KR20150126705A

KR20150126705A - 금속 부품의 제조 방법 그리고 그것에 사용되는 주형 및 이형막

Info

Publication number: KR20150126705A
Application number: KR1020157029370A
Authority: KR
Inventors: 아츠시 모로오카
Original assignee: 후지필름 가부시키가이샤
Priority date: 2013-03-28
Filing date: 2014-03-27
Publication date: 2015-11-12
Also published as: JP6066484B2; TW201440991A; CN105051259A; WO2014156161A1; JP2014189872A; TWI619591B

Abstract

(과제) 금속 부품의 제조에 있어서, 보다 간편하게 금속 부품을 이형하는 것을 가능하게 한다.
(해결 수단) 주형 본체 (20) 의 요철 패턴면 상에 X-L-Si-(O-R)₃ 으로 나타내는 화합물을 함유하는 이형막 (16) 을 형성하고, 이형막 (16) 에 무전해 도금용 촉매를 부여하고, 촉매를 이용한 무전해 도금에 의해 이형막 (16) 상에 전기 주조용 통전막 (14) 을 형성하고, 통전막 (14) 을 사용한 전기 주조에 의해 통전막 (14) 상에 금속재 (12) 를 석출시키고, 석출된 금속재 (12) 를 주형 본체 (20) 로부터 박리한다. X 는, 방향 고리를 함유하는 기이고, L 은, 황 원자, 산소 원자 및 질소 원자 중 적어도 1 개를 함유하는 탄소수 1 ∼ 10 의 연결기이고, R 은, 수소 원자 또는 탄소수 1 ∼ 4 의 알킬기이다.

Description

금속 부품의 제조 방법 그리고 그것에 사용되는 주형 및 이형막{MANUFACTURING METHOD FOR METAL COMPONENT, AND CASTING MOLD AND MOLD RELEASE FILM USED FOR SAME}

본 발명은, 전기 주조법을 이용한 금속 부품의 제조 방법 그리고 그것에 사용되는 주형 및 이형막에 관한 것이다.

금속 부품 (예를 들어 금형) 을 제조하는 방법으로서, 금속제 주형을 사용하여 전기 주조에 의해 금속재를 주형의 패턴면 상에 석출시켜, 이 금속재를 주형으로부터 박리하는 방법이 알려져 있다. 종래, 상기와 같은 금속 부품의 제조 방법에서는, 금속재의 주형으로부터의 박리를 용이한 것으로 하기 위해서, 전기 주조에 의해 금속재를 석출시키기 전에 상기 패턴면 상에 이형막이 형성된다.

이형막으로는 예를 들어, 종래 금속이나 무기 산화물 등의 무기계 이형막이 사용되고 있었다. 그러나, 최근에는 패턴의 미세화에 수반하여 유기계 이형막도 사용되고 있다.

또한, 예를 들어 특허문헌 1 및 2 에는, 아미노기 등의 관능기를 갖는 실란 커플링제로 구성되는 이형막을 사용하고, 이형막에 부여된 촉매를 이용하여 무전해 도금에 의해 통전막을 형성하고, 이 통전막을 이용하여 전기 주조에 의해 금속재를 패턴면 상에 석출시키는 방법이 개시되어 있다. 이 방법은, 물리 퇴적법 (예를 들어 진공 성막법 등) 에 의해 통전막을 형성하는 별도의 공정이 불필요해져, 금속 부품의 제조 공정이 전체적으로 간편한 것이 되는 등의 이점을 갖는다.

일본 공개특허공보 2005-120392호 일본 공개특허공보 2011-194720호

그러나, 특허문헌 1 및 2 의 방법에서는 이형막의 이형 성능이 불충분하기 때문에, 이형이 곤란해지거나 큰 힘으로 이형시킨 결과 금속 부품이 변형되거나 하는 경우가 있다.

본 발명은 상기 문제를 감안하여 이루어진 것으로, 금속 부품의 제조에 있어서, 보다 간편하게 금속 부품을 이형하는 것을 가능하게 하는 금속 부품의 제조 방법 그리고 그것에 사용되는 주형 및 이형막을 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 관련된 금속 부품의 제조 방법은,

주형 본체의 요철 패턴면 상에 하기 일반식으로 나타내는 화합물을 함유하는 이형막을 형성하고,

이형막에 무전해 도금용 촉매를 부여하고,

촉매를 이용한 무전해 도금에 의해 이형막 상에 전기 주조용 통전막을 형성하고,

통전막을 사용한 전기 주조에 의해 통전막 상에 금속재를 석출시키고,

석출된 금속재를 주형 본체로부터 박리하는 것을 특징으로 하는 것이다.

