JP6557953B2 - 構造体及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は構造体及びその製造方法に関し、特に、基板の表面と裏面を貫通するスルーホールを設け、このスルーホール内に導電材料を充填して形成された導電材充填スルーホール基板及びその製造方法に関する。

近年、電子機器の高密度化、小型化が進み、ＬＳＩチップが半導体パッケージと同程度まで縮小化しており、パッケージ内におけるチップの２次元配置による高密度化は限界に達しつつある。そこで、パッケージ内におけるチップの実装密度を上げるため、ＬＳＩチップを分けて３次元に積層する必要がある。また、ＬＳＩチップを積層した半導体パッケージ全体を高速動作させるために積層回路間の距離を近づける必要がある。

そこで、上記要求に応えるため、ＬＳＩチップ間のインターポーザとして基板の表面と裏面を導通する導通部（スルーホール）を備える貫通電極基板が提案されている。このような貫通電極基板は、貫通孔内部に電解メッキ等によって導電材料（Ｃｕ等）を充填することで貫通電極が形成されている。

しかしながら、従来の貫通電極基板では、製造工程のアニール工程における配線層の吹き飛び現象や、貫通孔内で絶縁層等に浮きやクラックが発生する現象が確認されている。これらの現象が生じる原因は、熱処理時に導電材料に含まれるガス成分や水分が膨張することにある。

上述のような貫通電極基板のアニール工程で発生する配線層の吹き飛び現象や絶縁層のクラック現象等を抑制するため、例えば、特許文献１や特許文献２に記載の構造が提案されている。特許文献１に記載された多層配線基板では、導電材料が充填されたビアホール導体の直上に設けられたビアアイランドに、上下に貫通するように形成した開口部を設けて、熱処理時に導電材料に含まれるガス成分や水分が排出されて膨張することを抑制している。また、特許文献２に記載されたプリント基板では、貫通孔内に充填した樹脂の封止部材の表面を覆う導電膜に外部雰囲気と連通する孔を設けて、リフロー時の加熱により封止部材から放出されるガスを外部雰囲気に放出させている。

特開２００２−２６５２０号公報 特開２０００−２５２５９９号公報

しかし、特許文献１においてはビアホール導体の直上に設けられたビアアイランドに上下に貫通する開口部をさらに設ける必要があるため、製造工程が複雑になり、微細加工が難しい。同様に、特許文献２においては貫通孔内に充填された樹脂の封止部材の表面を覆う導電膜に外部雰囲気と連通する孔をさらに設ける必要があるため、製造工程が複雑になり、微細加工が難しい。

また、特許文献１や特許文献２に記載の方法による導電材料に含まれるガス成分や水分の外部放出量に限界があるため、貫通電極基板のアニール工程で発生する配線層の吹き飛び現象や絶縁層のクラック現象等をより効果的に解消することのできる方法が求められている。

本発明は、上記実情に鑑み、製造工程を複雑化することなく、熱処理時に導電材料から発生するガス成分や水分をより効果的に外部に排出することのできる導電材充填スルーホール基板等の構造体を提供することを目的とする。

本発明の一実施形態に係る構造体は、第１面及び前記第１面に対向する第２面を備える絶縁性の基板と、前記基板の前記第１面及び前記第２面を貫通する貫通孔と、前記貫通孔内に配置されて前記基板の前記第１面及び前記第２面を導通し、前記第２面から前記貫通孔外に露出する突出部を有し、導電材料を含む貫通電極とを備え、前記貫通孔は、前記基板の厚み方向の少なくとも一部において前記第２面に近づくにつれて開口面積が徐々に大きくなり、前記貫通電極との間に間隙を形成する窪み部を有する。

また、別の好ましい態様において、前記間隙を充填し、前記突出部に接触するように配置され、前記貫通電極の内部から放出される気体を外部に放出させる気体放出部を備えてもよい。

また、別の好ましい態様において、前記貫通孔の側壁に配置され、導電材料を含む下地導電層を備え、前記気体放出部は、前記下地導電層の配置部分と前記貫通電極の配置部分の境界部分の一部を覆い、前記貫通電極が前記第２面上に露出する面積よりも小さい面積を覆うように形成されてもよい。

