(57)【要約】【課題】絶縁基板に形成されたビアホール内に導電性ペーストを充填する際に、導電性ペースト内に混入される気泡を低減し、電気的信頼性の高い配線基板を提供すること。【解決手段】第１の面１ａおよび第２の面１ｂを有し、ビアホール３が形成された絶縁基板２と、絶縁基板２の第１の面１ａに設けられた第１の配線導体と、絶縁基板２の第２の面１ｂに設けられた第２の配線導体と、第１の配線導体と第２の配線導体とを電気的に接続し、ビアホール３内に配置されたビア導体６と、絶縁基板２のビアホール３内における第２の面１ｂの側に配置されており、ビア導体６より比重が大きい導電性部材７と、を有する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の面および第２の面を有し、ビアホールが形成された絶縁基板と、
前記絶縁基板の前記第１の面に設けられた第１の配線導体と、
前記絶縁基板の前記第２の面に設けられた第２の配線導体と、
前記第１の配線導体と前記第２の配線導体とを電気的に接続し、前記ビアホール内に配置されたビア導体と、
前記絶縁基板の前記ビアホール内における前記第２の面側に配置されており、前記ビア導体より比重が大きい導電性部材と、を有する配線基板。
【請求項２】
前記導電性部材が、銅からな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】
前記導電性部材が、樹脂からなる核と、該樹脂からなる核を被覆する金属層とからなることを特徴とする請求項１に記載の配線基板。
【請求項４】
前記ビアホールは、前記第１の面側から前記第２の面側に向かって径が大きくなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の配線基板。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の複数の配線基板が積層されてなることを特徴とする多層配線基板。
【請求項６】
第１の面および第２の面を有する絶縁基板と、導電性ペーストと、該導電性ペーストより比重が大きい導電性部材とを準備する工程と、
前記絶縁基板にビアホールを形成する工程と、
前記ビアホール内に前記導電性ペーストを注入する工程と、
前記導電性ペーストが注入された前記ビアホールに、前記第１の面側から前記導電性部材を挿入する工程と、
前記導電性部材を、前記導電性ペースト内において移動させる工程と、を有することを特徴とする配線基板の製造方法。
【請求項７】
前記導電性部材を移動させる工程において、前記導電性部材が前記絶縁基板の前記第１の面側から前記第２の面側へ移動する外力を、前記導電性部材に加えることを特徴とする請求項６に記載の配線基板の製造方法。
【請求項８】
前記外力が磁力であることを特徴とする請求項７に記載の配線基板の製造方法。
【請求項９】
前記絶縁基板に前記ビアホールを形成した後、前記絶縁基板の上下を反転させる工程を有することを特徴とする請求項６〜８のいずれかに記載の配線基板の製造方法。
【請求項１０】
前記ビアホールの内周面に活性化処理を施す工程を有することを特徴とする請求項６〜９のいずれかに記載の配線基板の製造方法。
【請求項１１】
前記活性化処理が、プラズマ処理であることを特徴とする請求項１０に記載の配線基板の製造方法。
【請求項１２】
前記導電性ペーストが注入された前記貫通孔を有する前記絶縁基板を振動させる工程を有することを特徴とする請求項６〜１１のいずれかに記載の配線基板の製造方法。
【請求項１３】
前記絶縁基板を振動させた後、前記貫通孔内にさらに導電性ペーストを充填する工程を有することを特徴とする請求項１２に記載の配線基板の製造方法。
【請求項１４】
前記導電性ペーストが注入された前記貫通孔を有する前記絶縁基板を減圧する工程を有することを特徴とする請求項６〜１３のいずれかに記載の配線基板の製造方法。
【請求項１５】
前記絶縁基板を減圧させた後、前記貫通孔内にさらにビア導体を充填する工程を有することを特徴とする請求項１４に記載の配線基板の製造方法。
