JP3723688B2 - 配線基板 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、配線導体を有する複数の絶縁層を積層して成る絶縁基体の表層の絶縁層に直径の異なる複数の貫通導体を設けて成る配線基板に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば半導体集積回路素子を搭載するための配線基板には、酸化アルミニウム質焼結体等の電気絶縁材料からなる複数の絶縁層を積層して成る絶縁基体の上面中央部に半導体集積回路素子が搭載される搭載部が形成されているとともに、この絶縁基体の各絶縁層間に半導体集積回路素子に電源を供給するための電源用配線導体や半導体集積回路素子に信号の出し入れをするための信号用配線導体等の配線導体が配設されている。
【０００３】
そして、絶縁基体には配線導体から絶縁基体の上面中央部の搭載部にかけて多数の貫通導体が各絶縁層を貫通して設けられており、これらの貫通導体により電源用配線導体および信号用配線導体が搭載部に電気的に導出され、この搭載部に導出された貫通導体の上端に半導体集積回路素子の電源用電極や信号用電極が半田等の電気的接続手段を介して接続されるようになっている。
【０００４】
また、半導体集積回路素子に電源を供給するための電源用配線導体としては、接地電位およびこれと異なる電位に接続される少なくとも２つの電源用配線導体があり、通常これらの電源用配線導体はそれぞれ互いに異なる絶縁層間に広面積のパターンに形成されている。
【０００５】
そして、近時の高集積化および高速化した半導体集積回路素子を搭載する配線基板においては、これらの接地電位およびこれと異なる電位に接続される２つの電源用配線導体間に電源電位の変動による半導体集積回路素子の誤動作を防止するためのデカップリングコンデンサと呼ばれる容量素子が接続され、この容量素子から電源用配線導体に電荷を供給することにより電源電位の変動を抑えるような構成とされている。
【０００６】
この容量素子としては、例えばチップコンデンサが好適に使用される。そして、容量素子の電極と各電源用配線導体とを接続するには、絶縁基体上面の搭載部周辺に容量素子の電極が接続される一対の容量素子接続用導体を設けるとともに、この一対の容量素子接続用導体と各電源用配線導体とをこれらの容量素子接続用導体から電源用配線導体に絶縁基体の各絶縁層を貫通して延びる貫通導体を設けることにより電気的に接続しておき、各電源用配線導体に電気的に接続された一対の容量素子接続用導体に容量素子の各電極をそれぞれ半田を介して接続する方法が採用されている。
【０００７】
なお、絶縁基体の上面に設けられた一対の容量素子接続用導体は、一般に0.2 〜２ｍｍ2 程度の面積である。また、各容量素子接続用導体と電源用配線導体とを接続する貫通導体は、容量素子と電源用配線導体とを小さなインダクタンスで接続するために、その直径が100 μｍ以上、好適には約150 〜300 μｍ程度と大きめである。
【０００８】
そして、搭載部に導出された貫通導体の表面および容量素子接続用導体の表面には、この貫通導体および容量素子接続用導体の酸化腐食を防止するとともに貫通導体と半導体集積回路素子の電極との半田等の電気的接続手段を介した接続および容量素子接続用導体と容量素子との半田を介した接続を容易かつ強固なものとするために、銅やニッケル・金等のめっき金属層が被着されている。
【０００９】
また、上述の配線基板は、例えばセラミックグリーンシート積層法により製作されている。これを具体的に説明すれば、まず絶縁基体の各絶縁層となるセラミックグリーンシートを準備するとともにこれらのセラミックグリーンシートに貫通導体を配設するための貫通孔を穿孔する。次に、各絶縁層となるセラミックグリーンシートに設けた貫通孔内に貫通導体となる導体ペーストを充填するとともにこのセラミックグリーンシートの表面に電源用配線導体や信号用配線導体となる導体ペーストを所定のパターンにスクリーン印刷する。そして、最後にこれらのセラミックグリーンシートを所定の順に上下に積層してセラミックグリーンシート積層体となすとともにこのセラミックグリーンシート積層体を高温で焼成することによって製作される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近時の半導体集積回路素子の高集積化に伴い、半導体集積回路素子はその電極数が数百以上と多数になってきているとともに各電極の大きさが100 μｍ未満の小さなものとなってきている。
【００１１】
そこで、このような半導体集積回路素子を搭載する配線基板においても絶縁基体の搭載部に導出する貫通導体の直径を半導体集積回路素子の電極の大きさに対応した100 μｍ未満の小さなものとすることが要求されるようになってきている。
【００１２】
ところが、絶縁基体の搭載部に導出する貫通導体の直径を100 μｍ未満の小さなものとすると、この直径が100 μｍ未満の貫通導体を配設するためにセラミックグリーンシートに設けた貫通孔内に貫通導体となる導体ペーストを充填する際に導体ペーストを貫通孔内に良好に充填することが困難となって貫通導体中に空隙が発生して貫通導体の電気抵抗が大きなものとなり、配線基板に搭載する半導体集積回路素子を正常に作動させることができなくなってしまうという問題点があった。
【００１３】
これに対して、セラミックグリーンシートに設けた直径が小さな貫通孔内に導体ペーストを良好に充填するために導体ペーストの粘度を低くすることも考えられる。しかし、導体ペーストの粘度を低いものとすると、セラミックグリーンシートの貫通孔内に導体ペーストを充填した際にセラミックグリーンシート表面に導体ペーストがにじんでしまい、隣接する貫通導体間に電気的短絡を引き起こし易くなるという問題点を誘発する。また、例えば容量素子接続用導体と電源用配線導体とを接続する貫通導体用等に用いられる直径が100 μｍ以上の大きな貫通孔では充填された導体ペーストが貫通孔から漏れ出してしまい、充填不足を引き起こし易くなるという問題点も誘発する。
【００１４】
本発明は、かかる従来の問題点に鑑み案出されたものであり、その目的は、絶縁基体の表面に導出する直径が100 μｍ未満の貫通導体および直径が100 μｍ以上の貫通導体に充填不足による電気抵抗の増大やにじみによる電気的短絡が発生することがなく、搭載する半導体集積回路素子を正常に作動させることが可能な配線基板を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明の配線基板は、表面に配線導体が配設された複数の絶縁層を積層して成る絶縁基体の表層の絶縁層に直径が100 μｍ以上の第１の貫通導体および直径が100 μｍ未満の第２の貫通導体を設けて成る配線基板であって、前記第１の貫通導体は金属粉末を結合して成る導体とその露出表面を覆うめっき金属層とにより形成されており、前記第２の貫通導体はめっき金属により形成されていることを特徴とするものである。
【００１６】
本発明の配線基板によれば、絶縁基体の表層の絶縁層に形成された直径が100 μｍ以上の第１の貫通導体は、この貫通孔内に導体ペーストを充填して焼成すること等により形成される金属粉末を結合して成る導体と、その導体の露出表面を覆って被着されためっき金属層とにより形成されていることから、導体ペーストにより良好に充填された金属粉末により導通抵抗が低い導体となるとともに、その表面を覆うめっき金属層により酸化腐食が良好に防止されると同時に外部電気回路や容量素子等との電気的接続が良好なものとなる。
