(57)【要約】      （修正有）【課題】良好な導電性を有する貫通電極を備えた貫通電極基板を提供する。【解決手段】貫通電極基板１０は、第１面１３及び第１面の反対側に位置する第２面１４を含むとともに貫通孔２０が設けられた基板１２と、貫通孔に位置する貫通電極２２と、を備える。貫通電極２２は、貫通孔の側壁２１に沿って広がる第１部分と、基板の第２面側において第１部分に接続され、貫通孔を横断するように広がる第２部分と、を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、
前記貫通孔の側壁に沿って広がる第１部分と、前記第２面側において前記第１部分に接続され、前記貫通孔を横断するように広がる第２部分と、を有する貫通電極と、を備える、貫通電極基板。
【請求項２】
前記貫通電極の前記第１部分の厚み及び前記第２部分の厚みは、それぞれ０．０５μｍ以上且つ４００μｍ以下であり、
前記貫通電極の前記第２部分は、前記第２面側において前記貫通孔の開口を塞いでいる、請求項１に記載の貫通電極基板。
【請求項３】
前記貫通電極に電気的に接続された第１導電層と、前記第１導電層上に位置し、無機材料を含み、絶縁性を有する第１無機層と、前記第１無機層上に位置する第２導電層と、を有するキャパシタを更に備える、請求項１又は２に記載の貫通電極基板。
【請求項４】
前記キャパシタは、前記基板の前記第２面側において前記貫通電極の前記第２部分上に位置する、請求項３に記載の貫通電極基板。
【請求項５】
前記貫通電極と、前記貫通電極に電気的に接続されるとともに前記第１面側に位置する第１面導電層と、前記貫通電極に電気的に接続されるとともに前記第２面側に位置する第２面導電層と、を有するインダクタを更に備える、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の貫通電極基板。
【請求項６】
前記貫通孔の寸法は、前記第１面側から前記第２面側に向かうにつれて小さくなっている、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の貫通電極基板。
【請求項７】
前記基板は、ガラスを含む、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の貫通電極基板。
【請求項８】
前記基板の厚みは、０．１０ｍｍ以上且つ０．４０ｍｍ以下である、請求項７に記載の貫通電極基板。
【請求項９】
前記貫通電極は、前記貫通孔の内部において対向する前記第１部分の表面の間に位置し、少なくとも錫を含むはんだ部材を有する、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の貫通電極基板。
【請求項１０】
前記はんだ部材は、錫を含む基質と、前記基質に分散し、錫の融点よりも高い融点を有する複数の高融点金属粒子と、を含む、請求項９に記載の貫通電極基板。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の貫通電極基板と、
前記貫通電極基板に搭載された素子と、を備える、実装基板。
【請求項１２】
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、前記第２面側において前記基板に接合された第２面支持体と、を準備する工程と、  前記基板の前記貫通孔に貫通電極を形成する工程と、
前記第２面支持体を前記基板から分離する分離工程と、を備える、貫通電極基板の製造方法。
【請求項１３】
前記基板は、ガラスを含む、請求項１２に記載の貫通電極基板の製造方法。
【請求項１４】
前記基板の厚みは、０．１０ｍｍ以上且つ０．４０ｍｍ以下である、請求項１２又は１３に記載の貫通電極基板の製造方法。
【請求項１５】
前記貫通電極に電気的に接続された第１導電層と、前記第１導電層上に位置し、無機材料を含み、絶縁性を有する第１無機層と、前記第１無機層上に位置する第２導電層と、を有するキャパシタを形成する工程を更に備える、請求項１２乃至１４のいずれか一項に記載の貫通電極基板の製造方法。
【請求項１６】
前記第１面側において前記基板に第１面支持体を接合する工程と、
前記分離工程の後、前記基板の前記第２面側に、前記貫通電極に電気的に接続された第２面導電層を形成する工程と、を更に備える、請求項１２乃至１５のいずれか一項に記載の貫通電極基板の製造方法。
【請求項１７】
前記第２面支持体は、熱剥離型接着剤を含む第２面接合層を介して前記基板の前記第２面側に接合され、
前記第１面支持体は、前記第２面接合層よりも高い耐熱性を有する第１面接合層を介して前記基板の前記第１面側に接合される、請求項１６に記載の貫通電極基板の製造方法。
【請求項１８】
前記貫通電極は、前記貫通孔の側壁に沿って広がる第１部分と、前記第２面側において前記第１部分に接続され、前記貫通孔を横断するように広がる第２部分と、を有する、請求項１２乃至１７のいずれか一項に記載の貫通電極基板の製造方法。
【請求項１９】
前記貫通電極と、前記貫通電極に電気的に接続されるとともに前記第１面側に位置する第１面導電層と、前記貫通電極に電気的に接続されるとともに前記第２面側に位置する第２面導電層と、を有するインダクタを形成する工程を更に備える、請求項１２乃至１８のいずれか一項に記載の貫通電極基板の製造方法。
【請求項２０】
前記貫通電極を形成する工程は、前記貫通孔の内部において対向する前記第１部分の表面の間に、少なくとも錫を含むはんだ組成物を供給する供給工程を含む、請求項１８又は請求項１８に従属する請求項１９に記載の貫通電極基板の製造方法。
【請求項２１】
前記供給工程は、錫を含む低融点金属粒子、及び錫の融点よりも高い融点を有する高融点金属粒子を含むはんだ組成物を供給することを含み、
前記貫通電極を形成する工程は、前記供給工程の後、錫の融点以上であって前記高融点金属粒子の融点以下の温度においてはんだ組成物を加熱する加熱工程を含む、請求項２０に記載の貫通電極基板の製造方法。
【請求項２２】
前記貫通電極を形成する工程は、はんだ組成物を加圧しつつ冷却する冷却工程を含む、請求項２０又は２１に記載の貫通電極基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示の実施形態は、貫通電極を備える貫通電極基板に関する。また、本開示の実施形態は、貫通電極基板を備える実装基板、及び貫通電極基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
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、貫通孔の内部に位置する貫通電極と、を備える部材、いわゆる貫通電極基板が、様々な用途で利用されている。例えば、貫通電極基板は、ＬＳＩの実装密度を高めるために複数のＬＳＩチップを積層させる際に２つのＬＳＩチップの間に介在させるインターポーザとして利用される。また、貫通電極基板は、ＬＳＩチップなどの素子とマザーボードなどの実装基板との間に介在されることもある。
【０００３】
貫通電極の例として、いわゆるフィルドビアやコンフォーマルビアが知られている。フィルドビアの場合、貫通電極は、貫通孔の内部に充填された銅などの導電性材料を含む。コンフォーマルビアの場合、貫通電極は、例えば特許文献１に開示されているように、孔の側壁に沿って広がる壁面導電層を含む。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−１０３５８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
貫通電極は、例えば電解めっき処理によって形成される。フィルドビアの製造工程においては、めっき層の析出が貫通孔の内部の全域に進行するまで、めっき処理を実施する。このため、貫通電極の形成に要する時間に関しては、コンフォーマルビアの方がフィルドビアよりも短くて好ましい。一方、コンフォーマルビアの電気抵抗は、フィルドビアの電気抵抗よりも高い。このため、コンフォーマルビアにおいては、抵抗損失によって貫通電極の高周波特性などの電気特性が低くなることが懸念される。
【０００６】
