(57)【要約】  隆起した導電性機構を有する部分的にエッチングされた誘電体膜が提供される。誘電体膜中に隆起した導電性機構を形成する方法であって、誘電体膜を部分的にエッチングするステップを含む方法も提供される。
2007520081.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体膜に取り付けられた導電性バンプを形成する方法であって、
第１の側と、第２の側と、少なくとも１つのビアとを有する誘電体膜を提供するステップであって、前記少なくとも１つのビアが、前記誘電体膜の前記第１の側において露出した平坦面を有する金属プラグでふさがれているステップと、
前記金属プラグの前記平坦面周囲から前記誘電体膜を制御可能にエッチングして、そこから突出する金属突起を有する誘電体膜を提供するステップと、
を含む方法。
【請求項２】
ビアのアレイを金属プラグでふさぎ、前記制御されたエッチングによって、同一平面上の金属突起のアレイを提供する請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ビアのアレイを金属プラグでふさぎ、前記制御されたエッチングによって、誘電体マスクで囲まれた金属突起のアレイを提供する請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記金属突起上に金属を堆積させて、前記金属突起から延びる前記導電性バンプを提供して、前記エッチングされた表面の一部を覆うステップをさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記誘電体膜が、ポリマー主鎖中にカルボン酸エステル構造単位を含むポリカーボネートポリマー、液晶ポリマー、およびポリイミドコポリマーからなる群より選択されるポリマーを含む請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記液晶ポリマーが、ｐ−フェニレンテレフタルアミドを含むコポリマー、およびｐ−ヒドロキシ安息香酸を含むコポリマーからなる群より選択される請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記ポリイミドコポリマーが、ｐ−フェニレンビス（トリメリト酸モノエステル無水物）を含むモノマーの反応生成物を含む請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記誘電体膜を前記制御可能にエッチングするステップが、アルカリ金属水酸化物などのケミカルミリング剤を使用する請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記化学エッチング剤が、アミンをさらに含む請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記アルカリ金属水酸化物が水酸化カリウムであり、前記アミンがエタノールアミンである請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
誘電体膜から突出する導電性バンプを形成する方法であって、
第１の側と第２の側とを有する誘電体膜を提供するステップと、
前記誘電体膜の少なくとも前記第１の側に停止層を適用するステップであって、前記停止層が、前記誘電体膜の前記第１の側と接触する底面を有するステップと、
前記誘電体膜を貫通して前記誘電体膜の前記第２の側から前記停止層まで延在する空隙を前記誘電体膜中に形成するステップと、
導電性材料を堆積させて前記空隙内に導電性プラグを形成するステップと、
前記誘電体膜の前記第１の側から前記停止層を除去して、前記導電性プラグの表面を露出させるステップと、
前記導電性プラグ表面の周囲から前記誘電体膜を制御可能にエッチングして、前記誘電体膜から突出する前記導電性バンプを形成するステップと、
を含む方法。
【請求項１２】
ｘ方向およびｙ方向に延びるように前記導電性バンプ上に金属を堆積させて、前記エッチングされた誘電体表面の一部を覆うステップをさらに含む請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
空隙のアレイを金属プラグでふさぎ、前記制御されたエッチングによって、同一平面上の金属突起のアレイを提供する請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
空隙のアレイを金属プラグでふさぎ、前記制御されたエッチングによって、誘電体マスクで囲まれた金属突起のアレイを提供する請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
前記停止層が金属層である請求項１１に記載の方法。
【請求項１６】
前記停止層がフラッシュめっきされた金属層である請求項１１に記載の方法。
【請求項１７】
前記誘電体膜が、ポリマー主鎖中にカルボン酸エステル構造単位を含む液晶ポリマー、ポリカーボネート、およびポリイミドコポリマーからなる群より選択されるポリマーを含む請求項１１に記載の方法。
【請求項１８】
誘電体膜から突出する導電性バンプを形成する方法であって、
第１の側と第２の側とを有する誘電体膜を提供するステップと、
前記誘電体膜を貫通して前記誘電体膜の前記第１の側から前記第２の側まで延在する開口部を前記誘電体膜中に形成するステップと、
前記第２の側と隣接する前記開口部の側の上の停止層によって前記開口部が閉じられるように、前記誘電体膜の前記第２の側に前記停止層を適用し、それによって空隙を形成するステップと、
導電性材料を堆積させて前記空隙内に導電性プラグを形成するステップと、
前記誘電体膜の前記第２の側から前記停止層を除去して、前記導電性プラグの表面を露出させるステップと、
前記導電性プラグ表面の周囲から前記誘電体膜を制御可能にエッチングして、前記誘電体膜から突出する前記導電性バンプを形成するステップと、
を含む方法。
【請求項１９】
ｘ方向およびｙ方向に延びるように前記導電性バンプ上に金属を堆積させて、前記エッチングされた誘電体表面の一部を覆うステップをさらに含む請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
空隙のアレイを金属プラグでふさぎ、前記制御されたエッチングによって、同一平面上の金属突起のアレイを提供する請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
空隙のアレイを金属プラグでふさぎ、前記制御されたエッチングによって、誘電体マスクで囲まれた金属突起のアレイを提供する請求項１８に記載の方法。
【請求項２２】
前記停止層がポリマー樹脂層である請求項１８に記載の方法。
【請求項２３】
前記誘電体膜が、ポリマー主鎖中にカルボン酸エステル構造単位を含むポリカーボネートポリマー、液晶ポリマー、およびポリイミドポリマーからなる群より選択されるポリマーを含む請求項１８に記載の方法。
【請求項２４】
少なくとも１組の電子部品の間に電気的接続を提供する物品であって、
第１の側と、第２の側と、少なくとも１つの金属充填ビアと、を有する誘電体膜であって、少なくとも前記第１の側の上にエッチングされたフィルム部分をさらに有し、前記エッチングされたフィルム部分が、前記金属充填ビアと隣接するエッチングされた表面を含む、誘電体膜と、
前記誘電体膜の前記第１の側において前記少なくとも１つの金属充填ビアから上方に延在する導電性バンプであって、前記少なくとも１組の電子部品の１つに電気的接続を提供する導電性バンプと、
を含む物品。
【請求項２５】
前記導電性バンプが、前記少なくとも１つの金属充填ビアからｘ方向およびｙ方向において外側に延在して、前記エッチングされた表面の一部を覆っている請求項２４に記載の物品。
【請求項２６】
同一平面上の導電性バンプのアレイを含む請求項２４に記載の物品。
【請求項２７】
前記同一平面上の導電性バンプのアレイが、前記部分的にエッチングされた誘電体膜によって囲まれることによって、前記導電性バンプの周囲に非導電性マスクが形成される請求項２６に記載の物品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘電体膜を部分的にエッチングすることによってフレキシブルプリント回路上に接続性で導電性の機構を形成することに関する。
【背景技術】
【０００２】
