JPH062167A - Production of metallic body having fine pore and production of light emitting body for lamp - Google Patents
Production of metallic body having fine pore and production of light emitting body for lampInfo
- Publication number
- JPH062167A JPH062167A JP16091492A JP16091492A JPH062167A JP H062167 A JPH062167 A JP H062167A JP 16091492 A JP16091492 A JP 16091492A JP 16091492 A JP16091492 A JP 16091492A JP H062167 A JPH062167 A JP H062167A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fine holes
- resist
- lamp
- metal body
- metal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- ing And Chemical Polishing (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、微細穴を有する金属
体の製造方法およびランプ用発光体の製造方法に関し、
詳しくは、従来の加工方法では形成不可能な超微細な穴
を表面に有する金属体の製造方法と、このような金属体
を用いて製造される、白熱電球用フィラメントなどのラ
ンプ用発光体の製造方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing a metal body having fine holes and a method for producing a luminous body for a lamp,
Specifically, a method for producing a metal body having an ultra-fine hole that cannot be formed by a conventional processing method, and a light-emitting body for a lamp such as a filament for an incandescent light bulb produced by using such a metal body. The present invention relates to a manufacturing method.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、白熱電灯は、光色、演色性や取り
扱いの容易さにより、最良の光源のひとつとされてい
る。しかしながら、その欠点である、効率の低さ、寿命
の短さ、表面温度の高さは、長年あまり改善がみられな
かった。現在、主として用いられているタングステンフ
ィラメントの白熱電灯においても、人間の目に感じる可
視領域の光は10%程度であり、大部分は赤外光となっ
て放出されており、非常に効率の悪いシステムになって
いる。2. Description of the Related Art Conventionally, an incandescent lamp has been regarded as one of the best light sources because of its light color, color rendering property and easy handling. However, the drawbacks such as low efficiency, short life, and high surface temperature have not been improved for many years. Even in the incandescent lamp of the tungsten filament which is mainly used at present, the light in the visible region that human eyes perceive is about 10%, and most of it is emitted as infrared light, which is very inefficient. It is a system.
【0003】また、発光効率を少しでも向上させるた
め、フィラメントの温度を最大限上げなければならず、
そのために、フィラメントの寿命は効率と反比例に短く
なっている。ハロゲンランプ等によって、多少は効率の
改善が図られたが、決定的な改善とはなっておらず、ま
た、色温度が高くできないといった、その他の欠点につ
いては、ほとんど改善されていない。In order to improve the luminous efficiency even a little, the filament temperature must be raised to the maximum,
Therefore, the life of the filament is shortened in inverse proportion to the efficiency. Although a halogen lamp or the like has improved the efficiency to some extent, it has not been a decisive improvement, and other drawbacks such as a high color temperature cannot be improved.
【0004】最近の研究において、空洞量子電気力学理
論を応用して、ランプフィラメントの高効率化を図るよ
うな報告がなされている。例えば、特開平3−1027
01号公報では、底面が350nmの正方形で深さ700
0nm程度の角柱状の微細な穴もしくは空洞を多数設ける
ことによって、波長700nm以上の領域の放射が極端に
減少して、可視光のみを良好に放出することができ、そ
の結果、光束効率を大幅に改善できる、とされている。
すなわち、フィラメントへの入力パワーが赤外領域の放
射すなわち熱に変換されることが少なくなり、入力され
たエネルギはほとんど可視光として使われ、非常に効率
の良い発光体となり得るのである。In recent studies, it has been reported that the cavity quantum electrodynamic theory is applied to improve the efficiency of lamp filaments. For example, Japanese Patent Laid-Open No. 3-1027
In the publication No. 01, the bottom has a square of 350 nm and the depth is 700.
Providing a large number of minute holes or cavities with a prismatic shape of about 0 nm significantly reduces the radiation in the wavelength region of 700 nm or more, and can satisfactorily emit only visible light. As a result, the luminous efficiency is significantly increased. It is said that it can be improved to.
That is, the input power to the filament is less likely to be converted into radiation in the infrared region, that is, heat, and most of the input energy is used as visible light, which can be a very efficient light emitter.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】以上に述べたように、
ランプ用フィラメントの表面に微細穴を多数設けておけ
ば、効率の良いランプ用発光体を製造することは可能で
あるが、このような微細穴をタングステンのようなフィ
ラメント材料の表面に形成するのは非常に困難で、加工
精度や経済性の点で、実用的に利用できる方法が見いだ
されていなかった。[Problems to be Solved by the Invention] As described above,
Although it is possible to manufacture an efficient lamp luminous body by providing a large number of fine holes on the surface of the filament for a lamp, it is necessary to form such fine holes on the surface of a filament material such as tungsten. Is very difficult, and no practically usable method has been found in terms of processing accuracy and economy.
