(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも第１導電性層、誘電性材料、及び第２導電性層によって画定された複合ベース基板を提供し、
第１導電性層の所定の部分を除去し、誘電性材料を露出させ、
誘電性材料の前記露出部分を第２導電性層まで除去し、それによって窪みを作成し、
前記窪みの少なくとも側壁部分の上にハンダ材料の少なくとも１層を堆積させ、
前記ハンダ層の上に導電性材料の少なくとも１層を堆積させ、
前記第２導電性層を除去し、
前記誘電性材料を除去し、それによって、前記第１導電性層から垂直に延びる隆起金属接点を作成する、
各工程を含む、電気回路の上に少なくとも１つの隆起金属接点を作成する方法。
【請求項２】
相対する平坦面を有する複合ベース基板を提供し、その複合ベース基板は、少なくとも第１導電性層、第１誘電性材料、及び第２導電性層によって画定され、
第１導電性層の所定の部分を除去し、誘電性材料を露出させ、
誘電性材料の前記露出部分を第２導電性層まで除去し、それによって窪みを作成し、
前記窪みの少なくとも側壁部分の上にハンダ材料の少なくとも１層を堆積させ、
前記ハンダ層の上に導電性材料の少なくとも１層を堆積させ、
前記複合ベース基板の第１平坦面に少なくとも第２誘電性材料をラミネートし、
前記第２導電性層を除去し、
前記第１誘電性材料を除去し、それによって、前記第１導電性層から垂直に延びる隆起金属接点を作成する、
各工程を含む、電気回路の上に少なくとも１つの金属接点を作成する方法。
【請求項３】
前記第２誘電性材料の上に第３導電性層を堆積させる工程をさらに含む請求項２に記載の方法。
【請求項４】
第３導電性層の所定の部分を除去し、前記第２誘電性材料の一部を露出させ、
前記第２誘電性材料の前記露出部分を除去し、
前記第３導電性層を前記第１導電性層に電気接続する、
各工程をさらに含む請求項３に記載の方法。
【請求項５】
少なくとも第１銅層、誘電性材料、及び第２銅層によって画定された複合ベース基板を提供し、
第１銅層の所定の部分を除去し、誘電性材料を露出させ、
前記露出した誘電性材料を前記第２銅層まで除去し、それによって窪みを作成し、
前記窪みの少なくとも側壁部分の上にハンダ材料の少なくとも１層を堆積させ、
前記ハンダ層の上に少なくとも１つの導電性層を堆積させ、
前記導電性層の上に材料の少なくとも１層を堆積させ、前記材料は溶融ハンダのフローに抵抗し、
前記複合ベース基板の第１平坦面に少なくとも第２誘電性材料をラミネートし、
前記第２銅層を除去し、
前記誘電性材料を除去し、それによって、前記第１導電性層から垂直に延びる隆起金属接点を作成する、
各工程を含む、電気回路の上に少なくとも１つの隆起金属接点を作成する方法。
【請求項６】
前記導電性層の上に前記材料を堆積させる工程の後、前記材料の上に銅を堆積させる追加の工程をさらに含む請求項５に記載の方法。
【請求項７】
ベース基板をプリント回路ボードにラミネートする工程をさらに含む請求項１、２又は５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
発明の分野
本発明は、広くは、電気回路の面から１以上の方向に延びる三次元構造を有する特徴を備えた電気回路の製造に関する。
発明の背景
フレキシブルと硬質のプリント回路は、いずれも種々のタイプの接続デバイスを用いて同様な回路その他の部品に接続される。平坦で可撓性のあるプリント回路接続ケーブルは、同様な構造の接続デバイスの使用を誘起しているが、その開発は、１つ以上の別な回路部品上の同様な機構又は合わせ金属接続パッドに対して押し付けられる複数の突起した金属の相互接続機構を提供することによって、１つのそのようなプリント回路ケーブルと別な回路の間の接続が形成されるところまで進んできた。フレキシブル回路の成端又はこのタイプの接続ウェハーは米国特許第4,125,310号、米国特許第4,116,517号、米国特許第4,453,795号に記載されている。
