KR101728174B1 - 미세 구조체 및 그 제조 방법 - Google Patents

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KR101728174B1
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고스케 야마시타
유스케 하타나카
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후지필름 가부시키가이샤
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Abstract

(과제) 배선 불량을 억제할 수 있는 이방 도전 부재를 제공할 수 있는 미세 구조체 및 그 제조 방법의 제공.
(해결 수단) 절연성 기재에 형성된 관통공의 내부에 금속 및 절연성 물질을 충전시킨 미세 구조체로서,
상기 절연성 기재에 있어서의 상기 관통공의 밀도가 1 × 106 ∼ 1 × 1010 개/㎟ 이고, 상기 관통공의 평균 개구 직경이 10 ∼ 5000 ㎚ 이고, 상기 관통공의 평균 깊이가 10 ∼ 1000 ㎛ 이고,
상기 관통공의 상기 금속만에 의한 봉공률이 80 ％ 이상이고,
상기 관통공의 상기 금속 및 상기 절연성 물질에 의한 봉공률이 99 ％ 이상이고,
상기 절연성 물질이, 수산화알루미늄, 이산화규소, 금속 알콕시드, 염화리튬, 산화티탄, 산화마그네슘, 산화탄탈, 산화니오브 및 산화지르코늄으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종인 미세 구조체.

Description

미세 구조체 및 그 제조 방법{MICROSTRUCTURE AND MICROSTRUCTURE PRODUCTION METHOD}
본 발명은 미세 구조체 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
절연성 기재에 형성된 미세 구멍에 금속이 충전되어 이루어지는 금속 충전 미세 구조체 (디바이스) 는, 최근 나노테크놀로지로도 주목받고 있는 분야의 하나로서, 예를 들어 이방 도전 부재로서의 용도가 기대되고 있다.
이방 도전성 부재는, 반도체 소자 등의 전자 부품과 회로 기판 사이에 삽입하여 가압하는 것만으로 전자 부품과 회로 기판 사이의 전기적 접속이 얻어지기 때문에, 반도체 소자 등의 전자 부품 등과 같은 전기적 접속 부재나 기능 검사를 실시할 때의 검사용 커넥터 등으로서 널리 사용되고 있다.
특히, 반도체 소자 등의 전자 접속 부재는, 그 다운사이징화가 현저하여, 종래의 와이어본딩과 같은 직접 배선 기판을 접속하는 방식으로는, 와이어의 직경을 이 이상 작게 하는 것이 곤란해졌다.
그래서, 최근 들어, 절연 소재의 피막 중에 도전 부재가 관통 임립(林立)한 타입이나 금속구을 배치한 타입의 이방 도전 부재가 주목받고 있다.
또, 반도체 소자 등의 검사용 커넥터는, 반도체 소자 등의 전자 부품을 회로 기판에 실장한 후에 기능 검사를 실시하면, 전자 부품이 불량이었을 경우에, 회로 기판도 함께 처분되게 되어, 금액적인 손실이 커진다는 문제를 회피하기 위해 사용된다.
즉, 반도체 소자 등의 전자 부품을, 실장시와 동일한 포지션으로 회로 기판에 이방 도전성 부재를 개재하여 접촉시켜 기능 검사를 실시함으로써, 전자 부품을 회로 기판 상에 실장하지 않고, 기능 검사를 실시할 수 있어 상기 문제를 회피할 수 있다.
이와 같은 이방 도전성 부재에 사용할 수 있는 미세 구조체로서, 본 출원인은 특허문헌 1 에 있어서 「1 × 106 ∼ 1 × 1010/㎟ 의 밀도로, 구멍 직경 10 ∼ 500 ㎚ 의 마이크로포아 관통공을 갖는 절연성 기재로 이루어지는 미세 구조체로서, 그 마이크로포아 관통공 내부에, 충전율 80 ％ 이상으로 금속이 충전되어 있는 것을 특징으로 하는 미세 구조체」를 제안하고, 특허문헌 2 에 있어서 「1 × 106 ∼ 1 × 1010/㎟ 의 밀도로, 구멍 직경 10 ∼ 500 ㎚ 의 관통공을 갖는 절연성 기재로 이루어지는 미세 구조체로서, 그 관통공의 총 수의 20 ％ 이상의 관통공 내부에 금속이 충전되고, 또한, 그 관통공의 총 수의 1 ∼ 80 ％의 관통공 내부에 폴리머가 충전되어 있는 것을 특징으로 하는 미세 구조체」를 제안하고 있다.
일본 공개특허공보 2009-283431호 일본 공개특허공보 2010-33753호
본 발명자는 특허문헌 1 및 2 에 기재된 미세 구조체에 대하여 검토를 실시한 결과, 이들 미세 구조체를 이방 도전 부재, 특히, 다층 배선 기판의 전자 접속 부재로서 사용하면, 배선 (전극) 등이 잘 박리되는 배선 불량이 일어나는 것을 알 수 있었다.
그래서, 본 발명은 배선 불량을 억제할 수 있는 이방 도전 부재를 제공할 수 있는 미세 구조체 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자는 상기 목적을 달성하기 위해 예의 연구한 결과, 절연성 기재에 형성된 관통공의 내부에 금속 및 절연성 물질을 소정의 봉공률(封孔率)이 되도록 충전시킨 미세 구조체를 이방 도전 부재로서 사용함으로써, 배선 불량을 억제할 수 있는 것을 알아내어 본 발명을 완성시켰다.
즉, 본 발명은 이하의 (1) ∼ (10) 을 제공한다.
(1) 절연성 기재에 형성된 관통공의 내부에 금속 및 절연성 물질을 충전시킨 미세 구조체로서,
상기 절연성 기재에 있어서의 상기 관통공의 밀도가 1 × 106 ∼ 1 × 1010 개/㎟ 이고, 상기 관통공의 평균 개구 직경이 10 ∼ 5000 ㎚ 이고, 상기 관통공의 평균 깊이가 10 ∼ 1000 ㎛ 이고,
상기 관통공의 상기 금속만에 의한 봉공률이 80 ％ 이상이고,
상기 관통공의 상기 금속 및 상기 절연성 물질에 의한 봉공률이 99 ％ 이상이고,
상기 절연성 물질이, 수산화알루미늄, 이산화규소, 금속 알콕시드, 염화리튬, 산화티탄, 산화마그네슘, 산화탄탈, 산화니오브 및 산화지르코늄으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종인 미세 구조체.
(2) 상기 관통공의 어스펙트비 (평균 깊이/평균 개구 직경) 가 100 이상인 상기 (1) 에 기재된 미세 구조체.
(3) 상기 관통공이 형성된 상기 절연성 기재가, 밸브 금속의 양극 산화 피막인 상기 (1) 또는 (2) 에 기재된 미세 구조체.