本開示の実施形態は、こ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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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、前記貫通孔の側壁に沿って広がる第１部分と、前記第２面側において前記第１部分に接続され、前記貫通孔を横断するように広がる第２部分と、を有する貫通電極と、を備える、貫通電極基板である。
【０００８】
本開示の一実施形態による貫通電極基板において、前記貫通電極の前記第１部分の厚み及び前記第２部分の厚みは、それぞれ０．０５μｍ以上且つ４００μｍ以下であり、前記貫通電極の前記第２部分は、前記第２面側において前記貫通孔の開口を塞いでいてもよい。
【０００９】
本開示の一実施形態による貫通電極基板は、前記貫通電極に電気的に接続された第１導電層と、前記第１導電層上に位置し、無機材料を含み、絶縁性を有する第１無機層と、前記第１無機層上に位置する第２導電層と、を有するキャパシタを更に備えていてもよい。
【００１０】
本開示の一実施形態による貫通電極基板において、前記キャパシタは、前記基板の前記第２面側において前記貫通電極の前記第２部分上に位置していてもよい。
【００１１】
本開示の一実施形態による貫通電極基板は、前記貫通電極と、前記貫通電極に電気的に接続されるとともに前記第１面側に位置する第１面導電層と、前記貫通電極に電気的に接続されるとともに前記第２面側に位置する第２面導電層と、を有するインダクタを更に備えていてもよい。
【００１２】
本開示の一実施形態による貫通電極基板において、前記貫通孔の寸法は、前記第１面側から前記第２面側に向かうにつれて小さくなっていてもよい。
【００１３】
本開示の一実施形態による貫通電極基板において、前記基板は、ガラスを含んでいてもよい。
【００１４】
本開示の一実施形態による貫通電極基板において、前記基板の厚みは、０．１０ｍｍ以上且つ０．４０ｍｍ以下であってもよい。
【００１５】
本開示の一実施形態による貫通電極基板において、前記貫通電極は、前記貫通孔の内部において対向する前記第１部分の表面の間に位置し、少なくとも錫を含むはんだ部材を有してもよい。
【００１６】
本開示の一実施形態による貫通電極基板において、前記はんだ部材は、錫を含む基質と、前記基質に分散し、錫の融点よりも高い融点を有する複数の高融点金属粒子と、を含んでもよい。
【００１７】
本開示の一実施形態は、上記記載の貫通電極基板と、前記貫通電極基板に搭載された素子と、を備える、実装基板である。
【００１８】
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、前記第２面側において前記基板に接合された第２面支持体と、を準備する工程と、前記基板の前記貫通孔に貫通電極を形成する工程と、前記第２面支持体を前記基板から分離する分離工程と、を備える、貫通電極基板の製造方法である。
【００１９】
本開示の一実施形態による貫通電極基板の製造方法において、前記基板は、ガラスを含んでいてもよい。
【００２０】
本開示の一実施形態による貫通電極基板の製造方法において、前記基板の厚みは、０．１０ｍｍ以上且つ０．４０ｍｍ以下であってもよい。
【００２１】
本開示の一実施形態による貫通電極基板の製造方法において、前記貫通電極に電気的に接続された第１導電層と、前記第１導電層上に位置し、無機材料を含み、絶縁性を有する第１無機層と、前記第１無機層上に位置する第２導電層と、を有するキャパシタを形成する工程を更に備えていてもよい。
【００２２】
本開示の一実施形態による貫通電極基板の製造方法は、前記第１面側において基板に前記第１面支持体を接合する工程と、前記分離工程の後、前記基板の前記第２面側に、前記貫通電極に電気的に接続された第２面導電層を形成する工程と、を更に備えていてもよい。
【００２３】
本開示の一実施形態による貫通電極基板の製造方法において、前記第２面支持体は、熱剥離型接着剤を含む第２面接合層を介して前記基板の前記第２面側に接合され、前記第１面支持体は、前記第２面接合層よりも高い耐熱性を有する第１面接合層を介して前記基板の前記第１面側に接合されてもよい。
【００２４】
本開示の一実施形態による貫通電極基板の製造方法において、前記貫通電極は、前記貫通孔の側壁に沿って広がる第１部分と、前記第２面側において前記第１部分に接続され、前記貫通孔を横断するように広がる第２部分と、を有していてもよい。
【００２５】
本開示の一実施形態による貫通電極基板の製造方法は、前記貫通電極と、前記貫通電極に電気的に接続されるとともに前記第１面側に位置する第１面導電層と、前記貫通電極に電気的に接続されるとともに前記第２面側に位置する第２面導電層と、を有するインダクタを形成する工程を更に備えていてもよい。
【００２６】
本開示の一実施形態による貫通電極基板の製造方法において、前記貫通電極を形成する工程は、前記貫通孔の内部において対向する前記第１部分の表面の間に、少なくとも錫を含むはんだ組成物を供給し、はんだ部材を形成する工程を含んでいてもよい。
【００２７】
本開示の一実施形態による貫通電極基板の製造方法において、前記供給工程は、錫を含む低融点金属粒子、及び錫の融点よりも高い融点を有する高融点金属粒子を含むはんだ組成物を供給することを含み、前記貫通電極を形成する工程は、前記供給工程の後、錫の融点以上であって前記高融点金属粒子の融点以下の温度においてはんだ組成物を加熱する加熱工程を含んでいてもよい。
【００２８】
本開示の一実施形態による貫通電極基板の製造方法において、前記貫通電極を形成する工程は、はんだ組成物を加圧しつつ冷却する冷却工程を含んでいてもよい。
【発明の効果】
【００２９】
本開示の実施形態によれば、良好な導電性を有する貫通電極を備えた貫通電極基板を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】一実施形態に係る貫通電極基板を示す断面図である。
【図２】貫通電極基板の貫通電極を拡大して示す断面図である。
【図３】貫通電極基板の第１面第１導電層を示す平面図である。
【図４】貫通電極基板の第１面第１無機層及び第１面第２導電層を示す平面図である。
【図５】貫通電極基板の製造工程を示す図である。
【図６】貫通電極基板の製造工程を示す図である。
【図７】貫通電極基板の製造工程を示す図である。
【図８】貫通電極基板の製造工程を示す図である。
【図９】貫通電極基板の製造工程を示す図である。
【図１０】貫通電極基板の製造工程を示す図である。
【図１１】貫通電極基板の製造工程を示す図である。
【図１２】貫通電極基板の製造工程を示す図である。
【図１３】貫通電極基板の製造工程を示す図である。
【図１４】貫通電極基板の製造工程を示す図である。
【図１５】貫通電極基板の製造工程を示す図である。
【図１６】一変形例に係る貫通電極基板を示す断面図である。
【図１７】一変形例に係る貫通電極基板を示す断面図である。
【図１８】一変形例に係る貫通電極基板を示す断面図である。
【図１９】貫通電極基板及び素子を備える実装基板の一例を示す断面図である。
【図２０】一変形例に係る貫通電極基板の貫通電極を拡大して示す断面図である。
【図２１】図２０に示す貫通電極を拡大して示す断面図である。
【図２２】一変形例に係る貫通電極基板の製造工程を示す図である。
【図２３】一変形例に係る貫通電極基板の製造工程を示す図である。
【図２４】貫通電極基板が搭載される製品の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本開示の実施形態に係る貫通電極基板の構成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。
【００３２】
貫通電極基板
以下、本開示の実施の形態について説明する。まず、本実施の形態に係る貫通電極基板１０の構成について説明する。図１は、貫通電極基板１０を示す断面図である。
【００３３】
貫通電極基板１０は、基板１２、貫通電極２２、第１配線構造部３０及び第２配線構造部４０を備える。以下、貫通電極基板１０の各構成要素について説明する。
【００３４】
（基板）
基板１２は、第１面１３、及び、第１面１３の反対側に位置する第２面１４を含む。また、基板１２には、第１面１３から第２面１４に至る複数の貫通孔２０が設けられている。
【００３５】
