(57)【要約】 【課題】  絶縁基板の上下面導通のための貫通導体が形成された接続信頼性の高い回路基板を提供すること。【解決手段】  セラミックスから成る絶縁基板１の一主面にブラスト加工を施すことにより凹部３を形成し、次に凹部３の内面に下地層４，５を形成し、次に凹部３を導体７によって充填し、しかる後、絶縁基板１の両主面を研磨することによって凹部３の底部３ｂ側の導体７を露出させて貫通導体を形成する。【選択図】  図１
2006066658.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミックスから成る絶縁基板の一主面にブラスト加工を施すことにより凹部を形成し、次に前記凹部の内面に下地層を形成し、次に前記凹部を導体によって充填し、しかる後、前記絶縁基板の両主面を研磨することによって前記凹部の底面側の前記導体を露出させて貫通導体を形成することを特徴とする回路基板の製造方法。
【請求項２】
前記下地層は、チタン，クロム，アルミニウム，モリブデン，タングステン，銅およびニッケル−クロム合金のうちの少なくとも１種から成ることを特徴とする請求項１記載の回路基板の製造方法。
【請求項３】
前記導体は、銅，銀，およびチタンのうちの少なくとも１種から成ることを特徴とする請求項１または請求項２記載の回路基板の製造方法。
【請求項４】
前記導体は、めっき法により前記下地層上に形成されるとともに前記凹部に充填されることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の回路基板の製造方法。
【請求項５】
前記絶縁基板は、両主面の研磨後の表面の算術平均粗さＲａが０．３μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の回路基板の製造方法。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の製造方法によって製造された回路基板を複数積層することを特徴とする積層型の回路基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回路基板の製造方法に関し、さらに詳しくは上下面を導通するための貫通導体を有する回路基板および積層型の回路基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の電子部品の著しい小型化、高密度実装化に伴い、電子部品がマウントされる回路基板も高性能化が望まれている。その方法としては、パターン状の回路導体を微細化してサイズを縮小する方法、或いは、回路導体を３次元的に多層化する方法等が採用されている。
【０００３】
回路導体を３次元的に多層化する方法としては、絶縁基板が貫通導体によって上下面が電気的に接続された回路基板を複数積層する方法が採用され、各層間での所望の導通を確保することによって小型化、高集積化等に対応すべく回路設計が行われている。
【０００４】
このような３次元高密度配線を有する回路基板は、加工性が良好な樹脂製の基板を用いたプリント配線基板の分野では広く実用化されているが、絶縁特性や放熱特性に優れるセラミック基板（アルミナ質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体、炭化ケイ素質焼結体等）においても需要が高まっている。このようなセラミック基板を用いた上記多層回路基板の製造方法に用いられる回路基板の製造方法としては、所謂コファイア法とポストファイア法が知られている。
【０００５】
コファイア法とは、セラミックグリーンシート（以下、グリーンシートともいう）と呼ばれる焼結前のセラミック前駆体にスルーホールを穿孔した後にこのスルーホールに金属粉末を有機バインダー中に分散させたペースト状の物質（以下、金属ペーストともいう）を充填し、ついで脱脂，焼成する方法である。
【０００６】
