TWI912975B - 各向異性導電性構件及接合體 - Google Patents
各向異性導電性構件及接合體Info
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Abstract
本發明提供一種抑制了導電通路的壓曲之各向異性導電性構件及接合體。各向異性導電性構件具有:絕緣性基材,具有電絕緣性;及複數個導電通路,沿絕緣性基材的厚度方向貫通且以彼此電絕緣之狀態設置,並具備從絕緣性基材的至少一個面突出之突出部。在絕緣性基材的厚度方向上的截面中,導電通路的突出部突出之絕緣性基材的面具有複數個頂部、和複數個突出部分別與絕緣性基材接觸之接觸部。複數個接觸部與複數個頂部在厚度方向上的算術平均距離為2nm~200nm。
Description
本發明有關一種具備複數個導電通路之各向異性導電性構件及接合體,該複數個導電通路沿絕緣性基材的厚度方向貫通而設置且具備從絕緣性基材的至少一個面突出之突出部,尤其有關一種突出部突出之絕緣性基材的面具有複數個頂部、和突出部與絕緣性基材接觸之複數個接觸部之各向異性導電性構件及接合體。
存在一種各向異性導電性構件,其具有在設置於絕緣性基材上之複數個貫通孔中填充有金屬等導電性物質之導電通路。各向異性導電性構件僅藉由插入到半導體元件等電子零件與電路基板之間並進行加壓而獲得電子零件與電路基板之間的電連接,因此作為半導體元件等電子零件等的電連接構件及進行功能檢查時的檢查用連接器等被廣泛使用。半導體元件等電子零件的小型化尤其顯著。在如以往引線接合(wire bonding)那樣的直接連接配線基板之方式、覆晶接合(flip chip bonding)及熱壓接合(thermo compression bonding)等中,有時無法充分保證電子零件的電連接的穩定性,因此作為電子連接構件,各向異性導電性構件受到注目。
作為各向異性導電性構件,例如在專利文獻1中記載有一種各向異性導電性接合構件,其具備由無機材料構成之絕緣性基材、由導電性構件構成之複數個導電通路及設置於絕緣性基材的表面的整個面上之樹脂層。導電通路以彼此絕緣之狀態沿厚度方向貫通絕緣性基材而設置。導電通路彼此平行,並且具有從絕緣性基材的表面突出之突出部分,突出部分的端部埋設於樹脂層中。
[專利文獻1]日本特開2018-037509號公報
在將上述專利文獻1的各向異性導電性接合構件用於電子連接構件之情況下,將各向異性導電性接合構件的導電通路與作為連接對象之半導體元件的電極等進行接合。在接合時,導電通路中從絕緣性基材的表面突出之突出部分有時會壓曲。若在接合時導電通路的突出部分壓曲,則導電通路與半導體元件的電極等的接合有可能會不充分,有可能無法獲得充分的接合強度。因此,期望避免導電通路壓曲。本發明的目的在於提供一種抑制了導電通路的壓曲之各向異性導電性構件及接合體。
為了達成上述目的,發明[1]為一種各向異性導電性構件,其具有:絕緣性基材,具有電絕緣性;及複數個導電通路,沿絕緣性基材的厚度方向貫通且以彼此電絕緣之狀態設置,並具備從絕緣性基材的至少一個面突出之突出部,在絕緣性基材的厚度方向上的截面中,導電通路的突出部突出之絕緣性基材的面具有複數個頂部、和複數個突出部分別與絕緣性基材接觸之接觸部,複數個接觸部與複數個頂部在厚度方向上的算術平均距離為2nm~200nm。
發明[2]為發明[1]所述之各向異性導電性構件,其中導電通路由Cu、Au或Al構成。發明[3]為發明[1]或發明[2]所述之各向異性導電性構件,其中在將突出部的直徑設為d且將突出部在絕緣性基材的厚度方向上的長度設為h時,d/h為0.1~20。發明[4]為發明[1]至發明[3]之任一項所述之各向異性導電性構件,其中突出部在絕緣性基材的厚度方向上的長度為6~6000nm。
發明[5]為一種接合體,其係各向異性導電性構件與被接合構件接合而成,其中,在各向異性導電性構件與被接合構件之間填充有樹脂,各向異性導電性構件具有:絕緣性基材,具有電絕緣性;及複數個導電通路,沿絕緣性基材的厚度方向貫通且以彼此電絕緣之狀態設置,並具備從絕緣性基材的至少一個面突出之突出部,在絕緣性基材的厚度方向上的截面中,導電通路的突出部突出之絕緣性基材的面具有複數個頂部、和複數個突出部分別與絕緣性基材接觸之接觸部,複數個接觸部與複數個頂部在厚度方向上的算術平均距離為2nm~200nm。發明[6]為發明[5]所述之接合體,其中被接合構件具有金屬層及樹脂層,金屬層從樹脂層露出。發明[7]為發明[5]所述之接合體,其中被接合構件具有複數個金屬層,複數個金屬層中的至少1個金屬層的高度不同。發明[8]為發明[6]所述之接合體,其中被接合構件具有設置有複數個金屬層之接合面,接合面的面積比各向異性導電性構件的突出部突出之面的面積寬。[發明效果]
依據本發明,能夠提供一種抑制了導電通路的壓曲之各向異性導電性構件及接合體。
以下,依據圖式所示之較佳實施形態,對本發明的各向異性導電性構件及接合體進行詳細說明。另外,以下所說明之圖為用於說明本發明的例示性圖,為了說明本發明而進行了簡化或誇張。因此,本發明並不限定於以下所示之圖。另外,在以下中,表示數值範圍之“~”包含記載於兩側之數值。例如,ε為數值εα~數值εβ係指ε的範圍為包含數值εα和數值εβ之範圍,若用數學符號表示,則為εα≤ε≤εβ。關於平行及正交,除非另有特別記載,則包含在本技術領域中通常容許之誤差範圍。關於溫度、時間及壓力,除非另有特別記載,則包含在本技術領域中通常容許之誤差範圍。又,“相同”包含在本技術領域中通常容許之誤差範圍。又,“整個面”等包含在本技術領域中通常容許之誤差範圍。以下,對各向異性導電性構件及接合體進行具體說明。
[各向異性導電性構件的一例]圖1係表示本發明的實施形態的各向異性導電性構件的一例之示意性剖面圖。圖2係表示本發明的實施形態的各向異性導電性構件的一例之示意性俯視圖。圖3係放大表示本發明的實施形態的各向異性導電性構件的一例的一部分之示意性剖面圖。在圖1及圖3中示出絕緣性基材20的厚度方向Dt上的截面。又,圖2係從圖1的絕緣性基材20的表面20a側觀察時的俯視圖,並且示出不存在樹脂層24之狀態。圖1所示之各向異性導電性構件10具有:絕緣性基材20,具有電絕緣性;及複數個導電通路22,將絕緣性基材20沿厚度方向Dt貫通且以彼此電絕緣之狀態設置,並具備從至少一個面突出之突出部。又,具有覆蓋絕緣性基材20的至少一個面之樹脂層24。各向異性導電性構件10在絕緣性基材20的厚度方向Dt上具有導電性。另外,在各向異性導電性構件10中,樹脂層24並不一定需要,亦可以為不存在樹脂層24之結構。
複數個導電通路22以彼此電絕緣之狀態設置於絕緣性基材20上。此時,例如,絕緣性基材20具有沿厚度方向Dt貫通之複數個細孔21。在複數個細孔21中設置有導電通路22。導電通路22從絕緣性基材20的表面20a突出。又,導電通路22從絕緣性基材20的背面20b突出。導電通路22只要從絕緣性基材20的厚度方向Dt上的一個面突出即可。例如,在導電通路22突出之絕緣性基材20的表面上設置有樹脂層24。樹脂層24覆蓋導電通路22的突出部22a,突出部22a埋設於樹脂層24中。又,樹脂層24覆蓋導電通路22的突出部22b,突出部22b埋設於樹脂層24中。絕緣性基材20例如由陽極氧化膜構成。陽極氧化膜例如藉由對閥金屬進行陽極氧化而形成。絕緣性基材20的表面20a與絕緣性基材20的背面20b為在絕緣性基材20的厚度方向Dt上對置之面。
各向異性導電性構件10具有各向異性導電性,並且如上所述那樣在厚度方向Dt上具有導電性,但在與絕緣性基材20的表面20a平行的方向x上的導電性非常低。方向x為與厚度方向Dt正交之方向。如圖2所示,各向異性導電性構件10例如外形為圓形。另外,各向異性導電性構件10的外形及尺寸係依據用途等而適當決定者,外形例如可以為矩形。例如,各向異性導電性構件10以不存在樹脂層24之狀態或即使存在樹脂層24但在表面24a上空無一物之狀態接合。
如圖3所示,絕緣性基材20的表面20a為不平坦而具有凹凸之結構。在絕緣性基材20的表面20a上具有複數個凹部20d。在每個導電通路22中設置有凹部20d。凹部20d配置成以導電通路22為中心包圍導電通路22。在圖3所示之絕緣性基材20的厚度方向Dt上的截面中,突出部22a突出之絕緣性基材20的面、亦即圖3中的表面20a具有複數個頂部Pc和複數個接觸部Vc。
頂部Pc為在絕緣性基材20的厚度方向Dt上的截面中突出部22a側的絕緣性基材20的表面高的部分。頂部Pc例如為相鄰之凹部20d的邊界部分。接觸部Vc為在絕緣性基材20的厚度方向Dt上的截面中複數個突出部22a分別與絕緣性基材20接觸之部分。在突出部22a的絕緣性基材20側的端部具有接觸部Vc。更具體而言,在凹部20d在絕緣性基材20的背面20b側的底部具有接觸部Vc。在各向異性導電性構件10中,複數個接觸部Vc與複數個頂部Pc在厚度方向Dt上的算術平均距離為2nm~200nm,較佳為2nm~150nm,更佳為20nm~100nm,進一步較佳為20nm~60nm。
在各向異性導電性構件10中,藉由將突出部22a突出之絕緣性基材20的表面20a的結構中複數個接觸部Vc與複數個頂部Pc在厚度方向Dt上的算術平均距離δ設為2nm~200nm,在對突出部22a向與厚度方向Dt平行的方向施加力之情況下,與絕緣性基材20的表面20a的算術平均距離未達2nm的平坦面的情況相比,容許突出部22a在方向x上更多地彎曲。亦即,與平坦面的情況相比,在凹部20d內,容許突出部22a的側面22c在方向x上更多地移位。藉此,可抑制突出部22a的壓曲,因此可獲得對連接對象充分的接合強度,能夠確保與連接對象的充分的導電性。進而,亦不會與相鄰之突出部接觸,亦可抑制短路的發生。又,在對突出部22a向與厚度方向Dt平行的方向施加力之情況下,突出部22a以直徑在方向x上變大的方式變形時,與絕緣性基材20的表面20a為平坦面的情況相比,容許突出部22a以直徑在方向x上變大的方式變形。此時,在凹部20d內,容許突出部22a的直徑在方向x上變大。因此,可抑制突出部22a的壓曲。此時,亦可獲得對連接對象充分的接合強度,能夠確保與連接對象的充分的導電性,進而亦不會與相鄰之突出部接觸,亦可抑制短路的發生。
在上述算術平均距離δ未達2nm的情況下,在對突出部22a向與厚度方向Dt平行的方向施加力時,突出部22a能夠在方向x上移位之量小,突出部22a壓曲。因此,無法獲得對連接對象充分的接合強度。若突出部22a壓曲,則有時與相鄰之突出部接觸,無法確保與連接對象的充分的導電性。在上述算術平均距離δ超過200nm之情況下,絕緣性基材20側的端部更位於絕緣性基材20的厚度方向Dt上的中央,凹部20d變深,突出部22a實質上變長。因此,突出部容易壓曲。在對突出部22a向與厚度方向Dt平行的方向施加力之情況下,突出部壓曲而與相鄰之突出部接觸,從而無法確保與連接對象的充分的導電性。
