JPH0730362B2 - 電子部品及びその製造方法 - Google Patents

電子部品及びその製造方法

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JPH0730362B2
JPH0730362B2 JP62063848A JP6384887A JPH0730362B2 JP H0730362 B2 JPH0730362 B2 JP H0730362B2 JP 62063848 A JP62063848 A JP 62063848A JP 6384887 A JP6384887 A JP 6384887A JP H0730362 B2 JPH0730362 B2 JP H0730362B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電子部品とその製造方法に係り、特に基板温度
を上げずに配線、バンプ等を基板上に形成する電子部品
及びその製造方法に関する。
〔従来の技術〕
電子部品を製作する過程では、種々多様な金属膜、非金
属膜が作られる。これらの膜は、主に真空蒸着法、スパ
ッタリング法、CVD法などで作られ、製作条件によって
は、めっき法、スクリーン印刷法が用いられる。
電子部品の製作過程では、膜を形成すべき基板の温度を
上げられず、かつ膜厚が数μｍから数10μｍの膜を形成
し、特定形状に加工する場合がある。このような場合、
真空蒸着法、スパッタリング法は膜形成に長時間を必要
とすること、膜厚が増すと不必要部分のエッチングに長
時間を必要とし、かつ精度が低下すること、とくに真空
蒸着法の場合は、蒸発源からふく射によって基板が加熱
されることなどの点から用いられない。スクリーン印刷
法は、印刷したペーストを焼成するために、基板全体を
加熱するので用いられない。
そこで、このような条件ではめっき法が用いられる。め
っき法は基板を加熱せずに膜形成ができる反面、基板を
めっき液に漬けねばならない。めっきに長時間を必要と
する、電極の形成工程、ホトレジスト工程など全体の工
程が煩雑になる、膜厚が不均一となり易く、歩留まりが
悪い等の欠点がある。上述の欠点のためにコスト高にな
るにもかかわらず、現在は前述のような条件のもとでは
めっき法が用いられている。
尚、本発明が提案しようとする焼結技術に関連するもの
として特開昭57-160975号公報記載の技術がある。
〔発明が解決しようとする問題点〕
めっき法は、工程の煩雑さ、歩留まりの悪さのため、コ
スト高を免れない。特に湿式工程であることが、他の製
造工程に対して不都合となっている。
レーザによる超微粒子の焼結は前記公報にて知られてい
るが、金属超微粉を照射対象とするものではなく例えば
電子部品製造には利用できない。
本発明の目的は、基板温度を上げずに、乾式かつ簡単な
工程で、基板に線状若しくは突起状等の特定形状を形成
する電子部品及びその製造方法を提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
上記目的は導体配線が施工されている絶縁フィルムと、
前記導体配線の端部とICチップ上面とをバンプにより接
続してなる電子部品において、前記バンプが少なくとも
一部に金属超微粉を含む金属粉或いはこの金属粉と非金
属粉との混合物の焼結体を備えることにより達成され
る。上記構成において、前記バンプがICチップの上に施
工された配線の一部であっても、前記絶縁フィルムに施
工された導体配線の一部であってもよい。
また、上記目的は、絶縁材料からなる基体と導電性材料
との組み合わせからなる電子部品の製造方法において、
前記導電性材料は金属超微粉を含む金属粉若しくはこの
金属粉と非金属粉との混合物であり、この金属粉若しく
は混合物を前記基体表面に塗布し、塗布部分にエネルギ
を照射して金属粉若しくは混合物を焼結させ、このエネ
ルギ照射部分の焼結状態をエネルギの吸収率及び／又は
反射率としてセンサで把握することにより達成される。
（原料超微粉の定義） 黒色とはバルクにおける反射率の50％以下の反射率とな
る金属超微粉をいう。
原料超微粉はセラミックス及び／または金属の超微粉を
示す。
金属超微粉（超微粒子）は0.01〜１μｍ以下の粒径のも
のを示す。
（照射エネルギ） エネルギの照射源はレーザ光、光ビームが好ましいが、
