TW202201433A - 結構體及結構體的製造方法 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種加工性優異之結構體及結構體的製造方法。結構體具有：由導體構成之複數個柱狀體；複數個柱狀體在相互電絕緣之狀態下沿著厚度方向設置之基體；及設置於基體的厚度方向上的兩面之金屬層。

Description

結構體及結構體的製造方法
本發明係關於一種具有導電性之柱狀體在複數個在相互電絕緣之狀態下配置之基體的兩面設置有金屬層之結構體及結構體的製造方法。
以往，金屬箔用於導電構件等各種用途。又，金屬箔亦可用於裝飾等。作為金屬箔，具有鋁箔、銅箔及鈦箔等。金屬箔的厚度為幾百μm左右，例如為200μm左右。
如上所述，金屬箔的厚度為幾百μm左右，當鑽孔或切斷時容易變形而加工性差。目前沒有加工性優異之金屬箔。
本發明的目的在於提供一種加工性優異之結構體及結構體的製造方法。
為了實現上述目的，本發明的一態樣提供一種結構體，其具有由導體構成之複數個柱狀體、複數個柱狀體在相互電絕緣之狀態下沿著厚度方向設置之基體及設置於基體的厚度方向上的兩面之金屬層。
基體具有電絕緣的絕緣膜，複數個柱狀體在相互電絕緣之狀態下設置於絕緣膜上為較佳。 絕緣膜由陽極氧化膜構成為較佳。 設置於基體的厚度方向上的兩面之金屬層由相同種類的金屬構成為較佳。 複數個柱狀體及金屬層由銅構成為較佳。
本發明的另一態樣提供一種結構體的製造方法，前述製造方法包括：第1包覆步驟，從具有沿厚度方向延伸之複數個細孔之陽極氧化膜中的其中一個表面用第1金屬進行鍍覆並且用第1金屬包覆其中一個表面；及第2包覆步驟，從陽極氧化膜的另一個表面使用第2金屬並以第2金屬包覆另一個表面。 第2包覆步驟為從陽極氧化膜的另一個表面用第2金屬進行鍍覆並且用第2金屬包覆另一個表面之鍍覆步驟為較佳。 在第1包覆步驟與第2包覆步驟之間包括金屬突出步驟為較佳，前述金屬突出步驟為使藉由第1包覆步驟填充於陽極氧化膜的複數個細孔之第1金屬從陽極氧化膜的另一個表面突出。 第1包覆步驟的第1金屬和第2包覆步驟的第2金屬為相同種類的金屬為較佳。 第1包覆步驟的第1金屬和第2包覆步驟的第2金屬為銅為較佳。 [發明效果]
依據本發明，能夠提供一種加工性優異之結構體。
以下，依據附圖所示之較佳實施形態，對本發明的結構體及結構體的製造方法進行詳細說明。 另外，以下所說明之圖為用於說明本發明的例示者，本發明並不限定於以下所示之圖中。 另外，以下中表示數值範圍之“～”包括記載於兩側之數值。例如，εa 為數值αb ～數值βc 係指εa 的範圍包括數值αb 及數值βc 之範圍，若由數學符號表示，則為αb ≦ εa ≦ βc 。 關於濕度及時間，除非另有記載，則包括在本領域中通常允許之誤差範圍。
金屬箔的厚度為幾百μm左右，在鑽孔或切斷等加工時，金屬箔容易變形而不易加工。然而，進行深入研究之結果已知如下而完成了本發明：具有導電性之柱狀體在複數個在相互電絕緣之狀態下配置之基體的兩面設置金屬層，藉此加工性優異。以下，對結構體進行具體說明。
[結構體的一例] 圖1係表示本發明的實施形態的細結構體的一例之示意性剖面圖，圖2係表示本發明的實施形態的細結構體的一例之示意性俯視圖。圖2係從圖1的金屬層20的表面20a側觀察之俯視圖。 圖1所示之結構體10具有複數個柱狀體12、複數個柱狀體12在相互電絕緣之狀態下沿著厚度方向設置之基體14及設置於基體14的厚度方向Dt上的兩面之金屬層20、22。複數個柱狀體12分別由導體構成。金屬層20設置於基體14的表面14a。金屬層22設置於基體14的背面14b。
結構體10的基體14具有電絕緣的絕緣膜16。複數個柱狀體12在相互電絕緣之狀態下配置於絕緣膜16上。該情況下，例如絕緣膜16具有沿厚度方向Dt貫通之複數個細孔17。在複數個細孔17上設置有柱狀體12。 另外，複數個柱狀體12在相互電絕緣之狀態下配置即可，絕緣膜16並不總是必要的。 又，如圖2所示，結構體10例如外形為矩形。另外，結構體10的外形並不限定於矩形，例如可以為圓形。結構體10的外形能夠設為依據用途、製作容易性等之形狀。
柱狀體12、金屬層20及金屬層22例如藉由鍍覆法來形成。 在使用鍍覆法之情況下，例如柱狀體12及金屬層20能夠在相同的鍍覆步驟中形成。又，柱狀體12及金屬層22能夠在相同的鍍覆步驟中形成。 設置於基體14的厚度方向Dt上的兩面之金屬層20、22由相同種類的金屬構成為較佳。該情況下，金屬層20、22及柱狀體12可以由相同種類的金屬構成，亦可以由不同之金屬構成。 又，柱狀體12、金屬層20及金屬層22可以由分別不同之金屬構成。
上述不同之金屬係指，在比較2個金屬時，單一金屬的情況下構成元素的種類不同。又，上述不同之金屬係指，合金的情況下，在比較含量為50質量%以上的主成分時，主成分的元素的種類不同。 又，相同種類的金屬係指，在比較2個金屬時，單一金屬的情況下，構成元素的種類相同。合金的情況下，在比較含量為50質量%以上的主成分之情況下，主成分的元素的種類相同。 針對柱狀體及金屬層是否為相同種類的金屬或不同之金屬，取出柱狀體及金屬層，使用螢光X射線（XRF）分析裝置分別測量柱狀體及金屬層，藉此能夠藉由確定柱狀體與金屬層的金屬成分來進行區別。 又，針對金屬層彼此是否為相同種類的金屬或不同之金屬，取出各金屬層，使用螢光X射線（XRF）分析裝置分別測量各金屬層，藉此能夠藉由確定各金屬層的金屬成分來進行區別。
