JP2002176235A

JP2002176235A - 接続材とその製造方法、および接続構造の製造方法

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Publication number: JP2002176235A
Application number: JP2000371110A
Authority: JP
Inventors: Katsuo Kawaguchi; 克雄川口; Shinji Adachi; 真治安達
Original assignee: Ibiden Co Ltd
Current assignee: Ibiden Co Ltd
Priority date: 2000-12-06
Filing date: 2000-12-06
Publication date: 2002-06-21
Anticipated expiration: 2020-12-06
Also published as: JP4476474B2

Abstract

(57)【要約】【課題】集積密度や生産性が高くかつ接続抵抗がきわ
めて低い層間接続等を実現するための接続材、その接続
構造、それらの製造方法を提供すること。【解決手段】銅箔１（主導体層）の片面全面にニッケ
ルめっき３を施すとともにその反対面にパターン付きの
スズめっき２を施し、ニッケルめっき３の表面に銅めっ
き５（基層導体層）を形成する。スズめっき２をマスク
として銅箔１をエッチングして離散的な凸状体１０とな
し、凸状体１０をマスクとしてニッケルめっき３をエッ
チングする。そして、スズめっき２を加熱して上に凸と
なるように湾曲させる。これにより、接続箇所の導電経
路のほとんどがソリッドな金属（銅箔１など）により構
成された接続材を得る。また、その接続材に被接続物を
プレスすることにより、接続構造を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、配線板における層
間の接続もしくは配線板と実装部品との接続を行うため
の接続材もしくは接続構造およびそれらの製造方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、配線板においては導体層と導
体層との間の電気的接続をとる層間接続構造が随所に形
成される。配線板にはまた、実装部品との間の接続構造
も適宜形成される。これらの接続構造を、高密度かつ高
生産性をもって実現する手法として、「新層間接続法に
よる高密度プリント配線板の開発」（回路実装学会誌Vo
l.11、No.2、pp106-112(1996)）に記載されたものが挙
げられる。そこには、銅スルーホールめっき法による層
間接続技術に代わる接続方法として、印刷技術により導
電ペーストを用いて導電性バンプを形成する技術が紹介
されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記し
た従来の技術による接続構造には、次のような問題点が
あった。すなわちこの技術では、基本的に導電ペースト
を用いて接続構造を形成するので、導電経路をなすバン
プの導電率がさほど高くなく、接続抵抗が無視できなか
った。このため、接続の信頼性に不安があり、また、大
電流用途には使いにくかった。

【０００４】本発明は、前記した従来の技術による接続
構造が有する問題点を解決するためになされたものであ
る。すなわちその課題とするところは、集積密度や生産
性が高くかつ接続抵抗がきわめて低い層間接続等を実現
するための接続材、およびその接続構造、さらにはそれ
らの製造方法を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この課題の解決を目的と
してなされた本発明の接続材は、基層導体層と、基層導
体層の上に存在する主導体層と、主導体層の上にパター
ン状に存在するとともに主導体層とは材質が異なる第１
めっき層と、基層導体層と主導体層との間に位置すると
ともにそれらとも第１めっき層とも材質が異なる第２め
っき層とを有し、主導体層が第１めっき層をマスクとし
てエッチングされて離散的な凸状部をなしており、第１
めっき層は上に凸となるように湾曲しているものであ
る。

【０００６】本発明の接続材においては、主導体層がエ
ッチングされている箇所では第２めっき層もエッチング
されていることが望ましい。

【０００７】本発明の接続材は、主導体層の一面にパタ
ーン状に主導体層とは材質が異なる第１めっき層を形成
し、主導体層の他面全体に、主導体層とも第１めっき層
とも材質が異なる第２めっき層を形成し、第２めっき層
の他面全体に第２めっき層とは材質が異なる基層導体層
を形成し、第１めっき層をマスクとして主導体層をエッ
チングして離散的な凸状部をなさしめ、第１めっき層を
加熱することにより上に凸となるように湾曲させること
により製造される。ここで、第１めっき層を加熱する代
わりに、第１めっき層を上方から圧迫して上に凸となる
ように湾曲させるようにしてもよい。

