(57)【要約】【課題】  電気回路を形成する導体層と生成した金属導体の電気的接続の信頼性を向上させると共に、装置構成を簡単にしてランニングコストを安価にすること。【解決手段】  エアロゾル生成室２０において導電性微粒子１をキャリアガスに浮遊させておき、このエアロゾルをノズル２５から多層配線基板１４に形成されたバイアホール５０に向けて噴出させる。導電性微粒子１の直径を０．３〜１０μｍとすると、導電性微粒子１を毎秒６００ｍ程度で多層配線板１４の導体層に衝突させると、衝突エネルギにより導電性微粒子１は多層配線板１４の導体層に融着すので、多層配線板１４の表面の導体層と内部の導体層を電気的に接続することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に配置された表面導体層と、絶縁物を挟み内部に配置された内部導体層とを電気的に接続する多層配線基板の層間接続方法において、
前記表面層に開口し、前記表面層から前記内部導体層に達する前記表面層側が大径のすり鉢状の穴を形成し、キャリアガスにより前記穴に導電性微粒子を高速で吹き付け、前記導電性微粒子を前記内部導体層に一体的に接続させながら前記穴を充填して前記表面層と前記内部導体層とを電気的に接続する、ことを特徴とする多層配線基板の層間接続方法。
【請求項２】
前記キャリアガスを大気から遮蔽するシールドガスを、前記キャリアガスの周りに供給することを特徴とする請求項１に記載の多層配線基板の層間接続方法。
【請求項３】
前記シールドガスの流速は、前記キャリアガスの流速に比べて数分の一以下であることを特徴とする請求項２に記載の多層配線基板の層間接続方法。
【請求項４】
前記内部導体層に一体的に接続された前記導電性微粒子の前記表面層から突出した部分を除去することを特徴とする請求項１ないし請求項３に記載の多層配線基板の層間接続方法。
【請求項５】
導電性微粒子をキャリアガスに浮遊させてエアロゾルを生成するエアロゾル生成室と、  前記エアロゾルを噴出させるノズルと、
前記エアロゾル生成室と前記ノズルを接続する配管と、
前記配管に配置され前記エアロゾルを加熱する加熱手段と、
多層配線基板を載置するテーブルと、
前記テーブルに配置され前記多層配線基板を加熱する加熱手段と、
前記テーブルと前記ノズルとを、直交する３軸方向に相対的に移動させる移動手段と、を備え、
請求項１〜３の多層配線基板の層間接続方法により前記表面層と前記内部導体層とを電気的に接続することを特徴とする多層配線基板の層間接続装置。
【請求項６】
前記ノズルの外周に配置され、前記ノズルから噴出される前記エアロゾルを大気から遮蔽するシールドノズルを備えることを特徴とする請求項５に記載の多層配線基板の層間接続装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多層配線基板の層間を接続する層間接続装置および層間接続方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の配線処理法の例が、特許文献１に記載されている。この公報に記載の配線方法では、基体に設けられたアスペクト比の高い貫通孔に低コストで配線処理するため、貫通孔内へガスデポジション法により導電性金属微粒子からなる金属柱を形成している。具体的には、金属微粒子をガスに浮遊させた後に、高速で基体に形成された微細な貫通孔めがけて衝突させている。これにより、貫通孔を金属微粒子が充填して、層間が接続される。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−３４７４５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１に記載の方法では、金属微粒子をガスに浮遊させた後、高速で基体の貫通孔に衝突させ金属導体を生成させているので、基板内に形成されている電気回路としての導体層である銅箔と生成した金属導体とを、電気的に接続させる必要がある。銅は非常に酸化されやすい金属であるから、空気中の酸素と容易に反応して絶縁物である銅酸化膜を形成する。銅酸化膜は絶縁体であるから、除去しないと電気的な接続は達成されない。
【０００５】
また、レーザで絶縁層に穴を明けて層間接続に用いるバイアホールを作成する場合、レーザ加工時に絶縁層を削り残したスミアが生成されると、層間接続の妨げとなる。
【０００６】
さらに、減圧室を必要とするため、装置が大がかりとなり、ランニングコストが高価になった。
【０００７】
