JP2023126875A - 貫通電極基板及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】ローコストで高い気密性を確保することができる貫通電極基板及びその製造方法を提供する。
【解決手段】貫通電極基板は、第１面１３及び第１面１３の反対側に位置する第２面１４を含むとともに貫通孔２０が設けられた基板１２と、貫通孔２０に位置する貫通電極２２と、を備える。貫通孔２０の側壁２１は、第１面１３から基板１２の内部側に向けて先細りとなるテーパ状の第１側壁部２１Ａと、第２面１４から基板１２の内部側に向けて先細りとなるテーパ状の第２側壁部２１Ｂと、第１側壁部の先端部と第２側壁部の先端部とが互いに結合される境界部２１Ｃと、を有する。貫通電極２２は、側壁のうちの少なくとも境界部を充填している。
【選択図】図２
【解決手段】貫通電極基板は、第１面１３及び第１面１３の反対側に位置する第２面１４を含むとともに貫通孔２０が設けられた基板１２と、貫通孔２０に位置する貫通電極２２と、を備える。貫通孔２０の側壁２１は、第１面１３から基板１２の内部側に向けて先細りとなるテーパ状の第１側壁部２１Ａと、第２面１４から基板１２の内部側に向けて先細りとなるテーパ状の第２側壁部２１Ｂと、第１側壁部の先端部と第２側壁部の先端部とが互いに結合される境界部２１Ｃと、を有する。貫通電極２２は、側壁のうちの少なくとも境界部を充填している。
【選択図】図２
Description
本開示の実施形態は、貫通電極基板及びその製造方法に関する。
貫通電極基板は、例えば特許文献１に開示されるように、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孔と、基板の第１面側から第２面側へ至るように孔の内部に設けられた電極部と、を備えている。このような貫通電極基板は、従来から様々な用途で利用されており、例えば携帯電話等の電子機器に実装されたりする。なお、以下の説明では、上記電極部のことを貫通電極と呼ぶ。
このような貫通電極基板の貫通電極は、一般に、孔の全体に充填される充填タイプと、孔の内周面に設けられ中空状をなす所謂コンフォーマルタイプと、に分類される。上記の特許文献１には、充填タイプの貫通電極が開示されている。
充填タイプの貫通電極の全体を導電性材料で作製した場合には、気密性に優れた貫通電極基板を提供することができる。しかしながら、多くの材料が必要となり、製造時間も長くなる。
本開示の実施形態は、上記の実情に鑑みてなされたものであり、ローコストで高い気密性を確保することができる貫通電極基板及びその製造方法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面を含むとともに貫通孔が設けられた基板と、前記貫通孔に位置する貫通電極と、を備え、前記貫通孔の側壁は、前記第１面から前記基板の内部側に向けて先細りとなるテーパ状の第１側壁部と、前記第２面から前記基板の内部側に向けて先細りとなるテーパ状の第２側壁部と、前記第１側壁部の先端部と前記第２側壁部の先端部とが互いに結合される境界部と、を有し、前記貫通電極は、前記側壁のうちの少なくとも前記境界部を充填している、貫通電極基板、である。
本開示の一実施形態に係る貫通電極基板においては、前記貫通電極の前記第１面側の端面、及び、前記貫通電極の前記第２面側の端面のうちの少なくともいずれか一方に、前記境界部側に向けてへこむ凹部が設けられていてもよい。
また本開示の一実施形態に係る貫通電極基板は、前記凹部に設けられ、有機材料を含む有機材料層をさらに備えていてもよい。
また本開示の一実施形態に係る貫通電極基板において、前記基板の面内方向における前記境界部の最大寸法は、３０μｍ以上５０μｍ以下であってもよい。
また本開示の一実施形態に係る貫通電極基板において、前記基板は、ガラス基板からなる、ものでもよい。
また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面を含むとともに貫通孔が設けられた基板であって、前記貫通孔の側壁が、前記第１面から前記基板の内部側に向けて先細りとなるテーパ状の第１側壁部と、前記第２面から前記基板の内部側に向けて先細りとなるテーパ状の第２側壁部と、前記第１側壁部の先端部と前記第２側壁部の先端部とが互いに結合される境界部と、を有する、基板を準備する工程と、前記貫通孔の前記境界部側からめっき層を成長させ、前記めっき層が少なくとも前記境界部を充填するまで前記めっき層を成長させる工程と、前記貫通孔内に、前記めっき層を用いて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係る貫通電極基板の製造方法は、前記めっき層の前記第１面側の端面、及び、前記めっき層の前記第２面側の端面のうちの少なくともいずれか一方に、前記境界部側に向けてへこむ凹部が設けられるように、前記めっき層を成長させる、ようになっていてもよい。
