(57)【要約】      （修正有）【課題】粒径を増加させることなく出力速度を増加させることができる、ネブライザのための開口板を製造する改良された方法を提供する。【解決手段】開口板の孔または細孔の寸法を有する垂直カラムのパターンに、フォトレジスト２１を付着する。このマスクパターンは、エアロゾル粒径を画定する開口をもたらし、１ｍｍ２当たり最大２５００個の孔を有する。さらにカラム２１の周りの空間に金属２２を電着し、いくつかの第１のカラム２１の領域を含む、はるかに大きい（幅および高さが大きい）カラムの第２のフォトレジストマスク２５を付着する。第２のめっき層の孔の直径は、所望の流量に従って選択される。【選択図】図６
2020096900.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性材料のマンドレル（２０）を設けるステップと、
マスクを前記マンドレル上にカラム（２１）のパターンで付着するステップと、
前記カラム周りの空間を電気めっき（２２）するステップと、
前記マスクを取り外して、前記マスクカラムがあった所にエアロゾル形成孔を有する、電気めっき材料のウェーハを設けるステップとを含み、
前記マスキングおよびめっきステップに続いて、ウェーハ厚さを増加させるための、マスキング（２５）およびめっき（２６）の少なくとも１つの後続のサイクルが行われ、
前記少なくとも１つの後続のサイクルにより、前記ウェーハを前記マンドレルから取り外すための基準、および／または開口板の動作の所望の振動数に対する基準、および／またはエアロゾル化駆動装置の物理的制約に対する基準に従って所望されるレベルまで、ウェーハ（３０）厚さ全体を増加させ、
マスク取外し後、前記少なくとも１つの後続のサイクルにより、少なくともいくつかが複数のエアロゾル形成開口（３）の上にある空間（３２）と、前記エアロゾル形成開口（３３）のいくつかを塞ぐめっき材料（３１）とを設け、
前記少なくとも１つの後続のサイクルが、前記開口板を通る所望の流量に従って実行される、エアロゾル形成開口板ウェーハ（３０）を製造する方法。
【請求項２】
前記カラム（２１）が５μｍ〜４０μｍ、好ましくは１５μｍ〜２５μｍの深さを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記カラム（２１）がマンドレルの平面において、１μｍ〜１０μｍ、好ましくは２μｍ〜６μｍの幅寸法を有する、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
めっき材料が前記カラム（２１）の上部と実質的に同じ高さになるまで前記電気めっきが継続される、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記めっき材料（２２）と前記マスク材料（２１）とが実質的に全く重ならない、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記少なくとも１つの後続のサイクルにより、ウェーハ厚さ全体を５０μｍ超、好ましくは５８μｍ超まで増加させる、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
後続のサイクルまたは後続の各サイクルにおける閉塞の程度が、前記開口板の所望の機械的特性のために選択される、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
エアロゾル形成孔（５１）が漏斗状に先細になるように、第１のマスキングおよびめっきが実行される、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
上にある空間（５５）が漏斗状に先細になるように、後続のマスキングおよびめっきが実行される、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
めっき金属がＮｉおよび／またはＰｄを含む、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記Ｎｉおよび／またはＰｄが、耐食性のために選択された濃度で表面に存在する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
Ｐｄの割合が８５％ｗ／ｗ〜９３％ｗ／ｗ、好ましくは約８９％であり、実質的に残部