【００１７】
また、直径が100 μｍ未満の第２の貫通導体は、その貫通孔内をめっき金属で埋めることによって形成されていることから、貫通孔の直径が100 μｍ未満の小さなものであったとしてもめっき金属が貫通孔内に良好に入り込んで極めて密に充填され、その導通抵抗が低いものとなる。このめっき金属は、第１の貫通導体を構成しているめっき金属層と同時にめっきを行なうことにより、容易にかつ低コストで形成することができる。
【００１８】
さらに、第１の貫通導体が形成される貫通孔を金属粉末で充填するための導体ぺーストの粘度を特に低くする必要がないので、導体ぺーストのにじみによる貫通導体同士の電気的短絡が発生することもない。
【００１９】
【発明の実施の形態】
次に、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り、１は複数の絶縁層１ａ・１ｂ・１ｃ・１ｄを積層して成る絶縁基体である。
【００２１】
絶縁基体１は、例えば酸化アルミニウム質焼結体や窒化アルミニウム質焼結体・ムライト質焼結体・炭化珪素質焼結体・窒化珪素質焼結体・ガラスセラミックス等のセラミックス系材料、あるいはエポキシ樹脂やポリイミド樹脂・フェノール樹脂・ビスマレイミドトリアジン樹脂・熱硬化性ポリフェニレンエーテル樹脂等の熱硬化性樹脂と酸化珪素粉末や窒化アルミニウム粉末・酸化アルミニウム粉末・酸化チタン粉末・炭化珪素粉末・ゼオライト粉末・チタン酸バリウム粉末・チタン酸ストロンチウム粉末・チタン酸カルシウム粉末等の無機絶縁物粉末とを混合してなる樹脂系材料等の電気絶縁材料から成る４層の絶縁層１ａ・１ｂ・１ｃ・１ｄを積層一体化して成る。この絶縁基体１は、その上面には半導体集積回路素子２および容量素子３が搭載される素子搭載面を有しており、下面には図示しない外部電気回路基板に接続される接続面が形成されている。
【００２２】
絶縁基体１は、酸化アルミニウム質焼結体や窒化アルミニウム質焼結体・ムライト質焼結体・炭化珪素質焼結体・窒化珪素質焼結体・ガラスセラミックス等のセラミックス系材料から成る場合であれば、酸化アルミニウム質焼結体等のセラミックスとなる原料粉末に適当な有機バインダや溶剤を添加混合して泥漿状となし、これを従来周知のドクターブレード法を採用してシート状に形成してそれぞれ各絶縁層１ａ〜１ｄとなるセラミックグリーンシートを得た後、これらのセラミックグリーンシートに適当な打ち抜き加工を施すとともに所定の順に積層してセラミックグリーンシート積層体となし、最後にこのセラミックグリーンシート積層体を高温で焼成することによって製作される。
【００２３】
また、エポキシ樹脂やポリイミド樹脂・フェノール樹脂・ビスマレイミドトリアジン樹脂・熱硬化性ポリフェニレンエーテル樹脂等の熱硬化性樹脂と酸化珪素粉末や窒化アルミニウム粉末・酸化アルミニウム粉末・酸化チタン粉末・炭化珪素粉末・ゼオライト粉末・チタン酸バリウム粉末・チタン酸ストロンチウム粉末・チタン酸カルシウム粉末等の無機絶縁物粉末とを混合してなる樹脂系材料から成る場合であれば、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂となる樹脂前駆体と酸化珪素粉末等の無機絶縁物粉末および溶剤とを混合して得た絶縁ペーストをドクターブレード法等のシート成形法を採用して半硬化状態のシート状に形成してそれぞれ各絶縁層１ａ〜１ｄとなる前駆体シートを得た後、これらの前駆体シートに適当な打ち抜き加工を施すとともに所定の順に積層圧着し、最後に約100 〜300 ℃の温度で熱硬化させることによって製作される。
【００２４】
また、絶縁基体１の絶縁層１ｂ・１ｃ間および絶縁層１ｃ・１ｄ間には半導体集積回路素子２に電源を供給するための電源用配線導体４・５が略全面にわたって配設されており、絶縁層１ａ・１ｂ間には半導体集積回路素子２に信号の出し入れをするための信号用配線導体６が所定の配線パターンに配設されている。
【００２５】
なお、電源用配線導体４および５は、それぞれ互いに異なる電位の電源を半導体集積回路素子２に供給するための電源用配線導体であり、通常はいずれか一方が接地電位に接続される。
【００２６】
これらの電源用配線導体４・５および信号用配線導体６は、例えば絶縁基体１がセラミックス系材料から成る場合であれば、タングステン粉末やモリブデン粉末・銀粉末・銅粉末等の金属粉末焼結体から成り、タングステン粉末等の金属粉末に適当な有機バインダや溶剤を添加混合して得た導体ペーストを各絶縁層１ａ〜１ｄとなるセラミックグリーンシートの表面すなわち上面および／または下面に必要に応じて所定のパターンに印刷塗布するとともに、これを絶縁層１ａ〜１ｄとなるセラミックグリーンシートとともに焼成することによって絶縁基体１の絶縁層１ｂ・１ｃ間および絶縁層１ｃ・１ｄ間ならびに絶縁層１ａ・１ｂ間に所定のパターンに配設される。
【００２７】
また、絶縁基体１が樹脂系材料から成る場合には、銅粉末や銀粉末・表面が銀で被覆された銅粉末等の金属粉末をエポキシ樹脂やポリイミド樹脂・フェノール樹脂・ビスマレイミドトリアジン樹脂・熱硬化性ポリフェニレンエーテル樹脂等の熱硬化性樹脂で結合して成る導電性材料から成り、銅粉末等の金属粉末にエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂の前駆体および溶剤を添加混合して得た導体ペーストを各絶縁層１ａ〜１ｄとなる前駆体シートの上面および／または下面に必要に応じて所定のパターンに印刷塗布するとともに、これを絶縁層１ａ〜１ｄとなる前駆体シートとともに熱硬化させることによって絶縁基体１の絶縁層１ｂ・１ｃ間および絶縁層１ｃ・１ｄ間ならびに絶縁層１ａ・１ｂ間に所定のパターンに配設される。
【００２８】
また、絶縁基体１には、表層の絶縁層１ａおよび絶縁層１ｂ〜１ｄのいくつかを貫通する直径が100 μｍ以上の第１の貫通孔Ａおよび表層の絶縁層１ａを貫通する直径が100 μｍ未満の第２の貫通孔Ｂが設けられている。第１の貫通孔Ａ内には、配線導体４・５・６に電気的に電気的に接続され、絶縁基体１の上下面または絶縁層１ａ・１ｂ間に延びる直径が100 μｍ以上の第１の貫通導体４ａ・５ａ・６ａが形成されており、第２の貫通孔Ｂ内には、配線導体４・５・６に電気的に電気的に接続され、絶縁基体１上面に延びる直径が100 μｍ未満の第２の貫通導体４ｂ・５ｂ・６ｂが形成されている。
【００２９】
なお、貫通導体４ａ・４ｂは電源用配線導体４に電気的に接続された貫通導体であり、貫通導体５ａ・５ｂは電源用配線導体５に電気的に接続された貫通導体であり、貫通導体６ａ・６ｂは信号用配線導体６に電気的に接続された貫通導体である。
【００３０】
これらの第１の貫通導体４ａ〜６ａおよび第２の貫通導体４ｂ〜６ｂは、配線導体４〜６を絶縁基体の表面に電気的に導出させる作用をなす。第１の貫通導体４ａ〜６ａで絶縁基体１の下面に導出した部位には、図示しない外部電気回路基板の配線導体に電気的に接続される外部接続用導体７が電気的に接続されている。また、第１の貫通導体４ａ・５ａで絶縁基体１の上面に導出した部位には、容量素子３の電極に電気的に接続される容量素子接続用導体８が電気的に接続されている。そして、第２の貫通導体４ｂ〜６ｂはその上端が絶縁基体１上面に露出しており、この露出した部位には半導体集積回路素子２の各電極が電気的に接続される。