また本開示の一実施形態に係る貫通電極基板の製造方法は、前記凹部に、有機材料を含む有機材料層を設ける工程をさらに備えていてもよい。
また本開示の一実施形態に係る貫通電極基板の製造方法において、前記基板の面内方向における前記境界部の最大寸法は、３０μｍ以上５０μｍ以下であってもよい。
また本開示の一実施形態に係る貫通電極基板の製造方法において、前記基板は、ガラス基板からなるものでもよい。
本開示の実施形態によれば、ローコストで高い気密性を確保することができる貫通電極基板を提供することができる。
以下、本開示の実施形態に係る貫通電極基板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」などの用語は、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、本開示の実施形態について説明する。まず、本実施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を示す断面図であり、図２は、図１の要部拡大図である。
以下、本開示の実施形態について説明する。まず、本実施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を示す断面図であり、図２は、図１の要部拡大図である。
貫通電極基板１０は、基板１２、貫通電極２２、第１配線層３０、第２配線層４０、第１有機材料層５０及び第２有機材料層６０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に至る複数の貫通孔２０が設けられている。
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で用いるガラスの例としては、無アルカリガラスなど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がガラスを含むことにより、基板１２の絶縁性を高めることができる。
また基板１２がガラスを含む場合、基板１２の厚みは、例えば２５０μｍ以上且つ４５０μｍ以下である。
図２に拡大して示すように、基板１２に形成された貫通孔２０の側壁２１は、第１面１３から基板１２の内部側に向けて先細りとなるテーパ状の第１側壁部２１Ａと、第２面１４から基板１２の内部側に向けて先細りとなるテーパ状の第２側壁部２１Ｂと、第１側壁部２１Ａの先端部と第２側壁部２１Ｂの先端部とが互いに結合される境界部２１Ｃと、を有している。
本例における第１側壁部２１Ａは平面視で円形状であり、第１面１３から第２面１４に向けて先細りとなるテーパ状となっている。第２側壁部２１Ｂは平面視で円形状であり、第２面１４から第１面１３に向けて先細りとなるテーパ状となっている。そして第１側壁部２１Ａ及び第２側壁部２１Ｂは、基板１２の厚み方向の中央に位置する境界部２１Ｃで互いに結合している。
上述したテーパ状とは、大局的に見た場合に「テーパ」であることを意味し、図１及び図２に示すような貫通孔２０の軸方向に沿って延びる面における断面視において第１側壁部２１Ａ及び第２側壁部２１Ｂが直線的に延びる態様に限らず、この断面視で第１側壁部２１Ａ及び第２側壁部２１Ｂのそれぞれが全体的に曲線状に延びていたり、一部に曲線部分を含んでいたり、直線状部分と曲線状部分とを有していたりする場合でも、大局的に見て「テーパ」であれば、これらの形状はテーパ状の概念に含まれる。
また図２に示すように、貫通孔２０の第１側壁部２１Ａ及び第２側壁部２１Ｂのそれぞれと、基板１２の法線方向ｎｄとがなす角度αは、１．０度以上となっている。この角度αは、１．０度以上３．０度以下の範囲に設定されることが好ましい。
また貫通孔２０の長さ、すなわち第１面１３の法線方向における貫通孔２０の寸法は、基板１２の厚みに等しい。また貫通孔２０の第１面１３側の端部の第１面１３の面内方向における寸法Ｓ１（図３参照）は、例えば４０μｍ以上１５０μｍ以下であり、貫通孔２０の第２面１４側の端部の第２面１４の面内方向における寸法Ｓ２（図３参照）は、例えば４０μｍ以上１５０μｍ以下である。また境界部２１Ｃの第１面１３乃至第２面１４の面内方向における最大寸法である寸法Ｓ３は、３０μｍ以上５０μｍ以下であり、好ましくは３５μｍ以上４５μｍ以下である。
本例では、境界部２１Ｃが円形断面を有するため、境界部２１Ｃの面内方向の最大寸法となる寸法Ｓ３は、境界部２１Ｃの直径となる。また、貫通孔２０の幅に対する長さの比、すなわち貫通孔２０のアスペクト比は、例えば４以上且つ１０以下であってもよい。
（貫通電極）
