JP2005317584A - 薄膜基板およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板本体の内部配線との導通を要することなく、側面および上面にＡｕメッキなどを確実に且つ低コストで被覆した耐食性に優れた電極部を、上記基板本体の表面などに有する薄膜基板およびその製造方法を提供する。
【解決手段】絶縁性の基板本体２と、基板本体２の表面３に形成した複数の電極部８とを含み、かかる電極部８は、基板本体２の表面３に形成した導電性薄膜１８と、かかる導電性薄膜１８の上方に形成したＴｉ層１６を含む導電体層１０と、かかる導電体層１０の側面１０ｂおよび上面１０ａに被覆したＮｉおよびＡｕメッキ膜からなるメッキ膜１２と、上記導電性薄膜１８の周縁上方と上記メッキ膜１２の底面との間に形成されたリング形状の不導体膜１５と、を備えている、薄膜基板１。
【選択図】 図２

Description

本発明は、基板本体の表面などにおいて独立回路を形成する電極部を有する薄膜基板およびその製造方法に関する。

セラミックや合成樹脂からなり且つ内部に配線層を有する基板本体の表面や裏面には、例えば表面に実装するＩＣチップなどの電子部品との導通を取るため、独立回路を形成する電極部が形成される。かかる電極部は、基板本体の表面などに形成した導電性薄膜の上にＣｕなどからなる導体層を形成すると共に、その側面および上面には、耐食性を確保するため、ＮｉおよびＡｕメッキが被覆される。
上記電極部は、これまで次述するような方法によって形成されていた。

例えば、基板本体の表面などの導電性薄膜の上に形成したＣｕからなる電極部にＡｕメッキなどを被覆するため、基板本体の内部配線と上記導電性薄膜とをビア導体で接続し、上記電極部を一方の電極として、電解メッキを施す方法がある。この方法によれば、Ａｕメッキなどが確実に施せる反面、電極部を独立回路にできなくなり、且つ基板本体の内部スペースを要して回路設計上の制約となる。
また、基板本体の表面などに形成した導電性薄膜の上にフォトリソグラフィ技術により、パターン孔を有するフォトレジスト層を形成し、かかるパターン孔内にＣｕからなる電極部を形成した後、その上面にＮｉメッキおよびＡｕメッキを施す方法がある（例えば、特許文献１参照）。しかし、かかる方法によれば、上記電極部の側面にＡｕメッキなどがないため、耐食性の点で信頼性が低下する。

特開平３−１０８７８８号公報（第１〜４頁、第１図〜第８図）

更に、前記特許文献１の欠点を補うため、前記フォトレジスト層のパターン孔を前記Ｃｕからなる電極部よりも一まわり大きく形成し、かかる電極部と上記レジスト層との間に形成される隙間にもＮｉメッキとＡｕメッキとを施して、上記電極部の側面にもＡｕメッキなどを被覆する方法がある。しかし、かかる方法では、フォトリソグラフィ技術の工程が増加し且つコスト高になる問題があった。
加えて、前記基板本体の表面などの導電性薄膜の上に形成したＣｕからなる電極部にＡｕメッキなどを被覆するため、予め無電解Ａｕメッキなどを施す方法もある。しかし、かかる方法ではメッキ工程に時間を要してコスト高になると共に、被覆されるＡｕメッキなどの安定性に欠ける場合がある、という問題があった。

本発明は、前述した背景技術における問題点を解決し、基板本体の内部配線との導通を要することなく、側面および上面にＡｕメッキなどを確実に且つ低コストで被覆した耐食性に優れた電極部を、上記基板本体の表面などに有する薄膜基板およびその製造方法を提供する、ことを課題とする。

課題を解決するための手段および発明の効果

本発明は、上記課題を解決するため、発明者らの鋭意研究および調査の結果、基板本体の表面などに形成する導電性薄膜を、その上に形成する電極部の電解メッキに活用する、ことに着想して成されたものである。
即ち、本発明の薄膜基板（請求項１）は、絶縁性の基板本体と、かかる基板本体の表面および裏面の少なくとも一方に形成した複数の電極部とを含み、かかる電極部は、基板本体の表面および裏面の少なくとも一方に形成した導電性薄膜と、上記導電性薄膜の上方に形成した導電体層と、かかる導電体層の側面および上面に被覆したメッキ膜と、上記導電性薄膜と上記メッキ膜との間に形成された不導体膜と、を備えている、ことを特徴とする。

