JPH0487213A - 異方性導電膜およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は異方性導電膜およびその製造方法に関し、詳し
くは陽極酸化により多孔質の金属酸化膜を形成してこれ
を絶縁部材とし、その電気的接続性能を向上させること
のできる異方性導電膜およびその製造方法に関する。

〔従来の技術〕

近時、ＬＳＩ等を配線基板に実装する実装技術の分野に
おいては、接続ピッチの微細化と接続の信較性が高度に
要求されており、ＬＳＩチップ等の実装に使用される異
方性導電膜においては、低コストでこれらの要求を満た
す製造方法が必要になっている。

従来のこの種の異方性導電膜およびその製造方法として
は、例えば樹脂材料によって所定厚さの絶縁シートを形
成し、該絶縁シートに導電粒子を分散、又は所定ピッチ
で配置するものが知られており、絶縁シートを形成する
樹脂材料としては、加熱によってそれ自体が接着性を発
揮するものが多用されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、このような従来の異方性導電膜およびそ
の製造方法にあっては、絶縁シートを熱伝導の悪い樹脂
材料（高分子材料）から形成し、これに導電粒子を分散
し又は所定ピッチで配置していたため、実装時の放熱性
が悪いばかりでなく、接続ピンチを微細化すると導電粒
子が高密度となって隣接する導電粒子間の絶縁が不十分
となり、ショートが発生し易くなってしまうという問題
があった。また、導電粒子分散方式にあっては、導電粒
子の存在する確率によってその接続性能が支配され、配
列方式のものにあっても、接着のための加熱加圧時に導
電粒子が移動してピッチが乱れ、何れにしても十分な接
続性能を確保することができなかった。さらに、絶縁部
の樹脂が熱劣化したり吸湿したりして接続の信軌性が低
下していた。

〔発明の目的〕

そこで、本発明は、耐熱性が高く放熱性に優れた絶縁部
材を形成することにより、ショートを発生させることな
く微小ピッチで導電部材を形成でき、しかも、実装時の
放熱を良好にする信輔性の高い異方性導電膜およびその
製造方法を実現することを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的達成のため、請求項１記載の発明に係る異方性
導電膜は、陽極酸化により形成された複数の微小な孔及
び該微小な孔のうち一部の孔を選択的に拡径した拡径孔
を有する陽極酸化膜と、該陽極酸化膜より熱伝導率の良
い導電材料からなり、陽極酸化膜の複数の孔のうち少な
くとも拡径孔に埋設された導電部材とを備えたことを特
徴とするものであり、 請求項２記載の発明に係る異方性導電膜の製造方法は、
導電性の素材を陽極酸化して複数の微小な孔を有する陽
極酸化膜を形成する工程と、該陽極酸化膜の微小な孔の
うち一部の孔を選択的に溶解処理して拡径孔を形成する
工程と、該拡径孔内に陽極酸化膜より熱伝導率の良い材
料からなる導電部材を埋設する工程とを含むことを特徴
とするものである。

また、上記目的達成のため、請求項３記載の発明に係る
異方性導電膜は、膜厚方向に延在する複数の孔を有する
陽極酸化膜と、該陽極酸化膜の複数の孔のうち一部の孔
に選択的に埋設された陽極酸化膜より熱伝導率の良い導
電材料からなる導電部材と、陽極酸化膜の複数の孔のう
ち残部の孔に埋設されて線孔を封じる封孔部材とを備え
たことを特徴とするものであり、 請求項４記載の発明に係る異方性導電膜の製造方法は、
導電性の素材を陽極酸化して陽極酸化膜を形成するとと
もに該陽極酸化膜に膜厚方向に延在する複数の孔を形成
する工程と、該陽極酸化膜の複数の孔のうち一部の孔に
、陽極酸化膜より熱伝導率の良い材料からなる導電部材
を選択的に埋設する工程と、陽極酸化膜の複数の孔のう
ち残部の孔に、熱伝導材料を埋設して線孔を封じる工程
とを含むことを特徴とするものである。

さらに、請求項５記載の発明に係る異方性導電膜の製造
方法は、前記陽極酸化膜を熱水中に浸して前記微小な孔
のうち残部の孔を封じることを特徴とするものである。

なお、前記陽極酸化膜の孔内に導電部材を形成する工程
において、陽極酸化膜の所定の孔をマスキングし又は選
択的に電極を形成して、導電部材を選択的に形成するこ
とができ、陽極酸化膜の表層部を選択的に除去して導電
部材を所定部位で突出させるようにすることもできる。