貫通電極２２は、貫通孔２０の内部に位置し、且つ導電性を有する部材である。貫通電極２２は、第１配線層３０及び第２配線層４０のそれぞれと電気的に接続されるが、図２においては、説明の便宜上、二点鎖線によって貫通電極２２と第１配線層３０との境界及び貫通電極２２と第２配線層４０との境界が示されている。
貫通電極２２は、貫通孔２０の内部に位置し、且つ導電性を有する部材である。貫通電極２２は、第１配線層３０及び第２配線層４０のそれぞれと電気的に接続されるが、図２においては、説明の便宜上、二点鎖線によって貫通電極２２と第１配線層３０との境界及び貫通電極２２と第２配線層４０との境界が示されている。
図２に示すように、貫通電極２２は、貫通孔２０の側壁２１側から貫通孔２０の中心側へ順に並ぶシード層２２１及びめっき層２２２を含んでいる。
シード層２２１は、電解めっき処理によってめっき層２２２を形成する電解めっき工程の際に、めっき液中の金属イオンを析出させてめっき層２２２を成長させるための土台となる、導電性を有する層である。シード層２２１の材料としては、銅、チタン、これらの組み合わせなどの導電性を有する材料を用いることができる。シード層２２１の材料は、めっき層２２２の材料と同一であってもよく、異なっていてもよい。シード層２２１の厚みは、５０ｎｍ以上となっている。このシード層２２１は、スパッタリング法、蒸着法、またはスパッタリング法及び蒸着法の組み合わせによって形成される。
めっき層２２２は、めっき処理によって形成される、導電性を有する層である。めっき層２２２を構成する材料としては、銅、金、銀、白金、ロジウム、スズ、アルミニウム、ニッケル、クロムなどの金属又はこれらを用いた合金など、あるいはこれらを積層したものを使用することができる。
図１及び図２から明らかなように、本実施形態における貫通電極２２は、側壁２１のうちの少なくとも境界部２１Ｃを充填している。詳しくは、本実施形態における貫通電極２２は、第１面１３と境界部２１Ｃとの間の第１側壁部２１Ａの中途位置から、第２面１４と境界部２１Ｃとの間の第２側壁部２１Ｂの中途位置までの範囲を充填している。一方で、貫通電極２２は、上記第１側壁部２１Ａの中途位置から第１面１３までの部分及び上記第２側壁部２１Ｂの中途位置から第２面１４までの部分を、貫通孔２０の中心側に空間を形成した状態で覆っている。すなわち、貫通電極２２は、第１面１３寄りの部分及び第２面１４寄りの部分では、コンフォーマルビアの状態で形成されている。これにより、本実施形態では、貫通電極２２の第１面１３側の端面及び第２面１４側の端面のそれぞれに、境界部２１Ｃ側に向けてへこむ凹部２２Ａ，２２Ｂが設けられている。
（第１配線層）
第１配線層３０は、第１面１３上に位置する、導電性を有する層であり、図示の例では、第１配線層３０と貫通電極２２とが電気的に接続している。第１配線層３０は、貫通電極２２と同様に、基板１２の第１面１３上に順に積層されたシード層２２１及びめっき層２２２を含んでいる。第１配線層３０を構成する材料は、貫通電極２２を構成する材料と同様である。第１配線層３０のうちのシード層２２１は、貫通電極２２のシード層２２１と同時に形成され、スパッタリング法、蒸着法、またはスパッタリング法及び蒸着法の組み合わせによって形成されている。また第１配線層３０のめっき層２２２は、貫通電極２２のめっき層２２２と同時に形成されている。第１配線層３０の厚みは、例えば１μｍ以上２０μｍ以下である。
第１配線層３０は、第１面１３上に位置する、導電性を有する層であり、図示の例では、第１配線層３０と貫通電極２２とが電気的に接続している。第１配線層３０は、貫通電極２２と同様に、基板１２の第１面１３上に順に積層されたシード層２２１及びめっき層２２２を含んでいる。第１配線層３０を構成する材料は、貫通電極２２を構成する材料と同様である。第１配線層３０のうちのシード層２２１は、貫通電極２２のシード層２２１と同時に形成され、スパッタリング法、蒸着法、またはスパッタリング法及び蒸着法の組み合わせによって形成されている。また第１配線層３０のめっき層２２２は、貫通電極２２のめっき層２２２と同時に形成されている。第１配線層３０の厚みは、例えば１μｍ以上２０μｍ以下である。
（第２配線層）
第２配線層４０は、第２面１４上に位置する、導電性を有する層であり、図示の例では、第２配線層４０と貫通電極２２とが電気的に接続している。第２配線層４０は、貫通電極２２や第１配線層３０と同様に、基板１２の第２面１４上に順に積層されたシード層２２１及びめっき層２２２を含んでいる。第２配線層４０を構成する材料は、貫通電極２２を構成する材料と同様である。第２配線層４０のうちのシード層２２１は、貫通電極２２のシード層２２１と同時に形成され、スパッタリング法、蒸着法、またはスパッタリング法及び蒸着法の組み合わせによって形成されている。また第２配線層４０のめっき層２２２は、貫通電極２２のめっき層２２２と同時に形成されている。第２配線層４０の厚みも、例えば１μｍ以上且つ２０μｍ以下である。
