(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロールメッキ法で造られた複数の金属層を含む金属材料の表面にレジストを付けた後、写真製版技術を用いて所定のパターンに露光し未露光レジスト部分を除去し、該表面中にレジストの付いていない露出金属部分を形成させる段階と、該露出金属部分を腐食させて、該レジストと該金属材料との接触面から該金属材料側に少なくとも窪んでいるか又は該接触面の反対側の面まで貫通している穴を該表面中に形成する段階とを含んでいる精密金属部品の製造方法に於いて、
１）該複数の金属層のなかに、該レジストを付ける表面として極めて薄い銅層を含めること、
２）該複数の金属層のなかに、該銅層に接するニッケル層を含めること、
３）該ニッケル層は、そこから所定の寸法範囲の金属が除去されなければならない部分をなすこと、及び
４）該極めて薄い銅層の厚みは、該ニッケル層のエッチング時にニッケルの腐食液により該露出金属部分に於いては完全に消失する薄さであること、
を特徴とする方法。
【請求項２】
該ニッケル層が別の銅層と接しており、該ニッケル層のエッチング時に該別の銅層が露出するまで該ニッケル層が除去されることにより、該レジストと該金属材料との接触面から該金属材料側に窪んでいる穴を該表面中に形成する段階を含んでいる請求項１に記載の方法。
【請求項３】
一方の面から他方の面までの断面に順に銅、ニッケル、銅、ニッケル、銅の各層を有しているロールメッキ法で造られた多層金属プレートであって、該両面の表面にある銅層がその他の層よりも極めて薄いものである多層金属プレートを準備し、
該プレートの両面にレジストを付けてレジスト付多層金属プレートとし、
該両面に相対してそろえられた対応画像を有しているガラス又はフィルム原版をあてて露光し、該像に応じた所定場所のレジストを除去することにより、レジストの付いていない金属面露出部分を該レジスト付きプレート中の両面に生じ、
該金属面露出部分を第一のエッチング液で表面の極めて薄い銅層とその下のニッケル層とを腐食させ、そして該極めて薄い銅層の厚みは、該ニッケル層のエッチング時にニッケルの腐食液により該金属面露出部分に於いては完全に消失する薄さであり、
次に前段階で腐食された該ニッケル層の下に露出している銅層を第二のエッチング液で腐食させ、開口部の貫通穴を該多層金属プレートにあけ、
その後残存するレジストを除去することからなる、
開口部を有する精密金属部品の製造方法。
【請求項４】
該レジスト付き多層金属プレートの両面にあてる該ほぼ対称な対応画像を有しているガラス又はフィルム原版が、一方の面の金属露出部分の幅が他方の面の金属露出部分の幅よりも広くなるようにわずかに寸法の異なる画像を有している、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
幅の狭い金属露出部分を有している該他方の面の側のニッケル層が中間の銅層及び他のニッケル層よりも厚みが薄いことを特徴とする請求項４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、精密金属部品、特にスリット等を有している光エンコーダー用精密部品などの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
特公平１−４６５９２号は、穴の断面に於いて第二及び第三の金属層における穴の幅が第一の金属層における穴の幅よりも大きいスリットを有する精密金属部品の製法により、エッチングでの精度の悪化を防ぎ精密な光学式スリット板等（エンコーダー等）を得ることを開示している。
【０００３】
その具体例では第一及び第三の金属層（表面層）にニッケル、第二の金属層（中間層）に銅が用いられており、ニッケル層上に市販のレジストを塗布したものにフィルムをあてて現像し、順次酸性腐食液、次にアルカリ性腐食液でエッチングし、まずニッケル層次に銅層の順に腐食して穴をあけている（該公報の実施例１参照）。
