(57)【要約】【課題】表面に凹凸形状のパターンが形成された時計文字板を射出成形で作成すると、時計文字板凸部の先端形状が鋭利ではなかったため、時計文字板としての高級感に欠けていた。【解決手段】表面の任意の箇所に凸部が形成された、樹脂からなる時計文字板２１の製造方法において、シリコンウェハ表面の所定の箇所に開口部を有するマスクパターンを形成する工程と、異方性エッチングを行い、前記開口部から露出するシリコンウェハをエッチングする工程と、前記シリコンウェハの全面に共通電極膜を形成する工程と、電鋳法を用いて前記共通電極膜から成長する電鋳膜を形成する工程と、前記シリコンウェハをエッチング法によって除去する工程と、その電鋳膜を転写マスクとして前記凸部を有する樹脂製の時計文字板を形成する工程により、表面に先端形状が鋭利な凸部が形成された時計文字板を形成する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面の任意の箇所に凸部が形成された、樹脂からなる時計文字板の製造方法において、
シリコンウェハ表面の所定の箇所に開口部を有するマスクパターンを形成する工程と、異方性エッチングを行い、前記開口部から露出するシリコンウェハをエッチングする工程と、前記シリコンウェハの全面に共通電極膜を形成する工程と、電鋳法を用いて前記共通電極膜から成長する電鋳膜を形成する工程と、前記シリコンウェハをエッチング法によって除去する工程と、その電鋳膜を転写マスクとして前記凸部を有する樹脂製の時計文字板を形成する工程とを有する時計文字板の製造方法。
【請求項２】
前記シリコンウェハをエッチングする工程の後に、マスクパターンを除去する工程を更に有することを特徴とする請求項１に記載の時計文字板の製造方法。
【請求項３】
前記シリコンウェハは結晶方位が１００方位であり、シリコンウェハをエッチング法によって除去する工程にて、前記開口部から露出する箇所のシリコンの凹部形状を楔形状とすることを特徴とする請求項１または２に記載の時計文字板の製造方法。
【請求項４】
前記シリコンウェハは結晶方位が１１０方位であり、シリコンウェハをエッチング法によって除去する工程にて、前記開口部から露出する箇所のシリコンの凹部形状を直方体形状とすることを特徴とする請求項１または２に記載の時計文字板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は時計文字板の製造方法に関し、さらに詳しくは外観品質に優れ、時計文字板表面の任意の箇所に凸部形状の突起を多数有し、その多数の凸部形状配置によって高級感を醸し出した樹脂製の時計文字板の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、時計文字板には金属製のものが多く用いられてきたが、近年では樹脂製の時計文字板も増えてきた。この樹脂製の時計文字板は射出成形法などで安価にかつ簡便に作成が可能である（例えば、特許文献１参照。）。
以下に、従来の技術における樹脂製の時計文字板の製造方法について詳細に説明する。
【０００３】
図１７は、従来の技術における樹脂製の時計文字板の製造方法を示す工程断面図である。
まず図１７に示すように、シート材３１を射出成型用の金型ａ２３に装入しておく。該シート材３１は紙や発砲合成樹脂などのポーラスな材質でできており、射出成型時の射出圧によって内部に溶融樹脂が浸透できるようになっている。
【０００４】
次に金型ａ２３、金型ｂ２５を型閉じして溶融合成樹脂をその型内に射出してベース３５を成形する。このとき、溶融合成樹脂の一部はシート材３１の内部に浸透し、該シート材３１と合成樹脂（ベース３５）とが強固に一体化されるところが従来の技術の特徴とするところである。
【０００５】
このようにして、ベース３５の成形を終えた後に金型ａ２３、金型ｂ２５を開放し、その開放金型内に吸引装置付きロボット３７で成形品である時計文字板２１を吸引取り出しする。
【０００６】
ここで得られる時計文字板２１に、文字板表面に微細な凹凸形状を形成すると、視認者に表面光沢があって高級感を感じさせることができる。しかし、その様な文字板形状を得るためには、図１７に示した従来の技術においては困難とされていた。つまり、時計文字板２１表面に凹凸形状を形成するためには、例えば金型ａ２３に予め凹凸部を形成しておき、その形状に応じて射出成型により凹凸形状を有する時計文字板２１を作成しなくてはならなかった。この微細な凹凸形状のある射出成型用の金型ａ２３は、切削などの機械的な加工方法により形成しなくてはならないため、時間と費用を多大に必要とする。そのため表面に微細な凹凸形状を有する樹脂製の時計文字板の製造方法には不向きとされていた。
