JPH03283377A - 電気的接続部材及びその製造方法 - 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際に用
いられる電気的接続部材及びその製造方法に関する。

〔従来の技術〕

電気回路部品同士を電気的に接続する方法としては、ワ
イヤボンディング方法、ＴＡＢ（Ｔａｐｅ　Ａｕｔｏ−
ｍａｔｅｄ　Ｂｏｎｄｉｎｇ）法等が従来より知られて
いる。ところがこれらの方法にあっては、両電気回路部
品間の接続点数の増加に対応できない、コスト高である
等の難点があった。このような難点を解決すべく、絶縁
性の保持体中に複数の導電部材を互いに絶縁して備えた
構成をなす電気的接続部材を用いて、電気回路部品同士
を電気的に接続することが公知である（特開昭６３−２
２２４３７号公報、特開昭６３−２２４２３５号公報等
）。

第３図は、このような電気的接続部材及びこれを用いた
電気回路部品間の電気的接続を示す模式図であり、図中
３１は電気的接続部材、３２．３３は接続すべき電気回
路部品を示す。電気的接続部材３１は、金属または合金
からなる複数の導電部材３４を、夫々の導電部材３４同
士を、電気的に絶縁して電気的絶縁材料からなる保持体
３５中に備えて構成されており、導電部材３４の一端部
３８を一方の電気回路部品３２側に突出させ、導電部材
３４の他端部３９を他方の電気回路部品３３側に突出さ
せている（第３図（ａ））。そして、一方の電気回路部
品３２の接続部３６に導電部材３４の突出する一端部３
８を熱圧着、圧着等により変形させて接合させ、他方の
電気回路部品３３の接続部３７に導電部材３４の突出す
る他端部３９を熱圧着、圧着等により変形させて接合さ
せる（第３図（ｂ））。このようにして電気回路部品３
２゜３３の対応する接続部３６．３７同士を接続する。

このような電気的接続部材においては、以下に示すよう
な利点がある。

■　導電部材の大きさを微細にすることにより、電気回
路部品の接続部を小型化し、またそのため接続点数を増
加させることができ、よって電気回路部品同士のより高
密度な接続が可能である。

■　厚みが異なる電気回路部品であっても、電気的接続
部材の厚みを変更することにより電気回路部品の高さを
常に一定にすることが可能となり、多層接続が容易に行
え、より高密度な実装が可能である。

■　電気回路部品の接続部と接続される導電部材の突出
高さを高くすることにより、電気回路部品の接続部が表
面から落ち込んだものであっても安定した接続を行うこ
とが可能となり、複雑な形状をなす電気回路部品同士で
あっても容易に接続することが可能である。

■　電気回路部品から発生する熱が電気的接続部材の保
持体を通して放熱されるため熱による電気特性変動は極
めて小さい。また放熱特性が優れているため熱疲労の影
響が小さく信幀性も高くなる。

■　電気回路部品同士の接続における接続長が短くなる
ので、インピーダンスを低減できて電気回路部品の高速
化を図ることが可能である。

そして、このような電気的接続部材の製造方法としては
、特訓昭６３−１３３４０１号に提案されたものがある
。以下、この製造方法についてその工程を模式的に示す
第４図に基づき簡単に説明する。

まず、銅板等の金属シートからなる基体５１を準備しく
第４図（ａ））、この基体５１上に、スピンコータによ
りネガ型感光性樹脂５２を塗布して、１００°Ｃ前後の
温度にてブリベイクを行う（第４図（ｂ））。

所定パターンをなしたフォトマスク（図示せず）を介し
て光を感光性樹脂５２に照射した（露光した）後、現像
を行う。露光された部分には感光性樹脂５２が残存し、
露光されない部分は現像処理により感光性樹脂５２が除
去されて複数の穴５３が形成される（第４図（Ｃ））。

２００〜４００°Ｃまで温度を上げて感光性樹脂５２の
硬化を行った後、エツチング液中に基体５１を浸漬させ
てエツチングを行い、穴５３に連通する凹部５４を基体
５１に形成する（第４図（ｄ））。

次いで、基体５１を共通電極として金メツキを施して、
穴５３．凹部５４に金５５を充填し、バンプが形成され
るまで金メツキを続ける（第４図（ｅ））。最後に基体
５１をエツチングにより除去して、電気的接続部材３１
を製造する（第４図（ｆ））。

