轉印模具的製造方法、利用該方法製造的轉印模具以及利用該轉印模具製造的零件的製作方法
2023-05-15 09:11:16 4
轉印模具的製造方法、利用該方法製造的轉印模具以及利用該轉印模具製造的零件的製作方法
【專利摘要】提供一種轉印模具以及利用該轉印模具製造的零件，上述轉印模具用以藉由電鑄造來形成零件，作業性佳且富有耐久性。包括如下的步驟：於金屬基板10上形成所期望的零件圖案的反轉圖案，且將該反轉圖案作為罩幕來對金屬基板10進行蝕刻，以形成所期望的零件圖案的步驟；以及對反轉圖案進行熱處理，或將反轉圖案予以除去、且於已除去的部位形成絕緣層30、50的步驟。
【專利說明】轉印模具的製造方法、利用該方法製造的轉印模具以及利用該轉印模具製造的零件
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種轉印模具的製造方法、利用該方法製造的轉印模具以及利用該轉印模具製造的零件，更詳細而言，本發明涉及一種用以藉由電鑄造(electroforming)來形成零件的轉印模具的製造方法、利用該方法製造的轉印模具以及利用該轉印模具製造的零件，上述轉印模具的作業性佳，且富有耐久性。
【背景技術】
[0002]電鑄造法受到面積限制的情形少，且可形成厚膜導體，因此，該電鑄造法被廣泛地使用於手錶的顯示文字或指針等的顯示零件；小型的齒輪(gear)、彈簧、管(pipe)、線圖(diagram)(壓力傳感器(sensor))等的機械零件；以及半導體裝置的配線、線圈(coil)等的電子零件。
[0003]專利文獻I中揭示有如下的內容:當製造空腔插入物(cavity insert)時，首先形成切削母料(cut master),該切削母料預先形成有微細圖案(pattern),接著藉由熱壓機(hot press),由切削母料形成轉印母料(transfer master),然後使用電鑄造法，由轉印母料形成空腔插入物。
[0004]專利文獻2中揭示有如下的內容，藉由如下步驟來形成表文字板:於矽晶片(silicon wafer)表面形 成具有開口部的罩幕圖案(mask pattern)的步驟、進行異向性蝕刻(etching)的步驟、形成共享電極膜的步驟、形成由共享電極膜成長而成的電鑄膜的步驟、對矽晶片進行蝕刻的步驟、以及將電鑄膜作為轉印罩幕而形成具有凸部的樹脂制的表文字板的步驟。
[0005]圖8是由已知的轉印模具所形成的零件構造圖。於圖8a中，為了形成零件80，於金屬基板70上,藉由光加工(photowork)而於光致抗蝕劑(photoresist) 30中形成零件形狀的圖案。將該形成有光致抗蝕劑圖案(resist pattern)的金屬基板70作為轉印模具，藉由電鑄造(以下稱為電鑄)來電鍍規定的金屬(Ag、Cu、及Ni等)，從而形成零件80。
[0006]於圖8b中，將由電鑄所轉印形成的零件80經由接著劑85而移植至零件基板90。如此，藉由電鑄來形成與用途相對應的任意形狀的零件，且將該零件移植至零件基板90來使用。
[0007]於上述情形時，為了易於將零件80予以剝離、接著進行移植，光致抗蝕劑30的側壁的角度β設定為不足45°的緩和的角度。而且，當製作半導體基板上所形成的配線、線圈等的電子零件時，由於沿著光致抗蝕劑30的側壁，藉由電鑄而以埋入的狀態來形成上述電子零件，因此，當配線圖案或感應性線圈等的尺寸長時，彼此的側壁的接觸面積會增大，且移植時的剝離過程中的剝離阻力會增大。如此，當使用如下的轉印模具時，會產生如下的問題，該問題是指為了移植至零件基板90，與上述增大的剝離阻力相抗衡的剝離力會增加，因此，密著於金屬基板70的光致抗蝕劑30的光致抗蝕劑圖案邊緣容易剝落，使用2次~3次之後，光致抗蝕劑會產生剝離，導致轉印模具無法使用，上述轉印模具使用有已圖案化的光致抗蝕劑。
[0008]接著，對利用電鑄造的已知的手錶的顯示文字或指針等的顯示零件、小型的齒輪、彈簧、管、線圖(壓力傳感器)等的機械零件的製造進行說明。同樣地，亦利用圖8的步驟來製造已知的各零件。於該情形時，根據齒輪等的零件的種類，金屬基板70與零件80的接觸面積會增大，移植零件80時的剝離過程中的剝離阻力會增大，移植作業變得困難。此外，於彈簧等的情形時，由於彼此的側壁的接觸為長條方式的接觸，因此，與光致抗蝕劑30的側壁之間的剝離阻力會增大，於移植時的剝離過程中，光致抗蝕劑30的光致抗蝕劑圖案邊緣容易剝落。