また、導電部材の形成は、電解析出による他、無電解メ
ツキにより、あるいは蒸着、スパッタリング、ＣＶＤ等
のドライメツキにより行うこともできる。

以下、本発明を実施例に基づいて説明する。

第１〜３図は本発明に係る異方性導電膜およびその製造
方法の第１実施例を示す図である。

まず、第１．２図によりその異方性導電膜の概略の構成
について説明する。

第１．２図において、１１は異方性導電膜、１２は例え
ばＡｌ２Ｏ５からなる膜状絶縁部材としての陽極酸化膜
、１３は陽極酸化膜１２の膜厚方向に延在する複数の微
小な孔、１４は複数の孔１３のうち一部の孔を選択的に
拡径した複数の拡径孔、１５は導電性の金属例えば金（
Ａｕ）よりなる導電部材であり、導電部材１５は、例え
ば複数の孔１３．１４のうち孔径の大きい孔１４に埋め
込まれている。また、第２図において、１６は半導体チ
ップであるＬＳＩチップ、１７はＬＳＩチップ１６を実
装する実装基板である。ここで、導電部材１５は陽極酸
化膜１２の表面からの膜厚方向に突出しており、第２図
に示すように、異方性導電膜１１がＬＳＩチップ１６と
その実装基板１７との間に介在するとき、導電部材１５
がＬＳＩチップ１６の電極バンド（Ａｆバンド）　１Ｂ
及び基板側接続端子１９に当接してＬＳＩチップ１６と
その実装基板１７が電気的に接続される。また、複数の
導電部材１５の端部を陽極酸化膜１２０表面上で結合し
て突起電極２１が形成されている。なお、第２図におい
て、２２はＬＳＩチップ１６のパンシベーション膜であ
る。なお、陽極酸化膜Ｉ２は、詳細を図示していない複
数のセルからなり、このセルのそれぞれに孔１３が形成
される。

次に、その製造方法について説明する。

まず、第３図（ａ）に示すように、導電性の材料、例え
ばアルミニウム（Ａｊ？）からなるＡｌ板又はＡｌ箔を
導電基板３１として準備する。

次いで、導電基ｖｉ３］を陽極とする酸性溶液中の電気
分解でこの導電基板３１を陽極酸化し、第３図（ｂ）に
示すように、導電基板３１の表層部にＡｌｔＯｌからな
り多数の微小な孔１３を有する膜厚５μｍ以上の陽極酸
化膜１２を形成する。この陽極酸化の処理は、例えば５
〜２０％の硫酸溶液を使用し、条件を例えば温度１０〜
２５℃（変動幅±２℃以内）、電流密度０．６〜３　Ａ
　／　ｄ　ｍ２テＩＯ〜１２０分とするものであり、こ
の処理により孔径１ｏ〜３０ｎｍ（０，０３μｍ以下）
、孔ピンチ３０〜９０ｎｍの多数の孔１３を有する多孔
質皮膜として陽極酸化膜１２が形成される。あるいは、
例えば２〜１０％のリン酸を含む電解液を使用し、条件
を温度２０〜３０”Ｃ（変動幅±２℃以内）、印加電圧
２０〜１６０ｖテ３０〜１２０分（電流密度０．５〜３
Ａ／ｄｍ”）とする処理を行うことができ、この処理に
より孔径０．２μｍ以下で陽極酸化膜１２の膜厚方向に
延在する多数の孔１３が孔ピンチ０．３〜０．４μｍ程
度に形成される。

次いで、第３図（ｃ）に示すように、陽極酸化膜１２を
この下層部３２から分離してメンブレン化（薄膜化）す
るとともに、複数の孔１３を貫通孔にする。なお、陽極
酸化膜１２を導電基板３１の下層部３２から分離する方
法としては、例えば公知の電流回復力と逆電解法を用い
る方法、下層部３２を研削・研磨する方法、あるいは導
電基板３１の下層部３２（下地のＡ７りを臭素−メタノ
ール溶液、あるいはリン酸溶液等で溶解除去する方法が
ある。

次いで、第３図（ｄ）に示すように、陽極酸化膜１２の
一面側にレジスト３３を塗布するとともにこれをバター
ニングして陽極酸化膜１２の一面側を選択的にマスキン
グし、陽極酸化膜１２を硫酸、硝酸、リン酸又は塩酸等
に浸しながら複数の孔１３のうち一部の孔径を拡大して
拡径孔１４を形成する。この場合、拡径孔１４の孔径は
前記一部の孔の孔壁を溶解して任意に設定することもで
きるが、図中の例では拡径孔１４の孔壁をわずかに残し
ている。

