JP2006159797A

JP2006159797A - Hollow structure formed body, hollow structure forming material used for hollow structure formed body, laminate used for hollow structure forming material and component part using hollow structure formed body

Info

Publication number: JP2006159797A
Application number: JP2004357493A
Authority: JP
Inventors: Kinji Saijo; 謹二西條; Kazuo Yoshida; 一雄吉田; Shinji Osawa; 真司大澤; Koji Nanbu; 光司南部
Original assignee: Toyo Kohan Co Ltd
Current assignee: Toyo Kohan Co Ltd
Priority date: 2004-12-10
Filing date: 2004-12-10
Publication date: 2006-06-22

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a hollow structure formed body having a hollow structure, a hollow structure forming material used for the hollow structure formed body, a laminate used for the hollow structure forming material, and a component part using the hollow structure formed body. <P>SOLUTION: On a laminate 20 obtained by laminating two or more material layers having different etching selectivity, a plurality of etching processings is conducted to form hollows and thus fabricate a hollow structure forming material 12. A laminate material 20 is laminated on the hollow structure forming material 12 to form a hollow structure and manufacture a hollow structure formed body 10. This hollow structure formed body 10 is used to utilize as a micro heat pipe and make a component part such as a heat diffusion plate. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、表面または内部に空隙、空孔または空洞を有する空洞構造形成体と、空洞構造形成体の製造に用いる空洞構造形成材と、空洞構造形成材に用いられ異なるエッチング選択性を有する複数の材料を積層している積層材と、空洞構造形成体を用いた部品に関する。 The present invention relates to a cavity structure forming body having voids, vacancies or cavities on the surface or inside, a cavity structure forming material used for manufacturing the cavity structure forming body, and a plurality of etching selectivity used for the cavity structure forming material. The present invention relates to a laminated material in which the above materials are laminated and a component using a hollow structure forming body.

近年、電子機器の発達に伴い電子基板などに搭載される電子部品の搭載密度が高くなり、半導体素子サイズと同程度の大きさを有するパッケージなどの使用や、半導体素子のベアチップ実装など高密度化を図る実装方法が進められてきている。そのような中で半導体素子を素子自体の発熱から如何にして守るかということが問題になってきており、排熱の手段などがしきりに議論されている。このような問題に呼応して各種ヒートパイプなど熱拡散技術の提案がされてきている。特許文献１には、内部に中空部を有し、ヒートパイプなどに適用できる中空積層体に関する技術が開示されており、特許文献２には、エッチングストップ層を利用した加工性能の向上に関する技術が開示されており、さらに特許文献３には、過剰な熱や圧力を加えることなく金属板同士を接合する技術が開示されている。
特開２００２−２２１３９８号公報特開２００３−１１８０２６号公報特開平１−２２４１８４号公報 In recent years, with the development of electronic devices, the mounting density of electronic components mounted on electronic substrates and the like has increased, and the use of packages having a size comparable to the size of semiconductor elements and the increase in density such as bare chip mounting of semiconductor elements The mounting method which aims at is progressing. Under such circumstances, how to protect the semiconductor element from the heat generation of the element itself has become a problem, and means for exhaust heat and the like are often discussed. In response to these problems, various heat diffusion techniques such as heat pipes have been proposed. Patent Document 1 discloses a technique related to a hollow laminated body that has a hollow portion inside and can be applied to a heat pipe or the like, and Patent Document 2 discloses a technique related to improvement of processing performance using an etching stop layer. Further, Patent Document 3 discloses a technique for joining metal plates together without applying excessive heat or pressure.
JP 2002-221398 A JP 2003-1182026 A JP-A-1-224184

本発明は、表面または内部に空隙、空孔または空洞を有する空洞構造形成体と、空洞構造形成体の製造に用いる空洞構造形成材と、空洞構造形成材に用いられ異なるエッチング選択性を有する複数の材料を積層している積層材と、ヒートパイプなどにも適用が可能な空洞構造形成体を用いた部品を提供することを課題とする。 The present invention relates to a cavity structure forming body having voids, vacancies or cavities on the surface or inside, a cavity structure forming material used for manufacturing the cavity structure forming body, and a plurality of etching selectivity used for the cavity structure forming material. It is an object of the present invention to provide a component using a laminated material in which the above materials are laminated and a hollow structure forming body that can be applied to a heat pipe or the like.

前記課題に対する第１の解決手段として本発明の空洞構造形成体は、異なるエッチング選択性を有する複数の材料を積層した積層材にエッチング加工を施すことにより、空洞構造を形成しうる窪みを設けた空洞構造形成材を製造し、空洞構造形成材に他の空洞構造形成材または平板材を積層することにより空洞構造を形成している構成としてた。また前記空洞構造形成体の少なくとも一部の空洞構造に、異形の空洞構造を有している構成とした。 As a first solution to the above problem, the cavity structure forming body of the present invention is provided with a recess capable of forming a cavity structure by performing etching on a laminated material in which a plurality of materials having different etching selectivity are laminated. The cavity structure forming material was manufactured, and the cavity structure was formed by stacking another cavity structure forming material or a flat plate material on the cavity structure forming material. Further, at least a part of the cavity structure forming body has a deformed cavity structure.