基板１２は、一定の絶縁性を有する無機材料を含んでいる。例えば、基板１２は、ガラス基板、石英基板、サファイア基板、樹脂基板、シリコン基板、炭化シリコン基板、アルミナ(Al2O3)基板、窒化アルミ(AlN)基板、酸化ジリコニア(ZrO2)基板など、又は、これらの基板が積層されたものである。基板１２は、アルミニウム基板、ステンレス基板など、導電性を有する材料から構成された基板を部分的に含んでいてもよい。
【００３６】
基板１２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１２がガラスを含む場合、基板１２の厚みは、例えば０．１０ｍｍ以上且つ０．４０ｍｍ以下である。基板１２がガラスを含むことにより、基板１２の絶縁性を高めることができる。これにより、後述するように第１配線構造部３０の一部によってキャパシタ１５が形成されている場合に、キャパシタ１５の耐電圧特性を高めることができる。
【００３７】
貫通孔２０の長さ、すなわち第１面１３の法線方向における貫通孔２０の寸法は、基板１２の厚みに等しい。貫通孔２０の幅、すなわち第１面１３の面方向における貫通孔２０の寸法Ｓ（図５参照）は、例えば４０μｍ以上且つ１５０μｍ以下である。また、貫通孔２０の幅に対する長さの比、すなわち貫通孔２０のアスペクト比は、例えば４以上且つ１０以下である。
【００３８】
（貫通電極）
貫通電極２２は、貫通孔２０の内部に位置し、且つ導電性を有する部材である。図２は、貫通孔２０に設けられた貫通電極２２を拡大して示す断面図である。貫通電極２２は、第１部分２３及び第２部分２４を有する。第１部分２３は、貫通孔２０の側壁２１に沿って広がっている。第２部分２４は、第２面１４側において第１部分２３の端部に接続されており、また、貫通孔２０を横断するように広がっている。
【００３９】
図３は、貫通電極基板１０の貫通電極２２及び後述する第１面第１導電層３１を第１面１３側から見た場合を示す平面図である。図２及び図３に示すように、貫通孔２０の開口は、第２面１４側において貫通電極２２の第２部分２４によって塞がれている。なお、図３においては、第１面第１導電層３１上に積層される後述する第１面第１無機層３２などの層が省略されている。また、図１は、図３や後述する図４に示す貫通電極基板１０を線Ａ−Ａに沿って切断した場合の断面図に相当する。また、「塞ぐ」とは、第２部分２４の第２面１４側の表面の面積が、第２面１４側における貫通孔２０の開口の面積の少なくとも９０％以上であることを意味する。
【００４０】
貫通電極２２が適切な導電性を有する限りにおいて、貫通電極２２の層構成は特には限定されない。例えば、貫通電極２２は、導電性を有する単一の層から構成されていてもよく、若しくは、導電性を有する複数の層を含んでいてもよい。ここでは、図２に示すように、貫通電極２２の第１部分２３及び第２部分２４がそれぞれ、貫通孔２０の側壁２１側から貫通孔２０の中心側へ順に並ぶシード層２２１及びめっき層２２２を含む例について説明する。
【００４１】
シード層２２１は、電解めっき処理によってめっき層２２２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２２２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２２１の材料としては、銅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２２１の材料は、めっき層２２２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２２１の厚みは、例えば１００ｎｍ以上且つ３μｍ以下である。シード層２２１は、スパッタリング法、蒸着法、無電解めっき法などによって形成される。
【００４２】
めっき層２２２は、めっき処理によって形成される、導電性を有する層である。めっき層２２２を構成する材料としては、銅、金、銀、白金、ロジウム、スズ、アルミニウム、ニッケル、クロム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。めっき層２２２の厚みは、例えば１μｍ以上且つ３０μｍ以下である。
【００４３】
なお、図示はしないが、貫通孔２０の側壁２１とシード層２２１との間に中間層を設けてもよい。中間層を構成する材料としては、例えば、チタン、チタン窒化物、モリブデン、モリブデン窒化物、タンタル、タンタル窒化物、ニッケル、クロム等又はこれらを積層したものを用いることができる。中間層の厚みは、例えば１０ｎｍ以上且つ１μｍ以下である。中間層は、例えば、蒸着法やスパッタリング法などの物理成膜法で形成される。中間層は、例えば、側壁２１に対するシード層２２１やめっき層２２２の密着性を高めるという役割を果たす。また、中間層は、シード層２２１又はめっき層２２２に含まれる金属元素が貫通孔２０の側壁２１を介して基板１２の内部に拡散することを抑制するという役割を果たしてもよい。
【００４４】
貫通電極２２全体の厚みは、例えば０．０５μｍ以上且つ４００μｍ以下である。貫通電極２２において、第１部分２３の厚みＴ１と、第２部分２４の厚みＴ２とは、同一であってもよく、異なっていてもよい。
【００４５】
（第１配線構造部）
次に、第１配線構造部３０について説明する。第１配線構造部３０は、基板１２の第１面１３側に電気的な回路を構成するよう第１面１３側に設けられた導電層や絶縁層などの層を有する。後述するように、第１配線構造部３０の一部によって、キャパシタ１５が構成されている。また、第１配線構造部３０の一部によって、インダクタ１６の一部が構成されている。本実施の形態において、第１配線構造部３０は、第１面第１導電層３１、第１面第１無機層３２、第１面第２導電層３３、第１面第１有機層３４、第１面第３導電層３５及び第１面第２有機層３６を有する。なお「第１面ｘｘ導電層」とは、基板１２の第１面１３側に位置する導電層を意味する。「第１面ｘｘ無機層」、「第１面ｘｘ有機層」なども同様に、基板１２の第１面１３側に位置する無機層、有機層などを意味する。「ｘｘ」には、第１、第２などの単語が挿入される。
【００４６】
〔第１面第１導電層〕
第１面第１導電層３１は、基板１２の第１面１３上に位置する、導電性を有する層である。第１面第１導電層３１は、貫通電極２２に電気的に接続されていてもよい。また、第１面第１導電層３１は、導電性を有する単一の層から構成されていてもよく、若しくは、導電性を有する複数の層を含んでいてもよい。例えば、第１面第１導電層３１は、貫通電極２２と同様に、基板１２の第１面１３上に順に積層されたシード層２２１及びめっき層２２２を含んでいてもよい。第１面第１導電層３１を構成する材料は、貫通電極２２を構成する材料と同様である。第１面第１導電層３１の厚みは、例えば１００ｎｍ以上且つ２０μｍ以下である。
【００４７】
〔第１面第１無機層〕
第１面第１無機層３２は、少なくとも部分的に第１面第１導電層３１上及び基板１２の第１面１３上に位置し、無機材料を含み、且つ絶縁性を有する層である。第１面第１無機層３２の無機材料としては、ＳｉＮなどの珪素窒化物を用いることができる。その他にも、第１面第１無機層３２の無機材料の例として、酸化シリコン、酸化アルミ、五酸化タンタルなどを挙げることができる。第１面第１無機層３２の無機材料の比誘電率は、例えば３以上且つ５０以下である。また、第１面第１無機層３２の厚みは、例えば５０ｎｍ以上且つ４００ｎｍ以下である。第１面第１無機層３２は、単一の層から構成されていてもよく、複数の層を含んでいてもよい。
【００４８】
第１面第１無機層３２は、第１面第１導電層３１を部分的に覆っていてもよい。例えば、第１面第１無機層３２は、キャパシタ１５を構成する第１面第１導電層３１の端部３１ｅを覆っていてもよい。これによって、第１面第２導電層３３、第１面第１有機層３４などを形成する工程において用いる薬液によって第１面第１導電層３１が損傷してしまうことを抑制することができる。なお「覆う」とは、図１に示すように、基板１２の第１面１３の法線方向に沿って貫通電極基板１０を見た場合に、第１面第１導電層３１の端部３１ｅと第１面第１無機層３２とが重なっていることを意味する。
【００４９】
〔第１面第２導電層〕
第１面第２導電層３３は、第１面第１無機層３２上に位置する、導電性を有する層である。図１に示すように、第１面第２導電層３３の端部３３ｅは、第１面第１無機層３２上に位置する。上述の第１面第１導電層３１と、第１面第１導電層３１上に位置する上述の第１面第１無機層３２と、第１面第１無機層３２上に位置する第１面第２導電層３３とによって、キャパシタ１５が構成されている。
