JP2017101314A - 金属連結構造及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】焼結過程で発生する金属の酸化を防止することができる新たな金属連結構造及びその製造方法の提供。
【解決手段】第１金属１０と、第１金属１０上に配置された第１導電領域２０と、第１導電領域２０上に配置された第２導電領域３０と、を含み、第１導電領域２０は互いに連結されたナノ金属粒子２１、４１を含み、第２導電領域３０は互いに連結されたマイクロ金属粒子３２を含む金属連結構造及びその製造方法。
【選択図】図２

Description

本発明は、金属連結構造及びその製造方法に関する。

電子機器分野で互いに異なる層に形成された金属を電気的に連結する技術は非常に多様に発達してきた。このような技術は、多様な能動部品及び／または受動部品などに適用されている。例えば、銅箔積層板（Ｃｏｐｐｅｒ Ｃｌａｄ Ｌａｍｉｎａｔｅ：ＣＣＬ）をパターニングして銅パターンを形成した後、これらを電気的に連結するための方法として金属ペーストを用いることができる。

一般的に、金属ペースト、例えば、銀ペーストにはナノ銀粒子が含まれるが、ナノ銀粒子は銅表面に拡散されて混合層を容易に形成するため、銅表面との優れた接着力を有する。但し、界面成分に銅ではなく銅酸化物が存在する場合は、上記のような混合層が発達せず、その結果、銅酸化物とナノ銀の界面の間の接着力及び通電性が落ちるようになる。一方、ペーストを用いるために焼結工程を経るが、焼結工程で銅が速く酸化するため酸化防止技術が必須であると言える。特に、ナノ銀の焼結温度である２００℃〜２５０℃では銅の酸化が活発に行われるため、酸化を防止しなければ銀ペーストを直接用いることは不可能である。

酸化を防止するために容易に考えられるものが還元雰囲気の焼結である。しかし、応用分野によっては、その費用が高く適用が容易ではない。これを解決するための方法として、図９〜図１１にそれぞれ示されているように、銅表面にニッケル／金めっきを行うか、ニッケル／金−スズめっきを行うか、ニッケル／銀めっきを行った後、ナノ銀ペーストを用いる方法が提案されているが、これらは依然として費用が高く、適用が煩わしいという限界がある。

本発明の多様な目的のうちの一つは、焼結過程で発生する金属の酸化を防止することができる新たな金属連結構造及びその製造方法を提供することである。

本発明を通じて提案する多様な解決手段のうちの一つは、対象金属の酸化温度より低い温度で乾燥することができる金属化合物、例えば、有機金属化合物を対象金属の表面に処理し、マイクロ金属粒子を含む金属ペーストをその上に処理して、新たな金属連結構造を形成することである。

本発明の多様な効果のうちの一効果として、焼結過程で発生する金属の酸化を防止することができる新たな金属連結構造及びその製造方法を提供することができる。

金属連結構造が適用された電子部品の一例を概略的に示す。 金属連結構造の一例を示す概略的な断面図である。 金属連結構造の他の一例を示す概略的な断面図である。 金属連結構造の製造一例を示す概略的な工程図である。 金属連結構造の製造一例を示す概略的な工程図である。 金属連結構造が適用された電子部品の製造一例を示す概略的な工程図である。 金属連結構造が適用された電子部品の他の製造一例を示す概略的な工程図である。 金属連結構造が適用された電子部品のさらに他の製造一例を示す概略的な工程図である。 金属連結構造が適用された電子部品のさらに他の製造一例を示す概略的な工程図である。 銅表面にニッケル／金をめっきした一例を示す断面図である。 銅表面にニッケル／金−スズをめっきした一例を示す断面図である。 銅表面にニッケル／銀めっきをめっきした一例を示す断面図である。

以下では、添付の図面を参照し、本発明の好ましい実施形態について説明する。しかし、本発明の実施形態は様々な他の形態に変形されることができ、本発明の範囲は以下で説明する実施形態に限定されない。また、本発明の実施形態は、当該技術分野で平均的な知識を有する者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。したがって、図面における要素の形状及び大きさなどはより明確な説明のために誇張されることがある。

