JP6056386B2

JP6056386B2 - 貫通電極付き配線基板及びその製造方法

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Inventors: 智洋吉田
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Description

本発明は、ガラス基材に貫通電極を設けたインターポーザとして使用可能な貫通電極付き配線基板及びその製造方法に関する。

ウェハープロセス技術を用いて製造される各種のメモリー、ＣＭＯＳ（ＣｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙＭｅｔａｌＯｘｉｄｅＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ；相補型金属酸化膜半導体）、ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ；中央演算処理装置）等の半導体素子は、電気的接続用の端子を有している。

この半導体素子の接続用端子のピッチと、半導体素子と電気的な接続を行うためのプリント配線基板側接続部のピッチとは、通常数倍から数十倍程度スケールが異なる。そのため、半導体素子とプリント配線基板とを電気的に接続しようとする場合、インターポーザと称するピッチ変換のための中継用基板（半導体素子実装用基板）が使用される。このインターポーザの一方の面には半導体素子を実装し、他方の面もしくは基板の周辺部でプリント配線基板との接続がとられる。

プリント配線基板に半導体素子を実装するためのインターポーザとしては、従来の有機基板や有機ビルドアップ基板の他、近年はハイエンド向けのインターポーザとして、基板の材質にシリコンやガラスを用いたインターポーザの研究が活発に行われるようになり、大きな注目が集まっている。

基材としてシリコンやガラスを用いたインターポーザでは、内部に貫通孔を形成し、その孔を導電性物質で充填するＴＳＶ（Ｔｈｒｏｕｇｈ−ＳｉｌｉｃｏｎＶｉａ）やＴＧＶ（Ｔｈｒｏｕｇｈ−ＧｌａｓｓＶｉａ）と呼ばれる技術を用いていることが特徴である。

このような技術により形成される貫通電極は、インターポーザの表裏を最短距離で接続することで配線長が短縮され、信号伝送速度の高速化などに優れた電気特性が期待されている。また、内部に配線を形成する構造のため電子デバイスの小型化や高密度化にも有効な実装方法であるといえる。さらに、貫通電極を採用することで、多ピン並列接続が可能となり、ＬＳＩ自体を高速化させる必要がなく、優れた電気特性が得られることから、低消費電力化が実現できると期待されている。

特に近年では、ガラスを基板の材質として用いたガラスインターポーザに大きな注目が集まっている。

ガラスインターポーザの大きな関心の１つは、低コスト化の実現が挙げられる。それは、シリコンインターポーザがウエハー処理でしか製造できないのに対し、ガラスインターポーザは、大型パネルでの大量処理が可能であると考えられているためである。その結果、これまで高性能や最高級向けのインターポーザで大きな課題となっていたコストの問題を解決できる可能性が出てきた。

しかしながら、ガラスインターポーザを製造する場合、幾つかの克服すべき課題が存在する。

その１つは加工性が挙げられる。材質がシリコンの場合、開口径１０μｍφ程度の微細な孔を加工する技術が既に確立されており、その孔の形状もほぼストレートな貫通孔を形成することができる。これに対して、ガラスは、シリコンと比較して加工性が劣るため、微細な孔をあけることが難しく、加工技術も未だ確立されていないのが現状である。

もう１つの大きな課題は、基板の放熱性に問題がある。それは、ガラスの熱伝導率がシリコンに比べて低いため、熱が内部から逃げにくく信頼性の確保が難しい。

そこで、以上のような課題を解決するために幾つかの技術が提案されている。

その１つは、ガラス基板に安価で良好な貫通電極を簡便な工程を用いて形成する貫通電極付き配線基板の製造方法が提案されている（特許文献１）。

また、他の１つは、金属薄膜上に塗布したレジストに貫通電極に相当し、かつ金属薄膜に至る長さの複数の開口部を形成した後、各開口部の内壁に金属を円筒状にめっきした後、レジストを除去する。しかる後、各円筒状の金属間に溶融ガラスを流し込んで固化させた後、金属薄膜を除去することで、微細な貫通電極を形成する貫通電極付きガラスウエアの形成方法が提案されている（特許文献２）。

