JP2011249661A - インターポーザー及びそれを用いた実装構造体 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、電気的信頼性を向上させる要求に応えるインターポーザーおよびそれを用いた実装構造体を提供するものである。
【解決手段】本発明の一形態にかかるインターポーザー４は、厚み方向に沿った複数の貫通孔Ｐが形成された無機絶縁層１７と、該貫通孔Ｐに配された貫通導体１６とを備え、無機絶縁層１７は、互いに結合した、アモルファス状態の酸化ケイ素を含有する第１無機絶縁粒子１７ａと、第１無機絶縁粒子１７ａを介して互いに接着された、アモルファス状態の酸化ケイ素を含有する、第１無機絶縁粒子１７ａよりも粒径が大きい第２無機絶縁粒子１７ｂとを有しており、無機絶縁層１７には、第１無機絶縁粒子１７ａおよび第２無機絶縁粒子ｍに取り囲まれた複数の空隙Ｖが形成されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電子機器（たとえば各種オーディオビジュアル機器、家電機器、通信機器、コンピュータ機器及びその周辺機器）等に使用されるインターポーザー及びそれを用いた実装構造体に関するものである。

従来、電子機器における実装構造体としては、配線基板に電子部品を実装したものが使用されている。

特許文献１には、配線基板と、配線基板上にフリップチップ実装されたベアチップと、を備えた実装構造体が記載されている。

このように、配線基板上にベアチップがフリップチップ実装されていると、ベアチップの実装時や作動時等において実装構造体に熱が印加された場合に、配線基板とベアチップとの熱膨張率の差に起因して、配線基板とベアチップとの接続部に熱応力が発生し、耐久性の低いベアチップの電極に該熱応力が印加されて破壊されることがあり、ひいては実装構造体の電気的信頼性が低下しやすくなる。

一方、特許文献２には、配線基板と、該配線基板に搭載された電子素子と、前記配線基板と前記電子素子との間に介挿されたインターポーザーと、を備え、該インターポーザーは、半導体材料又はガラスからなる基体と、基体を貫通するとともに貫通部に導体が充填されている導体埋め込みスルーホールと、を有する実装構造体が記載されている。

このように基体が半導体材料又はガラスからなるインターポーザーは、配線基板と比較して、電子素子との熱膨張率の差が小さく、インターポーザーと電子素子との接続部に生じる熱応力を低減し、ひいては電子素子の電極に印加される熱応力を低減することができる。

しかしながら、このような半導体材料又はガラスからなる基体の熱膨張率は、導体埋め込みスルーホールの熱膨張率よりも小さいことから、電子素子の実装時や作動時にインターポーザーに熱が印加された場合、導体埋め込みスルーホールが基体よりも大きく熱膨張することによって、貫通部の内壁に応力が印加され、ひいては貫通部の内壁から基体内部に向ってクラックが生じやすくなる。その結果、導体埋め込みスルーホールの導電材料が該クラック内に侵入することによって、導体埋め込みスルーホール同士が短絡しやすくなり、ひいてはインターポーザーの電気的信頼性が低下しやすい。

特開平１１−２１４４４９号公報 特開２００４−３１１５７４号公報

本発明は、電気的信頼性を向上させる要求に応えるインターポーザーおよびそれを用いた実装構造体を提供するものである。

本発明の一形態にかかるインターポーザーは、厚み方向に沿った複数の貫通孔が形成された無機絶縁層と、該貫通孔に配された貫通導体とを備え、前記無機絶縁層は、互いに結合した、アモルファス状態の酸化ケイ素を含有する第１無機絶縁粒子と、該第１無機絶縁粒子を介して互いに接着された、アモルファス状態の酸化ケイ素を含有する、前記第１無機絶縁粒子よりも粒径が大きい第２無機絶縁粒子とを有しており、前記無機絶縁層には、前記第１無機絶縁粒子および前記第２無機絶縁粒子に取り囲まれた複数の空隙が形成されている。

本発明の一形態にかかる実装構造体は、配線基板と、該配線基板上に搭載された請求項１に記載のインターポーザーと、該インターポーザー上に実装された電子部品とを備えている。

本発明の一形態にかかるインターポーザーによれば、無機絶縁層の弾性率を低減することにより、無機絶縁層に応力が印加された場合に、無機絶縁層のクラックを低減し、ひいては電気的信頼性に優れたインターポーザーを得ることができる。

図１（ａ）は、本発明の第１実施形態にかかる実装構造体を厚み方向に切断した断面図であり、図１（ｂ）は、図１のＲ１部分を拡大して示した断面図であり、図１（ｃ）は、２つの第１無機絶縁粒子が結合した様子を模式的に現したものである。 図２（ａ）乃至（ｄ）は、図１に示す実装構造体の製造工程を説明する厚み方向に切断した断面図であり、図２（ｅ）は、図２（ｄ）のＲ２部分を拡大して示した断面図である。 図３（ａ）、（ｃ）及び（ｄ）は、図１に示す実装構造体の製造工程を説明する厚み方向に切断した断面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＲ３部分を拡大して示した断面図である。 図４は、本発明の第２実施形態にかかる実装構造体を厚み方向に切断した断面図である。 図５は、本発明の第３実施形態にかかる実装構造体を厚み方向に切断した断面図である。

（第１実施形態）
以下に、本発明の第１実施形態に係るインターポーザーを含む実装構造体を、図面に基づいて詳細に説明する。

図１（ａ）に示した実装構造体１は、例えば各種オーディオビジュアル機器、家電機器、通信機器、コンピュータ装置又はその周辺機器などの電子機器に使用されるものであり、例えばマザーボード等の外部回路に電気的に接続される。この実装構造体１は、電子部品２と、電子部品２が実装された配線基板３と、電子部品２及び配線基板３の間に介在されたインターポーザー４と、インターポーザー４と電子部品２とを電気的に接続する第１バンプ５ａと、インターポーザー４と配線基板３とを電気的に接続する第２バンプ５ｂと、配線基板３と外部回路とを電気的に接続する第３バンプ５ｃとを含んでいる。

電子部品２は、インターポーザー４を介して配線基板３に実装されており、例えばＬＳＩ又はＩＣ等の半導体素子である。この半導体素子は、ＣＰＵ若しくはＭＰＵ等のロジック系又はメモリ系の半導体素子を用いることができ、母材が例えばシリコン、ゲルマニウム、ガリウム砒素、ガリウム砒素リン、窒化ガリウム又は炭化珪素等の半導体材料を含んでいる。この電子部品２は、厚みが例えば０．０５ｍｍ以上０．８ｍｍ以下に設定され、
各方向への熱膨張率が例えば３ｐｐｍ／℃以上５ｐｐｍ／℃以下に設定され、ヤング率が例えば１００ＧＰａ以上１５０ＧＰａ以下に設定されている。

ここで、本実施形態の実装構造体１において、電子部品２は、ロジック系の半導体素子を用いることが望ましい。このロジック系の半導体素子は、メモリ系の半導体素子と比較して、端子数が多く回路が微細配線化されており、応力が印加されると回路に断線が生じやすいため、配線基板３との電気的接続信頼性が低下しやすい。したがって、この電子部品２と配線基板３との間にインターポーザー４を介在させることにより、電子部品２の回路に印加される応力を緩和し、電子部品２と配線基板３との電気的接続信頼性を高めることができる。

なお、電子部品２の厚みは、電子部品２を厚み方向（Ｚ方向）に沿って切断した断面を走査型電子顕微鏡で観察し、厚み方向（Ｚ方向）に沿った長さの平均値を算出することにより測定される。また、電子部品２の熱膨張率は、市販のＴＭＡ装置を用いて、ＪＩＳＫ７１９７‐１９９１に準じた測定方法により測定される。また、電子部品２のヤング率は、ＭＴＳシステムズ社製Ｎａｎｏ Ｉｎｄｅｎｔｏｒ ＸＰ／ＤＣＭを用いて測定される。以下、各部材の厚み、熱膨張率及びヤング率は、上述した電子部品２と同様に測定する。

配線基板３は、樹脂製のビルドアップ基板であり、コア基板６とコア基板６の上下に形成された一対のビルドアップ部７とを含んでいる。この配線基板３は、厚みが例えば０．３ｍｍ以上１．８ｍｍ以下に設定され、厚みが電子部品２の例えば２倍以上２０倍以下に設定され、平面方向（ＸＹ平面方向）への熱膨張率が例えば１３ｐｐｍ／℃以上３０ｐｐｍ／℃以下に設定され、平面方向への熱膨張率が電子部品２の例えば３倍以上８倍以下に設定され、ヤング率が５ＧＰａ以上４０ＧＰａ以下に設定されている。