【００５０】
第１面第２導電層３３は、貫通電極２２や第１面第１導電層３１と同様に、第１面第１無機層３２上に順に積層されたシード層及びめっき層を含んでいてもよい。第１面第２導電層３３を構成する材料は、貫通電極２２や第１面第１導電層３１を構成する材料と同様である。第１面第２導電層３３の厚みは、例えば１００ｎｍ以上且つ２０μｍ以下である。
【００５１】
図４は、貫通電極基板１０の第１面第１導電層３１、第１面第１無機層３２及び第１面第２導電層３３を第１面１３側から見た場合を示す平面図である。図４においては、第１面第２導電層３３上に積層される後述する第１面第１有機層３４，第１面第３導電層３５などの層が省略されている。また、図４においては、第１面第１無機層３２によって覆われている構成要素が点線で表されている。
【００５２】
図４に示すように、第１面第１無機層３２は、基板１２の第１面１３及び第１面第１導電層３１を広域にわたって覆っている。例えば、第１面第１無機層３２は、キャパシタ１５を構成する第１面第１導電層３１の少なくとも端部３１ｅを覆っている。第１面第１無機層３２が基板１２の第１面１３及び第１面第１導電層３１を広域にわたって覆うことにより、貫通電極基板１０の製造工程において基板１２の第１面１３や第１面第１導電層３１が損傷することを抑制することができる。
【００５３】
図４に示すように、第１面第１無機層３２には開口部３２ａが形成されている。開口部３２ａは、貫通孔２０の位置及び第１面第１導電層３１と第１面第３導電層３５の接続位置などの限られた位置に形成されている。
【００５４】
〔第１面第１有機層〕
第１面第１有機層３４は、第１面第１無機層３２上及び第１面第２導電層３３に位置し、有機材料を含み、且つ絶縁性を有する層である。第１面第１有機層３４の有機材料としては、ポリイミド、エポキシなどを用いることができる。第１面第１有機層３４の有機材料は、好ましくは０．０３以下、より好ましくは０．０２以下、更に好ましくは０．０１以下の誘電正接を有する。誘電正接の小さい有機材料を用いて第１面第１有機層３４を構成することにより、キャパシタ１５やインダクタ１６を通るべき電気信号が第１面第１有機層３４を通ってしまうことを抑制することができる。これにより、キャパシタ１５やインダクタ１６を備える貫通電極基板１０の帯域を高周波側に広げることができる。
【００５５】
〔第１面第３導電層〕
第１面第３導電層３５は、第１面第１導電層３１上、又は第１面第２導電層３３上に位置する、導電性を有する層である。図１に示す例において、第１面第３導電層３５は、キャパシタ１５の一方の電極である第１面第１導電層３１に電気的に接続された部分、及び、キャパシタ１５の他方の電極である第１面第２導電層３３に電気的に接続された部分を含む。
【００５６】
第１面第３導電層３５は、貫通電極２２や第１面第１導電層３１と同様に、順に積層されたシード層及びめっき層を含んでいてもよい。第１面第３導電層３５を構成する材料は、貫通電極２２や第１面第１導電層３１を構成する材料と同様である。
【００５７】
〔第１面第２有機層〕
第１面第２有機層３６は、第１面第１有機層３４上及び第１面第３導電層３５上に位置し、有機材料を含み、且つ絶縁性を有する層である。第１面第２有機層３６は、第１面第１有機層３４と同様に、好ましくは０．０３以下、より好ましくは０．０２以下、更に好ましくは０．０１以下の誘電正接を有する有機材料を含む。第１面第２有機層３６の有機材料としては、第１面第１有機層３４と同様に、ポリイミド、エポキシなどを用いることができる。
【００５８】
（第２配線構造部）
次に、第２配線構造部４０について説明する。第２配線構造部４０は、基板１２の第２面１４側に電気的な回路を構成するよう第２面１４側に設けられた導電層や絶縁層などの層を有する。第２配線構造部４０の一部と、上述の第１配線構造部３０の一部及び貫通電極２２とによって、インダクタ１６が構成されている。本実施の形態において、第２配線構造部４０は、第２面第１導電層４１及び第２面第１有機層４４を有する。なお「第２面ｘｘ導電層」とは、基板１２の第２面１４側に位置する導電層を意味する。「第２面ｘｘ無機層」、「第２面ｘｘ有機層」なども同様に、基板１２の第１面１３側に位置する無機層、有機層などを意味する。「ｘｘ」には、第１、第２などの単語が挿入される。
【００５９】
〔第２面第１導電層〕
第２面第１導電層４１は、基板１２の第２面１４上に位置する、導電性を有する層である。第２面第１導電層４１は、貫通電極２２に電気的に接続されていてもよい。例えば、図１及び図２に示すように、第２面第１導電層４１は、貫通電極２２の第２部分２４上に位置していてもよい。これによって、貫通電極２２と第２面第１導電層４１との接触面積を大きくし、接触抵抗を低減することができる。
【００６０】
第２面第１導電層４１は、貫通電極２２や第１面第１導電層３１と同様に、基板１２の第２面１４上に順に積層されたシード層２２１及びめっき層２２２を含んでいてもよい。第２面第１導電層４１を構成する材料は、貫通電極２２を構成する材料と同様である。第２面第１導電層４１の厚みは、例えば１００ｎｍ以上且つ２０μｍ以下である。
【００６１】
〔第２面第１有機層〕
第２面第１有機層４４は、第２面第１導電層４１上及び基板１２の第２面１４上に位置し、有機材料を含み、且つ絶縁性を有する層である。第２面第１有機層４４は、第１面第１有機層３４や第１面第２有機層３６と同様に、好ましくは０．０３以下、より好ましくは０．０２以下、更に好ましくは０．０１以下の誘電正接を有する有機材料を含む。第２面第１有機層４４の有機材料としては、第１面第１有機層３４や第１面第２有機層３６と同様に、ポリイミド、エポキシなどを用いることができる。
【００６２】
貫通電極基板の製造方法
以下、貫通電極基板１０の製造方法の一例について、図５乃至図１５を参照して説明する。
【００６３】
（貫通孔形成工程）
まず、基板１２を準備する。次に、第１面１３又は第２面１４の少なくともいずれかにレジスト層を設ける。その後、レジスト層のうち貫通孔２０に対応する位置に開口を設ける。次に、レジスト層の開口において基板１２を加工することにより、図５に示すように、基板１２に貫通孔２０を形成することができる。基板１２を加工する方法としては、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。
【００６４】
なお、基板１２にレーザを照射することによって基板１２に貫通孔２０を形成してもよい。この場合、レジスト層は設けられていなくてもよい。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。
【００６５】
また、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。具体的には、まず、レーザ照射によって基板１２のうち貫通孔２０が形成されるべき領域に変質層を形成する。続いて、基板１２をフッ化水素などに浸漬して、変質層をエッチングする。これによって、基板１２に貫通孔２０を形成することができる。その他にも、基板１２に研磨材を吹き付けるブラスト処理によって基板１２に貫通孔２０を形成してもよい。
【００６６】
（第２面支持体の接合工程）
次に、図６に示すように、貫通孔２０が設けられた基板１２の第２面１４側に、第２面接合層７２を介して第２面支持体７１を接合する。第２面支持体７１は、剛性を有する板状の部材である。第２面支持体７１を構成する材料としては、ガラス、炭化珪素、シリコンなどの、絶縁性を有する無機材料を用いることができる。第２面支持体７１を基板１２に接合することにより、貫通電極基板１０の製造工程において基板１２を搬送する時などに基板１２が変形したり損傷したりすることを抑制することができる。第２面支持体７１の厚みは、例えば０．３ｍｍ以上且つ０．７ｍｍ以下である。図６に示すように、基板１２の貫通孔２０は、第２面１４側において第２面支持体７１及び第２面接合層７２によって塞がれる。
【００６７】