このようにして製造される電気的接続部材３１にあって
は、金５５が導電部材３４を構成し、感光性樹脂５２が
保持体３５を構成する。導電部材３４は、保持体３５内
に埋設されている部分３４ａ（以下柱状部３４ａという
）と保持体３５の両面から突出している部分３４ｂ（第
３図における端部３Ｂ、　３９、以下バンプ部３４ｂと
いう）とから構成されている。なお電気的接続部材３１
における各部分の寸法は、保持体３５（感光性樹脂５２
）の厚さを約ＩＯμｍ、導電部材３４（柱状部３４ａ）
の直径を約１５μｍ、ピッチを約４０μｍとし、導電部
材３４の突出量を表裏とも数μｍ程度とする。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、このような電気的接続部材の導電部材を電気
回路部品の接続部に圧着、熱圧着により接合させる際に
、柱状部３４ａとバンプ部３４ｂの両方が変形するため
、バンプ部３４ｂを変形させる余分な力が必要となる。

従って、バンプ部３４ｂを変形させて第３図に示すよう
な電気回路部品の接続部への導電部材の接合を行うため
には、通常の圧着、熱圧着の２〜ＩＯ倍の加圧が必要で
ある。このように従来の電気的接続部材では、高荷重を
印加して接合を行わなければならないという難点が残っ
ており、更なる改良の余地があった。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、導電
部材の柱状部の硬度をバンブ部の硬度より高くしておく
ことにより、圧着、熱圧着の際に柱状部はできるだけ変
形を少なくし、低荷重を印加しても電気回路部品の接続
部への導電部材の接合を容易に行なえる電気的接続部材
、及びそ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〕

本発明に係る電気的接続部材は、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、前記各導電部材の両端部が前
記保持体の両面において突出している電気的接続部材に
おいて、前記各導電部材は、前記保持体内に埋設されて
いる部分が前記保持体から突出している部分よりも硬度
が高いことを特徴とする。

本発明に係る第１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
部材の両端部が前記保持体の両面において突出している
電気的接続部材を製造する方法において、前記保持体と
なる絶縁層を基体上に設ける工程と、該絶縁層をパター
ン除去して複数の穴を形成し、前記基体を露出させる工
程と、露出された前記基体の一部をエツチング除去する
工程と、形成した穴にめっきにより導電材料を前記絶縁
層の両面から突出させて充填し、前記導電部材を形成す
る工程と、残存する前記基体を除去する工程とを有し、
前記導電材料を充填して導電部材を形成する工程におい
て、前記絶縁層に埋設する部分を形成する場合に比べて
前記絶縁層から突出する部分を形成する場合にめっき液
の温度を高くすることを特徴とする。

本発明に係る第２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
部材の両端部が前記保持体の両面において突出している
電気的接続部材を製造する方法において、前記保持体と
なる絶縁層を基体上に設ける工程と、該絶縁層をパター
ン除去して複数の穴を形成し、前記基体を露出させる工
程と、露出された前記基体の一部をエツチング除去する
工程と、形成した穴にめっきにより導電材料を前記絶縁
層の両面から突出させて充填し、前記導電部材を形成す
る工程と、残存する前記基体を除去する工程とを有し、
前記導電材料を充填して導電部材を形成する工程におい
て、前記絶縁層に埋設する部分を形成する場合に比べて
前記絶縁層から突出する部分を形成する場合に電流密度
を高くすることを特徴とする。

〔作用〕

本発明の電気的接続部材にあっては、その各導電部材に
おいて、バンプ部よりも柱状部の方が硬度が高い、この
ような導電部材を電気回路部品の接続部に、熱圧着、圧
着により接合させる場合に、バンプ部の変形が柱状部の
変形より大となる。従って、この場合に印加すべき荷重
は低荷重で良い。

更に保持体に加わる力が少なくなり、保持体の損傷を軽
減できる。

本発明の電気的接続部材の製造方法にあっては、導電部
材となる導電材料を電解めっきにて充填する際に、バン
プ部を形成する場合は柱状部を形成する場合に比して、
めっき液の温度を高くするか、または電流密度を高くす
る。そうすると、柱状部ではバンプ部に比して、導電材
料の結晶粒が小さくなるか、デンドライト状になるか、
アモルファス状になり、硬度は高くなる。

