KR20230146557A - 관통 전극 기판 - Google Patents

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KR20230146557A
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사토루 구라모치
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다이니폰 인사츠 가부시키가이샤
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Abstract

고밀도화 및 미세화에 따른 관통 전극을 구비하고, 고주파에 있어서의 전송 손실을 작게 할 수 있는 관통 전극 기판을 제공한다. 본 개시의 관통 전극 기판은, 제1 면 및 상기 제1 면의 반대측에 위치하는 제2 면을 갖고, 제1 면으로부터 제2 면에 이르는 관통 구멍이 마련된 기판과, 기판의 관통 구멍에 위치하는 관통 전극을 구비한다. 관통 구멍의 구멍 직경은, 상기 기판의 두께 방향에 있어서의 위치에 따라서 변화한다. 관통 구멍은, 10㎛ 이상의 최소 구멍 직경을 갖는 최소 직경부를 포함한다. 관통 구멍의 최대 구멍 직경이 60㎛ 이하이다. 관통 전극이, 관통 구멍의 측면측으로부터 관통 구멍의 중심측을 향하여 차례로, 밀착층과, 도전층을 갖는다. 기판의 주파수 20㎓에 있어서의 유전 정접이, 0.0003 이상 0.0005 이하이다.

Description

관통 전극 기판
본 발명은, 관통 전극을 구비하는 관통 전극 기판에 관한 것이다.
관통 전극 기판은, 예를 들어 특허문헌 1에 개시된 바와 같이, 제1 면 및 제2 면을 포함하는 기판과, 기판에 마련된 복수의 관통 구멍과, 기판의 제1 면의 측으로부터 제2 면의 측에 이르도록 관통 구멍의 내부에 마련된 관통 전극을 구비하고 있다. 이러한 관통 전극 기판은, 종래부터 다양한 용도로 이용되고 있다. 예를 들어, 관통 전극 기판은, 스마트폰과 같은 소형 기기로부터 대규모 서버와 같은 대형 기기에 이르는 다양한 전자 기기에 사용되고 있다.
관통 전극 기판의 관통 전극은, 일반적으로, 충전 타입(필드 비아라고도 칭함)과, 비충전 타입(컨포멀 비아라고도 칭함)으로 분류된다. 필드 비아에 있어서는, 관통 구멍 전체에 도전성의 재료가 충전된다. 컨포멀 비아에 있어서는, 관통 구멍의 측면에 도전성의 재료가 마련되고, 관통 구멍의 중심부는 중공형을 이룬다.
관통 전극을 형성하는 방법으로서는, 예를 들어, 관통 구멍의 측면에 시드층을 형성하고, 전해 도금법에 의해 시드층 위에 도금층을 형성하는 방법이 알려져 있다.
일본 특허 공개 제2018-163986호 공보
관통 전극 기판에 실장되는 LSI 디바이스에 있어서는 고집적화가 현저하다. 고집적화에 수반하여, 관통 전극 기판에 마련되는 관통 전극에도 고밀도화 및 미세화가 요구되고 있다. 또한, 근년의 LSI 디바이스에 있어서는, 고속화에 수반하는 고주파화도 진행되고 있다. 이러한 LSI 디바이스를 실장하는 관통 전극 기판의 고주파에 있어서의 전송 손실이 문제가 되고 있다.
본 개시는, 상기와 같은 과제를 효과적으로 해결할 수 있는 관통 전극 기판을 제공하는 것을 주된 목적으로 한다.
본 개시의 일 실시 형태는, 제1 면 및 상기 제1 면의 반대측에 위치하는 제2 면을 갖고, 상기 제1 면으로부터 상기 제2 면에 이르는 관통 구멍이 마련된 기판과, 상기 기판의 상기 관통 구멍에 위치하는 관통 전극을 구비하고, 상기 관통 구멍의 구멍 직경은, 상기 기판의 두께 방향에 있어서의 위치에 따라서 변화하고, 상기 관통 구멍은, 10㎛ 이상의 최소 구멍 직경을 갖는 최소 직경부를 포함하고, 상기 관통 구멍의 최대 구멍 직경이 60㎛ 이하이고, 상기 관통 전극이, 상기 관통 구멍의 측면측으로부터 상기 관통 구멍의 중심측을 향하여 차례로, 밀착층과, 도전층을 갖고 있고, 상기 기판의 주파수 20㎓에 있어서의 유전 정접이, 0.0003 이상 0.0005 이하인, 관통 전극 기판이다.
본 개시의 일 실시 형태에 관한 관통 전극 기판에 있어서, 상기 관통 구멍은, 상기 제1 면과 상기 제2 면 사이에, 상기 최소 직경부를 구성하는 협착부를 갖고 있고, 상기 협착부에 있어서의 구멍 직경이 10㎛ 이상이며, 상기 제1 면에 있어서의 구멍 직경이 60㎛ 이하이고, 상기 제2 면에 있어서의 구멍 직경이 60㎛ 이하여도 된다.
본 개시의 일 실시 형태에 관한 관통 전극 기판에 있어서, 상기 밀착층이, 티타늄(Ti), 질화티타늄(TiN), 또는 산화아연(ZnO) 중 어느 1종을 포함하고 있어도 된다.
본 개시의 일 실시 형태에 관한 관통 전극 기판에 있어서, 상기 도전층이, 구리(Cu)를 포함하고 있어도 된다.
본 개시의 일 실시 형태에 관한 관통 전극 기판에 있어서, 상기 관통 구멍은, 상기 기판의 상기 제1 면의 측, 또는 상기 기판의 상기 제2 면의 측이, 도전성 재료로 밀봉되어 있어도 된다.
본 개시의 일 실시 형태에 관한 관통 전극 기판에 있어서, 상기 관통 구멍의 내부가, 도전성 재료로 충전되어 있고, 상기 도전성 재료가, 상기 기판의 상기 제1 면의 측에 제1 면측 오목부를 갖고 있고, 상기 기판의 상기 제2 면의 측에 제2 면측 오목부를 갖고 있고, 상기 제1 면측 오목부에 있어서의 상기 기판의 상기 제1 면으로부터의 깊이가 0.1㎛ 이상 5㎛ 이하이고, 상기 제2 면측 오목부에 있어서의 상기 기판의 상기 제2 면으로부터의 깊이가 0.1㎛ 이상 5㎛ 이하여도 된다.
본 개시의 일 실시 형태에 관한 관통 전극 기판에 있어서, 상기 관통 구멍의 내부가, 수지 재료로 충전되어 있고, 상기 수지 재료의 주파수 20㎓에 있어서의 유전 정접이, 0.003 이상 0.02 이하여도 된다.
본 개시의 일 실시 형태에 관한 관통 전극 기판에 있어서, 상기 수지 재료로 구성되는 수지층이, 상기 기판의 상기 제1 면의 측, 또는 상기 기판의 상기 제2 면의 측 중 적어도 한쪽에 형성되어 있고, 상기 수지층이, 평면에서 보아 상기 관통 전극과 겹치는 위치에 개구부를 갖고 있어도 된다.
본 개시의 일 실시 형태에 관한 관통 전극 기판에 있어서, 상기 기판의 상기 제1 면의 측, 또는 상기 기판의 상기 제2 면의 측 중 적어도 한쪽에, 절연 수지층을 갖고, 상기 절연 수지층을 구성하는 수지 재료의 주파수 20㎓에 있어서의 유전 정접이, 0.001 이상 0.01 이하여도 된다.
본 개시의 일 실시 형태에 관한 관통 전극 기판에 있어서, 상기 절연 수지층이, 평면에서 보아 상기 관통 전극과 겹치는 위치에 개구부를 갖고 있어도 된다.
본 개시의 일 실시 형태에 관한 관통 전극 기판에 있어서, 상기 최소 직경부가, 25㎛ 이상인 최소 구멍 직경을 갖고 있어도 된다.
본 개시의 일 실시 형태에 관한 관통 전극 기판에 있어서, 상기 기판의 두께 방향에 있어서의, 상기 제1 면으로부터 상기 최소 직경부까지의 거리, 또는 상기 제2 면으로부터 상기 최소 직경부까지의 거리 중 어느 한쪽이, 50㎛ 이하여도 된다.
본 개시의 일 실시 형태에 관한 관통 전극 기판에 있어서, 상기 기재에 있어서의 이산화규소의 함유율이, 90중량％ 이상이어도 된다.
본 개시의 일 실시 형태에 관한 관통 전극 기판에 있어서, 상기 관통 전극은, 구리를 포함하고 있어도 되고, 상기 관통 구멍에 있어서의 구리의 체적률이, 50％ 이하여도 된다.
본 개시의 일 실시 형태에 관한 관통 전극 기판에 있어서, 상기 관통 구멍의 측면의 표면 조도가 5㎚ 이하여도 된다.
본 개시에 의하면, 고밀도화 및 미세화에 따른 관통 전극을 구비하고, 고주파에 있어서의 전송 손실을 작게 할 수 있는 관통 전극 기판을 제공할 수 있다.
도 1a는 본 개시의 관통 전극 기판의 일례를 도시하는 모식적 단면도
도 1b는 관통 전극 기판이 확산 억제층을 구비하는 예를 도시하는 모식적 단면도
도 2는 도 1a에 도시하는 관통 전극 기판을 구성하는 기판의 모식적 단면도
도 3은 관통 구멍에 있어서의 구리의 체적률을 설명하기 위한 도면
도 4는 기판에 레이저를 조사하는 공정을 도시하는 도면
도 5는 기판을 에칭하는 공정을 도시하는 도면
도 6은 관통 구멍의 측면을 확대하여 도시하는 도면
도 7은 본 개시의 관통 전극 기판의 다른 예를 도시하는 모식적 단면도
도 8은 본 개시의 관통 전극 기판의 다른 예를 도시하는 모식적 단면도
도 9는 본 개시의 관통 전극 기판의 다른 예를 도시하는 모식적 단면도
도 10은 본 개시의 관통 전극 기판의 다른 예를 도시하는 모식적 단면도
도 11은 본 개시의 관통 전극 기판의 다른 예를 도시하는 모식적 단면도
도 12는 본 개시의 관통 전극 기판의 다른 예를 도시하는 모식적 단면도
도 13은 관통 전극 기판을 구성하는 기판의 다른 예를 도시하는 모식적 단면도
이하, 본 개시의 실시 형태에 관한 관통 전극 기판에 대해서, 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 또한, 이하에 기재하는 실시 형태는 본 개시의 실시 형태의 일례이며, 본 개시는 이들 실시 형태에 한정하여 해석되는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 있어서, 「기판」, 「기재」 등의 용어는, 호칭의 차이만에 기초하여, 서로로부터 구별되는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 있어서 사용하는, 형상이나 기하학적 조건 그리고 그들의 정도를 특정하는, 예를 들어 「평행」이나 「직교」 등의 용어나 길이나 각도의 값 등에 대해서는, 엄밀한 의미에 얽매이지 않고, 마찬가지의 기능을 기대할 수 있는 정도의 범위를 포함하여 해석한다. 또한, 본 실시 형태에서 참조하는 도면에 있어서, 동일 부분 또는 마찬가지인 기능을 갖는 부분에는 동일한 부호 또는 유사한 부호를 붙이고, 그 반복의 설명은 생략하는 경우가 있다. 또한, 도면의 치수 비율은 설명의 사정상 실제의 비율과는 다른 경우나, 구성의 일부가 도면으로부터 생략되는 경우가 있다.
<제1 실시 형태>
먼저, 본 개시의 관통 전극 기판의 일 실시 형태에 관한 관통 전극 기판(1)에 대해서, 도 1a, 도 2를 사용하여 설명한다. 여기서, 도 1a는 관통 전극 기판(1)의 주요부의 일례를 도시하는 모식적 단면도이고, 도 2는 도 1a에 도시하는 관통 전극 기판(1)을 구성하는 기판의 모식적 단면도이다.
도 1a에 도시하는 바와 같이, 관통 전극 기판(1)은 관통 구멍(13)이 마련되어 있는 기판(10)과, 기판(10)의 관통 구멍(13)에 위치하는 관통 전극(20A)을 구비하고 있다. 또한, 관통 전극 기판(1)은, 제1 면(11)의 측에 제1 면측 배선(31)을 갖고, 제2 면(12)의 측에 제2 면측 배선(32)을 갖고 있다.
도 2에 도시하는 바와 같이, 기판(10)은 제1 면(11) 및 제1 면(11)의 반대측에 위치하는 제2 면(12)을 갖고 있다. 기판(10)에는, 제1 면(11)으로부터 제2 면(12)에 이르는 관통 구멍(13)이 마련되어 있다.
관통 구멍(13)의 구멍 직경은, 기판(10)의 두께 방향에 있어서의 위치에 따라서 변화해도 된다. 관통 구멍(13)은 제1 면(11)과 제2 면(12) 사이에 협착부(14)를 갖고 있다. 본 실시 형태에 있어서는, 협착부(14)에 있어서, 관통 구멍(13)의 구멍 직경이 최소가 된다. 관통 구멍(13)의 협착부(14)에 있어서의 구멍 직경(도 2에 도시하는 D2)은, 제1 면(11)에 있어서의 구멍 직경(도 2에 도시하는 D1)보다도 작고, 또한 제2 면(12)에 있어서의 구멍 직경(도 2에 도시하는 D3)보다도 작다.
도 1a에 있어서는, 일례로서, 관통 전극 기판(1)이 갖는 1개의 관통 구멍(13)에 형성된 관통 전극(관통 전극(20A))의 단면도를 확대하여 도시하고 있다. 통상, 관통 전극 기판(1)에는 복수의 관통 구멍이 형성되어 있고, 각 관통 구멍에는, 각각 관통 전극이 마련되어 있다.
