JP2018022076A - 貫通電極基板及び電子機器 - Google Patents
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Abstract
Description
N×D=(m+1/2)×275〔nm〕…(A)
N:第1干渉層の屈折率
D:第1干渉層の厚み
m:0以上の整数
N×D=(m+1/2)×275〔nm〕…(A)
N:第1干渉層の屈折率
D:第1干渉層の厚み
m:0以上の整数
まず、図1を参照して、本実施の形態に係る電子機器60について説明する。図1は、電子機器60を示す縦断面図である。電子機器60は、例えば、撮影機能を有する。この場合、電子機器60は、少なくとも1つのレンズ61と、レンズ61に対向するよう配置された受光素子62と、レンズ61を支持するレンズ支持部63と、レンズ61と受光素子62との間に配置された貫通電極基板10と、を備える。電子機器60は、例えば2つのレンズ61を備える。なお、レンズ61の数は任意である。
以下、図2乃至図4を参照して、貫通電極基板10について詳細に説明する。図2は、貫通電極基板10を示す縦断面図である。図3は、貫通電極基板10を基板12の第1面13側から見た場合を示す平面図である。図4は、図2の貫通電極基板10を拡大して示す縦断面図である。
基板12は、一定の絶縁性を有する材料から構成されている。貫通電極基板10がインターポーザーとして利用される場合、基板12は、例えば、ガラス基板、石英基板、サファイア基板、樹脂基板、シリコン基板、炭化シリコン基板、アルミナ(Al2O3)基板、窒化アルミ(AlN)基板、酸化ジリコニア(ZrO2)基板など、又は、これらの基板が積層されたものである。基板12は、アルミニウム基板、ステンレス基板など、導電性を有する材料から構成された基板を含んでいてもよい。なお、貫通電極基板10に光を透過させる機能が求められる場合、基板12の材料としては、透明性を有する材料を選択する。
貫通孔20は、基板12のうち光透過領域18の外側の領域に設けられている。貫通孔20は、第1面13から第2面14に至る。貫通孔20の断面形状が円形又は楕円形である場合、貫通孔20の直径は、例えば10μm以上且つ150μm以下の範囲内である。また、隣接する2つの貫通孔20の間の間隔、すなわち貫通孔20の配列ピッチは、例えば10μm以上且つ500μm以下の範囲内である。なお、貫通孔20の断面形状が円形又は楕円形に限られることはない。
貫通電極22は、貫通孔20の内部に設けられた、導電性を有する部材である。例えば、貫通電極22は、図4に示すように、第1面13側から第2面14側まで至るように貫通孔20の側壁21に沿って延びる導電層である。導電層が導電性を有する限りにおいて、導電層の形成方法は特には限定されない。例えば、導電層は、蒸着法やスパッタリング法などの物理成膜法で形成されていてもよく、化学成膜法やめっき法で形成されていてもよい。また、導電層は、1つの層から構成されていてもよく、若しくは、複数の層を含んでいてもよい。以下、貫通電極22の導電層が、シード層と、シード層上に設けられためっき層と、を含む例について説明する。
第2電極部36は、貫通電極基板10のうち、貫通電極基板10が取り付けられる素子や実装基板の端子に接続される部分であり、パッドやランドとも称される部分である。第2電極部36は、基板12の第2面14側において貫通電極基板10の表面に露出している。第2電極部36は、図1、図2及び図4に示すように、例えば、第2電極部36に設けられた接続部39を介して受光素子62の端子に電気的に接続されている。接続部39は、例えば半球状のはんだであり、バンプとも称される。
第1配線32は、基板12の第1面13上に位置し、第1絶縁層33によって覆われ、且つ導電性を有する部材である。また、第2配線37は、基板12の第2面14上に位置し、第2絶縁層38によって覆われ、且つ導電性を有する部材である。配線32,37の材料としては、金属など、導電性を有する材料が用いられる。
