JP7400575B2

JP7400575B2 - 貫通電極基板

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Publication number: JP7400575B2
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Authority: JP
Inventors: 悟倉持; 美雪鈴木
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2020-03-23
Filing date: 2020-03-23
Publication date: 2023-12-19
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Description

本開示は、貫通電極を備える貫通電極基板に関する。

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貫通孔と、基板の第１面の側から第２面の側に至るように貫通孔の内部に設けられた貫通電極と、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。
このような貫通電極基板の貫通電極は、一般に、貫通孔の全体に充填される充填タイプ（フィルドビアとも呼ぶ）と、貫通孔の側面に設けられ中空状をなす非充填タイプ（コンフォーマルビアとも呼ぶ）と、に分類される。
貫通電極を形成する方法としては、例えば、貫通孔の側面にシード層を形成し、電解めっき法によりシード層の上にめっき層を形成する方法が知られている。

特開２０１８－１６３９８６号公報

貫通電極基板は、素子との接合に係る信頼性の試験として、ヒートサイクル試験を受ける。このヒートサイクル試験は、例えば、貫通電極基板を１時間かけて－５５℃から１２５℃まで加熱し、１２５℃で１時間保ち、その後、１時間かけて１２５℃から－５５℃まで冷却する試験である。このヒートサイクルを貫通電極基板に１０００回施す試験もある。
このヒートサイクル試験の熱ストレスにより、例えば、貫通電極が上記のフィルドビアの場合は、貫通孔の内部に充填された銅（Ｃｕ）などの導電性材料にクラックが生じてしまうという問題や、貫通電極と貫通孔の側面との間に隙間が生じてしまうという問題がある。
また、貫通電極が上記のコンフォーマルビアの場合は、貫通孔に充填された充填物（例えば、樹脂）にクラックが生じてしまうという問題や、充填物と貫通孔の側面に沿って形成された貫通電極との間に隙間が生じてしまうという問題がある。

本開示は、上記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面を含むとともに貫通孔が設けられた基板と、前記貫通孔の側面の上に位置する貫通電極と、前記貫通電極の上に位置し、前記貫通孔を埋める充填物と、を備え、前記充填物は、樹脂と前記樹脂内に分散されたフィラーを有し、前記充填物は、弾性率と熱膨張係数の積が２０Ｐａ／Ｋ以上５０Ｐａ／Ｋ以下であり、前記フィラーは、熱膨張係数が－３×１０^-6／Ｋ以上９×１０^-6／Ｋ以下であり、前記フィラーが前記充填物の７０体積％以上８０体積％以下で含有されている、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、前記樹脂は、フッ素基とシリコーン基を有するブロックポリイミド共重合体を含んでいてもよい。

また、本開示の一実施形態に係る貫通電極基板においては、前記樹脂は、下記一般式（１）で示される高分子Ａ、下記一般式（２）で示される高分子Ｂ、および、下記一般式（３）で示される高分子Ｃを含み、前記高分子Ａ、前記高分子Ｂ、および、前記高分子Ｃの全てを合わせた含有率が１００質量％以下の範囲で、前記高分子Ａの含有率が１５質量％より大きく４０質量％以下であり、前記高分子Ｂの含有率が１５質量％以上３０質量％以下であり、前記高分子Ｃの含有率が３０質量％以上７０質量％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は、前記充填物の前記基板における前記第１面の側の上に第１接続部を有し、前記充填物の前記基板における前記第２面の側の上に第２接続部を有し、前記第１接続部および前記第２接続部は、前記貫通電極と電気的に接続されており、前記第１接続部と前記第２接続部の両方、若しくは、前記第１接続部または前記第２接続部のいずれか一方において、前記充填物が部分的に露出する開口部が形成されていてもよい。

また、本開示の一実施形態に係る貫通電極基板においては、前記貫通孔は、前記基板における前記第１面の側の開口の孔径、および、前記基板における前記第２面の側の開口の孔径よりも、孔径が小さい狭窄部を内部に有していてもよい。

本開示の実施形態によれば、熱ストレスによって、貫通孔に充填された充填物にクラックが生じることや、充填物と貫通孔の側面に沿って形成された貫通電極との間に隙間が生じてしまうことを抑制することができる。

