JP4054269B2 - 電子部品の製造方法および電子部品 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品の製造方法および電子部品に係り、特に基材の表裏間の導通処理をなす電子部品の製造方法および電子部品に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、基材の表裏面上に配線パターンを形成するとともにこれら配線パターンを前記基材を介して接続するようにした電子部品およびプリント配線基板が知られている。
【０００３】
そして同構造を形成するため基材に対しビアホールを形成し、その後、前記ビアホール内に導体部を形成する製造方法が種々提案・開示されている。図６は、従来のビアホールおよび導体部の形成方法を示す断面説明図である。
【０００４】
同図（１）に示すように、従来、基材１に対してビアホール２を形成するには、まず当該ビアホール２の形成対象となる基材１をステージ（図示せず）上に設置する。そしてステージ上に設置された基材１の上方よりビアホール２の穴径に相当する外径を有したドリル３を降下させ、穴空け加工を行いビアホール２を形成する。なお前記ビアホール２を基材１に複数形成する場合には、前記ステージまたはドリル３を基材表面に沿って平行移動させ、穴空け加工を繰り返し行うようにすればよい。
【０００５】
このように基材１にビアホール３を形成した後は、このビアホール３内に導体部を形成する。同図（２）は、導体部を形成する第１の方法を示しており、同図（２）によれば、基材１にビアホール２を形成した後、スキージ４を用いて、金、銀、銅、アルミニウム等の低抵抗金属の粉末を含有する導電ペースト５をビアホール２内に充填させ、導体部６を形成する。
【０００６】
また同図（３）は、導体部を形成する第２の方法を示しており、同図（３）によれば、基材１にビアホール２を形成した後、無電解めっきを用いて、ビアホール２の内壁面に金属膜７を形成し、これを導体部６とする。
【０００７】
しかし上述したビアホール形成方法およびビアホール内に導体部を形成する方法では、電子部品の小型化要求に伴うビアホール径の縮小により以下の問題が生じる。
【０００８】
すなわちビアホールを形成する方法では、ビアホール径の縮小によりドリル径が小さくなると、ドリルでの加工が困難になったり、ドリル寿命（ワーク寿命）が短くなるという問題があった。
【０００９】
またビアホール内に導電ペーストを充填させ導体部を形成する方法では、ビアホールが小径化すると、スキージを用いて導電性ペーストをビアホール内に充填させるのが困難になるという問題があった。さらに導電ペーストは、金属粉末の他に樹脂を含んでいるので、導体部の抵抗値が増大し、放熱特性が悪化したり低抵抗化が図れないという問題点があった。これらの問題は、ビアホールの内径が小さくなればなるほど顕著になる。
【００１０】
また無電解めっきを使用して導体部を形成する方法もビアホール内に金属が充填されず空隙が発生してしまうことから、導電ペーストを使用した方法と同様、導体部の抵抗値が増大し、放熱特性が悪化したり低抵抗化が図れないという問題点が発生する。
【００１１】
このような問題を解決するために、ビアホールをレーザ照射により形成するとともに、このビアホール内に電気めっきにより金属を析出させ、導体部（金属導体）を形成する方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】
特開２００１−１４４４４４号公報（請求項３、第１図）
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかし上述したビアホールをレーザ照射により形成した後、電気めっきにより金属導体を形成する方法では、以下に示す問題点があった。
【００１３】