(4) 상기 밸브 금속이, 알루미늄, 탄탈, 니오브, 티탄, 하프늄, 지르코늄, 아연, 텅스텐, 비스무트 및 안티몬으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 금속인 상기 (3) 에 기재된 미세 구조체.
(5) 상기 밸브 금속이, 알루미늄인 상기 (4) 에 기재된 미세 구조체.
(6) 상기 금속이, 구리, 금, 알루미늄, 니켈, 은 및 텅스텐으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종인 상기 (1) ∼ (5) 중 어느 하나에 기재된 미세 구조체.
(7) 상기 (1) ∼ (6) 중 어느 하나에 기재된 미세 구조체를 제조하는 미세 구조체의 제조 방법으로서, 적어도
상기 절연성 기재에 전해 도금 처리를 실시하여, 봉공률이 80 ％ 이상이 되도록 상기 관통공의 내부에 상기 금속을 충전하는 금속 충전 공정과,
상기 금속 충전 공정 후, 상기 금속이 충전된 상기 절연성 기재에 봉공 처리를 실시하여, 봉공률이 99 ％ 이상이 되도록 추가로 상기 절연성 물질을 충전하는 절연성 물질 충전 공정을 갖는 미세 구조체의 제조 방법.
(8) 이방 도전성 부재로서 사용하는 상기 (1) ∼ (6) 중 어느 하나에 기재된 미세 구조체.
(9) 2 층 이상의 이방 도전성 부재가 적층된 다층 배선 기판으로서,
상기 이방 도전성 부재가, 상기 (1) ∼ (6) 중 어느 하나에 기재된 미세 구조체인 다층 배선 기판.
(10) 반도체 패키지의 인터포저로서 사용하는 상기 (9) 에 기재된 다층 배선 기판.
이하에 설명하는 바와 같이, 본 발명에 의하면, 배선 불량을 억제할 수 있는 이방 도전 부재를 제공할 수 있는 미세 구조체 및 그 제조 방법을 제공할 수 있다.
도 1 은, 종래의 미세 구조체의 일례를 나타내는 개략도로서, 도 1 의 (A) 는 사시도, 도 1 의 (B) 는 도 1 의 (A) 의 절단면선 IB-IB 에서 본 단면을 설명하는 개략도이다.
도 2 는, 본 발명의 미세 구조체의 바람직한 실시양태의 일례를 나타내는 개략도로서, 도 2 의 (A) 는 사시도, 도 2 의 (B) 및 도 2 의 (C) 는 도 2 의 (A) 의 절단면선 IB-IB 에서 본 단면을 설명하는 개략도이다.
도 3 은, 관통공으로서의 마이크로포아의 밀도의 계산 방법을 설명하는 도면이다.
〔미세 구조체〕
이하에, 본 발명의 미세 구조체에 대하여 상세하게 설명한다.
본 발명의 미세 구조체는, 절연성 기재에 형성된 관통공의 내부에 금속 및 절연성 물질을 충전시킨 미세 구조체로서,
상기 절연성 기재에 있어서의 상기 관통공의 밀도가 1 × 106 ∼ 1 × 1010 개/㎟ 이고, 상기 관통공의 평균 개구 직경이 10 ∼ 5000 ㎚ 이고, 상기 관통공의 평균 깊이가 10 ∼ 1000 ㎛ 이고,
상기 관통공의 상기 금속만에 의한 봉공률이 80 ％ 이상이고, 상기 관통공의 상기 금속 및 상기 절연성 물질에 의한 봉공률이 99 ％ 이상이고,
상기 절연성 물질이, 수산화알루미늄, 이산화규소, 금속 알콕시드 및 염화리튬으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종인 미세 구조체이다.
다음으로, 본 발명의 미세 구조체의 구조에 대하여, 도면을 이용하여 설명한다.
먼저, 도 1 에 종래의 미세 구조체의 일례의 개략도를 나타낸다.
종래의 미세 구조체 (1) 는, 본 발명의 미세 구조체와 동일하게, 절연성 기재 (2) 에 형성된 관통공 (3) 의 내부에 금속 (4) 을 충전시킨 미세 구조체인데, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 금속 (4) 이 전혀 충전되어 있지 않은 관통공이나 절반 정도의 깊이까지 밖에 충전되어 있지 않은 관통공이 존재하는 것이었다.
그리고, 본 발명자는 종래의 미세 구조체에 있어서의 상기 서술한 배선 불량 문제가, 봉공이 불완전한 관통공의 존재에 의해 일어나는 것을 밝혀내고, 또, 금속을 충전했을 때의 관통공의 봉공률이 80 ％ 이상이고, 또한, 추가로 절연성 물질을 충전했을 때의 최종적인 관통공의 봉공률이 99 ％ 이상이면, 상기 서술한 배선 불량 문제가 억제되는 것을 알아내었다.
여기서, 봉공률 (％) 은, 미세 구조체의 표면 및 이면의 각각을 FE-SEM 으로 관찰하여, 시야 내에 있어서의 관통공의 전체 수에 대한, 금속 또는 절연성 물질로 봉공되어 있는 관통공의 수의 비율 (봉공 관통공/전체 관통공) 로부터 산출한 평균값이다.
한편, 도 2 는, 본 발명의 미세 구조체의 바람직한 실시양태의 일례를 나타내는 개략도이다.
도 2 에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 미세 구조체 (11) 는, 절연성 기재 (12) 에 형성된 관통공 (13) 의 내부에 금속 (14) 및 절연성 물질 (15) 을 충전시킨 미세 구조체이다.
또, 도 2 의 (A) ∼ (C) 는, 금속 (14) 및 절연성 물질 (15) 을 충전시킨 후의 최종적인 봉공률이 100 ％ 인 상태를 나타내는 도면인데, 본 발명에 있어서는, 도 2 의 (C) 에 나타내는 바와 같이, 관통공 (13) 이 소정의 봉공률로 봉공되어 있으면, 그 내부가 완전히 금속 (14) 내지 절연성 물질 (15) 로 충전되어 있지 않아도 된다.
또한, 본 발명의 미세 구조체 (11) 를 이방 도전성 부재로서 사용하는 경우, 금속 (4) 만으로 충전된 관통공 (3) 이, 이방 도전성 부재의 도통로가 된다.
다음으로, 본 발명의 미세 구조체의 각 구성 요소의 재료, 치수 등에 대하여 설명한다.
＜절연성 기재＞
본 발명의 미세 구조체를 구성하는 절연성 기재는, 종래 공지된 이방 도전성 필름 등을 구성하는 절연성 기재 (예를 들어 열가소성 엘라스토머 등) 와 동일한 정도의 전기 저항률 (1014 Ω·㎝ 정도) 을 갖는 것이면 특별히 한정되지 않는다.
본 발명에 있어서는, 상기 절연성 기재는, 원하는 평균 개구 직경을 갖는 마이크로포아가 관통공으로서 형성되고, 또한, 고어스펙트비의 관통공이 형성되는 이유로부터, 밸브 금속의 양극 산화 피막인 것이 바람직하다.
