JP2016009783A - 貫通電極基板の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】ガラス基板と貫通電極との熱膨張係数の違いに関する考慮、貫通電極の形成後にガラス基板の研磨、が不要であり、気密性の高い貫通電極が形成できる貫通電極基板の製造方法を提供する。【解決手段】本発明に係る貫通電極基板の製造方法は、平板状のガラスからなる基体の一面に対して、貫通孔を前記基体の内部に形成する第一工程と、前記第一工程を経た基体の他面に対してフィルム状の封止材を貼付することにより、該他面側において前記貫通孔を封止する第二工程と、前記第二工程を経た基体の一面側から前記貫通孔の内部に、導電性ナノ粒子を含む流動体Ａを充填し、前記封止材の耐熱温度より低い温度で、該導電性ナノ粒子を焼結させることにより、貫通電極を形成する第三工程と、を含んでいる。【選択図】図１
Description
本発明は、貫通電極を形成する際に、導電性ナノ粒子を含む流動体を用いる貫通電極基板の製造方法に関する。本発明により製造された貫通電極基板は、インターポーザー等のパッケージ分野、ＴＳＶ等の半導体分野に用いられる。
従来の貫通電極付きガラス基板としては、たとえばタングステンの線材や鉄・ニッケル・コバルト合金の心材を電極材料として使用する構成が開示されている（特許文献１、特許文献２）。
上記構成をなす貫通電極付きガラス基板は、高気密性を特徴としているが、その製法上、基材となるガラスの溶融温度付近の高温まで加熱する必要がある。ゆえに、ガラスと電極材料との熱膨張係数の違いにより、ガラス基板が破損する虞があるため、熱膨張係数がガラスと近いタングステンなどの限られた金属が用いられている。つまり、上記製法により貫通電極を形成する場合には、電極材料の選択の幅が狭いという課題があった。
上記構成をなす貫通電極付きガラス基板は、高気密性を特徴としているが、その製法上、基材となるガラスの溶融温度付近の高温まで加熱する必要がある。ゆえに、ガラスと電極材料との熱膨張係数の違いにより、ガラス基板が破損する虞があるため、熱膨張係数がガラスと近いタングステンなどの限られた金属が用いられている。つまり、上記製法により貫通電極を形成する場合には、電極材料の選択の幅が狭いという課題があった。
また、上記製法は、ガラスが変形する温度まで加熱する工程を必須とするため、ガラス基板の表面の平坦性が損なわれ易い。そこで、半導体やＭＥＭＳなどが形成された他の基板と貼り合わせて利用するためには、上記製法により得られた貫通電極付きガラス基板は、貫通電極を形成した後に、基板を研磨することが必要となる。しかしながら、このガラスの中に金属の電極が埋め込まれた基板の表面を研磨するには、特殊な研磨技術が必要となり工程が複雑になるという課題があった。
他に貫通電極付き基板（ＴＳＶ、ＴＧＶ）を形成する方法としては、メッキによる穴埋めもあるが、高アスペクトで微細な穴においては十分な気密性を得ることが難しい。
また、ナノサイズの粒径の粒径よりも大きな通常の導電性粒子、あるいは、これらを含むインク・ペーストの焼結温度は一般に５００℃以上の高温が必要となり、ガラスとの熱膨張係数の違いによる問題が顕在化する。
また、ナノサイズの粒径の粒径よりも大きな通常の導電性粒子、あるいは、これらを含むインク・ペーストの焼結温度は一般に５００℃以上の高温が必要となり、ガラスとの熱膨張係数の違いによる問題が顕在化する。
フリットガラスなどの焼成後も残るバインダーを混合することにより、低温で電極を成形させる方法も可能であるが、バインダーを含むために抵抗値が高くなる。さらに貫通電極付き基板と半導体やＭＥＭＳなどを形成した他の基板との接合の際に、バインダの軟化が開始しないように、成形温度以下の低温で処理しなければならず、利用できる範囲が狭くなってしまう。（硼珪酸ガラスとシリコンウェハの陽極接合では一般的に４００℃程度のプロセス温度が必要とされる。）
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、ガラス基板と貫通電極との熱膨張係数の違いを考慮する必要がなく、貫通電極の形成後にガラス基板の研磨が不要であり、気密性の高い貫通電極を形成することが可能な、貫通電極基板の製造方法を提供することを目的とする。
本発明の請求項１に記載の貫通電極基板の製造方法は、平板状のガラスからなる基体の一面に対して、貫通孔を前記基体の内部に形成する第一工程と、前記第一工程を経た基体の他面に対してフィルム状の封止材を貼付することにより、該他面側において前記貫通孔を封止する第二工程と、前記第二工程を経た基体の一面側から前記貫通孔の内部に、導電性ナノ粒子を含む流動体Ａを充填し、前記封止材の耐熱温度より低い温度で、該導電性ナノ粒子を焼結させることにより、貫通電極を形成する第三工程と、を含むことを特徴とする。
本発明の請求項２に記載の貫通電極基板の製造方法は、請求項１において、前記第一工程において、前記基体の他面に対して凹部が予め形成された基体を用いることを特徴とする。
本発明の請求項３に記載の貫通電極基板の製造方法は、請求項１または２において、前記第二工程と前記第三工程との間に、前記第二工程により形成された貫通孔の内側面に対して、アルコキシランベースのゾルゲル溶液からなる流動体Ｃを用いて皮膜を形成する工程α、を備えることを特徴とする。
本発明の請求項２に記載の貫通電極基板の製造方法は、請求項１において、前記第一工程において、前記基体の他面に対して凹部が予め形成された基体を用いることを特徴とする。
本発明の請求項３に記載の貫通電極基板の製造方法は、請求項１または２において、前記第二工程と前記第三工程との間に、前記第二工程により形成された貫通孔の内側面に対して、アルコキシランベースのゾルゲル溶液からなる流動体Ｃを用いて皮膜を形成する工程α、を備えることを特徴とする。
本発明の請求項４に記載の貫通電極基板の製造方法は、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の貫通電極基板の製造方法により形成された前記貫通電極の内部に微細孔が残存する場合、アルコキシランベースのゾルゲル溶液からなる流動体Ｃを用いて、該微細孔を埋めて修復する工程β、を備えることを特徴とする。
本発明の請求項５に記載の貫通電極基板の製造方法は、請求項４において、前記工程βは、前記第七工程を経た基体を密閉容器に入れて、前記密閉容器の内部を排気する工程β１と、前記工程β１を経た基体を内在する密閉容器に、該密閉容器の内部を排気しながら、該密閉容器の内部に前記流動体Ｅを導入し、該基体が該流動体Ｅに浸漬された状態とする工程β２と、前記工程β２を経た基体に該流動体Ｅを介して圧力を加える工程β３と、前記工程β３を経た基体を前記密閉容器から取出し、該基体の外面に付着した流動体Ｅを除去する工程β４と、前記工程β４を経た基体の他面側に第四加熱手段を設けて、前記基体をプリベーク処理する工程β５と、前記工程β５を経た基体の他面側に第五加熱手段を設けて、前記基体を焼成処理することにより、前記微細孔が修復された貫通電極を形成する工程β６と、前記工程β６を経た基体から前記第五加熱手段を外し、該基体を洗浄処理する工程β７と、から構成されることを特徴とする。
本発明の請求項５に記載の貫通電極基板の製造方法は、請求項４において、前記工程βは、前記第七工程を経た基体を密閉容器に入れて、前記密閉容器の内部を排気する工程β１と、前記工程β１を経た基体を内在する密閉容器に、該密閉容器の内部を排気しながら、該密閉容器の内部に前記流動体Ｅを導入し、該基体が該流動体Ｅに浸漬された状態とする工程β２と、前記工程β２を経た基体に該流動体Ｅを介して圧力を加える工程β３と、前記工程β３を経た基体を前記密閉容器から取出し、該基体の外面に付着した流動体Ｅを除去する工程β４と、前記工程β４を経た基体の他面側に第四加熱手段を設けて、前記基体をプリベーク処理する工程β５と、前記工程β５を経た基体の他面側に第五加熱手段を設けて、前記基体を焼成処理することにより、前記微細孔が修復された貫通電極を形成する工程β６と、前記工程β６を経た基体から前記第五加熱手段を外し、該基体を洗浄処理する工程β７と、から構成されることを特徴とする。
本発明の請求項６に記載の貫通電極基板は、基体に貫通電極を備えてなる貫通電極基板であって、前記貫通電極は前記基体の貫通孔内に設けられた導電性ナノ粒子からなることを特徴とする。
