WO2008053987A1

WO2008053987A1 - Through electrode circuit substrate, through electrode circuit substrate formation method, introduction hole formation method, and electronic part having introduction hole

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Publication number: WO2008053987A1
Application number: PCT/JP2007/071377
Authority: WO
Inventors: Kenichi Mitsumori
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2006-11-02
Filing date: 2007-11-02
Publication date: 2008-05-08
Anticipated expiration: 2009-05-02

Description

明細書

貫通電極回路基板、貫通電極回路基板の形成方法、導通孔の形成方法および導通孔を有する電子部品

技術分野

[0001] 本発明は、貫通電極回路基板、貫通電極回路基板の形成方法、導通孔の形成方法および導通孔を有する電子部品に係り、特に、基板に穿設された貫通孔の内表面に導体が配設されて形成された貫通電極を有し、この貫通電極における基板と導体としての銅めつき膜との気密性を向上させることのできる貫通電極回路基板およびその形成方法、基材に形成された貫通孔に金属導体を充填してなる導通孔をめっき法を利用して形成する導通孔の形成方法、およびこの導通孔が形成された基板等の電子部品に関する。

背景技術

[0002] 近年、電子機器の小型化や軽量化に伴い、複数の LSIチップや回路基板を積層して配設するため、基板に穿設された貫通孔に導体を配設して形成された貫通電極を有する貫通電極回路基板が広く採用されて!/、る。

[0003] このような貫通電極回路基板の従来の形成方法としては、まず、ガラスなどの絶縁性材料力、らなる基板の表面に耐サンドブラスト性を有する膜を形成し、形成された膜の貫通電極を形成する箇所に開口部を形成して耐サンドブラストマスクを形成する。そして、耐サンドブラストマスクが被覆された基板に対して研磨粒子を吹き付け、研磨粒子により基板を徐々に破砕して貫通孔を穿設した後耐サンドブラストマスクを除去する。

[0004] つぎに、基板に穿設された貫通孔の内表面にスパッタ法などにより Cr Cuなどの銅合金の給電膜を形成する。

[0005] そして、貫通孔の内表面に形成された給電膜に電気めつき法により導体を配設することにより、基板の表面および裏面に貫通する貫通電極が形成された貫通電極回路基板が形成される（例えば、特許文献 1参照）。

[0006] また従来より、例えば、半導体等の電子部品に用いられる多層配線基板を構成するガラス、セラミック、樹脂等からなる基板には、前記基板の両面に形成された導体パターンを電気的に接続するべぐ前記基板を貫通する貫通孔 (スルーホール）に導体金属が充填された導体充填貫通孔（以下、導通孔（ヴィァホール）と!/、う）が形成されている。

[0007] 前記導通孔の形成方法には、例えば、特開 2005— 96964 (特許文献 2)に示すように、サンドブラスト法などにより形成した基板を貫通する円筒状の貫通孔内に、めつきにより導体となる金属を充填して形成する方法がある。

[0008] この特許文献 2に開示された方法は、まず、絶縁材料からなる基板に円筒状の貫通孔を形成したあと、貫通孔の内壁を含む基板表面に無電解めつき方法によって薄膜金属層を形成する。その後、貫通孔を含む薄膜金属層を覆うように塗布したレジストにパターユングを施し、貫通孔と配線パターンを形成する部分の薄膜金属層を露出させる。次いで、薄膜金属層を給電層とする電解めつきを施し、貫通孔を充填するとともに薄膜金属層の露出面にめっき金属層を形成する。その後、レジストを除去するとともに、露出する薄膜金属層を除去し、基板両面に所望の配線パターンと、この配線パターンに端部が接続されてなる導通孔が形成された配線基板を得るというものである。

[0009] 特許文献 1 :特開 2002— 359446号公報

特許文献 2：特開 2002— 309376号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0010] しかしながら、前述したような従来の貫通電極回路基板の形成方法のようにサンドブラスト法により基板に貫通孔を穿設した場合には、穿設された貫通孔の内表面にマイクロクラックが残留し、このクラック内部まで導体が形成されないために基板と導体の気密性が低くなつてしまい、気密性が要求される用途には用いることができないという問題があった。

[0011] そこで、本発明は、貫通電極回路基板における、基板と、特に、無電解めつき法により形成された、導体としての銅めつき膜との気密性を向上させた貫通電極回路基板およびその形成方法を提供することを目的とするものである。 [0012] また、従来の導通孔の形成方法においては、貫通孔をめっきにより充填させるために、相当の時間を要するという問題点があった。例えば、前述のように電解めつき法によって貫通孔を銅めつきで充填させる場合の銅めつきの形成速度は通常数十 μ m /h、無電解めつき法の場合は、更に、銅めつきの形成速度は通常約 1 μ m/hであり、その充填に多くの時間を費やしていた。

[0013] 本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、貫通孔に金属導体を充填してなる導通孔を、気密性よぐ短時間で形成することができる導通孔の形成方法および導通孔を有する電子部品を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

[0014] 前述した目的を達成するため本発明に係る貫通電極回路基板の特徴は、貫通孔内に金属導体を充填してなる貫通電極を有する貫通電極回路基板であって、前記貫通孔は、エッチングにより平滑処理された内壁面に無電解銅めつき膜が形成されている点にある。

[0015] このような構成の貫通電極回路基板は、貫通孔の内壁面がエッチングによってマイクロクラックが除去されているので、貫通電極における前記内壁面と無電解銅めつき膜との間の気密性が優れたものとなる。

[0016] また、本発明に係る貫通電極回路基板の別の特徴は、前記貫通孔は、前記銅めつき膜上にさらに、主成分として錫及び銀を含む無電解錫銀めつき膜が積層形成されている点にある。

[0017] このような構成の貫通電極回路基板は、無電解銅めつき膜の表面の酸化劣化を、その上層に形成された無電解錫銀めつき膜により防止することができるので、貫通電極における無電解銅めつき膜と充填する導体との間の気密性が、より優れたものとなる。