この他にも太陽光をレンズにて集光させたものや電子ビ
ーム等要するに他の電磁波も本発明を適用し得る。
前記エネルギの照射量はエネルギ照射による前述の金属
粉若しくは金属粉と非金属粉との混合物の溶融、焼結の
完了と共に焼結部分の加熱の進行を停止乃至抑制するよ
うに選定することが望ましい。
照射するレーザ光等のエネルギ及び照射部分のエネルギ
密度は金属超微粒子膜を溶融、焼結するのに充分な量で
なければならない。かつ、焼結後の厚膜を瞬時に蒸発さ
せてダメージを加えるような極端に高いエネルギ密度は
不適当である。それ故、母材、エネルギ源、照射量
（含、照射時間）の関係を適宜調整する必要がある。
適用し得るエネルギ源は以下の実施例では一例としてYA
Gレーザ光を示したが、このような単色光利用に限らず
複合光利用の光ビーム等でも良い。要するに超微粒子膜
や黒色表面の溶融、焼結前後で、エネルギ吸収率が変化
するエネルギであれば良い。すなわち、レーザ光に限ら
ず紫外、赤外を含む光エネルギは本発明に適用し得る。
更にセンサを用いる場合には、このセンサの検知により
前記照射部分がエネルギ吸収体からエネルギ反射体に転
化した時点でエネルギ照射を停止することが望ましい。
（原料被膜の形成） 前記超微粒子含有層はペースト状にて塗布することが望
ましい。
或いは基板表面への前記超微粒子含有層形成に先立ち、
基板表面上には前記照射エネルギに対して反射率の高い
物質の膜を形成しておくことが好ましい。
更に前記基板表面への前記超微粒子含有層形成に先立
ち、基板表面上には前記エネルギ照射にて得られる焼結
体と基板との塗れ性を高める膜を形成しておくことが望
ましい。
また、前記ペーストは所定のパターンに印刷塗布するこ
とが好ましい。一方、前記超微粒子含有層にエネルギを
照射して焼結後、他の未焼結部分を払い落とすことも有
効である。
（応用製品） 本発明は電子部品特にTAB（テープ・オートメーテッド
・ボンディング）法によるICチップの実装品のバンプ部
分に最適であり、この他にもICチップ等のマイクロ回路
配線や多層配線基板の導体フィルム及び／または配線の
形成に有効である。
TABに代表される電子部品の適用例は、前記基板を絶縁
フィルムとし、フィルム上に導体配線を施こし、導体配
線の端部とICチップ上面とをバンプにおいて接続し、バ
ンプを前記の焼結体とするものである。
〔作用〕
黒色金属超微粉を例にとって作用を説明すれば以下の通
りである。
金属粉末を超微粒化することによって、光吸収率が増
し、レーザ照射による焼結が容易となった。
また、焼結状態をセンサで把握してレーザ照射すること
により、レーザ照射時間を短くでき、かつ、光反射率の
高い膜を焼結部分以外に形成すると、レーザ照射による
基板の加熱がより抑えられる。また、焼結した部分は、
光の反射体となるため、必要以上に加熱されることなく
基板の加熱を防ぐ。この結果、基板の表面に配線やバン
プ等を容易に形成することができる。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例を図面に従って説明する。
第１図は本発明の一実施例に係るレーザ光照射による金
（Au）超微粉の焼結方法を示す。
図中１はシリコン基板であり、２はアルミ配線であり、
３は絶縁保護膜であり、４はAu蒸着膜であり、５はAu超
微粉膜であり、６はレーザ光であり、そして７はレーザ
発振器である。
第２図はこのAu超微粉膜５を形成する前の基板断面図、
第３図は第２図に金超微粉膜５を形成後の基板断面図で
ある。
本来、Auは光の高反射体であり、YAGレーザ（波長1.06
μｍ）に対し約95％を反射し、CO2レーザ（波長10.6μ
ｍ）に対しては約98％を反射する。しかし、超微粒化す
るとAuは極めて吸収率の高い、光の高吸収体となる。一
般に金属は超微粒化によって光の高吸収体となる。本発
明の一部は、この特性を利用し、超微粉をレーザ照射に
よって焼結せしめようとするものである。
まず、第２図に示すごとく、ICチップ上にAu薄膜を形成
する。形成方法は、スパッタリング法でも真空蒸着法、
CVD法でもよく、特に形成方法に制約はない。
次に第３図に示すごとく、Au超微粉で生成したペースト
を印刷し、不活性ガス、N2雰囲気、あるいは大気中で約
400℃に加熱して、乾燥させる。
次に第１図に示すごとく、乾燥したAu超微粉を約0.数秒
