JP6909435B2

JP6909435B2 - 貫通電極基板およびその製造方法

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Description

本開示は、貫通電極基板およびその製造方法に関する。

従来から、第１面から第１面の反対側の第２面に至る貫通孔が設けられた基板と、貫通孔の内部に位置した電極とを備える貫通電極基板が様々な用途に用いられている。例えば、特許文献１では、ガラス基板と、ガラス基板の上面から下面まで貫通するフィルドビア導体とを有するインターポーザによって、上面側に配置されたＩＣチップと下面側に配置された配線基板とを電気的に接続する例を開示している。なお、以下の記載において、貫通孔の内部に位置した電極のことを貫通電極と呼ぶこともある。

特開２０１４−１３９９６３号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、インターポーザのガラス基板と、インターポーザが接続される配線基板との熱膨張率の差が大きいことで、インターポーザにおける配線基板との接続部に作用する応力を抑制することが困難であるといった問題があった。

本開示は、以上の点を考慮してなされたものであり、配線基板との接続部に作用する応力を抑制することができる貫通電極基板およびその製造方法を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本開示の一態様では、
第１の側の第１面、前記第１の側と反対の第２の側の第２面、および前記第２面から突出した凸部を有し、有機材料を含有する基板と、
前記第２面上に位置する第１導電部、および前記凸部の少なくとも一部上に位置し、前記第１導電部に電気的に接続された第２導電部を有する導電層と、
前記第１面から前記第２面まで貫通し、前記第１導電部に電気的に接続された貫通電極と、を備える、貫通電極基板が提供される。

前記凸部は、半球形状を有してもよい。

前記第２導電部は、
前記凸部の中央領域を覆う第１部分と、
前記第１部分と前記第１導電部との間に位置し、前記第１部分から前記第１導電部に向かう方向に交差する方向において前記第１部分よりも小さい幅を有する第２部分と、を有してもよい。

前記第２導電部は、渦巻形状を有してもよい。

前記第１導電部に対して前記第１の側に位置し、前記貫通電極に電気的に接続された電子部品を更に備えてもよい。

前記基板に対して前記第１の側に位置する第２基板であって、前記第１の側の第２基板第１面および前記第２の側の第２基板第２面を有し、前記第２基板第１面から前記第２基板第２面まで貫通する第２貫通孔が設けられた第２基板と、
前記第２貫通孔の内部に位置し、前記貫通電極に電気的に接続された第２貫通電極と、を更に備えてもよい。

前記第２基板第１面から前記第２基板第２面側に向かって設けられた第２基板凹部または前記第２基板第１面から前記第２基板第２面まで貫通する第２基板貫通孔の内部に位置し、前記第１の側に露出する電極を有する電子部品と、
前記第２基板第１面上に位置し、前記第２貫通電極と前記電極とを電気的に接続する第２導電層と、を更に備えてもよい。

前記第１導電部に対して前記第２の側に位置する支持基板であって、前記第１の側の支持基板第１面および前記第２の側の支持基板第２面を有し、前記支持基板第１面から前記支持基板第２面まで前記第２導電部で貫通された支持基板貫通孔が設けられた支持基板を更に備えてもよい。

前記第２基板は、ガラスを含有してもよい。

前記支持基板は、ガラスを含有してもよい。

本開示の他の一態様では、
第１の側の支持基板第１面と、前記第１の側と反対の第２の側の支持基板第２面と、を有し、前記支持基板第１面の一部から前記支持基板第２面側に向かって支持基板凹部が設けられた支持基板を準備する工程と、
前記支持基板上に第１導電部と前記第１導電部に電気的に接続された第２導電部とを有する導電層を形成する工程であって、前記支持基板第１面上に前記第１導電部を形成するとともに前記支持基板凹部上に前記第２導電部を形成する工程と、
前記第１導電部から前記第１の側に延びる貫通電極を形成する工程と、
前記導電層上に、前記第１の側の第１面と、前記第２の側の第２面と、前記第２面から前記第２導電部まで突出した凸部と、を有し、有機材料を含有し、前記第１面から前記第２面まで前記貫通電極で貫通された基板を形成する工程と、を備える、貫通電極基板の製造方法が提供される。

前記基板を形成した後に前記導電層から前記支持基板を剥離する工程と、
前記支持基板を剥離した後に、所定のパターンを有するように前記第１導電部を加工するとともに、前記凸部の一部を覆うように前記第２導電部を加工する工程と、を更に備えてもよい。

前記導電層を形成する工程は、前記支持基板上において、所定のパターンを有するように前記第１導電部を加工するとともに、前記凸部の一部を覆うように前記第２導電部を加工することを含み、
前記基板を形成した後に前記支持基板第２面から前記第２導電部が突出するまで前記支持基板第２面を削る工程を更に備えてもよい。

