JPH03182081A - 電気的接続部材の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電気回路部品同士を電気的に接続する電気的
接続部材を製造する方法に関する。

〔従来の技術〕

近来、電気的接続部材の製造方法として、例えば特願昭
６３−１３３４０１号に示されているような方法が挙げ
られる。

第３図はここに示されている製造方法の工程を示す断面
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（ｂｌ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、２００〜４０
０℃に加熱してポリイミド樹脂５０５のイミド化を行う
。

次いで、第３図（ｄ）に示すように金属のエツチング液
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をエツチングして凹部
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ツキを行い、穴１４２．
凹部５０２に金Ｉ５０を充填し、バンプができるまで金
メツキを続ける。最後に、第３図（ｆ）に示すように金
属シート５０１を金属のエツチングにより除去し電気的
接続部材１２５を製造する。

このように製造された電気的接続部材１２５において金
１５０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。

電気的接続部材１２５における寸法は、ポリイミド樹脂
５０５の厚みを約ＬＯｕｍ、金１５０の柱状部の直径を
約２０μｍ、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μ
ｍとした。

電気的接続部材１２５の厚みの寸法は第３図（１））と
第３図（ｆ）とでは異なる。これはポリイミド樹脂５０
５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
ンチとは、第３図（Ｃ１と第３図（ｆｌ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。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、近来の電気的接続部材の製造方法におい
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。

■スピンコードにより電気的絶縁材料（ポリイミド樹脂
）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、金属シートと熱膨脹係数が異なる
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。

■感光性ポリイミド樹脂は、ＰＬ−１１００，１２００
（日立化成工業＠）、フォトニース（東し側）、フロピ
ミド（Ｃｈｉｂａ　Ｇｅｉｇｙ）、セレクティラフクス
（Ｅ。

Ｍｅｒｋ）　、　　リソコート（宇部興産■）等がある
が、すて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。

■感光性ポリイミド樹脂の金属シートと反対側の面に形
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ツ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。

■金属シートをウェットエツチングにてエツチングして
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、ウェットエツチングは等方性エツチ
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（
サイドエツチング）、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、ウェットエツチングだけで金
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
とすると、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。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、高エ
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ツ
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。

〔課題を解決するための手段〕

本願に係る第１発明の電気的接続部材の製造方法は、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、前記絶縁層の面と画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。

本願に係る第２発明の電気的接続部材の製造方法は、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、エツチングする工程を有
することを特徴とする。

〔作用］ 本願の第１発明にあっては、基体に絶＆！層を積層した
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、絶縁層の面と画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、大向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。

本願の第２発明にあっては、高エネルギビームの照射に
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、エツチングして、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Ｎ（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
の抜は落ちが防止される。

〔実施例〕

以下、本発明をその実施例を示す図面に基づいて具体的
に説明する。

第１図は本願に係る第１発明の製造工程を示す模式的断
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、メンキによってもよく、また画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。

次いで、ポジ型マスク４を絶縁Ｎ２の上方におき、高エ
ネルギビームたるＸｒＦ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
［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Ｎ２に形成される。基体
ｌ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ｌパルス当たりの照射エネルギと
基体１に対するエツ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、穴フの深さを調節する。

次に、基体ｌを共通電極として用いた金メツキにより、
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Ｎ２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をエツチングし
ないようなエツチング液を用いて、基体ｌをエツチング
除去して、電気的接続部材３１を製造する（第１図（ｅ
））。

本実施例にあっては、製造された電気的接続部材３１に
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。

第２図は、本願の第２発明の製造工程を示す模式的断面
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Ｎ２をエツチングしない
ようなエツチング液を用いて、化学エツチングを施して
、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、隣合
う穴１０同士が連通ずることはない、基体ｌ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。化学エツチングの前に、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
ツ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。

次いで、基体ｌを共３！ｌｉ電極として用いた金メツキ
により、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ＩＯ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をエツチングしないようなエツチ
ング液を用いて、基体ｌをエツチング除去し、保持体３
５と導電部材３４とから横取される電気的接続部材３１
を製造する（第２図（ｆ））。

このようにして製造された電気的接続部材は、保持体３
５（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（金パン１
９．１１）の径が大きいので、導電部材３４が保持体３
５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。

基体ｌに使用する金属の材質としては、実施例で用いた
銅（Ｃｕ　）の他に、＾ｕ＋　Ａｇ＋　Ｂｅ＋　Ｃａ＋
　ＭＬＭｏ、　Ｎｔ、　ｗ、　Ｆｅ、　ＴＩＴ　Ｉｎ、
　Ｔａ、　Ｚｎ、　ＡＩ＋　Ｓｎ、　Ｐｂ−５ｎ等の金
属または合金を使用できる。また金属１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。

実施例では導電材料８として金を使用したが、金板外の
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。

実施例では絶縁層２としてポリイミド樹脂を用いたが、
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１球状体等
の所望の形状をなした、無機材料、金属材料１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１球状体等の所望の形状をな
した、有機材料、金属材料１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８合金材料として具体的には、Ａ
ｕ、　Ａｇ＋　Ｃｕ、　ＡＩ＋　Ｂｅ、　Ｃａ＋　Ｍｇ
。

Ｍｏ、　Ｆｅ＋　Ｎｉ、　Ｇｏｔ　Ｍｎ、　ｗ、　Ｃｒ
、　Ｎｂ＋　Ｚｒ、　Ｔｉ、　Ｔａ。

Ｚｎ、　Ｓｒ＋＋　Ｐｂ−５ｎ等があげられ、含有され
る無機材料として、５ｉＯｚ＋　ＢｚＯｚ＋　ＡＩｚ０
３＋　Ｎａ２Ｏ，ＫｚＯ＋　Ｃａｂ。

ＺｎＯ，Ｂａｄ、　ｐｂｏ、　５ｂｚＯ＊、　ＡＳｚ０
３＋　Ｌａｚｙ、、、　Ｚｒ０２ｌＰ２０ｓＴｉｅ、、
　ＭｇＯ，ＳｉＣ，Ｂｅｄ、　ＢＰ、　ＢＮ、　ＡＩＮ
、　ＢａＣ，ＴａＣ。

ＴＩＢＺＩ　ＣｒＬ＋　ＴｔＮ、　５ｉＪｎ、ＴａｚＯ
ｓ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
。

実施例では高エネルギビームとしてＫｒＦのエキシマレ
ーザ光を使用したが、これに限らず、基体１及び絶縁ｒ
ｆｉ２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、
　ＣＯ□レーザ、　ＹＡＧレーザ＋　ＮＺレーザ、　Ａ
ｒレーザ、　Ｋｒレーザ等のレーザ光、またイオンビー
ムエツチング（ｒＢＥ）　、フォーカストイオンビーム
エツチング（ＦＩＲＥ）、スバフ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。

また、導電材料を充填する方法としてメツキ法を用いる
こととしたが、他の方法として、ＣＶＤ　（Ｃｈｅｗｉ
ｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）による選
択成長を行うこととしてもよい、　ＣＶＯ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。

〔発明の効果〕

以上詳述した如く第１発明では、高エネルギビームを照
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。

また、第２発明では、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化学エツ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。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１発明の製造工程を示す模式的断面図、第２
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。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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、前記絶縁層の面と画一またはこ
   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。 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。 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。 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
   ッチングとしてウェ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。