から数秒間レーザ照射し、極めて短時間で焼結させ、形
状約100μｍ×100μｍ、高さ約20μｍの金バンプを形成
する。レーザはYAGレーザでも、CO2レーザ、ガラスレー
ザでもよく特に制約はない。この際、ICチップ上に形成
したAu蒸着膜は、Au超微粉膜以外でのレーザ光を反射
し、ICチップの温度上昇を防ぐ。また、AlとAuはぬれ性
が悪いために、直接Al配線上にAu超微粉を塗布したので
は、レーザ照射による焼結をしても、Al配線とAuバンプ
とは十分な接着力が得られない。しかし、Au蒸着膜をあ
らかじめ形成しておくと、AuバンプとAl配線は十分な接
着をする。従ってAu蒸着膜以外でも、AuバンプとAl配線
との接着力が得られる材料（Pd等）で蒸着膜を形成すれ
ばよい。
上記のごとく、本発明ではレーザ照射部分が極めて微小
であること、レーザ照射時間が極めて短時間であるこ
と、ICチップ上のAu蒸着膜がAu超微粉膜以外でレーザ光
を反射すること、Au超微粉膜が焼結後は、光の高反射体
となり、焼結後のエネルギ吸収が減るため、ICチップは
低温のままでAuバンプを形成できる。
本実施例によれば、ICチップ上にAuバンプを簡単な乾式
工程で、極めて生産性よく形成することができる。
第４図は上記実施例にて得られたTAB実装の断面図であ
り、第５図は同平面図である。図中８はICチップ、９が
ポリイミドフィルム、10が銅リード、11がAuバンプであ
る。
TAB実装法は、IC素子の薄型化、小型化、多ピン化が可
能であり、近年薄型化が進んだOA機器、電卓、特に薄型
化が必要とれさるICカードには欠かせない技術である。
まず従来技術はポリイミドフィルム上に銅薄板を接着
し、エッチングによって銅リードを形成する。
一方、銅リードと接続すべきICチップのアルミ配線上
に、めっき法によって厚み約20μｍのAuバンプを形成す
る。ボンディング法によってAuバンプと銅リードを接着
し、ポリイミドフィルム上にICチップを搭載する。ICチ
ップは、約450℃以上に温度を上げることができないた
め、Auバンプは基板温度を上げないめっき法によって作
らねばならない。しかし、前記のように一般的なめっき
法による工程は（１）めっき用電極の形成、（２）ホト
レジスト工程、（３）めっき工程、（４）ホトレジスト
の除去、（５）電極のエッチングが煩雑で長時間を必要
とし、かつAuバンプの高さの不ぞろいから銅リードとの
接続不良が生じやすく歩留まりが悪くなる。
上記の従来技術の欠点は上記第１図〜第３図の実施例の
採用により解消する。
次に、第６図乃至第８図に従って本発明の一実施例によ
って銅リード上にAuバンプを形成する工程の概略を示
す。
第６図、第７図において、10は銅リード、９はポリイミ
ドフィルム、12はSn蒸着膜、５はAu超微粉膜、13は銅ブ
ロック、６はレーザ光、７はレーザ発振器である。
ポリイミドフィルムもICチップ同様に約450℃以上の温
度に耐えられぬため低温でAuバンプを形成させねばなら
ない。
まず、第６図に示すごとく、銅リード上にSn蒸着膜を形
成する。Sn蒸着膜の形成方法は真空蒸着でも、スパッタ
リング法、めっき法でもよく、特に制約はない。
次に第７図に示すごとく、Au超微粉で生成したペースト
を印刷し、不活性ガスであるN2ガス雰囲気中で約400℃
に加熱し乾燥させる。次に、第７図のごとく、銅リード
を上下より銅ブロックではさみ、N2あるいはAr等の不活
性ガス雰囲気中でAu超微粉膜にレーザを約0.数秒から数
秒間照射して焼結させ、Auバンプを形成する。この際、
銅ブロックはレーザ光照射による熱を吸収し、ポリイミ
ドフィルムの加熱を防ぐ。またSn蒸着膜は、Auバンプと
共晶反応を起こし、十分な接着力を生む。
レーザ光照射の際は、銅リード、Sn蒸着膜の酸化を防ぐ
ため、N2あるいはAr等の不活性ガス雰囲気とせねばなら
ない。
第８図に一実施例を示す。第８図において、10はSn蒸着
膜を形成した銅リード、９はポリイミドフィルム、５は
Au超微粉膜、13は銅ブロック、14は角形筒状の銅ブロッ
ク、７はレーザ発振器、15はパイプ、６はレーザ光であ
る。レーザを照射すべき銅リードを上下より、銅ブロッ
クではさみ、角形筒状の銅ブロック内側に、パイプから
N2あるいはArを吹き込み、レーザ照射部分の周囲だけ
を、N2あるいはAr雰囲気とする。本方法ならば、大気中
でも、本実施例によって銅リード上にAuバンプを形成で
