(57)【要約】【課題】超音波成形型を超音波振動させて微細貫通孔を形成する途中で、基材シートとバックシートとが互いにずれる不具合を防止することが可能な微細貫通孔成形装置を提供する。【解決手段】微細貫通孔成形装置１０は、受台１１と、基材シート２０を支持するバックシート１２と、基材シート２０の一部とバックシート１２とを仮止めする仮止め機構８０と、下方部に超音波振動する多数の突状部３１を有する超音波成形型３０とを備えている。仮止め機構８０の仮止め用突起８２を超音波振動させて基材シート２０を振動加熱することにより、基材シート２０の一部をバックシート１２に対して仮止めする。この状態で超音波成形型３０の突状部３１を超音波振動させて基材シート２０を振動加熱し、突状部３１により基材シート２０を貫通して、基材シート２０に多数の微細貫通孔４１を形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
微細貫通孔成形装置であって、
受台と、
前記受台上に保持され、合成樹脂製の基材シートを支持するバックシートと、
前記バックシートに支持された前記基材シートに対して上下方向に移動可能に配置され、下方部に超音波振動する仮止め用突起を有するとともに、前記基材シートの一部と前記バックシートとを仮止めする仮止め機構と、
前記バックシートに支持された前記基材シートに対して上下方向に移動可能に配置され、下方部に超音波振動する複数の突状部を有する超音波成形型とを備え、
前記仮止め機構の前記仮止め用突起を超音波振動させて前記基材シートを振動加熱することにより、前記基材シートの一部を溶融して前記基材シートの一部を前記バックシートに対して仮止めし、
前記基材シートの一部を前記バックシートに対して仮止めした状態で、前記超音波成形型の前記突状部を超音波振動させて前記基材シートを振動加熱し、前記突状部により前記基材シートを貫通して、前記基材シートに複数の微細貫通孔を形成することを特徴とする微細貫通孔成形装置。
【請求項２】
前記複数の微細貫通孔は、前記基材シートの貫通孔領域に形成され、前記基材シートと前記バックシートとが仮止めされる仮止め領域は、前記貫通孔領域の周囲に形成されることを特徴とする請求項１記載の微細貫通孔成形装置。
【請求項３】
前記仮止め機構の前記仮止め用突起が超音波振動する振幅は、前記超音波成形型の前記突状部が超音波振動する振幅より大きいことを特徴とする請求項１又は２記載の微細貫通孔成形装置。
【請求項４】
前記仮止め機構の前記仮止め用突起が前記基材シートに対して加える圧力は、前記超音波成形型の前記突状部が前記基材シートに対して加える圧力より大きいことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項記載の微細貫通孔成形装置。
【請求項５】
前記仮止め機構の前記仮止め用突起が前記基材シートを振動加熱する時間は、前記超音波成形型の前記突状部が前記基材シートを振動加熱する時間より短いことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項記載の微細貫通孔成形装置。
【請求項６】
微細貫通孔成形品を製造する微細貫通孔成形方法であって、
受台上にバックシートを保持する工程と、
前記バックシート上に合成樹脂製の基材シートを支持する工程と、
前記バックシートに支持された前記基材シートに対して上下方向に移動可能に配置され、下方部に超音波振動する仮止め用突起を有する仮止め機構を用いて、前記基材シートの一部と前記バックシートとを仮止めする工程であって、前記仮止め用突起を超音波振動させて前記基材シートを振動加熱することにより、前記基材シートの一部を溶融して前記基材シートの一部を前記バックシートに対して仮止めする工程と、
前記基材シートの一部を前記バックシートに対して仮止めした状態で、前記超音波成形型の前記突状部を超音波振動させて前記基材シートを振動加熱し、前記突状部により前記基材シートを貫通して、前記基材シートに複数の微細貫通孔を形成する工程とを備えたことを特徴とする微細貫通孔成形方法。
【請求項７】
前記複数の微細貫通孔は、前記基材シートの貫通孔領域に形成され、前記基材シートと前記バックシートとが仮止めされる仮止め領域は、前記貫通孔領域の周囲に形成されることを特徴とする請求項６記載の微細貫通孔成形方法。
【請求項８】
前記仮止め機構の前記仮止め用突起が超音波振動する振幅は、前記超音波成形型の前記突状部が超音波振動する振幅より大きいことを特徴とする請求項６又は７記載の微細貫通孔成形方法。
【請求項９】
前記仮止め機構の前記仮止め用突起が前記基材シートに対して加える圧力は、前記超音波成形型の前記突状部が前記基材シートに対して加える圧力より大きいことを特徴とする請求項６乃至８のいずれか一項記載の微細貫通孔成形方法。
【請求項１０】
前記仮止め機構の前記仮止め用突起が前記基材シートを振動加熱する時間は、前記超音波成形型の前記突状部が前記基材シートを振動加熱する時間より短いことを特徴とする請求項６乃至９のいずれか一項記載の微細貫通孔成形方法。
【請求項１１】
バックシート付き成形品であって、
バックシートと、
前記バックシート上に支持された合成樹脂製の微細貫通孔成形品とを備え、
前記微細貫通孔成形品は、複数の微細貫通孔が形成された貫通孔領域を有し、
前記微細貫通孔成形品と前記バックシートとは、仮止め領域において溶着により仮止めされていることを特徴とするバックシート付き成形品。
【請求項１２】
前記仮止め領域は、前記貫通孔領域の周囲に形成されていることを特徴とする請求項１１記載のバックシート付き成形品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細貫通孔成形装置、微細貫通孔成形品の製造方法、およびバックシート付き成形品に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、金属シートに対して多数の微細な貫通孔を形成することが行われている。この場合、まず金属シートにフォトリソグラフィ法によって所定のパターンをパターニングし、その後、これに化学エッチングまたはドライエッチングを施すことにより、多数の貫通孔を形成するのが一般的である。またレーザービーム、電子ビーム、中性子ビームで貫通孔をあける方法もある。
