電気鋳造方法
【課題】母型に電着する面と反対側の金属層表面の形状を制御することが可能な電気鋳造方法を提供する。
【解決手段】導電性基材１３の上面に重ねて形成された絶縁層１４にキャビティ１５を開口して母型１１を作製している。この母型１１を電解槽内に配置して電圧を印加し、キャビティ１５の底面に金属を電着させてキャビティ１５内に金属成型品１２を電気鋳造する。この電着工程においては、キャビティ１５の幅をＷ、キャビティ１５の上面開口と金属層１８の上面との間のヘッドスペースの垂直高さをＨとするとき、金属層１８の上に残すヘッドスペースの高さＨが、
３００μｍ≦Ｗ なら、 Ｈ≧Ｗ／２.８５
２００μｍ≦Ｗ＜３００μｍ なら、 Ｈ≧Ｗ／３.７５
１００μｍ≦Ｗ＜２００μｍ なら、 Ｈ≧Ｗ／４
Ｗ＜１００μｍ なら、 Ｈ≧Ｗ／１０
を満たすようにして、金属層１８の成長を停止させる。
【解決手段】導電性基材１３の上面に重ねて形成された絶縁層１４にキャビティ１５を開口して母型１１を作製している。この母型１１を電解槽内に配置して電圧を印加し、キャビティ１５の底面に金属を電着させてキャビティ１５内に金属成型品１２を電気鋳造する。この電着工程においては、キャビティ１５の幅をＷ、キャビティ１５の上面開口と金属層１８の上面との間のヘッドスペースの垂直高さをＨとするとき、金属層１８の上に残すヘッドスペースの高さＨが、
３００μｍ≦Ｗ なら、 Ｈ≧Ｗ／２.８５
２００μｍ≦Ｗ＜３００μｍ なら、 Ｈ≧Ｗ／３.７５
１００μｍ≦Ｗ＜２００μｍ なら、 Ｈ≧Ｗ／４
Ｗ＜１００μｍ なら、 Ｈ≧Ｗ／１０
を満たすようにして、金属層１８の成長を停止させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は金属製品を成型するための電気鋳造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
機械加工では製作困難な微細金属製品を製造する方法として、電気鋳造技術（電鋳法）が知られている。これは、母型に対して金属を膜厚メッキし、その厚膜メッキ（金属成型品）を母型から剥離させることで金属製品を成型する厚付けの電気メッキプロセスであって、一般的に２０μｍを超える厚みの電気メッキを電鋳という。
【０００３】
例えば、特許文献１に開示された方法では、金属製の母型の表面にフォトレジストを塗布し、これをパターニングして所望パターンの開口を有するレジスト膜を形成し、ついでレジスト膜の開口内、すなわち母型の表面のうちレジスト膜で覆われていない表面に金属を電着させて金属層（厚膜メッキ）を成型している。この後、母型から金属層を剥離させ、所望の形状の微細な金属成型品を得ている。
【０００４】
しかしながら、母型の表面に金属を電着させる工程においては、レジスト膜に遮断された電流の一部がレジスト膜近傍の電着部分に流れ込んで電着量を部分的に増加させる結果、金属層の厚みが不均一になる不具合があった。特に、金属層の表面（母型に電着する面の反対側の面）のうちレジスト膜に接している縁の部分で金属層が盛り上がって金属層の厚みが部分的に厚くなっていた。
【０００５】
そのため、特許文献１に開示された方法では、金属層をレジスト膜の厚みよりも若干厚く形成しておき、金属層の表面を研磨して平滑化することで金属層の厚みを均一にしている。
【０００６】
上記のように、従来の電気鋳造方法では、金属層の表面（母型に電着する面の反対側の面）の形状が制御不能であり、金属成型品の成型可能な形状に大きな制約があった。また、金属成型品の形状を整えるためには、成形後に研磨処理などを行わねばならず、製造効率が悪く、その分製造コストが高くついていた。
【０００７】
【特許文献１】特開平８−２２５９８３号公報（段落０００２、図７）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたものであって、母型に電着する面と反対側の金属層表面の形状を制御することが可能な電気鋳造方法を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
このような課題を解決するため、本発明にかかる第１の電気鋳造方法は、導電性基材の上面に重ねて絶縁層を形成し、前記絶縁層に凹部を設けると共に前記凹部の底面の少なくとも一部で前記導電性基材を露出させて母型を形成する母型形成工程と、前記母型を電解槽内に配置して電圧を印加し、前記凹部内における前記導電性基材の露出面に金属を電着する電着工程とを備えた電気鋳造方法であって、前記電着工程において、前記凹部の幅が３００μｍ以上の場合に、前記凹部の幅の１／２.８５倍以上の高さを有する空間を残すようにして前記凹部内に金属層を成長させることを特徴としている。
【００１０】
また、本発明にかかる第２の電気鋳造方法は、導電性基材の上面に重ねて絶縁層を形成し、前記絶縁層に凹部を設けると共に前記凹部の底面の少なくとも一部で前記導電性基材を露出させて母型を形成する母型形成工程と、前記母型を電解槽内に配置して電圧を印加し、前記凹部内における前記導電性基材の露出面に金属を電着する電着工程とを備えた電気鋳造方法であって、前記電着工程において、前記凹部の幅が２００μｍ以上３００μｍ未満の場合に、前記凹部の幅の１／３.７５倍以上の高さを有する空間を残すようにして前記凹部内に金属層を成長させることを特徴としている。
【００１１】
また、本発明にかかる第３の電気鋳造方法は、導電性基材の上面に重ねて絶縁層を形成し、前記絶縁層に凹部を設けると共に前記凹部の底面の少なくとも一部で前記導電性基材を露出させて母型を形成する母型形成工程と、前記母型を電解槽内に配置して電圧を印加し、前記凹部内における前記導電性基材の露出面に金属を電着する電着工程とを備えた電気鋳造方法であって、前記電着工程において、前記凹部の幅が１００μｍ以上２００μｍ未満の場合に、前記凹部の幅の１／４倍以上の高さを有する空間を残すようにして前記凹部内に金属層を成長させることを特徴としている。
【００１２】
また、本発明にかかる第４の電気鋳造方法は、導電性基材の上面に重ねて絶縁層を形成し、前記絶縁層に凹部を設けると共に前記凹部の底面の少なくとも一部で前記導電性基材を露出させて母型を形成する母型形成工程と、前記母型を電解槽内に配置して電圧を印加し、前記凹部内における前記導電性基材の露出面に金属を電着する電着工程とを備えた電気鋳造方法であって、前記電着工程において、前記凹部の幅が１００μｍ未満の場合に、前記凹部の幅の１／１０倍以上の高さを有する空間を残すようにして前記凹部内に金属層を成長させることを特徴としている。
【００１３】
ここで、前記導電性基材とは、電鋳により金属層を析出させるための基材である。導電性基材は、表面がフラットな形状であってもよく、表面に凸凹や段差があっても構わない。電鋳時の電極として使用されるため、導電性基材は導電性を有していなければならないが、導電性基材の全体が導電材料でできている場合に限らない。不導電材料からなる芯材の表面全体あるいはその表面の一部に導電材料からなる導電性コート部を設けたものでもよい。また、導電材料からなる芯材の表面の一部に絶縁材料からなる絶縁性コート部を設けたものでもよい。
【００１４】
前記絶縁層とは、電鋳時に導電性基材の表面を電気的に絶縁し、金属の電着を抑制する層であって、一般的にはレジストが用いられる。また、母型とは、導電性基材と絶縁層からなり、成型用の１つ又は複数の凹部が形成されたマスター電極である。電着とは、電解槽内に配置した一方の電極（母型）に積算通電量に比例した金属堆積物を析出させることである。
【００１５】
凹部とは、導電性基材の上面において絶縁層によって形成されたキャビティであって、製作する金属成型品の反転形状を有している。凹部の幅とは、幅を定めようとする位置において、かつ、凹部の幅が最も狭い方向の断面において、金属層の成長を最終的に停止させる高さで測った開口幅をいう。凹部内に残す空間の高さとは、凹部内に析出した金属層の最上端から絶縁層の上面（凹部の上面開口）までの間の空間の垂直距離をいう。ただし、絶縁層の高さが不均一な場合には、金属層の最上端から、絶縁層の高さが最も低い箇所における絶縁層の上面までの垂直距離を凹部に残す空間の高さという。
【００１６】
しかして、本発明にかかる第１〜４の電気鋳造方法にあっては、凹部の内部空間全体に金属を電気鋳造することなく、金属層の上部に所定の空間を残して金属層の成長を停止するようにすることで、凹部の上面開口の縁の絶縁層が、対向電極の凹部に正対しない部分から既に電着されている金属層に斜めに流れ込もうとする電流を遮断するので、電着される金属の厚みがばらつかない。このため、電気鋳造される金属層は、母型の絶縁層が形成されていない部分からの距離が一定となるように、均一に成長する。
【００１７】
また、本発明にかかる第１〜４の電気鋳造方法にあっては、凹部の幅に応じて金属層の上部に残すべき空間の最小値（つまり、絶縁層のある厚みに対する金属層の厚みの最大値）を定めているので、凹部の幅と成型したい金属成形品の厚みによって決まる必要最小量の絶縁層厚み（つまり省部材）で効率良く金属成型品を成型することができる。
【００１８】
本発明にかかる第１〜４の電気鋳造方法のある実施態様においては、前記母型形成工程において、前記凹部の底面の周縁部の少なくとも一部分に前記絶縁層を形成してもよい。金属層は、母型の絶縁層が形成されていない部分からの距離が一定となるように成長するので、かかる実施態様によれば、底面の外周部の絶縁層の上部に曲面を形成するように金属層を形成することができる。例えば、これによって、金属成型品の母型と反対側のエッジを面取りすることが可能になる。
【００１９】
本発明にかかる第１〜４の電気鋳造方法の別な実施態様においては、前記凹部の底面に重なる領域で、前記導電性基材の上面に窪みを形成してあってもよい。かかる実施態様によれば、導電性基材の窪みによって凹部の底面形状を種々の形状にすることができるので、種々の形状の金属成型品を成型することが可能になる。
【００２０】
本発明にかかる第１〜４の電気鋳造方法のさらに別な実施態様においては、前記凹部の底面に露出している前記導電性基材の表面が、電圧印加方向に垂直な面に対する傾斜角度が６０°以下となる面を主として構成された集合であってもよい。かかる実施態様においては、母型の絶縁層が形成されていない面が、対向電極との間の電圧印加方向に垂直な面から６０°より大きく傾斜しないようにすることで、その傾斜した面が対向電極からの電流を斜めに引き込み、金属層を不均一に成長させることを防止できる。ただし、電圧印加方向に垂直な面から６０°より大きな傾斜角度を有する面であっても、凹部の底面全体の面積に比べて小さな面積であれば金属層に不均一が生じにくい。
【００２１】
本発明にかかる第１〜４の電気鋳造方法のさらに別な実施態様においては、前記母型形成工程において、前記凹部の側壁面に前記凹部の開口面積を拡大する段差部を形成していてもよい。かかる実施態様によれば、金属成型品の一部を電圧印加方向と異なる方向に突出させることができる。
【００２２】
本発明にかかる第１〜４の電気鋳造方法のある実施態様においては、前記電着工程において、前記電解槽内に流れた電流の積算通電量が所定値に達したときに前記電圧を停止するようにしてもよい。電着する金属の総量は、供給した電流の積算通電量に比例するので、直接測定しなくても、成長した金属層の厚みを制御することができる。
【００２３】
なお、本発明における前記課題を解決するための手段は、以上説明した構成要素を適宜組み合せた特徴を有するものであり、本発明はかかる構成要素の組合せによる多くのバリエーションを可能とするものである。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、金属層の上に凹部の幅に応じた高さの空間を残して金属層の成長を停止するので、金属層に側方から電流が流れ込んで、成型した金属層の成長方向における厚みが均一になり、母型と反対側の表面を仕上げ加工する必要がなくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態を説明する。
【００２６】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の実施形態１による電気鋳造方法（以下、電鋳法という。）を説明するための断面図であって、母型１１とその母型１１を用いて電気鋳造された金属成型品１２を示す。
【００２７】
実施形態１で使用する母型１１は、導電性基材１３の平坦な上面に厚膜の絶縁層１４を積層したものであって、絶縁層１４には金属成型品１２の反転型となる形状のキャビティ１５（凹部）が形成されている。キャビティ１５の底面には絶縁層１４が残っておらず、キャビティ１５の底面全体で導電性基材１３の上面が露出している。母型１１のキャビティ１５内には、電鋳法によって金属成型品１２が成形される。なお、図１はキャビティ１５の長手方向に直交する方向（短手方向）の断面である。
【００２８】