これらの特許のコネクターは、回路導体の面から突起するように後で形成された複数の金属隆起機構を有して、その上に化学的切削加工されたトレースを有する基板を具体化している。即ち、既定の隆起機構を備えた２つのこのようなコネクターが向い合わせに配置されると、エッチングされた電気回路の面は、突起機構のおかげで互いに適切に隔てられる。２つの回路は物理的に一緒に締めつけられ、互いにその機構を加圧し、それによって、２つの回路の間にしっかりした緊密な電気接続を形成することができる。
このような成端構成は有効で動作に信頼性があるが、製造が困難でコストがかかり、時間もかかる。このようなコネクターに伴う製造上の困難さは、突起した接触ボタンが、回路そのものの製造と別個に（前又は後に）製造される必要があることに由来する。より詳しくは、銅被覆誘導体コア又は基板を貫く適当な相互接続・加工用の孔を開け、コアの両側の回路で相互接続するために一部の孔を通してメッキした後、コアは、コアの一方の側に配置された回路アートワーク（光学マスク）の間に配置され、次いでアートワーク又はデータポイントの孔が、コアに予め穿孔された孔とマニュアルにより整合される。何ダースものパーツが１つのパネル、即ち12インチ×18インチの上に形成され、整合許容差が数μｍ以内であると、全パーツの全て又は殆どの孔の位置合わせが極めて難しく、あるプロセスの際に生じるパネルの寸法変化のため、時間を浪費し、不可能なことも多い。アートワークの位置合わせの後、実質的に平坦な回路は、銅の表面が化学的切削加工され又はエッチングされる（パネルは二重のサイドパネルで両面を銅のコーティングで覆われることが多い。）。
エッチングのプロセスは、フォトレジストを施し、そのレジストをマスキングし、レジストを感光させ、レジストを現像し、レジストで保護されていない銅の部分を全てエッチングする過程を含み、その結果、残存するレジストを剥ぎ取ると、銅導体の回路パターンが後に残る。
隆起した相互接続機構がフレキシブル回路の成端ウェハーに使用される場合、予めエッチングされた回路に形成されたパッド上の突起接続機構をメッキする必要がある。これらの機構は、選択されたパッド及びパネルのデータと正確に位置合わせされる必要がある。しかしながら、回路トレースを形成するためにパネルは先に加工されており、このため、そのようなプロセス作用で生じる付加的な応力が寸法を変化させる（常にではないが通常は収縮）。この寸法変化は、位置合わせの重大な問題を生じさせる。突起接続機構（場合により「バンプ」と称される）を作成するため、エッチングされた回路はレジストでコーティングされる。ここでも、バンプ位置のレジストに所望の孔を画定するための適切なアートワークが注意深く位置合わせされるが、この場合はさらに一層難しい課題である。
ある場合には、残りのエッチング回路が形成される前に、最初に突起接続機構又はバンプが形成されることができる。しかしながら、如何なる場合でも、エッチングされる回路の形成のときと別なときにその機構は別に形成されなければならず、このため、位置合わせの問題が生じるかまたは一層大きくなる。
コアの一方の側の回路からコアの他方の側の回路まで接続が形成されなければならない回路において、孔が穿孔され、その孔を通してメッキされ、さらなる追加の工程を必要とし、別な位置合わせの問題を生じさせ、製造のコストと時間を増加させる。
米国特許第5,197,184号は、回路のエッチングプロセスを採用せずに、隆起接続ボタンを有する三次元電気回路を付加的に作成する方法を教示している。この三次元電気回路は、回路マンドレルを採用する完全な付加的プロセスによって作成される。このマンドレルは、その上に導電性エレメントが電鋳され得る材料からなる加工面を有する基板を備え、また、このマンドレルは、１つの電鋳操作によって三次元の電気回路が形成されることを可能にする、加工面に垂直な方向に突起する第１機構を有する。このマンドレルは、非導電性材料からなるパターンを備える。このため、トレースの全三次元回路と隆起相互接続機構が、全てフォトリソグラフィー又はエッチングプロセスを使用することなく、１つの工程で電着されることができる。この方法の最終工程は、マンドレルから基板と回路を分離し、別な電気回路の接点にプレスするように構成・配置された、硬くて突起した導電性接続ボタンを備えた、回路トレースのパターンを有する誘電体基板を提供する。この方法は特定の用途には首尾よく採用さることができるが、この方法は、その有用性を損なう多くの欠点を有する。
