JP2001223461A - 接続構造体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 微小な金属バンプが形成された配線基板の当
該金属バンプが被接続体の接続パッドに接続された接続
構造体を製造する際に、金属バンプの高さを均一化し、
しかも金属バンプの高さのバラツキだけでなく、被接続
体側の接続パッド面の高さのバラツキや接続パッド周囲
の絶縁層厚さのバラツキをキャンセルし易くする。 【解決手段】 基板１上の導体層２に形成された金属バ
ンプ５が、被接続体の接続パッド８に接続されてなる接
続構造体は、（Ａ）基板１上に、導体層の厚みとその上
に形成すべき金属バンプの高さと合算した厚みを有する
金属層１２を形成し、（Ｂ）金属層１２上に、金属バン
プ形成用のエッチングマスク１３を形成し、（Ｃ）エッ
チングマスク１３側から金属層１２を所期の金属バンプ
５の高さに相当する深さまでハーフエッチングし、
（Ｄ）エッチングマスク１３を除去して金属バンプ５を
露出させ、（Ｅ）接着剤６を介して基板１上の金属バン
プ５を被接続体の接続パッド８に圧着することにより製
造する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、微小金属バンプが
形成された基板（フレキシブル基板等）の当該金属バン
プが、被接続体（半導体素子や他の配線板等）の接続パ
ッドに接続されてなる接続構造体の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】直径５０μｍ程度の微小金属バンプが形
成された配線板が、被接続体（半導体素子や他の配線板
等）の接続パッドに接続された接続構造体が、電子部品
分野で広く用いられている。この種の接続構造体は図４
に説明するように製造されている。

【０００３】まず、ポリイミドフィルム基板４１上の銅
箔をパターニングして導体パターン層４２を形成する
（同図（ａ））。次に、導体パターン層４２上にポリイ
ミド絶縁層４３を形成する（同図（ｂ））。そのポリイ
ミド絶縁層４３に、強アルカリ性又は弱アルカリ性エッ
チング液の使用により又はレーザー光の照射により金属
バンプ用孔４４を開口する（同図（ｃ））。金属バンプ
用孔４４の底部に露出した導体パターン層４２上に電解
メッキ法により金属バンプ４５を成長させる（同図
（ｄ））。この金属バンプ４５を、他の配線板４６の接
続パッド４７に接着剤４８を介して圧着することにより
接続構造体４０が得られる（同図（ｅ））。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ポリイ
ミド絶縁層４３に５０μｍレベルの大きさの径の金属バ
ンプ用孔４４を強アルカリ性又は弱アルカリ性エッチン
グ液の使用により開口した場合、開口径のバラツキが±
１０μｍレベルで生じてしまい、その結果、金属バンプ
４５の高さにも大きなバラツキが生じるという問題があ
る。また、レーザー光の照射により開口した場合も、金
属バンプ用孔４４の真円度が出しにくく、更に金属バン
プ用孔４４の底部に付着するスミア量のバラツキにより
開口面積がバラつき、その結果、金属バンプ４５の高さ
にも大きなバラツキが生じるという問題がある。このた
め、図４のように製造した従来の接続構造体は、金属バ
ンプ４５の高さのバラツキに基づく接続信頼性の劣化、
接続強度の劣化等の問題が生じる。

【０００５】また、図４のように製造した従来の接続構
造体４０の場合、金属バンプ４５の頂部以外がポリイミ
ド絶縁層４３中に埋まった状態となっており、このポリ
イミド絶縁層４３の表面が圧着の際に、被接続体である
他の配線板４６の接続パッド４７に突き当たってしまう
ので、金属バンプ４５の高さのバラツキだけでなく、被
接続体側の接続パッド面の高さのバラツキや接続パッド
周囲の絶縁層厚さのバラツキをキャンセルし難いという
傾向もある。