【０００８】また、主導体層の一面にパターン状に主導
体層とは材質が異なる第１めっき層を形成し、主導体層
の他面全体に、主導体層とも第１めっき層とも材質が異
なる第２めっき層を形成し、第２めっき層の他面全体に
第２めっき層とは材質が異なる基層導体層を形成し、第
１めっき層をマスクとして主導体層をエッチングして離
散的な凸状部をなさしめ、第１めっき層を加熱すること
により上に凸となるように湾曲させ、第１めっき層側の
面に被接続物を配置して、凸状部の頂部が第１めっき層
を介して被接続物に接触する状態とし、凸状部により被
接続物と基層導体層とを接続すれば、本発明の接続材を
利用した接続構造が得られる。ここで、第１めっき層を
加熱する代わりに、第１めっき層を上方から圧迫して上
に凸となるように湾曲させるようにしてもよい。

【０００９】ここにおいて、主導体層をエッチングした
後で主導体層をマスクとして第２めっき層をエッチング
し、その際第１めっき層を残すことが望ましい。

【００１０】本発明では、「凸状部」が接続の導通経路
を構成している。そして凸状部は、「主導体層」がエッ
チングされた残りである。よって、主導体層を銅箔のよ
うな金属性の素材で形成しておくことにより、ペースト
等の絶縁成分を含むものと比較してはるかに低抵抗な接
続構造、およびその接続構造を形成するための接続材が
得られる。また、フォトリソグラフィ等によるパターン
マスク形成が、第１めっき層形成時の１回だけで済むの
で、生産性も高い。

【００１１】ここで、本発明の接続材を利用して低抵抗
な接続構造を形成する際には、接続材の上方から樹脂
（接着層）を押し付け、凸状部に樹脂を貫通させた後に
被接続物を接続材に接着することになる。そして、凸状
部に樹脂を貫通させた後に第１めっき層の上（凸状部の
頂部）に樹脂が残留してしまう。そこで、本発明では、
凸状部の上に存在する第１めっき層が上に凸となるよう
に湾曲させている。そのため、樹脂を貫通させやすく、
また第１めっき層に残留する樹脂の量も減少する。さら
に、被接続物を接続材に接着する際に行うプレスによ
り、第１めっき層上に存在する残留樹脂が周囲に逃がさ
れる。従って、接続材に被接続物を接着させた後には、
第１めっき層上には残留樹脂が存在しない。すなわち、
接続の導通経路中には絶縁成分を含むものがほとんど存
在しない。これにより、非常に低い抵抗の接続構造が得
られる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した実施の
形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。

【００１３】まず、本実施の形態に係る接続構造を製造
するための出発状態を説明する。本実施の形態に係る接
続構造は、１００μｍ程度の厚さの銅箔を出発材料とし
て製造される（図１）。この銅箔１は、主導体層であ
る。最初に、銅箔１に対し、両面にめっきを施す（図
２）。その際、図中上側の面（以下、上面という）はパ
ターン付きのスズめっき２とし、図中下側の面（以下、
下面という）は全面のニッケルめっき３とする。厚さは
ともに３μｍ程度でよい。上側のパターン付きのスズめ
っき２の形成は、一旦全面めっきしてパターンエッチン
グする方法でもよいし、あらかじめネガパターンのマス
クレジストを形成しておいて、マスクレジストのない箇
所にのみめっきを形成する方法でもよい。

【００１４】続いて、上面に全面マスクを形成する。こ
の状態で、下面全面に厚さ２０μｍ程度の銅めっき５を
形成する（図３）。この銅めっき５は、基層導体層であ
る。この状態では、銅箔１（主導体層）と銅めっき５
（基層導体層）との間にニッケルめっき３が位置してい
る。

【００１５】次に、上面のマスクレジストをすべて除去
し、下面に全面マスクを形成する。この状態で、アルカ
リエッチング液によりエッチングする。すると、主導体
層である銅箔１のみがエッチングされる。その際、スズ
めっき２がエッチングマスクとして作用する。よって銅
箔１は、スズめっき２のない箇所のみがエッチングさ
れ、離散的な凸状体１０となる（図４）。このとき、エ
ッチングマスクとして作用しているのが金属めっき（ス
ズめっき２）であるため、樹脂系のレジストマスクに比
べて銅箔１に対する密着力が強い。このため、エッチン
グ中の液圧（スプレー圧）で剥離することがない。よっ
て、スズめっき２のパターンに忠実なパターンの凸状体
１０が確実に形成される。

【００１６】続いて、硝酸系エッチング液（はんだ剥離
液等）によりエッチングする。このとき、ニッケルは銅
よりエッチングされやすいので、凸状体１０に覆われた
部分を除き、ニッケルめっき３も同時にエッチングされ
る。この相対的なエッチング速度でみると、このとき凸
状体１０がエッチングマスクとして作用するので、凸状
体１０のない箇所で銅めっき５が上方に向けて露出した
状態となる（図５）。この状態では、ニッケルめっき３
は凸状体１０の下にのみ存在している。また、この状態
では、上方のスズめっき２は残っている。

