JP2012028454A - 部分めっき方法、金属製蓋部材、および電子部品。 - Google Patents

Abstract

【課題】 電子部品の気密封止用の金属製蓋部材を製造するのに適した、部分めっき方法を提供する。
【解決手段】 本発明の部分めっき方法は、金属基板１の一方の主面には全面に、他方の主面には開口部２ｃを設けて、第１のレジスト２ａ、２ｂを形成する工程と、第１のレジストの開口部２ｃに、エッチング液を付与し、金属基板１の他方の主面に凹部３を形成する工程と、凹部３の内壁に、第２のレジスト４を形成する工程と、第１のレジスト２ａ、２ｂを剥離する工程と、金属基板１の一方の主面に、めっきマスクシート５を貼着する工程と、金属基板１の他方の主面の、凹部３が形成された部分を除いた部分に、めっき膜６を形成する工程と、を順に備えるようにした。
【選択図】 図３

Description

本発明は、部分めっき方法に関し、さらに詳しくは、気密封止用の金属製蓋部材の製造に適した部分めっき方法に関する。

また、本発明は、上記部分めっき方法を施して製造された気密封止用の金属製蓋部材、さらにその金属製蓋部材を用いて製造された電子部品に関する。

圧電振動子などの電子部品においては、電子部品素子（電子部品本体）を外部環境から保護するため、電子部品素子をパッケージ内に気密封止することがおこなわれている。

たとえば、非特許文献１（電子材料 ２００７年１１月号）には、セラミック基板の一方の主面に複数のキャビティ（凹部）を形成し、それぞれのキャビティに電子部品素子を実装するとともに、平坦な金属板（蓋部材）上にろう材を部分的に印刷し、そのろう材を用いて金属板をセラミック基板に気密接合したうえで、ダイシングにより個々の電子部品に分割する方法が開示されている。

また、特許文献１（特開２００６‐１５６５１３号公報）には、平坦な金属板上に、フォトリソグラフィープロセスを用いて所定のパターンの開口部を備えたレジストを形成し、開口部にめっきによりろう材を付与したうえで、金属板を分割し、個々の金属製蓋部材を得る方法が開示されている。個々に分割された金属製蓋部材は、一方の主面に部分的に形成されたろう材を用いて、電子部品素子が実装されたセラミックなどからなるパッケージのキャビティ部分に気密接合される。

また、特許文献２（特開２００３‐１５８２１１号公報）には、平板状の金属板からなり、一方の主面の全面にろう材を付与した金属製蓋部材が開示されている。金属製蓋部材は、一方の主面の全面に付与されたろう材を用いて、電子部品素子が実装されたセラミックなどからなるパッケージのキャビティ部分に気密接合される。

「電子材料 ２００７年１１月号」第９７〜１００頁（工業調査会発行）

特開２００６‐１５６５１３号公報 特開２００３‐１５８２１１号公報

しかしながら、上述した従来のパッケージ方法は、必ずしも気密封止の信頼性が完璧ではなく、稀に気密漏れが生じてしまう場合があった。

まず、非特許文献１に開示された方法は、多数の電子部品のパッケージングを一括しておこない、最後に個々の電子部品に分割することを前提に、平坦な金属板にろう材を部分的に印刷するとともに、セラミック基板に複数のキャビティを形成するものであるが、金属板へのろう材の印刷がずれてしまう、あるいはセラミック基板のキャビティ形成位置がずれてしまうと、金属板とセラミック基板との接合部分であるにもかかわらず、両者の間にろう材の存在しない部分が発生してしまい、個々の電子部品に分割した後において、その部分から気密漏れが発生してしまう場合があった。