また、前記気体放出部は、絶縁材料を含むものでもよい。

また、前記気体放出部は、絶縁性樹脂を含むものでもよい。

また、前記気体放出部は、ポリイミド樹脂を含むものでもよい。

また、別の好ましい態様において、本発明の一実施形態に係る構造体は、前記間隙を充填し、前記貫通電極が前記第２面上に露出する面積を覆い、前記第２面から突出する柱状の導電部材を備えてもよい。

本発明の一実施形態に係る構造体の製造方法は、第１面及び前記第１面に対向する第２面を備える絶縁性の基板の前記第１面に一方が開口する孔を形成し、前記孔内に配置されて前記第１面及び前記第２面を導通する導電材料を含む貫通電極を形成し、前記第２面側から薄化し、前記第２面から前記貫通電極を露出させ、前記薄化することは、前記孔に、前記基板の厚み方向の少なくとも一部において前記第２面に近づくにつれて開口面積が徐々に大きくなり、前記貫通電極との間に間隙を形成する窪み部を形成することを含む。

また、別の好ましい態様において、前記間隙を充填し、前記突出部に接触するように配置され、前記貫通電極の内部から放出される気体を外部に放出させる気体放出部を形成してもよい。

また、別の好ましい態様において、前記孔の内壁及び前記第１面上を覆い、導電材料を含む下地導電層を形成し、前記気体放出部は、前記下地導電層の配置部分と前記貫通電極の配置部分の境界部分の一部を覆い、前記貫通電極が前記第２面上に露出する面積よりも小さい面積を覆うように形成してもよい。

また、前記気体放出部は、絶縁材料を含んでもよい。

また、前記気体放出部は、ポリイミド樹脂を含んでもよい。

また、別の好ましい態様において、本発明の一実施形態に係る構造体の製造方法は、前記間隙を充填し、前記貫通電極が前記第２面上に露出する面積を覆い、前記第２面から突出する柱状の導電部材を形成してもよい。

本発明によると、製造工程を複雑化することなく、熱処理時に導電材料から発生するガス成分や水分を効果的に外部に排出することのできる信頼性の高い導電材充填スルーホール基板等の構造体を提供することができる。

図１（ａ）及び図１（ｂ）は本発明の第１実施形態に係る導電材充填スルーホール基板の上面図及び断面図である。 本発明の第１実施形態に係る導電材充填スルーホール基板のＳＥＭ写真である。 図３（ａ）から図３（ｄ）は本発明の第１実施形態に係る導電材充填スルーホール基板の製造方法を示す工程図である。 図４（ａ）から図４（ｄ）は本発明の第１実施形態に係る導電材充填スルーホール基板の製造方法を示す工程図である。 第１実施形態に係る導電材充填スルーホール基板をインターポーザとして用いた電子回路基板の構成を示す図である。 図６（ａ）及び図６（ｂ）は本発明の第３実施形態に係るプローブカードの上面図及び断面図である。 図７（ａ）及び図７（ｂ）は本発明の第３実施形態に係るプローブカードの製造方法を示す工程図である。

＜第１実施形態＞
以下、本発明の第１実施形態に係る構造体について、図面を参照しながら詳細に説明する。当該構造体は、典型的にはスルーホール基板に導電材料が充填された導電材充填スルーホール基板であり、より具体的にはインターポーザ等の貫通電極基板、半導体チップの検査に用いられるプローブカード等に適用されるものである。以下、本発明の実施形態に係る構造体について、導電材充填スルーホール基板を例として説明する。なお、以下に示す実施形態は本発明の実施形態の一例であって、本発明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。なお、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。

［構造体の構造］
図１（ａ）及び図１（ｂ）は本発明の第１実施形態に係る構造体である導電材充填スルーホール基板の上面図及び断面図である。

図１（ａ）及び図１（ｂ）を参照すると、本発明の第１実施形態に係る導電材充填スルーホール基板１０（図４（ｃ）参照）は、第１面１１ａ及び第２面１１ｂを備える絶縁性の基板（一例としてガラス基板１１）と、第１面１１ａ及び第２面１１ｂを貫通する貫通孔１３ａと、貫通孔１３ａの側壁に配置され、任意に設けられる導電材料を含む下地導電層１５と、下地導電層１５が配置された貫通孔１３ａ内に配置され、第２面１１ｂから貫通孔１３ａ外に露出する突出部１７ａを有し、導電材料であって、一例として金属材料を含む貫通電極１７とを備える。絶縁性の基板は、少なくとも表面が絶縁性であればどのような基板であってもよい。説明の便宜のため、以後は絶縁性の基板の一例であるガラス基板１１について説明する。

