JP2002180282A - 電鋳メタルとその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 高密度配線用基板に部品搭載用の多数の孔を
明けるための精密金型を電鋳メタル製とするについて、
金属基盤上に孔明け用の多数の凸部が、均一高さで電鋳
法により成形できるようにする。 【解決手段】 （１）母型となる金属基盤２上に、微小
な凸部３に相当する電着用の開口部１５を有するパター
ンレジスト１６を設ける。（２）１５の周辺に１５内で
の折出成長量を調整するための、導電性の捨て電着用部
材１８を密着させる。（３）１５と１８の表面に３に相
当する電着金属２７と捨て電着金属２８をそれぞれ電着
成形させる。（４）２８を含む１８および１６を除去す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば高密度配線
用基板やグリーンシートなどに部品搭載用の多数の孔を
設ける穿設用や、多数の凹み（反対面に突出部）を設け
る精密金型その他、回路の作動をテストするための検査
用プローブ等の接触端子用のバンプの形成、更にこれ自
体が微少な凸部を有することに意義のある精密部品とし
ても広く用いることができる電鋳メタルに関する。

【０００２】

【従来の技術】金属基盤上に多数の凸部を設けるについ
て、電鋳メタル製にすることは、高精度に仕上がり、生
産性にも優れる利点がある。すなわち、通常の電鋳法に
よるときは、図８（Ａ）に示すごとく、母型となる金属
基盤２上に、凸部３に相当する電着用の開口部１５を有
するパターンレジスト１６を設け、図８（Ｂ）に示すご
とく、金属基盤２上のパターンレジスト１６で覆われて
いない開口部１５に電鋳法で電着金属２７を電鋳したの
ち、パターンレジスト１６を除去することにより、図８
（Ｃ）に示すごとく、金属基盤２上に多数の凸部３が個
々に独立して設けられた電鋳メタル１を得ることにな
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】問題は、各凸部３の突
出高さ（厚み）をいかにして均一に揃えるかにある。す
なわち電鋳法では、金属基盤２上における単位面積当た
りに電着される電着金属２７の量は略一定である。従っ
て、各凸部３の径寸法と形状、及び各凸部間の間隔がい
ずれも同一であれば、全ての凸部３の突出高さは均一化
する。

【０００４】しかし、電鋳メタル１の各部における凸部
３の径寸法に違いがあったり、各凸部間の配設間隔に粗
密差がある場合は、全ての凸部３の突出高さが均一には
ならない。例えば、電鋳メタル１において、図８（Ｂ）
・（Ｃ）に示すごとく凸部３が疎に存在する粗の領域Ｐ
と、凸部３が密集して存在する密の領域Ｑとがある場
合、全ての凸部３が同一径とするならば、粗の領域Ｐに
ある凸部３の突出高さは大きく、密の領域Ｑにある凸部
３の突出高さは小さくなる。凸部３が均一に配置されて
いれば、径大の凸部３は径小の凸部３に比べて突出高さ
が小さくなるの道理である。凸部３にかかる高低差があ
る場合、先の図８（Ｂ）の状態において電鋳面側を研磨
処理して高さを均一化することが考えられるが、凸部３
の配設の疎密の差が大きく、その高低差が数倍程度と大
きいと全ての凸部３の突出高さを均一に研磨することは
困難である。

【０００５】そこで本発明の目的は、金属基盤上の各凸
部に径寸法の違い及び／又は配設密度の差があっても、
電鋳法によって全ての凸部の突出高さを略均一状にしか
も容易に製作できる電鋳メタルと、その製造方法を提供
するにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の電鋳メタルは、
図１に示すごとく電鋳時の母型となる金属基盤２上に、
径寸法及び／又は配設密度の異なる多数の微小な凸部３
が、定められた略同一高さになるよう電鋳法で形成され
ていることを特徴とする。すなわち、多数の凸部３は、
径寸法の異なるものが混在しているか、領域によって配
設密度が異なっているか、あるいはこれらが複合してい
ることを前提としている。