一実施形態に係る貫通電極基板の要部を示す断面図貫通電極基板の製造工程を示す図図２に続く貫通電極基板の製造工程を示す図図３に続く貫通電極基板の製造工程を示す図図４に続く貫通電極基板の製造工程を示す図図５に続く貫通電極基板の製造工程を示す図図６に続く貫通電極基板の製造工程を示す図図７に続く貫通電極基板の製造工程を示す図他の実施形態に係る貫通電極基板を示す断面図他の実施形態に係る貫通電極基板を示す断面図

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、図１を用いて、本開示の一実施形態に係る貫通電極基板１の構成について説明する。ここで、図１は、貫通電極基板１の要部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、第１面１１及び第１面１１の反対側に位置する第２面１２を含むとともに貫通孔（後述する図２の貫通孔１３）が設けられた基板１０と、基板１０の貫通孔の側面の上に位置する貫通電極２０と、貫通電極２０の上に位置し、貫通孔を埋める充填物３０と、を備える。
すなわち、貫通電極基板１の貫通電極２０は、上記のコンフォーマルビアの一形態に相当する。

なお、貫通電極基板１においては、基板１０に設けられた貫通孔は、貫通電極２０と充填物３０で埋められている。このため、図１においては基板１０に設けられた貫通孔（図２の貫通孔１３）を指し示していない。貫通孔１３の形状等は後述する図２に示している。
また、図１においては、一例として、貫通電極基板１が有する１つの貫通電極（貫通電極２０）の断面図を拡大して示しているが、通常、貫通電極基板１には複数の貫通電極が設けられている。
以下、貫通電極基板１の各構成要素について説明する。

（基板）
図１に示すように、基板１０は、第１面１１、及び、第１面１１の反対側に位置する第２面１２を含む。また、基板１０には、第１面１１から第２面１２に至る貫通孔１３（図２参照）が設けられている。

基板１０は、一定の絶縁性を有する無機材料を含んでいる。本開示の実施形態において、基板１０は、貫通電極基板の基板として用いることができるものであればよい。例えば、基板１０は、ガラス基板、石英基板である。基板１０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１０の厚み（Ｇ）は、貫通電極基板の基板として用いることができるものであればよく、特に制限されないが、例えば、貫通電極基板の製造工程では、研磨工程、典型的にはＣＭＰ（ＣｈｅｍｉｃａｌＭｅｃｈａｎｉｃａｌＰｏｌｉｓｈｉｎｇ、化学機械研磨）工程が含まれる場合があり、基板１０の厚みが薄いと強度が不足して、この研磨工程で破損してしまう場合がある。

また、貫通電極基板の製造工程では、貫通電極を電解めっきで肉厚に形成するためにシード層を形成する工程が含まれるが、基板１０の厚みが大き過ぎると、貫通孔の深さが開口に対して大きくなってしまい、シード層をスパッタリング法で形成すると、貫通孔の奥では必要な膜厚のシード層を形成できない場合があり、その後の電解めっきで形成される貫通電極も所望のものが得られない場合がある。

上記を勘案して、基板１０の厚み（Ｇ）としては、例えば、３００μｍ以上５００μｍ以下とすることができる。

（貫通孔）
基板１０には、第１面１１から第２面１２に至る貫通孔１３（図２参照）が設けられている。
図１に示す貫通電極基板１において、貫通孔１３は、第１面１１の側の開口の孔径（ＨＦ）が、第２面１２の側の開口の孔径（ＨＢ）よりも大きい。換言すれば、断面視において、基板１０に形成された貫通孔１３の側面は、基板１０の第１面１１側から第２面１２側に向けて先細りとなるテーパ状の形態を有している。
貫通孔１３がテーパ状の形態を有している理由は、側面が垂直となる加工は困難であることや、側面が垂直な場合は、貫通電極２０を形成するためのシード層を貫通孔１３の内部に形成することが困難になるからである。

ここで、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、貫通孔１３の断面視において、各部分の側面が直線的に延びる態様に限らず、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。

貫通孔１３の開口の孔径は、大き過ぎると高密度実装に適さなくなる。一方、小さ過ぎると所望の貫通電極の形成が困難になる。これらを勘案して、貫通孔１３の開口の孔径としては、例えば、３０μｍ以上１５０μｍ以下とすることができる。

なお、本開示の実施形態において、貫通孔の断面形態は特に制限されず、貫通電極基板の貫通孔として用いることができるものであればよい。例えば、貫通孔は、第１面１１の側の開口の孔径や第２面１２の側の開口の孔径よりも孔径が小さい狭窄部を内部に有する形態であっても良い（後述する図１０参照）。

