配線基板およびその製造方法
【課題】導体膜を有する配線基板において、導体膜の表面に傾斜や凹凸を設けることなく、導体膜に発生する膨れやピンホールの発生を適切に防止する配線基板を提供する。
【解決手段】表面に、導体よりなる下地層１１、銅よりなる銅層１２、１３、金よりなる金層１４を順次積層して形成してなる導体膜１０を有する配線基板１であって、銅層１２、１３は、下地層１１の側から銅メッキよりなる第１の層１２、銅メッキよりなる第２の層１３を順次形成してなるものであり、第１の層１２の内部には、下地層１１と第１の層１２との間に発生するガスを抜くためのガス抜き通路１５が、第１の層１２における下地層１１側の面から第２の層１３側の面まで形成されており、ガス抜き通路１５は、第１の層１２における第２の層１３側の面にて、第２の層１３によって閉塞されている。
【解決手段】表面に、導体よりなる下地層１１、銅よりなる銅層１２、１３、金よりなる金層１４を順次積層して形成してなる導体膜１０を有する配線基板１であって、銅層１２、１３は、下地層１１の側から銅メッキよりなる第１の層１２、銅メッキよりなる第２の層１３を順次形成してなるものであり、第１の層１２の内部には、下地層１１と第１の層１２との間に発生するガスを抜くためのガス抜き通路１５が、第１の層１２における下地層１１側の面から第２の層１３側の面まで形成されており、ガス抜き通路１５は、第１の層１２における第２の層１３側の面にて、第２の層１３によって閉塞されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導体膜を有する配線基板およびそのような配線基板の製造方法に関し、特に、当該導体膜に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、配線基板の表面に設けられる導体膜に対しては、ワイヤボンディングなどが施されるため、ボンディング性の確保が求められている。このような導体膜は、タングステンなどの導体よりなる下地層、銅よりなる銅層、金よりなる金層が順次積層して形成されてなるものが一般的である。
【０００３】
ここで、従来では、導体膜のボンディング性を向上させるために、導体膜の表面に傾斜をつけたり（たとえば、特許文献１参照）、導体膜の表面を凹凸にしてアンカー効果によって密着性を上げたり（たとえば特許文献２、３、４参照）するなどの手法が提案されている。
【特許文献１】特開平９−２８９２７６号公報
【特許文献２】特開２００３−２４３４４３号公報
【特許文献３】特開平４−２８８８４３号公報
【特許文献４】特開平５−９０３２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記したような導体膜の表面に傾斜や凹凸を設ける手法では、ボンディング時のワイヤを介した超音波のパワーが導体膜に伝わりにくくなるなどの問題がある。そのため、導体膜の表面すなわち金層は平坦であることが好ましいが、表面が平坦である導体膜を形成する場合、導体膜に膨れやピンホールといった弊害が発生することが知られている。
【０００５】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、導体膜を有する配線基板において、導体膜の表面に傾斜や凹凸を設けることなく、導体膜に発生する膨れやピンホールの発生を適切に防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者は、導体膜に発生する膨れやピンホールが、下地層と銅層との間に残存するメッキ液やペーストの溶剤が気化したガスに起因することに着目し、このガスを取り除いてやればよいと考えた。請求項１に記載の発明は、このような考えに基づいて創出されたものである。
【０００７】
すなわち、請求項１に記載の発明では、表面に、導体よりなる下地層（１１）、銅よりなる銅層（１２、１３）、金よりなる金層（１４）を順次積層して形成してなる導体膜（１０）を有する配線基板であって、銅層（１２、１３）は、下地層（１１）の側から銅よりなる第１の層（１２）、銅よりなる第２の層（１３）を順次形成してなるものであり、第１の層（１２）の内部には、下地層（１１）と第１の層（１２）との間に発生するガスを抜くためのガス抜き通路（１５、１６）が、第１の層（１２）における下地層（１１）側の面から第２の層（１３）側の面まで形成されており、ガス抜き通路（１５、１６）は、第１の層（１２）における第２の層（１３）側の面にて、第２の層（１３）によって閉塞されていることを特徴とする。
【０００８】
それによれば、下地層（１１）を形成した後、銅層（１２、１３）の第１の層（１２）を形成し、続いて第２の層（１３）を形成するが、下地層（１１）と第１の層（１２）との間に発生するガスは、第１の層（１２）を形成したときに、第１の層（１２）における下地層（１１）側の面からガス抜き通路（１５、１６）を通って第２の層（１３）側の面に抜けていき、取り除かれる。そして、このガス抜き通路（１５、１６）は第２の層（１３）により閉塞されるので、その上の表面となる金層（１４）の平坦性には影響しない。よって、本発明によれば、導体膜（１０）の表面に傾斜や凹凸を設けることなく、導体膜（１０）に発生する膨れやピンホールの発生を適切に防止することができる。
【０００９】
ここで、請求項２に記載の発明のように、ガス抜き通路は、第１の層（１２）の面に沿って規則的に配置され、第１の層（１２）の層厚方向に貫通する貫通孔（１５）であるものとしてもよい。それによれば、この貫通孔（１５）を介して適切にガス抜きを行うことができる。
【００１０】
また、請求項３に記載の発明のように、第１の層（１２）は第２の層（１３）よりも、層を構成する銅粒子の平均粒径が大きく、粒界における隙間が大きいものとし、第１の層（１２）の粒界における隙間を、ガス抜き通路として構成してもよい。
【００１１】
それによれば、銅層（１２、１３）の形成において、メッキ条件などを変更することにより粒界の隙間の大きさを調整できるため、ガス抜き通路を有する第１の層（１２）と第２の層（１３）とを容易に形成できる。
【００１２】
請求項４、請求項５に記載の発明は、表面に、導体よりなる下地層（１１）、銅よりなる銅層（１２、１３）、金よりなる金層（１４）を順次積層して形成してなる導体膜（１０）を有する配線基板を製造する方法であって、銅層（１２、１３）の形成は、下地層（１１）の側から銅メッキよりなる第１の層（１２）、銅メッキよりなる第２の層（１３）を順次形成するものであって、第１の層（１２）の内部に、下地層（１１）と第１の層（１２）との間に発生するガスを抜くためのガス抜き通路（１５）を、第１の層（１２）における下地層（１１）側の面から第２の層（１３）側の面まで形成するようにした配線基板の製造方法であり、さらに以下のような特徴を備えるものである。
【００１３】
請求項４に記載の製造方法では、ガス抜き通路（１５）の形成工程では、下地層（１１）の表面に、第１の層（１２）を形成する銅メッキにおいて層厚方向に貫通するピンホールを発生させるための起点を形成した状態で、第１の層（１２）を形成することによって、当該起点にて当該ピンホールを形成し、このピンホールをガス抜き通路（１５）とし、その後、第１の層（１２）の上に、ピンホールを閉塞するように第２の層（１３）を形成することを特徴とする。
【００１４】
それによれば、ガス抜き通路（１５）として、第１の層（１２）の層厚方向に貫通するピンホールが形成され、下地層（１１）と第１の層（１２）との間に発生するガスは、第１の層（１２）を形成したときに、当該ピンホールを通って抜けていき、取り除かれる。そして、当該ピンホールは第２の層（１３）により閉塞されるので、その上の金層（１４）の平坦性には影響しない。よって、本発明によれば、導体膜（１０）に発生する膨れやピンホールの発生を適切に防止することができる。
【００１５】
また、請求項５に記載の発明では、ガス抜き通路（１６）の形成工程では、下地層（１１）の表面に、第１の層（１２）を形成する銅メッキの核（１７）を複数個分散させて配置した状態で、当該銅メッキを行って第１の層（１２）を形成することで、第１の層（１２）の内部において核（１７）を起点とした粒成長によって隣り合う核（１７）の間を層厚方向に延びる粒界を形成し、この粒界の隙間をガス抜き通路（１６）とし、その後、第１の層（１２）の上に、当該粒界を閉塞するように第２の層（１３）を形成することを特徴とする。
【００１６】
