JP2500989B2 - 熱可塑性基体のためのバイア及びパッド構造体並びにこの構造体を形成するための方法及び装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の分野】本発明は、一般に多層回路構造体、さら
に詳細には、層の間のそして熱可塑性基体層及びそれら
の組立体の表面での接続の形成に関する。

【０００２】

【先行技術の説明】電子回路が一層複雑になってきたの
で、しばしば、概して平坦な構造体の上に構成要素を組
み立てそして概して平坦な構造体の表面またはその内部
の構成要素の間に接続を設けることが電子デバイス及び
それらの構成要素の製造における慣習となってきた。こ
のような概して平坦な構造体の初期の例は、絶縁材料か
ら作られた基板の片方または両方の表面の上に接続を有
する印刷回路板であった。回路、特にデジタル回路に関
する複雑さが増すにつれて、薄い絶縁薄片の間に設けら
れた接続パターン及びスルーホールで形成された伝導性
パターン層の間の接続を有する多層基板が広く使用され
るようになった。

【０００３】多重集積回路または異なる半導体技術に従
って製造される必要とされる回路を含む構成要素に対す
る需要が伸びたので、他の多層構造体、例えば多層セラ
ミック（ＭＬＣ）またはガラス構造体が使用されてき
た。これらの構造体はまた、各々の層を非常に高い精度
で製造することができるので、非常に高度に微小化でき
る。しかしながら、層の間の接続の形成には幾らかの困
難がある。例えば、ＭＬＣ装置においては、接続パター
ンは、通常は、一般にグリーンシートと呼ばれる、セラ
ミック材料の未焼成層の表面の上への伝導性ペーストの
スクリーン印刷によって形成される。層間接続を作るた
めに、グリーンシート中のホールの形成が必要であり、
またスクリーン印刷の間の伝導性ペーストによるホール
の充填も必要である。このような手順は最低でも２つの
別々のステップを要し、そしてそれらの各々は高い整合
性を有するように行われねばならずそして本質的に幾ら
かの欠陥を有する層（付加的なテストステップを要す
る）になるであろう。しかしながら、更に重要なことに
は、接続パターンを有するグリーンシートは、高精度の
整合性で積み重ねられ、圧力を受け、そして高温でシン
ターされねばならない。この最後の高温操作は、伝導性
ペーストから溶媒及び有機バインダー（これによってそ
れはスクリーン印刷可能な粘稠となる）を効果的に除去
し、そして結果として、特にバイアとして知られている
層間接続ホール中の、多孔性接続をもたらす。この多孔
性は、接続の効果的な断面積の減少となりそして抵抗を
増す。伝導性ペーストの高密度化により、付加的な処理
工程を加えて接続の信頼性が幾らかは改善される。しか
しながら、ある程度の多孔性は、スクリーン印刷可能な
ペーストでの導体の形成にともなう固有のものとして残
る。何故ならば、スクリーン印刷工程において流動を可
能とさせているペースト構成材料を、最終生成物から除
去しなければならないからである。バイア接続における
多孔性及びボイドの分布は容易には制御できないので、
しばしば製造の過程においてまたは、後で、使用に際し
て欠陥が生じた。

【０００４】この理由から、バイア接続及び種々のバイ
ア接続構造体を製造する多数の技術が提案されてきた。
例えば、Ｙｏｋｏｕｃｈｉらへの米国特許第４,３４６,
５１６号は、柔らかな伝導性金属（例えば金）球体を柔
らかで弾性的なグリーンシートの材料中に押し込む技術
を開示している。しかしながら、その中に開示されてい
るように、このプロセスは、主にグリーンシートの弾性
及びシンタリングの間のグリーンシートの寸法変化のた
めに、球体の径に関して非常に限界的でありそして層の
組立及びこの組立のシンタリングの間にボールが移動し
たり固定しなかったりした。このプロセスは、グリーン
シート材料の粒子及び、多分球体がグリーンシート材料
中に押し込まれる時に置換された伝導性ペーストによる
グリーンシートの表面の汚染によって更に複雑化した。
更に、Ｙｏｋｏｕｃｈｉらの構造体は、明らかに、単一
の球体によって作られた接続に限定され、バイア接続の
アスペクト比を限定し、そして結果として集積度及び接
続密度を限定しそしてスクリーン印刷した伝導性パター
ンの特徴寸法に関する設計上のルールに対して厳しい制
約を課する。スクリーン印刷したパターンから球体への
接続の形成は、伝導性ペースト（これはまた、上で示し
たように、多孔性のための欠陥を受け易かった）の転置
のために信頼性を欠いていた。また、球体に関しては、
殊に単一の層においては、球体への接触の面積は、球体
の体積及びそれらの断面積と比較して非常に小さい。更
に、球体の使用は、特にグリーンシート表面から少し突
出するように配置された場合、特に球体が移動しやすい
場合には、しばしば層の間の正確な整合性を得ること及
び／または維持することの困難性を増した。何故なら
ば、グリーンシートにおける保持は、グリーンシート材
料の弾性変形によってのみ達成されるからである。層の
整合性と層間接続の形成は、特に伝導性ボールの寸法及
び寸法変化に関連して、グリーンシートのシンタリング
の間の寸法変化によって潜在的に一層困難になる。これ
らの寸法変化はまた、シンタリングの間にボールが移動
または横にずれる原因となる可能性がある。加えて、Ｙ
ｏｋｏｕｃｈｉによって開示された構造体は、ＭＬＣ構
造体または技術変更で外部配線の上に装着され得る集積
回路チップへの接続のためのパッドの形成には適用でき
ない。

【０００５】更に最近には、相互接続用の担体としての
使用に、より適合性の高い熱可塑性材料が開発された。
これらの材料は、一般的に殆どまたは全く寸法変化また
は自然発生的に流れる傾向が無くて一層高い温度に耐え
ることができる。特に、いわゆる液晶ポリマーは、相互
接続パターン用の担体形成に非常に適している。何故な
らば、それらは金属によってメッキ可能であって、多く
の既知の技術例えば選択的デポジションまたはエッチン
グによってパターンを形成することができる金属化され
た層を形成するからである。しかしながら、バイアを通
る層間接続の信頼できる形成は、多層デバイスにおける
最小の特徴寸法（feature size）のための現在の設計ル
ールのレベルでは依然困難である。ホールの正確な形成
は困難であり（ホールの型成形はドリル穴空けと比較し
て場所の正確さと処理工程の数の両方に関して幾らかの
利点を与えるけれども）、そしてバイアを通るメッキ
は、特に１以上のホールアスペクト比（即ち、深さ対
径）では完全には信頼できない。伝導性ペーストの使用
は、それが付加的な製造ステップを要しそしてＭＬＣ装
置におけるペーストのような使用と比較して信頼性の増
大したものではないであろうから、望ましくない。１以
上のアスペクト比のホール中へのペーストのスクリーン
印刷もまた、完全には信頼できない。加えて、多層構造
体における薄膜のための熱可塑性材料の使用は、グリー
ンシートの場合におけるように非整合性になる。それ
故、薄膜は熱可塑性材料から容易に成形可能であるけれ
ども、バイア接続の形成に対する必要性が、多層電子デ
バイスにおけるこのような材料の潜在的な利点の十分な
開発を可能にしなかった。

【０００６】

【発明の概要】それ故、本発明の１つの目的は、最小数
のステップで形成することができるそして複数の薄層の
整合性を助けそして高い位置精度で実施することができ
る、熱可塑性材料の薄層中にバイア接続を形成するため
の構造体を提供することである。

【０００７】本発明のもう一つの目的は、熱可塑性薄層
の上の金属層の形成とそして金属層とバイア接続構造体
との間の増大した接触面積と適合性であるバイア接続構
造体を提供することである。

【０００８】本発明の別の目的は、バイア深さ対バイア
径の高いアスペクト比で形成することができるバイア接
続構造体を提供することである。

【０００９】本発明のもう一つの別の目的は、他の薄
膜、集積回路チップ及び外部配線への接続のためのバイ
ア接続及びパッドの形成に等しく適用できる一般的な技
術を提供することである。

【００１０】本発明のなお別の目的は、本発明に従って
そして高い精度で実施することができる、バイア接続構
造体を形成する最小数のステップからなる方法を提供す
ることである。

【００１１】本発明のなおもう一つの別の目的は、高い
精度及び繰り返し性を有する本発明に従ったバイア接続
を形成するための高い処理能力の装置を提供することで
ある。

【００１２】本発明の上記のそしてその他の目的を達成
するために、少なくとも一つの伝導性要素を比較的非伝
導性のポリマー材料中に埋込むステップ、及び伝導性要
素の周囲に比較的非伝導性のポリマー材料の少なくとも
一部のリフローを生じさせるステップを含むプロセスに
よって形成される、その中に比較的伝導性の領域を有し
そして比較的非伝導性のポリマー材料から本質的に成る
基体層が提供される。

【００１３】本発明のもう一つの態様に従えば、比較的
非伝導性のポリマー基体であって、その中に埋込まれそ
して基体のリフローされた比較的非伝導性のポリマー材
料によって保持された少なくとも一つの伝導性要素を有
する基体が提供される。

