CN115210410A - 金属填充微细结构体的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种输送性优异且抑制绝缘性能劣化的金属填充微细结构体的制造方法。金属填充微细结构体的制造方法具有:形成工序,在由配置于阀金属部件外缘的框架部包围的形成区域中形成具有多个细孔的氧化膜,由此得到具有阀金属部件和氧化膜的结构体;填充工序,对结构体在氧化膜的多个细孔中填充金属;及保持工序,将通过填充工序对结构体在氧化膜的多个细孔中填充金属而得到的金属填充部件在相对湿度10~30%的环境下暴露24小时以上。多个细孔的平均直径为1μm以下。

Description

金属填充微细结构体的制造方法
技术领域
本发明涉及一种使用阀金属部件的金属填充微细结构体的制造方法,尤其涉及一种输送性优异且绝缘性能化良好的金属填充微细结构体的制造方法。
背景技术
在绝缘性基材中设置的多个贯穿孔填充金属等导电性物质而成的结构体,近年来纳米技术中也受到关注的领域之一,例如,作为各向异性导电性部件的用途备受期待。
各向异性导电性部件插入到半导体元件等电子零件与电路基板之间,仅通过进行加压便得到电子零件与电路基板之间的电连接,因此作为半导体元件等电子零件等的电连接部件及进行功能检查时的检查用连接器等被广泛使用。
尤其,半导体元件等电子零件的小型化显著。在以往的如焊线接合那样的直接连接配线基板的方式、覆晶接合及热压接合等中,由于无法充分保证电子零件的电连接的稳定性,因此各向异性导电性部件作为电子连接部件而备受关注。
例如,专利文献1中记载了如下微细结构体的制造方法:由以1000万个/mm2以上的密度具有微孔贯穿孔的基材构成,一部分微孔贯穿孔被除基材的材料以外的物质所填充。在专利文献1的微细结构体的制造方法中,基材为氧化铝,在铝基板上依次实施至少如下处理:(A)通过阳极氧化处理形成具有微孔的氧化被膜的处理;(B)从通过上述(A)处理得到的氧化被膜去除铝的处理;(C)贯穿存在于通过上述(B)处理而去除铝的氧化被膜中的微孔的一部分的处理;(D)在通过上述(C)处理而贯穿的微孔内填充除氧化被膜以外的物质的处理;及(E)通过化学机械研磨处理使上述(D)处理后的氧化被膜的表面及背面平滑化的表面平滑化处理。
以往技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2013-167023号公报
发明内容
发明要解决的技术课题
在上述专利文献1的微细结构体的制造方法中,能够得到微孔贯穿孔被除基材的材料以外的物质所填充的微细结构体。如上所述,在专利文献1的微细结构体的制造方法中,实施(D)在所贯穿的微孔内填充除氧化被膜以外的物质的处理、及(E)通过化学机械研磨处理使上述(D)处理后的氧化被膜的表面及背面平滑化的表面平滑化,但有时不连续进行上述(D)和上述(E)的处理,而是在上述(D)之后,例如通过输送等,在经过规定时间之后实施上述(E)。在该情况下,填充部可能因输送等而损伤。并且,受到工序之间的环境等影响,微细结构体的绝缘性能也可能劣化。
本发明的目的在于提供一种输送性优异且抑制绝缘性能劣化的金属填充微细结构体的制造方法。
用于解决技术课题的手段
为了实现上述目的,本发明的一方式提供一种金属填充微细结构体的制造方法,其具有:形成工序,在由配置于阀金属部件外缘的框架部包围的形成区域中形成具有多个细孔的氧化膜,由此得到具有阀金属部件和氧化膜的结构体;填充工序,对结构体在氧化膜的多个细孔中填充金属;及保持工序,将通过填充工序对结构体在氧化膜的多个细孔中填充金属而得到的金属填充部件在相对湿度10~30%的环境下暴露24小时以上,多个细孔的平均直径为1μm以下。
优选阀金属部件由铝构成。
优选氧化膜是阳极氧化膜。
优选阳极氧化膜是Al2O3
优选在填充工序中,在氧化膜的多个细孔中填充的金属是铜。
优选填充工序是通过在结构体的表面上形成金属层而将金属填充于多个细孔中的工序,填充工序中,在框架部上形成厚度为100μm以下的金属层。
优选在保持工序之后具有去除形成于结构体的表面上的金属层的金属层去除工序。
优选在金属层去除工序之后具有使氧化膜的表面平滑化的表面平滑化处理工序。
优选表面平滑化处理工序的平滑化中使用化学机械研磨、干式蚀刻或磨削。
发明效果
根据本发明,能够得到输送性优异且抑制绝缘性能劣化的金属填充微细结构体的制造方法。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式的金属填充微细结构体的制造方法的第1例的一工序的示意性剖视图。
图2是表示本发明的实施方式的金属填充微细结构体的制造方法的第1例的一工序的示意性剖视图。
图3是表示本发明的实施方式的金属填充微细结构体的制造方法的第1例的一工序的示意性剖视图。
图4是表示本发明的实施方式的金属填充微细结构体的制造方法的第1例的一工序的示意性剖视图。
图5是表示本发明的实施方式的金属填充微细结构体的制造方法的第1例的一工序的示意性剖视图。
图6是表示本发明的实施方式的金属填充微细结构体的制造方法的第1例的一工序的示意性剖视图。
图7是表示图5所示的结构体的平面图。
图8是放大表示图7所示的结构体的区域Q的示意性平面图。
图9是放大表示图7所示的结构体的区域Q的示意性剖视图。
图10是关于图6所示的金属填充部件放大表示相当于图7所示的结构体的区域Q的部分的示意性平面图。
图11是关于图6所示的金属填充部件放大表示相当于图7所示的结构体的区域Q的部分的示意性剖视图。
图12是表示本发明的实施方式的金属填充微细结构体的制造方法的第1例的一工序的示意性剖视图。
图13是表示本发明的实施方式的金属填充微细结构体的制造方法的第1例的一工序的示意性剖视图。
图14是表示本发明的实施方式的金属填充微细结构体的制造方法的第1例的一工序的示意性剖视图。
图15是表示本发明的实施方式的金属填充微细结构体的制造方法的第1例的一工序的示意性剖视图。
图16是表示本发明的实施方式的金属填充微细结构体的制造方法的第1例的一工序的示意性剖视图。
图17是表示本发明的实施方式的金属填充微细结构体的制造方法的第1例的一工序的示意性剖视图。
图18是表示本发明的实施方式的金属填充微细结构体的制造方法的第1例的一工序的示意性剖视图。
图19是表示本发明的实施方式的金属填充微细结构体的制造方法的第1例的一工序的示意性剖视图。
图20是表示本发明的实施方式的金属填充微细结构体的制造方法的第2例的一工序的示意性剖视图。
图21是表示本发明的实施方式的金属填充微细结构体的制造方法的第2例的一工序的示意性剖视图。
图22是表示本发明的实施方式的金属填充微细结构体的制造方法的第2例的一工序的示意性剖视图。
图23是表示本发明的实施方式的金属填充微细结构体的制造方法的第2例的一工序的示意性剖视图。
图24是表示本发明的实施方式的金属填充微细结构体的制造方法的第2例的一工序的示意性剖视图。
图25是表示本发明的实施方式的金属填充微细结构体的制造方法的第3例的一工序的示意性剖视图。
图26是表示本发明的实施方式的金属填充微细结构体的制造方法的第3例的一工序的示意性剖视图。
图27是表示本发明的实施方式的金属填充微细结构体的制造方法的第3例的一工序的示意性剖视图。
图28是表示本发明的实施方式的金属填充微细结构体的制造方法的第3例的一工序的示意性剖视图。
图29是表示本发明的实施方式的金属填充微细结构体的制造方法的第3例的一工序的示意性剖视图。
图30是表示本发明的实施方式的金属填充微细结构体的制造方法的第4例的一工序的示意性剖视图。
图31是表示本发明的实施方式的金属填充微细结构体的制造方法的第4例的一工序的示意性剖视图。
图32是表示本发明的实施方式的金属填充微细结构体的制造方法的第4例的一工序的示意性剖视图。
图33是表示本发明的实施方式的金属填充微细结构体的制造方法的第4例的一工序的示意性剖视图。
图34是表示本发明的实施方式的金属填充微细结构体的制造方法的第4例的一工序的示意性剖视图。
图35是表示本发明的实施方式的金属填充微细结构体的结构的一例的平面图。
图36是表示本发明的实施方式的金属填充微细结构体的结构的一例的示意性剖视图。
图37是表示在本发明的实施方式的保持工序中使用的容器的一例的示意性立体图。
图38是表示在本发明的实施方式的保持工序中使用的收纳容器的一例的示意性剖视图。
图39是表示在本发明的实施方式的保持工序中使用的收纳袋的一例的示意性立体图。
图40是表示在本发明的实施方式的保持工序中使用的容器的另一例的示意图。
图41是表示在本发明的实施方式的保持工序中使用的收纳方式的一例的示意性立体图。
具体实施方式
以下,根据附图中所示出的优选实施方式,对本发明的金属填充微细结构体的制造方法进行详细说明。
另外,以下进行说明的图是用于说明本发明的例示性图,本发明并不限定于以下所示的图。
另外,以下表示数值范围的“~”是指包括记载于两侧的数值。例如,εa为数值αb~数值βc是指εa的范围为包括数值αb和数值βc的范围,若用数学符号表示,则为αb≤εa≤βc
若无特别记载,则“正交”等角度包括在相应技术领域中通常容许的误差范围。并且,关于湿度及时间,若无特别记载,则包括在相应技术领域中通常容许的误差范围。
关于金属填充微细结构体,具有细孔(贯穿孔)的氧化膜的绝缘电阻发生了变动。检查绝缘电阻的变动,发现受到了保管场所及保管时间的影响。发现了如下现象:即使在不进行特别的温度调节的仓库内,在寒冷季节绝缘电阻也良好,或者即使在实施温度调节的建筑物内,绝缘电阻也不定期劣化等。
经过深入研究的结果,认为有可能是具有细孔(贯穿孔)的氧化膜中的水分产生影响,而不是保管中的温度,在保管条件中,尤其针对湿度检查与绝缘性能的关系的结果,得知通过保持在某一湿度范围内可得到稳定的绝缘电阻,并完成了本发明。以下,关于金属填充微细结构体的制造方法进行具体说明。
[金属填充微细结构体的制造方法的第1例]
图1~图6及图12~图19是按工序顺序表示本发明的实施方式的金属填充微细结构体的制造方法的第1例的一例的示意性剖视图。图7是图5所示的结构体的平面图,图8是放大表示图7所示的结构体的区域Q的示意性平面图,图9是放大表示图7所示的结构体的区域Q的示意性剖视图。并且,图10是关于图6所示的金属填充部件放大表示相当于图7所示的结构体的区域Q的部分的示意性平面图,图11是关于图6所示的金属填充部件放大表示相当于图7所示的结构体的区域Q的部分的示意性剖视图。
金属填充微细结构体是通过对阀金属部件的表面实施阳极氧化处理而得到。金属填充微细结构体具有由阀金属的阳极氧化膜构成的绝缘性基材。阀金属是铝等,但是并不特别限定于铝,作为绝缘性基材,以铝的阳极氧化膜为例子进行说明。因此,在以下说明中,作为阀金属部件,以铝基板为例子进行说明。
如图1所示,作为阀金属部件11,准备铝基板。
接着,如图2所示,仅在阀金属部件11的表面11a的外缘11b上形成掩模12。掩模12只要是电绝缘的掩模,则并不受特别的限定,例如能够使用用于形成半导体元件的公知的抗蚀剂膜。关于掩模12,例如,在阀金属部件11的整个表面11a上形成抗蚀剂膜之后,使用光刻法去除除阀金属部件11的表面11a的外缘11b以外的抗蚀剂膜,仅在外缘11b上形成掩模12。除此以外,作为掩模12,例如可以使用抗蚀剂笔仅在阀金属部件11的表面11a的外缘11b上形成抗蚀剂膜。此外,也可以在阀金属部件11的表面11a的外缘11b上贴附具有耐酸性的粘合性树脂带来作为掩模12。
在阀金属部件11的表面11a中,由掩模12包围的区域11c是阳极氧化膜16(参考图5)的形成区域。
