JP5164878B2 - 異方導電性部材およびその製造方法 - Google Patents
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Description
そこで、近年になり、絶縁素材の皮膜中に導電部材が貫通林立したタイプや金属球を配置したタイプの異方導電部材が注目されてきている。
即ち、半導体素子等の電子部品を、実装時と同様のポジションで回路基板に異方導電性部材を介して接触させて機能検査を行うことで、電子部品を回路基板上に実装せずに、機能検査を実施でき、上記の問題を回避することができる。
基体と、該基体に積層されて設けられるところの前記保持体となる絶縁層とを有する母材に対し前記絶縁層側から高エネルギビームを照射して、複数の領域において前記絶縁層の全部と前記基体の一部とを除去し、前記母材に複数の穴を形成する第1の工程と、
形成された複数の穴に、前記絶縁層の面と面一またはこの面より突出させて、前記導電部材となる導電材料を充填する第2の工程と、前記基体を除去する第3の工程と、を有することを特徴とする電気的接続部材の製造方法。」が開示されており、絶縁層として、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、シリコン樹脂等の種々の材質に関する検討も行なわれている。
そのため、このような電子部品に対応できるよう、異方導電性部材における導通路もその外径(太さ)をより小さくし、かつ、狭ピッチで配列させる必要が生じている。
しかしながら、上記特許文献1〜3等に記載されている電気的接続部材や異方導電性フィルムを製造する方法では、導通路のサイズを小さくすることは非常に困難であった。
(1)アルミニウム基板を陽極酸化し、マイクロポアを有するアルミナ皮膜を形成する陽極酸化処理工程、
(2)前記陽極酸化処理工程の後に、前記陽極酸化により生じたマイクロポアによる孔を貫通化して前記絶縁性基材を得る貫通化処理工程、および
(3)前記貫通化処理工程の後に、得られた前記絶縁性基材における貫通化した孔の内部に導電性部材を充填して前記異方導電性部材を得る導電性部材充填工程、
を具備する、異方導電性部材の製造方法。」を提案し、また、
特許文献5において「絶縁性基材中に、導電性部材からなる複数の導通路が、互いに絶縁された状態で前記絶縁性基材を厚み方向に貫通し、かつ、前記各導通路の一端が前記絶縁性基材の一方の面において露出し、前記各導通路の他端が前記絶縁性基材の他方の面において露出した状態で設けられる異方導電性部材であって、
前記導通路の密度が200万個/mm2以上であり、前記絶縁性基材がマイクロポアを有するアルミニウム基板の陽極酸化皮膜からなる構造体である、異方導電性部材。」を提案している。
即ち、本発明は、以下の(i)〜(v)を提供する。
上記絶縁性基材が樹脂材料を用いて形成され、上記導通路の密度が100万個/mm2以上である、異方導電性部材。
(1)アルミニウム基板を陽極酸化して陽極酸化皮膜を形成する陽極酸化処理工程、
(2)上記陽極酸化処理工程の後に、上記陽極酸化により生じたマイクロポアによる孔を貫通化して微細構造体を得る貫通化処理工程、
(3)上記貫通化処理工程の後に、得られた上記微細構造体における貫通化した孔の内部に導電性部材を充填して上記導通路を形成する導電性部材充填工程、
(4)上記導電性部材充填工程の後に、上記微細構造体の表面または裏面から上記導通路を突出させて異方導電性部材前駆体を得る導通路突出工程、
(5)上記導通路突出工程の後、溶剤に可溶性の樹脂で上記異方導電性部材前駆体の表面または裏面の少なくとも一部を覆う樹脂被覆工程、
(6)上記樹脂被覆工程の後、上記異方導電性部材前駆体の上記陽極酸化皮膜を除去する皮膜除去工程、
(7)上記皮膜除去工程の後、溶剤に不溶性の樹脂を上記陽極酸化皮膜があった部分に充填して上記絶縁性基材を形成する樹脂充填工程、および、
(8)上記樹脂充填工程の後、上記溶剤に可溶性の樹脂を除去して上記異方導電性部材を得る樹脂除去工程、を具備する異方導電性部材の製造方法。
(v)上記(iv)に記載の異方導電性部材の製造方法により製造された異方導電性部材。
更に、本発明の異方導電性部材の製造方法は、本発明の異方導電性部材を効率的に製造することができるため非常に有用である。
本発明の異方導電性部材は、絶縁性基材中に、導電性部材からなる複数の導通路が、互いに絶縁された状態で上記絶縁性基材を厚み方向に貫通し、かつ、上記各導通路の一端が上記絶縁性基材の一方の面において突出し、上記各導通路の他端が上記絶縁性基材の他方の面において露出または突出した状態で設けられる異方導電性部材であって、
上記絶縁性基材が樹脂材料を用いて形成され、上記導通路の密度が100万個/mm2以上である、異方導電性部材である。
次に、本発明の異方導電性部材について、図1を用いて説明する。
本発明の異方導電性部材1は、絶縁性基材2および導電性部材からなる複数の導通路3を具備するものである。
この導通路3は、軸線方向の長さが絶縁性基材2の厚み方向Zの長さ(厚み)以上で、かつ、密度が100万個/mm2以上となるよう互いに絶縁された状態で絶縁性基材2を貫通して設けられる。
また、この導通路3は、各導通路3の一端が絶縁性基材2の一方の面において突出し、各導通路3の他端が絶縁性基材2の他方の面において露出ないし突出した状態で設けられるが、図1(B)に示すように、各導通路3の一端が絶縁性基材2の一方の面2aから突出し、各導通路3の他端が絶縁性基材2の他方の面2bから突出した状態で設けられるのが好ましい。即ち、各導通路3の両端は、絶縁性基材の主面である2aおよび2bから突出する各突出部4aおよび4bを有するのが好ましい。
更に、この導通路3は、少なくとも絶縁性基材2内の部分(以下、「基材内導通部5」ともいう。)が、該フィルム基材2の厚み方向Zと略平行(図1においては平行)となるように設けられるのが好ましい。具体的には、上記絶縁性基材の厚みに対する上記導通路の中心線の長さ(長さ/厚み)が、1.0〜1.2であるのが好ましく、1.0〜1.05であるのがより好ましい。
次に、絶縁性基材および導通路のそれぞれについて、材料、寸法、形成方法等について説明する。
本発明の異方導電性部材を構成する上記絶縁性基材は樹脂材料を用いて形成されるものである。
上記樹脂材料は特に限定されず、その具体例としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ポリカルボジイミド樹脂、シリコーン樹脂、ポリウレタン樹脂などの熱硬化性樹脂;
フェノキシ樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂などの熱可塑性樹脂;
ポリウレタン系熱可塑性エラストマー、ポリエステル系熱可塑性エラストマー、ポリアミド系熱可塑性エラストマーなどの熱可塑性エラストマー;等が挙げられ、これらを1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
本発明の異方導電性部材を構成する上記導通路は導電性部材からなるものである。