特開２０１２−１１９６１１号公報特開２０１１−１１９３７２号公報

第２５回エレクトロニクス実装学会春季講演大会１０Ｄ−１４「３次元実装用・高気密・貫通ビア付ガラスウェハ "ＳＣＨＯＴＴＨｅｒｍｅＳ"」

しかしながら、特許文献１の方法は、ガラス基板の微細な貫通孔にも電極を形成できると記載されているが、貫通孔を微細化する方法については具体的な開示がなされていない。

また、特許文献２の方法は、少なくとも微細な貫通電極の形成工程と溶融ガラスの流入工程とが必要となり、製造工程数が多くなること及び技術的な難易度が非常に高くなり、簡便な製造方法とは言い難い。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、ガラス基材に任意の大きさの貫通孔を形成でき、かつ貫通孔を含むガラス基材面に金属層及び絶縁層の順序で施し、放熱性に優れた構成及び自在な径の貫通孔を形成し、信頼性の高い微細な貫通電極を有するインターポーザとして使用可能な貫通電極付き配線基板及びその製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、第１の態様に対応する発明は、ＳｉＯ₂を主成分とするガラス基材を用いた配線基板において、前記ガラス基材に形成された複数の貫通孔と、この貫通孔を含むガラス基材の面に形成された所定厚さの金属層と、この金属層の面に形成され、後記する貫通電極からのリーク電流防止用の所定厚さを有する絶縁層と、前記貫通孔部分に形成された導電性物質からなる前記貫通電極とを備えたことを特徴とする貫通電極付き配線基板である。

第２の態様に対応する発明は、第１の態様に対応する発明に記載の貫通電極付き配線基板において、前記金属層の熱伝導率は、１０Ｗ・ｍ^-1・Ｋ^-1〜４００Ｗ・ｍ^-1・Ｋ^-1の範囲内であることを特徴とする。

第３の態様に対応する発明は、第１の態様または第２の態様に対応する発明に記載の貫通電極付き配線基板において、前記貫通電極の主材料は、Ｃｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｎｉ，Ｐｔ，Ｐｄ，Ｒｕ，Ｆｅの何れか一種またはこれらの金属を含む合金の何れか一種であることを特徴とする。

第４の態様に対応する発明は、第１の態様ないし第３の態様の何れかに対応する発明に記載の貫通電極付き配線基板において、前記配線基板の片面または両面に取り付けられ、絶縁基材に貼り付けた導体層に所望の回路構成が形成され、かつ前記配線基板から露出される前記貫通電極に接続するための貫通電極を設けた配線板をさらに備えたことを特徴とする。

第５の態様に対応する発明は、第４の態様に対応する発明に記載の貫通電極付き配線基板において、前記配線板の表面部に半導体素子を搭載してなることを特徴とする。

第６の態様に対応する発明は、ＳｉＯ₂を主成分とするガラス基材を用いた配線基板の製造方法において、前記ガラス基材に複数の貫通孔を形成する孔形成工程と、この孔形成工程で形成された貫通孔を含む前記ガラス基材の面部に所定厚さの金属層を形成する工程と、この工程で形成された金属層の面部にリーク電流防止用の所定厚さの絶縁層を形成する工程と、前記貫通孔以外の部分にレジストを形成する工程と、前記貫通孔に導電性物質を充填、または埋め込んで貫通電極とする工程と、前記レジストを剥離する工程とを含むことを特徴とする貫通電極付き配線基板の製造方法である。

第７の態様に対応する発明は、第６の態様に対応する発明に記載の貫通電極付き配線基板の製造方法において、絶縁基板に導電性の回路配線を施した配線板を形成する工程と、この配線板の所定の位置に形成される貫通孔に導電性物質を充填、または埋め込んで貫通電極を形成する工程と、前記配線基板の片面または両面から露出する貫通電極に対して、前記配線板の貫通電極を位置決めして接続する工程とをさらに含むことを特徴とする。