つぎに、上記のようにな母型１１を用いて金属成型品１２を製作する工程を説明する。図２は電鋳法によって金属成型品１２を成型する工程を表しており、図２（ａ）〜（ｆ）は母型１１を形成するための工程（母型形成工程）を示し、図２（ｇ）及び（ｈ）はキャビティ１５内に金属を電着させて金属成型品１２を作製する工程（電着工程）を示し、図２（ｉ）及び（ｊ）は母型１１から金属成型品１２を剥離させる工程（剥離工程）を示す。なお、実際には、母型１１に複数のキャビティ１５を形成しておいて複数の金属成型品１２を一度に作製するが、便宜上ひとつの金属成型品１２を作製する場合について説明する。
【００２９】
図２（ａ）は上面が平坦な金属製の導電性基材１３であって、少なくとも上面には電着した金属成型品１２を容易に剥離させるための処理が施されている。母型形成工程では、まず図２（ｂ）に示すように、導電性基材１３の上面に、スプレーコーターやスピンコーターによってネガ型フォトレジスト１６を塗布して均一な厚みの厚膜を形成する。ついで、図２（ｃ）のようにフォトレジスト１６をプリベークした後、図２（ｄ）に示すようにキャビティ１５を形成する領域をマスク１７で覆ってフォトレジスト１６に露光する。フォトレジスト１６の露光された領域は不溶化するため現像時に溶けないので、マスク１７で覆われていた領域だけが現像によって溶解除去され、図２（ｅ）に示すようにフォトレジスト１６にキャビティ１５が形成される。最後に、フォトレジスト１６をポストベークすることでフォトレジスト１６によって導電性基材１３の上面に所定厚みの絶縁層１４が形成される。こうして得られた母型１１を図２（ｆ）に示す。
【００３０】
なお、図１や図２では導電性基材１３の上面だけを絶縁層１４で覆っているが、実際には、キャビティ１５の内部以外に金属が電着しないよう、導電性基材１３の下面や側面なども絶縁層で覆っている。
【００３１】
電着工程では、図３に示すように、母型１１を電解槽１９内に配置し、直流電源２０によって母型１１と対向電極２１との間に電圧を印加して電解液αに電流を流す。通電を開始すると、電解液α中の金属イオンが導電性基材１３の表面に電着し、金属層１８が析出する。一方、絶縁層１４は、電流を遮断するので、母型１１と対向電極２１との間に電圧を印加しても、絶縁層１４には直接金属が電着しない。このため、図２（ｇ）に示すように、キャビティ１５の内部にはその底面から電圧印加方向に金属層１８が成長してゆく。
【００３２】
このとき、電着した金属層１８（金属成型品１２）の厚みは、電流の積算通電量（すなわち、通電電流の時間積算量であって、図４（ｂ）の斜線を施した領域の面積に相当する。）によって管理される。単位時間あたりに析出する金属量は電流値に比例するから、金属層１８の体積は電流の積算通電量で決まり、金属層１８の厚みは電流の積算通電量から知ることができるからである。
【００３３】
例えば、直流電源２０の電圧が、図４（ａ）に示すように、通電開始からの経過時間とともに次第に、かつ段階的に増加するとすると、対向電極２１と母型１１の間に流れる電流も、図４（ｂ）に示すように、通電開始からの経過時間とともに次第に、かつ段階的に増加する。そして、通電電流の積算通電量を監視することによって金属層１８が目的とする厚みに達したことを検知したら、直流電源２０をオフにして通電を停止する。この結果、図２（ｈ）に示すように、所望の厚みの金属層１８によってキャビティ１５内に金属成型品１２が成型される。
【００３４】
また、キャビティ１５内に金属層１８（金属成型品１２）を成長させる電着工程においては、キャビティ１５の幅が３００μｍ以上の場合には、キャビティ１５の幅の１／２.８５倍以上の高さを有する空間（以下、ヘッドスペースという。）を残すように金属層１８を成長させる。また、キャビティ１５の幅が２００μｍ以上３００μｍ未満の場合には、キャビティ１５の幅の１／３.７５倍以上の高さを有するヘッドスペースを残すように金属層１８を成長させる。また、キャビティ１５の幅が１００μｍ以上２００μｍ未満の場合には、キャビティ１５の幅の１／４倍以上の高さを有するヘッドスペースを残すように金属層１８を成長させる。また、キャビティ１５の幅が１００μｍ未満の場合には、前記凹部の幅の１／１０倍以上の高さを有するヘッドスペースを残すように金属層１８を成長させる。つまり、本発明では、キャビティ１５の幅をＷ、キャビティ１５の上面開口（すなわち、絶縁層１４の上面）と金属層１８の上面との間のヘッドスペースの垂直高さをＨとすると、金属層１８の上に残すヘッドスペースの高さＨが、
３００μｍ≦Ｗ なら、 Ｈ≧Ｗ／２.８５
２００μｍ≦Ｗ＜３００μｍ なら、 Ｈ≧Ｗ／３.７５
１００μｍ≦Ｗ＜２００μｍ なら、 Ｈ≧Ｗ／４
Ｗ＜１００μｍ なら、 Ｈ≧Ｗ／１０
を満たすように、金属層１８の成長を停止させる。
【００３５】
金属成型品１２が成型されたら、図２（ｉ）に示すように、エッチング等によって絶縁層１４を剥離させ、さらに図２（ｊ）に示すように、金属成型品１２を導電性基材１３から剥離させ、母型１１の形状を反転転写した金属成型品１２を得る。
【００３６】
本発明の電鋳方法では、上記のように導電性基材１３の上面に重ねるようにして厚膜の絶縁層１４を形成し、絶縁層１４を開口させることによって母型１１にキャビティ１５を形成しているので、フォトリソグラフィ技術などを利用して微細なキャビティ１５を精密に作製することができ、そのため電鋳法によって微細で精密な金属成型品１２を作製することが可能になる。
【００３７】
（ヘッドスペースについて）
また、本発明の電鋳方法では、上記のようにキャビティ１５の上部に所定の高さのヘッドスペースを残すようにして金属層１８の成長を停止しているので、金属層１８の上面とキャビティ１５の上面開口との間にある距離Ｈを保つことができ、キャビティ１５内に流れ込んで析出する金属イオンのうち、キャビティ１５の上面開口周縁部でキャビティ１５内へ斜めに流れ込む金属イオンをキャビティ１５の上面開口の縁の絶縁層１４によって遮断し、金属層１８の上面全体に均一な電流を流して、金属層１８を均一に成長させる。このため、金属層１８が成長してなる金属成型品１２は、導電性基材１３と反対側の対向電極に対向する面が、導電性基材１３の上面から一定の距離を有し、キャビティ１５に倣った形状となる。
【００３８】
以下においては、金属成型品１２を成型する際に、金属成型品１２の上に残すヘッドスペース高さＨを、
３００μｍ≦Ｗ なら、 Ｈ≧Ｗ／２.８５
２００μｍ≦Ｗ＜３００μｍ なら、 Ｈ≧Ｗ／３.７５
１００μｍ≦Ｗ＜２００μｍ なら、 Ｈ≧Ｗ／４
Ｗ＜１００μｍ なら、 Ｈ≧Ｗ／１０
と定めた根拠を説明する（以下、これらの条件を成長停止条件と呼ぶ。）。
【００３９】
なお、金属成型品１２としては、円形板状や矩形板状など板状をしたものでもよく、一方向に長い形状をしたもの（例えば、図２０を参照）でもよく、特に本発明によって製作される金属成型品１２の形状には限定はない。よって、板状の金属成型品１２を作製する場合では、断面の最も狭い方向における断面で上記成長停止条件を満たすようにすればよい。特に、一方向に長い形状をした金属成型品１２では、幅方向（短手方向）の断面において上記成長停止条件を満たすように電着工程を管理すればよい。以下においては、一方向に長い形状をした金属成型品１２を作製する場合を例にとって説明する。
【００４０】
図５（ａ）はキャビティ１５の幅Ｗとヘッドスペースの高さＨとの関係を定めるために用いたサンプル２２の形状を示す平面図である。また、図５（ｂ）は図５（ａ）のＡ部の断面図である。このサンプル２２は、帯状をしたフープ部２３ａ、２３ｂ、２３ｃ間に一定ピッチ毎に細線部２４（長さ４.５ｍｍ）を配列したものであり、その厚みは２０μｍ〜３００μｍとした。この細線部２４は、図２０に示した成形品のように一方向に長く、かつ、３次元形状を有するものである。サンプル２２は、サンプル２２の反転形状をしたキャビティ１５を有する母型１１を用いて、そのキャビティ１５内に金属を電着させるようにしたものである。そして、キャビティ１５の幅Ｗ（短手方向の幅）やヘッドスペースの高さＨ、絶縁層１４の幅Ｌなどを変化させたサンプルを作製し、図５（ａ）において破線で示した領域を解析用にカットし、その細線部２４の厚みの均一具合を調べた。
【００４１】
測定の結果によれば、ヘッドスペースの高さＨをキャビティ１５の幅Ｗと等しくするか、あるいはキャビティ１５の幅Ｗよりも大きな高さとすれば（Ｈ／Ｗ≧１）、キャビティ１５の幅Ｗ（つまり、細線部２４の幅）に関係なく、細線部２４に厚みばらつきが発生しないことが分かった。また、キャビティ１５の幅Ｗが小さくなるほど、細線部２４の厚みばらつきは小さくなる。（これらの様子は、図６から分かる。）
【００４２】
図６は、金属層１８の上に残すヘッドスペースの高さＨを変化させて、キャビティ１５内に金属を電着させて種々のサンプル２２を作製し、ヘッドスペースの高さＨと細線部２４における厚みばらつきとの関係を実測により調べた結果を表している。母型１１としては、キャビティ幅Ｗが１００μｍのもの、２００μｍのもの、３００μｍのもの、４００μｍのものを用いた。細線部２４（金属成型品）の厚みばらつきとは、細線部２４の幅方向に沿ってもっとも薄い箇所の厚みをＴ１、最も厚い箇所の厚みをＴ２としたとき、Ｔ２／Ｔ１で表されるものである。
【００４３】
電鋳による金属成形品の厚みばらつきは、近年の部品の精密化によって１％以下であることが望まれている。したがって、図６において、細線部２４の厚みばらつきが１.０１以下であるための条件を定めると、キャビティ幅Ｗが４００μｍの場合には、ヘッドスペース高さＨを１４０μｍ以上とする必要があり、キャビティ幅Ｗが３００μｍの場合には、ヘッドスペース高さＨを８０μｍ以上とする必要があり、キャビティ幅Ｗが２００μｍの場合には、ヘッドスペース高さＨを５０μｍ以上とする必要があり、キャビティ幅Ｗが１００μｍの場合には、ヘッドスペース高さＨを１０μｍ以上とする必要がある。
【００４４】
細線部２４の厚みばらつきとキャビティ幅Ｗに対するヘッドスペース高さＨの比Ｈ／Ｗとの間に相関が見られたので、図６に基づいて、厚みばらつきが１.０１となる場合の条件を横軸にキャビティ幅Ｗをとり、縦軸にＨ／Ｗの比をとって表したものが図７である。
【００４５】
図６又は図７によれば、厚みばらつきを１.０１以下に抑えるためには、キャビティ幅Ｗが３００μｍ以上の場合には、キャビティ幅Ｗに対するヘッドスペース高さＨの比を
Ｈ／Ｗ≧１４０／４００＝１／２.８５
とする必要がある。また、キャビティ幅Ｗが２００μｍ以上３００μｍ未満の場合には、キャビティ幅Ｗに対するヘッドスペース高さＨの比を
Ｈ／Ｗ≧８０／３００＝１／３.７５
とする必要がある。また、キャビティ幅Ｗが１００μｍ以上２００μｍ未満の場合には、キャビティ幅Ｗに対するヘッドスペース高さＨの比を
Ｈ／Ｗ≧５０／２００＝１／４
とする必要がある。また、キャビティ幅Ｗが１００μｍ未満の場合には、キャビティ幅Ｗに対するヘッドスペース高さＨの比を
Ｈ／Ｗ≧１０／１００＝１／１０
とする必要がある。
【００４６】
図８は、金属層１８の上に残すヘッドスペースの高さＨを変化させて、キャビティ１５内に金属を電着させて種々のサンプル２２を作製し、ヘッドスペースの高さＨと細線部２４における厚みばらつきとの関係を実測により調べた結果を表している。母型１１としては、キャビティ幅Ｗが３００μｍのものを用い、絶縁層１４の幅Ｌを１００μｍ、２００μｍ、３００μｍと変化させた。
【００４７】
この測定結果によれば、絶縁層幅Ｌがキャビティ幅Ｗの１／３倍よりも狭くなると、細線部２４の厚みばらつきが小さくなることが分かる。なお、理論計算によれば、絶縁層幅Ｌがゼロになると、細線部２４の厚みばらつきは発生しない。
【００４８】
また、絶縁層幅Ｌとキャビティ幅Ｗの比Ｌ／Ｗが２／３以上である場合には、ヘッドスペース高さＨが上記のような条件を満たせば、細線部２４の厚みばらつきはキャビティ幅Ｗが３００μｍの場合とほぼ変化がない。すなわち、キャビティ幅Ｗが３００μｍの場合と同様に、比Ｈ／Ｗ≧１であれば、細線部２４に厚みばらつきが発生せず、キャビティ幅Ｗが小さくなるほど、細線部２４の厚みばらつきが小さくなる。また、
３００μｍ≦Ｗ のとき、 Ｈ／Ｗ≧１／２.８５
２００μｍ≦Ｗ＜３００μｍ のとき、 Ｈ／Ｗ≧１／３.７５
１００μｍ≦Ｗ＜２００μｍ のとき、 Ｈ／Ｗ≧１／４
Ｗ＜１００μｍ のとき、 Ｈ／Ｗ≧１／１０
であれば、細線部２４の厚みばらつきを１％程度に小さくできる。特に、極端に絶縁層幅Ｌが大きくなったとしても、ヘッドスペース高さＨとキャビティ幅Ｗの比Ｈ／Ｗが１／２.８５以上であれば、細線部２４の厚みばらつきを小さくできる。
【００４９】
（絶縁層の形成方法について）
本発明では、導電性基材１３の上面に重ねるように絶縁層１４を形成しているので、スプレーコーターやスピンコーター（好ましくは、スプレーコーター）によって絶縁層１４を均一な厚みに形成でき、またシャープな形状のキャビティ１５を形成することができるため、シャープな形状の金属成型品１２を作製することが可能になる。特に、スプレーコーターによれば、後述の実施形態のように導電性基材１３の上面に凹凸がある場合にも、均一な厚みに絶縁層１４を形成することができる。この点を比較例と対比しながら説明する。
【００５０】