図２は、本発明の第１実施形態に係る導電材充填スルーホール基板の第２面側の斜め上方からみたＳＥＭ写真である。図２に示すように、導電材充填スルーホール基板１０の第２面１１ｂ側では、第２面１１ｂから貫通電極１７の突出部１７ａが突出しており、貫通電極１７は第２面１１ｂに形成された窪み部２５の中に配置される。

図２に示すように、窪み部２５は、第２面１１ｂに近づくにつれて開口面積が徐々に大きくなる略円錐形状であってもよい。

本発明に係る構造体は、このように貫通電極１７の突出部１７ａの周辺に窪み部２５を有し、窪み部２５が貫通電極１７との間に間隙を形成することから、この間隙によって、熱処理時に導電材料から発生するガス成分や水分を効果的に外部に放出することができる。このガス放出効果の詳細については後述する。

さらに、貫通電極の突出部１７ａとその周辺の窪み部２５を有することによって、当該貫通電極１７の上に他の部材を形成する場合、他の部材が構造的に安定し、横ずれや脱離を防止することができる。

［構造体の製造方法］
以下、図３（ａ）から図４（ｄ）を参照して本発明の第１実施形態に係る構造体である導電材充填スルーホール基板１０の製造方法について説明する。図３（ａ）から図４（ｄ）は本発明の第１実施形態に係る導電材充填スルーホール基板の製造方法を示す工程図である。

まず、ガラス基板１１の第１面１１ａに微細な孔１３を複数形成する（図３（ａ））。ガラス基板１１に孔１３を形成するための具体的な方法としては、例えば以下の方法が用いられる。第１に、波長λのレーザパルスをレンズで集光してガラスに照射することによって、ガラスのうちレーザパルスが照射された部分に変質部を形成する（第１工程）。第２に、ガラスに対するエッチングレートよりも変質部に対するエッチングレートが大きいエッチング液を用いて変質部をエッチングする（第２工程）。

この加工方法によると、レーザパルスが照射された部分には、照射前のガラスとは異なる変質部が形成される。この変質部は、レーザ照射によって光化学的な反応が起き、Ｅ’センターや非架橋酸素などの欠陥を有したり、レーザ照射による急熱・急冷によって発生した、高温度域における疎なガラス構造を有したりする部位である。これら変質部は通常部よりも所定のエッチング液に対してエッチングされやすいため、変質部分をエッチング液に浸すことによって微小な孔や微小な溝を形成することができる。

第１工程に用いられるレーザのパルス、波長、エネルギー等は、ガラス基板１１に用いられるガラスの組成、吸収係数等に応じて適宜設定されてもよい。また、第１工程に用いられるレーザの焦点距離及びビーム径は、形成しようとする微細な孔１３の開口径、孔１３の深さ等の形状に応じて適宜設定されてもよい。

また、第２工程において用いられるエッチング液は、ガラスに対するエッチングレートよりも変質部に対するエッチングレートが大きいエッチング液であれば適宜用いることができる。エッチング液やエッチング時間、エッチング液の温度等は、形成する変質層の形状や、目的とする加工形状に応じて適宜選択されてもよい。

次に、孔１３が形成されたガラス基板１１の一方の面（第１面１１ａ）の上及び孔１３の側壁に下地導電層１５を形成してもよい（図３（ｂ））。この下地導電層１５は、孔１３の内部のうち、少なくとも側壁に形成され、さらに孔１３の底部に形成されてもよい。

下地導電層１５は、蒸着法、スパッタリング法等により形成することができる。このような下地導電層１５は、銅、ニッケル、チタン、クロム、タングステン等の単層構造、あるいは、これらの２種以上の組み合わせ（例えば、チタン／銅、チタン／ニッケル）等の多層構造とすることができ、下地導電層１５の厚みは、例えば、１０〜１０００ｎｍ程度に設定することができる。

