JP7217142B2 - 配線基板およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、絶縁材からなる基板本体の表面と裏面との間を貫通し且つボイドの発生を抑制したビア導体を備えた配線基板、およびその製造方法に関する。

例えば、セラミックからなる絶縁基板の上下面に設けた配線導体同士を導通するビア導体にボイドの発生を抑制し、該ビア導体と上記絶縁基板との剥離を防ぐため、絶縁基板の上面に開口する第１の凹部と、前記絶縁基板の下面に開口する第２の凹部とを、前記絶縁基板の厚み方向において、前記第１および第２の凹部の中心軸を互いにずらして該両凹部を連通させたビアホールを形成し、該ビアホール内の中程に上記絶縁基板の上下面に開口する窪みを上下に有するビア導体（メタライズ部）を形成した後、前記窪み内をメッキによる金属材料にて充填してなる配線基板および電子装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
上記配線基板などによれば、前記ビアホールの軸方向における中間付近において、前記第１・第２の凹部の中心軸間のずれに起因する狭隘部が位置しているため、金属ペーストをスクリーン印刷により、前記狭隘部を閉塞し且つ上下一対の窪みを有する前記ビア導体を形成でき、前記一対の窪み内を金属メッキによる金属材料で個別に埋設できるため、ボイドの発生が抑制されたビア導体部を形成することが可能となる。

しかし、前記配線基板などでは、前記第１および第２の凹部からなり、両凹部の中心軸をずらした前記ビアホールを形成するべく、前記絶縁基板の上下面に対して、フォトリソグラフィ法を用いたブラスト法やエッチング法を適用して穿設するため、煩雑で且つ複雑な製造工程が必要となる。しかも、セラミックからなる前記絶縁基板に形成した前記第１および第２の凹部からなるビアホール内に、該ビアホールの軸方向における狭隘部を閉塞し、第１および第２の凹部の内壁面に沿って上下面側に延び且つ上下一対の窪みを有する前記ビア導体（メタライズ部）を、金属ペーストのスクリーン印刷およびその後の焼成によって形成することは、技術的に甚だ困難であり、且つコスト高を招くおそれが大であった。
特に、ビアホールの直径を大きくする必要がある場合には、前記第１および第２の凹部からなるビアホール内に、該ビアホールの軸方向における狭隘部を閉塞することがそもそも困難であると共に、上記第１および第２の凹部の内壁面に沿って上面・下面側に延び、且つ上下一対の窪みを有する前記ビア導体（メタライズ部）を形成するも困難である、という問題があった。

特開２００８－８５０９８号公報（第１～９頁、図１～３）

本発明は、背景技術で説明した問題点を解決し、絶縁材からなる基板本体の表面と裏面との間を貫通し、且つボイドの発生を抑制したビア導体を有する配線基板、および該配線基板を比較的簡素な工程により確実に得られる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、前記課題を解決するため、絶縁材からなる基板本体をその表面側および裏面側に位置する複数の絶縁層により構成し、該絶縁層ごとに貫通部を個別に形成し且つ該貫通部ごとの内壁面に沿ってメタライズ部を形成した後、前記複数の絶縁層をそれらの貫通部の中心が互いに互いにずれるように積層および圧着することで、上記メタライズ部の一部が基板本体の厚み方向に対向するようにする、ことに着想して成されたものである。
即ち、本発明による配線基板（請求項１）は、複数の絶縁層を積層してなり、且つ対向する表面と裏面とを有する基板本体と、該基板本体の表面に開口し、該基板本体の表面側の絶縁層を貫通する第１の貫通部と、該第１の貫通部と連通し、且つ上記基板本体の裏面に開口し、該基板本体の裏面側の絶縁層を貫通する第２の貫通部とからなり、上記基板本体の表面および裏面と直交する厚み方向に沿った上記第１の貫通部および上記第２の貫通部を含む断面において、上記第１の貫通部の中心と第２の貫通部の中心とがずれているビアホールと、前記第１の貫通部を構成する内壁面に沿って形成された第１のメタライズ部、および該第１のメタライズ部に隣接し且つ上記第２の貫通部を構成する内壁面に沿って形成された第２のメタライズ部と、該第１および第２のメタライズ部に囲まれた中空部に充填され、且つ上記基板本体の表面および裏面に達する金属部とからなるビア導体と、を備えた配線基板であって、上記断面において、上記第１のメタライズ部と上記第２のメタライズ部とは、前記厚み方向に、互いに対向する第１の重複部分を有している、ことを特徴とする。

前記配線基板によれば、以下の効果（１），（２）を得ることができる。
（１）前記ビア導体は、前記第１・第２のメタライズ部と、該第１・第２のメタライズ部の中空部内に形成され、且つ前記基板本体の厚み方向における中間付近に位置する前記第１の重複部分に囲まれた狭隘な部分を含む前記金属部とからなっている。しかも、製造時において、前記基板本体の厚み方向における中間付近に位置する前記第１の重複部分から金属メッキによる金属の析出により中空部内が閉塞されていき、上記第１の重複部分を挟んだ基板本体の表面側と裏面側に向かって金属メッキによる金属の析出が順次成されているので、ビア導体の直径を大きく形成する場合であっても、前記金属部内におけるボイドの発生が確実に抑制されている。従って、上記ビア導体による前記基板本体の表面側と裏面側との電気的な接続および熱の伝達性に優れた配線基板とすることができる。
（２）上記効果（１）に起因して、前記基板本体の表面側と裏面側との間における電気的接続の信頼性および放熱性に優れた配線基板を提供することができる。