또, 본 발명에 관련된 주형은,

금속 부품의 제조 방법에 사용되는 주형으로서,

표면에 요철 패턴면을 갖는 주형 본체와,

상기 요철 패턴면 상에 형성된 하기 일반식으로 나타내는 화합물을 함유하는 이형막을 구비하는 것을 특징으로 하는 것이다.

또, 본 발명에 관련된 이형막은,

금속 부품의 제조 방법에 사용되는 주형 본체의 요철 패턴면 상에 형성되는 이형막으로서, 하기 일반식으로 나타내는 화합물을 함유하는 것을 특징으로 하는 것이다.

일반식 : X-L-Si-(O-R)₃

X 는, 방향 고리를 함유하는 기이고,

L 은, 질소 원자 (N), 황 원자 (S) 및 산소 원자 (O) 중 적어도 1 개를 함유하는 탄소수 1 ∼ 10 의 연결기이고,

R 은, 수소 원자 또는 탄소수 1 ∼ 4 의 알킬기이다.

본 발명에 관련된 금속 부품의 제조 방법 그리고 그것에 사용되는 주형 및 이형막에 있어서, X 는 페닐기, 피리딜기 또는 티에닐기를 함유하는 것이 바람직하다.

또, 본 발명에 관련된 금속 부품의 제조 방법 그리고 그것에 사용되는 주형 및 이형막에 있어서, 화합물은 실란 커플링제인 것이 바람직하고, 특히, 트리메톡시[3-(페닐아미노)프로필]실란, N-페닐아미노메틸트리에톡시실란, 2-(3-트리메톡시실릴프로필티오)티오펜, 2-하이드록시-4-(3-트리에톡시실릴프로피옥시)디페닐케톤 및 2-(4-피리딜에틸)티오프로필트리메톡시실란 중 적어도 1 종의 화합물인 것이 바람직하다.

또, 본 발명에 관련된 주형에 있어서는, 주형 본체를 구성하는 재료는 금속, 유리, 무기 산화물 및 수지 중 어느 것인 것이 바람직하다.

본 발명에 관련된 금속 부품의 제조 방법 그리고 그것에 사용되는 주형 및 이형막은, 방향 고리를 갖는 화합물을 사용하고 있는 것을 특징으로 한다. 본 발명자는, 이형막이 방향 고리를 가짐으로써 간편하게 금속 부품의 이형을 실시하는 것이 가능해지는 것을 알아내었다. 따라서, 방향 고리를 갖는 화합물을 사용하고 있음으로써, 금속 부품의 제조에 있어서, 보다 간편하게 금속 부품을 이형하는 것이 가능해진다.

도 1 은, 실시형태에 있어서의 금속 부품의 제조 방법의 공정을 나타내는 개략도이다.

이하, 본 발명의 실시형태에 대해 도면을 이용하여 설명하지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다. 또한, 시인하기 쉽게 하기 위해, 도면 중의 각 구성 요소의 축척 등은 실제의 것과는 적절히 상이하게 하였다. 또한, 본 실시형태에서는, 금속 부품으로서 금형을 제조하는 경우에 대해 설명한다.

본 실시형태의 금형의 제조 방법은, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 요철 패턴이 있는 면 (요철 패턴면) 을 갖는 주형 본체 (20) 를 준비하고 (도 1 의 A), 하기 일반식에 의해 나타내는 화합물로 구성되는 이형막 (16) 을 상기 요철 패턴면 상에 형성하여 (도 1 의 B), 이형막 (16) 에 무전해 도금용 촉매를 흡착시킨 후, 촉매를 이용한 무전해 도금에 의해 이형막 (16) 상에 전기 주조용 통전막 (14) 을 형성하고 (도 1 의 C), 통전막 (14) 을 사용한 전기 주조에 의해 통전막 (14) 상에 금속재 (12) 를 석출시키고 (도 1 의 D), 석출된 금속재 (12) 를 주형 본체 (20) 로부터 박리하는 (도 1 의 E) 것이다.