本発明の請求項７に記載の貫通電極基板は、請求項６において、前記貫通孔の内側面には、アルコキシランベースのゾルゲル溶液から形成された被膜からなる密着層が配されていることを特徴とする。
本発明の請求項８に記載の貫通電極基板は、請求項６または７において、前記貫通電極に内在する微細孔には、アルコキシランベースのゾルゲル溶液を用いた形成物が充填されていることを特徴とする。
本発明の請求項７に記載の貫通電極基板は、請求項６において、前記貫通孔の内側面には、アルコキシランベースのゾルゲル溶液から形成された被膜からなる密着層が配されていることを特徴とする。
本発明の請求項８に記載の貫通電極基板は、請求項６または７において、前記貫通電極に内在する微細孔には、アルコキシランベースのゾルゲル溶液を用いた形成物が充填されていることを特徴とする。
本発明では、ガラスからなる基体に設けた貫通孔に、導電性ナノ粒子を含む流動体Ａを充填した後、該基体に対してプリベーク処理および焼成処理を施し、貫通電極を形成する。導電性ナノ粒子は、５００℃以下の低温において焼成が可能である。ゆえに、基体をなすガラスと貫通電極をなす材料の熱膨張差が、従来より小さくて済むため、ガラス基板と貫通電極との熱膨張係数の違いを考慮する必要のない、貫通電極基板の製造方法が得られる。これにより、導電性ナノ粒子を構成する元素の限定が緩和されるので、タングステン以外の多用な材料を選択可能となる。したがって、本発明によれば、所望の導電性が得られる元素からなる貫通電極を有する貫通電極基板の製造が可能となる。
また、基体の一面上に付着した、導電性ナノ粒子を含む流動体Ａを振り切ってから熱処理を行い、基体の貫通孔内部に貫通電極を形成した後、基体からフィルムを除去するだけで、基体の一面側と他面側に露呈する貫通電極の上下面は自ずと平坦性が確保される。ゆえに、本発明は、貫通電極の形成後にガラス基板の研磨が不要な、貫通電極基板の製造方法の提供に貢献する。
さらに、基体の貫通孔内部に充填された導電性ナノ粒子を含む流動体Ａに対して、まずプリベーク処理により流動体Ａに含まれる溶媒を揮発させる。その後、焼成処理により流動体Ａに含まれる導電性ナノ粒子同士を焼結させることにより、貫通孔内に導電性を有する貫通電極が形成される。流動体Ａが、たとえば導電性ナノ粒子を含むインク・ペーストの場合、粒子の分散安定性を発現させるために、粒子表面に分散剤を吸着させている。本発明では、プリベーク処理により溶媒を除去し、次工程である焼成処理により、この分散剤を離脱・除去させるので、粒子同士の焼結が効率よく進行し、気密性の高い貫通電極を形成することが可能となる。
なお、本発明に係る流動体Ａは、上述した導電性ナノ粒子を含むインク・ペーストに限定されるものではなく、分散剤を吸着させた導電性ナノ粒子からなる粉体の状態で用いても良い。ただし、粉体の状態で用いる場合は、プリベーク処理の温度を分散剤が離脱を始める温度とし、より高温で次工程である焼成処理を行うことが好ましい。
以下では、本発明に係る貫通電極基板の製造方法について、図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係る貫通電極基板の製造方法を示すフローチャートであり、以下の３工程を含んでいる。
・基体の一面から他面に向けて貫通孔を形成する第一工程。
・基体の他面にフィルムを貼付し、他面側で貫通孔を封止する第二工程。
・基体の一面に導電性ナノ粒子を含む流動体を導入し、貫通孔内において流動体に含まれる導電性ナノ粒子を焼結させて、貫通電極を形成する第三工程。
以上の３工程を経ることにより、本発明に係る貫通電極基板が得られる。
なお、本発明では、流動体に混入され、その後の熱処理により、貫通電極（または配線パターン）となる材料である、「導電性ナノ粒子」のことを、出発材料とも呼ぶ。
図１は、本発明に係る貫通電極基板の製造方法を示すフローチャートであり、以下の３工程を含んでいる。
・基体の一面から他面に向けて貫通孔を形成する第一工程。
・基体の他面にフィルムを貼付し、他面側で貫通孔を封止する第二工程。
・基体の一面に導電性ナノ粒子を含む流動体を導入し、貫通孔内において流動体に含まれる導電性ナノ粒子を焼結させて、貫通電極を形成する第三工程。
以上の３工程を経ることにより、本発明に係る貫通電極基板が得られる。
なお、本発明では、流動体に混入され、その後の熱処理により、貫通電極（または配線パターン）となる材料である、「導電性ナノ粒子」のことを、出発材料とも呼ぶ。
本発明は、上記３工程のうち、特に第三工程が特徴部である。第三工程の違いにより、以下に述べる３つのタイプの実施形態が挙げられる。
第一実施形態：導電性ナノ粒子を含む流動体を貫通孔へ充填し、焼結させて貫通電極を形成する場合（平板状の基体に適用）。
第二実施形態：凹部を加工した基体に対して第一実施形態の製法を適用した場合。
第三実施形態：ゾルゲル溶液により貫通孔の側面に皮膜を形成した後、第一実施形態の製法を適用した場合。
そして、第四実施形態は、上記３つの実施形態の追加工程（additional works）である。すなわち、第四実施形態においては、上記３つの実施形態により貫通電極が既に形成された基体を用い、貫通電極の内部に残存する微細孔を修復する。
以下では、第一実施形態〜第四実施形態を順に説明する。
第一実施形態：導電性ナノ粒子を含む流動体を貫通孔へ充填し、焼結させて貫通電極を形成する場合（平板状の基体に適用）。
第二実施形態：凹部を加工した基体に対して第一実施形態の製法を適用した場合。
第三実施形態：ゾルゲル溶液により貫通孔の側面に皮膜を形成した後、第一実施形態の製法を適用した場合。
そして、第四実施形態は、上記３つの実施形態の追加工程（additional works）である。すなわち、第四実施形態においては、上記３つの実施形態により貫通電極が既に形成された基体を用い、貫通電極の内部に残存する微細孔を修復する。
以下では、第一実施形態〜第四実施形態を順に説明する。
＜第一実施形態＞
図２〜図４は、第一実施形態に係る図面であり、図２はフローチャートを、図３は図２に基づく製造方法の一例を工程順に示す模式断面図、図４は図３に続く各工程を順に示す模式断面図である。
図２〜図４は、第一実施形態に係る図面であり、図２はフローチャートを、図３は図２に基づく製造方法の一例を工程順に示す模式断面図、図４は図３に続く各工程を順に示す模式断面図である。
第一実施形態の製造方法は、図１に示すように、以下の７工程を含んでおり、特にＳＡ３〜ＳＡ６が第三工程に相当する。
・基体１０の一面から他面に向けて貫通孔１２を形成する［ＳＡ１（第一工程）：図３（ａ）］。
その際、必要に応じて、基体１０の一面にフィルム１１を予め設ける。
・基体１０の他面にフィルム１３を貼付し、他面側で貫通孔１２を封止する［ＳＡ２（第二工程）：図３（ｂ）］。
・基体１０の一面に導電性ナノ粒子を含む流動体Ａ１４を塗布し、貫通孔１２の内部に流動体Ａ１４を充填する［ＳＡ３（第三工程）：図３（ｃ）］。
・基体１０を回転させて基体の一面上に付着した流動体Ａ１４を振り切る［ＳＡ４（第三工程）：図３（ｄ）］。
・加熱手段１６ａを用いて基体１０をプリベーク処理する［ＳＡ５（第三工程）：図４（ｅ）］。
・加熱手段１６ｂを用いて基体１０を焼成処理することにより、貫通電極１４Ａを形成する［ＳＡ６（第三工程）：図４（ｆ）］。
・加熱手段１６ｂを外し、基体１０からフィルム１１、１３を除去した後、基体１１を洗浄する［ＳＡ７（第四工程）：図３（ｇ）］。
以上の７工程を経ることにより、貫通電極基板ＳＡが得られる。
・基体１０の一面から他面に向けて貫通孔１２を形成する［ＳＡ１（第一工程）：図３（ａ）］。
その際、必要に応じて、基体１０の一面にフィルム１１を予め設ける。
・基体１０の他面にフィルム１３を貼付し、他面側で貫通孔１２を封止する［ＳＡ２（第二工程）：図３（ｂ）］。
・基体１０の一面に導電性ナノ粒子を含む流動体Ａ１４を塗布し、貫通孔１２の内部に流動体Ａ１４を充填する［ＳＡ３（第三工程）：図３（ｃ）］。
・基体１０を回転させて基体の一面上に付着した流動体Ａ１４を振り切る［ＳＡ４（第三工程）：図３（ｄ）］。
・加熱手段１６ａを用いて基体１０をプリベーク処理する［ＳＡ５（第三工程）：図４（ｅ）］。
