(57)【要約】【課題】配線導体とビア導体との接続信頼性が高く、ランドの表面が平坦な配線基板を提供すること。【解決手段】配線基板は、セラミック基板１の表面のビア開口２の周囲に薄膜金属層４が形成され、薄膜金属層４および前記ビア導体３表面を覆うように配線導体５が形成されている。薄膜金属層４をビア開口２から離間させておくことによって、ランドの表面を平坦なものとできる。【選択図】  図１
2009239065.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミック基板に設けられたビア開口と、該ビア開口に埋設されたビア導体と、該ビア導体の露出表面に接続された配線導体とを具備している配線基板において、前記セラミック基板の表面の前記ビア開口の周囲に薄膜金属層が形成され、該薄膜金属層および前記ビア導体の表面を覆うように前記配線導体が形成されていることを特徴とする配線基板。
【請求項２】
前記薄膜金属層は、前記ビア開口から離間させて形成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３】
前記薄膜金属層は、前記ビア開口から前記薄膜金属層の厚み以下の距離だけ離間させて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４】
ビア導体が埋設されたセラミック基板の表面を研磨する工程と、該表面の前記ビア導体の周囲に薄膜金属層を形成する工程と、前記ビア導体の表面および薄膜金属層の表面に金属めっき層を形成する工程とを含むことを特徴とする配線基板の製造方法。
【請求項５】
前記金属めっき層を形成する工程において、ニッケル，金および銅を順次めっきすることを特徴とする請求項４記載の配線基板の製造方法。
【請求項６】
前記銅めっき層の表面にニッケルおよび金をさらにめっきすることを特徴とする請求項５記載の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、ビア導体が設けられたセラミック配線基板と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、焼成後のセラミック基板に適宜にビア開口部を形成し、導電性のペーストを充填、焼成し、ビア導体とした後、セラミック基板表裏面を研磨し、セラミック基板の表面を平坦にした後、配線導体を形成する方法があった。
【特許文献１】特開平８−２２２８５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、焼成後のセラミック基板に任意にビア開口部を形成し、導電性のペーストを充填、焼成しビア導体とした後、セラミック基板表裏面を研磨し、セラミック基板の表面を平坦にした後、配線導体を形成する方法では、Ａｇ系のペーストを使用した際に、配線導体とペーストとの密着性が低いために、配線導体形成時にビア部に取り込まれた水分等により、加熱実装時に水蒸気が膨張し、配線導体部に膨れ等が発生する問題があった。
【０００４】
本発明は上記のような背景技術における問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、配線導体とビア導体との接続信頼性が高く、ランドの表面が平坦な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】
【０００５】
本発明の配線基板は、セラミック基板に設けられたビア開口と、このビア開口に埋設されたビア導体と、このビア導体の露出表面に接続された配線導体とを具備している配線基板において、前記セラミック基板の表面の前記ビア開口の周囲に薄膜金属層が形成され、この薄膜金属層および前記ビア導体の表面を覆うように前記配線導体が形成されていることを特徴とする。
【０００６】
本発明の配線基板において、好ましくは、前記薄膜金属層は、前記ビア開口から離間させて形成されていることを特徴とする。
【０００７】
本発明の配線基板において、好ましくは、前記薄膜金属層は、前記ビア開口から前記薄膜金属層の厚み以下の距離だけ離間させて形成されていることを特徴とする。
【０００８】
本発明の配線基板の製造方法は、ビア導体が埋設されたセラミック基板の表面を研磨する工程と、この表面の前記ビア導体の周囲に薄膜金属層を形成する工程と、前記ビア導体の表面および薄膜金属層の表面に金属めっき層を形成する工程とを含むことを特徴とする。
【０００９】
本発明の配線基板の製造方法において、好ましくは、前記金属めっき層を形成する工程において、ニッケル，金および銅を順次めっきすることを特徴とする。
【００１０】
本発明の配線基板の製造方法において、好ましくは、前記銅めっき層の表面にニッケルおよび金をさらにめっきすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の配線基板は、セラミック基板に設けられたビア開口と、このビア開口に埋設されたビア導体と、このビア導体の露出表面に接続された配線導体とを具備している配線基板において、セラミック基板の表面のビア開口の周囲に薄膜金属層が形成され、この薄膜金属層およびビア表面を覆うように配線導体が形成されていることにより、ビア開口の周囲の薄膜金属層が、配線導体とセラミック基板表面との密着強度を向上するため、薄膜金属層、ビア導体、および配線導体との接続信頼性が向上される。
