JP2005093934A - スルーホールの充填方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明の課題は、基板を貫通するスルーホールのストレート状の内壁面が粗面であっても、確実に電解めっきによってスルーホール内に金属を充填し得るスルーホールの充填方法を提供する。
【解決手段】 樹脂基板１０を貫通する円柱状のスルーホール１２の内壁面を含む基板全面に薄膜金属層１４を形成した後、薄膜金属層１４を給電層とする電解めっきを施して、スルーホール１０内に金属を充填する際に、電解めっき液として、樹脂基板１０に電解めっきを施したとき、スルーホール１２内の金属析出速度が、樹脂基板１０の基板面の金属析出速度よりも速い電解めっき液を用いた電解めっきによって、スルーホール１２内の中途部近傍に最狭部１２ａを形成するように、スルーホール１２の開口部近傍の金属層よりも厚い金属層１８をスルーホール１２の中途部近傍に形成した後、電解めっきによって、最狭部１２ａを閉塞して形成した樹脂基板１０の両面に開口する凹部２０，２０に金属を充填する。
【選択図】 図１

Description

本発明はスルーホールの充填方法に関し、更に詳細には絶縁材料から成る基板を貫通するスルーホールのストレート状の内壁面を含む基板全面に薄膜金属層を形成した後、前記基板を電解めっき液内に浸漬し、前記薄膜金属層を給電層とする電解めっきを施して、前記スルーホール内に金属を充填するスルーホールの充填方法に関する。

半導体装置等の電子部品に用いられる多層配線基板を構成する、セラミックや樹脂等の絶縁性材料から成るコア基板には、コア基板を貫通するヴィアが形成されており、コア基板の両面に形成された導体パターンを電気的に接続している。
かかるヴィアの形成方法には、例えば、基板を貫通する円筒状のスルーホール内にめっきによって金属を充填して形成する方法がある。この方法を図５に示す。図５に示す方法は、いわゆるセミアディティブ法と称される方法であって、先ず、図５（ａ）に示す様に、絶縁材料から成る基板１００に円筒状のスルーホール１０２を形成した後、図５（ｂ）に示す様に、スルーホール１０２の内壁面を含む基板１００の表面に無電解めっきによって薄膜金属層１０４を形成する。
更に、スルーホール１０２を含む薄膜金属層１０４を覆うように塗布したレジスト１１０にパターニングを施し、スルーホール１０２及び配線パターンを形成する部分の薄膜金属層１０４を露出する［図５（ｂ）］。
次いで、薄膜金属層１０４を給電層とする電解めっきを施し、スルーホール１０２の内壁面及び薄膜金属層１０４の露出面上にめっき金属層１０６を形成する。このめっき金属層１０６は、図５（ｃ）に示す様に、スルーホール１０２の開口部の角部に形成された部分が、スルーホール１０２の内側部に形成された部分よりも厚くなる。
更に、電解めっきを継続すると、図５（ｄ）に示す様に、スルーホール１０２を金属で充填してヴィアに形成できると共に、めっき金属層１０６を所望の厚さとすることができる。
その後、レジスト１１０を除去し、露出した薄膜金属層１０４を除去することによって、基板１００の両面の各々に所望の配線パターンを形成でき、かかる配線パターンに両端の各々が接続されて成るヴィアが形成された配線基板を得ることができる。
しかし、形成されたヴィア内には、図５（ｄ）に示す如く、内部にボイド１０８が形成され易い。
この様に、図５に示す方法では、スルーホール１０２内にめっきによって金属を充填して形成したヴィアには、ボイド等の欠陥が存在することが多かった。

かかる図５に示す方法に対し、下記に示す特許文献１には、ボイド等の欠陥を防止しつつ、スルーホール内にめっきによって金属を充填するスルーホールの充填方法が提案されている。この特許文献１で提案されているスルーホールの充填方法を図６に示す。
図６に示す方法は、いわゆるサブトラクティブ法と称されている方法であって、先ず、樹脂層２００の両面に銅箔２０２，２０２が形成された銅付き樹脂板の両面の各所定箇所をエッチングして、底面が樹脂層２００の樹脂面から成る凹部２０４，２０４を形成［図６（ａ）、図６（ｂ）］した後、凹部２０４，２０４の底面を形成する各樹脂面にレーザを照射し、中途部が最狭部２０８に形成された鼓状のスルーホール２０６を形成する［図６（ｃ）］。
次いで、かかるスルーホール２０６の内壁面を含む樹脂板の全面にフィルドめっきとしての電解めっきを施す。この電解めっきによって、スルーホール２０６の内壁面を含む樹脂板の全面にめっき層２１０が形成される［図６（ｄ）］。形成されたにめっき層２１０により、スルーホール２０６の中途部の最狭部２０８が閉塞され、スルーホール２０６は凹部２１４、２１４に形成される。
更に、電解めっきを施すことによって、凹部２１４、２１４を金属で充填して、ヴィア２１６を形成できる［図６（ｅ）］。
その後、樹脂板の面に形成されためっき層２１０及び銅箔２０２．２０２にパターニングを施すことによって、ヴィア２１６に一端が接続された所望パターンの導電パターンを形成できる。
特開２００３−４６２４８号公報（［００１６］及び図２〜図６）