（貫通電極）
貫通電極２０は導電性を有する部材であり、図１に示すように、貫通電極基板１において貫通孔１３（図２参照）の側面の上に位置する。上記のように、貫通電極基板１の貫通電極２０は、コンフォーマルビアの一形態に相当する。

ここで、貫通電極２０は、通常、複数の層から構成されており、例えば、図１に示す例においては、貫通電極２０は、貫通孔１３の側面の側にシード層２１を有し、シード層２１の上にめっき層２２を有している。

シード層２１は、電解めっき処理によってめっき層２２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２２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２１の材料としては、銅（Ｃｕ）、チタン（Ｔｉ）、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２１の材料は、めっき層２２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２１の厚みは、例えば５０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下である。このシード層２１を形成するには、例えば、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の手法を用いることができる。

めっき層２２は、シード層２１の上に電解めっきによって形成される、導電性を有する層である。めっき層２２を構成する材料としては、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、白金（Ｐｔ）、ロジウム（Ｒｈ）、錫（Ｓｎ）、アルミニウム（Ａｌ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）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。

貫通電極２０の厚み（Ｔ）は、基板１０の厚み（Ｇ）や貫通孔の開口の孔径（ＨＦ、ＨＢ）にもよるが、コンフォーマルビアの貫通電極として用いることができる範囲のものであれば採用できる。
ここで、貫通電極２０は素子の端子と電気的に接合されるものであるが、上記の厚み（Ｔ）が小さ過ぎる場合は、電気的な抵抗が大きくなってしまうという不具合がある。一方、上記の厚み（Ｔ）が大き過ぎる場合は、熱ストレスによって、充填物にクラックが生じ易くなったり、充填物と貫通電極との間に隙間が生じ易くなったりするという不具合がある。

これらを勘案して、貫通電極２０の厚み（Ｔ）としては、例えば、５μｍ以上１５μｍ以下とすることができる。

（充填物）
図１に示す貫通電極基板１において、充填物３０は、貫通電極２０の上（すなわち、貫通孔１３の側面の上に位置する貫通電極２０よりも貫通孔１３の中心側）に位置し、貫通孔１３を埋めるように形成されている。
本開示の実施形態に係る貫通電極基板は、この充填物３０に特徴があり、充填物３０を有するため、熱ストレスによって充填物３０にクラックが生じることや、充填物３０と貫通電極２０との間に隙間が生じてしまうことを抑制することができる。

充填物３０は、後述する特定の組成物から構成される樹脂と、この樹脂内に分散された特定のフィラーを有しており、充填物３０は、その弾性率と熱膨張係数の積が２０Ｐａ／Ｋ以上５０Ｐａ／Ｋ以下である。
なお、上記の弾性率と熱膨張係数の積の数値は、貫通電極基板に充填されている状態の充填物の弾性率と熱膨張係数を測定したものである。
以下、充填物３０を構成するフィラーと樹脂について説明する。

（フィラー）
充填物３０が有するフィラーは、熱膨張係数が－３×１０^-6／Ｋ以上９×１０^-6／Ｋ以下であり、後述する樹脂内に分散されている。上記のような熱膨張係数を有するフィラーとしては、溶融シリカを好適に挙げることができる。
例えば、デンカ製溶融シリカには、０℃～１０００℃で熱膨張係数が０．５×１０^-6／Ｋというものがある。
また、充填物３０における上記フィラーの含有量は、充填物３０の７０体積％以上８０体積％以下であることが好ましい。上記フィラーの含有量がこの範囲であれば、後述する実施例のように、熱ストレスによって、貫通電極基板の貫通孔に充填された充填物にクラックが生じることや、充填物と貫通孔の側面に沿って形成された貫通電極との間に隙間が生じてしまうことを抑制することができる。

（樹脂）
充填物３０を構成する樹脂は、フッ素基とシリコーン基を有するブロックポリイミド共重合体を含むものである。
好ましくは、充填物３０を構成する樹脂は、下記一般式（１）で示される高分子Ａ、下記一般式（２）で示される高分子Ｂ、および、下記一般式（３）で示される高分子Ｃを含み、高分子Ａ、高分子Ｂ、および、高分子Ｃの全てを合わせた含有率が１００質量％以下の範囲で、高分子Ａの含有率が１５質量％より大きく４０質量％以下であり、高分子Ｂの含有率が１５質量％以上３０質量％以下であり、高分子Ｃの含有率が３０質量％以上７０質量％以下である。