図９は比較例を示す断面図である。この比較例の母型１０１は、金属製の導電性基材１０３に直接にキャビティ１０５を形成し、キャビティ１０５の底面を除いて導電性基材１０３の表面に絶縁被膜１０４を形成したものである。そして、この母型１０１を電解槽内に設置し、キャビティ１０５の底面に金属イオンを電着させて金属成型品１２を成長させたものである。
【００５１】
このような母型１０１の場合には、電着レジストによって導電性基材１０３の表面に絶縁被膜１０４を形成する。図１０（ａ）〜（ｄ）は、電着レジストを用いた絶縁被膜１０４の形成方法を説明する図である。絶縁被膜１０４を形成する工程においては、図１０（ａ）に示すように、キャビティ１０５を形成された導電性基材１０３は、対向電極１０６と対向させて電解槽１０７の電着レジスト液β中に配置される。直流電源１０９に通電すると、水が電気分解されて対向電極１０６には水素イオン１０８ａ（Ｈ＋）が吸着され、導電性基材１０３の表面には酸素イオン１０８ｂ（Ｏ２−）が吸着される。さらに、図１０（ｂ）に示すように、電着レジスト液β中の成分である感光剤１１０（樹脂）が導電性基材１０３の表面の酸素イオンと反応して導電性基材１０３の表面で固化する。こうして導電性基材１０３の表面は、粒状をした感光剤１１０の固化物によって覆われる。この導電性基材１０３は、電解槽１０７から取り出した後、図１０（ｃ）に示すようにプリベークされる。８０℃〜１００℃程度の温度でプリベークすると、感光剤１１０の溶剤が揮発すると同時に感光剤１１０が流動し、感光剤１１０の穴などの欠陥部分が埋められる。ついで、図１０（ｄ）に示すように、１２０℃〜１４０℃程度の温度でポストベークして感光剤１１０の熱重合反応を促進させると、感光剤１１０がさらに流動して滑らかな被膜となり、導電性基材１０３の表面で感光剤１１０が焼き固められて絶縁被膜１０４が形成される。そして、キャビティ１０５の底面で絶縁被膜１０４を除去して導電性基材１０３を露出させ、母型１０１を形成する。
【００５２】
しかし、このように電着レジストによって絶縁被膜１０４を形成する場合には、ポストベークされた感光剤１１０が流動する結果、図１０（ｄ）に示すように、導電性基材１０３の外エッジ部分（角部分）では導電性基材１０３が薄くなり、キャビティ１０５内の内エッジ部分（内隅部分）では導電性基材１０３が厚くなりやすい。その結果、導電性基材１０３によって形成されたキャビティ１０５（絶縁被膜形成前のキャビティ）に比べて絶縁被膜１０４で覆われたキャビティでは、短手方向の断面において内エッジ部分や外エッジ部分が丸味を帯びやすくなり、シャープな形状の金属成型品１２を得にくくなっていた。
【００５３】
図１１は上記のようにして作製した母型１０１を用いて作製した金属成型品１２を撮影した顕微鏡写真の平面図であって、併せてその一部を拡大して示している。図１０において説明したように、電着レジスト法では、短手方向の断面において内エッジ部分や外エッジ部分が丸くなるが、実際には３次元形状のキャビティ１０５の角（辺）が丸くなるので、平面で見たときにもキャビティ１０５の内エッジ部分は丸味を帯びている。そのため、このキャビティ１０５内で成型された金属成型品１２も、図１１のように平面視で角が丸くなっている。図１１から分かるように、この母型１０１を用いて金属成型品１２を作製した場合、キャビティ１０５の内エッジ部分や外エッジ部分が絶縁被膜１０４によって丸味を帯びるため、導電性基材１０３にシャープな形状のキャビティ１０５が形成されていたとしても金属成型品１２にシャープな形状を転写させることが困難であり、特に角や隅が丸くなる。
【００５４】
これに対し、導電性基材１３の上に形成した絶縁層１４にキャビティ１５を開口する方法では、導電性基材１３の表面にスプレーコーターやスピンコーターを用いてレジストを塗布し、フォトリソグラフィ技術によってキャビティ１５を開口するので、キャビティ１５を精密に、かつシャープに形成することができる。図１２はスプレーコーターとフォトリソグラフィ技術を用いて導電性基材１３の上に形成した絶縁層１４の断面写真を示す図である。なお、図１２のサンプルでは、母型１１をカットする際に絶縁層１４の形状が崩れるのを防止するため、絶縁層１４の上面とキャビティ１５内部を樹脂１１１で固めている。
【００５５】
本発明の母型１１では、図１２に示したようなシャープな形状のキャビティ１５を形成することができるので、このキャビティ１５内に金属成型品１２を成型することでシャープな形状の金属成型品１２を作製することが可能になる。
【００５６】
（絶縁層の厚みについて）
また、本発明の電気鋳造方法にあっては、キャビティ１５の幅に応じて金属層１８の上部に残すべきヘッドスペースの最小高さ（つまり、絶縁層のある厚みに対する金属層の厚みの最大値）を定めているので、凹部の幅と成型したい金属成形品の厚みによって決まる必要最小量の絶縁層厚み（つまり省部材）で効率良く金属成型品を成型することができる。
【００５７】
さらに、絶縁膜１４の厚みを薄くできると、フォトリソグラフィ工程において絶縁層１４のエッジ形状を高精度化しやすいので、金属成型品１２の電鋳精度もそれに伴って高くなる。また、絶縁層１４の厚みを薄くできると、フォトレジストの成膜時間や剥離時間が短くなり、金属成型品１２の生産効率が向上する。その結果、金属成型品１２の高品質化とローコスト化を図ることができる。
【００５８】
（本発明の第２の実施形態）
図１３（ａ）は本発明の実施形態２による母型３１を示す断面図である。この母型３１では、キャビティ１５内において導電性基材１３の上面に所望の形状の窪み３２を形成してあり、この窪み３２がキャビティ１５の一部を構成している。よって、このキャビティ１５内に金属を電着させることにより、より高度な形状の金属成型品１２を成型することができる。
【００５９】
また、図１３（ａ）に示す実施形態ではキャビティ１５の底面の一部に窪み３２を形成したが、図１３（ｂ）に示す別な実施形態のように、キャビティ１５の底面の全体に窪み３２を形成していてもよい。
【００６０】
また、図１４に示すさらに別な実施形態では、キャビティ１５の底面よりも広い範囲にわたって導電性基材１３の上面に窪み３２を形成してあり、窪み３２の一部を絶縁層１４によって埋めている。
【００６１】
なお、図１３（ａ）、（ｂ）、図１４のように金属成型品１２の上面が平坦でない場合には、ヘッドスペース高さＨは、金属成型品１２の最も高い位置から測るものとする。また、図１３（ａ）、（ｂ）のように絶縁層１４の高さが均一でない場合には、ヘッドスペース高さＨは、絶縁層１４の最も低い箇所の上面までの高さを測るものとする。従って、図１３（ａ）、（ｂ）のような場合には、ヘッドスペース高さＨは、金属成型品１２の最も高い位置から、絶縁層１４の最も低い箇所の上面までの垂直距離となる。また、図１３（ａ）、（ｂ）、図１４のように短手方向の断面において、導電性基材１３の上面（窪み３２）が傾斜面で形成されている場合には、厚みばらつきは、その傾斜面に垂直な法線方向における厚みで評価する。
【００６２】
（本発明の第３の実施形態）
図１５は本発明の実施形態３による母型４１と金属成型品１２の長手方向に沿った断面図である。本実施形態では、キャビティ１５の底面形状について、長手方向を例にして説明をするが、これは短手方向の底面でも同様のことが言え、長手および短手が両方とも斜めの場合も成立する。ただし、どの場合においても、あくまで短手方向は実施形態１で述べた範囲内で電着を行っている。本実施形態においては、短手方向の断面においては、実施形態１において説明したような条件で電着を行っているが、さらに長手方向においても実施形態１で述べたような条件に従って電鋳を行うことにより、実施形態１のように上段の平面部４２ａと下段の平面部４２ｃで比較した場合、１％以内の厚みばらつきに入らないまでもかなりの高精度に厚みばらつきを小さくすることができる。この母型４１に形成されたキャビティ１５は、その底面の深さが異なり、それぞれ対向電極に正対（電圧印加方向に垂直）する３つの平面部４２ａ，４２ｂ，４２ｃと、各平面部４２ａ，４２ｂ，４２ｃを接続し、電圧印加方向に垂直な面に対して傾斜する傾斜面部４３ａ，４３ｂとからなる。
【００６３】
ここで、ヘッドスペースの高さＨは、キャビティ１５の最も浅い部分に残る空間の高さである。この図１５が示すように、キャビティ１５の長手方向においては、ヘッドスペースの高さＨに比してキャビティ１５の長さが長くても、ヘッドスペースの高さＨがキャビティ１５の幅（紙面の奥行き方向の長さ＝凹部の幅）Ｗに対して前記のいずれかの条件を満たしていれば、金属成型品１２の厚みばらつきを小さくすることができる。
【００６４】
また、傾斜面部４３ａ，４３ｂを有する底面に対して、金属層１８は、平面部４２ａ，４２ｂ，４２ｃおよび傾斜面部４３ａ，４３ｂにそれぞれ厚みが等しくなる（底面からの距離が一定になる）ように積層して電着される。平面部４２ａと傾斜面部４３ａとが形成する角部、および、平面部４２ｂと傾斜面部４３ｂとが形成する角部でも、金属層１８は、その厚みがほぼ等しくなる（キャビティ１５の底面からの距離が一定になる）ように積層して電着する。図１５に示す矢印は、金属層１８の成長方向を示すベクトルである。
【００６５】
なお、図１５は長手方向の断面を表しているが、仮にこれが短手方向の断面であると仮定した場合には、厚みばらつきを算出するに当たっては、傾斜面部における金属層１８の厚みは考慮せず、底面が水平な各面における金属層１８の厚みを測定し、最も薄い箇所の厚みＴ１に対する最も厚い箇所の厚みをＴ２の比Ｔ２／Ｔ１を厚みばらつきとする。すなわち、短手方向の断面において、実施形態１のようにキャビティ１５の底面が水平面である場合や、実施形態２のようにキャビティ１５の底面が傾斜面である場合には、水平面あるいは傾斜面の法線方向の厚みを評価するが、水平面と傾斜面が混在している場合には、水平面における厚みだけで評価する。
【００６６】
図１６に、傾斜面部４３ａ，４３ｂの傾斜角度θ（電圧印加方向に垂直な面との間になす角度）を変えて、金属層１８の厚みばらつきを測定した結果を示す。図示するように、傾斜面部４３ａ，４３ｂの傾斜角度θが６０°以下であれば、金属層１８の厚みばらつきは、１％以下であり、全く問題がない。しかしながら、傾斜面部４３ａ，４３ｂの傾斜角度θが６０°を超えると、金属層１８の厚みばらつきが生じる。尚、この金属層１８の厚みばらつきは、中段の平面部４２ｂに比べて、上段の平面部４２ａおよび下段の平面部４２ｃにおいて、大きくなる傾向がある。
【００６７】
よって、キャビティ１５の底面に露出している導電性基材１３の窪み３２の表面は、電圧印加方向に垂直な面に対する傾斜角度がほぼ６０°以下となるようにすることが望ましい。図１７は、導電性基材１３の上面に傾斜角度が６０°以上の傾斜面を有する窪み３２を設けた場合に、金属層１８の成長する様子を示す図である。このように傾斜角度が６０°を超えると、電流が不均一になって金属層１８の厚みを制御することが困難になる。しかし、図１８に示すように、窪み３２の周縁部分の傾斜角度が６０°以上となっている場合のように、傾斜角度が６０°以上の領域が存在しても一部分であればほとんど影響はない。また、この図１８のように導電性基材１３の上面に鋭い変曲点部分が存在する場合には、図１８に矢印で示すように当該変曲点部分では金属層１８は変曲点を中心として均等な厚みとなるように成長するので、導電性基材１３の変曲点部分に対応する金属層１８の上面の変曲点部分はアール形状になだらかとなる。図１３、図１４、図２３（ｂ）等の図示例では、金属層１８の上面も導電性基材１３の上面と同じように屈曲しているが、実際の金属成型品１２では屈曲部分が丸味を帯びてアール形状になる。
【００６８】
このように、本発明では、傾斜面部４３ａ，４３ｂの傾斜角度θをほぼ６０°以下にするように、底面に深さの変化を設けることで、金属成型品１２のデザインを、厚みを一定に保ちながら、電圧印加方向に屈曲したものとすることもできる。換言すると、キャビティ１５の底面は、必ずしも対向電極に正対する必要がない。
【００６９】
なお、絶縁層１４の高さは均一でなくともよいので、図１９に示すように、長手方向における絶縁層１４の高さの低い箇所では、金属層１８の上面の最も高い位置よりも低くなっていて差し支えない。ただし、図１９のような場合でも、短手方向の断面で見た場合の絶縁層１４は、金属成型品１２に対して実施形態１のような条件は成立している。
【００７０】
実施形態３の一例として、図２０に、本発明により形成した電子部品用の接点部材の形状を示す。本発明によれば、このような形状の金属部品を、いかなる仕上げ加工も必要とせず、電気鋳造のみによって形成できる。
【００７１】
（本発明の第４の実施形態）
図２１は、本発明の実施形態４による母型５１のキャビティ１５と、金属層１８の成長過程とを示す。図２１における矢印は、金属層１８の成長する方向と成長量を示すベクトルである。このキャビティ１５は、キャビティ１５の側壁面の中程に、段差部５２を形成することで、キャビティ１５の断面積を途中から拡大して、キャビティ１５の開口面積を底面よりも大きくしている。また、絶縁層１４がキャビティ１５の底面上の周縁部の一部を覆うように延伸している。底面における絶縁層１４の延伸部分を絶縁層１４ａで示す。
【００７２】
