KR102235224B1

KR102235224B1 - 금속 충전 미세 구조체의 제조 방법

Info

Publication number: KR102235224B1
Application number: KR1020197019999A
Authority: KR
Inventors: 요시노리 홋타
Original assignee: 후지필름 가부시키가이샤
Priority date: 2017-02-27
Filing date: 2018-02-14
Publication date: 2021-04-02
Also published as: WO2018155273A1; TWI723250B; JPWO2018155273A1; KR20190090008A; JP6798003B2; TW201908541A

Abstract

알루미늄 기판의 편측의 표면에 양극 산화 처리를 실시하여, 알루미늄 기판의 편측의 표면에, 두께 방향으로 존재하는 마이크로 포어와 마이크로 포어의 바닥부에 존재하는 배리어층을 갖는 양극 산화막을 형성하는 양극 산화 처리 공정과, 1V 이상 또한 양극 산화 처리 공정에 있어서의 전압의 30% 미만의 범위로부터 선택되는 유지 전압의 95% 이상 105% 이하의 전압으로 통산 5분 이상 유지하는 유지 공정과, 알루미늄보다 수소 과전압이 높은 금속 M1의 이온을 포함하는 알칼리 수용액을 이용하여, 양극 산화막의 배리어층을 제거하는 배리어층 제거 공정과, 도금 처리를 실시하여 마이크로 포어의 내부에 금속 M2를 충전하는 금속 충전 공정과, 알루미늄 기판을 제거하여, 금속 충전 미세 구조체를 얻는 기판 제거 공정을 갖는 금속 충전 미세 구조체의 제조 방법에 의하여, 마이크로 포어에 대한 금속 충전의 면내 균일성이 양호해진다.

Description

금속 충전 미세 구조체의 제조 방법

본 발명은, 금속 충전 미세 구조체의 제조 방법에 관한 것이다.

절연성 기재에 마련된 미세 구멍에 금속이 충전되어 이루어지는 금속 충전 미세 구조체(디바이스)는, 최근 나노테크놀로지에서도 주목받고 있는 분야의 하나이며, 예를 들면 이방 도전 부재로서의 용도가 기대되고 있다.

이방 도전성 부재는, 반도체 소자 등의 전자 부품과 회로 기판의 사이에 삽입하고, 가압하는 것만으로 전자 부품과 회로 기판 사이의 전기적 접속이 얻어지기 때문에, 반도체 소자 등의 전자 부품 등의 전기적 접속 부재나 기능 검사를 행할 때의 검사용 커넥터 등으로서 널리 사용되고 있다.

이와 같은 이방 도전성 부재로서, 특허문헌 1에는, "알루미늄 기판의 편측의 표면에 양극 산화 처리를 실시하여, 상기 알루미늄 기판의 편측의 표면에, 두께 방향으로 존재하는 마이크로 포어와 상기 마이크로 포어의 바닥부에 존재하는 배리어층을 갖는 양극 산화막을 형성하는 양극 산화 처리 공정과, 상기 양극 산화 처리 공정 후에, 상기 양극 산화막의 상기 배리어층을 제거하는 배리어층 제거 공정과, 상기 배리어층 제거 공정 후에, 전해 도금 처리를 실시하여 상기 마이크로 포어의 내부에 금속을 충전하는 금속 충전 공정과, 상기 금속 충전 공정 후에, 상기 알루미늄 기판을 제거하여, 금속 충전 미세 구조체를 얻는 기판 제거 공정을 갖는 금속 충전 미세 구조체의 제조 방법."이 기재되어 있다([청구항 1]).

특허문헌 1: 국제 공개공보 제2015/029881호

본 발명자는, 특허문헌 1에 기재된 금속 충전 미세 구조체의 제조 방법을 검토한바, 배리어층 제거 공정 후의 금속 충전 공정에 있어서, 전해 도금 처리의 조건에 따라서는 마이크로 포어의 내부에 대한 금속의 충전이 불충분하게 되어, 금속이 충전되지 않는 마이크로 포어가 잔존하는 문제, 즉, 금속 충전의 면내 균일성이 뒤떨어지는 문제가 있는 것을 알았다.

따라서, 본 발명은, 마이크로 포어에 대한 금속 충전의 면내 균일성이 양호해지는 금속 충전 미세 구조체의 제조 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.

본 발명자는, 상기 과제를 달성하기 위하여 예의 연구한 결과, 양극 산화 처리를 실시한 후에, 소정의 전압으로 일정 시간 유지하는 처리를 실시하고, 그 후에, 알루미늄보다 수소 과전압이 높은 금속을 포함하는 알칼리 수용액을 이용하여 배리어층을 제거함으로써, 그 후의 금속 충전 공정에 있어서의 마이크로 포어에 대한 금속 충전의 면내 균일성이 양호해지는 것을 발견하여, 본 발명을 완성시켰다.

즉, 본 발명자는, 하기 [1]에 나타내는 양태에 의하여 상기 과제를 해결할 수 있는 것을 발견하고, 또, 하기 [2] 내지 [4]에 나타내는 적합 양태를 발견했다.

[1] 알루미늄 기판의 편측의 표면에 양극 산화 처리를 실시하여, 알루미늄 기판의 편측의 표면에, 두께 방향으로 존재하는 마이크로 포어와 마이크로 포어의 바닥부에 존재하는 배리어층을 갖는 양극 산화막을 형성하는 양극 산화 처리 공정과,

양극 산화 처리 공정 후에, 1V 이상 또한 양극 산화 처리 공정에 있어서의 전압의 30% 미만의 범위로부터 선택되는 유지 전압의 95% 이상 105% 이하의 전압으로 통산 5분 이상 유지하는 유지 공정과,

유지 공정 후에, 알루미늄보다 수소 과전압이 높은 금속 M1의 이온을 포함하는 알칼리 수용액을 이용하여, 양극 산화막의 배리어층을 제거하는 배리어층 제거 공정과,

배리어층 제거 공정 후에, 도금 처리를 실시하여 마이크로 포어의 내부에 금속 M2를 충전하는 금속 충전 공정과,

금속 충전 공정 후에, 알루미늄 기판을 제거하여, 금속 충전 미세 구조체를 얻는 기판 제거 공정을 갖는 금속 충전 미세 구조체의 제조 방법.

[2] 유지 공정에 있어서의 유지 시간이, 5분 이상 10분 이하인, [1]에 기재된 금속 충전 미세 구조체의 제조 방법.

[3] 유지 공정에 있어서의 전압이, 양극 산화 처리에 있어서의 전압의 5% 이상 25% 이하인, [1] 또는 [2]에 기재된 금속 충전 미세 구조체의 제조 방법.

[4] 유지 공정에 있어서의 전압이, 양극 산화 처리 공정의 종료 후, 1초 이내에, 유지 전압의 95% 이상 105% 이하의 전압으로 설정되는, [1] 내지 [3] 중 어느 하나에 기재된 금속 충전 미세 구조체의 제조 방법.

[5] 배리어층 제거 공정에서 이용하는 금속 M1이, 금속 충전 공정에서 이용하는 금속 M2보다 이온화 경향이 높은 금속인, [1] 내지 [4] 중 어느 하나에 기재된 금속 충전 미세 구조체의 제조 방법.

본 발명에 의하면, 마이크로 포어에 대한 금속 충전의 면내 균일성이 양호해지는 금속 충전 미세 구조체의 제조 방법을 제공할 수 있다.

도 1a는, 본 발명의 금속 충전 미세 구조체의 제조 방법의 일례(제1 양태)를 설명하기 위한 모식적인 단면도 중, 양극 산화 처리를 실시하는 알루미늄 기판을 나타내는 모식적인 단면도이다.
도 1b는, 본 발명의 금속 충전 미세 구조체의 제조 방법의 일례(제1 양태)를 설명하기 위한 모식적인 단면도 중, 양극 산화 처리 공정 후의 상태를 나타내는 모식적인 단면도이다.
도 1c는, 본 발명의 금속 충전 미세 구조체의 제조 방법의 일례(제1 양태)를 설명하기 위한 모식적인 단면도 중, 유지 공정 후의 상태를 나타내는 모식적인 단면도이다.
도 1d는, 본 발명의 금속 충전 미세 구조체의 제조 방법의 일례(제1 양태)를 설명하기 위한 모식적인 단면도 중, 배리어층 제거 공정 후의 상태를 나타내는 모식적인 단면도이다.
도 1e는, 본 발명의 금속 충전 미세 구조체의 제조 방법의 일례(제1 양태)를 설명하기 위한 모식적인 단면도 중, 금속 충전 공정 후의 상태를 나타내는 모식적인 단면도이다.
도 1f는, 본 발명의 금속 충전 미세 구조체의 제조 방법의 일례(제1 양태)를 설명하기 위한 모식적인 단면도 중, 기판 제거 공정 후의 상태를 나타내는 모식적인 단면도이다.
도 2a는, 본 발명의 금속 충전 미세 구조체의 제조 방법의 다른 일례(제2 양태)를 설명하기 위한 모식적인 단면도 중, 양극 산화 처리를 실시하는 알루미늄 기판을 나타내는 모식적인 단면도이다.
도 2b는, 본 발명의 금속 충전 미세 구조체의 제조 방법의 일례(제2 양태)를 설명하기 위한 모식적인 단면도 중, 양극 산화 처리 공정 후의 상태를 나타내는 모식적인 단면도이다.
도 2c는, 본 발명의 금속 충전 미세 구조체의 제조 방법의 일례(제2 양태)를 설명하기 위한 모식적인 단면도 중, 유지 공정 후의 상태를 나타내는 모식적인 단면도이다.
도 2d는, 본 발명의 금속 충전 미세 구조체의 제조 방법의 일례(제2 양태)를 설명하기 위한 모식적인 단면도 중, 배리어층 제거 공정 후의 상태를 나타내는 모식적인 단면도이다.
도 2e는, 본 발명의 금속 충전 미세 구조체의 제조 방법의 일례(제2 양태)를 설명하기 위한 모식적인 단면도 중, 금속 충전 공정 후의 상태를 나타내는 모식적인 단면도이다.
도 2f는, 본 발명의 금속 충전 미세 구조체의 제조 방법의 일례(제2 양태)를 설명하기 위한 모식적인 단면도 중, 표면 금속 돌출 공정 후의 상태를 나타내는 모식적인 단면도이다.
도 2g는, 본 발명의 금속 충전 미세 구조체의 제조 방법의 일례(제2 양태)를 설명하기 위한 모식적인 단면도 중, 기판 제거 공정 후의 상태를 나타내는 모식적인 단면도이다.
도 2h는, 본 발명의 금속 충전 미세 구조체의 제조 방법의 일례(제2 양태)를 설명하기 위한 모식적인 단면도 중, 이면 금속 돌출 공정 후의 상태를 나타내는 모식적인 단면도이다.
도 3a는, 본 발명의 금속 충전 미세 구조체의 제조 방법의 다른 일례(제3 양태)를 설명하기 위한 모식적인 단면도 중, 양극 산화 처리를 실시하는 알루미늄 기판을 나타내는 모식적인 단면도이다.
도 3b는, 본 발명의 금속 충전 미세 구조체의 제조 방법의 일례(제3 양태)를 설명하기 위한 모식적인 단면도 중, 양극 산화 처리 공정 후의 상태를 나타내는 모식적인 단면도이다.
도 3c는, 본 발명의 금속 충전 미세 구조체의 제조 방법의 일례(제3 양태)를 설명하기 위한 모식적인 단면도 중, 유지 공정 후의 상태를 나타내는 모식적인 단면도이다.
도 3d는, 본 발명의 금속 충전 미세 구조체의 제조 방법의 일례(제3 양태)를 설명하기 위한 모식적인 단면도 중, 배리어층 제거 공정 후의 상태를 나타내는 모식적인 단면도이다.
도 3e는, 본 발명의 금속 충전 미세 구조체의 제조 방법의 일례(제3 양태)를 설명하기 위한 모식적인 단면도 중, 금속 충전 공정 후의 상태를 나타내는 모식적인 단면도이다.
도 3f는, 본 발명의 금속 충전 미세 구조체의 제조 방법의 일례(제3 양태)를 설명하기 위한 모식적인 단면도 중, 수지층 형성 공정 후의 상태를 나타내는 모식적인 단면도이다.
도 3g는, 본 발명의 금속 충전 미세 구조체의 제조 방법의 일례(제3 양태)를 설명하기 위한 모식적인 단면도 중, 기판 제거 공정 후의 상태를 나타내는 모식적인 단면도이다.
도 4는, 본 발명의 금속 충전 미세 구조체의 제조 방법으로 제작되는 금속 충전 미세 구조체의 공급 형태의 일례를 설명하는 모식도이다.
도 5a는, 양극 산화 처리 공정에 있어서의 전압으로부터 유지 공정에 있어서의 전압까지 강하할 때의 전압 강하 패턴을 나타내는 모식도이다.
도 5b는, 양극 산화 처리 공정에 있어서의 전압으로부터 유지 공정에 있어서의 전압까지 강하할 때의 전압 강하 패턴을 나타내는 모식도이다.
도 5c는, 양극 산화 처리 공정에 있어서의 전압을 단번에 0V까지 강하시키고, 유지 공정을 마련하지 않는 전압 강하 패턴을 나타내는 모식도이다.
도 5d는, 양극 산화 처리 공정에 있어서의 전압을 0V까지 연속적으로 강하시키고, 유지 공정을 마련하지 않는 전압 강하 패턴을 나타내는 모식도이다.
도 6은 반도체 패키지의 제1 예를 나타내는 모식적 단면도이다.
도 7은 반도체 패키지의 제2 예를 나타내는 모식적 단면도이다.
도 8은 반도체 패키지의 제3 예를 나타내는 모식적 단면도이다.
도 9는 반도체 패키지의 제4 예를 나타내는 모식적 단면도이다.
도 10은 반도체 패키지의 제5 예를 나타내는 모식적 단면도이다.
도 11은 반도체 패키지 기판을 적층한 구성을 나타내는 모식적 단면도이다.
도 12는 반도체 패키지의 제6 예를 나타내는 모식적 단면도이다.
도 13은 반도체 패키지의 제7 예를 나타내는 모식적 단면도이다.
도 14는 동축(同軸) 구조를 설명하기 위한 모식적 단면도이다.
도 15는 동축 구조를 설명하기 위한 모식적 평면도이다.

