本发明涉及通过蚀刻来制造金属部件的方法以及使用这样的金属部件制造电子设备的方法等。
背景技术：
例如，作为制造齿轮等金属部件的尖锐的齿顶的方法，在专利文献1中，示出了基于2次冲压加工的制造方法。在2次冲压加工的情况下，由于利用2个模并分两次地对金属薄板进行冲压，因此，能够将齿顶加工为锐角，能够使曲率半径r变小。
专利文献1：日本特开平6-312866号公报(权利要求1、0024段、图4的(b))
另一方面，也能够通过蚀刻加工(而非冲压加工)对齿轮等金属部件进行成型。在对金属膜进行湿蚀刻来制造金属部件的情况下，即便使蚀刻用的掩模的角部为锐角，也存在来自侧部的蚀刻侵蚀导致齿的前端变圆的问题。无论如何，为了使齿轮等的齿顶锐角化而使齿顶的曲率半径进一步变小，期望能够进行角部的精密加工的金属部件的制造方法。
此外，在通过1次湿蚀刻制造细微的形状的金属部件的情况下，由于通过湿蚀刻各向同性地蚀刻金属膜，因此，金属部件的边缘未被加工成相对于底面呈直角，成为形成有倾斜边缘的状态。因此，当金属部件的形状细微时，该细微的部分的厚度变薄，强度下降。
技术实现要素：
本发明的几个方式涉及能够进行角部的精密加工的金属部件的制造方法。此外，本发明的几个方式涉及即使金属部件的形状细微也能够抑制强度下降的金属部件的制造方法。而且，本发明的其他几个方式涉及使用了这样的金属部件的电子设备的制造方法等。
本发明的第1方式的金属部件的制造方法包含如下工序：工序(a)，在金属膜上形成掩模用膜，在俯视时，该掩模用膜具有第1边、第2边和从第1边与第2边之间的区域延伸出的延伸部；以及工序(b)，通过对金属膜进行蚀刻，形成角部，在俯视时，所述角部具有第3边和第4边。
根据本发明的第1方式，通过在金属膜上形成具有从第1边与第2边之间的区域延伸出的延伸部的掩模用膜并对金属膜进行蚀刻，来自侧部的蚀刻侵蚀所导致的角部的前端变圆被掩模用膜的延伸部抑制。其结果，能够进行角部的精密加工，例如，能够使齿轮等的齿顶的曲率半径比以往小。
这里，可以是，工序(b)包含：沿着掩模用膜的第1边对金属膜进行蚀刻而形成角部的第3边，沿着掩模用膜的第2边对金属膜进行蚀刻而形成角部的第4边，并且在掩模用膜的延伸部的下层对金属膜进行蚀刻而形成角部的前端。由此，能够以与角部的第3以及第4边连续的方式规定角部的前端形状。
此外，期望的是，角部的前端具有小于0.03mm的曲率半径。由此，在使与角部的前端接触的对象物移动的齿轮等中，能够在使角部的前端与对象物接触时得到充分的摩擦力。
而且，可以是，工序(b)包含形成齿轮，该齿轮的多个角部沿着圆周配置，该齿轮经由连接杆与金属膜的其他区域连接，掩模用膜的延伸部具有比连接杆的宽度小的宽度。由此，在金属膜的蚀刻工序中，能够使齿轮的齿顶锐角化而使齿顶的曲率半径变小，另一方面，即使金属膜从侧部被蚀刻侵蚀，也能够使连接杆残留。
以上，可以是，掩模用膜的延伸部在与第1边以及第2边的端部隔开第1距离的位置处具有第1宽度，在与第1边以及第2边的端部隔开比第1距离大的第2距离的位置处具有比第1宽度小的第2宽度。由此，能够使掩模用膜的延伸部的形状接近角部的前端形状，缩短金属膜的蚀刻所需的时间。
可以是，本发明的第1方式的金属部件的制造方法在工序(a)之前，还具有将金属膜与输送用带贴合的工序。由此，即使是薄的金属膜，也能够无破损地进行加工。
本发明的第2方式的金属部件的制造方法包含如下工序：工序(a)，在金属膜上形成使金属膜的第1区域露出的第1掩模用膜；工序(b)，通过使用第1掩模用膜对金属膜进行蚀刻，使第1区域的金属膜变薄；工序(c)，将第1掩模用膜从金属膜剥离；工序(d)，在金属膜上形成第2掩模用膜，第2掩模用膜覆盖金属膜的第1区域的一部分并且使第1区域内的第2区域露出，在第1区域中，在俯视时，第2掩模用膜具有第1边、第2边和从第1边与第2边之间的区域延伸出的延伸部；以及工序(e)，通过使用第2掩模用膜对金属膜进行蚀刻，至少去除第2区域的金属膜，形成角部，在俯视时，所述角部具有第3边和第4边。