【００１２】
本発明の配線基板において、好ましくは、薄膜金属層は、ビア開口から離間させて形成されている場合、ビア導体の直上の配線導体表面に生じる凹凸が少ない配線基板とすることができる。
【００１３】
本発明の配線基板において、好ましくは、薄膜金属層は、ビア開口から薄膜金属層の厚み以下の距離だけ離間させて形成されている場合、薄膜金属層とビア導体とを配線導体で覆うように形成するとともに、ビア導体の直上の配線導体表面に生じる凹凸が少ない配線基板とすることができる。
【００１４】
本発明の配線基板の製造方法は、ビア導体が埋設されたセラミック基板の表面を研磨する工程と、この表面のビア導体の周囲に薄膜金属層を形成する工程と、ビア導体の表面および薄膜金属層の表面に金属めっき層を形成する工程とを含むことにより、ビア開口の周囲の薄膜金属層とビア導体の表面に配線導体を良好に形成することができるので、薄膜金属層、ビア導体、および配線導体との接続信頼性が向上される。
【００１５】
本発明の配線基板の製造方法において、好ましくは、金属めっき層を形成する工程において、ニッケル，金および銅を順次めっきする場合、配線導体主部が銅から成る電気特性のよい配線基板を安く生産性よく形成できる。
【００１６】
本発明の配線基板の製造方法において、好ましくは、銅めっき層の表面にニッケルおよび金をさらにめっきする場合、銅めっき層の表面の腐食を防ぐことができ、信頼性のよい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】
【００１７】
以下、図面に基づいて本発明の配線基板を詳細に説明する。
【００１８】
図１は本発明の配線基板の実施の形態の一例を示す断面図である。これらの図において、１はセラミック基板、２はセラミック基板１に設けられたビア開口、３はビア開口２に埋設されたビア導体、４はビア開口２の周囲に形成された薄膜金属層、５は薄膜金属層４およびビア導体３の表面を覆うように形成された配線導体である。
【００１９】
セラミック基板１は、低温焼成ガラスセラミックス，酸化アルミニウム質焼結体（アルミナセラミックス），ムライト質焼結体等の酸化物系セラミックス、表面に酸化物膜を有する窒化アルミニウム質焼結体，炭化珪素質焼結体等の非酸化物系セラミックス等の電気絶縁材料で形成されている。
【００２０】
セラミック基板１が、例えば酸化アルミニウム質焼結体から成る場合、先ずアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）やシリカ（ＳｉＯ２），カルシア（ＣａＯ），マグネシア（ＭｇＯ）等の原料粉末に適当な有機溶剤，溶媒を添加混合して泥漿状と成し、これを従来周知のドクターブレード法やカレンダーロール法等によりシート状に成形してセラミックグリーンシート（以下、グリーンシートともいう）を得る。その後、グリーンシートを所定形状に打ち抜き加工してビア開口２を形成するとともに、必要に応じてこれらグリーンシートを複数枚積層し、これを約1600℃の温度で焼成することにより製作される。
【００２１】
ビア開口２は、上記グリーンシートを打ち抜き加工する代わりに、焼成前または焼成後のセラミック基板１に炭酸ガス（ＣＯ２）レーザを用いて、所定位置に所定の角度で穿孔することにより形成してもよい。特に、ビア開口２の径が小さな場合は、ビア開口２の内壁面のテーパ角度をコントロールすることが容易なので、ビア開口２の内壁面を滑らかに加工することができる紫外線レーザ等で形成するとよい。
【００２２】
また、ビア開口２をセラミック基板１に複数設ける場合、焼成後のセラミック基板１が焼成収縮した後でレーザ穿孔する方法は、ビア開口２の間隔を高精度なものにすることができるので、ビア導体３の位置精度が要求される用途には好適である。
【００２３】
ビア導体３は、ビア開口２を形成後、Ａｇ，Ａｕ，Ｃｕからなる導体ペーストを印刷法、真空印刷法等を用いて、ビア開口２に充填するように注入し、その後、空気中または窒素（Ｎ２）ガス中において焼成することによって作製される。なお、図１〜図３において、ビア導体３は貫通ビア導体３として例示しているが、一端がセラミック基板１の表面に露出し、他端がセラミック基板１の内部で終端されるいわゆるブラインドビア導体３であってもよい。
【００２４】
薄膜金属層４は、銅，金，アルミニウム，ニッケル，クロム，モリブデン，チタンまたはそれらの合金等の金属材料をスパッタリング法，蒸着法，めっき法等の薄膜形成技術を採用することによって、セラミック基板１のビア開口２の周囲にビア開口２を取り囲むように全周にわたって形成される。
【００２５】
薄膜金属層４は、セラミック基板１の表面の全面に、クロム，モリブデン，チタン等から成る密着金属層と、その上に被着された銅等の金属薄膜層とで構成される下地導体層を無電解めっき法やスパッタリング法等によって先ず形成し、その後、フォトリソグラフィ法を用いて薄膜金属層４となる部分を覆うようにレジストパターンを形成した後、レジストパターンにより覆われていない余分な下地導体層をケミカルエッチング法やドライエッチング法等にて除去し、その後、レジストパターンを除去することにより形成される。
【００２６】
