JP2016176714A - 電鋳部品及び電鋳部品の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明に係る電鋳部品は、電鋳により所定の厚みに形成された電鋳部品であって、前記厚み方向の少なくとも一部が摺動部となる摺動面を有し、前記摺動面の摺動方向に対して垂直方向に筋状の凹凸部を設けて潤滑油を保持可能な凹部を備えることを特徴とする。
本発明に係る電鋳部品は、前記摺動面とは異なる面は、前記摺動面より表面粗さが大きい梨地状態からなることを特徴とする。
本発明に係る電鋳部品は、鉤型状の歯部を複数有するがんぎ歯車部からなり、前記歯部に備えられた前記摺動面にアンクルの爪石が摺動することを特徴とする。
図1は、機械式腕時計の駆動機構であるムーブメントで、脱進・調速装置と呼ばれるうち、がんぎ車101とアンクル102の組み合わせを示した図である。がんぎ車101は軸穴103に打ち込まれ、動力を伝えるがんぎかな部104とがんぎ歯車部105から構成されており、がんぎ歯車部105には摺動面106が備えられている。
本実施形態のがんぎ車101の製造方法は、第1の塗布工程(S1)と、第1の露光工程(S2)と、第2の塗布工程(S3)と、第2の露光工程(S4)と、現像工程(S5)と、めっき工程(S6)と、電鋳工程(S7)と、厚み調整工程(S8)除去・分離工程(S9)と、を行って製造する方法である。以下、これらの各工程について詳細に説明する。
図6は露光に使用するフォトマスクのパターンの概略で、第1の露光に使用する第1のパターン601が描かれた第1のフォトマスクと第2の露光に使用する第2のパターン602が描かれた第2のフォトマスクのパターンの位置関係を示した図である。なお、図6は、1個のがんぎ車のパターンを示したもので、フォトマスクにはこのパターンが複数個描かれており、複数個のがんぎ車を同時に作製することができる。なお、本実施形態ではネガタイプのフォトレジストを使用することから、第1のパターン601は透過パターン、第2のパターン602は遮光パターンである。
図9に示した第2の露光工程では、第2の露光パターンが描かれた第2のフォトマスクを用いて露光を行うことにより、露光部901と現像後にがんぎ車形状の開口部となる未露光部902を得る。なお、図9では、図6におけるA−A‘部での断面を図示しているが、図面を見やすくするために、大きさや間隔を変えて図示している。
図10に示すように、現像工程(S5)では、図示しない現像液により未露光部を現像することにより除去する。これにより、底部に導電膜1001が露出したがんぎ車101の外形形状を有する開口部1002と、これを囲む絶縁体となるフォトレジスト層1003が得られ、現像工程(S5)が終了すると、電鋳型1004が完成する。この電鋳型1004を構成するフォトレジスト層1003のうち、開口部1002側の側壁部1005の表面は、ラスタースキャンにより作製された第2のフォトマスクにより露光されたため、厚み方向に対して、微細な縦筋状凹凸を有した面となっている。
図11に示すように、めっき工程(S6)では、図10に示した電鋳型1004を図示しない無光沢硫酸銅めっき液内に浸漬し、通電することにより、電鋳型1004の開口部1002の底面で露出している導電膜1002表面に自乗平均表面粗さ約300nmで5μmの厚みを有する無光沢銅めっき層1101を形成する。この無光沢銅めっき層1101は、導電性を有する部分である導電膜1102上のみに形成されるもので、電鋳型1103のフォトレジスト層1104の表面には形成されることはない。
図12に示すように、電鋳工程(S7)では、図11に示しためっき工程(S6)を経て十分水洗された電鋳型1103を図示しないスルファミン酸ニッケル系電鋳液内に浸漬し、導電膜1102を介して通電することにより電鋳型1103の開口部1105の底部で露出している無電解めっき層1101上にニッケル電鋳を行い、ニッケル電鋳体1201を形成する。ニッケル電鋳は、図11に示した開口部1105を隙間なく充填するまでなされ、ニッケル電鋳体1201の一部はフォトレジスト層1202上に至るようにする。
