(57)【要約】【課題】配線基板に設けられたビア導体周りに生じる欠陥によって生じるクラックや剥離を低減することを提供すること。【解決手段】配線基板のランドは、ビア導体１の表面中央部に位置する第１領域に形成される第１活性金属層５ａと、第１領域と離れているとともに、ビア導体１の外周部からセラミック基板の表面にかけて位置する第２領域に形成された第２活性金属層５ｂの表面に形成されている。第１領域と第２領域とに分けてランドを形成することで、ビア導体１の端部に加わる熱応力を小さくでき、微小欠陥の成長を防ぐことが出来る。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビア導体が設けられたセラミック基板と、該セラミック基板の表面に露出する前記ビア導体を覆うように形成されたランドとを具備する配線基板において、前記ランドは、前記ビア導体の表面中央部に位置する第１領域と、該第１領域と離れているとともに前記ビア導体の外周部から前記セラミック基板の表面にかけて位置する第２領域と、前記第１領域および前記第２領域を部分的に接続する接続部とに形成された活性金属層の表面に形成されていることを特徴とする配線基板。
【請求項２】
前記ビア導体の表面にニッケル層および金層が形成されていることを特徴とする請求項１または２記載の配線基板。
【請求項３】
前記ビア導体に、前記ビア導体の太さよりも細い線幅の配線導体が接続されていることを特徴とする請求項１記載の配線基板。
【請求項４】
前記配線導体およびビア導体の表面を覆うようにニッケル層および金層が形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の配線基板。
【請求項５】
前記セラミック基板の熱膨張率が６×１０−６乃至１０×１０−６／℃であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の配線基板。
【請求項６】
前記ビア導体の熱膨張率が１０×１０−６乃至３０×１０−６／℃であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の配線基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は配線基板に関し、より詳細には半導体素子集積回路等の電子部品を搭載する電子部品搭載用配線基板、電子部品を収容するための電子部品収納用パッケージに用いられる配線基板や、半導体集積回路等の電気的な検査をするためのプローブカード等に使用される配線基板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
多層配線基板においては、層間を電気的に接続するために、各絶縁層にビア導体を形成し、このビア導体によって層間導体を接続している。例えば、低温（1000℃以下）で焼成されるセラミック配線基板においては、銀，銅またはこれら銀や銅を含む金属などからなるビア導体がセラミックスと同時焼成されて形成される。しかしながら、ビア導体とセラミックスとの焼成収縮率の温度依存性や焼成収縮の大きさが大きく異なる場合、ビア導体周りに応力が生じ、セラミック部にクラック等が発生する原因となる。また、焼成後のめっき工程においてこれら微小な欠陥部からめっき液が浸透して問題を生じる場合がある。
【０００３】
この問題を解決するために、焼成後のビア導体の表面を機械加工することによってビア導体の表面を緻密化し、ビア導体内部にめっき液が浸透しないようにすることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−３６８４２３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、ビア導体とセラミック部との間に生じる応力によってビア導体とセラミック部との間に剥離が生じていた場合は、ビア導体表面を緻密化してもめっき液の侵入を十分に防止することは困難であった。
【０００５】
また、ビア導体の表面にニッケル／金などのめっき金属層を形成して、そのビア導体表面を覆い、かつ同等以上に大きいランドおよび配線を形成したセラミック多層配線基板に熱負荷を印加した際、セラミック部と多層配線導体部（ビア導体や配線金属）との熱膨張の大きさの違いによる熱応力が加わって、ビア導体およびビア導体の周囲で微小欠陥が拡大してクラックや剥離に発展する場合があるという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するために完成されたものであり、その目的は配線基板に設けられたビア導体周りに生じる欠陥によって生じるクラックや剥離を低減することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の配線基板は、ビア導体が設けられたセラミック基板と、このセラミック基板の表面に露出する前記ビア導体を覆うように形成されたランドとを具備する配線基板において、前記ランドは、前記ビア導体の表面中央部に位置する第１領域と、この第１領域と離れているとともに前記ビア導体の外周部から前記セラミック基板の表面にかけて位置する第２領域と、前記第１領域および第２領域を部分的に接続する接続部とに形成された活性金属層の表面に形成されていることを特徴とするものである。
