JP2006344725A - 回路基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 電解めっきによって歩留りよく基板のスル―ホール内に導電体を充填できる回路基板の製造方法を提供する。
【解決手段】 基板１０にスルーホール１０ｘを形成し、基板１０の一方の面に金属箔１４を配置し、弾性体２２を介在させた状態で基板１０及び金属箔１４を押圧して基板１０と金属箔１４とを圧着する。さらに、金属箔１４をめっき給電電極に利用する電解めっきにより、スルーホール１０ｘ内に導電体１６を充填した後に、基板１０から金属箔１４を剥離する。
【選択図】 図７

Description

本発明は回路基板の製造方法に係り、さらに詳しくは、ベース基板に設けられたスルーホールに形成された導電体によってベース基板の両面側を導通可能にする構造の回路基板の製造方法に関する。

従来、ベース基板に設けられたスルーホールに形成された導電体によってベース基板の両面側を導通可能にする構造の回路基板がある。そのような回路基板の製造方法の一例としては、図１（ａ）に示すように、まず、シリコン基板１００にそれを貫通するスルーホール１００ｘを形成した後に、シリコン基板１００の両面及びスルーホール１００ｘの内面に絶縁層１０２を形成する。

その後に、図１（ｂ）に示すように、シリコン基板１００の一方の面に接着層１０４を介して銅箔１０６を貼着する。接着層１０４としては、接着剤、液状レジスト又はドライフィルムレジストなどが使用される。次いで、図１（ｃ）に示すように、シリコン基板１００のスルーホール１００ｘの領域の接着層１０４を除去してスルーホール１００ｘの下側に銅箔１０６を露出させる。接着層１０４としてレジストを使用する場合は、現像処理によって接着層１０４が除去される。

次いで、図１（ｄ）に示すように、銅箔１０６をめっき給電電極に利用する電解めっきにより、シリコン基板１００のスルーホール１００ｘの下側から上側にかけて金属めっきを施してスルーホール１００ｘに導電体１０８を充填する。その後に、シリコン基板１００から銅箔１０６及び接着層１０４が除去される。これにより、スルーホール１００ｘに充填された導電体１０８によってシリコン基板１００の両面側が導通可能な状態となる。

このような回路基板の製造方法は、例えば特許文献１に記載されている。

また、特許文献２には、シリコン基板にスルーホールを形成し、さらにスルーホールを含むシリコン基板の全面に絶縁層を形成した後に、シリコン基板の一方の面にめっき用電極（銅電極）をエレクトロンワックスなどで接着し、電解めっきによってシリコン基板のスルーホール内に埋込メタルを形成することが記載されている。
特開２００４−２２９９０号公報 特開平１−２５８４５７号公報

上記したように、従来技術では、シリコン基板１００と銅箔１０６とを接着層１０４を介して貼着するので、スルーホール１００ｘ内に金属めっきを施すにはシリコン基板１００のスルーホール１００ｘの下側の接着層１０４を除去して銅箔１０６を露出させる必要がある。接着層１０４の除去方法には、その材料によってプラズマアッシング、ＵＶアッシング、又は現像処理などがあるが、いずれの方法を使用しても複数のスルーホール１００ｘの下の接着層１０４を完全に除去することは困難であり、接着層１０４の残渣が発生する場合が多い。

図２に示すように、スルーホール１００ｘの下に接着層１０４の残渣１１０が発生すると、その部分のスルーホール１００ｘではめっき析出が不完全になりやすく、導電体１０８が完全に充填されなくなる。

さらに、近年では、スルーホールの径やピッチのさらなる微細化が要求されていることから、接着層の完全な除去は益々困難になりつつあるため、接着層の残渣がめっきに及ぼす影響が大きくなり、回路基板の製造歩留りの低下を招く要因となる。

本発明は以上の課題を鑑みて創作されたものであり、ベース基板のスルーホールのピッチが微細化されても、電解めっきによって歩留りよくスル―ホール内に導電体を形成できる回路基板の製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は回路基板の製造方法に係り、基板に該基板を貫通するスルーホールを形成する工程と、前記基板の一方の面に金属箔を配置し、弾性体を介在させた状態で前記基板及び金属箔を押圧して前記基板と前記金属箔とを圧着する工程と、前記金属箔をめっき給電電極に利用する電解めっきにより、前記スルーホール内に導電体を充填する工程と、前記基板から前記金属箔を剥離する工程とを有することを特徴とする回路基板の製造方法。

本発明では、スルーホールが形成された基板の一方の面に金属箔が配置され、弾性体を介在させた状態で基板と金属箔とが押圧されて圧着された後に、金属箔をめっき給電電極に利用する電解めっきによってスルーホール内に導電体が充填される。