【０００６】本発明は、以上の従来の技術の問題を解決
しようとするものであり、微小な金属バンプが形成され
た配線基板の当該金属バンプが被接続体の接続パッドに
接続された接続構造体を製造する際に、金属バンプの高
さを均一化し、しかも金属バンプの高さのバラツキだけ
でなく、被接続体側の接続パッド面の高さのバラツキや
接続パッド周囲の絶縁層厚さのバラツキをキャンセルし
易くすることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者は、金属バンプ
の成長ベースとなる導体層上に感光性レジスト層を積層
し、その感光性レジスト層に金属バンプ用孔をフォトリ
ソグラフ法により形成すると、開口径のバラツキのない
孔を形成できること；形成された孔内に電解メッキ法に
より高さにバラツキの少ない金属バンプを形成できるこ
と；金属バンプ形成後に感光性レジスト層を除去する
と、周囲に絶縁層のない金属バンプを形成できることを
見出し、第１の本発明を完成させるに至った。

【０００８】また、本発明者は、金属バンプの高さに相
当する厚みと導体層（配線回路層）の層厚とを合算した
厚みの金属層を、金属バンプの高さに相当する深さまで
ハーフエッチングすることにより、電解メッキ法以上に
均一な高さのバンプを作製することができ、且つ周囲に
絶縁層のない金属バンプを形成できることを見出し、第
２の本発明を完成させるに至った。

【０００９】即ち、第１の本発明は、基板上の導体層に
形成された金属バンプが、被接続体の接続パッドに接続
されてなる接続構造体の製造方法において、以下の工程
（ａ）〜（ｅ）： （ａ）基板上の導体層上に感光性レジスト層を形成する
工程； （ｂ）感光性レジスト層に導体層に達する孔を金属バン
プ用孔としてフォトリソグラフ法により形成する工程； （ｃ）感光性レジスト層に形成された孔の底部に露出し
た導体層上に、電解メッキ法により金属バンプを成長さ
せる工程； （ｄ）感光性レジスト層を除去して金属バンプを露出さ
せる工程； （ｅ）接着剤を介して基板上の金属バンプを被接続体の
接続パッドに圧着する工程を含んでなることを特徴とす
る接続構造体の製造方法を提供する。

【００１０】また、第２の本発明は、基板上の導体層に
形成された金属バンプが、被接続体の接続パッドに接続
されてなる接続構造体の製造方法において、以下の工程
（Ａ）〜（Ｅ）： （Ａ）基板上に、導体層の厚みとその上に形成すべき金
属バンプの高さと合算した厚みを有する金属層を形成す
る工程； （Ｂ）金属層上に、金属バンプ形成用のエッチングマス
クを形成する工程； （Ｃ）エッチングマスク側から金属層を所期の金属バン
プの高さに相当する深さまでハーフエッチングする工
程； （Ｄ）エッチングマスクを除去して金属バンプを露出さ
せる工程； （Ｅ）接着剤を介して基板上の金属バンプを被接続体の
接続パッドに圧着する工程を含んでなることを特徴とす
る接続構造体の製造方法を提供する。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明について、図面を参照しな
がら工程毎に詳細に説明する。

【００１２】第１の本発明は、基板上の導体層に形成さ
れた金属バンプが、被接続体の接続パッドに接続されて
なる接続構造体の製造方法であって、図１に示すよう
に、以下の工程（ａ）〜（ｅ）から構成されている。

【００１３】工程（ａ） 基板１上の導体層２上に感光性レジスト層３を形成する
（図１（ａ））。

【００１４】基板１としては、公知のフレキシブル配線
基板の絶縁基板（ポリイミドフィルム等）を利用するこ
とができる。その厚みは、その材質や後述する金属バン
プの大きさ等に応じて適宜決定することができるが、形
成する微小金属バンプの大きさが約２０〜５０μｍ径で
ある点を考慮すると、１０〜５０μｍ厚が好ましい。