接着,进行阳极氧化膜形成工序,在该工序中实施以阀金属部件11作为电极的阳极氧化处理,并将阀金属部件11中的由掩模12包围的区域11c形成为阳极氧化膜。另外,阳极氧化膜16(参考图5)是绝缘性基材。
在阳极氧化膜形成工序中,以阀金属部件11作为阳极电极实施阳极氧化处理。由此,阀金属部件11被阳极氧化,如图3所示,在阀金属部件11的区域11c中形成阳极氧化膜11d。在阳极氧化处理中,例如可以从阀金属部件11的背面侧施加电流,也可从外缘11b侧施加电流。
在阳极氧化处理中,如上所述,将阀金属部件11用作电极,阀金属部件11的区域11c(参考图3)成为阳极氧化膜11d的形成区域,掩模12下方的阀金属部件11(参考图2)是外缘15b(参考图4),并成为框架部15d(参考图4)。
在上述区域11c中形成阳极氧化膜11d,但是掩模12下方的阀金属部件11不被阳极氧化。如此,阀金属部件11不会全部成为阳极氧化膜11d,即使在阳极氧化处理之后仍保有阀金属部件15的区域。由此,在阀金属部件15的外缘15b上配置由阀金属部件15构成的阀金属部件15的框架部15d。在由框架部15d包围的区域15c中形成阳极氧化膜16(参考图4)。
另外,由于阀金属部件11由铝构成,因此作为氧化膜而形成阳极氧化膜16,阳极氧化膜16由Al2O3膜构成。
阳极氧化膜11d在所形成的时点存在多个微孔。然而,在多个微孔中,也有在厚度方向Dt上末贯穿的微孔。并且,在微孔的底部存在阻挡层(末图示)。因此,对图3所示的阳极氧化膜11d去除阻挡层,如图4所示,在阳极氧化膜16上形成多个在厚度方向Dt上延伸的贯穿孔17。
通过以上工序,在由配置于阀金属部件15的外缘15b的框架部15d包围的区域15c中形成具有多个细孔(贯穿孔17)的氧化膜(阳极氧化膜16),由此得到具有阀金属部件15和氧化膜(阳极氧化膜16)的结构体18。例如,如图7及图8所示,在阀金属部件15的表面15a上形成阳极氧化膜16,在阳极氧化膜16的周围存在框架部15d。并且,如图9所示,阳极氧化膜16的表面16a和框架部15d的表面大致在同一面上。
如上所述,图3所示的阳极氧化膜形成工序和图4所示的形成多个在厚度方向Dt上延伸的贯穿孔17的工序是得到结构体18的形成工序。
〔铝基板〕
铝基板并不受特别的限定,作为其具体例,可举出:纯铝板;以铝为主要成分,并包含微量的异质元素的合金板;在低纯度铝(例如回收材料)蒸镀有高纯度铝的基板;通过蒸镀、溅射等方法对硅晶圆、石英、玻璃等表面包覆高纯度铝的基板;层压了铝的树脂基板;等。
在铝基板中,通过阳极氧化处理而形成阳极氧化膜的一侧的表面的铝纯度优选为99.5质量%以上,更优选为99.9质量%以上,进一步优选为99.99质量%以上。若铝纯度在上述范围内,则微孔排列的规则性变得充分。
铝基板若能够形成阳极氧化膜,则并不受特别的限定,例如使用JIS(JapaneseIndustrial Standards:日本工业标准)1050材料及1070材料。
关于在铝基板中实施阳极氧化处理的一侧的表面,优选预先实施热处理、脱脂处理及镜面精加工处理。
在此,关于热处理、脱脂处理及镜面精加工处理,能够实施与日本特开2008-270158号公报的[0044]~[0054]段中所记载的各处理相同的处理。
阳极氧化处理前的镜面精加工处理例如为电解研磨,在电解研磨中例如使用含有磷酸的电解研磨液。
在此,作为阀金属,具体而言,例如除了上述铝以外,还可以举出钽、铌、钛、铪、锆、锌、钨、铋及锑等。
〔阳极氧化处理工序〕
阳极氧化处理能够利用以往公知的方法,但是从提高微孔排列的规则性且确保金属填充微细结构体的各向异性导电性的观点考虑,优选使用自规则化法或恒压处理。
在此,关于阳极氧化处理的自规则化法及恒压处理,能够实施与日本特开2008-270158号公报的[0056]~[0108]段及[图3]中所记载的各处理相同的处理。
在具有多个微孔的阳极氧化膜中,如上所述,在微孔的底部存在阻挡层(未图示)。具有去除该阻挡层的阻挡层去除工序。
〔阻挡层去除工序〕
阻挡层去除工序是例如使用包含氢过电压比铝高的金属M1的离子的碱性水溶液来去除阳极氧化膜的阻挡层的工序。
通过上述阻挡层去除工序来去除阻挡层,且在微孔的底部形成由金属M1构成的导电体层。
在此,氢过电压(hydrogen overvoltage)是指,产生氢所需要的电压,例如铝(Al)的氢过电压为-1.66V(日本化学会杂志,1982、(8),p1305-1313)。另外,以下示出氢过电压比铝高的金属M1的例子及其氢过电压值。
<金属M1及氢(1N H2SO4)过电压>
·铂(Pt):0.00V
·金(Au):0.02V
·银(Ag):0.08V
·镍(Ni):0.21V
·铜(Cu):0.23V
·锡(Sn):0.53V
·锌(Zn):0.70V
贯穿孔17(细孔)也能够通过将微孔扩径并去除阻挡层而形成。在该情况下,微孔的扩径中利用扩孔处理。扩孔处理是通过使阳极氧化膜浸渍于酸性水溶液或碱性水溶液中而溶解阳极氧化膜,来扩大微孔的孔径的处理。在扩孔处理中,能够使用硫酸、磷酸、硝酸、盐酸等无机酸或这些混合物的水溶液、或者氢氧化钠、氢氧化钾及氢氧化锂等的水溶液。
另外,在扩孔处理中,也能够去除微孔的底部的阻挡层,通过在扩孔处理中使用氢氧化钠水溶液,可将微孔扩径且可去除阻挡层。
扩孔处理与阻挡层去除工序同样地无法形成导电体层。因此,在扩孔处理之后,可以重新使用含有氢过电压比铝高的金属M1的离子的水溶液进行处理来形成导电体层,此外也可以通过用含有不同金属的水溶液实施多个阶段的处理来形成导电体层。
接着,从图4的状态取下掩模12(参考图5)。然后,实施填充工序,该工序中,对图5所示的结构体18在阳极氧化膜16的多个贯穿孔17中填充金属。对结构体18在阳极氧化膜16的多个贯穿孔17的内部填充金属,由此如图6所示,形成具有导电性的导通路20,并得到金属填充部件21。另外,关于填充金属的填充工序,在后面详细说明。
在填充工序中,只要在阳极氧化膜16的多个贯穿孔17的内部填充金属即可,但是如图5、图10及图11所示,也可通过在结构体18的表面上,即在金属填充部件21的框架部15d上及阳极氧化膜16的表面16a上形成金属层19,将金属填充于多个贯穿孔17。在该情况下,优选在框架部15d上以100μm以下的厚度δ(图5及图11)形成金属层19。作为金属层19的厚度δ的下限值,例如为2μm。
若金属层19的厚度δ为2~100μm,则导通路20得到保护,当输送金属填充部件21时,抑制阳极氧化膜16及导通路20等的损伤。另外,例如通过延长镀敷时间,能够增加金属层19的厚度δ。在填充工序中,通过超出阳极氧化膜16的表面16a填充金属,在框架部15d上形成金属层19。
在填充工序中,在贯穿孔17内填充金属直至阳极氧化膜16的表面16a,从而可以设为不设置金属层19的工序。
金属层19的厚度δ是在厚度方向上切断金属填充部件21,使用FE-SEM(Fieldemission-Scanning Electron Microscope:场发射扫描电子显微镜)观察切断剖面的剖面,并测定10点的平均值。
并且,阀金属部件15的底部15e的厚度并不受特别的限定,但优选为20μm以上,进一步优选为30~50μm。
上述阀金属部件15的底部15e的厚度是与上述金属层19的厚度δ同样地,在厚度方向上切断金属填充部件21,使用FE-SEM观察切断剖面的剖面,并测定10点的平均值。
通过填充上述金属的填充工序,得到金属填充部件21。接着,实施保持工序,该工序中将金属填充部件21在相对湿度10~30%的环境下暴露24小时以上。关于保持工序,只要是将金属填充部件21在相对湿度10~30%的环境下暴露24小时以上的工序,则该工序并不受特别的限定,关于保持工序,在后面进行说明。
〔填充工序〕
<填充的金属>
上述作为导电性物质填充在贯穿孔17内部的金属优选电阻率为103Ω·cm以下的材料,作为其具体例,优选地例示出金(Au)、银(Ag)、铜(Cu)、铝(Al)、镁(Mg)、镍(Ni)及锌(Zn)。
另外,作为导电性物质,从导电性的观点考虑,优选为Cu、Au、Al、Ni,更优选为Cu、Au,进一步优选为Cu。
<填充方法>
作为在贯穿孔的内部填充金属的电镀处理方法,例如能够利用电镀法或无电镀法。
在此,在着色等中使用的以往公知的电镀法中,难以选择性地使金属在孔中以高纵横比析出(生长)。认为其理由在于,即使析出金属在孔内被消耗并进行一定时间以上的电解,镀层也不会生长。
因此,在通过电镀法填充金属的情况下,脉冲电解或恒定电位电解时需要设置中止时间。中止时间需要10秒钟以上,优选为30~60秒钟。
并且,为了促进电解液的搅拌,也优选施加超声波。
此外,电解电压通常为20V以下,期望为10V以下,但优选预先测定所使用的电解液中的目标金属的析出电位,并在该电位+1V以内进行恒定电位电解。另外,当进行恒定电位电解时,期望能够同时使用循环伏安法,能够使用Solartron公司、BAS Inc.、HOKUTO DENKOCORPORATION、IVIUM公司等的恒电位仪装置。
在上述电镀处理方法中,也可以使用恒电流电解,但优选将电流值设定为使电解时的电压在与上述电解电压相同的范围内。在该情况下,能够使用通常的直流电源,例如能够使用Matsusada Precision Inc.、TAKASAGO LTD.、KIKUSUI ELECTRONICS CORP.、TEXIOTECHNOLOGY CORPORATION等的公知的装置。并且,上述电镀处理方法中,也能够使用镀敷处理中常用的脉冲电解。
镀液能够使用以往公知的镀液。
具体而言,在使铜析出的情况下,通常使用含有硫酸铜的水溶液,但是硫酸铜的浓度,优选为1~300g/L,更优选为100~200g/L。并且,若在电解液中添加盐酸,则能够促进析出。在该情况下,盐酸浓度优选为10~20g/L。
并且,镀液可以含有酸,其酸浓度优选为0.01~1mol/L。
可以将添加剂添加到电解液中,作为添加到电解液中的添加剂,例如以下所示。并且,通过添加剂,得到以下所示的作用。
作为添加剂,也可以添加称为光亮剂、平滑剂的添加成分。在附着抑制作用中,分子或离子单独吸附或析出,以抑制镀敷反应。糖精、苯并噻唑、硫脲、健那绿B(JGB)、苄基丙酮、铅、铋等相当于具有附着抑制作用的成分。
在界面络合物形成作用中,少量吸附在表面的络合物形成离子与金属离子配位形成离子桥或电桥,从而促进析出反应。氯化物离子、CN-、SCN-、硫化合物(硫脲、3,3′-二硫代双(1-丙磺酸)二钠(SPS)、二巯基噻唑(DMTD)等)、硼酸、草酸、丙二酸等被认为与此相对应。
在被膜形成作用中,表面活性剂或高分子温和地附着在镀敷表面形成被膜并抑制镀敷反应。代表性的例子有PEG(聚乙二醇)、聚乙二醇单-4-壬基苯基醚(PEGNPE)、聚乙烯醇、明胶等。
在电解消耗机构中,分子或离子在镀敷表面被快速电解还原,其反应速度由这些分子或离子向表面的扩散输送决定。由此,减少了镀敷表面形状的凹凸。代表性的例子有不饱和醇(丁炔二醇、炔丙醇、香豆素等)、NO3 -、Fe3 +等。
并且,优选将镀液的表面张力调整为尽可能低,作为表面张力,优选为比纯水低的60mN/m以下。也能够添加表面活性剂或有机溶剂来用于调整表面张力。
镀液优选调整pH(氢离子指数),pH优选为1以上。
另外,在使金析出的情况下,优选使用四氯金的硫酸溶液,并通过交流电解进行镀敷。
并且,无电镀法中,将金属完全填充于由高纵横比的贯穿孔构成的孔中时需要长时间,因此优选通过使用电镀法向贯穿孔填充金属。
在保持工序之后,如图12所示,对金属填充部件21,使用树脂基材22在阳极氧化膜16的背面16b上设置支承体24。
树脂基材22例如使用功能性吸附膜。作为功能性吸附膜,能够使用Q-chuck(注册商标)(MARUISHI SANGYO CO.,LTD.制造)等。
