JP4546232B2 - Electroforming mold and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、電鋳法で使用される電鋳型とその製造方法に関するものであり、特に、高アスペクト比で微小な形状を有する部品の製造に用いる型とその製造方法に関する。 The present invention relates to an electroforming mold used in an electroforming method and a manufacturing method thereof, and more particularly, to a die used for manufacturing a part having a high aspect ratio and a minute shape and a manufacturing method thereof.
電鋳法は、大量生産に適しており、様々な部品製造に用いられている。たとえば、原型の形状を転写された樹脂表面に導電性膜を堆積し、時計用の針が作製されている(例えば特許文献1参照。)。 The electroforming method is suitable for mass production and is used for manufacturing various parts. For example, a watch is manufactured by depositing a conductive film on the resin surface to which the original shape is transferred (see, for example, Patent Document 1).
原型の樹脂への転写方法としては、加熱プレス成型法が知られている(非特許文献1を参照)。加熱プレス成型法は、樹脂をガラス転位点以上の温度に加熱して軟化させておき、原型を押しつけることによって、樹脂に原型の形状を転写する方法である。加熱プレス成型法では、原型の形状を樹脂にナノメートルオーダーの寸法精度で転写することができる。 A heat press molding method is known as a transfer method to the original resin (see Non-Patent Document 1). The hot press molding method is a method in which the resin is heated to a temperature equal to or higher than the glass transition point and softened, and the original shape is transferred to the resin by pressing the original. In the hot press molding method, the original shape can be transferred to a resin with dimensional accuracy on the order of nanometers.
また、近年、微小な形状を有する部品や金型を製造するための型としてシリコンプロセスを用いた型が利用されている。シリコンプロセスを用いた電鋳法の型の作製方法として、LIGA法(Lithographie Galvanoformung Abformung)がよく知られている。LIGA法は、電極の上にレジスト材であるPMMA(ポリメタクリル酸メチル)を塗布し、レジスト材に所望の形状の範囲にシンクロトロン放射光を照射して感光させ、これを現像した後、電鋳を行うことによって所望の微細な形状の微細構造物を作製する方法である(例えば非特許文献2参照。)。 In recent years, a mold using a silicon process has been used as a mold for manufacturing a component or mold having a minute shape. The LIGA method (Lithographie Galvanoformung Abformung) is well known as a method for producing an electroforming mold using a silicon process. In the LIGA method, PMMA (polymethyl methacrylate), which is a resist material, is applied on an electrode, and the resist material is exposed to synchrotron radiation within a desired shape range, developed, and then developed. This is a method of producing a microstructure having a desired fine shape by casting (see, for example, Non-Patent Document 2).
LIGA法を複数回繰り返して実施することによって、変速ギヤのような多段構造体を形成する例が知られている(例えば特許文献2参照。)。 An example of forming a multistage structure such as a transmission gear by repeating the LIGA method a plurality of times is known (see, for example, Patent Document 2).
また、LIGA法で用いられる高価なシンクロトロン放射光の代わりに、一般的な半導体露光装置で用いられている紫外光でレジストパターンを形成するUV−LIGA法も用いられている。LIGA法やUV−LIGA法で作製される電鋳法の型は、型の側壁に電極が無く、型の底面から電鋳物が析出するため、高アスペクト比の構造を電鋳法で作製しても、電鋳物の内部に気泡や欠陥がない良好な部品を形成することができる。また、特許文献2と同様に、UV−LIGA法を複数回繰り返し実施することで、多段形状を作製することができる。
Further, instead of the expensive synchrotron radiation used in the LIGA method, a UV-LIGA method for forming a resist pattern with ultraviolet light used in a general semiconductor exposure apparatus is also used. The electroforming mold produced by the LIGA method or the UV-LIGA method has no electrode on the side wall of the mold, and the electroformed product is deposited from the bottom surface of the mold. Therefore, a high aspect ratio structure is produced by the electroforming method. However, it is possible to form a good part free from bubbles and defects inside the electroformed product. Similarly to
また、LIGA法やUV−LIGA法で作製された形状を原型として、複製型を作製して電鋳物を形成する方法がある。たとえば、ガラス基板上に感光性樹脂でパターニングした元型にシリコン樹脂を埋め込んで複製型を形成する方法が知られている(例えば特許文献3参照。)。
しかしながら従来は、形状が転写された樹脂(以下、転写樹脂型)の電鋳を行う面(以下、電鋳面)のすべてに電極が形成して電鋳型を得ている。したがって、電鋳を行うと電鋳型の電極が形成されている全面に電鋳物が析出するため、時計用の針を取り出すには、不要な部分を取り除く必要があった。また、アスペクト比の高い電鋳部品を作製する際に、型側面および型底面から同時に電鋳が行われると、型側面のうち、型底面と逆側、すなわち型の上面部分に電界が集中しやすく、型側面のうち型上面側の電鋳速度が大きくなる。したがって、型上面部分では型側面から析出した電鋳物がつながってしまい、電鋳物の内部に隙間ができてしまう。したがって、電鋳部品の強度や型転写性が低下する問題があった。 Conventionally, however, an electrode is obtained by forming electrodes on all surfaces (hereinafter, electroformed surfaces) on which electroforming of a resin whose shape has been transferred (hereinafter, transfer resin mold) is performed. Therefore, when electroforming is performed, the electroformed product is deposited on the entire surface on which the electrode of the electroforming mold is formed. Therefore, in order to take out the timepiece hand, it is necessary to remove unnecessary portions. In addition, when producing electroformed parts with a high aspect ratio, if electroforming is performed simultaneously from the mold side and the mold bottom, the electric field concentrates on the opposite side of the mold side to the mold bottom, that is, the mold top surface. It is easy to increase the electroforming speed on the mold upper surface side of the mold side surface. Therefore, the electroformed product deposited from the side surface of the die is connected to the upper surface portion of the die, and a gap is formed inside the electroformed product. Therefore, there is a problem that the strength and mold transferability of the electroformed part are lowered.