前記課題に対する第２の解決手段として本発明の空洞構造形成材は、前記の空洞構造形成体に用いられ、空洞構造を形成しうる窪みを設けている構成とした。 As a second means for solving the above problem, the cavity structure forming material of the present invention is used in the cavity structure forming body, and has a configuration in which a recess capable of forming a cavity structure is provided.

前記課題に対する第３の解決手段として本発明の積層材は、前記の空洞構造形成材に用いられ、異なるエッチング選択性を有する複数の材料を積層している構成とした。またＳＵＳとＡｇ、ＳＵＳとＮｉ、ＣｕとＮｉ、ＣｕとＡｇ、ＣｕとＡｌ、ＣｕとＳｎの少なくともいずれかからなる組合せの接合面の一つのを有している構成とした。 As a third solution to the above problem, the laminated material of the present invention is used for the cavity structure forming material, and has a structure in which a plurality of materials having different etching selectivity are laminated. In addition, one of the joint surfaces of at least one of SUS and Ag, SUS and Ni, Cu and Ni, Cu and Ag, Cu and Al, and Cu and Sn is used.

前記課題に対する第４の解決手段として本発明の部品は、前記の空洞構造形成体を用いている構成とした。またヒートパイプ、プリント配線板、ＩＣパッケージ、インターポーザ、ＭＥＭＳ用途のいずれかに適用している構成とした。 As a fourth means for solving the above problems, the component of the present invention is configured to use the above-mentioned cavity structure forming body. Moreover, it was set as the structure applied to any of a heat pipe, a printed wiring board, IC package, an interposer, and a MEMS use.

本発明においては、以下に説明するように、本発明の空洞構造形成体は表面または内部に空隙、空孔または空洞を有するものであり、本発明の空洞構造形成材は空洞構造形成体の製造に用いるものであり、本発明の積層材は空洞構造形成材に用いられ異なるエッチング選択性を有する複数の材料を積層しているものであり、本発明の部品は空洞構造形成体を用いたものである。このため熱伝導や熱拡散などに用いられるヒートパイプや、排熱や放熱などを目的としたプリント配線板、ＩＣパッケージ、インターポーザ、ＣＳＰ（チップサイズパッケージまたはチップスケールパッケージ）やＢＧＡ（ボールグリッドアレイ）などのＩＣパッケージや、各種のＭＥＭＳ（マイクロエレクトロメカニカルシステムズ）用途などにも応用が可能である。 In the present invention, as will be described below, the cavity structure forming body of the present invention has voids, holes or cavities on the surface or inside thereof, and the cavity structure forming material of the present invention is the production of the cavity structure forming body. The laminated material of the present invention is used for a cavity structure forming material, and a plurality of materials having different etching selectivity are laminated, and the component of the present invention uses a cavity structure forming body. It is. For this reason, heat pipes used for heat conduction and heat diffusion, printed wiring boards for the purpose of exhaust heat and heat dissipation, IC packages, interposers, CSP (chip size packages or chip scale packages) and BGA (ball grid arrays) The present invention can also be applied to IC packages such as, various MEMS (microelectromechanical systems) applications, and the like.

以下に、本発明の実施形態を説明する。図１は、本発明の積層材の一実施形態を示す概略断面図であり、２つの異なるエッチング選択性材料層２３とエッチング選択性材料層２４とを積層した例を示している。異なるエッチング選択性材料層の組合せとしては、例えば、エッチング選択性材料層２３はＡｇであり、エッチング選択性材料層２４はＳＵＳである。図２は、本発明の積層材の他の一実施形態を示す概略断面図であり、エッチング選択性材料層２３の両側をエッチング選択性材料層２４で挟んだ構造の例を示している。なお積層材の層数は、これ以上であってもよい。図３は、本発明の空洞構造形成材の一実施形態を示す概略断面図であり、積層材の少なくとも一面にエッチング加工を施して窪みを設けた例を示している。図４は、本発明の空洞構造形成体の一実施形態を示す概略断面図であり、空洞構造形成材の窪みを他の空洞構造形成材や板材で塞いだ例を示している。図５は、本発明の部品の一実施例を示す概略平面図であり、空洞構造形成体を用いた例を示している。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an embodiment of a laminated material of the present invention, and shows an example in which two different etching selectivity material layers 23 and an etching selectivity material layer 24 are laminated. As a combination of different etching selectivity material layers, for example, the etching selectivity material layer 23 is Ag, and the etching selectivity material layer 24 is SUS. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing another embodiment of the laminated material of the present invention, showing an example of a structure in which both sides of the etching selective material layer 23 are sandwiched by the etching selective material layer 24. The number of layers of the laminated material may be more than this. FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing an embodiment of the cavity structure forming material of the present invention, and shows an example in which at least one surface of the laminated material is etched to provide a recess. FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing an embodiment of the cavity structure forming body of the present invention, and shows an example in which a hollow of the cavity structure forming material is closed with another cavity structure forming material or a plate material. FIG. 5 is a schematic plan view showing an embodiment of the component of the present invention, and shows an example using a cavity structure forming body.