支承体24优选为与阳极氧化膜16相同的外形。支承体24在后续工序中支承阳极氧化膜16。通过安装支承体24,增加了操作性。
接着,如图13所示,例如实施去除金属填充部件21的金属层19的金属层去除工序。在金属层去除工序中,例如使用粘合胶带剥离金属层19。多个贯穿孔17的平均直径小至1μm以下,能够使用粘合胶带容易地去除金属层。
另外,金属层去除工序只要能够去除金属层19,则关于其方法并不受特别的限定。
优选具有在图13所示的去除了金属层19的状态下使阳极氧化膜16的表面16a平滑化的表面平滑化处理工序。表面平滑化处理工序的平滑化能够使用化学机械研磨(CMP)、干式蚀刻或磨削,并且,也可以组合化学机械研磨(CMP)、干式蚀刻及磨削来进行平滑化。在进行化学机械研磨(CMP)时,可以组合不同的研磨粒进行研磨,在任一方法中,精加工的表面粗糙度(算术平均粗糙度Ra(JIS B 0601:2001))均优选设为0.02μm以下。
通过在金属层去除工序之后实施表面平滑化处理工序,能够减少表面平滑化处理工序中的研磨量等,能够容易地实施研磨。由此,能够缩短表面平滑化处理所需的时间,并且能够容易地进行平滑化。
上述金属层去除工序和表面平滑化处理工序在保持工序之后进行。在上述金属层去除工序及表面平滑化处理工序中,为了进行输送等处理,在阀金属部件15的背面上设置有支承部件。
可以在表面平滑化处理工序之后,如图14所示,以安装有支承体24的方式,在厚度方向Dt上去除一部分阳极氧化膜16及框架部15d,使上述所填充的金属比阳极氧化膜16的表面16a更突出。即,也可使导通路20从阳极氧化膜16的表面16a突出。将导通路20从阳极氧化膜16的表面16a突出的部分称为突出部20a。将使上述所填充的金属比阳极氧化膜16的表面16a更突出的工序称为金属突出工序。
〔金属突出工序〕
对于上述一部分阳极氧化膜16的去除,可以使用例如不溶解构成导通路20的金属,但溶解阳极氧化膜16即氧化铝(Al2O3)的酸性水溶液或碱性水溶液。通过使上述酸性水溶液或碱性水溶液与具有填充有金属的贯穿孔17的阳极氧化膜16接触,去除一部分阳极氧化膜16。使上述酸性水溶液或碱性水溶液与阳极氧化膜16接触的方法并不受特别的限定,例如可举出浸渍法、喷雾法及旋转处理法等。其中,从均匀性的观点考虑,优选使用旋转处理器的处理方法。作为旋转处理器,能够使用MIMASU SEMICONDUCTOR INDUSTRY CO.,LTD.、Hitachi High-Tech Corporation.、SCREEN Holdings Co.,Ltd.、DAIN IPPON SCREENMFG.CO.,LTD.、ActesKyosan inc.、Kanamex Co.,Ltd.等的公知产品。
在使用酸性水溶液的情况下,优选使用硫酸、磷酸、硝酸及盐酸等无机酸或这些的混合物的水溶液。其中,从安全性优异的观点考虑,优选不含有铬酸的水溶液。酸性水溶液的浓度优选为1~10质量%。酸性水溶液的温度优选为25~60℃。
并且,在使用碱性水溶液的情况下,优选使用选自氢氧化钠、氢氧化钾及氢氧化锂中的至少一种碱的水溶液。碱性水溶液的浓度优选为0.1~5质量%。碱性水溶液的温度优选为20~35℃。
具体而言,例如优选地使用50g/L、40℃的磷酸水溶液、0.5g/L、30℃的氢氧化钠水溶液或0.5g/L、30℃的氢氧化钾水溶液。
对酸性水溶液或碱性水溶液的浸渍时间,优选为8~120分钟,更优选为10~90分钟,进一步优选为15~60分钟。在此,浸渍时间是指在反复进行了短时间的浸渍处理的情况下,各浸渍时间的合计。另外,在各浸渍处理之间,可以实施清洗处理,并且也可以实施中和处理。
并且,将所制作的金属填充微细结构体32用作各向异性导电性部件时,从与配线基板等被粘接物之间的压接性变得良好的理由考虑,使金属从阳极氧化膜16的表面16a突出的程度优选为使金属比阳极氧化膜16的表面16a突出10nm~1000nm,更优选为突出50nm~500nm。即,突出部20a从表面16a的突出量优选为10nm~1000nm,更优选为50nm~500nm。
在严格控制导通路20的突出部20a的高度的情况下,优选在贯穿孔17的内部填充金属后,将阳极氧化膜16与导通路20的端部加工成同一平面状之后,选择性地去除阳极氧化膜。
并且,在上述金属填充之后,或金属突出工序之后,以减轻伴随金属填充产生的导通路20内的变形为目的,能够实施加热处理。
从抑制金属氧化的观点考虑,加热处理优选在还原气氛下实施,具体而言,优选在氧浓度为20Pa以下进行,更优选在真空下进行。在此,真空是指气体密度和气压中的至少一个低于大气的空间状态。
并且,以校正为目的,优选一边对阳极氧化膜16施加应力一边进行加热处理。
并且,为了抑制干燥时水的表面张力引起的突出部彼此的收敛,优选实施超临界干燥。对于超临界干燥,例如,能够使用超临界清洗干燥装置(SCRD6,由Rexxam Co.,Ltd.制造)等。
通过将支承体24设置于阳极氧化膜16,与处理阳极氧化膜16单体相比,能够抑制阳极氧化膜16的损伤,操作变得容易。
在此,操作是指保持阳极氧化膜16、以及阳极氧化膜16的移送、输送及搬运等移动阳极氧化膜16。操作容易是指保持上述阳极氧化膜16时,及移动上述阳极氧化膜16时,能够抑制阳极氧化膜16的损伤等。由于操作容易,例如,使所填充的金属比阳极氧化膜16的表面16a更突出,但能够抑制该金属的损伤。
如图14所示,由于所填充的金属比阳极氧化膜16的表面16a更突出,因此优选保护突出的金属即导通路20的突出部20a。因此,如图15所示,优选在阳极氧化膜16的表面16a上形成将导通路20的突出部20a埋设的树脂层26。将设置树脂层26的工序称为树脂层形成工序。金属填充微细结构体的制造方法可以包括树脂层形成工序。
树脂层26保护导通路20的突出部20a,能够进一步提高金属填充微细结构体的输送性,使操作更容易。树脂层26具备粘合性,并赋予粘接性。
树脂层26例如能够使用以往公知的表面保护胶带贴附装置及层压机来形成。通过设置树脂层26,能够提高金属填充微细结构体的输送性。
〔树脂层形成工序〕
作为构成树脂层26的树脂材料,具体而言,能够举出例如乙烯类共聚物、聚酰胺树脂、聚酯树脂、聚氨酯树脂、聚烯烃类树脂、丙烯酸类树脂及纤维素类树脂等,但是从输送性的观点和容易用作各向异性导电性部件的观点考虑,上述树脂层优选为可剥离的带粘合层的膜,更优选为因加热处理或紫外线曝光处理而粘合性减弱,从而可剥离的带粘合层的膜。
上述带粘合层的膜并不受特别的限定,可举出热剥离型树脂层及紫外线(ultraviolet:UV)剥离型树脂层等。
在此,热剥离型树脂层在常温下具有粘合力,仅通过加热便可以容易剥离,因此主要多使用发泡性微胶囊等。
并且,作为构成粘合层的粘合剂,具体而言,例如可举出橡胶类粘合剂、丙烯酸类粘合剂、乙烯基烷基醚类粘合剂、硅酮类粘合剂、聚酯类粘合剂、聚酰胺类粘合剂、氨基甲酸酯类粘合剂、苯乙烯-二烯嵌段共聚物类粘合剂等。
并且,UV剥离型树脂层具有UV固化型粘接层,且通过固化而丧失粘合力而变得能够剥离。
作为UV固化型粘接层,可举出在基础聚合物中将碳-碳双键导入到聚合物侧链或主链中或主链术端的聚合物等。作为具有碳-碳双键的基础聚合物,优选将丙烯酸类聚合物作为基本骨架。
此外,丙烯酸类聚合物为了交联,根据需要,也能够包含多官能性单体等作为共聚用单体成分。
具有碳-碳双键的基础聚合物能够单独使用,但也能够掺合UV固化性单体或低聚物。
关于UV固化型粘接层,为了通过UV照射而固化,优选同时使用光聚合引发剂。作为光聚合引发剂,可举出苯偶姻醚类化合物;缩酮类化合物;芳香族磺酰氯类化合物;光敏肟类化合物;二苯甲酮类化合物;噻吨酮类化合物;樟脑醌;卤代酮;酰基膦氧化物;酰基膦酸酯等。
作为热剥离型树脂层的市售品,例如可举出WS5130C02、WS5130C10等Intellimer〔注册商标〕胶带(NITTA Corporation制造);Somatac〔注册商标〕TE系列(SOMAR公司制造);No.3198、No.3198LS、No.3198M、No.3198MS、No.3198H、No.3195、No.3196、No.3195M、No.3195MS、No.3195H、No.3195HS、No.3195V、No.3195VS、No.319Y-4L、No.319Y-4LS、No.319Y-4M、No.319Y-4MS、No.319Y-4H、No.319Y-4HS、No.319Y-4LSC、No.31935MS、No.31935HS、No.3193M、No.3193MS等Riva Alpha〔注册商标〕系列(NITTO DENKOCORPORATION.制造);等。
作为UV剥离型树脂层的市售品,能够利用例如ELP DU-300、ELP DU-2385KS、ELPDU-2187G、ELP NBD-3190K、ELP UE-2091J等ELEPH HOLDER〔注册商标〕(NITTO DENKOCORPORATION.制造);Adwill D-210、Adwill D-203、Adwill D-202、Adwill D-175、AdwillD-675(均为Lintec Corporation.制造);SUMILITE〔注册商标〕FLS的N8000系列(SumitomoBakelite Co.,Ltd.制造);UC353EP-110(FURUKAWA ELECTRIC CO.,LTD.制造);等切割带。此外,作为UV剥离型树脂层的市售品,例如能够利用ELP RF-7232DB、ELP UB-5133D(均为NITTO DENKO CORPORATION.制造);SP-575B-150、SP-541B-205、SP-537T-160、SP-537T-230(均为FURUKAWA ELECTRIC CO.,LTD.制造);等背磨带。
上述带粘合层的膜能够使用公知的表面保护胶带贴附装置及层压机进行贴附。
作为树脂层26的形成方法,除了上述方法之外,可举出例如将含有后述的抗氧化材料、高分子材料、溶剂(例如甲基乙基酮等)等的树脂组合物涂布在阳极氧化膜16的表面及背面以及导通路的突出部,并使其干燥,根据需要进行煅烧的方法等。
树脂组成物的涂布方法并不受特别的限定,例如能够使用凹版涂布法、反转涂布法、模涂法、刮涂法、辊涂法、气刀涂法、丝网涂布法、棒涂法及帘涂法等以往公知的涂布法。
并且,涂布后的干燥方法并不受特别的限定,例如可举出在大气中以0℃~100℃的温度加热几秒钟~几十分钟的处理,在减压下以0℃~80℃的温度加热十几分钟~几小时的处理等。
并且,干燥后的煅烧方法根据使用的高分子材料而不同,因此并不受特别特别的限定,但是在使用聚酰亚胺树脂的情况下,例如可举出以160℃~240℃的温度加热2分钟~60分钟的处理等,在使用环氧树脂的情况下,例如可举出以30℃~80℃的温度加热2分钟~60分钟的处理等。
接着,将图15所示的支承体24从阳极氧化膜16去除。在该情况下,以树脂基材22为起点,从阳极氧化膜16去除支承体24。
接着,如图16所示,在树脂层26的表面26a上层叠剥离层27。剥离层27为层叠支承层28和剥离剂29而成的层。剥离剂29与树脂层26接触。例如,通过加热为预先设定的温度,剥离剂29的粘接力减弱,能够去除剥离层27。
作为剥离剂29,例如能够使用NITTO DENKO CORPORATION.制造的REVALPHA(注册商标)及SOMAR Corporation制造的SOMATAC(注册商标)等。