將結構體10設為如上所述具有柱狀體12及金屬層20、22之構成，藉此與金屬箔相比強度變高，在鑽孔或切斷時，不易變形，與金屬箔相比加工性優異。如此，成為加工性優異之結構體10。又，即使結構體10設置有絕緣膜16，與金屬箔相比加工性亦優異。 結構體10的厚度ht在5～500μm的範圍內為較佳，10～300μm的範圍內為更佳，1μm以上且30μm以下為進一步較佳。若結構體的厚度在上述範圍內，則加工性優異。
以下，關於結構體的構成進行更具體的說明。 〔柱狀體〕 如上所述，複數個柱狀體12在相互電絕緣之狀態下所設置，並且由導體構成。 構成柱狀體之導體例如由金屬構成。作為金屬的具體例，可較佳地例示金（Au）、銀（Ag）、銅（Cu）、鋁（Al）、鎂（Mg）及鎳（Ni）等。從導電性的觀點考慮，銅、金、鋁及鎳為較佳，銅及金為更佳，銅為最佳。 厚度方向Dt上的柱狀體12的高度H為10～300μm為較佳，20～30μm為更佳。
＜柱狀體的形狀＞ 柱狀體12的平均直徑d為1μm以下為較佳，5～500nm為更佳，20～400nm為進一步較佳，40～200nm為更進一步較佳，50～100nm為最佳。 柱狀體12的密度為2万個/mm2 以上為較佳，200万個/mm2 以上為更佳，1000万個/mm2 以上為進一步較佳，5000万個/mm2 以上為特佳，1億個/mm2 以上為最佳。 另外，相鄰之各柱狀體12的中心間距離p為20nm～500nm為較佳，40nm～200nm為更佳，50nm～140nm為進一步較佳。 關於柱狀體的平均直徑，使用掃描型電子顯微鏡從正上方以倍率100～10000倍拍攝絕緣膜的表面來獲得攝影圖像。攝影圖像中，抽取至少20個周圍以環狀連接之柱狀體，測量其直徑並且設為開口直徑，將該等開口直徑的平均值作為柱狀體的平均直徑來進行計算。 另外，倍率以獲得能夠抽取20個以上柱狀體之攝影圖像的方式能夠適當選擇上述範圍的倍率。又，關於開口直徑，測量了柱狀體部分的端部之間的距離的最大值。亦即，柱狀體的開口部的形狀並不限定於大致圓形狀，因此開口部的形狀為非圓形狀的情況下，將柱狀體部分的端部之間的距離的最大值設為開口直徑。因此，例如2個以上的柱狀體成為一體化的形狀的柱狀體的情況下，將其視為1個柱狀體，將柱狀體部分的端部之間的距離的最大值設為開口直徑。
〔金屬層〕 金屬層20、22（參閱圖1）係構成結構體10（參閱圖1）者。能夠在與柱狀體12相同的步驟中形成金屬層20及金屬層22中的其中一個。因此，從製造方法的觀點考慮，亦由與柱狀體12相同的金屬構成為較佳。例如，在藉由鍍覆法形成之情況下，銅（Cu）、金（Au）、鋁（Al）、鎳（Ni）為較佳，銅（Cu）、金（Au）為更佳，銅（Cu）為進一步較佳。 又，金屬層中亦能夠使用貴金屬。貴金屬例如為Au（金）、Ag（銀）及鉑族（Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt）等。 金屬層20的厚度hm、金屬層22的厚度hj為1～50μm為較佳，5～20μm為更佳。 又，金屬層20的厚度hm及金屬層22的厚度hj可以相同，亦可以不同。金屬層20的厚度hm與金屬層22的厚度hj的厚度相同係指0.9≦ （厚度hm）/（厚度hj）≦ 1.1。金屬層20的厚度hm及金屬層22的厚度hj不同係指除了0.9≦ （厚度hm）/（厚度hj）≦ 1.1以外之情況。
〔絕緣膜〕 絕緣膜係將由導體構成之複數個柱狀體12設為相互電絕緣之狀態者。絕緣膜具有複數個細孔17。 絕緣膜16的厚度方向Dt上的長度與上述柱狀體12的高度H相同。絕緣膜16的厚度方向Dt上的長度、亦即絕緣膜16的厚度為10～300μm為較佳，20～30μm為更佳。 絕緣膜中的各柱狀體的間隔為5nm～800nm為較佳，10nm～200nm為更佳，20nm～60nm為進一步較佳。若絕緣膜中的各柱狀體的間隔在該範圍內，則絕緣膜作為柱狀體12的電絕緣性的隔壁而充分發揮作用。 在此，各柱狀體的間隔係指相鄰之柱狀體之間的寬度，係指藉由電解放出形掃描型電子顯微鏡以20万倍的倍率觀察結構體10的截面並且在10個點測量了相鄰之柱狀體之間的寬度而獲得之平均值。 另外，如後述，絕緣膜例如由陽極氧化膜34（參閱圖9）構成。陽極氧化膜34具有複數個細孔32（參閱圖9）。陽極氧化膜34的細孔32相當於絕緣膜16的細孔17（參閱圖1）。
