JP4770679B2 - Method for forming conductive bump - Google Patents
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Description
本発明は、導電性バンプの形成方法に関するものである。 The present invention relates to a method for forming a conductive bump.
従来より、多層配線版の製造方法として、導電層上に導電性ペーストをスクリーン印刷して略円錐状の導電性バンプを形成し、この上に絶縁層を介して他の導電層を重ねて合わせプレスすることによって、絶縁層両面の導電層間に電気的導通を形成させる方法が知られている。 Conventionally, as a method of manufacturing a multilayer wiring plate, a conductive paste is screen-printed on a conductive layer to form a substantially conical conductive bump, and another conductive layer is stacked on top of this through an insulating layer. A method of forming electrical conduction between conductive layers on both sides of an insulating layer by pressing is known.
この導電性バンプには、絶縁層の厚さ方向に導電性バンプを貫通させるのに十分な高さが必要とされる。また、配線板として必要とされるファインピッチ化が更に進むと、高さを維持したままで底面積に対して相対的に高さが高い形状、いわゆる高アスペクト比を備えた形状であることが求められている。 The conductive bump needs to be high enough to penetrate the conductive bump in the thickness direction of the insulating layer. In addition, if the fine pitch required as a wiring board is further advanced, it may be a shape having a relatively high height relative to the bottom area while maintaining the height, that is, a shape having a so-called high aspect ratio. It has been demanded.
しかし、現状の導電性バンプの形成方法では、スクリーン印刷(スキージ工程)1回当たりの導電性ペーストによるバンプ形成高さが十分でないために、印刷を多数回繰り返し行うことが一般になされている。そのため、導電性ペーストを一回印刷するたびに乾燥工程と位置合わせ工程とが必要になっており、これらの各工程を十分な高さの導電性バンプが形成されるまで繰り返さなければならなかった。 However, in the current method for forming conductive bumps, since the bump formation height by the conductive paste per screen printing (squeegee process) is not sufficient, printing is generally repeated many times. Therefore, every time the conductive paste is printed, a drying step and an alignment step are required, and these steps have to be repeated until a sufficiently high conductive bump is formed. .
よって、工数が多くて、ファインピッチ化の要請に応える高精度の基板を効率的に製造することおよび製造コストの低減を図ることが困難であった。
本発明は、従来よりも少ない工程で十分な高さの導電性バンプを形成する方法を提供するものである。 The present invention provides a method of forming a sufficiently high conductive bump with fewer steps than in the prior art.
本発明による導電性バンプの形成方法は、(イ)バンプ形状を形成させる凹部を有する型材の、その凹部に導電性ペーストを充填する工程、(ロ)この凹部内に充填された導電性ペーストを収縮させる工程、(ハ)この凹部内の充填物上に基材を重ね合わせる工程、および(ニ)前記の型材と基材とを分離して、前記充填物を前記基材に転写する工程、を含むこと、を特徴とするものである。 The method for forming a conductive bump according to the present invention includes (a) a step of filling a mold material having a recess for forming a bump shape with a conductive paste in the recess, and (b) a conductive paste filled in the recess. A step of shrinking, (c) a step of superimposing a base material on the filling in the recess, and (d) a step of separating the mold material and the base material and transferring the filling to the base material, It is characterized by including.
このような本発明による導電性バンプの形成方法は、好ましい態様として、前記工程(ロ)を、前記凹部内に充填された導電性ペーストの加熱によって行なうもの、を包含する。 Such a method for forming a conductive bump according to the present invention includes, as a preferred embodiment, one in which the step (b) is performed by heating the conductive paste filled in the recess.
このような本発明による導電性バンプの形成方法は、好ましい態様として、前記工程(ロ)を、前記凹部内に充填された導電性ペーストの冷却によって行なうもの、を包含する。 Such a method for forming a conductive bump according to the present invention includes, as a preferred embodiment, one in which the step (b) is performed by cooling the conductive paste filled in the recess.
このような本発明による導電性バンプの形成方法は、好ましい態様として、前記工程(イ)が、凹部に凹部内の容積を越える導電性ペーストを充填する工程であるもの、を包含する。 Such a method for forming a conductive bump according to the present invention includes, as a preferred embodiment, one in which the step (A) is a step of filling the concave portion with a conductive paste exceeding the volume in the concave portion.
このような本発明による導電性バンプの形成方法は、好ましい態様として、前記工程(ニ)の後に、(ホ)前記基材に転写された導電性ペーストを硬化させる工程を行うもの、を包含する。 Such a method for forming a conductive bump according to the present invention includes, as a preferred embodiment, (e) after the step (d), (e) performing a step of curing the conductive paste transferred to the substrate. .
