JPH07240434A

JPH07240434A - バンプ電極、およびその製造方法

Info

Publication number: JPH07240434A
Application number: JP3225294A
Authority: JP
Inventors: Sawako Yamai; 佐和子山井; Mitsumasa Muraishi; 光優村石
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 1994-03-02
Filing date: 1994-03-02
Publication date: 1995-09-12

Abstract

(57)【要約】【目的】ハンダが保護膜内に入り込むことを防止し、
ハンダバンプの高さを維持することで、バンプ電極にお
ける接続の信頼性を確保する。【構成】基板１上には、配線パターン１１が形成され
る。この配線パターン１１上に密着金属１２を形成す
る。密着金属１２は、中心部に配線パターン１１を露出
する、たとえばリング状に形成する。この密着金属１２
の中心開口部に、ポストランド１３を形成する。このポ
ストランド１３の底部が配線パターン１１と接続する。
またポストランド１３の頭部がバンプ電極となる。ここ
に、ポストランド１３の頭部が露出するように保護膜１
７を形成する。密着金属はポストランド１３と配線パタ
ーン１１との間に形成されており、バンプ電極上のハン
ダが配線パターン１１にまで浸透することを防止する。
さらに、これらの上に保護膜１７を形成するため、この
保護膜と密着金属とが密着し、ハンダが配線層にまで浸
透することを防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、バンプ電極の構造に
関するものである。特に、薄膜多層基板上へのフリップ
チップＩＣの実装に適したバンプ電極の構造に関するも
のである。また、そのようなバンプ電極の製造方法に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】電子回路の小型化にともない、各種電子
部品も一層の小型化が要請されている。フリップチップ
実装は、このような小型化の要請に対応するために有効
な手段の一つであり、今後、ますます利用が増大するも
のと考えられている。フリップチップ実装においては、
基板上に設けられたバンプ電極上にハンダバンプを形成
し、このハンダバンプにより基板上の電極とフリップチ
ップＩＣの電極とを接続する方法が、一般にとられてい
る。

【０００３】従来のバンプ電極の一例を、図５を用いて
説明する。すなわちバンプ電極２は、基板１に、電極２
をメッキ等により形成して構成される。さらに、電極２
の周囲に保護膜３を形成し、フォトリソ工程により、保
護膜３の所定の部分にビアホール４を形成する。ここ
で、基板１上に形成された保護膜３は、電極２における
ハンダダムの役割を果たす。そして電極２上に、ハンダ
バンプ（図示せず）を配置することになる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような構成におい
て、バンプ電極２は電気抵抗やハンダ濡れ性を考慮し、
銅や金等で形成されるのが一般的である。しかしバンプ
電極２の材質に関しては、これ以外にも保護膜３との密
着性を考慮して決定する必要がある。電極２と保護膜３
との密着性が悪いと、電極２上に形成したハンダバンプ
のハンダが保護膜内に入り込んでしまい、ハンダバンプ
の高さが低くなるおそれがある。

【０００５】フリップチップ実装においては、ハンダバ
ンプの高さが高い方が接続の信頼性が高まることが知ら
れている。従って電極２と保護膜３との密着性が悪い
と、接続の信頼性が低下することにもなる。よって、電
極の周囲に有効なハンダダムを形成し、ハンダが保護膜
内部に入り込むことを防止し、接続の信頼性を確保する
ことが必要である。

【０００６】

【課題を解決するための手段】すなわちこの発明は、基
板上に配線パターンを形成し、この配線パターン上にリ
ング状の密着金属を形成し、密着金属のリング開口部内
に、配線パターンと接続する電極ポストを形成し、電極
ポストの頭部を表面に露出させるように保護膜を形成し
て構成するバンプ電極である。

【０００７】

【作用】配線パターン上に密着金属をリング状に形成
し、この密着金属によって形成される中心開口部に、
銅、ニッケル、金から構成されるポストランドを形成す
る。このポストランドの頭部がバンプ電極となる。ポス
トランドを形成したことによって、バンプ電極の表面と
配線パターンとの間に適切な距離を取ることができる。
また密着金属はポストランドと配線パターンとの間に形
成されているため、ハンダが配線層にまで浸透すること
を防止する。さらに、これらの上に保護膜を形成するた
め、この保護膜と密着金属とが密着し、ハンダが配線層
にまで浸透することを防止する。

