JP2003183842A - 部分めっき方法及びそれを用いた電子部品 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】実装性と封止溶接性の両立ができ、封止電子構
造製品の信頼性を大幅に向上させることができる部分め
っき方法及びそれを用いた電子部品を提供する。 【解決手段】金属板（Ｉ）の主面の少なくとも片面に、
絶縁層を介して別の金属板（II）が配置された板状金属
に、めっき液と逆極性の電流を流し、前記金属板（II）
に部分的に無電解めっきを施すことを特徴とする部分め
っき方法及びそれを用いた電子部品。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は部分めっき方法及び
それを用いた電子部品に関し、特に自動車機器に用いる
電子部品に関わる。

【０００２】

【従来の技術】自動車用の電子部品ユニットは電子回路
の高性能化，ユニット自体の小型化に伴ない、回路基板
上にベアチップを搭載して,これを気密封止するハーメ
チックシール構造が採用されている。自動車部品は民生
用部品に比べて、使用温度,雰囲気環境が過酷なため高
い気密性が必要である。レーザプロセス技術ハンドブッ
ク：朝倉書店社、１９９２年発行、第１５０−１５２ペ
ージには、ガラスハーメチック構造のベースに基板を搭
載し、カバーをベース上に設置してレーザ溶接で周囲を
封止する構造が開示されている。しかし、該レーザ溶接
による封止はベース及びカバーのめっき材質でシール部
の封止状態に大きな影響を与える。

【０００３】ハーメチック構造は外部端子（ピン）をハ
ーメチック構造のベースに貫通させて該貫通部をガラス
等の絶縁材料で固定する。 前記ピンと電子回路基板間
の接続はリード線でなされ、 該リード線はピンにワイ
ヤボンディングやはんだ付けで接合されている。前記の
貫通部はガラスを加熱溶融した状態でピンを固定するた
め、ピンは一般に熱膨張率の小さいFe−Ni系の合金が使
用される。該合金はボンディング性、はんだの濡れ性が
劣るためピンにはめっきが施される。

【０００４】ボンディング性の観点から、このめっきは
硬度の高いこと、酸化しにくいことが要求される。例え
ば、NiPめっきが通常使用される。ベースは最終的にカ
バーとレーザ溶接やリングプロジェクション溶接により
封止されるため、めっき材質は溶接割れ等を起こさない
ものが好ましい。

