(57)【要約】【課題】貫通電極の形成工程の簡素化や工程数の減少により、量産コストの低減を図る配線基板の製造方法を提供する。【解決手段】基板１と、基板１の第１の面１ａと第１の面１ａの反対側の第２の面１ｂとを貫通する貫通孔３と、基板１の第１の面１ａに形成され、第１の面１ａにおける貫通孔３の開口を閉塞する配線２と、貫通孔３を充填するように形成され、第１の面１ａに形成された配線２と第２の面１ｂとを電気的に接続させる貫通電極５と、を有する配線基板１０の製造方法において、第２の面１ｂを上にした状態の基板１の上に粉末からなる導電性材料４を堆積して、貫通孔３を導電性材料４で充填する第１の工程と、貫通孔３に充填されなかった余剰の導電性材料４を基板１の上から除去する第２の工程と、基板１を加熱して貫通孔３に充填された導電性材料４を溶融させ、その後、導電性材料４を凝固させる第３の工程と、を含むことを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
基板の第１の面と該第１の面の反対側の第２の面とを貫通する貫通孔と、
前記基板の前記第１の面に形成され、該第１の面における前記貫通孔の開口を閉塞する配線と、
前記貫通孔を充填するように形成され、前記第１の面に形成された前記配線と前記第２の面とを電気的に接続させる貫通電極と、
を有する配線基板の製造方法において、
前記第２の面を上にした状態の前記基板の上に粉末からなる導電性材料を堆積して、前記貫通孔を前記導電性材料で充填する第１の工程と、
前記貫通孔に充填されなかった余剰の前記導電性材料を前記基板の上から除去する第２の工程と、
前記基板を加熱して前記貫通孔に充填された前記導電性材料を溶融させ、その後、前記導電性材料を凝固させる第３の工程と、
を含むことを特徴とする配線基板の製造方法。
【請求項２】
凝固した前記導電性材料が前記貫通孔を充填するまで、前記第１の工程から前記第３の工程を繰り返し行うことを特徴とする、請求項１に記載の配線基板の製造方法。
【請求項３】
前記導電性材料が、低融点金属または低融点合金からなることを特徴とする、請求項１または２に記載の配線基板の製造方法。
【請求項４】
前記導電性材料が、鉛、すず、亜鉛、カドミウム、ビスマス、パラジウム、インジウムの少なくとも２つを含む合金からなることを特徴とする、請求項３に記載の配線基板の製造方法。
【請求項５】
前記導電性材料が、２００℃以下で溶融することを特徴とする、請求項３または４に記載の配線基板の製造方法。
【請求項６】
基板と、
前記基板の第１の面と該第１の面の反対側の第２の面とを貫通する貫通孔と、
前記基板の前記第１の面に形成され、該第１の面における前記貫通孔の開口を閉塞し、前記第１の面に設けられた圧力発生素子と電気的に接続する配線と、
前記貫通孔を充填するように形成され、前記第１の面に形成された前記配線と前記第２の面とを電気的に接続させる貫通電極と、
前記第１の面と前記第２の面とを貫通し、前記第１の面側に設けられたインク吐出口にインクを供給するインク供給口と、
を有するインクジェット記録ヘッド用基板の製造方法において、
前記第２の面を上にした状態の前記基板の上に粉末からなる導電性材料を堆積して、前記貫通孔を前記導電性材料で充填する第１の工程と、
前記貫通孔に充填されなかった余剰の前記導電性材料を前記基板の上から除去する第２の工程と、
前記基板を加熱して前記貫通孔に充填された前記導電性材料を溶融させ、その後、前記導電性材料を凝固させる第３の工程と、
を含むことを特徴とするインクジェット記録ヘッド用基板の製造方法。
【請求項７】
前記導電性材料の粒径が、前記インク供給口の前記第２の面における開口径より大きく、かつ前記貫通孔の前記第２の面における開口径より小さく、前記第１の工程において、前記導電性材料が前記インク供給口には充填されないことを特徴とする、請求項６に記載のインクジェット記録ヘッド用基板の製造方法。
【請求項８】
凝固した前記導電性材料が前記貫通孔を充填するまで、前記第１の工程から前記第３の工程を繰り返し行うことを特徴とする、請求項６または７に記載のインクジェット記録ヘッド用基板の製造方法。
【請求項９】
前記導電性材料が、低融点金属あるいは低融点合金よりなることを特徴とする、請求項６から８のいずれか１項に記載のインクジェット記録ヘッド用基板の製造方法。
【請求項１０】
前記導電性材料は、鉛、すず、亜鉛、カドミウム、ビスマス、パラジウム、インジウムの少なくとも２つを含む合金からなることを特徴とする、請求項９に記載のインクジェット記録ヘッド用基板の製造方法。