〔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（ａ）、　（ｂ）、　（Ｃ）は本発明に係る電気
的接続部材ｌの断面図である。電気的接続部材１は、例
えば金からなる複数の導電部材２と、夫々の導電部材２
同士が電気的絶縁状態になるように導電部材２を備えた
例えばポリイミド樹脂からなる保持体３とから構成され
ている。各導電部材２は、その両端部が保持体３の両面
から突出しており、保持体３内に埋設された柱状部２ａ
と、保持体３から突出した２つのバンプ部２ｂ、　２ｂ
とからなる。導電部材２を構成する柱状部２ａとバンプ
部２ｈとではその硬度が異なっており、柱状部２ａの硬
度は各バンプ部２ｂ、　２ｂの硬度より高い。なお、電
気的接続部材１における各部分の寸法は、従来のものと
略同様であって、保持体３の厚さが約１０μｍ、導電部
材２（柱状部２ａ）の直径が約１５μｍ、導電部材２の
形成ピッチが約４０ａｍ、導電部材２の突出量（各バン
プ部２ｂ、　２ｂの突出高さ）は約５μｍである。

次に、このような構成をなす電気的接続部材の製造方法
（本発明に係る電気的接続部材の製造方法）の−例につ
いて、その工程を模式的に示す第２図に基づき説明する
。

まず、基体たる銅板１１を準備しく第２図（ａ））、銅
板１１の一方の面にネガ型の感光性樹脂のポリイミド樹
脂１２を塗布して、１００℃前後の温度にてブリベイク
を行う（第２図（ｂ））、なお塗布するポリイミド樹脂
１２の膜厚は、硬化収縮による減少を考慮して、製造さ
れる電気的接続部材における保持体の所望の膜厚よりも
厚くしておく、なお、塗布方法はスピンコータ、ロール
コータ等を用いることができ、また均一な膜厚が得られ
る方法であれば任意の方法を採用しても良い。

所定パターンをなしたフォトマスク（図示せず）を介し
て光をポリイミド樹脂１２に照射した（露光した）後、
現像を行う。本例では、露光された部分にはポリイミド
樹脂１２が残存し、露光されない部分は現像処理により
ポリイミド樹脂１２が除去されて、複数の穴１３がポリ
イミド樹脂１２に形成される（第２図（Ｃ））。その後
温度を２００〜４００°Ｃまで上げてポリイミド樹脂１
２の硬化を行う。

次に、このような処理がなされた銅板１１をエツチング
液中に浸漬させてエツチングを行う。穴１３の近傍の銅
板１１の一部をエツチング除去して、穴１３に連通する
凹部１４を銅板１１に形成する（第２図（ｄ））。この
際、形成する凹部１４の径は、穴１３の径よりは大きく
隣合う穴１３の外周までの距離の半分よりは小さいこと
とする。このように、凹部１４の大きさを制御しておく
ことにより、隣合う導電部材同士が導通することなくし
かも導電部材の抜は落ちがない電気的接続部材を製造で
きる。

次いで銅板１１を共通電極として用い、亜硫酸系の金め
つき液（例えば商品名：ニュートロネクス２１ＯＮ）を
使用した電解メツキにより、穴１３．凹部１４に金１５
を充填する。ポリイミド樹脂１２の表面より金１５が突
出するまで金メツキを続け、金１５からなる導電部材２
を形成する（第２図（ｅ））。ここで、本発明の製造方
法では、凹部１４及びポリイミド樹脂１２から突出する
部分に金めつきを施してバンプ部２ｂ、　２ｂを形成す
る場合には、穴１３に金めつきを施して柱状部２ａを形
成する場合よりめっき液の温度を高くする。例えば、バ
ンプ部２ｂ、　２ｂを形成する際のめっき条件は、めっ
き液の温度を６０℃、時間を３０分、析出厚さを５μｍ
と設定し、柱状部２ａを形成する際のめっき条件は、め
っき液の温度を２０℃、時間を４０分、析出厚さを１０
μｍと設定し、何れの際にも電流密度は常に一定（０，
４Ａ／ｃｉＪ）とする。最後に、銅はエツチングするが
金１５及びポリイミド樹脂１２はエツチングしないエツ
チング液を用いた金属エツチングにより銅板１１を除去
して、第１図に示すような電気的接続部材１を製造する
（第２図（ｆ））。