次に、下地導電層１５を給電層として、電解メッキ法等により孔１３内に金属材料からなる導電材料（銅（Ｃｕ）又は銅合金等）を充填して貫通電極１７を形成する（図１（ｃ））。この電解メッキ工程では、下地導電層１５上に導電材料が析出するとともに、電界密度の高い開口部に集中的に導電材料が析出するため、開口部が閉塞される。そして、この閉塞部位から孔１３の内部方向に向かって導電材料が析出、成長し、孔１３内が導電材料で充填され、貫通電極１７が形成される。銅（Ｃｕ）又は銅合金等の導電材料の充填には、電解メッキ法以外にも、スパッタ法、無電解メッキ法、溶融金属吸引法、印刷法、ＣＶＤ法等も使用することができる。ただし、導電材料の充填方法として、溶融金属吸引法、印刷法、ＣＶＤ法を用いる場合には、下地導電層１５は省略されてもよい。

このように、本発明では、下地導電層１５を給電層として孔１３内に一方向から導電材料を析出、成長させて貫通電極１７を形成するので、この段階では間隙を生じることなく緻密に導電材料が充填された貫通電極１７を孔１３内に形成することができる。

次に、貫通電極が形成されたガラス基板の第１面ａに、接着剤１９を介してサポート基板２１が接着されてもよい（図３（ｄ））。サポート基板２１は、後の研磨工程で薄板化された後の基板の取扱を容易にするために使用されるものである。したがって、後の研磨工程による薄板化後でも基板の厚さが十分にあり、取扱上問題のない場合にはサポート基板２１を使用する必要はない。ただし、サポート基板２１を使用しない場合は、貫通電極が形成されたガラス基板の第１面ａが、後の研磨工程で腐食等されることを防ぐため、ガラス基板の第１面ａに保護シートを付けるなどの研磨防止手段を講じる必要がある。

その後、ガラス基板の第２面１１ｂ側を研磨してガラス基板１１を薄板化する（図４（ａ））。具体的には、ガラス基板の第２面１１ｂ側をフッ酸を含む化学研磨液に浸漬してガラス基板の外表面を溶かすことで薄板化する化学研磨を行う（スリミング）。

また、ガラス基板１１の薄板化工程としては、上記したスリミングの他、ガラス基板の第２面１１ｂ側から化学的機械的研磨（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ：ＣＭＰ）等による研磨工程を行うことによってガラス基板１１を薄板化してもよい。

上述したガラス基板１１の薄板化工程の他に、ＣＭＰ等による研磨工程をさらに行ってもよく、これにより、余分な導電材料や下地導電層１５が研磨されて除去され、貫通孔１３ａが形成されるとともに、貫通孔１３ａの中に形成された貫通電極１７が露出される。

この研磨工程では、前述のガラス加工工程において変質した変質部が特にエッチングされやすいため、余分な導電材料や下地導電層１５が除去された後、貫通電極の外縁に当たるガラス基板の第２面１１ｂ付近が研磨されて窪み、第２面に近づくにつれて貫通孔１３ａの開口面積が徐々に大きくなる形状を有する窪み部２５を形成することができる。さらに、窪み部２５の中に配置される貫通電極１７は、ガラス基板の変質部に比べてエッチングレートが遅いため、ガラス基板１１よりもエッチングされにくく、貫通電極の突出部１７ａがガラス基板１１の第２面１１ｂから突出する形状となる（図４（ａ））。

なお、ガラス基板１１の第２面１１ｂ側の研磨工程に関し、図４（ａ）以降では突出部１７ａの先端の下地導電層１５の図示を省略しているが、第２面１１ｂ側の研磨工程としてスリミングのみを行った場合には、突出部１７ａの先端の下地導電層１５は研磨されずに残存する。

また、孔開け加工の不均一性などにより貫通電極の長さが不均一となる場合に、貫通電極の長さを均一化するため、研磨工程において、まずＣＭＰを用いて全ての貫通電極の長さが一番短い貫通電極の長さに揃うまで研磨を行い、その後、スリミング処理を行って貫通電極の突起部を形成してもよい。