コア基板６は、配線基板３の剛性を高めるものであり、厚み方向に貫通するスルーホールが形成された樹脂基板８、該スルーホールの内壁に沿って円筒状に形成されたスルーホール導体９、及び該スルーホール導体９の内部に柱状に形成された絶縁体１０を含んでいる。

樹脂基板８は、コア基板６の剛性を高めるものであり、例えばエポキシ樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂、シアネート樹脂、ポリパラフェニレンベンズビスオキサゾール樹脂、全芳香族ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、芳香族液晶ポリエステル樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂又はポリエーテルケトン樹脂等の樹脂材料を含んでいる。また、繊維からなる基材又は無機絶縁フィラーを含んでも構わない。

スルーホール導体９は、コア基板６の上下のビルドアップ部７を電気的に接続するものであり、例えば銅、銀、金、アルミニウム、ニッケル又はクロム等の導電材料を含んでいる。

絶縁体１０は、後述するビア導体１３の支持面を形成するものであり、例えばポリイミド樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シアネート樹脂、フッ素樹脂、シリコン樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂又はビスマレイミドトリアジン樹脂等の樹脂材料を含んでいる。

一方、ビルドアップ部７は、厚み方向に貫通するビア孔が形成され、コア基板６上に配された絶縁層１１、コア基板６上又は絶縁層１１上に配された配線層１２、ビア孔に柱状に形成され、配線層１２に電気的に接続されたビア導体１３を含んでいる。配線層１２及びビア導体１３は、互いに電気的に接続されており、接地用配線、電力供給用配線又は信
号用配線を含む配線部を構成している。

絶縁層１１は、配線層１２の支持部材としての機能、及び配線層１２同士の短絡を抑制する絶縁部材としての機能を有し、この絶縁層１１は、例えばエポキシ樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂、シアネート樹脂、ポリパラフェニレンベンズビスオキサゾール樹脂、全芳香族ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、芳香族液晶ポリエステル樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂又はポリエーテルケトン樹脂等の樹脂材料を含んでいる。

配線層１２は、絶縁層１１を介して厚み方向に互いに離間しており、例えば銅、銀、金、アルミニウム、ニッケル又はクロム等の導電材料を含んでいる。

ビア導体１３は、厚み方向に互いに離間した配線層１２同士を相互に接続するものであり、平面方向への断面積がコア基板６に向って小さくなる柱状（テーパー状）に形成されており、例えば銅、銀、金、アルミニウム、ニッケル又はクロムの導電材料を含んでいる。

一方、インターポーザー４は、電子部品２及び配線基板３の接続部材として機能するものであり、厚み方向に沿って貫通孔Ｐが形成された基体１４と、基体１４の一主面に当接された導電層１５と、該貫通孔Ｐに配され、一端部が導電層１５に電気的に接続された貫通導体１６と、を含んでいる。

基体１４は、インターポーザー４の支持部材及び絶縁部材として機能するものであり、無機絶縁層１７と、該無機絶縁層１７の一主面に当接され、該無機絶縁層１７よりも厚みが小さい樹脂層１８と、からなる。この基体１４は、厚みが例えば３０μｍ以上２００μｍ以下に設定され、厚みが電子部品２の例えば０．２倍以上０．８倍以下に設定され、厚みが配線基板３の例えば０．０１５倍以上０．５倍以下に設定され、各方向への熱膨張率が例えば３ｐｐｍ／℃以上７ｐｐｍ／℃以下に設定され、平面方向への熱膨張率が電子部品２の例えば０．７５倍以上１．２５倍以下に設定され、平面方向への熱膨張率が配線基板３の例えば０．２倍以上０．４倍以下に設定され、ヤング率が例えば１０ＧＰａ以上４５ＧＰａ以下に設定され、ヤング率が電子部品２の例えば０．０８倍以上０．３５倍以下に設定されている。

無機絶縁層１７は、基体１４の主要部を成すものであり、基体１４を低熱膨張率のものとする機能を有しており、厚みが例えば３０μｍ以上２００μｍ以下に設定され、各方向への熱膨張率が０ｐｐｍ／℃以上７ｐｐｍ／℃以下に設定され、平面方向への熱膨張率が電子部品２の０．１倍以上２倍以下に設定され、平面方向への熱膨張率が配線基板３の０．２倍以上０．４倍以下に設定され、ヤング率が例えば１０ＧＰａ以上４５ＧＰａ以下に設定され、ヤング率が電子部品２の例えば０．０８倍以上０．３５倍以下に設定され、誘電正接が例えば０．０００１以上０．０１以下に設定されている。なお、無機絶縁層１７の誘電正接は、ＪＩＳＲ１６２７‐１９９６に準じた共振器法により測定される。以下、各部材の誘電正接は、無機絶縁層１７と同様に測定される。

この無機絶縁層１７は、図１（ｂ）に示すように、粒径が３ｎｍ以上１１０ｎｍ以下に設定され、互いに結合された第１無機絶縁粒子１７ａと、該第１無機絶縁粒子１７ａよりも粒径が大きく、粒径が０．５μｍ以上５μｍ以下に設定され、第１無機絶縁粒子１７ａを介して互いに接着された第２無機絶縁粒子１７ｂと、を含んでいる。この第１無機絶縁粒子１７ａは、図１（ｃ）に示すように境界面１７ａ１を介して互いに結合している。

なお、第１無機絶縁粒子１７ａ及び第２無機絶縁粒子１７ｂは、無機絶縁層１７の研摩面若しくは破断面を電界放出型電子顕微鏡で観察することにより確認され、第１無機絶縁
粒子１７ａ及び第２無機絶縁粒子１７ｂの粒径は、無機絶縁層１７の研摩面若しくは破断面を電界放出型電子顕微鏡で観察し、２０粒子数以上５０粒子数以下の粒子を含むように拡大した断面を撮影し、該拡大した断面にて各粒子の最大径を測定することにより測定される。

この第１無機絶縁粒子１７ａ及び第２無機絶縁粒子１７ｂは、酸化ケイ素を含有している。その結果、無機絶縁層１７の各方向への熱膨張率を低減することによって、インターポーザー４の平面方向への熱膨張率を電子部品２の平面方向への熱膨張率に近づけることができ、ひいてはインターポーザー４及び電子部品２に熱が印加された場合に、インターポーザー４と電子部品２との接続信頼性を高めることができる。

この第１無機絶縁粒子１７ａ及び第２無機絶縁粒子１７ｂとしては、酸化ケイ素のみからなるものを用いても構わないし、酸化ケイ素の他に、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、窒化アルミニウム、水酸化アルミニウム又は炭酸カルシウム等の無機絶縁材料を含有するものを用いても構わない。なお、第１無機絶縁粒子１７ａ及び第２無機絶縁粒子１７ｂは、酸化ケイ素を６５重量％以上１００重量％以下含有することが望ましい。

また、第１無機絶縁粒子１７ａ及び第２無機絶縁粒子１７ｂを構成する酸化ケイ素は、アモルファス（非晶質）状態であることが望ましい。その結果、無機絶縁層１７の結晶構造に起因した熱膨張率の異方性を低減することができるため、実装構造体１に熱が印加された場合に、加熱後の冷却の際に無機絶縁層１７の収縮を各方向にてより均一にすることができ、ひいてはインターポーザー４と電子部品２との電気的接続信頼性を高めることができる。

このアモルファス状態である酸化ケイ素は、結晶相の領域が例えば１０体積％未満に設定されており、なかでも５体積％未満に設定されていることが望ましい。なお、無機絶縁材料における結晶相領域の体積比は、以下のように測定される。まず、１００％結晶化した試料粉末と非晶質粉末とを異なる比率で含む複数の比較試料を作製し、該比較試料をX
線回折法で測定することにより、該測定値と結晶相領域の体積比との相対的関係を示す検量線を作成する。次に、測定対象である調査試料をX線回折法で測定し、該測定値と検量
線とを比較して、該測定値から結晶相領域の体積比を算出することにより、調査資料の結晶相領域の体積比が測定される。