第1絶縁層33は、基板12の第1面13の領域のうち外部からの電気的なアクセスが不要な領域を覆うよう第1面13上に設けられた、絶縁性を有する層である。また、第2絶縁層38は、基板12の第2面14の領域のうち外部からの電気的なアクセスが不要な領域を覆うよう第2面14上に設けられた、絶縁性を有する層である。絶縁層33,38の材料としては、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリベンゾオキサゾール樹脂などの樹脂材料、酸化ケイ素などの無機材料、感光性ドライフィルムレジストなど、絶縁性を有する材料が用いられる。
端子部34は、外部の装置やデバイスを貫通電極基板10の貫通電極22や配線32,37に電気的に接続するための部材である。端子部34は、例えば、図3に示すように、矩形状の基板12の一辺に沿って並べられている。
本実施の形態において、反射抑制機構40は、基板12の第2面14側に設けられた第2面反射抑制層42を含む。第2面反射抑制層42は、図7に示すように、貫通電極基板10の第2面14側の表面を構成する第1干渉層43aを少なくとも含む。第1干渉層43aは、基板12の屈折率N1よりも小さい屈折率N2を有する。例えば、基板12が、1.52の屈折率を有するガラスを含む場合、第1干渉層43aは、1.52よりも小さい屈折率を有し、且つ透明性を有する材料を含む。例えば、第1干渉層43aは、1.38の屈折率を有するフッ化マグネシウムを含む。また、第1干渉層43aの厚みD2は、第1干渉層43aの屈折率と、第1干渉層の厚みとの積が、下記の式(1)を満たすように定められる。
N×D=(m+1/2)×λ/(2cosθ)…(1)
式(1)において、Dは、対象とする干渉層の屈折率であり、Nは、対象とする干渉層の屈折率である。第1干渉層43aについて考える場合、式(1)及び後述する式(2)において、Dは、第1干渉層43a厚みD2であり、Nは、第1干渉層43aの屈折率N2である。mは0以上の整数であり、λは光の波長であり、θは第1干渉層43aに到達する光の入射角である。λを、可視光域のほぼ中央の波長である550nmとし、θを0とすると、式(1)は下記の式(2)のように表される。
N×D=(m+1/2)×275〔nm〕…(2)
図24に、mを0から10まで変化させた場合の第1干渉層43aの厚みD2を算出した結果を示す。ここでは、第1干渉層43aを構成する材料として、1.35の屈折率を有するフッ素樹脂、1.38の屈折率を有するフッ化マグネシウム、1.39の屈折率を有するフッ化リチウム、1.46の屈折率を有する酸化珪素を用いた場合についてそれぞれ、第1干渉層43aの厚みD2を算出した。
137.5±10%、412.5±10%、687.5±10%、962.5±10%、1237.5±10%、1512.5±10%
第1干渉層43aの材料として、1.38の屈折率を有するフッ化マグネシウムを用い、且つ、m=0の場合の干渉による反射抑制効果を意図する場合、第1干渉層43aの厚みD2は、90nm以上且つ110nm以下である。
図9に示すように、反射抑制機構40は、基板12の第1面13側に設けられていてもよい。例えば、反射抑制機構40は、基板12の第1面13側に設けられた第1面反射抑制層41を含む。第1面反射抑制層41は、図示はしないが、図7に示す第2面反射抑制層42の場合と同様に、貫通電極基板10の第1面13側の表面を構成する第1干渉層を少なくとも含む。また、第1面反射抑制層41は、図8に示す第2面反射抑制層42の場合と同様に、複数の干渉層を含んでいてもよい。
図10に示すように、反射抑制機構40は、基板12の第1面13側及び第2面14側の両方に設けられていてもよい。例えば、反射抑制機構40は、基板12の第1面13側に設けられた第1面反射抑制層41と、基板12の第2面14側に設けられた第2面反射抑制層42と、を含む。これによって、貫通電極基板10の第1面13側の表面及び第2面14側の表面における光の反射率を低減することができる。
撮影機能を有する電子機器60は、一般に、赤外線を遮蔽する赤外線遮蔽機構を備える。例えば、図23に示すように、赤外線遮蔽機構50がレンズ支持部63に組み込まれている。一方、図23に示す例においては、レンズ61に対して角度や位置を調整しながら赤外線遮蔽機構50、レンズ61、レンズ支持部63などを組み立てる必要があり、電子機器60の製造工程が煩雑になると考えられる。