本実施例では、製造された電気的接続部材１において、
金１５が導電部材２を構成し、ポリイミド樹脂１２が保
持体３を構成する。また、めっき液の温度を変化させて
導電部材２を形成するので、柱状部２ａではバンプ部２
ｂ、　２ｂより結晶粒が小さくなって硬度は高くなる。

上述したようなめつき条件においては、柱状部２ａの硬
度は１００〜１２０度（ビッカース硬度）となり、バン
プ部２ｂ、　２ｂの硬度は６０〜８０度（ビッカース硬
度）となった。

なお上述の実施例では、めっき液の温度を変化させるこ
ととしたが、めっき液の温度は一定として、バンプ部２
ｂ、　２ｂを形成する際の電流密度を柱状部２ａを形成
する際の電流密度より高くして、金めつきを行うことに
しても、第１図に示すような電気的接続部材１を製造で
きる０例えば、バンプ部２ｂ、　２ｂを形成する際のめ
っき条件を、電流密度０．８　Ａ／ｃ＋４．時間１５分
、析出厚さ５ｎｍと設定し、柱状部２ａを形成する際の
めっき条件を、電流密度０．４　Ａ／ｃＩｉ、時間４０
分、析出厚さ１０μｍと設定し、何れの際にもめっき液
の温度を常に一定（４０°Ｃ）とした場合には、柱状部
２ａの硬度は８０〜１００度となり、バンプ部２ｂ、　
２ｂの硬度は６０〜８０度となった。

なお、他の工程は、めっき液の温度を変化させる実施例
と同じであるので、その説明は省略する。

また、金めつき工程において、めっき液の温度と電流密
度との両方を変化させても第１図（ａ）に示すような電
気的接続部材１を製造できることば勿論である。

ところで、上述した電気的接続部材においては、その導
電部材２のバンプ部２ｂ、　２ｂは均一な硬度を有する
こととしているが、第１図（Ｃ）に示すように必ずしも
均一である必要はなく、柱状部２ａから離隔するにつれ
て徐々に硬度が増すような構成であっても良い。そして
このような構成の電気的接続部材を製造する場合には、
金めつき工程にて導電部材２のバンプ部２ｂ、　２ｂを
形成する際に、めっき液の温度または電流密度を連続的
に変化させるようにすれば良い、更に第１図（ｂ）に示
すように、柱状部２ａは必ずしも均一な硬度でなく、中
心部に硬度が増すような構成であっても良い。

また本実施例では導電部材２の材料として金を使用した
が、金（Ａｕ）の他に、Ｃｕ、＾ｇ＋　Ｂｅ＋　Ｃｒｌ
＋Ｍｇ、　Ｍｏ、　Ｎｉ、　Ｗ、　Ｆｅ、　Ｔｉ＋　Ｉ
ｎ＋　Ｔａ＋　Ｚｎ＋＾ｌ、　Ｓｎ。

Ｐｂ−５ｎ等の金属または合金を使用できる。導電部材
２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、なお導電部材
２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。また、導電部材２は保持体３中に垂
直に配する必要はなく、保持体３の一方の面側から保持
体３の他方の面倒に斜行していてもよい。

更に本実施例では保持体３としてポリイミド樹脂１２を
用いたが、特に限定されない。露光、現像処理により穴
１３を形成する場合には、感光性の樹脂である必要はあ
るが、もし露光、現像処理ではなくて例えば高エネルギ
ビームの照射により穴１３を形成する場合には、感光性
の樹脂である必要もない。また樹脂中に、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
有せしめてもよい、含有される金属材料。

合金材料として具体的には、Ａｕ＋　ａｇ、　Ｃｕ、　
ＡＩ＋　Ｂｅ＋Ｃａ＋　Ｍｇ、　Ｍｏ＋　Ｐｅ、Ｎｉ＋
　Ｃｏ１Ｍｎ、　Ｗ、　Ｃｒ、　Ｎｂ、　Ｚｒ。

Ｔｉ、　Ｔａ、　Ｚｎ、　Ｓｎ＋　Ｐｂ−５ｎ等があげ
られ、含有される無機材料として、ＳｉＯｘ、Ｂｚ０３
．＾１ｚＯｓ＋　ＮａｔＯ＋　ＫｔＯ＋Ｃａｂ、　　Ｚ
ｎＯ，ＢａＯ＋　　ＰｂＯ＋　　Ｓｔ１ｇＯｓ＋　　＾
５ｚＯｓ＊　　Ｌａ＝０１．　　Ｚｒ０ｚ＋Ｐ１０１１
＋　　Ｔｌ０ｔ＋　　ＭｇＯ＋　　ＳｔＣ，Ｂｅｄ、　
　ＢＰ＋　　ＢＬ　　＾ＩＮ、　　Ｂ４Ｃ。