後述するように、第２面支持体７１は、基板１２の第１面１３に第１配線構造部３０を形成した後、基板１２の第２面１４側から分離される。第２面支持体７１を基板１２に接合する第２面接合層７２を構成する材料としては、第１配線構造部３０の形成工程の間は基板１２に密着し、第１配線構造部３０の形成工程の後は基板１２から容易に取り外される材料が用いられる。例えば、第２面接合層７２は、熱剥離型接着剤、光剥離型接着剤、溶剤剥離型接着剤などを含む。第２面接合層７２の厚みは、例えば０．０３ｍｍ以上且つ０．１５ｍｍ以下である。
【００６８】
熱剥離型接着剤は、加熱されることによって基板１２に対する接着力が低下するタイプの接着剤である。熱剥離型接着剤の例としては、日東電工製のリバアルファなどを挙げることができる。
【００６９】
光剥離型接着剤は、レーザ光や紫外線などの光を照射されることによって基板１２に対する接着力が低下するタイプの接着剤である。光剥離型接着剤の例としては、３Ｍ製のＷＳＳなどを挙げることができる。
【００７０】
溶剤剥離型接着剤は、ＮＭＰ（Ｎ−メチル−２−ピロリドン）などの溶剤に溶解するタイプの接着剤である。溶剤剥離型接着剤の例としては、ブリューアサイエンス製のＢＯＮＤ２２０などを挙げることができる。
【００７１】
（貫通電極形成工程）
次に、貫通孔２０の内部に貫通電極２２を形成する。本実施の形態においては、貫通電極２２と同時に、基板１２の第１面１３の一部分上に第１面第１導電層３１を形成する例について説明する。
【００７２】
まず、スパッタリング法、蒸着法、無電解めっき法などを基板１２の第１面１３側から実施する。これによって、図７に示すように、基板１２の第１面１３、貫通孔２０の側壁２１、並びに第２面支持体７１及び第２面接合層７２のうち貫通孔２０を塞ぐ部分にシード層２２１を形成する。続いて、図８に示すように、シード層２２１上に部分的にレジスト層３７を形成する。続いて、図９に示すように、電解めっきによって、レジスト層３７によって覆われていないシード層２２１上にめっき層２２２を形成する。その後、図１０に示すように、レジスト層３７を除去する。また、シード層２２１のうちレジスト層３７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。このようにして、貫通電極２２及び第１面第１導電層３１を形成することができる。なお、めっき層２２２をアニールする工程を実施してもよい。
【００７３】
（表面処理工程）
次に、第１面第１導電層３１の表面をＮＨ３プラズマなどのプラズマに晒す表面処理工程を実施してもよい。これにより、第１面第１導電層３１の表面の酸化物を除去することができる。例えば、第１面第１導電層３１が銅を含む場合、第１面第１導電層３１の表面の酸化銅を除去することができる。このことにより、第１面第１導電層３１と、第１面第１導電層３１上に形成される第１面第１無機層３２との間の密着性を高めることができる。
【００７４】
（第１面第１無機層及び第１面第２導電層の形成工程）
次に、図１１に示すように、第１面第１導電層３１上、及び基板１２の第１面１３上に第１面第１無機層３２を形成する。第１面第１無機層３２を形成する方法としては、例えば、プラズマＣＶＤ、スパッタリングなどを採用することができる。好ましくは、第１面第１無機層３２を形成する工程は、第１面第１導電層３１を形成する工程及び表面処理工程の場合と同一の装置において連続的に実施される。これらの工程は、好ましくは、第１面第１導電層３１が酸化することが抑制された雰囲気下で、例えばアンモニアガスなどの還元ガスの雰囲気下で実施される。また、図１１に示すように、第１面第１無機層３２の一部分上に第１面第２導電層３３を形成する。これにより、第１面第１導電層３１と、第１面第１導電層３１上の第１面第１無機層３２と、第１面第１無機層３２上の第１面第２導電層３３と、を備えるキャパシタ１５を構成することができる。第１面第２導電層３３を形成する工程は、第１面第１導電層３１を形成する工程と同様であるので、説明を省略する。
【００７５】
なお、第１面第１無機層３２が図１１に示す形状となるように第１面第１無機層３２をパターニングするタイミングは任意である。例えば、第１面第１無機層３２上に第１面第２導電層３３を形成する前に第１面第１無機層３２をパターニングしてもよく、第１面第２導電層３３を形成した後に第１面第１無機層３２をパターニングしてもよい。また、図示はしないが、第１面第２導電層３３上に後述する図１２に示す第１面第１有機層３４を形成した後、第１面第１有機層３４をマスクとして第１面第１無機層３２をパターニングしてもよい。
【００７６】
（第１面第１有機層の形成工程）
次に、図１２に示すように、第１面第２導電層３３の一部分上及び第１面第１無機層３２の一部分上に第１面第１有機層３４を形成する。例えば、まず、有機材料を含む感光層と、基材とを有する、図示しない第１面側フィルムを、基板１２の第１面１３側に貼り付ける。続いて、第１面側フィルムに露光処理及び現像処理を施す。これによって、第１面側フィルムの感光層からなり、開口部が形成された第１面第１有機層３４を、基板１２の第１面１３側に形成することができる。この際、第１面第１有機層３４の一部を貫通孔２０の内部にまで到達させることにより、貫通孔２０の内部に有機層２６を形成してもよい。
【００７７】
なお、第１面第１有機層３４の形成方法が、フィルムを用いる方法に限られることはない。例えば、まず、ポリイミドなどの有機材料を含む液を、スピンコート法などによって塗布し、乾燥させることによって有機層を形成する。続いて、有機層に露光処理及び現像処理を施すことにより、第１面第１有機層３４を形成することもできる。
【００７８】
その後、図示はしないが、第１面第１有機層３４の開口部を介して第１面第１導電層３１又は第１面第２導電層３３に電気的に接続される上述の第１面第３導電層３５を形成してもよい。また、第１面第１有機層３４の一部分上及び第１面第３導電層３５の一部分上に上述の第１面第２有機層３６を形成してもよい。
【００７９】
（分離工程）
続いて、第２面支持体７１を基板１２から分離する分離工程を実施する。
例えば、第２面接合層７２が熱剥離型接着剤を含む場合、第２面接合層７２を剥離温度まで加熱して第２面接合層７２の接着力を低下させた状態で、第２面支持体７１を基板１２から取り外す。剥離温度は、貫通電極２２、第１配線構造部３０などの構成要素が損傷しないように設定され、例えば１７０℃以上且つ２５０℃以下に設定される。
また、第２面接合層７２が光剥離型接着剤を含む場合、第２面支持体７１を介して第２面接合層７２に光を照射して第２面接合層７２の接着力を低下させた状態で、第２面支持体７１を基板１２から取り外す。
また、第２面接合層７２が溶剤剥離型接着剤を含む場合、第２面接合層７２に溶剤を接触させて第２面接合層７２を少なくとも部分的に溶解させ、第２面支持体７１を基板１２から取り外す。
【００８０】
（第１面支持体の接合工程）
また、図１３に示すように、基板１２の第１面１３側に、第１面接合層７４を介して第１面支持体７３を接合する。第１面支持体７３は、第２面支持体７１と同様に、剛性を有する板状の部材であり、詳細な説明は省略する。第１面支持体７３の厚みは、例えば０．３ｍｍ以上且つ０．７ｍｍ以下である。また、第１面接合層７４は、第２面接合層７２と同様に、熱剥離型接着剤、光剥離型接着剤、溶剤剥離型接着剤などを含む。
【００８１】
基板１２の第１面１３側に第１面支持体７３を接合する工程は、第２面支持体７１を基板１２から分離する分離工程の後に実施されてもよいが、好ましくは、分離工程の前に実施される。言い換えると、好ましくは、第１面支持体７３は、第２面支持体７１が基板１２の第２面１４から分離される前の状態の基板１２の第１面１３に接合される。これによって、基板１２が変形したり損傷したりすることをより確実に抑制することができる。
【００８２】
好ましくは、第１面支持体７３は、第２面接合層７２よりも高い耐熱性を有する第１面接合層７４を介して基板１２の第１面１３側に接合される。例えば、第２面接合層７２及び第１面接合層７４が熱剥離型接着剤である場合に、第２面接合層７２及び第１面接合層７４が上述の剥離温度に加熱された時の第１面接合層７４の接着力は、第２面接合層７２の接着力よりも高い。このように第２面接合層７２及び第１面接合層７４を構成することにより、第２面支持体７１及び第１面支持体７３の両方が基板１２に接合された状態で基板１２を加熱して第２面支持体７１のみを基板１２から分離することができる。
【００８３】
（第２面第１導電層及び第２面第１有機層の形成工程）
