JP2018160525A - 貫通電極基板及び貫通電極基板を備える実装基板並びに貫通電極基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ガラスなどの無機材料からなる基板では、基板の孔壁に対する金属の密着性が充分ではなく、剥離してしまう恐れがある。密着性を高めた貫通電極基板を提供する。【解決手段】貫通電極基板１０は、第１面１３及び第１面の反対側に位置する第２面１４を含むとともに複数の第１貫通孔２０が設けられた基板１２と、基板の第１面側に位置し、絶縁層１７及び導電層１８を含む第１面第１配線層３１を少なくとも１つ有する第１配線構造部３０と、第１配線構造部を貫通するとともに基板の第１貫通孔の内部を通る第２貫通孔２８に位置する貫通電極２２と、貫通電極と基板の第１貫通孔の壁面との間に位置する孔内絶縁層２６と、を備える。【選択図】図１

Description

本開示の実施形態は、貫通電極を備える貫通電極基板に関する。また、本開示は、貫通電極基板を備える実装基板、及び貫通電極基板の製造方法に関する。

第１面及び第２面を含む基板と、基板に設けられた複数の貫通孔と、貫通孔の内部に位置する貫通電極と、を備える部材、いわゆる貫通電極基板が、様々な用途で利用されている。例えば、貫通電極基板は、ＬＳＩの実装密度を高めるために複数のＬＳＩチップを積層させる際に２つのＬＳＩチップの間に介在させるインターポーザとして利用される。また、貫通電極基板は、ＬＳＩチップなどの素子とマザーボードなどの実装基板との間に介在されることもある。

貫通電極の例としては、いわゆるフィルドビアやコンフォーマルビアが知られている。フィルドビアの場合、貫通電極は、貫通孔の内部に充填された銅などの導電性材料を含む。コンフォーマルビアの場合、貫通電極は、孔の側壁に沿って広がる導電層を含む。

貫通電極を形成する方法としては、例えば特許文献１に開示されているように、まず、ガラスなどの基板を準備し、次に、ガラスに貫通孔を形成する。その後、貫通孔の側壁にシード層を形成し、続いて、電解めっき法によってシード層上にめっき層を形成する。

特開平６−８９８３１号公報

ガラスなどの無機材料と、金属などの導電性材料との密着性は、樹脂と導電性材料との密着性に比べて一般に低い。このため、ガラスなどの無機材料からなる基板の孔の側壁に金属などの導電性材料を直接的に形成した場合、導電性材料が側壁から剥離してしまう恐れがある。

本開示の実施形態は、このような課題を効果的に解決し得る貫通電極基板を提供することを目的とする。

本開示の一実施形態は、第１面及び前記第１面の反対側に位置する第２面を含むとともに複数の第１貫通孔が設けられた基板と、前記基板の前記第１面側に位置し、絶縁層及び導電層を含む第１面第１配線層を少なくとも１つ有する第１配線構造部と、前記第１配線構造部を貫通するとともに前記基板の前記第１貫通孔の内部を通る第２貫通孔に位置する貫通電極と、前記貫通電極と前記基板の前記第１貫通孔の壁面との間に位置する孔内絶縁層と、を備える、貫通電極基板である。

本開示の一実施形態による貫通電極基板は、前記基板の前記第２面側に位置し、絶縁層及び導電層を含む第２面第１配線層を少なくとも１つ有する第２配線構造部を更に備え、前記第２貫通孔は、前記第１配線構造部及び前記第２配線構造部を貫通するとともに前記基板の前記第１貫通孔の内部を通っていてもよい。

本開示の一実施形態による貫通電極基板において、前記基板が、１０Ｅ−６／Ｋ以下の熱膨張率を有する無機材料を含んでいてもよい。

本開示の一実施形態による貫通電極基板において、前記基板が、ガラスを含んでいてもよい。

本開示の一実施形態による貫通電極基板において、前記孔内絶縁層及び前記基板の第１面上に位置する前記第１面第１配線層の前記絶縁層はいずれも、同一の材料を含んでいてもよい。

本開示の一実施形態による貫通電極基板において、前記孔内絶縁層及び前記基板の第１面上に位置する前記第１面第１配線層の前記絶縁層はいずれも、エポキシ樹脂を含んでいてもよい。

本開示の一実施形態による貫通電極基板において、前記孔内絶縁層が、前記基板の第１面上に位置する前記第１面第１配線層の前記絶縁層と一体的に構成されていてもよい。

本開示の一実施形態による貫通電極基板において、前記第１配線層の前記絶縁層のうち、前記第１貫通孔に近接する領域に位置する部分の第１厚みは、隣り合う２つの前記第１貫通孔の中間の領域に位置する部分の第２厚みよりも小さくなっていてもよい。