がＮｉである、請求項１０または１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記めっき材料が、抗菌性のために選択された濃度でＡｇおよび／またはＣｕを表面に含む、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
前記ウェーハをさらに加工して、エアロゾル形成デバイスに嵌め込む準備のできた開口板（４０）を設けるさらなるステップを含む、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
前記ウェーハが非平面状の開口板（４０）に形成される、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記ウェーハが、所望のエアロゾル化噴射角度に従って選択された構成を有する形状に形成される、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記ウェーハが、作動するドーム状部分と、駆動装置に係合するフランジとを有する形状に形成される、請求項１５または１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記ウェーハが形成前に焼きなましされる、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
請求項１〜１８のいずれか一項に記載の方法で形成される、金属の本体を備えた開口板ウェーハ。
【請求項２０】
請求項１４〜１９のいずれか一項に記載の方法により形成される開口板。
【請求項２１】
請求項２０に記載の開口板と、前記板に係合して、エアロゾルを形成するための所望の振動数で前記板を振動させる駆動装置とを備えた、エアロゾル形成デバイス。
【請求項２２】
請求項２０に記載の開口板と、受動板の使用のための前記開口板の支持部と、前記開口板を通る液体の波動を生じさせて液滴を形成するように構成されたホーンとを備えた、エアロゾル形成デバイス。
【請求項２３】
エアロゾル形成貫通孔（３３）を有するフォトリソグラフィめっき金属の下部層（３１）と、空間（３２）を有するフォトリソグラフィめっき金属（３１）の少なくとも１つの上部層とを備え、前記空間が複数のエアロゾル形成貫通孔（３３）の上にあり、大孔当たりのエアロゾル形成孔のサイズおよび数が所望のエアロゾル流量に関連する、開口板ウェーハ（３０）。
【請求項２４】
前記上部層が前記下部層の前記孔（３３）のいくつかを塞ぐ、請求項２３に記載の開口板ウェーハ。
【請求項２５】
すべての層の金属が同一である、請求項２３または２４に記載の開口板ウェーハ。
【請求項２６】
前記めっき金属がＮｉおよび／またはＰｄを含む、請求項２３〜２５のいずれか一項に記載の開口板ウェーハ。
【請求項２７】
前記Ｎｉおよび／またはＰｄが、耐食性のために選択された濃度で表面に存在する、請求項２６に記載の開口板ウェーハ。
【請求項２８】
Ｐｄの割合が８５％ｗ／ｗ〜９３％ｗ／ｗ、好ましくは約８９％であり、実質的に残部がＮｉである、請求項２７に記載の開口板ウェーハ。
【請求項２９】
前記めっき金属が、抗菌性のために選択された濃度でＡｇおよび／またはＣｕを表面に含む、請求項２３〜２８のいずれか一項に記載の開口板ウェーハ。
【請求項３０】
請求項２３〜２９のいずれか一項に記載のウェーハを備えた開口板。
【請求項３１】
請求項３０に記載の開口板と、前記板に係合して、エアロゾルを形成するための所望の振動数で前記板を振動させる駆動装置とを備えた、エアロゾル形成デバイス。
【請求項３２】
請求項３０に記載の開口板と、受動開口板の使用のための開口板の支持部と、前記開口板を通る液体の波動を生じさせるように構成されたホーンとを備えた、エアロゾル形成デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エアロゾル（または「ネブライザ」）デバイスのための開口板の製造に関する。振動する開口板が、幅広いエアロゾルデバイスで使用されており、一般的に、圧電素子により振動される振動支持部により縁の周りで支持される。また、エアロゾルデバイスは、例えばホーンからの音響信号によって動作して、開口板を通して薬剤の流れを濾過する、受動開口板または静止開口板を有することができる。
【背景技術】
【０００２】