これによれば、上記電極部が独立回路を形成している場合でも、その導電体層の側面および上面にメッキ膜が強固に形成されているため、耐食性に優れ且つ当該電極部と導通すべき電子部品などとの導通を確実に取ることができる。
尚、前記絶縁性の基板本体には、内部に配線層を有するセラミックまたは合成樹脂製のものが含まれる。また、前記導電性薄膜には、例えばＴａ_２Ｎが含まれ、前記導電体層には、例えばＣｕなどからなる１層のみまたはＣｕおよびＴｉの２層からなる積層体が含まれる。更に、前記メッキ膜には、例えば下層のＮｉメッキ膜と上層のＡｕメッキ膜とからなる複層メッキ膜が含まれる。加えて、前記不導体膜には、例えばＴａ_２Ｏ_５からなるものが含まれ、且つリング形状または四角枠形状などを呈するものが含まれる。

また、本発明には、前記電極部の周囲における前記基板本体の表面および裏面の少なくとも一方に、前記不導体膜の厚みよりも厚肉の不導体薄膜が形成されている、薄膜基板（請求項２）も含まれる。
これによれば、電極部を除いた基板本体の表面および裏面の絶縁性を高められると共に、かかる表面などの酸化を防ぐこともできる。
付言すれば、本発明には、前記複数の電極部の一部は、前基板本体のビア導体を含む内部配線とは、導通していない、薄膜基板も含まれ得る。

一方、本発明の薄膜基板の製造方法（請求項３）は、絶縁性の基板本体の表面および裏面の少なくとも一方に導電性薄膜を全面に形成する工程と、かかる導電性薄膜の表面の一部に上方に突出する導電体層を形成する工程と、かかる導電体層を除いた位置の上記導電性薄膜における表面付近のみを酸化して不導体膜を形成する工程と、上記導電体の側面および上面に電解メッキによるメッキ膜を形成する工程と、含む、ことを特徴とする。

これによれば、上記電解メッキに際して、不導体膜化されていない上記導電性薄膜の下層部分を介して、導電体層とメッキ電源とを導通できるため、メッキ膜を確実に導電体層の側面および上面に確実に被覆することができる。このため、基板本体の内部配線とは絶縁された独立回路を形成する電極部を確実に形成することが可能となる。
尚、上記酸化には、例えばＴａ_２Ｎからなる導電性薄膜の表面付近を加熱して酸化したＴａ_２Ｏ_５からなる不導体膜が挙げられる。

また、本発明には、前記メッキ膜を形成する工程の後に、前記導電体層および前記メッキ膜と前記基板本体との間に位置せずに残留する下層の前記導電性薄膜と表層の前記不導体膜とを除去する工程を有する、薄膜基板の製造方法（請求項４）も含まれる。
これによれば、基板本体の表面などにおける所定の位置に複数の電極部が独立回路を形成して突設された薄膜基板を得ることができる。
更に、本発明には、前記メッキ膜を形成する工程の後に、前記導電体層および前記メッキ膜と前記基板本体との間に位置せずに残留する下層の前記導電性薄膜を酸化し、表層の前記不導体膜と同じ不導体膜にして厚肉の不導体薄膜を形成する工程を有する、薄膜基板の製造方法（請求項５）も含まれる。
これによれば、基板本体の表面などにおける所定の位置に複数の電極部が独立回路を形成して突設され、且つそれらの周囲に不導体薄膜が基板本体の表面などを覆っている薄膜基板を確実に得ることができる。

以下において、本発明を実施するための最良の形態について説明する。
図１は、本発明の薄膜基板１（１′）の斜視図を示し、かかる薄膜基板１（１′）は、絶縁性の基板本体２と、当該基板本体２の表面３および裏面４の少なくとも一方における中央付近６に形成した複数の電極部８（９）と、を含んでいる。
基板本体２は、図１に示すように、平面視が正方形または長方形を呈する直方体で且つセラミックまたはエポキシ樹脂などの合成樹脂からなり、内部には所要層数の配線層およびこれらの間を導通するビア導体（何れも図示せず）を含む。
複数の電極部８は、図２の拡大断面図で例示するように、基板本体２の表面３に形成した平面視が円形である導電性薄膜１８と、その上方に形成したＣｕからなる円柱形の導電体層１０と、かかる導電体層１０の周面（側面）１０ｂおよび上面１０ａに被覆したメッキ膜１２と、を備えている。

