JP2003080420A - 部品製作方法 - Google Patents
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23H—WORKING OF METAL BY THE ACTION OF A HIGH CONCENTRATION OF ELECTRIC CURRENT ON A WORKPIECE USING AN ELECTRODE WHICH TAKES THE PLACE OF A TOOL; SUCH WORKING COMBINED WITH OTHER FORMS OF WORKING OF METAL
- B23H9/00—Machining specially adapted for treating particular metal objects or for obtaining special effects or results on metal objects
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- Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来の機械加工や放電加工で加工する部品製
作法では、最終的な部品の形状となるまで加工材料全体
を除去加工していくため、材料に無駄が多く加工時間も
長くかかり、加工時に加工具が消耗し、加工具と加工対
象が接触して物理的な力が加わるため、加工具や製作す
る部品の微小化に限界があった。 【解決手段】 ベース基板１０１上に直接、あるいは犠
牲層１０２や剥離層を介して、構造体材料層１０３を形
成し、この構造体材料層１０３に目的とする部品外形形
状に沿って、電気化学的に溝加工を実施、その後、犠牲
層１０２やベース基板１０１のみを選択的に除去、ある
いは剥離層から部品１０５を機械的に分離することによ
り、部品１０５とベース基板１０１とを分離して目的と
する部品を得る、あるいは、分離する部分を一部に制限
することで、可動部を有する部品を製作する。
作法では、最終的な部品の形状となるまで加工材料全体
を除去加工していくため、材料に無駄が多く加工時間も
長くかかり、加工時に加工具が消耗し、加工具と加工対
象が接触して物理的な力が加わるため、加工具や製作す
る部品の微小化に限界があった。 【解決手段】 ベース基板１０１上に直接、あるいは犠
牲層１０２や剥離層を介して、構造体材料層１０３を形
成し、この構造体材料層１０３に目的とする部品外形形
状に沿って、電気化学的に溝加工を実施、その後、犠牲
層１０２やベース基板１０１のみを選択的に除去、ある
いは剥離層から部品１０５を機械的に分離することによ
り、部品１０５とベース基板１０１とを分離して目的と
する部品を得る、あるいは、分離する部分を一部に制限
することで、可動部を有する部品を製作する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、金属工業、化学工
業、電子工業、機械工業分野等において、導電性材料か
らなる部品、およびセンサやアクチュエータなどに使用
される、導電性材料からなり、かつ可動部分を有する構
造を含む部品の製作する方法に関する。
業、電子工業、機械工業分野等において、導電性材料か
らなる部品、およびセンサやアクチュエータなどに使用
される、導電性材料からなり、かつ可動部分を有する構
造を含む部品の製作する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の部品の製作方法としては、機械加
工技術や放電加工技術を利用して加工材料の不要部分を
除去して所望の形状とし、部品を製作する方法が一般的
であった。このうち、機械加工技術を利用した方法で
は、切削工具を用いて、切削工具と加工材料のいずれか
を回転させ、同時に切削工具と加工材料を接触させるこ
とにより加工材料の不要部分を除去して、最終的に所望
の形状となった部品を得ていた。一方、放電加工技術を
利用した方法では、所望の加工形状に対応した先端形状
を有する加工電極を製作し、加工電極と加工材料との間
を所定の距離に調節して、両者の間にパルス状の放電を
繰り返し生じさせることにより加工材料の不要部分を除
去して所望の形状とし、部品を製作していた。
工技術や放電加工技術を利用して加工材料の不要部分を
除去して所望の形状とし、部品を製作する方法が一般的
であった。このうち、機械加工技術を利用した方法で
は、切削工具を用いて、切削工具と加工材料のいずれか
を回転させ、同時に切削工具と加工材料を接触させるこ
とにより加工材料の不要部分を除去して、最終的に所望
の形状となった部品を得ていた。一方、放電加工技術を
利用した方法では、所望の加工形状に対応した先端形状
を有する加工電極を製作し、加工電極と加工材料との間
を所定の距離に調節して、両者の間にパルス状の放電を
繰り返し生じさせることにより加工材料の不要部分を除
去して所望の形状とし、部品を製作していた。
【０００３】一方、一部に可動部分を含む部品を製作す
る方法としては、前述した機械加工技術や放電加工技術
等の種々の加工技術を利用して、その構造体を構成する
要素を製作し、その後、要素を組み立てることにより製
作する方法が一般的であった。
る方法としては、前述した機械加工技術や放電加工技術
等の種々の加工技術を利用して、その構造体を構成する
要素を製作し、その後、要素を組み立てることにより製
作する方法が一般的であった。
【０００４】また、このような方法とは別に、図３及び
図４に示すように基板上に層状に堆積させた薄膜や厚膜
をフォトリソグラフィーによりパターニングする方法で
可動部を形成する方法も一般的に用いられている。図３
及び図４に示す方法により、可動部を形成する場合は次
のような手順となる。
図４に示すように基板上に層状に堆積させた薄膜や厚膜
をフォトリソグラフィーによりパターニングする方法で
可動部を形成する方法も一般的に用いられている。図３
及び図４に示す方法により、可動部を形成する場合は次
のような手順となる。
【０００５】まず、平坦なベース基板１０１の一部分
に、ベース基板１０１とは異種の材料からなる犠牲層１
０２を所定の厚みに堆積させる(図３(２))。さらに犠牲
層１０２の上に、犠牲層１０２とは異種の材料からな
る、構造体材料層１０３を所定の厚みに堆積させる(図
３(３))。続いて、構造体材料層１０３を所望の形状に
パターニングを行う。
に、ベース基板１０１とは異種の材料からなる犠牲層１
０２を所定の厚みに堆積させる(図３(２))。さらに犠牲
層１０２の上に、犠牲層１０２とは異種の材料からな
る、構造体材料層１０３を所定の厚みに堆積させる(図
３(３))。続いて、構造体材料層１０３を所望の形状に
パターニングを行う。
【０００６】まず、フォトレジスト３０１を構造体材料
層１０３上に塗布し(図３(４))、構造体材料層１０３に
形成するパターンを有するフォトマスク３０２を介し
て、フォトレジスト３０１に光を照射し、フォトレジス
ト３０１を露光させる(図３(５))。その後、現像、リン
ス、ポストベーク等の工程を経ることにより、フォトレ
ジスト３０１上に構造体材料層１０３をパターニングす
るための、マスクパターンを形成する(図４(６))。この
状態で、構造体材料層１０３を溶解させるエッチング液
中に浸漬させ、構造体材料層１０３のうちフォトレジス
ト３０２で被覆されていない部分をエッチングする。構
造体材料層１０３のフォトレジスト３０２で被覆されて
いない部分が貫通し、犠牲層１０２まで達した状態(図
４(７))になったら、次にベース基板１０１と構造体材
料１０３は溶解せず、犠牲層１０２のみを選択的に溶解
させるエッチング液中に浸漬させ、図３(２)の工程で形
成した犠牲層１０２を除去する(図４(８))。最後にフォ
トレジスト３０１を除去し、構造体材料層１０３内に、
ベース基板１０１とは固着しない可動部２０２を形成す
ることができる(図４(９))。図４(９)に示した状態で
は、可動部２０２は四角を細い梁を介して構造体固定部
２０１と接続されているだけなので、可動部２０２に外
部から力が加わると、その力に応じた量だけ可動部２０
２はベース基板１０１に対して相対移動することにな
る。このような構造は、例えば圧力センサや加速度セン
サに利用されている。
層１０３上に塗布し(図３(４))、構造体材料層１０３に
形成するパターンを有するフォトマスク３０２を介し
て、フォトレジスト３０１に光を照射し、フォトレジス
ト３０１を露光させる(図３(５))。その後、現像、リン
ス、ポストベーク等の工程を経ることにより、フォトレ
ジスト３０１上に構造体材料層１０３をパターニングす
るための、マスクパターンを形成する(図４(６))。この
状態で、構造体材料層１０３を溶解させるエッチング液
中に浸漬させ、構造体材料層１０３のうちフォトレジス
ト３０２で被覆されていない部分をエッチングする。構
造体材料層１０３のフォトレジスト３０２で被覆されて
いない部分が貫通し、犠牲層１０２まで達した状態(図
４(７))になったら、次にベース基板１０１と構造体材
料１０３は溶解せず、犠牲層１０２のみを選択的に溶解
させるエッチング液中に浸漬させ、図３(２)の工程で形
成した犠牲層１０２を除去する(図４(８))。最後にフォ
トレジスト３０１を除去し、構造体材料層１０３内に、
ベース基板１０１とは固着しない可動部２０２を形成す
ることができる(図４(９))。図４(９)に示した状態で
は、可動部２０２は四角を細い梁を介して構造体固定部
２０１と接続されているだけなので、可動部２０２に外
部から力が加わると、その力に応じた量だけ可動部２０
２はベース基板１０１に対して相対移動することにな
る。このような構造は、例えば圧力センサや加速度セン
サに利用されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかし、これら従来の
部品製作方法にはいくつかの問題点がある。まず、機械
加工技術を利用した部品製作方法の問題点としては、下
記の点が挙げられる。 (１)最終的な部品の形状となるまで加工材料全体を除去
加工していくため、材料に無駄が多い。また、加工時間
も長くかかる。 (２)使用する加工機の種類によって加工可能な形状が制
限されるため、複雑な形状を有する部品を製作する場合
には多種類の加工機が必要となり、加工の工程数が多く
なる。 (３)切削工具と加工対象物を接触させて加工するため、
切削工具の消耗が避けられない。切削工具が消耗してく
ると、加工精度が低下したり、加工面が粗くなったりす
る等の問題が生じるため、必要に応じて切削工具を交換
する必要が生じる。 (４)切削工具と加工対象物との間に生じる物理的な力を
利用して加工を行うため、加工対象物の硬さや靭性の影
響を受ける。よって、加工対象物被加工物の材質に応じ
て切削工具の種類や加工条件を調節する必要がある。 (５)加工分解能は、切削工具の先端部サイズが小さいほ
ど高くなるが、物理的な力を利用した加工であるため、
切削工具先端のサイズの微小化には限界がある。また、
同様に、加工対象物も、加工時に作用する物理的な力で
変形しないことが必要となるため、加工可能な部品のサ
イズには限界がある。
部品製作方法にはいくつかの問題点がある。まず、機械
加工技術を利用した部品製作方法の問題点としては、下
記の点が挙げられる。 (１)最終的な部品の形状となるまで加工材料全体を除去
加工していくため、材料に無駄が多い。また、加工時間
も長くかかる。 (２)使用する加工機の種類によって加工可能な形状が制
限されるため、複雑な形状を有する部品を製作する場合
には多種類の加工機が必要となり、加工の工程数が多く
なる。 (３)切削工具と加工対象物を接触させて加工するため、
切削工具の消耗が避けられない。切削工具が消耗してく
ると、加工精度が低下したり、加工面が粗くなったりす
る等の問題が生じるため、必要に応じて切削工具を交換
する必要が生じる。 (４)切削工具と加工対象物との間に生じる物理的な力を
利用して加工を行うため、加工対象物の硬さや靭性の影
響を受ける。よって、加工対象物被加工物の材質に応じ
