CN111009806A - 导电性粒子的制造方法及通过该方法制造的导电性粒子 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种导电性粒子的制造方法及通过该方法制造的导电性粒子。在弹性绝缘物质内分布多个而形成用以电连接的导电部的导电性粒子的制造方法包括：(a)准备基板的步骤；(b)在所述基板上设置具有与所期望的导电性粒子对应的形状的用于形成导电性粒子的凹槽的步骤；(c)在所述用于形成导电性粒子的凹槽内部填充金属粉末的步骤；(d)对金属粉末进行加热而制造固体化的导电性粒子的步骤；以及(e)从所述基板分离固体化的导电性粒子的步骤。

Description

导电性粒子的制造方法及通过该方法制造的导电性粒子
技术领域
本发明涉及一种导电性粒子的制造方法及通过该制造方法制造的导电性粒子，更详细而言，涉及一种可通过既精确又简便的制程制造微小尺寸的导电性粒子的导电性粒子的制造方法及通过该制造方法制造的导电性粒子。
背景技术
通常，需在制造后对半导体集成电路或半导体封装体等电子零件、或用以构成或搭载这种电子零件的电路基板检查电特性。为了检查这种被检查器件的电特性，被检查器件与检查装置(测试板)需稳定地电连接，为此使用电连接用连接器。即，电连接用连接器装置的作用如下：使被检查器件的端子与检查装置的焊垫彼此电连接，从而实现电信号的双向交换。这种电连接用连接器使用在用以测试被检查器件的检查装置，因结合被检查器件而也称为测试插座。
作为以往的电连接用连接器、即测试插座，通常使用各向异性导电片及弹簧式顶针。其中，各向异性导电片呈使具有弹性的导电部连接到被检查器件的端子的构造，弹簧式顶针以通过设置在其内部的弹簧而与被检查器件的端子弹性接触的方式构成。
这种各向异性导电片及弹簧式顶针具有可缓冲被检查器件与检查装置连接时会产生的机械冲击的优点，因此广泛地用作测试插座。
在图1中，表示有作为以往的电连接用连接器的一例的各向异性导电片，图2表示利用图1的各向异性导电片执行电气检查的情况。
以往技术的各向异性导电片100包括：多个导电部110，配置在与被检查器件130的端子131对应的位置；以及绝缘支撑部120，支撑所述多个导电部110，并且使所述多个导电部彼此绝缘。
所述导电部110呈在包括如硅橡胶的绝缘性弹性物质的基材内沿厚度方向、即垂直方向排列有导电性粒子111的构造，所述绝缘支撑部120包括与所述导电部110内的绝缘性弹性物质相同的原材料、例如硅橡胶。
在执行检查前，各向异性导电片100搭载到检查装置140，此时各导电部110与检查装置140的焊垫141接触。在未加压的状态下，导电部110呈如下状态：在绝缘性弹性物质内，多个导电性粒子111彼此隔开或略微接触。
如果要求检查的被检查器件130下降而被检查器件130的端子131向下侧对所述导电部110加压，则彼此隔开的导电性粒子111彼此接触，由此导电部110成为可电性导通的状态，在此过程中，导电部110弹性地压缩变形而缓冲与被检查器件130的端子131接触时会产生的机械冲击。
如上所述，如果在被检查器件130的端子131与检查装置140的焊垫141通过各向异性导电片100的导电部110彼此电连接的状态下从检查装置140的焊垫141施加特定的检查信号，则所述信号经由各向异性导电片100的导电部110而传输到被检查器件130的端子131，由此可执行特定的电气检查。
排列在这种导电部内的多个导电性粒子通常呈包括球形、葡萄形在内的不定形的粒子形态。这种通常的导电性粒子不仅不具有精确的形态，而且不具有设计者所期望的形态及形状，因此具有难以达成所期望的功能的缺点。
