JP2016213425A - 基板貫通電極製作方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板貫通電極の熱膨張率を基板とほぼ同じにし、基板貫通電極の側壁を平滑に形成し、上下の基板貫通電極どうしを正確に接続する。
【解決手段】厚い基板に高速微粒子を衝突さすことで、細くて深い穴を基板に製作し、基板溶解液に浸して細くて深い穴の側壁を平滑にし、基板より熱膨張率の小さい導体微粒子と基板より熱膨張率の大きい導体微粒子を混合して、基板の多数の細くて深い穴に充填する。
【選択図】図１

Description

本発明は、基板貫通電極製作方法に関する。

従来３次元実装技術として、基板貫通電極製作方法が開発されている。

そこで、実用化のため基板に細くて深くその穴の側壁が平滑である多数の穴を製作し、熱膨張率が基板と等しい導体でその穴を充填し、そして基板の多数の電極どうしを正確に上下基板において接続する事が求められていた。

３次元ＬＳＩ実装のためのＴＳＶ技術の研究開発動向 インターネット 吉永孝司、野村稔著

基板に細くて深い穴を製作する事が難しいので基板を薄くすると、基板の取り扱いが難しかった。

上下大面積の基板に直径１μｍ程度の多数の貫通電極を別々に製作すると、接続時位置ずれする個所が出来ていた。

例えば、基板貫通電極を銅で製作すると、基板をシリコンとすると熱膨張率の違いで、基板破壊が生じるおそれがあった。

また基板に製作された穴の側壁が荒れていると、基板貫通電極からの漏電が生じるおそれがあった。

本発明は、このような従来の問題を解決し、厚い基板の上下基板表面の全ての電極の位置が一致し、かつ基板貫通電極の熱膨張率が基板と一致し、その側面が平滑である基板電極製作方法を提供するものである。

そして本発明は上記目的を達成するために、微粒子を分散さした液体又は熱分解すると微粒子が生じる液体に間歇的に高圧をかけ、熱した細口径のパイプの中に送り込み

細口径パイプの中で液体が気化する膨張力で微粒子を加速して基板に衝突さすことで、基板に細くて深い穴を製作している。

次に基板を溶かす溶液を圧力をかけて基板を貫通する穴に流し込み側壁を整形して基板の細い穴の側壁を絶縁化する。

次に金属塩を水に溶解して、基板より熱膨張率の小さい導体の微粒子又は熱膨張率の小さい媒体の化合物を前記水に分散し、高圧をかけて高温に熱した細口径のパイプ内に注入することで、この混合導体微粒子を加速して基板の深い穴の中に充填している。

そして上記貫通電極が設置された基板を薄くスライスして、表面に回路を製作して再度このスライスされた順番に貼り合わしている。

本発明基板貫通電極製作方法は、上記の様な形態をとっているので、厚い基板に直径１μｍ程度で極めて深い穴を製作できている。

そして基板を溶解する液体に圧力をかけて基板を貫通する穴に液体を通すと、穴の側壁は平滑となる。

基板より熱膨張率が小さい微粒子と基板より熱膨張率の大きい２種類の導体の混合微粒子を基板の穴に充填しているので、基板貫通電極の熱膨張率は基板とほぼ等しくなっている。

厚い基板に貫通した電極を製作し、その基板を数枚に薄くスライスし、各スライスされた基板の表面に回路を設置し、スライスされた順序に重ね合わせることで、各スライスされた基板の多数の電極は、正確に重ね合わせる事ができている。

本発明微粒子を加速する装置の断面説明図

以下本発明基板貫通電極製作方法の実施例を図に基づいて説明する。

本発明基板貫通電極を製作する時に、図１に示す様に多数の長くて細い管１を有する密閉された部屋２に、フラーレン粒子３を分散した水４を充填して衝撃波発生装置５から衝撃波を発生し、高温に熱せられた多数の細い管１にフラーレン粒子を分散した水４を送り込む。

そうすることで、長くて細い管１内の水４が爆発的に気化し膨張してフラーレン粒子３が熱により分解された炭素微粒子を加速して間歇的に基板６に衝突する。

このため、この衝突により基板６がスパッタリングされ基板６の裏面に設置された超音波発生装置７から照射された超音波の協力のもと基板６に掘られた穴底で生じたデブリは表面に掃き出される時間がある。