接着,使用双面粘合剂30,在剥离层27上例如安装支承部件31。支承部件31配置成与支承层28对置。支承部件31具有与阳极氧化膜16相同的外形。支承部件31在后续工序中发挥支承体的作用。通过安装支承部件31,增加了操作性。
双面粘合剂30只要能够粘接剥离层27的支承层28与支承部件31,则其结构并不受特别的限定,例如,能够使用NITTO DENKO CORPORATION.制造的双面型REVALPHA(注册商标)。
支承部件31支承阳极氧化膜16,例如由硅基板构成。作为支承部件31,除硅基板以外,例如能够使用SiC、SiN、GaN及氧化铝(Al2O3)等陶瓷基板、玻璃基板、纤维增强塑料基板及金属基板。纤维增强塑料基板中还包括作为印刷电路板的FR-4(Flame Retardant Type(阻燃型)4)基板等。
接着,对阳极氧化膜16的背面16b进行研磨。在阳极氧化膜16的背面16b的研磨中,将阳极氧化膜16的背面16b和导通路20的端面(未图示)平坦化为同一面的状态。上述阳极氧化膜16的背面16b的研磨与对上述图13所示的阳极氧化膜16的表面16a进行的表面平滑化处理工序相同,因此省略其详细说明。
如上所述,在对具有多个导通路20的阳极氧化膜16的表面16a实施表面平滑化处理工序之后,对具有多个导通路20的阳极氧化膜16的背面16b实施了表面平滑化处理工序,但只要对至少一个表面实施上述表面平滑化处理工序即可。
例如,使用传感器(末图示)测量阳极氧化膜16的表面16a及背面16b各自的反射率,只要反射率值在预先设定的范围内,可以不进行研磨而转移到下一个工序。
接着,如图17所示,在厚度方向D乞上去除一部分阳极氧化膜16及框架部15d,使上述所填充的金属比阳极氧化膜16的背面16b更突出。即,使导通路20从阳极氧化膜16的背面16b突出。将导通路20从阳极氧化膜16的背面16b突出的部分称为突出部20b。
使上述所填充的金属比阳极氧化膜16的背面16b更突出的工序与上述金属突出工序相同,因此省略其详细说明。
接着,如图18所示,在阳极氧化膜16的背面166上形成将阳极氧化膜16的背面16b的导通路20的突出部20b埋设的树脂层26。由此,能够得到图18所示的金属填充微细结构体32。
另外,埋设有导通路20的突出部20b的树脂层26的形成方法与上述树脂层形成工序相同,因此省略其详细说明。
如图18所示,在阳极氧化膜16的两面形成树脂层26的状态下,框架部15d残留在阳极氧化膜16的外缘部。可以利用溶解或磨削等物理方法来去除残留在该外缘部上的框架部15d。由此,如图19所示,能够得到阳极氧化膜16单体的金属填充微细结构体32。另外,若能够不损坏阳极氧化膜16等而去除阀金属部件15,则并不限定于溶解。将去除铝基板等阀金属部件15称为阀金属部件去除工序。关于阀金属部件去除工序,在后面进行说明。
若金属填充微细结构体32的形状例如是圆板状,则能够在金属填充微细结构体32的输送中利用用于半导体晶圆的输送等的装置,金属填充微细结构体32的操作不需要特殊的装置。
〔阀金属部件去除工序〕
关于溶解阀金属部件15的处理液,在铝基板的情况下,铝基板的溶解中优选使用不易溶解铝的阳极氧化膜16且容易溶解铝的处理液。对铝的溶解速度优选为1μm/分钟以上,更优选为3μm/分钟以上,进一步优选为5μm/分钟以上。同样地,对阳极氧化膜的溶解速度优选为0.1nm/分钟以下,更优选为0.05nm/分钟以下,进一步优选为0.01nm/分钟以下。
具体而言,优选为包含至少1种离子化倾向比铝低的金属化合物且pH(氢离子指数)为4以下或8以上的处理液,该pH更优选为3以下或9以上,进一步优选为2以下或10以上。
作为这种处理液,优选为以酸或碱性水溶液为基底,例如将锰、锌、铬、铁、镉、钴、镍、锡、铅、锑、铋、铜、汞、银、钯、铂、金的化合物(例如氯铂酸)、这些的氟化物、这些的氯化物等掺合而成的处理液。
其中,优选为酸性水溶液基底,优选混合氯化物。
尤其,从处理范围的观点考虑,优选为盐酸水溶液中混合氯化汞的处理液(盐酸/氯化汞)、盐酸水溶液中混合氯化铜的处理液(盐酸/氯化铜)。
另外,这种处理液的组成并不受特别的限定,例如能够使用溴/甲醇混合物、溴/乙醇混合物、王水等。
并且,这种处理液的酸或碱浓度,优选为0.01~10mol/L,更优选为0.05~5mol/L。
此外,使用了这种处理液的处理温度优选为-10℃~80℃,优选为0℃~60℃。
并且,上述阀金属部件15的溶解通过在上述金属去除工序之后使阀金属部件15与上述处理液接触来进行。接触方法并不受特别的限定,例如可举出浸渍法及喷雾法。其中,优选为浸渍法。作为此时的接触时间,优选为10秒钟~5小时,更优选为1分钟~3小时。
[金属填充微细结构体的制造方法的第2例]
图20~图24是按工序顺序表示本发明的实施方式的金属填充微细结构体的制造方法的第2例的示意性剖视图。另外,在图20~图24中,对与图6所示的结构相同的结构物标注同一符号,并省略其详细说明。
与金属填充微细结构体的制造方法的第1例相比,金属填充微细结构体的制造方法的第2例的不同点在于,并非仅在阀金属部件11的表面11a的外缘11b形成掩模12(参考图4),而是将具有开口13a的掩模13配置于阀金属部件11的表面11a的外缘11b,除此以外,以与金属填充微细结构体的制造方法的第1例相同的方式,能够得到图6所示的金属填充部件21以及图18及图19所示的金属填充微细结构体32。
如图20所示,在阀金属部件11的表面11a上配置具有开口13a的掩模13。接着,如图21所示,在阀金属部件3的表面11a的外缘11b上设置掩模13。此时,在阀金属部件11的表面11a上,与掩模13的开口13a对应的区域11c是阳极氧化膜11d(参考图22)的形成区域。
接着,进行阳极氧化膜形成工序,在该工序中实施以阀金属部件11作为电极的阳极氧化处理,并将阀金属部件11中的由掩模13包围的区域11c形成为阳极氧化膜。阳极氧化膜形成工序与上述金属填充微细结构体的制造方法的第1例相同,因此省略其详细说明。在阳极氧化膜形成工序中,在上述区域11c中形成阳极氧化膜11d,但是掩模13下方的阀金属部件11不被阳极氧化。
在阳极氧化处理之后,如图23所示,从阀金属部件11的表面11a分离掩模13。接着,对图23所示的阳极氧化膜11d去除阻挡层,如图24所示,在阳极氧化膜11d中形成多个在厚度方向Dt上延伸的贯穿孔17,得到由阳极氧化膜11d构成的阳极氧化膜16。
接着,实施填充工序,该工序中,对图24所示的结构体18在阳极氧化膜16的多个贯穿孔17中填充金属。对结构体18在阳极氧化膜16的多个贯穿孔17的内部超出阳极氧化膜16的表面16a填充金属,由此如上述图6所示形成金属层19。由此,形成图6所示的金属填充部件21。金属层19的形成方法与上述金属填充微细结构体的制造方法的第1例相同,因此省略其详细说明。
[金属填充微细结构体的制造方法的第3例]
图25~图29是按工序顺序表示本发明的实施方式的填充微细结构体的第3例的示意性剖视图。另外,在图25~图29中,对与图6所示的结构相同的结构物标注同一符号,并省略其详细说明。
与金属填充微细结构体的制造方法的第1例相比,金属填充微细结构体的制造方法的第3例的不同点在于,对阀金属部件的整个表面11a进行阳极氧化处理、以及去除阳极氧化膜而形成框架部,除此以外,以与金属填充微细结构体的制造方法的第1例相同的方式,能够得到图6所示的金属填充部件21和图18及图19所示的金属填充微细结构体32。
在金属填充微细结构体的制造方法的第3例中,与金属填充微细结构体的制造方法的第1例同样地准备阀金属部件11(参考图1)。接着,对阀金属部件11的整个表面11a进行阳极氧化处理,留下阀金属部件11的底部11e(参考图3)而形成阳极氧化膜11d(参考图3)。此外,对阳极氧化膜11d去除阻挡层,如图25所示,在阳极氧化膜11d上形成多个在厚度方向Dt上延伸的贯穿孔17,得到由阳极氧化膜构成的阳极氧化膜16。在阳极氧化膜16的下方残留有作为阀金属部件11(参考图3)的一部分的底部11e(参考图3),底部11e为阀金属部件15的底部15e(参考图25)。阳极氧化膜16优选厚度HA小于200μm。若厚度HA小于200μm,则能够视为阳极氧化膜16和阀金属部件15在同一面上。
接着,如图26所示,在阳极氧化膜16的表面16a上,除阳极氧化膜16的外缘16e以外,还配置掩模14。在该状态下,使用具有使阳极氧化膜16溶解且阀金属部件15不溶解的特性的液体来溶解阳极氧化膜16的外缘16e。由此,如图27所示,阀金属部件15的底部15e露出。
另外,掩模14只要不溶解于具有使阳极氧化膜16溶解且阀金属部件15不溶解的特性的液体,则并不受特别的限定,例如使用抗蚀剂膜。用于掩模14的抗蚀剂膜能够在阳极氧化膜16的整个表面16a上形成抗蚀剂膜之后,利用光刻法去除阳极氧化膜16的外缘16e的抗蚀剂膜而形成。
作为具有使上述阳极氧化膜16溶解且阀金属部件15不溶解的特性的液体,可使用溶解氧化铝(Al2O3)的酸性水溶液或碱性水溶液。具体而言,例如使用含有氯化铜的盐酸水溶液。
接着,如图28所示,从阳极氧化膜16的表面16a去除掩模14。由此,得到具有阀金属部件15和阳极氧化膜16的结构体18。
阳极氧化膜16的表面16a与框架部15d的上表面之差,即阳极氧化膜16的厚度HA小于200μm。因此,阳极氧化膜16的表面16a与框架部15d的上表面大致在同一面上。
另外,若掩模14例如为抗蚀剂膜,则能够利用灰化去除。
接着,实施填充工序,该工序中,对图28所示的结构体18在阳极氧化膜16的多个贯穿孔17中填充金属。对结构体18在阳极氧化膜16的多个贯穿孔17的内部超出阳极氧化膜16的表面16a填充金属,由此如图29所示形成金属层19a。由此,得到金属填充部件21。此时,通过形成金属层19a而形成具有导电性的导通路20,从而形成金属填充部件21。金属层19a的形成方法与上述金属填充微细结构体的制造方法的第1例的金属层19的形成方法相同,因此省略其详细说明。
另外,配置掩模14并溶解了阳极氧化膜16的外缘16e,但是并不限定于此,也可以通过磨削或激光等物理切削阳极氧化膜16的外缘16e。并且,可以利用喷墨法将例如具有使阳极氧化膜溶解且阀金属部件不溶解的特性的液体喷吹到阳极氧化膜16的外缘16e上,选择性地溶解阳极氧化膜16的外缘16e。
[金属填充微细结构体的制造方法的第4例]
图30~图34是按工序顺序表示本发明的实施方式的金属填充微细结构体的制造方法的第4例的示意性剖视图。另外,关于图30~图34,对与图6所示的结构相同的结构物标注同一符号,并省略其详细说明。
与金属填充微细结构体的制造方法的第1例相比,金属填充微细结构体的制造方法的第4例的不同点在于,使用在绝缘支承体61的表面61a上局部形成具有导电性的导电层62的电极体60对阀金属部件11进行阳极氧化处理,除此以外,以与金属填充微细结构体的制造方法的第1例相同的方式,能够得到图6所示的金属填充部件21以及图18及图19所示的金属填充微细结构体32。
在金属填充微细结构体的制造方法的第4例中,如图30所示,首先准备在矩形绝缘支承体61的表面61a上局部形成具有导电性的导电层62的电极体60。电极体60用作阳极氧化处理时的电极。
导电层62在绝缘支承体61的表面61a上形成抗蚀剂层63,并且例如通过利用光刻法的图案化来局部去除抗蚀剂层63。接着,例如在抗蚀剂层63上形成晶种层(末图示),并通过镀敷而形成导电层62。在形成导电层62时,通过平坦化处理将抗蚀剂层63和导电层62的表面进行平坦化。另外,通过镀敷形成了导电层62,但导电层62的形成方法并不受特别的限定。