[0018] また、本発明に係る貫通電極回路基板の形成方法の特徴は、貫通孔に金属導体を充填してなる貫通電極を有する貫通電極回路基板の形成方法であって、前記貫通電極は、基板に形成された貫通孔の内壁面をエッチング液で処理するエッチング処理工程、前記貫通孔の内壁面に無電解銅めつき液を用いて銅めつき膜を形成する第 1めっき処理工程、および、前記貫通孔内に金属導体を充填する導体充填処理工程を順に経る点にある。

[0019] このような方法を採用したことにより、貫通孔の内壁面をエッチングによって微細な凹凸を除去して平滑化することができるので、貫通電極における前記内壁面と、第 1 めっき処理工程で形成される無電解銅めつき膜との気密性を優れたものとすることができる。

[0020] また、本発明に係る貫通電極回路基板の形成方法の別の特徴は、前記第 1めっき処理工程の後に、前記銅めつき膜の上層に主成分として錫及び銀を含む無電解錫銀めつき膜を形成する第 2めっき処理工程を経る点にある。

[0021] このような方法を採用したことにより、無電解銅めつき膜の表面の酸化劣化を、その上層に形成された無電解錫銀めつき膜により防止することができるので、貫通電極における無電解銅めつき膜と充填された導体との気密性を、より優れたものとすることができる。

[0022] また、本発明に係る貫通電極回路基板の形成方法の別の特徴は、前記第 1めっき処理工程において、前記基材を浸漬させる銅めつき液は、銅イオン、ニッケルイオン、還元剤としてのホルムアルデヒド、および錯化剤としての酒石酸または酒石酸塩を含み、前記銅イオンの添加量は、 0. 041—0. 055mol/Lであり、前記ニッケルィォンの添加量は、前記銅イオンの lOOmolに対し l〜30molである点にある。

[0023] このように、前記銅めつき液を組成することにより、基材と銅めつき膜との密着力を十分確保すること力できる。これとともに、銅めつきを貫通電極として使用する際に、抵抗が大幅に高くなつてしまうのを防止することができる。

[0024] そして、本発明に係る貫通電極回路基板の形成方法のさらに別の特徴は、前記貫通孔内に充填する導体金属は、半田、銅、銀のうちいずれ力、 1である点にある。

[0025] このような導体金属を採用することにより、導電性と気密性とを兼ね備えた貫通電極が容易に形成できる。

[0026] 本発明の導通孔の形成方法の特徴は、電子部品の基材に形成された前記貫通孔の内壁面に、無電解めつき液を用いてめっき膜を形成する第 1めっき処理工程、少なくとも表面がめっき可能に処理された導体を前記貫通孔内に配置させる導体配置ェ程、および、前記導体が配置された貫通孔内の空隙部をめつきで充填する第 2めつき処理工程を順に経る点にある。

[0027] 本発明によれば、貫通孔の内壁面をめつき処理することで、被処理面である導通孔の内壁面とめっき膜との密着力を高めることができ、貫通孔内に導体を配設させることで、第 2めっき処理工程でめっきを充填させる空隙部を狭小とすることができるので、第 2めっき処理工程に要する時間を大幅に短縮することが可能となる。なお、第 2めつき処理工程におけるめっき方法は、無電解めつき法、電解めつき法のいずれであつてもよい。

[0028] また、本発明の導通孔の形成方法の他の特徴は、前記導体は球形ある!/、は紡錘形とされている点にある。

[0029] 本発明によれば、球形あるいは紡錘形とされた前記導体を、その最太部となる赤道近傍部を前記貫通孔の内壁に当接させるようにして前記貫通孔内に嵌着させることで、貫通孔の内壁面に形成されためつきと、これに接触するようにして配設された前記導体と、充填されためつきとの間で電気的導通を確保することができ、電気的接続の信頼性の優れたものとなる。

[0030] また、本発明の導通孔の形成方法の他の特徴は、前記第 1めっき処理工程の前に、前記貫通孔の内壁面をエッチング液で処理するエッチング処理工程を経る点にあ

[0031] 本発明によれば、例えば、前記貫通孔が機械的な穿孔法であるサンドブラスト法により形成されている場合等に、その貫通孔の内壁面をエッチング液で処理することにより、被処理面の微細な凹凸からなる欠陥部をエッチング除去して平滑面とすることができるので、残留するマイクロクラックなどによって基材と充填されためつき導体との間に隙間が生じたりすることを防ぐことができる。なお、ここでいうエッチング処理工程には、エッチング液で基材をエッチングして前記貫通孔を形成する場合をも含む。その場合においても、貫通孔の内壁面はエッチング液で平滑処理されているからであ

[0032] また、本発明の導通孔の形成方法の他の特徴は、第 1めっき処理工程および/または第 2めっき処理工程に無電解銅めつき処理が行われる場合にお!/、ては、前記基材を浸漬させる銅めつき液は、銅イオン、ニッケルイオン、還元剤としてのホルムアルデヒド、および錯化剤としての酒石酸または酒石酸塩を含み、前記銅イオンの添加量は、 0. 041—0. 055mol/Lであり、前記ニッケルイオンの添加量は、前記銅イオンの lOOmolに対し;!〜 30molである点にある。

[0033] この本発明の導通孔の形成方法によれば、銅めつき液力銅イオン、ニッケルィォン、ホルムアルデヒド、および酒石酸または酒石酸塩を含み、前記銅イオンの添加量を、 0. 041 ~0. 055mol /し、前記ュッケノレィ才ンの添カロ量を、前記同ィ才ンの 100 molに対し l〜30molとすることにより、基材と銅めつき膜との密着力を十分確保すること力 Sできる。これとともに、銅めつきを貫通電極として使用する際に、抵抗が大幅に高くなつてしまうのを防止することができる。

[0034] 本発明の導通孔の形成方法の特徴は、無電解めつき処理が行われる第 1めっき処理工程後に、前記基材を加熱する加熱処理工程、または、加圧しながら加熱する加熱-加圧処理工程を経る点にある。

[0035] 本発明の導通孔の形成方法によれば、基材に対してめっき膜を形成した後に、基材を加熱することにより、被処理面としての貫通孔の内壁面と、第 1めっき処理工程において形成されためつき膜との界面に存在する水素を除去することができ、また、前記基材を加圧しながら加熱することにより、前記内壁面と前記めつき膜との間隙を縮めることができるとともに、さらに前記内壁面と前記めつき膜との界面に入り込んだ水素を除去することができる。これにより、前記内壁面に対するめっき膜の密着力をより向上させること力 Sでさる。