여기서, 상기 밸브 금속으로서는, 구체적으로는, 예를 들어 알루미늄, 탄탈, 니오브, 티탄, 하프늄, 지르코늄, 아연, 텅스텐, 비스무트, 안티몬 등을 들 수 있다.
이들 중, 치수 안정성이 양호하고, 비교적 저렴한 점으로부터 알루미늄의 양극 산화 피막 (기재) 인 것이 바람직하다.
또, 본 발명에 있어서는, 상기 절연성 기재에 있어서의 관통공의 간격 (도 2 의 (B) 에 있어서는 부호 16 으로 나타내는 부분) 은, 10 ㎚ 이상인 것이 바람직하고, 20 ∼ 100 ㎚ 인 것이 보다 바람직하고, 20 ∼ 50 ㎚ 인 것이 더욱 바람직하다.
관통공의 간격이 상기 범위이면, 절연성 기재가 절연성의 격벽으로서 충분히 기능한다.
＜관통공＞
상기 절연성 기재에 형성되는 상기 관통공은, 본 발명의 미세 구조체에 있어서는, 후술하는 금속 및 절연성 물질에 의해 소정의 봉공률이 되도록 충전된 것이다.
여기서, 후술하는 금속만에 의한 봉공률, 즉, 금속을 충전시킨 후로서 절연성 물질을 충전시키기 전의 봉공률은 80 ％ 이상이고, 85 ％ 이상인 것이 바람직하고, 90 ％ 이상인 것이 보다 바람직하다. 한편, 99 ％ 미만인 것이 바람직하다.
금속만에 의한 봉공률이 상기 범위이면, 상기 관통공의 대부분이 이방 도전성 부재의 도통로로서도 기능하게 된다.
또, 후술하는 금속 및 절연성 물질에 의한 봉공률, 즉, 금속을 충전시킨 후에 추가로 절연성 물질을 충전시킨 후의 봉공률은 99 ％ 이상이고, 100 ％ 인 것이 바람직하다.
금속 및 절연성 물질에 의한 봉공률이 상기 범위이면, 배선 불량을 억제할 수 있는 이방 도전 부재를 제공할 수 있다.
이것은, 이방 도전 부재에 배선층을 형성할 때에, 봉공되어 있지 않은 관통공에 배선층의 형성 재료 (주로 액체) 등에서 유래하는 미소한 먼지나 유분 등 (이하, 「오염」이라고 한다) 이 고여, 이 오염이 배선층과의 밀착성을 나쁘게 하는 것으로 생각되는데, 본 발명과 같이 소정의 절연성 물질을 사용하여 관통공의 봉공률을 99 ％ 이상으로 함으로써, 오염의 혼재가 억제되었기 때문이라고 생각된다.
본 발명에 있어서는, 상기 관통공의 밀도는, 1 × 106 ∼ 1 × 1010 개/㎟ 이고, 2 × 106 ∼ 8 × 109 개/㎟ 인 것이 바람직하고, 5 × 106 ∼ 5 × 109 개/㎟ 인 것이 보다 바람직하다.
관통공의 밀도가 상기 범위에 있음으써, 본 발명의 미세 구조체를 고집적화가 한층 진행된 현재에도 반도체 소자 등의 전자 부품의 검사용 커넥터 등으로서 사용할 수 있다.
또, 상기 관통공의 평균 개구 직경 (도 2 의 (B) 에 있어서는 부호 17 로 나타내는 부분) 은, 10 ∼ 5000 ㎚ 이고, 10 ∼ 3000 ㎚ 인 것이 바람직하고, 10 ∼ 1000 ㎚ 인 것이 보다 바람직하고, 20 ∼ 1000 ㎚ 인 것이 더욱 바람직하다.
관통공의 평균 개구 직경이 상기 범위이면, 전기 신호를 흘렸을 때에 충분한 응답을 얻을 수 있기 때문에, 본 발명의 미세 구조체를 전자 부품의 검사용 커넥터로서 바람직하게 사용할 수 있다.
또한, 상기 관통공의 평균 깊이 (도 2 의 (B) 에 있어서는 부호 18 로 나타내는 부분) 는, 10 ∼ 1000 ㎛ 이고, 50 ∼ 700 ㎛ 인 것이 바람직하고, 50 ∼ 200 ㎛ 인 것이 보다 바람직하다.
관통공의 평균 깊이, 즉, 절연성 기재의 두께가 상기 범위이면, 기계적 강도가 향상되어 절연성 기재의 취급성이 양호해진다.
본 발명에 있어서는, 상기 관통공의 어스펙트비 (평균 깊이/평균 개구 직경) 는, 100 이상인 것이 바람직하고, 100 ∼ 100000 인 것이 보다 바람직하고, 200 ∼ 10000 인 것이 더욱 바람직하다.
또, 인접하는 상기 관통공의 중심간 거리 (도 2 의 (B) 에 있어서는 부호 19 로 나타내는 부분. 이하, 「주기」라고도 한다) 는, 20 ∼ 5000 ㎚ 인 것이 바람직하고, 30 ∼ 500 ㎚ 인 것이 보다 바람직하고, 40 ∼ 200 ㎚ 인 것이 더욱 바람직하고, 50 ∼ 140 ㎚ 인 것이 특히 바람직하다.
주기가 상기 범위이면, 관통공의 평균 개구 직경과 관통공의 간격 (절연성의 격벽 두께) 의 밸런스를 잡기 쉽다.
또한, 상기 관통공에 대하여 하기 식 (ⅰ) 에 의해 정의되는 규칙화도는, 상기 관통공의 밀도를 더욱 높일 수 있는 이유로부터, 50 ％ 이상인 것이 바람직하다.
규칙화도 (％) = B/A × 100 (ⅰ)
상기 식 (ⅰ) 중, A 는, 측정 범위에 있어서의 관통공의 전체 수를 나타낸다. B 는, 하나의 관통공의 중심 (重心) 을 중심으로 하고, 다른 관통공의 가장자리에 내접하는 가장 반경이 짧은 원을 그렸을 경우에, 그 원의 내부에 상기 하나의 관통공 이외의 관통공의 단면의 중심을 6 개 포함하게 되는 상기 하나의 관통공의 측정 범위에 있어서의 수를 나타낸다.
또한, 관통공의 규칙화도를 산출함으로써 구체적인 설명은, 일본 공개특허공보 2009-132974호 등에 기재되어 있는 바와 같다.
＜금속＞
본 발명의 미세 구조체를 구성하는 금속은, 전기 저항률이 103 Ω·㎝ 이하인 금속이면 특별히 한정되지 않고, 그 구체예로서는, 금 (Au), 은 (Ag), 구리 (Cu), 알루미늄 (Al), 마그네슘 (Mg), 니켈 (Ni), 몰리브덴 (Mo), 철 (Fe), 팔라듐 (Pd), 베릴륨 (Be), 레늄 (Re), 텅스텐 (W) 등이 바람직하게 예시되고, 이들을 1 종 단독의 금속을 충전해도 되고, 2 종 이상의 합금을 충전해도 된다.
