(57)【要約】【課題】  射出成形やプレス成形に用いる金型の製造において、数μｍから数百μｍ、主として十数μｍから数十μｍの加工が可能な微細加工方法と微細加工装置を提供する。【解決手段】  Ｆｅ金型材４の表面に金属酸化膜であるＦｅ２Ｏ３膜２１を電気化学反応により形成した後、電解液５中でＦｅ金型材４の表面に近接させたプローブ電極７を介して、Ｆｅ２Ｏ３膜２１が形成されたＦｅ金型材４の表面に電圧パルスＶｐ２６を印加して、Ｆｅ２Ｏ３膜２１を溶解除去した後、引き続き電圧パルスＶｐ２６を印加して、Ｆｅ金型材４の表面を溶解し、微細加工をおこなう。【選択図】  図１
2006334766.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属被加工物に金属酸化膜を形成する工程と、
陽電極上に載置された前記金属被加工物と前記金属酸化膜の加工部位に近接して配設されたプローブ電極とを電解液中に配置し、前記プローブ電極に電圧パルスを印加して、前記金属酸化膜の電位を不動態溶解電位にして、かつ、前記電解液と前記金属酸化膜とを化学反応させ、前記金属酸化膜の所定の部分を除去する工程と、
前記金属酸化膜が除去され露出された前記金属被加工物の部位のみを溶解する工程と、
を備えたことを特徴とする微細加工方法。
【請求項２】
金属酸化膜を形成する工程は、電解液中で被加工物の表面電位を不動態形成電位に保持する工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の微細加工方法。
【請求項３】
露出された金属被加工物の部位のみを溶解する工程は、電解液中で前記金属被加工物の表面電位を活性溶解電位に保持する工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の微細加工方法。
【請求項４】
陽電極上に載置された金属被加工物と前記金属被加工物の加工部位に近接して配設されたプローブ電極とを電解液中に配置し、前記プローブ電極に電圧パルス印加して、前記金属被加工物の表面電位を不動態溶解電位にして、かつ、前記電解液と前記金属被加工物とを化学反応させ、前記金属被加工物の所定の部分に金属酸化膜を形成する工程と、
前記金属酸化膜が形成されていない前記金属被加工物の部位のみを溶解する工程と、
を備えたことを特徴とする微細加工方法。
【請求項５】
金属酸化膜が形成されていない金属被加工物の部位のみを溶解する工程は、電解液中で前記金属被加工物の表面電位を活性溶解電位に保持する工程を含むことを特徴とする請求項４に記載の微細加工方法。
【請求項６】
移動可能なステージと、
前記ステージに取付けられ電解液を収納する容器と、
前記容器内に固定され金属酸化膜が形成された金属被加工物を載置する陽電極と、
前記金属被加工物に対して所定の位置に配置された陰電極と、
前記金属被加工物に対して所定の位置に配置されたプローブ電極と、
前記金属酸化膜が形成された金属被加工物を不動態膜形成電位とする電圧を前記陽電極と前記陰電極との間に、かつ、前記金属酸化膜が形成された金属被加工物を不動態溶解電位とするパルス電圧を前記陽電極と前記プローブ電極との間に印加する電源と、
前記ステージ及びプローブ電極の位置決めと前記陽電極と前記プローブ電極との間及び前記陽電極と前記陰電極との間に印加する電圧とを制御する手段と、
を備えたことを特徴とする微細加工装置。
【請求項７】
移動可能なステージと、
前記ステージに取付けられ電解液を収納する容器と、
前記容器内に固定され金属被加工物を載置する陽電極と、
前記金属被加工物に対して所定の位置に配置されたプローブ電極と、
前記金属被加工物を不動態膜形成電位とするパルス電圧を前記陽電極と前記プローブ電極との間に印加する電源と、