일반식 : X-L-Si-(O-R)₃

X 는, 방향 고리를 함유하는 기이고,

R 은, 수소 원자 또는 탄소수 1 ∼ 4 의 알킬기이다.

이 결과 본 실시형태에서는, 금속재 (12) 및 통전막 (14) 으로 구성되는 금형 (10) 이 제조된다. 또한, 금형 표면에는 이형막 (16) 이 일부에 부착되는 경우도 있을 수 있지만, 이와 같은 부착물은 예를 들어 오존 클리닝 등의 세정 방법에 의해 제거할 수 있다.

또, 본 실시형태의 주형은 주형 본체 (20) 와 상기 화합물로 구성되는 이형막 (16) 으로 구성된 것이고, 본 실시형태의 이형막은 상기 화합물로 구성되는 이형막 (16) 이다.

주형 본체 (20) 를 구성하는 재료는 특별히 제한되지 않고, 예를 들어, Ni, Ni-P, Ni-B, Ti 및 W 등의 금속, 산화규소 등의 무기 산화물, 석영 유리 등의 유리, 아크릴 수지 및 스티렌 수지 등의 수지 중 어느 것이어도 된다. 주형 본체 (20) 는, 금형에 전사할 요철 패턴을 갖는다. 요철 패턴의 볼록부 또는 오목부의 형상은, 다각기둥상, 다각추(錐)상, 원기둥상, 원추상, 돔상 등 적절히 설계된다. 볼록부 또는 오목부의 평면에서 볼 때의 폭은 예를 들어 10 ㎚ ∼ 10 ㎛ 이고, 높이 또는 깊이는 10 ㎚ ∼ 10 ㎛ 이다.

X 로 나타내는 방향 고리를 함유하는 기는, 방향 고리 (복소 방향 고리를 함유한다) 를 함유하는 기이면 특별히 제한되지 않고, 예를 들어 페닐기, 비페닐기, 피리딜기, 티에닐기, 나프틸기 및 이미다질기 중 적어도 1 개를 함유하는 기이고, 특히 페닐기, 피리딜기 및 티에닐기 중 적어도 1 개를 함유하는 기인 것이 바람직하다. 또한, 본 명세서에 있어서 방향 고리는, L 과의 결합에 관하여 1 가 (결합손이 1 개) 의 구조를 취한다. 예를 들어 페닐기는 -(C₆H₅) 의 구조를 취할 수 있고, 피리딜기는 -(C₅H₄N) 의 구조를 취할 수 있고, 티에닐기는 -(C₄H₃S) 의 구조를 취할 수 있다. 그리고 방향 고리는, 연결기와의 결합 이외에 치환기를 갖고 있어도 된다. 이와 같은 치환기로는, 하이드록시기, 비닐기, 메틸기 및 아미노기 등을 들 수 있다. 또, 이와 같은 치환기는, 페닐기 및 케톤기가 연결된 복합적인 구조를 갖고 있어도 된다.

연결기 L 은, 질소 원자 (N), 황 원자 (S) 및 산소 원자 (O) 중 적어도 1 개를 함유한다. 질소 원자, 황 원자 및 산소 원자의 위치는 특별히 제한되지 않지만, 이들 원자는 각각 -NH-, -S- 및 -O- 의 형태로 연결기 L 의 주사슬 중에 함유되는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서의 화합물은, -Si-(O-R)₃ 의 구조를 갖는 이른바 실란 커플링제이다. 이와 같은 구조를 가짐으로써, 화합물을 자기 조직적으로 주형 본체 (20) 에 결합시킬 수 있어, 이형막의 형성이 용이해진다. R 은, 특히 메틸기 또는 에틸기인 것이 바람직하다.

방향 고리와 -NH- 의 구조를 겸비하는 실란 커플링제로는, 구체적으로는 3-(페닐아미노)프로필트리메톡시실란이나 N-페닐아미노메틸트리에톡시실란 등을 들 수 있다. 또 방향 고리와 -S- 의 구조를 겸비하는 실란 커플링제로는, 구체적으로는 2-(3-트리메톡시실릴프로필티오)티오펜 등을 들 수 있다. 또 방향 고리와 -O- 의 구조를 겸비하는 실란 커플링제로는, 구체적으로는 2-하이드록시-4-(3-트리에톡시실릴프로피옥시)디페닐케톤 등을 들 수 있다.