尤其，通常的导电性粒子的制造方法利用水雾化法、喷雾(Atomizing)、电镀等，通过这种制造方法制造的导电性粒子具有如下问题：其形状及尺寸非常不均匀，除球形以外，几乎无法固定地制作所期望的形状。
在像上述内容一样导电性粒子呈如球形、葡萄形的形状的情况下，存在如下情况：在频繁地对导电部加压的过程中，导电性粒子脱离导电部、或电连接发生不良。
为了解决这种问题，在日本公开专利公报2011-150837号中揭示有如下的导电性粒子的制造技术：用以制作具有定形成设计者所期望的形状的导电性粒子。
例如，为了按照设计者的期望精确地制作如图3(a)所示的板形、图3(b)、图3(c)所示的环形的导电性粒子，使用如下制造制程。
首先，在准备特定的基板150后(图4(a))，在基板150上形成铜箔151(图4(b))，在铜箔151上形成干膜152(图4(c))。
此后，通过光阻制程在干膜152形成特定的凹槽152a(图4(d))，在特定的凹槽内部镀覆金属111'(图4(e))，之后对镀覆层的上表面进行研磨而完成导电性粒子111的制造(图4(f))。此后，为了从干膜去除与干膜一体化的导电性粒子111而溶解干膜，由此获得导电性粒子。
这种以往技术的导电性粒子的制造制程是将形成导电性粒子的模具制成干膜，为了获得导电性粒子而需溶解去除干膜，故而存在需每次将崭新的干膜接着到基板上的问题。
另外，需利用光阻制程对接触到基板上的干膜形成特定的图案，故而具有在制作模具的步骤中产生较多费用的缺点。
另外，以往技术的导电性粒子的制造方法为了制作导电性粒子而利用镀覆制程，故而具有金属粒子的厚度越大，则需要越多的镀覆时间的缺点。
另外，由于利用镀覆制程，故而存在如下缺点：为了在镀覆后使各导电性粒子的厚度固定，需通过化学机械抛光(Chemical Mechanical Polishing，CMP)制程对上表面进行研磨。
另外，为了从基板及干膜分离导电性粒子而使用溶解等方法，在此过程中，干膜不完全溶解，故而具有不易分离的缺点。
发明内容
[发明欲解决的课题]
本发明是为了解决上述问题而创作，更详细而言，其技术目的在于提供一种可使具有微小且精确的形状的导电性粒子的制造制程简化、缩短制造时间且减少整体制造费用的导电性粒子的制造方法。
[解决课题的手段]
用以达成上述目的的导电性粒子的制造方法是在弹性绝缘物质内分布多个而形成用以电连接的导电部的导电性粒子的制造方法，其包括：
(a)准备基板的步骤；
(b)在所述基板上设置具有与所期望的导电性粒子对应的形状的用于形成导电性粒子的凹槽的步骤；
(c)在所述用于形成导电性粒子的凹槽内部填充金属粉末的步骤；
(d)对金属粉末进行加热而制造固体化的导电性粒子的步骤；以及
(e)从所述基板分离固体化的导电性粒子的步骤。
所述导电性粒子的制造方法在所述(c)步骤中，所述金属粉末的直径可为数μm。
在所述(c)步骤中，所述金属粉末的直径可为数nm至数百nm。
在所述(d)步骤中，对所述金属粉末进行加热的温度可以是在(c)步骤中基于填充到用于形成导电性粒子的凹槽内部的金属粉末的熔点的45％至97％的温度。
在所述(d)步骤中，对所述金属粉末进行加热的温度能够以在(c)步骤中基于填充到用于形成导电性粒子的凹槽内部的金属粉末的熔点的10％至97％的温度。
在所述导电性粒子的制造方法中，所述金属粉末可包括镍、钴中的至少任一种或其混合物质。
在所述导电性粒子的制造方法中，所述基板可包括硅、玻璃、石英及氮化硅、陶瓷中的至少任一种原材料。
所述导电性粒子的制造方法中，在所述(b)步骤中，所述用于形成导电性粒子的凹槽可通过干式蚀刻、激光加工、化学蚀刻中的任一方法形成到所述基板上。
在所述导电性粒子的制造方法中，所述用于形成导电性粒子的凹槽可呈与导电性粒子对应的圆板、圆柱、圆环、管及多段积层体中的任一形状。
