説明

多孔質樹脂材料の形成方法

【課題】無電解めっき層を有する多孔質樹脂材料の量産化に対応しうる形成方法を提供する。
【解決手段】多孔質PTFE膜からなるフレーム板2をマスク膜11,12により挟んで積層体14を構成した後、貫通孔5を形成する。コンディショニングにより、親水層40を多孔質PTFEの各繊維表面に形成する。その後、積層体14を容器に収納した状態でチャンバー内を減圧し、容器内に触媒液を供給し、減圧解除後、触媒液を排出し、減圧後触媒液を容器内に供給する処理を繰り返す。これにより、触媒液を均一に微細孔内に浸透させて、コロイド粒子層15の形成を行う。さらに、活性化処理により形成される触媒粒子を核として、無電解めっきにより、Cu層,Ni−P合金層,Au層などの無電解めっき層からなる筒状電極膜を形成する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、半導体集積回路の検査に用いられる異方導電性シートなどの多孔質樹脂材料を形成する方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来より、半導体デバイスの初期故障を取り除くスクリーニング手法の一つとして、バーンイン試験が行われている。バーンイン試験では、半導体デバイスの動作条件よりも高温かつ高圧の加速ストレスを印加し、故障発生を加速して短時間で不良品を取り除いている。例えば、パッケージングされた半導体デバイスをバーンインボードに多数個配置し、高温槽中にて、外部から加速ストレスとなる電源電圧及び入力信号を一定時間印加する。その後、半導体デバイスを外部に取り出して、良品と不良品との判定試験を行う。判定試験では、半導体デバイスの欠陥によるリーク電流の増加、多層配線の欠陥による不良品、コンタクトの欠陥などを判定する。半導体デバイスは、一般には、BGA(Ball Grid Array) 、LGA(Land Grid Array) 、PLCC(Plastic Leaded Chip Carrier) 等の表面実装型LSIである。
【0003】
例えば、半導体デバイスのバーンイン試験を行う場合、BGA(Ball Grid Array) 、LGA(Land Grid Array) 、PLCC(Plastic Leaded Chip Carrier) 等の表面実装型LSI表面の電極パッドを介して試験を行う。その際、半導体デバイスの電極パッドと検査用治具のヘッド電極との間の電極高さのバラツキによる接触不良を補うため、通常、これらの電極間に、膜厚方向のみに導電性を有する異方導電性シート(インタ−ポーザ(interposer))を挟んで試験を行う。この異方導電性シートは、表面電極に対応するパターンに従って配置された導通部において、板厚方向のみに導電性を示すものである。
【0004】
上記異方導電性シートは、バーンイン試験用の検査用治具の構成部品としてだけでなく、LSIとプリント回路基板(PCB)との接続用ソケットや電気コネクタ、さらには、プリント回路基板間の接続用の電気コネクタとして用いられる。
【0005】
上記異方導電性シートとして、特許文献1、2には、弾性高分子シートからなるフレーム板に、導通部となる多数の孔を形成し、各孔にワイヤや導電ペーストを埋め込んだ導通部を設けることが開示されている。特許文献3には、高強度樹脂などからなるフレーム板を用い、弾性高分子中に導電性磁性体粒子を充填した導通部で孔を埋めることが開示されている。特許文献4には、フレーム板として多孔質PTFEを用い、各孔の内壁面上に無電解めっきにより筒状電極膜を形成して、この筒状電極膜を導通部とする技術が開示されている。
【0006】
【特許文献1】特開平9−35789号公報
【特許文献2】特開2002−216868号公報
【特許文献3】特開平9−320667号公報
【特許文献4】特開2004−265844号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
ところで、半導体デバイスなどのバーンイン試験用インターポーザなどとして用いられる異方導電性シートには、半導体デバイスの表面電極を測定装置のヘッド電極に接続したり、検査装置からの信号を半導体パッケージの端子と接続することなどに加えて、応力緩和の作用も求められている。そのため、異方導電性シートには、膜厚方向に弾力性があり、低圧縮荷重で膜厚方向の導通が可能であること、さらには、弾性回復が可能で、頻回の使用に適していることが求められている。また、半導体パッケージの高密度実装などに伴って、検査に使用する異方導電性シートの各導通部の大きさやピッチなどのパターンを微細化(ファインピッチ化)することが要求されている。
【0008】