従来の高速イオン原子又はイオン分子を基板に衝突さし、基板と化学反応した気体は基板の深い穴の底に漂って、高速イオン原子又イオン分子の速度を緩めていたが、

本発明基板貫通電極製作方法では、従来のイオン原子、分子に比較して質量が格段に大きく、スパッタリングされた基板６のデブリは大きくて基板６の穴底に留まっていない

他の実施例として水４のかわりに炭化水素液を使用して、高温に熱せられた管１の中で炭素微粒子に変化し、炭化水素液の気化膨張により炭素微粒子を加速する実施例がある。

管１を高温に保つため、管１のある部分に電流を流す実施例や水４を循環さして冷却する実施例がある。基板６にシリコン単結晶やガラスを使用した実施例がある。

フラーレン粒子３を分散している水４を密閉している密閉された部屋２を、管１の方を狭く衝撃波発生装置５の部分を広くした実施例がある。こうすることで管１に衝撃波にて注入される水４の量が多くなる。この注入される水４の量は、管１の断面積の総和と衝撃波発生装置５の面積との比に比例する。

基板６に微粒子が衝突しない休止期に、基板６平面方向に気体を流して基板６に深い穴を掘ることにより生じたデブリを除いている。

次に基板６を真空中に置き、基板溶解液中に圧をかけて浸し、基板６の多数の深い穴の側面を平滑にして、高温高圧蒸気シャワー浴にて付着している余分な基板溶解液を除いている。

そして基板６を酸化等で穴の側壁を絶縁化処理をする。

水に塩化銅を溶解し、その水の中にフラーレンを分散し、この水に高圧をかけ高温に加熱した細い管１の中に送りこみ水が気化し膨張圧で銅と炭素の混合微粒子を高速で基板６の穴を充填する。

こうすることで、基板貫通電極の熱膨張率を調節して基板６の熱膨張率と同じ程度にしているので、基板６熱破壊が少なくなっている。

この基板貫通電極を有する基板６を数枚にスライスし、各スライスされた基板に回路を設置し、再度スライスした順番に回路を有する、スライスされた各基板を貼り合わせているので、スライスされた各基板の貫通電極を正確に位置合わせしている。

水に分散する微粒子として例えば窒化ホウ素ナノ粒子等の炭素以外の実施例がある。

スライスされた基板も厚くすることができているので、取りあつかいが易しく又基板溶解残液を除くための高温高圧蒸気シャワー浴にても割れる事故が少ない。

密閉された部屋２の中にフラーレン粒子３を分散した水４のかわりに、熱せられて固体微粒子を生じる例えば炭化水素液体等を使用した実施例がある。

本発明は半導体の性能向上に利用できる。

１ 管
２ 密閉された部屋
３ フラーレン粒子
４ 水
５ 衝撃波発生装置
６ 基板
７ 超音波発生装置

Claims (7)

1. 基板に微粒子を衝突さして、基板に細くて深い穴を掘る基板貫通電極製作方法。
2. 高温に熱した細口径のパイプ内に液体に分散した微粒子又は液体を送り、細口径のパイプ内の微粒子又はその中で成生した微粒子を膨張した気体にて加速して基板に衝突さす請求項１記載の基板貫通電極製作方法。
3. 衝撃波を照射する事で、高温に熱した細口径のパイプ内に、微粒子を分散した液体又は液体を間歇的に送り込む請求項２記載の基板貫通電極製作方法。
4. 微粒子を衝突さす反対側から基板に超音波を照射する請求項１記載の基板貫通電極製作方法。
5. 液体に基板より熱膨張率の大きい金属を溶解し、その液体内に基板より熱膨張率の小さい導体物質又はその化合物を分散し、圧力をかけることで高温に加熱した細口径のパイプ内に送り、その液体の気化膨張力により混合導体微粒子流を得、基板に掘った深い穴を充填する請求項１記載の基板貫通電極製作方法。
6. 多数の細くて深い穴で基板を貫通し、その基板を真空中に移し、次に基板溶解液中で基板表面を溶解する請求項１記載の基板貫通電極製作方法。
7. 基板を貫通する細くて深い穴の側壁を溶解液中で溶解後、高温高圧蒸気を吹きつけて残った溶解液を排除する請求項６記載の基板貫通電極製作方法。

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