より詳しくは、米国特許第5,197,184号に記載の方法の最終プロセス工程は、基板と回路をマンドレルから機械的に分離することを必要とする。この分離プロセスは、基板と回路に物理的損傷を与えることなしに行うことが困難である。この分離の際に基板と回路に及ぼされる応力は、基板に寸法変化を生じさせるのに十分大きいことがある。この寸法変化は、基板上の全てのバンプを、その適応回路上のそれらの相対するパッドに整合することを不可能にすることがある。
米国特許第5,197,184号に記載の方法のもう１つの欠点は、マンドレルから分離するプロレスの際にトレースが誘電体に残存することを保証するため、誘電体に対する回路トレースと機構の接着性が、マンドレルに対する回路トレースの接着性よりもはるかに大きくなければならないことである。仮に、誘電体に対するトレースの接着性が、マンドレルに対するトレースの接着性よりも低いか、ほぼ同等に過ぎないと、トレースの一部又は全部がマンドレルに接着して残り、駄目な回路に帰結する。
米国特許第5,197,184号に記載の方法のさらにもう１つの欠点は、マンドレルに窪みが化学的に侵蝕されるプロセスが、12インチ×18インチのパネルのような大きなパネルの表面の全体では、不均一なことである。不均一なエッチングは、形成された窪みの深さの変化をもたらし、従って、仕上げられた回路のバンプの高さの変化をもたらす。バンプの非平面性は、仕上げられた回路をその相対する回路に押し付けるとき、開回路を生じさせる。
米国特許第5,197,184号に記載の方法のさらなる欠点は、最終的形状、とりわけバンプの高さが化学的エッチングプロセスによって完全に決まることである。バンプの高さの制御は、バンプのベースのサイズによって定められなければならない。かなりな高さのバンプが必要な場合、ベースが大きくされる必要があり、このため、バンプパターンの密度を制約する。
以上は、三次元回路を作成する現状の方法の限界を説明する。即ち、上記の制約の１つ以上を解決することに結びつく三次元回路の改良された製造方法を提供することは有益であろう。従って、下記により十分に開示される特徴を有する適切な代替手段が提供される。
隆起した金属接点を備えたフレキシブル又は多層回路が別な部品に対して押し付けられ得る上記の適用の他に、これらの隆起した金属接点は、別な部品に対して隆起した金属接点が恒久的に結合される適用に必要とされる。このような適用は、一般に、「フリップチップ」アタッチメントと称され、Tummalaらの編集によるマイクロエレクトロニクスパッケージングハンドブック（Van Nostrand Reinhold:1939）の366〜369頁に記載されている。
フリップチップアタッチメントは、金又はアルミニウムの線を用いて、チップの周囲に配置されたパッドが基板上の対応パッドに取り付けられる比較的一般に使用されるワイヤーボンディング法に勝る長所を提供する。フリップチップアタッチメントの主な長所は、金又はアルミニウム線の割合に長い距離をなくすことによって得られる低下したインダクタンスである。今日の殆どのフリップチップの適用は、９又は10ミルのピッチで直径４〜６ミルのハンダボールを使用し、チップの周囲に３以上の列を設ける。同じインプット／アウトプット（Ｉ／Ｏ）を有するワイヤボンドされたチップは、チップの周囲の１つの列に４ミルのオーダーのパッドッピッチを必要とする。
フリップチップの取付プロセスにおいて、ステンシルとハンダペーストのリフロー、電気メッキ、蒸発、又は高融点合金の予備形成ハンダボールのハンダ取付などの種々の方法によって、ハンダボールが集積回路チップのパッド上に形成される。チップ上のパッドは、一般に、チップの周囲の数列に配置されるが、チップ全体の端から端までの列を形成することもある。ハンダボールがチップ上に形成された後、チップが取付けられる基板上のマッチするパッドにチップがフリップされ、整合され、そしてハンダが再度リフローされ、取付けを完成する。