【０００４】
該公報の発明で表面層をニッケルとする理由は、銅層を表面層とした場合には、ニッケル中間層を酸性腐食液で腐食しようとするときに表面の銅層もある程度腐食されてしまい、精度が得られないからである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記の方法にも次の様な問題点が存在する。第一の問題点は、一般にレジストはニッケル層上に必ずしもうまく付着しやすいとは言い難いことである。レジストの付きが悪いと不良品の発生が増加し、実際的な工業生産が困難となってしまう。一方、金属の多層からなるプレートにスリットを形成する場合に前記のように銅・ニッケル・銅の三層のように銅を表面に、そしてニッケルを中間層にした場合には、中間層のニッケルのエッチングの際に表面層として精度を達成すべき銅層が腐食を受けてしまい、うまくいかないこととなる。
【０００６】
第二の問題点は、ニッケルの表面層が傷つきやすいことである。スリットを有する板状の精密金属部品は表面が平坦で傷のないものである必要があり、精度をだすニッケル層自体に傷がつくと、そこが丁度スリット等の精度を要する開口部となれば浅いものでもスリットの精度に関し不良品を生じる確率が上がり得る。従ってスリットを形成する前の取り扱いや苛酷な工程に於いて、精度をだすためのニッケル層は傷がつかないように保護されているのが好ましい。特に、三層の金属層を有する薄いプレートをロールを用いてメッキによりを製作する場合に、プレートがロールに沿って湾曲した状態で形成され、ロールから剥がした後に平坦になるまでアニーリングが必要である。ニッケルが表面層である場合には、その工程のため表面の完全な平坦性を実現出来ない場合がある。しかもアニーリングはべーキングを伴うので、ニッケルが熱により酸化・変色する。
【０００７】
更に、上記のような光透過型のエンコーダーのように貫通した開口部を有する精密部品のみならず、光反射型エンコーダーなどの反射表面と非反射表面とを有するように異なる金属の表面を有する精密部品においてもレジストを用いて選択的なパターンのエッチングやメッキがなされ、その場合も銅以外の材質の材料に通常のレジストを付けるには問題があった。
【０００８】
【課題を解決する手段】
本発明者は、上記課題を解決すべく研究を重ね、銅層を主としてレジストを付ける目的に極く薄いものとして用いればレジストの密着に関しては良好な結果が得られること、更に、レジストに覆われていない部分のエッチングに関してはあたかもニッケル層の一部のように看做すことができ、しかもレジストを付ける以前にも精密部を形成するニッケル層の傷、酸化・変色からの保護も達成できること、一方レジストに覆われていない部分上へ、銅以外の光反射面用の金属メッキ、例えばニッケルメッキを行うと、レジストを付ける目的で使用した極く薄い銅層でもレジストの除去後に光非反射面としての酸化金属膜を形成出来ることのため、極薄い銅層をレジストの付きを良好にするために銅以外の基体上に使用することは相乗効果を生み出すことが出来ることを発見し、以下の構成により上記の課題を解決し、本発明を完成させた。
【０００９】
即ち、本発明は種々の発明の改良に応用できる以下の構成からなる。
１．
複数の金属層を含む金属材料の表面にレジストを付けた後、写真製版技術を用いて所定のパターンに露光し未露光レジスト部分を除去し、該表面中にレジストの付いていない露出金属部分を形成させる段階と、該露出金属部分を腐食させて、該レジストと該金属材料との接触面から該金属材料側に少なくとも窪んでいるか又は該接触面の反対側の面まで貫通している穴を該表面中に形成する段階とを含んでいる精密金属部品の製造方法に於いて、
１）該複数の金属層のなかに、該レジストを付ける表面として極めて薄い銅層を含めること、
２）該複数の金属層のなかに、該銅層に接するニッケル層を含めこと、
