(57)【要約】【課題】  両面配線基板の微細化に対応でき、耐熱性、気密性及び信頼性に優れ、かつ、量産性に富んだ両面配線基板及びその製造方法を提供する。【解決手段】  基板１に貫通孔３を形成し、前記貫通孔３の側壁部にCu若しくはCuを含む合金を、前記貫通孔の中央部に基板両面に連通する空隙部を残して付着させる第１の工程を行い、  次に、貫通孔３の側壁部に付着されたCu若しくはCuを含む合金表面にSn若しくはSnを含む合金を付着させるとともに前記空隙部に充填させる第２の工程を行い、  前記第１の工程で付着させたCu若しくはCuを含む合金と、前記第２の工程で付着・充填させたSn若しくはSnを含む合金とを、熱処理により相互に拡散合金化させる第３の工程とを行うことによって、基板１の両面に形成された配線層２ａ,２ｂを電気的に接続可能にした両面配線基板１０を得る。【選択図】  図１
2005322805.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、この基板の両面に設けられた配線層と、前記基板の両面を貫通する貫通孔と、この貫通孔内に導電性材料が充填形成されて前記両面の配線層を電気的に接続可能にする導電部とを有し、前記導電性材料の平均組成が、CuxSnyM100-(x+y)であることを特徴とする両面配線基板。
ただし、x,yは重量１００分率で、３０≦x≦９９、１≦y≦７０であり、MはAu，Ag，Niから選定された少なくとも１種の金属であるものとする。
【請求項２】
前記導電性材料のCu濃度が前記貫通孔の径方向で一様ではなく、前記貫通孔の側壁部近傍から貫通孔の中心線近傍に向かうにしたがって減少していることを特徴とする請求項１に記載の両面配線基板。
【請求項３】
前記導電性材料のCu濃度が前記貫通孔の径方向で一様ではなく、前記貫通孔の側壁部近傍で最大であり、かつ前記貫通孔の中心線近傍で最小であることを特徴とする請求項１又は２に記載の両面配線基板。
【請求項４】
基板の両面を貫通する貫通孔内に導電性材料を充填形成することによって前記基板両面に形成された配線層を電気的に接続可能にする導電部形成工程を有する両面配線基板の製造方法であって、
前記導電部形成工程は、前記貫通孔の側壁部にCu若しくはCuを含む合金を、前記貫通孔の中央部に基板両面に連通する空隙部を残して付着させる第１の工程と、
前記貫通孔の側壁部に付着されたCu若しくはCuを含む合金表面にSn若しくはSnを含む合金を付着させるとともに前記空隙部に充填させる第２の工程と、
前記第１の工程で付着させたCu若しくはCuを含む合金と、前記第２の工程で付着・充填させたSn若しくはSnを含む合金とを、熱処理により相互に拡散合金化させる第３の工程とを有することを特徴とする両面配線基板の製造方法。
【請求項５】
前記第１の工程が、メッキ法によりCu若しくはCuを含む合金を前記貫通孔の側壁部に付着させる工程であることを特徴とする請求項４に記載の両面配線基板の製造方法。
【請求項６】
前記第２の工程が、Sn若しくはSnを含む合金を加熱溶融した溶融金属に、前記第１の工程を経た基板を接触させ、毛細管現象により前記Sn若しくはSnを含む合金を、前記空隙部に充填させるものであることを特徴とする請求項４又は５に記載の両面配線基板の製造方法。
【請求項７】
前記貫通孔内部に充填されたCuSn合金、若しくは少なくともCuとSnとを含む合金における平均的なCu濃度を、前記第１の工程で付着させるCu若しくはCuを含む合金の体積によって制御することを特徴とする請求項４乃至６のいずれかに記載の両面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、基板両面（表裏面）に設けられた配線層が、基板両面を貫通して配線される貫通配線によって接続可能にされた両面配線基板であって、特に、微細な貫通孔の内部を金属導体によって充填し、両面の配線層を導体接続するようにした両面配線基板及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、近年のＭＥＭＳ（マイクロ・エレクトロ・メカニカル・システム）技術を応用した電子デバイスや光デバイス等の技術分野においては、小型化、高機能化が進められており、これに伴って、これらに用いられる両面配線基板の配線パターンの微細化・高密度化が望まれている。