また、第１無機絶縁粒子１７ａは、球状であることが望ましい。その結果、第１無機絶縁粒子１７ａの充填密度を高め、第１無機絶縁粒子１７ａ同士をより強固に結合させることができ、無機絶縁層１７の剛性を高めることができる。また、第２無機絶縁粒子１７ｂは、球状であることが望ましい。その結果、第２無機絶縁粒子１７ｂの表面における応力を分散させることができ、第２無機絶縁粒子１７ｂの表面を起点とした無機絶縁層１７におけるクラックの発生を低減することができる。

一方、樹脂層１８は、無機絶縁層１７と導電層１５との間に介されており、樹脂材料を含んでいる。この樹脂層１８は、厚みが例えば０．５μｍ以上３μｍ以下に設定され、厚みが無機絶縁層１７の例えば０．００２倍以上０．１倍以下に設定され、平面方向及び厚み方向への熱膨張率が５０ｐｐｍ／℃以上１２０ｐｐｍ／℃以下に設定され、ヤング率が例えば０．０５ＧＰａ以上５ＧＰａ以下に設定され、ヤング率が無機絶縁層１７の例えば０．００１倍以上０．２倍以下に設定され、ヤング率が導電層１５の例えば０．０００２倍以上０．０５倍以下に設定されている。

樹脂層１８を構成する樹脂材料としては、例えばエポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、シ
アネート樹脂又はポリイミド樹脂等の樹脂材料を用いることができる。また、樹脂層１８は、難燃性を高めるために、酸化ケイ素等の無機絶縁材料からなる無機絶縁フィラーを含んでいても構わない。この無機絶縁フィラーは、粒径が例えば０．０１μｍ以上０．５μｍ以下に設定されており、樹脂材料内における含有量が例えば０．３体積％以上１０体積％以下に設定されている。

なお、無機絶縁フィラーの粒径は、樹脂層１８の研摩面若しくは破断面を電界放出型電子顕微鏡で観察し、２０粒子数以上５０粒子数以下の粒子を含むように拡大した断面を撮影し、該拡大した断面にて各粒子の最大径を測定することにより測定される。また、樹脂層１８における無機絶縁フィラーの含有量(体積％)は、樹脂層１８の研摩面を電界放出型電子顕微鏡で撮影し、画像解析装置等を用いて、樹脂層１８に占める無機絶縁フィラーの面積比率（面積％）の平均値を算出して含有量（体積％）とみなすことにより測定される。

導電層１５は、基体１４の一主面（電子部品２側の主面）に配されており、電子部品２との接続パッドとしての機能や配線としての機能を有している。その結果、導電層１５によって、貫通導体１６の一端部と電子部品２の電極との接続信頼性を高めることができる。この導電層１５は、例えば銅、銀、金、アルミニウム、ニッケル又はクロム等の導電材料を含んでいる。また、導電層１５は、各方向への熱膨張率が１２ｐｐｍ／℃以上２０ｐｐｍ／℃以下に設定され、各方向への熱膨張率が無機絶縁層１７の３倍以上７倍以下に設定され、ヤング率が８０ＧＰａ以上２００ＧＰａ以下に設定されている。

貫通導体１６は、電子部品２及び配線基板３を電気的に接続するものであり、平面方向への断面積が電子部品２に向って小さくなる柱状（テーパー状）に形成されており、例えば銅、銀、金、アルミニウム、ニッケル又はクロムの導電材料を含んでいる。この貫通導体１６は、平面方向への断面積が例えば０．０００１ｍｍ^２以上０．０１ｍｍ^２以下に設定され、各方向への熱膨張率が１２ｐｐｍ／℃以上２０ｐｐｍ／℃以下に設定され、各方向への熱膨張率が電子部品２の３倍以上７倍以下に設定され、各方向への熱膨張率が無機絶縁層１７の３倍以上７倍以下に設定され、ヤング率が８０ＧＰａ以上２００ＧＰａ以下に設定されている。

また、貫通導体１６は、貫通孔Ｐに充填されている。その結果、貫通孔Ｐの直径をより小さくし微細化した場合においても、貫通導体１６における断線を低減することにより、配線基板３と電子部品２との電気的接続信頼性を高めることができる。

第１バンプ５ａは、電子部品２及びインターポーザー４の電気的接続部材として機能するものであり、電子部品２とインターポーザー４の導電層１５との間に介在されており、例えば鉛、錫、銀、金、銅、亜鉛、ビスマス、インジウム又はアルミニウム等を含む半田等の導電材料により構成されている。

また、第２バンプ５ｂは、インターポーザー４及び配線基板３の電気的接続部材として機能するものであり、インターポーザー４の貫通導体１６と配線基板３の最上層の配線層１２との間に介在されており、第１バンプ５ａと同様の導電材料により構成されている。

また、第３バンプ５ｃは、配線基板３及び外部回路の電気的接続部材として機能するものであり、配線基板３の最下層の配線層１２の主面に形成されており、第１バンプ５ａと同様の導電材料により構成されている。

ところで、貫通導体１６の各方向への熱膨張率は、無機絶縁層１７及び電子部品２よりも大きい。したがって、各方向への熱膨張率が小さい酸化ケイ素を含有する無機絶縁層１
７を用いた場合、無機絶縁層１７と電子部品２との平面方向における熱膨張率の差は低減しやすいが、無機絶縁層１７と貫通導体１６との平面方向における熱膨張率の差は大きくなりやすい。

一方、本実施形態のインターポーザー４においては、無機絶縁層１７が、互いに結合された第１無機絶縁粒子１７ａを含んでいる。ここで、無機絶縁層１７は、シリコン（ヤング率１３０ＧＰａ程度）やシリカガラス（ヤング率７５ＧＰａ程度）等と比較して、ヤング率が小さく、弾性変形しやすい。これは、粒径が例えば３ｎｍ以上１１０ｎｍ以下と超微小である第１無機絶縁粒子１７ａ同士が互いに結合していることから、第１無機絶縁粒子１７ａ同士の間に超微細な隙間が形成されやすくなることに起因すると推測される。また、粒径が例えば３ｎｍ以上１１０ｎｍ以下と超微小である第１無機絶縁粒子１７ａは、後述するように、シリカガラスと比較して、低温条件下で作製されるため、第１無機絶縁粒子１７ａに含有された酸化ケイ素の結晶構造において、３員環構造が少なく５員環以上の多員環構造が多くなりやすいことから、第１無機絶縁粒子１７ａ自体のヤング率が小さくなりやすいことに起因すると推測される。

したがって、無機絶縁層１７は、ヤング率が小さく、弾性変形しやすくなることから、インターポーザー４に熱が印加された場合に、無機絶縁層１７と貫通導体１６との熱膨張率の差に起因して無機絶縁層１７に印加される熱応力が弾性変形によって緩和される。したがって、該熱応力に起因した貫通孔Ｐの内壁から無機絶縁層１４の内部へ向かうクラックの発生を低減することができ、ひいては隣接する貫通導体１６同士の短絡を低減することができる。

また、無機絶縁層１７が、第１無機絶縁粒子１７ａよりも粒径が大きく、第１無機絶縁粒子１７ａを介して互いに接着された第２無機絶縁粒子１７ｂを含んでいる。それ故、貫通孔Ｐの内壁から無機絶縁層１４の内部に向ってクラックが伸長した場合、表面積の大きい第２無機絶縁粒子１７ｂにクラックが達すると、クラックの応力が第２無機絶縁粒子１７ｂの表面で分散されるため、クラックの伸長を抑制することができ、ひいては隣接する貫通導体１６同士の短絡を低減することができる。

さらに、無機絶縁層１７には、第１無機絶縁粒子１７ａ及び第２無機絶縁粒子１７ｂに取り囲まれた複数の空隙Ｖが形成されている。それ故、貫通孔Ｐの内壁から無機絶縁層１４の内部に向ってクラックが伸長した場合、該クラックが空隙Ｖに達すると伸長方向が変わるため、クラックが隣接する貫通導体１６に達するまでの距離が長くなり、クラック伸長に要するエネルギーが消費されやすくなる。したがって、該クラックが隣接する貫通導体１６に達する可能性を低減し、ひいては隣接する貫通導体１６同士の短絡を低減することができる。

以上のようにして、本実施形態のインターポーザー４においては、貫通孔Ｐの内壁から無機絶縁層１７の内部に向うクラックの発生、伸長及び隣接する貫通導体１６に達する可能性を低減することができるため、隣接する貫通導体１６同士の短絡を低減することができ、ひいては電気的信頼性に優れたインターポーザー４を得ることができる。