[0036] さらに、本発明の導通孔を有する電子部品の特徴は、貫通孔に金属導体を充填してなる導通孔を有する電子部品であって、前記導通孔は、内壁面がめっき処理された貫通孔内に、少なくとも表面がめっき可能に処理された導体が揷入、配置されており、前記貫通孔内の空隙部をめつきにより充填されている点にある。

[0037] この本発明の導通孔を有する電子部品によれば、貫通孔の内壁面に形成されためつきと、少なくとも表面がめっき可能に処理された導体と、空隙部を埋めるように充填されためっき膜とが導通することで、該貫通孔は導通孔として作用する。その際、前記導体が配設された導通孔は気密性、電気的接続の信頼性に優れたものとなる。発明の効果 [0038] このように、本発明の貫通電極回路基板およびその形成方法によれば、貫通電極における基板と導体としての銅めつき膜との気密性を向上させることができ、貫通電極回路基板は電気的接続の信頼性に優れたものとなる。

[0039] また、本発明の導通孔の形成方法によれば、貫通孔に金属導体を充填してなる導通孔を気密性よぐ短時間で形成することができ、本発明の導通孔を有する電子部品は、電気的接続の信頼性に優れたものとなる。

図面の簡単な説明

[0040] [図 1]本実施形態の貫通電極回路基板の形成方法の各工程を示すフローチャート [図 2]図 1に示す本実施形態の貫通電極回路基板の形成方法における前処理となる

、導体金属が埋設される貫通孔を電子部品の基材に形成するまでの各の工程を示すフローチャート

[図 3] (a)〜（h)は、本実施形態の貫通電極回路基板の形成方法における前記基板の前処理の段階から貫通電極が形成されるまでの各の工程を示す概略図

[図 4]本実施形態における貫通電極回路基板の要部拡大断面図

[図 5]本実施形態の導通孔の形成方法の各の工程を示すフローチャート

[図 6]図 5に示す本実施形態の導通孔の形成方法における前処理となる、導体金属が埋設される貫通孔を電子部品の基材に形成するまでの各の工程を示すフローチヤート

[図 7] (a)〜（h)は、本実施形態の導通孔の形成方法における前記基材の前処理の段階から導通孔 8が形成されるまでの各の工程を示す概略図

[図 8]本実施形態における導通孔を有する電子部品の要部拡大断面図

発明を実施するための最良の形態

[0041] 以下、本発明の貫通電極の形成方法の実施形態とその貫通電極回路基板を図 1 乃至図 4を参照して説明する。

[0042] 図 1は、本実施形態の貫通電極回路基板の形成方法の各工程を示すフローチヤートであり、図 2は、図 1に示す本実施形態の貫通電極回路基板の形成方法における前処理となる、導体金属が埋設される貫通孔を電子部品の基材に形成するまでの各工程を示すフローチャートである。図 3 (a)〜（！)は、本実施形態の貫通電極の形成方法における前記基材の前処理の段階から貫通電極が形成されるまでの各工程を示す概略図である。また、図 4は、本実施形態における貫通電極回路基板の要部拡大断面図である。

[0043] ここで、本実施形態においては、ガラスからなる基板に形成された貫通孔に導体としての半田を充填した貫通電極を形成する場合を用いて説明する力 S、本発明の貫通電極回路基板の形成方法および貫通電極回路基板にお!/、て、貫通孔に充填される金属は半田に限定されず、銅、銀等、種々の導電性金属を用いることができる。銅、銀などを用いる場合にはナノオーダーの粒子からなるペーストを充填して焼成するのが好適である。また、前記基板についてもガラス基板に限定されず、例えば、セラミツク基材の他、ポリイミド、エポキシ、ポリカーボネート等の樹脂を材料とする基板等を用いること力 Sでさる。

[0044] 本実施形態においては、後に導電金属としての銅めつき 9が充填され、貫通電極 8 となる貫通孔 2が形成されたガラス基板 1を用意する。このガラス基板 1には、貫通電極 8を形成する前処理（ST1)の一環として、紫外線を照射したり（紫外線処理： ST1 1)、純水等を用いて洗浄する（洗浄処理： ST12)等により清浄化を行っておくことが好ましレ、。基材としてのガラス基板 1に付着したゴミゃ油脂類等の不純物を予め除去するためである。

[0045] 前記貫通孔 2は、例えば、エッチング法やサンドブラスト法等の公知の穿孔方法により、前記前処理（ST1)の一環として、ガラス基板 1に形成しておく。前記貫通孔 2をエッチング法により形成する場合には、図 3 (a)に示すガラス基板 1に対し、まず、図 3 (b)に示すようにレジスト 4を塗布して露光現像を行うことにより、前記ガラス基板 1の表裏面に所望の直径寸法とされた円形の抜きパターンを形成する (パターン形成処理： ST13)。その後、エッチング液を用いて所定の温度、エッチング速度、エツチング時間の条件下でエッチングを行ない、図 3 (c)に示すように、前記ガラス基板 1のレジスト ₄の開口部位 _4aに貫通孔 2を形成する（穿孔処理： ST14)。前記エッチング液としては、フッ酸（HF)と塩酸（HC1)の混酸、あるいは、フッ酸（HF)とフッ化アンモニゥム（HN4F)と塩酸 (HC1)との混酸を用いることができる。

[0046] なお、エッチング液を用いてガラス基板 1に貫通孔 2を形成する場合は、貫通孔 2の形成と同時に、その内壁面 3を平滑化するエッチング処理も行っていることになる（ェツチング処理： ST15)。よって、別工程としての前記貫通孔 2の内壁面 3のエッチング処理は不要である。し力もながら、例えば、サンドブラスト法によりガラス基板 1に貫通孔 2を形成する場合には、形成された貫通孔 2の内壁面 3をフッ酸を含有するエッチング液で処理するエッチング処理を別工程として行い、粗面化されてレ、る前記内壁面 3を平滑化する。