一方ポストファイア法とは、スルーホールが形成されたセラミック焼結体に金属ペーストを充填して再焼成する方法であり、スルーホールの形成方法としては、汎用的な方法としてグリーンシートを穿孔し、脱脂，焼成する方法、セラミック焼結体に直接ドリルを用いて加工する方法が知られている。また、特許文献１に述べられているようなレーザ法およびＣｕめっき法を用いたポストファイア法が考えられている。いずれの方法においても、セラミック前駆体又はセラミック基板に穿孔した後、上下面の導通のための貫通導体を形成する方法である。
【特許文献１】特開2003−218518号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に述べられているようなポストファイア法によれば、セラミック前駆体またはセラミック基板に穿孔し、形成されたスルーホール内壁の表面上に導体化膜を形成してスルーホールの導体化を行ない、さらにスルーホールの電気抵抗をより低くするために上記のように形成した導体化膜上に更に金属導体をめっき法等を用いて充填するが、セラミック前駆体またはセラミック基板に穿孔を施してあることから、めっき法の導体化膜上からの金属析出過程において、スルーホール内壁面のみの金属析出であり、底辺からの金属析出が行われないことから金属導体の金属析出工程に時間を要し、金属析出速度のバラツキによる充填不良（凹み，ピンホール、ボイド等）が発生する問題があった。
【０００８】
本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑み完成されたものであり、その目的は、絶縁基板の上下面導通のための貫通導体が形成された接続信頼性の高い回路基板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の回路基板の製造方法は、セラミックスから成る絶縁基板の一主面にブラスト加工を施すことにより凹部を形成し、次に前記凹部の内面に下地層を形成し、次に前記凹部を導体によって充填し、しかる後、前記絶縁基板の両主面を研磨することによって前記凹部の底面側の前記導体を露出させて貫通導体を形成することを特徴とする。
【００１０】
本発明の回路基板の製造方法は、好ましくは、上記製造方法において、前記下地層は、チタン，クロム，アルミニウム，モリブデン，タングステン，銅およびニッケル−クロム合金のうちの少なくとも１種から成ることを特徴とする。
【００１１】
本発明の回路基板の製造方法は、好ましくは、上記製造方法において、前記導体は、銅，銀，およびチタンのうちの少なくとも１種から成ることを特徴とする。
【００１２】
本発明の回路基板の製造方法は、好ましくは、上記製造方法において、前記導体は、めっき法により前記下地層上に形成されるとともに前記凹部に充填されることを特徴とする。
【００１３】
本発明の回路基板の製造方法は、好ましくは、上記製造方法において、前記絶縁基板は、両主面の研磨後の表面の算術平均粗さＲａが０．３μｍ以下であることを特徴とする。
【００１４】
本発明の回路基板の製造方法は、好ましくは、上記製造方法において製造された回路基板を複数積層することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の回路基板の製造方法によれば、絶縁基板は、ブラストを用いた穿孔方法を用いて絶縁基板に凹部を形成されていることにより、絶縁基板に対して、ブラストの投射材を吹き付けるため、絶縁基板の凹部が物理的に削られ、凹部内壁面の面粗さが粗く均一であることと、レーザ法のように熱が絶縁基板に加わらないことにより、絶縁基板中のガラス質の変質が無いことから、凹部内壁面とその壁面に密着する下地層との間の密着強度が高く、信頼性の高い回路基板を供給することができる。
【００１６】
さらに本発明によれば、セラミックグリーンシートを焼成したのちにブラストにより凹部を加工するため、凹部加工時や加工後に高温での熱処理が加わることがないことから、絶縁基板の熱収縮を有効に防止することができ、微細な貫通導体が複雑に配置された基板も高精度で製造することができる。
【００１７】
また、本発明の回路基板の製造方法によれば、下地層は、チタン，クロム，アルミニウム，モリブデン，タングステン，銅およびニッケル−クロム合金のうちの少なくとも１種から成ることにより、凹部内壁面内の下地層と導体との間で高い密着強度をえることができるため、高信頼性の回路基板を得ることができる。
