(57)【要約】【目的】  有害な廃液を出さずにアルミニウム又はアルミニウム合金を微細加工する。【構成】  Ｉｎを２ａｔ％〜２０ａｔ％含有する液体状のＧａ−Ｉｎ合金をアルミニウム又はアルミニウム合金の表面に付着させ、Ｇａ−Ｉｎ合金が付着した箇所のアルミニウム又はアルミニウム合金を剥離させる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｉｎを２ａｔ％〜２０ａｔ％含有する液体状のＧａ−Ｉｎ合金をアルミニウム又はアルミニウム合金の表面に付着させ、Ｇａ−Ｉｎ合金が付着した箇所のアルミニウム又はアルミニウム合金を剥離させることを特徴とするアルミニウム又はアルミニウム合金の微細加工方法。
【請求項２】
剥離したアルミニウム又はアルミニウム合金の破片とともに残留しているＧａ−Ｉｎ合金を除去し、アルミニウム又はアルミニウム合金の破片とＧａ−Ｉｎ合金とを回収する請求項１記載のアルミニウム又はアルミニウム合金の微細加工方法。
【請求項３】
剥離が生じたアルミニウム又はアルミニウム合金を水又は有機溶媒中に投じた後、アルミニウム又はアルミニウム合金の破片とＧａ−Ｉｎ合金とを回収する請求項１記載のアルミニウム又はアルミニウム合金の微細加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この出願の発明は、アルミニウム又はアルミニウム合金の微細加工方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
アルミニウム又はアルミニウム合金の微細加工は、通常、酸性又はアルカリ性のエッチング溶液を用いて行われている（たとえば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−３２２５７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、エッチング溶液を用いてのアルミニウム又はアルミニウム合金の微細加工には、腐食性を有するエッチング溶液の廃液処理という問題がある。
【０００４】
そこで、この出願の発明は、有害な廃液を出さずにアルミニウム又はアルミニウム合金を微細加工することのできるアルミニウム又はアルミニウム合金の微細加工方法を提供することを解決すべき課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この出願の発明は、上記の課題を解決するものとして、Ｉｎを２ａｔ％〜２０ａｔ％含有する液体状のＧａ−Ｉｎ合金をアルミニウム又はアルミニウム合金の表面に付着させ、Ｇａ−Ｉｎ合金が付着した箇所のアルミニウム又はアルミニウム合金を剥離させることを特徴とするアルミニウム又はアルミニウム合金の微細加工方法を提供する。
【０００６】
また、この出願の発明は、上記のアルミニウム又はアルミニウム合金の微細加工方法に関し、剥離したアルミニウム又はアルミニウム合金の破片とともに残留しているＧａ−Ｉｎ合金を除去し、アルミニウム又はアルミニウム合金の破片とＧａ−Ｉｎ合金とを回収することを提供する。
【０００７】
さらに、この出願の発明は、上記のアルミニウム又はアルミニウム合金の微細加工方法に関し、剥離が生じたアルミニウム又はアルミニウム合金を水又は有機溶媒中に投じた後、アルミニウム又はアルミニウム合金の破片とＧａ−Ｉｎ合金とを回収することを提供する。
【発明の効果】
【０００８】
この出願の発明のアルミニウム又はアルミニウム合金の微細加工方法によって、有害な廃液を出さずにアルミニウム又はアルミニウム合金を微細加工することができ、剥離したアルミニウム又はアルミニウム合金の破片及びＧａ−Ｉｎ合金は、回収、分離後に再利用することができる。また、エッチング溶液を使用する場合に比べ、加工制御が良好である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
液体金属のＧａがＡｌに対して腐食効果があることはよく知られている。Ｇａの融点は３０℃であり、室温よりわずかに高いため、この出願の発明のアルミニウム又はアルミニウム合金の微細加工方法では、Ｉｎを２ａｔ％〜２０ａｔ％含有させて合金化し、室温において液体状のＧａ−Ｉｎ合金としている。この室温で液体状のＧａ−Ｉｎ合金もまた液体金属のＧａと同様にＡｌに対して腐食効果を示す。また、合金化によりぬれ性に優れる