本開示の一実施形態による貫通電極基板において、前記第１厚みは、前記第２厚みの７０％以下であってもよい。

本開示の一実施形態による貫通電極基板において、前記第１配線構造部は、前記第１配線層上に位置し、前記絶縁層及び前記導電層を含む第２配線層を更に有し、前記第１配線層の前記絶縁層のうち、前記第１貫通孔に近接する領域に位置する部分の第１厚みは、前記第２配線層の前記絶縁層のうち、前記第１貫通孔に近接する領域に位置する部分の第３厚みよりも小さくなっていてもよい。

本開示の一実施形態による貫通電極基板において、前記第１厚みは、前記第３厚みの７０％以下であってもよい。

本開示の一実施形態による貫通電極基板において、第１面第１配線層の前記導電層の厚みが、１μｍ以上且つ２０μｍ以下であってもよい。

本開示の一実施形態による貫通電極基板において、前記第１面第１配線層の前記導電層の、前記絶縁層側の表面における平均粗さが、０．１μｍ以上且つ０．４μｍ以下であってもよい。

本開示の一実施形態は、上記記載の貫通電極基板と、前記貫通電極基板に搭載された素子と、を備える、実装基板である。

本開示の一実施形態による実装基板において、前記素子が、シリコン基板を含んでいてもよい。

本開示の一実施形態は、第１面及び前記第１面の反対側に位置する第２面を含むとともに第１貫通孔が設けられた基板を準備する工程と、絶縁層及び導電層を含む積層体を、前記絶縁層が前記基板側に位置するように前記基板の前記第１面上に配置する工程と、前記積層体を前記基板に向けて押圧して、前記絶縁層を部分的に前記第１貫通孔の内部に押し込んで、前記第１貫通孔の内部に孔内絶縁層を形成する工程と、前記積層体の前記絶縁層及び前記導電層を加工して第１配線構造部を形成する工程と、前記第１配線構造部及び前記孔内絶縁層を貫通する第２貫通孔を形成する工程と、前記第２貫通孔の壁面に貫通電極を形成する工程と、を備える、貫通電極基板の製造方法である。

本開示の一実施形態による貫通電極基板の製造方法において、前記基板が、ガラスを含んでいてもよい。

本開示の一実施形態による貫通電極基板の製造方法において、前記積層体の前記導電層の厚みが、１μｍ以上且つ２０μｍ以下であってもよい。

本開示の一実施形態による貫通電極基板の製造方法において、前記積層体の前記導電層の、前記絶縁層側の表面における平均粗さが、０．１μｍ以上且つ０．４μｍ以下であってもよい。

本開示の実施形態によれば、基板と貫通電極との間の密着性を高めることができる。

一実施形態に係る貫通電極基板を示す断面図である。 図２の貫通電極及びその周辺部分を拡大して示す断面図である。 貫通電極基板の製造工程を示す図である。 貫通電極基板の製造工程を示す図である。 図４Ａの積層体を拡大して示す断面図である。 貫通電極基板の製造工程を示す図である。 貫通電極基板の製造工程を示す図である。 貫通電極基板の製造工程を示す図である。 貫通電極基板の製造工程を示す図である。 貫通電極基板の製造工程を示す図である。 貫通電極基板の製造工程を示す図である。 貫通電極基板の製造工程を示す図である。 貫通電極基板の製造工程を示す図である。 貫通電極基板の製造工程を示す図である。 一変形例に係る貫通電極基板を示す断面図である。 一変形例に係る貫通電極基板を示す断面図である。 一変形例に係る貫通電極基板を示す断面図である。 貫通電極基板及び素子を備える実装基板の一例を示す断面図である。 貫通電極基板が搭載される製品の例を示す図である。

以下、本開示の実施形態に係る貫通電極基板の構成及びその製造方法について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態は本開示の実施形態の一例であって、本開示はこれらの実施形態に限定して解釈されるものではない。また、本明細書において、「基板」、「基材」、「シート」や「フィルム」など用語は、呼称の違いのみに基づいて、互いから区別されるものではない。例えば、「基板」や「基材」は、シートやフィルムと呼ばれ得るような部材も含む概念である。更に、本明細書において用いる、形状や幾何学的条件並びにそれらの程度を特定する、例えば、「平行」や「直交」等の用語や長さや角度の値等については、厳密な意味に縛られることなく、同様の機能を期待し得る程度の範囲を含めて解釈することとする。また、本実施形態で参照する図面において、同一部分または同様な機能を有する部分には同一の符号または類似の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する場合がある。また、図面の寸法比率は説明の都合上実際の比率とは異なる場合や、構成の一部が図面から省略される場合がある。

貫通電極基板
以下、本開示の実施の形態について説明する。まず、本実施の形態に係る貫通電極基板１０の構成について説明する。図１は、貫通電極基板１０を示す断面図である。

貫通電極基板１０は、基板１２、第１配線構造部３０、第２配線構造部４０、孔内絶縁層２６及び貫通電極２２を備える。以下、貫通電極基板１０の各構成要素について説明する。