이하, 관통 전극 기판(1)의 각 구성 요소에 대해서 설명한다.
(기판)
기판(10)은 일정한 절연성을 갖는 재료를 포함하고 있다. 예를 들어, 기판(10)을 구성하는 재료로서, 불소계 수지, 각종 세라믹, 각종 유리, 석영, 합성 석영 등을 들 수 있다.
본 개시에 있어서, 기판(10)의 고주파에 있어서의 유전 정접은, 가능한 한 작은 것이 바람직하다. 기판(10)으로 구성되는 관통 전극 기판(1)의 고주파에 있어서의 전송 손실을 작게 할 수 있기 때문이다. 또한, 「전송 손실이 작다」란, 전송 손실의 값이 보다 0(제로)에 가까운 값인 것을 의미한다.
단, 유전 정접이 작은 기판은 가격이 높아지는 경향이 있다. 그 때문에, 기판(10)은 유전 정접의 값과 비용을 감안하여 선택된다.
상기와 같은 관점에서, 본 개시에 있어서, 기판(10)의 주파수 20㎓에 있어서의 유전 정접은 0.0005 이하인 것이 바람직하다. 기판(10)의 주파수 20㎓에 있어서의 유전 정접은 0.0002 이상이어도 되고, 0.0003 이상이어도 된다.
기판(10)에 있어서의 이산화규소(SiO2)의 함유율은, 예를 들어 90중량％ 이상이고, 95중량％ 이상이어도 된다. 이에 의해, 기판(10)의 고주파에 있어서의 유전 정접을 낮게 할 수 있다. 한편, 이산화규소(SiO2)의 함유율이 높을수록, 기판의 가격이 높아지는 것을 생각할 수 있다. 예를 들어, 석영을 포함하는 기판(10)은 합성 석영을 포함하는 기판(10)보다도 일반적으로 고가이다. 이 점을 고려하여, 기판(10)에 있어서의 이산화규소(SiO2)의 함유율은 99중량％ 이하여도 되고, 98중량％ 이하여도 된다. 기판(10)에 있어서의 이산화규소(SiO2)의 함유율은, 에너지 분산형 X선 분광법(ESD)에 의해 측정된다.
기판(10)은, 작은 열팽창 계수를 갖는 것이 바람직하다. 기판(10)의 열팽창 계수는, 예를 들어 0.5ppm 이상 1.0ppm 이하이다.
기판(10)의 두께(도 2에 도시하는 T)는 얇은 쪽이 관통 구멍의 구멍 직경을 작게 할 수 있는 점에서 바람직하지만, 한편, 강도의 점에서는 불리해진다.
관통 전극 기판(1)의 제조 공정에서는, 연마 공정, 전형적으로는 CMP(Chemical Mechanical Polishing, 화학 기계 연마) 공정이 포함되지만, 기판(10)의 두께가, 과도하게 얇은 경우, 이 연마 공정에서 파손되어 버릴 우려가 있다.
그 때문에, 기판(10)의 두께는, 예를 들어 300㎛ 이상 500㎛ 이하인 것이 바람직하다.
(관통 구멍)
도 2에 도시하는 바와 같이, 기판(10)에는, 제1 면(11)으로부터 제2 면(12)에 이르는 관통 구멍(13)이 마련되어 있다. 관통 구멍(13)은 제1 면(11)과 제2 면(12) 사이에, 구멍 직경이 최소가 되는 협착부(14)를 갖고 있다. 관통 구멍(13)의 협착부(14)에 있어서의 구멍 직경(도 2에 도시하는 D2)은 제1 면(11)에 있어서의 구멍 직경(도 2에 도시하는 D1)보다도 작고, 또한 제2 면(12)에 있어서의 구멍 직경(도 2에 도시하는 D3)보다도 작다.
바꾸어 말하면, 단면으로 보아, 기판(10)에 형성된 관통 구멍(13)의 측면은, 기판(10)의 제1 면(11)측으로부터 협착부(14)를 향하여 끝이 가늘어지는 제1 테이퍼상 부분(15)과, 기판(10)의 제2 면(12)측으로부터 협착부(14)를 향하여 끝이 가늘어지는 제2 테이퍼상 부분(16)을 포함하고 있다. 제1 테이퍼상 부분(15)과 제2 테이퍼상 부분(16)은 협착부(14)로 결합되어 있다.
평면에서 본 관통 구멍(13)의 제1 면(11)측 및 제2 면(12)측의 형태는, 통상, 원 형상이다. 관통 구멍(13)의 횡단면 형태는, 통상, 원 형상이다. 따라서, 관통 구멍(13)은 2개의 원뿔대를 결합한 형태로 표현할 수도 있다. 제1 원뿔대 및 제2 원뿔대는 각각, 하측 바닥과, 하측 바닥보다도 작은 면적을 갖는 상측 바닥을 포함한다. 제1 원뿔대의 상측 바닥과 제2 원뿔대의 상측 바닥을 결합함으로써, 관통 구멍(13)의 형상이 실현된다. 이 경우, 결합된 상측 바닥의 부분이, 협착부(14)에 상당한다.
또한, 상술한 테이퍼상이란, 대국적으로 본 경우에 「테이퍼」인 것을 의미한다. 도 2에 도시하는 관통 구멍(13)의 단면으로 본 예에 있어서, 측면의 제1 테이퍼상 부분(15) 및 제2 테이퍼상 부분(16)은 직선적으로 연장되어 있다. 도시하지는 않지만, 측면의 제1 테이퍼상 부분(15) 및 제2 테이퍼상 부분(16)은 곡선상으로 연장되어 있거나, 일부에 곡선 부분을 포함하고 있거나, 직선상 부분과 곡선상 부분을 갖고 있거나 해도 된다. 후술하는 바와 같이, 관통 구멍(13)의 측면은, 미세한 요철을 포함하고 있어도 된다. 이들의 경우에서도, 대국적으로 보아 「테이퍼」이면, 이들의 형상은 테이퍼상의 개념에 포함된다.
관통 구멍(13)은, 상기와 같은 형태를 갖기 때문에, 관통 구멍(13)의 제1 면(11)의 측에 있어서의 구멍 직경과, 관통 구멍(13)의 제2 면(12)의 측에 있어서의 구멍 직경의, 양쪽을 효과적으로 작게 할 수 있다. 이 이유에 대해서, 이하 설명한다.
관통 전극 기판의 제조 공정은, 전해 도금에 의해 관통 전극의 두께를 증가시키는 공정을 포함하고 있어도 된다. 이 경우, 관통 전극 기판의 제조 공정은, 시드층을 형성하는 공정을 포함하고 있어도 된다. 시드층을 형성하는 공정에 있어서, 예를 들어 관통 구멍의 측면의 경사가 수직에 가까운 경우는, 시드층을 스퍼터링법으로 형성하면, 제1 면(11) 또는 제2 면(12)으로부터 이격된 위치에서는, 필요한 막 두께의 시드층을 형성할 수 없는 경우가 있다. 이 때문에, 그 후의 전해 도금으로 형성되는 관통 전극이, 원하는 두께를 갖지 않는 경우가 있다. 그 때문에, 관통 구멍의 측면은 수직보다도 경사를 갖는 형태인 것이 바람직하다.
관통 구멍의 측면이 경사를 갖는 경우의 관통 구멍의 형태로서, 관통 구멍이 제1 면(11)과 제2 면(12) 사이에 협착부(14)를 갖는 형태와, 관통 구멍이 협착부(14)를 갖고 있지 않는 형태를 생각할 수 있다. 관통 구멍이 협착부(14)를 갖고 있지 않은 형태에서는, 제1 측(예를 들어 제1 면(11)의 측)의 구멍 직경의 크기가, 제2 측(예를 들어 제2 면(12)의 측)의 구멍 직경의 크기와 다른 것이 된다. 그리고, 기판(10)의 두께가 커짐에 따라서, 이 제1 측(예를 들어 제1 면(11)의 측)의 구멍 직경의 크기와, 제2 측(예를 들어 제2 면(12)의 측)의 구멍 직경의 크기의 차는 커진다.
한편, 관통 구멍(13)과 같이 협착부(14)가 형성되어 있는 형태이면, 제1 측(예를 들어 제1 면(11)의 측)의 구멍 직경의 크기와, 제2 측(예를 들어 제2 면(12)의 측)의 구멍 직경의 크기의 차를 작게 할 수 있다. 즉, 관통 구멍(13)의 제1 면(11)의 측에 있어서의 구멍 직경과, 관통 구멍(13)의 제2 면(12)의 측에 있어서의 구멍 직경의 양쪽을 효과적으로 작게 할 수 있다.
그 때문에, 관통 구멍(13)과 같은 형태이면, 기판(10)에 보다 많은 관통 구멍을 형성할 수 있다. 즉, 관통 전극 기판(1)에 있어서는, 단위 면적당의 관통 전극의 수를 보다 많게 할 수 있고, 관통 전극 기판(1)의 관통 전극의 분포 밀도를 높일 수 있다.
또한, 관통 구멍(13)과 같은 형태이면, 관통 구멍(13)의 제1 면(11)의 측에 있어서의 구멍 직경과, 관통 구멍(13)의 제2 면(12)의 측에 있어서의 구멍 직경의, 양쪽을 효과적으로 작게 할 수 있다. 이 때문에, 관통 전극 기판(1)의 관통 전극을, 보다 미세화할 수 있다.
제1 면(11)에 있어서의 구멍 직경 D1 및 제2 면(12)에 있어서의 구멍 직경 D3이 작을수록, 관통 전극 기판(1)의 관통 전극의 분포 밀도를 높일 수 있고, 또한 관통 전극을 미세화할 수 있다. 그러나, 협착부(14)에 있어서의 구멍 직경 D2는, 구멍 직경 D1 및 구멍 직경 D3보다도 작기 때문에, 제조에 있어서의 곤란성이 증가한다.
상기와 같은 관점에서, 본 개시에 있어서, 협착부(14)에 있어서의 구멍 직경 D2가 10㎛ 이상이며, 제1 면(11)에 있어서의 구멍 직경 D1이 60㎛ 이하이고, 제2 면(12)에 있어서의 구멍 직경 D3이 60㎛ 이하인 것이 바람직하다.
구멍 직경 D1 및 구멍 직경 D3이 60㎛ 이하임으로써, 평면에서 본 관통 전극의 분포 밀도를 높일 수 있다. 예를 들어, 평면에서 본 관통 전극의 배열 피치를 100㎛ 이하로 할 수 있다. 구멍 직경 D1과 구멍 직경 D2의 차, 또는 구멍 직경 D3과 구멍 직경 D2의 차 중 적어도 한쪽은, 10㎛ 이상인 것이 바람직하다.
협착부(14)에 있어서의 구멍 직경 D2에 대해서 상세하게 설명한다. 구멍 직경 D2가 너무 작아지면, 관통 전극의 형성 공정에 있어서 불량이 발생하는 것을 생각할 수 있다. 예를 들어, 무전해 도금에 의해 시드층을 형성하는 공정에 있어서, 협착부(14)에 액막이 형성되기 쉬워지는 것을 생각할 수 있다. 협착부(14)에 액막이 형성되면, 협착부(14)에 시드층이 석출되기 어려워진다. 이 때문에, 그 후의 전해 도금에 있어서, 후술하는 도전층(23)의 두께가 부분적으로 작아지거나, 도전층(23)이 부분적으로 형성되지 않거나 하는 것을 생각할 수 있다. 이 점을 고려하여 구멍 직경 D2는, 예를 들어 25㎛ 이상이고, 28㎛ 이상이어도 되고, 30㎛ 이상이어도 된다.
한편, 구멍 직경 D2가 너무 커지면, 평면에서 본 관통 전극의 레이아웃 자유도가 저하되는 것을 생각할 수 있다. 제1 면(11)에 있어서의 구멍 직경 D1은, 협착부(14)에 있어서의 구멍 직경 D2보다도 크다. 이 때문에, 평면에서 보아 인접하는 2개의 관통 전극의 사이의 간격의 최솟값이 정해져 있는 경우, 구멍 직경 D2가 커질수록, 구멍 직경 D1도 커지므로, 제1 면(11)에 있어서의 단위 면적당의 관통 전극의 수가 적어진다. 즉, 구멍 직경 D2가 커질수록, 관통 전극의 분포 밀도를 높이는 것이 어려워진다. 마찬가지로, 구멍 직경 D2가 커질수록, 제2 면(12)에 있어서의 단위 면적당의 관통 전극의 수가 적어진다. 이 점을 고려하여, 구멍 직경 D2는, 예를 들어 50㎛ 이하이고, 45㎛ 이하여도 되고, 40㎛ 이하여도 된다.
보다 구체적으로는, 바람직한 형태로서, 예를 들어 제1 면(11)에 있어서의 구멍 직경 D1이 40㎛이고, 협착부(14)에 있어서의 구멍 직경 D2가 25㎛이고, 제2 면(12) 있어서의 구멍 직경 D3이 50㎛인 형태를 들 수 있다.
또한, 도 2에 도시하는 예에 있어서는, 제1 면(11) 있어서의 구멍 직경 D1이 제2 면(12)에 있어서의 구멍 직경 D3보다도 작은 형태 예(즉, D1<D3의 예)를 도시하고 있지만, 본 개시의 실시 형태는 이것에 한정되지는 않는다. 예를 들어, 양자의 크기는 동일해도 된다(즉, D1=D3). 예를 들어, 관통 구멍(13)의 제1 면(11)의 측에 있어서의 구멍 직경이 제2 면(12)의 측에 있어서의 구멍 직경보다도 커도 된다(즉, D1>D3). 이들의 변형예는, 본 개시의 제1 실시 형태뿐만 아니라, 후술하는 제2 내지 제7 실시 형태에 대해서도 적용되어도 된다.