本開示によれば、配線基板との接続部に作用する応力を抑制することができる。

本実施形態による貫通電極基板を示す断面図である。本実施形態による貫通電極基板を示す下面図である。本実施形態による貫通電極基板の製造方法を示す断面図である。図３に続く本実施形態による貫通電極基板の製造方法を示す断面図である。図４に続く本実施形態による貫通電極基板の製造方法を示す断面図である。図５に続く本実施形態による貫通電極基板の製造方法を示す断面図である。図６に続く本実施形態による貫通電極基板の製造方法を示す断面図である。本実施形態の第１の変形例による貫通電極基板を示す下面図である。本実施形態の第２の変形例による貫通電極基板を示す断面図である。本実施形態の第３の変形例による貫通電極基板を示す断面図である。本実施形態の第４の変形例による貫通電極基板を示す断面図である。本実施形態の第５の変形例による貫通電極基板を示す断面図である。本実施形態の第６の変形例による貫通電極基板を示す断面図である。本実施形態の第７の変形例による貫通電極基板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１）
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１の構成について説明する。本実施形態による貫通電極基板１は、例えば、配線基板と電子部品とを中継するインターポーザ基板として用いることができる。図１は、本実施形態による貫通電極基板１を示す断面図である。

図１に示すように、貫通電極基板１は、基板の一例である有機基板３０と、導電層の一例である有機基板第２面導電層１０と、貫通電極の一例である有機基板貫通電極２と、を備える。以下、貫通電極基板１の各構成要素について説明する。

（有機基板３０）
有機基板３０は、有機材料を含有し、絶縁性を有する基板である。有機基板３０は、第１の側の一例である貫通電極基板１の厚み方向Ｄ１における上側Ｄ１１の有機基板第１面３１と、第２の側の一例である厚み方向Ｄ１における下側Ｄ１２の有機基板第２面３２と、凸部３３とを有する。また、有機基板３０には、有機基板第１面３１から有機基板第２面３２まで貫通する有機基板貫通孔３４が設けられている。

なお、上側Ｄ１１、下側Ｄ１２という表現は、あくまで図１における貫通電極基板１の方向の表現に過ぎず、貫通電極基板１の向きによっては、上側Ｄ１１と下側Ｄ１２が逆転することもある。

凸部３３は、有機基板第２面３２から下側Ｄ１２に突出している。図１の例において、凸部３３は半球形状を有する。凸部３３は、有機基板第１面３１に沿った面方向Ｄ２に間隔を空けて複数設けられている。

有機基板３０は、０．０３以下、好ましくは０．０２以下、より好ましくは０．０１以下の誘電正接を有する有機材料を含んでもよい。有機基板３０の有機材料としては、ポリイミド、エポキシ樹脂などを用いることができる。誘電正接の小さい有機材料を用いて有機基板３０を構成することにより、後述する有機基板貫通電極２および有機基板第２面導電層１０を通るべき電気信号の一部が有機基板３０を通っ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１の帯域を高周波側に広げることができる。

有機基板３０に含有される有機材料の弾性率は、１０Ｇｐａ以下であることが好ましい。弾性率が低い有機材料を用いて有機基板３０を構成することで、凸部３３を容易に変形させることができるので、後述する有機基板第２面導電層１０の第２導電部１２に作用する応力を効果的に抑制することができる。

有機基板３０の熱膨張率は、１７ｐｐｍ以上１００ｐｐｍ以下であることが好ましい。このような熱膨張率を有する有機材料を用いて有機基板３０を構成することで、有機基板３０の熱膨張率を、後述する配線基板ＷＢの熱膨張率と、貫通電極基板１上に設けられるガラス基板や電子部品の熱膨張率との間の値にすることができる。これにより、配線基板ＷＢと貫通電極基板１上に設けられるガラス基板や電子部品との熱膨張率差を吸収して後述する第２導電部１２に作用する応力を更に有効に抑制することができる。

有機基板３０は、例えば、後述する有機基板第２面導電層１０上および有機基板貫通電極２上に有機材料を含有するフィルムをラミネートした後に、有機基板貫通電極２の上側Ｄ１１の端部が露出するまでフィルムの表面をドライエッチングすることで形成してもよい。

（有機基板第２面導電層１０）
有機基板第２面導電層１０は、有機基板３０の下側Ｄ１２に位置する、導電性を有する層である。有機基板第２面導電層１０は、第１導電部１１と、第１導電部１１に電気的に接続された第２導電部１２とを有する。