次いで、例えば陽極酸化膜Ｉ２の他面側に電極３４を配
置し、第３図（ｅ）に示すように、電解析出によって陽
極酸化膜１２の拡径孔１４に陽極酸化膜１２すなわちＡ
ＪｔＯ，より熱伝導率の良い（熱伝導率が大きい）導電
性材料、例えば金、銅、ニッケル又は半田のような金属
を埋め込んで導電部材１５を形成する。この電解析出の
条件は、例えば浴温５０〜７０℃、電流密度０．１〜２
０Ａ　／　ｄ　ｍ”　、時間１０〜１２０分である。な
お、導電部材１４の形成方法としては、無電解メツキに
より、又は蒸着、スパッタリング、ＣＶＤ等のドライメ
ツキにより行う方法を採用できる。

そして、第３図（ｆ）に示すように、前記電解析出の時
間を長くして複数の拡径孔１４に埋設した複数の導電部
材１５同士を結合させ、突起電極２１を形成すると、異
方性導電膜１１ができあがる。

製造された異方性導電膜１１を用いて実装基板１７上に
ＬＳＩチップ１６を実装する場合、突起電極２１を形成
する導電部材１５の組を基板側端子１９上に位置させる
とともに、突起電極２１をＬＳＩチップ１６の電極パッ
ド１ｇに接触させる。

このように、本実施例においては、導電性の金属素材を
陽極酸化し、絶縁膜として多孔質皮膜である陽極酸化膜
１２を形成するとともに、陽極酸化膜１２に形成される
微小な孔１３の一部を拡径して、熱伝導性に優れた複数
の導電部材１５を形成することができる。したがって、
ＬＳＩチップ１６から発する熱が、導電部材１５を介し
てＬＳＩチップ１６側から実装基板１７側に容易に伝わ
り、放熱性が良好になる。また、陽極酸化膜１２は従来
の樹脂製絶縁膜と比較すると高温・高温に耐えることが
できるため、実装時の加熱等により導電部材１５が移動
したりすることはなく、ショートが確実に防止されると
ともに電気的接続の信較性が向上する。

第４〜６図は本発明に係る異方性導電膜およびその製造
方法の第２実施例を示す図である。

まず、第４．５図によりその異方性導電膜の概略の構成
について説明する。

両図において、４１は異方性導電膜、４２は例えばＡｌ
ｚＯ３からなる陽極酸化膜、４３．４４は陽極酸化膜４
２の膜厚方向に延在する複数の微小な孔、４５は導電性
の金属例えば金（Ａｕ）よりなる導電部材であり、導電
部材４５は複数の孔４３．４４のうち一部の孔４４に選
択的に埋設されている。４６は、陽極酸化膜４２の複数
の孔４３．４４のうち残部の孔４３に埋め込まれ、この
孔４３を封じる封孔部材であり、封孔部材４６は熱伝導
性の絶縁材料又は導体からなる。

この異方性導電膜４１は、ＬＳＩチップ１６とその実装
基板１７との間に介在するとき、導電部材４５に接続す
る突起電極５１．５２がＬＳＩチップ１６の電極パッド
（Ａｌｌバッド　１８及び基板側接続端子１９に当接し
、これによりＬＳＩチップ１６とその実装基板１７が電
気的に接続される。

次に、その製造方法について説明する。

まず、第６図（ａ）に示すように、導電性の素材例えば
Ａｌからなる導電基板３１を準備し、この導電基板３１
上にレジスト３３を塗布するとともにこれをパターニン
グして選択的にマスキングする。

次いで、導電基板３１を陽極として硫酸又はリン酸等の
酸性溶液中で電気分解により導電基板３１の露出部を選
択的に陽極酸化し、第６図（ｂ）に示すように、導電基
板３１の表層部にＡｌ、Ｏ，からなり多数の微小な孔１
３を有する膜厚５μｍ以上の陽極酸化膜１２を形成する
。この陽極酸化の処理は、上述例と同様である。

次いで、導電基板３１のＡ１をエツチングにより除去し
、第６図（ｃ）に示すように、陽極酸化膜１２をこの下
層部３２から分離するとともに、複数の孔４３を貫通孔
にし、複数の孔４４を形成する。なお、陽極酸化膜４２
を導電基板３１の下層部３２から分離する方法は、上述
例と同様である。

