JP2002356793A - 電鋳メタルとその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 金属基盤に対する凸部の接合強度が良好で、
凸部が不用意に抜け外れたり、倒れ変形したりすること
のない電鋳メタルと、その製造方法を得る。 【解決手段】 各凸部２の基端部３が、金属基盤１に内
拡がり状の凹穴１２に、電鋳方で一体に埋設されてい
る。基端部３の上端肩部３ａが金属基盤１の凹穴１２の
開口上端縁１２ａで受け止められ、強固に凸部２の抜け
止めが図られるとともに、接合部分の面積も大きくなる
ので、基端部３と凹穴１２との電着接合と相まって、金
属基盤１に対する凸２の接合強度が確保され、凸部２が
不用意に抜け外れたり、倒れ変形したりすることがな
い。

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
体が微小な凸部を有することに意義がある精密部品とし
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、これを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５（Ａ）に示すごとく母型となる
金属基盤１上に凸部２に相当する開口部９を有するパタ
ーンレジスト１０を設け、開口部９の直下に位置する金
属基盤１の表面に付着の酸化膜１１を除去して、これを
活性化させたのち、図５（Ｂ）に示すごとく開口部９に
電鋳法で電着金属１３を電鋳し、図５（Ｃ）に示すごと
く研磨処理により開口部９から突出した電着金属１３の
表面を研磨して高さを均一化し、最後にパターンレジス
ト１０を除去することにより、図５（Ｄ）に示すごとく
金属基盤１上に多数の凸部２が個々に独立して設けられ
た電鋳メタルを得ていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし上記の電鋳メタ
ルでは、金属基盤１と凸部２との接合は、両者間の電着
接合のみに拠っているため接合強度が弱く、例えば電鋳
メタルが穿孔用のプレス金型の場合には、繰り返しの外
部加重を受けると、凸部２が不用意に抜け外れたり倒れ
変形するおそれがある。とくに、凸部２と金属基盤１と
の間の接合面積が小さいと、脱落したり倒れ変形しやす
い。

【０００４】本発明は、金属基盤に対する凸部の接合強
度が確保されていて、凸部が不用意に抜け外れたり倒れ
変形したりすることのない電鋳メタルと、その製造方法
を得るにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、図１に示すご
とく電鋳時の母型となる金属基盤１上に、多数の微小な
凸部２が電鋳法により突出形成されている電鋳メタルを
対象とする。そして、各凸部２の基端部３が、金属基盤
１側の内拡がり状の凹穴１２に一体に埋設されているこ
とを特徴とする。

【０００６】かかる構造の電鋳メタルを製造するについ
て、本発明の製造方法は、図２（Ｃ）に示すごとく金属
基盤１上に、前記凸部２に相当する電着用の開口部９を
有するパターンレジスト１０を設けるパターニング工程
と、図２（Ｄ）に示すごとくエッチングにより、金属基
盤１に、前記開口部９に連通する内拡がり状の凹穴１２
を形成するエッチング工程と、図３（Ａ）に示すごとく
前記金属基盤１上の前記凹穴１２および前記開口部９に
電着金属１３を電鋳する電鋳工程と、図３（Ｃ）に示す
ごとく前記パターンレジスト１０を除去する工程とから
なることを特徴とする。図３（Ｃ）のパターンレジスト
１０を除去する工程に先立って、図３（Ｂ）に示すごと
く前記電着金属１３の表面高さを均一化する工程を含ま
せることができる。

【０００７】図２（Ａ）に示すごとくパターニング工程
に先立って、金属基盤１の表面に、これよりも耐食性に
優れた金属からなる保護層１５を形成する保護層形成工
程を含み、図２（Ｄ）の前記エッチング工程において、
前記保護層１５に、前記開口部９に連通する内周面がス
トレート状の貫通孔１７が形成されるようにしてもよ
い。保護層１５は、例えば電鋳法により形成する。

【０００８】

【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、各凸部２の基端部３が、金属基盤１側の
内拡がり状の凹穴１２に、電鋳法により一体に埋設され
ている。従って、基端部３の上端肩部３ａが金属基盤１
の凹穴１２の開口上端縁１２ａで受け止められ、強固に
凸部２の抜け止めが図られるとともに、接合部分の面積
も大きくなるので、基端部３と凹穴１２との電着接合と
相まって、金属基盤１に対する凸２の接合強度が確保さ
れ、凸部２が不用意に抜け外れたり、倒れ変形したりす
ることがない。

【０００９】金属基盤１は、例えば真ちゅう、ステンレ
ス、銅又は銅合金製の材料を選択することが考えられ、
また、凸部２は、銅や銅合金、あるいは用途に応じてニ
ッケルやニッケル−コバルト合金、その他硬度の高い電
鋳金属材料を選択することが考えられる。

【００１０】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、実質的に従来の製造方法と相違する
点は、開口部９に臨む金属基盤１に該開口部９に連通す
る内拡がり状の凹穴１２を形成するエッチング工程（図
２（Ｄ））を実施することであるので、安価に凸部２と
金属基盤１との接合強度に優れた電鋳メタルを製造でき
る利点がある。また、各凸部２を電鋳法により製作する
ので、各凸部２の径の大きさや疎密の差の程度にかかわ
らず、高精度に能率よく生産できる。