【請求項１１】
前記導電性材料が、２００℃以下で溶融することを特徴とする、請求項９または１０に記載のインクジェット記録ヘッド用基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配線基板の製造方法、およびインクジェット記録ヘッド用基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリコンＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）チップの高密度実装や、電子デバイスや光デバイス等の各種デバイスには、貫通電極を有する配線基板が用いられている。
【０００３】
貫通電極は、半導体基板またはそれを積層した積層基板に設けられている貫通または非貫通の細孔（詳しくは、その孔壁に絶縁層が形成されている細孔）に導電性の材料を充填して形成した電極である。
【０００４】
特許文献１には、基板に形成された貫通ビアホールに真空成膜によりシード層を形成した後に、電解めっき法により貫通ビアホール内を導電体で充填する貫通電極形成方法が開示されている。
【０００５】
また、特許文献２や特許文献３には、銀や銅からなる導電性ペーストを、孔版印刷法や真空差圧法により貫通ビアホール内に充填し、焼成することによって貫通電極を形成する方法が開示されている。
【特許文献１】特開２００６−０３２６９９号公報
【特許文献２】特開２００４−０９５８４９号公報
【特許文献３】特開２００３−２５７８９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の方法では、真空成膜装置を用いることが装置コスト高につながり、量産するための初期投資額が莫大になる。また、電解めっき法を用いてビアホール内に導電体を形成する場合、均一かつボイド発生しないようにビアホール内に導電体をめっきするには、十分にめっき液の拡散ができるまでめっき形成速度を遅くしなければならない。そのため、現実的な量産タクトを満足することが難しくなり、その結果、量産コストは高くなってしまう。
【０００７】
一方、特許文献２や特許文献３に記載の方法においては、工程数の増加による量産コストの上昇が問題となる。孔版印刷法の場合、半導体基板に対して孔版を所定の位置に位置決めするアライメント作業が必要なため、工程数が多くなってしまう。また、真空差圧法の場合も同様に、所望の箇所に導電性ペーストを塗布するためのマスキングおよびアライメント作業が必要となるため、工程数が多くなってしまう。
【０００８】
そこで、本発明は、貫通電極の形成工程の簡素化や工程数の減少により、量産コストの低減を図る、配線基板の製造方法およびインクジェット記録ヘッド用基板の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した目的を達成するために、本発明の配線基板の製造方法は、基板と、基板の第１の面と第１の面の反対側の第２の面とを貫通する貫通孔と、基板の第１の面に形成され、該第１の面における貫通孔の開口を閉塞する配線と、貫通孔を充填するように形成され、第１の面に形成された配線と第２の面とを電気的に接続させる貫通電極と、を有する配線基板の製造方法において、第２の面を上にした状態の基板の上に粉末からなる導電性材料を堆積して、貫通孔を導電性材料で充填する第１の工程と、貫通孔に充填されなかった余剰の導電性材料を基板の上から除去する第２の工程と、基板を加熱して貫通孔に充填された導電性材料を溶融させ、その後、導電性材料を凝固させる第３の工程と、を含むことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明のインクジェット記録ヘッド用基板の製造方法は、基板と、基板の第１の面と第１の面の反対側の第２の面とを貫通する貫通孔と、基板の第１の面に形成され、該第１の面における貫通孔の開口を閉塞し、第１の面に設けられた圧力発生素子と電気的に接続する配線と、貫通孔を充填するように形成され、第１の面に形成された配線と第２の面とを電気的に接続させる貫通電極と、第１の面と第２の面とを貫通し、第１の面側に設けられたインク吐出口にインクを供給するインク供給口と、を有するインクジェット記録ヘッド用基板の製造方法において、第２の面を上にした状態の基板の上に粉末からなる導電性材料を堆積して、貫通孔を導電性材料で充填する第１の工程と、貫通孔に充填されなかった余剰の導電性材料を基板の上から除去する第２の工程と、基板を加熱して貫通孔に充填された導電性材料を溶融させ、その後、導電性材料を凝固させる第３の工程と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