続いて、図１４に示すように、貫通電極２２の第２部分２４上及び第２面１４の一部分上に第２面第１導電層４１を形成する。これにより、第２面第１導電層４１と、第２面第１導電層４１に電気的に接続された貫通電極２２と、貫通電極２２に電気的に接続された第１面第１導電層３１とを備えるインダクタ１６を構成することができる。第２面第１導電層４１を形成する工程は、第１面第１導電層３１を形成する工程と同様であるので、説明を省略する。
【００８４】
また、図１４に示すように、第２面第１導電層４１上及び第２面１４上に第２面第１有機層４４を形成する。第２面第１有機層４４を形成する工程は、第１面第１有機層３４を形成する工程と同様であるので、説明を省略する。
【００８５】
その後、図１５に示すように、第１面支持体７３を基板１２から分離する。これによって、基板１２及び貫通電極２２と、基板１２の第１面１３側に位置する第１配線構造部３０と、基板１２の第２面１４側に位置する第２配線構造部４０と、を備えた貫通電極基板１０を得ることができる。
【００８６】
以下、本実施の形態によってもたらされる作用について説明する。
【００８７】
本実施の形態においては、貫通電極２２が、貫通孔２０の側壁２１に沿って広がる第１部分２３と、第２面１４側において第１部分２３の端部に接続され、貫通孔２０を横断するように広がる第２部分２４と、を含む。このため、貫通電極２２の断面積が、第２部分２４の部分においてコンフォーマルビアに比べて大きくなっている。このことにより、貫通電極２２の電気抵抗を低減することができ、このため、貫通電極２２の高周波特性などの電気特性を高めることができる。また、第２部分２４と第２面第１導電層４１との間の接触面積が増加するので、接触抵抗を低減することもできる。このことにより、貫通電極２２及び第２面第１導電層４１を含むインダクタ１６などの電気部品の電気特性を高めることができる。
【００８８】
また、本実施の形態においては、基板１２の第２面１４側に第２面支持体７１を接合した状態で、基板１２の第１面１３側に第１配線構造部３０を形成する。このため、厚みの小さな基板１２を用いる場合であっても、第１配線構造部３０を形成する工程の間に基板１２が変形したり損傷したりすることを抑制することができる。
【００８９】
なお、上述した実施の形態に対して様々な変更を加えることが可能である。以下、必要に応じて図面を参照しながら、変形例について説明する。以下の説明および以下の説明で用いる図面では、上述の実施の形態と同様に構成され得る部分について、上述の実施の形態における対応する部分に対して用いた符号と同一の符号を用いることとし、重複する説明を省略する。また、上述の実施の形態において得られる作用効果が変形例においても得られることが明らかである場合、その説明を省略することもある。
【００９０】
（第１変形例）
上述の実施の形態においては、キャパシタ１５が、貫通電極２２の第２部分２４が位置する第２面１４側とは反対の第１面１３側に位置する例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、図１６に示すように、キャパシタ１５は、貫通電極２２の第２部分２４が位置する第２面１４側に位置していてもよい。この場合、キャパシタ１５は、貫通電極２２の第２部分２４に接続された第２面第１導電層４１と、第２面第１導電層４１上に位置する第２面第１無機層４２と、第２面第１無機層４２上に位置する第２面第２導電層４３と、を有する。第２面第１無機層４２及び第２面第２導電層４３はそれぞれ、第１面第１無機層３２及び第１面第２導電層３３と同様であるので、詳細な説明を省略する。
【００９１】
図示はしないが、キャパシタ１５は、第１面１３側及び第２面１４側の両方に設けられていてもよい。
【００９２】
（第２変形例）
キャパシタ１５が第２面１４側に位置する場合、図１７に示すように、キャパシタ１５は、基板１２の第２面１４の法線方向に沿って貫通電極基板１０を見た場合にキャパシタ１５と貫通孔２０とが重なるように配置されていてもよい。例えば、キャパシタ１５が貫通電極２２の第２部分２４上に位置していてもよい。これによって、キャパシタ１５と、貫通電極２２を含むインダクタ１６との間の距離を短くすることができ、電気特性を高めることができる。
【００９３】
（第３変形例）
上述の実施の形態においては、基板１２の面方向における貫通孔２０の寸法Ｓが、基板１２の厚み方向における位置に依らず一定である例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、図１８に示すように、貫通孔２０の寸法Ｓが、第１面１３側から第２面１４側に向かうにつれて小さくなっていてもよい。これによって、基板１２の第１面１３側からスパッタリング法や蒸着法を実施して上述のシード層２２１を形成する時に、側壁２１上のシード層２２１の厚みが特に第２面１４の近傍で小さくなってしまうことを抑制することができる。
【００９４】
（第４変形例）
図１９は、貫通電極基板１０と、貫通電極基板１０に搭載された素子５０と、を備える実装基板６０の一例を示す断面図である。素子５０は、ロジックＩＣやメモリＩＣなどのＬＳＩチップである。また、素子５０は、ＭＥＭＳ(Micro Electro Mechanical Systems)チップであってもよい。ＭＥＭＳチップとは、機械要素部品、センサ、アクチュエータ、電子回路などが１つの基板上に集積化された電子デバイスである。図１９に示すように、素子５０は、貫通電極基板１０の第１面第３導電層３５などの導電層に電気的に接続された端子５１を有する。
【００９５】
（第５変形例）
上述の実施の形態においては、貫通孔２０の内部に有機層２６が設けられる例を示した。本変形例においては、貫通孔２０の内部に、貫通電極２２を構成する導電性材料とは異なる導電性材料が設けられる例について説明する。図２０は、第５の変形例による貫通電極基板１０の貫通電極２２を拡大して示す断面図である。
【００９６】
図２０に示すように、貫通電極２２は、貫通孔２０の内部において対向する第１部分２３の表面の間に位置するはんだ部材２５を有する。はんだ部材２５は、主成分として錫を含む、導電性を有する部材である。例えば、はんだ部材２５は、５０重量％以上の錫を含む。
【００９７】
はんだ部材２５は、貫通孔２０の内部に隙間なく充填されていてもよい。若しくは、はんだ部材２５は、貫通孔２０の内部に完全には充填されていなくてもよい。例えば、基板１２の第１面１３の法線方向に沿って貫通孔２０を見た場合に、はんだ部材２５の一部に孔が存在していてもよい。また、はんだ部材２５と貫通電極２２、第１面第１有機層３４などとの間に部分的に隙間が存在していてもよい。
【００９８】
本変形例によれば、貫通孔２０の内部にはんだ部材２５を設けることにより、貫通孔２０の内部に有機層２６が設けられている場合に比べて、貫通電極２２の電気抵抗を低減することができる。これにより、貫通電極２２の高周波特性などの電気特性を高めることができる。また、はんだ部材２５が第１面第１導電層３１に接している場合、第１面第１導電層３１と貫通電極２２との間の接触抵抗を低減することができる。このことにより、貫通電極２２及び第１面第１導電層３１を含むインダクタ１６などの電気部品の電気特性を高めることができる。
【００９９】
また、貫通孔２０の内部にはんだ部材２５を設けることにより、空気などの気体が貫通電極２２を透過することを抑制することができる。すなわち、貫通電極２２のガスバリア性を高めることができる。これにより、ＭＥＭＳチップなどの、大気圧よりも低圧の環境に置かれることが好ましい素子を貫通電極基板１０に搭載する場合に、気体が貫通電極２２を透過して素子の周囲に到達してしまうことを抑制することができる。
【０１００】
図２１は、図２０の貫通電極２２を拡大して示す断面図である。図２１に示すように、貫通電極２２のはんだ部材２５は、例えば、基質２５１と、基質２５１中に分散する複数の高融点金属粒子２５２と、を含む。
【０１０１】
基質２５１は、主成分として錫を含む部分である。例えば、基質２５１は、５０重量％以上の錫を含む。基質２５１は、錫以外の金属を含んでいてもよい。例えば、基質２５１は、ビスマス、ガリウム及びインジウムからなる群より選ばれる少なくとも１種の金属をさらに含んでいてもよい。
【０１０２】