【００１７】そして、図５の状態のものを加熱する。こ
のときの加熱は、スズめっき２が軟化して凸状体１０の
頂部を覆うようになるまで行えばよい。そうすると、ス
ズめっき２は、柔らかくなり凸状体１０の頂部を覆うよ
うにだれてくるので、上に凸となるように湾曲する（図
６）。このようにスズめっき２が湾曲するのは、図６に
示すように、凸状体１０の頂部における面積よりもスズ
めっき２の面積の方が少し大きいからである。

【００１８】なお、本実施の形態では、図５の状態でス
ズめっき２を湾曲させているが、図４の状態でスズめっ
き２を湾曲させてから、硝酸系エッチング液によるエッ
チングを行い、図６の状態のものを得るようにしてもよ
い。また、スズめっき２を加熱する代わりに、スズめっ
き２を上方から圧迫して湾曲させてもよい。この場合に
は、若干クッション性のある部材を押しつければよい。

【００１９】次に、接着層を組み合わせる。すなわち、
図６の状態のものの各凸状体１０の上方から接着層を押
し付け、凸状体１０が接着層６を貫通する状態とする
（図７）。ここで、凸状体１０の頂部、正確にはスズめ
っき２が、上に凸となるように湾曲している。このた
め、接着層６を貫通させやすい。また、スズめっき２の
上に残留する接着層６の量も少ない。なお、接着層６と
しては、ガラスクロスプリプレグ、不織布プリプレグ、
樹脂シート等のいずれでも使用可能である。あるいは、
液状樹脂を塗布してもよい。図７の状態では、凸状体１
０の上のスズめっき２が、接着層６の上部に顔を出して
いる。

【００２０】続いて、図７の状態のものの上に銅箔７を
組み合わせ、各凸状体１０の頂部がスズめっき２を介し
て銅箔７と接する状態とする（図８）。この状態では、
スズめっき２と銅箔７との間に接着層６が若干残ってい
る。そしてこれをプレスして、図９の状態とする。その
際のプレスは、通常のプレス圧より高めの３９０Ｎ／ｃ
ｍ²程度とする。各凸状体１０の頂部と銅箔７とを強固
に密着させるためである。図９の状態では、各凸状体１
０が、スズめっき２を介して銅箔７と接触しており、か
つ、ニッケルめっき３を介して銅めっき５（基層導体
層）と接触している。すなわち各凸状体１０は、銅めっ
き５（基層導体層）と銅箔７（上層）との間の層間接続
構造をなしている。

【００２１】また、図８の状態においてスズめっき２と
銅箔７との間に残留していた接着層６は、プレスにより
周囲に逃がされる。凸状体１０の上のスズめっき２が湾
曲しているからである。従って、図９の状態では、スズ
めっき２と銅箔７との間に接着層６が介在していない。
そしてその後、銅めっき５（基層導体層）と銅箔７（上
層）とにそれぞれ、適宜のパターニングを施せばよい。

【００２２】なお、図７の状態において、凸状体１０の
頂部をエッチングすることにより、スズめっき２の上に
残留している接着層６を除去するようにしてもよい。こ
れにより、図９の状態において、スズめっき２と銅箔７
との間に接着層６が確実に介在しなくなるからである。

【００２３】この構造では、層間接続箇所の導電経路が
下から、ニッケルめっき３、凸状体１０、そしてスズめ
っき２により構成されている。この導電経路には、導電
ペーストにより構成される部分は含まれていない。ま
た、スズめっき２と銅箔７との間に接着層６が残留して
いない。すなわちそのほとんどがソリッドな金属により
構成されている。したがって、そのビア抵抗は著しく低
い。また、層間接続の構成のためのパターニングは、図
２の上側のスズめっき２を形成するためのマスクレジス
ト１回のみで済む。ビアホールめっきのような複雑な工
程もない。よって生産性にも優れる。このことは高い集
積度の実現にも寄与する。さらに、図５の状態のものま
たは図９の状態のもの（凸状体１０の配置は標準的なも
のとする）をストックしておいて、受注次第でその後の
プロセス（銅めっき５（下層）および銅箔７（上層）の
パターニングを含む）に供することもできる。そこで、
図５の状態のものを「接続材」と呼ぶことができる。