この両面配線基板は、基板両面（表裏面）に設けられた配線層が、基板両面を貫通して配線される貫通配線によって接続可能にされている。この貫通配線としては、基板に微細な貫通孔を形成し、その内部に導体を形成することによって両面の配線層を導体接続するようにしたものが用いられる。両面配線基板の配線パターンの微細化・高密度化を実現するには、この貫通孔に導体を形成した貫通配線の微細化が必須である。すなわち、貫通孔の径の微細化が必須である。また、例えば、この種の両面配線基板にマイクロスイッチなどの気密性が必要とされるものを設ける場合には、封止や接合のための高耐熱性も要求される。
【０００３】
ここで、両面配線基板の両面（表裏面）を貫通する貫通孔の内部に導体が形成されて両面の配線層を導体接続可能とする貫通配線を得る手法としては、従来から以下の方法が知られている。
（１）貫通孔の側壁部に、導体層をめっき法により形成後、貫通孔に樹脂を充填する方法（特許文献１参照）。
（２）メッキ法によって貫通孔を金属材料で充填する方法（特許文献２参照）。
（３）差圧を利用した溶融金属を貫通孔内に吸引、充填する方法（特許文献３参照）。
【特許文献１】特開２００１−４４６３９号公報
【特許文献２】特開平１１−１７７２００号公報
【特許文献３】特開２００３−１３３４１０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、貫通孔を樹脂で充填した場合には、樹脂の耐熱性が低いこと、及び樹脂のガス透過性が高いことから、両面配線基板としての耐熱性及び気密性が問題となる。また、メッキ法を用いて貫通孔に金属を充填する方法は、耐熱性及び気密性の点においては問題ないが、貫通孔内部のボイドの発生を抑えるのが困難であり、かつ当該ボイドの中にはメッキ液が残留し、両面配線基板としての信頼性を損なうことになる。この問題は、特に、高アスペクト比の貫通孔の場合に顕在化する。さらに、溶融金属を貫通孔内に吸引、充填する方法は、作業性等の観点から、比較的融点の低い金属に限定されることから、両面配線基板としての耐熱性が問題となる。
本発明は、上述の背景のもとでなされたものであり、両面配線基板の微細化に対応でき、耐熱性、気密性及び信頼性に優れ、かつ、量産性に富んだ両面配線基板及びその製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述の課題を解決するための手段として第１の手段は、
基板と、この基板の両面に設けられた配線層と、前記基板の両面を貫通する貫通孔と、この貫通孔内に導電性材料が充填形成されて前記両面の配線層を電気的に接続可能にする導電部とを有し、前記導電性材料の平均組成が、CuxSnyM100-(x+y)であることを特徴とする両面配線基板である。
ただし、x,yは重量１００分率で、３０≦x≦９９、１≦y≦７０であり、MはAu，Ag，Niから選定された少なくとも１種の金属であるものとする。
【０００６】
第２の手段は、
前記導電性材料のCu濃度が前記貫通孔の径方向で一様ではなく、前記貫通孔の側壁部近傍から貫通孔の中心線近傍に向かうにしたがって減少していることを特徴とする第１の手段にかかる両面配線基板である。
【０００７】
第３の手段は、
前記導電性材料のCu濃度が前記貫通孔の径方向で一様ではなく、前記貫通孔の側壁部近傍で最大であり、かつ前記貫通孔の中心線近傍で最小であることを特徴とする第１又は第２の手段にかかる両面配線基板である。
【０００８】
第４の手段は、
基板の両面を貫通する貫通孔内に導電性材料を充填形成することによって前記基板両面に形成された配線層を電気的に接続可能にする導電部形成工程を有する両面配線基板の製造方法であって、
前記導電部形成工程は、前記貫通孔の側壁部にCu若しくはCuを含む合金を、前記貫通孔の中央部に基板両面に連通する空隙部を残して付着させる第１の工程と、
前記貫通孔の側壁部に付着されたCu若しくはCuを含む合金表面にSn若しくはSnを含む合金を付着させるとともに前記空隙部に充填させる第２の工程と、
前記第１の工程で付着させたCu若しくはCuを含む合金と、前記第２の工程で付着・充填させたSn若しくはSnを含む合金とを、熱処理により相互に拡散合金化させる第３の工程とを有することを特徴とする両面配線基板の製造方法である。