接着,如图31所示,设置覆盖电极体60的导电层62的阀金属部件11。阀金属部件11根据金属填充部件21的阳极氧化膜16(参考图33)即阳极氧化膜的厚度、或者根据最终得到的金属填充微细结构体32(参考图34)的阳极氧化膜16的厚度、加工装置等适当确定大小及厚度。阀金属部件11例如是矩形板材。
作为阀金属部件11,如上所述,使用铝基板。
另外,作为阀金属部件11,例如可以准备铝基板,但是也可以在电极体60上形成阀金属部件11。在该情况下,在阀金属层形成工序中,例如通过蒸镀法,例如在导电层62的表面62a和抗蚀剂层63的表面63a上形成铝基板作为阀金属部件11。
接着,进行阳极氧化膜形成工序,在该工序中实施以导电层62作为电极的阳极氧化处理,并将阀金属部件3中的导电层62上的区域的阀金属部件11形成为阳极氧化膜。另外,阳极氧化膜是绝缘性基材。通过对阀金属部件11进行阳极氧化处理而形成阳极氧化膜11d。
在阳极氧化膜形成工序中,将导电层62作为阴极电极,将阀金属部件11作为阳极电极,实施阳极氧化处理。由此,导电层62上的阀金属部件11被阳极氧化,如图32所示,在阀金属部件15的区域15c形成阳极氧化膜11d。在阳极氧化处理中,例如,若在导电层62设置有引出电极,则利用引出电极对导电层62施加直流电流。
在阳极氧化处理中,如上所述,将电极体60的导电层62用作电极,电极体60的导电层62上的阀金属部件11(参考图31)成为形成阳极氧化膜11d的区域11c(参考图31),抗蚀剂层63上的阀金属部件11(参考图31)为阀金属部件15的外缘15b,成为框架部15d。
在上述区域11c中形成阳极氧化膜11d,但是抗蚀剂层63上的阀金属部件11不被阳极氧化。如此,阀金属部件11不会全部成为阳极氧化膜11d,即使在阳极氧化处理之后仍保有阀金属部件11的区域。由此,在阀金属部件15的外缘15b上,配置由阀金属部件11构成的阀金属部件15的框架部15d。在由框架部15d包围的区域15c中,形成阳极氧化膜11d(参考图32)作为阳极氧化膜16。
在阳极氧化处理中,导电层62上的阀金属部件11能够全部形成为阳极氧化膜11d,但是通过调整阳极氧化处理时间等,能够将导电层62上的阀金属部件11的一部分形成为阳极氧化膜11d。在图32中,在导电层62与作为阳极氧化膜的阳极氧化膜16之间,存在阀金属部件15。
另外,由于阀金属部件11由铝构成,因此作为氧化膜形成阳极氧化膜11d,阳极氧化膜11d由Al2O3膜构成。
阳极氧化膜11d在所形成的时点存在多个微孔。然而,在多个微孔中,也有在厚度方向Dt上未贯穿的微孔。并且,在微孔的底部存在阻挡层(未图示)。因此,对图32所示的阳极氧化膜11d去除阻挡层,如图33所示,在阳极氧化膜11d中形成多个在厚度方向Dt上延伸的贯穿孔17,得到由阳极氧化膜11d构成的阳极氧化膜16。
通过以上工序,在由配置于阀金属部件15的外缘15b上的框架部15d包围的区域15c中,形成具有多个细孔(贯穿孔17)的阳极氧化膜16(阳极氧化膜),由此得到具有阀金属部件15和阳极氧化膜16(阳极氧化膜)的结构体18。例如,如图33所示,在阀金属部件15的表面15a上形成阳极氧化膜16(阳极氧化膜),在阳极氧化膜16的周围存在框架部15d。并且,虽然未图示,但是阳极氧化膜16的表面16a和框架部15d的上表面大致在同一面上。
如上所述,图32所示的阳极氧化膜形成工序和图33所示的形成多个在厚度方向Dt上延伸的贯穿孔17的工序是得到结构体18的形成工序。
接着,如图34所示,实施填充工序,该工序中,对结构体18在阳极氧化膜16的多个贯穿孔17中填充金属。对结构体18在阳极氧化膜16的多个贯穿孔17的内部超出阳极氧化膜16的表面16a填充金属,由此形成上述金属层19。由此,得到金属填充部件21。此时,通过形成金属层19而形成具有导电性的导通路20。金属层19的形成方法与上述金属填充微细结构体的制造方法的第1例相同,因此省略其详细说明。
在填充工序中,在阳极氧化膜16的多个贯穿孔17的内部填充金属,并且如图34所示,通过在结构体18的表面上,即在金属填充部件21的框架部15d上及阳极氧化膜16的表面16a上形成金属层19,将金属填充于多个贯穿孔17中。在该情况下,在金属层19中,如上所述,将存在于框架部15d上的部分的厚度δ(参考图2)设为2μm~100μm。
另外,例如通过延长镀敷时间,能够增加金属层19的厚度δ。在填充工序中,通过超出阳极氧化膜16的表面16a填充金属,在框架部15d上也形成金属层19。
以下,关于金属填充微细结构体的结构的一例进行说明。
[金属填充微细结构体的一例]
图35是表示本发明的实施方式的金属填充微细结构体的结构的一例的平面图,图36是表示本发明的实施方式的金属填充微细结构体的结构的一例的示意性剖视图。图36是图35的剖面线IB-IB剖视图。
如上所述,图35及图36所示的金属填充微细结构体32具有作为绝缘性基材的阳极氧化膜16、在阳极氧化膜16的厚度方向Dt上贯穿的贯穿孔17、及由填充于贯穿孔17的内部的金属构成的多个导通路20。多个导通路20以彼此电绝缘的状态设置。此外,例如具备设置于阳极氧化膜16的表面16a及背面16b的树脂层26。
在此,“彼此电绝缘的状态”是指,存在于阳极氧化膜16的内部的各导通路20在阳极氧化膜16的内部,彼此的导通性足够低的状态。
金属填充微细结构体32是如下部件:导通路20彼此电绝缘,在与阳极氧化膜16的厚度方向Dt正交的方向x上导电性足够低,在厚度方向Dt上具有导电性,并显示出各向异性导电性。金属填充微细结构体32配置成使厚度方向Dt与例如后述的电子元件的层叠方向一致。
如图35及图36所示,导通路20以彼此电绝缘的状态在厚度方向Dt上贯穿设置有阳极氧化膜16。
金属填充微细结构体32的厚度h例如为40μm以下。并且,金属填充微细结构体32的TTV(Total Thickness Variation:总厚度变化)优选为10μm以下。由于阳极氧化膜16的表面16a和背面16b被研磨,因此作为厚度,比金属填充微细结构体32的厚度h厚,例如超过60μm,但从脆性的观点考虑,优选为40μm左右。
在此,金属填充微细结构体32的厚度h及阳极氧化膜16的厚度为,利用聚焦离子束(Focused Ion Beam:FIB)在厚度方向上分别对金属填充微细结构体32及阳极氧化膜16进行切削加工,由场发射扫描电子显微镜以20万倍的倍率观察其剖面而分别获取金属填充微细结构体32及阳极氧化膜16的轮廓形状,对相当于厚度h的区域测定10点的平均值。
并且,金属填充微细结构体32的TTV(Total Thickness Variation)为如下值:通过切割将金属填充微细结构体32连同支承部件31一起进行切断,并观察金属填充微细结构体32的剖面形状而求出的值。
金属填充微细结构体32例如能够用作显示出各向异性导电性的各向异性导电性部件。在该情况下,将半导体元件和半导体元件经由金属填充微细结构体32进行接合,从而能够得到将半导体元件和半导体元件电连接的电子元件。在电子元件中,金属填充微细结构体32发挥TSV(Through Silicon Via:硅穿孔)的作用。
除此以外,也能够作为使用金属填充微细结构体32将3个以上半导体元件电连接的电子元件。通过使用金属填充微细结构体32,能够进行三维安装。另外,接合半导体元件的数量并不受特别的限定,根据电子元件的功能及对电子元件要求的性能而适当确定。
与电子元件的接合能够使用热压接合。若在还原气氛下进行接合,则金属电极和突出部在温度250℃以下容易接合,因此能够减小对器件的热影响。
通过使用金属填充微细结构体32,能够减小电子元件的大小,并能够减小安装面积。并且,通过减小金属填充微细结构体32的厚度,能够缩短半导体元件之间的配线长度,并能够抑制信号的延迟且提高电子元件的处理速度。通过缩短半导体元件之间的配线长度,也能够抑制消耗电力。
如上所述,金属填充微细结构体32由于研磨成阳极氧化膜16和导通路20在阳极氧化膜16的表面16a上成为同一面的状态,因此形状精度高,并且,如上所述,由于能够严格控制导通路20的突出部20a的高度,因此半导体元件与半导体元件的电连接的可靠性优异。
并且,由于金属填充微细结构体32被金属致密地填充,因此导热性比树脂材料高。连接的电极之间、半导体元件之间的上下方向的导热以及平面方向的热扩散都很大,因此对于需要散热的部件尤其有用。除上述半导体元件以外,金属填充微细结构体32还能够用于金属基底基板的散热等,对于散热片的连接也是有效的。并且,对于多层连接导致的发热成为问题的存储器等的接合非常有效。
作为半导体元件,可举出例如ASIC(Application Specific IntegratedCircuit:专用集成电路)、FPGA(Field Programmable Gate Array:现场可编程门阵列)、ASSP(Application Specific Standard Product:特殊应用标准产品)等逻辑集成电路。并且,例如可举出CPU(Central Processing Unit:中央处理器)、GPU(Graphics ProcessingUnit:图形处理器)等微处理器。并且,例如可举出DRAM(Dynamic Random Access Memory:动态随机存取存储器)、HMC(Hybrid Memory Cube:混合存储立方体)、MRAM(Magnetoresistive Random Access Memory:磁阻式随机存取存储器)、PCM(Phase-ChangeMemory:相变化存储器)、ReRAM(Resistance RandomAccess Memory:可变电阻式存储器)、FeRAM(Ferroelectric RandomAccess Memory:铁电随机存取存储器)、闪存等存储器。并且,例如可举出LED(Light Emitting Diode:发光二极管)、功率器件、DC(DirectCurrent:直流电)-DC(Direct Current:直流电)转换器、绝缘栅双极晶体管(Insulated GateBipolar Transistor:IGBT)等模拟集成电路。并且,例如可举出加速度传感器、压力传感器、振子、陀螺仪传感器等MEMS(Micro Electro Mechanical Systems:微机电系统)。并且,例如可举出GPS(Global Positioning System:全球定位系统)、FM(FrequencyModulation:调频)、NFC(Nearfieldcommunication:近场通信)、RFEM(RF ExpansionModule:射频扩充模块)、MMIC(MonolithicMicrowaveIntegratedCircuit:单片微波集成电路)、WLAN(WirelessLocalAreaNetwork:无线区域网路)等无线元件、离散元件、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor:互补金属氧化物半导体)、CMOS图像传感器、相机模块、Passive(被动)器件、SAW(Surface Acoustic Wave:表面声波)滤波器、RF(Radio Frequency:射频)滤波器、IPD(Integrated Passive Devices:整合式被动元件)等。