また、特許文献１に開示された方法は、多数個取りの平坦な金属板に、ろう材を部分的にめっきで形成したうえで、個々の金属製蓋部材に分割するものであるが、ろう材のめっき形成部分がずれてしまう、あるいは個々の金属製蓋部材への分割ラインがずれてしまうと、非特許文献１の場合と同様に、金属製蓋部材とパッケージとの接合部分であるにもかかわらず、両者の間にろう材の存在しない部分が生じてしまい、その部分から気密漏れが発生してしまう場合があった。

また、特許文献２に開示された方法は、金属製蓋部材の全面にろう材を付与するものであるが、接合時に溶融したろう材が金属製蓋部材の表面を流れ（ろう流れ）、金属製蓋部材とパッケージとの接合部分に、ろう材が不足した部分が生じてしまい、その部分から気密漏れが発生してしまう場合があった。

本発明は、上述した従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、気密信頼性の高い金属製蓋部材の製造に適した部分めっき方法を提供することを目的とする。

その手段として、本発明の部分めっき方法は、金属基板を用意する工程と、金属基板の両方の主面に、第１の剥離液によって剥離する、第１のレジストを形成する工程と、第１のレジストのうち、少なくとも、金属基板の他方の主面に形成された第１にレジストに、開口部を設ける工程と、金属基板の他方の主面に形成された第１のレジストの開口部に、エッチング液を付与し、金属基板の他方の主面に凹部を形成する工程と、金属基板の他方の主面に形成された凹部の内壁に、第１の剥離液によっては剥離せず、第２の剥離液によって剥離する、第２のレジストを形成する工程と、金属基板の両方の主面から、第１の剥離液により第１のレジストを剥離する工程と、金属基板の一方の主面に、めっきマスクシートを貼着する工程と、金属基板の他方の主面の、少なくとも凹部が形成された部分を除いた部分に、めっき膜を形成する工程と、金属基板の一方の主面から、めっきマスクシートを剥離する工程と、を順に備えるようにした。

なお、金属基板の他方の主面にめっき膜を形成する工程においては、金属基板の一方の主面を、めっきマスクシートに代えて、第１レジストによって覆い、めっき膜が形成されないようにしても良い。

本発明の部分めっき方法は上記の構成からなるため、電子部品などの気密封止用の金属製蓋部材の製造に用いた場合、ベース基板（金属製蓋部材を接合する相手側の基板）との接合面には必ずめっき膜（ろう材）が存在するため、気密封止の信頼性が高く、気密漏れが発生することがない。

また、本発明の部分めっき方法によれば、極めて容易に金属製蓋部材を製造することができる。また、多数の金属製蓋部材を一括して製造することができるため、生産性にも優れている。

図１（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明の第１実施形態にかかる部分めっき方法において適用される各工程を示す断面図である。 図１の続きであり、図２（Ｄ）〜（Ｆ）は、本発明の第１実施形態にかかる部分めっき方法において適用される各工程を示す断面図である。 図２の続きであり、図３（Ｇ）〜（Ｉ）は、本発明の第１実施形態にかかる部分めっき方法において適用される各工程を示す断面図である。 本発明の第１実施形態にかかる金属製蓋部材７を用いて製造された電子部品（圧電振動子）１００を示す断面図である。 図５（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明の第２実施形態にかかる部分めっき方法において適用される各工程を示す断面図である。

以下、図面とともに、本発明を実施するための形態について説明する。

［第１実施形態］
図１（Ａ）〜図３（Ｉ）は、本発明の第１実施形態にかかる部分めっき方法において適用される、各工程を示す断面図である。

本実施形態においては、まず、図１（Ａ）に示すように、４２アロイ、コバールなどからなる金属基板１を用意する。金属基板１の厚みは、製造する金属製蓋部材の高さと同一にする。金属基板１の大きさ（タテ、ヨコ）は、製造する金属製蓋部材の大きさ、取り個数などを考慮して決定する。

