(57)【要約】【課題】電気接続部の熱応力が基板に加わることを緩和し、基板を保護する。【解決手段】基板１にスルーホール２を形成し、上記スルーホール２に、応力緩和層３と、電気接続部４とが設けられている。応力緩和層３は、基板１と略等しい熱膨張率及び高弾性を有するとともに、強い接着力及び高強度を有している。このような応力緩和層３は、ニッケル系金属の粉末をバインダー樹脂でペースト状にして、スルーホール２の内周壁２０に形成される。一方、電気接続部４は、導電性を有し、スルーホール２において、応力緩和層３上に設けられるとともに、下面開口２１を閉塞するように設けられているものであり、基板１の下面１０及び上面１１の導電領域と導通する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
両面間を連通するスルーホールが形成される基板のスルーホール構造であって、
前記電気接続部の熱応力を吸収する応力緩和層を、前記スルーホールの内周壁に設け、
前記基板の両面と導通する導電性の電気接続部を、前記応力緩和層に設けるとともに前記スルーホールの一方の開口を閉塞するように設ける
ことを特徴とする基板のスルーホール構造。
【請求項２】
前記スルーホールが、他方の開口から前記一方の開口に向けて内径を小さくして形成されることを特徴とする請求項１記載の基板のスルーホール構造。
【請求項３】
前記応力緩和層が、前記基板と略等しい熱膨張率、及び高弾性を有することを特徴とする請求項１又は２記載の基板のスルーホール構造。
【請求項４】
前記応力緩和層が、タングステン系金属を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか記載の基板のスルーホール構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、両面間を導通させるためのスルーホールが形成される基板のスルーホール構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、この種の基板のスルーホール構造として、例えば特許文献１で開示されているように、基板の両面間を導通させるために、上記基板に形成されるスルーホールを電気接続部（第１の金属及び第２の金属）で封止充填することによって導通を同時に確保する第１従来例の基板のスルーホール構造がよく用いられる。
【０００３】
また、他の例として、第１従来例の基板のスルーホール構造とは異なり、電気接続部をスルーホールに封止充填するのではなく、薄い電気接続部でスルーホールの内周壁を覆うとともに、スルーホールの一方の開口のみを閉塞する第２従来例の基板のスルーホール構造がある。
【特許文献１】特開平９−２６０８３８号公報（第３，４頁及び第２図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の基板のスルーホール構造において、第１従来例の基板のスルーホール構造は、熱履歴に対して、基板と電気接続部との間の熱膨張率（線膨張係数）の違いにより熱応力が発生し、上記熱応力が基板（特にスルーホール周辺部分）に加わるという問題があった。また、第２従来例の基板のスルーホール構造も、スルーホールの一方の開口のみを閉塞することにより、第１従来例の基板のスルーホール構造より熱応力を多少低減させるものの、スルーホールの開口が閉塞される側において、第１従来例の基板のスルーホール構造と同様に、電気接続部が設けられるので、熱応力を十分に低減することができず、熱応力が基板に加わることを大きく改善することができないという問題があった。
【０００５】
本発明は上記の点に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、電気接続部の熱応力が基板に加わることを緩和することができ、基板を保護することができる基板のスルーホール構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の発明は、両面間を連通するスルーホールが形成される基板のスルーホール構造であって、前記電気接続部の熱応力を吸収する応力緩和層を、前記スルーホールの内周壁に設け、前記基板の両面と導通する導電性の電気接続部を、前記応力緩和層に設けるとともに前記スルーホールの一方の開口を閉塞するように設けることを特徴とする。
【０００７】