きる。
上記のごとく、本実施例ではレーザ照射部分が極めて小
さく、かつ短時間の照射であること、銅ブロックによっ
て熱が奪われること、Au超微粉膜は焼結後、反射率が増
し吸収率が低下することなどのため、ポリイミドフィル
ムを低温に保ちつつ、Auバンプを生産性よく形成でき
る。
次に更に別の実施例を第９図乃至第11図により説明す
る。
ICチップ完成後に電極間を結ぼうとする場合、通常のフ
ォトレジスト、Al蒸着、エッチングという工程でAl配線
を形成するのは効率が悪い。またICチップ完成後である
ため、基板温度を上げられず効率のよいスクリーン印刷
法は用いられない。
第９図、第10図、第11図は本実施例によってICチップ上
にAu配線を形成する工程の概略を示す。各図において、
８はICチップ、16、17はAu配線で結ぼうとする電極、18
は絶縁保護膜、５はAu超微粒粉膜、６はレーザ光、７は
レーザ発振器である。
まず、第10図のごとく、結ぼうとする電極間にAu超微粉
膜を塗布する。この場合、Au超微粉だけを塗布してもよ
いし、Au超微粉を用いたペーストでも良い。Au超微粉膜
を形成後、レーザ光或いはICチップを動かし、電極間を
結ぶようにレーザ光を照射して電極間を結ぶ配線部分だ
けを焼結させる。レーザ照射後、第11図のごとく水ある
いは有機溶剤で、Au超微粒子膜の未焼結部分を取り除
く。
以上、本実施例によれば、レーザ照射時間が短いこと、
Au超微粉膜は焼結後、光の高反射体となり余分の熱を吸
収しないため、基板温度を低く保ちつつ、任意形状のAu
配線を効率よく形成できる。また、Au配線形成の場合、
前述のAuバンプ形成法と同じように、配線部分だけを印
刷し、乾燥後、レーザ照射によって焼結させても、同様
に効率よく形成できる。
本方法で焼結させたAu超微粒子膜の外観写真を見ると、
Au蒸着膜を形成したシリコン基板上にAu超微粒子膜を塗
布し、レーザ光を照射して、径約1mmの円状に焼結させ
たAu薄膜によれば金色の円状部分がレーザ照射によって
焼結したAu薄膜であり、周りの黒色部分が未焼結のAu超
微粒子膜である。この際用いたレーザはYAGレーザであ
り、照射時間は約１秒である。焼結後の基板との接着力
は強く、テープテストによってもはく離することはなか
った。
本例ではAl配線にAuバンプを形成したが、Al以外のCu,S
n,Ag、Au他の導電性金属配線が対象となる。またバンプ
材料もAuのみでなくAg,Cu,Al他の超微粒子では黒色、焼
結後には反射性になるものであればよい。
第９図〜第11図の例で説明した配線方法は更に絶縁層を
形成した上に同様の配線をくり返すことにより、多層配
線を本方法で形成することも可能である。
また第10図においてレーザ光又はチップをスキャンニン
グすることにより広い面積を焼結して金属膜を形成する
こともできる。
本例はレーザ光で説明したが超微粒子の焼結前後でエネ
ルギーの投入量が変化する熱源（電子線、赤外線、プラ
ズマ、光ビーム等）を用いてもよい。
第12図は、Au超微粒子を膜状に塗布した場合の、光の反
射率と超微粒子径との関係を示す。●印は波長0.9〜1.1
μｍの光に対する反射率、○印は波長９〜11μｍの光に
対する反射率である。平均粒径約100ÅのAu超微子膜
は、YAGレーザ波長（1.06μｍ）に相当する光は全んど
吸収する。またCO2レーザ波長（10.6μｍ）に相当する
光に対しても高吸収体である。比較のために、同じ波長
の光に対するバルクのAu（鏡面）の反射率を同図に示し
た。バルクのAuはどちらの波長の光に対しても極めて高
い反射率を示す。本実施例は、この反射率の特性、及び
金属超微粒子の低温焼結性の特性を利用し、レーザ照射
によって、焼結せしめようとするものである。
第13図に第１図の変形例を示す。図中の符号19は反射率
測定器（センサ）である。
本来、Auは光の高反射体であり、前記第12図のごとく、
YAGレーザ（波長1.06μｍ）に対しても約95％を反射
し、CO2レーザ（波長10.6μｍ）に対しては、約98％を
反射する。しかし、超微粒子化すると、Auは光の高吸収
体となる。一般に、金属は超微粒化によって光の高吸収
体となる。
本例が第１図のものと異なるのはこの特性を利用してセ
ンサにて焼結の進捗状況を適格に把握せんとすることに
ある。
すなわち第13図に示すごとく、乾燥したAu超微粉膜を約