上記導電性部材は、電気抵抗率が103Ω・cm以下の材料であれば特に限定されず、その具体例としては、金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、アルミニウム(Al)、マグネシウム(Mg)、ニッケル(Ni)等の金属や、導電性高分子、カーボンナノチューブ等のいわゆる有機素材が好適に例示される。
中でも、電気伝導性の観点から、銅、金、アルミニウム、ニッケルが好ましく、銅、金がより好ましい。
また、コストの観点から、導通路の上記絶縁性基材の両面から露出した面や突出した面(以下、「端面」ともいう。)の表面だけが金で形成されるのがより好ましい。
導通路の直径がこの範囲であると、電気信号を流した際に十分な応答が得ることができるため、本発明の異方導電性部材を電子部品の電気的接続部材や検査用コネクタとして、より好適に用いることができる。また、導通路の直径がこの範囲であると、狭ピッチで多数配置されている各端子の表面が本体表面よりも奥まった位置にある表面構造の電子部品にも十分に対応することができ、また、上記導通路の上記絶縁性基材の面からの突出した部分(図1(B)においては符号4aおよび4bで表される部分。以下、「バンプ」ともいう。)が自重で変形することがなく、導通路の柱状の形状を維持しやすい。
上記絶縁性基材の厚みに対する上記導通路の中心線の長さがこの範囲であると、上記導通路が直管構造であると評価でき、電気信号を流した際に1対1の応答を確実に得ることができるため、本発明の異方導電性部材を電子部品の検査用コネクタや電気的接続部材として、より好適に用いることができる。
バンブの高さがこの範囲であると、上記導通路のバンプの表面積が大きく、機械的強度も維持できるので、上記導通路の突出形状を電子部品の電極(パッド)部分との接合直前まで維持することができ、また、電極基板の微細な凹凸形状に沿った変形も可能となり、電極部分との接合性が向上する。
バンブのアスペクト比がこの範囲であると、上記導通路が微弱な力で変形可能であり、かつ、上記導通路のバンプの表面積が大きく、機械的強度も導通路1つ1つが独立して自立可能な範囲に維持できるので、上記導通路の突出形状を電子部品の電極(パッド)部分との接合直前まで維持することができる。
上記導通路の密度がこの範囲にあることにより、本発明の異方導電性部材は高集積化が一層進んだ現在においても半導体素子等の電子部品の検査用コネクタや電気的接続部材等として使用することができる。
ここで、導電性部材を充填する処理工程については、後述する本発明の異方導電性部材の製造方法において詳述する。
(1)アルミニウム基板を陽極酸化して陽極酸化皮膜を形成する陽極酸化処理工程、
(2)上記陽極酸化処理工程の後に、上記陽極酸化により生じたマイクロポアによる孔を貫通化して微細構造体を得る貫通化処理工程、
(3)上記貫通化処理工程の後に、得られた上記微細構造体における貫通化した孔の内部に導電性部材を充填して上記導通路を形成する導電性部材充填工程、
(4)上記導電性部材充填工程の後に、上記微細構造体の表面または裏面から上記導通路を突出させて異方導電性部材前駆体を得る導通路突出工程、
(5)上記導通路突出工程の後、溶剤に可溶性の樹脂(以下、「溶剤可溶性樹脂」ともいう。)で上記異方導電性部材前駆体の表面または裏面の少なくとも一部を覆う樹脂被覆工程、
(6)上記樹脂被覆工程の後、上記異方導電性部材前駆体の上記陽極酸化皮膜を除去する皮膜除去工程、
(7)上記皮膜除去工程の後、溶剤に不溶性の樹脂(以下、「溶剤不溶性樹脂」ともいう。)を上記陽極酸化皮膜があった部分に充填して上記絶縁性基材を形成する樹脂充填工程、および、
(8)上記樹脂充填工程の後、上記溶剤可溶性樹脂を除去して上記異方導電性部材を得る樹脂除去工程、を具備する異方導電性部材の製造方法である。
次に、本発明の製造方法に用いられるアルミニウム基板ならびに該アルミニウム基板に施す各処理工程について詳述する。
本発明の製造方法に用いられるアルミニウム基板は、特に限定されず、その具体例としては、純アルミニウム板;アルミニウムを主成分とし微量の異元素を含む合金板;低純度のアルミニウム(例えば、リサイクル材料)に高純度アルミニウムを蒸着させた基板;シリコンウエハー、石英、ガラス等の表面に蒸着、スパッタ等の方法により高純度アルミニウムを被覆させた基板;アルミニウムをラミネートした樹脂基板;等が挙げられる。
熱処理を施す場合は、200〜350℃で30秒〜2分程度施すのが好ましい。これにより、後述する陽極酸化処理工程により生成するマイクロポアの配列の規則性が向上する。
熱処理後のアルミニウム基板は、急速に冷却するのが好ましい。冷却する方法としては、例えば、水等に直接投入する方法が挙げられる。
脱脂処理は、酸、アルカリ、有機溶剤等を用いて、アルミニウム基板表面に付着した、ほこり、脂、樹脂等の有機成分等を溶解させて除去し、有機成分を原因とする後述の各処理における欠陥の発生を防止することを目的として行われる。
鏡面仕上げ処理は、アルミニウム基板の表面の凹凸をなくして、電着法等による粒子形成処理の均一性や再現性を向上させるために行われる。アルミニウム基板の表面の凹凸としては、例えば、アルミニウム基板が圧延を経て製造されたものである場合における、圧延時に発生した圧延筋が挙げられる。
本発明において、鏡面仕上げ処理は、特に限定されず、従来公知の方法を用いることができる。例えば、機械研磨、化学研磨、電解研磨が挙げられる。
また、リン酸−硝酸法、Alupol I法、Alupol V法、Alcoa R5法、H3PO4−CH3COOH−Cu法、H3PO4−HNO3−CH3COOH法が好適に例示される。中でも、リン酸−硝酸法、H3PO4−CH3COOH−Cu法、H3PO4−HNO3−CH3COOH法が好ましい。
化学研磨により、光沢度を70%以上(圧延アルミニウムである場合、その圧延方向および幅方向ともに70%以上)とすることができる。
電解研磨により、光沢度を70%以上(圧延アルミニウムである場合、その圧延方向および幅方向ともに70%以上)とすることができる。
なお、光沢度は、圧延方向に垂直な方向において、JIS Z8741−1997の「方法3 60度鏡面光沢」の規定に準じて求められる正反射率である。具体的には、変角光沢度計(例えば、VG−1D、日本電色工業社製)を用いて、正反射率70%以下の場合には入反射角度60度で、正反射率70%を超える場合には入反射角度20度で、測定する。
上記陽極酸化工程は、上記アルミニウム基板に陽極酸化処理を施すことにより、該アルミニウム基板表面にマイクロポアを有する陽極酸化皮膜を形成する工程である。
本発明の製造方法における陽極酸化処理は、従来公知の方法を用いることができるが、上記導通路における垂直方向の導電性をより確実に担保する観点から、上記導通路が下記式(i)により定義される規則化度が50%以上となるように配列するマイクロポアを貫通化した孔に導電性部材を充填したものを利用するのが好ましいため、後述する自己規則化法や定電圧処理を用いるのが好ましい。
図2(A)に示されるマイクロポア101は、マイクロポア101の重心を中心とし、他のマイクロポアの縁に内接する最も半径が短い円103(マイクロポア102に内接している。)を描いた場合に、円3の内部にマイクロポア101以外のマイクロポアの重心を6個含んでいる。したがって、マイクロポア101は、Bに算入される。