【００２４】続いて、変形例を説明する。上記における
第１の変形例として、製造プロセス中の図５から図９に
至る範囲を別の方法で製造する例が挙げられる。すなわ
ち、図１０に示すように、図５の状態のものの各凸状体
１０の上方に樹脂付き銅箔８を配置し、プレスするので
ある。樹脂付き銅箔８は、当然ながら、銅箔８１が図中
上方となり樹脂層８２が各凸状体１０に対面するように
配置する。プレスは、上記と同様、通常のプレス圧より
高めの３９０Ｎ／ｃｍ²程度とする。これにより、各凸
状体１０が樹脂層８２を突き破って銅箔８１に接触し、
各凸状体１０の頂部が、スズめっき２を介して銅箔８１
と強固に密着する状態となる。すなわち、図９と同様の
状態が得られる。

【００２５】次に第２の変形例として、配線板内の層間
接続でなく、配線板とＩＣチップ等の実装部品との接続
に応用する例が挙げられる。すなわち、図１１に示すよ
うに、図７の状態のものの上に実装部品９を組み合わ
せ、各凸状体１０の頂部がスズめっき２を介して実装部
品９のパッドと接する状態とする。そしてこれをプレス
して、各凸状体１０の頂部と実装部品９のパッドとが密
着する状態とする。その際のプレスは、上記と同様、通
常のプレス圧より高めの３９０Ｎ／ｃｍ² 程度とする。
プレス後の状態では、各凸状体１０が、スズめっき２を
介して実装部品９のパッドと強固に密着しており、か
つ、ニッケルめっき３を介して銅めっき５（基層導体
層）と接触している。すなわち各凸状体１０は、銅めっ
き５（基層導体層）と実装部品９との間の相互接続構造
をなしている。その後、銅めっき５（基層導体層）に適
宜のパターニングを施せばよい。

【００２６】以上詳細に説明したように本実施の形態で
は、出発材料である銅箔１（主導体層）の片面全面にニ
ッケルめっき３を形成するとともにその反対側の面にパ
ターン付きのスズめっき２を形成し、ニッケルめっき３
の表面に銅めっき５（基層導体層）を形成することとし
ている。そして、スズめっき２をエッチングマスクとし
て銅箔１をエッチングして離散的な凸状体１０となし、
凸状体１０をエッチングマスクとしてニッケルめっき３
をエッチングすることとしている。さらに、スズめっき
２を上に凸となるように湾曲させている。

【００２７】これにより、接続箇所の導電経路のほとん
どがソリッドな金属（銅箔１など）により構成された接
続材を得ている。また、その接続材に上層（銅箔７）ま
たは実装部品９をプレスすることにより、接続構造を得
ている。そして、上層（銅箔７）または実装部品９に直
接接触するスズめっき２の上に、接着層６が残留しな
い。すなわち、導電経路中に絶縁成分がほとんど含まれ
ないのである。かくして、導通箇所の抵抗が著しく低
く、集積度や生産性にも優れた接続材、接続構造、およ
びそれらの製造方法が実現されている。

【００２８】なお、本実施の形態は単なる例示にすぎ
ず、本発明を何ら限定するものではない。したがって本
発明は当然に、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改
良、変形が可能である。例えば、本実施の形態では、主
導体層（銅箔１、凸状体１０）および基層導体層（銅箔
５）を銅で構成し、パターンめっきをスズで構成し、全
面めっきをニッケルで構成したが、これら各部の金属種
の組み合わせは、違っていてもよい。ただし、めっきに
より適切に形成できることと、互いに選択的にエッチン
グ可能であることが条件である。例としては、スズめっ
き２の代わりにハンダめっきを用いることが挙げられ
る。

【００２９】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明に
よれば、集積密度や生産性が高くかつ接続抵抗がきわめ
て低い層間接続等を実現するための接続材、およびその
接続構造、さらにはそれらの製造方法が提供されてい
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態に係る接続構造の製造の出発材であ
る銅箔を示す断面図である。