また、上述したように、無機絶縁層１７のヤング率が小さくなって弾性変形しやすいため、無機絶縁層１７の厚み方向に沿ったクラックを低減することができ、ひいては該クラックに起因した導電層１５の断線を低減することができる。

無機絶縁層１７に形成された空隙Ｖには、大気が充填されている。それ故、空隙Ｖによって無機絶縁層１７の誘電正接を高めることができ、ひいては導電層１５及び貫通導体１６の信号伝送特性を高めることができる。

無機絶縁層１７全体の体積（第１無機絶縁粒子１７ａ、第２無機絶縁粒子１７ｂ及び空隙Ｖの体積の合計値）に対する、空隙Ｖの体積の割合は、例えば２体積％以上１２体積％以下に設定されている。なお、無機絶縁層１７全体の体積に対する、空隙Ｖの体積の割合(体積％)は、無機絶縁層１７の研摩面を電界放出型電子顕微鏡で撮影し、画像解析装置等を用いて、無機絶縁層１７全体に占める空隙Ｖの面積比率（面積％）の平均値を算出して含有量（体積％）とみなすことにより測定される。

また、空隙Ｖは、第１空隙Ｖ１と、無機絶縁層１７の厚み方向に沿った断面において、第１空隙Ｖ１よりもアスペクト比の大きい細長形状である第２空隙Ｖ２とを有しており、該第２空隙Ｖ２は、無機絶縁層１７の厚み方向に沿った断面において、無機絶縁層１７の厚み方向および無機絶縁層１７の面方向（平面方向）の双方と交わる長手方向を有する。それ故、アスペクト比の小さい第１空隙Ｖ１によって効率良く空隙Ｖの体積を増加させ、無機絶縁層１７の誘電正接を高めるとともに、アスペクト比の大きい第２空隙Ｖ２によって、貫通孔Ｐの内壁から無機絶縁層１７の内部にむかうクラックの伸長方向を効率良く変えることができる。

この第１空隙Ｖ１は、アスペクト比が例えば１以上４以下に設定され、無機絶縁層１７全体に対する体積の割合が例えば１体積％以上１０体積％以下に設定されている。また、第２空隙Ｖ２は、アスペクト比が例えば５以上２０以下に設定され、アスペクト比が第１空隙Ｖ１の例えば１．２倍以上２０倍以下に設定され、無機絶縁層１７全体に対する体積の割合が例えば１体積％以上１０体積％以下に設定されている。

なお、第１空隙Ｖ１及び第２空隙Ｖ２のアスペクト比は、無機絶縁層１７の研摩面を電界放出型電子顕微鏡で撮影し、画像解析装置等を用いて測定される。

また、第１空隙Ｖ１は、無機絶縁層１７の厚み方向に沿った断面において、多角形状であることが望ましい。また、第１空隙Ｖ１には、第２無機絶縁粒子１７ｂの一部が突出していることが望ましい。

また、第２空隙Ｖ２は、蛇行しつつ伸長した波形であることが望ましい。その結果、貫通孔Ｐの内壁から無機絶縁層１７の内部にむかうクラックの伸長方向を効率良く変えることができる。また、第２空隙Ｖ２同士は、長手方向が互いに異なることが望ましい。その結果、貫通孔Ｐの内壁から無機絶縁層１７の内部にむかうクラックの伸長方向を効率良く変えることができる。

ところで、無機絶縁層１７及び導電層１５は平面方向の熱膨張率が異なるため、インターポーザー４に熱が印加された場合、無機絶縁層１７及び導電層１５との間に応力が印加されやすい。

一方、本実施形態のインターポーザー４においては、無機絶縁層１７より厚みの小さい樹脂層１８が、無機絶縁層１７と導電層１５との間に介在されている。ここで、樹脂層１８は、樹脂材料を含むことから無機絶縁層１７よりもヤング率が小さい。それ故、厚みが小さく且つヤング率が小さい該樹脂層１８を無機絶縁層１７と導電層１５との間に介在させたことから、薄く弾性変形しやすい樹脂層１８が変形することにより、無機絶縁層１７及び導電層１５との熱膨張率の違いに起因した応力を緩和し、無機絶縁層１７及び導電層１５の剥離を低減することができる。また、樹脂材料を含むことから無機絶縁層１７よりも熱膨張率が大きい樹脂層１８の厚みを小さくすることにより、基体１４の熱膨張率に対する樹脂層１８の寄与を小さくし、基体１４の熱膨張率を低減することができる。なお、樹脂層１８は、厚み及びヤング率が導電層１５よりも小さく設定されていることが望まし
い。

また、貫通導体１６は、無機絶縁層１７及び樹脂層１８を厚み方向に貫通し、一端部が導電層１５と電気的に接続されている。それ故、無機絶縁層１７よりもヤング率の小さい樹脂層１８が、応力の集中しやすい貫通導体１６と導電層１５との接続部に当接しているため、該接続部に印加される応力を樹脂層１８によって緩和することができ、ひいては貫通導体１６と導電層１５との断線を低減することができる。

また、貫通導体１６は、貫通方向に沿った断面において、一端部の幅が他端部よりも小さい。したがって、幅が小さい貫通導体１６の一端部を導電層１５に接続させることにより、電子部品２と電気的に接続される導電層１５をより微細化することができる。また、貫通導体１６の一端部の幅を小さくすると、導電層１５との接続信頼性が低下しやすいが、本実施形態のインターポーザー４においては、上述したように、貫通導体１６と導電層１５との接続部に樹脂層１８を当接させているため、貫通導体１６の一端部と導電層１５との断線を良好に低減することができる。

また、貫通導体１６は、樹脂層１８内において、その上方及び下方よりも幅が大きい幅広部を有する。その結果、貫通導体１６と導電層１５との接続部における応力を緩和することができる。

また、貫通導体１６の他端部は、端面が無機絶縁層１７から露出しており、接続端子として第２バンプ５ｂと直接接続される。ここで、貫通導体１６は、貫通方向に沿った断面において、他端部の幅が一端部よりも大きいため、第２バンプ５ｂとの接着強度を高めることができる。

また、無機絶縁層１６の他主面は露出されている。すなわち、無機絶縁層１６の他主面には、樹脂層１８が形成されていない。その結果、基体１４の熱膨張率を低減することができる。

また、貫通導体１６の他端部は、無機絶縁層１７の他主面から突出している。ここで、インターポーザー４及び配線基板３に熱が印加された場合、インターポーザー４と配線基板３との平面方向における熱膨張率の違いに起因して、無機絶縁層１７の平面方向に沿った応力が貫通導体１６の他端部と第２バンプ５ｂとの接続部に印加される際に、該応力を該突出部によって分散させることができるため、貫通導体１６の他端部と第２バンプ５ｂとの接続信頼性を高めることができる。また、該突出部が第２バンプ５ｂ内に埋入されるため、アンカー効果によって、貫通導体１６の他端部と第２バンプ５ｂとの接着強度を高めることができる。

ところで、貫通導体１６及び無機絶縁層１７は、厚み方向への熱膨張率が異なるため、インターポーザー４に熱が印加された場合に、貫通孔Ｐの内壁において、貫通導体１６と無機絶縁層１７との間に応力が印加されやすい。

一方、本実施形態のインターポーザー４において、無機絶縁層１７は、貫通孔Ｐの内壁に、第２無機絶縁粒子１７ｂの一部からなる凸部１７ｂｐを有し、該凸部１７ｂｐは、貫通導体１６に被覆されている。このように第２無機絶縁粒子１７ｂの一部が貫通導体１６に埋入しているため、アンカー効果によって、貫通導体１６と無機絶縁層１７との接着強度を高めることができる。したがって、貫通孔Ｐの内壁において、貫通導体１６及び無機絶縁層１７の間の剥離を低減し、ひいては貫通導体１６又は導電層１５の断線を低減することができる。

また、無機絶縁層１７には、第１無機絶縁粒子１７ａおよび第２無機絶縁粒子１７ｂに部分的に取り囲まれているとともに貫通孔Ｐの内壁に開口を有する凹部Ｃが形成されており、該凹部Ｃには、貫通導体１６の一部が充填されている。その結果、アンカー効果によって、貫通導体１６と無機絶縁層１７との接着強度を高めることができる。この凹部Ｃは、球状である曲面に部分的に取り囲まれた第１凹部Ｃ１と、多面体状である複数の平面に部分的に取り囲まれた第２凹部Ｃ２を有しており、無機絶縁層１７の厚み方向に沿った断面において、第１凹部Ｃ１は円形状であり、第２凹部Ｃ２は多角形状である。