도 2에 있어서, 거리 T1은, 기판(10)의 두께 방향에 있어서의, 제1 면(11)으로부터 협착부(14)까지의 거리를 나타낸다. 거리 T2는, 기판(10)의 두께 방향에 있어서의, 제2 면(12)으로부터 협착부(14)까지의 거리이다. 거리 T1 및 거리 T2 중 작은 쪽을, 협착부(14)의 깊이 위치라고도 칭한다. 도 2에 도시하는 예에 있어서는, 거리 T1이, 거리 T2보다도 작다. 따라서, 거리 T1이 협착부(14)의 깊이 위치에 상당한다.
협착부(14)의 깊이 위치가 너무 커지면, 관통 전극의 형성 공정에 있어서 불량이 발생하는 것을 생각할 수 있다. 예를 들어, 무전해 도금에 의해 시드층을 형성하는 공정에 있어서, 협착부(14)에 액막이 형성되기 쉬워지는 것을 생각할 수 있다. 이 점을 고려하여, 협착부(14)의 깊이 위치는, 예를 들어 50㎛ 이하이고, 40㎛ 이하여도 되고, 35㎛ 이하여도 되고, 30㎛ 이하여도 된다.
도 2에 도시하는 예에 있어서는, 기판(10)의 두께 방향에 있어서의 협착부(14)의 위치가, 기판(10)의 두께 방향의 중심 위치보다도 제1 면(11)의 측에 위치하는 형태예를 도시하고 있다. 즉, 거리 T1이, 거리 T2보다도 작다. 도시하지는 않지만, 본 개시의 실시 형태는 이것에 한정되지는 않는다. 예를 들어, 협착부(14)의 위치는, 기판(10)의 두께 방향의 중심 위치여도 된다. 즉, 거리 T1과 거리 T2가 동등해도 된다. 예를 들어, 협착부(14)의 위치는, 기판(10)의 두께 방향의 중심 위치보다도 제2 면(12)의 측이어도 된다. 즉, 거리 T2가, 거리 T1보다도 작아도 된다. 이들의 변형예도, 본 개시의 제1 실시 형태뿐만 아니라, 후술하는 제2 내지 제7 실시 형태에 대해서도 적용되어도 된다.
[관통 구멍의 다른 형태]
또한, 본 개시의 관통 전극 기판을 구성하는 기판의 관통 구멍은, 도 13에 도시하는 바와 같이, 제1 면(11)과 제2 면(12) 사이에, 구멍 직경이 최소가 되는 협착부를 갖고 있지 않은 형태여도 된다. 이것은, 본 개시의 제1 실시 형태뿐만 아니라, 후술하는 제2 내지 제7 실시 형태에 대해서도 마찬가지이다.
예를 들어, 도 13에 도시하는 형태에 있어서는, 단면으로 보아, 기판(10A)에 형성된 관통 구멍(13A)의 측면은, 기판(10A)의 제2 면(12)측으로부터 제1 면(11)측을 향하여 끝이 가늘어지는 테이퍼상으로 되어 있다. 그리고, 관통 구멍(13A)의 구멍 직경은, 제1 면(11)의 측이 있어서의 구멍 직경(도 13에 도시하는 D4)이 최소가 되고, 제2 면(12)의 측에 있어서의 구멍 직경(도 13에 도시하는 D5)이 최대로 되어 있다.
이와 같은 형태의 경우도, 고밀도화 및 미세화에 따른 관통 전극을 구비한 관통 전극 기판으로 하기 위해, 관통 구멍(13A)의 구멍 직경은 최소 구멍 직경이 10㎛ 이상이고, 최대 구멍 직경이 60㎛ 이하인 것이 바람직하다. 즉, 도 13에 도시하는 형태에 있어서는, 관통 구멍(13A)의 제1 면(11)의 측에 있어서의 구멍 직경(도 13에 도시하는 D4)이 10㎛ 이상이고, 제2 면(12)의 측에 있어서의 구멍 직경(도 13에 도시하는 D5)이 60㎛ 이하인 것이 바람직하다.
보다 구체적으로는, 도 13에 도시하는 기판(10A)에 있어서의 바람직한 형태로서, 예를 들어 관통 구멍(13A)의 제1 면(11)의 측에 있어서의 구멍 직경이 30㎛이고, 제2 면(12)의 측에 있어서의 구멍 직경이 45㎛인 형태를 들 수 있다.
또한, 도 13에 도시하는 예에 있어서는, 관통 구멍(13A)의 제1 면(11)의 측에 있어서의 구멍 직경(도 13에 도시하는 D4)이 제2 면(12)의 측에 있어서의 구멍 직경(도 13에 도시하는 D5)보다도 작은 형태 예(즉, D4<D5)를 도시하고 있지만, 본 개시의 실시 형태는 이것에 한정되지는 않는다. 예를 들어, 관통 구멍(13)의 제1 면(11)의 측에 있어서의 구멍 직경이 제2 면(12)의 측에 있어서의 구멍 직경보다도 큰 형태(즉, D4>D5)여도 된다. 이것에 대해서도, 본 개시의 제1 실시 형태뿐만 아니라, 후술하는 제2 내지 제7 실시 형태에 대해서도 마찬가지이다.
최소의 구멍 직경을 갖는 관통 구멍(13, 13A)의 부분을, 최소 직경부라고도 칭한다. 도 1, 2에 도시하는 예에 있어서는, 관통 구멍(13)의 협착부(14)가 최소 직경부를 구성한다. 도 13에 도시하는 예에 있어서는, 제1 면(11)에 위치하는 관통 구멍(13A)의 부분이, 최소 직경부를 구성한다.
(관통 전극)
관통 전극(20A)은 기판(10)의 관통 구멍(13)에 위치하고, 도전성을 갖는 재료로 구성된다.
도 1a에 도시하는 관통 전극 기판(1)에 있어서, 관통 전극(20A)은 기판(10)의 제1 면(11)측으로부터 제2 면(12)측에 이르기까지 관통 구멍(13)의 측면을 따라서 형성되어 있고, 관통 구멍(13)의 중심측은 중공형으로 되어 있다. 즉, 관통 전극(20A)은 컨포멀 비아라고 불리는 형태로 되어 있다.
또한, 도 1a에 확대하여 도시하는 바와 같이, 관통 전극(20A)은 복수의 층으로 구성되어 있고, 관통 구멍(13)의 측면측으로부터 관통 구멍(13)의 중심측을 향하여 차례로, 밀착층(21)과, 시드층(22)과, 도전층(23)을 갖고 있다.
도 1b는 관통 전극(20A)의 그 밖의 일례를 도시하는 단면도이다. 관통 전극(20A)은 관통 구멍(13)의 측면측으로부터 관통 구멍(13)의 중심측을 향하여 차례로, 확산 억제층(24)과, 밀착층(21)과, 시드층(22)과, 도전층(23)을 갖고 있어도 된다.
밀착층(21)은 기판(10)과 시드층(22) 사이에 마련되고, 기판(10)과 시드층(22)의 밀착성을 높이는 효과를 발휘한다. 밀착층(21)은 티타늄(Ti), 질화티타늄(TiN), 산화티타늄(TiO) 또는 산화아연(ZnO) 중 어느 1종을 포함하고, 스퍼터 이온 증착, PVD, 혹은 졸겔법에 의해 형성된다.
시드층(22)은 도전성을 갖는 층이고, 전해 도금 처리에 의해 도전층(23)을 형성하는 전해 도금 공정 시에, 도금액 중의 금속 이온을 석출시켜서 도전층(23)을 성장시키기 위한 토대로 된다. 시드층(22)의 재료로서는, 구리(Cu), 티타늄(Ti), 이들의 조합 등의 도전성을 갖는 재료를 사용할 수 있다. 시드층(22)의 재료는, 도전층(23)의 재료와 동일해도 되고, 달라도 된다. 시드층(22)의 두께는, 예를 들어 50㎚ 이상1000㎚ 이하이다. 시드층(22)은, 예를 들어 스퍼터링법, 증착법, 또는 스퍼터링법 및 증착법의 조합 방법을 사용하여 형성되어도 된다. 시드층(22)은 무전해 도금법, 이온 플레이팅법 등에 의해 형성되어도 된다. 무전해 도금법이 사용되는 경우, 밀착층(21) 위에 팔라듐(Pd) 등의 촉매를 미리 부착시켜도 된다. 이에 의해, 밀착층(21) 위에 시드층(22)이 형성되기 쉬워진다.
도전층(23)은 시드층(22) 위에 전해 도금에 의해 형성되는, 도전성을 갖는 층이다. 도전층(23)을 구성하는 재료로서는, 구리(Cu), 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt), 로듐(Rh), 주석(Sn), 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 크롬(Cr) 등의 금속 또는 이들을 사용한 합금 등, 또는 이들을 적층한 것을 사용할 수 있다.
관통 전극 기판(1)에 있어서의 도전층(23)의 두께(도 1a에 도시하는 t)는 1㎛보다도 작은 경우는, 전기적인 저항이 커져 버려, 전기 특성이 저하되어 버린다라고 하는 문제가 있다. 그 때문에, 도전층(23)의 두께(도 1a에 도시하는 t)는 관통 구멍(13)의 협착부(14)에 있어서의 구멍 직경(도 2에 도시하는 D2) 이하이고, 1㎛ 이상인 것이 바람직하다.
확산 억제층(24)은 관통 전극(20A)에 포함되는 구리 등의 금속이 기판(10) 내에 확산하는 것을 억제하기 위한 층이다. 확산 억제층(24)은 질화규소(SiN) 등의 무기 화합물을 포함한다. 확산 억제층(24)의 두께는, 예를 들어 50㎚ 이상 200㎚ 이하이다.
관통 전극(20A)에 포함되는 구리 등의 금속은, 기판(10)에 비하여 큰 열팽창 계수를 갖는다. 이 때문에, 관통 구멍(13)의 전체에 구리 등의 금속이 충전되어 있는 경우, 열팽창 계수의 차에 기인하여 관통 전극(20A) 또는 기판(10)에 크랙 등의 파손이 발생할 가능성이 있다. 이 점을 고려하여, 관통 구멍(13)에 있어서의, 구리 등의 금속의 체적률의 상한이 정해지는 것이 바람직하다. 관통 구멍(13)에 있어서의 구리의 체적률은, 예를 들어 50％ 이하이고, 45％ 이하여도 되고, 40％ 이하여도 된다. 관통 구멍(13)에 있어서의 구리의 체적률은, 예를 들어 5％ 이상이고, 10％ 이상이어도 되고, 20％ 이상이어도 되고, 30％ 이상이어도 된다.
도 3은 관통 구멍(13)에 있어서의 구리의 체적률을 설명하기 위한 도면이다. 체적률은 관통 구멍(13)의 충전 공간의 체적에 대한, 관통 구멍(13)에 위치하는 시드층(22) 및 도전층(23)의 체적의 백분율이다. 충전 공간의 체적은, 밀착층(21)보다도 내측에 위치하는 관통 구멍(13)의 부분의 체적이다. 도 3에 있어서, 충전 공간은, 부호 13V가 붙여진 점선으로 둘러싸인 부분이다.
(관통 전극 기판의 제조 방법)
관통 전극 기판(1)의 제조 방법의 일례를 설명한다. 먼저, 기판(10)을 준비한다. 계속해서, 기판(10)에 관통 구멍(13)을 형성하는 관통 구멍 형성 공정을 실시한다.
관통 구멍 형성 공정은, 도 4에 도시하는 바와 같이, 기판(10)에 레이저를 조사하는 처리를 포함해도 된다. 레이저는, 관통 구멍(13)이 형성되는 기판(10)의 부위에 조사된다. 레이저가 조사된 기판(10)의 부위는 개질된다. 도 4에 도시하는 바와 같이, 제1 면(11)에 레이저 L1이 조사되고, 제2 면(12)에 레이저 L2가 조사되어도 된다. 레이저 L1의 강도는, 레이저 L2의 강도와 달라도 된다. 예를 들어, 레이저 L2의 강도는, 레이저 L1의 강도보다도 커도 된다.
계속해서, 관통 구멍 형성 공정은, 기판(10)의 습식 에칭 처리를 행한다. 예를 들어, 불산 등의 에칭액에 의해 기판(10)이 에칭된다. 기판(10)은 레이저에 의해 개질된 부위에 있어서 우선적으로 에칭된다. 도 5는 에칭에 의해 기판(10)에 형성되는 관통 구멍(13)의 일례를 도시하는 도면이다. 상술한 방법으로 형성된 관통 구멍(13)의 측면은, 변곡점이 없는 연속된 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 테이퍼상 부분(15)과 제2 테이퍼상 부분(16)이 협착부(14)에 있어서 연속적으로 접속될 수 있다. 예를 들어, 관통 구멍(13)의 단면도에 있어서, 협착부(14)의 접선이, 제1 면(11)의 법선 방향 Z에 평행하게 연장될 수 있다.
상술한 방법으로 형성된 관통 구멍(13)의 측면은, 작은 표면 조도를 가질 수 있다. 도 6은 관통 구멍(13)의 측면을 확대하여 도시하는 도면이다. 관통 구멍(13)의 측면의 표면 조도는, 예를 들어 5㎚ 이하이다. 이에 의해, 밀착층(21)이 균일하게 관통 구멍(13)의 측면에 부착되기 쉬워진다. 또한, 시드층(22)이 균일하게 밀착층(21)에 부착되기 쉬워진다. 밀착층(21)이 사용되지 않는 경우는, 시드층(22)이 균일하게 관통 구멍(13)의 측면에 부착되기 쉬워진다. 또한, 관통 구멍(13)의 측면의 표면 조도가 작음으로써, 표피 효과에 기인하는 고주파 신호의 손실을 저감할 수 있다. 이 때문에, 관통 전극(20A)의 고주파 특성을 높일 수 있다.