しかるに、特許文献1、2に記載されている技術を用いた場合、弾性高分子シートに微細な孔を開ける技術に限界があることから、ピッチ50〜100μm程度以下の微細パターンを形成することは困難である。また、特許文献3に記載されている技術では、構造上ピッチ50〜100μm程度以下の微細パターンの形成が困難である上に、押圧力による導通部の横方向の変形量が大きいことから、導通部間における電気的短絡を回避することが困難である。つまり、ファインピッチ化が困難である。
【0009】
一方、本出願人による特許文献4に記載されている技術では、フレーム板が高強度高分子により構成されているので、微小かつ高精度の孔を開けることも十分可能であり、かつ、押圧力による導通部(筒状電極膜)の横方向の変形量が極めて小さいので、ピッチ50〜100μm程度以下のファインピッチ化に対応することが可能である。
【0010】
しかしながら、さらなるファインピッチ化を進めるには、筒状電極膜の管厚を均一化するなど、さらなる改善が必要であることがわかってきた。つまり、無電解めっき膜の形成精度をより向上させる必要がある。
【0011】
本発明の目的は、多孔質樹脂への無電解めっきをより高精度に行う手段を講ずることにより、ファインピッチ化に対応しうる異方導電性シートなど、各種製品の高精度化を実現しうる多孔質樹脂材料の形成方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0012】
本発明の多孔質樹脂材料の形成方法は、複数の微細孔を有する多孔質樹脂からなる基材を減圧してから触媒液に浸漬して、各微細孔内を含む表面領域に触媒粒子を付着させ、無電解めっきにより、触媒粒子の周囲に無電解めっき層を形成する方法である。
【0013】
この方法により、減圧状態では触媒液に流れを生じさせなくても、多孔質樹脂の各部において比較的均一に触媒液が微細孔内に浸透するので、各種製品の高精度化に適した多孔質樹脂材料の形成方法が得られる。
【0014】
減圧−触媒液供給−減圧解除−触媒液排出の一連の処理を複数回繰り返すことにより、触媒液の微細孔への浸透深さを制御することができ、各種製品の寸法のばらつきを抑制することができる。
【0015】
本発明の多孔質樹脂材料の形成方法を、異方導電性シートの形成方法に適用することにより、異方導電性シートのファインピッチ化に適した方法となる。
【0016】
基材として、多孔質フッ素樹脂からなる基材を用いることにより、撥水性が大きく、微細孔内に触媒液が浸透しがたいフッ素樹脂に対しても、触媒液が均一に浸透する作用が得られることになる。
【発明の効果】
【0017】
本発明の多孔質樹脂材料の形成方法によると、各種製品の高精度化に対応しうる多孔質樹脂材料の形成方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0018】
(実施の形態1)
−異方導電性シートの構造−
図1は、実施の形態1に係る異方導電性シート1の構造を示す斜視図である。図2は、図1に示すII-II線における異方導電性シート1の断面図である。図1および図2に示すように、本実施の形態の異方導電性シート1は、多数の微細孔を有する多孔質樹脂からなる矩形平板状のフレーム板2(厚さがたとえば約120μm)と、フレーム板2の第一面3と第二面4との間を板厚方向に貫通する多数の貫通孔5と、貫通孔5の内壁部に形成された導通部となる筒状電極膜6とを備えている。これにより、板厚方向に導電性を有し板面方向には導通性がないという、異方導電性機能が付与される。貫通孔5は、径dが10μm程度であり、ファインピッチ化されている。異方導電性シート1は、半導体デバイスのバーンインテストに用いられるので、フレーム板2は、耐熱性が高いことが必要である。かつ、導通部となる各筒状電極膜6間の電気的短絡を防ぐために、フレーム板2は絶縁体であることが必要である。しかも、後述するように、本実施の形態では、異方導電性シート1に弾性と高強度とを併せてもたせるために、フレーム板2を多孔質膜の合成樹脂によって構成している。なお、半導体デバイスのバーンイン試験などに用いる導電性シートにおいては、ファインピッチ化のために、貫通孔5の径が15μm以下であることが好ましいが、15μmを超えるものであっても、本発明の効果を得ることができるので、たとえば径が300μmに達する貫通孔が形成されたものでもよい。
【0019】
本実施の形態の多孔質膜のフレーム板2を構成する合成樹脂材料としては、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、テトラフルオロエチレン/ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)、テトラフルオロエチレン/パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、ポリふっ化ビニリデン(PVDF)、ポリふっ化ビニリデン共重合体、エチレン/テトラフルオロエチレン共重合体(ETFE樹脂)などのフッ素樹脂;ポリイミド(PI)、ポリアミドイミド(PAI)、ポリアミド(PA)、変性ポリフェニレンエーテル(mPPE)、ポリフェニレンスルフィド(PPS)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリスルホン(PSU)、ポリエーテルスルホン(PES)、液晶ポリマー(LCP)などのエンジニアリングプラスチック、などが挙げられる。