かくして、上述した実装構造体１は、配線基板３からインターポーザー４を介して供給される電源や信号に基づいて電子部品２を駆動若しくは制御することにより、所望の機能を発揮する。

次に、上述した実装構造体１の製造方法を、図２及び図３に基づいて説明する。

（配線基板の作製）
（１）図２（ａ）に示すように、コア基板６を作製する。具体的には、例えば以下のように行う。

まず、例えば未硬化樹脂と基材とを含む複数の樹脂シートを積層し、加熱加圧して未硬化樹脂を硬化させることにより、樹脂基板８を作製する。なお、未硬化は、ＩＳＯ４７２：１９９９に準ずるＡ‐ステージ又はＢ‐ステージの状態である。次に、例えばドリル加工やレーザー加工等により、樹脂基板８を厚み方向に貫通したスルーホールを形成する。次に、例えば無電解めっき法、電気めっき法、蒸着法、ＣＶＤ法又はスパッタリング法等により、スルーホールの内壁に導電材料を被着させて、円筒状のスルーホール導体９を形成する。また、樹脂基板８の上面及び下面に導電材料を被着させて、導電材料層を形成する。次に、円筒状のスルーホール導体９の内部に、樹脂材料等を充填し、絶縁体１０を形成する。次に、導電材料を絶縁体１０の露出部に被着させた後、従来周知のフォトリソグラフィー技術、エッチング等により、導電層材料層をパターニングして配線層１２を形成する。

以上のようにして、コア基板６を作製することができる。

（２）図２（ｂ）に示すように、コア基板６の両側に一対のビルドアップ部７を形成し、配線基板５を作製する。具体的には、例えば以下のように行う。

まず、未硬化の樹脂を配線層１２上に配置し、樹脂を加熱して流動密着させつつ、更に加熱して樹脂を硬化させることにより、配線層１２上に絶縁層１１を形成する。次に、例えばＹＡＧレーザー装置又は炭酸ガスレーザー装置により、絶縁層１１にビア孔を形成し、ビア孔内に配線層１２の少なくとも一部を露出させる。次に、例えばセミアディティブ法、サブトラクティブ法又はフルアディティブ法等を用いて、ビア孔にビア導体１３を形成するとともに絶縁層１１の上面に配線層１２を形成すことにより、ビルドアップ部７を形成する。なお、かかる工程を繰り返すことにより、絶縁層１１が多層化したビルドアップ部７を形成することができる。

以上のようにして、配線基板３を作製することができる。

（インターポーザーの作製）
（３）図２（ｃ）乃至（ｅ）に示すように、樹脂層１８が当接した銅箔１５ｘを準備し、樹脂層１８上に無機絶縁層１７を形成することにより、基体１４を作製する。具体的には、例えば以下のように行う。

まず、図２（ｃ）に示すように、銅箔１５ｘの一主面にバーコーター、ダイコーター、カーテンコーターなどを用いて樹脂ワニスを塗布して乾燥させることにより、銅箔１５ｘ上に樹脂層１８を形成する。なお、本工程にて形成された樹脂層１８は、例えばＢステージ又はＣステージであり、加熱により所望の硬化状態とされている。次に、第１無機絶縁粒子１７ａ、第２無機絶縁粒子１７ｂ及び溶剤を含む無機絶縁ゾルを準備し、樹脂層１８の一主面に無機絶縁ゾルを塗布する。次に、図２（ｄ）及び（ｅ）に示すように、無機絶縁ゾルを乾燥させて溶剤を蒸発させた後、無機絶縁ゾルの固形分を加熱し、第１無機絶縁粒子１７ａ同士を結合させるとともに、第１無機絶縁粒子１７ａと第２無機絶縁粒子１７ｂとを結合させることにより、樹脂層１８上に無機絶縁層１７を形成する。

ここで、無機絶縁ゾルを乾燥させて溶剤を蒸発させる際に、粒径の小さい第１無機絶縁粒子１７ａが流動することにより、第１無機絶縁粒子１７ａ及び第２無機絶縁粒子１７ｂが最密充填されるため、無機絶縁層１７の平坦性を高めることができる。

また、粒径の大きい第２無機絶縁粒子１７ｂ同士の隙間において溶剤が蒸発するため、該隙間内において溶剤が蒸発した分、空隙が形成されることにより、第２無機絶縁粒子１７ｂ同士の間に第１空隙Ｖ１が形成される。

また、溶剤は第２無機絶縁粒子１７ｂと濡れ性が良いことから、第２無機絶縁粒子１７ｂ同士の近接点に残留しやすい。その結果、該近接点への溶剤の移動に伴って、第１無機絶縁粒子１７ａが該近接点へ移動するため、第２無機絶縁粒子１７ｂ間の該近接点以外の領域に第１空隙Ｖ１を大きく形成することができる。また、このように第１空隙Ｖ１を形成することにより、該近接点以外の領域にて、形成途中の空隙同士が結合した大きな第１空隙Ｖ１を形成することができる。また、該近接点に第１無機絶縁粒子１７ａを移動させることにより、第２無機絶縁粒子１７ｂ同士の間に第１無機絶縁粒子１７ａを介在させることができる。

また、無機絶縁ゾルの固形分を加熱する際に、粒径が小さく結合しやすい第１無機絶縁粒子１７ａ同士が互いに結合するとともに、第１無機絶縁粒子１７ａと第２無機絶縁粒子１７ｂとが結合するため、粒径が大きく結合しにくい第２無機絶縁粒子１７ｂ同士を、第１無機絶縁粒子１７ａを介して互いに接着させることができ、無機絶縁層１７を形成することができる。

また、第１無機絶縁粒子１７ａ同士が互いに結合することによって無機絶縁層１７が収縮するため、該収縮に伴って細長形状の第２空隙Ｖ２が形成される。

無機絶縁ゾルは、固形分と溶剤とを含む。無機絶縁ゾルは、固形分を５％体積以上５０体積％以下含み、溶剤を５０体積％以上９５体積％以下含むことが望ましい。その結果、溶剤を無機絶縁ゾルの５０体積％以上含むことにより、無機絶縁ゾルの粘度を低減し、無機絶縁層１７の上面の平坦性を向上させることができる。また、溶剤を無機絶縁ゾルの９５体積％以下含むことにより、無機絶縁ゾルの固形物成分量を増加させることにより、無機絶縁層１７の生産性を向上させることができる。また、該固形分は、第１無機絶縁粒子１７ａを２０体積％以上５０体積％以下含み、第２無機絶縁粒子１７ｂを５０体積％以上８０体積％以下含むことが望ましい。

粒径の小さい第１無機絶縁粒子１７ａは、ケイ酸ナトリウム水溶液(水ガラス)等のケイ酸化合物等のケイ酸化合物を精製し、加水分解等の方法で化学的に酸化珪素を析出させることにより作製することができる。また、このように作製することにより、第１無機絶縁粒子１７ａの結晶化を抑制し、アモルファス状態を維持することができる。また、このよ
うに作製することにより、第１無機絶縁粒子１７ａのヤング率を低減することができる。これは、低温条件下で第１無機絶縁粒子１７ａを作製することにより、第１無機絶縁粒子１７ａに含有された酸化ケイ素の結晶構造において、３員環構造が少なく５員環以上の多員環構造が多くなりやすいことに起因すると推測される。なお、このように作製した場合、第１無機絶縁粒子１７ａは、酸化ナトリウム等の不純物を１ｐｐｍ以上５０００ｐｐｍ以下含んでいても構わない。

また、第１無機絶縁粒子１７ａの粒径は、３ｎｍ以上に設定されていることが望ましい。その結果、無機絶縁ゾルの粘度を低減し、無機絶縁層１７の上面の平坦性を向上させることができる。

粒径の大きい第２無機絶縁粒子１７ｂは、例えばケイ酸ナトリウム水溶液(水ガラス)等のケイ酸化合物を精製し、化学的に酸化珪素を析出させた溶液を火炎中に噴霧し、凝集物の形成を抑制しつつ８００℃以上１５００℃以下に加熱することにより、作製することができる。ここで、第２無機絶縁粒子１７ｂは、第１無機絶縁粒子１７ａと比較して、凝集体の形成を低減しつつ、高温の加熱で作製することが容易であるため、第２無機絶縁粒子１７ｂを高温の加熱で作製することによって、第２無機絶縁粒子１７ｂのヤング率を第１無機絶縁粒子１７ａよりも容易に高めることができる。このようにヤング率の異なる第１無機絶縁粒子１７ａ及び第２無機絶縁粒子１７ｂを用いて、第１無機絶縁粒子１７ａ及び第２無機絶縁粒子１７ｂの体積比率を調整することにより、無機絶縁層１７のヤング率を調整することができる。