本発明は上記従来技術の不具合に鑑みなされたものであり、その目的は、電気回路を形成する導体層と生成した金属導体の電気的接続の信頼性を向上させると共に、装置構成を簡単にしてランニングコストを安価にすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明の第１の手段は、表面に配置された表面導体層と、絶縁物を挟み内部に配置された内部導体層とを電気的に接続する多層配線基板の層間接続方法において、前記表面層に開口し、前記表面層から前記内部導体層に達する前記表面層側が大径のすり鉢状の穴を形成し、キャリアガスにより前記穴に導電性微粒子を高速で吹き付け、前記導電性微粒子を前記内部導体層に一体的に接続させながら前記穴を充填して前記表面層と前記内部導体層とを電気的に接続する、ことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の第２の手段は、導電性微粒子をキャリアガスに浮遊させてエアロゾルを生成するエアロゾル生成室と、前記エアロゾルを噴出させるノズルと、前記エアロゾル生成室と前記ノズルを接続する配管と、前記配管に配置され前記エアロゾルを加熱する加熱手段と、多層配線基板を載置するテーブルと、前記テーブルに配置され前記多層配線基板を加熱する加熱手段と、前記テーブルと前記ノズルとを、直交する３軸方向に相対的に移動させる移動手段と、を備え、本発明の第１の手段により前記表面層と前記内部導体層とを電気的に接続することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、銅箔表面の銅酸化膜やスミアを確実に除去でき、層間接続の信頼性が向上する。また、減圧室を必要としないので、ランニングコストが安価になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明について説明する。
【実施例１】
【００１２】
図１は、本発明に係る層間接続装置２００の構成を示す構成図である。
層間接続装置２００は、ガス導入部８０と金属粉導入部８２とが接続されエアロゾルを生成するエアロゾル生成室２０と、エアロゾルを噴出させるノズル２５と、エアロゾル生成室２０とノズル２５とを接続する配管１０ｆと、配管１０ｆに配置されエアロゾルを加熱するヒータ２６ｂと、多層配線基板１４を載置するテーブル１３と、テーブル１３に配置され多層配線基板１４を加熱するヒータ２７と、を備えている。
【００１３】
ガス導入部８０は、キャリアガスとするヘリウムやアルゴン等の不活性ガスや窒素等の酸素を含まないガスを加圧して蓄えたガスボンベ１６と、このガスボンベ１６に配管１６ａで接続された流量調節用のマスフローコントローラー１７と、配管１６ａ内のガスの温度を制御してエアロゾル生成室２０に送るためのガスヒータ２６ａとを有している。ガスボンベ１６内のガスは配管１６ａを通りエアロゾル生成室２０に噴射される。
【００１４】
なお、ガスボンベ１６の圧力は０．６ＭＰａから１．５ＭＰａである。
【００１５】
金属粉導入部８２は、タンク１０と配管１０ｅで接続された粉体供給量調節機１８とを有している。金属粉導入部８２は、エアロゾル生成室２０の上部に取り付けられている。タンク１０には、直径が０．３〜１０μｍの導電性の金属微粒子１（例えば、銅、銀、金、錫、ニッケル、黄銅、青銅等）が蓄えられており、粉体供給量調節機１８はその落下量を調節する。粉体供給量調節機１８から落下した金属微粒子１は配管１０ｅを通りエアロゾル生成室２０に導入される。
【００１６】
エアロゾル生成室２０には、導入された金属微粒子１とガスとを攪拌混合してエアロゾルを生成するための図示を省略する攪拌翼を備える攪拌装置が設けられている。
【００１７】
エアロゾル生成室２０は、円柱容器または角柱容器であり、底部には配管１０ｆおよび開閉バルブ９５を介してノズル２５が接続されている。
【００１８】
ノズル２５の内径は基板に形成された後述するバイアホール（止まり穴）の入り口径よりも大径である。ズル２５は図示を省略する手段により、上下方向（Ｚ方向）に位置決め自在に支持されている。
【００１９】
テーブル１３は図示を省略する手段により、ベース９３上を水平なＸＹ方向に位置決め自在である。
【００２０】
テーブル１３上には箱状の飛散防止カバー７０が設置されている。飛散防止カバー７０の内部は、排気管５２を介して集塵機１５に接続されている。
【００２１】
この実施例の動作を、多層配線基板（ビルトアップ配線基板）の製造手順と共に説明する。
【００２２】
図２は、本発明による多層配線基板の製造手順を示す図である。
【００２３】
絶縁材（樹脂）３と銅箔４ｂとからなるコア基板９０の銅箔４ｂを、フォトリソグラフとエッチング工程により配線回路した後、同図（ａ）に示すように、コア基板９０の上面に絶縁材３と銅箔４ａとからなる樹脂付き銅箔９１を密着させる。
【００２４】