【0006】すなわち、微細穴の断面形状や深さ、隣接
する微細穴を区切る隔壁の厚みなどの寸法条件が、フィ
ラメントから放射される光の波長に直接関係し、発光効
率を大きく左右する。しかし、例えば、前記のような3
50nm角の微細穴を、7μmもの深さで垂直に精度良く
かつ効率的に加工でき、しかも工業的規模の生産にも適
用できる作製方法は見当たらないのである。That is, dimensional conditions such as the cross-sectional shape and depth of the fine holes and the thickness of the partition wall that separates the adjacent fine holes are directly related to the wavelength of the light emitted from the filament, and the luminous efficiency is greatly influenced. However, for example, 3
It is impossible to find a manufacturing method capable of accurately and efficiently processing a 50 nm square fine hole vertically with a depth of 7 μm and also applicable to industrial scale production.
【0007】通常、このような微細加工を行う場合、従
来よく利用されているフォトリソグラフィ技術を応用し
た加工法が考えられる。しかし、最先端のマスク技術、
露光技術を用いても、前記のような超微細な穴の加工は
非常に困難であり、現実的に加工が可能になるには、今
後まだまだ加工技術の改良や技術開発が必要で、時間が
かかるものと予想される。また、加工が可能になったと
しても、コストが高くついたり、加工時間が長くかか
る、あるいは、面積的に非常に小さなものしか対応でき
ないようでは、実用的なものではない。[0007] Usually, when performing such fine processing, a processing method applying a photolithography technique which has been widely used conventionally can be considered. However, the most advanced mask technology,
Even with the use of exposure technology, it is extremely difficult to machine the ultra-fine holes described above, and in order to be able to actually process the holes, it will be necessary to improve the technology and develop the technology, and it will take time. It is expected to be. Even if the processing becomes possible, it is not practical if the cost is high, the processing time is long, or only a very small area can be dealt with.
【0008】なお、前記微細穴の加工に関する問題は、
発光効率の高いランプ用フィラメントを得ようとする場
合だけでなく、光や電磁波その他の放射線を放射させる
各種装置部品において、その波長分布を制御することが
要求される各種用途あるいは製品の製造においても、同
様の問題が生じている。そこで、この発明の課題は、各
種金属体の表面に、前記のような穴を正確にかつ効率良
く作製することができ、ランプ用発光体に代表される各
種製品の製造に適した、微細穴を有する金属体の製造方
法を提供することにある。The problems associated with the processing of the fine holes are as follows.
Not only when trying to obtain a lamp filament with high luminous efficiency, but also when manufacturing various applications or products that require controlling the wavelength distribution of various device parts that emit light, electromagnetic waves and other radiation. , A similar problem is occurring. Therefore, an object of the present invention is to make holes as described above on the surface of various metal bodies accurately and efficiently, and to make fine holes suitable for the production of various products typified by lamp light emitters. Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a metal body having
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する、こ
の発明にかかる微細穴を有する金属体の製造方法は、微
細穴を形成する金属体の表面にレジスト用となる金属層
を形成し、このレジスト用金属層の表面を陽極酸化処理
して、微細穴を多数有する陽極酸化皮膜を形成した後、
この陽極酸化皮膜をレジストとして、その上からエッチ
ング処理を行うことにより、金属体に微細穴を形成す
る。In order to solve the above-mentioned problems, a method for producing a metal body having fine holes according to the present invention comprises forming a metal layer for a resist on the surface of a metal body having fine holes, After the surface of this resist metal layer is anodized to form an anodized film having a large number of fine holes,
By using this anodic oxide film as a resist and performing an etching process thereon, fine holes are formed in the metal body.
【0010】微細穴を形成する金属体としては、その目
的や用途に応じて任意の金属材料が用いられる。例え
ば、ランプ用発光体としては、タングステンやモリブデ
ンあるいはこれらの金属を主体とする合金などの高融点
金属が一般的であるが、その他の金属材料を用いること
もできる。レジストとして用いる金属層は、陽極酸化法
によりその金属の酸化皮膜が形成でき、形成された陽極
酸化皮膜中に、垂直な微細穴が生じるような金属材料で
あれば、任意の金属材料が使用できる。具体的には、ア
ルミニウムやチタン、亜鉛などが好ましい金属材料とな
る。これらの金属材料は、酸性溶液中に浸漬し、アノー
ド分極を行うと、金属表面に垂直な円筒状の細穴を有し
た酸化皮膜が形成されるため、これをレジスト層とし
て、後述するエッチング処理を行う。そのため、レジス
ト層となる金属層の厚みは、エッチング処理の機能を十
分に発揮できる程度の厚みがあればよく、具体的には、
0.5〜3μm程度の厚みのものが用いられる。As the metal body for forming the fine holes, any metal material is used according to its purpose and use. For example, a high-melting-point metal such as tungsten, molybdenum, or an alloy mainly containing these metals is generally used as the light-emitting body for a lamp, but other metal materials can also be used. As the metal layer used as a resist, any metal material can be used as long as it can form an oxide film of the metal by an anodizing method and vertical fine holes are formed in the formed anodizing film. . Specifically, aluminum, titanium, zinc, and the like are preferable metal materials. When these metal materials are immersed in an acidic solution and subjected to anodic polarization, an oxide film having cylindrical fine holes perpendicular to the metal surface is formed. I do. Therefore, the thickness of the metal layer serving as the resist layer may be such that the function of the etching treatment can be sufficiently exerted, and specifically,
A material having a thickness of about 0.5 to 3 μm is used.