電子部品
図１は金属連結構造が適用された電子部品の一例を概略的に示す。図１（ａ）を参照すると、電子部品は、本体１と、上記本体１の外部に配置された外部電極２と、上記本体１の内部に配置されたコイル３と、を含む。図１（ｂ）を参照すると、本体１の内部に配置されたコイル３は、ビア４を通じて電気的に連結される。コイル３は銅パターンであることができ、ビア４は金属ペーストによって形成されたものであることができる。このとき、互いに異なる層に形成されたコイル３及びこれを連結するビア４は金属ペーストが適用された金属連結構造（金属結合領域５）の例示として見なすことができる。図面に示された電子部品は、インダクタ（Ｉｎｄｕｃｔｏｒ）、ビーズ（Ｂｅａｄ）、コモンモードフィルター（Ｃｏｍｍｏｎ Ｍｏｄｅ Ｆｉｌｔｅｒ）などのコイル部品であることができる。

図面に例示的に示されたコイル部品だけでなく、他の電子部品または電子機器にも金属ペーストを用いる金属連結構造が適用できることはもちろんである。例えば、多層印刷回路基板（Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ：ＰＣＢ）の互いに異なる層に形成された回路を連結させるビアも金属ペーストによって形成されることができ、これも金属連結構造の例示として見なすことができる。また、半導体素子または半導体チップを金属パッドを有する基板上に実装しようとするときも、金属ペーストを用いることができ、この場合も、金属連結構造が適用された例示として見なすことができる。これらの他にも、通常の技術者によく知られている他の多様な電子部品や電子機器などにも金属との連結のために金属ペーストが多様な用途として適用されることができ、これらも金属連結構造が適用された例示として見なすことができる。

金属連結構造
図２は金属連結構造の一例を示す概略的な断面図である。図面を参照すると、一例による金属連結構造は、第１金属１０と、第１金属１０上に配置された第１導電領域２０と、第１導電領域２０上に配置された第２導電領域３０と、第２導電領域３０上に配置された第３導電領域４０と、第３導電領域４０上に配置された第２金属５０と、を含む。第１から第３導電領域２０、３０、４０は第１及び第２金属１０、５０を電気的に連結させる。

第１金属１０は、金属であればその材質が特に限定されるものではなく、例えば、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、スズ（Ｓｎ）、金（Ａｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、鉛（Ｐｄ）、またはこれらの合金などであることができる。一方、第１金属１０は、銅を含むものが一般的である。第１金属１０は、電子部品または電子機器の回路やコイル、パッドなどであることができ、その用途が適用される形態によって異なり得ることはもちろんである。

第２金属５０も、金属であればその材質が特に限定されるものではなく、例えば、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、スズ（Ｓｎ）、金（Ａｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、鉛（Ｐｄ）、またはこれらの合金などであることができる。一方、第２金属５０は、銅を含むものが一般的である。第２金属５０は、電子部品や電子機器の回路、コイル、パッドなどであることができ、その用途が適用される形態によって異なり得ることはもちろんである。

第１導電領域２０は、第１金属１０の酸化防止の役割を行い、第２導電領域３０との接着のための接着剤の役割を行う。第１導電領域２０は、互いに連結されたナノ金属粒子２１を含み、これにより、導電性を示す。第１導電領域２０の厚さは通常１００ｎｍ〜１μｍ程度であることができる。この場合、おおむね優れた接着力及び酸化防止効果を有する。これより厚くなると、設計事項によって第２導電領域３０の厚さが所望する厚さより薄くなる可能性があるため電気的連結性が弱くなりかねない。

ナノ金属粒子２１は、第１金属１０の表面に拡散されて混合層を容易に形成するため、第１金属１０の表面との優れた接着力を有することができる。ナノ金属粒子２１は、金属であればその材質が特に限定されるものではなく、例えば、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、スズ（Ｓｎ）、金（Ａｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、鉛（Ｐｄ）、またはこれらの合金などであることができる。一方、第１金属１０が銅である場合、後述の通り、より効果的な酸化防止の役割のために銀を含むことが好ましい。即ち、ナノ銀粒子であることができる。ナノ金属粒子２１は、有機銀によって形成されることができるが、有機銀は銅の酸化温度より低い温度で銀に還元されることができるためである。但し、これに限定されるものではない。

