JPH02310994A

JPH02310994A - 回路板のスルーホール形成方法

Info

Publication number: JPH02310994A
Application number: JP13393689A
Authority: JP
Inventors: Riyuuji Ootani; 隆児大谷; Takahiro Miyano; 宮野　孝広; Yasushi Masaki; 康史正木
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1989-05-25
Filing date: 1989-05-25
Publication date: 1990-12-26
Anticipated expiration: 2012-04-30
Also published as: JP2604855B2

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】〔産業上の利用分野〕この発明は、回路板のスルーホール形成方法に関する。

〔従来の技術〕

回路基板の表面に真空蒸着法やスパッタリング法等によ
り膜を形成して回路板を得る方法を用いると、メッキ法
等による場合に比べて、セラミック基板に導体膜等（絶
縁体、抵抗体、および誘導体等による成膜も可能）を比
較的容易に形成することができるし、不純物の少ない高
品質の導体膜を形成することもできる。前記真空蒸着法
等によれば、前記メッキ法等による場合に比べて、回路
−基板の表面粗さが細かくても導体膜に充分な接合度が
得られるので、導体膜の厚みが充分に薄くなって同膜部
分の導電抵抗が小さくなり、高周波特性に優れた回路板
を得ることができる、等の利点を有している。

第１２図は、スパッタリング法により、スルーホール用
の孔３・・・が明けられたアルミナ等の回路基板１０片
面に導体膜を形成するとともに前記孔３・・・の内周に
も同時に導体膜を形成するようにした方法の一例をあら
れしている。同装置は真空容器５を備え、同容器５には
、Ａｒガスの吸気口６と、真空ポンプ７の接続された排
気口８とが開口している。この真空容器５内の空間上位
には、ホルダー９により前記回路基板ｌが水平にセット
され、空間下位には、カソード１０上側に設けられたタ
ーゲット（飛散させる部分）２が位置している。前記真
空ポンプ７の作動により、真空容器５内が吸引減圧され
て真空状態になり、これにより、前記吸気口６を通して
Ａｒガスが強制吸引されるようになる。真空容器５内に
吸引されたＡｒガスにより、回路基板１とターゲット２
間にＡｒプラズマを発生させるとともに、同プラズマに
より、ターゲット２から銅原子（飛散する物質）が飛散
するようになる。その結果、銅原子は回路基板■の表面
に付着するとともに、同基板１のスルーホール用孔３・
・・の内周面にも付着するようになる〔発明が解決しよ
うとする課題〕ところで、前記方式は、回路基板１をホルダー９で支持
して行なうが、同基板１は、スルーホール用の孔３・・
・が裏面側において閉止するように支持されていたので
、銅原子は、回路基板１の一側面には比較的容易に到達
するが、スルーホール用の孔３・・・内への流入は非常
に消極的になっていた。これを、要部を拡大してみた第
１３図を用いてより具体的に説明すると、同図において
、回路基板１の厚みをＴ、スルーホール用の孔３の内径
をｄ、回路基板１の表面に付着した導体膜１２の厚みを
ｊＯ、スルーホール用孔３の内周面に付着する導体膜１
３の厚みをＬとした場合、 π（ａ／２）　”　ｔｏ　＝πｄ　（Ｔ＋　ｔ、　）　
−・・０式と近似するものとなり１、’、ｔ　＃　ｔｏ　Ｘｄ／４　（Ｔ十ｔｏ　）・・・
・・・・・・■式となることが判る。■式を一例として
、たとえば、Ｔ＝０．６３５　　ｔ、　＝０．０１を代
入して、孔３の内径ｄを変化させた場合にｔがい（らに
なるかを第１表に示した。

第１表同表にみるように、スルーホール用孔３の内径ｄが小さ
くなればなる程、開孔３内に堆積する導体ＦＪ１３の厚
みｔは薄くなり、ｄ／Ｔが１以下、すなわち、回路基板
１の厚みＴに対してｄの方がそれ以下で孔３が細長傾向
になる場合、回路基板１の平面部分の表面に付着する導
体膜１２の厚みｔｏの２割以下しか得られないことにな
る。前記孔３内に堆積して形成される導体膜１３は、第
１４図にみるように、ターゲット２側において厚く、そ
れより奥側へと次第に薄くなり、これにより、導体膜１
３の電気抵抗値が大きくなってしまい、場合によっては
、導通不良を生じることもあった。

前記事情に鑑みて、この発明の課題とするところは、ス
ルーホール用孔内周壁に、充分な量でかつ緻密であると
ともに導電抵抗が小さくなるように導体膜が形成される
ようにすることにある。