【０００３】
しかしながら、このような方法を用いた場合、加工上の制約を受けることにより、微細な貫通孔の形状を機能用途に合わせて自在に設定することは困難である。また、対象となるシートはガラス、半導体、金属等に限られる。さらに、貫通孔を形成するための工程数が多いため、多数の製造装置を用いる必要がある（例えば、特許文献１）。
【０００４】
一方、合成樹脂製のシートに多数の微細な（例えば直径１００μｍ以下の）貫通孔を形成しようとする場合、ナノインプリント技術（金型に形成された微細な凹凸を樹脂材料上に転写する技術）を用いることも考えられる。しかしながら、ナノインプリント技術を用いた場合、樹脂材料表面に微細な凹凸を形成することはできるが、樹脂材料を貫通する貫通孔を形成することはできない。
【０００５】
また、合成樹脂製のシートに多数の微細な貫通孔を形成する場合、射出成形方法を用いることも考えられる。しかしながら、この場合、金型内で溶融樹脂がうまく流動せず、微細な貫通孔を形成することはできない。さらに、圧縮成形方法を用いたとしても、同様に微細な貫通孔を形成することはできない。このように、合成樹脂製のシートに多数の微細な貫通孔を形成することは容易でない。
【０００６】
ところで、本出願人は、特許文献２において、超音波振動する突状部を有する超音波成形型を用いて、合成樹脂からなる基材シートに多数の微細貫通孔を形成することを提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平５−２８９１２号公報
【特許文献２】特開２０１０−１３７３１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献２で提案されている微細貫通孔成形装置は、超音波振動する突状部を合成樹脂からなる基材シートに当接させて、超音波振動のエネルギーを熱エネルギーに変えて基材シートを局部的に溶融させて、突状部の形状を基材シートに賦型することにより、基材シートに多数の微細貫通孔を形成するものである。しかしながら、この方法を用いた場合、貫通孔を形成する過程で基材シートは溶融して超音波成形型に嵌合するが、超音波成形型と接触していないバックシートは振動により移動してしまう。このため、基材シートにキズが入ったり、微細貫通孔形成途中でバックシートが移動することにより超音波成形型の突状部の形状と異なる形状の微細貫通孔が形成されたりするという課題が存在する。
【０００９】
超音波振動により基材シートとバックシートとがずれる不具合を防止する方法としては、基材シートとバックシートとを粘着剤又は接着剤等で固定する方法や、基材シートとバックシートとを上部から機械的に押し付けて固定する方法などが考えられる。またバックシートが受台から移動することを制限する方法としては、バックシートを吸引等することにより受台に固定する方法が考えられる。
【００１０】
しかしながら、粘着剤又は接着剤を使用する場合、粘着剤又は接着剤の塗布工程が別途必要となり、工程数が増加してしまう。とりわけ接着剤を用いた場合、バックシートを基材シートから剥がすことが困難となるので、成形品の用途が制限されてしまう。また、基材シートとバックシートとを上部から機械的に押し付けて固定する方法は、固定する箇所と貫通孔形成部との距離が遠いと、バックシートのずれを防止する効果が低くなる。これに対して、固定する箇所と貫通孔形成部との距離を近づけると、超音波成形型と押し付け機構とを物理的に配置することが困難になるおそれがある。さらに、バックシートを吸引等により受台に固定した場合、仮に基材シートが超音波振動により移動してしまうと、基材シートとバックシートの位置がずれてしまうので、その効果が乏しくなるおそれがある。
【００１１】
本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、超音波成形型を超音波振動させて微細貫通孔を形成する途中で、基材シートとバックシートとが互いにずれる不具合を防止することが可能な、微細貫通孔成形装置、微細貫通孔成形品の製造方法、およびバックシート付き成形品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】
【００１２】
本発明の一実施の形態による微細貫通孔成形装置は、微細貫通孔成形装置であって、受台と、前記受台上に保持され、合成樹脂製の基材シートを支持するバックシートと、前記バックシートに支持された前記基材シートに対して上下方向に移動可能に配置され、下方部に超音波振動する仮止め用突起を有するとともに、前記基材シートの一部と前記バックシートとを仮止めする仮止め機構と、前記バックシートに支持された前記基材シートに対して上下方向に移動可能に配置され、下方部に超音波振動する複数の突状部を有する超音波成形型とを備え、前記仮止め機構の前記仮止め用突起を超音波振動させて前記基材シートを振動加熱することにより、前記基材シートの一部を溶融して前記基材シートの一部を前記バックシートに対して仮止めし、前記基材シートの一部を前記バックシートに対して仮止めした状態で、前記超音波成形型の前記突状部を超音波振動させて前記基材シートを振動加熱し、前記突状部により前記基材シートを貫通して、前記基材シートに複数の微細貫通孔を形成することを特徴とするものである。
【００１３】
本発明の一実施の形態による微細貫通孔成形装置において、前記複数の微細貫通孔は、前記基材シートの貫通孔領域に形成され、前記基材シートと前記バックシートとが仮止めされる仮止め領域は、前記貫通孔領域の周囲に形成されてもよい。
【００１４】
本発明の一実施の形態による微細貫通孔成形装置において、前記仮止め機構の前記仮止め用突起が超音波振動する振幅は、前記超音波成形型の前記突状部が超音波振動する振幅より大きくてもよい。
【００１５】
本発明の一実施の形態による微細貫通孔成形装置において、前記仮止め機構の前記仮止め用突起が前記基材シートに対して加える圧力は、前記超音波成形型の前記突状部が前記基材シートに対して加える圧力より大きくてもよい。