て切削工具の種類や加工条件を調節する必要がある。 (５)加工分解能は、切削工具の先端部サイズが小さいほ
ど高くなるが、物理的な力を利用した加工であるため、
切削工具先端のサイズの微小化には限界がある。また、
同様に、加工対象物も、加工時に作用する物理的な力で
変形しないことが必要となるため、加工可能な部品のサ
イズには限界がある。
【０００８】次に、放電加工技術を利用した方法の問題
点としては、下記の点が挙げられる。 (１)加工電極の先端形状によって被加工物の加工形状が
決定されるため、加工を行う前にあらかじめ所望の加工
形状に対応した先端形状を有する加工電極を製作しなけ
ればならない。通常、加工電極の製作には、ワイヤ放電
加工機が用いられており、加工電極の製作と実際の部品
加工用の２種類の放電加工機が必要となるため、製造コ
ストが高くなる。 (２)機械加工と同様に、加工電極の消耗が避けられず、
必要に応じて加工電極を交換しなければならない。ま
た、加工時には、加工電極の消耗を考慮に入れて加工機
の制御を行わなければならず、制御方法が複雑になる。 (３)ほとんどの場合、機械加工と同様に、最終的な部品
の形状となるまで、加工材料全体を除去加工していくた
め、材料に無駄が多く、加工時間も長くかかる。 (４)除去加工時に必要なパルス状の放電を生じさせるた
めには、高い電圧を印加する必要があり、加工時のエネ
ルギー消費が大きく、また、放電により加工後の表面に
変質層が生じる場合がある。
点としては、下記の点が挙げられる。 (１)加工電極の先端形状によって被加工物の加工形状が
決定されるため、加工を行う前にあらかじめ所望の加工
形状に対応した先端形状を有する加工電極を製作しなけ
ればならない。通常、加工電極の製作には、ワイヤ放電
加工機が用いられており、加工電極の製作と実際の部品
加工用の２種類の放電加工機が必要となるため、製造コ
ストが高くなる。 (２)機械加工と同様に、加工電極の消耗が避けられず、
必要に応じて加工電極を交換しなければならない。ま
た、加工時には、加工電極の消耗を考慮に入れて加工機
の制御を行わなければならず、制御方法が複雑になる。 (３)ほとんどの場合、機械加工と同様に、最終的な部品
の形状となるまで、加工材料全体を除去加工していくた
め、材料に無駄が多く、加工時間も長くかかる。 (４)除去加工時に必要なパルス状の放電を生じさせるた
めには、高い電圧を印加する必要があり、加工時のエネ
ルギー消費が大きく、また、放電により加工後の表面に
変質層が生じる場合がある。
【０００９】また、一部が可動する構造を含む部品を製
作する場合には、従来の方法では次のような問題点があ
る。まず、機械加工技術や放電加工技術等の種々の加工
技術を利用して、その部品を構成する要素を製作し、そ
の後、それらの要素を組み立てることにより製作する方
法の場合には、個別の要素を製作した後に組み立てると
いう作業が必要となるため、製作しようとする部品の大
きさが小さくなるにつれて、それを構成する要素のサイ
ズも微小化し、組立を行う際に破損したり、必要な精度
を保って組立を行うことが不可能になったりする等の問
題が発生してくる。このような問題を解決するために
は、精密な位置決め動作が可能なマニピュレータを使用
する等の対策を行う必要があり、製作コストが高くなっ
てしまうという問題がある。
作する場合には、従来の方法では次のような問題点があ
る。まず、機械加工技術や放電加工技術等の種々の加工
技術を利用して、その部品を構成する要素を製作し、そ
の後、それらの要素を組み立てることにより製作する方
法の場合には、個別の要素を製作した後に組み立てると
いう作業が必要となるため、製作しようとする部品の大
きさが小さくなるにつれて、それを構成する要素のサイ
ズも微小化し、組立を行う際に破損したり、必要な精度
を保って組立を行うことが不可能になったりする等の問
題が発生してくる。このような問題を解決するために
は、精密な位置決め動作が可能なマニピュレータを使用
する等の対策を行う必要があり、製作コストが高くなっ
てしまうという問題がある。
【００１０】次に基板上に層状に堆積させた薄膜や厚膜
を、フォトリソグラフィーによりパターニングする方法
で部品の可動部を形成する方法の場合は、前出の方法と
比較した場合、組立作業を必要としないため、製作しよ
うとする部品が小型となった場合にも対応可能であると
いう点では優れている。
を、フォトリソグラフィーによりパターニングする方法
で部品の可動部を形成する方法の場合は、前出の方法と
比較した場合、組立作業を必要としないため、製作しよ
うとする部品が小型となった場合にも対応可能であると
いう点では優れている。
【００１１】しかし、この方法の場合、構造体材料１０
３の厚みが厚くなった場合には、図４(７)に示す構造体
材料１０３のエッチング工程において、レジストパター
ンの下までエッチングされてしまう(アンダーカット)こ
とにより、パターンの形状精度が低下する、長時間エッ
チング液に浸漬することになるため、その期間エッチン
グ液に対する耐性を有するレジスト材料が必要となる等
の問題が生じる。このうち前者については、エッチング
方向に異方性のある材料やエッチング溶液を用いるなど
の方法をとることにより回避することも可能であるが、
こうした場合は、構造体材料１０３にそのような性質を
有する材料を用いなければならず、材料の選択の幅が狭
くなってしまう。また、フォトレジスト３０１を所望の
パターンに露光するためには、それに合わせたフォトマ
スク３０２をあらかじめ製作しておく必要があり、構造
体材料１０３をその場で任意の形状に加工することはき
わめて困難である。例えば、構造体材料１０３の形状
を、加工後の特性から最適化しようとした場合には、事
前に多くのフォトマスクパターンを作成しておく必要が
あり、最適な結果が得られるまでには、多くの時間とコ
ストがかかるという問題が生じる。
３の厚みが厚くなった場合には、図４(７)に示す構造体
材料１０３のエッチング工程において、レジストパター
ンの下までエッチングされてしまう(アンダーカット)こ
とにより、パターンの形状精度が低下する、長時間エッ
チング液に浸漬することになるため、その期間エッチン
グ液に対する耐性を有するレジスト材料が必要となる等
の問題が生じる。このうち前者については、エッチング
方向に異方性のある材料やエッチング溶液を用いるなど
の方法をとることにより回避することも可能であるが、
こうした場合は、構造体材料１０３にそのような性質を
有する材料を用いなければならず、材料の選択の幅が狭
くなってしまう。また、フォトレジスト３０１を所望の
パターンに露光するためには、それに合わせたフォトマ
スク３０２をあらかじめ製作しておく必要があり、構造
体材料１０３をその場で任意の形状に加工することはき
わめて困難である。例えば、構造体材料１０３の形状
を、加工後の特性から最適化しようとした場合には、事
前に多くのフォトマスクパターンを作成しておく必要が
あり、最適な結果が得られるまでには、多くの時間とコ
ストがかかるという問題が生じる。
【００１２】本発明の部品製作法では、上記のような課
題を解決するための手段を提供する。
題を解決するための手段を提供する。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明に係る第１の部品
製作方法は、ベース材料の表面に犠牲層となる材料の層
を堆積させる犠牲層形成工程と、犠牲層の表面に犠牲層
とは別種である部品構造体の材料となる層を堆積させる
構造体材料層形成工程と、構造体材料層を、部品の外形
形状に沿って加工を行う部品形状加工工程と、犠牲層の
みを選択的に除去し、部品の外形に加工された構造体材
料をベース材料から分離する部品分離工程を含み、か
つ、部品形状加工工程が、化学的加工プロセスにより行
われる。
製作方法は、ベース材料の表面に犠牲層となる材料の層
を堆積させる犠牲層形成工程と、犠牲層の表面に犠牲層
とは別種である部品構造体の材料となる層を堆積させる
構造体材料層形成工程と、構造体材料層を、部品の外形
形状に沿って加工を行う部品形状加工工程と、犠牲層の
みを選択的に除去し、部品の外形に加工された構造体材
料をベース材料から分離する部品分離工程を含み、か
つ、部品形状加工工程が、化学的加工プロセスにより行
われる。
【００１４】また、本発明に係る第２の部品製作方法
は、ベース材料の表面にベース材料とは別種である部品
構造体の材料となる層を堆積させる構造体材料層形成工
程と、構造体材料層を、部品の外形形状に沿って加工を
行う部品形状加工工程と、ベース材料の一部あるいは全
体を選択的に除去し、部品の外形に加工された構造体材
料をベース材料から分離する部品分離工程を含み、か
つ、部品形状加工工程が、化学的加工プロセスにより行
われる。
は、ベース材料の表面にベース材料とは別種である部品
構造体の材料となる層を堆積させる構造体材料層形成工
程と、構造体材料層を、部品の外形形状に沿って加工を
行う部品形状加工工程と、ベース材料の一部あるいは全
体を選択的に除去し、部品の外形に加工された構造体材
料をベース材料から分離する部品分離工程を含み、か
つ、部品形状加工工程が、化学的加工プロセスにより行
われる。
【００１５】また、本発明に係る第３の部品製作方法
は、ベース材料を表面処理し、ベース材料表面に剥離層
の形成を行う剥離層形成工程と、剥離層の表面に部品構
造体の材料となる層を堆積させる構造体材料層形成工程
と、構造体材料層を、部品の外形形状に沿って加工を行
う部品形状加工工程と、部品の外形に加工された構造体
材料を、剥離層の表面でベース材料から分離する工程を
含み、かつ、部品形状加工工程が、化学的加工プロセス
により行われる。
は、ベース材料を表面処理し、ベース材料表面に剥離層
の形成を行う剥離層形成工程と、剥離層の表面に部品構
造体の材料となる層を堆積させる構造体材料層形成工程
と、構造体材料層を、部品の外形形状に沿って加工を行
う部品形状加工工程と、部品の外形に加工された構造体
材料を、剥離層の表面でベース材料から分離する工程を
含み、かつ、部品形状加工工程が、化学的加工プロセス
により行われる。
【００１６】また、本発明に係る第４の部品製作方法
は、第１から第３のいずれかの部品製作方法で、部品形
状加工工程が、化学的加工プロセスにより、部品の外形
形状に沿って、構造体材料層に所定の幅の溝を形成し、
構造体材料層から部品のみを分離する工程を含む。
は、第１から第３のいずれかの部品製作方法で、部品形
状加工工程が、化学的加工プロセスにより、部品の外形
形状に沿って、構造体材料層に所定の幅の溝を形成し、
構造体材料層から部品のみを分離する工程を含む。
【００１７】また、本発明に係る第５の部品製作方法
は、第４の部品製作方法で、部品形状加工工程に用いら
れる化学的加工プロセスが、加工溶液中において、適切
な形状を有する加工電極を構造体材料層に対向して配置
する工程と、構造体材料層と加工電極の間に適切な電圧
を印加しながら、加工電極あるいは構造体材料層の少な
くとも一方を、加工する形状に対応した経路で相対的に
移動させる工程を含む。
は、第４の部品製作方法で、部品形状加工工程に用いら
れる化学的加工プロセスが、加工溶液中において、適切
な形状を有する加工電極を構造体材料層に対向して配置
する工程と、構造体材料層と加工電極の間に適切な電圧
を印加しながら、加工電極あるいは構造体材料層の少な
くとも一方を、加工する形状に対応した経路で相対的に
移動させる工程を含む。
【００１８】また、本発明に係る第６の部品製作方法
は、ベース材料とその上に形成した構造体材料層から構
成され、構造体材料層の一部がベース材料と固着された
状態にある構造体固定部を形成し、かつ、構造体固定部
以外の構造体材料層は、ベース材料と固着しておらず、
ベース材料に対して相対位置を変化させることが可能な
可動構造を含む部品の製作方法であり、ベース材料の表
面に犠牲層となる材料の層を堆積させる犠牲層形成工程
と、犠牲層の一部を除去してベース材料表面を露出さ
せ、構造体固定部を形成する構造体固定部形成工程と、
犠牲層および構造体固定部の表面に、犠牲層とは別種で
ある部品構造体の材料となる層を堆積させる構造体材料