[0047] 次に、このようにして形成された貫通孔 2を導電金属 8で埋設し、貫通電極 9とする。

[0048] この貫通電極 9の形成は、まず、図 3 (d)に示すように、前記ガラス基板 1にレジスト

5を塗布し直して被処理面以外の表面を被覆した後、前記ガラス基板 1を所定温度の塩化錫水溶液に所定時間浸漬させてから、洗浄する。その後、塩化パラジウム水溶液に所定時間浸漬させる。この触媒処理の工程を 2回繰り返して、前記ガラス基板 1に形成された貫通孔 2の内壁面 3に触媒を付与する (触媒処理： ST2)。

[0049] 続いて、図 3 (e)および図 4に示すように、前記ガラス基板 1の貫通孔 2の内壁面 3に銅めつき膜 6を形成する（第 1めっき処理： ST3)。

[0050] 第 1めっき処理においては、公知の無電解めつき法を利用することがでる。例えば、銅イオン、ニッケルイオンの他、酒石酸ナトリウムカリウム四水和物等の錯化剤や、ホルムアルデヒド等の還元剤、水酸化ナトリウム等の pH調整剤、およびキレート剤等を含む銅めつき液にガラス基板 1を所定時間浸漬させることで、前記ガラス基板 1の貫通孔 2の内壁面 3に銅めつき膜 6を形成することができる。

[0051] 銅めつき液における銅イオンの添加量は、 0· 041—0. 055mol/Lであり、ニッケルイオンの添加量は、銅めつき液に含まれる銅イオンの lOOmolに対し l〜30molであること力 S好ましい。より好ましくは、前記ニッケルイオンの添加量は、前記銅イオンの lOOmolに対し 4〜； !Omolである。ニッケルイオンが、銅イオン lOOmolに対して lmo 1より少ないと、ガラス基板 1に対する銅めつき膜 6の十分な密着力が得られなくなってしまい、一方、ニッケルイオンが 30moはりも多い場合には、銅の物性が低下してしまうので、銅めつき膜 6を回路電極として使用する際には、抵抗が大幅に高くなつてしまう力、らである。

[0052] さらに、この銅めつき液には、 pH調整のための約 1. 5g/Lの水酸化ナトリウム（Na OH)が含まれて pHが約 12. 6に調整されているとともに、さらに、約 0· 1 %のキレート剤が含まれている。

[0053] その後、続けて、図 3 (f)に示すように、前記銅めつき膜 6の上層に主成分として錫及び銀を含む無電解錫銀めつき膜 7を形成する（第 2めっき処理： ST4)。

[0054] 第 2めっき処理においても、公知の無電解めつき法を利用することがでる。例えば、前記銅めつき膜 6の上に銀置換めつきを行い、その上に無電解錫めつきを行う無電解錫銀めつき法を用いることで、前記銅めつき膜 6の上層に錫銀めつき膜 7を形成すること力 Sでさる。

[0055] 次に、図 3 (g)に示すように、ガラス基板 1からレジストを剥離させた後、ガラス基板 1 を所定温度によって所定時間加熱する加熱処理、または、この加熱処理に代えて、所定の圧力の雰囲気内においてガラス基板 1を加圧しながら加熱する加熱 ·加圧処理を行なう（加熱（'加圧）処理 ST5)。これにより、ガラス基板 1の内表面とめっき膜との間隔を縮めてシール性を向上させることができる。なお、この処理は省略可能であ

[0056] 続いて、図 3 (h)に示すように、貫通孔 2内に、導体として作用する溶融半田を充填させる（導体充填： ST6)。半田の充填方法としては、例えば、半田印刷や、半田ボールを揷入して加熱溶融させて充填するなどの方法を用いることができる。

[0057] 次に、本実施形態の作用につ!/、て説明する。

[0058] 本実施形態においては、前記第 1めっき処理の工程の前に、前記貫通孔 2の内壁面 3をエッチング液で処理することにより、被処理面のマイクロクラックをエッチング除去して平滑面とすることができるので、前記内壁面 3に対する銅めつき膜 6の気密性を高めることができる。

[0059] また、前記第 1めっき処理工程の後に、さらに前記銅めつき膜の上層に錫銀めつき膜を形成することにより、無電解銅めつき膜の表面の酸化劣化を、前記錫銀めつき膜により防止することができるので、貫通電極における無電解銅めつき膜と充填された導体の気密性を、より高めること力 Sできる。

[0060] さらに、前記第 1めっき処理よりも後の工程において、前記基板を加熱することにより、前記貫通孔 2の内壁面 3と、第 1めっき処理の工程において形成された銅めつき膜 6との界面に存在する水素を除去することができ、また、加圧しながら加熱することにより、前記内壁面 3と前記めつき膜との間隙を縮めることができるとともに、さらに前記内壁面 3と前記銅めつき膜 6との界面に入り込んだ水素を除去することができる。これにより、前記内壁面 3に対する銅めつき膜 6の気密性をより向上させることができる

〇

[0061] そして、貫通孔内 2に導体としての半田が充填された貫通電極 9を有する貫通電極回路基板は、貫通孔 2の内壁面 3と銅めつき膜 6との気密性もよぐまた、半田と錫— 銀めつき膜との間の濡れ性が良好であるため貫通孔 2は隙間なく充填され、また錫銅めつき膜と半田との間の気密性も良好であり、非常に気密性の優れた貫通電極となる。さらに、半田が貫通孔全体に隙間なく充填されているので、この貫通電極 9を貫通電極として用いる際に、電気的接続の信頼性に優れたものとなる。

[0062] なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなぐ必要に応じて種々変更することが可能である。例えば、基板に貫通孔を穿設する方法は、ドライエッチング法、ウエットエッチング法のいずれでもよい。また、貫通孔に導体を埋める方法は、半田溶融充填、無電解めつき充填、電解めつき充填、金属ナノ粒子を含むペーストを充填後に焼成する等、いずれの方法であってもよい。また、貫通電極回路基板の形成方法における最終工程として、基板の両表面を研磨する平坦化処理工程を設けても良い。この処理によって、平坦な基板を得られ、貫通電極基板と他の部材とを組み合わせて気密性の必要な形状を形成する際に隙間なく接合することが可能になるという ¾]果を得ること力でさる。

