(57)【要約】【課題】  層間を電気的に接続するため形成されたビアホール内に充填された導電材の収縮によるビア抵抗の増加を防止する。【解決手段】  フラッシュ回路的に基板内に在る電極に貫通孔を形成し、該貫通孔は基板の厚みの中心側の内径が小となっているか、途中の内径が大きくなっている。このため、これら貫通孔に侵入した導電材がひっかかるようになる。また、導電材が孔内と基板内側の電極と接しているため導電材の収縮の分散が図れ、収縮による電極との接触面積の減少を阻止する。更に、電極は、導電材との接触面を大きくする目的とアンカー効果を狙って粗化する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に形成されたビアホール内に導電材を充填してなる層間接続部の基板内の電極が、貫通孔を有し、該貫通孔の内部へ導電材が侵入し、かつ導電材が基板にフラッシュ回路的に埋設された電極の内側表面の一部と接していることを特徴とする接続構造のビアホール。
【請求項２】
前記貫通孔は、基板の厚みの中心側へ行くほど内径が小であるか若しくは途中に最小内径の部分若しくは最大内径の部分があることを特徴とする請求項１に記載の接続構造のビアホール。
【請求項３】
前記電極は、導電材側の表面及び貫通孔内面が粗化されていることを特徴とする請求項１若しくは請求項２に記載の接続構造のビアホール。
【請求項４】
前記電極は、電気的に回路の一部であるランド若しくはパッド部材であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の接続構造のビアホール。
【請求項５】
上記ビアホール内に充填されている導電材は、樹脂に金属体を分散させた導電材であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の接続構造のビアホール。
【請求項６】
基板のビアホールに導電材が充填され、更にその上下の端面には、内部へ導電材が侵入した貫通孔が形成されている電極が配設されてなるビアホールの接続構造を有する回路基板用の電極の製造方法であって、
転写用基板の表面に形成されたフォトレジスト膜からフォトリソグラフィを使用して上記電極及び回路となる部分のフォトレジストを取り去るめっき用基板製造ステップと、
該ステップにて製造されためっき用基板をめっきして、フォトレジストの取り去られた場所に金属をめっきするめっきステップと、
該めっきステップ終了後に転写用基板表面のフォトレジストを全て取り去る転写用電極基板完成ステップとを有していることを特徴とする回路基板のビアホールの接続に使用する転写用の電極の製造方法。
【請求項７】
基板のビアホールに導電材が充填され、更にその上下の端面には、内部へ導電材が侵入した貫通孔が形成されている電極が配設されてなるビアホールの接続構造を有する回路基板用の電極の製造方法であって、
転写用基板の表面に形成されたレジスト膜からエッチングを使用して上記電極及び回路となる部分のレジストを取り去るめっき用基板製造ステップと、
該ステップにて製造されためっき用基板をめっきして、レジストの取り去られた場所に金属をめっきするめっきステップと、
該めっきステップ終了後に転写用基板表面のレジストを全て取り去る転写用電極基板完成ステップとを有していることを特徴とする回路基板のビアホールの接続に使用する転写用の電極の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配線基板の層間接続用電極に関し、特に基板内の電極が貫通孔を有するビアホール接続用の電極に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の電子機器の小型、軽量、高機能化の急速な進展の下、配線基板も全層インナービア（ｖｉａ、「バイア」とも言われている）ホール構造の、樹脂を基材とする多層基板が実用化されている。以下、この基板の製造方法について概略説明する。
（１）アラミド基材エポキシ樹脂等のプリプレグよりなる樹脂製絶縁性基板の両面に、離型剤層が絶縁層側にのみ形成された離型性力バーフィルムをラミネートし、所定位置にレーザーにて貫通孔を開ける。
（２）貫通孔内に、樹脂中に金属フィラを混入した導電性ペーストをスキージ法等で充填する。その後両面の離型性カバーフィルムをプリプレグ表面から剥がす。