層形成工程と、構造体材料層を、可動部の外形形状に沿
って加工を行う可動部形状加工工程と、犠牲層のみを選
択的に除去し、構造体固定部以外の構造体材料層とベー
ス材料とを分離する可動部分離工程を含み、かつ、可動
部形状加工工程が、化学的加工プロセスにより行われ
る。
は、ベース材料とその上に形成した構造体材料層から構
成され、構造体材料層の一部がベース材料と固着された
状態にある構造体固定部を形成し、かつ、構造体固定部
以外の構造体材料層は、ベース材料と固着しておらず、
ベース材料に対して相対位置を変化させることが可能な
可動構造を含む部品の製作方法であり、ベース材料の表
面に犠牲層となる材料の層を堆積させる犠牲層形成工程
と、犠牲層の一部を除去してベース材料表面を露出さ
せ、構造体固定部を形成する構造体固定部形成工程と、
犠牲層および構造体固定部の表面に、犠牲層とは別種で
ある部品構造体の材料となる層を堆積させる構造体材料
層形成工程と、構造体材料層を、可動部の外形形状に沿
って加工を行う可動部形状加工工程と、犠牲層のみを選
択的に除去し、構造体固定部以外の構造体材料層とベー
ス材料とを分離する可動部分離工程を含み、かつ、可動
部形状加工工程が、化学的加工プロセスにより行われ
る。
【００１９】また、本発明に係る第７の部品製作方法
は、ベース材料とその上に形成した構造体材料層から構
成され、構造体材料層の一部がベース材料と固着された
状態にある構造体固定部を形成し、かつ、構造体固定部
以外の構造体材料層は、ベース材料と固着しておらず、
ベース材料に対して相対位置を変化させることが可能な
可動構造を含む部品の製作方法であり、構造体固定部と
なる領域以外のベース材料の表面に、犠牲層となる材料
の層を堆積させる犠牲層形成工程と、犠牲層および構造
体固定部の表面に、犠牲層とは別種である構造体の材料
となる層を堆積させる構造体材料層形成工程と、構造体
材料層を、可動部の外形形状に沿って加工を行う可動部
形状加工工程と、犠牲層のみを選択的に除去し、構造体
固定部以外の構造体材料層とベース材料とを分離する可
動部分離工程を含み、かつ、可動部形状加工工程が、化
学的加工プロセスにより行われる。
は、ベース材料とその上に形成した構造体材料層から構
成され、構造体材料層の一部がベース材料と固着された
状態にある構造体固定部を形成し、かつ、構造体固定部
以外の構造体材料層は、ベース材料と固着しておらず、
ベース材料に対して相対位置を変化させることが可能な
可動構造を含む部品の製作方法であり、構造体固定部と
なる領域以外のベース材料の表面に、犠牲層となる材料
の層を堆積させる犠牲層形成工程と、犠牲層および構造
体固定部の表面に、犠牲層とは別種である構造体の材料
となる層を堆積させる構造体材料層形成工程と、構造体
材料層を、可動部の外形形状に沿って加工を行う可動部
形状加工工程と、犠牲層のみを選択的に除去し、構造体
固定部以外の構造体材料層とベース材料とを分離する可
動部分離工程を含み、かつ、可動部形状加工工程が、化
学的加工プロセスにより行われる。
【００２０】また、本発明に係る第８の部品製作方法
は、ベース材料とその上に形成した構造体材料層から構
成され、構造体材料層の一部がベース材料と固着された
状態にある構造体固定部を形成し、かつ、構造体固定部
以外の構造体材料層は、ベース材料と固着しておらず、
ベース材料に対して相対位置を変化させることが可能な
構造を有する部品の製作方法であり、構造体固定部とな
る領域以外のベース材料の表面に、剥離層の形成を行う
剥離層形成工程と、剥離層および構造体固定部の表面
に、構造体の材料となる層を堆積させる構造体材料層形
成工程と、構造体材料層を、可動部の外形形状に沿って
加工を行う可動部形状加工工程と、構造体固定部以外の
構造体材料層とベース材料とを剥離層の表面で分離す
る、可動部分離工程を含み、かつ、可動部形状加工工程
が、化学的加工プロセスにより行われる。
は、ベース材料とその上に形成した構造体材料層から構
成され、構造体材料層の一部がベース材料と固着された
状態にある構造体固定部を形成し、かつ、構造体固定部
以外の構造体材料層は、ベース材料と固着しておらず、
ベース材料に対して相対位置を変化させることが可能な
構造を有する部品の製作方法であり、構造体固定部とな
る領域以外のベース材料の表面に、剥離層の形成を行う
剥離層形成工程と、剥離層および構造体固定部の表面
に、構造体の材料となる層を堆積させる構造体材料層形
成工程と、構造体材料層を、可動部の外形形状に沿って
加工を行う可動部形状加工工程と、構造体固定部以外の
構造体材料層とベース材料とを剥離層の表面で分離す
る、可動部分離工程を含み、かつ、可動部形状加工工程
が、化学的加工プロセスにより行われる。
【００２１】また、本発明に係る第９の部品製作方法
は、第６から第８の部品製作方法で、可動部形状加工工
程が、化学的加工プロセスにより、可動部の外形形状に
沿って、構造体材料層に所定の幅の溝を形成し、構造体
材料層内に可動部形状を形成する工程を含む。
は、第６から第８の部品製作方法で、可動部形状加工工
程が、化学的加工プロセスにより、可動部の外形形状に
沿って、構造体材料層に所定の幅の溝を形成し、構造体
材料層内に可動部形状を形成する工程を含む。
【００２２】また、本発明に係る第１０の部品製作方法
は、第９の部品製作方法で、可動部形状加工工程に用い
られる化学的加工プロセスが、加工溶液中において、適
切な形状を有する加工電極を前記構造体材料層に対向し
て配置する工程と、構造体材料層と加工電極の間に適切
な電圧を印加しながら、加工電極あるいは構造体材料層
の少なくとも一方を加工する形状に対応した経路で相対
的に移動させる工程を含む。
は、第９の部品製作方法で、可動部形状加工工程に用い
られる化学的加工プロセスが、加工溶液中において、適
切な形状を有する加工電極を前記構造体材料層に対向し
て配置する工程と、構造体材料層と加工電極の間に適切
な電圧を印加しながら、加工電極あるいは構造体材料層
の少なくとも一方を加工する形状に対応した経路で相対
的に移動させる工程を含む。
【００２３】
【発明の実施の形態】まず、可動構造を含まない場合の
部品製作方法の概略を図１に示す。まず、部品加工を行
うベース基板１０１上に、犠牲層１０２となる導電性材
料の層を形成し(図１(２))、さらに犠牲層１０２表面
に、犠牲層１０２とは別種で導電性を有する構造体材料
層１０３を堆積させる(図１(３))。
部品製作方法の概略を図１に示す。まず、部品加工を行
うベース基板１０１上に、犠牲層１０２となる導電性材
料の層を形成し(図１(２))、さらに犠牲層１０２表面
に、犠牲層１０２とは別種で導電性を有する構造体材料
層１０３を堆積させる(図１(３))。
【００２４】次に、目的とする部品の外形形状に沿って
材料層の加工を行う。ここでは、図１(３)の状態にある
基板を加工液中に浸漬し、電解加工法を利用して加工を
行う。使用する加工液には、構造体材料のみを選択的に
電解加工を行うのに適したものを選択する。具体的に
は、まず、構造体材料層１０３を必要な加工精度・分解
能で形状加工を行うのに適した先端部分の直径を有する
加工電極１０４を構造体材料層１０３の加工部位に近接
させ、加工電極１０４と構造体材料層１０３の間に適切
な電圧を印加する。ここで印加する電圧は、構造体材料
層１０３の種類や加工の形状によって、周波数や波形な
どを適切なものを選択する。さらに加工電極１０４とベ
ース基板１０１とを、加工電極１０４の先端が加工しよ
うとする形状に沿うように相対的に移動させながら電圧
を印加する。構造体材料層１０３の厚みが厚い場合に
は、電圧を印加しながら形状に沿って加工電極を移動さ
せる工程を複数回繰り返す必要があり、その場合は、直
前の工程によって構造体材料層１０３に溝が形成されて
いるので、その溝の深さの分に応じて加工電極１０４先
端とベース基板１０１との距離を調節する。最終的に、
構造体材料層１０３を目的とする形状で貫通する溝加工
が行えた状態(図１(４))まで、この工程を繰り返す。
材料層の加工を行う。ここでは、図１(３)の状態にある
基板を加工液中に浸漬し、電解加工法を利用して加工を
行う。使用する加工液には、構造体材料のみを選択的に
電解加工を行うのに適したものを選択する。具体的に
は、まず、構造体材料層１０３を必要な加工精度・分解
能で形状加工を行うのに適した先端部分の直径を有する
加工電極１０４を構造体材料層１０３の加工部位に近接
させ、加工電極１０４と構造体材料層１０３の間に適切
な電圧を印加する。ここで印加する電圧は、構造体材料
層１０３の種類や加工の形状によって、周波数や波形な
どを適切なものを選択する。さらに加工電極１０４とベ
ース基板１０１とを、加工電極１０４の先端が加工しよ
うとする形状に沿うように相対的に移動させながら電圧
を印加する。構造体材料層１０３の厚みが厚い場合に
は、電圧を印加しながら形状に沿って加工電極を移動さ
せる工程を複数回繰り返す必要があり、その場合は、直
前の工程によって構造体材料層１０３に溝が形成されて
いるので、その溝の深さの分に応じて加工電極１０４先
端とベース基板１０１との距離を調節する。最終的に、
構造体材料層１０３を目的とする形状で貫通する溝加工
が行えた状態(図１(４))まで、この工程を繰り返す。
【００２５】その後、犠牲層１０２のみを選択的に溶解
させるエッチング液中に浸漬させ、図１(２)の工程で形
成した犠牲層１０２を除去する(図１(５))。犠牲層１０
２のみを選択的に溶解させることで、構造体材料層１０
３から部品１０５のみが分離される(図１(６))。
させるエッチング液中に浸漬させ、図１(２)の工程で形
成した犠牲層１０２を除去する(図１(５))。犠牲層１０
２のみを選択的に溶解させることで、構造体材料層１０
３から部品１０５のみが分離される(図１(６))。
【００２６】ここで説明した方法では、構造体材料層１
０３内に形成した部品１０５をベース基板１０１から分
離するために犠牲層１０２を使用したが、犠牲層１０２
の替わりに、ベース基板１０１との密着性は高いが、構
造体材料層１０３との密着性があまり強くない材料をベ
ース基板１０１上に堆積させ、これを剥離層として使用
することで、電解加工後に部品１０５をベース基板１０
１から分離する方法を用いても同様の結果が得られる。
一方、部品の一部に可動構造を含む場合の部品製作方法
の概略を図２に示す。まず、ベース基板１０１上にベー
ス基板１０１とは異なる材料からなる犠牲層１０２を堆
積させる(図２(２))。次に犠牲層１０２の一部を除去
し、ベース基板１０１の表面が露出した状態にする(図
２(３))。ここで、ベース基板１０１が露出した部分は
最終的には構造体固定部２０１となる。次に犠牲層１０
２の上に、犠牲層１０２とは異なる材料からなる構造体
材料層１０３を所定の厚みに堆積させる(図２(４))。
０３内に形成した部品１０５をベース基板１０１から分
離するために犠牲層１０２を使用したが、犠牲層１０２
の替わりに、ベース基板１０１との密着性は高いが、構
造体材料層１０３との密着性があまり強くない材料をベ
ース基板１０１上に堆積させ、これを剥離層として使用
することで、電解加工後に部品１０５をベース基板１０
１から分離する方法を用いても同様の結果が得られる。
一方、部品の一部に可動構造を含む場合の部品製作方法
の概略を図２に示す。まず、ベース基板１０１上にベー
ス基板１０１とは異なる材料からなる犠牲層１０２を堆
積させる(図２(２))。次に犠牲層１０２の一部を除去
し、ベース基板１０１の表面が露出した状態にする(図
２(３))。ここで、ベース基板１０１が露出した部分は
最終的には構造体固定部２０１となる。次に犠牲層１０
２の上に、犠牲層１０２とは異なる材料からなる構造体
材料層１０３を所定の厚みに堆積させる(図２(４))。
【００２７】続いて、この構造体材料層１０３を電解加
工法を用いて所望の形状に加工する。構造体材料層１０
３を必要な加工精度・分解能で形状加工を行うのに適し
た先端部分の直径を有する加工電極１０４を構造体材料
層１０３の加工部位に近接させ、加工電極１０４と構造
体材料層１０３の間に適切な電圧を印加する。ここで印