【００１４】本発明の別の態様に従えば、層の形の多量
の比較的非伝導性のポリマー材料のための支持体、及び
少なくとも一つの伝導性要素を多量の比較的非伝導性の
ポリマー材料の表面の隣に位置付け、そして層の比較的
非伝導性のポリマー材料の一部のリフローを生じさせな
がら比較的非伝導性のポリマー材料中に少なくとも一つ
の伝導性要素を導入するための手段を含む、その中に伝
導性領域を有する比較的非伝導性のポリマー基体を形成
するための装置が提供される。

【００１５】本発明のもう一つの別の態様に従えば、比
較的非伝導性のポリマー材料の比較的非伝導性のポリマ
ー基体を形成する方法であって、その中に伝導性領域を
有する該基体が、多量の比較的非伝導性のポリマー材料
を層の形で支持するステップ、少なくとも一つの伝導性
要素を多量の比較的非伝導性のポリマー材料の表面の隣
に位置付けるステップ、及び層の比較的非伝導性のポリ
マー材料の一部のリフローを生じさせながら少なくとも
一つの伝導性要素を比較的非伝導性のポリマー材料中に
導入するステップを含む方法が提供される。

【００１６】本発明のなお別の態様に従えば、伝導性要
素を、伝導性要素の周囲に延びる所定の領域を有するそ
の上の部位で比較的非伝導性のポリマー材料中に埋込む
ステップ、及び埋込みステップの間およびその後部位の
所定の領域の寸法変化を排除するステップから成る方法
が提供される。

【００１７】

【本発明の好ましい実施態様の詳細な説明】上述の及び
その他の目的、面及び利点は、図面を参照して説明する
本発明の好ましい実施態様の以下の詳細な説明からより
良く理解されるであろう。

【００１８】ここで図面を、そしてさらに詳細には図１
を参照して説明すると、本発明の１つの実施態様に従っ
てバイア接続を形成するための熱可塑性薄膜及び装置の
断面が示されている。図１は、本発明に従ったバイア接
続形成直前の、特に、熱可塑性基体１００、保持板１
２、支持板またはダイ１４、伝導性ボール１６及び駆動
体１８の配置を示す。高融点ポリマー材料例えばポリケ
トン、ポリイミド、ポリフェニレンスルフィド、ポリア
リールスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテル
イミド、ポリエーテルケトン及びポリエーテルエーテル
ケトンは、基体１００のための特に適切な熱可塑性ポリ
マー材料である。ポリカーボネート及びポリフェニレン
オキシドは、使用可能と考えられるが、他の高温加工例
えばハンダ付けが必要とされる時には限界がある。液晶
ポリマー例えばAmoco Corp.から入手できるXydar^(R)及
びHoecsht-Celanese Corp.から入手できるVectra
^(R)は、本発明の実施のために殊に好ましい。

【００１９】本発明の幾つかの実施態様をボール即ち球
体に関連して論ずるけれども、その他の多かれ少なかれ
規則的な形例えばピン、または特に図２３〜２７中で示
すように複数の伝導性要素が単一の場所に埋込まれる実
施態様においては比較的不規則な形でさえもまた使用す
ることができることが理解されるべきである。なおこれ
らは両方とも以下で論ずる。保持板１２中の開口１７
は、好ましくは、伝導性ボール１６との非常に僅かな摩
擦の係合を与えるであろう。しかしながら、保持板１２
内のボールの保持は、複数の手段例えば高い表面張力を
有する流体によるボールのコーティング、僅かな寸法上
の干渉を引き起こすボール上のこわれ易いコーティン
グ、または磁気若しくは空気手段によって達成すること
ができることが理解されるべきである。その代わりに、
保持板１２を、ボールを保持板１２に装置する前に熱可
塑性基体１００と組み立てて、これによって保持板１２
による伝導性ボール１６の保持のための準備は単に保持
板のホールだけでよい。

【００２０】これらのまたはその他の保持技術の任意の
ものを使用して、伝導性ボールを、ボール１６を保持板
１２の頂部面に対して単に放し、そして保持板１２の動
きによって、例えば振動によって、またはワイパー若し
くはスキージーによって若しくはガス若しくは流体圧力
によって伝導性ボール１６を直接激しく揺り動かすこと
によって、ボール１６を激しく揺り動かすことによって
保持板１２中に載せることができる。別々の保持板また
は複数の保持板を、製造されるべきバイアまたはパッド
接続の各々のパターン及び／または部分的パターンのた
めに準備する。従って、ボールの位置付けは保持板１２
の精度と実質的に同じ精度で行うことができること、そ
してこの位置付けの精度は極めて繰り返し可能であるこ
とが理解されるであろう。

【００２１】駆動体１８は、保持板１２中の各々のホー
ル１７と位置的に対応するように、または少なくとも伝
導性要素例えばボール１６が埋込まれる予定の場所のホ
ールで供給される。保持板１２中のホール１７に対応す
る駆動体１８を含む駆動板を供給することが好ましいと
思われる。駆動体１８の位置上の精度は保持板１２の精
度ほど良くなくても良いが、位置上の対応にはかなりの
高い精度が望ましい。

【００２２】本発明の１つの変形例に従うと、支持板１
４は、バイア接続が形成される時に熱可塑性基体材料の
リフローを規制するために保持板１２中の各々のホール
に対応する円錐形の小さなくぼみ１９を含む。図１及び
２中に示された円錐形の小さなくぼみは、図３及び７に
関連して以下にさらに詳細に論ずる、バイアが形成され
る時に基体の底部からのボールの僅かな突出部を可能に
する。円錐形の小さなくぼみはまた、バイア接続の形成
の間にボール及び円錐形の小さなくぼみが接触する環状
の場所に沿う熱可塑性材料の接線方向の切断を与える。
加えて、バイア接続の形成の間に基体から除去され得る
基体材料の量は、円錐形の小さなくぼみの深さ及び側部
の角度によって良く規制することができる。小さなくぼ
みの追加の容積は、底部での１以上のホールによって小
さなくぼみを広げることによって供給することができる
であろう。

【００２３】図２中に示すように、駆動体１８によって
伝導性ボールを熱可塑性基体材料中に押し込むことによ
ってバイア接続を形成する。好ましくは、基体材料を、
それが自発的に流れる温度より僅かに低い温度に加熱す
る。伝導性ボール１６を基体中に押し込むことによって
生じる追加の圧力及び摩擦は、かくして、ボールのすぐ
近くで、伝導性ボールの動きがダイ１４によって停止す
ると殆ど瞬間的に固化する熱可塑性材料のリフローを起
こすことができる。

【００２４】このことは、伝導性要素の埋込み及び伝導
性要素の近くでの延伸のための部位がほとんど堅いと考
えて良い。かくして、埋込みプロセスの圧力及び摩擦か
ら出る追加のエネルギーは、層中のほかの場所ではない
伝導性要素のすぐ近くだけでリフロー引き起こし、かく
して伝導性要素に対するリフローされた熱可塑性材料の
予備装填だけではなく埋込み部位そして、全体として、
層それ自体の寸法変化を排除する。層形成のこの増大し
た寸法精度は、層が本質的に完全でありそして層または
伝導性要素の寸法変化を引き起こす可能性があるその他
の処理工程を要しない（ＭＬＣ構造体のシンタリングと
は対照的に）というから、本発明によって殊に開発され
たものである。

【００２５】図２中にそして図３中に拡大した形で示す
ように、熱可塑性基体材料のリフローは、矢印３６によ
って示すように、押し込まれたボール１６の後の空間の
幾らかの再充填を引き起こす。リフローされた材料は、
ダイ１４、伝導性ボール１６及び、ある程度まで（達成
された圧力に依存して）、駆動体１８によって規定され
る形を取るであろう。かくして、ボールのトップが、熱
可塑性基体１００の上側面より少し下に押し込まれて、
隙間３８及び基体の下側面からのボールの実質的に等し
い突出部３９（基体の厚さとボールの径は実質的に等し
い）を形成する場合には、駆動体１８にほぼ対応する形
を有するくぼみが、プロフィール３２によって示すよう
に、生じるであろう。これに関連して、熱可塑性材料の
逆流がボール（または埋込まれた要素、例えば以下に論
ずるピンの幾何学的形状の上側面）と余りにもよく似た
形を有することは望ましくないことに着目すべきであ
る。何故ならば、このよう似た形の流れは、それを通っ
て電気接続が作られる球体への開口の径を減らす傾向が
あるからである。このような過剰な逆流は、ボールまた
は埋込まれるその他の要素の表面ともっと似た形を有す
る駆動体１８の使用によって制限することができる。

【００２６】上で示したように、熱可塑性材料は、ボー
ルが押し込まれる時の圧力及び摩擦の増加によって伝導
性ボール１６の近くで流れるけれども、ボールは、熱可
塑性基体１００及び伝導性ボール１６の相対弾性率によ
って基体中に保持される。なお、伝導性ボール１６は、
好ましくは、金属例えば銅、銀または金等から作られ、
場合により同一のまたは異なる基体層中のもう一つのこ
のような要素との伝導性または接触または結合を促進す
るためのメッキを用いてもよい。リフローされた材料
は、流れが止まりそして伝導性ボールに対するある程度
の予備装填を保持する時には、実質的に上昇した圧力下
にあるであろう。

