CN115621804A - 结构体的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种与电子零件等的接合的可靠性优异的结构体的制造方法。一种结构体的制造方法,所述结构体具有沿绝缘膜的厚度方向贯通并且在彼此电绝缘的状态下设置的多个导体及覆盖绝缘膜中的至少一个面的树脂层,导体具有从树脂层突出的突出部,导体的突出部的突出高度为5~100nm,且导体的突出部与相邻的突出部的间隔为20~200nm,具有在导体的突出部从树脂层突出的状态下清洗导体的突出部的清洗工序。

Description

结构体的制造方法
技术领域
本发明涉及一种结构体的制造方法,尤其涉及一种清洗导体的突出部的结构体的制造方法,所述结构体具有沿厚度方向贯通绝缘膜并且在彼此电绝缘的状态下设置的多个导体及覆盖绝缘膜中的至少一个面的树脂层。
背景技术
在设置于绝缘性基材的多个贯穿孔中填充金属等导电性物质而成的结构体为近年来在纳米技术中备受关注的领域之一,例如期待作为各向异性导电性部件的用途。
各向异性导电性部件仅通过嵌入到半导体元件等电子零件与电路板之间进行加压来便可获得电子零件与电路板之间的电连接,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而广泛使用。
尤其,半导体元件等电子零件的小型化明显。以往的如引线接合(Wire Bonding)之类的直接连接配线基板的方式、倒装晶片接合(flip chip bonding)及热压接合(thermocompression bonding)等中,有时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受到关注。
例如在专利文献1中记载有一种微细结构体,其由具有密度为1×106~1×1010/mm2且孔径为10~500nm的微孔贯穿孔的绝缘性基材构成,在微孔贯穿孔内部以填充率30%以上填充金属,并且在绝缘性基材中的至少一个面上设置有由聚合物构成的层。在专利文献1中示出了在绝缘性基材的两面上设置有由聚合物构成的层的微细结构体。以下,将专利文献1中的由聚合物构成的层也称为树脂层。
专利文献1:日本特开2010-67589号公报
发明内容
发明要解决的技术课题
上述专利文献1的微细结构体通过热压接与具有接合配线部的电子零件接合,但是在存在树脂层的状态下接合。
然而,专利文献1中,在去除树脂层的状态下使微细结构体与电子零件接合的情况下,根据树脂层的去除状态,例如从微细结构体的绝缘性基材突出的多个金属彼此有可能短路。因此,在去除树脂层的状态下使微细结构体与电子零件接合的情况下,有时无法获得充分的可靠性。
本发明的目的在于提供一种与电子零件等的接合的可靠性优异的结构体的制造方法。
为了实现上述目的,本发明的一方式在于提供一种结构体的制造方法,所述结构体具有沿绝缘膜的厚度方向贯通并且在彼此电绝缘的状态下设置的多个导体及覆盖绝缘膜中的至少一个面的树脂层,导体具有从树脂层突出的突出部,导体的突出部的突出高度为5~100nm,且导体的突出部与相邻的突出部的间隔为20~200nm,具有在导体的突出部从树脂层突出的状态下清洗导体的突出部的清洗工序。
由(突出部的突出高度)/(与相邻的突出部的间隔)表示的比率优选为0.005~1。
优选清洗工序中所使用的清洗液为酸性溶液或碱溶液。
优选酸性溶液包含硫酸或柠檬酸。
优选在树脂层的与绝缘膜相反的一侧具有与树脂层不同的被覆树脂层。
优选导体的突出部存在于被覆树脂层内。
优选被覆树脂层由水溶性树脂层构成。
优选具有被覆树脂层的去除工序。
优选在被覆树脂层的去除工序之后实施清洗工序。
优选同时实施清洗工序和被覆树脂层的去除工序。
发明效果
根据本发明,能够提供一种与电子零件等的接合的可靠性优异的结构体的制造方法。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式的结构体的一例的示意性剖视图。
图2是表示本发明的实施方式的结构体的一例的示意性俯视图。
图3是表示本发明的实施方式的结构体的导体的配置状态的示意性俯视图。
图4是表示本发明的实施方式的结构体的制造方法的一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结构体的制造方法的一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结构体的制造方法的一例的一工序的示意性剖视图。
图7是表示使用本发明的实施方式的结构体的接合的一例的示意图。
图8是表示本发明的实施方式的结构体的形成方法的一例的一工序的示意性剖视图。
图9是表示本发明的实施方式的结构体的形成方法的一例的一工序的示意性剖视图。
图10是表示本发明的实施方式的结构体的形成方法的一例的一工序的示意性剖视图。
图11是表示本发明的实施方式的结构体的形成方法的一例的一工序的示意性剖视图。
图12是表示本发明的实施方式的结构体的形成方法的一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结构体的形成方法的一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结构体的形成方法的一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结构体的形成方法的一例的一工序的示意性剖视图。
具体实施方式
以下,根据附图所示的优选实施方式对本发明的结构体的制造方法进行详细说明。
另外,以下说明的图为用于说明本发明的例示性的图,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“~”包含记载于两侧的数值。例如,ε为数值α~数值β是指ε的范围为包含数值α和数值β的范围,若以数学记号表示,则为α≤ε≤β。
关于平行,只要没有特别记载,则包括在本技术领域中通常允许的误差范围。
关于温度及时间,只要没有特别记载,则包括在本技术领域中通常允许的误差范围。
并且,“相同”包含对应的技术领域中通常允许的误差范围。并且,“整个表面”等包含该技术领域中一般容许的误差范围。
以几十~几百nm等级配置有导体的各向异性导电性部件在接合用途中,以去除导体的表面的氧化膜为目的,在即将接合之前例如实施酸清洗处理。通过酸清洗处理,产生含有构成导体的金属元素的溶解残渣。如上所述可知,导体以几十~几百nm等级的间隔配置,因此即使溶解残渣为少量,也能够成为导通路径。通过溶解残渣,有可能相邻的导体彼此被电极连接而短路。因此可知,为了避免短路,去除直接参与接合的导体的突出部的氧化膜并且不残留溶解残渣很重要,从而完成了本发明。
因此,关于沿绝缘膜的厚度方向贯通并且在彼此电绝缘的状态下设置的多个导体,设为具有从树脂层突出的突出部的结构,并且设为实施清洗突出部的清洗工序。由此,接合所需的突出部被清洗,从而能够制造与电子零件等的接合的可靠性优异的结构体。
以下,对结构体的制造方法进行具体的说明。首先,对结构体进行说明
[结构体的一例]
图1是表示本发明的实施方式的结构体的一例的示意性剖视图,图2是表示本发明的实施方式的结构体的一例的示意性俯视图。图2是从图1的被覆层20的表面20a侧观察的俯视图。
图1所示的结构体10具有:具有电绝缘性的绝缘膜12;及沿厚度方向Dt贯通绝缘膜12并且在彼此电绝缘的状态下设置的多个导体14。
多个导体14在彼此电绝缘的状态下配置于绝缘膜12上。在该情况下,例如绝缘膜12具有沿厚度方向Dt贯通的多个细孔13。在多个细孔13上设置有导体14。导体14从绝缘膜12的表面12a突出。并且,导体14从绝缘膜12的背面12b突出。另外,各向异性导电层16由绝缘膜12及多个导体14构成。绝缘膜12例如由阳极氧化膜15构成。绝缘膜12的表面12a和绝缘膜12的背面12b在绝缘膜12的厚度方向Dt上为对向的面。
结构体10具有覆盖绝缘膜12中的至少一个面的树脂层21。在图1中,树脂层21分别设置于绝缘膜12的表面12a的整个表面及背面12b的整个表面。导体14具有从树脂层21突出的突出部。树脂层21比导体14的突出部14a薄,导体14的突出部14a从树脂层21突出。并且,树脂层21比导体14的突出部14b薄,导体14的突出部14b从树脂层21突出。
结构体10还在树脂层21的与绝缘膜12相反的一侧具有与树脂层21不同的被覆树脂层23。例如,在树脂层21的表面21a上直接接触而设置被覆树脂层23。树脂层21的表面21a为与绝缘膜12相反侧的面。
被覆树脂层23分别设置于绝缘膜12的表面12a侧及背面12b侧。被覆树脂层23为结构体10的最表面层。导体14的突出部14a、14b存在于被覆树脂层23内。被覆层20及被覆层22由树脂层21和被覆树脂层23构成。被覆层20的表面20a及被覆层22的表面22a为被覆树脂层23的表面。
在此,树脂层21与被覆树脂层23直接接触是指,在树脂层21与被覆树脂层23之间不存在其他层而在树脂层21的表面21a形成有被覆树脂层23的状态。
另外,结构体10中,不一定需要被覆树脂层23,并且可以为不具有被覆树脂层23的结构。结构体10中,在不具有被覆树脂层23的情况下,其为从树脂层21突出导体14的突出部14a、14b的状态,树脂层21为结构体10的最表面层。
结构体10具有各向异性导电性,沿厚度方向Dt具有导电性,但是与绝缘膜12的表面12a平行的方向上的导电性充分低。
如图2所示,结构体10例如外形为四边形。另外,结构体10的外形并不限定于四边形,例如可以为圆形。结构体10的外形能够设为根据用途、制作容易性等的形状。
导体14从绝缘膜12的两个表面、即表面12a和背面12b突出,但是也可以从绝缘膜12中的至少一个面突出。在导体14从绝缘膜12中的至少一个面突出的情况下,在从单侧的表面突出的结构中,优选从表面12a或背面12b突出。
以下,对结构体的结构进行更具体的说明。
〔绝缘膜〕
绝缘膜12将由导电体构成的多个导体14设为彼此电绝缘的状态。绝缘膜具有电绝缘性。并且,绝缘膜12具有形成导体14的多个细孔13。对绝缘膜的组成等在后面进行说明。
绝缘膜12的厚度方向Dt上的长度、即绝缘膜12的厚度优选在1~1000μm的范围内,更优选在5~500μm的范围内,进一步优选在10~300μm的范围内。若绝缘膜12的厚度在该范围内,则绝缘膜12的处理性变得良好。
从卷绕容易性的观点考虑,绝缘膜12的厚度优选为30μm以下,更优选为5~20μm。
另外,阳极氧化膜的厚度如下值:使用聚焦离子束(Focused Ion Beam:FIB)将阳极氧化膜沿厚度方向I)t进行切削加工,并使用场致发射型扫描电子显微镜(FE-SEM)对其截面拍摄表面照片(倍率5万倍),测定10点并作为其平均值而算出的值。
<细孔的平均直径>
细孔的平均直径优选为1μm以下,更优选为5~500nm,进一步优选为20~400nm,更进一步优选为40~200nm,最优选为50~100nm。若细孔13的平均直径d为1μm以下且在上述范围内,则能够获得具有上述平均直径的导体14。
细孔13的平均直径为如下:使用扫描型电子显微镜从正上方以倍率100~10000倍拍摄绝缘膜12的表面来获得摄影图像。在摄影图像中,提取至少20个周围以环状连接的细孔,测定其直径作为开口直径,计算该等开口直径的平均值作为细孔的平均直径。
