KR20120031459A

KR20120031459A - 이방 도전성 부재

Info

Publication number: KR20120031459A
Application number: KR1020110096321A
Authority: KR
Inventors: 고스케 야마시타; 요시노리 홋타; 아키오 우에스기
Original assignee: 후지필름 가부시키가이샤
Priority date: 2010-09-24
Filing date: 2011-09-23
Publication date: 2012-04-03
Also published as: JP2012089481A; EP2434592A2; US20120073973A1; EP2434592A3; CN102664324A

Abstract

이방 도전성 부재는, 관통 마이크로포어들을 가진 절연성 기재, 및 서로 절연된 관통 마이크로포어들을 도전성 재료로 충전하고, 절연성 기재의 두께 방향으로 절연성 기재를 관통하여 연장시킴으로써 형성된 복수의 도통로들을 포함하고, 도통로들 각각의 일 단은 절연성 기재의 일 측에 노출되고, 도통로들 각각의 다른 단은 절연성 기재의 다른 측에 노출된다. 절연성 기재는 알루미늄 기판으로부터 획득된 양극 산화막이고 알루미늄 기판은 100 pcs/㎟ 까지의 밀도에서 2 ㎛까지의 평균 원 등가 직경을 가진 금속간 화합물들을 함유한다. 이방 도전성 부재는 배치된 도통로의 밀도를 극적으로 증가시키고 도통로를 갖지 않는 영역의 형성을 억제하고, 전자 컴포넌트를 위한 전기 접속 부재 또는 검사용 커넥터로서 사용될 수 있다.

Description

이방 도전성 부재{ANISOTROPICALLY CONDUCTIVE MEMBER}

본 발명은 이방 도전성 부재에 관한 것이다.

반도체 디바이스 및 회로 보드와 같은 전자 컴포넌트 사이에 삽입되어 가압되는 경우, 전자 컴포넌트와 회로 보드 사이에 이방 도전성 부재가 전기적 접속을 제공할 수 있다. 따라서, 이러한 부재는, 예를 들어, 반도체 디바이스 및 다른 전자 컴포넌트의 전기 접속 부재로서 그리고 기능 검사를 실시할 때의 검사용 커넥터로서 널리 사용된다.

특히, 반도체 디바이스 등의 전자 전속 부재에 있어서의 현저한 정도의 소형화로 인해, 상호접속 기판의 직접 접속을 수반하는 와이어 본딩과 같이, 종래 기술로 와이어 직경을 더 감소시키는 것은 곤란해진다.

이러한 상황으로, 전기 도전성 엘리먼트의 배열이 절연 재료의 막을 완전히 관통하는 형태, 또는 금속구가 절연 재료의 막에 배치되는 형태의 이방 도전성 부재가 최근에 주목받고 있다.

반도체 디바이스를 위한 검사용 커넥터 등은, 반도체 디바이스와 같은 전자 컴포넌트가 회로 보드에 장착된 후 기능 검사를 실시할 때에, 전자 컴포넌트가 결함이 있어 회로 보드가 전자 컴포넌트와 함께 폐기되는 경우에 발생되는 큰 금전적 손실을 방지하기 위해 사용된다.

즉, 반도체 디바이스와 같은 전자 컴포넌트를, 장착하는 동안 사용될 것들과 동일한 위치에서 이방 도전성 부재를 통해 회로 기판과 전기적 접촉을 시킴으로써, 회로 보드 상에 전자 컴포넌트를 장착하지 않고 기능 검사를 실시하는 것이 가능하므로, 상기 문제점을 방지할 수 있다.

일본 공개 특허공보 제 2008-270158 호에 기재된 이방 도전성 부재는 전술한 문제점을 해결하도록 제안된다.

반면, 최근 몇 년간 전자 디바이스의 소형화 및 더 높은 기능성에 대한 요구가 증가하여, 전자 컴포넌트 및 회로 보드가 높은 밀도로 형성되고 더욱 얇게 제조된다. 보다 상세하게는, 이제, 5 ㎛ 까지의 선폭과 5 ㎛ 까지의 선간 간격을 가진 미세 회로가 사용된다.

이러한 전자 컴포넌트 및 회로 보드에 적응할 수 있기 위해서, 이방 도전성 부재의 도통로의 외부 직경 (두께) 을 더 작게 하고 어떤 결함도 없이 더 협소한 피치에서 도통로를 균일하게 배열하고자 하는 요구가 발생하였다.

이러한 상황에서, 본 발명의 발명자는 일본 공개 특허공보 제 2008-270158 호에 기재된 이방 도전성 부재에 관하여 연구하였고, 도통로가 형성되지 않은 영역을 가질 수도 있는 절연성 기재의 일부 (결함 영역) 를 발견하였다. 이러한 결함 영역이 절연성 기재의 일부에 고르게 형성된다면, 예를 들어, 최근에 알 수 있는 바와 같이 미세 상호접속부를 가진 회로 보드가 이방 도전성 부재와 접촉되는 경우, 회로 보드 상의 상호접속부와 이방 도전성 부재의 도통로들 간에 접촉이 형성되지 않는 영역이 발생할 수도 있으며, 이는, 소위 상호접속 불량을 발생시키는 저항률 (resistivity) 의 증가를 초래한다. 그 결과, 전기 접속 부재 및 검사용 커넥터와 같이 사용하기 원하는 이방 도전성 부재의 적용이 제한된다.

따라서, 본 발명의 목적은, 훨씬 고레벨의 집적이 달성되는 오늘날에 있어서도, 배치된 도통로의 밀도를 극적으로 증가시키고, 도통로들을 갖지 않는 영역들의 형성을 억제하고, 반도체 디바이스와 같은 전자 컴포넌트를 위한 전기 접속 부재 또는 검사용 커넥터로서 사용될 수 있는 이방 도전성 부재를 제공하는 것이다.

본 발명의 발명자는 상기 목적을 달성하기 위해서 집중적인 연구를 한 결과 미리결정된 밀도에서 미리결정된 사이즈를 가진 금속간 화합물을 포함하는 알루미늄 기판으로부터 제조된 이방 도전성 부재를 이용함으로써 이 목적이 달성될 수 있다는 것을 발견하였다. 이와 같이, 본 발명이 완성되었다.

특히, 본 발명은 다음의 (1) 내지 (8) 를 제공한다.

(1) 이방 도전성 부재는, 관통 마이크로포어를 가진 절연성 기재와, 서로 절연된, 도전성 재료로 관통 마이크로포어를 충전하고, 절연성 기재의 두께 방향으로 절연성 기재를 관통하여 연장시킴으로써 형성된 복수의 도통로를 포함하고, 도통로들 각각의 일 단은 상기 절연성 기재의 일 측에 노출되고, 도통로들 각각의 다른 단은 상기 절연성 기재의 다른 측에 노출되고, 절연성 기재는 알루미늄 기판으로부터 획득된 양극 산화막이고 알루미늄 기판은 100 pcs/㎟ 까지의 밀도에서 2 ㎛ 까지의 평균 원 등가 직경을 가진 금속간 화합물을 함유한다.

(2) (1) 에 기재된 이방 도전성 부재로서, 도통로는 적어도 1 × 10⁷ pcs/㎟ 의 밀도로 형성된다.

(3) (1) 또는 (2) 에 기재된 이방 도전성 부재로서, 도통로는 5 내지 500 nm의 직경을 갖는다.

(4) (1) 내지 (3) 중 어느 하나에 기재된 이방 도전성 부재로서, 절연성 기재는 1 내지 1,000 ㎛의 두께를 갖는다.

(5) (1) 내지 (4) 중 어느 하나에 기재된 이방 도전성 부재로서, 알루미늄 기판은 0.1 ㎛까지의 산술 평균 거칠기 Ra를 갖는다.

(6) (1) 내지 (5) 중 어느 하나에 기재된 이방 도전성 부재를 제조하는 이방 도전성 부재 제조 방법으로서, 적어도, 알루미늄 기판을 양극 산화하는 양극 산화 처리 공정; 절연성 기재를 얻기 위해서 양극 산화 처리 공정 이후 양극 산화에 의해 형성된 마이크로포어가 관통되는 관통화 처리 공정; 및 이방 도전성 부재를 얻기 위해 관통화 처리 공정 이후 결과적으로 획득한 절연성 기재 내 관통 마이크로포어에 도전성 재료를 충전하는 충전 공정을 포함한다.

(7) (6) 에 기재된 이방 도전성 부재 제조 방법은, 충전 공정 이후, 상면 및 배면이 화학 기계 연마에 의해 평탄화되는 표면 평탄화 공정을 더 포함한다.

(8) (6) 또는 (7) 에 기재된 이방 도전성 부재 제조 방법은, 충전 공정 이후, 트리밍 공정을 더 포함한다.

본 발명은, 훨씬 고레벨의 집적이 달성되는 오늘날에 있어서도, 배치된 도통로의 밀도를 극적으로 증가시키고, 도통로들을 갖지 않는 영역들의 형성을 억제하고, 반도체 디바이스와 같은 전자 컴포넌트를 위한 전기 접속 부재 또는 검사용 커넥터로서 사용될 수 있는 이방 도전성 부재를 제공하는 것이다.

도 1a 및 도 1b는 본 발명의 이방 도전성 부재의 바람직한 실시형태를 도시하는 간략도.
도 2a 및 도 2b는 마이크로포어의 규칙화 정도를 산출하는 방법을 도시하는 도.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 제조 방법에 있어서의 양극 산화 처리를 도시하는 개략적인 단면도.
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 제조 방법에 있어서의 충전 처리 및 다른 처리들을 도시하는 개략적인 단면도.
도 5는 관통 마이크로포어의 밀도를 산출하는 방법을 나타내는 도.
도 6a는 실시예들의 이방 도전성 부재의 저항률을 측정하기 위한 디바이스를 도시하는 단면도, 도 6b는 이방 도전성 부재의 상면도.

본 발명의 이방 도전성 부재가 아래에 기술된다.

본 발명의 이방 도전성 부재에서, 도통로는, 미리결정된 사이즈를 가진 금속간 화합물의 미리결정된 양을 함유하는 알루미늄 기판으로부터 획득된 절연성 기재 내의 관통 마이크로포어에서 형성된다. 전술한 피쳐들을 가진 알루미늄 기판의 사용은 절연성 기재 내의 관통 마이크로포어로 하여금 보다 일직선의 관 형상을 갖게 하는 한편 도통로가 관통 마이크로포어 내에 형성되지 않는 영역의 발생을 억제한다. 그 결과, 획득된 이방 도전성 부재는 도통로가 없는 영역이 거의 없고 낮은 저항률을 나타낼 수도 있다.

반면, 알루미늄 기판 내의 금속간 화합물의 밀도 또는 사이즈가 미리결정된 범위 밖에 있는 경우, 금속간 화합물을 함유하는 부분의 관통 마이크로포어의 형성이 지연되거나 마이크로포어가 형성되더라도 마이크로포어 내에 도통로가 형성되지 않는다.

다음으로, 본 발명의 이방 도전성 부재가 도 1a 및 도 1b를 참고로 하여 기술된다.

도 1a 및 도 1b는 본 발명의 이방 도전성 부재의 바람직한 실시형태를 도시하는 개략도이다; 도 1a는 정면도이고 도 1b는 도 1a의 선 IB-IB를 따라 취한 단면도이다.

본 발명의 이방 도전성 부재 (1) 는 도전성 재료로 이루어진 절연성 기재 (2) 및 복수의 도통로 (3) 를 포함한다.

도통로 (3) 는 상호 절연된 상태로 절연성 기재 (2) 를 통해 연장되고 도통로 (3) 의 축 방향의 길이는 절연성 기재 (2) 의 두께 방향 (Z; 두께) 의 길이와 같거나 더 길다.

각각의 도통로 (3) 는 절연성 기재 (2) 의 일 측 상에 노출된 일 단부와 다른 측 상에 노출된 다른 단부로 형성된다. 그러나, 각각의 도통로 (3) 는 바람직하게는, 도 1b에 도시된 바와 같이 절연성 기재 (2) 의 표면 (2a) 으로부터 돌출된 일 단부와 절연성 기재 (2) 의 표면 (2b) 으로부터 돌출된 다른 단부로 형성된다. 즉, 각각의 도통로 (3) 의 단부들 각각은 바람직하게는, 각각, 절연성 기재의 주요 표면 (2a 및 2b) 으로부터 돌출된 돌출부 (4a 및 4b) 를 갖는다.

이외에도, 각각의 도통로 (3) 는, 절연성 기재 (2) 내의 적어도 일부분 (이하, "기재 내의 도전부 (5)"로도 지칭함) 이 절연성 기재 (2) 의 두께 방향 (Z) 으로 실질적으로 평행 (도 1b에서의 평행) 하도록 형성되는 것이 바람직하다. 보다 상세하게는, 각각의 도통로의 중심선 길이 대 절연성 기재의 두께의 비는 바람직하게는, 1.0 내지 1.2 이고 더욱 바람직하게는 1.0 내지 1.05이다.

다음으로, 절연성 기재 및 도통로의 재료 및 사이즈 그리고 그 형성 방법이 기술된다.

<절연성 기재>

본 발명의 이방 도전성 부재를 구성하는 절연성 기재는 알루미늄 기판으로부터 획득된 관통 마이크로포어를 가진 양극 산화막을 포함한다. 다른 말로, 절연성 기재는 알루미늄 기판을 양극 산화함으로써 획득된 알루미나 막을 포함한다.

본 발명에서, 전기적 도전부의 평면 방향의 절연 성질을 더욱 확실하게 보장하기 위해서, 관통 마이크로포어는 식 (ⅰ) 로 정의된 규칙화 정도를 가지며,

규칙화 정도 (%) = B/A × 100 (ⅰ)

(A는 측정 영역 내 총 관통 마이크로포어의 수를 나타내고, B는 특정 관통 마이크로포어의 무게중심 (center of gravity) 이 중심이 되도록, 그리고 다른 관통 마이크로포어의 경계에 내접하는 최소 반경이 되도록 원을 그릴 경우, 이 원이 그 특정 관통 마이크로포어 이외에 6개의 관통 마이크로포어의 중심을 포함하게 되는, 측정 범위 내의 특정 관통 마이크로포어의 수를 나타낸다) 바람직하게는 적어도 50 %이고, 더욱 바람직하게는 적어도 70%이고, 더욱 바람직하게는 적어도 80%이다.

도 2b 및 도 2b는 관통 마이크로포어의 규칙화 정도를 산출하는 방법을 도시하는 도이다. 상기 식 (ⅰ) 은 도 2a 및 도 2b를 참고로 하여 아래에 더욱 자세히 설명된다.