しかし、図６に示す方法では、鼓状のスルーホール２０６の個々をレーザによって形成しているため、鼓状のスルーホール２０６の形成自体が困難である。
また、多数個の鼓状のスルーホール２０６を樹脂板に形成する場合にも、各スルーホール２０６を個々にレーザによって形成する。このため、樹脂板に形成したスルーホール２０６の各最狭部２０８の形成位置を、同一箇所に形成することは極めて困難であり、最狭部２０８の形成位置が異なるスルーホール２０６が併存する。
この様に、最狭部２０８の形成位置が異なる複数個のスルーホール２０６が併存する樹脂板にフィルドめっきを施すと、深さが異なる凹部２１４が形成され、フィルドめっきを終了したとき、未充填の凹部２１４が存在するおそれがある。

かかる図６に示す方法に対して、下記特許文献２に記載された方法によれば、特殊形状のスルーホールを形成することなくスルーホールをめっきによって充填できる。特許文献２に記載された方法を図７に示す。
図７に示す方法は、図５に示す方法と同様なセミアディティブ法と称される方法であって、先ず、樹脂基板３００に円筒状のスルーホール３０２を形成した後、スルーホール３０２の内壁面を含む樹脂基板３００の全面に、無電解銅めっきによって薄膜銅層３０４を形成する［図７（ａ）、図７（ｂ）］。
更に、スルーホール３０２を含む薄膜金属層３０４を覆うように塗布したレジスト３１０にパターニングを施し、スルーホール３０２及び配線パターンを形成する部分の薄膜金属層３０４を露出する［図７（ｂ）］。
次いで、薄膜銅層３０４を給電層とする電解銅めっきを施し、スルーホール３０２の内壁面及び薄膜金属層３０４の露出面上に均一厚さのめっき銅層３０６を形成する［図７（ｃ）］。このめっき銅層３０６を形成する電解銅めっきとしては、周期的に電極極性を逆転するＰＰＲ電解銅めっきが採用される。
かかるＰＰＲ電解銅めっきでは、硫酸銅、硫酸、塩化物イオン、硫黄化合物、界面活性剤を含む硫酸銅めっき液を用い、逆電解を０．１〜１Ａ／ｄｍ²の電流密度範囲で行って、樹脂基板３００の薄膜銅層３０４に吸着される硫黄化合物のうち、スルーホール３０２の入口付近の硫黄化合物を剥離することによって、正電解時のスルーホール３０２内の分極抵抗を入口付近よりも低く保ち、スルーホール３０２内に均一厚さのめっき銅層３０６を形成できる。
更に、このＰＰＲ電解銅めっきを続行することによって、スルーホール３０２を銅で充填し、ヴィア３０８を形成できる。
国際公開第０３／０３３７７５号パンフレット（請求の範囲）

図７に示す方法によれば、樹脂基板３００に形成した円筒状のスルーホール３０２内に、金属を充填してヴィアを形成できる。このため、樹脂基板３００に特殊形状のスルーホールを形成することを要しない。
ところで、図７に示す方法では、スルーホール３０２の内壁面が凹凸の極めて少ない平滑面であることを要する。スルーホール３０２の内壁面が、凹凸の多い粗面に形成されていると、ＰＰＲ電解銅めっきによって銅層３０６がスルーホール３０２の内壁面の凹凸に沿って形成され、スルーホール３０２を銅で充填してヴィア３０８を形成したとき、スルーホール３０２の内壁面の凹部が空洞として残留するからである。
しかし、スルーホール３０２は、通常、ドリルで形成されるため、スルーホール３０２の内壁面が粗面に形成されることがある。
一方、樹脂基板３００に形成した多数個のスルーホール３０２について、その各内面の状況をチェックすることは、事実上不可能である。
そこで、本発明の課題は、基板を貫通するスルーホールのストレート状の内壁面が粗面であっても、確実に電解めっきによってスルーホール内に金属を充填し得るスルーホールの充填方法を提供することにある。