【０００７】かかる構造の電鋳メタル１を製造するにつ
いて、本発明の製造方法は、図２（Ｄ）に示すごとく金
属基盤２を母型として該金属基盤２上に前記凸部３に相
当する電着用の開口部１５を有するパターンレジスト１
６を設けるパターニング工程と、図３（Ａ）に示すごと
くパターンレジスト１６上に、前記開口部１５の周辺に
開口部１５内での電着金属の析出成長量を調整するため
の導電性の捨て電着用部材１８を密着させる捨て電着用
部材積層工程と、図３（Ｂ）に示すごとく金属基盤２上
の前記開口部１５と、捨て電着用部材１８の表面とに、
前記凸部３に相当する電着金属２７と、捨て電着金属２
８とをそれぞれ電着形成する電鋳工程と、図３（Ｃ）お
よび（Ｄ）に示すごとく捨て電着金属２８を含む捨て電
着用部材１８、および前記パターンレジスト１６を除去
する除去工程とからなることを特徴とする。これによれ
ば、金属基盤２上に電着金属２７で凸部３が形成され
る。特に、開口部１５の周辺に形成した捨て電着用部材
１８の各個所における面積を、対応する開口部１５の径
あるいは、配列される開口部１５の疎密の度合いに応じ
て単位面積中における析出面積を均一化するよう任意に
設定することで各凸部３が析出成長して行く過程におい
て各開口部１５内に析出形成される凸部３の高さを略均
一となるように制御することが可能となる。金属基盤２
上のパターンレジスト１６は、フォトレジスト等を使用
したリソグラフィー法その他の任意の方法で形成でき、
パターンレジスト６の形成手段は問わない。捨て電着用
部材１８も、電鋳時に陰電極となるよう導電性を有する
ものであればよく、プレス成形やエッチング法で通孔１
７を設けたものでもよい。捨て電着用部材１８は、電鋳
工程における通電と、除去工程における除去のために全
て連続していることが好ましい。

【０００８】具体的には、前記パターンニング工程に先
立って、図２（Ａ）に示すごとく金属基盤２上に無光沢
ニッケルの電着層１０を一次電鋳したのち、図２（Ｄ）
に示すごとく電着層１０上にパターンレジスト１６を設
けてあり、図３（Ｂ）の前記電鋳工程において、前記電
着層１０上に光沢ニッケルの前記電着金属２７を二次電
鋳してある。

【０００９】図３（Ａ）に示すごとく捨て電着用部材１
８の各通孔１７は、これに対応する前記開口部１５より
もそれぞれ径大に形成されている。

【００１０】そして、前記パターンレジスト１６の除去
後に、図３（Ｅ）に示すごとく前記金属基盤２の凸部形
成面側に、前記凸部３の外表面を含めて全面的にめっき
皮膜３０をめっき処理して形成してある。

【００１１】

【発明の作用効果】請求項１記載の本発明に係る電鋳メ
タルによれば、金属基盤２上に径寸法及び／又は配設密
度の異なる多数の凸部３を配設するについて、金属基盤
２をそのまま電鋳母型として各凸部３が定められた略同
一高さになるよう電鋳法により形成するものとした。従
って、電鋳法により製作するので、各凸部３の径や配列
の疎密の差の程度にかかわらず、高精度に能率良く生産
できる。その結果、本発明の電鋳メタルは、例えば高密
度配線用基板などに部品搭載用の多数の孔を設ける精密
金型あるいは接続用バンプとしての凸部を備えた検査用
プローブなど様々な用途に好適なものとなる。

【００１２】請求項２記載の本発明に係る電鋳メタルの
製造方法によれば、金属基盤２の表面側に設けたパター
ンレジスト１６上に捨て電着用部材１８を密着させ、パ
ターンレジスト１６の各開口部１５と、捨て電着用部材
１８の各通孔１７とがそれぞれ合致するようにしてあ
る。従って図３（Ｂ）の電鋳工程において、金属基盤２
と捨て電着用部材１８とを陰電極にすることにより、金
属基盤２上の開口部１５に電着金属２７が、捨て電着用
部材１８上にも捨て電着金属２８がそれぞれ電着形成さ
れる。このとき、単位面積当たりにおける電鋳析出量が
略均一であることから、捨て電着金属２８の多寡を任意
に設定することによって、各開口部１５内に析出する電
着金属２７の突出高さが均一化するよう調整される。す
なわち、ひとつの開口部１５における電着金属２７の突
出高さが低くなり過ぎるときは、該当の開口部１５まわ
りの捨て電着用部材１８上の捨て電着金属２８の電着量
を少なくし、他の開口部１５における電着金属２７の突
出高さが高くなり過ぎるときは、該当の開口部１５まわ
りの捨て電着用部材１８上の捨て電着金属２８の電着量
を多くし、以て全体としてみたとき単位面積当たりの電
着量を均一化する。例えば、図６および図７に示すごと
く凸部３ひいては開口部１５が全て同一径であって、配
設密度のみが異なる場合、各開口部１５に対する各通孔
１７の大きさの比を一定にしても、密度が粗の領域Ｐで
は、ひとつの開口部１５まわりの捨て電着用部材１８の
面積が大きくなる分だけ捨て電着金属２８の電着量が大
きくなって該当の開口部１５内での電着金属２７の突出
高さは相対的に小さく抑えられ、凸部３ひいては開口部
１５が密集する密の領域Ｑでは、ひとつの開口部１５ま
わりの捨て電着用部材１８の面積が小さくなる分だけ捨
て電着金属２７の突出高さは相対的に大きくなる。この
ように電着金属２７と捨て電着金属２８とが互いに相殺
し合う。その結果、捨て電着用部材１８が除去されたと
き、電着金属２７で形成される全ての凸部３は、これに
径の大小や領域による配設密度差があっても、前述の要
領で突出高さが均一化したものが得られる。