[금속 충전 미세 구조체의 제조 방법]

본 발명의 금속 충전 미세 구조체의 제조 방법(이하, "본 발명의 제조 방법"이라고도 약칭함)은, 알루미늄 기판의 편측의 표면(이하, "편면"이라고도 함)에 양극 산화 처리를 실시하여, 상기 알루미늄 기판의 편측의 표면에, 두께 방향으로 존재하는 마이크로 포어와 상기 마이크로 포어의 바닥부에 존재하는 배리어층을 갖는 양극 산화막을 형성하는 양극 산화 처리 공정과, 상기 양극 산화 처리 공정 후에, 상기 양극 산화 처리 후의 알루미늄 기판을 1V 이상 또한 양극 산화 처리 공정에 있어서의 전압의 30% 미만의 범위로부터 선택되는 전압(유지 전압)의 95% 이상 105% 이하의 전압으로 통산 5분 이상 유지하는 유지 공정과, 상기 유지 공정 후에, 알루미늄보다 수소 과전압이 높은 금속 M1의 이온을 포함하는 알칼리 수용액을 이용하여, 상기 양극 산화막의 상기 배리어층을 제거하는 배리어층 제거 공정과, 상기 배리어층 제거 공정 후에, 도금 처리를 실시하여 상기 마이크로 포어의 내부에 금속 M2를 충전하는 금속 충전 공정과, 상기 금속 충전 공정 후에, 상기 알루미늄 기판을 제거하여, 금속 충전 미세 구조체를 얻는 기판 제거 공정을 갖는 금속 충전 미세 구조체의 제조 방법이다.

본 발명에 있어서는, 상술한 바와 같이, 양극 산화 처리를 실시한 후에, 소정의 전압으로 일정 시간 유지하는 처리를 실시하고, 그 후에, 알루미늄보다 수소 과전압이 높은 금속을 포함하는 알칼리 수용액을 이용하여 배리어층을 제거함으로써, 그 후의 금속 충전 공정에 있어서의 마이크로 포어에 대한 금속 충전의 면내 균일성이 양호해진다.

그 이유는, 상세하게는 명확하지 않지만, 대략 이하와 같이 추측된다.

먼저, 특허문헌 1(국제 공개공보 제2015/029881호)에 기재된 제조 방법에 대하여, 전해 도금 처리의 조건에 따라 면내 균일성이 뒤떨어지는 경우가 있는 것에 대하여 검토한바, 전해 도금 처리 시에 산성의 도금액(예를 들면, 황산 구리 수용액 등)을 이용하면, 배리어층이 제거된 마이크로 포어의 바닥부, 즉 노출된 알루미늄 기판의 표면에 있어서 수소 가스의 발생이 관찰되는 점에서, 본 발명자들은, 일단 발생한 수소 가스의 존재에 의하여, 그 후의 도금액이 마이크로 포어의 내부에 침입하기 어려워졌던 것에 원인이 있다고 발견했다.

또, 후술하는 비교예 3, 6 및 7에 대하여 면내 균일성이 뒤떨어지는 원인에 대하여 검토한바, 배리어층의 용해가 불균일해져 있는 것에 원인이 있다고 발견했다.

이에 대하여, 본 발명의 제조 방법에서는, 양극 산화 처리 공정 후에, 소정의 전압으로 일정 시간 유지하는 처리를 실시함으로써, 배리어층이 박화되어, 알칼리 수용액에서의 용해가 용이하고 균일하게 진행된다고 생각된다. 또, 금속 충전 공정의 전에, 알루미늄보다 수소 과전압이 높은 금속 M1의 이온을 포함하는 알칼리 수용액을 이용하여 배리어층을 제거함으로써, 배리어층을 제거할 뿐만 아니라, 마이크로 포어의 바닥부에 노출된 알루미늄 기판에 알루미늄보다 수소 가스가 발생하기 어려운 금속 M1의 금속층이 형성되고, 그 결과, 도금액에 의한 수소 가스의 발생이 억제되어, 도금 처리에 의한 금속 충전이 진행되기 쉬워졌다고 생각된다.

여기에서, 금속 충전 미세 구조체의 제조 방법에 있어서는, 배리어층 제거의 균일성은, 배리어층의 박화의 균일성과 배리어층의 용해의 균일성으로 이루어지고, 도금 처리 시의 금속 충전의 균일성에 크게 영향을 미친다고 생각된다.

그리고, 종래 이용되고 있던 전해 처리의 전원(電源)으로는, 배리어층을 균일하게 박화하기 위하여 필요한 전압 제어 정밀도를 얻는 것이 어려웠지만, 최근의 전압 제어 정밀도 향상에 의하여 저전압의 정밀도 유지가 가능해짐으로써 배리어층을 균일하게 박화하는 것이 가능하게 되었다. 이로써, 종래의 전원을 전해 처리에 이용한 금속 충전 미세 구조체의 제조 방법을 이용한 경우에 비하여, 배리어층의 용해의 균일성이 금속 충전의 균일성에 대하여 주는 영향이 보다 커졌다.

본 발명자는, 이와 같은 저전압의 정밀도 유지에 의한 배리어층의 균일한 박화에 대하여, 배리어층 제거 공정에 있어서 금속 M1의 이온을 포함하는 알칼리 수용액을 적용하는 것을 조합시킴으로써, 도금 처리 시의 금속 충전의 균일성이 크게 양호화되는 것을 발견했다.

상세한 매커니즘은 불분명하지만, 배리어층 제거 공정에 있어서 알루미늄보다 수소 과전압이 높은 금속 M1의 이온을 포함하는 알칼리 수용액을 이용함으로써 배리어층 하부에 금속 M1의 층이 형성되는 것으로 알루미늄과 양극 산화막과의 계면이 대미지를 받는 것을 억제할 수 있어, 배리어층의 용해의 균일성이 향상되었기 때문이라고 생각된다.

다음으로, 본 발명의 제조 방법에 있어서의 각 공정의 개요를 도 1a~도 1f, 도 2a~도 2h, 도 3a~도 3g를 이용하여 설명한 후에, 본 발명의 제조 방법에 이용되는 알루미늄 기판 및 알루미늄 기판에 실시하는 각 처리 공정에 대하여 상세하게 설명한다.

<제1 양태>

도 1a~도 1f에 나타내는 바와 같이, 금속 충전 미세 구조체(10)는, 알루미늄 기판(1)의 편면에 양극 산화 처리를 실시하여, 알루미늄 기판(1)의 편면에, 두께 방향으로 존재하는 마이크로 포어(2)와 마이크로 포어(2)의 바닥부에 존재하는 배리어층(3)을 갖는 양극 산화막(4)을 형성하는 양극 산화 처리 공정(도 1a 및 도 1b 참조)과, 양극 산화 처리 공정 후에 1V 이상 또한 양극 산화 처리 공정에 있어서의 전압의 30% 미만의 범위로부터 선택되는 유지 전압의 95% 이상 105% 이하의 전압으로 통산 5분 이상 유지하는 유지 공정(도 1b 및 도 1c 참조)과, 유지 공정 후에 양극 산화막(4)의 배리어층(3)을 제거하는 배리어층 제거 공정(도 1c 및 도 1d 참조)과, 배리어층 제거 공정 후에 마이크로 포어(2)의 내부에 금속(5b)(금속 M2)을 충전하는 금속 충전 공정(도 1d 및 도 1e 참조)과, 금속 충전 공정 후에 알루미늄 기판(1)을 제거하는 기판 제거 공정(도 1e 및 도 1f 참조)을 갖는 제조 방법에 의하여 제작할 수 있다.

여기에서, 본 발명의 제조 방법은, 상술한 바와 같이, 상기 배리어층 제거 공정에 있어서, 알루미늄보다 수소 과전압이 높은 금속 M1의 이온을 포함하는 알칼리 수용액을 이용함으로써, 양극 산화막(4)의 배리어층(3)을 제거하는 것과 동시에, 마이크로 포어(2)의 바닥부에 금속(5a)(금속 M1)으로 이루어지는 금속층을 형성하는 것을 특징으로 하는 것이다(도 1d, 도 2d, 도 3d 참조).

<제2 양태>

본 발명의 제조 방법은, 후술하는 표면 금속 돌출 공정 및 이면 금속 돌출 공정 중 적어도 한쪽의 공정을 갖는 것이 바람직하다.

예를 들면, 도 2a~도 2h(이하, 이들을 통틀어 간단히 "도 2"라고 약칭함)에 나타내는 바와 같이, 금속 충전 미세 구조체(10)는, 알루미늄 기판(1)의 편면에 양극 산화 처리를 실시하여, 알루미늄 기판(1)의 편면에, 두께 방향으로 존재하는 마이크로 포어(2)와 마이크로 포어(2)의 바닥부에 존재하는 배리어층(3)을 갖는 양극 산화막(4)을 형성하는 양극 산화 처리 공정(도 2a 및 도 2b 참조)과, 양극 산화 처리 공정 후에 1V 이상 또한 양극 산화 처리 공정에 있어서의 전압의 30% 미만의 범위로부터 선택되는 유지 전압의 95% 이상 105% 이하의 전압으로 통산 5분 이상 유지하는 유지 공정(도 2b 및 도 2c 참조)과, 유지 공정 후에 양극 산화막(4)의 배리어층(3)을 제거하는 배리어층 제거 공정(도 2c 및 도 2d 참조)과, 배리어층 제거 공정 후에 마이크로 포어(2)의 내부에 금속(5b)(금속 M2)을 충전하는 금속 충전 공정(도 2d 및 도 2e 참조)과, 금속 충전 공정 후에 양극 산화막(4)의 알루미늄 기판(1)이 마련되어 있지 않은 측의 표면을 두께 방향으로 일부 제거하고, 금속 충전 공정에서 충전한 금속(5)을 양극 산화막(4)의 표면보다 돌출시키는 표면 금속 돌출 공정(도 2e 및 도 2f 참조)과, 표면 금속 돌출 공정 후에 알루미늄 기판(1)을 제거하는 기판 제거 공정(도 2f 및 도 2g 참조)과, 기판 제거 공정 후에 양극 산화막(4)의 알루미늄 기판(1)이 마련되어 있던 측의 표면을 두께 방향으로 일부 제거하고, 금속 충전 공정에서 충전한 금속(5)을 양극 산화막(4)의 표면보다 돌출시키는 이면 금속 돌출 공정(도 2g 및 도 2h 참조)을 갖는 제조 방법에 의하여 제작할 수 있다.

여기에서, 본 발명의 제조 방법은, 도 2의 제2 양태에 나타내는 바와 같이, 표면 금속 돌출 공정 및 이면 금속 돌출 공정(이하, 이들을 통틀어 "금속 돌출 공정"이라고도 함)을 모두 갖는 양태여도 되지만, 표면 금속 돌출 공정 및 이면 금속 돌출 공정 중 어느 한쪽을 갖는 양태여도 된다.

<제3 양태>

본 발명의 제조 방법은, 후술하는 수지층 형성 공정을 갖는 것이 바람직하다.

예를 들면, 도 3a~도 3g(이하, 이들을 통틀어 간단히 "도 3"이라고 약칭함)에 나타내는 바와 같이, 금속 충전 미세 구조체(10)는, 알루미늄 기판(1)의 편면에 양극 산화 처리를 실시하여, 알루미늄 기판(1)의 편면에, 두께 방향으로 존재하는 마이크로 포어(2)와 마이크로 포어(2)의 바닥부에 존재하는 배리어층(3)을 갖는 양극 산화막(4)을 형성하는 양극 산화 처리 공정(도 3a 및 도 3b 참조)과, 양극 산화 처리 공정 후에 1V 이상 또한 양극 산화 처리 공정에 있어서의 전압의 30% 미만의 범위로부터 선택되는 유지 전압의 95% 이상 105% 이하의 전압으로 통산 5분 이상 유지하는 유지 공정(도 3b 및 도 3c 참조)과, 유지 공정 후에 양극 산화막(4)의 배리어층(3)을 제거하는 배리어층 제거 공정(도 3c 및 도 3d 참조)과, 배리어층 제거 공정 후에 마이크로 포어(2)의 내부에 금속(5b)(금속 M2)을 충전하는 금속 충전 공정(도 3d 및 도 3e 참조)과, 금속 충전 공정 후에 양극 산화막(4)의 알루미늄 기판(1)이 마련되어 있지 않은 측의 표면에 수지층을 마련하는 수지층 형성 공정(도 3e 및 도 3f 참조)과, 수지층 형성 공정 후에 알루미늄 기판(1)을 제거하는 기판 제거 공정(도 3f 및 도 3g 참조)을 갖는 제조 방법에 의하여 제작할 수 있다.

여기에서, 도 3에 나타내는 제3 양태는, 제작되는 금속 충전 미세 구조체(20)를 롤상으로 권취하여 공급하는 것을 의도한 양태(도 4 참조)이며, 사용 시에 수지층(7)을 박리함으로써, 예를 들면 이방 도전성 부재로서 사용할 수 있다.

<다른 양태>

본 발명의 제조 방법은, 도 2에 나타내는 제2 양태 및 도 3에 나타내는 제3 양태를 모두 충족시키는 양태, 즉, 상술한 양극 산화 처리 공정, 유지 공정, 배리어층 제거 공정, 금속 충전 공정, 표면 금속 돌출 공정, 수지층 형성 공정, 기판 제거 공정 및 이면 금속 돌출 공정을 이 순서대로 갖는 양태여도 된다.

또, 본 발명의 제조 방법은, 특허문헌 1(국제 공개공보 제2015/029881호)의 도 2에 나타내는 양태, 즉, 원하는 형상의 마스크층을 이용하여 알루미늄 기판의 표면의 일부에 양극 산화 처리를 실시하는 양태여도 된다.