加する電圧は、構造体材料層１０３の種類や加工の形状
によって、周波数や波形などを適切なものを選択する。
さらに加工電極１０４とベース基板１０１とを、加工電
極１０４の先端が加工しようとする形状に沿うように相
対的に移動させながら電圧を印加する。構造体材料層１
０３の厚みが厚い場合には、電圧を印加しながら形状に
沿って加工電極を移動させる工程を複数回繰り返す必要
があり、その場合は、直前の工程によって構造体材料層
１０３に溝が形成されているので、その溝の深さの分に
応じて加工電極１０４先端とベース基板１０１との距離
を調節する。最終的に、構造体材料層１０３を目的とす
る形状で貫通する溝加工が行えた状態(図２(５))まで、
この工程を繰り返す。
工法を用いて所望の形状に加工する。構造体材料層１０
３を必要な加工精度・分解能で形状加工を行うのに適し
た先端部分の直径を有する加工電極１０４を構造体材料
層１０３の加工部位に近接させ、加工電極１０４と構造
体材料層１０３の間に適切な電圧を印加する。ここで印
加する電圧は、構造体材料層１０３の種類や加工の形状
によって、周波数や波形などを適切なものを選択する。
さらに加工電極１０４とベース基板１０１とを、加工電
極１０４の先端が加工しようとする形状に沿うように相
対的に移動させながら電圧を印加する。構造体材料層１
０３の厚みが厚い場合には、電圧を印加しながら形状に
沿って加工電極を移動させる工程を複数回繰り返す必要
があり、その場合は、直前の工程によって構造体材料層
１０３に溝が形成されているので、その溝の深さの分に
応じて加工電極１０４先端とベース基板１０１との距離
を調節する。最終的に、構造体材料層１０３を目的とす
る形状で貫通する溝加工が行えた状態(図２(５))まで、
この工程を繰り返す。
【００２８】その後、犠牲層１０２のみを選択的に溶解
させるエッチング液中に浸漬させ、図２(２)の工程で形
成した犠牲層１０２を除去する(図２(６))。犠牲層１０
２のみを選択的に溶解させることで、可動部２０２が構
造体材料層１０３内に形成される。
させるエッチング液中に浸漬させ、図２(２)の工程で形
成した犠牲層１０２を除去する(図２(６))。犠牲層１０
２のみを選択的に溶解させることで、可動部２０２が構
造体材料層１０３内に形成される。
【００２９】ここで説明した方法では、構造体材料層１
０３内に形成した可動部２０２をベース基板１０１から
分離するために犠牲層１０２を使用したが、犠牲層１０
２の替わりに、ベース基板１０１との密着性は高いが、
構造体材料層１０３との密着性があまり強くない材料を
ベース基板１０１上に堆積させ、これを剥離層として使
用することで、電解加工後に可動部２０２をベース基板
１０１から分離する方法を用いても同様の結果が得られ
る。
０３内に形成した可動部２０２をベース基板１０１から
分離するために犠牲層１０２を使用したが、犠牲層１０
２の替わりに、ベース基板１０１との密着性は高いが、
構造体材料層１０３との密着性があまり強くない材料を
ベース基板１０１上に堆積させ、これを剥離層として使
用することで、電解加工後に可動部２０２をベース基板
１０１から分離する方法を用いても同様の結果が得られ
る。
【００３０】なお、上記に記載した方法のうち、犠牲層
１０２の形成、構造体材料層１０３の形成、剥離層の形
成において、メッキなどの湿式のプロセスを用いると、
電解加工と同一の装置内ですべての工程を実施すること
が可能となる。ただし、これに限定されるものではな
く、真空蒸着、スパッタリング法、ＣＶＤ法などの薄膜
形成プロセスを用いても、同様の結果を得ることができ
る。
１０２の形成、構造体材料層１０３の形成、剥離層の形
成において、メッキなどの湿式のプロセスを用いると、
電解加工と同一の装置内ですべての工程を実施すること
が可能となる。ただし、これに限定されるものではな
く、真空蒸着、スパッタリング法、ＣＶＤ法などの薄膜
形成プロセスを用いても、同様の結果を得ることができ
る。
【００３１】次に本発明の実施の形態を図面に基づいて
詳細に説明する。 （実施の形態１）本実施の形態では、ベース基板として
クロム基板、犠牲層として銅薄膜、構造体材料層として
ニッケル厚膜を用い、可動部を含まない部品を製作した
場合について説明する。
詳細に説明する。 （実施の形態１）本実施の形態では、ベース基板として
クロム基板、犠牲層として銅薄膜、構造体材料層として
ニッケル厚膜を用い、可動部を含まない部品を製作した
場合について説明する。
【００３２】図５は、本発明の部品製作法により、可動
部を含まない部品を製作する場合のプロセスの概略を示
したものである。
部を含まない部品を製作する場合のプロセスの概略を示
したものである。
【００３３】まず、ベース基板となるクロム基板５０１
の表面に、シアン化銅を含む溶液中で電気メッキによ
り、犠牲層となる銅薄膜５０２を形成する(図５
（２））。このメッキに使用したメッキ浴は、通常用い
られている一般的な銅メッキ浴を使用することが可能で
ある。犠牲層の厚みはできるだけ薄い方がよいが、ピン
ホールやメッキむらがあると、後の工程で構造体材料層
とベース基板を分離することができなくなるため、０．
５〜数マイクロメートル程度の厚みとするのが好ましい
が、これに限定されるものではない。
の表面に、シアン化銅を含む溶液中で電気メッキによ
り、犠牲層となる銅薄膜５０２を形成する(図５
（２））。このメッキに使用したメッキ浴は、通常用い
られている一般的な銅メッキ浴を使用することが可能で
ある。犠牲層の厚みはできるだけ薄い方がよいが、ピン
ホールやメッキむらがあると、後の工程で構造体材料層
とベース基板を分離することができなくなるため、０．
５〜数マイクロメートル程度の厚みとするのが好ましい
が、これに限定されるものではない。
【００３４】次に、この銅薄膜５０２の表面に、スルフ
ァミン酸ニッケルを含む溶液中で、電気メッキにより、
構造体材料層となるニッケル厚膜５０３を形成する(図
５(３））。この時のニッケル厚膜５０３の膜厚は、目
的とする部品の厚みと同一にする必要がある。本実施の
形態では、形成する部品の厚みが比較的大きいため、内
部応力の少ないメッキ膜が得られるスルファミン酸ニッ
ケル浴を使用したが、他の内部応力の少ない膜が形成で
きるメッキ浴を使用することも可能である。また、部品
の厚みが薄い場合には、材料層の厚みも薄くなるため
に、他のメッキ浴、例えば一般的に用いられるワット浴
や塩化ニッケル浴等を使用することも可能である。さら
に、メッキ以外の方法、例えば真空蒸着法や、スパッタ
リング法などを用いることも可能である。
ァミン酸ニッケルを含む溶液中で、電気メッキにより、
構造体材料層となるニッケル厚膜５０３を形成する(図
５(３））。この時のニッケル厚膜５０３の膜厚は、目
的とする部品の厚みと同一にする必要がある。本実施の
形態では、形成する部品の厚みが比較的大きいため、内
部応力の少ないメッキ膜が得られるスルファミン酸ニッ
ケル浴を使用したが、他の内部応力の少ない膜が形成で
きるメッキ浴を使用することも可能である。また、部品
の厚みが薄い場合には、材料層の厚みも薄くなるため
に、他のメッキ浴、例えば一般的に用いられるワット浴
や塩化ニッケル浴等を使用することも可能である。さら
に、メッキ以外の方法、例えば真空蒸着法や、スパッタ
リング法などを用いることも可能である。
【００３５】次に、加工電極１０４を用いて、ニッケル
厚膜５０３に目的とする部品の外形形状に沿って、所定
の幅、深さの溝を加工する(図５(４))。これによって、
ニッケル厚膜５０３は、部品１０５とそれ以外の部分に
分離される。最後に、銅薄膜５０２のみを除去する(図
５(５））ことにより、部品１０５はクロム基板５０１
から分離される(図５(６））。銅薄膜５０２を選択的に
除去する方法としては、ニッケルおよびクロムは溶解せ
ずに銅のみを溶解させる溶液中に浸漬するか、銅のみが
選択的に溶解する電圧を印加して電気化学的にエッチン
グすることにより行う。
厚膜５０３に目的とする部品の外形形状に沿って、所定
の幅、深さの溝を加工する(図５(４))。これによって、
ニッケル厚膜５０３は、部品１０５とそれ以外の部分に
分離される。最後に、銅薄膜５０２のみを除去する(図
５(５））ことにより、部品１０５はクロム基板５０１
から分離される(図５(６））。銅薄膜５０２を選択的に
除去する方法としては、ニッケルおよびクロムは溶解せ
ずに銅のみを溶解させる溶液中に浸漬するか、銅のみが
選択的に溶解する電圧を印加して電気化学的にエッチン
グすることにより行う。
【００３６】本実施の形態では、ベース基板材料として
クロム、犠牲層材料として銅、構造体材料層としてニッ
ケルを使用したが、以下の条件を満たせば他の材料を使
用することも可能である。 (１)ベース基板としては導電性を有するものであれば使
用可能である。 (２)犠牲層としては、導電性を有し、かつベース材料や
部品材料との密着性がよく、除去時にはベース材料や部
品材料に影響を及ぼさずに選択的に除去することが可能
である材料であれば使用可能である。 (３)構造体材料層については、最終的な部品の厚みまで
堆積が可能な材料で、かつその一部を電気化学反応によ
り、選択的に除去加工することができる材料であれば使
用可能である。
クロム、犠牲層材料として銅、構造体材料層としてニッ
ケルを使用したが、以下の条件を満たせば他の材料を使
用することも可能である。 (１)ベース基板としては導電性を有するものであれば使
用可能である。 (２)犠牲層としては、導電性を有し、かつベース材料や
部品材料との密着性がよく、除去時にはベース材料や部
品材料に影響を及ぼさずに選択的に除去することが可能
である材料であれば使用可能である。 (３)構造体材料層については、最終的な部品の厚みまで
堆積が可能な材料で、かつその一部を電気化学反応によ
り、選択的に除去加工することができる材料であれば使
用可能である。
【００３７】さらに加工電極１０４については、導電性
を有し、かつ加工溶液中において化学的に安定な材料で
構成され、部品形状加工工程において目的とする形状に
加工するに適した形状・サイズを有している必要があ
る。 （実施の形態２）本実施の形態では、ベース基板として
クロム基板、構造体材料層としてニッケル厚膜を用い、
可動部を含まない部品を製作した場合について説明す
る。
を有し、かつ加工溶液中において化学的に安定な材料で
構成され、部品形状加工工程において目的とする形状に
加工するに適した形状・サイズを有している必要があ
る。 （実施の形態２）本実施の形態では、ベース基板として
クロム基板、構造体材料層としてニッケル厚膜を用い、
可動部を含まない部品を製作した場合について説明す
る。
【００３８】図６は、本発明の部品製作法により、部品
を製作する場合のプロセスの概略を示したものである。
を製作する場合のプロセスの概略を示したものである。
【００３９】まず、スルファミン酸ニッケルを含む溶液
中で電気メッキにより、ベース基板となるクロム基板５
０１の表面に、構造体材料層となるニッケル厚膜５０３
を形成する(図６(２) )。この時のニッケル厚膜５０３
の膜厚は、実施の形態１と同様、目的とする部品の厚み
と同一にする必要がある。また、条件が合致すればスル
ファミン酸ニッケル以外のメッキ浴やメッキ以外の方法
が使用可能であることも、実施の形態１と同様である。
中で電気メッキにより、ベース基板となるクロム基板５
０１の表面に、構造体材料層となるニッケル厚膜５０３
を形成する(図６(２) )。この時のニッケル厚膜５０３
の膜厚は、実施の形態１と同様、目的とする部品の厚み
と同一にする必要がある。また、条件が合致すればスル
ファミン酸ニッケル以外のメッキ浴やメッキ以外の方法
が使用可能であることも、実施の形態１と同様である。
【００４０】次に、加工電極１０４を用いて、ニッケル
厚膜５０３に目的とする部品の外形形状に沿って、所定
の幅、深さの溝を加工する(図６(３))。これによって、
ニッケル厚膜５０３は、部品１０５とそれ以外の部分に
分離される。最後に、クロム基板５０１のみを除去する
(図６(４))ことにより、部品１０５はクロム基板５０１