図2(B)に示されるマイクロポア104は、マイクロポア104の重心を中心とし、他のマイクロポアの縁に内接する最も半径が短い円106(マイクロポア105に内接している。)を描いた場合に、円106の内部にマイクロポア104以外のマイクロポアの重心を5個含んでいる。したがって、マイクロポア104は、Bに算入されない。
また、図2(B)に示されるマイクロポア107は、マイクロポア107の重心を中心とし、他のマイクロポアの縁に内接する最も半径が短い円109(マイクロポア108に内接している。)を描いた場合に、円109の内部にマイクロポア107以外のマイクロポアの重心を7個含んでいる。したがって、マイクロポア107は、Bに算入されない。
この方法においては、マイクロポアの径(ポア径)は電圧に依存するので、電圧を制御することにより、ある程度所望のポア径を得ることができる。
次に、好適態様である自己規則化方法Iおよび自己規則化方法IIの各処理について詳述する。
<陽極酸化処理(A)>
陽極酸化処理(A)における電解液の平均流速は、0.5〜20.0m/minであるのが好ましく、1.0〜15.0m/minであるのがより好ましく、2.0〜10.0m/minであるのが更に好ましい。上記範囲の流速で陽極酸化処理(A)を行うことにより、均一かつ高い規則性を有することができる。
また、電解液を上記条件で流動させる方法は、特に限定されないが、例えば、スターラーのような一般的なかくはん装置を使用する方法が用いられる。特に、かくはん速度をデジタル表示でコントロールできるようなスターラーを用いると、平均流速が制御できるため好ましい。このようなかくはん装置としては、例えば、「マグネティックスターラーHS−50D(AS ONE製)」等が挙げられる。
陽極酸化処理(A)に用いられる溶液としては、酸溶液であることが好ましく、硫酸、リン酸、クロム酸、シュウ酸、スルファミン酸、ベンゼンスルホン酸、アミドスルホン酸、グリコール酸、酒石酸、りんご酸、クエン酸等がより好ましく、中でも硫酸、リン酸、シュウ酸が特に好ましい。これらの酸は単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。
また、マイクロポアの占める面積率は、3〜50%であるのが好ましい。
ここで、マイクロポアの占める面積率は、アルミニウム表面の面積に対するマイクロポアの開口部の面積の合計の割合で定義される。
脱膜処理(B)は、上記陽極酸化処理(A)によりアルミニウム基板表面に形成した陽極酸化皮膜を溶解させて除去する処理である。
上記陽極酸化処理(A)によりアルミニウム基板表面に陽極酸化皮膜を形成した後、後述する貫通化処理工程を直ちに施してもよいが、上記陽極酸化処理(A)の後、更に脱膜処理(B)および後述する再陽極酸化処理(C)をこの順で施した後に、後述する貫通化処理工程を施すのが好ましい。
ジルコニウム系化合物としては、例えば、フッ化ジルコンアンモニウム、フッ化ジルコニウム、塩化ジルコニウムが挙げられる。
チタン化合物としては、例えば、酸化チタン、硫化チタンが挙げられる。
リチウム塩としては、例えば、フッ化リチウム、塩化リチウムが挙げられる。
セリウム塩としては、例えば、フッ化セリウム、塩化セリウムが挙げられる。
マグネシウム塩としては、例えば、硫化マグネシウムが挙げられる。
マンガン化合物としては、例えば、過マンガン酸ナトリウム、過マンガン酸カルシウムが挙げられる。
モリブデン化合物としては、例えば、モリブデン酸ナトリウムが挙げられる。
マグネシウム化合物としては、例えば、フッ化マグネシウム・五水和物が挙げられる。
バリウム化合物としては、例えば、酸化バリウム、酢酸バリウム、炭酸バリウム、塩素酸バリウム、塩化バリウム、フッ化バリウム、ヨウ化バリウム、乳酸バリウム、シュウ酸バリウム、過塩素酸バリウム、セレン酸バリウム、亜セレン酸バリウム、ステアリン酸バリウム、亜硫酸バリウム、チタン酸バリウム、水酸化バリウム、硝酸バリウム、あるいはこれらの水和物等が挙げられる。
上記バリウム化合物の中でも、酸化バリウム、酢酸バリウム、炭酸バリウムが好ましく、酸化バリウムが特に好ましい。
ハロゲン単体としては、例えば、塩素、フッ素、臭素が挙げられる。
酸濃度としては、0.01mol/L以上であるのが好ましく、0.05mol/L以上であるのがより好ましく、0.1mol/L以上であるのが更に好ましい。上限は特にないが、一般的には10mol/L以下であるのが好ましく、5mol/L以下であるのがより好ましい。不要に高い濃度は経済的でないし、より高いとアルミニウム基板が溶解するおそれがある。
浸せき処理の時間は、10分以上であるのが好ましく、1時間以上であるのがより好ましく、3時間以上、5時間以上であるのが更に好ましい。
上記脱膜処理(B)により陽極酸化皮膜を除去して、アルミニウム基板の表面に規則的な窪みを形成した後、再び陽極酸化処理を施すことで、マイクロポアの規則化度がより高い陽極酸化皮膜を形成することができる。
再陽極酸化処理(C)における陽極酸化処理は、従来公知の方法を用いることができるが、上述した陽極酸化処理(A)と同一の条件で行われるのが好ましい。
また、直流電圧を一定としつつ、断続的に電流のオンおよびオフを繰り返す方法、直流電圧を断続的に変化させつつ、電流のオンおよびオフを繰り返す方法も好適に用いることができる。これらの方法によれば、陽極酸化皮膜に微細なマイクロポアが生成するため、特に電着処理により封孔処理する際に、均一性が向上する点で、好ましい。
一方、再陽極酸化処理(C)を比較的高温で行うことにより、マイクロポアの配列を乱し、また、ポア径のばらつきを所定の範囲にすることができる。また、処理時間によっても、ポア径のばらつきを制御することができる。
また、マイクロポアの占める面積率は、3〜50%であるのが好ましい。
例えば、インプリント法(突起を有する基板またはロールをアルミニウム板に圧接し、凹部を形成する、転写法、プレスパターニング法)を用いる方法が挙げられる。具体的には、複数の突起を表面に有する基板をアルミニウム表面に押し付けて窪みを形成させる方法が挙げられる。例えば、特開平10−121292号公報に記載されている方法を用いることができる。
また、アルミニウム表面にポリスチレン球を稠密状態で配列させ、その上からSiO2を蒸着した後、ポリスチレン球を除去し、蒸着されたSiO2をマスクとして基板をエッチングして窪みを形成させる方法も挙げられる。
粒子線法は、アルミニウム表面に粒子線を照射して窪みを形成させる方法である。粒子線法は、窪みの位置を自由に制御することができるという利点を有する。
粒子線としては、例えば、荷電粒子ビーム、集束イオンビーム(FIB:Focused Ion Beam)、電子ビームが挙げられる。
粒子線法としては、例えば、特開2001−105400号公報に記載されている方法を用いることもできる。
ブロックコポリマー法は、アルミニウム表面にブロックコポリマー層を形成させ、熱アニールによりブロックコポリマー層に海島構造を形成させた後、島部分を除去して窪みを形成させる方法である。
ブロックコポリマー法としては、例えば、特開2003−129288号公報に記載されている方法を用いることができる。
レジストパターン・露光・エッチング法は、フォトリソグラフィあるいは電子ビームリソグラフィ法によりアルミニウム板表面のレジストに露光および現像を施し、レジストパタンを形成した後これをエッチングする。レジストを設け、エッチングしてアルミニウム表面まで貫通した窪みを形成させる方法である。