次に、図１（Ｂ）に示すように、金属基板１の一方の主面（図中上側）に第１のレジスト２ａを、他方の主面（図中下側）に第１のレジスト２ｂをそれぞれ形成し、一方の主面の第１のレジスト２ａには、後で金属基板１を分割する際の分割溝を形成するための開口部（第１のレジストを形成しない部分）２ｃを格子目状に形成し、他方の主面の第１のレジスト２ｂには、製造する金属製蓋部材などの凹部（キャビティ）を形成するための複数の開口部２ｄをマトリクス状に形成する。なお、開口部２ｄの形状、大きさ（タテ、ヨコ）は、製造する金属製蓋部材などに形成される凹部（キャビティ）の形状、大きさと同一にする。

具体的には、たとえば、まず、金属基板１の両方の主面に、ドライフィルムレジストを貼着する。次に、常用されているフォトリソグラフィープロセスにより、ドライフィルムレジストに、露光、現像などを施し、金属基板１の一方の主面の第１のレジスト２ａに開口部２ｃを形成し、他方の主面の第１のレジスト２ｂに開口部２ｄを形成する。なお、ドライフィルムレジストとしては、広く市販されているものを使用することができる。このドライフィルムレジストは、アルカリ水溶液、たとえばＮａＯＨにより剥離することができる。

次に、図１（Ｃ）に示すように、たとえば、塩化第二鉄などのエッチング液を用いて、開口部２ｃ、２ｄから露出した金属基板１をエッチングして、金属基板１の一方の主面に格子目状の分割溝３ａ、他方の主面に複数の凹部３ｂを形成する。凹部３ｂは、製造する金属製蓋部材のキャビティとなる部分であり、深さは、キャビティに求められる深さとする。なお、上記のように、ウエットプロセスで、分割溝３ａ、凹部３ｂを形成するのではなく、ドライプロセスで分割溝３ａ、凹部３ｂを形成するようにしても良い。

次に、図２（Ｄ）に示すように、分割溝３ａの内壁に第２のレジスト４ａを、凹部３ｂの内壁に第２のレジスト４ｂを形成する。本実施形態においては、第２のレジスト４ａ、４ｂを電着レジストにより形成する。

具体的には、まず、金属基板１全体を、酸系表面処理液に浸漬し、分割溝３ａ、凹部３ｂの内壁の脱脂、洗浄をおこなう。次に、金属基板１全体を、液温４０℃の、株式会社シミズ製、商品名「エレコートＥＵ−ＸＣ」に浸漬し、金属基板１を陰極として、ＳＵＳ板を陽極として、ＤＣ１００Ｖの電流を３０秒間通電し、分割溝３ａ、凹部３ｂの内壁に、厚さ１０μｍ程度の電着レジスト膜を形成する。次に、乾燥、露光、現像をして、分割溝３ａの内壁に第２のレジスト４ａ、凹部３ｂの内壁に第２のレジスト４ｂを得る。なお、必要に応じて、第２のレジスト４ａ、４ｂに対し、熱キュア、ＵＶキュアなどをおこない、安定化をはかる。第２のレジスト４ａ、４ｂは、酸水溶液により剥離するが、アルカリ水溶液では剥離しない。

次に、図２（Ｅ）に示すように、たとえば、ＮａＯＨなどのアルカリ水溶液を用いて、金属基板１の両主面から、第１のレジスト２ａ、２ｂを剥離する。このとき、第２のレジスト４ａ、４ｂは、上述のとおり、アルカリ水溶液では剥離しないので、残存する。

次に、図２（Ｆ）に示すように、金属基板１の一方の主面に、めっきマスクシート５を貼着する。めっきマスクシート５には、広く市販されているものを使用することができる。

次に、図３（Ｇ）に示すように、金属基板１に、一般的な電解めっき方法により、めっき膜６を形成する。金属基板１の一方の主面には、めっきマスクシート５が貼着されているため、めっき膜６は形成されない。金属基板１の他方の主面に形成された凹部３の内壁には第２のレジスト４ｂが形成されているため、金属基板１の他方の主面には、凹部３ｂの形成された部分を除いた部分に、めっき膜６が形成される。本実施形態においては、めっき膜６として、厚さ１０μｍのＣｕ膜を形成した。ただし、めっき膜６の材質、厚みは自由に選択することができ、上記の内容には限られない。また、めっき膜６は、層ごとに材質を変えて、多層に形成しても良い。