本発明の薄膜金属層４は、薄膜金属層４を形成する際に、ビア導体３の上面を開口させて形成しておく必要がある。また、薄膜金属層４は、図２に示すように、ビア導体３と離間させて形成しておくのがよく、その離間距離は薄膜金属層４の厚み以下の距離とするのがよい。
【００２７】
薄膜金属層４をビア導体３より離間して形成することで、配線導体５を電解金属めっき法によって形成する場合、ビア導体３に通電することで、まずビア導体３の表面に金属めっき層が成長を開始し、その金属めっき層の表面に次第に金属めっき層が成長を続ける。そして、遂には薄膜金属層４に金属めっき層が接続するようになる。その後は、薄膜金属層４の表面にも金属めっき層が成長を開始することになる。
【００２８】
従って、ビア導体３と薄膜金属層４との離間距離を調整することで、ビア導体３の表面直上の金属めっき層の厚さを厚く形成し、薄膜金属層４の表面に形成される金属めっき層の形成開始は時間差を持たせることで薄くし、最終的にビア導体３および薄膜金属層４を覆う金属めっき層の表面に生じる凹凸を少なく平坦にすることができる。このようにして、配線導体５のビア導体３直上の表面に形成される凹みが少ない配線導体５とすることができる。
【００２９】
配線導体５は、ニッケル，金，銅をめっきすることにより形成することができる。配線導体５を形成したい面の裏側から、ビア導体２を介して給電し、ビア導体２およびビア導体２の周囲に形成された薄膜金属層４の上にめっきすることにより、配線導体５が形成される。
【００３０】
次に、本発明の配線基板の製造方法を図３に基づいて詳細に説明する。
【００３１】
図３（ａ）〜（ｉ）は、本発明の配線基板の製造方法の実施の形態の一例を説明するための各工程における配線基板の断面図である。
【００３２】
まず、図３（ａ）の断面図に示すセラミック基板１を用意する。このようなセラミック基板１は、酸化アルミニウム（アルミナ：Ａｌ２Ｏ３）質焼結体，窒化アルミニウム（ＡｌＮ）質焼結体等のセラミック絶縁材料等から成る。例えば、上述のようにして酸化アルミニウム質焼結体から成るセラミック基板１を得る。また、必要に応じてセラミック基板１の主面に研磨加工を施す場合もある。
【００３３】
次に図３（ｂ）に示すように、セラミック基板１の表面からＣＯ２レーザ等を用い、所定位置に所定の角度でセラミック基板1に穿孔加工を施してビア開口２を形成する。
【００３４】
次に図３（ｃ）に示すように、ビア開口２内にＡｇペーストを真空印刷機を使用して充填し、これを約800℃の温度で焼成し、ビア導体３を形成する。
【００３５】
次に図３（ｄ）に示すように、ビア導体３の中央の凹み部が無くなるまでセラミック基板１の表裏面を研磨する。
【００３６】
次に図３（ｅ）に示すように、セラミック基板１の両面に薄膜金属層４となる下地金属層をセラミック基板１の表面にスパッタリング法により成膜する。
【００３７】
次に図３（ｆ）に示すように、従来周知のフォトリソグラフィ法によりセラミック基板１上の薄膜金属層４となる位置にレジストを配置する。なお、その際、ビア導体３の表面にはレジストが配置されないように開口させておく。
【００３８】
次に図３（ｇ）に示すように、従来周知のエッチング法により、レジストが配置されていないレジスト開口部の下地金属層をエッチングし、次にレジストを除去して薄膜金属層４を得る。
【００３９】
次に図３（ｈ）に示すように、電解めっき法によりセラミック基板１の裏面側からビア導体３を介してセラミック基板１の表面側へ給電し、ビア導体３の表面上および、その周囲に任意の形状で形成された薄膜金属層４表面にもＮｉ層およびＡｕ層を順次めっき等によって形成し、配線導体５を形成する。配線導体５は、低抵抗化および低コスト化の観点から、ＮｉおよびＡｕ層を薄くし、その上にＣｕめっきを厚く形成しても良い。Ｃｕめっきを行なった場合は、さらにその上に酸化防止のために再度ＮｉめっきおよびＡｕめっきを施すと良い。
【００４０】
セラミック基板１の両面に配線導体５を形成する場合は、次に図３（ｉ）に示すようにセラミック基板１を上下反転させ、セラミック基板１の裏面にも上記同様の処理を行なう。
【００４１】
かくして、本発明の配線基板が完成する。
【００４２】
本発明の配線基板は、最上層の配線導体５の上面に半導体集積回路の導体バンプを実装するとともに、配線基板を外部電気回路に電気的に接続することによって半導体装置とすることができる。
【００４３】
あるいは、本発明の配線基板は、最上層の配線導体５の上面に半導体素子探針用のプローブを接続し、固定するともに配線基板を外部電気回路に電気的および機械的に接続することによって、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とすることもできる。
【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断面図である。
【図２】本発明の配線基板の実施の形態の他の例を示す部分断面図である。
【図３】本発明の配線基板の製造方法を説明するための工程ごとの配線基板の断面図である。
【符号の説明】
【００４７】
１：セラミック基板
２：ビア開口
３：ビア導体
４：薄膜金属層
５：配線導体
６：レジスト
【図１】
2009239065.tif 000003
【図２】
2009239065.tif 000004
【図３】
2009239065.tif 000005