から分離される(図６(５))。クロム基板５０１を選択的
に除去する方法としては、ニッケルは溶解せずにクロム
のみを溶解させる溶液中に浸漬するか、クロムのみが選
択的に溶解する電圧を印加して電気化学的にエッチング
することにより行う。
厚膜５０３に目的とする部品の外形形状に沿って、所定
の幅、深さの溝を加工する(図６(３))。これによって、
ニッケル厚膜５０３は、部品１０５とそれ以外の部分に
分離される。最後に、クロム基板５０１のみを除去する
(図６(４))ことにより、部品１０５はクロム基板５０１
から分離される(図６(５))。クロム基板５０１を選択的
に除去する方法としては、ニッケルは溶解せずにクロム
のみを溶解させる溶液中に浸漬するか、クロムのみが選
択的に溶解する電圧を印加して電気化学的にエッチング
することにより行う。
【００４１】本実施の形態では、ベース基板材料として
クロム、構造体材料層としてニッケルを使用したが、以
下の条件を満たせば他の材料を使用することも可能であ
る。 （１）ベース基板としては導電性を有し、かつ部品材料
との密着性がよく、除去時には部品材料に影響を及ぼさ
ずに選択的に除去することが可能である材料であれば使
用可能である。 （２）構造体材料層については、最終的な部品の厚みに
堆積が可能な材料で、かつその一部を電気化学反応によ
り、選択的に加工することができる材料であれば使用可
能である。
クロム、構造体材料層としてニッケルを使用したが、以
下の条件を満たせば他の材料を使用することも可能であ
る。 （１）ベース基板としては導電性を有し、かつ部品材料
との密着性がよく、除去時には部品材料に影響を及ぼさ
ずに選択的に除去することが可能である材料であれば使
用可能である。 （２）構造体材料層については、最終的な部品の厚みに
堆積が可能な材料で、かつその一部を電気化学反応によ
り、選択的に加工することができる材料であれば使用可
能である。
【００４２】加工電極１０４については、実施の形態１
と同様の条件を満たす必要がある。 （実施の形態３）本実施の形態では、ベース基板として
ニッケル基板、構造体材料層としてニッケル厚膜を用
い、可動部を含まない部品を製作した場合について説明
する。
と同様の条件を満たす必要がある。 （実施の形態３）本実施の形態では、ベース基板として
ニッケル基板、構造体材料層としてニッケル厚膜を用
い、可動部を含まない部品を製作した場合について説明
する。
【００４３】図７は、本発明の部品製作法により、部品
を製作する場合のプロセスの概略を示したものである。
を製作する場合のプロセスの概略を示したものである。
【００４４】まず、ベース基板となるニッケル基板７０
１を、重クロム酸カリウムの溶液中に浸漬し、表面に剥
離層７０２を形成する(図７(２))。この剥離層７０２は
ニッケルが重クロム酸カリウムにより酸化されて形成し
たニッケル酸化膜である。重クロム酸カリウム溶液中に
浸漬している時間の長さによって、この上に形成される
層の剥離のしやすさが変化するため、適切な浸漬時間を
設定する。
１を、重クロム酸カリウムの溶液中に浸漬し、表面に剥
離層７０２を形成する(図７(２))。この剥離層７０２は
ニッケルが重クロム酸カリウムにより酸化されて形成し
たニッケル酸化膜である。重クロム酸カリウム溶液中に
浸漬している時間の長さによって、この上に形成される
層の剥離のしやすさが変化するため、適切な浸漬時間を
設定する。
【００４５】次に、この剥離層７０２の表面に、スルフ
ァミン酸ニッケルを含む溶液中で、電気メッキにより、
構造体材料層となるニッケル厚膜５０３を形成する(図
７(３))。この時のニッケル厚膜５０３の膜厚は、実施
の形態１と同様、目的とする部品の厚みと同一にする必
要がある。また、条件が合致すればスルファミン酸ニッ
ケル以外のメッキ浴やメッキ以外の方法が使用可能であ
ることも、実施の形態１と同様である。
ァミン酸ニッケルを含む溶液中で、電気メッキにより、
構造体材料層となるニッケル厚膜５０３を形成する(図
７(３))。この時のニッケル厚膜５０３の膜厚は、実施
の形態１と同様、目的とする部品の厚みと同一にする必
要がある。また、条件が合致すればスルファミン酸ニッ
ケル以外のメッキ浴やメッキ以外の方法が使用可能であ
ることも、実施の形態１と同様である。
【００４６】次に、加工電極１０４を用いて、ニッケル
厚膜５０３に目的とする部品の外形形状に沿って、所定
の幅、深さの溝を加工する(図７(４))。これによって、
ニッケル厚膜５０３は、部品１０５とそれ以外の部分に
分離される。最後に、剥離層７０２から部品１０５のみ
を機械的に剥離する(図７(５))ことにより、部品１０５
はニッケル基板７０１から分離される(図７(６))。
厚膜５０３に目的とする部品の外形形状に沿って、所定
の幅、深さの溝を加工する(図７(４))。これによって、
ニッケル厚膜５０３は、部品１０５とそれ以外の部分に
分離される。最後に、剥離層７０２から部品１０５のみ
を機械的に剥離する(図７(５))ことにより、部品１０５
はニッケル基板７０１から分離される(図７(６))。
【００４７】本実施の形態では、ベース基板材料として
ニッケル、構造体材料層としてニッケルを使用したが、
以下の条件を満たせば他の材料を使用することも可能で
ある。 （１）ベース基板としては導電性を有し、表面を化学的
に処理することにより、剥離層を形成することができる
材料であれば使用可能である。 （２）構造体材料層については、最終的な部品の厚みに
堆積が可能な材料で、かつその一部を電気化学反応によ
り、選択的に加工することができる材料であれば使用可
能である。
ニッケル、構造体材料層としてニッケルを使用したが、
以下の条件を満たせば他の材料を使用することも可能で
ある。 （１）ベース基板としては導電性を有し、表面を化学的
に処理することにより、剥離層を形成することができる
材料であれば使用可能である。 （２）構造体材料層については、最終的な部品の厚みに
堆積が可能な材料で、かつその一部を電気化学反応によ
り、選択的に加工することができる材料であれば使用可
能である。
【００４８】加工電極１０４については、実施の形態１
と同様の条件を満たす必要がある。 （実施の形態４）本実施の形態では、ベース基板として
クロム基板を、犠牲層に銅薄膜を、構造体材料層にニッ
ケル厚膜を使用し、内部に可動構造を有する部品を製作
した場合について説明する。
と同様の条件を満たす必要がある。 （実施の形態４）本実施の形態では、ベース基板として
クロム基板を、犠牲層に銅薄膜を、構造体材料層にニッ
ケル厚膜を使用し、内部に可動構造を有する部品を製作
した場合について説明する。
【００４９】図８は、本発明の部品製作法により、部品
を製作する場合のプロセスの概略を示したものである。
を製作する場合のプロセスの概略を示したものである。
【００５０】まず、クロム基板５０１を研磨し、シアン
化銅を含む溶液中で電気メッキにより、その表面に、犠
牲層となる銅薄膜５０２を形成する(図８(２))。このメ
ッキに使用したメッキ浴は、通常用いられている一般的
な銅メッキ浴を使用することが可能である。犠牲層の厚
みはできるだけ薄い方がよいが、ピンホールやメッキむ
らがあると、後の工程で構造体材料層とベース基板を分
離することができなくなるため、０.５〜数マイクロメ
ートル程度の厚みとするのが好ましい。ただし、この範
囲に限定されるものではない。次に図８(３)に示すよう
に、銅薄膜５０２の一部を除去し、クロム基板５０１の
表面を露出させる。この部分が最終的に、構造体材料層
であるニッケル厚膜５０３とクロム基板５０１が固着し
た構造体固定部２０１となる。なお、この工程の替わり
に、銅薄膜５０２を形成させる工程で、構造体固定部２
０１となるクロム基板５０１の表面が露出するように、
銅薄膜５０２を堆積させる方法を用いても、同様の結果
が得られる。
化銅を含む溶液中で電気メッキにより、その表面に、犠
牲層となる銅薄膜５０２を形成する(図８(２))。このメ
ッキに使用したメッキ浴は、通常用いられている一般的
な銅メッキ浴を使用することが可能である。犠牲層の厚
みはできるだけ薄い方がよいが、ピンホールやメッキむ
らがあると、後の工程で構造体材料層とベース基板を分
離することができなくなるため、０.５〜数マイクロメ
ートル程度の厚みとするのが好ましい。ただし、この範
囲に限定されるものではない。次に図８(３)に示すよう
に、銅薄膜５０２の一部を除去し、クロム基板５０１の
表面を露出させる。この部分が最終的に、構造体材料層
であるニッケル厚膜５０３とクロム基板５０１が固着し
た構造体固定部２０１となる。なお、この工程の替わり
に、銅薄膜５０２を形成させる工程で、構造体固定部２
０１となるクロム基板５０１の表面が露出するように、
銅薄膜５０２を堆積させる方法を用いても、同様の結果
が得られる。
【００５１】次に、この銅薄膜５０２の上に、スルファ
ミン酸ニッケルを含む溶液中で、電気メッキすることに
より、構造体材料層となるニッケル厚膜５０３を形成す
る。この時のニッケル厚膜５０３の膜厚は、目的とする
部品の厚みと同一にする必要がある。本実施の形態で
は、形成する部品の厚みが比較的大きいため、内部応力
の少ないメッキ膜が得られるスルファミン酸ニッケル浴
を使用したが、他の内部応力の少ない膜が形成できるメ
ッキ浴を使用することも可能である。
ミン酸ニッケルを含む溶液中で、電気メッキすることに
より、構造体材料層となるニッケル厚膜５０３を形成す
る。この時のニッケル厚膜５０３の膜厚は、目的とする
部品の厚みと同一にする必要がある。本実施の形態で
は、形成する部品の厚みが比較的大きいため、内部応力
の少ないメッキ膜が得られるスルファミン酸ニッケル浴
を使用したが、他の内部応力の少ない膜が形成できるメ
ッキ浴を使用することも可能である。
【００５２】また、部品の厚みが薄い場合には、材料層
の厚みも薄くなるために、他のメッキ浴、例えば一般的
に用いられるワット浴や塩化ニッケル浴等を使用するこ
とや、真空蒸着やスパッタリング法などのメッキ以外の
手法を用いることも可能である。
の厚みも薄くなるために、他のメッキ浴、例えば一般的
に用いられるワット浴や塩化ニッケル浴等を使用するこ
とや、真空蒸着やスパッタリング法などのメッキ以外の
手法を用いることも可能である。
【００５３】次に、加工電極１０４を用いて、ニッケル
厚膜５０３に目的とする可動部分の外形形状に沿って、
所定の形状、幅、深さの溝加工を行う。その際に形成し
た溝の部分では、ニッケル厚膜５０３を貫通し、銅薄膜
５０２が露出している必要がある。最後に、犠牲層であ
る銅薄膜５０２のみを選択的に除去することにより、可
動部２０２をクロム基板５０１から分離させる。銅薄膜
５０２のみを選択的に除去する方法としては、ニッケル
およびクロムは溶解せずに銅のみを溶解させる溶液中に
浸漬するか、銅のみが選択的に溶解する電圧を印加して
電気化学的にエッチングすることにより行う。
厚膜５０３に目的とする可動部分の外形形状に沿って、
所定の形状、幅、深さの溝加工を行う。その際に形成し
た溝の部分では、ニッケル厚膜５０３を貫通し、銅薄膜
５０２が露出している必要がある。最後に、犠牲層であ
る銅薄膜５０２のみを選択的に除去することにより、可
動部２０２をクロム基板５０１から分離させる。銅薄膜
５０２のみを選択的に除去する方法としては、ニッケル
およびクロムは溶解せずに銅のみを溶解させる溶液中に
浸漬するか、銅のみが選択的に溶解する電圧を印加して
電気化学的にエッチングすることにより行う。
【００５４】本実施の形態では、ベース基板の材料とし
てクロム、犠牲層の材料として銅、構造体材料層として
ニッケルを使用したが、以下の条件を満たせば他の材料
を使用することも可能である。 （１）ベース基板としては導電性を有するものであれば
使用可能である。 （２）犠牲層としては、導電性を有し、かつベース基板
や構造体材料層との密着性がよく、除去時にはベース基
板や構造体材料層に影響を及ぼさずに選択的に除去する
ことが可能である材料であれば使用可能である。 (３)構造体材料層については、最終的な構造体の厚みま
で堆積が可能な材料で、かつその一部を電気化学反応に
より、選択的に除去加工することができる材料であれば
