(57)【要約】【課題】  配線基板を構成するベース基板を金属材料で構成すると共に、ベース基板の両面を電気的に接続する導電性ビア電極の構造を同軸構造とした配線基板で、小さい直径のスルーホールであって、スルーホールの直径に対する金属板の厚さの比を大きくした配線基板を提供することを目的とする。【解決手段】  上記課題を解決するために、本願発明は、等方性エッチングによって両面を貫通するように形成されたスルーホールを有する金属板と、該金属板の両面及び該スルーホールの内面を被う絶縁層と、少なくとも一方の面の絶縁層の上面に形成された配線層と、該スルーホール内部に形成された導電性ビア電極と、を備える配線基板であって、該スルーホールの直径が１００μｍ以下で、且つ該スルーホールの直径に対する該金属板の厚さの比が１．０以上、好ましくは１．２以上であることを特徴とする配線基板である。【選択図】  図１
2006100631.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
等方性エッチングによって両面を貫通するように形成されたスルーホールを有する金属板と、
該金属板の両面及び該スルーホールの内面を被う絶縁層と、
少なくとも一方の面の絶縁層の上面に形成された配線層と、
該スルーホール内部に形成された導電性ビア電極と、
を備える配線基板であって、
該スルーホールの直径が１００μｍ以下で、且つ該スルーホールの直径に対する該金属板の厚さの比が１以上であることを特徴とする配線基板。
【請求項２】
前記等方性エッチングがウェットエッチングであることを特徴とする請求項１に記載の配線基板。
【請求項３】
金属板にスルーホールを形成するために、金属板の片面又は両面を少なくとも１回フォトレジスト塗布、露光、現像、等方性エッチングする工程と、さらに、該金属板の両面を少なくとも１回フォトレジスト塗布、露光、現像、等方性エッチングする工程と、を含む配線基板の製造方法。
【請求項４】
前記等方性エッチングがウェットエッチングであることを特徴とする請求項３に記載の配線基板の製造方法。
【請求項５】
少なくとも２回目以降のフォトレジスト塗布が電着フォトレジスト塗布であることを特徴とする請求項３又は４に記載の配線基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属板をコア材として用いる電子部品搭載用の配線基板、及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子部品搭載用の配線基板では、導電性ビア電極のインピーダンス不整合による信号反射の防止、端子間のクロストークの防止、セラミック系基板を用いた場合の焼結時の熱収縮や表面の粗さによる素子定数の設計誤差解消、有機絶縁樹脂基板を用いた場合の耐熱性の問題解消等を目的として、配線基板を構成するベース基板を金属材料で構成すると共に、ベース基板の両面を電気的に接続する導電性ビア電極の構造を同軸構造とした配線基板が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
近年の電子部品、例えばＩＣチップ等は、多機能化、高機能化する傾向にあり、これに伴いＩＣチップと回路基板との接続数が増加してきた。一方、ＩＣチップの機能向上とコスト低減のために、ＩＣ内部の配線ルールは、パターンのシュリンクが行われており、接続端子のピッチが狭くなってきている。接続端子の狭ピッチ化は必然的に配線基板のスルーホール径の小型化を引き起こすことになった。特に、近年では配線基板のスルーホール径が１００μｍ以下のものが要求されている。
【０００４】
金属板をベース基板として多数のスルーホール又は導電性ビア電極を備えた配線基板を製造する場合、直径が１００μｍ以下のスルーホールの形成にはエッチングやレーザー加工による工法が考えられる。
【０００５】
金属板をエッチングする場合には、従来は両面に１回のフォトレジスト塗布、露光、現像、エッチングする工程で金属板にスルーホールを形成する方法がとられてきた。このような方法では、スルーホールの直径が１００μｍ以下では、スルーホールの直径に対する金属板の厚さの比は０．７以下が実用的なところである。異方性エッチングを利用すると、スルーホールの直径が１００μｍ以下でも、スルーホールの直径に対する金属板の厚さの比は０．７以下が可能であるが、異方性エッチングはエッチング時間が長く、またエッチング設備も大掛かりとなってしまう。