尚、前記絶縁材は、アルミナやガラス－セラミックなどのセラミック、あるいはエポキシ系などの樹脂である。
また、前記表面側および裏面側の絶縁層は、単層の形態のほか、予め、複数の絶縁シートを積層した形態でも良く、後者の場合、内層配線を含んでいても良い。
更に、前記表面側および裏面側の絶縁層同士の層間には、前記第１および第２のメタライズ部と接続されたメッキ用配線や内層配線が形成されていても良い。
また、前記第１および第２の貫通部（貫通孔）の軸方向における外形は、円形のほか、楕円形、長円形、四角形以上の正多角形状または変形多角形状も含まれる。

また、前記第１および第２のメタライズ部は、前記各絶縁層がアルミナなどの高温同時焼成セラミックの場合には、タングステン（以下、Ｗと略記する）またはモリブデン（以下、Ｍｏと略記する）が用いられ、前記各絶縁層がガラス－セラミックなどの低温同時焼成セラミックや樹脂の場合には、銅（Ｃｕ）または銀（Ａｇ）が用いられる。
更に、第１および第２の貫通部は、互いの内径が相違していても良い。
また、前記ずれは、第１および第２の貫通部の断面形状が楕円形や長円形の場合には、長径または短径が基準となり、前記断面形状が矩形（正方形や長方形）状の場合には、ずれの方向と一致する長辺、短辺、または対角線が基準となる。
加えて、前記各絶縁層の表・裏面上に、該表・裏面を底面とするキャビティを形成するための枠形状である別の絶縁層を更に積層した形態としても良い。

また、本発明には、前記断面において、前記第１の貫通部を有する前記表面側の絶縁層のうち、該第１の貫通部を構成する内壁面と、前記第２の貫通部を有する前記裏面側の絶縁層のうち、該第２の貫通部を構成する内壁面とは、前記厚み方向に、互いに対向する第２の重複部分を有している、配線基板（請求項２）も含まれる。
これによれば、前記厚み方向に、前記第１の重複部分に加えて、更に第１・第２の貫通部を構成する内壁面同士の間に第２の重複部分が、前記基板本体の厚み方向における中間付近に位置しているので、上記第１の重複部分を確実に形成することができる。従って、製造時において、第１の重複部分から金属メッキによる金属の析出によって、中空部内が閉塞されていき、第１および第２の重複部分を挟んだ基板本体の表面側と裏面側とに順次向かうように金属メッキによる金属の析出が成されている。そのため、ビア導体の直径を大きく形成する場合であっても、前記金属部内にボイドの発生が一層抑制された該金属部を含むビア導体が、上記基板本体の表面と裏面との間を貫通しているので、前記効果（１）をより確実に得ることができる。

更に、本発明には、前記ビアホールを構成する前記第１の貫通部の中心と前記第２の貫通部の中心とのずれは、前記厚み方向に沿った視覚において、上記第１の貫通部または上記第２の貫通部のうち、何れか一方の内径を基準として、該内径の長さの３０％以下である、配線基板（請求項３）も含まれる。
これによれば、前記金属部における軸方向の中間付近に、前記第１の重複部分に囲まれた狭隘部の断面積が過小となる事態が防止できるため、前記効果（１）を安定して得ることが保証されている。
尚、前記ずれが前記内径の長さの３０％を超えると、前記第１の重複部分において対向する距離が過小となり、且つ前記金属部の軸方向における中間に水平方向の断面積が過小な狭隘部ができ、第１の重複部分における該金属部が過小となる。この場合、該金属部を通じた導電性や伝熱性が低下し得るため、かかる範囲を除いたものである。因みに、前記ずれの最小値は、前記内径の長さの５％である。
また、前記第１の貫通部と第２の貫通部との内径が相違している場合、前記ずれの基準となる内径（対角線）には、比較的小径な貫通部の内径が適用される。

加えて、本発明には、前記第１の貫通部を構成する前記表面側の絶縁層と、前記第２の貫通部を構成する前記裏面側の絶縁層との間には、前記第１のメタライズ部と前記第２のメタライズ部とを電気的に接続する層間メタライズ層が形成されている、配線基板（請求項４）も含まれる。
これによれば、前記第１・第２のメタライズ層同士間は、前記ずれに基づく第１・第２の貫通部同士間に位置する前記絶縁材の段部に形成された前記層間メタライズ層が配設されているので、前記効果（１）をより確実に得ることができる。