用以达成上述目的的本发明的导电性粒子的制造方法是在弹性绝缘物质内分布多个而形成用以电连接的导电部的导电性粒子的制造方法，其可包括：
(a)准备基板的步骤；
(b)在所述基板上设置具有与所期望的导电性粒子对应的形状的用于形成导电性粒子的凹槽的步骤；
(c)在所述用于形成导电性粒子的凹槽内部填充非金属粉末的步骤；
(d)对非金属粉末进行加热而制造固体化的粒子的步骤；
(e)从所述基板分离固体化的粒子的步骤；以及
(f)在所述粒子的表面形成金属镀覆层的步骤。
用以达成上述目的的本发明的导电性粒子的制造方法是在弹性绝缘物质内分布多个而形成用以电连接的导电部的导电性粒子的制造方法，其可包括：
(a)准备基板的步骤；
(b)在所述基板上设置具有与所期望的导电性粒子对应的形状的用于形成导电性粒子的凹槽的步骤；
(c)在所述用于形成导电性粒子的凹槽内部填充金属与非金属的混合粉末的步骤；
(d)对混合粉末进行加热而制造固体化的导电性粒子的步骤；以及
(e)从所述基板分离固体化的导电性粒子的步骤。
所述导电性粒子的制造方法还可包括(f)在所述导电性粒子的表面形成金属镀覆层的步骤。
可通过上述方法制造用以达成上述目的的本发明的导电性粒子。
[发明效果]
根据本发明的导电性粒子的制造方法，与以往的制造方法不同，不执行干膜、光阻制程，可再使用现有的基板，因此具有减少费用的效果较大的优点。
另外，根据本发明的导电性粒子的制造方法，其不利用镀覆方式制造导电性粒子，故而具有也可容易地制造厚度较大的导电性粒子的优点。
另外，根据本发明的导电性粒子的制造方法，无需另外的导电性粒子表面研磨作业，故而具有整体制造制程简化的优点。
另外，根据本发明的导电性粒子制造方法，可从基板容易地分离导电性粒子，故而具有可使制造制程简化的优点。
另外，根据本发明的导电性粒子的制造方法，具有如下优点：可制造形成有气孔的导电性粒子，可制造不同材料的混合粒子保持固有的性质构成的一个导电性粒子。
附图说明
图1是表示通常的各向异性导电片的情况的图。
图2是表示利用图1的各向异性导电片执行被检查器件的电气检查的情况的图。
图3(a)至图3(c)是表示以往的导电性粒子的形态及形状的图。
图4(a)至图4(f)是表示制造图3(a)至图3(c)的导电性粒子的制造制程的图。
图5(a)至图5(e)是表示本发明的一实施例的导电性粒子的制造制程的图。
图6是图5(a)至图5(e)的制造制程的框图。
图7是表示通过本发明的制造方法制造的导电性粒子的一例的图。
图8是表示在本发明的制造制程中使用的基板的一形状的图。
图9是表示由图8的基板制造的导电性粒子的一例的图。
图10是表示在本发明的制造制程中使用的基板的另一形状的图。
图11是表示由图10的基板制造的导电性粒子的另一例的图。
附图标号说明
10、11、12、150：基板；
10a、11a、12a：凹槽；
20、111：导电性粒子；
20'：金属粉末；
21：环形导电性粒子；
22：“C”形导电性粒子；
100：各向异性导电片；
110：导电部；
111'：金属；
120：绝缘支撑部；
130：被检查器件；
131：端子；
140：检查装置；
141：焊垫；
151：铜箔；
152：干膜；
152a：凹槽；
S100～S500：步骤。
具体实施方式
以下，一面参照附图，一面详细地对本发明的一实施例的导电性粒子的制造方法进行说明。
本发明的导电性粒子插入到广泛地用作检查用插座的各向异性导电片的导电部内。此时，以如下方式形成各向异性导电片：在液态的弹性绝缘物质内含有导电性粒子，使电磁铁位于与电部对应的各位置而施加磁场，之后沿特定方向对准导电性粒子，将液态的弹性绝缘物质硬化。在所形成的各向异性导电片中，将对准有导电性粒子的部分设为导电部，将不存在导电部的部分设为绝缘部。