上述算術平均距離δ例如能夠如下求出。首先,使用聚焦離子束(FIB)對各向異性導電性構件10進行切削加工,以使絕緣性基材20的厚度方向Dt上的截面露出。使用場發射掃描式電子顯微鏡(FE-SEM)對絕緣性基材20的厚度方向Dt上的截面獲取倍率150k的攝影圖像。在攝影圖像中,在絕緣性基材20的位於表面20a的相反側之背面20b側的任意位置上設定基準點Pb。設定與通過基準點Pb之方向x平行的基準線Ls。在攝影圖像中,在與頂部Pc對應之點中依據相對於基準線Ls從高到低的順序選擇10個頂部Pc。又,在與接觸部Vc對應之點中依據相對於基準線Ls從低到高的順序選擇10個接觸部Vc。在攝影圖像中,針對與所選擇之10個頂部Pc對應之點,分別求出距基準線Ls的距離。使用最小平方法求出與所求出之10個頂部Pc對應之點和基準線Ls的10個距離的平均值。將使用最小平方法求出之平均值以點的形式示於攝影圖像中。求出與通過表示頂部Pc的平均值之點之方向x平行的線Lc。包含該平行的線Lc之平面為絕緣性基材20的表面20a的平均面。另外,絕緣性基材20的表面20a的平均面成為突出部22a的長度的基準。在攝影圖像中,針對與所選擇之10個接觸部Vc對應之點,分別求出距基準線Ls的距離。使用最小平方法求出與所求出之10個接觸部Vc對應之點和基準線Ls的10個距離的平均值。將使用最小平方法求出之平均值以點的形式示於攝影圖像中。求出與通過表示接觸部Vc的平均值之點之方向x平行的線Lb。包含該平行的線Lb之平面為接觸部Vc的平均面。上述算術平均距離δ為使用最小平方法求出之頂部Pc的平均值與使用最小平方法求出之接觸部Vc的平均值之差的絕對值。亦即,算術平均距離δ為厚度方向Dt上的平行的線Lc與平行的線Lb的距離。因此,求出厚度方向Dt上的平行的線Lc與平行的線Lb的距離,從而獲得算術平均距離δ。另外,雖然未詳細圖示,但絕緣性基材20的背面20b亦為與圖3所示之絕緣性基材20的表面20a相同的結構。針對絕緣性基材20的背面20b,亦以與上述絕緣性基材20的表面20a相同的方式求出算術平均距離δ。
[接合體的第1例]圖4係表示本發明的實施形態的接合體的第1例之示意性剖面圖。圖5係放大表示本發明的實施形態的接合體的第1例的一部分之示意性剖面圖。另外,在圖4及圖5中,對與圖1~圖3所示之各向異性導電性構件10的結構相同的構成物標註相同符號,並省略其詳細說明。圖4所示之接合體12為各向異性導電性構件10與作為被接合構件的半導體元件30及半導體元件31接合而成者。被接合構件為連接對象。接合體12在各向異性導電性構件10與被接合構件之間填充有樹脂。半導體元件30例如在元件基板32的表面32a上設置有3個電極34和防止3個電極34之間的導通之絕緣層36。3個電極34距元件基板32的表面32a的高度相同。又,半導體元件31例如在元件基板37的表面37a上設置有3個電極38和防止3個電極38之間的導通之絕緣層39。3個電極38距元件基板37的表面37a的高度相同。電極34及電極38與各向異性導電性構件10的導電通路22接合。例如,如圖5所示,以電極34的表面34a與導電通路22的突出部22a接觸之狀態接合。此時,導電通路22的突出部22a被電極34的表面34a按壓而突出部22a變形,如上所述那樣可抑制突出部22a的壓曲。因此,在接合體12中,能夠獲得對半導體元件30和半導體元件31充分的接合強度。又,可抑制突出部22a的壓曲,因此能夠確保與連接對象的充分的導電性,進而亦不會與相鄰之突出部接觸,亦可抑制短路的發生。
電極34及電極38為用於進行與外部的訊號的交換、或者電壓或電流的授受者,例如由銅或焊料構成。由焊料構成之電極亦稱為焊料凸塊。關於絕緣層39,只要能夠防止電極之間的導通,則其結構並無特別限定,能夠由半導體元件中所使用之公知的絕緣層構成。絕緣層39例如由矽氧化膜(SiO2)、矽氮化膜(Si3N4)、PSG(Phospho Silicate Glass:磷矽酸鹽玻璃)膜、BPSG(Boron Phospho Silicate Glass:摻硼磷矽酸鹽玻璃)膜、SOG(Spin On Glass:旋塗式玻璃)膜構成。
樹脂層33例如由各向異性導電性構件10的樹脂層24形成。此時,將具有樹脂層24之各向異性導電性構件10用於接合。又,亦能夠由設置於半導體元件30的電極34的表面34a上之樹脂層(未圖示)及設置於半導體元件31的電極38的表面38a上之樹脂層(未圖示)形成樹脂層33。又,亦能夠在將各向異性導電性構件10的導電通路22與電極34、38進行接合之後,在導電通路22與電極34之間、導電通路22與電極38之間供給樹脂劑以形成樹脂層33。
(接合體的第1例之製造方法)圖4所示之接合體12例如如圖6所示那樣進行接合。圖6係表示本發明的實施形態的接合體的第1例之製造方法之示意性剖面圖。另外,在圖6中,對與圖4及圖5所示之接合體12的結構相同的構成物標註相同符號,並省略其詳細說明。如圖6所示,夾著各向異性導電性構件10配置半導體元件30和半導體元件31。此時,例如使用分別設置於半導體元件30、31和各向異性導電性構件10上之對準標記(未圖示)進行對位。另外,關於使用了對準標記之對位,例如只要能夠獲取對準標記的圖像或反射像並求出對準標記的位置資訊,則並無特別限定,能夠適當利用公知的對位方法。如圖6所示,在各向異性導電性構件10設置有樹脂層24,樹脂層24形成圖4所示之接合體12的樹脂層33。
接著,將半導體元件30與各向異性導電性構件10、半導體元件31與各向異性導電性構件10進行接合。藉此,能夠製造圖4所示之接合體12。另外,上述將半導體元件30與各向異性導電性構件10、半導體元件31與各向異性導電性構件10進行接合之步驟為接合步驟。在接合步驟中,例如可以在臨時接合之狀態下,在預先設定之條件下進行接合,但亦可以省略臨時接合。另外,將接合步驟的接合亦稱為正式接合。
臨時接合係指在使半導體元件30、31和各向異性導電性構件10對位之狀態下固定。臨時接合製程中之溫度條件並無特別限定,0℃~300℃為較佳,10℃~200℃為更佳,常溫(23℃)~100℃為尤佳。同樣地,臨時接合製程中之加壓條件並無特別限定,10MPa以下為較佳,5MPa以下為更佳,1MPa以下為尤佳。
正式接合中之溫度條件並無特別限定,比臨時接合的溫度高的溫度為較佳,具體而言,120℃~350℃為更佳,200℃~300℃為尤佳。又,正式接合中之加壓條件並無特別限定,30MPa以下為較佳,0.1MPa~20MPa為更佳。又,正式接合的時間並無特別限定,1秒~60分鐘為較佳,5秒~10分鐘為更佳。藉由在上述條件下進行正式接合,導電通路22的突出部22a與電極34的表面34a接合,導電通路22的突出部22b與電極38的表面38a接合。此時,如上所述,導電通路22的突出部22a及突出部22b均可抑制壓曲,例如亦可抑制突出部22a、22b倒塌而與相鄰之突出部22a、22b接觸。藉此,確保對連接對象充分的接合強度,確保與連接對象的充分的導電性,並且亦可抑制短路的發生。
[接合體的第2例]圖7係放大表示本發明的實施形態的接合體的第2例的一部分之示意性剖面圖。另外,在圖7中,對與圖4及圖5所示之接合體12的結構相同的構成物標註相同符號,並省略其詳細說明。與圖4及圖5所示之接合體12相比,圖7所示之接合體13的不同之處在於半導體元件30具有高度不同之電極35,除此以外的結構為與圖4及圖5所示之接合體12相同的結構。電極35的高度比電極34高。在接合體13中,電極34和高度高的電極35與各向異性導電性構件10接合。在接合體13中,在電極34和電極35中,電極35更接近各向異性導電性構件10,並使導電通路22的突出部22a更多地變形。此時,如上所述,亦可抑制突出部22a的壓曲。如此,即使為半導體元件30具有相對高的電極35之結構,亦能夠獲得對半導體元件30和半導體元件31充分的接合強度。又,可抑制突出部22a的壓曲,因此確保充分的導電性,並且亦可抑制短路的發生。
另外,在接合體12及接合體13中,被接合構件具有設置有複數個金屬層之接合面,接合面的面積比各向異性導電性構件的突出部突出之面的面積寬為較佳。在此,在上述半導體元件30、31中,複數個電極設置於元件基板的表面上,元件基板的表面相當於接合面。元件基板的表面的面積比各向異性導電性構件10的突出部22a、22b突出之絕緣性基材20的表面20a及背面20b的面積寬為較佳。
以下,對各向異性導電性構件的結構進行更具體的說明。
(絕緣性基材)絕緣性基材20為具有電絕緣性者,並將由導電性物質構成之複數個導電通路22保持為彼此電絕緣之狀態。絕緣性基材20具有形成導電通路22之複數個細孔21。關於絕緣性基材的組成等,將在後面進行說明。絕緣性基材20在厚度方向Dt上的長度、亦即絕緣性基材20的厚度ht在1~1000μm的範圍內為較佳,在5~500μm的範圍內為更佳,在10~300μm的範圍內為進一步較佳,10μm以上且30μm以下為尤佳。若絕緣性基材20的厚度在該範圍內,則絕緣性基材20的處理性變得良好。
關於絕緣性基材的厚度,針對絕緣性基材20的表面20a側和背面20b側分別求出上述線Lc。將表面20a側的線Lc與背面20b側的線Lc在厚度方向Dt上的距離設為絕緣性基材的厚度。
絕緣性基材20例如只要為由無機材料構成且具有與構成以往公知的各向異性導電性膜等之絕緣性基材相同程度的電阻率(1014Ω·cm左右)者,則並無特別限定。另外,“由無機材料構成”為用於與構成後述樹脂層之高分子材料進行區別的規定,其係將無機材料作為主成分(50質量%以上)之規定,而不是限定於僅由無機材料構成之絕緣性基材之規定。
作為絕緣性基材,例如可以舉出金屬氧化物基材、金屬氮化物基材、玻璃基材、碳化矽、氮化矽等陶瓷基材、類鑽碳等碳基材、聚醯亞胺基材及該等複合材料等。作為絕緣性基材,除此以外,例如還可以為在具有貫通孔之有機材料上由包含50質量%以上的陶瓷材料或碳材料之無機材料成膜者。
在絕緣性基材中形成有具有所期望的平均開口直徑之微孔作為貫通孔。從容易形成導電通路之理由考慮,絕緣性基材為金屬氧化物基材為較佳,閥金屬的陽極氧化膜為更佳。在此,作為閥金屬,具體而言,例如可以舉出鋁、鉭、鈮、鈦、鉿、鋯、鋅、鎢、鉍及銻等。在該等之中,從尺寸穩定性良好且比較廉價之觀點考慮,鋁的陽極氧化膜(基材)為較佳。因此,使用鋁基板來形成作為絕緣性基材之陽極氧化膜,並製造各向異性導電性構件為較佳。陽極氧化膜的厚度為上述絕緣性基材20的厚度。
<鋁基板>用於形成作為絕緣性基材之陽極氧化膜的鋁基板並無特別限定,作為其具體例,可以舉出純鋁板;以鋁為主成分且包含微量的異元素之合金板;在低純度的鋁(例如再利用材料)上蒸鍍了高純度鋁之基板;藉由蒸鍍、濺鍍等方法在矽晶圓、石英、玻璃等的表面上被覆了高純度鋁之基板;將鋁層壓而獲得之樹脂基板;等。
在鋁基板中,藉由陽極氧化處理步驟而設置陽極氧化膜之表面的鋁純度為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,則貫通孔排列的規整性變得充分。微孔為成為細孔者。關於鋁基板,只要能夠形成陽極氧化膜,則並無特別限定,例如可以使用JIS(Japanese Industrial Standards:日本工業標準)1050材料。