【０００９】
第５の手段は、
前記第１の工程が、メッキ法によりCu若しくはCuを含む合金を前記貫通孔の側壁部に付着させる工程であることを特徴とする第４の手段にかかる両面配線基板の製造方法である。
【００１０】
第６の手段は、
前記第２の工程が、Sn若しくはSnを含む合金を加熱溶融した溶融金属に、前記第１の工程を経た基板を接触させ、毛細管現象により前記Sn若しくはSnを含む合金を、前記空隙部に充填させるものであることを特徴とする第４又は第５の手段にかかる両面配線基板の製造方法である。
【００１１】
第７の手段は、
前記貫通孔内部に充填されたCuSn合金、若しくは少なくともCuとSnとを含む合金における平均的なCu濃度を、前記第１の工程で付着させるCu、若しくはCuを含む合金の体積によって制御することを特徴とする第４乃至第６のいずれかの手段にかかる両面配線基板の製造方法である。
【００１２】
なお、上述の手段において、「導電性材料の平均組成」とは、導電性材料の各部の組成値を貫通孔全体で平均化した値をいう。貫通孔内部で導電性材料の組成が一様であれば、いずれの部位の組成も同じであるので単に「組成」という概念を用いることで足りるが、貫通孔内部の場所によって導電性材料の組成が異なる場合においては、貫通孔全体の組成を表すために、上記「平均組成」という概念を用いたものである。
【発明の効果】
【００１３】
上述の第１〜第３の手段により、貫通孔に充填する導電性材料の平均組成を前記組成にしたことよって、十分な耐熱性が確保され、また、その材料の物理的・機械的性質から、両面配線基板の機密性及び信頼性を充分なものとすることができる。すなわち、上記組成の合金にしたことにより、貫通孔を樹脂や低融点金属で充填したような場合に比較して、耐熱性や気密性が問題になることはない。さらには、上記組成の合金は容易に歩留まりよく貫通孔内に形成可能であるので、量産性にも優れる。また、第２及び第３の手段のように、組成分布をもたせるようにすれば、貫通孔中心線近傍は、充分な耐熱性を有する範囲内での低融点合金で、かつ貫通孔側壁部近傍は、高融点合金で充填されることになる。一般的に金属材料においては、融点と剛性率とは相関があり、低融点金属は、高融点金属に比べて、剛性率は低い傾向にある。このことより、貫通孔中心線近傍は、低融点の剛性率が低い合金によって充填され、貫通孔側壁部近傍は、高融点の剛性率が高い合金によって充填されることになる。この結果、貫通孔中心線近傍に充填された低融点合金、すなわち剛性率が低い合金は、後続のプロセスを経ることによって発生する貫通孔近傍の応力に対する緩衝作用を有し、応力によるクラック発生等を阻止することが可能となる。
なお、貫通孔に充填された合金の組成分布は、後述する熱処理条件により制御することができる。
【００１４】
上述の第４〜第７の手段によれば、第１〜第３の手段にかかる両面配線基板を確実に製造することができる。すなわち、メッキ法を用いた場合のように、貫通孔内部にボイドが発生したり、ボイドの中にメッキ液が残留する等々のおそれがなく、高融点合金を貫通孔内に充填形成することが可能になる。しかも、先に貫通孔側壁にＣｕをメッキし、しかる後にその貫通孔内に低融点金属を毛細管現象を利用して充填するようにしているので、非常に小径で高アスペクト比の貫通孔にも密に充填できる。しかも、その後に熱処理して貫通孔の側壁のＣｕを合金化しているのでその熱処理条件を選定することにより上記充填金属を所望の高融点の合金にすることができると共に、貫通孔内で合金組成に分布を持たせることもできる。また、貫通孔側壁部に形成するCu若しくはCu合金の膜厚を制御することにより、貫通孔内に充填する合金の平均組成を制御することもできる。これ等により、両面配線基板の微細化に対応でき、耐熱性、気密性及び信頼性に優れた両面配線基板を歩留まりよく量産することを可能としている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１は本発明の実施の形態にかかる両面配線基板の断面図である。図１に示されるように、実施の形態にかかる両面配線基板１０は、基板１の両面（表裏面）１ａ，１ｂに、配線層２ａ，２ｂがそれぞれ形成され、これらは配線層２ａ，２ｂが、貫通孔３内に充填された導電性材料４によって導体接続されたものである。なお、この場合、配線層２ａ，２ｂには、配線パターンが形成され、また、これら配線層２ａ，２ｂは、導電性の接着層２ｃ，２ｄによって基板１の表面及び上記導電性材料４に強固に固着されている。