【０００８】
また、本発明の配線基板において、好ましくは、前記ビア導体の表面にニッケル層および金層が形成されていることを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明の配線基板において、好ましくは、前記ビア導体に、前記ビア導体の太さよりも細い線幅の配線導体が接続されていることを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明の配線基板において、好ましくは、前記配線導体およびビア導体の表面を覆うようにニッケル層および金層が形成されていることを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明の配線基板において、好ましくは、前記セラミック基板の熱膨張率が６×１０−６乃至１０×１０−６／℃であることを特徴とするものである。
【００１２】
また、本発明の配線基板において、好ましくは、前記ビア導体の熱膨張率が１０×１０−６乃至３０×１０−６／℃であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の配線基板は、ビア導体が設けられたセラミック基板と、このセラミック基板の表面に露出するビア導体を覆うように形成されたランドとを具備する配線基板において、ランドは、ビア導体の表面中央部に位置する第１領域と、この第１領域と離れているとともにビア導体の外周部からセラミック基板の表面にかけて位置する第２領域と、第１領域および第２領域を部分的に接続する接続部とに形成された活性金属層の表面に形成されていることから、ランドが接着される面積が第１領域と第２領域とに分割され、ランドに発生する熱応力がビア導体に加わるのを低減することが出来る。
【００１４】
本発明の配線基板において、ビア導体の表面にニッケル層および金層が形成されている場合には、ビア導体の表面を覆うように金層が形成されている為に、活性金属層を介し配線導体との密着が向上し耐熱性を付与できる。またビア導体に耐薬品性を付与できる。
【００１５】
本発明の配線基板において、ビア導体に、ビア導体の太さよりも細い配線導体が接続されている場合には、ビア導体と配線導体間に発生する熱応力を低減できる。
【００１６】
本発明の配線基板において、配線導体およびビア導体の表面を覆うようにニッケル層および金層が形成されている場合には、配線導体およびビア導体に耐酸化性や耐薬品性を付与することが出来る。
【００１７】
本発明の配線基板において、セラミック基板の熱膨張率が６×１０−６乃至１０×１０−６／℃である場合には、配線導体およびビア導体との熱膨張差に起因する熱応力が小さく、耐熱性を配線基板に付与することができる。
【００１８】
本発明の配線基板において、ビア導体の熱膨張率が１０×１０−６乃至３０×１０−６／℃である場合には、配線導体との熱膨張差に起因する熱応力が小さく、耐熱性を配線基板に付与することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明の配線基板を添付の図面に基づき詳細に説明する。
【００２０】
図１，図２は本発明の実施の形態の一例を示し、図１は配線基板１０の部分斜視図、図２は図１を上から見た平面図である。
【００２１】
配線基板１０は、図１に示すように、セラミック基板１１の表面に導出されたビア導体１２およびこのビア導体１２に接続された配線導体１３を備えている。ビア導体１２がセラミック基板１１の表面に露出する部分には、ビア導体１２の露出表面を覆うようにビア導体１２の露出面積より広い面積のランド１２ａが形成され、このランド１２ａ部分でビア導体１２と配線導体１３とが接続される。ビア導体１２は、セラミック基板１１の表裏両面を貫通する貫通ビア導体１２であっても、セラミック基板１１の内部で終端するいわゆるブラインドビア導体１２であってもよい。
【００２２】
次に、ビア導体１２，ランド１２ａおよび配線導体１３の接続構造について、図３および図４を用いて説明する。
【００２３】