관통 구멍(13)의 측면의 표면 조도는, 예를 들어 관통 구멍(13)의 단면 사진에 기초하여 산출된다. 예를 들어, 1개의 관통 구멍(13)에 관해서, 측면의 복수의 요철의 높이를, 단면 사진에 기초하여 측정한다. 계속해서, 높이의 평균값을 산출한다. 평균값이, 관통 구멍(13)의 측면의 표면 조도로서 사용될 수 있다.
그 후, 관통 구멍(13)에 관통 전극(20A)을 형성한다. 예를 들어, 먼저, 확산 억제층(24)을 관통 구멍(13)의 측면에 형성한다. 계속해서, 밀착층(21)을 확산 억제층(24) 상에 형성한다. 계속해서, 시드층(22)을 밀착층(21) 상에 형성한다. 계속해서, 도전층(23)을 시드층(22) 상에 형성한다. 이와 같이 하여, 관통 전극(20A)을 구비하는 관통 전극 기판(1)이 제조된다.
<제2 실시 형태>
이어서, 본 개시의 관통 전극 기판의 일 실시 형태에 관한 관통 전극 기판(2)에 대해서, 도 7를 사용하여 설명한다. 여기서, 도 7는 관통 전극 기판(2)의 주요부의 일례를 도시하는 모식적 단면도이다.
도 7에 도시하는 바와 같이, 관통 전극 기판(2)은 관통 구멍(13)이 마련되어 있는 기판(10)과, 기판(10)의 관통 구멍(13)에 위치하는 관통 전극(20B)을 구비하고 있다. 또한, 관통 전극 기판(2)은 제1 면(11)의 측에 제1 면측 배선(31)을 갖고, 제2 면(12)의 측에 제2 면측 배선(32)을 갖고 있다.
도 1a에 도시하는 상술한 관통 전극 기판(1)에 있어서, 관통 전극(20A)은 기판(10)의 제1 면(11)측으로부터 제2 면(12)측에 이르기까지 관통 구멍(13)의 측면을 따라서 형성되어 있고, 관통 구멍(13)의 중심측은 중공형으로 되어 있었다.
한편, 도 7에 도시하는 관통 전극 기판(2)에 있어서, 관통 구멍(13)은 기판(10)의 제1 면(11)의 측에 있어서, 관통 전극(20B)을 구성하는 도전성 재료로 밀봉되어 있다.
또한, 관통 전극 기판(2)에 있어서 기판(10)의 제2 면(12)의 측의 관통 전극(20B)은, 도 1a에 도시하는 관통 전극 기판(1)의 관통 전극(20A)과 마찬가지로, 관통 구멍(13)의 측면을 따라서 형성되어 있고, 관통 구멍(13)의 중심측은 중공형으로 되어 있다.
또한, 도시하지는 않지만, 관통 전극 기판(2)의 관통 전극(20B)도, 관통 전극 기판(1)의 관통 전극(20A)과 마찬가지로, 복수의 층으로 구성되어 있고, 관통 구멍(13)의 측면측으로부터 관통 구멍(13)의 중심측을 향하여 차례로, 밀착층(21)과, 시드층(22)과, 도전층(23)을 갖고 있다. 이와 같은 형태를 갖는 관통 전극(20B)은, 예를 들어 기판(10)의 제1 면(11)의 측의 시드층(22)에만 급전하여, 그 위에 도전층(23)을 전해 도금에 의해 성장시킴으로써 얻을 수 있다.
도 7에 도시하는 관통 전극 기판(2)에 있어서도, 도 1a에 도시하는 관통 전극 기판(1)과 마찬가지로, 기판(10)의 고주파에 있어서의 유전 정접을 소정의 범위로 함으로써, 고주파에 있어서의 전송 손실을 작게 할 수 있다. 관통 전극 기판(2)에 있어서도, 기판(10)의 주파수 20㎓에 있어서의 유전 정접은 0.0005 이하인 것이 바람직하다. 기판(10)의 주파수 20㎓에 있어서의 유전 정접은 0.0002 이상이어도 되고, 0.0003 이상이어도 된다.
또한, 도 7에 도시하는 관통 전극 기판(2)에 있어서도, 관통 구멍(13)이 협착부(14)를 갖고 있는 형태이므로, 도 1a에 도시하는 관통 전극 기판(1)과 마찬가지로, 관통 구멍(13)의 제1 면(11)의 측에 있어서의 구멍 직경과, 관통 구멍(13)의 제2 면(12)의 측에 있어서의 구멍 직경의 양쪽을 효과적으로 작게 할 수 있다.
그 때문에, 관통 전극 기판(2)에 있어서도, 단위 면적당의 관통 전극의 수를 보다 많게 할 수 있고, 관통 전극 기판(2)의 관통 전극의 분포 밀도를 높일 수 있다. 또한, 관통 전극 기판(2)의 관통 전극을, 보다 미세화할 수 있다.
또한, 도 7에 도시하는 관통 전극 기판(2)에 있어서는, 실장하는 디바이스 등의 단자와, 관통 전극 기판(2)의 기판(10)의 제1 면(11)의 측의 관통 전극(20B)의 접속을, 평면에서 보아 관통 구멍(13)의 구멍 직경 내에서 행할 수 있다. 이 때문에, 보다 고밀도의 실장이 가능해진다.
도 7에 도시하는 관통 전극 기판(2)의 예에 있어서는, 기판(10)의 제1 면(11)의 측의 관통 전극(20B)이, 관통 전극(20B)을 구성하는 도전성 재료로 관통 구멍(13)을 밀봉하고 있다. 또한, 기판(10)의 제2 면(12)의 측의 관통 전극(20B)은, 관통 구멍(13)의 측면을 따라서 형성되고, 관통 구멍(13)의 중심측은 중공형으로 되어 있다. 도시하지는 않지만, 본 실시 형태는, 도 7의 예에 한정되지는 않는다.
예를 들어, 도 7에 도시하는 관통 전극 기판(2)과는 상하가 반전된 형태여도 된다. 즉, 기판(10)의 제2 면(12)의 측의 관통 전극(20B)이, 관통 전극(20B)을 구성하는 도전성 재료로 관통 구멍(13)을 밀봉하고 있어도 된다. 기판(10)의 제1 면(11)의 측의 관통 전극(20B)은, 관통 구멍(13)의 측면을 따라서 형성되고, 관통 구멍(13)의 중심측은 중공형으로 되어 있어도 된다.
<제3 실시 형태>
다음으로, 본 개시의 관통 전극 기판의 일 실시 형태에 관한 관통 전극 기판(3)에 대해서, 도 8을 사용하여 설명한다. 여기서, 도 8은 관통 전극 기판(3)의 주요부의 일례를 도시하는 모식적 단면도이다.
도 8에 도시하는 바와 같이, 관통 전극 기판(3)은 관통 구멍(13)이 마련되어 있는 기판(10)과, 기판(10)의 관통 구멍(13)에 위치하는 관통 전극(20C)을 구비하고 있다. 또한, 관통 전극 기판(3)은 제1 면(11)의 측에 제1 면측 배선(31)을 갖고, 제2 면(12)의 측에 제2 면측 배선(32)을 갖고 있다.
여기서, 도 1a에 도시하는 관통 전극 기판(1)에 있어서, 관통 전극(20A)은 기판(10)의 제1 면(11)측으로부터 제2 면(12)측에 이르기까지 관통 구멍(13)의 측면을 따라서 형성되어 있고, 관통 구멍(13)의 중심측은 중공형으로 되어 있었다.
한편, 도 8에 도시하는 관통 전극 기판(3)에 있어서 관통 구멍(13)의 내부는, 관통 전극(20C)을 구성하는 도전성 재료로 충전되어 있다. 즉, 관통 전극(20C)은 필드 비아라고 불리는 형태로 되어 있다.
또한, 도시하지는 않지만, 관통 전극 기판(3)의 관통 전극(20C)도, 관통 전극 기판(1)의 관통 전극(20A)과 마찬가지로, 복수의 층으로 구성되어 있고, 관통 구멍(13)의 측면측으로부터 관통 구멍(13)의 중심측을 향하여 차례로, 밀착층(21)과, 시드층(22)과, 도전층(23)을 갖고 있다. 이와 같은 형태를 갖는 관통 전극(20C)은, 예를 들어 기판(10)의 제1 면(11)의 측 및 제2 면(12)의 측의 양쪽으로부터 시드층(22)에 급전하여, 도전층(23)을 전해 도금에 의해 성장시킴으로써 얻을 수 있다.
도 8에 도시하는 관통 전극 기판(3)에 있어서도, 도 1a에 도시하는 관통 전극 기판(1)과 마찬가지로, 기판(10)의 고주파에 있어서의 유전 정접을 소정의 범위로 함으로써, 고주파에 있어서의 전송 손실을 작게 할 수 있다. 관통 전극 기판(3)에 있어서도, 기판(10)의 주파수 20㎓에 있어서의 유전 정접은 0.0005 이하인 것이 바람직하다. 기판(10)의 주파수 20㎓에 있어서의 유전 정접은 0.0002 이상이어도 되고, 0.0003 이상이어도 된다.
또한, 도 8에 도시하는 관통 전극 기판(3)에 있어서도, 관통 구멍(13)이 협착부(14)를 갖고 있는 형태이므로, 도 1a에 도시하는 관통 전극 기판(1)과 마찬가지로, 관통 구멍(13)의 제1 면(11)에 있어서의 구멍 직경과, 관통 구멍(13)의 제2 면(12)에 있어서의 구멍 직경의 양쪽을 효과적으로 작게 할 수 있다.
그 때문에, 관통 전극 기판(3)에 있어서도, 단위 면적당의 관통 전극의 수를 보다 많게 할 수 있고, 관통 전극 기판(3)의 관통 전극의 분포 밀도를 높일 수 있다. 또한, 관통 전극 기판(3)의 관통 전극을, 보다 미세화할 수 있다.
또한, 도 8에 도시하는 관통 전극 기판(3)에 있어서는, 관통 전극(20C)이 필드 비아의 구조를 갖는다. 이 때문에, 기판(10)의 제1 면(11)의 측 및 제2 면(12)의 측의 양쪽에 있어서, 실장하는 디바이스 등의 단자와 관통 전극(20C)의 접속을, 평면에서 보아 관통 구멍(13)의 구멍 직경 내에서 행할 수 있다. 이 때문에, 보다 고밀도의 실장이 가능해진다.
또한, 관통 전극 기판(3)에 있어서는, 관통 전극(20C)을 구성하는 도전성 재료가 기판(10)의 제1 면(11)의 측 및 제2 면(12)의 측에, 각각 오목부를 갖고 있는 것이 바람직하다.
상기한 바와 같이 관통 전극(20C)을 구성하는 도전성 재료는, 전해 도금에 의해 형성되고, 그 후, 기판(10)의 제1 면(11) 및 제2 면(12)에 형성된 불필요한 도전성 재료는, 연마에 의해 제거된다. 이 도전성 재료는, 전형적으로는 구리(Cu)이다. 이 연마 시에, 관통 전극(20C)의 제1 면(11)의 측 및 제2 면(12)의 측에, 각각 오목부가 형성되도록 연마함으로써, 기판(10)의 제1 면(11) 및 제2 면(12)의 전역에서, 각 면 상의 도전성 재료를 완전히 제거하는 것이 용이해진다. 또한, 통상 1매의 기판(10)에는, 복수의 관통 전극(20C)이 마련되지만, 상기와 같이 오목부가 형성되도록 연마함으로써, 복수의 관통 전극(20C)의 모든 제1 면(11)의 측 및 제2 면(12)의 측에 일정한 깊이의 오목부를 형성할 수 있다. 그 때문에, 그 후에 형성하는 절연층의 개구 가공을 안정적으로 행할 수 있고, 개구 불량을 억제할 수 있다.
예를 들어, 도 8에 도시하는 관통 전극 기판(3)에 있어서는, 관통 전극(20C)을 구성하는 도전성 재료가, 기판(10)의 제1 면(11)의 측에 제1 면측 오목부(25)를 갖고 있고, 기판(10)의 제2 면(12)의 측에 제2 면측 오목부(26)를 갖고 있다.
제1 면측 오목부(25)에 있어서의 기판(10)의 제1 면(11)으로부터의 깊이(도 8에 도시하는 d1)는 0.1㎛ 이상 5㎛ 이하인 것이 바람직하다. 제1 면측 오목부(25)의 깊이가 5㎛보다 큰 경우, 관통 전극 기판(3)에 대하여 기판(10)의 제1 면(11)의 측에 절연층을 형성할 때, 절연층의 막 두께가 제1 면측 오목부(25)에 있어서 부분적으로 두꺼워져 버리는 경우가 있다. 이 경우, 절연층에 개구부(비아)를 마련할 때에 개구 불량이 될 우려가 있다.
한편, 제1 면측 오목부(25)에 있어서의 기판(10)의 제1 면(11)으로부터의 깊이를 정확하게 제로로 하는 것은, 제조 기술상 곤란이다. 제조상의 여유도를 갖게 하기 위해, 0.1㎛ 이상의 깊이인 것이 바람직하다.
마찬가지로, 제2 면측 오목부(26)에 있어서의 기판(10)의 제2 면(12)으로부터의 깊이(도 8에 도시하는 d2)도 0.1㎛ 이상 5㎛ 이하인 것이 바람직하다.