另外,倍率以可获得能够提取20个以上细孔的摄影图像的方式能够适当选择上述范围的倍率。。并且,关于开口直径,测定细孔部分的端部之间的距离的最大值。即,细孔的开口部的形状并不限定于大致圆形状,因此开口部的形状为非圆形状的情况下,将细孔部分的端部之间的距离的最大值作为开口直径。因此,例如2个以上的细孔成为一体化的形状的细孔的情况下,将其视为1个细孔,将细孔部分的端部之间的距离的最大值作为开口直径。
〔导体〕
如上所述,在绝缘膜12、例如阳极氧化膜15中,多个导体14在彼此电绝缘的状态下设置。
多个导体14具有导电性。导体由导电性物质构成。导电性物质并无特别限定,可举出金属。作为金属的具体例,可优选例示金(Au)、银(Ag)、铜(Cu)、铝(Al)、镁(Mg)、镍(Ni)、锌(Zn)及钴(Co)等。从导电性的观点考虑,优选铜、金、铝、镍及钴,更优选铜及金,最优选铜。
金属与氧化物导电体相比,延展性等优异且容易变形,在接合时的压缩中也容易变形,因此优选导体由金属构成。
厚度方向Dt上的导体14的高度H优选为10~300μm,更优选为20~30μm。
<导体的形状>
导体14的平均直径d优选为1μm以下,更优选为5~500nm,进一步优选为20~400nm,更进一步优选为40~200nm,最优选为50~100nm。
导体14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,相邻的各导体14的中心间距离p优选为20nm~500nm,更优选为40nm~200nm,进一步优选为50nm~140nm。
导体的平均直径为如下:使用扫描型电子显微镜从正上方以倍率100~10000倍拍摄绝缘膜的表面来获得摄影图像。在摄影图像中,提取至少20个周围以环状连接的导体,测定其直径作为开口直径,计算该等开口直径的平均值作为导体的平均直径。
另外,倍率以可获得能够提取20个以上导体的摄影图像的方式能够适当选择上述范围的倍率。并且,在开口部的形状为非圆形状的情况下,将导体部分的端部之间的距离的最大值作为开口直径。因此,例如2个以上的导体成为一体化的形状的导体的情况下,将其视为1个导体,并将导体部分的端部之间的距离的最大值作为开口直径。导体14的平均直径d与突出部的平均直径相同。
相邻的各导体14的中心间距离p为如下:在如上述获得的绝缘膜12的摄影图像中,进一步确定所确定的导体的中心位置Cp(参考图3)。在10个部位求出了相邻的导体的中心位置之间的距离。将该平均值设为相邻的各导体14的中心间距离p。中心位置Cp为在上述摄影图像中相当于导体14的区域的中心位置。另外,摄影图像中,区域的中心位置的算出中使用公知的图像解析法。
导体14的突出部14a的突出长度hc(参考图1)及突出部14b的突出长度hc优选为10~300nm。
突出长度hc为距绝缘膜的表面或背面的导体的突出量。即,突出长度hc为距绝缘膜的表面或背面的突出部的长度。
突出长度hc为如下值:使用聚焦离子束(Focused Ion Beam:FIB)将绝缘膜12沿厚度方向Dt进行切削加工,并使用场致发射型扫描电子显微镜(FE-SEM)对其截面拍摄表面照片(倍率5万倍),测定10点并作为平均值而算出的值。
导体14的突出部14a、14b从树脂层21突出的突出高度hs(参考图1)为5~100nm。只要突出高度hs为5~100nm,则足以实现与对向的电极的接触。
只要树脂层21的平均厚度hm(参考图1)小于突出长度hc,则突出部14a、14b均从树脂层21突出。通过树脂层21保护导体14。
树脂层21的平均厚度hm为距绝缘膜12的表面12a的平均距离或距绝缘膜12的背面12b的平均距离。上述树脂层21的平均厚度hm为如下值:沿结构体10的厚度方向Dt切断树脂层,并使用场致发射型扫描电子显微镜(FE-SEM)对切断截面进行截面观察,对与树脂层对应的10个部位测定距绝缘膜12的表面12a的距离而得到的10个点的测定值的平均值。并且,为对与树脂层对应的10个部位测定距绝缘膜12的背面12b的距离而得到的10个点的测定值的平均值。
关于导体14,与相邻的突出部的间隔w(参考图1、图3)为20nm~200nm,优选为40nm~100nm。若与相邻的突出部的间隔在上述范围内,则在导体14的绝缘膜12的表面12a或背面12b中也能够维持导体14的间隔。由此,在接合时可抑制导体14的短路,提高接合时的可靠性。
上述与相邻的突出部的间隔w(参考图1、图3)为(第1接近距离)-(突出部的平均直径)。第1接近距离是指导体14与该导体14最近位置的导体14的距离。如图3所示,第1接近距离也有时为导体14的中心间距离p。
第1接近距离为如下:在为了算出上述导体的平均直径而获得的绝缘膜的摄影图像中进一步确定所确定的导体的中心位置Cp(参考图3)。任意1个导体中,与相邻的导体的中心位置Cp(参考图3)之间的距离中最近的距离为第1接近距离。
在此,图3是表示本发明的实施方式的结构体的导体的配置状态的示意性俯视图。例如,将图3所示的六边形作为单元晶格50,在六边形的顶点的位置及相当于六边形的中心的位置配置导体14。例如,绝缘膜12由阳极氧化膜15构成。在形成阳极氧化膜15时,细孔13有序性地形成,成为最密的配置。此时,细孔13形成于在绝缘膜12的表面中六边形的顶点的位置及相当于六边形的中心的位置。绝缘膜12的表面中,导体14也成为与细孔13相同的配置。
在结构体中,由(突出部的突出高度hs)/(与相邻的突出部的间隔)表示的比率优选为0.005~1,更优选为0.1~0.5。
只要比率为0.005~1,则相对于突出部的突出高度hs,与相邻的突出部的间隔为适当,提高接合后的可靠性。
〔树脂层〕
如上所述,树脂层覆盖绝缘膜的表面及背面中的至少一个面,保护绝缘膜及导体。
为了发挥上述作用,优选树脂层例如在50℃~200℃的温度范围内显示流动性且在200℃以上硬化。树脂层例如为由热塑性树脂等构成的热塑性层,对树脂层在后面进行详细说明。
树脂层的平均厚度hm为使突出高度hs成为5~100nm的厚度,根据突出长度hc适当确定。若突出长度hc为300nm,则树脂层的平均厚度hm为200~295nm,优选为250~290nm。只要树脂层的平均厚度hm为上述200~295nm,则充分发挥保护导体14的效果。
〔被覆树脂层〕
被覆树脂层23与树脂层21相同,为保护导体14的层。
被覆树脂层23被覆从树脂层21突出的导体14的突出部14a、14b,保护突出部。并且,被覆树脂层还保护导体的突出部不被氧化。导体14的突出部14a、14b存在于被覆树脂层23内。被覆树脂层埋设于导体14的突出部14a、14b。
并且,被覆树脂层23优选具有阻氧性。通过具有阻氧性,能够抑制导体14的氧化。在导体14突出的情况下,导体14的突出部容易被氧化,因此被覆树脂层23具有阻氧性尤其有效。
在此,具有阻氧性是指透氧系数为1.5×1017m3(STP)m·m-2·s-1·kPa-1以下。STP(standard temperature and pressure)表示标准状态的温度及压力。STP以绝对温度为273.15K(开尔文)、压力为1.01325×105Pa、即0℃、1气压。
被覆树脂层23的透氧系数优选为1.5×1016m3(STP)m·m-2·s-1·kPa-1以下,更优选为7.0×1015m3(STP)m·m-2·s-1·kPa-1以下。
作为透氧系数的下限值为3×1015m3(STP)m·m-2·s-1·kPa-1
透氧系数为使用压差法测定的值。在压差法中,等待至减压侧的压力的变化相对于减压时间成为恒定,从压力的变化成为恒定之后的斜率算出透氧系数。
透氧系数的测定中使用直径为50mm的被覆树脂层薄膜。被覆树脂层为层压膜时,将层压膜切成直径50mm,用于测定透氧系数。厚度分别实际测定。
被覆树脂层23除了阻断上述氧气以外,更优选具有阻断除了氧气以外的其他元素的气体的性能。
被覆树脂层23与树脂层21不同。与树脂层21不同是指溶解的液体不同,在相同的液体中的溶解速度不同。利用被覆树脂层23与树脂层21的溶解速度的差异,如后述那样能够仅去除被覆树脂层23。
被覆树脂层23在结构体10的接合时被去除。因此,优选被覆树脂层23比树脂层更容易去除,例如优选为能够用水去除的水溶性树脂层。水容易获得和管理。
水溶性树脂层例如由羧甲基纤维素(CMC)及聚乙烯醇(PVA)构成。
只要厚度比从树脂层21突出的突出部14a、14b厚,则被覆树脂层23的平均厚度hj(参考图1)并无特别限定,优选为200nm左右。只要被覆树脂层23的平均厚度hj为200nm左右,则能够充分发挥保护从树脂层21突出的导体14的突出部14a、14b的效果。
结构体10在去除被覆树脂层23的状态、即导体14的突出部从树脂层突出的状态下被接合。
并且,被覆树脂层优选为与树脂层的溶解的液体不同。由此,去除被覆树脂层时树脂层不易被去除。
并且,被覆树脂层和树脂层对于相同的去除液,树脂层的溶解速度慢优选。由此,去除被覆树脂层时树脂层不易被去除。
去除被覆树脂层的时机并无特别限定,可以为在清洗导体14的突出部之前,也可以与导体14的突出部的清洗同时进行。虽然在后面进行详细说明,去除被覆树脂层的时机与导体14的突出部的清洗为同时的情况下,可以如下:在清洗液中使用酸性溶液或碱溶液来去除被覆树脂层,并且清洗导体14的突出部,溶解并去除导体14的突出部的氧化膜。在该情况下,清洗液兼作被覆树脂层的去除液。
另外,去除被覆树脂层的时机与清洗同时是指,通过实施1个工序来实施被覆树脂层的去除工序及清洗工序这2个工序。例如,如上所述,使用清洗液来去除被覆树脂层,并且通过清洗液溶解去除导体14的突出部的氧化膜。
[结构体的制造方法的一例]
图4~6是表示本发明的实施方式的结构体的制造方法的一例的一工序的示意性剖视图。图4~6中,对与图1所示的结构体10相同的构成物标注相同的符号,并省略其详细的说明。图4是图1所示的结构体10的导体14的放大图。
如图4所示,结构体10(参考图1)例如以设置有树脂层21及被覆树脂层23的状态保管。由此,可抑制导体14因氧化而形成氧化膜。
结构体10的制造方法具有在从树脂层21突出导体14的突出部14a的状态下清洗导体14的突出部14a的清洗工序。在清洗工序中,在树脂层21残留的状态下清洗导体14的突出部14a,树脂层21在清洗工序后也残留。
例如,如图5所示,在突出部14a的表面14c上形成有氧化膜17的情况下,通过清洗突出部14a,如图6所示那样去除突出部14a的表面14c上的氧化膜17。
另外,在清洗工序中,去除被覆树脂层23,未去除树脂层21。如上所述,通过清洗突出部14a,去除氧化膜17,能够获得与电子零件等的接合的可靠性优异的结构体。另外,由于树脂层21未被去除,因此清洗残渣不会残留于绝缘膜12的表面12a附近,从而可抑制因清洗残渣而引起的导体14之间的短路。
如图5所示,结构体10的制造方法并不限定于具有被覆树脂层23的结构。作为结构体10,也能够在没有被覆树脂层23的状态下实施清洗工序。在该情况下,在从树脂层21突出导体14的突出部14a的状态下,清洗导体14的突出部14a来去除氧化膜17,从而能够获得与电子零件等的接合的可靠性优异的结构体。清洗工序在树脂层21残留的状态下实施,树脂层21在清洗工序后也残留。
优选清洗工序中所使用的清洗液为酸性溶液或碱溶液。由此,清洗工序中,在具有氧化膜17的情况下,氧化膜17也被去除。