本発明によれば、ＳｉＯ_２を主成分とするガラス基材を用いた配線基板においては、加工性及び放熱性に優れた高機能で信頼性の高い貫通電極付き配線基板及びその製造方法を提供できる。

すなわち、請求項１に係る発明によれば、貫通孔を含むガラス基材の面を所定厚さの金属層で覆うことにより、配線基板の内部に熱伝導性の高い物質を取り込むことができ、結果放熱性が強化された信頼性の高いインターポーザを実現できる。

その結果、ガラス基材に金属層などの熱伝導性の高い物質を含まない配線基板においては、チップ搭載部周辺に熱が留まり信頼性を低下させる恐れがあるが、熱伝導性の高い金属を放熱用の層として内部に配置することで、熱を分散させて逃がすという効果がある。特にこの金属層をインターポーザ外部に配置した放熱板などにサーマルビアなどを形成して接続させると、よりいっそうの高い放熱効果が期待できる。

また、金属層の厚さを自在に制御することにより、微細な貫通電極を形成することが可能となる。

一般に、ＳｉＯ_２を主成分とするガラス基材への加工は非常に難しく、例えば既存の技術であるレーザー加工などで形成できるビア(孔)サイズは小さくてもせいぜい５０〜６０μｍ程度が限界であるといわれており、またこのサイズの場合にはビアの形状もストレートではなくテーパーになりやすい。

しかし、第１の態様に係る発明では、あらかじめガラス基材に容易に形成できる大きいサイズの貫通孔を開けた後、金属層の厚さを自在に調整制御することにより、開口径が５０μｍφ以下の貫通孔であっても容易に形成できる。例えば、ガラス基材に大きい径となる開口径１００μｍφの貫通孔を開けた後、この貫通孔を含むガラス基材の面に３０μｍの金属層を形成させることによって、最終的に開口径が４０μｍφを下回るような、既存技術では形成困難な微細な貫通電極を形成することが可能である。

第２の態様に係る発明によれば、放熱用途の金属層の熱伝導率として、少なくとも１０Ｗ・ｍ^-1・Ｋ^-1〜４００Ｗ・ｍ^-1・Ｋ^-1の範囲内にある値とすることを特徴とする。一般に、ガラスであるフロートガラスの熱伝導率は１Ｗ・ｍ^-1・Ｋ^-1程度であり、ＳｉＯ₂純度が高い石英ガラスでも１．３Ｗ・ｍ^-1・Ｋ^-1程度とガラスは熱伝導率が低い。

これに対して、金属の場合には、例えばアルミニウムでは２００Ｗ・ｍ^−１・Ｋ^−１程度、銅で３８０Ｗ・ｍ^−１・Ｋ^−１程度とはるかに高い。金属の中では熱伝導率が低いチタンでも１７Ｗ・ｍ^−１・Ｋ^−１程度とガラス類の１０倍以上の値を有しており、結果として放熱性は強化されることになる。

第３の態様に係る発明によれば、貫通電極の主材料がＣｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｆｅまたはこれらの金属を含む合金のいずれか一種とすれば、これら単体又は合金の物質はめっきにより容易に析出させることが可能であり、電気特性も優れている。中でも特に電気特性やコストの両面で優れているのは銅である。

また、第４の態様及び第５の態様に係る発明によれば、貫通電極付き配線基板の表裏面に配線板を取り付けることにより、配線基板への半導体素子の搭載やプリント配線基板への実装が可能となるため、半導体装置として使用が可能となる。このとき、配線基板側の貫通電極と配線板側の貫通電極とを接続することにより、高速伝送特性など優れた電気特性を有する。また、内部に配線を形成させる構造により電子機器の小型化にも寄与する。

さらに第６の態様及び第７の態様に係る発明によれば、配線基板の表裏面に当該配線基板とは別工程で形成された配線板を位置決めして重ね合わせた後、貫通電極どうしを接続することを特徴とする。別工程で形成された配線板は、絶縁基材に導電性の回路配線を施したものであって、例えば絶縁基材はポリイミド、導電性の回路配線には銅を用いることができる。前記配線板は単層だけでなく多層配線構造にすることも可能である。

