(57)【要約】【課題】レーザ加工法によりスルーホールを形成する際に生じる溶融変質層を、基板にダメージを与えることなく効率よく除去して、信頼性の高い基板を効率よく製造することが可能な基板の製造方法を提供する。【解決手段】基板の所定位置にレーザを照射してスルーホールを形成した後、スルーホールの内壁部に、角部が丸みを帯びた略球形状研削材を含む研削材を吹き付けて、スルーホールの内壁部に形成された溶融変質層を除去する。また、研削材として、Ｗａｄｅｌｌの球形度（実用球形度）が０．９〜１で、かつ、Ｗａｄｅｌｌの丸み度が０．９〜１の要件を満たす略球形状研削材を含むものを用いる。粒度分布が平均粒径の±５０％の範囲内にある略球形状研削材を用いる。研削材中における略球形状研削材の割合を８０重量％以上とする。また、略球形状研削材として、ガラス系材料を主成分とするものを用いる。【選択図】　　　　　なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の所定位置にレーザを照射してスルーホールを形成する工程と、前記スルーホールの内壁部に、角部が丸みを帯びた略球形状研削材を含む研削材を吹き付けて、スルーホールの内壁部に形成された溶融変質層を除去する工程と
を具備することを特徴とする基板の製造方法。
【請求項２】
前記略球形状研削材が、
（ａ）Ｗａｄｅｌｌの球形度（実用球形度）が０．９〜１、
（ｂ）Ｗａｄｅｌｌの丸み度が０．９〜１
の両方の要件を満たすものであることを特徴とする請求項１記載の基板の製造方法。
【請求項３】
前記略球形状研削材として、粒度分布が平均粒径の±５０％の範囲内にあるものを用いることを特徴とする請求項１又は２記載の基板の製造方法。
【請求項４】
前記研削材中における略球形状研削材の割合が８０重量％以上であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の基板の製造方法。
【請求項５】
前記略球形状研削材がガラス系材料を主成分とするものであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表裏両面に形成された回路パターンや電極を導通させるためのスルーホールを備えた基板の製造方法、詳しくは、レーザ加工法によりスルーホールが形成される基板の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
従来、セラミックスなどからなる微細配線用途の基板に、位置精度よくスルーホールを形成する方法として、基板焼成後に炭酸ガスレーザを用いてスルーホール加工を行う方法が利用されている。
【０００３】
ところで、このレーザ加工法は、レーザの熱エネルギーを用いてスルーホールを形成するものであることから、セラミックスの一部が溶融後冷却されて固化することにより、周囲のセラミックスとは組成ずれの生じた異質な層であるガラス質の溶融変質層（再溶融凝固層、ドロス層）がスルーホールの内壁部に形成される。
【０００４】
この溶融変質層には、熱ストレスによる多数のクラックが存在し、スルーホールに形成される導電膜の密着性が損なわれることになるため、レーザ加工後にサンドブラスト法により除去する方法が提案されている（特開平６−３３４３０１号）。
しかしながら、このようなサンドブラスト法による溶融変質層の除去には、一般に表面に鋭角状の突起部などを有する研削材（鋭角状研削材）が用いられていることから、溶融変質層のみならず、セラミックス基板まで研削されてしまうという問題点がある。
【０００５】
このような問題点を解決するために、レーザ加工前にセラミックス基板表面に耐サンドブラスト性の良好な保護層を形成し、その上からレーザ加工を行った後、保護層をマスクとして、サンドブラスト法によりスルーホール内の溶融変質層のみを除去する方法が提案されている（特開２００１−１１１１９７号）。
この方法によれば、セラミックス基板の表面が保護層により保護されるため、スルーホール内の溶融変質層のみを除去することが可能になる。しかし、保護層の形成工程及び除去工程が必要になり、製造プロセスが複雑になって、コストの増大を招くという問題点がある。
【０００６】