【００２７】基体の中に伝導性ボールを埋込むのに先立
って基体が加熱される温度は、本発明の実施にとっては
限界的ではないことそして、材料が、ある程度、粘性液
体として挙動する、任意の特定の温度での熱可塑性材料
の加圧された流れ（例えばいわゆる常温流れ）と、同じ
圧力による固体材料の非弾性的変形との間に区別をする
ことは必要ないことが見い出されたことが理解されるべ
きである。それ故、“流れ”または“リフロー”という
術語は、本明細書中では、これらの機構の両方に属する
ものとして使用される。

【００２８】しかしながら、材料のリフローのこのプロ
セスは、好ましくは、伝導性要素の埋め込みに続く後続
の硬化または安定化ステップを必要としない、ある程度
の加熱によって容易にされた、固体熱可塑性ポリマー基
体中で行われる。熱可塑性材料の自発的な流れが起きる
温度を越えなければ、歪んだレリーフは殆どまたは全く
起こらないであろうし、そして伝導性ボール１６に対す
る予備装填は維持されるであろう。

【００２９】ここで図４〜６を参照して、本発明の変形
例を論ずる。熱可塑性材料に対する圧力の増加は、幾ら
か優れた結果を与えそして、それ故、材料の損失のため
の準備はしばしば最小化されるべきであることが、実際
には、見い出された。従って、図４の実施態様は、伝導
性ボール１６の形に良く対応する小さなくぼみ２９を有
し、基体の熱可塑性材料をすべて保持する。かくして、
小さなくぼみ２９は、特にボール１６がダイ１４に到達
する直前に、材料のリフローを最大にする傾向がある。

【００３０】図４〜６中に示す本発明の変形例の形はま
た、押し込み板２２の装備によって図１〜３のものとは
異なり、そして伝導性ボール１６が、好ましくは矢印２
４によって示したように開き（aperture）２６を通して
付与される吸引によってこの押し込み板に対して保持さ
れる。伝導性ボール１６の気体作用によるこの保持はま
た、押し込み板２２の装填を助けそして一般的に本発明
の製造において一層信頼性を増す。何故ならば、開き２
６を通しての気体の流れは、ボールが開口に対して収容
されるまで伝導性ボール１６を直接引き付けるであろう
からである。気体の流れはまた測定することができ、そ
してその結果は、伝導性ボールが各々のそしてそれぞれ
の所望の場所で実際に収容されたことを効果的に感知す
るために使用することができる。この構造はまた、ボー
ルを熱可塑性基体中に押し込むために直接押し込み板２
２を使用するので、図１の保持板１２と駆動体１８の機
能を効果的に組合わせている。

【００３１】押し込み板２２の機能強化のために、全体
として円錐形の突起すなわち外部に突出した部分２８
が、各々の所望の伝導性ボールの場所に設けされてい
る。突起は、図１〜３中に示された実施態様におけるよ
うに、熱可塑性基体の前方表面を少し越えてボールが押
し込まれるようにして、図６中に示すように突出部６８
及び後方隙間６６を与える。加えて、この突起の円錐外
側表面２８は、図７を参照して以下に論ずる理由のため
に好ましい傾斜したプロフィール６２を与える。更に、
押し込み操作の終わりに、円錐表面はまた、矢印６４に
よって示すようにリフローされた熱可塑性基体材料を置
き換えそして材料のリフローが終わった時に熱可塑性材
料に対する圧力を最大にする役割を果す。

【００３２】最後に、図４〜６中に示されたような本発
明の変形例に関連して、球形の小さなくぼみは、基体材
料の損失を回避しそしてかくしてリフローされた熱可塑
性材料に加えられる圧力を最大にするけれども、図１及
び２の円錐形の小さなくぼみによって行われたような打
ち切り点は与えられない。それ故、球形のプロフィール
の小さなくぼみを有するダイ１４が使用される場合に
は、突出部６８でのボール１６の表面は、それとの良好
な電気接触を確保するために熱可塑性材料の汚れを落と
すべきである。清掃はまた、円錐形の小さなくぼみの使
用に際しても好ましいが、打ち切りが与えられてすべて
の残留物が伝導性ボール１６から剥げ落ちるのでそれほ
ど重要ではない。

【００３３】図７は、図１〜３または４〜６のどちらか
に従って製造された薄膜から生成された層構造体７０の
構造の例を示し、その差は、くぼみプロフィール６２ま
たは３２における差だけであり、後者は点線で示されて
いる。伝導性ボール１６、１６′の径及び基体厚さはほ
ぼ等しくなるように選ばれるので、突出部の寸法３９ま
たは６８は、それぞれ、図３及び６中に示すように隙間
寸法３８及び６６にほぼ等しいであろう。かくして、こ
れらの突出部及び後退部は、数枚の薄膜を一緒に積層に
した時に、寸法７２によって示されるように、本質的に
自己位置付けする構造体を与えるであろう。プロフィー
ルの形６２は、基体１００′と基体１００との正確な整
合が得られるこの機能を遂行するために少しは好ましい
と思われる。

【００３４】伝導性ボール１６′の突出部６８は、図７
の７４で全体として示したハンダ予備成形物またはその
他の接続構造体のリフローによってチップ７６の接続の
ための良好なパッドプロフィールを与えることが、図７
から注目されるべきである。また、積層された構造体７
０の反対側の表面では、金属配線(metallization）また
はその他の伝導性材料を、全体として７９で示したパッ
ド例えばいわゆる技術変更（ＥＣ）パッドを供給するた
めのプロフィール３２または６２のどちらかを有するく
ぼみ中に供給することができる。同様に、これらのくぼ
みは、接続ピン（図示せず）の接続のためのハンダ予備
成形物を収容することができる。くぼみで結合される構
造体に拘わらず、このくぼみは、自己位置付けまたは自
己整合する機能を、このような機能が多層構造体７０の
層の間に生成されるのと同じやり方で与えるであろう。

【００３５】さらに、図７において、金属配線またはそ
の他の伝導性構造体７８は、伝導性ボール１６または１
６′のどちらかと接触するどちらかの基体のどちらかの
表面の上に形成することができることが注目されるべき
である。しかしながら、これは一般的には好ましくはな
い。何故ならば、本発明は、図８〜１４を参照して以下
に論ずるように、このような接続層へのもっと信頼でき
る接続構造体を与えるからである。

【００３６】上記、伝導性すなわち結合性を増進するた
めに基体中に埋込まれる要素のメッキはまた、図７中に
７１で示されている。本発明のこの変形例はすべての他
の図にも適用できるが、明瞭なものについてはそれらの
中で一部省略されていることを理解されるべきである。
さらに詳細には、高い伝導性でそして比較的柔らかいメ
ッキ材料例えば金、銀及び銅を、伝導性要素の伝導性を
増進するために使用することができる。このようなメッ
キはまた、下層材料の伝導性の臨界性を減らす効果を有
し、そしてこの下層材料は、基体中の保持性を増進する
ために要素の弾性率を調節する目的のためにかまたは伝
導性要素の操作を容易にするために利用することができ
るその他の特性（例えば強磁性）を有するかのどちらか
の別の伝導性がより小さい材料で良い。本発明の範囲内
においては、このメッキはまた、特に埋込みが金属配線
層を通して為される時に、埋込みプロセスの間にメッキ
に生じる可能性がある何らかの損傷の影響を回避するた
めに、もっと堅い金属、例えばニッケルを単独で組み合
わせて、またはもう一つ材料を上に置いて含有すること
もできる。更に、埋込まれる要素は、相互の変形または
リフローのどちらかによって同一のまたは異なる基体層
中の埋込まれた要素の間の伝導性を増進するために、リ
フロー可能な材料例えばハンダによってコートされてい
て良く、そしてリフローはまた、埋込まれた要素の間の
改善された構造的接続を与える。

【００３７】図８〜１４は、接続層が、好ましくは、伝
導性ボール１６が押し込まれる熱可塑性基体の前方表面
の上の金属配線層８２として設けられる以外は、それぞ
れ図１〜７に対応する。金属配線層８２の付与は、熱可
塑性材料が金属でメッキ可能であるという事実によって
容易にされる。加えて、更新可能な表面８４が、小さな
くぼみ１９または２９の代わりのダイ１４に対応する、
支持板８６の前方表面の上に供給されている。この更新
可能な表面８４は、図１〜７中に示した実施態様に関し
ても同様に用いることができることが理解されるべきで
ある。

【００３８】第一に、基体１００中に伝導性ボール１６
が埋込まれる場所では少なくとも連続層として形成され
るのが好ましい金属配線層８２を考えると、好ましい材
料は銅、銀、金及びその他の高い伝導性の材料であり、
そして層は歪み硬化を引き起こす変形を以前に受けなか
ったであろうから、メッキによって形成される層は、一
般的に比較的延性であることが注目されるべきである。
伝導性ボール１６が図８の駆動体１８または図１１の押
し込み板２２によって表面中に押し込まれる時に、金属
層は、伝導性ボール１６の表面の上の張力によって非弾
性的に変形されそして幾らか伸ばされる。埋込みプロセ
スにおけるある点で、金属層の降伏点に達し、そして材
料中に開口が形成され、そして伝導性ボール１６と接触
する開口を取り巻く金属層の延びたへり９２を残す。埋
込みプロセスが図９または１０中に示した最後の状態に
向かって続くにつれて、基体の熱可塑性材料は上で論じ
そして図１０中の矢印９４によって示したように流れ
る。このリフローの圧力は、金属層の比較的延性の部分
９６を変形させるのに十分であり、そして伝導性ボール
１６と接触している金属層８２の領域９２を増す傾向が
ある。金属層８２の最後の形は、図９中に示した形に近
付くであろうしまたは、基体材料が適切に維持されそし
て基体材料が流れる間の圧力が適切に高くされる場合に
は、最後の形は、図１０の９６′で示した形により近付
いて、伝導性ボール１６と接触する領域９２を更に増
す。