（３）プリプレグの両面に銅箔を配置し、離型性カバーフィルムの厚さの分だけプリプレグの表面から突出した導電性ペーストをプリプレグの貫通孔内へ押し込んだ状態で加圧し、更に加熱してプリプレグ、導電ペーストを硬化させ、併せて銅箔をプリプレグ表面に固着させ銅箔張り積層板とする。
（４）銅箔にフォットリソグラフィー等を使用して所定のエッチングをし、積層板表面に配線パターンを形成する。
（５）更に（４）の処理の済んだ基板の両面、若しくは片面に上記（２）の処理後のプリプレグと銅箔をこの順に配置し、再度（３）の処理をし、その後上記（４）の処理をする。
（６）必要に応じて、以上の処理を繰り返す。
ただし、これらは以下の特許文献１で開示されている技術である。このため、これ以上の説明は省略する。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１１８３３８号公報  以上の他多層基板には、コストの削減等の他に各部の、特にビアホール部の電気的接続性を改良する目的で、以下の特許文献２から特許文献８に示すように様々な発明がなされている。
【特許文献２】特表平１０−５０７３１５号公報
【特許文献３】特開２０００−３１５８６７号公報
【特許文献４】特開２００１−２０３４５９号公報
【特許文献５】特開２００３−１８８５３３号公報
【特許文献６】特開２００３−２５８０１３号公報
【特許文献７】特開２００３−２９８２４０号公報
【特許文献８】特開２００３−３１８５４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、多層基板はその製造に際して何度も加圧下で加熱される。一方、導電ペーストは、多くの場合金属体（微粒子、ファイバー状等）の混入した樹脂である。このため、上述の背景技術欄の（４）の状態後の後工程での加熱やあるいは製造後の使用時の発熱、放冷の繰り返しにより収縮を起し、その結果ビア抵抗が増加することがある。この収縮の様子を図１に示す。
図１の（１）は製造直後のビアホール断面を示し、（２）は加速テストのため製造後加熱下で数百時間経過して導電ペーストが収縮した状態のビアホールの断面を示す。なお、図の１は樹脂製絶縁性基板（回路基板の基材）である。２７はビアホール内に柱状に充填された直後の導電性ペーストであり、２８は後工程での加熱等のため収縮した導電性ペーストである。９０は、導電性ペーストの収縮で生じたスペースである。４８は電極（接続用の電極である回路のランド若しくはパッド）である。このため、１つのビア抵抗は初期が３８ｍΩであったのが、１２５℃、９５０時間経過後には１１４０ｍΩになったりもする。
【０００５】
以上から加熱下、高温下でもかかるビア抵抗の増加がないビアホールの接続構造の開発が望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、以上の課題を解決することを目的としてなされたものであり、ビアホールの両端に在る基板内の電極に貫通孔を設け、この貫通孔内に導電ペーストを侵入させ、これによりその収縮の防止、たとえ収縮したとしても貫通孔の外表面が凹むだけであり電極との接触面積は減少せずこのためビア抵抗の増加とならないようにしている。更に、貫通孔の内径を内層（導電ペースト）側に行くほど小とするか、途中を最大若しくは最小としてひっかかりがあるようにすることにより、その収縮を機械的、物理的により一層拘束するようにしている。
【０００７】
また、電極の導電ペーストに向く面、貫通孔内を粗化して導電ペーストとの接触面積の増加と接着力の向上を図り、併せて導電ペーストの収縮によるスペースの発生の防止を図っている
またその製造に際しては、転写箔プロセスを用いている。このため、転写用基板上にランド、パッド部はもちろんその他の回路パターン同時に形成し、樹脂製基板に転写によりビアホールの接続構造のみならず電極となるランド、パッド等を含む回路パターンを同時に、同一工程で製造しうるようにしている。更に、転写用基板に電極を形成するからこそ、その導電パッド側の表面を粗化することも容易になしうることをも考慮している。
【発明の効果】
【０００８】