【００１８】
また、本発明の回路基板の製造方法によれば、導体は、銅，銀，およびチタンのうちの少なくとも１種から成ることにより、絶縁基板の上下面間を熱伝導性および電気伝導性の良好な導体からなる貫通導体により電気的に接続することができ、電気抵抗が小さいとともに熱引き特性に優れた回路基板を簡便に効率よく製造することができる。
【００１９】
また、本発明の回路基板の製造方法によれば、導体は、めっき法により下地層上に形成されるとともに前記凹部に充填されることにより、その後の熱履歴がないため、熱膨張差による熱衝撃による下地層及び導体内の亀裂が発生することがなく、上下面の導通抵抗において高い信頼性を得ることができる。
【００２０】
また、本発明の回路基板の製造方法によれば、絶縁基板は、両主面の研磨後の表面の算術平均粗さＲａが０．３μｍ以下であることにより、回路基板表面の平面度が向上し、フォトリソグラフィの加工精度が向上するため、回路基板表面上に高精度かつ微細な配線を形成することかできる。
【００２１】
また、本発明の回路基板の製造方法によれば、上記本発明の製造方法によって製造された回路基板を複数積層することにより、基板に熱収縮が無いため、基板収縮に左右されない、位置精度に優れた接続信頼性の高い多層回路基板を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明の回路基板の製造方法を図１に基づいて詳細に説明する。
【００２３】
図１（ａ）〜（ｇ）は、本発明の回路基板の製造方法の実施の形態の代表的な例を説明するための各工程毎の回路基板の断面図であり、これらの図において１は絶縁基板、２はドライフィルムレジスト（１次）、３は凹部、３ａは凹部深さ、３ｂは凹部底面の寸法、４は第１下地層、５は第２下地層、６はドライフィルムレジスト（２次）、７は導体、８は回路基板、８ａと８ｂは回路基板８の開口寸法を示す。
【００２４】
本発明の回路基板８の製造方法は、以下の各工程により実施される。
【００２５】
まず、図１（ａ）の断面図に示すような絶縁基板１を用意する。このような絶縁基板１は、酸化アルミニウム（アルミナ：Ａｌ２Ｏ３）質焼結体，窒化アルミニウム（ＡｌＮ）質焼結体等のセラミック絶縁材料等から成り、絶縁基板１が例えば酸化アルミニウム質焼結体から成る場合、先ずアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）やシリカ（ＳｉＯ２），カルシア（ＣａＯ），マグネシア（ＭｇＯ）等の原料粉末に適当な有機溶剤，溶媒を添加混合して泥漿状と成し、これを従来周知のドクターブレード法やカレンダーロール法等によりシート状に成形してセラミックグリーンシート（以下、グリーンシートともいう）を得る。その後、グリーンシートを所定形状に打ち抜き加工するとともに必要に応じて複数枚積層し、これを約1600℃の温度で焼成することにより製作される。また、その後、必要に応じて絶縁基板１の主面に研磨加工を施す場合もある。
【００２６】
なお、絶縁基板１の材料として、特に酸化アルミニウム質焼結体や窒化アルミニウム質焼結体を用いた場合には、これらの材料の熱伝導率が40Ｗ／ｍ・Ｋ以上と高いため、高放熱性という観点から、ＬＤ（レーザダイオード），ＬＥＤ（Light Emitting Diode），高速ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の発熱量の大きい各種半導体素子を搭載する配線基板に好適に使用することができる。
【００２７】
次に図１（ｂ）の断面図に示すように、絶縁基板１表面にドライフィルムレジスト（１次）２を熱圧着により貼付け、従来周知のフォトリソグラフィ法により絶縁基板１の凹部３となる部分上のドライフィルムレジスト（１次）２を開口させる。
【００２８】