次に、ガラス基板１１の第１面１１ａ側に接着されたサポート基板２１及び接着剤１９を剥離して除去し（図４（ｂ））、第１面の上に形成された余分な下地導電層１５を研磨、エッチング等によって除去する（図４（ｃ））。この工程では、ガラス基板１１の第１面１１ａの上に形成された余分な下地導電層１５が除去できればどのような方法を用いてもよい。具体的には、ガラス基板１１の第１面１１ａ及び第２面１１ｂをともにエッチングしてもよく、第２面１１ｂ側がエッチングされることを防ぐために、第２面１１ｂに保護層を形成してから第１面のみにエッチングを行ってもよい。第２面１１ｂに保護層を形成せずにエッチングを行た場合は、図４（Ｃ）とは異なり、突出部１７ａの側壁に形成され、第２面１１ｂ側に露出する下地導電層１５がエッチングされて除去される。

このようにして本発明の第１実施形態に係る導電材充填スルーホール基板１０を形成することができる。

さらに、導電材充填スルーホール基板１０の第２面１１ｂ側に、ガラス基板１１と貫通電極１７との間の間隙を充填し、突出部１７ａに接触する絶縁層３１を配置してもよい（図４（ｄ））。絶縁層３１は、ポリイミド等の樹脂材料により形成されてもよい。絶縁層３１は、ガス放出機能を有する絶縁層であればどのようなものでもよい。この絶縁層３１は、上述した貫通電極１７内から放出されるガスを外部に放出させるために設けている。すなわち、絶縁層３１を気体放出部として設けている。

また、絶縁層３１は、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜等の無機絶縁層であってもよい。この場合、ガス放出後に無機絶縁層で蓋をする。そうする事で、ガス放出状態を維持することができる。

絶縁層３１の形成方法としては、絶縁性樹脂を、フォトリソグラフィーを用いて貫通電極１７の周囲にパターンニングし、熱処理（２００℃以上）を行って形成してもよい。この場合、絶縁層３１は、貫通電極１７の配置部分の境界部分の一部を覆い、貫通電極１７が第２面１１ｂ上に露出する面積よりも小さい面積を覆うように形成することが重要である。すなわち、上述したアニール工程（熱処理）において貫通電極１７内から放出されるガスは、めっき形成用レジストを有機溶剤を用いたケミカル処理により除去した後に、下地導電層１５と貫通電極１７の境界部分に形成される僅かな隙間から放出されることが判明したためである。この点については、更に後述する。なお、絶縁層３１は、ガス放出機能を有する絶縁層であればどのようなものであってもよい。例えば、絶縁層３１として感光性又は非感光性ポリイミドを用いてもよい。ただし非感光性ポリイミドを用いる場合は、絶縁層３１の形成後にパターニング工程が必要となる。

また、絶縁層３１を酸化膜や窒化膜等の無機絶縁材料で形成する場合は、酸化膜や窒化膜自体が、上述したアニール工程（熱処理）において貫通電極１７内から放出されるガスを放出しない材料（当該ガスに対するバリア膜）であるため、めっき形成用レジストを有機溶剤を用いたケミカル処理により除去した後、十分に熱処理を行って、ガス放出を行った後に絶縁層３１を形成する必要がある。

ここで本発明におけるガス放出効果について詳述する。従来の製造方法により形成された貫通電極基板では、上述したように貫通電極として充填した銅（Ｃｕ）等の金属材料等に残存したガス（水分（Ｈ_２Ｏ）や水素（Ｈ_２）等）がアニール工程で放出されることが確認されている。そして、水分（Ｈ_２Ｏ）や水素（Ｈ_２）等のガスは、貫通電極の外縁の境界部分に発生する僅かな隙間から放出されることが確認されている。貫通電極の内部から放出されるガス（水分（Ｈ_２Ｏ）や水素（Ｈ_２）等）は、この境界部分に発生した隙間に溜り、配線層を押し上げたり、吹き飛ばしたりという不具合を発生させるのである。

その他のガス要因としては、充填めっきを形成する際のレジスト材料成分や充填後の該めっき形成用レジストを除去した際の、レジスト剥離液成分があり、さらには、スリミング処理（貫通電極露出）の際のスリミング液成分が、該隙間に残っている。すなわち、標記ウェット処理にて該基板を処理液に侵漬する際、少なからず該隙間に液が浸み込んでいく。これを完全に除去するためには長時間の熱処理が必要となる。