第２配線層４０は、第２面１４上に位置する、導電性を有する層であり、図示の例では、第２配線層４０と貫通電極２２とが電気的に接続している。第２配線層４０は、貫通電極２２や第１配線層３０と同様に、基板１２の第２面１４上に順に積層されたシード層２２１及びめっき層２２２を含んでいる。第２配線層４０を構成する材料は、貫通電極２２を構成する材料と同様である。第２配線層４０のうちのシード層２２１は、貫通電極２２のシード層２２１と同時に形成され、スパッタリング法、蒸着法、またはスパッタリング法及び蒸着法の組み合わせによって形成されている。また第２配線層４０のめっき層２２２は、貫通電極２２のめっき層２２２と同時に形成されている。第２配線層４０の厚みも、例えば１μｍ以上且つ２０μｍ以下である。
（第１有機材料層）
第１有機材料層５０は、貫通電極２２の第１面１３側の凹部２２Ａに設けられた有機材料を含む層であり、絶縁性を有している。本例では、凹部２２Ａに第１有機材料層５０が充填されている。第１有機材料層５０の有機材料としては、ポリイミド、エポキシなどを用いることができる。図示の例では、第１面１３の法線方向における位置に関し、第１有機材料層５０の第１面１３側の端面の位置と第１面１３の位置とが同等となっている。ここで言う同等とは、面の位置の差が１０μｍ以下であること意味する。なお、第１面１３の法線方向における位置に関し、第１有機材料層５０の第１面１３側の端面の位置と第１配線層３０の表面の位置とが同等となっていてもよい。また第１有機材料層５０の第１面１３側の端面は、第１面１３よりも境界部２１Ｃ側に位置していてもよいし、第１面１３と第１配線層３０の表面との間に位置していてもよい。
第１有機材料層５０は、貫通電極２２の第１面１３側の凹部２２Ａに設けられた有機材料を含む層であり、絶縁性を有している。本例では、凹部２２Ａに第１有機材料層５０が充填されている。第１有機材料層５０の有機材料としては、ポリイミド、エポキシなどを用いることができる。図示の例では、第１面１３の法線方向における位置に関し、第１有機材料層５０の第１面１３側の端面の位置と第１面１３の位置とが同等となっている。ここで言う同等とは、面の位置の差が１０μｍ以下であること意味する。なお、第１面１３の法線方向における位置に関し、第１有機材料層５０の第１面１３側の端面の位置と第１配線層３０の表面の位置とが同等となっていてもよい。また第１有機材料層５０の第１面１３側の端面は、第１面１３よりも境界部２１Ｃ側に位置していてもよいし、第１面１３と第１配線層３０の表面との間に位置していてもよい。
（第２有機材料層）
第２有機材料層６０は、貫通電極２２の第２面１４側の凹部２２Ｂに設けられた有機材料を含む層であり、第１有機材料層５０と同様に、絶縁性を有している。第２有機材料層６０も凹部２２Ａに充填されている。第２有機材料層６０の有機材料としては、ポリイミド、エポキシなどを用いることができる。図示の例では、第２面１４の法線方向における位置に関し、第２有機材料層６０の第２面１４側の端面の位置と第２面１４の位置とが同等となっている。ここで言う同等とは、上述と同様に、面の位置の差が１０μｍ以下であること意味する。なお、第２面１４の法線方向における位置に関し、第２有機材料層６０の第２面１４側の端面の位置と第２配線層４０の表面の位置とが同等となっていてもよい。また第２有機材料層６０の第２面１４側の端面は、第２面１４よりも境界部２１Ｃ側に位置していてもよいし、第２面１４と第２配線層４０の表面との間に位置していてもよい。
第２有機材料層６０は、貫通電極２２の第２面１４側の凹部２２Ｂに設けられた有機材料を含む層であり、第１有機材料層５０と同様に、絶縁性を有している。第２有機材料層６０も凹部２２Ａに充填されている。第２有機材料層６０の有機材料としては、ポリイミド、エポキシなどを用いることができる。図示の例では、第２面１４の法線方向における位置に関し、第２有機材料層６０の第２面１４側の端面の位置と第２面１４の位置とが同等となっている。ここで言う同等とは、上述と同様に、面の位置の差が１０μｍ以下であること意味する。なお、第２面１４の法線方向における位置に関し、第２有機材料層６０の第２面１４側の端面の位置と第２配線層４０の表面の位置とが同等となっていてもよい。また第２有機材料層６０の第２面１４側の端面は、第２面１４よりも境界部２１Ｃ側に位置していてもよいし、第２面１４と第２配線層４０の表面との間に位置していてもよい。
貫通電極基板の製造方法
以下、上述の貫通電極基板１０の製造方法の一例について、図３乃至図８を参照して説明する。
以下、上述の貫通電極基板１０の製造方法の一例について、図３乃至図８を参照して説明する。
（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。