도 2a에 도시된 제 1 관통 마이크로포어 (101) 의 경우, 제 1 관통 마이크로포어 (101) 의 무게중심이 중심이 되도록, 그리고 다른 관통 마이크로포어 (제 2 관통 마이크로포어 (102) 에 내접됨) 의 경계에 내접하는 최소 반경이 되도록 원 (103) 을 그릴 경우, 원 (103) 의 내부에 제 1 관통 마이크로포어 (101) 이외에 6개의 관통 마이크로포어의 중심을 포함한다. 따라서, 제 1 관통 마이크로포어 (101) 는 B에 포함된다.

도 2b에 도시된 제 1 관통 마이크로포어 (104) 의 경우, 제 1 관통 마이크로포어 (104) 의 무게중심이 중심이 되도록, 그리고 다른 관통 마이크로포어 (제 2 관통 마이크로포어 (105) 에 내접됨) 의 경계에 내접하는 최소 반경이 되도록 원 (106) 을 그릴 경우, 원 (106) 의 내부는 제 1 관통 마이크로포어 (104) 이외에 5개의 관통 마이크로포어의 중심을 포함한다. 따라서, 제 1 관통 마이크로포어 (104) 는 B에 포함되지 않는다.

도 2b에 도시된 제 1 관통 마이크로포어 (107) 의 경우, 제 1 관통 마이크로포어 (107) 의 무게중심이 중심이 되도록, 그리고 다른 관통 마이크로포어 (제 2 관통 마이크로포어 (108) 에 내접됨) 의 경계에 내접하는 최소 반경이 되도록 원 (109) 을 그릴 경우, 원 (109) 의 내부는 제 1 관통 마이크로포어 (107) 이외에 7개의 관통 마이크로포어의 중심을 포함한다. 따라서, 제 1 관통 마이크로포어 (107) 는 B에 포함되지 않는다.

후술되는 도통로가 직관 구조체를 갖기 위해서 관통 마이크로포어는 분기 구조체를 갖지 않는 것이 바람직하다. 다른 말로, 양극 산화막의 일 표면의 단위 면적 당 관통 마이크로포어의 수 (A) 대 양극 산화막의 다른 표면의 단위 면적 당 관통 마이크로포어의 수 (B) 의 비 (A/B) 는 바람직하게는 0.90 내지 1.10이고, 더욱 바람직하게는 0.95 내지 1.05이고, 더욱 바람직하게는 0.98 내지 1.02이다.

본 발명의 실시예에서, 절연성 기재의 두께 (도 1b에 도면 부호 6으로 도시됨) 는 바람직하게는 1 내지 1,000 ㎛, 더욱 바람직하게는 5 내지 500 ㎛, 더욱 바람직하게는 10 내지 300 ㎛이다. 전술한 범위 내에 있는 절연성 기재의 두께에서, 절연성 기재를 용이하게 다룰 수 있다.

본 발명의 실시예에서, 절연성 기재 내의 인접하는 도통로들 간의 폭 (도 1b에 도면 부호 7로 나타낸 부분) 은 바람직하게는 적어도 10 ㎚이고, 더욱 바람직하게는 20 내지 200 ㎚이다. 전술한 범위 내에 있는 절연성 기재의 인접하는 도통로들 간의 폭에서, 절연성 기재는 절연성 베리어로서 충분히 기능한다.

본 발명에서, 도통로는 바람직하게는, 도전에 대한 저항과 불순물의 혼합의 억제 측면으로는 절연성 기재 내에 적어도 95 %의 관통 마이크로포어로 형성된다. 도통로 형성비는 적어도 98%가 더욱 바람직하다. 상한이 특별히 제한되지 않지만, 도통로 형성비는 100%가 가장 바람직하다.

도통로 형성비는 도통로가 형성되는 절연성 기재 내의 관통 마이크로포어의 비를 지칭한다. 더욱 상세하게는, 도통로 형성비는 식: 도통로가 형성되는 절연성 기재 내의 관통 마이크로포어의 수 / 도통로 형성 전 총 관통 마이크로포어의 수로 나타내어진다.

도통로 형성비 (%) 는, FE-SEM에 의해 이방 도전성 부재의 상면 및 배면을 관찰하는 것, 상면 및 배면들에 대한, 도통로가 형성되는 관통 마이크로포어의 수 대 시계 내의 총 관통 마이크로포어의 수의 비 (도전성 재료로 충전된 관통 마이크로포어의 수 / 총 관통 마이크로포어의 수) 를 결정하는 것, 및 결정된 비의 평균을 산출하는 것에 의해 획득된다.

[알루미늄 기판으로부터 획득된 양극 산화막]

본 발명의 실시예에서, 절연성 기재는 알루미늄 기판으로부터 획득된 양극 산화막이고 알루미늄 기판을 양극 산화하고 양극 산화에 의해 형성된 마이크로포어를 관통화함으로써 제조될 수 있다. 양극 산화 처리 공정 및 관통화 처리 공정은 이후에 언급되는 본 발명의 이방 도전성 부재 제조 방법에서 상세하게 설명될 것이다.

마이크로포어는 알루미늄판을 양극 산화 처리하는 동안 형성되고 막을 완전히 관통하여 연장되지 않는 포어들을 지칭한다. 이후에 기술될 관통 처리의 결과로서 막을 완전히 관통하여 연장되는 포어들을 관통 마이크로포어라 지칭한다.

(알루미늄 기판)

본 발명에 사용되는 알루미늄 기판은 100 pcs/㎟ 까지의 밀도에서 금속간 화합물을 포함한다. 상술된 바와 같이, 도전성 부재가 높은 비율로 절연성 기재의 관통 마이크로포어에서 형성되는 이방 도전성 부재는 전술한 성질을 가진 알루미늄 기판을 이용하여 획득될 수 있다.

본원에 사용된 바와 같은 금속간 화합물은 알루미늄의 고용체로 주입되지 않는 알루미늄 합금 성분들 중 일부로부터 형성된 FeAl₃, FeAl₆, α-AlFeSi, TiAl₃ 및 CuAl₂와 같은 공융 화합물로서 알루미늄 화합물에서 결정화된 화합물이다 (The Fundamentals of Aluminum Materials and Industrial Technology, 일본 알루미늄 협회, 32 페이지). 금속간 화합물은 통상적으로 2 이상의 금속 엘리먼트로 구성되고, 구성 성분 원자의 비율은 화학량적인 비율일 필요는 없다는 것은 알려져 있다.

2 이상의 금속 엘리먼트들을 함유하는 예시적인 금속간 화합물은 Al₃Fe, Al₆Fe, Mg₂Si, MnAl₆, TiAl₃ 및 CuAl₂와 같이 2개의 엘리먼트를 함유하는 것; α-AlFeSi 및 β-AlFeSi와 같은 3개의 엘리먼트를 함유하는 것; 및 α-AlFeMnSi 및 β-AlFeMnSi와 같은 4개의 엘리먼트를 함유하는 것을 포함한다. 이들 중, CuAl₂ 및 Al₃Fe가 관통 마이크로포어 내의 도통로 형성비를 더욱 개선한다는 점에서 바람직하다.

본 발명의 실시예에서, 알루미늄 기판 내에 포함된 금속간 화합물은 2 ㎛까지의 평균 원 등가 직경을 갖는다. 평균 원 등가 직경은 관통 마이크로포어 내의 도통로의 형성비를 더욱 개선한다는 점에서 1 ㎛까지가 바람직하고 0.5 ㎛까지가 더욱 바람직하다. 평균 원 등가 직경은 하한에 대하여 특별히 제한되지 않고 가능한 한 작은 것이 바람직하다. 평균 원 등가 직경은 산업적인 제조 조건에서 적어도 0.1 ㎛가 바람직하다.

평균 원 등가 직경이 전술한 범위 밖인 경우 (2 ㎛ 초과), 관통 마이크로포어가 절연성 기재 내에 형성되지 않거나 형성된 마이크로포어가 도전성 재료로 충전되지 않은 영역이 발생하여 협소한 피치를 가진 상호접속부와 같이 미리결정된 사용에 대한 적용을 제한한다.

원 등가 직경은 SEM 이미지의 금속간 화합물 파티클의 직경과 동일한 면적을 가진 원의 직경으로서 계산된 값이다.

평균 원 등가 직경은 다음과 같이 측정된다: 먼저, 알루미늄 기판의 표면 및 단면 표면이, 12 kV의 가속 전압에서 후방 산란 전자 이미지 모드에서 그리고 0.1 ㎟의 측정 면적을 가진 복수의 시계의 10,000X의 관찰 배율로 SEM (JEOL 사에서 시판하는 7400F) 에 의해 관찰된다. 적어도 100개의 금속간 화합물 파티클들의 원 등가 직경을 측정하고 이 측정치의 평균을 산출하여 평균 원 등가 직경을 얻는다.

금속간 화합물은 바람직하게는 100 pcs/㎟ 까지의 밀도, 더욱 바람직하게는 80 pcs/㎟ 까지의 밀도, 더욱 바람직하게는 50 pcs/㎟ 까지의 밀도를 갖는다. 이 밀도는 하한이 특별히 제한되지 않으며 가능한 한 작은 것이 바람직하고 0 pce/㎣가 더욱 바람직하다.

금속간 화합물 밀도가 전술한 범위 밖 (100 pcs/㎟ 초과) 에 있을 경우, 관통 마이크로포어가 절연성 기재 내에 형성되지 않거나 형성된 마이크로포어가 도전성 재료로 충전되지 않는 영역이 발생하여, 결과적으로 획득한 이방 도전성 부재의 저항률을 증가시켜 미리결정된 사용에 대한 적용을 제한한다.

금속간 화합물 밀도는 다음과 같이 측정된다: 먼저, 알루미늄 기판의 표면 및 단면 표면이, 0.1 ㎟의 측정 면적을 가진 복수의 시계의 1,000X의 관찰 배율로 후방 산란 전자 이미지 모드에서 SEM (JEOL 사에서 입수가능한 7400F) 에 의해 관찰된다. 그 관찰 결과에 기초하여 금속간 화합물 파티클들의 수를 세어 밀도를 얻는다.

알루미늄 기판의 산술 평균 거칠기 Ra는, 특별히 제한되지 않으며, 바람직하게는 0.1 ㎛ 까지가 바람직하고, 0.05 ㎛ 까지가 더욱 바람직한데, 분기 되지 않은 마이크로포어들이 형성되면 관통 마이크로포어 내 도통로 형성비를 더욱 개선하는 한편 결과적으로 획득한 이방 도전성 부재의 저항률을 더욱 감소시킬 수 있기 때문이다. 산술 평균 거칠기 Ra는 하한이 특별히 제한되지 않으며 가능한 한 작은 것이 바람직하고 0인 것이 더욱 바람직하다.

알루미늄 기판의 산술 평균 거칠기 Ra는 예를 들어, SURFCOM (Tokyo Seimitsu Co., Ltd.) 에 의해 측정될 수도 있다.

본 발명에 사용하기 위한 알루미늄 기판은 상업적으로 입수가능한 제품일 수도 있고 미리결정된 방법에 의해 제조될 수도 있다.

[알루미늄 기판의 제조 방법]

알루미늄 기판은, 그 제조 방법이 특별히 제한되지 않지만 다음 공정에 의해 제조되는 것이 바람직하다.

(캐스팅 공정) 알루미늄 합금 멜트로부터 알루미늄 기판을 형성하는 공정;

(냉간 압연 공정) 캐스팅 공정에서 획득한 알루미늄 기판의 두께를 감소시키는 공정

(중간 어닐링 공정) 냉간 압연 공정에서 획득된 알루미늄 기판을 열 처리하는 공정; 및

(최종 냉간 압연 공정) 중간 어닐링 공정 이후 알루미늄 기판의 두께를 감소시키는 공정.

이 각각의 공정들에 사용된 재료들 및 절차들을 아래에 상세하게 기술한다.

[알루미늄 합금 멜트]

전술한 제조 방법에 의해 제조된 알루미늄 기판은 바람직하게는, 적어도 철과 실리콘을 포함하는 알루미늄 합금 멜트 (이하 "알루미늄 멜트"으로도 지칭됨) 로부터 제작되고 불순물들 중 하나로서 구리를 포함할 수도 있다.

실리콘은 출발 재료로서 역할을 하여 알루미늄 잉곳 내에 불가피한 불순물로서 포함된다. 종종, 출발 재료의 차로 인한 편차를 방지하기 위해서 매우 적은 양의 실리콘을 의도적으로 추가한다. 실리콘은 고용체의 상태로 존재하거나 금속간 화합물 또는 1회 증착으로서 존재한다.

본 발명의 실시예에서, 알루미늄 멜트는 바람직하게는 0.01 wt% 까지의 양으로 실리콘을 포함하고, 더욱 바람직하게는 0.008 wt% 까지, 그리고 더욱 바람직하게는 0.002 wt% 까지의 양으로 실리콘을 포함한다.

철은 알루미늄 합금의 기계적인 강도를 증가시키고 그 강도에 큰 영향을 주지만, 적은 양이 알루미늄의 고용체에 주입되고 거의 금속간 화합물로서 존재한다.

본 발명의 실시예에서, 알루미늄 멜트는 바람직하게는 0.01 내지 0.03 wt% 의 양으로 철을 포함한다.

구리가 고용체에 쉽게 주입되고 구리의 일부만이 금속간 화합물로서 존재한다.

본 발명에서, 알루미늄 멜트는 바람직하게는 0.001 내지 0.004 wt%의 양으로 구리를 포함한다.

캐스팅 동안 크랙의 형성을 방지하기 위해서, 알루미늄 멜트는 티타늄 및 붕소와 같은 결정립 미세화 효과를 가진 엘리먼트들을 포함할 수도 있지만 나머지 결정 입자는 양극 산화된 막의 균일한 성장을 방해할 수도 있다.

본 발명의 실시예에서, 알루미늄 멜트는, 예를 들어, 0.001 내지 0.003 wt%의 티타늄 량을 포함할 수도 있다. 알루미늄 멜트는 또한 0.001 내지 0.002 wt%의 붕소 량을 포함할 수도 있다.

알루미늄 멜트의 균형은 알루미늄과 불가피한 불순물이다. 이러한 불순물의 예는 마그네슘, 망간, 아연, 크롬, 지르코늄, 바나듐, 및 베릴륨이다. 알루미늄 멜트는 0.001 wt% 까지의 양으로 이러한 불순물들을 포함할 수도 있다.

이 불가피한 불순물들의 대부분은 알루미늄 잉곳으로부터 비롯된다. 불가피한 불순물들이 99.999 wt%의 알루미늄 순도를 가진 잉곳에 존재하는 것이라면, 이 불순물들은 본 발명의 의도된 효과를 양보하지 않을 것이다. 불가피한 불순물들은, 예를 들어, L.F. Mondolfo에 의한 알루미늄 합금: 구조체 및 특성 (1976) 에 언급된 양으로 포함된 불순물일 수도 있다.

[캐스팅 공정]

캐스팅 공정은 알루미늄 합금 멜트로부터 알루미늄 기판을 형성하는 공정이다.