使用可能である。
てクロム、犠牲層の材料として銅、構造体材料層として
ニッケルを使用したが、以下の条件を満たせば他の材料
を使用することも可能である。 （１）ベース基板としては導電性を有するものであれば
使用可能である。 （２）犠牲層としては、導電性を有し、かつベース基板
や構造体材料層との密着性がよく、除去時にはベース基
板や構造体材料層に影響を及ぼさずに選択的に除去する
ことが可能である材料であれば使用可能である。 (３)構造体材料層については、最終的な構造体の厚みま
で堆積が可能な材料で、かつその一部を電気化学反応に
より、選択的に除去加工することができる材料であれば
使用可能である。
【００５５】加工電極１０４については、実施の形態１
と同様の条件を満たす必要がある。 （実施の形態５）本実施の形態では、ベース基板として
ニッケル基板を、構造体材料層にニッケル厚膜を使用
し、内部に可動構造を有する部品を製作した場合につい
て説明する。図９は、本発明の部品製作法により、部品
を製作する場合のプロセスの概略を示したものである。
と同様の条件を満たす必要がある。 （実施の形態５）本実施の形態では、ベース基板として
ニッケル基板を、構造体材料層にニッケル厚膜を使用
し、内部に可動構造を有する部品を製作した場合につい
て説明する。図９は、本発明の部品製作法により、部品
を製作する場合のプロセスの概略を示したものである。
【００５６】まず、ベース基板となるニッケル基板７０
１を研磨し、重クロム酸カリウムの溶液中に浸漬し、表
面に剥離層７０２を形成させる(図９(２))。この時、剥
離層７０２は、ニッケル基板７０１の表面全面にではな
く、一部の領域のみに形成させ、残りの部分はニッケル
基板７０１の表面が露出している状態にする。このニッ
ケル基板７０１表面が露出している部分が、最終的に構
造体材料層であるニッケル厚膜５０３とニッケル基板７
０１が固着した構造体固定部２０１となるので、最終的
な可動部２０２の形状に合わせた形状に剥離層７０２を
形成することができればなお望ましい。また、剥離層７
０２はニッケルが重クロム酸カリウムにより酸化されて
形成したニッケル酸化膜であり、重クロム酸カリウム溶
液中に浸漬している時間の長さによって、この上に形成
される層の剥離のしやすさが変化するため、適切な浸漬
時間を設定する。
１を研磨し、重クロム酸カリウムの溶液中に浸漬し、表
面に剥離層７０２を形成させる(図９(２))。この時、剥
離層７０２は、ニッケル基板７０１の表面全面にではな
く、一部の領域のみに形成させ、残りの部分はニッケル
基板７０１の表面が露出している状態にする。このニッ
ケル基板７０１表面が露出している部分が、最終的に構
造体材料層であるニッケル厚膜５０３とニッケル基板７
０１が固着した構造体固定部２０１となるので、最終的
な可動部２０２の形状に合わせた形状に剥離層７０２を
形成することができればなお望ましい。また、剥離層７
０２はニッケルが重クロム酸カリウムにより酸化されて
形成したニッケル酸化膜であり、重クロム酸カリウム溶
液中に浸漬している時間の長さによって、この上に形成
される層の剥離のしやすさが変化するため、適切な浸漬
時間を設定する。
【００５７】次に、この剥離層７０２の表面に、スルフ
ァミン酸ニッケルを含む溶液中で、電気メッキにより、
構造体材料層となるニッケル厚膜５０３を形成する(図
９(３))。この時のニッケル厚膜の膜厚は、実施の形態
４と同様、目的とする構造体の厚みと同一にする必要が
ある。また、条件が合致すればスルファミン酸ニッケル
以外のメッキ浴やメッキ以外の手法が使用可能であるこ
とも、実施の形態４と同様である。
ァミン酸ニッケルを含む溶液中で、電気メッキにより、
構造体材料層となるニッケル厚膜５０３を形成する(図
９(３))。この時のニッケル厚膜の膜厚は、実施の形態
４と同様、目的とする構造体の厚みと同一にする必要が
ある。また、条件が合致すればスルファミン酸ニッケル
以外のメッキ浴やメッキ以外の手法が使用可能であるこ
とも、実施の形態４と同様である。
【００５８】続いて、加工電極１０４を用いて、構造体
材料層であるニッケル厚膜５０３に目的とする可動部構
造体の外形形状に沿って、所定の形状、幅、深さの溝加
工を行う(図９(４))。最後に、剥離層７０２の部分で、
ニッケル基板７０１から可動部２０２を機械的に剥離さ
せ、可動部２０２がニッケル基板７０１に対して相対的
に移動できるようにする(図９(５))。
材料層であるニッケル厚膜５０３に目的とする可動部構
造体の外形形状に沿って、所定の形状、幅、深さの溝加
工を行う(図９(４))。最後に、剥離層７０２の部分で、
ニッケル基板７０１から可動部２０２を機械的に剥離さ
せ、可動部２０２がニッケル基板７０１に対して相対的
に移動できるようにする(図９(５))。
【００５９】本実施の形態では、基板材料としてニッケ
ル、部品材料層としてニッケルを使用したが、以下の条
件を満たせば他の材料を使用することも可能である。 （１）ベース基板としては導電性を有し、表面を化学的
に処理することにより、剥離層を形成することができる
材料であれば使用可能である。 （２）構造体材料層については、最終的な構造体の厚み
まで堆積が可能な材料で、かつその一部を電気化学反応
により、選択的に加工することができる材料であれば使
用可能である。
ル、部品材料層としてニッケルを使用したが、以下の条
件を満たせば他の材料を使用することも可能である。 （１）ベース基板としては導電性を有し、表面を化学的
に処理することにより、剥離層を形成することができる
材料であれば使用可能である。 （２）構造体材料層については、最終的な構造体の厚み
まで堆積が可能な材料で、かつその一部を電気化学反応
により、選択的に加工することができる材料であれば使
用可能である。
【００６０】加工電極１０４については、実施の形態１
と同様の条件を満たす必要がある。 （実施の形態６）本実施の形態では、実施の形態１〜５
において、ニッケル厚膜５０３を加工電極１０４で加工
する際の具体的な手順について説明する。
と同様の条件を満たす必要がある。 （実施の形態６）本実施の形態では、実施の形態１〜５
において、ニッケル厚膜５０３を加工電極１０４で加工
する際の具体的な手順について説明する。
【００６１】ここで使用する加工装置としては、例えば
図１０に示すようなものが利用可能である。図１０にお
いて、加工対象１００１は、加工溶液が満たされた加工
溶液容器１００２内に設置され、さらに加工対象１００
１と対向して加工電極１０４が設置されている。なお、
ここでの加工対象１００１とは、部品材料層までが形成
されたベース基板を指す。
図１０に示すようなものが利用可能である。図１０にお
いて、加工対象１００１は、加工溶液が満たされた加工
溶液容器１００２内に設置され、さらに加工対象１００
１と対向して加工電極１０４が設置されている。なお、
ここでの加工対象１００１とは、部品材料層までが形成
されたベース基板を指す。
【００６２】加工溶液容器１００２は、その内部に設置
された加工対象１００１と一体で、Ｘ軸およびＹ軸方向
に移動させることが可能なＸＹ軸ステージ１００３上に
設置され、一方、加工電極１０４は、支持体を介してＺ
軸方向へ移動可能なＺ軸ステージ１００４に設置されて
いる。さらにＸＹ軸ステージ１００３およびＺ軸ステー
ジ１００４は、制御装置１００５に接続されており、制
御装置１００５からの座標位置、移動速度情報に基づ
き、加工対象１００１および加工電極１０４をそれぞれ
任意の位置へ移動させることができる。
された加工対象１００１と一体で、Ｘ軸およびＹ軸方向
に移動させることが可能なＸＹ軸ステージ１００３上に
設置され、一方、加工電極１０４は、支持体を介してＺ
軸方向へ移動可能なＺ軸ステージ１００４に設置されて
いる。さらにＸＹ軸ステージ１００３およびＺ軸ステー
ジ１００４は、制御装置１００５に接続されており、制
御装置１００５からの座標位置、移動速度情報に基づ
き、加工対象１００１および加工電極１０４をそれぞれ
任意の位置へ移動させることができる。
【００６３】一方、加工対象１００１と加工電極１０４
は、両者の間に任意の電圧を印加することが可能なプロ
グラマブル電源１００６に接続されている。このプログ
ラマブル電源１００６には、ポテンショ／ガルバノスタ
ットを使用することも可能である。
は、両者の間に任意の電圧を印加することが可能なプロ
グラマブル電源１００６に接続されている。このプログ
ラマブル電源１００６には、ポテンショ／ガルバノスタ
ットを使用することも可能である。
【００６４】加工電極１０４は、一般的には棒状であ
り、加工形状に合わせた直径、長さに加工されている。
また、加工分解能を向上させるために、加工電極１０４
は、先端部の一部のみが露出し、その他の部分は絶縁体
で被覆されている。加工電極１０４には、例えば、カー
ボン、タングステン、白金等の加工溶液中において化学
的に安定な材料を使用することができる。
り、加工形状に合わせた直径、長さに加工されている。
また、加工分解能を向上させるために、加工電極１０４
は、先端部の一部のみが露出し、その他の部分は絶縁体
で被覆されている。加工電極１０４には、例えば、カー
ボン、タングステン、白金等の加工溶液中において化学
的に安定な材料を使用することができる。
【００６５】上記のような構成で加工を行う際は、ま
ず、加工対象１００１と加工電極１０４との間の距離が
所定の間隔になるように離間距離を制御し、次に、プロ
グラマブル電源１００６により、加工対象１００１と加
工電極１０４の間に所定の電圧を印加しながら、同時
に、加工電極１０４の先端が加工対象１００１上を製作
する部品の外形形状に沿って移動するように、制御装置
１００５によりＸＹ軸ステージ１００３を駆動する。
ず、加工対象１００１と加工電極１０４との間の距離が
所定の間隔になるように離間距離を制御し、次に、プロ
グラマブル電源１００６により、加工対象１００１と加
工電極１０４の間に所定の電圧を印加しながら、同時
に、加工電極１０４の先端が加工対象１００１上を製作
する部品の外形形状に沿って移動するように、制御装置
１００５によりＸＹ軸ステージ１００３を駆動する。
【００６６】必要に応じて、加工対象１００１と加工電
極１０４との距離を再調整した後、電圧印加しながら加
工対象１００１を移動させる工程を数回繰り返す。これ
により、加工材料層に部品の外形形状に沿って、溝が形
成され、加工材料層が部品部分とそれ以外の部分に分離
される。 （実施の形態７）本実施の形態では、犠牲層、剥離層、
構造体材料層の形成と、部品形状加工工程を同一の装置
で行う場合の実施例について説明する。
極１０４との距離を再調整した後、電圧印加しながら加
工対象１００１を移動させる工程を数回繰り返す。これ
により、加工材料層に部品の外形形状に沿って、溝が形
成され、加工材料層が部品部分とそれ以外の部分に分離
される。 （実施の形態７）本実施の形態では、犠牲層、剥離層、
構造体材料層の形成と、部品形状加工工程を同一の装置
で行う場合の実施例について説明する。
【００６７】ここで使用する加工装置としては、例えば
図１１に示すようなものが利用可能である。図１１の構
成の大部分は実施の形態６の場合と同様であるが、加工
電極１０４として、メッキ用加工電極１０４１と形状加
工用電極１０４２の二種類があり、加工電極切換え機構
１１０１により、使用する電極を選択できる点が異な
る。
図１１に示すようなものが利用可能である。図１１の構
成の大部分は実施の形態６の場合と同様であるが、加工
電極１０４として、メッキ用加工電極１０４１と形状加
工用電極１０４２の二種類があり、加工電極切換え機構
１１０１により、使用する電極を選択できる点が異な
る。
【００６８】この装置を用いて、実施の形態１および実
施の形態４に示す方法に従って、部品の製作を行う場合
には、まず、加工溶液容器１００２内に犠牲層のメッキ
液を導入する。次に、加工電極切換え機構１１０１によ
り、メッキ用加工電極１０４１が加工対象の直上に配置
させ、さらにＺ軸ステージ１００４で、メッキ用加工電
極１０４１と、加工対象１００１の間の距離が所定の間