一方、本発明による配線基板の製造方法（請求項５）は、複数の絶縁層を積層してなり、且つ対向する表面と裏面とを有する基板本体と、該基板本体の表面に開口し、該基板本体の表面側の絶縁層を貫通する第１の貫通部と、該第１の貫通部と連通し、且つ上記基板本体の裏面に開口し、該基板本体の裏面側の絶縁層を貫通する第２の貫通部とからなり、上記基板本体の表面および裏面と直交する厚み方向に沿った上記第１の貫通部および上記第２の貫通部を含む断面を含む視覚において、上記第１の貫通部の中心と第２の貫通部の中心とがずれているビアホールと、上記第１の貫通部を構成する内壁面に沿って形成された第１のメタライズ部、および該第１のメタライズ部に隣接し且つ上記第２の貫通部を構成する内壁面に沿って形成された第２のメタライズ部と、前記第１および第２のメタライズ部に囲まれた中空部に充填され、且つ上記基板本体の表面および裏面に達する金属部とからなるビア導体と、を備えた配線基板の製造方法であって、
追って上記基板本体の表面側および裏面側の絶縁層となる２組の絶縁層における所定の位置ごとに貫通孔を個別に形成する工程と、前記２組の絶縁層ごとに形成された貫通孔を構成する内壁面、および該貫通孔ごとにおける両端の開口部を囲む上記２組の絶縁層ごとの対向する一対の表面に沿って、メタライズ層を個別に形成する工程と、上記絶縁層の表面と直交する厚み方向に沿った視覚で、上記メタライズ層が形成された上記表面側の絶縁層と上記裏面側の絶縁層とを、両者の貫通孔の中心が互いにずれるように積層し且つ圧着して、上記基板本体、ビアホール、および第１のメタライズ部と第２のメタライズ部を形成する圧着工程と、該第１および第２のメタライズ部に囲まれた中空部内に金属メッキを施して、該中空部内に上記金属部を形成するメッキ工程と、を含み、上記圧着工程では、上記断面において、上記第１のメタライズ部と上記第２のメタライズ部とは、前記厚み方向に、互いに対向する第１の重複部分を有するように圧着している、ことを特徴とする。

前記配線基板の製造方法によれば、以下の効果（３），（４）が得られる。
（３）前記ビア導体は、前記第１・第２のメタライズ部と、該第１・第２のメタライズ部の中空部内に形成され、且つ前記基板本体の厚み方向における中間付近に位置する前記第１の重複部分に囲まれた狭隘な部分を含む前記金属部とから構成されている。更に、前記圧着工程では、前記２組の絶縁層を、第１・第２メタライズ部同士が前記基板本体の厚み方向に、互いに対向する第１の重複部分を有するように圧着している。従って、前記金属部内にボイドの発生が抑制された該金属部を含むビア導体を容易に形成することができる。
（４）前記第１の貫通部と第１のメタライズ部とは、２組の絶縁層の一方に形成され、且つ前記第２の貫通部と第２のメタライズ部とは、２組の絶縁層の他方に形成されると共に、該２組の絶縁層を所要の前記ずれを含めて積層・圧着する比較的簡素な工程により行われる。従って、工程管理が比較的容易で、形状および寸法精度に優れた配線基板を効率良く且つ低コストで製造することができる。

尚、前記２組の絶縁層に前記貫通孔を個別に形成する工程は、ポンチとダイとによる打ち抜き加工、あるいはレーザー加工によって行われる。
また、前記貫通孔の内壁面に沿ってメタライズ層を形成する工程は、例えば、金属粉末（Ｗ粉末など）を含む導電性ペーストを、負圧およびメタルマスクを利用したマスク印刷や、スクリーン印刷などによって行われる。
更に、前記メタライズ層を形成する工程は、第１・第２のメタライズ部に加えて、これらに接続された内層配線（メッキ用配線を含む）や、前記基板本体の表面側の電極パッド、および裏面側の外部接続端子の一部も形成される。
また、前記メッキ工程は、例えば、電解銅メッキまたは無電解銅メッキにより行われる。
更に、前記メッキ工程の後において、前記金属部の外部への露出面には、追って電解金属メッキによる薄いニッケル層が形成され、該ニッケル層の上に金層が順次形成することも可能である。
加えて、前記製造方法における各工程は、前記２組の絶縁層が多数個取り用の形態によっても、行うことが可能である。

また、本発明には、前記圧着工程では、前記断面において、前記第１の貫通部を有する前記表面側の絶縁層のうち、該第１の貫通部を構成する内壁面と、前記第２の貫通部を有する前記裏面側の絶縁層のうち、該第２の貫通部を構成する内壁面とは、前記厚み方向に、互いに対向する第２の重複部分を有するように圧着している、配線基板の製造方法（請求項６）も含まれる。
これによれば、前記圧着工程で、前記厚み方向に、前記第１の重複部分に加えて、更に第１・第２の貫通部を構成する内壁面同士の間に第２の重複部分が、前記基板本体の厚み方向における中間付近に形成されるので、第１の重複部分を確実に形成できる。そのため、前記メッキ工程において、第１の重複部分から金属メッキによる金属の析出によって、中空部内が徐々に閉塞されていき、第１および第２の重複部分を挟んだ基板本体の表面側と裏面側に順次向かうように金属メッキによる金属の析出が確実に成される。従って、ビア導体の直径を大きく形成する場合であっても、内部にボイドの発生が一層抑制された前記金属部を含むビア導体を容易に形成できるため、前述した効果（３）をより確実に得ることが可能となる。
尚、前記第２の重複部分を形成するには、前記２組の絶縁層を圧着する工程において、一方の絶縁層の貫通部における開口部の端縁付近が、他方の絶縁層における平坦な圧着面の内部に若干食い込むように圧着する方法が例示される。
また、前記第２の重複部分を形成する際には、前記第１・第２のメタライズ層の厚みが前記第１・第２の貫通部の内壁面に沿って比較的均一であっても良い。