図12に示すように、第1面13側に反射抑制機構40を設け、第2面14側に赤外線遮蔽機構50を設けてもよい。例えば、赤外線遮蔽機構50は、基板12の第2面14側に設けられ、赤外線を遮蔽する第2面赤外線フィルタ層52を含む。第1面13側に反射抑制機構40を設け、第2面14側に赤外線遮蔽機構50を設けることにより、貫通電極基板10の第1面13側の表面における光の反射率を低減し、且つ、赤外線が受光素子62に入射することを抑制することができる。また、赤外線遮蔽機構50が第2面14側に位置するので、赤外線遮蔽機構50は、光透過領域18において基板12の第1面13に入射して赤外線遮蔽機構50に到達した赤外線だけでなく、光透過領域18よりも外側の領域において基板12の第1面13に入射して第2面14側の赤外線遮蔽機構50に到達した赤外線を遮蔽することができる。このため、赤外線が受光素子62に入射することをより抑制することができる。
反射抑制機構40及び赤外線遮蔽機構50の両方を、基板12の第1面13側又は第2面14側のいずれか一方に設けてもよい。例えば、図13に示すように、貫通電極基板10は、基板12の第2面14側に設けられた反射抑制機構40及び赤外線遮蔽機構50を備えていてもよい。この場合、図13に示すように、反射抑制機構40が赤外線遮蔽機構50よりも受光素子62側に位置していてもよく、若しくは、図示はしないが、赤外線遮蔽機構50が反射抑制機構40よりも受光素子62側に位置していてもよい。
図14に示すように、基板12の第2面14には凹部15が形成されていてもよい。凹部15は、例えば、第2面14の光透過領域18に形成される。凹部15の深さは、例えば、基板12の厚みD1の1/10以上且つ3/4以下である。この場合、好ましくは、反射抑制機構40は、凹部15に位置する。これによって、反射抑制機構40の厚みが大きい場合であっても、貫通電極基板10全体の厚みが大きくなることを抑制することができる。
図15に示すように、基板12の第2面14には凸部16が形成されていてもよい。凸部16は、例えば、第2面14の光透過領域18よりも外側の領域に形成される。凸部16の高さは、例えば、基板12の厚みD1の1/10以上且つ3/4以下である。この場合、好ましくは、反射抑制機構40は、凸部16の間において基板12の第2面14に設けられている。これによって、反射抑制機構40の厚みが大きい場合であっても、貫通電極基板10全体の厚みが大きくなることを抑制することができる。
図16に示すように、凹部15は、基板12の第1面13に形成されていてもよい。凹部15は、例えば、第1面13の光透過領域18に形成される。凹部15の深さは、例えば、基板12の厚みD1の1/10以上且つ3/4以下である。この場合も、好ましくは、反射抑制機構40は、凹部15に位置する。これによって、反射抑制機構40の厚みが大きい場合であっても、貫通電極基板10全体の厚みが大きくなることを抑制することができる。
図17に示すように、凸部16は、基板12の第1面13に形成されていてもよい。凸部16は、例えば、第1面13の光透過領域18よりも外側の領域に形成される。凸部16の高さは、例えば、基板12の厚みD1の1/10以上且つ3/4以下である。この場合、好ましくは、反射抑制機構40は、凸部16の間において基板12の第1面13に設けられている。これによって、反射抑制機構40の厚みが大きい場合であっても、貫通電極基板10全体の厚みが大きくなることを抑制することができる。
上述の本実施の形態においては、反射抑制機構40の第1面反射抑制層41及び第2面反射抑制層42が、干渉によって光の反射を抑制するタイプである例を示した。しかしながら、貫通電極基板10の表面における反射を抑制することができる限りにおいて、反射抑制機構40の具体的な構成が限られることはない。