実施例

[0063] 以下に、実施例により本発明を具体的に示す。ただし、本発明はこの実施例に限定されるものではない。

[0064] (実施例 1)

まず、前記ガラス基板 1として、 25 mの厚さ寸法のホウ珪酸ガラスからなるガラス基板 1を用意し、このガラス基板 1に、キセノンエキシマー UVを用いて波長が 172η m、光量が 20mW/cm²の紫外線を 2分間照射して紫外線処理を行った（ST1、 ST [0065] 続いて、前記ガラス基板 1を超音波によるキヤビティーシヨンを利用したメガソニック洗浄法により、純水を用いて 1分間洗浄して洗浄処理を行った（ST1 : ST12)。

[0066] 次に、ガラス基板 1にレジスト 4を塗布し、露光現像を行って基板の表裏面における貫通孔形成部に 25 πι φの抜きパターンをそれぞれ形成し（ST1、 ST13)、その後、サンドブラスト法により、貫通孔 2を形成する（ST1、 ST14)。その後、前記貫通孔 2 の内壁面 3をエッチング処理して平滑面とした（ST1、 ST15)。

[0067] すなわち、 1. Omol/Lのフッ酸（HF)と、 3. Omol/Lのフッ化アンモニゥム（NH4 F)と、 4. Omol/Lの塩酸（HC1)とで組成された混酸をエッチング液として用意し、前記ガラス基板 1を液温が 23°Cに設定され、エッチング速度を 2. ； m/minとされた前記エッチング液に 1分間浸漬させて、前記ガラス基板 1に約 25 m φの貫通孔 2 を形成すると同時に、前記貫通孔 2の内壁面 3をエッチング処理した。

[0068] 次に、エッチング用のレジスト 4を除去し、無電解めつき用に、貫通孔 2の内壁面 3 のみを露出させる新たなレジスト（マスキング） 5を施し、そのガラス基板 1を、塩化第 1 錫の濃度が 1. 3%の塩化錫水溶液に 3分間浸漬させてから、リンスした後、パラジゥムイオンの濃度が 0. 015%の塩化パラジウム水溶液に 2分間浸漬させた。この触媒処理の工程を 2回繰り返して、前記ガラス基板 1に形成された貫通孔 2の内壁面 3に触媒を付与した (ST2)。

[0069] 続いて、前記ガラス基板 1の貫通孔 2の内壁面 3に銅めつき膜 6を形成した（ST3)。

このめつき膜形成の工程においては、 0· 047mol/Lの銅イオンと、 0. 0028mol/ Lのニッケルイオンが添加され、錯化剤として酒石酸ナトリウムカリウム 4水和物（ロッシェル塩）と、還元剤として、約 0· 2%のホルムアルデヒドと、約 0. 1 %のキレート剤とを含む銅めつき液を用意した。さらに、前記銅めつき液には、 pH調整として約 1. 5g /Lの水酸化ナトリウム（NaOH)が含まれており、 pHは 12· 6に調整されている。そして、前記ガラス基板 1を、液温が 30°Cに設定された前記めつき液に 1時間浸漬させて、前記ガラス基板 1の貫通孔 2の内壁面 3に銅めつき膜 6を形成した。

[0070] 続いて、銅めつき膜 6が形成された前記貫通孔 2の内壁面 3に、さらに、錫銀めつき膜 7を形成した（ST4)。このめつき膜形成の工程においては、最初に置換銀めつきプロセスを行い、続いて無電解錫めつきを行う 2段階錫-銀めつき法を用いた。前記ガラス基板 1を、液温が 40°Cに設定された銀置換めつき液に 35秒間浸漬させ、水洗後、液温が 68°Cに設定された錫めつき液に 12分間浸漬させて、前記ガラス基板 1の貫通孔 2における銅めつき膜 6の表面にさらに錫銀めつき膜 7を約 1 μ m形成した。

[0071] その後、ガラス基板 1から無電解めつき用のレジストを除去し、熱処理温度を 400°C に設定し、大気圧において、熱処理時間を 1時間として窒素雰囲気中において前記ガラス基板 1を加熱した（ST5)。

[0072] その後、前記貫通孔 2に導体となる溶融半田 8を埋め込み、充填させた（ST6)。これにより、ガラス基板 1の貫通孔 2を導電金属としての銅および半田で充填させて貫通電極 9を完成させた。

[0073] (実施例 2)

前述の実施例 1における貫通孔 2の導体による充填の工程において、以下の点を異ならせた。

[0074] すなわち、本実施例 2においては、次に、ガラス基板 1にレジスト 4を塗布し、露光現像を行って基板の表裏面における貫通孔形成部に 25 μ τα φの抜きパターンをそれぞれ形成し（ST1、 ST13)、その後、エッチング法により、貫通孔 2を形成する（ST1 、 ST14)と同時に、前記貫通孔 2の内壁面 3を平滑面とした（ST1、 ST15)。

[0075] 以下、本発明の導通孔の形成方法の実施形態とその導通孔を有する電子部品を図 5および図 6を参照して説明する。

[0076] 図 5は、本実施形態の導通孔の形成方法の各工程を示すフローチャートであり、図 6は、図 5に示す本実施形態の導通孔の形成方法における前処理となる、導体金属が埋設される貫通孔を電子部品の基材に形成するまでの各工程を示すフローチヤートである。図 7 (a)〜（h)は、本実施形態の導通孔の形成方法における前記基材の前処理の段階から導通孔が形成されるまでの各工程を示す概略図である。また、図 8は、本実施形態における導通孔を有する電子部品の要部拡大断面図である。

[0077] ここで、本実施形態においては、基材としてのガラス基板に形成された貫通孔に銅を充填して貫通電極として作用する導通孔を形成する場合を用いて説明する力本発明の導通孔の形成方法および導通孔を有する電子部品において、貫通孔に充填される金属は銅に限定されず、種々の導電性金属を用いることができる。また、前記電子部品の基材についても特に限定されず、例えば、セラミック基材等の他、ポリイミド、エポキシ、ポリカーボネート等の樹脂を材料とする樹脂基材等の種々の基材を用いること力 Sでさる。