なお、第２無機絶縁粒子１７ｂを作製する際の加熱時間は、１秒以上１８０秒以下に設定されていることが望ましい。その結果、該加熱時間を短縮することにより、８００℃以上１５００℃以下に加熱した場合においても、第２無機絶縁粒子１７ｂの結晶化を抑制し、アモルファス状態を維持することができる。

溶剤としては、例えばメタノール、イソプロパノール、n-ブタノール、エチレングリコール、エチレングリコールモノプロピルエーテル、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、キシレン、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、又はジメチルアセトアミド等の有機溶剤を含むものを使用することができる。なかでも、メタノール、イソプロパノール又はプロピレングリコールモノメチルエーテルを含むものを使用することが望ましい。その結果、無機絶縁ゾルを均一に塗布することができ、且つ、溶剤を効率良く蒸発させることができる。

無機絶縁ゾルの塗布は、例えば、ディスペンサー、バーコーター、ダイコーター又はスクリーン印刷を用いて行うことができる。

無機絶縁ゾルの乾燥は、例えば加熱及び風乾により行われ、温度が２０℃以上溶剤の沸点(二種類以上の溶剤を混合している場合には、最も沸点の低い溶剤の沸点)未満に設定され、乾燥時間が２０秒以上３０分以下に設定されていることが望ましい。その結果、溶剤の沸騰を低減することにより、第１無機絶縁粒子１７ａ及び第２無機絶縁粒子１７ｂの充填密度を高め、無機絶縁層１７の平坦性を高めることができる。

無機絶縁ゾルの加熱温度は、溶剤の沸点以上第１無機絶縁粒子１７ａ及び第２無機絶縁粒子１７ｂの結晶化開始温度以下に設定されていることが望ましい。その結果、該加熱温度が溶剤の沸点以上であることにより、残存した溶剤を効率良く蒸発させることができる。また、該加熱温度が、第１無機絶縁粒子１７ａ及び第２無機絶縁粒子１７ｂの結晶化開始温度未満であることにより、第１無機絶縁粒子１７ａ及び第２無機絶縁粒子１７ｂの結晶化を低減することができるため、アモルファス状態の割合を高めるとともに、無機絶縁
層１７にて結晶化に伴う相転移によって生じるクラックを低減できる。また、該加熱温度が低温であることから、第１無機絶縁粒子１７ａのヤング率の増加を抑制できる。なお、結晶化開始温度は、非晶質の無機絶縁材料が結晶化を開始する温度、すなわち、結晶相領域の体積が増加する温度である。また、例えば酸化ケイ素の結晶化開始温度は１３００℃程度である。

また、無機絶縁ゾルの加熱温度は、樹脂層１８の熱分解温度未満に設定されていることが望ましい。その結果、樹脂層１８の損傷を抑制しつつ、無機絶縁層１７を形成することができる。なお、熱分解温度は、ＩＳＯ１１３５８：１９９７に準ずる熱重量測定において、樹脂の質量が５％減少する温度である。また、樹脂層１８の熱分解温度は例えば３００℃程度である。

なお、無機絶縁ゾルの加熱温度は、１００度以上６００度未満に設定され、なかでも１００度以上３００度未満に設定されていることが望ましい。また、無機絶縁ゾルの加熱時間は、例えば０．５時間以上２４時間以下に設定されていることが望ましい。また、無機絶縁ゾルの加熱は、例えば大気雰囲気中で行うことができる。また、温度を１５０℃以上に上げる場合、銅箔１５ｘの酸化を抑制するため、無機絶縁ゾルの加熱は、真空、アルゴン等の不活性雰囲気又は窒素雰囲気にて行われることが望ましい。

ここで、第１無機絶縁粒子１７ａの粒径は、１１０ｎｍ以下に設定されていることが望ましい。その結果、無機絶縁ゾルの加熱温度が、第１無機絶縁粒子１７ａの結晶化開始温度未満及び樹脂層１８の熱分解温度未満と低温であっても、第１無機絶縁粒子１７ａ同士を強固に結合させることができる。

これは、第１無機絶縁粒子１７ａの粒径が１１０ｎｍ以下と超微小に設定されているため、第１無機絶縁粒子１７ａの原子、特に表面の原子が活発に運動するため、かかる低温でも第１無機絶縁粒子１７ａ同士が強固に結合すると推測される。

なお、第１無機絶縁粒子１７ａの粒径をより小さく設定することによって、より低温にて第１無機絶縁粒子１７ａ同士を強固に結合させることができる。第１無機絶縁粒子１７ａ同士を強固に結合させることができる温度は、例えば、かかる粒径を１１０ｎｍ以下に設定した場合は２５０℃程度であり、かかる粒径を５０ｎｍ以下に設定した場合は１５０℃程度である。

また、第２無機絶縁粒子１７ｂの粒径は、０．５μｍ以上に設定されていることが望ましい。その結果、第２無機絶縁粒子１７ｂの粒径が０．５μｍ以上と大きいため、第２無機絶縁粒子１７ｂ間に溶剤及び第１無機絶縁粒子１７ａが配される隙間を効率良く形成することができ、該隙間にて溶剤を蒸発させることにより、第１空隙Ｖ１を効率良く形成することができる。

また、無機絶縁ゾルの固形分は、第１無機絶縁粒子１７ａを２０体積％以上含むことが望ましい。その結果、第２無機絶縁粒子１７ｂ同士の近接点に介在される第１無機絶縁粒子１７ａの量を確保し、第２無機絶縁粒子１７ｂ同士が接触する領域を低減することで、無機絶縁層１７の剛性を高めることができる。

また、無機絶縁ゾルの固形分は、第２無機絶縁粒子１７ｂを５０体積％以上含むことが望ましい。その結果、第２無機絶縁粒子１７ｂの数が多くなり、乾燥前の段階から第２無機絶縁粒子１７ｂが互いに接近しているため、骨格(スケルトン)を形成しやすくなる。このため、該骨格の間に第１空隙Ｖ１の形成領域を増加させることができる。

なお、空隙Ｖの形状は、第１無機絶縁粒子１７ａ若しくは第２無機絶縁粒子１７ｂの粒径若しくは含有量、無機絶縁ゾルの溶剤の種類若しくは量、乾燥時間、乾燥温度、乾燥時の風量若しくは風速、又は、乾燥後の加熱温度若しくは加熱時間を適宜調整することにより、空隙Ｖを所望の形状に形成することができる。

以上のようにして、基体１４を作製することができる。

（４）図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、基体１４を厚み方向に貫通する貫通導体１６を形成し、基体１４の一主面に導電層１５を形成することにより、インターポーザー４を作製する。具体的には、例えば以下のように行う。

まず、図３（ａ）に示すように、基体１４の他主面（導電層１５が形成されていない主面）に、炭酸ガスレーザー又はＹＡＧレーザー等のレーザー光を照射することにより、基体１４を厚み方向に貫通する貫通孔Ｐを形成し、基体１４の一主面に配された銅箔１５ｘの一部を貫通孔Ｐ内に露出させる。次に、図３（ｂ）に示すように、電気めっき法を用いて、該銅箔１５ｘの露出面に導電材料を被着させて、該導電材料を貫通孔Ｐ内に充填することにより、貫通導体１６を形成する。次に、図３（ｃ）に示すようにフォトリソグラフィー技術、エッチング等を用いて、銅箔１５ｘから導電層１５を形成する。

ここで、貫通孔Ｐを形成する際に、基体１４の他主面にレーザー光を照射しているため、基体１４の他主面から一主面に向って幅の狭い貫通孔Ｐを形成することができる。また、上述した空隙Ｖの一部が貫通孔Ｐ内に開口するため、第１凹部Ｃ１が形成される。また、第２無機絶縁粒子１７ｂが貫通孔Ｐの内壁から剥離することによって、第２凹部Ｃ１が形成される。一方、貫通孔Ｐの内壁に残存した第２無機絶縁粒子１７ｂの一部が貫通孔Ｐの内壁から貫通孔Ｐ内に向って突出するため、凸部１７ｂｐが形成される。