【００３１】
絶縁層１ａおよび絶縁層１ｂ〜１ｄに設けられた第１の貫通導体４ａ〜６ａは、絶縁層１ａ〜１ｄに第１の貫通孔Ａを設けるとともにこの第１の貫通孔Ａ内に導体ペーストを充填してその金属粉末を焼成等により結合した導体により形成されている。
【００３２】
第１の貫通導体４ａ〜６ａを形成するための導体ペーストは、この導体ペーストが充填される第１の貫通孔Ａの直径が100 μｍ以上と大きなものであることから、導体ペーストの粘度をにじみや漏出が発生するような低いものとしなくても貫通孔を良好に充填することができる。そして、導体ペーストを第１の貫通孔Ａ内に充填して得られた金属粉末を結合して成る導体により、電気抵抗の低い第１の貫通導体４ａ〜６ａを得ることができる。
【００３３】
絶縁層１ａおよび絶縁層１ｂ〜１ｄに設けられた第１の貫通導体４ａ〜６ａは、例えば絶縁基体１がセラミックス系材料から成る場合であれば、タングステン粉末やモリブデン粉末・銀粉末・銅粉末等の金属粉末焼結体から成り、各絶縁層１ａ〜１ｄとなるセラミックグリーンシートに焼成後の直径が100 μｍ以上となる大きさの第１の貫通孔Ａを設けるとともに、この第１の貫通孔Ａ内にタングステン粉末等の金属粉末に適当な有機バインダおよび溶剤を添加混合して得た導体ペーストを充填し、これを絶縁層１ａ〜１ｄとなるセラミックグリーンシートとともに焼成することによって、絶縁基体１の絶縁層１ａおよび絶縁層１ｂ〜１ｄのいくつかを貫通するようにして形成される。
【００３４】
また、絶縁基体１が樹脂系材料から成る場合には、銅粉末や銀粉末・表面が銀で被覆された銅粉末等の金属粉末をエポキシ樹脂やポリイミド樹脂・フェノール樹脂・ビスマレイミドトリアジン樹脂・熱硬化性ポリフェニレンエーテル樹脂等の熱硬化性樹脂で結合して成る導電性材料から成り、各絶縁層１ａ〜１ｄとなる前駆体シートに熱硬化後の直径が100 μｍ以上となるような第１の貫通孔Ａを設けるとともに、この第１の貫通孔Ａ内に銅粉末等の金属粉末にエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂の前駆体および溶剤を添加混合して得た導体ペーストを充填し、これを絶縁層１ａ〜１ｄとなる前駆体シートとともに熱硬化させることによって、絶縁基体１の絶縁層１ａおよび絶縁層１ｂ〜１ｄのいくつかを貫通するようにして形成される。
【００３５】
また、第１の貫通導体４ａ〜６ａで絶縁基体１の下面に導出した部位は外部接続用導体７で覆われており、第１の貫通導体４ａ・５ａで絶縁基体１の上面に導出した部位は容量素子接続用導体８で覆われている。
【００３６】
これらの外部接続用導体７および容量素子接続用導体８は銅やニッケル等のめっき金属層から成り、第１の貫通導体４ａ〜６ａで絶縁基体１の上下面に導出した部位を覆うことにより第１の貫通導体４ａ〜６ａが酸化腐食するのを防止するとともに第１の貫通導体４ａ〜６ａと外部電気回路基板の配線導体または容量素子の電極との電気的接続を良好なものとする。
【００３７】
外部接続用導体７および容量素子接続用導体８は、絶縁基体１の表面に銅やニッケルから成るめっき金属層を、第１の貫通導体４ａ〜６ａを覆うようにして従来周知の無電解めっき法および電解めっき法を採用して所定の厚みに被着させるとともに、このめっき金属層を所定のパターンにエッチングすることによって形成される。
【００３８】
なお、外部接続用導体７は外部電気回路基板の配線導体に半田等の電気的接続手段（図示せず）を介して電気的に接続され、容量素子接続用導体８は容量素子３の電極に半田９を介して電気的に接続される。
【００３９】
表層の絶縁層１ａに設けられた第２の貫通導体４ｂ〜６ｂは、絶縁層１ａに直径が100 μｍ未満の第２の貫通孔Ｂを設けるとともにこの第２の貫通孔Ｂ内をめっき金属で埋めることによって形成されている。
【００４０】
第２の貫通導体４ｂ〜６ｂを形成するめっき金属は、金属の原子が絶縁層１ａに設けた第２の貫通孔Ｂ内に堆積していくことによって形成されることから、この第２の貫通孔Ｂの直径が100 μｍ未満の小さなものであったとしても第２の貫通孔Ｂ内を隙間なく良好に埋めることができる。その結果、第２の貫通孔Ｂ内がめっき金属で密に充填された電気抵抗の低い第２の貫通導体４ｂ〜６ｂを得ることができる。また、この第２の貫通孔Ｂは直径が100 μｍ未満と小さいことから、めっき金属により容易に埋めることが可能である。
【００４１】
絶縁層１ａに設けられた第２の貫通導体４ｂ〜６ｂは、例えば絶縁基体１がセラミックス系材料から成る場合であれば、絶縁層１ａとなるセラミックグリーンシートに焼成後の直径が100 μｍ未満となる大きさの第２の貫通孔Ｂを設けておくことによって、また、絶縁基体１が樹脂系材料から成る場合には、絶縁層１ａとなる前駆体シートに熱硬化後の直径が100 μｍ未満となる第２の貫通孔Ｂを設けておくことによって、表層の絶縁層１ａに第２の貫通孔Ｂを有する絶縁基体１を得た後、この絶縁基体１の表面に外部接続用導体７および容量素子接続用導体８となるめっき金属層を被着させるのと同時に無電解めっき法および電解めっき法を採用して銅やニッケルから成るめっき金属を第２の貫通孔Ｂを埋める厚みに被着させ、このめっき金属を所定のパターンにエッチングすることによって形成される。
【００４２】
なお、第２の貫通導体４ｂ〜６ｂの露出端には半導体集積回路素子の電極が半田10を介して電気的に接続される。
【００４３】
かくして本発明の配線基板によれば、絶縁基体１の表面に導出する第１の貫通導体４ａ〜６ａおよび第２の貫通導体４ｂ〜６ｂに充填不足による電気抵抗の増大やにじみによる電気的短絡がなく、搭載する半導体集積回路素子２を正常に作動させることが可能な配線基板を提供することができる。
【００４４】
次に、本発明の配線基板の製造方法を説明する。
【００４５】
図２（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ本発明の配線基板の製造方法を説明するための工程毎の断面図である。
【００４６】
まず、図２（ａ）に示すように、４層の絶縁層１ａ・１ｂ・１ｃ・１ｄを積層して成り、絶縁層１ｂ・１ｃ間および絶縁層１ｃ・１ｄ間ならびに絶縁層１ａ・１ｂ間にそれぞれ電源用配線導体４・５ならびに信号用配線導体６が配設されているとともに、絶縁層１ａ〜１ｄに第１の貫通孔Ａの内部に導体ペーストを充填することにより形成された直径が100 μｍ以上の第１の貫通導体４ａ・５ａ・６ａが設けられ、絶縁層１ａに内部が空の第２の貫通孔Ｂを有する絶縁基体１を準備する。
【００４７】
この絶縁基体１は、例えば絶縁層１ａ〜１ｄがセラミックス系材料から成る場合であれば、絶縁層１ａ〜１ｄとなる各セラミックグリーンシートに焼成後の直径が100 μｍ以上となる第１の貫通孔Ａを、および絶縁層１ａとなるセラミックグリーンシートに焼成後の直径が100 μｍ未満となる第２の貫通孔Ｂを従来周知の打ち抜き法により穿孔するとともに、絶縁層１ａ〜１ｄとなる各セラミックグリーンシートに設けた第１の貫通孔Ａ内に第１の貫通導体４ａ〜６ａとなる導体ペーストを例えばスクリーン印刷法により充填し、次に、これらのセラミックグリーンシートの上面および／または下面に必要に応じて配線導体４・５・６となる導体ペーストをスクリーン印刷法により所定のパターンに印刷塗布するとともに上下に積層し、最後に高温で焼成することによって製作される。