これらの中でも、耐熱性、加工性、機械的特性、誘電特性などを総合的に考慮すると、PTFEが好ましい。したがって、本実施の形態においては、フレーム板2として、多孔質PTFE膜(多孔質ポリテトラフルオロエチレン膜)を用いている。本実施の形態においては、後述するように、延伸法により得られた多孔質PTFE膜を用いているので、フレーム板2は、それぞれPTFEにより形成された非常に細い繊維(フィブリル)と該繊維によって互いに連結された結節(ノード)とからなる微細繊維状組織(多孔質構造)を有している。
【0020】
フレーム板2として使用する多孔質PTFE膜は、気孔率が20〜80%程度であることが好ましい。多孔質PTFE膜は、微細孔の平均孔径が10μm以下あるいはバブルポイントが2kPa以上であることが好ましく、導通部のファインピッチ化の観点からは、平均孔径が1μm以下あるいはバブルポイントが10kPa以上であることがより好ましい。多孔質PTFE膜の膜厚は、使用目的や使用箇所に応じて適宜選択することができるが、通常、0.05〜3mm程度である。
【0021】
筒状電極膜6は、貫通孔5の内壁面および微細孔内を含む内壁部に、管厚tが0.2〜50μmの多層金属めっき層(無電解めっき層)を有している。つまり、無電解めっきの際に、内壁面から微細孔内に浸透した触媒粒子や金属によって、多孔質PTFE膜の繊維も含まれる表面領域に筒状電極膜6が形成されている。本実施の形態では、筒状電極膜6は、繊維の表面に付着した触媒粒子を核として堆積したCu層,Ni合金層(Ni−P合金層)およびAu層によって構成されている。Cu層は、必ずしもなくてもよい。Ni合金層は、無電解めっきの際に置換金めっきを行うための下地層として必要であるとともに、Cu層からのAu層へのCu原子の移動に起因する酸化物の生成を防止するバリア層としても機能している。
【0022】
上記のように、筒状電極膜6は、酸化防止及び電気的接触性を高めるため、酸化防止剤を使用するか、貴金属もしくは貴金属の合金で被覆しておくことが好ましい。貴金属としては、電気抵抗の小さい点で、パラジウム,ロジウム,金,銀が好ましい。貴金属層の厚さは、0.05〜0.5μmが好ましく、0.01〜0.1μmがより好ましい。この被覆層の厚みが薄すぎると、電気的接触性の改善効果が小さく、厚すぎると、製造コストが増大するため、いずれも好ましくない。たとえば、筒状電極膜6の表面を金で被覆する場合、8nm程度以上のニッケルで下地金属層を被覆した後、置換金めっきを行う方法が効果的である。
【0023】
上述のように、無電解めっきの際、触媒粒子は貫通孔5の内壁面だけでなく多孔質PTFE膜の微細孔から内部に浸透して繊維の表面に付着するので、多層金属めっき層も、多孔質PTFE膜の微細孔内に浸透して堆積されている。すなわち、図2に示す管厚tの領域(内壁部)には、多層金属めっき層だけでなく多孔質PTFE膜の繊維も混在していることになる。この筒状電極膜6は、多孔質構造の樹脂部の表面に付着して形成されているため、筒状電極膜6自体も多孔質としての特性を有している。つまり、異方導電性シート1の板厚方向に圧縮荷重を加えることにより、各筒状電極膜6間の絶縁性を維持しつつ、異方導電性シート1の板厚方向のみに導電性が付与される(異方導電性)。また、圧縮荷重を除去すると、筒状電極膜6を含む異方導電性シート1全体が弾性回復するので、本実施の形態の異方導電性シート1は、繰り返して使用することができる。
【0024】
後に詳しく説明するが、本実施の形態においては、筒状電極膜6の管厚tは、1μm程度であり、所定の圧縮量(30μm程度)を加えた時に導通部である筒状電極膜6の抵抗値が0.1Ω以下になるように設定されている。なお、圧縮量は、通常、フレーム板2の厚さの1/4程度に設定されており、本実施の形態においては、厚さ約120μmのフレーム板2を用いているために、圧縮量を30μmとしている。ただし、異方導電性シート1のタイプや被検査対象によって必要な抵抗値は異なっているので、接触度合いにばらつきのある各筒状電極膜6の抵抗値が、いずれも所望の抵抗値以下に収まる圧縮量であればよい。
【0025】
−異方導電性シートの製造工程−
図3(a)〜(e)は、実施の形態1に係る異方導電性シート1の製造工程を示す斜視図である。以下、図3(a)〜(e)を参照しつつ、異方導電性シートの製造工程について説明する。
【0026】