それによれば、ガス抜き通路（１６）として、第１の層（１２）の層厚方向に貫通する粒界が形成され、下地層（１１）と第１の層（１２）との間に発生するガスは、第１の層（１２）を形成したときに、当該粒界の隙間を通って抜けていき、取り除かれる。そして、当該粒界の隙間は第２の層（１３）により閉塞されるので、その上の表面となる金層（１４）の平坦性には影響しない。よって、本発明によれば、導体膜（１０）の表面に傾斜や凹凸を設けることなく、導体膜（１０）に発生する膨れやピンホールの発生を適切に防止することができる。
【００１７】
なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。
【００１９】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る配線基板１の概略断面構成を示す図であり、図２は、図１に示される配線基板１における導体膜１０の拡大断面図である。
【００２０】
本実施形態の配線基板１は、アルミナなどのセラミック基板、プリント基板などの樹脂基板、あるいは金属基板などであり、複数の層が積層されてなる多層基板であってもよいし、１層よりなる単層基板であってもかまわない。
【００２１】
ここでは、配線基板１の上には電子部品２０が搭載されている。この電子部品２０は、ＩＣチップ、モールドパッケージ、コンデンサなど配線基板１に実装可能なものであれば特に限定されるものではないが、ここではＩＣチップとして示してある。
【００２２】
そして、配線基板１は導体膜１０を有するものであり、この導体膜１０は配線基板１の表面（図１中の上面）に設けられている。この導体膜１０は、配線基板１上の電子部品２０や図示しない外部の部品と配線基板１とを電気的・機械的に接続するためのものであり、この導体膜１０に対しては、ワイヤボンディング、バンプ接合、はんだ接合、導電性接着剤による接合などが行われる。
【００２３】
ここでは、導体膜１０に対してはワイヤボンディングがなされており、電子部品２０と導体膜１０とは、金やアルミニウムなどよりなるボンディングワイヤ３０により結線され、電気的・機械的に接続されている。
【００２４】
図２に示されるように、導体膜１０は、導体よりなる下地層１１と銅よりなる銅層１２、１３と金よりなる金層１４とを備えて構成されたものであり、配線基板１の表面に、下地層１１、銅層１２、１３、金層１４が順次積層されて形成されたものである。
【００２５】
下地層１１は、配線基板１と銅層１２、１３との接続性を確保するものであり、たとえばタングステンなどの導体ペーストを塗布・硬化することにより形成された一般的なものとすることができる。
【００２６】
銅層１２、１３は、下地層１１の上に形成されており、下地層１１の側から銅よりなる第１の層１２、銅よりなる第２の層１３を順次形成してなる２層構造よりなるものである。ここでは、第１の層１２および第２の層１３は、無電解メッキや電気メッキにより形成された銅メッキの層よりなる。銅層１２、１３の厚さは、第１の層１２と第２の層１３との合計厚さとして、たとえば１〜５μｍ程度である。
【００２７】
ここで、図２に示されるように、第１の層１２の内部には、第１の層１２を形成するときに下地層１１と第１の層１２との間に発生するガスを抜くためのガス抜き通路１５が、第１の層１２における下地層１１側の面から第２の層１３側の面まで延びるように形成されている。
【００２８】
本実施形態では、ガス抜き通路１５は、第１の層１２の層厚方向に貫通する貫通孔１５である。つまり、ガス抜き通路としての貫通孔１５によって、第１の層１２における下地層１１側の面から第２の層１３側の面とが連通している。
【００２９】
この貫通孔１５は複数個設けられ、これら複数個の貫通孔１５は、第１の層１２の面に沿って平面的に規則的に配置されている。その貫通孔１５の具体的な平面配置の一例については後述の図２（ｂ）を参照のこと。ここでは、各貫通孔１５は、直径１μｍ以下のピンホールであり、ガス抜きの効果を十分発揮するためには、貫通孔１５の直径は０．３μｍ以上であることが望ましい。
【００３０】
そして、第１の層１２の上には第２の層１３が銅メッキの層として形成されており、ガス抜き通路としての貫通孔１５は、第１の層１２における第２の層１３側の面にて、第２の層１３により被覆されて閉塞されている。
【００３１】
この第２の層１３が貫通孔１５を被覆していることにより、第１の層１２の表面における貫通孔１５による凹凸は第２の層１３の表面には継承されず、銅層１２、１３の表面すなわち第２の層１３の表面は平坦となっている。
【００３２】
そして、その第２の層１３の表面に設けられている金層１４は平坦な膜とされており、この金層１４が導体膜１０の表面を構成しているため、本実施形態では、導体膜１０の表面は平坦である。この金層１４は、無電解メッキや電気メッキにより形成された金メッキの層よりなり、その厚さはたとえば０．１μｍ〜０．数μｍ程度である。
【００３３】
次に、本実施形態の配線基板１の製造方法について述べる。本実施形態では、導体膜１０の形成について独自の工夫を持たせたものであり、それ以外の配線基板１の部分については、一般的な製造方法に準じて形成される。そのため、ここでは導体膜１０の形成方法について述べる。図３は、本実施形態における導体膜１０の形成方法を断面的に示す工程図である。
【００３４】
本実施形態の導体膜１０は、配線基板１の表面に、導体よりなる下地層１１、銅メッキよりなる銅層１２、１３、金メッキよりなる金層１４を順次積層して形成してなる。まず、下地層１１を、上述したように、タングステンなどの導体ペーストを塗布・硬化することにより形成する。
【００３５】
次に、銅層１２、１３の形成工程では、下地層１１の側から銅メッキよりなる第１の層１２、銅メッキよりなる第２の層１３を順次形成する。第１の層１２の形成工程では、図３（ａ）に示されるように、第１の層１２の内部に、ガス抜き通路１５を、第１の層１２における下地層１１側の面から第２の層１３側の面まで形成する。
【００３６】
ここでは、ガス抜き通路として第１の層１２の層厚方向に貫通する貫通孔１５を形成する。この貫通孔の形成においては、まず、下地層１１の表面に、第１の層１２を形成する銅メッキにおいて層厚方向に貫通するピンホールを発生させるための起点を形成する。この起点は、図示しないが、下地層１１の表面に形成されたキズまたは異物である。
【００３７】
たとえば、キズとしては、下地層１１の表面を針などの治具を突き刺したりすることで形成されたささくれや孔などである。また、異物としては、配線基板１と同じ材質の小片、たとえばアルミナセラミック基板の場合はアルミナ片などであり、この異物をスプレーやピンセットなどで下地層１１の表面に乗せる。これらキズや異物よりなる上記起点の大きさは、ガス抜き通路としての貫通孔１５の直径程度である。
【００３８】
そして、このように下地層１１の表面に上記起点を形成した状態で、銅メッキを行い第１の層１２を形成する。すると、この銅メッキにおいては、起点ではメッキが付かないため、起点にてピンホールが形成され、このピンホールが上記ガス抜き通路としての貫通孔１５となる。ここまでの状態が、図３（ａ）に示される。
【００３９】
ここで、複数個の貫通孔１５は、第１の層１２に対して平面的にランダムに配置されていてもよいが、本実施形態では、上述したように平面的に規則的に配置している。具体的には、図３（ｂ）に示されるように、マトリクス状の規則的な配置がなされている。
【００４０】
この場合、隣り合うピンホールとしての貫通孔１５の間隔（最短距離）は、たとえば１〜１０μｍ程度である。なお、規則的な配置としては、このようなマトリクス状の配置以外にも、一定の周期性を有する規則的な配置であればよい。
【００４１】
また、第１の層１２を構成する銅メッキの厚さとしては、たとえば銅層１２、１３全体の厚さの２０％以下である。具体的には、銅層１２、１３全体では、上述したように１〜５μｍであるが、この場合、第１の層１２の厚さは０．１〜１μｍ程度である。そして、当該銅メッキを行った後、たとえば９００℃でシンター処理を行う。こうして、第１の層１２ができあがる。
【００４２】
次に、図３（ｃ）に示されるように、第１の層１２の上に銅メッキを行い、さらに上記同様にシンター処理を行うことによって第２の層１３を形成し、この第２の層１３によって、ガス抜き通路１５としてのピンホールを閉塞する。このとき、第２の層１３を構成する銅メッキがガス抜き通路１５の内部まで充填されてもよい。
【００４３】
その後、この第２の層１３の上に金メッキを行い、金層１４を形成する。こうして、本実施形態の導体膜１０ができあがる。
【００４４】
ところで、上述したように、従来では、下地層の上に銅層、金層を順次積層してなる導体膜を形成する場合、導体膜に膨れやピンホールが発生し、これが導体膜の表面の平坦化を阻害している。
【００４５】