【００４８】
また、絶縁層１ａ〜１ｄが樹脂系材料から成る場合には、絶縁層１ａ〜１ｄとなる各前駆体シートに熱硬化後の直径が100 μｍ以上となる第１の貫通孔Ａを、および絶縁層１ａとなる前駆体シートに熱硬化後の直径が100 μｍ未満となる第２の貫通孔Ｂを従来周知の打ち抜き法により穿孔するとともに、絶縁層１ａ〜１ｄとなる各前駆体シートに設けた第１の貫通孔Ａ内に第１の貫通導体４ａ・５ａ・６ａとなる導体ペーストを例えばスクリーン印刷法により充填し、次に、これらの前駆体シートの表面すなわち上面および／または下面に必要に応じて配線導体４・５・６となる導体ペーストをスクリーン印刷法により所定のパターンに印刷塗布するとともに上下に積層し、最後にこれを100 〜300 ℃の温度で熱硬化させることによって製作される。
【００４９】
この場合、第１の貫通孔Ａの直径が100 μｍ以上と大きなものであることから、導体ペーストの粘度をにじみや漏出が発生するような低いものとしなくても第１の貫通孔Ａを導体ぺーストにより良好に充填することができる。その結果、第１の貫通孔Ａ内に密に充填された金属粉末が結合して成る、電気抵抗の低い直径が100 μｍ以上の第１の貫通導体４ａ〜６ａを設けることができる。
【００５０】
次に、図２（ｂ）に示すように、絶縁基体１の表面に、絶縁層１ａ・１ｄに形成された第１の貫通孔Ａ内の第１の貫通導体４ａ〜６ａの露出表面を覆い、かつ絶縁層１ａに形成された第２の貫通孔Ｂを埋める銅やニッケルから成るめっき金属層Ｃを被着させる。
【００５１】
めっき金属層Ｃは、例えばめっき金属層Ｃが銅から成る場合であれば、絶縁基体１の表面をパラジウム活性した後、硫酸銅10ｇ／ｌ・ＥＤＴＡ−２Ｎａ30ｇ／ｌ・ホルムアルデヒド（37％液）３ｃｃ／ｌ・水酸化ナトリウム12ｇ／ｌ・ビビリジルおよびポリエチレングリコールを若干含む無電解めっき液中に絶縁基体１を浸漬することにより絶縁基体１の表面に約0.1 〜0.5 μｍ程度の厚みに無電解銅めっき層を被着させた後、これを硫酸銅250 ｇ／ｌ、硫酸50ｇ／ｌ、塩化ナトリウム0.1 ｇ／ｌを含む電解銅めっき液中に浸漬するとともに１〜５Ａ／ｄｍ2 の電流密度で電解めっきすることにより無電解銅めっき層の上に電解銅めっき層を約10〜50μｍ程度の厚みに被着させることによって、第１の貫通導体４ａ〜６ａの露出表面を覆い、かつ絶縁層１ａに形成された第２の貫通孔Ｂを埋めるようにして被着される。
【００５２】
なお、電解めっきを行なう場合は、印加する電流を周期的に反転させて電解めっきを行なういわゆるＰＲ法を採用すると、第２の貫通孔Ｂをめっき金属で良好に充填するとともに表面が平坦なめっき金属層Ｃを絶縁基体１の表面に被着させることが容易となる。
【００５３】
この場合、めっき金属層Ｃは、金属の原子が絶縁層１ａに設けた第２の貫通孔Ｂ内に堆積していくことによって形成されることから、この第２の貫通孔Ｂの直径が100 μｍ未満の小さなものであったとしても第２の貫通孔Ｂ内をめっき金属で隙間なく良好に埋めることができる。また、この第２の貫通孔Ｂは直径が100 μｍ未満と小さいことから、めっき金属層Ｃにより第２の貫通孔Ｂ内をめっき金属で容易に埋めることが可能である。
【００５４】
次に、図２（ｃ）に示すように、絶縁基体１の表面に被着させためっき金属層Ｃを従来周知のフォトリソグラフィ技術を採用して所定のパターンにエッチングすることによって、絶縁基体１の下面に第１の貫通導体４ａ〜６ａを覆う外部接続用導体７が、絶縁基体１の上面に第１の貫通導体４ａ・５ａを覆う容量素子接続用導体８が被着形成されるとともに、絶縁層１ａに設けた第２の貫通孔Ｂ内に密に充填された電気抵抗の低いめっき金属により形成された第２の貫通導体４ｂ〜６ｂが設けられた配線基板が製作される。
【００５５】
なお、本発明は上述の実施の形態の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であれば種々の変更は可能である。例えば、上述の実施の形態の例ではめっき金属層Ｃは無電解めっきおよび電解めっきにより被着されていたが、めっき金属層Ｃは無電解めっきのみによって被着されていてもよい。
【００５６】
また、上述の実施の形態の例では絶縁基体１の全面にめっき金属層Ｃを被着させた後、このめっき金属層Ｃをエッチングすることによって外部接続用導体７および容量素子接続用導体８ならびに第２の貫通導体４ｂ・５ｂ・６ｂを形成したが、絶縁基体１の表面のうちめっき金属層が必要な部分だけを露出させるレジスト膜で絶縁基体１の表面を覆っておき、この絶縁基体１の露出した表面のみにめっき金属層を被着させることによって、外部接続用導体７および容量素子接続用導体８ならびに第２の貫通導体４ｂ〜６ｂを形成するようにしてもよい。
【００５７】
【発明の効果】
本発明の配線基板によれば、絶縁基体の表層の絶縁層に設けられた直径が100 μｍ以上の第１の貫通導体は貫通孔内に導体ペーストを充填することにより金属粉末を結合して成る導体で形成されており、第１の貫通孔の直径が100 μｍ以上と大きいことから、低粘度の導体ペーストを用いなくても金属粉末を良好に充填できて電気抵抗を小さくすることができる。さらに、その露出表面をめっき金属層が覆っていることから、このめっき金属層によりその酸化腐食が良好に防止されるとともに、このめっき金属層に容量素子等の電極を半田等を介して接続することにより容量素子等の電極に電気的に良好に接続することができる。
【００５８】
また、絶縁基体の表層の絶縁層に設けられた直径が100 μｍ未満の第２の貫通導体は、第２の貫通孔内をめっき金属で埋めることによって形成されていることから、第２の貫通孔の直径が100 μｍ未満の小さなものであったとしてもめっき金属が貫通孔内に入り込んで極めて密に充填されるので、その導通抵抗が低いものとなる。
【００５９】
従って、絶縁基体表面に導出する直径が100 μｍ未満の第２の貫通導体および直径が100 μｍ以上の第１の貫通導体に充填不足による電気抵抗の増大や低粘度の導体ペーストのにじみによる電気的短絡がなく、搭載する半導体集積回路素子を正常に作動させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【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】（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ図１に示す配線基板の製造方法を説明するための工程毎の断面図である。
【符号の説明】
１・・・・・・・・絶縁基体
１ａ〜１ｄ・・・絶縁層
２・・・・・・・・半導体集積回路素子
４、５、６・・・・配線導体
４ａ〜６ａ・・・直径が100 μｍ以上の第１の貫通導体
４ｂ〜６ｂ・・・直径が100 μｍ未満の第２の貫通導体
Ａ・・・・・・・・直径が100 μｍ以上の第１の貫通孔
Ｂ・・・・・・・・直径が100 μｍ未満の第２の貫通孔
Ｃ・・・・・・・・めっき金属層
【発明の属する技術分野】
