配線基板の製造方法
【課題】セラミック層の表面および裏面の少なくとも一方に形成した配線層と、上記セラミックを貫通するビア導体あるいはスルーホール導体との導通が安定し優れた配線基板、および該配線基板を簡素な工程により確実に提供できる製造方法を提供する。
【解決手段】表面Saおよび裏面Sbを有するセラミック層Sと、該セラミック層Sの表面Saおよび裏面Sbに形成された配線層P1,P4と、上記セラミック層Sを貫通し、且つ端部vが上記配線層P1,P4に接続されたビア導体Vと、を備える配線基板であって、ビア導体Vの端部vは、上記配線層P1,P4の表面よりも外側(上方ないし下方)突出していると共に、上記ビア導体Vと上記配線層P1,P4の表面との間には、平面視において円環形状の接続面F(f1)を備えている、配線基板1e。
【解決手段】表面Saおよび裏面Sbを有するセラミック層Sと、該セラミック層Sの表面Saおよび裏面Sbに形成された配線層P1,P4と、上記セラミック層Sを貫通し、且つ端部vが上記配線層P1,P4に接続されたビア導体Vと、を備える配線基板であって、ビア導体Vの端部vは、上記配線層P1,P4の表面よりも外側(上方ないし下方)突出していると共に、上記ビア導体Vと上記配線層P1,P4の表面との間には、平面視において円環形状の接続面F(f1)を備えている、配線基板1e。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、セラミック層の表面および裏面の少なくとも一方に形成した配線層と、上記セラミックを貫通するビア導体あるいはスルーホール導体との導通性が安定した配線基板、および該配線基板を簡素な工程により確実に提供できる製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
一般に、セラミック配線基板は、セラミック層に貫通孔を明け、該貫通孔の内壁面に沿って未焼成のスルーホール導体を形成するか、あるいは上記貫通孔の全体にメタライズを充填して未焼成のビア導体を形成し、該ビア導体あるいは上記スルーホール導体の端面が露出する上記セラミック層の表面あるいは裏面にスクリーン印刷して未焼成の配線層を形成した後、焼成することで製造されている。
上記製造方法による場合、上記ビア導体あるいはスルーホール導体の端面と、これに接続する配線層との平坦面状の接続面のみにより、両者が接続されているため、上記配線層の印刷ズレや、焼成時の焼成収縮などによっては、上記ビア導体あるいはスルーホール導体と配線層との導通が不安定になる場合があった。
【0003】
そこで、絶縁性の配線基板の表面および裏面に形成する配線パターンうち、必要な配線パターンと、上記配線基板を貫通するスルーホール導体とを確実に導通するため、次のような配線基板の製造方法が提案されている。
即ち、配線基板の表面および裏面にマスクを貼り付け、該一対のマスクと共に配線基板にスルーホールを穿設し、該スルーホールの内壁面に沿ってスルーホール導体を形成し、上記マスクを除去した後、配線基板の表面および裏面における所定の位置にスクリーン印刷することで、得られた配線パターンと上記スルーホール導体の端部とを接続する製造方法である(例えば、特許文献1参照)。
【0004】
更に、前記特許文献1の第3頁における左上覧の第5〜9行目には、マスクmを貼り付ける前に予め配線基板11の表面12に配線パターン13を形成した配線基板の製造方法も記載されている。しかし、かかる製造方法では、図22に示すように、スルーホール導体15の上端部16とマスクmの端部maとが、パンチングによりスルーホール14の軸方向に沿って潰され、これらが配線パターン13の端部13aに覆い被さった状態となる。その結果、スルーホール導体15と配線パターン12と接続面積が比較的狭くなるため、該スルーホール導体15と配線パターン12との導通が不安定になるおそれがあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開昭63−222496号公報(第1〜3頁、第1〜5図)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明は、背景技術で説明した問題点を解決し、セラミック層の表面および裏面の少なくとも一方に形成した配線層と、上記セラミックを貫通するビア導体あるいはスルーホール導体との導通が安定した配線基板、および該配線基板を簡素な工程により確実に提供でき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】
【0007】
本発明は、前記課題を解決するため、セラミック層を貫通するビア導体などの端部を、当該セラミックの表面などに予め形成した配線層に貫通させ且つ該貫通位置においてその配線層と接続する、ことに着想して成されたものである。
即ち、本発明の配線基板(請求項1)は、表面および裏面を有するセラミック層と、該セラミック層の表面および裏面の少なくとも一方に形成された配線層と、上記セラミック層を貫通し、且つ端部が上記配線層に接続されたビア導体あるいはスルーホール導体と、を備える配線基板であって、上記ビア導体あるいはスルーホール導体の端部は、上記配線層の表面よりも突出していると共に、上記ビア導体あるいはスルーホール導体と上記配線層の表面との間には、平面視において円環形状の接続面を備えている、ことを特徴とする。
【0008】
これによれば、前記配線層の表面と、これよりも突出しているビア導体あるいはスルーホール導体の端部との間に形成される平面視で円環形状の接続面は、従来のようなビア導体あるいはスルーホール導体の端面と、その上に位置する配線層との間に形成される平面視で円形状の接続面に比べて、比較的広い面積で且つ広範な領域によって配置されている。従って、配線層の印刷ズレやビア導体などの形成位置ズレなどがあっても、配線層とビア導体などとの導通が確実に取れる配線基板となる。
上記「ビア導体あるいはスルーホール導体の端部が、配線層の表面よりも突出している」とは、前記セラミック層の厚み方向において、かかる端部が配線層の表面よりも外側に位置していることを指す。
【0009】
尚、セラミック層は、アルミナなどの高温焼成セラミック、あるいは低温焼成セラミックの一種であるガラス−セラミックからなり、表面および裏面を有する単層の形態のほか、複数のセラミック層を積層した形態であっても良い。
また、前記ビア導体あるいはスルーホール導体の端部とは、かかるビア導体およびスルーホール導体の軸方向に沿った視覚において、これらの導体の側面よりも全周で径方向の外側に張り出したフランジ形状の部分である。
更に、前記円環形状の接続面は、前記ビア導体あるいはスルーホール導体と前記配線層とが、互いに異なる金属または合金からなる場合はもとより、同一または同種の金属や合金からなる場合にも、検出することが可能である。
加えて、前記配線基板には、単一の配線基板からなる形態のほか、複数の配線基板を縦横に連結して配置している多数個取り基板の形態も含まれる。
【0010】
また、本発明には、前記ビア導体あるいはスルーホール導体の外側面と前記配線層の側面との間にも、円筒形状の接続面を備えている、配線基板(請求項2)も含まれる。
これによれば、上記配線層とビア導体あるいはスルーホール導体との間には、前記円環形状の接続面に加え、該接続面に隣接して上記円筒形状の接続面も位置しているので、一層安定した導通を保証することができる。
【0011】
一方、本発明による配線基板の製造方法(請求項3)は、グリーンシートの表面および裏面の少なくとも一方に所定パターンのメタライズ層を形成する工程と、少なくとも上記メタライズ層の上に絶縁シートを貼り付ける工程と、該絶縁シートの上方から、該絶縁シートにレーザを照射して、第1の貫通孔を形成し、該第1の貫通孔の底面に露出するメタライズ層およびグリーンシートに対し、これらの厚み方向に沿って、上記メタライズ層およびグリーンシートを貫通する第2の貫通孔を形成する工程と、上記絶縁シートとメタライズ層の厚み分を含む上記貫通孔の内面に沿ってメタライズ壁を形成するか、あるいは上記第1および第2の貫通孔の内側全体にメタライズを充填する工程と、を含む配線基板の製造方法であって、上記貫通孔を形成する工程において、上記絶縁シートに形成される第1の貫通孔の内径は、上記メタライズ層とグリーンシートとに形成される第2の貫通孔の内径よりも大である、ことを特徴とする。
【0012】