図４は、本発明者が推定したところの膨れやピンホールの発生メカニズムを示す概略断面図である。下地層１１の上に銅層１２を形成する場合、下地層１１と銅層１２との間にメッキ液Ｌが残存し（図４（ａ）参照）、このメッキ液Ｌが蒸発してガスとなり、このガスによってボイドＢが形成される（図４（ｂ）参照）。そして、このボイドＢが膨張するなどにより、導体膜の膨れやピンホールにつながる。このボイドＢはたとえば１〜５μｍ程度の大きさである。
【００４６】
本実施形態の製造方法においても、第１の層１２の形成時には、第１の層１２を銅メッキにより形成するが、そのメッキ液が下地層１１と第２の層１２との界面に残りやすい。これは、下地層１１の表面では凹凸が大きいのでメッキ液が当該凹凸の凹部にたまりやすいためである。
【００４７】
なお、第１の層１２の表面は下地層１１に比べて大幅に平坦であるため、第１の層１２の上に第２の層１３を形成するときのメッキ液は、第１の層１２の表面に残りにくく、残ったとしても問題にはならない程度の量である。
【００４８】
そして、この下地層１１と第２の層１２との界面に残るメッキ液が、第１の層１２を形成するときに行われる加熱によって蒸発してガスになる。この加熱は、本実施形態のように銅メッキにより銅層１２、１３を形成する場合には、上記シンター処理のときの加熱であり、たとえば９００℃程度である。
【００４９】
ここで、本実施形態では、第１の層１２の内部には、下地層１１と第１の層１２との間に発生する上記ガスを抜くためのガス抜き通路としての貫通孔１５が、第１の層１２における下地層１１側の面から第２の層１３側の面まで形成されている。
【００５０】
そのため、下地層１１を形成した後、上記第１の層１２を形成するためのシンター処理のときに下地層１１と第１の層１２との界面に発生するガスは、当該界面を伝って最寄りの貫通孔１５に到達し、第１の層１２における下地層１１側の面から貫通孔１５を通って第２の層１３側の面にて外部へ抜けていき、取り除かれる。
【００５１】
また、この貫通孔１５は、第２の層１３により閉塞されるので、その上の金層１４の平坦性には影響せず、金層１４すなわち導体膜１０の表面は平坦化されたものとなる。よって、本実施形態によれば、導体膜１０の表面に傾斜や凹凸を設けることなく、導体膜１０に発生する膨れやピンホールの発生を適切に防止することができる。
【００５２】
（第２実施形態）
図５は、本発明の第２実施形態に係る配線基板の要部を示す概略断面図であり、導体膜１０の拡大断面図である。本実施形態は、上記第１実施形態に比べて、ガス抜き通路１６を第１の層１２内部の粒界により構成したことが相違するものであり、ここでは、その相違点を中心に述べることとする。
【００５３】
図５に示されるように、本実施形態においても、銅層１２、１３は、下地層１１の側から銅メッキよりなる第１の層１２、銅メッキよりなる第２の層１３が順次形成されており、第１の層１２の内部には、下地層１１と第１の層１２との間に発生するガスを抜くためのガス抜き通路１６が、第１の層１２における下地層１１側の面から第２の層１３側の面まで形成されている。
【００５４】
ここで、本実施形態では、下地層１１の表面に、第１の層１２を形成する銅メッキの核１７が複数個分散させて配置されている。この核１７は、当該銅メッキの起点となる部材であり、具体的には銅などの金属粉である。
【００５５】
そして、本実施形態では、このように核１７を配置した状態で、当該銅メッキを行って第１の層１２が形成されており、第１の層１２の内部においては、核１７を起点とした粒成長によって隣り合う核１７の間を層厚方向に延びる粒界が形成されている。そして、この粒界の隙間がガス抜き通路１６として構成されている。
【００５６】
ここで、当該金属粉の粒径としては、たとえば第１の層１２の厚さの１０分の１から５分の１程度であり、また、金属粉の配置間隔としては、第１の層１２の厚さの２倍程度が望ましい。この程度の粒径や配置間隔とすることで、金属粉の間隔が埋まり、粒界が形成されやすい。一例として、第１の層１２の厚さが５μｍ程度のとき、核１７の粒径は０．５〜１μｍ、上記配置間隔は８〜１２μｍ程度である。
【００５７】
そして、本実施形態においても、第１の層１２の上には第２の層１３が銅メッキの層として形成されており、粒界の隙間としてのガス抜き通路１６は、第１の層１２における第２の層１３側の面にて、第２の層１３により閉塞されている。それにより、銅層１２、１３の表面すなわち第２の層１３の表面は平坦となっており、導体膜１０の表面となる金層１４は平坦である。
【００５８】
次に、本実施形態の配線基板１の製造方法について、上記第１実施形態とは異なる部分、すなわち、導体膜１０の形成方法について述べる。図６は、本実施形態における導体膜１０の形成方法を断面的に示す工程図である。
【００５９】
本方法では、図６（ａ）に示されるように、配線基板１の表面に、下地層１１を形成した後、下地層１１の表面に、第１の層１２を形成する銅メッキの核１７を複数個分散させて配置する。この核１７の配置方法は、上記第１実施形態における異物の配置と同様、スプレーやピンセットなどにより行う。
【００６０】
次に、この核１７を配置した状態で、銅メッキを行って第１の層１２を形成する。すると、図６（ｂ）に示されるように、核１７を起点として銅メッキが粒成長していく。そして、図６（ｃ）に示されるように、第１の層１２の内部において当該粒成長によって隣り合う核１７の間を層厚方向に延びる粒界が形成される。そして、この粒界の隙間をガス抜き通路１６とする。
【００６１】
続いて、上記同様にシンター処理を行うと、第１の層１２ができあがる。その後、第１の層１２の上に、当該粒界を閉塞するように第２の層１３を銅メッキにより形成する。さらに、シンター処理、金メッキによる金層１４の形成を行う。こうして、上記図５に示される本実施形態の導体膜１０ができあがる。
【００６２】
ところで、上記製造方法によれば、ガス抜き通路１６として、第１の層１２の層厚方向に貫通する粒界が形成されるので、第１の層１２のシンター処理のときに下地層１１と第１の層１２との間に発生するガスは、当該粒界の隙間としてのガス抜き通路１６を通って抜けていき、取り除かれる。
【００６３】
このように、粒界の隙間としてのガス抜き通路１６は、上記第１実施形態の貫通孔１５と同様のガス抜き機能を発揮する。その後、当該粒界の隙間は第２の層１３により閉塞されるので、その上の表面となる金層１４の平坦性には影響しない。よって、本実施形態によっても、導体膜１０の表面に傾斜や凹凸を設けることなく、導体膜１０に発生する膨れやピンホールの発生を適切に防止することができる。
【００６４】
また、本実施形態の製造方法では、上述のように、核１７を用いて粒界を積極的に形成するため、第１の層１２の形成後には、第１の層１２の表面に凹凸が発生する場合がある。その場合において、当該凹凸を無くして第１の層１２の表面を平坦化する方法について、図７を参照して述べる。図７は当該平坦化方法を示す工程図である。
【００６５】
図７（ａ）に示されるように、上記シンター処理後の第１の層１２の表面は凹凸が発生している。この場合、一つの方法として、図７（ｂ）に示されるように、金属、セラミックまたは樹脂などよりなり平坦面を有するプレス治具１００を用い、その平坦面を第１の層１２の表面に当てて荷重を加え、第１の層１２の表面を平坦化する。
【００６６】
また、他の方法として、図７（ｃ）に示されるように、研磨材２００を用いて、第１の層１２の表面を研磨することにより、当該表面を平坦化する。こうして、図７（ｄ）に示されるように、第１の層１２の表面が平坦面となり、その上に、第２の層１３、金層１４を形成すればよい。
【００６７】
（第３実施形態）
上記第２実施形態（図５参照）では、ガス抜き通路１６を第１の層１２の内部に形成された粒界の隙間により構成したが、上記第２実施形態のように核１７を用いることに代えて、銅メッキ条件を調整することによりガス抜き通路となる粒界を形成するようにしてもよい。なお、本実施形態における構成要素の符号は、上記図２を参照のこと。
【００６８】
本実施形態では、第１の層１２は第２の層１３よりも、層を構成する銅粒子の平均粒径が大きく、粒界における隙間が大きいものである。そして、この第１の層１２の粒界における隙間がガス抜き通路として構成されているものである。
【００６９】
銅メッキにおける銅粒子の平均粒径は、メッキ条件により調整が可能であり、また、平均粒径が大きいほど粒界の隙間も大きくなる。つまり、本実施形態によれば、銅層１２、１３の形成において、メッキ条件を変更することにより粒界の隙間の大きさを調整すれば、ガス抜き通路を有する第１の層１２と、このガス抜き通路を閉塞する第２の層１３とを容易に形成することができる。