一方、基板完成後、製品として用いられた場合、周りの環境（湿気等）により、じわじわと基板内（特に該隙間：下地導電層１５と貫通電極１７との間）に水分が取り込まれていき、急激に熱が加わった場合、瞬間的に水分放出量が大になると、水分放出が間に合わず、配線層を押し上げたり、吹き飛ばしたりという不具合を発生する。

第１の実施の形態に係る導電材充填スルーホール基板１０は、貫通電極１７の突出部１７ａの周辺に窪み部２５を有し、窪み部２５が貫通電極１７との間に間隙２３を形成することから、この間隙２３から、熱処理時に導電材料から発生したガス成分や水分を効果的に外部に放出することができる。

また、第１の実施の形態に係る導電材充填スルーホール基板１０において、第２面１１ｂ側に、ガラス基板１１と貫通電極１７との間の間隙を充填し、突出部１７ａに接触する絶縁層３１を配置した場合、絶縁層３１は、貫通電極１７の内部から放出されるガス（水分（Ｈ_２Ｏ）や水素（Ｈ_２）等）の分子より分子構造が大きいため、そのガスを外部に放出させることができる。したがって、アニール工程において、貫通電極１７の内部から放出されるガス（水分（Ｈ_２Ｏ）や水素（Ｈ_２）等）は、絶縁層３１を通って外部に放出される。なお、絶縁層３１がガラス基板１１ｂの面上に露出する貫通電極１７と接触する面積は、貫通電極１７の露出面積全体に対して、例えば、２０〜８０％程度であればよい。また、絶縁層３１の厚みは、１〜２０μｍ程度であればよく、好ましくは、３〜８μｍ程度であればよい。これら絶縁層３１の接触面積と厚みの各値は、特に限定するものではなく、上述のガス放出効果を発揮する程度の値であればよい。

以上のように、第１の実施の形態に示した導電材充填スルーホール基板１０では、ガラス基板１１に形成された貫通孔１３ａ内に金属材料（銅（Ｃｕ）等）を充填して形成された貫通電極１７内から放出されるガスを、間隙２５又は絶縁層３１により外部に放出させることが可能になった。その結果、電極パッドの吹き飛び現象、膨れ（剥がれ）現象やクラックの発生を防止することが可能になり、基板を製造する際の歩留まりを低減でき、その信頼性を向上させることが可能である。

さらに、本発明の第１実施形態に係る導電材充填スルーホール基板等の構造体は、貫通電極の突出部１７ａとその周辺の窪み部２５を有することによって、当該貫通電極１７の上に他の部材を形成する場合、他の部材が構造的に安定し、横ずれや脱離を防止することができる。

以上により本発明の第１実施形態に係る導電材充填スルーホール基板の構造及び製造方法について説明したが、上述の実施形態は例示であり、本発明は上述の実施形態に限定されるものではない。

＜第２実施形態＞
第２実施の形態では、上記第１実施形態に示した構造体である導電材充填スルーホール基板１０をインターポーザとして用いた電子回路基板の例を説明する。

図５は、上記第１実施形態に示した導電材充填スルーホール基板１０をインターポーザ４０として用いた電子回路基板５００の構成を示す図である。図５において、電子回路基板５００は、プリント回路基板５１と、下層基板４１とインターポーザ４０と上層基板４３からなるチップ基板５３と、を備える。プリント回路基板５１の上面には複数の半田ボール５５が形成され、複数の半田ボール５５によりプリント回路基板５１とチップ基板５３が電気的に接続される。チップ基板５３の上面には複数の半田ボール５７が形成され、複数の半田ボール５７によりチップ基板５３とＩＣチップ５９が電気的に接続される。

下層基板４１には、半田ボール５５とインターポーザ４０の貫通電極４５とを電気的に接続するように下層配線４７が形成されている。下層配線４７は、半田ボール５５の形成位置とインターポーザ４０の貫通電極４５の形成位置に合わせて形成されている。上層基板４３には、インターポーザ４０の貫通電極４５と半田ボール５７とを電気的に接続するように上層配線４９が形成されている。上層配線４９は、インターポーザ４０の貫通電極４５の形成位置と半田ボール５７の形成位置に合わせて形成されている。