この製造方法によれば、ガラス基材の配線基板に一層ずつ配線層を形成するよりも、別工程であらかじめ作製しておいた配線板を重ね合わせる方法とすれば、工程の大幅な短縮が可能となる。

本発明に係る貫通電極付き配線基板の一実施の形態を示す概略的な構成の断面図。本発明に係る貫通電極付き配線基板の製造方法の一例を説明する図。本発明に係る貫通電極付き配線基板の表裏面に重ね合わせるための配線板の概略的な構成の断面図。図３に示す配線板の製造方法の一例を説明する図。図１に示す貫通電極付き配線基板の表裏面に図３に示す配線板を重ね合わせた構成の断面図。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は本発明に係る貫通電極付き配線基板の一実施の形態を示す概略的な構成断面図である。

貫通電極付き配線基板１０は、ＳｉＯ_２を主成分とするガラスで構成され、厚さ方向に複数の貫通孔１１ａを形成されたガラス基材１２と、貫通孔１１ａを含むガラス基材１２の表面を覆うように、例えばスパッタ、蒸着などの物理的な方法あるいはめっきによる化学的な方法により所要の厚さに形成された金属筒状貫通孔１１ｂを含む金属層１３と、この金属層１３の表面に所要の厚さに形成され、かつ金属筒状貫通孔１１ｂに相当する部分にも同様に絶縁材で覆われた絶縁筒状貫通孔１１ｃを含む絶縁層１４と、絶縁筒状貫通孔１１ｃ内に導電性物質を充填することで形成される貫通電極１５とで構成される。

よって、配線基板の構造としては、ガラス基材１２の面部に金属層１３及び絶縁層１４の順序で施した多層構造の貫通電極付き配線基板１０となる。

このような実施の形態によれば、貫通孔１１ａを含むガラス基材１２の表面に所定厚さの金属層１３を覆うことにより、配線基板１０内部に熱伝導性の高い物質を取り込むことができ、結果として放熱性が強化された信頼性の高いインターポーザを実現することができる。

また、金属層１３の厚さを自在に制御できるので、微細な貫通電極１５を容易に形成することができる。

次に、本発明に係る貫通電極付き配線基板の製造方法の一実施の形態について、図２を参照して説明する。

先ず、ＳｉＯ_２を主成分とするガラス基材１２を用意する（図２（ａ）参照）。

このガラス基材１２の厚さ方向に所要の間隔をもって複数の貫通孔１１ａ，…を形成する（図２（ｂ）参照）。貫通孔１１ａを形成する方法は、レーザー、ドリル、ウェットエッチングなどにより貫通する方法が考えられるが、これらに限定されるものではない。

また、ガラス基材１２はＳｉＯ_２を主成分とするガラスであれば特に限定されない。例えば、石英ガラス、ホウ珪酸ガラス、無アルカリガラスなどを用いることができる。

次に、複数の貫通孔１１ａ，…を含むガラス基材１２の表面に金属層１３を形成する（図２（ｃ）参照）。この金属層１３を形成することで、貫通孔１１ａの壁部分には金属筒状貫通孔１１ｂが形成される。

金属筒状貫通孔１１ｂを含む金属層１３を形成する手段は、スパッタや蒸着などの物理的な方法で形成することが可能であるが、めっきによる化学的な方法で形成するのが望ましい。めっきによる方法を用いた場合、高アスペクト比を有する孔に対して、物理的な方法よりも均一に孔内部への薄い皮膜形成が容易であり、また真空系の大型装置を使用する必要がないため、低コストで金属層１３を形成することが可能である。なお、前記貫通孔１１ａに相当する壁面部分も薄い金属皮膜で形成され、金属筒状貫通孔１１ｂとして形成される。