ポリマーフィルムベース上のエッチングされた銅または印刷による導電性回路パターンは、フレキシブル回路、またはフレキシブルプリント配線板と呼ばれることがある。当初は、かさばるワイヤリングハーネスに取って代わるものとして設計されていたが、フレキシブル回路素子は、現在の最先端の電子アセンブリの小型化および動向における唯一の解決策となっていることも多い。薄く、軽量で複雑なデバイスに理想的なフレキシブル回路設計の解決策は、片面導電性パスから、複雑な多層三次元パッケージまでの範囲に及んでいる。
【０００３】
フレキシブル電子実装に一般に使用される誘電体膜ベース材料としては、ポリイミド、ポリエステルテレフタレート（ＰＥＴ）、ランダム繊維アラミド、およびポリ塩化ビニルが挙げられる。電子デバイス設計の変化によって、従来達成できた性能および処理能力を上回る性質または設計可能性を有する材料が必要となっている。たとえば、誘電率が低いほど、電気信号伝達が速くなり、良好な熱的性能を有することで、パッケージの冷却が促進され、ガラス転移温度または溶融温度が高いほど、高温におけるパッケージ性能が改善され、吸湿量が少ないほど、高い周波数で信号およびデータが処理される。
【０００４】
複雑な最先端の電子アセンブリの要求を満たすフレキシブル回路に一般に使用されている基板は、ポリイミドフィルムである。このフィルムは、熱安定性および低誘電率などの優れた性質を有する。ポリイミドフィルムよりも改善された高周波数性能、少ない誘電損失、および少ない吸湿を有するフレキシブル回路用基板としては、液晶ポリマー（ＬＣＰ）フィルムが好適な材料である。
【０００５】
フレキシブル回路は、接点中に存在するような一般用語で「導電性バンプ」に分類され、インターポーザーとも呼ばれる回路接続機構を含むこともでき、これによって、試験中およびバーンイン中の集積回路試験器と被測定デバイス（ＤＵＴ）との間などの一時的な相互接続が提供される。この種類に含まれる他の構造としては、集積回路プローブ、ならびにフレックス回路間またはフレックス回路と回路基板との相互接続に関与する圧着バンプコネクタが挙げられる。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様は、誘電体膜に取り付けられた導電性バンプを形成する方法であって、第１の側と、第２の側と、少なくとも１つのビアとを有する誘電体膜を提供するステップであって、少なくとも１つのビアが、誘電体膜の第１の側において露出した平坦面を有する金属プラグでふさがれているステップと、金属プラグの平坦面周囲から誘電体膜を制御可能にエッチングして、そこから突出する金属突起を有する誘電体膜を提供するステップと、を含む方法を提供する。この方法において、ビアのアレイを金属プラグでふさぎ、制御されたエッチングによって、同一平面上の金属突起のアレイを提供することができる。この方法において、ビアのアレイを金属プラグでふさぎ、制御されたエッチングによって、誘電体マスクで囲まれた金属突起のアレイを提供することができる。この方法は、金属突起上に金属を堆積させて、金属突起から延びる導電性バンプを提供して、エッチングされた表面の一部を覆うステップをさらに含むことができる。この方法において、誘電体膜は、ポリマー主鎖中にカルボン酸エステル構造単位を含むポリカーボネートポリマー、液晶ポリマー、および／またはポリイミドコポリマーを含むことができる。上記液晶ポリマーは、ｐ−フェニレンテレフタルアミドを含むコポリマー、および／またはｐ−ヒドロキシ安息香酸を含むコポリマーであってよい。上記ポリイミドコポリマーは、ｐ−フェニレンビス（トリメリト酸モノエステル無水物）を含むモノマーの反応生成物であってよい。この方法において、誘電体膜の制御可能なエッチングは、アルカリ金属水酸化物などのケミカルミリング剤を使用するステップを含むことができる。このケミカルミリング剤はアミンをさらに含むことができる。上記アルカリ金属水酸化物は水酸化カリウムであってよく、上記アミンはエタノールアミンであってよい。
【０００７】
本発明の別の態様は、誘電体膜から突出する導電性バンプを形成する方法であって、第１の側と第２の側とを有する誘電体膜を提供するステップと、誘電体膜の少なくとも第１の側に停止層を適用するステップであって、停止層が、誘電体膜の前記第１の側と接触する底面を有するステップと、誘電体膜を貫通して誘電体膜の第２の側から停止層まで延在する空隙を誘電体膜中に形成するステップと、導電性材料を堆積させて空隙内に導電性プラグを形成するステップと、誘電体膜の第１の側から前記停止層を除去して、導電性プラグの表面を露出させるステップと、導電性プラグ表面の周囲から誘電体膜を制御可能にエッチングして、誘電体膜から突出する導電性バンプを形成するステップと、を含む方法を提供する。この方法は、バンプの垂直軸に対して側方のｘ方向およびｙ方向に延びるように導電性バンプ上に金属を堆積させて、エッチングされた誘電体表面の一部を覆うステップをさらに含むことができる。この方法において、空隙のアレイを金属プラグでふさぎ、制御されたエッチングによって同一平面上の金属突起のアレイを提供することができる。この方法において、空隙のアレイを金属プラグでふさぎ、前記制御されたエッチングによって、誘電体マスクで囲まれた金属突起のアレイを提供することができる。この方法において、停止層は、フラッシュめっきされた金属層などの金属層であってよい。この方法において、誘電体膜は、ポリマー主鎖中にカルボン酸エステル構造単位を含むポリカーボネートポリマー、液晶ポリマー、および／またはポリイミドコポリマーを含むことができる。
【０００８】
本発明の別の態様は、誘電体膜から突出する導電性バンプを形成する方法であって、第１の側と第２の側とを有する誘電体膜を提供するステップと、誘電体膜を貫通して誘電体膜の第１の側から第２の側まで延在する開口部を誘電体膜中に形成するステップと、上記第２の側と隣接する開口部の側の上の停止層によって開口部が閉じられるように、誘電体膜の第２の側に停止層を適用し、それによって空隙を形成するステップと、導電性材料を堆積させて空隙内に導電性プラグを形成するステップと、誘電体膜の第２の側から停止層を除去して、導電性プラグの表面を露出させるステップと、導電性プラグ表面の周囲から誘電体膜を制御可能にエッチングして、誘電体膜から突出する導電性バンプを形成するステップと、を含む方法を提供する。この方法は、ｘ方向およびｙ方向に延びるように導電性バンプ上に金属を堆積させて、エッチングされた誘電体表面の一部を覆うステップをさらに含むことができる。この方法において、空隙のアレイを金属プラグでふさぎ、前記制御されたエッチングによって同一平面上の金属突起のアレイを提供することができる。この方法において、空隙のアレイを金属プラグでふさぎ、制御されたエッチングによって、誘電体マスクで囲まれた金属突起のアレイを提供することができる。この方法において、停止層はポリマー樹脂層であってよい。誘電体膜は、ポリマー主鎖中にカルボン酸エステル構造単位を含むポリカーボネートポリマー、液晶ポリマー、および／またはポリイミドコポリマーを含むことができる。
【０００９】
本発明の別の態様は、少なくとも１組の電子部品の間に電気的接続を提供する物品であって、第１の側と、第２の側と、少なくとも１つの金属充填ビアとを有する誘電体膜であって、少なくとも第１の側の上にエッチングされたフィルム部分をさらに有し、エッチングされたフィルム部分が、金属充填ビアと隣接するエッチングされた表面を含む誘電体膜と、誘電体膜の第１の側において少なくとも１つの金属充填ビアから上方に延在する導電性バンプであって、少なくとも１組の電子部品の１つに電気的接続を提供する導電性バンプと、を含む物品を提供する。この物品において、導電性バンプは、少なくとも１つの金属充填ビアから、バンプの垂直軸に対して側方のｘ方向およびｙ方向において外側に延在して、エッチングされた表面の一部を覆うことができる。この物品は同一平面上の導電性バンプのアレイを含むことができる。この同一平面上の導電性バンプのアレイは、部分的にエッチングされた誘電体膜で囲まれることによって導電性バンプの周囲に非導電性マスクを形成することができる。
【００１０】
本発明フレキシブル回路の一部の実施態様の利点の１つは、制御された厚さ加工の後の誘電体膜の両面均一性と、相互接続された機構の電気的導通を改善する均一で平坦なバンプ接点とを有することである。
【００１１】