根据本发明的第2方式，除了第1方式的效果之外，由于通过2次蚀刻制造金属部件，因此，与通过1次蚀刻制造金属部件相比，即使金属部件的形状细微，由于倾斜边缘部分变短，因此，也能够抑制金属部件的强度下降，倾斜边缘部分是该细微的部分的金属部件的厚度变薄的原因。
本发明的第3方式的电子设备的制造方法具有对通过上述任意一项制造方法制造的金属部件进行组装的工序。根据本发明的第3方式，通过使用齿顶的曲率半径小的齿轮等金属部件，与接触齿顶的用纸之间能够得到充分的摩擦力，因此，能够制造用纸进给精度提高的电子设备。
附图说明
图1是用于说明第1实施方式的制造方法中的第1工序的图。
图2是用于说明第1实施方式的制造方法中的第2工序的图。
图3是用于说明第1实施方式的制造方法中的第3工序的图。
图4是用于说明第1实施方式的制造方法中的第4工序的图。
图5是用于说明第1实施方式的制造方法中的第5工序的图。
图6是用于说明第1实施方式的制造方法中的第6工序的图。
图7是用于说明第1实施方式的制造方法中的第7工序的图。
图8是示出第1实施方式的制造方法中的掩模用膜和金属部件的俯视图。
图9是示出比较例中的掩模用膜和金属部件的俯视图。
图10是示出通过第1实施方式的制造方法制造的齿轮的俯视图。
图11是将图10的j部分放大示出的俯视图。
图12是示出第1具体例的掩模用膜的形状的俯视图。
图13是示出第2具体例的掩模用膜的形状的俯视图。
图14是用于说明第2实施方式的制造方法中的第2工序的图。
图15是用于说明第2实施方式的制造方法中的第3工序的图。
图16是用于说明第2实施方式的制造方法中的第4工序的图。
图17是用于说明第2实施方式的制造方法中的第5工序的图。
图18是用于说明第2实施方式的制造方法中的第6工序的图。
图19是用于说明第2实施方式的制造方法中的第7工序的图。
图20是用于说明第2实施方式的制造方法中的第8工序的图。
图21是用于说明第2实施方式的制造方法中的第9工序的图。
图22是用于说明第2实施方式的制造方法中的第10工序的图。
图23是用于说明第2实施方式的制造方法中的第11工序的图。
图24是用于说明第2实施方式的制造方法中的第12工序的图。
图25是示出第2实施方式的制造方法中的掩模用膜的形状的俯视图。
图26是示出通过第2实施方式的制造方法制造的齿轮的俯视图。
图27是将图26的j部分放大示出的俯视图。
标号说明
1、2：辊；3：卷绕卷盘；4：供给卷盘；5：输送方向；6、8、9：玻璃掩模；7：uv光；10：金属膜；10a、10b：角部；11：金属膜的第1区域；12：金属膜的第2区域；20：输送用带；30：光致抗蚀剂膜；32、33：掩模用膜；32a：延伸部；40：光致抗蚀剂膜；42：第1掩模用膜；50：光致抗蚀剂膜；52：第2掩模用膜；52a：延伸部；100、100a：齿轮；101、102：连接杆(tiebar)；103：金属膜的其他区域。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。但是，本发明不限于以下的说明，本领域技术人员能够容易地理解可在不脱离本发明的主旨及其范围的情况下对其方式和细节进行各种变更。因此，本发明不应解释为被以下所示的实施方式的记载内容所限定。
<第1实施方式>
图1～图7是用于说明本发明的第1实施方式的金属部件的制造方法的图。图1示出在第1实施方式的金属部件的制造方法的第1工序中使用的设备的概要，图2～图7分别示出了第1实施方式的金属部件的制造方法的第2工序～第7工序中的各部分的截面。
首先，在图1所示的第1工序中，将金属膜10与输送用带20贴合。通过将输送用带20用作基底材料，即使是薄的金属膜10，也能够无破损地进行加工。作为金属膜10，例如使用sus(不锈钢)材料或者铜箔等。此外，作为输送用带20，例如使用合成树脂的柔性带等。