并且,半导体元件可以具有元件区域,元件区域是形成有用于作为电子元件发挥作用的各种元件构成电路等的区域。在元件区域中,例如有如下区域:形成有如闪存等那样的存储器电路、微处理器及FPGA(field-programmable gate array)等那样的逻辑电路的区域、及形成有无线标签等通信模块和配线的区域。在元件区域中,除此以外,还可以形成有MEMS(Micro Electro Mechanical Systems:微机电系统)。MEMS例如是传感器、致动器及天线等。在传感器中,例如包括加速度传感器、声音传感器、光传感器等各种传感器。光传感器只要能够检测光,则并不受特别的限定,例如可以使用CCD(Charge Coupled Device:电荷耦合元件)图像传感器或CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor:互补金属氧化物半导体)图像传感器。
根据在电子元件中实现的功能,适当选择半导体元件。例如,在电子元件中,能够设为具有逻辑电路的半导体元件与具有存储器电路的半导体元件的组合。并且,作为电子元件中的半导体元件的组合,可以是传感器、致动器及天线等与存储器电路和逻辑电路的组合。
半导体元件例如由硅构成,但是并不限定于此,也可以是碳化硅、锗、砷化镓或氮化镓等。
并且,除半导体元件以外,还可以使用金属填充微细结构体32来电连接两个配线层。
以下,关于金属填充微细结构体32的结构,进行更具体的说明。
〔阳极氧化膜〕
阳极氧化膜16作为绝缘性基材发挥作用。阳极氧化膜16中的各导通路的间隔优选为5nm~800nm,更优选为10hm~200nm,进一步优选为20nm~60nm。若阳极氧化膜16中的各导通路的间隔在该范围内,则阳极氧化膜16作为绝缘性隔壁充分发挥作用。
在此,各导通路的间隔是指相邻的导通路之间的宽度w,并且是指由电场发射型扫描电子显微镜以20万倍的倍率观察金属填充微细结构体32的剖面,并在10个点上测定出相邻的导通路之间的宽度的平均值。
<细孔的平均直径>
细孔的平均直径,即贯穿孔17的平均直径d(参考图35、图36)为1μm以下,优选为5~500nm,更优选为20~400nm,进一步优选为40~200nm,最优选为50~100nm。贯穿孔17的平均直径d为1μm以下,若在上述范围内,则当电信号流过所得到的导通路20时能够得到充分的响应,因此能够更优选地用作电子零件的检查用连接器。并且,若贯穿孔17的平均直径d为1μm以下,则能够容易去除金属层19(参考图6)。
关于贯穿孔17的平均直径d,使用扫描电子显微镜从正上方以倍率100~10000倍拍摄阳极氧化膜16的表面而得到摄影图像,在摄影图像中至少提取20个周围环状相连的贯穿孔,测定其直径并设为开口直径,将这些开U直径的平均值作为贯穿孔的平均直径进行计算。
另外,倍率能够适当选择上述范围的倍率,以得到能够提取20个以上贯穿孔的摄影图像。并且,关于开口直径,测定了贯穿孔部分的端部之间的距离的最大值。即,由于贯穿孔的开口部的形状并不限定于大致圆形,因此在开口部的形状为非圆形的情况下,将贯穿孔部分的端部之间的距离的最大值设为开口直径。因此,例如在如2个以上的贯穿孔一体化那样的形状的贯穿孔的情况下,也将其视为1个贯穿孔,并将贯穿孔部分的端部之间的距离的最大值设为开口直径。
〔导通路〕
如上所述,多个导通路20以在阳极氧化膜16的厚度方向Dt上贯穿,并彼此电绝缘的状态设置,且呈柱状。导通路20由金属构成。导通路20可以具有从阳极氧化膜16的表面及背面突出的突出部,并且各导通路的突出部埋设于树脂层中。
作为构成导通路的金属的具体例,优选地例示出金(Au)、银(Ag)、铜(Cu)、铝(Al)、镁(Mg)及镍(Ni)等。从导电性的观点考虑,优选为铜、金、铝及镍,更优选为铜及金。
<突出部>
导通路20的突出部20a、20b是导通路20从阳极氧化膜16的表面16a及背面16b突出的部分,优选被树脂层26保护。
在将金属填充微细结构体32用作各向异性导电性部件的情况下,通过压接等方法将各向异性导电性部件与电极电连接或物理接合时,从能够充分确保突出部压扁时的面方向的绝缘性的理由考虑,导通路的突出部的纵横比(突出部的高度/突出部的直径)优选为0.5以上且小于50,更优选为0.8~20,进一步优选为1~10。
并且,从追随连接对象的半导体元件或半导体晶圆的表面形状的观点考虑,导通路的突出部的高度优选为20nm以上,更优选为100nm~500nm。
导通路的突出部的高度是指,由电解发射型扫描电子显微镜以2万倍的倍率观察各向异性导电性部件的剖面,并在10个点上测定出导通路的突出部的高度的平均值。
导通路的突出部的直径是指,由电解发射型扫描电子显微镜观察各向异性导电性部件的剖面,并在10个点上测定出导通路的突出部的直径的平均值。
<其他形状>
导通路20的密度优选为2万个/mm2以上,更优选为200万个/mm2以上,进一步优选为1000万个/mm2以上,尤其优选为5000万个/mm2以上,最优选为1亿个/mm2以上。
此外,相邻的各导通路20的中心间距离p(参考图35及图36)优选为20nm~500nm,更优选为40nm~200nm,进一步优选为50nm~140nm。
〔树脂层〕
如上所述,树脂层26设置于阳极氧化膜16的表面16a和背面16b,如上所述,埋设导通路20的突出部20a、20b。即,树脂层26包覆从阳极氧化膜16突出的导通路20的端部,并保护突出部20a、20b。
树脂层26通过上述树脂层形成工序而形成。树脂层26对连接对象赋予粘接性。树脂层26优选为例如在50℃~200℃的温度范围内显示出流动性,并在200℃以上的温度固化的树脂层。
树脂层26通过上述树脂层形成工序而形成,但是也能够使用以下所示的树脂层的组成。以下,关于树脂层的组成进行说明。例如,树脂层含有高分子材料,也可以含有抗氧化材料。
<高分子材料>
作为树脂层中所包含的高分子材料并不受特别的限定,从能够效率良好地填埋半导体元件或半导体晶圆与各向异性导电性部件的间隙,并进一步提高与半导体元件或半导体晶圆的密合性的理由考虑,优选为热固性树脂。
作为热固性树脂,具体而言,例如可举出环氧树脂、酚醛树脂、聚酰亚胺树脂、聚酯树脂、聚氨酯树脂、双马来酰亚胺树脂、三聚氰胺树脂、异氰酸酯类树脂等。
其中,从更加提高绝缘可靠性且耐化学性优异的理由考虑,优选使用聚酰亚胺树脂和/或环氧树脂。
<抗氧化材料>
作为树脂层中所包含的抗氧化材料,具体而言,例如可举出1,2,3,4-四唑、5-氨基-1,2,3,4-四唑、5-甲基-1,2,3,4-四唑、1H-四唑-5-乙酸、1H-四唑-5-琥珀酸、1,2,3-三唑、4-氨基-1,2,3-三唑、4,5-二氨基-1,2,3-三唑、4-羧基-1H-1,2,3-三唑、4,5-二羧基-1H-1,2,3-三唑、1H-1,2,3-三唑-4-乙酸、4-羧基-5-羧甲基-1H-1,2,3-三唑、1,2,4-三唑、3-氨基-1,2,4-三唑、3,5-二氨基-1,2,4-三唑、3-羧基-1,2,4-三唑、3,5-二羧基-1,2,4-三唑、1,2,4-三唑-3-乙酸、1H-苯并三唑、1H-苯并三唑-5-羧酸、苯并呋喃、2,1,3-苯并噻唑、邻苯二胺、间苯二胺、儿茶酚、邻氨基酚、2-巯基苯并噻唑、2-巯基苯并咪唑、2-巯基苯并噁唑、三聚氰胺及它们的衍生物。
其中,优选苯并三唑及其衍生物。
作为苯并三唑衍生物,可举出在苯并三唑的苯环上具有羟基、烷氧基(例如甲氧基、乙氧基等)、氨基、硝基、烷基(例如甲基、乙基及丁基等)、卤素原子(例如氟、氯、溴及碘等)等的取代苯并三唑。并且,也能够举出萘三唑、萘双三唑、以同样的方式取代的取代萘三唑、取代萘双三唑等。
并且,作为树脂层中所包含的抗氧化材料的其他例,可举出作为通常的抗氧化剂的高级脂肪酸、高级脂肪酸铜、酚化合物、烷醇胺、氢醌类、铜螯合剂、有机胺及有机铵盐等。
树脂层中所包含的抗氧化材料的含量并不受特别的限定,从防腐效果的观点考虑,相对于树脂层的总质量,优选为0.0001质量%以上,更优选为0.001质量%以上。并且,从在正式接合工艺中得到适当的电阻的理由考虑,优选为5.0质量%以下,更优选为2.5质量%以下。
<迁移防止材料>
从通过捕获树脂层中可含有的金属离子、卤素离子及源自半导体元件及半导体晶圆的金属离子而更加提高绝缘可靠性的理由考虑,优选树脂层含有迁移防止材料。
作为迁移防止材料,例如能够使用离子交换体,具体而言,使用阳离子交换体与阴离子交换体的混合物或仅使用阳离子交换体。
在此,阳离子交换体及阴离子交换体例如分别能够从后述无机离子交换体及有机离子交换体中适当进行选择。
(无机离子交换体)
作为无机离子交换体,例如可举出以含氢氧化锆为代表的金属的含氢氧化物。
作为金属的种类,例如除锆以外,还已知有铁、铝、锡、钛、锑、镁、铍、铟、铬及铋等。
其中,锆类金属具有阳离子Cu2+、Al3+的交换能力。并且,铁类金属也具有Ag+、Cu2+的交换能力。同样地,锡类、钛类及锑类金属是阳离子交换体。
另一方面,铋类金属具有阴离子Cl的交换能力。
并且,锆类金属根据条件显示出阴离子的交换能力。铝类及锡类金属也相同。
作为除此以外的无机离子交换体,已知有以磷酸锆为代表的多价金属的酸性盐、以钼磷酸铵为代表的杂多酸盐、不溶性亚铁氰化等合成物。
这些无机离子交换体的一部分已市售,例如已知有TOAGOSEI CO.,LTD.的商品名称“IXE”的各种等级。
另外,除合成品以外,还能够使用如天然产品的沸石或蒙脱石那样的无机离子交换体粉末。
(有机离子交换体)
作为有机离子交换体,可举出作为阳离子交换体而具有磺酸基的交联聚苯乙烯,此外,还可举出具有羧酸基、膦酸基或次膦酸基的交联聚苯乙烯。
并且,可举出作为阴离子交换体而具有季铵基、季鳞基或叔锍基的交联聚苯乙烯。
这些无机离子交换体及有机离子交换体只要考虑欲捕捉的阳离子、阴离子的种类、关于所述离子的交换容量适当选择即可。当然,也可以将无机离子交换体和有机离子交换体进行混合而使用。
电子元件的制造工序中包括进行加热的工艺,因此优选无机离子交换体。
并且,例如从机械强度的观点考虑,关于迁移防止材料与上述高分子材料的混合比,优选将迁移防止材料设为10质量%以下,更优选将迁移防止材料设为5质量%以下,进一步优选将迁移防止材料设为2.5质量%以下。并且,从抑制接合半导体元件或半导体晶圆与各向异性导电性部件时的迁移的观点考虑,优选将迁移防止材料设为0.01质量%以上。
<无机填充剂>
树脂层可以含有无机填充剂。
作为无机填充剂并不受特别的限制,能够从公知的无机填充剂中适当选择,例如可举出高岭土、硫酸钡、钛酸钡、氧化硅粉术、微粉状氧化硅、气相法二氧化硅、无定形二氧化硅、结晶性二氧化硅、熔融二氧化硅、球状二氧化硅、滑石、粘土、碳酸镁、碳酸钙、氧化铝、氢氧化铝、云母、氮化铝、氧化锆、氧化钇、碳化硅及氮化硅等。
从防止无机填充剂进入导通路之间且更加提高导通可靠性的理由考虑,优选无机填充剂的平均粒径大于各导通路的间隔。
无机填充剂的平均粒径,优选为30nm~10μm,更优选为80nm~1μm。
在此,关于平均粒径,将通过激光衍射散射式粒径测定装置(NIKKISO CO.,LTD.制造的Microtrac MT3300)测定的一次粒径设为平均粒径。
<固化剂>
树脂层可以含有固化剂。
在含有固化剂的情况下,从抑制与连接对象的半导体元件或半导体晶圆的表面形状的接合不良的观点考虑,更优选不使用常温下为固体的固化剂,而含有常温下为液体的固化剂。
在此,“常温下为固体”是指在25℃下为固体,例如熔点高于25℃的温度的物质。
作为固化剂,具体而言,例如可举出如二氨基二苯甲烷、二氨基二苯砜那样的芳香族胺、脂肪族胺、4-甲基咪唑等咪唑衍生物、双氰胺、四甲基胍、硫脲加成胺、甲基六氢邻苯二甲酸酐等羧酸酐、羧酸酰肼、羧酸酰胺、多酚化合物、酚醛清漆树脂及聚硫醇等,能够从这些固化剂中适当选择在25℃下为液体的固化剂。另外,固化剂可单独使用1种,也可同时使用2种以上。
在树脂层中,在不损害其特性的范围内,可以含有例如通常广泛添加到半导体封装件的树脂绝缘膜中的分散剂、缓冲剂、粘度调整剂等各种添加剂。
<形状>