【0011】レジスト用金属の陽極酸化処理では、陽極
酸化時の印加電位や酸化溶液の種類、処理時間等に依存
して、微細穴のサイズや深さが異なってくる。したがっ
て、目的とする金属体の用途や要求性能に合わせて、陽
極酸化工程の処理条件を決定するのが望ましい。具体的
に、通常の作製条件において、微細穴の断面直径が10
0〜500nm程度、深さが0.5〜3μm程度のものを
形成しておく。また、隣接する微細穴を分け隔てる隔壁
の厚みは、20〜200nm程度のものを形成しておく。
このレジスト用陽極酸化皮膜の場合、微細穴の深さが金
属層の全厚みに至るものが好ましく、微細穴の底面から
レジスト用金属層の下面までの距離が狭いほど、エッチ
ング処理が容易である。In the anodic oxidation treatment of the resist metal, the size and depth of the fine holes differ depending on the applied potential at the time of anodic oxidation, the type of oxidizing solution, the treatment time and the like. Therefore, it is desirable to determine the treatment conditions of the anodizing step in accordance with the intended use and required performance of the metal body. Specifically, under normal manufacturing conditions, the cross-sectional diameter of the fine holes is 10
A film having a depth of about 0 to 500 nm and a depth of about 0.5 to 3 μm is formed. Further, the thickness of the partition wall that separates adjacent fine holes is about 20 to 200 nm.
In the case of this anodic oxide film for resist, it is preferable that the depth of the fine holes reaches the entire thickness of the metal layer, and the narrower the distance from the bottom surface of the fine holes to the lower surface of the metal layer for resist, the easier the etching treatment. .
【0012】このようにして、微細穴を備えた陽極酸化
皮膜のレジスト層が形成された後、この上からエッチン
グ処理を施す。エッチング処理は、レジスト用陽極酸化
層の微細穴を通じて下側に形成した目的の金属体を、所
定の深さまでエッチングできるような処理条件で行う。
但し、レジスト層の微細穴個所以外はできるだけエッチ
ングされないほうが、目的の金属体に対して深い形状の
加工ができ、好ましい。具体的には、レジストとなる金
属の種類によっても異なるが、4フッ化炭素CF4 や6
フッ化硫黄SF6 などをアシストガスとして、ECRプ
ラズマエッチングやリアクティブイオンエッチング等の
ドライエッチングを行ったり、フッ酸や硝酸を用いた湿
式エッチングを行ったりすることができる。In this way, after the resist layer of the anodic oxide film having the fine holes is formed, the etching process is performed on the resist layer. The etching treatment is performed under such treatment conditions that the target metal body formed on the lower side through the fine holes of the resist anodic oxide layer can be etched to a predetermined depth.
However, it is preferable that the portions other than the fine hole portions of the resist layer are not etched as much as possible, since the target metal body can be processed into a deep shape. Specifically, although it depends on the type of metal used as a resist, carbon tetrafluoride CF 4 or 6
Dry etching such as ECR plasma etching or reactive ion etching or wet etching using hydrofluoric acid or nitric acid can be performed using sulfur fluoride SF 6 or the like as an assist gas.
【0013】エッチング処理により、金属体にはレジス
ト用酸化皮膜の微細穴の同じ断面形状で垂直な微細穴が
形成される。微細穴の深さは、その用途や要求性能に合
わせて自由に設定できる。微細穴が形成された金属体
を、ランプ用発光体として用いる場合は、微細穴の深さ
を1〜7μm程度に設定しておくことが望ましい。エッ
チング処理の後、金属体の表面を覆うレジスト層を、溶
解等の手段で除去し、さらに、基板部分を機械的な研磨
あるいは湿式溶解等で除去すれば、表面に微細穴を有す
る金属体が得られる。レジスト層を除去する必要がなけ
れば、そのまま使用することもできる。この金属体は、
そのまま目的とする用途に使用することができるが、こ
の金属体を別の部品に接合したり、金属体に別の処理加
工を施したりして、最終的な製品を製造することも可能
である。By the etching treatment, vertical fine holes having the same sectional shape as the fine holes of the resist oxide film are formed in the metal body. The depth of the fine holes can be freely set according to its application and required performance. When a metal body having fine holes is used as a light emitting body for a lamp, it is desirable to set the depth of the fine holes to about 1 to 7 μm. After the etching treatment, the resist layer covering the surface of the metal body is removed by a method such as dissolution, and further, the substrate portion is removed by mechanical polishing or wet dissolution, whereby a metal body having fine holes on the surface is obtained. can get. If it is not necessary to remove the resist layer, it can be used as it is. This metal body is
It can be used as it is for the intended purpose, but it is also possible to join this metal body to another part or to subject the metal body to another treatment to produce the final product. .