本発明者等は、前記課題を解決すべく検討を重ねた結果、電解めっき液として、円筒状のスルーホールが形成された樹脂基板に電解めっきを施したとき、スルーホール内の金属析出速度が、樹脂基板面の金属析出速度よりも速い電解めっき液を用いることによって、スルーホール内を金属で充填できることを見出し、第１の本発明に到達した。
すなわち、第１の本発明は、絶縁材料から成る基板を貫通するスルーホールのストレート状の内壁面を含む基板全面に薄膜金属層を形成した後、前記基板を電解めっき液内に浸漬し、前記薄膜金属層を給電層とする電解めっきを施して、前記スルーホール内に金属を充填する際に、該電解めっきを施す電解めっき液として、前記基板に電解めっきを施したとき、前記スルーホール内の金属析出速度が、前記基板面の金属析出速度よりも速い電解めっき液を用い、前記電解めっき液を用いた電解めっきによって、前記スルーホール内の中途部近傍に最狭部を形成するように、前記スルーホールの開口部近傍の金属層よりも厚い金属層をスルーホールの中途部近傍に形成した後、前記中途部近傍の金属層を更に厚くする電解めっきによって、前記最狭部を閉塞して、前記基板の両面の各々に開口する凹部を形成し、次いで、前記凹部の各々に電解めっきによって金属を充填することを特徴とするスルーホールの充填方法にある。

また、本発明者等は、電解めっきによって基板面及び円筒状のスルーホールの内壁面に所定厚さの金属層を形成した後、この金属層に陽極電解によるエッチングを施すことによって、スルーホールの開口部近傍の金属層を選択的にエッチングできることを見出し、第２の本発明に到達した。
すなわち、第２の本発明は、絶縁材料から成る基板を貫通するスルーホールのストレート状の内壁面を含む基板全面に薄膜金属層を形成した後、前記基板を電解めっき液内に浸漬し、前記薄膜金属層を給電層とする電解めっきを施して、前記スルーホール内に金属を充填する際に、該電解めっきによって前記基板面及びスルーホールの内壁面に形成した所定厚さの金属層に、前記スルーホールの開口部を形成する角部近傍の金属層を選択的にエッチングする陽極電解を施して、前記開口部近傍の金属層をスルーホール内の中途部近傍の金属層よりも薄くし、前記スルーホール内の中途部近傍に最狭部を形成した後、前記中途部近傍の金属層を厚くする電解めっきによって、前記最狭部を閉塞して基板の両面の各々に開口する凹部を形成し、次いで、前記凹部の各々に電解めっきによって金属を充填することを特徴とするスルーホールの充填方法にある。
かかる第２の本発明において、基板面及びスルーホールの内壁面に形成した所定厚さの金属層は、周期的に電極極性を逆転するＰＰＲ電解めっきによって容易に形成できる。

また、第１及び第２の本発明において、スルーホール内に形成した最狭部を閉塞する電解めっき及び前記最狭部を閉塞して形成された前記基板の両面の各々に開口する凹部内に金属を充填する電解めっきに用いる電解めっき液として、前記スルーホールの内壁面を含む基板全面に薄膜金属層が形成された基板に電解めっきを施したとき、前記スルーホール内の金属析出速度が、前記基板面の金属析出速度よりも速い電解めっき液を用いることによって、形成された凹部を確実に金属で充填できる。
かかる電解めっきとしては、電解銅めっきを用いることができ、この電解銅めっきでは、硫酸銅、硫酸、塩化物イオン、硫黄化合物及び界面活性剤を含む電解銅めっき液を好適に用いることができる。

スルーホール内に形成した最狭部を閉塞する電解めっきとしては、周期的に電極極性を逆転するＰＰＲ電解めっきを好適に採用できる。
更に、スルーホール内の最狭部を閉塞して形成された前記基板の両面の各々に開口する凹部内に金属を充填する電解めっきとしても、周期的に電極極性を逆転するＰＰＲ電解めっきを用いることによって、形成された凹部を確実に金属で充填できる。
また、スルーホール内の最狭部を閉塞して形成された前記基板の両面の各々に開口する凹部内に金属を充填する電解めっきとしては、電極極性が一定に保持された直流電解めっきを用いることもできる。
尚、第１の本発明及び第２の本発明における「スルーホールのストレート状の内壁面」とは、スルーホールの内壁面に突出部等が形成されていないことをいい、中心軸に直交する任意の複数面で切断した横断面の形状及び面積が互いに等しいスルーホールの内壁面をいう。

第１の本発明では、電解めっき液として、浸漬した基板に電解めっきを施したとき、基板を貫通するスルーホールのストレート状の内壁面に対する金属析出速度が、基板面の金属析出速度よりも速い電解めっき液を用いて、基板に電解めっきを施す。このため、基板に形成されたスルーホールの内壁面が粗面であっても、スルーホールの内壁面を含む基板全面に形成した薄膜金属層を給電層とする電解めっきによって、スルーホール内の中途部近傍に最狭部を形成するように、スルーホールの開口部近傍の金属層よりも厚い金属層をスルーホールの中途部近傍に形成できる。
その後、更に電解めっきを継続して、スルーホール内の中途部近傍の最狭部を閉塞して形成した、基板の両面の各々に開口する凹部を金属で充填することによって、スルーホール内にボイド等の欠陥のない充填層を形成できる。

