JPH10190220A - 薄膜回路パターンを備えた回路基板の製造方法及び薄膜回路パターンを備えた回路基板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 表側薄膜回路パターン及び裏側薄膜回路パタ
ーンの接続を確実に行うことができ、しかもパターン寸
法精度に優れた薄膜回路パターンを備えた回路基板を提
供する。 【解決手段】 セラミックス製の基板１の表面３及び裏
面５に全面にわたってそれぞれ、スパッタリングにより
導電性薄膜７，９を形成する。次に導電性薄膜７，９上
にそれぞれ、所定の回路パターンに対応するレジスト層
１１，１３を形成した後、エッチング処理を行って回路
パターン以外の部分の導電性薄膜７，９を基板１上から
除去する。次にレーザー光線を照射して基板１の箇所１
５にスルーホール２１を形成する。次に、基板１上に耐
熱性保護用マスクを配置して、スルーホールの内部及び
その開口部近傍にスパッタリングによりスルーホール導
電膜３１を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は回路パターンを備え
た回路基板、より詳しくは薄膜回路パターンを備えた回
路基板の製造方法及びこの製造方法によって製造される
回路基板に関する。

【０００２】

【従来の技術】スパッタリングなどの薄膜形成技術を用
いて絶縁基板の両面に回路パターンを形成し、両面の回
路パターンをスルーホールに形成したスルーホール導電
膜を利用して接続した回路基板がある。従来は、この回
路基板を製造するには、予めスルーホールを形成した絶
縁性の基板を用意し、この基板の両面及びスルーホール
の内部にスパッタリングあるいは蒸着によってパターン
形成用の導電性薄膜とスルーホール導電膜とを同時に形
成する。なお導電性薄膜の上に膜厚調整のためにメッキ
層が形成される場合もある。そして、基板の両面の導電
性薄膜の上にエッチング用レジスト層を形成してからエ
ッチング処理を施して薄膜パターンを形作る。このレジ
スト層を作る場合には、まず基板の導電性薄膜上に光感
光硬化型の樹脂を滴下してから基板を基板面に垂直な回
転中心を中心として回転させ、遠心力でこの樹脂を基板
の導電性薄膜面全体に広げる方法により未硬化レジスト
層を塗布する。その後、この未硬化レジスト層に光を照
射して所定の回路パターンに対応する部分を硬化させて
硬化レジスト層を形成する。次に未硬化レジスト層部分
を除去してから、エッチング処理を行って硬化レジスト
層で覆われている部分以外の導電性薄膜を除去し、最後
に硬化レジスト層を除去して回路パターンを形成する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、この製造方
法では、パターン形成用の導電性薄膜と同時に形成した
スルーホール導電膜をレジスト層で完全に覆って、この
スルーホール導電膜がエッチング処理の際に除去されな
いようにしなければならない。しかしながらスルーホー
ル内に形成したスルーホール導電膜の表面をレジスト用
樹脂で完全に覆うためには、かなり面倒な作業が必要に
なる。その場合、図３に示すように、スルーホール導電
膜Ａのレジスト層Ｂによる被覆が不完全となる状態が発
生することがある。レジスト層Ｂの被覆が不完全であれ
ば、エッチングの際にスルーホール導電膜Ａの一部が除
去されてしまい、表側回路パターンと裏側回路パターン
との間の導通不良が発生してしまう。そこで図４に示す
ように、通常３μｍ程度の厚さの導電性の薄膜を６μｍ
程度に厚く形成し、レジスト層Ｂの被覆が不完全であっ
てもエッチングでスルーホール導電膜の一部が完全に除
去されないようにすることも実用化されている。しかし
ながら膜厚を厚くすると、回路パターン形成用の導電性
薄膜Ｃの厚みが厚くなり過ぎて、エッチングを行うと回
路パターンの側面が内側に湾曲するようにエッチングさ
れてしまうサイドエッチング現象（符号Ｄ参照）が発生
する。その結果、薄膜の特徴である微細な回路パターン
を形成することができなくなる問題が生じる。また、遠
心力によってレジスト用樹脂を拡散する際に、スルーホ
ールが樹脂の流れを阻害して、すなわちスルーホール開
口部で樹脂の流れが遮られてスルーホール開口部周辺に
遠心力が働く方向に部分的にレジスト用樹脂が付着しな
い領域が形成されてしまう。この状態のままでエッチン
グ処理を施すと、スルーホール開口部周辺の導電性薄膜
が除去されてしまう。そこで従来は、このレジスト用樹
脂が付着しない領域に後から筆でレジスト用樹脂を塗布
してレジスト層を修復する作業を行っており、この作業
が製造効率を悪くしている。