この構成では、応力緩和層が電気接続部の熱応力を吸収することができるので、電気接続部の熱応力が基板に加わることを緩和することができ、基板を保護することができる。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記スルーホールが、他方の開口から前記一方の開口に向けて内径を小さくして形成されることを特徴とする。この構成では、電気接続部により閉塞される開口の内径を小さくすることができるので、電気接続部の熱応力を低減することができる。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、前記応力緩和層が、前記基板と略等しい熱膨張率、及び高弾性を有することを特徴とする。この構成では、応力緩和層が電気接続部の熱応力をより吸収することができるので、電気接続部の熱応力が基板に加わることをさらに緩和することができる。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、前記応力緩和層が、タングステン系金属を含むことを特徴とする。この構成では、基板が特にセラミックスやシリコン、ガラスなどの場合に、応力緩和層が電気接続部の熱応力をより多く吸収することができるので、電気接続部の熱応力が基板に加わることをさらに緩和することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、電気接続部の熱応力が基板に加わることを緩和することができ、基板を保護することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
（実施形態１）
本発明の実施形態１について図１を用いて説明する。図１（ａ）は、実施形態１の基板のスルーホール構造を示す断面図である。図１（ｂ）は、実施形態１の基板のスルーホール構造を示す斜視図である。
【００１３】
先ず、実施形態１の基本的な構成について説明する。実施形態１の基板のスルーホール構造は、例えばマイクロリレーなどに用いられる構造であり、図１（ｂ）に示すように、基板１が、スルーホール２を形成し、上記スルーホール２に、応力緩和層３と、電気接続部４とを設けている構造である。
【００１４】
基板１は、例えば、セラミックスやシリコン、ガラスなどの熱膨張率が小さい材料により形成されるもの（ウエハ）である。なお、基板１の材料は、上記に限定されるものでなく、用途に応じて適宜選択されるものである。
【００１５】
スルーホール２は、例えばブラスト加工やエッチングなどにより、基板１の上面１１から見て円状であるとともに、図１（ａ）に示すように、基板１の下面１０と上面１１との間を連通して形成されているものである。上記スルーホール２の内径は、限定されるものではないが、１０〜１０００μｍが好ましい範囲である。
【００１６】
応力緩和層３は、例えば、ニッケル系などの金属材料、高耐熱性の樹脂材料、及び上記材料にアルミナやシリカなどの無機材料が充填されたものなどにより、スルーホール２の内周壁２０に設けられているものである。上記応力緩和層３は、基板１と略等しい熱膨張率を有するとともに、高弾性を有する。応力緩和層３の弾性率は、５０ＧＰａ以上であることが好ましい。上記より、電気接続部４の熱応力を吸収することができる。また、応力緩和層３は、強い接着力及び高強度を有している。上記より、応力緩和層３と電気接続部４との間の界面の剥離やクラック破壊を防止している。応力緩和層３の厚みは、限定されるものではないが、厚すぎると、スルーホール２内における電気接続部４の割合が減少し導通性能が低下するので、１〜１０μｍが好ましい範囲である。このような応力緩和層３は、例えば、ニッケル系金属の粉末をバインダー樹脂でペースト状にして形成される。上記より、応力緩和層３は、電気接続部４の熱応力が内周壁２０に加わることを緩和する。
【００１７】
電気接続部４は、例えば、銅や金、アルミニウム、半田などの金属材料により導電性を有し、例えばめっきにより、スルーホール２において、応力緩和層３上に設けられるとともに、下面開口２１を閉塞するように設けられているものであり、基板１の下面１０及び上面１１の導電領域と導通する。上記電気接続部４の厚みは、限定されるものではなく、スルーホール２の内径を考慮して決定することができるが、１〜２００μｍが好ましい範囲である。
【００１８】
次に、実施形態１の基板１にスルーホール２を形成し、上記スルーホール２に応力緩和層３及び電気接続部４を設ける方法について説明する。先ず、ブラスト加工又はエッチングなどにより、基板１にスルーホール２を形成する。続いて、ニッケル系金属の粉末をバインダー樹脂でペースト状にしたものを応力緩和層３としてスルーホール２の内周壁２０に形成する。続いて、銅めっきなどを電気接続部４として応力緩和層３上に形成するとともに、下面開口２１を閉塞するように形成する。上記のようにして応力緩和層３及び電気接続部４が設けられたスルーホール２は、内部の大部分が中空になっている。