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に貫通孔２０を形成してもよい。
例えば第１面１３及び第２面１４の両側から基板１２を加工することにより、図２に示すような、テーパ状の第１側壁部２１Ａ及び第２側壁部２１Ｂを有する砂時計型の貫通孔２０を形成することができる。これにより、テーパ状の第１側壁部２１Ａと、テーパ状の第２側壁部２１Ｂと、これらの境界部２１Ｃとを有する貫通孔２０が設けられた基板１２が準備されることになる。ここで、基板１２の面内方向における境界部２１Ｃの最大寸法は、上述したように、３０μｍ以上５０μｍ以下の範囲、好ましくは３５μｍ以上４５μｍ以下の範囲で決定される。
（貫通電極形成工程）
次に、貫通孔２０の側壁２１に貫通電極２２を形成する。本実施形態においては、貫通電極２２と同時に、第１面１３の一部分上に第１配線層３０が形成され、第２面１４の一部分上に第２配線層４０が形成される。
（貫通電極形成工程）
次に、貫通孔２０の側壁２１に貫通電極２２を形成する。本実施形態においては、貫通電極２２と同時に、第１面１３の一部分上に第１配線層３０が形成され、第２面１４の一部分上に第２配線層４０が形成される。
スパッタリング法、蒸着法、またはこれらの組み合わせによって、図４に示すように、第１面１３上、第２面１４上及び貫通孔２０の側壁２１上にシード層２２１を形成する。続いて、図５に示すように、シード層２２１上に部分的にレジスト層３７を形成する。続いて、図６に示すように、電解めっきによって、レジスト層３７によって覆われていないシード層２２１上にめっき層２２２を形成する。その後、図７に示すように、レジスト層３７を除去する。また、シード層２２１のうちレジスト層３７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、貫通電極２２、第１配線層３０及び第２配線層４０を形成することができる。
めっき層２２２を形成する工程について詳しく説明すると、本実施形態では、貫通孔２０の境界部２１Ｃ側からめっき層２２２を成長させ、めっき層２２２が少なくとも境界部２１Ｃを充填するまでめっき層２２２を成長させる。より具体的には、めっき層２２２が境界部２１Ｃを充填した後、貫通孔２０の全体を充填する前に、めっき層２２２の成長を停止する。より詳しくは、めっき層２２２が貫通孔２０の全体を充填する前であって、第１面１３及び第２面１４上のめっき層２２２が配線層３０，４０の形成に十分な程度の厚みとなった際に、めっき層２２２の成長を停止する。これにより、貫通電極２２を構成するめっき層２２２の第１面１３側の端面、及び、めっき層２２２の第２面１４側の端面の両方に、境界部２１Ｃ側に向けてへこむ凹部２２Ａ，２２Ｂが設けられるようにめっき層２２２を成長させることができる。
本件発明者は、基板１２において砂時計型に形成された貫通孔２０の側壁２１にシード層２２１を形成した後、めっき層２２２を形成した場合には、境界部２１Ｃ側からめっき層２２２が成長して早期に境界部２１Ｃを充填乃至孔埋めすることができ、貫通孔が円柱状である場合に比較して大幅に材料コスト及び製造時間を削減できることを見出した。この知見により、本件発明者は、上述の製造手順を創案している。
また上述のようにめっき層２２２を成長させた場合、めっき層２２２の第１面１３側の端面、及び、めっき層２２２の第２面１４側の端面には、凹部２２Ａ，２２Ｂが形成される傾向があり、このような凹部２２Ａ，２２Ｂは、めっき層２２２の成長時間を長く確保することで次第に消えていく傾向がある。ここで、本件発明者は、このような凹部２２Ａ，２２Ｂを敢えて残すようにめっき層２２２を成長させることで材料コストを抑制するべく、本実施形態では、貫通電極２２上に凹部２２Ａ，２２Ｂを積極的に形成したままにしている。
（有機材料層の形成工程）
次に、図８に示すように、第１面１３側の貫通電極２２の凹部２２Ａに第１有機材料層５０を形成する。例えば、まず、有機材料を含む感光層と基材とを有するフィルムを、基板１２の第１面１３側に貼り付ける。続いて、当該フィルムに露光処理及び現像処理を施す。これによって、上記フィルムの感光層からなり、凹部２２Ａのみに充填される第１有機材料層５０を形成することができる。同様に、第２面１４側の貫通電極２２の凹部２２Ｂについても第２有機材料層６０を形成する。この場合も、例えば、まず、有機材料を含む感光層と基材とを有するフィルムを、基板１２の第２面１４側に貼り付ける。続いて、当該フィルムに露光処理及び現像処理を施す。これによって、上記フィルムの感光層からなり、凹部２２Ｂのみに充填される第２有機材料層６０を形成することができる。