[0078] 本実施形態においては、後に導電金属としての銅めつき 17が充填されて導通孔 1 8となる貫通孔 12が形成された、基材としてのガラス基板 11を用意する。このガラス基板 11には、導通孔 18を形成する前処理（ST21)の一環として、紫外線を照射したり（紫外線処理： ST31)、純水等を用いて洗浄する（洗浄処理： ST32)等により清浄化を行っておくことが好ましレ、。基材としてのガラス基板 11に付着したゴミゃ油脂類等の不純物を予め除去することにより、触媒をガラス基板 11に密着させるためである

[0079] 前記貫通孔 12は、例えば、エッチング法やサンドブラスト法等の公知の穿孔方法により、前記前処理（ST21)の一環として、ガラス基板 11に形成しておく。前記貫通孔 12をエッチング法により形成する場合には、図 13 (a)に示すガラス基板 11に対し、まず、図 13 (b)に示すようにレジスト 14を塗布して露光現像を行うことにより、前記ガラス基板 11の一面側（例えば、表面側）に所望の直径寸法とされた円形の抜きパターンを形成する (パターン形成処理： ST33)。その後、エッチング液を用いて所定の温度、エッチング速度、エッチング時間の条件下でエッチングを行ない、図 7 (c)に示すように、前記ガラス基板 11のレジスト 14の開口部位 14aに貫通孔 12を形成する (穿孔処理： ST34)。前記エッチング液としては、フッ酸 (HF)と塩酸 (HC1)の混酸、あるいは、フッ酸（HF)とフッ化アンモニゥム（HN4F)と塩酸（HC1)との混酸を用いること力 Sでさる。

[0080] なお、エッチング液を用いてガラス基板 11に貫通孔 12を形成する場合は、貫通孔 12の形成と同時に、その内壁面 13を平滑化するエッチング処理も行っていることになる（エッチング処理： ST35)。よって、別工程としての前記貫通孔 12の内壁面 13のエッチング処理は不要である。し力もながら、例えば、サンドブラスト法によりガラス基板 11に貫通孔 12を形成する場合には、形成された貫通孔 12の内壁面 13をフッ酸を含有するエッチング液で処理するエッチング処理を別工程として行!/、、粗面化されてレ、る前記内壁面 13を平滑化することが好まし!/、。 [0081] また、ガラス基板 11にエッチング法やサンドブラスト法によって形成される貫通孔 1 2は、図 8に示すように、レジスト 14の開口部位 14aが形成された一面側が他面側よりも大径とされたテーパ状に形成される。テーパ状に形成された貫通孔 12は、後述する導体 Cを嵌着させることが容易である力前記貫通孔 12は円筒状の貫通孔 12であつても良い。その場合には、前記導体 Cは圧入手段を用いて前記貫通孔 12に嵌着させるようにする。

[0082] 次に、このようにして形成された貫通孔 12を導電金属で埋設し、導通孔 18とする。

[0083] この導通孔 18の形成は、まず、図 7 (d)に示すように、前記ガラス基板 1にレジスト 5 を塗布し直して被処理面以外の表面を被覆した後、前記ガラス基板 1を所定温度の塩化錫水溶液に所定時間浸漬させてから、洗浄する。その後、塩化パラジウム水溶液に所定時間浸漬させる。この触媒処理の工程を 2回繰り返して、前記ガラス基板 1 に形成された貫通孔 12の内壁面 13に触媒を付与する（触媒処理： ST22)。

[0084] 続いて、図 13 (e)および図 14に示すように、前記ガラス基板 11の貫通孔 12の内壁面 13に銅めつき膜 16を形成する（第 1めっき処理： ST23)。

[0085] めっき処理の工程の各種めつき処理は、公知の無電解銅めつき方法を利用することがでる。例えば、銅イオン、ニッケルイオンの他、酒石酸ナトリウムカリウム四水和物等の錯化剤や、ホルムアルデヒド等の還元剤、水酸化ナトリウム等の pH調整剤、およびキレート剤等を含む銅めつき液にガラス基板 11を所定時間浸漬させることで、前記ガラス基板 11の貫通孔 12の内壁面 13に銅めつき膜 16を形成することができる。

[0086] 銅めつき液における銅イオンの添加量は、 0· 041—0. 055mol/Lであり、ニッケルイオンの添加量は、銅めつき液に含まれる銅イオンの lOOmolに対し l〜30molであること力 S好ましい。より好ましくは、前記ニッケルイオンの添加量は、前記銅イオンの lOOmolに対し 4〜； !Omolである。ニッケルイオンが、銅イオン lOOmolに対して lmo 1より少ないと、ガラス基板 1に対する銅めつき膜 6の十分な密着力が得られなくなってしまい、一方、ニッケルイオンが 30moはりも多い場合には、銅の物性が低下してしまうので、銅めつき膜 6を回路電極として使用する際には、抵抗が大幅に高くなつてしまう力、らである。

[0087] さらに、この銅めつき液には、 pH調整のための約 1 · 5g/Lの水酸化ナトリウム（Na OH)が含まれて pHが約 12. 6に調整されているとともに、さらに、約 0· 1 %のキレート剤が含まれている。

[0088] その後、図 13 (f)に示すように、前記貫通孔 12に少なくとも表面が無電解銅めつきが可能に処理された導体 Cを揷入する（導体配置： ST24)。前記導体 Cの大きさは、貫通孔 12内に収まる大きさであることが要求される力 S、その形状は特に限らない。例えば、図 8に示すように球形、あるいは縦軸断面を楕円形や菱形とする紡錘形とし、貫通孔 12の直径寸法と略等しい寸法とされた赤道近傍部の全周をテーパ状に形成された前記貫通孔 12の内壁に当接させるようにして前記貫通孔 12内に嵌着させ、配設することで、貫通孔 12の内壁面 13に形成された銅めつき膜 16と、これに接触するようにして配設された前記導体 Cと、充填された銅めつき 17との間で電気的導通を確保することができるので、電気的接続の信頼性の優れたものとなる。なお、貫通孔 12が円筒状に形成されている場合には、前記導体 Cを前記貫通孔 12に圧入させるようにする。