이들 중, 전기 전도성의 관점에서, 구리, 금, 알루미늄, 니켈, 은 및 텅스텐이 바람직하고, 구리, 금이 보다 바람직하다.
＜절연성 물질＞
본 발명의 미세 구조체를 구성하는 절연성 물질은, 수산화알루미늄, 이산화규소, 금속 알콕시드, 염화리튬, 산화티탄, 산화마그네슘, 산화탄탈, 산화니오브 및 산화지르코늄으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종이다.
이들 중, 절연성이 우수한 이유로부터, 수산화알루미늄, 이산화규소, 금속 알콕시드 및 염화리튬이 바람직하고, 상기 절연성 기재가 알루미늄의 양극 산화 피막인 경우에는, 산화알루미늄과의 흡착성이 우수한 이유로부터, 특히 수산화알루미늄이 바람직하다.
여기서, 상기 금속 알콕시드로서는, 구체적으로는, 예를 들어 후술하는 봉공 처리 (졸 겔법) 에 있어서 예시하는 것을 들 수 있다.
〔본 발명의 미세 구조체의 제조 방법〕
이하에, 본 발명의 미세 구조체의 제조 방법에 대하여 상세하게 설명한다.
본 발명의 미세 구조체를 제조하는 미세 구조체의 제조 방법 (이하, 간단히 「본 발명의 제조 방법」이라고도 한다) 은, 상기 절연성 기재에 전해 도금 처리를 실시하여, 봉공률이 80 ％ 이상이 되도록 상기 관통공의 내부에 상기 금속을 충전하는 금속 충전 공정과, 상기 금속 충전 공정 후, 상기 금속이 충전된 상기 절연성 기재에 봉공 처리를 실시하여, 봉공률이 99 ％ 이상이 되도록 추가로 상기 절연성 물질을 충전하는 절연성 물질 충전 공정을 갖는 제조 방법이다.
다음으로, 본 발명의 제조 방법에 있어서의 각 공정 등에 대하여 설명한다.
＜절연성 기재의 제조＞
상기 절연성 기재의 제조 방법은, 상기 서술한 바와 같이, 밸브 금속에 대해 양극 산화 처리를 실시하는 방법이 바람직하고, 예를 들어 상기 절연성 기재가 알루미늄의 양극 산화 피막인 경우에는, 알루미늄 기판을 양극 산화하는 양극 산화 처리, 및 상기 양극 산화 처리 후에, 상기 양극 산화에 의해 발생한 마이크로포아 에 의한 구멍을 관통화하는 관통화 처리를 이 순서로 실시함으로써 제조할 수 있다.
본 발명에 있어서는, 상기 절연성 기재의 제조에 사용되는 알루미늄 기판 그리고 알루미늄 기판에 실시하는 각 처리 공정에 대해서는, 일본 공개특허공보 2008-270158호의［0041］∼［0121］단락에 기재한 것과 동일한 것을 채용할 수 있다.
＜금속 충전 공정＞
상기 금속 충전 공정은, 상기 절연성 기재에 전해 도금 처리를 실시하여, 봉공률이 80 ％ 이상이 되도록 상기 관통공의 내부에 상기 금속을 충전하는 공정인데, 전해 도금 처리를 실시하기 전에 상기 절연성 기재의 일방의 표면에 공극이 없는 전극막을 형성하는 처리 (전극막 형성 처리) 를 실시하는 것이 바람직하고, 전해 도금 처리를 실시한 후에 표면 평활화 처리를 실시하는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서는, 상기 전극막 형성 처리, 상기 전해 도금 처리 및 상기 표면 평활화 처리에 대해서는, 특허문헌 1 (일본 공개특허공보 2009-283431호) 의［0069］∼［0080］단락에 기재한 것과 동일한 것을 채용할 수 있다.
본 발명에 있어서는, 상기 전해 도금 처리는, 상기 관통공에 대해 깊이 방향으로 높은 충전율로 금속을 충전시킬 수 있고, 상기 관통공의 대부분이 이방 도전성 부재의 도통로로서도 기능할 수 있는 이유로부터, 이하에 나타내는 처리 (A) 및 (B) 를 이 순서로 실시하는 전해 도금 처리인 것이 바람직하다.
＜전해 도금 처리 (A)＞
관통공의 깊이의 0.01 ∼ 1 ％ 까지 금속을 충전할 때에, 각 관통공에 있어서 충전된 금속의 높이 (이하, 「충전 금속 높이」라고 한다) 가, 그들의 평균값으로부터 30 ％ 이내가 되도록 실시하는 전해 도금 처리.
＜전해 도금 처리 (B)＞
상기 전해 도금 처리 (A) 보다 낮은 전류 밀도에서 실시하는 전해 도금 처리.
전해 도금 처리 (A) 의 처리 조건은, 이하와 같이 하여 구할 수 있다.
구체적으로는, 먼저, 처리 전의 관통공의 깊이를 측정하여, 그 값과 동일한 관통공을 갖는 절연성 기재에 소정의 조건으로 전해 도금 처리를 실시하여, 도금 전압, 전류 밀도, 도금 시간 등을 변화시켜 샘플링한다.
이어서, 처리 후의 미세 구조체를, 관통공의 깊이 방향에 대해 FIB 로 절삭 가공하여, 그 절삭면을 FE-SEM 으로 관찰한다.
그리고, 충전 금속 높이가 관통공의 깊이의 0.01 ∼ 1 ％ 까지의 범위에 있는 샘플을 선택하여, 충전 금속 높이를 소정 수의 지점에서 관찰하여, 충전 금속 높이의 평균값을 산출한다.
그 후, 각 관통공의 충전 금속 높이에 대해, 평균값으로부터의 오차를 계산하여, 충전 금속의 높이의 평균값으로부터의 오차가 30 ％ 이내인 도금 조건을 산정한다.
한편, 전해 도금 처리 (B) 는, 전해 도금 처리 (A) 보다 낮은 전류 밀도에서 전해 도금 처리를 실시하는데, 전해 도금 처리 (A) 에서 전류 밀도가 변화한 경우에는, 변화된 전류 밀도의 평균값보다 더 낮은 전류 밀도에서 전해 도금 처리를 실시한다.
여기서, 전류 밀도를 낮게 하는 비율은 한정되지 않지만, 3/4 ∼ 1/40 이 바람직하고, 1/2 ∼ 1/20 이 보다 바람직하다.
＜절연성 물질 충전 공정＞
상기 절연성 물질 충전 공정은, 상기 금속 충전 공정 후, 상기 금속이 충전된 상기 절연성 기재에 봉공 처리를 실시하여, 봉공률이 99 ％ 이상이 되도록 추가로 상기 절연성 물질을 충전하는 공정이다.