ナノ金属粒子２１は、有機金属が低い温度で焼結された状態であるため少量の有機物を有するようになり、結晶粒界（ｇｒａｉｎ ｂｏｕｎｄａｒｙ）が不明である可能性があるが、平均的に１０ｎｍ〜１００ｎｍ程度の結晶粒界、即ち、結晶粒の平均サイズがおおむね１０ｎｍ〜１００ｎｍ程度であることができる。この場合、より優れた接着力及び酸化防止効果を有することができる。一方、ナノ金属粒子２１は、おおむね球形の形状を有することができるが、これに限定されるものではない。

第３導電領域４０は、第２金属５０の酸化防止の役割を行い、第２導電領域３０との接着のための接着剤の役割を行う。第３導電領域４０は、ナノ金属粒子４１を含み、これにより、導電性を示す。第３導電領域４０の厚さは、同様に通常１００ｎｍ〜１μｍ程度であることができる。この場合、おおむね優れた接着力及び酸化防止効果を有する。これより厚くなると、設計事項によって第２導電領域３０の厚さが所望する厚さより薄くなる可能性があるため電気的連結性が弱くなりかねない。

ナノ金属粒子４１は、第２金属５０の表面に拡散されて混合層を容易に形成するため、第２金属５０の表面との優れた接着力を有することができる。ナノ金属粒子４１は、金属であればその材質が特に限定されるものではなく、例えば、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、スズ（Ｓｎ）、金（Ａｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、鉛（Ｐｄ）、またはこれらの合金などであることができる。一方、第２金属５０が銅である場合、後述の通り、より効果的な酸化防止の役割のために銀を含むことが好ましい。即ち、ナノ銀粒子であることができる。ナノ金属粒子４１は、有機銀によって形成されることができるが、有機銀は銅の酸化温度より低い温度で銀に還元されることができるためである。但し、これに限定されるものではない。

ナノ金属粒子４１は、有機金属が低い温度で焼結された状態であるため少量の有機物を有するようになり、結晶粒界（ｇｒａｉｎ ｂｏｕｎｄａｒｙ）が不明である可能性があるが、平均的に１０ｎｍ〜１００ｎｍ程度の結晶粒界、即ち、結晶粒の平均サイズがおおむね１０ｎｍ〜１００ｎｍ程度であることができる。この場合、より優れた接着力及び酸化防止効果を有することができる。一方、ナノ金属粒子４１は、おおむね球形の形状を有することができるが、これに限定されるものではない。

第２導電領域３０は、実質的に第１及び第２金属１０、５０の電気的連結経路を提供する。第２導電領域３０は、焼結された金属成分３１と、マイクロ金属粒子３２と、を含む。これにより、導電性を示す。第２導電領域３０の厚さは５μｍ〜１００μｍ程度であることができる。即ち、第２導電領域３０は、第１及び第３導電領域２０、４０より厚さが厚い。この場合、おおむね優れた接着力及び電気的連結性を有する。これより厚くなると、設計事項によって第１及び第３導電領域２０、４０の厚さが所望する厚さより薄くなる可能性があるため酸化防止効果及び接着力が弱くなりかねない。

焼結された金属成分３１は、マイクロ金属粒子３２を互いに連結させるための接着剤の役割を行う。また、第１及び第３導電領域２０、４０のナノ金属粒子２１、４１との連結のための接着剤の役割を行う。焼結された金属成分３１は、金属であればその材質が特に限定されるものではなく、例えば、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、スズ（Ｓｎ）、金（Ａｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、鉛（Ｐｄ）、またはこれらの合金などであることができる。一方、第１及び第３導電領域のナノ金属粒子２１、４１がナノ銀粒子である場合、より優れた接着力及び電気的連結性のために、焼結された金属成分３１も銀成分を含むことが好ましい。但し、これに限定されるものではない。焼結された金属成分３１は、コーティングされたナノ金属粒子、例えば、コーティングされたナノ銀粒子が焼結されて有機物が分離され、一種の糊形態になったものであり得る。焼結された金属成分３１は、焼結された状態であるため結晶粒界（ｇｒａｉｎ ｂｏｕｎｄａｒｙ）が不明である可能性があるが、平均的に２００ｎｍ〜４００ｎｍ程度の結晶粒界、即ち、結晶粒の平均サイズがおおむね２００ｎｍ〜４００ｎｍ程度であることができる。即ち、ナノ金属粒子２１、４１より平均的に結晶粒界、即ち、結晶粒の平均サイズが大きくてよい。この場合、より優れた内部結合力を維持し、電気的連結性を有することができる。一方、焼結された金属成分３１は、おおむね楕円状の形状を有することができるが、これに限定されるものではない。

