(57)【要約】      （修正有）【課題】容易に貫通穴を埋めることができ、環境負荷を小さくしたウェハの金属材料形成方法を提供する。【解決手段】板状のウェハ１０に設けられたテーパのついた貫通穴１１に金属材料２０を設けるウェハの金属材料形成方法であって、貫通穴１１の開口の狭い側の径よりも径の大きい金属材料２０を開口の広い側から貫通穴１１に入れ、金属材料２０の貫通穴１１よりはみ出ている部分を治具Ｇにより圧力を加え、金属材料２０を変形させながら貫通穴１１の側面に密着させることで、貫通穴１１に金属材料２０を設ける。この金属材料２０は、貫通穴１１に入れられたときに、金属材料２０の中心位置がウェハ１０の厚みの範囲にある。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状のウェハに設けられたテーパのついた貫通穴に球状の金属材料を設けるウェハの金属材料形成方法であって、
前記貫通穴の開口の狭い側の径よりも径の大きい前記金属材料を開口の広い側から前記貫通穴に入れ、
前記金属材料の前記貫通穴よりはみ出ている部分を治具により圧力を加え、
前記金属材料を変形させながら前記貫通穴の側面に密着させることで、前記貫通穴に前記前記金属材料を設けることを特徴とするウェハの金属材料形成方法。
【請求項２】
前記金属材料は、前記貫通穴に入れられたときに、前記金属材料の中心位置が前記ウェハの厚みの範囲にあることを特徴とする請求項１に記載のウェハの金属材料形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、貫通穴を金属材料で埋めるウェハの金属材料形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、電子機器には電子部品を搭載した電子基板が用いられている。この電子基板には、金属膜からなる導通パターンが形成されており、この導通パターンに半田等でコンデンサ等のチップ部品を接合することで電子基板に電子部品を搭載している。
また、電子部品は、チップ部品の他に、凹部を有する容器に各種素子を搭載して凹部を封止した構造の電子部品が含まれる。この電子部品に用いられる容器体は、ウェハの状態で複数個設けられており、ウェハの状態で容器体となる部分に設けられた各凹部にそれぞれ各種素子が搭載される。
【０００３】
ここで、ウェハに設けられる導通パターンは、例えば、外部と電気的・機械的接続をするための外部端子と、水晶振動素子などの素子と導通を取るための搭載パッド及び引き回しパターンとがある。外部端子は、ウェハの一方の主面に設けられる搭載パッド等とは反対側のウェハの主面に設けられるため、貫通穴を介して導通するように構成される（例えば、特許文献１参照）。
このようなウェハの両主面にそれぞれ設けられた導通パターンを電気的に接続するために、電解めっき又は無電解めっきを行って貫通穴を埋めていた。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３４７３２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、貫通穴の内部の全てを電解めっきや無電解めっきで埋める場合、貫通穴が埋まるまでに多くの時間を要するため、生産性が悪くなる問題がある。
また、貫通穴を電解めっきや無電解めっきで埋める場合、金属材料が貫通穴内から流れ出てしまうことがあるため、これを防ぐために貫通穴の一方の開口を塞ぐことがある。この場合、貫通穴の一方の開口を塞ぐ工程が余計に増えてしまい、作業が煩雑になるという問題がある。
また、電解めっきや無電解めっきは、薬品を多く使用するため、環境負荷が大きくなるという問題も有る。
【０００６】
そこで、本発明では、前記した問題を解決し、容易に貫通穴を埋めることができ、環境負荷が小さくなるウェハの金属材料形成方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するため、本発明は、板状のウェハに設けられたテーパのついた貫通穴に球状の金属材料を設けるウェハの金属材料形成方法であって、前記貫通穴の開口の狭い側の径よりも径の大きい前記金属材料を開口の広い側から前記貫通穴に入れ、前記金属材料の前記貫通穴よりはみ出ている部分を治具により圧力を加え、前記金属材料を変形させながら前記貫通穴の側面に密着させることで、前記貫通穴に前記前記金属材料を設けることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明は、前記金属材料が、前記貫通穴に入れられたときに、前記金属材料の中心位置が前記ウェハの厚みの範囲にあることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