本発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、レーザ加工法によりスルーホールを形成する際に、その内壁部に生じる溶融変質層を、基板にダメージを与えることなく除去することが可能で、信頼性の高い基板を効率よく製造することが可能な基板の製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明（請求項１）の基板の製造方法は、
基板の所定位置にレーザを照射してスルーホールを形成する工程と、
前記スルーホールの内壁部に、角部が丸みを帯びた略球形状研削材を含む研削材を吹き付けて、スルーホールの内壁部に形成された溶融変質層を除去する工程と
を具備することを特徴としている。
【０００８】
本発明の基板の製造方法においては、レーザを照射して基板にスルーホールを形成した後、略球形状研削材を含む研削材を吹き付けて、スルーホールの内壁部に形成された溶融変質層（例えばガラス質固化層）を除去するようにしているので、研削材により基板が研削されてダメージを受けることを抑制しつつ、溶融変質層を効率よく除去することが可能になる。
すなわち、従来のサンドブラスト法では、鋭角状の研削材が、被加工表面を切削、研削しながら除去するのに対して、本発明においては、主として、略球形状研削材のハンマー効果（衝突による衝撃）により被加工面が研削されることから、通常はＡｌ２Ｏ３やＳｉＣなどの基板構成材料よりも硬度が小さく、脆い、溶融変質層（例えばガラス質固化層）が選択的に除去され、基板が研削されてダメージを受けることが確実に抑制される。
したがって、本発明によれば、従来の鋭角状研削材を用いたサンドブラスト法によりスルーホールの内壁部の溶融変質層を除去する場合に比べて、加工時の基板表面の研削量を大幅に（例えば１／１０以下に）低減することが可能になる。そして、その結果、保護層を用いることなく、スルーホールの内壁部の溶融変質層を選択的に除去することが可能になり、製造工程を簡略してコストの低減を図ることが可能になる。
【０００９】
なお、本発明の基板の製造方法を適用することが可能な基板の種類には特別の制約はなく、一般的なアルミナ系材料からなる基板、ＳｉＯ２系材料からなる基板、誘電体セラミックスなどからなる焼結後の基板に好適に適用することが可能である。
【００１０】
また、本発明の基板の製造方法において、スルーホールの形成に用いるレーザの種類に特別の制約はないが、アルミナ基板や誘電体セラミックス基板などの加工性に優れた炭酸ガスレーザなどが一般的に用いられる。なお、炭酸ガスレーザによる加工はその熱エネルギーを用いた熱加工であることから、基板が溶融して硬化した後、組成ずれを起こして異質な層（溶融変質層）が形成されることになるが、本発明においては、この溶融変質層が略球形状研削材を含む研削材により効率よく除去されることになる。
【００１１】
また、請求項２の基板の製造方法は、前記略球形状研削材が、
（ａ）Ｗａｄｅｌｌの球形度（実用球形度）が０．９〜１、
（ｂ）Ｗａｄｅｌｌの丸み度が０．９〜１
の両方の要件を満たすものであることを特徴としている。
【００１２】
Ｗａｄｅｌｌの球形度（実用球形度）が０．９〜１で、かつ、Ｗａｄｅｌｌの丸み度が０．９〜１の略球形状研削材を用いることにより、基板が研削されてしまうことを抑制して、さらに選択的に溶融変質層のみを除去することが可能になる。
なお、Ｗａｄｅｌｌの球形度（実用球形度）は下記の式（１）から求められ、Ｗａｄｅｌｌの丸み度は下記の式（２）から求められる値である。
［Ｗａｄｅｌｌの球形度（実用球形度）］
（粒子の投影面積に等しい面積の円の直径）／（粒子の投影像に外接する最小
円の直径）　　　　　　　　　　　　　　　　　　……（１）
［Ｗａｄｅｌｌの丸み度］
（ｒ１＋ｒ２＋ｒ３＋・・・＋ｒＮ）／ＲＮ　　……（２）
但し、
ｒ１，ｒ２，ｒ３・・・　：粒子の輪郭の、それぞれの角の曲率半径で、丸みのない角はゼロにとる
Ｒ：最大内接円の半径
Ｎ：測定した角の全数
【００１３】
また、請求項３の基板の製造方法は、前記略球形状研削材として、粒度分布が平均粒径の±５０％の範囲内にあるものを用いることを特徴としている。
【００１４】
粒度分布が、その平均粒径の±５０％の範囲内にある略球形状研削材を用いることにより、さらに選択的に溶融変質層のみが除去され、基板が研削されてしまうことを抑制することが可能になる。