并且,如后述,在同时实施清洗工序和被覆树脂层23的去除工序的情况下,酸性溶液或碱溶液能够兼作清洗液和被覆树脂层的去除液,从而作为清洗液而优选。
酸性溶液为pH(氢离子指数)为7以下的溶液。优选酸性溶液包含硫酸或柠檬酸。酸性溶液使用硫酸溶液或柠檬酸溶液。硫酸或柠檬酸对铜的氧化物的去除性优异。因此,在由铜构成导体的情况下,优选酸性溶液包含硫酸或柠檬酸或者酸性溶液为硫酸溶液或柠檬酸溶液。
除此以外,作为酸性溶液,例如能够使用磷酸溶液、铬酸溶液、草酸溶液、磺酰胺酸溶液、苯磺酸溶液、二醇酸溶液、酒石酸溶液及苹果酸溶液等。该等酸溶液可以单独使用,也可以组合使用2种以上。
碱溶液为pH大于7的溶液。作为碱溶液,例如使用氨水。作为碱溶液,除此以外,例如也可以使用氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液及氢氧化锂溶液。
在结构体的制造方法中,优选具有被覆树脂层23的去除工序。如图6所示,通过去除被覆树脂层23,能够在清洗工序中更确实地清洗导体14的突出部14a。在该情况下,在结构体的制造方法中,在被覆树脂层23的去除工序之后,实施上述清洗工序。另外,在去除工序之后,在局部残留被覆树脂层23的情况下,只要被覆树脂层23为水溶性,则通过后述清洗后的冲洗工序,残留的被覆树脂层23被去除。
被覆树脂层23的去除工序中例如使用与树脂层21相比被覆树脂层23优先溶解的去除液。即,可使用与被覆树脂层23的溶解速度相比树脂层21的溶解速度慢的去除液。
具体而言,在树脂层21由聚丙烯腈构成并且被覆树脂层23由羧甲基纤维素(CMC)或聚乙烯醇(PVA)构成的情况下,去除液例如使用水。
并且,在结构体的制造方法中,优选同时实施清洗工序和被覆树脂层23的去除工序。在该情况下,使用能够去除被覆树脂层23并且能够去除导体14的突出部14a的表面14c的氧化膜17的清洗液。具体而言,在树脂层21由聚丙烯腈构成并且被覆树脂层23由聚乙烯醇构成的情况下,清洗液使用硫酸或氨水。由此,被覆树脂层23被去除,并清洗去除了被覆树脂层23之后出现的导体14的突出部14a而去除氧化膜17。
在清洗工序中,使酸溶液或碱溶液的清洗液与导体14的突出部14a接触,但是清洗液的接触方法并无特别限定,例如可举出浸渍法及喷涂法。从能够使清洗液确实地与导体14的突出部14a接触的方面考虑,优选浸渍法。
并且,在去除工序中,使去除液与被覆树脂层23接触,但是去除液的接触方法并无特别限定,例如可举出浸渍法及喷涂法。从能够使去除液确实地与被覆树脂层23接触的方面考虑,优选浸渍法。
并且,在清洗工序之后,例如可以具有使用纯水或水的冲洗工序。由此,即使在清洗工序中具有清洗残渣,也能够更确实地去除清洗残渣。并且,即使在清洗工序之后被覆树脂层23残留,只要被覆树脂层23为水溶性,则在冲洗工序中被去除。另外,将使用水的冲洗工序也称为水清洗处理。
冲洗工序中所使用的水可以包含表面活性剂及在低温下挥发的溶剂中的至少一个。表面活性剂并不限定于1种,可以为多种。在低温下挥发的溶剂也并不限定于1种,可以为多种。在低温下挥发的溶剂例如为丙酮、甲基乙基酮、乙醇或甲醇。
[使用结构体的接合的一例]
图7是表示使用本发明的实施方式的结构体的接合的一例的示意图。另外,图7所示的层叠器件40表示使用结构体来接合的接合体的一例。上述结构体10(参考图1)用作显示各向异性导电性的各向异性导电性部件45。在该情况下,如图6所示,通过清洗工序,导体14的突出部14a为被清洗的状态,结构体10(参考图1)在导体14的突出部14a的表面14c的氧化膜17(参考图5)被去除的状态下用于接合。
层叠器件具有具备具有导电性的导电部的电子零件及各向异性导电性部件,并且为使电子零件的导电部与各向异性导电性部件的导体接触而接合。电子零件例如为半导体元件。
图7所示的层叠器件40例如为半导体元件42、各向异性导电性部件45及半导体元件44依次沿层叠方向Ds接合并且电连接的器件。在各向异性导电性部件45中,导体14(参考图1)与层叠方向Ds平行地配置,沿层叠方向Ds具有导电性。
另外,接合体41由层叠的半导体元件42、各向异性导电性部件45及半导体元件44构成。
层叠器件40为相对于1个半导体元件42接合1个半导体组件44的形态,但是并不限定于此。可以为经由各向异性导电性部件45接合3个半导体元件(未图示)的形态。层叠器件由3个半导体元件及2个各向异性导电性部件45构成。接合体41由层叠的半导体元件、各向异性导电性部件、半导体元件、各向异性导电性部件及半导体元件构成。
半导体元件为具备具有导电性的导电部的导电部件。具备具有导电性的导电部的导电部件并不限定于半导体元件,可以为具有电极的基板。具有电极的基板例如为配线基板及内插器等。
另外,层叠器件的形态并无特别限定,例如可举出SoC(System on a Chip,系统单晶片)、SiP(System in Package,套装系统)、PoP(Package on Package,封装堆叠)、PiP(Package in Package,内构装)、CSP(Chip Scale Package,晶片级构装)、TSV(ThroughSilicon Via,硅穿孔)等。
层叠器件40可以具有作为光学传感器发挥作用的半导体元件。例如,半导体元件及传感器晶片(未图示)沿层叠方向Ds层叠。传感器晶片上可以设置有透镜。
在该情况下,半导体元件形成有逻辑电路,只要能够处理由传感器晶片获得的讯号,则其结构并无特别限定。
传感器晶片具有检测光的光传感器。光传感器只要能够检测光,则不受特别限定,例如可以使用CCD(Charge Coupled Device:电荷耦合器件)图像传感器或CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor:互补型金属氧化物膜半导体)图像传感器。
透镜只要能够将光聚集在传感器晶片中,则其结构不受特别限定,例如可以使用被称为微透镜的部件。
另外,只要接合具备具有导电性的导电部的导电部件及结构体,则为接合体。然而,只要结构体的接合对象为具有电极的半导体元件并且接合半导体元件及结构体,则接合的对象为器件。
〔结构体的接合对象物〕
如上所述,结构体的接合对象物例示有半导体元件,但是例如具有电极或组件区域。作为具有电极的接合对象物,例如可以例示出以单体发挥特定功能的半导体元件等,但也包括多个聚集在一起发挥特定功能的接合对象物。此外,还包括配线部件等仅传递电信号的结构体,印刷配线板等也包括在具有电极的结构体。
元件区域是形成有用于作为电子元件而发挥作用的各种元件构成电路等的区域。元件区域例如为形成有如闪存等存储器电路、如微处理器及FPGA(field-programmablegate array:现场可编程门阵列)等逻辑电路的区域、形成有无线标签等通信模块以及配线的区域。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)。作为MEMS,例如可举出传感器、致动器及天线等。传感器中例如包括加速度、声音及光等各种传感器。
如上所述,元件区域形成有元件构成电路等,为了将半导体晶片与外部电连接而设置有电极(未图示)。元件区域具有形成有电极的电极区域。另外,元件区域的电极例如是Cu柱。电极区域基本上是指包含所形成的所有电极的区域。然而,若电极离散设置,则设置有各电极的区域也称为电极区域。
作为结构体的形态,可以为如半导体晶片那样单片化的形态,也可以为如半导体晶片那样的形态,也可以为配线层的形态。
并且,结构体与接合对象物接合,但是接合对象物并不特别限定于上述半导体元件等,例如晶圆状态的半导体元件、晶片状态的半导体元件、印刷配线板及散热片等成为接合对象物。
〔半导体元件〕
上述半导体元件42及半导体元件44除了上述元件以外,例如还可举出逻辑LSI(Large Scale Integration:大规模集成)(例如,ASIC(Application SpecificIntegrated Circuit:专用集成电路)、FPGA(Field Programmable Gate Array:现场可编程门阵列)、ASSP(Application Specific Standard Product:专用标准产品)等)、微处理器(例如,CPU(Central Processing Unit:中央处理器)、GPU(Graphics Processing Unit:图形处理器)等)、存储器(例如,DRAM(Dynamic Random Access Memory:动态随机存取存储器)、HMC(Hybrid Memory Cube:混合存储立方)、MRAM(Magnetic RAM:磁存储器)和PCM(Phase-Change Memory:相变存储器)、ReRAM(Resistive RAM:电阻变化型存储器)、FeRAM(Ferroelectric RAM:铁电存储器)、闪存(NAND(Not AND)闪存)等)、LED(Light EmittingDiode:发光二极管)(例如,移动终端的微闪、车载用、投影仪光源、LCD背光、通用照明等)、功率器件、模拟IC(Integrated Circuit:集成电路)(例如,DC(Direct Current:直流)-DC(Direct Current:直流)转换器、绝缘栅极双极晶体管(IGBT)等)、MEMS(Micro ElectroMechanical Systems:微机电系统)(例如,加速度传感器、压力传感器、振子、陀螺仪传感器等)、无线(例如,GPS(Global Positioning System:全球定位系统)、FM(FrequencyModulation:调频)、NFC(Nearfieldcommunication:近场通信)、RFEM(RF ExpansionModule:RF扩展模块)、MMIC(Monolithic Microwave Integrated Circuit:单片微波集成电路)、WLAN(WirelessLocalAreaNetwork:无线局域网)等)、离散元件、BSI(Back SideIllumination:背面照明)、CIS(Contact Image Sensor:接触式图像传感器)、摄像机模块、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor:互补型金属氧化物膜半导体)、无源(Passive)器件、SAW(Surface Acoustic Wave:表面声波)滤波器、RF(Radio Frequency:射频)滤波器、RFIPD(Radio Frequency Integrated Passive Devices:射频集成无源器件)、BB(Broadband:宽带)等。
半导体元件例如是由一个完整地构成的元件,以半导体元件单体发挥电路或传感器等特定功能。半导体元件可以具有中介层功能。并且,例如也能够在具有中介层功能的器件上层叠具有逻辑电路的逻辑晶片及存储器晶片等多个器件。并且,在该情况下,即使各个器件的电极尺寸不同,也能够进行接合。
另外,作为层叠器件,并不限定于一个半导体元件上接合多个半导体元件的方式的一对多的方式,也可以为接合多个半导体元件与多个半导体元件的方式的多对多的方式。电子零件并不特别限定于上述半导体元件。
[结构体的形成方法的一例]