又,對鋁基板中實施陽極氧化處理步驟之單側的表面預先實施熱處理、脫脂處理及鏡面精加工處理為較佳。在此,關於熱處理、脫脂處理及鏡面精加工處理,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精加工處理例如為電解研磨,電解研磨例如可以使用含有磷酸之電解研磨液。
<細孔的平均直徑>細孔21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。細孔21的平均直徑d為1μm以下,若在上述範圍內,則能夠獲得具有上述平均直徑之導電通路22。細孔21的平均直徑例如能夠如下求出。首先,使用掃描式電子顯微鏡(SEM)從正上方以倍率100~10000倍拍攝絕緣性基材20的表面而獲得攝影圖像。在攝影圖像中,抽取至少20個周圍連接成環狀之細孔,測量其直徑並設為開口直徑,算出該等開口直徑的平均值作為細孔的平均直徑。另外,關於倍率,能夠適當選擇上述範圍內的倍率,以獲得能夠抽取20個以上的細孔之攝影圖像。又,開口直徑測量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,因此在開口部的形狀為非圓形的情況下,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,例如即使在如2個以上的細孔一體化的形狀的細孔的情況下,亦將其視為1個細孔,並將細孔部分的端部之間的距離的最大值設為開口直徑。
<導電通路>如上所述,複數個導電通路22在絕緣性基材20(例如,陽極氧化膜)上分別以彼此電絕緣之狀態設置。複數個導電通路22分別為具有導電性之柱狀的導電體,並且由導電性物質構成。導電性物質並無特別限定,例如可以舉出金屬。作為金屬的具體例,可以較佳地例示出金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、鋁(Al)、鎂(Mg)、鎳(Ni)、鋅(Zn)及鈷(Co)等。作為導電性物質,從導電性及基於電鍍法之形成的觀點考慮,銅(Cu)、金(Au)、鋁(Al)、鎳(Ni)及鈷(Co)為較佳,銅(Cu)、金(Au)及鋁(Al)為更佳,銅(Cu)為進一步較佳。與氧化物導電體相比,金屬的延展性等優異且容易變形,即使在接合時的壓縮中亦容易變形,因此導電通路由金屬構成為較佳。
導電通路22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。導電通路22的密度為2萬個/mm2以上為較佳,200萬個/mm2以上為更佳,1000萬個/mm2以上為進一步較佳,5000萬個/mm2以上為尤佳,1億個/mm2以上為最佳。進而,相鄰之各導電通路22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。關於導電通路22,與相鄰之突出部的間隔w(參閱圖1)為20nm~200nm,40nm~100nm為較佳。若與相鄰之突出部的間隔在上述範圍內,則在導電通路22的絕緣性基材20的表面20a或背面20b上亦能夠維持導電通路22的間隔。藉此,在接合時可抑制導電通路22的短路,提高接合時的可靠性。
導電通路的平均直徑例如能夠如下求出。首先,使用掃描式電子顯微鏡從正上方以倍率100~10000倍拍攝絕緣性基材的表面而獲得攝影圖像。在攝影圖像中,抽取至少20個周圍連接成環狀之導電通路,測量其直徑並設為開口直徑,算出該等開口直徑的平均值作為導電通路的平均直徑。另外,關於倍率,能夠適當選擇上述範圍內的倍率,以獲得能夠抽取20個以上的導電通路之攝影圖像。又,在開口部的形狀為非圓形的情況下,將導電通路部分的端部之間的距離的最大值設為開口直徑。因此,例如即使在如2個以上的導電通路一體化的形狀的導電通路的情況下,亦將其視為1個導電通路,並將導電通路部分的端部之間的距離的最大值設為開口直徑。導電通路22的平均直徑d與突出部的平均直徑相同。在導電通路22在絕緣性基材20的表面20a側的形狀不是圓形之情況下,絕緣性基材20的表面20a側的平均直徑設為等效圓直徑的平均直徑。又,在導電通路22在絕緣性基材20的背面20b側的形狀不是圓形之情況下,絕緣性基材20的背面20b側的平均直徑設為等效圓直徑的平均直徑。又,關於導電通路22中絕緣性基材20的表面20a側的平均直徑d,能夠依據使用掃描式電子顯微鏡獲得之對絕緣性基材20的表面20a的表面圖像來測量。關於導電通路22中絕緣性基材20的背面20b上的平均直徑d,能夠依據使用掃描式電子顯微鏡獲得之對絕緣性基材20的背面20b的背面圖像來測量。
如上所述,在使用表面圖像及背面圖像之情況下,因突出部而難以進行平均直徑的測量時,藉由溶解等來去除突出部。藉此,出現細孔。能夠測量該狀態的表面圖像的複數個細孔的開口直徑,並使用表面的細孔的平均開口直徑來代替表面側的平均直徑。又,同樣地,能夠測量該狀態的背面圖像的複數個細孔的開口直徑,並使用背面的細孔的平均開口直徑來代替背面側的平均直徑。上述細孔的平均開口直徑例如能夠如下測量。首先,在上述表面圖像中,選擇20個相當於細孔者,針對所選擇之20個相當於細孔者,測量相當於細孔的開口之部位的直徑。算出所測量之相當於細孔的開口之部位的直徑的平均值,並將該平均值設為表面側的細孔的平均開口直徑。又,在上述背面圖像中,選擇20個相當於細孔者,針對所選擇之20個相當於細孔者,測量相當於細孔的開口之部位的直徑。算出所測量之相當於細孔的開口之部位的直徑的平均值,並將該平均值設為背面側的細孔的平均開口直徑。
相鄰之各導電通路22的中心間距離p在以上述方式獲得之絕緣性基材20的攝影圖像中進一步確定所確定之導電通路的中心位置(未圖示)。在10個部位求出了相鄰之導電通路的中心位置之間的距離。將該平均值設為相鄰之各導電通路22的中心間距離p。中心位置為在上述攝影圖像中相當於導電通路22之區域的中心位置。另外,在攝影圖像中,可以使用公知的圖像解析法來算出區域的中心位置。
<<突出部>>突出部為導電通路的一部分,並且為柱狀。從能夠增加與被接合構件的接觸面積之觀點考慮,突出部為圓柱狀為較佳。突出部22a在絕緣性基材20的厚度方向Dt上的長度h及突出部22b在絕緣性基材20的厚度方向Dt上的長度h為2nm~6000nm為較佳,5nm~3000nm為更佳。若長度h為10nm~1000nm,則能夠與被接合構件良好地接合。關於突出部22a的長度h及突出部22b的長度h,以上述絕緣性基材20的表面20a的平均面為突出部22a的長度的基準。若上述突出部22a及突出部22b在絕緣性基材20的厚度方向Dt上的長度h為2nm~6000nm,則被接合物側的凸塊的凸塊高度分布追隨性良好,無需要求被接合物側的凸塊面的高度精確度。
關於突出部22a的長度h及突出部22b的長度h,使用場發射掃描式電子顯微鏡(FE-SEM)對絕緣性基材20的厚度方向Dt上的截面獲取倍率100000倍的攝影圖像。在攝影圖像中,以上述方式求出絕緣性基材的表面側的線Lc及絕緣性基材的背面側的線Lc。接著,在攝影圖像中,選擇10個突出部22a。確定與所選擇之10個突出部22a的頂部對應之點。針對10個突出部22a分別求出與所確定之突出部22a的頂部對應之點和絕緣性基材的表面側的線Lc在絕緣性基材20的厚度方向Dt上的距離。求出與10個突出部22a的頂部對應之點的上述距離的平均值。將該平均值設為突出部22a的長度h。又,在攝影圖像中,選擇10個突出部22b。確定與所選擇之10個突出部22b的頂部對應之點。針對10個突出部22b分別求出與所確定之突出部22b的頂部對應之點和絕緣性基材的背面側的線Lc在絕緣性基材20的厚度方向Dt上的距離。求出與10個突出部22b的頂部對應之點的上述距離的平均值。將該平均值設為突出部22b的長度h。在將突出部的直徑設為d且將突出部在絕緣性基材的厚度方向上的長度設為h時,表示縱橫比之d/h為0.1~20為較佳。若縱橫比d/h為0.1~20,則能夠穩定地製造,並且接合強度優異。
〔樹脂層〕如上所述,樹脂層覆蓋絕緣性基材的表面及背面中的至少一個面,並保護絕緣性基材及導電通路。例如,若導電通路具有突出部,則樹脂層埋設突出部。亦即,樹脂層被覆從絕緣性基材突出之導電通路的端部,並保護突出部。為了發揮上述功能,樹脂層例如為在50℃~200℃的溫度範圍內顯示出流動性且在200℃以上的溫度下硬化者為較佳。樹脂層例如為由熱塑性樹脂等構成之熱塑性層,對樹脂層將在後面進行詳細說明。樹脂層24的平均厚度hm為10μm以下為較佳,更佳為5μm以下,進一步較佳為1μm以下。若樹脂層24的平均厚度hm為上述10μm以下,則能夠充分發揮保護導電通路22的突出部且在與半導體器件等連接對象接合時填充電極的周圍之效果。樹脂層24的平均厚度hm為距絕緣性基材20的表面20a的平均距離或距絕緣性基材20的背面20b的平均距離。關於上述樹脂層24的平均厚度hm,將樹脂層沿各向異性導電性構件10的厚度方向Dt切割,並使用掃描式電子顯微鏡獲取切割截面的攝影圖像。在攝影圖像中,以上述方式求出絕緣性基材20的表面20a側的線Lc及絕緣性基材的背面側的線Lc。接著,在攝影圖像中,選擇10處與樹脂層24的表面24a對應之部位。在10個部位分別求出所選擇之部位與絕緣性基材20的表面20a側的線Lc的距離。求出10個部位的距離的平均值。將該平均值設為樹脂層24在絕緣性基材20的表面20a側的平均厚度hm。進而,對於絕緣性基材20的背面20b側的樹脂層,亦同樣地在攝影圖像中,選擇10處與樹脂層24的表面24a對應之部位。在10個部位分別求出所選擇之部位與絕緣性基材20的背面20b側的線Lc的距離。求出10個部位的距離的平均值。將該平均值設為樹脂層24在絕緣性基材20的背面20b側的平均厚度hm。
樹脂層亦能夠使用以下所示之組成。以下,對樹脂層的組成進行說明。例如,樹脂層含有高分子材料,亦可以包含抗氧化材料。作為構成樹脂層之樹脂材料,具體而言,例如可以舉出乙烯系共聚物、聚醯胺樹脂、聚酯樹脂、聚胺酯樹脂、聚烯烴系樹脂、丙烯酸系樹脂、丙烯腈系樹脂及纖維素系樹脂等熱塑性樹脂。作為構成樹脂層之樹脂材料,亦能夠使用聚丙烯腈。作為構成樹脂層之樹脂材料,可以舉出環氧樹脂、酚樹脂、聚醯亞胺樹脂、三聚氰胺樹脂、異氰酸酯系樹脂等。其中,從更加提高絕緣可靠性且耐藥品性優異之理由考慮,使用聚醯亞胺樹脂和/或環氧樹脂為較佳。作為樹脂層,除了上述者以外,例如還能夠使用含有主要組成物者,該主要組成物包含國際公開第2022/163260號中所記載的丙烯酸聚合物、丙烯酸單體及順丁烯二醯亞胺化合物。