貫通孔１１ａを含むガラス基材１２の表面にめっきにて金属層１３を形成する場合、無電解めっき法を用いることができる。例えば、ガラス基材１２上に無電解めっきの触媒が担持可能な有機層などを一層形成させることで、無電解めっきが可能となる。ガラス基材１２の主成分であるＳｉＯ_２に対して、シランカップリング剤などを使用することで、ガラス基材１２表層のシラノール基との間にシロキサン結合を形成させることができ、有機層が形成できる。この有機層の官能基部分に触媒を担持させることができ、その結果として無電解めっきが可能となる。

金属層１３は、熱伝導率が少なくとも１０Ｗ・ｍ^−１・Ｋ^−１以上であれば限定しないが、容易にめっきにより形成可能であり、かつ熱伝導性の高い金属を考えると、銅を用いることが望ましい。ちなみに、銅の熱伝導率は、３８０Ｗ・ｍ^−１・Ｋ^−１程度である。

従って、金属層１３の熱伝導率としては、１０Ｗ・ｍ^−１・Ｋ^−１〜４００Ｗ・ｍ^−１・Ｋ^−１の範囲が望ましい。

また、有機層を組成するシランカップリング剤の官能基部分には電子供与基を持っていることが望ましい。その理由は、電子供与基が無電解めっきの触媒となるパラジウムや白金などの金属のイオンと相互作用し、有機層上に選択的に金属イオンを吸着させることができるためである。シランカップリング剤の電子供与基としては、アミノ基やチオール基などが考えられるが、これらに限定されるものではない。

また、有機層上に吸着される金属イオンは還元処理を施すことで金属となり、触媒としての利用が可能となる。このとき、次工程の無電解めっき液中の還元剤で金属イオンを還元することができる。

また、無電解めっき液中の還元剤で金属イオンを還元できない場合、無電解めっき工程の前に予め金属イオンを還元する必要がある。例えば、触媒としてパラジウムのイオンを吸着させる場合、無電解めっき液中の還元剤が次亜リン酸ナトリウムやジメチルアミンボランであれば還元できるが、ホルムアルデヒドの場合には還元できないため、事前にジメチルアミンボランなどにより還元を必要とする。使用できる還元剤は、次亜リン酸ナトリウム、ジメチルアミンボラン、ホルマリン、水素化ホウ素ナトリウム、ヒドラジンなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。

ガラス基材１２の表面に金属層１３を形成する際、放熱及び貫通電極１５の径を考慮し、所望とする厚さに制御する。例えば、無電解めっきを長時間行って所定の厚さを得る方法や無電解めっき又はスパッタなどにより薄い金属層１３を形成させた後、これらをシード層として電解めっきにより金属層を厚付けする方法も考えられるが、これらの方法は限定しない。しかし、短時間で金属層１３を厚くすることができる電解めっきを使用することが望ましい。

さらに、複数の金属筒状貫通孔１１ｂ，…を含む金属層１３の表面に絶縁層１４を形成する（図２（ｄ）参照）。この絶縁層１４を形成することで、金属筒状貫通孔１１ｂの内壁部分には絶筒状貫通孔１１ｃが形成される。

以下、説明の便宜上，貫通孔１１ａ，筒状金属貫通孔１１ｂ及び筒状絶縁貫通孔１１ｃを含んで貫通孔１１と総称する。

貫通孔１１である絶縁筒状貫通孔１１ｃを含む絶縁層１４を形成する手段としては、ＣＶＤ法などが挙げられるが、特に限定するものではない。この絶縁層１４は、金属層１３と貫通電極１５とを絶縁するために施すものである。

絶縁層１４の厚さは、貫通電極１５からのリーク電流が流れなければ厚さは限定しないが、信頼性を考えると最低でも１μｍ程度に形成することが望ましい。

貫通孔１１を含む絶縁層１４を形成した後、貫通孔１１以外の部分にフォトリソグラフィーによりレジスト１６をパターニングした後、貫通孔１１のみに導電性物質を充填（フィリング）して貫通電極１５を形成する。このとき、貫通孔１１の開口径より少し広くレジスト１６をパターニングすることにより、貫通電極１５上に部品取付け用導電パターンであるランドを同時に形成することが可能となる（図２（ｅ）及び同図（ｆ）参照）。