이 공정에 사용된 프로세스는 특별히 제한되지 않으며 반연속식 캐스팅 (DC (직접 냉각 캐스팅) 프로세스) 및 연속식 캐스팅 및 압연 (CC (연속 캐스팅)) 이 사용될 수도 있다.

DC 캐스팅의 경우, 녹은 금속이 하부 몰드로 흘러들어가 냉각되어 응고된다. 이후, 하부 몰드는 물을 이용하여 측면부터 멜트 금속을 더 냉각시켜 이를 중심부까지 응고시킨다. 이 경우, 냉각 속도는 0.5 내지 10℃/s이다.

본 발명에서 DC 캐스팅을 통해 금속간 화합물을 형성하기 위해서, 결과적으로 획득한 잉곳의 두께를 10 ㎝ 이하로 감소시키고 냉각 속도를 10℃/s 이상으로 증가시키는 것이 바람직하다.

DC 캐스팅은 다음 3 개의 공정에 의해 실시되어 알루미늄 기판을 형성하는 것이 바람직하다:

(1) 알루미늄 합금 멜트로부터 잉곳을 형성하기 위한 반연속식 캐스팅 공정;

(2) 반연속식 캐스팅 공정에서 형성된 잉곳을 스캘핑하는 공정; 및

(3) 스캘핑된 잉곳을 압연하여 압연된 플레이트를 획득하는 열간 압연 공정.

상기 공정 (1) 내지 (3) 의 절차들은 일본 공개 특허공보 제 2010-058315 호의 문단 [0040] 내지 [0046]에 기재된다.

연속식 캐스팅 및 압연 프로세스는 이것이 응고됨에 따라 전술한 알루미늄 멜트가 압연되어 알루미늄 기판을 형성하는 프로세스이고, 예를 들어, 쌍롤식 프로세스 및 벨트 캐스팅 프로세스를 포함한다.

더욱 상세하게는, 한 쌍의 냉간 롤러들 사이의 멜트 공급 노즐을 통해 전술한 알루미늄 멜트를 공급하고 알루미늄 멜트를 압연하는 동안 한 쌍의 냉간 롤러들 사이에서 응고화하여 알루미늄 기판을 형성하는 것을 포함하는 쌍롤식 프로세스가 유익하게 사용된다.

연속식 캐스팅 및 압연 프로세스는 그 응고화 동안 알루미늄 멜트의 고속 냉각 (응고화 속도) 을 특징으로 하고, 그 냉각 속도는 알루미늄 기판의 금속간 화합물의 사이즈를 더욱 감소시키기 위해서 100 내지 800℃/s가 바람직하고 400 내지 600℃/s가 더욱 바람직하다.

이 요건을 충족시키기 위해서, 캐스팅에 의해 마무리된 플레이트는 0.4 내지 1.2 ㎜의 두께를 갖는 것이 바람직하다. 다음 페이지에서, 연속식 캐스팅의 경우의 처리 방법을 상세하게 기재한다.

(멜팅 공정)

알루미늄 멜트는, 먼저, 용융로에 바람직하게는 적어도 95 wt%의 알루미늄을 함유하는 알루미늄 금속을 멜팅시키고 거기에 바람직하게는 0.03 내지 0.50 wt%의 철, 바람직하게는 0.03 내지 0.20 wt%의 실리콘, 바람직하게는 1 내지 400 ppm의 구리 및 다른 원하는 엘리먼트들을 첨가함으로써 제작된다.

(여과)

멜트의 여과는 통상적으로 세라믹 튜브 필터 또는 세라믹 폼 (foam) 필터와 같은 필터를 통해 멜트를 통과시킴으로서 실시된다. 여과는, 예를 들어, 일본 공개 특허공보 제 6-57432 호, 일본 공개 특허공보 제 3-162530 호, 일본 공개 특허공보 제 5-140659 호, 일본 공개 특허공보 제 4-231425 호, 일본 공개 특허공보 제 4-276031 호, 일본 공개 특허공보 제 5-311261 호 및 일본 공개 특허공보 제 6-136466 호에 개시된다.

(세정 처리 공정)

원하는 조성물로 조정되었던 알루미늄 멜트는 선택적으로 세정 처리될 수 있다. 알루미늄 멜트 내 수소와 같은 불필요한 기체를 제거하는데 사용될 수도 있는 대표적인 세정 처리는, 예를 들어, 아르곤 기체 또는 불소 기체를 이용한 탈기체 처리 및 플럭스 처리를 포함한다. 세정 처리는 통상의 방법으로 실시될 수도 있다.

세정 처리는 필수적인 것은 아니며 알루미늄 멜트 내의 산화물 및 비금속의 포함과 같은 이물질로 인한 결함과, 알루미늄 멜트 내에 용해된 기체로 인한 결함을 방지하기 위해 실시하는 것이 바람직하다.

세정 처리는 아르곤과 같은 불활성 기체를 회전자에 의해 멜트 안으로 불어넣어 멜트 내의 수소 기체가 아르곤 기포에 포획되어 멜트 표면까지 상승하는 것을 포함하는 부상과 유사한 프로세스에 의해 또는 플러스 처리에 의해 실시되는 것이 통상적이다. 탈기체는, 예를 들어, 일본 공개 특허공보 제 5-51659 호 및 일본 실용신안공보 제 5-49148 호에 기재된다.

(결정립 미세화 공정)

알루미늄 멜트는 결정립 미세화 엘리먼트를 포함할 수도 있다. 더욱 상세하게는, TiB₂ 함유 모합금이 결정립 미세화 공정로서 알루미늄 멜트에 첨가되는 것이 바람직하다. 이것은, 결정립 미세화 재료의 첨가가 연속식 캐스팅 동안 결정립 미세화를 용이하게 하기 때문이다.

사용될 수도 있는 대표적인 TiB₂ 함유 모합금은 알루미늄과 불가피한 불순물이 균형을 이루어 티타늄 (5%) 과 붕소 (1%) 를 함유한 와이어 형태로 모합금을 포함한다. 단독으로 사용되는 경우, TiB₂ 파티클은 통상적으로 1 내지 2 ㎛의 극도로 작은 파티클 사이즈를 갖지만 100 ㎛ 이상의 사이즈를 갖는 코어스 파티클로 응집할 수도 있다. 이러한 경우, 코어스 파티클들은 표면 처리에 불균일을 유발하므로 교반 수단이 채널에 제공되는 것이 바람직하다.

(여과 공정)

알루미늄 멜트가 필터를 통해 필터링되어 멜트에 포함된 불순물과 용융로 및 멜트 채널에 남은 오염물질을 제거하는 것이 바람직하다. 여과 공정은 또한, 원하는대로 첨가될 수 있는 TiB₂ 응집 파티클의 유출을 억제하는 것이 필요하고, TiB₂가 결정립 미세화 재료로서 첨가되는 위치부터 하류에 여과 배스가 제공된다.

본원에 사용하기 위한 여과 공정 및 필터링 배스는 일본 특허 등록공보 제 3549080 호에 기재된 것이 바람직하다.

(공급 공정)

제조 방법에서, 여과 공정 이후 알루미늄 멜트가 여과 배스로부터 채널을 통해 멜트 공급 노즐로 제공되는 것이 바람직하다.

알루미늄 멜트를 교반하는데 사용하기 위해서 채널의 하부 표면에 형성된 오목부에 제공된 교반 수단이 사용되는 것이 바람직하다. 이것은, 여과 공정을 통해 여과된 TiB₂ 코어스 파티클들이 멜트가 고여있는 영역에서 다시 응집되는 것이 방지된다.

(멜트 공급 노즐)

멜트 공급 노즐로부터 방출된 알루미늄 멜트는, 멜트의 응고가 시작되는 냉간 압연의 표면과 접촉하여 인입한다. 멜트 공급 노즐의 끝부터 냉간 압연의 표면으로 알루미늄 멜트가 이동하는 동안 멜트 메니스커스가 형성된다. 멜트 메니스커스의 진동은 냉간 압연에 의해 멜트 메니스커스의 접촉점을 진동시켜, 그 결과 상이한 응고화 이력들을 가진 부분들이 냉간 압연 표면 상에 형성되고 결정 구조의 불균일성과 미량 원소의 분리가 더욱 발생하기 쉽다. 이러한 결점은 "리플 마크"로도 지칭되며, 이는, 알루미늄 기판을 냉간 압연, 중간 어닐링, 및 냉간 압연 마무리한 후 표면 처리 시에 요철을 발생시키기 쉬울 수도 있다.

이러한 리플 마크의 감소에 관하여, 멜트 공급 노즐의 끝이 경사지는 것이 바람직한데, 그 끝의 하부측 상의 적어도 외부 표면이 알루미늄 멜트의 방출 방향과 예각을 형성함으로써, 알루미늄 멜트가 일 포인트로부터 지속적으로 방출된다. 예를 들어, 일본 공개 특허공보 제 10-58094 호에 기재된 방법이 유익하게 사용될 수도 있다.

메니스커스의 진동 동안 진폭을 감소시키기 위해서 노즐의 끝과 각각의 냉간 압연의 표면 사이의 거리를 감소시키는 것이 바람직하다.

보다 구체적으로, 바람직한 실시형태에서, 멜트 공급 노즐을 형성하는 부재들 중, 상부 측으로부터 알루미늄 멜트와 접촉하는 상부 플레이트 부재와, 하부 측으로부터 알루미늄 멜트와 접촉하는 하부 플레이트 부재는 수직으로 이동가능하고 상부 및 하부 플레이트 부재들이 알루미늄 멜트로부터의 압력 하에서 냉간 압연들과 접하는 표면들에 대하여 밀착된다. 예를 들어, 일본 공개 특허공보 제 2000-117402 호에 기재된 실시형태가 유익하게 사용될 수 있다.

(냉간 압연기)

냉간 압연기는 어떤 특정한 제한을 받지 않는다. 예를 들어, 사용은 철 코어/쉘 구조체를 가진 공지의 냉간 압연기로 이루어질 수도 있다. 코어 쉘 구조체를 가진 냉간 압연이 사용되는 경우, 냉간 압연의 표면에서의 냉각 능력은 코어와 쉘 사이에 제공되는 채널을 통과하여 흐르는 냉각수를 구비함으로써 증가될 수 있다. 더욱이, 알루미늄 기판은 응고된 알루미늄에 더 압력을 가함으로써 정확하게 원하는 두께로 설정될 수 있다.

냉간 압연기 표면에서 응고되었던 알루미늄은 이 상태로 냉간 압연기로 고정되는 경향이 있을 수도 있어, 계속적으로 안정적인 캐스팅을 실시하기 곤란하게 한다. 이외에도, 냉간 압연기에 고정된 알루미늄은 압연된 알루미늄의 표면의 냉각을 느리게할 수도 있다. 따라서, 본 발명의 실시예에서, 냉간 압연기의 표면에 이형제를 도포하는 것이 바람직하다. 이형제는 우수한 가열 저항성을 갖는 것이 바람직하다. 적절한 예는 탄소 흑연을 함유하는 이형제를 포함한다. 도포 방법은 어떤 특정한 제한을 받지 않는다. 적절한 실시예는 탄소 흑연 파티클들의 현탁물 (바람직하게는 수성 현탁물) 을 위에 분무하는 방법이다. 이형제가 냉간 압연기와 직접 접촉하지 않고 냉간 압연기에 공급될 수 있기 때문에 분무하는 것이 바람직하다.

이형제는 와이퍼 또는 다른 두께 균일화 수단에 의해 포획되거나 연속적으로 캐스팅된 알루미늄 기판의 표면으로 이동하기 때문에, 주기적으로 신선한 이형제를 냉간 압연기의 표면에 공급하는 것이 바람직하다.

DC 캐스팅에 의해 획득된 잉곳은 수십 센티미터의 큰 두께를 갖고 따라서 그 두께는, 후속하는 냉간 압연 공정 이전에, 함침 공정와 열간 압연 공정을 실시함으로써 감소되는 것이 바람직하다. 함침 공정 및 열간 압연 공정의 절차는 일본 공개 특허공보 제 2010-058315 호의 문단 [0044] 내지 [0046] 에 기재된다.

[냉간 압연 공정]

캐스팅 공정은 냉간 압연 공정 다음에 실시된다. 냉간 압연 공정은 캐스팅 공정에서 획득된 알루미늄 기판의 두께를 감소시키기 위한 공정이다. 따라서, 알루미늄 기판이 원하는 두께로 압연된다.

냉간 압연 공정은 종래 기술에 알려진 임의의 방법에 의해 실시될 수도 있다. 보다 상세하게는, 사용은 일본 공개 특허공보 제 6-220593 호, 일본 공개 특허공보 제 6-210308 호, 일본 공개 특허공보 제 7-54111 호 및 일본 공개 특허공보 8-92709 호에 기재된 방법으로 이루어질 수도 있다.

[중간 어닐링 공정]

냉간 압연 공정은 이후 중간 어닐링 공정으로 진행한다.

따라서, 중간 어닐링 공정이 상술된 냉간 압연 공정에서 변형 (strain) 이 커진 후에 실시되는 경우, 변위가 생기고, 재결정화가 발생하고, 결정립이 더욱 미세화될 수 있다. 특히, 결정립은 냉간 압연 공정의 감소 비와 중간 어닐링 공정의 가열 처리 조건 (특히, 온도, 시간 및 온도 상승률) 에 의해 제어될 수 있다. 예를 들어, 연속식 어닐링에서, 알루미늄 기판은 일반적으로 최대 10 분 동안 300 내지 600 ℃에서 가열되고, 바람직하게는 최대 6분 동안 400 내지 600 ℃에서 가열되고, 더욱 바람직하게는 최대 2분 동안 450 내지 550 ℃에서 가열된다. 더욱이, 보다 작은 결정립의 형성은 온도 상승률을 10 내지 200 ℃/s로 설정함으로써 그리고 온도 상승 이후의 유지 시간을 많아야 10 분까지, 바람직하게는 2분 이하로 단축시킴으로써 촉진될 수 있지만, 온도 상승률은 일반적으로 약 0.5 내지 500 ℃/min으로 설정된다.

배치 (batch) 어닐링이 사용될 수도 있지만 바람직하게는 연속적인 어닐링이 사용되는데, 철 및 실리콘과 같은 불순물이 온도 상승부터 냉각까지의 프로세스 동안 결정립 경계를 향하여 방출됨으로써 증착된 파티클을 형성할 수도 있기 때문이다.

중간 어닐링 공정은 본 기술에 알려진 방법에 의해 실시될 수도 있다. 보다 상세하게는, 사용은 일본 공개 특허공보 제 6-220593 호, 일본 공개 특허공보 제 6-210308 호, 일본 공개 특허공보 제 7-54111 호 및 일본 공개 특허공보 8-92709 호에 기재된 방법으로 이루어질 수도 있다.