상기의 형태는, 예를 들어 기판(10)의 제1 면(11)의 측 및 제2 면(12)의 측의 양쪽으로부터 시드층(22)에 급전하여, 도전층(23)을 전해 도금에 의해 성장시킨 후에, 기판(10)의 제1 면(11)의 측 및 제2 면(12)의 측을 CMP(Chemical Mechanical Polishing) 연마함으로써 제조될 수 있다.
제1 면측 오목부(25)의 깊이(도 8에 도시하는 d1), 및 제2 면측 오목부(26)의 깊이(도 8에 도시하는 d2)는 구멍 직경, 연마 패드의 경도, 연마 슬러리의 케미컬 에치와 메커니컬 에치의 비율로부터 결정된다. 구멍 직경이 클수록, 오목부의 깊이는 커진다. 연마 패드는 유연할수록, 구멍에 들어가기 쉬워지므로, 깊이는 커진다. 연마 슬러리는 케미컬 에칭 레이트가 클수록, 깊이는 커진다.
<제4 실시 형태>
다음으로, 본 개시의 관통 전극 기판의 일 실시 형태에 관한 관통 전극 기판(4)에 대해서, 도 9를 사용하여 설명한다. 여기서, 도 9는 관통 전극 기판(4)의 주요부의 일례를 도시하는 모식적 단면도이다.
도 9에 도시하는 바와 같이, 관통 전극 기판(4)은 관통 구멍(13)이 마련되어 있는 기판(10)과, 기판(10)의 관통 구멍(13)에 위치하는 관통 전극(20A)을 구비하고 있다. 또한, 관통 전극 기판(4)은 제1 면(11)의 측에 제1 면측 배선(31)을 갖고, 제2 면(12)의 측에 제2 면측 배선(32)을 갖고 있다.
여기서, 도 1a에 도시하는 관통 전극 기판(1)에 있어서, 관통 구멍(13)의 중심측은 중공형으로 되어 있었다. 한편, 도 9에 도시하는 관통 전극 기판(4)에 있어서 관통 구멍(13)의 내부는, 수지 재료(41)로 충전되어 있다. 즉, 도 9에 도시하는 관통 전극 기판(4)은, 도 1a에 도시하는 관통 전극 기판(1)의 구성을 갖고, 또한 관통 구멍(13)의 내부가 수지 재료(41)로 충전되어 있는 형태를 갖는다. 또한, 도시하지는 않지만, 관통 전극 기판(4)의 관통 전극(20A)도, 관통 전극 기판(1)의 관통 전극(20A)과 마찬가지로, 복수의 층으로 구성되어 있고, 관통 구멍(13)의 측면측으로부터 관통 구멍(13)의 중심측을 향하여 차례로, 밀착층(21)과, 시드층(22)과, 도전층(23)을 갖고 있다.
도 9에 도시하는 관통 전극 기판(4)과 같이, 관통 구멍(13)의 내부를 수지 재료(41)로 충전하기 위해서는, 예를 들어 수지 재료(41)로 구성되는 필름을, 기판의 제1 면(11)측 및 제2 면(12)측의 양쪽에 첩부하여, 진공 라미네이트 등의 방법에 의해 관통 구멍을 메우는 방법을 사용할 수 있다.
기판의 제1 면(11)측 및 제2 면(12)측의 여분인 필름의 부분은, 예를 들어 스퀴지를 사용하여 긁어내어 제거할 수 있다. 또한, 산소 가스를 사용한 디스컴 처리를 실시하여 제거할 수도 있다.
이와 같이 하여, 도 9에 도시하는 관통 전극 기판(4)을 얻을 수 있다.
도 9에 도시하는 관통 전극 기판(4)에 있어서도, 도 1a에 도시하는 관통 전극 기판(1)과 마찬가지로, 기판(10)의 고주파에 있어서의 유전 정접을 소정의 범위로 함으로써, 고주파에 있어서의 전송 손실을 작게 할 수 있다. 관통 전극 기판(4)에 있어서도, 기판(10)의 주파수 20㎓에 있어서의 유전 정접은 0.0005 이하인 것이 바람직하다. 기판(10)의 주파수 20㎓에 있어서의 유전 정접은 0.0002 이상이어도 되고, 0.0003 이상이어도 된다.
또한, 도 9에 도시하는 관통 전극 기판(4)에 있어서도, 관통 구멍(13)이 협착부(14)를 갖고 있는 형태이므로, 도 1a에 도시하는 관통 전극 기판(1)과 마찬가지로, 관통 구멍(13)의 제1 면(11)의 측에 있어서의 구멍 직경과, 관통 구멍(13)의 제2 면(12)의 측에 있어서의 구멍 직경의 양쪽을 효과적으로 작게 할 수 있다.
그 때문에, 관통 전극 기판(4)에 있어서도, 단위 면적당의 관통 전극의 수를 보다 많게 할 수 있고, 관통 전극 기판(4)의 관통 전극의 분포 밀도를 높일 수 있다. 또한, 관통 전극 기판(4)의 관통 전극을, 보다 미세화할 수 있다.
도 9에 도시하는 관통 전극 기판(4)에 있어서는, 관통 구멍(13)에 충전하는 수지 재료(41)의 고주파에 있어서의 유전 정접이, 소정의 범위의 작은 값인 것이 바람직하다. 이에 의해, 유전 정접이 보다 큰 값의 수지가 충전되어 있는 관통 전극 기판에 비해, 관통 전극 기판(4)의 고주파에 있어서의 전송 손실을 작게 할 수 있다. 관통 전극 기판(4)에 있어서, 수지 재료(41)의 주파수 20㎓에 있어서의 유전 정접은, 예를 들어 0.02 이하이고, 0.01 이하여도 된다. 수지 재료(41)의 주파수 20㎓에 있어서의 유전 정접은 0.003 이상이어도 된다.
수지 재료(41)의 열팽창 계수는, 예를 들어 17ppm 이상 70ppm 이하이다.
관통 전극 기판(4)의 관통 전극(20A)의 전송 손실은, 관통 구멍(13)에 충전하는 수지 재료(41)의 고주파에 있어서의 유전 정접에 의존한다. 수지 재료(41)의 유전 정접이 작을수록, 전송 손실이 작아진다. 수지 재료(41)에는, 동시에 관통 구멍 내의 충전성(예를 들어, 보이드가 없는 것)이 요구되고, 점탄성 제어를 위해, 필러 등의 성분이 추가된다. 이 때문에, 결과적으로, 수지 재료(41)의 주파수 20㎓에 있어서의 유전 정접은 0.003 이상이 된다. 수지 재료(41)에 있어서의 필러의 함유율은, 예를 들어 30체적％ 이상 80체적％ 이하이다.
수지 재료(41)의 예로서는, 폴리이미드, 에폭시, 벤조시클로부텐 수지, 폴리아미드, 페놀 수지, 실리콘 수지, 불소 수지, 액정 폴리머, 폴리아미드이미드, 폴리벤조옥사졸, 시아네이트 수지, 아라미드, 폴리올레핀, 폴리에스테르, BT 레진, FR-4, FR-5, 폴리아세탈, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 신디오택틱ㆍ폴리스티렌, 폴리페닐렌술피드, 폴리에테르에테르케톤, 폴리에테르니트릴, 폴리카르보네이트, 폴리페닐렌에테르폴리술폰, 폴리에테르술폰, 폴리아릴레이트, 폴리에테르이미드 등을 사용할 수 있다. 상기 수지는, 단체로 사용되어도 되고, 2종류 이상의 수지가 조합하여 사용되어도 된다. 또한, 상기 수지에, 유리, 탈크, 마이카, 실리카, 알루미나 등, 무기 필러 등을 병용하여 사용해도 된다.
수지 재료(41)는, 하기의 화학식 (1)에 의해 표시되는 구조를 포함하는 화합물 1을 포함하고 있어도 된다.
수지 재료(41)는, 하기의 화학식 (2)에 의해 표시되는 구조를 포함하는 화합물 2를 포함하고 있어도 된다.
수지 재료(41)는, 하기의 화학식 (3)에 의해 표시되는 구조를 포함하는 화합물 2를 포함하고 있어도 된다.
수지 재료(41)는, 상기의 화합물 1, 화합물 2 및 화합물 3을 소정의 비율로 포함하고 있어도 된다. 예를 들어, 수지 재료(41)는, 화합물 1, 화합물 2 및 화합물 3을 40:30:30의 중량비로 포함하는 폴리이미드여도 된다.
또한, 본 실시 형태에 있어서는, 수지 재료(41)로 구성되는 수지층을, 기판(10)의 제1 면(11)의 측, 또는 기판(10)의 제2 면(12)의 측 중 적어도 한쪽에 형성하여, 절연층으로서 사용할 수도 있다. 예를 들어, 도 9에 도시하는 관통 전극 기판(4)에 있어서는, 수지 재료(41)로 구성되는 수지층이, 기판(10)의 제2 면(12)의 측에 형성되어 있다. 그리고, 수지 재료(41)의 고주파에 있어서의 유전 정접을 소정의 범위로 함으로써, 관통 전극 기판(4)의 고주파에 있어서의 전송 손실을, 보다 작게 할 수 있다.
여기서, 상기 수지층은, 평면에서 보아 상기 관통 전극과 겹치는 위치에 개구부를 갖고 있는 것이 바람직하다. 관통 전극과 기판의 계면에서 가스가 발생하는 경우가 있어, 이 가스를 방출하기 위해서이다.
예를 들어, 도 9에 도시하는 관통 전극 기판(4)에 있어서는, 평면에서 보아 관통 전극(20A)과 겹치는 위치에 개구부(51)를 갖고 있다.
<제5 실시 형태>
다음으로, 본 개시의 관통 전극 기판의 일 실시 형태에 관한 관통 전극 기판(5)에 대해서, 도 10을 사용하여 설명한다. 여기서, 도 10은 관통 전극 기판(5)의 주요부의 일례를 도시하는 모식적 단면도이다.
도 10에 도시하는 바와 같이, 관통 전극 기판(5)은 관통 구멍(13)이 마련되어 있는 기판(10)과, 기판(10)의 관통 구멍(13)에 위치하는 관통 전극(20D)을 구비하고 있다. 또한, 관통 전극 기판(5)은 제1 면(11)의 측에 제1 면측 배선(31)을 갖고, 제2 면(12)의 측에 제2 면측 배선(32)을 갖고 있다.
또한, 도 10에 도시하는 관통 전극 기판(5)에 있어서, 관통 구멍(13)은 기판(10)의 제1 면(11)의 측에 있어서, 관통 전극(20D)을 구성하는 도전성 재료로 밀봉되어 있다.
또한, 관통 전극 기판(5)에 있어서 기판(10)의 제2 면(12)의 측의 관통 전극(20D)은, 도 7에 도시하는 관통 전극 기판(2)의 관통 전극(20B)과 마찬가지로, 관통 구멍(13)의 측면을 따라서 형성되어 있고, 관통 구멍(13)의 중심측은 중공형으로 되어 있다.
또한, 도시하지는 않지만, 관통 전극 기판(5)의 관통 전극(20D)도, 관통 전극 기판(2)의 관통 전극(20B)과 마찬가지로, 복수의 층으로 구성되어 있고, 관통 구멍(13)의 측면측으로부터 관통 구멍(13)의 중심측을 향하여 차례로, 밀착층(21)과, 시드층(22)과, 도전층(23)을 갖고 있다.
도 10에 도시하는 관통 전극 기판(5)에 있어서도, 도 7에 도시하는 관통 전극 기판(2)과 마찬가지로, 기판(10)의 고주파에 있어서의 유전 정접을 소정의 범위로 함으로써, 고주파에 있어서의 전송 손실을 작게 할 수 있다. 관통 전극 기판(5)에 있어서도, 기판(10)의 주파수 20㎓에 있어서의 유전 정접은 0.0005 이하인 것이 바람직하다. 기판(10)의 주파수 20㎓에 있어서의 유전 정접은 0.0002 이상이어도 되고, 0.0003 이상이어도 된다.
또한, 도 10에 도시하는 관통 전극 기판(5)에 있어서도, 관통 구멍(13)이 협착부(14)를 갖고 있는 형태이므로, 도 7에 도시하는 관통 전극 기판(2)과 마찬가지로, 관통 구멍(13)의 제1 면(11)에 있어서의 구멍 직경과, 관통 구멍(13)의 제2 면(12)에 있어서의 구멍 직경의 양쪽을 효과적으로 작게 할 수 있다.
그 때문에, 관통 전극 기판(5)에 있어서도, 단위 면적당의 관통 전극의 수를 보다 많게 할 수 있고, 관통 전극 기판(5)의 관통 전극의 분포 밀도를 높일 수 있다. 또한, 관통 전극 기판(5)의 관통 전극을, 보다 미세화할 수 있다.
또한, 도 10에 도시하는 관통 전극 기판(5)에 있어서는, 실장하는 디바이스 등의 단자와, 관통 전극 기판(5)의 기판(10)의 제1 면(11)의 측의 관통 전극(20D)의 접속을, 평면에서 보아 관통 구멍(13)의 구멍 직경 내에서 행할 수 있으므로, 보다 고밀도의 실장이 가능해진다.
또한, 도 10에 도시하는 관통 전극 기판(5)은 기판(10)의 제1 면(11)의 측에, 절연 수지층(42)을 갖고 있다. 절연 수지층(42)의 고주파에 있어서의 유전 정접은, 소정의 범위의 작은 값인 것이 바람직하다. 이에 의해, 유전 정접이 보다 큰 값의 수지를 절연층에 사용한 관통 전극 기판에 비해, 관통 전극 기판(5)의 고주파에 있어서의 전송 손실을 작게 할 수 있다.
