(57)【要約】【課題】  耐久性に優れた金属被膜付き部材及びその製造方法を提供すること。【解決手段】  本発明にかかる金属被膜付き部材は、例えば、シリコン基板や石英基板であって、ＳｉまたはＳｉの酸化物を主成分とするものである。そして、この部材の表面に形成された複数のオーバーハング状の凹部と、凹部を埋めることにより形成されたアンカー層と、アンカー層上に設けられた金属被膜とが設けられている。凹部は、例えば物理的に粗化した後に化学的にエッチングすることにより形成される。アンカー層は、例えば、ＮｉＰ、ＮｉＢである。金属被膜は、例えばＡｕやＡｕＳｎである。【選択図】  図１
2004277277.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＳｉまたはＳｉの酸化物を主成分とする金属被膜付き部材であって、
前記部材の表面に形成された複数のオーバーハング状の凹部と、
前記凹部を埋めることにより形成されたアンカー層と、
前記アンカー層上に設けられた金属被膜とを備えた金属被膜付き部材。
【請求項２】
前記凹部の深さが１〜４μｍであることを特徴とする請求項１記載の金属被膜付き部材。
【請求項３】
前記凹部は、前記部材の表面上の直線１５μｍあたり１〜４個存在することを特徴とする請求項１記載の金属被膜付き部材。
【請求項４】
前記アンカー層が、Ｐ又はＢの少なくとも１つの元素と、Ｎｉからなることを特徴とする請求項１記載の金属被膜付き部材。
【請求項５】
前記金属被膜が、Ａｕを含むことを特徴とする請求項１記載の金属被膜付き部材。
【請求項６】
前記アンカー層の厚さが少なくとも１μｍ以上であることを特徴とする請求項１記載の金属被膜付き部材。
【請求項７】
前記金属被膜の厚さが５０ｎｍ以上であることを特徴とする請求項１記載の金属被膜付き部材。
【請求項８】
前記金属被膜付き部材が石英製フェルールであることを特徴とする請求項１記載の金属被膜付き部材。
【請求項９】
請求項１乃至８いずれかに記載の金属被膜付き部材を他の部材に金属的結合により固定したことを特徴とする部材。
【請求項１０】
前記金属被膜付き部材がＳｉからなる部材であって、部材表面に酸化膜を形成したことを特徴とする請求項１記載の金属被膜付き部材。
【請求項１１】
ＳｉまたはＳｉの酸化物を主成分とする部材の表面に複数のオーバーハング状の凹部を形成する工程と、
前記凹部を形成した表面に前記凹部を埋めてアンカー層を形成する工程と、
前記アンカー層を介して金属被膜を設ける工程とを備えた金属被膜付き部材の製造方法。
【請求項１２】
前記複数のオーバーハング状の凹部を形成する工程が、
前記部材表面を物理的に粗化する工程と、
化学的にエッチングする工程とを、この順に含むことを特徴とする請求項１１記載の金属被膜付き部材の製造方法。
【請求項１３】
前記化学的にエッチングする工程は、酸化剤を含むエッチング液を用いていることを特徴とする請求項１２記載の金属被膜付き部材の製造方法。
【請求項１４】
前記アンカー層を形成する工程と、前記金属被膜を設ける工程とが共に無電解鍍金による工程であることを特徴とする請求項１１記載の金属被膜付き部材の製造方法。
【請求項１５】
前記部材がＳｉからなる部材であって、
前記凹部を形成する工程と、前記アンカー層を形成する工程との間に、前記部材表面を酸化する工程を含むことを特徴とする請求項１１記載の金属被膜付き部材の製造方法。
【請求項１６】
ＳｉまたはＳｉの酸化物を主成分とする部材の表面に対する鍍金方法において、
前記部材表面に、複数のオーバーハング状の凹部を形成した後に、鍍金膜を形成することを特徴とする鍍金方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＳｉまたはＳｉの酸化物を主成分とする金属被膜付き部材に関し、更に詳しくは、他の部材に対する半田付け強度に優れる金属被膜付き部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバーは石英とほぼ同等の組成を有するため、石英製光通信部品の使用が注目を集めている。例えば、光通信用レンズにおいても、ガラス以外に石英製のレンズが用いられる場合がある。シリコン（Ｓｉ）を主体とした光通信部品担持体シリコンベンチ（シリコン製光学ベンチ）に、石英製光通信部品を搭載した光通信部品は、光通信の中でその中枢となるパーツであり、基幹系光通信部品としての信頼性が求められている。一方、石英基板は、光配線、グレーティング、可変分散補償機、等の基板として、光通信分野において、シリコン基板と並び広く用いられている基板である。