【０００５】溶接性の観点から、めっき材としてＰ、
Ｓ、Ｚｎ、Ｐｂ等の元素を含む合金はめっき膜に溶接割
れを誘発するため好ましくない。

【０００６】ボンディング性と溶接性を両立させるには
めっき材質をボンディング部と溶接部のめっき材質を変
えてめっきする技術が必要である。特開２０００−３２
８２８７号公報、特開２０００−３４５３８５号公報に
は、治具等を利用してマスキングする部分めっき法が開
示されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明はマスキングが
不要の部分めっき方法を提供することにある。また、本
発明は簡易なプロセスでボンディング性と溶接性を両立
できる部分めっきされた電子部品の筐体を提供すること
にある。 更に、本発明は上記のめっき方法を用いてボ
ンディングと溶接の信頼性の高い電子部品の筐体を提供
することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、以下の
とおりである。 ［１］ 金属板（Ｉ）の主面の少なくとも片面に、絶縁
層を介して別の金属板（II）が配置された板状金属に、
めっき液と逆極性の電流を流し、前記金属板（II）に部
分的に無電解めっきを施す部分めっき方法である。 ［２］ 前記項［１］において、金属板（Ｉ）を予め電
解めっきする工程を有することを特徴とする。 ［３］前記項［１］又は［２］において、金属板（II）
が棒状金属であることを特徴とする。 ［４］ ベアチップを実装した回路基板を、金属ケース
又は金属板に搭載したハーメチックシール構造体におい
て、該金属板（Ｉ）にめっき液と逆極性の電流を流して
無電解めっきをし、該ハーメチックシール部のハーメピ
ン部分に選択的に部分めっき膜が形成するハーメチック
シール構造体の製造方法である。 ［５］ ベアチップを実装した回路基板を、金属板に搭
載したハーメチックシール構造体において、前記金属板
がハーメチックシール部分に選択的に部分めっき膜が形
成されており、非めっき部分とケースカバーとが封止溶
接されてなる電子部品である。 ［６］ 前記項［５］において、封止溶接がレーザ溶接
でなされていることを特徴とする。 ［７］ 電子回路が搭載されたハーメチックシール構造
の電子部品において、ハーメチックシールの絶縁材料は
融点が７００℃以上で、ＳｉＯ_２、Ｂ_２Ｏ_３、Ａｌ_２Ｏ
_３及びアルカリイオンを含む高融点ガラスであり、ハー
メチックシール部のハーメピン部分は選択的に部分化学
めっき膜が形成されており、該化学めっき膜がＮｉＰで
ある電子部品である。 ［８］ モノリシックミリ波ＩＣより構成される発振周
波数が７６ＧＨｚの高周波発信と受信回路を含むミリ波
レーダである前記項［５］〜［７］のいずれかに記載の
電子部品である。 ［９］ 自動車機器の自動変速装置のコントローラーで
あり、自動変速装置内又は変速装置ケーシングに直付け
になっている前記項［５］〜［７］のいずれかに記載の
電子部品である。 ［１０］ 自動車の衝突圧力を検出するクラッシュセン
サである前記項［５］〜［７］のいずれかに記載の電子
部品である。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明は、ハーメチックシール構
造を有する電子部品のベースを化学めっきする際にめっ
き液と逆極性のバイアス電流を前記ベースに負荷するこ
とで達成される。

【００１０】ハーメチックガラス内にあるピンはガラス
で絶縁されているためにバイアス電流は印加されない。
化学めっきは、めっき物質がめっき液中でイオン化し、
めっき部には局部的な電気反応が生じてめっきがなされ
る。この電気反応を抑制する、すなわちめっき液の持つ
極性と逆のバイアス電流を負荷すれば、化学めっき液内
でもめっき反応は進行しない。絶縁物でベース本体より
隔離された部分では通常のめっき反応が進行して所望の
めっきを得ることができる。結果として、めっき膜を生
成したいピンだけにめっきが形成されて他の部分にはめ
っきされない部分めっきをマスキング材ないしはマスキ
ング治具なしで達成することが可能となる。

【００１１】バイアス電流は直流であり、電流値として
は化学めっき液の種類、及びめっき液の特性に応じて決
定すれば良いが、おおよその目安としては０．１アンペ
アから数アンペアの範囲内で設定をすればめっき防止効
果が得られる。めっき液が酸性の場合には、電流値を上
げすぎると電流負荷部分が酸化されて面荒れが生じる場
合があるので、電流値の最適化が必要である。又、めっ
き液内に入れる部品の個数によって負荷する電流を若干
大きく設定する必要がある場合があり、状況に応じて適
宜、最適電流値を設定することが好ましい。多数個の部
品にバイアス電流を負荷するには、端子をそれぞれの部
品に直接接触する方法を用いても良いが、治具等に導通
のとれる状態で部品をセットし、治具の一ヶ所に端子を
接触させてバイアスを負荷させる方法を用いても良い。

【００１２】本発明のめっき方法は、部分的にめっき材
質を変える場合にも有効である。例えば、めっき液に電
解めっき液を用いてベースにめっき液と同極性の電流を
負荷すれば、ベースにのみめっきが施され、ピンにはめ
っきされない状態を作ることができる。

【００１３】その後化学めっき液を用いて、ベースに逆
バイアス電流を負荷してめっきするとベースにはめっき
されずにピンのみに化学めっきが施される。結果として
ベースとピンとのめっき材質を変えることができる。は
んだ等の濡れ性など、めっきに要求される特性がベース
内で異なり異なる材質のめっきが必要な場合には本発明
のめっき方法は有効である。