【００１１】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、図２（Ａ）に示すごとく、パターニ
ング工程（図２（Ｃ））に先立って、金属基盤１の表面
に、これよりも耐食性に優れた金属からなる保護層１５
を、例えば電鋳法により形成する。これにより、図２
（Ｄ）のエッチング工程においては、パターンレジスト
１０の開口部９を通して保護層１５を腐食して金属基盤
１に至ったエッチング液は、次いで保護層１５に形成さ
れる貫通孔１７を通して優先的に金属基盤１を腐食する
ため、保護層１５には内周面がストレート状の貫通孔１
７が、金属基盤１には内拡がり状の凹穴１２が形成され
る。そして、金属基盤１を電鋳工程に移し、金属基盤１
のパターンレジスト１０に覆われていない部分、すなわ
ち開口部９により露出する凹穴１２部分に、電着金属１
３を電鋳形成すると、図１に示すごとく、金属基盤１の
凹穴１２に対応した内拡がり状の基端部３と、これと連
続して、保護層１５の貫通孔１７を通してパターンレジ
スト１０の開口部９の形状に沿ったストレート状に突設
する柱部４とからなる電鋳製の凸部２を得ることができ
る。

【００１２】金属基盤１上に保護層１５を設けることな
く、エッチングにより凹穴１２を形成すると、図４
（Ｃ）に示すようにパターンレジスト１０の開口部９の
周縁にまわり込むように、内拡がり状に金属基盤１の腐
食が進行するため、凹穴１２側の上端開口１６がパター
ンレジスト１０側の開口部よりも大きなものとなる。そ
うなると、得られた電鋳メタルは、図４（Ａ）に示すご
とく基端部３の上端肩部３ａが金属基盤１の表面にあら
われて、凹穴１２の開口上端縁１２ａによる基端部３の
上端肩部３ａの受け止めによる抜け止め効果が小さくな
ることが考えられる。さらに、電鋳を行う際、図４
（Ｄ）に示すように、パターンレジストの凹穴１２まわ
りが不均一に浮き上がるおそれもあり、その場合、図４
（Ｂ）に示すように、基端部３が金属基盤１から不均一
に突出成長し、凸部２の幅寸法にばらつきが生じるおそ
れもある。

【００１３】これに対して、本発明の請求項３のよう
に、ベースとなる金属基盤１の表面に、これよりも耐食
性に優れた金属からなる保護層１５を形成し、エッチン
グにより、保護層１５に開口部９に連通する内周面がス
トレート状の貫通孔１７が形成された後、該貫通孔１７
を通して金属基盤１の腐食が進行するようにしてある
と、その後の電鋳工程で形成される凸部２の基端部３
は、保護層１５によってその周縁部が覆われるので、基
端部３が表面にあらわれることがない。また、基端部３
の上端肩部３ａが、保護層１５の貫通孔１７の開口上端
縁１７ａで受け止められるため、凸部２の接合強度も確
保できる。さらに、パターンレジスト１０側の開口部９
と、保護層１５側の貫通孔１７とはストレート状に連通
しているため、パターンレジスト１０が浮き上がること
がなく、従って凸部２の幅寸法やストレート状の柱部４
の高さがばらつくこともない。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明に係る電鋳メタルは、図１
に示すごとく、電鋳時の母型となる金属基盤１上に、多
数の微小な凸部２が電鋳法により形成されたものであ
る。各凸部２は、金属基盤１に埋設される基端部３と、
該基端部３からストレート状に伸びる円柱状の柱部４と
からなる断面形状となっている。金属基盤１の表面は、
該金属基盤１よりも耐食性に優れた保護層１５で覆われ
ている。保護層１５の各凸部２に相当する部分には、内
周面がストレート状の貫通孔１７が形成されている。

【００１５】図２および図３は本発明に係る電鋳メタル
の製造方法を示す。まず、図２（Ａ）に示すごとく、真
ちゅう鋼又は銅製の金属基盤１の表面に、ニッケルから
なる保護層１５を電鋳法により形成したのち、フォトレ
ジスト層７を設ける。このフォトレジスト層７は、ネガ
タイプの感光性ドライフィルムレジストを一枚ないし数
枚ラミネートして熱圧着により形成した。ここでは、金
属基盤１およびフォトレジスト層７の厚みは３０μｍと
した。保護層１５の厚みは１μｍとした。

【００１６】次いで、図２（Ｂ）に示すごとくフォトレ
ジスト層７の上に、前記凸部２に対応する透光孔８ａを
持つパターンフィルム（ガラスマスク）８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、未露光部分を除去するこ
とにより、図２（Ｃ）に示すごとく前記凸部２に相当す
る電着用の開口部９を有するパターンレジスト１０を金
属基盤１上に形成した。