このようなウェハの金属材料形成方法によれば、治具により押しつぶされた金属材料が貫通穴の側面に密着することで貫通穴を埋めることができる。つまり、金属材料を貫通穴に圧入させることで容易に貫通穴を埋めることができる。
これにより、電解めっきや無電解めっきのように薬品を使わずに貫通穴を埋めることができるので、環境負荷を小さくすることができる。
【００１０】
また、金属材料が、貫通穴に入れられたときに、金属材料の中心位置がウェハの厚みの範囲にあることにより、貫通穴の側面に確実に密着するので、気密不良をなくすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
次に、本発明を実施するための最良の形態（以下、「実施形態」という。）について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各構成要素について、状態をわかりやすくするために、誇張して図示している。また、各図面において、紙面に対して奥側を「上」、手前側を「下」とする。
【００１２】
図１（ａ）はウェハに貫通穴を形成する前の状態の一例を示す概念図であり、（ｂ）はウェハに貫通穴が設けられた状態の一例を示す概念図であり、（ｃ）はウェハに下地金属膜を設けた一例を示す概念図であり、（ｄ）は貫通穴に金属材料を入れた状態の一例を示す概念図であり、（ｅ）は金属材料を加圧する前の状態の一例を示す概念図であり、（ｆ）は金属材料を貫通穴に圧入した状態の一例を示す概念図であり、（ｇ）は貫通穴を金属材料を構成していた金属材料で埋めた状態の一例を示す概念図である。
図２は、導通パターンをウェハに設けた状態の一例を示す概念図である。
図１に示すように、本発明の実施形態に係るウェハの金属材料形成方法は、ウェハ１０に設けられた貫通穴１１を球状の金属材料２０で埋めるものである。
【００１３】
ここで、図１に示すウェハ１０は、ガラス、ガラスセラミック、結晶化ガラス、シリコン（Ｓｉ）、焼成が完了したセラミックスのいずれかからなり、複数の貫通穴１１が設けられている。
なお、このウェハ１０は、個片化された部品単位の板状部材であっても良いし、これら板状部材を複数まとめた集合基板であっても良い。なお、説明を判り易くするために、ウェハ１０を水晶からなる集合基板として説明する。
【００１４】
図１（ｂ）に示す貫通穴１１は、例えば、従来周知のフォトリソグラフィ技術及びエッチング技術により形成される。なお、貫通穴１１は、サンドブラスト技術で形成しても良い。説明をわかり易くするために、貫通穴１１がサンドブラスト技術で形成された場合について説明する。
この貫通穴１１は、貫通穴１１の形成を始めた一方の開口の直径が、貫通穴１１の形成を終えた他方の開口の直径よりも大きくなっている。言い換えれば、この貫通穴１１は、一方の主面側から他方の主面側に向かうにつれて拡径するように、つまり、テーパがつけられて形成されている。
また、貫通穴１１の開口の広い側の半径Ｒ１は、ウェハ１０の厚さをＴとしたとき、Ｒ１＜Ｔの関係となっているのが好ましい。
【００１５】
図１（ｄ）に示す金属材料２０は、例えば、Ａｕ（金）からなる。この金属材料２０は、球状に形成されており、貫通穴１１に入れられたときに、金属材料２０の中心位置がウェハ１０の厚みの範囲に位置する大きさで形成されている。つまり、金属材料２０の中心位置は、ウェハ１０の内部に位置していることとなる。
例えば、貫通穴１１の広い開口側の半径Ｒ１をＡとし、狭い側の開口の半径Ｒ２がＡ／２とした場合、金属材料２０の半径Ｒ３をＡ×３／４とすれば、金属材料２０の中心位置がウェハ１０の内部に位置することとなる。
【００１６】
なお、金属材料２０は、後述する圧入の前であって貫通穴１１に入れられたとき、必ず、一部がウェハ１０からはみ出る大きさになっている。
このような大きさで金属材料２０を形成するのは、金属材料２０の中心位置がウェハ１０の厚み内に入っていない場合、金属材料２０の容積が貫通穴１１の容積より大きくなり、圧入したあと、貫通穴１１からはみ出し、ウェハ１０を破損させる恐れがある。また、金属材料２０の中心位置がウェハ１０の厚み内にあったとしてもウェハ１０からはみ出る部分がなければ、圧入ができなくなり、金属材料２０を変形させて貫通穴１１を埋めることができなくなる。
