JPH03182082A - 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（ａｌに示すように、金属シー
）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（Ｃ１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　”Ｃに加熱してポリイミド樹脂５０５のイ旦ド化を
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５０Ｉ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１０００
四部５０２に金１５０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１０μｍ、金１５０の柱状部の直径を
約２０μｍ、導電部材１０７間のピンチを約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（′ｂ）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（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。

〔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＃ａ）、フォトニース（東しｎ）、プロ
ピミド（Ｃｈｉｂａ　Ｇｅｉｇｙ）、セレクティラソク
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、突出するハ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ブと短絡してし
まう。短絡しないようにバンブの間隔を広げると高密度
な電気回路部品（例えば半導体ｒｃチップ）の接続を行
うことができなくなる。つまり、突出するバンブの成長
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
ンブ形状になるが、ウェットエツチングは等方性エンチ
ングのため金属シート側に突出するバンブの高さを高く
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）、隣合うハンプと短絡してしまう。

短絡しないようにバンブ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ブ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第２の絶縁層及び保持体となる
第１の絶縁層に孔をあけ、第２の絶縁層における孔の壁
面を化学エツチングした後、こ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、保持体からの
導電部材の欠落を防止でき、電気回路部品間の高密度な
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より完全
に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、前記保持体となる第１の絶縁層と、該第
１の絶縁層とは異なる材料からなる第２の絶縁層とをこ
の順に積層させて有する母材に対し前記第２の絶縁層側
から高エネルギビームを照射し、複数の領域において前
記第１．第２の絶縁層の全部と前記基体の一部とを除去
して、前記母材に複数の穴を形成する第１の工程と、前
記第２の絶縁層に対し、前記母材に形成された穴の径よ
りも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、エツチングする第２の工程と、形成された複
数の穴に、前記第１．第２の絶縁層の界面より高い位置
まで、前記導電部材となる導電材料を充填する第３の工
程と、前記第２の絶縁層を除去する第４の工程と、前記
基体を除去する第５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の工程または第２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、基体と第１の絶縁層と第２
の絶縁層と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第１゜第２の絶縁層の全部
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。次いで形成された穴の径よりも大きく隣合
う穴までの距離の半分よりも小さい範囲にて、第２の絶
縁層の一部をエツチングにより除去する。次に母材に形
成された複数の穴に、第１．第２の絶縁層の界面位置よ
りも突出させて、導電材料を充填し、残存する第２の絶
縁層及び基体を除去する。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ｔ態であって、保持体（
前記第１の絶縁層）に複貴の導電部材が充填され、各導
電部材の両端がｎυされた構成をなず電気的接続部材が
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なするの
で、導電部材のピッチを微細にすること力できる。また
エツチングにより、第２の絶縁層２：おける穴径を第１
の絶縁層における穴径より太さくしておくので、第１の
絶縁層（保持体）に埋出した部分より露出した部分にお
いて導電部材の８は大きくなり、導電部材は保持体から
欠落され力い。

本願の第２発明にあっては、高エネルギビー１の照射に
よる穴の形成後に、露出した基体の表街を、形成された
穴の径より大きくまた隣合う穴Ｃ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、第１の綽縁層に埋設した部分より露出した部分にお
いて導電部材の径は大きくなり、導電部材の欠落が防止
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。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が積層され、更に絶縁層２の片面にレ
ジスト３が積層されてなる母材４を、まず準備する（第
１図（ａ）〉。レジスト３は、絶縁層２　（ポリイミド
樹脂）とは異なる材料からなり、ポリイミド樹脂より化
学エツチング速度が速い材料からなる。絶縁Ｎ２と基体
１との積層方法は、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、メツキによってもよ
く、また画法を併用してもよい。また、基体ｉ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。絶縁層２へのレジスト３の積層方法は、ス
ピンナー、ロールコータ等の均一な膜厚が得られる塗布
方法であれば、任意の方法を採用してよい。

次いで、ポジ型マスク５をレジスト３の上方におき、高
エネルギビームたるＫｒＦエキシマレーザ光６を、レジ
スト３側から母材４に照射する（第１図（ｂ））。エキ
シマレーザ光６の光エネルギにより、照射された部分の
レジスト３及び絶縁層２（ポリイミド樹脂）の分子が切
り離され、基体ｌの表面に達する孔７がレジスト３及び
絶縁層２内に形成される。基体１の表面が露出されても
エキシマレーザ光６の照射を続け、基体ｌの一部を除去
して孔７に連通する穴８を基体１に所定深さにて形成す
る。この際、エキシマレーザ光６の１パルス当たりの照
射エネルギと基体■に対するエツチング速度とに応して
そのパルス数を制御することにより、六８の深さを調節
する。

次いで、低温のレジスト剥離液を用いてレジスト３に、
孔７の径よりは大きく隣合う孔７までの距離の半分より
小さい領域において、化学エツチングを施し、レジスト
３が露出している部分全体を退行させる（第１図（Ｃ）
）。このような化学エツチングにより、ｄＩ（絶縁Ｎ２
における孔７の径）とｄｚ（レジスト３における孔７の
径）との関係は、ｄＩくｄ２となる。このときのレジス
ト３における孔７の形状が、後の金バンプの突出形状の
横方向の型となる。従って、レジスト３の厚さ及びこの
化学エツチングのエツチング量を制御することにより、
製造される電気的接続部材における導電部材の突出形状
を決定できる。