【０００８】

【実施例】まず図１により、この発明のバンプ電極の構
造を説明する。この発明のバンプ電極は、基板１上に形
成される。基板１としては、たとえばアルミナセラミッ
ク（Ａｌ2Ｏ3 ）基板が適当であるが、これ以外にもガ
ラスセラミック（たとえば２ＭｇＯ・２Ａｌ2Ｏ3・５Ｓ
ｉＯ2）、ムライト（３Ａｌ2Ｏ3・ＳｉＯ2 ）、窒化ア
ルミニウム（ＡｌＮ）等も考えられる。ただし、これら
は発明の範囲を限定するものではない。この基板１上に
は、配線パターン１１が形成されている。この配線パタ
ーン１１は、銅メッキにより形成している。配線パター
ン１１の厚みは、そのパターンに印加される信号によっ
て異なるが、一般的には２ないし５μｍ程度である。配
線パターン１１は、この他にも金、アルミニウム等によ
っても形成することができる。

【０００９】配線パターン１１上には、リング状の密着
金属１２が形成される。密着金属には、保護膜との密着
性が良いことが要求される。さらに、ハンダ濡れ性が低
いことが要求される。具体的には、保護膜との密着性、
耐腐食性等を考慮するとクロムが適している。すなわち
クロムは表面に酸化膜が形成されるため、ハンダ濡れ性
が低い。また密着金属としてはこの他にもチタンが適し
ていると考えられる。この実施例では、以下密着金属と
してクロムを用いた例を説明する。

【００１０】密着金属１２によって形成されるリングの
中心開口部分に、ポストランド１３が形成される。ポス
トランド１３は、この実施例においては３層構造となっ
ており、底部たる第１層が銅１４、第２層がニッケル１
５、そして頭部たる第３層が金１６により構成されてい
る。なお密着金属１２の形状は特に限定されるものでは
ないが、中心部に開口部を形成し、その開口部に配線パ
ターン１１を露出させるものである。このような構造で
あって、ポストランド１３の周囲を取り囲むものであ
る。

【００１１】基板１の上面には、ポリイミドによる保護
膜１７が形成される。すなわち保護膜１７は、基板１、
配線パターン１１、密着金属１２、そしてポストランド
１３をマスクしている。このように薄膜多層基板が形成
され、その表面にはポストランド１３の第３層である金
１６が露出している。これがバンプ電極となる。

【００１２】次に、この発明によるバンプ電極の製造方
法を、図２ないし図４を用いて説明する。まず図２で
は、基板１上に配線パターン１１と密着金属を形成する
までを、次に図３では、配線パターン１１上にポストラ
ンド１３を形成するまでを、そして図４では保護膜１７
を形成し、バンプ電極が形成されるまでを説明する。

【００１３】まず図２において、基板１に、スパッタ法
を用いてカレントフィルム２１を膜付けする（図２
ａ）。カレントフィルム２１には、銅、アルミニウム等
を用いることが望ましい。このカレントフィルム２１
は、後述するメッキ処理の際に電圧印加用の電極として
利用する。

【００１４】次に、カレントフィルム２１の上に、フォ
トリソ工程によりレジストパターン２２を形成する（図
２ｂ）。そしてこのレジストパターン２２をメッキマス
クとして、カレントフィルム２１の上に電解メッキにて
第１の銅メッキ２３を行い（図２ｃ）、その後レジスト
パターン２２を除去する。この第１の銅メッキ２３が、
図１に示す配線パターン１１となる（図２ｄ）。

【００１５】次に、カレントフィルム２１、および銅メ
ッキ２３上に、再度レジストパターン２４を形成する
（図２ｅ）。これをメッキマスクとして、銅メッキ２３
上に電解メッキにてクロムメッキを行う（図２ｆ）。最
後に、レジストパターン２４を除去する（図２ｇ）。こ
れにより銅メッキ２３上に、リング状のクロム層２５が
パターニングされる。このクロム層２５が、図１に示す
密着金属１２となる。

【００１６】次に図３において、ポストランド１３を形
成するまでを説明する。まず、クロム層２５の中心開口
部だけを残して、カレントフィルム２１、およびクロム
層２５上に、レジストパターン３１を形成する（図３
ａ）。次に、配線パターン１１上に電解メッキにて第２
の銅メッキ３２を行う（図３ｂ）。この第２の銅メッキ
３２が、ポストランド１３の第１層となる。

【００１７】なお、配線パターン１１とポストランド１
３の第１層との関係であるが、これらが異種金属である
場合、相互拡散を起こす可能性がある。従って層間に拡
散防止のための金属層を形成する必要がある。一方、こ
れらが同種の金属であれば相互拡散のおそれはなく、配
線パターン１１の上に直接ポストランド１３を接続する
ことができる。実施例においては、両者共に銅を用い、
拡散防止層を形成することを省いた。