【００１６】
上記導電性材料４は、その平均組成が、CuxSnyM100-(x+y)である。ただし、x,yは重量１００分率で、３０≦x≦９９、１≦y≦７０であり、MはAu，Ag，Niから選定された少なくとも１種の金属である。また、上記導電性材料４のCu濃度が貫通孔３の径方向で一様ではなく、貫通孔３の側壁部近傍から貫通孔３の中心線近傍に向かうにしたがって減少しており、貫通孔３の側壁部近傍で最大であり、貫通孔３の中心線近傍で最小である。
この導電性材料のＣｕ濃度分布は、前述したように、貫通孔近傍に発生する応力を緩和する効果を有するものであるが、本発明に採って不可欠のものではない。また、後述する拡散合金化のための熱処理を充分行うことにより、貫通孔内の合金組成を一様なものとすることも可能である。
【００１７】
基板１としては、絶縁基板である感光性ガラス基板、ガラス基板、セラミックス基板もしくはシリコン基板のいずれでも良い。シリコン基板の場合は、貫通孔形成後に全面に対して、熱酸化膜を成長させるか，あるいは絶縁膜を形成する。これらの中では、感光性ガラス基板が最も望ましい。感光性ガラス基板は、十分に耐熱性を有し、平滑性・剛性に優れ微細配線形成が容易であり、微細かつ高アスペクト比の貫通孔を一括して形成することが可能だからである。この感光性ガラス基板としては、例えば重量％で、ＳｉＯ2：５５〜８５％、Ａｌ2Ｏ3：２〜２０％、Ｌｉ2Ｏ：５〜１５％、ＳｉＯ2＋Ａｌ2Ｏ3＋Ｌｉ2Ｏ＞８５％を基本成分とし、Ａｕ：０．００１〜０．０５％、Ａｇ：０．００１〜０．５％、Ｃｕ2Ｏ：０．００１〜１％を感光性金属成分とし、更にＣｅＯ2：０．００１〜０．２％を光増感剤として含有する感光性ガラスを用いることが特に好ましい。
【００１８】
配線層２ａ，２ｂとしては、導電性材料の薄膜であればよいが、好ましくはＣｕ薄膜が用いられる。また、接着層２ｃ、２ｄとしては、基板１と配線層２ａ，２ｂとの接着性もしくは密着性が確保できる導電性材料であればよいが、好ましくはＣｒあるいはチタン薄膜が用いられる。
【００１９】
図２〜図４は本発明の実施の形態にかかる両面配線基板の製造方法の説明図である。以下、図２〜図４を参照にしながら実施の形態にかかる両面配線基板の製造方法について説明する。実施の形態にかかる両面配線基板の製造方法は、大きく分けて、貫通孔形成工程と導電性材料形成工程とを有する。
【００２０】
（貫通孔形成工程）
図２は貫通孔形成工程の説明図である。まず、感光性ガラス基板１を用意し（図２-１）、次に、図２-２に示されるように、上記感光性ガラス１上に、貫通孔（スルホール）を形成する部分を光通過部分とするパターンが形成されたマスクを密着させ、このマスクを通して貫通孔形成部分３ａに紫外光を照射し、露光部分に対応する潜像を形成する。次に、感光した基板１に熱処理を加え、露光部分３ａのみを結晶化させる（図２-３参照）。次に、結晶化させた部分をエッチング液等の溶剤で除去して（図２-４参照）貫通孔３を形成する。貫通孔形成後、熱処理を施し、基板全体を結晶化させる。そして、熱処理後、基板１の厚さ方向の貫通孔径の一様性を確保するため、基板表裏面近傍の同径が拡大した部分を研削除去するとともに、基板の厚さを所定の厚さにする。
【００２１】
（導電性材料形成工程）
次に、上記基板１の貫通孔３に、導電性材料を形成する。図３〜図４は導電性材料形成工程の説明図である。この導電性材料形成工程は、前記貫通孔３の側壁部にCu若しくはCuを含む合金を、前記貫通孔の中央部に基板両面に連通する空隙部を残して付着させる第１の工程と、上記貫通孔３の側壁部に付着されたCu若しくはCuを含む合金表面にSn若しくはSnを含む合金を付着させるとともに前記空隙部に充填させる第２の工程と、前記第１の工程で付着させたCu若しくはCuを含む合金と、前記第２の工程で付着・充填させたSn若しくはSnを含む合金とを、熱処理により相互に拡散合金化させる第３の工程とを有する。
【００２２】
まず、基板１の両面にメッキ層を形成させるための前処理をする。この前処理は、スパッタ法等により両面（表裏面）にＣｒ膜等の接着層膜６ａを形成し、この接着層６ａの上にＣｕ膜等の給電層６ｂを順次成膜する（図３−１参照）。この成膜を行う方法としては、スパッタ法に関わらず、ＣＶＤ法，蒸着法，イオンビームスパッタ法などいずれでもよい。