〔課題を解決するための手段〕

前記課題を解決するため、請求項１記載の発明にかかる
回路板のスルーホール形成方法は、スルーホール用孔が
明けられた回路基板を、導電性材料を気化して飛散させ
るときの同飛散物質の飛散方向に対して前記スルーホー
ル用孔の軸中心を傾斜させて配置するとともに、同回路
基板を回転させることで、前記飛散物質を、前記回路基
板の表面とスルーホール用孔内周面に同時に付着させる
ようにする。

請求項２記載の発明にかかる回路板のスルーホール形成
方法は、上記のようにするものにおいて゛、回路基板と
して、スルーホール用孔が少なくとも基板−側に向けて
次第に拡がるように開口されているものを用いる。

請求項３記載の発明にかかる回路板の形成方法は、スル
ーホール用孔の明けられた回路基板を、導電性材料を気
化して飛散させる部分に対向状に配置して回転させると
ともに、前記スルーホール用孔内におよぶように磁場を
かけることで、前記飛散物質を、前記回路基板の表面と
スルーホール用孔内周面に同時に付着させるようにする
。

〔作　　　用〕

スルーホール用孔が明けられた回路基板を、導電性材料
を気化して飛散させるときの同飛散物質の飛散方向に対
して前記スルーホール用孔の軸中心を傾斜させて配置す
るとともに、同回路基板を回転させることで、前記飛散
物質を、前記回路基板の表面とスルーホール用孔内周面
に同時に付着させるようにすると、飛散物質が、スルー
ホール用孔の内周面に対して一定の角度をもって入射す
るよう、になり、飛散する物質が、スルーホール用孔内
周面に多（しかも全体にわたるように付着するようにな
るとともに緻密に付着するようになる上記のようにする
ものにおいて、回路基板として、スルーホール用孔が少
なくとも基板−側に向けて次第に拡がるように開口され
ているものを用いると、飛散物質が″、スルーホール用
孔の内周面に対して一定の角度をもって入射するように
なり、飛散する物質が、スルーホール用孔内周面に多（
しかも全体にわたるように付着するようになるとともに
緻密に付着するようになる。

スルーホール用孔の明けられた回路基板を、導電性材料
を気化して飛散させる部分に対向状に配置して回転させ
るとともに、前記スルーホール用孔内におよぶように磁
場をかけることで、前記飛散物質を、前記回路基板の表
面とスルーホール用孔内周面に同時に付着させるように
すると、飛散物質が、磁場効果によりスルーホール用孔
内で曲げられて開孔の内周面に付着するようになり、飛
散する物質が、スルーホール用孔内周面に多くしかも全
体にわたるように付着するようになる。

〔実　施　例〕

以下に、この発明を、その実施例をあられす図面を参照
しつつ詳しく説明する。

第１図は、この発明にかかる回路板のスルーホール形成
方法の一実施例を装置としてあられしている。同装置は
、真空蒸着法によりアルミナ回路基板２０の表面に導体
膜を形成するもので、真空容器２１を備え、同容器２１
には一側に排気口２２が開口し、同排気口２２にはクラ
イオポンプ等の真空ポンプ２３が接続されている。前記
真空容器２１内の下部には、蒸発源（飛散させる部分）
２４が設けられている。この蒸発源２４は、電子ビーム
（あるいは抵抗）により加熱されるるつぼであったり、
カソードとターゲットの組み合わせであったりする。同
真空容器２１の上部−側は斜め壁２１ａになっていると
ともに、同斜め壁２１ａに垂直で水平面に対して傾斜す
るように回転受筒２５が設けられている。同受筒２５に
は、垂直軸線■に対してθ程傾斜する軸心をもつように
傾斜軸２６が回転自在に設けられている。同傾斜軸２６
の真空容器２１内の先端にはホルダー２７が設けられ、
同ホルダー２７により前記回路基板２０が支持されてい
る。同回路基板２０は、基板面に垂直になるように複数
のスルーホール用孔２８・・・が貫通しているとともに
、同スルーホール用孔２８は、それぞれストレートにな
っている。前記回路基板２０は、蒸発源２４の上方に位
置して同蒸発源２４から垂直上方へ飛散してくる銅原子
あるいは銅イオン等の飛散物質（矢印）２９・・・に対
して傾斜している。