【０００７】
これを解決する他の方法として、フォトリソグラフィ法やエッチング法などによって微細加工処理を施したシリコンウェハを型として、図１７の金型ａ２３に代えて用い、前述した射出成形法により微細な凹凸形状を有する時計文字板を製造する技術が既に知られている。
【０００８】
ここでは図には示さないが、この型は、シリコンウェハ上にマスク層によって所望のパターンを形成し、マスク層が開口した部分のシリコンウェハをエッチング法によって除去することで、シリコンウェハ上に微細な凹凸形状を形成することができる。この一連の工程を経て所望の形状の型を作成し、そしてこの型を用いて射出成形を行うというものである。射出成形は型を一度作成すれば樹脂製の製品を安価に大量生産可能な方法であるため、微細な凹凸形状を有する時計文字板の製造には好ましい製造方法である。
【０００９】
【特許文献１】実公平７−６５５２号公報（第１−２頁、図３）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、シリコンウェハをそのまま射出成形の型に用いた場合は、圧力をかなり下げて射出成形を行うことしかできなかった。これは強い圧力で射出成型を行うと、射出成型時の圧力にシリコンウェハが耐えることができずに破損してしまうためである。射出成型の際に型内に射出する樹脂の種類にもよるが、型内の凹部に樹脂を行き渡らせるために、射出成型時の型内は１００メガパスカル以上の高圧環境を掛ける。その圧力が掛かると、型を構成するシリコンウェハが割れて粉砕してしまうのである。
【００１１】
また、圧力を下げて射出成形する方法も考えられるが、弱い圧力では型の凹部内に溶融した樹脂が行き渡らず、時計文字板上の凹凸形状を型どおりに作成することが困難とされていた。この様に、この従来の技術によると、より高密度で、より鋭利で、より微細な凹凸形状を時計文字板に形成することは困難であることが判る。
【００１２】
本発明の目的は、上記課題を解決して、従来の射出成形技術を用いても文字板表面の任意の場所にある凸部先端の形状を鋭利に作成することができる、樹脂製の時計文字板の製造方法を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の時計文字板の製造方法は、下記記載の方法を採用する。
【００１４】
本発明の時計文字板の製造方法は、表面の任意の箇所に凸部が形成された、樹脂からなる時計文字板の製造方法において、シリコンウェハ表面の所定の箇所に開口部を有するマスクパターンを形成する工程と、異方性エッチングを行い、前記開口部から露出するシリコンウェハをエッチング法によって除去する工程と、前記シリコンウェハの全面に共通電極膜を形成する工程と、電鋳法を用いて前記共通電極膜から成長する電鋳膜を形成する工程と、前記シリコンウェハをエッチング法によって除去する工程と、その電鋳膜を転写マスクとして前記凸部を有する樹脂製の文字板を形成する工程とを有することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の時計文字板の製造方法は、前記シリコンウェハをエッチング法によって除去する工程の後に、マスクパターンを除去する工程を更に有することを特徴とする。
【００１６】
さらに、本発明の時計文字板の製造方法は、前記シリコンウェハに結晶方位が１００方位のものを用い、シリコンウェハをエッチング法によって除去する工程にて、前記開口部から露出するシリコンの凹部形状を楔形状とすることを特徴とする。
【００１７】
またさらに、本発明の時計文字板の製造方法は、前記シリコンウェハに結晶方位が１１０方位のものを用い、シリコンウェハをエッチング法によって除去する工程にて、前記開口部から露出するシリコンの凹部形状を直方体形状とすることを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の時計文字板の製造方法について図面に基づいて詳細に説明する。図１から図９は第１の実施例に基づく時計文字板の製造方法を説明するための工程断面図である。以下、第１の実施例では表面の結晶方位が（１００）であるシリコンウェハを用い、射出成形を行う樹脂にポリカーボネートを用いた場合を例にとって説明する。
【００１９】
（第１の実施例）
まず、第１工程であるマスクパターンを形成する工程について説明する。