【００２３】
次に、公知の貫通孔メッキ法により、貫通孔３の側壁部及び基板１の両面に無電解銅めっき薄膜７ａを形成し、この無電解銅めっき薄膜７ａを給電層とし、電解銅めっきにより貫通孔側壁および両面に対し、Ｃｕ膜７ｂを成長させ、貫通孔３の側壁のＣｕ膜７ｂの膜厚が所望の値になるようにする（図３−２参照）。次いで、基板両面の少なくともどちらか1面あるいは両面、および貫通孔３の内部に対してフラックス溶剤８を塗布してフラックス処理をすることにより、Ｃｕ膜表面を活性化させる（図３-３参照）。この時、Ｃｕ表面のヌレ性を良好にするものであれば限定されるものではないが、活性ロジン系フラックスが望ましい。
【００２４】
一方で、上記貫通孔３内に充填する導電性材料としての低融点金属であるＳｎを溶解させて準備しておく。この際、Ｓｎを選定した理由はＣｕとの拡散合金化が容易であるということからであるが、これに限定されるものではなく、市販されているSn-Au，Sn-Ag，Sn-Cu，Sn-Ag-Cu，Sn-Cu-Ni，Sn-Pbなどの低融点共晶はんだなどでも対応可能である。好ましくは、Ｓｎを含有するものが望ましいが、低融点でありＣｕとの拡散が容易で、かつ拡散によって形成される合金が十分な耐熱性を有するものであれば、同様の結果を得られる。表裏配線層は、低抵抗などの理由から一般にＣｕあるいはＣｕ合金が選定される為、貫通孔側壁部に成長する導体層は同種のＣｕあるいはＣｕ合金にするのが好ましい。
【００２５】
次いで、溶解したＳｎと活性化されたＣｕ表面を接触させることによって、毛細管現象を利用して貫通孔内部へのＳｎ充填を行う（図３−４参照）。この状態では貫通孔３の中心部はＳｎのままであり、必要な高耐熱性は得られない。そこで、所定の温度により熱処理を実施することによって、貫通孔側壁側に形成されたＣｕと貫通孔中央部に充填されたＳｎの拡散合金化を促進させ、高耐熱性を有するＣｕ−Ｓｎ化合物を得る（図４−１参照）。この場合、充分な熱処理を施した場合には、貫通孔内部の合金組成は部位に依らずほぼ一様となり、そうでない場合には、Ｃｕ濃度が貫通孔側壁部近傍において最大で、かつ貫通孔中心線近傍において最小となるような濃度分布が生じる。いずれにしても、熱処理温度、及び時間によって各部位の濃度は制御可能であり、要求される両面配線基板の耐熱性を考慮して、これ等の熱処理条件を選定することができる。また熱処理条件の選定に際しては、拡散理論の教えるところにより、熱処理温度と熱処理時間は互いに相補的な関係にあることは、あらためて言及するまでもない。
最後に、基板表裏面を機械研磨等によりＣｒ膜，Ｃｕ膜 さらにSn充填面側のＣｕ−Ｓｎ拡散混合層を除去するとともに、基板の平坦化処理を行う（図４−２参照）。そして、前記貫通配線基板の表裏面に対し、再度表裏に配線用導体、例えば、Ｃｒ膜等の接着層２ｃ及びＣｕ膜等の配線層２ｂを、スパッタ法等により順次成膜形成し（図４−３参照）、通常のフォトリソグラフィ技術によりパターンニングを行い、図１に示されるような両面配線基板１０を得る。
【００２６】
以下、本発明を実施例に基づいてより詳細に説明する。
（実施例１）
本実施例では、ガラス基板としてとして下記の組成を有する感光性ガラス（商品名：ＨＯＹＡ株式会社製ＰＥＧ３）を用いた。ガラス組成は、ＳｉＯ２：７８．０ｗｔ％、Ｌｉ２Ｏ：１０．０ｗｔ％、Ａｌ２Ｏ３：６．０ｗｔ％、Ｋ２Ｏ：４．０ｗｔ％、Ｎａ２Ｏ：１．０ｗｔ％、ＺｎＯ：１．０ｗｔ％、Ａｕ：０．００３ｗｔ％、Ａｇ：０．０８ｗｔ％、ＣｅＯ２：０．０８ｗｔ％。で、基板厚は０．５ｍｍ、大きさは５インチ角である。
【００２７】
（貫通孔形成工程）
上記感光性ガラス上にマスクを密着させ、該マスクを通してスルーホール部分に紫外光を照射し、露光部分に対応する潜像を形成した（図２-２参照）。マスクは、石英ガラスをＣｒ／酸化Ｃｒでパターニングしたものを使用した。その後、４００℃で3時間熱処理を行ない、露光部分のみを結晶化させた（図２-３参照）。用いた光源はディープＵＶランプで照射エネルギーは、８００ｍＪ／cm2であった。次いで、薄いフッ化水素酸（１０％溶液）を感光性ガラスの表裏にスプレーし、結晶化したスルーホール部分のガラスを溶解除去し、径が０．０４ｍｍ（４０μｍ）の貫通孔を形成した（図２-４参照）。貫通孔形成後、熱処理温度：８００℃、保持時間：３時間の熱処理を施すことにより、基板全体を結晶化させた。熱処理後、基板厚さ方向の貫通孔径の一様性を確保するため、基板表裏面近傍の同径が拡大した部分を研削除去し、基板厚さを０．３ｍｍとした。