[0089] 続いて、貫通孔 12内に導体 Cが配設されたガラス基板 11を、再び、所定温度に設定された前記めつき液に所定時間浸漬させ、図 7 (g)および図 8に示すように、前記ガラス基板 11の貫通孔 12に形成された空隙部を銅めつき 17を充填させる（第 2めつき処理： ST25)。このとき、前記導体 Cが核となり貫通孔 12内に銅めつき 17が充填される。

[0090] 最後に、図 7 (h)に示すように、ガラス基板 11からレジストを剥離させた後、ガラス基板 11を所定温度によって所定時間加熱する加熱処理、または、この加熱処理に代えて、所定の圧力の雰囲気内においてガラス基板 11を加圧しながら加熱する加熱'カロ圧処理を行ない（ST26)、導通孔 18の形成を完成させる。これにより、ガラス基板 11 の内表面とめっき膜との間隔を縮めてシール性を向上させることができる。加熱処理、または加熱'加圧処理は、実質的に酸素および水素を含まない雰囲気内でおこなわれる事が望ましい。このことにより、めっき膜表面の酸化を抑え、水素の離脱も妨げずシール性を向上させることができる。

[0091] なお、レジスト剥離および加熱処理 (加熱 ·加圧処理）は、第 1めっき処理後、導体配設処理の前であってもよ!/、（実施例 2参照）。 [0092] 次に、本実施形態の作用につ!/、て説明する。

[0093] 本実施形態においては、前記第 1めっき処理の工程の前に、前記貫通孔 12の内壁面 13をエッチング液で処理することにより、被処理面の微細な凹凸からなる欠陥部をエッチング除去して平滑面とすることができるので、前記内壁面 13に対する銅めつき膜 16の密着力をより高めることができる。

[0094] そして、貫通孔 12の内壁面 13を第 1めっき処理の工程において銅めつき処理することで、被処理面である導通孔 18の内壁面 13と銅めつき膜 16との密着力を高めること力 Sできる。

[0095] また、貫通孔 12内に、少なくとも表面がめっき可能に処理された、例えば銅などの金属により被覆処理された導体 Cを配設させることで、第 2めっき処理の工程で銅めつき 17を充填させる空隙部を狭小とすることができるので、第 2めっき処理に要する時間を大幅に短縮することが可能となる。

[0096] さらに、前記第 1めっき処理の工程後に、加熱することにより、前記貫通孔 12の内壁面 13と、第 1めっき処理の工程において形成された銅めつき膜 16との界面に存在する水素を除去することができ、また、加圧しながら加熱することにより、前記内壁面 1 3と前記めつき膜との間隙を縮めることができるとともに、さらに前記内壁面 13と前記銅めつき膜 16との界面に入り込んだ水素を除去することができる。これにより、前記内壁面 13に対する銅めつき膜 16の密着力をより向上させることができる。

[0097] そして、このようにして形成された本実施形態の導通孔 18を有する電子部品は、貫通孔 12の内壁面 13と銅めつき膜 16とのシール性も高ぐまた、導通孔 18内に埋設された導電金属としての銅の気密性も高いので、この導通孔 18を貫通電極として用いる際に、電気的接続の信頼性に優れたものとなる。

[0098] なお、本発明は前記各実施形態に限定されるものではなぐ必要に応じて種々変更することが可能である。

[0099] 以下に、実施例により本発明を具体的に示す。ただし、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。

[0100] (実施例 3)

まず、前記ガラス基板 11として、 25 mの厚さ寸法のホウ珪酸ガラスからなるガラス基板 11を用意し、このガラス基板 11に、キセノンエキシマー UVを用いて波長が 172 nm、光量が 20mW/cm²の紫外線を 2分間照射して紫外線処理を行った（ST21、 ST31) ₀

[0101] 続いて、前記ガラス基板 11を超音波によるキヤビティーシヨンを利用したメガソニック洗浄法により、純水を用いて 1分間洗浄して洗浄処理を行った（ST21 : ST32)。

[0102] 次に、ガラス基板 11にレジスト 14を塗布し、露光現像を行って基板の表面における貫通孔 12形成部に 25 01 の抜きパターンを形成し（ST21、 ST33)、その後、ェツチング法により、貫通孔 12を形成する（ST21、 ST34)と同時に、前記貫通孔 12の内壁面 13をエッチング処理して平滑面とした（ST21、 ST35)。

[0103] すなわち、 1. Omol/Lのフッ酸（HF)と、 3. Omol/Lのフッ化アンモニゥム（NH4 F)と、 4. Omol/Lの塩酸（HC1)とで組成された混酸をエッチング液として用意し、前記ガラス基板 1を液温が 23°Cに設定され、エッチング速度を 2. ； m/minとされた前記エッチング液に 13分間浸漬させて、前記ガラス基板 1に約 25 πι φの貫通孔 1 2を形成すると同時に、前記貫通孔 12の内壁面 13をエッチング処理した。

[0104] 次に、エッチング用のレジスト 14を除去し、無電解銅めつき用に、貫通孔 12の内壁面 13のみを露出させる新たなレジスト（マスキング） 15を施し、そのガラス基板 11を、塩化第 1錫の濃度が 1. 3%の塩化錫水溶液に 3分間浸漬させてから、リンスした後、パラジウムイオンの濃度が 0. 015%の塩化パラジウム水溶液に 2分間浸漬させた。この触媒処理の工程を 2回繰り返して、前記ガラス基板 11に形成された貫通孔 12の内壁面 13に触媒を付与した（ST22)。

[0105] 続いて、前記ガラス基板 11の貫通孔 12の内壁面 13に銅めつき膜 16を形成した（S Τ23)。この第 1めっき処理の工程においては、 0· 047mol/Lの銅イオンと、 0. 00 28mol/Lのニッケルイオンが添加され、錯化剤として酒石酸ナトリウムカリウム 4水和物（ロッシエル塩）と、還元剤として、約 0· 2%のホノレムァノレデヒドと、約 0. 1 %のキレート剤とを含む銅めつき液を用意した。さらに、前記銅めつき液には、 pH調整として約 1 · 5g/Lの水酸化ナトリウム（NaOH)が含まれており、 pHは 12· 6に調整されている。そして、前記ガラス基板 11を、液温が 30°Cに設定された前記めつき液に 1時間浸漬させて、前記ガラス基板 11の貫通孔 12の内壁面 13に銅めつき膜 16を形成した〇