第１導電部１１は、有機基板第２面３２上に位置し、面方向Ｄ２に沿った平坦な形状を有する。

第２導電部１２は、第１導電部１１に連続するように凸部３３の一部上に位置し、第１導電部１１に対して下側Ｄ１２に湾曲している。言い換えれば、第２導電部１２は、凸部３３の一部を覆っている。

貫通電極基板１は、第２導電部１２を介して第２導電部１２の下側Ｄ１２に配置される配線基板ＷＢと電気的に接続されることで、配線基板ＷＢ上に実装される。したがって、第２導電部１２は、貫通電極基板１における配線基板ＷＢとの接続部として機能する。配線基板ＷＢは、マザーボードと呼ばれることもある。

図２は、本実施形態による貫通電極基板１を示す下面図である。第２導電部１２は、有機基板３０の凸部３３を部分的に覆うような大きさおよび形状を有する。図２の例において、第２導電部１２は、第１部分１２１と第２部分１２２とを有する。

第１部分１２１は、凸部３３の表面のうち中央領域を覆っている。図２に示すように、第１部分１２１は、下側Ｄ１２から見た場合に円形状を有する。第２部分１２２は、第１部分１２１と第１導電部１１との間に、第１部分１２１および第１導電部１１に連続するように位置する。第２部分１２２は、第１部分１２１から第１導電部１１に向かう方向に直交する方向Ｄ３において、第１部分１２１より小さい幅Ｗを有する。第２部分１２２の幅Ｗは、第１部分１２１側の方が第１部分１２１の反対側よりも大きくなっている。言い換えれば、第２部分１２２の幅方向Ｄ３の両端１２２ａは、第１部分１２１側に向かうにしたがって幅方向Ｄ３の外方に向かうような曲線形状を有している。

このように、有機材料を含有することで変形し易い凸部３３を第２導電部１２が覆うことで、貫通電極基板１上にガラス基板や電子部品などの配線基板ＷＢとの熱膨張率差が大きい部材を設ける場合に、配線基板ＷＢとの接続部である第２導電部１２に作用する応力を、凸部３３の変形によって効果的に吸収して抑制することができる。

また、第２導電部１２が凸部３３を部分的に覆うことで、第２導電部１２が凸部３３を全体的に覆う場合と比較して、第２導電部１２に作用する応力をより効果的に抑制することができる。

また、面積が大きい第１部分１２１によって配線基板ＷＢとの電気的な接続を効率良く行うことができるとともに、凸部３３の変形にともなって幅Ｗが小さい第２部分１２２を柔軟に変形させることで、第２導電部１２に作用する応力をより効果的に抑制することができる。また、第２部分１２２の幅方向Ｄ３の両端が曲線形状を有することで、第１部分１２１と第２部分１２２との接続位置に作用する応力を効果的に抑制することができる。

有機基板第２面導電層１０は、例えば、後述する図３に示される支持基板８上に、順に、シード層とめっき層とを積層することで形成してもよい。なお、図１の例の貫通電極基板１において、支持基板８は、貫通電極基板１の製造工程中に除去され、最終的に貫通電極基板１には残らない。シード層は、電解めっき処理によってめっき層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。シード層の材料としては、銅などの導電性を有する材料を用いることができる。シード層の材料は、めっき層の材料と同一であってもよく、異なっていてもよい。例えば、シード層は、チタンと銅を順に積層した積層膜や、クロムなどであってもよい。シード層は、例えば、スパッタリング法、蒸着法、無電解めっき法などによって形成してもよい。めっき層は、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。めっき層は、銅を含有する。めっき層は、銅と、銅以外の金属、例えば、金、銀、白金、ロジウム、スズ、アルミニウム、ニッケル、クロムとの合金を含有していてもよく、または、銅と銅以外の金属とを積層したものであってもよい。

（有機基板貫通電極２）
有機基板貫通電極２は、有機基板第１面３１から有機基板第２面３２まで有機基板３０を貫通する、導電性を有する部材である。有機基板貫通電極２は、有機基板貫通孔３４の内部に充填されている。有機基板貫通電極２は、ポストと呼ぶこともできる。

有機基板貫通電極２は、例えば、有機基板第２面導電層１０上にレジスト層を配置したうえで、露光および現像によってレジスト層を有機基板貫通電極２の形状にパターニングし、パターニングされたレジスト層をマスクとしてシード層およびめっき層を順に積層することで形成してもよい。有機基板貫通電極２の材料は、有機基板第２面導電層１０の材料と同様であってもよい。

（貫通電極基板１の製造方法）
以下、貫通電極基板１の製造方法の一例について、図３乃至図７を参照して説明する。

（支持基板８０の準備工程）
図３は、本実施形態による貫通電極基板１の製造方法を示す断面図である。まず、貫通電極基板１の製造工程において有機基板第２面導電層１０、有機基板貫通電極２および有機基板３０を支持するための支持基板８０を準備する。