前記導電性薄膜１８は、厚さ約０．４μｍの例えばＴａ_２Ｎからなる。また、前記導電体層１０は、その下層に位置するＴｉ層１６を含んでいる。更に、前記メッキ膜１２は、厚みが約２μｍのＮｉメッキ膜とその上に形成した厚みが約０．３μｍのＡｕメッキ膜との２層からなる。
図２に示すように、導電性薄膜１８の上周縁とメッキ膜１２の底面との間には、リング形状の不導体膜１５が形成されている。かかる不導体膜１５は、後述するように、導電性薄膜１８の周縁の表面付近を酸化したＴａ_２Ｏ_５の一部からなる。
尚、前記Ｔｉ層１６は、上記酸化時の加熱に際して、導電体層１０のＣｕと導電性薄膜１８のＴａとが互いに拡散し合うのを防ぐための緩衝層として用いられる。

即ち、Ｔａ_２Ｎからなる導電性薄膜１８は、当初は基板本体２の表面３全体に形成され、所定の位置に下層のＴｉ層１６を含む導電体層１０が形成された後、その表面付近のみを酸化してＴａ_２Ｏ_５からなる不導体膜（酸化膜：１９）にした状態で、酸化されていない下層部分を通じて導電体層１０に通電可能としている。その結果、電解メッキによるメッキ膜１２が導電体層１０の周面１０ｂおよび上面１０ａに確実に形成される。このため、かかる導電体層１０およびメッキ膜１２の直下位置以外の表面３上に位置する導電性薄膜１８と不導体膜（酸化膜：１９）とを除去して、図２に示すように、電極部８を独立回路にすることができる。
これにより、優れた耐食性を有し、且つ表面３に実装する図示しないＩＣチップなどの電子部品における接続端子とボンディングワイヤなどを介しての導通が確実に取れる電極部８およびこれを複数有する薄膜基板１となる。

図３は、異なる形態の薄膜基板１′における電極部９の付近を示す前記図２と同様な断面図である。
薄膜基板１′における複数の電極部９も、図３で例示するように、基板本体２の表面３に前記同様に形成した導電性薄膜１８と、その上方に形成した前記同様の円柱形の導電体層１０と、かかる導電体層１０の周面１０ｂと上面１０ａに被覆したメッキ膜１２と、を備えている。また、電極部９の周囲に位置する基板本体２の表面３には、前記不導体膜１５の厚みよりも厚肉のＴａ_２Ｏ_５からなる不導体薄膜１７が形成され、その一部は、前記不導体膜１５と同じく、導電性薄膜１８の上周縁とメッキ膜１２の底面との間に沿ってリング状に進入している。

前記と同様に、導電性薄膜１８は、予め基板本体２の表面３全体に形成され、所定の位置に導電体層１０を形成した後、その表面付近を酸化して表面のみを不導体膜（酸化膜：１９）にした状態で、酸化されていない下層部分を通じて導電体層１０に通電可能としている。その結果、電解Ｎｉ・Ａｕメッキによるメッキ膜１２が導電体層１０の周面１０ｂおよび上面１０ａに確実に形成されている。更に、上記下層の未酸化部分を酸化し、図３に示すように、導電体層１０およびメッキ膜１２の直下位置以外を全て不導体薄膜１７とする。これにより、導電体層１０、メッキ膜１２、およびこれらの直下に位置する導電性薄膜１８からなる独立回路の電極部９が形成される。
従って、優れた耐食性および表面３に実装する電子部品の接続端子とワイヤなどを介しての導通が確実に取れる電極部９およびこれを復す有する薄膜基板１′となる。
尚、薄膜基板１，１′における複数の前記電極部８，９の一部は、それらの導電性薄膜１８の底面に接続する図示しないビア導体を介して、基板本体２内の配線層と導通するようにしても良い。また、前記電極部８，９は、基板本体２の裏面４にも突設したり、あるいは当該裏面４のみに突設するようにしても良い。

ここで、前記電極部８または電極部９を有する薄膜基板１，１′の製造方法について説明する。図４は、セラミックまたは合成樹脂からなり、内部に所要層数の配線層およびこれらの間を導通するビア導体（何れも図示せず）を含む絶縁性の基板本体２の表面３付近の断面を示す。
次に、かかる表面３の全面に対して、図５に示すように、スパッタリングにより、Ｔａ_２Ｎからなる厚さ約０．４μｍの導電性薄膜１８、厚さ約０．２μｍのＴｉ層１６、および厚さ約０．５μｍのＣｕ層１４を順次形成する。
尚、上記スパッタリングに替えて、イオンプレーティングや物理的蒸着法（ＰＶＤ）などを用いても良い。