本発明による導電性バンプの形成方法は、従来の導電性ペーストを多数回繰り返し塗工し、所望の高さになるまで塗工層を累積して導電性バンプを形成する方法とは異なって、少ない工程数で十分な高さの導電性バンプを形成することができる。 The method for forming a conductive bump according to the present invention is different from the method of forming a conductive bump by repeatedly applying a conventional conductive paste many times and accumulating a coating layer until a desired height is reached. A sufficiently high conductive bump can be formed with a small number of steps.
よって、本発明によれば、従来よりも効率的かつ低コストで導電性バンプを形成することができる。そして、工程数の低減化は、より高精度の導電性バンプならびに配線基板を製造するうえでも有利である。 Therefore, according to the present invention, conductive bumps can be formed more efficiently and at a lower cost than in the past. The reduction in the number of processes is advantageous also in producing a highly accurate conductive bump and wiring board.
本発明による導電性バンプの形成方法は、(イ)バンプ形状を形成させる凹部を有する型材の、その凹部に導電性ペーストを充填する工程、(ロ)この凹部内に充填された導電性ペーストを収縮させる工程、(ハ)この凹部内の充填物上に基材を重ね合わせる工程、および(ニ)前記の型材と基材とを分離して、前記充填物を前記基材に転写する工程、を含むことを特徴とするものである。 The method for forming a conductive bump according to the present invention includes (a) a step of filling a mold material having a recess for forming a bump shape with a conductive paste in the recess, and (b) a conductive paste filled in the recess. A step of shrinking, (c) a step of superimposing a base material on the filling in the recess, and (d) a step of separating the mold material and the base material and transferring the filling to the base material, It is characterized by including.
図1A〜図1Dは、本発明による導電性バンプの形成方法の特に好ましい具体例を示すものである。 1A to 1D show a particularly preferable specific example of the method for forming a conductive bump according to the present invention.
本発明の工程(イ)は、例えば図1Aに示されるように、バンプ形状を形成させる凹部1を有する型材2の上に、凹部1との対応位置に開口部を有するマスク3を載置し、このマスク3の表面に沿ってスキージ4をマスク3の断面方法に押圧を加えながら移動させることによって、凹部1を有する型材2のその凹部1に導電性ペースト5を充填することによって行うことが好ましい。マスク3としては、例えばスクリーンマスクおよびメタルマスク等が好ましい。凹部1の形状、大きさおよび配置等は、所望とする導電性バンプ並びに配線基板が得られるように定めることができる。
In the step (a) of the present invention, for example, as shown in FIG. 1A, a
導電性ペーストとしては、従来から用いられてきた導電性ペーストの中から適当なものを選択して用いることができる。また、必要に応じ適宜変更を加えて用いることができる。本発明において特に好ましい導電性ペーストとしては、樹脂バインダー中に導電性微粒子を、樹脂成分の合計100質量部に対して300〜1100質量部分散させてなり、必要に応じ更に溶剤からなるものを挙げることができる。好ましい樹脂バインダーとしては、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスルホン樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂等を挙げることができ、好ましい導電性微粒子としては、銅、金、銀等の金属微粒子を挙げることができる。 As the conductive paste, an appropriate one can be selected and used from conventionally used conductive pastes. Moreover, it can change and use suitably as needed. Particularly preferable conductive pastes in the present invention include those in which conductive fine particles are dispersed in a resin binder in an amount of 300 to 1100 parts by mass with respect to a total of 100 parts by mass of a resin component, and if necessary, further comprise a solvent. be able to. Preferred resin binders include polyester resin, phenol resin, polyimide resin, polycarbonate resin, polysulfone resin, melamine resin, epoxy resin, and the like. Preferred conductive fine particles include metal fine particles such as copper, gold, and silver. Can be mentioned.