図3(a)に示す工程では、多孔質PTFE膜であるフレーム板2を準備する。一般に、合成樹脂を用いて多孔質膜を作製する方法としては、造孔法、相分離法、溶媒抽出法、延伸法、レーザ照射法などが挙げられる。合成樹脂を用いて多孔質膜を形成することにより、板厚方向に弾性を持たせることができるとともに、誘電率をさらに下げることができる。特に、延伸法により得られた多孔質膜(本実施の形態では多孔質PTFE膜)は、耐熱性、加工性、機械的特性、誘電特性などに優れ、しかも均一な孔径分布を有する多孔質膜が得られ易いため、異方導電性シートの基板(フレーム板2)には最適の材料である。
【0027】
本実施の形態の多孔質PTFE膜は、例えば、特公昭42−13560号公報に記載の方法により製造することができる。まず、PTFEの未焼結粉末に液体潤滑剤を混合し、ラム押し出しによってチューブ状または板状に押し出す。厚みの薄いシートが所望な場合は、圧延ロールによって板状体の圧延を行う。押出圧延工程の後、必要に応じて、押出品または圧延品から液体潤滑剤を除去する。こうして得られた押出品または圧延品を少なくとも一軸方向に延伸すると、未焼結の多孔質PTFEが膜状で得られる。未焼結の多孔質PTFE膜は、収縮が起こらないように固定しながら、PTFEの融点である327℃以上の温度に加熱して、延伸した構造を焼結・固定すると、強度の高い多孔質PTFE膜が得られる。多孔質PTFE膜がチューブ状である場合には、チューブを切り開くことにより、平らな膜にすることができる。
【0028】
次に、図3(b)に示す工程では、延伸法により得られた多孔質PTFE膜であるフレーム板2の両面に、マスク膜11,12を融着させて3層構成の積層体14を形成し、積層体14全体に貫通孔5を形成する(破線参照)。マスク膜11,12は、フレーム板2と同じ材質のPTFE膜、好ましくは多孔質PTFE膜を用いる。このとき、たとえば、積層された3枚の多孔質PTFE膜の両面を2枚のステンレス板で挟み、各ステンレス板を高温に加熱することにより、3層の多孔質PTFE膜を互いに融着させることができる。
【0029】
一般に、合成樹脂の特定位置の膜厚方向に貫通孔を形成する方法としては、例えば、化学エッチング法、熱分解法、レーザ光や軟X線照射によるアブレーション法、超音波法などが挙げられる。延伸法による多孔質PTFE膜からなる積層体14については、シンクロトロン放射光または波長250nm以下のレーザ光を照射する方法、及び超音波法が好ましい。
【0030】
シンクロトロン放射光または波長250nm以下のレーザ光を照射して貫通孔5を形成する場合には、貫通孔5を形成する前に、積層体14の上面に光遮蔽シート(図示せず)を形成する。光遮蔽シートとしては、例えば、タングステンシートが好ましい。タングステンシートに、フォトリソグラフィーなどを用いて複数の開口部を形成し、この開口部を光透過部とする。光遮蔽シートの複数の開口部より積層体14側に光が透過し照射された箇所は、エッチングされて貫通孔5が形成される。光遮蔽シートの開口部のパターンは、円形、星型、八角形、六角形、四角形、三角形など任意の形状が可能である。開口部の孔径は、使用する多孔質PTFE膜の平均孔径より大きければよい。貫通孔5の孔径は、作製される異方導電性シート1の筒状電極膜6(筒状電極膜)のサイズを決定するので、作製したい筒状電極膜6のサイズに応じて適宜形成すればよい。異方導電性シート1を高密度実装された半導体デバイスの検査用(バーンイン試験等)のインターポーザとして使用する場合には、貫通孔5間のピッチpは、30μm以下にファインピッチ化されていることが好ましい。本実施の形態では、ピッチpは25μmである。この方法による貫通孔5の径dは、一般的には、5〜100μm程度であるが、ファインピッチ化に対応するためには、15μm以下が好ましい。本実施の形態では、貫通孔5の径dは10μmである。
【0031】
超音波法により貫通孔5を形成する方法についての説明は省略するが、特開2004−265844号公報(段落[0042]〜[0051]参照)に開示されている通りである。通常のパンチング法により多孔質PTFE膜に貫通孔5を形成すると、バリが発生して、付着物のない正確な形状の貫通孔5を形成することが困難である。これに対して、同公報の超音波法により加工すると、多孔質PTFE膜に容易かつ安価に所望の形状の貫通孔5を形成することができる。その場合にも、貫通孔5の断面形状は、円形、星型、八角形、六角形、四角形、三角形など任意である。この方法による貫通孔5の径dは、微小孔が適した用途分野では、通常5〜100μm、好ましくは5〜30μm程度にすることができ、他方、比較的大径孔が適した分野では、通常100〜1000μm、好ましくは300〜800μm程度にすることができる。また、ドリルなどを用いた機械加工によって、貫通孔5を形成してもよい。
【0032】
次に、図3(c)に示す工程では、積層体14のコンディショニングを行う。コンディショニングの目的は、撥水性を有するPTFEの表面にできるだけ親水性を持たせること、および後の工程における触媒粒子の付着を容易化することにある。本実施の形態においては、多孔質PTFE膜に対し、コンディショナーとして、コンディショナーとして、エタノール等のアルコールや、界面活性剤などを含む溶液を用い、コンディショナーを多孔質構造中の各繊維まで浸透させて、親水層40を形成する。