【0014】微細穴が形成された金属体の用途として
は、前記のランプ用発光体あるいはフィラメントが好ま
しいものであるが、ランプ用発光体と同様の問題を有す
る各種製品に利用することも可能である。それぞれの用
途に応じて、金属体に形成する微細穴のサイズ、形状
は、様々に設定される。特に、ランプ用発光体の場合、
微細穴の径によって、発光する光の波長分布が変わるの
で、可視光を必要とする通常の照明では、波長700nm
を超える赤外領域の放射を無くすように、微細穴のサイ
ズを設定する。しかし、ランプの用途によっては、赤外
領域の放射が必要な場合、あるいは、可視光よりもさら
に短い波長領域が必要な場合があり、それぞれの場合に
合わせて、微細穴のサイズ、形状を設定すればよい。The above-mentioned luminous body for a lamp or a filament is preferable as the use of the metal body having the fine holes, but it can also be used for various products having the same problems as the luminous body for a lamp. is there. The size and shape of the fine holes formed in the metal body are variously set according to each application. Especially in the case of lamp light emitters,
The wavelength distribution of the emitted light changes depending on the diameter of the micro holes, so for normal lighting that requires visible light, the wavelength is 700 nm.
The size of the microholes is set so as to eliminate the radiation in the infrared region above. However, depending on the application of the lamp, it may be necessary to radiate in the infrared region or a wavelength region that is shorter than visible light, and the size and shape of the microholes should be set according to each case. do it.
【0015】[0015]
【作用】アルミニウムのような金属の表面に陽極酸化皮
膜を形成すると、この陽極酸化皮膜中には垂直な円筒状
の微細な穴が多数形成される。この微細穴の形状は、断
面直径に対する穴の深さの割合、すなわちアスペクト比
が非常に大きく、しかも、比較的サイズが揃った均一な
微細穴となる。この方法では、個々の穴を加工したり、
フォトリソグラフィ技術を用いたりすることがないた
め、目的とする微細穴が非常に簡単かつ効率的に大きな
面積の製品を作ることができる。陽極酸化皮膜の形成条
件を適切に設定すれば、従来の加工技術では到底実現不
可能な、高いアスペクト比を有し、しかも均一な微細穴
を形成することも可能になる。When an anodic oxide film is formed on the surface of a metal such as aluminum, many vertical fine cylindrical holes are formed in the anodic oxide film. The shape of the fine holes is a uniform fine hole in which the ratio of the depth of the holes to the cross-sectional diameter, that is, the aspect ratio is very large and the sizes are relatively uniform. With this method, you can machine individual holes,
Since the photolithography technique is not used, it is possible to manufacture a product having a large area with a desired micro hole very easily and efficiently. By appropriately setting the conditions for forming the anodized film, it becomes possible to form uniform fine holes having a high aspect ratio, which cannot be realized by conventional processing techniques.
【0016】この発明では、上記のような陽極酸化皮膜
をエッチング処理の際のレジストとして利用するもので
ある。すなわち、目的とする金属体の表面にレジスト層
用の金属層を形成し、この金属層を陽極酸化処理を施す
ことにより、微細穴が多数形成されたレジスト層が形成
できる。このような陽極酸化皮膜レジスト層の上から、
エッチング処理を行うと、微細穴の部分は、レジスト層
の厚みが非常に薄くなっているため、レジスト層の下の
金属体表面もエッチングすることができる。微細穴の存
在しない個所では、レジスト層で厚く覆われているた
め、その下の金属体が露出することはなく、金属体がエ
ッチングされることはない。したがって、目的の金属体
表面では、その上に形成された陽極酸化レジスト層と同
一のサイズで、垂直方向にエッチングされていき、微細
な凹凸が形成されることになる。In the present invention, the anodic oxide film as described above is used as a resist in the etching process. That is, by forming a metal layer for a resist layer on the surface of a target metal body and subjecting this metal layer to anodizing treatment, a resist layer having a large number of fine holes can be formed. From above anodized film resist layer,
When the etching process is performed, since the thickness of the resist layer in the portion of the fine holes is very thin, the surface of the metal body under the resist layer can also be etched. Since the resist layer is thickly covered where there are no fine holes, the underlying metal body is not exposed and the metal body is not etched. Therefore, on the surface of the target metal body, the same size as the anodic oxidation resist layer formed thereon is etched in the vertical direction to form fine irregularities.
【0017】すなわち、この発明では、金属体をエッチ
ング加工する際のレジストパターンとして、レジストと
なる金属層を陽極酸化処理した場合に形成される微細穴
のパターンを利用しているのである。陽極酸化皮膜中の
微細穴は、通常の機械加工や高分子のレジストを利用し
たフォトリソグラフィ法でのパターン形成では、実現困
難な超微細なパターンも比較的簡単に形成できるという
メリットがある。その結果、目的の金属体表面に形成さ
れる微細穴の形状も、微細でかつ比較的均一な加工表面
となる。また大きな面積の製品に対しても適用できる。That is, in the present invention, the pattern of fine holes formed when the metal layer to be the resist is anodized is used as the resist pattern when etching the metal body. The fine holes in the anodic oxide film have an advantage in that it is possible to relatively easily form an ultrafine pattern that is difficult to achieve by pattern formation by ordinary mechanical processing or a photolithography method using a polymer resist. As a result, the shape of the fine holes formed on the target metal body surface is also a fine and relatively uniform processed surface. It can also be applied to products with large areas.
