JP2796865B2 - 電気的接続部材の製造方法 - Google Patents
電気的接続部材の製造方法Info
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Description
的接続部材を製造する方法に関する。
昭63−133401号に示されているような方法が挙げられ
る。
面図である。まず、第3図(a)に示すように、金属シ
ート501を用意する。第3図(b)に示すようにスピン
コータにより感光性樹脂505(ポリイミド樹脂(PI))
を金属シート501上に塗布し、100℃前後の温度でプリベ
イクを行う、次に、第3図(c)に示すように、フォト
マスク(図示せず)を介して光(紫外線)を照射し、露
光を行った後現像を行う。このとき光にさらされた部分
にポリイミド樹脂505が残り、光にさらされていない部
分は現像によりポリイミド樹脂505が除去されて穴142が
形成される。その後、200〜400℃に加熱してポリイミド
樹脂505のイミド化を行う。
液中に金属シート501と金属シート501上のイミド化した
ポリイミド樹脂505とを入れ、穴142の底部及びその近傍
の金属シート501をエッチングして凹部502を形成する。
第3図(e)に示すように金属シート501を共通電極と
して金メッキを行い、穴142,凹部502に金150を充填し、
バンプができるまで金メッキを続ける。最後に、第3図
(f)に示すように金属シート501を金属のエッチング
により除去し電気的接続部材125を製造する。
50が電気的導電部材107を構成し、ポリイミド樹脂505が
保持体(電気的絶縁体)115を構成する。
05の厚みを約10μm、金150の柱状部の直径を約20μ
m、導電部材107間のピッチを約40μm、金150(導電部
材107)の突出量を表裏面とも数μmとした。
3図(f)とでは異なる、これはポリイミド樹脂505の
硬化収縮反応に主に起因している。また、電気的接続部
材125のポリイミド樹脂505の開口径と開口ピッチとは、
第3図(c)と第3図(f)とでは異なる。この原因と
してはポリイミド樹脂505の硬化収縮反応と、さらに現
像工程後の加熱加工におけるポリイミド樹脂505と金属
シート501との熱膨脹係数の差等が考えられる。
いては、以下に述べるような問題点を生ずることがある
という点で、更なる改良の余地があった。
脂)を金属シートに塗布し、電気的接続部材の保持体を
形成するので、厚膜を形成することができない。また加
熱加工時に収縮したり、金属シートと熱膨腸係数が異な
るので残留応力を持ったりするため膜厚及びパターン寸
法の制御が難しい。
工業(株)),フォトニース(東レ(株)),プロビミ
ド(Chiba Geigy),セレクティラックス(E.Merk),
リソコート(宇部興産(株))等があるが、すでにイミ
ド化されて市販されているポリイミド樹脂の種類と比較
するとその数は、まだまだ少なく材料の選択幅が小さ
い。また、その価格も非常に高価である。
成されるバンプはポリイミド樹脂に穿たれた穴を通して
ポリイミド樹脂上まで金メッキを成長させ続けることに
より形成されるが、突出するバンプ高さを高くしようと
した際、横方向にも広がって隣合うバンプと短絡してし
まう。短絡しないようにバンプの間隔を広げると高密度
な電気回路部品(例えば半導体ICチップ)の接続を行う
ことができなくなる。つまり、突出するバンプの成長を
横方向に制限しないと、突出形状を制御できる範囲が狭
い。これは、電気回路部品の接続を行うことを目的とし
た電気的接続部材の製造方法として、比較的大きな問題
である。
凹部を形成し、この凹部が、金属シート側に突出するバ
ンプ形状になるが、ウエットエッチングは等方性エッチ
ングのため金属シート側に突出するバンプの高さを高く
しようとした際、凹部を深くすると横方向にも広がり
(サイドエッチング)、隣合うバンプと短絡してしま
う。短絡しないようにバンプの間隔を広げると高密度な