また、レーザー光照射の後、貫通孔Ｐ内にデスミア処理を行うと、樹脂層１８において貫通孔Ｐの内壁がエッチングされるため、樹脂層１８において貫通孔Ｐに幅広部を形成することができる。このように幅広部を形成した場合、導電材料を貫通孔Ｐ内に充填する際に、貫通孔Ｐ内においてめっき液の対流が起きやすくなり、貫通孔Ｐ内に導電材料を良好に充填することができる。

また、導電材料を貫通孔Ｐ内に充填する際に、該導電材料が基体１４の他主面から突出するように充填することにより、貫通導体１６の突出部１６ｐを形成することができる。また、第１凹部Ｃ１及び第２凹部Ｃ２に貫通導体１６の一部が充填され、凸部１７ｂｐは貫通導体１６に被覆される。

以上のようにして、インターポーザー４を作製することができる。

（実装構造体１の作製）
（５）第２バンプ５ｂを介して配線基板３にインターポーザー４を実装し、第１バンプ５ａを介してインターポーザー４に電子部品２を実装することにより、図１（ａ）に示した実装構造体１を作製することができる。

なお、上述した第１実施形態は、配線基板として樹脂製のビルドアップ基板を用いた構成を例に説明したが、配線基板は、例えばセラミック製の基板や樹脂とセラミックスの複合基板でも構わないし、樹脂製のコアレス基板や単層のプリント板でも構わない。

また、上述した第１実施形態は、配線基板のビルドアップ部の絶縁層が１層である構成を例に説明したが、ビルドアップ部の絶縁層を何層形成されていても構わない。

また、上述した第１実施形態は、（４）の工程にて、電気めっき法を用いて、貫通孔内に露出した銅箔に導電材料を被着させて、貫通孔内に導電材料を充填する製造方法を例に説明したが、例えば、無電解めっき法、スパッタ法又は蒸着法等を用いて、導電材料を貫通孔内壁に被着させて下地層を形成した後、電気めっき法を用いて、該下地層に導電材料を被着させて貫通孔内に導電材料を充填しても構わない。

また、上述した第１実施形態は、貫通導体が導電層を介して第１バンプに電気的に接続された構成を例に説明したが、貫通導体の一端部が直接第１バンプに接続されていても構わない。

また、上述した第１実施形態は、貫通導体の他端部が無機絶縁層の他主面から突出した構成を例に説明したが、貫通導体の他端部の端面は、無機絶縁層の他主面と同一平面をなしていても構わないし、貫通導体の他端部の端面は、無機絶縁層の他主面から貫通孔内に窪んでいても構わない。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係るインターポーザーを含む実装構造体を、図４に基づいて詳細に説明する。なお、上述した第１実施形態と同様の構成に関しては、記載を省略する。

第２実施形態は第１実施形態と異なり、インターポーザー４Ａは、配線基板と電子部品との間に介在されておらず、厚み方向に互いに離間した電子部品２Ａ同士の間に介在されており、電子部品２Ａとインターポーザー４Ａとが厚み方向に沿って交互に積層されることにより、実装構造体１Ａを構成している。それ故、電子部品２Ａの３次元実装を可能とすることにより、実装構造体１Ａを小型化することともに信号伝送特性を高めることができる。

この実装構造体１Ａは、インターポーザー４Ａが基体１４Ａの両主面それぞれに導電層１５Ａを有しており、この導電層１５Ａを介して、厚み方向に沿って交互に積層されたインターポーザー４Ａと電子部品２Ａとが電気的に接続されている。また、最下層に位置するインターポーザー４Ａは、基体１４Ａの下面に形成された導電層１５Ａに接続された第３バンプ５ｃＡを介して、マザーボード等の外部回路に電気的に接続される。

また、この実装構造体１Ａにおいて、厚み方向に交互に積層された電子部品２Ａ及びインターポーザー４Ａは、以下のようにして、互いに電気的に接続されている。

ここで、便宜上、厚み方向に隣接するインターポーザー４Ａの内、上方に配されたものを第１インターポーザー４ａＡとし、下方に配されたものを第２インターポーザー４ｂＡとする。また、電子部品２Ａの内、第１インターポーザー４ａＡ上に実装されたものを第１電子部品２ａＡとし、第２インターポーザー４ｂＡ上に実装されたものを第２電子部品２ｂＡとする。また、導電層１５Ａの内、基体１４の一主面に形成されたものを第１導電層１５ａＡとし、基体１４の他主面に形成されたものを第２導電層１５ｂＡとする。

まず、第１インターポーザー４ａＡは、第１実施形態と同様に、貫通導体１６Ａ上端に接続された導電層１５Ａが、その上面に接続された第１バンプ５ａＡを介して第１電子部品２ａＡに電気的に接続されている。一方、第１インターポーザー４ａＡは、第１実施形態と異なり、貫通導体１６下端に接続された第２導電層１５ｂＡが、貫通導体１６Ａ直下領域から第１電子部品２ａＡ搭載領域外に引き回されており、第１電子部品２ａＡ搭載領域外において、第２導電層１５ｂＡが、その下面に接続された第４バンプ５ｄＡを介して
第２インターポーザー４ｂＡの第３導電層１５ｃＡと第２電子部品２ｂＡ搭載領域外電気的に接続されている。そして、第２インターポーザー４ｂＡは、第３導電層１５ｃＡが、第４バンプ５ｄＡが接続されている第２電子部品２ｂＡ搭載領域外から第２電子部品２ｂＡ搭載領域内へ引き回されており、第２電子部品２ｂＡ搭載領域内において、第３導電層１５ｃＡが、その上面に接続された第５バンプ５ｅＡを介して第２電子部品２ｂＡに電気的に接続されている。さらに、第２インターポーザー４ｂＡは、貫通導体１６Ａ上端に接続された導電層１５Ａが、その上面に接続された第１バンプ５ａＡを介して第２電子部品２ｂＡに電気的に接続されている。

以上のようにして、厚み方向に交互に積層された電子部品２Ａ及びインターポーザー４Ａは、互いに電気的に接続されている。

なお、第４バンプｄＡ及び第５バンプ５ｅＡは、他のバンプと同様の導電材料により形成されたものを使用することができ、第３導電層１５ｃＡは、他の導電層と同様の導電材料により形成されたものを使用することができる。

一方、第２実施形態は第１実施形態と異なり、電子部品２Ａは、メモリ系の半導体素子であることが望ましい。メモリ系の半導体素子は、ロジック系の半導体素子と比較して、パッド数が少なく回路の微細化が緩和されているため、電気的接続信頼性を維持しつつ３次元実装することができる。

一方、第２実施形態は第１実施形態と異なり、基体１４Ａが無機絶縁層１７Ａの両主面それぞれに樹脂層１８Ａを有する。ここで便宜上、樹脂層１８Ａの内、無機絶縁層１７Ａの一主面に形成されたものを第１樹脂層１８ａＡとし、無機絶縁層１７Ａの他主面に形成されたものを第２樹脂層１８ｂＡとすると、第１樹脂層１８ａＡは無機絶縁層１７Ａと第１導電層１５ａＡとの間に介されており、第２樹脂層１８ｂＡは無機絶縁層１７Ａと第２導電層１５ｂＡとの間に介されている。その結果、第１樹脂層１８ａＡによって無機絶縁層１７Ａと第１導電層１５ａＡとの剥離を低減するとともに、第２樹脂層１８ｂＡによって無機絶縁層１７Ａと第２導電層１５ｂＡとの剥離を低減することができる。

この基体１４Ａ及び導電層１５Ａは、例えば以下のようにして作製することができる。

まず、上述した第１実施形態の（３）の工程において、第１樹脂層１８ａＡが当接した第１銅箔を準備し、第１樹脂層１８ａＡ上に無機絶縁層１７を形成した後、該無機絶縁層１７Ａの他主面に、第２樹脂層１８ｂＡを介して第２銅箔を当接させる。次に、上述した第１実施形態の（４）の工程において、第１樹脂層１８ａＡ上に第１導電層１５ａＡを形成するとともに、第１導電層１５ａＡと同様に、第２樹脂層１８ｂＡ上に第２導電層１５ｂＡを形成することにより、基体１４Ａを作製することができる。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態に係るインターポーザーを含む実装構造体を、図５に基づいて詳細に説明する。なお、上述した第１及び第２実施形態と同様の構成に関しては、記載を省略する。