これによれば、グリーンシートの表面および裏面の少なくとも一方にメタライズ層を形成した際に、既に加工時における位置決めの基準位置が定まっているため、その後に行う第1・第2の貫通孔の形成工程で必要な位置合わせや、該貫通孔の内面に沿ったメタライズ壁の形成工程、あるいは上記貫通孔の内側全体にメタライズを充填する工程において、第1の貫通孔が形成された絶縁シートがマスクを兼ねるため、該マスクの配置やその位置合わせが不要となる。その結果、従来のように、予めグリーンシートに貫通孔を形成し、メタルマスクを位置合わせした状態で該貫通孔内にメタライズを充填した後、該メタライズの端面が露出するグリーンシートの表面などに、スクリーンを位置合わせしてメタライズ層を形成する製造方法に比べ、煩雑な位置合わせを低減できる。従って、簡素な工程によって、前述した導通性が安定した配線基板を確実に提供することが可能となる。
【0013】
尚、前記第1および第2の貫通孔は、互いの軸心がほぼ一致している。
また、前記絶縁シートは、厚みが3〜25μmの極薄の樹脂フィルムが用いられる。
更に、前記メタライズ層は、W、Mo、Cu、あるいはAg粉末を含み、その厚みは3〜30μmである。
また、前記レーザには、YAGレーザあるいは炭酸ガスレーザが用いられる。これらのレーザの照射条件は、1回のレーザ照射におけるパワーの大小、焦点、スポット径、パルスの数、パルスの間隔、あるいはパルスの高さなどを調整することである。
更に、本発明には、前記メタライズ壁の形成工程、あるいはメタライズの充填工程の後に、複数のグリーンシートを積層した後、得られたグリーンシート積層体を焼成する工程を有する配線基板の製造方法も含まれ得る。
また、本発明には、前記メタライズ壁の形成工程、あるいはメタライズの充填工程の後に、これらを含む前記グリーンシートを焼成する工程を有する配線基板の製造方法も含まれ得る。
加えて、以上のような配線基板の製造方法は、多数個取りの形態としても良い。
【0014】
また、本発明には、前記第2の貫通孔を形成する工程は、前記同様のレーザの照射により行われるか、あるいは、パンチングにより行われる、配線基板の製造方法(請求項4)も含まれる。
これによれば、絶縁シートにレーザにより比較的大きな内径の第1の貫通孔が形成された後、レーザの照射条件を変更するか、あるいは、パンチおよびこれを受け入れる受け孔を有するダイを用いて、メタライズ層およびグリーンシートに比較的小さな内径の第2貫通孔を、所要の位置に確実に形成することができる。
【0015】
更に、本発明には、前記第1および第2の貫通孔は、前記絶縁シートの上方から1回照射されるレーザにより同時に形成される、配線基板の製造方法(請求項5)も含まれる。
これによれば、レーザを1回照射することにより、絶縁シートに大きな内径の第1の貫通孔を形成し、引き続いて、かかる第1の貫通孔の底面に露出するメタライズ層およびグリーンシートに小さな内径の第2の貫通孔を、同軸心状で且つ連続して形成することができる。従って、製造工数を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【図1】本発明による配線基板の一形態を示す断面図。
【図2】図1中の一点鎖線部分Xの透視的な部分斜視図。
【図3】図1中のY−Y線の矢視に沿った部分断面図。
【図4】上記配線基板の変形形態の配線基板を示す断面図。
【図5】本発明による異なる形態の配線基板を示す断面図。
【図6】図5中のZ−Z線の矢視に沿った部分断面図。
【図7】図1の配線基板を得るための製造方法の一工程を示す概略断面図。
【図8】図7に続く製造工程を示す概略断面図。
【図9】図8に続く製造工程を示す概略断面図。
【図10】図9に続く製造工程を示す概略断面図。
【図11】図9に続く異なる形態の製造工程を示す概略断面図。
【図12】図11に続く製造工程を示す概略断面図。
【図13】図10,12に続く製造工程を示す概略断面図。
【図14】図13に続く製造工程を示す概略断面図。
【図15】図14中の部分拡大断面図。
【図16】図14に続く製造工程を示す概略断面図。
【図17】図16に続く製造工程を示す概略断面図。
【図18】異なる形態の製造方法における途中の工程を示す概略断面図。
【図19】本発明の別なる形態の配線基板を示す断面図。
【図20】図19の配線基板の応用形態を示す断面図。
【図21】更に別なる形態の配線基板を示す断面図。
【図22】従来の製造方法による配線基板の要部を示す概略断面図。
【発明を実施するための形態】
【0017】
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は、本発明による一形態の配線基板1aを示す断面図、図2は、図1中の一点鎖線部分Xにおいて一部に断面を含む透視的な部分斜視図、図3は、図1中のY−Y線の矢視に沿った部分断面図である。
配線基板1aは、図1に示すように、セラミック層S1〜S3を積層し、表面3および裏面4を有する基板本体2と、セラミック層S1〜S3の表面Saに個別に形成された所定パターンの配線層P1〜P3と、セラミック層S1〜S3ごとの表面Saと裏面Sbとの間を貫通し、且つ上端部(端部)vが配線層P1〜P3と個別に接続されたビア導体V1〜V3と、を備えている。
セラミック層S1〜S3は、それぞれ表面Saおよび裏面Sbを有し、厚みが約20〜600μmで、例えば、アルミナを主成分とする高温焼成セラミック、あるいは、ガラス−アルミナ(セラミック)などの低温焼成セラミックからなる。
【0018】
また、配線層P1〜P3は、W、Mo、Cu、あるいはAgなどからなり、厚みが約3〜30μmである。更に、ビア導体V1〜V3も上記同様の金属材料からなり、直径が約50〜250μmで、フランジ状の上端部vを有している。
図1〜図3に示すように、ビア導体V1〜V3も、上記同様の金属材料からなり、それらの上端側で配線層P1〜P3を個別に貫通し、それらの上端部vが配線層P1〜P3の表面よりも図示で上方に突出している。かかるフランジ状の上端部vの底面と配線層P1〜P3の表面とは、平面視で円環形状の接続面f1によって接続されている。尚、ビア導体V1〜V3は、互いにほぼ同軸心にして接続されたスタックドビアの形態を呈している。
更に、ビア導体V1〜V3の上端側の外側面と、ビア導体V1〜V3が貫通する配線層P1〜P3の貫通孔の内側面(側面)とは、短い円筒形状の接続面f2によって接続されている。上記円環形状の接続面f1および円筒形状の接続面f2は、相互に連続しており、且つ断面がL字形状を呈し、ビア導体V1〜V3と配線層P1〜P3とを電気的に個別に接続する接続面Fを構成している。
尚、最下層のセラミック層S3の裏面Sbには、ビア導体V3の下端と接続する外部端子5が形成されている。該外部端子5も前記同様の金属材料からなる。
【0019】
図4は、前記配線基板1aの変形形態の配線基板1bを示す断面図である。
配線基板1bは、図4に示すように、前記同様のセラミック層S1〜S3を積層した基板本体2と、配線層P1〜P3と、ビア導体V1〜V3と、外部端子5とを備えている。該配線基板1bが前記配線基板1aと相違するのは、中層と最下層のビア導体V2,V3ごとの上端部vは、基板本体2の中央側に向かって配線層P2,P3の表面上に張り出したランド8を形成し、該ランド8上において、上層側のビア導体V1,V2の下端を接続している構造である。
これによれば、基板本体2の表面3の中央部付近に最上層のビア導体V1ごとの上端部vが集まるため、該表面3上に実装する電子部品(図示せず)との導通を容易に取ることが可能となる。
【0020】
以上のような配線基板1a,1bによれば、基板本体2を構成するセラミック層S1〜S3の配線層P1〜P3の表面と、これよりも上方に突出しているビア導体V1〜V3の上端部vとの間に形成される平面視で円環形状の接続面f1は、従来のようなビア導体の上端面と、その上に位置する配線層との間に形成される平面視で円形状の接続面に比べて、比較的広い面積で且つ広範な領域にて配置されている。しかも、配線層P1〜P3とビア導体V1〜V3との間には、前記円環形状の接続面f1に加えて、該接続面f1の下側に隣接した円筒形状の接続面f2も位置している。従って、配線層P1〜P3の印刷ズレやビア導体V1〜V3の貫通位置のズレなどがあっても、配線層P1〜P3とビア導体V1〜V3との導通を安定して取ることが可能となる。
【0021】
図5は、異なる形態の配線基板1cを示す断面図、図6は、図5中のZ−Z線の矢視に沿った部分断面図である。