前記回路基板２０は傾斜軸２６を中心にしてホルダー２
７で毎分数回転〜数十回の割で回転させられる。蒸発源
２４からの飛散物質２９・・・は、第２図にみるように
、はぼ垂直に上昇（厳密には第３図に傾斜しない回路基
板３０とともにあられすように垂直線に対してαの角度
をもって上昇）する。飛散物質２９・・・は回路基板２
０の一側面に付着して導体膜３２になるとともに、スル
ーホール用孔２８・・・の内周面にも付着するようにな
る。スルーホール用孔２８は、θがｄ　／　ｔ　＜　ｔ
　ａ　ｎθく２ａ、”ｔ　（ｔは回路基板２０の厚さ、
ｄはスルーホール用孔２８の内径）の条件を満足するよ
うに設定されるので、飛散物質２９・・・は、貫通せず
にスルーホール用孔２８の内周面の軸方向全体にわたる
ように付着するとともに、回路基板２０が回転させられ
ているので、内周面の全周にわたって一様でかつ均一な
厚さでもって付着する。しかも、内周面には飛散物質２
９・・・が角度θで入射するので、緻密な導体膜３１が
得られるようになる。

なお、回路基板２０は裏返しにされて他側面にも導体膜
が前記導体膜３１とつながるように形成されることがあ
る。

第４図は他の実施例をあられしている。同実施例は、ア
ルミナ回路基板３５は水平なままで回転させられるもの
とされるが、同基板３５のスルーホール用孔３６が一方
向、すなわち、飛散物質（たとえば、銅原子あるいは銅
イオン）３７・・・の上昇してくる側に向けてテーパー
状に拡大したものになっている。前記テーパーの角度θ
は、たとえば、１／１００〜１／１０の勾配が選ばれる
。前記のように、一方向に拡大したスルーホール用孔３
６になっているので、第６図（ａ）にもみるように、開
孔３６の内周壁へは角度θをもって飛散物質３７・・・
が入射するようになり、同図（ｂｌにみる従来方式によ
る角度θ′よりも大きな角度で入射する。その結果、内
周壁に形成される導体膜３８は、回路基板３５の一側表
面に形成される導体膜３９と同様に、厚みが充分で必要
以上の厚みにならずかつ全体に均一な厚さになるととも
に緻密なものになる。なお、回路基板３５には、第５図
にみるように、その裏面側にも導体膜４０を付すること
がある。前記スルーホール用孔は、第７図にみるように
、回路基板４１０両側面に向けて拡がるような孔４２で
あってもよい。前記テーパーの角度は、たとえば、１／
１００〜１／１０の勾配が選ばれる。この場合、開孔４
２の一方と回路基板４１の一方の面とに導体膜４３が形
成され、開孔４２の他方と回路基板４１の他方の面とに
別途導体Ｉ臭４４が形成されるようになる。両面の導体
膜形成は、片面ずつあるいは両面同時に行なうようにし
てもいずれでもよい。前記スルーホール用孔は、第８図
にみるように、竹の子状の孔４５であってもよい。この
場合、孔４５内は回路基板４６の一側面とともに導体膜
４７が付され、他面には別途導体膜４８が付されるよう
になる。この実施例の場合も上記と同様に、孔４５内の
導体膜４３゜４４が、厚みが充分で必要以上の厚みにな
らずかつ孔全体に均一になるとともに緻密なものになる
。前記導体膜は両面同時あるいは片面ずつ形成されるよ
うにされる。

第９図は他の実施例をあられしている。同実施例は、真
空容器５０が吸気口５１と排気口５２を開口したものと
され、同排気口５２に真空ポンプ５３を接続して、容器
５０内を真空吸引することで、吸気口５１からＡｒガス
を吸引してプラズマを発生するようにしである。容器５
０の下部にはカソードとターゲット（マグネトロンスパ
ッタ）５４が配置され、同スパッタ５４から、たとえば
、銅イオン５５・・・が飛散されるようになっている、
ターゲット５４の上方には縦軸周りに回転し得るホルダ
ー５６に支持された回路基板５７が設けられ、同基板５
７に明けられたスルーホール用孔５８・・・が軸中心を
垂直に向けられるようにセットされている。なお、前記
ホルダー５６には、オーステナイト系ステンレス鋼等の
非磁性材料が用いられる。前記回路基板５７とマグネト
ロンスパッタ５４間の間隔は、たとえば、６０〜８０龍
とされる。そして、回路基板５７の面方向に平行になる
ように磁場をかけることで、前記銅イオン５５・・・を
、前記基板面と同時にスルーホール用孔５８の内周面に
も付着させるようにしたものである。