（基板）
基板１２は、第１面１３、及び、第１面１３の反対側に位置する第２面１４を含む。また、基板１２には、第１面１３から第２面１４に至る複数の第１貫通孔２０が設けられている。

基板１２は、一定の絶縁性を有する無機材料を含んでいる。例えば、基板１２は、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部分的に含んでいてもよい。

基板１２を構成する無機材料の、常温における熱膨張係数は、好ましくは１０．０Ｅ−６／Ｋ以下であり、より好ましくは４．０Ｅ−６／Ｋ以下である。これによって、貫通電極基板１０の製造工程における熱処理や環境温度の変化に起因して基板１２に反りや寸法変化が生じることを抑制することができる。

また、基板１２を構成する無機材料の、５ＧＨｚにおける透過損失は、好ましくは３ｄＢ以下であり、より好ましくは１ｄＢ以下である。これにより、高周波の電気信号が基板１２に抜けてしまうことを抑制することができる。従って、貫通電極基板１０の帯域を高周波側に広げることができる。

上述の熱膨張係数及び透過損失に関する条件を満たすことの無機材料の例としては、無アルカリガラスなどのガラスを挙げることができる。無アルカリガラスとは、ナトリウムやカリウムなどのアルカリ成分を含まないガラスである。無アルカリガラスは、例えば、アルカリ成分の代わりにホウ酸を含む。また、無アルカリガラスは、例えば、酸化カルシウムや酸化バリウムなどのアルカリ土類金属酸化物を含む。無アルカリガラスの例としては、旭硝子製のＥＮ−Ａ１や、コーニング製のイーグルＸＧなどを挙げることができる。

基板１２がガラスを含む場合、基板１２の厚みＴは、例えば０．１ｍｍ以上且つ０．７ｍｍ以下である。また、基板１２の第１面１３の面内方向における第１貫通孔２０の幅Ｓ１は、例えば２００μｍ以上且つ３００μｍ以下である。また、第１貫通孔２０の幅Ｓ１に対する第１貫通孔２０の長さの比、すなわち第１貫通孔２０のアスペクト比は、例えば０．５以上且つ３以下である。

（第１配線構造部）
次に、第１配線構造部３０について説明する。第１配線構造部３０は、基板１２の第１面１３側に位置し、電気的な回路を構成する構造部である。第１配線構造部３０は、絶縁層１７及び導電層１８を含む第１面第１配線層３１を少なくとも有する。図１に示す例において、第１配線構造部３０は、第１面第１配線層３１上に位置する第１面第２配線層３２、及び第１面第２配線層３２上に位置する第１面第３配線層３３を更に有する。第１面第２配線層３２及び第１面第３配線層３３も、第１面第１配線層３１と同様に絶縁層１７及び導電層１８を含む。

各配線層３１，３２，３３において、絶縁層１７は、導電層１８よりも基板１２の第１面１３側に位置する。例えば、第１面第１配線層３１の絶縁層１７は、導電層１８よりも基板１２に位置し、且つ基板１２の第１面１３に接している。

絶縁層１７は、絶縁性を有する層である。絶縁層１７は、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、フッ素系樹脂などの熱硬化性樹脂、若しくは液晶ポリマー等の樹脂を含む。また、絶縁層１７は、ガラス繊維や炭素繊維などの強化繊維を更に含んでいてもよい。例えば、プリント基板の分野において用いられるプリプレグによって絶縁層１７を構成することができる。なお、絶縁層１７の透過損失を低減するという観点からは、絶縁層１７がガラス繊維や炭素繊維などの強化繊維を含まないことが好ましい。

導電層１８は、導電性を有する層である。導電層１８を構成する材料としては、銅などの金属を用いることができる。導電層１８は、導電性を有する複数の層を含んでいてもよい。導電層１８の厚みは、例えば１μｍ以上且つ２０μｍ以下である。

（第２配線構造部）
次に、第２配線構造部４０について説明する。第２配線構造部４０は、基板１２の第２面１４側に位置し、電気的な回路を構成する構造部である。第２配線構造部４０は、絶縁層１７及び導電層１８を含む第２面第１配線層４１を少なくとも有する。図１に示す例において、第２配線構造部４０は、第２面第１配線層４１上に位置する第２面第２配線層４２、及び第２面第２配線層４２上に位置する第２面第３配線層４３を更に有する。第２面第２配線層４２及び第２面第３配線層４３も、第２面第１配線層４１と同様に絶縁層１７及び導電層１８を含む。

各配線層４１，４２，４３において、絶縁層１７は、導電層１８よりも基板１２の第２面１４側に位置する。例えば、第２面第１配線層４１の絶縁層１７は、導電層１８よりも基板１２に位置し、且つ基板１２の第２面１４に接している。