【００１６】
本発明の一実施の形態による微細貫通孔成形装置において、前記仮止め機構の前記仮止め用突起が前記基材シートを振動加熱する時間は、前記超音波成形型の前記突状部が前記基材シートを振動加熱する時間より短くてもよい。
【００１７】
また、本発明の一実施の形態による微細貫通孔成形品の製造方法は、微細貫通孔成形品を製造する微細貫通孔成形方法であって、受台上にバックシートを保持する工程と、前記バックシート上に合成樹脂製の基材シートを支持する工程と、前記バックシートに支持された前記基材シートに対して上下方向に移動可能に配置され、下方部に超音波振動する仮止め用突起を有する仮止め機構を用いて、前記基材シートの一部と前記バックシートとを仮止めする工程であって、前記仮止め用突起を超音波振動させて前記基材シートを振動加熱することにより、前記基材シートの一部を溶融して前記基材シートの一部を前記バックシートに対して仮止めする工程と、前記基材シートの一部を前記バックシートに対して仮止めした状態で、前記超音波成形型の前記突状部を超音波振動させて前記基材シートを振動加熱し、前記突状部により前記基材シートを貫通して、前記基材シートに複数の微細貫通孔を形成する工程とを備えたことを特徴とするものである。
【００１８】
本発明の一実施の形態による微細貫通孔成形品の製造方法において、前記複数の微細貫通孔は、前記基材シートの貫通孔領域に形成され、前記基材シートと前記バックシートとが仮止めされる仮止め領域は、前記貫通孔領域の周囲に形成されてもよい。
【００１９】
本発明の一実施の形態による微細貫通孔成形品の製造方法において、前記仮止め機構の前記仮止め用突起が超音波振動する振幅は、前記超音波成形型の前記突状部が超音波振動する振幅より大きくてもよい。
【００２０】
本発明の一実施の形態による微細貫通孔成形品の製造方法において、前記仮止め機構の前記仮止め用突起が前記基材シートに対して加える圧力は、前記超音波成形型の前記突状部が前記基材シートに対して加える圧力より大きくてもよい。
【００２１】
本発明の一実施の形態による微細貫通孔成形品の製造方法において、前記仮止め機構の前記仮止め用突起が前記基材シートを振動加熱する時間は、前記超音波成形型の前記突状部が前記基材シートを振動加熱する時間より短くてもよい。
【００２２】
また、本発明の一実施の形態によるバックシート付き成形品は、バックシート付き成形品であって、バックシートと、前記バックシート上に支持された合成樹脂製の微細貫通孔成形品とを備え、前記微細貫通孔成形品は、複数の微細貫通孔が形成された貫通孔領域を有し、前記微細貫通孔成形品と前記バックシートとは、仮止め領域において溶着により仮止めされていることを特徴とするものである。
【００２３】
本発明の一実施の形態によるバックシート付き成形品において、前記仮止め領域は、前記貫通孔領域の周囲に形成されていてもよい。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、超音波成形型を超音波振動させて微細貫通孔を形成する途中で、基材シートとバックシートとが互いにずれる不具合を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】図１は、本発明の一実施の形態による微細貫通孔成形装置を示す概略正面図。
【図２】図２は、図１の微細貫通孔成形装置の一部を拡大した拡大概略断面図。
【図３】図３は、本発明の一実施の形態による微細貫通孔成形装置の超音波成形型を示す正面図。
【図４】図４は、本発明の一実施の形態による微細貫通孔成形装置の超音波成形型を示す底面図（図３のIV方向矢視図）。
【図５】図５は、本発明の一実施の形態による微細貫通孔成形装置の超音波成形型を示す垂直断面図（図４のＶ−Ｖ線断面図）。
【図６】図６は、本発明の一実施の形態による微細貫通孔成形品の製造方法の一部工程を示す概略図。
【図７】図７は、本発明の一実施の形態による微細貫通孔成形品の製造方法の一部工程を示す拡大概略断面図。
【図８】図８は、本発明の一実施の形態による微細貫通孔成形品の製造方法において、超音波成形型の突状部先端の挙動を示す図。
【図９】図９は、本発明の一実施の形態によるバックシート付き成形品を示す平面図。
【図１０】図１０は、本発明の一実施の形態によるバックシート付き成形品を示す垂直断面図（図９のＸ−Ｘ線断面図）。
【図１１】図１１は、バックシート付き成形品の変形例を示す平面図。
【図１２】図１２は、バックシート付き成形品の変形例を示す平面図。
【図１３】図１３は、比較例における、超音波成形型の突状部先端周辺を示す拡大概略断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１〜図１０は本発明の一実施の形態を示す図である。
【００２７】
＜微細貫通孔成形装置＞
まず、図１および図２により微細貫通孔成形品を成形する微細貫通孔成形装置の全体構成について説明する。
【００２８】
図１に示すように、微細貫通孔成形装置１０は、固定された受台１１と、受台１１上に保持され、合成樹脂からなる基材シート２０を支持するバックシート１２とを備えている。
【００２９】
受台１１は、温度制御装置１６により、その上面を所望の温度に加熱できるようになっており、バックシート１２を介して基材シート２０を加熱できるようになっている。
【００３０】
バックシート１２は、耐熱性を有する（溶融温度が２５０℃以上である）とともに弾性変形により振動を吸収する振動吸収性及び貫入圧に抗して接触圧を発生するスプリングバック性を有することが好ましい。またバックシート１２は、基材シート２０に対して剥離性に優れているものであることが好ましい。例えば、本実施の形態においては、バックシート１２の上面に、基材シート２０に対して剥離性を有するバックシート剥離層１２ａが形成されている。このようなバックシート１２としては、例えばポリイミド、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）のシート、フッ素コーティングされた層やシリコン樹脂コーティングされた層（バックシート剥離層）１２ａを有する耐熱プラスチックのシート等、またはこれらを積層して組合せたもの等を用いることができる。