前記磁場をかける方法として、回路基板５７の面方向の
両側方には磁石５９．５９が配され、両磁石５９．５９
は、回路基板５７を挾んでＮ極とＳ極とが対向するよう
にされる。両磁石５９．５９による磁界の強さは、たと
えば、数百ガラスル十キロガウスとされる。

前記装置において、真空容器５０内を真空ポンプ５３に
より真空状態にして吸気口５１を通してＡｒガスを導入
するようにする。同Ａｒガスは、０．２〜０．８　Ｐ　
ａの圧力になるようにし、ついで、マグネトロンスパッ
タ５４のカソードに通電して放電させることで、Ａｒガ
スのプラズマを形成し、同プラズマにより、ターゲット
から導電性（銅）の金属粒子、あるいは、銅原子をスパ
ッタさせるようにする。これらは放電プラズマ中を通過
して回路基板５７に到達して導体膜を形成するようにす
るが、放電プラズマ中で金属粒子の一部がイオン化され
て電荷をもつようになる。このイオン化したものが飛散
物質として回路基板５７の表面に付着する。回路基板５
７は水平に回転されながらそのスルーホール用孔５８内
に水平方向の磁界がかけられた状態にある。飛散物質（
銅イオン）５５・・・は、回路基板の底面側の表面に付
着するほかに、スルーホール用孔５８・・・内にも導か
れて付着するようになる。この様子をあられしたものが
第１０図である。このスルーホール用孔５８内において
は、銅イオン５５がその軸心方向に流れるようになるが
、その途中で、磁界が作用するので、図示のようにスル
ーホール用孔５８の内周面５８ａの方向に曲がって同内
周面５８ａへと角度をもって入射し付着するようになる
。このときのイオン５５の軌道は円弧を描くものになり
、その回転半径Ｒは、およそＲ−１４３，６Ｘ　４ｒ−Ｔ／　Ｂ　（Ｃａｌ）となる
、ただし、Ｍは金属の質量数（銅の場合、６３．５）、
Ｖは金属粒子のエネルギー（マグネトロンスパッタの場
合、数ｅＶ〜数＋ｅＶ）、Ｂは磁界の強さである。つま
り、金属イオンが銅イオンの場合、回転半径は数組〜１
０ｗ程度になる。

このように、スルーホール用孔５８内に入射したイオン
５５は円弧を描き、その殆ど全てが、スルーホール用孔
５８内を通り抜けてしまうことなく、開孔５８の内周面
５８ａに付着するようになる。これにより、従来に比べ
て内周面５８ａに形成される導体膜が厚くなる。また、
入射する角度が　　　　゛大きくなるので、緻密な導体
膜が得られるようになる。なお、イオン５５は常に一定
の方向に曲がるようになるが、前記回路基板５７の方を
回転させるようにしであるので、たとえイオン５５が同
し方向に曲がるだけであっても内周面５８ａにはその全
周に均一にイオン５５が付着するようになる。

第１１図は、磁界をスルーホール用孔内に作用させるよ
うにした他の実施例をあられしている。

同実施例は、回路基板６０に機械的な回転を与えずに固
定式とするとともに、電磁石６１・・・も同様に固定式
にして、専ら電磁石６１・・・を電気的に制御すること
で、磁界を回転させるようにしたものである。すなわち
、図示しない真空容器内には、マグネトロンスパッタ６
２と、その上方に対向するように非磁性材料からなるホ
ルダーで支持された回路基板６０とが設けられている。

回路基板６０にはスルーホール用孔６３・・・が開口し
ている。

前記回路基板６０の平面延長上には、上からみて基板６
０を挟んで対向し合うポールピース対６４．６４が合計
３対配置されている。各ポールピース６４の外側方には
、鉄心６５と励磁コイル６６からなる電磁石６１がそれ
ぞれ配置されている。

対向する電磁石６１．６１に通電してポールピース対６
４．６４の一方をＮ極に、また、他方をＳ極に励磁する
ことができる。

真空容器内を排気により真空にし、Ａｒガスを０、２〜
０．６　Ｐ　ａとなるように導入する。マグネトロンス
パッタ６２のカソードに通電して放電させ、カソードに
備えたターゲットから銅金属をスパッタさせる。コイル
６６．６６の１対に直流を流してポールピース対６４．
６４を励磁することで、回路基板６０の空間、すなわち
、スルーホール用孔６３・・・には基板面と平行に磁界
がかけられる。この磁界を、第２表に示すように、励磁
するコイル対と励磁方向を順次変化させて６方向に変化
させるようにする。なお、ポールピースには、各対ごと
に、Ａ＋　　：Ａ、、Ｂ＋　　：Ｂｔ　、Ｃｔ　　：Ｃ
□のように区別のための符号を付した。

