(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の凹部を有する電鋳部と、
前記電鋳部と異なる組成を有する少なくとも１つ以上の金属層と、
を備え、
前記金属層は、
互いに組成が異なる第１の金属層と第２の金属層とからなり、
前記第１の金属層は、第２の凹部を有し、かつ前記第１の凹部の底面及び側面と、前記電鋳部の前記第１の凹部を有する面と、に形成され、
前記第２の金属層は、前記第２の凹部に埋めこまれ、
前記第１の金属層及び前記第２の金属層の外部に露出する面が、同じ平坦面を形成することを特徴とする電鋳体。
【請求項２】
前記第1の金属層と前記第２の金属層とは、何れか一方が金からなり他方がロジウムからなることを特徴とする請求項１に記載の電鋳体。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の電鋳体からなることを特徴とする時計部品。
【請求項４】
基板の導電性を有する表面に、パターンめっきにより第１の金属層を形成する工程と、
前記表面に電鋳型を形成する工程と、
前記電鋳型の内部の前記表面及び前記第１の金属層の上面に、前記第１の金属層と異なる組成を有する第２の金属層を形成する工程と、
前記第２の金属層の上面に、前記第１の金属層及び前記第２の金属層と異なる組成を有する電鋳部を形成する工程と、
前記基板及び前記電鋳型を除去する工程と、
を備えることを特徴とする電鋳体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気めっき法による電鋳体とその製造方法に係り、表面部に異種の金属部を有する電鋳体、その製造方法、及び時計部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
電鋳法によれば、精密に加工された電鋳型と呼ばれる部材を用いることにより、非常に高い転写性を有する部材を製造することが出来る。特に近年、シリコンプロセスにより感光性材料を用いて電鋳型形状に加工するＬＩＧＡ（Lithographie Galvanofomung Abformung）法によって電鋳型を製造し、合わせて微小な形状を有する部品や金型を製造することが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。このような電鋳型では、微小な部品を高い精度を有する電鋳体を製造することが出来ることから、複雑形状を有する機械式腕時計ムーブ部品等微小な部品への応用がなされている。
【０００３】
近年、機械式腕時計では、装飾性を高めるため時計ケースや文字板等の所謂外装部品だけでなく、ケース内部が見えるように裏蓋や文字板等を透明あるいは開口部を設ける等を行い、内部すなわちムーブメントが外部から見える構造をとるようになっている。
【０００４】
このため、ムーブメントを構成する歯車、受け部品や自動巻き式腕時計に具備されている回転錘等に装飾性を持たせることが望まれている。
【０００５】
同様な観点から、機械式腕時計だけでなく微細部品や精密部品においても装飾性や部品の認識性、視認性を高めるといったことが広く望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−１５１２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みて成されたものであり、ＬＩＧＡ法により作製される電鋳部の少なくとも一表面の一部または全体に電鋳体を構成する金属材料とは異なる金属材料からなる金属層により文字、絵模様等任意のデザイン性、装飾性、視認性を有するパターンが形成され、さらに、この金属層と電鋳部の一表面に段差がない電鋳体とその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
【０００９】
本発明に係る電鋳体は、第１の凹部を有する電鋳部と、前記第１の凹部に形成され、前記電鋳部と異なる組成を有する少なくとも１つ以上の金属層と、を備えることを特徴とする。また、前記金属層は、前記第１の凹部の底面を覆うことを特徴とする。
【００１０】