支持基板８０は、上側Ｄ１１の支持基板第１面８１と、下側Ｄ１２の支持基板第２面８２とを有する。また、第２導電部１２および凸部３３を形成するため、支持基板８０には、支持基板第１面８１の一部から支持基板第２面８２側に向かって支持基板凹部８３０が設けられている。図３の例において、支持基板凹部８３０の内表面は半球形状を有する。また、第２導電部１２および凸部３３を複数形成するため、支持基板凹部８３０は、面方向Ｄ２に間隔を空けて複数設けられている。

支持基板８０は、一定の絶縁性を有する無機材料を含んでいる。例えば、支持基板８０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(Ａｌ_２Ｏ_３)基板、窒化アルミ(ＡｌＮ)基板、酸化ジリコニア(ＺｒＯ_２)基板など、又は、これらの基板が積層されたものである。支持基板８０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。

支持基板凹部８３０は、例えば、支持基板第１面８１側から支持基板８０にレーザ光を照射することで形成する。支持基板凹部８３０を形成する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、支持基板凹部８３０を形成するため、レーザ照射とウェットエッチングと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支持基板８０のうち支持基板凹部８３０を形成すべき領域に変質層を形成する。変質層を形成した後、支持基板８０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、支持基板８０に支持基板凹部８３０を形成することができる。その他にも、支持基板凹部８３０は、支持基板８０に研磨材を吹き付けるブラスト処理によって形成してもよく、また、レジスト層をマスクとして、反応性イオンエッチング法や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またはウェットエッチング法によって形成してもよい。

（有機基板第２面導電層１０の形成工程）
図４は、図３に続く本実施形態による貫通電極基板１の製造方法を示す断面図である。支持基板８０を準備した後、図４に示すように、支持基板８０上に有機基板第２面導電層１０を形成する。

具体的には、支持基板第１面８１上に、有機基板第２面導電層１０のうち第１導電部１１を形成し、支持基板凹部８３０上に、有機基板第２面導電層１０のうち第２導電部１２を形成する。有機基板第２面導電層１０は、例えば、スパッタリング法、蒸着法、無電解めっき法などによって支持基板８０上にシード層を全面的に形成した後に、シード層上に電解めっき法によってめっき層を全面的に積層することで形成する。

（有機基板貫通電極２の形成工程）
図５は、図４に続く本実施形態による貫通電極基板１の製造方法を示す断面図である。有機基板第２面導電層１０を形成した後、図５に示すように、第１導電部１１上に、第１導電部１１から上側Ｄ１に延びる有機基板貫通電極２を形成する。有機基板貫通電極２は、例えば、レジスト層をマスクとしてシード層およびめっき層を順に積層することで形成する。

（有機基板３０の形成工程）
図６は、図５に続く本実施形態による貫通電極基板１の製造方法を示す断面図である。有機基板貫通電極２を形成した後、図６に示すように、有機基板第２面導電層１０上に有機基板３０を形成する。

有機基板３０は、例えば、有機基板第２面導電層１０上および有機基板貫通電極２上に有機材料を含有するフィルムをラミネートした後に、有機基板貫通電極２の上側Ｄ１１の端部が露出までフィルムの表面をドライエッチングすることで形成する。

（支持基板８０の剥離工程）
図７は、図６に続く本実施形態による貫通電極基板１の製造方法を示す断面図である。有機基板３０を形成した後、図７に示すように、有機基板第２面導電層１０から支持基板８０を剥離する。支持基板８０の剥離には、有機基板３０に含有される有機材料の硬化にともなう有機基板３０の体積収縮や、加熱および冷却プロセスによる有機基板３０の体積変化を利用することができる。

（有機基板第２面導電層１０の加工工程）
支持基板８０を剥離した後、所定のパターンを有するように第１導電部１１を加工するとともに、凸部３３の一部を覆うように第２導電部１２を加工する。第１導電部１１および第２導電部１２は、例えば、レジスト層をマスクとした露光および現像によって加工する。

以上の工程により、図１に示した貫通電極基板１が得られる。以下、本実施形態によってもたらされる作用について説明する。

貫通電極基板１上にガラス基板や電子部品などの配線基板ＷＢとの熱膨張率差が大きい部材を設ける場合、図示しない配線基板ＷＢのパッドに最も近い位置で配線基板ＷＢに電気的に接続される第２導電部１２には、配線基板ＷＢと貫通電極基板１上の部材との熱膨張率差に起因する応力が最も大きく作用しやすい。もし、第２導電部１２が無機材料を含有する変形し難い基板上に形成されている場合、第２導電部１２に作用する応力を吸収できず、第２導電部１２にクラックなどの破損が生じてしまう虞がある。