对结构体的形成方法进行说明。图8~图15是按工序顺序表示本发明的实施方式的结构体的形成方法的一例的示意性剖视图。另外,图8~图15中,对与图1及图2所示的构成相同的构成物标注相同的符号,并省略其详细的说明。
在结构体的形成方法的一例中,图1所示的结构体10中,以绝缘膜12由铝的阳极氧化膜构成为例进行说明。为了形成铝的阳极氧化膜,使用铝基板。因此,在结构体的形成方法的一例中,首先如图8所示准备铝基板30。
铝基板30的大小及厚度根据最终获得的结构体10(参考图1)的绝缘膜12(参考图1)的厚度、所加工的装置等适当确定。铝基板30例如为四边形状板材。另外,并不限定于铝基板,还能够使用能够形成电绝缘的绝缘膜的金属基板。
接着,对铝基板30的单侧的表面30a(参考图8)进行阳极氧化处理。由此,铝基板30的单侧的表面30a(参考图8)被阳极氧化,并如图9所示,形成具有沿铝基板30的厚度方向Dt延伸的多个细孔32的阳极氧化膜34。各细孔32的底部中存在阻挡层33。将上述进行阳极氧化的工序称为阳极氧化处理工序。
具有多个细孔32的阳极氧化膜34中,如上所述分别在细孔32的底部存在阻挡层33,但是去除图9所示的阻挡层33。由此,获得没有阻挡层33且具有多个细孔32的阳极氧化膜34(参考图10)。另外,将去除上述阻挡层33的工序称为阻挡层去除工序。
阻挡层去除工序中,通过使用包含氢超电压比铝高的金属M1的离子的碱水溶液,去除阳极氧化膜34的阻挡层33的同时,在细孔32的底部32c(参考图10)的表面32d(参考图10)形成由金属(金属M1)构成的金属层35a(参考图10)。由此,暴露于细孔32的铝基板30被金属层35a被覆。由此,利用电镀向细孔32填充金属时,电镀变得容易进行,可抑制金属未充分地填充于细孔中,并可抑制金属未填充于细孔等,从而可抑制导体14(参考图1)的形成不良。
另外,包含上述金属M1的离子的碱水溶液还可以包含含铝离子的化合物(铝酸钠、氢氧化铝、氧化铝等)。含铝离子的化合物的含量换算成铝离子的量优选为0.1~20g/L,更优选为0.3~12g/L,进一步优选为0.5~6g/L。
接着,从具有沿厚度方向Dt延伸的多个细孔32的阳极氧化膜34的表面34a进行电镀。该情况下,能够将金属层35a用作电解电镀的电极。电镀中使用金属35b,并以形成于细孔32的底部32c(参考图10)的表面32d(参考图10)的金属层35a为起点,进行电镀。由此,如图11所示,在阳极氧化膜34的细孔32的内部填充构成导体14金属35b。通过在细孔32的内部填充金属35b,形成具有导电性的导体14。另外,将金属层35a及金属35b统称为所填充的金属35。
将在阳极氧化膜34的多个细孔32填充金属35b来形成多个导体14的工序称为金属填充工序。如上所述,导体14并不限定于由金属构成,也能够由导电性物质构成。金属填充工序中可使用电解电镀,关于金属填充工序在后面进行详细说明。另外,阳极氧化膜34的表面34a相当于绝缘膜12的一个表面。将在阳极氧化膜34的多个细孔32中填充包括金属及金属以外的导电体来形成多个导体14的工序简称为填充工序。
在金属填充工序之后,如图12所示,沿厚度方向Dt去除在金属填充工序之后阳极氧化膜34的未设置铝基板30的一侧的表面34a的一部分,使在金属填充工序中填充的金属35比阳极氧化膜34的表面34a更突出。即,使导体14比阳极氧化膜34的表面34a更突出。由此,获得突出部14a。将使导体14比阳极氧化膜34的表面34a更突出的工序称为表面突出工序。另外,不一定需要实施表面突出工序。在未实施表面突出工序的情况下,不形成上述突出部14a。
在表面突出工序之后,如图13所示,去除铝基板30。将去除铝基板30的工序称为基板去除工序。
接着,如图14所示,在基板去除工序之后沿厚度方向Dt去除阳极氧化膜34的原本设置有铝基板30的一侧的面、即背面34b的一部分,使在金属填充工序中所填充的金属35、即导体14比阳极氧化膜34的背面34b更突出。由此,获得突出部14b。将使导体14比阳极氧化膜34的背面34b更突出的工序称为背面突出工序。另外,不一定需要实施背面突出工序。在未实施背面突出工序的情况下,不形成上述突出部14b。
可以为具有上述表面突出工序及背面突出工序这两个工序的方式,但是也可以为具有表面突出工序及背面突出工序中的一个工序的方式。表面突出工序及背面突出工序与“突出工序”符合,表面突出工序及背面突出工序均为突出工序。
如图14所示,导体14分别从阳极氧化膜34的表面34a及背面34b突出,导体14具有突出部14a及突出部14b。
接着,如图15所示,形成覆盖导体14所突出的阳极氧化膜34的表面34a整体及背面34b整体的树脂层21。如上所述,树脂层21没有全部覆盖而埋设导体14,树脂层21的厚度调整为导体14所突出的厚度。在后面对树脂层21的形成工序进行说明。由此,能够获得结构体。
接着,在图15所示的树脂层21的表面21a整个表面形成被覆树脂层23。由此,导体14埋设于被覆树脂层23,获得图1所示的结构体10。
另外,在使导体14从阳极氧化膜34的表面34a及背面34b中的任一个突出的结构的情况下,实施上述表面突出工序及背面突出工序中的任一个。在导体14在从阳极氧化膜34中的任一个面突出的状态下覆盖导体14突出的阳极氧化膜34的表面整体,并且以使导体14突出的方式形成树脂层21,由此获得结构体。此外,在树脂层21的表面21a整个表面以埋设导体14的方式形成被覆树脂层23,由此获得图1所示的结构体10。在后面对被覆树脂层23的形成工序进行说明。
在上述阻挡层去除工序中,使用包含氢超电压比铝高的金属M1的离子的碱水溶液去除阻挡层,由此不仅去除阻挡层33,而且在暴露于细孔32的底部的铝基板30形成比铝难以产生氢气的金属M1的金属层35a。其结果,金属填充的面内均匀性变得良好。认为这是因为,因电镀液引起的氢气的产生得以抑制而变得容易进行基于电解电镀的金属填充。
并且,发现了在阻挡层去除工序中,设置以选自小于阳极氧化处理工序中的电压的30%的范围中的电压(保持电压)的95%以上且105%以下的电压总计保持5分钟以上的保持工序,组合应用包含金属M1的离子的碱水溶液,由此镀覆处理时的金属填充的均匀性变得更良好。因此,优选具有保持工序。
详细的机理虽不明确,但是认为这是因为,在阻挡层去除工序中,通过使用包含金属M1的离子的碱水溶液而在阻挡层下部形成金属M1的层,由此能够抑制铝基板与阳极氧化膜的界面受到损伤,并且提高了阻挡层的溶解的均匀性。
另外,在阻挡层去除工序中,在细孔32的底部形成由金属(金属M1)构成的金属层35a,但是并不限定于此,可以如下:仅去除阻挡层33而在细孔32的底面暴露铝基板30。在暴露铝基板30的状态下,将铝基板30用作电解电镀的电极。
〔绝缘膜〕
绝缘膜例如由无机材料构成。例如能够使用具有1014Ω·cm左右的电阻率的膜。
另外,“由无机材料构成”为用于与高分子材料区别的规定,并不是限定为仅由无机材料构成的绝缘性基材的规定,而是将无机材料作为主成分(50质量%以上)的规定。
绝缘膜如上所述例如由阳极氧化膜构成。作为阳极氧化膜,从形成具有所期望的平均直径的细孔且容易形成柱状体的理由考虑,例如可使用铝的阳极氧化膜。然而,并不限定于铝的阳极氧化膜,还能够使用阀金属的阳极氧化膜。因此,金属基板可使用阀金属。
在此,作为阀金属,具体而言例如可举出上述铝、除此以外的钽、铌、钛、铪、锆、锌、钨、铋、锑等。在这些之中,优选为铝的阳极氧化膜,因为尺寸稳定性良好,且比较廉价。因此,优选使用铝基板来制造结构体。
并且,绝缘膜例如也能够由金属氧化物、金属氮化物、玻璃、碳化硅、氮化硅等陶瓷、类金刚石碳等碳基材、聚酰亚胺、该等复合材料等构成。除此以外,作为绝缘膜,例如可以为在具有贯穿孔的有机材料上由包含50质量%以上的陶瓷材料或碳材料的无机材料成膜的膜。
阳极氧化膜的厚度为上述绝缘膜12的厚度。
〔金属基板〕
金属基板用于制造结构体,并且用于形成绝缘膜的基板。金属基板例如如上所述可使用能够形成阳极氧化膜的金属基板,并且能够使用由上述阀金属构成的基板。例如,从容易形成绝缘膜即阳极氧化膜的理由考虑,如上所述,金属基板使用铝基板。
〔铝基板〕
为了形成作为绝缘膜12的阳极氧化膜34而使用的铝基板并无特别限定,作为其具体例,可举出纯铝板;将铝作为主成分而含有微量的异元素的合金板;在低纯度铝(例如再循环材料)上蒸镀高纯度铝的基板;通过蒸镀、溅镀等方法使高纯度铝被覆于硅晶片、石英、玻璃等的表面的基板;层压铝而成的树脂基板等。
铝基板中,通过阳极氧化处理形成阳极氧化膜的单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,则微孔排列的有序性变得充分。微孔成为细孔。
铝基板只要能够形成阳极氧化膜,则并无特别限定,例如可使用JIS(JapaneseIndustrial Standards,日本工业标准)1050材。
对铝基板中的进行阳极氧化处理的单侧的表面优选实施预热处理、脱脂处理及镜面处理。
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。
阳极氧化处理之前的镜面处理例如为电解研磨,电解研磨时例如可使用含有磷酸的电解研磨液。
〔阳极氧化处理工序〕
阳极氧化处理能够使用以往公知的方法,但是从提高微孔排列的有序性并且确保结构体的各向异性导电性的观点考虑,优选使用自正则化法或定电压处理。由此,例如细孔及导体成为图3所示的六边形状的配置。
在此,关于阳极氧化处理的自有序化法及恒压处理,能够实施与日本特开2008-270158号公报的[0056]~[0108]段及[图8]中所记载的各处理相同的处理。
〔保持工序〕
结构体的形成方法可以具有保持工序。保持工序为如下工序:在上述阳极氧化处理工序之后,在从1V以上且小于上述阳极氧化处理工序中的电压的30%的范围中选择的保持电压的95%以上且105%以下的电压下保持总计5分钟以上。换言之,保持工序为如下工序:在上述阳极氧化处理工序之后,在从1V以上且小于上述阳极氧化处理工序中的电压的30%的范围中选择的保持电压的95%以上且105%以下的电压下实施总计5分钟以上的电解处理。
在此,“阳极氧化处理中的电压”是指施加于铝与对电极之间的电压,例如,若阳极氧化处理时的电解时间为30分钟,则为保持30分钟的电压的平均值。
从相对于阳极氧化膜的侧壁厚度即细孔的深度将阻挡层的厚度控制为适当厚度的观点考虑,保持工序中的电压优选为阳极氧化处理中的电压的5%以上且25%以下,更优选为5%以上且20%以下。
并且,从更加提高面内均匀性的理由考虑,保持工序中的合计保持时间优选为5分钟以上且20分钟以下,更优选为5分钟以上且15分钟以下,进一步优选为5分钟以上且10分钟以下。
并且,保持工序中的保持时间只要为总计5分钟以上即可,但优选为连续5分钟以上。
另外,保持工序中的电压也可以设定为从阳极氧化处理工序中的电压连续地或阶段性地降低至保持工序中的电压,但从更加提高面内均匀性的理由考虑,优选在阳极氧化处理工序结束之后1秒以内设定为上述保持电压的95%以上且105%以下的电压。
例如也能够通过在上述阳极氧化处理工序结束时降低电解电位来与上述阳极氧化处理工序连续进行上述保持工序。
在上述保持工序中,关于除电解电位以外的条件,能够采用与上述以往公知的阳极氧化处理相同的电解液及处理条件。
尤其,当连续地实施保持工序和阳极氧化处理工序时,优选使用相同的电解液来进行处理。
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〕