【0018】このようにして製造された微細穴を有する
金属体を、ランプ用発光体として用いれば、微細でアス
ペクト比が高い垂直な微細穴を多数備えているので、前
記した赤外領域の放射を無くし、可視光のみを効率的に
放射することが可能になる。そのため、発光効率が極め
て高いランプ用発光体を、簡単に低コストで製造するこ
とができる。When the metal body having fine holes manufactured in this manner is used as a light-emitting body for a lamp, a large number of fine vertical holes having a high aspect ratio are provided. It becomes possible to radiate only visible light efficiently. Therefore, a light-emitting body for a lamp having extremely high luminous efficiency can be easily manufactured at low cost.
【0019】[0019]
【実施例】ついで、この発明の実施例について、図面を
参照しながら以下に説明する。図1は、この発明の実施
例となる微細穴を有する金属体の製造方法を、段階的に
模式図で表している。まず、図1(a) に示すように、ア
ルミナやシリコン等の基板10の上に、スパッタリング
や真空蒸着、CVD法などの成膜手段を用いて、ランプ
用発光体の材料となるタングステン等の金属体40を形
成する。金属体40の上に、レジスト層となる金属層2
0を形成する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a stepwise schematic view showing a method of manufacturing a metal body having fine holes according to an embodiment of the present invention. First, as shown in FIG. 1 (a), on a substrate 10 made of alumina, silicon, or the like, by using a film forming means such as sputtering, vacuum deposition, or CVD, tungsten or the like, which is a material for a light-emitting body for a lamp, is formed. The metal body 40 is formed. A metal layer 2 serving as a resist layer on the metal body 40
Form 0.
【0020】図1(b) に示すように、レジスト用の金属
層20を、酸性溶液中で陽極酸化させると、金属層20
が陽極酸化されて、表面から垂直方向に多数の微細穴2
2が形成される。微細穴22は、下層の金属体40の表
面付近まで達する深さで形成される。図1(c) 〜(d) に
示すように、微細穴22が形成されたレジスト層20を
レジストにして、金属体40のエッチングを行う。エッ
チングは、微細穴22の底部に残る薄いレジスト層20
をエッチングした後、金属体40をエッチングして行
き、金属体40が、レジスト層20の微細穴22の断面
形状にしたがって、垂直下方に掘り込まれていく。その
結果、金属体40の表面にも、微細穴22の形状に対応
した微細穴42が形成される。As shown in FIG. 1B, when the metal layer 20 for resist is anodized in an acidic solution, the metal layer 20 is
Is anodized, and a large number of fine holes 2 are
2 is formed. The fine holes 22 are formed to a depth reaching near the surface of the lower metal body 40. As shown in FIGS. 1C to 1D, the metal body 40 is etched by using the resist layer 20 having the fine holes 22 as a resist. Etching is performed on the thin resist layer 20 remaining on the bottom of the fine hole 22.
After etching, the metal body 40 is etched, and the metal body 40 is dug vertically downward according to the cross-sectional shape of the fine holes 22 of the resist layer 20. As a result, fine holes 42 corresponding to the shape of the fine holes 22 are also formed on the surface of the metal body 40.
【0021】金属体40に所定の深さの微細穴42が形
成されれば、エッチング処理を終了し、図1(e) に示す
ように、金属体40の表面に残ったレジスト層20を溶
解除去し、さらに金属体40の基板10を機械的な研削
や溶解等で除去すれば、目的とする微細穴42が形成さ
れた金属体40が得られる。図2は、上記のようにして
製造された微細穴を有する金属体であるランプ用発光体
の概略構造を表している。タングステン層40からなる
ランプ用発光体の表面には、多数の円筒状の微細穴42
が形成されている。図では、全ての微細穴42が同じ断
面および深さに描かれているが、実際には、陽極酸化皮
膜のレジスト層20に形成された微細穴22の形状にし
たがってエッチングされているので、若干の形状のバラ
ツキや分布は生じている。しかし、実用的には、ほぼ均
一な形状の微細穴42が形成される。When the fine holes 42 having a predetermined depth are formed in the metal body 40, the etching process is completed, and the resist layer 20 remaining on the surface of the metal body 40 is dissolved as shown in FIG. 1 (e). By removing and further removing the substrate 10 of the metal body 40 by mechanical grinding, melting or the like, the metal body 40 in which the desired fine holes 42 are formed can be obtained. FIG. 2 shows a schematic structure of a light emitter for a lamp, which is a metal body having fine holes manufactured as described above. A large number of cylindrical fine holes 42 are formed on the surface of the luminous body for a lamp which is made of the tungsten layer 40.
Are formed. In the figure, all the micro holes 42 are drawn with the same cross section and depth, but in reality, the micro holes 42 are etched according to the shape of the micro holes 22 formed in the resist layer 20 of the anodized film. There are variations and distributions in the shape. However, practically, the fine holes 42 having a substantially uniform shape are formed.