【0033】
次に、図3(d)に示す工程で、積層体14のコンディショニングが終了した後、水洗、プレディップを行う。そして、プレディップ工程の終了後に、積層体14を、減圧状態でPdを含む触媒液(たとえば塩化スズ−塩化パラジウムコロイド液)に浸して、積層体14を構成するPTFEの各繊維の表面にPd化合物からなるコロイド粒子を付着させて、コロイド粒子層15を形成する。この工程は、以下の手順により行われる。
【0034】
まず、積層体14が収納された容器を真空チャンバー内に設置する。そして、真空チャンバー内を減圧する(たとえば1〜50kPa)。次に、減圧状態を維持したままで、容器内に塩化スズ−塩化パラジウムコロイド液等の触媒液を供給して、積層体14を触媒液中に浸漬する。これにより、触媒液が各部で均一に多孔質PTFEの微細孔内に浸透する。この状態を所定時間保持した後、チャンバー内の圧力を大気圧に戻し(減圧解除)、容器内の触媒液を排出する。さらに、真空チャンバー内の減圧−触媒液の供給−減圧解除−触媒液の排出を繰り返す。このとき、トータル浸漬時間や繰り返し回数を適宜設定することにより、触媒液の浸透深さ、つまり、コロイド粒子層15の形成領域を制御することができる。
【0035】
なお、触媒液中のPd濃度は、約100ppmである。コロイド粒子層15は、連続した層になることは少なく、島状の層となっていることが多い。このとき、各マスク膜11,12の露出している膜面(図3(d)に示すハッチング領域)にもコロイド粒子が付着することになる。なお、プレディップ工程を省略しても、本発明の効果を発揮することはできる。この工程では、Pd化合物からなるコロイド粒子がPTFEの繊維の表面に付着していて、Pd単体が付着しているわけではない。触媒付与の工程が終了すると、積層体14の水洗を行なって、次工程に進む。
【0036】
次に、図3(e)に示す工程で、フレーム板2かの両面からマスク膜11,12をはがす。このとき、フレーム板2の両面にはコロイド粒子は付着していない。したがって、フレーム板2の貫通孔5の内壁部およびフレーム板2の側端部にコロイド粒子が付着してなるコロイド粒子層15が存在していることになるが、この部分に形成される層は、この工程の終了後、または無電解めっきの終了後に適宜除去される。
【0037】
次に、図3(f)に示す工程で、無電解めっきを行なって、筒状電極膜6を形成するが、その前に、希塩酸、希硫酸等を用いて、Pd化合物からなるコロイド粒子層15中のPdを活性化する処理を行う。これにより、活性化された触媒粒子が形成される。この触媒粒子は、Pd化合物(たとえばパラジウム−塩化スズ)と、Pd単体とを含んでいるのが一般的であり、すべてのコロイド粒子がPd単体に変化していなくても、Pdが表面に露出していれば、無電解めっきの触媒としての機能は発揮することができる。その後、フレーム板2の表面に付着している処理液を水洗により洗い落とす。
【0038】
無電解めっき工程では、硫酸銅などの銅イオンを含む溶液と、ホルムアルデヒドなどの還元剤とを用いた無電解Cuめっきにより、硫酸銅溶液などから触媒粒子の周囲にCuを析出させる。析出したCuも触媒活性を有しているので、めっき時間に応じた厚みのCu層が形成されることになる。Cuの無電解めっきが終了すると、水洗をしてから、次工程に進む。
【0039】
次に、Cu層の表面に触媒を付着させるために、再びフレーム板2を触媒液に浸漬して触媒粒子を付着させる。ここでは、触媒液として塩化パラジウム溶液を用いる。プレディップやコンディショニングを行なわず、かつ、触媒液が塩化スズを含んでいないので、Cu層で覆われていない,PTFEが露出している部分には、触媒粒子はほとんど付着しない。その後、水洗を行なって、表面に残留する触媒液を除去する。
【0040】
次に、硫酸ニッケル等のNiイオンを含む溶液と、ホスフィン酸イオンを含む還元剤とを用いた無電解Ni−P合金めっきにより、触媒粒子を核としてCu層の上に、厚さ0.01μm程度のNi−P合金層を堆積する。その後、水洗を行う。
【0041】
その後、置換金めっきにより、Au層を形成する。電気化学的に貴な金属(Au)のイオンを含む溶液に、電気化学的に卑な金属(Ni)を浸すと、卑な金属の溶解で放出される電子によって貴な金属イオンが還元され、貴な金属(Au)の被膜が卑な金属(Ni)表面上に析出する。これを利用して、Ni−P合金層の上に、Ni−P合金層を覆う厚さ0.05μm程度のAu層を形成する。その後、水洗、アルコール置換を経て乾燥することにより、無電解めっき工程を終了する。以上の工程により、触媒粒子,Cu層,Ni−P合金層およびAu層からなる筒状電極膜6を形成する。なお、置換金めっきの後、自己触媒型無電解金めっきを行なって、厚いAu層を形成してもよい。なお、無電解めっき層の構造は、本実施形態の構造に限定されるものではなく、Cu層を省いたり、Ni−P合金層を厚くするなど、任意の変形が可能である。