エッチング選択性の材料層としては、空洞構造形成材を製造可能な素材で、２種以上のエッチング選択性材料層を組合せを用いた際にエッチング選択性を発揮しうる材料であれば特にその種類は限定されず、空洞構造形成体の用途により適宜選択して用いることができる。例えば、常温で固体である金属や、これらの金属のうち少なくとも１種類を含む合金や、これらの金属や合金を少なくとも１層有する積層体などのうち、組合せによってエッチング選択性を活用できるものである。なおエッチング選択性材料層は、電解箔や圧延箔などの板材であってもよいし、板材にめっきや蒸着などによる膜材を予め積層したものであってもよいし、クラッド材などの積層体でもよいし、積層体に拡散処理などを施したものであってもよい。またエッチング選択性を活用できる材料の組合せとしては、例えば、ＳＵＳとＡｇ、ＣｕとＡｇ、ＣｕとＮｉ、ＣｕとＡｌ、ＣｕとＳｎなどの組合せがある。エッチング選択性を活用できる材料の組合せは、２種の組合せに限られず、３種以上の組合せであってもよい。 The material layer for etching selectivity is a material that can produce a cavity structure forming material, and is a material that can exhibit etching selectivity when a combination of two or more types of etching selectivity material layers is used. Is not limited, and can be appropriately selected depending on the use of the cavity structure forming body. For example, etching selectivity can be utilized by combining a metal that is solid at room temperature, an alloy containing at least one of these metals, or a laminate having at least one layer of these metals and alloys. . The etching selective material layer may be a plate material such as electrolytic foil or rolled foil, or may be a plate material obtained by previously laminating a film material by plating or vapor deposition, or a laminate such as a clad material. Alternatively, the laminate may be subjected to diffusion treatment or the like. Examples of combinations of materials that can utilize etching selectivity include SUS and Ag, Cu and Ag, Cu and Ni, Cu and Al, and Cu and Sn. The combination of materials that can utilize the etching selectivity is not limited to two combinations, and may be a combination of three or more.

常温で固体である金属とは、例えば、Ａｌ、Ｍｇ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｐｂ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｗ、Ａｇ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｍｏなどである。これらの金属のうち少なくとも１種類を含む合金には、例えば、ＪＩＳに規定の合金なども含むことができ、合金鋼やステンレス鋼の他にも、Ｃｕ系合金では、無酸素銅、タフピッチ銅、りん脱酸銅、丹銅、黄銅、快削黄銅、すず入り黄銅、アドミラルティ黄銅、ネーバル黄銅、アルミニウム青銅、白銅など、Ａｌ系合金では、１０００系、２０００系、３０００系、５０００系、６０００系、７０００系など、Ｎｉ系合金では、常炭素ニッケル、低炭素ニッケル、ニッケル−銅合金、ニッケル−銅−アルミニウム−チタン合金、ニッケル−モリブデン合金、ニッケル−モリブデン−クロム合金、ニッケル−クロム−鉄−モリブデン−銅合金、ニッケル−クロム−モリブデン−鉄合金などがある。また金属間化合物などの合金層も含むことができる。これらの金属や合金を少なくとも１層有する積層体とは、例えば、クラッド材、メッキ材、蒸着膜材などであり、層数に制限は特にない。 Examples of the metal that is solid at room temperature include Al, Mg, Fe, Ni, Co, Cu, Zn, Pb, Ti, Nb, W, Ag, Pt, Au, and Mo. The alloy containing at least one of these metals can include, for example, an alloy specified in JIS. In addition to alloy steel and stainless steel, in Cu-based alloys, oxygen-free copper, tough pitch copper, Phosphorus deoxidized copper, red brass, brass, free-cutting brass, tin-containing brass, admiralty brass, naval brass, aluminum bronze, bronze, etc. For Al alloys, 1000 series, 2000 series, 3000 series, 5000 series, 6000 series In the case of Ni-based alloys such as 7000 series, ordinary carbon nickel, low carbon nickel, nickel-copper alloy, nickel-copper-aluminum-titanium alloy, nickel-molybdenum alloy, nickel-molybdenum-chromium alloy, nickel-chromium-iron- There are molybdenum-copper alloy, nickel-chromium-molybdenum-iron alloy, and the like. Moreover, alloy layers, such as an intermetallic compound, can also be included. The laminate having at least one layer of these metals and alloys is, for example, a clad material, a plating material, a vapor deposition film material, etc., and the number of layers is not particularly limited.