図２に示すように、結晶方位が（１００）であるシリコンウェハ１１の両面にマスク層１３、１４として、クロムと金の積層膜をスパッタリング法によってそれぞれ形成する。クロムの膜厚は０．０５μｍ程度、金の膜厚は０．２μｍ程度である。ここで用いるマスク層１３、１４は後の工程でシリコンウェハ１１を異方性エッチングする際のマスクとなるため、異方性エッチング液に対する耐性が必要とされる。また、マスク層１３、１４はクロムと金の積層構造の他に、例えばニッケルと金の積層膜、酸化シリコン、窒化シリコン等を用いることができる。
【００２０】
次に図３に示すように、シリコンウェハ１１の表面および裏面に配したマスク層１３、１４の全面にフォトレジスト１５、１６をそれぞれ形成する。このフォトレジスト１５、１６にはネガタイプの感光性フォトレジストを用い、スピンコート法、スプレー法等によってマスク層１３、１４の表面に形成する。
続けて、フォトレジスト１５、１６を形成後、フォトマスク（図示せず）を用いて露光および現像処理を行い、シリコンウェハ１１の表面のフォトレジスト１５に所定のパターンを形成する。フォトレジスト１６はシリコンウェハ１１の裏面全面に残したままとする。この開口部に型の凹部が形成されることとなる。
【００２１】
さらに、図４に示すように、マスク層１３として形成されたクロムと金の積層膜を順次エッチングすることで、シリコンウェハ１１の表面に所定のパターンを形成する。金のエッチング液にはヨウ素、ヨウ化アンモニウム、エタノールと純水の混合液または王水を用いる。クロムのエッチング液には硝酸第２セリウム、過酸化水素酸と純水の混合液を用いる。このクロムのエッチング液としては、他にフェリシアン化カリウム、水酸化ナトリウムと純水の混合液も使用可能である。
この様に、マスク層１３であるクロムと金のパターンを形成後、フォトレジスト１５、１６を除去する。この一連の工程を経てシリコンウェハ１１の表面にマスクパターンが形成される。
【００２２】
次に、前記マスク層１３の開口部から露出するシリコンウェハ１１をエッチング法によって除去する工程について説明する。
図５に示すように、水酸化カリウム水溶液で異方性エッチング処理することによって、図４に示す構造体におけるマスク層１３が開口した部分に露出しているシリコンを部分的に除去する。ここで用いる水酸化カリウム水溶液の濃度は３０重量％、液温は７０度にてエッチング処理を行う。異方性エッチング液は水酸化カリウム水溶液の他に、水酸化ナトリウム水溶液、水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液、エチレンジアミン・ピロカテコール水溶液、等も使用可能である。
【００２３】
この異方性エッチングにより目的のシリコンウェハ１１表面に凹部形状として楔形状を形成するメカニズムについて以下に説明する。
この異方性エッチング処理におけるシリコンウェハ１１は、水酸化カリウム水溶液中では結晶方位によってエッチング速度が異なっている。水酸化カリウム水溶液の濃度や温度にもよるが、シリコンの結晶方位（１１１）面は、結晶方位（１００）面に対してエッチング速度が数百分の一程度でしかない。このような作用を受けて、結晶方位（１００）のシリコンウェハ１１を水酸化カリウム水溶液で異方性エッチングを行うと、シリコンウェハ１１の表面に対して約１２５度の角度でエッチングされる。そしてシリコンの結晶方位（１１１）面が出たところでエッチングはほとんど進行しなくなり、エッチング後はきれいな楔形状である逆四角錘形状の凹部を得ることができる。
【００２４】
次に、前記シリコンウェハ１１上のマスク層１３上の全面に共通電極膜１７を形成する工程について説明する。
図６に示すように、異方性エッチングで楔形状の凹部を形成したシリコンウェハ１１の表全面に、次工程の電鋳膜１９形成のための共通電極膜１７をスパッタリング法で形成する。共通電極膜１７の膜構成は、下地との密着性が良いとされているクロムと電気伝導性の良い金との積層膜とする。
【００２５】
続けて、電鋳法を用いて前記共通電極膜１７上にニッケルの電鋳膜１９を形成する工程を説明する。
図７に示すように、共通電極膜１７の表全面にニッケルの電鋳膜１９を膜厚１００μｍ程度に形成する。ニッケルの電鋳膜１９の形成条件は、メッキ液としてスルファミン酸ニッケルメッキ液を用い、電流密度が１．０Ａ／ｄｍ２、液温は５０度とする。この条件で電鋳を行うと、ニッケルの厚み方向の析出速度は１時間あたり約１０μｍとなる。
【００２６】
さらに、前記シリコンウェハ１１をエッチング法によって除去する工程について説明する。