【００３９】このプロセスにおいては、金属層がかなり
の圧力下で金属ボールの実質的に全体の表面を拭い、そ
してすべての汚染を除去し、従って形成される接続の信
頼性を増す傾向があるのは注目すべきことである。更
に、上で論じたように、熱可塑性材料の流れが止まる時
に、かなりの予備荷重力が残って、ボールを基体内部に
保持しかつ金属層８２の領域９２と伝導性ボール１６と
の間の機械的及び電気的接触を維持する。

【００４０】上で論じたメッキ７１に関しては、金属配
線層８２に対するワイピング作用が要素のコーティング
に損傷を引き起こすかもしれない可能性があり、そして
メッキの材料及び金属配線層の相対的堅さはこれを考慮
に入れなければならない。例えば、金、銀または銅金属
配線層は埋込まれる要素の銅またはニッケルメッキに関
しての使用のためには適切であろうが、一方金属配線層
８２が銅である場合には金またはハンダメッキに対する
損傷が予期されるであろう。しかしながら、ワイピング
作用の圧力そして、それ故、メッキに対する損傷の可能
性は規制することができ、そして図１５〜２２を参照し
て以下に論ずるように、基体中に形成される（例えば成
型、予備ドリル穴開け等）スルーホールまたは部分的な
深さのホールの使用によって、損傷は限定または回避す
ることができる。更に、埋込まれた要素のメッキ層７１
に対するその暴露された前方または後方面での損傷は、
実質的に任意の材料の付着例えばメッキまたは蒸着によ
って、埋込むことが達成された後で補修することができ
る。

【００４１】従って、要約すると、金属層８２は、埋込
みプロセスの間、非常に粘性の流体の上の変形可能なほ
ぼ“皮”の役割を演じ、伝導性ボール１６によってまず
変形されそして次に貫通され、そして次に更に、伝導性
ボール１６に対する金属層８２のゆとり９２を駆り立て
る予備荷重力を維持しながらそれがリフローしそして固
化する時に、熱可塑性基体材料の圧力によって変形され
そして伝導性ボール１６の表面に対して保持される。同
じ作用が、金属層８２の部分９６が、図１３の矢印９４
によって示すように基体材料がリフローする時に押し込
み板２２の突起（例えば傾斜した）領域１１４に対する
圧力によって明確に形作られる以外は、図１１〜１３中
に示すように押し込み板２２を使用して伝導性ボールを
埋込む間に生じる。

【００４２】金属層８２の厚さは、基体の寸法を伝導性
ボール１６の径とマッチさせて、ほぼ等しい突出部３
９、６８を有する隙間３８、６６を形成する目的のため
には、基体厚さの一部として考えなければならないこと
が注目されるべきである。図７におけるように、図１４
は、本発明に従ったバイア接続を含む基体層の自己位置
付け特徴が維持されることを示す。基体１００′のトッ
プ表面の上の金属配線１４４は、上で述べたやり方で伝
導性ボール１６′と接触して保持される。上で述べたワ
イピング作用による伝導性ボール１６、１６′の表面か
らの汚染の除去は保存され、そして接続は組み立て及び
／または積層化プロセスによって効果的にシールされる
ことが注目されるべきである。図７に関連して上で論じ
たパッドまたはその他の接続構造体を形成するまたは容
易にする基体プロフィールの形状もまた、本発明のこの
変形例において保存される。更に、もし所望ならば、追
加の金属配線パターンを、１４２で示すように任意のま
たはすべての基体の裏側表面の上に供給することができ
る。しかしながら、供給される場合には、このような裏
側表面金属配線は、更新可能な表面８４に関連して以下
に論ずる理由のために、好ましくはバイア接続の形成の
後で実施される。

【００４３】伝導性ボール１６の突出部する部分の清掃
は、良好な電気的接触を確保するためには、必要である
かまたは少なくとも好ましかったことが、図１〜６に関
連したダイ１４中の小さなくぼみの議論から思い出され
るであろう。更新可能な表面８４の使用は、伝導性ボー
ル１６から熱可塑性材料を清掃する目的のための追加の
製造ステップを回避するために、清掃手段またはリフロ
ーする熱可塑性基体材料をもっと完全に含むためのガス
ケットまたは両方として作用する。

【００４４】詳細には、幾らか弾力性そして好ましくは
幾らか多孔性そして／または研磨性である、支持板８６
の上に置かれた比較的柔らかな表面の使用は、基体１０
０と支持板８６との間のシールを改善して、熱可塑性基
体材料の汚染を効果的に封じ込める。同時に、更新可能
な表面８４の好ましい僅かな多孔性は、小量の熱可塑性
材料を吸収しそしてそれを伝導性ボール１６から除去す
ることができる。更新可能な表面８４の好ましい僅かな
弾力性はまた、伝導性ボール１６に対してある程度のワ
イピング作用を与え、そして一層の研磨性清掃作用を与
える。

【００４５】更新可能な表面は、機械的方法例えばブラ
ッシング及び／または真空吸引によってまたは化学的清
掃によって表面を置き換えるかまたは再生するかのどち
らかによって、熱可塑性材料からきれいに保つことがで
きる。更新可能な表面のための好ましい材料は、データ
プロセッサープログラミングまたはデータ入力の良く知
られた手段であるインデックスカードまたはいわゆるパ
ンチカードにおいて使用することができるようなカード
原料であるが、上で述べた相対的柔軟性、弾力性、多孔
性及び僅かな研磨性の特性の１つ以上を有するその他の
材料を使用することもできる。更新可能な表面が突出部
を収容できるように適切に変形するためには、更新可能
な表面更新可能な表面の厚さは、好ましくは約２〜４の
係数だけ突出部寸法３９、６８を越えるべきである。上
で示したように、更新可能な表面８４は、この明細書中
で述べた本発明の任意の変形例と正確に同じやり方で機
能するであろうことが理解されるべきである。

【００４６】特に更新可能な表面８４によって与えられ
る改善された材料封じ込めの観点からは、伝導性ボール
１６が基体１００中に埋込まれる部位での基体材料の量
を規制することによって埋込みプロセスの間の圧力を規
制することが望ましいであろう。２つの代わりの方法が
図１５〜２２中で示されるが、これはまた、図１〜１４
に関連して上で述べた基体材料のリフローを具体的に示
すのに有用であろう。これらの方法のいずれをもまた、
埋込みプロセスの間の上で述べたワイピング作用の間に
伝導性要素の表面に付与される力及びワイピング作用が
起きる領域を規制するために使用することができること
もまた、認識されるべきである。以下に述べる、スルー
ホール及び部分的な深さのホールの寸法は、この事情を
考慮に入れるべきである。これらの方法はまた、上で述
べた埋込みプロセスの場所の精度を改善する目的のため
に採用することができる。

【００４７】図１５においては、埋込み部位での材料の
容積を減らすために基体１００の裏側から基体１００の
深さの一部を通してホールが設けられる。部分的な深さ
のホールの側部１５２は、通常は伝導性ボール１６の径
より僅かに小さいが、１５４で基体の前方表面の上に残
る材料の容積に依存して僅かに大きい寸法を与えても良
い。部分的な深さのホールは、このホールが伝導性ボー
ル１６の場所の精度を増すために機能することを期待す
る場合には、通常は少なくとも基体の厚さの半分だけ広
げなければならない。図１６〜１８を参照して以下に説
明する埋込みプロセスは、金属配線層が点線１８２によ
って示したように存在する場合も存在しない場合も同じ
であろう。

【００４８】埋込みプロセスが始まると、部分的な深さ
のホールの上の前方表面領域１５４は、弾性的にそして
次に非弾性的に変形される。領域１５４の相対的厚さ
は、一定の埋込み力でのこの変形を増し、そして図１６
中に矢印１６２によって示したように伝導性ボール１６
に対する求心力を生み出す。領域１５４中の材料の降伏
点に達すると、この材料はボールによって貫通されて、
環状のへり１５６（これは金属層１８２が上に置かれて
いても良い）を形成させ、このへりが、埋込みプロセス
が実施される時に伝導性ボール１６の表面に対して拭
う。伝導性ボールの径が基体１００の前方表面１７６に
近い時には、環状の領域１５６中の材料は下向きに流さ
れる。

【００４９】図１７中に示すように、伝導性ボール１６
の径が基体１００の表面１７６を通過する時には、基体
材料の粘性の流れは、矢印１７４によって示すように下
向きにそしてまた矢印１７２によって示すように上向き
に続く。何故ならば、環状の領域１５６の開きの端から
元々離れて位置する材料は、元々この開きの端の材料よ
りももっと変形され、従って僅かに粘性が小さいからで
ある。さらに、上向き流れは、伝導性ボール１６が図１
８によって示すようにその最後の位置に押しやられるに
つれて増す。