【００１４】本発明の方法で部分めっきしたベースにお
いては、はんだ付けやボンディングがその後の組立工程
で必要なハーメチック構造のピンに所望のめっきを施
し、封止溶接が必要なベースには封止溶接を阻害するめ
っきをつけないことを簡便な方法で実現できる。

【００１５】封止溶接方法はリングプロジェクション溶
接、シーム溶接、レーザあるいはＴＩＧ溶接が行われる
が、例えばＮｉめっきの場合、はんだ付けやボンディン
グ性を良好とするにはＰあるいはＳ、Ｂを含有させる必
要がある。これらの元素を含有するめっきは硬くてもろ
い材質となり、封止溶接を行う場合に割れを誘発する要
因となる。特に急速加熱、急速冷却のレーザ溶接で封止
を行うと溶接割れを極めて生じ易くなる。部分めっきの
方法としてマスキング法を用いる場合には、溶接される
部分を完全にマスキングする必要がありマスキング位置
の制御が重要なポイントとなる。

【００１６】本発明の部分めっき法はピンのみにめっき
を施すことが可能で、他のベース部分はめっきがなされ
ないため、マスキング位置のずれによる不具合等を回避
できる。結果として、本発明の部分めっき法でめっきさ
れたベースの封止溶接の信頼性を向上することができ
る。以下、本発明を実施例によって説明する。

【００１７】［実施例１］図１に、本発明のめっき方法
に用いる装置の概略図を示す。

【００１８】電子部品搭載ベース（以下、被めっき物と
いう）１は鉄系材料のベース基材１１に鉄系材料のピン
１３をガラス１２でハーメチックシールした電子部品搭
載用のベースであり、大きさは長さ８０ｍｍ、幅３０ｍ
ｍで板厚は１．５ｍｍである。

【００１９】ガラス１２は主成分がＳｉＯ_２、Ｂ_２Ｏ_３
である。ベース基材１１に直流（バイアス負荷）電源４
より＋０．５Ａのバイアス電流を負荷した。この状態で
めっき槽２中のめっき液３に前記被めっき物１を浸漬し
た。

【００２０】めっき液３はＮｉＰ用の化学めっき液組成
（硫酸ニッケル２．５ｗｔ％、次亜燐酸ナトリウム２．
５ｗｔ％、クエン酸ナトリウム５．０ｗｔ％を主成分と
する水溶液）であり、−の極性を有している。めっき液
の温度は９０℃に設定してあり、浸漬した状態で５分間
放置後前記被めっき物１をめっき液３より取り出した。

【００２１】図２は、本発明のめっき方法を用いて部分
めっきした電子部品搭載ベースの概略図（ａ）を示す。
図２（ｂ）に、前記めっきプロセス後の前記被めっき物
１のガラスハーメ部１２付近の断面を示す。ベース基材
１１にめっき膜１４はなく、ピン１３に５μｍの厚さの
はめっき膜１４が形成されていることを確認した。

【００２２】図３に、上記のベースに配線基板６を搭載
し、ＩＣチップ７を実装して配線基板のターミナル部と
ピンをボンディングワイヤ８で結線した。次いで、鉄系
材料にＮｉめっきを施したキャップ９を前記ベース上に
設置して周囲をレーザ溶接を用い、前記キャップとベー
スとを溶融して溶接溶融部２０を形成するようにして封
止した。前記で得られた葉―メチックシール型の電子部
品を用いて、He加圧後のリーク試験を実施した結果、リ
ーク量は所定の検出量以下であった。

【００２３】［実施例２］実施例１と同様の方法で、ベ
ース基材１１に直流（バイアス負荷）電源４よりバイア
ス電流を＋０．１Ａ、０．２Ａ、０．３Ａ、０．５Ａ、
１、２Ａと変えて負荷した場合について、夫々別個にめ
っきを行った。バイアス電流が０．１Ａの場合にはベー
ス基材へのめっき膜が３μｍ形成されたが、０．２Ａ以
上の条件ではベース基材にめっき膜が形成されなかっ
た。