本発明の一部の実施態様の利点の１つは、平坦なバンプ接点を使用することによって、従来知られている類似の構造よりも狭いピッチを有する相互接続構造が可能になることである。
【００１２】
本発明の一部の実施態様の利点の１つは、導電性バンプおよび他の導電性要素が実質的に整列して、位置決めを必要としないことである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
特に記載のない限り、本明細書において成分の濃度は重量％で記載している。
【００１４】
要求に応じて、本明細書において本発明の詳細を開示するが、開示される実施態様は単に例示的なものであることを理解されたい。したがって、本明細書において開示される具体的な構造および機能の詳細は、限定として解釈すべきではなく、単に特許請求の範囲の基本原理として、および本発明を様々に実施するよう当業者に教示するための代表的な基本原理として解釈すべきである。
【００１５】
本発明によるフレキシブル回路の出発の誘電体膜は、標準的なポリイミド、液晶ポリマー、またはポリカーボネートの誘電体膜であってよく、たとえば一般に約１２．５μｍ〜約１７５μｍ、典型的には約２５μｍまたは約５０μｍの厚さを有することができる。これによって、フレキシブルプリント回路を形成するために従来通りのウェブ取り扱いが可能になる。多段階回路形成プロセス中、薄い領域を形成するために選択的に誘電体膜の厚さを減少させることができる。しかし、典型的には薄化ステップ前に、構造に追加層が加えられるので、基板の薄化は実質的に取り扱いに影響しない。
【００１６】
本明細書においてはケミカルミリングとも呼ぶ化学エッチングなどのプロセスは、本発明によるポリイミド、ポリカーボネートポリマー、または液晶ポリマーの基板を含むフレキシブル回路から部分的に領域を除去するのに適している。ケミカルミリング技術は、フレキシブルプリント回路を製造するためのバッチ式または連続式のいずれの製造方式における使用にも適している。
【００１７】
誘電体膜中に１つ以上のビアを形成するためには、ケミカルミリング、機械的ドリル加工、およびレーザーアブレーションから選択される技術を使用することができる。次に、ビアには導電性材料が充填される。充填ビアの形成を容易にするために、金属またはポリマー樹脂の停止層を使用することができる。次に、誘電体膜を部分的にエッチングして、誘電体膜から突出する１つ以上の導電性バンプを形成することができる。
【００１８】
ビアの形成にケミカルミリングが使用される場合、以下の多段階プロセスによって、誘電体膜に取り付けられた導電性バンプが提供される。そのプロセスは、第１の側と第２の側とを有する誘電体膜を提供するステップを含む多数のステップを含む。誘電体膜の少なくとも第１の側に適用される金属層は、誘電体膜の第１の側と接触する底面を有する。誘電体と金属層との間に結合層が存在してもよい。誘電体膜の第２の側に未硬化のフォトレジスト層を適用した後、未硬化フォトレジストを放射線パターンに曝露して、少なくとも一部分を除いてフォトレジストを硬化させる。未硬化フォトレジストに適用された現像剤によって、上記少なくとも一部分から未硬化フォトレジストが除去される。上記少なくとも一部分にエッチング液を適用することによって、誘電体膜中に空隙が提供される。この空隙は実質的に、誘電体層を貫通して金属層の底面まで延在するビアである。このビアは典型的には、実質的に円錐形または円筒形の壁を有する。
【００１９】
ビア壁および金属層の底面に導電性シード層を適用することによって、ビアを充填する金属プラグを提供するための金属堆積に対して空隙が活性化される。この金属プラグは、誘電体膜の第１の側に取り付けられた金属層と隣接する実質的に平坦な面を有する。ビアの反対側の端部においては、金属プラグがビアから延び出て、誘電体膜の第２の側に重なっていてもよい。
【００２０】
誘電体膜の第１の側から金属層を除去して、金属プラグの実質的に平坦な面を露出させる。これによって誘電体膜の第１の側も露出する。次に、この誘電体膜の第１の側を、金属プラグの平坦面の周囲から制御可能にエッチングして、突出した金属突起を有する誘電体膜を提供することができる。場合により、金属突起上にさらに金属を堆積させることによって、金属突起からｘ方向およびｙ方向（ならびにｚ方向）に延びる導電性バンプを形成して、エッチングされたフィルムの表面の一部を覆うことができる。このように形成されることで、ビアないのプラグの保持力を高めることができる。
【００２１】
本発明による物品は、少なくとも１組の電子部品の間の電気的コネクタとして使用することができる。たとえば、テストプローブ、インターポーザー、チップパッケージ内のダイ取り付け手段、およびバーンイン試験ソケット内の電気接点として使用することができ、これらすべては当技術分野において一般に知られている。
【００２２】
本発明によるフレキシブル回路の加工は、ビアおよび関連する空隙などのスルーホールを形成するためのポリイミドフィルムの加工が記載されている米国特許第５，２２７，００８号明細書の方法と類似している。この特許と本特許出願とは、所有者が共通している。部分的にエッチングされた領域を有するフレキシブルプリント回路を形成するためのエッチングを行うには、従来開示されていない材料の特定化および工程能力が必要である。たとえば、ポリイミドは、フレキシブル回路の製造において使用される最も頻繁に使用されている基板材料であるが、誘電体基板のパターン形成は、主として機械的打ち抜きまたはドリル加工、およびレーザーアブレーションなどのプロセスステップによって実施される。孔を形成するためにポリイミド材料を完全に除去することは比較的一般的である。米国特許第５，２２７，００８号明細書に記載されているように、回路とプリント回路基板との間の電気的相互接続のために必要であれば、フレキシブルポリイミド回路中に化学エッチングされたビアおよびスルーホールを形成することが可能である。しかし、従来のエッチング溶液の存在下では、一般に使用されるポリイミドフィルムが制御不能に膨潤するため、孔を形成せずに制御されたエッチングを行うことは非常に困難である。大部分の市販のポリイミドフィルムは、ピロメリット酸二無水物（ＰＭＤＡ）、オキシジアニリン（ＯＤＡ）、ビフェニル二無水物（ＢＰＤＡ）、またはフェニレンジアミン（ＰＰＤ）のモノマーを含む。これらのモノマーを１種類以上含むポリイミドポリマーは、オハイオ州サークルビルのＥ．Ｉ．デュポン・ドゥ・ヌムール・アンド・カンパニー（Ｅ．Ｉ．ｄｕ  Ｐｏｎｔ  ｄｅ  Ｎｅｍｏｕｒｓ  ａｎｄ  Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｃｉｒｃｌｅｖｉｌｌｅ，ＯＨ）の商品名カプトン（ＫＡＰＴＯＮ）Ｈ、Ｋ、Ｅ、および東京のカネカ（Ｋａｎｅｋａ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）のアピカル（ＡＰＩＣＡＬ）ＡＶ、ＮＰで入手可能なものなどのフィルム製品の製造に使用することができる。この種のフィルムは、従来の化学エッチング液の存在下で膨潤する。膨潤によってフィルムの厚さが変わり、レジストの局所的な剥離が生じうる。これによって、エッチング液が剥離した領域に入り込むために、エッチングされたフィルムの厚さを制御できなくなり、不規則な形状の機構が形成されることがある。
【００２３】
本発明によるフィルムの制御されたエッチングは、実質的に非膨潤性のポリマーを使用すると最もうまくいく。「実質的に非膨潤性」とは、アルカリエッチング液に曝露した場合に、エッチングプロセスの厚さ減少作用を妨害しない程度にわずかに膨潤するフィルムを意味する。たとえば、あるエッチング溶液に曝露した場合、上述の一部のポリイミドは、厚さの減少を効率的に制御できない程度に膨潤する。
【００２４】
他の周知のポリイミドフィルムとは対照的に、アピカル（ＡＰＩＣＡＬ）ＨＰＮＦフィルム（大津（Ｏｔｓｕ）のカネカ（Ｋａｎｅｋａ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）より入手可能）は制御可能な薄化を示すことが明らかとなっている。非膨潤性のアピカル（ＡＰＩＣＡＬ）ＨＰＮＦフィルムのポリマー主鎖中にカルボン酸エステル構造単位が存在することが、このポリイミドと、アルカリエッチング液と接触すると膨潤することが知られている他のポリイミドポリマーとの間の相違点である。
【００２５】