((各向異性導電性構件的被接合構件))在將各向異性導電性構件用作電子連接構件之情況下,作為連接對象之被接合構件例如為半導體元件、電極或具有元件區域者。作為具有電極者,例如可以例示出單獨發揮特定功能之半導體元件等,但亦包含複數個元件聚集而發揮特定功能者。進而,亦包含僅傳遞配線構件等的電訊號者,並且印刷配線板等亦包含於具有電極者中。元件區域為形成有用於作為電子元件而發揮功能的各種元件構成電路等之區域。元件區域例如為形成有如快閃記憶體等的記憶體電路、如微處理器及FPGA(field-programmable gate array:現場可程式閘陣列)等的邏輯電路之區域、形成有無線標籤等通訊模組以及配線之區域。除此以外,在元件區域中還可以形成有MEMS(Micro Electro Mechanical Systems:微機電系統)。作為MEMS,例如可以舉出感測器、致動器及天線等。感測器例如包括加速度、聲音及光等各種感測器。關於光感測器,只要能夠檢測光,則並無特別限定,例如可以使用CCD(Charge Coupled Device:電荷耦合元件)圖像感測器或CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor:互補式金屬氧化物半導體)圖像感測器。如上所述,在元件區域中形成有元件構成電路等,並且設置有電極(未圖示)以將半導體晶片與外部電連接。元件區域具有形成有電極之電極區域。另外,元件區域的電極例如為Cu柱。電極區域基本上係指包含所形成之所有電極之區域。然而,若分開設置電極,則設置有各電極之區域亦稱為電極區域。作為連接對象物的形態,可以為如半導體晶片那樣單片化者,亦可以為如半導體晶圓的形態,亦可以為配線層的形態。又,各向異性導電性構件與連接對象物接合,但連接對象物並不特別限定於上述半導體元件等,例如晶圓狀態的半導體元件、晶片狀態的半導體元件、印刷配線板及散熱器等成為連接對象物。
((半導體元件))關於半導體元件,除了上述者以外,例如還可以舉出邏輯LSI(Large Scale Integration:大型積體電路)(例如,ASIC(Application Specific Integrated Circuit:特殊應用積體電路)、FPGA(Field Programmable Gate Array:現場可程式閘陣列)、ASSP(Application Specific Standard Product:應用特定標準產品)等)、微處理器(例如,CPU(Central Processing Unit:中央處理器)、GPU(Graphics Processing Unit:圖案處理器)等)、記憶體(例如,DRAM(Dynamic Random Access Memory:動態隨機存取記憶體)、HMC(Hybrid Memory Cube:混合記憶體立方體)、MRAM(Magnetic RAM:磁記憶體)和PCM(Phase-Change Memory:相變化記憶體)、ReRAM(Resistive RAM:可變電阻式記憶體)、FeRAM(Ferroelectric RAM:鐵電隨機存取記憶體)、快閃記憶體(NAND(Not AND)快閃)等)、LED(Light Emitting Diode:發光二極體)、(例如,攜式終端的微快閃、車載用、投影儀光源、LCD背光、普通照明等)、功率/器件、模擬IC(Integrated Circuit:積體電路)、(例如,DC(Direct Current:直流電)-DC(Direct Current:直流電)轉換器、絕緣閘雙極電晶體(IGBT)等)、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems:微機電系統)、(例如,加速度感測器、壓力感測器、振子、陀螺儀感測器等)、無線(例如,GPS(Global Positioning System:全球定位系統)、FM(Frequency Modulation:調頻)、NFC(Nearfield communication:近場通訊)、RFEM(RF Expansion Module:射頻擴展模組)、MMIC(Monolithic Microwave Integrated Circuit:單晶微波積體電路)、WLAN(Wireless Local Area Network:無線區域網路)等)、離散元件、BSI(Back Side Illumination:背面照度)、CIS(Contact Image Sensor:接觸式影像感測器)、相機模組、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)、被動器件(Passive Devices)、SAW(Surface Acoustic Wave:表面聲波)濾波器、RF(Radio Frequency:射頻)濾波器、RFIPD(Radio Frequency Integrated Passive Devices:射頻整合式被動元件)、BB(Broadband:寬頻)等。半導體元件例如為由1個完成者,並且為由半導體元件單獨發揮電路或感測器等的特定功能者。半導體元件可以具有中介層功能。又,例如亦能夠在具有中介層功能之器件上積層具有邏輯電路之邏輯晶片及記憶體晶片等複數個器件。又,此時,即使每個器件的電極尺寸不同亦能夠進行接合。
(各向異性導電性構件之製造方法的一例)接著,對各向異性導電性構件之製造方法進行說明。圖8~圖14係按步驟順序表示本發明的實施形態的各向異性導電性構件之製造方法的一例之示意性剖面圖。另外,在圖8~圖14中,對與圖1~圖3所示之各向異性導電性構件10的結構相同的構成物標註相同符號,並省略其詳細說明。在各向異性導電性構件之製造方法的一例中,以在圖1所示之各向異性導電性構件10中,絕緣性基材20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,在各向異性導電性構件之製造方法的一例中,首先,如圖8所示,準備鋁基板40。鋁基板40依據最終獲得之各向異性導電性構件10(參閱圖1)的絕緣性基材20(參閱圖1)的厚度、加工裝置等適當決定大小及厚度。鋁基板40例如為外形為圓形的板材。另外,並不限定於鋁基板,亦能夠使用能夠形成電絕緣的絕緣膜之金屬基板。能夠使用能夠藉由陽極氧化以形成陽極氧化膜之閥金屬。
接著,對鋁基板40的單側的表面40a(參閱圖8)進行陽極氧化處理。藉此,鋁基板40的單側的表面40a(參閱圖8)被陽極氧化,從而如圖9所示那樣形成具有沿鋁基板40的厚度方向Dt延伸之複數個細孔21之陽極氧化膜44。陽極氧化膜44為上述絕緣性基材20(參閱圖1)。如圖9所示,在各細孔21的底部存在阻擋層43。將上述陽極氧化之步驟稱為陽極氧化處理步驟。在具有複數個細孔21之陽極氧化膜44中,如上所述那樣在各細孔21的底部存在阻擋層43,但去除阻擋層43。藉此,獲得不存在阻擋層43且具有複數個細孔21之陽極氧化膜44(參閱圖10)。另外,將上述去除阻擋層43之步驟稱為阻擋層去除步驟。
在阻擋層去除步驟中,藉由使用包含氫過電壓比鋁高的金屬M1的離子之鹼水溶液,在去除陽極氧化膜44的阻擋層43的同時,在細孔21的底部42c(參閱圖10)的表面42d(參閱圖10)上形成由金屬(金屬M1)構成之金屬層45a(參閱圖10)。藉此,在細孔21中露出之鋁基板40被金屬層45a被覆。藉此,在藉由電鍍向細孔21填充金屬時,容易進行電鍍,可抑制金屬未充分填充到細孔中,可抑制金屬向細孔21的未填充等,從而可抑制導電通路22(參閱圖1)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化合物(鋁酸鈉、氫氧化鋁、氧化鋁等)。含鋁離子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21之陽極氧化膜44的表面44a進行電鍍。此時,能夠使用金屬層45a作為電解電鍍的電極。在電鍍時使用金屬45b,以形成於細孔21的底部42c(參閱圖10)的表面42d(參閱圖10)上之金屬層45a為起點進行電鍍。藉此,如圖11所示,在陽極氧化膜44的細孔21的內部填充金屬45b作為構成導電通路22之導電性物質。藉由在細孔21的內部填充金屬45b以形成具有導電性之導電通路22。另外,將金屬層45a和金屬45b統稱為所填充之金屬45。將在陽極氧化膜44的複數個細孔21中填充金屬45b以形成複數個導電通路22之步驟稱為金屬填充步驟。如上所述,導電通路22由導電性物質構成,並不限定於填充金屬。在金屬填充步驟中,可以使用電解電鍍,對金屬填充步驟將在後面進行詳細說明。另外,陽極氧化膜44的表面44a相當於絕緣性基材20的一個面。將在陽極氧化膜44的複數個細孔21中填充金屬及還包含除了金屬以外的物質的導電性物質以形成複數個導電通路22之步驟簡稱為填充步驟。
在金屬填充步驟之後,實施對圖11所示之陽極氧化膜44的表面44a進行研磨以使其平滑化之研磨步驟。在研磨中,例如可以使用CMP(Chemical Mechanical Polishing:化學機械研磨)處理。接著,在研磨步驟之後,如圖12所示,將陽極氧化膜44的未設置有鋁基板40之一側的表面44a沿厚度方向Dt去除一部分,使在金屬填充步驟中所填充之金屬45比陽極氧化膜44的表面44a更突出。亦即,使導電通路22比陽極氧化膜44的表面44a更突出。藉此,可以獲得突出部22a。將使導電通路22比陽極氧化膜44的表面44a更突出之步驟稱為表面突出步驟。另外,在表面突出步驟中,例如使用不溶解構成導電通路22之金屬而溶解陽極氧化膜44之溶液,使陽極氧化膜44的表面44a溶解。此時,可以使用將溶解之溶液製成液滴狀並噴射到陽極氧化膜44的表面44a之噴霧蝕刻法。藉此,可以獲得圖3所示之絕緣性基材20的表面20a。
在表面突出步驟之後,如圖13所示,去除鋁基板40。將去除鋁基板40之步驟稱為基板去除步驟。在僅為一側突出部的結構的情況下,能夠將圖13所示之狀態者設為各向異性導電性構件10。此時,形成在圖13所示之狀態下覆蓋突出部22a突出之陽極氧化膜44的表面44a整個面之樹脂層24(參閱圖1),並將其設為各向異性導電性構件10。
接著,如圖13所示,在基板去除步驟之後,實施對陽極氧化膜44的設置有鋁基板40之一側的表面、亦即陽極氧化膜44的背面44b進行研磨以使其平滑化之研磨步驟。在研磨中,例如可以使用CMP處理。接著,在陽極氧化膜44的背面44b的研磨步驟之後,如圖14所示,將陽極氧化膜44的背面44b沿厚度方向Dt去除一部分,使在金屬填充步驟中所填充之金屬45、亦即導電通路22比陽極氧化膜44的背面44b更突出。藉此,可以獲得突出部22b。將使導電通路22比陽極氧化膜44的背面44b更突出之步驟稱為背面突出步驟。另外,不一定需要實施背面突出步驟。在不實施背面突出步驟之情況下,不形成上述突出部22b。另外,在背面突出步驟中,與表面突出步驟同樣地,例如使用不溶解構成導電通路22之金屬而溶解陽極氧化膜44之溶液,使陽極氧化膜44的背面44b溶解。此時,可以使用將溶解之溶液製成液滴狀並噴射到陽極氧化膜44的背面44b之噴霧蝕刻法。藉此,可以獲得與圖3所示之絕緣性基材20的表面20a相同的背面20b。
上述表面突出步驟及背面突出步驟可以為具有這兩個步驟之態樣,但亦可以為具有表面突出步驟及背面突出步驟中的一個步驟之態樣。表面突出步驟及背面突出步驟對應於“突出步驟”,表面突出步驟及背面突出步驟均為突出步驟。將突出步驟亦稱為修整步驟。在實施突出步驟之情況下,突出步驟之後的陽極氧化膜44的厚度為絕緣性基材的厚度。
接著,如圖14所示,形成覆蓋突出部22a突出之陽極氧化膜44的表面44a整個面之樹脂層24(參閱圖1)。又,形成覆蓋突出部22b突出之陽極氧化膜44的背面44b整個面之樹脂層24(參閱圖1)。藉此,製造圖1所示之各向異性導電性構件10。