如图1所示，从供给卷盘(未图示)供给来的金属膜10通过第1辊1与第2辊2之间，并卷绕于卷绕卷盘3。另一方面，从供给卷盘4供给来的输送用带20被供给到第1辊1与第2辊2之间。由此，将输送用带20粘贴到沿输送方向5输送的金属膜10上。此后，在金属膜10以及输送用带20上通过冲压加工而形成有曝光定位用的多个孔。
接下来，如图2所示，在金属膜10上涂敷抗蚀剂液并焙烘，由此在金属膜10上形成光致抗蚀剂膜30。接下来，如图3所示，使用玻璃掩模6，使uv光7照射到光致抗蚀剂膜30上。由此，光致抗蚀剂膜的部分31被uv光7照射而曝光(感光)。另一方面，光致抗蚀剂膜的部分32由于未被uv光7照射而不曝光。
接下来，如图4所示，通过使光致抗蚀剂膜30显影，曝光的部分31被去除，未曝光的部分32残留在金属膜10上。由此，具有规定的图案的光致抗蚀剂膜的部分32作为使金属膜10的规定的区域露出的掩模用膜而形成于金属膜10上。
接下来，如图5所示，通过使用掩模用膜32对金属膜10进行蚀刻，将未被掩模用膜32覆盖的金属膜10去除。在本实施方式中，作为蚀刻，进行各向同性的湿蚀刻。因此，通过来自侧部的蚀刻侵蚀，位于掩模用膜32的下层的金属膜10的一部分也被去除。其结果，通过未被蚀刻的金属膜10来确定金属部件的形状。
接下来，如图6所示，掩模用膜32被从金属膜10剥离。接下来，如图7所示，通过将输送用带20从金属膜10剥离，得到了单体的金属膜10。这样，制造了具有期望的形状的金属部件。此后，检查金属部件是否满足规格。
图8是示出本发明的第1实施方式的制造方法中的掩模用膜以及金属部件的形状的俯视图，图9是示出比较例中的掩模用膜以及金属部件的形状的俯视图。作为一例，图8以及图9示出了用于形成多个齿(角部)沿着圆周配置的金属部件即齿轮的掩模用膜的一部分以及使用了该掩模用膜的蚀刻的初期、中期以及完成的阶段的1个角部的上表面。另外，图8所示的双点划线iv-iv表示图4中的掩模用膜32的截面的位置。
如图8所示，在俯视时，掩模用膜32具有第1边(边缘)e1、第2边e2以及从第1边e1与第2边e2之间的区域延伸出的延伸部32a。在本申请中，“俯视”是指从与金属膜10(图4)的底面垂直的方向对各部分进行透视。即，掩模用膜32在与齿轮的齿顶对应的前端具有杆状的虚设图案。将这样的掩模用膜32形成于金属膜10上，对金属膜10进行蚀刻(湿蚀刻)。
在蚀刻初期的阶段，通过沿着掩模用膜32的形状进行蚀刻，角部10a的形状与掩模用膜32的形状大致相同。在蚀刻中期的阶段，掩模用膜32的延伸部32a的下层的金属膜10也从侧部被蚀刻侵蚀，角部10a的前端(齿顶)的形状逐渐变整齐。
在蚀刻完成的阶段，形成了角部10a，在俯视时，该角部10a具有第3边e3以及第4边e4。通过在角部10a的前端尖锐的状态下停止蚀刻处理，角部10a的前端被锐角化。这里，由于当蚀刻处理时间过短时，残留了金属膜10的虚设图案，当蚀刻处理时间过长时，角部10a的前端变圆，因此，需要适当设定蚀刻处理时间。即，为了使齿轮的直径收敛于目标的范围内，适当组合掩模用膜32的延伸部32a的宽度与蚀刻处理时间非常重要。
这样，沿着掩模用膜32的第1边e1对金属膜10进行蚀刻而形成角部10a的第3边e3，沿着掩模用膜32的第2边e2对金属膜10进行蚀刻而形成角部10a的第4边e4。与此同时，在掩模用膜32的延伸部32a的下层对金属膜10进行蚀刻而形成角部10a的前端。由此，能够以与角部10a的第3边e3以及第4边e4连续的方式规定角部10a的前端形状。
根据第1实施方式，通过将具有从第1边e1与第2边e2之间的区域延伸出的延伸部32a的掩模用膜32形成于金属膜10上来对金属膜10进行蚀刻，来自侧部的蚀刻侵蚀所导致的角部10a的前端变圆被掩模用膜32的延伸部32a抑制。其结果，能够进行角部10a的精密加工，能够使齿轮的齿顶的曲率半径比以往小。
具体而言，能够使角部10a的前端的曲率半径小于0.03mm。例如，角部10a的前端可以具有小于0.03mm的曲率半径，也可以具有0.02mm以下或者0.015mm以下的曲率半径。由此，在使与角部10a的前端接触的对象物移动的齿轮等中，能够在使角部10a的前端与对象物接触时得到充分的摩擦力。