【０００６】
レーザー加工を利用する場合においても、スルーホールの直径に対する金属板の厚さの比を０．７以上とすることは困難である。また、レーザーの熱によって溶融した金属塊の除去に多大な手間を要する。
【０００７】
一方、スルーホールの直径を小さくするために、ベース基板となる金属板の厚さを薄くすることも考えられるが、配線基板に一定の強度を持たせるには、一定の厚みが必要となる。また、搭載するＩＣの電極ピンのピッチは狭くなる方向にあり、この条件でスルーホールのピッチを狭くするためには、スルーホールの直径を基板の厚みより小さくすることが必要となる。
【０００８】
近年では、配線基板の高密度実装のために、スルーホールの直径が１００μｍ以下の要求が高まりつつあるものの、金属板をベース基板とする配線基板に対しては、従来の工法では対応出来ないという問題があった。
【特許文献１】特開２００１−１５６５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前述した問題を解決するために、配線基板を構成するベース基板を金属材料で構成すると共に、ベース基板の両面を電気的に接続する導電性ビア電極を備えた配線基板で、小さい直径のスルーホールであって、スルーホールの直径に対する金属板の厚さの比を大きくした配線基板を提供することを目的とする。併せて、このような配線基板の製造方法を提供することも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本願第一発明は、等方性エッチングによって両面を貫通するように形成されたスルーホールを有する金属板と、該金属板の両面及び該スルーホールの内面を被う絶縁層と、少なくとも一方の面の絶縁層の上面に形成された配線層と、該スルーホール内部に形成された導電性ビア電極と、を備える配線基板であって、該スルーホールの直径が１００μｍ以下で、且つ該スルーホールの直径に対する該金属板の厚さの比が１以上であることを特徴とする配線基板である。つまり、該金属板の厚さが等方性エッチングによって形成された該スルーホールの直径よりも厚いことを特徴としている。しかし、好ましくは、該スルーホールの直径に対する該金属板の厚さの比が１．２以上である。
【００１１】
本願第一発明には、前記等方性エッチングがウェットエッチングである配線基板も含まれる。
【００１２】
本願第二発明は、金属板にスルーホールを形成するために、金属板の片面又は両面を少なくとも１回フォトレジスト塗布、露光、現像、等方性エッチングする工程と、さらに、該金属板の両面を少なくとも１回フォトレジスト塗布、露光、現像、等方性エッチングする工程と、を含む配線基板の製造方法である。
【００１３】
本願第二発明には、前記等方性エッチングがウェットエッチングである配線基板の製造方法も含まれる。
【００１４】
本願第二発明には、少なくとも２回目以降のフォトレジスト塗布が電着フォトレジスト塗布である配線基板の製造方法も含まれる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、電子部品を搭載する配線基板の高性能化、高密度実装を可能にすることができる。また、その配線基板の製造工程を経済的にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、添付図面を参照しながら、本発明を実施するための最良の形態について説明する。図１は、本願発明である配線基板の実施形態を説明する図であって、配線基板の断面図である。図１において、１０は配線基板、１１は金属板、１２は絶縁層、１３は導電性ビア電極、１４は受動素子との接続電極、Ｄはスルーホールの直径、ｔは金属板１１の厚さである。
【００１７】
配線基板１０は、等方性エッチングによって両面を貫通するように形成されたスルーホールを有する金属板１１と、金属板１１の両面及びスルーホールの内面を被う絶縁層１２と、絶縁層の上面に形成された配線層の一部としての受動素子との接続電極１４と、スルーホール内部に形成された導電性ビア電極１３と、を備える。配線基板１０の一方の面には受動素子として、コンデンサ、抵抗やインダクタを形成してもよい。
【００１８】