また、従来では、電極形成時にマスクを用いて転写樹脂型の凹んだ部分の底面のみに電極を形成して電鋳型を得ている。したがって、マスク形状と転写樹脂型の形状との位置あわせを行う必要があり、位置あわせに時間がかかったり、マスク形状と転写樹脂型の形状との位置ずれのために所望の電極パターンを形成できないなどの問題があった。転写樹脂型の形状が微細なほど、型の底面にのみ電極パターンを形成するのが困難である。 Conventionally, an electrode is obtained by forming an electrode only on the bottom surface of the recessed portion of the transfer resin mold using a mask when forming the electrode. Therefore, it is necessary to align the mask shape with the shape of the transfer resin mold, and it takes time for the alignment, and a desired electrode pattern cannot be formed due to the positional deviation between the mask shape and the shape of the transfer resin mold. There were problems such as. The finer the shape of the transfer resin mold is, the more difficult it is to form an electrode pattern only on the bottom surface of the mold.
また、従来では、電鋳型を作製するためにレジスト材を堆積・露光・現像する必要があり、電鋳型を得るまでに多数の工程を実施しなればならない問題があった。さらに、1段目の電鋳後に、レジスト材を堆積・露光・現像する必要があり、段数が増える毎に製造コストが増大する問題があった。図9は、電極202上に多段構造のレジスト型204を形成し、電鋳を行った状態を説明する図である。電極202上の1段目204aの厚さまで電鋳を行った後、さらに電鋳を行うと、1段目204の上面Cに電極が無いため、矢印Bでしめす方向、すなわち電極表面と平行な方向には、電鋳物2100が成長しにくい。したがって、2段目204bの高さまで電鋳物2100を成長させても、キャビティー2103の内部を電鋳物2100で埋めることができない。キャビティー2103を電鋳物2100で完全に埋めるためには、電鋳物2100の厚さを厚くする必要があった。したがって、電鋳時間が長くなるとともに、電鋳物2100を所望の厚さにするための研磨時間が長くなるといった問題があった。この問題を解決するためには、金属を多段構造のレジスト型204上に堆積し、パターニングする方法が考えられるが、工程が増えるとともに、樹脂の高さの違いによって、パターン精度がばらつき、所望の電極パターンを得るのが難しいという問題があった。
Further, conventionally, it is necessary to deposit, expose, and develop a resist material in order to produce an electroforming mold, and there is a problem that many steps must be performed before obtaining the electroforming mold. Furthermore, it is necessary to deposit, expose, and develop a resist material after the first stage of electroforming, and there is a problem that the manufacturing cost increases as the number of stages increases. FIG. 9 is a diagram for explaining a state in which a
また、従来では、加熱プレス成型法を用いて転写樹脂型を作製しており、容易に短時間で原型の形状を転写することができる。しかし、加熱プレス成型法では、残膜が形成されるため、基板に導電性材料を用いたとしても基板と電鋳面との導通がとれないため、底面にだけ電極を有する電鋳型を得ることが困難であった。また、残膜を酸素プラズマを用いたエッチングで取り除くことで底面にだけ電極を有する電鋳型を得ることができると考えられるが、酸素プラズマを用いたエッチングは、等方性エッチングであるため、電鋳型の寸法精度が悪化する問題があった。 Conventionally, a transfer resin mold is produced using a hot press molding method, and the original shape can be easily transferred in a short time. However, in the hot press molding method, a residual film is formed, so that even if a conductive material is used for the substrate, conduction between the substrate and the electroformed surface cannot be obtained, so an electroforming mold having electrodes only on the bottom surface is obtained. It was difficult. In addition, it is considered that an electroforming mold having an electrode only on the bottom surface can be obtained by removing the residual film by etching using oxygen plasma. However, etching using oxygen plasma is isotropic etching, so There was a problem that the dimensional accuracy of the mold deteriorated.