次に図１（ｃ）の断面図に示すように、図１（ｂ）で開口されたドライフィルムレジスト（１次）２の面から、ＳｉＣ等のブラスト投射材（例えば、シナノランダム社製ＧＰ＃３２０）を投射し、ドライフィルムレジスト（１次）２を開口させた部分の絶縁基板１を物理的に削ることにより凹部３を形成する。このとき、ブラスト条件を調整し、凹部深さ３ａを管理し、凹部底面の寸法３ｂを保持した凹部３を形成する。この凹部深さ３ａは基板厚み−０．１ｍｍ程度、すなわち凹部底部の絶縁基板１の厚みが０．１ｍｍ程度が好ましい。また、凹部３の寸法は開口部が１００〜５００μｍ、深さが３００〜６５０μｍ、凹部３の開口面と凹部３の側面との間の角度が６０〜８０°程度がよい。これを逸脱する場合、その後の電解Ｃｕめっきによる導体７の埋め込み工程にてスルーホールを完全に埋めるのが困難になる、もしくは、導体７内部にボイドが発生しやすくなる。
【００２９】
次に図１（ｄ）の断面図に示すように、絶縁基板１上のドライフィルムレジスト（１次）２を除去した後、ブラスト法を用いて形成された凹部３の内壁面および絶縁基板１表面にスパッタリング法により例えばＴｉから成る下地層を積層する。本例では、例えばＴｉから成る第１下地層４および例えばＣｕから成る第２下地層５を順次成膜積層した例を示す。これらの第１下地層４および第２下地層５は、それぞれ第２下地層５との密着金属およびめっき導通膜として用いられ、第１下地層４の厚みは０．０５〜０．１５μｍが良い。これを下回る場合は凹部３の内壁面との密着性が低下しやすくなり、上回る場合は、第１下地層４であるＴｉ等が導体７中へ拡散し、導通抵抗にバラツキが発生しやすくなる。
【００３０】
また、第２下地層５の厚みは０．５〜１．５μｍ程度がよい。これを下回る場合、導体７との密着性が低下しやすくなり、上回る場合は、絶縁基板１表面の下地層の厚みが増すため、その後の研磨工程での作業性が低下しやすくなる。
【００３１】
次に図１（ｅ）の断面図に示すように、上記絶縁基板１に第１下地層４および第２下地層５が成膜された面上にめっき用のドライフィルムレジスト（２次）６を熱圧着により貼付け、従来周知のフォトリソグラフィ法により絶縁基板１の凹部３上のドライフィルムレジスト（２次）６を開口させる。
【００３２】
次に図１（ｆ）の断面図に示すように、電解めっき法により第１下地層４および第２下地層５が順次成膜された凹部３内にＣｕめっき等を施し、導体７を部分的に形成する。このとき、凹部３内に導体７が完全に埋まった時点でめっき終了とする。
【００３３】
次に図１（ｇ）の断面図に示すように、図１（ｆ）で導体７を施された絶縁基板１上のドライフィルムレジスト（２次）６を除去した後、絶縁基板１上下面から研磨法を用いた研磨を行ない、回路基板８を形成する。このとき、絶縁基板１の下面側の開口寸法８ａと絶縁基板１の上面側の開口径８ｂを管理する。その際の研磨の手順としては、まず絶縁基板１上面に凸上に盛り上がった導体７のみを粗研磨にて除去し、その後絶縁基板１下面側から研磨を行ない、凹部３に埋め込まれた導体７を絶縁基板１の下面に露出させ、その露出した導体７の開口寸法を指定された寸法になるまで研磨を行ない、更に絶縁基板１上面から指定された絶縁基板１の厚み寸法になるまで研磨を行なう。
【００３４】
以上の工程により本発明の回路基板８を得ることができる。本発明の回路基板８は絶縁基板１上にドライフィルムレジスト（１次）２を熱圧着により貼付け、従来周知のフォトリソグラフィ法により絶縁基板１の凹部３となる部分上のドライフィルムレジスト（１次）２を開口させ、ブラスト投射材をドライフィルムレジスト（１次）２の開口させた面より投射することにより、凹部深さ３ａを基板管理し、凹部底面の寸法３ｂを保持した凹部３を形成し、その内壁面に第１下地層４および第２下地層５を成膜し、さらにドライフィルムレジスト（２次）６を熱圧着により貼付け、従来周知のフォトリソグラフィ法により絶縁基板１の凹部３上のドライフィルムレジスト（２次）６を開口させ、凹部３内に電解めっき法により導体７を部分的に形成し、絶縁基板１の上下面を研磨して回路基板８を形成することから、特許文献１に述べられているようなポストファイア法に比べ、導体７が凹部底面からも析出されることから、短時間での導体７の埋め込みが可能となり、導体７析出時間のバラツキ等による充填不良（凹み，ピンホール）の発生しない回路基板８を提供することができる。
【００３５】