관통 전극 기판(5)에 있어서, 절연 수지층(42)의 주파수 20㎓에 있어서의 유전 정접이, 0.001 이상 0.01 이하인 것이 바람직하다.
관통 전극 기판(5)과 같은 형태에 있어서, 절연 수지층(42) 위에 전송 선로를 형성하는 경우, 절연 수지층(42)의 유전 정접이 작은 쪽이 전송 손실은 작아진다. 그 때문에, 절연 수지층(42)의 주파수 20㎓에 있어서의 유전 정접은 0.01 이하인 것이 바람직하다. 절연 수지층(42)의 주파수 20㎓에 있어서의 유전 정접은 0.003 미만이어도 된다. 한편, 절연 수지층(42)의 주파수 20㎓에 있어서의 유전 정접이, 0.001 미만이 되면, 절연층으로서의 배선 밀착성을 손상시켜 버릴 우려가 있다. 그 때문에, 절연 수지층(42)의 주파수 20㎓에 있어서의 유전 정접은 0.001 이상인 것이 바람직하다. 절연 수지층(42)의 주파수 20㎓에 있어서의 유전 정접은 0.0017 이상이어도 된다.
절연 수지층(42)의 열팽창 계수는, 예를 들어 30ppm 이상 100ppm 이하이다.
절연 수지층(42)을 구성하는 수지의 예로서는, 에폭시계 수지, 폴리페닐렌에테르계 수지, 폴리테트라플루오로에틸렌 수지 등의 불소계 수지 등을 들 수 있다. 에폭시계 수지의 구체예로서는, 아지노모토 파인테크노 가부시키가이샤 제조의 GY11, GL102, 다이요 잉키 세이조 가부시키가이샤 제조의 Zaristo517X 등을 들 수 있다. 폴리페닐렌에테르계 수지의 구체예로서는, 나믹스 가부시키가이샤 제조의 NC0209 등을 들 수 있다. 불소계 수지의 구체예로서는, 아사히 가라스 가부시키가이샤 제조의 사이톱, EPRIMA L 등을 들 수 있다.
절연 수지층(42)을 구성하는 수지는, 상기의 수지 재료(41)와 동일해도 된다.
절연 수지층(42)은, 상술한 화학식 (1)에 의해 표시되는 구조를 포함하는 화합물 1을 포함하고 있어도 된다.
절연 수지층(42)은, 상술한 화학식 (2)에 의해 표시되는 구조를 포함하는 화합물 2를 포함하고 있어도 된다.
절연 수지층(42)은, 상술한 화학식 (3)에 의해 표시되는 구조를 포함하는 화합물 3을 포함하고 있어도 된다.
절연 수지층(42)은, 상기의 화합물 1, 화합물 2 및 화합물 3을 소정의 비율로 포함하고 있어도 된다. 예를 들어, 수지 재료(41)는 화합물 1, 화합물 2 및 화합물 3을 10:60:30의 중량비로 포함하는 폴리이미드여도 된다.
절연 수지층(42)은, 평면에서 보아 상기 관통 전극과 겹치는 위치에 개구부를 갖고 있는 것이 바람직하다. 관통 전극과 기판의 계면에서 가스가 발생하는 경우가 있어, 이 가스를 방출하기 위해서이다.
예를 들어, 도 10에 도시하는 관통 전극 기판(5)에 있어서는, 평면에서 보아 관통 전극(20D)과 겹치는 위치에 개구부(52)를 갖고 있다.
<제6 실시 형태>
다음으로, 본 개시의 관통 전극 기판의 일 실시 형태에 관한 관통 전극 기판(6)에 대해서, 도 11을 사용하여 설명한다. 여기서, 도 11은 관통 전극 기판(6)의 주요부의 일례를 도시하는 모식적 단면도이다.
도 11에 도시하는 바와 같이, 관통 전극 기판(6)은 관통 구멍(13)이 마련되어 있는 기판(10)과, 기판(10)의 관통 구멍(13)에 위치하는 관통 전극(20A)을 구비하고 있다. 또한, 관통 전극 기판(6)은 제1 면(11)의 측에 제1 면측 배선(31)을 갖고, 제2 면(12)의 측에 제2 면측 배선(32)을 갖고 있다.
여기서, 도 1a에 도시하는 관통 전극 기판(1)에 있어서, 관통 구멍(13)의 중심측은 중공형으로 되어 있었다. 한편, 도 11에 도시하는 관통 전극 기판(6)에 있어서 관통 구멍(13)의 내부는, 수지 재료(41)로 충전되어 있다. 즉, 도 11에 도시하는 관통 전극 기판(6)은, 도 1a에 도시하는 관통 전극 기판(1)의 구성을 갖고, 또한 관통 구멍(13)의 내부가 수지 재료(41)로 충전되어 있는 형태를 갖는다. 또한, 도시하지는 않지만, 관통 전극 기판(6)의 관통 전극(20A)도, 관통 전극 기판(1)의 관통 전극(20A)과 마찬가지로, 복수의 층으로 구성되어 있고, 관통 구멍(13)의 측면측으로부터 관통 구멍(13)의 중심측을 향하여 차례로, 밀착층(21)과, 시드층(22)과, 도전층(23)을 갖고 있다.
또한, 도 11에 도시하는 관통 전극 기판(6)에 있어서는, 수지 재료(41)로 구성되는 수지층이, 기판(10)의 제1 면(11)의 측과 제2 면(12)의 측의 양쪽에 형성되어 있다. 또한, 기판(10)의 제1 면(11)의 측과 제2 면(12)의 측의 양쪽에 있어서, 수지 재료(41)로 구성되는 수지층 위에 절연 수지층(42)이 형성되어 있다.
그리고, 수지 재료(41)로 구성되는 수지층은, 평면에서 보아 관통 전극(20A)과 겹치는 위치에 개구부(51)를 갖고 있고, 절연 수지층(42)은 평면에서 보아 개구부(51)와 겹치는 위치에 개구부(52)를 갖고 있다.
도 11에 도시하는 관통 전극 기판(6)에 있어서도, 도 1a에 도시하는 관통 전극 기판(1)과 마찬가지로, 기판(10)의 고주파에 있어서의 유전 정접을 소정의 범위로 함으로써, 고주파에 있어서의 전송 손실을 작게 할 수 있다. 관통 전극 기판(6)에 있어서도, 기판(10)의 주파수 20㎓에 있어서의 유전 정접은 0.0005 이하인 것이 바람직하다. 기판(10)의 주파수 20㎓에 있어서의 유전 정접은 0.0002 이상이어도 되고, 0.0003 이상이어도 된다.
또한, 도 11에 도시하는 관통 전극 기판(6)에 있어서도, 관통 구멍(13)이 협착부(14)를 갖고 있는 형태이므로, 도 1a에 도시하는 관통 전극 기판(1)과 마찬가지로, 관통 구멍(13)의 제1 면(11)의 측에 있어서의 구멍 직경과, 관통 구멍(13)의 제2 면(12)의 측에 있어서의 구멍 직경의 양쪽을 효과적으로 작게 할 수 있다.
그 때문에, 관통 전극 기판(6)에 있어서도, 단위 면적당의 관통 전극의 수를 보다 많게 할 수 있고, 관통 전극 기판(6)의 관통 전극의 분포 밀도를 높일 수 있다. 또한, 관통 전극 기판(6)의 관통 전극을, 보다 미세화할 수 있다.
또한, 도 11에 도시하는 관통 전극 기판(6)에 있어서도, 도 9에 도시하는 관통 전극 기판(4)과 마찬가지로, 관통 구멍(13)에 충전하는 수지 재료(41)의 고주파에 있어서의 유전 정접이 소정의 범위인 것이 바람직하다. 이에 의해, 관통 전극 기판(4)의 고주파에 있어서의 전송 손실을, 보다 작게 할 수 있다. 관통 전극 기판(6)에 있어서도, 수지 재료(41)의 주파수 20㎓에 있어서의 유전 정접은, 예를 들어 0.02 이하이고, 0.01 이하여도 된다. 수지 재료(41)의 주파수 20㎓에 있어서의 유전 정접은 0.003 이상이어도 된다.
또한, 도 11에 도시하는 관통 전극 기판(6)에 있어서는, 수지 재료(41)로 구성되는 수지층이, 기판(10)의 제1 면(11)의 측과 제2 면(12)의 측의 양쪽에 형성되어 있다. 그 때문에, 수지 재료(41)의 고주파에 있어서의 유전 정접을 소정의 범위로 함으로써, 관통 전극 기판(6)의 고주파에 있어서의 전송 손실을, 보다 작게 할 수 있다.
또한, 도 11에 도시하는 관통 전극 기판(6)에 있어서는, 기판(10)의 제1 면(11)의 측과 제2 면(12)의 측의 양쪽에 있어서, 수지 재료(41)로 구성되는 수지층 위에 절연 수지층(42)이 형성되어 있다. 그 때문에, 절연 수지층(42)을 구성하는 수지의 고주파에 있어서의 유전 정접을 소정의 범위로 함으로써, 관통 전극 기판(6)의 고주파에 있어서의 전송 손실을, 보다 작게 할 수 있다.
관통 전극 기판(6)에 있어서도, 절연 수지층(42)을 구성하는 수지의 주파수 20㎓에 있어서의 유전 정접은 0.001 이상 0.01 이하인 것이 바람직하다. 절연 수지층(42)을 구성하는 수지의 주파수 20㎓에 있어서의 유전 정접은 0.0017 이상 0.003 미만이어도 된다.
제1 면(11)의 측의 절연 수지층(42)을 제1 절연 수지층(42)이라고도 칭한다. 제2 면(12)의 측의 절연 수지층(42)을 제2 절연 수지층(42)이라고도 칭한다. 제1 절연 수지층(42)의 열팽창 계수와 탄성률과 두께를 곱한 값을, 제1 파라미터 P1이라고도 칭한다. 제2 절연 수지층(42)의 열팽창 계수와 탄성률과 두께를 곱한 값을, 제2 파라미터 P2라고도 칭한다. 제1 절연 수지층(42)의 두께 및 제2 절연성 수지층(42)의 두께는, 배선 및 도전층과 겹치지 않은 제1 절연 수지층(42)의 부분에서 측정된다. 제1 파라미터 P1과 제2 파라미터 P2의 차가 작은 것이 바람직하다. 예를 들어, P2가, 0.8×P1 이상이며, 1.2×P1 이하인 것이 바람직하다. 이에 의해, 제1 절연 수지층(42)에 발생하는 응력과 제2 절연 수지층(42)에 발생하는 응력의 차를 작게 할 수 있다.
수지 재료(41)로 구성되는 수지층은, 평면에서 보아 관통 전극(20A)과 겹치는 위치에 개구부(51)를 갖고 있고, 절연 수지층(42)은 평면에서 보아 개구부(51)와 겹치는 위치에 개구부(52)를 갖고 있다.
그 때문에, 관통 전극과 기판의 계면에서 가스가 발생해도, 이 가스를 효과적으로 방출할 수 있다.
도시하지는 않지만, 수지 재료(41)로 구성되는 수지층과, 절연 수지층(42)이 제1 면(11) 또는 제2 면(12)의 한쪽에만 마련되어 있어도 된다. 이 경우, 수지 재료(41)로 구성되는 수지층의 열팽창 계수와, 절연 수지층(42)의 열팽창 계수의 평균값이, 40ppm 이상 60ppm 이하인 것이 바람직하다.
<제7 실시 형태>
다음으로, 본 개시의 관통 전극 기판의 일 실시 형태에 관한 관통 전극 기판(7)에 대해서, 도 12를 사용하여 설명한다. 여기서, 도 12는 관통 전극 기판(7)의 주요부의 일례를 도시하는 모식적 단면도이다.
도 12에 도시하는 바와 같이, 관통 전극 기판(7)은 관통 구멍(13)이 마련되어 있는 기판(10)과, 기판(10)의 관통 구멍(13)에 위치하는 관통 전극(20A)을 구비하고 있다. 또한, 관통 전극 기판(7)은 제1 면(11)의 측에 제1 면측 배선(31)을 갖고, 제2 면(12)의 측에 제2 면측 배선(32)을 갖고 있다.
여기서, 도 1a에 도시하는 관통 전극 기판(1)에 있어서, 관통 구멍(13)의 중심측은 중공형으로 되어 있었다. 한편, 도 12에 도시하는 관통 전극 기판(7)에 있어서 관통 구멍(13)의 내부는, 수지 재료(41)로 충전되어 있다. 즉, 도 12에 도시하는 관통 전극 기판(7)은, 도 1a에 도시하는 관통 전극 기판(1)의 구성을 갖고, 또한 관통 구멍(13)의 내부가 수지 재료(41)로 충전되어 있는 형태를 갖는다. 또한, 도시하지는 않지만, 관통 전극 기판(7)의 관통 전극(20A)도, 관통 전극 기판(1)의 관통 전극(20A)과 마찬가지로, 복수의 층으로 구성되어 있고, 관통 구멍(13)의 측면측으로부터 관통 구멍(13)의 중심측을 향하여 차례로, 밀착층(21)과, 시드층(22)과, 도전층(23)을 갖고 있다.
또한, 도 12에 도시하는 관통 전극 기판(7)에 있어서는, 수지 재료(41)로 구성되는 수지층이, 기판(10)의 제2 면(12)의 측에 형성되어 있다. 또한, 기판(10)의 제1 면(11)의 측과 제2 면(12)의 측의 양쪽에, 절연 수지층(42)이 형성되어 있다. 또한, 기판(10)의 제2 면(12)의 측에 있어서는, 수지 재료(41)로 구성되는 수지층 위에 절연 수지층(42)이 형성되어 있다.