充填物３０を構成する樹脂は、感光性材料を含んでいても良い。その他、各種添加物を含んでいても良い。
例えば、樹脂が感光性材料を含んでいれば、基板１０の第１面１１側および第２面１２側に感光性材料を含む樹脂のフィルムを真空ラミネート等の手法により貼り付け、露光処理及び現像処理を施すことで、貫通孔１３に充填物３０を形成することもできる。

＜貫通電極基板の製造方法＞
次に、図１に示す貫通電極基板１の製造方法の一例について、図２から図８を参照して説明する。

（貫通孔を有する基板の製造）
まず、第１面１１及び第１面１１の反対側に位置する第２面１２を含む基板を準備し、貫通孔の開口が、より大きい孔径となる側（図１に示す貫通電極基板１においては、第１面１１側）からレーザを照射することにより、図２に示すように、所望の形状の貫通孔１３が設けられた基板１０を製造する。

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、別の製造方法として、貫通孔１３に対応する位置に開口を有するレジスト層を設け、レジスト層の開口からエッチング加工することにより、貫通孔１３を形成しても良い。
エッチング加工の方法としては、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。

また、上記の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。例えば、まず、レーザ照射によって基板の貫通孔１３が形成されるべき領域に変質層を形成し、続いて、基板をフッ化水素などに浸漬して、変質層をエッチングする。このような方法によって、貫通孔１３を形成しても良い。

その他にも、基板に研磨材を吹き付けるブラスト処理によって、貫通孔１３を形成しても良い。

（貫通電極の形成）
次に、貫通電極２０を形成する。
まず、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３に示すように、基板の第１面１１の上、第２面１２の上及び貫通孔１３の側面の上に、シード層２１Ａを形成する。
続いて、図４に示すように、第１面１１の上に形成されたシード層２１Ａの上にレジスト層４１を部分的に形成し、第２面１２の上に形成されたシード層２１Ａの上にレジスト層４２を部分的に形成する。
続いて、図５に示すように、電解めっきによって、レジスト層４１、４２によって覆われていないシード層２１Ａの上にめっき層２２を形成する。
続いて、図６に示すように、レジスト層４１、４２を除去し、さらに、図７に示すように、シード層２１Ａのうちレジスト層４１、４２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。
以上のようにして、貫通電極２０を形成することができる。

（充填物の形成）
その後、上記のようにして製造した貫通電極基板１の貫通電極２０の上（貫通孔１３の中心側）に、図８に示すように、充填物３０を形成する。

充填物３０を形成するには、例えば、まず基板１０の第１面１１側および第２面１２側の貫通孔１３の各開口に、上記フィラーを含有する上記樹脂から構成されるフィルムを、真空ラミネート等の手法により基板の第１面１１側および第２面１２側の両方に貼り付けて、貫通孔を埋める。
基板の第１面１１側および第２面１２側の余分なフィルムの部分は、例えば、スキージを用いて掻き取って除去することができる。また、酸素ガスを用いたディスカム処理を施して除去することもできる。
このようにして、図１に示す貫通電極基板１を得ることができる。

（他の実施形態１）
次に、他の実施形態について説明する。
まず、図９を用いて貫通電極基板２について説明する。ここで、図９は、貫通電極基板２の要部を示す断面図である。なお、上述の貫通電極基板１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に示すように、貫通電極基板２においても、図１に示す貫通電極基板１と同様に、基板１０には、第１面１１から第２面１２に至る貫通孔が設けられており、貫通孔の側面の上には、貫通電極２０が設けられており、貫通電極２０の上（貫通孔の中心側）には、貫通孔を埋めるように充填物３０が形成されている。
なお、図示は省略するが、貫通電極基板２においても、貫通電極２０は、貫通孔の側面の側にシード層を有し、シード層の上にめっき層を有する構成であって良い。

ここで、図１に示す貫通電極基板１の貫通電極２０は、基板１０の第１面１１および第２面１２の上で貫通孔１３の中心から外側に広がる部分を有していた。そして、貫通電極基板１においては、この広がった部分で、貫通電極２０と素子等の端子とが接続される。