エッチング選択性の活用の一実施形態を説明する。図２に示すような材料層２３の両側を材料層２４で挟んだ３層構成の積層材において、説明の便宜上、上方のエッチング選択性材料層２４を２４ｕと、下方を２４ｄと区別し表記することとする。即ち、上方から２４ｕ−２３−２４ｄの３層構造である。この積層材のエッチング選択性材料層２４ｄにエッチング加工の影響を及ぼすことなく、エッチング選択性材料層２４ｕにのみ窪みを形成させるには、エッチング選択性材料層２３をエッチングストップ層として機能させることにより達成することができる。即ち、エッチング選択性材料層２４ｕにエッチング加工を施す際には、エッチング選択性材料層２３でエッチング加工が進行しないようにエッチングの反応を停止させることによって、エッチング選択性材料層２４ｄにエッチング加工の影響が及ばないようにすることができる。これにより積層材に精度のよいエッチング加工を施すことが可能となる。例えば、ＳＵＳとＡｇの組合せの場合であれば、エッチング選択性材料層２４ｕ、２４ｄをＳＵＳとし、エッチング選択性材料層２３をＡｇとし、エッチング液を塩化第二鉄液とすることにより達成することができる。 One embodiment of utilizing the etching selectivity will be described. In the laminated material having a three-layer structure in which both sides of the material layer 23 are sandwiched between the material layers 24 as shown in FIG. 2, for convenience of explanation, the upper etching selectivity material layer 24 is distinguished from 24u and the lower portion is represented as 24d. I will do it. That is, it has a three-layer structure of 24u-23-24d from above. In order to form a depression only in the etching selectivity material layer 24u without affecting the etching selectivity material layer 24d of the laminated material, the etching selectivity material layer 23 functions as an etching stop layer. Can be achieved. That is, when the etching selectivity material layer 24u is etched, the etching reaction is stopped so that the etching processing does not proceed in the etching selectivity material layer 23, so that the etching selectivity material layer 24d is etched. The influence can be prevented. This makes it possible to perform highly accurate etching on the laminated material. For example, in the case of a combination of SUS and Ag, this is achieved by setting the etching selectivity material layers 24u and 24d to SUS, the etching selectivity material layer 23 to Ag, and the etching solution to ferric chloride solution. Can do.

エッチング選択性材料層の厚みは、空洞構造形成材を製造可能であれば特に限定はされず、空洞構造形成体の用途により適宜選定して用いることができる。例えば、０．１〜１０００μｍである。０．１μｍ未満では充分なエッチングストップ層としての機能を保持することが難しくなり、１０００μｍを超えると空洞構造形成材としての製造が難しくなる。好ましくは、５〜５０μｍである。またエッチング選択性材料層の少なくとも一方をエッチングストップ層として用いる場合には、比較的薄い層であってもよい。 The thickness of the etching selective material layer is not particularly limited as long as a cavity structure forming material can be produced, and can be appropriately selected and used depending on the use of the cavity structure forming body. For example, it is 0.1 to 1000 μm. If it is less than 0.1 μm, it will be difficult to maintain a sufficient function as an etching stop layer, and if it exceeds 1000 μm, it will be difficult to produce a cavity structure forming material. Preferably, it is 5-50 micrometers. When at least one of the etching selective material layers is used as an etching stop layer, it may be a relatively thin layer.

図１に示す積層材２０の製造について、活性化接合法を用いた製造方法について説明する。図６に示すように、真空槽５２内において、巻き戻しリール６２に設置された材料層２３の接合予定面側を、活性化処理装置７０で活性化処理する。同様にして巻き戻しリール６４に設置されたエッチング選択性材料層２４の接合予定面側を、活性化処理装置８０で活性化処理する。 A manufacturing method using the activated bonding method will be described for manufacturing the laminated material 20 shown in FIG. As shown in FIG. 6, in the vacuum chamber 52, an activation processing apparatus 70 activates the planned joining surface side of the material layer 23 installed on the rewind reel 62. Similarly, the activation processing device 80 activates the planned joining surface side of the etching selective material layer 24 installed on the rewind reel 64.

活性化処理は、以下のようにして実施する。すなわち、真空槽５２内に装填されたエッチング選択性材料層２３およびエッチング選択性材料層２４をそれぞれアース接地された一方の電極Ａと接触させ、絶縁支持された他の電極Ｂとの間に、１０〜１×１０^−３Ｐａの極低圧不活性ガス雰囲気中で、１〜５０ＭＨｚの交流を印加してグロー放電を行わせ、グロー放電によって生じたプラズマ中に露出される電極Ａと接触したエッチング選択性材料層２３およびエッチング選択性材料層２４のそれぞれの接合予定面側の面積が、実効的に電極Ｂの面積の１／３以下となるようにスパッタエッチング処理する。不活性ガスとしては、ヘリウム、アルゴン、ネオン、キセノン、クリプトンなどやこれらを含む混合体を適用することができる。好ましくはアルゴンである。なお不活性ガス圧力が１×１０^−３Ｐａ未満では安定したグロー放電が行いにくく高速エッチングが困難であり、１０Ｐａを超えると活性化処理効率が低下する。印加する交流は、１ＭＨｚ未満では安定したグロー放電を維持するのが難しく連続エッチングが困難であり、５０ＭＨｚを超えると発振し易く電力の供給系が複雑となり好ましくない。また効率よくエッチングするためには電極Ａと接触したエッチング選択性材料層２３およびエッチング選択性材料層２４のそれぞれの面積を実効的に電極Ｂの面積より小さくする必要があり、実効的１／３以下とすることにより充分な効率でエッチング可能となる。 The activation process is performed as follows. That is, the etching selective material layer 23 and the etching selective material layer 24 loaded in the vacuum chamber 52 are brought into contact with one electrode A which is grounded, and between the other electrode B which is insulated and supported, Etching in contact with the electrode A exposed to the plasma generated by the glow discharge in an extremely low pressure inert gas atmosphere of 10 to 1 × 10 ⁻³ Pa by applying an AC of 1 to 50 MHz to perform the glow discharge. Sputter etching is performed so that the areas of the selective material layer 23 and the etching selective material layer 24 on the surfaces to be bonded are effectively １／ or less of the area of the electrode B. As the inert gas, helium, argon, neon, xenon, krypton, or a mixture containing these can be used. Argon is preferable. If the inert gas pressure is less than 1 × 10 ⁻³ Pa, stable glow discharge is difficult to perform and high-speed etching is difficult, and if it exceeds 10 Pa, the activation treatment efficiency decreases. If the alternating current applied is less than 1 MHz, it is difficult to maintain a stable glow discharge, and continuous etching is difficult, and if it exceeds 50 MHz, oscillation tends to occur and the power supply system becomes complicated, which is not preferable. In order to etch efficiently, it is necessary to make each area of the etching selective material layer 23 and the etching selective material layer 24 in contact with the electrode A effectively smaller than the area of the electrode B. Etching can be performed with sufficient efficiency by making the following.