電気回路部品(例えば半導体ICチップ)の接続を行うこ
とができなくなる。つまり、ウエットエッチングだけで
金属シートに凹部を形成しバンプの突出形状を制御しよ
うすると、制御できる範囲が狭い。これは、電気回路部
品の接続を行うことを目的とした電気的接続部材の製造
方法として、比較的大きな問題である。
エネルギビームを照射して保持体となる絶縁層に孔をあ
け、その孔に導電部材となる導電材料を充填することに
より、隣り同士で絶縁性を維持して狭いピッチにて導電
部材を充填でき、電気回路部品同士の高密度な接続を実
現できる電気的接続部材の製造を可能とすると共に、高
エネルギビームの照射により露出された基体の表面にエ
ッチングを施して底部における穴の径を広げておくこと
により、充填された導電部材の欠落を防止できる電気的
接続部材の製造を可能とする電気的接続部材の製造方法
を提供することを目的とする。
電気的絶縁材からなる保持体と、該保持体中に互いに絶
縁状態にて備えられた複数の導電部材とを有し、前記各
導電部材の一端が前記保持体の一方の面において露出し
ており、前記各導電部材の他端が前記保持体の他方の面
において露出している電気的接続部材を製造する方法に
おいて、基体と、該基体に積層されて設けられるところ
の前記保持体となる絶縁層とを有する母材に対し前記絶
縁層側から高エネルギビームを照射して、複数の領域に
おいて前記絶縁層の全部と前記基体の一部とを除去し、
前記母材に複数の穴を形成する第1の工程と、形成され
た複数の穴に、前記絶縁層の面と面一またはこの面より
突出させて、前記導電部材となる導電材料を充填する第
2の工程と、前記基体を除去する第3の工程とを有する
ことを特徴とする。
第1発明において、前記第1の工程の後に、前記第1の
工程により露出した前記基体に対し前記第1の工程によ
って形成された穴の径より大きく隣合う穴の外周までの
距離の半分より小さい範囲にて、エッチングする工程を
有することを特徴とする。
母材に対して高エネルギビームを照射し、複数の領域に
おいて絶縁層の全部と基体の一部とを除去して、互いに
連通しない複数の穴を形成する。次に母材に形成された
複数の穴に、絶縁層の面と面一またはこの面より突出さ
せて、導電材料を充填し、最後に基体を除去する。そう
すると、穴内に充填された導電材料は互いに絶縁された
状態であり、保持体(前記絶縁層)に複数の導電部材が
充填され、各導電部材の両端が露出された構成をなす電
気的接続部材が製造される。この際、高エネルギビーム
の照射により穴を形成するので、導電部材のピッチを微
細にすることができる。
による穴の形成後に、露出した基体の表面を、形成され
た穴の径より大きく隣合う穴の外周までの距離の半分よ
り小さい範囲にて、エッチングして、その一部を除去す
る。そうしておくと、導電材料をこの穴に充填した際
に、絶縁層(保持体)に埋設した部分より露出した部分
において導電材料(導電部材)の径が大きくなり、導電
部材の抜け落ちが防止される。
的に説明する。
断面図である。まず、銅からなる基体1の片面にポリイ
ミド樹脂からなる絶縁層2を積層してなる母材3を準備
する(第1図(a))。母材3の製造方法は、絶縁層2
に対して基体1の金属材料を蒸着させることによっても
よく、メッキによってもよく、また両法を併用してもよ
い。また、基体1の片面に絶縁層2を形成するためのポ
リイミド樹脂を塗布してもかまわない。
エネルギビームたるKrFエキシマレーザ光5を、絶縁層
2側から母材3に照射する(第1図(b))。エキシマ
レーザ光5の光エネルギにより、照射された部分の絶縁
層2(ポリイミド樹脂)の分子が切り離され、基体1の
表面に達する複数の孔6が絶縁層2に形成される。基体
1の表面が露出されてもエキシマレーザ光5の照射を続
け、基体1の一部を除去して孔6に連通する穴7を基体
1に所定深さにて形成する(第1図(c))。この際、
エキシマレーザ光5の1パルス当たりの照射エネルギと
基体1に対するエッチング速度とに応じてそのパルス数