次に、同図（ｂ）に示すように、ドリルによる切削あるいはレーザにより、銅箔４ａ側から銅箔４ｂに達するバイアホール５０を形成する。このとき、バイアホール５０は穴底から穴の入り口に向かって徐々に直径が大きくなるように加工する。また、角度αは１〜２０度、好ましくは５〜２０度とする。バイアホール５０の入り口直径は、ドリルの場合０．１〜０．５ｍｍφ、レーザの場合０．０２〜０．１ｍｍφである。
【００２５】
次に、ノズル２５の軸線をバイアホール５０の軸線に一致させると共に、ノズル２５の銅箔４ａからの高さｈをノズル２５の内径の１〜５倍とする。その後、開閉バルブ９５を開き、キャリアガスをノズル２５から秒速６００ｍ程度で噴射させる。キャリアガスの噴出に伴い、金属微粒子１は秒速６００ｍ程度で噴射される。噴射された金属微粒子１の一部はバイアホール５０の銅箔４ａの表面に形成された酸化膜を破壊して銅箔４ａに熱融着する。また、金属微粒子１の他の一部はバイアホール５０の底部に残存しているスミアと銅箔４ｂの表面に形成された酸化膜に衝突し、衝突エネルギによりスミアを気化させると共に、銅箔４ｂに熱融着する。そして、後続の金属微粒子１は衝突エネルギにより銅箔４ａ、ｂと一体になった金属微粒子１に次々に熱融着し、一定の時間が経過すると、同図（ｃ）に示すように、融着されて一体になった金属導体５０ａが銅箔４ａよりも上方に盛り上がる。また、ノズル２５から噴射され金属導体５０ａにならなかった金属微粒子１は飛散防止カバー７０で捕捉されて排気管５２を介して集塵機１５に回収される。
【００２６】
なお、高さｈを大きくし過ぎると、金属微粒子１の速度が雰囲気ガスにより減速して金属微粒子１の金属導体化が不完全となる。逆に高さｈを小さくし過ぎると、バイアホール５０の底面から戻ってくるガスと干渉するため、この場合も金属微粒子１の金属導体化が不完全となる。
【００２７】
結合一体化した金属導体５０ａは銅箔４ａ、４ｂと密着しており、電気的にも一体である。
【００２８】
銅箔４ａよりも上方に盛り上がった金属導体５０ａは、同図（ｄ）に示すように、例えば、グラインダＧにより銅箔４ａからの高さｇを１〜５μｍに除去する。
【００２９】
次に、同図（ｅ）に示すように、銅箔４ａをフォトリソグラフとエッチングを用いて配線回路を形成する。
【００３０】
以下、上記の動作を繰り返し、例えば同図（ｆ）に示すように、金属導体５０ａを形成する。
【００３１】
この実施例では、ガスヒータ２６ａ、２６ｂによりキャリアガスを暖めるようにしたので、ノズル２５から噴出するキャリアガスの流速を十分早くすることができる。また、ヒータ２７により多層配線基板１４を暖めるようにしたので、容易に金属導体５０ａを形成することができる。
【実施例２】
【００３２】
図３は、本発明に係る他の層間接続装置のノズル先端部の断面図であり、図１と同じものは同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【００３３】
第２のノズル２５Ａは、ノズル２５の外周に配置されている。ノズル２５Ａの上部には円周方向に複数の貫通穴７３が設けられている。貫通穴７３は図示を省略する流量調節器および開閉弁を介してシールドガス７４が充填されたガスボンベに接続されている。シールドガス７４としては、不活性ガスあるいは窒素等が採用される。
【００３４】
そして、上記図２（ｃ）、（ｆ）において開閉バルブ９５が開閉されるのに先立ち、あるいは開閉と同時に不活性ガス７４が貫通穴７３を介してノズル２５Ａ内に供給され、ノズル２５から噴出するキャリアガスの周囲をシールドして空気から遮断する。
【００３５】
なお、ノズル２５Ａ内に供給されるシールドガス７４の流速はキャリアガスの数分の一〜数十分の一でよい。
【００３６】
また、ノズル２５Ａ内に複数のノズル２５を配置するようにしても良い。
【００３７】
なお、上記の実施例ではノズル２５をＺ方向に移動するように構成したが、テーブル１３をＸＹＺの３軸方向に方向に移動可能に構成しても良い。  
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明に係る層間接続装置の構成を示す構成図である。
【図２】本発明による多層配線基板の製造手順を示す図である。
【図３】本発明に係る他の層間接続装置のノズル先端部の断面図である。
【符号の説明】
【００３９】
１  導電性微粒子
１４  多層配線基板
２０  エアロゾル生成室
２５  ノズル
５０  バイアホール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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