３）該ニッケル層は、そこから精密な寸法範囲の金属が除去されなければならない部分をなすこと、及び
４）該極めて薄い銅層の厚みは、該ニッケル層のエッチング時にニッケルの腐食液により該露出金属部分に於いては完全に消失する薄さであること、
を特徴とする方法。
２．
該ニッケル層が別の銅層と接しており、該ニッケル層のエッチング時に該別の銅層が露出するまで該ニッケル層が除去されることにより、該レジストと該金属材料との接触面から該金属材料側に窪んでいる穴を該表面中に形成する段階を含んでいる上記１に記載の方法。
ここで例えば、極めて薄い銅層を研磨除去し、該別の銅層に黒色の酸化膜を付ければ、特開２０００−２８３７９４号の改良発明として、ニッケル層表面の反射面と銅層上の黒色酸化膜の非反射面とを有する反射式エンコーダー用の精密金属部品が製作される。
更に、以下の３〜５は、特公平１−４６５９２号の改良発明である。
３．
一方の面から他方の面までの断面に順に銅、ニッケル、銅、ニッケル、銅の各層を有している多層金属プレートであって、該両面の表面にある銅層がその他の層よりも極めて薄いものである多層金属プレートを準備し、
該プレートの両面にレジストを付けてレジスト付多層金属プレートとし、
該両面にそろえられたほぼ対称な対応画像を有しているガラス又はフィルム原版をあてて露光し、該像に応じた所定場所のレジストを除去することにより、レジストの付いていない金属面露出部分を該レジスト付きプレート中の両面に生じ、
該金属面露出部分を第一のエッチング液で表面の極めて薄い銅層とその下のニッケル層とを腐食させ、
次に前段階で腐食された該ニッケル層の下に露出している銅層を第二のエッチング液で腐食させ、開口部の貫通穴を該多層金属プレートにあけ、
その後残存するレジストを除去することからなる、
開口部を有する精密金属部品の製造方法。
４．
該レジスト付き多層金属プレートの両面にあてる該ほぼ対称な対応画像を有しているガラス又はフィルム原版が、一方の面の金属露出部分の幅が他方の面の金属露出部分の幅よりも広くなるようにわずかに寸法の異なる画像を有している、上記３に記載の方法。
５．
幅の狭い金属露出部分を有している該他方の面の側のニッケル層が中間の銅層及び他のニッケル層よりも厚みが薄いことを特徴とする上記４に記載の方法。
更に、以下の６、７はレジストに覆われていない材料露出部分に金属のメッキを施す段階を含んだ構成の発明である。
６．
材料の表面に写真製版技術を用いて所定の精密なパターンにレジストを付けた後、レジストに覆われていない材料露出部分を金属が付加されるようにメッキする段階又は金属が除かれるようにエッチングする段階と、その後のレジストを除去する段階を含む精密部品の製造方法において、該材料が銅以外の材質の上にレジストを付ける表面として極めて薄い銅層を有しているものであることを特徴とする方法。
７．
表面部分に所定パターンの金属反射面を含む精密部品を製造するために、部材の表面にレジストを付けた後、写真製版技術を用いて所定のパターンに露光し未露光レジスト部分を除去し、該表面中にレジストの付いていない部材の露出部分を形成させる段階と、該露出部分のみに金属のメッキをして、該部材の表面中に金属反射面としての金属メッキ部を形成する段階と、その後のレジストを除去する段階とを含んでいる方法に於いて、
該部材が、ガラスエポキシ基材上に密着させてレジストを付ける表面として銅層を有しており、銅層上にメッキされる該金属反射面を形成する金属が銅以外の金属であることを特徴とする上記６に記載の方法。
８．
レジストを除去する段階の後に更に該銅層の露出している部分を完全に除去する段階を含んでいる上記７に記載の方法。
９．
レジストを除去する段階の後に更に該銅層の露出している部分に光を反射させにくい酸化膜を形成する段階を含んでいる上記７に記載の方法。
【００１０】
【本明細書で使用されている用語について以下に説明】
極く薄い銅層