メッキ又はワイヤーボンディングと圧印加工によってチップ上に金バンプ（一般に「ボールバンプ」と称される）を形成することを含む別な取付方法も提案されている。次いで導電性接着剤が使用され、基板に接続を形成する。チップに金ボンドを形成するため、導電性接着剤の代わりに熱、圧力、超音波エネルギーが使用されることもできる。
フリップチップの取付プロセスの性質は、各パッドに電気接続を得るために、ハンダ又は金バンプが極めて一定の高さであることを必要とする。上記の多くの方法によって一定の高さのバンプを形成することは難しく、特にパッドが互いに接近して配置された高密度のチップをボンディングするときに必要なより小さいハンダバンプについては困難である。
発明の要旨
本発明は、電気回路に三次元の金属接点又はバンプを形成する技術を、現状の公知技術を凌駕して進歩させるものである。より詳しくは、本発明は、バンプを用いずに隆起接点を用いてチップを基板に取付けることを含む、いろいろなあり得る任意の方法によるフリップチップ接続に適する。
本発明の１つの局面において、本方法は次の工程を含む：
少なくとも第１導電性層、誘電性材料、及び第２導電性層で画定される複合ベース基板を提供し、
第１導電性層の所定の位置を除去し、誘電性材料を露出させ、
前記誘電性材料の露出部分を第２導電性層まで除去し、それによって窪みを形成し、
前記窪みの少なくとも側壁部分に、ハンダ材料の少なくとも１層を堆積させ、
前記ハンダ層上に導電性材料の少なくとも１層を堆積させ、
前記第２導電性層を除去し、そして
前記誘電性材料を除去し、それによって、前記第１導電性層から垂直に延びる隆起全層接点を形成する。
少なくとも第２誘電性材料は、前記複合ベース基板の第１平面にラミネートされることができる。少なくとも第３導電性層は、第２誘電性材料にラミネートされることができる。第３導電性層は、第１導電性層に電気接続されることができる。ベース基板は、プリント回路ボードにラミネートされることができる。
従って、本発明の目的は、マンドレルから回路を機械的に分離する必要なく、このため、こうした機械的分離プロセスに固有な欠点を回避し、電気回路上に隆起金属接点が形成され得る方法を提供することである。本発明のもう１つの目的は、制御可能で一定な高さのバンプ又は接点を得る改良された方法を提供することである。また、本発明の目的は、隆起金属接点又はバンプ上にメッキされる薄い制御可能な量のハンダを提供することである。
【図面の簡単な説明】
以上の概要、及び以下の本発明の好ましい態様の詳細な説明は、添付の図面と併せて考慮される時、より的確に理解されるはずである。本発明の例示の目的で、図面には、現状で好ましい態様が示されている。ここで、本発明は示したそのままの構成や装備に限定されるものではないことを理解すべきである。
図１は、プリント回路とフレキシブル回路の製造に使用される通常の導電体／誘電体／導電体の有機基板である。
図２は、フォトレジストプロセスによって除去された上側導電体層を示す。
図３は、レーザーで画定した「ウェル」を示す。
図４は、基板の上、側壁の中、及び「ウェル」のベースを覆う無電解と電解の導電体の堆積を示す。
図５は、ウェル内に堆積したハンダ層を備えたベース基板を示す。
図６は、回路の第２層を形成するために銅の付加的な薄い層が基板上に施された状態を示す。
図７は、ベース基板上に堆積した付加的な層を示す。
図８は、ベース基板上にラミネートされた誘電性プレプレグ材料の層と「キャップ」層を示す。
図９は、ベース基板の回路層を相互接続するために形成されたビアを示す。
図10は、底の導電性層がエッチングされた後のベース基板を示す。
図11は、誘電性材料が除去された後のベース基板を示す。
図12は、薄いハンダ外側層と複合導電体金属を有する隆起金属接点を備えた仕上げられた２層基板を示す。
図13〜18は、本発明の別なプロセス工程を示し、隆起金属接点を有するベース基板が、多層回路ボードにラミネートされ電気接続される。