<第1の工程:陽極酸化処理(D)>
陽極酸化処理(D)は、従来公知の電解液を用いることができるが、直流定電圧条件下にて、通電時の皮膜形成速度Aと、非通電時の皮膜溶解速度Bとした時、以下一般式(ii)で表されるパラメータRが、160≦R≦200、好ましくは170≦R≦190、特に好ましくは175≦R≦185を満たす電解液を用いて処理を施すことで、孔の規則配列性を大幅に向上することができる。
また、電解液を上記条件で流動させる方法は、上述した陽極酸化処理(A)と同様、特に限定されないが、例えば、スターラーのような一般的なかくはん装置を使用する方法が用いられる。特に、かくはん速度をデジタル表示でコントロールできるようなスターラーを用いると、平均流速が制御できるため、好ましい。そのようなかくはん装置としては、例えば、「マグネティックスターラーHS−50D(AS ONE製)」等が挙げられる。
また、陽極酸化処理液の粘度としては、25℃1気圧下における粘度が0.0001〜100.0Pa・sが好ましく、0.0005〜80.0Pa・sが更に好ましい。上記範囲の粘度を有する電解液で陽極酸化処理(D)を行うことにより、均一かつ高い規則性を有することができる。
具体的には、上述した陽極酸化処理(A)と同様、塩酸、硫酸、リン酸、クロム酸、シュウ酸、グリコール酸、酒石酸、りんご酸、クエン酸、スルファミン酸、ベンゼンスルホン酸、アミドスルホン酸、グリコール酸、酒石酸、りんご酸、クエン酸等がより好ましく、中でも硫酸、リン酸、シュウ酸が特に好ましい。これらの酸は単独でまたは2種以上を組み合わせて、上記一般式(ii)の計算式より所望のパラメータに調整して用いることができる。
また、マイクロポアの占める面積率は、3〜50%であるのが好ましい。
酸化皮膜溶解処理(E)は、上記陽極酸化処理(D)により形成された陽極酸化皮膜に存在するポア径を拡大させる処理(孔径拡大処理)である。
一方、酸化皮膜溶解処理(E)において、アルカリ水溶液を用いる場合は、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムおよび水酸化リチウムからなる群から選ばれる少なくとも一つのアルカリの水溶液を用いることが好ましい。アルカリ水溶液の濃度は0.1〜5質量%であるのが好ましい。アルカリ水溶液の温度は、20〜35℃であるのが好ましい。
具体的には、例えば、50g/L、40℃のリン酸水溶液、0.5g/L、30℃の水酸化ナトリウム水溶液または0.5g/L、30℃の水酸化カリウム水溶液が好適に用いられる。
酸水溶液またはアルカリ水溶液への浸せき時間は、8〜120分であるのが好ましく、10〜90分であるのがより好ましく、15〜60分であるのが更に好ましい。
自己規則化方法IIにおいては、上記酸化皮膜溶解処理(E)の後に、再度上記陽極酸化処理(D)を施すのが好ましい。
また、自己規則化方法IIにおいては、上記陽極酸化処理(D)、上記酸化皮膜溶解処理(E)および上記陽極酸化処理(D)をこの順に施した後に、更に上記酸化皮膜溶解処理(E)を施すのが好ましい。
即ち、再度の酸化皮膜溶解処理(E)により、図3(D)に示されるように、図3(C)に示される陽極酸化皮膜14cの変曲点より表面側のマイクロポア16cの内部が溶解し、アルミニウム基板12上に、直管状のマイクロポア16dを有する陽極酸化皮膜14dを有するアルミニウム部材が得られる。なお、図3(A)と同様、陽極酸化皮膜14dのアルミニウム基板12側には、バリア層18dが存在している。
また、直前の陽極酸化処理(D)で形成された陽極酸化皮膜を酸化皮膜溶解処理(E)で全て溶解することにより、皮膜表面から見たマイクロポアの真円性が飛躍的に向上するため、上記サイクルを2回以上繰り返して行うのが好ましく、3回以上繰り返して行うのがより好ましく、4回以上繰り返して行うのが更に好ましい。
また、上記サイクルを2回以上繰り返して行う場合、各回の酸化皮膜溶解処理および陽極酸化処理の条件は、それぞれ同じであっても、異なっていてもよく、また、最後の処理を陽極酸化処理で終えてもよい。
また、マイクロポアの占める面積率は、3〜50%であるのが好ましい。
定電圧処理は、長時間(例えば、数時間から十数時間)かけて、低速で陽極酸化皮膜を形成させる処理方法である。この処理方法においては、ポア径が電圧に依存するため、マイクロポアの分岐を防ぐ観点から、電圧を一定に制御することが必須となる。
また、電解液を上記条件で流動させる方法は、特に限定されないが、例えば、スターラーのような一般的なかくはん装置を使用する方法が用いられる。特に、かくはん速度をデジタル表示でコントロールできるようなスターラーを用いると、平均流速が制御できるため好ましい。このようなかくはん装置としては、例えば、「マグネティックスターラーHS−50D(AS ONE製)」等が挙げられる。
陽極酸化処理に用いられる溶液としては、酸溶液であることが好ましく、硫酸、リン酸、クロム酸、シュウ酸、スルファミン酸、ベンゼンスルホン酸、アミドスルホン酸、グリコール酸、酒石酸、りんご酸、クエン酸等がより好ましく、中でも硫酸、リン酸、シュウ酸が特に好ましい。これらの酸は単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。
濃度1〜10質量%、液温0〜20℃、電流密度0.1〜10A/dm2、電圧10〜2
00V、電解時間2〜20時間であるのが更に好ましい。
また、マイクロポアの占める面積率は、3〜50%であるのが好ましい。
上記貫通化処理工程は、上記陽極酸化処理工程の後に、上記陽極酸化により生じたマイクロポアによる孔を貫通化して微細構造体を得る工程である。
(a)酸またはアルカリを用いて、陽極酸化皮膜を有するアルミニウム基板を溶解し、マイクロポアによる孔を貫通化する処理(化学溶解処理)。
(b)陽極酸化皮膜を有するアルミニウム基板を機械的に研磨し、マイクロポアによる孔を貫通化する処理(機械的研磨処理)。
以下に上記(a)および(b)の各処理について詳述する。
化学溶解処理では、具体的には、例えば、上記陽極酸化処理工程の後に、アルミニウム基板(図3(D)においては符号12で表される部分)を溶解し、さらに、陽極酸化皮膜の底部(図3(D)においては符号18dで表される部分)を除去して、マイクロポアによる孔を貫通化させる。
上記陽極酸化処理工程の後のアルミニウム基板の溶解は、陽極酸化皮膜(アルミナ)は溶解しにくく、アルミニウムを溶解しやすい処理液を用いる。
即ち、アルミニウム溶解速度1μm/分以上、好ましくは3μm/分以上、より好ましくは5μm/分以上、および、陽極酸化皮膜溶解速度0.1nm/分以下、好ましくは0.05nm/分以下、より好ましくは0.01nm/分以下の条件を有する処理液を用いる。
具体的には、アルミよりもイオン化傾向の低い金属化合物を少なくとも1種含み、かつ、pHが4以下8以上、好ましくは3以下9以上、より好ましくは2以下10以上の処理液を使用して浸漬処理を行う。
中でも、酸水溶液ベースが好ましく、塩化物をブレンドするのが好ましい。
特に、塩酸水溶液に塩化水銀をブレンドした処理液(塩酸/塩化水銀)、塩酸水溶液に塩化銅をブレンドした処理液(塩酸/塩化銅)が、処理ラチチュードの観点から好ましい。