【請求項１６】
絶縁基板と、導電性ペーストと、該導電性ペーストより比重が大きい導電性部材とを準備する工程と、
前記絶縁基板にビアホールを形成する工程と、
前記ビアホールの底部に前記導電性部材を配置する工程と、
前記導電性部材が配置された前記ビアホールに前記導電性ペーストを注入する工程と、を有することを特徴とする配線基板の製造方法。
【請求項１７】
請求項６〜１６のいずれかに記載の製造方法により製造された配線基板を複数準備し、複数の前記配線基板を積層する工程を有することを特徴とする多層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、配線基板と配線基板を用いられた多層配線基板およびそれらの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の配線基板は、絶縁基板の上面に形成された配線パターンと、絶縁基板の下面に形成された配線パターンとを有している。このような絶縁基板の上下面の配線パターンは、絶縁基板内部に形成されたビア導体を介して、電気的に接続されている。
【０００３】
このような従来の配線基板において、ビア導体は、絶縁基板に形成されたビアホールに導電性ペーストが注入され、硬化されることにより形成される。
【特許文献１】特開２００３−２１６６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の配線基板においては、絶縁基板に導電性ペーストが注入される際、ガスが巻き込まれ、硬化後のビア導体内に気泡が混入しやすいという問題があった。このようにビア導体内に気泡が混入されると、絶縁基板の上面の配線パターンと、絶縁基板の下面の配線パターンとの間の電気信頼性が低下するという問題がある。
【０００５】
本発明は上記問題点に鑑み案出されたものであり、その目的は、電気信頼性の高い配線基板および多層配線基板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の配線基板は、絶縁基板の第１の面に設けられた第１の配線導体と、絶縁基板の前記第２の面に設けられた第２の配線導体とを電気的に接続し、絶縁基板のビアホール内に配置されたビア導体と、絶縁基板のビアホール内における第２の面の側に形成されており、ビア導体より比重が大きい導電性部材とを有する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の配線基板は、第１の配線導体と第２の配線導体とを電気的に接続し、ビアホール内に配置されたビア導体と、絶縁層のビアホール内における第２の面の側に形成されており、ビア導体よりも比重が大きい導電性部材とを有するため、ビアホール内における気泡の混入を低減することができ、電気信頼性の高い配線基板を提供することができる。
【０００８】
すなわち、本発明の配線基板は、ビアホール内において特に気泡が残留しやすい底部において、ビア導体よりも比重が大きい導電性部材が配置されるため、電気的信頼性が向上された配線基板を提供することができる。
【０００９】
また、本発明の配線基板の製造方法は、導電性部材を、導電性ペースト内において移動させる工程を有していることにより、導電性ペースト内の気泡を外部に放出して導電性ペースト内に残留される気泡を低減することができ、高信頼な配線基板とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の配線基板について図面を参照して詳述する。
【００１１】
（第１実施形態）
図１（ａ）は、本発明の第１の実施の形態における配線基板１０を用いた多層配線基板１の構成を示す平面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示した多層配線基板１のＡ−Ａ’線における断面の一部を示す。
【００１２】
本実施の形態における多層配線基板１は、複数の配線基板１０が積層されてなる。図１（ａ）において、多層配線基板１は、上面に第１の導出部３１を有し、下面に第２の導出部３２を有している。