極薄い銅層の厚みは、例えば極薄い銅層の下にニッケル層があってそのニッケル層がエッチングがなされる場合には、その際に容易に除去される薄さであればよく、例えば、プレート全体で１００μ程度であるときに５μ以下程度であるなら、ニッケル層のエッチングで容易に除去されると言える。一方、極薄い銅層が酸化膜の非反射表面とされるべきときも、同程度の厚みでよい。表面の極く薄い銅層は存在する限りどんなに薄くても有効である。
【００１１】
レジスト
本発明では、市販の周知のレジストであって、銅への付着性がよいものが用いられる。
【００１２】
ニッケルの腐食液及び第一のエッチング液
周知の酸性のニッケル腐食液を用いることが出来る。例えば特公平１−４６５９２号の実施例１に記載の硝酸と過酸化水素水のそれぞれ１０％と２０％の水溶液を用いることが出来る。
【００１３】
銅の腐食液及び第二のエッチング液
アルカリ性腐食液が用いられる。
【００１４】
少なくとも窪んでいる穴・反対側の面まで貫通している穴（開口）の例
光学式反射型エンコーダーの場合、その周りの金属の平面から窪んでいる穴（凹部）が形成され別の金属層が露出すると、その凹部は周りの金属の平面と異なった反射特性を有する部分となり得る。特に凹部に露出する金属が銅の層である場合などに、凹部に酸化膜が形成されて、非反射部分とされることもあり得る。市販の試薬を用いて銅表面に光を反射しない黒色の酸化膜を形成することが出来ることは知られている。凹部に更に他の金属がメッキにより埋め込まれる場合もあり得る。詳しくは特開２０００−２８３７９４を参照。光学式反射型エンコーダー以外にも、流体軸受けを利用するモーター等の軸に精密な凹部を設ける場合がある。貫通している穴（開口）は、例えば、光透過型エンコーダーの回転する部品に設けられると、受光部センサーに光があたるのを交互に許可及び遮断することにより信号を発生することが出来る。
【００１５】
多層金属材料／多層金属プレート／ニッケルメッキ／銅メッキ
本発明で使用される場合の多層金属材料・多層金属プレート等は、任意の方法で製造されてよいが、ステンレスロールをメッキ浴中に浸けメッキにより積層させ、ロールから剥離しなまして平坦化するロールメッキ方法、既存の銅の薄板を順にニッケルメッキ浴次に銅メッキ浴中に縦に浸けた状態で電気メッキする縦型メッキ方法、又はメッキ浴中に縦にステンレス板を浸けた状態でステンレス板の両面に銅→ニッケル→銅→ニッケル→銅の順に電気メッキし、メッキ金属層をステンレス板の両側から剥がす縦型メッキ方法等が低コストで都合がよい。
ニッケルメッキ液としてはスルファミン酸ニッケル浴、銅メッキ液としては硫酸銅浴を挙げることができる。電気メッキ以外の任意の公知方法で金属層を形成してもよい。
【００１６】
レジスト・露光・画像の形成
周知の写真製版方法を用い、市販の周知のエッチング液を用いてで実施することが出来る。レジスト塗布する前に適宜必要に応じて銅表面の脱脂、水洗、乾燥処理等を行う。
表と裏に対称であるが精度を達成する側に幅の狭いスリット画像のフィルム又はガラス原版を当てることによって良好なエンコーダーのスリットの精度が達成されまた表と裏にあてる原版の多少のズレが許容されることに関しては、特公平１−４６５９２にも記載される通りである。
【００１７】
【実施例】
以下図面を参照しながら本発明を説明する。
図１は、本発明の方法の精密な開口（例えばスリットなど）を有する精密金属部品を製作する工程を、各段階で生じる部品の断面図と共に示したものである。
【００１８】
先ず、▲１▼の積層金属プレート１にレジスト１０を付けて▲２▼で示される状態にする。この場合、表面の銅層２及び銅層６が存在することにより、レジスト１０を積層金属プレート１上にしっかりと付けることができる。
【００１９】