本発明は、上記の問題点を鑑みてなされたものであり、加熱プレス成型法で容易に作製でき、多段構造体の各底面に電極を有する電鋳型とその製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide an electroforming mold having an electrode on each bottom surface of a multistage structure and a method for producing the same, which can be easily manufactured by a hot press molding method. To do.
そこで、本発明では基板上に形成された導電層と、導電層の基板に向かい合う面の裏面の一部に形成された第1の金属層と、導電層の裏面の第1の金属層を有しない領域に形成され、段差部を有する樹脂層と、段差部の表面に第1の金属層と離間して設けられた第2の金属層とを有する構造とした。 Therefore, the present invention has a conductive layer formed on the substrate, a first metal layer formed on a part of the back surface of the conductive layer facing the substrate, and a first metal layer on the back surface of the conductive layer. The structure includes a resin layer having a stepped portion formed in a region not to be removed, and a second metal layer provided on the surface of the stepped portion so as to be separated from the first metal layer.
また、電鋳法で用いられる電鋳型において、導電性を有する導電体と、導電体上に形成され、部品形状が転写された樹脂と、樹脂中に分散され、少なくとも表面に導電性を有する粒子と、樹脂上に形成された金属層からなり、粒子の一つ以上が、導電体と接触し、かつ、金属層の少なくとも一部と接触していることを特徴とする電鋳型とした。また、樹脂が二層以上の多段構造体であり、層毎には絶縁された前記金属層が各層に形成されていることを特徴とする電鋳型とした。また、金属層のうち、導電体と最も近接している層に形成された金属層のみが、導電体および粒子と電気的に接続していることを特徴とする電鋳型とした。また、樹脂の全体に、粒子が分散されていることを特徴とする電鋳型とした。また、樹脂が、粒子が分散されている異方性導電層と、粒子を含まない非粒子含有樹脂層からなっていることを特徴とする電鋳型とした。また、粒子が、球状のコア部と、コア部を覆うように形成された導電体層からなることを特徴する電鋳型とした。また、コア部の材質が樹脂であり、コア部の樹脂のガラス転移点が、樹脂層、あるいは、異方性導電層および非粒子含有樹脂層のガラス転移点よりも高いことを特徴とする電鋳型とした。また、コア部の材質が金属であることを特徴とする電鋳型とした。また、コア部と導電体層との材質が同じであることを特徴とする電鋳型とした。また、複数の部品形状が転写されていることを特徴とする電鋳型とした。 Also, in an electroforming mold used in electroforming, a conductive conductor, a resin formed on the conductor and having a part shape transferred thereon, particles dispersed in the resin and having conductivity at least on the surface And an electric mold characterized in that one or more of the particles are in contact with a conductor and in contact with at least a part of the metal layer. In addition, the electroforming mold is characterized in that the resin is a multistage structure having two or more layers, and the insulated metal layers are formed in each layer. Moreover, only the metal layer formed in the layer closest to the conductor among the metal layers was electrically connected to the conductor and the particles, thereby forming an electroforming mold. Further, an electroforming mold characterized in that particles are dispersed throughout the resin. In addition, an electroforming mold is characterized in that the resin includes an anisotropic conductive layer in which particles are dispersed and a non-particle-containing resin layer that does not contain particles. Further, the electroforming mold is characterized in that the particles are composed of a spherical core portion and a conductor layer formed so as to cover the core portion. Further, the material of the core part is a resin, and the glass transition point of the resin of the core part is higher than the glass transition point of the resin layer or the anisotropic conductive layer and the non-particle-containing resin layer. A mold was used. Further, the electroforming mold is characterized in that the material of the core portion is a metal. Further, the electroforming mold is characterized in that the core part and the conductor layer are made of the same material. In addition, an electroforming mold characterized in that a plurality of component shapes are transferred.