このキャビティ１５を用いて電気鋳造すると、先ず、キャビティ１５の底面のうち絶縁層１４ａに覆われていない領域に金属が電着して金属層１８が形成される。さらに電圧を印加し続けると、金属層１８は、底面の絶縁層１４ａに覆われていない部分からの距離が一定になるようにして、かつ、絶縁層１４ａの上に覆い重なるように成長する。
【００７３】
さらに、電流を流して金属層１８を成長させると、段差部５２の上にも金属層１８が張り出して成長する。このとき、絶縁層１４ａに覆われていない底面から見て段差部５２の陰になる部分には、段差部５２のエッジからの距離が一定になるように金属層１８が成長する。
【００７４】
このように、キャビティ１５に段差部５２を設けることで、金属成型品１２は、段差部５２の上部に張り出した形状に鋳造される。また、キャビティ１５の底面の周縁部を絶縁層１４ａで覆うことで、その上部において金属成型品１２を面取りした形状にすることができる。すなわち、本変形例を用いることで、母型１１の形状を反転転写した形状の表面に、アール状の面取りを追加した金属部品を形成することができる。
【００７５】
図２２は、キャビティ１５の底面に絶縁層１４ａを設けた別な例を示す断面図である。この母型６１では、ている。キャビティ１５の底面の両側部もしくは外周縁に沿って絶縁層１４が底面の一部を覆うように延伸して底面の絶縁層１４ａを形成している。この母型６１を用いた場合にも、底面の絶縁層１４ａに覆われていない部分からの距離が一定になるようにして、かつ、絶縁層１４ａの上に覆い重なるように金属層１８が成長することで、金属成型品１２の上面外周部がアール状に湾曲して形成される。
【００７６】
なお、この実施形態のように、キャビティ１５の底面の一部絶縁層１４ａによって覆われていて金属層１８の上面の一部が湾曲している場合には、金属層１８の厚みばらつきは、導電性基材１３が露出している領域の上の金属層１８の垂直方向における厚みがほぼ均一となっている領域で評価する。
【００７７】
（その他の実施形態）
以下においては、種々の形状の母型７１〜８８を示す。
【００７８】
図２３（ａ）は、上方で幅が狭くなるように両側面にテーパーのついた絶縁層１４を有する母型７１を用いたものである。
【００７９】
図２３（ｂ）に示す母型７２は、導電性基材１３の上面に窪み３２を有し、一方の側壁面の絶縁層１４は窪み３２の外にあり、他方の絶縁層１４は窪み３２内に入り込んだものである。
【００８０】
図２４（ａ）に示す母型７３は、絶縁層１４を絶縁層９１ａ、９１ｂの２層構成とし、開口幅の狭い絶縁層９１ａの上に開口幅の広い絶縁層９１ｂを重ねている。
【００８１】
図２４（ｂ）に示す母型７４は、上方で狭くなった断面テーパー状の絶縁層９１ａの上に、それよりも開口幅の広い絶縁層９１ｂを重ねて２層構成の絶縁層１４としたものである。
【００８２】
図２４（ｃ）に示す母型７５は、キャビティ１５の底面にＶ溝状の窪み３２を形成すると共に、開口幅の狭い絶縁層９１ａの上に開口幅の広い絶縁層９１ｂを重ねて絶縁層１４を２層構成としたものである。
【００８３】
図２４（ｄ）に示す母型７６は、図２３（ｂ）の母型７２をもとにして、その絶縁層１４を開口幅の狭い絶縁層９１ａと開口幅の広い絶縁層９１ｂの２層構成としたものである。
【００８４】
図２５（ａ）に示す母型７７は、不導電材料（絶縁材料）からなる芯材９２ａの表面を導電材料からなる導電性コート部９２ｂで被覆した導電性基材１３を用いたものである。
【００８５】
図２５（ｂ）〜（ｄ）に示す母型７８〜８０も、不導電材料（絶縁材料）からなる芯材９２ａの表面を導電材料からなる導電性コート部９２ｂで被覆した導電性基材１３を用いたものであり、さらに図２５（ｂ）の母材７８ではテーパー状の絶縁層１４を用いており、図２５（ｃ）、（ｄ）の母型７９、８０では窪み３２を有する導電性基材１３を用いている。
【００８６】
図２６（ａ）〜（ｄ）に示す母型８１〜８４は、いずれも絶縁層１４を絶縁層９１ａ、９１ｂの２層構成とし、開口幅の狭い絶縁層９１ａの上に開口幅の広い絶縁層９１ｂを重ねると共に、不導電材料（絶縁材料）からなる芯材９２ａの表面を導電材料からなる導電性コート部９２ｂで被覆した導電性基材１３を用いたものである。
【００８７】
図２７（ａ）に示す母型８５は、導電性基材１３の上面に窪み３２を形成し、絶縁層１４を窪み３２の一部に入り込むように形成すると共に、キャビティ１５の底面において絶縁層１４ａを延出させたものである。また、図２７（ｂ）の母型８６は、さらに絶縁層１４を絶縁層９１ａ、９１ｂの２層構成としたものである。また、図２８（ａ）、（ｂ）の母型８７、８８は、さらに不導電材料（絶縁材料）からなる芯材９２ａの表面を導電材料からなる導電性コート部９２ｂで被覆した導電性基材１３を用いたものである。
【００８８】
本発明に用いる母材としては上述のように種々の形状、構造のものを用いることができるが、どのような母材においても、ヘッドスペース高さＨやキャビティ幅Ｗは、つぎのように定義される。ヘッドスペース高さは、例えば図２３、図２４などに示すように、作製された金属成型品１２の最も高い位置からキャビティ１５の上面開口の高さ（すなわち、絶縁層１４の上面の位置する高さの平面）までの垂直距離である。但し、絶縁層１４の上面の高さにばらつきがある場合には、図１３（ａ）、（ｂ）に示すように、最も低い位置における絶縁層１４の上面までの垂直距離とする。また、キャビティ幅Ｗは、金属成型品１２の上面が位置する高さにおけるキャビティ１５の幅である。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】図１は、本発明の実施形態１による電気鋳造方法に用いる母型を示す断面図である。
【図２】図２（ａ）〜（ｊ）は、実施形態１の電鋳法によって金属成型品を成型する工程を表した概略断面図である。
【図３】図３は、電解槽内に配置した母型を示す断面図である。
【図４】図４（ａ）は、電解槽の電極間に印加する電圧の変化を示す図、図４（ｂ）は、電解槽内に流す電流の変化を示す図である。
【図５】図５（ａ）は、キャビティの幅とヘッドスペースの高さとの関係を定めるために用いたサンプルの形状を示す平面図である。図５（ｂ）は、図５（ａ）のＡ部の断面を拡大して示した図である。
【図６】図６は、金属層の上に残すヘッドスペースの高さＨを変化させて、キャビティ内に金属を電着させて種々のサンプルを作製し、ヘッドスペースの高さＨとサンプルの細線部における厚みばらつきとの関係を調べた結果を示す図である。
【図７】図７は、細線部の厚みばらつきが１.０１となる場合の条件を横軸にキャビティ幅Ｗをとり、縦軸にＨ／Ｗの比をとって表した図である。
【図８】図８は、金属層の上に残すヘッドスペースの高さＨを変化させて、キャビティ内に金属を電着させて種々のサンプルを作製し、ヘッドスペースの高さＨとサンプルの細線部における厚みばらつきとの関係を調べた結果を示す図である。
【図９】図９は、比較例を示す断面図である。
【図１０】図１０（ａ）〜（ｄ）は、電着レジストを用いた絶縁被膜の形成方法を説明する図である。
【図１１】図１１は、比較例の母型を用いて作製した金属成型品の平面図である。
【図１２】図１２は、スプレーコーターとフォトリソグラフィ技術を用いて導電性基材の上に形成した絶縁層の断面を示す図である。
【図１３】図１３（ａ）は本発明の実施形態２による母型を示す断面図である。図１３（ｂ）は実施形態２の別な母型を示す断面図である。
【図１４】図１４は、実施形態２のさらに別な母型を示す断面図である。
【図１５】図１５は、本発明の実施形態３による母型と金属成型品の長手方向に沿った断面を示す断面図である。
【図１６】図１６は、傾斜面部の傾斜角度θを変えて、金属層の厚みばらつきを測定した結果を示す図である。
【図１７】図１７は、導電性基材の上面に傾斜角度が６０°以上の傾斜面を有する窪みを設けた場合に、金属層の成長する様子を示す図である。
【図１８】図１８は、導電性基材の窪みの一部で傾斜角度が６０°以上となっていても金属層の成長にほとんど影響がないことを説明するための断面図である。
【図１９】図１９は、実施形態３の異なる例を示す断面図である。
【図２０】図２０は、本発明により形成した電子部品用の接点部材の形状を示す斜視図である。
【図２１】図２１は、本発明の実施形態４による母型のキャビティと、金属層の成長過程とを示す図である。
【図２２】図２２は、実施形態４の別な例を示す断面図である。
【図２３】図２３（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、本発明の異なる実施形態の母型を示す断面図である。
【図２４】図２４（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ、本発明の異なる実施形態の母型を示す断面図である。
【図２５】図２５（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ、本発明の異なる実施形態の母型を示す断面図である。
【図２６】図２６（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ、本発明の異なる実施形態の母型を示す断面図である。
【図２７】図２７（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、本発明の異なる実施形態の母型を示す断面図である。
【図２８】図２８（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、本発明の異なる実施形態の母型を示す断面図である。
【符号の説明】
【００９０】
１１、３１、４１、５１、６１、７１〜８８ 母型
１２ 金属成型品
１３ 導電性基材
１４、１４ａ 絶縁層
１５ キャビティ
１８ 金属層
１９ 電解槽
２１ 対向電極
３２ 窪み
４２ａ，４２ｂ，４２ｃ 平面部
４３ａ，４３ｂ 傾斜面部
５２ 段差部
【技術分野】
【０００１】
本発明は金属製品を成型するための電気鋳造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
機械加工では製作困難な微細金属製品を製造する方法として、電気鋳造技術（電鋳法）が知られている。これは、母型に対して金属を膜厚メッキし、その厚膜メッキ（金属成型品）を母型から剥離させることで金属製品を成型する厚付けの電気メッキプロセスであって、一般的に２０μｍを超える厚みの電気メッキを電鋳という。
【０００３】
例えば、特許文献１に開示された方法では、金属製の母型の表面にフォトレジストを塗布し、これをパターニングして所望パターンの開口を有するレジスト膜を形成し、ついでレジスト膜の開口内、すなわち母型の表面のうちレジスト膜で覆われていない表面に金属を電着させて金属層（厚膜メッキ）を成型している。この後、母型から金属層を剥離させ、所望の形状の微細な金属成型品を得ている。
【０００４】
しかしながら、母型の表面に金属を電着させる工程においては、レジスト膜に遮断された電流の一部がレジスト膜近傍の電着部分に流れ込んで電着量を部分的に増加させる結果、金属層の厚みが不均一になる不具合があった。特に、金属層の表面（母型に電着する面の反対側の面）のうちレジスト膜に接している縁の部分で金属層が盛り上がって金属層の厚みが部分的に厚くなっていた。
【０００５】
そのため、特許文献１に開示された方法では、金属層をレジスト膜の厚みよりも若干厚く形成しておき、金属層の表面を研磨して平滑化することで金属層の厚みを均一にしている。
【０００６】
上記のように、従来の電気鋳造方法では、金属層の表面（母型に電着する面の反対側の面）の形状が制御不能であり、金属成型品の成型可能な形状に大きな制約があった。また、金属成型品の形状を整えるためには、成形後に研磨処理などを行わねばならず、製造効率が悪く、その分製造コストが高くついていた。
【０００７】
【特許文献１】特開平８−２２５９８３号公報（段落０００２、図７）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたものであって、母型に電着する面と反対側の金属層表面の形状を制御することが可能な電気鋳造方法を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
このような課題を解決するため、本発明にかかる第１の電気鋳造方法は、導電性基材の上面に重ねて絶縁層を形成し、前記絶縁層に凹部を設けると共に前記凹部の底面の少なくとも一部で前記導電性基材を露出させて母型を形成する母型形成工程と、前記母型を電解槽内に配置して電圧を印加し、前記凹部内における前記導電性基材の露出面に金属を電着する電着工程とを備えた電気鋳造方法であって、前記電着工程において、前記凹部の幅が３００μｍ以上の場合に、前記凹部の幅の１／２.８５倍以上の高さを有する空間を残すようにして前記凹部内に金属層を成長させることを特徴としている。
【００１０】
また、本発明にかかる第２の電気鋳造方法は、導電性基材の上面に重ねて絶縁層を形成し、前記絶縁層に凹部を設けると共に前記凹部の底面の少なくとも一部で前記導電性基材を露出させて母型を形成する母型形成工程と、前記母型を電解槽内に配置して電圧を印加し、前記凹部内における前記導電性基材の露出面に金属を電着する電着工程とを備えた電気鋳造方法であって、前記電着工程において、前記凹部の幅が２００μｍ以上３００μｍ未満の場合に、前記凹部の幅の１／３.７５倍以上の高さを有する空間を残すようにして前記凹部内に金属層を成長させることを特徴としている。