図19に示すように、第2面反射抑制層42は、第2面14の面方向に沿って配列された複数の突起49を含む凹凸面を有する凹凸構造層48を備えていてもよい。突起49は、第2面14側から受光素子62側へ突出している。また、第2面14の面方向における突起49の平均間隔は、可視光の波長以下であり、例えば380nm以下である。この場合、凹凸構造層48における有効屈折率が、基板12の法線方向に沿って連続的に変化する。このため、受光素子62の受光面で反射されて貫通電極基板10の第2面14側の凹凸構造層48に戻ってきた光Lが、凹凸構造層48の表面で反射されて再び受光素子62に向かうことを抑制することができる。このことにより、受光素子62で得られる画像にフレアやゴーストなどの現象が生じてしまうことを抑制することができる。平均間隔は、任意の領域で抽出された100個の突起49における間隔P1を測定し、測定結果を平均することによって算出される。
例えば、まず、平坦な表面を有するガラス基板を準備し、次に、プラズマエッチングや電子ビームなどを用いてガラス基板の表面を加工して、ガラス基板の表面に、複数の突起49を含む凹凸構造層48を形成する。この場合、凹凸構造層48のガラス基板は、基板12と一体的なものであってもよく、基板12とは別個の部材であってもよい。
また、ナノインプリントなどの方法で、複数の突起49を含む凹凸構造層48を形成してもよい。例えば、まず、基板12上に電離放射線硬化型樹脂を設け、次に、凹凸構造を有する版を電離放射線硬化型樹脂に押し付け、その後、電離放射線硬化型樹脂を硬化させる。
例えば、まず、酸化アルミニウムなどの突起49の材料を含む溶液を作製し、溶液を基板12上に塗布し、溶液を乾燥させて膜を形成する。次に、膜が形成された基板12を温水に浸漬させて、基板12の表面に板状の結晶を析出させる。これによって、基板12上に、くさび状の形状を有する複数の突起49を含む凹凸構造層48を形成することができる。
また、蒸着法やスパッタリング法などの乾式の成膜法で、複数の突起49を含む凹凸構造層48を基板12上に成膜してもよい。
図20に示すように、電子機器60のレンズ支持部63は、貫通電極基板10の基板12に固定された複数のピン66を有していてもよい。この場合、好ましくは、貫通電極基板10の基板12には、図20に示すように、ピン66が挿入される複数の貫通孔20が設けられている。これによって、ピン66を貫通電極基板10に対してより強固に固定することができる。
図21は、本発明の実施形態に係る貫通電極基板10が搭載されることができる製品の例を示す図である。本発明の実施形態に係る貫通電極基板10は、様々な製品において利用され得る。例えば、ノート型パーソナルコンピュータ110、タブレット端末120、携帯電話130、スマートフォン140、デジタルビデオカメラ150、デジタルカメラ160、デジタル時計170、サーバ180等に搭載される。
12 基板
13 第1面
14 第2面
15 凹部
16 凸部
18 光透過領域
20 貫通孔
21 側壁
22 貫通電極
23 中空部
25 充填部材
32 第1配線
33 第1絶縁層
34 端子部
36 第2電極部
37 第2配線
38 第2絶縁層
39 接続部
40 反射抑制機構
41 第1面反射抑制層
42 第2面反射抑制層
43a 第1干渉層
43b 第2干渉層
43c 第3干渉層
45 防眩層
46 樹脂
47 粒子
48 凹凸構造層
49 突起
50 赤外線遮蔽機構
51 第1面赤外線フィルタ層
52 第2面赤外線フィルタ層
60 電子機器
61 レンズ
62 受光素子
63 レンズ支持部
64 内側保持部
65 外側保持部
66 ピン
67 レンズ駆動部
68 ボイスコイルモータ
69 弾性体
Claims (19)
- 第1面から前記第1面の反対側に位置する第2面へ光を透過させる光透過領域を有し、前記光透過領域の外側に複数の貫通孔が設けられた基板と、
前記基板の前記貫通孔に設けられた貫通電極と、
前記基板の前記光透過領域に設けられ、前記基板の前記第1面及び前記第2面の少なくともいずれか一方における光の反射を抑制する反射抑制機構と、を備える、貫通電極基板。 - 前記反射抑制機構は、前記基板の前記第2面側に設けられた第2面反射抑制層を含む、請求項1に記載の貫通電極基板。
- 前記第2面反射抑制層は、前記基板の屈折率よりも小さい屈折率を有する第1干渉層を少なくとも備え、