【００７０】
具体的には、第１の層１２と第２の層１３とで、シンター処理の温度・時間を変更することで粒成長を制御する。シンターの温度が高いほど、また、シンター処理の加熱時間が長いほど、銅メッキ層の平均粒径は大きくなる。
【００７１】
そこで、両層１２、１３では、第１の層１２のシンター処理を長時間・高温にて実施し、第２の層１３のシンター処理を短時間・低温にて実施する。それにより、第１の層１２の方が第２の層１３よりも、層を構成する銅粒子の平均粒径が大きく、粒界における隙間が大きいものとなる。
【００７２】
また、メッキの種類を変えることで粒成長を制御するようにしてもよい。具体的には、メッキ液の濃度が小さいほど銅メッキ層の平均粒径は大きくなる。そこで、第１の層１２の方を、第２の層１３よりも低い濃度のメッキ液により形成すれば、第１の層１２の方が第２の層１３よりも、層を構成する銅粒子の平均粒径が大きく、粒界における隙間が大きいものとなる。
【００７３】
（第４実施形態）
図８は、本発明の第４実施形態に係る導体膜１０の形成方法を断面的に示す工程図である。本実施形態も銅層１２、１３は、下地層１１の側から銅よりなる第１の層１２、銅よりなる第２の層１３を順次形成してなるが、本実施形態では、第１の層１２および第２の層１３を、銅の導体ペーストを塗布・硬化することにより形成している。
【００７４】
そして、本実施形態では、第１の層１２を形成する導体ペースト中の銅粒子の平均粒径を、第２の層１３を形成する導体ペースト中の銅粒子の平均粒径よりも大きいものとする。それにより、本実施形態においても、第１の層１２は第２の層１３よりも、層を構成する銅粒子の平均粒径が大きく、粒界における隙間が大きいものとなり、第１の層１２の粒界における隙間がガス抜き通路を構成しているものとなる。
【００７５】
具体的な製造方法について述べると、まず、図８（ａ）に示されるように、下地層１１を形成し、その上に、印刷メッシュ版３００を用いた印刷法により、第１の層１２となる導体ペースト１２ａを塗布する。
【００７６】
そして、この導体ペースト１２ａを加熱して硬化することで第１の層１２を形成し（図８（ｃ）参照）、その後、その上に、同様に印刷メッシュ版を用いて、導体ペーストを供給・塗布し、これを硬化して第２の層１３を形成する（図８（ｄ）参照）。その後は、金メッキによって上記同様に金層１４を形成すれば、本実施形態の導体膜ができあがる。
【００７７】
ここで、導体ペーストの塗布においては、図８（ｂ）に示されるように、スキージ３２０によって、印刷メッシュ版３００のメッシュ３１０を介して導体ペースト１２ａを下地層１１上に塗布する。そのため、メッシュ３１０を通り抜けて下地層１１に塗布される導体ペースト１２ａ中の銅粒子の大きさは、メッシュ３１０の粗さにより調整できる。
【００７８】
そこで、本実施形態においては、第１の層１２となる導体ペースト１２ａの塗布と、第２の層１３となる導体ペーストの塗布とでは、用いられる印刷メッシュ版のメッシュの粗さを、第１の層１２の方が大きいものを用いるようにする。それによって、第１の層１２の方が第２の層１３よりも、層を構成する銅粒子の平均粒径が大きくなり、結果、粒界における隙間が大きいものとなる。
【００７９】
（他の実施形態）
なお、上記第１実施形態と第２実施形態とを組み合わせてもよい。具体的には、ピンホールにより形成されたガス抜き通路１５と、核１７により形成されたガス抜き通路１６とが混在するようにしてもよい。
【００８０】
また、上記第１実施形態および第２実施形態と第３実施形態とを組み合わせてもよい。具体的には、上記第３実施形態に示したようなメッキ条件の調節を、上記第１実施形態や上記第２実施形態にて行うようにしてもよい。
【００８１】
また、上記第１実施形態では、ガス抜き通路としての貫通孔１５を、銅層の第１の層１２におけるピンホールとして構成したが、たとえば、第１の層１２を形成した後、その表面から針などを突き刺すことにより当該貫通孔１５を形成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明の第１実施形態に係る配線基板の概略断面図である。
【図２】図１に示される配線基板における導体膜の拡大断面図である。
【図３】第１実施形態における導体膜の形成方法を示す工程図である。
【図４】膨れやピンホールの発生の推定メカニズムを示す概略断面図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る配線基板の要部を示す概略断面図である。
【図６】第２実施形態における導体膜の形成方法を示す工程図である。
【図７】第２実施形態における第１の層の表面の平坦化方法を示す工程図である。
【図８】本発明の第４実施形態に係る導体膜の形成方法を示す工程図である。
【符号の説明】
【００８３】
１ 配線基板
１０ 導体膜
１１ 下地層
１２ 銅層の第１の層
１３ 銅層の第２の層
１４ 金層
１５ ガス抜き通路としての貫通孔
１６ ガス抜き通路としての粒界の隙間
１７ 核
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導体膜を有する配線基板およびそのような配線基板の製造方法に関し、特に、当該導体膜に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、配線基板の表面に設けられる導体膜に対しては、ワイヤボンディングなどが施されるため、ボンディング性の確保が求められている。このような導体膜は、タングステンなどの導体よりなる下地層、銅よりなる銅層、金よりなる金層が順次積層して形成されてなるものが一般的である。
【０００３】
ここで、従来では、導体膜のボンディング性を向上させるために、導体膜の表面に傾斜をつけたり（たとえば、特許文献１参照）、導体膜の表面を凹凸にしてアンカー効果によって密着性を上げたり（たとえば特許文献２、３、４参照）するなどの手法が提案されている。
【特許文献１】特開平９−２８９２７６号公報
【特許文献２】特開２００３−２４３４４３号公報
【特許文献３】特開平４−２８８８４３号公報
【特許文献４】特開平５−９０３２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記したような導体膜の表面に傾斜や凹凸を設ける手法では、ボンディング時のワイヤを介した超音波のパワーが導体膜に伝わりにくくなるなどの問題がある。そのため、導体膜の表面すなわち金層は平坦であることが好ましいが、表面が平坦である導体膜を形成する場合、導体膜に膨れやピンホールといった弊害が発生することが知られている。
【０００５】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、導体膜を有する配線基板において、導体膜の表面に傾斜や凹凸を設けることなく、導体膜に発生する膨れやピンホールの発生を適切に防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者は、導体膜に発生する膨れやピンホールが、下地層と銅層との間に残存するメッキ液やペーストの溶剤が気化したガスに起因することに着目し、このガスを取り除いてやればよいと考えた。請求項１に記載の発明は、このような考えに基づいて創出されたものである。
【０００７】
すなわち、請求項１に記載の発明では、表面に、導体よりなる下地層（１１）、銅よりなる銅層（１２、１３）、金よりなる金層（１４）を順次積層して形成してなる導体膜（１０）を有する配線基板であって、銅層（１２、１３）は、下地層（１１）の側から銅よりなる第１の層（１２）、銅よりなる第２の層（１３）を順次形成してなるものであり、第１の層（１２）の内部には、下地層（１１）と第１の層（１２）との間に発生するガスを抜くためのガス抜き通路（１５、１６）が、第１の層（１２）における下地層（１１）側の面から第２の層（１３）側の面まで形成されており、ガス抜き通路（１５、１６）は、第１の層（１２）における第２の層（１３）側の面にて、第２の層（１３）によって閉塞されていることを特徴とする。
【０００８】
それによれば、下地層（１１）を形成した後、銅層（１２、１３）の第１の層（１２）を形成し、続いて第２の層（１３）を形成するが、下地層（１１）と第１の層（１２）との間に発生するガスは、第１の層（１２）を形成したときに、第１の層（１２）における下地層（１１）側の面からガス抜き通路（１５、１６）を通って第２の層（１３）側の面に抜けていき、取り除かれる。そして、このガス抜き通路（１５、１６）は第２の層（１３）により閉塞されるので、その上の表面となる金層（１４）の平坦性には影響しない。よって、本発明によれば、導体膜（１０）の表面に傾斜や凹凸を設けることなく、導体膜（１０）に発生する膨れやピンホールの発生を適切に防止することができる。