第２配線構造部４０の各配線層４１，４２，４３を構成する絶縁層１７及び導電層１８の材料は、第１配線構造部３０の各配線層３１，３２，３３を構成する絶縁層１７及び導電層１８の場合と同様であるので、説明を省略する。

（貫通電極）
次に、貫通電極２２について、図１及び図２を参照して説明する。図２は、貫通電極２２及びその周辺部分を拡大して示す断面図である。図１に示すように、貫通電極基板１０には、第１配線構造部３０、基板１２及び第２配線構造部４０を貫通する第２貫通孔２８が設けられている。貫通電極２２は、この第２貫通孔２８の内部に位置している。

貫通電極２２は、第１配線構造部３０の導電層１８及び第２配線構造部４０の導電層１８に電気的に接続された電極である。貫通電極２２を設けることにより、第１配線構造部３０の導電層１８と第２配線構造部４０の導電層１８とを電気的に接続することができる。図２に一例として示すように、第１面第１配線層３１や第１面第２配線層３２の導電層１８は第２貫通孔２８の側壁２８１に露出しており、このため、側壁２８１に設けられる貫通電極２２が導電層１８に接触して、導電層１８と貫通電極２２とが電気的に接続される。第２面第１配線層４１や第２面第２配線層４２の導電層１８も同様である。

図１及び図２に示すように、貫通電極２２は、例えば、第１部分２３、第２部分２４及び第３部分２５を含む。第１部分２３は、第２貫通孔２８の側壁２８１に沿って広がっている。第２部分２４は、第１部分２３の第１配線構造部３０側の端部に接続され、且つ第１配線構造部３０上に位置している。第３部分２５は、第１部分２３の第２配線構造部４０側の端部に接続され、且つ第２配線構造部４０上に位置している。本実施の形態において、第１部分２３は、第２貫通孔２８を埋めないように構成されている。しかしながら、図示はしないが、第２貫通孔２８が第１部分２３によって埋まっていてもよい。なお「埋まる」とは、基板１２の厚み方向における少なくとも１つの位置において、第１部分２３が第１貫通孔２０の全域にわたって基板１２の第１面１３の面内方向において広がっていることを意味する。

貫通電極２２を構成する材料としては、導電層１８の場合と同様に、銅などの金属を用いることができる。貫通電極２２は、導電性を有する複数の層を含んでいてもよい。貫通電極２２の厚みは、例えば１μｍ以上且つ２０μｍ以下である。

次に、貫通電極２２が設けられる第２貫通孔２８について説明する。図１に示すように、第２貫通孔２８は、第１貫通孔２０の内部を通っている。また、第１貫通孔２０の内部において、第２貫通孔２８の側壁２８１と第１貫通孔２０の側壁２０１との間には孔内絶縁層２６が存在している。言い換えると、第１貫通孔２０の内部において、第２貫通孔２８の側壁２８１は、第１貫通孔２０の側壁２０１上に位置する孔内絶縁層２６によって構成されている。

孔内絶縁層２６は、絶縁性を有する層である。孔内絶縁層２６は、上述の絶縁層１７と同様に、例えば、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂を含む。また、孔内絶縁層２６は、ガラス繊維や炭素繊維などの強化繊維を更に含んでいてもよい。例えば、プリント基板の分野において用いられるプリプレグによって孔内絶縁層２６を構成することができる。

孔内絶縁層２６及び第１面第１配線層３１の絶縁層１７はいずれも、エポキシ樹脂などの同一の材料を含んでいてもよい。また、孔内絶縁層２６が、第１面第１配線層３１の絶縁層１７と一体的に構成されていてもよい。「一体的」とは、孔内絶縁層２６と第１面第１配線層３１の絶縁層１７との間に界面が存在しないことを意味する。このような一体的な構成は、後述するように、第１面第１配線層３１を構成するための積層体を押圧して積層体の絶縁層１７を部分的に第１貫通孔２０の内部に押し込むことによって実現され得る。