すなわち電解めっきによりビアホール内に導体部を形成する方法では、無電解めっきに比べ析出速度が速く、短時間でビアホール内に導体部を形成することができるものの、前記電気めっきによる析出で形成された導体部は、ビアホールの界面、すなわち基材端面との接合強度が低いという問題点があった。これにより、基材に外力が加わったり、温度や湿度の変化によって基材の寸法変動が繰り返し行われると、基材の寸法変動によるストレスにより界面に剥離が生じ、導体部がビアホールより脱落する恐れがあった。
【００１４】
そしてレーザ照射による加工では、穴の断面形状が台形になり、テーパ部が形成されることから、界面にはせん断方向だけでなく、剥離方向の力が加わるので剥離は一層顕著になってしまう。
【００１５】
本発明は、上記従来の問題点に着目し、放熱特性に優れ、低抵抗率化を達成できるとともに、基材に対し導体部の脱落防止を行うことのできる電子部品の製造方法および電子部品を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、基材表面と親和性の高い無電解めっきを電解めっきの途中に加えるようにしたり、あるいはビアホール端面にアンカー作用をなす突起部を形成すれば、基材に対して導体部を強固に密着できるという知見に基づいてなされたものである。
【００１７】
すなわち本発明に係る電子部品の製造方法は、少なくとも片面に導体層が形成された基材の他方表面側よりレーザ照射を行い前記基材にビアホールを形成する工程と、前記導体層を電極として前記ビアホール内にめっきを析出させ前記ビアホール内に導体部を形成する工程とを有するとともに、前記ビアホールの内壁面に密接する無電解めっき層が前記導体部の厚み方向に存在するよう無電解めっきを前記ビアホール内に析出させる工程を有することとした。
【００１８】
さらに具体的には、芯材を有し片面に導体層が形成された基材の表裏間の導通処理を施す電子部品の製造方法であって、少なくとも前記導体層が形成された前記基材の他方表面側よりレーザ照射を行い前記基材にビアホールを形成し、前記導体層を電極として前記ビアホールの内壁面に露出する前記芯材を覆うまでめっきを析出させた後に、前記ビアホールの内壁面に密着する無電解めっき層を形成し、その後前記無電解めっき層を覆うよう前記導体層を電極として再度めっきを析出し、前記ビアホール内に導体部を形成する工程を有することとした。
【００１９】
なお前記芯材を前記レーザ照射により前記ビアホールの内壁面から突出させ、前記導体部に対しアンカー構造を形成することが望ましい。
【００２０】
また本発明に係る電子部品の製造方法の他の形態は、芯材を有し片面に導体層が形成された基材の表裏間の導通処理を施す電子部品の製造方法であって、少なくとも前記導体層が形成された前記基材の他方表面側よりレーザ照射を行い前記基材にビアホールを形成するとともに前記ビアホールの内壁面より芯材を突出させ、その後、前記導体層を電極として前記ビアホールの内壁面に突出する前記芯材とアンカー構造を形成するようめっきを析出させ、前記ビアホール内に導体部を形成する工程を有することとした。
なお前記芯材は、ガラスクロスからなることが望ましい。
【００２１】
また本発明に係る電子部品は、
少なくとも片面に導体層が形成された基材と、
前記基材の他方表面側よりレーザ照射により形成されたビアホールと、
前記ビアホールの内壁面に密接する無電解めっき層と、
前記無電解めっき層を覆うとともに、前記ビアホール内に形成される導体部とを備える構成とした。
【００２２】
さらに具体的には、
芯材を有し少なくとも片面に導体層が形成された基材と、
前記基材の他方表面側よりレーザ照射により形成されたビアホールと、
前記導体層を電極として前記ビアホールの内壁面に露出する前記芯材を覆うよう形成される第１めっき層と、
前記第１めっき層の上層側に形成され前記ビアホールの内壁面に密接する無電解めっき層と、
前記無電解めっき層を覆うよう前記導体層を電極として形成される第２めっき層とを備え、
前記第１めっき層と前記無電解めっき層と前記第２めっき層とで、前記ビアホール内に導体部を構成するよう構成した。
【００２３】
そして前記ビアホールの内壁面に突起部を形成し、この突起部と前記導体部とでアンカー構造を形成することが望ましく、さらに前記突起部は、前記芯材の前記ビアホールの内壁面からの突出により形成され、そして前記芯材は、ガラスクロスからなることが好ましい。