그리고, 수지 재료(41)로 구성되는 수지층은, 평면에서 보아 관통 전극(20A)과 겹치는 위치에 개구부(51)를 갖고 있고, 절연 수지층(42)도, 평면에서 보아 관통 전극(20A)과 겹치는 위치에 개구부(52)를 갖고 있다. 또한, 기판(10)의 제2 면(12)의 측에 있어서는, 평면에서 보아, 수지 재료(41)로 구성되는 수지층의 개구부(51)와 겹치는 위치에, 절연 수지층(42)의 개구부(52)가 형성되어 있다.
도 12에 도시하는 관통 전극 기판(7)에 있어서도, 도 1a에 도시하는 관통 전극 기판(1)과 마찬가지로, 기판(10)의 고주파에 있어서의 유전 정접을 소정의 범위로 함으로써, 고주파에 있어서의 전송 손실을 작게 할 수 있다. 관통 전극 기판(7)에 있어서도, 기판(10)의 주파수 20㎓에 있어서의 유전 정접은 0.0005 이하인 것이 바람직하다. 기판(10)의 주파수 20㎓에 있어서의 유전 정접은 0.0002 이상이어도 되고, 0.0003 이상이어도 된다.
또한, 도 12에 도시하는 관통 전극 기판(7)에 있어서도, 관통 구멍(13)이 협착부(14)를 갖고 있는 형태이므로, 도 1a에 도시하는 관통 전극 기판(1)과 마찬가지로, 관통 구멍(13)의 제1 면(11)의 측에 있어서의 구멍 직경과, 관통 구멍(13)의 제2 면(12)의 측에 있어서의 구멍 직경의 양쪽을 효과적으로 작게 할 수 있다.
그 때문에, 관통 전극 기판(7)에 있어서도, 단위 면적당의 관통 전극의 수를 보다 많게 할 수 있고, 관통 전극 기판(7)의 관통 전극의 분포 밀도를 높일 수 있다. 또한, 관통 전극 기판(7)의 관통 전극을, 보다 미세화할 수 있다.
또한, 도 12에 도시하는 관통 전극 기판(7)에 있어서도, 도 9에 도시하는 관통 전극 기판(4)과 마찬가지로, 관통 구멍(13)에 충전하는 수지 재료(41)의 고주파에 있어서의 유전 정접을 소정의 범위로 함으로써, 관통 전극 기판(4)의 고주파에 있어서의 전송 손실을, 보다 작게 할 수 있다. 관통 전극 기판(7)에 있어서도, 수지 재료(41)의 주파수 20㎓에 있어서의 유전 정접은, 예를 들어 0.02 이하이고, 0.01 이하여도 된다. 수지 재료(41)의 주파수 20㎓에 있어서의 유전 정접은 0.003 이상이어도 된다.
또한, 도 12에 도시하는 관통 전극 기판(7)에 있어서는, 수지 재료(41)로 구성되는 수지층이, 기판(10)의 제2 면(12)의 측에 형성되어 있다. 그 때문에, 수지 재료(41)의 고주파에 있어서의 유전 정접을 소정의 범위로 함으로써, 관통 전극 기판(7)의 고주파에 있어서의 전송 손실을, 보다 작게 할 수 있다.
또한, 도 12에 도시하는 관통 전극 기판(7)에 있어서는, 기판(10)의 제1 면(11)의 측과 제2 면(12)의 측의 양쪽에 있어서, 절연 수지층(42)이 형성되어 있다. 그 때문에, 절연 수지층(42)을 구성하는 수지의 고주파에 있어서의 유전 정접을 소정의 범위로 함으로써, 관통 전극 기판(7)의 고주파에 있어서의 전송 손실을, 보다 작게 할 수 있다.
관통 전극 기판(7)에 있어서도 절연 수지층(42)을 구성하는 수지의 주파수 20㎓에 있어서의 유전 정접은 0.001 이상 0.01 이하인 것이 바람직하다. 절연 수지층(42)을 구성하는 수지의 주파수 20㎓에 있어서의 유전 정접은 0.0017 이상 0.003 미만이어도 된다.
또한, 도 12에 도시하는 관통 전극 기판(7)에 있어서도, 수지 재료(41)로 구성되는 수지층은, 평면에서 보아 관통 전극(20A)과 겹치는 위치에 개구부(51)를 갖고 있고, 절연 수지층(42)은 평면에서 보아 개구부(51)와 겹치는 위치에 개구부(52)를 갖고 있다.
그 때문에, 관통 전극과 기판의 계면에서 가스가 발생해도, 이 가스를 효과적으로 방출할 수 있다.
실시예
이하에, 본 개시의 실시 형태에 대해서 실시예 및 비교예를 나타내어 상세하게 설명한다. 단, 본 개시의 실시 형태는, 실시예에 한정되지는 않는다.
(실시예 1)
실시예 1의 기판으로서, 두께 400㎛의 기판 A를 준비하였다. 기판 A는 주로 석영으로 구성되고, 주파수 20㎓에 있어서의 유전 정접은 공동 공진법으로 측정하여, 0.0005였다.
다음에, 기판 A에 펨토초 레이저의 펄스를 조사하여 관통 구멍이 되는 부위의 재료를 개질한 후, 불산을 사용해서 에칭하고, 도 2에 도시하는 바와 같은 협착부를 갖는 소정의 관통 구멍을 갖는 기판을 얻었다. 기판 A의 제1 면에 있어서의 관통 구멍의 구멍 직경은 60㎛, 제2 면에 있어서의 관통 구멍의 구멍 직경은 60㎛, 협착부에 있어서의 관통 구멍의 구멍 직경은 10㎛였다.
여기서, 각 치수의 측정은, 이하와 같이 하여 측정하였다. 먼저 이온 밀링 장치(히타치 하이테크사제, IM-4000)를 사용하여, 각 기판에 대하여 도 2에 도시하는 바와 같은 단면을 얻었다. 얻어진 단면은, 측장 광학 현미경(올림푸스사제, STM-6-LM)을 사용하여 관통 구멍의 직경을 측정하고, 단면을 얻기 전의 평면에서 본 관통 구멍의 직경과 비교하여, 관통 구멍의 개구 중심으로부터 ±5％ 이내를 통과하는 단면인 것을 확인하였다.
도 2에 도시하는 각 구멍 직경(D1, D2, D3)은, 상기 단면을 측장 광학 현미경(올림푸스사제, STM-6-LM)으로 측정하여 얻었다.
다음에, 졸겔법에 의해 산화아연(ZnO)으로 구성되는 밀착층을 관통 구멍 내에 성막하고, 팔라듐(Pd)을 흡착시켜, 무전해 구리(Cu) 도금을 행하여, 밀착층 위에 구리(Cu)로 구성되는 시드층을 형성하였다. 형성된 시드층의 두께는 0.4㎛였다.
다음에, 드라이 필름 레지스트 NIT915를 기판의 제1 면과 제2 면의 양측에 라미네이트하고, 포토마스크를 사용하여, 도 1a에 도시하는 바와 같은 관통 전극과 배선을 형성하기 위한 레지스트 패턴을 형성하였다.
다음에, 전해 도금에 의해 관통 전극과 배선을 형성하고, 레지스트 패턴을 박리 후, 불필요한 시드층을 에칭 제거하고, 도 1a에 도시하는 바와 같은 형태의 실시예 1의 관통 전극 기판을 얻었다. 배선(전송 선로)은 배선 길이 10㎜로, 기판의 제1 면측으로부터, 관통 전극을 통해 기판의 제2 면측에 접속되는 형태로 하였다.
얻어진 관통 전극 기판에 대해, 2포트법에 의해 GSG 코플래너 전송 선로에 ACP 프로브를 접촉하여, 네트워크 애널라이저로, 0.1 내지 40㎓의 주파수 영역에서, S21 삽입 손실을 측정하였다. 주파수 20㎓에 있어서의 전송 손실은 -1.31dB이었다.
(실시예 2)
실시예 2의 기판으로서, 두께 400㎛의 기판 B를 준비하였다. 기판 B도 주로 석영으로 구성되고, 기판 B의 주파수 20㎓에 있어서의 유전 정접은 공동 공진법으로 측정하여, 0.0004였다.
그 후, 실시예 1과 마찬가지로 가공하고, 실시예 2의 관통 전극 기판을 얻었다. 이 실시예 2의 관통 전극 기판에 대하여, 실시예 1과 마찬가지로 하여 전송 손실을 구한 결과, 주파수 20㎓에 있어서의 전송 손실은 -1.25dB이었다.
(실시예 3)
실시예 3의 기판으로서, 실시예 1과 동일한 기판 A를 준비하였다.
다음에, 실시예 1과 마찬가지로 가공하고, 관통 구멍, 밀착층, 시드층을 형성하였다.
다음에, 기판의 제1 면측과 애노드 사이에 통전하여 전해 도금을 행하고, 도 7에 도시하는 관통 전극(20B)과 같이, 기판의 제1 면의 측이, 구리(Cu)로 밀봉되어 있는 형태를 얻었다.
다음에, 기판의 제1 면측 및 제2 면측의 구리(Cu)를 CMP로 연마 제거하고, 드라이 필름 레지스트와 포토마스크를 사용하여 배선을 형성하고, 도 7에 도시하는 바와 같은 형태의 실시예 3의 관통 전극 기판을 얻었다.
이 실시예 3의 관통 전극 기판에 대하여, 실시예 1과 마찬가지로 하여 전송 손실을 구한 결과, 주파수 20㎓에 있어서의 전송 손실은 -1.26dB이었다.
(실시예 4)
실시예 4의 기판으로서, 실시예 1과 동일한 기판 A를 준비하였다.
다음에, 실시예 1과 마찬가지로 가공하고, 관통 구멍, 밀착층, 시드층을 형성하였다.
다음에, 전해 도금을 행하고, 기판의 제1 면측 및 제2 면측의 구리(Cu)를 CMP로 연마 제거하고, 도 8에 도시하는 관통 전극(20C)과 같이, 관통 구멍의 내부가, 구리(Cu)로 충전되어 있는 형태를 얻었다. 실시예 4의 관통 전극 기판에 있어서는, 관통 전극의 제1 면의 측에 제1 면측 오목부를 갖고 있고, 제2 면의 측에 제2 면측 오목부를 갖고 있고, 모두 오목부 깊이는 5㎛였다.
다음에, 기판의 제1 면측 및 제2 면측에 시드층을 형성하고, 드라이 필름 레지스트와 포토마스크를 사용하여 배선을 형성하고, 실시예 4의 관통 전극 기판을 얻었다.
이 실시예 4의 관통 전극 기판에 대하여, 실시예 1과 마찬가지로 하여 전송 손실을 구한 결과, 주파수 20㎓에 있어서의 전송 손실은 -1.22dB이었다.
(실시예 5)
실시예 5의 기판으로서, 실시예 1과 동일한 기판 A를 준비하였다.
그 후, 실시예 4와 마찬가지로 하여, 실시예 5의 관통 전극 기판을 얻었다. 여기서, 실시예 5의 관통 전극 기판에 있어서는, 관통 전극의 제1 면의 측에 제1 면측 오목부를 갖고 있고, 제2 면의 측에 제2 면측 오목부를 갖고 있고, 모두 오목부 깊이는 4㎛였다.
이 실시예 5의 관통 전극 기판에 대하여, 실시예 1과 마찬가지로 하여 전송 손실을 구한 결과, 주파수 20㎓에 있어서의 전송 손실은 -1.22dB이었다.
(비교예 1)
비교예 1의 기판으로서, 실시예 1과 동일한 기판 A를 준비하였다.
다음에, 실시예 1과 마찬가지로 가공하고, 관통 구멍, 밀착층, 시드층을 형성하였다.
다음에, 전해 도금을 행하고, 기판의 제1 면측 및 제2 면측의 구리(Cu)를 CMP로 연마 제거하고, 도 8에 도시하는 관통 전극(20C)과 같이, 관통 구멍의 내부가, 구리(Cu)로 충전되어 있는 형태를 얻었다. 비교예 2의 관통 전극 기판에 있어서는, 관통 전극의 제1 면의 측에 제1 면측 오목부를 갖고 있고, 제2 면의 측에 제2 면측 오목부를 갖고 있고, 모두 오목부 깊이는 6㎛였다.
이 오목부 깊이는 CMP 조건에서 결정되지만, 이 비교예 1는 전해 도금의 막 두께 분포가 큰 패턴으로 실시했기 때문에, 분포를 커버하기 위해 CMP 시간이, 실시예 4에 비해 1.2배가 되었다. 이 때문에, 오목부 깊이는 6㎛가 된 것으로 생각된다.
다음에, 실시예 4와 마찬가지로, 기판의 제1 면측 및 제2 면측에 시드층을 형성하여, 드라이 필름 레지스트와 포토마스크를 사용하여 배선을 형성하려고 했지만, 드라이 필름 레지스트는 개구 불량이 되었다.
(실시예 6)
실시예 6의 기판으로서, 실시예 1과 동일한 기판 A를 준비하고, 실시예 1과 마찬가지로 가공하고, 관통 구멍, 밀착층, 시드층을 형성하였다.
다음에, 드라이 필름 레지스트 NIT915를 기판의 제1 면과 제2 면의 양측에 라미네이트하고, 포토마스크를 사용하여, 실시예 1과 마찬가지의 관통 전극과 배선을 형성하고, 레지스트 패턴을 박리 후, 불필요한 시드층을 에칭 제거하였다.
다음에, 관통 전극을 측면에 형성한 관통 구멍에 수지 A를 진공 라미네이터로 충전하고, 도 9에 도시하는 바와 같은 형태의 실시예 6의 관통 전극 기판을 얻었다. 여기서, 수지 A의 주파수 20㎓에 있어서의 유전 정접은 0.02였다.