阻挡层去除工序例如为如下工序:使用包含氢超电压比铝高的金属M1的离子的碱水溶液来去除阳极氧化膜的阻挡层。
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,氢超电压(hydrogen overvoltage)是指产生氢所需要的电压,例如,铝(Al)的氢超电压为-1.66V(日本化学会志,1982,(8),第1305-1313页)。另外,以下示出比铝的氢超电压高的金属M1的例子及其氢超电压的值。
<金属M1及氢(1N H2SO4)超电压>
·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
关于细孔32,也能够以对微孔进行扩径并且去除阻挡层来形成。该情况下,微孔的扩径时可使用孔宽处理。扩孔处理为如下处理:通过将阳极氧化膜浸渍于酸水溶液或碱水溶液中而使阳极氧化膜溶解,并扩大微孔的孔径。扩孔处理中能够使用硫酸、磷酸、硝酸、盐酸等无机酸或它们的混合物的水溶液或氢氧化钠、氢氧化钾及氢氧化锂等水溶液。
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。
〔填充工序〕
填充工序为对具有沿厚度方向延伸的多个细孔的绝缘膜在细孔中填充导电体来形成多个柱状体的工序。绝缘膜例如为上述阳极氧化膜34。
<填充工序中所使用的金属>
为了在填充工序中形成柱状体,在上述阳极氧化膜34的细孔32的内部作为导电体填充的金属优选为电阻率为103Ω·cm以下的材料。作为上述金属的具体例,可优选例示金(Au)、银(Ag)、铜(Cu)、铝(Al)、镁(Mg)、镍(Ni)、锌(Zn)及钴(Co)。
另外,作为导电体,从导电性及基于电镀法的形成的观点考虑,优选为铜(Cu)、金(Au)、铝(Al)、镍(Ni)及钴(Co),更优选为铜(Cu)及金(Au),进一步优选为铜(Cu)。
<电镀法>
作为对具有沿厚度方向Dt延伸的多个细孔32的阳极氧化膜34在细孔32的内部填充金属的电镀法,例如能够使用电解电镀法或非电解电镀法。
在此,在用于着色等的以往公知的电解电镀法中,难以使金属在孔中以高纵横比选择性地析出(生长)。认为这是由于析出金属在孔内被消耗而即使进行规定时间以上的电解,电镀也不会生长。
因此,当通过电解电镀法填充金属时,需要在进行脉冲电解或恒电位电解时设置停止时间。停止时间需要10秒以上,优选为30~60秒。
并且,为了促进电解液的搅拌,还优选施加超声波。
另外,电解电压通常为20V以下,优选为10V以下,但优选预先测定要使用的电解液中的目标金属的析出电位,并在该电位+1V以内进行恒电位电解。另外,在进行恒电位电解时,优选能够并用循环伏安法的装置,能够使用Solartron公司、BAS公司、HOKUTO DENKOCORPORATION、IVIUM公司等的恒电位仪装置。
(电镀液)
电镀液能够使用以往公知的电镀液。
具体而言,当使铜析出时,通常使用硫酸铜水溶液,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,当使金析出时,优选使用四氯金的硫酸溶液,通过交流电解进行电镀。
电镀液优选含有表面活性剂。
作为表面活性剂,能够使用公知的表面活性剂。也能够直接使用以往作为添加到电镀液的表面活性剂而熟知的月桂基硫酸钠。亲水性部分也能够利用离子性(阳离子性·阴离子性·两性)、非离子性中的任一种,但是从避免在电镀对象物表面上产生气泡等的方面考虑,优选阳离子性活性剂。电镀液组成中的表面活性剂的浓度优选为1质量%以下。
另外,在非电解电镀法中,在由纵横比高的细孔构成的孔中完全填充金属需要长时间,因此优选使用电镀法在细孔中填充金属。
〔基板去除工序〕
基板去除工序为在填充工序之后去除上述铝基板的工序。去除铝基板的方法并无特别限定,例如可优选举出通过溶解来去除的方法等。
<铝基板的溶解>
上述铝基板的溶解中优选使用难以溶解阳极氧化膜且容易溶解铝的处理液。
这种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,优选为包含至少一种离子化倾向比铝低的金属化合物且pH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。
作为溶解铝的处理液,优选为将酸或碱水溶液作为基质(base)且例如配合有锰、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)、它们的氟化物、它们的氯化物等的处理液。
其中,优选酸水溶液基质,且优选混合氯化物。
尤其,从处理宽容度的观点考虑,优选在盐酸水溶液中混合有氯化汞的处理液(盐酸/氯化汞)、在盐酸水溶液中混合有氯化铜的处理液(盐酸/氯化铜)。
另外,溶解铝的处理液的组成并不受特别限定,例如能够使用溴/甲醇混合物、溴/乙醇混合物及王水等。
并且,溶解铝的处理液的酸或碱浓度优选0.01~10mol/L,更优选0.05~5mol/L。
另外,使用溶解铝的处理液时的处理温度优选-10℃~80℃,优选0℃~60℃。
并且,通过使上述电镀工序之后的铝基板与上述处理液接触来进行上述铝基板的溶解。接触方法并不受特别限定,例如可举出浸渍法、喷涂法。其中,优选浸渍法。作为此时的接触时间,优选10秒~5小时,更优选1分钟~3小时。
另外,阳极氧化膜34中例如可以设置支撑体。支撑体优选为与阳极氧化膜34相同的外形状。通过安装支撑体,提高操作性。
〔突出工序〕
突出工序为在填充工序与被覆工序之间使柱状体从绝缘膜的一个表面及另一个表面中的至少1个面突出的工序。
具体例中,去除上述阳极氧化膜34的一部分。去除阳极氧化膜34的一部分时例如可使用不会溶解构成导体14的金属而溶解阳极氧化膜34、即氧化铝(Al2O3)的酸水溶液或碱水溶液。通过使上述酸水溶液或碱水溶液与具有填充有金属的细孔32的阳极氧化膜34接触,去除阳极氧化膜34的一部分。使上述酸水溶液或碱水溶液与阳极氧化膜34接触的方法并无特别限定,例如可举出浸渍法及喷涂法。其中,优选浸渍法。
当使用酸水溶液时,优选使用硫酸、磷酸、硝酸、盐酸等无机酸或它们的混合物的水溶液。其中,在安全性的观点上,优选不含有铬酸的水溶液。酸水溶液的浓度优选为1~10质量%。酸水溶液的温度优选为25~60℃。
并且,当使用碱水溶液时,优选使用选自包括氢氧化钠、氢氧化钾及氢氧化锂的组中的至少一种碱水溶液。碱水溶液的浓度优选为0.1~5质量%。碱水溶液的温度优选为20~35℃。
具体而言,例如优选使用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。
酸水溶液或碱水溶液中的浸渍时间优选为8~120分钟,更优选为10~90分钟,进一步优选为15~60分钟。在此,当反复进行短时间的浸渍处理时,浸渍时间是指各浸渍时间的合计。另外,各浸渍处理之间可以实施清洗处理。
并且,关于使金属35、即导体14从阳极氧化膜34的表面34a或背面34b突出的程度,如上所述优选使导体14比阳极氧化膜34的表面34a或背面34b突出10nm~300nm。即,突出部14a从表面34a的突出长度hc、突出部14b从背面34b突出的导体14的突出长度hc分别优选为10nm~300nm。若突出部14b从背面34b突出的导体14的突出长度hc分别为30nm~500nm,则被覆层20、22与绝缘膜12的密合性变得良好,因此优选。
在严格控制导体14的突出部的突出长度hc的情况下,优选在细孔32的内部填充金属等导电性物质之后进行加工,以使阳极氧化膜34与金属等导电性物质的端部在同一平面上,之后选择性去除绝缘膜、阳极氧化膜。
并且,以减少伴随金属的填充而产生的导体14内的变形为目的,在上述金属的填充之后或突出工序之后能够实施加热处理。
从抑制金属的氧化的观点考虑,优选在还元性环境气体下实施加热处理,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,真空是指气体密度及气压中的至少一个比大气低的空间的状态。
并且,以矫正为目的,对阳极氧化膜34施加应力的同时进行加热处理优选。
〔树脂层的形成工序〕
树脂层21的形成工序中例如使用喷墨法、转印法、喷涂法或网版印刷法等。喷墨法是直接在绝缘膜12上形成树脂层21,因此能够简化树脂层21的形成工序,因此优选。并且,树脂层21例如能够使用以往公知的表面保护带贴附装置及层压机来形成。并且,在树脂层的形成工序中,在绝缘膜的表面的整个表面形成树脂层。
作为构成树脂层21的树脂材料,具体而言,例如能够举出乙烯系共聚物、聚酰胺树脂、聚酯树脂、聚氨酯树脂、聚烯烃系树脂、丙烯酸系树脂、丙烯腈系树脂及纤维素系树脂等热塑性树脂。作为构成树脂层21的树脂材料,也能够使用聚丙烯腈。
关于树脂层21,从输送性的观点及容易用作各向异性导电性部件的观点考虑,优选上述树脂层为能够剥离的带粘合层的膜,更优选通过加热处理或紫外线曝光处理而粘结性变弱并且能够剥离的带粘合层的膜。
上述带粘合层的膜并无特别限定,可举出热剥离型的树脂层及紫外线(ultraviolet:UV)剥离型的树脂层等。
在此,热剥离型的树脂层在常温下具有粘结力并且能够仅通过加热来容易剥离,因此多为主要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,例如可举出橡胶系粘合剂、丙烯酸系粘合剂、乙烯基烷基醚系粘合剂、硅酮系粘合剂、聚酯系粘合剂、聚酰胺系粘合剂、氨基甲酸酯系粘合剂、苯乙烯-二烯封端共聚物系粘合剂等。
并且,UV剥离型的树脂层具有UV硬化型粘接层,并且为通过硬化失去粘结力而能够剥离的层。
作为UV硬化型粘接层,可举出基础聚合物中将碳-碳双键导入到聚合物侧链或主链中或者主链末端的聚合物等。作为具有碳-碳双键的基础聚合物,优选将丙烯酸系聚合物作为基本骨架。
此外,丙烯酸系聚合物也能够根据需要作为共聚合用单体成分而还包含多官能性单体等,以进行交联。
具有碳-碳双键的基础聚合物能够单独使用,但是也能够掺合UV硬化性单体或低聚物。
为了通过UV照射使UV硬化型粘接层硬化,优选并用光聚合引发剂。作为光聚合引发剂,可举出安息香醚系化合物;缩酮系化合物;芳香族磺酰基氯化物系化合物;光活性肟系化合物;二苯甲酮系化合物;噻吨酮系化合物;樟脑醌;卤化酮;酰基氧化膦;酰基膦酸酯等。
作为热剥离型的树脂层的市售品,例如可举出WS5130C02、WS5130C10等Ihtelimer〔注册商标〕胶带(NITTA Corporation制);SOMATAC〔注册商标〕TE系列(SOMAR公司制);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REVALPHA〔注册商标〕系列(Nitto Denko Corporation制);等。