また、第２の本発明では、電解めっきによって基板面及びスルーホールのストレート状の内壁面に形成した所定厚さの金属層に、スルーホールの開口部を形成する角部近傍に電流が集中し、開口部近傍の金属層を選択的にエッチングする陽極電解を施して、この開口部近傍の金属層をスルーホール内の中途部近傍の金属層よりも薄くし、スルーホール内の中途部近傍に最狭部を形成した後、再度電解めっきによってスルーホール内に金属を充填する。
ここで、スルーホールの内壁面が粗面であって、この内壁面に形成した所定厚さの金属層に凹凸部が形成されていても、陽極電解によるエッチングの際に、スルーホールの開口部近傍の金属層及び凸部に電流が集中して選択的にエッチングされ易い。このため、スルーホールの中途部近傍の金属層を開口部近傍の金属層よりも厚くできる。
その後、更に電解めっきを金属層に施すことによって、スルーホール内の中途部近傍の最狭部を閉塞して形成した、基板の両面の各々に開口する凹部を金属で充填することによって、スルーホール内にボイド等の欠陥のない充填層を形成できる。

第１の本発明に係るスルーホールの充填方法の一例を図１に示す。図１に示すスルーホールの充填方法では、先ず、図１（ａ）に示す様に、絶縁材料である樹脂から成る樹脂基板１０にドリルによって円筒状のスルーホール１２を形成した後、図１（ｂ）に示す様に、スルーホール１２の内壁面を含む樹脂基板１０の表面に無電解めっきによって薄膜金属層１４を形成する。
更に、スルーホール１２を含む薄膜金属層１４を覆うように塗布したレジスト２４にパターニングを施し、スルーホール１２及び配線パターンを形成する部分の薄膜金属層１４を露出する［図１（ｂ）］。
次いで、薄膜金属層１４を給電層とする電解めっきを施し、スルーホール１２の内壁面及び薄膜金属層１４の露出面上にめっき金属層１６を形成する。この電解めっきでは、攪拌を施しつつ樹脂基板１０に電解めっきを施したとき、スルーホール１２内のストレート状の内壁面に対する金属析出速度が、樹脂基板１０の基板面の金属析出速度よりも速い電解めっき液を用いる。
かかる電解めっき液としては、図２に示す様に、攪拌を施した電解めっき液の定電流電解時の電位が、攪拌を施さなかった場合に比較して負側となる電解めっき液Ａを好適に使用できる。
一方、図２に示す電解めっき液Ｂは、攪拌を施した電解めっき液の定電流電解時の電位が、攪拌を施さなかった場合に比較して正側となる電解めっき液である。かかる電解めっき液Ｂは、攪拌を施しつつ樹脂基板１０に電解めっきを施したとき、スルーホール１２内のストレート状の内壁面に対する金属析出速度が、樹脂基板１０の基板面の金属析出速度よりも遅い電解めっき液である。この電解めっき液Ｂを用いて、樹脂基板１０に電解めっきを施すと、図５（ｃ）に示す如く、スルーホール１２の内壁面に形成された金属層の形状は、スルーホール１２の開口部の角部に形成された金属層の部分が、スルーホール１２の内側部に形成された金属層の部分よりも厚く形成され易い。

図２に示す電解めっき液Ａの挙動を呈する電解めっき液としては、具体的には、硫酸銅、硫酸、塩化物イオン、硫黄化合物及び界面活性剤を含む電解銅めっき液にあっては、建浴後に陽極に用いる含燐銅板を浸漬することなく保持した電解銅めっき液を挙げることができる。
但し、硫酸銅、硫酸、塩化物イオン、硫黄化合物及び界面活性剤を含む電解銅めっき液であっても、建浴後に陽極に用いる含燐銅板を浸漬させて１７時間放置した電解銅めっき液は、電解めっき液Ｂの挙動を呈するものとなる。

この様に、樹脂基板１０を浸漬した電解めっき液に攪拌を施しつつ樹脂基板１０に電解めっきを施したとき、スルーホール１２内の金属析出速度が、樹脂基板１０の基板面の金属析出速度よりも速い電解めっき液を用いた電解めっきによって、図１（ｃ）に示す様に、スルーホール１２の開口部近傍の金属層よりも厚い金属層１８をスルーホール１２の中途部近傍に形成でき、スルーホール１２内の中途部近傍に最狭部１２ａが形成できる。
ここで、スルーホール１２の内壁面が粗面であっても、電解めっき液として、攪拌を施しつつ樹脂基板１０に電解めっきを施したとき、スルーホール１２内の金属析出速度が、樹脂基板１０の基板面の金属析出速度よりも速い電解めっき液を用いるため、スルーホール１２の内壁面の金属層表面に多少の凹凸が存在していても、開口部近傍の金属層１６よりも厚い金属層１８をスルーホール１２の中途部近傍に形成できる。