これに所定パターンの透明・不透明部分を有するフィルム１１、１１’を表及び裏に当てて▲３▼の状態にして露光する。この際、特公平１−４６５９２に記載の発明と同様に、表と裏のそれぞれのフィルム１１とフィルム１１’のパターンは相対してそろえられるように対称に近いパターンではあるが、精度をだす側の面には、他の面の対応する未露光部に包含されその対応する未露光部よりも小さな（細い）未露光部を生じるパターンとすると、フィルム１１とフィルム１１’が一定範囲内でずれてもよいから、精度の優れたスリットの形成が容易となる。
【００２０】
露光後、未露光部分のレジストを除去し、▲４▼で示されるレジストが一部除去されて金属露出部を有する状態にする。
次に、ニッケル層３及びニッケル層５をエッチングする。▲４▼の状態では露出金属部の表面には銅層２及び銅層６が存在するが、それらの層は薄いため、酸性のニッケル腐食液（例えば特公平１−４６５９２号の実施例１に記載の硝酸と過酸化水素水のそれぞれ１０％と２０％の水溶液の３分間スプレー）で除去される。これによって▲５▼の状態となる。
【００２１】
次に銅層４をエッチングする。銅層４はニッケル層を腐食させない市販されている一般的なアルカリ性腐食液でエッチングすると▲６▼の状態となる。銅層２及び６も露出しているところは腐食が進む。
【００２２】
次に市販のレジスト剥離液やアセトンでレジストを除去し、▲７▼で示される製品を得る。
【００２３】
図１に於いて、エッチングにおけるサイドエッチ（金属が腐食される断面部分の横への膨らみ）により影響されるスリットの精度の悪化は、銅層４やニッケル層５の厚みと関係なく、ニッケル層３（相対的により薄い層としてもよい）を貫通穴の最小幅の部分とすることによって達成される。銅層２は主としてレジストを付ける助けをするのと製造過程でニッケル層を保護する役目をするものであるから、最終的にスリット付近でなくなっていてもかまわない。
【００２４】
図２は、反射型光学式エンコーダー用部品等の精密な幅の反斜面と非反射面とを有する精密金属部品を製作する工程を、各段階で生じる部品の断面図と共に示したものである。▲１▼から▲５▼までの段階は、両面ではなく一方の表面のみに対して実施されることを除けば図１と同じである。銅のエッチングなしに▲６▼の段階でレジストが除去され、▲７▼の段階で酸化膜２７を付けた後、適当な方法（例えば研磨）により表面の銅を除去すれば、ニッケル表面が反斜面を、凹部の銅面上の酸化膜表面が非反射面を与える。
【００２５】
図３、図４、図５は、本発明の方法で使用される多層（積層）金属プレートをロールメッキ法や縦型のメッキ法により製作する例を、工程の略図で示したものである。
【００２６】
図３〜図５の最後に示される積層金属プレートの各層、または断面が図１の▲１▼に示されている積層金属プレート１の銅層２、ニッケル層３、銅層４、ニッケル層５、及び銅層６の各層は、例えば図３〜５で示されるメッキ法で造られ得る。図５では、それぞれの金属に応じたメッキ浴７（スルファミン酸ニッケル浴又は硫酸銅浴）に漬けられたステンレスロール８上に順次各層が形成される。銅、ニッケル、銅、ニッケル、銅の順に全ての積層されるべき金属の層がステンレスロール８上にメッキにより形成されたら、湾曲状態のまま積層プレート１はステンレスロール８から剥離され、アニーリング（なまし）による平坦化工程を経て平坦な積層金属プレート１となる。アニーリング（なまし）による平坦化工程の際に、より多くの金属層が存在すること及び展性に優れた銅の層が表面に存在することによって、いくらかより円滑な平坦化がなされ得る。図３及び図４の方法では、平坦な状態でメッキがされるから、アニーリングは必要ない。
【００２７】