なお、粒度分布が平均粒径の±５０％の範囲内にあるとは、略球形状研削材を構成する個々の粒子のほぼ全体が、平均粒径の−５０％から＋５０％の範囲の粒径を有するものであることを意味する概念であり、わずかな部分が、平均粒径の−５０％から＋５０％の範囲を外れているような場合を本発明の範囲から排除することを意図するものではない。
【００１５】
また、請求項４の基板の製造方法は、前記研削材中における略球形状研削材の割合が８０重量％以上であることを特徴としている。
【００１６】
研削材中における略球形状研削材の割合を８０重量％以上とすることにより、選択的に溶融変質層のみを除去して、基板にダメージを与えることを抑制することが可能になり、本発明を実効あらしめることが可能になる。なお、略球形状研削材の割合に上限はなく、実質的に研削材のすべてが略球形状研削材から構成されていてもよい。
【００１７】
また、請求項５の基板の製造方法は、前記略球形状研削材がガラス系材料を主成分とするものであることを特徴としている。
【００１８】
略球形状研削材として、ガラス系材料を主成分とするものを用いた場合、高硬度のＡｌ２Ｏ３やＳｉＣなどからなる基板が研削されてしまうことを確実に抑制しつつ、スルーホールの内壁部に形成されるガラス質固化層などの溶融変質層のみをより確実に研削、除去することが可能になり本発明をさらに実効あらしめることができる。
【００１９】
【実施例】
以下、本発明の実施例を示して、本発明の特徴とするところをさらに詳しく説明する。
（１）図１に示すように、セラミックスからなる厚みが０．６ｍｍの焼結後の基板（この実施例では、バリウム、チタンなどからなる誘電体セラミックス基板）１を用意し、炭酸ガスレーザ加工装置を用いて所望の位置に直径が１００μｍのスルーホール（貫通孔）２を形成した。この実施例では、レーザ加工条件を、周波数１００Ｈｚ、パルス幅１１０μＳ、ショット数２０とし、１．５ｍｍピッチで７３５個のスルーホール（貫通孔）２を形成した。
なお、このスルーホール（貫通孔）２の形成工程において、スルーホール２の内壁部に溶融変質層であるガラス質固化層３が形成されるとともに、溶融物（図示せず）が基板１の表面に飛散する。
したがって、このスルーホール（貫通孔）２の形成工程で、レーザ加工の条件を適切に制御することによって、スルーホール（貫通孔）２の内壁部に形成される溶融変質層（ガラス質固化層）３の厚みを薄くするとともに、基板１の表面に飛散する溶融物を減らすことが、後工程での飛散溶融物及び溶融変質層の除去を容易ならしめることが可能になり、好ましい。
【００２０】
（２）次に、基板１の表面に飛散した溶融物を除去する。溶融物を除去する方法に特に制約はなく、基板１を他の基板（図示せず）と擦り合わせる方法などにより除去することができる。
【００２１】
（３）その後、図２に示すように、スルーホール（貫通孔）２の内壁部の溶融変質層３に、研削剤（この実施例では下記の略球形状研削材）４を吹き付けて、スルーホール（貫通孔）２の内壁部に形成された溶融変質層３を除去する。
この実施例では、研削材として、粒径＃４００の球形ガラスビーズ（略球形状研削材）を用いた。そして、この球形ガラスビーズ（略球形状研削材）を、レーザ加工の際にレーザを照射した面側から、
（ａ）噴射量：５０ｇ／ｍｉｎ、
（ｂ）噴射圧力：０．４５Ｍｐａ、
（ｃ）噴射時間：１分間，５分間，１０分間，１５分間
の条件で、所定の範囲で角度を変えながら基板１に噴射し、スルーホール２の内壁部に形成された溶融変質層３（図２）を除去した（図３）。
【００２２】
なお、ここで用いた球形ガラスビーズ＃４００は、
2004022643.tif 000002
のものであり、粒度分布が平均粒径の±５０％の範囲内に入るものである。
【００２３】
（４）それから、上記条件で溶融変質層３の除去を行った基板１の、スルーホール（貫通孔）２を含む領域を厚み方向に切断し、溶融変質層（ガラス質固化層）３の除去の状態及び基板１の表面の研削状態（研削深さ（基板表面の削り取られた量））を観察、測定した。その結果を表１に示す。
【００２４】
【表１】
2004022643.tif 000003
【００２５】
表１に示すように、噴射時間１０分で、溶融変質層（ガラス質固化層）を確実に除去できることが確認された。また、そのときの基板１の表面の研削深さは５μｍであった。なお、この研削深さ５μｍは、実用上問題のない値である。
【００２６】
また、比較例として、粒径＃４００の鋭角状ガラスパウダーを研削材として用い、