本発明の好適な態様では、保持部材の上に弾性体を介して金属箔及び基板を配置し、基板の上面側から押え部材によって基板を押圧する。続いて、保持部材と押え部材とによって基板に金属箔が圧着された構造体が電解めっき装置内に配置されて基板のスルーホール内にめっきが施されて導電体が充填される。

このような方法を採用することにより、従来技術と違って基板に接着層を使用することなく金属箔を圧着できるので、接着層の残渣によって一部のスルーホールにめっきが施されなくなるような不具合は発生しなくなり、基板の複数のスルーホールに歩留りよく導電体を充填することができる。

また、薄型化された剛性の弱い基板を使用する場合であっても、弾性体を介在させた状態で基板と金属箔とが押圧されて圧着されるので、薄型の基板であっても割れるなどの不具合が発生するおそれはない。

このように、本発明では、薄型化された基板でかつスルーホールの径やピッチが微細化する場合であっても、何ら不具合が発生することなく高歩留りでスルーホール内に電解めっきで導電体を充填することができるようになる。

なお、特許文献２には、貫通穴が設けられたシリコン実装基板に治工具を使用して機械的にめっき用電極をチャッキングして接着してもよいことが記載されているが、薄型化された剛性の弱い基板にめっき用電極を機械的に接着することは何ら考慮されておらず、本発明の構成を示唆するものではない。

以上説明したように、何ら不具合が発生することなく、電解めっきによって基板のスルーホールに歩留りよく導電体を充填することができる。

以下、本発明の実施の形態について、添付の図面を参照して説明する。

図３及び図４は本発明の実施形態の回路基板の製造方法を示す断面図である。本実施形態の回路基板の製造方法は、図３（ａ）に示すように、まず、ベース基板として、厚みが１００〜２００μｍ程度のシリコン基板１０を用意し、シリコン基板１０にそれを貫通するスルーホール１０ｘを形成する。スルーホール１０ｘの径は例えば１０〜１００μｍ程度である。なお、シリコン基板１０の代わりにガラス基板を使用し、ガラス基板にスルーホールを形成してもよい。

次いで、図３（ｂ）に示すように、シリコン基板１０の両面及びスルーホール１０ｘの内面に絶縁層１２を形成する。絶縁層１２としては、ＣＶＤや熱酸化によって形成されるシリコン酸化層が好適に使用される。ベース基板としてガラス基板を使用する場合は、絶縁層を形成する必要はない。

従来技術で説明したように、スルーホールが設けられたシリコン基板に接着層を介して銅箔を貼着した状態で電解めっきを行う方法では、スルーホールの径やピッチが微細化するにつれて、接着層の残渣の影響で歩留りよくスルーホール内に金属めっき層を充填できない問題がある。そこで、本実施形態では、図３（ｃ）に示すように、保持部材２０の上に銅箔１４（金属箔）を配置し、接着層を使用しないでスルーホール１０ｘが設けられたシリコン基板１０を銅箔１４上に直接配置する。そして、押え部材３０によってシリコン基板１０及び銅箔１４を押圧する。これにより、図４（ａ）に示すように、シリコン基板１０の下面に接着層を介さずに銅箔１４が直接圧着される。

本実施形態では、厚みが１００〜２００μｍの薄型化された剛性の弱いシリコン基板１０のスルーホール１０ｘに導電体を充填する形態を例示している。この場合、シリコン基板１０及び銅箔１４は弾性体を介在させた状態で圧着される。すなわち、図５に示すような上側に弾性体２２が配置された保持部材２０と押え部材３０との間に銅箔１４及びシリコン基板１０が配置されて押圧される。図６は図５の押え部材３０を上側からみた平面図である。図５及び図６に示すように、押え部材３０では、基体部３０ａの周縁部に、先端側にネジ３０ｃ（固定手段）が装着された４つの突起部３０ｂが立設され、押え部材３０の側面に開口部が設けられた状態となっている。

さらに、押え部材３０の中央主要部には突起状の複数の押圧部３０ｄが設けられており、その押圧部３０ｄは、押え部材３０の下側に配置されるシリコン基板１０の各スルーホール領域Ｃ（スルーホールが形成された各チップ領域（図５のシリコン基板１０の塗りつぶし部）の周縁側のダイシング部Ｄに対応する部分に設けられている。さらに、押え部材３０の中央主要部には複数の開口部３０ｘが形成されている。このようにして、押え部材３０では、その側面側及び上面側からめっき液が通過してシリコン基板１０側に供給されるようになっている。