【００３１】
一方、基材シート２０は、超音波により溶融する性質を有する熱溶融性プラスチックからなっているが、ある程度の剛性および耐熱性を有することが好ましい。この場合、基材シート２０の溶融温度は、バックシート１２の溶融温度より５０℃以上低いことが好ましい。仮に基材シート２０の溶融温度とバックシート１２の溶融温度とが近い場合、基材シート２０の成形時に、バックシート１２が熱変形してしまうからである。このような基材シート２０の材料としては、例えばポリカーボネート（ＰＣ）、非晶質ポリエチレンテレフタレート（Ａ−ＰＥＴ）、結晶性ポリエチレンテレフタレート、延伸性ポリエチレンテレフタレート、メタクリル酸エステル重合体（ＰＭＭＡ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ＡＢＳ等を用いることができる。その他、ポリサルフォン（ＰＳＵ）、ポリエーテルスルフォン（ＰＥＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、熱可塑性ポリイミド（ＴＰＩ）、ポリメチルペンテン（ＰＭＰ）、超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリアリレート（ＰＡＲ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）等の熱可塑性プラスチックを適用することもできる。なお、基材シート２０の厚みは任意であるが、後述する超音波成形型３０の振動幅および超音波成形型３０の上下方向の位置精度から考えて、１０μｍ〜１ｍｍ程度とすることが好ましい。
【００３２】
さらにバックシート１２の上方には、超音波ホーン型からなる超音波成形型３０が配置されている。超音波成形型３０は、ベース部３３と、ベース部３３に取り付けられ、下方部に多数（複数）の突状部３１が形成されたホーンヘッド３２とを有している。さらに超音波成形型３０に加熱装置１４が接続されており、加熱装置１４により超音波成形型３０の多数の突状部３１を補助的に加熱できるようになっている。超音波成形型３０が超音波振動することによる加熱に加え、このような加熱装置１４を補助的に用いることにより、超音波成形型３０の突状部３１を効率よく加熱することができる。
【００３３】
また、超音波成形型３０に成形型制御装置１５が接続されている。超音波成形型３０は、この成形型制御装置１５により制御され、バックシート１２に支持された基材シート２０に対して上下方向に昇降移動するとともに、上下方向に超音波振動する。この成形型制御装置１５による超音波成形型３０の昇降位置精度および超音波振動の振幅精度は、いずれも１μｍオーダーであることが好ましい。
【００３４】
超音波成形型３０は、成形型制御装置１５により制御され、その先端に設けられた突状部３１が上下方向に超音波振動しながら下降し、基材シート２０に当接して基材シート２０を振動加熱する。このように基材シート２０を振動加熱し、突状部３１により基材シート２０を貫通して、基材シート２０に多数の微細貫通孔４１（図９および図１０参照）を形成する。なお、多数の微細貫通孔４１は、基材シート２０のうち貫通孔領域２１に形成される。
【００３５】
受台１１は、基材シート２０の温度がガラス転移温度ないし軟化温度付近となるように温度制御されるが、好ましくは、合成樹脂の軟化温度よりも少し低い温度となるように制御される。基材シート２０の温度が、合成樹脂の軟化温度以上の温度となると、基材シート２０の加熱されている部分全体が軟化し始める。基材シート２０の超音波成形型３０の突状部３１が当接する部分以外の部分が軟化すると、精度の高い貫通孔が形成できなくなる場合がある。基材シート２０の温度は、軟化温度よりも１〜５０℃、より好ましくは約５〜３０℃低い温度が好適である。
【００３６】
本実施の形態において、バックシート１２の上方には、基材シート２０の一部とバックシート１２とを仮止めする仮止め機構８０が配置されている。仮止め機構８０は、本体部８１と、本体部８１から下方に向けて突出する仮止め用突起８２とを有している。これら本体部８１および仮止め用突起８２は一体となって上下に超音波振動するようになっている。なお、仮止め機構８０には、上述した加熱装置１４が接続され、仮止め用突起８２を補助的に加熱できるようになっていても良い。
【００３７】
また、仮止め機構８０に成形型制御装置１５が接続されている。仮止め機構８０は、この成形型制御装置１５により制御され、バックシート１２に支持された基材シート２０に対して上下方向に昇降移動するとともに、上下方向に超音波振動する。これにより基材シート２０を溶融して、基材シート２０をバックシート１２に対して仮溶着する。この成形型制御装置１５による仮止め機構８０の昇降位置精度および超音波振動の振幅精度は、いずれも１μｍオーダーであることが好ましい。
【００３８】
この仮止め機構８０は、成形型制御装置１５により制御され、その先端に設けられた仮止め用突起８２が上下方向に超音波振動しながら下降し、基材シート２０に当接して基材シート２０を振動加熱する。このように、仮止め用突起８２を超音波振動させて基材シート２０を振動加熱することにより、基材シート２０の一部を溶融して基材シート２０の一部をバックシート１２に対して溶着し、仮止めするようになっている。
【００３９】
仮止め用突起８２は、上方から見て、超音波成形型３０の突状部３１の周囲に位置することが好ましい。すなわち、基材シート２０とバックシート１２とを仮止めする仮止め領域２２は、貫通孔領域２１の周囲に形成されることが好ましい。なお、仮止め領域２２と貫通孔領域２１との間隔（仮止め領域２２と貫通孔領域２１との最短距離）は、１００μｍ〜１０ｍｍとすることが好ましい。当該間隔を１００μｍ以上としたことにより、微細貫通孔成形品４０とバックシート１２とを含むバックシート付き成形品６０（図９および図１０参照）において、仮止め領域２２と貫通孔領域２１とを切断することが容易になる。また当該間隔を１０ｍｍ以下としたことにより、超音波成形型３０を超音波振動させて微細貫通孔４１を形成する途中で、基材シート２０とバックシート１２とがずれる不具合を防止する効果が得られやすい。