（Ａ）は本発明による一形態の配線基板における基板本体の内部を示す水平断面図、（Ｂ）は（Ａ）中のＢ－Ｂ線の矢視に沿った垂直断面図、（Ｃ）は（Ａ）中のＣ－Ｃ線の矢視沿った垂直断面図。 （Ａ）～（Ｄ）は前記配線基板の製造工程を示す概略図。 （Ａ）～（Ｄ）は図２（Ｄ）に続く製造工程を示す概略図。 （Ａ）は異なる形態の配線基板の基板本体におけるビアホールの形態を示す透視的斜視図、（Ｂ）は（Ａ）中のＢ－Ｂ線の矢視に沿った垂直断面図、（Ｃ１），（Ｃ２）は上記配線基板の製造工程を示す概略図。

以下において、本発明を実施するための形態について説明する。
図１（Ａ）は、本発明による一形態の配線基板１における基板本体２の内部を示す水平断面図、図１（Ｂ）は、（Ａ）中のＢ－Ｂ線の矢視に沿った垂直断面図、図１（Ｃ）は、（Ａ）中のＣ－Ｃ線の矢視沿った垂直断面図である。尚、図１（Ａ）は、図１（Ｂ）中のＡ－Ａ線の矢視に沿った垂直断面図でもある。
上記配線基板１は、図１（Ａ）～（Ｃ）に示すように、対向する表面３および裏面４を有し、且つ全体が板形状の基板本体２と、該基板本体２の表面３と裏面４との間を屈曲して貫通するビアホール５と、該ビアホール５の内側に形成されたビア導体９と、を備えている。

前記基板本体２は、表面３側のセラミック層（絶縁層）ｃ１と、裏面４側のセラミック層（絶縁層）ｃ２との２層（複数層）を一体に積層したものである。上記セラミックには、例えば、アルミナが例示される。
また、前記ビアホール５は、前記セラミック層ｃ１をその厚み方向に沿って垂直に貫通し、且つ平面視の外形が円形である第１の貫通部６と、前記セラミック層ｃ２をその厚み方向に沿って垂直に貫通し、且つ平面視の外形が円形である第２の貫通部７とからなり、両貫通部６，７の内径は同径である。図１（Ａ），（Ｂ）に示すように、第１の貫通部６の中心（中心軸）６ｃと、第２の貫通部７の中心（中心軸）７ｃとは、平面視でこれらの内径の３０％以内の長さであるずれＧｃを有している。そのため、第１および第２の貫通部６，７が互いに連通する接続部には、平面視が三日月形状で且つ水平な左右一対の段部８が対称に位置している。

更に、前記ビア導体９は、前記第１の貫通部６を構成する内壁面に沿って円筒形状に形成された第１のメタライズ部１１と、前記第２の貫通部７を構成する内壁面に沿って円筒形状に形成された第２のメタライズ部１２と、該第１および第２のメタライズ部１１，１２間を接続し且つ前記一対の段部８ごとの上に形成された層間メタライズ層１０と、上記第１・第２メタライズ部１１，１２と前記層間メタライズ層１０とに囲まれ、且つ全体が屈曲した円柱形状の中空部１６内に形成された金属部１８とから構成されている。
尚、前記第１・第２メタライズ部１１，１２や層間メタライズ層１０は、ＷまたはＭｏからなり、前記金属部１８は、銅（Ｃｕ）からなる。

また、図１（Ｂ）に示すように、前記基板本体２の表面３および裏面４と直交する厚み方向に沿った前記第１および第２の貫通部６，７を含む断面において、前記第１のメタライズ部１１と第２のメタライズ部１２とは、上記厚み方向において、互いに対向する（図１（Ｂ）において互いに向かい合っている）第１の重複部分Ｌ１を有している。
更に、図１（Ｂ），（Ｃ）に示すように、前記セラミック層ｃ１，ｃ２の層間には、前記第１・第２メタライズ部１１，１２と層間メタライズ層１０とに接続され、後述する製造工程でメッキ用配線を兼ねる内層配線１５が形成されている。
加えて、前記第１・第２のメタライズ部１１，１２における基板本体２の表面３上および裏面４上には、平面視がリング形状の円環部１３，１４が接続されている。かかる円環部１３，１４は、前記金属部１８における最上部または最下部が達していると共に、追って電極パッドあるいは外部接続端子を構成するものとなる。該円環部１３，１４の外側面にも、前記金属部１８の一部が被覆されている。
尚、前記第１・第２メタライズ部１１，１２や層間メタライズ層１０と、前記金属部１８との間には、ニッケル層（図示せず）が位置し、且つ該金属部１８における外部への露出面には、前記同様のニッケル層と金層（何れも図示せず）とが順次被覆されている。

以上のような前記配線基板１では、前記ビア導体６は、前記第１・第２のメタライズ部１１，１２と、これらの中空部１６内に形成され、且つ前記基板本体２の厚み方向における中間付近に位置する前記第１の重複部分Ｌ１に囲まれた狭隘な部分を含む前記金属部１８とからなっている。しかも、製造時において、前記基板本体３の厚み方向における中間付近に位置する前記第１の重複部分Ｌ１から金属メッキによる金属の析出によって中空部１６内が閉塞されていき、該第１の重複部分Ｌ１を挟んだ基板本体２の表面３側と裏面４側とに向かって金属メッキによる金属の析出が順次成されているので、前記金属部１８内におけるボイドの発生が確実に抑制されている。そのため、上記ビア導体９のうち、特に金属部１８の直径を大きく形成する場合であっても、該ビア導体９による前記基板本体２の表面３側と裏面４側との電気的な接続および熱の伝達性に優れた配線基板１となっている。従って、前記基板本体２の表面３側と裏面４側との間における電気的接続の信頼性および放熱性に優れた配線基板１を提供できる。従って、前記配線基板１が前記効果（１），（２）を有していることが容易に理解される。
尚、前記金属部１８は、メタライズ部１１，１２よりも電気抵抗が小さく、且つ熱伝導率が大きい金属が充填されることで、より一層効果的に前記効果（１），（２）を得ることができる。