金属板１１の材料としては、銅、インバー、４２アロイなどが望ましい。金属板１１の材料として銅を使用すると、熱伝導率が高く、ＩＣチップの消費電力が大きくても、熱の放散効率が高くなる。インバーを使用すると、熱膨張係数が小さいため、熱によって配線基板が膨張することを防止することができる。４２アロイを使用すると、Ｓｉと熱膨張係数が近くなり、熱によって電子部品や金属板が膨張しても、歪みの影響が少なくてすむ。
【００１９】
配線基板１０を構成するベース基板を金属板１１で構成すると共に、配線基板の両面を電気的に接続する導電性ビア電極１３の構造を同軸構造としたことにより、配線基板の導電性ビア電極１３のインピーダンス不整合による信号反射の防止、端子間のクロストークの防止、セラミック系基板を用いた場合の焼結時の熱収縮や表面の粗さによる素子定数の設計誤差解消、有機絶縁樹脂基板を用いた場合の耐熱性の問題解消等が可能になる。
【００２０】
図１に示す金属板のスルーホールは、スルーホールの直径Ｄが１００μｍ以下で、且つスルーホールの直径Ｄに対する金属板１１の厚さｔの比ｔ／Ｄが１以上、好ましくは１．２以上である。このようなスルーホールが等方性エッチングで形成されていることに本発明の特徴がある。等方性エッチングによってスルーホールが形成されているために、スルーホール内面は滑らかな表面ではなく、サイドエッチングの痕跡が残されている。このような等方性エッチングを利用すると、簡単なエッチング設備でスルーホールを形成することができ、又、そのエッチング工程も短時間で完了するという利点がある。さらに、スルーホールの直径を小さくすることができるため、配線基板の高密度実装が可能となる。等方性エッチングとしては、ウェットエッチングが望ましい。エッチング工程がドライエッチングよりも短時間ですむ利点がある。
【００２１】
スルーホールの直径Ｄが１００μｍ以下で、且つスルーホールの直径Ｄに対する金属板１１の厚さｔの比ｔ／Ｄが１以上、好ましくは１．２以上とするには、１回の等方性エッチングだけでは足りず、複数回の等方性エッチングを要する。そのため、スルーホール内面では複数のサイドエッチングの痕跡が残ることになる。
【００２２】
次に、このような配線基板で利用する金属板にスルーホールを形成する配線基板の製造方法の実施形態を説明する。図２、図３は、本願発明である配線基板の製造方法を説明する図であって、金属板にスルーホールを形成する工程図である。図２、図３において、１１は金属板、２１はフォトレジスト、２２はフォトマスク、２３はフォトレジスト、２４はフォトマスク、２５はスルーホールである。
【００２３】
金属板１１にスルーホール２５を形成するために、金属板１１の片面又は両面を少なくとも１回フォトレジスト塗布、露光、現像、等方性エッチングする工程と、さらに、金属板１１の両面を少なくとも１回フォトレジスト塗布、露光、現像、等方性エッチングする工程とを含む。図２（１）、図２（２）、図２（３）は１回目のフォトレジスト塗布、露光、現像、等方性エッチングをする工程を示す。
【００２４】
まず、配線基板のベース基板となる金属板１１の表面に脱脂洗浄処理を施す。脱脂洗浄処理を施した金属板１１の両面にポジ型のフォトレジスト２１を塗布し、スルーホールを形成する部分が露光されるようなフォトマスク２２を用いて露光する（図２（１））。フォトレジストの塗布方法としては、スピンコート、ディップコート、ロールコート、スプレーコート等がある。ここでは、両面を同時にエッチングするために、両面にマスクを用いて、両面を露光している。片面だけをエッチングする場合は、エッチングしない方の片面を露光しないようにする。
【００２５】
次に、露光した部分のパターンを現像し、露光された部分のフォトレジストを除去する（図２（２））。フォトレジスト２１の一部が除去された金属板１１をエッチング液に浸して、ハーフエッチングを行う（図２（３））。ここでは、等方性エッチングであるウェットエッチングで行う。ウェットエッチングとすることにより、エッチング設備が簡単になり、又、そのエッチング工程も短時間で完了することになる。
【００２６】