を制御することにより、穴7の深さを調節する。
り、金からなる導電材料8を孔6,穴7に充填する(第1
図(d))。この際、導電材料8の充填を、絶縁層2の
上面より突出するまで行い、突出した部分は金バンプ9
となる。最後に、絶縁層2及び導電材料8をエッチング
しないようなエッチング液を用いて、基体1をエッチン
グ除去して、電気的接続部材31を製造する(第1図
(e))。
おいて、導電部材34は金からなり、保持体35はポリイミ
ド樹脂からなる。
面図である。第2図(a)〜第2図(c)に示す工程
は、前述した第1発明における第1図(a)〜第1図
(c)に示した工程と同じであるので、その説明は省略
する。エキシマレーザ光5の照射により、互いに連通す
る孔6,穴7を母材3に形成した(第2図(c))後、露
出している基体1の表面に、絶縁層2をエッチングしな
いようなエッチング液を用いて、化学エッチングを施し
て、穴7を上下方向及び横方向に広げて穴10とする(第
2図(d))。この際、横方向に広げる大きさは、隣合
う孔6の外周までの距離の半分より小さいこととする。
このように横方向の広がりを制御することにより、隣り
合う穴10同士が連通することはない。基体1に形成され
た穴10の径は、絶縁層2に形成された孔6の径より大き
くなる。化学エッチングの前に、エキシマレーザ光5の
照射により下方向に穴7を形成しておくので、化学エッ
チング後に形成される穴10は、横方向よりも下方向に大
きく広がった形状となる。
り、金からなる導電材料8を孔6,穴10に充填する(第2
図(e))。この際、導電材料8の充填を、絶縁層2の
上面より突出するまで行い、突出する部分は金バンプ9
となる。また、充填される導電材料8の下部は穴10の形
状に合せた金バンプ11となる。最後に、絶縁層2及び導
電材料8をエッチングしないようなエッチング液を用い
て、基体1をエッチング除去し、保持体35と導電部材34
とから構成される電気的接続部材31を製造する(第2図
(f))。
35(絶縁層2)に充填されている導電部材34(導電材料
8)の径よりも露出している導電部材34(金バンプ9,1
1)の径が大きいので、導電部材34が保持体35から欠落
することがなくなり、電気回路部品との接続を行った際
に、導電部材の欠落に伴う接続不良が発生しない、また
この第2発明では、導電部材ピッチが極小(30μm程
度)になっても十分な金バンプの突出量を有することが
できる。
た銅(Cu)の他に、Au,Ag,Be,Ca,Mg,Mo,Ni,W,Fe,Ti,In,
Ta,Zn,Al,Sn,Pb−Sn等の金属または合金を使用できる。
また金属,合金以外であっても導電性を示すならば、金
属材料に有機材料または無機材料の一方あるいは両方を
含有せしめた材料を用いてもよい、更に、超電導性を示
すセラミックなどでもよい。
の任意の金属または合金を使用できる。導電材料8は、
一種の金属及び合金から形成されていてもよいし、数種
類の金属及び合金を混合して形成されていてもよい。ま
た、金属材料に有機材料または無機材料の一方あるいは
両方を含有せしめた材料でもよい。なお導電材料8の断
面形状は、円形,四角形その他の形状とすることができ
るが、応力の過度の集中を避けるためには角がない形状
が望ましい。
が、エポキシ樹脂,シリコン樹脂等の他の有機樹脂材料
を使用してもよい。粉体,繊維,板状体,棒状体,球状
体等の所望の形状をなした、無機材料,金属材料,合金
材料の一種または複数種が、分散して含有されている有
機材料を用いてもよい。また無機材料を使用してもよ
く、粉体,繊維,板状体,棒状体,球状体等の所望の形
状をなした、有機材料,金属材料,合金材料の一種また
は複数種が、分散して含有されている無機材料を用いて
もよい。含有される金属材料,合金材料として具体的に
は、Au,Ag,Cu,Al,Be,Ca,Mg,Mo,Fe,Ni,Co,Mn,W,Cr,Nb,Z
r,Ti,Ta,Zn,Sn,Pb−Sn等があげられ、含有される無機材