前記ステージ及びプローブ電極の位置決めと前記陽電極と前記プローブ電極との間及び前記陽電極と前記陰電極との間に印加する電圧とを制御する手段と、
を備えたことを特徴とする微細加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば射出成形やプレス成形に用いる金型の製造における微細加工方法及び微細加工装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年の電子機器の高密度化、小型化により、微細加工に対する要請が大きくなっている。特にセンサー、アクチュエータの集積化、超小型化が重要になっている。例えば、光磁気ヘッド用のマイクロレンズでは、数μｍから数百μｍ、主として十数μｍから数十μｍ程度の三次元的な微細加工が要求される。このため、微細な形状を持つ電子部品を作るために、金型の製造に対する微細加工技術が必要とされている。従来、金型の加工技術として、切削や研削、研磨などの機械加工、放電加工、電解研磨加工が知られている。中でも、金型の微細加工方法として、加工寸法、加工精度に優れている放電加工による方法が広く用いられている。型彫り加工の放電加工は、放電現象を利用し、数μｍから十数μｍ離した電極と被加工物の間でパルス性アーク放電による絶縁破壊の際に生じる電気火花（スパーク）によって被加工物から導電性物質を除去するもので、一般の機械加工が困難な材質や複雑な形状の加工に使用されている。
しかしながら、放電加工においては加工の際に生じる加工屑（スラッジ）が被加工物の加工精度を低下させてしまうという問題があった。加工中に発生するスラッジが絶縁性の加工液中に浮遊して電極と被加工物の間に介在すると、スラッジと電極の間で二次放電が生じるため、放電が一部に偏在してしまい所望の形状に加工することができない。また、この現象が更に進むと異常放電が発生する場合もある。このため、被加工物の加工精度の低下のみならず、加工面粗度の劣化や加工速度の低下も引き起こしてしまう。これらの問題を解決するために、超音波振動により加工液を流動させ、スラッジを加工部分より除去する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３３７０２６号公報（第３頁から第４頁、図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の放電加工を用いた微細加工方法においては、微細度は加工電極の寸法や加工電極と被加工物との間の距離とその制御の精度に依存する。従来の放電加工では、加工電極の最小の大きさが５０μｍ径程度であり、６５μｍ程度の穴あけ加工は可能である。しかしながら、放電加工においては液中でのアーク現象による熱的溶融・除去作用を利用しているため、加工面には変質層や欠陥が発生する。変質層の厚さは２０μｍから５０μｍにも達し、この変質層内にはピットやクラックがある。このため金型の成形加工時の熱変形によって、金型の欠損、割れが生じる可能性があった。
上述した変質層を除去するにはショットブラスト等による研磨が用いられるが、変質層の除去が必要であるため、加工精度は低下し、微細で複雑な形状の金型を作ることが困難であるという問題があった。
【０００５】
この発明は、数μｍから数百μｍ、主として十数μｍから数十μｍの微細な加工が可能な金型の微細加工方法及び微細加工装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、この発明に係る微細加工方法及び微細加工装置においては、金属被加工物に金属酸化膜を形成する工程と、陽電極上に載置された前記金属被加工物と前記金属酸化膜の加工部位に近接して配設されたプローブ電極とを電解液中に配置し、前記プローブ電極に電圧パルスを印加して、前記金属酸化膜の電位を不動態溶解電位にして、かつ、前記電解液と前記金属酸化膜とを化学反応させ、前記金属酸化膜の所定の部分を除去する工程と、を有するものである。