【００１５】また、導体層２としては、銅箔等の金属箔
が挙げられる。その厚みも特に制限はないが、数〜５０
μｍ厚が好ましい。導体層２は、図１（ａ）に示すよう
にパターニングしておいてもよい。

【００１６】感光性レジスト層３としては、後述するよ
うにフォトリソグラフ法によりパターニング可能な層で
あり、フォトリソグラフ法において汎用されているドラ
イフィルムを好ましく使用することができる。その厚み
は、微小金属バンプの所期の径に応じて決定することが
できる。

【００１７】感光性レジスト層３を導体層２上に形成す
る方法としては、特に限定されず、公知の手法に従って
形成することができる。ドライフィルムを使用する場合
には、導体層２上にドライフィルムを載せ、加熱加圧し
て貼付けることにより感光性レジスト層３を形成するこ
とができる。

【００１８】工程（ｂ） 次に、感光性レジスト層３に導体層２に達する金属バン
プ用孔４をフォトリソグラフ法により形成する（図１
（ｂ））。

【００１９】このようにフォトリソグラフ法により金属
バンプ用孔４を形成するので、微細な開口径を高い精度
で形成することができる。例えば、５０μｍレベルの大
きさの径を開口する場合の開口径のバラツキを、±２μ
ｍ以内に押さえることができる。

【００２０】工程（ｃ） 次に、感光性レジスト層３に形成された金属バンプ用孔
４の底部に露出した導体層２上に、電解メッキ法により
金属バンプ５を成長させる（図１（ｃ））。

【００２１】第１の本発明においては、開口径のバラツ
キが非常に小さく、しかも金属バンプ５を電解メッキ法
により成長させるので、金属バンプ５の高さのバラツキ
を±２μｍ以内に押さえることができる。

【００２２】金属バンプ５としては特に制限されず、例
えば電子部品分野で公知の金属バンプと同様の構成とす
ることができる。好ましくは銅バンプが挙げられる。

【００２３】また、電解メッキ条件についても、金属バ
ンプの材料、金属バンプの高さ等に応じて適宜設定する
ことができる。

【００２４】工程（ｄ） 次に、感光性レジスト層３を常法により除去して、金属
バンプ５を露出させる（図１（ｄ））。従って、基板１
上には、金属バンプ５に接触する絶縁層が存在せず、ま
た、複数の金属バンプを設けた場合には、それら間にも
絶縁層が存在しないこととなる。

【００２５】工程（ｅ） 次に、図１（ｅ）に示すように、接着剤６を介して基板
１上の金属バンプ５を被接続体７の接続パッド８に圧着
（必要に応じて加熱してもよい）する。このとき、金属
バンプ５が絶縁層に埋まっていない状態となっているの
で、金属バンプ５の高さの微小なバラツキだけでなく、
被接続体７側の接続パッド８面の高さのバラツキや、接
続パッド８の周囲に必要に応じて設けられるの絶縁層９
の厚さのバラツキをキャンセルすることが容易となる。
こうして、図１（ｆ）に示す接続構造体が得られる。

【００２６】接着剤６としては、公知の絶縁性接着フィ
ルムやペーストを挙げることができる。異方性導電接着
フィルムやペーストを使用することもできる。

【００２７】また、圧着条件は、使用する接着剤６の物
性や接続パッド８の材質、金属バンプ５の高さ等に応じ
て適宜設定することができる。

【００２８】被接続体７としては特に限定されないが、
例えば、半導体素子、半導体素子モジュール、液晶表示
素子、フレキシブル基板等を挙げることができる。

【００２９】なお、金属バンプ５と接続パッド８以外の
領域で、基板１上の導体層２が被接続体７上の導体層に
対向する場合には、金属バンプ５に接触しないようにそ
の周囲の基板１上に絶縁層を形成することが好ましく、
具体的には、工程（ｄ）の後に、以下の工程（ｄ１）及
び工程（ｄ２）を加入し、そして工程（ｅ）を以下の工
程（ｅ′）に代えることにより、図１（ｆ′）に示す接
続構造体が得られる。