発明の詳細な説明
１つの方法において、上記の任意の方法によって予め作成された隆起接点にハンダが施されることができる。ハンダが製造時に接点の構成部分として電気メッキされる方法は、特有の長所を有し、下記に説明する。ハンダバンプが存在しないが適当な金属のパッドを有するチップが、ハンダ被覆接点を有する基板に整合され、リフローされて取付を完成する。
もう１つのあり得る方法は、チップのパッドを覆って形成された凹部を有する非導電性誘電性材料で被覆されたチップに適合する銅／ニッケル／金の金属の接点を有する基板を採用し、これらの凹部はハンダまたは導電性接着剤で満たされる。ハンダはリフローされ又は接着硬化され、取付を形成する。
さらにもう１つの方法は、薄い高純度の軟い金をメッキした接点を有する基板を採用する。取付けられるチップは、TABボンディングに適切な同様な薄い軟い金でメッキされる。チップは基板に整合され、熱、圧力、超音波エネルギーが加えられ、金と金の結合が得られる。
隆起接点上のハンダを採用するこれらの適用において、適用されるハンダの量は、取付けられるチップの密度を制約するであろう。接点上に過度に多いハンダが形成されると、ハンダが毛管作用で次の接点に及び、短絡回路を生じさせることがある。それらの形成接点に薄い制御可能な量のハンダがメッキされる方法は下記に説明する。この方法は、既存のフリップチップの適用よりも密度の増加を可能にすることができる。また、これは、現状ではワイヤーボンディングの枠外にあって密な周囲パッドピッチを有するチップが、フリップチップボンディングされることを可能にすることができる。チップのメーカーは、チップのフリップチップ取付けを可能にするパッド金属を変化させる必要があるに過ぎなく、９又は10ミルのパッドピッチで多数の周囲列を付加するようにチップを再設計する必要がない。
本方法は、２層の回路について説明するが、前述のように多層の回路にも容易に適合させることができる。
次に図面に関し、同じ参照数字が複数の図面の全体を通して対応するパーツを表示するが、図１〜16は、電気回路上に隆起金属接点又はバンプを形成するプロセスを例示する。当業者には認識されるであろうが、図１〜16は２層の電気回路上に隆起金属接点を形成するプロセスを示すけれど、本発明の教示を利用して任意の数の回路層も形成されることができる。
図１に最も分りやすく示されているように、導電性層12（例えば銅のような）、誘電性層14、及び導電性層16（例えば銅のような）を含むラミネートで画成されたベース基板10が提供される。誘電性層14は、ガラス強化誘電性層のようなレーザー又はプラズマプロセスによるエッチングに耐える材料であってはならない。適切な誘電性材料には、限定されるものではないが、ポリイミドとポリアミドのラミネート、エポキシ樹脂、有機材料、又は少なくとも一部にポリテトラフルオロエチレンを含む誘電性材料が挙げられる。好ましい誘電性材料は、W.L.Gore & Associates社より商品名SPEED BOARD ▲Ｒ▼誘電性材料として入手可能である。
誘電性材料14の厚さは重要である。この厚さは、本願の教示によって形成される結果としての隆起金属接点の高さを画定する。誘電性層14のその他の意義の詳細は下記に説明する。
フォトレジスト18がそれぞれ銅層12と16に施され、銅層12に開口部を形成する通常の仕方で加工され、そこに隆起金属形成される。露出領域20の銅は、塩化第２銅を基剤としたエッチング剤溶液のような任意の適切な通常の銅エッチング剤でエッチング除去される。図２は、露出領域20の銅がエッチング除去された後のベース基板10を示す。誘電性層14の露出部分22が示されている。次いで基板からフォトレジスト18が除去されることができる。
露出した誘電体部分22はレーザーでアブレーション除去され、図３に示されたように、その中に金属接点が形成される「ウェル」24を画定する。理解されるはずのように、銅層12は、露出した誘電体部分22のアブレーションを可能にするマスクとして機能する。銅層16は停止の役割をし、ウェル24の底を画定することができる。