【００５０】本発明の別の変形例を図１９〜２２中に示
すが、この変形例においては、熱可塑性基体１００中に
スルーホールが設けられて、基体の熱可塑性材料の圧力
及び流れを規制しそして伝導性ボール１６の最後の配置
の場所の精度が上昇したことを示す。本発明のこの変形
例は、この明細書中に開示された本発明の任意のその他
の変形例、例えば図１５〜１８中に示した変形例に関し
ても使用することができる。金属配線層（図１９〜２１
中には図示ぜす）もまた、本発明のこの変形例に関して
論じたのと殆ど同じやり方でそして設計上の制限による
僅かな改変だけで、本発明のこの変形例に関して使用す
ることができることが理解されるべきである。

【００５１】図１９中に示すように、スルーホール１９
２が基体１００中に与えられる。スルーホールの径は、
伝導性ボール１６の径よりも小さくなければならずそし
て、前方表面では金属層の十分な長さが与えられて伝導
性ボール１６が最後の意図した場所に到達するように十
分に小さな径でなければならない。さもないと、埋込み
プロセスの間に基体材料の流れの規制を一層効果的にす
るためにテーパーを付けるまたは階段状にすることがで
きるスルーホールの穴の形に対する制限が為されない。
その代わりに、金属配線は、図２２の２２２で示すよう
に、金属配線層１８２の端と伝導性ボール１６との間の
接続を確実にするために埋込みプロセスの後で供給する
こともできる。別の代わりのものとして、幾らかの金属
配線を図１９の２２４で示すようにスルーホール１９２
の内部に供給することもできるが、これは、埋込みプロ
セスの間の図１５〜１８における金属配線層と殆ど同じ
やり方で行われるであろう。

【００５２】図２０中に示すように、埋込みプロセスの
開始は、加圧及び矢印１９４によって示すような基体の
熱可塑性材料の下向きの流れを引き起こす。同時に、ホ
ール１９２は、矢印２０２によって示すように、伝導性
ボール１６に関する求心力を与える。図１７に類似した
やり方で、図２１中に示すように、下向きの流れ１９８
が完了しそして伝導性ボール１６の下で圧力が増すにつ
れて、基体材料の上向きの流れ１９６が引き起こされる
であろう。伝導性ボール１６がその最後の場所に到達す
ると、熱可塑性基体材料の上向きの流れ１９６は、図２
中に示すように、くぼみを形成しそして金属配線層１８
２を形作るのを助けることができる。くぼみ及び／また
は金属配線層の形作りは、駆動体１８、押し込み板２２
の直立した若しくは形作られた領域（例えば１１４）、
または類似の成形構造体に対して作用する圧力によって
行うことができる。

【００５３】上で述べた本発明の実施態様においては、
形成されるバイア接続のアスペクト比は、伝導性ボール
１６の球状の形のために、本質的に１の値に限定され
る。それらの実施態様においては、伝導性ボールの径は
ほぼ基体の厚さに束縛されるので、バイア接続のアスペ
クト比は、多層デバイスの各々の薄膜において達成する
ことができる最小の特徴寸法を限定することができる。
この潜在的な限定は、図２３及び２４中に示す本発明の
変形例によって回避することができる。

【００５４】図２３は、ロッドすなわちはピン２３２ま
たは本質的には数が幾つでも良い複数の伝導性ボール２
３４の付与によって、前に論じた本発明の実施態様とは
本質的に異なる。ロッドすなわちピン２３２は図２３中
では中実のものとして示されているけれども、もし所望
ならば、中空（図示せず）でも良い。加えて、中実であ
れまたは中空であれ、ロッドすなわちピン２３２は、そ
れらの横の表面に付与された絶縁コーティングを有して
良い。その代わりにまたは加えて、ロッドすなわちピン
２３２の一部は、図７に関連して上で論じたように、そ
れに付与された伝導性コーティングまたはメッキを有し
て良い。その他の点では、上で述べた本発明のすべての
特徴は、本発明のこの実施態様に適用できる。しかしな
がら、求心作用を得て複数の伝導性ボールを一直線に維
持するためには、特に２個より多いボールを使用する場
合には、部分的な深さのホール２３８またはスルーホー
ル２４０を使用するのが基体１００中に複数の伝導性ボ
ール２３４を単に埋込むよりも好ましいことが注目され
るべきである。ダイ１４中には円錐形２４２の及び球形
２４４の小さなくぼみが示されているけれども、図８、
９、１１及び１２の８４のような更新可能な表面（図２
３及び２４中には図示せず）もまた、上で述べたものと
同じやり方でそして同じ効果をもって使用することがで
きることがまた注目されるべきである。

【００５５】詳細には、図２３及び２４中に集合的に示
された本発明の変形例に従って、ピン２３２または複数
の伝導性ボール２３４のどちらかが基体中に埋込まれ
る。ピン及び幾つかの伝導性ボールのアスペクト比は、
妥当な限界内で（例えば約３：１〜５：１）思うままに
変えることができるので、対応するアスペクト比を得
て、それによって個別の基体の上の金属配線パターンに
おける特徴寸法に対するすべての実際的な限界を効果的
に除去することができる。複数の伝導性ボール２３４の
径（これらは同じである必要はない）の和及びピン２３
２の長さは、図２４中に示すように、ピンまたはボール
がそれらの最後の場所まで押し込まれてバイア接続を形
成した時に、突起２４６及びくぼみ２４８の寸法と全体
としてマッチするために基体１００の厚さと実質的に等
しくなければならない。上で述べた本発明の実施態様と
同様に、存在する可能性があるすき間を充填するために
または単に薄膜の間の伝導性を改善するためにまたは増
加した構造的強度を与えるために、伝導性充填剤または
ハンダ予備成形物を使用することができる。その上、埋
込まれる要素の数は本質的に任意であり、そして異なる
サイズまたは非常に不規則な形のボールを、場合により
ハンダ充填剤を用いて使用することができる。

【００５６】保持板１２の使用は一般的に好ましいと考
えられることが、基本的な本発明に関するこれらの変形
例に関連して注目されるべきである。何故ならば、この
ような板の使用により、所定の数の伝導性ボール（また
は実質的に一定で所定の総計の長さの不規則な要素また
は異なるサイズのボール）が一段で基体中に埋込まれる
からである。ピン２３２に関しては、保持板１２は、高
いアスペクト比でのピンの曲がりを回避することを助け
るであろう。ボールを埋めるためには、保持板１２に関
する上で述べた設計基準の改変は要求されない。しかし
ながら、保持板１２は、正しい数（または総計長さ）の
ボールまたはその他の要素だけを本質的に保持するため
に、基体と同じかまたは少しだけ薄い厚さのものである
ことが望ましいと考えられる。その代わりに、上で述べ
たようなわずかな寸法干渉を、保持され得るボールの数
を限定するために保持板１２の各々のホール内で適切な
深さで供給することができる。保持板１２の厚さはま
た、異なる数の伝導性ボールまたはその他の要素を受け
入れるために変えられて良い。ピンに関しては、保持板
１２の上側でテーパーの付いた部分２３６を供給してピ
ンの装填を助けることがさらに望ましい。テーパーの付
いた及びテーパーの付かないホールの両方を、ピン及び
ボールを差別的に受け入れるために役立つであろうしそ
してそれ故基体１００中に同時に埋めることができる保
持板１２中に供給することができるであろう。加えて、
駆動体１８の長さは、ピンまたは伝導性ボールのどちら
かの最後の場所を変えるために、または異なる数の伝導
性ボールを異なる場所に収容するために（例えば図２５
に関連して以下に論ずるように）、変化させて良い。

【００５７】押し込み板２２の使用もまた、図２５を参
照してここで以下に論ずるように、幾つかの応用におい
ては好ましい。詳細には、上で述べたように空気作用で
ボールを位置付けるために単一の板を使用して良い。同
じことをピンに関しても行うことができるが、保持板１
２と類似した板を位置付けることまたは何らかのその他
の機構が、ピンの正しい方向付けを達成するために必要
とされるであろう。また、ピンの曲がりを防止するため
の横の支持が得られないであろう。押し込み板２２はま
た、伝導性ボールの埋込みを各々のボールのための別々
の操作に限定する。しかしながら、パッドの形成におい
ては、高いアスペクト比のバイア接続よりもむしろ、た
だ一つの伝導性ボールが要求される可能性がある。例え
ば、パッド（または多分スペーサー構造体）が基体の前
方表面の上に望まれる場合には、単一のボールを、押し
込み板２２を基体に対して一部押し込むことによってま
たはその突起部２５２の高さを変えることによってのど
ちらかで、場所２５４に埋めることができる。同じ効果
を、保持板１２の特定のホールによって保持することが
できる伝導性ボールの数の変更と関連させて、図２７の
２７８で示す構造体のような構造体をもたらして、上で
述べたように、異なる長さの駆動体１８によって達成す
ることができる。さもなければ、他のタイプのパッドま
たは接続構造体を、単一のボールを場所２５６に押し込
んで図２７の２７２と類似した構造体を生成させること
によって供給することができる。バイア接続は、第一の
伝導性ボールを場所２５６にそしてもう一つの伝導性ボ
ールを同じ場所に押し込んで、第一のボールを場所２５
８に移動させることによって形成することができる。バ
イア接続の一定のアスペクト比のために追加の数の伝導
性ボールが必要とされる場合には、この操作を繰り返す
ことができる。