【００１１】
また、本発明にかかる第３の電気鋳造方法は、導電性基材の上面に重ねて絶縁層を形成し、前記絶縁層に凹部を設けると共に前記凹部の底面の少なくとも一部で前記導電性基材を露出させて母型を形成する母型形成工程と、前記母型を電解槽内に配置して電圧を印加し、前記凹部内における前記導電性基材の露出面に金属を電着する電着工程とを備えた電気鋳造方法であって、前記電着工程において、前記凹部の幅が１００μｍ以上２００μｍ未満の場合に、前記凹部の幅の１／４倍以上の高さを有する空間を残すようにして前記凹部内に金属層を成長させることを特徴としている。
【００１２】
また、本発明にかかる第４の電気鋳造方法は、導電性基材の上面に重ねて絶縁層を形成し、前記絶縁層に凹部を設けると共に前記凹部の底面の少なくとも一部で前記導電性基材を露出させて母型を形成する母型形成工程と、前記母型を電解槽内に配置して電圧を印加し、前記凹部内における前記導電性基材の露出面に金属を電着する電着工程とを備えた電気鋳造方法であって、前記電着工程において、前記凹部の幅が１００μｍ未満の場合に、前記凹部の幅の１／１０倍以上の高さを有する空間を残すようにして前記凹部内に金属層を成長させることを特徴としている。
【００１３】
ここで、前記導電性基材とは、電鋳により金属層を析出させるための基材である。導電性基材は、表面がフラットな形状であってもよく、表面に凸凹や段差があっても構わない。電鋳時の電極として使用されるため、導電性基材は導電性を有していなければならないが、導電性基材の全体が導電材料でできている場合に限らない。不導電材料からなる芯材の表面全体あるいはその表面の一部に導電材料からなる導電性コート部を設けたものでもよい。また、導電材料からなる芯材の表面の一部に絶縁材料からなる絶縁性コート部を設けたものでもよい。
【００１４】
前記絶縁層とは、電鋳時に導電性基材の表面を電気的に絶縁し、金属の電着を抑制する層であって、一般的にはレジストが用いられる。また、母型とは、導電性基材と絶縁層からなり、成型用の１つ又は複数の凹部が形成されたマスター電極である。電着とは、電解槽内に配置した一方の電極（母型）に積算通電量に比例した金属堆積物を析出させることである。
【００１５】
凹部とは、導電性基材の上面において絶縁層によって形成されたキャビティであって、製作する金属成型品の反転形状を有している。凹部の幅とは、幅を定めようとする位置において、かつ、凹部の幅が最も狭い方向の断面において、金属層の成長を最終的に停止させる高さで測った開口幅をいう。凹部内に残す空間の高さとは、凹部内に析出した金属層の最上端から絶縁層の上面（凹部の上面開口）までの間の空間の垂直距離をいう。ただし、絶縁層の高さが不均一な場合には、金属層の最上端から、絶縁層の高さが最も低い箇所における絶縁層の上面までの垂直距離を凹部に残す空間の高さという。
【００１６】
しかして、本発明にかかる第１〜４の電気鋳造方法にあっては、凹部の内部空間全体に金属を電気鋳造することなく、金属層の上部に所定の空間を残して金属層の成長を停止するようにすることで、凹部の上面開口の縁の絶縁層が、対向電極の凹部に正対しない部分から既に電着されている金属層に斜めに流れ込もうとする電流を遮断するので、電着される金属の厚みがばらつかない。このため、電気鋳造される金属層は、母型の絶縁層が形成されていない部分からの距離が一定となるように、均一に成長する。
【００１７】
また、本発明にかかる第１〜４の電気鋳造方法にあっては、凹部の幅に応じて金属層の上部に残すべき空間の最小値（つまり、絶縁層のある厚みに対する金属層の厚みの最大値）を定めているので、凹部の幅と成型したい金属成形品の厚みによって決まる必要最小量の絶縁層厚み（つまり省部材）で効率良く金属成型品を成型することができる。
【００１８】
本発明にかかる第１〜４の電気鋳造方法のある実施態様においては、前記母型形成工程において、前記凹部の底面の周縁部の少なくとも一部分に前記絶縁層を形成してもよい。金属層は、母型の絶縁層が形成されていない部分からの距離が一定となるように成長するので、かかる実施態様によれば、底面の外周部の絶縁層の上部に曲面を形成するように金属層を形成することができる。例えば、これによって、金属成型品の母型と反対側のエッジを面取りすることが可能になる。
【００１９】
本発明にかかる第１〜４の電気鋳造方法の別な実施態様においては、前記凹部の底面に重なる領域で、前記導電性基材の上面に窪みを形成してあってもよい。かかる実施態様によれば、導電性基材の窪みによって凹部の底面形状を種々の形状にすることができるので、種々の形状の金属成型品を成型することが可能になる。
【００２０】
本発明にかかる第１〜４の電気鋳造方法のさらに別な実施態様においては、前記凹部の底面に露出している前記導電性基材の表面が、電圧印加方向に垂直な面に対する傾斜角度が６０°以下となる面を主として構成された集合であってもよい。かかる実施態様においては、母型の絶縁層が形成されていない面が、対向電極との間の電圧印加方向に垂直な面から６０°より大きく傾斜しないようにすることで、その傾斜した面が対向電極からの電流を斜めに引き込み、金属層を不均一に成長させることを防止できる。ただし、電圧印加方向に垂直な面から６０°より大きな傾斜角度を有する面であっても、凹部の底面全体の面積に比べて小さな面積であれば金属層に不均一が生じにくい。
【００２１】
本発明にかかる第１〜４の電気鋳造方法のさらに別な実施態様においては、前記母型形成工程において、前記凹部の側壁面に前記凹部の開口面積を拡大する段差部を形成していてもよい。かかる実施態様によれば、金属成型品の一部を電圧印加方向と異なる方向に突出させることができる。
【００２２】
本発明にかかる第１〜４の電気鋳造方法のある実施態様においては、前記電着工程において、前記電解槽内に流れた電流の積算通電量が所定値に達したときに前記電圧を停止するようにしてもよい。電着する金属の総量は、供給した電流の積算通電量に比例するので、直接測定しなくても、成長した金属層の厚みを制御することができる。
【００２３】
なお、本発明における前記課題を解決するための手段は、以上説明した構成要素を適宜組み合せた特徴を有するものであり、本発明はかかる構成要素の組合せによる多くのバリエーションを可能とするものである。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、金属層の上に凹部の幅に応じた高さの空間を残して金属層の成長を停止するので、金属層に側方から電流が流れ込んで、成型した金属層の成長方向における厚みが均一になり、母型と反対側の表面を仕上げ加工する必要がなくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態を説明する。
【００２６】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の実施形態１による電気鋳造方法（以下、電鋳法という。）を説明するための断面図であって、母型１１とその母型１１を用いて電気鋳造された金属成型品１２を示す。
【００２７】
実施形態１で使用する母型１１は、導電性基材１３の平坦な上面に厚膜の絶縁層１４を積層したものであって、絶縁層１４には金属成型品１２の反転型となる形状のキャビティ１５（凹部）が形成されている。キャビティ１５の底面には絶縁層１４が残っておらず、キャビティ１５の底面全体で導電性基材１３の上面が露出している。母型１１のキャビティ１５内には、電鋳法によって金属成型品１２が成形される。なお、図１はキャビティ１５の長手方向に直交する方向（短手方向）の断面である。
【００２８】
つぎに、上記のようにな母型１１を用いて金属成型品１２を製作する工程を説明する。図２は電鋳法によって金属成型品１２を成型する工程を表しており、図２（ａ）〜（ｆ）は母型１１を形成するための工程（母型形成工程）を示し、図２（ｇ）及び（ｈ）はキャビティ１５内に金属を電着させて金属成型品１２を作製する工程（電着工程）を示し、図２（ｉ）及び（ｊ）は母型１１から金属成型品１２を剥離させる工程（剥離工程）を示す。なお、実際には、母型１１に複数のキャビティ１５を形成しておいて複数の金属成型品１２を一度に作製するが、便宜上ひとつの金属成型品１２を作製する場合について説明する。
【００２９】
図２（ａ）は上面が平坦な金属製の導電性基材１３であって、少なくとも上面には電着した金属成型品１２を容易に剥離させるための処理が施されている。母型形成工程では、まず図２（ｂ）に示すように、導電性基材１３の上面に、スプレーコーターやスピンコーターによってネガ型フォトレジスト１６を塗布して均一な厚みの厚膜を形成する。ついで、図２（ｃ）のようにフォトレジスト１６をプリベークした後、図２（ｄ）に示すようにキャビティ１５を形成する領域をマスク１７で覆ってフォトレジスト１６に露光する。フォトレジスト１６の露光された領域は不溶化するため現像時に溶けないので、マスク１７で覆われていた領域だけが現像によって溶解除去され、図２（ｅ）に示すようにフォトレジスト１６にキャビティ１５が形成される。最後に、フォトレジスト１６をポストベークすることでフォトレジスト１６によって導電性基材１３の上面に所定厚みの絶縁層１４が形成される。こうして得られた母型１１を図２（ｆ）に示す。
【００３０】
なお、図１や図２では導電性基材１３の上面だけを絶縁層１４で覆っているが、実際には、キャビティ１５の内部以外に金属が電着しないよう、導電性基材１３の下面や側面なども絶縁層で覆っている。
【００３１】
電着工程では、図３に示すように、母型１１を電解槽１９内に配置し、直流電源２０によって母型１１と対向電極２１との間に電圧を印加して電解液αに電流を流す。通電を開始すると、電解液α中の金属イオンが導電性基材１３の表面に電着し、金属層１８が析出する。一方、絶縁層１４は、電流を遮断するので、母型１１と対向電極２１との間に電圧を印加しても、絶縁層１４には直接金属が電着しない。このため、図２（ｇ）に示すように、キャビティ１５の内部にはその底面から電圧印加方向に金属層１８が成長してゆく。
【００３２】
このとき、電着した金属層１８（金属成型品１２）の厚みは、電流の積算通電量（すなわち、通電電流の時間積算量であって、図４（ｂ）の斜線を施した領域の面積に相当する。）によって管理される。単位時間あたりに析出する金属量は電流値に比例するから、金属層１８の体積は電流の積算通電量で決まり、金属層１８の厚みは電流の積算通電量から知ることができるからである。
【００３３】
例えば、直流電源２０の電圧が、図４（ａ）に示すように、通電開始からの経過時間とともに次第に、かつ段階的に増加するとすると、対向電極２１と母型１１の間に流れる電流も、図４（ｂ）に示すように、通電開始からの経過時間とともに次第に、かつ段階的に増加する。そして、通電電流の積算通電量を監視することによって金属層１８が目的とする厚みに達したことを検知したら、直流電源２０をオフにして通電を停止する。この結果、図２（ｈ）に示すように、所望の厚みの金属層１８によってキャビティ１５内に金属成型品１２が成型される。
【００３４】
また、キャビティ１５内に金属層１８（金属成型品１２）を成長させる電着工程においては、キャビティ１５の幅が３００μｍ以上の場合には、キャビティ１５の幅の１／２.８５倍以上の高さを有する空間（以下、ヘッドスペースという。）を残すように金属層１８を成長させる。また、キャビティ１５の幅が２００μｍ以上３００μｍ未満の場合には、キャビティ１５の幅の１／３.７５倍以上の高さを有するヘッドスペースを残すように金属層１８を成長させる。また、キャビティ１５の幅が１００μｍ以上２００μｍ未満の場合には、キャビティ１５の幅の１／４倍以上の高さを有するヘッドスペースを残すように金属層１８を成長させる。また、キャビティ１５の幅が１００μｍ未満の場合には、前記凹部の幅の１／１０倍以上の高さを有するヘッドスペースを残すように金属層１８を成長させる。つまり、本発明では、キャビティ１５の幅をＷ、キャビティ１５の上面開口（すなわち、絶縁層１４の上面）と金属層１８の上面との間のヘッドスペースの垂直高さをＨとすると、金属層１８の上に残すヘッドスペースの高さＨが、
３００μｍ≦Ｗ なら、 Ｈ≧Ｗ／２.８５
２００μｍ≦Ｗ＜３００μｍ なら、 Ｈ≧Ｗ／３.７５
１００μｍ≦Ｗ＜２００μｍ なら、 Ｈ≧Ｗ／４
Ｗ＜１００μｍ なら、 Ｈ≧Ｗ／１０
を満たすように、金属層１８の成長を停止させる。
【００３５】
金属成型品１２が成型されたら、図２（ｉ）に示すように、エッチング等によって絶縁層１４を剥離させ、さらに図２（ｊ）に示すように、金属成型品１２を導電性基材１３から剥離させ、母型１１の形状を反転転写した金属成型品１２を得る。
【００３６】
本発明の電鋳方法では、上記のように導電性基材１３の上面に重ねるようにして厚膜の絶縁層１４を形成し、絶縁層１４を開口させることによって母型１１にキャビティ１５を形成しているので、フォトリソグラフィ技術などを利用して微細なキャビティ１５を精密に作製することができ、そのため電鋳法によって微細で精密な金属成型品１２を作製することが可能になる。