次に、基体１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９を孔７．穴８に充填する（第１図
（ｄ））。この際、導電材料９の充填を、少なくとも絶
縁層２とレジスト３との界面位置より突出するまで行い
、突出した部分は金バンプ１０となる。レジスト剥離液
を用いて残存するレジスト３を完全に剥離しく第１図（
ｅ）Ｌ絶縁層２及び導電材料９をエツチングしないよう
なエツチング液を用いて、基体１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（ｆ））。

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は金であり、保持体３５はポリイ
ミド樹脂である。

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（ａｌ〜第２図（Ｃ）に示す工程は、
前述した第１発明において第１図（ａ）〜第１図（Ｃ１
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６の照射により、互いに連通ずる孔７
．六８を母材４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．レジスト３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、六８を上下方向及び横方向に広げて穴１１
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７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１１同士が連通ずることはない。

基体１に形成された穴１１の径は、絶縁層２に形成され
た孔７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６の照射により下方向に穴８を形成して
おくので、化学エツチング後に形成される穴１１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１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９を孔７．穴１１に充填する（第
２図（ｅ））。この際、導電材料９の充填を、少なくと
も絶縁層２とレジスト３との界面位置より突出するまで
行い、突出する部分は金バンプ１０となる。横方向には
レジスト３の存在により、金メツキが成長することが制
限され、上部方向に高い金バンプ１０が形成される。ま
た、充填される導電材料９の下部は穴１１の形状に合せ
た金バンブ１２となる。レジスト剥離液を用いて残存す
るレジスト３を完全に剥離しく第２図（ｆ））、絶縁層
２及び導電材料９をエツチングしないようなエツチング
液を用いて、基体１をエツチング除去して、電気的接続
部材３１を製造する（第２図（川）。

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）に埋設されている導電部材３４（導電材
料９）の径よりも露出している導電部材３４（金パン１
１０．１２）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。

基体１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、Ａｕ、　Ａｇ、　Ｂｅ、　Ｃａ、　
Ｍｇ。

Ｍｏ、　Ｎｉ、　Ｗ、　Ｆｅ、　Ｔｉ、　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９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９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９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３球状体等
の所望の形状をなした、無機材料、金属材料９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３合金材料として具体的には、Ａ
ｕ、＾ｇ＋　Ｃｕｒ　Ａｌｔ　Ｂｅ＋　Ｃａ、　Ｍｇ＋
Ｍｏ＋　Ｆｅ、　Ｎｉ＋　Ｃｏ、　Ｍｎ＋　Ｗ、Ｃｒ、
　Ｎｂ＋　Ｚｒ、　Ｔｉ＋　ＴａＺｎ、　Ｓｎ、　Ｐｂ
−５ｎ等があげられ、含有される無機材料として、５ｉ
ｎ２．　Ｂ２Ｏ３３Ａｌ２Ｏ３，ＮａｚＯ＋　Ｋ２Ｏ，
ＣａＯ＋ＺｎＯ，Ｂａｄ、　ｐｂｏ、　５ｂＺｏ、、　
ＡＳ２０：ｌ＋　Ｌａ２Ｏ３，ＺｒＯ２＋　ＰｚＯｓ＋
Ｔｉ０ｚ、　ＭｇＯ，ＳｉＣ＋　Ｂｅｄ、　ＢＰ、　Ｂ
Ｎ、　ＡＩＮ、　Ｂ４Ｃ，ＴａＣ＋ＴｉＢ２＋　ＣｒＢ
ｚ、　ＴｔＮ、　Ｓｌ：ｌＮ４１　Ｔａｚ０５等のセラ
ミソクダイヤモンド、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、絶縁層２
及びレジスト３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＋　Ｎ２レーザ、へ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（１，Ｂ
Ｐ、）　、　７オーカストイオンビームエ・ンチング（
ＦＩＢＥ）、　　スバ・ン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　（Ｃｈｅｍｉ
ｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　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。

〔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第１の絶縁層を含む母材に穴をあけ
、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。またバンプの大
きさを小さくした場合においても、突出量を安定化でき
るので、バンプの欠落はなく、隣合うパン１間にて短絡
することもない。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。

微細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、
導電部材の欠落をより完全に防止できる。

【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１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、前記保持体となる第１の絶縁層と、該第１の絶
   縁層とは異なる材料からなる第２の絶縁層とをこの順に
   積層させて有する母材に対し前記第２の絶縁層側から高
   エネルギビームを照射し、複数の領域において前記第１
   、第２の絶縁層の全部と前記基体の一部とを除去して、
   前記母材に複数の穴を形成する第１の工程と、 前記第２の絶縁層に対し、前記母材に形成 された穴の径よりも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、エッチングする第２の工程と
   、 形成された複数の穴に、前記第１、第２の 絶縁層の界面より高い位置まで、前記導電部材となる導
   電材料を充填する第３の工程と、前記第２の絶縁層を除
   去する第４の工程と、前記基体を除去する第５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の工程または第２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。