高融点金属粒子２５２は、基質２５１に含まれる錫の融点よりも高い融点を有する。例えば、高融点金属粒子２５２は、錫の融点以下の温度では溶融せず、錫の融点よりも高い所定の温度まで加熱して初めて溶融する。若しくは、高融点金属粒子２５２に含まれる主成分の融点が、錫の融点よりも高い。主成分とは、高融点金属粒子２５２において５０重量％以上を占める金属を意味する。
錫の融点よりも高い融点を有する高融点金属粒子２５２を基質２５１中に分散させることにより、はんだ部材２５全体としての融点を錫の融点よりも高くすることができる。これにより、はんだ部材２５の耐熱性を高めることができる。
【０１０３】
高融点金属粒子２５２の主成分の例としては、銀、銅、金、白金、チタン、亜鉛、アルミニウム、鉄、珪素及びニッケルからなる群より選ばれる少なくとも１種の金属を挙げることができる。高融点金属粒子２５２は、好ましくは銅を主成分として含む。
【０１０４】
次に、貫通孔２０の内部にはんだ部材２５を設ける場合の、貫通電極２２の第１部分２３及び第２部分２４の好ましい形態について説明する。図２１に示すように、第１部分２３及び第２部分２４は、はんだ部材２５側の表面を構成する表面層２２３を更に含んでいてもよい。表面層２２３は、主成分としてニッケルを含む、導電性を有する層である。表面層２２３は、例えば、銅を主成分として含むめっき層２２２と、はんだ部材２５との間に位置する。
【０１０５】
以下、ニッケルを含む表面層２２３を設けることの効果について説明する。はんだ部材２５に含まれる錫は、めっき層２２２に含まれる銅と合金を形成することができる。また、はんだ部材２５には銅が含まれている場合もある。このため、銅を含むめっき層２２２が第１部分２３及び第２部分２４の表面を構成している場合、はんだ部材２５を設ける際にめっき層２２２がはんだ部材２５側へ溶け出し、貫通電極２２の電気特性が設計からずれてしまうことが考えられる。
【０１０６】
はんだ部材２５側へのめっき層２２２の溶け出しの程度は、はんだ部材２５を貫通孔２０に設ける際の温度などに依存する。このため、はんだ部材２５を設ける際の温度が基板１２の位置によって異なる場合、はんだ部材２５側へのめっき層２２２の溶け出しの程度も位置によって異なることになる。この結果、貫通電極２２の電気特性が位置によってばらついてしまうことが考えられる。
【０１０７】
これに対して、図２１に示す貫通電極２２によれば、第１部分２３及び第２部分２４が、ニッケルを含む表面層２２３を含んでいるので、第１部分２３及び第２部分２４の構成要素がはんだ部材２５側へ溶け出してしまうことを抑制することができる。これにより、貫通電極２２の電気特性が位置によってばらつくことを抑制することができる。
【０１０８】
表面層２２３は、例えば電解めっき法などによって形成される。表面層２２３の厚みは、例えば０．５μｍ以上且つ１０μｍ以下である。また、めっき層２２２及び表面層２２３の厚みの合計は、例えば１μｍ以上且つ１５μｍ以下である。
【０１０９】
次に、第５の変形例による貫通電極基板１０の製造方法の一例について、図２２及び図２３に基づいて説明する。本変形例においては、貫通電極２２を形成する工程が、はんだ部材２５を形成する工程を更に含む。はんだ部材２５を形成する工程は、例えば、供給工程、加熱工程、冷却工程及び後工程を含む。
【０１１０】
〔供給工程〕
供給工程においては、図２２に示すように、貫通孔２０の内部において対向する第１部分２３の表面の間に、少なくとも錫を含むはんだ組成物２７を供給する。はんだ組成物２７は、例えば、主成分として錫を含む低融点金属粒子２５３、及び、錫の融点よりも高い融点を有する高融点金属粒子２５２を含む。低融点金属粒子２５３は、溶融することによって上述の基質２５１を構成する部材である。低融点金属粒子２５３は、基質２５１と同様に、５０重量％以上の錫を含む。
【０１１１】
低融点金属粒子２５３の粒径は、溶融して基質２５１を構成することができる限り、特には限定されない。例えば、低融点金属粒子２５３の粒径は、１０μｍ以上３０μｍ以下とすることもできるし、１μｍ以上５μｍ以下とすることもできるし、１μｍ以下とすることもできる。
【０１１２】
はんだ組成物２７の高融点金属粒子２５２の粒径は特に限定されない。例えば１μｍ以上５μｍ以下とすることもできるし、１μｍ以下とすることもできる。
【０１１３】
低融点金属粒子２５３及び高融点金属粒子２５２の形状は特に限定されず、球状、鱗片状、扁平状等、任意の形状をとることができる。
【０１１４】
図２２に示すように、はんだ組成物２７は、溶媒２５４を更に含んでいてもよい。この場合、低融点金属粒子２５３及び高融点金属粒子２５２は、溶媒２５４中に分散した形態で存在する。はんだ組成物２７が溶媒２５４を含むことにより、はんだ組成物２７の流動性を高めることができ、これにより、貫通孔２０の内部により容易にはんだ組成物２７を供給することができる。溶媒２５４としては、例えば、水性分散媒又は揮発性分散媒を用いることができる。好ましくは、溶媒２５４として、常温において揮発する揮発性分散媒を用いる。揮発性分散媒としては、例えば、水酸基を有するアルコール類を用いることができる。
【０１１５】
以下、はんだ組成物２７を貫通孔２０の内部に供給する方法について説明する。
【０１１６】
供給工程においては、貫通孔２０の内部へ向かう力をはんだ組成物２７に加えてはんだ組成物２７を貫通孔２０の内部に押し込む。はんだ組成物２７に力を加える方法は任意である。例えば、スキージなどの押し込み具を用いてはんだ組成物２７に圧力を加える方法を採用してもよい。また、ガス圧、プレス圧、射出圧、又は転圧等の圧力をはんだ組成物２７に加える方法を採用してもよい。ガス圧を生じさせるための気体としては、例えば、Ｎ2ガスなどの不活性ガスを用いることができる。はんだ組成物２７に加える圧力は、一定であってもよく、時間とともに変化してもよい。すなわち、はんだ組成物２７に加える圧力は、静圧であってもよく、動圧であってもよい。また、基板１２又ははんだ組成物２７に超音波振動を与える方法、はんだ組成物２７に磁力又は遠心力を加える方法を採用してもよい。超音波振動とは、例えば、５５ｋＨｚ以上６６ｋＨｚ以下の周波数の振動である。また、これらの方法を組み合わせてもよい。例えば、はんだ組成物２７に圧力を加えながら、はんだ組成物２７に超音波振動、磁力、遠心力などを加えてもよい。
【０１１７】
はんだ組成物２７を貫通孔２０の内部に供給する前の段階において、貫通孔２０の内部が減圧環境であることが好ましい。減圧環境とは、例えば、圧力が１Ｐａ以下の環境である。これにより、はんだ組成物２７を貫通孔２０の内部の隅々にまで行き渡らせることができる。すなわち、貫通孔２０の内部に隙間が生じることを抑制することができる。これにより、はんだ組成物２７から形成されるはんだ部材２５にボイドなどの欠陥が生じることを抑制することができる。
【０１１８】
１個の貫通孔２０に対するはんだ組成物２７の供給量は、貫通孔２０の中空部の容積よりも大きいことが好ましい。この場合、はんだ組成物２７の一部が貫通孔２０からはみ出して存在することとなる。このため、供給工程、並びに後述の加熱工程及び冷却工程において、はんだ組成物２７に圧力を加えやすくなり、このことにより、はんだ部材２５にボイドなどの欠陥が生じることを抑制することができる。
【０１１９】
〔加熱工程〕
はんだ組成物２７を貫通孔２０の内部に供給した後、はんだ組成物２７を加熱する加熱工程を行う。加熱工程により、はんだ組成物２７を溶融させることができる。また、はんだ組成物２７が溶媒２５４を含む場合、溶媒２５４を蒸発させることもできる。加熱温度は、錫の融点以上であって高融点金属粒子２５２の融点以下の温度であり、例えば２００℃以上且つ３００℃以下である。これにより、はんだ組成物２７の低融点金属粒子２５３は溶融するが高融点金属粒子２５２は溶融しないという状態を実現することができる。
【０１２０】
加熱工程により低融点金属粒子２５３を溶融させると、溶融した低融点金属粒子２５３の錫が高融点金属粒子２５２の間に入り込む。これにより、図２３に示すように、錫を含む基質２５１中に高融点金属粒子２５２が分散した状態を実現することができる。好ましくは、基質２５１の錫と高融点金属粒子２５２との間に拡散結合が形成される。これにより、はんだ組成物２７が冷却された後に形成される、基質２５１及び高融点金属粒子２５２を含むはんだ部材２５の融点を、錫よりも高い融点にすることができる。