【0042】
本実施の形態の工程では、図3(d)に示す工程において、減圧−浸漬−減圧解除−減圧−浸漬−・・・を繰り返して、多孔質PTFEの貫通孔5の内壁部に触媒液を状態で積層体14(フレーム板)を触媒液に浸漬しているので、触媒液を多孔質PTFEの微細孔内にほぼ均一に浸透させることができる。従来の工程では、触媒液を撹拌して強制的に触媒液に流れを生じさせることで、多孔質樹脂の微細孔内に触媒液を浸透させていたが、その場合には、液の流れ状態に応じて多孔質樹脂の各部で微細孔内への浸透深さのばらつきが生じるおそれがある。それに対し、本実施形態では、真空状態で触媒液を供給した後、撹拌することなく多孔質樹脂からなる基材(フレーム板2)の微細孔内に触媒液を浸透させるので、基材の各部における浸透深さがほぼ均一になる。
【0043】
特に、本実施の形態のように、基材が異方導電性シート1のフレーム板2である場合には、貫通孔5の内壁面から微細孔内に触媒液を浸透させる必要がある。その場合、従来の方法では、触媒液を撹拌したときに、貫通孔5の各部における液の流れ状態に乱れが生じやすく、微細孔内への触媒液の浸透深さに不均一が生じやすい。それに対し、本実施の形態の方法では、減圧状態で供給された触媒液がほぼ静止状態なので、フレーム板2の貫通孔5の各部において、触媒液の微細孔内への浸透深さがほぼ均一になる。したがって、比較的均一な深さまでコロイド粒子層15を形成することができ、触媒粒子を核として形成される無電解めっき層の厚さ(筒状電極膜6の管厚t)も均一になる。よって、ファインピッチ化が可能な精度を有する筒状電極膜6を有する異方導電性シート1を形成することができる。
【0044】
(実験例)
次に、図4を参照しながら、減圧−触媒液供給−減圧解除−触媒液排出−減圧−触媒液供給−・・・の繰り返し回数と、触媒液の微細孔内への浸透深さとの関係を調べるために行なった実験例について説明する。本実験例においては、効果を確認しやすくするために実施の形態とは異なる寸法の異方導電性シートを作成している。まず、多孔質フッ素樹脂からなるフレーム板として、厚さ600μmのものを用い、フレーム板に径が約100μmの貫通孔を形成した。このサンプルについて、真空チャンバー内で、フレーム板を容器内の触媒液に浸漬してから15kPaに減圧した場合(浸漬後減圧)、フレーム板を収納した容器を減圧してから触媒液を供給してそのまま放置した場合(減圧後液供給が1回の場合)、フレーム板を収納した容器を減圧してから触媒液を供給し、一定時間放置した後、大気圧に戻し、減圧−液供給−を繰り返した場合(減圧後液供給が3回、6回、12回の場合)、の浸透深さを測定した。いずれの場合にも、総浸漬時間は、15分であり、減圧時の真空チャンバーの圧力は、15kPaとしている。図4は、その測定結果を表にして示す図である。
【0045】
図4に示すように、浸漬後減圧した場合には、15分間放置しても、触媒液の微細孔内への浸透はほとんど認められなかった。また、減圧後液供給を1回だけ行なった場合にも触媒液の微細孔内への浸透は、ほぼ0であった。ただし、測定できない程度に小さいだけで、少しは浸透している可能性がある。そして、減圧後液供給を繰り返した場合、触媒液への浸漬時間が同じであるにもかかわらず、繰り返し回数が多いほど微細孔内への浸透深さが増すことがわかった。そして、チャンバー内の減圧程度をさらに緩やかにすれば、減圧後液供給の繰り返し回数を多くしても、触媒液の微細孔内への浸透深さを1μm程度に制御することができる。
【0046】
なお、この実験例では、減圧値が15kPaであることから、1回だけの減圧後液供給では、触媒液の浸透深さがほぼ0であったが、チャンバー内の圧力をさらに低くすると、1回だけの減圧後液供給により、触媒液の微細孔内への浸透深さをたとえば1μm程度に制御することは可能である。また、触媒液への総浸漬時間を変化させても、触媒液の微細孔内への浸透深さを制御することは可能である。
【0047】
(実施の形態2)
次に、本発明の実施の形態2について説明する。実施の形態2においては、実施の形態1における異方導電性シート1を用いた積層シート体および検査ユニットについて説明する。図5は、実施の形態2における検査ユニットの概略構成を示す側面図である。図6は、検査ユニット中の積層シート体の第1例を示す断面図である。図7は、検査ユニット中の積層シート体の第2例を示す断面図である。
【0048】