また、基板上に導電性を有する導電体を形成する工程と、導電体上に樹脂層を形成する樹脂形成工程と、樹脂上に金属層を形成する金属層形成工程と、加熱プレス成型法を用いて前記樹脂に原型の形状を転写する形状転写工程とを含み、前記樹脂が、少なくとも表面に導電性を有する粒子を一つ以上含んでおり、形状転写工程において金属層を分離切断することを特徴とする電鋳型の製造方法とした。 A step of forming a conductive conductor on the substrate; a resin forming step of forming a resin layer on the conductor; a metal layer forming step of forming a metal layer on the resin; and a hot press molding method. Using a shape transfer step of transferring the original shape to the resin, wherein the resin contains at least one conductive particle on the surface, and the metal layer is separated and cut in the shape transfer step. It was set as the manufacturing method of the characteristic electroforming mold.
また、原型が階段形状を有する多段構造体であり、形状転写工程において、金属層を一つ以上に分離切断し、分離切断された前記金属層を、前記樹脂上の前記階段形状における各層の高さに対応した位置に形成することを特徴とする電鋳型の製造方法とした。また、樹脂形成工程において、粒子が樹脂の全体に分散されている樹脂を形成することを特徴とする電鋳型の製造方法とした。また、樹脂形成工程が、粒子が分散されている異方性導電層を形成する工程と、粒子を含まない非粒子含有樹脂層を形成する工程からなっていることを特徴とする電鋳型の製造方法とした。また、粒子が、球状のコア部と、コア部を覆うように形成された導電体層からなることを特徴する電鋳型の製造方法とした。また、コア部の材質が樹脂であり、コア部の樹脂のガラス転移点が、樹脂層、あるいは、異方性導電層および非粒子含有樹脂層のガラス転移点よりも高いことを特徴とする電鋳型の製造方法とした。また、コア部の材質が金属であることを特徴とする電鋳型の製造方法とした。また、コア部と導電体層との材質が同じ金属材料であることを特徴とする電鋳型の製造方法とした。また、形状転写工程において、複数の前記部品の形状を転写することを特徴とする電鋳型の製造方法とした。 Further, the prototype is a multi-stage structure having a stepped shape, and in the shape transfer step, the metal layer is separated and cut into one or more, and the separated and cut metal layer is formed into a height of each layer in the stepped shape on the resin. The electroforming mold manufacturing method is characterized in that it is formed at a position corresponding to the thickness. Further, in the resin forming step, a method of manufacturing an electroforming mold is characterized in that a resin in which particles are dispersed throughout the resin is formed. In addition, the resin forming step includes a step of forming an anisotropic conductive layer in which particles are dispersed and a step of forming a non-particle-containing resin layer that does not contain particles. It was a method. Further, the electroforming method is characterized in that the particles comprise a spherical core portion and a conductor layer formed so as to cover the core portion. Further, the material of the core part is a resin, and the glass transition point of the resin of the core part is higher than the glass transition point of the resin layer or the anisotropic conductive layer and the non-particle-containing resin layer. A mold manufacturing method was adopted. Further, the electroforming mold manufacturing method is characterized in that the material of the core portion is a metal. Further, the electroforming method is characterized in that the core part and the conductor layer are made of the same metal material. In the shape transfer step, the shape of a plurality of the parts is transferred.
また、基板上に形成された導電層と、導電層の基板に向かい合う面の裏面の一部に形成された第1の金属層と、導電層の裏面の第1の金属層を有しない領域に形成され、段差部を有する樹脂層と、段差部の表面に第1の金属層と離間して設けられた第2の金属層とを有する電鋳型を電鋳液に浸す工程と、導電層に電圧を印加し、第1の金属層に電子を供給する工程と、第1の金属層の露出した面上に金属を析出させる工程と、析出した金属の一部を第2の金属層に接触させ、第2の金属層に電子を供給する工程と、金属層の露出した面上及び第2の金属層の露出した面上に金属を析出させる工程とを有する部品の製造方法とした。 In addition, the conductive layer formed on the substrate, the first metal layer formed on a part of the back surface of the conductive layer facing the substrate, and the first metal layer on the back surface of the conductive layer without the first metal layer. A step of immersing an electroforming mold formed in the electroforming liquid having a resin layer having a stepped portion and a second metal layer provided on the surface of the stepped portion apart from the first metal layer; A step of applying a voltage to supply electrons to the first metal layer, a step of depositing metal on the exposed surface of the first metal layer, and a part of the deposited metal contacting the second metal layer And a step of supplying electrons to the second metal layer, and a step of depositing metal on the exposed surface of the metal layer and the exposed surface of the second metal layer.