【０００４】本発明の目的は、表側薄膜回路パターン及
び裏側薄膜回路パターンの接続を確実に行うことがで
き、しかもパターン寸法精度に優れた薄膜回路パターン
を備えた回路基板及びその製造方法を提供することにあ
る。

【０００５】本発明の目的は、薄膜の厚みを厚くするこ
となく、スルーホール導電膜を確実に形成できる薄膜回
路パターンを備えた回路基板の製造方法を提供すること
にある。

【０００６】本発明の他の目的は、薄膜回路パターンに
損傷を与えることなく、スルーホールを形成して、スル
ーホール導電膜を確実に形成できる薄膜回路パターンを
備えた回路基板の製造方法を提供することにある。

【０００７】本発明の更に他の目的は、スルーホール導
電膜と薄膜回路パターンとを確実に接続できる薄膜回路
パターンを備えた回路基板及びその製造方法を提供する
ことにある。

【０００８】本発明の目的は、薄膜回路パターンの層構
造とスルーホール導電膜の層構造とを変えることができ
る薄膜回路パターンを備えた回路基板の製造方法を提供
することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、基板の表面及
び裏面に表側薄膜回路パターン及び裏側薄膜回路パター
ンをそれぞれ形成し、基板を貫通するスルーホールに対
して薄膜形成技術によりスルーホール導電膜を形成し、
スルーホール導電膜によって表側薄膜回路パターンと裏
側薄膜回路パターンとを電気的に接続した薄膜回路パタ
ーンを備えた回路基板の製造方法を改良の対象とする。

【００１０】本発明の方法では、まず表側薄膜回路パタ
ーン及び裏側薄膜回路パターンを形成した後に回路基板
にスルーホールを形成し、その後にスルーホール導電膜
を形成する。本発明によれば、表側薄膜回路パターン及
び裏側薄膜回路パターンを形成した後に、言い換えると
エッチング処理を行った後にスルーホール及びスルーホ
ール導電膜を形成するので、スルーホール導電膜がエッ
チングによって侵食されることはない。また、スルーホ
ール導電膜の侵食を予想してパターン形成用の導電性薄
膜を厚く形成する必要もない。さらに、レジスト層を形
成するときには、基板にスルーホールが設けられていな
いので、レジスト用樹脂を基板の導電性薄膜上全体に確
実に塗布することができる。そのため後から筆塗りよっ
てレジスト層を修復する作業が不要になる。