【００３７】
（ヘッドスペースについて）
また、本発明の電鋳方法では、上記のようにキャビティ１５の上部に所定の高さのヘッドスペースを残すようにして金属層１８の成長を停止しているので、金属層１８の上面とキャビティ１５の上面開口との間にある距離Ｈを保つことができ、キャビティ１５内に流れ込んで析出する金属イオンのうち、キャビティ１５の上面開口周縁部でキャビティ１５内へ斜めに流れ込む金属イオンをキャビティ１５の上面開口の縁の絶縁層１４によって遮断し、金属層１８の上面全体に均一な電流を流して、金属層１８を均一に成長させる。このため、金属層１８が成長してなる金属成型品１２は、導電性基材１３と反対側の対向電極に対向する面が、導電性基材１３の上面から一定の距離を有し、キャビティ１５に倣った形状となる。
【００３８】
以下においては、金属成型品１２を成型する際に、金属成型品１２の上に残すヘッドスペース高さＨを、
３００μｍ≦Ｗ なら、 Ｈ≧Ｗ／２.８５
２００μｍ≦Ｗ＜３００μｍ なら、 Ｈ≧Ｗ／３.７５
１００μｍ≦Ｗ＜２００μｍ なら、 Ｈ≧Ｗ／４
Ｗ＜１００μｍ なら、 Ｈ≧Ｗ／１０
と定めた根拠を説明する（以下、これらの条件を成長停止条件と呼ぶ。）。
【００３９】
なお、金属成型品１２としては、円形板状や矩形板状など板状をしたものでもよく、一方向に長い形状をしたもの（例えば、図２０を参照）でもよく、特に本発明によって製作される金属成型品１２の形状には限定はない。よって、板状の金属成型品１２を作製する場合では、断面の最も狭い方向における断面で上記成長停止条件を満たすようにすればよい。特に、一方向に長い形状をした金属成型品１２では、幅方向（短手方向）の断面において上記成長停止条件を満たすように電着工程を管理すればよい。以下においては、一方向に長い形状をした金属成型品１２を作製する場合を例にとって説明する。
【００４０】
図５（ａ）はキャビティ１５の幅Ｗとヘッドスペースの高さＨとの関係を定めるために用いたサンプル２２の形状を示す平面図である。また、図５（ｂ）は図５（ａ）のＡ部の断面図である。このサンプル２２は、帯状をしたフープ部２３ａ、２３ｂ、２３ｃ間に一定ピッチ毎に細線部２４（長さ４.５ｍｍ）を配列したものであり、その厚みは２０μｍ〜３００μｍとした。この細線部２４は、図２０に示した成形品のように一方向に長く、かつ、３次元形状を有するものである。サンプル２２は、サンプル２２の反転形状をしたキャビティ１５を有する母型１１を用いて、そのキャビティ１５内に金属を電着させるようにしたものである。そして、キャビティ１５の幅Ｗ（短手方向の幅）やヘッドスペースの高さＨ、絶縁層１４の幅Ｌなどを変化させたサンプルを作製し、図５（ａ）において破線で示した領域を解析用にカットし、その細線部２４の厚みの均一具合を調べた。
【００４１】
測定の結果によれば、ヘッドスペースの高さＨをキャビティ１５の幅Ｗと等しくするか、あるいはキャビティ１５の幅Ｗよりも大きな高さとすれば（Ｈ／Ｗ≧１）、キャビティ１５の幅Ｗ（つまり、細線部２４の幅）に関係なく、細線部２４に厚みばらつきが発生しないことが分かった。また、キャビティ１５の幅Ｗが小さくなるほど、細線部２４の厚みばらつきは小さくなる。（これらの様子は、図６から分かる。）
【００４２】
図６は、金属層１８の上に残すヘッドスペースの高さＨを変化させて、キャビティ１５内に金属を電着させて種々のサンプル２２を作製し、ヘッドスペースの高さＨと細線部２４における厚みばらつきとの関係を実測により調べた結果を表している。母型１１としては、キャビティ幅Ｗが１００μｍのもの、２００μｍのもの、３００μｍのもの、４００μｍのものを用いた。細線部２４（金属成型品）の厚みばらつきとは、細線部２４の幅方向に沿ってもっとも薄い箇所の厚みをＴ１、最も厚い箇所の厚みをＴ２としたとき、Ｔ２／Ｔ１で表されるものである。
【００４３】
電鋳による金属成形品の厚みばらつきは、近年の部品の精密化によって１％以下であることが望まれている。したがって、図６において、細線部２４の厚みばらつきが１.０１以下であるための条件を定めると、キャビティ幅Ｗが４００μｍの場合には、ヘッドスペース高さＨを１４０μｍ以上とする必要があり、キャビティ幅Ｗが３００μｍの場合には、ヘッドスペース高さＨを８０μｍ以上とする必要があり、キャビティ幅Ｗが２００μｍの場合には、ヘッドスペース高さＨを５０μｍ以上とする必要があり、キャビティ幅Ｗが１００μｍの場合には、ヘッドスペース高さＨを１０μｍ以上とする必要がある。
【００４４】
細線部２４の厚みばらつきとキャビティ幅Ｗに対するヘッドスペース高さＨの比Ｈ／Ｗとの間に相関が見られたので、図６に基づいて、厚みばらつきが１.０１となる場合の条件を横軸にキャビティ幅Ｗをとり、縦軸にＨ／Ｗの比をとって表したものが図７である。
【００４５】
図６又は図７によれば、厚みばらつきを１.０１以下に抑えるためには、キャビティ幅Ｗが３００μｍ以上の場合には、キャビティ幅Ｗに対するヘッドスペース高さＨの比を
Ｈ／Ｗ≧１４０／４００＝１／２.８５
とする必要がある。また、キャビティ幅Ｗが２００μｍ以上３００μｍ未満の場合には、キャビティ幅Ｗに対するヘッドスペース高さＨの比を
Ｈ／Ｗ≧８０／３００＝１／３.７５
とする必要がある。また、キャビティ幅Ｗが１００μｍ以上２００μｍ未満の場合には、キャビティ幅Ｗに対するヘッドスペース高さＨの比を
Ｈ／Ｗ≧５０／２００＝１／４
とする必要がある。また、キャビティ幅Ｗが１００μｍ未満の場合には、キャビティ幅Ｗに対するヘッドスペース高さＨの比を
Ｈ／Ｗ≧１０／１００＝１／１０
とする必要がある。
【００４６】
図８は、金属層１８の上に残すヘッドスペースの高さＨを変化させて、キャビティ１５内に金属を電着させて種々のサンプル２２を作製し、ヘッドスペースの高さＨと細線部２４における厚みばらつきとの関係を実測により調べた結果を表している。母型１１としては、キャビティ幅Ｗが３００μｍのものを用い、絶縁層１４の幅Ｌを１００μｍ、２００μｍ、３００μｍと変化させた。
【００４７】
この測定結果によれば、絶縁層幅Ｌがキャビティ幅Ｗの１／３倍よりも狭くなると、細線部２４の厚みばらつきが小さくなることが分かる。なお、理論計算によれば、絶縁層幅Ｌがゼロになると、細線部２４の厚みばらつきは発生しない。
【００４８】
また、絶縁層幅Ｌとキャビティ幅Ｗの比Ｌ／Ｗが２／３以上である場合には、ヘッドスペース高さＨが上記のような条件を満たせば、細線部２４の厚みばらつきはキャビティ幅Ｗが３００μｍの場合とほぼ変化がない。すなわち、キャビティ幅Ｗが３００μｍの場合と同様に、比Ｈ／Ｗ≧１であれば、細線部２４に厚みばらつきが発生せず、キャビティ幅Ｗが小さくなるほど、細線部２４の厚みばらつきが小さくなる。また、
３００μｍ≦Ｗ のとき、 Ｈ／Ｗ≧１／２.８５
２００μｍ≦Ｗ＜３００μｍ のとき、 Ｈ／Ｗ≧１／３.７５
１００μｍ≦Ｗ＜２００μｍ のとき、 Ｈ／Ｗ≧１／４
Ｗ＜１００μｍ のとき、 Ｈ／Ｗ≧１／１０
であれば、細線部２４の厚みばらつきを１％程度に小さくできる。特に、極端に絶縁層幅Ｌが大きくなったとしても、ヘッドスペース高さＨとキャビティ幅Ｗの比Ｈ／Ｗが１／２.８５以上であれば、細線部２４の厚みばらつきを小さくできる。
【００４９】
（絶縁層の形成方法について）
本発明では、導電性基材１３の上面に重ねるように絶縁層１４を形成しているので、スプレーコーターやスピンコーター（好ましくは、スプレーコーター）によって絶縁層１４を均一な厚みに形成でき、またシャープな形状のキャビティ１５を形成することができるため、シャープな形状の金属成型品１２を作製することが可能になる。特に、スプレーコーターによれば、後述の実施形態のように導電性基材１３の上面に凹凸がある場合にも、均一な厚みに絶縁層１４を形成することができる。この点を比較例と対比しながら説明する。
【００５０】
図９は比較例を示す断面図である。この比較例の母型１０１は、金属製の導電性基材１０３に直接にキャビティ１０５を形成し、キャビティ１０５の底面を除いて導電性基材１０３の表面に絶縁被膜１０４を形成したものである。そして、この母型１０１を電解槽内に設置し、キャビティ１０５の底面に金属イオンを電着させて金属成型品１２を成長させたものである。
【００５１】
このような母型１０１の場合には、電着レジストによって導電性基材１０３の表面に絶縁被膜１０４を形成する。図１０（ａ）〜（ｄ）は、電着レジストを用いた絶縁被膜１０４の形成方法を説明する図である。絶縁被膜１０４を形成する工程においては、図１０（ａ）に示すように、キャビティ１０５を形成された導電性基材１０３は、対向電極１０６と対向させて電解槽１０７の電着レジスト液β中に配置される。直流電源１０９に通電すると、水が電気分解されて対向電極１０６には水素イオン１０８ａ（Ｈ＋）が吸着され、導電性基材１０３の表面には酸素イオン１０８ｂ（Ｏ２−）が吸着される。さらに、図１０（ｂ）に示すように、電着レジスト液β中の成分である感光剤１１０（樹脂）が導電性基材１０３の表面の酸素イオンと反応して導電性基材１０３の表面で固化する。こうして導電性基材１０３の表面は、粒状をした感光剤１１０の固化物によって覆われる。この導電性基材１０３は、電解槽１０７から取り出した後、図１０（ｃ）に示すようにプリベークされる。８０℃〜１００℃程度の温度でプリベークすると、感光剤１１０の溶剤が揮発すると同時に感光剤１１０が流動し、感光剤１１０の穴などの欠陥部分が埋められる。ついで、図１０（ｄ）に示すように、１２０℃〜１４０℃程度の温度でポストベークして感光剤１１０の熱重合反応を促進させると、感光剤１１０がさらに流動して滑らかな被膜となり、導電性基材１０３の表面で感光剤１１０が焼き固められて絶縁被膜１０４が形成される。そして、キャビティ１０５の底面で絶縁被膜１０４を除去して導電性基材１０３を露出させ、母型１０１を形成する。
【００５２】
しかし、このように電着レジストによって絶縁被膜１０４を形成する場合には、ポストベークされた感光剤１１０が流動する結果、図１０（ｄ）に示すように、導電性基材１０３の外エッジ部分（角部分）では導電性基材１０３が薄くなり、キャビティ１０５内の内エッジ部分（内隅部分）では導電性基材１０３が厚くなりやすい。その結果、導電性基材１０３によって形成されたキャビティ１０５（絶縁被膜形成前のキャビティ）に比べて絶縁被膜１０４で覆われたキャビティでは、短手方向の断面において内エッジ部分や外エッジ部分が丸味を帯びやすくなり、シャープな形状の金属成型品１２を得にくくなっていた。
【００５３】
図１１は上記のようにして作製した母型１０１を用いて作製した金属成型品１２を撮影した顕微鏡写真の平面図であって、併せてその一部を拡大して示している。図１０において説明したように、電着レジスト法では、短手方向の断面において内エッジ部分や外エッジ部分が丸くなるが、実際には３次元形状のキャビティ１０５の角（辺）が丸くなるので、平面で見たときにもキャビティ１０５の内エッジ部分は丸味を帯びている。そのため、このキャビティ１０５内で成型された金属成型品１２も、図１１のように平面視で角が丸くなっている。図１１から分かるように、この母型１０１を用いて金属成型品１２を作製した場合、キャビティ１０５の内エッジ部分や外エッジ部分が絶縁被膜１０４によって丸味を帯びるため、導電性基材１０３にシャープな形状のキャビティ１０５が形成されていたとしても金属成型品１２にシャープな形状を転写させることが困難であり、特に角や隅が丸くなる。
【００５４】
これに対し、導電性基材１３の上に形成した絶縁層１４にキャビティ１５を開口する方法では、導電性基材１３の表面にスプレーコーターやスピンコーターを用いてレジストを塗布し、フォトリソグラフィ技術によってキャビティ１５を開口するので、キャビティ１５を精密に、かつシャープに形成することができる。図１２はスプレーコーターとフォトリソグラフィ技術を用いて導電性基材１３の上に形成した絶縁層１４の断面写真を示す図である。なお、図１２のサンプルでは、母型１１をカットする際に絶縁層１４の形状が崩れるのを防止するため、絶縁層１４の上面とキャビティ１５内部を樹脂１１１で固めている。
【００５５】
本発明の母型１１では、図１２に示したようなシャープな形状のキャビティ１５を形成することができるので、このキャビティ１５内に金属成型品１２を成型することでシャープな形状の金属成型品１２を作製することが可能になる。
【００５６】
（絶縁層の厚みについて）
また、本発明の電気鋳造方法にあっては、キャビティ１５の幅に応じて金属層１８の上部に残すべきヘッドスペースの最小高さ（つまり、絶縁層のある厚みに対する金属層の厚みの最大値）を定めているので、凹部の幅と成型したい金属成形品の厚みによって決まる必要最小量の絶縁層厚み（つまり省部材）で効率良く金属成型品を成型することができる。
【００５７】
さらに、絶縁膜１４の厚みを薄くできると、フォトリソグラフィ工程において絶縁層１４のエッジ形状を高精度化しやすいので、金属成型品１２の電鋳精度もそれに伴って高くなる。また、絶縁層１４の厚みを薄くできると、フォトレジストの成膜時間や剥離時間が短くなり、金属成型品１２の生産効率が向上する。その結果、金属成型品１２の高品質化とローコスト化を図ることができる。