以上の手段を採ることにより、特に基板内の電極の貫通孔内に導電性ペーストを入り込ませ、孔の形成で収縮の方向を分散させることができるとともに収縮を拘束することにより、導電性ペーストの後工程での加熱や時間の経過による収縮はなくなるか、あったとしても非常に少なくなり、その結果電極とビアホールの接続抵抗は、後工程での加熱や使用時の発熱、放冷の繰り返しによる増加が従来品に比べて非常に少なくなる。これにより、電子機器の信頼性も向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明をその好ましい実施の形態に基づいて説明する。
（第１の実施の形態）
本実施の形態は、図２の（A）に示すように基板内の電極４０の中心部に単に貫通孔を開けるだけでなく、その内径が内層に行くほど小さくなったり、図２の（B）に示すように電極４１の貫通孔の中央部の内径が最も太くなったりしている。このため、たとえ導電性ペースト２６が収縮しようとしても、収縮力が分散することに加えて電極の孔の内周面の形状により機械的、あるいは物理的に拘束されるため、収縮によるスペースは内部には形成されず、図２の（A）、（B）両方に示すごとく孔内の内部の外周面に凹所９１が生じるだけである。このため、導電性ペーストと電極との接触面積はほとんど変わらず、ビア抵抗の増加はあったとしても僅少に抑制できる。なお念のため記載するが、本図に示すのは導電ペーストが収縮した状態であり、製造時には孔内の凹所は存在しないのはもちろんである。
【００１０】
次に、この回路基板そのものの製造方法について説明する。
図３の（１）はビアホール内に導電ペースト２５が充填された状態の樹脂製の絶縁性基板となるプリプレグ１０及び、中央に貫通孔４２のある転写用の電極４０と回路パターン４９がその表面に形成された転写用金属箔５１を前記プリプレグ１０に形成されているビアホールに丁度電極４０が嵌まり込むように位置合せして、両面から付着しようとしている状態を示す。
図３の（２）は、この転写用金属箔５１をプリプレグ１０に正しく配置した状態で押圧し、更に加熱している状態を示す。
図３の（３）は、転写された回路が、樹脂製の絶縁基板１０に形成されたビアホールを介して基板の厚み方向の電気的接続がなされた状態である。なお、転写用金属箔は既に除去されている。この後、場合によっては上下に更に他の絶縁性基板や銅箔が加圧下での加熱等で付着され、銅箔へのエッチング等で回路パターンが形成され、これを繰り返して多層の回路パターンが形成されることととなる。
【００１１】
なおまた、図３の（１−ａ）は、中央の貫通孔４２の形成された電極４０を反転写用基板側より見た図であり、電極４０のランド若しくはパッドに回路が接続されている。参考のため示すものである。
次に、順序は逆になったかもしないが、図２の（A）に示す形状の、すなわち中心に貫通孔のある電極が表面に形成された転写用基板の製造方法について、図４を参照しつつ順に説明する。
（１）先ず、ステンレス製転写用基板５０上に感光性のドライフィルム膜６０（デュポン社製、品番「ＦＸ−１４０」）を形成し、更にその上方にフォトマスク７０を取り付ける。
（２）次いで、フォトマスク７０上方より光を当てて露光し、現像する。この際、（２−ａ）に示すように、焦点を多少ぼかす等の露光条件やドライフィルムの厚みを調整したり、その他光の回折を利用して、残るドライフィルムの中心部上下方向の切断面が台形、すなわち図上で下広がりとなるように露光させる。
（３）次に、フォトマスク７０を取り去り、次いで非露光部を除去する。
（４）転写用基板５０ごと銅メッキを行い、取り去られた非露光部に銅の層を形成する。なお、めっきの条件であるが、本実施例では４５秒程度電気めっきを行い、３５μｍ厚さに銅の膜を付着させた。
（５）最後に、露光したドライフィルムをエッチング等で除去する。
なお、この際、転写用基板上に同時に回路パターンを形成しておくのが工程の削減、コストダウンの面から好ましい。
このように形成した貫通孔を有する電極（孔の狭い径が１００μｍ、広い径が１１０μｍ）を使用した場合、ビア径が３００μｍで基板厚みが８００μｍの１つのビア抵抗は、初期が１４ｍΩであり、１２５℃、９５０時間後には５４ｍΩであった。
【００１２】
（第２の実施の形態）
その他の形状の電極の製造方法等について、図５を参照しつつ説明する。
図５の（Ａ）は、ウェットエッチングを使用するものである。このため、８５はエッチングレジストであり、８０はエッチング用樹脂層である。ウェットエッチングでは、エッチング液はエッチングレジスト８５の開孔８６より内部へ入り込んでエッチング樹脂層８０を侵食するため、下広がりの侵食となる。