マイクロ金属粒子３２は実質的な電気的連結経路を提供する。マイクロ金属粒子３２も、金属粒子であればその材質が特に限定されるものではなく、例えば、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、スズ（Ｓｎ）、金（Ａｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、鉛（Ｐｄ）、またはこれらの合金などであることができる。一方、ナノ金属粒子２１、４１及び焼結された金属成分３１が銀成分である場合、より優れた接着力及び電気的連結性のために、マイクロ銀粒子を含むことがより好ましい。但し、これに限定されるものではない。マイクロ金属粒子３２は、焼結後にもほとんど溶けないなど焼結された状態ではない可能性があり、これにより、結晶粒界（ｇｒａｉｎ ｂｏｕｎｄａｒｙ）がより明確であることができ、平均的に１μｍ〜３μｍ程度の結晶粒界、即ち、結晶粒の平均サイズがおおむね１μｍ〜３μｍであることができる。この場合、より優れていて安定した電気的経路を提供することができる。一方、マイクロ金属粒子３２は、おおむね球形、角形、フレーク状の形状を有することができるが、これに限定されるものではない。

図３は金属連結構造の他の一例を示す概略的な断面図である。図面を参照すると、他の一例による金属連結構造は、第１金属１０と、第１金属１０上に配置された第１導電領域２０と、第１導電領域２０上に配置された第２導電領域３０と、を含む。第２導電領域３０上には適用される電子部品または電子機器の用途によって任意の他の導電性を示す構成要素が配置されることができる。例えば、第２導電領域３０上に金属材質の構成要素または導電性樹脂材質の任意の構成要素が配置されることができるが、これに限定されるものではない。その他、他の構成に対する説明はすべて同一であるため省略する。

図４ａ及び図４ｂは金属連結構造の製造一例を示す概略的な工程図である。一例による金属連結構造の製造方法に対する説明のうち上述の内容と重複する内容は省略する。

図４ａの（ａ）を参照すると、第１金属１０の表面にイオン状態の有機金属化合物２１'を塗布する。塗布する方法は、特に限定されず、例えば、コーティング（ｃｏａｔｉｎｇ）、ディッピング（ｄｉｐｐｉｎｇ）、グラビア（ｇｒａｖｕｒｅ）、フレキソ（ｆｌｅｘｏ）、オフセット印刷（ｏｆｆｓｅｔ ｐｒｉｎｔｉｎｇ）などの当該技術分野でよく知られている塗布方法を用いることができる。有機金属化合物２１'は市販の有機銀であることができ、例えば、銀酸化物、銀アセテート銀アミン錯化合物、銀脂肪酸錯化合物などの化学構造からなる有機銀であってよいが、これに限定されるものではない。または、銅の酸化温度より低い温度で乾燥する商用化された有機銀ペーストを活用することもできる。塗布厚さは、最終的に形成される第１導電領域２０の厚さが１００ｎｍ〜１μｍ程度になるように調節する。

図４ａの（ｂ）を参照すると、塗布されたイオン状態の有機金属化合物２１'を乾燥する。乾燥する方法は、特に限定されず、ＩＲリフロー（ＩＲ Ｒｅｆｌｏｗ）などの公知の乾燥装備を用いて行うことができる。乾燥は、第１金属１０の酸化温度より低い温度で行い、例えば、第１金属１０が銅である場合は２５℃〜１３０℃程度の温度で乾燥を行う。乾燥時間は、特に限定されず、例えば、塗布量によって１分〜１０分程度であることができる。有機金属化合物２１'は、乾燥によって一種の焼結を経るようになり、乾燥後に通常１０ｎｍ〜１００ｎｍ程度の平均結晶粒及びおおむね球形に成長して、互いに連結されたナノ金属粒子２１以外の大部分の組成が除去される。その結果、第１導電領域が形成される。有機銀が用いられた場合、有機銀はオングストローム上で粒子が成長するため乾燥過程で粒度が小さく形成される。