절연성 물질 충전 공정에 있어서의 봉공 처리는, 비등수 처리, 열수 처리, 증기 처리, 규산소다 처리, 아질산염 처리, 아세트산암모늄 처리 등의 공지된 방법에 따라 실시할 수 있다. 예를 들어 일본 특허공보 소56-12518호, 일본 공개특허공보 평4-4194호, 일본 공개특허공보 평5-202496호, 일본 공개특허공보 평5-179482호 등에 기재되어 있는 장치 및 방법으로 봉공 처리를 실시해도 된다.
본 발명에 있어서는, 비등수 처리, 열수 처리, 규산소다 처리 등의 처리액을 관통공의 내부 (「금속이 충전되지 않았던 부분」을 말한다. 이하, 봉공 처리에 있어서 동일) 까지 침투시켜, 관통공 내부의 내벽을 구성하는 물질 (예를 들어 산화알루미늄 등) 을 변질 (예를 들어 수산화알루미늄 등으로 변질) 시킴으로써 관통공을 봉공할 수 있다.
또, 다른 봉공 처리로서는, 예를 들어 일본 공개특허공보 평6-35174호의 단락［0016］∼［0035］에 기재되어 있는 졸 겔법에 의한 봉공 처리 등도 바람직하게 들 수 있다.
여기서, 졸 겔법이란, 일반적으로 금속 알콕시드로 이루어지는 졸을 가수분해·중축합 반응에 의해 유동성을 잃은 겔로 하고, 이 겔을 가열하여 산화물을 형성하는 방법이다.
상기 금속 알콕시드는, 특별히 한정되지 않지만, 관통공의 내부에 대한 봉공이 용이한 관점에서, Al(O-R)n, Ba(O-R)n, B(O-R)n, Bi(O-R)n, Ca(O-R)n, Fe(O-R)n, Ga(O-R)n, Ge(O-R)n, Hf(O-R)n, In(O-R)n, K(O-R)n, La(O-R)n, Li(O-R)n, Mg(O-R)n, Mo(O-R)n, Na(O-R)n, Nb(O-R)n, Pb(O-R)n, Po(O-R)n, Po(O-R)n, P(O-R)n, Sb(O-R)n, Si(O-R)n, Sn(O-R)n, Sr(O-R)n, Ta(O-R)n, Ti(O-R)n, V(O-R)n, W(O-R)n, Y(O-R)n, Zn(O-R)n, Zr(O-R)n 등이 바람직하게 예시된다. 또한, 상기 예시 중, R 은, 치환기를 가져도 되는 직사슬형, 분지형 혹은 고리형의 탄화수소기 또는 수소 원자를 나타내고, n 은 임의의 자연수를 나타낸다.
이들 중, 상기 절연성 기재가 알루미늄의 양극 산화 피막인 경우, 산화알루미늄과의 반응성이 우수하고, 졸 겔 형성성이 우수한 산화티탄, 산화규소계의 금속 알콕시드가 바람직하다.
또, 졸 겔을 관통공의 내부에 형성하는 방법은 특별히 한정되지 않지만, 관통공의 내부에 대한 봉공이 용이한 관점에서, 졸액을 도포하여 가열하는 방법이 바람직하다.
또, 졸액의 농도는, 0.1 ∼ 90 질량％ 가 바람직하고, 1 ∼ 80 질량％ 가 보다 바람직하고, 5 ∼ 70 질량％ 가 특히 바람직하다.
또, 봉공률을 향상시키기 위해, 반복하여 다시 처리해도 된다.
또한, 다른 봉공 처리로서는, 관통공에 들어가는 크기의 절연성 입자를 관통공의 내부에 충전시켜도 된다.
이와 같은 절연성 입자로서는, 분산성 및 사이즈의 관점에서 콜로이달 실리카가 바람직하다.
콜로이달 실리카는, 졸-겔법으로 조제하여 사용할 수도 있고, 시판품을 이용할 수도 있다. 졸-겔법으로 조제하는 경우에는, Werner Stober 등； J. Colloid and Interface Sci., 26, 62-69 (1968), Rickey D. Badley 등； Lang muir 6, 792-801 (1990), 색재 협회지, 61 ［9］ 488-493 (1988) 등을 참조할 수 있다.
또, 콜로이달 실리카는, 이산화규소를 기본 단위로 하는 실리카의 물 또는 수용성 용매의 분산체이고, 그 입자 직경은 1 ∼ 400 ㎚ 인 것이 바람직하고, 1 ∼ 100 ㎚ 인 것이 보다 바람직하고, 5 ∼ 50 ㎚ 인 것이 특히 바람직하다. 입자 직경이 1 ㎚ 보다 작은 경우에는, 도액의 저장 안정성이 나쁘고, 400 ㎚ 보다 큰 경우에는, 관통공에 대한 충전성이 나빠진다.
상기 범위의 입자 직경의 콜로이달 실리카는, 수성 분산액 상태이며, 산성, 염기성 중 어느 것이어도 사용할 수 있다.
물을 분산 매체로 하는 산성의 콜로이달 실리카로서는, 예를 들어 닛산 화학공업사 제조의 스노우텍스 (등록상표. 이하 동일) -O, 스노우텍스-OL, 아사히 전화 공업사 제조의 아데라이트 (등록상표. 이하 동일) AT-20Q, 클라리언트 재팬사 제조 크레보졸 (등록상표. 이하 동일) 20H12, 크레보졸 30CAL25 등의 시판품을 사용할 수 있다.
염기성의 콜로이달 실리카로서는, 알칼리 금속 이온, 암모늄 이온, 아민의 첨가로 안정화된 실리카가 있고, 예를 들어 닛산 화학공업사 제조의 스노우텍스-20, 스노우텍스-30, 스노우텍스-C, 스노우텍스-C30, 스노우텍스-CM40, 스노우텍스-N, 스노우텍스-N30, 스노우텍스-K, 스노우텍스-XL, 스노우텍스-YL, 스노우텍스-ZL, 스노우텍스 PS-M, 스노우텍스 PS-L ； 아사히 덴카 공업사 제조의 아데라이트 AT-20, 아데라이트 AT-30, 아데라이트 AT-20N, 아데라이트 AT-30N, 아데라이트 AT-20A, 아데라이트 AT-30A, 아데라이트 AT-40, 아데라이트 AT-50 ； 클라리언트 재팬사 제조의 크레보졸 30R9, 크레보졸 30R50, 크레보졸 50R50 ； 듀퐁사 제조의 루독스 (등록상표. 이하 동일) HS-40, 루독스 HS-30, 루독스 LS, 루독스 SM-30 등의 시판품을 사용할 수 있다.