また、陽電極上に載置された金属被加工物と前記金属被加工物の加工部位に近接して配設されたプローブ電極とを電解液中に配置し、前記プローブ電極に電圧パルス印加して、前記金属被加工物の電位を不動態溶解電位にして、かつ、前記電解液と前記金属被加工物とを化学反応させ、前記金属被加工物の所定の部分に金属酸化膜を形成する工程と、前記金属酸化膜が形成されていない前記金属被加工物の部位のみを溶解する工程と、を有するものであってもよい。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、電気化学反応を利用した加工方法を用いて、金属被加工物の表面に形成した金属酸化膜を微細加工し、エッチングマスクとして利用しているため、金属被加工物の加工時に電解液の拡散の影響を受けず、数μｍから数百μｍの微細な加工が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
この発明の実施の形態として、微細加工装置を用いて、金属被加工物として例えば鉄（Ｆｅ）金型の型彫り加工の実施例に基づき図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１における微細加工装置の略斜視断面図を示している。図１において、Ｘ−Ｙ軸方向に移動可能なステージ１上には、容器２が固定されており、この容器２の中には陽電極３が配置され、この陽電極３上には金属被加工物４であるＦｅ金型材４が載置されている。容器２には電解液５が満たされており、Ｆｅ金型材４の表面の近傍には、陰電極６が配置され、さらに、Ｆｅ金型材４表面上には、近接してプローブ電極７が配設され、このプローブ電極７は、先端部を残して絶縁被覆８で保護されている。また、プローブ電極７には、Ｚ軸方向に移動できるように駆動装置９が取付けられている。電源１０と陽電極３、陰電極６及びプローブ電極７とは導電線１１、１２及び１３により、それぞれ電気的に接続されている。容器２の電解液５中には、参照電極１４が配置されており、その一端には電位計測器１５が取付けられている。ステージ１、プローブ電極７の位置決め、プローブ電極７と陽電極３間及び陽電極３と陰電極６との間に印加する電圧を制御する手段は、駆動装置９、電源１０および電位計測器１５が信号線１６、１７、１８及び１９を介して、制御装置２０によりに構成されている。
【０００９】
次に、実施の形態１における微細加工方法の原理について、図１を参照して説明する。図２は、電解液５中で電位を変化させた場合にＦｅ金型材４の表面における電位−電流特性を示すものである。まず、図２を用いて、電解液中で電圧が印加されたＦｅ金型材４の表面に見られる電気化学現象について説明する。
ここでは、参照電極１４と電位計測器１５を用いてＦｅ金型材４表面の電位を測定し、それに対応した電圧を印加した結果を次に説明する。図２においては、横軸は電位Ｖを、縦軸は電流Ｉを対数表示したものを表わしており、電位Ｖは参照電極１４を基準にしている。なお、図２中のＳＨＥは標準水素電位を表わす。
ここでは、電解液５としては、１Ｌ（リットル）の水にホウ酸（Ｈ２ＢＯ３）を１６．７ｇ、ホウ砂（Ｎａ２Ｂ４Ｏ７・１０Ｈ２Ｏ）を２．８６ｇ溶かしたもので、ｐＨ７．２の水溶液とした実施例について説明する。容器２の電解液５中に金属被加工物４であるＦｅ金型材４を陽電極３の上に載せ、陰電極６との間に印加する電圧を増加させた場合の電位−電流特性２２は、３つの領域に分けられる。