・加熱手段１６ｂを用いて基体１０を焼成処理することにより、貫通電極１４Ａを形成する［ＳＡ６（第三工程）：図４（ｆ）］。
・加熱手段１６ｂを外し、基体１０からフィルム１１、１３を除去した後、基体１１を洗浄する［ＳＡ７（第四工程）：図３（ｇ）］。
以上の７工程を経ることにより、貫通電極基板ＳＡが得られる。
第一工程（ＳＡ１）では、基体１０としてガラスからなる基板を用意し、この基板の一面（図２において上面）から他面（図２において下面）に向けて、たとえばサンドブラスト加工（以下、ブラスト加工とも呼ぶ）により、貫通穴１２を形成する。その際、基板の一面には、貫通穴に相当する位置に開口部を有する、マスキング用のドライフィルム１１が多用される。また、ブラスト加工のマスキングに使用したドライフィルムを剥離せずに残しておき、後加工における保護膜・マスキング膜として使用することができる。さらに、保護膜・マスキング膜に用いる場合は耐熱性の高いポリイミドを用いると有効である。
上記のガラスからなる基板１０としては、事前に研磨を行い、平坦で清浄な表面を有する物を用いた。なお、ガラスは他にソーダライムガラス・無アルカリガラス・白板・石英など種々のガラスを用いることができる。なお、本実施形態では、基体がガラスからなる基板の場合について詳述するが、基体として、ガラス以外の基板、たとえばシリコン、ＳｉＣ、セラミックスなどの基板を用いても、本発明の製造方法は適用可能である。
貫通穴の加工方法は、上述したブラスト加工に限定されるものではなく、たとえば、ドライエッチング法や、レーザー加工、機械加工などを適宜採用することができる。加工方法によっては、ブラスト法において用いたドライフィルム１１は設ける必要がない。また、貫通穴のサイズやピッチなどのデザインも自由である。レーザー加工では、φ０．０２ｍｍ程度までの貫通穴が可能であり、より微細な貫通電極が必要な場合は望ましい。さらに微細な貫通電極が必要な場合は、ドライエッチング法を用いることができる。この時、予めポリイミドなどの耐熱性のある材料のフィルムまたは塗布液で表面を保護しておくことが望ましい。
第二工程（ＳＡ２）では、前工程（ＳＡ１）により貫通穴１２を加工したガラス基板１０の他面（図２において下面：ブラスト加工で貫通側となる面）に、ポリイミド製のフィルム１３をたとえばラミネータを用いて貼付する。
第三工程は、次の４ステップ（ＳＡ３〜ＳＡ６）から構成される。
第一ステップ（ＳＡ３）では、前工程（ＳＡ２）によりフィルム１３を他面に設けた基体１０の一面に、導電性ナノ粒子を含む流動体Ａ１４を塗布することにより、貫通孔１２の内部に流動体Ａ１４を充填する。その際、基体１０の一面上において、流動体Ａ１４がパドル状にディスペンスされた状態とする。
インクの充填方法は、ディスペンス法に限定されるものではなく、印刷法や吸引法などの他の方法で貫通穴にインクを充填しても良い。
第一ステップ（ＳＡ３）では、前工程（ＳＡ２）によりフィルム１３を他面に設けた基体１０の一面に、導電性ナノ粒子を含む流動体Ａ１４を塗布することにより、貫通孔１２の内部に流動体Ａ１４を充填する。その際、基体１０の一面上において、流動体Ａ１４がパドル状にディスペンスされた状態とする。
インクの充填方法は、ディスペンス法に限定されるものではなく、印刷法や吸引法などの他の方法で貫通穴にインクを充填しても良い。
導電性ナノ粒子を含む流動体Ａ１４としては、たとえば、平均粒子径３．８ｎｍのＡｇ粒子を導電性粒子とするインク（固形成分濃度：５８ｗｔ％、粘度：１０ｍＰｓ・ｓ、密度：１．７ｇ／ｃｍ３ 、溶媒：テトラデカン）が好適に用いられる。このようなインクとしては、たとえば、株式会社アルバック製のナノメタルインクが挙げられる。
第二ステップ（ＳＡ４）では、前工程（ＳＡ３）により基体１０の一面側から流動体Ａ１４が塗布された基体１０を回転させて、基体１０の一面上に付着した余分なインク（流動体Ａ１４）を振り切る。これにより、基体１０の一面側に露呈する貫通孔１２の上面をなすインク（流動体Ａ１４）が平坦化される。ただし、「回転させて振り切る手法」に代えて、スキージを用いて余分なインク（流動体Ａ１４）を除去、貫通孔１２の上面をなすインク（流動体Ａ１４）の平坦化をなす方法等を用いてもよい。
第三ステップ（ＳＡ５）では、前工程（ＳＡ４）により貫通孔１２の上面をなすインク（流動体Ａ１４）が平坦化された基体１０を、加熱手段１６ａを用いてプリベーク処理する。その際、インク（流動体Ａ１４）が平坦化された基体１０の一面が上面をなし、基体１０の他面（フィルム１３が貼付された面）が下面をなすように配置した上で、フィルム１３を介して基体１０に熱が伝導されるように、加熱手段１６ａを設ける。これにより、加熱手段１６ａを用いて基体１０のプリベーク処理が行われる。
このようなプリベーク処理は、たとえば、ホットプレートからなる加熱手段１６ａを用いて行われる。プリベーク処理の目的は、インクに含まれる溶媒を揮発させることであり、たとえば、７０℃、３０分という条件で行われる。
なお、貫通孔１２の内部に対する流動体Ａ１４の充填が十分でない場合は、充填からプリベークまでの工程（ＳＡ３、ＳＡ４、ＳＡ５）を、複数回繰り返しても良い。
なお、貫通孔１２の内部に対する流動体Ａ１４の充填が十分でない場合は、充填からプリベークまでの工程（ＳＡ３、ＳＡ４、ＳＡ５）を、複数回繰り返しても良い。
また、図３〜図４には、ブラスト加工時にマスキングとして、基体１０の一面（上面）に設けたドライフィルム１１を残して各工程が行われる事例を示しているが、そのドライフィルム１１が耐熱性の低いフィルムの場合は、この時点（プリベーク処理の前：ＳＡ４とＳＡ５の間）で、フィルム１１を剥がす。ファイル１１が耐熱性の高いフィルムの場合には、そのままの状態で良い（フィルム１１を剥がすことなく、ＳＡ５以降の工程に進む）。
第四ステップ（ＳＡ６）では、前工程（ＳＡ５）により貫通穴に充填されたインク（流動体Ａ１４）から溶媒が揮発した状態にある基体１１を、加熱手段１６ｂを用いて焼成処理することにより、貫通電極１４Ａを形成する。
このような焼成処理は、たとえば、ホットプレートからなる加熱手段１６ｂを用いて行われる。焼成処理の目的は、貫通穴に充填されたインク（流動体Ａ１４）を固化させることであり、たとえば、ポリイミドの耐熱温度より低い３００℃、１時間という条件で行われる。
このような焼成処理は、たとえば、ホットプレートからなる加熱手段１６ｂを用いて行われる。焼成処理の目的は、貫通穴に充填されたインク（流動体Ａ１４）を固化させることであり、たとえば、ポリイミドの耐熱温度より低い３００℃、１時間という条件で行われる。
上記第四ステップ（ＳＡ６）の説明においては、流動体Ａ１４がインク・ペーストからなる場合を詳述した。しかしながら、本発明に係る流動体Ａは、上述した導電性ナノ粒子を含むインク・ペーストに限定されるものではなく、分散剤を吸着させた導電性ナノ粒子からなる粉体の状態で用いても良い。ただし、粉体の状態で用いる場合は、プリベーク処理の温度を分散剤が離脱を始める温度とし、より高温で次工程である焼成処理を行うことが好ましい。
第四工程（ＳＡ７）では、前工程（ＳＡ６）により貫通穴に充填されたインク（流動体Ａ１４）を固化させて貫通電極１４Ａが形成された状態にある基体１０から、加熱手段１６ｂを外し、基体１０からフィルム１１、１３を除去した後、基体１０を洗浄する。
基体１０からフィルム１１、１３を除去（剥離）する作業は、所望の温度以下に基体１０が冷却された後に行われる。基体１０の洗浄処理は、たとえば、ガラス基板用洗剤・純水を用いて行われる。その後に、ＩＰＡベーパー乾燥を行うことが好ましい。
基体１０からフィルム１１、１３を除去（剥離）する作業は、所望の温度以下に基体１０が冷却された後に行われる。基体１０の洗浄処理は、たとえば、ガラス基板用洗剤・純水を用いて行われる。その後に、ＩＰＡベーパー乾燥を行うことが好ましい。
第一実施形態では、上述したＳＡ１〜ＳＡ７を経ることにより、貫通電極１４Ａ（ＭＡ）を備えた貫通電極基板ＳＡを作製した。ゆえに、第一実施形態に係る貫通電極基板ＳＡは、基体に貫通電極を備えてなる貫通電極基板であって、前記貫通電極は前記基体の貫通孔内に設けられた導電性ナノ粒子から構成されている。