スキージ4による導電性ペーストの充填を1回もしくは複数回行った後、導電性ペーストが固化する前に、マスク3を型材2から剥離する。この剥離の際、導電性ペーストは所定の粘度を有していることから、マスク3の開口部内に存在していた導電性ペースト5aの一部が下方に位置する凹部1の導電性ペースト5b側に移行して、その結果、凹部1内に充填された導電性ペースト5bの表面には、図1Bに示されるように、導電性ペーストの盛り上がり部が形成される。すなわち、型材2の凹部1に凹部1内の容積を越える導電性ペーストが充填されて、導電性ペーストの盛り上がり部が形成される。
After filling the conductive paste with the squeegee 4 once or a plurality of times, the
この盛り上がり部の高さならびに形状等は、マスク3の開口径、厚さ、材質、導電性ペーストの成分や性状(例えば、樹脂バインダーの種類、導電性微粒子の種類やその配合量、粘度)、温度およびマスク3の剥離速度等によって、制御することができる。この盛り上がり部の形成が不十分である場合には、工程(ロ)において凹部1内に充填された導電性ペースト5bが過度に収縮してしまい、工程(ニ)における基材への転写を良好に行うことが困難になる。
The height and shape of the raised portion are the opening diameter, thickness, material, and components and properties of the conductive paste (for example, the type of resin binder, the type and amount of conductive fine particles, the viscosity), It can be controlled by the temperature, the peeling speed of the
なお、本発明では、工程(イ)の前に、必要に応じて、バンプ形状を形成させる凹部を有する型材2の、その凹部に内壁面に離型剤を付与することが好ましい。好ましい離型剤の具体例としては、例えば、シリコーン樹脂、テフロン、フッ素系樹脂等を挙げることができる。この中では、特にシリコーン樹脂およびフッ素系樹脂が好ましい。離型剤の付与は、好ましくは凹部1の内壁面の全面(即ち、凹部1の内部の側壁面および底面)にわたって行うことが好ましいが、離型剤の付与による効果が得られるならば、離型剤は凹部1の内壁面の全面に付与する必要はなく、凹部1の内壁面の一部分のみに付与することができる。また、離型剤は、凹部1の内壁面の全面わたって均一に付与する必要はなく、部分的に厚い部分あるいは薄い部分が存在していてもよい。なお、ここで、「凹部の内壁面に離型剤を付与する」とは、離型剤を導電性ペースト中に予め配合しておいて、導電性ペーストを凹部1に充填すると同時に型材2の内壁面に付与する態様も包含する。
In addition, in this invention, it is preferable to provide a mold release agent to the inner wall surface in the concave part of the
本発明での工程(ロ)は、凹部内1に充填された導電性ペースト5bを収縮させる工程である。この工程(ロ)は、凹部1内に充填された導電性ペーストの加熱によって行なう方法(第1の方法)と、凹部1内に充填された導電性ペーストの冷却によって行なう方法(第2の方法)との、2つの方法に分類することができる。
The step (b) in the present invention is a step of shrinking the
この凹部1内に充填された導電性ペーストの加熱によって行なう方法(第1の方法)は、主として、導電性ペーストの半硬化および溶媒成分の蒸散に伴う収縮を利用するものであり、一方、凹部1内に充填された導電性ペーストの冷却によって行なう方法(第2の方法)は、主として、導電性ペーストの冷却による粘度上昇および体積減少を利用するものである。 The method (first method) performed by heating the conductive paste filled in the recess 1 mainly uses the shrinkage accompanying semi-curing of the conductive paste and evaporation of the solvent component, while the recess The method (second method) performed by cooling the conductive paste filled in 1 mainly uses an increase in viscosity and a decrease in volume due to cooling of the conductive paste.
第1の方法における加熱温度は、40〜200℃、好ましくは60〜180℃、第2の方法における冷却温度は、−10〜20℃、好ましくは0〜15℃、が適当である。加熱または冷却のための手段ないし装置は任意である。本発明では、好ましくは、例えば、電気ヒーターまたはペルチェ効果を利用した電子冷却素子等を用いて行うことができる。 The heating temperature in the first method is 40 to 200 ° C, preferably 60 to 180 ° C, and the cooling temperature in the second method is -10 to 20 ° C, preferably 0 to 15 ° C. Means or apparatus for heating or cooling is optional. In the present invention, it can be preferably performed using, for example, an electric heater or an electronic cooling element utilizing the Peltier effect.
この工程(ロ)においては、凹部内1の充填物(導電性ペースト5b)が収縮することにより、充填物と凹部1の内壁面との間の付着力の低下、および場合により充填物と凹部1の内壁面との剥離が生じる。
In this step (b), the filling (
本発明では、次いで、この凹部1内の充填物に基材6を重ね合わせる工程(ハ)が行われる(図1C)。この基板6は、多層配線基板に組み立てられた後において、その多層配線基板の導電層として機能するものであることから、通常、導電性が良好な材料から形成される。本発明では、従来の一般的な多層配線基板において配線層材料として用いられてきた基板を、この基板1として用いることができる。本発明において特に好ましい基板6としては、銅等の金属箔からなる基板を挙げることができる。
Next, in the present invention, the step (c) of superimposing the
本発明では、次いで、前記の型材2と基材6とを分離して、前記充填物を前記基材に転写する工程(ニ)が行われる(図1D)。本発明では、前記の通りに、工程(ロ)において充填物(導電性ペースト5b)と凹部1の内壁面との間の付着強度の低下または剥離が生じていること、および、導電性ペースト5a上の盛り上がり部の存在によって充填物と基材6とが確実に接触して充填物と基材6との間に十分な接合強度を得られていることから、凹部1内部の充填物を前記基材に確実に転写することができる。
In the present invention, next, the step (d) of separating the
なお、図示しないが、基材に転写された導電性ペーストを、多層配線基板の組み立ての際に絶縁性層(プリプレグ)を貫通するのに十分な硬度のものにするために、導電性ペーストの硬化工程を行うことができる。硬化させる際の熱処理の温度および処理時間等は適宜定めることができる。 Although not shown, in order to make the conductive paste transferred to the base material sufficiently hard to penetrate the insulating layer (prepreg) when assembling the multilayer wiring board, A curing step can be performed. The heat treatment temperature and treatment time for curing can be determined as appropriate.