在各向异性导电片中，导电性粒子在作为弹性绝缘物质的硅橡胶内密集多个而沿厚度方向对准，在由被检查器件加压时，导电部压缩而彼此隔开的导电性粒子彼此接触，从而实现导电部的电性导通。
在各向异性导电片中，导电部的导电性粒子彼此接触，由此实现电性导通，可通过这种导电部将被检查器件电连接到检查装置。
通过如下的制造顺序制造这种导电性粒子。
首先，如图5(a)所示，准备板形态的基板10(步骤S100)。此时，基板10优选为使用硅、玻璃、石英、陶瓷等原材料以可反复使用，但并不限定于此，只要为耐久性优异而可反复再使用的原材料，则当然可使用任一种原材料。
此后，如图5(b)所示，在所述基板10上形成具有与所期望的导电性粒子对应的形状的用于形成导电性粒子的凹槽10a(步骤S200)。具体而言，为了制造如图7的圆板形态的导电性粒子20，将具有与相应的导电性粒子对应的形状的用于形成导电性粒子的凹槽10a形成到基板10上。
此时，作为在基板10形成用于形成导电性粒子的凹槽的方法，可使用干式蚀刻方法、激光加工、化学蚀刻等各种方法。
此后，如图5(c)所示，在所述用于形成导电性粒子的凹槽10a内部填充金属粉末20'(步骤S300)。此时，以具有与所期望的导电性粒子20的形状对应的形状的方式填充金属粉末20'。作为金属粉末20'，优选为包括如镍、钴、铁的导电性优异且耐久性良好的原材料，但并不限定于此，可使用各种原材料。另外，可分别使用镍、钴，当然也可混合而并用。
具体而言，可使用高导电性金属、强磁性体金属、陶瓷、高强度金属及其组合、在其组合中混合碳原材料而成者、在其组合中包括如聚乙烯、蜡的可热分解的非金属粉末粒子而成者。
此时，高导电性金属可包括金、银、铜、钯、铑、铂等，强磁性金属可包括钴、镍、铁、铁氧体等，高强度金属可包括钨、钛等。另外，碳原材料可包括碳纳米管(Carbon NanoTube，CNT)、碳纤维、富勒烯等。
此后，如图5(d)所示，对金属粉末进行加热而制造固体化的导电性粒子20(步骤S400)。具体而言，在接近金属粉末的熔点的温度下进行加热，由此使金属粉末彼此密接而固结(consolidation)化。此时，用以烧结的加热温度可根据金属粉末的尺寸而从以金属粉末的材料的熔点为基准的10％开始，用以烧结的有效的加热温度优选为基于熔点的45％至97％的水准。具体而言，在金属粉末的直径为数μm水准时，优选为基于材料的熔点的10％至97％的加热温度，在金属粉末的直径为数μm水准时，加热至基于材料的熔点的45％至97％的加热温度进行烧结。
在像上述内容一样在较高的温度下加热金属粉末的情况下，原子或分子彼此凝聚而与外部接触的面积缩小。在此过程中，可获得尺寸略微小于现有的用于形成导电性粒子的凹槽的导电性粒子。鉴于像上述内容一样在加热后固体化的导电性粒子的体积略微小于用于形成导电性粒子的凹槽的方面，用于形成导电性粒子的凹槽以较所期望的导电性粒子略大的方式设置到基板上为宜。
此后，如图5(e)所示，从用于形成导电性粒子的凹槽10a分离已完成制造的导电性粒子20(步骤S500)。此时，导电性粒子20略微小于用于形成导电性粒子的凹槽10a，故而可容易地从用于形成导电性粒子的凹槽10a分离。
根据这种本发明的一实施例的制造方法，与图4(a)至图4(f)的制造方法相比，具有如下优点。
首先，在本发明的制造方法中，可不进行干膜形成制程及光阻制程而再使用基板，故而具有减少费用的优点。例如，在图4(a)至图4(f)的制造制程中，通过镀覆制造导电性粒子，故而已完成制造的导电性粒子在镀覆过程中与周边的模具一体化，因此需使用在制造后废弃的1次性干膜。与此相反，本案发明在对金属粉末进行加热而固体化的过程中，导电性粒子易于从周边的模具收缩而分离，故而无需使用如干膜的1次性原材料。