次に、図３（Ｈ）に示すように、金属基板１の一方の主面からめっきマスクシート５を剥離し、続いて、分割溝３ａの内壁から第２のレジスト４ａ、凹部３ｂの内壁から第２のレジスト４ｂを剥離する。めっきマスクシート５の剥離は、たとえば、めっきマスクシート５の端部を冶具で把持し、引き剥がすことによりおこなう。第２のレジスト４ａ、４ｂの剥離は、酸水溶液、たとえば、シミズ製 ＤＬＰ４２を用いておこなう。なお、第２のレジスト４ａ、４ｂの剥離は必須ではなく、金属基板１の分割や、製造する金属製蓋部材などにおいて差支えがなければ、分割溝３ａの内壁や、キャビティとなる凹部３ｂの内壁に残存させておいても良い。

最後に、金属基板１を、図３（Ｈ）に鎖線Ｘ−Ｘ、Ｙ−Ｙ、Ｚ−Ｚで示すラインで、分割溝３ａを利用してダイシングなどにより分割して、図３（Ｉ）に示すように、個々の被めっき物７を得る。被めっき物７は、他方の主面に凹部３ｂが形成され、凹部３ｂの周囲にめっき膜６が形成された構造からなり、たとえば、電子部品の気密封止用の金属製蓋部材などに使用される。

次に、上述した第１実施形態にかかる部分めっき方法を施して製造された被めっき物７を、金属製蓋部材として使用した電子部品について説明する。

図４に、かかる電子部品として、圧電振動子１００を示す。なお、図４は、圧電振動子１００の断面図である。

圧電振動子１００は、電子部品素子（電子部品本体）として、圧電素子８を備える。圧電素子８は、水晶などの圧電材料からなり、図示しないが、表面に複数の電極が形成されている。圧電素子８は、分極がなされているため、電極間に所定の電圧を印加すると、所定の周波数で振動し、たとえば発振子として機能する。圧電素子８は、吸湿すると振動周波数が変動するおそれがあるため、パッケージ内に気密封止し、外部環境から保護する必要がある。

圧電素子８は、支持部材９を介して、ベース基板１０に実装されている。ベース基板１０は、平板状のセラミック、樹脂などからなり、たとえば底面に端子電極１１が形成されている。また、ベース基板１０の内部には、図示しないが、圧電素子８と端子電極１１とを接続するための配線が形成されている。

さらに、ベース基板１０の表面には、金属製蓋部材（上述した被めっき物）７を接合するのに用いる導体層１２が、ベース基板１０の外周に沿って環状に形成されている。導体層１２は、たとえば、Ｎｉ下地層の上にＡｕめっき層を形成した構造からなる。導体層１２は接地しても良く、接地した場合には、金属製蓋部材７にシールド効果をもたせることができる。

そして、ベース基板１０に金属製蓋部材７が接合されている。具体的には、金属製蓋部材７の凹部３ｂ内に圧電素子８を収容したうえで、金属製蓋部材７に形成されためっき膜（Ｃｕ膜）６が、ベース基板１０に形成された導体層１２に溶着されている。

かかる構造からなる圧電振動子１００は、たとえば、次の方法により製造することができる。

まず、ベース基板１０を用意する。たとえば、ベース基板１０が多層セラミック基板である場合には、複数のセラミックのグリーンシートを用意し、所定のグリーンシートに導電ペーストを用いて表面電極、ビアを形成し、それらのグリーンシートを所定の順番に積層し、加圧し、所定のプロファイルで焼成して、端子電極１１、導体層１２、配線（図示せず）が形成されたベース基板１０を得ることができる。