【０１２１】
なお、第５の変形例による貫通電極基板１０の製造方法において、第２面接合層７２として熱剥離型接着剤を用いる場合には、はんだ組成物２７の融点では剥離せず、はんだ部材２５の融点を下回る温度にて剥離する熱剥離型接着剤を用いることが好ましい。これにより、第２面支持体７１のような支持体上にてはんだ組成物２７の供給工程を行いつつ、はんだ部材２５の形成後に、はんだ部材２５を再溶融させることなく、第２面接合層７２及び第２面支持体７１を剥離することが可能になる。
【０１２２】
加熱工程においても、供給工程の場合と同様に、圧力、超音波振動、磁力、遠心力などをはんだ組成物２７に加えてもよい。これにより、はんだ組成物２７の基質２５１を貫通孔２０の内部の隅々にまで行き渡らせることができる。このことにより、はんだ組成物２７から形成されるはんだ部材２５にボイド等の欠陥が生じることを抑制することができる。
【０１２３】
〔冷却工程〕
はんだ組成物２７を加熱して低融点金属粒子２５３を溶融させた後、はんだ組成物２７を冷却し固化させる冷却工程を行う。冷却の方法は特に限定されないが、はんだ組成物２７を加圧しつつ冷却することが好ましい。これにより、冷却中に生じる熱収縮に起因してはんだ部材２５に変形が生じることを抑制することができる。また、錫等の低融点金属の粒成長及び結晶成長を抑制することができる。これらのことにより、はんだ部材２５内にボイドやマイクロクラックなどの欠陥が生じることを抑制することができる。更に、はんだ部材２５の表面に凹部などの凹凸面が形成されることを抑制することができ、これにより、冷却後にはんだ組成物２７を再供給する工程や化学機械研磨工程を実施することが不要に成り得る。
【０１２４】
冷却工程における雰囲気温度は特に限定されないが、例えば室温とすることができる。また、時間経過とともに連続的又は段階的に雰囲気温度を低下させてもよい。
【０１２５】
冷却工程における加圧の大きさは特に限定されず、貫通電極基板１０の機械的強度及び貫通孔２０の内部の空間のアスペクト比等を考慮して決めればよいが、例えば、大気圧より大きく、２ｋｇｆ／ｃｍ2以下であることが好ましい。冷却工程における加圧の大きさは、供給工程及び加熱工程における加圧の大きさよりも大きいことが、はんだ部材２５における空隙やボイドの発生を抑制するためにはより好ましい。
【０１２６】
加圧方法は特に限定されず、供給工程及び加熱工程において列挙した方法を採用することができるが、例えばプレス手段を用いたプレス圧、射出圧、又は転圧等から選択された少なくとも１の加圧を与える方法を採用することができる。上記の加圧方法を利用する場合は、冷却工程の初期の段階では、静圧に加えて動圧を利用してもよい。これにより、はんだ部材２５における空隙やボイドの発生をより確実に抑制することができる。
【０１２７】
プレス圧は、機械的なプレス手段によって、また、射出圧は、射出機によって生成することができる。ガス圧は、基板１２を、真空チャンバ又はそれとは別に準備された処理チャンバ内に保持した状態で、チャンバ内の圧力を上昇させることによって生成することができる。ガス圧を利用する場合には、ガス圧の時間的な圧力上昇特性をコントロールすることにより、冷却工程の初期の段階では、静圧に加えて動圧を利用してもよい。冷却工程においても、供給工程の場合と同様に、超音波振動、磁力、遠心力などを利用してもよい。
【０１２８】
冷却工程における加圧は、供給工程及び加熱工程における加圧工程から独立して実行してもよいし、連続的な関係にて実行してもよい。連続的な関係にて実行する場合は、例えば、真空チャンバ内において、大気圧にて供給工程及び加熱工程を行った後、冷却工程において、ガス圧を、大気圧を超える程度まで増圧する方法により、冷却工程における加圧を行うことができる。また、基板１２の貫通孔２０上に射出機によって、はんだ組成物２７を供給し、その射出圧力による強制外力をはんだ組成物２７に加えた状態で、はんだ組成物２７を冷却し、固化させることもできる。
【０１２９】
〔後工程〕
冷却工程の後、はんだ組成物２７の一部が貫通孔２０からはみ出て存在する場合において、はみ出ている部分を溶融させ、スキージ等により拭き取る後工程を行ってもよい。後工程は、貫通電極基板１０における第１面１３の平坦化の必要がない場合には、省略可能である。後工程には、必要に応じて、冷却工程と同様の方法によって、再加圧し、その後に冷却を行う工程が含まれてもよい。後工程を行うことにより、冷却工程後に、はんだ組成物２７を再供給する工程、又は化学機械研磨工程等を行うことなく、簡便な工程によって貫通電極基板１０の外面を平坦化することができる。
【０１３０】
貫通孔２０からはみ出たはんだ組成物２７の溶融のための加熱温度は、例えば２５０℃とすることができる。また、再加圧を行う場合は、例えば２ｋｇｆ／ｃｍ2の圧力を印加することができる。
【０１３１】
なお、貫通孔２０からはみ出ているはんだ組成物２７の溶融時の熱は、貫通孔２０の内部のはんだ部材２５にも伝わる。しかしながら、貫通孔２０の内部のはんだ部材２５の熱容量は、貫通孔２０からはみ出ているはんだ組成物２７の熱容量に比べて大きい。このため、貫通孔２０の内部のはんだ部材２５が溶融してしまうことを抑制することができる。
【０１３２】
また、貫通孔２０内におけるはんだ部材２５の形成が不十分であった場合には、上述のはんだ部材２５を形成する工程を繰り返し行ってもよい。
【０１３３】
以上の製造方法により、図２０に示された、第５の変形例による貫通電極基板１０を製造することができる。第５の変形例による貫通電極基板１０の製造方法においては、フィルドビア形態の貫通電極２２の一部を、はんだを用いて形成する。このため、めっき法を用いてフィルドビアを形成する場合に比べて、貫通電極基板１０の製造に要する時間を短縮することができる。
【０１３４】
なお、供給形態においては、粉末などの固体の状態の高融点金属粒子２５２及び低融点金属粒子２５３を含むはんだ組成物２７を貫通孔２０の内部に供給する例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、溶融した状態のはんだ組成物２７を貫通孔２０の内部に供給してもよい。例えば、溶融した錫を含む基質２５１と、基質２５１中に分散した複数の高融点金属粒子２５２と、を含む状態のはんだ組成物２７を、貫通孔２０の内部に供給してもよい。言い換えると、はんだ組成物２７を貫通孔２０の内部に供給する前に、はんだ組成物２７を加熱する加熱工程を開始してもよい。
【０１３５】
なお、上述した実施の形態に対するいくつかの変形例を説明してきたが、当然に、複数の変形例を適宜組み合わせて適用することも可能である。
【０１３６】
貫通電極基板が搭載される製品の例
図２４は、本開示の実施形態に係る貫通電極基板１０が搭載されることができる製品の例を示す図である。本開示の実施形態に係る貫通電極基板１０は、様々な製品において利用され得る。例えば、ノート型パーソナルコンピュータ１１０、タブレット端末１２０、携帯電話１３０、スマートフォン１４０、デジタルビデオカメラ１５０、デジタルカメラ１６０、デジタル時計１７０、サーバ１８０等に搭載される。
【符号の説明】
【０１３７】
１０  貫通電極基板
１２  基板
１３  第１面
１４  第２面
１５  キャパシタ
１６  インダクタ
２０  貫通孔
２１  側壁
２２  貫通電極
２２１  シード層
２２２  めっき層
２２３  表面層
２３  第１部分
２４  第２部分
２５  はんだ部材
２５１  基質
２５２  高融点金属粒子
２５３  低融点金属粒子
２５４  溶媒
２６  有機層
２７  はんだ組成物
３０  第１配線構造部
３１  第１面第１導電層
３２  第１面第１無機層
３３  第１面第２導電層
３４  第１面第１有機層
３５  第１面第３導電層
３６  第１面第２有機層
４０  第２配線構造部
４１  第２面第１導電層
４２  第２面第１無機層
４３  第２面第２導電層
４４  第２面第１有機層
５０  素子
５１  端子
６０  実装基板
７１  第２面支持体
７２  第２面接合層
７３  第１面支持体
７４  第１面接合層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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