以下において、前記配線基板１の製造方法について説明する。
予め、アルミナ粉末、バインダー樹脂、可塑剤、および溶剤などを適量ずつ配合してセラミックスラリーを作成し、該セラミックスラリーをドクタープレード法などによってシート状に成形することにより、図２（Ａ）に示すように、追って前記セラミック層ｃ１，ｃ２となる２組のセラミックグリーンシート（絶縁層、以下単にグリーンシートと称する）ｇ１，ｇ２を用意した。
先ず、上記２組のグリーンシートｇ１，ｇ２における所定の位置ごとに対し、円柱形のポンチと、該ポンチの先端部を受け入れる受け孔を有するダイ（何れも図示せず）とを用いる打ち抜き加工を行った。その結果、図２（Ａ）に示すように、上記グリーンシートｇ１，ｇ２における所定の位置ごとに、同じ内径の貫通部（貫通孔）６，７が個別に形成された。

次に、前記２組のグリーンシートｇ１，ｇ２に形成された貫通部６，７を構成する内壁面と、該貫通部６，７における両端の開口部を囲む上記グリーンシートｇ１，ｇ２ごとで対向する一対の表面とに沿って、Ｗ粉末などを含む導電性ペーストを、負圧を利用したマスク印刷やスクリーン印刷を順次行った。
その結果、図２（Ｂ）に示すように、上記グリーンシートｇ１，ｇ２の貫通部６，７を構成する内壁面に沿って円筒形状で且つ未焼成の第１・第２のメタライズ部１１，１２が形成されると共に、これらの両端の開口部を囲む一対の表面ごとに沿って、未焼成の円環部１３，１４と内層配線１５とが個別に形成された。

次いで、前記グリーンシートｇ１，ｇ２の表面ごとに直交する厚み方向に沿った視角で、前記第１・第２メタライズ１１，１２が形成された上記グリーンシートｇ１，ｇ２を、両者の貫通部６，７の前記中心（中心軸）６ｃ，７ｃが前記ずれＧｃでずれるように積層し且つ圧着する圧着工程を行った。
その結果、図２（Ｃ）に示すように、上記グリーンシートｇ１，ｇ２からなるグリーンシート積層体（未焼成の基板本体）２０と、上記貫通部６，７が両者の間でずれて連通したビアホール５とが形成された。同時に、上記第１・第２メタライズ１１，１２が図２（Ｃ）において左右一対で且つ未焼成の層間メタライズ層１０を介して接続された。併せて、上記第１・第２のメタライズ部１１，１２の内側には、これらに囲まれ且つ屈曲した円柱形状の中空部１６が形成されていた。

尚、前記圧着工程では、前記グリーンシートｇ１，ｇ２を、両者の貫通部６，７の前記中心（中心軸）６ｃ，７ｃが前記ずれＧｃを伴ってずれるように積層し且つ圧着したが、上記グリーンシートｇ１，ｇ２の外形を揃えて積層した場合には、両者の貫通部６，７の前記中心（中心軸）６ｃ，７ｃが前記ずれＧｃでずれるように、該貫通部６，７を形成する打ち抜き加工を行っても良い。この場合、前記圧着工程でグリーンシートｇ１，ｇ２の外形をずらす必要はなく、該グリーンシートｇ１，ｇ２の外形を揃えて積層を行うことで、両者の貫通部６，７の前記中心（中心軸）６ｃ，７ｃが前記ずれＧｃでずれるように積層し且つ圧着する圧着工程を行うことができる。

また、前記層間メタライズ層１０は、前記内層配線１５のうち、前記段部８ごとの上方に位置していた部分などから形成されている。
更に、図２（Ｃ）に示すように、前記グリーンシート積層体２０の表面３および裏面４と直交する厚み方向に沿った前記第１および第２の貫通部６，７を含む断面において、前記第１のメタライズ部１１と第２のメタライズ部１２とは、上記厚み方向において、互いに対向する第１の重複部分Ｌ１を形成していた。
次いで、前記グリーンシート積層体２０を焼成した。
その結果、図２（Ｄ）に示すように、前記グリーンシート積層体２０は、一体に積層されたセラミック層ｃ１，ｃ２からなる基板本体２となり、前記第１・第２メタライズ部１１，１２、層間メタライズ層１０、円環部１３，１４、および内層配線１５も同時に焼成されていた。

更に、前記第１・第２メタライズ部１１，１２、層間メタライズ層１０、および円環部１３，１４について、前記内層配線１５を介して、一方のメッキ用電源に電気的に接続した状態で、前記基板本体２を電解ニッケルメッキ浴（図示せず）中に浸漬して、上記第１・第２メタライズ部１１，１２などの表面に沿って、ニッケル層を皮膜状に被覆した。
次いで、上記と同様な電気的接続状態とした基板本体２を、電解銅メッキ浴（図示せず）中に浸漬して、前記中空部１６内に対して電解銅メッキ（金属メッキ）を施すメッキ工程を行った。
上記メッキ工程の当初では、図３（Ａ）で例示するように、上記第１・第２メタライズ部１１，１２、層間メタライズ層１０、および円環部１３，１４の表面ごとに沿って、メッキ電流に載って微細な銅（金属）ｍ１が徐々に析出した。