〔알루미늄 기판〕

본 발명의 제조 방법에 이용되는 알루미늄 기판은, 특별히 한정되지 않고, 그 구체예로서는, 순 알루미늄 판; 알루미늄을 주성분으로 하고 미량의 이원소(異元素)를 포함하는 합금판; 저순도의 알루미늄(예를 들면, 리사이클 재료)에 고순도 알루미늄을 증착시킨 기판; 실리콘 웨이퍼, 석영, 유리 등의 표면에 증착, 스퍼터 등의 방법에 의하여 고순도 알루미늄을 피복시킨 기판; 알루미늄을 래미네이팅한 수지 기판; 등을 들 수 있다.

본 발명에 있어서는, 알루미늄 기판 중, 후술하는 양극 산화 처리 공정에 의하여 양극 산화막을 마련하는 표면은, 알루미늄 순도가, 99.5질량% 이상인 것이 바람직하고, 99.9질량% 이상인 것이 보다 바람직하며, 99.99질량% 이상인 것이 더 바람직하다. 알루미늄 순도가 상기 범위이면, 마이크로 포어 배열의 규칙성이 충분해진다.

또, 본 발명에 있어서는, 알루미늄 기판 중 후술하는 양극 산화 처리 공정을 실시하는 편측의 표면은, 미리 열처리, 탈지 처리 및 경면(鏡面) 마무리 처리가 실시되는 것이 바람직하다.

여기에서, 열처리, 탈지 처리 및 경면 마무리 처리에 대해서는, 일본 공개특허공보 2008-270158호의 <0044>~<0054> 단락에 기재된 각 처리와 동일한 처리를 실시할 수 있다.

〔양극 산화 처리 공정〕

상기 양극 산화 처리 공정은, 상기 알루미늄 기판의 편면에 양극 산화 처리를 실시함으로써, 상기 알루미늄 기판의 편면에, 두께 방향으로 존재하는 마이크로 포어와 마이크로 포어의 바닥부에 존재하는 배리어층을 갖는 양극 산화막을 형성하는 공정이다.

본 발명의 제조 방법에 있어서의 양극 산화 처리는, 종래 공지의 방법을 이용할 수 있지만, 마이크로 포어 배열의 규칙성을 높이고, 금속 충전 미세 구조체의 이방 도전성을 담보하는 관점에서, 자기(自己) 규칙화법이나 정전압 처리를 이용하는 것이 바람직하다.

여기에서, 양극 산화 처리의 자기 규칙화법이나 정전압 처리에 대해서는, 일본 공개특허공보 2008-270158호의 <0056>~<0108> 단락 및 [도 3]에 기재된 각 처리와 동일한 처리를 실시할 수 있다.

<양극 산화 처리>

양극 산화 처리에 있어서의 전해액의 평균 유속은, 0.5~20.0m/min인 것이 바람직하고, 1.0~15.0m/min인 것이 보다 바람직하며, 2.0~10.0m/min인 것이 더 바람직하다.

또, 전해액을 상기 조건으로 유동시키는 방법은, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 스터러와 같이 일반적인 교반 장치를 사용하는 방법이 이용된다. 특히, 교반 속도를 디지털 표시로 컨트롤 할 수 있는 스터러를 이용하면, 평균 유속을 제어할 수 있기 때문에 바람직하다. 이와 같은 교반 장치로서는, 예를 들면 "마그네틱 스터러 HS-50D(AS ONE제)" 등을 들 수 있다.

양극 산화 처리는, 예를 들면 산농도 1~10질량%의 용액 중에서, 알루미늄 기판을 양극으로 하여 통전하는 방법을 이용할 수 있다.

양극 산화 처리에 이용되는 용액으로서는, 산 용액인 것이 바람직하고, 황산, 인산, 크로뮴산, 옥살산, 설파민산, 벤젠설폰산, 아마이드설폰산, 글라이콜산, 타타르산, 말산, 시트르산 등이 보다 바람직하고, 그 중에서도 황산, 인산, 옥살산이 특히 바람직하다. 이들 산은 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 이용할 수 있다.

양극 산화 처리의 조건은, 사용되는 전해액에 의하여 다양하게 변화하므로 일률적으로 결정될 수 없지만, 일반적으로는, 전해액 농도 0.1~20질량%, 액온 -10~30℃, 전류 밀도 0.01~20A/dm², 전압 3~300V, 전해 시간 0.5~30시간인 것이 바람직하고, 전해액 농도 0.5~15질량%, 액온 -5~25℃, 전류 밀도 0.05~15A/dm², 전압 5~250V, 전해 시간 1~25시간인 것이 보다 바람직하며, 전해액 농도 1~10질량%, 액온 0~20℃, 전류 밀도 0.1~10A/dm², 전압 10~200V, 전해 시간 2~20시간인 것이 더 바람직하다.

본 발명에 있어서는, 상기 양극 산화 처리 공정은, 본 발명의 제조 방법(특히, 상술한 제3 양태)으로 제작되는 금속 충전 미세 구조체를 도 4에 나타내는 바와 같이 소정 직경 및 소정 폭의 권선 코어(21)에 권취된 형상으로 공급하는 관점에서, 양극 산화 처리에 의하여 형성되는 양극 산화막의 평균 두께가 30μm 이하인 것이 바람직하고, 5~20μm인 것이 보다 바람직하다. 또한, 평균 두께는, 양극 산화막을 두께 방향에 대하여 수렴 이온빔(Focused Ion Beam: FIB)으로 절삭 가공하고, 그 단면을 전계 방사형 주사 전자 현미경(Field Emission Scanning Electron Microscope: FE-SEM)에 의하여 표면 사진(배율 50000배)을 촬영하여, 10점 측정한 평균값으로서 산출했다.

〔유지 공정〕

상기 유지 공정은, 상기 양극 산화 처리 공정 후에, 1V 이상 또한 상기 양극 산화 처리 공정에 있어서의 전압의 30% 미만의 범위로부터 선택되는 유지 전압의 95% 이상 105% 이하의 전압으로 통산 5분 이상 유지하는 공정이다. 바꾸어 말하면, 상기 유지 공정은, 상기 양극 산화 처리 공정 후에, 1V 이상 또한 상기 양극 산화 처리 공정에 있어서의 전압의 30% 미만의 범위로부터 선택되는 유지 전압의 95% 이상 105% 이하의 전압으로 통산 5분 이상 전해 처리를 실시하는 공정이다.

여기에서, "양극 산화 처리에 있어서의 전압"이란, 알루미늄과 반대극 사이에 인가하는 전압이며, 예를 들면 양극 산화 처리에 의한 전해 시간이 30분이면, 30분 동안에 유지되고 있는 전압의 평균값을 말한다.

본 발명에 있어서는, 양극 산화막의 측벽 두께, 즉 마이크로 포어의 깊이에 대하여 배리어층의 두께를 적절한 두께로 제어하는 관점에서, 유지 공정에 있어서의 전압이, 양극 산화 처리에 있어서의 전압의 5% 이상 25% 이하인 것이 바람직하고, 5% 이상 20% 이하인 것이 보다 바람직하다.

또, 본 발명에 있어서는, 면내 균일성이 보다 향상되는 이유에서, 유지 공정에 있어서의 유지 시간의 합계가, 5분 이상 20분 이하인 것이 바람직하고, 5분 이상 15분 이하인 것이 보다 바람직하며, 5분 이상 10분 이하인 것이 더 바람직하다.

또, 유지 공정에 있어서의 유지 시간은, 통산 5분 이상이면 되지만, 연속 5분 이상인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 있어서는, 유지 공정에 있어서의 전압은, 양극 산화 처리 공정에 있어서의 전압으로부터 유지 공정에 있어서의 전압까지 연속적 또는 단계적(스텝상)으로 강하시켜 설정해도 되지만, 면내 균일성이 더 향상되는 이유에서, 양극 산화 처리 공정의 종료 후, 1초 이내에, 상기 유지 전압의 95% 이상 105% 이하의 전압으로 설정하는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서는, 상기 유지 공정은, 예를 들면 상기 양극 산화 처리 공정의 종료 시에 전해 전위를 강하시킴으로써, 상기 양극 산화 처리 공정과 연속하여 행하는 것도 할 수 있다.

상기 유지 공정은, 전해 전위 이외의 조건에 대해서는, 상술한 종래 공지의 양극 산화 처리와 동일한 전해액 및 처리 조건을 채용할 수 있다.

특히, 상술한 바와 같이 상기 유지 공정과 상기 양극 산화 처리 공정을 연속하여 실시하는 경우는, 동일한 전해액을 이용하여 처리하는 것이 바람직하다.

〔배리어층 제거 공정〕

상기 배리어층 제거 공정은, 상기 유지 공정 후에, 알루미늄보다 수소 과전압이 높은 금속 M1의 이온을 포함하는 알칼리 수용액을 이용하여, 상기 양극 산화막의 배리어층을 제거하는 공정이다.

본 발명의 제조 방법에 있어서는, 상기 배리어층 제거 공정에 의하여, 배리어층이 제거되고, 또한 도 1d에도 나타내는 바와 같이, 마이크로 포어(2)의 바닥부에, 금속 M1로 이루어지는 금속층(5a)이 형성되게 된다.

여기에서, 수소 과전압(hydrogen overvoltage)이란, 수소가 발생하는 데 필요한 전압을 말하고, 예를 들면 알루미늄(Al)의 수소 과전압은 -1.66V이다(일본 화학 학회지, 1982, (8), p1305-1313). 또한, 알루미늄의 수소 과전압보다 높은 금속 M1의 예 및 그 수소 과전압의 값을 이하에 나타낸다.

<금속 M1 및 수소(1N H₂SO₄) 과전압>

·백금(Pt): 0.00V

·금(Au): 0.02V

·은(Ag): 0.08V

·니켈(Ni): 0.21V

·구리(Cu): 0.23V

·주석(Sn): 0.53V

·아연(Zn): 0.70V

본 발명에 있어서는, 후술하는 양극 산화 처리 공정에 있어서 충전하는 금속 M2와 치환 반응을 일으켜, 마이크로 포어의 내부에 충전되는 금속의 전기적인 특성에게 주는 영향이 적어지는 이유에서, 상기 배리어층 제거 공정에서 이용하는 금속 M1은, 후술하는 금속 충전 공정에서 이용하는 금속 M2보다 이온화 경향이 높은 금속인 것이 바람직하다.

구체적으로는, 후술하는 금속 충전 공정의 금속 M2로서 구리(Cu)를 이용하는 경우에는, 상기 배리어층 제거 공정에서 이용하는 금속 M1로서는, 예를 들면 Zn, Fe, Ni, Sn 등을 들 수 있고, 그 중에서도, Zn, Ni를 이용하는 것이 바람직하며, Zn을 이용하는 것이 보다 바람직하다.

또, 후술하는 금속 충전 공정의 금속 M2로서 Ni를 이용하는 경우에는, 상기 배리어층 제거 공정에서 이용하는 금속 M1로서는, 예를 들면 Zn, Fe 등을 들 수 있고, 그 중에서도, Zn을 이용하는 것이 바람직하다.

이와 같은 금속 M1의 이온을 포함하는 알칼리 수용액을 이용하여 배리어층을 제거하는 방법은 특별히 한정되지 않고, 예를 들면 종래 공지의 화학적 에칭 처리와 동일한 방법을 들 수 있다. 알루미늄보다 수소 과전압이 높은 금속 M1의 이온을 포함하는 알칼리 수용액에 있어서의, 금속 M1의 이온 농도는, 1~10000ppm이 바람직하고, 10~1000ppm이 보다 바람직하며, 100~500ppm이 특히 바람직하다.

<화학 에칭 처리>

화학 에칭 처리에 의한 배리어층의 제거는, 예를 들면 상기 양극 산화 처리 공정 후의 알루미늄 기판을 알칼리 수용액에 침지시켜, 마이크로 포어의 내부에 알칼리 수용액을 충전시킨 후에, 양극 산화막의 마이크로 포어의 개구부 측의 표면을 pH 완충액에 접촉시키는 방법 등에 의하여, 배리어층만을 선택적으로 용해시킬 수 있다.

여기에서, 상기 금속 M1의 이온을 포함하는 알칼리 수용액으로서는, 수산화 나트륨, 수산화 칼륨 및 수산화 리튬으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 알칼리의 수용액을 이용하는 것이 바람직하다. 또, 알칼리 수용액의 농도는 0.1~5질량%인 것이 바람직하다. 알칼리 수용액의 온도는, 10~60℃가 바람직하고, 15~45℃가 더 바람직하며, 특히 20~35℃인 것이 바람직하다.

구체적으로는, 예를 들면 50g/L, 40℃의 인산 수용액, 0.5g/L, 30℃의 수산화 나트륨 수용액, 0.5g/L, 30℃의 수산화 칼륨 수용액 등이 적합하게 이용된다.

또한, pH 완충액으로서는, 상술한 알칼리 수용액에 대응한 완충액을 적절히 사용할 수 있다.

또, 알칼리 수용액에 대한 침지 시간은, 5~120분인 것이 바람직하고, 8~120분인 것이 보다 바람직하며, 8~90분인 것이 더 바람직하고, 10~90분인 것이 특히 바람직하다. 그 중에서도, 10~60분인 것이 바람직하고, 15~60분인 것이 보다 바람직하다.

〔금속 충전 공정〕

상기 금속 충전 공정은, 상기 배리어층 제거 공정 후에, 도금 처리를 실시하여 양극 산화막에 있어서의 마이크로 포어의 내부에 금속 M2를 충전하는 공정이다.

<금속 M2>

상기 금속 M2는, 전기 저항율이 10³Ω·cm 이하인 재료인 것이 바람직하고, 그 구체예로서는, 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg), 니켈(Ni), 아연(Zn) 등이 적합하게 예시된다.

그 중에서도, 전기 전도성의 관점에서, Cu, Au, Al, Ni가 바람직하고, Cu, Au가 보다 바람직하며, Cu가 더 바람직하다.

<충전 방법>

상기 금속 M2를 마이크로 포어의 내부에 충전하는 도금 처리의 방법으로서는, 예를 들면 전해 도금법 또는 무전해 도금법을 이용할 수 있다.