第１面第１配線層３１の絶縁層１７と同様に、第２面第１配線層４１の絶縁層１７も、孔内絶縁層２６と同一の材料によって孔内絶縁層２６と一体的に構成されていてもよい。

（貫通電極の周辺部分の構造）
次に、貫通電極２２の周辺部分の構造について説明する。図１及び図２において、符号Ｔ１は、第１面第１配線層３１の絶縁層１７のうち、第１貫通孔２０に近接する領域Ｒ１に位置する部分の厚み（以下、第１厚みとも称する）を表す。また、符号Ｔ２は、第１面第１配線層３１の絶縁層１７のうち、隣り合う２つの第１貫通孔２０の中間の領域Ｒ２に位置する部分の厚み（以下、第２厚みとも称する）を表す。図２に示すように、第１厚みＴ１は、第２厚みＴ２よりも小さい。例えば、第１厚みＴ１は、第２厚みＴ２の７０％以下である。
後述するように、第１貫通孔２０の内部の孔内絶縁層２６は、第１面第１配線層３１の絶縁層１７の一部が第１貫通孔２０の内部に押し込まれることによって形成される。第１貫通孔２０の内部に押し込まれる絶縁層は、主に、第１貫通孔２０に近接する絶縁層１７から供給される。このため、第１貫通孔２０に近接する領域Ｒ１に位置する絶縁層１７の第１厚みＴ１が、２つの第１貫通孔２０の中間の領域Ｒ２に位置する絶縁層１７の第２厚みＴ２よりも小さくなる。第１厚みＴ１は、例えば１０μｍ以上且つ２０μｍ以下、又は７μｍ以上且つ１４μｍ以下であり、第２厚みＴ２は、例えば１０μｍ以上且つ２０μｍ以下である。
なお、第１貫通孔２０に近接する領域Ｒ１とは、第１貫通孔２０の側壁２０１からの、基板１２の第１面１３の面内方向における距離が１ｍｍ以下の領域である。また、隣り合う２つの第１貫通孔２０の中間の領域Ｒ２とは、隣り合う２つの第１貫通孔２０の中間点からの、基板１２の第１面１３の面内方向における距離が１ｍｍ以下の領域である。

図１及び図２において、符号Ｔ３は、第１面第２配線層３２の絶縁層１７のうち、第１貫通孔２０に近接する領域Ｒ１に位置する部分の厚み（以下、第３厚みとも称する）を表す。図２に示すように、第１厚みＴ１は、第３厚みＴ３よりも小さい。例えば、第１厚みＴ１は、第３厚みＴ３の７０％以下である。なぜなら、第１面第１配線層３１の絶縁層１７は、第１貫通孔２０の内部に押し込まれる分だけ、第１面第２配線層３２の絶縁層１７に比べて薄くなるからである。第３厚みＴ３は、例えば１０μｍ以上且つ２０μｍ以下である。

図２に示すように、第１貫通孔２０に近接する第１面第１配線層３１の絶縁層１７の面は、孔内絶縁層２６側に向かうにつれて下方に傾斜する形状を有していてもよい。

貫通電極基板の製造方法
以下、貫通電極基板１０の製造方法の一例について、図３乃至図１３を参照して説明する。

（第１貫通孔形成工程）
まず、基板１２を準備する。次に、第１面１３又は第２面１４の少なくともいずれかにレジスト層を設ける。その後、レジスト層のうち第１貫通孔２０に対応する位置に開口を設ける。次に、レジスト層の開口において基板１２を加工することにより、図３に示すように、基板１２に第１貫通孔２０を形成することができる。基板１２を加工する方法としては、反応性イオンエッチング法、深掘り反応性イオンエッチング法などのドライエッチング法や、ウェットエッチング法などを用いることができる。

なお、基板１２にレーザを照射することによって基板１２に第１貫通孔２０を形成してもよい。この場合、レジスト層は設けられていなくてもよい。レーザ加工のためのレーザとしては、エキシマレーザ、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ、フェムト秒レーザ等を用いることができる。Ｎｄ：ＹＡＧレーザを採用する場合、波長が１０６４ｎｍの基本波、波長が５３２ｎｍの第２高調波、波長が３５５ｎｍの第３高調波等を用いることができる。

また、レーザ照射とウェットエッチングを適宜組み合わせることもできる。具体的には、まず、レーザ照射によって基板１２のうち第１貫通孔２０が形成されるべき領域に変質層を形成する。続いて、基板１２をフッ化水素などに浸漬して、変質層をエッチングする。これによって、基板１２に第１貫通孔２０を形成することができる。その他にも、基板１２に研磨材を吹き付けるブラスト処理によって基板１２に第１貫通孔２０を形成してもよい。

（第１配線層形成工程）
続いて、基板１２上に第１面第１配線層３１及び第２面第１配線層４１を形成する。まず、図４Ａに示すように、絶縁層１７及び導電層１８を含む積層体１６を、絶縁層１７が基板１２側に位置するように基板１２の第１面１３上に配置する。また、更なる積層体１６を、絶縁層１７が基板１２側に位置するように基板１２の第２面１４上に配置する。

図４Ｂは、図４Ａの積層体１６を拡大して示す断面図である。図４Ｂに示すように、導電層１８の絶縁層１７側の表面は、凹凸形状を有していてもよい。これにより、導電層１８に対する絶縁層１７の密着性を高めることができる。導電層１８の絶縁層１７側の表面における平均粗さは、例えば０．１μｍ以上且つ０．４μｍ以下である。平均粗さは、例えば、ＪＩＳ Ｂ ０６０１：２００１に規定される算術平均粗さである。