以上、本発明によれば、貫通電極の形成工程の簡素化や工程数の減少により、量産コストの低減を図る、配線基板の製造方法およびインクジェット記録ヘッド用基板の製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図を参照しながら、本発明の各実施形態について詳細に説明する。ただし、後述する各実施形態は、本発明の範囲を限定するものではなく、本発明をこの技術分野における通常の知識を有する者に十分に説明するために提供されるものである。
【００１３】
［第１の実施形態］
図１から図３を参照して、本発明の第１の実施形態である配線基板の製造方法について、特に、後述する貫通電極を基板に形成する工程について説明する。図１は、本実施形態に係る配線基板を模式的に示す断面図であり、図２および図３は、この配線基板における貫通電極形成工程を示す断面図である。
【００１４】
まず、本実施形態に係る配線基板の構成について、図１を参照しながら説明する。配線基板１０は、基板１と、基板１の第１の面１ａに形成された配線２と、基板１の第１の面１ａとこの面の反対側の第２の面１ｂとを貫通し、第１の面１ａ側での開口が配線２によって閉塞された貫通孔３とを有している。貫通孔３内には、貫通孔３を充填するように形成され、第１の面１ａ側の配線２と基板１の第２の面１ｂ側とを電気的に接続させる貫通電極５が設けられている。
【００１５】
基板１には、単結晶シリコンウェハなどの半導体基板や石英基板などを用いることが好ましい。シリコンウェハであるならば、濡れ性をよくするために貫通孔３内壁を親水化処理することが望ましい。基板１の厚さは１０〜１０００μｍ程度が適応できる。配線２は、汎用半導体工程で用いられる導電層であってよく、後に形成する導電体からなる貫通電極５との密着性にも因るが、アルミニウム等が好適である。また、必要であれば、貫通孔３の内壁には、貫通電極５と基板１との電気的な絶縁のための絶縁層が設けられていてもよい。
【００１６】
次に、本実施形態の配線基板の製造方法における貫通電極形成工程について、図２（ａ）から図２（ｅ）を参照しながら説明する。
【００１７】
まず、図２（ａ）に示すように、基板１は、配線２が形成された第１の面１ａ側を下にして、貫通孔３が開口している第２の面１ｂ側を上にした状態でセットされる。
【００１８】
次に、図２（ｂ）に示すように、粉末からなる導電性材料である導電性ボール４を、基板１上に十分に堆積し、貫通孔３を導電性ボール４で充填する。このとき、導電性ボール４の材料としては、後述するように、半田に代表される低融点合金または低融点金属であることが好ましい。また、導電性ボール４の粒径は、一様であり、貫通孔３の第２の面１ｂ側の開口径より小さい必要がある。しかし、導電性ボール４の粒径が貫通孔３の開口径に対して比較的大きいと、貫通孔３内での導電性ボール４の充填率が下がるため、後述する工程において好ましくない。そのため、導電性ボール４の粒径はできるだけ小さい方が望ましい。また、ここで、導電性ボール４の充填率を上げるために、基板１に超音波振動を付与することもできる。
【００１９】
次に、図２（ｃ）に示すように、貫通孔３に充填されずに基板１の第２の面１ｂ上に堆積している余剰の導電性ボール４を除去する。除去方法として、送風機４０などによって、基板１に対して鋭角な角度からドライエアーや窒素ガスでブローする方法を用いることができる。また、基板１に傾斜を持たせて超音波振動を付与し、余剰の導電性ボール４を振り落とす方法を用いてもよい。
【００２０】
こうして、基板１は、図２（ｄ）に示すように、余剰の導電性ボール４が除去され、貫通孔３内にのみ導電性ボール４が充填された状態となる。この基板１を加熱して、貫通孔３に充填された導電性ボール４を融解させる。その後、溶解した導電性ボール４を凝固させて、図２（ｅ）に示すように、導電体からなる貫通電極５を得ることができる。
【００２１】
ここで、基板１の加熱温度は、用いた導電性ボール４の融点によって適宜選択することができる。しかし、加熱温度は、基板１が半導体基板の場合に一般的に用いられるアルミニウム配線に影響を及ぼす温度、例えば４００℃よりも十分に低温であることが好ましくい。そのため、導電性ボール４は、２００℃以下で溶融可能な低融点金属または低融点合金であることが好ましい。例えば、導電性ボール４が共晶半田（組成比：すず／鉛＝６２／３８）であれば、共晶半田は２００℃以下で溶融可能であるため、加熱温度は２００℃程度で十分である。また、導電性ボール４の材料として、鉛、すず、亜鉛、カドミウム、ビスマス、パラジウム、インジウムの少なくとも２つを含む低融点合金を用いることもできる。