開口板は、液剤のエアロゾル送達のために使用されて、肺への薬物送達に適した、制御された液滴サイズを送達する。理想的なネブライザは、一定の正確な粒径と共に、標的領域にできるだけ効率的に薬剤を送達するように変更可能な出力速度を確保するものである。気管支および細気管支領域等の肺深部へのエアロゾルの送達には、一般的に２〜４μｍの小さい再現可能な粒径が必要である。一般に、１ｍｌ／分超の出力が必要とされる。
【０００３】
現在、開口板は、電気めっきおよびレーザ穿孔を含む様々な異なる手段により製造されている。電気めっきは、一般に、技術的および経済的観点から最も有利な製造方法である。米国特許第６，２３５，１７７号（Ａｅｒｏｇｅｎ）は、めっき浴（一般的に、パラジウムおよびニッケル）中の液化した金属がウェーハ上で液体の形態から固体の形態へ移行する電着プロセスにより、ウェーハ材料がマンドレル上に構築される、電気めっきに基づく手法について記載している。材料は、マンドレル上の導電性表面に転写され、非導電性のフォトレジスト領域には転写されない。領域は、非導電性フォトレジストによりマスキングされており、金属の堆積の必要がない。図１参照。めっきプロセスの終了後、マンドレル／ウェーハアセンブリが浴から取り出され、ウェーハがマンドレルから剥がされて、次に開口板に加工される。
【０００４】
しかしながら、この手法に関する問題は、孔サイズが、めっき時間と、これによるウェーハの厚さとに依存することである。プロセスは制御が困難であり得、完全に制御されない場合、図２に示すように一部の孔がほぼ閉じられるか閉鎖され、または図３に示すように大きくなりすぎ、孔のサイズに公差外の変動があり得る。また、単位面積当たりの孔の数に制限がある。さらに、この技術によれば、出力速度の増加は、通常、粒径の増加を必要とし、これは一般に望ましくないとされ得る。粒径を増加させることなく出力速度を増加させることがより望ましい。
【０００５】
孔サイズの精度と単位面積当たりの孔の数との組合せは、ネブライザの出力速度と、これによる粒径分布との重要な決定要因となり得る。
【０００６】
ＷＯ２０１１／１３９２３３（Ａｇｅｎｃｙ  ｆｏｒ  Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  ａｎｄ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ）は、ＳＵ８材料を用いてフォトマスキングにより製造されたマイクロシーブについて記載している。
【０００７】
米国特許第４８４４７７８号（Ｓｔｏｒｋ  Ｖｅｃｏ）は、媒体を分離するための膜、およびこのような膜を組み入れた分離デバイスの製造について記載している。製造方法は、２つのステップのフォトリソグラフィ手順を含む。
【０００８】
ＥＰ１１９９３８２（Ｃｉｔｉｚｅｎ  ｗａｔｃｈ  Ｃｏ．Ｌｔｄ．）は、第１の孔を通した露光があるために、複数のサイクルにおいて感光材料への露光があり、上部へ向かって先細になった、より深い孔を設ける、孔構造の製造方法について記載している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記問題に対処する、ネブライザのための開口板を製造する改良された方法を提供することに向けられる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明によれば、導電性材料のマンドレルを設けるステップと、マスクをマンドレル上にカラムのパターンで付着するステップと、カラム周りの空間を電気めっきするステップと、マスクを取り外して、マスクカラムがあった所にエアロゾル形成孔を有する、電気めっき材料のウェーハを設けるステップとを含み、前記マスキングおよびめっきステップに続いて、ウェーハ厚さを増加させるための、マスキングおよびめっきの少なくとも１つの後続のサイクルが行われ、少なくとも１つの後続のサイクルにより、ウェーハをマンドレルから取り外すための基準、および／または開口板の動作の所望の振動数に対する基準、および／またはエアロゾル化駆動装置の物理的制約に対する基準に従って所望されるレベルまで、ウェーハ厚さ全体を増加させ、少なくとも１つの後続のサイクルにより、少なくともいくつかが複数のエアロゾル形成開口の上にある複数の空間と、複数の前記エアロゾル形成開口のいくつかを塞ぐめっき材料とを設け、少なくとも１つの後続のサイクルが、開口板を通る所望の流量に従って実行される、エアロゾル形成開口板ウェーハを製造する方法が提供される。
【００１１】
一部の実施形態では、全サイクルのすべてのマスクを共に取り外すことができるが、他の実施形態では、１つのサイクルのマスクをマスキングおよびめっきの後続のサイクル前に取り外すことができ、その場合、後続のめっきが下方の孔のいくつかを少なくとも部分的に埋める可能性が高くなる。