一方、図９に示す貫通電極基板２においては、貫通孔に形成された充填物３０の第１面１１の側の上には、第１接続部５１が形成されており、第２面１２の側の上には、第２接続部５２が形成されており、第１接続部５１および第２接続部５２は、貫通電極２０と電気的に接続されている。そして、貫通電極基板２においては、第１接続部５１および第２接続部５２で、貫通電極２０と素子等の端子とが接続される。
すなわち、図９に示す貫通電極基板２の形態は、いわゆるメタルキャップ構造に相当する。
このような構成の長所として、素子等の端子との接続を、平面視で貫通孔の開口位置（若しくは開口内）で行えるため、フィルドビアの場合と同様に、より高密度な実装が可能になる。

また、この実施形態においては、第１接続部５１と第２接続部５２の両方、若しくは、第１接続部５１または第２接続部５２のいずれか一方において、充填物３０が部分的に露出する開口部が形成されていることが好ましい。このような開口部を有することで、充填物３０から発生するガスを放出することができるからである。
例えば、図９に示す貫通電極基板２においては、第１接続部５１に開口部６０が設けられている。

（他の実施形態２）
次に、図１０を用いて貫通電極基板３について説明する。ここで、図１０は、貫通電極基板３の要部を示す断面図である。なお、上述の貫通電極基板１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１０に示すように、貫通電極基板３においても、図１に示す貫通電極基板１と同様に、基板１０には、第１面１１から第２面１２に至る貫通孔が設けられており、貫通孔の側面の上には、貫通電極２０が設けられており、貫通電極２０の上（貫通孔の中心側）には、貫通孔を埋めるように充填物３０が形成されている。
なお、図示は省略するが、貫通電極基板３においても、貫通電極２０は、貫通孔の側面の側にシード層を有し、シード層の上にめっき層を有する構成であって良い。

ここで、図１に示す貫通電極基板１の貫通孔１３は、第１面１１の側の開口の孔径（ＨＦ）が、第２面１２の側の開口の孔径（ＨＢ）よりも大きく、断面視において、基板１０に形成された貫通孔１３の側面は、基板１０の第１面１１側から第２面１２側に向けて先細りとなるテーパ状の形態を有していた。

一方、図１０に示す貫通電極基板３の貫通孔は、第１面１１の側の開口の孔径および第２面１２の側の開口の孔径よりも、孔径が小さい狭窄部７０を内部に有している。
より詳しくは、図１０に示す貫通電極基板３の貫通孔においては、第１面１１の側の開口の孔径と第２面１２の側の開口の孔径が同じ大きさ（ＨＦ３）であり、狭窄部７０の孔径（Ｐ）は上記の各開口の孔径（ＨＦ３）よりも小さい。
このような構成の長所としては、貫通電極基板の貫通孔の開口が、基板の厚みに応じて大きくなってしまうことを抑制できるため、より高密度な実装が可能になることを挙げることができる。

例えば、図１に示す貫通電極基板１においては、第２面１２側の開口の孔径（ＨＢ）が、貫通孔１３が有する孔径の最小になり、素子等との接続を考慮すると、この最小の孔径は小さくできない。それゆえ、貫通孔の側面が垂直では無く、傾きを有する限り、基板１０の厚み（Ｇ）が大きくなると、これに伴って第１面１１側の開口の孔径（ＨＦ）は、第２面１２側の開口の孔径（ＨＢ）に比べて大きくなってしまうことになる。

一方、図１０に示す貫通電極基板３においては、貫通電極基板３の貫通孔が有する孔径の最小値は狭窄部７０の孔径（Ｐ）であり、この孔径（Ｐ）が、図１に示す貫通電極基板１の貫通孔１３の第２面１２側の開口の孔径（ＨＢ）と同じ大きさであっても、例えば、貫通孔の側面の傾きの角度が、図１に示す貫通電極基板１の貫通孔１３の側面の傾きと同じ角度の場合、基板１０の厚みが、図１に示す貫通電極基板１の２倍になるまでは、第１面１１の側の開口の孔径（ＨＦ３）と第２面１２の側の開口の孔径（ＨＦ３）を、図１に示す貫通電極基板１の第１面１１側の開口の孔径（ＨＦ）以下の大きさにすることができる。