アピカル（ＡＰＩＣＡＬ）ＨＰＮＦポリイミドフィルムは、ｐ−フェニレンビス（トリメリト酸モノエステル無水物）を含むモノマーの重合からエステル単位含有構造が誘導されるコポリマーであると考えられる。他のエステル単位を含有するポリイミドポリマーは商業的には知られていない。しかし、当業者であれば、アピカル（ＡＰＩＣＡＬ）ＨＰＮＦに使用されるモノマーと類似のモノマーを選択することによって、他のエステル単位を含有するポリイミドポリマーを合成することが妥当であろう。このような合成によって、アピカル（ＡＰＩＣＡＬ）ＨＰＮＦのように制御可能なエッチングが可能となるフィルムのためのポリイミドポリマーの範囲を拡大することができる。エステル含有ポリイミドポリマーの数を増加させるために選択することができる材料としては、１，３−ジフェノールビス（アンヒドロ−トリメリテート）、１，４−ジフェノールビス（アンヒドロ−トリメリテート）、エチレングリコールビス（アンヒドロ−トリメリテート）、ビフェノールビス（アンヒドロ−トリメリテート）、オキシ−ジフェノールビス（アンヒドロ−トリメリテート）、ビス（４−ヒドロキシフェニルスルフィド）ビス（アンヒドロ−トリメリテート）、ビス（４−ヒドロキシベンゾフェノン）ビス（アンヒドロ−トリメリテート）、ビス（４−ヒドロキシフェニルスルホン）ビス（アンヒドロ−トリメリテート）、ビス（ヒドロキシフェノキシベンゼン）、ビス（アンヒドロ−トリメリテート）、１，３−ジフェノールビス（アミノベンゾエート）、１，４−ジフェノールビス（アミノベンゾエート）、エチレングリコールビス（アミノベンゾエート）、ビフェノールビス（アミノベンゾエート）、オキシ−ジフェノールビス（アミノベンゾエート）、ビス（４−アミノベンゾエート）ビス（アミノベンゾエート）などが挙げられる。
【００２６】
ポリイミドフィルムは、米国特許第６，６１１，０４６Ｂ１号明細書に記載されるように水酸化カリウムまたは水酸化ナトリウム単独の溶液を使用して、あるいは可溶化剤を含有するアルカリエッチング液を使用してエッチングすることができる。
【００２７】
液晶ポリマー（ＬＣＰ）フィルムは、ポリイミドフィルムよりも改善された高周波数性能、少ない誘電損失、優れた耐薬品性、および少ない吸湿を有するフレキシブル回路用基板として好適な材料である。
【００２８】
ＬＣＰフィルムは、ポリイミドフィルムよりも改善された高周波数性能、少ない誘電損失、および少ない吸湿を有するフレキシブル回路用基板として好適な材料である。ＬＣＰフィルムの特性としては、電気絶縁、飽和時で０．５％未満の吸湿、めっきスルーホールに使用される銅に近い熱膨張係数、および１ｋＨｚ〜４５ＧＨｚの機能周波数範囲にわたって３．５以下の誘電率が挙げられる。液晶ポリマーのこれらの有益な性質は以前から知られていたが、加工に問題があるため液晶ポリマーの複雑な電子アセンブリへの使用は行われていなかった。本明細書に記載される可溶化剤を有するエッチング液によって、ＬＣＰフィルムのフレキシブル回路への使用が可能となる。
【００２９】
液晶ポリマーの非膨潤性フィルムとしては、ＢＩＡＣフィルム（ジャパンゴアテックス（Ｊａｐａｎ  Ｇｏｒｅ−Ｔｅｘ  Ｉｎｃ．）、岡山県）などのｐ−フェニレンテレフタルアミドを含有するコポリマー、およびＬＣＰ  ＣＴフィルム（クラレ（Ｋｕｒａｒａｙ  Ｃｏ．，Ｌｔｄ．）、岡山）などのｐ−ヒドロキシ安息香酸を含有するコポリマーなどの芳香族ポリエステルが挙げられる。
【００３０】
液晶ポリマーのフィルムとしては、岡山県のジャパンゴアテックス（Ｊａｐａｎ  Ｇｏｒｅ−Ｔｅｘ  Ｉｎｃ．）より商品名ＢＩＡＣで入手可能なものなどのｐ−フェニレンテレフタルアミドを含有するコポリマー、および岡山のクラレ（Ｋｕｒａｒａｙ  Ｃｏ．，Ｌｔｄ．）より商品名ＬＣＰ  ＣＴで入手可能なものなどのｐ−ヒドロキシ安息香酸を含有するコポリマーなどの芳香族ポリエステルが挙げられ、これらすべてがこの性質を有する。液晶ポリマーとアピカル（ＡＰＩＣＡＬ）ＨＰＮＦポリイミドとの類似点は、どちらのポリマー構造中にもカルボン酸エステル単位が存在することである。
【００３１】
好適なポリカーボネートフィルムの例としては、マサチューセッツ州ピッツフィールドのＧＥプラスチックス（ＧＥ  Ｐｌａｓｔｉｃｓ，Ｐｉｔｔｓｆｉｅｌｄ，ＭＡ）より入手可能な商品名レキサン（ＬＥＸＡＮ）、ペンシルバニア州レニーのウエストレイク・プラスチックス・カンパニー（Ｗｅｓｔｌａｋｅ  Ｐｌａｓｔｉｃｓ  Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｌｅｎｎｉ，ＰＡ）より入手可能な商品名ゼラックス（ＺＥＬＵＸ）、およびペンシルバニア州ピッツバーグのバイエル・プラスチックス・ディビジョン（Ｂａｙｅｒ  Ｐｌａｓｔｉｃｓ  Ｄｉｖ．，Ｐｉｔｔｓｂｕｒｇｈ，ＰＡ）より入手可能な商品名マクロフォール（ＭＡＫＲＯＦＯＬ）などの置換および非置換のポリカーボネート、マサチューセッツ州ピッツフィールドのＧＥプラスチックス（ＧＥ  Ｐｌａｓｔｉｃｓ，Ｐｉｔｔｓｆｉｅｌｄ，ＭＡ）より入手可能な商品名キシレックス（ＸＹＬＥＸ）などのポリカーボネート／脂肪族ポリエステルブレンド、ポリカーボネート／ポリエチレンテレフタレート（ＰＣ／ＰＥＴ）ブレンド、ポリカーボネート／ポリブチレンテレフタレート（ＰＣ／ＰＢＴ）ブレンド、およびポリカーボネート／ポリ（エチレン２，６−ナフタレート）（ＰＣ／ＰＥＮ）ブレンド、およびポリカーボネートと熱可塑性樹脂との他のあらゆるブレンドなどのポリカーボネートブレンド、ならびにポリカーボネート／ポリエチレンテレフタレート（ＰＣ／ＰＥＴ）、ポリカーボネート／ポリエーテルイミド（ＰＣ／ＰＥＩ）などのポリカーボネートコポリマーが挙げられる。
【００３２】
ポリカーボネート、液晶ポリマー、およびアピカル（ＡＰＩＣＡＬ）ＨＰＮＦポリイミドの間の類似点は、それぞれの種類のポリマー構造中にカルボン酸エステル単位が存在することである。非膨潤性アピカル（ＡＰＩＣＡＬ）ＨＰＮＦフィルムのポリマー主鎖中にカルボン酸エステル構造単位が存在することが、このポリイミドと、アルカリエッチング液と接触すると膨潤することが知られている他のポリイミドポリマーとの間の相違点である。
【００３３】
アピカル（ＡＰＩＣＡＬ）ＨＰＮＦポリイミドフィルムは、ｐ−フェニレンビス（トリメリト酸モノエステル無水物）を含むモノマーの重合からエステル単位含有構造が誘導されるコポリマーであると考えられる。他のエステル単位を含有するポリイミドポリマーは商業的には知られていない。しかし、当業者であれば、アピカル（ＡＰＩＣＡＬ）ＨＰＮＦに使用されるモノマーと類似のモノマーを選択することによって、他のエステル単位を含有するポリイミドポリマーを合成することが妥当であろう。このような合成によって、液晶ポリマーおよびアピカル（ＡＰＩＣＡＬ）ＨＰＮＦのように制御可能なエッチングが可能となるフィルムのためのポリイミドポリマーの範囲を拡大することができる。エステル含有ポリイミドポリマーの数を増加させるために選択することができる材料としては、１，３−ジフェノールビス（アンヒドロ−トリメリテート）、１，４−ジフェノールビス（アンヒドロ−トリメリテート）、エチレングリコールビス（アンヒドロ−トリメリテート）、ビフェノールビス（アンヒドロ−トリメリテート）、オキシ−ジフェノールビス（アンヒドロ−トリメリテート）、ビス（４−ヒドロキシフェニルスルフィド）ビス（アンヒドロ−トリメリテート）、ビス（４−ヒドロキシベンゾフェノン）ビス（アンヒドロ−トリメリテート）、ビス（４−ヒドロキシフェニルスルホン）ビス（アンヒドロ−トリメリテート）、ビス（ヒドロキシフェノキシベンゼン）、ビス（アンヒドロ−トリメリテート）、１，３−ジフェノールビス（アミノベンゾエート）、１，４−ジフェノールビス（アミノベンゾエート）、エチレングリコールビス（アミノベンゾエート）、ビフェノールビス（アミノベンゾエート）、オキシ−ジフェノールビス（アミノベンゾエート）、ビス（４アミノベンゾエート）ビス（アミノベンゾエート）などが挙げられる。
【００３４】
約１２．５μｍ〜約１７５μｍの間の厚さ、典型的には約２５μｍまたは約５０μｍの厚さを有するポリカーボネート、液晶ポリマー、およびポリイミドのフィルムなどの誘電体基板は、本発明の回路の好適な出発材料となる。この厚さ範囲の材料は、米国特許第５，２２７，００８号明細書に記載される種類の従来のフレキシブル回路の製造に使用される設備による取り扱いに適している。
【００３５】