本発明は、配線導体を有する複数の絶縁層を積層して成る絶縁基体の表層の絶縁層に直径の異なる複数の貫通導体を設けて成る配線基板に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば半導体集積回路素子を搭載するための配線基板には、酸化アルミニウム質焼結体等の電気絶縁材料からなる複数の絶縁層を積層して成る絶縁基体の上面中央部に半導体集積回路素子が搭載される搭載部が形成されているとともに、この絶縁基体の各絶縁層間に半導体集積回路素子に電源を供給するための電源用配線導体や半導体集積回路素子に信号の出し入れをするための信号用配線導体等の配線導体が配設されている。
【０００３】
そして、絶縁基体には配線導体から絶縁基体の上面中央部の搭載部にかけて多数の貫通導体が各絶縁層を貫通して設けられており、これらの貫通導体により電源用配線導体および信号用配線導体が搭載部に電気的に導出され、この搭載部に導出された貫通導体の上端に半導体集積回路素子の電源用電極や信号用電極が半田等の電気的接続手段を介して接続されるようになっている。
【０００４】
また、半導体集積回路素子に電源を供給するための電源用配線導体としては、接地電位およびこれと異なる電位に接続される少なくとも２つの電源用配線導体があり、通常これらの電源用配線導体はそれぞれ互いに異なる絶縁層間に広面積のパターンに形成されている。
【０００５】
そして、近時の高集積化および高速化した半導体集積回路素子を搭載する配線基板においては、これらの接地電位およびこれと異なる電位に接続される２つの電源用配線導体間に電源電位の変動による半導体集積回路素子の誤動作を防止するためのデカップリングコンデンサと呼ばれる容量素子が接続され、この容量素子から電源用配線導体に電荷を供給することにより電源電位の変動を抑えるような構成とされている。
【０００６】
この容量素子としては、例えばチップコンデンサが好適に使用される。そして、容量素子の電極と各電源用配線導体とを接続するには、絶縁基体上面の搭載部周辺に容量素子の電極が接続される一対の容量素子接続用導体を設けるとともに、この一対の容量素子接続用導体と各電源用配線導体とをこれらの容量素子接続用導体から電源用配線導体に絶縁基体の各絶縁層を貫通して延びる貫通導体を設けることにより電気的に接続しておき、各電源用配線導体に電気的に接続された一対の容量素子接続用導体に容量素子の各電極をそれぞれ半田を介して接続する方法が採用されている。
【０００７】
なお、絶縁基体の上面に設けられた一対の容量素子接続用導体は、一般に0.2 〜２ｍｍ2 程度の面積である。また、各容量素子接続用導体と電源用配線導体とを接続する貫通導体は、容量素子と電源用配線導体とを小さなインダクタンスで接続するために、その直径が100 μｍ以上、好適には約150 〜300 μｍ程度と大きめである。
【０００８】
そして、搭載部に導出された貫通導体の表面および容量素子接続用導体の表面には、この貫通導体および容量素子接続用導体の酸化腐食を防止するとともに貫通導体と半導体集積回路素子の電極との半田等の電気的接続手段を介した接続および容量素子接続用導体と容量素子との半田を介した接続を容易かつ強固なものとするために、銅やニッケル・金等のめっき金属層が被着されている。
【０００９】
また、上述の配線基板は、例えばセラミックグリーンシート積層法により製作されている。これを具体的に説明すれば、まず絶縁基体の各絶縁層となるセラミックグリーンシートを準備するとともにこれらのセラミックグリーンシートに貫通導体を配設するための貫通孔を穿孔する。次に、各絶縁層となるセラミックグリーンシートに設けた貫通孔内に貫通導体となる導体ペーストを充填するとともにこのセラミックグリーンシートの表面に電源用配線導体や信号用配線導体となる導体ペーストを所定のパターンにスクリーン印刷する。そして、最後にこれらのセラミックグリーンシートを所定の順に上下に積層してセラミックグリーンシート積層体となすとともにこのセラミックグリーンシート積層体を高温で焼成することによって製作される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近時の半導体集積回路素子の高集積化に伴い、半導体集積回路素子はその電極数が数百以上と多数になってきているとともに各電極の大きさが100 μｍ未満の小さなものとなってきている。
【００１１】
そこで、このような半導体集積回路素子を搭載する配線基板においても絶縁基体の搭載部に導出する貫通導体の直径を半導体集積回路素子の電極の大きさに対応した100 μｍ未満の小さなものとすることが要求されるようになってきている。
【００１２】
ところが、絶縁基体の搭載部に導出する貫通導体の直径を100 μｍ未満の小さなものとすると、この直径が100 μｍ未満の貫通導体を配設するためにセラミックグリーンシートに設けた貫通孔内に貫通導体となる導体ペーストを充填する際に導体ペーストを貫通孔内に良好に充填することが困難となって貫通導体中に空隙が発生して貫通導体の電気抵抗が大きなものとなり、配線基板に搭載する半導体集積回路素子を正常に作動させることができなくなってしまうという問題点があった。
【００１３】
これに対して、セラミックグリーンシートに設けた直径が小さな貫通孔内に導体ペーストを良好に充填するために導体ペーストの粘度を低くすることも考えられる。しかし、導体ペーストの粘度を低いものとすると、セラミックグリーンシートの貫通孔内に導体ペーストを充填した際にセラミックグリーンシート表面に導体ペーストがにじんでしまい、隣接する貫通導体間に電気的短絡を引き起こし易くなるという問題点を誘発する。また、例えば容量素子接続用導体と電源用配線導体とを接続する貫通導体用等に用いられる直径が100 μｍ以上の大きな貫通孔では充填された導体ペーストが貫通孔から漏れ出してしまい、充填不足を引き起こし易くなるという問題点も誘発する。
【００１４】
本発明は、かかる従来の問題点に鑑み案出されたものであり、その目的は、絶縁基体の表面に導出する直径が100 μｍ未満の貫通導体および直径が100 μｍ以上の貫通導体に充填不足による電気抵抗の増大やにじみによる電気的短絡が発生することがなく、搭載する半導体集積回路素子を正常に作動させることが可能な配線基板を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明の配線基板は、表面に配線導体が配設された複数の絶縁層を積層して成る絶縁基体の表層の絶縁層に直径が100 μｍ以上の第１の貫通導体および直径が100 μｍ未満の第２の貫通導体を設けて成る配線基板であって、前記第１の貫通導体は金属粉末を結合して成る導体とその露出表面を覆うめっき金属層とにより形成されており、前記第２の貫通導体はめっき金属により形成されていることを特徴とするものである。
【００１６】
本発明の配線基板によれば、絶縁基体の表層の絶縁層に形成された直径が100 μｍ以上の第１の貫通導体は、この貫通孔内に導体ペーストを充填して焼成すること等により形成される金属粉末を結合して成る導体と、その導体の露出表面を覆って被着されためっき金属層とにより形成されていることから、導体ペーストにより良好に充填された金属粉末により導通抵抗が低い導体となるとともに、その表面を覆うめっき金属層により酸化腐食が良好に防止されると同時に外部電気回路や容量素子等との電気的接続が良好なものとなる。
【００１７】