ＴａＣ，ＴｉＢｇ＋　ＣｒＢ、　ＴｉＮ、　５ｉＪｎ＋
　Ｔａｇ’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。

また本実施例では基体として銅板１１を用いたが、これ
に限らず、Ａｕ＋　Ａｇ＋　Ｈｅｎ　Ｃａ、　Ｍｇ、　
ＭＯｌ　Ｎｉｌ　Ｗ。

Ｆｅ＋　Ｔｔ＋　Ｉｎ、　Ｔａ、Ｚｎ、　ＡＩ＋　Ｓｎ
＋　Ｐｂ−５ｎ等の金属または合金の薄板を使用できる
。但し、最終工程において基体のみを選択的にエツチン
グ除去するので、導電部材２の材料と基体に用いる材料
とは異ならせておく必要がある。

〔発明の効果〕 以上詳述した如く、本発明の電気的接続部材では、その
導電部材において柱状部がバンプ部に比べて硬度が高い
ので、このような導電部材を電気回路部品の接続部に熱
圧着、圧着した際に、柱状部に比べ、バンプ部が要領良
く変形し、導電部材の電気回路部品の接続部への接合を
低荷重にて行うことが可能である。また、従来では導電
部材の数が多い場合に一括接合では極めて大きな荷重を
印加する必要があったが、本発明の電気的接続部材では
変形部分がバンプ部に集中することになるので、大きな
荷重を印加することなしに多数の導電部材の電気回路部
品の接続部への一括接合が可能である。更に、加える荷
重はバンプを変形させる荷重となり、バンプ変形量コン
トロールが容易となるため、高密度な接合が可能となる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る電気的接続部材の断面図、第２図
は本発明に係る製造方法の一実施例の工程を示す模式的
断面図、第３図は電気的接続部材の使用例を示す模式図
、第４図は従来の製造方法の工程を示す模式的断面図で
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
   記各導電部材の両端部が前記保持体の両面において突出
   している電気的接続部材において、 前記各導電部材は、前記保持体内に埋設さ れている部分が前記保持体から突出している部分よりも
   硬度が高いことを特徴とする電気的接続部材。 ２、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
   記各導電部材の両端部が前記保持体の両面において突出
   している電気的接続部材を製造する方法において、 前記保持体となる絶縁層を基体上に設ける 工程と、該絶縁層をパターン除去して複数の穴を形成し
   、前記基体を露出させる工程と、露出された前記基体の
   一部をエッチング除去する工程と、形成した穴にめっき
   により導電材料を前記絶縁層の両面から突出させて充填
   し、前記導電部材を形成する工程と、残存する前記基体
   を除去する工程とを有し、前記導電材料を充填して導電
   部材を形成する工程において、前記絶縁層に埋設する部
   分を形成する場合に比べて前記絶縁層から突出する部分
   を形成する場合にめっき液の温度を高くすることを特徴
   とする電気的接続部材の製造方法。 ３、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
   記各導電部材の両端部が前記保持体の両面において突出
   している電気的接続部材を製造する方法において、 前記保持体となる絶縁層を基体上に設ける 工程と、該絶縁層をパターン除去して複数の穴を形成し
   、前記基体を露出させる工程と、露出された前記基体の
   一部をエッチング除去する工程と、形成した穴にめっき
   により導電材料を前記絶縁層の両面から突出させて充填
   し、前記導電部材を形成する工程と、残存する前記基体
   を除去する工程とを有し、前記導電材料を充填して導電
   部材を形成する工程において、前記絶縁層に埋設する部
   分を形成する場合に比べて前記絶縁層から突出する部分
   を形成する場合に電流密度を高くすることを特徴とする
   電気的接続部材の製造方法。