更に、開口部近傍の金属層１６よりも厚い金属層１８を中途部近傍に形成したスルーホール１２を含む樹脂基板１０に対し、電解めっきを継続することによって、スルーホール１２の中途部近傍に形成した厚い金属層１８に電流が集中し、中途部近傍の金属層１８が更に厚くなり、遂には最狭部１２ａを閉塞して、樹脂基板１０の両面の各々に開口する凹部２０，２０を形成する［図１（ｄ）］。
引き続いて電解めっきを継続することにより、樹脂基板１０に形成された凹部２０，２０の各々に金属を充填し、ボイド等の欠陥のない充填層２２を形成できる。
尚、レジスト２４を除去し、露出した薄膜金属層１４を除去することによって、基板１０の両面の各々に所望の配線パターンを形成でき、かかる配線パターンに両端の各々が接続されて成るヴィアが形成された配線基板を得ることができる。

図１に示す方法によれば、電解めっき液として、浸漬した樹脂基板１０に電解めっきを施したとき、スルーホール１２内の金属析出速度が、樹脂基板１０の基板面の金属析出速度よりも速い図２に示す電解めっき液Ａを用いた電解めっきのみによって、樹脂基板１０に形成したスルーホール１２を充填できる。
唯、図２に示す電解めっき液Ａは、電極の浸漬等によって特性が経時変化し、不安定である。
一方、樹脂基板１０に電解めっきを施したとき、スルーホール１２内の金属析出速度が、樹脂基板１０の基板面の金属析出速度よりも遅い、図２に示す電解めっき液Ｂは、電極を浸漬等しても、その特性が経時変化せず安定している。
このため、図１に示す方法において、スルーホール１２内に形成した最狭部１２ａを閉塞する電解めっき［図１（ｃ）］及び最狭部１２ａを閉塞して形成された樹脂基板１０の両面の各々に開口する凹部２０，２０内に金属を充填する電解めっき［図１（ｄ）］の各々に、図２に示す電解めっき液Ｂを用い、周期的に電極極性を逆転するＰＰＲ電解めっきを採用することによって、最狭部１２ａの閉塞及び凹部２０，２０の充填を確実に行うことができる。

かかるＰＰＲ電解めっきとしては、前述した特許文献２に記載されているＰＰＲ電解めっきを好適に採用できる。このＰＰＲ電解めっきでは、硫酸銅、硫酸、塩化物イオン、硫黄化合物、界面活性剤を含む硫酸銅めっき液を用い、逆電解時、０．１〜１Ａ／ｄｍ²の電流密度範囲で、数秒〜数十秒間逆電解を行って、樹脂基板１０に形成されたスルーホール１２又は凹部２０の開口部近傍に吸着されている硫黄化合物の剥離を行うことにより、正電解時におけるスルーホール１２又は凹部２０の内部の分極抵抗を、スルーホール１２又は凹部２０の開口部付近よりも低くできる結果、スルーホール１２又は凹部２０内に均一厚さの銅層を形成できる。
尚、最狭部１２ａを閉塞して形成された樹脂基板１０の両面の各々に開口する凹部２０，２０内に金属を充填する電解めっき［図１（ｄ）］としては、電極極性が一定に保持された直流電解めっきを用いることもできる。

かかるＰＰＲ電解めっきの一例を図３に示す。図３はＰＰＲ電解めっきの電流波形を模式的に示すものである。
最適な逆電解時の電流密度は０．１〜０．５Ａ／ｄｍ²で、最適な電解時間は１〜１０秒程度である。この逆電解時、前半の逆電解を高い電流密度とし、後半の逆電解を前半時よりも低い電流密度で行う２段階の逆電解を行うことが、効果的である。
正電解時の電流密度は、１．５Ａ／ｄｍ²程度であって、電解時間は５０〜２００秒程度が良好である（かかる電流密度や電解時間は、めっきの付き回り性等をみて適宜調整できる）。

図１に示す方法では、電極の浸漬等によって特性が経時変化する図２に示す電解めっき液Ａを用いることが必要である。このため、電解めっき液の特性について、常時注意を払うことを要する。
この点、図４に示す方法によれば、電解めっき液として、電極の浸漬等によって特性が経時変化しない図２に示す電解めっき液Ｂを用いて、スルーホール１２の開口部近傍の金属層よりも厚い金属層１８をスルーホール１２の中途部近傍に形成できる。
かかる図４に示す方法でも、図１に示す方法と同様に、先ず、図１（ａ）に示す様に、絶縁材料である樹脂から成る樹脂基板１０にドリルによって円筒状のスルーホール１２を形成した後、図１（ｂ）に示す様に、スルーホール１２の内壁面を含む樹脂基板１０の表面に無電解めっきによって薄膜金属層１４を形成する。
更に、スルーホール１２を含む薄膜金属層１４を覆うように塗布したレジスト２４にパターニングを施し、スルーホール１２及び配線パターンを形成する部分の薄膜金属層１４を露出する。
次いで、図４（ａ）に示す様に、薄膜金属層１４を給電層とする電解めっきを施して、
薄膜金属層１４の露出面上及びスルーホール１２の内壁面に形成した所定厚さの金属層３０を形成する。この電解めっきでは、前述した図２に示す電解めっき液Ｂを用いた、周期的に電極極性を逆転するＰＰＲ電解めっきを採用することによって、均一厚さで且つ所定厚さの金属層３０を形成できる。かかるＰＰＲ電解めっきとしては、図１に示す方法で述べたＰＰＲ電解めっきを採用できる。