インターポーザ４０は、複数の貫通電極４５を介して下層基板４１に形成された下層配線４７と、上層基板４３に形成された上層配線４９とを電気的に接続する。図５に示すようにチップ基板５３内にインターポーザ４０を適用することにより、プリント回路基板５１の配線パターン（図示せず）を変更することなく、チップ基板５３により高密度にＩＣチップ５９を実装することが可能になる。

以上のように、導電材充填スルーホール基板１０をインターポーザ４０として用いて電子回路基板５００を構成することにより、プリント回路基板５１上により高密度にＩＣチップ５９を実装することが可能になる。したがって、このような電子回路基板５００を電子機器に適用することにより、電子機器の小型化に寄与することができる。

なお、第２実施形態では、導電材充填スルーホール基板１０を電子回路基板５００のインターポーザ４０として用いる例を示したが、これに限定するものではなく、例えば、携帯電話機、コンピュータ等、高密度実装が望まれる様々な電子機器に適用することが可能である。

＜第３実施形態＞
以下、本発明の第３実施形態に係る構造体である導電材充填スルーホール基板について、図面を参照しながら詳細に説明する。図６（ａ）及び図６（ｂ）は、本発明の第３実施形態に係るＩＣテスタ用のプローブカードの上面図及び断面図である。

図６（ａ）及び図６（ｂ）を見ると、プローブカード３０の上面（基板１１の第２面１１ｂ）には、複数の弾性を有するプローブ（探針）３５が突設されている。

図６に示すプローブカード３０は、図３（ａ）から図４（ｃ）までと同じ製造方法で形成されるが、図４（ｃ）の工程の後に、ガラス基板１１の第２面１１ｂ側に、ガラス基板１１と貫通電極１７との間の間隙を充填し、下地導電層１５及び貫通電極１７が第２面１１ｂ上に露出する面積を覆うように柱状の導電部材３３が形成されている点で、図１及び図２に示す構造体とは異なる。

以下、図７（ａ）及び図７（ｂ）を参照して本発明の第３実施形態に係るプローブカード３０の製造方法について説明する。図７（ａ）及び図７（ｂ）は本発明の第３実施形態に係るプローブカード３０の製造方法を示す工程図である。

図６に示すプローブカード３０は、まず、図３（ａ）から図４（ｃ）までと同じ製造方法で形成される（図７（ａ））。図７（ａ）の工程に続いて、ガラス基板１１の第２面１１ｂ側に、ガラス基板１１と貫通電極１７との間の間隙を充填し、下地導電層１５及び貫通電極１７が第２面１１ｂ上に露出する面積を覆うように柱状の導電部材３３を形成する（図７（ｂ））。

この導電部材３３は弾性を有する部材であってもよい。

導電部材３３を、弾性を有するプローブ３５として形成する場合には、本発明の実施形態に係るプローブカード３０を、ウェーハ上に多数のＬＳＩが形成された状態で、ウェーハを個々のＬＳＩチップに切り離す前に行われる機能テスト（ウェーハ検査）等に用いられるプローブカードとして利用することができる。

本発明に係る導電部材３３を、このようなプローブ３５として利用する場合は、プローブ３５として機能する柱状の導電部材３３が形成される面の反対側の面（第１面１１ａ）に露出する貫通電極１７を、インターポーザ等の他の部品のバンプに接着させ、第２面１１ｂ側に形成される柱状の導電部材３３の先端を被検査チップの端子に接触させて被検査チップの電気特性の測定を行うことができる。

本実施形態に係るプローブカード３０によれば、貫通電極の突出部１７ａとその周辺の窪み部２５を有することによって、当該貫通電極１７上に形成される導電部材３３が構造的に安定し、導電部材３３横ずれや脱離を防止することができる。