【００２４】図４は、複数の部品をめっきする場合のめ
っき方法の概略図である。実施例１と同じ組成の無電解
めっき液３を用いて、 複数個のベース１を治具５にセ
ットし、 該治具５に直流電源４よりバイアス電流＋１
Ａを負荷して無電解めっきを行なった。 次いで、各ベ
ースのめっき状態を調べた結果いずれのベース基材にも
ＮｉＰめっきのないことを確認した。又、ピンへのめっ
きは、膜厚５μｍでほぼ一定であった。

【００２５】［実施例３］ベース１のめっきを、電解Ｎ
ｉめっき液（めっき液組成は、硫酸ニッケル２０ｗｔ
％、塩化ニッケル２．５ｗｔ％、ホウ酸３．０ｗｔ％を
主成分とする水溶液）を用いてベース基材に導通してめ
っきし、ベース基材にＮｉめっき膜５μｍを形成した。
ピンには導通をとらなかったのでＮｉめっきはされな
かった。この電解Ｎｉめっきを施したベースに実施例１
と同様の方法でＮｉＰの化学めっきをした。ベース基材
にはＮｉＰめっきの形成はされず、ピンにはＮｉＰめっ
きが形成され、ベース基材とピンとのめっき材質とを変
えた構成とすることができた。

【００２６】［実施例４］鉄系材料のベース基材１１に
鉄系材料のピン１３をガラス１２でハーメチックシール
した。ベースは電子部品搭載用であり、大きさは長さ５
０ｍｍ、幅５０ｍｍで板厚は１．５ｍｍである。ガラス
は主成分がＳｉＯ_２、Ｂ_２Ｏ_３である。ベース基材１１
に直流電源４より＋０．５Ａの電流を負荷した。この状
態でめっき槽２の中のめっき液３にベース１を浸漬し
た。めっき液はＮｉＰ用の化学めっき液であり、−の極
性を有している。めっき液の温度は９０℃に設定してあ
り、浸漬した状態で５分間放置後ベース１をめっき液よ
り取り出した。めっきプロセス後のベース１のガラスハ
ーメ部の断面は第２図に示すようになっており、めっき
膜厚を確認したところ、ベース基材１１にめっき膜はな
く、ピンにはめっき膜が５μｍ形成されていることを確
認した。

【００２７】上記のベースに配線基板６を搭載し、ＩＣ
チップ７を実装して配線基板のターミナル部とピンをボ
ンディングワイヤ８で結線した。本基板は自動車の自動
変速機用のコントローラーである。その後、鉄系材料に
Ｎｉめっきを施したキャップ９をベース上に設置して周
囲を封止溶接した。封止溶接にはレーザ溶接を用い、キ
ャップとベースとを溶融して溶接溶融部２０を形成する
ようにした。封止溶接後He加圧後のリーク試験を実施し
たが、リーク量は所定の検出量以下であることを確認し
た。このコントローラーを自動変速機のハウジング内に
搭載して耐久試験を実施した。変速機のオイル雰囲気中
で２０万ｋｍ相当の耐久性のあることを確認した。

【００２８】［実施例５］実施例５と同様の方法を用い
て３０mm角のハーメチックシールベースのピンにＮｉＰ
の部分化学めっきを施した。なお、ベースにはあらかじ
め電解のＮｉめっきをベース本体に導通をとって施し
た。ベース本体にはＮｉ、ピンにはＮｉＰのめっきが形
成されていることを確認した。このベースにＩＣを搭載
した配線基板を実装した。基板は自動車の衝突圧力検出
用のセンサであり、中空のキャップをつけてキャップと
ベースをレーザで封止溶接した。溶接部のめっきにはＰ
が含まれていないため、溶接割れは起こらず、リーク量
も基準値以下となることを確認した。