本発明による選択的および制御可能に材料を薄化するためのプロセスステップとしては、たとえばｐ−フェニレンビス（トリメリト酸モノエステル無水物）をコモノマーとして使用するカルボン酸エステル単位を含有するポリカーボネート、液晶ポリマー、およびポリイミドポリマーの実質的に完全に硬化したポリマーフィルムのエッチングが挙げられる。このプロセスのエッチングステップは、ポリマーフィルムのマスクされていない領域を、高濃度アルカリエッチング流体と接触させることを含む。有用なアルカリエッチング液としては、米国特許第５，２２７，００８号明細書および第６，４０３，２１１Ｂ１号明細書に開示されるような、アルカリ金属水酸化物の水溶液およびそれらのアミンとの混合物が挙げられる。誘電体膜の制御された薄化に必要な時間は、ポリマーフィルムの種類および厚さに依存する。典型的には５０℃〜１２０℃の間で加熱されたアルカリエッチング液を使用するフィルムのエッチングでは、約１０秒〜約２０分の時間が必要となる。エッチング液中の誘電体膜の滞留時間によって、除去されるフィルム量が決定される。
【００３６】
上記プロセスステップは、個々のステップを使用するバッチプロセスとして実施することもできるし、あるいは、供給ロールから、ポリマーフィルム中に選択的に薄化された領域、および制御された深さのくぼみを含む大量生産された回路を回収する巻き取りロールまでのプロセス順序をウェブ材料が通過するように設計された設備を使用する自動化された方法で実施することもできる。自動化処理では、フォトレジストコーティングの適用、露光、および現像、ならびに出発金属からポリマー積層体までの金属部品のエッチングおよびめっき、ならびにポリマーフィルムのエッチングのための種々の加工ステーションを有するウェブ取り扱い装置が使用される。エッチングステーションは、ジェットノズルを有する多数のスプレーバーを含み、これによって移動するウェブにエッチング液が噴霧され、架橋したフォトレジストで保護されていないウェブ部分がエッチングされる。
【００３７】
以下の詳細な説明では、誘電体膜中に形成された１つのビア内での導電性バンプの形成の詳細を示す。プリント回路またはインターポーザーなどの関連するデバイスの設計に依存してフィルムの任意の位置に多数のこのようなバンプを配置できることは理解できるであろう。本発明によるバンプ形成のためのプロセスによって、実質的に均一な誘電体層から突出する実質的に平坦な導電性バンプを提供することができる。個々のバンプの平坦性、および隣接するバンプの共平面性は、接触する導電性接点間の電気的導通の改善に有用である。改善された電気的導通を有する接点によって、従来利用されてきたものよりもはるかに狭いピッチの、インターポーザーなどのバンプ付きフレックス構造を形成しやすくなる。
【００３８】
図１ａ〜１ｆは、導電性バンプを形成するための本発明の方法を示している。典型的にはフラッシュめっきされた銅層である金属層１１４を第１の側の上に有する誘電体膜１１２が提供されている。誘電体膜の金属層に対する結合強度を高めるために、誘電体と金属層との間に、クロムまたはクロム合金などの介在結合層（図示せず）が存在してよい。ケミカルミリング、機械的ドリル加工、またはレーザーアブレーションを使用して、誘電体膜中にビアを形成することができる。図１ａに示されるように、このビア形成ステップでは当初の金属層は除去されない。
【００３９】
誘電体膜は、アピカル（ＡＰＩＣＡＬ）ＨＰＮＦなどのポリイミド、ポリカーボネート、または液晶ポリマーを含むことができる。ケミカルミリング技術を使用した誘電体膜中へのビア形成では、フラッシュめっきされた銅の連続層で覆われた面と反対側の第２のフィルム面にフォトレジスト材料１１６を適用することを伴う。
【００４０】
典型的なプロセスにおいては、ポリマーフィルム上銅の積層体の誘電体側に適用された水性加工可能なフォトレジスト材料は、マスクを介して紫外線などのパターンを露光する間に架橋し始める。露光したフォトレジストを次に、０．５％〜１．５％のアルカリ金属炭酸塩溶液などの希薄水溶液を使用して現像することで、１つ以上のビア１１８の位置が識別される所望のパターンを現像する。このプロセスは、５０℃〜１２０℃の間の温度の高濃度のアルカリエッチング溶液浴中に積層体を浸漬することで続けられる。これによって、架橋したフォトレジストで覆われていない選択領域がエッチングされる。誘電体膜の露出領域は、ケミカルミリングによって除去されて、フィルムを貫通する所望のビアが提供される。
【００４１】
ケミカルミリングのステップでは、アルカリ金属水酸化物の水溶液、またはアルカリ金属水酸化物とエタノールアミンなどのアミンとの混合物の水溶液を使用して誘電材料を溶解させて、金属の連続層によって第１の側の上が閉じられた空隙を形成する。この金属層は、誘電材料の除去に使用されるアルカリ水溶液に対して抵抗性である。これによって、金属層は、誘電材料を貫通して延在するビアの一端を覆う平坦な閉鎖部分となる。この金属層は、後の堆積ステップ中のめっき止めとして機能し、金属または好適な導電性充填剤などの堆積される材料が、空隙またはビアの内部に蓄積するときに、その材料を成形する。ポリマーフィルム中にビアを形成するためのケミカルミリングエッチング液浴中の滞留時間は約１０秒〜約２０分である。
【００４２】
次に、２％〜５％のアルカリ金属炭酸塩を含有する希薄水溶液を、約２０℃〜約８０℃、好ましくは約２０℃〜約６０℃の温度で使用して、架橋したレジスト１１６を積層体から除去することができる。後のめっきプロセス中に余分な金属が堆積するのを防止するために、第１のフラッシュめっきされたＣｕ側に保護フォトレジスト層が積層される。
【００４３】
ケミカルミリングの汚染物質を除去するためにビア表面を洗浄した後、図１ｂに示されるように、導電性材料（炭素または金属）のスパッタリング、導電性炭素の浸漬コーティング、および金属の浸漬電気めっきまたは無電解めっきなどの多種多様の公知の技術を使用して、ケミカルミリングによって形成された閉じた空隙の表面上に、導電性シード層１２０（後の図には示されていない）を堆積させることができる。導電性シード層を堆積させる好適な方法の１つは、本出願人の同時係属中のＰＣＴ特許出願の国際公開第０２／０３７６７号パンフレットの９ページ１９行〜１０ページ２０行に記載される「直接金属化」法である。このシード層の厚さは典型的には約１０〜約２００ｎｍ（約１００〜約２０００Å）であるが、意図する用途においてあらゆる厚さが好適となりうる。シーディングによって活性表面が提供され、その上に通常は銅である一定厚さの金属が、無電解めっき、電解めっき、またはこれら２つの組み合わせによって形成される。
【００４４】
このめっきプロセスは、最初に、誘電材料の第２の側にフォトレジスト（図示せず）を適用することが必要となる。所望のパターンの露光および現像によって、誘電体膜中に先に形成されシーディングされた空隙上の開口部、および所望の回路パターンが提供される。
【００４５】
空隙内への銅などの好適な導電性材料１２２の堆積には、空隙が所望の深さまで満たされるまで、好適な金属めっき技術が使用される。図１ｃに示されるように、典型的には、金属層が、空隙縁端部の外側の誘電体膜の表面上に延在することで、金属トレースが形成される。空隙が金属で満たされると、金属層平坦な底面が、堆積する金属を適合させる障壁またはバックストップとして機能する。このバックストップによって導電性充填剤が閉じこめられることで、誘電体膜の第１の側と同一平面にある実質的に平坦な面が形成される。好適なめっき条件として、約２５℃〜約５０℃の温度において適用される約０．００５アンペア／ｃｍ２（５アンペア／平方フィート）〜約０．０８アンペア／ｃｍ２（７５アンペア／平方フィート）の間の電流密度が挙げられる。次にフォトレジストはすべて除去される。
【００４６】
回路／ビア充填めっきの後、図１ｄに示されるように、誘電体膜の両側の上のすべての露出したフラッシュＣｕおよび結合層を除去して、ビアを充填するめっき金属の表面を露出させる。金属層の除去は、ミネソタ州メープルプレーンのエレクトロケミカルズ・インコーポレイテッド（Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｓ  Ｉｎｃ．，Ｍａｐｌｅ  Ｐｌａｉｎ，ＭＮ）より商品名パーマ−エッチ（ＰＥＲＭＡ−ＥＴＣＨ）で市販されるエッチング液を使用して行うことができる。
【００４７】