配線基板1cは、図5,6に示すように、前記同様のセラミック層S1〜S3を積層した基板本体2と、配線層P1〜P3と、最下層のセラミック層S3の裏面Sbに形成した配線層P4と、セラミック層S1〜S3ごとの表面Saと裏面Sbとの間を貫通し、且つフランジ状の上・下端部(端部)hが配線層P1〜P4と個別に接続されたスルーホール導体H1〜H3と、を備えている。
上記スルーホール導体H1〜H3は、前記同様の金属材料からなる円筒体で、中空部6を内設している。該スルーホール導体H1〜H3は、配線層P1〜P4を貫通し、且つ上下に隣接する上端部hおよび下端部hによって、互いに導通可能とされている。
【0022】
図5,6に示すように、スルーホール導体H1〜H3は、それらの上・下端側で配線層P1〜P4を個別に貫通し、それらの上・下端部hが配線層P1〜P4の表面よりも図示で上方または下方に突出している。上・下端部hの底面と配線層P1〜P4の表面とは、平面視で円環形状の接続面f1によって接続されている。尚、スルーホール導体H1〜H3は、互いに同軸心にして接続されている。
更に、スルーホール導体H1,H2の上端側、スルーホール導体H3の上端側および下端側の外側面と、該スルーホール導体H1〜H3が貫通する配線層P1〜P4の貫通孔の内側面(側面)とは、短い円筒形状の接続面f2によって接続されている。上記円環形状の接続面f1および円筒形状の接続面f2は、相互に連続しており、断面がL字形状で、且つ全体が逆ハット形状、あるいはハット形状を呈し、スルーホール導体H1〜H3と配線層P1〜P4とを電気的に個別に接続する接続面Fを構成している。以上のような配線基板1cによっても、前記配線基板1a,1bと同様な効果を奏することができる。
尚、スルーホール導体H2,H3の上端部hに前記同様のランド8を形成し、最上層のスルーホール導体H1ごとの上端部hを、前記配線基板1bと同様に、基板本体2の表面3における中央部側に集めた形態としても良い。
また、以上のような配線基板1a〜1cは、これらを縦横に連続して配列し、これらの周囲に前記セラミック層S1〜S3からなる耳部を有する多数個取り配線基板の形態としても良い。
【0023】
ここで、前記配線基板1aの製造方法について説明する。
予め、アルミナ粉末、所要の有機バインダ、および溶剤などを、所要量ずつ秤量・混合してセラミックスラリを製作し、該スラリにドクターブレード法を施すことによって、図7に示すように、表面gaおよび裏面gbを有するシート状とした3層のグリーンシートGn(n=3)を用意した。尚、該グリーンシートGnは、多数個取り用の大きさのものであっても良い。
次に、グリーンシートGnごとの表面gaの所定の位置に対し、W粉末、有機バインダ、および溶剤などを含むメタライズペーストを、所定パターンのマスクを介してスクリーン印刷して、図8に示すように、メタライズ層Mpn(n=3)を形成した。尚、上記マスクを配置する際に、予め、グリーンシートGnごとの表面gaに対する位置決めが成されている。
次いで、図9に示すように、上記メタライズ層Mpnを含むグリーンシートGnごとの表面ga全体に、例えば、PETフィルム、PP、PE、ポリイミド、あるいは金属系フィルム(シート)などからなり、厚みが3〜25μmの絶縁シートjsを貼り付けた。
【0024】
更に、絶縁シートjsの上方から、絶縁シートjs、メタライズ層Mpn、およびグリーンシートGnに対し、これらの厚み方向に沿って炭酸ガスレーザLを照射した。その結果、図10に示すように、絶縁シートjsには、大きな内径d1の第1の貫通孔h1が形成され、メタライズ層MpnとグリーンシートGnとには、第1の貫通孔h1とほぼ同軸心で且つ該第1の貫通孔h1の内径d1よりも小さな内径d2の貫通孔h2が形成された。
上記炭酸ガスレーザLの照射には、日立製作所(株)製の日立レーザLC−2F21Bを用い、その条件は、パンチモード:バースト、パワー:37%、パルス周期:10ms、パルス幅:0.06ms、パルス数:5回であった。また、第1・第2の貫通孔h1,h2を同時に且つ連続して形成するため、予め絶縁シートjsの上方に集光レンズ(図示せず)を配置し、該絶縁シートjsの表面での上記炭酸ガスレーザLのビーム径が、直径250μm程度となるようにした。
尚、上記レーザLを照射する部位の位置決めは、前記メタライズ層Mpnを形成した際におけるグリーンシートGnの表面gaの位置決めに従って成された。
更に、前記炭酸ガスレーザLに替えて、YAGレーザを用いても良く、その際における絶縁シートjsの表面でのビーム径は7μm程度となる。
【0025】
前記第1・第2の貫通孔h1,h2は、次のように、個別に形成しても良い。
前記とは異なる照射条件(例えば、パワーや焦点)のレーザL1を、上方から集光レンズを通じて絶縁シートjsに対し照射すると、図11に示すように、熱溶融し易い絶縁シートjsのみに、内径d1の第1の貫通孔h1が形成された。
次に、第1の貫通孔h1の底面に露出するメタライズ層Mpnとその下方のグリーンシートGnとに対し、図12の左側に示すように、更に異なる照射条件(例えば、パワーや焦点)のレーザL2を照射して、内径d2の貫通孔h2を、上記第1の貫通孔h1とほぼ同軸心にして形成した。
あるいは、図12の右側に示すように、第1の貫通孔h1の底面に露出するメタライズ層MpnとグリーンシートGnとを、受入れ孔uhを有するダイD上に固定し、上記メタライズ層MpnおよびグリーンシートGnに対し、第1の貫通孔h1の中心部にパンチPを押し込み、その先端部をダイDの受入れ孔uh内に進入させるパンチング(P)を行って、内径d2の貫通孔h2を、上記第1の貫通孔h1とほぼ同軸心にして形成しても良い。
【0026】
次いで、前記第1・第2の貫通孔h1,h2が形成されたグリーンシートGn上の絶縁シートjsの表面に沿って、前記同様のメタライズを図示しないスキージにより移動させ、該メタライズを第1・第2の貫通孔h1,h2の内側全体に充填した。その結果、図13に示すように、第2の貫通孔h2内に円柱形状のメタライズMvnが形成され、その上端には、厚みが絶縁シートjsの相当分で、且つ形状が第1の貫通孔h1と相似形であり、全体がフランジ状の上端部(端部)vが一体に形成された。尚、上記メタライズMvnを充填する工程では、第1の貫通孔h1が形成された絶縁シートjsがマスクを兼ねていたので、専用のマスクの配置とその位置決めとが不要であった。
更に、図14に示すように、絶縁シートjsをグリーンシートGnの表面gaおよびメタライズ層Mpnの表面から物理的方法などによって剥離した。
図14の部分拡大図である図15に示すように、追ってビア導体VnとなるメタライズMvnの上端部vの底面とメタライズ層Mpnの表面との間には、平面視で円環形状の接合面f1が位置し、メタライズMvnの上端側の外側面とメタライズ層Mpnにおける第2の貫通孔h2の内側面(側面)との間には、短い円筒形の接合面f2が位置し、これらが断面L字形状の接合面Fを構成していた。
【0027】
更に、前記のようなメタライズ層Mp1〜Mp3およびメタライズMv1〜Mv3が形成された3層のグリーンシートG1〜G3を、図16中の矢印で示すように、厚み方向に沿って積層し且つ圧着した。尚、最下層のグリーンシートG3の裏面gbには、メタライズMv3の下端と接続する未焼成の外部端子5を、前記同様のメタライズによって予め印刷・形成しておいた。
その結果、図17に示すように、グリーンシートG1〜G3が積層・圧着されて、表面3および裏面4を有する未焼成の基板本体2からなるグリーンシート積層体GSが形成された。該積層体GSにおいて、メタライズMv1,Mv2の下端はメタライズMv2,Mv3の上端部vと個別に接続されているため、表面3のメタライズ層Mp1は、メタライズMv1〜Mv3を介して、裏面4の外部端子5と導通可能となっていた。
そして、上記グリーンシート積層体GSを所定の温度帯にて焼成した。その結果、前記図1の断面図に示した配線基板1aが得られた。上記焼成工程において、前記グリーンシートG1〜G3はセラミック層S1〜S3に、前記メタライズ層Mp1〜Mp3は、配線層P1〜P3となり、前記メタライズMv1〜Mv3はビア導体V1〜V3となった。しかも、ビア導体V1〜V3の各上端部vと配線層P1〜P3とは、接合面F(f1,f2)を介して接続されていた。
【0028】
図18は、前記第1・第2の貫通孔h1,h2が形成された3層のグリーンシートGnに対し、追ってスルーホール導体Hnを形成する工程を示す。