【００２４】
また本発明に係る電子部品の他の形態は、
少なくとも片面に導体層が形成された基材と、
前記基材の他方表面側よりレーザ照射により形成されたビアホールと、
前記ビアホールの内壁面より突出する突起部と、
前記ビアホール内に形成された前記突起部とのアンカー構造をなすことで前記突起部より抜け止め防止が図られる導体部とを備えるよう構成した。
そして前記突起部は、前記基材中に含まれる芯材の前記ビアホールの内壁面からの突出により形成されることが望ましく、さらに前記芯材は、ガラスクロスからなることが好ましい。
【００２５】
上記構成によれば、導体部を形成する電解めっきの工程を少なくとも２段階に分割し、その間に無電解めっきを行うようにしたので、ビアホールの内壁面に無電解めっき層が形成される。このため前記無電解めっき層がビアホール内壁面側と電解めっき側とに強固に密着し、その結果、導体部は、たとえ基材に応力が加わっても、ビアホール端面との間に剥離が生じず、導体部の脱落防止を図ることができるのである。
【００２６】
ところで本発明の構成によれば、ビアホールの内壁面から芯材を突出させるとともに、この芯材が無電解めっき層に接触しないよう、第１めっき層とアンカー構造を形成するようにしたが、これは以下の理由によるものである。
【００２７】
すなわち導電層を電極として電気めっきを行うと、前記導電層側よりめっきが成長するが、ビアホールの内壁面にあらかじめ無電解めっき層が形成されていると、この無電解めっき層にも電気が流れてしまい電界集中が発生し易いエッジ部分、すなわちビアホールの開口縁部や、ビアホールの内壁面から突出する芯材の部分でめっき厚が増大するおそれがある。そしてこのめっき厚の増大によりビアホールの開口部が塞がれ、導体部内部に空隙が生じると、導体部の抵抗値が増大したり放熱特性が低下してしまう。このような不具合を防止するため、上記に示すように本発明においては、芯材に無電解めっき層が接触しないような構成とした。なお無電解めっき液をつける工程では、基材にダメージを与える液を長時間使用するため、樹脂、特に芯材にダメージを与えたり、液残渣が残りやすかったりする。このように芯材がダメージを受けたり、液残渣があると、製品時に耐湿性の劣化などを引き起こすおそれがある。本発明においては、これら諸問題についても回避することが可能になり、製品時の信頼性向上に寄与することができる。
【００２８】
また上記構成とは別に、ビアホールの端面より芯材を突出させ、この端面より突出した芯材と、導体部とでアンカー構造を形成すれば、上記構成と同様、導体部は、基材に応力が加わっても、導体部の脱落防止を図ることができる。
【００２９】
なお上述したこれら２つの構成は、互いに独立するものではなく、これら２つの構成を組み合わせれば、なお一層の信頼性向上が図れることはいうまでもない。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下に本発明に係る電子部品の製造方法、および電子部品について好適な具体的実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
【００３１】
図１は、本実施の形態に係る電子部品における基材の要部断面図である。
ここで基材とは、前記電子部品の骨格をなすもので、前記基材の表裏面にそれぞれ配線層が積層され、配線パターンが形成される。そして基材の表裏面にそれぞれ形成される配線パターンは後述する基材のビアホールに形成された導体部を介してそれぞれ電気的に接続される。
【００３２】
同図に示すように、本実施の形態に係る電子部品を構成する基材１０は、樹脂を平板状に形成したものであり、その中央部分には基材１０自体の強度を確保するための芯材１２が設けられている。なお本実施の形態では、前記芯材１２をガラス繊維を折り込んだガラスクロスで構成するようにしたが、これに限定されることもなく、基材１２自体を補強できるものであれば他の材料を適用してもよい。
【００３３】