여기에서, 착색 등에 이용되는 종래 공지의 전해 도금법에서는, 선택적으로 구멍 중에 금속을 고애스펙트로 석출(성장)시키는 것은 곤란하다. 이는, 석출 금속이 구멍 내에서 소비되고 일정 시간 이상 전해를 행해도 도금이 성장하지 않기 때문이라고 생각된다.

이로 인하여, 본 발명의 제조 방법에 있어서는, 전해 도금법에 의하여 금속을 충전하는 경우는, 펄스 전해 또는 정전위 전해 시에 휴지 시간을 마련하는 것이 바람직하다. 휴지 시간은, 10초 이상 필요하며, 30~60초인 것이 바람직하다.

또, 전해액의 교반을 촉진하기 위하여, 초음파를 가하는 것도 바람직하다.

또한, 전해 전압은, 통상 20V 이하이며 바람직하게는 10V 이하이지만, 사용하는 전해액에 있어서의 목적 금속의 석출 전위를 미리 측정하고, 그 전위 +1V 이내에서 정전위 전해를 행하는 것이 바람직하다. 또한, 정전위 전해를 행할 때에는, 사이클릭 볼탐메트리를 병용할 수 있는 것이 바람직하고, Solartron사, BAS사, 호쿠토 덴코샤, IVIUM사 등의 퍼텐쇼스탯 장치를 이용할 수 있다.

도금액은, 종래 공지의 도금액을 이용할 수 있다.

구체적으로는, 구리를 석출시키는 경우에는 황산 구리 수용액이 일반적으로 이용되지만, 황산 구리의 농도는, 1~300g/L인 것이 바람직하고, 100~200g/L인 것이 보다 바람직하다. 또, 전해액 중에 염산을 첨가하면 석출을 촉진할 수 있다. 이 경우, 염산 농도는 10~20g/L인 것이 바람직하다.

또, 금을 석출시키는 경우, 테트라클로로 금의 황산 용액을 이용하여, 교류 전해로 도금을 행하는 것이 바람직하다.

또한, 무전해 도금법에서는, 애스펙트가 높은 마이크로 포어로 이루어지는 구멍 중에 금속을 완전하게 충전하기에는 장시간을 필요로 하므로, 본 발명의 제조 방법에 있어서는, 전해 도금법에 의하여 금속을 충전하는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서는, 상기 배리어층 제거 공정에 의하여 배리어층을 제거하고, 또한, 마이크로 포어의 바닥부에 상술한 금속 M1로 이루어지는 금속층이 형성되어 있기 때문에, 상술한 바와 같이, 도금액에 의한 수소 가스의 발생이 억제되어, 도금 처리에 의한 금속 충전이 진행되기 쉬워졌다고 생각된다.

〔기판 제거 공정〕

상기 기판 제거 공정은, 상기 금속 충전 공정 후에, 상기 알루미늄 기판을 제거하여, 금속 충전 미세 구조체를 얻는 공정이다.

알루미늄 기판을 제거하는 방법은 특별히 한정되지 않고, 예를 들면 용해에 의하여 제거하는 방법 등을 적합하게 들 수 있다.

<알루미늄 기판의 용해>

상기 알루미늄 기판의 용해는, 양극 산화막을 용해하기 어렵고, 알루미늄을 용해하기 쉬운 처리액을 이용하는 것이 바람직하다.

이와 같은 처리액은, 알루미늄에 대한 용해 속도가, 1μm/분 이상인 것이 바람직하고, 3μm/분 이상인 것이 보다 바람직하며, 5μm/분 이상인 것이 더 바람직하다. 마찬가지로, 양극 산화막에 대한 용해 속도가, 0.1nm/분 이하가 되는 것이 바람직하고, 0.05nm/분 이하가 되는 것이 보다 바람직하며, 0.01nm/분 이하가 되는 것이 더 바람직하다.

구체적으로는, 알루미늄보다 이온화 경향의 낮은 금속 화합물을 적어도 1종 포함하고, 또한 pH가 4 이하 또는 8 이상이 되는 처리액인 것이 바람직하며, 그 pH가 3 이하 또는 9 이상인 것이 보다 바람직하고, 2 이하 또는 10 이상인 것이 더 바람직하다.

이와 같은 처리액으로서는, 산 또는 알칼리 수용액을 베이스로 하고, 예를 들면 망가니즈, 아연, 크로뮴, 철, 카드뮴, 코발트, 니켈, 주석, 납, 안티모니, 비스무트, 구리, 수은, 은, 팔라듐, 백금, 금의 화합물(예를 들면, 염화 백금산), 이들의 불화물, 이들의 염화물 등을 배합한 처리액인 것이 바람직하다.

그 중에서도, 산수용액 베이스가 바람직하고, 염화물을 블렌드하는 것이 바람직하다.

특히, 염산 수용액에 염화 수은을 블렌드한 처리액(염산/염화 수은), 염산 수용액에 염화 구리를 블렌드한 처리액(염산/염화 구리)이, 처리 래티튜드의 관점에서 바람직하다.

또한, 이와 같은 처리액의 조성은 특별히 한정되지 않고, 예를 들면 브로민/메탄올 혼합물, 브로민/에탄올 혼합물, 왕수(王水) 등을 이용할 수 있다.

또, 이와 같은 처리액의 산 또는 알칼리 농도는, 0.01~10mol/L가 바람직하고, 0.05~5mol/L가 보다 바람직하다.

또한, 이와 같은 처리액을 이용한 처리 온도는, -10℃~80℃가 바람직하고, 0℃~60℃가 보다 바람직하다.

또, 상기 알루미늄 기판의 용해는, 상기 금속 충전 공정 후의 알루미늄 기판을 상술한 처리액에 접촉시킴으로써 행한다. 접촉시키는 방법은, 특별히 한정되지 않고, 예를 들면 침지법, 스프레이법을 들 수 있다. 그 중에서도, 침지법이 바람직하다. 이때의 접촉 시간으로서는, 10초~5시간이 바람직하고, 1분 ~3시간이 보다 바람직하다.

〔금속 돌출 공정〕

본 발명의 제조 방법에 있어서는, 제작되는 금속 충전 미세 구조체의 금속 접합성이 향상되는 이유에서, 상술한 제2 양태 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 표면 금속 돌출 공정 및/또는 이면 금속 돌출 공정을 갖고 있는 것이 바람직하다.

여기에서, 표면 금속 돌출 공정이란, 상기 금속 충전 공정 후에 있어서 상기 기판 제거 공정의 전에, 상기 양극 산화막의 상기 알루미늄 기판이 마련되어 있지 않은 측의 표면을 두께 방향으로 일부 제거하고, 상기 금속 충전 공정에서 충전한 상기 금속 M2를 상기 양극 산화막의 표면보다 돌출시키는 공정이다.

또, 이면 금속 돌출 공정이란, 상기 기판 제거 공정 후에, 상기 양극 산화막의 상기 알루미늄 기판이 마련되어 있던 측의 표면을 두께 방향으로 일부 제거하고, 상기 금속 충전 공정에서 충전한 상기 금속 M2를 상기 양극 산화막의 표면보다 돌출시키는 공정이다.

이와 같은 금속 돌출 공정에 있어서의 양극 산화막의 일부 제거는, 예를 들면 상술한 금속 M1 및 금속 M2(특히 금속 M2)를 용해하지 않고, 양극 산화막, 즉, 산화 알루미늄을 용해하는 산수용액 또는 알칼리 수용액에, 금속이 충전된 마이크로 포어를 갖는 양극 산화막을 접촉시킴으로써 행할 수 있다. 접촉시키는 방법은, 특별히 한정되지 않고, 예를 들면 침지법, 스프레이법을 들 수 있다. 그 중에서도, 침지법이 바람직하다.

산수용액을 이용하는 경우는, 황산, 인산, 질산, 염산 등의 무기산 또는 이들의 혼합물의 수용액을 이용하는 것이 바람직하다. 그 중에서도, 크로뮴산을 함유하지 않는 수용액이 안전성이 우수한 점에서 바람직하다. 산수용액의 농도는 1~10질량%인 것이 바람직하다. 산수용액의 온도는, 25~60℃인 것이 바람직하다.

또, 알칼리 수용액을 이용하는 경우는, 수산화 나트륨, 수산화 칼륨 및 수산화 리튬으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 알칼리의 수용액을 이용하는 것이 바람직하다. 알칼리 수용액의 농도는 0.1~5질량%인 것이 바람직하다. 알칼리 수용액의 온도는, 20~35℃인 것이 바람직하다.

구체적으로는, 예를 들면 50g/L, 40℃의 인산 수용액, 0.5g/L, 30℃의 수산화 나트륨 수용액 또는 0.5g/L, 30℃의 수산화 칼륨 수용액이 적합하게 이용된다.

산수용액 또는 알칼리 수용액에 대한 침지 시간은, 8~120분인 것이 바람직하고, 10~90분인 것이 보다 바람직하며, 15~60분인 것이 더 바람직하다. 여기에서, 침지 시간은, 단시간의 침지 처리를 반복한 경우에는, 각 침지 시간의 합계를 말한다. 또한, 각 침지 처리 동안에는, 세정 처리를 실시해도 된다.

또, 본 발명의 제조 방법에 있어서는, 제작되는 금속 충전 미세 구조체를 이방 도전성 부재로서 이용했을 때에, 배선 기판 등의 피접착물과의 압착성이 양호해지는 이유에서, 상기 표면 금속 돌출 공정 및/또는 상기 이면 금속 돌출 공정이, 상기 금속 M2를 상기 양극 산화막의 표면보다 10~1000nm 돌출시키는 공정인 것이 바람직하고, 50~500nm 돌출시키는 공정인 것이 보다 바람직하다.

또한, 본 발명의 제조 방법에 있어서는, 제작되는 금속 충전 미세 구조체와 전극을 압착 등의 수법에 의하여 접속(접합)할 때에, 돌출 부분이 무너진 경우의 면방향의 절연성을 충분히 확보할 수 있는 이유에서, 상기 표면 금속 돌출 공정 및/또는 상기 이면 금속 돌출 공정에 의하여 형성되는 돌출 부분의 애스펙트비(돌출 부분의 높이/돌출 부분의 직경)가 0.01 이상 20 미만인 것이 바람직하고, 6~20인 것이 보다 바람직하다.

본 발명의 제조 방법에 있어서는, 상술한 금속 충전 공정 및 기판 제거 공정과 임의의 금속 돌출 공정에 의하여 형성되는 금속으로 이루어지는 도통로는, 주상(柱狀)인 것이 바람직하고, 그 직경은, 5nm 초과 10μm 이하인 것이 바람직하며, 40nm~1000nm인 것이 보다 바람직하다.

또, 상기 도통로는, 알루미늄 기판의 양극 산화막에 의하여 서로 절연된 상태로 존재하는 것이지만, 그 밀도는, 2만개/mm² 이상인 것이 바람직하고, 200만개/mm² 이상인 것이 보다 바람직하며, 1000만개/mm² 이상인 것이 더 바람직하고, 5000만개/mm² 이상인 것이 특히 바람직하며, 1억개/mm² 이상인 것이 가장 바람직하다.

또한, 인접하는 각 도통로의 중심 간 거리는, 20nm~500nm인 것이 바람직하고, 40nm~200nm인 것이 보다 바람직하며, 50nm~140nm인 것이 더 바람직하다.

〔수지층 형성 공정〕

본 발명의 제조 방법에 있어서는, 제작되는 금속 충전 미세 구조체의 반송성이 향상되는 이유에서, 상술한 제3 양태 및 도 3에 나타내는 바와 같이, 수지층 형성 공정을 갖고 있는 것이 바람직하다.

여기에서, 수지층 형성 공정이란, 상기 금속 충전 공정 후(상기 표면 금속 돌출 공정을 갖고 있는 경우는 표면 금속 돌출 공정 후)로서 상기 기판 제거 공정의 전에, 상기 양극 산화막의 상기 알루미늄 기판이 마련되어 있지 않은 측의 표면에, 수지층을 마련하는 공정이다.

상기 수지층을 구성하는 수지 재료로서는, 구체적으로는, 예를 들면 에틸렌계 공중합체, 폴리아마이드 수지, 폴리에스터 수지, 폴리유레테인 수지, 폴리올레핀계 수지, 아크릴계 수지, 및 셀룰로스계 수지 등을 들 수 있지만, 반송성의 관점과, 이방 도전성 부재로서 사용하기 쉽게 하는 관점에서, 상기 수지층은, 박리 가능한 점착층을 갖는 필름인 것이 바람직하고, 가열 처리 또는 자외선 노광 처리에 의하여 점착성이 약해져, 박리 가능해지는 점착층을 갖는 필름인 것이 보다 바람직하다.

상기 점착층을 갖는 필름은 특별히 한정되지 않고, 열박리형의 수지층이나, 자외선(ultraviolet: UV) 박리형의 수지층 등을 들 수 있다.

여기에서, 열박리형의 수지층은, 상온에서는 점착력이 있고, 가열하는 것만으로 용이하게 박리 가능한 것이며, 주로 발포성의 마이크로 캡슐 등을 이용한 것이 많다.

또, 점착층을 구성하는 점착제로서는, 구체적으로는, 예를 들면 고무계 점착제, 아크릴계 점착제, 바이닐알킬에터계 점착제, 실리콘계 점착제, 폴리에스터계 점착제, 폴리아마이드계 점착제, 유레테인계 점착제, 스타이렌-다이엔 블록 공중합체계 점착제 등을 들 수 있다.

또, UV 박리형의 수지층은, UV 경화형의 접착층을 갖는 것이며 경화에 의하여 점착력이 없어져 박리 가능해지는 것이다.

UV 경화형의 접착층으로서는, 베이스 폴리머에, 탄소-탄소 이중 결합을 폴리머 측쇄 또는 주쇄 중 혹은 주쇄 말단에 도입한 폴리머 등을 들 수 있다. 탄소-탄소 이중 결합을 갖는 베이스 폴리머로서는, 아크릴계 폴리머를 기본 골격으로 하는 것이 바람직하다.