即ち、前記図10,12に示したように、グリーンシートGnの表面ga側の絶縁シートjsに形成された第1の貫通孔h1と、メタライズ層MpnおよびグリーンシートGnを貫通する第2の貫通孔h2に対し、グリーンシートGnの裏面gb側に図示しないマスクを配置し且つ裏面gb側から第1・第2の貫通孔1,2内を吸引して負圧状態とした。かかる状態で、絶縁シートjs上から前記同様のメタライズを吸引させつつ第1・第2の貫通孔1,2の内面に沿って充填した。
【0029】
その結果、図18に示すように、第1・第2の貫通孔h1,h2の内面に沿って、ほぼ円筒形で且つ内側にほぼ円柱形の中空部6を有するメタライズ壁Mhn(n=3)が形成された。同時に、メタライズ壁Mhnの上端側の外側面および上端部(端部)hの底面と、メタライズ層Mpnの表面および貫通孔h2に隣接する内側面との間には、前記同様の接続面f1,f2からなる接続面Fが形成されていた。
これ以降は、前記図16,17に示した積層・圧着工程、および前記同様の焼成工程を施すことで、前記図5で示した配線基板1cを得ることができた。尚、前記メタライズ壁Mhnは、焼成後に前記スルーホール導体H1〜H3となった。
【0030】
以上のような配線基板1a,1cの製造方法によれば、グリーンシートGnの表面gaにメタライズ層Mpnを形成した際に、既に加工時における位置決めの基準位置が定まっているため、その後に行う第1・第2の貫通孔h1,h2の形成工程での位置合わせや、該貫通孔h1,h2の内面に沿ったメタライズ壁Mhnの形成工程、あるいは上記貫通孔h1,h2の内側全体にメタライズMvnを充填する工程において、第1の貫通孔h1が形成された絶縁シートjsがマスクを兼ねているので、個別のマスクの配置やその位置合わせが不要となった。その結果、従来のように、予めグリーンシートGnに貫通孔を形成し、メタルマスクを位置合わせした状態で該貫通孔内にメタライズを充填した後、該メタライズの端面が露出するグリーンシートの表面などに、スクリーンを位置合わせしてメタライズ層を形成する製造方法に比べて、煩雑な位置合わせを低減できた。
従って、簡素な工程によって、配線層P1〜P3とビア導体V1〜V3などとの導通性に優れた配線基板1a,1cを確実に提供することができた。
【0031】
尚、前記図10,11において、絶縁シートjsに対して第1の貫通孔h1を形成する際に、グリーンシートGnの中央側に延びる部分を併せて、あるいは別途に形成し、かかる部分にもメタライズMvnの一部を充填して、未焼成のランド8を形成しても良い。これにより、前記図4の断面図で示した配線基板1bを製造することも可能となる。
また、第1および第2の貫通孔h1,h2を、前記図10で示したように、1回のレーザLを照射することで同時に形成する形態では、製造工数を低減することができる。
更に、前記配線基板1a〜1cは、2層のセラミック層あるいは4層以上のセラミック層からなるものとし、そのため、前記グリーンシートGnも同数を用意して前記各工程を施すようにしても良い。
加えて、以上のような各製造工程は、大版サイズのグリーンシートを用いる多数個取り用のための形態で行っても良い。
【0032】
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、図19に示すように、1層のセラミック層Sと、その表面Saに形成した前記同様の配線層P1と、該配線層P1の表面よりも上端部vが上方に突出し、且つセラミック層Sの表面Sa・裏面Sb間を貫通するビア導体Vと、該セラミック層Sの裏面Sbに形成され、且つビア導体Vの下端と接続した外部端子5と、を備えた配線基板1dとしても良い。前記同様に、ビア導体Vの上端側の外側面および上端部vと、配線層P1の表面および第2貫通孔h2に隣接する側面とは、接合面f1,f2からなる接合面Fが位置している。該配線基板1dも、前記同様の製造方法によって製造される。
【0033】
また、図20に示すように、1層のセラミック層Sと、その表面Saおよび裏面Sbに形成した前記同様の配線層P1,P4と、該配線層P1,P4の表面よりも上・下端部vが上方または下方に突出し、且つセラミック層Sの表面Sa・裏面Sb間を貫通するビア導体Vと、を備えた配線基板1eとしても良い。
上記ビア導体Vの上・下端側の外側面および上・下端部vの底面と、配線層P1,P4の表面および第2貫通孔h2に隣接する側面とは、接合面f1,f2からなる接合面Fが上下対称に位置している。該配線基板1eも、前記同様の製造方法により製造される。該配線基板1eは、前記配線基板1dの応用形態である。
【0034】
更に、図21に示すように、1層のセラミック層Sと、その表面Saおよび裏面Sbに形成し記同様の配線層P1,P4と、該配線層P1,P4の表面よりも上・下端部hが上方または下方に突出し、且つセラミック層Sの表面Sa・裏面Sb間を貫通するスルーホール導体Hと、を備えた配線基板1fとしても良い。
上記スルーホール導体Hの上・下端側の外側面および上・下端部hの底面と、配線層P1,P4の表面および第2貫通孔h2に隣接する側面とは、接合面f1,f2からなる接合面Fが上下対称に位置している。該配線基板1fも、前記同様の製造方法によって製造される。
【産業上の利用可能性】
【0035】
本発明は、単層のセラミック層あるいは複数のセラミック層を積層した多層セラミック基板において、セラミック層の表面および裏面の少なくとも一方に形成した配線層と、上記セラミック層を貫通するビア導体などとを安定して導通させ得る配線基板を提供すると共に、該配線基板を簡素な工程によって効率良く製造することができる。
【符号の説明】
【0036】
1a〜1f…………配線基板
S,S1〜S3……セラミック層
Sa…………………表面
Sb…………………裏面
P1〜P4…………配線層
V,V1〜V4……ビア導体
H,H1〜H3……スルーホール導体
v,h………………上端部/下端部(端部)
f1,f2(F)……接続面
Gn,G1〜G3…グリーンシート
ga…………………表面
gb…………………裏面
Mpm………………メタライズ層
Mvn………………メタライズ
Mhn………………メタライズ壁
js…………………絶縁シート
h1…………………第1の貫通孔
h2…………………第2の貫通孔
d1,d2…………内径
L,L1,L2……レーザ
【技術分野】
【0001】
本発明は、セラミック層の表面および裏面の少なくとも一方に形成した配線層と、上記セラミックを貫通するビア導体あるいはスルーホール導体との導通性が安定した配線基板、および該配線基板を簡素な工程により確実に提供できる製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
一般に、セラミック配線基板は、セラミック層に貫通孔を明け、該貫通孔の内壁面に沿って未焼成のスルーホール導体を形成するか、あるいは上記貫通孔の全体にメタライズを充填して未焼成のビア導体を形成し、該ビア導体あるいは上記スルーホール導体の端面が露出する上記セラミック層の表面あるいは裏面にスクリーン印刷して未焼成の配線層を形成した後、焼成することで製造されている。
上記製造方法による場合、上記ビア導体あるいはスルーホール導体の端面と、これに接続する配線層との平坦面状の接続面のみにより、両者が接続されているため、上記配線層の印刷ズレや、焼成時の焼成収縮などによっては、上記ビア導体あるいはスルーホール導体と配線層との導通が不安定になる場合があった。
【0003】
そこで、絶縁性の配線基板の表面および裏面に形成する配線パターンうち、必要な配線パターンと、上記配線基板を貫通するスルーホール導体とを確実に導通するため、次のような配線基板の製造方法が提案されている。
即ち、配線基板の表面および裏面にマスクを貼り付け、該一対のマスクと共に配線基板にスルーホールを穿設し、該スルーホールの内壁面に沿ってスルーホール導体を形成し、上記マスクを除去した後、配線基板の表面および裏面における所定の位置にスクリーン印刷することで、得られた配線パターンと上記スルーホール導体の端部とを接続する製造方法である(例えば、特許文献1参照)。
【0004】