まず、図７に示す構造体のシリコンウェハ１１の裏面に配したマスク層１４をウェットエッチング法により除去する。金とクロムの積層膜からなるマスク層１４のエッチングは、金のエッチング液にヨウ素、ヨウ化アンモニウム、エタノールと純水の混合液を、クロムのエッチング液に硝酸第２セリウム、過酸化水素酸と純水の混合液を用いて行う。
次にシリコンウェハ１１の除去を行う。この除去工程を、水酸化カリウム水溶液の濃度は３０重量％、液温は７０度にて処理することで、図８に示すマスク層１３、共通電極膜１７、電鋳膜１９とを有する転写用型２０ａを得ることができる。
【００２７】
最後に、ニッケルにより形成した電鋳膜１９を転写マスクとして、凸部を有する樹脂製の時計文字板を形成する工程について説明する。
樹脂製の時計文字板の形成は、ニッケルの電鋳膜１９を型として用いた射出成形によって行う。樹脂の材料には、衝撃強度や耐熱性、耐寒性などの特性が優れているポリカーボネートを用いる。射出成型時の条件は、成形温度（樹脂温度）が約２５０度、射出圧力が約１２０メガパスカルで行う。
【００２８】
図１（ａ）は射出成形装置の金型周辺の工程断面図、図１（ｂ）は射出成型時の金型部を拡大した工程断面図である。
まず図１（ｂ）に示すように、金型ａ２３には突起部を除いた文字板の外形寸法に相当する空洞部が形成されており、金型ｂ２５には図８に示した転写用型２０ａが収まる寸法の空洞部が形成されている。前記金型ｂ２５に転写用型２０ａを挿入し、前記金型ａ２３と前記金型ｂ２５とを空洞部を向かい合わせた状態にて射出成形装置にセットする。
【００２９】
そして図１（ａ）に示すように、この状態で溶融させたポリカーボネートを前記金型ａ２３と前記金型ｂ２５との隙間部分へ前記射出条件にて流し込む。この際、転写用型２０ａからシリコンウェハ１１を除去したことで、射出成形時に高い圧力をかけることができるようになり、溶融したポリカーボネートを電鋳膜１９に形成した凹部先端まで十分行き渡らせることができる。したがって時計文字板に形成された凸部の先端を鋭利な形状にできるのである。
【００３０】
その後、前記溶融樹脂（ポリカーボネート）が冷却されて硬化した後に、前記金型ａ２３と前記金型ｂ２５を開放する。続けて、ポリカーボネートが硬化して形成された時計文字板２１および図８までの工程を経て形成された構造物を取り出し、前記構造物から時計文字板２１を分離することで、図９に示す樹脂製の時計文字板２１が完成する。
【００３１】
以上の説明で明らかなように、本発明に記載の時計文字板の製造方法を用いれば、先端形状が鋭利な凸部を時計文字板２１上に形成することが可能になり、表面光沢の美しい、高級感溢れる樹脂製の時計文字板２１が作成可能となる。
【００３２】
（第２の実施例）
以下、図面を用いて第２の実施例を説明する。先に説明した第１の実施例と本実施例の相違点は、転写用型からマスク層１３をなくし、電鋳膜１９と共通電極膜１７のみで構成された転写用型とした点である。その製造方法について下記に説明する。
図１０から図１３は、第２の実施例に基づく時計文字板の製造方法を説明するための工程断面図である。
【００３３】
まず、シリコンウェハ１１上に異方性エッチング処理によって楔形状の凹部を形成する工程（第１図から第５図）までは、第１の実施例と同様に行う。
この工程を経た図５に示す構造体から、図１０に示すように、シリコンウェハ１１の表面および裏面のマスク層１３、１４を除去する。マスク層１３、１４にクロムと金の積層膜を用いた場合は、金のエッチング液にはヨウ素、ヨウ化アンモニウム、エタノールと純水の混合液を用いる。クロムのエッチング液には硝酸第２セリウム、過酸化水素酸と純水の混合液を用いる。
【００３４】
マスク層１３、１４を除去した後は第１の実施例と同様に、図１１に示すように電鋳膜１９形成のための共通電極膜１７をシリコンウェハの凹部を形成した表全面に形成する。次に図１２に示すように前記共通電極膜１７上にニッケルの電鋳膜１９を形成する。続いてエッチング処理によってシリコンウェハ１１を除去し、図１３に示す転写用型２０ｂを得ることができる。最後に射出成形を行うことで、第１の実施例と同様の樹脂製の時計文字板を作成することができる。
【００３５】
本実施例の樹脂製の時計文字板の製造方法により、第１の実施例と同様に時計文字板上に形成された凸部の突起先端形状を鋭利とすることができ、高級感溢れる時計文字板の作成が可能となる。
【００３６】
（第３の実施例）
つぎに、図面を用いて第３の実施例を説明する。
図１４、１５は第３の実施例に基づく時計文字板の製造方法を説明するための工程断面図である。