図２（４）、図３（１）、図３（２）、図３（３）、図３（４）は２回目のフォトレジスト塗布、露光、現像、等方性エッチングをする工程を示す。エッチングした金属板１１の両面にポジ型のフォトレジスト２４を塗布する（図２（４））。この際、ハーフエッチングに用いたフォトレジスト２１を剥離しないで、重ねてフォトレジスト塗布してもよいし、剥離してからフォトレジスト塗布してもよい。フォトレジストの塗布方法としては、スピンコート、ディップコート、ロールコート、スプレーコート等でもよいが、ハーフエッチングした凹部にもフォトレジストを塗布するためには、電着フォトレジスト塗布が望ましい。金属が対象物であるため、電着フォトレジスト塗布も可能となる。
【００２７】
スルーホールを形成する部分が露光されるようなフォトマスク２４を用いて露光する（図３（１））。フォトマスク２４はハーフエッチングで使用したフォトマスク２２を使用してもよいし、露光する部分の大きさを調整するために、異なるフォトマスクを使用してもよい。
【００２８】
次に、露光した部分のパターンを現像し、露光された部分のフォトレジストを除去する（図３（２））。フォトレジスト２３の一部が除去された金属板１１をエッチング液に浸して、エッチングを行う（図３（３））。ここでは、等方性エッチングであるウェットエッチングで行う。フォトレジスト２３を剥離し、スルーホール２５が出来上がる（図３（４））。図３（４）に示すように、等方性エッチングでスルーホールを貫通させるため、貫通孔内面にサイドエッチングの痕跡が残る。また、複数回の等方性エッチングをすると、複数のサイドエッチングの痕跡が残り、複数回の両面ウェットエッチングをすると、金属板１１の両面から厚さ方向に、複数のサイドエッチングの痕跡となる。
【００２９】
本実施形態では、２回のエッチングでスルーホールを貫通させたが、２回以上のエッチングでスルーホールを貫通させることでもよい。また、本実施形態では、ポジ型のフォトレジストを使用したが、ネガ型のフォトレジストでも使用することができる。ネガ型のフォトレジストを使用する場合は、図２又は図３においてスルーホールを形成する位置にフォトマスクを被せて、スルーホールを形成する位置のフォトレジストが露光されないように設定する。等方性エッチングでスルーホールを形成するため、エッチング設備が小規模でよく、さらに等方性エッチングの中でもウェットエッチングであれば、エッチング時間を短くすることができるため、配線基板の製造工程を簡易にすることができる。
【００３０】
このような配線基板の製造方法によれば、スルーホールの直径が１００μｍ以下で、且つスルーホールの直径に対する金属板の厚さの比が１以上であっても、簡易に金属板にスルーホールを形成することができる。さらに、スルーホールの直径に対する金属板の厚さの比が１．２以上であっても、簡易さを損なうことなく金属板にスルーホールを形成することができる。
【００３１】
先の実施の形態で製造したスルーホール２５を有する金属板１１（図４（１））の両面及びスルーホール２５の内面に絶縁層１２を形成する（図４（２））。無機系の絶縁層の積層方法としては、スパッタ法等の物理的手法、化学蒸着法、ゾルゲル法、ＭＯＤ法、メッキ法等がある。有機系の絶縁層の積層方法としては、ポリイミド、ポリアミド、エポキシ、ＢＴ（ビスマレイミドトリアジン）等の樹脂材料を塗布するディップ法、スプレイ法がある。ここでは、ＳｉＯ２膜をＰ−ＣＶＤ（Ｐｌａｓｍａ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により成膜した。
【００３２】
次に、スルーホール２５の内部に導電性ビア電極１３を形成する（図４（３））。スルーホール内面を銅等の金属で充填するか、スルーホール２５の内壁に円筒状に金属膜を形成後、中心部に印刷法等により樹脂で充填してもよい。必要に応じて、研磨やバックエッチングにより導電性ビア電極の配線基板面を平坦化する。
【００３３】
基板に搭載される電子部品の接続電極１４となる導電性の膜を形成する（図４（４））。その後、成膜した導電性の膜をエッチング等によりパターニングして接続電極とする（図１）。導電性の膜の形成方法としては、銅、白金、銀、ニッケル等の導電性の金属をスパッタ、蒸着などの真空成膜法やメッキ等の湿式成膜法により成膜する。
【００３４】
このように製造した配線基板は、ベース基板を金属板１１で構成すると共に、ベース基板の両面を電気的に接続する導電性ビア電極１３の構造を同軸構造とした配線基板とすることにより、配線基板の導電性ビア電極１３のインピーダンス不整合による信号反射の防止、端子間のクロストークの防止、セラミック系基板を用いた場合の焼結時の熱収縮や表面の粗さによる素子定数の誤差解消、有機絶縁樹脂基板を用いた場合の耐熱性の問題解消等が可能となる。