【００２９】［実施例６］図５に、示す構造のミリ波レ
ーダ用ケース２１に本発明の部分めっき法を適用した。
ケースの耳部を除いた部分の寸法は３０ｍｍ×８０ｍｍ
であり、材質は鉄とニッケルを主成分とする低膨張率合
金である。ハーメピンの材質は鉄とニッケルの合金とし
た。

【００３０】ハーメチックシールは両サイドの１４ヶ
所、２２とケース中央部の３ヶ所、２３である。中央部
３ヶ所はケース内のミリ波発振、受信回路とアンテナ基
板を結合させるためのハーメチックシールであり、ハー
メチックガラスとして低誘電率のものが必要である。こ
こでは誘電率が４となるようガラス成分を調整した。ケ
ース本体に１Ａの逆バイアス電流を負荷してＮｉＰ無電
解めっきを実施した。ハーメピン２２と２３部のＮｉＰ
めっき膜厚は５μｍであった。ケース本体にはめっきは
施されなかった。

【００３１】図６は、ミリ波レーダの構造の概略を示し
たものである。配線パターンを形成した基板３１とケー
ス２１上に実装したモノリシックミリ波ＩＣ（ＭＭＩ
Ｃ）は金線でボンディングによって接続されている。基
板上にはコンデンサなどによって構成された回路が形成
され外部との信号の授受をするためのハーメピン２２に
アルミ線によってワイヤボンディングによって接続され
る。

【００３２】ケース内部はミリ波の発振、受信回路とな
っており、ケースの外側に設置された発振、受信アンテ
ナ３２とハーメピン２３によって接続される。接続には
鉛レスはんだを使用する。ケース内部のミリ波モジュー
ルを気密封止するためにカバー３３がレーザ溶接により
ケース上に設置されている。

【００３３】ケース外部のハーメピンは電源、信号授受
のための配線３６と鉛レスはんだによって接続されてコ
ネクタ３７を会して電源、信号処理回路と接続される。
本レーダは自動車のフロントのバンパー等にアンテナ基
板が前方を向くように設置され、前方の自動車との車間
距離、静止物との距離を測定するものである。

【００３４】本発明の部分めっき法を適用したケースは
ボンディング性が良好で、鉛レスはんだの濡れ性も良好
であった。又、封止溶接部のケースにはめっきがないた
めレーザ溶接性も良好であり溶接割れなどの問題が起き
なかった。

【００３５】

【発明の効果】本発明によれば、ハーメチック電子部品
の部分めっきが容易になされ、部品内の部位よって要求
される特性に合わせてめっき材質を変えることができ
る。特にハーメチック部品で要求されるハーメチックピ
ンのボンディング性と封止の溶接信頼性の両立させる部
分めっきを簡便な方法で実施することができる。又、本
発明の方法で部分めっきしたハーメチック電子部品は、
ボンディング性が向上して封止溶接の信頼性も向上す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のめっき方法の概略図である。