作为UV剥离型的树脂层的市售品,例如能够利用ELP DU-300、ELP DU-2385KS、ELPDU-2187G、ELP NBD-3190K、ELP UE-2091J等ELEP HOLDER〔注册商标〕(Nitto DenkoCorporation制);Adwill D-210、Adwill D-203、Adwill D-202、Adwill D-175、Adwill D-675(均为LINTEC Corporation制);SUMILITE〔注册商标〕FLS的N8000系列(SumitomoBakelite Co.,Ltd.制);UC353EP-110(FURUKAWA ELECTRIC CO.,LTD.制);等切割带。此外,作为UV剥离型的树脂层的市售品,例如能够利用ELP RF-7232DB、ELP UB-5133D(均为NittoDenko Corporation制);SP-575B-150、SP-541B-205、SP-537T-160、SP-537T-230(均为FURUKAWA ELECTRIC CO.,LTD.制);等的背面磨光带。
上述带粘合层的膜能够使用公知的表面保护带贴附装置及层压机来贴附。
作为树脂层21的形成方法,除了上述方法以外,例如可举出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于绝缘膜的表面及背面进行干燥并且根据需要进行煅烧的方法等。
树脂组合物的涂布方法并无特别限定,例如能够使用凹版涂布法、反向涂布法、模涂法、刮涂法、辊涂法、气刀涂布法、网版涂布法、棒涂法及帘涂法等以往公知的涂布方法。
并且,涂布后的干燥方法并无特别限定,例如可举出在大气下0℃~100℃的温度下加热几秒~几十分钟的处理、在减压下0℃~80℃的温度下加热十几分钟~几小时的处理等。
并且,干燥后的煅烧方法根据所使用的高分子材料而不同,因此并无特别限定,但是在使用聚酰亚胺树脂的情况下,例如可举出在160℃~240℃的温度下加热2分钟~60分钟的处理等,在使用环氧树脂的情况下,例如可举出在30℃~80℃的温度下加热2分钟~60分钟的处理等。
树脂层也能够使用以下所示的组成。以下,对树脂层的组成进行说明。例如,树脂层含有高分子材料,还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,并不受特别限定,但从能够效率良好地填埋半导体晶片或半导体晶片等接合对象与结构体的间隙且更加提高结构体与半导体晶片或半导体晶片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、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-羧基甲基-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、苯并呋咱、2,1,3-苯并噻唑、邻苯二胺、间苯二胺、邻苯二酚、邻氨基苯酚、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。
在这些之中,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、丁基等)、卤原子(例如,氟、氯、溴、碘等)等的取代苯并三唑。并且,还能够举出萘三唑、萘双三唑和同样被取代的取代萘三唑、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子,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、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限定,但从防腐蚀效果的观点考虑,相对于树脂层的总质量,优选0.0001质量%以上,更优选0.001质量%以上。并且,从在正式接合工艺中得到适当电阻的理由考虑,优选5.0质量%以下,更优选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、卤离子以及源自半导体晶片及半导体晶片的金属离子而绝缘可靠性得以更加提高的理由考虑,树脂层优选含有迁移防止材料。
作为迁移防止材料,例如能够使用离子交换体,具体而言,能够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能够分别从后述的无机离子交换体及有机离子交换体中适当选择。
(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,例如除了锆以外,还已知有铁、铝、锡、钛、锑、镁、铍、铟、铬、铋等。
在这些之中,锆类金属对作为阳离子的Cu2+、Al3+具有交换能力。并且,铁类金属也对Ag+、Cu2+具有交换能力。同样地,锡类、钛类、锑类金属为阳离子交换体。
另一方面,铋类金属对作为阴离子的Cl-具有交换能力。
并且,锆类金属根据制造条件显示出阴离子的交换能力。铝类、锡类也相同。
作为这些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、以磷钼酸铵为代表的杂多酸盐、不溶性亚铁氰化物等合成物。
这些无机离子交换体的一部分已在市售中,例如已知有TOAGOSEI CO.,LTD.的商品名“IXE”中的各种品级。
另外,除了合成品以外,还能够使用如天然物沸石或蒙脱石那样的无机离子交换体的粉末。
(有机离子交换体)
在有机离子交换体中,作为阳离子交换体,可举出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,作为阴离子交换体,可举出具有季铵基、季鏻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、对该离子的交换容量来适当选择即可。当然,也可以将无机离子交换体和有机离子交换体混合使用。
在电子元件的制造工序中包括加热工艺,因此优选无机离子交换体。
并且,关于离子交换体与上述高分子材料的混合比,从机械强度的观点考虑,例如优选将离子交换体设为10质量%以下,更优选将离子交换体设为5质量%以下,进一步优选进而将离子交换体设为2.5质量%以下。并且,从抑制接合半导体晶片或半导体晶片与结构体时的迁移的观点考虑,优选将离子交换体设为0.01质量%以上。
<无机填充剂>
树脂层优选含有无机填充剂。
作为无机填充剂,并没有特别限制,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、微粉状氧化硅、气相二氧化硅、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、氮化硅等。
从防止无机填充剂进入到导体之间并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体的间隔。
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,将用激光衍射散射式粒径测定装置(Nikkiso Co.,Ltd.制的MICROTRAC MT3300)测定的一次粒径作为平均粒径。
<固化剂>
树脂层可以含有固化剂。
当含有固化剂时,从抑制与连接对象即半导体晶片或半导体晶片的表面形状的接合不良的观点考虑,更优选不使用在常温下为固体的固化剂,而使用含有在常温下为液体的固化剂。
在此,“在常温下为固体”是指在25℃下为固体,例如是指熔点温度为高于25℃的的物质。
作为固化剂,具体而言,例如可举出如二氨基二苯基甲烷、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、硫基脲加成胺、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、聚硫醇等,能够从这些固化剂中适当选择使用在25℃下为液体的固化剂。另外,固化剂可以单独使用1种,也可以并用2种以上。
树脂层中可以在不损害其特性的范围内含有广泛地通常添加于半导体封装件的树脂绝缘膜中的分散剂、缓冲剂、粘度调节剂等各种添加剂。
作为树脂层,除了上述以外,例如能够使用含有包含以下所示的丙烯酸聚合物、丙烯酸单体及马来酰亚胺化合物的主组合物。
<丙烯酸聚合物>
丙烯酸聚合物为包含源自(甲基)丙烯酸酯成分的结构单元的聚合物,优选树脂层的粘性不过强且半导体的构装工序中损害操作性的可能性少的丙烯酸聚合物。作为(甲基)丙烯酸酯成分,例如能够使用(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸丁氧基乙酯、(甲基)丙烯酸异戊酯、(甲基)丙烯酸己酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸庚酯、(甲基)丙烯酸辛基庚酯、(甲基)丙烯酸壬酯、(甲基)丙烯酸癸酯、(甲基)丙烯酸十一烷基酯、(甲基)丙烯酸月桂酯等。
丙烯酸聚合物除了上述(甲基)丙烯酸酯成分以外,还可以包含与能够与上述(甲基)丙烯酸酯成分共聚的其他单体成分对应的结构单元。作为其他单体成分,例如能够使用含羧基的单体(例如,(甲基)丙烯酸)、含环氧基的单体(例如,(甲基)丙烯酸环氧丙酯)、含腈基的单体(例如,丙烯腈等)。
例如,作为丙烯酸聚合物,能够使用包含与丙烯酸丁酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸、甲基丙烯酸环氧丙酯及丙烯腈对应的结构单元。
丙烯酸聚合物能够通过聚合上述(甲基)丙烯酸酯成分或其他单体成分来获得。聚合方法可举出溶液聚合、乳化聚合、本体聚合、悬浮聚合等。作为丙烯酸聚合物的聚合反应的种类,例如可举出自由基聚合、阳离子聚合、阴离子聚合、活性自由基聚合、活性阳离子聚合、活性阴离子聚合、配位聚合等。
丙烯酸聚合物的重均分子量(Mw)并无特别限制,例如能够设为包含在100000以上且1200000以下的范围内,也能够设为包含在500000以上且1000000以下的范围内。
若将树脂层中的丙烯酸聚合物、丙烯酸单体及马来酰亚胺化合物称为主组合物,则丙烯酸聚合物在100质量份的主组合物中,在10质量份以上且60质量份以下的范围内含有,优选为在10质量份以上且45质量份以下的范围内含有,进一步优选为在15质量份以上且40质量份以下的范围内含有。若丙烯酸聚合物的含量小于10质量份,则存在难以排除孔隙的倾向。并且,若丙烯酸聚合物的含量超过60质量份,则存在难以实现低压构装的倾向,并且存在连接性也变差的倾向。
关于丙烯酸聚合物,可以在主组合物中单独含有1种丙烯酸聚合物,也可以并用2种以上的丙烯酸聚合物而含有。在并用2种以上的丙烯酸聚合物的情况下,树脂层中的丙烯酸聚合物的含量的合计优选在上述范围内。
<丙烯酸单体>
作为丙烯酸单体,能够使用单官能(甲基)丙烯酸酯、2官能以上的(甲基)丙烯酸酯。作为丙烯酸单体,例如可举出异三聚氰酸EO改质二丙烯酸酯(TOAGOSEI CO.,LTD.制)、异三聚氰酸EO改质三丙烯酸酯(TOAGOSEI CO.,LTD.制)、二新戊四醇及四丙烯酸酯(TOAGOSEI CO.,LTD.制)、2-羟基-3-苯氧基丙基丙烯酸酯(TOAGOSEI CO.,LTD.制)、9,9-双[4-(2-丙烯酰氧基乙氧基)苯基]茀(Shin-Nakamura Chemical Co.,Ltd.制)、三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯(Shin-Nakamura Chemical Co.,Ltd.制)、乙氧基化双酚A二丙烯酸酯(Shin-Nakamura Chemical Co.,Ltd.制)、茀系丙烯酸酯(例如,产品名:OGSOL EA0200、EA0300、Osaka Gas Chemicals Co.,Ltd.制)等。该等丙烯酸单体之中,若考虑耐热性等,则优选高耐热性的茀系丙烯酸酯。