この電鋳体は、この電鋳体を構成する電鋳部を構成する金属とは異なる金属からなる金属層が埋め込まれているので、電鋳体の表面に現れているこの金属層のパターンにより文字、絵模様等デザイン性、装飾性、視認性等を有するものとなる。
【００１１】
また、本発明に係る電鋳体は、この電鋳体を構成する電鋳部を構成する金属とは異なる種類の金属からなる金属層がこの電鋳部にこの金属層の一表面を除き埋没され、この金属層の一表面とこの電鋳部の前記一表面との間に段差がなく平坦な状態を有していることを特徴とする。
【００１２】
また、前記金属層の前記第１の凹部と接する面と反対の面は、前記電鋳部の前記第１の凹部を有する面と同一平面に形成されることを特徴とする。すなわち、この電鋳体は、この電鋳体を構成する電鋳部の金属とは異なる金属からなる金属層が埋め込まれ、この金属層の表面がこの電鋳部の一表面と同じ表面上に現れ、且つ、表面に現れているこの金属層の一表面とこの電鋳部の一表面が段差なく平坦な状態で一表面を共有するようになっている。そのため、電鋳部の表面に現れているこの金属層のパターンにより文字、絵模様等デザイン性、装飾性、視認性等を有することに加え、滑らかな表面を有するものとなる。
【００１３】
また、この発明に係る電鋳体は、互いに組成が異なる第１の金属層と第２の金属層とからなり、前記第１の金属層は、第２の凹部を有し、かつ前記第１の凹部の底面及び側面と、前記電鋳部の前記第１の凹部を有する面と、に形成され、前記第２の金属層は、前記第２の凹部に形成され、前記第１の金属層の表面、及び第２の金属層の前記第２の凹部と接する面と反対の面が、同一平面を形成されることを特徴とする。
【００１４】
この電鋳体は、この電鋳体を構成する電鋳部の少なくとも一表面に、この電鋳部を構成する金属とは異なる少なくとも二種類以上の金属層が埋め込まれ、これらの金属層の一表面が電鋳部表面に現れているので、これらの金属層のパターンにより文字、絵模様等デザイン性、装飾性、視認性等を有することに加え、滑らかな表面を有するものとなる。
【００１５】
また、この発明に係る電鋳体の製造方法は、すくなくとも一表面に導電性を有する基板にパターンめっきにより金属層を形成する工程と、この一表面に電鋳用の型を形成する工程と、前記パターンめっきにより形成された金属層とは異なる金属からなる電鋳部を形成する工程を備えたことを特徴とする。
【００１６】
この電鋳体の製造方法は、フォトレジストを用いたフォトリソグラフィー等による精密なめっきレジスト層形成とめっき法からなるアディティブ法による薄膜微細パターン形成技術による金属層からなる文字、絵柄模様等のパターン形成を行い、次に所望とする電鋳体形状を与える電鋳型を厚膜フォトレジストにより形成し、さらに前記金属膜パターン上とこの電鋳型内に電鋳を行うことにより、一表面に金属膜パターンを有し、且つこの金属膜パターンの一表面が電鋳部の前記一表面と段差がない状態である電鋳体を提供することが出来る。
【００１７】
また、この発明に係る電鋳体の製造方法は、基板の導電性を有する表面に、パターンめっきにより金属層を形成する工程と、前記表面に電鋳型を形成する工程と、前記電鋳型の内部の前記表面及び前記金属層の上面に、前記金属層と異なる組成を有する電鋳部を形成する工程と、前記基板及び前記電鋳型を除去する工程と、を備えることを特徴とする。
【００１８】
また、この発明に係る電鋳体の製造方法は、基板の導電性を有する表面に、パターンめっきにより第１の金属層を形成する工程と、前記表面に電鋳型を形成する工程と、前記電鋳型の内部の前記表面及び前記第１の金属層の上面に、前記第１の金属層と異なる組成を有する第２の金属層を形成する工程と、前記第２の金属層の上面に、前記第１の金属層及び前記第２の金属層と異なる組成を有する電鋳部を形成する工程と、前記基板及び前記電鋳型を除去する工程と、を備えることを特徴とする。
【００１９】
この電鋳体の製造方法は、フォトレジストを用いたフォトリソグラフィー等による精密なめっきレジスト層形成とめっき法からなるアディティブ法による薄膜微細パターン形成技術による第１の金属層からなる文字、絵柄模様等のパターン形成を行い、次に所望とする電鋳体形状を与える電鋳型を厚膜フォトレジストにより形成し、さらに前記金属膜パターン上とこの電鋳型内に前記第１の金属層とは異なる第２の金属層を形成した後、電鋳型内に上記二つの層とは異なる金属からなる電鋳を行うことにより、少なくとも一表面の一部または全部に、電鋳部である金属とは異なる少なくとも二種類の金属層が埋没され、これら金属層の一表面が、前記電鋳体一表面と同一面に段差なく平坦な状態で形成され、前記金属層のうち少なくとも一種類の金属層が電鋳部である金属と他の金属層との間に形成されている部分を有することを特徴とする電鋳体を提供することが出来る。