引き続くステップにおいてはフォトレジスト材料の適用が不要であることに注意されたい。これによって、フォトレジストを通過するめっきによるバンプ形成が必要であり、そのため変動する電流密度にバンプ全体がさらされるという現行技術の問題が克服される。不均一な電流密度によって不均一なバンプが形成される。
【００４８】
図１ｅに示されるように、誘電体膜の制御された薄化のためにケミカルミリングを使用して、導電性バンプ形成を進行させる。アルカリ金属水酸化物の水溶液、またはアルカリ金属水酸化物とエタノールアミンなどのアミンとの混合物の水溶液などのケミカルミリング剤によって、ポリイミド、液晶ポリマー、またはポリカーボネートなどの誘電体膜の、フラッシュ金属層で以前保護されていた側から誘電材料を選択的に除去する。代表的なケミカルミリング剤は、約４５％の水酸化物水溶液、または４０％の水酸化カリウムと２０％のエタノールアミンとの混合物を含有する。誘電体膜の厚さが減少すると、図３に示されるように、ビア内のめっきされた金属が、（ビア壁の傾きに依存して）ビアの直径と実質的に等しい領域、またはより狭い領域の平坦面を有する錐台型の突起としてフィルム表面から突出する。このようにして、誘電体層中に導電性バンプが形成される。
【００４９】
露出した基板のすべてが同じ深さまでエッチングされるのではない場合、部分的に除去するために、フレキシブル回路の両側にフォトレジストを積層した後、露光して、選択されたパターンに従ってフォトレジストを架橋させる必要が生じる場合がある。前述のアルカリ金属炭酸塩の希薄溶液を使用してフォトレジストを現像すると、フィルムの薄化領域を形成するための、制御された深さにエッチングされる誘電体膜の領域が露出する。フレックス回路の誘電体基板中に所望の深さまでエッチングされるのに十分な時間をかけた後、保護のための架橋したフォトレジストを前述のように除去し、結果として得られた、選択的に薄化された領域を含む回路を洗浄する。
【００５０】
場合により引き続くステップは、金またはニッケル／金などの導電性バンプ上へのオーバープレーティングにより、導電性バンプ上に「キャップ」１２３を形成するステップである。オーバープレーティングによって、誘電体膜層から突出するバンプ部分の大きさを増加させることができる。この任意のステップにより形成されるキャップは、バンプの垂直軸に対して側方のｘ方向およびｙ方向で外側に延在する部分１２４を含むことができ、ここで「垂直軸」とは、誘電体膜層の主面の面に対して実質的に垂直である軸を意味する。図１ｆに示されるように、この延在する部分は、誘電体膜の反対側の上の充填された各ビアの周辺に重なってもよい。この重なり部分は、バンプを外れないように保護してその場に維持する。この法王で作製した導電性バンプを図４に示す。
【００５１】
オーバープレーティングの条件は、小さくめっきされた金属突起に適用される金属に依存して変化する。たとえば、銅またはニッケルのオーバープレーティングでは、約０．００５アンペア／ｃｍ２（５アンペア／平方フィート）〜約０．０８アンペア／ｃｍ２（７５アンペア／平方フィート）の電流密度が約２５℃〜約５０℃の間で使用され、金のオーバープレーティングでは、約０．００１アンペア／ｃｍ２（１．０アンペア／平方フィート）〜約０．０２アンペア／ｃｍ２（２０アンペア／平方フィート）の電流密度が約２５℃〜約５０℃の間で使用され、スズまたはスズ／鉛のオーバープレーティングでは、約０．０１アンペア／ｃｍ２（１０アンペア／平方フィート）〜約０．０４アンペア／ｃｍ２（４０アンペア／平方フィート）の電流密度が約２５℃〜約５０℃の間で使用される。
【００５２】
本発明による別のプロセスを図２ａ〜２ｈに示している。このプロセスでは、ビアを充填するためのバックストップとして、金属層の代わりにポリマー層を使用している。このポリマーは、フォトレジストまたはあらゆる他の好適な非導電性ポリマーであってよい。図２ａに示されるように、第１のステップでは、典型的には約１〜５μｍの厚さの銅層に積層されたアピカル（ＡＰＩＣＡＬ）２ＨＰポリイミド層などの、一方の側に金属層２１４を有する誘電体膜材料２１２が提供される。レーザーアブレーションまたは機械的ドリル加工などの同等の孔形成方法を使用して、図２ｂに示されるような、２層材料を貫通して延在するビア２１８を形成する。所望のビアパターンを形成した後、図２ｃに示されるように、金属層とは反対側の誘電体膜の側にポリマー層２１６を適用する。このポリマー層の適用によって、ビアの一方の側が閉じられ、それによって、誘電体膜材料中に実質的に平坦な底面を有する空隙が形成される。このポリマー層は、後の堆積ステップの障壁または停止層として機能し、堆積される材料がビアの内部に蓄積するときにその材料を成形する。次に、ケミカルミリングされた空隙に関する前出のプロセスに記載したように、導電性シーディング（図示せず）を実施する。図２ｄに示されるように、次に金属をめっきすることによって、各空隙を満たす層２２２を形成する。めっきされた金属は、（図示されるように）金属層２１４の一部を覆って、金属トレースおよび他の金属回路特徴（ｃｉｒｃｕｉｔ  ｆｅａｔｕｒｅ）を形成することもできる。
【００５３】
次に、ポリマー層２１６を除去することによって、ビア２１８中のめっきされた金属材料を露出させる。図２ｅに示されるように、露出された金属表面の高さは誘電体層２１２の高さと同じである。
【００５４】
導電性バンプを形成するためのこの構造のさらなる加工について以下に説明する。しかし、このプロセスは、図２ｆ〜２ｇ（および２ｈの一部）により示されるような、場合により使用される中間ステップを含むことができる。めっきされ（さらにパターン形成され）た金属層の上に、金属に接着剤２２８で接着されるかまたは直接取り付けられるかによって、誘電体膜２２６のカバー層を積層して、図２ｆに示されるように、誘電体膜とカバー層材料との間に埋め込まれた回路特徴を形成することができる。
【００５５】
その後、図２ｇに示されるように、フォトレジストの適用およびパターンの現像を使用して、同時継続中で共通の所有者の米国特許出願第１０／２３５４６５号明細書に記載のプロセスに従って、誘電体膜の露出部分および／またはカバー層を薄化することができる。この薄化プロセスは、ポリマー層２１６によって前に保護されていた誘電体膜の側から誘電材料を選択的に除去するために使用することもできる。実際、誘電体層の一部を除去して金属層２１４を露出させることによって接続面２３０（図２ｈに示される）を形成することができる。充填された空隙の周囲で誘電体膜の厚さを減少させることを望まないのであれば、構造のその領域をフォトレジストで覆うことができる。
【００５６】
本発明と同様に、代表的なケミカルミリング剤は、約４５％の水酸化物水溶液、または４０％の水酸化カリウムと２０％のエタノールアミンとの混合物を含有する。誘電体膜の間の接着剤を適切に選択すると、それはケミカルミリング剤によって溶解することがないので、下にある回路特徴を保護する停止層が提供される。
【００５７】
図２ｈに示されるように、充填された空隙の周囲の誘電体膜の厚さは、誘電材料の隣接領域の厚さを減少させるときと同時に減少させることができる。誘電体膜の厚さが減少すると、ビア内のめっきされた金属は、誘電体膜表面から、平坦面を有する導電性突起として突出する。この平坦面は、（ビア壁の傾きに依存して）ビアの直径と実質的に等しい領域、またはより狭い領域である。場合により、前述したように追加の導電性材料を適用することによって、この金属突起の再成形および拡大を行うことができる。
【００５８】
本発明の少なくとも一部の実施態様においては、パターン形成された誘電体の反転画像として、誘電体基板から突出する導電性バンプが形成されるので、導電性バンプと誘電体層との間の実質的に完全な位置決めが、バンプ形成の結果行われる。このことは、導電性バンプのパターンを形成するステップと、誘電体層のパターンを形成するステップとの２つの独立したプロセスステップを必要とすることが多い、光画像形成可能な材料または印刷されたはんだマスクなどを使用する、誘電材料で囲まれた導電性機構を形成するための多くの従来方法とは対照的である。これらの従来方法においては、パターン形成された２つの構造の間の位置決め不良が問題となる場合が多く、最小の位置決め許容範囲を補償するのに十分となる設計の制約が必要となりうる。前述したように、本発明の少なくとも一部の実施態様は、この種の設計の制約が実質的に不要となる。
【００５９】