이 실시예 6의 관통 전극 기판에 대하여, 실시예 1과 마찬가지로 하여 전송 손실을 구한 결과, 주파수 20㎓에 있어서의 전송 손실은 -1.41dB이었다.
(실시예 7)
실시예 7의 기판으로서, 실시예 1과 동일한 기판 A를 준비하고, 실시예 1과 마찬가지로 가공하고, 관통 구멍, 밀착층, 시드층을 형성하였다.
다음에, 드라이 필름 레지스트 NIT915를 기판의 제1 면과 제2 면의 양측에 라미네이트하고, 포토마스크를 사용하여, 실시예 1과 마찬가지의 관통 전극과 배선을 형성하고, 레지스트 패턴을 박리 후, 불필요한 시드층을 에칭 제거하였다.
다음에, 관통 전극을 측면에 형성한 관통 구멍에 수지 B를 진공 라미네이터로 충전하고, 도 9에 도시하는 바와 같은 형태의 실시예 7의 관통 전극 기판을 얻었다. 여기서, 수지 B의 주파수 20㎓에 있어서의 유전 정접은 0.01이었다.
이 실시예 7의 관통 전극 기판에 대하여, 실시예 1과 마찬가지로 하여 전송 손실을 구한 결과, 주파수 20㎓에 있어서의 전송 손실은 -1.33dB이었다.
(실시예 8)
실시예 8의 기판으로서, 실시예 1과 동일한 기판 A를 준비하고, 실시예 1과 마찬가지로 가공하고, 관통 구멍, 밀착층, 시드층을 형성하였다.
다음에, 기판의 제1 면측과 애노드 사이에 통전하여 전해 도금을 행하고, 기판의 제1 면의 측이, 구리(Cu)로 밀봉되어 있는 형태를 얻었다.
다음에, 기판의 제1 면측 및 제2 면측의 구리(Cu)를 CMP로 연마 제거하고, 기판의 제1 면측에, 주파수 20㎓에 있어서의 유전 정접이 0.01인 절연 수지층 A를 형성하였다. 절연 수지층 A에는, 평면에서 보아 관통 구멍과 겹치는 위치에 개구부를 마련하고, 관통 구멍의 제1 면측의 구멍 직경보다도 10㎛ 작은 개구 직경으로 하였다.
다음에, 드라이 필름 레지스트와 포토마스크를 사용하여, 절연 수지층 A 위 및 기판의 제2 면 위에 배선을 형성하였다. 이 배선은, 절연 수지층 A 위로부터 개구부를 거쳐서 관통 전극에 접속하고, 또한 기판의 제2 면측의 배선과 접속하고, 배선 길이는 10㎜로 하였다.
이 실시예 8의 관통 전극 기판에 대하여, 실시예 1과 마찬가지로 하여 전송 손실을 구한 결과, 주파수 20㎓에 있어서의 전송 손실은 -1.36dB이었다.
(실시예 9)
실시예 9의 기판으로서, 실시예 1과 동일한 기판 A를 준비하였다.
그 후, 실시예 8과 마찬가지로 하여, 실시예 9의 관통 전극 기판을 얻었다. 여기서, 실시예 9의 관통 전극 기판에 있어서는, 절연 수지층 A 대신에 절연 수지층 B를 사용하였다. 절연 수지층 B의 주파수 20㎓에 있어서의 유전 정접은 0.009였다.
이 실시예 9의 관통 전극 기판에 대하여, 실시예 1과 마찬가지로 하여 전송 손실을 구한 결과, 주파수 20㎓에 있어서의 전송 손실은 -1.34dB이었다.
(실시예 10)
실시예 10의 기판으로서, 실시예 1과 동일한 기판 A를 준비하고, 실시예 1과 마찬가지로 가공하고, 관통 구멍, 밀착층, 시드층을 형성하였다.
다음에, 드라이 필름 레지스트와 NIT915를 기판의 제1 면과 제2 면의 양측에 라미네이트하고, 포토마스크를 사용하여, 실시예 1과 마찬가지의 관통 전극과 배선을 형성하고, 레지스트 패턴을 박리 후, 불필요한 시드층을 에칭 제거하였다.
다음에, 관통 전극을 측면에 형성한 관통 구멍에 수지 C를 진공 라미네이터로 충전하고, 실시예 10의 관통 전극 기판을 얻었다. 또한, 수지 C의 주파수 20㎓에 있어서의 유전 정접은 0.01이었다.
다음에, 기판의 제1 면측 및 제2 면측에 수지 C로 구성되는 수지층을 형성하고, 평면에서 보아 관통 전극과 겹치는 위치의 수지층에 대해 UV 레이저에 의해 개구부를 형성하였다.
다음에, 드라이 필름 레지스트 NIT915를 기판의 제1 면과 제2 면의 양측의 수지 C로 구성되는 수지층 위에 라미네이트하고, 포토마스크를 사용하여, 관통 전극과 접속하는 배선 길이 10㎜의 배선을 전해 도금으로 형성하고, 실시예 10의 관통 전극 기판을 얻었다.
이 실시예 10의 관통 전극 기판에 대하여, 실시예 1과 마찬가지로 하여 전송 손실을 구한 결과, 주파수 20㎓에 있어서의 전송 손실은 -1.38dB이었다.
(실시예 11)
실시예 11의 기판으로서, 실시예 1과 동일한 기판 A를 준비하였다.
그 후, 실시예 10과 마찬가지로 하여, 실시예 11의 관통 전극 기판을 얻었다. 여기서, 실시예 11의 관통 전극 기판에 있어서는, 수지 C 대신에 수지 D를 사용하였다. 수지 D의 주파수 20㎓에 있어서의 유전 정접은 0.009였다.
이 실시예 11의 관통 전극 기판에 대하여, 실시예 1과 마찬가지로 하여 전송 손실을 구한 결과, 주파수 20㎓에 있어서의 전송 손실은 -1.36dB이었다.
(실시예 A1 내지 A12)
관통 구멍의 형상 그리고 시드층 및 도전층의 두께를 변경한 것 이외에는, 실시예 1의 경우와 마찬가지로, 관통 전극 기판을 제조하였다. 또한, 실시예 1의 경우와 마찬가지로, 전송 손실을 측정하였다. 또한, 관통 전극에 크랙 등의 파손이 발생했는지 여부를 관찰하였다. 실시예 A1 내지 A12의 관통 전극 기판의 구성 및 평가 결과를 표 1에 나타낸다.
「두께 T」는, 기판(10)의 두께이다. 「거리 T1」은, 제1 면(11)으로부터 최소 직경부까지의, 기판(10)의 두께 방향에 있어서의 거리이다. 실시예 A1 내지 A7, A9 내지 A12에 있어서는, 협착부(14)가 최소 직경부를 구성하고 있다. 실시예 A8에 있어서는, 제1 면(11)에 있어서의 관통 구멍(13)의 부분이 최소 직경부를 구성하고 있다. 「구리의 두께」는, 시드층(22)의 두께 및 도전층(23)의 두께의 합이다. 평가의 열에 있어서, 「OK」는, 전송 손실이 충분히 낮고, 또한 크랙이 발생하지 않았던 것을 의미한다.
(실시예 B1 내지 B18)
실시예 1과 마찬가지로 기판을 가공하고, 관통 구멍을 형성하였다. 또한, 실시예 1과 마찬가지로, 관통 전극 및 배선을 형성하였다. 계속해서, 관통 구멍의 중공 부분에 수지 재료(41)를 충전하였다. 계속해서, 제1 면(11) 및 제2 면(12)에 절연 수지층(42)을 형성하였다. 이와 같이 하여, 도 8에 도시하는 관통 전극 기판을 제조하였다. 또한, 실시예 1의 경우와 마찬가지로, 전송 손실을 측정하였다. 또한, 관통 전극에 크랙 등의 파손이 발생하는지 여부를 관찰하였다. 실시예 B1 내지 B18의 관통 전극 기판의 구성 및 평가 결과를 표 2에 나타낸다.
「열중량 변화율」은, 충전 수지(41) 또는 절연 수지층(42)을 구성하는 수지를 250℃에서 1시간 가열하는 전후에 있어서의, 수지의 중량 변화율이다. 「필러의 함유량」은, 충전 수지(41) 또는 절연 수지층(42)에 포함되는 필러의 체적％이다. 1ppm의 열팽창 계수를 갖는 수지에 있어서는, 필러로서, 가부시키가이샤 애드마텍스제의 실리카인, 애드마파인 SO-C1이 사용되어 있다. 3ppm의 열팽창 계수를 갖는 수지에 있어서는, 필러로서, 가부시키가이샤 애드마텍스제의 실리카인, 애드마퓨즈 FE-9가 사용되어 있다. 5ppm의 열팽창 계수를 갖는 수지에 있어서는, 필러로서, 가부시키가이샤 애드마텍스제의 실리카인, 애드마파인 AO-502가 사용되어 있다.
1, 2, 3, 4, 5, 6, 7: 관통 전극 기판
10, 10A: 기판
11: 제1 면
12: 제2 면
13, 13A: 관통 구멍
14: 협착부
20A, 20B, 20C, 20D: 관통 전극
21: 밀착층
22: 시드층
23: 도전층
25: 제1 면측 오목부
26: 제2 면측 오목부
31: 제1 면측 배선
32: 제2 면측 배선
41: 수지 재료
42: 절연 수지층
51, 52: 개구부

Claims (15)

  1. 제1 면 및 상기 제1 면의 반대측에 위치하는 제2 면을 갖고, 상기 제1 면으로부터 상기 제2 면에 이르는 관통 구멍이 마련된 기판과,
    상기 기판의 상기 관통 구멍에 위치하는 관통 전극
    을 구비하고,
    상기 관통 구멍의 구멍 직경은, 상기 기판의 두께 방향에 있어서의 위치에 따라서 변화하고,
    상기 관통 구멍은, 10㎛ 이상의 최소 구멍 직경을 갖는 최소 직경부를 포함하고,
    상기 관통 구멍의 최대 구멍 직경이 60㎛ 이하이고,
    상기 관통 전극이, 상기 관통 구멍의 측면측으로부터 상기 관통 구멍의 중심측을 향하여 차례로, 밀착층과, 도전층을 갖고 있고,
    상기 기판의 주파수 20㎓에 있어서의 유전 정접이, 0.0002 이상 0.0005 이하인, 관통 전극 기판.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 관통 구멍은, 상기 제1 면과 상기 제2 면 사이에, 상기 최소 직경부를 구성하는 협착부를 갖고 있고,
    상기 협착부에 있어서의 구멍 직경이 10㎛ 이상이며, 상기 제1 면에 있어서의 구멍 직경이 60㎛ 이하이고, 상기 제2 면에 있어서의 구멍 직경이 60㎛ 이하인, 관통 전극 기판.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 밀착층이, 티타늄(Ti), 질화티타늄(TiN), 또는 산화아연(ZnO) 중 어느 1종을 포함하는, 관통 전극 기판.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 도전층이, 구리(Cu)를 포함하는, 관통 전극 기판.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 관통 구멍은, 상기 기판의 상기 제1 면의 측, 또는 상기 기판의 상기 제2 면의 측이, 도전성 재료로 밀봉되어 있는, 관통 전극 기판.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 관통 구멍의 내부가, 도전성 재료로 충전되어 있고,
    상기 도전성 재료가,
    상기 기판의 상기 제1 면의 측에 제1 면측 오목부를 갖고 있고,
    상기 기판의 상기 제2 면의 측에 제2 면측 오목부를 갖고 있고,
    상기 제1 면측 오목부에 있어서의 상기 기판의 상기 제1 면으로부터의 깊이가 0.1㎛ 이상 5㎛ 이하이고,
    상기 제2 면측 오목부에 있어서의 상기 기판의 상기 제2 면으로부터의 깊이가 0.1㎛ 이상 5㎛ 이하인, 관통 전극 기판.
  7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 관통 구멍의 내부가, 수지 재료로 충전되어 있고,
    상기 수지 재료의 주파수 20㎓에 있어서의 유전 정접이, 0.003 이상 0.02 이하인, 관통 전극 기판.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 수지 재료로 구성되는 수지층이, 상기 기판의 상기 제1 면의 측, 또는 상기 기판의 상기 제2 면의 측 중 적어도 한쪽에 형성되어 있고,
    상기 수지층이, 평면에서 보아 상기 관통 전극과 겹치는 위치에 개구부를 갖는, 관통 전극 기판.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판의 상기 제1 면의 측, 또는 상기 기판의 상기 제2 면의 측 중 적어도 한쪽에, 절연 수지층을 갖고,
    상기 절연 수지층을 구성하는 수지 재료의 주파수 20㎓에 있어서의 유전 정접이, 0.001 이상 0.01 이하인, 관통 전극 기판.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 절연 수지층이, 평면에서 보아 상기 관통 전극과 겹치는 위치에 개구부를 갖는, 관통 전극 기판.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 최소 직경부가, 25㎛ 이상인 최소 구멍 직경을 갖는, 관통 전극 기판.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판의 두께 방향에 있어서의, 상기 제1 면으로부터 상기 최소 직경부까지의 거리, 또는 상기 제2 면으로부터 상기 최소 직경부까지의 거리 중 어느 한쪽이, 50㎛ 이하인, 관통 전극 기판.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기재에 있어서의 이산화규소의 함유율이, 90중량％ 이상인, 관통 전극 기판.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 관통 전극은, 구리를 포함하고,
    상기 관통 구멍에 있어서의 구리의 체적률이, 50％ 이하인, 관통 전극 기판.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 관통 구멍의 측면의 표면 조도가 5㎚ 이하인, 관통 전극 기판.
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