図３は図２のＡ−ＡＡ断面における断面図、図４は図２のＢ−ＢＢ断面における断面図を示す。これら図において、１はビア導体、２はビア導体１が設けられたセラミック基板、３はビア導体１の表面に形成されたニッケル層、４はニッケル層の表面に形成された金層、５は活性金属層であり、５ａは第１領域に形成された第１活性金属層、５ｂは第２領域に形成された第２活性金属層、６は配線導体、７は配線導体およびビア導体の表面を覆うように形成されたニッケル層、８は配線導体およびビア導体の表面を覆うようにニッケル層７の表面に形成された金層である。
【００２４】
ビア導体１は、セラミックグリーンシートにパンチング等により孔を設け、この孔に導体ペーストを埋めてセラミックグリーンシートと導体ペーストとを同時焼成する方法、または、焼結されたセラミック基板２にレーザー穿孔法によって穴を形成し、この穴に銀等の導体ペースト等を埋めて、その後、導体ペーストを焼成する方法によって設けられる。
【００２５】
焼結されたセラミック基板２に孔を形成する後者の方法は、セラミック基板２が既に焼成されたものであるので、焼成収縮による寸法変化がなく、ビア導体１の間隔に高精度を要求される用途には好適である。また、導体ペーストのみを焼成する後者の方法は、ビア導体１とセラミック基板２とが強固に接合せず、ビア導体１とセラミック基板２とが剥離しやすい傾向があるが、本発明の配線基板１０はこの課題解決にも好適に対応し得るものである。
【００２６】
ビア導体１の露出表面には、ビア導体１を覆うようにニッケル層３およびこのニッケル層の表面を覆うように金層４が設けられる。ニッケル層３および金層４は、例えば電解めっき法により形成され、セラミック基板２の表面から１〜１０μｍ突出するように形成される。そして、ビア導体１の表面中央部には、ニッケル層３および金層４を介して第１活性金属層５ａが形成される。このビア導体１の表面中央部の第１活性金属層５ａが形成される部分を第１領域と称する。
【００２７】
ビア導体１の表面にニッケル層３および金層４を形成することにより、その表面に形成される活性金属層５ａのビア導体１との密着性が良好でない場合でも各層間で強固な接着力が確保される。また、ビア導体１に銀，アルミニウムを用いた際、ビア導体１の表面にニッケル層３および金層４を形成することにより、マイグレーションを防止することができる。
【００２８】
さらに、この第１領域とは分離され、第１領域を取り囲むように第１領域の全周にわたって第２活性金属層５ｂが形成される。この第２活性金属層５ｂが形成される部分を第２領域と称する。第２活性金属層５ｂは、金層４の表面からビア導体１の周囲のセラミック基板２の表面にかけて形成される。
【００２９】
なお、活性金属層５は、図４に示すように、第１領域と第２領域とに形成された第１活性金属層５ａおよび第２活性金属層５ｂとの間の、配線導体６が形成される下地部分にも形成される。これによって、第１活性金属層５ａおよび第２活性金属層５ｂは部分的に接続される接続部を有している。
【００３０】
活性金属層５（第１活性金属層５ａおよび第２活性金属層５ｂ）は、チタン，アルミニウム，クロム，タングステン，モリブデンおよびそれらの合金などの金属材料をスパッタリング法，蒸着法，めっき法などの薄膜形成技術を採用することにより形成できる。活性金属層５の形成は、第１領域および第２領域に開口を有するフォトリソグラフィ技術によるマスキング等を用いて行なわれる。
【００３１】
また、第１活性金属層５ａおよび第２活性金属層５ｂの表面には、配線導体６に用いられる材料に応じて、さらに金属層が形成される。例えば、配線導体６に銅を用いる場合には、スパッタリング法によって銅層が活性金属層５の表面に形成される。
【００３２】
第２領域に活性金属層５ｂを形成することによって、ビア導体１表面に形成したニッケル層３および金層４とセラミック基板との間に出来る空隙を塞ぐことが可能になり、めっきの際の薬品浸漬時に薬液が空隙に浸入することによる導体材料の腐食を防ぐことができる。すなわち、ニッケル層３および金層４はセラミック基板２とは密着性がなく、ニッケルめっき層３および金めっき層４は、ビア導体１の表面にのみ成長するが、これによって、ニッケル層３または金層４の表面とセラミック基板２の表面との間には空隙が形成される。しかし、第２活性金属層５ｂを形成することによって、第２活性金属層５ｂが、この空隙の開口を塞ぎ、空隙内にめっき液が残留したり、この空隙を通じてめっき液がビア導体１に接触したりするのを遮ることができる。
【００３３】
さらに、ランドは、この第１領域と第２領域とに形成された第１活性金属層５ａおよび第２活性金属層５ｂの表面に形成されるため、ランドが分割されてランドがビア導体１およびセラミック基板２に接触する面積が少なくなる。従って、熱膨張差に伴うランドとビア導体１およびセラミック基板２との間の熱応力が低減し、ビア導体１およびビア導体１とセラミック基板２との接合部に生じる微小欠陥を成長させ難くすることができる。従って、熱負荷に耐え得る配線基板１０を得ることが出来る。