なお、本発明は上記の実施形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

本発明は種々の配線基板、多層配線基板、電子機器等の製造において有用である。

１０ 導電材充填スルーホール基板
１１ ガラス基板
１１ａ 第１面
１１ｂ 第２面
１３ 孔
１３ａ 貫通孔
１５ 下地導電層
１７ 貫通電極
１７ａ 突出部
１９ 接着剤
２１ サポート基板
２３ 間隙
２５ 窪み部
３０ プローブカード
３１ 絶縁膜（気体放出部）
３３ 導電部材
３５ プローブ
４０ インターポーザ
４１ 下層基板
４３ 上層基板
４５ 貫通電極
４７ 下層配線
４９ 上層配線
５１ プリント回路基板
５３ チップ基板
５５ 半田ボール
５７ 半田ボール
５９ ＩＣチップ
５００ 電子回路基板

Claims (13)

1. 第１面及び前記第１面に対向する第２面を備える絶縁性の基板と、
   前記基板の前記第１面及び前記第２面を貫通する貫通孔と、
   前記貫通孔内に配置されて前記基板の前記第１面及び前記第２面を導通し、前記第２面から前記貫通孔外に露出する突出部を有し、導電材料を含む貫通電極とを備え、
   前記貫通孔は、前記基板の厚み方向の少なくとも一部において前記第２面に近づくにつれて開口面積が徐々に大きくなり、前記貫通電極との間に間隙を形成する窪み部を有し、
   前記突出部が前記第２面から突出する高さは、前記貫通電極の直径より大きく、
   前記貫通電極のうち前記突出部の側面は、段差を有しないことを特徴とする構造体。
2. 前記間隙を充填し、前記突出部に接触するように配置され、前記貫通電極の内部から放出される気体を外部に放出させる気体放出部を備えることを特徴とする請求項１に記載の構造体。
3. 導電材料を含む下地導電層が、前記貫通電極の側面に配置され、
   前記気体放出部は、前記下地導電層の配置部分と前記貫通電極の配置部分の境界部分の一部を覆い、前記貫通電極が前記第２面上に露出する面積よりも小さい面積を覆うように形成されることを特徴とする請求項２に記載の構造体。
4. 前記気体放出部は、絶縁材料を含むことを特徴とする請求項２又は３に記載の構造体。
5. 前記気体放出部は、絶縁性樹脂を含むことを特徴とする請求項４に記載の構造体。
6. 前記気体放出部は、ポリイミド樹脂を含むことを特徴とする請求項５に記載の構造体。
7. 前記間隙を充填し、前記貫通電極が前記第２面上に露出する面積を覆い、前記第２面から突出する柱状の導電部材を備えることを特徴とする請求項１に記載の構造体。
8. 第１面及び前記第１面に対向する第２面を備える絶縁性の基板の前記第１面に一方が開口する孔を形成し、
   前記孔内に導電材料を充填し、
   前記第２面側から薄化し、前記第２面から前記導電材料を露出させることにより、前記第１面及び前記第２面を導通し、突出部を有する貫通電極を形成し、
   前記薄化することは、前記孔に、前記基板の厚み方向の少なくとも一部において前記第２面に近づくにつれて開口面積が徐々に大きくなり、前記貫通電極との間に間隙を形成する窪み部を形成することを含み、
   前記突出部が前記第２面から突出する高さは、前記貫通電極の直径より大きく、
   前記貫通電極のうち前記突出部の側面は、段差を有しないことを特徴とする構造体の製造方法。
9. 前記間隙を充填し、前記突出部に接触するように配置され、前記貫通電極の内部から放出される気体を外部に放出させる気体放出部を形成することを特徴とする請求項８に記載の構造体の製造方法。
10. 前記孔の内壁及び前記第１面上を覆い、導電材料を含む下地導電層を形成し、
    前記気体放出部は、前記下地導電層の配置部分と前記貫通電極の配置部分の境界部分の一部を覆い、前記貫通電極が前記第２面上に露出する面積よりも小さい面積を覆うように形成されることを特徴とする請求項９に記載の構造体の製造方法。
11. 前記気体放出部は、絶縁材料を含むことを特徴とする請求項９又は請求項１０に記載の構造体の製造方法。
12. 前記気体放出部は、ポリイミド樹脂を含むことを特徴とする請求項１１に記載の構造体の製造方法。
13. 前記間隙を充填し、前記貫通電極が前記第２面上に露出する面積を覆い、前記第２面から突出する柱状の導電部材を形成することを特徴とする請求項８に記載の構造体の製造方法。