次に、圧電素子８を支持部材９を介してベース基板１０に実装し、圧電素子８とベース基板１０に形成された配線との電気的接続をおこなう。

最後に、金属製蓋部材７に形成されためっき膜６を、熱圧着、電子ビーム溶接、シーム溶接などの方法により、ベース基板１０に形成された導体層１２に溶着する。以上により、本実施形態にかかる圧電振動子１００は完成する。

以上、本発明の第１実施形態にかかる、部分めっき方法、その部分めっき方法を施して製造した金属製蓋部材、その金属製蓋部材を用いて製造した電子部品（圧電振動子１００）について説明した。しかしながら、本発明が上記の内容に限定されることはなく、発明の主旨に沿って、種々の変更をなすことができる。

たとえば、本実施形態では、金属基板１にめっき膜６としてＣｕ膜を形成したが、めっき膜６はＣｕ膜には限られず、他の種類の金属であっても良い。また、めっき膜６は、層ごとに金属の種類を変えて、多層に形成しても良い。

また、本実施形態では、金属基板１に複数の凹部３ｂをマトリックス状に形成し、最後に金属基板１を分割して複数の被めっき物７を得ているが、１つの金属基板１に１つの凹部３ｂを形成し、分割する工程を省略するようにしても良い。

また、本発明の部分めっき方法を施して製造された金属製蓋部材を用いて製造される電子部品は、圧電振動子には限られず、他の電子部品、たとえば、ジャイロや、弾性表面波装置などであっても良い。

［第２実施形態］
図５（Ａ）〜（Ｃ）に、本発明の第２実施形態にかかる部分めっき方法を示す。ただし、図５（Ａ）〜（Ｃ）は、適用される各工程を示す断面図である。

第２実施形態にかかる部分めっき方法は、図１（Ａ）〜図３（Ｉ）に示した第１実施形態にかかる部分めっき方法の一部を変更したものである。

すなわち、第２実施形態にかかる部分めっき方法は、図２（Ｄ）に示した、金属基板１の分割溝３ａの内壁に第２のレジスト４ａ、凹部３ｂの内壁に第２のレジスト４ｂをそれぞれ形成するところまでは、第１実施形態と同じ工程を用いる。

第２実施形態では、次に、図５（Ａ）に示すように、金属基板１から、他方の主面（図中下側）に形成された第１のレジスト２ｂのみを剥離する。すなわち、金属基板１の一方の主面（図中上側）に形成された第１のレジスト２ａは剥離しない。この工程は、たとえば、金属基板１の他方の主面のみをアルカリ水溶液に浸漬する、あるいは、金属基板１の一方の主面に形成された第１のレジスト２ａをマスクしたうえで、金属基板１をアルカリ水溶液に浸漬するなどの方法によりおこなうことができる。なお、上述したとおり、第２のレジスト４ｂはアルカリ水溶液では剥離しないので、第２のレジスト４ｂは凹部３ｂの内壁に残存する。

次に、図５（Ｂ）に示すように、金属基板１にめっき膜６を形成する。金属基板１の一方の主面には第１のレジスト２ａが形成され、分割溝３ａの内壁には第２のレジスト４ａが形成されているため、また金属基板１の他方の主面の凹部３の内壁には第２のレジスト４ｂが形成されているため、めっき膜６は、金属基板１の他方の主面の凹部３ｂの周囲にのみ形成される。

次に、図５（Ｃ）に示すように、金属基板１の一方の主面から第１のレジスト２ａを剥離するとともに、分割溝３ａの内壁から第２のレジスト４ａを、凹部３の内壁から第２のレジスト４ｂを剥離する。第１のレジスト２ａの剥離と、第２のレジスト４ａ、４ｂの剥離とは、どちらを先におこなっても良い。第１のレジスト２ａの剥離は、アルカリ水溶液を用いておこない、第２のレジスト４ａ、４ｂの剥離は、酸水溶液を用いておこなう。