引き続き上記電解銅メッキを行った結果、図３（Ｂ）で例示するように、析出し続けた銅ｍ２は、前記第１の重複部分Ｌ１付近において、前記中空部１６を上下に分割するように該中空部１６を閉塞した。同時に、上記第１・第２メタライズ部１１，１２などの表面にも、やや厚い銅ｍ２が析出していた。
更に、前記電解銅メッキを行った結果、図３（Ｃ）で例示するように、前記中空部１６内は、第１・第２の貫通部６，７における基板本体２の表面３および裏面４側の開口部ごとの中心部付近を除いて、銅ｍ３の析出により埋設されていた。
そして、前記電解銅メッキを続行した結果、図３（Ｄ）に示すように、前記中空部１６内は、析出した銅からなる金属部１８によって埋設（充填）された。

同時に、前記金属部１８は、基板本体２の表面３および裏面４に達し、且つ該表面３側および裏面４側の両端部が前記円環部１３，１４の表面をも覆って、電極パッドや外部接続端子を形成していた。
最後に、前記と同様な電気的接続状態とした基板本体２を、電解ニッケルメッキ浴および電解金メッキ浴（図示せず）中に順次浸漬することにより、前記金属部１８のうち、基板本体２の表面３側および裏面４側の外部に露出する表面に対し、電解ニッケルメッキおよび電解金メッキを順次施した。
その結果、図３（Ｄ）に示すように、前記基板本体２、ビアホール５、および、前記第１・第２メタライズ部１１，１２や金属部１８などからなるビア導体９を有する配線基板１を得ることができた。

以上のような配線基板１の製造方法では、前記ビア導体９は、前記第１・第２のメタライズ部１１，１２と、これらの中空部１６内に形成され、且つ前記基板本体２の厚み方向における中間付近に位置する前記第１の重複部分Ｌ１に囲まれた狭隘な部分を含む前記金属部１８とから構成されていた。更に、前記圧着工程では、前記２組のグリーンシート（絶縁層）ｇ１，ｇ２を、第１・第２のメタライズ部１１，１２が上記厚み方向に、互いに対向する第１の重複部分Ｌ１を有するように圧着している。その結果、前記金属部１８内にボイドの発生が確実に抑制された該金属部１８を含むビア導体９を容易に形成することができた。
しかも、前記第１の貫通部６と第１のメタライズ部１１とは、一方のグリーンシートｇ１に形成され、且つ前記第２の貫通部７と第２のメタライズ部１２とは、他方のグリーンシートｇ２に形成されると共に、該２組のグリーンシートｇ１，ｇ２を所要の前記ずれＧｃを含めて積層・圧着するか、あるいは、該２組のグリーンシートｇ１，ｇ２に所要の前記ずれＧｃを含めて前記第１・第２の貫通部６，７を形成しておき、積層し且つ圧着する、という比較的簡素な工程により行うことができた。その結果、工程管理が比較的容易で、形状および寸法精度に優れた配線基板１を効率良く且つ低コストで製造することができた。
従って、前記製造方法によれば、前記（３），（４）が容易に得られた。

図４（Ａ）は、異なる形態の配線基板１ａの基板本体２におけるビアホール５の形態を示す透視的斜視図、図４（Ｂ）は、前記（Ａ）中のＢ－Ｂ線の矢視に沿った垂直断面図である。
上記配線基板１ａは、図４（Ｂ）に示すように、前記同様の基板本体２、ビアホール５、およびビア導体９を備えている。但し、前記ビア導体９を構成している第１および第２のメタライズ部１１，１２は、前記配線基板１の形態に比べて、前記ビアホール５の第１および第２の貫通部６，７を構成する内壁面ごとに沿って、比較的薄く且つ均一な厚みにして形成されている。
また、図４（Ｂ）に示すように、前記基板本体２の表面３および裏面４と直交する厚み方向に沿った前記第１および第２の貫通部６，７を含む断面において、前記第１のメタライズ部１１と第２のメタライズ部１２とは、上記厚み方向において、互いに対向する第１の重複部分Ｌ１を有している。

更に、前記断面において、前記第１の貫通部６を有する前記表面３側のセラミック層（絶縁層）ｃ１のうち、該第１の貫通部６を構成する内壁面と、前記第２の貫通部７を有する前記裏面４側のセラミック層（絶縁層）ｃ２のうち、該第２の貫通部７を構成する内壁面とは、前記厚み方向に、互いに対向する第２の重複部分Ｌ２を有している。該第２の重複部分Ｌ２は、図４（Ｂ）に示すように、上記断面において、前記第１の重複部分Ｌ１に含まれ、且つ該第１の重複部分Ｌ１よりも小さい。
本配線基板１ａが上記第２の重複部分Ｌ２を有する理由は、図４（Ａ）に示すように、第１の貫通部６と第２の貫通部７とが接続する左右一対の段部８が、マクロ（巨視）的には、同図で若干左側に傾斜していることに起因している。具体的には、以下で述べる通り、グリーンシートｇ１，ｇ２を積層し圧着する際に、中空部１６内での厚み方向において、各グリーンシートで互いに支えていないことによって、厚み方向に前記段部８がせり出すことに起因している。