【００１２】
一実施形態では、カラムが５μｍ〜４０μｍ、好ましくは１５μｍ〜２５μｍの深さを有する。一部の実施形態では、カラムがマンドレルの平面において、１μｍ〜１０μｍ、好ましくは２μｍ〜６μｍの幅寸法を有する。
【００１３】
一実施形態では、めっき材料がカラムの上部と実質的に同じ高さになるまで、電気めっきが継続される。
【００１４】
一実施形態では、めっき材料とマスク材料とが実質的に全く重ならない。一実施形態では、少なくとも１つの後続のサイクルにより、ウェーハ厚さ全体を５０μｍ超、好ましくは５８μｍ超まで増加させる。一実施形態では、後続のサイクルまたは後続の各サイクルにおける閉塞の程度が、開口板の所望の機械的特性のために選択される。
【００１５】
一実施形態では、エアロゾル形成孔が漏斗状に先細になるように、第１のマスキングおよびめっきが実行される。
【００１６】
一実施形態では、上にある空間が漏斗状に先細になるように、後続のマスキングおよびめっきが実行される。
【００１７】
一実施形態では、めっき金属がＮｉおよび／またはＰｄを含む。一実施形態では、Ｎｉおよび／またはＰｄが、耐食性のために選択された濃度で表面に存在する。一実施形態では、Ｐｄの割合が８５％ｗ／ｗ〜９３％ｗ／ｗ、好ましくは約８９％であり、実質的に残部がＮｉである。一実施形態では、めっき材料が、抗菌性のために選択された濃度でＡｇおよび／またはＣｕを表面に含む。
【００１８】
一実施形態では、方法が、ウェーハをさらに加工して、エアロゾル形成デバイスに嵌め込む準備のできた開口板を設けるさらなるステップを含む。一実施形態では、ウェーハが非平面状の開口板に形成される。一実施形態では、ウェーハが、所望のエアロゾル化噴射角度に従って選択された構成を有する形状に形成される。一実施形態では、ウェーハが、作動するドーム状部分と、駆動装置に係合するフランジとを有する形状に形成される。一実施形態では、ウェーハが形成前に焼きなましされる。
【００１９】
別の態様では、本発明は、いずれかの実施形態において上記で定義された方法で形成される、金属の本体を備えた開口板ウェーハを提供する。
【００２０】
さらなる態様において、本発明は、いずれかの実施形態において上記で定義された方法により形成される開口板を提供する。
【００２１】
別の態様では、本発明は、エアロゾル形成貫通孔を有するフォトリソグラフィめっき金属の下部層と、空間を有するフォトリソグラフィめっき金属の少なくとも１つの上部層とを備え、前記空間が複数のエアロゾル形成貫通孔の上にあり、大孔当たりのエアロゾル形成孔のサイズおよび数が所望のエアロゾル流量に関連する、開口板ウェーハを提供する。
【００２２】
一実施形態では、上部層が下部層の孔のいくつかを塞ぐ。
【００２３】
一実施形態では、すべての層の金属が同一である。
【００２４】
一実施形態では、めっき金属がＮｉおよび／またはＰｄを含む。一実施形態では、Ｎｉおよび／またはＰｄが、耐食性のために選択された濃度で表面に存在する。
【００２５】
一実施形態では、Ｐｄの割合が８５％ｗ／ｗ〜９３％ｗ／ｗ、好ましくは約８９％であり、実質的に残部がＮｉである。一実施形態では、めっき金属が、抗菌性のために選択された濃度でＡｇおよび／またはＣｕを表面に含む。
【００２６】
別の態様では、本発明は、いずれかの実施形態において上記で定義されたウェーハを備えた開口板を提供する。
【００２７】
別の態様では、本発明は、いずれかの実施形態において上記で定義された開口板と、板に係合して、エアロゾルを形成するための所望の振動数で板を振動させる駆動装置とを備えた、エアロゾル形成デバイスを提供する。
【００２８】
別の態様では、本発明は、いずれかの実施形態において上記で定義された開口板と、受動開口板の使用のための開口板の支持部と、開口板を通る液体の波動を生じさせるように構成されたホーンとを備えた、エアロゾル形成デバイスを提供する。
【００２９】
本発明は、添付図面を参照して、例としてのみ提示される、以下のいくつかの実施形態の説明からより明確に理解できるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】上記の先行技術プロセスの概略を説明する横断面図である。
【図２】上記の先行技術プロセスの概略を説明する横断面図である。
【図３】上記の先行技術プロセスの概略を説明する横断面図である。
