部品の小型化を図ること
もできる。

【００３３】

【発明の効果】本発明により、中空構造体の構成要素か
ら下地膜を不要として、その製造工程の短縮を図ること
ができる。また、中空構造体の断面のエッジを除去・弧
状化することで、中空構造体と他のマイクロ部品を結合
・摩擦させる際の抵抗を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の製造方法の第１の実施形態を説明する
図

【図２】クロムエッチング液によるクロム、パーマロイ
のエッチング量を説明する図

【図３】本発明の一実施形態である中空構造体の斜視図

【図４】本発明の一実施形態である中空構造体の斜視図

【図５】本発明の一実施形態である中空構造体の断面図

【図６】従来の光スイッチの略図

【図７】従来のマイクロパイプの製造方法を説明する図

【符号の説明】

１クロム、２パーマロイ、３ワイヤーソー、４
円柱、５中空円筒、６略直角のエッジ、７マイク
ロパイプ、８弧状のエッジ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】断面寸法より長さ方向寸法が大きく断面
に貫通孔を有し、成膜技術により形成された中空構造体
であって、長さ方向は直線、曲線またはそれらを組み合
わせた形状を有することを特徴とする中空構造体。
【請求項２】断面寸法より長さ方向寸法が大きく断面
に貫通孔を有し、成膜技術により形成された中空構造体
であって、断面のエッジの少なくとも一部が弧状である
ことを特徴とする中空構造体。
【請求項３】断面寸法より長さ方向寸法が大きく断面
に貫通孔を有し、成膜技術により形成された中空構造体
であって、断面のエッジの少なくとも一部がテーパーを
有することを特徴とする中空構造体。
【請求項４】前記中空構造体は、パイプ状であると共
にその肉厚さは実質的に一様であることを特徴とする請
求項１、２、又は３に記載の中空構造体。
【請求項５】前記中空構造体は、内径１０〜５００μ
ｍ、肉厚５０μｍ以下であることを特徴とする請求項
１、２、３、又は４に記載の中空構造体。
【請求項６】前記中空構造体は、導線、光ファイバま
たは細線に通して使用されることを特徴とする請求項
１、２、３、４、又は５に記載の中空構造体。
【請求項７】前記中空構造体は、チョークコイル、イ
ンダクタ、トランス等の磁気回路の少なくとも一部を形
成するように配置されることを特徴とする請求項１、
２、３、４、又は５に記載の中空構造体。
【請求項８】導電性の芯材に電気めっきによりめっき
膜を形成する工程、前記芯材を所定の寸法に切断して芯
材とめっき膜を備えた柱状部材を形成する工程、前記柱
状部材の芯材をエッチング液により除去して中空構造体
を形成する工程、前記中空構造体の断面のエッジをエッ
チング液により除去する工程を備えていることを特徴と
する中空構造体の製造方法。
【請求項９】請求項８に記載の中空構造体の製造方法
において、前記柱状部材の芯材をエッチング液により除
去して中空構造体を形成する工程と、前記中空構造体の
断面のエッジをエッチング液により除去する工程を連続
して行い、芯材のエッチング速度が中空構造体のエッチ
ング速度の１００倍から２０００倍の範囲であることを
特徴とする中空構造体の製造方法。