なお、このような処理液の組成は特に限定されず、例えば、臭素/メタノール混合物、臭素/エタノール混合物、王水等を用いることができる。
アルミニウム基板を溶解した後の陽極酸化皮膜の底部の除去は、酸水溶液またはアルカリ水溶液に浸せきさせることにより行う。底部の陽極酸化皮膜が除去されることにより、マイクロポアによる孔が貫通する。
一方、アルカリ水溶液を用いる場合は、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムおよび水酸化リチウムからなる群から選ばれる少なくとも一つのアルカリの水溶液を用いることが好ましい。アルカリ水溶液の濃度は0.1〜5質量%であるのが好ましい。アルカリ水溶液の温度は、20〜35℃であるのが好ましい。
また、予めpH緩衝液に浸漬させる場合は、上述した酸/アルカリに適宜対応した緩衝液を使用する。
機械的研磨処理では、具体的には、例えば、上記陽極酸化処理工程の後に、アルミニウム基板(図3(D)においては符号12で表される部分)およびアルミニウム基板近傍の陽極酸化皮膜(図3(D)においては符号18dで表される部分)を機械的に研磨して除去することにより、マイクロポアによる孔を貫通化させる。
機械的研磨処理では、公知の機械的研磨処理方法を幅広く用いることができ、例えば、鏡面仕上げ処理について例示した機械研磨を用いることができる。但し、精密研磨速度が高いことから化学機械研磨(CMP:Chemical Mechanical Polishing)処理を行うことが好ましい。CMP処理には、フジミインコーポレイテッド社製のPNANERLITE−7000、日立化成社製のGPX HSC800、旭硝子(セイミケミカル)社製のCL−1000等のCMPスラリーを用いることができる。
本発明の製造方法においては、アルミナで形成された陽極酸化皮膜が、空気中の水分との水和により、経時により孔径が変化してしまうことから、後述する導電性部材充填工程前に、保護膜形成処理を施すことが好ましい。
また、水溶液におけるジルコニウム化合物の濃度としては、保護膜厚の均一性の観点から、0.01〜10wt%が好ましく、0.05〜5wt%がより好ましい。
また、水溶液におけるジルコニウム化合物の濃度としては、保護膜厚の均一性の観点から、0.1〜20wt%が好ましく、0.5〜10wt%がより好ましい。
アルカリ金属ケイ酸塩の水溶液は、ケイ酸塩の成分である酸化ケイ素SiO2とアルカリ金属酸化物M2Oの比率(一般に〔SiO2〕/〔M2O〕のモル比で表す。)と濃度によって保護膜厚の調節が可能である。
ここで、Mとしては、特にナトリウム、カリウムが好適に用いられる。
また、モル比は、〔SiO2〕/〔M2O〕が0.1〜5.0が好ましく、0.5〜3.0がより好ましい。
更に、SiO2の含有量は、0.1〜20質量%が好ましく、0.5〜10質量%がより好ましい。
水不溶性ポリマーとしては、例えば、ポリ塩化ビニリデン、ポリ(メタ)アクリロニトリル、ポリサルホン、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリアミド、セロハン等が挙げられる。
また、有機溶剤としては、エチレンジクロライド、シクロヘキサノン、メチルエチルケトン、メタノール、エタノール、プロパノール、エチレングリコールモノメチルエーテル、1−メトキシ−2−プロパノール、2−メトキシエチルアセテート、1−メトキシ−2−プロピルアセテート、ジメトキシエタン、乳酸メチル、乳酸エチル、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、テトラメチルウレア、N−メチルピロリドン、ジメチルスルホキシド、スルホラン、γ−ブチロラクトン、トルエン等が挙げられる。
濃度としては、0.1〜50wt%が好ましく、1〜30wt%がより好ましい。
また、溶剤揮発時の加熱温度としては、30〜300℃が好ましく、50〜200℃がより好ましい。
上記導電性部材充填工程は、上記貫通化処理工程の後に、得られた上記微細構造体における貫通化した孔(以下、「貫通孔」ともいう。)の内部に導電性部材を充填して上記導通路を形成する工程である。
(a)導電性部材を含有する液中に、上記貫通化孔を有する微細構造体を浸漬し、上記貫通孔内に導電性部材を充填する処理(浸漬処理)。
(b)電解めっきにより、上記貫通化孔内に導電性部材を充填する処理(電解めっき処理)。
(c)蒸着により、上記貫通化孔内に導電性部材を充填する処理(蒸着処理)。
ここで、充填する導電性部材は、異方導電性部材の導通路を構成するものであり、本発明の異方導電性部材において説明したものと同様である。
以下に、上記(a)〜(c)の各処理について詳述する。
導電性部材を有する液中に、上記貫通化孔を有する微細構造体を浸漬し、上記貫通孔内に導電性部材を充填する処理としては、無電解めっき処理、高粘度の溶融金属浸漬処理、導電性高分子溶解液浸漬処理等の公知の方法を用いることができる。
中でも、導電性部材としての好ましい材料が金属であることから、無電解めっき処理、溶融金属浸漬処理が好ましく、操作の簡易性から無電解めっき処理が好ましい。
また、後述する電解めっき処理と併用して処理してもよい。
本発明の製造方法において、電解めっきにより、上記貫通孔内に導電性部材を充填する場合は、パルス電解または定電位電解の際に休止時間を設ける必要がある。休止時間は、10秒以上必要で、30〜60秒であるのが好ましい。
また、電解液のかくはんを促進するため、超音波を加えることも望ましい。
更に、電解電圧は、通常20V以下であって望ましくは10V以下であるが、使用する電解液における目的金属の析出電位を予め測定し、その電位+1V以内で定電位電解を行うことが好ましい。なお、定電位電解を行う際には、サイクリックボルタンメトリを併用できるものが望ましく、Solartron社、BAS社、北斗電工社、IVIUM社等のポテンショスタット装置を用いることができる。
具体的には、銅を析出させる場合には硫酸銅水溶液が一般的に用いられるが、硫酸銅の濃度は、1〜300g/Lであるのが好ましく、100〜200g/Lであるのがより好ましい。また、電解液中に塩酸を添加すると析出を促進することができる。この場合、塩酸濃度は10〜20g/Lであるのが好ましい。
また、金を析出させる場合、テトラクロロ金の硫酸溶液を用い、交流電解でめっきを行うのが望ましい。
蒸着により上記貫通孔内に導電性部材を充填する場合、物理蒸着(PVD)、化学蒸着(CVD)といった公知の蒸着処理を用いることができる。蒸着処理を行う際の条件としては、その対象物質により異なるが、温度−40℃〜80℃、真空度10−3Pa以下が蒸着速度の観点から好ましく、−20℃〜60℃、真空度真空度10−4Pa以下がより好ましい。
本発明の製造方法においては、上記導電性部材充填工程の後に、上記微細構造体の表面および裏面を平滑化する表面平滑処理工程を具備するのが好ましい。
表面平滑処理工程を実施することにより、導電性部材を充填させた後の微細構造体の表面および裏面の平滑化と、該表面および裏面に付着した余分な導電性部材を除去することができる。
(a)化学機械研磨(CMP)による処理。
(b)電解研磨による処理。