【００１１】より具体的には、基板として耐熱性に優れ
たセラミックス基板を用いる。このセラミックス基板の
表面及び裏面に表側薄膜回路パターン及び裏側薄膜回路
パターンを形成する手段として蒸着法を用いることも可
能であるが、セラミックス基板に対して強固にかつ均一
の厚さで薄膜を固着できるスパッタリングによって薄膜
を形成するのが好ましい。その場合、まずセラミックス
基板の表面及び裏面にスパッタリングによりエッチング
用の導電性薄膜を全面的に形成する。この際にメッキ層
を更に形成して導電性薄膜の厚みを調整するようにして
もよい。そして、この導電性薄膜上に所定の回路パター
ンに対応するエッチング用レジスト層を形成する。次に
エッチング処理を行ってレジスト層あるいはレジスト膜
に覆われていない導電性薄膜を基板上から除去する。基
板上にはレジスト層に被覆された導電性薄膜回路パター
ンが残っているので、このレジスト膜を除去することに
より薄膜回路パターンを備えた回路基板を構成すること
ができるが、レジスト膜の除去後に、あるいはレジスト
膜の除去に先だって基板にスルーホールを形成する。樹
脂基板であれば、ドリルやパンチングによってスルーホ
ールを形成することができるが、基板がセラミックス製
の場合には簡単にスルーホールを形成することはできな
い。そこで、本発明ではレーザー光線を照射することに
よりセラミックス基板にスルーホールを形成する。レー
ザー加工によりスルーホールを設ける場合には、回路パ
ターンをできるだけ傷つけないように波長や振幅を制御
しなければならないが、適切な制御により導電性薄膜を
大きく除去してしまうような結果を回避できる。基板に
スルーホールを設けた後にこのスルーホール内にスルー
ホール導電膜を形成して表側薄膜回路パターンと裏側薄
膜回路パターンとを電気的に接続する。スルーホール導
電膜の形成もスパッタリングにより行う。その場合、薄
膜回路パターンをスルーホール導電膜のスパッタリング
から保護するために、基板の表面及び裏面上に耐熱性保
護用マスクを配置するか、または耐熱性保護用樹脂層を
形成して、レジスト膜が除去された薄膜回路パターンを
覆ってからスルーホール導電膜を形成する。

【００１２】表側薄膜回路パターンと裏側薄膜回路パタ
ーンとの良好な導通性を確保するためには、スルーホー
ル導電膜はスルーホールの両開口部で薄膜回路パターン
と確実に接続されるように形成する必要がある。しかし
ながら耐熱性保護用マスクや耐熱性保護用樹脂層で薄膜
回路パターン全体を覆ってしまうとスルーホール導電膜
の両端部と薄膜回路パターンとの接続状態が不完全とな
るおそれがある。そこで、本発明では耐熱性保護用マス
クや耐熱性保護用樹脂層を薄膜回路パターンのスルーホ
ールと隣接する部分を覆わないように形成して、スルー
ホール導電膜形成用のスパッタリングを行う。その結
果、形成されるスルーホール導電膜は、スルーホールの
内壁面を覆う筒状部分と、この筒状部分と連続してスル
ーホール開口部から出て薄膜回路パターンの接続部（す
なわちスルーホール開口周辺に位置する薄膜回路パター
ンの部分）の上に重なる重合部分とから構成されること
となり、スルーホール導電膜と薄膜回路パターンとの電
気的接続がより完全なものとなる。

