(57)【要約】【課題】比較的安価で、品質の良い微細金属部品を作製する。【解決手段】凹部を有する樹脂型と金属化合物粉末とを有機溶剤中に浸漬した後、超音波により前記樹脂型の表面に金属を析出させ、金属層を形成し、前記凹部を該金属層で埋めた後、取り出し、前記表面の金属層を研磨することにより該凹部中の金属を孤立させ、該金属を樹脂型からはずすことにより作製することを特徴とする微細金属部品の製造方法である。樹脂型の作製は、リソグラフィー技術によると効果的であり、インターポーザーなどの部品として使用する場合は、樹脂型の代わりにセラミックス、ガラスの型を用いることも可能である。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
凹部を有する樹脂型と金属化合物粉末とを有機溶剤中に浸漬した後、超音波により前記樹脂型の表面に金属を析出させ、金属層を形成し、前記凹部を該金属層で埋めた後、取り出し、前記表面の金属層を研磨することにより該凹部中の金属を孤立させ、該金属を樹脂型からはずすことにより作製することを特徴とする微細金属部品の製造方法。
【請求項２】
フォトリソグラフィー、Ｘ線リソグラフィー及び電子線リソグラフィーのいずれかにより作製されたレジスト構造体を樹脂型として用いる請求項１に記載の微細金属部品の製造方法。
【請求項３】
機械加工により成形された樹脂型を用いる請求項１に記載の微細金属部品の製造方法。
【請求項４】
前記樹脂型の代わりに、セラミックス、ガラス、半導体、及び金属のいずれかの型を用いた請求項１又は２に記載の微細金属部品の製造方法。
【請求項５】
前記金属層が金、銀、白金、パラジウム及びロジウムから選ばれる１種以上の金属層である請求項１乃至４のいずれかに記載の微細金属部品の製造方法。
【請求項６】
前記有機溶剤中に還元剤を添加する請求項１に記載の微細金属部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品等に用いる、機械加工しにくい程度の微細金属部品の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、作製される微細金属部品は、機械加工、特にマイクロマシン等による加工が主体となっていた。すなわち、非常に細かい部分を切断、切削、研磨等を用いた非常に手の掛かる操作により、高価な部品となっていた。最近では、こうした部品をフォトリソグラフィー技術と電鋳による部品作製を用い、より安価に微細金属部品を作製できるようになっている。これらの技術から生まれる微細金属部品には、コンタクトプローブ、マイクロコネクタ、インターポーザ、マイクロリアクタなど、種々の対象品がある。
【０００３】
一方、最近の技術に、超音波を用いた金属コーティングの紹介がある（特許文献１参照）。この技術では、被コーティング物を無機化合物粉末が存在する有機溶剤中に入れ、超音波等の振動を加えることにより、前記無機化合物が有機溶剤の還元性ラジカルにより還元され、金属イオン若しくはクラスターとなって被コーティング物の表面に付着することにより、金属コーティングできるという手段である。この手段は、樹脂等の非導電体でも金属コーティングできる手段として画期的である。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−１９２８５６号公報  （０００８−００１０，００１４，００１７−００１８）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記、超音波を用いた技術により、微細金属部品の製造をすることが出来ないかを検討した。超音波技術を用いて、金属をコーティングすることが出来る点では、非常に有利な内容である。しかし、その後電鋳により金属を追加することは出来るが、超音波技術による被覆と、電鋳による被覆では、金属の配向性に差があり、巣が発生する等の問題を生じることがあった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、凹部を有する樹脂型と金属化合物粉末とを有機溶剤中に浸漬した後、超音波により前記樹脂型の表面に金属を析出させ、金属層を形成し、前記凹部を該金属層で埋めた後、取り出し、前記表面の金属層を研磨することにより該凹部中の金属を孤立させ、該金属を樹脂型からはずすことにより作製することを特徴とする微細金属部品の製造方法である。
また、前記樹脂型を作製するには、フォトリソグラフィー、Ｘ線リソグラフィー及び電子線リソグラフィーのいずれかにより作製されたレジスト構造体を樹脂型として用いると、微細且つ複雑な形状でも型を起こすことができ、好ましい。
もちろん、機械加工により成形された樹脂型を用いる手段を用いても良い。
前記樹脂型の代わりに、セラミックス、ガラス、半導体、及び金属のいずれかの型を用いた場合でも、製造できる。この場合は、樹脂型のようにアッシングで除去することはできないが、金属析出部分の余剰部分を除去することで、インターポーザー等に利用できる。