図６は、図２で示される精密金属部品の銅とニッケル層の部分のかわりにガラスエポキシ板等の（多層）複合材を使用して反射型又は透過型光学式エンコーダ用部品などの精密な反射面と非反射面を有するか又は（該多層複合材が透明であれば）光透過部と光不透過部とを有する部品を製造する工程図を示している。薄いプレートで出来ている精密金属部品は、厚みを加えて強度を増そうとすると、金属そのものを厚くするのが一般的であるが、金属が厚くなるとエッチングのためにスリット等のためのパターンを狭くすることが出来ない。金属にかえてプリント基板等に使用するガラス／エポキシ材やアルミナ／エポキシ材等の光透過多層複合材を使用すれば、強度及び厚みを確保出来る。ガラスエポキシ板等の上に銅のごく薄い層を使用することにより、このような精密部品の製造が可能になる。図６の工程では、まずガラスエポキシ６１に極薄い銅層６２を任意の適当な方法で付着させる。次にレジストを銅層６２上に塗布して所定の画像のフィルム又はガラス原版を当てて露光後、所定の精密なパターンにレジスト６３を付けた状態にする。レジスト６３に覆われていない材料露出部分にニッケルメッキ６４をする。次にレジストを除去するが、処理表面が反射面と非反射面を得ることを目的とする場合には銅酸化膜６５が極薄い銅層６２の露出部分に形成されるようにする。一方、処理表面が光の透過部と非透過部を得るためのものであれば、露出する極薄い銅層６２をエッチングなどで除去する。いずれの場合でも、厚みの主体はガラスエポキシ６１であり、金属の層は薄いから、１つの比較的大きな板の表面を処理して製造した後、精密な金属部分のうち製品とするべきものにはひずみなどの影響を与えることなく打ち抜きなどで１度に沢山の部品を製作するのに都合がよい。
【００２８】
【発明の効果】
レジストを付ける表面において、レジストを付ける層として薄い銅層を設けることにより、レジストの付きが良好となり、不良品の発生を防止できる。
【００２９】
精密な寸法、形状で除去されるべき金属除去部分をなしているニッケル層を、その除去（エッチング）段階前のアニーリングが必要な場合などべーキング等の任意の苛酷な処理段階に於いて銅層で保護するため、エッチング段階で精度を達成すべきニッケル層が傷付いていたり、酸化・変色したりする確率が低くなり、不良品の発生を少なくすることができる。
【００３０】
積層金属プレートをロールを用いてメッキで製造する場合に、平坦化が必要であり、平坦化による歪みを表面の薄い銅層が緩和する働きをする。
【００３１】
ニッケル、銅、ニッケルの多層金属プレートから精密金属部品を製造する方法の発明に於いては、両面にレジストを付けて両面からエッチングをする場合には、片側のみからエッチングをする場合に比べて腐食の横への膨らみによる精度の悪化が少なくて済むことは前記特許に記載される通りである。銅、ニッケル、銅、ニッケル、銅の各層を有している多層金属プレートから精密金属部品を製造する場合にはこの点に関する効果が当然存在する。
【００３２】
透明な金属でない複合材上に銅の薄い層を付けた場合には、その薄い銅層がレジストの付きを良くすることによって、複合材上での写真製版技術がうまく応用できることとなり、光透過型の精密部品の場合、材料全体をエッチングして穴あけする必要がないので、材料の厚みにスリットなどの開口幅が制限されない精密部品の製造が可能となる。また光反射型の精密部品の場合も、強度や厚みが容易に確保できるにもかかわらず打ち抜き等の作業が可能であるため、製造に有利である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の開口を有する金属部品の製造方法において、方法の各段階で生じる部品を断面図で示す本発明の工程図。
【図２】  本発明の凹部（窪み）を有する金属部品の製造方法において、方法の各段階で生じる部品を断面図で示す本発明の工程図。
【図３】  多層金属プレートを製造する工程の略図。
【図４】  多層金属プレートを製造する工程の略図。
【図５】  多層金属プレートを製造する工程の略図。
【図６】  ガラスエポキシ板上に銅箔を付けた材料を使用して光反射型エンコーダー用精密部品を製造する方法の各段階で生じる部品の断面を示す本発明の工程図。
【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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