次に、図８に示すように、第１面１３側の貫通電極２２の凹部２２Ａに第１有機材料層５０を形成する。例えば、まず、有機材料を含む感光層と基材とを有するフィルムを、基板１２の第１面１３側に貼り付ける。続いて、当該フィルムに露光処理及び現像処理を施す。これによって、上記フィルムの感光層からなり、凹部２２Ａのみに充填される第１有機材料層５０を形成することができる。同様に、第２面１４側の貫通電極２２の凹部２２Ｂについても第２有機材料層６０を形成する。この場合も、例えば、まず、有機材料を含む感光層と基材とを有するフィルムを、基板１２の第２面１４側に貼り付ける。続いて、当該フィルムに露光処理及び現像処理を施す。これによって、上記フィルムの感光層からなり、凹部２２Ｂのみに充填される第２有機材料層６０を形成することができる。
なお、第１有機材料層５０及び第２有機材料層６０は、有機材料を含む感光層を塗布によって第１面１３及び第２面１４に設けた後、不要な部分を現像することで形成されてもよい。
以上に説明した本実施形態に係る貫通電極基板１０では、貫通孔２０の少なくとも一部を充填するように設けられる貫通電極２２の材料を、最大の幅寸法が同等で円柱状となる貫通孔に当該材料を充填する場合に比べて、抑制することができる。また貫通電極２２が、円柱状となる貫通孔に充填される場合に比べて製造時間を大幅に抑制されて製造され得る。したがって、ローコストで高い気密性を確保することができるようになる。なお、本実施形態のように貫通電極２２によって貫通孔２０に高い気密性が確保される場合、例えば第１面１３側又は第２面１４側が真空環境となる使用条件下において、真空環境側に貫通孔２０を通して空気や水分が進入することを回避できる。このため、貫通電極基板１０は、具体的に組み込み先の装置の信頼性をローコストで向上させることが可能となる。
また本実施形態では、貫通電極２２の第１面１３側の端面及び第２面１４側の端面に境界部２１Ｃ側に向けてへこむ凹部２２Ａ，２２Ｂが設けられている。これにより、材料コストを抑制することができる。
また凹部２２Ａには第１有機材料層５０が充填され、凹部２２Ｂには第２有機材料層６０が充填されている。これにより、各有機材料層５０，６０によって、基板１２に生じる応力を緩和することができ、貫通電極基板１０の耐久性を向上させることができる。詳しくは、例えば第１配線層３０にバンプを介して素子が接続される場合には、第１配線層３０に圧力が付与されて応力が生じ得るが、第１有機材料層５０が第１配線層３０に付与される圧力を吸収する。また第１配線層３０及び第２配線層４０は熱によって変形し得るが、このような第１配線層３０及び第２配線層４０の変形を各有機材料層５０，６０によって吸収可能となる。これにより、各有機材料層５０，６０によって基板１２に生じる応力を緩和することができる。
（他の実施形態１）
次に、図９乃至図１４を参照しつつ、他の実施形態に係る貫通電極基板１０’について説明する。上述の実施形態と同様の構成部分については、同一の符号を付して、以下の説明を行う。
次に、図９乃至図１４を参照しつつ、他の実施形態に係る貫通電極基板１０’について説明する。上述の実施形態と同様の構成部分については、同一の符号を付して、以下の説明を行う。
図９は、本実施形態に係る貫通電極基板１０’を示している。本実施形態は、第１側壁部２１Ａ及び第２側壁部２１Ｂが、基板１２の厚み方向の中央よりも第２面１４側に位置する境界部２１Ｃで互いに結合している点で図１等に示した実施形態と異なっている。また貫通電極２２の第１面１３側の端面のみに境界部２１Ｃ側に向けてへこむ凹部２２Ａが設けられている点も図１等に示した実施形態と異なっている。
貫通電極基板１０’を製造する際には、まず、図１０に示すように、基板１２が準備され、その後、貫通孔２０の側壁２１に貫通電極２２を形成する。本実施形態においては、貫通電極２２と同時に、第１面１３の一部分上に第１配線層３０が形成され、第２面１４の一部分上に第２配線層４０が形成される。
スパッタリング法、蒸着法、またはこれらの組み合わせによって、図１１に示すように、第１面１３上、第２面１４上及び貫通孔２０の側壁２１上にシード層２２１を形成する。続いて、図１２に示すように、シード層２２１上に部分的にレジスト層３７を形成し、その後、電解めっきによって、レジスト層３７によって覆われていないシード層２２１上にめっき層２２２を形成する。その後、図１３に示すように、レジスト層３７を除去する。また、シード層２２１のうちレジスト層３７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、貫通電極２２、第１配線層３０及び第２配線層４０を形成することができる。