이형막 (16) 의 형성 방법으로는 공지된 방법을 사용할 수 있다. 예를 들어 기상법이나, 화합물을 함유하는 용액을 사용한 침지법, 도포법, 스프레이법 등의 액상법을 사용할 수 있다. 이형막 (16) 은 단분자층막 혹은 이것에 가까운 박막이며, 그 막두께는 수 ∼ 수십 Å 정도가 된다. 이와 같은 이형막 (16) 은, 주형 본체 (20) 의 요철 패턴면의 형상에 대한 추종성이 매우 높다.

이형막 (16) 에 대한 무전해 도금용 촉매의 부여와, 그 후의 무전해 도금에 의한 전기 주조용 통전막의 형성으로는 공지된 방법을 사용할 수 있다. 예를 들어 촉매 부여의 방법으로는, 촉매 부여액을 사용한 침지법, 도포법, 스프레이법 등의 공지된 방법을 들 수 있다. 이로써 원하는 촉매 (Pd, Ag, Cu, Ni 등) 가 이형막 (16) 에 흡착된다. 촉매 부여액은, 무전해 도금에 의해 석출하고자 하는 재료 (요컨대 통전막 (14) 의 재료) 에 따라 적절히 선택된다. 본 발명에서는, 이형막 (16) 에 질소 원자, 황 원자 및 산소 원자 중 적어도 1 종의 원자가 함유됨으로써, 이형막 (16) 이 촉매가 되는 금속 이온 (Pd^2＋ 등) 을 흡착하는 성질을 갖는다. 따라서, 촉매를 확실하게 이형막 (16) 에 흡착시킬 수 있다. 무전해 도금은, 예를 들어, 도금 용액으로 채워진 도금조에, 촉매가 부여된 주형을 침지함으로써 실시된다. 주형이 침지되면, 촉매 작용에 의해 도금 재료가 이형막 (16) 상에 석출되고, 이 석출된 재료가 막을 형성함으로써 통전막 (14) 이 형성된다. 이와 같이 본 발명에서는, 통전막의 형성 공정에 있어서 진공 성막 등의 대규모의 장치나 수고를 필요로 하는 성막 방법을 필요로 하지 않기 때문에, 공정이 간편한 것이 된다.

통전막 (14) 의 두께는 0.05 ∼ 0.5 ㎛ 의 범위 내에서 설정하는 것이 바람직하다. 통전막 (14) 의 두께가 0.05 ㎛ 미만인 경우에는 전기 주조시에 단선될 우려가 있고, 또 0.5 ㎛ 를 초과하는 경우에는 통전막 (14) 의 내부 응력이 증가하여 통전막 (14) 이 주형 본체 (20) 로부터 박리될 우려가 있기 때문이다.

전기 주조는, 통전막 (14) 이 형성된 주형을 전기 주조액에 침지하고, 통전막 (14) 에 통전하여 금속재를 통전막 (14) 상에 석출시킴으로써 실시된다. 금속재의 석출에 사용하는 전기 주조액의 종류, 그 액온 및 pH, 전류 밀도 그리고 통전 시간 등의 전기 주조 조건은 특별히 제한은 없다. 석출시키는 금속재의 종류에 따라 공지된 것 중에서 전기 주조액을 적절히 선택하고, 제조하는 금형에 따라 적절히 조건을 설정할 수 있다. 또 금속재로는, 예를 들어 Ni, Cr, Cu, Ni-Cr 합금, Ni-Fe 합금 및 Ni-W 합금 등을 들 수 있다. 석출된 금속재의 최종적인 두께는 10 ㎛ 이상인 것이 바람직하다. 이 두께가 10 ㎛ 미만인 경우에는, 다음의 박리 공정에서 금형이 파손되어 버릴 우려가 있기 때문이다.

그리고, 석출된 금속재 (12) 를 주형 본체 (20) 로부터 박리함으로써 금형 (10) 이 얻어진다.