また、直径が100 μｍ未満の第２の貫通導体は、その貫通孔内をめっき金属で埋めることによって形成されていることから、貫通孔の直径が100 μｍ未満の小さなものであったとしてもめっき金属が貫通孔内に良好に入り込んで極めて密に充填され、その導通抵抗が低いものとなる。このめっき金属は、第１の貫通導体を構成しているめっき金属層と同時にめっきを行なうことにより、容易にかつ低コストで形成することができる。
【００１８】
さらに、第１の貫通導体が形成される貫通孔を金属粉末で充填するための導体ぺーストの粘度を特に低くする必要がないので、導体ぺーストのにじみによる貫通導体同士の電気的短絡が発生することもない。
【００１９】
【発明の実施の形態】
次に、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り、１は複数の絶縁層１ａ・１ｂ・１ｃ・１ｄを積層して成る絶縁基体である。
【００２１】
絶縁基体１は、例えば酸化アルミニウム質焼結体や窒化アルミニウム質焼結体・ムライト質焼結体・炭化珪素質焼結体・窒化珪素質焼結体・ガラスセラミックス等のセラミックス系材料、あるいはエポキシ樹脂やポリイミド樹脂・フェノール樹脂・ビスマレイミドトリアジン樹脂・熱硬化性ポリフェニレンエーテル樹脂等の熱硬化性樹脂と酸化珪素粉末や窒化アルミニウム粉末・酸化アルミニウム粉末・酸化チタン粉末・炭化珪素粉末・ゼオライト粉末・チタン酸バリウム粉末・チタン酸ストロンチウム粉末・チタン酸カルシウム粉末等の無機絶縁物粉末とを混合してなる樹脂系材料等の電気絶縁材料から成る４層の絶縁層１ａ・１ｂ・１ｃ・１ｄを積層一体化して成る。この絶縁基体１は、その上面には半導体集積回路素子２および容量素子３が搭載される素子搭載面を有しており、下面には図示しない外部電気回路基板に接続される接続面が形成されている。
【００２２】
絶縁基体１は、酸化アルミニウム質焼結体や窒化アルミニウム質焼結体・ムライト質焼結体・炭化珪素質焼結体・窒化珪素質焼結体・ガラスセラミックス等のセラミックス系材料から成る場合であれば、酸化アルミニウム質焼結体等のセラミックスとなる原料粉末に適当な有機バインダや溶剤を添加混合して泥漿状となし、これを従来周知のドクターブレード法を採用してシート状に形成してそれぞれ各絶縁層１ａ〜１ｄとなるセラミックグリーンシートを得た後、これらのセラミックグリーンシートに適当な打ち抜き加工を施すとともに所定の順に積層してセラミックグリーンシート積層体となし、最後にこのセラミックグリーンシート積層体を高温で焼成することによって製作される。
【００２３】
また、エポキシ樹脂やポリイミド樹脂・フェノール樹脂・ビスマレイミドトリアジン樹脂・熱硬化性ポリフェニレンエーテル樹脂等の熱硬化性樹脂と酸化珪素粉末や窒化アルミニウム粉末・酸化アルミニウム粉末・酸化チタン粉末・炭化珪素粉末・ゼオライト粉末・チタン酸バリウム粉末・チタン酸ストロンチウム粉末・チタン酸カルシウム粉末等の無機絶縁物粉末とを混合してなる樹脂系材料から成る場合であれば、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂となる樹脂前駆体と酸化珪素粉末等の無機絶縁物粉末および溶剤とを混合して得た絶縁ペーストをドクターブレード法等のシート成形法を採用して半硬化状態のシート状に形成してそれぞれ各絶縁層１ａ〜１ｄとなる前駆体シートを得た後、これらの前駆体シートに適当な打ち抜き加工を施すとともに所定の順に積層圧着し、最後に約100 〜300 ℃の温度で熱硬化させることによって製作される。
【００２４】
また、絶縁基体１の絶縁層１ｂ・１ｃ間および絶縁層１ｃ・１ｄ間には半導体集積回路素子２に電源を供給するための電源用配線導体４・５が略全面にわたって配設されており、絶縁層１ａ・１ｂ間には半導体集積回路素子２に信号の出し入れをするための信号用配線導体６が所定の配線パターンに配設されている。
【００２５】
なお、電源用配線導体４および５は、それぞれ互いに異なる電位の電源を半導体集積回路素子２に供給するための電源用配線導体であり、通常はいずれか一方が接地電位に接続される。
【００２６】
これらの電源用配線導体４・５および信号用配線導体６は、例えば絶縁基体１がセラミックス系材料から成る場合であれば、タングステン粉末やモリブデン粉末・銀粉末・銅粉末等の金属粉末焼結体から成り、タングステン粉末等の金属粉末に適当な有機バインダや溶剤を添加混合して得た導体ペーストを各絶縁層１ａ〜１ｄとなるセラミックグリーンシートの表面すなわち上面および／または下面に必要に応じて所定のパターンに印刷塗布するとともに、これを絶縁層１ａ〜１ｄとなるセラミックグリーンシートとともに焼成することによって絶縁基体１の絶縁層１ｂ・１ｃ間および絶縁層１ｃ・１ｄ間ならびに絶縁層１ａ・１ｂ間に所定のパターンに配設される。
【００２７】
また、絶縁基体１が樹脂系材料から成る場合には、銅粉末や銀粉末・表面が銀で被覆された銅粉末等の金属粉末をエポキシ樹脂やポリイミド樹脂・フェノール樹脂・ビスマレイミドトリアジン樹脂・熱硬化性ポリフェニレンエーテル樹脂等の熱硬化性樹脂で結合して成る導電性材料から成り、銅粉末等の金属粉末にエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂の前駆体および溶剤を添加混合して得た導体ペーストを各絶縁層１ａ〜１ｄとなる前駆体シートの上面および／または下面に必要に応じて所定のパターンに印刷塗布するとともに、これを絶縁層１ａ〜１ｄとなる前駆体シートとともに熱硬化させることによって絶縁基体１の絶縁層１ｂ・１ｃ間および絶縁層１ｃ・１ｄ間ならびに絶縁層１ａ・１ｂ間に所定のパターンに配設される。
【００２８】
また、絶縁基体１には、表層の絶縁層１ａおよび絶縁層１ｂ〜１ｄのいくつかを貫通する直径が100 μｍ以上の第１の貫通孔Ａおよび表層の絶縁層１ａを貫通する直径が100 μｍ未満の第２の貫通孔Ｂが設けられている。第１の貫通孔Ａ内には、配線導体４・５・６に電気的に電気的に接続され、絶縁基体１の上下面または絶縁層１ａ・１ｂ間に延びる直径が100 μｍ以上の第１の貫通導体４ａ・５ａ・６ａが形成されており、第２の貫通孔Ｂ内には、配線導体４・５・６に電気的に電気的に接続され、絶縁基体１上面に延びる直径が100 μｍ未満の第２の貫通導体４ｂ・５ｂ・６ｂが形成されている。
【００２９】
なお、貫通導体４ａ・４ｂは電源用配線導体４に電気的に接続された貫通導体であり、貫通導体５ａ・５ｂは電源用配線導体５に電気的に接続された貫通導体であり、貫通導体６ａ・６ｂは信号用配線導体６に電気的に接続された貫通導体である。
【００３０】
これらの第１の貫通導体４ａ〜６ａおよび第２の貫通導体４ｂ〜６ｂは、配線導体４〜６を絶縁基体の表面に電気的に導出させる作用をなす。第１の貫通導体４ａ〜６ａで絶縁基体１の下面に導出した部位には、図示しない外部電気回路基板の配線導体に電気的に接続される外部接続用導体７が電気的に接続されている。また、第１の貫通導体４ａ・５ａで絶縁基体１の上面に導出した部位には、容量素子３の電極に電気的に接続される容量素子接続用導体８が電気的に接続されている。そして、第２の貫通導体４ｂ〜６ｂはその上端が絶縁基体１上面に露出しており、この露出した部位には半導体集積回路素子２の各電極が電気的に接続される。
【００３１】
絶縁層１ａおよび絶縁層１ｂ〜１ｄに設けられた第１の貫通導体４ａ〜６ａは、絶縁層１ａ〜１ｄに第１の貫通孔Ａを設けるとともにこの第１の貫通孔Ａ内に導体ペーストを充填してその金属粉末を焼成等により結合した導体により形成されている。
