JPH02210893A - 回路基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 回路基板の製造方法に関し、 金属ビアまたはその周辺部のセラミック基板に生じた空
隙により、セラミック基板上に被着した金属膜と金属ビ
アとの電気的接続が損なわれるのを防止することを目的
とし、 金属ビアを設けたセラミック基板を作成する工程と、前
記セラミック基板の少なくともその一面に金属膜を形成
する工程と、前記金属膜を形成したのち、前記金属ビア
およびその周辺部の上の金属膜の表面部分に、耐熱・耐
薬品性樹脂層を被覆する工程と、前記金属膜をホトエツ
チングし、前記金属ビアと接、続した導体回路パターン
を形成する工程とを少なくとも備えたことを特徴とする
製造方法により回路基板を作成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は回路基板、とくに、多層に導体回路パターンを
積層したセラミック回路基板の製造方法に関する。

近年、半導体集積回路や混成集積回路の集積度が増し、
大規模化する傾向がますます強くなってきた。

これに伴い、これらの集積回路を搭載する回路基板も、
両面実装方式を始めとし、多層化されたプリント基板や
セラミック基板が多く使用されるようになってきた。

両面実装や多層セラミック基板においては、−般に、両
面の、あるいは両面および眉間の金属膜からなる導体回
路パターン間を金属製の導通路でつなぐ必要がある。

通常、回路基板にスルー・ホール（またはバイア・ホー
ル）と呼ばれる小孔を穿ち、その小孔の内部壁に金属層
を被着形成して、上下または層間の金属膜あるいは回路
パターン間を導通させている。

最近、大形コンピュータをはじめとし、大規模の高速デ
ィジタル回路が多く用いられるようになり、上下または
層間の導体回路パターン間の接続部がますます多くなる
傾向があり、高性能かつ品質が安定で、信頼性の高い接
続導通部の形成方法が強く求められている。

〔従来の技術〕

上述のごとく、回路基板の両面あるいは眉間の回路パタ
ーンを接続するために、スルー・ホールの内壁に金属層
を被着する方法が一般に用いられてきたが、高速のディ
ジタル回路においては、信号伝達の遅延時間を小さくす
るめに、この接続導通部の電気抵抗をできるだけ小さく
しなければならない。そこで、最近になって、スルー・
ホールの内壁だけでなく、その内部全体に金属を充填し
た、いわゆる、金属ビアを形成して接続導通部を構成す
る方法が行われるようになった。

第２図は従来の回路基板の製造方法を説明する断面図で
、各工程毎の変化がわかるようにそれぞれの断面図を示
した。

同図（イ）は金属ビアを設けたセラミック基板を作成す
る工程を示す断面図で、図中、１はセラミック基板で、
たとえば、アルミナなどの磁器製である。この図では簡
単のために、スルー・ホール１個を明けた１枚の板を示
したが、多数の小孔を明け、多層に積層したセラミック
基板を構成する場合もある。２は金属ビアでセラミック
板に明けられた小孔の中に、銅（Ｃｕ）あるいはタング
ステン（Ｗ）などの導電金属が密に充填された接続導通
部である。この金属ビア２は焼成前のセラミックシート
（通常グリーンシートと呼ばれている）に穿った小孔に
金属ペーストを充填し、金属が酸化しないように還元雰
囲気の中で、セラミック板１と同時焼成によって形成し
ている。

同図（ロ）は前記セラミック基板１の少なくともその一
面に金属膜を形成する工程を示す断面図で、図中、４は
、たとえば、スパッタ法で被着したＣｒ／Ｃｕ／Ｃｒの
３層金属膜である。この例では上下両面に同じ構成の金
属膜を形成している。

同図（ハ）は上下両面の金属膜に、ホトエツチング法で
回路パターンを形成するためのホトレジスト塗布工程を
示す断面図で、７は金属膜４の上にコートされたホトレ
ジスト膜である。

同図（ニ）は回路パターンに合わせて露光・現像して、
ホトレジスト膜パターンを形成する工程を示す断面図で
ある。同図（ホ）は露出している金属膜をエツチング後
、ホトレジスト膜７を溶解・除去して金属膜の導体回路
パターン４１を形成する工程を示す断面図である。

なお、この図では、導体回路パターン４１は１層だけの
場合を示したが、絶縁膜を介して多層に導体回路パター
ンを積層して多層回路基板を形成することが多い。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、上記の金属ビアを設けたセラミック基板を作成
する工程において、セラミック基板１の焼成温度は１０
００°Ｃ以上の高温であり、セラミックおよび金属ペー
ストは何れも焼成時にガスを放出するので、セラミック
板ｌおよび金属ビア２の内部に微小な空孔を生ずる。

さらに、セラミックと金属とは熱膨張係数の差が大きい
ので、第２面（イ）に示したように、セラミックと金属
との境界には比較的大きな空隙３または３゛を生ずる場
合がある。このような空隙３または３′が存在するセラ
ミック基板１に、金属膜４を被着すると、その空隙部分
で金属膜のピンホール５が発生し易い〔同図（ロ）〕。

さらに、金属膜４の上にホトレジスト膜７をコートした
際に、金属膜のピンホール５の上には、ホトレジスト膜
のピンホール８が同じように発生し易い〔同図（ハ）〕
。

このようなピンホール８が存在するホトレジスト膜を用
いて、金属膜４を化学エツチングにより導体回路パター
ン４１を形成すると、レジスト膜のピンホール８を通っ
てエツチング液が侵入して、金属膜４を腐食し金属膜の
腐食孔９を生じることになる〔同図（ニ）、（ホ）〕。