この様に、樹脂基板１０の基板面及びスルーホール１２の内壁面に形成した所定厚さの金属層３０に陽極電解を施す。この陽極電解は、樹脂基板１０の基板面及びスルーホール１２の内壁面に電解めっきを施す直流電流の向きに対して逆方向の直流電流、すなわち樹脂基板１０の薄膜金属層１４を陽極とする直流電流を流して、金属層３０にエッチングを施すエッチング方法である。かかる陽極電解を金属層３０に施すと、スルーホール１２の開口部を形成する角部近傍に電流が集中して、この開口部近傍に形成された金属層３０を選択的にエッチングでき、スルーホール１２の開口部近傍の金属層３０をスルーホール１２内の中途部近傍の金属層３０よりも薄くできる。このため、スルーホール１２内の中途部近傍には、その開口部近傍の金属層よりも厚い金属層３２が形成され、スルーホール１２内の中途部近傍に最狭部１２ａが形成される［図４（ｂ）］。
ここで、スルーホール１２の内壁面が粗面であって、この内壁面に形成した所定厚さの金属層３０に凹凸部が形成されていても、陽極電解の際に、金属層３０の凸部に電流が集中してエッチングされ易く、スルーホール１２の中途部近傍に、その開口部近傍の金属層３０よりも厚い金属層３２を形成できる。

更に、開口部近傍の金属層よりも厚い金属層３２が形成されたスルーホール１２内の金属層を含む樹脂基板１０の基板面上の金属層３０に対し、電解めっきを施すことによって、スルーホール１２内の中途部近傍の金属層３２の表面に電流が集中し、金属層３２が更に厚くなり、遂には最狭部１２ａを閉塞して、樹脂基板１０の両面の各々に開口する凹部３６，３６を形成する［図４（ｃ）］。
引き続いて電解めっきを継続することにより、樹脂基板１０に形成された凹部３６，３６の各々に金属を充填し、ボイド等の欠陥のない充填層３８を形成できる［図４（ｄ）］。
尚、レジスト２４を除去し、露出した薄膜金属層１４を除去することによって、基板１０の両面の各々に所望の配線パターンを形成でき、かかる配線パターンに両端の各々が接続されて成るヴィアが形成された配線基板を得ることができる。

図４に示す方法でも、図１に示す方法と同様に、スルーホール１２内に形成した最狭部１２ａを閉塞する電解めっき［図４（ｂ）］及び最狭部１２ａを閉塞して形成された樹脂基板１０の両面の各々に開口する凹部２０，２０内に金属を充填する電解めっき［図４（ｃ）］の各々に、図２に示す電解めっき液Ａを用いることができるが、図２に示す電解めっき液Ｂを用い、周期的に電極極性を逆転するＰＰＲ電解めっきを採用することによって、最狭部１２ａの閉塞及び凹部３６，３６の充填を確実に行うことができる。このＰＰＲ電解めっきとしては、前述した図１に示す方法で述べたＰＰＲ電解めっきを採用できる。

図１に示す様に、厚さ２００μｍの樹脂基板１０にドリルによって直径５０μｍのスルーホール１２を形成した後、スルーホール１２の内壁面を含む樹脂基板１０の表面に無電解めっきによって薄膜金属層１４として薄膜銅層を形成した後、スルーホール１２を含む薄膜金属層１４を覆うように塗布したレジスト２４にパターニングを施し、スルーホール１２及び配線パターンを形成する部分の薄膜金属層１４を露出した。
更に、この樹脂基板１０を、４０℃の酸性クリーナーＦＲ（商品名）に５分間浸漬して酸性脱脂処理を施した後、室温下で１０％硫酸中に１分間浸漬する酸浸漬処理を施した。
次いで、樹脂基板１０に電解めっきを施した。この電解めっきでは、電解めっき液として、硫酸；２００ｇ／リットル、硫酸銅（五水和物）；１５０ｇ／リットル、ＳＰＳ［Bis(3-sulfopropyl)disulfidedisodium］；１ppm、ポリエチレングリコール(ＰＥＧ)４０００；２ｇ／リットル、塩化物イオン；５０ppmから成る電解銅めっき液Ｉを用いた。この電解銅めっき液Ｉは、建浴直後のものであり、図２に示す電解めっき液Ａに該当するものである。
かかる電解銅めっき液Ｉに浸漬した樹脂基板１０の薄膜銅層を陰極とし、含燐銅板を陽
極として、電流密度１A／ｄｍ²で９０分間の電解銅めっきを施した。この電解銅めっきを施した樹脂基板１０の縦断面を顕微鏡観察すると、図１（ｃ）に示す様に、スルーホール１２の開口部近傍の金属層よりも厚い金属層１８をスルーホール１２の中途部近傍に形成でき、スルーホール１２内の中途部近傍に最狭部１２ａが形成されていた。