このような基材6に転写された突起物は、十分な硬度と高さを有するするものであり、導電性バンプとしての機能を有するものである。
Such protrusions transferred to the
本発明では、上記の工程(イ)〜(ニ)の実施によって所望の高さを有する導電性バンプを形成することができるので、効率的かつ低コストで導電性バンプを形成することができる。 In the present invention, since the conductive bump having a desired height can be formed by performing the above steps (a) to (d), the conductive bump can be formed efficiently and at low cost.
<実施例1>
フェノール樹脂50質量部、メラミン樹脂50質量部、銀粉700質量部、体質顔料10質量部、溶剤としてブチルカルビトールアセテート45質量部を混合し、3本ロールで充分に混錬して、導電性ペースト組成物を調製した。この導電性ペースト組成物は、粘度が250Pa・s/25℃、チキソ指数が0.50のものであった。
<Example 1>
50 parts by mass of phenol resin, 50 parts by mass of melamine resin, 700 parts by mass of silver powder, 10 parts by mass of extender pigment, 45 parts by mass of butyl carbitol acetate as a solvent, kneaded sufficiently with three rolls, and conductive paste A composition was prepared. This conductive paste composition had a viscosity of 250 Pa · s / 25 ° C. and a thixo index of 0.50.
一方、開口部の直径が220μm、深さ200μm、底部の直径が50μmである凹部が、600μmの間隔(各凹部の中心間距離)で多数形成された、SUS製の型材を用意した。この型材の各凹部内の側壁面および底面部に離型剤(シリコーン樹脂)を施した。 On the other hand, a mold made of SUS was prepared in which a large number of recesses having an opening diameter of 220 μm, a depth of 200 μm, and a bottom diameter of 50 μm were formed at intervals of 600 μm (center distance between the recesses). A mold release agent (silicone resin) was applied to the side wall surface and the bottom surface portion in each recess of the mold material.
直径220μmの孔を有する版厚0.2mmのアルミニウム製のメタルマスク版を、上記の型材の上に、このメタルマスクの各孔と上記型材の各凹部の開口部の位置とがそれぞれ一致するように重ね合わせた。 An aluminum metal mask plate having a plate thickness of 0.2 mm having holes with a diameter of 220 μm is placed on the mold material so that the positions of the holes of the metal mask and the openings of the recesses of the mold material coincide with each other. Superimposed.
そして、前記で調製した導電性ペースト組成物を、雰囲気条件を温度20℃、湿度50%の環境下で、硬度80°のウレタン樹脂製のスキージを使用して、前記メタルマスクの孔部および前記型材の凹部内に充填した。 Then, the conductive paste composition prepared as described above was used in an atmosphere condition of a temperature of 20 ° C. and a humidity of 50%, using a urethane resin squeegee with a hardness of 80 °, and the holes of the metal mask and the It filled in the recessed part of the mold material.
型材を120℃で1分間加熱して、前記型材の凹部内に充填された導電性ペーストを半硬化させ、収縮させた。 The mold material was heated at 120 ° C. for 1 minute, so that the conductive paste filled in the recesses of the mold material was semi-cured and contracted.
その後、厚さ18μmの銅箔を、前記のメタルマスクを剥離した後の型材の表面に重ね合わせて、ゴムロールによって押圧した。押圧後、銅箔を剥離したところ、型材の凹部に充填されていた導電性ペースト並びに盛り上がり部の導電性ペーストが転写されることによって導電性バンプが形成された銅箔が得られた。次いで、160℃、20分間の本硬化処理を行った。導電性バンプの高さは180μmであった。なお、型材の全ての凹部に充填された導電性ペーストは銅箔にもれなく転写され、剥離後に導電性ペーストが残存したままになる凹部はなかった。 Thereafter, a copper foil having a thickness of 18 μm was placed on the surface of the mold material after the metal mask was peeled off and pressed with a rubber roll. After the pressing, the copper foil was peeled off. As a result, the conductive paste filled in the recesses of the mold material and the conductive paste in the raised portion were transferred to obtain a copper foil on which conductive bumps were formed. Next, a main curing treatment was performed at 160 ° C. for 20 minutes. The height of the conductive bump was 180 μm. Note that the conductive paste filled in all the concave portions of the mold material was transferred without any leakage to the copper foil, and there was no concave portion where the conductive paste remained after peeling.
1 凹部
2 型材
3 マスク
4 スキージ
5、5a、5b 導電性ペースト
6 基板
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