本発明による平坦なバンプの形成は、多種多様のプリント回路、多層回路、フレキシブル回路、ならびに、狭いピッチの高密度相互接続能力を必要とする接点およびインターポーザーなどの接続構造における用途を有する。以上に概略を述べたプロセスステップによって、導電性バンプの大型アレイなどのバンプ付きフレックス構造の形成が可能となる。記載されるように作製される高密度の相互接続は、本発明による平坦な導電性バンプよりも利用可能な接触表面積が小さい接点が得られる一部の既存の市販される相互接続システムに対する利点を有する。
【００６０】
図５ａは、開放ウェルまたはリザーバー５３０の中に本発明の少なくとも１つの導電性バンプ５１０が収容されたセンサー５００の概略図である。図５ａは、開放チャネル５２０内に本発明の少なくとも１つの導電性バンプ５１０が収容されたセンサー５００の概略図である。開放ウェルと開放チャネルの構造の間の相違は、導電性バンプの周囲の誘電体膜中に形成されるくぼみの形状である。これらのくぼみは、切頭円錐（図５ａ）、切頭円錐、多面体、チャネル、およびそれらの組み合わせなどの、従来の光画像形成プロセスによって容易に製造可能なあらゆる形状であってよい。
【００６１】
少なくとも１つの導電性バンプを、電気化学センサーなどの中の電極として使用することができる。このセンサーは、センサー電極と接触する検体と試薬との間の電気化学反応を測定する測定装置（図示せず）とインターフェースをとることができる。
【００６２】
センサー電極を形成するために、図１ａ〜１ｄに示されるようにして導電性バンプを形成することができる。しかし、電極の周囲にウェルを形成するためには、ウェルの外側の領域で誘電体膜の厚さを減少させずに、バンプを囲む誘電材料を選択的に除去する必要がある。このために、フォトレジスト層を金属層１１４に適用する。次に、フォトツールまたはマスクを介してＵＶ光を露光することによって、フォトレジストのパターン形成を行うことで、導電性バンプ電極の周囲のウェルを画定する。このフォトレジストを７５％の炭酸ナトリウム水溶液で現像すると、回路パターンの所望の画像が得られる。
【００６３】
次に、エレクトロケミカル・インコーポレイテッド（Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｉｎｃ．）のパーマ−エッチ（ＰＥＲＭＡ−ＥＴＣＨ）を使用して、金属層１１４の露出部分をエッチングにより除去して、エッチングされる誘電体膜の領域を露出させることができる。次に、３５〜５５％のＫＯＨ溶液を７０〜９５℃で使用して、ＬＣＰ、ポリカーボネート、またはポリイミドであってよい誘電体膜をエッチングして、導電性バンプの周囲にウェルを形成することができる。
【００６４】
この部分的にエッチングする方法によって、ウェルが形成され、ビア内にめっきされた銅プラグ面が露出し、ウェル底部におけるポリイミド誘電体表面から３０μｍの高さで突出する銅バンプが形成される。追加の銅をめっきすることで、バンプ高さをわずかに増加させ、０．５〜２μｍだけ全体の厚さを増加させるキャップを形成することができる。
【００６５】
このウェルは、図５ａに示される切頭円錐（錐台）または図５ｂに示されるチャネルなどのあらゆる所定の形状であってよく、元の誘電体膜の厚さの最大７５％の深さを有することができる。導電性バンプは、円筒、切頭円錐、多面体、またはそれらの組み合わせなどのあらゆる形状であってよい。バンプの高さは、誘電体膜のエッチングされていない表面によって形成された面までほぼ延在している。銅をめっきすることで、バンプ高さをわずかに増加させ、バンプのキャップを形成することができる。あるいは、第２の金属エッチングステップを実施することによって、バンプの高さを減少させることもできる。
【００６６】
図６は、閉じたチャネル内に本発明の導電性バンプが収容されたセンサーの概略図である。エッチングされたチャネルを覆って誘電体膜表面にキャップ層６３０が加えられている。このキャップ層は、導電性フィルムの第１の表面に積層された熱可塑性フィルム、テープ、または接着剤層であってよい。キャップ層は中実であってもよいし、あるいはその厚さを貫通する開口部を有してもよい。図５ａに示されるようなウェルまたはリザーバーの上にもキャップ層を加えることができる。さらに、キャップ層で覆われたチャネルまたはウェルの内部に導電性バンプが存在する場合、その導電性バンプは、崩壊またはたわみを防止するためのキャップ層の構造的支持体として機能することができる。
【００６７】
本発明の回路の代表的な製造プロセスは以下のものを含む。カネカ（Ｋａｎｅｋａ）製の厚さ５０μｍのアピカル（ＡＰＩＣＡＬ）ＨＰＮＦポリイミド誘電体膜を準備する。ポリイミドフィルムの第１の側の上に、第１の銅シード層を５０〜２００ｎｍの範囲の厚さでスパッタリングした後、全体厚さ０．５〜３μｍで第１の銅フラッシュめっきを行う。場合により、第１の銅シード層を堆積する前に、第１のクロムまたはニッケル−クロム結合層を真空蒸着することができる。
【００６８】
続いて、マクダーミッド（ＭａｃＤｅｒｍｉｄ）より商品名ＳＦ３２０またはＳＦ３１０で入手可能なものなどのフォトレジストを、ポリイミドフィルムの第２の（非金属化）側に積層する。このフォトレジストに、フォトツールまたはマスクを介して紫外（ＵＶ）光を露光することによって、ビア開口部を画定するパターンを形成し、次に０．７５％の炭酸ナトリウム水溶液で現像して、ビアパターンの所望の画像を得る。７０〜９５℃の温度に加熱した３５〜５５％ＫＯＨ溶液を使用して、ポリイミドフィルムを第２の側から化学エッチングして、ビアを形成する。第１のフラッシュ銅層は、ビアの化学エッチングのエッチストップとして機能する。ビアをエッチングした後、フォトレジスト層を除去する。
【００６９】
ビアを形成した後、第２のクロムまたはＮｉ−Ｃｒ結合層を、ポリイミドフィルムの第２の側（ビア開口部内を含む）の上に厚さ約５〜３０ｎｍの範囲の厚さでスパッタリングする。次に、第２の銅シード層を第２のクロム結合層上に約５０〜２００ｎｍの厚さでスパッタリングする。
【００７０】
第１のフラッシュＣｕ層にフォトレジストを積層し、続いて第２の銅シード層に銅めっきして約０．５〜３μｍの厚さを有する第２のフラッシュ銅層を形成する。
【００７１】
第２のフラッシュ銅層にフォトレジストを積層し、フォトツールまたはマスクを介してＵＶ光を露光することによって、回路素子（回路トレースまたはリード、ボンドパッドなど）およびビア入り口を画定するパターンを形成し、次に７５％の炭酸ナトリウム水溶液で現像すると、回路素子パターンの所望の画像が得られる。次に、第２のフラッシュ銅層上に追加の銅を電気めっきすると、最終的な回路リードおよび銅でふさがれた約２０〜４０μｍ厚さのビアが形成される。
【００７２】
３〜８％の希薄ＫＯＨ溶液を使用して、誘電体膜の両側からフォトレジストを除去する。次に、エレクトロケミカル・インコーポレイテッド（Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｉｎｃ．）よりパーマ−エッチ（ＰＥＲＭＡ−ＥＴＣＨ）として入手可能な金属エッチング液を使用して、ポリイミドの両側の露出した銅のすべてをエッチングすると、誘電体の第１の側の上にビアを満たすめっき金属（バンプの表面となる）と、ポリイミド誘電体の第２の側の上に分離した回路トレースとが現れる。銅の回路リードは、回路めっきプロセス中に固体銅でふさがれるビアと接続される。
【００７３】
誘電体膜の第２の側の銅回路側に保護層としてフォトレジストを積層した後、７０〜９５℃において３５〜５５％のＫＯＨ溶液を使用して第１のポリイミド側全体の誘電体をエッチングして、元の厚さ約５０μｍから最終厚さ約２０μｍまで全体のポリイミドフィルムの厚さを減少させる。あるいは、第１のポリイミド側に第２のフォトレジスト層を適用して、誘電体膜が薄化される特定の領域を画定するパターンを形成することができる。
【００７４】
銅ビア出口の高さは、ポリイミドのエッチング中に変化しない。したがって、３０μｍの高さの銅バンプが、残りの厚さ２０μｍのポリイミドフィルムを通過して、エッチングされたポリイミド表面から突出し、回路側の銅回路リードと接続される。すべての銅バンプは実質的に同じ高さである、この高さは誘電体膜の元の厚さによって決定される。追加の銅をめっきすることで、バンプ高さをわずかに増加させ、０．５〜２μｍだけ全体の厚さを増加させるキャップを形成することができる。
【００７５】