【００２０】
また、この電鋳体の製造方法は、電鋳後にパターンめっき等による文字、模様等を形成することなく電鋳体にこれらを形成することができるうえ、電鋳体とこれらのパターンめっきに段差をつけることがない構造が可能となる。
【００２１】
また、ニッケルのように表面に不導体や酸化膜のような、めっき性を悪くするような表面となる電鋳金属に対して電鋳後にパターンめっきを行う場合、密着不良やパターン不良を生じやすくなるが、本発明では、電鋳前にパターンめっきを行うため、密着不良やパターン不良を押さえることが出来る。
【００２２】
さらに、電鋳後フォトリソグラフィーによるパターンめっきする方法では、電鋳後の基板表面に電鋳や研磨時に電鋳型を含めた表面に欠陥が発生すると、その後の工程に著しく悪影響を及ぼすが、本発明によれば、金属層パターン形成を清浄かつ平坦な基板上で行うため、非常に安定して電鋳体を提供することができる。
【発明の効果】
【００２３】
この発明によれば、少なくとも一表面に装飾性、視認性等視覚的に優れたパターンを有する金属層が形成され、微細性、精度に優れた電鋳体を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る電鋳体を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る電鋳体の製造方法を示す説明図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る電鋳体の製造方法を示す説明図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る電鋳体を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る電鋳体の製造方法を示す説明図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る電鋳体の製造方法を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明に係る第１の実施形態について、図１から図３を参照して説明する。図１（ａ）は本発明の第１の実施形態の電鋳体である電鋳歯車の一表面を示す図である。また、図１（ｂ）は図１（ａ）におけるＡ−Ａ’における断面を示す図である。
【００２６】
本実施形態に係る電鋳体である電鋳歯車１０１は、図１に示すように、軸穴１０２と歯車の軽量化を図るために設けた歯車開口部１０３を有する。また、電鋳歯車１０１の一表面を構成する部分のうち、歯先表面部１０４、開口部縁部１０５および文字パターン部１０６が、電鋳部１０８を構成する金属であるニッケルで形成されている。また、電鋳部１０８は表面に凹部を有している。また、残りの部分の第１の金属層１０７は、金で形成されており、電鋳部１０８と異なる組成を有している。また、これらは同平一面上に形成されている。なお、電鋳部１０８及び金属層１０７は、異なる組成を有すればよく、例えば金、ニッケル、鉄や、またはこれらの合金を用いることができる。さらに、金属層は、装飾性を向上させるために例えば、ロジウムやルテニウムを用いてもよい。
【００２７】
次に、本実施形態に係る電鋳体を製造する方法について説明する。
【００２８】
この電鋳体の製造方法は、図２に示した少なくとも一表面に導電性を有する基板に任意のパターンを有する金属層を形成する工程を備える。また、図３に示した電鋳型を形成する工程と、この電鋳型内に電鋳部を形成し、電鋳体を基板および型から分離し独立した電鋳体とする工程と、を備えている。
【００２９】