料として、SiO2,B2O3,Al2O3,Na2O,K2O,CaO,ZnO,BaO,Pb
O,Sb2O3,As2O3,La2O3,ZrO2,P2O5,TiO2,MgO,SiC,BeO,BP,
BN,AlN,B4C,TaC,TiB2,CrB2,TiN,Si3N4,Ta2O5等のセラミ
ック,ダイヤモンド,ガラス,カーボンボロン等があげ
られる。
ーザ光を使用したが、これに限らず、基体1及び絶縁層
2を所望の大きさに除去するだけのエネルギを持つもの
であればよい。例えば、ArFのエキシマレーザ,CO2レー
ザ,YAGレーザ,N2レーザ,Arレーザ,Krレーザ等のレーザ
光、またイオンビームエッチング(IBE),フォーカス
トイオンビームエッチング(FIBE),スパッタエッチン
グ等のイオンビーム、放電による電気ビーム等がある
が、イオンビームによるものはサンプルを真空雰囲気に
しなければならず、また放電加工は微細な加工が比較的
難しいので、本発明に関してはレーザ光が最も適してい
る。
ることとしたが、他の方法として、CVD(Chemical Vapo
r Deposition)による選択成長を行うこととしてもよ
い。CVD法により、導電材料を充填する場合には、母材
を構成する基体は導電材からなる必要はない。
照射して保持体となる絶縁層に穴をあけ、その穴に導電
部材となる導電材料を充填するので、隣り同士で絶縁性
を維持して狭いピッチにて導電部材が備えられた電気的
接続部材を製造できる。従って、本発明にて製造した電
気的接続部材を用いて、電気回路部品間の高密度な接続
を実現できる。
露出された基体の表面に化学エッチングを施して底部に
おける穴の径を広げておくこととするので、保持体より
露出した部分の径が保持体中にある部分の径より大きく
なるように導電部材を備えた電気的接続部材を製造で
き、充填された導電部材の欠落を完全に防止できる。
図は第2発明の製造工程を示す模式的断面図、第3図は
電気的接続部材の従来の製造方法を示す模式図である。 1……基体、2……絶縁層、3……母材、4……マスク
5……エキシマレーザ光、6……孔、7,10……穴8……
導電材料、9,11……金バンプ、31……電気的接続部材、
34……導電部材、35……保持体
Claims (4)
- 【請求項1】電気的絶縁材からなる保持体と、該保持体
中に互いに絶縁状態にて備えられた複数の導電部材とを
有し、前記各導電部材の一端が前記保持体の一方の面に
おいて露出しており、前記各導電部材の他端が前記保持
体の他方の面において露出している電気的接続部材を製
造する方法において、 基体と、該基体に積層されて設けられるところの前記保
持体となる絶縁層とを有する母材に対し前記絶縁層側か
ら高エネルギビームを照射して、複数の領域において前
記絶縁層の全部と前記基体の一部とを除去し、前記母材
に複数の穴を形成する第1の工程と、 形成された複数の穴に、前記絶縁層の面と面一またはこ
の面より突出させて、前記導電部材となる導電材料を充
填する第2の工程と、 前記基体を除去する第3の工程と を有することを特徴とする電気的接続部材の製造方法。 - 【請求項2】前記第1の工程の後に、 前記第1の工程により露出した前記基体に対し前記第1
の工程によって形成された穴の径より大きく隣合う穴の
外周までの距離の半分より小さい範囲にて、エッチング
する工程 を有することを特徴とする請求項1記載の電気的接続部
材の製造方法。 - 【請求項3】前記基体として、前記導電部材となる導電
材料とは異なる導電材料を用いて形成された基体を用
い、前記高エネルギビームとしてレーザ光を用いること
を特徴とする請求項1記載の電気的接続部材の製造方
法。 - 【請求項4】前記基体として、前記導電部材となる導電
材料とは異なる導電材料を用いて形成された基体を用
い、前記エッチングとしてウエットエッチングを行うこ
とを特徴とする請求項2記載の電気的接続部材の製造方
法。
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