その後、活性化処理されたエッチング選択性材料層２３とエッチング選択性材料層２４を積層接合する。積層接合は、エッチング選択性材料層２３およびエッチング選択性材料層２４の接合予定面側が対向するようにして両者を当接して重ね合わせ圧接ユニット６０で冷間圧接を施すことによって達成される。この際の積層接合は低温度で可能であり、エッチング選択性材料層２３およびエッチング選択性材料層２４ならびに接合部に組織変化や合金層の形成などといった悪影響を軽減または排除することが可能である。Ｔをエッチング選択性材料層２３、２４の温度（℃）とするとき、０℃＜Ｔ＜３００℃で良好な圧接状態が得られる。０℃以下では特別な冷却装置が必要となり、３００℃以上では組織変化などの悪影響が生じてくるため好ましくない。また圧延率Ｒ（％）は、０．０１％≦Ｒ≦３０％であることが好ましい。０．０１％未満では充分な接合強度が得られず、３０％を超えると変形が大きくなり加工上好ましくない。より好ましくは、０．１％≦Ｒ≦３％である。さらに好ましくは、１％＜Ｒ≦３％である。 Thereafter, the activated etching selective material layer 23 and the etching selective material layer 24 are laminated and joined. Laminate bonding is achieved by performing cold pressure welding with the overlapping pressure welding unit 60 by bringing the etching selectivity material layer 23 and the etching selectivity material layer 24 into contact with each other so that the surfaces to be bonded face each other. In this case, the lamination bonding can be performed at a low temperature, and adverse effects such as a structure change and formation of an alloy layer can be reduced or eliminated in the etching selective material layer 23 and the etching selective material layer 24 and the bonding portion. . When T is the temperature (° C.) of the etching selective material layers 23 and 24, a good pressure contact state is obtained at 0 ° C. <T <300 ° C. If it is 0 ° C. or lower, a special cooling device is required, and if it is 300 ° C. or higher, adverse effects such as changes in structure occur. The rolling rate R (%) is preferably 0.01% ≦ R ≦ 30%. If it is less than 0.01%, sufficient bonding strength cannot be obtained, and if it exceeds 30%, deformation becomes large, which is not preferable for processing. More preferably, 0.1% ≦ R ≦ 3%. More preferably, 1% <R ≦ 3%.

このように積層接合することにより、所要の層厚みを有する２層構造の積層材２０を形成することができ、巻き取りロール６６に巻き取られる。さらに必要により所定の大きさに切り出して、図１に示すような積層材２０を製造することができる。またこのようにして製造された積層材２０に、必要により残留応力の除去または低減などのために問題が生じない範囲で熱処理を施してもよいし、さらに半田めっきなどの膜材などを積層してもよい。また上記活性化処理工程と積層接合工程の間にスッパタリング工程を入れて、エッチング選択性材料層２３、２４の一方または双方にそれらと同種または異種のスパッタリング層を形成してもよい。 By laminating and bonding in this way, a laminated material 20 having a two-layer structure having a required layer thickness can be formed and wound up on a winding roll 66. Further, if necessary, the laminate 20 can be cut into a predetermined size as shown in FIG. In addition, the laminated material 20 thus manufactured may be subjected to a heat treatment as long as it does not cause a problem in order to remove or reduce residual stress, and a film material such as solder plating may be laminated. May be. Further, a sputtering process may be inserted between the activation process and the laminating / bonding process to form the same or different kind of sputtering layers on one or both of the etching selective material layers 23 and 24.

