新製品・新技術紹介

貫通穴付ガラス基板（TGV）の開発
日本板硝子（株） 高機能ガラス事業部門情報通信デバイス事業部

宮内太郎

Development of Through Glass VIA (TGV)
Taro Miyauchi
Information & Telecommunication Device Div. Technical Glass Strategic Business Unit, NIPPON SHEET GLASS CO., LTD.

１．はじめにして大変適しているのに加え，透明性等の光学的な特性を持つことから単純な基板用途だけで近年のスマートフォンの普及による大容量のはなくディスプレイ等の用途も期待されていビデオデータ利用拡大に加えて，スマートメガる。電子基板には細密化を進めるために回路設

ネ，スマートウォッチ等の小型電子デバイスの計の都合上，上下に導通をとるために微細な多利用シーンも増加し，また IoT 時代の到来によ数の貫通穴（VIA）加工が施されている。このって，電子機器に求められる薄型，高速通信，ような加工が施されたガラスは「貫通穴付ガラ

低消費電力といったニーズは益々強いものとなス基板」（TGV：Though Glass VIA）と呼ばれってきている。こういった用途を実現するためる。写真 1 に弊社の 8 インチウェハーサイズにに電子基板にはこれまで以上に高精細化が求めVIA を形成した TGV を示す。

られている。

これまでの主流である有機基板にはドリルや現 在， 一 般 的 な 電 子 基 板 は ガ ラ エ ポ 基 板

レーザーなどの加工方法が一般的である。これ（FRP）であり，これはガラス繊維及び樹脂の複らの方法でガラスを加工すると，ガラスが脆性合材料であるが，実装されるシリコン製電子部材料であるために割れたり貫通穴形状が不均一品に比較して熱膨張係数が高く，また表面にガになったり，それを回避しようとすると実用的なラス繊維による大きな凹凸があり平坦性が低い加工速度が得られずに高コストになるなど多く事から，様々なアプローチが取られているものの課題が挙げられていた。また高精細化がされの高精細化を進める上で課題となっている。ている TSV（Through Silicon Via）では，材料一方，基板にガラスを用いる場合は，平滑な起因のサイズアップが難しい事からウェハー段

表面形状，熱的安定性，電気絶縁性などの特性階で高価である事，また半導体であるがゆえのを有しており高性能化を求める電子基板材料と導電性を無効化する追処理等を要すること等による課題が挙げられる。今回我々は，これらを解〒 252-5189
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決すべく，これまで培ってきた独自の技術と経験を元に，TGV に適したガラス材料と高品質な穴形状を形成する実用的な加工技術を同時に開発を進めており，その概要について紹介する。
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NEW GLASS Vol. 33 No. 124 2018（1）組成２．特徴

まず電子基板用途として無アルカリガラスで弊社の TGV は次世代の電子基板用途を念頭ある事が挙げられる。半導体回路がアルカリマに次に挙げる特徴を持たせて開発された。表 1

イグレーションがあると実使用上の問題が懸念に代表的なガラス特性を示すと共にその特徴にされるために必要な特性である。

ついて述べていく。
（2）VIA 特性
上面及び斜め（拡大）から撮影した VIA 形状を写真 1 に示した。写真から VIA 径が揃っている事，また斜め写真から VIA 壁面が平滑であり鏡面光沢が得られている事が分かる。
200um（3）熱的特性
熱膨張係数（CTE）を シリコンに合わせて調整している事を特徴の一つとしている。この様子を同一分析条件で測定した結果として図 1 に示し非常に近い値である事が分かる。シリコンデバイスに合わせている事により，顧客でのプロセスを通過する上で，また実使用でストレスを低減できる事により，高精細化を進める事ができると共に高い信頼性を得る事ができる。
（4）機械的特性
ヤング率等の値を示す。一般的な電子デバイス用途のガラス同等の特性を持ち安定的に使用する事が出来る。

写真１ （上）ＴＧＶ基板と貫通穴、（下）貫通穴（鳥瞰図・拡大）

特性 項目
熱膨張係数

温度 ガラス転移点
熱伝導率
密度
機械 ヤング率

単位値ppm(0-300℃)

3.2℃
W/(cm・K)
g/cm3GPa680
1.12.576

ビッカース硬度 Kgf/mm21GHz RT
誘電率5GHz RT
電気
1GHz RT
損失正接
5GHz RT
体積抵抗率log(Ω・cm) RT

524.5

TGV基板の特性

520
5.2
5.20.002
0.003
204.0

CTE [ppm]

表１3.53.0Si
NSG

2.52.00100200
Temperature ［℃]

図1 熱膨張係数（CTE）
NSG－TGVガラスとSiの比較

300

NEW GLASS Vol. 33 No. 124 2018（5）電気的特性

きる。また絶縁性に優れた TGV を積み上げる

誘電率，損失正接（tan δ），体積抵抗率を示事で，GIP（Glassinterposer：CPU・メモリす。特に損失正接は低く電気回路基板として，等といった各種の IC 部品と電子配線基板を中また RF（3D コイル）としての用途等に好適で継する役割の電子基板）として，いわゆる 2．5Dある。また高周波回路の場合，その高周波帯域基板を形成する事で更なる小型化に貢献できでの表皮効果により導電体の表面を移動するたる。

めに VIA 壁面形状によるノイズ発生が懸念さ

RF 用途については，VIA 間を配線する事でれているが，弊社 TGV では鏡面が得られてお3 次元コイルを設計，形成する事で受送信アンりこの点からも好適である。

テナとしての機能を持たせる事ができ IoT 時代の通信用モジュール用途にも期待されてい（6）その他る。

同一技術でトレパニング加工する事で同一基ディスプレイ用途は，これまでの配線基板に板上に異径貫通 VIA を混載させた TGV 基板

はないガラスの透過性を活かした用途で直接ガを写真 2 に示す。回路及びプロセスデザイン上ラスに表裏に配線する事で電気設計の簡略化にの自由度を上げる事で TGV としての汎用性を貢献する事が期待される。

向上できる。また VIA をつなげる事でトレンチなどの加工も可能になるので，MEMS 等にも応用可能である。

４．まとめ
弊社の TGV は次世代電子基板用途としての要求特性を念頭にガラス組成及びその加工方法

３．用途可能性の両面から開発され，組成起因のガラス物性とその用途として，電子配線基板（GIP 含む），VIA 形状の両面について良好な特徴を持つ。

RF（3D 回路）
，ディスプレイ等が挙げられる。

IoT 時代の到来に対しガラスメーカーとして社

電子配線基板としては，メッキ処理した VIA を会インフラを支えていく基盤の一翼を担う事で介して導通をとる事により表裏にチップを配す社会に貢献していきたい。

る事で平坦性を活かして高精細な回路を形成で

φ50um

φ500um

φ150umφ50um

写真２

異径貫通VIA混載TGV基板

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