[0106] その後、前記貫通孔 12に、該貫通孔 12の直径寸法と同じ約 25 ^ πι φの球形とされた銅からなる導体 Cを揷入した（ST24)。

[0107] 続いて、貫通孔 2に導体 Cを配設したガラス基板 11を、再び、液温が 30°Cに設定された前記めつき液に 5時間浸漬させて、前記ガラス基板 11の貫通孔 12に形成された空隙部を銅めつき 17で充填させた（ST25)。

[0108] その後、ガラス基板 11から無電解銅めつき用のレジストを除去し、熱処理温度を 40

0°Cに設定し、大気圧において、熱処理時間を 1時間として窒素雰囲気中において前記ガラス基板 11を加熱した（ST26)。これにより、ガラス基板 11の貫通孔 12を導電金属としての銅で充填させて導通孔 18を完成させた。

[0109] (実施例 4)

前述の実施例 3における貫通孔 12の導体による充填の工程において、以下の点を異ならせた。

[0110] すなわち、本実施例 4においては、前記ガラス基板 11の貫通孔 12の内壁面 13に銅めつき膜 16を形成した後、ガラス基板 11から無電解銅めつき用のレジスト 15を除去し、前記貫通孔 12に約 25 直径の球形とされた前記導体 Cを揷入した。そして、熱処理温度を 400°Cに設定し、大気圧において、熱処理時間を 1時間として窒素雰囲気中にぉレ、て前記ガラス基板 11を加熱し、ガラス基板 11と銅との密着性を高めた。続いて、ガラス基板 11に対し、 10分間の電解銅めつきを行ない、前記ガラス基板 11の貫通孔 12に形成された空隙部を銅めつき 17で充填させ、導通孔 18を完成させた。

Claims

請求の範囲

[1] 貫通孔内に金属導体を充填してなる貫通電極を有する貫通電極回路基板であつて、前記貫通孔は、エッチングにより平滑処理された内壁面に無電解銅めつき膜が形成されて!/、ることを特徴とする貫通電極回路基板。

[2] 前記貫通孔は、前記銅めつき膜上にさらに、主成分として錫及び銀を含む無電解錫銀めつき膜が積層形成されていることを特徴とする請求項 1に記載の貫通電極回路基板。

[3] 貫通孔に金属導体を充填してなる貫通電極を有する貫通電極回路基板の形成方法であって、前記貫通電極は、基板に形成された貫通孔の内壁面をエッチング液で処理するエッチング処理工程、前記貫通孔の内壁面に無電解銅めつき液を用いて銅めつき膜を形成する第 1めっき処理工程、および、前記貫通孔内に金属導体を充填する導体充填処理工程、を順に経て形成されて!/、ることを特徴とする貫通電極回路基板の形成方法。

[4] 前記第 1めっき処理工程の後にさらに、前記銅めつき膜の上層に主成分として錫及び銀を含む無電解錫銀めつき膜を形成する第 2めっき処理工程を経ることを特徴とする請求項 3に記載の貫通電極回路基板の形成方法。

[5] 前記第 1めっき処理工程において、前記基材を浸漬させる銅めつき液は、銅イオン、ニッケルイオン、還元剤としてのホルムアルデヒド、および錯化剤としての酒石酸または酒石酸塩を含み、前記銅イオンの添加量は、 0. 041 -0. 055mol/Lであり、前記ニッケルイオンの添加量は、前記銅イオンの lOOmolに対し l〜30molであることを特徴とする請求項 3または請求項 4に記載の貫通電極回路基板の形成方法。

[6] 前記貫通孔内に充填する導体金属は、半田、銅、銀のうちいずれ力、 1であることを特徴とする請求項 3乃至請求項 5のいずれか 1項に記載の貫通電極回路基板の形成方法。

[7] 前記導体充填工程が、少なくとも表面がめっき可能に処理された導体を前記貫通孔内に配置させる導体配置工程、および、前記導体が配置された前記貫通孔内の空隙部をめつき処理によって導体で充填する第 2めっき処理工程、を順に経ることを特徴とする請求項 3記載の貫通電極回路基板の形成方法。

[8] 基材に形成された貫通孔の内壁面に、無電解めつき液を用いてめっき膜を形成する第 1めっき処理工程、

少なくとも表面がめっき可能に処理された導体を前記貫通孔内に配置させる導体配置工程、

および、

前記導体が配置された前記貫通孔内の空隙部をめつき処理によって導体で充填する第 2めっき処理工程、

を順に経ることを特徴とする導通孔の形成方法。

[9] 前記導体は球形あるレ、は紡錘形とされて!/、ることを特徴とする請求項 8記載の導通孔の形成方法。

[10] 前記第 1めっき処理工程の前に、前記貫通孔の内壁面をエッチング液で処理するエッチング処理工程を経ることを特徴とする請求項 8または請求項 9に記載の導通孔の形成方法。

[11] 第 1めっき処理工程および/または第 2めっき処理工程に無電解銅めつき処理が行われる場合においては、前記基材を浸漬させる銅めつき液は、銅イオン、ニッケノレイオン、還元剤としてのホルムアルデヒド、および錯化剤としての酒石酸または酒石酸塩を含み、前記銅イオンの添加量は、 0. 041—0. 055mol/Lであり、前記ニッケルイオンの添加量は、前記銅イオンの lOOmolに対し l〜30molであることを特徴とする請求項 8乃至請求項 10のいずれか 1項に記載の導通孔の形成方法。

[12] 無電解めつき処理が行われる第 1めっき処理工程後に、前記基材を加熱する加熱処理工程、または、加圧しながら加熱する加熱 ·加圧処理工程を経ることを特徴とする請求項 10または請求項 11に記載の導通孔の形成方法。

[13] 貫通孔に金属導体を充填してなる導通孔を有する電子部品であって、前記導通孔は、内壁面がめっき処理された貫通孔内に、少なくとも表面がめっき可能に処理された導体が揷入、配置されており、前記貫通孔内の空隙部をめつきにより充填されていることを特徴とする導通孔を有する電子部品。