＜細孔的平均直徑＞ 細孔的平均直徑為1μm以下為較佳，5～500nm為更佳，20～400nm為進一步較佳，40～200nm為更進一步較佳，50～100nm為最佳。若細孔32的平均直徑d為1μm以下且在上述範圍內，則能夠獲得具有上述平均直徑之柱狀體12。 關於細孔32的平均直徑，使用掃描型電子顯微鏡從正上方以倍率100～10000倍拍攝陽極氧化膜34的表面來獲得攝影圖像。攝影圖像中，抽取至少20個周圍以環狀連接之細孔，測量其直徑並且設為開口直徑，將該等開口直徑的平均值作為細孔的平均直徑來進行計算。 另外，倍率以獲得能夠抽取20個以上細孔之攝影圖像的方式能夠適當選擇上述範圍的倍率。又，關於開口直徑，測量了細孔部分的端部之間的距離的最大值。亦即，細孔的開口部的形狀並不限定於大致圓形狀，因此開口部的形狀為非圓形狀的情況下，將細孔部分的端部之間的距離的最大值設為開口直徑。因此，例如2個以上的細孔成為一體化的形狀的細孔的情況下，將其視為1個細孔，將細孔部分的端部之間的距離的最大值設為開口直徑。
另外，關於結構體10的各部位的大小，只要沒有特別說明，則沿厚度方向Dt切斷結構體10，使用FE-SEM（Field emission - Scanning Electron Microscope，場發射掃描電子顯微鏡）進行切斷截面的截面觀察，測量了10個點相當於各尺寸之部位之平均值。
[結構體的製造方法的第1例] 圖3～圖9係按步驟順序表示本發明的實施形態的結構體的製造方法的第1例之示意性剖面圖。另外，圖3～圖9中，對與圖1及圖2所示之構成相同的構成物標註相同的符號，省略其詳細的說明。 在結構體的製造方法的第1例中，圖1所示之結構體10中，以絕緣膜16由鋁的陽極氧化膜構成者為例進行說明。為了形成鋁的陽極氧化膜，使用鋁基板。因此，在結構體的製造方法的第1例中，首先如圖3所示準備鋁基板30。 鋁基板30係依據最終獲得之結構體10（參閱圖9）的陽極氧化膜34的厚度、亦即基體14的厚度、所加工之裝置等適當選擇大小及厚度者。鋁基板30例如為矩形狀板材。另外，並不限定於鋁基板，能夠使用能夠形成絕緣膜之金屬基板。
接著，對鋁基板30的單側的表面30a（參閱圖3）進行陽極氧化處理。藉此，對鋁基板30的單側的表面30a（參閱圖3）進行陽極氧化，如圖4所示，形成具有沿鋁基板30的厚度方向Dt延伸之複數個細孔32之陽極氧化膜34。各細孔32的底部中存在阻擋層33。將進行上述陽極氧化之步驟稱為陽極氧化處理步驟。 具有複數個細孔32之陽極氧化膜34中，如上所述分別在細孔32的底部存在阻擋層33，但是去除圖4所示之阻擋層33。藉此，獲得沒有阻擋層33且具有複數個細孔32之陽極氧化膜34（參閱圖5）。另外，將去除上述阻擋層33之步驟稱為阻擋層去除步驟。 阻擋層去除步驟中，藉由使用包含氫超電壓比鋁高的金屬M1的離子之鹼水溶液，去除陽極氧化膜34的阻擋層33的同時，在細孔32的底部32c（參閱圖5）的表面32d（參閱圖5）形成由金屬（金屬M1）構成之金屬層35a（參閱圖5）。藉此，暴露於細孔32之鋁基板30藉由金屬層35a包覆。藉此，向細孔32填充基於鍍覆之金屬時，容易進行鍍覆，抑制未在細孔中充分填充金屬，抑制金屬未填充於細孔等，並且抑制柱狀體12的形成不良。 另外，包含上述金屬M1的離子之鹼水溶液還可以包含含鋁離子之化合物（鋁酸鈉、氫氧化鋁、氧化鋁等）。含鋁離子之化合物的含量換算成鋁離子的量為0.1～20g/L為較佳，0.3～12g/L為更佳，0.5～6g/L為進一步較佳。
接著，從具有沿厚度方向Dt延伸之複數個細孔32之陽極氧化膜34的表面34a用第1金屬進行鍍覆，並且用第1金屬包覆表面34a。該情況下，能夠將金屬層35a用作電鍍的電極。作為第1金屬使用金屬35b，以形成於細孔32的底部32c（參閱圖5）的表面32d（參閱圖5）之金屬層35a為起點，進行鍍覆。藉此，如圖6所示，在陽極氧化膜34的細孔32的內部填充作為第1金屬之金屬35b，進而藉由金屬35b在陽極氧化膜34的表面34a上形成金屬層20。藉由在細孔32的內部填充金屬35b，形成具有導電性之柱狀體12。另外，將金屬層35a及金屬35b統稱為所填充之金屬35。 將在陽極氧化膜34的細孔32的內部從陽極氧化膜34的表面34a用第1金屬進行鍍覆並且用第1金屬包覆陽極氧化膜34的表面34a之步驟稱為第1包覆步驟。陽極氧化膜34的表面34a相當於陽極氧化膜34中的其中一個表面。 在第1包覆步驟中，在陽極氧化膜34的細孔32填充金屬35b，因此在第1包覆步驟中包括如上所述將金屬35b填充於陽極氧化膜34的細孔32之金屬填充步驟。第1包覆步驟中可使用電鍍，關於第1包覆步驟在後面進行詳細說明。另外，金屬層20的厚度hm（參閱圖1）能夠藉由第1包覆步驟的鍍覆時間等來調節。 在第1包覆步驟之後，如圖7所示去除鋁基板30。將去除鋁基板30之步驟稱為基板去除步驟。
在第1包覆步驟之前的阻擋層去除步驟中，使用包含氫超電壓比鋁高的金屬M1的離子之鹼水溶液去除阻擋層，藉此不僅去除阻擋層33，而且在暴露於細孔32的底部之鋁基板30形成比鋁難以產生氫氣的金屬M1的金屬層35a。其結果，金屬填充的面內均勻性變得良好。認為這是因為抑制因鍍液引起之氫氣的產生，容易進行基於電鍍之金屬填充。 又，發現了在阻擋層去除步驟中，設置以選自陽極氧化處理步驟中的電壓小於30%的範圍中之電壓（保持電壓）的95%以上且105%以下的電壓總計保持5分鐘以上之保持步驟，組合應用包含金屬M1的離子之鹼水溶液，藉此鍍覆處理時的金屬填充的均勻性更良好。因此，具有保持步驟為較佳。 詳細的機制雖不明確，但是認為是因為，在阻擋層去除步驟中，藉由使用包含金屬M1的離子之鹼水溶液在阻擋層下部形成金屬M1的層，藉此能夠抑制鋁基板與陽極氧化膜的界面受到損壞，並且提高阻擋層的溶解的均勻性。