本実施形態においても、上述のようにめっき層２２２を形成する際に、貫通孔２０の境界部２１Ｃ側からめっき層２２２を成長させ、めっき層２２２が少なくとも境界部２１Ｃを充填するまでめっき層２２２を成長させる。より具体的には、図１２に示すように、めっき層２２２が境界部２１Ｃ及び貫通孔２０の境界部２１Ｃから第２面１４までの部分を充填した後、めっき層２２２が貫通孔２０の境界部２１Ｃから第１面１３までの部分を充填する前に、めっき層２２２の成長を停止する。より詳しくは、めっき層２２２が境界部２１Ｃから第１面１３までの部分を充填する前であって、第１面１３及び第２面１４上のめっき層２２２が配線層３０，４０の形成に十分な程度の厚みとなった際に、めっき層２２２の成長を停止する。これにより、貫通電極２２を構成するめっき層２２２の第１面１３側の端面に、境界部２１Ｃ側に向けてへこむ凹部２２Ａが設けられるようにめっき層２２２を成長させることができる。
第１側壁部２１Ａ及び第２側壁部２１Ｂが互いに結合する境界部２１Ｃが基板１２の厚み方向の中央よりも第２面１４側に位置する場合、めっき層２２２は、第１側壁部２１Ａよりも第２側壁部２１Ｂ側で早期に成長し、めっき層２２２が第２側壁部２１Ｂの全体を充填した際には、第１側壁部２１Ａ側のめっき層２２２の端面には、凹部２２Ａが形成される傾向があることを、本件発明者は見出した。この知見により、本件発明者は、上述の製造手順を創案している。また、上記のような凹部２２Ａは、めっき層２２２の成長時間を長く確保することで次第に消えていく傾向があるが、ここで、本件発明者は、このような凹部２２Ａを敢えて残すようにめっき層２２２を成長させることで材料コストを抑制するべく、本実施形態では、貫通電極２２上に凹部２２Ａを積極的に形成したままにしている。
次に、図１４に示すように、第１面１３側の貫通電極２２の凹部２２Ａに第１有機材料層５０を形成する。第１有機材料層５０は、図１等で示した実施形態と同様の手法で形成される。
以上に説明した本実施形態に係る貫通電極基板１０’によっても、図１等の実施形態で得られる効果と同様の効果が得られる。
（他の実施形態２）
次に、図１５乃至図１９を参照しつつ、他の実施形態に係る貫通電極基板１０’’について説明する。上述の実施形態と同様の構成部分については、同一の符号を付して、以下の説明を行う。
次に、図１５乃至図１９を参照しつつ、他の実施形態に係る貫通電極基板１０’’について説明する。上述の実施形態と同様の構成部分については、同一の符号を付して、以下の説明を行う。
図１５は、本実施形態に係る貫通電極基板１０’’を示している。本実施形態は、第１側壁部２１Ａ及び第２側壁部２１Ｂが、基板１２の厚み方向の中央に位置する境界部２１Ｃで互いに結合しているが、貫通電極２２の第１面１３側の端面のみに境界部２１Ｃ側に向けてへこむ凹部２２Ａが設けられている点で図１等に示した実施形態と異なっている。
また、貫通電極２２の側壁２１のうちの境界部２１Ｃから境界部２１Ｃと第１面１３との間の第１側壁部２１Ａの中途位置までの部分が、めっき層２２２のみでなる貫通電極２２の一部によって充填されている点も図１等に示した実施形態と異なっている。詳しくは、貫通電極２２のうちの第１側壁部２１Ａ内に設けられる部分は、境界部２１Ｃから上記第１側壁部２１Ａの中途位置までを充填するめっき層２２２からなる第１部分２２Ｘと、上記第１側壁部２１Ａの中途位置から第１面１３までを覆うシード層２２１及びめっき層２２２からなる第２部分２２Ｙと、で構成されている。
本実施形態における貫通電極基板１０’’を製造する際には、まず、図１６に示すように、基板１２が準備され、その後、貫通孔２０の側壁２１に貫通電極２２を形成する。本実施形態においては、貫通電極２２と同時に、第１面１３の一部分上に第１配線層３０が形成され、第２面１４の一部分上に第２配線層４０が形成される。
本実施の形態では、スパッタリング法、蒸着法、またはこれらの組み合わせによって、図１６に示すように、第２面１４上及び貫通孔２０の第２側壁部２１Ｂ上のみにシード層２２１を形成する。続いて、図１７に示すように、電解めっきによって、シード層２２１上にめっき層２２２を形成する。ここで、めっき層２２２を形成する際に、貫通孔２０の境界部２１Ｃ側からめっき層２２２を成長させ、めっき層２２２が少なくとも境界部２１Ｃを充填するまでめっき層２２２を成長させる。より具体的には、めっき層２２２が境界部２１Ｃ及び貫通孔２０の境界部２１Ｃから第２面１４までの部分を充填した後、めっき層２２２の成長を停止する。より詳しくは、めっき層２２２が境界部２１Ｃから第２面１４までの部分を充填し、且つ、第２面１４上のめっき層２２２が配線層４０の形成に十分な程度の厚みとなった際に、めっき層２２２の成長を停止する。この際、本実施形態では、貫通孔２０の第１側壁部２１Ａ上にはシード層２２１が形成されていないため、第１側壁部２１Ａ側のめっき層２２２の成長は早期に進まず、めっき層２２２が境界部２１Ｃから第２面１４までの部分を充填した際には、第１側壁部２１Ａ側のめっき層２２２は、境界部２１Ｃと第１面１３との間の第１側壁部２１Ａの中途位置までを充填する程度しか成長しない。これにより、境界部２１Ｃから上記第１側壁部２１Ａの中途位置までを充填するめっき層２２２からなる第１部分２２Ｘが、貫通電極２２の一部を構成するために形成されることになる。