另一方面，在图9中，作为比较例，示出了使用不具有延伸部的掩模用膜33的情况。在蚀刻初期的阶段，通过沿着掩模用膜33的形状进行蚀刻，角部10b的形状与掩模用膜33的形状大致相同。此时，角部10b的前端由于来自侧部的蚀刻侵蚀而变圆，角部10b的前端的曲率半径比掩模用膜33的前端的曲率半径增大。在蚀刻中期的阶段以及蚀刻完成的阶段，角部10b的前端具有比较大的曲率半径。
<齿轮的具体例>
图10是示出通过本发明第1实施方式的金属部件的制造方法制造的齿轮的具体例的俯视图，图11是将图10中的j部放大示出的俯视图。
如图10所示，齿轮100具有多个齿(角部)10a沿着圆周配置的形状，该齿轮100经由连接杆101以及102与金属膜的其他区域103连接。在图10中，作为一例，示出了2个连接杆101以及102。通过切断这些连接杆101以及102，得到单体的齿轮100。
<掩模形状的具体例>
图12是示出第1具体例的掩模用膜的形状的俯视图，图13是示出第2具体例的掩模用膜的形状的俯视图。图12或者图13所示的掩模用膜32例如用于对图10所示的齿轮进行成型。另外，图12以及图13所示的双点划线iv-iv表示图4中的掩模用膜32的截面的位置。
在俯视时，图12或者图13所示的掩模用膜32具有第1边e1、第2边e2以及从第1边e1与第2边e2之间的区域延伸出的延伸部32a。延伸部32a从第1边e1以及第2边e2的齿顶侧的端部朝向与齿轮的中心相反的一侧延伸规定的距离。延伸部32a的长度方向的中心线(点划线)期望与第1边e1以及第2边e2形成大致相等的角度θ(0°<θ<90°)，也可以通过齿轮的中心。
在图12所示的第1具体例中，延伸部32a具有恒定的宽度w。延伸部32a的宽度w期望比图10所示的连接杆101以及102的宽度(最小的宽度)小。由此，在金属膜的蚀刻工序中，能够使齿轮的齿顶锐角化而使齿顶的曲率半径变小，另一方面，即使金属膜从侧部被蚀刻侵蚀，也能够使连接杆101以及102残留。
在图13所示的第2具体例中，延伸部32a具有锥形形状，延伸部32a的宽度沿着延伸部32a的长度方向的中心线而变化。在该情况下，延伸部32a期望在与第1边e1以及第2边e2的齿顶侧的端部隔开第1距离的位置处，具有第1宽度w1，在与第1边e1以及第2边e2的齿顶侧的端部隔开比第1距离大的第2距离的位置处，具有比第1宽度w1小的第2宽度w2。由此，能够使掩模用膜32的延伸部32a的形状接近齿(角部)的前端形状，缩短金属膜的蚀刻所需的时间。在第2具体例中，延伸部32a的第1宽度w1以及第2宽度w2也期望比图10所示的连接杆101以及102的宽度小。
<第2实施方式>
图14～图24是用于说明本发明的第2实施方式的金属部件的制造方法的图。图14～图24分别示出了第2实施方式的金属部件的制造方法的第2工序～第12的工序中的各部分的截面。在第2实施方式中，分为2阶段进行金属膜的蚀刻。关于其他方面，由于第2实施方式与第1实施方式相同，因此，省略重复的说明。
首先，在与图1所示的内容同样的第1工序中，将金属膜10与输送用带20贴合。接下来，如图14所示，通过在金属膜10上涂敷抗蚀剂液，并进行焙烘，由此在金属膜10上形成第1光致抗蚀剂膜40。
接下来，如图15所示，使用玻璃掩模8，使uv光7照射到第1光致抗蚀剂膜40。由此，第1光致抗蚀剂膜的部分41被uv光7照射而曝光(感光)。另一方面，第1光致抗蚀剂膜的部分42未被uv光7照射，因此不曝光。
接下来，如图16所示，通过使第1光致抗蚀剂膜40显影，曝光的部分41被去除，未曝光的部分42残留在金属膜10上。由此，具有规定的图案的第1光致抗蚀剂膜的部分42作为使金属膜10的第1区域11露出的第1掩模用膜而形成于金属膜10上。
接下来，如图17所示，通过使用第1掩模用膜42对金属膜10的第1区域11进行蚀刻(湿蚀刻)，进行使第1区域11的金属膜10变薄的处理。即，使用第1掩模用膜42对金属膜10的第1区域11进行半蚀刻。