另外，在阻擋層去除步驟中，在細孔32的底部形成由金屬（金屬M1）構成之金屬層35a，但是並不限定於此，僅去除阻擋層33而在細孔32的底面暴露鋁基板30。在暴露鋁基板30之狀態下，可以將鋁基板30用作電鍍的電極。
在去除鋁基板30之後，沿厚度方向局部去除暴露之陽極氧化膜34的背面34b，如圖8所示，藉由第1包覆步驟使填充於陽極氧化膜34的複數個細孔32之金屬35、亦即柱狀體12的一部分比陽極氧化膜34的背面34b更突出為較佳。陽極氧化膜34的背面34b相當於陽極氧化膜34的另一個表面。 藉由第1包覆步驟使填充於陽極氧化膜34的複數個細孔32之金屬35（第1金屬）從陽極氧化膜34的背面34b突出。亦即，將使柱狀體12的一部分比陽極氧化膜34的背面34b更突出稱為金屬突出步驟。
接著，從陽極氧化膜34的背面34b使用第2金屬並以第2金屬包覆陽極氧化膜34的背面34b，藉此形成金屬層22，獲得圖9所示之結構體10。該情況下，第2金屬中能夠與第1金屬相同地使用金屬35b。 將從陽極氧化膜34的背面34b使用第2金屬並以第2金屬包覆陽極氧化膜34的背面34b之步驟稱為第2包覆步驟。第2包覆步驟在後面進行詳細說明，但是與第1包覆步驟相同地能夠利用鍍覆。第2包覆步驟例如為從陽極氧化膜34的背面34b用第2金屬進行鍍覆並且用第2金屬包覆陽極氧化膜34的背面34b之鍍覆步驟。該情況下，從陽極氧化膜34的背面34b進行鍍覆來形成金屬層22。 另外，金屬層22的厚度hj（參閱圖1）能夠藉由第2包覆步驟中的成膜時間例如鍍覆時間等來調節。 形成金屬層22之第2包覆步驟並不限定於鍍覆法，例如可以使用蒸鍍法或濺鍍法來形成金屬層22。然而，從金屬層22的形成時間的觀點考慮，使用與蒸鍍法及濺鍍法相比成膜速度快的鍍覆法為較佳。
第2包覆步驟中，例如在藉由鍍覆用第2金屬包覆陽極氧化膜34的背面34b之情況下，藉由從陽極氧化膜34的背面34b突出之柱狀體12，與平坦的表面相比在作為導體之柱狀體12上鍍覆變得容易，藉由鍍覆進一步容易形成金屬層22。另外，藉由基於柱狀體12之定錨效果，陽極氧化膜34的背面34b與金屬層22的接合強度亦比沒有柱狀體12之情況變高。在使用除了鍍覆法以外的蒸鍍法及濺射法來形成金屬層22之情況下，只要與鍍覆法相同地從陽極氧化膜34的背面34b突出柱狀體12，則進一步容易形成金屬層22，進而陽極氧化膜34的背面34b與金屬層22的接合強度亦變高。從該等觀點考慮，在第1包覆步驟與第2包覆步驟之間具有上述金屬突出步驟為較佳。
上述第1金屬構成柱狀體12及金屬層20，第2金屬構成金屬層22。上述第1金屬及第2金屬例如可使用銅。第1金屬及第2金屬可以為相同種類的金屬，亦可以為不同之金屬。 又，圖6所示之鋁基板30相當於圖9所示之結構體10的金屬層22。因此，圖6所示之構成亦相當於結構體10。在圖6的構成中，金屬層20及金屬層22由不同之金屬構成。例如，金屬層20由銅構成，金屬層22由鋁構成。 又，不進行上述圖8所示之金屬突出步驟，從圖7所示之陽極氧化膜34的背面34b例如用第2金屬進行鍍覆並且用第2金屬包覆背面34b，亦可以形成金屬層22。該情況下，從陽極氧化膜34的背面34b進行鍍覆來形成金屬層22。 又，在第1包覆步驟中，形成柱狀體12來形成金屬層20，在第2包覆步驟中形成金屬層22，但是並不限定於此。例如，可以在第1包覆步驟中形成金屬層20，在第2包覆步驟中形成柱狀體12及金屬層22。該情況下，在細孔中填充金屬來形成柱狀體12，因此第2包覆步驟為使用鍍覆法之鍍覆步驟為較佳。
[結構體的製造方法的第2例] 圖10～圖13係按步驟順序表示本發明的實施形態的結構體的製造方法的第2例之示意性剖面圖。另外，圖10～圖13中，對與圖3～圖9所示之構成相同的構成物標註相同的符號，省略其詳細的說明。 在結構體的製造方法的第2例中，與結構體的製造方法的第1例相比，以下所示之步驟有所不同。 在第2例中，在形成有圖4所示之陽極氧化膜34之鋁基板30上去除鋁基板30，如圖10所示，獲得形成有複數個細孔32之陽極氧化膜34。鋁基板30的去除能夠利用基板去除步驟，因此省略詳細的說明。
接著，對圖10所示之陽極氧化膜34的細孔32進行擴徑，並且去除阻擋層33，如圖11所示，在陽極氧化膜34上形成複數個沿厚度方向Dt貫通之細孔32。 在細孔32的擴徑中，例如可使用孔寬處理。孔寬處理為如下處理：藉由將陽極氧化膜浸漬於酸水溶液或鹼水溶液，使陽極氧化膜溶解而擴大細孔32的孔徑。孔寬處理時能夠使用硫酸、磷酸、硝酸、鹽酸等無機酸或該等混合物的水溶液或、氫氧化鈉、氫氧化鉀及氫氧化鋰等水溶液。