なお、図１０に示す貫通電極基板３の貫通電極２０は、図１に示す貫通電極基板１と同様に、基板１０の第１面１１および第２面１２の上で貫通孔の中心から外側に広がる部分を有しているが、本実施形態はこれに限定されず、例えば、図９に示す貫通電極基板２のような、いわゆるメタルキャップ構造を有していても良い。
すなわち、図１０に示す貫通電極基板３は、貫通孔に形成された充填物３０の第１面１１の側の上に、第１接続部を有しており、第２面１２の側の上に、第２接続部を有しており、第１接続部および第２接続部が貫通電極２０と電気的に接続されている構造であっても良い。
この場合も、素子等の端子との接続を、平面視で貫通孔の開口位置（若しくは開口内）で行えるため、フィルドビアの場合と同様に、より高密度な実装が可能になる。

以下に、本開示の実施形態について実施例及び比較例を示して詳細に説明する。ただし、本開示の実施形態は、実施例に限定されない。

（実施例１～７）
実施例１～７の貫通電極基板として、図１に示す構造の貫通電極を有する貫通電極基板を製造した。

まず、直径２００ｍｍ、厚み４００μｍの無アルカリガラス基板（旭硝子製ＥＮ－Ａｌ）にレーザ加工とフッ化水素を用いたウェットエッチング加工を施して、貫通孔を形成した。ここで、貫通孔の第１面側（表面側）の開口の孔径（ＨＦ）は８５μｍ、第２面側（裏面側）の開口の孔径（ＨＢ）は５０μｍとした。

次に、スパッタリング法により、５０ｎｍ厚のチタン（Ｔｉ）の上に１μｍ厚の銅（Ｃｕ）を有する構成のシード層を形成し、その上に、電解めっきにより、銅（Ｃｕ）から構成される６μｍ厚のめっき層を形成して、貫通電極を形成した。

次に、表１に示すフィラー含有量および樹脂組成を有するフィルムを、真空ラミネートにより基板の第１面側および第２面側の両方に貼り付けて、貫通孔を埋める充填物を形成した。基板の第１面側および第２面側の余分なフィルムの部分は、まず、スキージで掻き取り、さらに、酸素ガスを用いたディスカム処理によって除去した。
なお、フィラーには熱膨張係数が０．５×１０^-6／Ｋの溶融シリカを用い、樹脂には、上記の一般式（１）で示される高分子Ａ、一般式（２）で示される高分子Ｂ、および、一般式（３）で示される高分子Ｃを、表１に示す各含有量で用いた。

（フィラー含有量の測定）
ＦＩＢ（ＦｏｃｕｓｅｄＩｏｎＢｅａｍ：集束イオンビーム）により各貫通電極基板の貫通孔の断面を得た。この断面をさらに酸素プラズマで５０ｎｍエッチングした。
得られた試料をＳＥＭ観察して画像を取り込み、画像からフィラー部分を判別し、フィラーの面積率を得て、これを含有率とした。

（樹脂組成物の含有量の測定）
日本分光社製ＦＴＩＲ４６００の試料室にＩＲＴ－１０００顕微測定ユニットを取り付け、ＡＴＲ（ＡｔｔｅｎｕａｔｅｄＴｏｔａｌＲｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）測定プリズム越しに、ＩＲ（赤外分光）測定を行い、高分子Ａ、Ｂ、Ｃが有する官能基に由来するピーク強度から、高分子Ａ、Ｂ、Ｃの質量％を算出した。

（弾性率の測定）
イオンミリング装置（日立ハイテク社製、ＩＭ－４０００）を用いて、各貫通電極基板の貫通孔の断面を得た。
この断面に対し、ＩＳＯ１４５７７に基づいて、ＫＬＡＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ社ｉＮａｎｏＩｎＦｏｒｃｅ５０型装置を用いて、Ｂｅｒｋｏｖｉｃｈ圧子、アプローチ速度１００ｎｍ／ｓ、５０ｍＮ／ｓにて、弾性率（Ｅ）を測定した。

（熱膨張係数の測定）
各貫通電極基板の第１面（表面）、第２面（裏面）を、貫通孔に形成した充填物が露出するまで研磨した後、フッ酸にて５μｍエッチングして、充填物が基板表面から凸上に５μｍ突出している形状の試料を作成した。
この試料に対して、０℃～３００℃に温度を変化させ、ＪＩＳＲ３２５１―１９９５に準拠して、アドバンス理工社製レーザ熱膨張計（ＬＩＸ－２）を用いて、二重光路マイケルソン型レーザ光干渉方式により測定し、変形量から、熱膨張係数（α）を算出した。