【００５８】図２６中に示すように、ボールの径または
ピンの長さ及びボールまたはピンが押し込まれる深さを
選択することにより、かみ合うくぼみ２６２及び突起２
６４が形成されて本発明のその他の実施態様の自己整合
の特徴が得られる。突起２６４はまた、チップまたはそ
の他の構造体２６６への接続パッドとして使用すること
もできる。図２６中に示するように、基体層１００及び
１００’のどちらかまたは両方は、伝導性ボールよりも
むしろピン２３２によって形成されるバイア接続を有す
ることができることが注目されるべきである。

【００５９】図２７は、本発明に従って形成することが
できる種々の典型的な構造体を例証する。これらは、比
較的低い表面突起２７０、くぼみ２７２（これは、構造
体例えば接続ピンのための位置合せ構造体または接続パ
ッドとして使用することができる）、高いアスペクト比
のバイア接続２７４、低いアスペクト比のバイア接続２
７６（例えば高電流のための）、上げパッド２７８また
はピンバイア接続２８０を含む。構造体２７０、２７
４、２７６及び２８０によって形成される裏側表面突起
は、図７及び１４中に示すように、その他の構造体例え
ばチップへの接続のためにすべて適切である。協同する
金属配線層を、２８２及び２８４で示すように、所望に
よりどこにでも供給することができる。２７０への２８
４の接続は、２８２から２７８への接続ほど完全ではな
いということは重要である。埋込みプロセスを基体１０
０の両側から同時にまたは逐次実施して、それによって
パッド及び接続２８２、２７８の構造体を場所２７０で
二重にして２８４への一層確実な電気的接続を達成しそ
してホール２８６の形成を回避することができることも
また、本発明の範囲内であると考えられる。バイア接続
もまた、基体の両側から形成することができるが、これ
は、本発明の明細書の教示に照らして当業者が製造する
ことができるであろうその他の代替品よりも信頼性が少
なくそして、それ故、望ましくないと考えられる。図２
７中に示した種々の構造体は、前方面の埋込みプロセス
に関して保持板中にまず大きな径のボール、次にロッド
そして次に小さな径のボールを装填することによって単
一の基体処理工程ですべて同時に形成することができる
ことは殊に重要である。この場合には、空気作動の押し
込み板２２は、裏側表面の埋込みプロセスのために好ま
しいと考えられる。異なる径の伝導性ボールの差別的な
装填は、押し込み板２２の直立した部分２８（図４、１
１または２５）の機械的形付けによって、またはその他
の技術例えば使用される各々の径のために別々の空気作
動のマニホールドを供給することによって、達成するこ
とができる。

【００６０】上述のことから、上で述べた発明は最小限
の数のステップで改善された電気的特性のパッド及びバ
イアの製造を供給すること、そしてそれは多層デバイス
において薄層から薄層への自己整列も行なう構造体を供
給することは当業者には明らかであろう。このバイア及
びパッド構造体はまた、先行技術そして特にＭＬＣ構造
体と比較して機械的にもかつ電気的にも改善されてい
る、パターン形成された伝導性層への接続を与える。本
発明は相互接続パターンの特徴寸法に対して実際的な制
限を課さない。何故ならばバイアのアスペクト比は意の
ままに制御できるからである。位置的な精度は、高くそ
して再現性があり、そして基体中への部分的な深さのホ
ールまたはスルーホールの付与によって更に増進させる
ことができる。従って、本発明の上の優れた効果によ
り、高品質で複雑な電子製品が高い処理能力で製造され
ることが可能になった。

【００６１】ある種の列挙された応用に関して好ましい
であろうその変形例と共に単一の基本的な実施態様に関
して本発明を説明したが、当業者は、特許請求の範囲の
精神及び範囲内で改変して本発明を実施することができ
ることを認識するであろう。

【００６２】そして、本発明はさらに次の実施態様によ
ってこれを要約して示すことができる。

【００６３】１. 少なくとも一つの伝導性要素を比較的
非伝導性のポリマー材料中に埋込むステップ、及び伝導
性要素の周囲に比較的非伝導性のポリマー材料の少なく
とも一部のリフローを生じさせるステップを含むプロセ
スによって形成される、その中に比較的伝導性の領域を
有する比較的非伝導性のポリマー材料から本質的に成る
基体層。 ２．プロセスが、更に、少なくとも一つの伝導性要素を
比較的非伝導性のポリマー材料の表面に隣接して位置付
けるステップ、及び伝導性要素を通して比較的非伝導性
のポリマー材料に少なくとも部分的に圧力をかけるステ
ップを含む、前項１記載のプロセスによって形成される
基体。 ３．位置付けステップが、該少なくとも一つの伝導性要
素を保持板の開口中に置くことを含む、前項２記載のプ
ロセスによって形成される基体。 ４ 位置付けステップが、少なくとも一つの伝導性要素
を、伝導性要素を該比較的非伝導性のポリマー材料中に
押し込むための手段の上の所定の場所に置くことを含
む、前項２記載のプロセスによって形成される基体。 ５．伝導性要素が吸引によって押し込み手段の上の所定
の場所に保持される、前項４記載のプロセスによって形
成される基体。 ６．押し込み手段の上の所定の場所が伝導性要素を保持
するための突起を含み、そして押し込み手段が、伝導性
要素が押し込まれる表面を越えて所定の間隔だけ伝導性
要素を埋込む、前項４記載のプロセスによって形成され
る基体。 ７．突起が造形部分を含み、そして該造形部分が比較的
非伝導性のポリマー材料のリフローを限定する、前項６
記載のプロセスによって形成される基体。 ８．押し込み手段の突起の造形部分が全体として円錐形
である、前項７記載のプロセスによって形成される基
体。 ９．伝導性要素が吸引によって押し込み手段の上の所定
の場所に保持される、前項６記載のプロセスによって形
成される基体。 １０．伝導性要素が吸引によって押し込み手段の上の所
定の場所に保持される、前項７記載のプロセスによって
形成される基体。

【００６４】１１．伝導性要素が吸引によって押し込み
手段の上の所定の場所に保持される、前項８記載のプロ
セスによって形成される基体。 １２．少なくとも一つの伝導性要素が駆動手段によって
開口から比較的非伝導性のポリマー材料中に押し込まれ
る、前項３記載のプロセスによって形成される基体。 １３．駆動手段の表面部分に従ってリフローを限定する
追加のステップを含む、前項１２記載のプロセスによっ
て形成される基体。 １４．駆動手段の表面の一部が少なくとも一つの伝導性
要素の表面部分と実質的に同じ形を持つ、前項１３記載
のプロセスによって形成される基体。 １５．比較的非伝導性のポリマーが充実シートとして形
成される、前項１記載のプロセスによって形成される基
体。 １６．比較的非伝導性のポリマーが、伝導性要素が埋め
られる予定の場所でその中に形成された少なくとも一つ
のスルーホールを有する充実シートとして形成される、
前項１記載のプロセスによって形成される基体。 １７．比較的非伝導性のポリマーが、或る厚さを有しそ
して、伝導性要素が埋込まれる予定の場所で該厚さ未満
の深さにその中に形成された少なくとも一つのホールを
有する充実シートとして形成される、前項１記載のプロ
セスによって形成される基体。 １８．比較的非伝導性のポリマーが熱可塑性材料の充実
シートとして形成される、前項１記載のプロセスによっ
て形成される基体。 １９．比較的非伝導性のポリマーが、伝導性要素が埋込
まれる予定の場所でその中に形成された少なくとも一つ
のスルーホールを有する熱可塑性材料の充実シートとし
て形成される、前項１記載のプロセスによって形成され
る基体。 ２０．比較的非伝導性のポリマーが、或る厚さを有しそ
して、伝導性要素が埋込まれる予定の場所で該厚さ未満
である深さにその中に形成された少なくとも一つのホー
ルを有する熱可塑性材料の充実シートとして形成され
る、前項１記載のプロセスによって形成される基体。

【００６５】２１．比較的非伝導性のポリマーが液晶ポ
リマーの充実シートとして形成される、前項１記載のプ
ロセスによって形成される基体。 ２２．比較的非伝導性のポリマーが、伝導性要素が埋込
まれる予定の場所でその中に形成された少なくとも一つ
のスルーホールを有する液晶ポリマーの充実シートとし
て形成される、前項１記載のプロセスによって形成され
る基体。 ２３．比較的非伝導性のポリマーが、或る厚さを有しそ
して、伝導性要素が埋込まれる予定の場所で該厚さ未満
である深さにその中に形成された少なくとも一つのホー
ルを有する液晶ポリマーの充実シートとして形成され
る、前項１記載のプロセスによって形成される基体。 ２４．伝導性要素の表面部分の上に伝導性層を形成する
ステップを更に含む、前項１記載のプロセスによって形
成される基体。 ２５．伝導性要素が伝導性ボールの形である、前項１記
載のプロセスによって形成される基体。 ２６．伝導性要素の表面部分の上に伝導性層を形成する
ステップを更に含む、前項２５記載のプロセスによって
形成される基体。 ２７．伝導性層がリフロー可能な伝導性材料を含む、前
項２６記載のプロセスによって形成される基体。 ２８．伝導性要素が一般的に円筒形のピンの形である、
前項１記載のプロセスによって形成される基体。 ２９．伝導性要素の表面部分の上に伝導性層を形成する
ステップを更に含む、前項２８記載のプロセスによって
形成される基体。 ３０．伝導性層がリフロー可能な伝導性材料を含む、前
項２９記載のプロセスによって形成される基体。