【００３０】工程（ｄ１） 基板１の金属バンプ５の表面に絶縁前駆体層１０を形成
する（図１（ｄ１））。絶縁前駆体層１０としては、ポ
リアミック酸膜等のポリイミド前駆体膜や感光性レジス
ト膜を挙げることができる。

【００３１】工程（ｄ２） 次に、絶縁前駆体層１０を常法によりパターニングし硬
化させ、金属バンプ５に接触しないようにその周囲の基
板１上に絶縁層１１を形成する（図１（ｄ２））。

【００３２】工程（ｅ′） 次に、図１（ｅ′）に示すように、接着剤６を介して基
板１上の金属バンプ５を被接続体７の接続パッド８に圧
着（必要に応じて加熱してもよい）する。このとき、金
属バンプ５が絶縁層に埋まった状態となっていないの
で、金属バンプ５の高さの微小なバラツキだけでなく、
被接続体７側の接続パッド８面の高さのバラツキや、接
続パッド８の周囲に必要に応じて設けられるの絶縁層９
の厚さのバラツキをキャンセルすることが容易となる。
こうして、図１（ｆ′）に示す接続構造体が得られる。

【００３３】以上説明した図１は、同図（ａ）における
導体層２が予めパターニングされていた例であるが、導
体層２が予めパターニングされておらず且つパターニン
グが求められる場合には、基本的には、上述の工程
（ｄ）と工程（ｅ）との間で、導体層２をパターニング
する工程（ｄ３）を設けてもよい。図２に従って説明す
る。

【００３４】工程（ａ） 図１（ａ）の場合と同様に、基板１上のパターニングさ
れていない導体層２上に感光性レジスト層３を形成する
（図２（ａ））。

【００３５】工程（ｂ） 次に、図１（ｂ）の場合と同様に、感光性レジスト層３
に導体層２に達する金属バンプ用孔４をフォトリソグラ
フ法により形成する（図２（ｂ））。

【００３６】工程（ｃ） 次に、図１（ｃ）の場合と同様に、感光性レジスト層３
に形成された金属バンプ用孔４の底部に露出した導体層
２上に、電解メッキ法により金属バンプ５を成長させる
（図２（ｃ））。

【００３７】工程（ｄ） 次に、図１（ｄ）の場合と同様に、感光性レジスト層３
を常法により除去して、導体層２とその上に形成された
金属バンプ５とを露出させる（図２（ｄ））。

【００３８】工程（ｄ３） 次に、金属バンプ５が形成された導体層２をフォトリソ
グラフ法によりパターニングして導体パターンにする
（図２（ｄ３））。

【００３９】工程（ｅ） 次に、図１（ｅ）の場合と同様に、接着剤６を介して基
板１上の金属バンプ５を被接続体７の接続パッド８に圧
着（必要に応じて加熱してもよい）する（図２
（ｅ））。こうして、図２（ｆ）に示す接続構造体が得
られる。

【００４０】なお、図２の態様においても、金属バンプ
５と接続パッド８以外の領域で、基板１上の導体層２が
被接続体７上の導体層に対向する場合には、金属バンプ
５に接触しないようにその周囲の基板１上に絶縁層を形
成することが好ましい。この場合、具体的には、工程
（ｄ３）の後に、前述の工程（ｄ１）及び工程（ｄ２）
を加入し、そして工程（ｅ）を前述の工程（ｅ′）に代
えることにより、図１（ｆ′）に示す接続構造体が得ら
れる。

【００４１】次に、第２の本発明の接続構造体の製造方
法を図３を参照しながら説明する。

【００４２】工程（Ａ） まず、基板１上に、導体層２（図３（ｃ）参照）の厚み
とその上に形成すべき金属バンプ５（図３（ｃ）参照）
の高さと合算した厚みを有する金属層１２を形成する
（図３（ａ））。金属層１２としては、配線回路基板の
導体層に使用されている材料を使用することができ、好
ましくは銅箔を挙げることができる。