또한, 아크릴계 폴리머는, 가교시키기 위하여, 다관능성 모노머 등도, 필요에 따라 공중합용 모노머 성분으로서 포함할 수 있다.

탄소-탄소 이중 결합을 갖는 베이스 폴리머는 단독으로 사용할 수 있지만, UV 경화성의 모노머나 올리고머를 배합할 수도 있다.

UV 경화형의 접착층은, UV 조사에 의하여 경화시키기 위하여 광중합 개시제를 병용하는 것이 바람직하다. 광중합 개시제로서는, 벤조인에터계 화합물; 케탈계 화합물; 방향족 설폰일 클로라이드계 화합물; 광활성 옥심계 화합물; 벤조페논계 화합물; 싸이오잔톤계 화합물; 캄퍼퀴논; 할로젠화 케톤; 아실포스피녹사이드; 아실포스포네이트 등을 들 수 있다.

열박리형의 수지층의 시판품으로서는, 예를 들면 WS5130C02, WS5130C10 등의 인텔리머〔등록 상표〕테이프(닛타 주식회사제); 소마택〔등록 상표〕TE 시리즈(소말 주식회사제); 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 등의 리발파〔등록 상표〕시리즈(닛토 덴코 주식회사제); 등을 들 수 있다.

UV 박리형의 수지층의 시판품으로서는, 예를 들면 ELP DU-300, ELP DU-2385KS, ELP DU-2187G, ELP NBD-3190K, ELP UE-2091J 등의 엘렙 홀더〔등록 상표〕(닛토 덴코 주식회사제); Adwill D-210, Adwill D-203, Adwill D-202, Adwill D-175, Adwill D-675(모두 린텍 주식회사제); 스미라이트〔등록 상표〕FLS의 N8000 시리즈(스미토모 베이크라이트 주식회사제); UC353EP-110(후루카와 덴키 고교 주식회사제); 등의 다이싱 테이프나, ELP RF-7232DB, ELP UB-5133D(모두 닛토 덴코 주식회사제); SP-575B-150, SP-541B-205, SP-537T-160, SP-537T-230(모두 후루카와 덴키 고교 주식회사제); 등의 백그라인딩 테이프를 이용할 수 있다.

또, 상기 점착층을 갖는 필름을 첩부하는 방법은 특별히 한정되지 않고, 종래 공지의 표면 보호 테이프 첩부 장치나 래미네이터를 이용하여 첩부할 수 있다.

〔권취 공정〕

본 발명의 제조 방법에 있어서는, 제작되는 금속 충전 미세 구조체의 반송성이 더 향상되는 이유에서, 상술한 임의의 수지층 형성 공정 후에 상기 수지층을 갖는 상태에서 금속 충전 미세 구조체를 롤상으로 권취하는 권취 공정을 갖고 있는 것이 바람직하다.

여기에서, 상기 권취 공정에 있어서의 권취 방법은 특별히 한정되지 않고, 예를 들면 도 4에 나타내는 바와 같이, 소정 직경 및 소정 폭의 권선 코어(21)에 권취하는 방법을 들 수 있다.

또, 본 발명의 제조 방법에 있어서는, 상기 권취 공정에 있어서의 권취하기 쉬움의 관점에서, 수지층을 제외한 금속 충전 미세 구조체의 평균 두께가 30μm 이하인 것이 바람직하고, 5~20μm인 것이 보다 바람직하다. 또한, 평균 두께는, 수지층을 제외한 금속 충전 미세 구조체를 두께 방향에 대하여 FIB로 절삭 가공하고, 그 단면을 FE-SEM에 의하여 표면 사진(배율 50000배)을 촬영하여, 10점 측정한 평균값으로서 산출했다.

〔그 외의 처리 공정〕

본 발명의 제조 방법은, 상술한 각 공정 이외에, 특허문헌 1(국제 공개공보 제2015/029881호)의 <0049>~<0057> 단락에 기재된 연마 공정, 표면 평활화 공정, 보호막 형성 처리, 수세 처리를 갖고 있어도 된다.

또, 제조상의 핸들링성이나, 금속 충전 미세 구조체를 이방 도전성 부재로서 이용하는 관점에서, 이하에 나타내는 바와 같은, 다양한 프로세스나 형식을 적용할 수 있다.

<가접착제를 사용한 프로세스 예>

본 발명에 있어서는, 상기 기판 제거 공정에 의하여 금속 충전 미세 구조체를 얻은 후에, 금속 충전 미세 구조체를 가접착제(Temporary Bonding Materials)를 이용하여 실리콘 웨이퍼 상에 고정하고, 연마에 의하여 박층화하는 공정을 갖고 있어도 된다.

이어서, 박층화의 공정 후, 표면을 충분히 세정한 후에, 상기 표면 금속 돌출 공정을 행할 수 있다.

이어서, 금속을 돌출시킨 표면에, 앞선 가접착제보다 접착력이 강한 가접착제를 도포하여 실리콘 웨이퍼 상에 고정한 후, 앞선 가접착제로 접착하고 있던 실리콘 웨이퍼를 박리하고, 박리한 금속 충전 미세 구조체 측의 표면에 대하여, 상기 이면 금속 돌출 공정을 행할 수 있다.

<왁스를 사용한 프로세스 예>

본 발명에 있어서는, 상기 기판 제거 공정에 의하여 금속 충전 미세 구조체를 얻은 후에, 금속 충전 미세 구조체를 왁스를 이용하여 실리콘 웨이퍼 상에 고정하고, 연마에 의하여 박층화하는 공정을 갖고 있어도 된다.

이어서, 금속을 돌출시킨 표면에, 가접착제를 도포하여 실리콘 웨이퍼 상에 고정한 후, 가열에 의하여 앞선 왁스를 용해시켜 실리콘 웨이퍼를 박리하고, 박리한 금속 충전 미세 구조체 측의 표면에 대하여, 상기 이면 금속 돌출 공정을 행할 수 있다.

또한, 고형 왁스를 사용해도 상관없지만, 스카이코트(닛카 세이코사제) 등의 액체 왁스를 사용하면 도포 후 균일성의 향상을 도모할 수 있다.

<기판 제거 처리를 나중에 행하는 프로세스 예>

본 발명에 있어서는, 상기 금속 충전 공정 후에 있어서 상기 기판 제거 공정의 전에, 알루미늄 기판을 가접착제, 왁스 또는 기능성 흡착 필름을 이용하여 강성 기판(예를 들면, 실리콘 웨이퍼, 유리 기판 등)에 고정한 후에, 상기 양극 산화막의 상기 알루미늄 기판이 마련되어 있지 않은 측의 표면을 연마에 의하여 박층화하는 공정을 갖고 있어도 된다.

이어서, 금속을 돌출시킨 표면에, 절연성 재료인 수지 재료(예를 들면, 에폭시 수지, 폴리이미드 수지 등)를 도포한 후, 그 표면에 상기와 동일한 수법으로 강성 기판을 첩부할 수 있다. 수지 재료에 의한 첩부는, 접착력이 가접착제 등에 의한 접착력보다 커지는 것을 선택하여, 수지 재료에 의한 첩부 후에, 최초로 첩부한 강성 기판은 박리하고, 상술한 기판 제거 공정, 연마 공정 및 이면 금속 돌출 처리 공정을 순서대로 행할 수 있다.

또한, 기능성 흡착 필름으로서는, Q-chuck(등록 상표)(마루이시 산교 주식회사제) 등을 사용할 수 있다.

본 발명에 있어서는, 금속 충전 미세 구조체가 박리 가능한 층에 의하여 강성 기판(예를 들면, 실리콘 웨이퍼, 유리 기판 등)에 첩부된 상태로 제품으로서 제공되는 것이 바람직하다.

이와 같은 공급 형태에 있어서는, 금속 충전 미세 구조체를 접합 부재로서 이용하는 경우에는, 금속 충전 미세 구조체의 표면을 디바이스 표면에 가접착하고, 강성 기판을 박리한 후에 접속 대상이 되는 디바이스를 적절한 장소에 설치하며, 가열 압착함으로써 상하의 디바이스를 금속 충전 미세 구조체에 의하여 접합할 수 있다.

또, 박리 가능한 층에는, 열박리층을 이용해도 상관없고, 유리 기판과의 조합으로 광박리층을 이용해도 상관없다.

또, 본 발명의 제조 방법에 있어서는, 상술한 각 공정은, 각 공정을 매엽으로 행하는 것도 가능하고, 알루미늄의 코일을 원단으로서 웨브로 연속 처리할 수도 있다.

또, 연속 처리하는 경우에는 각 공정 간에 적절한 세정 공정, 건조 공정을 설치하는 것이 바람직하다.

이와 같은 각 처리 공정을 갖는 본 발명의 제조 방법에 의하여, 알루미늄 기판의 양극 산화막으로 이루어지는 절연성 기재에 마련된 마이크로 포어 유래의 관통 구멍의 내부에 금속이 충전되어 이루어지는 금속 충전 미세 구조체가 얻어진다.

구체적으로는, 본 발명의 제조 방법에 의하여, 예를 들면 일본 공개특허공보 2008-270158호에 기재된 이방 도전성 부재, 즉, 절연성 기재(마이크로 포어를 갖는 알루미늄 기판의 양극 산화막) 중에, 도전성 부재(금속)로 이루어지는 복수의 도통로가, 서로 절연된 상태로 상기 절연성 기재를 두께 방향으로 관통하고, 또한 상기 각 도통로의 일단이 상기 절연성 기재의 한쪽의 면에 있어서 노출되며, 상기 각 도통로의 타단이 상기 절연성 기재의 다른 한쪽의 면에 있어서 노출된 상태로 마련되는 이방 도전성 부재를 얻을 수 있다.

〔반도체 패키지〕

반도체 패키지는, 상술한 금속 충전 미세 구조체의 적어도 편면에 반도체 소자를 갖는다. 여기에서, 반도체 소자로서는, 특별히 한정되지 않고, 예를 들면 로직 LSI(Large Scale Integration)(예를 들면, ASIC(Application Specific Integrated Circuit), FPGA(Field Programmable Gate Array), ASSP(Application Specific Standard Product) 등), 마이크로 프로세서(예를 들면, CPU(Central Processing Unit), GPU(Graphics Processing Unit) 등), 메모리(예를 들면, DRAM(Dynamic Random Access Memory), HMC(Hybrid Memory Cube), MRAM(MagneticRAM: 자기 메모리)과 PCM(Phase-Change Memory: 상변화 메모리), ReRAM(Resistive RAM: 저항 변화형 메모리), FeRAM(Ferroelectric RAM: 강유전체 메모리), 플래시·메모리(NAND(Not AND) 플래시) 등), LED(Light Emitting Diode), (예를 들면, 휴대 단말의 마이크로 플래시, 차재용, 프로젝터 광원, LCD 백라이트, 일반 조명 등), 파워·디바이스, 아날로그 IC(Integrated Circuit), (예를 들면, DC(Direct Current)-DC(Direct Current) 컨버터, 절연 게이트 바이폴러 트랜지스터(IGBT) 등), MEMS(Micro Electro Mechanical Systems), (예를 들면, 가속도 센서, 압력 센서, 진동자, 자이로 센서 등), 무선(예를 들면, GPS(Global Positioning System), FM(Frequency Modulation), NFC(Nearfieldcommunication), RFEM(RF Expansion Module), MMIC(Monolithic Microwave Integrated Circuit), WLAN(Wireless Local Area Network) 등), 디스크리트 소자, BSI(Back Side Illumination), CIS(Contact Image Sensor), 카메라 모듈, CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor), Passive 디바이스, SAW(Surface Acoustic Wave) 필터, RF(Radio Frequency) 필터, RFIPD(Radio Frequency Integrated Passive Devices), BB(Broadband) 등을 들 수 있다.

반도체 패키지란, 예를 들면 1개로 완결한 것이며, 반도체 패키지 단체(單體)로, 회로 또는 센서 등의 특정의 기능을 발휘하는 것이다.

다음으로, 상술한 금속 충전 미세 구조체의 제조 방법 중, 상술의 〔금속 충전 공정〕과, 상술의 〔기판 제거 공정〕의 사이에 이하에 나타내는 공정을 행함으로써 얻어지는, 본 발명의 반도체 패키지의 제조 방법에 대해서도 설명을 행한다.

〔반도체 패키지의 제조 방법 1〕

상술의 〔금속 충전 공정〕 후에, 상술한 금속 충전 미세 구조체의 표면에 반도체 소자를 탑재하고, 상술한 금속 M2와 반도체 소자의 전극을 접합하는 반도체 소자 실장 공정과, 수지로 몰드하는 몰드 공정과, 상술의 〔기판 제거 공정〕을 이 순서대로 갖는 제조 방법에 의하여, 도 6에 나타내는 반도체 패키지(30)를 제작할 수 있다.

도 6은 반도체 패키지의 제1 예를 나타내는 모식적 단면도이다. 또한, 이하에 나타내는 도 6~도 14에 있어서, 상술한 도 1f에 나타내는 금속 충전 미세 구조체(10)와 동일 구성물에는 동일 부호를 붙이고, 그 상세한 설명은 생략한다.

도 6에 나타내는 반도체 패키지(30)는, 금속 충전 미세 구조체(10)의 표면(10a)에 반도체 소자(32)가 재치되어, 금속 충전 미세 구조체(10)와 땜납 볼(35)에 의하여 전기적으로 접속되어 있다. 금속 충전 미세 구조체(10)의 표면(10a)은 반도체 소자(32)를 포함하여 몰드 수지(34)로 덮여 있다.

[반도체 소자 실장 공정]

본 발명의 금속 충전 미세 구조체에 반도체 소자를 실장하는 경우, 가열에 의한 실장을 수반하지만, 땜납 리플로를 포함하는 열압착에 의한 실장, 및 플립 칩에 의한 실장에서는, 균일하고 확실한 실장을 실시하는 관점에서, 최고 도달 온도는 220~350℃가 바람직하고, 240~320℃가 보다 바람직하며, 260~300℃가 특히 바람직하다.