从保护金属填充微细结构体32的导通路20的理由考虑,树脂层的厚度大于导通路20的突出部20a、20b的高度且优选为1μm~5μm。
接着,关于保持工序进行说明。
[保持工序]
图37是表示在本发明的实施方式的保持工序中使用的容器的一例的示意性立体图,图38是表示本发明的实施方式的保持工序的收纳容器的一例的示意性剖视图。
在保持工序中,保持不仅是指静置状态,还包括输送等移动,而不只限于静置状态。
如上所述,保持工序是将通过填充工序在结构体18(参考图5)的多个贯穿孔17(细孔)中填充金属而得到的金属填充部件21(参考图6),在相对湿度10~30%的环境下暴露24小时以上的工序。通过上述保持工序,在具有贯穿孔(细孔)的氧化膜(阳极氧化膜16)中得到稳定的绝缘电阻。若相对湿度超过40%,则绝缘电阻发生变动,无法得到稳定的绝缘电阻。
另一方面,将相对湿度维持在小于10%需要专用设备等,难以管理湿度。
并且,关于保持时间,若小于24小时,则绝缘电阻发生变动,无法得到稳定的绝缘电阻。
在保持工序中,若将金属填充部件21在相对湿度10~30%的环境下暴露24小时以上,则保管场所等并不受特别的限定。例如,在保持工序中,金属填充部件21收纳于图37所示的容器40中而保管。容器40具有容器主体42和盖44。在容器40中,用盖44封闭容器主体42的开U42a,容器主体42被密封。
保持工序中的温度为25℃以上即可,优选为40℃~50℃。
虽然未图示,但在容器内部42b例如设置有搁板,多个金属填充部件21一个个隔开间隔地收纳于搁板中。若金属填充部件21接触并层叠,则因金属填充部件21振动等而金属填充部件21彼此摩擦时金属填充部件21可能会损伤,因此金属填充部件21优选如上述那样隔开间隔地收纳。若能够一个个隔开间隔地收纳,则并不限定于搁板,也可以是间隔件来代替搁板。
另外,如上所述,金属填充部件21为矩形,作为容器40,能够使用收纳矩形基板的各种容器。
金属填充部件21为与一般的半导体晶圆的形状相同的圆形时,作为容器40,能够使用收纳半导体晶圆的各种容器。作为容器40,能够使用半导体晶圆的输送容器,例如,能够使用前开式晶圆传送盒(FOUP)及前开式晶圆出货盒(FOSB)等。
在保持工序中,例如,如图38所示,使用收纳容器50和调整收纳容器50的内部50a的温度及湿度的调整部52。
在收纳容器50中设置有记录内部50a的温度及湿度变化的传感器53,根据来自传感器53的温度信息及湿度信息,调整部52至少调整收纳容器50的内部50a的湿度。在由调整部52调整收纳容器50的内部50a的温度及湿度中,例如使用基于来自传感器53的温度信息及湿度信息的反馈控制。
关于调整部52,例如若能够调整湿度,则并不受特别的限定。可以利用公知的空调设备。并且,调整部52可以与收纳容器50是一体,也可以是分体。
在保持工序中,由于在相对湿度10~30%的环境下暴露24小时以上即可,因此调整部52具有至少能够调整温度的功能即可,也可以是对收纳容器50的内部50a进行换气的风扇。
另外,关于湿度,可以通过将吸湿剂设置于收纳容器50的内部50a进行调整,也可将吸湿剂设置于容器40内,并由调整部52仅调整温度。
传感器53若在保管期间能够测量温度及湿度,则并不受特别的限定,但优选温度信息及湿度信息能够与时刻一同按时间序列记录,即,能够以时间履历记录。并且,传感器53可以是有线式,也可以是无线式。
在保持工序中,在收纳容器50的内部50a收纳多个容器40,在收纳的状态下,使调整部52进行动作,从而将收纳容器50的内部50a中的容器40的金属填充部件21的相对湿度保持在10~40%。
并且,优选由调整部52将收纳容器50的内部50a调整成在温度25℃下的绝对湿度为50%以下的水分量(g/cm3)的环境。另外,温度25℃下的绝对湿度为50%以下的水分量(g/cm3)为11.52(g/cm3)。通过降低收纳容器50的内部50a的湿度,能够减少收纳容器50的内部50a的水分量。
在该情况下,例如将温度与湿度及绝对湿度的关系存储于调整部52中,并根据来自传感器53的温度信息和湿度信息来求出收纳容器50的内部50a的水分量。也可根据所求出的水分量,由调整部52来调整温度和湿度。
如上所述,收纳容器50的内部50a的上述水分量能够使用吸湿剂进行调整。
并且,也优选在压力比大气压低的减压下保管金属填充部件21。由此,收纳容器50的内部50a的绝对湿度降低。由此,能够抑制金属填充部件21的绝缘电阻的变动,进而能够抑制金属填充微细结构体的性能劣化。并且,如上所述,通过在减压下保管金属填充部件21,也能够抑制导通路20的突出部20a、20b的氧化等,由此能够提高与金属填充部件21的接合对象(例如半导体元件及半导体晶圆)的接合强度,并能够得到与接合对象的接合电阻降低的效果。
上述减压下是例如能够通过排出收纳容器50的内部50a的空气而实现,例如通过在调整部52中设置旋转泵等真空泵,进而设置测量收纳容器50的内部50a的压力的压力计或压力传感器而实现。作为压力计及压力传感器,只要能够测定比大气压低的压力,则并不受特别的限定,能够在通常的真空容器中适当利用用于测量压力的压力计及压力传感器。
上述减压下是指压力为0.01~0.1Pa左右。
并且,虽然设为在收纳容器50的内部50a设置多个的结构,但是并不限定于此,也可以是一个。
如此,能够保管金属填充部件21,并能够在保管于收纳容器50中的状态下移送金属填充部件21。由此,能够管理保管状态,并移送至移送目的地。
容器40并不限定于收纳容器50,例如,如图39所示,也可收纳于收纳袋54中。收纳袋54例如由具有阻气性的膜构成。具有阻气性的膜例如是水蒸气透过性低的膜,能够使用用于包装电子零件的公知的膜,或者在有机EL(Electro Luminescence:电致发光)、电子纸或太阳能电池等中使用的阻气膜。
阻气性通过水蒸气透过性进行评价,水蒸气透过性通过MOCON法等测定。
在将容器40收纳于收纳袋54中的情况下,收纳袋54的水蒸气透过性低,由于难以从外部调整内部的湿度,因此优选在收纳袋54的内部设置吸湿剂55。关于吸湿剂55的量,根据所使用的收纳袋54的水蒸气透过性、容器40的大小及保管期间等预先求出,并将预先求出的量的吸湿剂55设置于收纳袋54的内部。将收纳于收纳袋54中的容器40配置于收纳容器50的内部50a,如上所述,进行保管。在该情况下,由调整部52调整收纳容器50的内部50a的温度,金属填充部件21的相对温度设为10~40%,并保管金属填充部件21。即使在将容器40收纳于收纳袋54中的情况下,如上所述,也能够将收纳容器50的内部50a的压力设为比大气压低的压力,并在减压下保管金属填充部件21。
并且,如图40所示,可以在容器40中设置上述调整部52和传感器53。即使在该情况下,也能够以与在上述收纳容器50的内部50a配置容器40时相同的方式保管金属填充部件21。如上所述,也能够将收纳容器50的内部50a的压力设为比大气压低的压力,并在减压下保管金属填充部件21。
如图39所示,在使用收纳袋54的情况下,图37所示的容器40并不是必须的,例如,如图41所示,可以在金属填充部件21的金属层19上配置间隔件56,层叠多个金属填充部件21并收纳于收纳袋54中。在该情况下,为了将相对温度设为10~40%,如图39所示,也优选在收纳袋54的内部配置吸湿剂55。
作为间隔件56,能够使用纸、树脂膜等。另外,作为间隔件56,至少覆盖金属填充部件21的金属层19即可。
本发明是基本上如上述那样构成。以上,关于本发明的金属填充微细结构体的制造方法进行了详细说明,但是本发明并不限定于上述实施方式,在不脱离本发明的主旨的范围内,当然,可以进行各种改进或变更。
实施例
以下,举出实施例,对本发明的特征进行更具体的说明。以下实施例所示的材料、试剂、物质量及其比例、以及操作等,只要不脱离本发明的主旨,就能够适当地变更。因此,本发明的范围并不限定于以下实施例。
在本实施例中,制作了实施例1~实施例9及比较例1~比较例3的金属填充部件。关于实施例1~实施例9及比较例1~比较例3的金属填充部件,评价了输送性。关于实施例1~实施例9及比较例1~比较例3的金属填充部件,在确保各向异性导电性之后,评价了绝缘电阻。以下,关于输送性及绝缘电阻的各评价项目进行说明。
关于输送性的评价进行说明。
<运输性的评价>
使用金属填充部件,如下所示评价了输送性。
关于输送性,根据JIS Z0200:2013包装货物-性能试验方法的一般规则,在JISZ0232:2004的包装货物-振动试验方法中所记载的随机振动试验中假定为1级,并实施输送振动试验及弹跳振动试验而进行了评价。
包装方式为如下:一边夹着衬垫纸,一边将各金属填充部件层叠10片并封入到氯乙烯制盒(155mm×155mm×35mm、苯乙烯方形盒19型AS ONE Corporation.制造)中。将厚度为1cm的发泡苯乙烯制缓冲材料配置于层叠后的金属填充部件的上方和下方。在盒子上盖上盖,对每个盒进行层压包装,并作为测试材料。衬垫纸使用了AP清洁纸II A4粉色(72g/m2)。
输送性试验中的温度和湿度条件以JIS Z 0203:2000的表1(预处理的温度和湿度条件)中的G(+23℃,湿度为50%RH(相对湿度))为基准,对于测试材料,进行180分钟的随机振动试验,接着将相同的测试材料进行30分钟的弹跳试验。
在上述试验之后,肉眼确认从盒中取出的金属填充部件,在金属填充部中,将输送了多片金属填充部件中的评价级别最差的金属填充部件的结果设为整体评价。
根据以下评价基准,评价了对金属填充部的损伤。将输送性的评价结果示于下述表1中。
评价基准
在金属填充部件中,将作为金属填充部的金属层中无刮痕的情况设为A。
在金属填充部件中,将作为金属填充部的金属层中有刮痕但末到达阳极氧化膜的情况设为B。
在金属填充部件中,将作为金属填充部的金属层中有刮痕且到达阳极氧化膜的情况设为C。
关于绝缘电阻的评价进行说明。
<绝缘电阻的评价>
关于所制造的金属填充部件,在去除金属层之后,去除构成阀金属部件的铝基板,并设为阳极氧化膜单体。接着,通过化学机械研磨(CMP)来研磨阳极氧化膜的表面而进行了平滑化。由此,确保了各向异性导电性。在该状态下,在阳极氧化膜的表面上,当远离20mm设置端子时,使用绝缘电阻测试仪测定出电阻值。
另外,关于直至金属填充部件确保各向异性导电性的工序,在后面详细说明。
基于电阻值的数值,通过下述评价基准评价了绝缘电阻。将绝缘电阻的评价结果示于下述表1中。
评价基准
A:电阻R>10MΩ
B:10MΩ≥电阻R>1MΩ
C:1MΩ≥电阻R>10kΩ
D:10kΩ≥电阻R>1kΩ
E:1kΩ≥电阻R
以下,关于实施例1~实施例9及比较例1~比较例3进行说明。
(实施例1)
关于实施例1的金属填充部件进行说明。
[金属填充部件]
<铝基板>
使用了纯度为99.999质量%的铝基板。将铝基板的厚度设为120μm。
关于铝基板,在修整为15cm见方尺寸的基础上,以在周围形成5mm宽度的框架的方式贴附了高粘性胶带。框架内部的阳极氧化膜16部分的尺寸设为14cm见方。对于高粘性胶带,使用了NITTO DENKO CS SYSTEM CORPORATION.制造的Dunplon(注册商标)胶带No.375(宽度25mm×长度50m)。
<电解研磨处理>
使用以下组成的电解研磨液,在电压10V、液体温度65℃、液体流速3.0m/分钟的条件下,对上述铝基板实施了电解研磨处理。另外,电解处理的处理面积设为0.12m2
阴极设为碳电极,电源使用了GP0110-30R(TAKASAGO LTD.制造)。并且,使用漩涡式流量监测器FLM22-10PCW(AS ONE Corporation.制造)测量了电解液的流速。
(电解研磨液组成)