露出した誘電体部分22のアブレーションは、銅層を除去することのない有機物誘電体の選択的アブレーョンに適する任意のレーザーによって行うことができる。紫外線波長で動作するレーザーが特に上手く適し、例えばエキシマレーザー、３倍又は４倍周波数のYAGレーザーが挙げられる。ここで、その他の型式のレーザーも適切である。レーザーは、基板の表面が大きいレーザースポットで掃引される走査モード、又は焦点ビームのいずれで操作されてもよい。露出した誘電体部分22のレーザーアブレーションの他に、露出した誘電体部分22を選択的に除去するその他の方法が採用されてもよく、限定されるものではないが、プラズマエッチング、反応性イオンエッチング、化学的エッチングなどが挙げられる。ここで、レーザーアブレーションプロセスが特に首尾よく適し、これは、ウェル24の形状について、より良好な制御を可能にするからである。単なる回折は、走査型モードのレーザーアブレーションプロセスの場合、テーパー付きの円錐形状をもたらすことがある。
ウェル24が画定された後、ベース基板10は、ウェル24の側壁上に銅のような表面の導電性層26を堆積させる任意の適切な仕方で加工される。適切なプロセスには、限定されるものではないが、通常の無電解銅メッキ法、スパッタリング、蒸発、直接の電着を可能にする導電性コーティングの堆積、又はその他の任意の適切なプロセスが挙げられる。この堆積を厚くするために追加の電着の銅が付加され、それによって、付加的なプロセス工程のためにより丈夫な表面を提供することもできる。図４は、この導電体の堆積工程の後のベース基板を示す。
次いでベース基板は、ベース基板の両側にフォトレジスト28をコーティングされ、そのフォトレジストは導電性層12の上にパターンを画定するように加工され、その中にハンダ60が堆積され、同時に少なくとも１つの金属「バンプ」接点を形成する。適切なタイプのハンダには、約63／37％の錫対鉛の比を有し、約180〜185℃の融点を有する共融性ハンダが挙げられる。図５は、上記のように堆積させた金属を備えた基板10を示す。
図６を参照して理解されるように、堆積が完了した後、フォトレジスト28がベース基板10から除去される。次いでベース基板10は、スパッタリング又は蒸発によって施される付加的な薄い銅の層61でコーティングされる。この銅層の目的は、ハンダ堆積60を覆う、通常酸化されて電気メッキが難しい付加的なメッキを可能にすることである。
次いでベース基板10は、両側をフォトレジスト28でコーティングされ、フォトレジストが加工されて導電性層12の上にパターンを画定し、その中に付加的な金属が堆積され、同時に電気回路の接点とトレースを成形する。接点の周りのパッドは、ハンダ60が堆積される領域を超えて最も多く延在する。溶融ハンダのフローに抵抗性のあるニッケル62その他の金属の層が次に堆積される。その後、金属のまとまりでよい銅の層63が堆積される。図７は、上記のようにして堆積された金属を備えた基板を示す。
堆積が完了した後、フォトレジスト28がベース基板10から除去される。次いでベース基板10は、プリント回路の製造で一般的な通常の酸化プロセスで処理されることができる。ベース基板の露出した銅の表面上に形成された粗い酸化物は、以降のラミネーションプロセスにおいて誘電性材料に対する金属の十分な接着性を与えるのに役立つ。
図８を参照して最もよく分るように、誘電性プレプレグ材料の層33と、銅の「キャップ」層32がベース基板10にラミネートされる。ラミネーションプロセスに必要な温度、圧力、及び時間は、使用される特定の誘電性プレプレグのメーカーの仕様に従うべきである。ラミネーションプロセスの際、誘電性プレプレグ材料33からの樹脂は、ウェル24の中に残存する気孔空間に流れ込み、それを満たすことができる。
図９は、上部導電性層32を導電性層12に相互接続するために形成されたビア40を示す。ビア40は、ウェル24の作成について説明したのと同じプロセスを用いて作成されるが、但し、ハンダと薄いスパッタリングされた銅の堆積は必要でない。