接著，在圖11所示之陽極氧化膜34的背面34b的整個表面鍍覆第2金屬，如圖12所示，在陽極氧化膜34的背面34b的整個表面形成金屬層36。另外，在形成金屬層36時，陽極氧化膜34的細孔32被金屬填充來形成柱狀體12，在陽極氧化膜34的背面34b上形成金屬層36之步驟中，未在細孔32中填充金屬。 形成金屬層36之步驟為上述第2包覆步驟。基於第2包覆步驟之金屬層36的形成為與形成有上述金屬層22之第2包覆步驟相同的步驟。另外，金屬層36的形成與金屬層22的形成相同地並不限定於鍍覆法，例如可以使用蒸鍍法或濺鍍法來形成金屬層36。然而，從金屬層36的形成時間的觀點考慮，使用與蒸鍍法及濺鍍法相比成膜速度快的鍍覆法為較佳。 金屬層36為相當於上述金屬層22之構件，由與金屬層22相同的金屬構成為較佳。金屬層36能夠由與上述金屬層20相同的金屬構成。 在此，如圖12所示，在陽極氧化膜34的背面34b側設置有金屬層36。金屬層36覆蓋所有細孔32的陽極氧化膜34的背面34b側的開口。藉由在陽極氧化膜34的背面34b設置金屬層36，在向細孔32填充基於金屬鍍覆之金屬時，容易進行鍍覆，抑制未在細孔中充分填充金屬，並且抑制金屬未填充於細孔32等。
接著，如圖13所示，在陽極氧化膜34上形成金屬層36之狀態下，在陽極氧化膜34的細孔32的內部與第1例相同地，藉由鍍覆法在複數個細孔32中填充金屬35b來形成柱狀體12，進一步在陽極氧化膜34的表面34a形成金屬層20。藉此，形成結構體10。另外，如圖13所示，在陽極氧化膜34的細孔32的內部填充金屬35b來形成柱狀體12並且形成金屬層20之步驟相當於上述第1包覆步驟。
〔絕緣膜〕 絕緣膜例如由無機材料構成。例如能夠使用具有1014 Ω・cm左右的電阻率者。 另外，“由無機材料構成”為用於與高分子材料區別之規定，並無限定於僅由無機材料構成之絕緣性基材之規定，而是將無機材料作為主成分（50質量%以上）之規定。
絕緣膜如上所述例如由陽極氧化膜構成。作為陽極氧化膜，從形成具有所期望的平均直徑之細孔且容易形成柱狀體之理由考慮，例如可使用鋁的陽極氧化膜。然而，並不限定於鋁的陽極氧化膜，能夠使用閥金屬的陽極氧化膜。因此，金屬基板可使用閥金屬。 在此，作為閥金屬，具體而言例如可舉出上述鋁、除此以外的鉭、鈮、鈦、鉿、鋯、鋅、鎢、鉍、銻等。該等中，從尺寸穩定性良好且相對廉價之方面考慮，鋁的陽極氧化膜為較佳。因此，使用鋁基板來製造結構體為較佳。
〔金屬基板〕 金屬基板係用於製造結構體者，係用於形成絕緣膜之基板。金屬基板例如如上所述可使用能夠形成陽極氧化膜之金屬基板，並且能夠使用由上述閥金屬構成者。例如，從作為絕緣膜容易形成陽極氧化膜之理由考慮，金屬基板中如上所述可使用鋁基板。
〔鋁基板〕 用於為了形成絕緣膜16之鋁基板並無特別限定，作為其具體例，可舉出純鋁板；將鋁作為主成分含有微量的異元素之合金板；在低純度鋁（例如回收材料）上蒸鍍高純度鋁之基板；藉由蒸鍍、濺射等方法使高純度鋁包覆於矽晶圓、石英、玻璃等的表面之基板；層壓鋁而成之樹脂基板等。
鋁基板中，藉由陽極氧化處理形成陽極氧化膜之單側的表面的鋁純度為99.5質量%以上為較佳，99.9質量%以上為更佳，99.99質量%以上為進一步較佳。若鋁純度在上述範圍內，則微孔排列的規則性變得充分。 鋁基板只要能夠形成陽極氧化膜，則並無特別限定，例如可使用JIS（Japanese Industrial Standards，日本工業標準）1050材。
對鋁基板中的經陽極氧化處理之單側的表面實施預熱處理、脫脂處理及鏡面處理為較佳。 在此，關於熱處理、脫脂處理及鏡面處理，能夠實施與日本特開2008-270158號公報的[0044]～[0054]段中所記載之各處理相同的處理。 陽極氧化處理之前的鏡面處理例如為電解研磨，電解研磨時例如可使用含有磷酸之電解研磨液。
〔陽極氧化處理步驟〕 陽極氧化處理能夠使用以往公知的方法，但是從提高微孔排列的規則性並且確保金屬結構體的各向異性導電性之觀點考慮，使用自正則化法或定電壓處理為較佳。 在此，關於陽極氧化處理的自正則化法及定電壓處理，能夠實施與日本特開2008-270158號公報的[0056]～[0108]段及[圖3]中所記載之各處理相同的處理。
〔保持步驟〕 結構體的製造方法可以具有保持步驟。結構體的製造方法可以具有保持步驟。保持步驟為如下步驟：在上述陽極氧化處理步驟之後，以選自1V以上且小於上述陽極氧化處理步驟中的電壓的30%的範圍中之保持電壓的95%以上且105%以下的電壓保持總計5分鐘以上。換言之，保持步驟為如下步驟：在上述陽極氧化處理步驟之後，以選自1V以上且小於上述陽極氧化處理步驟中的電壓的30%的範圍中之保持電壓的95%以上且105%以下的電壓實施電解處理總計5分鐘以上之步驟。 在此，“陽極氧化處理中的電壓”係指施加於鋁與反極之間之電壓，例如只要基於陽極氧化處理之電解時間為30分鐘，則為保持30分鐘之電壓的平均值。
從相對於陽極氧化膜的側壁厚度、亦即細孔的深度將阻擋層的厚度控制為適當的厚度的觀點考慮，保持步驟中的電壓為陽極氧化處理中的電壓的5%以上且25%以下為較佳，5%以上且20%以下為更佳。