[0009]現有技術文獻
[0010]專利文獻
[0011]專利文獻1:日本專利特開2004-1535號公報
[0012]專利文獻2:日本專利特開2004-257861號公報
【發明內容】
[0013]發明所要解決的課題
[0014]本發明是用以解決如上所述的問題而成的發明，本發明的目的在於:提供如下的轉印模具的製造方法、轉印模具以及利用該轉印模具製造的零件，上述轉印模具用以藉由電鑄造來形成零件，作業性佳且富有耐久性。
[0015]解決課題的技術手段
[0016]本發明的轉印模具的製造方法，利用電鑄造而使用於零件製造中，該轉印模具的製造方法的特徵在於包括:於金屬基板上形成所期望的零件圖案的反轉圖案，且將反轉圖案作為罩幕來對金屬基板進行蝕刻，以形成具有所期望的側壁角度的零件圖案的步驟；以及對反轉圖案進行熱處理，或將反轉圖案予以除去、且於已除去的部位形成絕緣層的步驟。
[0017]本發明的轉印模具的製造方法，在上述轉印模具的製造方法中，其特徵在於包括:將反轉圖案予以除去，於已除去的部位與已形成的上述零件圖案的側壁形成絕緣層的步驟。
[0018]本申請案發明的轉印模具的製造方法的特徵在於包括:於形成絕緣層之後，覆蓋地形成剝離層，或藉由熱處理來產生上述剝離層的步驟，上述剝離層用以使利用電鑄造製造的零件易於剝離。
[0019]本發明的轉印模具的特徵在於:藉由上述轉印模具的製造方法來製造。
[0020]本發明的轉印模具的製造方法，利用電鑄造而使用於零件製造中，該轉印模具的製造方法的特徵在於包括:對切削單元進行控制，將具有所期望的側壁角度的零件圖案直接形成於金屬基板的步驟；以及利用絕緣層來將除了已形成的零件圖案之外的部位、或除了已形成的零件圖案之外的部位與零件圖案的側壁予以包覆的步驟。
[0021]本發明的轉印光罩的製造方法的特徵在於:在上述轉印模具的製造方法中包括:接著將絕緣層予以包覆的步驟，覆蓋地形成剝離層，或藉由熱處理來產生上述剝離層，上述剝離層用以使利用電鑄造製造的零件易於剝離。 [0022]本發明的轉印模具的製造方法，在上述轉印模具的製造方法中，其特徵在於包括:接著將零件圖案直接形成於金屬基板的步驟，藉由熱處理來產生剝離層，該剝離層用以使利用電鑄造製造的零件易於剝離；以及於除了已形成的零件圖案之外的部位形成絕緣層的步驟。
[0023]本發明的轉印模具的特徵在於:藉由上述轉印模具的製造方法來製造。
[0024]本發明的零件的特徵在於:藉由上述轉印模具來製造。
[0025]發明的效果
[0026]根據本發明，可提供如下的轉印模具與利用該轉印模具製造的零件，上述轉印模具用以藉由電鑄造來形成零件，作業性佳且富有耐久性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0027]圖1是本發明的第I實施例的轉印模具的製造步驟圖。
[0028]圖2是本發明的第2實施例的轉印模具的製造步驟圖。
[0029]圖3是本發明的第3實施例的轉印模具的製造步驟圖。
[0030]圖4是本發明的第4實施例的轉印模具的製造步驟圖。
[0031]圖5是本發明的第5實施例的轉印模具的製造步驟圖。
[0032]圖6是本發明的第6實施例的轉印模具的製造步驟圖。 [0033]圖7是本發明的零件的製造步驟圖。
[0034]圖8是由已知的轉印模具所形成的零件構造圖。
【具體實施方式】
[0035]實施例
[0036]用圖示來對本發明的轉印模具的製造步驟進行說明。圖1是第I實施例的轉印模具的製造步驟。於圖1a中，隔著具有所期望的零件的反轉圖案的光罩(photo mask)40,自箭頭方向、對金屬基板10上所塗布的光致抗蝕劑30進行曝光。圖1b表示光致抗蝕劑圖案30，該光致抗蝕劑圖案30是經曝光的零件的反轉圖案顯影而形成的圖案。於圖1c中，將光致抗蝕劑圖案30作為罩幕(mask),藉由化學蝕刻(chemical etching)等而化學性地對加工條件進行控制，或藉由射束蝕刻(beam etching)等而物理性地對加工條件進行控制,進而以具有任意的側壁角度α的方式形成所期望的零件圖案。