ことが見出され、アルミニウム又はアルミニウム合金との接触面積が増大し、結果としてエッチング効果が高まる。Ｇａ−Ｉｎ合金中のＩｎの含有量は２ａｔ％〜２０ａｔ％としているが、これは、室温で安定な液体状とするためである。
【００１０】
アルミニウム又はアルミニウム合金を微細加工する際には、加工箇所の表面に上記のＧａ−Ｉｎ合金を塗布、滴下等により付着させる。たとえば、キャピラリー管の先等にＧａ−Ｉｎ合金を付け、パターニング等によりＧａ−Ｉｎ合金をアルミニウム又はアルミニウム合金の表面に接触させることができる。たとえば、Ｘ−Ｙ−Ｚステージとマイクロシリンジの組み合わせることによりパターニングは精密に制御可能となる。Ｇａ−Ｉｎ合金との接触時間を制御することでエッチングの進行を自在に制御することができる。エッチング範囲は、付着させるＧａ−Ｉｎ合金の量により変化し、また、深さ方向、面方向に及ぶ。加工しない部分にはマスキングを行えばよい。マスキングテープ、付着力の強いワックス類、塗料、さらに酸化膜によりマスキングすることができる。Ｇａ−Ｉｎ合金を付着させるとき、付着圧力を加減することにより、エッチングの開始や進行が調節される。すなわち、塗布等する際に、圧力を大きくすると、エッチングの進行が促進され、Ｇａ−Ｉｎ合金をアルミニウム又はアルミニウム合金の表面に載せるようにして圧力をかけないと、エッチングの進行は緩慢となる。また、エッチングの進行は、温度や水分の存在によっても変化する。温度が高いとエッチングは急速に進行し、水分があるとエッチングは急激に進行する。さらに、エッチング速度は雰囲気によっても制御することができる。たとえば、大気中と乾燥Ｎ2やＡｒ中とではエッチング速度が異なり、エッチング結果が異なる。
また、真空中でＧａ−Ｉｎ合金をアルミニウム又はアルミニウム合金の表面に一定時間接触させた後、真空中から取り出すと、エッチングは急激に進行し、一定領域で停止する。
【００１１】
エッチングがある程度進行すると、Ｇａ−Ｉｎ合金が付着した箇所が剥離する。剥離したアルミニウム又はアルミニウム合金の破片及び残留しているＧａ−Ｉｎ合金は除去することができる。除去は、たとえば吸引等により行うことができる。
【００１２】
除去したアルミニウム又はアルミニウム合金の破片及びＧａ−Ｉｎ合金は回収することができる。吸引除去の場合、吸引経路の途中にフィルターを設けることにより、このフィルターにおいて、アルミニウム又はアルミニウム合金の破片及びＧａ−Ｉｎ合金の回収が可能である。アルミニウム又はアルミニウム合金の破片のサイズは、およそ１０μｍ以下である。したがって、この出願の発明のアルミニウム又はアルミニウム合金の微細加工方法では、アルミニウム又はアルミニウム合金の粉体を製造することもできる。アルミニウム又はアルミニウム合金の粉体を製造する際には、上記の吸引除去によらず、剥離が生じたアルミニウム又はアルミニウム合金を水又はメタノール、アセトン等の有機溶媒中に投じることもできる。これにより、剥離したアルミニウム又はアルミニウム合金は完全に分解され、粉砕された状態となる。アルミニウム又はアルミニウム合金の破片とＧａ−Ｉｎ合金は、比重等の違いより液中での沈降速度が異なるため、これを利用して両者を分離して回収することができる。たとえば、アルミニウム又はアルミニウム合金の破片とＧａ−Ｉｎ合金の沈降後、再攪拌し、アルミニウム又はアルミニウム合金のみを懸濁させ、この状態において液相をろ過することによりアルミニウム又はアルミニウム合金の破片を回収することができ、Ｇａ−Ｉｎ合金も回収することができる。あるいは、遠心分離等によりアルミニウム又はアルミニウム合金の破片とＧａ−Ｉｎ合金を分離、回収することができる。このように、この出願の発明のアルミニウム又はアルミニウム合金の微細加工法では、アルミニウム又はアルミニウム合金の粉体を製造する際に、特別の動力を必要としない。
【００１３】
以上のとおり、この出願の発明のアルミニウム又はアルミニウム合金の微細加工方法では、酸性又はアルカリ性のエッチング溶液が用いられないため、有害な廃液が生ずることはなく、廃液処理する必要がない。アルミニウム又はアルミニウム合金の微細加工に使用