作製した貫通電極基板ＳＡを構成する貫通電極１４Ａの気密性は、真空吹付け法（ＪＩＳ Ｚ２３３１、附属書１（→http://kikakurui.com/z2/Z2331-2006-01.html））を用いて評価した。その結果、貫通電極１４Ａの気密性は、１×１０−９［Ｐａ・ｍ３／ｓｅｃ］以下であり、良好な気密性を有することが確認された。
作製した貫通電極基板ＳＡを構成する貫通電極１４Ａの気密性は、真空吹付け法（ＪＩＳ Ｚ２３３１、附属書１（→http://kikakurui.com/z2/Z2331-2006-01.html））を用いて評価した。その結果、貫通電極１４Ａの気密性は、１×１０−９［Ｐａ・ｍ３／ｓｅｃ］以下であり、良好な気密性を有することが確認された。
＜第二実施形態＞
図５〜図７は、第二実施形態に係る図面であり、図５はフローチャートを、図６は図５に基づく製造方法の一例を工程順に示す模式断面図、図７は図６に続く各工程を順に示す模式断面図である。
図５〜図７は、第二実施形態に係る図面であり、図５はフローチャートを、図６は図５に基づく製造方法の一例を工程順に示す模式断面図、図７は図６に続く各工程を順に示す模式断面図である。
第二実施形態の製造方法は、図５に示すように、以下の８工程を含んでいる。
第二実施形態の製造方法は、図５に示すように、以下の８工程を含んでおり、特にＳＢ４〜ＳＢ７が第三工程に相当する。
・基体２０の他面に凹部２０Ｃを形成する［ＳＢ１（前工程）：図６（ａ）］。
・基体２０の一面から他面に向けて貫通孔２２を形成する［ＳＢ２（第一工程）：図６（ｂ）］。
その際、必要に応じて、基体２０の一面にフィルム２１を予め設ける。
・基体２０の他面にフィルム２３を貼付し、他面側で貫通孔２２を封止する［ＳＢ３（第二工程）：図６（ｃ）］。
・基体２０の一面に導電性ナノ粒子を含む流動体Ｂ２４を塗布し、貫通孔２２の内部に流動体Ｂ２４を充填する［ＳＢ４（第三工程）：図６（ｄ）］。
・基体２０を回転させて基体の一面上に付着した流動体Ｂ２４を振り切る［ＳＢ５（第三工程）：図７（ｅ）］。
第二実施形態の製造方法は、図５に示すように、以下の８工程を含んでおり、特にＳＢ４〜ＳＢ７が第三工程に相当する。
・基体２０の他面に凹部２０Ｃを形成する［ＳＢ１（前工程）：図６（ａ）］。
・基体２０の一面から他面に向けて貫通孔２２を形成する［ＳＢ２（第一工程）：図６（ｂ）］。
その際、必要に応じて、基体２０の一面にフィルム２１を予め設ける。
・基体２０の他面にフィルム２３を貼付し、他面側で貫通孔２２を封止する［ＳＢ３（第二工程）：図６（ｃ）］。
・基体２０の一面に導電性ナノ粒子を含む流動体Ｂ２４を塗布し、貫通孔２２の内部に流動体Ｂ２４を充填する［ＳＢ４（第三工程）：図６（ｄ）］。
・基体２０を回転させて基体の一面上に付着した流動体Ｂ２４を振り切る［ＳＢ５（第三工程）：図７（ｅ）］。
・加熱手段２６ａを用いて基体２０をプリベーク処理する［ＳＢ６（第三工程）：図７（ｅｆ］。
・加熱手段２６ｂを用いて基体２０を焼成処理することにより、貫通電極２４Ａを形成する［ＳＢ７（第三工程）：図７（ｇ）］。
・加熱手段２６ｂを外し、基体２０からフィルム２１、２３を除去した後、基体２０を洗浄する［ＳＢ８（第四工程）：図７（ｈ）］。第８工程［ＳＢ８：図６（ｈ）］。
以上の８工程を経ることにより、貫通電極２４Ａ（ＭＡ）を備えた貫通電極基板ＳＢが得られる。
・加熱手段２６ｂを用いて基体２０を焼成処理することにより、貫通電極２４Ａを形成する［ＳＢ７（第三工程）：図７（ｇ）］。
・加熱手段２６ｂを外し、基体２０からフィルム２１、２３を除去した後、基体２０を洗浄する［ＳＢ８（第四工程）：図７（ｈ）］。第８工程［ＳＢ８：図６（ｈ）］。
以上の８工程を経ることにより、貫通電極２４Ａ（ＭＡ）を備えた貫通電極基板ＳＢが得られる。
前工程（ＳＢ１）では、基体２０としてガラスからなる基板を用意し、この基板の他面（図６において下面）から一面（図６において上面）に向けて、所望の深さの凹部２０Ｃを形成する。凹部２０Ｃの形成法としては、たとえば、特開２０１３−０２２５３４号公報に開示された手法が挙げられる。
上記のガラスからなる基板２０としては、事前に研磨を行い、平坦で清浄な表面を有する物を用いた。なお、ガラスは他にソーダライムガラス・無アルカリガラス・白板・石英など種々のガラスを用いることができる。なお、本実施形態では、基体がガラスからなる基板の場合について詳述するが、基体として、ガラス以外の基板、たとえばシリコン、ＳｉＣ、セラミックスなどの基板を用いても、本発明の製造方法は適用可能である。
第二工程（ＳＢ２）では、前工程（ＳＢ１）により凹部２０Ｃを形成したガラス基板２０の一面（図６において上面）から他面（図６において下面）に向けて、たとえばサンドブラスト加工（以下、ブラスト加工とも呼ぶ）により、貫通穴２２を形成する。その際、基板の一面には、貫通穴に相当する位置に開口部を有する、マスキング用のドライフィルム２１が多用される。また、ブラスト加工のマスキングに使用したドライフィルムを剥離せずに残しておき、後加工における保護膜・マスキング膜として使用することができる。さらに、保護膜・マスキング膜に用いる場合は耐熱性の高いポリイミドを用いると有効である。
第二工程（ＳＢ３）、第三工程（ＳＢ４、ＳＢ５、ＳＢ６、ＳＢ７）、第四工程（ＳＢ８）は各々、上述した第一実施形態における第二工程（ＳＡ２）、第三工程（ＳＡ３、ＳＡ４、ＳＡ５、ＳＡ６）、第四工程（ＳＡ７）と同様の処理を行った。第二実施形態は、ガラス基板２０が凹部２０Ｃを有する点のみ、第一実施形態と相違している。
第二実施形態では、上述した各工程（ＳＢ１〜ＳＢ８）を経ることにより、貫通電極２４Ａ（ＭＡ）を備えた貫通電極基板ＳＢを作製した。ゆえに、第二実施形態に係る貫通電極基板ＳＢは、上述した貫通電極基板ＳＡと同様に、基体に貫通電極を備えてなる貫通電極基板であって、前記貫通電極は前記基体の貫通孔内に設けられた導電性ナノ粒子から構成されている。貫通電極基板ＳＢは、凹部２０Ｃを備える点のみ、貫通電極基板ＳＡと異なる。
作製した貫通電極基板ＳＢを構成する貫通電極２４Ａの気密性は、第一実施形態と同様に、真空吹付け法を用いて評価した。その結果、貫通電極２４Ａの気密性は、１×１０−９［Ｐａ・ｍ３／ｓｅｃ］以下であり、良好な気密性を有することが確認された。
作製した貫通電極基板ＳＢを構成する貫通電極２４Ａの気密性は、第一実施形態と同様に、真空吹付け法を用いて評価した。その結果、貫通電極２４Ａの気密性は、１×１０−９［Ｐａ・ｍ３／ｓｅｃ］以下であり、良好な気密性を有することが確認された。
＜第三実施形態＞
図８〜図１１は、第三実施形態に係る図面であり、図８はフローチャートを、図９は図８に基づく製造方法の一例を工程順に示す模式断面図、図１０は図９に続く各工程を順に示す模式断面図、図１１は図１０に続く各工程を順に示す模式断面図である。
図８〜図１１は、第三実施形態に係る図面であり、図８はフローチャートを、図９は図８に基づく製造方法の一例を工程順に示す模式断面図、図１０は図９に続く各工程を順に示す模式断面図、図１１は図１０に続く各工程を順に示す模式断面図である。
第三実施形態の製造方法は、前述した「第三工程」が、ゾルゲル溶液により貫通孔の側面に皮膜を形成するステップと、貫通孔の内部に流動体を充填するステップと、を含むものである。
第三実施形態の製造方法は、図８〜図１１に示すように、以下の各工程を含んでいる。
・基体３０の一面から他面に向けて貫通孔３２を形成する［ＳＣ１（第一工程）：図９（ａ）］。
その際、必要に応じて、基体３０の一面にフィルム３１を予め設ける。
・基体３０の他面にフィルム３３を貼付し、他面側で貫通孔３２を封止する［ＳＣ２（第二工程）：図９（ｂ）］。
・基体３０の一面にアルコキシランベースのゾルゲル溶液からなる流動体Ｃ３７を塗布し、貫通孔３２の内部に流動体Ｃ３７を充填する［ＳＣ３（第三工程）：図９（ｃ）］。
・基体３０を回転させて基体の一面上に付着した流動体Ｃ３７を振り切る［ＳＣ４（第三工程）：図９（ｄ）］。
・基体３０の一面から他面に向けて貫通孔３２を形成する［ＳＣ１（第一工程）：図９（ａ）］。
その際、必要に応じて、基体３０の一面にフィルム３１を予め設ける。
・基体３０の他面にフィルム３３を貼付し、他面側で貫通孔３２を封止する［ＳＣ２（第二工程）：図９（ｂ）］。
・基体３０の一面にアルコキシランベースのゾルゲル溶液からなる流動体Ｃ３７を塗布し、貫通孔３２の内部に流動体Ｃ３７を充填する［ＳＣ３（第三工程）：図９（ｃ）］。