接下来，如图18所示，第1掩模用膜42被从金属膜10剥离。接下来，如图19所示，通过在包含第1区域11的金属膜10上涂敷抗蚀剂液，并进行焙烘，在包含第1区域11的金属膜10上形成第2光致抗蚀剂膜50。
这里，即使由于对金属膜10的第1区域11进行半蚀刻而在金属膜10上形成阶差，通过使第2光致抗蚀剂膜50的膜厚变厚，也能够通过第2光致抗蚀剂膜50充分地覆盖阶差部分。其结果，在后续的蚀刻工序中，不会对阶差部分进行不必要的蚀刻。
接下来，如图20所示，使用玻璃掩模9使uv光7照射到第2光致抗蚀剂膜50。由此，第2光致抗蚀剂膜的部分51被uv光7照射而曝光(感光)。另一方面，第2光致抗蚀剂膜的部分52未被uv光7照射，因此不曝光。
接下来，如图21所示，通过使第2光致抗蚀剂膜50显影，曝光的部分51被去除。由此，具有规定的图案的第2光致抗蚀剂膜的部分52作为第2掩模用膜而形成于金属膜10上，其覆盖金属膜10的第1区域11的一部分并且使第1区域11内的第2区域12露出。
接下来，如图22所示，通过使用第2掩模用膜52对金属膜10的第2区域12进行蚀刻(湿蚀刻)，将第2区域12的金属膜10去除。此时，通过来自侧部的蚀刻侵蚀，位于第2掩模用膜52的下层的金属膜10的一部分也被去除。
接下来，如图23所示，第2掩模用膜52被从金属膜10剥离。接下来，如图24所示，通过将输送用带20从金属膜10剥离，得到了单体的金属膜10。这样，制造了具有通过半蚀刻而使厚度变薄的第1区域11、以及第2区域12被蚀刻而去除的部分的金属部件。
<掩模形状的具体例>
图25是示出本发明第2实施方式的制造方法中的第1以及第2掩模用膜的形状的具体例的俯视图。在图25中，作为一例，示出了使形成齿轮用的第1掩模用膜42以及第2掩模用膜52的一部分相对于金属膜10的位置对齐。
第2掩模用膜52与图8等所示的第1实施方式中的掩模用膜32对应。在通过使用第1掩模用膜42的蚀刻而变薄的金属膜10的第1区域11(图21)中，在俯视时，第2掩模用膜52具有第1边e1、第2边e2以及从第1边e1与第2边e2之间的区域延伸出的延伸部52a。
通过使用这样的第2掩模用膜52对金属膜10进行蚀刻(湿蚀刻)，至少去除了第2区域12(图21)的金属膜10，如图8所示，形成了角部10a，在俯视时，角部10a具有第3边e3以及第4边e4。
根据第2实施方式，除了第1实施方式的效果以外，由于通过2次蚀刻制造金属部件，因此，与通过1次蚀刻制造金属部件相比，即使金属部件的形状细微，也能够抑制强度的下降。
即，在图17所示的半蚀刻工序中，在使第1区域11的金属膜10的厚度变薄之后，在图22所示的蚀刻工序中，将第1区域11内的第2区域12的金属膜10去除。因此，与1次蚀刻的情况相比，能够使金属部件的边缘的倾斜边缘部分的长度变短。其结果，即使金属部件的形状细微，由于倾斜边缘部分变短，因此，也能够抑制金属部件的强度下降，倾斜边缘部分是该细微的部分的金属部件的厚度变薄的原因。
<齿轮的具体例>
图26是示出通过本发明第2实施方式的金属部件的制造方法制造的齿轮的具体例的俯视图，图27是将图26中的j部放大示出的俯视图。在通过本发明的第2实施方式的金属部件的制造方法制造齿轮100a的情况下，如图27所示，使通过半蚀刻而厚度变薄的第1区域11位于靠齿(角部)10a的前端侧的位置即可。
在以上的实施方式中，说明了将本发明的一个方式应用于齿轮，但也能够将本发明的一个方式应用于其他金属部件。
<电子设备的制造方法>
本发明的一个实施方式的电子设备的制造方法具有将通过本发明的任意一个实施方式的制造方法制造的金属部件组装于电子设备的壳体的工序。作为电子设备，例如对应有：与计算机等连接的作为信息输出装置的打印机；以及装备于复印机或者传真装置中的片材排出装置等。根据本发明的一个实施方式的电子设备的制造方法，通过使用齿顶的曲率半径小的齿轮等金属部件，由于与接触齿顶的用纸之间能够得到充分的摩擦力，因此，能够制造用纸进给精度提高的电子设备。