同図における基材１２の下面側には銅箔からなる配線層１４が設けられており、後述する本実施の形態に係る電子部品の製造方法において、電気めっきにより導体部を形成するための電極の役割を果たしている。また同図中央部分には、基材１０を貫通する逆円錐形状のビアホール１６が形成され、さらにビアホール１６の内部には基材１０の表裏側に形成される配線パターン（図示せず）の電気的導通をなすための導体部１８が形成されている。そして当該導体部１８は、基材１０の下面側（すなわち配線層１４側）より、第１めっき層２０、無電解めっき層２２、第２めっき層２４の３層の積層にて構成される。
【００３４】
前記第１めっき層２０は、配線層１４を電極とした電気めっきにより形成され、その高さは前記配線層１４の表面２６から少なくとも、芯材１２を覆うまでの寸法に設定される。ところでビアホール１６の内壁面からは、図中に示すように芯材１２が突出しており、この芯材１２の突出部２８が前記第１めっき層２０内に取り込まれアンカー構造を構成するようにしている。
【００３５】
そして前記第１めっき層２０の上層に位置する無電解めっき層２２は、第１めっき層２０の上面部分と、ビアホール１６の内壁面において第１めっき層２０が形成されるより上側を被覆するように形成される。なお無電解めっき層２２は、いわゆる化学めっきであり、これにより電気めっきで形成される層に比べ、基材１０に対し親和性（密着性）が高く、無電解めっき層２２によって基材１０と導体部１８とは強固に接続されるようになっている。このため無電解めっき層２２については、第１めっき層２０および第２めっき層２４に相当する程の厚みは必要なく、接合強度が図れるだけの最低限の厚みがあればよい。またビアホール１６の内壁面に対し無電解めっき層２２の接合強度を向上させる目的から、無電解めっき層２２が芯材１２に接触しないよう第１めっき層２０が芯材１２を覆う高さまで形成されている。
【００３６】
そして無電解めっき層２２の上層には、第２めっき層２４が形成されているが、この第２めっき層は、前記第１めっき層２０と同様に、配線層１４を電極とした電気めっきにより形成されている。
【００３７】
このようにビアホール１６を埋める導体部１８は、無電解めっきを挟んだ２つの電気めっきにより形成されているので、純度が高い金属部材からなり、低抵抗化が図られるようになっている。またこのような導体部１８では、ビアホール１６から突出する芯材１２からなる突出部２８と、第１めっき層２０とでアンカー構造が形成され、さらに無電解めっき層２２によって、基材１０との接合強度の向上が図られていることから、たとえビアホール１６に外力が加わっても導体部１８が前記ビアホール１６から脱落するといった不具合を防止することができるのである。
【００３８】
このように構成された電子部品を製造する方法を以下に説明する。
【００３９】
図２および図３は、本実施の形態に係る電子部品の製造方法を説明するための工程説明図である。
【００４０】
まず図２（１）に示すように、基材１０に対しビアホール１２を形成する際には、まず加工対象となる基材１０を配線層１４が下面となるよう図示しないステージに設置する。そして前記基材１０をステージに設置した後は、基材１０の上方に設置されたレーザ加工機（例えば炭酸ガスレーザ）３０を用い、基材１０における加工対象位置にレーザ光３２を照射する。なおレーザ光３２の光路途中に配置される第１部材３４、第２部材３６は、前記レーザ光３２の進路等を調整するための光学部材であり、これらは加工の種々条件により適宜使用されればよい。このようにレーザ加工機３０を用いて、レーザ光３２を基材１０に照射すれば、同図（２）に示すように、基材１０を構成する樹脂が溶融し、ビアホール１６が形成される。なお基材１０を構成する樹脂と芯材１２の溶融温度の違いに着目して、ビアホール１６の内壁面より、芯材１２が突出するようにレーザ光３２のパワーを調整すれば、ビアホール１６の内壁面より突出部２８を形成することができる。
【００４１】