【図４】図４（ａ）は、方法の第１の段階についてのマスキングおよびめっきステップを示す横断面図である。            図４（ｂ）は、方法の第１の段階についてのマスキングおよびめっきステップを示す横断面図である。
【図５】この段階についてのウェーハの部分平面図である。
【図６】図６（ａ）は、第２のマスキングおよびめっき段階を示す横断面図である。            図６（ｂ）は、第２のマスキングおよびめっき段階を示す横断面図である。
【図７】第２のマスキングおよびめっき段階を示す平面図である。
【図８】レジスト除去後の横断面図である。
【図９】最終の開口板形状を形成するための打ち抜き後のウェーハを示す図である。
【図１０】開口板の動作を示す、粒径対流量のプロット図である。
【図１１】図１１（ａ）は、孔が先細である第２の実施形態についての、図４（ａ）に相当する図である。            図１１（ｂ）は、孔が先細である第２の実施形態についての、図４（ｂ）に相当する図である。
【図１２】孔が先細である第２の実施形態についての、図５に相当する図である。
【図１３】図１３（ａ）は、第２の実施形態についての、図６（ａ）に相当する図である。            図１３（ｂ）は、第２の実施形態についての、図６（ｂ）に相当する図である。
【図１４】フォトレジストマスクの除去後の、１つの上部大孔の領域の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
図４（ａ）を参照すると、マンドレル２０には、製造される開口板の孔または細孔の寸法を有する垂直カラムのパターンに、フォトレジスト２１が付着される。カラムの高さは、好ましくは５μｍ〜４０μｍ、より好ましくは５μｍ〜３０μｍ、最も好ましくは１５μｍ〜２５μｍである。直径は、好ましくは１μｍ〜１０μｍ、最も好ましくは約２μｍ〜６μｍである。このマスクパターンにより、エアロゾル粒径を画定する開口をもたらす。先行技術と比較すると、開口は、単位面積当たりの数がはるかに大きく、２０倍の増加が可能であるため、１ｍｍ２当たり最大２５００個の孔を有する。
【００３２】
図４（ｂ）および図５を参照すると、カラム２１の周りの空間に金属２２が電着している。
【００３３】
図６（ａ）に示すように、いくつかの第１のカラム２１の領域を含む、はるかに大きい（幅および高さが大きい）カラムの第２のフォトレジストマスク２５がさらに付着される。第２のめっき層の孔の直径は、２０μｍ〜４００μｍ、より好ましくは４０μｍ〜１５０μｍである。より大きい流量を確保するためには、この直径が範囲の上限で作製され、より小さい流量を確保するためには、この直径が範囲の下限で作製されて、第１の層のより小さい開口の多くを閉じる。
【００３４】
図６（ｂ）および図７を参照すると、フォトレジスト２５の周りの空間がめっきされて、マンドレル２０にウェーハ本体２６を設ける。フォトレジスト２１、２５がレジスト除去装置により取り除かれ、洗い流されると、図８に示すように、めっき材料２２、２６は、大きい上部開口３２と小さい下部開口３３とを有する開口板素材またはマスク３０の形状になる。本実施形態では、すべてのレジスト２１、２５が共に除去されるが、マスキングおよびめっきの後続のサイクルの前にレジスト２１を除去してもよいことが想定される。この場合、後続のめっきが、エアロゾル形成開口のいくつかを少なくとも部分的に埋める可能性が高い。
【００３５】
図９に示すように、ウェーハ３０が円板に打ち抜かれ、ドーム状に形成されて、最終製品の開口板４０をもたらす。
【００３６】
この段階で、所望の噴射角度を呈するように、かつ／または駆動制御装置のために最適な固有振動数を設定するように、ドーム直径を選択することができる。ドーム形状は漏斗
効果をもたらし、ドーム状板の特定の形状は噴射特性に影響する。
【００３７】
代替実施形態では、開口板がドーム状ではなく、平面のままであり、受動板ネブライザ等のデバイスにおける使用に適している。このタイプのネブライザでは、ソノトロード（ｓｏｎｏｔｒｏｄｅ）またはホーンが、板の上の薬剤に接触して配置される。圧電素子により、トランスデューサホーンを高速移動させて、開口板に対して薬剤の波動を生じさせることにより、薬剤の流れが板を通って濾過されて、エアロゾルとして出口側へ流れるようにする。
【００３８】
本発明の開口板製造の利点の大部分は、振動デバイスまたは受動デバイスに適用可能である。
【００３９】