【００５８】
（本発明の第２の実施形態）
図１３（ａ）は本発明の実施形態２による母型３１を示す断面図である。この母型３１では、キャビティ１５内において導電性基材１３の上面に所望の形状の窪み３２を形成してあり、この窪み３２がキャビティ１５の一部を構成している。よって、このキャビティ１５内に金属を電着させることにより、より高度な形状の金属成型品１２を成型することができる。
【００５９】
また、図１３（ａ）に示す実施形態ではキャビティ１５の底面の一部に窪み３２を形成したが、図１３（ｂ）に示す別な実施形態のように、キャビティ１５の底面の全体に窪み３２を形成していてもよい。
【００６０】
また、図１４に示すさらに別な実施形態では、キャビティ１５の底面よりも広い範囲にわたって導電性基材１３の上面に窪み３２を形成してあり、窪み３２の一部を絶縁層１４によって埋めている。
【００６１】
なお、図１３（ａ）、（ｂ）、図１４のように金属成型品１２の上面が平坦でない場合には、ヘッドスペース高さＨは、金属成型品１２の最も高い位置から測るものとする。また、図１３（ａ）、（ｂ）のように絶縁層１４の高さが均一でない場合には、ヘッドスペース高さＨは、絶縁層１４の最も低い箇所の上面までの高さを測るものとする。従って、図１３（ａ）、（ｂ）のような場合には、ヘッドスペース高さＨは、金属成型品１２の最も高い位置から、絶縁層１４の最も低い箇所の上面までの垂直距離となる。また、図１３（ａ）、（ｂ）、図１４のように短手方向の断面において、導電性基材１３の上面（窪み３２）が傾斜面で形成されている場合には、厚みばらつきは、その傾斜面に垂直な法線方向における厚みで評価する。
【００６２】
（本発明の第３の実施形態）
図１５は本発明の実施形態３による母型４１と金属成型品１２の長手方向に沿った断面図である。本実施形態では、キャビティ１５の底面形状について、長手方向を例にして説明をするが、これは短手方向の底面でも同様のことが言え、長手および短手が両方とも斜めの場合も成立する。ただし、どの場合においても、あくまで短手方向は実施形態１で述べた範囲内で電着を行っている。本実施形態においては、短手方向の断面においては、実施形態１において説明したような条件で電着を行っているが、さらに長手方向においても実施形態１で述べたような条件に従って電鋳を行うことにより、実施形態１のように上段の平面部４２ａと下段の平面部４２ｃで比較した場合、１％以内の厚みばらつきに入らないまでもかなりの高精度に厚みばらつきを小さくすることができる。この母型４１に形成されたキャビティ１５は、その底面の深さが異なり、それぞれ対向電極に正対（電圧印加方向に垂直）する３つの平面部４２ａ，４２ｂ，４２ｃと、各平面部４２ａ，４２ｂ，４２ｃを接続し、電圧印加方向に垂直な面に対して傾斜する傾斜面部４３ａ，４３ｂとからなる。
【００６３】
ここで、ヘッドスペースの高さＨは、キャビティ１５の最も浅い部分に残る空間の高さである。この図１５が示すように、キャビティ１５の長手方向においては、ヘッドスペースの高さＨに比してキャビティ１５の長さが長くても、ヘッドスペースの高さＨがキャビティ１５の幅（紙面の奥行き方向の長さ＝凹部の幅）Ｗに対して前記のいずれかの条件を満たしていれば、金属成型品１２の厚みばらつきを小さくすることができる。
【００６４】
また、傾斜面部４３ａ，４３ｂを有する底面に対して、金属層１８は、平面部４２ａ，４２ｂ，４２ｃおよび傾斜面部４３ａ，４３ｂにそれぞれ厚みが等しくなる（底面からの距離が一定になる）ように積層して電着される。平面部４２ａと傾斜面部４３ａとが形成する角部、および、平面部４２ｂと傾斜面部４３ｂとが形成する角部でも、金属層１８は、その厚みがほぼ等しくなる（キャビティ１５の底面からの距離が一定になる）ように積層して電着する。図１５に示す矢印は、金属層１８の成長方向を示すベクトルである。
【００６５】
なお、図１５は長手方向の断面を表しているが、仮にこれが短手方向の断面であると仮定した場合には、厚みばらつきを算出するに当たっては、傾斜面部における金属層１８の厚みは考慮せず、底面が水平な各面における金属層１８の厚みを測定し、最も薄い箇所の厚みＴ１に対する最も厚い箇所の厚みをＴ２の比Ｔ２／Ｔ１を厚みばらつきとする。すなわち、短手方向の断面において、実施形態１のようにキャビティ１５の底面が水平面である場合や、実施形態２のようにキャビティ１５の底面が傾斜面である場合には、水平面あるいは傾斜面の法線方向の厚みを評価するが、水平面と傾斜面が混在している場合には、水平面における厚みだけで評価する。
【００６６】
図１６に、傾斜面部４３ａ，４３ｂの傾斜角度θ（電圧印加方向に垂直な面との間になす角度）を変えて、金属層１８の厚みばらつきを測定した結果を示す。図示するように、傾斜面部４３ａ，４３ｂの傾斜角度θが６０°以下であれば、金属層１８の厚みばらつきは、１％以下であり、全く問題がない。しかしながら、傾斜面部４３ａ，４３ｂの傾斜角度θが６０°を超えると、金属層１８の厚みばらつきが生じる。尚、この金属層１８の厚みばらつきは、中段の平面部４２ｂに比べて、上段の平面部４２ａおよび下段の平面部４２ｃにおいて、大きくなる傾向がある。
【００６７】
よって、キャビティ１５の底面に露出している導電性基材１３の窪み３２の表面は、電圧印加方向に垂直な面に対する傾斜角度がほぼ６０°以下となるようにすることが望ましい。図１７は、導電性基材１３の上面に傾斜角度が６０°以上の傾斜面を有する窪み３２を設けた場合に、金属層１８の成長する様子を示す図である。このように傾斜角度が６０°を超えると、電流が不均一になって金属層１８の厚みを制御することが困難になる。しかし、図１８に示すように、窪み３２の周縁部分の傾斜角度が６０°以上となっている場合のように、傾斜角度が６０°以上の領域が存在しても一部分であればほとんど影響はない。また、この図１８のように導電性基材１３の上面に鋭い変曲点部分が存在する場合には、図１８に矢印で示すように当該変曲点部分では金属層１８は変曲点を中心として均等な厚みとなるように成長するので、導電性基材１３の変曲点部分に対応する金属層１８の上面の変曲点部分はアール形状になだらかとなる。図１３、図１４、図２３（ｂ）等の図示例では、金属層１８の上面も導電性基材１３の上面と同じように屈曲しているが、実際の金属成型品１２では屈曲部分が丸味を帯びてアール形状になる。
【００６８】
このように、本発明では、傾斜面部４３ａ，４３ｂの傾斜角度θをほぼ６０°以下にするように、底面に深さの変化を設けることで、金属成型品１２のデザインを、厚みを一定に保ちながら、電圧印加方向に屈曲したものとすることもできる。換言すると、キャビティ１５の底面は、必ずしも対向電極に正対する必要がない。
【００６９】
なお、絶縁層１４の高さは均一でなくともよいので、図１９に示すように、長手方向における絶縁層１４の高さの低い箇所では、金属層１８の上面の最も高い位置よりも低くなっていて差し支えない。ただし、図１９のような場合でも、短手方向の断面で見た場合の絶縁層１４は、金属成型品１２に対して実施形態１のような条件は成立している。
【００７０】
実施形態３の一例として、図２０に、本発明により形成した電子部品用の接点部材の形状を示す。本発明によれば、このような形状の金属部品を、いかなる仕上げ加工も必要とせず、電気鋳造のみによって形成できる。
【００７１】
（本発明の第４の実施形態）
図２１は、本発明の実施形態４による母型５１のキャビティ１５と、金属層１８の成長過程とを示す。図２１における矢印は、金属層１８の成長する方向と成長量を示すベクトルである。このキャビティ１５は、キャビティ１５の側壁面の中程に、段差部５２を形成することで、キャビティ１５の断面積を途中から拡大して、キャビティ１５の開口面積を底面よりも大きくしている。また、絶縁層１４がキャビティ１５の底面上の周縁部の一部を覆うように延伸している。底面における絶縁層１４の延伸部分を絶縁層１４ａで示す。
【００７２】
このキャビティ１５を用いて電気鋳造すると、先ず、キャビティ１５の底面のうち絶縁層１４ａに覆われていない領域に金属が電着して金属層１８が形成される。さらに電圧を印加し続けると、金属層１８は、底面の絶縁層１４ａに覆われていない部分からの距離が一定になるようにして、かつ、絶縁層１４ａの上に覆い重なるように成長する。
【００７３】
さらに、電流を流して金属層１８を成長させると、段差部５２の上にも金属層１８が張り出して成長する。このとき、絶縁層１４ａに覆われていない底面から見て段差部５２の陰になる部分には、段差部５２のエッジからの距離が一定になるように金属層１８が成長する。
【００７４】
このように、キャビティ１５に段差部５２を設けることで、金属成型品１２は、段差部５２の上部に張り出した形状に鋳造される。また、キャビティ１５の底面の周縁部を絶縁層１４ａで覆うことで、その上部において金属成型品１２を面取りした形状にすることができる。すなわち、本変形例を用いることで、母型１１の形状を反転転写した形状の表面に、アール状の面取りを追加した金属部品を形成することができる。
【００７５】
図２２は、キャビティ１５の底面に絶縁層１４ａを設けた別な例を示す断面図である。この母型６１では、ている。キャビティ１５の底面の両側部もしくは外周縁に沿って絶縁層１４が底面の一部を覆うように延伸して底面の絶縁層１４ａを形成している。この母型６１を用いた場合にも、底面の絶縁層１４ａに覆われていない部分からの距離が一定になるようにして、かつ、絶縁層１４ａの上に覆い重なるように金属層１８が成長することで、金属成型品１２の上面外周部がアール状に湾曲して形成される。
【００７６】
なお、この実施形態のように、キャビティ１５の底面の一部絶縁層１４ａによって覆われていて金属層１８の上面の一部が湾曲している場合には、金属層１８の厚みばらつきは、導電性基材１３が露出している領域の上の金属層１８の垂直方向における厚みがほぼ均一となっている領域で評価する。
【００７７】
（その他の実施形態）
以下においては、種々の形状の母型７１〜８８を示す。
【００７８】
図２３（ａ）は、上方で幅が狭くなるように両側面にテーパーのついた絶縁層１４を有する母型７１を用いたものである。
【００７９】
図２３（ｂ）に示す母型７２は、導電性基材１３の上面に窪み３２を有し、一方の側壁面の絶縁層１４は窪み３２の外にあり、他方の絶縁層１４は窪み３２内に入り込んだものである。
【００８０】
図２４（ａ）に示す母型７３は、絶縁層１４を絶縁層９１ａ、９１ｂの２層構成とし、開口幅の狭い絶縁層９１ａの上に開口幅の広い絶縁層９１ｂを重ねている。
【００８１】
図２４（ｂ）に示す母型７４は、上方で狭くなった断面テーパー状の絶縁層９１ａの上に、それよりも開口幅の広い絶縁層９１ｂを重ねて２層構成の絶縁層１４としたものである。
【００８２】
図２４（ｃ）に示す母型７５は、キャビティ１５の底面にＶ溝状の窪み３２を形成すると共に、開口幅の狭い絶縁層９１ａの上に開口幅の広い絶縁層９１ｂを重ねて絶縁層１４を２層構成としたものである。
【００８３】
図２４（ｄ）に示す母型７６は、図２３（ｂ）の母型７２をもとにして、その絶縁層１４を開口幅の狭い絶縁層９１ａと開口幅の広い絶縁層９１ｂの２層構成としたものである。
【００８４】
図２５（ａ）に示す母型７７は、不導電材料（絶縁材料）からなる芯材９２ａの表面を導電材料からなる導電性コート部９２ｂで被覆した導電性基材１３を用いたものである。
【００８５】
図２５（ｂ）〜（ｄ）に示す母型７８〜８０も、不導電材料（絶縁材料）からなる芯材９２ａの表面を導電材料からなる導電性コート部９２ｂで被覆した導電性基材１３を用いたものであり、さらに図２５（ｂ）の母材７８ではテーパー状の絶縁層１４を用いており、図２５（ｃ）、（ｄ）の母型７９、８０では窪み３２を有する導電性基材１３を用いている。
【００８６】
図２６（ａ）〜（ｄ）に示す母型８１〜８４は、いずれも絶縁層１４を絶縁層９１ａ、９１ｂの２層構成とし、開口幅の狭い絶縁層９１ａの上に開口幅の広い絶縁層９１ｂを重ねると共に、不導電材料（絶縁材料）からなる芯材９２ａの表面を導電材料からなる導電性コート部９２ｂで被覆した導電性基材１３を用いたものである。
【００８７】
図２７（ａ）に示す母型８５は、導電性基材１３の上面に窪み３２を形成し、絶縁層１４を窪み３２の一部に入り込むように形成すると共に、キャビティ１５の底面において絶縁層１４ａを延出させたものである。また、図２７（ｂ）の母型８６は、さらに絶縁層１４を絶縁層９１ａ、９１ｂの２層構成としたものである。また、図２８（ａ）、（ｂ）の母型８７、８８は、さらに不導電材料（絶縁材料）からなる芯材９２ａの表面を導電材料からなる導電性コート部９２ｂで被覆した導電性基材１３を用いたものである。
【００８８】