【００６６】３１．比較的非伝導性のポリマー材料が、
或る厚さを有しそして、伝導性要素が埋込まれる予定の
場所で該厚さの少なくとも一部を通るホールを形成する
追加のステップを含む充実シートとして形成される、前
項２４記載のプロセスによって形成される基体。 ３２．比較的非伝導性のポリマー材料の表面部分の上に
伝導性層を形成するステップを含む、前項１記載のプロ
セスによって形成される基体。 ３３．比較的非伝導性のポリマー基体であって、その中
に埋込まれた少なくとも一つの伝導性要素を有しそして
該基体のリフローされた比較的非伝導性のポリマー材料
によって保持された基体。 ３４．少なくとも一つの伝導性要素がピンの形である、
前項３３記載の基体。 ３５．少なくとも一つの伝導性要素がボールの形であ
る、前項３３記載の基体。 ３６．比較的非伝導性のポリマー材料が充実シートの形
である、前項３５記載の基体。 ３７．充実シートの少なくとも一部の上に伝導性層を更
に含む、前項３６記載の基体。 ３８．少なくとも一つの伝導性要素が、その表面部分の
上に伝導性材料の層を含む、前項３３記載の基体。 ３９．伝導性材料がリフロー可能な伝導性材料を含む、
前項３８記載の基体。 ４０．比較的非伝導性の材料が、充実シートの形であり
そして、少なくとも一つの伝導性要素が充実シート中に
埋込まれる時に少なくとも一つの伝導性要素の上の伝導
性材料の層への損傷を限定するための手段を含む、前項
３８記載の基体。

【００６７】４１．充実シートの一部が所定の厚さを有
し、そして伝導性材料の層への損傷を限定するための手
段が、伝導性要素が埋込まれる予定の場所で該所定の厚
さの少なくとも一部を通るホールから成る、前項４０記
載の基体。 ４２．少なくとも一つの伝導性要素が、その表面部分の
上に伝導性材料の層を含む、前項３７記載の基体。 ４３．比較的非伝導性の材料が、少なくとも一つの伝導
性要素が充実シート中に埋込まれる時に少なくとも一つ
の伝導性要素の上の伝導性材料の層への損傷を限定する
ための手段を含む、前項４２記載の基体。 ４４．伝導性材料の層への損傷を限定するための手段
が、伝導性要素が込まれる予定の場所で該所定の厚さの
少なくとも一部を通るホールから成る、前項４３記載の
基体。 ４５．伝導性手段が比較的非伝導性のポリマー材料の表
面からの突起を形成する、前項３３記載の基体。 ４６．伝導性要素が比較的非伝導性のポリマー材料の表
面中にくぼみを形成する、前項３３記載の基体。 ４７．伝導性要素が比較的非伝導性のポリマー材料の表
面中にくぼみを形成する、前項４５記載の基体。 ４８．くぼみが、多層組立体中においてそれと正確に合
わせられた時にもう一つ基体の上に形成された突起を受
け入れるるように配置されている、前項４７記載の基
体。 ４９．突起が、多層組立体においてそれと正確に合わせ
られた時にもう一つ基体の上に形成されたくぼみに入る
ように配置されている、前項４７記載の基体。 ５０．くぼみが全体として円錐形である、前項４８記載
の基体。

【００６８】５１．基体のリフローされた材料が伝導性
層の一部を伝導性要素に対して保持する、前項３７記載
の基体。 ５２．比較的非伝導性のポリマー材料の表面に関して一
般的な場所で埋込まれた複数の伝導性要素を含み、そし
て更に複数の伝導性要素の少なくとも幾つかの間に伝導
性充填材料を含む、前項３３記載の基体。 ５３．くぼみ中に伝導性充填材料を更に含む、前項４７
記載の基体。 ５４．多量の比較的非伝導性のポリマー材料を層の形で
支持するための手段、及び少なくとも一つの伝導性要素
を多量の比較的非伝導性のポリマー材料の表面の隣に位
置付け、そして層の比較的非伝導性のポリマー材料の一
部のリフローを生じさせながら比較的非伝導性のポリマ
ー材料中に少なくとも一つの伝導性要素を導入するため
の手段を含む、その中に伝導性領域を有する比較的非伝
導性のポリマー基体を形成するための装置。 ５５．多量の比較的非伝導性のポリマー材料を支持する
ための手段が、その中に形成された少なくとも一つの小
さなくぼみを有する表面を含む、前項５４記載の装置。 ５６．小さなくぼみの形が全体として円錐形である、前
項５５記載の装置。 ５７．多量の比較的非伝導性のポリマー材料を支持する
ための該手段が更新可能な表面を含む、前項５４記載の
装置。 ５８．更新可能な表面が弾力性である、前項５７記載の
装置。 ５９．更新可能な表面が多孔性である、前項５７記載の
装置。 ６０．更新可能な表面が研磨性である、前項５７記載の
装置。

【００６９】６１．少なくとも一つの伝導性要素を位置
付けそして比較的非伝導性のポリマー材料中に少なくと
も一つの伝導性要素を導入するための該手段が、少なく
とも一つの伝導性要素を位置付けるための開口の付いた
板、及び少なくとも一つの伝導性要素を開口の付いた板
から比較的非伝導性のポリマー材料中に押し込むための
駆動手段を含む、前項５４記載の装置。 ６２．少なくとも一つの伝導性要素を位置付けそして比
較的非伝導性のポリマー材料中に少なくとも一つの伝導
性要素を導入するための手段が、少なくとも一つの伝導
性要素を位置付けるための上げられた部分を含む、前項
５４記載の装置。 ６３．突起が円錐形である、前項６２記載の装置。 ６４．少なくとも一つの伝導性要素を位置付けそして比
較的非伝導性のポリマー材料中に少なくとも一つの伝導
性要素を導入するための手段が、部分的な真空によって
該少なくとも一つの伝導性要素を所定の位置に保持する
ための手段を含む、前項５４記載の装置。 ６５．比較的非伝導性のポリマー材料の比較的非伝導性
のポリマー基体を形成する方法であって、その中に伝導
性領域を有する基体が、多量の比較的非伝導性のポリマ
ー材料を層の形で支持するステップ、少なくとも一つの
伝導性要素を多量の比較的非伝導性のポリマー材料の表
面の隣に位置付けるステップ、及び層の比較的非伝導性
のポリマー材料の一部のリフローを生じさせながら少な
くとも一つの伝導性要素を比較的非伝導性のポリマー材
料中に導入するステップを含む方法。 ６６．基体を、比較的非伝導性のポリマー材料が自然発
生的に流れる温度未満の温度に加熱する追加のステップ
を含む、前項６５記載の方法。 ６７．導入ステップが該層の表面に関して所定の深さま
で実施される、前項６５記載の方法。 ６８．比較的非伝導性のポリマー材料の層の表面の少な
くとも一部の上に金属化された層を堆積する追加のステ
ップを含む、前項６５記載の方法。 ６９．導入ステップが、比較的非伝導性のポリマー材料
の層の表面に関して所定の深さまで実施される、前項６
８記載の方法。 ７０．比較的非伝導性のポリマー材料のリフローが、少
なくとも一つの伝導性要素に対して金属化された層の一
部を変形させる、前項６８記載の方法。

【００７０】７１．比較的非伝導性のポリマー材料の層
の少なくとも一部を通る開口を形成する追加のステップ
を含む、前項６５記載の方法。 ７２．比較的非伝導性のポリマー材料の層の少なくとも
一部を通る開口を形成する追加のステップを含む、前項
６８記載の方法。 ７３．少なくとも一つの伝導性要素の伝導性コーティン
グを形成する追加のステップを含む、前項６５記載の方
法。 ７４．比較的非伝導性のポリマー材料の層の少なくとも
一部を通る開口を形成する追加のステップを含む、前項
７３記載の方法。 ７５．少なくとも一つの伝導性要素の伝導性コーティン
グを形成する追加のステップを含む、前項６８記載の方
法。 ７６．比較的非伝導性のポリマー材料の層の少なくとも
一部を通る開口を形成する追加のステップを含む、前項
７５記載の方法。 ７７．複数の伝導性要素を設けられた板の開口中に位置
付ける追加のステップを含む、前項６５記載の方法。 ７８．導入ステップが、表面中にくぼみを形成するため
に表面より下の深さまで実施される、前項６７記載の方
法。 ７９．導入ステップが、表面からの突起を形成するため
に表面に関して或る深さまで実施される、前項６７記載
の方法。 ８０．導入ステップが、層のもう一つの表面からの突起
を形成するために該表面より下の深さまで実施される、
前項６７記載の方法。