この後、第２実施形態においても、第１実施形態と同様に（図３（Ｈ）、（Ｉ）参照）、金属基板１を分割し、個々の被めっき物７を得て工程を終了する。

１：金属基板
２ａ、２ｂ：第１のレジスト
２ｃ：開口部（第１のレジストを形成しない部分）
３：凹部
４：第２のレジスト
５：めっきマスクシート
６：めっき膜
７：被めっき物（金属製蓋部材）
８：圧電素子
９：支持部材
１０：ベース基板
１１：端子電極
１２：導電層
１００：圧電振動子

Claims (8)

1. 金属基板を用意する工程と、
   前記金属基板の両方の主面に、第１の剥離液によって剥離する、第１のレジストを形成する工程と、
   前記第１のレジストのうち、少なくとも、前記金属基板の他方の主面に形成された第１にレジストに、開口部を設ける工程と、
   前記金属基板の他方の主面に形成された前記第１のレジストの前記開口部に、エッチング液を付与し、前記金属基板の他方の主面に凹部を形成する工程と、
   前記金属基板の他方の主面に形成された前記凹部の内壁に、前記第１の剥離液によっては剥離せず、第２の剥離液によって剥離する、第２のレジストを形成する工程と、
   前記金属基板の両方の主面から、第１の剥離液により前記第１のレジストを剥離する工程と、
   前記金属基板の一方の主面に、めっきマスクシートを貼着する工程と、
   前記金属基板の他方の主面の、少なくとも前記凹部が形成された部分を除いた部分に、めっき膜を形成する工程と、
   前記金属基板の一方の主面から、前記めっきマスクシートを剥離する工程と、を順に備えてなる部分めっき方法。
2. 金属基板を用意する工程と、
   前記金属基板の両方の主面に、第１の剥離液によって剥離する、第１のレジストを形成する工程と、
   前記第１のレジストのうち、少なくとも、前記金属基板の他方の主面に形成された第１にレジストに、開口部を設ける工程と、
   前記金属基板の他方の主面に形成された前記第１のレジストの前記開口部に、エッチング液を付与し、前記金属基板の前記他方の主面に凹部を形成する工程と、
   前記金属基板の他方の主面に形成された前記凹部の内壁に、前記第１の剥離液によっては剥離せず、第２の剥離液によって剥離する、第２のレジストを形成する工程と、
   前記金属基板の他方の主面から、第１の剥離液により前記第１のレジストを剥離する工程と、
   前記金属基板の他方の主面の、少なくとも前記凹部が形成された部分を除いた部分に、めっき膜を形成する工程と、
   前記金属基板の一方の主面から、第１の剥離液により前記第１のレジストを剥離する工程と、を順に備えてなる部分めっき方法。
3. 前記第２のレジストが電着レジストである、請求項１または２に記載された部分めっき方法。
4. 少なくとも前記めっき膜を形成した後に、前記凹部の内壁から、第２の剥離液により前記第２のレジストを剥離する工程をさらに備える、請求項１ないし３のいずれか１項に記載された部分めっき方法。
5. 前記第１の剥離液がアルカリ水溶液であり、前記第２の剥離液が酸水溶液である、請求項１ないし４のいずれか１項に記載された部分めっき方法。
6. 前記金属基板に前記凹部が複数個形成され、少なくとも前記凹部を形成した後に、前記金属基板を少なくとも１つの前記凹部を含む個々の小さな金属基板に分割する工程をさらに備える、請求項１ないし５のいずれか１項に記載された部分めっき方法。
7. 請求項１ないし６のいずれか１項に記載された部分めっき方法が施されて製造された気密封止用の金属製蓋部材。
8. 請求項７に記載された金属製蓋部材を用いて製造された電子部品。

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