(c)イオンミリング処理。
以下に、上記(a)〜(c)の各処理について詳述する。
CMP処理には、フジミインコーポレイテッド社製のPNANERLITE−7000、日立化成社製のGPX HSC800、旭硝子(セイミケミカル)社製のCL−1000等のCMPスラリーを用いることができる。
なお、陽極酸化皮膜を研磨したくないので、層間絶縁膜やバリアメタル用のスラリーを用いるのは好ましくない。
電解研磨としては、例えば、「アルミニウムハンドブック」,第6版,(社)日本アルミニウム協会編,2001年,p.164−165に記載されている各種の方法;米国特許第2708655号明細書に記載されている方法;「実務表面技術」,vol.33,No.3,1986年,p.32−38に記載されている方法;等が好適に挙げられる。
イオンミリング処理は、上記CMPによる処理や、電解研磨処理よりもさらに精密な研磨が必要な際に施され、公知の技術を用いることができる。イオン種としては一般的なアルゴンイオンを用いることが好ましい。
上記導通路突出工程は、上記導電性部材充填工程の後(上記表面平滑化処理工程を実施した場合は上記表面平滑化処理工程の後。以下、同様。)に、上記微細構造体の表面および/または裏面から上記導通路を突出させて異方導電性部材前駆体を得る工程である。
本発明の製造方法においては、上記導通路突出工程により形成される上記導通路の突出部が、後述する皮膜除去工程において陽極酸化皮膜を溶解する際に、上記導通路が倒れたり凝集したりするのを防ぎ、また、最終的に得られる異方導電性部材においては電子部品の電極部分との接合部位に利用することができる。
(a)上記導電性部材充填工程後の上記微細構造体の表面および/または裏面の陽極酸化皮膜部分の一部を除去することにより、上記微細構造体の表面および/または裏面から導電性部材が突出した構造を形成する処理。
(b)上記導電性部材充填工程後の上記微細構造体において上記導通路の表面に導電性部材を析出させることにより、上記微細構造体の表面および/または裏面から導電性部材が突出した構造を形成する処理。
以下に、上記(a)および(b)の各処理について詳述する。
上記(a)処理では、上記導電性部材充填工程後の微細構造体の表面および/または裏面を酸水溶液またはアルカリ水溶液に接触させることにより、上記微細構造体の表面および/または裏面の陽極酸化皮膜部分のみを一部溶解させて除去して導通路を突出させる(図4(C))。
また、上記(a)処理は、上記導通路を構成する導電性部材を溶解しない条件であれば、上述した酸化皮膜溶解処理(E)と同様の処理条件で施すことができる。特に、溶解速度を管理しやすい酸水溶液またはアルカリ水溶液を用いるのが好ましい。
上記(b)処理では、図4(B)に示される導通路3の表面にのみ、導電性部材を析出させることにより、導通路を突出させる(図4(D))。
導電性部材の析出は、無電解めっきまたは電着処理により行うことができる。なお、析出させる導電性部材は、導電性部材充填工程で充填した導電性部材と同一のものであってもよく、異なるものであってもよい。
上記処理液としては、具体的には、例えば、上記導通路が銅で充填された場合、pH13以上のアルカリ水溶液(例えば、KOH、NaOH等の水溶液)等が挙げられる。
また、上記浸漬処理の温度は、0℃〜70℃であるのが好ましく、10〜50℃であるのがより好ましく、20〜45℃であるのが更に好ましい。
また、上記浸漬処理の処理時間は、導通路の径や周期によっても異なるが、作業性および実用性の観点から、1〜60分の範囲であるのが好ましい。処理時間がこの範囲であると、再現性も良好となる。
この場合の処理液のpHは、−1.0〜3.0であるのが好ましく、−0.5〜2.0であるのがより好ましく、0〜1.5であるのが更に好ましい。
また、この場合の浸漬処理の温度は、0〜70℃であるのが好ましく、10〜50℃であるのがより好ましく、20〜45℃であるのが更に好ましい。
また、この場合の浸漬処理の処理時間は、導通路の径や周期によっても異なるが、作業性および実用性の観点から、1〜60分の範囲であるのが好ましい。処理時間がこの範囲であると、再現性も良好となる。
水溶性高分子を添加して粘度を増加させることにより、上記各導通路の上記絶縁性基材の面からの突出した部分(バンプ)の高さを0.05〜30μmとし、上記バンプのアスペクト比(高さ/直径)を1以上と調製しやすくなる。
上記水溶性高分子としては、具体的には、ポリエチレングリコール(PEG)、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリアクリル酸ナトリウム、グリセリン、プロピレングリコール等が入手性、安定性、純度等の観点から好適に挙げられる。
また、上記水溶性高分子は、分子量が40〜5000であるのが好ましく、60〜4000であるのがより好ましく、80〜3000であるのが更に好ましい。
一方、上記水溶性高分子を添加した後の粘度は、1.2〜12cpであるのが好ましく、2〜6cpであるのがより好ましく、2〜5cpが更に好ましく、2.5〜4.8cpが特に好ましい。粘度がこの範囲であると、絶縁性基材と導通路との界面に処理液が浸透し、微細構造体の構造が崩壊し難いので、導通路の突出高さを高くすることが可能となる。
上記樹脂被覆工程は、上記導通路突出工程の後、溶剤可溶性樹脂で上記異方導電性部材前駆体の表面または裏面の少なくとも一部を覆う工程である。
ここで、上記溶剤可溶性樹脂とは、溶剤に可溶性の樹脂であって、後述する皮膜除去工程で用いられるアルミナ溶解液には溶解しない樹脂であり、後述する樹脂充填工程で用いられる樹脂(溶剤不溶性樹脂)を溶解することができない溶剤に可溶性の樹脂をいう。
また、メチルイソプロピルケトンに溶解するXP FILM TRIAL(SU−8 3000、化薬マイクロケム社製)、イソプロピルアルコールに溶解するアルコワックス(型番:5402F、日化精工社製)等も用いることができる。
なお、本発明の製造方法においては、図5(A)に示すように、上記異方導電性部材前駆体の表面および裏面の全面が溶剤可溶性樹脂30で覆われているのが好ましいが、後述する皮膜除去工程において陽極酸化皮膜を溶解する際に、上記導通路が倒れたり凝集したりするのを防ぐ機能が損なわれない限り、上記異方導電性部材前駆体の表面または裏面の少なくとも一部が溶剤可溶性樹脂で覆われていればよい。
上記皮膜除去工程は、上記樹脂被覆工程の後、上記異方導電性部材前駆体の上記陽極酸化皮膜を除去する工程である。
ここで、上記陽極酸化皮膜の除去は、上述した脱膜処理(B)と同様の条件で施すことができる。
アルミナ溶解液としては、上記溶剤可溶性樹脂を溶解させないようにする観点から、上述した脱膜処理(B)で説明したもののうち、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムおよびリン酸のいずれかを含有する水溶液であるのが好ましい。
上記異方導電性部材前駆体の形状が短冊状であると、アルミナ溶解液が上記異方導電性部材前駆体の側面から陽極酸化皮膜の全体に行き渡りやすくなる。
上記樹脂充填工程は、上記皮膜除去工程の後、溶剤不溶性樹脂を上記陽極酸化皮膜があった部分に充填して上記絶縁性基材を形成する工程である。