これに対して、本実施形態によれば、有機材料を含有することで変形し易い凸部３３上に第２導電部１２を設けることで、配線基板ＷＢと貫通電極基板１上の部材との熱膨張率差によって第２導電部１２に作用しようとする応力を、凸部３３の変形によって効果的に吸収して抑制することができる。

また、凸部３３上に設けられている第２導電部１２を凸部３３の変形にともなって恰もスプリングのように変形させることができるので、第２導電部１２に作用する応力をより効果的に抑制することができる。とりわけ、第２導電部１２が第１部分１２１より幅Ｗが小さい第２部分１２２を有することで、凸部３３の変形にともなう第２部分１２２の変形を容易に行わせることができ、第２導電部１２に作用する応力を更に効果的に抑制することができる。

また、本実施形態によれば、第２導電部１２が凸部３３を部分的に覆うことで、第２導電部１２が凸部３３を全体的に覆う場合と比較して、凸部３３の変形にともって第２導電部１２を更に容易に変形させることができる。これにより、第２導電部１２に作用する応力をより効果的に抑制することができる。

また、本実施形態によれば、凸部３３が半球形状を有することで、凸部３３および凸部３３上の第２導電部１２を成形するための支持基板８０の支持基板凹部８３０の形状を、加工に容易な半球形状にすることができる。また、第２導電部１２が凸部３３の表面に沿った滑らかな曲面を有することができるので、第２導電部１２から支持基板８０を容易に剥離することができる。これにより、貫通電極基板１を簡便かつ適切に製造することができる。

（第１の変形例）
次に、渦巻形状を有する第２導電部１２を備えた貫通電極基板１の第１の変形例について説明する。図８は、本実施形態の第１の変形例による貫通電極基板１を示す下面図である。

図２においては、第１部分１２１と第２部分１２２とを有する第２導電部１２の例について説明した。これに対して、第１の変形例の第２導電部１２は、図８に示すように、渦巻形状を有する。なお、渦巻形状の中心は、半球形状の凸部３３の中心に一致していてもよい。

第１の変形例の第２導電部１２も、図２の例の第２導電部１２と同様に凸部３３を部分的に覆っているので、第２導電部１２に作用する応力を効果的に抑制することができる。また、第１の変形例の第２導電部１２は、渦巻形状を有することで、凸部３３の変形にともなう変形を図２の第２導電部１２よりも更に容易に行うことができる。これにより、第２部分１２２に作用する応力を更に効果的に抑制することができる。

（第２の変形例）
次に、半球形状以外の形状を有する凸部３３を備えた貫通電極基板１の第２の変形例について説明する。図９は、本実施形態の第２の変形例による貫通電極基板１を示す断面図である。

図９に示すように、凸部３３は、下側Ｄ１２に向かって幅が小さくなる台形状を有していてもよい。このような台形状の凸部３３を備えた貫通電極基板１においても、有機材料を含有する凸部３３の変形にともなって第２導電部１２に作用する応力を有効に抑制することができる。また、下側Ｄ１２に向かって幅が減少する台形状を有することで、支持基板８０からの第２導電部１２の離型性を確保することができる。

（第３の変形例）
次に、はんだを含有する第２導電部１２を備えた貫通電極基板１の第３の変形例について説明する。図１０は、本実施形態の第３の変形例による貫通電極基板１を示す断面図である。

図１０に示すように、第２導電部１２は、はんだ１２３を含有していてもよい。はんだ１２３は、スズＳｎを主成分として含有する。はんだ１２３は、更に銀Ａｇおよび銅Ｃｕの少なくとも一方を含有してもよい。

はんだ１２３は、例えば、支持基板８０上にシード層を形成した後、シード層上にめっき層を形成する前に、支持基板凹部８３０上に位置する一部のシード層上にレジスト層をマスクとして部分的にはんだめっき層を積層することで形成することができる。

第２導電部１２がはんだ１２３を有することで、第２導電部１２と配線基板ＷＢとの電気的および機械的接続を良好に行うことができる。

（第４の変形例）
次に、有機基板第２面導電層１０上に電子部品４１を備えた貫通電極基板１の第４の変形例について説明する。図１１は、本実施形態の第４の変形例による貫通電極基板１を示す断面図である。

図１１に示すように、第４の変形例の貫通電極基板１は、図１の貫通電極基板１の構成に加えて、更に、電子部品４１と、有機基板第１面導電層９とを備える。

電子部品４１は、有機基板第２面導電層１０に対して上側Ｄ１１に位置し、有機基板第１面導電層９を介して有機基板貫通電極２に電気的に接続されている。電子部品４１は、有機基板第１面導電層９および有機基板貫通電極２を通じて電気信号を送信または受信する。