〔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,但從提高微孔排列的規整性且擔保結構體的各向異性導電性之觀點考慮,使用自有序化法或恆壓處理為較佳。藉此,例如,細孔及導電通路成為六邊形狀的配置。在此,關於陽極氧化處理的自有序化法及恆壓處理,能夠實施與日本特開2008-270158號公報的[0056]~[0108]段及[圖8]中所記載之各處理相同的處理。
〔保持步驟〕在製造各向異性導電性構件之情況下,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,在從1V以上且未達上述陽極氧化處理步驟中之電壓的30%的範圍中選擇之保持電壓的95%以上且105%以下的電壓下保持合計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,在從1V以上且未達上述陽極氧化處理步驟中之電壓的30%的範圍中選擇之保持電壓的95%以上且105%以下的電壓下實施合計5分鐘以上的電解處理。在此,“陽極氧化處理中之電壓”為在鋁基板與對電極之間施加之電壓,例如若基於陽極氧化處理之電解時間為30分鐘,則係指30分鐘之間保持之電壓的平均值。
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之觀點考慮,保持步驟中之電壓為陽極氧化處理中之電壓的5%以上且25%以下為較佳,5%以上且20%以下為更佳。
又,從更加提高面內均勻性之理由考慮,保持步驟中之保持時間的合計為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,保持步驟中之保持時間只要為合計5分鐘以上即可,但連續5分鐘以上為較佳。
進而,保持步驟中之電壓可以設定為從陽極氧化處理步驟中之電壓連續地或階段性地降低至保持步驟中之電壓,但從進一步提高面內均勻性之理由考慮,在陽極氧化處理步驟結束之後的1秒以內設定為上述保持電壓的95%以上且105%以下的電壓為較佳。
例如,藉由在上述陽極氧化處理步驟結束時使電解電位降低,上述保持步驟亦能夠與上述陽極氧化處理步驟連續進行。在上述保持步驟中,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,在連續實施保持步驟和陽極氧化處理步驟之情況下,使用相同的電解液進行處理為較佳。
在具有複數個細孔(微孔)之陽極氧化膜中,如上所述,在細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〕阻擋層去除步驟為如下步驟:例如使用包含氫過電壓比鋁高的金屬M1的離子之鹼水溶液來去除陽極氧化膜的阻擋層。藉由上述阻擋層去除步驟去除阻擋層,並且在細孔的底部形成由金屬M1構成之導電體層。在此,氫過電壓(hydrogen overvoltage)係指產生氫時所需的電壓,例如鋁(Al)的氫過電壓為-1.66V(日本化學會誌(Journal of the Chemical Society of Japan),1982、(8),1305-1313頁)。另外,將氫過電壓比鋁高的金屬M1的例及其氫過電壓的值示於以下。<金屬M1及氫(1N H2SO4)過電壓>·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
在上述阻擋層去除步驟中,藉由使用包含氫過電壓比鋁高的金屬M1的離子之鹼水溶液來去除阻擋層,不僅去除阻擋層43,而且在細孔21的底部露出之鋁基板40上形成比鋁更難產生氫氣的金屬M1的金屬層45a。其結果,金屬填充的面內均勻性變得良好。認為這是因為,可抑制由電鍍液引起之氫氣的產生,從而容易藉由電解電鍍進行金屬填充。又,發現如下:在阻擋層去除步驟中,設置保持步驟,該保持步驟在從未達陽極氧化處理步驟中之電壓的30%的範圍中選擇之電壓(保持電壓)的95%以上且105%以下的電壓下保持合計5分鐘以上,並且組合適用包含金屬M1的離子之鹼水溶液,從而大幅度改善電鍍處理時的金屬填充的均勻性。因此,具有保持步驟為較佳。詳細的機制雖尚不明確,但認為這是因為,在阻擋層去除步驟中,藉由使用包含金屬M1的離子之鹼水溶液以在阻擋層下方形成金屬M1的層,藉此能夠抑制鋁基板與陽極氧化膜的界面受到損傷,從而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21的底部形成了由金屬(金屬M1)構成之金屬層45a,但並不限定於此,僅去除阻擋層43以使鋁基板40在細孔21底露出。在使鋁基板40露出之狀態下,可以將鋁基板40用作電解電鍍的電極。
關於細孔21,亦能夠使微孔擴徑並去除阻擋層而形成。此時,可以使用擴孔(pore wide)處理進行微孔的擴徑。擴孔處理為藉由將陽極氧化膜浸漬於酸水溶液或鹼水溶液中以使陽極氧化膜溶解並擴大微孔的孔徑之處理。在擴孔處理中,能夠使用硫酸、磷酸、硝酸、鹽酸等無機酸或該等的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,在擴孔處理中,亦能夠去除微孔的底部的阻擋層,藉由在擴孔處理中使用氫氧化鈉水溶液以使微孔擴徑並去除阻擋層。
〔填充步驟〕填充步驟為如下步驟:相對於具有沿厚度方向延伸之複數個細孔之陽極氧化膜、亦即絕緣性基材在細孔中填充導電性物質以形成複數個導電通路。導電通路例如為柱狀的導電體。在填充步驟中填充金屬之情況下,將其稱為金屬填充步驟。<在填充步驟中所使用之金屬>在填充步驟中,為了形成導電通路,在上述陽極氧化膜44的細孔21的內部作為導電性物質而填充之金屬為電阻率為103Ω·cm以下的材料為較佳。作為上述金屬的具體例,可以較佳地例示出金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、鋁(Al)、鎂(Mg)、鎳(Ni)、鋅(Zn)及鈷(Co)。另外,作為導電性物質,從導電性及基於電鍍法之形成的觀點考慮,銅(Cu)、金(Au)、鋁(Al)、鎳(Ni)及鈷(Co)為較佳,銅(Cu)及金(Au)為更佳,銅(Cu)為進一步較佳。
<電鍍法>作為相對於具有沿厚度方向Dt延伸之複數個細孔21之陽極氧化膜44在細孔21的內部填充金屬之電鍍法,例如能夠使用電解電鍍法或無電解電鍍法。在此,在著色等中所使用之以往公知的電解電鍍法中,難以在孔中以高縱橫比選擇性地析出(生長)金屬。認為這是因為,析出金屬在孔內被消耗,即使進行一定時間以上的電解,電鍍亦不會生長。因此,在藉由電解電鍍法填充金屬之情況下,在脈衝電解或恆電位電解時需要設置停止時間。停止時間需要10秒以上,30~60秒為較佳。又,為了促進電解液的攪拌,施加超音波亦為較佳。
進而,電解電壓通常為20V以下,較佳為10V以下,但預先測量所使用之電解液中之目標金屬的析出電位,在該電位+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者為較佳,能夠使用Solartron公司、BAS Co.,Ltd.、HOKUTO DENKO CORPORATION、IVIUM公司等的恆電位裝置。
(電鍍液)電鍍液能夠使用以往公知的電鍍液。具體而言,在使銅析出之情況下,通常使用硫酸銅水溶液,但硫酸銅的濃度為1~300g/L為較佳,100~200g/L為更佳。又,若在電解液中添加鹽酸,則能夠促進析出。此時,鹽酸濃度為10~20g/L為較佳。又,在使金析出之情況下,使用四氯化金的硫酸溶液,藉由交流電解進行電鍍為較佳。
電鍍液包含界面活性劑為較佳。作為界面活性劑,能夠使用公知者。亦能夠直接使用以往作為添加到電鍍液中之界面活性劑已知之月桂基硫酸鈉。親水性部分能夠利用離子性(陽離子性/陰離子性/雙性)者、非離子性(nonionic)者中的任一種,但在避免在電鍍對象物表面產生氣泡等觀點而言,陽離子性活性劑為較佳。電鍍液組成中之界面活性劑的濃度為1質量%以下為較佳。另外,在無電解電鍍法中,在由縱橫比高的細孔構成之孔中完全填充金屬時需要長時間,因此使用電解電鍍法在細孔中填充金屬為較佳。
〔基板去除步驟〕基板去除步驟為如下步驟:在填充步驟之後去除上述鋁基板。去除鋁基板之方法並無特別限定,例如可以較佳地舉出藉由溶解去除之方法等。
<鋁基板的溶解>關於上述鋁基板的溶解,使用難以溶解陽極氧化膜且容易溶解鋁的處理液為較佳。該種處理液對鋁之溶解速度為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。同樣地,對陽極氧化膜之溶解速度成為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,包含至少1種離子化傾向比鋁低的金屬化合物且pH成為4以下或8以上之處理液為較佳,該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,以酸水溶液或鹼水溶液為基質並摻合例如錳、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)、該等的氟化物、該等的氯化物等者為較佳。其中,酸水溶液基質為較佳,並且混合氯化物為較佳。尤其,從處理範圍的觀點考慮,在鹽酸水溶液中混合有氯化汞之處理液(鹽酸/氯化汞)、在鹽酸水溶液中混合有氯化銅之處理液(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。進而,使用了溶解鋁之處理液之處理溫度為-10℃~80℃為較佳,0℃~60℃為更佳。
又,關於上述鋁基板的溶解,藉由使上述電鍍步驟之後的鋁基板與上述處理液接觸來進行。接觸之方法並無特別限定,例如可以舉出浸漬法、噴霧法。其中,浸漬法為較佳。作為此時的接觸時間,10秒~5小時為較佳,1分鐘~3小時為更佳。
另外,在形成各向異性導電性構件時,亦可以在陽極氧化膜44上例如設置支撐基材。支撐基材為與陽極氧化膜44相同的外形為較佳。藉由安裝支撐基材,在形成各向異性導電性構件時,提高陽極氧化膜44的處理性。
〔突出步驟〕突出步驟為如下步驟:在研磨步驟之後,使導電通路從絕緣性基材的一個面及另一個面中的至少1個面突出。在具體例中,去除上述陽極氧化膜44的一部分。在去除陽極氧化膜44的一部分時,例如可以使用溶解陽極氧化膜44、亦即氧化鋁(Al2O3)而不溶解構成導電通路22之金屬之酸水溶液或鹼水溶液。藉由將上述酸水溶液或鹼水溶液製成液滴狀並使其與具有填充有金屬之細孔21之陽極氧化膜44接觸,去除陽極氧化膜44的一部分。作為將上述酸水溶液或鹼水溶液製成液滴狀並使其與陽極氧化膜44接觸之方法,可以使用如上所述那樣將溶解之溶液製成液滴狀並噴射到絕緣性基材、亦即陽極氧化膜44之噴霧蝕刻法。