ここで、充填する溶剤不溶性樹脂は、異方導電性部材の絶縁性基材を構成するものであり、本発明の異方導電性部材において説明したものと同様である。中でも、硬化後の体積変化が少ない理由から、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂等の熱硬化樹脂であるのが好ましい。
上記樹脂除去工程は、上記樹脂充填工程の後、上記溶剤可溶性樹脂を除去して上記異方導電性部材を得る工程である。
ここで、上記溶剤可溶性樹脂の除去は、溶剤を用いて行うが、上述したように、上記樹脂充填工程により充填された上記溶剤不溶性樹脂を溶解しない溶剤を用いる。
(A)鏡面仕上げ処理
高純度アルミニウム基板(住友軽金属社製、純度99.99質量%、厚さ0.4mm)を400℃で1時間焼きなましたものを1cm各の面積で陽極酸化処理できるように1cm×3cmの大きさにカットし、以下に機械研磨処理および電解研磨処理を施した。
まず、1cm×3cm角の上記高純度アルミニウム基板を両面テープ(再剥離テープ9455、住友3M社製)にて鏡面仕上げ済みの金属ブロックに貼り付けた。
次いで、研磨盤(商品名:ラボポール‐5、丸本ストルアス社製)を用い、#80から#1500まで順じ番手を上げ、凹凸部分が目視確認できなくなるまで研磨した。
その後、バフに平均粒径1μmのダイヤモンドスラリーを供給し、鏡面状態に仕上げた。
機械研磨処理の後、下記組成の電解研磨液を用い、電流密度5A/dm2、液温度65℃、液流速3.0m/minの条件で電解研磨処理を施し、加工変質層を除去した。
陰極はカーボン電極とし、電源は、GP0110−30R(高砂製作所社製)を用いた。また、電解液の流速は渦式フローモニターFLM22−10PCW(AS ONE製)を用いて計測した。
(電解研磨液組成)
・85質量%リン酸(和光純薬社製試薬) 660mL
・純水 160mL
・硫酸 150mL
・エチレングリコール 30mL
まず、周期100nmの四方配列の突起を有するSiCモールド(大きさ:5mm角、パターンエリア:3mm×0.5mm角、エヌ・ティ・ティ・アドバンステクノロジ株式会社製の特注品)の凹凸パターンを、転写装置(MODEL6000、ハイソル社製)を用いて、電解研磨処理後のアルミニウム基板表面に位置をずらしながら6回転写し、3mm角の転写領域を作製した。なお、転写は、突起部分の面積当たりの転写圧力が256N/cm2となるように設定し、室温にて行った。
次いで、アルミニウム基板の表面における転写領域(3mm角)以外および裏面に、市販のマスキングテープを用いてマスキングを施した。
その後、0.2mol/Lリン酸の電解液で、電圧195V、液温度0℃、液流速5.0m/minの条件で、16時間の陽極酸化を施した。
なお、陽極酸化処理は、陰極はステンレス電極とし、電源はGP0110−30R(高砂製作所社製)を用いた。また、冷却装置にはNeoCool BD36(ヤマト科学社製)、かくはん加温装置にはペアスターラー PS−100(EYELA社製)を用いた。更に、電解液の流速は渦式フローモニターFLM22−10PCW(AS ONE製)を用いて計測した。
20%塩酸水溶液に0.1mol/Lの塩化銅をブレンドした処理液を用い、液温15℃で、目視によりアルミニウムが除去されるまで浸漬させることによりアルミニウム基板を溶解し、更に、0.1mol/Lの水酸化カリウム水溶液(液温30℃)に30分間浸漬させることにより陽極酸化皮膜の底部を除去し、ポア径を拡大したマイクロポアを有する陽極酸化皮膜からなる微細構造体を作製した。
得られた貫通化処理後の微細構造体の表面写真および断面写真(倍率20000倍)をFE−SEMにより撮影し、以下の形状であることを確認した。
・構造体の厚さ:70μm
・貫通孔の深さ:70μm
・貫通孔の平均開孔径:200nm
・貫通孔の周期(中心間距離):500nm
・貫通孔(マイクロポア)の規則化度:100%
また、上記貫通孔(マイクロポア)の規則化度は、上記式(i)により定義される規則化度を測定した値である。
次いで、上記で得られた構造体に、温度400℃で1時間の加熱処理を施した。
次いで、上記加熱処理後の構造体の一方の表面にニッケル電極を密着させ、該ニッケル電極を陰極にし、白金を正極にして電解メッキを行なった。
硫酸ニッケル300g/Lを60℃に保った状態で電解液として使用し、定電圧パルス電解を実施することにより、上記貫通孔にニッケルが充填された微細構造体を製造した。
ここで、定電圧パルス電解は、山本鍍金社製のメッキ装置を用い、北斗電工社製の電源(HZ−3000)を用い、メッキ液中でサイクリックボルタンメトリを行なって析出電位を確認した後、皮膜側の電位を−2Vに設定して行った。また、定電圧パルス電解のパルス波形は矩形波であった。具体的には、電解の総処理時間が1800秒になるように、1回の電解時間が300秒の電解処理を、各電解処理の間に40秒の休止時間を設けて6回施した。
ニッケルを充填した後の表面をFE−SEMで観察すると、貫通孔の内部にニッケルが金電極側からの高さが約80μmとなる量で充填され、表面から10μm分がオーバーフローしていた。
次いで、導電性部材充填処理後の微細構造体に機械研摩処理を施し、表面からオーバーフローしたニッケルを除去した後、更に金電極側の表面を2μm研磨し、その反対の面を8μm研磨する表面平滑化処理を施した。
表面平滑化処理後の構造体の破断面を光学顕微鏡で観察したところ、導通路(ニッケル)および陽極酸化皮膜の厚さがいずれも60μmとなる平滑な微細構造体であることが分かった。
次いで、表面平滑化処理後の微細構造体の両面を、KOHを用いてpH12.7に調整したPEG(分子量1000)30質量%水溶液に40℃で30分間浸漬させた。
処理後の微細構造体の破断面をFE−SEMにて観察したところ、導通路の突出部分が両面に形成された異方導電性部材前駆体であることが分かった。なお、突出部分の高さが7μmであり、アスペクト比(高さ/直径)が35であった。
次いで、導通路突出工程の異方導電性部材前駆体を、70℃で液状としたアルコワックス(型番:5402F、イソプロピルアルコールに溶解、日化精工社製)に1分間浸漬させた。
その後、ワックスが固化する前に、作製した構造体の表面および裏面を平坦なグラファイト板で挟み、50kg/m2の圧力で30分放置し、その後に冷却することにより、固化したワックスで全面が覆われた構造体を作製した。
次いで、後述する皮膜除去工程における陽極酸化皮膜の溶解の起点する目的で、図5(A)に示すように、半導体用ダイシング装置を用いて極酸化皮膜の側面を露出させた。なお、陽極酸化皮膜を露出させた後の構造体のサイズを2mm角とし、表面および裏面に設けたグラファイト部分についてはハンドリング用基板として使用するため切断しなかった。
次いで、上記導電性部材充填工程において充填したニッケルおよび上記樹脂被覆工程において被覆したアルコワックスを溶解せず、陽極酸化皮膜のみを溶解させるため、上記樹脂被覆工程後の構造体を1mol/Lの水酸化カリウム水溶液に室温で4日間浸漬し、ダイシングした切断面(側面)から陽極酸化皮膜のみを完全に溶解させた。
次いで、上記皮膜除去工程において陽極酸化皮膜を除去した構造体を水洗し、乾燥した後、陽極酸化皮膜のあった部分にメタクリル酸樹脂を充填した。