【００１３】
本実施の形態における複数の配線基板１０は、第１の面（図１（ｂ）における上面）２ａおよび第２の面（図１（ｂ）における下面）２ｂを有し、ビアホール３が形成された絶縁基板２と、第１の面２ａに設けられた第１の配線導体４と、第２の面２ｂに設けられた第２の配線導体５とを有している。第１の配線導体４と第２の配線導体５とは、ビアホール３内に配置されたビア導体６と、ビアホール３内における第２の面２ｂ側に形成された導電性部材７とを介して電気的に接続されており、このような導電性部材７は、ビア導体６よりも大きい比重を有する。図１において、第１の導出部３１と第２の導出部３２とは、複数の配線基板１０を介して電気的に接続されている。
【００１４】
絶縁基板２は、例えば、セラミックスやガラス樹脂等からなる。絶縁基板２としてガラスが用いられた場合、表面の平坦度、平滑度を容易に調整することができ、第１および第２の配線導体４，５をより微細に形成できる。特に、絶縁基板２として硼珪酸ガラスが用いられた場合、硬度をより高くでき、配線基板１０を薄くしやすい。また、絶縁基板２としてセラミックスが用いられた場合、多層配線基板１の耐熱性を向上することができる。また、絶縁基板２が熱硬化性樹脂からなる場合、複数の配線基板１０間の接着強度を高温においても強固とすることができ、多層配線基板１の耐熱性を向上させることができる。
【００１５】
絶縁基板２のビアホール２内に配置されたビア導体６は、半田合金、銅、金、銀、パラジウム、錫、ニッケルおよびこれらのいずれかの組み合わせの合金等からなる。このようなビア導体６は、一般的に、未硬化の状態の導電性ペースト１６がビアホール２内に充填されて配置される。このため、導電性ペースト１６内には、空気などのガスが巻き込まれやすく、充填された導電性ペースト１６には、気泡が残留しやすい。このような気泡は、特にビアホール２の底部（図１（ｂ）における下面側の領域）Ｂに溜まりやすい傾向がある。
【００１６】
本実施の形態において、導電性部材７は、ビアホール３内における第２の面２ｂ側に配置されており、このような構成により、ビアホール２内の気泡を低減することができ、電気的特性が向上される。
【００１７】
すなわち、絶縁基板２の上下面を接続するビアホール２内において、気泡が残留しやすい領域Ｂに、ビア導体６よりも比重が大きい導電性部材７を配置することで、硬化後のビア導体６に残留する気泡を低減し、配線基板１０の信頼性を向上させることができる。またさらに、残留する気泡が低減された配線基板であるため、気泡内に含有された水分などによる悪影響が低減された配線基板とすることができ、熱処理などによるデラミネーションなどの不具合を低減することができる。
【００１８】
このような導電性部材７は、銅などからなる金属ペレットや、銅などの金属層で覆われた樹脂核などからなる。図２に示すように、導電性部材７が、金属層７ｂで覆われた樹脂核７ａを有する構造からなる場合、第１の配線導体４と第２の配線導体５とを接続する導電体（すなわち、ビア導体６と導電性部材７）全体のヤング率を低下させることができ、熱膨張等に起因する応力を低減することができる。
【００１９】
次に本実施の形態における配線基板１０の製造方法を、図３を用いて説明する。
【００２０】
（ａ）第１の面２ａと第２の面２ｂとを有する絶縁基板２を準備する。（図３ａ）
（ｂ）絶縁基板２に、ビアホール３を形成し、ビア３内に導電性ペースト１６を注入する。（図３ｃ、ｄ）
（ｃ）導電性ペースト１６が注入されたビアホール３内に、絶縁基板２の第１の面２ａ側から導電性部材７を挿入する。（図３ｅ）
（ｄ）導電性部材７を、ビアホール３内において、絶縁基板２の第１の面２ａ側から第２の面２ｂ側へ移動させる。（図３ｅ、ｆ）
このような配線基板１０を複数層積層し、加圧することで多層配線基板１とすることができる。
【００２１】
以上（ａ）〜（ｄ）の工程により形成された配線基板１０は、導電性ペーストが注入される際にビアホール３に巻き込まれた気泡Ｇを脱泡することができ、電気的特性に優れた配線基板１０とすることができる。そして、このような配線基板１０を複数層積層することにより、電気信頼性に優れた多層配線基板１とすることができる。