図10に最も的確に示されているように、ベース基板の上部金属層32は次いでフォトレジスト42でコーティングされる。次いで導電性層16が適切なエッチング剤を用いてエッチング除去される。図10は、底部導電性層16がエッチングされた後のベース基板10を示す。次いでフォトレジスト42が導電性層32から除去される。
導電性層16がエッチング除去された後、銅のような導電体から誘電体を選択的に除去することができる任意の適切なプロセスによって、新たに露出した誘電性材料14が除去される。適切なプロセスには、限定されるものではないが、プラズマエッチング、レーザーアブレーション反応性イオンエッチング、又は化学的エッチングが挙げられる。全ての誘電性材料14が導電性層12から除去されることに注意すべきであり、これは何らかの残りの誘電性材料14が、以降のプロセス工程で導電性層12がエッチング除去されることを防げるからである。図11は、誘電性材料14が除去された後のベース基板10を図解する。
次いでベース基板10の上部層がフォトレジストでコーティングされ、露出した導電性層12と表面の導電性層26と61を除去するために使用されるエッチング剤からそれを保護する。任意の適切なエッチング剤が採用できるが、ここで、エッチング剤は、導電性の銅層12、26及び61を除去できるが、ハンダ層60とニッケル層62は除去できるべきでない。銅アンモニウム錯体、塩化アンモニウム、水酸化アンモニウム、亜鉛素酸ナトリウム、重炭酸アンモニウム、リン酸アンモニウム、及び硝酸アンモニウムを含んでなり、通常アルカリ又はアンモニア性エッチング剤と称されるアルカリ性の銅エッチング剤がとりわけ上手く適する。次いでフォトレジストが、回路とリフローしたハンダから除去されることができる。本発明のこの態様において、銅／ニッケル合金は残留して相互接続性トレースを形成し、銅／ニッケル／薄い銅／ハンダの金属はバンプ70を形成する。純粋な酸化物を含むニッケルは、以降のリフローとチップ取付けの際にハンダがトレースの上に流れるのを防ぐ役割をする。図12は、本発明の１つの態様の教示によって作成された、仕上げられた回路を示す。
図１〜12を参照して最もよく分るように、バンプ70の高さは、誘電体層14の厚さから、銅層12と表面導電性銅層24の厚さの合計を差し引くことによって求められる。種々の導電性層12と24は極めて薄く作成され得るため、バンプの高さは殆ど誘電体層14の厚さによって決まる。大きなパネルの全体にわたってバンプの一定の高さを維持するためには、誘電体層14の厚さをコントロールするだけでよい。現在入手できる誘電体は±10％以下の厚さの制御を提供するのが普通であり、このため、作成されるバンプの平面性は±10％に達することである。誘電体層14の厚さをコントロールすることによってバンプの高さをコントロールできること、及びこの方法によって得られる平面性の程度は、米国特許第5,197,184号に記載のような、マンドレルにおいて窪みをエッチングする方法に勝る大きな改良である。
図13〜18を参照して最もよく分るように、本発明の別な態様において、隆起金属接点70を備えたベース基板10がラミネートされ、多層回路ボードに電気接続されることを可能にするプロセス工程が記載されている。
図13に戻って、図１〜７に示されたプロセス工程によって得られたようなベース基板10が示されている。このベース基板10は、図14を参照して最もよく分るように、誘電性プレプレグ材料を用いて多層回路ボード80にラミネートされる。ラミネーションプロセスに必要な温度、圧力及び時間は、使用する特定の誘電性プレプレグのメーカーの仕様に従うべきである。
多層回路ボードは任意の数の構成を有することができる。ここで、図14〜18を順に参照することによって最もよく分るように、ベース基板10にラミネートされる側は、ビア40が後でこれらのパッドをベース基板10に接続できるように配置された一連のパッド60を有する必要がある。多層回路ボードの反対側は、ラミネーションの前に仕上げられることができ、又は未仕上げの銅層のみを有することができ、この場合、この層は隆起接点を有する側と同時に仕上げられることができる。