또, 수용성 용제를 분산 매체로 하는 콜로이달 실리카로서는, 예를 들어 닛산 화학공업사 제조의 MA-ST-M (입자 직경 ： 20 ∼ 25 ㎚, 메탄올 분산 타입), IPA-ST (입자 직경: 10 ∼ 15 ㎚, 이소프로필알코올 분산 타입), EG-ST (입자 직경: 10 ∼ 15 ㎚, 에틸렌글리콜 분산 타입), EG-ST-ZL (입자 직경: 70 ∼ 100 ㎚, 에틸렌글리콜 분산 타입), NPC-ST (입자 직경: 10 ∼ 15 ㎚, 에틸렌글리콜모노프로필에테르 분산 타입) 등의 시판품을 사용할 수 있다.
또, 이들 콜로이달 실리카는, 1 종 또는 2 종류 이상 조합하여도 되고, 소량 성분으로서 알루미나, 알루민산나트륨 등을 함유하고 있어도 된다.
또, 콜로이달 실리카는, 안정제로서 무기 염기 (수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화리튬, 암모니아 등) 나 유기 염기 (테트라메틸암모늄 등) 를 함유하고 있어도 된다.
본 발명에 있어서는, 상기 절연성 물질 충전 공정에 있어서 상기 관통공을 봉공할 때에 상기 절연성 기재의 표면이 상기 절연성 물질로 덮여 버리는 경우가 있는데, 그 경우, 상기 관통공의 대부분을 이방 도전성 부재의 도통로로서 기능시키는 관점에서, 상기 절연성 기재의 표면을 덮는 상기 절연성 물질을 제거하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 절연성 기재의 표면을 덮는 상기 절연성 물질을 제거하는 방법은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 후술하는 실시예에 나타내는 정밀 연마 처리 (기계 연마 처리) 이외에, 화학 기계 연마 (CMP: Chemical Mechanical Polishing) 처리; 효소 플라스마 처리; 수산화나트륨 수용액 등의 알칼리성 수용액이나 황산 등의 산성 수용액에 의한 침지 처리 등에 의해, 상기 절연성 기재의 표층 부분만을 제거하는 방법을 바람직하게 들 수 있다.
본 발명의 미세 구조체는, 예를 들어 일본 공개특허공보 2008-270157호 등에 기재된 이방 도전성 부재로서 바람직하게 사용할 수 있는데, 배선 불량이 억제된다는 효과를 활용하는 관점에서, 반도체 패키지의 인터포저로서 사용하는 다층 배선 기판에 있어서의 이방 도전성 부재 (이방 도전막) 로서 바람직하게 사용할 수 있다.
실시예
이하에 실시예를 나타내어 본 발명을 구체적으로 설명한다. 단, 본 발명은 이들에 한정되지 않는다.
(실시예 1 ∼ 8)
(1) 경면 마무리 처리 (전해 연마 처리)
고순도 알루미늄 기판 (스미토모 경금속사 제조, 순도 99.99 질량％, 두께 0.4 ㎜) 을 10 ㎝ 사방(四方)의 면적에서 양극 산화 처리할 수 있도록 컷하고, 이하 조성의 전해 연마액을 사용하여 전압 25 V, 액 온도 65 ℃, 액 유속 3.0 m/min 의 조건으로 전해 연마 처리를 실시하였다.
음극은 카본 전극으로 하고, 전원은, GP0110-30R (다카사고 제작소사 제조) 을 사용하였다. 또, 전해액의 유속은 소용돌이식 플로우 모니터 FLM22-10PCW (AS ONE 제조) 를 사용하여 계측하였다.
(전해 연마액 조성)
·85 질량％ 인산 (와코 순약사 제조 시약) 660 ㎖
·순수 160 ㎖
·황산 150 ㎖
·에틸렌글리콜 30 ㎖
(2) 양극 산화 처리
이어서, 전해 연마 처리 후의 알루미늄 기판에, 일본 공개특허공보 2007-204802호에 기재된 순서에 따라 자기 규칙화법에 의한 양극 산화 처리를 실시하였다.
전해 연마 처리 후의 알루미늄 기판에, 0.50 ㏖/ℓ 옥살산의 전해액으로, 전압 40 V, 액 온도 15 ℃, 액 유속 3.0 m/min 의 조건으로, 5 시간의 프레 양극 산화 처리를 실시하였다.
그 후, 프레 양극 산화 처리 후의 알루미늄 기판을, 0.2 ㏖/ℓ무수 크롬산, 0.6 ㏖/ℓ 인산의 혼합 수용액 (액온: 50 ℃) 에 12 시간 침지시키는 탈막 처리를 실시하였다.
그 후, 0.50 ㏖/ℓ 옥살산의 전해액으로, 전압 40 V, 액 온도 15 ℃, 액 유속 3.0 m/min 의 조건으로, 16 시간의 재양극 산화 처리를 실시하여, 막 두께 130 ㎛ 의 산화 피막을 얻었다.
또한, 프레 양극 산화 처리 및 재양극 산화 처리는, 모두 음극은 스테인리스 전극으로 하고, 전원은 GP0110-30R (다카사고 제작소사 제조) 을 사용하였다. 또, 냉각 장치에는 NeoCool BD36 (야마토 과학사 제조), 교반 가온 장치에는 페어 스틸러 PS-100 (EYELA 사 제조) 을 사용하였다. 또한, 전해액의 유속은 소용돌이식 플로우 모니터 FLM22-10PCW (AS ONE 사 제조) 를 이용하여 계측하였다.
(3) 관통화 처리
이어서, 20 질량％ 염화수은 수용액 (염화제2수은) 에 20 ℃, 3 시간 침지시킴으로써 알루미늄 기판을 용해시키고, 다시 5 질량％ 인산에 30 ℃, 30 분간 침지시킴으로써 산화 피막의 저부를 제거하여, 관통공으로서의 마이크로포아를 갖는 산화 피막을 제조하였다.
여기서, 관통공으로서의 마이크로포아의 평균 구멍 직경은, 30 ㎚ 였다. 평균 구멍 직경은, FE-SEM 에 의해 표면 사진 (배율 50000 배) 을 촬영하여, 50 점 측정한 평균값으로서 산출하였다.
동일하게, 관통공으로서의 마이크로포아의 평균 깊이는, 130 ㎛ 였다. 여기서, 평균 깊이는, 상기에서 얻어진 미세 구조체를 마이크로포아의 부분에서 두께 방향에 대해 FIB 로 절삭 가공하고, 그 단면을 FE-SEM 에 의해 표면 사진 (배율 50000 배) 을 촬영하여, 10 점 측정한 평균값으로서 산출하였다.
동일하게, 관통공으로서의 마이크로포아의 밀도는, 약 1.5 억개/㎟ 였다. 여기서, 밀도는, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 먼저 설명한 식 (ⅰ) 에 의해 정의되는 규칙화도가 50 ％ 이상이 되도록 배열하는 마이크로포아의 단위 격자 (51) 중에 1/2 개의 마이크로포아 (52) 가 있는 것으로 하여, 하기 식에 의해 계산하였다. 하기 식 중, Pp 는 마이크로포아의 주기를 나타낸다.