【０００９】
ここで、請求項２に記載の発明のように、ガス抜き通路は、第１の層（１２）の面に沿って規則的に配置され、第１の層（１２）の層厚方向に貫通する貫通孔（１５）であるものとしてもよい。それによれば、この貫通孔（１５）を介して適切にガス抜きを行うことができる。
【００１０】
また、請求項３に記載の発明のように、第１の層（１２）は第２の層（１３）よりも、層を構成する銅粒子の平均粒径が大きく、粒界における隙間が大きいものとし、第１の層（１２）の粒界における隙間を、ガス抜き通路として構成してもよい。
【００１１】
それによれば、銅層（１２、１３）の形成において、メッキ条件などを変更することにより粒界の隙間の大きさを調整できるため、ガス抜き通路を有する第１の層（１２）と第２の層（１３）とを容易に形成できる。
【００１２】
請求項４、請求項５に記載の発明は、表面に、導体よりなる下地層（１１）、銅よりなる銅層（１２、１３）、金よりなる金層（１４）を順次積層して形成してなる導体膜（１０）を有する配線基板を製造する方法であって、銅層（１２、１３）の形成は、下地層（１１）の側から銅メッキよりなる第１の層（１２）、銅メッキよりなる第２の層（１３）を順次形成するものであって、第１の層（１２）の内部に、下地層（１１）と第１の層（１２）との間に発生するガスを抜くためのガス抜き通路（１５）を、第１の層（１２）における下地層（１１）側の面から第２の層（１３）側の面まで形成するようにした配線基板の製造方法であり、さらに以下のような特徴を備えるものである。
【００１３】
請求項４に記載の製造方法では、ガス抜き通路（１５）の形成工程では、下地層（１１）の表面に、第１の層（１２）を形成する銅メッキにおいて層厚方向に貫通するピンホールを発生させるための起点を形成した状態で、第１の層（１２）を形成することによって、当該起点にて当該ピンホールを形成し、このピンホールをガス抜き通路（１５）とし、その後、第１の層（１２）の上に、ピンホールを閉塞するように第２の層（１３）を形成することを特徴とする。
【００１４】
それによれば、ガス抜き通路（１５）として、第１の層（１２）の層厚方向に貫通するピンホールが形成され、下地層（１１）と第１の層（１２）との間に発生するガスは、第１の層（１２）を形成したときに、当該ピンホールを通って抜けていき、取り除かれる。そして、当該ピンホールは第２の層（１３）により閉塞されるので、その上の金層（１４）の平坦性には影響しない。よって、本発明によれば、導体膜（１０）に発生する膨れやピンホールの発生を適切に防止することができる。
【００１５】
また、請求項５に記載の発明では、ガス抜き通路（１６）の形成工程では、下地層（１１）の表面に、第１の層（１２）を形成する銅メッキの核（１７）を複数個分散させて配置した状態で、当該銅メッキを行って第１の層（１２）を形成することで、第１の層（１２）の内部において核（１７）を起点とした粒成長によって隣り合う核（１７）の間を層厚方向に延びる粒界を形成し、この粒界の隙間をガス抜き通路（１６）とし、その後、第１の層（１２）の上に、当該粒界を閉塞するように第２の層（１３）を形成することを特徴とする。
【００１６】
それによれば、ガス抜き通路（１６）として、第１の層（１２）の層厚方向に貫通する粒界が形成され、下地層（１１）と第１の層（１２）との間に発生するガスは、第１の層（１２）を形成したときに、当該粒界の隙間を通って抜けていき、取り除かれる。そして、当該粒界の隙間は第２の層（１３）により閉塞されるので、その上の表面となる金層（１４）の平坦性には影響しない。よって、本発明によれば、導体膜（１０）の表面に傾斜や凹凸を設けることなく、導体膜（１０）に発生する膨れやピンホールの発生を適切に防止することができる。
【００１７】
なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。
【００１９】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る配線基板１の概略断面構成を示す図であり、図２は、図１に示される配線基板１における導体膜１０の拡大断面図である。
【００２０】
本実施形態の配線基板１は、アルミナなどのセラミック基板、プリント基板などの樹脂基板、あるいは金属基板などであり、複数の層が積層されてなる多層基板であってもよいし、１層よりなる単層基板であってもかまわない。
【００２１】
ここでは、配線基板１の上には電子部品２０が搭載されている。この電子部品２０は、ＩＣチップ、モールドパッケージ、コンデンサなど配線基板１に実装可能なものであれば特に限定されるものではないが、ここではＩＣチップとして示してある。
【００２２】
そして、配線基板１は導体膜１０を有するものであり、この導体膜１０は配線基板１の表面（図１中の上面）に設けられている。この導体膜１０は、配線基板１上の電子部品２０や図示しない外部の部品と配線基板１とを電気的・機械的に接続するためのものであり、この導体膜１０に対しては、ワイヤボンディング、バンプ接合、はんだ接合、導電性接着剤による接合などが行われる。
【００２３】
ここでは、導体膜１０に対してはワイヤボンディングがなされており、電子部品２０と導体膜１０とは、金やアルミニウムなどよりなるボンディングワイヤ３０により結線され、電気的・機械的に接続されている。
【００２４】
図２に示されるように、導体膜１０は、導体よりなる下地層１１と銅よりなる銅層１２、１３と金よりなる金層１４とを備えて構成されたものであり、配線基板１の表面に、下地層１１、銅層１２、１３、金層１４が順次積層されて形成されたものである。
【００２５】
下地層１１は、配線基板１と銅層１２、１３との接続性を確保するものであり、たとえばタングステンなどの導体ペーストを塗布・硬化することにより形成された一般的なものとすることができる。
【００２６】
銅層１２、１３は、下地層１１の上に形成されており、下地層１１の側から銅よりなる第１の層１２、銅よりなる第２の層１３を順次形成してなる２層構造よりなるものである。ここでは、第１の層１２および第２の層１３は、無電解メッキや電気メッキにより形成された銅メッキの層よりなる。銅層１２、１３の厚さは、第１の層１２と第２の層１３との合計厚さとして、たとえば１〜５μｍ程度である。
【００２７】
ここで、図２に示されるように、第１の層１２の内部には、第１の層１２を形成するときに下地層１１と第１の層１２との間に発生するガスを抜くためのガス抜き通路１５が、第１の層１２における下地層１１側の面から第２の層１３側の面まで延びるように形成されている。
【００２８】
本実施形態では、ガス抜き通路１５は、第１の層１２の層厚方向に貫通する貫通孔１５である。つまり、ガス抜き通路としての貫通孔１５によって、第１の層１２における下地層１１側の面から第２の層１３側の面とが連通している。
【００２９】
この貫通孔１５は複数個設けられ、これら複数個の貫通孔１５は、第１の層１２の面に沿って平面的に規則的に配置されている。その貫通孔１５の具体的な平面配置の一例については後述の図２（ｂ）を参照のこと。ここでは、各貫通孔１５は、直径１μｍ以下のピンホールであり、ガス抜きの効果を十分発揮するためには、貫通孔１５の直径は０．３μｍ以上であることが望ましい。
【００３０】
そして、第１の層１２の上には第２の層１３が銅メッキの層として形成されており、ガス抜き通路としての貫通孔１５は、第１の層１２における第２の層１３側の面にて、第２の層１３により被覆されて閉塞されている。
【００３１】
この第２の層１３が貫通孔１５を被覆していることにより、第１の層１２の表面における貫通孔１５による凹凸は第２の層１３の表面には継承されず、銅層１２、１３の表面すなわち第２の層１３の表面は平坦となっている。
【００３２】
そして、その第２の層１３の表面に設けられている金層１４は平坦な膜とされており、この金層１４が導体膜１０の表面を構成しているため、本実施形態では、導体膜１０の表面は平坦である。この金層１４は、無電解メッキや電気メッキにより形成された金メッキの層よりなり、その厚さはたとえば０．１μｍ〜０．数μｍ程度である。
【００３３】
次に、本実施形態の配線基板１の製造方法について述べる。本実施形態では、導体膜１０の形成について独自の工夫を持たせたものであり、それ以外の配線基板１の部分については、一般的な製造方法に準じて形成される。そのため、ここでは導体膜１０の形成方法について述べる。図３は、本実施形態における導体膜１０の形成方法を断面的に示す工程図である。