より詳細には、マンドレル２０が、標的孔寸法に等しいカラム高さおよび幅を有するフォトレジスト２１で被覆される。この被覆および後続の紫外線（ＵＶ）発生により、フォトレジストのカラム２１がマンドレル２０上に立ったままになるようにする。これらのカラムは、所要の直径を有し、剛性によって支持する高さを有する。カラムの直径が１０μｍ未満、好ましくは６μｍ未満にすぎないため、先行技術よりも多くのカラム、およびこれによる単位面積当たりの孔を得ることができる。先行技術の電気めっき手法よりも２０倍多い孔があり得ることが期待される。これにより、開口面積、およびこれによるネブライザ出力の割合を実質的に増加させる可能性が生じる。
【００４０】
次に、直立したカラム２１の形状の選択的に現像されたフォトレジストを有するマンドレル２０が、めっき浴に入れられ、次いで、金属を含む電着プロセスを通して、一般的に液体のパラジウムニッケル（ＰｄＮｉ）が表面に付与される。カラムの高さに到達したら、めっき作業が停止される。フォトレジストのカラムの高さにちょうど到達したときにめっきが停止されるので、オーバーめっきは許容されない。めっき溶液が、所望の開口板寸法および振動数等の動作パラメータに合わせて選択される。Ｐｄの割合は、約８５％〜９３％ｗ／ｗであってよく、一実施形態では約８９％ｗ／ｗであり、残部が実質的にすべてＮｉである。めっき構造は、好ましくは、例えば０．２μｍ〜２．０μｍの粒径を持つ、細かくランダムな等軸粒微細構造を有する。電着分野の当業者は、両方のめっき段階についてのめっき条件を状況に合わせてどのように選択すればよいかを理解するであろう。以下の文献：米国特許第４６２８１６５号、米国特許第６２３５１１７号、米国特許出願第２００７０２３５４７号、米国特許出願第２００１０１３５５４号、ＷＯ２００９／０４２１８７、およびＬｕ  Ｓ．Ｙ．，Ｌｉ  Ｊ．Ｆ．，Ｚｈｏｕ  Ｙ．Ｈ．，”Ｇｒａｉｎ
ｒｅｆｉｎｅｍｅｎｔ  ｉｎ  ｔｈｅ  ｓｏｌｉｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｕｎｄｅｒｃｏｏｌｅｄ  Ｎｉ−Ｐｄ  ａｌｌｏｙｓ”．Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｇｒｏｗｔｈ  ３０９（２００７）１０３−１１１、Ｓｅｐｔ  １４  ２００７の内容全体が参照により組み込まれる。一般に、パラジウムおよびニッケルを含む大部分の電気めっき溶液が有効であり、或いはニッケルのみ、または実際にはリンおよびニッケル（１４：８６）または白金も有効である。耐食性を与えるために、非パラジウムウェーハに、ＰｄＮｉにおいて表面でめっき（０．５〜５．０μｍ厚、好ましくは１．０〜３．０μｍ厚）することができる。これはまた、小さい開口が望ましい場合には、孔サイズを小さくする。
【００４１】
めっき浴から取り出されるとき、ウェーハ厚さは、カラムの高さに応じて、一般的に５〜４０μｍである。この時点でウェーハを剥がすと、先行技術の標準の６０μｍ厚と比較して非常に薄いウェーハとなる。この厚さのウェーハは剛性がなく、加工が非常に困難で、人工呼吸器に組み込まれることもある既存の電子制御駆動装置が使用可能になるような最新技術に相当する固有振動数を達成するために、ネブライザコアの機械製作を複雑に、費用をかけて変更する必要がある。異なる駆動制御装置の使用は、関連する費用のために
、市場で受け入れられるには大きな経済的障壁となる。
【００４２】
この問題は、めっきされたマンドレルを第２のフォトレジスト堆積プロセスに加えることによって克服される。一実施形態では、フォトレジスト厚さが、ウェーハ厚さ全体を約６０μｍ（先行技術のウェーハ厚さと同様）にするのに必要とされるものに等しい深さに配置される。第２のマスク高さは、好ましくは、多くの適用について４０〜５０μｍである。次いで、より大きいカラムがめっきされた表面に立つことができるように、フォトレジストが現像される。カラムは、一般的に、４０〜１００μｍの直径を有するが、これより大きくても小さくてもよい。第２のめっきから追加の高さがあることによって、マンドレルからの取外しを助けるが、重要なのは、これによって、先行技術の開口板厚さに相当する特定の厚さも達成して、最終製品の開口板４０を市販されている既存の制御装置により電気的に駆動できるようにすることである。これにより、エアロゾルを発生させるための正しい振動を達成するように適合する固有振動数が生じる。一般に、第２のめっき段階は、剛性、可撓性、および曲げ強さについて、ネブライザへの適用により適した厚さをもたらす。別の態様は、第２のめっきがより小さい孔のいくつかを塞ぐことによって、流量の制御が向上することである。したがって、第２のマスキングおよびめっき段階を使用して、所望の流量に従って最終製品の開口板を「調整」することができる。また、開口板を小バッチ間で迅速に変化させることができるため、幅広く異なって調整された板が可能になる。