<냉간 압연 마무리 공정>

중간 어닐링 공정 이후 냉간 압연 마무리 공정이 실시되며, 냉간 압연 마무리 공정은 중간 어닐링 공정 이후 알루미늄 기판의 두께를 감소시키는 공정이다. 냉간 압연 마무리 공정을 거친 알루미늄 기판은 바람직하게는 0.1 내지 0.5 ㎜의 두께를 갖는다.

냉간 압연 마무리 공정은 본 기술에 알려진 어떤 방법에 의해 실시될 수도 있다. 냉간 압연 마무리 공정은 전술한 중간 어닐링 공정에 선행하는 냉각 압연 공정과 동일한 방법으로 실시될 수도 있다.

(평탄도 수정 공정)

냉간 압연 마무리 공정 이후 평탄도 수정 공정으로 진행되는 것이 바람직하다. 평탄도 수정 공정은 알루미늄 기판의 평탄도를 수정하기 위한 공정이다.

평탄도 수정 공정은 본 기술에 알려진 어떤 방법에 의해 실시될 수도 있다. 예를 들어, 이 공정은 압연기 레벨러 또는 텐션 레벨러와 같은 레벨링 머신을 이용함으로써 실시될 수도 있다.

평탄도 수정 공정은, 알루미늄 기판이 별개의 시트들로 절단된 후에 실시될 수도 있다. 그러나, 생산성을 증진시키기 위해서, 연속식 코일의 상태로 알루미늄 기판의 평탄도를 수정하는 것이 바람직하다.

압연 마무리된 플레이트는 평탄한 표면을 갖는 것이 바람직하고 0.3 ㎛까지의 산술 표면 거칠기 Ra를 갖는 것이 바람직하고 0.2 ㎛까지의 Ra가 더욱 바람직하다. 강도는 적어도 60 MPa가 취급의 용이성 면에서 바람직하다.

<도통로>

본 발명의 이방 도전성 부재로 제조된 도통로는 절연성 기재 내의 관통 마이크로포어로 충전된 도전성 재료로 이루어진다.

도전성 재료는 전기적 도전성을 갖는 한 특별히 제한되지 않는다. 10³Ω?㎝ 까지의 전기 저항률을 가진 재료가 바람직하다. 바람직하게 사용될 수도 있는 재료의 실례가 되는 예로 금 (Au), 은 (Ag), 구리 (Cu), 알루미늄 (Al), 마그네슘 (Mg), 니켈 (Ni), 및 인듐이 도핑된 산화주석 (ITO) 과 같은 금속을 들 수 있다.

이들 중, 전기 도전성 면에서는, 구리, 금, 알루미늄 및 니켈이 바람직하고 니켈, 구리 및 금이 더욱 바람직하다.

비용 면에서는, 절연성 기재의 표면들 둘 모두에 노출된 또는 이 표면들로부터 돌출된 도통로들의 표면들 (이하, "단면들"로도 지칭함) 의 형성에만 금을 사용하는 것이 더욱 바람직하다.

본 발명의 실시예에서, 도통로는 컬럼형이고 직경 (도 1b의 도면 부호 8로 도시됨) 은 바람직하게는 5 내지 500 ㎚이고, 더욱 바람직하게는 20 내지 400 ㎚이고, 가장 바람직하게는 30 내지 200 ㎚이다. 전술한 범위 내의 도통로의 직경에서, 전기 신호가 도통로를 통해 통과되는 경우, 더욱 바람직하게는, 충분한 응답을 획득할 수 있고, 따라서, 본 발명의 이방 도전성 부재를 전기 컴포넌트들 위한 전기적 접속 부재 또는 검사용 커넥터로서 사용할 수 있게 한다.

상술된 바와 같이, 각각의 도통로의 중심선 길이 대 절연성 기재의 두께의 비 (길이/두께) 는 바람직하게는 1.0 내지 1.2이고, 더욱 바람직하게는 1.0 내지 1.05이다. 상기 정의된 범위 내에 있는 각각의 도통로의 중심선 길이 대 절연성 기재의 두께의 비는, 도통로로 하여금 일직선의 관 형상을 갖는 것으로 간주될 수 있게 하고 전기 신호가 관통하여 통과되는 경우 일대일 응답을 보장한다. 따라서, 본 발명의 이방 도전성 부재는 전기 컴포넌트를 위한 전기 접속 부재 또는 검사용 커넥터로서 더욱 유익하게 사용될 수도 있다.

본 발명의 실시예에서, 도통로의 단부들 둘 모두가 절연성 기재의 표면들 둘 모두로부터 돌출된 경우, 돌출부 (도 1b에서, 도면 부호 4a 및 4b로 나타낸 부분; 이하 "범프"로도 지칭됨) 는 바람직하게는 10 내지 100 ㎚의 높이, 더욱 바람직하게는 10 내지 50 ㎚의 높이를 갖는 것이 바람직하다. 이 범위 내의 범프 높이에서, 전자 컴포넌트 상의 전극 (패드) 부분과의 접속성이 개선된다.

본 발명의 실시예에서, 도통로는 절연성 기재에 의해 상호 절연되고 바람직하게는 적어도 1 × 10⁷ pcs/㎟의 밀도, 더욱 바람직하게는 적어도 5 × 10⁷ pcs/㎟의 밀도, 더욱 바람직하게는 적어도 1 × 10⁸ pcs/㎟의 밀도로 형성된다. 밀도는 특별히 상한이 제한되지는 않지만 인접한 도통로들 간의 절연 면에서 1 × 10¹⁰ pcs/㎟까지가 바람직하다.

전술한 범위 내의 도통로의 밀도로, 본 발명의 이방 도전성 부재는, 매우 더 높은 정도의 집적이 달성되는 오늘날에도 반도체 디바이스와 같은 전자 컴포넌트들을 위한 전기 접속 부재 또는 검사용 커넥터로서 사용될 수 있다.

도통로 밀도는 다음과 같이 측정된다: 이방 도전성 부재의 표면은 0.01 ㎟의 측정 면적을 가진 복수의 시계의 10,000X의 관찰 배율로 FE-SEM (Hitachi High-Technologies Corporation에 의해 제조된 S-4800) 측정된다. 관찰 결과에 기초하여 도통로의 수를 세어 밀도를 획득한다.

본 발명의 실시예에서, 인접한 도통로들 간의 중심 대 중심 거리 (도 1b의 도면 부호 9로 도시된 부분; 이하 "피치"로도 지칭함) 는 20 내지 500 ㎚가 바람직하고, 40 내지 200 ㎚가 더욱 바람직하고, 50 내지 140 ㎚가 더욱 바람직하다. 상기 정의된 범위 내에 있는 피치에서, 도통로들의 직경과 도통로들 간의 폭 (절연성 베리어 두께) 사이에서 균형이 깨지기 쉽다.

본 발명의 실시예에서, 도통로들은 도전성 재료 (특히 금속) 를 절연성 기재 내의 관통 마이크로포어들에 충전함으로써 형성될 수 있다.

도전성 재료 충전 처리 공정은 이후에 언급될 본 발명의 이방 도전성 부재 제조 방법과 연결하여 상세하게 설명될 것이다.

본 발명의 이방 도전성 부재는, 높은 절연 성질을 유지하면서 높은 밀도로 전기 연속성을 확인할 수 있기 때문에, 절연성 기재의 두께는 1 내지 1,000 ㎛ 가 바람직하고, 30 내지 300 ㎛ 가 더욱 바람직하며, 도통로 직경은 5 내지 500 nm 가 바람직하고, 20 내지 400 ㎚가 더욱 바람직하고, 30 내지 200 ㎚가 가장 바람직하다.

[이방 도전성 부재의 제조 방법]

본 발명의 이방 도전성 부재를 제조하는 방법 (이하 간단히 "본 발명의 제조 방법"으로도 지칭함) 은 특별히 제한되지 않지만 다음 공정들을 포함하는 것이 바람직하다:

(양극 산화 처리 공정) 알루미늄 기판이 양극 산화되는 공정

(관통화 처리 공정) 양극 산화 처리 공정 이후 양극 산화에 의해 형성된 마이크로포어가 관통되어 절연성 기재를 획득하는 공정; 및

(충전 공정) 관통 처리 공정 이후 도전성 재료가 결과적으로 획득된 절연성 기재 내의 관통 마이크로포어로 충전되어 이방 도전성 부재를 획득하는 공정.

각각의 공정의 절차를 아래에 상세하게 설명한다.

[양극 산화 처리 공정]

양극 산화 처리 공정은 알루미늄 기판을 양극 산화하여 알루미늄 기판의 표면에서 마이크로포어를 가진 양극 산화막을 형성하는 공정이다.

상술된 바와 같이, 이 공정에 사용된 알루미늄 기판은 미리결정된 밀도에서 미리결정된 사이즈를 가진 금속간 화합물을 포함한다. 알루미늄 기판의 표면을 산화 처리하는 공정은 사전에 탈지 처리하여 경면 마무리 처리하는 것이 바람직하다.

(가열 처리)

가열 처리는 200 내지 350 ℃의 온도에서 약 30 초 내지 약 2 분의 기간 동안 실시하는 것이 바람직하다. 이러한 가열 처리는 양극 산화 처리에 의해 막에 형성된 마이크로포어의 배열의 질서정연함을 개선한다.

다음의 가열 처리에서, 알루미늄 기판을 신속하게 냉각시키는 것이 바람직하다. 대표적인 냉각 방법으로 물 등에 알루미늄 기판을 직접 침지하는 것을 수반하는 방법이 있다.

(탈지 처리)

탈지 처리는 산, 알칼리 또는 유기 용매와 같은 적절한 물질을 이용하여 실시하여, 알루미늄 기판 표면에 들러붙은 먼지, 지방 및 수지를 포함하는 유기 물질을 용해하고 제거함으로써 후속하는 처리 각각에서 유기 물질로 인한 결함이 발생하는 것을 방지한다.

공지된 탈지제가 탈지 처리에 사용될 수도 있다. 예를 들어, 탈지 처리는 규정된 방법에 의해 시판되는 다양한 탈지제들 중 어느 것을 이용하여 실시할 수도 있다.

(경면 마무리 처리)

알루미늄 기판의 표면 토포그래피적 피쳐를 제거하여 양극 산화막의 마이크로포어를 더욱 일직선의 관 형상으로 형성하는 경면 마무리 처리가 실시된다. 알루미늄 기판의 예시적인 표면 토포그래피적 피쳐는, 제조를 위해 압연 공정을 요구하는 알루미늄 기판의 압연 동안 형성된 압연 자국 (streaks) 을 포함한다.

본 발명의 실시예에서, 경면 마무리 처리는 특별히 제한되지는 않으며, 본 기술에 알려진 임의의 적절한 방법을 이용하여 실시될 수도 있다. 적절한 방법의 예로 기계 연마, 화학 연마, 및 전해 연마를 포함한다.

이들의 구체적인 방법은 일본 공개 특허공보 제 2010-177171 호의 문단 [0042] 내지 [0045] 에 상세하게 기재된다.

경면 마무리 처리는, 예를 들어, 0.1 ㎛ 이하의 산술 평균 거출기 Ra 및 적어도 50% 의 광택도를 갖는 표면을 획득하게 할 수 있다. 산술 평균 거칠기 Ra는 0.05 ㎛까지가 바람직하고 0.02 ㎛까지가 더욱 바람직하다. 광택도는 적어도 70 %가 바람직하고, 적어도 80 %가 더욱 바람직하다.

광택도는 압연 방향에 수직인 방향에서 JIS Z8741-1997 (방법 3: 60°거울면 광택도 (Specular Gloss)) 에 따라서 결정될 수 있는 경면 반사율이다. 특히, 측정은 경면 반사율이 70% 이하인 경우 60°의 입사/반사 각에서, 그리고 경면 반사율이 70 %를 초과하는 경우 20°의 입사/반사 각에서 가변 각도 광택도계측기 (예를 들어, Nippon Denshoku Industries Co., Ltd.에 의해 제조된 VG-1D) 를 이용하여 실시된다.

종래의 알려진 방법은 양극 산화 처리를 위해 사용될 수도 있지만, 절연성 기재는 알루미늄 기판으로부터 획득된 양극 산화막이 바람직하기 때문에 아래에 기재될 자기 규칙화 방법 및 정전압 처리가 바람직하게 사용되므로, 관통 마이크로포어를 가진 양극 산화막이 정렬되어 적어도 50 %의 식 (ⅰ) 에 의해 정의된 것과 같은 규칙화 정도를 갖는다.

자기 규칙화 방법은, 양극 산화 처리와 규칙적인 배열을 흩트러뜨릴 수도 있는 인자들을 제거하는 공정에 의해 획득된 양극 산화막 내의 마이크로포어들의 불규칙한 배열 성질을 이용함으로써 질서정연함으로 향상시키는 방법이다. 특히, 양극 산화막은 전해액의 형태에 대해 적절한 전압에서 그리고 연장된 시간 기간 (예를 들어, 수 시간부터 10 시간 휠씬 넘게까지) 동안 저속에서 고 순도 알루미늄 상에서 형성된다.

이 방법에서, 마이크로포어 사이즈 (포어 사이즈) 는 전압에 의존하기 때문에, 전압을 제어함으로써 어느 정도까지 원하는 포어 사이즈가 획득될 수 있다.

자기 규칙화 방법에 의해 마이크로포어를 형성하기 위해서, 적어도 이후에 기술된 양극 산화 처리 (A) 가 실시되어야 한다. 그러나, 마이크로포어 형성은, 다음에 기술된 양극 산화 처리 (A), 막 제거 처리 (B) 및 재 양극 산화 처리 (C) 가 이 순서 (자기 규칙화 방법 Ⅰ) 로 실시되거나, 이후에 기술된 양극 산화 처리 (D) 및 산화막 용해 처리 (E) 가 적어도 1회 이 순서로 (자기 규칙화 방법 Ⅱ) 실시되는 프로세스에 의해 실시되는 것이 바람직하다.

다음으로, 바람직한 실시형태의 자기 규칙화 방법 Ⅰ과 자기 규칙화 방법 Ⅱ의 각각의 처리를 상세하게 설명한다.

[자기 규칙화 방법 Ⅰ]

[양극 산화 처리 (A)]

양극 산화 처리 (A) 의 전해액의 평균 유속은 0.5 내지 20.0 m/min이 바람직하고, 1.0 내지 15.0 m/min이 더욱 바람직하고, 2.0 내지 10.0 m/min이 더욱 바람직하다. 전술한 유속에서 양극 산화 처리 (A) 를 실시함으로써, 양극 산화된 막은 균일성 및 높은 정도의 규칙화를 가진 마이크로포어를 가질 수도 있다.