【００１８】第２の銅メッキ３２に続けて、ハンダの拡
散防止膜としてニッケル３３の電解メッキを行う（図３
ｃ）。さらにニッケル３２の酸化防止膜として、金３４
の電解メッキを行う（図３ｄ）。その後、レジストパタ
ーン３１を除去する。さらに、カレントフィルム２１を
エッチングする。これによりカレントフィルム２１が除
去され、配線パターン１１の下部となった部分を除いて
基板１が再度露出する（図３ｅ）。このようにしてポス
トランド１３が形成される。

【００１９】さらに、図４を参照しながらバンプ電極が
形成されるまでを説明する。まず、ポリイミドの前駆体
をスピンコートによって塗布する。これを約１００℃で
加熱し、硬化処理を行ってポリイミド層４１を形成する
（図４ａ）。次にポリイミド層４１の上面にレジスト４
２を塗布し（図４ｂ）、フォトリソ工程によってポスト
ランド１３上のポリイミドを取り除く（図４ｃ）。最後
にレジスト４２を除去し、無酸素雰囲気中で３５０℃の
ファイナルキュアを行うことにより、バンプ電極を形成
する。（図４ｄ）。

【００２０】以下、この発明によるバンプ電極について
説明する。バンプ電極の表面層として用いられる金１６
は、ハンダ濡れ性が良く、また電気抵抗が低いため、電
極材料としては優れているが、保護層１７を構成するポ
リイミドとの密着性は必ずしも高くない。一方、密着金
属１２はポリイミドとの密着性が高いため、密着金属１
２と保護膜１７とが剥離することはない。このため、ハ
ンダバンプを形成するハンダがポストランド１３の側壁
を伝って保護膜１７内部に入り込んだ場合であっても、
密着金属１２に達したところで阻止される。このよう
に、ハンダが保護膜１７の下に入り込むのを防止するこ
とができる。

【００２１】かつ、密着金属はハンダ濡れ性が悪いた
め、仮に保護膜のポリイミドが欠如した場合であって
も、ハンダバンプが潰れることがない。従ってハンダバ
ンプの高さを高いままに維持することができ、これによ
っても接続の信頼性を確保することが可能となる。

【００２２】さらに、この実施例では基板のバンプラン
ドをポスト状に形成している。このため、バンプ電極の
表面から配線パターンまでの距離を大きく取ることがで
き、ハンダが配線パターンにまで到達するおそれが減少
する。これが密着金属１２の存在と相まって、ハンダは
より一層配線パターンに到達しにくくなる。従って下部
導体、すなわち配線パターン１１がハンダに食われるこ
とを防止することができ、これによっても接続の信頼性
を確保することができる。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によるバ
ンプ電極はハンダが保護膜内に入り込むことを防止する
ことができ、ハンダバンプの高さを維持することができ
る。このため、接続の信頼性を確保することが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明によるバンプ電極の構造を示す図であ
る。

【図２】この発明によるバンプ電極の製造方法を示す図
である。

【図３】この発明によるバンプ電極の製造方法を示す図
である。

【図４】この発明によるバンプ電極の製造方法を示す図
である。

【図５】従来のバンプ電極の一例を示す図である。

【符号の説明】

１・・・基板１１・・・配線パターン１２・・・密着金属１３・・・ポストランド１７・・・保護膜

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】配線パターンが形成された基板と、この
配線パターン上に形成され、前記配線パターンが露出す
る開口部を有する密着金属と、この密着金属の開口部に
形成され、その底部において前記配線パターンと接続す
る電極ポストとを有し、前記基板、前記配線パターンお
よび前記密着金属を保護膜により被覆し、前記電極ポス
トの頭部を前記保護膜の表面に露出させることにより構
成したことを特徴とするバンプ電極。
【請求項２】請求項１に記載したバンプ電極の形成方
法において、（ａ）基板上に配線パターンを形成する工
程と、（ｂ）前記配線パターン上に、前記配線パターン
が露出する開口部を有する密着金属を形成する工程と、
（ｃ）前記密着金属の開口部内に、前記配線パターンと
接続する電極ポストを形成する工程と、（ｄ）前記基板
上に保護膜を形成し、前記電極ポストの頭部を露出させ
る工程と、を含むことを特徴とする、バンプ電極の製造
方法。