次いで、図６に示すように、最上層のＣｕ層１４の上に、例えばエポキシ系で且つ厚さ約５〜１５μｍの感光性樹脂層ｒを形成する。かかる感光性樹脂層ｒの所定の位置に対し、所定径の紫外線などを露光した後、エッチング（現像）する公知のフォトグラフィ技術を施すことにより、図示のように、直径約１５０μｍの貫通孔ｈを形成する。尚、レーザ加工によって、感光性樹脂層ｒまたは非感光性樹脂層に上記貫通孔ｈを形成しても良い。
上記貫通孔ｈの底面に露出するＣｕ層１４を一方の電極として、電解銅メッキを施す。この結果、図６に示すように、貫通孔ｈ内には底部がＣｕ層１４と一体となったＣｕからなる円柱形の導電体層１０が形成される。かかる導電体層１０は、複数の貫通孔ｈ内におけるＣｕ層１４の上に複数個が同時に形成される。

更に、公知の剥離液（例えば、アセトンのような溶剤）によって感光性樹脂層ｒを除去した後、導電体層１０の直下の位置を除いて、Ｃｕ層１４およびＴｉ層１６をエッチングにより除去する。
その結果、図７に示すように、導電性薄膜１８上の所定の位置にＴｉ層１６および底部のＣｕ層１４を含む円柱形の導電体層１０が突出して形成される。
かかる状態で約３５０℃×１０分に加熱して、Ｔａ_２Ｎからなる導電性薄膜１８における表面付近のみを酸化することにより、図８に示すように、厚み約０．１μｍのＴａ_２Ｏ_５からなる不導体膜１９を、導電体層１０の直下以外の導電性薄膜１８における表層部分に形成する。尚、上記酸化時の加熱に際して、Ｔｉ層１６は、これを介して隣接する導電体層１０のＣｕと導電性薄膜１８のＴａとが、互いに拡散し合う事態を防ぐための緩衝層としての作用を果たす。

次に、表面３上で且つ酸化されていない下層の導電性薄膜１８を介して、Ｔｉ層１６および導電体層１０を一方の電極として、その側面１０ｂおよび上面１０ａにＮｉおよびＡｕの電解メッキを施す。
その結果、図９に示すように、導電体層１０の側面１０ｂおよび上面１０ａには、厚みが約２μｍのＮｉメッキ膜とその上に厚みが約０．３μｍのＡｕメッキ膜との２層からなるメッキ膜１２が形成される。

次いで、導電体層１０、Ｔｉ層１６、メッキ膜１２、およびこれらの直下の導電性薄膜１８を除いて、基板本体２の表面３上に位置する上下２層の導電性薄膜１８および不導体膜１９を、公知のエッチング液（例えば、弗酸（ＨＦ）を含んだ酸系の薬液）により除去する。
その結果、図１０に示すように、導電性薄膜１８、Ｔｉ層１６、導電体層１０、メッキ膜１２、および導電性薄膜１８の周縁上方とメッキ膜１２の底面との間に位置するリング形状の不導体膜１５を有する全体が円柱形の電極部８が、基板本体２の表面３に複数個形成され、前記図１，２に示した薄膜基板１が得られる。
尚、不導体膜１５は、前記不導体膜１９の一部が残留したものである。

あるいは、前記メッキ膜１２を形成する工程の後で、前記同様に５００℃×６０分間加熱して、不導体膜１９の下側に位置する導電性薄膜１８を酸化してＴａ_２Ｏ_５にしても良い。
その結果、図１１に示すように、導電性薄膜１８、Ｔｉ層１６、導電体層１０、メッキ膜１２を有する全体が円柱形で独立回路の電極部９が、基板本体２の表面３に複数個形成される。同時に、これらを除いた基板本体２の表面３上には、前記不導体膜１９の厚みよりも厚肉の不導体薄膜１７が形成される。かかる不導体薄膜１７の一部は、前記不導体膜１５と同様に、導電性薄膜１８の周縁上方とメッキ膜１２の底面との間にリング状に進入している。
これにより、前記図３に示した薄膜基板１′が得られる。