【００３２】
第１の貫通導体４ａ〜６ａを形成するための導体ペーストは、この導体ペーストが充填される第１の貫通孔Ａの直径が100 μｍ以上と大きなものであることから、導体ペーストの粘度をにじみや漏出が発生するような低いものとしなくても貫通孔を良好に充填することができる。そして、導体ペーストを第１の貫通孔Ａ内に充填して得られた金属粉末を結合して成る導体により、電気抵抗の低い第１の貫通導体４ａ〜６ａを得ることができる。
【００３３】
絶縁層１ａおよび絶縁層１ｂ〜１ｄに設けられた第１の貫通導体４ａ〜６ａは、例えば絶縁基体１がセラミックス系材料から成る場合であれば、タングステン粉末やモリブデン粉末・銀粉末・銅粉末等の金属粉末焼結体から成り、各絶縁層１ａ〜１ｄとなるセラミックグリーンシートに焼成後の直径が100 μｍ以上となる大きさの第１の貫通孔Ａを設けるとともに、この第１の貫通孔Ａ内にタングステン粉末等の金属粉末に適当な有機バインダおよび溶剤を添加混合して得た導体ペーストを充填し、これを絶縁層１ａ〜１ｄとなるセラミックグリーンシートとともに焼成することによって、絶縁基体１の絶縁層１ａおよび絶縁層１ｂ〜１ｄのいくつかを貫通するようにして形成される。
【００３４】
また、絶縁基体１が樹脂系材料から成る場合には、銅粉末や銀粉末・表面が銀で被覆された銅粉末等の金属粉末をエポキシ樹脂やポリイミド樹脂・フェノール樹脂・ビスマレイミドトリアジン樹脂・熱硬化性ポリフェニレンエーテル樹脂等の熱硬化性樹脂で結合して成る導電性材料から成り、各絶縁層１ａ〜１ｄとなる前駆体シートに熱硬化後の直径が100 μｍ以上となるような第１の貫通孔Ａを設けるとともに、この第１の貫通孔Ａ内に銅粉末等の金属粉末にエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂の前駆体および溶剤を添加混合して得た導体ペーストを充填し、これを絶縁層１ａ〜１ｄとなる前駆体シートとともに熱硬化させることによって、絶縁基体１の絶縁層１ａおよび絶縁層１ｂ〜１ｄのいくつかを貫通するようにして形成される。
【００３５】
また、第１の貫通導体４ａ〜６ａで絶縁基体１の下面に導出した部位は外部接続用導体７で覆われており、第１の貫通導体４ａ・５ａで絶縁基体１の上面に導出した部位は容量素子接続用導体８で覆われている。
【００３６】
これらの外部接続用導体７および容量素子接続用導体８は銅やニッケル等のめっき金属層から成り、第１の貫通導体４ａ〜６ａで絶縁基体１の上下面に導出した部位を覆うことにより第１の貫通導体４ａ〜６ａが酸化腐食するのを防止するとともに第１の貫通導体４ａ〜６ａと外部電気回路基板の配線導体または容量素子の電極との電気的接続を良好なものとする。
【００３７】
外部接続用導体７および容量素子接続用導体８は、絶縁基体１の表面に銅やニッケルから成るめっき金属層を、第１の貫通導体４ａ〜６ａを覆うようにして従来周知の無電解めっき法および電解めっき法を採用して所定の厚みに被着させるとともに、このめっき金属層を所定のパターンにエッチングすることによって形成される。
【００３８】
なお、外部接続用導体７は外部電気回路基板の配線導体に半田等の電気的接続手段（図示せず）を介して電気的に接続され、容量素子接続用導体８は容量素子３の電極に半田９を介して電気的に接続される。
【００３９】
表層の絶縁層１ａに設けられた第２の貫通導体４ｂ〜６ｂは、絶縁層１ａに直径が100 μｍ未満の第２の貫通孔Ｂを設けるとともにこの第２の貫通孔Ｂ内をめっき金属で埋めることによって形成されている。
【００４０】
第２の貫通導体４ｂ〜６ｂを形成するめっき金属は、金属の原子が絶縁層１ａに設けた第２の貫通孔Ｂ内に堆積していくことによって形成されることから、この第２の貫通孔Ｂの直径が100 μｍ未満の小さなものであったとしても第２の貫通孔Ｂ内を隙間なく良好に埋めることができる。その結果、第２の貫通孔Ｂ内がめっき金属で密に充填された電気抵抗の低い第２の貫通導体４ｂ〜６ｂを得ることができる。また、この第２の貫通孔Ｂは直径が100 μｍ未満と小さいことから、めっき金属により容易に埋めることが可能である。
【００４１】
絶縁層１ａに設けられた第２の貫通導体４ｂ〜６ｂは、例えば絶縁基体１がセラミックス系材料から成る場合であれば、絶縁層１ａとなるセラミックグリーンシートに焼成後の直径が100 μｍ未満となる大きさの第２の貫通孔Ｂを設けておくことによって、また、絶縁基体１が樹脂系材料から成る場合には、絶縁層１ａとなる前駆体シートに熱硬化後の直径が100 μｍ未満となる第２の貫通孔Ｂを設けておくことによって、表層の絶縁層１ａに第２の貫通孔Ｂを有する絶縁基体１を得た後、この絶縁基体１の表面に外部接続用導体７および容量素子接続用導体８となるめっき金属層を被着させるのと同時に無電解めっき法および電解めっき法を採用して銅やニッケルから成るめっき金属を第２の貫通孔Ｂを埋める厚みに被着させ、このめっき金属を所定のパターンにエッチングすることによって形成される。
【００４２】
なお、第２の貫通導体４ｂ〜６ｂの露出端には半導体集積回路素子の電極が半田10を介して電気的に接続される。
【００４３】
かくして本発明の配線基板によれば、絶縁基体１の表面に導出する第１の貫通導体４ａ〜６ａおよび第２の貫通導体４ｂ〜６ｂに充填不足による電気抵抗の増大やにじみによる電気的短絡がなく、搭載する半導体集積回路素子２を正常に作動させることが可能な配線基板を提供することができる。
【００４４】
次に、本発明の配線基板の製造方法を説明する。
【００４５】
図２（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ本発明の配線基板の製造方法を説明するための工程毎の断面図である。
【００４６】
まず、図２（ａ）に示すように、４層の絶縁層１ａ・１ｂ・１ｃ・１ｄを積層して成り、絶縁層１ｂ・１ｃ間および絶縁層１ｃ・１ｄ間ならびに絶縁層１ａ・１ｂ間にそれぞれ電源用配線導体４・５ならびに信号用配線導体６が配設されているとともに、絶縁層１ａ〜１ｄに第１の貫通孔Ａの内部に導体ペーストを充填することにより形成された直径が100 μｍ以上の第１の貫通導体４ａ・５ａ・６ａが設けられ、絶縁層１ａに内部が空の第２の貫通孔Ｂを有する絶縁基体１を準備する。
【００４７】
この絶縁基体１は、例えば絶縁層１ａ〜１ｄがセラミックス系材料から成る場合であれば、絶縁層１ａ〜１ｄとなる各セラミックグリーンシートに焼成後の直径が100 μｍ以上となる第１の貫通孔Ａを、および絶縁層１ａとなるセラミックグリーンシートに焼成後の直径が100 μｍ未満となる第２の貫通孔Ｂを従来周知の打ち抜き法により穿孔するとともに、絶縁層１ａ〜１ｄとなる各セラミックグリーンシートに設けた第１の貫通孔Ａ内に第１の貫通導体４ａ〜６ａとなる導体ペーストを例えばスクリーン印刷法により充填し、次に、これらのセラミックグリーンシートの上面および／または下面に必要に応じて配線導体４・５・６となる導体ペーストをスクリーン印刷法により所定のパターンに印刷塗布するとともに上下に積層し、最後に高温で焼成することによって製作される。
【００４８】