図２に示す３層の積層材２２は、上記説明においてエッチング選択性材料層２３の代わりに積層材２０を用いることにより製造することができる。また４層以上のより多層の積層材は、上記説明においてエッチング選択性材料層２３および／またはエッチング選択性材料層２４の一方または双方を２層以上の積層材を用いることにより製造することができる。なお図３に示されている空洞構造形成材には４層の積層材用いられている。 The three-layer laminate 22 shown in FIG. 2 can be manufactured by using the laminate 20 in place of the etching selective material layer 23 in the above description. In addition, in the above description, the multilayer material having four or more layers can be manufactured by using one or both of the etching selective material layer 23 and / or the etching selective material layer 24 by using two or more laminated materials. . Note that a four-layer laminate is used for the cavity structure forming material shown in FIG.

積層材の製造にはバッチ処理を用いることも可能である。すなわち真空槽内に予め所定の大きさに切り出された２種もしくはそれ以上の異なるエッチング選択性の材料層をそれぞれ複数装填して、活性化処理装置に搬送して垂直または水平など適切な位置に処理すべき面を対向または並置した状態などで設置または把持して固定して活性化処理を行い、さらに材料層を保持する装置が圧接装置を兼ねる場合には活性化処理後に設置または把持したまま圧接し、材料層を保持する装置が圧接装置を兼ねない場合にはプレス装置などの圧接装置に搬送して圧接を行うことにより達成することができる。なお活性化処理は、材料層を絶縁支持された一方の電極Ａとし、アース接地された他の電極Ｂとの間で行うことも可能である。 Batch processing can also be used to manufacture the laminate. That is, a plurality of layers of two or more different etching selectivity materials previously cut to a predetermined size are loaded in the vacuum chamber, respectively, and conveyed to an activation processing apparatus and placed in an appropriate position such as vertical or horizontal. When the surface to be processed is placed or held in a state where it is faced or juxtaposed and fixed and activated, the activation process is performed, and when the device that holds the material layer also serves as a pressure welding device, it remains installed or held after the activation process In the case where the device that press-contacts and holds the material layer does not serve as the press-contacting device, it can be achieved by transporting to a press-contacting device such as a press device and performing the press-contacting. The activation treatment can also be performed between the electrode A having the material layer insulated and supported and the other electrode B grounded.

図３に示す空洞構造形成材は、４層の積層材の一方の面からエッチング加工を施して窪みを設けることにより製造することができる。例えば、この４層の積層材が、２種の異なるエッチング選択性材料層を用いて、交互に積層されている場合には、図２に示す３層の積層材にさらにエッチング選択性材料層２３を積層した構造になっている。上述の表記に習って記述すると、エッチング選択性材料層２３ｕ−エッチング選択性材料層２４ｕ−エッチング選択性材料層２３ｄ−エッチング選択性材料層２４ｄと表すことができる。エッチング選択性材料層２３ｕとエッチング選択性材料層２３ｄは同種であり、同様にエッチング選択性材料層２４ｕとエッチング選択性材料層２４ｄも同種である。エッチング加工は、上部のエッチング選択性材料層２３ｕとエッチング選択性材料層２４ｕの部分に施し、エッチング選択性材料層２３ｄを露出させる開口を設けるように行われることになる。この際のエッチング加工は２段階で行われ、一段目のエッチング加工でエッチング選択性材料層２３ｕの厚みの全てとエッチング選択性材料層２４ｕの厚みの途中までを開口させ、２段目でエッチング選択性材料層２４ｕの残りの厚さをエッチング加工により除去して、エッチング選択性材料層２３ｄを露出させることができる。この場合に、エッチング選択性材料層２３ｄはエッチングストップ層として機能させることにより、精度良くエッチング加工を行うことが可能である。例えば、エッチング選択性材料層２３ｕとエッチング選択性材料層２３ｄにＡｇ、エッチング選択性材料層２４ｕとエッチング選択性材料層２４ｄにＳＵＳを用いた場合には、Ａｇ−ＳＵＳ−Ａｇ−ＳＵＳの４層構造となる。この場合には、一段目のエッチング加工で使用するエッチング液に硝酸第二鉄液を用い、二段目のエッチング加工で使用するエッチング液には塩化第二鉄液を用いることなどにより、空洞構造形成材を製造することができる。エッチング加工は、空洞構造が異形となるように行ってもよく、径（半径、直径、長径、短径など）が異なった場合でもよいし、形状（矩形、楕円形など）が異なった場合でもよい。また一段目のエッチング加工でエッチング選択性材料層２３ｕのみを除去し、二段目のエッチング加工でエッチング選択性材料層２４ｕのみを除去することによっても空洞構造形成材を製造することができる。 The cavity structure forming material shown in FIG. 3 can be manufactured by etching from one side of a four-layer laminate to provide a recess. For example, when the four-layer laminated material is alternately laminated using two different etching selective material layers, the etching selective material layer 23 is further added to the three-layer laminated material shown in FIG. It is the structure which laminated | stacked. In accordance with the above description, it can be expressed as etching selectivity material layer 23u-etching selectivity material layer 24u-etching selectivity material layer 23d-etching selectivity material layer 24d. The etching selectivity material layer 23u and the etching selectivity material layer 23d are the same type. Similarly, the etching selectivity material layer 24u and the etching selectivity material layer 24d are also the same type. The etching process is performed on the upper portion of the etching selective material layer 23u and the etching selective material layer 24u so as to provide an opening exposing the etching selective material layer 23d. In this case, the etching process is performed in two stages. In the first stage etching process, all the thickness of the etching selective material layer 23u and the middle part of the etching selective material layer 24u are opened, and the etching selection is performed in the second stage. The remaining thickness of the conductive material layer 24u can be removed by etching to expose the etching selective material layer 23d. In this case, the etching selectivity material layer 23d can function as an etching stop layer, so that the etching process can be performed with high accuracy. For example, when Ag is used for the etching selective material layer 23u and the etching selective material layer 23d and SUS is used for the etching selective material layer 24u and the etching selective material layer 24d, four layers of Ag-SUS-Ag-SUS are used. It becomes a structure. In this case, by using a ferric nitrate solution as an etching solution used in the first stage etching process and using a ferric chloride solution as an etching solution used in the second stage etching process, a cavity structure is obtained. A forming material can be produced. Etching may be performed so that the cavity structure has an irregular shape, and the diameter (radius, diameter, major axis, minor axis, etc.) may be different, or the shape (rectangle, ellipse, etc.) may be different. Good. The cavity structure forming material can also be manufactured by removing only the etching selective material layer 23u by the first etching process and removing only the etching selective material layer 24u by the second etching process.