【００１３】請求項３記載の本発明に係る電鋳メタルの
製造方法によれば、請求項２記載の製造方法において、
一次電鋳される電着層１０が無光沢ニッケル層であっ
て、二次電鋳される電着金属２７が光沢ニッケル層にな
っている。一次の電着層１０を無光沢ニッケルとしたの
は、金属基盤２との密着性、および光沢ニッケルからな
る二次の電着金属２７に対する密着性を図るためであ
る。更に、光沢ニッケルの電着金属２７は、硬度が高い
ので、これによって形成される凸部３の全体強度をよく
確保できる。これにより本発明方法によって得られる電
鋳メタルは、金属基盤２に対する凸部３の一体化が強固
となり、各凸部３の倒れ変形や欠落を良く防止できるも
のとなる。一次の電着層１０および二次の電着金属２７
は、共にニッケル層としたので、汎用のスルファミン酸
ニッケルを主成分とするニッケル浴とし、硫黄含有の有
無ないし多寡に基づき無光沢か光沢かを調整するだけで
よく、建浴が容易になる。

【００１４】請求項４記載の本発明に係る電鋳メタルの
製造方法によれば、捨て電着用部材１８の各通孔１７
が、これ対応するパターンレジスト１６の各開口部１５
よりもそれぞれ径大に形成されているので、前記電鋳工
程において捨て電着金属２８が該開口部１５の開口縁に
まで回り込み形成されていない。各通孔１７を各開口部
１５に対してどの程度まで径大化するかは、ひとつの開
口部１５における電着金属２７の突出高さを規定値にす
るために、該当の開口部１５まわりの捨て電着用部材１
８に電着させるべき捨て電着金属２８の電着量を考慮し
て決定することができる。

【００１５】請求項５記載の本発明に係る電鋳メタルの
製造方法によれば、めっき皮膜３０によって微小な凸部
３の倒れ防止に有利となる。このめっき皮膜３０は、２
〜５μｍの厚さに設定することができる。更に各凸部３
は、予め必要な径よりも径小に電鋳成形したのち、めっ
き皮膜３０の厚み調整で必要な径寸法にすることがで
き、めっき皮膜３０の形成は各凸部３の成形精度を確保
するのに有利である。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明に係る電鋳メタルマスク１
は、図１に示すごとく電鋳時の母型となる金属基盤２上
に、多数の微少な凸部３が、定められた略同一高さで電
鋳法により形成されている。ここでの各凸部３は、同一
径の円柱状で領域によって配設密度が異なるものであ
る。

【００１７】（第１実施例） 図２〜図４は本発明に係
る電鋳メタル１の製造方法の第１実施例を示す。まず、
図２（Ａ）に示すごとく、導電性を有する真ちゅう鋼製
の金属基盤２の表面に薄肉（３０μｍ厚）の無光沢ニッ
ケルの電着層１０を一次電鋳し、図２（Ｂ）に示すごと
くこの電着層１０上にフォトレジスト層１１を約２５０
〜３５０μｍ厚で形成する。このフォトレジスト層１１
は、ネガタイプの感光性ドライフィルムレジストを１枚
ないし数枚ラミネートして熱圧着により形成した。

【００１８】次いで、図２（Ｃ）に示すごとくフォトレ
ジスト層１１の上に、前記凸部３に対応する透光孔１２
ａを持つパターンフィルム（ガラスマスク）１２を密着
させたのち、紫外線ランプで紫外光線を照射して露光を
行い、現像・乾燥の各処理を行って、未露光部分を溶解
除去することにより、図２（Ｄ）に示すごとく前記凸部
３に相当する電着用の開口部１５を有するパターンレジ
スト１６を電着層１０上に形成した。