電鋳工程(S7)終了後、基板1205を電鋳液から取り出し十分洗浄した後、基板1205の表面のうち不要部を研削装置や研磨装置を用いることにより、除去すると同時に厚み調整および表面平坦化を行うことにより、図13に示したように厚みや表面状態が整った電鋳体1301を得る。この工程により、がんぎ車として形状、厚み等の寸法が整えられたニッケルからなる電鋳体1301と、フォトレジスト層1302と、導電膜1303と、銅めっき層1304と、シリコンウエハ基板1305からなる基板1306を得る。
厚み調整工程(S8)を経た基板1306を十分洗浄した後、基板1306を図示しないレジスト剥離液に浸漬してフォトレジスト層1302を除去することにより、図14(a)に示したように、電鋳体1401と、銅めっき層1402と、導電膜1403と、シリコンウエハ基板1404からなる基板1405を得る。次に、この基板1405を銅エッチング液である図示しない過硫酸アンモニウム水溶液に浸漬することにより、銅めっき層1402を端面方向から所謂サイドエッチングにより除去することにより、図14(b)に示したニッケル電鋳体からなるがんぎ車1406を製造することができる。
さらに、この組み合わせにより高速で駆動することによりなされる3年および10年相当の耐久試験においても止まり等の不具合は全く生じない。
なお、本実施形態では、摺動面に微細な縦筋状凹凸を形成する手段として、ラスタースキャンにより作製されるフォトマスクを使用しているが、フォトマスクに微細な凹凸をつけることによっても同様の効果を果たすことができる。また、露光装置のコリメーション等光学系の調整とフォトマスクとフォトレジストとの間の隙間を利用することによる光の干渉を利用することにより発生する露光境界部の凹凸を利用することにより、縦筋状凹凸をフォトレジスト壁面に形成することができるので、これを電鋳体に転写することにより本願発明である摺動面における縦筋状凹凸を形成することができる。
この電鋳部品は、電鋳の厚み方向の全体または一部が摺動部となる電鋳部品であり、摺動面に微細な縦筋状の概略一方向の凹凸を設けることにより、その凹部に潤滑油を保持すると同時に、この凹部が摺動部以外からの潤滑油の供給路となるため、均一な潤滑油面を維持すると同時に長期間に渡る潤滑油の保持を行うことができるので、長期的かつ安定的な潤滑状態を維持できる。
この電鋳部品は、摺動面に微細な縦筋状の自乗平均粗さが50nmから500nmからなる一方向の凹凸を設けることにより、その凹部に潤滑油を保持すると同時に、この凹部が摺動部以外からの潤滑油の供給路となるため、均一な潤滑油面を維持すると同時に長期間に渡る潤滑油の保持を行うことができるので、長期的かつ安定的な潤滑状態を維持できる。
この電鋳部品は、摺動面に微細な縦筋状の概略一方向の凹凸を設け、さらにこの縦筋状凹凸とは異なる面に、縦筋状凹凸より大きな粗さを有する梨地状の面を設けることにより、潤滑油を保持することができ、この保持された潤滑油を前記摺動面に設けられた縦筋状凹凸にこの潤滑油を供給することができるので、摺動面の潤滑油の量を常に安定的に保つことができるので長期的かつ安定的な潤滑状態を維持できる。
この電鋳部品は、摺動面に微細な縦筋状の概略一方向の凹凸を設け、さらにこの縦筋状凹凸とは異なる面に、この凹凸部とつながる凹部を設けることにより、この凹部に潤滑油を保持することができ、この保持された潤滑油を前記摺動面に設けられた縦筋状凹凸にこの潤滑油を供給することができるので、摺動面の潤滑油の量を常に安定的に保つことができるので長期的かつ安定的な潤滑状態を維持できる。