·85质量%磷酸(Wako Pure Chemical,Ltd.试剂)660mL
·纯水 160mL
·硫酸 150mL
·乙二醇 30mL
<阳极氧化处理工序>
接着,按照日本特开2007-204802号公报中记载的步骤,通过自规则化法对电解研磨处理之后的铝基板实施了阳极氧化处理。
用0.50mol/L的草酸电解液,在电压45V、液体温度16℃、液体流速3.0m/分钟的条件下,对电解研磨处理之后的铝基板实施了1小时的预阳极氧化处理。
然后,实施了使预阳极氧化处理之后的铝基板在0.6mol/L磷酸水溶液(液体温度:40℃)中浸渍0.5小时的脱膜处理。
然后,用0.50mol/L草酸的电解液,在电压45V、液体温度16℃、液体流速3.0m/分钟的条件下再次实施阳极氧化处理,使铝基板的表面局部阳极氧化,从而形成厚度为50μm的阳极氧化膜。
由此,得到了具有铝基板及阳极氧化膜的结构体,所述铝基板在外缘具备5mm宽度的框架部,所述阳极氧化膜设置于铝基板的框架部内。
另外,预阳极氧化处理及再阳极氧化处理均在用高粘性胶带来掩蔽铝基板的状态下进行。另外,在预阳极氧化处理及再阳极氧化处理中,阴极均为钛电极,电源使用了PAM320-12(KIKUSUI ELECTRONICS CORPORATION制造)。并且,冷却装置使用了NeoCoolBD36(Yamato Scientific Co.,Ltd.制造),搅拌加温装置使用了成对搅拌器PS-100(EYELATOKYO RIKAKIKAI CO,LTD.制造)。此外,使用漩涡式流量监测器FLM22-10PCW(ASONE Corporation.制造)测量了电解液的流速。
<阻挡层去除工序>
接着,在与上述阳极氧化处理相同的处理液及处理条件下,一边使电压以电压下降速度0.2V/sec从40V连续下降至0V,一边实施了电解处理(电解去除处理)。对于电解处理,使用PK45-9(型号,由Matsusada Precision Inc.制造)作为直流电源。
阳极氧化处理后的基材用流水充分清洗之后,在几分钟内用低温的风干燥。将阳极氧化处理后的基板交替浸渍于离子交换水(50℃)及含有表面活性剂的溶液(45℃)中各3分钟之后,使离子交换水流出之后,以湿润状态提供于阻挡层去除处理中。另外,作为含有表面活性剂的溶液,使用了将ROHM AND HAAS ELECTRONIC MATERIALS K.K.制造的预处理液“NeutraClean68”以1∶4的比例与离子交换水稀释而成的溶液。
实施在保持为温度25℃的过饱和状态的包含金属锌的氢氧化钠溶液中浸渍2分钟的蚀刻处理(阻挡层去除处理),然后通过进行水洗而去除存在于阳极氧化膜底部的阻挡层,在经由微孔露出的铝基板表面上形成了锌导电层。包含金属锌的氢氧化钠溶液使用了在氢氧化钠水溶液(NaOH=52g/L)中溶解了2000ppm氧化锌的溶液。
在此,在阻挡层去除工序之后的阳极氧化膜中存在的微孔(细孔)的平均直径为60nm。另外,关于平均直径,以如下方式计算:由FE-SEM(Field emission-ScanningElectron Microscope:场发射扫描电子显微镜)拍摄表面照片(50000倍的倍率),作为测定50点的平均值。
并且,阻挡层去除工序之后的阳极氧化膜的平均厚度为40μm。即,氧化膜的平均厚度为40μm。另外,关于阳极氧化膜的平均厚度,以如下方式计算:利用FIB(Focused IonBeam)对阳极氧化膜在厚度方向上进行切削加工,并由FE-SEM对其剖面拍摄表面照片(50000倍的倍率),作为测定10点的平均值。
存在于阳极氧化膜中的微孔的密度约为1亿个/mm2。另外,微孔的密度通过在日本特开2008-270158号公报的[0168]及[0169]段中记载的方法来测定并计算。
并且,存在于阳极氧化膜中的微孔的规则度为92%。另外,规则度通过由FE-SEM拍摄表面照片(20000倍的倍率),并通过在日本特开2008-270158号公报的[0024]~[0027]段中记载的方法来测定并计算。
<金属填充工序>
接着,将铝基板设为阴极且将铜设为正极而实施了电镀处理。
具体而言,通过使用以下所示的组成的铜镀液实施恒定电流电解,得到在微孔的内部填充铜且在框架部上也形成有由铜构成的金属层的金属填充部件。框架部上的金属层的厚度δ(参考图6)为50μm。
在此,恒定电流电解使用PAS20-36(KIKUSUI ELECTRONICS CORP.制造)作为电源,使用Novell,Inc.制造的镀敷装置,并使用HOKUTO DENKO CORPORATION制造的电源(HZ-3000),在镀液中进行循环伏安法确认析出电位之后,在以下所示的条件实施了处理。
(铜镀液组成及条件)
·硫酸铜 100g/L
·硫酸 1g/L
·盐酸 15g/L
·SPS (3,3′-二硫代双(1-丙磺酸)二钠)8.5ppm
·PEG (聚乙二醇)5ppm
·温度 30℃
·电流密度 10A/dm2
为了评价上述绝缘电阻,在层叠10片所制造的金属填充部件并收纳于氯乙烯制盒中盖上盖的状态下,保管于低湿度型低温恒温恒湿器(PDL-4J(型号)ESPEC CORP.制造)内。将低湿度型低温恒温恒湿器内部设为40℃的温度且相对湿度为20%的环境,在暴露25小时之后实施了以下工序。
<阻挡层去除工序>
对金属填充部件,使用粘合胶带去除了金属层。粘合带使用了Dunplon胶带No.375(NITTO DENKO CORPORATION.制造)。
<基板去除工序>
接着,通过在20质量%氯化汞水溶液(升汞)中在20℃下浸渍3小时而溶解并去除铝基板,由此制成阳极氧化膜单体。
<平滑化工序>
由此,对阳极氧化膜的表面实施CMP(Chemical Mechanical Polishing:化学机械研磨)处理,并且对表面进行研磨,由此使表面平滑化。通过平滑化工序,确保各向异性导电性。在该状态下,测定出上述绝缘电阻。
在平滑化工序中,使用MAT公司制造的研磨装置(BC-15CN(商品名称)),对于阳极氧化膜的表面,用含有氧化铝的研磨剂(用纯水将WA#8000(FF)Kemet Japan Co.,Ltd.制造稀释成4倍而成的溶液)进行一次研磨,用含有二氧化硅的研磨剂(S-A1-1-0Kemet JapanCo.,Ltd.制造)进行二次研磨,将研磨后的精加工的算术平均粗糙度(JIS B0601:2001)设为0.005μm。
(实施例2)
与实施例1相比,实施例2的不同点在于,保持时间为30小时,除此以外,设为与实施例1相同。
(实施例3)
与实施例1相比,实施例3的不同点在于,保持时间为40小时,除此以外,设为与实施例1相同。
(实施例4)
与实施例2相比,实施例4的不同点在于,框架部的宽度为3mm,除此以外,设为与实施例1相同。在实施例4中,以在周围形成3mm宽度的框架的方式贴附了高粘性胶带。
(实施例5)
与实施例3相比,实施例5的不同点在于,框架部的厚度为240μm,除此以外,设为与实施例1相同。在实施例5中,使用了厚度为240μm的铝基板。
(实施例6)
与实施例2相比,实施例6的不同点在于,相对湿度为10%,除此以外,设为与实施例1相同。
(实施例7)
与实施例3相比,实施例7的不同点在于,相对湿度为30%,除此以外,设为与实施例1相同。
(实施例8)
与实施例3相比,实施例8的不同点在于,平均直径为40nm,除此以外,设为与实施例1相同。在实施例8中,在15%的硫酸水溶液中,在25V的电压下将液体温度设定为3℃而实施阳极氧化处理,并将平均直径设为40nm。
(实施例9)
与实施例3相比,实施例9的不同点在于,平均直径为200nm,除此以外,设为与实施例1相同。在实施例9中,在0.1M磷酸水溶液中,在195V的电压下将液体温度设定为3℃而实施阳极氧化处理,并将平均直径设为200nm。
(比较例1)
与实施例1相比,比较例1的不同点在于,保持时间为20小时,除此以外,设为与实施例1相同。
(比较例2)
与实施例1相比,比较例2的不同点在于,设为没有框架部的结构,除此以外,设为与实施例1相同。在比较例2中,在阀金属部件的表面的整个区域形成阳极氧化膜,从而制作了金属填充部件。
(比较例3)
与实施例1相比,比较例3的不同点在于,相对湿度为40%,除此以外,设为与实施例1相同。
[表1]
Figure BDA0003817690090000441
如表1所示,与比较例1~比较例3相比,在实施例1~实施例9中,关于输送性及绝缘电阻得到良好的结果。
在比较例1中,保持时间短,绝缘电阻的结果差。在比较例3中,没有框架部,输送性的结果差。在比较例5中,相对湿度高,绝缘电阻的结果差。
符号说明
11、15-阀金属部件,11a、15a、16a、26a、61a-表面,11b、16e-外缘,11c、15c-区域,11e-底部,12、13、14-掩模,13a-开口,15b-外缘,15d-框架部,15e-底部,16-阳极氧化膜,16b-背面,17-贯穿孔,18-结构体,19-金属层,20-导通路,20a、20b-突出部,21-金属填充部件,22-树脂基材,24-支承体,26-树脂层,27-剥离层,28-支承层,29-剥离剂,30-双面粘合剂,31-支承部件,32-金属填充微细结构体,40-容器,42-容器主体,42a-开口,42b-容器内部,44-盖,50-收纳容器,50a-内部,52-调整部,53-传感器,54-收纳袋,55-吸湿剂,56-间隔件,60-电极体,61-绝缘支承体,62-导电层,63-抗蚀剂层,Dt-厚度方向,h-厚度,HA-厚度,p-中心间距,Q-区域,x-方向,δ-厚度。

Claims (9)

1.一种金属填充微细结构体的制造方法,其具有:
形成工序,在由配置于阀金属部件外缘的框架部包围的形成区域中形成具有多个细孔的氧化膜,由此得到具有所述阀金属部件和所述氧化膜的结构体;
填充工序,对所述结构体在所述氧化膜的所述多个细孔中填充金属;及
保持工序,将通过所述填充工序对所述结构体在所述氧化膜的所述多个细孔中填充金属而得到的金属填充部件在相对湿度10%~30%的环境下暴露24小时以上,
所述多个细孔的平均直径为1μm以下。
2.根据权利要求1所述的金属填充微细结构体的制造方法,其中,
所述阀金属部件由铝构成。
3.根据权利要求1或2所述的金属填充微细结构体的制造方法,其中,
所述氧化膜是阳极氧化膜。
4.根据权利要求3所述的金属填充微细结构体的制造方法,其中,
所述阳极氧化膜是Al2O3膜。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的金属填充微细结构体的制造方法,其中,
在所述填充工序中,在所述氧化膜的所述多个细孔中填充的金属是铜。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的金属填充微细结构体的制造方法,其中,
所述填充工序是通过在所述结构体的表面上形成金属层而将所述金属填充于所述多个所述细孔的工序,
所述填充工序中,在所述框架部上形成厚度为100μm以下的所述金属层。
7.根据权利要求6所述的金属填充微细结构体的制造方法,其中,
在所述保持工序之后,具有去除形成于所述结构体的所述表面上的所述金属层的金属层去除工序。
8.根据权利要求7所述的金属填充微细结构体的制造方法,其中,
在所述金属层去除工序之后,具有使所述氧化膜的所述表面平滑化的表面平滑化处理工序。
9.根据权利要求8所述的金属填充微细结构体的制造方法,其中,
所述表面平滑化处理工序的平滑化使用化学机械研磨、干式蚀刻或磨削。
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