図４（Ｃ１），（Ｃ２）は、前記配線基板１ａの製造工程を示す概略図である。
図４（Ｃ１）に示すように、同じ厚みである２組のグリーンシートｇ１，ｇ２に、予め、同じ内径である第１・第２の貫通部６，７を個別に形成した後、同図中の矢印で示すように、上記グリーンシートｇ１，ｇ２を、第１・第２の貫通部６，７の中心６ｃ，７ｃ間に所定のずれＧｃが生じるように、積層し且つ圧着する前記同様の圧着工程を行った。この際、圧着するための押圧力を調整することにより、図４（Ｃ１）において、第１の貫通部６を構成する図示で右側の内壁面は、その下端の角部付近と共に、下層側グリーンシートｇ２の平坦な圧着面の内部に食い込もうとする。同時に、同図で、第２の貫通部７を構成する図示で左側の内壁面は、その上端の角部付近と共に、上層側のグリーンシートｇ１の平坦な圧着面の内部に食い込もうとする。
尚、本形態においても、前述と同様に、前記グリーンシートｇ１，ｇ２の外形を揃えて積層した場合には、両者の貫通部６，７の前記中心（中心軸）６ｃ，７ｃが前記ずれＧｃを伴ってずれるように、予め前記貫通部６，７を形成する打ち抜き加工を行っても良い。

その結果、図４（Ｃ２）に示すように、焼成後に得られた基板本体２のビアホール５付近において、第１の貫通部６を構成する図示で右側の内壁面を含むセラミック層ｃ１の厚みｔ１は、第２の貫通部７を構成する図示で右側の内壁面を含むセラミック層ｃ２の厚みｔ２よりも小さくなると共に、第１の貫通部６を構成する図示で左側の内壁面を含むセラミック層ｃ１の厚みｔ３は、第２の貫通部７を構成する図示で左側の内壁面を含むセラミック層ｃ２の厚みｔ４よりも大きくなっている。即ち、前記図４（Ａ）で示したように、第１・第２の貫通部６，７の接続部に位置する左右一対の段部８が、マクロ的には若干左側に傾斜している形態となる。

以上のような配線基板１ａでは、前記厚み方向に、前記第１の重複部分Ｌ１に加えて、更に第１・第２の貫通部６，７を構成する内壁面同士の間に第２の重複部分Ｌ２が、前記基板本体２の厚み方向における中間付近に位置しているので、第１の重複部分Ｌ１を一層確実に形成することができる。従って、製造時において、第１の重複部分Ｌ１から電解銅メッキによる銅（金属）の析出によって中空部１６内が閉塞されていき、第１の重複部分Ｌ１および第２の重複部分Ｌ２を挟んだ基板本体２の表面３側と裏面４側とに順次向かうように電解銅メッキによる銅（金属）の析出が成されている。そのため、前記ビア導体９のうち、特に金属部１８の直径を大きく形成する場合であっても、前記金属部１８内にボイドの発生が皆無となった該金属部１８を含むビア導体９が上記基板本体２の表面３と裏面４との間を貫通している。
従って、前記配線基板１ａによれば、前記効果（１），（２）をより確実に得ることができる。
また、前述した圧着工程で例示したように、前記配線基板１ａは、前記配線基板１の製造方法に準じて容易に製造できると共に、該製造方法によれば、前記効果（３），（４）を確実に奏し得ることも容易に理解されよう。

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、前記絶縁層の絶縁材は、前記アルミナ以外のムライトや窒化アルミニウムなどの高温同時セラミック、ガラス-セラミックなどの低温同時セラミック、あるいは、エポキシ系などの樹脂としても良い。後記した２者の場合、前記第１・第２のメタライズ部には、銅または銀が適用される。
また、前記複数の絶縁層は、各絶縁層が複数の絶縁シートを積層し、且つこれらのシート間に前記ビア導体と接続する内層配線を有する形態でも良い。
更に、前記基板本体の表面または裏面に、これらの一方または双方を底面とするキャビティを形成するための別の絶縁層を更に積層した形態としても良い。
また、前記ビアホールを構成する前記第１・第２の貫通部は、互いの内径が異なる形態や、断面形状（外形）が長円形や楕円形としたり、あるいは、これらの長軸や短軸が相違している形態としても良い。

更に、前記第１・第２の貫通部は、互いの断面形状（外形）が、矩形（正方形または長方形）状や、その他の正多角形状で、且つこれらの対角線、長辺、短辺が相違していても良い。
また、前記第１・第２の貫通部を構成する内壁面は、前記基板本体の厚み方向と垂直である形態に限らず、該厚み方向に対して傾斜している形態としても良い。
更に、前記２組の絶縁層に前記貫通孔を個別に形成する工程は、レーザー加工により行っても良い。
また、前記メッキ工程は、無電解金属（銅）メッキによって行っても良い。
更に、前記金属部は、銀からなり、前記メッキ工程を電解銀メッキあるいは無電解銀メッキによって行っても良い。
加えて、前記配線基板の製造方法は、多数個取りの形態によっても良い。

本発明によれば、絶縁材からなる基板本体の表面と裏面との間を貫通し、且つボイドの発生を確実に抑制したビア導体を有する配線基板、および該配線基板を比較的簡素な工程により確実に得られる製造方法を提供できる。