树脂层中的丙烯酸单体在100质量份的主组合物中能够设为在10质量份以上且60质量份以下的范围内含有,优选为在10质量份以上且55质量份以下的范围内含有,更优选为在10质量份以上且50质量份以下的范围内含有。若丙烯酸单体的含量小于10质量份,则存在连接性变差的倾向。并且,若丙烯酸单体的含量超过60质量份,则存在难以排除孔隙的倾向。
关于丙烯酸单体,可以单独含有1种丙烯酸单体,也可以并用2种以上的丙烯酸单体而含有。在并用2种以上的丙烯酸单体的情况下,树脂层中的丙烯酸单体的含量的合计优选在上述范围内。
<马来酰亚胺化合物>
作为马来酰亚胺化合物,例如能够使用在1分子中具有2个以上的马来酰亚胺基的化合物,优选双马来酰亚胺。作为马来酰亚胺化合物,例如可举出4-甲基-1,3-伸苯基双马来酰亚胺、4,4-双马来酰亚胺二苯基甲烷、间伸苯基双马来酰亚胺二苯基甲烷、间伸苯基双马来酰亚胺亚胺、双酚A二苯基醚双马来酰亚胺、3,3’-二甲基-5,5’-二乙基-4,4’-二苯基甲烷双马来酰亚胺等。该等之中,优选芳香族双马来酰亚胺,尤其,若考虑树脂层的制造工序中的操作性,则优选溶剂溶解性或流动性良好的3,3’-二甲基-5,5’-二乙基-4,4’-二苯基甲烷双马来酰亚胺。
树脂层中的马来酰亚胺化合物在100质量份的主组合物中在20质量份以上且70质量份以下的范围内含有,优选为在20质量份以上且60质量份以下的范围内含有,更优选为在20质量份以上且55质量份以下而的范围内含有。若马来酰亚胺化合物的含量小于20质量份,则存在难以实现低压构装的倾向,并且存在连接性也变差的倾向。并且,若马来酰亚胺化合物的含量超过70质量份,则存在难以进行低压构装及无孔隙构装的倾向。
树脂层中所使用的组合物根据目的还可以含有除了构成上述主组合物的成分以外的其他成分。作为其他成分,例如可举出酚化合物、填料等。
<酚化合物>
酚化合物能够用作上述马来酰亚胺化合物用固化剂,但是即使不含有苯酚也能够开始热硬化反应。作为酚化合物,例如能够优选使用烯丙基化双酚,具体而言,能够使用2,2’-二烯丙基双酚A(产品名:DARPA)、4,4’-(二甲基亚甲基)双[2-(2-丙烯基)苯酚]、4,4’-亚甲基双[2-(2-丙烯基)苯酚]、4,4’-(二甲基亚甲基)双[2-(2-丙烯基)-6-甲苯基酚]等。该等之中,优选2,2’-二烯丙基双酚A。
含有酚化合物时的酚化合物的含量例如相对于丙烯酸聚合物、丙烯酸单体、马来酰亚胺化合物及酚化合物的合计100质量份能够设为15质量份以下。关于酚化合物,可以单独含有1种酚化合物,也可以并用2种以上的酚化合物而含有。在并用2种以上的酚化合物的情况下,树脂层中的酚化合物的含量的合计优选在上述范围内。
<填料>
作为填料,能够使用无机填充剂、有机填充剂、导电性粒子等。尤其,从降低线膨胀率或提高可靠性的观点考虑,优选使用无机填充剂(例如,二氧化硅填料)。
在使用填料的情况下,填料的含量例如相对于丙烯酸聚合物、丙烯酸单体、马来酰亚胺化合物及填料的合计100质量份能够设为30质量份以下。关于填料,可以单独含有1种填料,也可以并用2种以上而含有。在并用2种以上的填料的情况下,树脂层中的填料的含量的合计优选在上述范围内。
〔被覆树脂层的形成工序〕
被覆树脂层23的形成工序中例如使用喷墨法、转印法、喷涂法或网版印刷法等。喷墨法是直接在树脂层21上形成被覆树脂层23,因此能够简化被覆树脂层23的形成工序,因此优选。
并且,也能够使用涂布于树脂层21的表面21a的涂布方法。作为涂布方法,例如能够使用凹版涂布法、反向涂布法、模涂法、刮涂法、辊涂法、气刀涂布法、网版涂布法、棒涂法及帘涂法等以往公知的涂布方法。
被覆树脂层例如由羧甲基纤维素、氯乙烯或聚乙烯醇构成。
本发明基本上如以上那样构成。以上,对本发明的结构体的制造方法进行了详细说明,但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良或变更。
实施例
以下举出实施例对本发明的特征进行进一步具体说明。以下的实施例所示的材料、试剂、物质量与其比例及操作等只要不脱离本发明的的主旨就能够适当进行变更。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1~16的结构体及比较例1~3的结构体。对于实施例1~16的结构体及比较例1~3的结构体,作为与电子零件等的接合的可靠性的指标,评价了非导通方向的绝缘性。将非导通方向的绝缘性的评价结果示于下述表2中。首先,对非导通方向的绝缘性的评价进行说明。
(非导通方向的绝缘性)
首先,在具有对向部的长度为100μm且电极间为5μm的电极图案的TEG晶片(TestElement Group chip)上放置结构体的导体的突出部侧的突出面,并从结构体上方经由Si晶片进行了按压。另外,以对电极施加50MPa的压力的方式进行了按压。
在按压的状态下,使探针与TEG晶片的两端的引出电极接触,使用TEKTRONIX,INC.源表来测定电阻值R。通过基于电阻值R的下述评价标准评价了非导通方向的绝缘性。另外,下述评价标准中,若评价为A~D,则实用上没有问题。
评价标准
A:1GΩ≤电阻值R
B:100MΩ≤电阻值R<1GΩ
C:10MΩ≤电阻值R<100MΩ
D:1MΩ≤电阻值R<10MΩ
E:100kΩ≤电阻值R<10MΩ
F:电阻值R<100kΩ
以下,对实施例1~16及比较例1~3进行说明。
(实施例1)
对实施例1的结构体进行说明。
[结构体]
<铝基板的制作>
使用含有Si:0.06质量%、Fe:0.30质量%、Cu:0.005质量%、Mn:0.001质量%、Mg:0.001质量%、Zn:0.001质量%、Ti:0.03质量%且残余部分为Al及不可避免的杂质的铝合金来制备熔融金属,在进行了熔融金属处理及过滤的基础上,通过DC(Direct Chill,半连续)铸造法制作了厚度500mm、宽度1200mm的铸块。
接着,通过面削机以平均10mm的厚度刮掉表面之后,在550℃下均热保持约5小时,温度降低至400℃时,使用热压延机理得厚度2.7mm的压延板。
此外,使用连续退火机在500℃下进行了热处理之后,通过冷轧而加工成厚度1.0mm,获得了JIS 1050材的铝基板。
将该铝基板制成宽度1030mm之后,实施了以下所示的各处理。
<电解研磨处理>
对上述铝基板使用以下组成的电解研磨液,在电压25V、溶液温度65℃、液流速3.0m/min的条件下实施了电解研磨处理。
阴极为碳电极,电源使用了GP0110-30R(TAKASAGO LTD.制)。并且,电解液的流速使用旋涡式流量监控器FLM22-10PCW(AS ONE Corporation制)进行了测定。
(电解研磨液组成)
·85质量%磷酸(Wako Pure Chemical,Ltd.制试剂) 660mL
·纯水 160mL
·硫酸 150mL
·乙二醇 30mL
<阳极氧化处理工序>
接着,根据日本特开2007-204802号公报中所记载的工序,对电解研磨处理后的铝基板实施了基于自正则化法的阳极氧化处理。
通过0.50mol/L草酸的电解液,在电压40V、溶液温度16℃、液流速3.0m/min的条件下对电解研磨处理后的铝基板实施了5小时的预阳极氧化处理。
之后,实施了将预阳极氧化处理后的铝基板在0.2mol/L铬酸酐、0.6mol/L磷酸的混合水溶液(液温:50℃)中浸渍12小时的脱膜处理。
之后,通过0.3mol/L草酸的电解液,在电压40V、溶液温度15℃、液流速3.0m/min的条件下实施3小时45分钟的再阳极氧化处理,获得了膜厚40μm的阳极氧化膜。
另外,预阳极氧化处理及再阳极氧化处理中,阴极均为不锈钢电极,电源使用了GP0110-30R(TAKASAGO LTD.制)。并且,冷却装置使用了NeoCool BD36(Yamato Scientificco.,ltd.制)、搅拌加温装置使用了成对搅拌器PS-100(EYELA TOKYO RIKAKIKAI CO.,LTD.制)。此外,电解液的流速使用旋涡式流量监控器FLM22-10PCW(AS ONE Corporation制)进行了测定。
<阻挡层去除工序>
接着,在阳极氧化处理工序之后,使用将氧化锌溶解于氢氧化钠水溶液(50g/l)中使其成为2000ppm的碱水溶液,实施在30℃下浸渍150秒钟的蚀刻处理来去除存在于阳极氧化膜的微孔(细孔)的底部的阻挡层,并且同时在暴露的铝基板的表面析出锌。
并且,阻挡层去除工序之后的阳极氧化膜的平均厚度为40μm。
<金属填充工序>
接着,将铝基板作为阴极,将铂作为正极,实施了电解电镀处理。
具体而言,使用以下所示的组成的铜电镀液,实施定电流电解,由此制作了在微孔的内部填充有铜的各向异性导电性基材。在此,定电流电解使用YAMAMOTO-MS Co.,LTD.制的电镀装置,并且使用HOKUTO DENKO CORPORATION制的电源(HZ-3000),在电镀液中进行循环伏安法确认析出电位之后,在以下所示的条件下实施了处理。
(铜电镀液组成及条件)
·硫酸铜 100g/L
·硫酸 50g/L
·盐酸 15g/L
·温度 25℃
·电流密度 10A/dm2
使用场致发射型扫描电子显微镜(FE-SEM)观察在微孔填充金属之后的阳极氧化膜的表面,观察1000个微孔中的基于金属的封孔的有无,算出封孔率(封孔微孔的个数/1000个),其结果为98%。
并且,使用聚焦离子束(FIB)在厚度方向上对在微孔中填充金属之后的阳极氧化膜进行切削加工,使用场致发射型扫描电子显微镜(FE-SEM)对其截面拍摄表面照片(倍率50000倍),确认了微孔的内部,其结果确认到在被封孔的微孔的内部完全被金属填充。
<基板去除工序>
接着,通过浸渍于氯化铜/盐酸的混合溶液中而溶解并去除铝基板,从而制作了平均厚度40μm的各向异性导电性基材。
所制作的各向异性导电性基材中的导体的平均直径为60nm,与相邻的突出部的间隔为40nm,第1接近距离为100nm,导体的密度为5770万个/mm2
<突出工序>
将基板去除工序后的各向异性导电性基材浸渍于氢氧化钾(KOH)水溶液(浓度:0.01mol/L),调整浸渍时间并选择性溶解铝的阳极氧化膜的表面,以使突出部的高度成为300nm,接着,进行水洗且干燥,使作为导体的铜的圆柱、即导体突出。
同样地,对于铝的阳极氧化膜的背面,也以导体的突出长度(符号hc、参考图1)成为300nm的方式使作为导体的铜的圆柱、即导体突出。
关于导体的平均直径如下计算:使用扫描型电子显微镜从正上方以倍率100~10000倍拍摄阳极氧化膜的表面来获得了摄影图像。在摄影图像中,提取至少20个周围以环状连接的导体,测定其直径作为开口直径,计算该等开口直径的平均值作为导体的平均直径。另外,导体的平均直径为突出部的平均直径。
导体的突出长度hc为如下值:使用聚焦离子束(Focused Ion Beam:FIB)将阳极氧化膜沿厚度方向Dt(参考图1)进行切削加工,并使用场致发射型扫描电子显微镜(FE-SEM)对其截面拍摄表面照片(倍率5万倍),测定10点并作为平均值而算出的值。
第1接近距离为如下:在为了算出上述导体的平均直径而获得的阳极氧化膜的摄影图像中进一步确定所确定的导体的中心位置Cp(参考图3)。任意1个导体中,将与相邻的导体的中心位置之间的距离中最近的距离设为第1接近距离。
<树脂层的形成工序>