【００２２】
ここで、図３（ａ）において準備される絶縁基板２上に接合剤２５と離型剤２６とが配置されている場合、絶縁基板２の第１の面（上面）２ａは、離型剤２６の表面とする。
【００２３】
上述の工程（ｂ）において、絶縁基板２にビアホール３を形成する方法としては、例えば、絶縁基板２の第１の面２ａ側から炭酸ガスレーザ等のエネルギービームを照射することにより形成できる。図４に示すように、図３（ｂ）に示す工程におけるビアホール３は、配線導体５が配置された位置において、絶縁基板２を貫通して形成されており、第１の面２ａ側におけるビアホール３の径Ｗ１が、第２の面２ｂ側におけるビアホール３の径Ｗ２よりも大きく形成されている。
【００２４】
また、工程（ｂ）において注入される導電性ペーストは、未硬化または半硬化の状態であり、印刷法などにより絶縁基板２の第１の面２ａ側からビアホール３の内部に充填される。図３（ａ）に示すように、絶縁基板２が接合剤２５および離型剤２６を有する場合、工程（ｂ）でビアホール６に導電性ペースト１６が充填された後、離型剤２６が剥離される。
【００２５】
なお、工程（ｂ）において、ビアホール３を形成した後、ビアホール３の内周面３ａに活性化処理を施すことにより、導電性ペースト１６とビアホール３の内周面３ａとの濡れ性を向上し、導電性ペースト１６を注入する際に巻き込まれるガスをさらに低減することができる。このような活性化処理としては、例えばプラズマ処理が挙げられる。
【００２６】
工程（ｃ）において用いられる導電性部材７は、図４に示すように、工程（ｂ）で形成されたビアホール３の第１の面２ａ側の幅Ｗ１よりも小さい幅ｗを有する。導電性部材７の幅ｗを幅Ｗ１よりも小さくすることで、導電性部材７に不要な加圧変形などを加える必要なくビアホール３内に導電性部材７を挿入できる。また、導電性部材７の厚みｈは、工程（ａ）で準備された絶縁基板２の厚みＨよりも小さい厚みｈを有する。導電性部材７の厚みｈが厚みＨよりも小さいことにより、後述の工程（ｄ）において、導電性部材７の移動を行うことができ、導電性ペ−スト内の気泡Ｇを低減することができる。
【００２７】
工程（ｄ）において、導電性部材７は、導電性ペースト１６が注入されたビアホール３内を移動する。ここで、図３（ｄ）に示すように、気泡Ｇは特にビアホール３の底部に残留しやすい。工程（ｄ）において、導電性材料を気泡Ｇが多く残留する領域Ｂに移動されるに伴い、気泡Ｇを導電性ペースト１６外へ放出することができる。
【００２８】
本実施の形態において、導電性部材７は、導電性ペースト１６よりも比重が大きい材料からなり、このため、第１の面が上となるように絶縁基板２が保持されることで、導電性部材７は、絶縁基板２の第１の面２ａ側から第２の面２ｂ側に向かって自然に移動される。このような比重は、ある体積における導電性ペースト１６の質量と、同体積における導電性部材７の質量との関係により得られる。
【００２９】
このようにして形成された多層配線基板１は、例えば、多層配線基板１の上面の第１の導出部３１に半導体素子の電極を接続し、多層配線基板１の下面の第２の導出部３２を２時実装基板に接続することで電子装置とすることができる。
【００３０】
（第２実施形態）
図５は、本発明の第２の実施の形態にかかる配線基板２０の製造方法を示す工程図である。図１，２に示した第１の実施の形態における配線基板１０と同様の構成には同一の記号を付している。
【００３１】
本実施の形態における配線基板２０の製造方法は、第１の実施の形態において示した製造方法とは、導電性材料を移動させる方法が異なる。
【００３２】
すなわち、本実施の形態において、絶縁基板２の第１の面２ａ側から、導電性部材７を未硬化の導電性ペースト１６内に挿入する際、導電性部材７に第１の面２ａ側から第２の面２ｂ側へと移動する力を加える工程を有する。
【００３３】