본 발명에서는, 이형막 (16) 에 방향 고리가 함유됨으로써, 이형막 (16) 이 양호한 이형성을 갖는다. 이것은, 방향 고리끼리가 π-π 전자 상호 작용에 의해 스택킹함으로써, 이형막 분자의 규칙성·치밀성이 증가하기 때문이라고 생각된다. 따라서, 나노미터 오더의 미세 형상을 갖는 금형 (10) 을 높은 재현성으로 제조할 수 있다. 또, 박리시에 이형막을 용해 제거하는 공정 등이 불필요하여 제조 공정이 보다 간편해진다. 또한, 금속재 (12) 를 박리할 때에는, 금속재 (12) 를 단체 (單體) 로 박리해도 되지만, 금속재 (12) 상에 추가로 보강재를 접착한 후, 이 보강재와 함께 금속재 (12) 를 박리해도 된다. 이 경우에는 보강재에 담지된 상태의 금형을 얻을 수 있다.

이상과 같이, 본 발명의 금형의 제조 방법 및 주형은, 방향 고리를 갖는 화합물로 이루어지는 이형막을 사용하고 있기 때문에 간편하게 금형의 이형을 실시하는 것이 가능해진다. 따라서, 금형의 제조에 있어서, 보다 간편하게 금형을 이형하는 것이 가능해진다.

또, 본 발명의 이형막은, 방향 고리를 갖는 화합물로 되는 구성되어 있는 점에서, 높은 이형성을 갖고 있다.

실시예

본 발명의 금형의 제조 방법의 실시예를 이하에 나타낸다.

<실시예 1>

이방성 에칭 등에 의해 나노 스케일의 미세 가공을 4 인치 원 영역에 실시한 6 인치의 실리콘 웨이퍼에 대하여, UV-O₃ 클리너 (센 특수 광원 주식회사 제조) 를 사용하여 표면 활성화 처리를 실시하였다.

다음으로, 실란 커플링제인 3-(페닐아미노)프로필트리메톡시실란 (토쿄 화성공업 주식회사 제조) 을 이형제로서 사용하고, 용적비 (실란 커플링제의 용적/용기의 용적) 가 10 ㎖/ℓ 가 되도록 이형제를 실리콘 웨이퍼 웨이퍼와 함께 밀폐 용기에 봉입하였다. 이 밀폐 용기를 오븐 안에 넣고 100 ℃ 에서 2 시간 가열하였다. 그 후, 실리콘 웨이퍼를 꺼내고, 적절한 용매로 여분의 이형제를 제거하여 이형막을 형성하였다. 또한, 3-(페닐아미노)프로필트리메톡시실란의 구조식은 하기 구조식 1 과 같다.

[화학식 1]

다음으로, 이형막이 형성된 실리콘 웨이퍼를 SnCl₂(와코 순약 공업 주식회사 제조) 용액 (실온) 에 1 분간 침지하고, 수세하여, 그 후 추가로 PdCl₂(와코 순약 공업 주식회사 제조) 용액 (실온) 에 1 분간 침지하고, 수세함으로써 촉매를 부여하였다. 그 후, 0.1 M 의 황산니켈 (와코 순약 공업 주식회사 제조), 0.2 M 의 차아인산나트륨아세트산나트륨 (와코 순약 공업 주식회사 제조) 및 0.2 M 의 아세트산암모늄 (와코 순약 공업 주식회사 제조) 으로 구성되는 무전해 니켈 도금액 (55 ℃) 에, 촉매가 부여된 실리콘 웨이퍼를 2 분간 침지하여, 니켈을 이형막 표면에 석출시켰다. 이로써, 니켈로 이루어지는 통전막이 형성된다.

다음으로, 통전막이 형성된 실리콘 웨이퍼를 수세한 후, 이 실리콘 웨이퍼를 니켈 전기 주조액에 침지하고, 4 A/dm² 의 전류 밀도로 150 분간 통전막에 통전을 실시함으로써 니켈을 석출시켰다. 전기 주조 피막의 최종적인 두께는 150 ㎛ 이다.

<실시예 2>

이형제로서 N-페닐아미노메틸트리에톡시실란 (Gelest 사 제조) 을 사용한 점 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 금형을 제조하였다. 또한, N-페닐아미노메틸트리에톡시실란의 구조식은 하기 구조식 2 와 같다.