【００４３】
その後、エッチングまたはレーザ切断等の後続のプロセスのいずれかの助けなしで、ウェーハが基板から慎重に剥がされる。このように剥離が容易であることは、ただでさえ脆弱なウェーハにさらなる機械的応力を加えることがないという利点を有する。次いで、ウェーハは、計測検査前に、フォトレジスト除去装置内で洗浄され洗い流される。
【００４４】
開口板素材またはマスク３０において、孔３３は第１のめっき層に等しい深さを有し、最終ウェーハ厚さは、両方のめっき層の合計に等しくなる。図８および図９参照。その後、焼きなまし、打ち抜き、およびドーム形成の準備ができて、図９に示す振動板４０を形成する。
【００４５】
ある適用についての膜特性を向上させるためにさらなるステップがあってもよい。例えば、膜は、銅、銀、パラジウム、白金、および／またはＰｄＮｉ合金等の耐食材料でオーバーめっきされた電鋳Ｎｉ基板材料からなるものであってよい。銅および銀が抗菌性を有しており、有利である。
【００４６】
放出される液滴のサイズを画定する複数のエアロゾル形成貫通孔を持つ電鋳金属の第１の層と、エアロゾル形成孔の上方により大きい直径の孔または空間を持ち、めっき材料が第１の層の孔のいくつかを塞ぐ、同様の、または同様でない電鋳材料の第２の上部層とを有する開口板を、本発明が提供することが理解されよう。
【００４７】
種々の実施形態において、第２の層が、液滴サイズを形成する第１の層の所定数の孔が露光されるように選択された直径を持ついくつかの孔または空間を有し、これにより、有効な孔の数を決定して、時間単位当たりのエアロゾル化される液体量を画定する。
【００４８】
両方の層の孔のサイズおよび数を独立して変化させて、先行技術のめっき画定技術では不可能な、所望の範囲の液滴サイズおよび流量分布を達成することができる。
【００４９】
本発明が、先行技術と比較して、単位面積当たりの孔の数がはるかに大きくなる可能性をもたらすことも理解されよう。例えば、２０倍の増加が可能であるため、１ｍｍ２当たり最大２５００個の孔を有する。
【００５０】
また、種々の実施形態において、第２の層は、第１の層のエアロゾル形成孔のいくつかを少なくとも完全にまたは部分的に埋めるため、両方の層の機械的固定を形成して、耐用期間の要件の達成を助ける。
【００５１】
以下は、直径５ｍｍの開口板（ＡＰ）についての異なる孔構成の例の表である。
【００５２】
【表１】
2020096900.tif 000003
【００５３】
本発明の有利な態様として、以下が挙げられる。
（ｉ）単位面積当たりの孔の数を大きくすることができる、
（ｉｉ）より小さく、直径方向により正確な孔サイズが可能である、
（ｉｉｉ）市販されている既存のウェーハと同様の厚さであり、既存の制御装置の正確な振動数に適合してエアロゾル発生器を作動させるために、ネブライザを再設計するという面倒な必要を軽減する、
（ｉｖ）２つのめっき層またはめっきステップしか必要でない、
（ｖ）ウェーハをマンドレル基板から慎重に剥がすことが依然として容易である、
（ｖｉ）既存の電子制御装置を使用して、固有振動数が適合するときに開口板を駆動することができ、同様の開口板厚さが達成された、
（ｖｉｉ）より小さく、より制御可能な粒径（２〜４μｍ）を得ることができる、
（ｖｉｉｉ）より大きい流量（０．５〜２．５ｍｌ／分、より一般的には０．７５〜１．５ｍｌ／分）を達成することができる、
（ｉｘ）記載した先行技術と比較して、互いにより独立した流量および粒径を達成することができる（一般的に、先行技術では、流量の増加が、通常、粒径の増加を必要とし、また逆も同様である）。これらの利点を図１０のプロット図に示す。
【００５４】
図１１〜１４を参照すると、第２の実施形態において、加工は前記実施形態とほぼ同一である。しかしながら、この場合、フォトレジストカラムの組の両方が先細であり、これによる孔が先細になって、エアロゾル流体の流れを向上させる。マンドレル５０、第１のマスクカラム５１、および第１のマスクカラム５１間のめっき５２がある。第２のマスクは先細のカラム５５を備え、カラム５５間の空間が金属５６でめっきされる。マスクの張出しの下に十分なめっきが確実にあるようにするために、より細心の注意がめっきステップに必要である。図１４は、この場合、フォトレジストの除去後の平面図である。ＰｄＮｉ本体５６／５２のそれぞれの上部大穴６５に対していくつかの小孔６１があることが見て取れる。上部孔６５は、小孔６１まで漏斗の効果を有し、それ自体、漏斗状になっている。