したＧａ−Ｉｎ合金及び剥離したアルミニウム又はアルミニウム合金は回収することができ、再利用可能である。また、この出願の発明のアルミニウム又はアルミニウム合金の微細加工方法では、液体状のＧａ−Ｉｎ合金にアルミニウム又はアルミニウム合金が接触する時間、温度等によって、エッチングの進行を細かく制御することができる。さらに、この出願の発明のアルミニウム又はアルミニウム合金の微細加工方法では、パターニングを高い精度で制御することもできる。
【００１４】
以下、実施例を示し、出願の発明のアルミニウム又はアルミニウム合金の微細加工方法についてさらに詳しく説明する。
【実施例１】
【００１５】
アルミニウム箔を３０mm×３０mmに切り取り、アセトンを用いて洗浄し、乾燥させた。少量のＧａ−１７ａｔ％Ｉｎ合金を塗布したガラスキャピラリの先端をアルミニウム箔に押捺し、円形のパターンを連続して形成した。その直後の様子を示したのが図１の写真である。
【００１６】
２分後、剥離したアルミニウムの破片と付着しているＧａ−Ｉｎ合金とをはんだ吸い取り装置を用いて回収した。Ｇａ−Ｉｎ合金は進展性を保持しており、吸い取り装置を面内で走査すると、パターン以外の位置にＧａ−Ｉｎ合金が付着し、エッチングが起こるため、吸い取り装置の口をアルミニウム箔に対して常に直角になるように保持し、スポット状に吸引した。回収に際して吸い取り装置のヒータが作動すると、腐食跡が拡大するようになった。このことから、温度によりエッチングの進行を制御することができることが分かる。回収後のアルミニウム箔には、図２の写真に示したように、直径約１mmの穴が1.5mm
間隔で形成された。
【実施例２】
【００１７】
３mm×３mmのアルミニウム箔（２８mg）の表面に５３mgのＧａ−１７ａｔ％Ｉｎ合金を対角線上に薄く塗布し、大気中で２０時間放置した。
【００１８】
Ｇａ−Ｉｎ合金は、最初、表面が黄変し始め、アルミニウム箔は、Ｇａ−Ｉｎ合金を塗布した境界部分から灰変し始めた。この灰色の領域は徐々に拡大し、３時間後にはアルミニウム箔の半分ほどに達した。その周辺部分は変色が見られなかったが、弾力性が次第に失われていった。Ｇａ−Ｉｎ合金は、塗布時の外観を保っていたが、金属光沢も表面張力もない状態となった。
【００１９】
完全に金属光沢がなくなった試料を３０mlのメタノール中に投入した。試料は、瞬時に分解して沈降した。破片からは細かな発泡が見られた。メタノールを攪拌すると、アルミニウムだけが懸濁し、Ｇａ−Ｉｎ合金は沈降したままとなった。液相をろ過すると、アルミニウムの破片が得られた。回収直後のＧａ−Ｉｎ合金の重量は４９mg、アルミニウムの破片は５７mgであった。アルミニウムの重量が増加しているのは、溶媒であるメタノールが完全に抜けていないためと考えられる。
【００２０】
得られたアルミニウムの破片のＳＥＭ写真像が図３である。ひも状の形状を有し、長軸が１０μｍ、短軸が１μｍ程度の大きさであり、アルミニウム箔の圧延方向において切断されている。
【００２１】
もちろん、この出願の発明は、以上の実施例によって限定されるものではない。細部については様々な態様が可能であることはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
アルミニウム又はアルミニウム合金の微細加工を酸性又はアルカリ性のエッチング溶液を用いることなく行うことができ、有害な廃液が生じず、したがって、廃液処理が不要となる。アルミニウム又はアルミニウム合金の微細加工を制御性よく低コストで行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】実施例１において、アルミニウム箔にＧａ−Ｉｎ合金を付着させた直後の状態を写した写真である。
【図２】実施例１において、剥離したアルミニウムの破片及びＧａ−Ｉｎ合金を除去した後のアルミニウム箔を写した写真である。
【図３】実施例２において得られたアルミニウムの破片のＳＥＭ写真像である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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