【００２２】
上述したように、導電性ボール４を貫通孔３に充填する際に、導電性ボール４の粒径が貫通孔３の開口径に比べて比較的大きいと、導電性ボール４の充填率は低くなる。充填率が低くなると、溶融・凝固して形成された導電体６は、貫通孔３を十分に埋めることができず、貫通電極としての機能が果たせない可能性がある（図３（ａ）参照）。そのような場合、図３（ｂ）から図３（ｄ）に示すように、上述した工程を繰り返し行うことで、凝固した導電体ボール４で貫通孔３を十分に充填した貫通電極５を形成することができる。このように、一連の工程を繰り返し行うことで、貫通孔を十分に充填した貫通電極を得ることができ、高い生産性で配線基板を製造することも可能となる
以上、本実施形態の配線基板の製造方法によれば、比較的簡単な工程で、かつ少ない工程数で貫通電極を形成することができ、それにより、量産コストを抑えて貫通電極を有する配線基板を製造することが可能となる。
【００２３】
［第２の実施形態］
次に、図４および図５を参照して、本発明の第２の実施形態であるインクジェット記録ヘッド用基板の製造方法について説明する。ここでは、第１の実施形態と同様に、貫通電極を基板に形成する工程について説明する。図４は、本実施形態に係るインクジェット記録ヘッド用基板を模式的に示す断面図であり、図５は、このインクジェット記録ヘッド用基板における貫通電極形成工程を示す断面図である。なお、本実施形態のインクジェット記録ヘッド用基板における各部材について、第１の実施形態の配線基板と実質的に同じ部材については同じ参照番号を付しており、詳細な説明は省略する。
【００２４】
まず、本実施形態に係るインクジェット記録ヘッド用基板２０の構成について、図４を参照しながら説明する。インクジェット記録ヘッド用基板２０は、基板１と、基板１の第１の面１ａ側に形成された配線２と、基板１の第１の面１ａとこの面の反対側の第２の面１ｂとを貫通し、第１の面１ａ側での開口が配線２によって閉塞された貫通孔３とを有している。基板１の第１の面１ａ側には、配線２と電気的に接続し、インクを吐出するための圧力を発生する圧力発生素子１１が設けられている。圧力発生素子１１とその駆動装置（図示せず）と配線２とは、基板１の第１の面１ａに形成された保護層１２に内包されている。保護層１２は、インクと基板１とを隔離する機能を有する必要があり、酸化シリコンや窒化シリコンより選択することができる。また、圧力発生素子１１と対向する位置には、インクを吐出するためのインク吐出口１３が設けられている。さらに、インクジェット記録ヘッド用基板２０は、基板１の第１の面１ａと第２の面１ｂとを貫通し、基板１の第１の面１ａ側に設けられたインク流路１４を介してインク吐出口１３にインクを供給するインク供給口１５を有している。また、貫通孔３内には、貫通孔３を充填するように形成され、第１の面１ａ側の配線２と基板の第２の面１ｂ側とを電気的に接続させる貫通電極５が設けられている。
【００２５】
次に、本実施形態のインクジェット記録ヘッド用基板の製造方法における貫通電極形成工程について、図５（ａ）から図５（ｄ）を参照しながら説明する。
【００２６】
まず、図５（ａ）に示すように、基板１は、配線２が形成された第１の面１ａ側を下にして、貫通孔３が開口している第２の面１ｂ側を上にした状態でセットされる。
【００２７】
次に、図５（ｂ）に示すように、粉末からなる導電性材料である導電性ボール４を、基板１上に十分に堆積し、貫通孔１３を導電性ボール４で充填する。ここで、導電性ボールの粒径は、第１の実施形態と同様に貫通孔３の第２の面１ｂにおける開口径より小さいが、一方では、インク供給口１５の第２の面１ｂにおける開口径よりは大きくなっている。これにより、導電性ボール４を貫通孔３に充填する工程において、導電性ボール４はインク供給口１５には充填されることはなく、選択的に貫通孔３に充填されることになる。そのため、このことは、マスキング作業やアライメント作業が必要でなくなるため、工程数を減少させることにつながる。
【００２８】
次に、貫通孔３に充填されずに基板１の第１の面１１ａ上に堆積している余剰の導電性ボール４を除去した後（図５（ｃ）参照）、基板１を加熱して貫通孔３に充填された導電性ボール４を融解させる。その後、溶解した導電性ボール４を凝固させて、図５（ｄ）に示すように、導電体からなる貫通電極５を得ることができる。導電性ボール４の除去方法や基板１１の加熱方法の詳細については、第１の実施形態と同様である。