したがって、金属材料２０は、前記のとおり、一部がウェハ１０からはみ出る大きさであって、中心位置がウェハ１０の厚み内にあるように形成するのが良い。
【００１７】
次に、本発明の実施形態に係るウェハの金属材料形成方法について説明する。
まず、図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、フォトリソグラフィ技術やエッチング技術又はサンドブラスト技術により貫通穴１１を形成する。
図１（ｃ）に示すように、形成された貫通穴１１を有するウェハ１０に下地金属膜Ｃを蒸着により形成する下地金属膜形成工程を行う。
このとき、蒸着により、貫通穴１１の内部にも下地金属膜Ｃが設けられる。
なお、下地金属膜Ｃには、Ｃｒ、Ｎｉ、ニクロム、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｔｉなどを用いることができる。
【００１８】
この状態で、図１（ｄ）に示すように、貫通穴１１の開口が広い方を上に向けて、所定の載置台にウェハ１０を固定する。
貫通穴１１の開口の広い側からこの貫通穴１１に金属材料２０を入れる金属材料設置工程を行う。ここで、貫通穴１１が複数ある場合は、全ての貫通穴１１に金属材料２０を入れる。
このとき、金属材料２０の一部はウェハ１０からはみ出た状態となっている。
ウェハ１０の貫通穴１１は、テーパが付けられた形状となっている。そのため、金属材料２０は、貫通穴１１の側面に接触した状態で、貫通穴１１内で止まるようになっている。
【００１９】
ここで、図１（ｅ）に示すように、表面が平らになっている治具Ｇを用意し、この治具Ｇの平らな表面を金属材料２０の貫通穴１１よりはみ出ている部分に当接させ、図１（ｆ）に示すように、ウェハ１０の方向にそのまま圧力を加える加圧工程を行う。これにより、金属材料２０を変形させながら貫通穴１１の側面に密着させる。
つまり、金属材料２０は、貫通穴１１の側面と接触している点を支持点とて、貫通穴１１内に金属材料２０が入り込んでくる。これにより、金属材料２０は、貫通穴１１の側面に設けられている下地金属膜Ｃと接合して側面と密着した気密性の高い密着状態となる。
したがって、図１（ｇ）に示すように、金属材料２０は、貫通穴１１を埋めた状態となる。これにより、金属材料２０は、図２に示すように、ウェハ１０の両主面に設けられる導通パターンＰの電気的接続に用いることができるようになる。
【００２０】
このようなウェハの金属材料形成方法によれば、治具Ｇにより押しつぶされた金属材料２０が貫通穴１１の側面に密着することで貫通穴１１を埋めることができる。つまり、金属材料２０を貫通穴１１に圧入させることで容易に貫通穴１１を埋めることができる。
これにより、電解めっきや無電解めっきのように薬品を使わずに貫通穴１１を埋めることができるので、環境負荷を小さくすることができる。
また、金属材料２０が貫通穴１１に入れられたときに、金属材料２０の中心位置がウェハ１０の厚みＴの範囲にあることにより、圧入された後に貫通穴１１の側面に確実に密着するので、気密不良をなくすことができる。
【００２１】
なお、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態には限定されない。例えば、金属材料２０の材質は、Ａｕに限定されず、導通パターンと導通可能な金属材料を用いることができる。例えば、Ｃｕ、Ａｌ、金すず、金ゲルマニウム、はんだボールなどを用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】（ａ）はウェハに貫通穴を形成する前の状態の一例を示す概念図であり、（ｂ）はウェハに貫通穴が設けられた状態の一例を示す概念図であり、（ｃ）はウェハに下地金属膜を設けた一例を示す概念図であり、（ｄ）は貫通穴に金属材料を入れた状態の一例を示す概念図であり、（ｅ）は金属材料を加圧する前の状態の一例を示す概念図であり、（ｆ）は金属材料を貫通穴に圧入した状態の一例を示す概念図であり、（ｇ）は貫通穴を金属材料を構成していた金属材料で埋めた状態の一例を示す概念図である。
【図２】導通パターンをウェハに設けた状態の一例を示す概念図である。
【符号の説明】
【００２３】
１０    ウェハ
１１    貫通穴
２０    金属材料
Ｇ      治具
Ｃ      下地金属膜
【図１】
2010056496.tif 000003
【図２】
2010056496.tif 000004