【００１３】従来のように、予め基板にスルーホールを
形成しておき、パターン形成用の導電性薄膜の形成と同
時にスルーホール導電膜を形成する場合には、薄膜回路
パターンとスルーホール導電膜とは同一材料により形成
されることになる。しかしながら、パターン形成用の導
電性薄膜と同一の素材でスルーホール導電膜を形成する
とスルーホール導電膜の電気的特性、特に導電性が必ず
しもよくない場合が多い。そこで、本発明では表側薄膜
回路パターン及び裏側薄膜回路パターンを構成する薄膜
の層構造とスルーホール導電膜を構成する薄膜の層構造
とが異なるように構成する。本発明は表側薄膜回路パタ
ーン及び裏側薄膜回路パターンを形成した後にスルーホ
ール導電膜を形成するので、簡単に層構造の異なるスル
ーホール導電膜を形成できる。具体的には、表側薄膜回
路パターン及び裏側薄膜回路パターンをＮｉとＣｒから
なる第１の薄膜の上にＡｕの第２の薄膜を形成した２層
構造とする。そしてスルーホール導電膜をＮｉの第１の
薄膜，Ｃｕの第２の薄膜，Ｎｉの第３の薄膜及びＡｕの
第４の薄膜を重ねた４層構造とする。このような構造に
すると、表側薄膜回路パターン及び裏側薄膜回路パター
ンとスルーホール導電膜のそれぞれに適した層構造を得
ることができて、電気的特性が良好な回路基板を得るこ
とができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態の一例を説明する。図１は本発明に係る薄膜回
路パターンを備えた回路基板の製造工程を示す図であ
る。まず図１（ａ）に示すように、セラミックス製基板
１を準備する。この基板１にはスルーホールは形成され
ていない。次に、図１（ｂ）に示すように、基板１の表
面３及び裏面５に全面にわたってそれぞれ、スパッタリ
ングにより金属物質を付着させてエッチング用の導電性
薄膜７，９を形成する。この導電性薄膜７，９が、素材
物質を異にする複数層構造である場合には、一層ずつス
パッタリングにより素材金属物質を付着させて形成す
る。導電性薄膜７，９が単層である場合も複数層である
場合も全体的厚さが３μｍとなるように形成する。なお
この導電性薄膜７，９の上にメッキ層を形成して薄膜の
厚みを調整してもよい。その後、図１（ｃ）に示すよう
に、導電性薄膜７，９上にそれぞれ、形成すべき所定の
回路パターンに対応したレジスト層１１，１３を形成す
る。このレジスト層１１，１３を作る場合には、まず基
板の一方の面の導電性薄膜上に光感光硬化型の樹脂を滴
下してから基板を基板面に垂直な回転中心を中心として
回転させ、遠心力でこの樹脂を基板の導電性薄膜面全体
に広げる方法により未硬化レジスト層を塗布する。その
後、この未硬化レジスト層に光を照射して所定の回路パ
ターンに対応する部分を硬化させて硬化レジスト層を形
成する。次に未硬化レジスト層部分を除去する。

【００１５】次に図１（ｄ）に示すようにエッチング処
理を行って回路パターン以外の部分の導電性薄膜７，９
を基板１上から除去する。この例では、基板１のスルー
ホールを形成すべき箇所（符号１５参照）に形成されて
いた導電性薄膜７，９の部分も除去しており、の導電性
薄膜７，９にはスルーホール連結孔１７，１９が形成さ
れ、基板１の箇所１５は露出している。そして、図１
（ｄ）に矢印で示すようにレーザー光線を照射して基板
１の箇所１５にスルーホール２１を形成する。レーザー
光線の波長や振幅を適当に制御することにより、箇所１
５を囲む導電性薄膜７，９をほとんど侵食することなし
にスルーホール連結孔１７，１９と同一径のスルーホー
ル２１を形成することができる。なおスルーホール２１
を形成する箇所１５を予め露出させておかずに、その上
に導電層薄膜がある状態でレーザー光線を照射してスル
ーホールを形成することもできる。この際に、箇所１５
の上の導電層薄膜は溶融するが、レーザーから付与され
るエネルギーが大きいために、溶融した金属は球状にな
って基板１の外に飛び出し、周囲の導電性薄膜に付着す
ることはない。

【００１６】次に、図１（ｅ）に示すように、導電性薄
膜７，９上に塗布された状態のレジスト層１１，１３を
取り去り、図１（ｆ）に示すように導電性薄膜回路パタ
ーンを露出させてから、この導電性薄膜回路パターンを
含む基板１の表面３及び裏面５のほぼ全体を覆うように
耐熱性の保護メタルマスク２３，２５を配置する。メタ
ルマスク２３，２５は、導電性薄膜７，９のスルーホー
ル連結孔１７，１９の周辺部２７，２９（表側薄膜回路
パターン及び裏側薄膜回路パターンのスルーホールに隣
接する部分）を残すような形状に形成されている。