【００１３】
なお、本図に示す形状の現像済等の硬化した樹脂柱が一旦形成された後は、転写用基板ごと銅めっきされ、樹脂が除去されるのは図４の場合と同じである。
【００１４】
図５の（Ｂ）は、電極に中央部の内径が太い貫通孔を形成するものである。この場合には、
（１）ステンレス製転写用基板５０上にエポキシ樹脂層９０と銅箔９５を形成し、ＹＡＧレーザーを用いて中太の孔９１を穿ける。
（２）銅箔を取り去り、更にエッチング樹脂層の孔を電気めっきにより銅９６で埋める。
（３）エポキシ樹脂層をエッチングで除去し、転写用電極４０を製造する。
また、どの様な製造方法においても、必要に応じての７%塩酸水や純水での洗浄、脱脂等が行われるが、これらは周知技術なのでその説明は省略する。
【００１５】
このようにして形成した貫通孔を有する電極（孔の広い径１００μｍ、狭い径９２μｍ）を使用した場合、ビア径が３００μｍで基板厚みが８００μｍの１つのビアの抵抗は、初期が１４ｍΩの抵抗が、１２５℃、９５０時間後には５１ｍΩとなった。
【００１６】
（第３の実施の形態）
本実施の形態は、基板内の電極の貫通孔内面を含む導電性ペーストとの接触面側の表面に粗化処理を行うものである。このため、転写基板に電極が形成された状態、すなわち図４の（５）に示す状態（孔が３つ開孔され、その狭い孔径が７５μｍ、広い孔径が８０μｍ）で次の処理がなされる。その処理手段であるが、本実施の形態では導電性ペーストとの良好な電気抵抗の確保のため、表面に酸化銅の形成される黒色酸化処理ではなく、金などのめっき、エッチング及びブラスト処理等の機械的処理を行う。ただし、これらの処理そのものは周知技術であるため、その説明は省略する。
【００１７】
金めっきによる本実施の形態では、ビア径が３００μｍで基板厚みが８００μｍの１つのビア抵抗は、初期が１４ｍΩの抵抗であり、１２５℃、９５０時間後には４１ｍΩとなった。
【００１８】
以上、本発明をその幾つかの実施の形態に基づいて説明して来たが、本発明は何もそれらに限定されないのは勿論である。すなわち、例えば以下のようにしても良い。
（１）基板内の電極としてアルミ等を使用する又、他に金めっき等のめっき処理されたものを使用する等、基板、転写用基板や導電性ペースト更には製造に使用する薬品等に他の材料等を使用している。
（２）基板内の電極の肉厚等も他の寸法としている。更に電極の寸法やビアホー
ルの直径の如何によっては、貫通孔の断面形状は丸のみならず楕円、多角形など又、複数形成している。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】従来のビアホールで、収縮してスペースが発生し、電極との接触が悪くなるのを概念的に示す図である。
【図２】本発明に係るビアホールで、導電ペーストが収縮しても基板内の電極との接触が良好に維持される様子を概念的に示す図である。
【図３】本発明における回路基板そのものの製造手順を示す図である。
【図４】本発明に係るビアホール用の電極の第１の実施の形態の製造手順を示す図である。
【図５】本発明に係るビアホール用の電極の他の幾つかの実施の形態の製造手順の要部を示す図である。
【符号の説明】
【００２０】
１０      プリプレグ（樹脂製の絶縁性基板）
２０      ビアホール内の導電性ペースト
２５      ビアホール内の導電性ペースト（製造前）
２６      収縮した導電性ペースト（実施例の加速試験後）
４０      ビアホール両端の貫通孔がある基板内の電極
４２      電極の貫通孔
４８      ビアホール両端の電極（従来技術）
５０      転写用基板
５１      電極の形成された転写用基板
６０      感光性樹脂膜（ドライフィルム）
７０      フォトリソグラフィー用マスク
８０      エッチング用樹脂層
８５      エッチングレジスト
８６      マスクの開孔
９０      エポキシ樹脂層
９５      銅箔
【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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