밀도 (개/μ㎡) = (1/2 개)/ Pp (㎛) × Pp (㎛) × √3 × (1/2)｝
동일하게, 관통공으로서의 마이크로포아의 규칙화도는, 92 ％ 였다. 여기서, 규칙화도는, FE-SEM 에 의해 표면 사진 (배율 20000 배) 을 촬영하여, 2 ㎛ × 2 ㎛ 의 시야에서, 마이크로포아에 대하여 상기 식 (ⅰ) 에 의해 정의되는 규칙화도를 측정하였다.
(4) 가열 처리
이어서, 상기에서 얻어진 관통 구조체에, 온도 400 ℃ 에서 1 시간의 가열 처리를 실시하였다.
(5) 전극막 형성 처리
이어서, 상기 가열 처리 후의 관통 구조체의 일방의 표면에 전극막을 형성하는 처리를 실시하였다.
즉, 0.7 g/ℓ 염화금산 수용액을, 일방의 표면에 도포하고, 140 ℃／1 분 동안 건조시키고, 다시 500 ℃／1 시간 동안 소성 처리하여, 금의 도금핵을 제조하였다.
그 후, 무전해 도금액으로서 프레샤스파브 ACG2000 기본액/환원액 (닛폰 일렉트로프레이팅·엔지니야스 (주) 제조) 을 사용하여, 50 ℃／1 시간 침지 처리하여, 표면과의 공극이 없는 전극막을 형성하였다.
(6) 금속 충전 처리 공정 (전해 도금 처리)
이어서, 상기 전극막을 형성한 면에 구리 전극을 밀착시켜, 그 구리 전극을 음극으로 하고, 백금을 정극으로 하여 전해 도금 처리를 실시하였다.
이하에 나타내는 조성의 구리 도금액 또는 니켈 도금액을 사용하여 정전류 전해를 실시함으로써, 관통공으로서의 마이크로포아에 구리 또는 니켈이 충전된 미세 구조체를 제조하였다.
여기서, 정전류 전해는, 야마모토 도금사 제조의 도금 장치를 사용하고, 호쿠토 텐고사 제조의 전원 (HZ-3000) 을 사용하여, 도금액 중에서 사이클릭 볼타메트리를 실시하여 석출 전위를 확인한 후에, 이하에 나타내는 조건으로 처리를 실시하였다.
＜구리 도금액 조성＞
·황산구리 100 g/ℓ
·황산 50 g/ℓ
·염산 15 g/ℓ
·온도 25 ℃
·전류 밀도 10 A/d㎡
＜니켈 도금액 조성＞
·황산니켈 300 g/ℓ
·염화니켈 60 g/ℓ
·붕산 40 g/ℓ
·온도 50 ℃
·전류 밀도 5 A/d㎡
(7) 정밀 연마 처리
이어서, 제조한 미세 구조체의 양면에 대해, 기계 연마 처리를 실시하여, 두께 110 ㎛ 의 미세 구조체를 얻었다.
여기서, 기계적 연마 처리에 사용하는 시료대로서는, 세라믹제 지그 (케멧·재팬 주식회사 제조) 를 사용하고, 시료대에 첩부하는 재료로서는, 아르코 왁스 (닛카 세이코 주식회사 제조) 를 사용하였다. 또, 연마제로서는, DP-현탁액P- 6 ㎛·3 ㎛·1 ㎛·1/4 ㎛ (스트르어스 제조) 를 순서대로 사용하였다.
이상과 같이 하여 제조한 금속만이 충전된 미세 구조체 (이하, 「금속 충전 미세 구조체」라고 한다) 의 관통공의 봉공률을 측정하였다.
구체적으로는, 제조한 금속 충전 미세 구조체의 양면을 FE-SEM 으로 관찰하여, 1000 개의 관통공의 봉공의 유무를 관찰하여 봉공률을 산출하여, 양면의 봉공률로부터 평균값을 구하였다. 결과를 하기 제 1 표에 나타낸다.
또한, 제조한 금속 충전 미세 구조체를 두께 방향에 대해 FIB 로 절삭 가공하고, 그 단면을 FE-SEM 에 의해 표면 사진 (배율 50000 배) 을 촬영하여, 관통공의 내부를 확인했는데, 봉공된 관통공에 있어서는, 그 내부가 금속으로 완전히 충전되어 있는 것을 알 수 있었다.
(8) 절연성 물질 충전 공정
이어서, 이상에서 제조한 금속 충전 미세 구조체에, 후술하는 봉공 처리 (A) ∼ (F) 중 어느 것을 실시하여, 미세 구조체를 제조하였다. 또한, 각 실시예에서 실시하는 봉공 처리의 종류는, 하기 제 1 표에 나타내는 바와 같다.
봉공 처리 (A):
금속 충전 미세 구조체를, 80 ℃ 의 순수에 1 분간 침지시킨 후, 침지시킨 상태에서 110 ℃ 의 분위기하에서 10 분간 가열하였다.
봉공 처리 (B):
금속 충전 미세 구조체를, 60 ℃ 의 순수에 1 분간 침지시킨 후, 침지시킨 상태에서 130 ℃ 의 분위기하에서 25 분간 가열하였다.
봉공 처리 (C):
금속 충전 미세 구조체를, 80 ℃ 의 염화리튬 5 ％ 수용액에 1 분간 침지시킨 후, 침지시킨 상태에서 110 ℃ 의 분위기하에서 10 분간 가열하였다.
봉공 처리 (D):
금속 충전 미세 구조체를, 100 ℃／500 ㎪ 의 수증기를 1 분간 쬐는 처리를 실시하였다.
봉공 처리 (E):
금속 충전 미세 구조체를, 25 ℃ 의 처리액 A (하기 참조) 에 15 분간 침지시키고, 그 후 500 ℃ 의 분위기하에서 1 분간 가열 처리를 실시하였다.
(처리액 A)
·티탄테트라이소프로폭사이드 50.00 g
·농 질산 0.05 g
·순수 21.60 g
·메탄올 10.80 g
봉공 처리 (F):
금속 충전 미세 구조체를, 25 ℃ 의 처리액 B (하기 참조) 에 1 시간 침지 처리를 실시하였다.
(처리액 B)
·20 ㎚ 직경 콜로이달 실리카 (닛산 화학공업 (주) 제조 MA-ST-M) 0.01 g
·에탄올 100.00 g
(9) 정밀 연마 처리
이어서, 봉공 처리 후의 미세 구조체의 양면에 대해, 상기 (7) 정밀 연마 처리와 동일한 기계 연마 처리를 실시하여, 두께 100 ㎛ 의 미세 구조체를 얻었다.