【０００３】
これまで光通信部品を組む際、シリコンベンチに部品を搭載し、両者を紫外線硬化型樹脂等で固定していた（特許文献１）。しかし、この方法では常温常湿下では大きな問題は発生しなかったが、高温高湿度の環境に長時間接すると部品がシリコンベンチから浮き上がったり、場合によっては脱離する問題があった。そこで、紫外線硬化型樹脂で固定するのでなく、金属的結合により固定することが考えられる。例えば、半田付け、溶接等である。半田付け等により固定するためには、固定部分に金属被膜を設ける必要がある。金属被膜を設ける方法としては、真空蒸着やスパッタリング等の物理蒸着法、及び無電解メッキによる湿式法があるが、無電解メッキによる湿式法が量産性の観点から圧倒的に優位である。
【０００４】
従来の無電解メッキの手法として、下記特許文献２等に開示された手法がある。特許文献２には、磁気記録媒体用ガラス基板にNiPを無電解メッキする手法が開示されており、メッキ膜の密着性を向上させるために、ガラス基板に微細な凹部を設ける処理を施している。
【０００５】
しかし、特許文献２に記載されている手法では、光通信部品として十分な密着性を有する金属被膜は得られない。光通信用部品には長時間非常に高い耐久性が必要とされるためである。半田または溶接で接着する場合、金属被膜が溶融するため、金属被膜の剥離が生じる現象がおきる。この現象を「半田食われ」という。半田食われを防止するために、金属被膜には非常に強い密着性と十分な厚みが必要となる。
【０００６】
【特許文献１】特開昭６１−９３４１９号公報
【特許文献２】特開平１１−２０３６７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明はかかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、第１に耐久性に優れた金属被膜付き部材及びその製造方法を提供することである。本発明の目的は、第２に、他の部材との金属的結合に優れた金属被膜付き部材及びその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明にかかる金属被膜付き部材は、ＳｉまたはＳｉの酸化物を主成分とする金属被膜付き部材であって、前記部材の表面に形成された複数のオーバーハング状の凹部と、前記凹部を埋めることにより形成されたアンカー層と、前記アンカー層上に設けられた金属被膜とを備えたものである。このような構成を有する金属被膜付き部材は、他の部材と金属的結合により固定した場合に、両者を強固に固定することができる。
【０００９】
好適な実施の形態における凹部の深さは、１〜４μｍである。また、前記凹部は、金属被膜付き部材の表面上の直線１５μｍあたり１〜４個存在することが望ましい。
【００１０】
また、好適な実施の形態におけるアンカー層は、Ｐ又はＢの少なくとも１つの元素と、Ｎｉからなる。金属被膜はＡｕを含むことが望ましい。また、アンカー層の厚さは少なくとも１μｍ以上１０μｍであることが好ましい。１０μｍ以下としたのは、１０μｍよりも厚いと効果が飽和状態となり、これ以上厚く形成しても不経済だからである。
【００１１】
さらに、金属被膜の厚さが５０ｎｍ以上１μｍ以下であることが望ましい。１μｍ以下としたのは、１μｍよりも厚いと効果が飽和状態となり、これ以上厚く形成しても不経済だからである。好適な実施の形態における金属被膜付き部材は、石英製フェルールである。
【００１２】
また、好適な実施の形態においては、上述の金属被膜付き部材を他の部材に金属的結合により固定する。
【００１３】
本発明の別の観点による金属被膜付き部材の製造方法は、ＳｉまたはＳｉの酸化物を主成分とする部材の表面に複数のオーバーハング状の凹部を形成する工程と、前記凹部を形成した表面に前記凹部を埋めてアンカー層を形成する工程と、前記アンカー層を介して金属被膜を設ける工程とを備えたものである。
ここで、前記複数のオーバーハング状の凹部を形成する工程は、前記部材表面を物理的に粗化する工程と、化学的にエッチングする工程とを、この順に含むことが望ましい。
【００１４】
また、前記化学的にエッチングする工程は、酸化剤を含むエッチング液を用いていることが好ましい。
好適な実施の形態においては、前記アンカー層を形成する工程と、前記金属被膜を設ける工程とが共に無電解鍍金による工程である。
【００１５】
また、前記部材がＳｉからなる部材であって、前記凹部を形成する工程と、前記アンカー層を形成する工程との間に、前記部材表面を酸化する工程を含むことが好ましい。