【００３４】
本実施形態の導体膜１０は、配線基板１の表面に、導体よりなる下地層１１、銅メッキよりなる銅層１２、１３、金メッキよりなる金層１４を順次積層して形成してなる。まず、下地層１１を、上述したように、タングステンなどの導体ペーストを塗布・硬化することにより形成する。
【００３５】
次に、銅層１２、１３の形成工程では、下地層１１の側から銅メッキよりなる第１の層１２、銅メッキよりなる第２の層１３を順次形成する。第１の層１２の形成工程では、図３（ａ）に示されるように、第１の層１２の内部に、ガス抜き通路１５を、第１の層１２における下地層１１側の面から第２の層１３側の面まで形成する。
【００３６】
ここでは、ガス抜き通路として第１の層１２の層厚方向に貫通する貫通孔１５を形成する。この貫通孔の形成においては、まず、下地層１１の表面に、第１の層１２を形成する銅メッキにおいて層厚方向に貫通するピンホールを発生させるための起点を形成する。この起点は、図示しないが、下地層１１の表面に形成されたキズまたは異物である。
【００３７】
たとえば、キズとしては、下地層１１の表面を針などの治具を突き刺したりすることで形成されたささくれや孔などである。また、異物としては、配線基板１と同じ材質の小片、たとえばアルミナセラミック基板の場合はアルミナ片などであり、この異物をスプレーやピンセットなどで下地層１１の表面に乗せる。これらキズや異物よりなる上記起点の大きさは、ガス抜き通路としての貫通孔１５の直径程度である。
【００３８】
そして、このように下地層１１の表面に上記起点を形成した状態で、銅メッキを行い第１の層１２を形成する。すると、この銅メッキにおいては、起点ではメッキが付かないため、起点にてピンホールが形成され、このピンホールが上記ガス抜き通路としての貫通孔１５となる。ここまでの状態が、図３（ａ）に示される。
【００３９】
ここで、複数個の貫通孔１５は、第１の層１２に対して平面的にランダムに配置されていてもよいが、本実施形態では、上述したように平面的に規則的に配置している。具体的には、図３（ｂ）に示されるように、マトリクス状の規則的な配置がなされている。
【００４０】
この場合、隣り合うピンホールとしての貫通孔１５の間隔（最短距離）は、たとえば１〜１０μｍ程度である。なお、規則的な配置としては、このようなマトリクス状の配置以外にも、一定の周期性を有する規則的な配置であればよい。
【００４１】
また、第１の層１２を構成する銅メッキの厚さとしては、たとえば銅層１２、１３全体の厚さの２０％以下である。具体的には、銅層１２、１３全体では、上述したように１〜５μｍであるが、この場合、第１の層１２の厚さは０．１〜１μｍ程度である。そして、当該銅メッキを行った後、たとえば９００℃でシンター処理を行う。こうして、第１の層１２ができあがる。
【００４２】
次に、図３（ｃ）に示されるように、第１の層１２の上に銅メッキを行い、さらに上記同様にシンター処理を行うことによって第２の層１３を形成し、この第２の層１３によって、ガス抜き通路１５としてのピンホールを閉塞する。このとき、第２の層１３を構成する銅メッキがガス抜き通路１５の内部まで充填されてもよい。
【００４３】
その後、この第２の層１３の上に金メッキを行い、金層１４を形成する。こうして、本実施形態の導体膜１０ができあがる。
【００４４】
ところで、上述したように、従来では、下地層の上に銅層、金層を順次積層してなる導体膜を形成する場合、導体膜に膨れやピンホールが発生し、これが導体膜の表面の平坦化を阻害している。
【００４５】
図４は、本発明者が推定したところの膨れやピンホールの発生メカニズムを示す概略断面図である。下地層１１の上に銅層１２を形成する場合、下地層１１と銅層１２との間にメッキ液Ｌが残存し（図４（ａ）参照）、このメッキ液Ｌが蒸発してガスとなり、このガスによってボイドＢが形成される（図４（ｂ）参照）。そして、このボイドＢが膨張するなどにより、導体膜の膨れやピンホールにつながる。このボイドＢはたとえば１〜５μｍ程度の大きさである。
【００４６】
本実施形態の製造方法においても、第１の層１２の形成時には、第１の層１２を銅メッキにより形成するが、そのメッキ液が下地層１１と第２の層１２との界面に残りやすい。これは、下地層１１の表面では凹凸が大きいのでメッキ液が当該凹凸の凹部にたまりやすいためである。
【００４７】
なお、第１の層１２の表面は下地層１１に比べて大幅に平坦であるため、第１の層１２の上に第２の層１３を形成するときのメッキ液は、第１の層１２の表面に残りにくく、残ったとしても問題にはならない程度の量である。
【００４８】
そして、この下地層１１と第２の層１２との界面に残るメッキ液が、第１の層１２を形成するときに行われる加熱によって蒸発してガスになる。この加熱は、本実施形態のように銅メッキにより銅層１２、１３を形成する場合には、上記シンター処理のときの加熱であり、たとえば９００℃程度である。
【００４９】
ここで、本実施形態では、第１の層１２の内部には、下地層１１と第１の層１２との間に発生する上記ガスを抜くためのガス抜き通路としての貫通孔１５が、第１の層１２における下地層１１側の面から第２の層１３側の面まで形成されている。
【００５０】
そのため、下地層１１を形成した後、上記第１の層１２を形成するためのシンター処理のときに下地層１１と第１の層１２との界面に発生するガスは、当該界面を伝って最寄りの貫通孔１５に到達し、第１の層１２における下地層１１側の面から貫通孔１５を通って第２の層１３側の面にて外部へ抜けていき、取り除かれる。
【００５１】
また、この貫通孔１５は、第２の層１３により閉塞されるので、その上の金層１４の平坦性には影響せず、金層１４すなわち導体膜１０の表面は平坦化されたものとなる。よって、本実施形態によれば、導体膜１０の表面に傾斜や凹凸を設けることなく、導体膜１０に発生する膨れやピンホールの発生を適切に防止することができる。
【００５２】
（第２実施形態）
図５は、本発明の第２実施形態に係る配線基板の要部を示す概略断面図であり、導体膜１０の拡大断面図である。本実施形態は、上記第１実施形態に比べて、ガス抜き通路１６を第１の層１２内部の粒界により構成したことが相違するものであり、ここでは、その相違点を中心に述べることとする。
【００５３】
図５に示されるように、本実施形態においても、銅層１２、１３は、下地層１１の側から銅メッキよりなる第１の層１２、銅メッキよりなる第２の層１３が順次形成されており、第１の層１２の内部には、下地層１１と第１の層１２との間に発生するガスを抜くためのガス抜き通路１６が、第１の層１２における下地層１１側の面から第２の層１３側の面まで形成されている。
【００５４】
ここで、本実施形態では、下地層１１の表面に、第１の層１２を形成する銅メッキの核１７が複数個分散させて配置されている。この核１７は、当該銅メッキの起点となる部材であり、具体的には銅などの金属粉である。
【００５５】
そして、本実施形態では、このように核１７を配置した状態で、当該銅メッキを行って第１の層１２が形成されており、第１の層１２の内部においては、核１７を起点とした粒成長によって隣り合う核１７の間を層厚方向に延びる粒界が形成されている。そして、この粒界の隙間がガス抜き通路１６として構成されている。
【００５６】
ここで、当該金属粉の粒径としては、たとえば第１の層１２の厚さの１０分の１から５分の１程度であり、また、金属粉の配置間隔としては、第１の層１２の厚さの２倍程度が望ましい。この程度の粒径や配置間隔とすることで、金属粉の間隔が埋まり、粒界が形成されやすい。一例として、第１の層１２の厚さが５μｍ程度のとき、核１７の粒径は０．５〜１μｍ、上記配置間隔は８〜１２μｍ程度である。
【００５７】
そして、本実施形態においても、第１の層１２の上には第２の層１３が銅メッキの層として形成されており、粒界の隙間としてのガス抜き通路１６は、第１の層１２における第２の層１３側の面にて、第２の層１３により閉塞されている。それにより、銅層１２、１３の表面すなわち第２の層１３の表面は平坦となっており、導体膜１０の表面となる金層１４は平坦である。
【００５８】
次に、本実施形態の配線基板１の製造方法について、上記第１実施形態とは異なる部分、すなわち、導体膜１０の形成方法について述べる。図６は、本実施形態における導体膜１０の形成方法を断面的に示す工程図である。
【００５９】
本方法では、図６（ａ）に示されるように、配線基板１の表面に、下地層１１を形成した後、下地層１１の表面に、第１の層１２を形成する銅メッキの核１７を複数個分散させて配置する。この核１７の配置方法は、上記第１実施形態における異物の配置と同様、スプレーやピンセットなどにより行う。