[0037]接著，進行絕緣層處理，使圖案以外的部分電性絕緣，從而完成轉印模具，上述絕緣層處理是指:藉由熱處理來使光致抗蝕劑圖案30硬化，以形成絕緣層，或將光致抗蝕劑圖案30予以除去、且於已除去的部位形成SiO2等的絕緣層50。上述轉印模具為如下的構造，該構造是將所期望的零件的圖案刻印於金屬基板10，接著經由一體化而形成的構造，因此，轉印模具的圖案不會產生剝離，且富有耐久性。
[0038]圖2是本發明的第2實施例的轉印模具的製造步驟圖。圖2a、圖2b與圖la、圖1b相同，因此，將說明予以省略。於圖2c中，在加工之後進行絕緣層處理，從而完成轉印模具，上述絕緣層處理是指:將光致抗蝕劑圖案30予以除去、且於已除去的部位、與已形成的所期望的圖案的側壁形成SiO2等的絕緣層50。
[0039]圖3是本發明的第3實施例的轉印模具的製造步驟圖。圖3a與圖1c相同，因此，將說明予以省略。於圖3b中，為了使利用電鑄造製造的零件易於剝離，對圖3a的加工側的整個面進行剝離層處理，從而完成轉印模具，上述剝離層處理是指:形成可相對於厚度面而維持導電性的厚度為I A~1000 A的金屬氧化物(Ai0X、Ti0X等)、氮化物、或有機物(光致抗蝕劑)的剝離層60。對於上述轉印模具而言，由於模具與所製造的零件的接觸面全部被剝離層60覆蓋，因此，可更進一步使剝離作業性提高。
[0040]圖3c與圖2c相同，因此，將說明予以省略。於圖3d中，為了使利用電鑄造製造的零件易於剝離，對圖3c的加工側的整個面進行剝 離層處理，從而完成轉印模具，上述剝離層處理是指:藉由化學氣相沉積(Chemical Vapor Deposition, CVD)而化學性地或藉由派鍍法而物理性地，形成可相對於厚度面而維持導電性的厚度為I A~1000 A的任意的金屬氧化物(AlOx、TiOx等)、氮化物、或有機物(光致抗蝕劑)的剝離層60。對於上述轉印模具而言，與圖3b的情形同樣地，由於模具與所製造的零件的接觸面全部被剝離層覆蓋，因此，可更進一步使剝離作業性提高。
[0041]圖4是本發明的第4實施例的轉印模具的製造步驟圖。圖4a與圖1c相同，因此，將說明予以省略。於圖4b中，在圖4a的絕緣層處理結束之後，接著進行剝離層處理，從而完成轉印模具，上述剝離層處理是指:進行熱處理，藉此，使形成於金屬基板10的加工面的金屬的氧化層作為剝離層60。對於上述轉印模具而言，由於模具與所製造的零件的接觸面全部被剝離層60覆蓋，因此，可使作業性提高。
[0042]圖4c與圖2c相同，因此，將說明予以省略。於圖4d中，在圖4c的絕緣層處理結束之後，接著進行剝離層處理，從而完成轉印模具，上述剝離層處理是指:進行熱處理，藉此，使形成於金屬基板10的加工面的金屬的氧化層作為剝離層60。對於上述轉印模具而言，由於模具的金屬面被剝離層60覆蓋，因此，可使作業性提高。
[0043]圖5是本發明的第5實施例的轉印模具的製造步驟圖。於圖5a中，對利用電子束(electronic beam)或機械性切削工具的切削單元的加工條件進行控制，自箭頭方向、將具有任意的側壁角度α的零件的所期望的圖案直接形成於金屬基板10。於圖5b中進行絕緣層處理，從而完成轉印模具，上述絕緣層處理是指:於除了已形成的圖案之外的部位，形成與圖1c相同的SiO2等的絕緣層50。接著，亦可進行圖3b中的剝離層處理，從而完成轉印模具。
[0044]此外，於圖5c中，與圖2c同樣地，在加工之後進行絕緣層處理，從而完成轉印模具，上述絕緣層處理是指:將光致抗蝕劑圖案予以除去、且於已除去的部位、與已形成的所期望的圖案的側壁形成SiO2等的絕緣層50。接著，亦可進行圖3d中的剝離層處理，從而完成轉印模具。
[0045]圖6是本發明的第6實施例的轉印模具的製造步驟圖。於圖6a中，對利用電子束或機械性切削工具的切削單元的加工條件進行控制，自箭頭方向、將具有任意的側壁角度α的零件的所期望的圖案直接刻印且形成於金屬基板10。於圖6b中進行剝離層處理，該剝離層處理是指:進行與圖4b、圖4d相同的熱處理，使形成於金屬基板10的金屬的氧化膜作為剝離層60。於圖6c中，進行與圖5b相同的形成SiO2等的絕緣層50的絕緣層處理，從而完成轉印模具。