図４ａの（ｃ）を参照すると、形成された第１導電領域上に、ナノ金属粒子３１'及びマイクロ金属粒子３２'を含む金属ペースト３５を塗布する。ナノ金属粒子３１'及びマイクロ金属粒子３２'を含む金属ペースト３５を塗布する方法も、特に限定されず、例えば、コーティング（ｃｏａｔｉｎｇ）、ディッピング（ｄｉｐｐｉｎｇ）、グラビア（ｇｒａｖｕｒｅ）、フレキソ（ｆｌｅｘｏ）、オフセット印刷（ｏｆｆｓｅｔ ｐｒｉｎｔｉｎｇ）などの当該技術分野でよく知られている塗布方法を用いることができる。ナノ金属粒子３１'及びマイクロ金属粒子３２'を含むペーストは市販の銀ペーストを用いることもできる。塗布厚さは、最終的に形成される第２導電領域３０の厚さが５μｍ〜１００μｍ程度になるように調節する。

図４ａの（ｄ）を参照すると、塗布されたナノ金属粒子３１'及びマイクロ金属粒子３２'を含む金属ペースト３５を乾燥する。乾燥する方法も、特に限定されず、ＩＲリフロー（ＩＲ Ｒｅｆｌｏｗ）などの公知の乾燥装備を用いて行うことができる。乾燥温度及び乾燥時間は、特に限定されないが、マイクロ金属粒子３２'が特に影響を受けない温度で行われることが好ましい。例えば、ナノ金属粒子３１'及びマイクロ金属粒子３２'がナノ銀粒子及びマイクロ銀粒子である場合は、おおむね１５０℃〜３００℃程度の温度でおおむね１０分〜１００分程度の時間の間乾燥を行うことができる。乾燥後に、１μｍ〜３μｍ程度の平均粒径及びおおむね球形を有するマイクロ金属粒子３２、及び２００ｎｍ〜４００ｎｍ程度の平均結晶粒及びおおむね楕円状に成長したナノ金属粒子３１以外の大部分のペースト３５の組成は除去される。ナノ金属粒子３１'は、コーティングされた有機物が除去されて金属成分３１となる。その結果、第２導電領域が形成される。

図４ｂの（ｅ）を参照すると、第２金属５０の表面にイオン状態の有機金属化合物４１'を塗布する。塗布する方法は、特に限定されず、例えば、コーティング（ｃｏａｔｉｎｇ）、ディッピング（ｄｉｐｐｉｎｇ）、グラビア（ｇｒａｖｕｒｅ）、フレキソ（ｆｌｅｘｏ）、オフセット印刷（ｏｆｆｓｅｔ ｐｒｉｎｔｉｎｇ）などの当該技術分野でよく知られている塗布方法を用いることができる。有機金属化合物４１'は、市販の有機銀であることができ、例えば、銀酸化物、銀アセテート銀アミン錯化合物、銀脂肪酸錯化合物などの化学構造からなる有機銀であってよいが、これに限定されるものではない。または、銅の酸化温度より低い温度で乾燥する商用化された有機銀ペーストを活用することもできる。塗布厚さは、最終的に形成される第３導電領域４０の厚さが１００ｎｍ〜１μｍ程度になるように調節する。

図４ｂの（ｆ）を参照すると、塗布されたイオン状態の有機金属化合物４１'を乾燥する。乾燥する方法は、特に限定されず、ＩＲリフロー（ＩＲ Ｒｅｆｌｏｗ）などの公知の乾燥装備を用いて行うことができる。乾燥は、第２金属５０の酸化温度より低い温度で行い、例えば、第２金属５０が銅である場合は２５℃〜１３０℃程度の温度で乾燥を行う。乾燥時間は、特に限定されず、例えば、塗布量によって１分〜１０分程度であることができる。有機金属化合物４１'は、乾燥によって一種の焼結を経るようになり、乾燥後に、通常１０ｎｍ〜１００ｎｍ程度の平均結晶粒及びおおむね球形に成長して互いに連結されたナノ金属粒子４１以外の大部分の組成が除去される。その結果、第３導電領域が形成される。有機銀が用いられた場合、有機銀はオングストローム上で粒子が成長するため乾燥過程で粒度が小さく形成される。一方、第１及び第２金属１０、５０の表面は第１及び第３導電領域２０、４０で表面処理されるため、金属の酸化を防止するために還元（Ｈ_２＋Ａｉｒ）または還元雰囲気（Ｆｏｒｍｉｃ Ａｃｉｄ＋Ａｉｒ）を用いる必要がなく、別途の貴金属めっきも不要である。