続いて、２０アンペア／平方フィートにおいて、１リットル当たり約３００ｇのスルファミン酸ニッケルを含有するスルファミン酸ニッケル溶液から、２０アンペア／平方フィートにおいて、露出した銅バンプ上にニッケル層を約３μｍの厚さまでめっきする。最後に、１ガロンのシアン化アンモニウム金溶液中に約１．７トロイオンスを含有するシアン化金溶液から、３アンペア／平方フィートにおいて、ニッケル層上に金表面層を約１μｍの厚さまでめっきすることができる。
【実施例】
【００７６】
東京のカネカ（Ｋａｎｅｋａ）よりアピカル（ＡＰＩＣＡＬ）２ＨＰで入手可能な５０μｍのポリイミドフィルムであり、ポリイミドフィルムの第１の側に積層された厚さ３μｍの銅層を有するポリイミドフィルムを準備した。ＹＡＧレーザーを使用したアブレーションによって積層体を貫通する直径２５μｍのビアを形成した。３８μｍのフォトレジスト層（コネチカット州ウォーターベリー（Ｗａｔｅｒｂｕｒｙ，ＣＴ）のマクダーミッド（ＭａｃＤｅｒｍｉｄ）より提供されるＳＦ３１５）を、誘電体膜の第２の側に適用して、ビアの一端を閉じた。ミネソタ州メープルプレーンのエレクトロケミカル・インコーポレイテッド（Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｉｎｃ．，Ｍａｐｌｅ  Ｐｌａｉｎ，ＭＮ）より商品名シャドー・コンダクティブ・コロイド２（ＳＨＡＤＯＷ  ＣＯＮＤＵＣＴＩＶＥ  ＣＯＬＬＯＩＤ  ２）で入手可能な炭素の導電性懸濁液を、浸漬浴中でビア側壁の両側に適用した。
【００７７】
続いて、基板第１の側に追加のフォトレジスト層を積層した。このフォトレジストに、フォトツールまたはマスクを介して紫外（ＵＶ）光を露光することによって、回路トレースおよび間隙の機構を画定するためのパターンを形成し、次に、７５％の炭酸ナトリウム水溶液で現像して、回路素子パターンの所望の画像を得た。次に、シード層の上に、スルファミン酸銅溶液から厚さ１５μｍの銅層を電気めっきして、ビアを充填し、積層体の第１の側にトレース層を形成した。
【００７８】
約３〜５％の希薄ＫＯＨ溶液を使用して、パターン形成された基板の両側からフォトレジストを除去した。エレクトロケミカル・インコーポレイテッド（Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｉｎｃ．）のパーマ−エッチ（ＰＥＲＭＡ−ＥＴＣＨ）を使用して、第１の側のフラッシュ銅と、第２のビア側の厚さ約３μｍのフラッシュ銅とをエッチングにより除去した。第１の側の銅を除去した後、新しいポリイミド表面を露出させた。第１の側を保護するために、回路トレースを有する基板の第１の側にフォトレジストを積層した後、約９０℃において約４５％のＫＯＨ溶液を使用してポリイミドフィルムをエッチングして、ポリイミドフィルムの全体の厚さを約５０μｍから約２０μｍまで減少させた（別の一連のプロセスでは、パターン形成された基板の第２の側に追加のフォトレジスト層を提供し、そのフォトレジスト層の画像形成およびパターン形成を行って、図２ｇに示されるように選択された領域において部分的に薄化されたポリイミドを形成することができる）。
【００７９】
この部分的にエッチングするステップによって、ビア内部にめっきされていた銅の底面が露出し、それにより、ポリイミド誘電体表面から３０μｍの高さで突出する銅バンプが形成された（追加の銅をめっきすることで、バンプ高さをわずかに増加させ、全体の厚さが約０．５〜２μｍであるマッシュルーム形を形成することができる）。
【００８０】
続いて、スルファミン酸ニッケル溶液から、２０アンペア／平方フィートにおいて、露出した銅バンプ上にニッケルを約３μｍの厚さまでめっきした。次に、シアン化金溶液から、３アンペア／平方フィートにおいて、このニッケル上に金を約１μｍの厚さまでめっきした。前述のプロセスを使用して、フレキシブル誘電体膜中に多数の導電性銅バンプを形成した。約７５μｍ（０．７５ｍｍ）〜約１２５μｍ（１．２５ｍｍ）のバンプ直径は、丸みを帯びた断面を有するバンプを得るために形成した。約１５０μｍ（１．５０ｍｍ）〜約２００μｍ（２．０ｍｍ）の直径を有する他のバンプは、接続されるコネクタを有する接点により大きな表面積を提供する実質的に平坦な面を有して形成された。丸みを帯びた断面を形成するためにはオーバープレーティングが使用されるが、オーバープレーティングのステップを省略することによって平坦な断面を形成することができる。バンプ間の間隙は、大きさや形状とは無関係に、約１２５μｍ（１．２５ｍｍ）〜約２５０μｍ（２．５ｍｍ）を変動する。
【００８１】
カリフォルニア州サンタバーバラのビーコ／スローン・テクノロジー（Ｖｅｅｃｏ／Ｓｌｏａｎ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｓａｎｔａ  Ｂａｒｂａｒａ，ＣＡ）より商品名デクタク（ＤＥＫＴＡＫ）で入手可能なプロフィルメーターを使用して、数個のバンプアレイ試料のバンプの高さを測定した。これらの測定から、均一なバンプ高さ、および平坦な誘電体基板表面を有することが分かった。平坦な上部バンプ試料をプロフィルメーターでスキャンすると、バンプ高さが約２５μｍ（０．２５ｍｍ）であることが分かった。
【００８２】
本開示を考慮すれば当業者には理解できるように、本発明の意図および範囲から逸脱せずに、本明細書に開示される実施態様を変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１ａ】本発明の方法を示している。
【図１ｂ】本発明の方法を示している。
【図１ｃ】本発明の方法を示している。
【図１ｄ】本発明の方法を示している。
【図１ｅ】本発明の方法を示している。
【図１ｆ】本発明の方法を示している。
【図２ａ】本発明の別の方法を示している。
【図２ｂ】本発明の別の方法を示している。
【図２ｃ】本発明の別の方法を示している。
【図２ｄ】本発明の別の方法を示している。
【図２ｅ】本発明の別の方法を示している。
【図２ｆ】本発明の別の方法を示している。
【図２ｇ】本発明の別の方法を示している。
【図２ｈ】本発明の別の方法を示している。
【図３】本発明の方法により作製した導電性バンプのデジタル画像である。
【図４】本発明の別の方法により作製した導電性バンプの断面のデジタル画像である。
【図５ａ】開放リザーバー内に本発明の導電性バンプが収容されたセンサーの概略図である。
【図５ｂ】開放チャネル内に本発明の導電性バンプが収容されたセンサーの概略図である。
【図６】閉鎖チャネル内に本発明の導電性バンプが収容されたセンサーの概略図である。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図１ｃ】
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【図１ｄ】
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【図１ｅ】
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【図１ｆ】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図２ｃ】
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【図２ｄ】
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【図２ｅ】
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【図２ｆ】
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【図２ｇ】
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【図２ｈ】
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【図３】
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【図４】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図６】
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【国際調査報告】
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