【００４０】
仮止め用突起８２の先端は凹凸形状になっていることが望ましい。仮止め用突起８２の先端が平坦であると仮止めの際に超音波振動によって基材シート２０が動き、仮止め位置が所定の場所からずれてしまう。仮止め用突起８２の先端が凹凸形状になっていると、基材シート２０は溶融して仮止め用突起８２の先端に嵌合する。凹凸形状は線状、ドット、任意形状など、基材シート２０の溶着に適した形状が選択できる。また凹凸形状を有する部分の断面は矩形、鋸歯状などが選択できる。
【００４１】
また、仮止め用突起８２は複数設けられていることが好ましく、この場合、仮止め用突起８２は貫通孔領域２１を中心として線対称又は点対称に設けられていることが好ましい。各仮止め用突起８２の形状は、帯状に延びる形状であっても良く（図９〜図１１参照）、ドット状に点在する形状であっても良い（図１２参照）。具体的には、各仮止め用突起８２は、例えば、長方形等の多角形形状、円又は楕円形状、円弧等の弧形状、又は三日月形状としても良い。仮止め用突起８２は、例えばチタン、アルミニウム、鋼鉄、ステンレス鋼等の金属からなっていても良い。
【００４２】
なお、図１および図２において、超音波成形型３０および仮止め機構８０の両方が基材シート２０の上方に配置された状態を示しているが、必ずしも超音波成形型３０および仮止め機構８０の両方が同時に基材シート２０の上方に配置されなくても良い。例えば、当初、超音波成形型３０を基材シート２０の上方に配置することなく、仮止め機構８０を基材シート２０の上方に配置し、仮止め機構８０を用いて基材シート２０の一部をバックシート１２に仮止めしても良い。その後、仮止め機構８０を基材シート２０の上方から取り除き、超音波成形型３０を基材シート２０の上方に配置して、基材シート２０に複数の微細貫通孔４１を形成しても良い。
【００４３】
図１において、成形型制御装置１５により仮止め機構８０を下降させ、超音波振動する仮止め用突起８２を基材シート２０の仮止め領域２２に当接させて、基材シート２０を振動加熱する。さらに成形型制御装置１５により、仮止め機構８０がさらに下降し、仮止め用突起８２が超音波振動した状態で基材シート２０に貫入する。仮止め用突起８２がバックシート１２の表面近傍まで達した後、成形型制御装置１５により、仮止め機構８０を上方に移動させて、仮止め用突起８２を基材シート２０から抜出する。このようにして、基材シート２０の一部が溶融し、基材シート２０の一部がバックシート１２に対して仮止めされる。
【００４４】
次いで、成形型制御装置１５により超音波成形型３０を下降させ、超音波振動する突状部３１を基材シート２０に当接させて、基材シート２０を振動加熱する。これにより突状部３１が当接した部分の基材シート２０が軟化ないし溶融する。基材シート２０が軟化ないし溶融すると、成形型制御装置１５により、超音波成形型３０がさらに下降して、超音波成形型３０の突状部３１と受台１１との間で基材シート２０およびバックシート１２を挟持する。この状態で、超音波成形型３０の突状部３１を超音波振動させて基材シート２０を振動加熱し、超音波成形型３０の先端に設けられた突状部３１が基材シート２０に貫入する。突状部３１の先端が、バックシート１２に達すると、成形型制御装置１５により、超音波成形型３０の超音波振動が停止するとともに、振動エネルギーの付加による加熱も停止し、基材シート２０の上面および下面からの熱伝導による冷却に移行する。基材シート２０の上面では、ガラス転移点ないし軟化温度以下に温調された突状部３１により基材シート２０が冷却される。また一方基材シート２０の下面は、温度制御装置１６により、受台１１を降温して基材シート２０を冷却するか、あるいは、温度制御装置１６により受台１１の温度を合成樹脂のガラス転移温度ないし軟化温度以下の温度となるように制御し、基材シート２０から受台１１への熱伝導により、基材シート２０を所望の温度に冷却する。
【００４５】
上記のようにして冷却された基材シート２０の、超音波成形型３０が接している部分（突状部３１が貫入している部分）の合成樹脂が固化した後、成形型制御装置１５により、超音波成形型３０を上方に移動させて、突状部３１を抜出する。この時、突状部３１が基材シート２０に形成された貫通孔から剥離しない場合もあり、超音波成形型３０が上方に移動するのに伴って、超音波成形型３０のホーンヘッド３２下端にある突状部３１とともに基材シート２０およびバックシート１２も上方に持ち上がり、微細貫通孔４１を変形させてしまうことがある。本実施の形態においては、超音波成形型３０を再度、超音波振動させることにより、突状部３１の抜出が容易になるようにしても良い。その結果、基材シートに、より精度の高い貫通孔を形成することができる。
【００４６】
＜超音波成形型＞
次に、図３〜図５により、上述した超音波成形型３０の構成について更に説明する。
【００４７】
図３に示すように、超音波成形型３０は、上方から下方に向けて先細となる形状を有するベース部３３と、ねじ部３２ｂによりこのベース部３３下端に螺着されたホーンヘッド３２とを有している。このうちホーンヘッド３２下端には、円筒形の先端凸部３２ａが形成されている。さらにこの先端凸部３２ａから下方に向けて多数の突状部３１が突設されている。なおホーンヘッド３２は、例えばチタン、アルミニウム、鋼鉄、ステンレス鋼等の金属からなっている。また、突状部３１をこれらの金属上に設けたＮｉメッキ層、Ｃｒメッキ層により構成することもできる。突起部３１にはシリコーン系、フッ素系の離型層が形成されていても良い。この離型層の厚みは１ｎｍ〜５０ｎｍであることが望ましい。ベース部３３は、上方から下方に向けて徐々に直径が小さくなる円形の水平断面を有している。しかしながら、これに限らず、ベース部３３は上下方向に均一な直径をもつ水平断面を有していても良い。
【００４８】