同図（２）に示すように基材１０にレーザ光３２の照射によりビアホール１６を形成した後は、同図（３）に示すように、配線層１４を電極としてビアホール１６内に第１めっき層２０を電気めっきにより形成する。そしてこの第１めっき層２０は、無電解めっき層２２が突出部２８に接触しないよう、当該突出部２８を覆うだけの高さにする。なお第１めっき層２０の高さ寸法の設定は、電気めっき時の時間設定によって管理すればよい。
【００４２】
こうしてビアホール１６内に第１めっき層２０を形成した後は、図３（１）に示すように、基材１０の上面を化学めっき用の液に浸漬させ、無電解めっきを行う。このように無電解めっきを基材１０に対して行えば、基材１０の上面、第１めっき層２０の上面およびビアホール１６の内壁面に無電解めっき層２２が形成される。
【００４３】
次いで同図（１）に示すように、基材１０の上面側に無電解めっき層２２を形成した後は、同図（２）に示すように、第１めっき層２０を形成するのと同様に、配線層１４を電極として、無電解めっき層２２の上面側に第２めっき層２４を形成する。そして２度目の電気めっき工程を終了した後は、フォトエッチング工程等を用いて、基材１０の上面に形成された無電解めっき層２２および第２めっき層２４の除去を行い、ビアホール１６内に、３層構造からなる導体部１８を形成すればよい。ビアホール１６内に導体部１８を形成した状態を同図（３）に示す。
【００４４】
このような手順を経て構成された導体部１８は、例えば導電性ペーストのように樹脂成分を含んでいないことから、低抵抗率を達成することができる。さらに金属成分の純度が高いことから放熱特性に優れ、例えば、この基材１０の表裏面に配線パターンを形成した場合、前記導体部１８上に積み重なる金属導体部を介して、電子部品内部に発生した熱を効率よく外部に放熱することができるのである。
【００４５】
なお本実施の形態では、導体部１８を３層構造として説明を行ったがこの形態に限定されることもなく、様々な形態をとることが可能である。
【００４６】
図４は、本実施の形態に係る電子部品の応用例を示す要部断面図である。
同図（１）に示すように、基材１０に芯材１２が存在しない場合、もしくは芯材１２が存在しても、無電解めっき層２２と接しても問題なければ、導体部１８の各層の厚み寸法を適宜変更するようにしてもよい。すなわち同図（１）においては、第１めっき層２０の厚みを薄くして、ビアホール１６上に形成される無電解めっき層２２の形成面積を大きくするようにしている。これにより無電解めっき層２２による接合強度を一層強固にすることができる。
【００４７】
また同図（２）に示すように、第１めっき層２０を廃止し、さらに無電解めっき層２２の形成面積を大きくするようにしてもよい。このような構成を用いれば、無電解めっき層２２における接合強度を最大にすることが可能になる。
【００４８】
なお本実施の形態では、突出部２８によるアンカー構造と、無電解めっき層２２による組み合わせによってビアホール１６に対する導体部１８の接合強度を向上させるようにしたが、この形態に限定されることもなく、アンカー構造のみによって、ビアホール１６に対する導体部１８の接合強度を向上させるようにしてもよい。図５は、ビアホールに対する導体部の接合強度の向上をアンカー構造のみで達成した構成を示す要部断面図である。
【００４９】
同図に示すように、突出部２８をビアホール１６の内壁面から突出させ、この突出部２８を含むように電気めっきを施し、第１めっき層２０を形成すれば、前記突出部２８によって導体部１８を物理的に保持することか可能になり、このような構成を用いるようにしても接合強度の向上を図ることができるのである。
【００５０】
なお本実施の形態では、ビアホール１６内に導体部１８を形成するための導体層を、導体部１８を形成した後、配線層１４としても用いることとしたが、この形態に限定されることもなく、例えば、前記導体層をエッチング等によって基材１０から全面剥離した後、無電解めっき、電解めっき等を行い給電膜を形成し、その後ドライフイルムを貼り付け露光、現像をおこなった後に電解めっきを行い新たに配線層を作ることでより高密度配線に適した電子部品を提供することも当然可能である。また新たな配線層を形成する手順については、めっきの種類や露光や現像などの工程が製品の仕様に応じて適宜変更されることはいうまでもない。