以使导体的突出部的突出高度成为10nm的方式,在各向异性导电性基材的阳极氧化膜的两面形成树脂层,从而获得了结构体。使用聚丙烯腈来形成了树脂层。另外,突出部的突出高度通过改变聚丙烯腈的涂布条件、稀释率、旋涂时的转速等来调整。
聚丙烯腈使用了下述组成的组合物。
组合物
·甲基乙基酮50质量份
·丙烯酸乙酯/丙烯腈共聚物(Mw:160000、共聚合摩尔比95∶5)16质量份
·马来酰亚胺化合物(产品名:BMI5100、Daiwa Fine Chemicals Co.,Ltd.制)22质量份
·双烯丙基苯酚(产品名:DABPA、Daiwa Fine Chemicals Co.,Ltd.制)12质量份
在实施例1中,使用温度30℃的硫酸溶液,实施了10秒钟的导体的突出部的清洗。将硫酸溶液的pH(氢离子指数)设为0.8。
清洗工序之后,实施了水清洗处理。水清洗处理中,使实施了导体的突出部的清洗的处理表面朝向下侧,对处理面从下部喷射纯水的状态下清洗了5分钟。在实施例1中,导体的突出部位于阳极氧化膜的两面,对这两个处理表面分别实施了水清洗处理。水清洗处理之后,干燥了结构体。水清洗处理及干燥之后实施了非导通方向的绝缘性的评价。
另外,表2中记载有树脂层及被覆树脂层对清洗液的溶解性。第1清洗液、第2清洗液及第3清洗液一栏中,”-”表示未使用该清洗液。“可溶”表示溶解。“易溶”表示不容易溶解。“不溶”表示不溶解。另外,“可溶”、“易溶”及“不溶”通过溶解速度的相对差异来区分。
树脂层对于第1清洗液、第2清洗液及第3清洗液为“不溶”。
被覆树脂层中,第1清洗液及第2清洗液作为去除液发挥作用。第3清洗液若为“可溶”,则兼作被覆树脂层的去除液及清洗液。
(实施例2)
实施例2与实施例1相比,不同之处在于具有被覆树脂层。并且,不同之处在于去除被覆树脂层时使用了乙醇、去除被覆树脂层之后实施了导体的突出部的清洗。除此以外,与实施例1相同。被覆树脂层由氯乙烯构成。
<被覆树脂层的形成工序>
准备了使用Vinylose稀释剂将DAI NIPPON TORYO CO.,LTD.制Vinylose(产品名称)以质量分率计稀释50%的溶液。将该溶液涂布于树脂层的表面,形成了被覆树脂层。
另外,调整了涂布量等,以使被覆树脂层的最终厚度成为0.2μm。
在实施例2中,使用乙醇去除被覆树脂层之后,以与实施例1相同的方式实施了导体的突出部的清洗。
(实施例3)
实施例3与实施例2相比,不同之处在于由聚乙烯醇(PVA)构成被覆树脂层、去除被覆树脂层时使用水,除此以外,与实施例2相同。
在实施例3中,形成被覆树脂层时使用了Denka Company Limited制Denka POVAL(注册商标)B-17(0.1质量%水溶液)。另外,调整了涂布量等,以使被覆树脂层的最终厚度成为0.2μm。
并且,在实施例3中,使用温度50℃的水,实施5分钟的被覆树脂层的去除,溶解去除了被覆树脂层。
(实施例4)
实施例4与实施例2相比,不同之处在于由羧甲基纤维素(CMC)构成被覆树脂层、去除被覆树脂层时使用了水,除此以外,与实施例2相同。
在实施例4中,形式被覆树脂层时使用了Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.制METOLOSE(注册商标)SM-04(0.2质量%水溶液)。在表2中,实施例4的被覆树脂层一栏中记载为表示羧甲基纤维素的CMC。另外,调整了涂布量等,以使被覆树脂层的最终厚度成为0.2μm。
并且,在实施例4中,使用温度5℃的水,实施5分钟的被覆树脂层的去除,溶解去除了被覆树脂层。
(实施例5)
实施例5与实施例3相比,不同之处在于同时实施了被覆树脂层的去除和导体的突出部的清洗,除此以外,与实施例3相同。
在实施例5中,使用温度30℃的硫酸溶液,同时实施了30秒钟的被覆树脂层的去除和导体的突出部的清洗。
(实施例6)
实施例6与实施例3相比,不同之处在于清洗导体的突出部时使用了柠檬酸溶液,除此以外,与实施例3相同。
在实施例6中,使用温度30℃的柠檬酸溶液,实施了10秒钟的导体的突出部的清洗。柠檬酸溶液的pH为2。
(实施例7)
实施例7与实施例3相比,不同之处在于突出部的突出高度及清洗导体的突出部时使用了pH为0.1的硫酸溶液,除此以外,与实施例3相同。实施例7中,突出部的突出高度为100nm。树脂层的形成工序中,通过调整聚丙烯腈的涂布条件、稀释率、旋涂时的转速等来调整了突出部的突出高度。
(实施例8)
实施例8与实施例3相比,不同之处在于清洗导体的突出部时使用了氨水,除此以外,与实施例3相同。在实施例8中,使用温度30℃的氨水,实施了10秒钟的导体的突出部的清洗。氨水的pH为11。
(实施例9)
实施例9与实施例3相比,不同之处在于同时实施了被覆树脂层的去除和导体的突出部的清洗,除此以外,与实施例3相同。在实施例9中,使用温度30℃的氨水,同时实施了60秒钟的被覆树脂层的去除和导体的突出部的清洗。
(实施例10)
实施例10与实施例3相比,导体、即突出部的平均直径不同,与相邻的突出部的间隔不同。除此以外,与实施例3相同。实施例10中,突出部的平均直径为80μm,与相邻的突出部的间隔为20μm。
突出部的平均直径由延长形成阳极氧化膜时的再阳极氧化处理的时间来调整为80nm。
(实施例11)
实施例11与实施例3相比,突出部的突出高度不同,除此以外,与实施例3相同。实施例11中,突出部的突出高度为5nm。树脂层的形成工序中,通过调整聚丙烯腈的涂布条件、稀释率、旋涂时的转速等来调整了突出部的突出高度。
(实施例12)
实施例12与实施例3相比,突出部的突出高度不同,除此以外,与实施例3相同。实施例12中,突出部的突出高度为50nm。树脂层的形成工序中,通过调整聚丙烯腈的涂布条件、稀释率、旋涂时的转速等来调整了突出部的突出高度。
(实施例13)
实施例13与实施例3相比,突出部的突出高度不同,除此以外,与实施例3相同。实施例13中,突出部的突出高度为80nm。树脂层的形成工序中,通过调整聚丙烯腈的涂布条件、稀释率、旋涂时的转速等来调整了突出部的突出高度。
(实施例14)
实施例14与实施例3相比,不同之处在于使用丙二酸进行了阳极氧化处理、突出部的平均直径、与相邻的突出部的间隔及第1接近距离,除此以外,与实施例3相同。实施例14中,突出部的平均直径为200nm,与相邻的突出部的间隔为100nm,第1接近距离为300nm。
在阳极氧化处理工序中,通过5mol/L丙二酸的电解液在电压120V、溶液温度5℃的条件下实施了再阳极氧化处理。
(实施例15)
实施例15与实施例14相比,突出部的突出高度不同,除此以外,与实施例14相同。实施例15中,突出部的突出高度为50nm。树脂层的形成工序中,通过调整聚丙烯腈的涂布条件、稀释率、旋涂时的转速等来调整了突出部的突出高度。
(实施例16)
实施例16与实施例3相比,不同之处在于仅在一个面上设置了树脂层及被覆树脂层,除此以外,与实施例3相同。即,实施例16为如下结构:突出部位于阳极氧化膜的两面,但是树脂层及被覆树脂层仅位于阳极氧化膜的单面。
(比较例1)
比较例1与实施例3相比,不同之处在于导体未从树脂层突出,除此以外,与实施例3相同。
比较例1中,突出部的突出高度为0μm。树脂层的形成工序中,通过聚丙烯腈的涂布条件、稀释率、旋涂时调整转速等,将突出部的突出高度设为0μm。
(比较例2)
比较例2与实施例3相比,突出部的突出高度不同,除此以外,与实施例3相同。比较例2中,突出部的突出高度为200nm。树脂层的形成工序中,通过调整聚丙烯腈的涂布条件、稀释率、旋涂时的转速等来调整了突出部的突出高度。
(比较例3)
比较例3与实施例3相比,不同之处在于使用硫酸溶液进行了阳极氧化处理、突出部的平均直径、与相邻的突出部的间隔及第1接近距离,除此以外,与实施例3相同。比较例3中,突出部的平均直径为45nm,与相邻的突出部的间隔为15nm,第1接近距离为60nm。
在阳极氧化处理工序中,通过1.5mol/L硫酸的电解液在电压25V、溶液温度20℃的条件下实施了再阳极氧化处理。
Figure BDA0003663959080000441
Figure BDA0003663959080000451
如表2所示,与比较例1~3相比,实施例1~16的非导通方向的绝缘性优异。
比较例1为导体未从树脂层突出的结构,从而非导通方向的绝缘性差。
比较例2中,导体从树脂层突出的突出部过高,因此非导通方向的绝缘性差。
比较例3中,与相邻的突出部的间隔窄,从而非导通方向的绝缘性差。比较例3中,与相邻的突出部的间隔窄,认为因此而产生了短路。
由实施例1~16可知,与相邻的突出部的间隔宽的实施例14及15中,非导通方向的绝缘性更优异。
并且,如实施例16所示,即使为将树脂层及被覆树脂层仅设置于单面的结构,非导通方向的绝缘性也优异。
符号说明
10-结构体,12-绝缘膜,12a、14c-表面,12b-背面,13-细孔,14-导体,14a、14b-突出部,15-阳极氧化膜,16-各向异性导电层,17-氧化膜,20、22-被覆层,20a、21a-表面,21-树脂层,23-被覆树脂层,30-铝基板,30a-表面,32-细孔,32c-底部,32d-表面,33-阻挡层,34-阳极氧化膜,34a-表面,34b-背面,35-金属,35a-金属层,35b-金属,40-层叠器件,41-接合体,42、44-半导体元件,45-各向异性导电性部件,50-单元晶格,Ds-层叠方向,Dt-厚度方向,H-高度,d-平均直径,hc-突出长度,hj-平均厚度,hm-平均厚度,hs-突出高度,p-中心间距离,w-与相邻的突出部的间隔。

Claims (10)

1.一种结构体的制造方法,所述结构体具有沿绝缘膜的厚度方向贯通并且在彼此电绝缘的状态下设置的多个导体及覆盖所述绝缘膜中的至少一个面的树脂层,
所述导体具有从所述树脂层突出的突出部,
所述导体的所述突出部的突出高度为5~100nm,且所述导体的所述突出部与相邻的突出部的间隔为20~200nm,
所述结构体的制造方法具有在所述导体的所述突出部从所述树脂层突出的状态下清洗所述导体的所述突出部的清洗工序。
2.根据权利要求1所述的结构体的制造方法,其中,
由(突出部的突出高度)/(与相邻的突出部的间隔)表示的比率为0.005~1。
3.根据权利要求1所述的结构体的制造方法,其中,
所述清洗工序中所使用的清洗液为酸性溶液或碱溶液。
4.根据权利要求3所述的结构体的制造方法,其中,
所述酸性溶液包含硫酸或柠檬酸。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的结构体的制造方法,其中,
在所述树脂层的与所述绝缘膜相反的一侧具有与所述树脂层不同的被覆树脂层。
6.根据权利要求5所述的结构体的制造方法,其中,
所述导体的所述突出部存在于所述被覆树脂层内。
7.根据权利要求5所述的结构体的制造方法,其中,
所述被覆树脂层由水溶性树脂层构成。
8.根据权利要求5所述的结构体的制造方法,其中,
所述结构体的制造方法具有所述被覆树脂层的去除工序。
9.根据权利要求8所述的结构体的制造方法,其中,
所述被覆树脂层的所述去除工序之后,实施所述清洗工序。
10.根据权利要求8所述的结构体的制造方法,其中,
同时实施所述清洗工序和所述被覆树脂层的所述去除工序。
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