【００１６】
本発明の別の観点による鍍金方法は、ＳｉまたはＳｉの酸化物を主成分とする部材の表面に対する鍍金方法において、前記部材表面に、複数のオーバーハング状の凹部を形成した後に、鍍金膜を形成するものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明により、耐久性に優れた金属被膜付き部材及びその製造方法を提供することができる。より詳細には、本発明ではフッ酸、フッ化アンモニウム或いは酸性フッ化アンモニウムに過酸化水素を添加したエッチング液を使用して石英基体表面を化学的にエッチングすることにより、石英基体の表面に高さが1〜4μmの凹部で、その壁面がオーバーハング状である凹部を形成することができる。これにより、石英基体表面上に1μm以上のNiP層或いはNiB層、50nm以上のAu層或いはAuSn層を順次設けられ、半田付けによりメタライズした基体上に石英部品を接着固定することができるため、石英製部品と基体との接着強度を飛躍的に高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明にかかる金属被膜付き部材は、Ｓｉまたは、Ｓｉの酸化物を主成分とする部材であり、例えば、石英製フェルール、シリコン基板、シリコンオプティカルベンチ、ガラス、石英製基板、石英製光通信部品がある。特に本発明にかかる金属被膜付部材には、他の部材との金属的結合による固定を行うために、金属被膜が設けられている。当該金属被膜付き部材と固定される他の部材も同様に金属被膜が設けられる。好適な実施の形態によれば、シリコンベンチのV溝部分等に対して石英製フェルールが固定される。ここで、V溝とは、シリコン基板に異方性エッチングにより設けられる溝の意味であり、V形の溝の他に、V形の底が平坦である台形の溝も含む。フェルールをシリコンベンチのV溝部分に金属的結合により固定する場合は、シリコンベンチのV溝部分およびフェルールの外周側面に金属被膜を設ける必要がある。
【００１９】
ここで、金属的結合による固定とは、例えば、半田づけ、溶接等による固定をいう。簡易な装置で固定できる点では、半田付けが優れている。
【００２０】
また、金属被膜に関しては、半田付けで固定を行う場合は、半田の濡れ性の高い金属が好ましい。半田の濡れ性の高い金属としては、例えば、Au、Sn、またはAuとSnの合金を主成分とする材料等が挙げられる。上述のように、金属被膜の膜厚は、５０ｎｍ以上、１μｍ以下が望ましい。厚さが５０ｎｍ以上あれば、半田等と十分な濡れ性を確保でき、金属的結合に用いるのに適する。１μｍ以下としたのは、１μｍよりも厚いと効果が飽和状態となり、これ以上厚く形成しても不経済だからである。金属被膜は、例えば無電解メッキにより形成することができる。
【００２１】
本発明では、石英製フェルール、シリコン基板、シリコンベンチ、ガラス、石英製光通信部品等に対する金属被膜の付着力は極めて弱いため、金属被膜は下地膜、即ちアンカー層を介して設ける必要があることに着目した。アンカー層は、例えば、無電解鍍金により形成される。アンカー層としては、比較的シリコン、ガラス、石英等に対し接着力の強い膜を用いると良い。例えば、PまたはBの少なくとも1つの元素とNi元素を含む材料で形成されることが好ましい。つまり、ニッケル燐、ニッケルボロンを含む材料である。ニッケル燐中の燐濃度は2〜15at.%、ニッケルボロン中のボロン濃度は1〜10at.%が好ましい。次亜燐酸を還元剤として使用する無電解ニッケルメッキにおいて、共析する燐濃度は2at.%〜15at.%が好ましい。また、ジメチルアミンボランを還元剤として使用する無電解ニッケルメッキにおいては、共析するボロン濃度が1at.%〜10at.%が好ましい。
【００２２】
さらに、本発明の発明者らは、シリコン、ガラス、および石英等の表面処理を検討した。その結果、シリコン、ガラス、および石英の表面に複数の微細なオーバーハング状の凹部を形成することに着目した。ここで、オーバーハング状とは、表面に形成された凹部の内側面の表面付近の一部又は全部が内側に突出している形状をいう。上記オーバーハング状の凹部が形成されていない場合、アンカー層を０．５μm以上の厚みで形成すると、膜応力のため表面から剥離してしまう。しかし、前記オーバーハング状の凹部を形成し、凹部を埋めてアンカー層を形成することにより、前記半田食われを防止できる十分な密着力および膜厚を確保することができた。アンカー層は、１μｍ以上１０μｍの厚みで形成することが好ましい。ここで、アンカー層を１０μｍ以下としたのは、１０μｍよりも厚いと効果が飽和状態となり、これ以上形成しても不経済だからである。