【0022】微細穴42の直径Dおよび深さHは、レジ
スト層である陽極酸化皮膜形成時の処理条件によっても
異なるが、通常のランプ用発光体の場合、直径D=30
0〜400nm、深さ5〜7μm程度のものが用いられ
る。つぎに、より具体的な実施例について説明する。 −実施例1− 図1に示す工程にしたがって、ランプ用発光体となる金
属体を製造した。The diameter D and the depth H of the fine holes 42 differ depending on the processing conditions at the time of forming the anodic oxide film which is the resist layer, but in the case of an ordinary lamp luminous body, the diameter D = 30.
Those having a depth of 0 to 400 nm and a depth of 5 to 7 μm are used. Next, more specific examples will be described. -Example 1- According to the process shown in FIG. 1, the metal body used as the light-emitting body for lamps was manufactured.
【0023】アルミナ基板10の表面に、RFスパッタ
リング法で、約10μmの厚みのタングステンからなる
金属体40を形成した。金属体40の上に、アルミニウ
ムからなるレジスト用金属層20を、同じくRFスパッ
タリング法で約10μmの厚みで形成した。このタング
ステン−アルミニウム接合体を、リン酸水溶液に浸漬
し、対極となる白金板に対して、150Vの電位を12
0分間印加すると、レジスト用金属層に陽極酸化皮膜が
形成される。この酸化皮膜中には、直径約300〜40
0nm、深さ4〜5μmの垂直な微細穴22が多数形成さ
れている。A metal body 40 made of tungsten and having a thickness of about 10 μm was formed on the surface of the alumina substrate 10 by the RF sputtering method. A resist metal layer 20 made of aluminum was formed on the metal body 40 by RF sputtering to a thickness of about 10 μm. This tungsten-aluminum joined body was immersed in a phosphoric acid aqueous solution, and a potential of 150 V was applied to a platinum plate serving as a counter electrode for 12 hours.
When applied for 0 minutes, an anodized film is formed on the resist metal layer. This oxide film has a diameter of about 300-40
A large number of vertical fine holes 22 having a thickness of 0 nm and a depth of 4 to 5 μm are formed.
【0024】つづいて、4フッ化炭素ガスをアシストガ
スとして、ECRプラズマエッチングにより、レジスト
層20の上からエッチング処理を行った。その結果、レ
ジスト層の微細穴部分22では、レジスト層の厚みが薄
いため、選択的にエッチングが進行し、下部のタングス
テン金属体40表面にも、垂直な形状を有した微細穴4
2が形成された。Subsequently, an etching process was performed on the resist layer 20 by ECR plasma etching using carbon tetrafluoride gas as an assist gas. As a result, in the fine hole portion 22 of the resist layer, since the thickness of the resist layer is thin, the etching progresses selectively, and the fine hole 4 having a vertical shape is also formed on the surface of the lower tungsten metal body 40.
2 was formed.
【0025】エッチング終了後、タングステン金属体4
0の表面に残存するレジスト層20を、2規定の水酸化
ナトリウム水溶液に浸漬して、酸化アルミニウムからな
るレジスト層20を溶解させた。最後に、アルミナ基板
10を機械研磨し、熱リン酸中で溶解除去すれば、目的
である微細穴形状を有したタングステン金属体40が得
られた。After the etching is completed, the tungsten metal body 4
The resist layer 20 remaining on the surface of No. 0 was immersed in a 2N sodium hydroxide aqueous solution to dissolve the resist layer 20 made of aluminum oxide. Finally, the alumina substrate 10 was mechanically polished and dissolved and removed in hot phosphoric acid to obtain a target tungsten metal body 40 having a fine hole shape.
【0026】図3(a) は、タングステン金属体の表面に
形成された微細穴の分布を棒グラフで表している。この
図をみれば、微細穴の断面直径は比較的ばらつきが少な
く、300〜400nmを中心に均一な微細穴が形成され
ていることが確認された。一方、微細穴の深さは3〜5
μm程度であった。図3(b) は、上記のようにして製造
された金属体を、ランプ用発光体(フィラメント)とし
て用い、波長と発光強度の関係を測定した結果である。
なお、比較のために、従来の通常のタングステンからな
るフィラメントについても同一の条件で測定を行った。FIG. 3 (a) is a bar graph showing the distribution of fine holes formed on the surface of the tungsten metal body. From this figure, it was confirmed that the cross-sectional diameters of the fine holes had relatively little variation, and uniform fine holes were formed around 300 to 400 nm. On the other hand, the depth of fine holes is 3-5
It was about μm. FIG. 3 (b) shows the results of measuring the relationship between wavelength and emission intensity using the metal body manufactured as described above as a light emitter (filament) for a lamp.
For comparison, a conventional filament made of ordinary tungsten was also measured under the same conditions.
【0027】測定結果をみれば、従来のフィラメント
は、可視領域の放射光(700nm以下)の発光強度よ
り、それ以外の波長領域、すなわち赤外領域の発光強度
のほうがはるかに強くなっている。これに対し、この発
明の実施例では、波長700nm以下の部分は、従来例と
ほぼ同じ傾向を示すが、波長が700nmを超えると、発
光強度が急激に減少しており、波長の長い領域の放射が
抑制されていることが確認される。From the measurement results, the conventional filament has a much higher emission intensity in the other wavelength region, that is, in the infrared region than the emission intensity of the radiated light (700 nm or less) in the visible region. On the other hand, in the embodiment of the present invention, the portion with a wavelength of 700 nm or less shows almost the same tendency as the conventional example, but when the wavelength exceeds 700 nm, the emission intensity sharply decreases, and It is confirmed that the radiation is suppressed.