電子部品４１は、例えば、ＬＳＩ(Large-Scale Integration)、ＭＥＭＳ(Micro Electro Mechanical Systems)およびディスクリート部品などのデバイスチップである。

電子部品４１は、有機基板第１面３１から有機基板第２面３２まで貫通する有機基板第２貫通孔３５の内部に位置し、上側Ｄ１に露出した電極４１ａすなわち端子を有する。また、電子部品４１は、その下側Ｄ１２の端面において、有機基板第２面導電層１０から電気的に絶縁された状態で有機基板第２面導電層１０に接している。電子部品４１の下端面は、ダイアタッチメント材などの図示しない接着材を介して有機基板第２面導電層１０に接着されている。あるいは、電子部品４１の下端面と有機基板第２面導電層１０との間に、有機基板３０の一部を介在させ、介在された有機基板３０の粘着力で電子部品４１を接着してもよい。

有機基板第１面導電層９は、有機基板第１面３１上に位置する、導電性を有する層である。有機基板第１面導電層９は、有機基板貫通電極２と電子部品４１の電極４１ａとを電気的に接続する。有機基板第１面導電層９は、有機基板第２面導電層１０と同様に、有機基板第１面３１上に順に積層されたシード層及びめっき層を含んでいてもよい。有機基板第１面導電層９を構成する材料は、有機基板第２面導電層１０を構成する材料と同様でよい。

第４の変形例によれば、配線基板ＷＢと電子部品４１との熱膨張率差に起因して第２導電部１２に作用しようとする応力を、凸部３３の変形によって吸収することができる。また、有機基板３０の内部に電子部品４１を備えることで、貫通電極基板１の厚みを抑制することができる。

（第５の変形例）
次に、有機基板３０の上側Ｄ１１に第２基板を備えた貫通電極基板１の第５の変形例について説明する。図１２は、本実施形態の第５の変形例による貫通電極基板１を示す断面図である。

図１２に示すように、第５の変形例による貫通電極基板１は、図１の貫通電極基板１の構成に加えて、更に、第２基板５０と、第２貫通電極の一例である第２基板貫通電極６とを備える。

第２基板５０は、有機基板３０に対して上側Ｄ１１に位置する基板である。第２基板５０は、上側Ｄ１１の第２基板第１面５１と、下側Ｄ１２の第２基板第２面５２とを有する。また、第２基板５０には、第２貫通孔の一例として、第２基板第１面５１から第２基板第２面５２まで貫通する第２基板貫通孔５３が設けられている。第２基板貫通孔５３は、有機基板貫通孔３４に対応する位置に設けられている。

第２基板５０は、一定の絶縁性を有する無機材料を含んでいる。例えば、第２基板５０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(Ａｌ_２Ｏ_３)基板、窒化アルミ(ＡｌＮ)基板、酸化ジリコニア(ＺｒＯ_２)基板など、又は、これらの基板が積層されたものである。第２基板５０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。

第２基板５０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。ガラスを含有する基板は、例えばカメラモジュール用の貫通電極基板１などの透明性が要求される貫通電極基板１に好適に用いることができる。また、ガラスを含有する基板は、カメラモジュール用の貫通電極基板１の他、サーバ、スーパーピュータなど、高性能のＬＳＩを実装する基板としても用いられる。これは、シリコン基板と比較して信号の伝送損失が少なく、ＧＨｚ帯域の信号処理に適しているためである。

第２基板貫通電極６は、第２基板貫通孔５３の内部に位置し、有機基板貫通電極２に電気的に接続された導電性を有する部材である。図１２の例において、第２基板貫通電極６は、第２基板貫通孔５３の内部に充填されたフィルドビアである。

第２基板貫通電極６が導電性を有する限りにおいて、第２基板貫通電極６の構成は特に限定されない。例えば、第２基板貫通電極６は、導電性を有する単一の層から構成されていてもよく、若しくは、導電性を有する複数の層を含んでいてもよい。また、第２基板貫通電極６は、第２基板貫通孔５３の側壁すなわち内周面側から中心側へ順に並ぶシード層およびめっき層を含んでいてもよい。この場合、第２基板貫通孔５３の側壁とシード層との間に中間層を設けてもよい。中間層を構成する材料としては、例えば、チタン、チタン窒化物、モリブデン、モリブデン窒化物、タンタル、タンタル窒化物等、又はこれらを積層したものを用いることができる。中間層は、例えば、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る。中間層は、例えば、側壁に対するシード層やめっき層の密着性を高めるという役割を果たす。また、中間層は、シード層又はめっき層に含まれる金属元素が第２基板貫通孔５３の側壁を介して第２基板５０の内部に拡散することを抑制するという役割を果たしてもよい。