【図２】図１の銅箔にパターンスズめっきおよび全面ニ
ッケルめっきを施した状態を示す断面図である。

【図３】図２の状態の下面に全面銅めっきを施した状態
を示す断面図である。

【図４】図３の状態に対し、銅箔をエッチングして離散
的な凸状体をなさしめた状態を示す断面図である。

【図５】図４の状態における全面ニッケルめっきのうち
露出している部分をエッチングした状態を示す断面図で
ある。

【図６】図５の状態ものを加熱してスズめっきを湾曲さ
せた状態を示す断面図である。

【図７】図６の状態に対し、接着層を組み合わせた状態
を示す断面図である。

【図８】図７の状態に対し銅箔を組み合わせた状態を示
す断面図である。

【図９】図８の状態のものをプレスして層間接続構造と
した状態を示す断面図である。

【図１０】図６の状態に対し、樹脂付き銅箔を組み合わ
せる状況を示す断面図である。

【図１１】図７の状態に対し実装部品を組み合わせる状
況を示す断面図である。

【符号の説明】

１銅箔（主導体層）２スズめっき（第１めっき層）３ニッケルめっき（第２めっき層）４金めっき（第１めっき層）５銅めっき（基層導体層）７銅箔（被接続物）９実装部品（被接続物）１０凸状体

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Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基層導体層と、前記基層導体層の上に存在する主導体層と、前記主導体層の上にパターン状に存在するとともに前記
主導体層とは材質が異なる第１めっき層と、前記基層導体層と前記主導体層との間に位置するととも
にそれらとも前記第１めっき層とも材質が異なる第２め
っき層とを有し、前記主導体層が前記第１めっき層をマスクとしてエッチ
ングされて離散的な凸状部をなしており、前記第１めっき層は上に凸となるように湾曲しているこ
とを特徴とする接続材。
【請求項２】請求項１に記載する接続材において、前記主導体層がエッチングされている箇所では前記第２
めっき層もエッチングされていることを特徴とする接続
材。
【請求項３】主導体層の一面にパターン状に前記主導
体層とは材質が異なる第１めっき層を形成し、前記主導体層の他面全体に、前記主導体層とも前記第１
めっき層とも材質が異なる第２めっき層を形成し、前記第２めっき層の他面全体に前記第２めっき層とは材
質が異なる基層導体層を形成し、前記第１めっき層をマスクとして前記主導体層をエッチ
ングして離散的な凸状部をなさしめ、前記第１めっき層を加熱することにより上に凸となるよ
うに湾曲させることを特徴とする接続材の製造方法。
【請求項４】主導体層の一面にパターン状に前記主導
体層とは材質が異なる第１めっき層を形成し、前記主導体層の他面全体に、前記主導体層とも前記第１
めっき層とも材質が異なる第２めっき層を形成し、前記第２めっき層の他面全体に前記第２めっき層とは材
質が異なる基層導体層を形成し、前記第１めっき層をマスクとして前記主導体層をエッチ
ングして離散的な凸状部をなさしめ、前記第１めっき層を上方から圧迫して上に凸となるよう
に湾曲させることを特徴とする接続材の製造方法。
【請求項５】主導体層の一面にパターン状に前記主導
体層とは材質が異なる第１めっき層を形成し、前記主導体層の他面全体に、前記主導体層とも前記第１
めっき層とも材質が異なる第２めっき層を形成し、前記第２めっき層の他面全体に前記第２めっき層とは材
質が異なる基層導体層を形成し、前記第１めっき層をマスクとして前記主導体層をエッチ
ングして離散的な凸状部をなさしめ、前記第１めっき層を加熱することにより上に凸となるよ
うに湾曲させ、前記第１めっき層側の面に被接続物を配置して、前記凸
状部の頂部が前記第１めっき層を介して被接続物に接触
する状態とし、前記凸状部により被接続物と前記基層導
体層とを接続していることを特徴とする接続構造の製造
方法。
【請求項６】主導体層の一面にパターン状に前記主導体
層とは材質が異なる第１めっき層を形成し、前記主導体層の他面全体に、前記主導体層とも前記第１
めっき層とも材質が異なる第２めっき層を形成し、前記第２めっき層の他面全体に前記第２めっき層とは材
質が異なる基層導体層を形成し、前記第１めっき層をマスクとして前記主導体層をエッチ
ングして離散的な凸状部をなさしめ、前記第１めっき層を上方から圧迫して上に凸となるよう
に湾曲させ、前記第１めっき層側の面に被接続物を配置して、前記凸
状部の頂部が前記第１めっき層を介して被接続物に接触
する状態とし、前記凸状部により被接続物と前記基層導
体層とを接続していることを特徴とする接続構造の製造
方法。
【請求項７】請求項３から請求項６に記載するいずれ
か１つの製造方法において、前記主導体層をエッチングした後で前記主導体層をマス
クとして前記第２めっき層をエッチングし、その際前記
第１めっき層を残すことを特徴とする製造方法。