（比較例１～６）
実施例１～７と同様にして、表２に示すフィラー含有量、樹脂組成を有する比較例１～６の貫通電極基板を製造した。
ここで、比較例１は、フィラー含有量が実施例１～７の値よりも少なく、比較例２は、フィラー含有量が実施例１～７の値よりも多い。また、比較例３～６は、樹脂組成が実施例１～７と異なる。

（評価１）
充填物の充填性の評価として、上記の実施例１～７および比較例１～６の各貫通電極基板の貫通孔の断面をＳＥＭ観察して、充填物が良好に貫通孔に充填されているか否かを評価した。ボイド等が発生しているものは不合格とした。
（評価２）
信頼性を評価するためのヒートサイクル試験として、－５５℃から１２５℃への加熱、および、１２５℃から－５５℃への冷却を、各貫通電極基板に１０００回施した。
その後、各貫通電極基板の第１面および第２面を光学顕微鏡で観察して、貫通孔の充填物にクラックが生じているか否かを評価した。さらに、貫通孔の断面をＳＥＭ観察して、貫通孔の充填物にクラックが生じているか否か、および、充填物と貫通電極との間に隙間が生じているか否かを評価した。
クラックや隙間が生じているものは不合格と判定した。
（判定）
上記の評価１、評価２のいずれもが合格であるものを「合格」と判定した。一方、上記の評価１、評価２のいずれかが不合格なものは「不合格」と判定した。結果を表１、表２に示す。

表１に示すように、実施例１～７においては、いずれも、充填物の弾性率（Ｅ）と熱膨張係数（α）の積（Ｅ×α）が２０Ｐａ／Ｋ以上５０Ｐａ／Ｋ以下であり、上記評価の判定は、いずれも合格であった。

一方、表２に示すように、比較例１～６においては、いずれも不合格の判定になった。なお、比較例２、５、６は評価１で既に不合格になっていた。

１、２、３貫通電極基板
１０基板
１１第１面
１２第２面
１３貫通孔
２０貫通電極
２１、２１Ａシード層
２２めっき層
３０充填物
４１、４２レジスト層
５１第１接続部
５２第２接続部
６０開口部
７０狭窄部

Claims

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、
前記貫通孔の側面の上に位置する貫通電極と、
前記貫通電極の上に位置し、前記貫通孔を埋める充填物と、を備え、
前記充填物は、樹脂と前記樹脂内に分散されたフィラーを有し、
前記充填物は、弾性率と熱膨張係数の積が２０Ｐａ／Ｋ以上５０Ｐａ／Ｋ以下であり、
前記フィラーは、熱膨張係数が－３×１０^-6／Ｋ以上９×１０^-6／Ｋ以下であり、
前記フィラーが前記充填物の７０体積％以上８０体積％以下で含有されている、貫通電極基板。
前記樹脂は、フッ素基とシリコーン基を有するブロックポリイミド共重合体を含む、請求項１に記載の貫通電極基板。
前記樹脂は、
下記一般式（１）で示される高分子Ａ、下記一般式（２）で示される高分子Ｂ、および、下記一般式（３）で示される高分子Ｃを含み、
前記高分子Ａ、前記高分子Ｂ、および、前記高分子Ｃの全てを合わせた含有率が１００質量％以下の範囲で、
前記高分子Ａの含有率が１５質量％より大きく４０質量％以下であり、
前記高分子Ｂの含有率が１５質量％以上３０質量％以下であり、
前記高分子Ｃの含有率が３０質量％以上７０質量％以下である、請求項２に記載の貫通電極基板。
前記充填物の前記基板における前記第１面の側の上に第１接続部を有し、
前記充填物の前記基板における前記第２面の側の上に第２接続部を有し、
前記第１接続部および前記第２接続部は、前記貫通電極と電気的に接続されており、
前記第１接続部と前記第２接続部の両方、若しくは、前記第１接続部または前記第２接続部のいずれか一方において、前記充填物が部分的に露出する開口部が形成されている、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の貫通電極基板。
前記貫通孔は、
前記基板における前記第１面の側の開口の孔径、および、前記基板における前記第２面の側の開口の孔径よりも、孔径が小さい狭窄部を内部に有する、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の貫通電極基板。