（ａ）噴射量：５０ｇ／ｍｉｎ、
（ｂ）噴射圧力：０．４５Ｍｐａ、
（ｃ）噴射時間：１分間，５分間，１０分間，１５分間
の条件で基板に噴射し、スルーホールの内壁部に形成された溶融変質層を除去した。なお、この比較例で用いた研削材（鋭角状ガラスパウダー）の平均粒径及び粒度分布は、上記実施例で用いた研削材（球形ガラスビーズ）とほぼ同じである。
【００２７】
それから、上記条件で溶融変質層を除去した基板の、スルーホール（貫通孔）２を含む領域を厚み方向に切断し、溶融変質層（ガラス質固化層）３の除去の状態及び基板１の表面の研削状態（研削深さ（基板表面の削り取られた量））を観察、測定した。その結果を表２に示す。
【００２８】
【表２】
2004022643.tif 000004
【００２９】
表２に示すように、鋭角状ガラスパウダーを研削材として用いた比較例の場合、５分間の噴射時間で溶融変質層（ガラス質固化層）を除去することはできたが、そのときの基板表面の研削深さ（基板表面が削り取られた量）は５５μｍで、粒径＃４００の球形ガラスビーズ（略球形状研削材）を用いた場合の研削深さ５μｍの１０倍以上となることが確認された。
上記の実施例及び比較例より、本発明の方法（略球形状研削材を用いて研削する方法）によれば、研削材によって基板表面が研削されることを抑制して、溶融変質層を選択的に、効率よく除去できることがわかる。
【００３０】
なお、図４は、本発明の方法により形成された基板を用いて製造されたセラミックス回路基板を示す断面図である。このセラミックス回路基板は、表裏両面の回路パターン２４，２５が、基板１のスルーホール２内に充填された電極２２により互いに接続された構造を有している。
【００３１】
このセラミックス回路基板は、図５に示すように、溶融変質層（ガラス質固化層）を除去した後の基板１のスルーホール（貫通孔）２に導電性ペースト２１を充填し、焼成した後、基板１の表面が平坦になるように研磨して、図６に示すように、電極２２の盛り上がった不要部分２２ａ（図５）を除去し、スルーホール２内に充填された電極２２を覆うようにスルーホール保護膜２３を形成した後、図４に示すように、基板１の表裏両面に回路パターン２４，２５を形成し、必要に応じて回路素子（図示せず）などを実装することにより製造される。なお、スルーホール２への導電性ペースト２１の充填、スルーホール保護膜の形成、回路パターン２４，２５の形成、回路素子（図示せず）の実装などは公知の方法を適用することにより、特に問題なく行うことが可能である。
【００３２】
なお、上記実施例では、スルーホール（貫通穴）の直径が１００μｍである場合について説明したが、研削材の粒径を適宜制御することにより、種々の直径を有するスルーホールの内壁部の溶融変質層（ガラス質固化層）を、基板が研削されてしまうことを抑制しつつ、効率よく除去することができる。
【００３３】
また、上記実施例では、略球形状研削材として球形ガラスビーズを用いた場合を例にとって説明したが、研削材としては、略球形状のものであれば、種々のものを用いることが可能であり、被加工体である基板の硬度などに応じて、研削材の種類（材料）を変更することが可能であり、例えば、亜鉛、銅、鉄などを主材料とする球形状の研削材などを用いることも可能である。
【００３４】
なお、上記実施例では、略球形状研削材として、ガラスビーズを用いているが、一部に鋭角状の研削材が含まれていても、略球形状研削材の割合が８０重量％以上である場合には、基板に与えるダメージを小さく抑えることが可能であり、本発明の基本的な効果を得ることが可能である。
【００３５】
また、本発明を実施する際に、研削材を噴射するのに用いられる装置（サンドブラスト装置）としては、一般に用いられる重力式、直圧式のいずれの装置を用いることも可能であるが、直圧式の方が、より短時間で溶融変質層（ガラス質固化層）を除去することができて好ましい。
【００３６】
本発明は、さらにその他の点においても上記実施例に限定されるものではなく、基板の構成材料、レーザ加工の具体的な条件、略球形状研削材の粒度分布、研削材中における略球形状研削材の割合、などに関し、発明の範囲内において、種々の応用、変形を加えることができる。
【００３７】
【発明の効果】