【００７１】８１．比較的非伝導性のポリマー材料によ
って露出される伝導性要素の表面部分の上に伝導性コー
ティングを堆積する追加のステップを含む、前項６５記
載の方法。 ８２．支持ステップが、多量の比較的非伝導性のポリマ
ー材料を弾力性材料の表面の上に支持することを含む、
前項６５記載の方法。 ８３．支持ステップが、多量の比較的非伝導性のポリマ
ー材料を多孔性材料の表面の上に支持することを含む、
前項６５記載の方法。 ８４．支持ステップが、多量の比較的非伝導性のポリマ
ー材料を研磨性材料の表面の上に支持することを含む、
前項６５記載の方法。 ８５．導入ステップが、多量の比較的非伝導性のポリマ
ー材料内部に該伝導性要素を案内することを含む、前項
６５記載の方法。 ８６．導入ステップが、比較的非伝導性のポリマー材料
による伝導性要素の表面の一部のワイピングを生じさせ
ることを含む、前項６５記載の方法。 ８７．導入ステップが、金属化された層による伝導性要
素の表面の一部のワイピングを生じさせることを含む、
前項６８記載の方法。 ８８．比較的非伝導性のポリマー基体をもう一つ基体と
組み立てる追加のステップを含む、前項６５記載の方
法。 ８９．比較的非伝導性のポリマー基体をもう一つの比較
的非伝導性のポリマー基体と組み立てる追加のステップ
を含む、前項６５記載の方法。 ９０．導入ステップが、基体の片側の上のくぼみ及び該
基体の反対側の表面からの突起を形成するために表面に
関して或る深さまで実施される、前項６７記載の方法。

【００７２】９１．比較的非伝導性のポリマー基体をも
う一つの比較的非伝導性のポリマー基体と組み立てる追
加のステップを含み、そして一つの基体及びもう一つの
基体の突起が他の基体及びもう一つ基体のくぼみによっ
て受け入れられる、前項９０記載の方法。 ９２．突起及びくぼみの少なくとも一つによってもう一
つの基体を比較的非伝導性のポリマー基体の上に配置す
る追加のステップを含む、前項９０記載の方法。 ９３．伝導性要素を、伝導性要素の周囲に延びる所定の
地域を有する部位で比較的非伝導性のポリマー材料中に
埋込むステップ、及び埋込みステップの間そしてそれに
引き続いて部位の所定の地域の寸法変化を排除するステ
ップを含む方法。 ９４．寸法変化を排除するステップが、部位の所定の地
域内部で熱可塑性材料を使用することによって達成され
る、前項９３記載の方法。 ９５．寸法変化を排除するステップが、部位の所定の地
域内部で液晶ポリマー材料を使用することによって達成
される、前項９３記載の方法。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１つの実施態様に従ったバイア接続の
製造を対応する装置と共に示す図である。

【図２】本発明の１つの実施態様に従ったバイア接続の
製造を対応する装置と共に示す図である。

【図３】図１及び２の方法及び装置に従って形成される
バイア接続構造体の拡大図である。

【図４】本発明のもう１つの実施態様に従ったバイア接
続の製造を対応する装置と共に示す図である。

【図５】本発明のもう１つの実施態様に従ったバイア接
続の製造を対応する装置と共に示す図である。

【図６】図４及び５の方法及び装置に従って形成される
バイア接続構造体の拡大図である。

【図７】図１〜６中に示された薄膜から形成される典型
的な多層構造体を示す。

【図８】図１及び２に類似するが熱可塑性薄膜がその表
面の上に金属層を含む本発明の１つの実施態様に従った
バイア接続製造の図であり、対応する装置並びに、図１
〜２２の任意の図中に示すようなバイア接続の形成に同
様に適用可能である本発明の別の特徴に従った更新可能
な表面の使用共に示す。

【図９】図１及び２に類似するが熱可塑性薄膜がその表
面の上に金属層を含む本発明の１つの実施態様に従った
バイア接続製造の図であり、対応する装置並びに、図１
〜２２の任意の図中に示すようなバイア接続の形成に同
様に適用可能である本発明の別の特徴に従った更新可能
な表面の使用共に示す。

【図１０】図８及び９の方法及び装置に従って形成され
るバイア接続構造体の拡大図である。

【図１１】図４及び５に類似するが熱可塑性薄膜がその
表面の上に金属層を含む本発明のもう１つの実施態様に
従ったバイア接続の製造を対応する装置と共に示す図で
ある。

【図１２】図４及び５に類似するが熱可塑性薄膜がその
表面の上に金属層を含む本発明のもう１つの実施態様に
従ったバイア接続の製造を対応する装置と共に示す図で
ある。

【図１３】図１１及び１２の方法及び装置に従って形成
されるバイア接続構造体の拡大図である。

【図１４】図８〜１３中に示された薄膜から形成される
典型的な多層構造体を示す。

【図１５】図１〜１４の任意の図の方法及び構造体に適
用可能な、本発明に従ったバイア接続の形成の変形例を
示す。

【図１６】図１〜１４の任意の図の方法及び構造体に適
用可能な、本発明に従ったバイア接続の形成の変形例を
示す。

【図１７】図１〜１４の任意の図の方法及び構造体に適
用可能な、本発明に従ったバイア接続の形成の変形例を
示す。

【図１８】図１〜１４の任意の図の方法及び構造体に適
用可能な、本発明に従ったバイア接続の形成の変形例を
示す。

【図１９】図１〜１４の任意の図の方法及び構造体に適
用可能な、本発明に従ったバイア接続の形成のもう一つ
の変形例を示す。

【図２０】図１〜１４の任意の図の方法及び構造体に適
用可能な、本発明に従ったバイア接続の形成のもう一つ
の変形例を示す。

【図２１】図１〜１４の任意の図の方法及び構造体に適
用可能な、本発明に従ったバイア接続の形成のもう一つ
の変形例を示す。

【図２２】図１〜１４の任意の図の方法及び構造体に適
用可能な、本発明に従ったバイア接続の形成のもう一つ
の変形例を示す。

【図２３】高いアスペクト比のバイア接続の形成の変形
例を示す。

【図２４】高いアスペクト比のバイア接続の形成の変形
例を示す。

【図２５】図４、５、１１及び１２中に示された装置に
従った高いアスペクト比のバイア接続及びパッド構造体
の変形例を図示する。

【図２６】図２３〜２５中に示す方法に従って形成され
る高いアスペクト比のバイア接続構造を有する典型的な
多層構造体を示す。

【図２７】図１〜２５中に示すように、本発明に従って
単一の薄膜中に形成されて良い種々のバイア接続及びパ
ッド構造体を示す。

【符号の説明】

１８、１８′ 駆動体 １２ 保持板 １６、１６′ 伝導性ボール １７ 開口 １００、１００′ 基体 １４ ダイ １９ 小さなくぼみ ２２ 押し込み板 ７６ チップ ８２、１８２ 金属配線層 ８４ 更新可能な表面 ８６ 支持板 １９２、２４０ スルーホール ２３２ ロッドまたはピン ２３４ 伝導性ボール ２４２、２４４ 小さなくぼみ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アーサー・ブロス アメリカ合衆国ニユーヨーク州12601. ポキープシ．モンロードライブ42 (72)発明者 ジユーリアン・ジヨージ・センパ アメリカ合衆国ニユーヨーク州13754. デイポジツト．アール・エフ・デイー １．ボツクス529 (72)発明者 ロバート・オーテイス・ルツソウ アメリカ合衆国ニユーヨーク州12533. ホープウエルジヤンクシヨン．ウツドク レストドライブ18 (72)発明者 ドナルド・エドワード・マイアーズ アメリカ合衆国ニユーヨーク州12603. ポキープシ．ジエイムズストリート28 (72)発明者 トマス・ジエイ・ウオルシユ アメリカ合衆国ニユーヨーク州12603. ポキープシ．デイアーランロード２ (56)参考文献 特開 平４−64277（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−61087（ＪＰ，Ａ)

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 比較的非導電性の熱可塑性ポリマー材料
   およびその中に埋め込まれたポリマー材料厚さとほぼ等
   しいかまたはそれ以下の最大寸法を有する少なくとも１
   個の導電性要素を含み、その中に比較的導電性の領域を
   有する比較的非導電性のポリマー材料からなることを特
   徴とする電子部品用基体。
2. 【請求項２】 導電性要素がボールまたはピンである請
   求項１記載の基体。
3. 【請求項３】 基体の少なくとも一方の面にパターン化
   した導電性層を有する請求項１記載の基体。
4. 【請求項４】 比較的非導電性の熱可塑性ポリマー材料
   をポリマーの自発的な流れが起きる以下の温度に加熱す
   る工程； 比較的非導電性の熱可塑性ポリマー材料を層状に支持す
   る工程； 比較的非導電性の熱可塑性ポリマー材料の所定の位置の
   上部に、基体厚さに等しいかまたはそれ以下の最大寸法
   を有する導電性要素を浮上させて保持する工程；および 導電性要素を加圧して、比較的非導電性の熱可塑性ポリ
   マー材料中に導電性要素の端部周りのポリマー材料にリ
   フローを生じさせながら導入する工程；を含むことを特
   徴とするその中に比較的導電性の領域を有する比較的非
   導電性のポリマー材料からなる電子部品用の基体の製造
   方法。
5. 【請求項５】 比較的非導電性のポリマー材料を層状に
   支持するための表面にくぼみを有しまたは有しない支持
   手段； 熱可塑性ポリマー材料層の所定の位置の上部に導電性要
   素を浮上させて保持する手段；および 熱可塑性ポリマー材料層に導電性要素を埋め込むための
   駆動手段； を含むことを特徴とするその中に比較的導電性の領域を
   有する比較的非導電性のポリマー材料からなる電子部品
   用の基体の製造用装置。