【図２】本発明のめっき方法を用いて部分めっきした電
子部品搭載ベースの概略図である。

【図３】本発明の封止溶接構造の電子部品の断面図であ
る。

【図４】複数の部品をめっきする場合のめっき方法の概
略図である。

【図５】ミリ波レーダモジュール用ケースの概略図であ
る。

【図６】ミリ波レーダモジュールの構造の概略図であ
る。

【符号の説明】

１… 電子部品搭載ベース（被めっき物）、２… めっき
槽 、３… 無電解めっき液、４ …バイアス電流負荷電
源、５…治具、 ６… 配線基板、７… ＩＣチップ、８
…ボンディングワイヤ、９… 封止用キャップ 、１０…
部分めっきした電子部品搭載ベース、１１…ベース基
材、１２…ガラスハーメ、１３…ピン、１４…めっき
膜、２０…封止溶接溶融部、２１…ミリ波レーダモジュ
ール用ケース、２２… ハーメチックシール部、２３…
ハーメチックシール部、 ２４… ＮｉＰめっき、２５
…封止ガラス、２６…ピン、２７…ＮｉＰめっき、 ２
８…封止ガラス、 ２９…ピン、３０…ＭＭＩＣ（Mono
lithic Microwave ＩＣ）、３１… 発信・受信回路
基板、３２…アンテナ基板、３３…カバー、３４…金ボ
ンディングワイヤ、 ３５…アルミボンディングワイ
ヤ、３６…配線ケーブル、３７…コネクタ、４０…封止
溶接溶融部、４１…はんだ付け部、４２…はんだ付け
部、４３…はんだ付け部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川野辺 宏明 茨城県ひたちなか市大字高場2520番地 株 式会社日立製作所自動車機器グループ内 (72)発明者 寺門 一佳 茨城県ひたちなか市大字高場2520番地 株 式会社日立製作所自動車機器グループ内 (72)発明者 小野瀬 伸 茨城県ひたちなか市大字高場2520番地 株 式会社日立製作所自動車機器グループ内 (72)発明者 加瀬 政道 茨城県ひたちなか市大字高場2520番地 株 式会社日立製作所自動車機器グループ内 Ｆターム(参考） 4K022 AA02 AA41 BA14 BA16 DA01 DB02 DB30

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】金属板（Ｉ）の主面の少なくとも片面に、
   絶縁層を介して別の金属板（II）が配置された板状金属
   に、めっき液と逆極性の電流を流し、前記金属板（II）
   に部分的に無電解めっきを施すことを特徴とする部分め
   っき方法。
2. 【請求項２】請求項１において、金属板（Ｉ）を予め電
   解めっきする工程を有することを特徴とする部分めっき
   方法。
3. 【請求項３】請求項１又は２において、金属板（II）が
   棒状金属であることを特徴とする部分めっき方法。
4. 【請求項４】ベアチップを実装した回路基板を、金属ケ
   ース又は金属板に搭載したハーメチックシール構造体に
   おいて、該金属板（Ｉ）にめっき液と逆極性の電流を流
   して無電解めっきをし、該ハーメチックシール部のハー
   メピン部分に選択的に部分めっき膜が形成することを特
   徴とするハーメチックシール構造体の製造方法。
5. 【請求項５】ベアチップを実装した回路基板を、金属板
   に搭載したハーメチックシール構造体において、前記金
   属板はハーメチックシール部分に選択的に部分めっき膜
   が形成されており、非めっき部分とケースカバーとが封
   止溶接されてなることを特徴とする電子部品。
6. 【請求項６】請求項５において、封止溶接がレーザ溶接
   でなされていることを特徴とする電子部品。
7. 【請求項７】電子回路が搭載されたハーメチックシール
   構造の電子部品において、ハーメチックシールの絶縁材
   料は融点が７００℃以上で、ＳｉＯ_２、Ｂ_２Ｏ_３、Ａｌ
   _２Ｏ _３及びアルカリイオンを含む高融点ガラスであり、
   ハーメチックシール部のハーメピン部分は選択的に部分
   化学めっきが施されており、該化学めっきがＮｉＰであ
   ることを特徴とする電子部品。
8. 【請求項８】モノリシックミリ波ＩＣより構成される発
   振周波数が７６ＧＨｚの高周波発信と受信回路を含むミ
   リ波レーダであることを特徴するとする請求項５〜７の
   いずれかに記載の電子部品。
9. 【請求項９】自動車機器の自動変速装置のコントローラ
   ーであり、自動変速装置内又は変速装置ケーシングに直
   付けになっていることを特徴とする請求項５〜７のいず
   れかに記載の電子部品。
10. 【請求項１０】自動車の衝突圧力を検出するクラッシュ
    センサであること特徴とする請求項５〜７のいずれかに
    記載の電子部品。