次に。図４および図５により、超音波成形型３０の突状部３１の構成について更に説明する。図４および図５に示すように、ホーンヘッド３２の先端凸部３２ａ上に、互いに同一形状を有する多数の突状部３１が形成されている。各突状部３１は、それぞれ山形形状を有している。すなわち各突状部３１は、平面円形状の頂部３１ａと、頂部３１ａから周囲に延びる裾部３１ｂとを有している。このうち裾部３１ｂは、頂部３１ａ側からホーンヘッド３２の先端凸部３２ａ側に向けて徐々に直径が大きくなる円形の水平断面を有している。なお、超音波成形型３０の振幅を小さく設定したい場合には、超音波振動子に合わせて、逆に上方から下方に向けて徐々に直径が小さくなるようにしても良く、あるいは、同径としても良い。さらに、隣接する頂部３１ａの間には谷部３１ｃが形成されている。なお各突状部３１は、抜きテーパーを有する任意の形状であれば良いが、とりわけ各突状部３１先端を鋭角的に形成することが好ましい。各突状部３１先端を鋭角にすることにより、成形の際、基材シート２０に最初に接触する部分の面積を小さくすることができる。このことにより、振動エネルギーを基材シート２０に伝えやすくし、基材シート２０の溶融を開始させやすくすることができる。
【００４９】
図５において、各突状部３１の頂部３１ａの直径（幅）ｄ1は、微細貫通孔成形品４０の形状によって任意に定めることができるが、例えば１μｍ〜１ｍｍ程度とすることが好ましい。隣接する頂部３１ａ同士間の距離Ｌ1は、同様に微細貫通孔成形品４０の形状によって任意に定めることができるが、例えば２０μｍ〜１００μｍ程度とすることが好ましい。各突状部３１の高さｈ1も同様に任意に定めることができるが、例えば１０μｍ〜１００μｍ程度とすることが好ましい。
【００５０】
＜微細貫通孔成形品の製造方法＞
次に、図６（ａ）〜（ｄ）、図７（ａ）〜（ｆ）および図８（ａ）〜（ｄ）を参照しながら、上記した微細貫通孔成形装置１０を用いて微細貫通孔成形品４０を製造する方法について説明する。
【００５１】
まず、受台１１上にバックシート１２を保持し、このバックシート１２上に基材シート２０を載置する。
【００５２】
続いて、温度制御装置１６により受台１１を加温して、基材シート２０を合成樹脂のガラス転移温度ないし軟化温度付近まで加熱する。
【００５３】
次に、仮止め機構８０を用いて、基材シート２０の一部とバックシート１２とを仮止めする（図６（ａ）〜（ｄ））（仮止め工程）。すなわち、仮止め機構８０の仮止め用突起８２を超音波振動させて基材シート２０を振動加熱することにより、基材シート２０の一部を溶融して基材シート２０の一部をバックシート１２に対して仮止めする。
【００５４】
この間、まず成形型制御装置１５により、バックシート１２上方に予め配置された仮止め機構８０を上下方向に超音波振動させ、超音波振動させた状態で仮止め機構８０を基材シート２０に向けて下降させる（図６（ａ））。仮止め機構８０の振動数は任意に設定することができるが、１５ｋＨｚ〜４０ｋＨｚ程度に設定することが好ましい。
【００５５】
仮止め機構８０の下降により、仮止め用突起８２が基材シート２０に当接する。この際、基材シート２０のうち仮止め用突起８２が接触した箇所が超音波振動の振動エネルギーにより振動加熱される。この振動エネルギーによる振動加熱により、基材シート２０のうち仮止め用突起８２が当接している部分（仮止め領域２２）のみが局所的に軟化ないし溶融する（図６（ｂ））。
【００５６】
続いて、仮止め機構８０を更に下降させる。この間、仮止め機構８０の仮止め用突起８２は、超音波振動により基材シート２０を加熱しながら、基材シート２０中を貫入していく（図６（ｃ））。このように、仮止め機構８０が下降している間、仮止め用突起８２が基材シート２０に貫入する際に負荷重がかかるようにしておく。なお、仮止め用突起８２が基材シート２０に対して加える圧力は、微細貫通孔形成工程（後述）において超音波成形型３０の突状部３１が基材シート２０に加える圧力より大きいことが好ましい。これにより、基材シート２０に加わる圧力を高めることができ、基材シート２０をバックシート１２に対して確実に溶融接着することができる。
【００５７】
この状態で、仮止め機構８０の仮止め用突起８２は超音波振動されて、基材シート２０が振動加熱され、基材シート２０の一部（仮止め領域２２）が溶融する。その後、成形型制御装置１５によって制御されることにより、仮止め機構８０の下降が停止する。なお、仮止め機構８０の仮止め用突起８２先端は、バックシート１２（バックシート剥離層１２ａ）に当接する手前で停止することが好ましい。
【００５８】
このように仮止め機構８０が下降する間、仮止め用突起８２が超音波振動する振幅は、微細貫通孔形成工程において超音波成形型３０の突状部３１が超音波振動する（最大）振幅より大きいことが好ましい。これにより、仮止め用突起８２が基材シート２０に加える熱エネルギーを大きくすることができ、基材シート２０をバックシート１２に対して確実に溶着することができる。
【００５９】
次に、成形型制御装置１５により仮止め機構８０を上昇させる（図６（ｄ））。このようにして、基材シート２０のうち仮止め領域２２が溶融され、基材シート２０の仮止め領域２２がバックシート１２に対して仮止めされる。このとき、仮止め領域２２には仮止め用突起８２に対応する凹部２３が形成される。
【００６０】
なお、仮止め機構８０の仮止め用突起８２が基材シート２０を振動加熱する時間は、微細貫通孔形成工程において超音波成形型３０の突状部３１が基材シート２０を振動加熱する時間より短いことが好ましい。具体的には、基材シート２０を振動加熱する時間を１秒以下とすることが好ましい。これにより、基材シート２０の仮止め領域２２をバックシート１２に対して確実に溶着することができる。また、仮止め用突起８２が基材シート２０を振動加熱する時間が短いため、基材シート２０をバックシート１２に仮止めする途中で基材シート２０とバックシート１２とが互いにずれるおそれがない。
【００６１】
次に、基材シート２０の仮止め領域２２をバックシート１２に対して仮止めした状態で、超音波成形型３０の突状部３１を超音波振動させて基材シート２０を振動加熱し、突状部３１により基材シート２０を貫通して、基材シート２０に多数の微細貫通孔４１を形成する（図７（ａ）〜（ｄ））（微細貫通孔形成工程）。
【００６２】