이들의 최고 도달 온도를 유지하는 시간으로서는, 동 관점에서 2초~10분이 바람직하고, 5초~5분이 보다 바람직하며, 10초~3분이 특히 바람직하다.

또, 알루미늄 기판과 양극 산화막과의 열팽창율 차에 기인하여 양극 산화막 내에 발생하는 크랙을 억제하는 관점에서, 상술한 최고 도달 온도에 도달하기 전에, 원하는 일정 온도에서 5초~10분, 보다 바람직하게는 10초~5분, 특히 바람직하게는 20초~3분의 열처리를 실시하는 방법을 취할 수도 있다. 원하는 일정 온도로서는, 80~200℃인 것이 바람직하고, 100~180℃가 보다 바람직하며, 120~160℃가 특히 바람직하다.

또, 와이어 본딩에서의 실장 시의 온도로서는, 확실한 실장을 실시하는 관점에서, 80~300℃가 바람직하고, 90~250℃가 보다 바람직하며, 100~200℃가 특히 바람직하다. 가열 시간으로서는, 2초~10분이 바람직하고, 5초~5분이 보다 바람직하며, 10초~3분이 특히 바람직하다.

〔반도체 패키지의 제조 방법 2〕

상술의 〔금속 충전 공정〕 후에, 상술한 금속 충전 미세 구조체의 표면에 땜납 혹은 은 페이스트, 또는 필러가 충전된 수지 페이스트에 의하여 반도체 소자를 탑재하는 소자 탑재 공정과, 수지로 몰드하는 몰드 공정과, 상술한 몰드 수지에 구멍을 뚫어 소자 전극과 상술한 금속 M2를 노출시키는 펀칭 공정과, 상술한 금속 M2와 반도체 소자의 전극을 전기적으로 도통시키는 배선 형성 공정과, 상술한 배선을 덮는 절연층을 형성하는 절연층 형성 공정과, 상술의 〔기판 제거 공정〕을 이 순서대로 갖는 제조 방법에 의하여, 도 7에 나타내는 반도체 패키지(30)를 제작할 수 있다.

도 7은 반도체 패키지의 제2 예를 나타내는 모식적 단면도이다.

도 7에 나타내는 반도체 패키지(30)는, 금속 충전 미세 구조체(10)의 표면(10a)에 반도체 소자(32)가 재치되어 전기적으로 접속되어 있다. 금속 충전 미세 구조체(10)의 표면(10a)은 반도체 소자(32)를 포함하여 몰드 수지(34)로 덮여 있다. 몰드 수지(34)에는, 반도체 소자(32)의 전극과, 금속 충전 미세 구조체(10)의 금속 M2를 전기적으로 도통시키는 배선을 형성하기 위한 구멍(36)이 형성되어 있다. 구멍(36)을 통과하는 배선(37)이 마련되어 있다. 배선(37)에 의하여 반도체 소자(32)의 전극과, 금속 충전 미세 구조체(10)의 금속 M2가 전기적으로 도통된다. 또, 몰드 수지(34)의 상면에, 배선(37)을 덮는 절연층(38)이 마련되어 있다.

<배선 형성 공정>

상술한 배선 형성 공정은, 상술한 금속 충전 미세 구조체의 적어도 일면에 배선을 형성하는 공정이다.

여기에서, 상술한 배선을 형성하는 방법은, 예를 들면 전해 도금 처리, 무전해 도금 처리, 치환 도금 처리 등의 다양한 도금 처리; 스퍼터링 처리; 증착 처리; 등을 실시하는 방법을 들 수 있다. 이들 중, 내열성이 높은 관점에서, 금속만의 층 형성인 것이 바람직하고, 후막, 균일 형성화 및 고밀착성의 관점에서, 도금 처리에 의한 층 형성이 특히 바람직하다. 상술한 도금 처리는, 비도전성 물질(금속 충전 미세 구조체)에 대한 도금 처리가 되기 때문에, 시트층으로 불리는 환원 금속층을 마련한 후, 그 금속층을 이용하여 두꺼운 금속층을 형성하는 수법을 이용하는 것이 바람직하다.

상술한 시트층은, 스퍼터링 처리에 의하여 형성하는 것이 바람직하다. 또, 상술한 시트층의 형성에는, 무전해 도금을 이용해도 되고, 도금액으로서는, 예를 들면 금속염, 환원제 등의 주성분과, 예를 들면 pH 조정제, 완충제, 착화제, 촉진제, 안정제 및 개량제 등의 보조 성분으로 구성되는 용액을 이용하는 것이 바람직하다.

또한, 도금액으로서는, SE-650·666·680, SEK-670·797, SFK-63(모두 니혼 카니젠사제), 멜플레이트 NI-4128, 엔플레이트 NI-433, 엔플레이트 NI-411(모두 멜텍스사제) 등의 시판품을 적절히 이용할 수 있다.

또, 상술한 배선의 재료로서 구리를 이용하는 경우, 황산, 황산 구리, 염산, 폴리에틸렌글라이콜 및 계면활성제를 주성분으로 하고, 그 외 각종 첨가제를 첨가한 다양한 전해액을 이용할 수 있다.

이와 같이 하여 형성되는 배선은, 반도체 소자 등의 실장의 설계에 따라, 공지의 방법으로 패턴 형성된다. 또, 실제로 반도체 소자 등이 실장되는 개소에는, 재차, 땜납도 포함하는 금속을 마련하고, 열압착, 플립 칩, 또는 와이어 본딩 등으로 접속하기 쉽도록 적절히 가공할 수 있다.

적합한 금속으로서는, 땜납, 또는 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg), 니켈(Ni) 등의 금속 소재가 바람직하고, 가열에 의한 반도체 소자 등의 실장의 관점에서는, 땜납, 또는 Ni를 통하여 Au, 또는 Ag를 마련하는 방법이 접속 신뢰성의 관점에서 바람직하다.

구체적으로는, 패턴이 형성된 구리(Cu) 배선 상에, 니켈(Ni)을 통하여 금(Au)을 형성하는 방법으로서는, Ni 스트라이크 도금을 실시하고, 그 후에 Au 도금을 실시하는 방법을 들 수 있다.

여기에서, Ni 스트라이크 도금은, Cu 배선의 표면 산화층의 제거와 Au층 밀착성 확보를 목적으로 실시된다.

또, Ni 스트라이크 도금에는, 일반적인 Ni/염산 혼합액을 이용해도 되고, NIPS-100(히타치 가세이 고교제) 등의 시판품을 이용해도 된다.

한편, Au 도금은, Ni 스트라이크 도금을 실시한 후에, 와이어 본딩 또는 땜납의 습윤성을 향상시킬 목적으로 실시된다. 또, Au 도금은 무전해 도금으로 생성시키는 것이 바람직하고, HGS-5400(히타치 가세이 고교사제), 마이크로파브 Au 시리즈, 갈바노마이스터 GB 시리즈, 프레셔스파브 IG 시리즈(모두 다나카 키킨조쿠사제) 등의 시판 중인 처리액을 이용할 수 있다.

이 외에, 상술한 배선을 이용하여 본 발명의 금속 충전 미세 구조체와 반도체 소자 등을 접속하는 양태로서는, 예를 들면 C4(Controlled Collapse Chip Connection) 범프, 땜납 볼, 및 Cu 필러 등에 의한 플립 칩 접속과, 도전 입자 배열형의 이방 도전막(ACF)을 이용한 접속 등도 들 수 있지만, 본 발명의 양태가 이들에 한정되는 것은 아니다.

[동축 구조]

이 외에, 상술한 배선을, 예를 들면 도 14 및 도 15에 나타내는 바와 같이, 신호 전류가 흐르는 복수의 선상 도체(70)의 주위에, 소정의 간격을 두고 그라운드 배선(73)에 접속된 복수의 선상 도체(70)를 배치할 수도 있다. 이 구조는, 동축 선로와 동등의 구조이기 때문에, 실드(차폐) 효과를 나타낼 수 있다. 또, 인접하여 배치되고, 다른 신호 전류가 흐르는 복수의 선상 도체(70) 사이에는, 그라운드 배선(73)에 접속된 복수의 선상 도체(70)가 배치되게 된다. 이로 인하여, 인접하여 배치되고, 다른 신호 전류가 흐르는 복수의 선상 도체(70) 사이에 발생하는 전기적 결합(용량 결합)을 저감할 수 있고, 신호 전류가 흐르는 복수의 선상 도체(70) 자체가 노이즈 근원이 되는 것을 억제할 수 있다. 도 14에서는, 신호 전류가 흐르는 복수의 선상 도체(70)는, 절연성 기재(71)에 형성되어 서로 전기적으로 절연되어 있고, 또한 신호 배선(72)에 전기적으로 접속되어 있다. 신호 배선(72) 및 그라운드 배선(73)은, 각각 절연층(74)에 의하여 전기적으로 절연된 배선층(75)에, 전기적으로 접속되어 있다.

<절연층 형성 공정>

상술한 절연층 형성 공정은, 상술한 절연층을 형성하는 공정이다.

상술한 절연층을 형성하는 방법으로서는 특별히 한정되지 않지만, 상술한 절연층으로서 후술하는 수지를 이용하는 경우, 예를 들면 래미네이터 장치를 이용하여 상술한 금속 충전 미세 구조체 상에 적층시키는 방법, 스핀 코터 장치를 이용하여 상술한 금속 충전 미세 구조체 상에 도포하는 방법, 플립 칩 본딩 장치를 이용하여 상술한 금속 충전 미세 구조체와 상술한 반도체 소자의 접합과 동시에 절연층을 형성하는 방법 등을 들 수 있다.

(절연층)

절연층의 재료로서는, 절연성이 높은 소재이면 특별히 한정되지 않고, 그 구체예로서는, 예를 들면 공기, 유리, 알루미나 등의 무기 절연체, 수지 등의 유기 절연체 등을 들 수 있고, 이들을 1종 단독으로 사용해도 되며 2종 이상을 병용해도 된다. 이들 중, 염가이며 열전도율이 높은 이유에서 수지를 이용하는 것이 바람직하다.

상술한 수지의 재질은, 열경화성 수지가 바람직하다. 상술한 열경화성 수지로서는, 에폭시 수지, 변성 에폭시 수지, 실리콘 수지, 변성 실리콘 수지, 아크릴레이트 수지, 유레테인 수지, 및 폴리이미드 수지로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종이 바람직하고, 에폭시 수지, 변성 에폭시 수지, 실리콘 수지, 변성 실리콘 수지가 보다 바람직하다.

또, 상술한 수지로서는, 내열성, 내후성, 내광성이 우수한 수지를 이용하는 것이 바람직하다.

또, 상술한 수지에는, 소정의 기능을 갖게 하기 위하여, 필러, 확산제, 안료, 형광 물질, 반사성 물질, 자외선 흡수제, 및 산화 방지제로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 혼합할 수도 있다.

또, 상술한 수지로서 접착성 조성물을 이용할 수도 있고, 예를 들면 통칭: 언더필재(액체), NCP(Non Conductive Paste)(페이스트상), NCF(Non Conductive Film)(필름상)로 호칭되는 반도체용의 접착제를 들 수 있으며, 드라이 필름 레지스트 등도 사용할 수 있다.

또한, 상술한 절연층으로서는, 상술한 배선으로서도 기재한 도전 입자 배열형의 이방 도전막(ACF)을 사용해도 된다.

무엇보다도, 본 발명에 있어서, 상술한 절연층의 양태로서는, 상술한 것에 한정되지 않는다.

<펀칭 공정>

펀칭 공정은, 레이저 가공, 드릴 가공, 드라이 에칭 등 물리적인 방법, 및 에칭에 의한 화학적인 방법이 생각되지만, 이들 방법에 한정되지 않는다.

〔반도체 패키지의 제조 방법 3〕

상술한 반도체 패키지의 제조 방법 1, 및 반도체 패키지의 제조 방법 2에 기재된, 상술한 금속 충전 공정과 상술한 반도체 소자 실장 공정, 또는 반도체 소자 탑재 공정의 사이에, 금속 충전 미세 구조체의 표면에 마스크층을 형성하는 마스크층 형성 공정과, 상술한 양극 산화막에 충전한 상술한 금속 M2, 금속 M1을 제거하는 충전 금속 제거 공정과, 상술한 마스크층을 제거하는 마스크층 제거 공정을 이 순서대로 갖는 제조 방법에 의하여, 도 8에 나타내는 반도체 패키지(30)를 제작할 수 있다.

도 8은 반도체 패키지의 제3 예를 나타내는 모식적 단면도이다.

도 8에 나타내는 반도체 패키지(30)는, 도 6에 나타내는 반도체 패키지(30)에 비하여 금속 충전 미세 구조체(10)의 구성이 다른 점 이외에는 동일한 구성이다. 금속 충전 미세 구조체(10)는, 충전 금속 제거 공정에 의하여 금속 M2, 금속 M1이 제거된 부분에 수지(8)가 충전되어 있다. 금속 충전 미세 구조체(10)와 반도체 소자(32)는 제거되어 있지 않은 금속(5)에 마련된 땜납 볼(35)에 의하여 전기적으로 접속되어 있다.

〔반도체 패키지의 제조 방법 4〕

상술한 반도체 패키지의 제조 방법 1, 및 반도체 패키지의 제조 방법 2에 기재된 상술한 금속 충전 공정과 상술한 반도체 소자 실장 공정, 또는 반도체 소자 탑재 공정의 사이에, 상술한 금속 충전 미세 구조체의 표면에 마스크층을 형성하는 마스크층 형성 공정과, 상술한 금속 충전 미세 구조체를 제거하는 금속 충전 미세 구조체 제거 공정과, 상술한 금속 충전 미세 구조체를 제거한 부분에 수지를 충전하는 수지 충전 공정과, 상술한 마스크층을 제거하는 마스크층 제거 공정을 이 순서대로 갖는 제조 방법에 의하여, 도 9에 나타내는 반도체 패키지(30)를 제작할 수 있다.

도 9는 반도체 패키지의 제4 예를 나타내는 모식적 단면도이다.