まず、第一の領域である電位Ｖａ（本実施例では、−０．２Ｖ）までは、活性溶解領域２３と呼ばれる領域で、電位Ｖの増加とともに電流Ｉが増加し、Ｆｅ金型材４からＦｅイオンが電解液５により溶解される。この状態でのＦｅ金型材４の表面電位を活性溶解電位と呼ぶ。次に、第二の領域である電位ＶａからＶｂの間は、不動態形成領域２４と呼ばれる領域で、電位Ｖが増加しても電流Ｉがあまり流れず一定の値となる状態であり、この領域では、Ｆｅは電解液５で溶解されず、Ｆｅ金型材４表面に不動態膜であるＦｅの酸化膜Ｆｅ２Ｏ３（三二酸化鉄）膜２１が形成される。この状態におけるＦｅ金型材４の表面電位を不動態形成電位と呼ぶ。さらに、第三の領域である電位Ｖｂ（本実施例では、１．３Ｖ）以上は、不動態溶解領域２５と呼ばれる領域で、電位Ｖを増加させると、再び電流Ｉが急激に増加し、Ｆｅ金型材４やＦｅ２Ｏ３膜２１を溶解する状態になる。この状態でのＦｅ金型材４の表面電位を不動態溶解電位と呼ぶ。
【００１０】
上述の現象は、電圧印加による電解液５とＦｅとの化学反応により起こる。電流値は電気化学反応速度に対応しており、電流値が大きいほど、溶解速度が大きいことを示す。なお、Ｆｅ金型材４以外の金属材料についても同様の現象が起こる。ここで、電位計測器１５は参照電極１４が検出した電位信号を処理し、信号線１９を通して制御装置２０に送るものである。参照電極１４としては、電気化学の分野で一般に用いられる代表的なＳＣＥ（飽和カロメル電極）やＡｇ（銀）−ＡｇＣｌ（塩化銀）電極を用いる。
【００１１】
図３は、実施の形態１における微細加工方法の工程を説明する略断面図を示す。
図２で説明した電気化学反応を利用し、図３に示すＦｅ金型材４に微細な溝加工を行う実施の形態１における微細加工方法の実施例と微細加工装置の動作について、図１の微細加工装置および図４に示す電解液中における電位−電流特性を参照して説明する。
まず、図３（ａ）に示す第一の工程では、Ｆｅ金型材４を電解液５が満たされた容器２に入れ、陽電極３の上に載置する（図３では、陽電極３、Ｆｅ金型材４、プローブ電極７、Ｆｅ２Ｏ３膜２１のみを表示する）。陰電極６と陽電極３との間に電源１０から導電線１１、１２を通して、Ｆｅ金型材４の表面にかかる電位Ｖを図４で示す不動態形成領域２４となる電位Ｖｃ（例えば、０．７Ｖとする）として、Ｆｅ金型材４表面を不動態形成電位の状態で保持する。この状態では、Ｆｅ金型材４表面の近傍の電解液５のみが分極されているため、Ｆｅの溶解は起こらず、電気化学反応によりＦｅ金型材４表面に金属酸化膜であるＦｅ２Ｏ３膜２１が反応生成される。（１）から（３）式にＦｅ２Ｏ３膜２１が生成される反応式を示す。
Ｆｅ→Ｆｅ３＋＋３ｅ−                          （１）
Ｈ２Ｏ→２Ｈ＋＋Ｏ２−                            （２）
２Ｆｅ＋３Ｈ２Ｏ→Ｆｅ２Ｏ３＋６Ｈ＋＋６ｅ−      （３）
次に、図３（ｂ）に示す第二の工程では、駆動装置９を操作して、先端が１２μｍ径のプローブ電極７をＦｅ２Ｏ３膜２１が形成されたＦｅ金型材４の表面に対して約１μｍの距離に近接させ、電源１０からプローブ電極７と陽電極３との間に図４で示す電圧パルス２６を印加する。パルス電圧を不動態溶解領域２５となるＶｐ（例えば、１Ｖとする）として、Ｆｅ金型材４の表面電位を不動態溶解電位にすると、プローブ電極７の先端部分が近接するＦｅ２Ｏ３膜２１の部分のみが溶解除去され、Ｆｅ２Ｏ３膜除去部２８が形成される。（４）式にＦｅ２Ｏ３膜２１が溶解される反応式を示す。
Ｆｅ２Ｏ３＋３Ｈ＋→２Ｆｅ３＋＋３Ｈ２Ｏ            （４）
続いて、図３（ｃ）に示す第三の工程では、さらに電源１０からプローブ電極７と陽電極３との間に図４で示す電圧パルス２６を印加する。このとき、図３（ｂ）において、Ｆｅ２Ｏ３膜除去部２８の露出されたＦｅ金型材４の表面が溶解除去されて、加工溝２９が形成される。例えば、パルスの印加時間Ｔを５０ｎｓ、休止時間を５５０ｎｓとするパルスの周波数約１．７ＭＨｚとした場合では、Ｆｅ金型材４の溶解加工速度は５００ｎｍ／ｓである。