したがって、加熱プレス成型工程によって、樹脂に原型の形状を転写できるとともに、剪断応力を受けた金属層が切断分離されて樹脂の底面に電極として形成され、かつ、粒子が原型によって押しつぶされて、粒子5を介して導電層と金属層との電気的接続をとることができる。また、原型が多段構造となっている場合、樹脂の各層の底面部分に金属層を形成できる。また、粒子のコアの材料が、樹脂であり、かつ、樹脂のガラス転移点よりも高い温度のガラス転移点を有する場合、粒子の硬度が大きいため、異方性導電粒子5が樹脂4および異方性導電層3の残膜を突き破りやすくなる。また、樹脂全体に粒子が分散されている場合、樹脂形成工程を一工程省略できる。また、複数の部品形状を転写することで、一度の電鋳で複数の電鋳部品を得ることができる。また、このとき、部品形状同士がそれぞれ独立しているため、各電鋳部品を独立して取り出すことができる。
Therefore, the shape of the original shape can be transferred to the resin by the heat press molding process, the metal layer subjected to the shear stress is cut and separated to be formed as an electrode on the bottom surface of the resin, and the particles are crushed by the original shape, The electrical connection between the conductive layer and the metal layer can be established via 5. Further, when the prototype has a multi-stage structure, a metal layer can be formed on the bottom surface portion of each layer of resin. Further, when the particle core material is a resin and has a glass transition point at a temperature higher than the glass transition point of the resin, since the hardness of the particles is large, the anisotropic
したがって、本発明では、加熱プレス成型法で容易に作製でき、多段構造体の各底面に電極を有する電鋳型とその製造方法を提供することができる。 Therefore, according to the present invention, it is possible to provide an electroforming mold having an electrode on each bottom surface of a multistage structure and a manufacturing method thereof, which can be easily manufactured by a hot press molding method.
以下に本発明の実施例を図面に基づいて説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は、本発明の実施の形態1に係る電鋳型101の製造方法を説明する図である。まず、図1(a)に示すように、転写樹脂型前駆体102と原型6を用意する。転写樹脂型前駆体102は、基板1上に形成された導電層2と、導電層2の上に形成された異方性導電層3と、異方性導電層3の上に形成された樹脂4と、樹脂4の上に形成された金属層7からなる。異方性導電層3の中には、異方性導電粒子5が分散されている。異方性導電粒子5は、図3に示すように、樹脂製のボール51の表面に導電性膜52が形成されたものである。原型6は、機械加工や放電加工、LIGA法やUV−LIGA法、RIE(Reactive Ion Etching)法やDRIE(Deep Reactive Ion Etching)法などの加工方法で作製されたものを用いる。図1では、型6は、高さの異なる2層からなる2段構造となっているが、1段構造であったり、3段以上の多段構造となっていても良い。基板1の厚さは、数10μmから数mmであり、後述する電鋳工程において電鋳型101の強度が保てる厚さであれば良い。導電層2の厚さは、数10nmから数μmであり、後述する電鋳工程において導通がとれる厚さであれば良い。異方性導電層3の厚さT3は、数μmから数100μmであり、異方性導電粒子5の直径D5よりも大きければ良い。異方性導電粒子5の平均直径D5は、数μmから数10μmである。樹脂4の厚さT4は、作製する電鋳部品の厚さと同程度で良く、数μmから数mmである。原型6の高さH6は、作製する電鋳部品の厚さ以上あれば良く、数μmから数mmである。また、金属層7の厚さD7は、数10nmから数100μmであり、後述する加熱プレス成型工程後に、電気的な接続が可能な厚さであればよい。ただし、後述する加熱プレス成型工程において異方性導電粒子5を十分に押しつぶすためには、
H6>T4+T3+D7−D5 ・・・(数式1)
の関係となっていることが望ましい。
FIG. 1 is a diagram for explaining a method of manufacturing an
H6> T4 + T3 + D7−D5 (Formula 1)
It is desirable that