前記金属層が金、銀、白金、パラジウム及びロジウムから選ばれる１種以上の金属層であると、出来上がった微細金属部品として好ましく使用できる。
なお、前記溶剤中に還元剤を添加すると、製膜時間を短縮できる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）本発明になる微細金属部品の一例であるマイクロコネクタの製造例を図１及び図２に示す。図１はマイクロコネクタの部分である。実際はピン１の数が数十以上並列に並ぶが、その一部を図示したものである。基本的構成は、ピン１の根元部分は、保持部２になっており、この保持部２は樹脂３等の絶縁体で一括に纏められている。
図２は本発明になる微細金属部品の製造方法を説明する図である。図１に示したＡ−Ａ′断面を用いて工程順に説明する。図２（ａ）は前記Ａ−Ａ′断面を代表して示す金型４であり、金型を樹脂型に押しつけるため、台座５を接続してある。
図２（ｂ）は前記金型を用いて作製された樹脂型６である。ここで用いる樹脂型の樹脂は、熱可塑性樹脂を用い、熱軟化させておくと金型への追随性がよく好ましい。できあがった金型を図２（ｃ）に示す超音波振動発生器に入れる。ここでは超音波洗浄機７を用いている。内部には温度調節した水を張っておけばよい。この超音波洗浄機７の中にエタノールなどの有機溶剤と金、銀、白金、パラジウム及びロジウムなどから選ばれる金属の酸化物粉末が入れられた容器８を漬ける。容器８の液体中に図２（ｂ）の樹脂型６が漬けられ、超音波振動を加える。超音波の負荷条件は２０〜３０ｋＨｚで１００Ｗ程度で十分である。超音波振動により前記樹脂型の周囲には金属酸化物が還元され金属層９となって析出してくる。その析出速度はゆっくりであるため、超音波振動を加える時間は数時間必要である。又振動により水温、有機溶剤温度が上昇するため、水及び有機溶剤の温度調節をする等、調節が必要である。
また、金属酸化物が超音波により金属として析出するメカニズムは、有機溶剤による還元作用であるため、あらかじめ該有機溶剤に塩酸もしくは硫酸等の還元剤を添加することにより、製膜時間を短縮できる。
【０００８】
樹脂型６の凹部に金属が充填された時点で超音波振動を止め、析出した金属層９で被覆された樹脂型６を取り出し、乾燥後樹脂型６の凹部がある面１０を研磨してその面の金属部分を除去する。除去された状態が図２（ｄ）である。この状態でも良いし、さらに別の面を研磨して除去しても良いが、ここで樹脂型６を除去する。除去手段としては、アッシングにより樹脂を灰化するのが適当である。樹脂型６周囲の析出した金属層９もはずれるので、最初に用意した金型４と同じ形状の微細金属部品１１が出来上がる。
【０００９】
以上のような工程で得られる微細金属部品は、樹脂型を用いているので、アッシングにより金属部分のみ取り出すことが出来る。従って、コンタクトプローブのような金属構造体を作製する場合に好ましい成型方法といえる。
なお、前記した例では、樹脂型を作製するのに、実物形状の金型を樹脂に押し込んで作製した例を述べたが、樹脂に直接機械加工して型を起こしても構わない。
【００１０】
（実施の形態２）本発明の微細金属部品として対象となる別の部品について図３に説明する。図３は、外部配線とＩＣチップ等を配線する際に用いるインターポーザーの模式図（断面）である。インターポーザーには多くのビアホールや、表面配線を有するが、この金属導電部を本発明の方法で作成するものである。
図３（ａ）では、インターポーザーとなる基板２０の断面部分で、そこには基板の台２１と、ビアホール２２及び表面配線２３等が予定される空間を空けてある。ここで、基板の台２１には、樹脂を用いても良いし、最終的に残るものであるから、セラミック、ガラス等の絶縁体を用いても構わない。もちろんＦＲＰであっても可能である。そして、基板の材料がセラミックやガラスの場合は、ビアホールや表面配線をダイシング、ドリル、及びレーザー加工と言った機械加工を用いるのが好ましい。
【００１１】
この基板２０を図３（ｂ）のような超音波洗浄機７に水を張った中に用意した、有機溶剤と金属酸化物粉末の入った容器８のなかに入れる。この状態で超音波振動を加えて、基板２０の表面や凹部に金属を析出させ、金属層９を形成させる。金属層９が凹部を埋め込み外面が平坦に近くなれば超音波振動を止め、金属層９で被覆された基板２０を取り出す。
得られた基板２０の表面及び裏面を研磨し、表面の金属層を除去することにより、ビアホールや表面配線用凹部が金属で埋められたインターポーザーが得られる。なお側面に残る金属層２４，２４′は必要に応じて除去すればよい。また、表面配線は別途追加工程で制作することも可能である。
【００１２】