更に、前記特許文献1の第3頁における左上覧の第5〜9行目には、マスクmを貼り付ける前に予め配線基板11の表面12に配線パターン13を形成した配線基板の製造方法も記載されている。しかし、かかる製造方法では、図22に示すように、スルーホール導体15の上端部16とマスクmの端部maとが、パンチングによりスルーホール14の軸方向に沿って潰され、これらが配線パターン13の端部13aに覆い被さった状態となる。その結果、スルーホール導体15と配線パターン12と接続面積が比較的狭くなるため、該スルーホール導体15と配線パターン12との導通が不安定になるおそれがあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開昭63−222496号公報(第1〜3頁、第1〜5図)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明は、背景技術で説明した問題点を解決し、セラミック層の表面および裏面の少なくとも一方に形成した配線層と、上記セラミックを貫通するビア導体あるいはスルーホール導体との導通が安定した配線基板、および該配線基板を簡素な工程により確実に提供でき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】
【0007】
本発明は、前記課題を解決するため、セラミック層を貫通するビア導体などの端部を、当該セラミックの表面などに予め形成した配線層に貫通させ且つ該貫通位置においてその配線層と接続する、ことに着想して成されたものである。
即ち、本発明の配線基板(請求項1)は、表面および裏面を有するセラミック層と、該セラミック層の表面および裏面の少なくとも一方に形成された配線層と、上記セラミック層を貫通し、且つ端部が上記配線層に接続されたビア導体あるいはスルーホール導体と、を備える配線基板であって、上記ビア導体あるいはスルーホール導体の端部は、上記配線層の表面よりも突出していると共に、上記ビア導体あるいはスルーホール導体と上記配線層の表面との間には、平面視において円環形状の接続面を備えている、ことを特徴とする。
【0008】
これによれば、前記配線層の表面と、これよりも突出しているビア導体あるいはスルーホール導体の端部との間に形成される平面視で円環形状の接続面は、従来のようなビア導体あるいはスルーホール導体の端面と、その上に位置する配線層との間に形成される平面視で円形状の接続面に比べて、比較的広い面積で且つ広範な領域によって配置されている。従って、配線層の印刷ズレやビア導体などの形成位置ズレなどがあっても、配線層とビア導体などとの導通が確実に取れる配線基板となる。
上記「ビア導体あるいはスルーホール導体の端部が、配線層の表面よりも突出している」とは、前記セラミック層の厚み方向において、かかる端部が配線層の表面よりも外側に位置していることを指す。
【0009】
尚、セラミック層は、アルミナなどの高温焼成セラミック、あるいは低温焼成セラミックの一種であるガラス−セラミックからなり、表面および裏面を有する単層の形態のほか、複数のセラミック層を積層した形態であっても良い。
また、前記ビア導体あるいはスルーホール導体の端部とは、かかるビア導体およびスルーホール導体の軸方向に沿った視覚において、これらの導体の側面よりも全周で径方向の外側に張り出したフランジ形状の部分である。
更に、前記円環形状の接続面は、前記ビア導体あるいはスルーホール導体と前記配線層とが、互いに異なる金属または合金からなる場合はもとより、同一または同種の金属や合金からなる場合にも、検出することが可能である。
加えて、前記配線基板には、単一の配線基板からなる形態のほか、複数の配線基板を縦横に連結して配置している多数個取り基板の形態も含まれる。
【0010】
また、本発明には、前記ビア導体あるいはスルーホール導体の外側面と前記配線層の側面との間にも、円筒形状の接続面を備えている、配線基板(請求項2)も含まれる。
これによれば、上記配線層とビア導体あるいはスルーホール導体との間には、前記円環形状の接続面に加え、該接続面に隣接して上記円筒形状の接続面も位置しているので、一層安定した導通を保証することができる。
【0011】
一方、本発明による配線基板の製造方法(請求項3)は、グリーンシートの表面および裏面の少なくとも一方に所定パターンのメタライズ層を形成する工程と、少なくとも上記メタライズ層の上に絶縁シートを貼り付ける工程と、該絶縁シートの上方から、該絶縁シートにレーザを照射して、第1の貫通孔を形成し、該第1の貫通孔の底面に露出するメタライズ層およびグリーンシートに対し、これらの厚み方向に沿って、上記メタライズ層およびグリーンシートを貫通する第2の貫通孔を形成する工程と、上記絶縁シートとメタライズ層の厚み分を含む上記貫通孔の内面に沿ってメタライズ壁を形成するか、あるいは上記第1および第2の貫通孔の内側全体にメタライズを充填する工程と、を含む配線基板の製造方法であって、上記貫通孔を形成する工程において、上記絶縁シートに形成される第1の貫通孔の内径は、上記メタライズ層とグリーンシートとに形成される第2の貫通孔の内径よりも大である、ことを特徴とする。
【0012】
これによれば、グリーンシートの表面および裏面の少なくとも一方にメタライズ層を形成した際に、既に加工時における位置決めの基準位置が定まっているため、その後に行う第1・第2の貫通孔の形成工程で必要な位置合わせや、該貫通孔の内面に沿ったメタライズ壁の形成工程、あるいは上記貫通孔の内側全体にメタライズを充填する工程において、第1の貫通孔が形成された絶縁シートがマスクを兼ねるため、該マスクの配置やその位置合わせが不要となる。その結果、従来のように、予めグリーンシートに貫通孔を形成し、メタルマスクを位置合わせした状態で該貫通孔内にメタライズを充填した後、該メタライズの端面が露出するグリーンシートの表面などに、スクリーンを位置合わせしてメタライズ層を形成する製造方法に比べ、煩雑な位置合わせを低減できる。従って、簡素な工程によって、前述した導通性が安定した配線基板を確実に提供することが可能となる。
【0013】
尚、前記第1および第2の貫通孔は、互いの軸心がほぼ一致している。
また、前記絶縁シートは、厚みが3〜25μmの極薄の樹脂フィルムが用いられる。
更に、前記メタライズ層は、W、Mo、Cu、あるいはAg粉末を含み、その厚みは3〜30μmである。
また、前記レーザには、YAGレーザあるいは炭酸ガスレーザが用いられる。これらのレーザの照射条件は、1回のレーザ照射におけるパワーの大小、焦点、スポット径、パルスの数、パルスの間隔、あるいはパルスの高さなどを調整することである。
更に、本発明には、前記メタライズ壁の形成工程、あるいはメタライズの充填工程の後に、複数のグリーンシートを積層した後、得られたグリーンシート積層体を焼成する工程を有する配線基板の製造方法も含まれ得る。
また、本発明には、前記メタライズ壁の形成工程、あるいはメタライズの充填工程の後に、これらを含む前記グリーンシートを焼成する工程を有する配線基板の製造方法も含まれ得る。
加えて、以上のような配線基板の製造方法は、多数個取りの形態としても良い。
【0014】
また、本発明には、前記第2の貫通孔を形成する工程は、前記同様のレーザの照射により行われるか、あるいは、パンチングにより行われる、配線基板の製造方法(請求項4)も含まれる。
これによれば、絶縁シートにレーザにより比較的大きな内径の第1の貫通孔が形成された後、レーザの照射条件を変更するか、あるいは、パンチおよびこれを受け入れる受け孔を有するダイを用いて、メタライズ層およびグリーンシートに比較的小さな内径の第2貫通孔を、所要の位置に確実に形成することができる。
【0015】
更に、本発明には、前記第1および第2の貫通孔は、前記絶縁シートの上方から1回照射されるレーザにより同時に形成される、配線基板の製造方法(請求項5)も含まれる。
これによれば、レーザを1回照射することにより、絶縁シートに大きな内径の第1の貫通孔を形成し、引き続いて、かかる第1の貫通孔の底面に露出するメタライズ層およびグリーンシートに小さな内径の第2の貫通孔を、同軸心状で且つ連続して形成することができる。従って、製造工数を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【図1】本発明による配線基板の一形態を示す断面図。
【図2】図1中の一点鎖線部分Xの透視的な部分斜視図。
【図3】図1中のY−Y線の矢視に沿った部分断面図。
【図4】上記配線基板の変形形態の配線基板を示す断面図。
【図5】本発明による異なる形態の配線基板を示す断面図。
【図6】図5中のZ−Z線の矢視に沿った部分断面図。
【図7】図1の配線基板を得るための製造方法の一工程を示す概略断面図。
【図8】図7に続く製造工程を示す概略断面図。