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的混合物的水溶液為較佳。其中,在安全性優異之觀點而言,不含有鉻酸之水溶液為較佳。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的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,例如可以較佳地使用50g/L、40℃的磷酸水溶液、0.5g/L、30℃的氫氧化鈉水溶液或0.5g/L、30℃的氫氧化鉀水溶液。
在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,在反覆進行短時間的浸漬處理之情況下,浸漬時間係指各浸漬時間的合計。另外,在各浸漬處理之間可以實施清洗處理。
又,關於使金屬45、亦即導電通路22比陽極氧化膜44的表面44a或背面44b更突出之程度,如上所述那樣使導電通路22比陽極氧化膜44的表面44a或背面44b更突出10nm~1000nm為較佳。亦即,為了與被接合構件的接合性變得良好,上述突出部22a在厚度方向Dt上的長度h分別為10nm~1000nm為較佳,50nm~500nm為更佳。
在嚴格控制導電通路22的突出部在厚度方向Dt上的長度h之情況下,在細孔21的內部填充金屬等導電性物質之後,將陽極氧化膜44和金屬等導電性物質的端部加工成同一平面狀之後,選擇性地去除陽極氧化膜等絕緣性基材為較佳。又,在上述金屬的填充之後或在突出步驟之後,為了減少隨著金屬的填充而產生之導電通路22內的應變,能夠實施加熱處理。關於加熱處理,從抑制金屬的氧化之觀點考慮,在還元性環境下實施為較佳,具體而言,在氧濃度為20Pa以下的環境下進行為較佳,在真空下進行為更佳。在此,真空係指氣體密度及氣壓中的至少一個低於大氣的空間的狀態。又,關於加熱處理,為了矯正,一邊對陽極氧化膜44施加應力一邊進行為較佳。
〔樹脂層的形成步驟〕在樹脂層18的形成步驟中,例如可以使用噴墨法、轉印法、噴霧法或網版印刷法等。在噴墨法中將樹脂層18直接形成於絕緣性基材20上,因此能夠簡化樹脂層18的形成步驟,因此為較佳。又,樹脂層18例如能夠使用以往公知的表面保護膠帶貼附裝置及層壓機來形成。又,在樹脂層的形成步驟中,在絕緣性基材的表面的整個面上形成樹脂層。構成樹脂層18之樹脂材料如上所述。
作為樹脂層18的形成方法,除了上述方法以外,例如還可以舉出如下方法等:將含有後述抗氧化材料、高分子材料、溶劑(例如,甲基乙基酮等)等之樹脂組成物塗布於絕緣性基材的表面的整個面上並使其乾燥,依據需要進行煅燒。樹脂組成物的塗布方法並無特別限定,例如能夠使用凹版塗布法、反轉塗布法、模塗法、刮刀塗布法、輥塗法、氣刀塗布法、網版塗布法、棒塗法及簾塗法等以往公知的塗布方法。又,塗布後的乾燥方法並無特別限定,例如可以舉出在大氣下以0℃~100℃的溫度加熱幾秒~幾十分鐘之處理、在減壓下以0℃~80℃的溫度加熱十幾分鐘~幾小時之處理等。又,乾燥後的煅燒方法依據所使用之高分子材料而不同,因此並無特別限定,在使用聚醯亞胺樹脂之情況下,例如可以舉出在160℃~240℃的溫度下加熱2分鐘~60分鐘之處理等,在使用環氧樹脂之情況下,例如可以舉出在30℃~80℃的溫度下加熱2分鐘~60分鐘之處理等。
本發明基本上如上所述那樣構成。以上,對本發明的各向異性導電性構件及接合體進行了詳細說明,但本發明並不限定於上述實施形態,當然可以在不脫離本發明的主旨之範圍內進行各種改良或變更。[實施例]
以下,舉出實施例對本發明的特徵進行進一步具體的說明。關於以下實施例所示之材料、試劑、物質量和其比例及操作等,只要不脫離本發明的宗旨,就能夠適當變更。因此,本發明的範圍並不限定於以下實施例。在本實施例中,製作了實施例1~實施例12的接合體以及比較例1及比較例2的接合體。實施例1~實施例12的接合體以及比較例1及比較例2的接合體的尺寸等示於下述表1中。關於實施例1~實施例12的接合體以及比較例1及比較例2的接合體,對接合強度和接合後的突出部的狀態進行了評價。將接合強度和接合後的突出部的狀態的評價結果示於下述表2中。接著,對接合強度和接合後的突出部的狀態進行說明。
(接合強度的評價)關於接合強度,使用Stellar4000 黏結強度試驗機(Nordson Advanced Technology K.K.製造)測量各實施例及比較例的TEG晶片與各向異性導電性構件與中介層的接合體的剪切強度並進行了評價。關於接合強度,依據所獲得之破壞負載求出了TEG晶片的單位面積的接合強度值(MPa)。按照以下所示之評價基準,對接合強度值進行了評價。將評價結果示於下述表2的接合強度一欄中。評價基準A:10MPa≤接合強度值B:3MPa≤接合強度值<10MPaC:接合強度值<3MPa
<評價用接合體的製作>準備了具有Cu墊(pad)之TEG晶片(Test Element Group chip:測試元件組晶片)和中介層。另外,絕緣層為SiN。絕緣層與Cu墊面的階差為1μm。關於TEG晶片,準備了晶片尺寸為8mm見方且電極面積(銅柱)相對於晶片面積之比率為25%的晶片。關於中介層,由於在周圍包括引出配線,因此準備了晶片尺寸為10mm見方者。各向異性導電性構件使用了10mm見方者。另外,在接合時,依序積層TEG晶片、各向異性導電性構件及中介層,使用常溫接合裝置(WP-100(型號)、PMT CORPORATION製造),在加熱溫度80℃、時間1分鐘、壓力10MPa的臨時接合製程的條件下進行了臨時接合。接著,針對臨時接合之樣品,使用常溫接合裝置((型號),PMT CORPORATION製造),在壓力10MPa的加壓條件下進行加壓之後,在加熱溫度140℃、時間10秒的條件下進行了正式接合。接著,針對正式接合之樣品,在加熱溫度250℃、180秒、壓力10MPa的樹脂硬化製程的條件下使樹脂層硬化,從而製作了評價用接合體。將依序積層有TEG晶片、各向異性導電性構件及中介層者設為類型1的積層結構。
又,依序積層TEG晶片、各向異性導電性構件、TEG晶片、各向異性導電性構件及中介層,如上所述那樣使用常溫接合裝置(WP-100(型號)、PMT CORPORATION製造),在加熱溫度80℃、時間1分鐘、壓力10MPa的臨時接合製程的條件下進行了臨時接合。接著,針對臨時接合之樣品,使用常溫接合裝置((型號),PMT CORPORATION製造),在壓力10MPa的加壓條件下進行加壓之後,在加熱溫度140℃、時間10秒的條件下進行了正式接合。接著,針對正式接合之樣品,在加熱溫度250℃、180秒、壓力10MPa的樹脂硬化製程的條件下使樹脂層硬化,從而製作了評價用接合體。將依序積層有TEG晶片、各向異性導電性構件、TEG晶片、各向異性導電性構件及中介層者設為類型2的積層結構。
(接合後的突出部的狀態)對接合後的突出部的狀態進行說明。針對各實施例及比較例的TEG晶片與各向異性導電性構件與中介層的接合體,使用聚焦離子束(FIB)對陽極氧化膜沿厚度方向進行了切削加工。接著,使用場發射掃描式電子顯微鏡(Hitachi High-Technologies Corporation製造之S-4800(型號))獲取了倍率100000倍的攝影圖像。在所獲取之攝影圖像中,確定了100個與突出部對應者。針對所確定之100個突出部,判定了有無與相鄰之突出部的接觸。針對所確定之100個突出部,依據有無與相鄰之突出部的接觸,按照以下所示之評價基準,對接合後的突出部的狀態進行了評價。將評價結果示於下述表1的接合後的突出部的狀態的一欄中。另外,接合後的突出部的狀態為評價突出部的壓曲程度之指標。評價基準A:在100個突出部中,與相鄰突出部接觸之突出部的數量為0個B:在100個突出部中,與相鄰突出部接觸之突出部的數量為1個以上且10個以下C:在100個突出部中,與相鄰突出部接觸之突出部的數量為11個以上另外,關於有無與相鄰之突出部的接觸,只要與相鄰突出部有一部分接觸,則判定為接觸。
以下,對實施例1~實施例12以及比較例1及比較例2進行說明。(實施例1)對實施例1的接合體進行說明。在實施例1中,在絕緣性基材上使用了鋁的陽極氧化膜。[結構體]<鋁基板的製作>使用含有Si:0.06質量%、Fe:0.30質量%、Cu:0.005質量%、Mn:0.001質量%、Mg:0.001質量%、Zn:0.001質量%、Ti:0.03質量%且殘部為Al和不可避免的雜質的鋁合金來製備熔融金屬(molten metal),並在進行了熔融金屬處理及過濾之基礎上,藉由DC(Direct Chill:直接冷鑄)鑄造法製作出厚度500mm、寬度1200mm的鑄錠。接著,藉由面削機將表面以平均10mm的厚度進行銑削之後,在550℃下均熱保持約5小時並降至溫度400℃時,使用熱軋機形成厚度2.7mm的輥軋板。進而,使用連續退火機在500℃下進行熱處理之後,藉由冷軋精加工成厚度1.0mm,從而獲得了JIS 1050材料的鋁基板。在將鋁基板形成為直徑200mm(8英吋)的晶圓狀之後,實施了以下所示之各處理。
<電解研磨處理>使用以下組成的電解研磨液,在電壓25V、液體溫度65℃、液體流速3.0m/分鐘的條件下,對上述鋁基板實施了電解研磨處理。將陰極設為碳電極,並且電源使用了GP0110-30R(TAKASAGO LTD.製造)。又,關於電解液的流速,使用漩渦式流量監測器FLM22-10PCW(AS ONE Corporation製造)進行了測量。
(電解研磨液組成)·85質量%磷酸(FUJIFILM Wako Pure Chemical Corporation製造之試劑) 660mL·純水 160mL·硫酸 150mL·乙二醇 30mL
<陽極氧化處理步驟>接著,按照日本特開2007-204802號公報中所記載的步驟,對電解研磨處理後的鋁基板實施了基於自有序化法之陽極氧化處理。用0.50mol/L草酸的電解液,在電壓40V、液體溫度16℃、液體流速3.0m/分鐘的條件下對電解研磨處理後的鋁基板實施了5小時的預陽極氧化處理。然後,實施了將預陽極氧化處理後的鋁基板在0.2mol/L鉻酸酐、0.6mol/L磷酸的混合水溶液(液體溫度:50℃)中浸漬12小時之脫膜處理。然後,用0.50mol/L草酸的電解液,在電壓40V、液體溫度16℃、液體流速3.0m/分鐘的條件下實施10小時的再陽極氧化處理,從而獲得了膜厚80μm的陽極氧化膜。另外,預陽極氧化處理及再陽極氧化處理均將陰極設為不鏽鋼電極,並且電源使用了GP0110-30R(TAKASAGO LTD.製造)。又,冷卻裝置使用了NeoCool BD36(Yamato Scientific co., ltd.製造),攪拌加溫裝置使用了對攪拌器 PS-100(TOKYO RIKAKIKAI CO, LTD.製造)。進而,關於電解液的流速,使用漩渦式流量監測器FLM22-10PCW(AS ONE Corporation製造)進行了測量。
<阻擋層去除步驟>接著,在與上述陽極氧化處理相同的處理液及處理條件下,一邊使電壓以0.2V/秒的電壓下降速度從40V連續下降至0V,一邊實施了電解處理(電解去除處理)。然後,實施在30℃下在5質量%磷酸中浸漬30分鐘之蝕刻處理(蝕刻去除處理),去除位於陽極氧化膜的微孔的底部之阻擋層,以使鋁經由微孔露出。