【0028】このことから、この発明の製造方法で得ら
れたランプ用発光体は、従来無駄に放射されていた赤外
領域の発光がほとんどなく、可視光のみを効率的に放射
していることが判り、発光効率が極めて良好なランプ用
発光体が得られていることが確認された。 −実施例2− 実施例1において、金属体40の材料として、タングス
テンの代わりにモリブテンを用いた以外は、実施例1と
同様の方法で、ランプ用発光体を製造した。Therefore, the luminous body for a lamp obtained by the manufacturing method of the present invention emits only visible light efficiently, with almost no emission in the infrared region, which was conventionally wasted. It was confirmed that a luminous body for a lamp having extremely good luminous efficiency was obtained. -Example 2-A luminescent body for a lamp was manufactured in the same manner as in Example 1 except that molybdenum was used instead of tungsten as the material of the metal body 40.
【0029】図4(a) は、得られたランプ用発光体につ
いて、微細穴の細孔分布を測定した結果を示し、図4
(b) は、波長と発光強度の関係を示している。何れの測
定結果も、実施例1と同様に優れた結果を示しており、
実施例1と同じく、発光効率が極めて良好なランプ用発
光体が得られた。FIG. 4 (a) shows the result of measuring the pore distribution of fine holes in the obtained lamp luminous body.
(b) shows the relationship between wavelength and emission intensity. All the measurement results show excellent results as in Example 1,
As in Example 1, a luminous body for a lamp having extremely good luminous efficiency was obtained.
【0030】[0030]
【発明の効果】以上に述べた、この発明にかかる微細穴
を有する金属体の製造方法によれば、エッチング用のレ
ジストとして、微細穴を有した陽極酸化皮膜を利用する
ことにより、目的の金属体の表面に、極めて微細で、ア
スペクト比が高く、しかも、均一な形状の穴を、比較的
簡単に形成できるようになった。As described above, according to the method for producing a metal body having fine holes according to the present invention, the use of the anodic oxide film having fine holes as a resist for etching makes it possible to obtain a desired metal. It has become relatively easy to form holes on the surface of the body that are extremely fine, have a high aspect ratio, and have a uniform shape.
【0031】この方法は、高分子レジストを使った従来
のフォトリソグラフィ技術やその他の加工方法では、実
際的な加工が不可能な超微細穴を、比較的簡単に効率良
く形成することができる。また、大きな面積の加工に対
しても適用できるため、このような形状の微細穴を有す
る金属体の製造に対して、生産性の向上および製造コス
トの低減に大きく貢献することができる。In this method, it is possible to relatively easily and efficiently form ultrafine holes which cannot be practically processed by the conventional photolithography technique using a polymer resist and other processing methods. Further, since it can be applied to the processing of a large area, it can greatly contribute to the improvement of the productivity and the reduction of the manufacturing cost in the manufacture of the metal body having the fine holes of such a shape.
【0032】さらに、この発明の製造方法を、ランプ用
発光体の製造に適用すれば、ランプ用発光体の表面に前
記のような微細穴を簡単かつ均一に形成することがで
き、発光効率が極めて優れたランプ用発光体を、生産性
良くかつ低コストで製造することが可能になる。Furthermore, if the manufacturing method of the present invention is applied to the manufacture of a light-emitting body for a lamp, the fine holes as described above can be easily and uniformly formed on the surface of the light-emitting body for a lamp, and the luminous efficiency is improved. It becomes possible to manufacture an extremely excellent luminous body for a lamp with high productivity and at low cost.
【図1】 この発明の実施例の製造工程を段階的に表す
模式断面図FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a stepwise manufacturing process of an embodiment of the present invention.
【図2】 製造された微細穴を有する金属体の概略構造
図FIG. 2 is a schematic structural diagram of a manufactured metal body having fine holes.
【図3】 具体的実施例において、細孔径の分布(a) お
よび波長と発光強度の関係(b) を、それぞれ表すグラフ
図FIG. 3 is a graph showing a distribution (a) of pore diameters and a relationship (b) between wavelength and emission intensity in specific examples.
【図4】 別の具体的実施例において、細孔径の分布
(a) および波長と発光強度の関係(b) を、それぞれ表す
グラフ図FIG. 4 shows the distribution of pore size in another specific example.
Graphs showing (a) and the relationship between wavelength and emission intensity (b).
20 レジスト用金属層 22 微細穴 40 金属体 42 微細穴 20 Metal Layer for Resist 22 Micro Hole 40 Metal Body 42 Micro Hole
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡部 祥文 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Yoshifumi Watanabe 1048, Kadoma, Kadoma City, Osaka Prefecture Matsushita Electric Works Co., Ltd.