【００３５】
また、配線基板のベース基板である金属板は、スルーホールの直径が１００μｍ以下で、且つスルーホールの直径に対する金属板の厚さの比が１以上、又は１．２以上であるため、配線基板に一定の強度を持たせつつ、高密度実装が可能となる。
【実施例】
【００３６】
次に、このような配線基板で利用する金属板にスルーホールを形成する配線基板の製造方法の実施例を説明する。製造工程は最初のハーフエッチングをする第一の手順と、第一の手順以降にエッチングする第二の手順からなる。
【００３７】
第一の手順として、まず、金属板としての０．３ｍｍ厚さの４２アロイ板をアセトンに浸漬脱脂洗浄し、浸漬脱脂洗浄した４２アロイ板の両面にレジスト塗布を行った。レジスト塗布には、フォトレジスト（東京応化工業製ＯＦＰＲ−８００）をスピンコートした。両面露光機でスルーホール形成のためのパターンを露光し、現像液（東京応化工業製ＮＭＤ−３）で現像する。現像時間は約６０秒であった。
【００３８】
次に、塩化第二鉄のエッチング液で浸漬エッチングを行う。エッチング深さが約２０〜３０μｍ程度となるようにハーフエッチングを行った。ハーフエッチングした４２アロイ板からフォトレジストを洗浄除去する。洗浄液にはアセトンを使用した。ここまでで、第一の手順が完了する。
【００３９】
第二の手順として、ハーフエッチングした４２アロイ板を電着レジストによりフォトレジスト塗布する。電着レジスト材料には関西ペイント製のゾンネＥＤＵＶＰ６００ＳＡを使用し、５Ａ／ｍ２の電流で約９０秒間の電着レジスト塗布により膜厚７〜９μｍの膜厚のフォトレジスト膜を形成した。フォトレジスト膜は約１００℃のオーブンで５〜１０分間乾燥させた。
【００４０】
先のスルーホールを形成するためのハーフエッチングしたパターンに合わせて、露光する。露光量は約３５０ｍＪ／ｃｍ２とした。フォトレジスト膜を安定化するために露光した４２アロイ板をプリベークする。プリベークは１４０℃で約１０分間行った。
【００４１】
プリベークした４２アロイ板を現像する。現像は濃度０．５〜１．０％で液温４０℃のＮａ２Ｃｏ３水溶液に約２分間浸漬して行った。現像後に水洗いし、エッチングを行う。エッチングは塩化第二鉄のエッチング液で浸漬エッチングした。エッチングの後、フォトレジスト膜を剥離する。剥離は、濃度約３％で液温約５０℃の苛性ソーダ溶液に約２分間浸漬して行った。ここまでで、第二の手順が完了する。
【００４２】
さらに、第二の手順を４回繰り返して、３００μｍ厚さの４２アロイ板に直径約６０μｍのスルーホールを貫通させることができた。スルーホールの直径に対する金属板の厚さの比は５．０となる。
【００４３】
以上の製造方法で製造したスルーホールを有する４２アロイ板を金属板として使用し、本願発明の配線基板を製造することができた。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本願発明の配線基板の製造方法は、金属板をベース基板とする各種配線基板の製造方法に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本願発明である配線基板の実施形態を説明する図であって、配線基板の断面図である。
【図２】本願発明である配線基板の製造方法を説明する図であって、金属板にスルーホールを形成する工程図である。
【図３】本願発明である配線基板の製造方法を説明する図であって、金属板にスルーホールを形成する工程図である。
【図４】本願発明の配線基板の製造方法を説明する図であって、配線基板の導電性ビア電極上に受動素子の接続電極となる導電性の膜を形成する工程図である。
【符号の説明】
【００４６】
１０  配線基板
１１  金属板
１２  絶縁層
１３  導電性ビア電極
１４  受動素子の接続電極
２１  フォトレジスト
２２  フォトマスク
２３  フォトレジスト
２４  フォトマスク
２５  スルーホール
【図１】
2006100631.tif 000003
【図２】
2006100631.tif 000004
【図３】
2006100631.tif 000005
【図４】
2006100631.tif 000006