【００２３】
この理由は、シリコン等の表面に設けられた凹部のオーバーハング状という特異な形状により、強固なアンカー効果が得られたためと考えられる。また、半田付けの場合には、高温の半田がアンカー層を溶解する場合にもオーバーハング状の凹部に嵌り込んでいるアンカー層までは溶解することがないために半田食われが生じないためと考えられる。
【００２４】
凹部の深さは、１〜４μｍであることが好ましい。ここで、凹部の深さは、表面から凹部の一番深い位置までの距離をいう。凹部は、石英等の表面上の直線15μｍあたり１〜４個形成されることが好ましい。１個未満ではアンカー層の十分な接着強度が得られず、４個を越えると効果が飽和する。この範囲で、アンカー層の強い接着力が得られる。また、前記凹部の深さは、アンカー層上に設ける金属被膜の表面の荒れを考えた場合にも、深さが４μm以下であることが好ましい。
【００２５】
以下に、シリコン表面、ガラス表面、または石英表面等に複数の微細なオーバーハング状の凹部を形成する表面処理の方法について、シリコン基板を例にして記す。
【００２６】
先ずシリコン基板表面を物理的に研摩し、表面を荒らす。この物理的粗化はサンドブラスト或いは、＃３００〜＃１０００の砥粒を用いるとよい。次いで化学的エッチングにより、さらに粗化する。この化学的エッチングは、フッ酸、フッ化アンモニウム及び酸性フッ化アンモニウムに過酸化水素を混合したエッチング液にシリコン基板を浸漬して行う。この工程により複数の微細なオーバーハング状の凹部が形成される。ガラスや石英を用いて同様の表面処理を行った場合も同様の結果を得た。
【００２７】
このように化学的エッチング剤の一種として、過酸化水素等の酸化剤を用いているため、十分な太さのオーバーハング状の凹部を形成することができ、内部にアンカー層が形成される。より具体的には、化学的エッチング剤に酸化剤を用いると、シリコン基板表面は酸化され、シリコン基板上には、複数の微細なオーバーハング状の凹部が形成されたシリコンの酸化物被膜が形成される。
【００２８】
シリコンの酸化物被膜が形成されることは、アンカー層を無電解鍍金で形成する場合、好都合である。無電解鍍金を行うには、Pd等の金属触媒が表面に付着する必要があるが、触媒はシリコンよりも石英等のシリコン酸化物への付着力が強いからである。
【００２９】
但し、化学的エッチングにより形成される酸化物被膜が薄い場合もあるので、別途酸化工程を設けることが好ましい。酸化工程は、例えば、１０００℃〜１１００℃の水蒸気中にシリコン基板を放置することによって行う。酸化物被膜は、１〜２μｍ設けることが好ましい。
【００３０】
表面処理工程の後、酸化工程を設けることにより、シリコン基板上に複数の微細なオーバーハング状の凹部が形成されたシリコンの酸化物被膜を確実に形成することができる。
【００３１】
尚、この酸化工程は、シリコンベンチ、シリコン基板等に金属被膜を設ける場合に必要な工程である。シリコンの酸化物である石英より形成される石英製光通信部品に金属被膜を設ける場合は、不要である。
【００３２】
シリコン基板、シリコンオプティカルベンチ、石英製基板等には、種々の部品をマウントさせる場合がある。特に、レーザダイオード等のアクティブ素子を実装した場合、発熱が問題となる。長時間の使用では、熱が原因で誤動作を起こす可能性がある。前記金属被膜は、シリコン基板、シリコンオプティカルベンチ、石英製基板等から効率よく熱を逃すように、放熱膜としても用いることができる。これにより、レーザダイオード等の光通信部品を長時間安定して駆動させることができ、高耐久性を維持できる。また金属被膜は、光電変換素子の電気信号出力の導電路としても用いることもできる。
【００３３】
本発明の前記金属被膜を上述の放熱膜として用いる場合は、電気伝導性または熱伝導性の良い金属を主成分とする材料で設けられることが好ましい。前記電気伝導性または熱伝導性の良い金属は、Cu、NiまたはCrであることが好ましい。また、上述の放熱膜として用いる場合の前記金属被膜は、金属的結合に用いる場合の金属被膜の好適厚み（５０ｎｍ以上、１μｍ以下）より厚い、300μm以上の厚みで設けられることが好ましい。
【００３４】
光通信部品は高耐久性が要求されるため、放熱膜として用いる場合の前記金属被膜も石英基板と強い密着性が必要である。そこで本発明では、石英基板の表面に複数の微細なオーバーハング状の凹部を形成し、さらに、前記凹部を埋めて形成されるアンカー層を介して金属被膜を設けている。
【００３５】