【００６０】
次に、この核１７を配置した状態で、銅メッキを行って第１の層１２を形成する。すると、図６（ｂ）に示されるように、核１７を起点として銅メッキが粒成長していく。そして、図６（ｃ）に示されるように、第１の層１２の内部において当該粒成長によって隣り合う核１７の間を層厚方向に延びる粒界が形成される。そして、この粒界の隙間をガス抜き通路１６とする。
【００６１】
続いて、上記同様にシンター処理を行うと、第１の層１２ができあがる。その後、第１の層１２の上に、当該粒界を閉塞するように第２の層１３を銅メッキにより形成する。さらに、シンター処理、金メッキによる金層１４の形成を行う。こうして、上記図５に示される本実施形態の導体膜１０ができあがる。
【００６２】
ところで、上記製造方法によれば、ガス抜き通路１６として、第１の層１２の層厚方向に貫通する粒界が形成されるので、第１の層１２のシンター処理のときに下地層１１と第１の層１２との間に発生するガスは、当該粒界の隙間としてのガス抜き通路１６を通って抜けていき、取り除かれる。
【００６３】
このように、粒界の隙間としてのガス抜き通路１６は、上記第１実施形態の貫通孔１５と同様のガス抜き機能を発揮する。その後、当該粒界の隙間は第２の層１３により閉塞されるので、その上の表面となる金層１４の平坦性には影響しない。よって、本実施形態によっても、導体膜１０の表面に傾斜や凹凸を設けることなく、導体膜１０に発生する膨れやピンホールの発生を適切に防止することができる。
【００６４】
また、本実施形態の製造方法では、上述のように、核１７を用いて粒界を積極的に形成するため、第１の層１２の形成後には、第１の層１２の表面に凹凸が発生する場合がある。その場合において、当該凹凸を無くして第１の層１２の表面を平坦化する方法について、図７を参照して述べる。図７は当該平坦化方法を示す工程図である。
【００６５】
図７（ａ）に示されるように、上記シンター処理後の第１の層１２の表面は凹凸が発生している。この場合、一つの方法として、図７（ｂ）に示されるように、金属、セラミックまたは樹脂などよりなり平坦面を有するプレス治具１００を用い、その平坦面を第１の層１２の表面に当てて荷重を加え、第１の層１２の表面を平坦化する。
【００６６】
また、他の方法として、図７（ｃ）に示されるように、研磨材２００を用いて、第１の層１２の表面を研磨することにより、当該表面を平坦化する。こうして、図７（ｄ）に示されるように、第１の層１２の表面が平坦面となり、その上に、第２の層１３、金層１４を形成すればよい。
【００６７】
（第３実施形態）
上記第２実施形態（図５参照）では、ガス抜き通路１６を第１の層１２の内部に形成された粒界の隙間により構成したが、上記第２実施形態のように核１７を用いることに代えて、銅メッキ条件を調整することによりガス抜き通路となる粒界を形成するようにしてもよい。なお、本実施形態における構成要素の符号は、上記図２を参照のこと。
【００６８】
本実施形態では、第１の層１２は第２の層１３よりも、層を構成する銅粒子の平均粒径が大きく、粒界における隙間が大きいものである。そして、この第１の層１２の粒界における隙間がガス抜き通路として構成されているものである。
【００６９】
銅メッキにおける銅粒子の平均粒径は、メッキ条件により調整が可能であり、また、平均粒径が大きいほど粒界の隙間も大きくなる。つまり、本実施形態によれば、銅層１２、１３の形成において、メッキ条件を変更することにより粒界の隙間の大きさを調整すれば、ガス抜き通路を有する第１の層１２と、このガス抜き通路を閉塞する第２の層１３とを容易に形成することができる。
【００７０】
具体的には、第１の層１２と第２の層１３とで、シンター処理の温度・時間を変更することで粒成長を制御する。シンターの温度が高いほど、また、シンター処理の加熱時間が長いほど、銅メッキ層の平均粒径は大きくなる。
【００７１】
そこで、両層１２、１３では、第１の層１２のシンター処理を長時間・高温にて実施し、第２の層１３のシンター処理を短時間・低温にて実施する。それにより、第１の層１２の方が第２の層１３よりも、層を構成する銅粒子の平均粒径が大きく、粒界における隙間が大きいものとなる。
【００７２】
また、メッキの種類を変えることで粒成長を制御するようにしてもよい。具体的には、メッキ液の濃度が小さいほど銅メッキ層の平均粒径は大きくなる。そこで、第１の層１２の方を、第２の層１３よりも低い濃度のメッキ液により形成すれば、第１の層１２の方が第２の層１３よりも、層を構成する銅粒子の平均粒径が大きく、粒界における隙間が大きいものとなる。
【００７３】
（第４実施形態）
図８は、本発明の第４実施形態に係る導体膜１０の形成方法を断面的に示す工程図である。本実施形態も銅層１２、１３は、下地層１１の側から銅よりなる第１の層１２、銅よりなる第２の層１３を順次形成してなるが、本実施形態では、第１の層１２および第２の層１３を、銅の導体ペーストを塗布・硬化することにより形成している。
【００７４】
そして、本実施形態では、第１の層１２を形成する導体ペースト中の銅粒子の平均粒径を、第２の層１３を形成する導体ペースト中の銅粒子の平均粒径よりも大きいものとする。それにより、本実施形態においても、第１の層１２は第２の層１３よりも、層を構成する銅粒子の平均粒径が大きく、粒界における隙間が大きいものとなり、第１の層１２の粒界における隙間がガス抜き通路を構成しているものとなる。
【００７５】
具体的な製造方法について述べると、まず、図８（ａ）に示されるように、下地層１１を形成し、その上に、印刷メッシュ版３００を用いた印刷法により、第１の層１２となる導体ペースト１２ａを塗布する。
【００７６】
そして、この導体ペースト１２ａを加熱して硬化することで第１の層１２を形成し（図８（ｃ）参照）、その後、その上に、同様に印刷メッシュ版を用いて、導体ペーストを供給・塗布し、これを硬化して第２の層１３を形成する（図８（ｄ）参照）。その後は、金メッキによって上記同様に金層１４を形成すれば、本実施形態の導体膜ができあがる。
【００７７】
ここで、導体ペーストの塗布においては、図８（ｂ）に示されるように、スキージ３２０によって、印刷メッシュ版３００のメッシュ３１０を介して導体ペースト１２ａを下地層１１上に塗布する。そのため、メッシュ３１０を通り抜けて下地層１１に塗布される導体ペースト１２ａ中の銅粒子の大きさは、メッシュ３１０の粗さにより調整できる。
【００７８】
そこで、本実施形態においては、第１の層１２となる導体ペースト１２ａの塗布と、第２の層１３となる導体ペーストの塗布とでは、用いられる印刷メッシュ版のメッシュの粗さを、第１の層１２の方が大きいものを用いるようにする。それによって、第１の層１２の方が第２の層１３よりも、層を構成する銅粒子の平均粒径が大きくなり、結果、粒界における隙間が大きいものとなる。
【００７９】
（他の実施形態）
なお、上記第１実施形態と第２実施形態とを組み合わせてもよい。具体的には、ピンホールにより形成されたガス抜き通路１５と、核１７により形成されたガス抜き通路１６とが混在するようにしてもよい。
【００８０】
また、上記第１実施形態および第２実施形態と第３実施形態とを組み合わせてもよい。具体的には、上記第３実施形態に示したようなメッキ条件の調節を、上記第１実施形態や上記第２実施形態にて行うようにしてもよい。
【００８１】
また、上記第１実施形態では、ガス抜き通路としての貫通孔１５を、銅層の第１の層１２におけるピンホールとして構成したが、たとえば、第１の層１２を形成した後、その表面から針などを突き刺すことにより当該貫通孔１５を形成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明の第１実施形態に係る配線基板の概略断面図である。
【図２】図１に示される配線基板における導体膜の拡大断面図である。
【図３】第１実施形態における導体膜の形成方法を示す工程図である。
【図４】膨れやピンホールの発生の推定メカニズムを示す概略断面図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る配線基板の要部を示す概略断面図である。
【図６】第２実施形態における導体膜の形成方法を示す工程図である。
【図７】第２実施形態における第１の層の表面の平坦化方法を示す工程図である。
【図８】本発明の第４実施形態に係る導体膜の形成方法を示す工程図である。
【符号の説明】
【００８３】
１ 配線基板
１０ 導体膜
１１ 下地層
１２ 銅層の第１の層
１３ 銅層の第２の層
１４ 金層
１５ ガス抜き通路としての貫通孔