更に、樹脂基板１０に、電解めっき液として、硫酸；２００ｇ／リットル、硫酸銅（五水和物）；１５０ｇ／リットル、ＳＰＳ［Bis(3-sulfopropyl)disulfidedisodium］；１ppm、ポリエチレングリコール(ＰＥＧ)４０００；３ｇ／リットル、塩化物イオン；５０ppmから成る電解銅めっき液IIを用いて、電解銅めっきを施した。この電解銅めっき液IIは、陽極に用いる含燐銅板を２４時間浸漬したものであり、図２に示す電解めっき液Ｂに該当するものである。
この電解銅めっきは、周期的に電極極性を逆転するＰＰＲ電解銅めっきであって、カソード電流密度を１．５A／ｄｍ²で１２０秒間とし、アノード電流密度を０．５A／ｄｍ²で１０秒間とした。かかるＰＰＲ電解銅めっきを９０分間行った。
ＰＰＲ電解銅めっきを施した樹脂基板１０の縦断面を顕微鏡観察すると、図１（ｄ）に示す様に、最狭部１２ａが閉塞されて、樹脂基板１０の両面の各々に開口する凹部２０，２０が形成されていた。

その後、樹脂基板１０に、電解銅めっき液Ｉを用いて、電流密度１A／ｄｍ²で９０分間の電解銅めっきを施した。
かかる電解銅めっきを施した樹脂基板１０の縦断面を顕微鏡観察すると、図１（ｃ）に示す様に、凹部２０，２０が銅によって充填されて、ボイド等の欠陥のない充填層２２が形成されていた。

実施例１と同様にして、直径５０μｍのスルーホール１２を形成した厚さ２００μｍの樹脂基板１０に、薄膜銅層を形成した後、塗布したレジスト２４にパターニングを施し、スルーホール１２及び配線パターンを形成する部分の薄膜金属層１４を露出し、更に酸性脱脂処理及び酸浸漬処理を施した。
かかる処理を施した樹脂基板１０には、実施例１で用いた電解銅めっき液IIを用いて、
ＰＰＲ電解銅めっきを施した。このＰＰＲ電解銅めっきは、カソード電流密度を１．５A／ｄｍ²で１２０秒間とし、アノード電流密度を０．５A／ｄｍ²で１０秒間とした。かかるＰＰＲ電解銅めっきを１００分間行った。このＰＰＲ電解銅めっきを施した樹脂基板１０の縦断面を顕微鏡観察すると、図４（ａ）に示す様に、樹脂基板１０の基板面及びスルーホール１２の内壁面に、均一厚さで且つ所定厚さの金属層３０が形成されていた。

次いで、水洗した樹脂基板１０を、硫酸５ｇ／リットルの水溶液から成る溶液に浸漬し、金属層３０のエッチングを施した。このエッチングは、電流密度１A／ｄｍ²で５０分間の陽極電解である。陽極電解によるエッチングを施した樹脂基板１０の横断面を顕微鏡観察すると、図４（ｂ）に示す様に、スルーホール１２内の金属層には、その中途部近傍に突出部３２が形成されており、この突出部３２によって、スルーホール１２内の中途部近傍に最狭部１２ａが形成されている。
更に、水洗した樹脂基板１０に、電解銅めっき液IIを用いて、ＰＰＲ電解銅めっきを施
した。このＰＰＲ電解銅めっきは、カソード電流密度を１．５A／ｄｍ²で１２０秒間とし、アノード電流密度を０．５A／ｄｍ²で１０秒間とした。かかるＰＰＲ電解銅めっきを１５０分間行った。このＰＰＲ電解銅めっきを施した樹脂基板１０の縦断面を顕微鏡観察すると、図４（ｄ）に示す様に、ボイド等の欠陥のない充填層３８が形成されていた。

実施例２と同様に、スルーホール１２の内壁面を含む樹脂基板１０の基板面の全面に形成された金属層３０にエッチングを施し、図４（ｂ）に示す様に、スルーホール１２内の金属層に、その中途部近傍に突出部３２を形成して、スルーホール１２内の中途部近傍を最狭部１２ａに形成した。
次いで、樹脂基板１０に対し、実施例１で用いた電解銅めっき液Ｉを用い、電流密度１
A／ｄｍ²で１５０分間の電解銅めっきを施した。この電解銅めっきを施した樹脂基板１０の縦横断面を顕微鏡観察すると、図４（ｄ）に示す様に、ボイド等の欠陥のない充填層３８が形成されていた。