図５（ａ）は、導電性ペースト１６が注入されたビアホール３を有する絶縁基板２を示している。このような絶縁基板２の第１の面２ａ側から導電性部材７を挿入する。（図５ｂ）このとき、導電性部材７は、絶縁基板２の第２の面２ａ側の外方に配置された電磁石Ｍによって、第１の面２ａ側から第２の面２ｂ側へと移動される。このように、磁力が加えられることにより、導電性ペースト１６および導電性部材７の材質によらず、導電性部材７を所望の速度と方向で移動することができる。
【００３４】
（第３実施形態）
図６は、本発明の第３の実施の形態にかかる配線基板３０の製造方法を示す工程図である。図１，２に示した第１の実施の形態における配線基板１０と同様の構成には同一の記号を付している。
【００３５】
本実施の形態における配線基板３０は、次のようにして製造される。
【００３６】
（ａ）第１の面２ａと第２の面２ｂとを有する絶縁基板２を準備する。（図６ａ）
（ｂ）絶縁基板２に、ビアホール３を形成し、ビアホール３内に導電性部材７を配置する。（図６ｂ、ｃ）
（ｃ）ビアホール３内に、未硬化の導電性ペースト１６を注入する。（図６ｄ、ｅ）
以上（ａ）〜（ｃ）の工程によると、導電性ペースト１６が注入される際のビアホール３のアスペクト比（すなわち、径Ｗ１と高さ（Ｈ−ｈ）との比率）が小さいため、導電性ペースト１６をビアホール３内に十分に充填することができ、気泡の残留などの不具合が低減された配線基板２０とすることができる。
【００３７】
ここで、本実施の形態の工程（ｂ）において配置される導電性部材７の幅ｗは、図６（ｂ）に示すビアホール３の第１の面側の開口幅Ｗ１および第２の面側の開口幅Ｗ２よりも小さい。このような幅ｗを有する導電性部材７をビアホール３内に配置することで、絶縁基板２の第２の配線導体６と導電性部材７の接続が可能となり、ビアホール３内に形成された導電体（すなわち、ビア導体６と導電性部材７）全体の電気的信頼性を向上することができる。
【００３８】
（第４実施形態）
図７は、本発明の第４実施形態にかかる複数の配線基板４０が積層されてなる多層配線基板４１を示しており、図８は、配線基板４０の製造方法を示す工程図である。図１，２に示した第１の実施の形態と同様の構成には同一の記号を付している。
【００３９】
本実施の形態における多層配線基板４１は、第１の実施の形態において示した多層配線基板１とビアホール３の形状が異なる。すなわち、本実施の形態に係る配線基板４０は、第１の面（図６における上面）２ａから第２の面（図６における下面）２ｂに向かうに伴い、径が大きくなるビアホール３を有する。図８（ｃ）において、ビアホール３は第１の面側に幅Ｗ１を有し、第２の面側にＷ１より大きい幅Ｗ２の開口を有している。
【００４０】
このような配線基板４０が複数積層されてなる多層配線基板４１は、第１の実施の形態における工程（ａ）〜（ｂ）において、絶縁基板２に、レーザを用いてビアホール３を形成した後、ビアホール３が形成された絶縁基板２を反転させることにより得られる。
【００４１】
すなわち、本実施形態の配線基板４０は次の工程により製造される。
【００４２】
（ａ）絶縁基板２を準備する。（図８ａ）
（ｂ）絶縁基板２に、上面から下面に向かってレーザによりビアホール３を形成し、絶縁基板２の上下を反転する。（図８ｂ、ｃ）このとき、反転後の絶縁基板２の上面を第１の面２ａとし、反転後の絶縁基板２の下面を第２の面２ｂとする。
【００４３】
（ｃ）ビアホール３内に未硬化の導電性ペースト１６を注入する。（図８ｄ）
（ｄ）ビアホール３内に、導電性部材７を挿入する。（図８ｅ、ｆ）
以上（ａ）〜（ｄ）により製造された配線基板４０を複数層積層し、加圧することで本実施形態の多層配線基板４１とすることができる。
【００４４】
このような多層配線基板４１は、上面４１ａに、被検査対象に設けられた電極と接触する接触端子（プローブピン）が表面に配置される第１の導出部３１が設けられ、下面４１ｂに、被検査対象の導通や各回路間の絶縁等を調べる検査器具と電気的に接続される第２の導出部３２が設けられることで、電気的信頼性に優れたプローブカード用の基板となる。
【００４５】