(비교예 1 및 2)
상기 봉공 처리를 실시하지 않은 것 이외에는, 각각 실시예 1 및 7 과 동일한 방법으로, 두께 100 ㎛ 의 비교예 1 및 2 의 미세 구조체를 제조하였다.
(비교예 3)
상기 봉공 처리 (A) 대신에, 특허문헌 2 (일본 공개특허공보 2010-33753호) 에 기재된 이하의 봉공 처리 (폴리머 충전 처리) (G) 를 실시한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일한 방법으로, 두께 100 ㎛ 의 미세 구조체를 제조하였다.
봉공 처리 (G)
먼저, 상기 금속 충전 미세 구조체를 이하의 조성의 침지액 중에 침지시킨 후, 140 ℃ 에서 1 분간 건조시켰다.
이어서, IR 광 (850 ㎚) 을 조사하여, 관통공의 내부에 두께 5 ㎛ 의 폴리머 층을 형성시켰다.
그 후, 상기 처리를 19 회 반복하였다.
(침지액 조성)
·라디칼 중합성 모노머 (이하 일반식 C) 0.4120 g
·광열 변환제 (이하 일반식 D) 0.0259 g
·라디칼 발생제 (이하 일반식 E) 0.0975 g
·1-메톡시-2-프로판올 3.5800 g
·메탄올 1.6900 g
Figure 112011046385800-pat00001
상기와 같이 하여 제조한 실시예 1 ∼ 8 및 비교예 3 의 미세 구조체의 봉공률을, 상기 서술한 금속 충전 미세 구조체와 동일한 방법으로 산출하였다. 결과를 하기 제 1 표에 나타낸다.
충전 금속 봉공률 (％)
(금속)		 봉공 처리 절연성 물질 봉공률 (％)
(금속 + 절연성 물질)
실시예 1 Cu 92.6 (A) 수산화알루미늄 100
실시예 2 Cu 92.6 (B) 수산화알루미늄 100
실시예 3 Cu 92.6 (C) 염화리튬 99.2
실시예 4 Cu 92.6 (D) 수산화알루미늄 99.7
실시예 5 Cu 92.6 (E) 금속 알콕시드 99.5
실시예 6 Cu 92.6 (F) 이산화규소 99.0
실시예 7 Ni 96.2 (A) 수산화알루미늄 100
실시예 8 Ni 96.2 (B) 수산화알루미늄 100
비교예 1 Cu 92.6 없음 없음 -
비교예 2 Ni 96.2 없음 없음 -
비교예 3 Cu 92.6 (G) 폴리머 99.0
제 1 표에 나타내는 결과로부터 명백한 바와 같이, 전해 도금 처리 및 봉공 처리를 실시함으로써, 절연성 기재에 형성된 관통공의 내부에 금속 및 절연성 물질을 소정의 봉공률이 되도록 충전시킨 미세 구조체가 얻어지는 것을 알 수 있었다.
실시예 1 ∼ 8 및 비교예 3 에서 제조한 미세 구조체의 표면에, 미리 준비한 마스크를 사용하여 소정의 배선 패턴을 형성시킨 후, 금의 무전해 도금욕 (프레샤스허브 ACG2000, 다나카 귀금속 공업사 제조) 중에 침지시킴으로써, 미세 구조체의 표면 상에 배선 패턴이 노출된 구조체를 제조하였다.
제조한 구조체에 대하여, 미세 구조체와 배선 패턴의 밀착성을 평가했는데, 비교예 3 에서 제조한 미세 구조체에서는, 밀착성이 떨어지는 것을 알 수 있었다. 이것은 소수성의 폴리머로 봉공한 관통공의 부근에서, 무전해 도금액이 튀는 현상이 발생하고 있었던 것에 원인이 있는 것으로 생각된다.
이것에 대해, 실시예 1 ∼ 8 에서 제조한 미세 구조체는, 어느 구조체도 밀착성이 양호한 것을 알 수 있어, 이방 도전성 부재로서 사용한 경우의 배선 불량을 억제할 수 있는 것을 알 수 있었다.
1 : 종래의 미세 구조체
2, 12 : 절연성 기재
3, 13 : 관통공
4, 14 : 금속
11 : 본 발명의 미세 구조체
15 : 절연성 물질
16 : 관통공 간폭
17 : 관통공의 직경
18 : 절연성 기재의 두께
19 : 관통공의 중심간 거리 (주기)
51 : 관통공의 단위 격자
52 : 관통공

Claims (10)

  1. 절연성 기재에 형성된 관통공의 내부에 금속 및 절연성 물질을 충전시킨 미세 구조체로서,
    상기 절연성 기재에 있어서의 상기 관통공의 밀도가 1 × 106 ∼ 1 × 1010 개/㎟ 이고, 상기 관통공의 평균 개구 직경이 10 ∼ 5000 ㎚ 이고, 상기 관통공의 평균 깊이가 10 ∼ 1000 ㎛ 이고,
    상기 관통공의 상기 금속만에 의한 봉공률이 80 ％ 이상이고,
    상기 관통공의 상기 금속 및 상기 절연성 물질에 의한 봉공률이 99 ％ 이상이고,
    상기 절연성 물질이, 수산화알루미늄, 이산화규소, 금속 알콕시드, 염화리튬, 산화티탄, 산화마그네슘, 산화탄탈, 산화니오브 및 산화지르코늄으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종인 미세 구조체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 관통공의 어스펙트비 (평균 깊이/평균 개구 직경) 가 100 이상인 미세 구조체.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 관통공이 형성된 상기 절연성 기재가, 밸브 금속의 양극 산화 피막인 미세 구조체.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 밸브 금속이, 알루미늄, 탄탈, 니오브, 티탄, 하프늄, 지르코늄, 아연, 텅스텐, 비스무트 및 안티몬으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 금속인 미세 구조체.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 밸브 금속이, 알루미늄인 미세 구조체.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속이, 구리, 금, 알루미늄, 니켈, 은 및 텅스텐으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종인 미세 구조체.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 기재된 미세 구조체를 제조하는 미세 구조체의 제조 방법으로서, 적어도
    상기 절연성 기재에 전해 도금 처리를 실시하여, 봉공률이 80 ％ 이상이 되도록 상기 관통공의 내부에 상기 금속을 충전하는 금속 충전 공정과,
    상기 금속 충전 공정 후, 상기 금속이 충전된 상기 절연성 기재에 봉공 처리를 실시하여, 봉공률이 99 ％ 이상이 되도록 추가로 상기 절연성 물질을 충전하는 절연성 물질 충전 공정을 갖는 미세 구조체의 제조 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    이방 도전성 부재로서 사용하는 미세 구조체.
  9. 2 층 이상의 이방 도전성 부재가 적층된 다층 배선 기판으로서,
    상기 이방 도전성 부재가, 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 기재된 미세 구조체인 다층 배선 기판.
  10. 제 9 항에 있어서,
    반도체 패키지의 인터포저로서 사용하는 다층 배선 기판.
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