また、図５に示すように、保持部材２０では、その上側に配置されるシリコン基板１０の各スルーホール領域Ｃに対応する部分に突起状の複数の押え込み部２０ａが設けられている。また、押え部材３０のネジ３０ｃに対応する保持部材２０の周縁部分にはネジ３０ｃが嵌合されるネジ孔２０ｂが形成されている。さらに、保持部材２０の押え込み部２０ａの上にはシリコン系スポンジやゴムなどからなる厚みが１ｍｍ程度の弾性体２２が配置されている。

このような押え部材３０及び保持部材２０は塩化ビニル樹脂などから形成される。

そして、保持部材２０上に配置された弾性体２２の上に銅箔１４とシリコン基板１０を順に配置した後に、押え部材３０をその押圧部３０ｄがシリコン基板１０のダイシング領域Ｄに対応するようにしてシリコン基板１０の上に配置する。さらに、押え部材３０のネジ３０ｃを保持部材２０のネジ孔２０ｂに嵌合させて固定する。このとき、押え部材３０のネジ３０ｃを保持部材２０のネジ孔２０ｂにネジ止めする際の深さを調整することにより、シリコン基板１０及び銅箔１４を押え部材３０によって所要の圧力で保持部材２０側に押圧することができる。

このようにして、シリコン基板１０と銅箔１４は、保持部材２０の押え込み部２０ａと押え部材３０の押圧部３０ｄとの間に挟まれて圧着される。またこのとき、保持部材２０の上（銅箔１４の下）には弾性体２２が介在しているので、薄型化された剛性の弱いシリコン基板１０であっても割れたりする不具合は発生せず、銅箔１４とシリコン基板１０とを適度な圧力で圧着することができる。

なお、弾性体２２は、シリコン基板１０の上面と押え部材３０との間に配置されるようにしてもよいし、シリコン基板１０の両面側にそれぞれ位置されるようにしてもよい。あるいは、シリコン基板１０が十分な剛性をもつ厚みをもって割れるおそれがない場合は、弾性体２２を配置しなくてもよい。

図７には、保持部材２０と押え部材３０とによってシリコン基板１０の下面に銅箔１４が圧着された構造体を電解めっき装置内に設置した様子が示されている。

電解めっき装置２の容器４０にはめっき液（例えば硫酸銅めっき液）がはいっており、そのめっき液４０の中に図５の保持部材２０と押え部材３０によってシリコン基板１０の下面に銅箔１４が圧着された構造体が浸漬されて固定される。銅箔１４は電解めっきのめっき給電電極として機能し、定電流電源４５のマイナス側に接続されて陰極電極となる。さらに、めっき液４２の中には陽極電極４４が配置されており、陽極電極４４は定電流電源４５のプラス側に接続されている。

そして、シリコン基板１０と平行方向にめっき液４２を循環させた状態で、陽極電極４４と陰極電極（銅箔１４）との間に定電流電源４５からめっき電流が供給される。これにより、図４（ｂ）に示すように、シリコン基板１０のスルーホール１０ｘの下側から上側にかけて銅（Ｃｕ）などの金属めっきが施されてスルーホール１０ｘ内に導電体１６が充填される。このとき、従来技術と違って、シリコン基板１０と銅箔１４との間には接着層の残渣が存在しないので、めっきが施されないスルーホールが発生する不具合は解消され、複数のスルーホール１０ｘに歩留りよく導電体１６が充填されるようになる。

その後に、保持部材２０と押え部材３０によって挟まれたシリコン基板１０及び銅箔１４を電解めっき装置２から搬出し、シリコン基板１０から押え部材３０及び保持部材２０を取り外し、さらに銅箔１４を剥離する。これにより、図４（ｃ）に示すように、シリコン基板１０に設けられたスルーホール１０ｘ内に充填された導電体１６によって、その両面側が導通可能となる回路基板１が得られる。回路基板１には、例えば、その両面又は片面に多層配線層が形成され、半導体チップなどの電子部品が実装される。

以上説明したように、本実施形態の回路基板の製造方法では、まず、シリコン基板１０にスルーホール１０ｘが形成された後に、スルーホール１０ｘの内面を含むシリコン基板１０の全面に絶縁層１２が形成される。その後に、保持部材２０上に弾性体２２を介して銅箔１４及びシリコン基板１０が順に配置され、シリコン基板１０が押え部材３０によって押圧される。これにより、シリコン基板１０の下面に接着層を使用することなく銅箔１４が直接圧着される。続いて、保持部材２０と押え部材３０とによって銅箔１４が圧着されたシリコン基板１０が電解めっき装置２のめっき液４２の中に浸漬される。