すなわち、上面からのプローブピンの加圧等により、特に、下層に位置するビアホール３内の導電体（すなわちビア導体６と導電性部材７）に応力が加わる場合でも、このような応力をビアホール３内の導電体で低減することができるため、複数の配線基板４０間の電気的接続が不良となりにくい。
【００４６】
（第５実施形態）
図９は、本発明の第５実施形態にかかる配線基板５０の製造方法を示す工程図である。図９（ａ）に示す配線基板は、第１実施形態における工程（ｄ）導電性部材７が、ビアホール３内において、絶縁基板２の第１の面２ａ側から第２の面２ｂ側へ移動された後の状態である。本実施の形態において、導電性ペースト１６の内部には気泡Ｇが残留している。
【００４７】
本実施形態において、配線基板５０は、さらに、図９（ｂ）に示す振動工程を有する。図９（ｂ）においては、矢印で示すように、配線基板５０は上下方向に振動が加えられる。このように、未硬化の状態の導電性ペースト１６を有する配線基板５０に振動を加えることにより、導電性ペースト１６内に巻き込まれた気泡を、さらに外部へ放出することができる。また、このような振動工程の後、図９（ｃ）に示すように、導電性ペーストが圧縮され、第１の面２ａ側に位置するビアホール３の開口位置において導電性ペーストに窪みＲが形成された場合、この窪みＲにさらに導電性ペースト１６を充填することにより、より電気的信頼性に優れた配線基板５０を得ることが出来る。（図９ｃ〜ｄ）
（第６実施形態）
図１０は、本発明の第６実施形態にかかる配線基板６０の製造方法を示す工程図である。図１０（ａ）に示す配線基板は、第１実施形態における工程（ｄ）導電性部材７が、ビアホール３内において、絶縁基板２の第１の面２ａ側から第２の面２ｂ側へ移動された後の状態である。本実施の形態において、導電性ペースト１６の内部には気泡Ｇが残留している。
【００４８】
本実施形態における配線基板６０は、さらに、図１０（ｂ）に示す減圧工程を有する。図１０（ｂ）においては、配線基板はチャンバー１００内に配置されており、このようなチャンバー１００内のガスを抜気することにより、配線基板全体を減圧条件下におき、導電性部材７に含有されたガスＧをさらに外部へ放出できる。
【００４９】
このような減圧工程により、図１０（ｃ）に示すように、導電性ペーストに窪みＲが形成された場合、この窪みＲにさらに導電性ペースト１６を充填することにより、より電気的信頼性に優れた配線基板６０を得ることが出来る。（図１０ｃ〜ｄ）
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】（ａ）本発明の第１の実施の形態における多層配線基板の構成を示す平面図であり、（ｂ）は、（ａ）の多層配線基板のＡ−Ａ’線における断面の一部を示す図である。
【図２】導電性部材の他の実施形態を示す断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態における多層配線基板の製造方法の一例を示す工程図である。
【図４】本発明の第１実施形態におけるビアホールと導電性部材とを示す図である。
【図５】本発明の第２実施形態における多層配線基板の製造方法を示す工程図である。
【図６】本発明の第３実施形態における多層配線基板の製造方法を示す工程図である。
【図７】本発明の第４実施形態における多層配線基板の構成を示す断面図である。
【図８】本発明の第４実施形態における多層配線基板の製造方法を示す工程図である。
【図９】本発明の第５実施形態における多層配線基板の製造方法を示す工程図である。
【図１０】本発明の第６実施形態における多層配線基板の製造方法を示す工程図である。
【符号の説明】
【００５１】
１：多層配線基板
２：絶縁基板
２ａ：第１の面
２ｂ：第２の面
３：ビアホール
４：第１の配線導体
５：第２の配線導体
６：ビア導体
７：導電性部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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