[화학식 2]

<실시예 3>

이형제로서 2-(3-트리메톡시실릴프로필티오)티오펜 (Gelest 사 제조) 을 사용한 점 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 금형을 제조하였다. 또한, 2-(3-트리메톡시실릴프로필티오)티오펜의 구조식은 하기 구조식 3 과 같다.

[화학식 3]

<실시예 4>

이형제로서 2-하이드록시-4-(3-트리에톡시실릴프로피옥시)디페닐케톤 (Gelest 사 제조) 을 사용한 점 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 금형을 제조하였다. 또한, 2-하이드록시-4-(3-트리에톡시실릴프로피옥시)디페닐케톤의 구조식은 하기 구조식 4 와 같다. 또한 구조식 4 에 있어서, 우측의 고리 구조가 본 발명에 있어서의 방향 고리에 상당한다.

[화학식 4]

<실시예 5>

이형제로서 2-(4-피리딜에틸)티오프로필트리메톡시실란 (Gelest 사 제조) 을 사용한 점 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 금형을 제조하였다. 또한, 2-(4-피리딜에틸)티오프로필트리메톡시실란의 구조식은 하기 구조식 5 와 같다.

[화학식 5]

<비교예 1 ∼ 8>

또, 이형제로서 하기에 나타내는 화합물을 각각 사용하여 실시예 1 과 동일한 공정을 시도하였다. 또한, 각 화합물의 구조식은 각각 하기 구조식 6 ∼ 13 과 같다.

비교예 1 : 3-아미노프로필트리메톡시실란 (구조식 6) (토쿄 화성 공업 주식회사 제조)

비교예 2 : N1-(3-트리메톡시프로필)디에틸렌트리아민 (구조식 7) (ALDRICH 사 제조)

비교예 3 : 3-(N,N-디에틸아미노)프로필트리메톡시실란 (구조식 8) (Fluorochem Ltd. 제조)

비교예 4 : 3-메르캅토프로필메틸디메톡시실란 (구조식 9) (토쿄 화성 공업 주식회사 제조)

비교예 5 : 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란 (구조식 10) (신에츠 화학 공업 주식회사 제조)

비교예 6 : 트리메톡시페닐실란 (구조식 11) (토쿄 화성 공업 주식회사 제조)

비교예 7 : 헥실트리메톡시실란 (구조식 12) (토쿄 화성 공업 주식회사 제조)

비교예 8 : 1H,1H,2H,2H-퍼플루오로옥틸트리에톡시실란 (구조식 13) (ALDRICH 사 제조)

[화학식 6]

<평가 방법>

상기 각 실시예 및 각 비교예에 있어서, 무전해 니켈 도금의 석출성 및 니켈 전기 주조 피막의 이형성에 대해 평가를 실시하였다. 각 항목의 평가 기준은 하기와 같다.

(무전해 니켈 도금의 석출성)

육안으로 보았을 때 평탄하고 균일한 통전막이 형성된 경우에 「Good」으로 평가하고, 니켈이 석출되지 않거나 석출되어도 일부 석출되지 않는 부분이나 통전막의 박리가 보이는 경우에 「Bad」로 평가하였다.

(니켈 전기 주조 피막의 이형성)

니켈 전기 주조 피막을 이형할 수 있고 또한 육안으로 보았을 때 니켈 전기 주조 피막의 변형이 확인되지 않은 경우에 「Good」으로 평가하고, 니켈 전기 주조 피막을 이형할 수 있었지만 육안으로 보았을 때 니켈 전기 주조 피막의 변형이 확인된 경우 또는 이형 자체를 할 수 없었던 경우에 「Bad」로 평가하였다.

<결과>

표 1 은 각 실시예 및 각 비교예에 있어서의 평가 결과를 정리한 것이다.

표 1 에 나타내는 바와 같이, 이형제가 질소 원자, 황 원자 및 산소 원자 중 적어도 1 종의 원자를 갖는 화합물인 경우 (실시예 1 ∼ 5 및 비교예 1 ∼ 4) 에는, 우수한 촉매 흡착성을 갖고, 무전해 니켈 도금에 의한 통전막의 형성이 가능하다. 또한 이형제가 상기 원자와 방향 고리를 겸비하는 화합물인 경우 (실시예 1 ∼ 5) 에는, 이형제가 다른 8 종의 화합물인 경우 (비교예 1 ∼ 8) 에 비해 니켈 전기 주조 피막을 변형없이 박리할 수 있음이 확인되었다.