このように予めランドを形成することにより、後記する配線板（配線層とも言う）を重ね合わせる工程でのアライメントが容易になる。また、フィリングする方法はめっきやスパッタ、導電性ペーストなどを使用する方法が挙げられるが、これらに限定しない。しかしながら、均一でボイドフリーな貫通電極１５を形成するにはめっきを用いることが望ましい。

貫通孔１１内部の絶縁層１４上にめっきにてフィリングする場合、例示した方法と同様に無電解めっき法を用いることができる。その後、無電解めっきで貫通孔１１を完全に埋める方法や無電解めっきで形成させた層をシード層として電解めっき法により貫通孔１１を充填させる方法などにより貫通電極１５を形成する。これらの方法は限定しないが、電解めっきを行うことにより短時間で容易に貫通電極１５を形成することができる。

さらに、貫通電極１５を形成した後、レジスト１６を剥離することにより（図２（ｇ）参照）、ガラス基材１２上であっても微細な貫通電極１５を形成できるとともに放熱性にも優れた配線基板１０を作製することができる。

次に、配線基板１０に適用する配線板とその製造方法について、図３及び図４を参照して説明する。
図３は配線板２０の一例を説明する概略的な断面図である。

配線板２０は、配線基板１０とは別工程により配線基板１０の表面及び裏面に貼り合わせまたは重ね合わせることにより形成される層であって、絶縁基材２１、この絶縁基材２１の表面及び裏面に形成される回路配線２２，２３と、絶縁基材２１の両面に跨って貫通形成される回路配線２４と、絶縁基材２１の裏面に形成される回路配線２３を覆うように施される絶縁層２５とを備えた構成である。

図４は配線板２０を製造する方法を説明する図である
配線板２０は、配線基板１０とは別工程で形成する。配線板２０を形成する手段としては、ビルドアップ法を用いて多層配線板として形成する。

先ず、絶縁基材２１に導体層２２´が貼り合わせた基材を出発材料として（図４（ａ）参照）、導体層２２´をエッチングすることにより回路配線２２を形成する（図４（ｂ）参照）。出発材料は限定しないが、例えば絶縁基材２１にはポリイミド系の絶縁性樹脂、導体層２２´には銅箔などを用いることができる。

絶縁基材２１上に回路配線２２を形成した後、当該絶縁基材２１の所定位置にレーザーなどによる加工により、所要数の貫通孔２６を形成する（図４（ｃ）参照）。

引き続き、貫通孔２６に対してめっきまたは導電性ペーストなどを充填した後、絶縁基材２１の回路配線２２とは反対側の面に導体層２３´を形成する（図４（ｄ）参照）。導体層２３´の材料は限定しないが、コストや電気特性を考慮すると、銅であることが望ましい。

しかる後、導体層２３´をエッチングすることにより回路配線２３を形成する（図４（ｅ）参照）。

さらに、絶縁基材２１の裏面側に回路配線２３を覆うように絶縁層２５を塗布またはラミネーションにより形成した後、レーザーなどにより貫通孔２７を形成する（図４（ｆ）及び同図（ｇ）参照）。

さらに、貫通孔２７にはめっきまたは導電ペーストなどにより銅などを充填して回路配線２４を形成することで、配線板２０を作製することができる（図４（ｈ）参照）。

多層の数は、前述した一連の工程を繰り返すことで何層でも自在に作製することが可能である。また、今回の図は配線基板１０の表面の配線板２０の製造方法について説明したが、配線基板１０の裏面の配線板２０についても同様の方法を用いて作製することができる。

そこで、別工程で作製した表裏面の配線板２０と貫通電極付き配線基板１０との位置合わせを行いながら、熱圧着などにより貼り合わせまたは重ね合わせることにより、図５に示すように配線基板１０の表裏面に配線板２０を備えた貫通電極付き配線基板３０を作製することができる。