図４ｂの（ｇ）を参照すると、第１及び第２導電領域が形成された第１金属１０と上記第３導電領域が形成された第２金属５０を、上記第１導電領域及び第３導電領域が接するように整合積層する。整合積層する方法は、特に限定されず、公知のラミネーション工程を用いることができる。整合する方法は、金属連結構造が適用される電子部品または電子機器の製造によって具体的な方法が異なることができる。

図５は金属連結構造が適用された電子部品の製造一例を示す概略的な工程図である。図面を参照すると、まず、絶縁基板１０１の少なくとも一面に金属層１０２、１０３が形成されたキャリア基板１００を設ける。キャリア基板１００は、例えば、銅箔積層板（ＣＣＬ）であることができる。この場合、絶縁基板１０１はプリプレグなどのガラス繊維が含浸されたエポキシ樹脂であってよく、金属層１０２、１０３は銅薄膜であってよい。次に、キャリア基板１００の金属層１０３をパターニングして内部パターン１１１を形成する。内部パターン１１１は電子部品の種類によって通常の回路パターンであってよく、コイルパターンであってもよい。パターニングは公知のフォトリソグラフィ工法を用いることができる。次に、ドライフィルム１１２を用いたフォトリソグラフィ工法で内部パターン１１１の少なくとも一部を露出させる開口パターン１１３を形成し、開口パターン１１３にペースト１１４を塗布及び乾燥する。ペースト１１４は、上述の金属連結構造の製造方法に用いられた金属ペーストの組み合わせを用いる。その後、ドライフィルム１１２を剥離し、内部パターン１１１と、塗布及び乾燥されたペースト１１４とを覆う絶縁層１１５を形成する。絶縁層１１５は公知の感光性絶縁樹脂（Ｐｈｏｔｏ Ｉｍａｇｅｂｌｅ Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ：ＰＩＤ）を含むものであることができる。絶縁層１１５は公知のラミネーション工程で形成されることができる。続いて、絶縁層１１５上にマスクフィルム１１６を形成し、絶縁基板１０１及び金属層１０２を剥離する。次に、マスクフィルム１１６を剥離する。その後、製造された各層を整合及び積層して多層基板を製造する。このとき、塗布及び乾燥されたペースト１１４と連結される他の層の内部パターンの表面には、金属連結構造の製造方法で説明した通り、予め有機銀ペーストなどを塗布及び乾燥する。これらが焼結されると上述の金属連結構造を有するようになる。

図６は金属連結構造が適用された電子部品の他の製造一例を示す概略的な工程図である。図面を参照すると、まず、絶縁基板２０１の少なくとも一面に金属層２０２、２０３が形成されたキャリア基板２００を設ける。キャリア基板２００は、例えば、銅箔積層板（ＣＣＬ）であることができる。この場合、絶縁基板２０１はプリプレグなどのガラス繊維が含浸されたエポキシ樹脂であってよく、金属層２０２、２０３は銅薄膜であってよい。次に、キャリア基板２００の金属層２０３をパターニングして内部パターン２１１を形成する。内部パターン２１１は、電子部品の種類によって通常の回路パターンであってよく、コイルパターンであってもよい。パターニングは、公知のフォトリソグラフィ工法を用いることができる。その後、金属マスク２１２及びスキージ２１３を用いた印刷工法で内部パターン２１１の表面にペースト２１４を塗布及び乾燥する。ペースト２１４は、上述の金属連結構造の製造方法に用いられた金属ペーストの組み合わせを用いる。続いて、金属マスク２１２を剥離し、内部パターン２１１と、塗布及び乾燥されたペースト２１４とを覆う絶縁層２１５を形成する。絶縁層２１５は公知の感光性絶縁樹脂（Ｐｈｏｔｏ Ｉｍａｇｅｂｌｅ Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ：ＰＩＤ）を含むものであることができる。絶縁層２１５は公知のラミネーション工程で形成されることができる。次に、絶縁層２１５上にマスクフィルム２１６を形成し、絶縁基板２０１及び金属層２０２を剥離する。その後、マスクフィルム２１６を剥離する。続いて、製造された各層を整合及び積層して多層基板を製造する。このとき、塗布及び乾燥されたペースト２１４と連結される他の層の内部パターンの表面には、金属連結構造の製造方法で説明した通り、予め有機銀ペーストなどを塗布及び乾燥する。これらが焼結されると上述の金属連結構造を有するようになる。