在此,阻擋層去除步驟之後的陽極氧化膜中所存在之微孔的平均開口直徑為60nm。另外,關於平均開口直徑,使用場發射掃描式電子顯微鏡(FE-SEM)獲取倍率50000倍的表面圖像,在表面圖像中選擇50個相當於微孔者,針對所選擇之50個相當於微孔者,分別測量了相當於開口之部位的直徑。算出了所測量之相當於微孔開口之部位的直徑的平均值。將該平均值設為平均開口直徑。又,阻擋層去除步驟之後的陽極氧化膜的平均厚度為80μm。另外,關於平均厚度,使用聚焦離子束(FIB)對陽極氧化膜沿厚度方向進行切削加工,並使用場發射掃描式電子顯微鏡(FE-SEM)對其截面獲取了倍率50000倍的截面圖像。在截面圖像中,在10個部位測量相當於陽極氧化膜的厚度之部位的長度,並求出了所測量之10個部位的長度的平均值。將該平均值設為阻擋層去除步驟之後的陽極氧化膜的平均厚度。又,陽極氧化膜中所存在之微孔的密度約為1億個/mm2。另外,關於微孔的密度,藉由日本特開2008-270158號公報的[0168]及[0169]段中所記載之方法進行測量並算出。又,陽極氧化膜中所存在之微孔的有序度為92%。另外,關於有序度,使用場發射掃描式電子顯微鏡(FE-SEM)獲取倍率20000倍的表面圖像,並使用日本特開2008-270158號公報的[0024]~[0027]段中所記載之方法進行測量並算出。
<金屬填充步驟>接著,將鋁基板設為陰極且將鉑設為正極,並實施了電解電鍍處理。具體而言,使用以下所示之組成的銅電鍍液來實施恆電流電解,從而製作了在細孔(微孔)的內部填充銅以形成導電通路之金屬填充微細結構體。在此,關於恆電流電解,使用YAMAMOTO-MS CO.,LTD.製造的電鍍裝置,並使用HOKUTO DENKO CORPORATION製造的電源(HZ-3000),在電鍍液中進行循環伏安法以確認析出電位之後,在以下所示之條件下實施了處理。(銅電鍍液組成及條件)·硫酸銅 100g/L·硫酸 50g/L·鹽酸 15g/L·溫度 25℃·電流密度 10A/dm2
<研磨步驟>接著,對填充金屬以形成導電通路之金屬填充微細結構體的表面實施CMP處理,並從表面研磨5μm,從而使表面平滑化。作為CMP漿液,使用了Fujimi Incorporated製造的PNANERLITE-7000。使用場發射掃描式電子顯微鏡(FE-SEM)觀察在細孔(微孔)中填充金屬之後的陽極氧化膜的表面,觀察1000個微孔中有無基於金屬之封孔,並算出封孔率(封孔微孔的個數/1000個),其結果為96%。又,使用FIB對在細孔(微孔)中填充金屬之後的陽極氧化膜沿厚度方向進行切削加工,並使用場發射掃描式電子顯微鏡(FE-SEM)對其截面以倍率50000倍獲取截面圖像,並確認細孔(微孔)的內部,其結果,確認到在被封孔之細孔(微孔)中,其內部被金屬完全填充。
<修整步驟>針對研磨步驟之後的金屬填充微細結構體,使用噴霧蝕刻法,將氫氧化鈉水溶液(濃度:5質量%,液體溫度:20℃)製成液滴狀並噴射到陽極氧化膜的表面上。以使上述厚度方向上的算術平均距離δ(參閱圖3)成為100nm的方式調整氧化鈉水溶液的噴霧量來選擇性地溶解鋁的陽極氧化膜的表面,接著進行水洗及乾燥,以使作為導電通路之銅的圓柱突出。其結果,上述突出部的長度h(參閱圖1)為300nm。關於噴霧蝕刻法,使用了ActesKyosan inc.製造之ADE-3000S(產品名稱)。關於陽極氧化膜的表面側的上述厚度方向上的算術平均距離δ(參閱圖3),以上述方式使用攝影圖像進行了測量。
<基板去除步驟>接著,藉由在20℃下在20質量%氯化汞水溶液(升汞)中浸漬3小時以溶解並去除鋁基板,從而製作了結構體。
<研磨步驟>接著,對去除結構體的鋁基板而形成之陽極氧化膜的背面實施CMP處理,以使金屬填充微細結構體平滑化。作為CMP漿液,使用了Fujimi Incorporated製造的PNANERLITE-7000。
<修整步驟>在研磨步驟之後,使用噴霧蝕刻法,將氫氧化鈉水溶液(濃度:5質量%,液體溫度:20℃)製成液滴狀並噴射到結構體的陽極氧化膜的背面上。以使上述厚度方向上的算術平均距離δ(參閱圖3)成為100nm的方式調整氧化鈉水溶液的噴霧量來選擇性地溶解鋁的陽極氧化膜的表面,接著進行水洗及乾燥,以使作為導電通路之銅的圓柱突出。其結果,上述突出部的長度h(參閱圖1)為300nm。關於噴霧蝕刻法,使用了ActesKyosan inc.製造之ADE-3000S(產品名稱)。關於陽極氧化膜的背面側的上述厚度方向上的算術平均距離δ,以上述方式使用攝影圖像進行了測量。
<樹脂層形成步驟>針對修整步驟之後的結構體,藉由以下所示之方法在陽極氧化膜的表面及背面分別形成樹脂層,從而製作了各向異性導電性構件。關於樹脂層,使用含有非導電性環氧系熱硬化性樹脂(BST001A、硬化溫度150℃、NAMICS CORPORATION製造)和作為稀釋溶劑的二乙二醇二乙醚之樹脂組成物,以使厚度成為1.5μm的方式調整旋轉塗布機的轉速來形成。接著,將所製作之各向異性導電性構件切割成10mm見方的尺寸。在各向異性導電性構件的切割中使用了DISCO Corporation製造之DAD3230(產品名稱)。
上述算術平均距離δ如下求出。使用聚焦離子束(FIB)對所製作之各向異性導電性構件進行切削加工,以使作為絕緣性基材之陽極氧化膜的厚度方向上的截面露出。接著,使用場發射掃描式電子顯微鏡(FE-SEM)對陽極氧化膜的厚度方向上的截面獲取倍率150k的攝影圖像。在攝影圖像中,在絕緣性基材20的位於表面20a的相反側之背面20b側的任意位置上設定了基準點Pb(參閱圖3)。設定了與通過基準點Pb之方向x平行的基準線Ls(參閱圖3)。接著,在攝影圖像中,在與頂部Pc(參閱圖3)對應之點中依據相對於基準線Ls從高到低的順序選擇了10個頂部Pc。又,在與接觸部Vc(參閱圖3)對應之點中依據相對於基準線Ls從低到高的順序選擇了10個接觸部Vc。在攝影圖像中,針對與所選擇之10個頂部Pc對應之點,分別求出了距基準線Ls的距離。使用最小平方法求出了與所求出之10個頂部Pc對應之點和基準線Ls的10個距離的平均值。將使用最小平方法求出之平均值以點的形式示於攝影圖像中。求出了與通過表示頂部Pc的平均值之點之方向x平行的線Lc(參閱圖3)。在攝影圖像中,針對與所選擇之10個接觸部Vc對應之點,分別求出了距基準線Ls的距離。使用最小平方法求出了與所求出之10個接觸部Vc對應之點和基準線Ls的10個距離的平均值。將使用最小平方法求出之平均值以點的形式示於攝影圖像中。求出了與通過表示接觸部Vc的平均值之點之方向x平行的線Lb(參閱圖3)。接著,求出厚度方向Dt上的平行的線Lc與平行的線Lb的距離,從而獲得了算術平均距離δ。
(實施例2)與實施例1相比,實施例2的不同之處在於如下:以使陽極氧化膜的表面側及背面側在上述厚度方向上的算術平均距離δ(參閱圖3)均成為20nm的方式調整氧化鈉水溶液的噴霧量來選擇性地溶解了鋁的陽極氧化膜的表面及背面。除此以外,與實施例1相同。(實施例3)與實施例1相比,實施例3的不同之處在於如下:以使陽極氧化膜的表面側及背面側在上述厚度方向上的算術平均距離δ(參閱圖3)均成為60nm的方式調整氧化鈉水溶液的噴霧量來選擇性地溶解了鋁的陽極氧化膜的表面及背面。除此以外,與實施例1相同。(實施例4)與實施例1相比,實施例4的不同之處在於如下:以使陽極氧化膜的表面側及背面側在上述厚度方向上的算術平均距離δ(參閱圖3)均成為5nm的方式調整氧化鈉水溶液的噴霧量來選擇性地溶解了鋁的陽極氧化膜的表面及背面。除此以外,與實施例1相同。(實施例5)與實施例3相比,實施例5的不同之處在於樹脂位於CNP面上,除此以外,與實施例2相同。另外,樹脂位於CNP面上為在各向異性導電性構件的突出部上塗布了環氧樹脂之狀態。(實施例6)與實施例3相比,實施例6的不同之處在於樹脂位於電極面上,除此以外,與實施例2相同。另外,樹脂位於電極面上為在TEG晶片的Cu墊面上塗布了環氧樹脂之狀態。
(實施例7)與實施例2相比,實施例7的不同之處在於導電通路由Ni構成,除此以外,與實施例2相同。關於導電通路,使用硫酸鎳/氯化鎳/硼酸=300/60/40(g/L)的混合溶液作為電解液,將鎳電極設為陰極且將鉑設為正極,並藉由電解電鍍處理來形成。在電解電鍍處理中,將電解液保持在溫度50℃下並進行了恆電流電解(5A/dm2)。(實施例8)與實施例2相比,實施例8的不同之處在於將上述突出部的長度h(參閱圖1)設為10000nm,除此以外,與實施例2相同。(實施例9)與實施例2相比,實施例9的不同之處在於將上述突出部的長度h(參閱圖1)設為3nm,除此以外,與實施例2相同。(實施例10)與實施例3相比,實施例10的不同之處在於將TEG晶片的尺寸設為4mm見方,除此以外,與實施例3相同。(實施例11)與實施例3相比,實施例11的不同之處在於將各向異性導電性構件的尺寸設為8mm見方,除此以外,與實施例3相同。(實施例12)與實施例3相比,實施例12的不同之處在於使用依序積層有TEG晶片、各向異性導電性構件、TEG晶片、各向異性導電性構件及中介層之類型2的積層結構、和將各向異性導電性構件的尺寸設為8mm見方,除此以外,與實施例3相同。
(比較例1)與實施例1相比,比較例1的不同之處在於使用浸漬法而不是使用噴霧蝕刻法來實施上述任一修整步驟。進而,比較例1的不同之處在於如下:針對臨時接合之樣品,使用常溫接合裝置((型號),PMT CORPORATION製造),在壓力10MPa的加壓條件下進行加壓之後,在加熱溫度120℃、時間10秒的條件下進行了正式接合。除此以外,設為與實施例1相同。另外,在比較例1中,上述厚度方向上的算術平均距離δ(參閱圖3)為1nm。
(比較例2)與實施例1相比,比較例2的不同之處在於如下:以使陽極氧化膜的表面側及背面側在上述厚度方向上的算術平均距離δ(參閱圖3)均成為250nm的方式調整氧化鈉水溶液的噴霧量來選擇性地溶解了鋁的陽極氧化膜的表面及背面。除此以外,與實施例1相同。
[表1]
| 修整 步驟 | 導電通路材質 | 環氧封裝 材料 | 縱橫比 | 突出長度 (nm) | 晶片數量 (個) | 尺寸(mm×mm) | 積層 結構 | 算術平均距離δ (nm) | |||
| TEG 晶片 | 中介層 | 各向異性導電性 構件 | |||||||||
| 實施例1 | 噴霧蝕刻法 | Cu | 無 | 0.2 | 300 | 1 | 8 | 10 | 10 | 100 | |
| 實施例2 | 噴霧蝕刻法 | Cu | 無 | 0.2 | 300 | 1 | 8 | 10 | 10 | 20 | |
| 實施例3 | 噴霧蝕刻法 | Cu | 無 | 0.2 | 300 | 1 | 8 | 10 | 10 | 60 | |
| 實施例4 | 噴霧蝕刻法 | Cu | 無 | 0.2 | 300 | 1 | 8 | 10 | 10 | 5 | |
| 實施例5 | 噴霧蝕刻法 | Cu | CNP面 | 0.2 | 300 | 1 | 8 | 10 | 10 | 60 | |
| 實施例6 | 噴霧蝕刻法 | Cu | 電極面 | 0.2 | 300 | 1 | 8 | 10 | 10 | 60 | |