도 9에 나타내는 반도체 패키지(30)는, 도 6에 나타내는 반도체 패키지(30)에 비하여 금속 충전 미세 구조체(10)의 구성이 다른 점 이외에는 동일한 구성이다. 금속 충전 미세 구조체(10)는, 금속 충전 미세 구조체 제거 공정에 의하여 제거된 부분에, 수지 충전 공정에 의하여 수지(9)가 충전되어 있다. 금속 충전 미세 구조체(10)와 반도체 소자(32)는 제거되어 있지 않은 금속(5)에 마련된 땜납 볼(35)에 의하여 전기적으로 접속되어 있다.

<마스크층 형성 공정>

상술한 마스크층 형성 공정은, 상술의 〔금속 충전 공정〕 후에 금속 충전 미세 구조체의 표면에, 소정의 개구 패턴(개구부)을 갖는 마스크층을 형성하는 공정이다.

상술한 마스크층은, 예를 들면 상술한 금속 충전 미세 구조체의 표면에 화상 기록층을 형성한 후에, 상술한 화상 기록층에 대하여 노광 또는 가열에 의하여 에너지를 부여하여 소정의 개구 패턴으로 현상하는 방법 등에 의하여 형성할 수 있다. 여기에서, 상술한 화상 기록층을 형성하는 재료는 특별히 한정되지 않고, 종래 공지의 감광층(포토레지스트층) 또는 감열층을 형성하는 재료를 이용할 수 있으며, 필요에 따라, 적외선 흡수제 등의 첨가제도 함유하고 있어도 된다.

<마스크층 제거 공정>

상술한 마스크층 제거 공정은, 상술한 마스크층을 제거하는 공정이다.

여기에서, 상술한 마스크층을 제거하는 방법은 특별히 한정되지 않고, 예를 들면 상술한 마스크층을 용해하고, 또한 상술한 알루미늄 기판 및 상술한 양극 산화막을 용해하지 않는 액체를 이용하여, 상술한 마스크층 용해하여, 제거하는 방법을 들 수 있다. 이와 같은 액체로서는, 예를 들면 상술한 마스크층에 감광층 및 감열층을 이용하는 경우는, 공지의 현상액을 들 수 있다.

<충전 금속 제거 공정>

상술한 충전 금속 제거 공정은, 상술한 마스크층의 개구부의 하부에 존재하는 금속 충전 미세 구조체 내의 금속 M2, 금속 M1을 제거하는 공정이다. 여기에서, 상술한 금속 M2, 금속 M1을 제거하는 방법은 특별히 한정되지 않고, 예를 들면 과산화 수소수나 산성 수용액, 또는 그들의 혼합액을 이용하여 금속 M2, 금속 M1을 용해시키는 방법 등을 들 수 있다.

<금속 충전 미세 구조체 제거 공정>

상술한 금속 충전 미세 구조체 제거 공정은, 상술한 마스크층의 개구부의 하부에 존재하는 금속 충전 미세 구조체를 제거하는 공정이다.

여기에서, 상술한 금속 충전 미세 구조체를 제거하는 방법은 특별히 한정되지 않고, 예를 들면 알칼리 에칭 수용액 또는 산성 수용액을 이용하여 금속 충전 미세 구조체의 양극 산화막을 용해시키는 방법 등을 들 수 있다.

<수세 처리>

상술한 각 처리의 공정 종료 후에는 수세를 행하는 것이 바람직하다. 수세에는, 순수, 우물물, 및 수돗물 등을 이용할 수 있다. 처리액의 다음 공정으로의 반입을 방지하기 위하여 닙 장치를 이용해도 된다.

〔반도체 패키지의 제조 방법 5〕

상술의 〔기판 제거 공정〕 후에, 노출된 금속 충전 미세 구조체의 표면에 적어도 1층 이상의 배선층을 형성하는 배선층 형성 공정을 갖는 제조 방법에 의하여, 도 10에 나타내는 반도체 패키지(30)를 제작할 수 있다.

도 10은 반도체 패키지의 제5 예를 나타내는 모식적 단면도이다.

도 10에 나타내는 반도체 패키지(30)는, 도 6에 나타내는 반도체 패키지(30)에 비하여 금속 충전 미세 구조체(10)의 이면(10b)에 배선 기판(40)이 마련되어 있는 점이 다른 것 이외에는 동일한 구성이다.

배선 기판(40)은, 전기 절연성을 갖는 절연성 기재(42)에 배선층(44)이 마련되어 있다. 배선층(44)은, 한쪽이 금속 충전 미세 구조체(10)의 금속(5)과 전기적으로 접속되고, 다른 한쪽이 땜납 볼(45)과 전기적으로 접속되어 있다. 이로써, 반도체 소자(32)로부터 신호 등을 반도체 패키지(30)의 외부에 취출할 수 있다. 또, 반도체 패키지(30)의 외부로부터 반도체 소자(32)에 신호, 전압, 또는 전류 등을 공급할 수 있다.

〔반도체 패키지의 제조 방법 6〕

상술의 〔반도체 패키지의 제조 방법 5〕의 배선층 형성 공정 후에, 상술한 반도체 패키지와 반도체 소자가 탑재된 패키지 기판의 접합을 적어도 1회 이상 행하는 공정을 갖는 제조 방법에 의하여, 도 11에 나타내는 바와 같이 반도체 패키지 기판을 적층한 PoP(Package on Package) 기판(31)을 제작할 수 있다.

도 11은 반도체 패키지 기판을 적층한 구성을 나타내는 모식적 단면도이다.

도 11에 나타내는 PoP 기판(31)은, 반도체 패키지 기판(30a)과 반도체 패키지 기판(30b)이 적층되어, 땜납 볼(58)에 의하여 전기적으로 접속되어 있다. 반도체 패키지 기판(30a)은, 금속 충전 미세 구조체(10)의 표면(10a)에 배선층(46)이 마련되어 있다. 배선층(46)은 절연층(47)에, 예를 들면 2개의 배선(48)이 마련되어 있다. 각 배선(48)은, 땜납 볼(35)에 의하여 1개의 반도체 소자(32)와 전기적으로 접속되어 있다. 배선층(46) 및 1개의 반도체 소자(32)는 몰드 수지(34)로 덮여 있다.

또, 금속 충전 미세 구조체(10)의 이면(10b)에 배선층(50)이 마련되어 있다. 배선층(50)은 절연성 기재(51)에, 2개의 배선층(52)이 마련되어 있다. 각 배선층(52)은, 각각 금속 충전 미세 구조체(10)의 금속(5)을 통하여 땜납 볼(35)과 전기적으로 접속되어 있다.

반도체 패키지 기판(30b)은, 예를 들면 기판(54)의 양측에 전극(55)이 마련되고, 중앙부에 2개의 전극(56)이 마련되어 있다. 중앙부의 각 전극(56)은, 각각 땜납 볼(35)을 통하여 반도체 소자(32)와 전기적으로 접속되어 있다. 기판(54)의 양측의 전극(55)은, 각각 땜납 볼(58)을 통하여 반도체 패키지 기판(30a)의 배선층(52)과 전기적으로 접속되어 있다.

〔반도체 패키지의 제조 방법 7〕

상술의 〔반도체 패키지의 제조 방법 2〕에 기재된 절연층 형성 공정 후에, 상술한 절연층 하에 있는 상술한 배선을 노출하기 위하여 절연층에 구멍을 뚫는 공정을 갖는 제조 방법에 의하여, 도 12에 나타내는 반도체 패키지(30)를 제작할 수 있다. 이렇게 하여, 부품 내장 기판을 제작할 수 있다.

도 12는 반도체 패키지의 제6 예를 나타내는 모식적 단면도이다.

도 12에 나타내는 반도체 패키지(30)는, 도 7에 나타내는 반도체 패키지(30)에 비하여 절연층(38)에 배선(37)을 노출시키는 구멍(39)이 마련되어 있는 점 이외에는 동일한 구성이다.

또한, 본 발명은, 상술한 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 실장 형태로서는, 예를 들면 SoC(System on a chip), SiP(System in Package), PoP(Package on Package), PiP(Polysilicon Insulater Polysilicon), CSP(Chip Scale Package), TSV(Through Silicon Via) 등을 들 수 있다.

보다 상세하게는, 예를 들면 본 발명의 금속 충전 미세 구조체는, 반도체 소자 단체의 데이터 신호나 전원의 접속에 더하여, 그라운드부 및 열전도부로서도 사용할 수 있다.

또, 본 발명의 금속 충전 미세 구조체는, 2개 이상의 반도체 소자 사이의 데이터 신호 또는 전원의 접속에 더하여, 그라운드부 및 열전도부로서도 사용할 수 있다. 이와 같은 양태로서는, 예를 들면 이하의 예에 있어서의 인터포저로서 본 발명의 금속 충전 미세 구조체를 사용한 것을 들 수 있다.

·3차원 SoC의 로직 디바이스(예를 들면, 호모지니어스 기판(인터포저 상에 FPGA(Field Programmable Gate Array)를 복수 층 적층한 것), 헤테로지니어스 기판(인터포저 상에 디지털 디바이스와, 아날로그 디바이스와, RF 디바이스와, MEMS와, 메모리를 적층한 것) 등)

·로직과 메모리를 조합한 3차원 SiP(Wide I/O)(예를 들면, 인터포저 상 또는 상하에 CPU와 DRAM을 적층한 것, 인터포저 상 또는 상하에 GPU와 DRAM을 적층한 것, 인터포저 상 또는 상하에 ASIC/FPGA와 WideI/O 메모리를 적층한 것, 인터포저 상 또는 상하에 APE와 WideI/O 메모리를 적층한 것 등)

·SoC와 DRAM을 조합한 2.5차원 헤테로지니어스 기판

또, 본 발명의 금속 충전 미세 구조체는, 도 13에 나타내는 바와 같이 반도체 패키지(30)와 프린트 배선 기판(60)과의 전기적인 접속에도 사용할 수 있다. 프린트 배선 기판(60)은, 반도체 패키지(30)의 금속 충전 미세 구조체(10)의 이면(10b)에 마련된다. 프린트 배선 기판(60)은, 예를 들면 수지로 구성된 절연성 기재(62)에 배선층(64)이 마련되어 있다. 배선층(64)은 금속 충전 미세 구조체(10)의 이면(10b)의 금속(5)과 전기적으로 접속되어 있다.

또, 본 발명의 금속 충전 미세 구조체는, 2개 이상의 반도체 패키지끼리의 접속(PoP)에도 사용할 수 있고, 이 경우에 있어서의 양태로서는, 예를 들면 본 발명의 금속 충전 미세 구조체가, 그 상하면 측에 배치된 2개의 반도체 패키지와, 소정의 배선을 통하여 접속된 양태를 들 수 있다.

또, 본 발명의 금속 충전 미세 구조체는, 2개 이상의 반도체 소자를 기판 상에 겹쳐 쌓는 양태나 평평하게 놓는 양태에 의하여 패키징한 다중 칩 패키지에도 사용할 수 있고, 이 경우에 있어서의 양태로서는, 예를 들면 본 발명의 금속 충전 미세 구조체 상에, 2개의 반도체 소자를 적층하고, 소정의 배선을 통하여 접속된 양태를 들 수 있다.

또, 본 발명의 금속 충전 미세 구조체의 용도로서는, 상술한 것에 한정되지 않고, 예를 들면 실리콘 인터포저 또는 유리 인터포저와 첩합시킴으로써, 배선 프로세스를 간이화한 인터포저를 제작할 수 있다.

또한, 본 발명의 금속 충전 미세 구조체는, 프린트 배선 기판 또는 플렉시블 기판과 리지드 기판과의 접속, 플렉시블 기판끼리의 접속, 리지드 기판끼리의 접속 등에도 사용할 수 있다. 그리고, 본 발명의 금속 충전 미세 구조체는, 검사 기기의 프로브 및 히트 싱크 단체로서도 사용 가능하다.

이상의 설명한 바와 같은, 본 발명의 금속 충전 미세 구조체 및 본 발명의 반도체 패키지가 이용되는 최종 제품으로서는, 특별히 한정되지 않고, 예를 들면 스마트 TV, 이동 통신 단말, 휴대전화, 스마트폰, 태블릿 단말, 데스크탑 PC(Personal computer), 노트 PC, 네트워크 기기(라우터, 스위칭), 유선 인프라 기기, 디지털 카메라, 게임기, 컨트롤러, 데이터 센터, 서버, HPC(high-performance computing), 그래픽 카드, 네트워크 서버, 스토리지, 칩 세트, 차재(전자 제어 기기, 운전 지원 시스템), 카내비게이션, PND(Personal Navigation Device), 조명(일반 조명, 차재 조명, LED 조명, OLED(Organic Light Emitting Diode) 조명), 텔레비전, 디스플레이, 디스플레이용 패널(액정 패널, 유기 EL 패널, 전자 페이퍼), 음악 재생 단말, 산업용 기기, 산업용 로봇, 검사 장치, 의료 기기, 생활 가전 및 가사 가전 등의 백색 가전, 우주용 기기, 항공기용 기기와, 웨어러블 디바이스 등을 적합하게 들 수 있다.

실시예

이하에 실시예를 나타내어 본 발명을 구체적으로 설명한다. 단, 본 발명은 이들에 한정되지 않는다.

〔실시예 1〕

<알루미늄 기판의 제작>

Si: 0.06질량%, Fe: 0.30질량%, Cu: 0.005질량%, Mn: 0.001질량%, Mg: 0.001질량%, Zn: 0.001질량%, Ti: 0.03질량%를 함유하고, 잔부는 Al과 불가피 불순물의 알루미늄 합금을 이용하여 용탕을 조제하며, 용탕 처리 및 여과를 행한 다음, 두께 500mm, 폭 1200mm의 주괴(鑄塊)를 DC(Direct Chill) 주조법으로 제작했다.

이어서, 표면을 평균 10mm의 두께로 면삭기에 의하여 연삭한 후, 550℃에서, 약 5시간 균열(均熱) 유지하고, 온도 400℃로 내려갔을 때, 열간 압연기를 이용하여 두께 2.7mm의 압연판으로 했다.