具体的には、水洗後に自然乾燥させた構造体を入れた容器をロータリーポンプで真空脱気した後、陽極酸化皮膜のあった部分に、メタクリル酸メチル(MMA)に重合促進剤として1%過酸化ベンゾイルを添加した樹脂溶液を滴下して包埋し、60℃で2日間重合した。
上記樹脂充填工程の後の構造体を50℃に加熱したイソプロピルアルコールに2時間浸漬させ、上記樹脂被覆工程において被覆したアルコワックスを溶解させて異方導電性部材を作製した。
・絶縁性基材の厚さ:46μm
・導通路の直径:200nm
・導通路のバンプ高さ:7μm
・導通路のバンプのアスペクト比(高さ/直径):35
ここで、下記式中、Ppは周期を表す。
(A)〜(I)までの各処理を実施例1と同様に行なった後、陽極酸化皮膜を除去した構造体を水洗し、乾燥した後、陽極酸化皮膜のあった部分にポリエステル樹脂を充填した。
具体的には、水洗後の構造体を入れた容器をロータリーポンプで真空脱気した後、陽極酸化皮膜のあった部分に、1%過酸化ベンゾイルを硬化剤として含有する不飽和ポリエステル樹脂(電子顕微鏡用包埋剤、応研商事株式会社製)を滴下して包埋し、60℃で2日間重合した。
その後、実施例1と同様の方法により(K)樹脂除去を行い、異方導電性部材を作製した。
・絶縁性基材の厚さ:46μm
・導通路の直径:200nm
・導通路のバンプ高さ:7μm
・導通路のバンプのアスペクト比(高さ/直径):35
実施例1と同様の方法により(A)〜(G)処理を行い、異方導電性部材前駆体を作製した。
なお、下記第2表中、導通の可否に関し、導通できたものを「○」とし、導通に個体差があったものを「△」とし、導通できなかったものを「×」と評価した。また、荷重に関し、導通前に基板が破損したものを「−」とした。
これに対し、絶縁性部材が樹脂材料で構成されている異方導電性部材は、いずれの電極基板に対しても導通させることができ、また、比較例1に比べて荷重も低い傾向にあることが分かった(実施例1および2)。
このような場合には、プローブではなく、信号取り出し用パッドを配線した基板上に本発明の膜を組み合わせることで、検査プローブとしても用いることが可能である。
なお、Siウェハの信号取り出し面に本発明の異方導電性部材を一体化させておくことにより、配線構造へのダメージを与えることなく、また製法上も非常に精密なアライメントを必要とすることなく電気信号の取り出しが可能となる。
ここで、異方導電性部材の寸法は、例えば、これを使用する半導体チップの寸法と略同一寸法とし、テープの幅は、異方導電性部材の幅に応じて適宜決定することができる。
また、異方導電性部材の基板はアルミナであり、後から切ったり、折り曲げたりすることは困難であるため、異方導電性部材の寸法に応じて巻き芯の径および幅を適宜決定することが望ましい。具体的には、テープ長さ方向の異方導電性部材の寸法が大きくなるほど、巻き芯の径を大きくすることが望ましい。
また、異方導電性部材はテープに貼り付けられているが、テープの材質は、異方導電性部材を剥した際に接着剤が異方導電性部材表面に残らないものであるのが好ましい。
この供給形態では、ユーザは、テープに貼り付けられた異方性導電膜を1枚ずつ剥がして使用することができる。
ここで、収納箱の寸法は、異方導電性部材の寸法に応じて適宜変更することができる。
また、収納箱の内部では、隣接する異方導電性部材同士が接触するため、両者の間に緩衝材を挿入したり、個々の異方性導電膜を袋詰めするなど、隣接する異方性導電膜同士が接触しないように収納することが望ましい。
この供給形態では、ユーザは、収納箱に収納された異方性導電膜を1枚ずつ取り出して使用することができる。
ここで、樹脂板の直径は、例えば、この異方性導電膜を使用する半導体ウェハの直径と略同一の5インチや8インチとすることができる。
また、異方導電性部材は、例えば、半導体チップのウェハレベルチップサイズパッケージ(Wafer Level Chip Size Package)と同様、これを使用する半導体チップの寸法と略同一寸法に切断して使用できるように、あらかじめ樹脂板とともに切れ目93を入れておくのが望ましい。
この供給形態では、ユーザは、樹脂板の一方の面の全面に貼り付けられた異方性導電膜を、切れ目に沿って樹脂板とともに切断して個々に分割した後、樹脂板を取り除いてから異方性導電膜を使用することができる。
2 絶縁性基材
3 導通路
4a,4b 突出部
5 基材内導通部
6 絶縁性基材の厚み
7 導通路間の幅
8 導通路の直径
9 導通路の中心間距離(ピッチ)
12 アルミニウム基板
14a、14b、14c、14d 陽極酸化皮膜
16a、16b、16c、16d マイクロポア
18a、18b、18c、18d バリア層
20 微細構造体
21 異方導電性部材前駆体
30 溶剤可溶性樹脂
51 マイクロポアの単位格子
52 導電性電極部
71 巻き芯
72 テープ(台紙)
73、82、92 異方導電性部材
81 収納箱
91 樹脂板
93 切れ目
101、102、104、105、107、108 マイクロポア
103、106、109 円
Claims (5)
- 絶縁性基材中に、導電性部材からなる複数の導通路が、互いに絶縁された状態で前記絶縁性基材を厚み方向に貫通し、かつ、前記各導通路の一端が前記絶縁性基材の一方の面において突出し、前記各導通路の他端が前記絶縁性基材の他方の面において露出または突出した状態で設けられる異方導電性部材であって、
前記絶縁性基材が樹脂材料を用いて形成され、前記導通路の密度が100万個/mm2以上である、異方導電性部材。 - 前記各導通路の前記絶縁性基材の面からの突出した部分の高さが0.05〜30μmであり、前記突出部分のアスペクト比(高さ/直径)が1以上である、請求項1に記載の異方導電性部材。
- 前記絶縁性基材の厚みが20〜200μmであり、前記導通路の直径が20〜500nmである、請求項1または2に記載の異方導電性部材。
- 請求項1〜3のいずれかに記載の異方導電性部材を製造する異方導電性部材の製造方法であって、少なくとも、
(1)アルミニウム基板を陽極酸化して陽極酸化皮膜を形成する陽極酸化処理工程、
(2)前記陽極酸化処理工程の後に、前記陽極酸化により生じたマイクロポアによる孔を貫通化して微細構造体を得る貫通化処理工程、
(3)前記貫通化処理工程の後に、得られた前記微細構造体における貫通化した孔の内部に導電性部材を充填して前記導通路を形成する導電性部材充填工程、
(4)前記導電性部材充填工程の後に、前記微細構造体の表面または裏面から前記導通路を突出させて異方導電性部材前駆体を得る導通路突出工程、
(5)前記導通路突出工程の後、溶剤に可溶性の樹脂で前記異方導電性部材前駆体の表面または裏面の少なくとも一部を覆う樹脂被覆工程、
(6)前記樹脂被覆工程の後、前記異方導電性部材前駆体の前記陽極酸化皮膜を除去する皮膜除去工程、
(7)前記皮膜除去工程の後、溶剤に不溶性の樹脂を前記陽極酸化皮膜があった部分に充填して前記絶縁性基材を形成する樹脂充填工程、および、
(8)前記樹脂充填工程の後、前記溶剤に可溶性の樹脂を除去して前記異方導電性部材を得る樹脂除去工程、を具備する異方導電性部材の製造方法。 - 請求項4に記載の異方導電性部材の製造方法により製造された異方導電性部材。
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