図４に示す空洞構造形成体は、図３に示す空洞構造形成材に、図１に示す積層材を、材料層２４の面が対抗するようにして接合することなどにより製造することができる。この際の接合は、上記の活性化接合法を用いることもできるし、加熱圧接の方法などを利用することも可能である。また、ろう材や樹脂などの接着層を設けて接合することも可能である。例えば、上述の図１に示す積層材にＳｎなどの低融点金属や低融点合金を被覆して、加熱圧接や拡散接合を行ってもよい。 The cavity structure forming body shown in FIG. 4 can be manufactured by bonding the laminated material shown in FIG. 1 to the cavity structure forming material shown in FIG. 3 so that the surface of the material layer 24 faces. For the bonding at this time, the above-described activated bonding method can be used, or the method of heating and pressing can be used. It is also possible to provide an adhesive layer such as a brazing material or a resin for bonding. For example, the above-described laminated material shown in FIG. 1 may be covered with a low melting point metal such as Sn or a low melting point alloy, and heat pressure welding or diffusion bonding may be performed.

本発明の部品は、空洞構造形成体を用いたものであり、細径空洞を有する平板型マイクロヒートパイプとして熱拡散板などに利用することができる。またマイクロヒートパイプは、プリント配線板の配線部分などとして用いることも可能である。配線内部に細径空洞のマイクロヒートパイプを形成してプリント板の放熱性を高めることができる。さらに細径空洞を導波路や導光路として利用することも可能であり、流体などの流路としても利用できる。例えば、図４に示す空洞構造形成体１０をプリント板の導体部として樹脂などの絶縁物質上に固定して、空洞構造形成体の空洞部をそのまま残して配線部を形成するようにエッチング加工を施すことなどにより製造することができる。 The component of the present invention uses a cavity structure forming body, and can be used as a heat diffusion plate or the like as a flat plate type micro heat pipe having a small-diameter cavity. The micro heat pipe can also be used as a wiring portion of a printed wiring board. A micro heat pipe having a small-diameter cavity can be formed inside the wiring to enhance the heat dissipation of the printed board. Further, the small-diameter cavity can be used as a waveguide or a light guide, and can be used as a flow path for fluid or the like. For example, the cavity structure forming body 10 shown in FIG. 4 is fixed on an insulating material such as a resin as a conductor portion of a printed board, and etching processing is performed so as to form a wiring portion leaving the cavity portion of the cavity structure forming body as it is. It can be manufactured by applying.

以下に、実施例を図面に基づいて説明する。エッチング選択性材料層２４として厚み５０μｍのＳＵＳ３０４箔を用い、エッチング選択性材料層２３として厚み１０μｍのＡｇ箔を用いて、積層材製造装置５０にセットし、真空槽５２内の活性化処理ユニット７０および８０でスパッタエッチング法によりそれぞれ活性化処理し、圧延ユニット６０で圧接して積層接合して積層材２０を製造した。同様にして積層材２０のＡｇ側にエッチング選択性材料層２４として厚み１５μｍのＳＵＳ３０４箔を活性化接合により積層して積層材２２を製造した。さらに積層材２２のＳＵＳ３０４側にエッチング選択性材料層２３として厚み１０μｍのＡｇ箔を積層して４層の積層材を製造した。この４層の積層材に２段エッチング加工を施して空洞構造形成材１２を製造し、空洞を塞ぐように積層材２０のＡｇ面にＳｎをめっきにより１μｍ積層したものを用いて、Ｓｎ面と積層材２２のＡｇ面が対向するようにして加熱圧接により接合して空洞構造形成体１０を製造した。この空洞構造形成体１０をマイクロヒートパイプとして利用し熱拡散板などの部品とした。 Embodiments will be described below with reference to the drawings. An SUS304 foil having a thickness of 50 μm is used as the etching selective material layer 24 and an Ag foil having a thickness of 10 μm is used as the etching selective material layer 23. And 80 were activated by a sputter etching method, and pressed by a rolling unit 60 to be laminated and joined to produce a laminated material 20. Similarly, a laminated material 22 was manufactured by laminating SUS304 foil having a thickness of 15 μm as an etching selective material layer 24 on the Ag side of the laminated material 20 by activation bonding. Further, a four-layer laminate was manufactured by laminating an Ag foil having a thickness of 10 μm as the etching selective material layer 23 on the SUS304 side of the laminate 22. The four-layer laminate material is subjected to two-stage etching to produce the cavity structure forming material 12, and Sn layer is deposited on the Ag surface of the laminate material 20 by plating so as to block the cavity. The cavity structure forming body 10 was manufactured by bonding by heating and pressing so that the Ag surfaces of the laminated material 22 face each other. The hollow structure forming body 10 was used as a micro heat pipe to form a component such as a heat diffusion plate.