・基体３０を回転させて基体の一面上に付着した流動体Ｃ３７を振り切る［ＳＣ４（第三工程）：図９（ｄ）］。
・貫通孔３２の側面に流動体Ｃ３７からなる皮膜３７Ｆを残し、貫通孔３２の内部からゾルゲル溶液からなる流動体Ｃ３７を除去す［ＳＣ５（第三工程）：図１０（ｅ）］。
・加熱手段３６ａを用いて基体３０をプリベーク処理する［ＳＣ６（第三工程）：図１０（ｆ）］。
・基体３０の一面に導電性ナノ粒子を含む流動体Ｄ３４を塗布し、貫通孔３２の内部に流動体Ｄ３４を充填する［ＳＣ７（第三工程）：図１０（ｇ）］。
・基体３０を回転させて基体の一面上に付着した流動体Ｄ３４を振り切る［ＳＣ８（第三工程）：図１０（ｈ）］。
・加熱手段３６ａを用いて基体３０をプリベーク処理する［ＳＣ６（第三工程）：図１０（ｆ）］。
・基体３０の一面に導電性ナノ粒子を含む流動体Ｄ３４を塗布し、貫通孔３２の内部に流動体Ｄ３４を充填する［ＳＣ７（第三工程）：図１０（ｇ）］。
・基体３０を回転させて基体の一面上に付着した流動体Ｄ３４を振り切る［ＳＣ８（第三工程）：図１０（ｈ）］。
・加熱手段３６ｂを用いて基体３０をプリベーク処理する［ＳＣ９（第三工程）：図１１（ｉ）］。
・加熱手段３６ｃを用いて基体３０を焼成処理することにより、貫通電極３４を形成する［ＳＣ１０（第三工程）：図１１（ｊ）］。
・加熱手段３６ｃを外し、基体３０からフィルム３１、３３を除去した後、基体３０を洗浄する［ＳＣ１１（第四工程）：図１１（ｋ）］。
以上の１１工程を経ることにより、貫通電極３４Ａ（ＭＡ）を備えた貫通電極基板ＳＣが得られる。
・加熱手段３６ｃを用いて基体３０を焼成処理することにより、貫通電極３４を形成する［ＳＣ１０（第三工程）：図１１（ｊ）］。
・加熱手段３６ｃを外し、基体３０からフィルム３１、３３を除去した後、基体３０を洗浄する［ＳＣ１１（第四工程）：図１１（ｋ）］。
以上の１１工程を経ることにより、貫通電極３４Ａ（ＭＡ）を備えた貫通電極基板ＳＣが得られる。
つまり、第三実施形態は、第一実施形態における第２工程（ＳＡ２）と第３工程（ＳＡ３）との間に、前記第２工程（ＳＣ２）により形成された貫通孔の内側面に対して、ゾルゲル溶液からなる流動体Ｃを用いて皮膜を形成する工程α［第３工程（ＳＣ３）〜第６工程（ＳＣ６）］を有する点において、第一実施形態と相違している。
以下、第一実施形態と相違する工程αについて詳細に説明する。なお、以下の説明では、第３工程（ＳＣ３）〜第６工程（ＳＣ６）を各々、工程α１〜工程α４とも呼ぶ。
工程α１［第３工程（ＳＣ３）］では、前工程（ＳＣ２）によりフィルム３３を他面に設けた基体３０の一面に、流動体Ｃ３７を塗布することにより、貫通孔３２の内部に流動体Ｃを充填する。これにより、貫通孔３２の内側壁に対して流動体Ｃ３７が接触した状態が得られる。
工程α１［第３工程（ＳＣ３）］では、前工程（ＳＣ２）によりフィルム３３を他面に設けた基体３０の一面に、流動体Ｃ３７を塗布することにより、貫通孔３２の内部に流動体Ｃを充填する。これにより、貫通孔３２の内側壁に対して流動体Ｃ３７が接触した状態が得られる。
工程α２［第４工程（ＳＣ４）］では、前工程（α１）を経た基体３０の一面に垂直をなす軸が回転軸をなすように、基体３０を回転させることにより、基体３０の一面上に付着した流動体Ｃ３７を振り切る。これにより、基体３０の一面上に残存した流動体Ｃ３７は除去される。
工程α３［第５工程（ＳＣ５）］では、前工程（α２）を経た基体３０の一面に対して液体または気体を吹き付けることにより、貫通孔３２の内側壁に付着した皮膜３７Ｆを残しつつ、貫通孔３２の内部から流動体Ｃ３７を除去する。これにより、基体３０に残存する流動体Ｃ３７は、貫通孔３２の内側壁に付着した皮膜３７Ｆのみとなる。
工程α４［第６工程（ＳＣ６）］では、前記工程（α３）を経た基体３０の他面側に第三加熱手段３６ａを設けて、基体３０をプリベーク処理する。これにより、基体３０に設けた貫通孔３２の内側壁に対して、流動体Ｃ３７からなる皮膜３７Ｆの密着性が高まる。
上記工程α（α１〜α４）により準備された、流動体Ｃ３７からなる皮膜３７Ｆが内側壁に付着した貫通孔３２に対して、次工程［第７工程（ＳＣ７）］では、導電性ナノ粒子を含む流動体Ｄ３４を塗布することにより、貫通孔３２の内部に流動体Ｄ３４を充填する。
第７工程（ＳＣ７）以降、第１１工程（ＳＣ１１）に至るまでの各工程は、上述したとおり、第一実施形態における第３工程（ＳＡ３）〜第７工程（ＳＡ７）と同様の処理が行なわれる。
第７工程（ＳＣ７）以降、第１１工程（ＳＣ１１）に至るまでの各工程は、上述したとおり、第一実施形態における第３工程（ＳＡ３）〜第７工程（ＳＡ７）と同様の処理が行なわれる。
第三実施形態では、上述した１１工程（ＳＣ１〜ＳＣ１１）を経ることにより、貫通電極３４Ａ（ＭＡ）を備えた貫通電極基板ＳＣを作製した。ゆえに、第三実施形態に係る貫通電極基板ＳＣは、基体に貫通電極を備えてなる貫通電極基板であって、前記貫通孔の内側面には、アルコキシランベースのゾルゲル溶液から形成された被膜からなる密着層が配されており、さらに前記貫通電極は前記基体の貫通孔内に前記密着層を介して設けられた導電性ナノ粒子から構成されている。
作製した貫通電極基板ＳＣを構成する貫通電極３４Ａの気密性は、第一実施形態と同様に、真空吹付け法を用いて評価した。その結果、貫通電極３４Ａの気密性は、１×１０−９［Ｐａ・ｍ３／ｓｅｃ］以下であり、良好な気密性を有することが確認された。
作製した貫通電極基板ＳＣを構成する貫通電極３４Ａの気密性は、第一実施形態と同様に、真空吹付け法を用いて評価した。その結果、貫通電極３４Ａの気密性は、１×１０−９［Ｐａ・ｍ３／ｓｅｃ］以下であり、良好な気密性を有することが確認された。
＜第四実施形態＞
図１２〜図１４は、第四実施形態に係る図面であり、図１２はフローチャートを、図１３は図１２に基づく製造方法の一例を工程順に示す模式断面図、図１４は図１３に続く各工程を順に示す模式断面図である。
図１２〜図１４は、第四実施形態に係る図面であり、図１２はフローチャートを、図１３は図１２に基づく製造方法の一例を工程順に示す模式断面図、図１４は図１３に続く各工程を順に示す模式断面図である。
第四実施形態の製造方法は、図１２に示すように、以下の７工程を含んでいる。
第四実施形態は、上述した第一乃至第三実施形態の製造方法により、基体に形成された貫通電極の内部に微細孔が残存する場合に、ゾルゲル溶液からなる流動体Ｅを用いて、該微細孔を埋めて修復するものである。
第四実施形態における７工程は纏めて工程βとも呼ぶ。。なお、以下の説明では、第１工程（ＳＤ１）〜第７工程（ＳＤ７）を各々、工程β１〜工程β７とも呼ぶ。
以下、工程βについて詳細に説明する。
第四実施形態は、上述した第一乃至第三実施形態の製造方法により、基体に形成された貫通電極の内部に微細孔が残存する場合に、ゾルゲル溶液からなる流動体Ｅを用いて、該微細孔を埋めて修復するものである。
第四実施形態における７工程は纏めて工程βとも呼ぶ。。なお、以下の説明では、第１工程（ＳＤ１）〜第７工程（ＳＤ７）を各々、工程β１〜工程β７とも呼ぶ。
以下、工程βについて詳細に説明する。
工程β１［第１工程（ＳＤ１）］では、上述した第一乃至第三実施形態の製造方法により、貫通電極４４Ａが形成された基体４０を密閉容器Ｃ４に入れて、この密閉容器の内部を排気（Ｐ１）する。これにより、貫通電極４４Ａに内在する微細孔（空孔Ｐ）の内部を脱気する。
工程β２［第２工程（ＳＤ２）］では、前記工程β１を経た基体４０を内在する密閉容器Ｃ４に、該密閉容器の内部（Ｐ２）を排気しながら、該密閉容器の内部に前記流動体Ｅ（ＳＧＳ）を導入（Ｐ３）し、該基体４０が該流動体Ｅに浸漬された状態とする。その際。流動体Ｅとしては、アルコキシランベースのゾルゲル溶液が用いられる。
工程β２［第２工程（ＳＤ２）］では、前記工程β１を経た基体４０を内在する密閉容器Ｃ４に、該密閉容器の内部（Ｐ２）を排気しながら、該密閉容器の内部に前記流動体Ｅ（ＳＧＳ）を導入（Ｐ３）し、該基体４０が該流動体Ｅに浸漬された状態とする。その際。流動体Ｅとしては、アルコキシランベースのゾルゲル溶液が用いられる。
工程β３［第３工程（ＳＤ３）］では、前記工程β２を経た基体４０に該流動体Ｅを介して圧力（Ｐ４）を加える。これにより、貫通電極４４Ａに内在する空孔Ｐの内部へ流動体Ｅ注入する。