次に、図５に示すように、積層体１６を基板１２に向けて押圧して、積層体１６の絶縁層１７を部分的に第１貫通孔２０の内部に押し込む。例えば、基板１２の第１面１３上に位置する積層体１６を、圧力Ｐ１で基板１２に向けて押し込む。また、基板１２の第２面１４上に位置する積層体１６を、圧力Ｐ２で基板１２に向けて押し込む。これによって、第１貫通孔２０の内部に、積層体１６の絶縁層１７の一部分から構成される孔内絶縁層２６を形成することができる。

圧力Ｐ１と圧力Ｐ２は、同一であってもよく、異なっていてもよい。好ましくは、積層体１６を加熱しながら積層体１６を基板１２に向けて押圧する。これによって、積層体１６の絶縁層１７の流動性を増加させることができ、絶縁層１７が第１貫通孔２０の内部へ移動し易くなる。加熱時の積層体１６の温度は、例えば１５０℃以上且つ２５０℃以下である。

続いて、基板１２の第１面１３側の導電層１８が電気的な回路を構成するよう、フォトリソグラフィー法などの方法を用いて導電層１８を加工する。これにより、図６に示すように、第１面１３上に、絶縁層１７及び導電層１８を含み、電気的な回路を構成する第１面第１配線層３１を形成することができる。同様に、第２面１４側の導電層１８を加工することにより、第２面１４上に第２面第１配線層４１を形成することができる。

（第２配線層形成工程）
続いて、第１面第１配線層３１上に更なる積層体１６を配置する。また、第１面第１配線層３１の導電層１８の場合と同様にして、第１面第１配線層３１上の積層体１６の導電層１８を加工する。これにより、図７に示すように、第１面第１配線層３１上に第１面第２配線層３２を形成することができる。同様に、第２面第１配線層４１上に第２面第２配線層４２を形成することができる。

（第３配線層形成工程）
続いて、第１面第２配線層３２上に更なる積層体１６を配置する。また、第１面第１配線層３１の導電層１８の場合と同様にして、第１面第２配線層３２上の積層体１６の導電層１８を加工する。これにより、図８に示すように、第１面第２配線層３２上に第１面第３配線層３３を形成することができる。同様に、第２面第２配線層４２上に第２面第３配線層４３を形成することができる。

（第２貫通孔形成工程）
続いて、図９に示すように、各配線層３１，３２，３３を有する第１配線構造部３０、第１貫通孔２０の内部の孔内絶縁層２６、及び各配線層４１，４２，４３を有する第２配線構造部４０を貫通する第２貫通孔２８を形成する。例えば、ドリルなどの工具を用いて第２貫通孔２８を形成する。基板１２の第１面１３の面内方向における第２貫通孔２８の幅Ｓ２は、例えば５０μｍ以上且つ２００μｍ以下である。

（貫通電極形成工程）
続いて、第２貫通孔２８の側壁２８１上に貫通電極２２を形成する。まず、図１０に示すように、第２貫通孔２８の側壁２８１、第１配線構造部３０の表面及び第２配線構造部４０の表面に、無電解めっき法によって第１導電層２２１を形成する。例えば、銅を含む無電解めっき液の中に、第１配線構造部３０及び第２配線構造部４０が設けられた基板１２を浸漬させる。これによって、第２貫通孔２８の側壁２８１、第１配線構造部３０の表面及び第２配線構造部４０の表面に第１導電層２２１を析出させることができる。なお、無電解めっき工程を実施する前に、第２貫通孔２８の側壁２８１、第１配線構造部３０の表面及び第２配線構造部４０の表面にパラジウムなどの触媒を付着させる触媒付着工程を実施してもよい。

続いて、図１１に示すように、第１導電層２２１上に部分的にレジスト層２９を形成する。レジスト層２９は、図１１に示すように、第１面第３配線層３３の導電層１８及び第２面第３配線層４３の導電層１８を覆うよう形成されてもよい。レジスト層２９の材料としては、アクリル樹脂を含むドライフィルムレジストなど、感光性を有する材料が用いられ得る。

続いて、図１２に示すように、第１導電層２２１上に電解めっき法によって第２導電層２２２を形成する。例えば、銅を含む電解めっき液の中に、第１配線構造部３０及び第２配線構造部４０が設けられた基板１２を浸漬させる。また、第１導電層２２１に電流を流す。これによって、第１導電層２２１上に第２導電層２２２を析出させることができる。

（レジスト及び第１導電層除去工程）
その後、図１３に示すように、レジスト層２９を除去する。また、第１導電層２２１のうちレジスト層２９によって覆われていた部分を、例えばウェットエッチングにより除去する。このようにして、第１導電層２２１及び第２導電層２２２を含む貫通電極２２を形成することができる。なお、第２導電層２２２などの導電層をアニールする工程を実施してもよい。

以下、本実施の形態によってもたらされる作用について説明する。

本実施の形態においては、貫通電極２２と基板１２の第１貫通孔２０の側壁２０１との間に、有機材料を含む孔内絶縁層２６が存在している。このため、貫通電極２２が、無機材料を含む基板１２の第１貫通孔２０の側壁２０１に接する場合に比べて、貫通電極２２が側壁から剥がれてしまうことを抑制することができる。これにより、貫通電極基板１０の信頼性を高めることができる。