第二の工程、第三の工程を繰り返しながら、ステージ１を逐次移動させると、Ｆｅ金型材４の表面に線状の加工溝２９が形成される。
最後に、図３（ｄ）に示す第四の工程では、陽電極６と陰電極３との間に電源１０により、Ｆｅ金型材４の表面電位を不動態溶解領域２５の電位となるよう電圧を印加し、電解液５との電気化学反応によりＦｅ２Ｏ３膜２１のみを除去することにより、Ｆｅ金型材４上に微細な溝形状の加工が完了する。その反応式を（５）式に示す。
Ｆｅ→Ｆｅ３＋＋３ｅ−                          （５）
【００１２】
本実施の形態１で使用されるプローブ電極７には、駆動装置９が装着されており、その駆動装置９により、Ｚ軸方向に駆動される。駆動は圧電素子により動作されるため、０．１ｎｍ程度のステップでＺ軸方向に移動が可能で、プローブ電極７をＦｅ金型材４表面に対して高精度に位置決めすることができる。また、容器２が搭載されたステージ１は駆動装置（図示せず）によりＸ、Ｙ軸方向に移動されるとともに、角度も調整される。これら一連の操作は、信号線１６から１８を通じて、制御装置２０により行われる。ここで、プローブ電極７は、電解液５中で使用されるため、プローブ材料には腐食されないＰｔ（白金）やＡｕ（金）などの貴金属製が使用される。また、プローブ先端部以外は絶縁被覆８で覆われている。
また、陰電極６により不動態形成領域２４においてＦｅ金型材４の電位Ｖ、時間を制御することにより、Ｆｅ２Ｏ３膜２１の厚さを、さらに、プローブ電極７により不動態溶解領域２５おける電圧パルス２６の電圧Ｖｐ、パルス幅Ｔ、パルス数を制御することにより、Ｆｅ２Ｏ３膜除去部２８の大きさを変えることができ、Ｆｅ金型材４に加工する溝の幅、深さを調整することができる。なお、プローブ電極７は、駆動装置９によりＸ及びＹ軸方向にも移動可能としてもよく、微調整が可能となる。
【００１３】
上述のとおり、本実施の形態１においては、Ｆｅ２Ｏ３膜２１の所定の部分を除去した微細なＦｅ２Ｏ３膜除去部２８を設け、このＦｅ２Ｏ３膜除去部２８の露出されたＦｅ金型材４の表面をパルス電圧Ｖｐを印加することにより電解液５との電気化学反応により溶解除去させることにより、Ｆｅ金型材４に微細な溝加工を施すことができる。一般的に、電解液５のイオンが拡散することにより、プローブ電極７の径の何倍もの大きさの加工寸法のものしか得られないが、金属酸化膜であるＦｅ２Ｏ３膜２１をエッチングマスクとして利用することにより、プローブ電極７の径と同等の微細加工が可能である。特にＦｅ２Ｏ３膜２１は、電解液５のイオンの拡散を抑制する働きをするため、Ｆｅ金型材４の表面の状況による影響を受け難く、従来の加工方法では困難であった、主として十数μｍから数十μｍと幅の狭い細線な加工が可能となる。さらに、プローブ電極の径が異なるものを使用することにより、例えば１μｍ径のものを使用すれば１〜２μｍの加工も可能である。従って、この発明により数μｍから数百μｍの微細な加工が容易にできる。
【００１４】
本実施の形態１では、図３（ｃ）に示す工程において、Ｆｅ金型材４の表面の加工溝２９をパルス電圧印加により形成する例について述べたが、例えば、図３（ｂ）の工程において、ステージ１を逐次移動させて、線状の開口を持つＦｅ２Ｏ３膜除去部２８を形成しておき、その後、電源１０により導電線１１、１２を通して、陽電極３と陰電極６との間に電圧を印加して電位Ｖを活性溶解領域２２であるＶｆ（例えば、−０．３Ｖ）として、Ｆｅ金型材４表面を活性溶解電位に保持することにより、優れた耐食性を持つＦｅ２Ｏ３膜２１が電解液５中では溶解されないエッチングマスクとして作用し、Ｆｅ２Ｏ３膜除去部２８の露出されたＦｅ金型材４の表面部分のみを溶解させることもできる。これにより、Ｆｅ金型材４表面は溝状にエッチングされた加工溝２９が形成されるが、この方法であっても、前述した図３（ｂ）の工程で説明した方法と同様の効果が期待できる。