次いで、第６図（ｄ）に示すように、例えばメツキによ
り孔４４内に半田からなる導電部材４５を形成する一方
、孔４３内に金属等の伝熱材（熱伝導材料）からなる封
孔部材４６を埋設する。この封孔部材４６を孔４３内に
埋設する方法としては、例えば後述する液状物（被膜形
成用塗布液）の状態で陽極酸化膜４２の孔４３に埋め込
み、これを乾燥させて無機膜伝熱材とするものを使用す
ることができる。

また、第５図に示すように、導電部材４５を形成するメ
ツキの時間を長くして複数の導電部材４５が接続する突
起電極５１．５２を形成する。なお、液状物とは、例え
ばケイ酸塩（Ｍｚ　０−ｎｓｉｏｚ　　・ｍＨｚＯ：Ｍ
はＮａ、Ｌ　ｉ、に、Ｃｓ、ＮＲ３、ＮＲ４であり、ｎ
はＨ２Ｏの１モルに対するＳｉＯ□のモル数である）、
金属アルコキシド（Ｍ（ＯＲ）、。

二ＭはＳｉ、Ｔｉ、Ａｎ、Ｓｎ等の金属でＲはメチル、
エチル、ブチル等のアルキル基）、金属アシレート（Ｍ
ＣＯ（ＯＲ）　、ｌ　：　ＭはＳｉ、Ｔｉ、Ａ！、Ｚｒ
等の金属でＲはメチル、エチル、ブチル等のアルキル基
）を有機溶剤（アルコール、エステル、ケトン）に溶解
し、必要によりＡ！、Ｍｇ、、Ｃａ、Ｚｎ、Ａｊ２ｚ　
Ｏ，、Ｓ　ｉ○７等のバインダーを入れたものである。

これを塗布、ディッピング後、常温〜５００°Ｃｌ２Ｏ
分〜２時間反応硬化させることで無機の膜が得られる。

また、反応硬化時に溶液状態時より２０％程度収縮する
ので、上述の作業を繰り返して孔４３内に５ｈｏｔ又は
これと他の物質を埋め込むのが好ましい。

本実施例においても、上述例と同様に異方性導電膜４１
の熱伝導率を良くして放熱性を向上させることができ、
さらに、陽極酸化膜４２に封孔部材４６を埋め込んでい
るので、異方性導電膜４１の熱伝導を更に良くすること
ができる。

第７図は本発明に係る異方性導電膜の製造方法の第３実
施例を説明する図である。

本実施例では、まず、第３図（ａ）〜（Ｃ）に示すのと
同様にして、メンブレン化した陽極酸化膜６２を形成す
る。

次いで、第７図（ａ）に示すように、この陽極酸化膜６
２の複数の微小の孔６３のうち一部の孔に、選択的に導
電部材６５を形成する。この導電部形成作業は、例えば
上述した電解析出により行うことができ、その際、予め
陽極酸化膜６２をマスキングして必要部分だけに導電部
材を埋設すること、あるいは、電解析出後に不要部をエ
ツチングすることができる。

次いで、第７図（ｂ）に示すように、例えば孔６３のう
ち残部の孔６３内にセラミックス等の伝熱材（熱伝導材
料）からなる封孔部材６６を埋設すると、異方性導電膜
６１ができあがる。この封孔部材６６を孔６３内に埋設
する方法は、上述例と同様に例えば液状物の状態で陽極
酸化膜６２の孔６３に埋め込み、これを乾燥させて伝熱
材とするものを使用することができる。

本実施例においても、上述例と同様な効果を得ることが
できる。

第８図は本発明に係る異方性導電膜の製造方法の第４実
施例を説明する図である。

本実施例では、まず、第３図（ａ）〜（Ｃ）に示すのと
同様にして、メンブレン化した陽極酸化膜７２を形成す
る。

次いで、第８図（ａ）に示すように、この陽極酸化膜７
２の複数の微小の孔７３のうち一部の孔に、選択的に導
電部材７５を形成する。この導電部形成作業は、例えば
上述した電解析出により行うことができ、その際、予め
陽極酸化膜７２をマスキングして必要部分だけに導電部
材７５を埋設すること、あるいは、電解析出後に不要部
をエツチングして導電部材７５を形成することができる
。

次いで、第８図（ｂ）に示すように、導電部材７５を埋
め込んだ陽極酸化膜７２を熱水中に浸し、その熱により
陽極酸化膜７２の微小な孔７３を縮小・封止する。すな
わち、孔７３内にＡ＃ｚＯ＋からなる封孔部材７６を埋
設する。これによって異方性導電膜７１ができあがる。

本実施例においても、上述例と同様な効果を得ることが
でき、さらに、陽極酸化膜７２を熱水に浸すだけで多数
の微小の孔７３を封孔処理することができ、コスト低減
を図ることができる。