石英基板の表面に放熱膜として用いる場合の金属被膜を設ける方法は、以下の様に行う。上述のシリコン基板の表面処理と同様の処理を石英基板表面に施し、石英基板表面に複数の微細なオーバーハング状の凹部を形成する。その後、無電解メッキによりアンカー層を形成する。凹部の深さ、アンカー層の膜厚等の最適値は、上述の場合と同様である。その後、電解メッキにより、金属被膜をCu、NiまたはCrを主成分とする材料により設ける。この方法により作製した、石英基板を有するモジュールは、金属被膜の接着強度が強く、長時間、安定して駆動可能である。
【００３６】
また、シリコン基板の表面に放熱膜として用いる場合の金属被膜を設ける方法は、以下の様に行う。上述のシリコン基板の表面処理を行い、複数の微細なオーバーハング状の凹部が形成されたシリコン酸化物被膜を形成し、その後、無電解メッキによりアンカー層を形成する。凹部の深さ、アンカー層の膜厚等の最適値は、上述の場合と同様である。その後、電解メッキにより、金属被膜をCu、NiまたはCrを主成分とする材料により設ける。この方法により、作製した、シリコン基板を有するモジュールは、金属被膜の接着強度が強く、長時間、安定して駆動可能である。
【００３７】
（実施例1）
外径2mm、長さ7mmの2芯円柱状石英製フェルール表面を＃800の砥粒で物理的に研磨した。その後、酸性フッ化アンモニウムを4wt.%、過酸化水素を11wt.%含むエッチング液中に石英部品を10分間常温で浸漬した。水洗後、フェルールを10規定の水酸化ナトリウム水溶液中に2分間常温で浸漬した。水洗後、奥野製薬工業社製の陽イオン界面活性剤OPC-370Mの75g/L水溶液中にフェルールを3分間常温で浸漬した。水洗後、シプレーファーイスト社の一液系キャタリスト9Fの塩酸水溶液中に石英基体を3分間常温で浸漬した。水洗後、シプレーファーイスト社のアクセラレーター240の硫酸水溶液中にフェルールを3分間常温で浸漬した。水洗後、浴温85℃の日進化成の無電解Niメッキ液NP-700中にフェルールを10分間浸漬した。水洗後、浴温65℃の奥野製薬工業の置換型無電解Auメッキ液ムデンノーブルAU中にフェルールを5分間浸漬し、本発明の金属被膜付き部材（フェルール）が完成した。
【００３８】
図1にNiP/Auでメタライズしたフェルール表層付近の断面SEM像を示す。フェルール表面に形成されたオーバーハングの高さは2〜3μmである事が分かる。NiP層の厚さは6〜8μmである事が確認される。また、NiP中のP濃度は３at.%であった。NiP層上のAu層の厚さは100nmである。このNiP/AuでメタライズしたフェルールをScotch社製のメンディングテープ810を用いてピール試験を行ったが、膜剥離は生じなかった。
【００３９】
次に、シリコンオプティカルベンチ（以下、Si-OB）V溝表面にも同様にスパッタによりTi、Pt、Au層を形成した。
【００４０】
上記Si-OBに半田付け対応石英製部品を半田で固定した。この際半田食われは生じなかった。半田付けした接着強度を測定した結果、2kg以上の接着強度を示した。さらに半田付けした石英部品付きSi-OBを85℃,90%RHの環境に2000時間及び+85／-40℃のヒートサイクル500回を行ったが、石英製部品がSi-OB上から浮き上がったり脱離する事はなかった。
【００４１】
（実施例２）
外径2mm、長さ7mmの2芯円柱状石英製フェルールを＃800の砥粒で物理的に研磨した。その後、酸性フッ化アンモニウムを4wt.%、過酸化水素を11wt.%含むエッチング液中にフェルールを10分間常温で浸漬した。水洗後フェルールを10規定の水酸化ナトリウム水溶液中に2分間常温で浸漬した。水洗後、奥野製薬工業社製の陽イオン界面活性剤OPC-370Mの75g/L水溶液中に石英基体を3分間常温で浸漬した。水洗後、シプレーファーイスト社の一液系キャタリスト9Fの塩酸水溶液中に石英基体を3分間常温で浸漬した。水洗後、シプレーファーイスト社のアクセラレーター240の硫酸水溶液中にフェルールを3分間常温で浸漬した。水洗後、浴温85℃の日本カニゼンの無電解NiBメッキ液カニボロン中にフェルールを10分間浸漬した。水洗後、浴温65℃の奥野製薬工業の置換型無電解Auメッキ液ムデンノーブルAU中にフェルールを5分間浸漬し、本発明の半田付け金属被膜付き部材（フェルール）が完成した。フェルールの表層付近を断面SEMで観察した結果、石英基体表面に形成されたオーバーハングの高さは２〜３μmである事、NiB層の厚さは6〜8μmである事が確認された。
【００４２】