本発明に用いる母材としては上述のように種々の形状、構造のものを用いることができるが、どのような母材においても、ヘッドスペース高さＨやキャビティ幅Ｗは、つぎのように定義される。ヘッドスペース高さは、例えば図２３、図２４などに示すように、作製された金属成型品１２の最も高い位置からキャビティ１５の上面開口の高さ（すなわち、絶縁層１４の上面の位置する高さの平面）までの垂直距離である。但し、絶縁層１４の上面の高さにばらつきがある場合には、図１３（ａ）、（ｂ）に示すように、最も低い位置における絶縁層１４の上面までの垂直距離とする。また、キャビティ幅Ｗは、金属成型品１２の上面が位置する高さにおけるキャビティ１５の幅である。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】図１は、本発明の実施形態１による電気鋳造方法に用いる母型を示す断面図である。
【図２】図２（ａ）〜（ｊ）は、実施形態１の電鋳法によって金属成型品を成型する工程を表した概略断面図である。
【図３】図３は、電解槽内に配置した母型を示す断面図である。
【図４】図４（ａ）は、電解槽の電極間に印加する電圧の変化を示す図、図４（ｂ）は、電解槽内に流す電流の変化を示す図である。
【図５】図５（ａ）は、キャビティの幅とヘッドスペースの高さとの関係を定めるために用いたサンプルの形状を示す平面図である。図５（ｂ）は、図５（ａ）のＡ部の断面を拡大して示した図である。
【図６】図６は、金属層の上に残すヘッドスペースの高さＨを変化させて、キャビティ内に金属を電着させて種々のサンプルを作製し、ヘッドスペースの高さＨとサンプルの細線部における厚みばらつきとの関係を調べた結果を示す図である。
【図７】図７は、細線部の厚みばらつきが１.０１となる場合の条件を横軸にキャビティ幅Ｗをとり、縦軸にＨ／Ｗの比をとって表した図である。
【図８】図８は、金属層の上に残すヘッドスペースの高さＨを変化させて、キャビティ内に金属を電着させて種々のサンプルを作製し、ヘッドスペースの高さＨとサンプルの細線部における厚みばらつきとの関係を調べた結果を示す図である。
【図９】図９は、比較例を示す断面図である。
【図１０】図１０（ａ）〜（ｄ）は、電着レジストを用いた絶縁被膜の形成方法を説明する図である。
【図１１】図１１は、比較例の母型を用いて作製した金属成型品の平面図である。
【図１２】図１２は、スプレーコーターとフォトリソグラフィ技術を用いて導電性基材の上に形成した絶縁層の断面を示す図である。
【図１３】図１３（ａ）は本発明の実施形態２による母型を示す断面図である。図１３（ｂ）は実施形態２の別な母型を示す断面図である。
【図１４】図１４は、実施形態２のさらに別な母型を示す断面図である。
【図１５】図１５は、本発明の実施形態３による母型と金属成型品の長手方向に沿った断面を示す断面図である。
【図１６】図１６は、傾斜面部の傾斜角度θを変えて、金属層の厚みばらつきを測定した結果を示す図である。
【図１７】図１７は、導電性基材の上面に傾斜角度が６０°以上の傾斜面を有する窪みを設けた場合に、金属層の成長する様子を示す図である。
【図１８】図１８は、導電性基材の窪みの一部で傾斜角度が６０°以上となっていても金属層の成長にほとんど影響がないことを説明するための断面図である。
【図１９】図１９は、実施形態３の異なる例を示す断面図である。
【図２０】図２０は、本発明により形成した電子部品用の接点部材の形状を示す斜視図である。
【図２１】図２１は、本発明の実施形態４による母型のキャビティと、金属層の成長過程とを示す図である。
【図２２】図２２は、実施形態４の別な例を示す断面図である。
【図２３】図２３（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、本発明の異なる実施形態の母型を示す断面図である。
【図２４】図２４（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ、本発明の異なる実施形態の母型を示す断面図である。
【図２５】図２５（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ、本発明の異なる実施形態の母型を示す断面図である。
【図２６】図２６（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ、本発明の異なる実施形態の母型を示す断面図である。
【図２７】図２７（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、本発明の異なる実施形態の母型を示す断面図である。
【図２８】図２８（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、本発明の異なる実施形態の母型を示す断面図である。
【符号の説明】
【００９０】
１１、３１、４１、５１、６１、７１〜８８ 母型
１２ 金属成型品
１３ 導電性基材
１４、１４ａ 絶縁層
１５ キャビティ
１８ 金属層
１９ 電解槽
２１ 対向電極
３２ 窪み
４２ａ，４２ｂ，４２ｃ 平面部
４３ａ，４３ｂ 傾斜面部
５２ 段差部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性基材の上面に重ねて絶縁層を形成し、前記絶縁層に凹部を設けると共に前記凹部の底面の少なくとも一部で前記導電性基材を露出させて母型を形成する母型形成工程と、
前記母型を電解槽内に配置して電圧を印加し、前記凹部内における前記導電性基材の露出面に金属を電着する電着工程とを備えた電気鋳造方法であって、
前記電着工程において、前記凹部の幅が３００μｍ以上の場合に、前記凹部の幅の１／２.８５倍以上の高さを有する空間を残すようにして前記凹部内に金属層を成長させることを特徴とする電気鋳造方法。
【請求項２】
導電性基材の上面に重ねて絶縁層を形成し、前記絶縁層に凹部を設けると共に前記凹部の底面の少なくとも一部で前記導電性基材を露出させて母型を形成する母型形成工程と、
前記母型を電解槽内に配置して電圧を印加し、前記凹部内における前記導電性基材の露出面に金属を電着する電着工程とを備えた電気鋳造方法であって、
前記電着工程において、前記凹部の幅が２００μｍ以上３００μｍ未満の場合に、前記凹部の幅の１／３.７５倍以上の高さを有する空間を残すようにして前記凹部内に金属層を成長させることを特徴とする電気鋳造方法。
【請求項３】
導電性基材の上面に重ねて絶縁層を形成し、前記絶縁層に凹部を設けると共に前記凹部の底面の少なくとも一部で前記導電性基材を露出させて母型を形成する母型形成工程と、
前記母型を電解槽内に配置して電圧を印加し、前記凹部内における前記導電性基材の露出面に金属を電着する電着工程とを備えた電気鋳造方法であって、
前記電着工程において、前記凹部の幅が１００μｍ以上２００μｍ未満の場合に、前記凹部の幅の１／４倍以上の高さを有する空間を残すようにして前記凹部内に金属層を成長させることを特徴とする電気鋳造方法。
【請求項４】
導電性基材の上面に重ねて絶縁層を形成し、前記絶縁層に凹部を設けると共に前記凹部の底面の少なくとも一部で前記導電性基材を露出させて母型を形成する母型形成工程と、
前記母型を電解槽内に配置して電圧を印加し、前記凹部内における前記導電性基材の露出面に金属を電着する電着工程とを備えた電気鋳造方法であって、
前記電着工程において、前記凹部の幅が１００μｍ未満の場合に、前記凹部の幅の１／１０倍以上の高さを有する空間を残すようにして前記凹部内に金属層を成長させることを特徴とする電気鋳造方法。
【請求項５】
前記母型形成工程において、前記凹部の底面の周縁部の少なくとも一部分に前記絶縁層を形成することを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載の電気鋳造方法。
【請求項６】
前記凹部の底面に重なる領域で、前記導電性基材の上面に窪みを形成していることを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載の電気鋳造方法。
【請求項７】
前記凹部の底面に露出している前記導電性基材の表面は、電圧印加方向に垂直な面に対する傾斜角度が６０°以下となる面を主として構成された集合であることを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載の電気鋳造方法。
【請求項８】
前記母型形成工程において、前記凹部の側壁面に前記凹部の開口面積を拡大する段差部を形成したことを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載の電気鋳造方法。
【請求項９】
前記電着工程において、前記電解槽内に流れた電流の積算通電量が所定値に達したときに前記電圧を停止することを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載の電気鋳造方法。
【請求項１】
導電性基材の上面に重ねて絶縁層を形成し、前記絶縁層に凹部を設けると共に前記凹部の底面の少なくとも一部で前記導電性基材を露出させて母型を形成する母型形成工程と、
前記母型を電解槽内に配置して電圧を印加し、前記凹部内における前記導電性基材の露出面に金属を電着する電着工程とを備えた電気鋳造方法であって、
前記電着工程において、前記凹部の幅が３００μｍ以上の場合に、前記凹部の幅の１／２.８５倍以上の高さを有する空間を残すようにして前記凹部内に金属層を成長させることを特徴とする電気鋳造方法。
【請求項２】
導電性基材の上面に重ねて絶縁層を形成し、前記絶縁層に凹部を設けると共に前記凹部の底面の少なくとも一部で前記導電性基材を露出させて母型を形成する母型形成工程と、
前記母型を電解槽内に配置して電圧を印加し、前記凹部内における前記導電性基材の露出面に金属を電着する電着工程とを備えた電気鋳造方法であって、
前記電着工程において、前記凹部の幅が２００μｍ以上３００μｍ未満の場合に、前記凹部の幅の１／３.７５倍以上の高さを有する空間を残すようにして前記凹部内に金属層を成長させることを特徴とする電気鋳造方法。
【請求項３】
導電性基材の上面に重ねて絶縁層を形成し、前記絶縁層に凹部を設けると共に前記凹部の底面の少なくとも一部で前記導電性基材を露出させて母型を形成する母型形成工程と、
前記母型を電解槽内に配置して電圧を印加し、前記凹部内における前記導電性基材の露出面に金属を電着する電着工程とを備えた電気鋳造方法であって、
前記電着工程において、前記凹部の幅が１００μｍ以上２００μｍ未満の場合に、前記凹部の幅の１／４倍以上の高さを有する空間を残すようにして前記凹部内に金属層を成長させることを特徴とする電気鋳造方法。
【請求項４】
導電性基材の上面に重ねて絶縁層を形成し、前記絶縁層に凹部を設けると共に前記凹部の底面の少なくとも一部で前記導電性基材を露出させて母型を形成する母型形成工程と、
前記母型を電解槽内に配置して電圧を印加し、前記凹部内における前記導電性基材の露出面に金属を電着する電着工程とを備えた電気鋳造方法であって、
前記電着工程において、前記凹部の幅が１００μｍ未満の場合に、前記凹部の幅の１／１０倍以上の高さを有する空間を残すようにして前記凹部内に金属層を成長させることを特徴とする電気鋳造方法。
【請求項５】
前記母型形成工程において、前記凹部の底面の周縁部の少なくとも一部分に前記絶縁層を形成することを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載の電気鋳造方法。
【請求項６】
前記凹部の底面に重なる領域で、前記導電性基材の上面に窪みを形成していることを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載の電気鋳造方法。
【請求項７】
前記凹部の底面に露出している前記導電性基材の表面は、電圧印加方向に垂直な面に対する傾斜角度が６０°以下となる面を主として構成された集合であることを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載の電気鋳造方法。
【請求項８】
前記母型形成工程において、前記凹部の側壁面に前記凹部の開口面積を拡大する段差部を形成したことを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載の電気鋳造方法。
【請求項９】
前記電着工程において、前記電解槽内に流れた電流の積算通電量が所定値に達したときに前記電圧を停止することを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載の電気鋳造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【公開番号】特開２０１０−８４１５８（Ｐ２０１０−８４１５８Ａ）
【公開日】平成２２年４月１５日（２０１０．４．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２５１０８５（Ｐ２００８−２５１０８５）
【出願日】平成２０年９月２９日（２００８．９．２９）
【出願人】（０００００２９４５）オムロン株式会社 (3,542)
【公開日】平成２２年４月１５日（２０１０．４．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年９月２９日（２００８．９．２９）
【出願人】（０００００２９４５）オムロン株式会社 (3,542)
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