図5に示すように、本実施の形態における検査ユニット20は、異方導電性シート1が載置される回路基板10と、被検査物である半導体デバイス17を異方導電性シート1の直上まで案内するためのデバイスガイド13と、半導体デバイス17を回路基板10上に押圧して圧縮荷重を印加するための押さえ蓋18と、回路基板10を作業机等に固定するためのコネクタ19とを備えている。デバイスガイド13,押さえ蓋18,コネクタ19により、半導体デバイス17,異方導電性シート1,回路基板10が電気的に接続されるように保持する保持手段が構成されている。被検査物である半導体デバイス17は、たとえば裏面にBGA端子17a(ボールグリッドアレイ)を配置させたLSIパッケージである。回路基板10は、上面には異方導電性シート1と同じピッチpを有する配列パターンを有する電極を有し、裏面にはそれよりもピッチが拡大された配列パターンを有する電極が設けられている。図5に示す回路基板10はピッチ変換機能を有しているが、ピッチ変換機能を有していなくてもよい。
【0049】
本実施の形態における検査ユニットを使用する際には、半導体デバイス17をデバイスガイド13に装着し、上方から押さえ蓋18を下降させて、半導体デバイス17を裏面から押して、半導体デバイス17のBGA端子17aと異方導電性シート1の筒状電極膜6とを接触させた後、異方導電性シート1に所定の圧縮量を加える(たとえば150μm程度)。これにより、半導体デバイス17の各BGA端子17aと回路基板10上の各電極との接触位置が上下方向にばらついていても、異方導電性シート1の弾性によって吸収されることになる。そして、回路基板10の下方に配置された検査装置の電極を回路基板10の裏面電極に接触させて、バーンイン試験等を行うようになっている。
【0050】
図6は、ピッチ変換機能を有しない回路基板10と異方導電性シート1とを貼り合わせて、一体化した積層シート体30Aの断面図である。ファインピッチ化された異方導電性シート1と回路基板10とは、相互の筒状電極膜6と電極配線31とを接触させた状態で貼り合わせて一体化されている。
【0051】
図7は、2つの積層シート体を重ねた複合型の積層シート体30Bの断面図である。図7に示すように、ファインピッチ化された第1の異方導電性シート1aとピッチ変換機能を有している第1の回路基板10aの上にファインピッチ化された第1の異方導電性シート1aが貼り合わされている。このとき、第1の異方導電性シート1aの筒状電極膜6aと、第1の回路基板10aの配線電極31aとが接触した状態で両者が貼り合わされている。また、ピッチ変換機能を有していない第2の回路基板10bの上に比較的ピッチの大きい第2の異方導電性シート1bが貼り合わされている。このとき、第2の異方導電性シート1bの筒状電極膜6bと、第2の回路基板10bの配線電極31bとが接触した状態で両者が貼り合わされている。また、第1の回路基板10aの電極と第2の異方導電性シート1bの筒状電極膜6bとが接触した状態で、第1の回路基板10aと第2の異方導電性シート1bとが貼り合わされている。
【0052】
図6に示す積層シート体30Aによると、半導体デバイスの高密度実装に伴い、異方導電性シート1がファインピッチ化されることにより、異方導電性シート1と回路基板10上の電極との位置あわせの手間も増大するおそれがあるが、本実施の形態の積層シート体10Aを用いることで、作業の迅速化が可能となり、著効を発揮することができる。
【0053】
図7に示す複合型の積層シート体30Bによると、図6に示す積層シート体30Aと同様に作業の迅速化を図ることができる効果に加えて、ファインピッチ化された第1の異方導電性シート1aのピッチを第2の回路基板10bでは拡大して試験装置と接続することが可能となる。また、2つの異方導電性シート1a,1bが介在していることにより、接触位置の上下方向のばらつきを弾性によって吸収する機能も向上することになる。
【0054】
図5に示す本実施形態の検査ユニットによると、上述のような効果を発揮しうる積層シート体30(30A,30B)を備えるとともに、さらに以下の効果を発揮することができる。半導体デバイス17が高密度実装されたLSIパッケージである場合にも、アフィンピッチ化された異方導電性シート1の筒状電極膜6間の短絡や、筒状電極膜6の高電気抵抗に起因する測定誤差を招くことなく、バーンイン試験等に用いることができる。そして、保持手段であるデバイスガイド13,押さえ蓋18,コネクタ19により、半導体デバイス17,異方導電性シート1,回路基板10が電気的に接続されるように保持されるので、試験等の作業が高効率になる。しかも、デバイスガイド13や押さえ蓋18の形状や位置が、予めファインピッチ化された異方導電シート1に適合するように設けられているので、バーンイン試験等の際にも、半導体デバイス17のBGA端子17aと異方導電性シート1の筒状電極膜6との位置合わせの作業が迅速になる。
【0055】
(他の実施の形態)
上記開示された本発明の実施の形態の構造は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれらの記載の範囲に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内でのすべての変更を含むものである。