金属層を形成する工程では、まず、図２（ａ）に示すように、単結晶シリコンウエハからなる基板１０９上に基板１０９側からクロム、銅の２層（図示しない）からなる導電層１１０を形成する。図２（ｂ）に示すように、この基板１０９の導電層１１０表面にポジ型フォトレジストを塗布し、露光、現像を順次行うことにより、文字、絵模様等所望とする開口パターンを有する厚み０．７μｍの第１のレジスト層１１１を形成する。なお、導電層１１０は、クロム、または銅の単層でもよい。また、第１のレジスト層１１１は、ネガ型フォトレジストを用いてもよい。
【００３０】
次に、図２（ｃ）に示すように、電気めっき法により０．５μｍの厚みの金めっきを第１のレジスト層１１１の開口部に施すことにより第１の金属層１１２を形成する。次いで図２（ｄ）に示すように、第１のレジスト層１１１をアルカリ性水溶液やアセトンのような有機溶剤等の剥離剤で剥離除去する。なお、第１のレジスト層１１１及び金属層１１２の厚さは、上記に記載した厚さに限定されるものではなく、金属層１１２が第１のレジスト層１１１より厚くなければよい。
【００３１】
図３（ａ）の電鋳型を形成する工程では、化学増幅型エポキシ系厚膜フォトレジストを塗布し、露光、加熱による硬化促進後、現像を行うことにより電鋳型１１３を形成する。この電鋳型１１３の厚さは、機械式腕時計用歯車では、１００μｍから１ｍｍ程度となる。
【００３２】
次に、図３（ｂ）に示すように電鋳型１１３の開口部にニッケル電鋳を行い、電鋳型の内部の基板１０９表面及び金属層１１２の上面に、電鋳部１１４を形成する。また、必要に応じて研磨等により電鋳部１１４の厚さや表面状態の調整を行う。最後に、図３（ｃ）に示すように、基板１０９、導電層１１０および電鋳型１１３を除去することにより電鋳体１１５を得る。
【００３３】
このようにして作製された電鋳体１１５は、基板１０９に接していた面は、段差なく且つ滑らかな状態で埋め込まれた例えば金からなる文様が埋め込まれた面を有することとなり、装飾性や視認性優れたものとなる。
【００３４】
図２および図３では、第１の金属層１１２は、電鋳型１１３開口部の内部にのみ形成されているが、内部だけに規定されるものではなく、第１の金属層１１２と電鋳型１１３が重なる部分があってもなんら本実施形態を限定するものではない。
【００３５】
また、本実施形態では第１の金属層１１２で金めっき層、また、電鋳部１０８ではニッケル電鋳を用いたが、これらは限定されるものではなく、めっきとして可能な材料であればいずれも自由に選択できるものである。
【００３６】
本発明に係る第２の実施形態について図４から図６を参照して説明する。図４（ａ）は本発明の第２の実施形態の電鋳体である電鋳歯車の一表面を示す図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）におけるＢ−Ｂ’における断面を示す図である。
本実施形態に係る電鋳体である電鋳歯車２０１は、図４に示すように、軸穴２０２と歯車の軽量化を図るために設けた歯車開口部２０３を有する。また、電鋳体である電鋳歯車２０１の一表面を構成する部分のうち歯先表面部２０４、開口部縁部２０５の表面部および文字パターン部２０６の表面部が第２の金属層２１４である白色ロジウムめっきで覆われている。また、この一表面の残りの部分が第１の金属層２０７である金めっきにより覆われているニッケル電鋳部２０８からなる。図に示すように、これらの面は同一平面上にあり平坦な状態にある構造を有している。なお、電鋳部２０８、第１の金属層２０７、及び第２の金属層２１４は、異なる組成を有すればよく、例えば金、ニッケル、鉄や、またはこれらの合金を用いることができる。さらに、各金属層は、装飾性を向上させるために例えば、ロジウムやルテニウムを用いることができる。
【００３７】
この電鋳体の製造方法は、図５に示したように少なくとも一表面に導電性を有する基板に任意のパターンを有する第１の金属層２１２を形成する工程と、図６に示した電鋳型２１３を形成する工程と、この電鋳型２１３内に第２の金属層２１４を形成する工程と、さらにこの電鋳型２１３に電鋳体を形成し、電鋳体を基板および型から分離し独立した電鋳体とする工程と、から構成されている。
【００３８】
任意のパターンを有する第１の金属層を形成する工程では、まず、図５（ａ）に示すように単結晶シリコンウエハからなる基板２０９上に基板２０９側からクロム、銅からなる導電層２１０を形成する。さらに、図５（ｂ）に示すように、この基板２０９の導電層２１０表面にポジ型フォトレジストを塗布し、露光、現像を順次行うことにより、文字、絵模様等所望とする開口パターンを有する厚み０．７μｍの第１のレジスト層２１１を形成する。なお、導電層１１０は、クロム、または銅の単層でもよい。また、第１のレジスト層１１１は、ネガ型フォトレジストを用いてもよい。