このとき、配線基板１０に表裏面に最も近い位置に貼り合わせまたは重ね合わせする配線板２０の中の絶縁層（図５の絶縁層２５）は、熱可塑性の樹脂などでできた接着層、例えばポリイミド系接着剤などを用いることで容易に接合することができる。この配線基板３０に半導体素子を搭載させることによって、ガラスインターポーザとして使用することが可能となる。

本発明に係る貫通電極付き配線基板の製造方法の実施例について説明する。

先ず、厚さ３００μｍの無アルカリガラスにレーザーにより開口径８０μｍφ、ピッチ２５０μｍのスルーホールビア（貫通孔１１）を形成した。このスルーホールビアを有するガラス基材１２に対してアミノ基を有するシランカップリング剤ＡＰＴＥＳとトルエンの混合溶液（ＡＰＴＥＳ：トルエン＝１：９）に６０℃で３０ｍｉｎ浸漬することで、ガラス基材１２上に有機単分子膜を形成した。

次に、前述のガラス基材１２を０．２ｇ／Ｌの塩化パラジウム水溶液に室温で１０ｍｉｎ浸漬し、触媒となるパラジウムイオンを有機膜中へ担持させる。さらに、触媒が付着したガラス基材１２を０．１ｍｏｌ／Ｌのジメチルアミンボランを含む溶液に６０℃で３０sec浸漬し、パラジウムイオンの還元を行った。続いて、ガラス基材１２上には還元したパラジウムを核として無電解銅めっきにより厚さ２μｍの銅皮膜を均一に施した。この銅皮膜をシード層として、電解銅めっきにより銅を２０μｍの厚さまで成長させてなる金属層１４を形成した。

そして、厚付けした金属層１３上にＣＶＤ法により、ＳｉＯ_２を主成分とする２μｍ厚さの絶縁層１４を施した。さらに、この絶縁層１４上にドライフィルムレジストを形成し、フォトリソグラフィーよるパターニングを行い、３６μｍ程度まで微細化されたスルーホールビアの径より大きい５０μｍのランド形成を見越したパターンを形成した。

ガラス基材１２へのめっきと同様の方法により、シランカップリング剤を用いてレジストの無いスルーホールビアの内部のＳｉＯ_２上に有機膜と触媒を担持させ、無電解銅めっきによりスルーホール内部に均一な２μｍ程度の銅皮膜を形成させた。この銅皮膜をシード層として電解銅めっきによるビアフィリングを行い、径３６μｍφ、また５０μｍのランドを有する貫通電極１５を形成した。

次に、配線板２０の製造方法の実施例について説明する。

厚さ３０μｍのポリイミド絶縁基材２１と例えば５μｍの銅箔である導体層２２´とを貼り合わされた基材の銅箔（導体層２２´）をフォトエッチングにより回路形成を行い、回路配線２２を形成した、その後、ポリイミド側からレーザーにより開口径４０μｍφ程度の貫通孔２６を形成した。

その後、貫通孔２６を導電性ペーストで充填し、さらに無電解銅めっきにより５μｍの厚さの導体層２３´を形成した後、この導体層２３´をフォトエッチングにより回路配線２３を形成した。

さらに、熱可塑性ポリイミド接着剤をコーティングすることで絶縁層２５を形成し、再び裏面からレーザーにて開口径４０μｍφの貫通孔２７を加工した。そして、貫通孔２７に導電性ペーストを充填し、同様の方法にて反対面の回路配線２４を形成した。

最後に貫通電極付き配線基板１０と表裏面の配線板２０との位置についてアライメントを行ないながら熱圧着により一括積層させることによって、ガラス基材とした径３６μｍφという微細な貫通電極１５（回路配線２４を含む）を有し、放熱性にも優れたガラスインターポーザとして使用可能な配線基板を作製することができた。

＜比較例＞
以下、本発明と先行技術文献との比較例について説明する。

表１は、本発明に係る貫通電極付き配線基板と前述する先行技術文献の項目に掲げる非特許文献１の貫通電極付きガラスウエハの仕様との比較を示す表である。

この比較結果から明らかなように、本発明においてはガラス基材に対する貫通孔の径が非特許文献１と比較して大きな径とすることにより加工性に優れたものとなり、かつガラス基材の表面に金属層１３を内包することにより、配線基板３０内部の熱伝導性が良くなり、放熱性に優れた貫通電極付き配線基板及びその製造方法を提供することができる。