図７は金属連結構造が適用された電子部品のさらに他の製造一例を示す概略的な工程図である。図面を参照すると、まず、絶縁基板３０１の少なくとも一面に金属層３０２、３０３が形成されたキャリア基板３００を設ける。キャリア基板３００は、例えば、銅箔積層板（ＣＣＬ）であることができる。この場合、絶縁基板３０１はプリプレグなどのガラス繊維が含浸されたエポキシ樹脂であってよく、金属層３０２、３０３は銅薄膜であってよい。次に、キャリア基板３００の金属層３０３をパターニングして内部パターン３１１を形成する。内部パターン３１１は、電子部品の種類によって通常の回路パターンであってよく、コイルパターンであってもよい。パターニングは、公知のフォトリソグラフィ工法を用いることができる。その後、内部パターン３１１の少なくとも一部を露出させる開口パターン３１２を有する絶縁層３１５を形成する。絶縁層３１５はプリプレグなどのガラス繊維が含浸されたエポキシ樹脂であってよく、開口パターン３１２は機械ドリル及び／またはレーザードリルなどの公知の方法で形成されることができる。続いて、公知の方法で開口パターン３１２によって露出した内部パターン３１１の表面にペースト３１４を塗布及び乾燥する。ペースト３１４は、上述の金属連結構造の製造方法に用いられた金属ペーストの組み合わせを用いる。次に、絶縁層３１５上にマスクフィルム３１６を形成し、絶縁基板３０１及び金属層３０２を剥離する。その後、マスクフィルム３１６を剥離する。続いて、製造された各層を整合及び積層して多層基板を製造する。このとき、塗布及び乾燥されたペースト３１４と連結される他の層の内部パターンの表面には、金属連結構造の製造方法で説明した通り、予め有機銀ペーストなどを塗布及び乾燥する。これらが焼結されると上述の金属連結構造を有するようになる。

図８は金属連結構造が適用された電子部品のさらに他の製造一例を示す概略的な工程図である。図面を参照すると、まず、基板４００の金属パッド４０１上にペースト４０２を塗布及び乾燥する。基板４００は、通常の印刷回路基板（ＰＣＢ）であることができ、金属パッド４０１は銅を含むものであることができる。ペースト４０２は、上述の金属連結構造の製造方法に用いられた金属ペーストの組み合わせを用いる。また、半導体チップ４１０の金属パッド４１１上にペースト４１２を塗布及び乾燥する。半導体チップ４１０は、公知の集積回路（ＩＣ）などであることができ、金属パッド４１１は銅を含むものであることができる。ペースト４１２は、上述の金属連結構造の製造方法に用いられた有機銀ペーストなどであることができる。次に、基板４００の金属パッド４０１上に、塗布及び乾燥されたペースト４０２、４１２を通じて半導体チップ４１０の金属パッド４１１が連結されるようにして、半導体チップ４１０を基板４００に実装する。これらが焼結されると上述の金属連結構造を有するようになる。

一方、本発明において「ナノ」という表現は大きさが１０００ｎｍ（１μｍ）未満であるものを意味する。また、本発明において「電気的に連結される」というのは、物理的に連結された場合と、連結されていない場合をともに含む概念である。なお、第１、第２などの表現は、一つの構成要素と他の構成要素を区分するために用いられるもので、該当する構成要素の順序及び／または重要度などを限定しない。場合によっては、本発明の範囲を外れずに、第１構成要素は第２構成要素と命名されることもでき、類似して第２構成要素は第１構成要素と命名されることもできる。

また、本発明で用いられた一例という表現は、互いに同一の実施例を意味せず、それぞれ互いに異なる固有の特徴を強調して説明するために提供されるものである。しかし、上記提示された一例は、他の一例の特徴と結合して実現されることを排除しない。例えば、特定の一例で説明された事項が他の一例で説明されていなくても、他の一例でその事項と反対であるか矛盾する説明がない限り、他の一例に関連する説明であると理解されることができる。