さらに、金属膜４のエツチングのあとのレジスト剥離時
に、レジスト剥離液によっても、金属膜４の腐食が一層
進行する場合がある。

この結果、金属膜４の腐食が著しい場合には、導体回路
パターン４１と金属ビア２とが導通不良となったり、た
とえ、導通不良とならないまでも、完成製品の信頼性低
下につながるという問題があり、その解決が必要であっ
た。

〔課題を解決するための手段〕

上記の課題は、金属ビア２を設けたセラミック基板１を
作成する工程と、前記セラミック基板１の少なくともそ
の一面に金属膜４を形成する工程と、前記金属膜４を形
成したのち、前記金属ビア２およびその周辺部の上の金
属膜４の表面部分に、耐熱・耐薬品性樹脂層６を被覆す
る工程と　前記金属膜４をホトエツチングし、前記金属
ビア２と接続した導体回路パターン４１を形成する工程
とを少なくとも備えた回路基板の製造方法により解決す
ることができる。

〔作用〕

本発明によれば、金属ビア２の近傍に生じた空隙３に起
因する金属膜のピンホール５を、化学処理や加熱処理に
も安定な耐熱・耐薬品性樹脂層６によって被覆するので
、そのあとに続くホトエツチング工程で、エツチング液
の侵入による金属膜４の腐食を防止することができ、金
属ビア２と金属膜４との接続が確実で安定した導体回路
パターン４１を形成することが可能となる。

〔実施例〕

第１図は本発明の回路基板の製造方法を説明する断面図
である。

同図（イ）は金属ビア２を設けたセラミック基板１を作
成する工程を示したもので、セラミック基板１は、厚さ
１ｍｍの焼成前のアルミナセラミックシートに、直径約
８０μｍの複数の透孔を穿ち、その中にタングステン（
讐）粉末入りのペーストを充填し、水素を含む還元雰囲
気の中で１６００°Ｃ以上の温度で充分に焼成して、金
属ビア２をセラミック基板と同時形成した。この基板ｌ
の金属ビア２近傍を顕微鏡で観察したところ、その多く
に空隙３あるいは３”が確認された。

同図（ロ）は前記セラミック基板１の両面に金属膜４を
形成する工程を示し、連続スパッタ法によりＣｒ／Ｃｕ
／Ｃｒの３層金属膜４を形成した。金属膜の厚さはセラ
ミック基板１に接している下の方から順に、Ｃｒ：　５
０ｎｍ、　Ｃｕ：３μｍ、　Ｃｒ：　２００　ｎｍとし
た。金属ビア２の周辺の金属膜４には、幾つかの金属膜
のピンホール５が確認された。

同図（ハ）は前記金属ビア２およびその周辺部の上の金
属膜４の表面部分に、耐熱・耐薬品性樹脂層６を被覆す
る工程を示したもので、耐熱・耐薬品性樹脂層としては
感光性のポリイミド樹脂を約１０μｍの厚さにスピナー
を用いて被覆し、金属ビア２の周辺部を充分覆うように
、直径約３００μｍφの大きさのポリイミド樹脂膜から
なる耐熱・耐薬品性樹脂層６をホトエツチングによって
形成した。ポリイミド樹脂は比較的厚い塗膜を容易に形
成できるので、金属膜のピンホール５からのピンホール
の伝染は全く確認されなかった。

また、ポリイミド樹脂膜はホトエツチング液に極めて安
定であり、かつ、３５０°Ｃ以上の耐熱性があるので、
製品を完成するまでの後工程における加熱処理にも充分
耐えることができた。

同図（ニ）、（ホ）、（へ）は前記金属ビア２と接続し
た導体回路パターン４１を形成する工程を示したもので
、ポリイミド樹脂層をつけた金属膜４の上にホトレジス
ト膜７をスピンコードしたのち、通常のホトエツチング
法によって導体回路パターン４１を形成した。

以上の本発明方法の製造工程により製造された回路基板
１１を観察および測定した結果、導体回路パターン４１
の腐食はなく、金属と７２と導体回路パターン４１の電
気的接続は確実かつ安定に行われていることを確認した
。

本実施例では導体回路パターンは１層のみの場合につい
て説明したが、多層導体回路パターンを形成する回路基
板の場合にも適用できることは言うまでもない。

さらに、セラミック基板１が、内部に導体回路パターン
を複数層含んでいる多層セラミック基板であってもよい
ことは勿論である。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明によればセラミック基板に設
けた金属ビアの周辺部に生じた空隙に起因する、導体回
路パターンと金属ビアとの接続不良を防止できるので、
回路基板およびそれを用いた集積回路装置の品質・信願
性の向上に寄与するところが極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の回路基板の製造方法を説明する図、 第２図は従来の回路基板の製造方法を説明する図である
。 図において、 １はセラミック基板、 ２は金属ビア、３は空隙、 ４は金属膜、５は金属膜のピンホール、６は耐熱・耐薬
品性樹脂層、 ７はホトレジスト膜、 ８はレジスト膜のピンホール、 ９は金属膜の腐食孔である。 イ足米／′）回そ贋域板０製造本人８説所１ろｄ斥面２
１　２　　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　金属ビア（２）を設けたセラミック基板（１）を作成
   する工程と、 前記セラミック基板（１）の少なくともその一面に金属
   膜（４）を形成する工程と、 前記金属膜（４）を形成したのち、前記金属ビア（２）
   およびその周辺部の上の金属膜（４）の表面部分に、耐
   熱・耐薬品性樹脂層（６）を被覆する工程と、前記金属
   膜（４）をホトエッチングし、前記金属ビア（２）と接
   続した導体回路パターン（４１）を形成する工程とを少
   なくとも含むことを特徴とした回路基板の製造方法。