また、NiB中のB濃度は２at.%であった。NiB層上のAu層の厚さは100nmであった。このNiB/Auでメタライズした石英製部品をScotch社製のメンディングテープ810を用いてピール試験を行ったが、膜剥離は生じなかった。
【００４３】
次に、シリコンオプティカルベンチ（以下、Si-OB）表面にスパッタによりTi、Pt、Au層を形成した。
【００４４】
上記Si-OBにフェルールを半田で固定した。この際半田食われは生じなかった。半田付けした接着強度を測定した結果、2kg以上の接着強度を示した。さらに半田付けしたフェルール付きSi-OBを85℃,90%RHの環境に2000時間及び+85／-40℃のヒートサイクル500回を行ったが、フェルールがSi-OB上から浮き上がったり脱離する事はなかった。
【００４５】
（実施例３）
厚さ１．５ｍｍで（１００）面のシリコン基板に異方性エッチングを適し、幅１０００μｍ、深さ５００μｍ、長さ５ｍｍの台形のV溝を設け、シリコンベンチを作製した。前記シリコンベンチの前記Ｖ溝を設けた面とは反対側の面に、以下の手順で、鍍金を施した。
【００４６】
（1）表面処理
対象物を＃800の砥粒で物理的に研磨した。
その後、酸性フッ化アンモニウムを4wt.%、過酸化水素を11wt.%含むエッチング液中に10分間常温で浸漬した。
【００４７】
（2）酸化物被膜形成工程
1000℃の水蒸気中に対象物を5時間程放置し、表面に酸化物被膜を形成した。酸化物被膜の膜厚は、約1.2μｍであった。
【００４８】
（3）鍍金の為の前処理工程
対象物を10規定の水酸化ナトリウム水溶液中に2分間常温で浸漬した。水洗後、奥野製薬工業社製の陽イオン界面活性剤OPC-370Mの75g/L水溶液中に3分間常温で浸漬した。
【００４９】
（4）金属触媒核付与工程
水洗後、シプレーファーイスト社の一液系キャタリスト9Fの塩酸水溶液中に対象物を3分間常温で浸漬した。水洗後、シプレーファーイスト社のアクセラレーター240の硫酸水溶液中に3分間常温で浸漬した。
【００５０】
（5）アンカー層鍍金工程
水洗後、浴温85℃の日進化成の無電解Niメッキ液NP-700中に対象物を5分間浸漬した。これにより、ニッケル燐かならなるアンカー層が形成された。
【００５１】
（6）金属被膜鍍金工程
水洗後、浴温65℃の奥野製薬工業の置換型無電解Auメッキ液ムデンノーブルAU中に対象物を5分間浸漬し、金属被膜（Au膜）を設け、完成物を得た。
【００５２】
完成物の金属被膜表層付近の断面SEM像を観察した。対象物表面には、多数のオーバーハング状凹部が形成されたシリコンの酸化物被膜が形成されていた。凹部の深さは２〜３μmであった。断面写真において表面上の直線15μｍあたり、約3個の凹部が形成されていた。アンカー層の厚さは6〜8μmであり、アンカー層中のP濃度は３at.%であった。アンカー層上の金属被膜の厚さは100nmである。この金属被膜部分をScotch社製のメンディングテープ810を用いてピール試験を行ったが、膜剥離は生じなかった。
【００５３】
（実施例４）
ガラス基板表面を＃800の砥粒で物理的に研磨した。その後、酸性フッ化アンモニウムを4wt.%、過酸化水素を11wt.%含むエッチング液中にガラス基板を10分間常温で浸漬した。水洗後、ガラス基板を10規定の水酸化ナトリウム水溶液中に2分間常温で浸漬した。水洗後、奥野製薬工業社製の陽イオン界面活性剤OPC-370Mの75g/L水溶液中に石英基体を3分間常温で浸漬した。水洗後、シプレーファーイスト社の一液系キャタリスト9Fの塩酸水溶液中にガラス基板を3分間常温で浸漬した。水洗後、シプレーファーイスト社のアクセラレーター240の硫酸水溶液中にガラス基板を3分間常温で浸漬した。水洗後、浴温85℃の日進化成の無電解Niメッキ液NP-700中にガラス基板を10分間浸漬した。水洗後、浴温65℃の奥野製薬工業の置換型無電解Auメッキ液ムデンノーブルAU中にガラス基板を5分間浸漬し、本発明の半田付け対応ガラス基板が完成した。
【００５４】
ガラス基板表面に形成されたオーバーハングの高さは２〜３μmであった。NiP層の厚さは６〜８μmである事が確認される。また、NiP中のP濃度は３at.%であった。NiP層上のAu層の厚さは１００nmである。このNiP/Auでメタライズしたガラス基板をScotch社製のメンディングテープ810を用いてピール試験を行うと、膜剥離は生じなかった。
【００５５】
（比較例1）