次に、図１８に示すように、本実施形態では、第１側壁部２１Ａのうちの第１部分２２Ｘに覆われていない部分及び第１面１３上に、シード層２２１を形成する。シード層２２１は、スパッタリング法、蒸着法、またはこれらの組み合わせによって形成される。次に、図１９に示すように、電界めっきによって、第１側壁部２１Ａ上及び第１面１３上のシード層２２１にめっき層２２２を形成する。めっき層２２２の形成は、めっき層２２２が第１側壁部２１Ａを充填する前に停止する。これにより、貫通電極２２、第１配線層３０及び第２配線層４０が形成される。そして第１部分２２Ｘ及び第２部分２２Ｙによって凹部２２Ａが形成される。
その後は、第１面１３側の貫通電極２２の凹部２２Ａに第１有機材料層５０を形成する。第１有機材料層５０は、図１等で示した実施形態と同様の手法で形成される。以上により、本実施形態にかかる貫通電極基板１０’’が製造される。
以上に説明した本実施形態に係る貫通電極基板１０’’によっても、図１等の実施形態で得られる効果と同様の効果が得られる。
（他の実施形態３）
次に、図２０を参照しつつ、他の実施形態に係る貫通電極基板１０’’’について説明する。上述の実施形態と同様の構成部分については、同一の符号を付して、以下の説明を行う。
次に、図２０を参照しつつ、他の実施形態に係る貫通電極基板１０’’’について説明する。上述の実施形態と同様の構成部分については、同一の符号を付して、以下の説明を行う。
図２０に示す実施形態に係る貫通電極基板１０’’’は、貫通電極２２の第１面１３側の端面及び第２面１４側の端面に境界部２１Ｃ側に向けてへこむ凹部２２Ａ，２２Ｂが設けられていない点で、図１等に示した実施形態と異なっている。貫通電極基板１０’’’は、図１等に示した実施形態に係る貫通電極基板１０の製造方法において、めっき層２２２の形成時間を長く確保することで製造することができる。この貫通電極基板１０’’’によっても、図１等の実施形態で得られる効果と同様の効果が得られる。
貫通電極基板が搭載される製品の例
図２１は、本開示の実施形態に係る貫通電極基板１０等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等は、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。
図２１は、本開示の実施形態に係る貫通電極基板１０等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等は、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。
１０，１０’，１０’’，１０’’’…貫通電極基板
１２…基板
１３…第１面
１４…第２面
２０…貫通孔
２１…側壁
２１Ａ…第１側壁部
２１Ｂ…第２側壁部
２１Ｃ…境界部
２２…貫通電極
２２Ａ，２２Ｂ…凹部
２２Ｘ…第１部分
２２Ｙ…第２部分
２２１…シード層
２２２…めっき層
３０…第１配線層
３７…レジスト層
４０…第２配線層
５０…第１有機材料層
６０…第２有機材料層
ｎｄ…法線方向
１２…基板
１３…第１面
１４…第２面
２０…貫通孔
２１…側壁
２１Ａ…第１側壁部
２１Ｂ…第２側壁部
２１Ｃ…境界部
２２…貫通電極
２２Ａ，２２Ｂ…凹部
２２Ｘ…第１部分
２２Ｙ…第２部分
２２１…シード層
２２２…めっき層
３０…第１配線層
３７…レジスト層
４０…第２配線層
５０…第１有機材料層
６０…第２有機材料層
ｎｄ…法線方向
Claims (1)
- 第１面及び前記第１面の反対側に位置する第２面を含むとともに貫通孔が設けられた基板と、
前記貫通孔に位置する貫通電極と、を備え、
前記貫通孔の側壁は、前記第１面から前記基板の内部側に向けて先細りとなるテーパ状の第１側壁部と、前記第２面から前記基板の内部側に向けて先細りとなるテーパ状の第２側壁部と、前記第１側壁部の先端部と前記第２側壁部の先端部とが互いに結合される境界部と、を有し、
前記貫通電極は、前記側壁のうちの少なくとも前記境界部を充填し、
前記貫通電極のうちの前記第１側壁部２１内に設けられる部分は、前記境界部から前記第１側壁部Ａの中途位置までを充填するめっき層のみからなる第１部分と、前記第１側壁部の中途位置から前記第１面までを覆うシード層及びめっき層からなる第２部分２２と、で構成され、
前記貫通電極の前記第１面側の端面に前記境界部側に向けてへこむ凹部が設けられ、
前記凹部に、有機材料を含む有機材料層が設けられている、貫通電極基板。
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