또한, 연속 소둔기를 이용하여 열처리를 500℃에서 행한 후, 냉간 압연으로, 두께 1.0mm로 마무리하여, JIS 1050재의 알루미늄 기판을 얻었다.

이 알루미늄 기판을 폭 1030mm로 한 후, 이하에 나타내는 각 처리를 실시했다.

<전해 연마 처리>

상기 알루미늄 기판에 대하여, 이하 조성의 전해 연마액을 이용하여, 전압 25V, 액온도 65℃, 액유속 3.0m/min의 조건으로 전해 연마 처리를 실시했다.

음극은 카본 전극으로 하고, 전원은, GP0110-30R(주식회사 다카사고 세이사쿠쇼제)을 이용했다. 또, 전해액의 유속은 와류식 플로 모니터 FLM22-10PCW(애즈원 주식회사제)를 이용하여 계측했다.

(전해 연마액 조성)

·85질량% 인산(와코 준야쿠사제 시약) 660mL

·순수 160mL

·황산 150mL

·에틸렌글라이콜 30mL

<양극 산화 처리 공정>

이어서, 전해 연마 처리 후의 알루미늄 기판에, 일본 공개특허공보 2007-204802호에 기재된 절차에 따라 자기 규칙화법에 의한 양극 산화 처리를 실시했다.

전해 연마 처리 후의 알루미늄 기판에, 0.50mol/L 옥살산의 전해액으로, 전압 40V, 액온도 16℃, 액유속 3.0m/min의 조건으로, 6시간의 양극 산화 처리를 실시하여, 막두께 40μm의 양극 산화막을 얻었다.

또한, 양극 산화 처리는, 음극은 스테인리스 전극으로 하고, 전원은 GP0110-30R(주식회사 다카사고 세이사쿠쇼제)을 이용했다. 또, 냉각 장치에는 NeoCool BD36(야마토 가가쿠 주식회사제), 교반 가온 장치에는 페어스터러 PS-100(EYELA 도쿄 리카 기카이 주식회사제)을 이용했다. 또한, 전해액의 유속은 와류식 플로 모니터 FLM22-10PCW(애즈원 주식회사제)를 이용하여 계측했다.

<유지 공정>

이어서, 양극 산화 처리 공정 후에, 도 5a에 나타내는 전압 강하 패턴으로 전압을 10V까지 강하시키고, 10V로 12분간 유지하는 전해 처리를 실시했다. 또한, 유지(전해 처리)는, 전압 및 시간 이외의 조건에 대해서는, 양극 산화 처리 공정에 있어서의 양극 산화 처리 조건과 동일한 조건으로 행했다.

<배리어층 제거 공정>

이어서, 유지 공정 후에, 수산화 나트륨 수용액(50g/L)에 산화 아연을 2000ppm이 되도록 용해한 알칼리 수용액을 이용하여, 30℃에서 150초간 침지시키는 에칭 처리를 실시하여, 양극 산화막의 마이크로 포어의 바닥부에 있는 배리어층을 제거하고, 또한, 노출된 알루미늄 기판의 표면에 동시에 아연(금속 M1)을 석출시켰다.

또, 배리어층 제거 공정 후의 양극 산화막의 평균 두께는 30μm였다.

<금속 충전 공정>

이어서, 알루미늄 기판을 음극으로 하고, 백금을 정극으로 하여 전해 도금 처리를 실시했다.

구체적으로는, 이하에 나타내는 조성의 구리 도금액을 사용하여, 정전류 전해를 실시함으로써, 마이크로 포어의 내부에 구리가 충전된 금속 충전 미세 구조체를 제작했다.

여기에서, 정전류 전해는, 주식회사 야마모토 멧키 시켄키사제의 도금 장치를 이용하고, 호쿠토 덴코 주식회사제의 전원(HZ-3000)을 이용하여, 도금액 중에서 사이클릭 볼탐메트리를 행하여 석출 전위를 확인한 후에, 이하에 나타내는 조건으로 처리를 실시했다.

(구리 도금액 조성 및 조건)

·황산 구리 100g/L

·황산 50g/L

·염산 15g/L

·온도 25℃

·전류 밀도 10A/dm²

<기판 제거 공정>

이어서, 염화 구리/염산의 혼합 용액에 침지시킴으로써 알루미늄 기판을 용해하고 제거하여, 금속 충전 미세 구조체를 제작했다.

〔실시예 2~8〕

양극 산화 처리 공정 및 유지 공정에 있어서의 조건을 하기 표 1에 나타내는 각 조건으로 변경한 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 방법으로, 금속 충전 미세 구조체를 제작했다.

〔비교예 1~14〕

또한, 하기 표 1 중, 비교예 1~3, 6 및 7에 대하여, 유지 공정의 "전압 강하 패턴"의 항목에, 도 5c 또는 도 5d라고 기재하고 있지만, 이들 전압 강하 패턴은, 모두 유지 공정이 존재하지 않는 패턴이 되기 때문에, 유지 공정의 "전압" 및 "시간"에 대해서는, 모두 "-"으로 표기하고 있다.

〔평가〕

실시예 1~8 및 비교예 1~9에서 제작한 각 금속 충전 미세 구조체에 대하여, 이하에 나타내는 방법에 의하여, 면내 균일성 및 밀착성을 평가했다. 이들의 결과를 하기 표 1에 나타낸다.

<면내 균일성>

각 금속 충전 미세 구조체의 제작 중, 금속 충전 공정의 직후에 FE-SEM을 이용하여 5만배의 배율로 가로 방향에 인접한 10시야의 사진을 촬영하고, 금속이 충전되어 있지 않은 마이크로 포어의 수를 전체의 마이크로 포어의 수로 나눈 값으로부터 금속이 충전되어 있지 않은 마이크로 포어의 수의 비율을 산출하여, 이하의 기준으로 평가했다.

AA: 금속이 충전되어 있지 않은 마이크로 포어의 비율(이하, 본 단락에 있어서 "미충전율”이라고 약칭함)이 1% 미만인 것.

A: 미충전율이 1% 이상 5% 미만인 것.

B: 미충전율이 5% 이상 10% 미만인 것.

C: 미충전율이 10% 이상 20% 미만인 것.

D: 미충전율이 20% 이상 30% 미만인 것.

E: 미충전율이 30% 이상 50% 미만인 것.

F: 미충전율이 50% 이상인 것.

<밀착성>

각 금속 충전 미세 구조체의 제작 중, 배리어층 제거 공정 및 금속 충전 공정에 있어서의 양극 산화막의 알루미늄 기판에 대한 밀착성을, 이하의 기준으로 평가했다.

A: 배리어층 제거 공정 및 금속 충전 공정에 있어서 양극 산화막이 알루미늄 기판으로부터 벗겨지지 않고, 알루미늄 기판을 굽혀도 박리가 일어나지 않는 것.

B: 배리어층 제거 공정 및 금속 충전 공정에 있어서 양극 산화막이 알루미늄 기판으로부터 벗겨지지 않고, 금속 충전 공정 후에 알루미늄 기판을 굽히면, 양극 산화막이 부분적으로 알루미늄 기판으로부터 벗겨지는 것.

C: 배리어층 제거 공정에 있어서 양극 산화막이 알루미늄 기판으로부터 벗겨지지 않고, 금속 충전 공정 중에 양극 산화막이 알루미늄 기판으로부터 벗겨지는 것.

D: 배리어층 제거 공정 중에 양극 산화막이 알루미늄 기판으로부터 벗겨지는 것.

E: 금속 충전 공정에 있어서 금속이 석출되지 않는, 또는 배리어층 제거 공정에 있어서 양극 산화막의 상층부가 용해되는 것.

[표 1]

제1 표에 나타내는 결과로부터, 양극 산화 처리 공정에 있어서의 전압을 단번에 0V까지 강하시키고, 유지 공정을 갖지 않은 경우는, 배리어층 제거 공정의 유무를 불문하고, 마이크로 포어에 충전하는 금속의 면내 균일성이 뒤떨어지는 것을 알았다(비교예 1 및 7).

또, 양극 산화 처리 공정에 있어서의 전압을 0V까지 연속적으로 강하시키고, 유지 공정을 갖지 않은 경우는, 배리어층 제거 공정의 유무를 불문하고, 마이크로 포어에 충전하는 금속의 면내 균일성이 뒤떨어지는 것을 알았다(비교예 2, 3 및 6).

또한, 유지 공정에 있어서의 전압 및 시간 중 어느 한쪽의 조건을 충족시키지 않은 경우는, 배리어층 제거 공정의 유무를 불문하고, 마이크로 포어에 충전하는 금속의 면내 균일성이 뒤떨어지는 것을 알았다(비교예 4, 5, 8 및 9).

또한, 양극 산화 처리 공정 후의 유지 공정을 갖는 경우여도, 배리어층 제거 공정을 갖지 않은 경우는, 마이크로 포어에 충전하는 금속의 면내 균일성이 뒤떨어지는 것을 알았다(비교예 11~14).

이에 대하여, 양극 산화 처리 공정 후에, 유지 공정 및 배리어층 제거 공정을 이 순서로 실시함으로써, 모두, 마이크로 포어에 충전하는 금속의 면내 균일성이 양호해지는 것을 알았다(실시예 1~8).

특히, 실시예 1~5의 대비로부터, 유지 공정에 있어서의 유지 시간이 5분 이상 10분 이하이면, 마이크로 포어에 충전하는 금속의 면내 균일성이 보다 양호해지는 것을 알았다.

또, 실시예 4와 실시예 6과의 대비, 및 실시예 5와 실시예 7과의 대비로부터, 유지 공정에 있어서의 전압이, 양극 산화 처리 공정의 종료 후, 1초 이내에, 1V 이상 또한 상기 양극 산화 처리 공정에 있어서의 전압의 30% 미만의 범위로부터 선택되는 유지 전압의 95% 이상 105% 이하의 전압으로 설정되어 있으면, 마이크로 포어에 충전하는 금속의 면내 균일성이 더 양호해지는 것을 알았다.

1 알루미늄 기판
2 마이크로 포어
3 배리어층
4 양극 산화막
5a 금속 M1
5b 금속 M2
5 금속
7 수지층
10, 20 금속 충전 미세 구조체
10a 표면
10b 이면
21 권선 코어
30 반도체 패키지
30a 반도체 패키지 기판
30b 반도체 패키지 기판
31 PoP 기판
32 반도체 소자
34 몰드 수지
35, 45, 58 땜납 볼
36, 39 구멍
37, 48 배선
38, 47, 74 절연층
40 배선 기판
42, 51, 62, 71 절연성 기재
44, 46, 50, 52, 64, 75 배선층
54 기판
55, 56 전극
60 프린트 배선 기판
70 선상 도체
72 신호 배선
73 그라운드 배선

Claims

알루미늄 기판의 편측의 표면에 양극 산화 처리를 실시하여, 상기 알루미늄 기판의 편측의 표면에, 두께 방향으로 존재하는 마이크로 포어와 상기 마이크로 포어의 바닥부에 존재하는 배리어층을 갖는 양극 산화막을 형성하는 양극 산화 처리 공정과,
상기 양극 산화 처리 공정 후에, 1V 이상 또한 상기 양극 산화 처리 공정에 있어서의 전압의 30% 미만의 범위로부터 선택되는 유지 전압의 95% 이상 105% 이하의 전압으로 통산 5분 이상 유지하는 유지 공정과,
상기 유지 공정 후에, 알루미늄보다 수소 과전압이 높은 금속 M1의 이온을 포함하는 알칼리 수용액을 이용하여, 상기 양극 산화막의 상기 배리어층을 제거하는 배리어층 제거 공정과,
상기 배리어층 제거 공정 후에, 도금 처리를 실시하여 상기 마이크로 포어의 내부에 금속 M2를 충전하는 금속 충전 공정과,
상기 금속 충전 공정 후에, 상기 알루미늄 기판을 제거하여, 금속 충전 미세 구조체를 얻는 기판 제거 공정을 갖고,
상기 양극 산화 처리 공정은 황산, 인산, 크로뮴산, 옥살산, 설파민산, 벤젠설폰산, 아마이드설폰산, 글라이콜산, 타타르산, 말산 및 시트르산으로부터 선택되는 산을 포함하는 전해액을 이용하고, 전해액 농도 0.1~20질량%, 액온 -10~30℃, 전압 3~300V, 전해 시간 0.5~30시간 및 전해액의 평균 유속 0.5~20.0m/min 조건에서 진행되는 것인 금속 충전 미세 구조체의 제조 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 유지 공정에 있어서의 유지 시간이, 5분 이상 10분 이하인, 금속 충전 미세 구조체의 제조 방법.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 유지 공정에 있어서의 전압이, 상기 양극 산화 처리에 있어서의 전압의 5% 이상 25% 이하인, 금속 충전 미세 구조체의 제조 방법.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 유지 공정에 있어서의 전압이, 상기 양극 산화 처리 공정의 종료 후, 1초 이내에, 상기 유지 전압의 95% 이상 105% 이하의 전압으로 설정되는, 금속 충전 미세 구조체의 제조 방법.
청구항 3에 있어서,
상기 유지 공정에 있어서의 전압이, 상기 양극 산화 처리 공정의 종료 후, 1초 이내에, 상기 유지 전압의 95% 이상 105% 이하의 전압으로 설정되는, 금속 충전 미세 구조체의 제조 방법.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 배리어층 제거 공정에서 이용하는 상기 금속 M1이, 상기 금속 충전 공정에서 이용하는 상기 금속 M2보다 이온화 경향이 높은 금속인, 금속 충전 미세 구조체의 제조 방법.
청구항 3에 있어서,
상기 배리어층 제거 공정에서 이용하는 상기 금속 M1이, 상기 금속 충전 공정에서 이용하는 상기 금속 M2보다 이온화 경향이 높은 금속인, 금속 충전 미세 구조체의 제조 방법.
청구항 4에 있어서,
상기 배리어층 제거 공정에서 이용하는 상기 금속 M1이, 상기 금속 충전 공정에서 이용하는 상기 금속 M2보다 이온화 경향이 높은 금속인, 금속 충전 미세 구조체의 제조 방법.