外径2mm、長さ7mmの2芯円柱状石英製フェルールを200ml/Lのフッ酸水溶液中に2分間常温で浸漬した。水洗後、奥野製薬工業社製の陽イオン界面活性剤OPC-370Mの75g/L水溶液中にフェルールを3分間常温で浸漬した。水洗後、シプレーファーイスト社の一液系キャタリスト9Fの塩酸水溶液中にフェルールを3分間常温で浸漬した。水洗後、シプレーファーイスト社のアクセラレーター240の硫酸水溶液中にフェルールを3分間常温で浸漬した。水洗後、浴温85℃の日進化成の無電解Niメッキ液NP-700中にフェルールを10分間浸漬した。水洗後、浴温65℃の奥野製薬工業の置換型無電解Auメッキ液ムデンノーブルAU中にフェルールを5分間浸漬した。NiP/Auでメタライズして、金属被膜付きフェルールが完成した。これをScotch社製のメンディングテープ810を用いてピール試験を行ったが、フェルール/NiP界面で膜剥離を生じた。このフェルール表層付近を断面SEMで観察した結果、フェルール表面にオーバーハング状の凹部は形成されておらず、石英基体の表面粗さはPeak to Valleyで0.5μmである事、NiP層の厚さが6〜8μm及びNiP層上のAu層の厚さが100nmである事が確認された。また、NiP中のP濃度は３at.%であった。
【００５６】
次に、シリコンオプティカルベンチ（以下、Si-OB）表面にスパッタによりTi、Pt、Au層を形成した。
【００５７】
上記Si-OBに金属被膜付きフェルールを半田で固定した。半田付けした接着強度を測定した結果、接着強度は0.4kgであった。さらに半田付けした石英製部品を85℃,90%RHの環境に2000時間及び+85／-40℃のヒートサイクル500回を行ったが、試験後石英製部品がSi-OB上から浮き上がっていた。
【００５８】
（比較例２）
２芯円柱上石英製フェルールを＃800の砥粒で物理的に研磨した。その後、酸性フッ化アンモニウム濃度が4wt.%であるエッチング液中にフェルールを10分間常温で浸漬した。このエッチング液中には過酸化水素は含まれない。水洗後、フェルールを10規定の水酸化ナトリウム水溶液中に2分間常温で浸漬した。水洗後、奥野製薬工業社製の陽イオン界面活性剤OPC-370Mの75g/L水溶液中に石英基体を3分間常温で浸漬した。水洗後、シプレーファーイスト社の一液系キャタリスト9Fの塩酸水溶液中にフェルールを3分間常温で浸漬した。水洗後、シプレーファーイスト社のアクセラレーター240の硫酸水溶液中にフェルールを3分間常温で浸漬した。水洗後、浴温85℃の日進化成の無電解Niメッキ液NP-700中にフェルールを10分間浸漬した。水洗後、浴温65℃の奥野製薬工業の置換型無電解Auメッキ液ムデンノーブルAU中にフェルールを5分間浸漬し、金属被膜付きフェルールが完成した。
【００５９】
ガラス基板表面に形成されたオーバーハングの高さは２〜３μmであった。NiP層の厚さは６〜８μmである事が確認される。また、NiP中のP濃度は３at.%であった。NiP層上のAu層の厚さは１００nmである。但し、凹部の幅が実施例よりも細いため、NiP層はこの凹部を充填することは出来なかった。図２に、本比較例のフェルール表層付近の断面SEM像を示す。このNiP/AuでメタライズしたフェルールをScotch社製のメンディングテープ810を用いてピール試験を行うと、膜剥離が生じた。
【００６０】
（参考例）
外径2mm、長さ7mmの2芯円柱状石英製フェルール表面を＃800の砥粒で物理的に研磨した。その後、酸性フッ化アンモニウムを4wt.%、過酸化水素を11wt.%含むエッチング液中にフェルールを10分間常温で浸漬した。水洗後、フェルールを10規定の水酸化ナトリウム水溶液中に2分間常温で浸漬した。水洗後、奥野製薬工業社製の陽イオン界面活性剤OPC-370Mの75g/L水溶液中にフェルールを3分間常温で浸漬した。水洗後、シプレーファーイスト社の一液系キャタリスト9Fの塩酸水溶液中にフェルールを3分間常温で浸漬した。水洗後、シプレーファーイスト社のアクセラレーター240の硫酸水溶液中にフェルールを3分間常温で浸漬した。水洗後、浴温85℃の日進化成の無電解Niメッキ液NP-700中にフェルールを10分間浸漬した。水洗後、浴温65℃の奥野製薬工業の置換型無電解Auメッキ液ムデンノーブルAU中にフェルールを5分間浸漬し、石英製部品が完成した。NiP/Auでメタライズしたフェルール表層付近の断面SEMで観察した結果、フェルール表面に形成されたオーバーハングの高さは２〜３μmである事、NiP層の厚さは6〜8μmである事及びNiP層上のAu層の厚さは100nmである事が確認された。また、NiP中のP濃度は３at.%であった。このNiP/AuでメタライズしたフェルールをScotch社製のメンディングテープ810を用いてピール試験を行ったが、膜剥離は生じなかった。次に、紫外線硬化型接着剤で石英製フェルールをSi基板上に接着し、接着強度を測定した結果、接着強度は0.7kgであった。さらに、紫外線硬化型接着剤でSi基板上に接着したフェルールを85℃,90%RHの環境に2000時間及び+85／-40℃のヒートサイクル500回を行ったが、試験後フェルールがSi基板から浮き上がっていた。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の実施例におけるNiP/Auでメタライズした石英部品表層付近の断面FIB-SIM像である。