工程β４［第４工程（ＳＤ４）］では、前記工程β３を経た基体４０を密閉容器Ｃ４から取出し、基体４０の外面に付着した流動体Ｅを除去する。これにより、基体４０の外面、特に、貫通電極の上下面に残存していた流動体Ｅを取り除く。
工程β４［第４工程（ＳＤ４）］では、前記工程β３を経た基体４０を密閉容器Ｃ４から取出し、基体４０の外面に付着した流動体Ｅを除去する。これにより、基体４０の外面、特に、貫通電極の上下面に残存していた流動体Ｅを取り除く。
工程β５［第５工程（ＳＤ５）］では、前記工程β４を経た基体４０の他面側に第四加熱手段４６ａを設けて、基体４０をプリベーク処理する。
工程β６［第６工程（ＳＤ６）］では、前記工程β５を経た基体の他面側に第五加熱手段４６ｂを設けて、基体４０を焼成処理することにより、微細孔（空孔Ｐ）が修復された貫通電極４４Ａａを形成する。
工程β７［第７工程（ＳＤ７）］では、前記工程β６を経た基体４０から第五加熱手段４６ｂを外し、基体４０を洗浄処理する。
工程β６［第６工程（ＳＤ６）］では、前記工程β５を経た基体の他面側に第五加熱手段４６ｂを設けて、基体４０を焼成処理することにより、微細孔（空孔Ｐ）が修復された貫通電極４４Ａａを形成する。
工程β７［第７工程（ＳＤ７）］では、前記工程β６を経た基体４０から第五加熱手段４６ｂを外し、基体４０を洗浄処理する。
第四実施形態では、上述した７工程（ＳＤ１〜ＳＤ７）を経ることにより、貫通電極４４Ａａ（ＭＡ）を備えた貫通電極基板ＳＤを作製した。ゆえに、第四実施形態に係る貫通電極基板ＳＤは、基体に貫通電極を備えてなる貫通電極基板であって、前記貫通電極に内在する微細孔には、アルコキシランベースのゾルゲル溶液を用いた形成物が充填された構成を有する。
作製した貫通電極基板ＳＤを構成する貫通電極４４Ａａの気密性は、第一実施形態と同様に、真空吹付け法を用いて評価した。その結果、貫通電極３４Ａの気密性は、５×１０−１０［Ｐａ・ｍ３／ｓｅｃ］以下となり、気密性の向上が確認された。
作製した貫通電極基板ＳＤを構成する貫通電極４４Ａａの気密性は、第一実施形態と同様に、真空吹付け法を用いて評価した。その結果、貫通電極３４Ａの気密性は、５×１０−１０［Ｐａ・ｍ３／ｓｅｃ］以下となり、気密性の向上が確認された。
なお、上述した各実施形態では、導電性ナノ粒子を含む流動体（たとえばＡ１４）としては、株式会社アルバック製のナノメタルインクを用いた。具体的には、平均粒子径３．８ｎｍのＡｇ粒子を導電性粒子とするインク（固形成分濃度：５８ｗｔ％、粘度：１０ｍＰｓ・ｓ、密度：１．７ｇ／ｃｍ３ 、溶媒：テトラデカン）である。
本発明を実施するためには、粒径が１０ｎｍ以下のナノサイズの導電性粒子またはその導電性粒子を含むインク・ペーストが好適である。導電性粒子の粒径が１０ｎｍ以下になると、その物質本来の融点よりも融点が低くなり、焼結温度を下げることが可能になる。
本発明を実施するためには、粒径が１０ｎｍ以下のナノサイズの導電性粒子またはその導電性粒子を含むインク・ペーストが好適である。導電性粒子の粒径が１０ｎｍ以下になると、その物質本来の融点よりも融点が低くなり、焼結温度を下げることが可能になる。
ただし、一般に、１０ｎｍ以下のナノサイズの導電性粒子を含むインク・ペーストでは、粒子の分散安定性を発現するために、粒子表面に分散剤を吸着させている。焼成により、この分散剤を離脱・除去させると、粒子同士が焼結するため、結果として、インク膜に導電性が発現するようになる。
たとえば、平均粒径が約３ｎｍのＡｇ粒子を含むインクでは、１５０℃以上の焼成温度で分散剤が脱離して、粒子同士が焼結し、２００℃以上の焼成温度でほぼバルクのＡｇに匹敵する比抵抗値（約３μΩ・ｃｍ）を得ることができる。焼成後はＡｇの融点（９６２℃）以上でないと軟化はしない。
なお、Ａｇ以外のすべての金属・合金およびＩＴＯなどの酸化物導電体を用いても同様の効果を得ることが可能である。
これにより、ガラスと熱膨張係数の差の問題を解決できる。
なお、Ａｇ以外のすべての金属・合金およびＩＴＯなどの酸化物導電体を用いても同様の効果を得ることが可能である。
これにより、ガラスと熱膨張係数の差の問題を解決できる。
また、ナノサイズの導電性粒子を用いることで低温（５００℃以下）での焼成が可能になり、ポリイミドなどの耐熱性樹脂（条件によっては通常のフォトレジストやドライフィルムでも利用可能）を基板表面の保護膜やマスキング膜として利用可能になる。導電性粒子の貫通穴への充填及びその後の仮焼成、本焼成の間に保護膜やマスキング膜を用いることで、基板表面を清浄・平滑に保つことができ、キズを防止したり、電極の高さを基板面と揃える効果がある。これにより、電極形成後の研磨を行う必要がなくなる。
ゆえに、本発明によれば、電極形成後の研磨が不要になることで凹凸加工がされた基板に電極を形成することが可能になる。
ゆえに、本発明によれば、電極形成後の研磨が不要になることで凹凸加工がされた基板に電極を形成することが可能になる。
一般的に金属とガラスの密着性は高くない。そこで、アルコキシランベースのゾルゲル膜等のガラス質の材料を仮焼きの状態で貫通穴の側壁へ密着層として設け、その後、粒径が１０ｎｍ以下のナノサイズの導電性粒子またはその導電性粒子を含むインク・ペーストを貫通穴に充填し、同時に焼成することでガラス基板と貫通電極材との密着性をより強固にすることができる。
ゆえに、本発明によれば、高い気密性を有する貫通電極を備えた、貫通電極基板を安定して製造することが可能となる。
ゆえに、本発明によれば、高い気密性を有する貫通電極を備えた、貫通電極基板を安定して製造することが可能となる。
粒径が１０ｎｍ以下のナノサイズの導電性粒子またはその導電性粒子を含むインク・ペーストを高い温度で焼成（焼結）すると低い比抵抗値を得ることができるが、条件によっては、焼結体の中に微細孔（空孔（ポア））が生じる場合もある。そのような場合には、低粘度の同じ導電性粒子を含むインクを真空・吸引により、その空孔に含浸することを複数回繰り返すことで空孔を埋め、より高い気密性を得るとよい。または、粘度の低いアルコキシランベースのゾルゲル溶液等のガラス質の材料を同様の方法で含浸することでも高い気密性を得ることができる（第四実施形態）。
＜実施例＞
（実施例１）
ガラス基板として、硼珪酸ガラス（テンパックス：Schott社製）、厚さ０．３ｍｍ、直径１００ｍｍを使用した。また、ガラス基板は事前に研磨を行い平坦で清浄な表面を有する物を用いた。
ガラス基板に対してブラスト法を用いて、φ０．２ｍｍ、ピッチ０．５ｍｍの貫通穴を形成した。その際、貫通穴は、ガラス基板の外周１０ｍｍを除くエリア全面に加工した。この時、ブラスト加工のマスキングに使用したドライフィルムを剥離せずに残しておき、後加工における保護膜・マスキング膜に使用することができる。さらに、保護膜・マスキング膜に用いる場合は耐熱性の高いポリイミドを用いると有効である。
（実施例１）
ガラス基板として、硼珪酸ガラス（テンパックス：Schott社製）、厚さ０．３ｍｍ、直径１００ｍｍを使用した。また、ガラス基板は事前に研磨を行い平坦で清浄な表面を有する物を用いた。
ガラス基板に対してブラスト法を用いて、φ０．２ｍｍ、ピッチ０．５ｍｍの貫通穴を形成した。その際、貫通穴は、ガラス基板の外周１０ｍｍを除くエリア全面に加工した。この時、ブラスト加工のマスキングに使用したドライフィルムを剥離せずに残しておき、後加工における保護膜・マスキング膜に使用することができる。さらに、保護膜・マスキング膜に用いる場合は耐熱性の高いポリイミドを用いると有効である。
貫通穴を加工したガラス基板のブラスト加工で貫通側となる面にポリイミド製のフィルムをラミネータを用いて貼り付けた。
その後、平均粒子径３．８ｎｍのＡｇ粒子を導電性粒子とするインク（固形成分濃度：５８ｗｔ％、粘度：１０ｍＰｓ・ｓ、密度：１．７ｇ／ｃｍ３ 、溶媒：テトラデカン）を、貫通穴付き基板のポリイミドフィルムを貼り付けた反対の面を上にして、パドル状にディスペンスした。
次に、基板を回転（スピン）させることにより、余分なインクを振り切ることで、貫通穴にインクを充填した。
その後、平均粒子径３．８ｎｍのＡｇ粒子を導電性粒子とするインク（固形成分濃度：５８ｗｔ％、粘度：１０ｍＰｓ・ｓ、密度：１．７ｇ／ｃｍ３ 、溶媒：テトラデカン）を、貫通穴付き基板のポリイミドフィルムを貼り付けた反対の面を上にして、パドル状にディスペンスした。