即，可持续反复使用包括如硅、玻璃、石英、陶瓷的原材料的基板，因此可有效地减少制造费用。
另外，在导电性粒子的厚度较大的形状的情况下，根据图4(a)至图4(f)的制造方法，使用镀覆方式，故而具有镀覆时间与厚度成正比地增加的缺点。与此相反，本案发明是在按照所期望的厚度填充金属粉末后，通过加热制造固体化的导电性粒子，故而具有即便导电性粒子的厚度增加，整体制造时间也不增加的优点。
另外，根据图4(a)至图4(f)的制造制程，为了去除在进行镀覆处理后残留在图案周边的多余的镀覆层，需进行研磨表面的作业(CMP)，但根据本发明的制造制程，可直接制作所期望的形态，因此具有无需另外的研磨作业的优点。
另外，根据本发明的制造制程，在导电性粒子的内部形成无数个气孔，在利用形成有多个气孔的导电性粒子制造各向异性导电片时，液态的弹性绝缘物质渗入到导电性粒子的气孔内，如果以该状态硬化，则导电部内的导电性粒子可与弹性绝缘物质保持牢固的固定，从而具有所述导电性粒子不易从导电部脱离的优点。
根据这种本发明的制造方法，可容易地制作图7的圆板形导电性粒子20、图9的环形导电性粒子21、图11的“C”形导电性粒子22。
例如，为了制造图7的圆板形导电性粒子20，只要以与圆板对应的形态在基板10上形成用于形成导电性粒子的凹槽10a即可。
另外，为了制造图9的环形导电性粒子21，只要像图8所示一样在基板11上形成具有与环形导电性粒子21对应的形状的用于形成导电性粒子的凹槽11a即可。
另外，为了制造图11的“C”形导电性粒子22，只要像图10所示一样在基板12上形成具有与“C”形导电性粒子22对应的形状的用于形成导电性粒子的凹槽12a即可。另一方面，根据“C”形导电性粒子的制造方法，与制造图9的环形导电性粒子的方法相比，具有可容易地制造导电性粒子的优点。例如，在用于制造环形导电性粒子的基板中，仅柱形成部的下表面附着到中央而独立地设置，与此相比，在“C”形导电性粒子中，柱形成部的侧面及下表面同时附着在基板的周边，因此具有可牢固地保持位置的优点。
本发明的导电性粒子的制造方法也可像下述内容一样变形。
在上述实施例中，揭示有在仅将金属粉末填充到用于形成导电性粒子的凹槽内后，对所述金属粉末进行加热而制造固体化的导电性粒子的技术，但并不限定于此，可在用于形成导电性粒子的凹槽内填充包括金属粉末及非金属粉末的混合物质后进行加热而制造固体化的导电性粒子。在像上述内容一样连同金属粉末一并将树脂成分的非金属粉末放入到基板的用于形成导电性粒子的凹槽内的情况下，非金属粉末在热处理结束前热分解，由此可在固体化的导电性粒子的内外部形成气孔而制作具有气孔的粒子。
具体而言，作为在弹性绝缘物质内分布多个而形成用以电连接的导电部的导电性粒子的制造方法，可包括：(a)准备基板的步骤；(b)在所述基板上设置具有与所期望的导电性粒子对应的形状的用于形成导电性粒子的凹槽的步骤；(c)在所述用于形成导电性粒子的凹槽内部填充非金属粉末的步骤；(d)对非金属粉末进行加热而制造固体化的粒子的步骤；(e)从所述基板分离固体化的粒子的步骤；以及(f)在所述粒子的表面形成金属镀覆层的步骤。
另一方面，在制造导电性粒子后，优选为利用如金、银的导电性优异的特定金属对所述导电性粒子的表面执行镀覆处理。
另一方面，在上述实施例中例示了使用通常的金属粉末的情况，但在将金属粉末用作经氧化的原材料的情况下，在进行热处理前，需进行利用氢气的还原制程。
另一方面，在上述实施例中例示了制造具有圆板、环形板、“C”形板形状的导电性粒子的情况，但并不限定于此，可制造具有圆柱、管、“C”形柱或多段积层体等各种形状的导电性粒子。
另外，当然可将导电性粒子制成上下积层具有不同的直径的板而成的多段积层体形态。