本実施例が先に説明した第１および第２の実施例と異なる点は、シリコンウェハ１１の結晶方位を（１００）であったものに代えて、結晶方位が（１１０）であるウェハを用いて時計文字板を製造した点である。この様に、結晶方位のみ異なる材料のシリコンウェハ１１を用いることで、最終的に得られる時計文字板に形成された凸部の突起形状を容易に変えることができる。その製造方法について下記に説明する。
【００３７】
まず実施例１で説明した図１から図４の製造工程を経て、結晶方位が（１１０）のシリコンウェハ１１の表面にパターンニングされたマスク層１３を有する構造体を得る。続けて図１４に示すように、結晶方位が（１１０）のシリコンウェハ１１上のマスク層１３が開口した部分に露出しているシリコンの一部を水酸化カリウム水溶液で異方性エッチング処理する。
ここでの異方性エッチング処理におけるシリコンウェハ１１は、結晶方位によって水酸化カリウム水溶液中でのエッチング速度が異なっている。結晶方位（１１０）のシリコンウェハを水酸化カリウム水溶液で異方性エッチングを行うと、シリコンウェハ１１の表面に対して約９０度の角度で異方性にエッチングされる。異方性エッチングはシリコンウェハの結晶方位（１１１）面が出たところでほぼ止まり、エッチング処理後のシリコンウェハ表面には直方体形状の凹部が形成される。
【００３８】
シリコンウェハ１１の異方性エッチング処理を行った後は、第１の実施例で説明した方法と同様に、電鋳膜１９形成のための共通電極膜１７をシリコンウェハの凹部を形成した表全面に形成し、さらに前記共通電極膜１７上にニッケルの電鋳膜１９を形成する。続いてシリコンウェハ１１およびシリコンウェハ１１裏面のマスク層１４をエッチング処理によって除去した後に、マスク層１３、共通電極膜１７、電鋳層１９からなる転写用型２０ｃを用いて射出成形を行う。以上の工程を経て、図１６に示す形状の樹脂製の時計文字板を作成することができる。
【００３９】
本実施例の樹脂製の時計文字板の製造方法により、第１および第２の実施例と同様に、時計文字板の表面凸部の突起先端形状を鋭利とすることができ、高級感溢れる時計文字板を作成が可能となる。
【００４０】
本実施例においては、第１の実施例にしたがってマスク層１３をシリコンウェハ１１上に残した状態で共通電極膜１７を形成しているが、第２の実施例で説明したように、異方性エッチング処理を行うことでマスク層１３を除去した後に共通電極膜１７をシリコンウェハ１１上に形成してももちろん構わない。
【００４１】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明に記載の転写用型を用いることで、凹凸形状のある時計文字板を作成する際に、射出成形を高圧で行うことが可能となる。それにより、任意の箇所に先端形状が鋭利な凸部を有する文字板を形成することが可能となる。このようにして形成された本発明の時計文字板は、表面光沢の美しい、高級感溢れる文字板とすることができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の全実施例に適用する射出成型により時計文字板を作成する工程を説明するための工程断面図である。
【図２】本発明の実施例を説明するための工程断面図である。
【図３】本発明の実施例を説明するための工程断面図である。
【図４】本発明の実施例を説明するための工程断面図である。
【図５】本発明の実施例を説明するための工程断面図である。
【図６】本発明の実施例を説明するための工程断面図である。
【図７】本発明の実施例を説明するための工程断面図である。
【図８】本発明の実施例を説明するための工程断面図である。
【図９】本発明の実施例を説明するための工程断面図である。
【図１０】本発明の実施例を説明するための工程断面図である。
【図１１】本発明の実施例を説明するための工程断面図である。
【図１２】本発明の実施例を説明するための工程断面図である。
【図１３】本発明の実施例を説明するための工程断面図である。
【図１４】本発明の実施例を説明するための工程断面図である。
【図１５】本発明の実施例を説明するための工程断面図である。
【図１６】本発明の実施例を説明するための工程断面図である。
【図１７】従来の技術を説明するための工程断面図である。
【符号の説明】
１１  シリコンウェハ
１３、１４  マスク層
１５、１６  フォトレジスト
１７  共通電極膜
１９  電鋳膜
２０ａ〜ｃ  転写用型
２１  時計文字板
２３  金型ａ
２５  金型ｂ
３７  ロボット
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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