전해액을 상기 조건 하에서 흘리는 방법은 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 스터러와 같은 일반적인 교반 장치를 사용하는 것을 포함하는 방법이 사용될 수도 있다. 스터링 속도가 디지털 디스플레이에 의해 제어될 수 있는 스터러의 사용이 특히 바람직한데, 평균 유속을 제어할 수 있기 때문이다. 이러한 스터러의 예는 마그네틱 스터러 HS-50D (As One Corporation 제조) 이다.

양극 산화 처리 (A) 는, 예를 들어, 1 내지 10 wt%의 산 농도를 가진 용액에서 알루미늄 기판을 양극으로서 전류를 통과시키는 방법에 의해 실시될 수도 있다.

양극 산화 처리 (A) 에 사용된 용액은 바람직하게는 산용액이다. 황산, 인산, 크롬산, 옥살산, 설파제산, 벤젠 술폰산, 아미드 술폰산, 글리콜산, 타르타르산, 말산, 또는 시트르산의 용액이 더욱 바람직하다. 이들 중, 황산, 인산, 또는 옥살산의 용액이 특히 바람직하다. 이러한 산들은 단독으로 사용될 수도 있고 또는 2 이상의 결합으로 사용될 수도 있다.

양극 산화 처리 (A) 조건은 사용되는 전해액에 매우 의존하므로, 절대적으로 명시할 수 없다. 그러나, 다음 조건이 일반적으로 바람직하다: 전해질 농도 0.1 내지 20 wt%, 액온 -10 내지 30 ℃, 전류 밀도 0.01 내지 20 A/dm², 전압 3 내지 30O V, 및 전해 시간 0.5 내지 30 시간이다. 전해질 농도 0.5 내지 15 wt%, 액온 -5 내지 25 ℃, 전류 밀도 0.05 내지 15 A/dm², 전압 5 내지 250 V, 전해 시간 1 내지 25 시간인 것이 더욱 바람직하다. 전해질 농도 1 내지 10 wt%, 액온 0 내지 20 ℃, 전류 밀도 0.1 내지 1O A/dm², 전압 10 내지 200 V, 전해 시간 2 내지 20 시간인 것이 더욱 바람직하다.

양극 산화 처리 (A) 의 처리 사간은 0.5 분 내지 16 시간이 바람직하고, 1 분 내지 12 시간이 더욱 바람직하고, 2 분 내지 8 시간이 더욱 바람직하다.

양극 산화 처리 (A) 는, 일정 전압에서 실시하는 것 이외에, 전압을 간헐적으로 또는 연속적으로 변화시키는 방법을 이용하여 실시할 수도 있다. 이 경우, 전압을 서서히 감소시키는 것이 바람직하다. 이로써, 양극 산화막의 저항을 낮추는 것이 가능하게 되어, 양극 산화막에 미세한 마이크로포어의 형성을 초래한다. 결과적으로, 이 접근법은, 특히 전착 처리에 의해 시일링이 후속하여 실시되는 경우, 균일성을 개선되는 점에서 바람직하다.

본 발명의 실시예에서, 이러한 양극 산화 처리 (A) 에 의해 형성된 양극 산화막은 1 내지 1,000 ㎛의 두께가 바람직하고, 5 내지 500 ㎛의 두께가 더욱 바람직하고, 10 내지 300 ㎛의 두께가 더욱 바람직하다.

본 발명의 실시예에서, 이러한 양극 산화 처리 (A) 에 의해 형성된 양극 산화막은 바람직하게는 50 내지 1,500 pcs/㎛²의 평균 마이크로포어 밀도를 갖는다.

마이크로포어에 대한 표면 커버리지는 20 내지 50%가 바람직하다.

마이크로포어의 표면 커버리지는 본원에서 마이크로포어 개구의 총 표면 면적 대 알루미늄 기판의 표면 면적의 비로 정의된다.

[탈막 처리 (B)]

탈막 처리 (B) 에서, 상술된 양극 산화 처리 (A) 에 의한 알루미늄 기판의 표면에 형성된 양극 산화막이 용해되어 제거된다.

후속하여 기술된 관통 처리 공정은 상술된 양극 산화 처리 (A) 에 의해 알루미늄 기판의 표면에서 양극 산화막을 형성한 후 즉시 실시될 수도 있다. 그러나, 상술된 양극 산화 처리 (A) 이후, 탈막 처리 (B) 및 후술되는 재 양극 산화 처리 (C) 가 이 순서로 실시된 다음 후술되는 관통 처리 공정이 실시되는 것이 바람직하다.

양극 산화막의 질서정연함이 알루미늄 기판에 접근할수록 높아지므로, 형성되었던 양극 산화막을 제거하기 위해 이 탈막 처리 (B) 를 이용함으로써, 알루미늄 기판의 표면에 남은 양극 산화막의 하측 부분을 표면에 노출시켜, 규칙적인 피트의 배열을 얻을 수 있다. 따라서, 탈막 처리 (B) 에서, 알루미늄은 용해되지 않고; 알루미나로 이루어진 양극 산화막 (산화 알루미늄) 만이 용해된다.

알루미나 용해액은 크롬 화합물, 질산, 인산, 지르코늄 화합물, 티타늄 화합물, 리튬염, 세륨염, 마그네슘염, 6불화규산나트륨, 불화 아연, 망간 화합물, 몰리브덴 화합물, 마그네슘 화합물, 바륨 화합물 및 분리된 할로겐으로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 하나의 물질을 함유하는 수용액이 바람직하다.

구체적인 크롬 화합물로서, 예를 들어, 산화 크롬 (Ⅲ), 산화 크롬 (Ⅵ) 을 포함한다.

지르코늄 화합물은, 예를 들어, 불화 지르콘 암모늄, 불화 지르코늄, 염화 지르코늄을 포함한다.

티타늄 화합물은, 예를 들어, 산화 티타늄 및 황화 티타늄을 포함한다.

리튬염은, 예를 들어, 불화 리튬 및 염화 리튬을 포함한다.

세륨염은, 예를 들어, 불화 세륨 및 염화 세륨을 포함한다

마그네슘염은, 예를 들어, 황화 마그네슘을 포함한다.

망간 화합물은, 예를 들어, 과망간산 나트륨 및 과망간산 칼슘을 포함한다.

몰리브덴 화합물은, 예를 들어, 몰리브덴산 나트륨을 포함한다.

마그네슘 화합물은, 예를 들어, 불화 마그네슘 5수화물을 포함한다.

바륨 화합물은, 예를 들어, 산화 바륨, 아세트산 바륨, 탄산 바륨, 염소산 바륨, 염화 바륨, 불화 바륨, 요오드화 바륨, 락트산 바륨, 옥살산 바륨, 과염소산 바륨, 셀렌산 바륨, 아셀렌산 바륨, 스테아르산 바륨, 아황산 바륨, 티탄산바륨, 수산화 바륨, 질산 바륨, 및 이들의 수화물을 포함한다.

상기 바륨 화합물들 중, 산화 바륨, 아세트산 바륨, 탄산 바륨이 바람직하다. 산화 바륨이 특히 바람직하다.

분리된 할로겐은, 예를 들어, 염소, 불소, 브롬을 포함한다.

그 중에서도, 알루미나 용해액이, 산을 함유하는 수용액인 것이 바람직하다. 산은, 예를 들어, 황산, 인산, 질산 및 염산을 포함한다. 2 이상의 산의 혼합물도 가능하다.

산 농도는 적어도 0.01 mol/L가 바람직하고, 적어도 O.05 mol/L가 더욱 바람직하고, 적어도 O.1 mo1/L가 더욱 바람직하다. 특별히 상한이 있는 것은 아니지만, 일반적으로, 농도는 1O mol/L 이하인 것이 바람직하고, 5 mol/L 이하인 것이 더욱 바람직하다. 불필요하게 높은 농도는 경제적이지 않고, 알루미늄 기판을 용해시킬 수도 있다.

알루미나 용해액은 온도가 -10 ℃ 이상인 것이 바람직하고, -5℃ 이상인 것이 더욱 바람직하고, 0℃ 이상인 것이 더욱 바람직하다. 또한, 비등한 알루미나 용해액을 이용하여 처리를 실시하는 것은 규칙화를 위한 시작점을 파괴하거나 흐트러뜨린다. 따라서, 알루미나 용해액을 비등시키지 않고 사용하는 것이 바람직하다.

알루미나 용해액은, 알루미나를 용해시키지만, 알루미늄을 용해시키지 않는다. 여기서, 알루미나 용해액은 알루미늄의 실질적인 양을 용해시키지 않는 한, 매우 적은 양의 알루미늄을 용해시킬 수도 있다.

탈막 처리 (B) 는, 양극 산화막이 형성된 알루미늄 기판을 상술한 알루미나 용해 액에 접촉시킴으로써 실시된다. 접촉 방법은, 제한되지 않지만, 예를 들어, 침지법 및 분무법을 포함한다. 그 중에서도, 침지법이 바람직하다.

침지법은 양극 산화막이 형성된 알루미늄 기판을 상술한 알루미나 용해 액에 침지되게 하는 처리이다. 균일한 처리를 달성하기 위해서, 침지 처리 스터링을 실시하는 것이 바람직하다.

침지 처리 시간은 적어도 10 분이 바람직하고, 적어도 1 시간이 더욱 바람직하고, 적어도 3시간이 더욱 바람직하고, 적어도 5 시간이 가장 바람직하다.

[재 양극 산화 처리 (C)]

상술한 탈막 처리 (B) 에 의해 양극 산화막을 제거하여, 알루미늄 기판의 표면에 잘 규칙화된 피트들을 형성한 후, 다시 한번 양극 산화 처리를 실시함으로써 마이크로포어의 규칙화도가 훨씬 더 높은 양극 산화막을 형성할 수 있다.

재 양극 산화 처리 (C) 는, 상술한 양극 산화 처리 (A) 와 동일한 조건으로 실시하는 것이 바람직하지만, 본 기술에 알려진 방법을 이용하여 실시할 수도 있다.

대안으로, 적절한 사용은 dc 전압을 일정하게 유지하면서 반복적으로 전류를 턴 온 및 오프시키는 방법, dc 전압을 간헐적으로 변화시키면서 반복적으로 전류를 턴 온 및 오프시키는 방법으로 이루어질 수도 있다. 이러한 방법은 양극 산화막에 미세한 마이크로포어가 생성되기 때문에, 특히 전착 처리에 의해 시일링이 실시되는 경우 특히 균일성이 개선되는 점에서 바람직하다.

재 양극 산화 처리 (C) 를 저온에서 실시하는 경우, 마이크로포어의 배열이 잘 규칙화되고 포어 사이즈가 균일하다.

반면, 재 양극 산화 처리 (C) 를 비교적 고온에서 실시함으로써, 마이크로포어 배열을 흐트려뜨릴 수도 있거나, 포어 사이즈의 변화를 소정의 범위 내로 조정할 수도 있다. 포어 사이즈의 변화는 또한 처리 시간에 의해 제어될 수도 있다.

본 발명에서, 이와 같은 양극 산화 처리 (C) 에 의해 형성된 양극 산화막의 두께는 30 내지 1,000 ㎛인 것이 바람직하고, 50 내지 500 ㎛인 것이 더욱 바람직하다.

본 발명에서, 이와 같은 재 양극 산화 처리 (C) 에 의해 형성되는 양극 산화막의 마이크로포어의 포어 사이즈는, 0.01 내지 0.5 ㎛인 것이 바람직하고, 0.02 내지 0.1 ㎛인 것이 더욱 바람직하다.

평균 마이크로포어 밀도는 적어도 1 ×10⁷ pcs/㎟인 것이 바람직하다.

자기 규칙화 방법 Ⅰ에서, 상술한 양극 산화 처리 (A) 및 탈막 처리 (B) 대신에, 예를 들어, 물리적 프로세스, 파티클 빔 프로세스, 블록 코폴리머 프로세스 또는 레지스트 패터닝/노출/식각 프로세스로 이루어져 상술한 재 양극 산화 처리 (C) 에 의한 마이크로포어 형성을 위한 시작점으로서 피트를 형성하는 사용일 수도 있다.

이러한 방법들은 일본 공개 특허공보 제 2008-270158 호의 문단 [0079] 내지 [0082] 에 상세하게 기재된다.

[자기 규칙화 방법 Ⅱ]

[제 1 공정: 양극 산화 처리 (D)]

종래에 알려진 전해액이 양극 산화 처리 (D) 에 사용될 수도 있지만 포어 배열의 질서정연함은, 직류 및 일정한 전압의 조건 하에서, 일반식 (ⅱ) 에 나타낸 파라미터 R이 160 ≤ R ≤ 200을 만족하고, 바람직하게는 170 ≤ R ≤ 190을 만족하고, 더욱 바람직하게는 175 ≤ R ≤ 185를 만족하는 전해액을 이용하여 양극 산화를 실시함으로써 상당히 개선될 수 있다 (A는 전류를 인가하는 동안의 막 형성 속도이고 B는 전류를 인가하지 않는 동안의 막 용해 속도이다).

R = A[㎚/s] / (B[㎚/s]×인가된 전압 [V]) ???(ⅱ)

상술한 양극 산화 처리 (A) 에서와 같이, 양극 산화 처리 (D) 의 전해액의 평균 유속은 바람직하게는 0.5 내지 20.0 m/min이고, 더욱 바람직하게는 1.0 내지 15.0 m/min이고, 더욱 바람직하게는 2.0 내지 10.0 m/min이다. 상기 정의된 범위 내의 유속에서 양극 산화 처리 (D) 를 실시함으로써, 양극 산화막은 균일하고 고도의 규칙화된 마이크로포어를 가질 수도 있다.

상술한 양극 산화 처리 (A) 에서와 같이, 상기 조건 하에서 전해액을 흘리는 방법은 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 스터러와 같은 통상의 교반기를 사용하는 것을 포함하는 방법이 사용될 수도 있다.

양극 산화 처리 용액은 25℃ 및 1 atm 에서 0.0001 내지 100.0 Pa?s의 점도를 갖는 것이 바람직하고, 0.0005 내지 80.0 Pa?s가 더욱 바람직하다. 상기 정의된 범위 내의 점성을 갖는 전해액을 이용하여 양극 산화 처리 (D) 를 실시함으로써, 균일하고 고도의 규칙성을 달성할 수 있다.

양극 산화 처리 (D) 에 사용된 전해액은 산성 용액 또는 알칼리성 용액일 수도 있지만, 관통 마이크로포어의 순환성의 면에서 산성 전해액이 유익하게 사용된다.

보다 상세하게는, 상술된 양극 산화 처리 (A) 와 같이, 염산, 황산, 인산, 크롬산, 옥살산, 글리콜산, 타르타르산, 말산, 시트르산, 설파민산, 벤젠술폰산 또는 아미드술폰산의 용액이 더욱 바람직하다. 그 중에서, 황산, 인산 또는 옥살산의 용액이 특히 바람직하다. 이러한 산은 단독으로 사용되거나 2 이상을 조합하여 사용되어, 일반식 (ⅱ) 에 나타낸 계산식에서 파라미터를 원하는 대로 조정할 수도 있다.