【００５５】
本発明は、説明した実施形態に限定されるものではなく、構成および詳細を変更することができる。例えば、ウェーハをマンドレルから取り外すことができる場合に、第１の段階で達成される必要なウェーハ深さのため、または使用可能な改良されたウェーハ取外し技術のため、マスキングおよびめっきの第２のサイクルが必要でなくてもよいことが想定される。加えて、第３の層を付着して、開口板にさらなる機械的剛性を与えてもよい。また、前記実施形態においては、層が同一の金属からなる。しかしながら、層が異なっていてもよく、実際には、それぞれの孔形成層内の金属が、異なる金属のサブ層を含んでいて
もよいことが想定される。例えば、より高い耐食性および／またはある親水性もしくは疎水性のために、一方または両方の表面の組成が異なっていてもよい。また、上部の１〜５μｍまたは１〜３μｍの表面層について、さらなるめっきステップがあってもよい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【手続補正書】
【提出日】令和2年2月17日(2020.2.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エアロゾル形成開口（３３、６１）を有するフォトリソグラフィめっき金属（２２、５２）の下部層と、空間（３２、６５）を有するめっき金属（２６、５６）の少なくとも１つの上部層とを備えるネブライザ開口板（３０）であって、
前記空間（３２、６５）が複数の前記エアロゾル形成開口（３３、６１）の上方にあり、前記上部層が前記下部層の前記開口（３３、６１）のいくつかを塞ぎ、且つ前記上部層が前記下部層の前記開口（３３、６１）のいくつかを完全に又は部分的に埋めることにより、前記上部層及び下部層の機械的固定を形成し、
前記開口（３３、６１）が１μｍ〜１０μｍの直径を有し、且つ前記空間（３２、６５）が２０μｍ〜４００μｍの直径を有し、
前記ネブライザ開口板（３０）が、４５μｍ〜９０μｍの厚さを有し、且つ前記上部層に相当する部分と前記下部層に相当する部分が同一材料で構成され、前記ネブライザ開口板（３０）が、作動するドーム状部分と駆動装置に係合するフランジ部分とを有する非平面状であり、
前記エアロゾル形成開口（６１）は漏斗状に先細形状になっており、また前記空間（６５）は漏斗状に先細形状になっている、ネブライザ開口板。
【請求項２】
請求項１に記載のネブライザ開口板において、前記開口（３３）が、２μｍ〜６μｍの幅寸法を有する、ネブライザ開口板。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のネブライザ開口板において、前記めっき金属がＮｉおよび／またはＰｄを含む、ネブライザ開口板。
【請求項４】
請求項３に記載のネブライザ開口板において、前記Ｎｉおよび／またはＰｄが、耐食性のために選択された濃度で表面に存在する、ネブライザ開口板。
【請求項５】
請求項３又は４に記載のネブライザ開口板において、Ｐｄの割合が８５％ｗ／ｗ〜９３％ｗ／ｗであり、実質的に残部がＮｉである、ネブライザ開口板。
【請求項６】
請求項５に記載のネブライザ開口板において、Ｐｄの割合が８９％ｗ／ｗである、ネブライザ開口板。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れかに記載のネブライザ開口板において、前記めっき金属が、Ａｇおよび／またはＣｕを表面に含む、ネブライザ開口板。
【請求項８】
請求項７に記載のネブライザ開口板において、前記Ａｇおよび／またはＣｕの濃度は抗菌性のために選択された濃度である、ネブライザ開口板。
【請求項９】
請求項１乃至８の何れかに記載の開口板と、前記開口板に係合して、エアロゾルを形成するための所望の振動数で前記板を振動させる駆動装置とを備えた、エアロゾル形成デバイス。
【請求項１０】
請求項１乃至８の何れかに記載の開口板と、受動開口板の使用のための開口板の支持部と、前記開口板を通る液体の波動を生じさせるように構成されたホーンとを備えた、エアロゾル形成デバイス。
【外国語明細書】
2020096900000001.pdf