【００２８】
（貫通孔充填工程）
板厚が０．３ｍｍで、径が４０μmの貫通孔を全面に有する５インチ角ガラス基板に対して、表裏面同時に接着層たるＣｒ膜を０．０５μm厚になるように、Ｃｕ膜を２μｍ厚になるように、それぞれ同一真空中で連続的に、DCマグネトロンスパッタ法により成膜した。次いで、表裏面および貫通孔側壁に無電解銅めっき被膜を０．３μｍ厚に形成し、さらに無電解銅めっき層を給電層（陰極）とし、硫酸銅タイプ電解銅めっきにより貫通孔側壁に、１０μm厚のＣｕ層を析出させた。この時、貫通孔中央部に残存する基板表裏面に連通する空隙の孔径は２０μｍである（図３-２参照）。
【００２９】
次いで、ロジン系フラックス（株式会社日本スペリア社製：ＮＳ−８２８Ａ：活性化温度２００〜３００℃）をアルコール（C2H5OH）により５０ｖｏｌ％希釈したフラックス浴槽に、前記貫通孔側壁に１０μm厚のＣｕ層を析出させた結晶化ガラス基板を３０分間浸漬させた後、９０℃で１０分間、クリーンオーブン内で希釈溶剤を十分に乾燥させた。以上で、表裏面および貫通孔内Ｃｕ表面のフラックス処理により活性化を完了した（図３-３参照）。
【００３０】
別に、ＳｉＣ製耐熱ボート内に、粒状Ｓｎ（三津和化学株式会社製：純度４Ｎ）を液相線温度（融点：２３２℃）以上である２５０℃で溶融した。但し、オーブン内熱対流の影響により、一部液相線温度に達しない部分が存在した為、２５０℃まで昇温させたが、温度均一性が良好なオーブンであれば２３２℃でも十分である。次いで、フラックス処理を施した基板を、２００℃のオーブンで５分程度予備加熱した後、表層の酸化物を除去した液相Ｓｎ上にフローさせる。この時点から、毛細管現象により２分後には貫通孔空隙部にＳｎの充填が確認された（図３-４参照）。ガラス基板の予備加熱は、室温にある基板を液相Ｓｎ上にフローさせる時、温度差による基板破損の要因になる為であるが、十分に強度を持った、例えば板厚０．６ｍｍの場合などは、予備加熱は必要ない。さらに、フラックス希釈溶剤乾燥９０℃直後に投入しても良いし、２００℃に限定したものではない。但し、本実施例で使用したフラックスは、３００℃より高温では急激に酸化が進行し、活性化の意味をなさない。予備加熱が無い場合に、１０％程度（１０回に1回程度）の基板破損を確認したが、初期基板に欠陥を有していた為であって、無欠陥の基板であれば、あえて予備加熱の必要性はない。
【００３１】
充填完了後、液相Ｓｎから基板を取り出し、公知慣用の研磨手法により、基板表裏面に付着している合金層を除去した。
次いで、Ｓｎが充填され、かつ表裏面にガラス面が露出された基板の熱処理を実施した。熱処理は、クリーンオーブン内において、窒素気流中で、３００℃、４００℃、５００℃、及び６００℃の各温度で１０分間実施した。熱処理前、及び熱処理後の貫通孔内の状態、及び合金組成の分布を、貫通孔断面のＳＥＭ像分析およびＥＰＭＡ（電子線マイクロアナライザー）による特性Ｘ線分析によるＳｎ及びＣｕ濃度のマッピングにより相互拡散を確認した。このときの電子線加速電圧は１５ｋＶ、照射電流は１００ｎＡ、及び電子ビーム径は１μmである。図５〜図７に、熱処理前、５００℃で１０分間、及び６００℃１０分間の熱処理を施した場合のＣｕ及びＳｎの濃度分布を示す。図中、横軸は貫通孔を横断する方向の位置を、縦軸は濃度を任意単位で示したものである。
熱処理前においては、貫通孔中心線近傍のCu濃度、及び貫通孔端部のＳｎ濃度は、ほぼノイズレベルであり、殆ど合金化が進行していなかった。
５００℃、１０分間の熱処理を施した場合、貫通孔中心線近傍において顕著な合金化が認められたが、貫通孔端部においては合金化が殆ど進行しておらず、貫通孔端部でのCu濃度が高く、中心線近傍では低い、と云うCu濃度分布が認められた。このとき、貫通孔中央部近傍の合金組成は、Ｃｕ：６５ｗｔ％、Ｓｎ：３５ｗｔ％であった。この場合、Ｃｕ−Ｓｎ２元系平衡状態図（例えば、文献：T.B. Massalski著Binary Alloy Phase Diagrams (2nd edition) P.1482  (ASM社1990年発行)  参照）から予測される合金の融点は、約７５０℃で、充分な耐熱性が得られていることが確認できた。