【図9】図8に続く製造工程を示す概略断面図。
【図10】図9に続く製造工程を示す概略断面図。
【図11】図9に続く異なる形態の製造工程を示す概略断面図。
【図12】図11に続く製造工程を示す概略断面図。
【図13】図10,12に続く製造工程を示す概略断面図。
【図14】図13に続く製造工程を示す概略断面図。
【図15】図14中の部分拡大断面図。
【図16】図14に続く製造工程を示す概略断面図。
【図17】図16に続く製造工程を示す概略断面図。
【図18】異なる形態の製造方法における途中の工程を示す概略断面図。
【図19】本発明の別なる形態の配線基板を示す断面図。
【図20】図19の配線基板の応用形態を示す断面図。
【図21】更に別なる形態の配線基板を示す断面図。
【図22】従来の製造方法による配線基板の要部を示す概略断面図。
【発明を実施するための形態】
【0017】
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は、本発明による一形態の配線基板1aを示す断面図、図2は、図1中の一点鎖線部分Xにおいて一部に断面を含む透視的な部分斜視図、図3は、図1中のY−Y線の矢視に沿った部分断面図である。
配線基板1aは、図1に示すように、セラミック層S1〜S3を積層し、表面3および裏面4を有する基板本体2と、セラミック層S1〜S3の表面Saに個別に形成された所定パターンの配線層P1〜P3と、セラミック層S1〜S3ごとの表面Saと裏面Sbとの間を貫通し、且つ上端部(端部)vが配線層P1〜P3と個別に接続されたビア導体V1〜V3と、を備えている。
セラミック層S1〜S3は、それぞれ表面Saおよび裏面Sbを有し、厚みが約20〜600μmで、例えば、アルミナを主成分とする高温焼成セラミック、あるいは、ガラス−アルミナ(セラミック)などの低温焼成セラミックからなる。
【0018】
また、配線層P1〜P3は、W、Mo、Cu、あるいはAgなどからなり、厚みが約3〜30μmである。更に、ビア導体V1〜V3も上記同様の金属材料からなり、直径が約50〜250μmで、フランジ状の上端部vを有している。
図1〜図3に示すように、ビア導体V1〜V3も、上記同様の金属材料からなり、それらの上端側で配線層P1〜P3を個別に貫通し、それらの上端部vが配線層P1〜P3の表面よりも図示で上方に突出している。かかるフランジ状の上端部vの底面と配線層P1〜P3の表面とは、平面視で円環形状の接続面f1によって接続されている。尚、ビア導体V1〜V3は、互いにほぼ同軸心にして接続されたスタックドビアの形態を呈している。
更に、ビア導体V1〜V3の上端側の外側面と、ビア導体V1〜V3が貫通する配線層P1〜P3の貫通孔の内側面(側面)とは、短い円筒形状の接続面f2によって接続されている。上記円環形状の接続面f1および円筒形状の接続面f2は、相互に連続しており、且つ断面がL字形状を呈し、ビア導体V1〜V3と配線層P1〜P3とを電気的に個別に接続する接続面Fを構成している。
尚、最下層のセラミック層S3の裏面Sbには、ビア導体V3の下端と接続する外部端子5が形成されている。該外部端子5も前記同様の金属材料からなる。
【0019】
図4は、前記配線基板1aの変形形態の配線基板1bを示す断面図である。
配線基板1bは、図4に示すように、前記同様のセラミック層S1〜S3を積層した基板本体2と、配線層P1〜P3と、ビア導体V1〜V3と、外部端子5とを備えている。該配線基板1bが前記配線基板1aと相違するのは、中層と最下層のビア導体V2,V3ごとの上端部vは、基板本体2の中央側に向かって配線層P2,P3の表面上に張り出したランド8を形成し、該ランド8上において、上層側のビア導体V1,V2の下端を接続している構造である。
これによれば、基板本体2の表面3の中央部付近に最上層のビア導体V1ごとの上端部vが集まるため、該表面3上に実装する電子部品(図示せず)との導通を容易に取ることが可能となる。
【0020】
以上のような配線基板1a,1bによれば、基板本体2を構成するセラミック層S1〜S3の配線層P1〜P3の表面と、これよりも上方に突出しているビア導体V1〜V3の上端部vとの間に形成される平面視で円環形状の接続面f1は、従来のようなビア導体の上端面と、その上に位置する配線層との間に形成される平面視で円形状の接続面に比べて、比較的広い面積で且つ広範な領域にて配置されている。しかも、配線層P1〜P3とビア導体V1〜V3との間には、前記円環形状の接続面f1に加えて、該接続面f1の下側に隣接した円筒形状の接続面f2も位置している。従って、配線層P1〜P3の印刷ズレやビア導体V1〜V3の貫通位置のズレなどがあっても、配線層P1〜P3とビア導体V1〜V3との導通を安定して取ることが可能となる。
【0021】
図5は、異なる形態の配線基板1cを示す断面図、図6は、図5中のZ−Z線の矢視に沿った部分断面図である。
配線基板1cは、図5,6に示すように、前記同様のセラミック層S1〜S3を積層した基板本体2と、配線層P1〜P3と、最下層のセラミック層S3の裏面Sbに形成した配線層P4と、セラミック層S1〜S3ごとの表面Saと裏面Sbとの間を貫通し、且つフランジ状の上・下端部(端部)hが配線層P1〜P4と個別に接続されたスルーホール導体H1〜H3と、を備えている。
上記スルーホール導体H1〜H3は、前記同様の金属材料からなる円筒体で、中空部6を内設している。該スルーホール導体H1〜H3は、配線層P1〜P4を貫通し、且つ上下に隣接する上端部hおよび下端部hによって、互いに導通可能とされている。
【0022】
図5,6に示すように、スルーホール導体H1〜H3は、それらの上・下端側で配線層P1〜P4を個別に貫通し、それらの上・下端部hが配線層P1〜P4の表面よりも図示で上方または下方に突出している。上・下端部hの底面と配線層P1〜P4の表面とは、平面視で円環形状の接続面f1によって接続されている。尚、スルーホール導体H1〜H3は、互いに同軸心にして接続されている。
更に、スルーホール導体H1,H2の上端側、スルーホール導体H3の上端側および下端側の外側面と、該スルーホール導体H1〜H3が貫通する配線層P1〜P4の貫通孔の内側面(側面)とは、短い円筒形状の接続面f2によって接続されている。上記円環形状の接続面f1および円筒形状の接続面f2は、相互に連続しており、断面がL字形状で、且つ全体が逆ハット形状、あるいはハット形状を呈し、スルーホール導体H1〜H3と配線層P1〜P4とを電気的に個別に接続する接続面Fを構成している。以上のような配線基板1cによっても、前記配線基板1a,1bと同様な効果を奏することができる。
尚、スルーホール導体H2,H3の上端部hに前記同様のランド8を形成し、最上層のスルーホール導体H1ごとの上端部hを、前記配線基板1bと同様に、基板本体2の表面3における中央部側に集めた形態としても良い。
また、以上のような配線基板1a〜1cは、これらを縦横に連続して配列し、これらの周囲に前記セラミック層S1〜S3からなる耳部を有する多数個取り配線基板の形態としても良い。
【0023】
ここで、前記配線基板1aの製造方法について説明する。
予め、アルミナ粉末、所要の有機バインダ、および溶剤などを、所要量ずつ秤量・混合してセラミックスラリを製作し、該スラリにドクターブレード法を施すことによって、図7に示すように、表面gaおよび裏面gbを有するシート状とした3層のグリーンシートGn(n=3)を用意した。尚、該グリーンシートGnは、多数個取り用の大きさのものであっても良い。
次に、グリーンシートGnごとの表面gaの所定の位置に対し、W粉末、有機バインダ、および溶剤などを含むメタライズペーストを、所定パターンのマスクを介してスクリーン印刷して、図8に示すように、メタライズ層Mpn(n=3)を形成した。尚、上記マスクを配置する際に、予め、グリーンシートGnごとの表面gaに対する位置決めが成されている。
次いで、図9に示すように、上記メタライズ層Mpnを含むグリーンシートGnごとの表面ga全体に、例えば、PETフィルム、PP、PE、ポリイミド、あるいは金属系フィルム(シート)などからなり、厚みが3〜25μmの絶縁シートjsを貼り付けた。
【0024】
更に、絶縁シートjsの上方から、絶縁シートjs、メタライズ層Mpn、およびグリーンシートGnに対し、これらの厚み方向に沿って炭酸ガスレーザLを照射した。その結果、図10に示すように、絶縁シートjsには、大きな内径d1の第1の貫通孔h1が形成され、メタライズ層MpnとグリーンシートGnとには、第1の貫通孔h1とほぼ同軸心で且つ該第1の貫通孔h1の内径d1よりも小さな内径d2の貫通孔h2が形成された。