한편, 이형제가 질소 원자 (아미노기) 또는 황 원자 (티오기) 를 갖지만 방향 고리를 갖지 않는 화합물인 경우 (비교예 1 ∼ 4) 에는, 통전막과 실리콘 웨이퍼가 강하게 밀착하여, 니켈 전기 주조 피막이 박리시에 변형되어 버리는 것이 확인되었다.

또, 이형제가, 촉매 흡착성을 기대할 수 없는 다른 화합물인 경우 (비교예 5 ∼ 8) 에는, 니켈이 석출되지 않았거나 혹은 석출되어도 일부 석출되지 않는 부분이나 통전막의 박리가 보였다.

또, 상기에서는 실리콘 웨이퍼 및 유기계 이형막으로 이루어지는 주형을 사용하였지만, 하기에 주형의 구성을 변경한 실시예 및 비교예를 나타낸다.

<실시예 6>

주형 본체로서, 에칭 등에 의해 초미세 가공을 실시한 니켈로 이루어지는 원판을 사용하였다. 그리고, 이 원판을 사용하여 실시예 1 과 동일한 공정에 의해 통전막을 형성하였다. 이 때, 육안으로 보았을 때 평탄하고 균일한 통전막을 형성할 수 있음을 확인하였다. 그 후, 실시예 1 과 동일한 공정에 의해 금형을 얻었다. 이 금형은, 원판의 미세 형상을 양호하게 반영한 미세 형상을 갖고, 육안으로 보았을 때 변형이 없는 것을 확인하였다.

<실시예 7>

주형 본체로서, 에칭 등에 의해 초미세 가공을 실시한 산화규소 (석영) 로 이루어지는 원판을 사용하였다. 그리고, 이 원판을 사용하여 실시예 1 과 동일한 공정에 의해 통전막을 형성하였다. 이 때, 육안으로 보았을 때 평탄하고 균일한 통전막을 형성할 수 있음을 확인하였다. 그 후, 실시예 1 과 동일한 공정에 의해 금형을 얻었다. 이 금형은, 원판의 미세 형상을 양호하게 반영한 미세 형상을 갖고, 육안으로 보았을 때 변형이 없는 것을 확인하였다.

<실시예 8>

주형 본체로서, 에칭 등에 의해 초미세 가공을 실시한 아크릴 수지로 이루어지는 원판을 사용하였다. 그리고, 이 원판을 사용하여 실시예 1 과 동일한 공정에 의해 통전막을 형성하였다. 이 때, 육안으로 보았을 때 평탄하고 균일한 통전막을 형성할 수 있음을 확인하였다. 그 후, 실시예 1 과 동일한 공정에 의해 금형을 얻었다. 이 금형은, 원판의 미세 형상을 양호하게 반영한 미세 형상을 갖고, 육안으로 보았을 때 변형이 없는 것을 확인하였다.

<비교예 9>

먼저, 이방성 에칭 등에 의해 나노 스케일의 미세 가공을 4 인치 원 영역에 실시한 6 인치의 실리콘 웨이퍼에 대하여, UV-O₃ 클리너 (센 특수 광원 주식회사 제조) 를 사용하여 표면 활성화 처리를 실시하였다. 그리고, 이 실리콘 웨이퍼의 미세 가공 영역 상에 이형막으로서 스퍼터링법에 의해 백금 박막을 형성하였다. 그 후, 실시예 1 과 동일하게 전기 주조 공정을 실시하고, 박리 공정을 시도하였다. 그러나, 전기 주조에 의해 형성한 니켈 전기 주조 피막은 박리할 수 없어, 금형을 얻을 수 없었다.

산업상 이용가능성

상기 실시형태에서는, 본 발명의 금속 부품의 제조 방법을 금형의 제조에 적용한 경우에 대해 설명하였다. 그러나, 본 발명에 의하면, 제조 가능한 것은 금형에 제한되지 않고, 예를 들어, 배선, 전극, 촬상 디바이스 등, 나노미터 오더의 미세 형상 부위를 갖는 금속 부품도 제조 가능하다.