尚、ブラストを用いて凹部３を穿孔した場合、レーザを用いて穿孔した場合のように、レーザによる改質層（レーザ熱光源の影響によりガラス成分が焼結してできる非常にもろく、剥離しやすい層）の発生が無く、更にはアンカー効果もあり、導体７と絶縁基板１との密着強度が高くなって絶縁基板１に形成した凹部３の内壁と導体化膜との界面に隙間を発生させることのない回路基板８を提供することができる。
【００３６】
さらには、フォトリソグラフィ法を用いたブラストによる穿孔加工のため、当該スルーホールの位置精度が極めて高く、かつ、Ｃｕめっきによる導体７埋め込み基板のため、上下面の電気抵抗が小さい回路基板８を提供することができる。
【実施例】
【００３７】
以下、本発明の回路基板の製造方法の実施例について説明する。まず、厚さ５００μｍの酸化アルミニウム質焼結体からなる絶縁基板１の表面にドライフィルムレジスト（１次）２を貼り付け、凹部３形成用の直径３００μｍの開口を形成した。
【００３８】
次にブラスト投射材（シナノランダム社製ＧＰ♯３２０）を用いたブラスト法により、絶縁基板１に深さ４００μｍの凹部３を形成した。
【００３９】
そして、ドライフィルムレジスト（１次）２を除去した後、凹部３の内壁面および絶縁基板１の表面に厚さ０．１μｍのＴｉから成る第１下地層４および厚さ１．０μｍのＣｕから成る第２下地層５を順次スパッタリング法にて形成した。
【００４０】
さらに、絶縁基板１の表面の凹部３を除く部位にドライフィルムレジスト（２次）６を形成し、凹部３内にＣｕめっきを施し、導体７を充填した。
【００４１】
次にドライフィルムレジスト（２次）６を除去した後、絶縁基板１の上下面を研磨した。このとき、絶縁基板１の表面の算術平均粗さＲａを０．０２μｍ乃至０．５０μｍの種々の値に設定し、その回路基板８表面に薄膜状の回路導体を形成し、回路導体の密着性、回路導体の抵抗バラツキの有無、回路基板８表面へのドライフィルムレジストの残渣の有無について評価を行った。
【００４２】
各評価方法について以下に説明する。回路導体の密着性は回路基板８表面の上下面にＮｉＣｒ合金およびＡｕを蒸着法により順次成膜し、従来周知のフォトリソグラフィ法によりパターン状の回路導体を形成した後、テープ（ＮＩＴＴＯ製、セロテープ、Ｎｏ.２９）を回路導体上に貼り付けた後にテープを剥がすというテープピール試験を行い、回路導体が剥がれなかったものを良好（○）とし、剥がれたものを不良（×）とした。
【００４３】
回路導体の抵抗バラツキは、回路基板８表面上にＴａをスパッタリングにより成膜し、従来周知のフォトリソグラフィ法により、回路導体の一部としての抵抗体を形成し、４２０℃ヒーターブロック上５分耐熱後の抵抗上昇率が１０％以下のものを良品（○）とし、１０％を超えるものを不良（×）とした。
【００４４】
回路基板８表面のドライフィルムレジストの残渣は、回路基板８表面上に有機系のドライフィルムレジストを全面に塗布し、その後１３０℃／６０分の乾燥を行った後、フェノール系の溶剤中に浸漬し、ドライフィルムレジストを除去した後、実体顕微鏡を用いた外観検査により、回路基板８表面上にドライフィルムレジスト残渣が残っていなければ良品（○）、ドライフィルムレジスト残渣が残っていれば不良（×）とした。これらの評価結果を表１に示す。
【表１】
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【００４５】
評価結果より、表面粗さ（Ｒａ）が０．３μｍ以下が良好であることがわかった。
【００４６】
なお、本発明は上記実施の形態および実施例に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を行うことは何等差し支えない。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の回路基板の製造方法を説明するための工程ごとの回路基板の断面図である。
【符号の説明】
【００４８】
１  ：絶縁基板
３  ：凹部
４，５  ：下地層
７  ：導体
８  ：回路基板
【図１】
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