よって、ＳｉＯ_２を主成分とするガラス基材を用いた配線基板においては、加工性及び放熱性に優れた高機能で信頼性の高い貫通電極付き配線基板及びその製造方法を提供することができる。

本発明による製造方法を用いることにより、３次元実装における電子機器の高機能化、高速化に対応可能なインターポーザ基板の製造方法に利用して有用なものと期待できる。

なお、前記実施の形態は、一例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。前記各実施の形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施の形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１０…貫通電極付き配線基板、１１（１１ａ，１１ｂ，１１ｃ）…貫通孔、１２…ガラス基材、１３…金属層、１４…絶縁層、１５…貫通電極、１６…レジスト、２１…絶縁板、２２´…導体層、２２…回路配線，２３´…導体層、２３…回路配線、２４…貫通電極、２５…絶縁層、２６，２７…貫通孔。

Claims

ＳｉＯ₂を主成分とするガラス基材を用いた配線基板において、
前記ガラス基材に形成された複数の貫通孔と、
この貫通孔を含むガラス基材の表面に形成された所定厚さの金属層と、
この金属層の表面に形成され、後記する貫通電極からのリーク電流防止用の所定厚さを有する絶縁層と、
前記貫通孔部分に形成された導電性物質からなる前記貫通電極と
を備え、
前記金属層の熱伝導率は、１０Ｗ・ｍ ^-1 ・Ｋ ^-1 〜４００Ｗ・ｍ ^-1 ・Ｋ ^-1 の範囲内であり、
前記貫通電極の直径が４０μｍ以下であることを特徴とする貫通電極付き配線基板。
前記貫通電極の主材料は、Ｃｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｎｉ，Ｐｔ，Ｐｄ，Ｒｕ，Ｆｅの何れか一種またはこれらの金属を含む合金の何れか一種であることを特徴とする請求項１に記載の貫通電極付き配線基板。
請求項１または請求項２に記載の貫通電極付き配線基板において、
前記配線基板の片面または両面に取り付けられ、絶縁基材に貼り付けた導体層に所望の回路構成が形成され、かつ前記配線基板から露出される前記貫通電極に接続するための貫通電極を設けた配線板を、さらに備えたことを特徴とする貫通電極付き配線基板。
請求項３に記載の貫通電極付き配線基板において、
前記配線板の表面に半導体素子を搭載してなることを特徴とする貫通電極付き配線基板。
ＳｉＯ₂を主成分とするガラス基材を用いた配線基板の製造方法において、
前記ガラス基材に複数の貫通孔を形成する孔形成工程と、
この孔形成工程で形成された貫通孔を含む前記ガラス基材の面部に所定厚さの金属層を形成する工程と、
この工程で形成された金属層の面部にリーク電流防止用の所定厚さの絶縁層を形成する工程と、
前記貫通孔以外の部分にレジストを形成する工程と、
前記貫通孔に導電性物質を充填、または埋め込んで貫通電極とする工程と、
前記レジストを剥離する工程と
を含み、
前記金属層の熱伝導率は、１０Ｗ・ｍ ^-1 ・Ｋ ^-1 〜４００Ｗ・ｍ ^-1 ・Ｋ ^-1 の範囲内であり、
前記貫通電極の直径が４０μｍ以下であることを特徴とする貫通電極付き配線基板の製造方法。
請求項５に記載の貫通電極付き配線基板の製造方法において、
絶縁基材に導電性の回路配線を施した配線板を形成する工程と、
この配線板の所定の位置に形成される貫通孔に導電性物質を充填、または埋め込んで貫通電極を形成する工程と、
前記配線基板の片面または両面から露出する貫通電極に対して、前記配線板の貫通電極を位置決めして接続する工程とを、さらに含むことを特徴とする貫通電極付き配線基板の製造方法。