【００１７】そして図１（ｇ）に示すように、スルーホ
ール２１に対してスパッタリングによりスルーホール導
電膜３１を形成する。スルーホール導電膜３１は、スル
ーホール２１の内壁面３３を覆う筒状部分３７とこの筒
状部分３７に連続する両端部３９，４１（重合部分）と
を備えている。この両端部３９，４１は、導電性薄膜
７，９のスルーホール連結孔１７，１９の周辺部２７，
２９と重なって導電性薄膜回路パターンと接続されるこ
ととなる。このスルーホール導電膜３１が素材物質を異
にする複数層構造である場合には、一層ずつスパッタリ
ングにより素材金属物質を付着させて形成する。スルー
ホール導電膜３１が単層である場合も複数層である場合
もやはり全体的厚さが約３μｍとなるように形成する。
その後、メタルマスク２３，２５を基板１の表面３及び
裏面５から取り去ると、図２に示すような回路基板４３
を得ることができる。図２は回路基板４３のスルーホー
ル部分の構成を詳細に示す断面図である。

【００１８】図２に示すように、導電性薄膜７，９から
形成された導電性薄膜回路パターンは、２層構造を有し
ている。第１層４５はＮｉとＣｒとの合金により形成さ
れ、この第１層４５の上に設けられた第２層４７はＡｕ
から形成されている。また、スルーホール導電膜３１は
４層構造を有している。第１層４９には素材としてＮｉ
が用いられ、この第１層４９の上に設けられた第２層５
１には素材としてＣｕが用いられ、第２層５１の上に設
けられた第３層５３には素材としてＮｉが用いられ、そ
してこの第３層５３の上に設けられた第４層５５には素
材としてＡｕが用いられている。

【００１９】特にスルーホール導電膜をこのような層構
造に構成すると、電気的特性が良好なスルーホール回路
が得られる。上記例では、メタルマスクからなる耐熱性
保護用マスクを用いてスルーホール導電膜を形成した
が、ポリイミド等の材料からなる耐熱性保護用樹脂層を
メタルマスクの代わりに用いてスルーホール導電膜を形
成してもよい。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
表側薄膜回路パターン及び裏側薄膜回路パターンを形成
した後に、スルーホールを形成して、更にスルーホール
導電膜を形成するので、スルーホール導電膜がエッチン
グによって侵食されることがない。またスルーホール導
電膜の侵食がないために、パターン形成用の導電性薄膜
を厚く形成する必要性が無くなる利点がある。さらに、
レジスト層を形成するときには、基板にスルーホールが
設けられていないので、レジスト用樹脂を基板の導電性
薄膜上全体に確実に塗布することができ、後から筆塗り
よってレジスト層を修復する作業が不要になる利点があ
る。その結果、優れた電気的特性を有する薄膜回路パタ
ーンを備えた回路基板を効率よく製造することが可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 （ａ）〜（ｇ）は本発明に係る薄膜回路パタ
ーンを備えた回路基板の製造工程をそれぞれ示す図であ
る。

【図２】 回路基板のスルーホール部分の構成を拡大し
て示す断面図である。

【図３】 従来の回路基板のスルーホール部分のレジス
ト層の塗布状態を示す断面図である。

【図４】 薄膜回路パターンに生じるサイドエッチング
現象を示す断面図である。

【符号の説明】

１ セラミックス製基板 ３ 表面 ５ 裏面 ７ 導電性薄膜（表側薄膜回路パターン） ９ 導電性薄膜（裏側薄膜回路パターン） ２１ スルーホール ３１ スルーホール導電膜