また、第２基板貫通電極６は、インダクタの一部を構成してもよい。また、第２基板第１面５１上に、キャパシタを設けてもよい。キャパシタは、第２基板第１面５１上に、順に、下部電極として機能する導電性を有する導電層と、誘電体として機能する無機材料を含有する無機層と、上部電極として機能する導電性を有する導電層とを備えていてもよい。この場合、無機層の無機材料としては、例えば、ＳｉＮなどの珪素窒化物を用いることができる。その他にも、無機層の無機材料の例として、酸化シリコン、酸化アルミ、五酸化タンタルなどを挙げることができる。

第５の変形例によれば、配線基板ＷＢと第２基板５０との熱膨張率差に起因して第２導電部１２に作用しようとする応力を、凸部３３の変形によって吸収することができる。また、有機基板３０上に第２基板５０を備えることで、貫通電極基板１の形状および寸法の安定性を向上させることができる。

（第６の変形例）
次に、第２基板５０に電子部品４１を備えた第６の変形例について説明する。図１３は、本実施形態の第６の変形例による貫通電極基板１を示す断面図である。

図１３に示すように、第６の変形例の貫通電極基板１は、図１２の貫通電極基板１の構成に加えて、更に、電子部品４１と、第２導電層の一例である第２基板第１面導電層７とを備える。

電子部品４１は、有機基板３０上すなわち有機基板３０に対して上側Ｄ１１に位置し、第２基板第１面導電層７を介して第２基板貫通電極６に電気的に接続されている。電子部品４１は、第２基板第１面導電層７および第２基板貫通電極６を通じて電気信号を送信または受信する。

電子部品４１は、第２基板貫通孔の一例である第２基板第１面５１から第２基板第２面５２まで貫通する第２基板第２貫通孔５４の内部に位置し、上側Ｄ１に露出した電極４１ａを有する。また、電子部品４１は、その下側Ｄ１２の端面において、有機基板第１面３１に接着されている。電子部品４１は、有機基板３０の粘着性を利用して有機基板第１面３１に接着されていてもよい。

第２基板第１面導電層７は、第２基板第１面５１上に位置する、導電性を有する層である。第２基板第１面導電層７は、第２基板貫通電極６と電極４１ａとを電気的に接続する。第２基板第１面導電層７は、有機基板第２面導電層１０と同様に、第２基板第１面５１上に順に積層されたシード層及びめっき層を含んでいてもよい。第２基板第１面導電層７を構成する材料は、有機基板第２面導電層１０を構成する材料と同様でよい。

なお、第２基板第２貫通孔５４を設ける代わりに、第２基板第１面５１から第２基板第２面５２側に第２基板凹部を設け、第２基板凹部上に電子部品４１を位置させてもよい。

第６の変形例によれば、配線基板ＷＢと電子部品４１との熱膨張率差および配線基板ＷＢと第２基板５０との熱膨張率差に起因して第２導電部１２に作用しようとする応力を、凸部３３の変形によって吸収することができる。また、第２基板５０の内部に電子部品４１を備えることで、貫通電極基板１の厚みを抑制することができる。

（第７の変形例）
次に、部分的に支持基板８０が残された貫通電極基板１の第７の変形例について説明する。図１４は、本実施形態の第７の変形例による貫通電極基板１を示す断面図である。

これまでは、支持基板８０を製造工程中に除去して最終的に貫通電極基板１に残さない例について説明した。これに対して、第７の変形例の貫通電極基板１には、部分的に支持基板８０が残されている。

具体的には、図１４に示すように、第７の変形例の貫通電極基板１は、図１の貫通電極基板１の構成に加えて、更に、有機基板第２面導電層１０に対して下側Ｄ１２に位置する支持基板８０を備える。

図１４に示すように、第７の変形例の支持基板８０は、図３の例と同様に、支持基板第１面８１と、支持基板第２面８２とを有する。ただし、第７の変形例の支持基板８０は、図３の例による支持基板８０よりも厚みが薄い。また、図１４に示すように、第７の変形例の支持基板８０には、支持基板第１面８１から支持基板第２面８２まで第２導電部１２で貫通された支持基板貫通孔８３が設けられている。

このような第７の変形例による貫通電極基板１を形成するためには、支持基板８０上に有機基板第２面導電層１０を形成したうえで、支持基板８０上において、所定のパターンを有するように第１導電部１１を加工するとともに、第２導電部１２を部分的に覆うように第２導電部１２を加工する。

また、有機基板３０を形成した後に、支持基板第２面８２から第２導電部１２が突出するまで支持基板第２面８２を削る。すなわち、第２導電部１２が突出するように支持基板８０を薄化する。支持基板第２面８２は、例えば、第２導電部１２の下端に達するまでは機械研磨で削り、第２導電部１２の下端に達してからはウェットプロセスで削ってもよい。