隔になるように離間距離を調整する。
施の形態４に示す方法に従って、部品の製作を行う場合
には、まず、加工溶液容器１００２内に犠牲層のメッキ
液を導入する。次に、加工電極切換え機構１１０１によ
り、メッキ用加工電極１０４１が加工対象の直上に配置
させ、さらにＺ軸ステージ１００４で、メッキ用加工電
極１０４１と、加工対象１００１の間の距離が所定の間
隔になるように離間距離を調整する。
【００６９】次に、プログラマブル電源１００６によ
り、加工対象１００１とメッキ用加工電極１０４１の間
に所定の電圧、所定の時間、電圧を印加することによっ
て、所定の厚みの犠牲層をベース基板上に形成する。
り、加工対象１００１とメッキ用加工電極１０４１の間
に所定の電圧、所定の時間、電圧を印加することによっ
て、所定の厚みの犠牲層をベース基板上に形成する。
【００７０】続いて、加工溶液容器１００２内を構造体
材料層のメッキ液に交換し、同様の手順により、犠牲層
の上に構造体材料層を形成する。構造体材料層が形成さ
れたら、加工電極切換え機構１１０１により、形状加工
電極１０４２を選択して、以後は実施の形態１および実
施の形態４で示した工程にしたがって、構造体材料層の
加工を行う。
材料層のメッキ液に交換し、同様の手順により、犠牲層
の上に構造体材料層を形成する。構造体材料層が形成さ
れたら、加工電極切換え機構１１０１により、形状加工
電極１０４２を選択して、以後は実施の形態１および実
施の形態４で示した工程にしたがって、構造体材料層の
加工を行う。
【００７１】最後に、犠牲層の除去を犠牲層のみが選択
的に溶解する電圧を印加して、電気化学的にエッチング
することにより行う場合は、再度、加工電極切換え機構
１１０１によりメッキ加工用電極１０４１に切換え、メ
ッキ加工用電極１０４１と加工対象１００１の間に所定
の電圧を印加することで除去を行うことも可能である。
的に溶解する電圧を印加して、電気化学的にエッチング
することにより行う場合は、再度、加工電極切換え機構
１１０１によりメッキ加工用電極１０４１に切換え、メ
ッキ加工用電極１０４１と加工対象１００１の間に所定
の電圧を印加することで除去を行うことも可能である。
【００７２】図１１に示す装置を用いて、実施の形態３
および実施の形態５に示す方法で加工を行う場合にも、
上記に準じた方法を適用することが可能である。この場
合は、犠牲層をメッキする替わりに、加工溶液容器１０
０２内に剥離層７０２を形成するための表面処理溶液を
導入し、所定の時間、加工対象１００１を浸漬させると
いう工程を実施する。また、剥離層７０２をパターニン
グし、ベース基板の表面を露出させることが必要な場合
には、剥離層７０２の形成後、加工溶液容器１００２に
剥離層７０２を除去するための加工液を導入し、加工電
極切換え機構１１０１により、形状加工用電極１０４２
を選択する。そして、形状加工用電極１０４２と加工対
象１００１との間に、所定の波形、周波数の電圧を印加
させた状態で、両者を相対的に移動させることで剥離層
７０２のパターニングを行い、構造体固定部２０１の部
分にベース基板の表面が露出するように加工すればよ
い。 （実施の形態８）本実施の形態では、複雑な形状の可動
部２０２を有する部品を製作する場合について説明す
る。図１２および図１３は、本発明の部品製作方法によ
り、くし歯型アクチュエータ部品の形成を行う方法を示
したものである。ここでは、ベース基板にクロム基板５
０１を、犠牲層に銅薄膜５０２を、構造体材料層にニッ
ケル厚膜５０３を使用し、実施の形態７で説明した図１
１に示す加工装置を用いた。
および実施の形態５に示す方法で加工を行う場合にも、
上記に準じた方法を適用することが可能である。この場
合は、犠牲層をメッキする替わりに、加工溶液容器１０
０２内に剥離層７０２を形成するための表面処理溶液を
導入し、所定の時間、加工対象１００１を浸漬させると
いう工程を実施する。また、剥離層７０２をパターニン
グし、ベース基板の表面を露出させることが必要な場合
には、剥離層７０２の形成後、加工溶液容器１００２に
剥離層７０２を除去するための加工液を導入し、加工電
極切換え機構１１０１により、形状加工用電極１０４２
を選択する。そして、形状加工用電極１０４２と加工対
象１００１との間に、所定の波形、周波数の電圧を印加
させた状態で、両者を相対的に移動させることで剥離層
７０２のパターニングを行い、構造体固定部２０１の部
分にベース基板の表面が露出するように加工すればよ
い。 （実施の形態８）本実施の形態では、複雑な形状の可動
部２０２を有する部品を製作する場合について説明す
る。図１２および図１３は、本発明の部品製作方法によ
り、くし歯型アクチュエータ部品の形成を行う方法を示
したものである。ここでは、ベース基板にクロム基板５
０１を、犠牲層に銅薄膜５０２を、構造体材料層にニッ
ケル厚膜５０３を使用し、実施の形態７で説明した図１
１に示す加工装置を用いた。
【００７３】まず、クロム基板５０１の全表面に犠牲層
となる銅薄膜５０２を、シアン化銅を含む溶液中での電
気メッキにより形成した。これを加工対象１００１とし
て、加工溶液容器１００２中に設置しシアン化銅溶液を
満たす。加工電極切換え機構１１０１により、メッキ用
加工電極１０４１を選択し、これをシアン化銅溶液中で
加工対象１００１と対向して配置させた状態で、適切な
波形、周波数をもつ電圧、あるいは直流電圧を印加し、
クロム基板上に適切な膜厚の銅薄膜を形成する(図１２
(２))。次に、加工溶液容器１００２内を銅の電解エッ
チング液に交換し、また、加工電極切換え機構１１０１
により形状加工用電極１０４２を選択する。ここでは、
硝酸ナトリウムを含む水溶液などが電解エッチング液と
して使用することが可能である。
となる銅薄膜５０２を、シアン化銅を含む溶液中での電
気メッキにより形成した。これを加工対象１００１とし
て、加工溶液容器１００２中に設置しシアン化銅溶液を
満たす。加工電極切換え機構１１０１により、メッキ用
加工電極１０４１を選択し、これをシアン化銅溶液中で
加工対象１００１と対向して配置させた状態で、適切な
波形、周波数をもつ電圧、あるいは直流電圧を印加し、
クロム基板上に適切な膜厚の銅薄膜を形成する(図１２
(２))。次に、加工溶液容器１００２内を銅の電解エッ
チング液に交換し、また、加工電極切換え機構１１０１
により形状加工用電極１０４２を選択する。ここでは、
硝酸ナトリウムを含む水溶液などが電解エッチング液と
して使用することが可能である。
【００７４】形状加工用電極１０４２と加工対象１００
１との間の距離が所定の間隔になるように離間距離を制
御し、次に、プログラマブル電源１００６により、加工
対象１００１と形状加工用電極１０４２の間に所定の波
形、周波数を有する電圧を印加しながら、同時に、制御
装置１００５によりＸＹ軸ステージ１００３を駆動す
る。この工程により、犠牲層である銅薄膜の一部に構造
体固定部２０１を形成する(図１２(３))。
１との間の距離が所定の間隔になるように離間距離を制
御し、次に、プログラマブル電源１００６により、加工
対象１００１と形状加工用電極１０４２の間に所定の波
形、周波数を有する電圧を印加しながら、同時に、制御
装置１００５によりＸＹ軸ステージ１００３を駆動す
る。この工程により、犠牲層である銅薄膜の一部に構造
体固定部２０１を形成する(図１２(３))。
【００７５】続いて加工溶液容器１００２内をニッケル
メッキ液に交換し、加工電極切換え機構１１０１によ
り、メッキ用加工電極１０４１を選択する。メッキ用加
工電極１０４１をニッケルメッキ液中で加工対象１００
１と対向して配置させた状態で、適切な波形、周波数を
もつ電圧、あるいは直流電圧を印加することにより、犠
牲層である銅薄膜５０２上に適切な膜厚の構造体材料層
であるニッケル厚膜５０３を形成する(図１３(４))。
メッキ液に交換し、加工電極切換え機構１１０１によ
り、メッキ用加工電極１０４１を選択する。メッキ用加
工電極１０４１をニッケルメッキ液中で加工対象１００
１と対向して配置させた状態で、適切な波形、周波数を
もつ電圧、あるいは直流電圧を印加することにより、犠
牲層である銅薄膜５０２上に適切な膜厚の構造体材料層
であるニッケル厚膜５０３を形成する(図１３(４))。
【００７６】さらに加工溶液容器１００２内をニッケル
の電解エッチング液に交換し、加工電極切換え機構１１
０１により、形状加工用電極１０４２を選択する。実施
の形態５に示す工程により、構造体材料層１０３に所定
のパターンの溝加工を行う(図１３(５))。この加工工程
では、不要な構造体材料層をすべて除去する必要はな
く、構造体材料の部品固定部と切り離すように溝を形成
すれば、この後の犠牲層除去の工程において、不要な構
造体材料層も一緒に除去することができる。このこと
は、本発明の部品形成方法では、電解加工による構造体
材料層の形状加工に要する時間を最小限に短縮できるこ
とを示している。
の電解エッチング液に交換し、加工電極切換え機構１１
０１により、形状加工用電極１０４２を選択する。実施
の形態５に示す工程により、構造体材料層１０３に所定
のパターンの溝加工を行う(図１３(５))。この加工工程
では、不要な構造体材料層をすべて除去する必要はな
く、構造体材料の部品固定部と切り離すように溝を形成
すれば、この後の犠牲層除去の工程において、不要な構
造体材料層も一緒に除去することができる。このこと
は、本発明の部品形成方法では、電解加工による構造体
材料層の形状加工に要する時間を最小限に短縮できるこ
とを示している。
【００７７】最後に加工溶液容器１００２内に犠牲層で
ある銅薄膜５０２をエッチングするための溶液を導入
し、銅薄膜５０２のみを選択的に除去することで、可動
部を有する構造体が完成する(図１３(６))。
ある銅薄膜５０２をエッチングするための溶液を導入
し、銅薄膜５０２のみを選択的に除去することで、可動
部を有する構造体が完成する(図１３(６))。
【００７８】
【発明の効果】本発明の部品製作方法によれば、
（１）部品の形状を加工する際に、部品の外形線上の近
傍にある材料のみを除去加工していくため、材料に無駄
がなく、短い加工時間で済む。 （２）単一の加工機で、複雑な形状の加工を行うことが
でき、さらに実施の形態７に示す方法を用いれば、中間
層や材料層の形成も同一の装置内で行うことができるた
め、装置コストを小さく抑えることができる。 （３）加工電極と加工対象は非接触状態で加工が行われ
るため、加工具の消耗がない。また、加工電極と加工対
象間に物理的な力が作用しないために、両者のサイズに
制限がない。 （４）化学反応を利用した加工であるため、中間層や材
料層の形成工程、部品形状加工工程、中間層やベース基
板の除去工程においても、高電圧を印加する必要がな
く、エネルギー消費が少なくてすむ。また、加えるエネ
ルギーが小さいために、加工対象の表面への変質層の形
成は少なく抑えられる。などの、従来の部品製作方法で
の問題を解決する効果が得られる。さらに、本発明の部
品製作方法により、可動部を含む部品を製作する場合に
は、 （５）機械加工法等を用いた場合と異なり、部品の組立
工程が不要であるため、製作しようとする可動構造体の
大きさが小さくなっても、組立を行う際の部品の破損
や、必要な精度を保って組立を行うことが不可能になっ
たりする等の問題が発生しない。 （６）基板上に層状に堆積させた薄膜や厚膜をパターニ
ングする方法で可動部を形成するが、このパターニング
にフォトリソグラフィーではなく、電解加工法を用いる
ため、パターニングする構造体材料の厚みが厚くなった
場合にも、アンダーカットによりパターンの形状精度が
低下する問題や、長時間エッチング液に浸漬することに
よるフォトレジストの耐久性の問題等を回避することが
できる。 （７）基本的にはその場で任意の可動部の形状を選択で
きるため、フォトリソグラフィー法を利用する場合のよ
うに、あらかじめその形状に合わせたマスクを製作して
おく必要がない。このため、実際に加工をしながら、形
状の最適化を行う場合等には、低コストで短時間で結果
を得ることができる。 （８）犠牲層や剥離層、構造体材料層の形成、および犠
牲層の除去プロセスに、湿式プロセスを使用すれば、す