また、絶縁層１ａ〜１ｄが樹脂系材料から成る場合には、絶縁層１ａ〜１ｄとなる各前駆体シートに熱硬化後の直径が100 μｍ以上となる第１の貫通孔Ａを、および絶縁層１ａとなる前駆体シートに熱硬化後の直径が100 μｍ未満となる第２の貫通孔Ｂを従来周知の打ち抜き法により穿孔するとともに、絶縁層１ａ〜１ｄとなる各前駆体シートに設けた第１の貫通孔Ａ内に第１の貫通導体４ａ・５ａ・６ａとなる導体ペーストを例えばスクリーン印刷法により充填し、次に、これらの前駆体シートの表面すなわち上面および／または下面に必要に応じて配線導体４・５・６となる導体ペーストをスクリーン印刷法により所定のパターンに印刷塗布するとともに上下に積層し、最後にこれを100 〜300 ℃の温度で熱硬化させることによって製作される。
【００４９】
この場合、第１の貫通孔Ａの直径が100 μｍ以上と大きなものであることから、導体ペーストの粘度をにじみや漏出が発生するような低いものとしなくても第１の貫通孔Ａを導体ぺーストにより良好に充填することができる。その結果、第１の貫通孔Ａ内に密に充填された金属粉末が結合して成る、電気抵抗の低い直径が100 μｍ以上の第１の貫通導体４ａ〜６ａを設けることができる。
【００５０】
次に、図２（ｂ）に示すように、絶縁基体１の表面に、絶縁層１ａ・１ｄに形成された第１の貫通孔Ａ内の第１の貫通導体４ａ〜６ａの露出表面を覆い、かつ絶縁層１ａに形成された第２の貫通孔Ｂを埋める銅やニッケルから成るめっき金属層Ｃを被着させる。
【００５１】
めっき金属層Ｃは、例えばめっき金属層Ｃが銅から成る場合であれば、絶縁基体１の表面をパラジウム活性した後、硫酸銅10ｇ／ｌ・ＥＤＴＡ−２Ｎａ30ｇ／ｌ・ホルムアルデヒド（37％液）３ｃｃ／ｌ・水酸化ナトリウム12ｇ／ｌ・ビビリジルおよびポリエチレングリコールを若干含む無電解めっき液中に絶縁基体１を浸漬することにより絶縁基体１の表面に約0.1 〜0.5 μｍ程度の厚みに無電解銅めっき層を被着させた後、これを硫酸銅250 ｇ／ｌ、硫酸50ｇ／ｌ、塩化ナトリウム0.1 ｇ／ｌを含む電解銅めっき液中に浸漬するとともに１〜５Ａ／ｄｍ2 の電流密度で電解めっきすることにより無電解銅めっき層の上に電解銅めっき層を約10〜50μｍ程度の厚みに被着させることによって、第１の貫通導体４ａ〜６ａの露出表面を覆い、かつ絶縁層１ａに形成された第２の貫通孔Ｂを埋めるようにして被着される。
【００５２】
なお、電解めっきを行なう場合は、印加する電流を周期的に反転させて電解めっきを行なういわゆるＰＲ法を採用すると、第２の貫通孔Ｂをめっき金属で良好に充填するとともに表面が平坦なめっき金属層Ｃを絶縁基体１の表面に被着させることが容易となる。
【００５３】
この場合、めっき金属層Ｃは、金属の原子が絶縁層１ａに設けた第２の貫通孔Ｂ内に堆積していくことによって形成されることから、この第２の貫通孔Ｂの直径が100 μｍ未満の小さなものであったとしても第２の貫通孔Ｂ内をめっき金属で隙間なく良好に埋めることができる。また、この第２の貫通孔Ｂは直径が100 μｍ未満と小さいことから、めっき金属層Ｃにより第２の貫通孔Ｂ内をめっき金属で容易に埋めることが可能である。
【００５４】
次に、図２（ｃ）に示すように、絶縁基体１の表面に被着させためっき金属層Ｃを従来周知のフォトリソグラフィ技術を採用して所定のパターンにエッチングすることによって、絶縁基体１の下面に第１の貫通導体４ａ〜６ａを覆う外部接続用導体７が、絶縁基体１の上面に第１の貫通導体４ａ・５ａを覆う容量素子接続用導体８が被着形成されるとともに、絶縁層１ａに設けた第２の貫通孔Ｂ内に密に充填された電気抵抗の低いめっき金属により形成された第２の貫通導体４ｂ〜６ｂが設けられた配線基板が製作される。
【００５５】
なお、本発明は上述の実施の形態の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であれば種々の変更は可能である。例えば、上述の実施の形態の例ではめっき金属層Ｃは無電解めっきおよび電解めっきにより被着されていたが、めっき金属層Ｃは無電解めっきのみによって被着されていてもよい。
【００５６】
また、上述の実施の形態の例では絶縁基体１の全面にめっき金属層Ｃを被着させた後、このめっき金属層Ｃをエッチングすることによって外部接続用導体７および容量素子接続用導体８ならびに第２の貫通導体４ｂ・５ｂ・６ｂを形成したが、絶縁基体１の表面のうちめっき金属層が必要な部分だけを露出させるレジスト膜で絶縁基体１の表面を覆っておき、この絶縁基体１の露出した表面のみにめっき金属層を被着させることによって、外部接続用導体７および容量素子接続用導体８ならびに第２の貫通導体４ｂ〜６ｂを形成するようにしてもよい。
【００５７】
【発明の効果】
本発明の配線基板によれば、絶縁基体の表層の絶縁層に設けられた直径が100 μｍ以上の第１の貫通導体は貫通孔内に導体ペーストを充填することにより金属粉末を結合して成る導体で形成されており、第１の貫通孔の直径が100 μｍ以上と大きいことから、低粘度の導体ペーストを用いなくても金属粉末を良好に充填できて電気抵抗を小さくすることができる。さらに、その露出表面をめっき金属層が覆っていることから、このめっき金属層によりその酸化腐食が良好に防止されるとともに、このめっき金属層に容量素子等の電極を半田等を介して接続することにより容量素子等の電極に電気的に良好に接続することができる。
【００５８】
また、絶縁基体の表層の絶縁層に設けられた直径が100 μｍ未満の第２の貫通導体は、第２の貫通孔内をめっき金属で埋めることによって形成されていることから、第２の貫通孔の直径が100 μｍ未満の小さなものであったとしてもめっき金属が貫通孔内に入り込んで極めて密に充填されるので、その導通抵抗が低いものとなる。
【００５９】
従って、絶縁基体表面に導出する直径が100 μｍ未満の第２の貫通導体および直径が100 μｍ以上の第１の貫通導体に充填不足による電気抵抗の増大や低粘度の導体ペーストのにじみによる電気的短絡がなく、搭載する半導体集積回路素子を正常に作動させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【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】（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ図１に示す配線基板の製造方法を説明するための工程毎の断面図である。
【符号の説明】
１・・・・・・・・絶縁基体
１ａ〜１ｄ・・・絶縁層
２・・・・・・・・半導体集積回路素子
４、５、６・・・・配線導体
４ａ〜６ａ・・・直径が100 μｍ以上の第１の貫通導体
４ｂ〜６ｂ・・・直径が100 μｍ未満の第２の貫通導体
Ａ・・・・・・・・直径が100 μｍ以上の第１の貫通孔
Ｂ・・・・・・・・直径が100 μｍ未満の第２の貫通孔
Ｃ・・・・・・・・めっき金属層
Claims (1)
- 表面に配線導体が配設された複数の絶縁層を積層して成る絶縁基体の表層の絶縁層に直径が１００μｍ以上の第１の貫通導体および直径が１００μｍ未満の第２の貫通導体を設けて成る配線基板であって、前記第１の貫通導体は金属粉末を結合して成る導体とその露出表面を覆うめっき金属層とにより形成されており、前記第２の貫通導体はめっき金属により形成されていることを特徴とする配線基板。
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