第７の変形例によれば、第２導電部１２で貫通される厚みの支持基板８０を残すことで、第２導電部１２と配線基板ＷＢとの電気的接続を確保しながら貫通電極基板１の寸法および形状の安定性を向上させることができる。

（貫通電極基板が搭載される製品の例）
図１５は、貫通電極基板１が搭載される製品の例を示す図である。本実施形態に係る貫通電極基板１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。

１貫通電極基板
１０有機基板第２面導電層
１１第１導電部
１２第２導電部
２有機基板貫通電極
３０有機基板
３１有機基板第１面
３２有機基板第２面
３３凸部
３４有機基板貫通孔

Claims

第１の側の第１面、前記第１の側と反対の第２の側の第２面、および前記第２面から突出した凸部を有し、有機材料を含有する基板と、
前記第２面上に位置する第１導電部、および前記凸部の少なくとも一部上に位置し、前記第１導電部に電気的に接続された第２導電部を有する導電層と、
前記第１面から前記第２面まで貫通し、前記第１導電部に電気的に接続された貫通電極と、
前記第１導電部に対して前記第２の側に位置する支持基板であって、前記第１の側の支持基板第１面および前記第２の側の支持基板第２面を有し、前記支持基板第１面から前記支持基板第２面まで前記第２導電部で貫通された支持基板貫通孔が設けられた支持基板と、を備える、貫通電極基板。
前記凸部は、半球形状を有する、請求項１に記載の貫通電極基板。
前記第２導電部は、
前記凸部の中央領域を覆う第１部分と、
前記第１部分と前記第１導電部との間に位置し、前記第１部分から前記第１導電部に向かう方向に交差する方向において前記第１部分よりも小さい幅を有する第２部分と、を有する、請求項２に記載の貫通電極基板。
前記第２導電部は、渦巻形状を有する、請求項２に記載の貫通電極基板。
前記第１導電部に対して前記第１の側に位置し、前記貫通電極に電気的に接続された電子部品を更に備える、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の貫通電極基板。
前記基板に対して前記第１の側に位置する第２基板であって、前記第１の側の第２基板第１面および前記第２の側の第２基板第２面を有し、前記第２基板第１面から前記第２基板第２面まで貫通する第２貫通孔が設けられた第２基板と、
前記第２貫通孔の内部に位置し、前記貫通電極に電気的に接続された第２貫通電極と、を更に備える、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の貫通電極基板。
前記第２基板第１面から前記第２基板第２面側に向かって設けられた第２基板凹部または前記第２基板第１面から前記第２基板第２面まで貫通する第２基板貫通孔の内部に位置し、前記第１の側に露出する電極を有する電子部品と、
前記第２基板第１面上に位置し、前記第２貫通電極と前記電極とを電気的に接続する第２導電層と、を更に備える、請求項６に記載の貫通電極基板。
前記第２基板は、ガラスを含有する、請求項６又は７に記載の貫通電極基板。
前記支持基板は、ガラスを含有する、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の貫通電極基板。
第１の側の支持基板第１面と、前記第１の側と反対の第２の側の支持基板第２面と、を有し、前記支持基板第１面の一部から前記支持基板第２面側に向かって支持基板凹部が設けられた支持基板を準備する工程と、
前記支持基板上に第１導電部と前記第１導電部に電気的に接続された第２導電部とを有する導電層を形成する工程であって、前記支持基板第１面上に前記第１導電部を形成するとともに前記支持基板凹部上に前記第２導電部を形成する工程と、
前記第１導電部から前記第１の側に延びる貫通電極を形成する工程と、
前記導電層上に、前記第１の側の第１面と、前記第２の側の第２面と、前記第２面から前記第２導電部まで突出した凸部と、を有し、有機材料を含有し、前記第１面から前記第２面まで前記貫通電極で貫通された基板を形成する工程と、を備える、貫通電極基板の製造方法。
前記基板を形成した後に前記導電層から前記支持基板を剥離する工程と、
前記支持基板を剥離した後に、所定のパターンを有するように前記第１導電部を加工するとともに、前記凸部の一部を覆うように前記第２導電部を加工する工程と、を更に備える、請求項１０に記載の貫通電極基板の製造方法。
前記導電層を形成する工程は、前記支持基板上において、所定のパターンを有するように前記第１導電部を加工するとともに、前記凸部の一部を覆うように前記第２導電部を加工することを含み、
前記基板を形成した後に前記支持基板第２面から前記第２導電部が突出するまで前記支持基板第２面を削る工程を更に備える、請求項１０に記載の貫通電極基板の製造方法。