0.数秒から数秒間レーザ照射し、極めて単時間で焼結さ
せ、形状約100μｍ×100μｍ高さ約20μｍのAuバンプを
形成する。レーザ照射の時に、反射率測定器によってAu
超微粒子膜の反射率を測定する。反射率からの超微粒子
膜の焼結具合いを推定し、レーザ光の出力、照射時間を
制御する。以降の手順は第１実施例に準ずる。
以上の実施例では、Au超微粒子から成るペーストを用い
た例を示したが、ペースト中のAu粒子が全て超微粒子で
ある必要はなく、Au微粒子とAu超微粒子の混合物、ある
いは、セラミック粉末とAu微粒子とAu超微粒子の混合物
から成るペーストであってもよい。
〔発明の効果〕
従来、基板温度が上げられないため工程の煩雑なめっき
法でしか形成することができなかった電子部品やバンプ
等を、本発明によれば簡単な工程で、かつ生産性よく形
成できる。
【図面の簡単な説明】
第１図、第７図、第13図は本発明の焼結方法の一例によ
りレーザ光照射で金バンプを形成する電子部品の断面
図、第２図は第１図の実施例の素材となる基板の断面
図、第３図は第２図に金超微粒子膜を塗工した基体断面
図、第４図は第１図の実施例により得られたICチップ実
装の断面図、第５図は第４図の実装の斜視図、第６図は
第７図の実施例の素材となる基体の断面図、第８図は本
発明の焼結方法の一例によりレーザ光照射で金バンプを
形成する電子部品の部分斜視図、第９図は本発明の焼結
方法の一例によりマイクロ配線を施す為の基板の斜視
図、第10図は第９図の基板上にレーザ光を照射中の基板
斜視図、第11図は第10図の工程で得られた配線済みの基
体の斜視図、第12図は超微粒子膜の反射率とバルクの反
射率とを比較した特性図である。 １……シリコン基板、２……アルミ配線、３……絶縁保
護膜、４……金蒸着膜、５……金超微粒子膜、６……レ
ーザ光、７……レーザ発振器、８……ICチップ、９……
ポリイミドフィルム、10……銅リード、11……金バン
プ、12……スズ蒸着膜、13,14……銅ブロック、19……
反射率測定器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/321 21/60 6918−4Ｍ 21/768 Ｈ０１Ｌ 21/90 Ａ 9168−4Ｍ 21/92 Ｆ (72)発明者 日置 進 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (56)参考文献 特開 昭57−158303（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−69946（ＪＰ，Ａ)

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】導体配線が施工されている絶縁フィルム
    と、前記導体配線の端部とICチップ上面とをバンプによ
    り接続してなる電子部品において、前記バンプが少なく
    とも一部に金属超微粉を含む金属粉或いはこの金属粉と
    非金属粉との混合物の焼結体を備えることを特徴とする
    電子部品。
  2. 【請求項２】前記バンプがICチップの上に施工された配
    線の一部であることを特徴とする特許請求の範囲第１項
    記載の電子部品。
  3. 【請求項３】前記バンプが前記絶縁フィルムに施工され
    た導体配線の一部であることを特徴とする特許請求の範
    囲第１項記載の電子部品。
  4. 【請求項４】絶縁材料からなる基体と導電性材料との組
    み合わせからなる電子部品の製造方法において、前記導
    電性材料は金属超微粉を含む金属粉若しくはこの金属粉
    と非金属粉との混合物であり、この金属粉若しくは混合
    物を前記基体表面に塗布し、塗布部分にエネルギを照射
    して金属粉若しくは混合物を焼結させ、このエネルギ照
    射部分の焼結状態をエネルギの吸収率及び／又は反射率
    としてセンサで把握することを特徴とする電子部品の製
    造方法。
  5. 【請求項５】前記金属粉若しくは混合物は、ペースト状
    にして前記基体表面に塗布することを特徴とする特許請
    求の範囲第４項に記載の電子部品の製造方法。
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