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、少なくとも片面に導体層が形成された基材と、前記基材の他方表面側よりレーザ照射により形成されたビアホールと、前記ビアホールの内壁面に密接する無電解めっき層と、前記無電解めっき層を覆うとともに、前記ビアホール内に形成される導体部とを備えるようにしたことから、導体部の放熱特性の向上と、低抵抗化が達成できるとともに、基材に対する導体部の接合強度が向上し、部品自体の信頼性向上を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係る電子部品の要部断面図である。
【図２】本実施の形態に係る電子部品の製造方法を説明するための工程説明図である。
【図３】本実施の形態に係る電子部品の製造方法を説明するための工程説明図である。
【図４】本実施の形態に係る電子部品の応用例を示す要部断面図である。
【図５】ビアホールに対する導体部の接合強度の向上をアンカー構造のみで達成した構成を示す要部断面図である。
【図６】従来のビアホールおよび導体部の形成方法を示す断面説明図である。
【符号の説明】
１………基材
２………ビアホール
３………ドリル
４………スキージ
５………導電ペースト
６………導体部
７………金属膜
１０………電子部品
１２………芯材
１４………配線層
１６………ビアホール
１８………導体部
２０………第１めっき層
２２………無電解めっき層
２４………第２めっき層
２６………表面
２８………突出部
３０………レーザ加工機
３２………第１部材
３４………第２部材

Claims (7)

1. 芯材を有し少なくとも片面に導体層が形成された基材の他方表面側よりレーザ照射を行い、前記基材に対して内壁面に前記芯材が突出するビアホールを形成する工程と、
   前記導体層を電極として前記導体層から前記内壁面に突出する前記芯材を覆うまで前記ビアホール内にめっきを析出させ第一のめっき層を形成する工程と、
   前記第一のめっき層の上層側に形成され前記ビアホールの内壁面に密接するよう、無電解めっきを前記ビアホール内に析出させ無電解めっき層を形成する工程と、
   前記無電解めっき層を形成する工程の後に、前記無電解めっき層を覆うよう前記導体層を電極として再度めっきを析出させ第二のめっき層を形成する工程と、を有し、
   前記第一のめっき層、前記無電解めっき層、及び前記第二のめっき層によって前記ビアホール内に導体部が構成されることを特徴とする電子部品の製造方法。
2. 前記芯材を前記レーザ照射により前記ビアホールの内壁面から突出させ、前記導体部に対しアンカー構造を形成することを特徴とする請求項１に記載の電子部品の製造方法。
3. 前記芯材は、ガラスクロスからなることを特徴とする請求項１又は２に記載の電子部品の製造方法。
4. 芯材を有し少なくとも片面に導体層が形成された基材と、
   前記基材の他方表面側よりレーザ照射により形成された内壁面に突起部を有するビアホールと、
   前記導体層を電極として形成されて、前記導体層から析出し前記ビアホールの内壁面に突出する突起部を覆う第１のめっき層と、
   前記第１のめっき層の上層側に形成されて前記ビアホールの内壁面に密接する無電解めっき層と、
   前記無電解めっき層を覆うよう、前記導体層を電極として形成される第二のめっき層と、を備え、
   前記第一のめっき層、前記無電解めっき層、及び前記第二のめっき層によって、前記ビアホール内に導体部を構成することを特徴とする電子部品。
5. 前記ビアホールの内壁面に形成された突起部と前記導体部とでアンカー構造を形成することを特徴とする請求項４に記載の電子部品。
6. 前記突起部は、前記芯材の前記ビアホールの内壁面からの突出により形成されることを特徴とする請求項５に記載の電子部品。
7. 前記芯材は、ガラスクロスからなることを特徴とする請求項６に記載の電子部品。

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