本発明に係るスルーホールの充填方法の一例を説明する工程図である。 攪拌を施した電解めっき液の定電流電解時の電位を示すグラフである。 本発明で用いるＰＰＲ電解銅めっきのめっき条件の説明図である。 本発明に係るスルーホールの充填方法の他の例を説明する工程図である。 従来のスルーホールの充填方法を説明する工程図である。 改良されたスルーホールの充填方法の一例を説明する工程図である。 改良されたスルーホールの充填方法の他の例を説明する工程図である。

符号の説明

１０ 樹脂基板
１２ スルーホール
１２ａ 最狭部
１４ 薄膜金属層
１６，３０ 金属層
１８，３２ 厚い金属層
２０，３６ 凹部
２２，３８ 充填層

Claims (9)

1. 絶縁材料から成る基板を貫通するスルーホールのストレート状の内壁面を含む基板全面に薄膜金属層を形成した後、
   前記基板を電解めっき液内に浸漬し、前記薄膜金属層を給電層とする電解めっきを施して、前記スルーホール内に金属を充填する際に、
   該電解めっきを施す電解めっき液として、前記基板に電解めっきを施したとき、前記スルーホール内の金属析出速度が、前記基板面の金属析出速度よりも速い電解めっき液を用い、
   前記電解めっき液を用いた電解めっきによって、前記スルーホール内の中途部近傍に最狭部を形成するように、前記スルーホールの開口部近傍の金属層よりも厚い金属層をスルーホールの中途部近傍に形成した後、
   前記中途部近傍の金属層を更に厚くする電解めっきによって、前記最狭部を閉塞して、前記基板の両面の各々に開口する凹部を形成し、
   次いで、前記凹部の各々に電解めっきによって金属を充填することを特徴とするスルーホールの充填方法。
2. 絶縁材料から成る基板を貫通するスルーホールのストレート状の内壁面を含む基板全面に薄膜金属層を形成した後、
   前記基板を電解めっき液内に浸漬し、前記薄膜金属層を給電層とする電解めっきを施して、前記スルーホール内に金属を充填する際に、
   該電解めっきによって前記基板面及びスルーホールの内壁面に形成した所定厚さの金属層に、前記スルーホールの開口部を形成する角部近傍の金属層を選択的にエッチングする陽極電解を施して、前記開口部近傍の金属層をスルーホール内の中途部近傍の金属層よりも薄くし、前記スルーホール内の中途部近傍に最狭部を形成した後、
   前記中途部近傍の金属層を厚くする電解めっきによって、前記最狭部を閉塞して基板の両面の各々に開口する凹部を形成し、
   次いで、前記凹部の各々に電解めっきによって金属を充填することを特徴とするスルーホールの充填方法。
3. 基板面及びスルーホールの内壁面に形成した所定厚さの金属層を、周期的に電極特性を逆転するＰＰＲ電解めっきによって形成する請求項２記載のスルーホールの充填方法。
4. スルーホール内に形成した最狭部を閉塞する電解めっき及び前記最狭部を閉塞して形成された前記基板の両面の各々に開口する凹部内に金属を充填する電解めっきに用いる電解めっき液として、前記スルーホールの内壁面を含む基板全面に薄膜金属層が形成された基板に電解めっきを施したとき、前記スルーホール内の金属析出速度が、前記基板面の金属析出速度よりも速い電解めっき液を用いる請求項１〜３のいずれか一項記載のスルーホールの充填方法。
5. スルーホール内に形成した最狭部を閉塞する電解めっきとして、周期的に電極極性を逆転するＰＰＲ電解めっきを用いる請求項１〜４のいずれか一項記載のスルーホールの充填方法。
6. 最狭部を閉塞して形成された前記基板の両面の各々に開口する凹部内に金属を充填する電解めっきとして、周期的に電極極性を逆転するＰＰＲ電解めっきを用いる請求項１〜５のいずれか一項記載のスルーホールの充填方法。
7. 最狭部を閉塞して形成された前記基板の両面の各々に開口する凹部内に金属を充填する電解めっきとして、電極極性が一定に保持された直流電解めっきを用いる請求項１〜５のいずれか一項記載のスルーホールの充填方法。
8. 電解めっきとして、電解銅めっきを用いる請求項１〜７のいずれか一項記載のスルーホールの充填方法。
9. 電解銅めっき液として、硫酸銅、硫酸、塩化物イオン、硫黄化合物及び界面活性剤を含む電解銅めっき液を用いる請求項８記載のスルーホールの充填方法。

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