양극 산화 처리 (D) 조건은 사용된 전해액에 따라 변하므로, 절대적으로 명시할 수 없다. 그러나, 상술된 양극 산화 처리 (A) 에서와 같이, 다음 조건이 일반적으로 바람직하다: 전해질 농도 0.1 내지 20 wt%, 액온 -10 내지 30 ℃, 전류 밀도 0.01 내지 20 A/dm², 전압 3 내지 50O V, 및 전해 시간 0.5 내지 30 시간이다. 전해질 농도 0.5 내지 15 wt%, 액온 -5 내지 25 ℃, 전류 밀도 0.05 내지 15 A/dm², 전압 5 내지 250 V, 전해 시간 1 내지 25 시간인 것이 더욱 바람직하다. 전해질 농도 1 내지 10 wt%, 액온 0 내지 20 ℃, 전류 밀도 0.1 내지 1O A/dm², 전압 10 내지 200 V, 전해 시간 2 내지 20 시간인 것이 더욱 바람직하다.

본 발명의 실시예에서, 이러한 양극 산화 처리 (D) 에 의해 형성된 양극 산화막은 0.1 내지 300 ㎛의 두께가 바람직하고, 0.5 내지 150 ㎛의 두께가 더욱 바람직하고, 1 내지 100 ㎛의 두께가 더욱 바람직하다.

본 발명에서, 이러한 양극 산화 처리 (D) 에 의해 형성된 양극 산화막은 바람직하게는 50 내지 1,500 pcs/㎛²의 평균 마이크로포어 밀도를 갖는다.

도 3a에 도시된 바와 같이, 양극 산화 처리 (D) 의 결과로서, 마이크로포어 (16a) 를 가진 양극 산화막 (14a) 이 알루미늄 기판 (12) 의 표면에 형성된다. 알루미늄 기판 (12) 에 더 가깝게, 양극 산화막 (14a) 의 측부에 베리어 층 (18a) 이 존재한다.

[제 2 공정: 산화막 용해 처리 (E)]

산화막 용해 처리 (E) 는 상술된 양극 산화 처리 (D) (포어 사이즈 확대 처리) 에 의해 형성된 양극 산화막에 존재하는 마이크로포어의 직경을 확대시키기 위한 처리이다.

산화막 용해 처리 (E) 는, 상술한 양극 산화 처리 (D) 후의 알루미늄 기판을 산 수용액 또는 알칼리 수용액에 접촉시킴으로써 실시된다. 접촉 방법의 예는 침지법 및 분무법을 포함하며, 이것으로 제한되지 않는다. 그 중에서도, 침지법이 바람직하다.

산화막 용해 처리 (E) 가 산 수용액에 의해 실시되는 경우, 황산, 인산, 질산, 염산 등의 무기산 또는 이들의 혼합물의 수용액이 바람직하다. 크롬산을 함유하지 않은 수용액이 고도의 안전성 면에서 특히 바람직하다. 산 수용액의 농도는 1 내지 10 wt%가 바람직하다. 산 수용액의 온도는 25 내지 60 ℃가 바람직하다.

산화막 용해 처리 (E) 가 알칼리 수용액에 의해 실시되는 경우, 수산화 나트륨, 수산화 칼륨 및 수산화 리튬으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나의 알칼리 수용액을 이용하는 것이 바람직하다. 알칼리 수용액의 농도는 0.1 내지 5 wt%가 바람직하다. 알칼리 수용액의 온도는 20 내지 35℃가 바람직하다.

구체적으로, 예를 들어, 40℃의 50 g/L 인산 함유 수용액, 30℃의 O.5 g/L 수산화 나트륨 함유 수용액, 및 30℃의 0.5 g/L 수산화 칼륨 함유 수용액이 바람직하게 사용된다.

산 수용액 또는 알칼리 수용액에 침지하는 시간은, 8 내지 120 분이 바람직하고, 10 내지 90 분이 더욱 바람직하고, 15 내지 60 분이 더욱 바람직하다.

산화막 용해 처리 (E) 에서, 포어 사이즈의 확대 정도는 양극 산화 처리 (D) 의 조건에 따라 변하지만, 처리 전후의 포어 사이즈의 확대비가 1.05 내지 100이 바람직하고, 1.1 내지 75가 더욱 바람직하고, 1.2 내지 50이 가장 바람직하다.

산화막 용해 처리 (E) 는, 도 3b에 도시된 바와 같이, 도 3a에 도시된 양극 산화막 (14a) 의 표면 및 마이크로포어 (16a) 의 내부 (베리어층 (18a) 및 다공질층) 을 용해하여, 알루미늄 기판 (12) 상에 마이크로포어 (16b) 를 갖는 양극 산화막 (14b) 을 갖는 알루미늄 부재가 얻어진다. 또한, 도 3a에서와 같이, 알루미늄 기판 (12) 에 더 가깝게, 양극 산화막 (14b) 의 측부에 베리어층 (18b) 이 존재한다.

[제 3 공정: 양극 산화 처리 (D)]

자기 규칙화 방법 Ⅱ에서, 상술된 산화막 용해 처리 (E) 후에 상술된 양극 산화 처리 (D) 를 재차 실시하는 것이 바람직하다.

양극 산화 처리 (D) 를 재차 실시함으로써, 도 3b에 도시된 알루미늄 기판 (12) 의 산화 반응이 진행되어, 도 3c에 도시된 바와 같이, 알루미늄 기판 (12) 상에 형성된, 마이크로포어 (16b) 보다 깊어진 마이크로포어 (16c) 를 갖는 양극 산화막 (14c) 을 갖는 알루미늄 부재가 얻어진다. 도 3a에서와 같이, 알루미늄 기판 (12) 에 더 가깝게, 양극 산화막 (14c) 의 측부에 베리어층 (18c) 이 존재한다.

[제 4 공정: 산화막 용해 처리 (E)]

자기 규칙화 방법 Ⅱ에서, 상술한 양극 산화 처리 (D), 상술한 산화막 용해 처리 (E) 및 상술한 양극 산화 처리 (D) 를 이 순서로 실시한 후에, 상술한 산화막 용해 처리 (E) 를 더 실시하는 것이 바람직하다.

이 처리는, 마이크로포어에 처리액을 주입하여, 제 3 공정에서 양극 산화 처리 (D) 에 의해 형성된 양극 산화막을 용해시킴으로써, 제 3 공정에서 양극 산화 처리 (D) 에 의해 형성된 마이크로포어의 직경을 확대시킬 수도 있다.

보다 상세하게는, 실시된 산화막 용해 처리 (E) 는, 도 3c에 도시된 양극 산화막 (14c) 의 변곡점부터 측면 상의 마이크로포어 (16c) 의 내부를 재차 용해시켜, 도 3d에 도시된 바와 같이, 알루미늄 기판 (12) 상에 일직선의 관 형상의 마이크로포어 (16d) 를 갖는 양극 산화막 (14d) 을 갖는 알루미늄 부재를 얻는다. 도 3a에서와 같이, 알루미늄 기판 (12) 에 더 가깝게, 양극 산화막 (14d) 의 측부에 베리어층 (18d) 이 존재한다.

포어 사이즈의 확대 정도는 제 3 공정에서 실시된 양극 산화 처리 (D) 의 조건에 따라 변하지만, 처리 전후의 포어 사이즈의 확대비가 1.05 내지 100이 바람직하고, 1.1 내지 75가 더욱 바람직하고, 1.2 내지 50이 가장 바람직하다.

자기 규칙화 방법 Ⅱ은 상술된 양극 산화 처리 (D) 및 산화막 용해 처리 (E) 의 적어도 1회의 사이클을 수반한다. 반복 횟수가 많아질수록, 포어 배열의 규칙화 정도가 더 높아진다.

막 표면 측에서 본 마이크로포어의 순환성은 산화막 용해 처리 (E) 에서, 선행하는 양극 산화 처리 (D) 에 의해 형성된 양극 산화막을 용해시킴으로써 극적으로 개선된다. 따라서, 이 사이클은 적어도 2회 반복하는 것이 바람직하고, 적어도 3회가 더욱 바람직하고, 적어도 4회가 더욱 바람직하다.

이 사이클이 적어도 2회 반복되는 경우, 산화막 용해 처리 및 양극 산화 처리의 각각의 사이클의 조건은 동일하거나 상이할 수도 있다. 대안으로, 이 처리는 양극 산화 처리에 의해 종료될 수도 있다.

[관통화 처리 공정]

관통화 처리 공정은, 양극 산화 처리 공정 이후 양극 산화에 의해 형성된 마이크로포어가 관통되어 관통 마이크로포어를 갖는 절연성 기재를 얻는 공정이다.

보다 상세하게는, 관통화 처리 공정은, 예를 들어, 양극 산화 처리 공정 이후 알루미늄 기판 (도 3d에서 도면 부호 12로 나타낸 부분) 이 용해되고 양극 산화막의 저부 (도 3d에서 도면 부호 18d로 나타낸 부분) 가 제거되는 방법과, 양극 산화 처리 공정 이후에 알루미늄 기판과 알루미늄 기판의 근처의 양극 산화막이 절단되는 방법에 의해 실시된다.

다음으로, 바람직한 실시형태인 전자의 방법을 상세하게 설명한다.

(알루미늄 기판의 용해)

양극 산화막 (알루미나) 을 용해시키기는 어렵지만 알루미늄을 쉽게 용해시키는 처리 용액이 양극 산화 처리 공정 이후 알루미늄 기판의 용해를 위해 사용된다.

즉, 알루미늄 용해 속도가 적어도 1 ㎛/min, 바람직하게는 적어도 3 ㎛/min, 더욱 바람직하게는 적어도 5 ㎛/min이고, 양극 산화막 용해 속도가 0.1 nm/min 이하, 바람직하게는 0.05 nm/min 이하, 더욱 바람직하게는 0.01 nm/min 이하인 처리 용액이 사용된다.

구체적으로, 알루미늄보다 더 낮은 이온화 경향을 갖는 적어도 하나의 금속 화합물을 포함하고, pH가 4 이하 또는 8 이상, 바람직하게는 3 이하 또는 9 이상, 더욱 바람직하게는 2 이하 또는 10 이상인 처리 용액이 침지 처리용으로 사용된다.

이러한 처리 용액의 바람직한 예는 산 또는 알칼리 수용액을 베이스로 하여 구성되고, 예를 들어, 망간, 아연, 크롬, 철, 카드뮴, 코발트, 니켈, 주석, 납, 안티몬, 비스머스, 구리, 수은, 은, 팔라듐, 백금 또는 금 (예를 들어, 염화 백금산), 또는 이러한 금속들 중 임의의 불화물 또는 염화물의 화합물을 배합한 용액을 포함한다.

그 중에서도, 산 수용액에 기초한 처리 용액이 바람직하고 염화 화합물을 배합하는 것이 바람직하다.

염화 수은이 배합된 염산의 수용액의 처리액 (염산/염화수은), 염화 구리가 배합된 염산의 수용액의 처리액 (염산/염화 구리) 이 처리 융통성의 관점에서 특히 바람직하다.

이러한 처리액의 조성은 특별히 한정되지 않는다. 사용될 수도 있는 처리액의 실례가 되는 예는 브롬/메탄올 혼합물, 브롬/에탄올 혼합물, 및 왕수를 포함한다.

이러한 처리액의 산 또는 알칼리 농도는 0.01 내지 10 mol/L가 바람직하고, 0.05 내지 5 mol/L가 더욱 바람직하다.

이외에도, 이러한 처리액은 -10 ℃ 내지 80 ℃의 처리 온도에서 사용되는 것이 바람직하고, 0 ℃ 내지 60 ℃가 더욱 바람직하다.

본 발명에서, 알루미늄 기판의 용해는, 양극 산화 처리 공정을 거친 알루미늄 기판을 상술한 처리액에 접촉시킴으로써 실시된다. 접촉 방법의 예를 침지법 및 분무법을 포함하지만, 이것으로 한정되지 않는다. 그 중에서, 침지법이 바람직하다. 이 프로세스에서의 접촉 기간은 10 초 내지 5 시간이 바람직하고, 1 분 내지 3 시간이 더욱 바람직하다.

(양극 산화막의 저부의 제거)

알루미늄 기판의 용해 이후 양극 산화막의 저부가 산 또는 알칼리 수용액에 침시함으로써 제거된다. 양극 산화막의 저부의 제거는 마이크로포어가 관통하여 연장되게 한다.

양극 산화막의 저부는, 미리 pH 완충액에 양극 산화막을 침지시켜 마이크로포어의 개구측으로부터 마이크로포어를 pH 완충 용액으로 충전하고, 개구로부터 대향하는 표면 (즉, 양극 산화막의 저부) 을 산 수용액 또는 알칼리 수용액에 접촉시키는 방법에 의해 제거되는 것이 바람직하다.

산 수용액을 사용하여 이 처리를 실시하는 경우, 황산, 인산, 질산 또는 염산과 같은 무기산 또는 이들의 혼합물의 수용액을 사용하는 것이 바람직하다. 산 수용액의 농도는 1 내지 10 wt%인 것이 바람직하다. 산 수용액의 온도는 25 내지 40 ℃인 것이 바람직하다.

알칼리 수용액을 사용하여 이 처리를 실시하는 경우, 수산화 나트륨, 수산화 칼륨 및 수산화 리튬으로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 하나의 알칼리의 수용액을 사용하는 것이 바람직하다. 알칼리 수용액의 농도는 0.1 내지 5 wt%인 것이 바람직하다. 알칼리 수용액의 온도는 20 내지 35 ℃인 것이 바람직하다.

산 수용액 또는 알칼리 수용액에 침지하는 시간은, 8 내지 120 분이 바람직하고, 10 내지 90분이 더욱 바람직하고, 15 내지 60분이 더욱 바람직하다.

막이 미리 pH 완충액에 침지되는 경우, 전술한 산/알칼리에 적합한 완충액이 사용된다.

이 관통화 처리 공정은 알루미늄 기판 (12) 및 베리어층 (18d) 의 제거 후 도 3d에 도시된 구조체, 즉, 도 4a에 도시된 바와 같은 절연성 기재 (20) 를 발생시킨다.

반면, 알루미늄 기판과 알루미늄 기판의 근처의 양극 산화막을 절단하는데 유익하게 사용될 수도 있는 후자의 방법의 예는, 알루미늄 기판 (도 3d에서 도면 부호 12로 나타낸 부분) 과 양극 산화막의 저부 (도 3d에서 도면 부호 18d로 나타낸 부분) 를 레이저 빔이나 다른 각종 연마 처리를 이용한 절단법에 의해 물리적으로 제거하는 것을 수반하는 것을 포함한다.