以上，列举各种实施例对本发明进行了说明，但并不限定于此，只要可根据本发明的权利范围合理地解释，则均属于本发明的权利范围。

Claims (14)

1.一种导电性粒子的制造方法，其是在弹性绝缘物质内分布多个而形成用以电连接的导电部的导电性粒子的制造方法，其特征在于，包括：
(a)准备基板的步骤；
(b)在所述基板上设置具有与所期望的导电性粒子对应的形状的用于形成导电性粒子的凹槽的步骤；
(c)在所述用于形成导电性粒子的凹槽内部填充金属粉末的步骤；
(d)对所述金属粉末进行加热而制造固体化的导电性粒子的步骤；以及
(e)从所述基板分离所述固体化的导电性粒子的步骤。
2.根据权利要求1所述的导电性粒子的制造方法，其特征在于，
在所述(c)步骤中，所述金属粉末的直径为数μm。
3.根据权利要求1所述的导电性粒子的制造方法，其特征在于，
在所述(c)步骤中，所述金属粉末的直径为数nm至数百nm。
4.根据权利要求2所述的导电性粒子的制造方法，其特征在于，
在所述(d)步骤中，对所述金属粉末进行加热的温度为以所述(c)步骤中基于填充到所述用于形成导电性粒子的凹槽内部的所述金属粉末的熔点的45％至97％的温度。
5.根据权利要求3所述的导电性粒子的制造方法，其特征在于，
在所述(d)步骤中，对所述金属粉末进行加热的温度为以所述(c)步骤中基于填充到所述用于形成导电性粒子的凹槽内部的所述金属粉末的熔点的10％至97％的温度。
6.根据权利要求1所述的导电性粒子的制造方法，其特征在于，
所述金属粉末包括镍、钴、铁、金、银、铜中的至少任一种或其混合物质。
7.根据权利要求1所述的导电性粒子的制造方法，其特征在于，
所述基板包括硅、玻璃、石英及陶瓷中的至少任一种原材料。
8.根据权利要求1所述的导电性粒子的制造方法，其特征在于，
在所述(b)步骤中，所述用于形成导电性粒子的凹槽通过干式蚀刻、激光加工、化学蚀刻中的任一方法形成到所述基板上。
9.根据权利要求1所述的导电性粒子的制造方法，其特征在于，
所述用于形成导电性粒子的凹槽具有与所述导电性粒子对应的圆板、圆柱、圆环、管及多段积层体中的任一形状。
10.一种导电性粒子的制造方法，其是在弹性绝缘物质内分布多个而形成用以电连接的导电部的导电性粒子的制造方法，其特征在于，包括：
(a)准备基板的步骤；
(b)在所述基板上设置具有与所期望的导电性粒子对应的形状的用于形成导电性粒子的凹槽的步骤；
(c)在所述用于形成导电性粒子的凹槽内部填充金属粉末与非金属粉末混合而成的混合粉末的步骤；
(d)对所述混合粉末进行加热而制造固体化的导电性粒子的步骤；以及
(e)从所述基板分离所述固体化的导电性粒子的步骤。
11.根据权利要求10所述的导电性粒子的制造方法，其特征在于，
还包括(f)在所述导电性粒子的表面形成金属镀覆层的步骤。
12.根据权利要求10所述的导电性粒子的制造方法，其特征在于，
在所述(d)步骤中，在接近所述金属粉末的熔点的温度下加热所述混合粉末，此时所述混合粉末中的所述非金属粉末在所述金属粉末固体化前热分解。
13.一种导电性粒子，其特征在于，其是通过权利要求1至12中的任一项制造。
14.一种导电性粒子的制造方法，其是在弹性绝缘物质内分布多个而形成用以电连接的导电部的导电性粒子的制造方法，其特征在于，包括：
(a)准备基板的步骤；
(b)在所述基板上设置具有与所期望的导电性粒子对应的形状的用于形成导电性粒子的凹槽的步骤；
(c)在所述用于形成导电性粒子的凹槽内部填充非金属粉末的步骤；
(d)对所述非金属粉末进行加热而制造固体化的粒子的步骤；
(e)从所述基板分离所述固体化的粒子的步骤；以及
(f)在所述粒子的表面形成金属镀覆层的步骤。
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