また、６００℃、１０分間の熱処理を施した場合には、貫通孔内部での組成分布は認められず、ほぼ一様であり、その合金組成は、Ｃｕ：７９ｗｔ％、Ｓｎ：２１ｗｔ％であった。この場合、上記Ｃｕ−Ｓｎ２元系平衡状態図から予測される合金の融点は、９１０℃で、５００℃、１０分間の熱処理を施した場合に比べて、更に高い耐熱性が得られていることが確認できた。
なお、熱処理温度：３００℃、４００℃の場合には、顕著な合金化は認められなかった。
最後に、前記基板（露出ガラス）面の平滑性および平坦性を得るために、周知のコロイダルシリカを利用したＣＭＰ法により、貫通配線絶縁基板を得た（図４-２参照）。
【００３２】
（配線用導体パターンの形成）
スパッタ装置を使用し、前記ガラス基板の表裏に、Ｃｒ膜を０．０５μm厚に成膜した。次にスパッタ装置を使用し、２μm厚のＣｕ膜を成膜した。次に、ポジ型の液状レジスト（東京応化工業社製ポジ型レジストＴＧＭＲ−１０００）をスピンナーで約４μｍの厚さで塗布した後、ガラスマスクを使い、平行光露光機で４００ｍＪ／ｃｍ2露光を行った。続いて、現像液（東京応化工業社製  現像液ＮＭＤ−３）により２分間室温でディップ現像し、レジストパターンを形成した。レジストパターンが形成された上記配線層に４０ボーメの塩化第二鉄溶液をスプレーしてＣｕエッチングを行った後、レジストをアセトンにより除去した。続いて、Ｃｕパターンを金属レジストとしてＣｒ層をエッチングして、線幅：１０μｍ、間隙：１０μｍ、スルーホールランド幅：１２０μｍの配線パターンを形成した。これにより両面配線基板を得た。なお、Ｃｒエッチング液として、フェリシアン化カリを主成分とする薬品を使用した。
【００３３】
（実施例２）
この実施例は、貫通孔形成等の多くの構成が実施例１と共通するので、以下では、実施例１と異なる部分を主として説明する。板厚が０．３ｍｍ、径が４０μｍの貫通孔を全面に有する５インチ角ガラス基板に対して、表裏面同時に接着層たるＣｒ膜を０．０５μｍ厚に、及びＣｕ膜を２μｍ厚にを同一真空中で連続的に、DCマグネトロンスパッタ法により成膜した。次いで、表裏面および貫通孔側壁に無電解銅めっき被膜を０．３μｍ厚に形成し、さらに無電解銅めっき層を給電層（陰極）とし、硫酸銅タイプ電解銅めっきにより貫通孔側壁部に、Ｃ5μｍ厚のＣｕ層を析出させた。この時、貫通孔中央部に残存する基板表裏面に連通する空隙の孔径は３０μｍである。
【００３４】
実施例１と同様に、フラックス処理施し、次に、基板を、２５０℃液相Ｓｎ上にフローさせ、２分間毛細管現象によりＳｎ充填を実施した。次いで、両面厚膜を除去後、クリーンオーブン内において、窒素気流中で６００℃、１０分間の拡散熱処理を実施した。熱処理後の合金組成は、貫通孔内部で一様であり、Ｃｕ：４９ｗｔ％、Ｓｎ：５１ｗｔ％であった。この場合、上記Ｃｕ−Ｓｎ２元系平衡状態図から予測される合金の融点は、７００℃で、高い耐熱性が得られていることが確認できた。
【００３５】
（実施例３）
この実施例も、貫通孔形成等の多くの構成が実施例１と共通するので、以下では、実施例１と異なる部分を主として説明する。板厚が０．３ｍｍ、径が４０μｍの貫通孔を全面に有する５インチ角ガラス基板に対して、表裏面同時にＣｒ膜を０．０５μｍ厚に、及びＣｕ膜を２μｍ厚に同一真空中で連続的に、DCマグネトロンスパッタ法により成膜した。次いで、表裏面および貫通孔側壁に無電解銅めっき被膜を０．３μｍ厚に形成し、さらに無電解銅めっき層を給電層（陰極）とし、硫酸銅タイプ電解銅めっきにより貫通孔側壁に、Ｃｕ層を１０μｍ厚に析出させた。この時、貫通孔中央部に残存する基板表裏面に連通する空隙の孔径は２０μｍである。
【００３６】
市販の低融点はんだ（日本スペリア社製：型番ＳＮ９６Ｃｌ）、Ａｇ：３．８ｗｔ％、Ｃｕ：１．０ｗｔ％、Ｓｎ：ｂａｌ．（融点：２１７℃）を、クリーンオーブン内で液相を形成した（液温：２３０℃）。実施例１と同様に、フラックス処理施した基板を、２３０℃液相低融点はんだ上にフローさせ、２分間毛細管現象によりはんだを充填した。次いで、両面厚膜を除去後、クリーンオーブン内において、窒素気流中で６００℃、１０分間の拡散熱処理を実施した。熱処理後の合金組成は、貫通孔内部で一様であり、Ｃｕ：８５ｗｔ％、Ｓｎ：１４ｗｔ％、Ａｇ：１ｗｔ％であった。