１６ ガス抜き通路としての粒界の隙間
１７ 核
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に、導体よりなる下地層（１１）、銅よりなる銅層（１２、１３）、金よりなる金層（１４）を順次積層して形成してなる導体膜（１０）を有する配線基板であって、
前記銅層（１２、１３）は、前記下地層（１１）の側から銅よりなる第１の層（１２）、銅よりなる第２の層（１３）を順次形成してなるものであり、
前記第１の層（１２）の内部には、前記下地層（１１）と前記第１の層（１２）との間に発生するガスを抜くためのガス抜き通路（１５、１６）が、前記第１の層（１２）における前記下地層（１１）側の面から前記第２の層（１３）側の面まで形成されており、
前記ガス抜き通路（１５、１６）は、前記第１の層（１２）における前記第２の層（１３）側の面にて、前記第２の層（１３）によって閉塞されていることを特徴とする配線基板。
【請求項２】
前記ガス抜き通路は、前記第１の層（１２）の面に沿って規則的に配置され、前記第１の層（１２）の層厚方向に貫通する貫通孔（１５）であることを特徴とする請求項１に記載の配線基板。
【請求項３】
前記第１の層（１２）は前記第２の層（１３）よりも、層を構成する銅粒子の平均粒径が大きく、粒界における隙間が大きいものであり、
前記第１の層（１２）の粒界における隙間が前記ガス抜き通路を構成していることを特徴とする請求項１に記載の配線基板。
【請求項４】
表面に、導体よりなる下地層（１１）、銅よりなる銅層（１２、１３）、金よりなる金層（１４）を順次積層して形成してなる導体膜（１０）を有する配線基板を製造する配線基板の製造方法であって、
前記銅層（１２、１３）の形成は、前記下地層（１１）の側から銅メッキよりなる第１の層（１２）、銅メッキよりなる第２の層（１３）を順次形成するものであって、前記第１の層（１２）の内部に、前記下地層（１１）と前記第１の層（１２）との間に発生するガスを抜くためのガス抜き通路（１５）を、前記第１の層（１２）における前記下地層（１１）側の面から前記第２の層（１３）側の面まで形成するものであり、
前記ガス抜き通路（１５）の形成工程では、前記下地層（１１）の表面に、前記第１の層（１２）を形成する銅メッキにおいて層厚方向に貫通するピンホールを発生させるための起点を形成した状態で、前記第１の層（１２）を形成することによって、前記起点にて前記ピンホールを形成し、このピンホールを前記ガス抜き通路（１５）とし、
その後、前記第１の層（１２）の上に、前記ピンホールを閉塞するように前記第２の層（１３）を形成することを特徴とする配線基板の製造方法。
【請求項５】
表面に、導体よりなる下地層（１１）、銅よりなる銅層（１２、１３）、金よりなる金層（１４）を順次積層して形成してなる導体膜（１０）を有する配線基板を製造する配線基板の製造方法であって、
前記銅層（１２、１３）の形成は、前記下地層（１１）の側から銅メッキよりなる第１の層（１２）、銅メッキよりなる第２の層（１３）を順次形成するものであって、第１の層（１２）の内部に、前記下地層（１１）と前記第１の層（１２）との間に発生するガスを抜くためのガス抜き通路（１６）を、前記第１の層（１２）における前記下地層（１１）側の面から前記第２の層（１３）側の面まで形成するものであり、
前記ガス抜き通路（１６）の形成工程では、前記下地層（１１）の表面に、前記第１の層（１２）を形成する銅メッキの核（１７）を複数個分散させて配置した状態で、当該銅メッキを行って前記第１の層（１２）を形成することで、前記第１の層（１２）の内部において前記核（１７）を起点とした粒成長によって隣り合う前記核（１７）の間を層厚方向に延びる粒界を形成し、この粒界の隙間を前記ガス抜き通路（１６）とし、
その後、前記第１の層（１２）の上に、前記粒界を閉塞するように前記第２の層（１３）を形成することを特徴とする配線基板の製造方法。
【請求項１】
表面に、導体よりなる下地層（１１）、銅よりなる銅層（１２、１３）、金よりなる金層（１４）を順次積層して形成してなる導体膜（１０）を有する配線基板であって、
前記銅層（１２、１３）は、前記下地層（１１）の側から銅よりなる第１の層（１２）、銅よりなる第２の層（１３）を順次形成してなるものであり、
前記第１の層（１２）の内部には、前記下地層（１１）と前記第１の層（１２）との間に発生するガスを抜くためのガス抜き通路（１５、１６）が、前記第１の層（１２）における前記下地層（１１）側の面から前記第２の層（１３）側の面まで形成されており、
前記ガス抜き通路（１５、１６）は、前記第１の層（１２）における前記第２の層（１３）側の面にて、前記第２の層（１３）によって閉塞されていることを特徴とする配線基板。
【請求項２】
前記ガス抜き通路は、前記第１の層（１２）の面に沿って規則的に配置され、前記第１の層（１２）の層厚方向に貫通する貫通孔（１５）であることを特徴とする請求項１に記載の配線基板。
【請求項３】
前記第１の層（１２）は前記第２の層（１３）よりも、層を構成する銅粒子の平均粒径が大きく、粒界における隙間が大きいものであり、
前記第１の層（１２）の粒界における隙間が前記ガス抜き通路を構成していることを特徴とする請求項１に記載の配線基板。
【請求項４】
表面に、導体よりなる下地層（１１）、銅よりなる銅層（１２、１３）、金よりなる金層（１４）を順次積層して形成してなる導体膜（１０）を有する配線基板を製造する配線基板の製造方法であって、
前記銅層（１２、１３）の形成は、前記下地層（１１）の側から銅メッキよりなる第１の層（１２）、銅メッキよりなる第２の層（１３）を順次形成するものであって、前記第１の層（１２）の内部に、前記下地層（１１）と前記第１の層（１２）との間に発生するガスを抜くためのガス抜き通路（１５）を、前記第１の層（１２）における前記下地層（１１）側の面から前記第２の層（１３）側の面まで形成するものであり、
前記ガス抜き通路（１５）の形成工程では、前記下地層（１１）の表面に、前記第１の層（１２）を形成する銅メッキにおいて層厚方向に貫通するピンホールを発生させるための起点を形成した状態で、前記第１の層（１２）を形成することによって、前記起点にて前記ピンホールを形成し、このピンホールを前記ガス抜き通路（１５）とし、
その後、前記第１の層（１２）の上に、前記ピンホールを閉塞するように前記第２の層（１３）を形成することを特徴とする配線基板の製造方法。
【請求項５】
表面に、導体よりなる下地層（１１）、銅よりなる銅層（１２、１３）、金よりなる金層（１４）を順次積層して形成してなる導体膜（１０）を有する配線基板を製造する配線基板の製造方法であって、
前記銅層（１２、１３）の形成は、前記下地層（１１）の側から銅メッキよりなる第１の層（１２）、銅メッキよりなる第２の層（１３）を順次形成するものであって、第１の層（１２）の内部に、前記下地層（１１）と前記第１の層（１２）との間に発生するガスを抜くためのガス抜き通路（１６）を、前記第１の層（１２）における前記下地層（１１）側の面から前記第２の層（１３）側の面まで形成するものであり、
前記ガス抜き通路（１６）の形成工程では、前記下地層（１１）の表面に、前記第１の層（１２）を形成する銅メッキの核（１７）を複数個分散させて配置した状態で、当該銅メッキを行って前記第１の層（１２）を形成することで、前記第１の層（１２）の内部において前記核（１７）を起点とした粒成長によって隣り合う前記核（１７）の間を層厚方向に延びる粒界を形成し、この粒界の隙間を前記ガス抜き通路（１６）とし、
その後、前記第１の層（１２）の上に、前記粒界を閉塞するように前記第２の層（１３）を形成することを特徴とする配線基板の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１０−１４７１２６（Ｐ２０１０−１４７１２６Ａ）
【公開日】平成２２年７月１日（２０１０．７．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３２０５９５（Ｐ２００８−３２０５９５）
【出願日】平成２０年１２月１７日（２００８．１２．１７）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年７月１日（２０１０．７．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月１７日（２００８．１２．１７）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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