【００４３】工程（Ｂ） 次に、金属層１２上に金属バンプ形成用のエッチングマ
スク１３を形成する（図３（ｂ））。エッチングマスク
１３は、金属層１２上にレジストインクのスクリーン印
刷により形成することができる。あるいは感光性樹脂層
やドライフィルムを設け、常法により露光・現像してパ
ターニングすることにより形成することもできる。

【００４４】工程（Ｃ） エッチングマスク１３側から金属層１２を所期の金属バ
ンプ５の高さに相当する深さまでハーフエッチングする
（図３（ｃ））。ハーフエッチング条件（温度、エッチ
ング液組成等）は、金属層１２の材料やエッチングすべ
き厚み等に応じて適宜選択することができる。

【００４５】工程（Ｄ） エッチングマスク１３を常法により除去して金属バンプ
５を露出させる（図３（ｄ））。

【００４６】工程（Ｅ） 次に、図１の工程（ｅ）と同様に、接着剤６を介して基
板１上の金属バンプ５を被接続体７の接続パッド８に圧
着する（図３（ｅ））。これにより、基板１上の導体層
２に形成された金属バンプ５が、被接続体７の接続パッ
ド８に接続されてなる接続構造体が得られる（図３
（ｆ））。このようにして得られる金属バンプ５の高さ
は均一となり、導体層２と金属バンプ５と合わせた厚み
も一定となる。従って、安定的なバンプ接続が可能とな
る。

【００４７】なお、第２の本発明を示す図３の態様にお
いても、金属バンプ５と接続パッド８以外の領域で、基
板１上の導体層２が被接続体７上の導体層に対向する場
合には、金属バンプ５に接触しないようにその周囲の基
板１上に絶縁層を形成することが好ましい。この場合、
具体的には、工程（Ｄ）の後に、図１の工程（ｄ１）及
び工程（ｄ２）を加入し、そして工程（Ｅ）を図１の工
程（ｅ′）に代えることにより、図１（ｆ′）に示す接
続構造体が得られる。

【００４８】

【発明の効果】本発明によれば、微小な金属バンプが形
成された配線基板の当該金属バンプが被接続体の接続パ
ッドに接続された接続構造体を製造する際に、金属バン
プの高さを均一化し、しかも金属バンプの高さのバラツ
キだけでなく、被接続体側の接続パッド面の高さのバラ
ツキや接続パッド周囲の絶縁層厚さのバラツキをキャン
セルし易くできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の接続構造体の製造方法の工程図であ
る。

【図２】本発明の接続構造体の製造方法の工程図であ
る。

【図３】本発明の接続構造体の製造方法の工程図であ
る。

【図４】従来の接続構造体の製造方法の工程図である。

【符号の説明】

１ 基板、２ 導体層、３ 感光性レジスト層、４ 金
属バンプ用孔、５ 金属バンプ、６ 接着剤、７ 被接
続体、８ 接続パッド

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上の導体層に形成された金属バンプ
   が、被接続体の接続パッドに接続されてなる接続構造体
   の製造方法において、以下の工程（Ａ）〜（Ｅ）： （Ａ）基板上に、導体層の厚みとその上に形成すべき金
   属バンプの高さと合算した厚みを有する金属層を形成す
   る工程； （Ｂ）金属層上に、金属バンプ形成用のエッチングマス
   クを形成する工程； （Ｃ）エッチングマスク側から金属層を所期の金属バン
   プの高さに相当する深さまでハーフエッチングする工
   程； （Ｄ）エッチングマスクを除去して金属バンプを露出さ
   せる工程； （Ｅ）接着剤を介して基板上の金属バンプを被接続体の
   接続パッドに圧着する工程を含んでなることを特徴とす
   る接続構造体の製造方法。