また、本実施の形態１では、Ｆｅ金型材４の表面に金属酸化膜であるＦｅ２Ｏ３膜２１を形成する方法として、電解液５中で化学反応により形成したものを利用する例について説明したが、予め、金属被加工物のＦｅ金型材４を高温（９００℃から１２００℃）の酸化雰囲気に晒す、ウエット酸化法（Ｏ２、Ｈ２Ｏガス中）あるいはスチーム酸化法（Ｈ２Ｏガス中）により金属酸化膜を形成したものを利用してもよい。
【００１５】
実施の形態２．
上記実施の形態１では、Ｆｅ金型材４表面に金属酸化膜であるＦｅ２Ｏ３膜２１を形成し、プローブ電極７により局所的に電圧を印加することにより、Ｆｅ２Ｏ３膜２１を溶解、Ｆｅ金型材４表面を加工するものであった。実施の形態２では、電圧印加によりプローブ電極近傍のＦｅ金型材４表面にＦｅ２Ｏ３膜の微細線を形成し、エッチングマスクとして利用する場合の例について説明する。図５は、実施の形態２における微細加工方法の工程を説明する略断面図を示す。
実施の形態１と同様に図２で説明した電気化学反応を利用し、図５に示すＦｅ金型材４に細いリッジ加工を行う、この発明の実施の形態２における微細加工方法と微細加工装置の動作について、図１の微細加工装置および図６に示す電解液中における電位−電流特性を参照して説明する。
まず、図５（ａ）に示す第一の工程では、Ｆｅ金型材４を電解液５の入った容器２に入れ、陽電極３の上に載置する（図５では、陽電極３、Ｆｅ金型材４、プローブ電極７、Ｆｅ２Ｏ３膜２１のみを表示する）。ここで、電解液５は実施の形態１で説明したものと同じものである。駆動装置９を操作して、先端が１２μｍ径のプローブ電極７をＦｅ金型材４の表面に対して約１μｍの距離に近接させ、Ｆｅ金型材４の電位を電流が流れない−０．５Ｖ以下の状態から電源１０によりプローブ電極７と陽電極３との間に図６で示す電圧パルス２７を印加する。パルス電圧を不動態形成領域２４である電圧Ｖｒ（例えば、１．２Ｖ）として、Ｆｅ金型材４の表面電位を不動態形成電位にするとプローブ電極７の先端部分が近接する位置にＦｅの金属酸化膜であるＦｅ２Ｏ３膜２１が反応生成される。ステージ１を逐次移動させることにより線状のＦｅ２Ｏ３膜２１が得られる。
次に、図５（ｂ）に示す第二の工程では、電源１０から導電線１２、１１を通して、陽電極３と陰電極６の間にＦｅ金型材４の表面にかかる電位Ｖを、図６で示す活性溶解領域２２であるＶｆ（例えば、−０．３Ｖ）として、Ｆｅ金型材４表面を活性溶解電位に保持する状態にすると、Ｆｅ金型材４のＦｅ２Ｏ３膜２１は耐食性を有しており、電解液５中では溶解されないためエッチングマスクとして働き、細線状のＦｅ２Ｏ３膜２１で覆われていないＦｅ金型材４の表面部分が溶解され、エッチング部３０が形成される。
最後に、図５（ｃ）に示す第三の工程では、陽電極６と陰電極３との間に電源１０により、Ｆｅ金型材４の表面電位を不動態溶解領域２５の電位となるよう電圧を印加し、細線状のＦｅ２Ｏ３膜２１を除去することにより、Ｆｅ金型材４上にリッジ３１形状の微細線加工が完了する。
【００１６】
本実施の形態２では、金属酸化膜であるＦｅ２Ｏ３膜２１をＦｅ金型材４の表面の所定の位置に形成し、このＦｅ２Ｏ３膜２１をエッチング保護膜として、露出されたＦｅ金型材４表面を電解液５で溶解させることにより、Ｆｅ金型材４に微細なリッジ３１加工を施すことができる。この際、Ｆｅ２Ｏ３膜２１はプローブ電極７の先端部分が近接したＦｅ金型材４表面にのみに形成されるため、従来の加工方法では困難であった、数μｍから数百μｍ、主として十数μｍから数十μｍと幅の狭いリッジ状微細線加工が可能となる。