【００３９】
次に、図５（ｃ）に示すように、電気めっき法により０．５μｍの厚みの金めっきを第１のレジスト層２１１の開口部に施すことにより第１の金属層２１２を形成する。次いで図５（ｄ）に示すように、第１のレジスト層２１１をアルカリ性水溶液やアセトンのような有機溶剤等の剥離剤で剥離除去する。
【００４０】
図６（ａ）の電鋳型を形成する工程では、化学増幅型エポキシ系厚膜フォトレジストを塗布し、露光、加熱による硬化促進後、現像を行うことにより電鋳型２１３を形成する。この電鋳型２１３の厚さは、機械式腕時計用歯車では、１００μｍから１ｍｍ程度となる。
【００４１】
図６（ｂ）の第２の金属層を形成する工程では、電鋳型２１３の開口部に電気めっき法により白色ロジウムめっきを０．１μｍ形成することにより第２の金属層２１４を形成する。なお、第１のレジスト層１１１及び金属層１１２の厚さは、上記に記載した厚さに限定されるものではなく、金属層１１２が第１のレジスト層１１１より厚くなければよい。
【００４２】
次に図６（ｃ）、図６（ｄ）に示す電鋳体を形成し、電鋳体を分離する工程では、電鋳型２１３の開口部に配置された第２の金属層の上面に、ニッケル電鋳を行うことにより電鋳部２１５を形成し、必要に応じて研磨等により電鋳部２１５の厚さや表面状態の調整を行い、最後に基板２０９、導電層２１０および電鋳型１１３を除去することにより電鋳体２１６を得る。
【００４３】
このように作製された電鋳体２１６は、基板２０９側に接していた側は、段差なく且つ滑らかな状態で埋め込まれた金からなる文様が埋め込まれた面を有することとなり、さらに金以外の表面が白色を有するロジウムであることから、非常に高い装飾性優れたものとなる。
【００４４】
図５および図６では、第１の金属層２１２は、電鋳型２１３開口部の内部にのみ形成されているが、内部だけに規定されるものではなく、第１の金属層２１２と電鋳型２１３が重なる部分があってもなんら本実施形態を限定するものではない。
【００４５】
また、本実施形態では第１の金属層２１２で金めっき層、第２の金属層２１４では白色ロジウム層、また、電鋳部２０８ではニッケル電鋳を用いたが、これらは限定されるものではなく、めっきとして可能な材料であればいずれも自由に選択できるものである。
【００４６】
なお、本発明の電鋳体は、回転錘、歯車、がんぎ車、アンクル、てんわなどの時計部品を形成することが可能である。また、時計部品に限らず、微細部品や精密部品を形成することができる。
【符号の説明】
【００４７】
１０１、２０１                    電鋳歯車
１０２、２０２                    軸穴
１０３、２０３                    歯車開口部
１０４、２０４                    歯先表面部
１０５、２０５                    開口部縁部
１０６、２０６                    文字パターン部
１０７、２０７、１１２、２１２    第１の金属層
１０８、２０８                    電鋳部
１０９、２０９                    基板
１１０、２１０                    導電層
１１１、２１１                    第１のレジスト層
１１３、２１３                    電鋳型
１１４、２１５                    電鋳部
１１５、２１６                    電鋳体
２１４                            第２の金属層
【図１】
0005620083.tif 000002
【図２】
0005620083.tif 000003
【図３】
0005620083.tif 000004
【図４】
0005620083.tif 000005
【図５】
0005620083.tif 000006
【図６】
0005620083.tif 000007