上記炭酸ガスレーザLの照射には、日立製作所(株)製の日立レーザLC−2F21Bを用い、その条件は、パンチモード:バースト、パワー:37%、パルス周期:10ms、パルス幅:0.06ms、パルス数:5回であった。また、第1・第2の貫通孔h1,h2を同時に且つ連続して形成するため、予め絶縁シートjsの上方に集光レンズ(図示せず)を配置し、該絶縁シートjsの表面での上記炭酸ガスレーザLのビーム径が、直径250μm程度となるようにした。
尚、上記レーザLを照射する部位の位置決めは、前記メタライズ層Mpnを形成した際におけるグリーンシートGnの表面gaの位置決めに従って成された。
更に、前記炭酸ガスレーザLに替えて、YAGレーザを用いても良く、その際における絶縁シートjsの表面でのビーム径は7μm程度となる。
【0025】
前記第1・第2の貫通孔h1,h2は、次のように、個別に形成しても良い。
前記とは異なる照射条件(例えば、パワーや焦点)のレーザL1を、上方から集光レンズを通じて絶縁シートjsに対し照射すると、図11に示すように、熱溶融し易い絶縁シートjsのみに、内径d1の第1の貫通孔h1が形成された。
次に、第1の貫通孔h1の底面に露出するメタライズ層Mpnとその下方のグリーンシートGnとに対し、図12の左側に示すように、更に異なる照射条件(例えば、パワーや焦点)のレーザL2を照射して、内径d2の貫通孔h2を、上記第1の貫通孔h1とほぼ同軸心にして形成した。
あるいは、図12の右側に示すように、第1の貫通孔h1の底面に露出するメタライズ層MpnとグリーンシートGnとを、受入れ孔uhを有するダイD上に固定し、上記メタライズ層MpnおよびグリーンシートGnに対し、第1の貫通孔h1の中心部にパンチPを押し込み、その先端部をダイDの受入れ孔uh内に進入させるパンチング(P)を行って、内径d2の貫通孔h2を、上記第1の貫通孔h1とほぼ同軸心にして形成しても良い。
【0026】
次いで、前記第1・第2の貫通孔h1,h2が形成されたグリーンシートGn上の絶縁シートjsの表面に沿って、前記同様のメタライズを図示しないスキージにより移動させ、該メタライズを第1・第2の貫通孔h1,h2の内側全体に充填した。その結果、図13に示すように、第2の貫通孔h2内に円柱形状のメタライズMvnが形成され、その上端には、厚みが絶縁シートjsの相当分で、且つ形状が第1の貫通孔h1と相似形であり、全体がフランジ状の上端部(端部)vが一体に形成された。尚、上記メタライズMvnを充填する工程では、第1の貫通孔h1が形成された絶縁シートjsがマスクを兼ねていたので、専用のマスクの配置とその位置決めとが不要であった。
更に、図14に示すように、絶縁シートjsをグリーンシートGnの表面gaおよびメタライズ層Mpnの表面から物理的方法などによって剥離した。
図14の部分拡大図である図15に示すように、追ってビア導体VnとなるメタライズMvnの上端部vの底面とメタライズ層Mpnの表面との間には、平面視で円環形状の接合面f1が位置し、メタライズMvnの上端側の外側面とメタライズ層Mpnにおける第2の貫通孔h2の内側面(側面)との間には、短い円筒形の接合面f2が位置し、これらが断面L字形状の接合面Fを構成していた。
【0027】
更に、前記のようなメタライズ層Mp1〜Mp3およびメタライズMv1〜Mv3が形成された3層のグリーンシートG1〜G3を、図16中の矢印で示すように、厚み方向に沿って積層し且つ圧着した。尚、最下層のグリーンシートG3の裏面gbには、メタライズMv3の下端と接続する未焼成の外部端子5を、前記同様のメタライズによって予め印刷・形成しておいた。
その結果、図17に示すように、グリーンシートG1〜G3が積層・圧着されて、表面3および裏面4を有する未焼成の基板本体2からなるグリーンシート積層体GSが形成された。該積層体GSにおいて、メタライズMv1,Mv2の下端はメタライズMv2,Mv3の上端部vと個別に接続されているため、表面3のメタライズ層Mp1は、メタライズMv1〜Mv3を介して、裏面4の外部端子5と導通可能となっていた。
そして、上記グリーンシート積層体GSを所定の温度帯にて焼成した。その結果、前記図1の断面図に示した配線基板1aが得られた。上記焼成工程において、前記グリーンシートG1〜G3はセラミック層S1〜S3に、前記メタライズ層Mp1〜Mp3は、配線層P1〜P3となり、前記メタライズMv1〜Mv3はビア導体V1〜V3となった。しかも、ビア導体V1〜V3の各上端部vと配線層P1〜P3とは、接合面F(f1,f2)を介して接続されていた。
【0028】
図18は、前記第1・第2の貫通孔h1,h2が形成された3層のグリーンシートGnに対し、追ってスルーホール導体Hnを形成する工程を示す。
即ち、前記図10,12に示したように、グリーンシートGnの表面ga側の絶縁シートjsに形成された第1の貫通孔h1と、メタライズ層MpnおよびグリーンシートGnを貫通する第2の貫通孔h2に対し、グリーンシートGnの裏面gb側に図示しないマスクを配置し且つ裏面gb側から第1・第2の貫通孔1,2内を吸引して負圧状態とした。かかる状態で、絶縁シートjs上から前記同様のメタライズを吸引させつつ第1・第2の貫通孔1,2の内面に沿って充填した。
【0029】
その結果、図18に示すように、第1・第2の貫通孔h1,h2の内面に沿って、ほぼ円筒形で且つ内側にほぼ円柱形の中空部6を有するメタライズ壁Mhn(n=3)が形成された。同時に、メタライズ壁Mhnの上端側の外側面および上端部(端部)hの底面と、メタライズ層Mpnの表面および貫通孔h2に隣接する内側面との間には、前記同様の接続面f1,f2からなる接続面Fが形成されていた。
これ以降は、前記図16,17に示した積層・圧着工程、および前記同様の焼成工程を施すことで、前記図5で示した配線基板1cを得ることができた。尚、前記メタライズ壁Mhnは、焼成後に前記スルーホール導体H1〜H3となった。
【0030】
以上のような配線基板1a,1cの製造方法によれば、グリーンシートGnの表面gaにメタライズ層Mpnを形成した際に、既に加工時における位置決めの基準位置が定まっているため、その後に行う第1・第2の貫通孔h1,h2の形成工程での位置合わせや、該貫通孔h1,h2の内面に沿ったメタライズ壁Mhnの形成工程、あるいは上記貫通孔h1,h2の内側全体にメタライズMvnを充填する工程において、第1の貫通孔h1が形成された絶縁シートjsがマスクを兼ねているので、個別のマスクの配置やその位置合わせが不要となった。その結果、従来のように、予めグリーンシートGnに貫通孔を形成し、メタルマスクを位置合わせした状態で該貫通孔内にメタライズを充填した後、該メタライズの端面が露出するグリーンシートの表面などに、スクリーンを位置合わせしてメタライズ層を形成する製造方法に比べて、煩雑な位置合わせを低減できた。
従って、簡素な工程によって、配線層P1〜P3とビア導体V1〜V3などとの導通性に優れた配線基板1a,1cを確実に提供することができた。
【0031】
尚、前記図10,11において、絶縁シートjsに対して第1の貫通孔h1を形成する際に、グリーンシートGnの中央側に延びる部分を併せて、あるいは別途に形成し、かかる部分にもメタライズMvnの一部を充填して、未焼成のランド8を形成しても良い。これにより、前記図4の断面図で示した配線基板1bを製造することも可能となる。
また、第1および第2の貫通孔h1,h2を、前記図10で示したように、1回のレーザLを照射することで同時に形成する形態では、製造工数を低減することができる。
更に、前記配線基板1a〜1cは、2層のセラミック層あるいは4層以上のセラミック層からなるものとし、そのため、前記グリーンシートGnも同数を用意して前記各工程を施すようにしても良い。
加えて、以上のような各製造工程は、大版サイズのグリーンシートを用いる多数個取り用のための形態で行っても良い。
【0032】
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、図19に示すように、1層のセラミック層Sと、その表面Saに形成した前記同様の配線層P1と、該配線層P1の表面よりも上端部vが上方に突出し、且つセラミック層Sの表面Sa・裏面Sb間を貫通するビア導体Vと、該セラミック層Sの裏面Sbに形成され、且つビア導体Vの下端と接続した外部端子5と、を備えた配線基板1dとしても良い。前記同様に、ビア導体Vの上端側の外側面および上端部vと、配線層P1の表面および第2貫通孔h2に隣接する側面とは、接合面f1,f2からなる接合面Fが位置している。該配線基板1dも、前記同様の製造方法によって製造される。