基板1の材料は、ガラスやシリコンなどのシリコンプロセスで一般的に用いられる材料や、ステンレススチールやアルミなどの金属材料を用いる。また、導電層2の材料は、金(Au)、銀(Ag)、ニッケル(Ni)などであり、導電層2と基板1の間に導電層2の密着力を強くするためのアンカーメタル(図示しない)としてクロム(Cr)やチタン(Ti)などを形成しても良い。なお、基板1の材料が金属の場合、導電層2は、必ずしも必要ではない。樹脂4と異方性導電層3の材質は、塩化ビニル(PVC)、ポリメタクリル酸メチル(PMMA)、ポリスチレン(PS)、ポリカーボーネート(PC)、ポリエチレンテレフタレート(PET)などの熱可塑性樹脂やエポキシをはじめとする熱硬化性樹脂を用いる。樹脂4と異方性導電層3の材料は、同じ材料であっても良いし、別の材料であっても良い。ボール51の材料は、PMMA、PVC、PS、PC、PETなどの熱可塑性樹脂、エポキシをはじめとする熱硬化性樹脂、ガラスやシリコンなどのシリコンプロセスで用いられる材料、金やアルミニウムなどの金属を用いる。また、導電性膜52の材料は、金や銀などの金属を用いる。また、ボール51と導電性膜52の間に密着強化層(図示しない)としてクロムやチタンなどを堆積したものを用いても良い。また、ボール51の材料は、導電性膜52と同じ金属材料を用いても良い。原型6の材料は、Ni、Niとコバルト(Co)との合金(Ni−Co合金)や、ステンレススチール(SUS)などの金属や、ガラスやシリコンなどシリコンプロセスで用いられる材料である。導電層2の形成方法は、スパッタ法や真空蒸着法などである。また、異方性導電層3の形成方法は、異方性導電ペースト(ACP:Anisotropic Conductive Paste)を、スピンコートやロールコートなどの方法である。また、異方性導電層3の形成は、フィルム状の異方性導電フィルム(ACF:Anisotropic Conductive Film)を貼り付けても良い。また、樹脂4の形成方法は、液体状の樹脂をスピンコートしたり、板状の樹脂を接着したり、樹脂4を異方性導電層3の上に載せるだけでも良い。また、金属層7の材質は、ニッケル、金、白金、銀などの金属である。金属層7の形成方法は、真空蒸着法やスパッタ法などの物理的薄膜形成法や、メッキ法や電鋳法である。また、金属層7は、シート状の金属板を樹脂4上に接着して形成しても良いし、金属板を樹脂4上に載せるだけでも良い。
The material of the
次に、図1(b)は、加熱プレス成型工程によって型6が、転写樹脂型前駆体102に押しつけられた状態を示す図である。図5は、加熱プレス成型工程を説明する図である。加熱プレス成形装置は、樹脂側ヒータ34、型側ヒータ32,可動ステージ33、樹脂側ヒータ温度制御ユニット35、型側ヒータ温度制御ユニット36、可動ステージコントローラー37からなり、型側ヒータ32には型6が固定され、樹脂側ヒータ34には転写樹脂型前駆体102が固定される。型6の型側ヒータへの固定方法は、ねじやピンなどを用いて機械的に固定したり、接着剤を用いて固定したり、溶接や接合などの方法を用いて行う。型側ヒータ32および樹脂側ヒータ34の温度は、温度制御ユニット35および36によって制御される。可動ステージ33は、可動ステージコントローラー37によって制御され、型101と樹脂31との相対距離を変えることができる。温度制御ユニット35、36によって、転写樹脂型前駆体102を構成する樹脂4および異方性導電層3のガラス転移点のうち、高い方のガラス転位点以上にヒータ32および34を加熱し、可動ステージ33を移動させ、型6を転写樹脂型前駆体102に押しつける。ガラス転位点以上になった転写樹脂型前駆体102の樹脂は流動性を有しているため、型6の形状を精密に転写することができる。なお、型6、転写樹脂型前駆体102、ヒータ32、ヒータ34およびステージ33を真空チャンバー内(図示しない)に設置し真空排気ユニット(図示しない)によって真空チャンバー内を減圧雰囲気とすることで転写樹脂型前駆体102の型6への転写精度を向上させることができる。このとき、図1(b)に示すように、異方性導電粒子5が押しつぶされて異方性導電粒子5aとなる。異方性導電粒子5aが形成される部分は、型6と導電層2との間が異方性導電粒子5の直径D5以下となる部分である。また、金属層7は、型6によって剪断応力を受け、型6の金属層7表面と平行な部分に対応する形状で切断され、金属層7a、7b、7cとなる。なお、後述する離型工程で型6と転写樹脂型前駆体102とを分離しやすくするために、加熱プレス成型工程前に、フルオロカーボン系の樹脂やシリコーン系の樹脂を離型剤として型6に塗布しても良い。また、異方性導電粒子5のボール51の材料が樹脂の場合、異方性導電粒子5が樹脂4および異方性導電層3の残膜を突き破りやすくするために、ボール51の材料は、樹脂4および異方性導電層3の材料のガラス転位点よりも高いガラス転位点を有する材料を用いる方が望ましい。
Next, FIG. 1B is a diagram showing a state in which the mold 6 is pressed against the transfer
次に、加熱プレス成型工程の後、樹脂4、および異方性導電粒子5が硬化するまで加熱、あるいは、冷却し、図1(c)に示すように、型6を樹脂から分離して、電鋳型101を得る。図2は、図1(d)中、破線Aで示す部分の拡大図である。球形であった異方性導電粒子5と、導電層2および型6との接触面積が非常に小さくなるため残膜が形成されることなく、異方性導電粒子5aと導電層2との導通がとれるとともに、異方性導電粒子5aの表面が金属層7aと接触する。すなわち、一回の加熱プレス成型工程によって電鋳型101の形成に必要な転写樹脂型の形成と、電鋳型101の底面にのみ電極形成を行うことができる。また、同時に、型6の階段形状のうち、基板1と平行な部分に対応する金属層7bと7cを形成することができる。
Next, after the heat press molding step, the
次に、図1(d)に示すように、金属層7cを、研磨や粘着テープを用いた剥離法などの方法によって除去して、電鋳型101を得る。なお、金属層7cを除去せずに電鋳型101として用いてもよい。
Next, as shown in FIG. 1D, the
図6は、電鋳型101を用いた電鋳工程を説明する図である。電鋳漕21に電鋳液22が満たされており、電鋳液22に、電鋳型101と電極23が浸されている。電鋳液22は、析出させる金属によって異なるが、たとえば、ニッケルを析出させる場合、スルファミン酸ニッケル水和塩を含む水溶液を使用する。また、電極23の材料は、析出させたい金属とほぼ同一の材料であり、ニッケルを析出させる場合は、ニッケルとし、ニッケル板や、チタンバスケットにニッケルボールを入れたものを電極23として用いる。なお、本発明の製造方法で析出する材料はニッケルに限定されるわけではない。銅(Cu)、コバルト(Co)、スズ(Sn)等、電鋳可能な材料すべてに適用可能である。電鋳型101の導電層2は、電源Vに接続されている。電源Vの電圧によって、導電層2および異方性導電粒子5を通して金属層7aから電子が供給されることによって、金属層7aから徐々に金属が析出する。析出した金属は、基板1の厚さ方向に成長する。