また、本実施の形態においては、貫通電極基板１０の基板１２として、ガラスなどの、低い熱膨張係数を有する無機材料を用いることができる。このため、貫通電極基板１０の製造工程における熱処理や環境温度の変化に起因して基板１２に反りや寸法変化が生じることを抑制することができる。また、基板１２における透過損失を低減することができるので、貫通電極基板１０の帯域を高周波側に広げることができる。

なお、上述した実施の形態に対して様々な変更を加えることが可能である。以下、必要に応じて図面を参照しながら、変形例について説明する。以下の説明および以下の説明で用いる図面では、上述の実施の形態と同様に構成され得る部分について、上述の実施の形態における対応する部分に対して用いた符号と同一の符号を用いることとし、重複する説明を省略する。また、上述の実施の形態において得られる作用効果が変形例においても得られることが明らかである場合、その説明を省略することもある。

（貫通電極基板の第１の変形例）
上述の実施の形態においては、基板１２の面内方向における第１貫通孔２０の幅が、基板１２の厚み方向における位置に依らず一定である例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、基板１２の面内方向における第１貫通孔２０の幅が、基板１２の厚み方向における位置に応じて変化してもよい。例えば、図１４に示すように、基板１２の面内方向における第１貫通孔２０の幅が、基板１２の第１面１３及び第２面１４から基板１２の厚み方向における中央部分に向かうにつれて小さくなっていてもよい。このような第１貫通孔２０は、第１面１３側及び第２面１４側の両方から基板１２をウェットエッチング法などによって加工することにより形成され得る。

（貫通電極基板の第２の変形例）
また、図１５に示すように、第１貫通孔２０の幅が、第１面１３側から第２面１４側に向かうにつれて小さくなっていてもよい。

（貫通電極基板の第３の変形例）
上述の実施の形態においては、電解めっき法によって第２導電層２２２を形成する際、第１面第３配線層３３の導電層１８及び第２面第３配線層４３の導電層１８をレジスト層２９で覆う例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、電解めっき法によって第２導電層２２２を形成する際、第１面第１配線層３１の導電層１８及び第２面第１配線層４１の導電層１８がレジスト層２９で覆われていなくてもよい。この場合、図１６に示すように、第１面第３配線層３３の導電層１８上及び第２面第３配線層４３の導電層１８上に第１導電層２２１及び第２導電層２２２が形成される。これにより、第１面第３配線層３３の導電性及び第２面第３配線層４３の導電性を高めることができる。

実装基板
図１７は、貫通電極基板１０と、貫通電極基板１０に搭載された素子５０と、を備える実装基板６０の一例を示す断面図である。素子５０は、ロジックＩＣやメモリＩＣなどのＬＳＩチップである。また、素子５０は、ＭＥＭＳ(Micro Electro Mechanical Systems)チップであってもよい。ＭＥＭＳチップとは、機械要素部品、センサ、アクチュエータ、電子回路などが１つの基板上に集積化された電子デバイスである。図１７に示すように、素子５０は、基板５１と、基板５１に設けられ、貫通電極基板１０の第１面第３配線層３３の導電層１８などに電気的に接続された端子５２と、を有する。

素子５０の基板５１は、例えばシリコン基板を含む。シリコン基板の熱膨張率は低く、約３Ｅ−６／Ｋである。ここで本実施の形態においては、貫通電極基板１０の基板１２を構成する材料として、ガラスなどの、低い熱膨張係数を有する無機材料を用いることができる。このため、素子５０の基板５１の熱膨張係数と貫通電極基板１０の基板１２の熱膨張係数との差が大きくなることを抑制することができる。このことにより、熱処理や環境温度の変化に起因して素子５０の基板５１及び貫通電極基板１０の基板１２に生じる伸縮量を同等にすることができる。従って、素子５０の基板５１や貫通電極基板１０の基板１２に反りや変形が生じることを抑制することができる。

通電極基板が搭載される製品の例
図１８は、本開示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。本開示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。

１０ 貫通電極基板
１２ 基板
１３ 第１面
１４ 第２面
１６ 積層体
１７ 絶縁層
１８ 導電層
２０ 第１貫通孔
２０１ 側壁
２２ 貫通電極
２２１ 第１導電層
２２２ 第２導電層
２３ 第１部分
２４ 第２部分
２５ 第３部分
２６ 孔内絶縁層
２８ 第２貫通孔
２８１ 側壁
２９ レジスト層
３０ 第１配線構造部
３１ 第１面第１配線層
３２ 第１面第２配線層
３３ 第１面第３配線層
４０ 第２配線構造部
４１ 第２面第１配線層
４２ 第２面第２配線層
４３ 第２面第３配線層
５０ 素子
５１ 基板
５２ 端子
６０ 実装基板