【００１９】続いて、先のパターンレジスト１６上に、
図３（Ａ）に示すごとく前記開口部１５に対応する多数
の通孔１７を有する導電性の捨て電着用部材１８を密着
させて積層した。捨て電着用部材１８は全てが連続状に
つながっている。各通孔１７は、これに対応する各開口
部１５よりも予め径大に形成してあり、対応する部位に
おける各通孔１７と各開口部１５とが同心状に合致する
ようにした。

【００２０】捨て電着用部材１８は電鋳法により形成し
た。すなわち、図４（Ａ）に示すごとくステンレス製の
剥離母型１９の表面に、先の図２（Ｂ）と同じ要領でフ
ォトレジスト層２０を形成し、次いで図４（Ｂ）に示す
ごとくフォトレジスト層２０の上に、位置的に前記凸部
３に対応するが面積的には該凸部３よりも大きい透光孔
２２ａを有するパターンフィルム２２を密着させたの
ち、紫外線ランプで紫外光線を照射して露光を行い、現
像・乾燥の各処理を行って、未露光部分を溶解除去する
ことにより、図４（Ｃ）に示すごとく前記透光孔２２ａ
に対応する多数の独立したレジスト体２３ａを持つパタ
ーンレジスト２３を形成する。次に、図４（Ｄ）に示す
ごとく剥離母型１９のパターンレジスト２３で覆われて
いない表面に光沢ニッケルの電着金属２５を３０〜５０
μｍ厚で電鋳法により形成したのち、パターンレジスト
２３を溶解除去して、図４（Ｅ）に示すごとく剥離母型
１９から電着金属２５を剥離することにより、多数の通
孔１７を有する捨て電着用部材１８をつくった。

【００２１】図３（Ａ）に示すごとく前記パターンレジ
スト１６上に捨て電着用部材１８を前述の要領で密着さ
せたのち、図５に示すごとく金属基盤２を所定の配合に
て建浴したスルファミン酸ニッケル浴２６に移し、金属
基盤２および捨て電着用部材１８を陰電極にして二次電
鋳を行う。これにより、図３（Ｂ）に示すごとく金属基
盤２のパターンレジスト１６で覆われていない表面、す
なわち前記開口部１５に、光沢ニッケルからなる約２０
０〜３００μｍ厚の電着金属２７を前記電着層１０上に
電着形成するとともに、捨て電着用部材１８の表面にも
捨て電着金属２８を電着形成した。

【００２２】次に、図３（Ｃ）に示すごとく、捨て電着
金属２８を含む捨て電着用部材１８を剥離除去した。こ
のとき、捨て電着用部材１８は全て連続ししているの
で、これの剥離除去が容易に行える。その後に、電着金
属２７の表面を機械的研磨や電解研磨により研磨処理し
た。

【００２３】続いて、アルカリ溶液による膨潤、溶解等
の方法により、パターンレジスト１６を除去し、図３
（Ｄ）に示すごとく、金属基盤２上に、無光沢ニッケル
の電着層１０を介して光沢ニッケルの電着金属２７から
なる多数の凸部３が植設された電鋳メタル１を得た。

【００２４】最後に、後処理として金属基盤２をめっき
浴に移し、図３（Ｅ）に示すごとく金属基盤２の凸部形
成面側に、ニッケルめっきを施し、前記凸部３の外表面
を含めて全面的に厚さ２μｍ程度のめっき皮膜３０を形
成した。

【００２５】かしくて得られた電鋳メタル１の製品は、
図１に示す断面形状を呈しており、電鋳母型となった金
属基盤２をそのまま利用し、この金属基盤２上に、光沢
ニッケルの電着金属２７からなる多数の凸部３が無光沢
ニッケルの電着層１０を介して強固に植設され、めっき
皮膜３０と相まって各凸部３が倒れ変形し難いものとな
った。

【００２６】また、本発明の電鋳メタル１は、凸部３群
の配設密度が粗の領域Ｐと、凸部３群の配設密度が高い
領域Ｑとにおいても、各凸部３は同一の均一高さを以て
高精度に仕上がっており、回路基板に部品搭載用の多数
の孔を同時に穿設する精密金型として好適なものとなっ
た。