[0046]接著，對使用本發明的轉印模具的零件的製造方法進行說明。圖7是本發明的零件的製造步驟圖。於圖7a中，藉由電鑄而將所期望的金屬(Ag、Cu、Ni等)電鍍於例如圖6c中的轉印模具，而形成零件95。於圖7b中，與圖Sb的情形同樣地，將由電鑄所轉印形成的零件95經由接著劑85而移植至零件基板90，或者藉由生胚片(green sheet) 98來進行移植，且對生胚片98進行熱處理而使該生胚片98硬化。於利用生胚片98來進行移植的情形時，由於在硬化之前，該生胚片98已軟至可將零件95予以埋入的程度，因此，無需接著劑85。如此，藉由電鑄來形成具有任意的側壁角度α的形狀的零件95，將該零件95反覆地移植至基板97或生胚片98，而可用於各個用途。
[0047]金屬基板10亦可為SUS、N1、Cu等的金屬板。零件95的電鑄材料亦可為Ag、Cu、N1、Au、Sn、Pb、Fe、Cr、Pt、Pd以及這些金屬的合金。又，剝離層60為金屬氧化物(FeOx、NiOx、AlOx、TiOx、CrOx、CuOx、NbOx、VOx、及W0)、氮化物、以及有機光致抗蝕劑中的任一個，且膜厚為可使穿隧電流(tunnel current)流動的厚度(例如I A~100 A )即可。
[0048]如以上的說明所述，根據本發明，可利用作業性佳且富有耐久性的轉印以及利用該轉印模具製造的零件。
[0049]符號說明:
[0050]10:金屬基板
[0051]30:光致抗蝕劑
[0052]40:光罩
[0053]50:絕緣層
[0054]60:剝離層 [0055]80:零件
[0056]85:接著劑
[0057]90:零件基板
[0058]95:零件
[0059]98:生胚片
[0060]α:側壁的傾斜角
[0061]β:側壁的傾斜角
【權利要求】
1.一種轉印模具的製造方法，利用電鑄造而使用於零件製造中，上述轉印模具的製造方法的特徵在於包括: 於金屬基板上形成所期望的零件圖案的反轉圖案，且將上述反轉圖案作為罩幕來對上述金屬基板進行蝕刻，以形成具有所期望的側壁角度的零件圖案的步驟；以及 對上述反轉圖案進行熱處理，或將上述反轉圖案予以除去、且於已除去的部位形成絕緣層的步驟。
2.根據權利要求1所述的轉印模具的製造方法，其特徵在於包括: 將上述反轉圖案予以除去，於已除去的部位與已形成上述零件圖案的側壁形成絕緣層的步驟。
3.根據權利要求1或2所述的轉印模具的製造方法，其特徵在於包括: 於形成上述絕緣層之後，覆蓋地形成剝離層，或藉由熱處理來產生上述剝離層的步驟，上述剝離層用以使利用電鑄造製造的零件易於剝離。
4.一種轉印模具，其特徵在於: 藉由如權利要求1至3中任一所述的轉印模具的製造方法來製造。
5.一種轉印模具的製造方法，利用電鑄造而使用於零件製造中，上述轉印模具的製造方法的特徵在於包括: 對切削單元進行控制，將具有所期望的側壁角度的零件圖案直接形成於金屬基板的步驟；以及 利用絕緣層來將除了已形成的上述零件圖案之外的部位、或上述除了已形成的上述零件圖案之外的部位與上述零件圖案的側壁予以包覆的步驟。
6.根據權利要求5所述的轉印模具的製造方法，其特徵在於包括: 接著將上述絕緣層予以包覆的步驟，覆蓋地形成剝離層，或藉由熱處理來產生上述剝離層， 上述剝離層用以使利用電鑄造製造的零件易於剝離。
7.根據權利要求5所述的轉印模具的製造方法，其特徵在於包括: 接著將上述零件圖案直接形成於金屬基板的步驟，藉由熱處理來產生剝離層，上述剝離層用以使利用電鑄造製造的零件易於剝離；以及 於除了已形成的上述零件圖案之外的部位形成絕緣層的步驟。
8.—種轉印模具，其特徵在於: 藉由如權利要求5至7中任一所述的轉印模具的製造方法來製造。
9.一種零件，其特徵在於: 藉由如權利要求4或8所述的轉印模具來製造。
【文檔編號】B29C33/38GK104024485SQ201180074854
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2011年11月15日 優先權日:2011年11月15日
【發明者】佐野孝史, 寺田常徳 申請人:株式會社Ｌｅａｐ