【００１７】続いて、エッチング液（塩化第２鉄等）に
よるスプレーエッチングにより、図２（Ｄ）に示すごと
く開口部９の直下の保護層１５および金属基盤１を腐食
させて、金属基盤１に上面が開口部９に連通する内拡が
り状の凹穴１２を形成した。ここでは、凹穴１２の深さ
は、５μｍほどであった。使用するエッチング液に対し
て保護層１５は金属基盤１よりも耐食性を有する金属か
らなるため、開口部９の左右幅を超えて腐食され難く、
保護層１５には内周面がストレート状の貫通孔１７が形
成される。このとき、凹穴１２の左右幅方向長さや深さ
は、エッチング液の濃度やエッチング時間等の腐食条件
を変化させることにより、任意に調節できる。

【００１８】次に、保護層１５の貫通孔１７および凹穴
１２の内壁面には、図２（Ｄ）に示すごとく酸化皮膜１
１が付着しているので、この酸化皮膜１１を周知の方法
により除去したのち、図３（Ａ）に示すごとく金属基盤
１のパターンレジスト１０で覆れていない表面、すなわ
ち前記凹穴１２から開口部９に、ニッケルやニッケル−
コバルト合金などの電着金属１３を電鋳法により電着さ
せた。酸化皮膜１１を除去したのは、電着金属１３と金
属基盤１側の金属との接合強度の向上を図るためであ
る。

【００１９】次に、図３（Ｂ）に示すごとくパターンレ
ジスト１０を超えて成長した電着金属１３の突出上端部
を機械的研磨や電解研磨により研磨処理した。最後に、
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１０を除去することにより、図３（Ｃ）に示
すごとく、金属基盤１上にニッケルの電着金属１３から
なる多数の凸部２が、それぞれ同一高さで突出形成され
た電鋳メタルを得た。

【００２０】このようにして得られた電鋳メタルは、図
１に示す断面形状を呈しており、各凸部２の基端部３
は、金属基盤１側の凹穴１２を埋めている。凹穴１２は
内拡がり状に形成されている。従って、金属基盤１と凸
部２との接合強度は良好であり、凸部２が不用意に抜け
外れたり、倒れ変形したりし難いものとなる。

【００２１】電鋳メタルを構成する金属基盤１や保護層
１５などの厚み寸法、凸部２の金属基盤１からの突出高
さ（フォトレジスト層７の厚み寸法）、凹穴１２の深さ
寸法、凹穴１２の径寸法、凸部２の径寸法などは、製品
仕様により異なる。一例を以下の表１に示す。

【００２２】

【表１】

【００２３】なお、本発明では、金属基盤１上の電鋳製
凸部２の形成部分に、エッチングにより予め内拡がり状
の凹穴１２を形成すれば足り、先の保護層１５は省略す
ることができる。もっとも、電鋳メタルの用途によって
は、凸部２の基端部３が表面にあらわれていても何らの
不具合もない場合もあり、その場合には、図４（Ａ）・
（Ｂ）のごとくであってもよい。上記実施形態において
は、パターンレジスト１０を超える高さにまで電着金属
を電着していたが、これら電鋳工程における電着金属の
高さ位置は、パターンレジスト１０の高さ以下であって
もよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電鋳メタルの断面図

【図２】本発明の電鋳メタルの製造過程の工程説明図

【図３】本発明の電鋳メタルの製造過程の工程説明図

【図４】保護層を設けない場合の問題点を説明するため
の断面図

【図５】従来の電鋳メタルの製造過程を示す工程説明図

【符号の説明】

１ 金属基盤 ２ 凸部 ３ 基端部 ９ 開口部 １０ パターンレジスト １２ 凹穴 １３ 電着金属 １５ 保護層 １７ 貫通孔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 水井 皇治 福岡県田川郡方城町大字伊方4680番地 九 州日立マクセル株式会社内

Claims (3)

【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１上に、多
   数の微小な凸部２が電鋳法により突出形成されている電
   鋳メタルにおいて、 各凸部２の基端部３が、金属基盤１側の内拡がり状の凹
   穴１２に一体に埋設されていることを特徴とする電鋳メ
   タル。
2. 【請求項２】 電鋳時の母型となる金属基盤１上に、多
   数の微小な凸部２が電鋳法により形成されている電鋳メ
   タルの製造方法であって、 金属基盤１上に、前記凸部２に相当する電着用の開口部
   ９を有するパターンレジスト１０を設けるパターニング
   工程と、 エッチングにより、金属基盤１に、前記開口部９に連通
   する内拡がり状の凹穴１２を形成するエッチング工程
   と、 前記金属基盤１上の前記凹穴１２および前記開口部９に
   電着金属１３を電鋳する電鋳工程と、 前記パターンレジスト１０を除去する工程とからなるこ
   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１の表面に、これよりも耐食性に優れた金属からな
   る保護層１５を形成する保護層形成工程を含み、 前記エッチング工程において、前記保護層１５に、前記
   開口部９に連通する内周面がストレート状の貫通孔１７
   が形成されるようにしてある請求項２記載の電鋳メタル
   の製造方法。