以上のような薄膜基板１，１′の製造方法によれば、ＮｉおよびＡｕメッキの電解メッキに際して、不導体膜化されていない前記導電性薄膜１８の下層部分を介して、導電体層１０とメッキ電源とを導通できるため、メッキ膜１２を確実に導電体層１０の側面１０ｂおよび上面１０ａに被覆することができる。このため、基板本体２内の配線層とは絶縁された独立回路を形成する電極部８，９を確実に形成することが可能となる。また、薄膜基板１′の製造方法では、不導体薄膜１７により、電極部９を除いた基板本体２の表面３の絶縁性および耐酸化性を高められる。
尚、前記薄膜基板１，１′の裏面４の中央またはそれ以外の位置にも、独立回路を形成する電極部８，９を形成しても良い。あるいは、電極部８，９の一部が、それらの導電性薄膜１８の底面に接続する図示しないビア導体を介して、基板本体２内の配線層と導通するように形成しても良い。

本発明は、以上において説明した各形態に限定されるものではない。
例えば、導電性薄膜は、前記Ｔａ_２Ｎに限らず、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｃｒ、Ａｕなどやこれらをベースとする合金などを用いても良い。
また、不導体膜や不導体薄膜は、前記Ｔａ_２Ｏ_５に限らなくても良い。
更に、導電体層は、前記Ｔｉ層１６を一部に含み且つＣｕからなる前記２層形態に限らず、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ａｇ、Ｐｄなどからなる１層形態にしても良く、その形状も前記円柱形に限らず、四角柱などの多角形の柱体としもしても良い。

本発明の薄膜基板を示す斜視図。 上記薄膜基板の電極部を示す断面を含む部分斜視図。 異なる薄膜基板の電極部を示す断面を含む部分斜視図。 本発明の薄膜基板の製造工程を示す断面図。 図４に続く製造工程を示す断面図。 図５に続く製造工程を示す断面図。 図６に続く製造工程を示す断面図。 図７に続く製造工程を示す断面図。 図８に続く製造工程を示す断面図。 図９に続く製造工程を示す断面図。 図９に続く異なる形態の製造工程を示す断面図。

符号の説明

１，１′……薄膜基板
２……………基板本体
３……………表面
４……………裏面
８，９………電極部
１０…………導電体層
１０ａ………上面
１０ｂ………周面（側面）
１２…………メッキ膜
１５，１９…不導体膜
１７…………不導体薄膜
１８…………導電性薄膜

Claims (5)

1. 絶縁性の基板本体と、かかる基板本体の表面および裏面の少なくとも一方に形成した複数の電極部とを含み、
   上記電極部は、基板本体の表面および裏面の少なくとも一方に形成した導電性薄膜と、
   上記導電性薄膜の上方に形成した導電体層と、
   上記導電体層の側面および上面に被覆したメッキ膜と、
   上記導電性薄膜と上記メッキ膜との間に形成された不導体膜と、を備えている、
   ことを特徴とする薄膜基板。
2. 前記電極部の周囲における前記基板本体の表面および裏面の少なくとも一方に、前記不導体膜の厚みよりも厚肉の不導体薄膜が形成されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の薄膜基板。
3. 絶縁性の基板本体の表面および裏面の少なくとも一方に導電性薄膜を全面に形成する工程と、
   上記導電性薄膜の表面の一部に上方に突出する導電体層を形成する工程と、
   上記導電体層を除いた位置の上記導電性薄膜における表面付近のみを酸化して不導体膜を形成する工程と、
   上記導電体の側面および上面に電解メッキによるメッキ膜を形成する工程と、含む、
   ことを特徴とする薄膜基板の製造方法。
4. 前記メッキ膜を形成する工程の後に、
   前記導電体層および前記メッキ膜と前記基板本体との間に位置せずに残留する下層の前記導電性薄膜と表層の前記不導体膜とを除去する工程を有する、
   ことを特徴とする請求項３に記載の薄膜基板の製造方法。
5. 前記メッキ膜を形成する工程の後に、
   前記導電体層および前記メッキ膜と前記基板本体との間に位置せずに残留する下層の前記導電性薄膜を酸化し、表層の前記不導体膜と同じ不導体膜にして厚肉の不導体薄膜を形成する工程を有する、
   ことを特徴とする請求項３に記載の薄膜基板の製造方法。
   

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