第３実施形態は、第２実施形態と同様に、電子部品２Ｂとインターポーザー４Ｂとが厚み方向に沿って交互に積層されることにより、実装構造体１Ｂを構成しているが、交互に積層された電子部品２Ｂとインターポーザー４Ｂとの電気的接続態様が第２実施形態と異なる。

以下に、交互に積層された電子部品２Ｂとインターポーザー４Ｂとの電気的接続態様を
具体的に説明する。

第１インターポーザー４ａＢは、第２実施形態と同様に、貫通導体１６Ｂ上端に接続された導電層１５Ｂが、その上面に接続された第１バンプ５ａＢを介して第１電子部品２ａＢに電気的に接続されている。ここで、本実施形態の実装構造体１Ｂは、第２実施形態と異なり、電子部品２Ｂは、厚み方向に貫通する導電性の貫通ビア導体１９Ｂを有している。これにより、第１インターポーザー４ａＢは、貫通導体１６下端に接続された第２導電層１５ｂＢが、その上面に接続された第１バンプ５ａＢを介して第２電子部品２ｂＢの貫通ビア導体１９Ｂ上端と電気的に接続されている。そして、第２インターポーザー４ｂＢは、貫通導体１６Ｂ上端に接続された導電層１５Ｂが、その上面に接続された第１バンプ５ａＢを介して第２電子部品２ｂＢの貫通ビア導体１９Ｂ下端に電気的に接続されている。

以上のようにして、厚み方向に交互に積層された電子部品２Ｂ及びインターポーザー４Ｂは、互いに電気的に接続することにより、インターポーザー４Ｂは、第２導電層１５ｂＢを電子部品２Ｂ搭載領域内から電子部品２Ｂ搭載領域外へ引きまわす必要が無く、インターポーザー４Ｂを小型化するとともに、配線長を短くすることにより信号伝送特性を高めることができる。

上述した貫通ビア導体１９Ｂは、電子部品２Ｂを厚み方向に貫通する貫通ビアに導電材料が充填されてなり、該導電材料としては、例えば銅、銀、金、アルミニウム、ニッケル等を使用することができる。

一方、第３実施形態は第１及び第２実施形態と異なり、基体１４Ｂが樹脂層１８Ｂを有しておらず、導電層１５Ｂが無機絶縁層１７Ｂに直接当接している。その結果、誘電正接の低い無機絶縁層１７Ｂによって、導電層１５Ｂの信号伝送特性を高めることができる。

この基体１４Ｂ及び導電層１５Ｂは、例えば以下のようにして形成することができる。

まず、上述した第１実施形態の（３）の工程において、樹脂層を形成することなく、銅箔の一主面に無機絶縁層１７Ｂを直接形成する。次に、上述した第１実施形態の（４）の工程において、第１導電層１５ａＢを形成するとともに、無機絶縁層１７Ｂの他主面に第２導電層１５ｂＡを形成する。ここで、第２導電層１５ｂＢは、無電解めっき法、スパッタ法又は蒸着法等を用いて、導電材料を無機絶縁層１７Ｂの他主面に被着させて下地層を形成した後、電気めっき法を用いて、該下地層に導電材料を被着させることにより、形成することができる。

ここで、銅箔は、例えば一主面が蟻酸等の有機酸を主成分とするエッチング液により粗化されており、凹凸が形成されていることが望ましい。その結果、該凹凸に沿って無機絶縁層１７Ｂが形成されため、該凹凸のアンカー効果によって無機絶縁層１７Ｂと銅箔との接着強度を高めることができるとともに、無機絶縁層１７Ｂの表面に凹凸を形成することができ、ひいては無機絶縁層１７Ｂと第１導電層１５ａＢとの接着強度を高めることができる。

本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良、組み合わせ等が可能である。例えば、各実施形態の実装構造体において、インターポーザーを置き換えても構わないし、インターポーザーに含まれる基体、貫通導体又は導電層等の各部材を置き換えても構わない。

１ 実装構造体
２ 電子部品
３ 配線基板
４ インターポーザー
５ａ 第１バンプ
５ｂ 第１バンプ
５ｃ 第１バンプ
６ コア基板
７ ビルドアップ部
８ 樹脂基板
９ スルーホール導体
１０ 絶縁体
１１ 絶縁層
１２ 配線層
１３ ビア導体
１４ 基体
１５ 導電層
１６ 貫通導体
１７ 無機絶縁層
１８ 樹脂層
Ｖ 空隙
Ｃ 凹部

Claims (13)

1. 厚み方向に沿った複数の貫通孔が形成された無機絶縁層と、該貫通孔に配された貫通導体とを備え、
   前記無機絶縁層は、互いに結合した、アモルファス状態の酸化ケイ素を含有する第１無機絶縁粒子と、該第１無機絶縁粒子を介して互いに接着された、アモルファス状態の酸化ケイ素を含有する、前記第１無機絶縁粒子よりも粒径が大きい第２無機絶縁粒子とを有しており、
   前記無機絶縁層には、前記第１無機絶縁粒子および前記第２無機絶縁粒子に取り囲まれた複数の空隙が形成されていることを特徴とするインターポーザー。
2. 請求項１に記載のインターポーザーにおいて、
   前記第１無機絶縁粒子は、粒径が３ｎｍ以上１１０ｎｍ以下であり、
   前記第２無機絶縁粒子は、粒径が０．５μｍ以上５μｍ以下であることを特徴とするインターポーザー。
3. 請求項１に記載のインターポーザーにおいて、
   前記複数の空隙は、第１空隙と、前記無機絶縁層の厚み方向に沿った断面において、前記第１空隙よりもアスペクト比の大きい細長形状である第２空隙とを有しており、
   該第２空隙は、前記無機絶縁層の厚み方向に沿った断面において、前記無機絶縁層の厚み方向および前記無機絶縁層の面方向の双方と交わる長手方向を有することを特徴とするインターポーザー。
4. 請求項１に記載のインターポーザーにおいて、
   前記無機絶縁層上に形成された導電層と、
   前記無機絶縁層と前記導電層との間に介在した、前記無機絶縁層よりも厚みが小さい樹脂層をさらに備えたことを特徴とするインターポーザー。
5. 請求項４に記載のインターポーザーにおいて、
   前記貫通導体は、前記無機絶縁層および前記樹脂層を厚み方向に貫通し、一端部が前記導電層と電気的に接続されていることを特徴とするインターポーザー。
6. 請求項５に記載のインターポーザーにおいて、
   前記貫通導体は、貫通方向に沿った断面において、前記一端部の幅が他端部よりも小さいことを特徴とするインターポーザー。
7. 請求項６に記載のインターポーザーにおいて、
   前記貫通導体の他端部は、端面が前記無機絶縁層から露出していることを特徴とするインターポーザー。
8. 請求項７に記載のインターポーザーにおいて、
   前記無機絶縁層の他主面は露出しており、
   前記貫通導体の前記他端部は、前記無機絶縁層の前記他主面から突出していることを特徴とするインターポーザー。
9. 請求項８に記載のインターポーザーにおいて、
   前記貫通導体の前記一端部は、前記導電層を介して電子部品と電気的に接続されるためのものであり、
   前記貫通導体の前記他端部は、配線基板と電気的に接続されるためのものであることを特徴とするインターポーザー。
10. 請求項４に記載のインターポーザーにおいて、
    前記無機絶縁層の厚みは、３０μｍ以上２００μｍ以下であり、
    前記樹脂層の厚みは、０．５μｍ以上３μｍ以下であることを特徴とするインターポーザー。
11. 請求項１に記載のインターポーザーにおいて、
    前記無機絶縁層は、前記貫通孔の内壁に、前記第２無機絶縁粒子の一部からなる凸部を有し、該凸部は、前記貫通導体に被覆されていることを特徴とするインターポーザー。
12. 請求項１１に記載のインターポーザーにおいて、
    前記無機絶縁層には、前記第１無機絶縁粒子および前記第２無機絶縁粒子に部分的に取り囲まれているとともに前記貫通孔の内壁に開口を有する凹部が形成されており、該凹部には、前記貫通導体の一部が充填されていることを特徴とするインターポーザー。
13. 配線基板と、該配線基板上に搭載された請求項１に記載のインターポーザーと、該インターポーザー上に実装された電子部品とを備えたことを特徴とする実装構造体。

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