（実施の形態３）さらなる本発明の応用例として、図４に示す金属の複層構造体を作製する手段を示す。図は工程を説明するため、一点の図としているが、多数が配列した部品について利用できる。図４（ａ）は図２で使用したと同じ樹脂型６である。この樹脂型６を図４（ｂ）のように、超音波洗浄機７に用意された有機溶剤と金属酸化物粉末が入った容器８の中に入れる。超音波振動をかけることにより樹脂型６の周囲には金属が析出し、金属層９を形成する。適度な厚みの段階で金属に被覆された樹脂型６を取りだし、図４（ｃ）のように、別に用意された有機溶剤と金属酸化物粉末の入った容器３１を超音波洗浄機７にいれ、その中に金属被覆された樹脂型６を入れる。そして同様に超音波振動を加え、金属被覆された樹脂型６の周囲にさらに金属析出物を堆積させる。
【００１３】
得られる金属層３２が樹脂型６の凹部を埋める程度になったら取り出し、乾燥後凹部が存在する面を研磨し、金属層９，３２を取り除くと図４（ｄ）のようになる。表面３３には樹脂型６の凹部が樹脂の中に孤立して見え、該凹部には、金属層９で囲まれた金属層３２が存在する。この表面３３に最初の金型作製時に使用したマスクを用い、凹部を覆ってレジスト処理すると図４（ｅ）のように凹部を解放した状態でレジスト３４が付着する。この状態でさらに図４（ｆ）に示すように超音波振動を加える。このときの容器３５中は図４（ｂ）で用いた容器８の内容と同じものでよい。従って樹脂型６の外周に析出する金属層３６は金属層９と同じものとなる。ここでの超音波振動時間は、図４（ｂ）と同程度で良く、取り出し後、樹脂型６の凹部が平坦になるまで研磨すると図４（ｇ）のようになる。この状態でアッシングによりレジスト３４と樹脂型６を除去すると凹部に残る複層金属が図４（ｈ）のように得られる。１回目の金属層９の中に２回目の金属層３２が収まり、その表面を３回目の金属層３６が覆う形状となる。ここで金属層９と金属層３６が同一金属であれば、金属層３２を金属層９で囲んだ複層金属構造の微細金属部品が出来る。
このような形状の微細金属部品は、表面がＡｕで、内部がＡｇとすると、コスト及び重量が軽減できるので好ましい。
【００１４】
（実施の形態４）本発明の別の例は、図５に示す。図５はＸ線マスクの例である。図５（ａ）のようにシリコン基板４０の両側にＡｌＮの層４１，４１′を設けた基板（断面図）を用意する。ＡｌＮの層４１，４１′は、一部に窓４２がある。この基板を図５（ｂ）のように、基板の窓４２の反対側の面にフォトリソグラフィー又は電子線描画等でレジストパターン４３を作製する。又、窓４２を有する面はマスキングテープ４４を用いて覆う。このようにして準備された基板を超音波洗浄機を用いて容器溶剤と金属酸化物粉末の入った容器中で金属析出させると、図５（ｃ）のようになる。金属層４５は、レジストパターン４３の凹部にも析出し、凹部を埋めた状態になる。この基板を研磨により金属層４５を除去すると、レジストパターン４３の凹部のみ金属層４５が残る。その後、マスキングテープ４４とレジストパターン４３を除去すると、図５（ｄ）のような基板となる。ここで窓４２の部分にＫＯＨ溶液等を用いる処理により、シリコン基板の一部を溶解除去すると図５（ｅ）のようなＸ線マスクが出来る。
【００１５】
以上図解したように、本発明は超音波振動による金属析出現象を利用して、微細金属部品を製造することが出来る。このようにすると、金属組織が安定し、強度に優れた微細金属部品となる。
【００１６】
【発明の効果】
本発明は、超音波振動を利用して金属膜を形成させる作用とフォトリソグラフィー等の微細金型形成手段を利用して、微細金属部品を作製するものであり、品質の良い微細金属部品が比較的安価に得られる手段である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の対象としての、微細金属部品の一例である、マイクロコネクタの部分図である。
【図２】本発明の一例である、マイクロコネクタ等の作成方法を示す工程説明図である。
【図３】本発明の一例である、インターポーザー等の作成方法を示す工程説明図である。
【図４】本発明の応用例である、複層金属構造を有する微細金属部品を製造する工程説明図である。
【図５】本発明の一例である、Ｘ線マスク等の作成方法を示す工程説明図である。
【符号の説明】
１．ピン
２．保持部
３．樹脂
４．金型
５．台座
６．樹脂型
７．超音波洗浄機
８．容器
９．金属層
１０．面
１１．微細金属部品
２０．基板
２１．基板の台
２２．ビアホール
２３．表面配線
２４，２４′．金属層
３１．容器
３２．金属層
３３．表面
３４．レジスト
３５．容器
３６．金属層
４０．シリコン基板
４１，４１′．ＡｌＮの層
４２．窓
４３．レジストパターン
４４．マスキングテープ
４５．金属層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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