【図２】本発明の比較例における石英部品表層付近の断面FIB-SIM像である。
【図１】
2004277277.tif 000003
【図２】
2004277277.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】平成16年4月1日(2004.4.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属被膜付き石英部品であって、
前記石英部品の表面に形成された複数のオーバーハング状の凹部と、
前記凹部を埋めることにより形成されたアンカー層と、
前記アンカー層上に設けられた金属被膜とを備えた金属被膜付き石英部品。
【請求項２】
前記凹部の深さが１〜４μｍであることを特徴とする請求項１記載の金属被膜付き石英部品。
【請求項３】
前記凹部は、前記部材の表面上の直線１５μｍあたり１〜４個存在することを特徴とする請求項１記載の金属被膜付き石英部品。
【請求項４】
前記アンカー層が、Ｐ又はＢの少なくとも１つの元素と、Ｎｉからなることを特徴とする請求項１記載の金属被膜付き石英部品。
【請求項５】
前記金属被膜が、Ａｕを含むことを特徴とする請求項１記載の金属被膜付き石英部品。
【請求項６】
前記アンカー層の厚さが少なくとも１μｍ以上であることを特徴とする請求項１記載の金属被膜付き石英部品。
【請求項７】
前記金属被膜の厚さが５０ｎｍ以上であることを特徴とする請求項１記載の金属被膜付き石英部品。
【請求項８】
前記金属被膜付き石英部品が石英製フェルールであることを特徴とする請求項１記載の金属被膜付き石英部品。
【請求項９】
請求項１乃至８いずれかに記載の金属被膜付き石英部品を他の部材に金属的結合により固定したことを特徴とする部材。
【請求項１０】
ＳｉまたはＳｉの酸化物を主成分とする部材の表面に、酸化剤を含むエッチング液を用いて、複数のオーバーハング状の凹部を形成する工程と、
前記凹部を形成した表面に前記凹部を埋めてアンカー層を形成する工程と、
前記アンカー層を介して金属被膜を設ける工程とを備えた金属被膜付き部材の製造方法。
【請求項１１】
前記複数のオーバーハング状の凹部を形成する工程が、
前記部材表面を物理的に粗化する工程と、
化学的にエッチングする工程とを、この順に含むことを特徴とする請求項１０記載の金属被膜付き部材の製造方法。
【請求項１２】
前記酸化剤に過酸化水素を用いていることを特徴とする請求項１０又は１１記載の金属被膜付き部材の製造方法。
【請求項１３】
前記エッチング液にフッ酸系エッチング液を用いていることを特徴とする請求項１２記載の金属被膜付き部材の製造方法。
【請求項１４】
前記アンカー層を形成する工程と、前記金属被膜を設ける工程とが共に無電解鍍金による工程であることを特徴とする請求項１０記載の金属被膜付き部材の製造方法。
【請求項１５】
前記ＳｉまたはＳｉの酸化物を主成分とする部材が石英部品であることを特徴とする請求項１０乃至１４記載のいずれかに金属被膜付き部材の製造方法。
【請求項１６】
石英部材の表面に対する鍍金方法において、
前記石英部材表面に、酸化剤を含むエッチング液を用いて複数のオーバーハング状の凹部を形成した後に、鍍金膜を形成することを特徴とする鍍金方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５９】
石英製フェルール表面に形成されたオーバーハングの高さは２〜３μmであった。NiP層の厚さは６〜８μmである事が確認される。また、NiP中のP濃度は３at.%であった。NiP層上のAu層の厚さは１００nmである。但し、凹部の幅が実施例よりも細いため、NiP層はこの凹部を充填することは出来なかった。図２に、本比較例のフェルール表層付近の断面SEM像を示す。このNiP/AuでメタライズしたフェルールをScotch社製のメンディングテープ810を用いてピール試験を行うと、膜剥離が生じた。