又，從更提高面內均勻性之理由考慮，保持步驟中的保持時間的總計為5分鐘以上且20分鐘以下為較佳，5分鐘以上且15分鐘以下為更佳，5分鐘以上且10分鐘以下為進一步較佳。 又，保持步驟中的保持時間為總計5分鐘以上即可，連續5分鐘以上為較佳。
另外，保持步驟中的電壓可以設定成從陽極氧化處理步驟中的電壓連續或階段性地降低至保持步驟中的電壓，但是從進一步提高面內均勻性之理由考慮，在結束陽極氧化處理步驟之後，在1秒鐘以內設定成上述保持電壓的95%以上且105%以下的電壓為較佳。
上述保持步驟例如在結束上述陽極氧化處理步驟時使電解電位降低，藉此亦能夠與上述陽極氧化處理步驟連續地進行。 上述保持步驟中，關於除了電解電位以外的條件，能夠採用與上述以往公知的陽極氧化處理相同的電解液及處理條件。 尤其，在連續地實施保持步驟及陽極氧化處理步驟之情況下，使用仙童的電解液進行處理為較佳。
在具有複數個微孔之陽極氧化膜中，如上所述，在微孔的底部存在阻擋層（未圖示）。具有去除該阻擋層之阻擋層去除步驟。
〔阻擋層去除步驟〕 阻擋層去除步驟為例如使用包含氫超電壓比鋁高的金屬M1的離子之鹼水溶液來去除陽極氧化膜的阻擋層之步驟。 藉由上述阻擋層去除步驟，去除阻擋層並且在微孔的底部形成由金屬M1構成之導體層。 在此，氫超電壓係指產生氫氣時所需的電壓，例如鋁（Al）的氫超電壓為-1.66V（日本化學會會刊，1982、（8），p1305-1313）。另外，將比鋁的氫超電壓高的金屬M1的例及其氫超電壓的值示於以下。 ＜金屬M1及氫（1N H2 SO4 ）超電壓＞ ・鉑（Pt）：0.00V ・金（Au）：0.02V ・銀（Ag）：0.08V ・鎳（Ni）：0.21V ・銅（Cu）：0.23V ・錫（Sn）：0.53V ・鋅（Zn）：0.70V
關於細孔32，對微孔進行擴徑並且去除阻擋層，亦能夠形成。該情況下，微孔的擴徑時可使用孔寬處理。孔寬處理為如下處理：藉由將陽極氧化膜浸漬於酸水溶液或鹼水溶液，使陽極氧化膜溶解而擴大微孔的孔徑。孔寬處理時能夠使用硫酸、磷酸、硝酸、鹽酸等無機酸或該等混合物的水溶液或、氫氧化鈉、氫氧化鉀及氫氧化鋰等水溶液。 另外，在孔寬處理中，亦能夠去除微孔的底部的阻擋層，孔寬處理中使用氫氧化鈉水溶液，藉此對微孔進行擴徑並且去除阻擋層。
〔第1包覆步驟（金屬填充步驟）〕 ＜第1包覆步驟中所使用之金屬＞ 為了第1包覆步驟中形成柱狀體，構成在上述細孔32的內部作為導體填充之金屬及金屬層之金屬為電阻率為103 Ω・cm以下的材料為較佳。作為上述金屬的具體例，可較佳地例示金（Au）、銀（Ag）、銅（Cu）、鋁（Al）、鎂（Mg）、鎳（Ni）及鋅（Zn）。 另外，作為導體，從基於導電性及鍍覆法之形成的觀點考慮，銅（Cu）、金（Au）、鋁（Al）、鎳（Ni）為較佳，銅（Cu）、金（Au）為更佳，銅（Cu）為進一步較佳。
＜鍍覆法＞ 作為在細孔的內部填充金屬之鍍覆法，例如能夠使用電鍍法或無電鍍法。 在此，在用於著色等之以往公知的電鍍法中，很難以高縱橫比在孔中選擇性析出（成長）金屬。認為這是因為，即使析出金屬在孔內被消耗而進行一定時間以上電解，鍍覆亦不會成長。 因此，在藉由電鍍法填充金屬之情況下，脈衝電解或恆電位電解時需要留出暫停時間。暫停時間需要10秒鐘以上，30～60秒鐘為較佳。 又，為了促進電解液的攪拌，期望添加超聲波。
另外，電解電壓通常為20V以下，較佳為10V以下，但是預先測量所使用之電解液中的目標金屬的析出電位並且在其電位+1V以內進行恆電位電解為較佳。另外，在進行恆電位電解時，能夠併用循環伏安法為較佳，能夠使用Solartron公司、BAS Inc.、HOKUTO DENKO CORPORATION、Ivium Technologies B.V.等恆電位裝置。
（鍍液） 鍍液能夠使用以往公知的鍍液。 具體而言，在析出銅之情況下，通常使用硫酸銅水溶液，但是硫酸銅的濃度為1～300g/L為較佳，100～200g/L為更佳。又，若電解液中添加鹽酸，則能夠促進析出。該情況下，鹽酸濃度為10～20g/L為較佳。 又，在析出金之情況下，使用四氯金的硫酸溶液用交流電解進行鍍覆為較佳。
鍍液含有界面活性劑為較佳。 作為界面活性劑，能夠使用公知者。作為以往添加到電鍍液之界面活性劑，亦能夠直接使用已知月桂基硫酸鈉。親水性部分亦能夠利用離子性（陽離子性・陰離子性・兩性）者、非離子性（非離子性）者中的任一種，但是從避免在電鍍對象物表面上產生氣泡等之方面考慮，陽離子線活性劑為較佳。鍍液組成中的界面活性劑的濃度為1質量%以下為較佳。 另外，在無電鍍法中，在由縱橫比高的細孔構成之孔中完全填充金屬需要長時間，因此使用電鍍法在細孔填充金屬為較佳。
〔基板去除步驟〕 基板去除步驟為在第1包覆步驟之後去除上述鋁基板之步驟。去除鋁基板之方法並無特別限定，例如可較佳地舉出藉由溶解來去除之方法等。