次に、基板を回転（スピン）させることにより、余分なインクを振り切ることで、貫通穴にインクを充填した。
次に、ホットプレートを用いて７０℃、３０分のプリベークを行い、溶媒を揮発させた。
さらに、基板を再びホットプレートに乗せ、ポリイミドの耐熱温度より低い３００℃で１時間の本焼成を行った。
次いで、基板冷却後、表裏面の保護に貼り付けたポリイミドフィルムを剥離し、ガラス基板用洗剤・純水を用いて基板洗浄を行い、ＩＰＡベーパー乾燥で仕上げた。
以上の工程により作製した基板の貫通電極の気密性は、第一実施形態と同様に、真空吹付け法により計測し、≦１×１０−９Ｐａ・ｍ３／ｓｅｃと良好な値を示した。
さらに、基板を再びホットプレートに乗せ、ポリイミドの耐熱温度より低い３００℃で１時間の本焼成を行った。
次いで、基板冷却後、表裏面の保護に貼り付けたポリイミドフィルムを剥離し、ガラス基板用洗剤・純水を用いて基板洗浄を行い、ＩＰＡベーパー乾燥で仕上げた。
以上の工程により作製した基板の貫通電極の気密性は、第一実施形態と同様に、真空吹付け法により計測し、≦１×１０−９Ｐａ・ｍ３／ｓｅｃと良好な値を示した。
（実施例２）
ガラス基板として、硼珪酸ガラス（テンパックス：Schott社製）、厚さ０．３ｍｍ、直径１００ｍｍを使用した。また、ガラス基板は事前に研磨を行い平坦で清浄な表面を有する物を用いた。
ガラス基板にはウェットエッチング法を用いて深さ５０μｍの窪みを加工した。ウェットエッチングには限定されず、機械加工やブラストなどその他方法で凹凸加工を行っても良い。
ガラス基板として、硼珪酸ガラス（テンパックス：Schott社製）、厚さ０．３ｍｍ、直径１００ｍｍを使用した。また、ガラス基板は事前に研磨を行い平坦で清浄な表面を有する物を用いた。
ガラス基板にはウェットエッチング法を用いて深さ５０μｍの窪みを加工した。ウェットエッチングには限定されず、機械加工やブラストなどその他方法で凹凸加工を行っても良い。
窪み付きガラス基板に対して、ブラスト法を用いて、φ０．２ｍｍ、ピッチ０．５ｍｍ」の貫通穴を形成した。その際、貫通穴は、基板外周１０ｍｍを除くエリア全面に加工した。
この時、ブラスト加工のマスキングに使用したドライフィルムを剥離せずに残しておき、後加工における保護膜・マスキング膜に使用することができる。さらに、保護膜・マスキング膜に用いる場合は耐熱性の高いポリイミドを用いると有効である。
この時、ブラスト加工のマスキングに使用したドライフィルムを剥離せずに残しておき、後加工における保護膜・マスキング膜に使用することができる。さらに、保護膜・マスキング膜に用いる場合は耐熱性の高いポリイミドを用いると有効である。
貫通穴を加工したガラス基板のブラスト加工で貫通側となる面にポリイミド製のフィルムをラミネータを用いて貼り付けた。
その後、平均粒子径３．８ｎｍのＡｇ粒子を導電性粒子とするインク（固形成分濃度：５８ｗｔ％、粘度：１０ｍＰｓ・ｓ、密度：１．７ｇ／ｃｍ３ 、溶媒：テトラデカン）を貫通穴付き基板のポリイミドフィルムを貼り付けた反対の面を上にして、パドル状にディスペンスした。
次に、基板を回転（スピン）させることにより、余分なインクを振り切ることで、貫通穴にインクを充填した。
その後、平均粒子径３．８ｎｍのＡｇ粒子を導電性粒子とするインク（固形成分濃度：５８ｗｔ％、粘度：１０ｍＰｓ・ｓ、密度：１．７ｇ／ｃｍ３ 、溶媒：テトラデカン）を貫通穴付き基板のポリイミドフィルムを貼り付けた反対の面を上にして、パドル状にディスペンスした。
次に、基板を回転（スピン）させることにより、余分なインクを振り切ることで、貫通穴にインクを充填した。
次に、ホットプレートを用いて７０℃、３０分のプリベークを行い、溶媒を揮発させた。
さらに、基板を再びホットプレートに乗せ、ポリイミドの耐熱温度より低い３００℃で１時間の本焼成を行った。
次いで、基板冷却後、表裏面の保護に貼り付けたポリイミドフィルムを剥離し、ガラス基板用洗剤・純水を用いて基板洗浄を行い、ＩＰＡベーパー乾燥で仕上げた。
以上の工程により作製した基板の貫通電極の気密性は、第一実施形態と同様に、真空吹付け法により計測し、≦１×１０−９Ｐａ・ｍ３／ｓｅｃと良好な値を示した。
さらに、基板を再びホットプレートに乗せ、ポリイミドの耐熱温度より低い３００℃で１時間の本焼成を行った。
次いで、基板冷却後、表裏面の保護に貼り付けたポリイミドフィルムを剥離し、ガラス基板用洗剤・純水を用いて基板洗浄を行い、ＩＰＡベーパー乾燥で仕上げた。
以上の工程により作製した基板の貫通電極の気密性は、第一実施形態と同様に、真空吹付け法により計測し、≦１×１０−９Ｐａ・ｍ３／ｓｅｃと良好な値を示した。
（実施例３）
実施例１と同様の手順で貫通穴付き基板を作製した。
貫通穴を加工したガラス基板のブラスト加工で貫通側となる面にポリイミド製フィルムをラミネーターを用いて貼り付けた。
ガラス基板（テンパックス）に近い組成となるように、Ｓｉ：Ｂ：Ａｌ：Ｎａ＝８２：１２：１：４のＴＥＯＳをベースとしたゾルゲル溶液（固形分率：１０ｗｔ％、粘度：２ｍＰａ・ｓ、溶媒：エタノール）を作製した。
ゾルゲル溶液を貫通穴付き基板のポリイミドフィルムを貼り付けた反対の面を上にして、パドル状にディスペンスした。
次に、基板を回転（スピン）させることにより、余分なインクを振り切った。さらに窒素ブローにより、貫通穴内部の余分なゾルゲル溶液を除去した。
実施例１と同様の手順で貫通穴付き基板を作製した。
貫通穴を加工したガラス基板のブラスト加工で貫通側となる面にポリイミド製フィルムをラミネーターを用いて貼り付けた。
ガラス基板（テンパックス）に近い組成となるように、Ｓｉ：Ｂ：Ａｌ：Ｎａ＝８２：１２：１：４のＴＥＯＳをベースとしたゾルゲル溶液（固形分率：１０ｗｔ％、粘度：２ｍＰａ・ｓ、溶媒：エタノール）を作製した。
ゾルゲル溶液を貫通穴付き基板のポリイミドフィルムを貼り付けた反対の面を上にして、パドル状にディスペンスした。
次に、基板を回転（スピン）させることにより、余分なインクを振り切った。さらに窒素ブローにより、貫通穴内部の余分なゾルゲル溶液を除去した。
次に、ホットプレートを用いて１５０℃、１分のプリベークを行い、溶媒を揮発させた。
なお、プリベークのみでは骨格形成が不十分な場合には、本焼成を加えてもよい。
その後、平均粒子径３．８ｎｍのＡｇ粒子を導電性粒子とするインク（固形成分濃度：５８ｗｔ％、粘度：１０ｍＰｓ・ｓ、密度：１．７ｇ／ｃｍ３ 、溶媒：テトラデカン）を貫通穴付き基板のポリイミドフィルムを貼り付けた反対の面を上にして、パドル状にディスペンスした。
なお、プリベークのみでは骨格形成が不十分な場合には、本焼成を加えてもよい。
その後、平均粒子径３．８ｎｍのＡｇ粒子を導電性粒子とするインク（固形成分濃度：５８ｗｔ％、粘度：１０ｍＰｓ・ｓ、密度：１．７ｇ／ｃｍ３ 、溶媒：テトラデカン）を貫通穴付き基板のポリイミドフィルムを貼り付けた反対の面を上にして、パドル状にディスペンスした。
次に、基板を回転（スピン）させることにより、余分なインクを振り切ることで、貫通穴にインクを充填した。
次に、ホットプレートを用いて７０℃、３０分のプリベークを行い、溶媒を揮発させた。
さらに、基板を再びホットプレートに乗せ、ポリイミドの耐熱温度より低い３００℃で１時間の本焼成を行った。
次いで、基板冷却後、表裏面の保護に貼り付けたポリイミドフィルムを剥離し、ガラス基板用洗剤・純水を用いて基板洗浄を行い、ＩＰＡベーパー乾燥で仕上げた。
以上の工程により作製した基板の貫通電極の気密性は、ヘリウム吹き付け法により計測し、≦１×１０−９Ｐａ・ｍ３／ｓｅｃと良好な値を示した。
次に、ホットプレートを用いて７０℃、３０分のプリベークを行い、溶媒を揮発させた。
さらに、基板を再びホットプレートに乗せ、ポリイミドの耐熱温度より低い３００℃で１時間の本焼成を行った。
次いで、基板冷却後、表裏面の保護に貼り付けたポリイミドフィルムを剥離し、ガラス基板用洗剤・純水を用いて基板洗浄を行い、ＩＰＡベーパー乾燥で仕上げた。
以上の工程により作製した基板の貫通電極の気密性は、ヘリウム吹き付け法により計測し、≦１×１０−９Ｐａ・ｍ３／ｓｅｃと良好な値を示した。
（実施例４）
実施例１，２，３で作製した貫通電極付き基板において、焼成温度を３００℃以上（例えば３５０℃など）にした場合、比抵抗値が下がり、よりバルクに近い良好な値となる効果があるが、空孔（ポア）が成長する場合がある。