次いで多層回路ボード80の上部金属層がフォトレジストでコーティングされ、ベース基板10から導電性層16をエッチングするために使用されるエッチング剤からそれを保護する。任意の適切なエッチング剤が使用可能である。次いで多層回路ボード80からフォトレジストが除去される。
導電性層16がエッチング除去された後、銅のような導電体から誘電性材料を除去するための任意の適切なプロセスによって、新たに露出した誘電性材料14が除去され、それにより、図15を参照して最もよく分るように、隆起金属接点70を露出させる。このような適切なプロセスには、限定されるものではないが、プラズマエッチングプロセス、レーザーアブレーション、反応性イオンエッチング、又は化学的エッチングなどが挙げられる。導電体表面から全ての誘電性材料を除去することに注意すべきであり、これは、何らかの残存した誘電性材料が、以降のプロセス工程で導電性材料がエッチングされるのを妨げるからである。
次いで多層回路ボード80の上部層がフォトレジストでコーティングされ、露出した導電性層12を除去するために使用されるエッチング剤からそれを保護する。任意の適切なエッチング剤が採用できるが、ここで、エッチング剤は、導電性の銅層12、26及び61を除去できるが、ハンダ層60とニッケル層62は除去できるべきでない。銅アンモニウム錯体、塩化アンモニウム、水酸化アンモニウム、亜塩素酸ナトリウム、重炭酸アンモニウム、リン酸アンモニウム、及び硝酸アンモニウムを含んでなり、通常アルカリ又はアンモニア性エッチング剤と称されるアルカリ性の銅エッチング剤がとりわけ上手く適する。次いでフォトレジストが回路から除去され、ハンダがリフローされることができる。本発明のこの態様において、銅／ニッケル合金は残留して相互接続性トレースを形成し、銅／ニッケル／薄い銅／ハンダの金属はバンプ70を形成する。純粋な酸化物を含むニッケルは、以降のリフローとチップ取付けの際にハンダがトレースの上に流れるのを防ぐ役割をすることができる。図15は、本発明の教示に従って作成した打上げられた回数を例示する。
次いで回路接続のため、ベース基板10にビア40が穿孔される。これらのビアはブラインドビア又はスルービアのいずれでもよい。次いでベース基材10は、プリント回路やフレキシブル回路の製造工程で一般的な通常の無電解銅メッキ操作に供される。無電解の銅は、ベース基板10の上、及びビアの側壁の表面上に銅の層を堆積する。堆積を厚くするため、及び追加のプロセス工程用により丈夫な表面を提供するため、追加の電着銅が付加されてもよい。図16は、こうした銅の堆積の後のベース基板10を例示する。当業者には認識されるであろうが、無電解の銅プロセスの代わりに導電体を堆積させる任意の適切なプロセスが採用せき、限定されるものではないが、スパッタリング、蒸発、直接の電着が可能な導電性コーティングの堆積が挙げられる。
次いでベース基板は両側をフォトレジスト28でコーティングされ、ビアとパッドの接続を形成するため、付加的金属が堆積されるパターンを画定するようにフォトレジストが加工される。付加的な銅が堆積されることもある。また、次いでニッケル、金、又はハンダのような最終的な耐エッチング性金属が堆積されることもできる。図17は、上記のようにして堆積された金属を備えたベース基板を例示する。堆積が完了した後、フォトレジスト28がベース基板から除去される。
次いで適切な銅エッチング剤でベース基板10がエッチングされ、フォトレジストで先に覆われていた領域から銅を除去する。次いでパネルから回路が道筋づけられる。完成した基板を図18に示す。
本発明のいくつかの代表的な態様で上記に詳しく説明したが、当業者は、本願で説明した新規な教示や特長から大きく逸脱することなく多くの変更があり得ることを容易に認識するであろう。従って、そのような変更はいずれも添付の請求の範囲で限定される本発明の範囲の中に含まれるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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