＜鋁基板的溶解＞ 上述鋁基板的溶解很難溶解陽極氧化膜，使用容易溶解鋁之處理液為較佳。 該等處理液在鋁中之溶解速度為1μm/分鐘以上為較佳，3μm/分鐘以上為更佳，5μm/分鐘以上為進一步較佳。相同地，在陽極氧化膜中之溶解速度成為0.1nm/分鐘以下為較佳，成為0.05nm/分鐘以下為更佳，成為0.01nm/分鐘以下為進一步較佳。 具體而言，含有至少1種離子化傾向比鋁低的金屬化合物並且pH（氫離子指數）成為4以下或8以上之處理液為較佳，其pH為3以下或9以上為更佳，2以下或10以上為進一步較佳。
作為溶解鋁之處理液，將酸或鹼水溶液作為基底而摻合例如錳、鋅、鉻、鐵、鎘、鈷、鎳、錫、鉛、銻、鉍、銅、汞、銀、鈀、鉑、金的化合物（例如氯化鉑酸）、該等氟化物、該等氯化物等而成者為較佳。 其中，酸水溶液基底為較佳，混合氯化物為較佳。 尤其，從處理寬容度的觀點考慮，在鹽酸水溶液中混合氯化汞而成之處理液（鹽酸/氯化汞）、在鹽酸水溶液中混合氯化銅而成之處理液（鹽酸/氯化銅）為較佳。 另外，溶解鋁之處理液的組成並無特別限定，例如能夠使用溴/甲醇混合物、溴/乙醇混合物及王水等。
又，溶解鋁之處理液的酸或鹼濃度為0.01～10mol/L為較佳，0.05～5mol/L為更佳。 另外，使用溶解鋁之處理液之處理溫度為-10℃～80℃為較佳，0℃～60℃為更佳。
又，藉由使上述鍍覆步驟之後的鋁基板與上述處理液接觸來進行上述鋁基板的溶解。接觸之方法並無特別限定，例如可舉出浸漬法、噴塗法。其中，浸漬法為較佳。作為此時的接觸時間，10秒鐘～5小時為較佳，1分鐘～3小時為更佳。
另外，陽極氧化膜34中例如可以設置支撐體。支撐體為與陽極氧化膜34相同的外形狀為較佳。藉由安裝支撐體，提高操作性。
〔金屬突出步驟〕 上述陽極氧化膜34的局部去除時例如可使用不會溶解構成柱狀體12之金屬而是溶解陽極氧化膜34、亦即氧化鋁（Al2 O3 ）之酸水溶液或鹼水溶液。藉由使上述酸水溶液或鹼水溶液與具有填充有金屬之細孔32之陽極氧化膜34接觸，局部去除陽極氧化膜34。使上述酸水溶液或鹼水溶液與陽極氧化膜34接觸之方法並無特別限定，例如可舉出浸漬法及噴塗法。其中，浸漬法為較佳。
在使用酸水溶液之情況下，使用硫酸、磷酸、硝酸及鹽酸等無機酸或該等混合物的水溶液為較佳。其中，從安全性優異之方面考慮，不含有鉻酸的水溶液為較佳。酸水溶液的濃度為1～10質量%為較佳。酸水溶液的溫度為25～60℃為較佳。 又，在使用鹼水溶液之情況下，使用選自包括氫氧化鈉、氫氧化鉀及氫氧化鋰之群組中之至少一個鹼的水溶液為較佳。鹼水溶液的濃度為0.1～5質量%為較佳。鹼水溶液的溫度為20～35℃為較佳。 具體而言，例如可較佳地使用50g/L、40℃下的磷酸水溶液、0.5g/L、30℃下的氫氧化鈉水溶液或0.5g/L、30℃下的氫氧化鉀水溶液。
酸水溶液或鹼水溶液中的浸漬時間為8～120分鐘為較佳，10～90分鐘為更佳，15～60分鐘為進一步較佳。在此，浸漬時間係指，在反覆短時間的浸漬處理之情況下為各浸漬時間的總計。另外，在各浸漬處理之間亦可以實施清洗處理。
又，使金屬35、亦即柱狀體12從陽極氧化膜34的背面34b突出之程度，但是從與金屬層22的壓接性變得良好的理由考慮，使金屬35、亦即柱狀體12從陽極氧化膜34的背面34b突出10nm～1000nm為較佳，突出50nm～500nm為更佳。亦即，柱狀體12從突出部的背面34b的突出量為10nm～1000nm為較佳，更佳為50nm～500nm。 柱狀體的突出部的高度係指，藉由電解放出形掃描型電子顯微鏡以2万倍的倍率觀察結構體的截面，在10個點測量了柱狀體的突出部的高度而獲得之平均值。
在嚴格控制柱狀體12的突出部的高度之情況下，在細孔32的內部填充金屬之後，加工成使陽極氧化膜34與金屬的端部成為相同平面狀之後，選擇性去除陽極氧化膜為較佳。 又，以在上述金屬的填充之後或金屬突出步驟之後減少伴隨金屬的填充而產生之柱狀體12內的變形為目的，能夠實施加熱處理。 從抑制金屬的氧化之觀點考慮，在還元性環境下實施加熱處理為較佳，具體而言，在氧濃度為20Pa以下進行為較佳，在真空下進行為更佳。在此，真空係指比大氣、氣體密度及氣壓中的至少一個低的空間的狀態。 又，以矯正為目的，對陽極氧化膜34施加應力的同時進行加熱處理為較佳。
〔第2包覆步驟〕 第2包覆步驟為如下步驟：如圖7所示，在陽極氧化膜34中填充金屬35來形成柱狀體12，並且在形成有金屬層20之狀態或使圖8所示之柱狀體12從陽極氧化膜34突出之狀態下使用第2金屬並以第2金屬包覆陽極氧化膜34的背面34b。藉由第2包覆步驟形成金屬層22。第2包覆步驟與第1包覆步驟相比，除了未在陽極氧化膜的細孔填充金屬以外為相同的步驟，因此省略其詳細的說明。第2包覆步驟中，如上所述成膜時間快，因此與第1包覆步驟相同地使用鍍覆法為較佳。 又，第2包覆步驟亦可以為如下步驟：如圖12所示，在陽極氧化膜34的背面34b的整個表面形成第2金屬例如藉由鍍覆法形成金屬層36。例如，使用無電鍍法鍍覆第2金屬來形成金屬層36。
＜孔寬處理＞ 孔寬處理為藉由將鋁基板浸漬於酸水溶液或鹼水溶液使陽極氧化膜溶解而擴大細孔32的直徑之處理。藉由孔寬處理，去除阻擋層使陽極氧化膜34的細孔貫通。