そして、シリコン基板１０に圧着された銅箔１４をめっき給電電極に利用してシリコン基板１０のスルーホール１０内に金属めっきを施して導電体１６を充填する。その後に、保持部材２０と押え部材３０とによって挟まれたシリコン基板１０及び銅箔１４を電解めっき装置２から搬出し、シリコン基板１０から保持部材２０及び押え部材３０を取り外し、さらに銅箔１４を剥離する。これにより、シリコン基板１０のスルーホール１０ｘ内に充填された導電体１６によってその両面側が導通可能となる回路基板１が得られる。

このような方法を採用することにより、シリコン基板１０の一方の面に接着層を介して銅箔１４を貼着する必要がなく、またスルーホール１０ｘの下の接着層を除去する必要もないので、接着層の残渣によって一部のスルーホール１０ｘにめっきが施されなくなる不具合は発生しなくなる。これにより、シリコン基板１０の複数のスルーホール１０ｘに歩留りよく導電体１６を充填することができる。

また、薄型化されたシリコン基板１０を使用する場合であっても、保持部材２０とシリコン基板１０との間（銅箔１４の下）に弾性体２２を配置するようにしたので、押え部材３０でシリコン基板１０を押圧する際にシリコン基板１０が割れるなどの不具合は発生しない。従って、薄型のシリコン基板１０に微細ピッチ（例えば径が５０μｍ以下）のスルーホール１０ｘが設けられる場合であっても、何ら不具合が発生することなく複数のスルーホール１０ｘ内に導電体１６を歩留りよく充填することができ、高性能な回路基板を容易に製造することができるようになる。

図１は従来技術の回路基板の製造方法を示す断面図である。 図２は従来技術の回路基板の製造方法における不具合な点を示す断面図である。 図３は本発明の実施形態の回路基板の製造方法を示す断面図（その１）である。 図４は本発明の実施形態の回路基板の製造方法を示す断面図（その２）である。 図５は本発明の実施形態に係るシリコン基板と銅箔とが保持部材と押え部材とに挟まれて圧着される様子を示す断面図である。 図６は図５の押え部材を上側からみた平面図である。 図７は図５の構造体がめっき装置の中に配置された様子を示す断面図である。

符号の説明

１…回路基板、２…電解めっき装置、１０…シリコン基板、１０ｘ…スルーホール、１２…絶縁層、１４…銅箔、１６…導電体、２０…保持部材、２０ａ…押え込み部、２０ｂ…ネジ孔、３０…押え部材、３０ａ…基体部、３０ｂ…突起部、３０ｃ…ネジ、３０ｄ…押圧部、３０ｘ…開口部、４０…容器、４２…めっき液、４４…陽極電極、４５…定電流電源。

Claims (7)

1. 基板に該基板を貫通するスルーホールを形成する工程と、
   前記基板の一方の面に金属箔を配置し、弾性体を介在させた状態で前記基板及び金属箔を押圧して前記基板と前記金属箔とを圧着する工程と、
   前記金属箔をめっき給電電極に利用する電解めっきにより、前記スルーホール内に導電体を充填する工程と、
   前記基板から前記金属箔を剥離する工程とを有することを特徴とする回路基板の製造方法。
2. 前記基板と前記金属箔とを圧着する工程において、保持部材の上に前記弾性体を介して前記金属箔及び前記基板を配置し、前記基板の上面側から押え部材によって前記基板を押圧することを特徴とする請求項１に記載の回路基板の製造方法。
3. 前記電解めっきにより前記スルーホール内に導電体を充填する工程は、
   前記基板及び前記金属箔を、前記保持部材と前記押え部材とで挟んだ状態で、電解めっき装置のめっき液の中に浸漬して行うことを特徴とする請求項２に記載の回路基板の製造方法。
4. 前記押え部材は、前記保持部材の周縁部に設けられた孔に固定される固定手段が先端部に設けられた複数の突起部を周縁側に備えていると共に、前記基板のスルーホール領域を除く部分に接触して前記基板を押圧する突起状の複数の押圧部を備え、かつ中央主要部に複数の開口部が設けられており、前記押え部材の上面側及び側面側から前記めっき液が前記基板に供給されることを特徴とする請求項３に記載の回路基板の製造方法。
5. 前記基板は厚みが１００乃至２００μｍのシリコン基板であり、前記スルーホールを形成する工程の後に、前記シリコン基板の両面及びスルーホールの内面に絶縁層を形成する工程をさらに有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の回路基板の製造方法。
6. 前記弾性体は、シリコン系スポンジ又はゴムからなることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の回路基板の製造方法。
7. 前記基板はガラスからなることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の回路基板の製造方法。

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