【００２９】
また、貫通孔３内が十分に導電体で充填されなかった場合にも、第１の実施形態と同様に、上述の工程を繰り返し行うことで、十分な貫通電極５を形成することができ、高い生産性でインクジェット記録ヘッド用基板を製造することが可能となる。
【００３０】
以上、本実施形態のインクジェット記録ヘッド用基板の製造方法によれば、少ない工程数で所望の箇所に貫通電極を形成することにより、量産コストを抑えたインクジェット記録ヘッド用基板の製造が可能となる。
【００３１】
なお、本発明は、電子デバイスや光デバイスなどの配線、あるいはデバイスを積層接続する際の配線層に利用する半導体基板に適用可能である。また、所定の色相を有するインクの微小な液滴を記録用紙上の所望の位置に吐出させることにより画像を記録するインクジェット記録装置に搭載されるインクジェット記録ヘッドに適用可能である。
【実施例】
【００３２】
以下に、実施例を挙げて本発明を具体的に説明する。ここでは、図６を参照しながら、第２の実施形態におけるインクジェット記録ヘッド用基板の製造方法を用いてインクジェット記録ヘッドを製造した実施例について説明する。図６は、インクジェット記録ヘッドの製造工程を示す断面図である。なお、本実施例において、第２の実施形態と同じ参照番号を付した部材は、第２の実施形態と同じ部材である。
【００３３】
本実施例では、図６（ａ）に示すように、基板１の第２の面１ｂ側および貫通孔３内壁に絶縁層１６が形成されている点以外については、第２の実施形態と同様な基板（ウエハ）１を準備した。貫通孔３の径は９０μｍ、インク供給口の幅は５０μｍとした。
【００３４】
次に、図６（ｂ）に示すように、直径７０μｍに一様にそろえられた共晶半田よりなる導電性ボール４を基板１の第２の面１ｂ上に堆積させた。基板１に超音波振動を付与することで、貫通孔３内に十分に導電性ボールが充填された。
【００３５】
次に、基板１に対して５°の角度から窒素ガスをブローすることで、基板１上に過剰に堆積された導電性ボール４を吹き飛ばした（図６（ｃ）参照）。
【００３６】
次に、温度２００℃に設定されたオーブンにインクジェット用基板２０を１０分間投入し、その後空冷を行い、貫通孔３内に導電体からなる貫通電極５が形成された（図６（ｄ）参照）。
【００３７】
最後に、ダイサーでウェハを各々のチップ状態に分離し、分離したチップを電気配線１７およびバンプ１８が形成されているチッププレート１９にマウントし、封止剤て封止し、図６（ｅ）に示すインクジェット記録ヘッド３０が完成した。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る配線基板を模式的に示す断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態である配線基板の製造方法における貫通電極形成工程を示す断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態である配線基板の製造方法における貫通電極形成工程を示す断面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係るインクジェット記録ヘッド用基板を模式的に示す断面図である。
【図５】本発明の第２の実施形態であるインクジェット記録ヘッド用基板の製造方法における貫通電極形成工程を示す断面図である。
【図６】本発明の第２の実施形態におけるインクジェット記録ヘッド用基板の製造方法を適用したインクジェット記録ヘッドの製造工程を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３９】
１  基板
１ａ  第１の面
１ｂ  第２の面
２  配線
３  貫通孔
４  導電性ボール
５  貫通電極
１０  配線基板
１１  圧力発生素子
１３  インク吐出口
１５  インク供給口
２０  インクジェット記録ヘッド用基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
2010147308.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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