| 實施例7 | 噴霧蝕刻法 | Ni | 無 | 0.2 | 300 | 1 | 8 | 10 | 10 | 20 | |
| 實施例8 | 噴霧蝕刻法 | Cu | 無 | 0.006 | 10000 | 1 | 8 | 10 | 10 | 20 | |
| 實施例9 | 噴霧蝕刻法 | Cu | 無 | 20 | 3 | 1 | 8 | 10 | 10 | 20 | |
| 實施例10 | 噴霧蝕刻法 | Cu | 無 | 0.2 | 300 | 1 | 4 | 10 | 10 | 60 | |
| 實施例11 | 噴霧蝕刻法 | Cu | 無 | 0.2 | 300 | 1 | 8 | 10 | 8 | 60 | |
| 實施例12 | 噴霧蝕刻法 | Cu | 無 | 0.2 | 300 | 2 | 8 | 10 | 8 | 60 | |
| 比較例1 | 浸漬法 | Cu | 無 | 0.2 | 300 | 1 | 8 | 10 | 10 | 1 | |
| 比較例2 | 噴霧蝕刻法 | Cu | 無 | 0.2 | 300 | 1 | 8 | 10 | 10 | 250 |
[表2]
| 臨時接合製程 | 正式接合製程 | 樹脂硬化製程 | 接合強度 | 接合後的突出部的狀態 | |||||||
| 加熱溫度 (℃) | 壓力 (MPa) | 時間 (秒) | 加熱溫度 (℃) | 壓力 (MPa) | 時間 (秒) | 加熱溫度 (℃) | 壓力 (MPa) | 時間 (秒) | |||
| 實施例1 | 80 | 10 | 60 | 140 | 10 | 10 | 250 | 10 | 180 | A | B |
| 實施例2 | 80 | 10 | 60 | 140 | 10 | 10 | 250 | 10 | 180 | A | A |
| 實施例3 | 80 | 10 | 60 | 140 | 10 | 10 | 250 | 10 | 180 | A | A |
| 實施例4 | 80 | 10 | 60 | 140 | 10 | 10 | 250 | 10 | 180 | B | B |
| 實施例5 | 80 | 10 | 60 | 140 | 10 | 10 | 250 | 10 | 180 | A | A |
| 實施例6 | 80 | 10 | 60 | 140 | 10 | 10 | 250 | 10 | 180 | A | A |
| 實施例7 | 80 | 10 | 60 | 140 | 10 | 10 | 250 | 10 | 180 | B | B |
| 實施例8 | 80 | 10 | 60 | 140 | 10 | 10 | 250 | 10 | 180 | B | B |
| 實施例9 | 80 | 10 | 60 | 140 | 10 | 10 | 250 | 10 | 180 | B | B |
| 實施例10 | 80 | 10 | 60 | 140 | 10 | 10 | 250 | 10 | 180 | A | A |
| 實施例11 | 80 | 10 | 60 | 140 | 10 | 10 | 250 | 10 | 180 | A | A |
| 實施例12 | 80 | 10 | 60 | 140 | 10 | 10 | 250 | 10 | 180 | A | A |
| 比較例1 | 80 | 10 | 60 | 120 | 10 | 10 | 250 | 10 | 180 | C | C |
| 比較例2 | 80 | 10 | 60 | 140 | 10 | 10 | 250 | 10 | 180 | B | C |
如表2所示,與比較例1及比較例2相比,實施例1~實施例12的接合強度及接合後的突出部的狀態良好。在比較例1中,算術平均距離δ短,接合強度低,並且與相鄰之突出部接觸之突出部亦較多。在比較例2中,算術平均距離δ長,與相鄰之突出部接觸之突出部較多。依據實施例1~實施例12,實施例2、實施例3、實施例5、實施例6、實施例10及實施例11,接合強度及接合後的突出部的狀態更優異。依據實施例1~實施例4,在算術平均距離δ為20~100nm時,接合強度及接合後的突出部的狀態更優異,在算術平均距離δ為20~60nm時,接合強度及接合後的突出部的狀態進一步優異。依據實施例2和實施例7,與導電通路由Ni構成的情況相比,在導電通路由Cu構成時,接合強度及接合後的突出部的狀態更優異。依據實施例2、實施例8及實施例9,突出部為300nm的實施例2的接合強度及接合後的突出部的狀態更優異。
10:各向異性導電性構件12,13:接合體18:樹脂層20:絕緣性基材20a,24a,40a,32a,34a,37a,44a:表面20b,44b:背面20d:凹部21:細孔22:導電通路22a,22b:突出部22c:側面24:樹脂層30,31:半導體元件32,37:元件基板33:樹脂層34,35,38:電極36,39:絕緣層40:鋁基板42c:底部42d:面43:阻擋層44:陽極氧化膜45,45b:金屬45a:金屬層Dt:厚度方向h:長度Lb,Lc:線Ls:基準線Pb:基準點Pc:頂部Vc:接觸部d:平均直徑hm:平均厚度ht:厚度p:中心間距離x:方向δ:算術平均距離w:間隔
圖1係表示本發明的實施形態的各向異性導電性構件的一例之示意性剖面圖。圖2係表示本發明的實施形態的各向異性導電性構件的一例之示意性俯視圖。圖3係放大表示本發明的實施形態的各向異性導電性構件的一例的一部分之示意性剖面圖。圖4係表示本發明的實施形態的接合體的第1例之示意性剖面圖。圖5係放大表示本發明的實施形態的接合體的第1例的一部分之示意性剖面圖。圖6係表示本發明的實施形態的接合體的第1例之製造方法之示意性剖面圖。圖7係放大表示本發明的實施形態的接合體的第2例的一部分之示意性剖面圖。圖8係表示本發明的實施形態的各向異性導電性構件之製造方法的一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各向異性導電性構件之製造方法的一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各向異性導電性構件之製造方法的一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各向異性導電性構件之製造方法的一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各向異性導電性構件之製造方法的一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各向異性導電性構件之製造方法的一例的一步驟之示意性剖面圖。圖14係表示本發明的實施形態的各向異性導電性構件之製造方法的一例的一步驟之示意性剖面圖。
10:各向異性導電性構件
20:絕緣性基材
20a:表面
20d:凹部
21:細孔
22:導電通路
22a:突出部
22c:側面
Dt:厚度方向
h:長度
Lb,Lc:線
Ls:基準線
Pb:基準點
Pc:頂部
Vc:接觸部
d:平均直徑
x:方向
δ:算術平均距離
Claims (5)
- 一種各向異性導電性構件,其具有: 絕緣性基材,具有電絕緣性;及 複數個導電通路,沿前述絕緣性基材的厚度方向貫通且以彼此電絕緣之狀態設置,並具備從前述絕緣性基材的至少一個面突出之突出部, 在前述絕緣性基材的前述厚度方向上的截面中,前述導電通路的前述突出部突出之前述絕緣性基材的前述面具有複數個頂部、和前述複數個突出部分別與前述絕緣性基材接觸之接觸部, 前述複數個接觸部與前述複數個頂部在前述厚度方向上的算術平均距離為2nm~200nm, 前述導電通路由Cu、Au或Al構成, 在將前述突出部的直徑設為d且將前述突出部在前述絕緣性基材的前述厚度方向上的長度設為h時,d/h為0.1~20, 前述突出部在前述絕緣性基材的前述厚度方向上的長度為6~6000nm, 前述導電通路的平均直徑為1μm以下。
- 一種接合體,其係各向異性導電性構件與被接合構件接合而成,其中 在前述各向異性導電性構件與前述被接合構件之間填充有樹脂, 前述各向異性導電性構件具有: 絕緣性基材,具有電絕緣性;及 複數個導電通路,沿前述絕緣性基材的厚度方向貫通且以彼此電絕緣之狀態設置,並具備從前述絕緣性基材的至少一個面突出之突出部, 在前述絕緣性基材的前述厚度方向上的截面中,前述導電通路的前述突出部突出之前述絕緣性基材的前述面具有複數個頂部、和前述複數個突出部分別與前述絕緣性基材接觸之接觸部, 前述複數個接觸部與前述複數個頂部在前述厚度方向上的算術平均距離為2nm~200nm, 前述導電通路由Cu、Au或Al構成, 在將前述突出部的直徑設為d且將前述突出部在前述絕緣性基材的前述厚度方向上的長度設為h時,d/h為0.1~20, 前述突出部在前述絕緣性基材的前述厚度方向上的長度為6~6000nm, 前述導電通路的平均直徑為1μm以下。
- 如請求項2所述之接合體,其中 前述被接合構件具有金屬層及樹脂層,前述金屬層從前述樹脂層露出。
- 如請求項3所述之接合體,其中 前述被接合構件具有複數個前述金屬層,前述複數個金屬層中的至少1個金屬層的高度不同。
- 如請求項3所述之接合體,其中 前述被接合構件具有設置有複數個金屬層之接合面,前述接合面的面積比前述各向異性導電性構件的前述突出部突出之前述面的面積寬。
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|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|---|
| US20200312805A1 (en) | 2018-05-16 | 2020-10-01 | Wuhan China Star Optoelectronics Semiconductor Display Technology Co., Ltd. | Anisotropic conductive film (acf) with controllable distribution state of conductive substance and manufacturing method thereof |
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20200312805A1 (en) | 2018-05-16 | 2020-10-01 | Wuhan China Star Optoelectronics Semiconductor Display Technology Co., Ltd. | Anisotropic conductive film (acf) with controllable distribution state of conductive substance and manufacturing method thereof |
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