[충전 공정]

충전 공정은 관통화 처리 공정 이후 결과적으로 획득한 절연성 기재 내의 관통 마이크로포어에 도전성 재료를 충전하여 이방 도전성 부재를 얻는 공정이다.

충전될 도전성 재료는 이방 도전성 부재의 도통로를 이루고 그 실시예는 상술된 것과 같다.

본 발명의 제조 방법에서, 금속을 도전성 재료로서 마이크로포어를 충전하기 위해 전해질 도금 프로세스 또는 무전해 도금 프로세스가 사용될 수도 있다.

절연성 기재의 일 표면 상에 보이드를 갖지 않는 전극막을 형성하기 위해서 전극막 형성 처리에 의해 전해 도금법을 진행하는 것이 바람직하다.

전극막을 형성하는 방법은 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, 금속의 무전해 도금 및 금속과 같은 도전성 재료의 직접 인가를 포함하는 것이 바람직하다. 그 중에서도, 무전해 도금이 전극막의 균일성과 조작의 용이성 면에서 더욱 바람직하다. 무전해 도금이 전극막 형성 처리를 위해 사용되는 경우, 산화막의 일 표면 상에 도금핵을 형성하는 것이 바람직하다. 보다 구체적으로, 무전해 도금에 의해 제공된 특정 금속과 동일한 형태의 금속 또는 금속 화합물 또는 무전해 도금에 의해 제공될 특정 금속 보다 더 높은 이온화 경향을 가진 금속 또는 금속 화합물이 절연성 기재의 일 표면 상에 제공되는 방법이 바람직하게 사용된다. 이러한 금속 또는 금속 화합물을 제공하는 대표적인 방법은 기상 증착, 스퍼터링 및 직접 인가를 포함하지만, 본 발명은 이러한 방법들로 특별히 제한되지 않는다.

도금핵이 상술된 바와 같이 제공된 후, 전극막이 무전해 도금에 의해 형성된다. 침지법은, 전극층의 두께가 시간에 의해 제어될 수 있다는 점에서 바람직한 처리 방법이다.

임의의 종래에 공지된 형태의 무전해 도금액이 사용될 수도 있다.

금 도금액, 구리 도금액 및 은 도금액과 같은 귀금속 함유 도금액이 형성될 도전막의 전기적 연속성을 증가시키는 점에서 바람직하고, 금 도금액이 전극의 장기간 안정성, 즉, 산화로 인한 저하의 방지 면에서 더욱 바람직하다.

본 발명의 제조 방법에서, 전해 도금 프로세스에 의해 금속 충전이 실시되는 경우, 펄스 전해 또는 정전위 (constant potential) 전해 동안 휴지 기간을 제공하는 것이 바람직하다. 휴지 기간은 적어도 10 초이어야 하고, 30 내지 60 초가 바람직하다.

전해액의 스터링을 촉진시키기 위해서, 초음파 에너지를 인가하는 것도 바람직하다.

또한, 전해 전압은 일반적으로 20 V 이하인 것이 바람직하고, 10 V 이하인 것이 더욱 바람직하지만, 사용될 전해액에 있어서의 타겟 금속의 석출 전위를 먼저 측정하고 그 전위에 1 V 이하의 전위를 더한 전위에서 정전위 전해를 실시하는 것이 바람직하다. 정전위 전해를 실시하는 경우, 사이클릭 볼타메트리를 사용하는 것도 바람직하다. 결국, Solartron, BAS Inc., Hokuto Denko Corporation 및 Ivium Technologies에서 입수 가능한 것들과 같은 포텐시오스탯을 사용할 수도 있다.

임의의 종래의 공지된 도금액이 금속 충전용으로 사용될 수도 있다.

보다 구체적으로는, 구리가 석출되는 경우, 황산 구리 수용액이 일반적으로 사용될 수도 있다. 황산 구리의 농도는 1 내지 300 g/L가 바람직하고, 100 내지 200 g/L가 더욱 바람직하다. 전해액에 염산을 첨가함으로써 석출이 촉진될 수 있다. 이러한 경우에서, 염산의 농도는 10 내지 20 g/L가 바람직하다.

금이 석출되는 경우, 테트라클로로금의 황산 용액을 이용하여 교류 전해를 교호시킴으로써 도금을 실시하는 것이 바람직하다.

무전해 도금 프로세스에 따르면, 높은 애스팩트 비를 갖는 마이크로포어를 금속으로 완전히 충전하는데 많은 시간이 걸리므로, 이 창의적인 제조 방법의 무전에 도금 프로세스에 의해 금속을 충전하는 것이 바람직하다.

이 충전 공정은 도 4b에 도시된 이방 도전성 부재 (21) 를 생성한다.

[절연성 재료 충전 처리]

충전 공정은 선택적으로, 금속으로 충던된 절연성 기재의 시일링 처리로 진행하고, 절연성 재료 충전 처리는, 도통로의 형성비가 99% 이상일 수도 있도록, 절연성 기재를 절연성 재료로 더 충전하는 것을 실시할 수도 있다.

절연성 재료 충전 처리에서의 시일링 처리는 특별히 제한되지 않으며, 끓는 물 처리, 온수 처리, 스팀 처리, 규산 나트륨 처리, 질산 처리 또는 암모늄 아세테이트 처리와 같은 공지의 프로세스에 따라서 실시될 수도 있다. 예를 들어, 시일링 처리는 일본 특허 등록공보 제 56-12518 호, 일본 특허 공개공보 제 4-4194 호, 일본 특허 공개공보 제 5-202496 호 및 일본 특허 공개공보 제 5-179482 호에 기재된 장치 및 프로세스를 이용하여 실시될 수도 있다.

금속 및 절연성 재료를 이용한 도통로의 형성비가 전술한 범위 이내인 경우, 상호접속 실패를 더욱 억제할 수 있는 이방 도전성 부재가 제공될 수 있다.

상호접속층을 형성하기 위한 재료 (주로 액체 형태) 에서 비롯된 미세 먼지 또는 오일 (이하, 총괄하여 "오염물질"로 지칭함) 이 이방 도전성 부재 상의 상호접속층의 형성 동안 시일링되지 않은 관통 마이크로포어에 남아 상호접속층에 대한 점착력을 저하시킨다. 반면, 이러한 오염물질의 존재는 관통 마이크로포어를 미리결결된 절연성 재료로 충전함으로써 억제되므로, 관통 마이크로포어 내 도통로의 형성비는 적어도 99%일 수도 있다.

[표면 평활화 처리]

본 발명의 제조 방법에 있어서, 충전 공정은 상면과 배면이 (예를 들어, 화학 기계 연마) 에 의해 평활화되는 표면 평활화 공정으로 진행하는 것이 바람직하다.

화학 기계 연마 (CMP) 를 실시함으로써, 금속 충전 후 상면과 배면을 평활화하는 한편, 표면에 부착한 여분의 금속을 제거하는 것이 바람직하다.

CMP 처리는 Fujimi Inc.로부터 입수 가능한 PNANERLITE-7000, Hitachi Chemical Co., Ltd.로부터 입수가능한 GPX HSC800, 또는 AGC Seimi Chemical Co., Ltd.로부터 입수가능한 CL-1000과 같은 CMP 슬러리를 이용하여 실시될 수도 있다.

양극 산화막을 연마하지 않아야 하기 때문에, 층간 유전체 막과 베리어 막을 위한 슬러리를 이용하는 것은 바람직하지 않다.

[트리밍 처리]

본 발명의 제조 방법에서, 충전 공정 또는 표면 평활화 공정은 트리밍 공정로 진행하는 것이 바람직하다.

트리밍 공정은, 충전 공정 또는 표면 평활화 공정 이후 이방 도전성 부재의 표면의 절연성 기재의 일부만을 제거하여 이방 도전성 막 표면들로부터 도통로를 돌출시키는 공정이다.

트리밍 처리는, 도통로를 구성하는 재료 (예를 들어, 금속) 가 용해되지 않는다면 상술한 산화막 용해 처리 (E) 의 조건과 동일한 처리 조건 하에서 실시될 수 있다. 용해 속도가 속도를 용이하게 제어할 수 있는 인산을 사용하는 것이 특히 바람직하다.

트리밍 공정은 도 4c에 도시된 이방 도전성 부재 (21) 를 발생시킨다.

[전착 처리]

본 발명의 제조 방법에서, 트리밍 공정은 마이크로포어로 충전된 것과 동일하거나 상이한 도전성 재료가 도 4b에 도시된 도통로 (3) 의 표면 상에만 추가적으로 석출되는 전착 공정 (도 4d) 으로 대체되거나 전착 공정으로 진행할 수도 있다.

본 발명의 실시예에서, 전착은 이종 금속의 음전기성의 차를 이용하는 무전해 도금을 또한 포함하는 처리이다.

무전해 도금은 절연성 기재를 무전해 도금액 (예를 들어, pH 6 내지 13을 가진 환원제 처리액을 pH 1 내지 9를 가진 귀금속 함유 처리액과 적절히 혼합함으로써 획득된 용액) 에 침지하는 공정이다 .

본 발명의 제조 방법에서, 트리밍 공정 및 전착 공정은 이방 도전성 부재를 사용하기 직전에 실시되는 것이 바람직하다. 도통로의 범프를 구성하는 금속이 사용 직전까지 산화되지 않기 때문에 사용 직전에 이러한 처리를 실시하는 것이 바람직하다.

[보호막 형성 처리]

본 발명의 제조 방법에서, 마이크로포어 사이즈는 알루미나로 형성된 절연성 기재가 공기 중의 수분과의 수화에 의해 시간에 따라 변할 수도 있으므로, 보호막 형성 처리는 충전 공정 전에 실시하는 것이 바람직하다.

보호막의 실례가 되는 예로서 지르코늄 원소 및/또는 실리콘 원소를 함유하는 무기 보호막과, 물-불용성 폴리머를 함유하는 유기 보호막을 들 수 있다.

이들은 일본 특허 공개공보 제 2008-270157 호의 문단 [0138] 내지 [0144] 에 상세하게 기재된다.

[이방 도전성 부재]

본 발명의 이방 도전성 부재는 다양한 적용에 사용될 수도 있는데, 예를 들어, CPU 마더보드와 인터포저 간의 전기 접촉부 (전자식 연결 부재) 로서 그리고 인터포저와 CPU IC 칩 간의 전기 접촉부로서 사용될 수도 있다.

전술한 사용에 대한 적용에 관하여, 본 발명의 이방 도전성 부재는 도통로의 두께 방향의 저항률이 1 × 10^-4 Ωm 이하인 것이 바람직하고, 1 × 10^-5 Ωm 이하인 것이 더욱 바람직하고, 1 × 10^-7 Ωm 이하인 것이 더욱 바람직하다.

본 발명을 예시적인 방법으로 더욱 구체적으로 아래에 설명한다. 그러나, 본 발명은 다음의 실시예로 제한되는 것으로 해석되지 않는다.

(실시예 1 및 2)

(1) 경면 마무리 처리 (전해 연마)

고순도 알루미늄 기판 (Nippon Light Metal Co., Ltd.; 순도 99.9999 wt%, 두께 0.4 mm) 을 1O cm 제곱의 면적으로 양극 산화 처리할 수 있도록 절단한 후, 아래에 나타낸 조성의 전해 연마액을 이용하여 전압 25 V, 액온 65 ℃, 액 유속 3.0 m/min의 조건으로 전해 연마 처리를 가했다.

카본 전극을 음극으로 사용하였고, GP0110-30R 유닛 (Takasago, Ltd.) 을 전원으로서 사용했다. 이외에도, 전해액의 유속은 As One Corporation에 의해 제조된 소용돌이식 플로우 모니터 FLM22-1OPCW를 이용하여 측정하였다.

(전해 연마액의 조성)

* 85 wt% 인산

(Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) 660 mL

* 순수 160 mL

* 황산 150 mL

* 에틸렌 글리콜 30 mL

(2) 양극 산화 처리

전해 연마한 알루미늄 기판을 일본 공개 특허공보 제 2007-204802 호에 기재된 절차에 따라서 자기 규칙화 양극 산화 처리하였다.

보다 구체적으로, 전해 연마한 알루미늄 기판을 다음 조건: 40 V 전압; 16 ℃ 액온; 및 3.0 m/min 액 유속 하에서 0.50 mol/L 옥살산의 전해 용액으로 5 시간 예비 양극 산화 처리하였다.

예비 양극 산화 처리 이후, 알루미늄 기판을 0.2 mol/L 크롬 무수물 및 0.6 mol/L 인산의 혼합 수용액 (액온 50 ℃) 에서 12 시간 동안 침지하는 막 제거 처리를 하였다.

다음으로, 알루미늄 기판을 다음 조건: 40 V 전압; 16 ℃ 액온; 및 3.0 m/min 액 유속 하에서 0.50 mol/L 옥살산의 전해 용액으로 16 시간 재 양극 산화 처리하였다. 130 ㎛의 두께를 갖는 산화막이 이와 같이 얻어졌다.

예비 양극 산화 처리 및 재 양극 산화 처리 둘 모두 스테인리스 스틸 전극을 음극으로 이용하고 GP0110-30R 유닛 (Takasago, Ltd.) 을 전원으로서 이용하여 실시하였다. NeoCool BD36 (Yamato Scientific Co., Ltd.) 를 냉각 시스템으로, 그리고 Pairstirrer PS-100 (Tokyo Rikakikai Co., Ltd.) 을 스터링 및 워밍 유닛으로서 사용하였다. 이외에도, 전해액의 유속을 소용돌이식 플로우 모니터 FLM22-10PCW (As One Corporation) 를 이용하여 측정했다.

(3) 관통화 처리

다음으로, 20 wt% 염화 수은 수용액 (승홍) 에 20 ℃에서 3시간 침지하여 알루미늄 기판을 용해시켰다. 이후, 5 wt% 인산에 30 ℃에서 30 분 양극 산화막을 침지시켜 양극 산화막의 저부를 제거함으로써 관통 마이크로포어를 갖는 양극 산화막을 제작했다.

관통 마이크로포어는 30 nm의 평균 포어 사이즈를 갖는다. 평균 포어 사이즈는 50,000X의 배율에서 FE-SEM에 의해 표면 이미지를 획득하고, 50 개의 포인트들에서 포어 사이즈를 측정하고, 그 측정의 평균을 산출함으로써 결정되었다.

관통 마이크로포어는 130 ㎛의 평균 깊이를 갖는다. 평균 깊이는 관통 마이크로포어의 두께 방향으로 결과적으로 획득한 미세구조체를 FIB로 절단하고, 50,000X의 배율에서 FE-SEM에 의해 단면 표면의 이미지를 획득하고, 10개의 포인트에서 마이크로포어 깊이를 측정하고, 측정치의 평균을 산출함으로써 결정되었다.