実施例１，２より高い焼成温度３５０℃で作製した基板に真空加圧含浸法を用いて実施例２で用いたTEOSベースのゾルゲル溶液を含浸させた。
ガラス基板を密閉容器に入れ、真空に排気後、含浸液となる実施例３で用いたのと同様のTEOSをベースとしたゾルゲル溶液を基板が十分に浸る高さまで密閉容器に注入、空気を入れる事で容器内を加圧し、含浸させた。
実施例１，２，３で作製した貫通電極付き基板において、焼成温度を３００℃以上（例えば３５０℃など）にした場合、比抵抗値が下がり、よりバルクに近い良好な値となる効果があるが、空孔（ポア）が成長する場合がある。
実施例１，２より高い焼成温度３５０℃で作製した基板に真空加圧含浸法を用いて実施例２で用いたTEOSベースのゾルゲル溶液を含浸させた。
ガラス基板を密閉容器に入れ、真空に排気後、含浸液となる実施例３で用いたのと同様のTEOSをベースとしたゾルゲル溶液を基板が十分に浸る高さまで密閉容器に注入、空気を入れる事で容器内を加圧し、含浸させた。
次に、スピン乾燥により含浸液を振り切った後に、ガラス基板の表面に残るゾルゲル溶液を有機溶剤を含む布で拭き取った。
次に、ホットプレートを用いて１５０℃、１分のプリベークを行い、溶媒を揮発させた。
さらに、基板を再びホットプレートに乗せ、３５０℃で１時間の本焼成を行った。
次いで、基板冷却後、表裏面の保護に貼り付けたポリイミドフィルムを剥離し、ガラス基板用洗剤・純水を用いて基板洗浄を行い、ＩＰＡベーパー乾燥で仕上げた。
以上の工程により作製した基板の貫通電極の気密性は、第一実施形態と同様に、真空吹付け法により計測し、≦５×１０−１０Ｐａ・ｍ３／ｓｅｃと良好な値を示した。
次に、ホットプレートを用いて１５０℃、１分のプリベークを行い、溶媒を揮発させた。
さらに、基板を再びホットプレートに乗せ、３５０℃で１時間の本焼成を行った。
次いで、基板冷却後、表裏面の保護に貼り付けたポリイミドフィルムを剥離し、ガラス基板用洗剤・純水を用いて基板洗浄を行い、ＩＰＡベーパー乾燥で仕上げた。
以上の工程により作製した基板の貫通電極の気密性は、第一実施形態と同様に、真空吹付け法により計測し、≦５×１０−１０Ｐａ・ｍ３／ｓｅｃと良好な値を示した。
上述した実施例１〜４より、以下の点が明らかとなった。
（１）５００℃以下の低温で焼成可能である事より、ガラスと貫通電極材料の熱膨張差が小さくて済むため、タングステン以外の多様な材料を選択事が可能となる。
（２）５００℃以下の低温で焼成可能である事より、ポリイミドなどの耐熱性樹脂によりガラス基板表面を保護・マスキングしながら、焼成まで含めたすべてのプロセスを行う事ができる。これにより、貫通電極形成に研磨を行わなくても平坦で清浄な表面を得る事ができる。
（１）５００℃以下の低温で焼成可能である事より、ガラスと貫通電極材料の熱膨張差が小さくて済むため、タングステン以外の多様な材料を選択事が可能となる。
（２）５００℃以下の低温で焼成可能である事より、ポリイミドなどの耐熱性樹脂によりガラス基板表面を保護・マスキングしながら、焼成まで含めたすべてのプロセスを行う事ができる。これにより、貫通電極形成に研磨を行わなくても平坦で清浄な表面を得る事ができる。
（３）さらに貫通電極形成後に研磨を行う必要が無いために凹凸の形成された基板に対しても容易に貫通電極を形成することが可能となる。
（４）５００℃以下の低温で焼成可能である事より、半導体素子やMEMS素子が形成され、高温でのプロセスが出来ない基板においても貫通電極を形成する事が可能である。
（５）本発明によれば、焼成後にバインダーが残らないため、比抵抗の小さい貫通電極を安定して作製すること可能となる。
（４）５００℃以下の低温で焼成可能である事より、半導体素子やMEMS素子が形成され、高温でのプロセスが出来ない基板においても貫通電極を形成する事が可能である。
（５）本発明によれば、焼成後にバインダーが残らないため、比抵抗の小さい貫通電極を安定して作製すること可能となる。
（６）アルコキシランベースのゾルゲル溶液等のガラス質の材料を貫通穴の側壁へ密着層として設け、貫通電極の導電性粒子と同時に焼成する事により、貫通電極とガラス基板の密着性を高くする事ができる。またこれにより、貫通電極とガラス基板間の隙間の発生を防止し、高い気密性を得ることが可能となる。
（７）本発明によれば、導電性粒子の焼結により生じる空孔（ポア）に低粘度のアルコキシランベースゾルゲル膜等のガラス質の材料を含浸させる事によって、より高い気密性を得る事ができる。
（７）本発明によれば、導電性粒子の焼結により生じる空孔（ポア）に低粘度のアルコキシランベースゾルゲル膜等のガラス質の材料を含浸させる事によって、より高い気密性を得る事ができる。
本発明は、貫通電極基板の製造方法に広く適用可能である。このような貫通電極基板は、インターポーザー等のパッケージ分野、ＴＳＶ等の半導体分野などに好適に用いられる。
ＳＡ、ＳＢ、ＳＣ、ＳＤ 貫通電極基板、ＳＧＳ 流動体Ｅ、Ｐ 微細孔（空孔）、１０、２０、３０、４０ 基体、１１、２１、３１ フィルム、１２、２２、３２ 貫通穴、１３、２３、３３ フィルム、１４Ａ、２４Ａ、３４Ａ、４４Ａ（ＭＡ） 貫通電極、１４ 流動体Ａ、２４ 流動体Ｂ、３４ 流動体Ｄ、３７ 流動体Ｃ。
Claims (8)
- 平板状のガラスからなる基体の一面に対して、貫通孔を前記基体の内部に形成する第一工程と、
前記第一工程を経た基体の他面に対してフィルム状の封止材を貼付することにより、該他面側において前記貫通孔を封止する第二工程と、
前記第二工程を経た基体の一面側から前記貫通孔の内部に、導電性ナノ粒子を含む流動体Ａを充填し、前記封止材の耐熱温度より低い温度で、該導電性ナノ粒子を焼結させることにより、貫通電極を形成する第三工程と、
を含むことを特徴とする貫通電極基板の製造方法。 - 前記第一工程において、前記基体の他面に対して凹部が予め形成された基体を用いること、
を特徴とする請求項１に記載の貫通電極基板の製造方法。 - 前記第二工程と前記第三工程との間に、前記第二工程により形成された貫通孔の内側面に対して、アルコキシランベースのゾルゲル溶液からなる流動体Ｃを用いて皮膜を形成する工程α、
を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の貫通電極基板の製造方法。 - 請求項１乃至３のいずれか一項に記載の貫通電極基板の製造方法により形成された前記貫通電極の内部に微細孔が残存する場合、アルコキシランベースのゾルゲル溶液からなる流動体Ｃを用いて、該微細孔を埋めて修復する工程β、
を備えることを特徴とする貫通電極基板の製造方法。 - 前記工程βは、
前記第七工程を経た基体を密閉容器に入れて、前記密閉容器の内部を排気する工程β１と、
前記工程β１を経た基体を内在する密閉容器に、該密閉容器の内部を排気しながら、該密閉容器の内部に前記流動体Ｅを導入し、該基体が該流動体Ｅに浸漬された状態とする工程β２と、
前記工程β２を経た基体に該流動体Ｅを介して圧力を加える工程β３と、
前記工程β３を経た基体を前記密閉容器から取出し、該基体の外面に付着した流動体Ｅを除去する工程β４と、
前記工程β４を経た基体の他面側に第四加熱手段を設けて、前記基体をプリベーク処理する工程β５と、
前記工程β５を経た基体の他面側に第五加熱手段を設けて、前記基体を焼成処理することにより、前記微細孔が修復された貫通電極を形成する工程β６と、
前記工程β６を経た基体から前記第五加熱手段を外し、該基体を洗浄処理する工程β７と、
から構成されることを特徴とする請求項４に記載の貫通電極基板の製造方法。 - 基体に貫通電極を備えてなる貫通電極基板であって、
前記貫通電極は前記基体の貫通孔内に設けられた導電性ナノ粒子からなることを特徴とする貫通電極基板。 - 前記貫通孔の内側面には、アルコキシランベースのゾルゲル溶液から形成された被膜からなる密着層が配されていることを特徴とする請求項６に記載の貫通電極基板。
- 前記貫通電極に内在する微細孔には、アルコキシランベースのゾルゲル溶液を用いた形成物が充填されていることを特徴とする請求項６または７に記載の貫通電極基板。
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