【００２７】すなわち、先の図３（Ｂ）における電鋳工
程において、パターンレジスト１６の開口部１５は同一
径であって、各開口部１５に対応する捨て電着用部材１
８の通孔１７も該当の開口部１５より径大の実質的に同
一寸法にして電鋳した。その際、図６および図７に示す
ごとく開口部１５が粗の領域Ｐでは、元来、該当の開口
部１５における電着金属２７の突出高さ（電着量）が密
の領域Ｑに比べて高くなる筈のところが、該開口部１５
まわりの捨て電着金属２８の電着量が広い面積で大とな
るため、相殺し合って該当部位の電着金属２７の突出高
さは小さく抑えられる。一方、開口部１５が密の領域Ｐ
では、元来、該当の開口部１５における電着金属２７の
突出高さが粗の領域Ｑに比べて低くなる筈のところが、
該開口部１５まわりの捨て電着金属２８の電着量が小さ
な面積の故に少なくなるため、相殺し合って該当部位の
電着金属２７の突出高さは元来のそれよりも大きく成長
する。このように、単位面積あたりの電着量は一定であ
ることを念頭に置いたうえで、捨て電着用部材１８を別
に用意し、かつ捨て電着金属２８を電鋳形成する犠牲を
払ったが、得られた電鋳メタル製品の凸部３は全ては可
及的に均一な高さを有するというメリットが得られた。

【００２８】本発明方法の実施に際し、先の図３（Ｃ）
の状態、すなわち捨て電着用部材１８を除去したのち、
電鋳面側を研磨処理することは、全ての凸部３の突出高
さを更に均一化するに有利であるが、この研磨処理工程
は省略してもよい。また、先の図３（Ｅ）におけるめっ
き皮膜３０の形成も、不可欠の要素ではなく、製品の用
途に応じて省略できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】電鋳メタルの断面図

【図２】金属基盤にパターンレジストを形成するまでの
工程説明図

【図３】パターンレジストを形成したのちの製造過程の
工程説明図

【図４】捨て電着用部材の製造過程の工程説明図

【図５】電着金属および捨て電着金属を電着形成する電
鋳工程を説明する概念図

【図６】図３（Ｂ）の電鋳工程の状態を説明する平面図

【図７】図６におけるＡ−Ａ線断面図

【図８】通常の電鋳法で電鋳メタルを製造する工程を示
す比較例の工程説明図

【符号の説明】

１ 電鋳メタル ２ 金属基盤 ３ 凸部 １０ 電着層 １５ 開口部 １７ 通孔 １８ 捨て電着用部材 ２７ 電着金属 ２８ 捨て電着金属 ３０ めっき皮膜

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電鋳時の母型となる金属基盤２上に、径
   寸法及び／又は配設密度の異なる多数の微小な凸部３
   が、定められた略同一高さになるよう電鋳法で形成され
   ていることを特徴とする電鋳メタル。
2. 【請求項２】 請求項１記載の電鋳メタルの製造方法に
   おいて、 金属基盤２を母型として該金属基盤２上に前記凸部３に
   相当する電着用の開口部１５を有するパターンレジスト
   １６を設けるパターニング工程と、 パターンレジスト１６上に、前記開口部１５の周辺に開
   口部１５内での電着金属の析出成長量を調整するための
   導電性の捨て電着用部材１８を密着させる捨て電着用部
   材積層工程と、 金属基盤２上の前記開口部１５と、捨て電着用部材１８
   の表面とに、前記凸部３に相当する電着金属２７と、捨
   て電着金属２８とをそれぞれ電着形成する電鋳工程と、 捨て電着金属２８を含む捨て電着用部材１８、および前
   記パターンレジスト１６を除去する除去工程とからなる
   ことを特徴とする電鋳メタルの製造方法。
3. 【請求項３】 前記パターニング工程に先立って、金属
   基盤２上に無光沢ニッケルの電着層１０を一次電鋳した
   のち、この電着層１０上にパターンレジスト１６を設け
   てあり、 前記電鋳工程において、前記電着層１０上に光沢ニッケ
   ルの前記電着金属２７を二次電鋳してある請求項２記載
   の電鋳メタルの製造方法。
4. 【請求項４】 捨て電着用部材１８は、パターンレジス
   ト１６の開口部１５と対応する通孔１７を有し、 各通孔１７が、これに対応する前記開口部１５よりもそ
   れぞれ径大に形成されている請求項２または３記載の電
   鋳メタルの製造方法。
5. 【請求項５】 前記パターンレジスト１６の除去後に、
   前記金属基盤２の凸部形成面側に、前記凸部３の外表面
   を含めて全面的にめっき皮膜３０をめっき処理して形成
   してある請求項２または３または４記載の電鋳メタルの
   製造方法。