Claims

주형 본체의 요철 패턴면 상에 하기 일반식 1 로 나타내는 화합물을 함유하는 이형막을 형성하고,
상기 이형막에 무전해 도금용 촉매를 부여하고,
상기 촉매를 이용한 무전해 도금에 의해 상기 이형막 상에 전기 주조용 통전막을 형성하고,
상기 통전막을 사용한 전기 주조에 의해 상기 통전막 상에 금속재를 석출시키고,
석출된 상기 금속재를 상기 주형 본체로부터 박리하는 것을 특징으로 하는 금속 부품의 제조 방법.
X-L-Si-(O-R)₃ (1)
식 1 에 있어서, X 는, 방향 고리를 함유하는 기이고,
L 은, 질소 원자, 황 원자 및 산소 원자 중 적어도 1 개를 함유하는 탄소수 1 ∼ 10 의 연결기이고,
R 은, 수소 원자 또는 탄소수 1 ∼ 4 의 알킬기이다.
제 1 항에 있어서,
상기 X 가 페닐기, 피리딜기 또는 티에닐기를 함유하는 것을 특징으로 하는 금속 부품의 제조 방법.
제 2 항에 있어서,
상기 화합물이, 트리메톡시[3-(페닐아미노)프로필]실란, N-페닐아미노메틸트리에톡시실란, 2-(3-트리메톡시실릴프로필티오)티오펜, 2-하이드록시-4-(3-트리에톡시실릴프로피옥시)디페닐케톤 및 2-(4-피리딜에틸)티오프로필트리메톡시실란 중 적어도 1 종의 화합물인 것을 특징으로 하는 금속 부품의 제조 방법.
금속 부품의 제조 방법에 사용되는 주형으로서,
표면에 요철 패턴면을 갖는 주형 본체와,
상기 요철 패턴면 상에 형성된 하기 일반식 2 로 나타내는 화합물을 함유하는 이형막을 구비하는 것을 특징으로 하는 주형.
X-L-Si-(O-R)₃ (2)
식 2 에 있어서, X 는, 방향 고리를 함유하는 기이고,
L 은, 질소 원자, 황 원자 및 산소 원자 중 적어도 1 개를 함유하는 탄소수 1 ∼ 10 의 연결기이고,
R 은, 수소 원자 또는 탄소수 1 ∼ 4 의 알킬기이다.
제 4 항에 있어서,
상기 X 가 페닐기, 피리딜기 또는 티에닐기를 함유하는 것을 특징으로 하는 주형.
제 5 항에 있어서,
상기 화합물이, 트리메톡시[3-(페닐아미노)프로필]실란, N-페닐아미노메틸트리에톡시실란, 2-(3-트리메톡시실릴프로필티오)티오펜, 2-하이드록시-4-(3-트리에톡시실릴프로피옥시)디페닐케톤 및 2-(4-피리딜에틸)티오프로필트리메톡시실란 중 적어도 1 종의 화합물인 것을 특징으로 하는 주형.
제 4 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 주형 본체를 구성하는 재료가 금속, 유리, 무기 산화물 및 수지 중 어느 것인 것을 특징으로 하는 주형.
금속 부품의 제조 방법에 사용되는 주형 본체의 요철 패턴면 상에 형성되는 이형막으로서,
하기 일반식 3 으로 나타내는 화합물을 함유하는 것을 특징으로 하는 이형막.
X-L-Si-(O-R)₃ (3)
식 3 에 있어서, X 는, 방향 고리를 함유하는 기이고,
L 은, 질소 원자, 황 원자 및 산소 원자 중 적어도 1 개를 함유하는 탄소수 1 ∼ 10 의 연결기이고,
R 은, 수소 원자 또는 탄소수 1 ∼ 4 의 알킬기이다.
제 8 항에 있어서,
상기 X 가 페닐기, 피리딜기 또는 티에닐기를 함유하는 것을 특징으로 하는 이형막.
제 9 항에 있어서,
상기 화합물이, 트리메톡시[3-(페닐아미노)프로필]실란, N-페닐아미노메틸트리에톡시실란, 2-(3-트리메톡시실릴프로필티오)티오펜, 2-하이드록시-4-(3-트리에톡시실릴프로피옥시)디페닐케톤 및 2-(4-피리딜에틸)티오프로필트리메톡시실란 중 적어도 1 종의 화합물인 것을 특징으로 하는 이형막.