FIG. 6 is a diagram for explaining an electroforming process using the
図4は、電鋳型101を用いて電鋳部品100を作製する工程を説明する図である。図6で説明した電鋳工程によって、図4(a)に示すように金属層7aから電鋳物100aが析出する。このとき、金属層7bには電流が流れないため、金属層7b上には電鋳物100aは、析出しない。
FIG. 4 is a diagram for explaining a process for producing the
次に、図4(b)に示すように、所望の厚さ以上になるように電鋳をおこなう。このとき、金属層7aから析出した電鋳物100aが金属層7bと接触すると、金属層7bからも電子が供給されるため、金属層7b上にも電鋳物100aが析出する。なお、金属層7bに電鋳物100aが接触した瞬間に、電流密度が一定となるように電源の電圧や電流を変化させても良い。
Next, as shown in FIG.4 (b), electroforming is performed so that it may become more than desired thickness. At this time, when the electroformed product 100a deposited from the
次に、研磨工程によって電鋳物100aの厚さを揃える。なお、電鋳工程において、電鋳物100aの厚さ制御が可能である場合、研磨工程を行わなくても良い。 Next, the thickness of the electroformed product 100a is made uniform by a polishing process. In the electroforming process, when the thickness of the electroformed product 100a can be controlled, the polishing process may not be performed.
次に、図4(c)に示すように、電鋳型101から電鋳物100aを取り出して、電鋳部品100を得る。電鋳物100aの取り出しは、たとえば、樹脂4、異方性導電層3を有機溶剤で溶かしたり、樹脂4、異方性導電層3を加熱して軟化させた状態で電鋳物100aを電鋳型101から分離する力を加えることで行う。また、金属層7a、7bをウエットエッチングや研磨などの方法を用いて除去する。なお、部品の機能上、金属層7a、7bがついていても問題がない場合、金属層7a,7bは除去しなくても良い。また、金属層7a、7bが部品の機能上必要である場合、金属層7a、7bは除去しない。
Next, as shown in FIG. 4C, the electroformed product 100 a is taken out from the
以上説明したように、本発明の実施の形態1によれば、加熱プレス成型工程によって、樹脂4および異方性導電層3に原型6の形状を転写できるとともに、原型6の基板1と平行な部分に対応して金属層7aおよび7bを形成できる。同時に、異方性導電層3中に分散された異方性導電粒子5が原型6によって押しつぶされて、異方性導電粒子5を介して導電層2と金属層7aとの導通をとることができる。したがって、加熱プレス成型法で容易に作製でき、型の底面からだけ電鋳物が析出し、かつ、電鋳物が成長した際に、2段目の底面からも電鋳物が成長する電鋳型を提供することができる。また、異方性導電層3の高さT3、樹脂4の厚さT4、異方性導電粒子の平均直径D5、および、型6の高さH6の関係を数式1のようにすることで、型6と樹脂4とが接触しないため、確実に異方性導電粒子5を押しつぶすことができる。したがって、導電性の良い電鋳型101を得ることができる。また、異方性導電粒子5のボール51の材料が、樹脂であり、かつ、樹脂4および異方性導電層3のガラス転移点よりも高い温度のガラス転移点を有する場合、異方性導電粒子5の硬度が大きいため、異方性導電粒子5が樹脂4および異方性導電層3の残膜を突き破りやすくなり、安定した導電性を有する電鋳型101を製造することができる。
As described above, according to the first embodiment of the present invention, the shape of the prototype 6 can be transferred to the
なお、図7に示すように、樹脂4の代わりに異方性導電層3だけで樹脂層を構成した樹脂転写型前駆体103を使用しても、樹脂転写型前駆体102と同様に電鋳型を得ることができる。樹脂転写型前駆体103の異方性導電層3の厚さT3bと金属層7の厚さとの和は、作製する電鋳部品100の厚さ以上あれば良い。この場合、樹脂形成工程を一工程省略できるため、短時間で電鋳型101を得ることができる。
Note that, as shown in FIG. 7, even if the resin
また、上記の説明では、電鋳型101から一つの電鋳部品100を作製する方法を説明したが、原型6に複数の電鋳部品100の形状を形成することで、図8に示すような複数のキャビティ103を有する電鋳型101を形成することができ、一度の電鋳で複数の電鋳部品100を得ることができる。また、このとき、キャビティ103同士が分離されているため、各電鋳部品100を独立して取り出すことができる。従って、部品同士を分離する工程を省略できる。
In the above description, the method for producing one
1 基板
2 導電層
3 異方性導電層
4 樹脂
5、5a 異方性導電粒子
6 原型
7、7a、7b 金属層
100 電鋳部品
101 電鋳型
DESCRIPTION OF
Claims (20)
前記導電層上に形成された異方性導電粒子が分散されている樹脂からなる異方性導電層と、