この間、まず成形型制御装置１５により、バックシート１２上方に予め配置された超音波成形型３０を上下方向に超音波振動させ、さらにこのように超音波振動させた状態で超音波成形型３０を基材シート２０に向けて下降させる（図７（ａ）、図８（ａ））。なお、この場合、超音波成形型３０の振動数は任意に設定することができるが、２０ｋＨｚ〜４０ｋＨｚ程度に設定することが好ましい。
【００６３】
超音波成形型３０の下降により、各突状部３１が基材シート２０の貫通孔領域２１に当接する。この際、基材シート２０のうち各突状部３１が接触した箇所が超音波振動の振動エネルギーにより振動加熱される。この振動エネルギーによる振動加熱と、受台１１から加えられる熱エネルギーにより、基材シート２０を構成する合成樹脂が軟化ないし溶融温度まで達し、その結果、基材シート２０のうち突状部３１が当接している部分のみが先行して局所的に軟化ないし溶融する（図７（ｂ）、図８（ｂ））。
【００６４】
続いて、超音波成形型３０を更に下降させる。この間、超音波成形型３０の各突状部３１は、超音波振動により基材シート２０を加熱しながら、基材シート２０中を貫入していく（図８（ｃ））。このとき、超音波成形型３０の各突状部３１と、受台１１との間で、軟化ないし溶融した基材シート２０と、バックシート１２が挟持されている。また、超音波成形型３０が下降している間、突状部３１が基材シート２０に貫入する際に負荷重がかかるようにしておく。この状態で、超音波成形型３０の突状部３１は超音波振動されて、基材シート２０が振動加熱され、突状部３１により基材シート２０が貫通する。このようにして、超音波成形型３０の各突状部３１先端がバックシート１２（バックシート剥離層１２ａ）に当接する（図７（ｃ）、図８（ｄ））。
【００６５】
各突状部３１の先端がバックシート１２に当接したとき、超音波成形型３０の下降を停止させる。この時、負荷重をモニターしておくことにより、バックシート１２に突状部３１が当接したことがわかるため、負荷重のモニタリングにより、超音波成形型３０の下降移動を制御してもよい。その後、各突状部３１先端の振動下端がバックシート１２の表面上に位置するように維持したまま、超音波成形型３０の超音波振動の振幅を徐々に減衰させていき、最終的に停止させる。
【００６６】
このように超音波成形型３０が下降する間、超音波成形型３０は、成形型制御装置１５により制御され、成形時の前段において大きな振幅をもち、成形時の後段において小さな振幅をもつように振動することが好ましい。
【００６７】
次に、振動が停止するのと同時に、予め設定温調した超音波成形型３０および受台１１の温度で基材シート２０が冷却され、硬化される。更に硬化を確実にするためには加熱装置１４が停止し、超音波成形型３０を冷却すると同時に、温度制御装置１６により受台１１を降温して基材シート２０が合成樹脂のガラス温度ないし軟化温度以下の温度となるまで冷却する。これにより、局部的に軟化ないし溶融していた基材シート２０が固化し、基材シート２０の貫通孔領域２１に多数の微細貫通孔４１が形成され、基材シート２０から多数の微細貫通孔４１を有する微細貫通孔成形品４０が成形される。この場合、図示しない冷却装置を用いることにより、超音波成形型３０および基材シート２０を積極的に冷却しても良い。
【００６８】
次に、成形型制御装置１５により超音波成形型３０を上昇させる。この場合、超音波成形型３０および微細貫通孔成形品４０（基材シート２０）は冷却されて寸法がわずかに縮んでいる。この状態で、微細貫通孔成形品４０を超音波成形型３０から離型することができる（図７（ｄ））。また、微細貫通孔成形品４０（基材シート２０）が超音波成形型３０に付着する場合には、まず超音波成形型３０をわずかに上昇させ、そこで再度極短時間超音波成形型３０を振動させることで、微細貫通孔成形品４０を超音波成形型３０から容易に離型することができる。
【００６９】
ところで、上述したように、基材シート２０とバックシート１２とは、仮止め領域２２において溶着により仮止めされている。このため、超音波成形型３０を超音波振動させて微細貫通孔４１を形成する途中で、超音波成形型３０とは接触しないバックシート１２が振動により水平に移動してしまい、基材シート２０とバックシート１２とが互いにずれる不具合を防止することができる。これにより、微細貫通孔成形品４０（基材シート２０）に、超音波成形型３０の突状部３１と同一形状の微細貫通孔４１を正確に形成することができる。また、基材シート２０の微細貫通孔４１周囲にキズや凹凸等の欠陥が生じることを防止することができる。
【００７０】
このようにして、バックシート１２と、バックシート１２上に支持され、多数の微細貫通孔４１を有する微細貫通孔成形品４０とを含むバックシート付き成形品６０が得られる。
【００７１】
続いて、受台１１からバックシート付き成形品６０を取外す（図７（ｅ））。この場合、バックシート１２と微細貫通孔成形品４０とが一体となっているため、バックシート１２によって保護された状態で、微細貫通孔成形品４０を運搬することができる。
【００７２】
その後、微細貫通孔成形品４０からバックシート１２を剥離することにより、微細貫通孔成形品４０が得られる（図７（ｆ））。上述したように、基材シート２０とバックシート１２とは、仮止め領域２２において溶着により仮止めされている。これにより、使用時に、バックシート１２を容易に剥離して微細貫通孔成形品４０を用いることができる。あるいは、貫通孔領域２１と各仮止め領域２２との間でバックシート１２および微細貫通孔成形品４０を切断することにより、微細貫通孔成形品４０を得ても良い。
【００７３】
以上説明したように、本実施の形態によれば、基材シート２０の一部（仮止め領域２２）をバックシート１２に対して仮止めした状態で、超音波成形型３０の突状部３１を超音波振動させて基材シート２０を振動加熱し、突状部３１により基材シート２０を貫通して、基材シート２０に多数の微細貫通孔４１を形成する。これにより、超音波成形型３０を超音波振動させて微細貫通孔４１を形成する途中で、基材シート２０とバックシート１２とが互いにずれる不具合を防止し、基材シート２０に超音波成形型３０の突状部３１と同一形状の微細貫通孔４１を形成することができる。また、基材シート２０の微細貫通孔４１周囲にキズや凹凸等の欠陥が生じることを防止することができる。