第２表（励磁の順序）この制御は、磁界を回転させると同じことになる。この
ようにスパッタとともに磁界を回転させるようにするこ
とで、スルーホール用孔６３・・・内に導入された金属
イオンは、その殆どが同化を通過してしまうことなく孔
の内周面に付着するようになる。これにより、内周面の
導体膜が従来よりも厚くなるとともに、前記磁界の回転
制御により周方向に均一に形成されるようになる。前記
イオンの内周面への入射角度は大きくなるので、導体膜
は緻密になる。この実施例では、ポールピース１個につ
き、コイルを１個備えるようにしたが、たとえば、同図
にみるように、対向するポールピース６４．６４（前記
Ａｔ　　：　Ａ！　、Ｂ＋　　：　Ｂｚ　。

Ｃ，：Ｃ，の各関係にあるもの）を鉄心でそれぞれつな
いで、各磁路６７を形成し、１対のポールピース６４．
６４に対して１個のコイルを備えるようにしてもよい。

前記マグネトロンスパッタに代えて、イオンソースまた
は電子ビーム加熱るつぼと熱電子放出用フィラメントの
組み合わせのように、金属粒子をイオン化して供給でき
る他のものを用いることができる。

〔発明の効果〕

この発明にかかる回路板のスルーホール形成方法は、以
上のようにするため、基板表面への導体膜の形成と同時
に、スルーホール用孔内の内周面に、緻密で比較的厚い
導体膜を孔全体にわたるように形成することができ、こ
れにより、導電抵抗が小さく信頼性の高いスルーホール
用孔を形成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明にかかる回路板のスルーホール形成方
法の一実施例を装置としてあられす模式図、第２図はそ
の要部を拡大してイオンの付着する様子をあられす断面
図、第３図は従来の水平固定型の回路基板と第１図の実
施例のものとの入射角度の違いを比較してあられす模式
図、第４図は一方向にのみテーパー状に拡がったスルー
ホール用孔を有する回路基板の一実施例をあられす断面
図、第５図は同基板の他の面にも導体膜を施した様子を
あられす断面図、第６図（ａ）は第４図にみる回路基板
においてスルーホール用孔に入射する角度をあられす模
式図、第６図（ｂ）は従来の回路基板においてスルーホ
ール用孔に入射する角度をあられす模式図、第７図およ
び第８図は拡がり状のスルーホール用孔を有する他の実
施例をあられす断面図、第９図は回路基板に磁界をかけ
るようにした一実施例をあられす模式図、第１０図はそ
の要部を拡大してイオンの軌道をあられす断面図、第１
１図は磁界を電気的に回転制御する他の実施例をあられ
す斜視図、第１２図は従来のスルーホール形成方法を装
置としてあられす模式図、第１３図は同スルーホール用
孔内に導体膜が堆積する量を概算により示すための拡大
模式図、第１４図は同孔内の入口側に導体膜が堆積した
様子をあられす拡大図である。２０．３５．４１．４６．５７．６０・・・回路基板　
２４，５４．６２・・・飛散させる部分　２８゜３６．
４２．４５．５８．６３・・・スルーホール用孔　２９
．３７．５５・・・飛散物質代理人　弁理士　　松　本　武　彦第１図第２図第９図第１Ｑ図

Claims

【特許請求の範囲】１　スルーホール用孔が明けられた回路基板を、導電性
材料を気化して飛散させるときの同飛散物質の飛散方向
に対して前記スルーホール用孔の軸中心を傾斜させて配
置するとともに、同回路基板を回転させることで、前記
飛散物質を、前記回路基板の表面とスルーホール用孔内
周面に同時に付着させるようにする回路板のスルーホー
ル形成方法。２　回路基板として、スルーホール用孔が少なくとも基
板一側に向けて次第に拡がるように開口されているもの
を用いる請求項１記載の回路板のスルーホール形成方法
。３　スルーホール用孔の明けられた回路基板を、導電性
材料を気化して飛散させる部分に対向状に配置して回転
させるとともに、前記スルーホール用孔内におよぶよう
に磁場をかけることで、前記飛散物質を、前記回路基板
の表面とスルーホール用孔内周面に同時に付着させるよ
うにする回路板のスルーホール形成方法。