本実施例により成る両面配線基板の耐熱性を評価するために、温度：６００℃のクリーンオーブン中に３時間放置した。その結果、充填された貫通孔近傍に於いて、形状等の変化は認められず、良好な耐熱性を有していることが確認できた。
【００３７】
（実施例４）
この実施例も、貫通孔形成等の多くの構成が実施例１と共通するので、以下では、実施例１と異なる部分を主として説明する。板厚が０．３ｍｍで、径が４０μmの貫通孔を全面に有する５インチ角ガラス基板に対して、表裏面同時にＣｒ膜を０．０５μｍ厚に、及びＣｕ膜を２μｍ厚に同一真空中で連続的に、DCマグネトロンスパッタ法により成膜した。次いで、表裏面および貫通孔側壁に無電解銅めっき被膜を０．３μｍ厚に形成し、さらに無電解銅めっき層を給電層（陰極）とし、硫酸銅タイプ電解銅めっきにより貫通孔側壁部に、５μｍ厚のＣｕ層を析出させた。この時、貫通孔中央部に残存する基板表裏面に連通する空隙の孔径は３０μｍである。
【００３８】
市販の低融点はんだ（日本スペリア社製：型番ＳＮ１００Ｃ）、Ｃｕ：０．７ｗｔ％、Ｎｉ：０．１ｗｔ％、Ｓｎ：ｂａｌ（融点：２２７℃）を、クリーンオーブン内（液温：２５０℃）で液相を形成した。実施例１と同様に、フラックス処理施した基板を、２５０℃液相低融点はんだ上にフローさせ、２分間毛細管現象によりはんだを充填をした。次いで、両面厚膜を除去後、クリーンオーブン内において、窒素気流中で６００℃、１０分間の拡散熱処理を実施した。熱処理後の合金組成は、貫通孔内部で一様であり、Ｃｕ：８５ｗｔ％、Ｓｎ：４６．７ｗｔ％、Ｎｉ：０．３ｗｔ％であった。
本実施例により成る両面配線基板の耐熱性を評価するために、温度：６００℃のクリーンオーブン中に３時間放置した。その結果、充填された貫通孔近傍に於いて、形状等の変化は認められず、良好な耐熱性を有していることが確認できた。
【００３９】
（比較例）
この比較例は、上述の特許文献３に記載の方法によって、貫通孔内にＳｎ１００％の導電性材料を充填形成したものである。この比較例では、２３０℃の耐熱性しか得られなかった。
以上、本発明について実施例を用いて詳細に説明したが、貫通孔充填後に施される熱処理の条件は、本実施例に記載した条件に限定されるものではない。すなわち、拡散過程における温度と時間との相補性を考慮すれば、本実施例で得られた結果は、本実施例で記載した温度、時間条件のみで得られるものではなく、異なる熱処理温度、熱処理時間においても実現されるものである。従って、本実施例においては、熱処理温度が３００℃、及び４００℃の場合、顕著な合金化の進行は認められなかったが、熱処理時間を充分長くすることにより合金化を顕在化させることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明は、両面配線基板の微細化に対応でき、耐熱性、気密性及び信頼性に優れ、かつ、量産性に富んだ両面配線基板及びその製造方法を提供するもので、近年のＭＥＭＳ（マイクロ・エレクトロ・メカニカル・システム）技術を応用した電子デバイスや光デバイス等の技術分野等において利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施の形態にかかる両面配線基板の断面図である。
【図２】貫通孔形成工程の説明図である。
【図３】導電性材の形成工程の説明図である。
【図４】導電性材の形成工程の説明図である。
【図５】Ｓｎ充填後の貫通孔内におけるＣｕ及びＳｎの濃度分布を示す図である。
【図６】５００℃で１０分間熱処理した後の貫通孔内におけるＣｕ及びＳｎの濃度分布を示す図である。
【図７】６００℃で１０分間熱処理した後の貫通孔内におけるＣｕ及びＳｎの濃度分布を示す図である。
【符号の説明】
【００４２】
１・・・基板
１ａ，１ｂ・・・基板両面（表裏面）
２ａ．２ｂ・・・配線層
２ｃ．２ｄ・・・接着層
３・・・貫通孔
４・・・導電性材料
【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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