【００３４】
配線基板１０は、たとえばセラミックス，ガラスセラミックス，ガラスなどの無機材料から成る無機絶縁性の基板に形成される。具体的に、セラミック材料としては、酸化アルミニウム質焼結体（アルミナセラミックス），窒化アルミニウム質焼結体（窒化アルミニウムセラミックス），炭化珪素質焼結体（炭化珪素セラミックス），窒化珪素質焼結体（窒化珪素セラミックス），ガラス質焼結体（ガラスセラミックス）またはムライト質焼結体などが挙げられる。ガラスの場合は、ソーダガラス，ホウケイ酸ガラスまたは石英ガラス等が挙げられる。
【００３５】
特に、アルミナセラミックス（純度93％以上）をセラミック基板２の材料として用いた場合、アルミナセラミックスは、セラミックス内の粒界に存在するガラス層が少ないため、薬品浸漬時に腐食されにくく、耐薬品性が高い好適な配線基板１０を形成できる。
【００３６】
また、ガラスセラミックスの場合は、内部導体に電気抵抗の小さい銅または銀を用いることができるので、電気特性のよい配線基板１０とすることができる。
【００３７】
ここで絶縁材料としてガラスセラミックスを採用した場合におけるセラミック基板２の形成方法の一例について説明する。まず、ガラス粉末やセラミック粉末などの原料粉末を有機溶剤やバインダなどとともに混練し、これをシート状に成形して複数のセラミックグリーンシートを作製する。次に、内部導体となる導体ペースト等を表面に被着し、作製されたセラミックグリーンシートを所定のように積層し、所定の焼成温度（例えば１０００℃）で焼成する。以上のようにして、セラミック基板２は作製される。
【００３８】
本発明のセラミック基板２に設けられるビア導体１は、銅、銀、パラジウム、白金、アルミニウム、タングステン、モリブデン、ニッケル、金、クロムおよびそれらの合金等から成る。
【００３９】
次に、第１活性金属層５ａの表面には配線導体６が形成され、最後に配線導体６，金層４および第２活性金属層５ｂの表面全体を覆うようにニッケル層７および金層８が被着される。例えば、配線導体６には銅がめっき法によって被着され、その後にこれら金属層の全体を覆うようにニッケル層７および金層８が順次めっき法によって被着される。
【００４０】
ビア導体１の上端太さより幅の狭い第１領域に第１活性金属層５ａが形成され、この第１活性金属層５ａにビア導体の太さよりも細い配線導体６が形成されるので、配線導体６の熱膨張に伴うビア導体１に与える影響は小さくなる。
【００４１】
配線導体６は、銅、金、錫、亜鉛、アルミニウム等から成り、例えば、セラミック基板２の表面に形成された活性金属層５の表面に、アディティブ法によるレジストパターンを設け、電気めっき法により形成されたり、無電解めっき法により形成されたりする。そして、例えば厚み３〜１０μｍの配線導体６が設けられる。特に配線導体６に銅を用いたときは、電気抵抗が低く電気特性に優れた低コストの配線基板１０を得ることができる。
【００４２】
なお、配線導体６とビア導体１との上に金属層の全体を覆うようにニッケル層７および金層８を形成することにより、耐薬品性の高い配線基板１０を得ることができる。ニッケル層７は例えば１〜１０μｍの厚みに形成され、金層８は０．１〜１０μｍの厚みに形成される。
【００４３】
さらにニッケル層７の熱膨張率は、上記配線導体６の材質よりも熱膨張率が小さいため、熱が印加された際、配線導体６の熱膨張を押さえ、配線導体６内での層間剥離を抑えることができる。
【００４４】
なお、本発明は上述の実施の形態および実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内であれば種々の変更は可能である。
【００４５】
また、上記実施の形態の説明において上下左右という用語は、単に図面上の位置関係を説明するために用いたものであり、実際の使用時における位置関係を意味するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の配線基板の実施の形態の一例を示す部分斜視図である。
【図２】図１の配線基板の平面図である。
【図３】図２の断面Ａ−ＡＡにおける断面図である。
【図４】図２の断面Ｂ−ＢＢにおける断面図である。
【符号の説明】
【００４７】
１：ビア導体
２：セラミック基板
３：ニッケル層
４：金層
５：活性金属層
５ａ：第１活性金属層
５ｂ：第２活性金属層
６：配線導体
７：ニッケル層
８：金層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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