〔効果〕

請求項Ｉ、２記載の発明によれば、絶縁膜として多孔質
皮膜である陽極酸化膜を形成するとともに、陽極酸化膜
に形成される微小な孔の一部の孔を拡径して、この拡径
した孔に熱伝導率の良い複数の導電部材を形成するので
、半導体チ・７ブから発する熱を導電部材を介して実装
基板側に容易に逃がすことができ、放熱性を格段に向上
させることができる。また、陽極酸化膜の耐熱性が優れ
ているので、実装時の加熱等により導電部材が移動して
ショートするようなことが防止でき、電気的接続を確実
にすることができる。この結果、異方性導電膜の電気接
続の信頼性を向上させることができ、しかも、実装時の
放熱性を良好にすることができる。

請求項３．４記載の発明によれば、陽極酸化膜の複数の
微小な孔のうち一部の孔に熱伝導率の良い導電部材を埋
設するとともに残部の孔に熱伝導性材料からなる封孔部
材を埋設するようにしているので、異方性導電膜の熱伝
導を更に良くして放熱性をより向上させることができる
。

請求項５記載の発明によれば、異方性導電膜を熱水に浸
して前記残部の孔を封じるので、封孔部材の埋設を低コ
ストに行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１〜３図は本発明に係る異方性導電膜及びその製造方
法の第１実施例を示す図であり、第１図はその異方性導
電膜の概略構成を示す斜視図、 第２図はその異方性導電膜によるＬＳＩチップの実装状
態を示す断面図、 第３図はその製造方法の説明図である。 第４〜６図は本発明に係る異方性導電膜及びその製造方
法の第２実施例を示す図であり、第４図はその異方性導
電膜の概略構成を示す斜視図、 第５図はその異方性導電膜によるＬＳＩチップの実装状
態を示す断面図、 第６図はその製造方法の説明図である。 第７図は本発明に係る異方性導電膜及びその製造方法の
第３実施例を示すその製造方法の説明図である。 第８図は本発明に係る異方性導電膜及びその製造方法の
第４実施例を示すその製造方法の説明図である。 １１．４１．６１．７１・・・・・・異方性導電膜、Ｉ
２．４２．６２．７２・・・・・・陽極酸化膜、１３．
４３．６３．７３・・・・・・微小な孔、１４・・・・
・・拡径孔、 １５．４５．６５．７５・・・・・・導電部材、３１・
・・・・・導電基板、 ３２・・・・・・下層部、 ４４・・・・・・複数の孔、 ４６．６６．７６・・・・・・封孔部材。 第１図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）陽極酸化により形成された複数の微小な孔及び該
   微小な孔のうち一部の孔を選択的に拡径した拡径孔を有
   する陽極酸化膜と、該陽極酸化膜より熱伝導率の良い導
   電材料からなり、陽極酸化膜の複数の孔のうち少なくと
   も拡径孔に埋設された導電部材と、を備えたことを特徴
   とする異方性導電膜。
2. （２）導電性の素材を陽極酸化して複数の微小な孔を有
   する陽極酸化膜を形成する工程と、該陽極酸化膜の微小
   な孔のうち一部の孔を選択的に溶解処理して拡径孔を形
   成する工程と、該拡径孔内に陽極酸化膜より熱伝導率の
   良い材料からなる導電部材を埋設する工程と、を含むこ
   とを特徴とする異方性導電膜の製造方法。
3. （３）膜厚方向に延在する複数の孔を有する陽極酸化膜
   と、該陽極酸化膜より熱伝達率の良い導電材料からなり
   、陽極酸化膜の複数の孔のうち一部の孔に選択的に埋設
   された導電部材と、熱伝導性の材料からなり、陽極酸化
   膜の複数の孔のうち残部の孔に埋設されて該残部の孔を
   封じる封孔部材と、を備えたことを特徴とする異方性導
   電膜。
4. （４）導電性の素材を陽極酸化して陽極酸化膜を形成す
   るとともに該陽極酸化膜に膜厚方向に延在する複数の孔
   を形成する工程と、該陽極酸化膜の複数の孔のうち一部
   の孔に導電材料からなる導電部材を選択的に埋設する工
   程と、陽極酸化膜の複数の孔のうち残部の孔に熱伝導材
   料を埋設して該孔を封じる工程と、を含むことを特徴と
   する異方性導電膜の製造方法。
5. （５）前記陽極酸化膜を熱水中に浸して前記微小な孔の
   うち残部の孔を封じるようにしたことを特徴とする請求
   項２又は４記載の異方性導電膜の製造方法。