べての工程を単一の装置で行うことが可能であり、短時
間、低コストで可動構造体の製作を行うことができる。
また、工程の自動化も単一の装置で済むため、比較的容
易に実現できる。
傍にある材料のみを除去加工していくため、材料に無駄
がなく、短い加工時間で済む。 （２）単一の加工機で、複雑な形状の加工を行うことが
でき、さらに実施の形態７に示す方法を用いれば、中間
層や材料層の形成も同一の装置内で行うことができるた
め、装置コストを小さく抑えることができる。 （３）加工電極と加工対象は非接触状態で加工が行われ
るため、加工具の消耗がない。また、加工電極と加工対
象間に物理的な力が作用しないために、両者のサイズに
制限がない。 （４）化学反応を利用した加工であるため、中間層や材
料層の形成工程、部品形状加工工程、中間層やベース基
板の除去工程においても、高電圧を印加する必要がな
く、エネルギー消費が少なくてすむ。また、加えるエネ
ルギーが小さいために、加工対象の表面への変質層の形
成は少なく抑えられる。などの、従来の部品製作方法で
の問題を解決する効果が得られる。さらに、本発明の部
品製作方法により、可動部を含む部品を製作する場合に
は、 （５）機械加工法等を用いた場合と異なり、部品の組立
工程が不要であるため、製作しようとする可動構造体の
大きさが小さくなっても、組立を行う際の部品の破損
や、必要な精度を保って組立を行うことが不可能になっ
たりする等の問題が発生しない。 （６）基板上に層状に堆積させた薄膜や厚膜をパターニ
ングする方法で可動部を形成するが、このパターニング
にフォトリソグラフィーではなく、電解加工法を用いる
ため、パターニングする構造体材料の厚みが厚くなった
場合にも、アンダーカットによりパターンの形状精度が
低下する問題や、長時間エッチング液に浸漬することに
よるフォトレジストの耐久性の問題等を回避することが
できる。 （７）基本的にはその場で任意の可動部の形状を選択で
きるため、フォトリソグラフィー法を利用する場合のよ
うに、あらかじめその形状に合わせたマスクを製作して
おく必要がない。このため、実際に加工をしながら、形
状の最適化を行う場合等には、低コストで短時間で結果
を得ることができる。 （８）犠牲層や剥離層、構造体材料層の形成、および犠
牲層の除去プロセスに、湿式プロセスを使用すれば、す
べての工程を単一の装置で行うことが可能であり、短時
間、低コストで可動構造体の製作を行うことができる。
また、工程の自動化も単一の装置で済むため、比較的容
易に実現できる。
【００７９】などの、効果を得ることも可能である。
【図１】本発明の部品製作方法に係る可動部を含まない
部品を製作する場合の加工工程の概略を示す模式図であ
る。
部品を製作する場合の加工工程の概略を示す模式図であ
る。
【図２】本発明の部品製作方法に係る可動部を含む部品
を製作する場合の加工工程の概略を示す模式図である。
を製作する場合の加工工程の概略を示す模式図である。
【図３】従来の可動部を含む部品製作方法の一例の加工
工程を示す模式図である。
工程を示す模式図である。
【図４】従来の可動部を含む部品製作方法の一例の加工
工程の続きを示す模式図である。
工程の続きを示す模式図である。
【図５】本発明の部品製作方法の実施の形態１に係る可
動部を含まない部品を製作する場合の一例を示す模式図
である。
動部を含まない部品を製作する場合の一例を示す模式図
である。
【図６】本発明の部品製作方法の実施の形態２に係る可
動部を含まない部品を製作する場合の一例を示す模式図
である。
動部を含まない部品を製作する場合の一例を示す模式図
である。
【図７】本発明の部品製作方法の実施の形態３に係る可
動部を含まない部品を製作する場合の一例を示す模式図
である。
動部を含まない部品を製作する場合の一例を示す模式図
である。
【図８】本発明の部品製作方法の実施の形態４に係る可
動部を含む部品を製作する場合の一例を示す模式図であ
る。
動部を含む部品を製作する場合の一例を示す模式図であ
る。
【図９】本発明の部品製作方法の実施の形態５に係る可
動部を含む部品を製作する場合の一例を示す模式図であ
る。
動部を含む部品を製作する場合の一例を示す模式図であ
る。
【図１０】本発明の実施の形態６に係る部品製作方法を
用いて部品形状加工工程を行う装置の一例を示す模式図
である。
用いて部品形状加工工程を行う装置の一例を示す模式図
である。
【図１１】本発明の実施の形態７に係る部品製作方法を
用いて部品形状加工工程を行う装置の一例を示す模式図
である。
用いて部品形状加工工程を行う装置の一例を示す模式図
である。
【図１２】本発明の実施の形態８に係る部品製作方法
で、複雑な形状の可動部を形成する場合の加工工程を示
す模式図である。
で、複雑な形状の可動部を形成する場合の加工工程を示
す模式図である。
【図１３】本発明の実施の形態８に係る部品製作方法
で、複雑な形状の可動部を形成する場合の加工工程の続
きを示す模式図である。
で、複雑な形状の可動部を形成する場合の加工工程の続
きを示す模式図である。
１０１ ベース基板
１０２ 犠牲層
１０３ 構造体材料層
１０４ 加工電極
１０５ 部品
２０１ 構造体固定部
２０２ 可動部
５０１ クロム基板
５０２ 銅薄膜
５０３ ニッケル厚膜
７０１ ニッケル基板
７０２ 剥離層
１００１ 加工対象
１００２ 加工溶液容器
１００３ ＸＹ軸ステージ
１００４ Ｚ軸ステージ
１００５ 制御装置
１００６ プログラマブル電源
１０４１ メッキ用加工電極
１０４２ 形状加工用電極
１１０１ 加工電極切換え機構
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 古田 一吉
千葉県千葉市美浜区中瀬１丁目８番地 セ
イコーインスツルメンツ株式会社内
Ｆターム(参考） 3C059 AA02 AB01 AB03 CH01 DA02
Claims (10)
- 【請求項１】 部品の製作方法において、 ベース材料の表面に犠牲層となる材料の層を堆積させる
犠牲層形成工程と、 前記犠牲層の表面に前記犠牲層とは別種である部品構造
体の材料となる層を堆積させる構造体材料層形成工程
と、 前記構造体材料層を、前記部品の外形形状に沿って加工
を行う部品形状加工工程と、 前記犠牲層のみを選択的に除去し、前記部品の外形に加
工された前記構造体材料を前記ベース材料から分離する
部品分離工程を含み、 かつ、前記部品形状加工工程が、化学的加工プロセスに
より行われることを特徴とする部品製作方法。 - 【請求項２】 部品の製作方法において、 ベース材料の表面にベース材料とは別種である部品構造
体の材料となる層を堆積させる構造体材料層形成工程
と、 前記構造体材料層を、前記部品の外形形状に沿って加工
を行う部品形状加工工程と、 前記ベース材料の一部あるいは全体を選択的に除去し、
前記部品の外形に加工された前記構造体材料を前記ベー
ス材料から分離する部品分離工程を含み、 かつ、前記部品形状加工工程が、化学的加工プロセスに
より行われることを特徴とする部品製作方法。 - 【請求項３】 部品の製作方法において、 ベース材料を表面処理し、ベース材料表面に剥離層の形
成を行う剥離層形成工程と、 前記剥離層の表面に部品構造体の材料となる層を堆積さ
せる構造体材料層形成工程と、 前記構造体材料層を、前記部品の外形形状に沿って加工
を行う部品形状加工工程と、 前記部品の外形に加工された前記構造体材料を、前記剥
離層の表面で前記ベース材料から分離する工程を含み、 かつ、前記部品形状加工工程が、化学的加工プロセスに
より行われることを特徴とする部品製作方法。 - 【請求項４】 前記部品形状加工工程が、前記化学的加
工プロセスにより、部品の外形形状に沿って、前記構造
体材料層に所定の幅の溝を形成し、前記構造体材料層か
ら前記部品のみを分離する工程を含む請求項１から３の
いずれかに記載の部品製作方法。 - 【請求項５】 前記部品形状加工工程に用いられる化学
的加工プロセスが、加工溶液中において、適切な形状を
有する加工電極を前記構造体材料層に対向して配置する
工程と、 前記構造体材料層と前記加工電極の間に適切な電圧を印
加しながら、前記加工電極あるいは前記構造体材料層の
少なくとも一方を、加工する形状に対応した経路で相対
的に移動させる工程を含む請求項４記載の部品製作方
法。 - 【請求項６】 ベース材料とその上に形成した構造体材
料層から構成され、前記構造体材料層の一部が前記ベー
ス材料と固着された状態にある構造体固定部を形成し、
かつ、前記構造体固定部以外の前記構造体材料層は、前
記ベース材料と固着しておらず、前記ベース材料に対し
て相対位置を変化させることが可能な可動構造を含む部
品の製作方法において、ベース材料の表面に犠牲層とな
る材料の層を堆積させる犠牲層形成工程と、犠牲層の一
部を除去して前記ベース材料表面を露出させ、構造体固
定部を形成する構造体固定部形成工程と、前記犠牲層お
よび前記構造体固定部の表面に、前記犠牲層とは別種で
ある部品構造体の材料となる層を堆積させる構造体材料
層形成工程と、前記構造体材料層を、可動部の外形形状
に沿って加工を行う可動部形状加工工程と、前記犠牲層
のみを選択的に除去し、構造体固定部以外の前記構造体
材料層と前記ベース材料とを分離する可動部分離工程を
含み、かつ、前記可動部形状加工工程が、化学的加工プ
ロセスにより行われることを特徴とする部品製作方法。 - 【請求項７】 ベース材料とその上に形成した構造体材
料層から構成され、前記構造体材料層の一部が前記ベー
ス材料と固着された状態にある構造体固定部を形成し、
かつ、前記構造体固定部以外の前記構造体材料層は、前
記ベース材料と固着しておらず、前記ベース材料に対し
て相対位置を変化させることが可能な可動構造を含む部
品の製作方法において、構造体固定部となる領域以外の
ベース材料の表面に、犠牲層となる材料の層を堆積させ
る犠牲層形成工程と、前記犠牲層および前記構造体固定
部の表面に、前記犠牲層とは別種である構造体の材料と
なる層を堆積させる構造体材料層形成工程と、前記構造
体材料層を、可動部の外形形状に沿って加工を行う可動
部形状加工工程と、前記犠牲層のみを選択的に除去し、
前記構造体固定部以外の前記構造体材料層と前記ベース
材料とを分離する可動部分離工程を含み、かつ、前記可
動部形状加工工程が、化学的加工プロセスにより行われ
ることを特徴とする部品製作方法。 - 【請求項８】 ベース材料とその上に形成した構造体材
料層から構成され、前記構造体材料層の一部が前記ベー
ス材料と固着された状態にある構造体固定部を形成し、
かつ、前記構造体固定部以外の前記構造体材料層は、前
記ベース材料と固着しておらず、前記ベース材料に対し
て相対位置を変化させることが可能な構造を有する部品
の製作方法において、構造体固定部となる領域以外のベ
ース材料の表面に、剥離層の形成を行う剥離層形成工程
と、前記剥離層および前記構造体固定部の表面に、構造
体の材料となる層を堆積させる構造体材料層形成工程
と、前記構造体材料層を、可動部の外形形状に沿って加
工を行う可動部形状加工工程と、前記構造体固定部以外
の前記構造体材料層と前記ベース材料とを前記剥離層の
表面で分離する、可動部分離工程を含み、かつ、前記可
動部形状加工工程が、化学的加工プロセスにより行われ
ることを特徴とする部品製作方法。 - 【請求項９】 前記可動部形状加工工程が、前記化学的
加工プロセスにより、可動部の外形形状に沿って、前記
構造体材料層に所定の幅の溝を形成し、前記構造体材料
層内に前記可動部形状を形成する工程を含む請求項６か
ら８のいずれかに記載の部品製作方法。 - 【請求項１０】 前記可動部形状加工工程に用いられる
化学的加工プロセスが、加工溶液中において、適切な形
状を有する加工電極を前記構造体材料層に対向して配置
する工程と、前記構造体材料層と前記加工電極の間に適
切な電圧を印加しながら、前記加工電極あるいは前記構
造体材料層の少なくとも一方を加工する形状に対応した
経路で相対的に移動させる工程を含む請求項９記載の部
品製作方法。
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