前記異方性導電層上に形成された金属層および多段構造を有する樹脂層と、
前記樹脂層の各層上に形成され、前記異方性導電層と絶縁されるとともに、各層毎に絶縁されている金属層と、
を有する電鋳型。 A conductive layer formed on the substrate;
An anisotropic conductive layer made of a resin in which anisotropic conductive particles formed on the conductive layer are dispersed;
A metal layer formed on the anisotropic conductive layer and a resin layer having a multistage structure;
A metal layer formed on each layer of the resin layer, insulated from the anisotropic conductive layer, and insulated from each layer;
An electroforming mold.
前記導電層上に異方性導電粒子が分散されている樹脂からなる異方性導電層を形成する工程と、
前記異方性導電層上に樹脂層を形成する樹脂形成工程と、
前記樹脂上に金属層を形成する金属層形成工程と、
加熱プレス成型法を用いて前記樹脂に原型の形状を転写し、前記原型の形状に応じて前記金属層を分離切断する形状転写工程と、
を有する電鋳型の製造方法。 Forming a conductive layer having conductivity on a substrate;
A step of anisotropic conductive particles form an anisotropic conductive layer made of a resin that is dispersed in the conductive layer,
A resin forming step of forming a resin layer on the anisotropic conductive layer;
A metal layer forming step of forming a metal layer on the resin;
A shape transfer step of transferring the original shape to the resin using a hot press molding method, and separating and cutting the metal layer according to the original shape;
The manufacturing method of the electroforming mold which has.
前記導電層に電圧を印加し、前記異方性導電層上に形成された金属層に電子を供給する工程と、
前記異方性導電層上に形成された金属層の露出した面上に金属を析出させる工程と、
析出した前記金属の一部を前記異方性導電層と絶縁されている金属層に接触させ、前記異方性導電層と絶縁されている金属層に電子を供給する工程と、
前記異方性導電層上に形成された金属層の露出した面上及び前記異方性導電層と絶縁されている金属層の露出した面上に前記金属を析出させる工程と、
を有する部品の製造方法。 A conductive layer formed on a substrate, an anisotropic conductive layer made of a resin in which anisotropic conductive particles formed on the conductive layer are dispersed, and a metal formed on the anisotropic conductive layer And a resin layer having a two-stage structure, and a metal layer formed on the back surface of the first-stage resin layer facing the anisotropic conductive layer and insulated from the anisotropic conductive layer. Soaking the electroforming mold in the electroforming solution;
Applying a voltage to the conductive layer and supplying electrons to a metal layer formed on the anisotropic conductive layer;
Depositing metal on the exposed surface of the metal layer formed on the anisotropic conductive layer;
Contacting a part of the deposited metal with a metal layer insulated from the anisotropic conductive layer, and supplying electrons to the metal layer insulated from the anisotropic conductive layer ;
Depositing the metal on the exposed surface of the metal layer formed on the anisotropic conductive layer and on the exposed surface of the metal layer insulated from the anisotropic conductive layer ;
A method of manufacturing a part having
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