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板の表面及び裏面に表側薄膜回路パタ
   ーン及び裏側薄膜回路パターンをそれぞれ形成し、前記
   基板を貫通するスルーホールに対して薄膜形成技術によ
   りスルーホール導電膜を形成し、前記スルーホール導電
   膜によって前記表側薄膜回路パターンと前記裏側薄膜回
   路パターンとを電気的に接続した薄膜回路パターンを備
   えた回路基板の製造方法であって、 前記表側薄膜回路パターン及び裏側薄膜回路パターンを
   形成した後に前記回路基板に前記スルーホールを形成
   し、 その後前記スルーホール導電膜を形成することを特徴と
   する薄膜回路パターンを備えた回路基板の製造方法。
2. 【請求項２】 セラミックス基板の表面及び裏面にスパ
   ッタリングにより表側薄膜回路パターン及び裏側薄膜回
   路パターンをそれぞれ形成し、 前記セラミックス基板を貫通するスルーホールに対して
   スパッタリングによりスルーホール導電膜を形成し、前
   記スルーホール導電膜により前記表側薄膜回路パターン
   と前記裏側薄膜回路パターンとを電気的に接続してなる
   薄膜回路パターンを備えた回路基板の製造方法であっ
   て、 前記セラミックス基板の表面及び裏面にスパッタリング
   によりエッチング用の導電性薄膜を形成し、 前記導電性薄膜の上にエッチング用レジスト層を形成
   し、 その後エッチング処理を行って前記レジスト層に覆われ
   ていない前記導電性薄膜の部分を除去し、 次に前記レジスト膜を除去する前または後に前記基板に
   前記スルーホールを形成し、 次に少なくとも前記表側薄膜回路パターン及び前記裏側
   薄膜回路パターンの前記スルーホールと隣接する部分を
   除いて、前記レジスト層が除去された前記基板の前記表
   面及び前記裏面の上に耐熱性保護用マスクを配置するか
   または耐熱性保護用樹脂層を形成し、 次に前記スルーホールの内部及びその開口部近傍にスパ
   ッタリングにより前記スルーホール導電膜を形成するこ
   とを特徴とする薄膜回路パターンを備えた回路基板の製
   造方法。
3. 【請求項３】 前記導電性薄膜の上にメッキ層を形成し
   て前記導電性薄膜の厚みを調整することを特徴とする請
   求項２に記載の薄膜回路パターンを備えた回路基板の製
   造方法。
4. 【請求項４】 前記スルーホールは、前記基板にレーザ
   ー光線を照射して形成することを特徴とする請求項１ま
   たは２に記載の回路基板の製造方法。
5. 【請求項５】 基板の表面及び裏面にスパッタリングに
   より表側薄膜回路パターン及び裏側薄膜回路パターンが
   それぞれ形成され、 前記基板を貫通するスルーホールに対してスパッタリン
   グにより形成されたスルーホール導電膜により前記表側
   薄膜回路パターンと前記裏側薄膜回路パターンとが電気
   的に接続されている薄膜回路パターンを備えた回路基板
   であって、 前記スルーホール導電膜は、前記スルーホールの内壁面
   を覆う筒状部分と該筒状部分と連続して前記表側薄膜回
   路パターン及び前記裏側薄膜回路パターンの接続部の上
   に重なる重合部分とからなる薄膜回路パターンを備えた
   回路基板。
6. 【請求項６】 前記表側薄膜回路パターン及び裏側薄膜
   回路パターンは、スパッタリングにより形成された導電
   性薄膜の上にメッキ層が形成された構造を有する請求項
   ５に記載の薄膜回路パターンを備えた回路基板。
7. 【請求項７】 前記表側薄膜回路パターン及び前記裏側
   薄膜回路パターンを構成する薄膜の層構造と前記スルー
   ホール導電膜を構成する薄膜の層構造が異なることを特
   徴とする請求項５または６に記載の薄膜回路パターンを
   備えた回路基板。
8. 【請求項８】 前記表側薄膜回路パターン及び前記裏側
   薄膜回路パターンはＮｉとＣｒの第１の薄膜の上にＡｕ
   の第２の薄膜が形成された２層構造を有し、 前記スルーホール導電膜はＮｉの第１の薄膜，Ｃｕの第
   ２の薄膜，Ｎｉの第３の薄膜及びＡｕの第４の薄膜によ
   り形成された４層構造を有する請求項７に記載の薄膜回
   路パターンを備えた回路基板。