【0033】
また、図20に示すように、1層のセラミック層Sと、その表面Saおよび裏面Sbに形成した前記同様の配線層P1,P4と、該配線層P1,P4の表面よりも上・下端部vが上方または下方に突出し、且つセラミック層Sの表面Sa・裏面Sb間を貫通するビア導体Vと、を備えた配線基板1eとしても良い。
上記ビア導体Vの上・下端側の外側面および上・下端部vの底面と、配線層P1,P4の表面および第2貫通孔h2に隣接する側面とは、接合面f1,f2からなる接合面Fが上下対称に位置している。該配線基板1eも、前記同様の製造方法により製造される。該配線基板1eは、前記配線基板1dの応用形態である。
【0034】
更に、図21に示すように、1層のセラミック層Sと、その表面Saおよび裏面Sbに形成し記同様の配線層P1,P4と、該配線層P1,P4の表面よりも上・下端部hが上方または下方に突出し、且つセラミック層Sの表面Sa・裏面Sb間を貫通するスルーホール導体Hと、を備えた配線基板1fとしても良い。
上記スルーホール導体Hの上・下端側の外側面および上・下端部hの底面と、配線層P1,P4の表面および第2貫通孔h2に隣接する側面とは、接合面f1,f2からなる接合面Fが上下対称に位置している。該配線基板1fも、前記同様の製造方法によって製造される。
【産業上の利用可能性】
【0035】
本発明は、単層のセラミック層あるいは複数のセラミック層を積層した多層セラミック基板において、セラミック層の表面および裏面の少なくとも一方に形成した配線層と、上記セラミック層を貫通するビア導体などとを安定して導通させ得る配線基板を提供すると共に、該配線基板を簡素な工程によって効率良く製造することができる。
【符号の説明】
【0036】
1a〜1f…………配線基板
S,S1〜S3……セラミック層
Sa…………………表面
Sb…………………裏面
P1〜P4…………配線層
V,V1〜V4……ビア導体
H,H1〜H3……スルーホール導体
v,h………………上端部/下端部(端部)
f1,f2(F)……接続面
Gn,G1〜G3…グリーンシート
ga…………………表面
gb…………………裏面
Mpm………………メタライズ層
Mvn………………メタライズ
Mhn………………メタライズ壁
js…………………絶縁シート
h1…………………第1の貫通孔
h2…………………第2の貫通孔
d1,d2…………内径
L,L1,L2……レーザ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
表面および裏面を有するセラミック層と、
上記セラミック層の表面および裏面の少なくとも一方に形成された配線層と、
上記セラミック層を貫通し、且つ端部が上記配線層に接続されたビア導体あるいはスルーホール導体と、を備える配線基板であって、
上記ビア導体あるいはスルーホール導体の端部は、上記配線層の表面よりも(外側に)突出していると共に、上記ビア導体あるいはスルーホール導体と上記配線層の表面との間には、平面視において円環形状の接続面を備えている、
ことを特徴とする配線基板。
【請求項2】
前記ビア導体あるいはスルーホール導体の外側面と前記配線層の側面との間にも、円筒形状の接続面を備えている、
ことを特徴とする請求項1に記載の配線基板。
【請求項3】
グリーンシートの表面および裏面の少なくとも一方に所定パターンのメタライズ層を形成する工程と、
少なくとも上記メタライズ層の上に絶縁シートを貼り付ける工程と、
上記絶縁シートの上方から、該絶縁シートにレーザを照射して、第1の貫通孔を形成し、該第1の貫通孔の底面に露出するメタライズ層およびグリーンシートに対し、これらの厚み方向に沿って、上記メタライズ層およびグリーンシートを貫通する第2の貫通孔を形成する工程と、
上記絶縁シートとメタライズ層の厚み分を含む上記貫通孔の内面に沿ってメタライズ壁を形成するか、あるいは上記第1および第2の貫通孔の内側全体にメタライズを充填する工程と、を含む配線基板の製造方法であって、
上記貫通孔を形成する工程において、上記絶縁シートに形成される第1の貫通孔の内径は、上記メタライズ層とグリーンシートとに形成される第2の貫通孔の内径よりも大である、
ことを特徴とする配線基板の製造方法。
【請求項4】
前記第2の貫通孔を形成する工程は、前記同様のレーザの照射により行われるか、あるいは、パンチングにより行われる、
ことを特徴とする請求項3に記載の配線基板の製造方法。
【請求項5】
前記第1および第2の貫通孔は、前記絶縁シートの上方から1回照射されるレーザにより同時に形成される、
ことを特徴とする請求項3または4に記載の配線基板の製造方法。
【請求項1】
表面および裏面を有するセラミック層と、
上記セラミック層の表面および裏面の少なくとも一方に形成された配線層と、
上記セラミック層を貫通し、且つ端部が上記配線層に接続されたビア導体あるいはスルーホール導体と、を備える配線基板であって、
上記ビア導体あるいはスルーホール導体の端部は、上記配線層の表面よりも(外側に)突出していると共に、上記ビア導体あるいはスルーホール導体と上記配線層の表面との間には、平面視において円環形状の接続面を備えている、
ことを特徴とする配線基板。
【請求項2】
前記ビア導体あるいはスルーホール導体の外側面と前記配線層の側面との間にも、円筒形状の接続面を備えている、
ことを特徴とする請求項1に記載の配線基板。
【請求項3】
グリーンシートの表面および裏面の少なくとも一方に所定パターンのメタライズ層を形成する工程と、
少なくとも上記メタライズ層の上に絶縁シートを貼り付ける工程と、
上記絶縁シートの上方から、該絶縁シートにレーザを照射して、第1の貫通孔を形成し、該第1の貫通孔の底面に露出するメタライズ層およびグリーンシートに対し、これらの厚み方向に沿って、上記メタライズ層およびグリーンシートを貫通する第2の貫通孔を形成する工程と、
上記絶縁シートとメタライズ層の厚み分を含む上記貫通孔の内面に沿ってメタライズ壁を形成するか、あるいは上記第1および第2の貫通孔の内側全体にメタライズを充填する工程と、を含む配線基板の製造方法であって、
上記貫通孔を形成する工程において、上記絶縁シートに形成される第1の貫通孔の内径は、上記メタライズ層とグリーンシートとに形成される第2の貫通孔の内径よりも大である、
ことを特徴とする配線基板の製造方法。
【請求項4】
前記第2の貫通孔を形成する工程は、前記同様のレーザの照射により行われるか、あるいは、パンチングにより行われる、
ことを特徴とする請求項3に記載の配線基板の製造方法。
【請求項5】
前記第1および第2の貫通孔は、前記絶縁シートの上方から1回照射されるレーザにより同時に形成される、
ことを特徴とする請求項3または4に記載の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9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【公開番号】特開2013−102201(P2013−102201A)
【公開日】平成25年5月23日(2013.5.23)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2013−7962(P2013−7962)
【出願日】平成25年1月21日(2013.1.21)
【分割の表示】特願2009−188826(P2009−188826)の分割
【原出願日】平成21年8月18日(2009.8.18)
【出願人】(000004547)日本特殊陶業株式会社 (2,912)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成25年5月23日(2013.5.23)
【国際特許分類】
【出願日】平成25年1月21日(2013.1.21)
【分割の表示】特願2009−188826(P2009−188826)の分割
【原出願日】平成21年8月18日(2009.8.18)
【出願人】(000004547)日本特殊陶業株式会社 (2,912)
【Fターム(参考)】
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