前記第1干渉層の屈折率と、前記第1干渉層の厚みとの積が、下記の式(A)を満たす、
N×D=(m+1/2)×275〔nm〕…(A)
N:第1干渉層の屈折率
D:第1干渉層の厚み
m:0以上の整数
請求項2に記載の貫通電極基板。 - 前記第2面反射抑制層は、樹脂及び前記樹脂内の複数の粒子を含む防眩層を備える、請求項2に記載の貫通電極基板。
- 前記第2面反射抑制層は、380nm以下の平均間隔で配列された複数の突起を含む凹凸面を有する凹凸構造層を備える、請求項2に記載の貫通電極基板。
- 前記基板の前記第2面には凹部が形成されており、
前記第2面反射抑制層は、前記凹部に位置する、請求項2乃至5のいずれか一項に記載の貫通電極基板。 - 前記基板の前記第2面には凸部が形成されており、
前記前記第2面反射抑制層は、前記凸部の間において前記基板の前記第2面に設けられている、請求項2乃至5のいずれか一項に記載の貫通電極基板。 - 前記貫通電極基板は、前記基板の前記第1面側に設けられ、赤外線を遮蔽する第1面赤外線フィルタ層を含む赤外線遮蔽機構を更に備える、請求項2乃至7のいずれか一項に記載の貫通電極基板。
- 前記反射抑制機構は、前記基板の前記第1面側に設けられた第1面反射抑制層を含む、請求項1乃至7のいずれか一項に記載の貫通電極基板。
- 前記第1面反射抑制層は、前記基板の屈折率よりも小さい屈折率を有する第1干渉層を少なくとも備え、
前記第1干渉層の屈折率と、前記第1干渉層の厚みとの積が、下記の式(A)を満たす、
N×D=(m+1/2)×275〔nm〕…(A)
N:第1干渉層の屈折率
D:第1干渉層の厚み
m:0以上の整数
請求項9に記載の貫通電極基板。 - 前記第1面反射抑制層は、樹脂及び前記樹脂内の複数の粒子を含む防眩層を備える、請求項9に記載の貫通電極基板。
- 前記第1面反射抑制層は、380nm以下の平均間隔で配列された複数の突起を含む凹凸面を有する凹凸構造層を備える、請求項9に記載の貫通電極基板。
- 前記基板の前記第1面には凹部が形成されており、
前記第1面反射抑制層は、前記凹部に位置する、請求項9乃至12のいずれか一項に記載の貫通電極基板。 - 前記基板の前記第1面には複数の凸部が形成されており、
前記前記第1面反射抑制層は、前記凸部の間において前記基板の前記第1面に設けられている、請求項9乃至12のいずれか一項に記載の貫通電極基板。 - 前記貫通電極基板は、前記基板の前記第2面側に設けられ、赤外線を遮蔽する第2面赤外線フィルタ層を含む赤外線遮蔽機構を更に備える、請求項9乃至14のいずれか一項に記載の貫通電極基板。
- レンズと、
レンズに対向するよう配置された受光素子と、
前記レンズと前記受光素子との間に配置された貫通電極基板と、を備え、
前記貫通電極基板は、
前記レンズ側に位置する第1面から前記受光素子側に位置する第2面へ光を透過させる光透過領域を有し、前記光透過領域の外側に複数の貫通孔が設けられた基板と、
前記基板の前記貫通孔に設けられた貫通電極と、
前記基板の前記光透過領域に設けられ、前記基板の前記第1面及び前記第2面の少なくともいずれか一方における光の反射を抑制する反射抑制機構と、を備える、電子機器。 - 前記電子機器は、前記レンズを支持するレンズ支持部を更に備え、
前記レンズ支持部は、前記貫通電極基板の前記基板に固定された複数のピンを有し、
前記貫通電極基板の前記基板には、前記レンズ支持部の前記ピンが挿入される複数の貫通孔が設けられている、請求項16に記載の電子機器。 - 前記レンズ支持部は、前記レンズを移動させるレンズ駆動部を更に有し、
前記レンズ支持部の複数の前記ピンのうち少なくとも2つの前記ピンは、導電性を有し、且つ前記レンズ駆動部に電気的に接続された導電性ピンであり、
前記貫通電極基板の前記基板の、前記レンズ支持部の前記導電性ピンが挿入される貫通孔の内部には、貫通電極が設けられている、請求項17に記載の電子機器。 - 前記レンズ支持部の前記レンズ駆動部は、ボイスコイルモータを含む、請求項18に記載の電子機器。
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