【００１９】
以上、実施形態１によれば、応力緩和層３が電気接続部４の熱応力を吸収することができるので、電気接続部４の熱応力が基板１、特にスルーホール２周辺に加わることを緩和することができ、基板１、特にスルーホール２周辺を保護することができる。
【００２０】
（実施形態２）
本発明の実施形態２について図１を用いて説明する。
【００２１】
実施形態２の基板１は、図１に示すように、実施形態１と同様のスルーホール２を有し、上記スルーホール２に、実施形態１と同様の電気接続部４を備えているが、実施形態１にはない以下に記載の特徴がある。
【００２２】
実施形態２の応力緩和層３は、タングステン系金属を含む材料により、スルーホール２の内周壁２０に設けられている。タングステンは、熱膨張係数が４．５×１０−６／Ｋと小さく、弾性率が１３５ＧＰａと高い材料であるので、上記応力緩和層３は、基板１と略等しい熱膨張率を有するとともに、高弾性を有する。また、応力緩和層３は、接着力が強く、強度が高いものである。上記より、応力緩和層３は、電気接続部４との間の界面の剥離やクラック破壊を防止している。このような応力緩和層３は、タングステン系金属の粉末をバインダー樹脂でペースト状にして形成される。上記より、応力緩和層３は、電気接続部４の熱応力が内周壁２０に加わることを緩和する。なお、実施形態２の応力緩和層３は、上記以外の点において、実施形態１の応力緩和層と同様である。
【００２３】
以上、実施形態２によれば、基板１が、特にセラミックスやシリコン、ガラスなどの場合に、応力緩和層３が電気接続部４の熱応力をより多く吸収することができるので、電気接続部４の熱応力が基板１、特にスルーホール２周辺に加わることをさらに緩和することができ、基板１、特にスルーホール２周辺をさらに保護することができる。
【００２４】
（実施形態３）
本発明の実施形態３について図２を用いて説明する。図２は、実施形態３の基板のスルーホール構造を示す断面図である。
【００２５】
実施形態３の基板１ａは、図２に示すように、スルーホール２ａを有し、上記スルーホール２ａに、実施形態１と同様の応力緩和層３と、実施形態１と同様の電気接続部４とを備えているが、実施形態１にはない以下に記載の特徴がある。
【００２６】
実施形態３のスルーホール２ａは、上面開口２２ａから下面開口２１ａに向けて徐々に内径を小さくなるテーパ形状に形成されている。そして、内径の小さい下面開口２１ａが電気接続部４により閉塞されている。なお、スルーホール２ａは、上記以外の点において、実施形態１のスルーホール２（図１参照）と同様である。
【００２７】
以上、実施形態３によれば、実施形態１と同様の効果を得ることができるとともに、電気接続部４により閉塞されている下面開口２１ａの内径を小さくすることができるので、電気接続部４の熱応力を低減することができる。
【００２８】
なお、実施形態１〜３のいずれかの変形例として、電気接続部が、複数の異なる金属材料を積層してものであってもよい。上記電気接続部として、例えば、銅めっき上に金めっきを積層したものなどがある。このような構成にしても、実施形態１〜３のいずれかと同様の効果を得ることができる。
【００２９】
また、実施形態１〜３のいずれかの他の変形例として、応力緩和層及び電気接続部が、スルーホールの内周壁の少なくとも一部にのみ設けられるものであってもよい。このような構成にすると、実施形態１〜３のいずれかと同様の効果を得ることができるとともに、応力緩和層及び電気接続部を少なくすることができ、コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明による実施形態１，２の基板のスルーホール構造を示すものであって、（ａ）は断面図、（ｂ）は斜視図である。
【図２】本発明による実施形態３の基板のスルーホール構造を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１  基板
１０  下面
１１  上面
２  スルーホール
２０  内周壁
２１  下面開口
２２  上面開口
３  応力緩和層
４  電気接続部
【図１】
2006313790.tif 000003
【図２】
2006313790.tif 000004