【００７４】
これに対して比較例として、基材シート２０とバックシート１２とが仮止めされていない場合を想定する。この場合、超音波成形型３０を超音波振動させて微細貫通孔４１を形成する途中で、バックシート１２が基材シート２０からずれてしまい、微細貫通孔４１の形状が超音波成形型３０の突状部３１の形状とは異なってしまうおそれがある（図１３参照）。例えば、バックシート１２が基材シート２０からずれた場合、バックシート１２に生じた凹みに基材シート２０を構成する溶融した樹脂が入り込み（図１３参照）、突状部３１を基材シート２０から抜出した際に入り込んだ樹脂が微細貫通孔４１内に進入して微細貫通孔４１を塞いでしまうおそれがある。
【００７５】
また、本実施の形態によれば、仮止め機構８０を用いて基材シート２０をバックシート１２に対して仮止めする際、超音波振動の条件（振幅、圧力、振動数、時間等）を変更することにより、基材シート２０とバックシート１２との接着力を制御することができる。これにより、基材シート２０とバックシート１２とがずれない範囲で、微細貫通孔成形品４０の用途に応じて、基材シート２０とバックシート１２との接着力を適宜変更することが出来る。
【００７６】
＜バックシート付き成形品＞
次に、図９および図１０により、本実施の形態によるバックシート付き成形品６０の構成について説明する。図９は、バックシート付き成形品６０を示す平面図であり、図１０は、図９のＸ−Ｘ線断面図である。
【００７７】
図９および図１０に示すバックシート付き成形品６０は、バックシート１２と、バックシート１２上に支持された微細貫通孔成形品４０とを含み、微細貫通孔成形品４０とバックシート１２とは、仮止め領域２２において溶着により仮止めされている。
【００７８】
このうち微細貫通孔成形品４０は、微細貫通孔成形装置１０を用いて基材シート２０を成形することにより製造されたものである。このような微細貫通孔成形品４０は、例えばフィルター部材、通気性部材、ネブライザーで使用される微粒液滴生成用のメッシュ等、様々な機能を発揮する部材として用いられる。
【００７９】
また、微細貫通孔成形品４０は、成形品本体部４２と、成形品本体部４２の一部（貫通孔領域２１）に形成された多数（複数）の微細貫通孔４１を有している。各微細貫通孔４１は、それぞれ超音波成形型３０の各突状部３１によって賦形されたものであり、したがって、各突状部３１の形状に対応する形状を有している。各微細貫通孔４１の平面形状は問わないが、例えば三角形、四角形、六角形等の多角形形状、円形状等としても良い。
【００８０】
各微細貫通孔４１の直径（幅）は、例えば１μｍ〜１ｍｍ程度とすることが好ましい。また、微細貫通孔４１の数は、微細貫通孔成形品４０の単位面積あたり、２００〜１０００個／ｍｍ２程度であることが好ましく、各微細貫通孔４１が上記のような数となるには、隣接する微細貫通孔４１同士間の距離は、例えば３２μｍ〜７０μｍ程度とすることが好ましい。さらに微細貫通孔成形品４０の厚さは、例えば１０μｍ〜１００μｍ程度とすることが好ましい。なお、各微細貫通孔４１について、微細貫通孔成形品４０の表面側と裏面側とでその直径（幅）が互いに異なるようにしても良い。
【００８１】
さらに、微細貫通孔成形品４０は、仮止め領域２２においてバックシート１２に溶着により仮止めされている。一方、仮止め領域２２以外の領域（貫通孔領域２１を含む）においては、バックシート１２と微細貫通孔成形品４０とは互いに分離されている。この場合、２つの仮止め領域２２が貫通孔領域２１の周囲に対称に配置されており、仮止め領域２２は、それぞれ帯状に延びる平面弧形状の凹部２３を含んでいる。
【００８２】
なお、バックシート１２の構成については、図１および図２を用いて説明したので、ここでは詳細な説明を省略する。
【００８３】
＜バックシート付き成形品の変形例＞
上記した実施の形態において、仮止め領域２２が平面弧形状からなる例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、図１１に示すように、各仮止め領域２２は、平面矩形形状からなっていてもよい。図１１において、２つの仮止め領域２２が貫通孔領域２１の周囲において互いに平行に配置されている。この場合、バックシート１２および微細貫通孔成形品４０を、貫通孔領域２１と各仮止め領域２２との間で直線状に切断することができるので、切断作業を実行しやすくすることができる。
【００８４】
あるいは、図１２に示すように、各仮止め領域２２は、平面円形状からなっていてもよい。図１２において、４つの仮止め領域２２が貫通孔領域２１の周囲にドット状に配置されていてもよい。この場合、バックシート１２と微細貫通孔成形品４０とが溶着される面積を狭くすることができるので、バックシート１２を微細貫通孔成形品４０から容易に剥離することができる。
【００８５】
なお、図１１および図１２において、図１〜図１０に示す実施の形態と同一部分は同一符号を付して詳細な説明は省略している。
【符号の説明】
【００８６】
１０        微細貫通孔成形装置
１１        受台
１２        バックシート
１４        加熱装置
１５        成形型制御装置
１６        温度制御装置
２０        基材シート
２１        貫通孔領域
２２        仮止め領域
２３        凹部
３０        超音波成形型
３１        突状部
３２        ホーンヘッド
３３        ベース部
４０        微細貫通孔成形品
４１        微細貫通孔
４２        成形品本体部
６０        バックシート付き成形品
８０        仮止め機構
８１        本体部
８２        仮止め用突起
【図１】
2014217896.tif 000003
【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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