【0056】
また、上記実施の形態1では、多孔質樹脂からなる基材(多孔質PTFE膜)に貫通孔を形成し、貫通孔の内壁部に無電解めっき層を形成したが、本発明の多孔質樹脂材料は、これに限定されるものではない。たとえば、平板状の多孔質樹脂からなる基材の両面に無電解めっき層を形成したものなど、あらゆる形状の多孔質樹脂からなる基材の少なくとも一部に無電解めっき層を形成したものにも適用することができる。
【0057】
上記実施形態1では、フレーム板2を両面からマスク膜11,12で挟んで、積層体14を形成してから、貫通孔の形成、触媒液への浸漬を行なったが、積層体14は必ずしも形成する必要はない。たとえば、フレーム板単独で、貫通孔の形成、触媒付与、活性化処理、無電解めっきなど、図3(c)−(f)に示す工程を施してもよい。その場合、フレーム板の板面にも無電解めっき層が形成されるが、研磨などによって除去すればよい。ただし、本実施の形態のように、積層体14に貫通孔5を形成することにより、高精度の貫通孔5が得られる。また、余分な無電解めっき層を形成しないことで、製造コストも削減することができる。
【0058】
上記実施の形態1では、コンディショニングの後、プレディップ,触媒付与,活性化処理によって、触媒粒子であるPdをPTFE繊維表面に付着させているが、Pdなど触媒粒子の固定方法はこの手順に限定されるものではなく、他のいかなる方法を用いてもよい。触媒粒子もPdに限定されるものではなく、他の金属,金属以外の無機材料,有機導電体などであってもよい。
【産業上の利用可能性】
【0059】
本発明は、半導体集積回路の検査や各種デバイスの検査に用いられる異方導電性シートに利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【0060】
【図1】実施の形態1に係る異方導電性シートの構造を示す斜視図である。
【図2】図1に示すII-II線における異方導電性シートの断面図である。
【図3】(a)〜(f)は、実施の形態1に係る異方導電性シートの製造工程を示す斜視図である。
【図4】実験例の結果を表にした図である。
【図5】実施の形態2における検査ユニットの概略構成を示す側面図である。
【図6】検査ユニット中の積層シート体の第1例を示す断面図である。
【図7】検査ユニット中の積層シート体の第2例を示す断面図である。
【符号の説明】
【0061】
1 異方導電性シート
2 フレーム板
3 第一面
4 第二面
5 貫通孔
6 筒状電極膜
10 回路基板
11 マスク膜
12 マスク膜
13 デバイスガイド
14 積層体
15 コロイド粒子層
17 半導体デバイス
17a BGA端子
18 押さえ蓋
19 コネクタ
20 積層シート体
30A 検査ユニット
30B 検査ユニット
40 親水層

【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の微細孔を有する多孔質樹脂からなる基材を準備する工程(a)と、
前記基材を減圧状態にしてから触媒液に浸漬して、各微細孔内を含む表面領域に触媒粒子を付着させる工程(b)と、
前記触媒粒子を核とする無電解めっきにより、前記触媒粒子の周囲に無電解めっき層を形成する工程(c)と、
を含む多孔質樹脂材料の形成方法。
【請求項2】
請求項1記載の多孔質樹脂材料の形成方法において、
前記工程(b)では、
前記基材を収納した容器を減圧する処理と、
前記容器内に触媒液を供給する処理と、
一定時間放置後、減圧を解除する処理と、
前記触媒液を排出する処理と、
を複数回繰り返すことにより、前記触媒液の微細孔への浸透深さを制御する、多孔質樹脂材料の形成方法。
【請求項3】
請求項1または2記載の多孔質樹脂材料の形成方法において、
前記工程(a)では、前記基材として、板厚方向に貫通する複数の貫通孔を有する平板状のフレーム板を形成し、
前記工程(b)では、前記各貫通孔の内壁面および各微細孔内を含む内壁部に触媒粒子を付着させて、
前記工程(c)では、前記各貫通孔の内壁部に前記無電解めっき層を含む筒状電極膜を形成して、
異方導電性シートとして機能する,多孔質樹脂材料の形成方法。
【請求項4】
請求項1〜3のいずれかに記載の多孔質樹脂材料の形成方法において、
前記工程(a)では、前記基材として、多孔質フッ素樹脂からなる基材を準備する、多孔質樹脂材料の形成方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【公開番号】特開2008−75103(P2008−75103A)
【公開日】平成20年4月3日(2008.4.3)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2006−252879(P2006−252879)
【出願日】平成18年9月19日(2006.9.19)
【出願人】(000002130)住友電気工業株式会社 (12,747)
【Fターム(参考)】