Claims (20)

1. 第１面及び前記第１面の反対側に位置する第２面を含むとともに複数の第１貫通孔が設けられた基板と、
   前記基板の前記第１面側に位置し、絶縁層及び導電層を含む第１面第１配線層を少なくとも１つ有する第１配線構造部と、
   前記第１配線構造部を貫通するとともに前記基板の前記第１貫通孔の内部を通る第２貫通孔に位置する貫通電極と、
   前記貫通電極と前記基板の前記第１貫通孔の壁面との間に位置する孔内絶縁層と、を備える、貫通電極基板。
2. 前記基板の前記第２面側に位置し、絶縁層及び導電層を含む第２面第１配線層を少なくとも１つ有する第２配線構造部を更に備え、
   前記第２貫通孔は、前記第１配線構造部及び前記第２配線構造部を貫通するとともに前記基板の前記第１貫通孔の内部を通っている、請求項１に記載の貫通電極基板。
3. 前記基板が、１０Ｅ−６／Ｋ以下の熱膨張率を有する無機材料を含む、請求項１又は２に記載の貫通電極基板。
4. 前記基板が、ガラスを含む、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の貫通電極基板。
5. 前記孔内絶縁層及び前記基板の第１面上に位置する前記第１面第１配線層の前記絶縁層はいずれも、同一の材料を含む、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の貫通電極基板。
6. 前記孔内絶縁層及び前記基板の第１面上に位置する前記第１面第１配線層の前記絶縁層はいずれも、エポキシ樹脂を含む、請求項５のいずれか一項に記載の貫通電極基板。
7. 前記孔内絶縁層が、前記基板の第１面上に位置する前記第１面第１配線層の前記絶縁層と一体的に構成されている、請求項５又は６に記載の貫通電極基板。
8. 前記第１面第１配線層の前記絶縁層のうち、前記第１貫通孔に近接する領域に位置する部分の第１厚みは、隣り合う２つの前記第１貫通孔の中間の領域に位置する部分の第２厚みよりも小さい、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の貫通電極基板。
9. 前記第１厚みは、前記第２厚みの７０％以下である、請求項８に記載の貫通電極基板。
10. 前記第１配線構造部は、前記第１面第１配線層上に位置し、前記絶縁層及び前記導電層を含む第１面第２配線層を更に有し、
    前記第１面第１配線層の前記絶縁層のうち、前記第１貫通孔に近接する領域に位置する部分の第１厚みは、前記第１面第２配線層の前記絶縁層のうち、前記第１貫通孔に近接する領域に位置する部分の第３厚みよりも小さい、請求項１乃至９のいずれか一項に記載の貫通電極基板。
11. 前記第１厚みは、前記第３厚みの７０％以下である、請求項１０に記載の貫通電極基板。
12. 前記第１面第１配線層の前記導電層の厚みが、１μｍ以上且つ２０μｍ以下である、請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の貫通電極基板。
13. 前記第１面第１配線層の前記導電層の、前記絶縁層側の表面における平均粗さが、０．１μｍ以上且つ０．４μｍ以下である、請求項１２に記載の貫通電極基板。
14. 請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の貫通電極基板と、
    前記貫通電極基板に搭載された素子と、を備える、実装基板。
15. 前記素子が、シリコン基板を含む、請求項１４に記載の実装基板。
16. 第１面及び前記第１面の反対側に位置する第２面を含むとともに第１貫通孔が設けられた基板を準備する工程と、
    絶縁層及び導電層を含む積層体を、前記絶縁層が前記基板側に位置するように前記基板の前記第１面上に配置する工程と、
    前記積層体を前記基板に向けて押圧して、前記絶縁層を部分的に前記第１貫通孔の内部に押し込んで、前記第１貫通孔の内部に孔内絶縁層を形成する工程と、
    前記積層体の前記絶縁層及び前記導電層を加工して第１配線構造部を形成する工程と、
    前記第１配線構造部及び前記孔内絶縁層を貫通する第２貫通孔を形成する工程と、
    前記第２貫通孔の壁面に貫通電極を形成する工程と、を備える、貫通電極基板の製造方法。
17. 前記基板が、１０Ｅ−６／Ｋ以下の熱膨張率を有する無機材料を含む、請求項１６に記載の貫通電極基板の製造方法。
18. 前記基板が、ガラスを含む、請求項１６又は１７に記載の貫通電極基板の製造方法。
19. 前記積層体の前記導電層の厚みが、１μｍ以上且つ２０μｍ以下である、請求項１６乃至１８のいずれか一項に記載の貫通電極基板の製造方法。
20. 前記積層体の前記導電層の、前記絶縁層側の表面における平均粗さが、０．１μｍ以上且つ０．４μｍ以下である、請求項１９に記載の貫通電極基板の製造方法。