なお、本発明で用いられた用語は、一例を説明するために説明されたものであるだけで、本発明を限定しようとする意図ではない。このとき、単数の表現は文脈上明確に異なる意味でない限り、複数を含む。

１ 本体
２ 外部電極
３ コイル
４ ビア
５ 金属結合領域
１０、５０ 金属
２０、３０、４０ 導電領域
２１、４１ ナノ金属粒子
３１ 金属成分
３２ マイクロ金属粒子
１００、２００、３００ キャリア基板
１０１、２０１、３０１ 絶縁基板
１０２，１０３、２０２、２０３、３０２、３０３ 金属層
１１１、２１１、３１１ 内部パターン
１１２ ドライフィルム
１１３、３１２ 開口パターン
２１２ 金属マスク
１１４、２１４、３１４ ペースト
１１５、２１５、３１５ 絶縁層
４００ 基板
４１０ 半導体チップ
４０１、４１１ 金属パッド
４０２、４１２ ペースト

Claims (15)

1. 第１金属と、
   前記第１金属上に配置された第１導電領域と、
   前記第１導電領域上に配置された第２導電領域と、を含み、
   前記第１導電領域は互いに連結されたナノ金属粒子を含み、
   前記第２導電領域は互いに連結されたマイクロ金属粒子を含む、金属連結構造。
2. 前記マイクロ金属粒子は焼結された金属成分によって互いに連結される、請求項１に記載の金属連結構造。
3. 前記第１金属は銅を含み、
   前記ナノ金属粒子はナノ銀粒子を含み、
   前記マイクロ金属粒子はマイクロ銀粒子を含み、
   前記焼結された金属成分は焼結された銀成分を含む、請求項２に記載の金属連結構造。
4. 前記第２導電領域は前記第１導電領域より厚さが厚い、請求項１〜３のいずれか一項に記載の金属連結構造。
5. 前記第２導電領域上に配置された第３導電領域と、
   前記第３導電領域上に配置された第２金属と、をさらに含み、
   前記第３導電領域は互いに連結されたナノ金属粒子を含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の金属連結構造。
6. 前記第２金属は銅を含み、
   前記第３導電領域のナノ金属粒子はナノ銀粒子を含む、請求項５に記載の金属連結構造。
7. 前記第２導電領域は前記第３導電領域より厚さが厚い、請求項５または６に記載の金属連結構造。
8. 第１金属の表面に第１金属の酸化温度より低い温度で乾燥が可能な有機金属化合物を塗布及び乾燥して第１導電領域を形成する段階と、
   前記第１導電領域上にナノ金属粒子及びマイクロ金属粒子を含む金属ペーストを塗布及び乾燥して第２導電領域を形成する段階と、を含む、金属連結構造の製造方法。
9. 前記第１導電領域を形成する段階において、前記有機金属化合物は、有機銀を含む、請求項８に記載の金属連結構造の製造方法。
10. 前記第１導電領域を形成する段階において、前記有機金属化合物は、前記乾燥によってイオン状態で互いに連結されたナノ粒子に焼結される、請求項８または９に記載の金属連結構造の製造方法。
11. 前記第２導電領域を形成する段階において、前記ナノ金属粒子は、前記乾燥によって有機物が除去されて前記マイクロ金属粒子を連結する金属成分に焼結される、請求項８〜１０のいずれか一項に記載の金属連結構造の製造方法。
12. 前記第２導電領域を形成する段階において、前記マイクロ金属粒子は、前記乾燥によって焼結されない、請求項８〜１０のいずれか一項に記載の金属連結構造の製造方法。
13. 第２金属の表面に第２金属の酸化温度より低い温度で乾燥が可能な有機金属化合物を塗布及び乾燥して第３導電領域を形成する段階と、
    前記第２金属の表面上に形成された第３導電領域を前記第２導電領域上に積層する段階と、をさらに含む、請求項８〜１２のいずれか一項に記載の金属連結構造の製造方法。
14. 前記第３導電領域を形成する段階において、前記有機金属化合物は、有機銀を含む、請求項１３に記載の金属連結構造の製造方法。
15. 前記第３導電領域を形成する段階において、前記有機金属化合物は、前記乾燥によってイオン状態で互いに連結されたナノ粒子に焼結される、請求項１３または１４に記載の金属連結構造の製造方法。

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