Claims (2)
ト用となる金属層を形成し、このレジスト用金属層の表
面を陽極酸化処理して、微細穴を多数有する陽極酸化皮
膜を形成した後、この陽極酸化皮膜をレジストとして、
その上からエッチング処理を行うことにより、金属体に
微細穴を形成することを特徴とする微細穴を有する金属
体の製造方法。1. A metal layer for resist is formed on the surface of a metal body for forming fine holes, and the surface of this metal layer for resist is anodized to form an anodic oxide film having many fine holes. Later, using this anodic oxide film as a resist,
A method for producing a metal body having fine holes, characterized in that fine holes are formed in the metal body by performing etching treatment thereon.
体からなるランプ用発光体を製造するランプ用発光体の
製造方法。2. A method for manufacturing a lamp light-emitting body according to claim 1, wherein the lamp light-emitting body is made of a metal body having fine holes.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16091492A JPH062167A (en) | 1992-06-19 | 1992-06-19 | Production of metallic body having fine pore and production of light emitting body for lamp |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16091492A JPH062167A (en) | 1992-06-19 | 1992-06-19 | Production of metallic body having fine pore and production of light emitting body for lamp |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH062167A true JPH062167A (en) | 1994-01-11 |
Family
ID=15725052
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16091492A Pending JPH062167A (en) | 1992-06-19 | 1992-06-19 | Production of metallic body having fine pore and production of light emitting body for lamp |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH062167A (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004066447A (en) * | 2002-06-07 | 2004-03-04 | Canon Inc | Structure, functional structure, and method of manufacturing magnetic recording medium |
| CN100377371C (en) * | 2003-12-05 | 2008-03-26 | 鸿富锦精密工业(深圳)有限公司 | led |
| JP2011021249A (en) * | 2009-07-16 | 2011-02-03 | National Institute For Materials Science | Tool for anodization and nano-machining method |
| WO2013081127A1 (en) | 2011-12-01 | 2013-06-06 | スタンレー電気株式会社 | Light source device and filament |
| US9214330B2 (en) | 2011-12-26 | 2015-12-15 | Stanley Electric Co., Ltd. | Light source device and filament |
-
1992
- 1992-06-19 JP JP16091492A patent/JPH062167A/en active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004066447A (en) * | 2002-06-07 | 2004-03-04 | Canon Inc | Structure, functional structure, and method of manufacturing magnetic recording medium |
| CN100377371C (en) * | 2003-12-05 | 2008-03-26 | 鸿富锦精密工业(深圳)有限公司 | led |
| JP2011021249A (en) * | 2009-07-16 | 2011-02-03 | National Institute For Materials Science | Tool for anodization and nano-machining method |
| WO2013081127A1 (en) | 2011-12-01 | 2013-06-06 | スタンレー電気株式会社 | Light source device and filament |
| US9275846B2 (en) | 2011-12-01 | 2016-03-01 | Stanley Electric Co., Ltd. | Light source device and filament |
| US9214330B2 (en) | 2011-12-26 | 2015-12-15 | Stanley Electric Co., Ltd. | Light source device and filament |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6908355B2 (en) | Photocathode | |
| CN1692469B (en) | Process for producing nanostructured radiators for incandescent light sources | |
| KR960000315B1 (en) | Manufacturing method of metal micro cold cathode | |
| JP3387897B2 (en) | Structure manufacturing method, structure manufactured by the manufacturing method, and structure device using the structure | |
| JP3675326B2 (en) | Multi-channel plate manufacturing method | |
| JP3848303B2 (en) | Structure, functional structure, and method of manufacturing magnetic recording medium | |
| JPH0547312A (en) | Backing layer for phosphor and manufacture thereof | |
| JP3878439B2 (en) | Porous layer and device, and manufacturing method thereof | |
| CN1748283A (en) | High efficiency emitter for incandescent light sources | |
| JP2002091344A (en) | Display device | |
| JPH062167A (en) | Production of metallic body having fine pore and production of light emitting body for lamp | |
| JP2003016921A (en) | Structure, electron-emitting device, image forming apparatus, and manufacturing method thereof | |
| JP2000315785A (en) | Manufacturing method of nanostructure and nanostructure device | |
| JP2002084037A (en) | Light-emitting body, structure and manufacturing method thereof | |
| US7149282B2 (en) | X-ray tube electrodes | |
| JPH065263A (en) | Manufacture of metallic body with minute hole and manufacture of emitter for lamp | |
| JP4641331B2 (en) | Nanostructure and manufacturing method thereof | |
| JP5346946B2 (en) | Microcavity plasma device with microcavity with non-uniform cross section | |
| JP2010285662A (en) | Fine structure and manufacturing method thereof | |
| KR101103484B1 (en) | Manufacturing method of roll stamp | |
| JP3805228B2 (en) | Method for manufacturing electron-emitting device | |
| US20080152943A1 (en) | High temperature photonic structure for tungstein filament | |
| US6800404B2 (en) | Method for producing a self-supporting electron-optical transparent structure, and structure produced in accordance with the method | |
| JP2000215785A (en) | Impregnated cathode substrate, method for producing the same, and cathode assembly | |
| RU2666784C1 (en) | Matrix auto emission cathode and method for manufacture thereof |