また、プローブ電極７による不導態形成領域２４において電圧パルス２７の電圧Ｖｒ、パルス幅Ｔ、パルス数を制御することにより、Ｆｅ２Ｏ３膜２１の幅、厚さを変えることができる。さらに、陰電極６により活性溶解領域２３においてＦｅ金型材４の表面にかかる電位、時間を制御することにより、リッジ３１の高さを調整することができる。
【００１７】
実施の形態１及び２では、金属被加工物としてＦｅ金型材を用いる例について述べたが、この発明は表面に金属酸化膜が形成される材料と電解液の組み合わせであればよく、純粋なＦｅ金型材だけでなく、鉄系の合金、例えばＦｅ−Ｃｒ、Ｆｅ−Ｃｒ−Ｍｏ、Ｆｅ−Ｃｒ−Ｎｉ合金のステンレスであってもＦｅやその合金以外の金属加工にも適用が可能である。
また、実施の形態１及び２では、Ｆｅ金型材４表面のエッチングには、電解液５中でＦｅ製金型材４にかかる電位を活性溶解領域２３であるＶｆとして加工する場合について説明したが、Ｆｅのみを溶解しＦｅ２Ｏ３膜を溶解しない例えば、ペルオキソ二硫酸アンモニウム（（ＮＨ４）２Ｓ２Ｏ８）と希硫酸（Ｈ２ＳＯ４）と水（Ｈ２Ｏ）を混合しｐＨ３以下に調整したエッチング液を使用してもよい。また、必ずしも電圧を印加する必要はない。
また、実施の形態１及び２において、エッチングマスクとしてのＦｅ２Ｏ３膜２１の除去は、電解液５中で電位を不動態領域２５にすることにより行っているが、塩酸（ＨＣｌ）等の酸あるいはアルカリ性溶液で溶解してもよい。また、必ずしも電気化学反応に依らずに除去することも可能である。
【００１８】
また、実施の形態１及び２においては、Ｆｅ金型材４の電解液５として硼酸、硼砂の混合水溶液を利用する例について示したが、電解液としては、例えば、１Ｌ（リットル）の水にリン酸水素二ナトリウム（Ｎａ２ＨＰＯ４）を７．１ｇ、リン酸二水素ナトリウム（ＮａＨ２ＰＯ４）を６．０ｇ溶かし、ｐＨ７の水溶液としたものであっても良好な酸化膜を形成することができるものであり、実施の形態１及び２で示した電解液５と同様の効果を期待できる。この電解液は、上述したＦｅ以外の鉄系の合金に対しても有効である。
【００１９】
さらに、実施の形態１及び２では、微細な線状の溝やリッジを形成する例について述べたが、実施の形態１と実施の形態２の加工方法の組み合わせや、ステージを制御することにより他の形状に加工することが可能で、複雑な金型の型彫りに応用できるものである。
実施の形態１及び２は、例えば微細な加工が必要な射出成形金型やプレス金型の製造技術として利用できるものである。
なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】実施の形態１における微細加工装置を示す略斜視断面図である。
【図２】実施の形態１におけるＦｅの電位−電流特性図である。
【図３】実施の形態１における微細加工方法の工程を説明するための略断面図である。
【図４】実施の形態１における動作を説明するためのＦｅの電位−電流特性図である。
【図５】実施の形態２における微細加工方法の工程を説明するための略断面図である。
【図６】実施の形態２における動作を説明するためのＦｅの電位−電流特性図である。
【符号の説明】
【００２１】
１  ステージ
２  容器
３  陽電極
４  Ｆｅ金型材
５  電解液
６  陰電極
７  プローブ電極
１０  電源
２０  制御装置
２１  Ｆｅ２Ｏ３膜
２６、２７  電圧パルス
【図１】
2006334766.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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