１，１ａ……配線基板
２……………基板本体
３……………表面
４……………裏面
５……………ビアホール
６……………第１の貫通部
６ｃ…………第１の貫通部の中心
７……………第２の貫通部
７ｃ…………第２の貫通部の中心
９……………ビア導体
１０…………層間メタライズ層
１１…………第１のメタライズ部
１２…………第２のメタライズ部
１３～１５…メタライズ層
１６…………中空部
１８…………金属部
ｃ１，ｃ２…セラミック層（絶縁層）
ｇ１，ｇ２…グリーンシート（絶縁層）
Ｇｃ…………ずれ（距離）
Ｌ１…………第１の重複部分
Ｌ２…………第２の重複部分

Claims (6)

1. 複数の絶縁層を積層してなり、且つ対向する表面と裏面とを有する基板本体と、
   上記基板本体の表面に開口し、該基板本体の表面側の絶縁層を貫通する第１の貫通部と、該第１の貫通部と連通し、且つ上記基板本体の裏面に開口し、該基板本体の裏面側の絶縁層を貫通する第２の貫通部とからなり、上記基板本体の表面および裏面と直交する厚み方向に沿った上記第１の貫通部および上記第２の貫通部を含む断面において、上記第１の貫通部の中心と第２の貫通部の中心とがずれているビアホールと、
   上記第１の貫通部を構成する内壁面に沿って形成された第１のメタライズ部、および該第１のメタライズ部に隣接し且つ上記第２の貫通部を構成する内壁面に沿って形成された第２のメタライズ部と、
   上記第１および第２のメタライズ部に囲まれた中空部に充填され、且つ上記基板本体の表面および裏面に達する金属部とからなるビア導体と、を備えた配線基板であって、
   上記断面において、上記第１のメタライズ部と上記第２のメタライズ部とは、前記厚み方向に、互いに対向する第１の重複部分を有している、
   ことを特徴とする配線基板。
2. 前記断面において、前記第１の貫通部を有する前記表面側の絶縁層のうち、該第１の貫通部を構成する内壁面と、前記第２の貫通部を有する前記裏面側の絶縁層のうち、該第２の貫通部を構成する内壁面とは、前記厚み方向に、互いに対向する第２の重複部分を有している、
   ことを特徴とする請求項１に記載の配線基板。
3. 前記ビアホールを構成する前記第１の貫通部の中心と前記第２の貫通部の中心とのずれは、前記厚み方向に沿った視覚において、上記第１の貫通部または上記第２の貫通部のうち、何れか一方の内径を基準として、該内径の長さの３０％以下である、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の配線基板。
4. 前記第１の貫通部を構成する前記表面側の絶縁層と、前記第２の貫通部を構成する前記裏面側の絶縁層との間には、前記第１のメタライズ部と前記第２のメタライズ部とを電気的に接続する層間メタライズ層が形成されている、
   ことを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の配線基板。
5. 複数の絶縁層を積層してなり、且つ対向する表面と裏面とを有する基板本体と、該基板本体の表面に開口し、該基板本体の表面側の絶縁層を貫通する第１の貫通部と、該第１の貫通部と連通し、且つ上記基板本体の裏面に開口し、該基板本体の裏面側の絶縁層を貫通する第２の貫通部とからなり、上記基板本体の表面および裏面と直交する厚み方向に沿った上記第１の貫通部および上記第２の貫通部を含む断面を含む視覚において、上記第１の貫通部の中心と第２の貫通部の中心とがずれているビアホールと、上記第１の貫通部を構成する内壁面に沿って形成された第１のメタライズ部、および該第１のメタライズ部に隣接し且つ上記第２の貫通部を構成する内壁面に沿って形成された第２のメタライズ部と、前記第１および第２のメタライズ部に囲まれた中空部に充填され、且つ上記基板本体の表面および裏面に達する金属部とからなるビア導体と、を備えた配線基板の製造方法であって、
   追って上記基板本体の表面側および裏面側の絶縁層となる２組の絶縁層における所定の位置ごとに貫通孔を個別に形成する工程と、
   上記２組の絶縁層ごとに形成された貫通孔を構成する内壁面、および該貫通孔ごとにおける両端の開口部を囲む上記２組の絶縁層ごとの対向する一対の表面に沿って、メタライズ層を個別に形成する工程と、
   上記絶縁層の表面と直交する厚み方向に沿った視覚で、上記メタライズ層が形成された上記表面側の絶縁層と上記裏面側の絶縁層とを、両者の貫通孔の中心が互いにずれるように積層し且つ圧着して、上記基板本体、ビアホール、および第１のメタライズ部と第２のメタライズ部を形成する圧着工程と、
   上記第１および第２のメタライズ部に囲まれた中空部内に金属メッキを施して、該中空部内に上記金属部を形成するメッキ工程と、を含み、
   上記圧着工程では、上記断面において、上記第１のメタライズ部と上記第２のメタライズ部とは、前記厚み方向に、互いに対向する第１の重複部分を有するように圧着している、
   ことを特徴とする配線基板の製造方法。
6. 前記圧着工程では、前記断面において、前記第１の貫通部を有する前記表面側の絶縁層のうち、該第１の貫通部を構成する内壁面と、前記第２の貫通部を有する前記裏面側の絶縁層のうち、該第２の貫通部を構成する内壁面とは、前記厚み方向に、互いに対向する第２の重複部分を有するように圧着している、
   ことを特徴とする請求項５に記載の配線基板の製造方法。

Images