관통 마이크로포어의 밀도는 약 1 × 10⁸ pcs/㎟였다. 밀도는, 상술된 식 (ⅰ) 에 의해 정의된 것과 같은 규칙화가 대략, 도 5 에 도시된 바와 같이 관통 마이크로포어 (52) 의 절반을 포함하는 적어도 50% 이도록 배열된 관통 마이크로포어의 단위 셀 (51) 을 가정한 다음 식에 의해 산출되었다.

밀도 [pcs/㎛²] =

는 관통 마이크로포어의 피치이다.

관통 마이크로포어의 규칙화의 정도는 92%였다. 표면 이미지 (배율 : 20,000X) 가 FE-SEM에 의해 획득되었고, 상기 식 (ⅰ) 로 정의된 바와 같이, 관통 마이크로포어의 규칙화의 각도는 2 ㎛ × 2 ㎛의 시계에서 측정되었다.

(4) 가열 처리

이후, 상술된 바와 같이 획득된, 구조체를 가진 관통 마이크로포어는 400 ℃의 온도에서 1시간 동안 가열되었다.

(5) 전극막 형성 처리

다음으로, 상술된 가열 처리를 한, 구조체를 가진 관통 마이크로포어의 일 표면 상에 전극막을 형성하는 처리를 실시하였다.

보다 상세하게는, 0.7 g/L의 염화금산 수용액을 일 표면에 제공하고, 140 ℃에서 1 분 동안 건조하고, 500 ℃에서 1시간 동안 더 구워 금의 도금핵을 형성하였다.

이후, PRECIOUSFAB ACG2000 염기성 용액/환원액 (Japan Ltd.의 Electroplating Engineers에서 시판) 을 무전해 도금액으로서 사용하여 50 ℃에서 1 시간 동안 침지시킴으로써 보이드 없는 전극막을 형성했다.

(6) 금속 충전 처리 공정 (전해 도금)

다음으로, 구리 전극을 형성된 전극막의 표면과 밀접하게 접촉하게 두었고, 구리 전극을 음극으로 백금을 양극으로 이용하여 전해 도금이 실시되었다.

실시예 1에서, 정전류 전해를 실시하기 위해서 아래에 나타낸 조성 중 구리 도금액을 사용함으로써 관통 마이크로포어가 구리로 충전되었던 이방 도전성 부재를 제작하였다. 실시예 2에서, 정전류 전해를 실시하기 위해서 아래에 나타낸 조성 중 니켈 도금액을 사용하여 관통 마이크로포어가 니켈로 충전되었던 이방 도전성 부재를 제작하였다.

도금액에서 사이클릭 볼타메트리에 의해 석출 전위를 확인 한 후, 다음 조건 하에서 Yamamoto-MS Co., Ltd.에 의해 제조된 전기도금 시스템과 Hokuto Denko Corp에 의해 제조된 전원 (HZ-3000) 을 이용하여 정전류 전해를 실시하였다.

[구리 도금액의 조성]

* 황산 구리 100 g/L

* 황산 50 g/L

* 염산 15 g/L

* 온도 25 ℃

* 전류 밀도 10 A/dm²

[니켈 도금액의 조성]

* 황산 니켈 300 g/L

* 염화 니켈 60 g/L

* 붕산 40 g/L

* 온도 50 ℃

* 전류 밀도 5 A/dm²

(7) 정밀 연마 처리

이후, 제작된 이방 도전성 부재의 표면들 둘 모드를 기계 연마시켰고, 이것으로부터 결과적으로 획득된 이방 도전성 부재를 110 ㎛의 두께를 갖는다.

기계 연마 시 시료 홀더 용으로 세라믹 jig (Kemet Japan Co., Ltd.) 가 사용되고 ALCOWAX (Nikka Seiko Co., Ltd.) 가 시료 홀더에 제공된 재료로 사용되었다. DP-Suspensions P-6㎛?3㎛?1㎛?1/4㎛ (Strueres로부터 입수 가능) 가 연마용으로 사용되었다.

상술된 바와 같이 제작된 이방 도전성 부재에서 금속으로 충전된 관통 마이크로포어의 비를 측정하였다.

보다 상세하게는, 1,000 개의 관통 마이크로포어가 금속으로 충전되었는지 여부를 알기 위해 제작된 이방 도전성 부재의 표면들 둘 모두를 FE-SEM으로 관찰함으로써, 표면들 둘 모두 상의 도통로의 형성비를 산출하고, 이것으로부터 평균을 결정하였다. 그 결과, 실시예 1과 실시예 2의 이방 도전성 부재의 비는 각각 92.6%와 96.2%를 갖는다.

이와 같이 제작된 이방 도전성 부재를 두께 방향으로 FIB에 의해 절단하였고, 단면 이미지를 50,000X의 배율에서 FE-SEM에 의해 취하였고, 관통 마이크로포어의 내부를 확인했다. 그결과, 도통로가 형성되었던 관통 마이크로포어의 내부가 금속으로 완전히 충전되었다는 것이 밝혀졌다.

(8) 절연성 재료 충전 처리

이후, 상술된 바와 같이 제작된 이방 도전성 부재를 아래에 기재된 시일링 처리시켰다. 시일링 처리는 이방 도전성 부재를 순수에서 80 ℃에서 1 분 동안 침지하고 대기 중에 110 ℃에서 10 분 동안 침지된 상태로 이것을 가열하는 것을 수반한다.

(9) 정밀 연마 처리

이후, 시일링된 이방 도전성 부재의 표면들 둘 모두를 (7) 의 정밀 연마와 비슷한 기계 연마시켰고 이것으로부터 획득한 이방 도전성 부재는 100 ㎛의 두께를 갖는다.

도통로의 형성비의 산출 결과로서, 실시예 1 과 실시예 2에서 상술된 바와 같이 제작된 이방 도전성 부재는 100%의 비를 갖는다.

(10) 트리밍 처리

이후, 정밀 연마 처리한 구조체를 인산 용액에 침지하여 양극막을 선택적으로 용해함으로써, 도통로로 역할을 하는 금속 컬럼을 구조체의 표면으로부터 돌출시켰다.

상술된 관통 처리에서와 동일한 인산 용액을 사용하였고, 처리 시간은 1분이었다.

(실시예 3)

고순도의 알루미늄 기판 (Nippon Light Metal Co., Ltd.; 순도, 99.9999 wt%; 두께 0.4 mm) 을 고순도의 알루미늄 기판 (Nippon Light Metal Co., Ltd.; 순도, 99.999 wt%; 두께 0.5 mm) 으로 대체한 것을 제외하고 실시예 1을 반복하여, 두께 100 ㎛를 갖는 이방 도전성 부재를 제조했다.

(실시예 4)

알루미늄 기판을 1.3 × 10⁷ pcs/㎟ 의 밀도에서 100 ㎚의 직경을 가진 도통로를 형성하기 위해 실시예 1의 (2) 양극 산화 처리 시 말론산 수용액에 양극 산화한 것을 제외하고 실시예 1을 반복하여, 두께 100 ㎛를 갖는 이방 도전성 부재를 제조했다.

양극 산화 처리는 전압 115 V, 액온 3 ℃ 및 13 시간의 양극 산화 조건 하에서 말론산 0.50 mol/L를 함유한 전해 용액에서 양극 산화 처리를 실시하여, 두께 130 ㎛를 갖는 양극 산화막을 획득했다.

(실시예 5)

알루미늄 기판을 실시예 1의 (2) 양극 산화 처리 시 54 시간 동안 양극 산화한 것을 제외하고 실시예 1을 반복하여 두께 430 ㎛를 갖는 양극 산화막을 제조하여, 두께 400 ㎛를 갖는 이방 도전성 부재를 제조했다.

(실시예 6)

실시예 1의 (1) 에서 경면 마무리 처리 (전해 연마) 를 실시하지 않은 것을 제외하고 실시예 1을 반복하여, 실시예 6에서 두께 100 ㎛를 갖는 이방 도전성 부재를 제조했다.

(실시예 7)

고순도의 알루미늄 기판 (Nippon Light Metal Co., Ltd.; 순도, 99.9999 wt%; 두께 0.4 mm) 을 고순도의 알루미늄 기판 (Nippon Light Metal Co., Ltd.; 순도, 99.996 wt%; 두께 0.5 mm) 으로 대체한 것을 제외하고 실시예 1을 반복하여, 두께 100 ㎛를 갖는 이방 도전성 부재를 제조했다.

(실시예 8)

금속간 화합물의 사이즈를 감소시키기 위해서 실시예 3에 사용된 고순도 알루미늄 기판 (Nippon Light Metal Co., Ltd.; 순도 99.999 wt%; 두께 0.5 mm) 을 연속식 캐스팅 및 압연 (CC (연속식 캐스팅) 프로세스) 에 의해 제조하여, 두께 100 ㎛를 갖는 이방 도전성 부재를 제조했다.

(비교예 1)

고순도의 알루미늄 기판 (Nippon Light Metal Co., Ltd.; 순도, 99.9999 wt%; 두께 0.4 mm) 을 고순도의 알루미늄 기판 (Sumitomo Light Metal Industries, Ltd.; 순도, 99.99 wt%; 두께 0.4 mm) 으로 대체한 것을 제외하고 실시예 1을 반복하여, 두께 100 ㎛를 갖는 이방 도전성 부재를 제조했다.

[도통로가 없는 영역의 면적 비]

실시예 1 내지 8 및 비교예 1에서 제조된 이방 도전성 부재들 각각의 표면을 FE-SEM에 의해 관찰했다. 도통로가 형성되지 않은 영역은 도통로가 형성된 영역보다 낮은 전자 밀도를 가지므로 전자는 후자와 구별될 수 있다. 즉, 도통로가 형성되지 않은 영역의 면적 비는 결과적으로 획득한 SEM 이미지로부터 산출될 수 있다. 1 mm × 1 mm의 관찰된 영역에서 2,000X의 배율로 취해진 FE-SEM 이미지로부터 획득되었던 도통로가 없는 영역의 면적 비 (%) {(도통로가 없는 영역의 면적)/ (관찰된 영역의 면적) × 100} 는 표 1에 도시되었다.

도통로가 없는 영역의 면적 비는 약 0.50% 이하가 실용성 면에서 바람직하다.

[저항률의 측정]

PRECIOUSFAB ACG2000 (Tanaka Holding Co., Ltd.) 를 함유한 무전해 금 도금 배스에서 침지하기 위해 실시예 1 내지 8과 비교예 1에서 제조된 이방 도전성 부재 및 예비 제조된 마스크가 사용되어, 도 6a 및 도 6b의 이방 도전성 부재 (1) 에 도시된 바와 같은 이방 도전성 부재의 전면 및 배면 각각 상에 20 ㎛의 두께를 가진 금속 전극부 (60) 를 형성한다. 금속 접속부는 5 ㎛ × 5 ㎛의 사이즈를 갖는다.

이방 도전성 부재의 전면과 배면 상에 형성된 금속 접속부를 통해 4-단자 방법에 의해 이방 도전성 부재의 두께 방향의 저항률을 산출하기 위해 RM3542 (Hioki E.E. Corporation) 가 사용되었다.

저항률은 1 × 10^-4 Ωm 이하인 것이 실용성 면에서 바람직하다.

표 1의 "금속간 화합물의 밀도" 및 "금속간 화합물의 평균 원 등가 직경"은 각각 사용된 알루미늄 기판의 금속간 화합물의 평균 원 등가 직경 및 밀도의 수치를 나타낸다. "알루미늄 기판의 Ra"는 양극 산화될 알루미늄 기판의 표면 거칠기를 나타낸다.

알루미늄 기판에 함유된 예시적인 금속간 화합물은 CuAl₂ 및 Al₃Fe를 포함한다.

표 1은, 미리결정된 밀도에서 금속간 화합물이 함유된 알루미늄 기판을 이용하여 획득한 실시예 1 내지 8의 이방 도전성 부재가 우수한 저항률을 나타내고 반도체 디바이스와 같은 전자 컴포넌트를 위한 전기 전속 부재 또는 검사용 커넥터로서 유용하다는 것을 나타낸다.

저항률이 증가된 결과, 미리결정된 밀도 이상에서 금속간 화합물이 함유된 알루미늄 기판을 이용하여 획득된 비교예 1의 이방 도전성 부재는 그 표면 상에 도통로가 형성되지 않은 많은 영역을 갖는다. 전기적 연결 부재 등에서 이렇게 높은 저항률을 가진 이방 도전성 부재를 사용하는 것은 어렵다.

1 이방 도전성 부재 2 절연성 기재
3 도통로 4a, 4b 돌출부
101 마이크로포어 107 제 1 관통 마이크로포어

Claims

이방 도전성 부재로서,
관통 마이크로포어들을 가진 절연성 기재; 및
서로 절연된 상기 관통 마이크로포어들을 도전성 재료로 충전하고, 상기 절연성 기재의 두께 방향으로 상기 절연성 기재를 관통하여 연장시킴으로써 형성된 복수의 도통로들을 포함하고,
상기 도통로들 각각의 일 단은 상기 절연성 기재의 일 측에 노출되고, 상기 도통로들 각각의 다른 단은 상기 절연성 기재의 다른 측에 노출되고,
상기 절연성 기재는 알루미늄 기판으로부터 획득된 양극 산화막이고 상기 알루미늄 기판은 100 pcs/㎟ 까지의 밀도에서 2 ㎛까지의 평균 원 등가 직경을 가진 금속간 화합물들을 함유하는, 이방 도전성 부재.
제 1 항에 있어서,
상기 도통로들은 적어도 1 × 10⁷ pcs/㎟ 의 밀도로 형성되는, 이방 도전성 부재.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 도통로들은 5 내지 500 nm의 직경을 갖는, 이방 도전성 부재.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 절연성 기재는 1 내지 1,000 ㎛의 두께를 갖는, 이방 도전성 부재.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 알루미늄 기판은 0.1 ㎛까지의 산술 평균 거칠기 Ra를 갖는, 이방 도전성 부재.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 기재된 이방 도전성 부재를 제조하는 이방 도전성 부재 제조 방법으로서, 적어도,
알루미늄 기판을 양극 산화하는 양극 산화 처리 공정;
상기 절연성 기재를 얻기 위하여, 상기 양극 산화 처리 공정 이후 양극 산화에 의해 형성된 마이크로포어들을 관통화하는 관통화 처리 공정; 및
상기 이방 도전성 부재를 얻기 위하여, 상기 관통화 처리 공정 이후 결과적으로 획득한 상기 절연성 기재 내의 관통 마이크로포어들에 도전성 재료를 충전하는 충전 공정을 포함하는, 이방 도전성 부재 제조 방법.
제 6 항에 있어서,
상기 충전 공정 이후, 상면 및 배면은 화학 기계 연마에 의해 평탄화하는 표면 평탄화 공정을 더 포함하는, 이방 도전성 부재 제조 방법.
제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
상기 충전 공정 이후 트리밍 공정을 더 포함하는, 이방 도전성 부재 제조 방법.