上述のように、本発明（請求項１）の基板の製造方法は、レーザを照射して基板にスルーホールを形成した後、略球形状研削材を含む研削材を吹き付けて、スルーホールの内壁部に形成された溶融変質層を除去するようにしているので、研削材により基板が研削されてダメージを受けることを抑制しつつ、溶融変質層を効率よく除去することが可能になる。
すなわち、従来のサンドブラスト法では、鋭角状の研削材が、被加工表面を切削、研削しながら除去するのに対して、本発明においては、主として、略球形状研削材のハンマー効果（衝突による衝撃）により被加工面が研削されることから、通常はＡｌ２Ｏ３やＳｉＣなどの基板構成材料よりも硬度が小さく、脆い、溶融変質層（例えばガラス質固化層）が選択的に除去され、基板が研削されてダメージを受けることが確実に抑制される。
したがって、本発明によれば、従来の鋭角状研削材を用いたサンドブラスト法によりスルーホールの内壁部の溶融変質層を除去する場合に比べて、加工時の基板表面の研削量を大幅に（例えば１／１０以下に）低減することが可能になる。そして、その結果、保護層を用いることなく、スルーホールの内壁部の溶融変質層を選択的に除去することが可能になり、製造工程を簡略してコストの低減を図ることができる。
【００３８】
また、請求項２の基板の製造方法のように、研削材として、Ｗａｄｅｌｌの球形度（実用球形度）が０．９〜１で、かつ、Ｗａｄｅｌｌの丸み度が０．９〜１の要件を満たす略球形状研削材を含むものを用いた場合、より選択的に溶融変質層のみが除去され、基板が研削されてしまうことを抑制することができるようになる。
【００３９】
また、請求項３の基板の製造方法のように、粒度分布が、その平均粒径の±５０％の範囲内にある略球形状研削材を用いた場合、さらに選択的に溶融変質層のみが除去され、基板が研削されてしまうことを抑制することが可能になる。
【００４０】
また、請求項４の基板の製造方法のように、研削材中における略球形状研削材の割合を８０重量％以上とすることにより、選択的に溶融変質層のみを除去して、基板にダメージを与えることを抑制することが可能になり、本発明を実効あらしめることができる。
【００４１】
また、請求項５の基板の製造方法のように、略球形状研削材として、ガラス系材料を主成分とするものを用いた場合、高硬度のＡｌ２Ｏ３やＳｉＣなどからなる基板が研削されてしまうことを確実に抑制しつつ、スルーホールの内壁部に形成されるガラス質固化層などの溶融変質層のみをより確実に研削、除去することが可能になり本発明をさらに実効あらしめることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例にかかる基板の製造方法の一工程において、レーザ加工により基板にスルーホール用の貫通孔を形成した状態を示す断面図である。
【図２】本発明の実施例にかかる基板の製造方法の一工程において、スルーホールの内壁部の溶融変質層に研削材を吹き付けて溶融変質層を除去している状態を示す断面図である。
【図３】本発明の実施例にかかる基板の製造方法の一工程において、スルーホールの内壁部の溶融変質層が除去された状態を示す断面図である。
【図４】本発明の方法により形成された基板を用いて製造されたセラミックス回路基板を示す断面図である。
【図５】スルーホール用の貫通孔に導電性ペーストを充填し、焼成した状態を示す断面図である。
【図６】スルーホール用の貫通孔に導電性ペーストを充填し、焼成し、基板の表面を研磨した後、スルーホール内に充填された電極を覆うようにスルーホール保護膜を形成した状態を示す断面図である。
【符号の説明】
１　　　　　　基板
２　　　　　　スルーホール（貫通孔）
３　　　　　　溶融変質層（ガラス質固化層）
４　　　　　　略球形状研削材（球形ガラスビーズ）
２１　　　　　導電性ペースト
２２　　　　　電極
２２ａ　　　　電極の盛り上がった不要部分
２３　　　　　スルーホール保護膜
２４，２５　　回路パターン
【図１】
2004022643.tif 000005
【図２】
2004022643.tif 000006
【図３】
2004022643.tif 000007
【図４】
2004022643.tif 000008
【図５】
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【図６】
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