この電鋳部品は、アンクルと共に機械式時計の脱進・調速を行うがんぎ車として利用することができる。特に、潤滑油を保持可能な凹部が、アンクルの爪石が摺動される摺動面にあるので、爪石の摺動時に生じる摩擦抵抗を効果的に軽減することができる。従って、耐久性に優れた信頼性の高いがんぎ車とすることができる。
この電鋳部品の製造方法によれば、電鋳を利用するので複雑な形状であっても精密に電鋳部品を作製することができ、高品質化を図ることができる
102 アンクル
103 軸穴
104 がんぎかな部
105、201、304、1501 歯車部
106、202、303、1502、1601 摺動面
107 アンクルハコ部
108、301 爪石
203、305、1602、1603 凹部
501、1305、1404 シリコンウエハ基板
502、1001、1102、1303、1403 導電膜
503、801、802、1003、1104、1202、1302 フォトレジスト層
601、602 パターン
701、804、901 露光部
803、902 未露光部
1002、1105 開口部
1004、1103 電鋳型
1005 側壁部
1101、1304、1402 銅めっき層
1201、1301、1401 電鋳体
1306、1405 基板
1407、1408 面
1409 側壁
1604 歯車
Claims (6)
- 電鋳により所定の厚みに形成された電鋳部品であって、
前記厚み方向の少なくとも一部が摺動部となる摺動面を有し、前記摺動面の摺動方向に対して垂直方向に筋状の凹凸部を設けて潤滑油を保持可能な凹部を備えることを特徴とする電鋳部品。 - 前記凹凸部の摺動方向に対する自乗平均粗さは、50nmから500nmであることを特徴とする請求項1に記載の電鋳部品。
- 前記摺動面とは異なる面は、前記摺動面より表面粗さが大きい梨地状態からなることを特徴とする請求項1又は2に記載の電鋳部品。
- 前記摺動面とは異なる面に前記凹凸部とつながる凹部を有することを特徴とする請求項1又は2に記載の電鋳部品。
- 鉤型状の歯部を複数有するがんぎ歯車部からなり、
前記歯部に備えられた前記摺動面にアンクルの爪石が摺動することを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の電鋳部品。 - 電鋳により所定の厚みに形成され、前記厚み方向の少なくとも一部が摺動部となる摺動面を有し、前記摺動面の摺動方向に対して垂直方向に筋状の凹凸部を設けて潤滑油を保持可能な凹部を備える電鋳部品を製造する方法であって、
基板上に形成された導電膜の上に第1のフォトレジスト層を所定の厚みに塗布する第1の塗布工程と、
第1のフォトマスクを通して前記第1のフォトレジスト層を部分的に露光する第1の露光工程と、
前記第1のフォトレジスト層の上に第2のフォトレジスト層を所定の厚みに塗布する第2の塗布工程と、
第2のフォトマスクを通して前記第1のフォトレジスト層及び第2のフォトレジスト層を部分的に露光する第2の露光工程と、
露光した前記第1のフォトレジスト層及び第2のフォトレジスト層を現像して前記導電膜を露出させると共に、前記電鋳部品の外形形状を有する開口部を備えた電鋳型を形成する現像工程と、
前記電鋳型をめっき液に浸漬し、通電して前記導電膜上にめっき層を形成するめっき工程と、
全体を電鋳液に浸漬し、通電して前記めっき層上に金属を析出させると共に、前記開口部を少なくとも完全に塞ぐ金属体となるまで金属を成長させる電鋳工程と、
前記開口部から溢れた前記金属体を除去すると共に、残った金属体の厚みが前記電鋳部品の厚みとなるように厚み調整を行う厚み調整工程と、
前記フォトレジスト層及び前記めっき層を除去して電鋳部品を得る除去工程と、を備えることを特徴とする電鋳部品の製造方法。
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