在孔寬處理是使用酸水溶液之情況下，使用硫酸、磷酸、硝酸、鹽酸等無機酸或該等混合物的水溶液為較佳。酸水溶液的濃度為1～10質量%為較佳。酸水溶液的溫度為25～40℃為較佳。 在孔寬處理時使用鹼水溶液之情況下，使用選自包括氫氧化鈉、氫氧化鉀及氫氧化鋰之群組中之至少一個鹼的水溶液為較佳。鹼水溶液的濃度為0.1～5質量%為較佳。鹼水溶液的溫度為20～35℃為較佳。 具體而言，例如可較佳地使用50g/L、40℃下的磷酸水溶液、0.5g/L、30℃下的氫氧化鈉水溶液或0.5g/L、30℃下的氫氧化鉀水溶液。 酸水溶液或鹼水溶液中的浸漬時間為8～60分鐘為較佳，10～50分鐘為更佳，15～30分鐘為進一步較佳。
本發明為基本上如以上那樣構成者。以上，對本發明的結構體及結構體的製造方法進行了詳細說明，但是本發明並不限定於上述實施形態，當然在不脫離本發明的宗旨之範圍內可以進行各種改良或變更。
10:結構體 12:柱狀體 14:基體 14a:表面 14b:背面 16:絕緣膜 17:細孔 20:金屬層 20a:表面 22:金屬層 30:鋁基板 30a:表面 32:細孔 32c:底部 32d:表面 33:阻擋層 34:陽極氧化膜 34a:表面 34b:背面 35:金屬 35a:金屬層 35b:金屬 36:金屬層 Dt:厚度方向 d:平均直徑 hm,hj,ht:厚度 H:高度 p:中心間距離
圖1係表示本發明的實施形態的結構體的一例之示意性剖面圖。 圖2係表示本發明的實施形態的結構體的一例之示意性俯視圖。 圖3係表示本發明的實施形態的結構體的製造方法的第1例的一步驟之示意性剖面圖。 圖4係表示本發明的實施形態的結構體的製造方法的第1例的一步驟之示意性剖面圖。 圖5係表示本發明的實施形態的結構體的製造方法的第1例的一步驟之示意性剖面圖。 圖6係表示本發明的實施形態的結構體的製造方法的第1例的一步驟之示意性剖面圖。 圖7係表示本發明的實施形態的結構體的製造方法的第1例的一步驟之示意性剖面圖。 圖8係表示本發明的實施形態的結構體的製造方法的第1例的一步驟之示意性剖面圖。 圖9係表示本發明的實施形態的結構體的製造方法的第1例的一步驟之示意性剖面圖。 圖10係表示本發明的實施形態的結構體的製造方法的第2例的一步驟之示意性剖面圖。 圖11係表示本發明的實施形態的結構體的製造方法的第2例的一步驟之示意性剖面圖。 圖12係表示本發明的實施形態的結構體的製造方法的第2例的一步驟之示意性剖面圖。 圖13係表示本發明的實施形態的結構體的製造方法的第2例的一步驟之示意性剖面圖。
10:結構體
12:柱狀體
14:基體
14a:表面
14b:背面
16:絕緣膜
17:細孔
20:金屬層
20a:表面
22:金屬層
Dt:厚度方向
d:平均直徑
hm,hj,ht:厚度
H:高度
p:中心間距離

Claims (11)

  1. 一種結構體，其具有：由導體構成之複數個柱狀體；複數個前述柱狀體在相互電絕緣之狀態下沿著厚度方向設置之基體；及設置於前述基體的前述厚度方向上的兩面之金屬層。
  2. 如請求項1所述之結構體，其中 前述基體具有電絕緣的絕緣膜，複數個前述柱狀體在相互電絕緣之狀態下設置於前述絕緣膜。
  3. 如請求項2所述之結構體，其中 前述絕緣膜由陽極氧化膜構成。
  4. 如請求項1至請求項3之任一項所述之結構體，其中 設置於前述基體的前述厚度方向上的兩面之金屬層由相同種類的金屬構成。
  5. 如請求項1至請求項3之任一項所述之結構體，其中 前述複數個柱狀體及前述金屬層由銅構成。
  6. 一種結構體的製造方法，前述製造方法包括： 第1包覆步驟，從具有沿厚度方向延伸之複數個細孔之陽極氧化膜中的其中一個表面用第1金屬進行鍍覆並且用前述第1金屬包覆前述其中一個表面；及 第2包覆步驟，從前述陽極氧化膜的另一個表面使用第2金屬並以前述第2金屬包覆前述另一個表面。
  7. 如請求項6所述之結構體的製造方法，其中 前述第2包覆步驟為從前述陽極氧化膜的前述另一個表面用前述第2金屬進行鍍覆並且用前述第2金屬包覆前述另一個表面之鍍覆步驟。
  8. 如請求項6所述之結構體的製造方法，其中 在前述第1包覆步驟與前述第2包覆步驟之間具有金屬突出步驟，前述金屬突出步驟為使前述藉由第1包覆步驟填充於前述陽極氧化膜的前述複數個細孔之第1金屬從前述陽極氧化膜的前述另一個表面突出。
  9. 如請求項7所述之結構體的製造方法，其中 在前述第1包覆步驟與前述第2包覆步驟之間具有金屬突出步驟，前述金屬突出步驟為使前述藉由第1包覆步驟填充於前述陽極氧化膜的前述複數個細孔之第1金屬從前述陽極氧化膜的前述另一個表面突出。
  10. 如請求項6至請求項9之任一項所述之結構體的製造方法，其中 前述第1包覆步驟的前述第1金屬及前述第2包覆步驟的前述第2金屬為相同種類的金屬。
  11. 如請求項6至請求項9之任一項所述之結構體的製造方法，其中 前述第1包覆步驟的前述第1金屬及前述第2包覆步驟的前述第2金屬為銅。
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