本発明の空洞構造形成体は表面または内部に空隙、空孔または空洞を有するものであり、本発明の空洞構造形成材は空洞構造形成体の製造に用いるものであり、本発明の積層材は空洞構造形成材に用いられ異なるエッチング選択性を有する複数の材料を積層しているものであり、本発明の部品は空洞構造形成体を用いたものである。このため熱伝導や熱拡散などに用いられるヒートパイプや、排熱や放熱などを目的としたプリント配線板、ＩＣパッケージ、インターポーザ、ＣＳＰ（チップサイズパッケージまたはチップスケールパッケージ）やＢＧＡ（ボールグリッドアレイ）などのＩＣパッケージや、各種のＭＥＭＳ（マイクロエレクトロメカニカルシステムズ）用途などにも応用が可能である。 The cavity structure forming body of the present invention has voids, holes or cavities on the surface or inside thereof, and the cavity structure forming material of the present invention is used for the production of the cavity structure forming body. A plurality of materials used for the cavity structure forming material and having different etching selectivity are laminated, and the component of the present invention uses the cavity structure forming body. For this reason, heat pipes used for heat conduction and heat diffusion, printed wiring boards for the purpose of exhaust heat and heat dissipation, IC packages, interposers, CSP (chip size packages or chip scale packages) and BGA (ball grid arrays) The present invention can also be applied to IC packages such as, various MEMS (microelectromechanical systems) applications, and the like.

本発明の空洞構造形成体に用いる積層材の一実施形態を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows one Embodiment of the laminated material used for the cavity structure formation body of this invention. 本発明の空洞構造形成体に用いる積層材の他の一実施形態を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows other one Embodiment of the laminated material used for the cavity structure formation body of this invention. 本発明の空洞構造形成体に用いる空洞構造形成材の一実施例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows one Example of the cavity structure formation material used for the cavity structure formation body of this invention. 本発明の空洞構造形成体の一実施例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows one Example of the cavity structure formation body of this invention. 積層材の製造に用いる装置の一実施形態を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows one Embodiment of the apparatus used for manufacture of a laminated material.

Explanation of symbols

１０空洞構造形成体
１２空洞構造形成材
１４部品
２０積層材
２２積層材
２３エッチング選択性材料層
２４エッチング選択性材料層
５０積層材製造装置
５２真空槽
５４真空ポンプ
６０圧接ユニット
６２巻き戻しリール
６４巻き戻しリール
６６巻き取りロール
７０活性化処理装置
７２電極ロール
７４電極
８０活性化処理装置
８２電極ロール
８４電極
Ａ電極Ａ
Ｂ電極Ｂ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Cavity structure formation body 12 Cavity structure formation material 14 Parts 20 Laminated material 22 Laminated material 23 Etching selective material layer 24 Etching selective material layer 50 Laminated material manufacturing apparatus 52 Vacuum tank 54 Vacuum pump 60 Pressure welding unit 62 Rewinding reel 64 Winding Return reel 66 Take-up roll 70 Activation treatment device 72 Electrode roll 74 Electrode 80 Activation treatment device 82 Electrode roll 84 Electrode A Electrode A
B Electrode B

Claims

A cavity structure forming material with a recess capable of forming a cavity structure is manufactured by etching a laminated material in which a plurality of materials having different etching selectivity are laminated, and another cavity structure is formed on the cavity structure forming material. A cavity structure forming body characterized in that a cavity structure is formed by laminating a material or a flat plate material.

The cavity structure forming body according to claim 1, wherein at least a part of the cavity structure forming body has a deformed cavity structure.

A cavity structure forming material, wherein the cavity structure forming material according to claim 1 or 2 is provided with a recess capable of forming a cavity structure.

4. A laminated material used for the cavity structure forming material according to claim 3, wherein a plurality of materials having different etching selectivity are laminated.

The laminated material has a joint surface of a combination of at least one of SUS and Ag, SUS and Ni, Cu and Ni, Cu and Ag, Cu and Al, and Cu and Sn. 4. The laminated material according to 4.

A component using the cavity structure forming body according to claim 1.

The component according to claim 6, wherein the component is applied to any one of a heat pipe, a printed wiring board, an IC package, an interposer, and a MEMS application.