JP2018037541A - 有孔基板の製造方法及び有孔基板 - Google Patents
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Abstract
Description
図1及び図2を参照して、本実施の形態に係る貫通電極基板10について説明する。図1は、貫通電極基板10を示す平面図である。図2は、一点鎖線に沿って切断した図1の貫通電極基板10をII−II方向から見た断面図である。
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。基板12は、一定の絶縁性を有する材料から構成されている。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含んでいてもよい。
貫通電極22は、貫通孔20の内部に設けられた、導電性を有する部材である。貫通電極22は、図2に示すように、貫通孔20の側壁21に沿って広がっている。すなわち、貫通電極22はいわゆるコンフォーマルビアである。
第1配線25は、基板12の第1面13に設けられた、導電性を有する部材である。第1配線25は、図2に示すように、貫通電極22の第1面13側の端部に接続されている。また、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第1配線25を見た場合、第1配線25は、貫通孔20を囲っている。言い換えると、第1配線25は、貫通孔20を囲う内縁25xと、内縁25xを囲う外縁25yとを有する。
第2配線27は、基板12の第2面14に設けられた、導電性を有する部材である。第2配線27は、図2に示すように、貫通電極22の第2面14側の端部に接続されている。図示はしないが、第1配線25の場合と同様に、基板12の第2面14の法線方向に沿って第2配線27を見た場合、第2配線27は、貫通孔20を囲っている。
樹脂部30は、貫通孔20に充填された樹脂である。樹脂部30は、図2に示すように、第1面13側の第1樹脂層32と、第2面14側の第2樹脂層37とを含む。第1樹脂層32と第2樹脂層37とは、貫通孔20の内部において界面35で接する。貫通孔20に樹脂部30を設けることにより、導電性材料の屑などが残渣として貫通孔20の内部に入ってしまうことを抑制することができる。
以下、貫通電極基板10の製造方法の一例について、図3乃至図11を参照して説明する。
まず、基板12を準備する。次に、図3に示すように、基板12を加工して基板12に複数の貫通孔20を形成する。例えば、図示はしないが、まず、基板12の面13,14のうち貫通孔20が形成されない領域をレジスト層で覆う。続いて、基板12の面13,14のうちレジスト層で覆われていない領域を除去して、複数の貫通孔20を形成する。レジスト層で覆われていない領域を除去する方法としては、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。
続いて、基板12の貫通孔20に貫通電極22を形成する。例えば、まず、基板12の第1面13、第2面14、及び貫通孔20の側壁21にシード層を形成する。シード層を形成する方法としては、例えば、蒸着法やスパッタリング法などの物理成膜法や、化学成膜法などを用いることができる。続いて、シード層上に部分的にレジスト層を形成する。具体的には、シード層の領域のうち貫通電極22が形成されない領域に位置する領域がレジスト層によって覆われるよう、レジスト層を形成する。続いて、電解めっきにより、レジスト層によって覆われていないシード層の領域上にめっき層を形成する。続いて、レジスト層を除去する。その後、レジスト層によって覆われていたシード層を除去する。このようにして、図4に示す貫通電極22を形成することができる。このとき、図4に示すように、貫通電極22と同時に第1配線25及び第2配線27を形成してもよい。
続いて、基板12の貫通孔20を第2面14側で塞ぐ工程を実施する。例えば、図5に示すように、基板12の貫通孔20を第2面14側からフィルム41で覆う。これによって、基板12の周囲と貫通孔20の内部とが第2面14側で連通することを抑制することができる。フィルム41は、例えば、ポリエチレンナフタレートなどの樹脂材料を含む樹脂フィルムである。フィルム41の厚みは、例えば30μm以上且つ100μm以下である。
続いて、図6に示すように、基板12の貫通孔20を第1面13側から第1フィルム31で覆う第1封止工程を実施する。第1フィルム31は、図6に示すように、第1基材33と、第1基材33に積層された第1樹脂層32と、を有する。第1樹脂層32が基板12側に位置するよう、基板12の貫通孔20を第1フィルム31で覆う。例えば、ローラーを用いて第1フィルム31を基板12の第1面13に押し付ける。これによって、貫通孔20の内部を基板12の周囲から封止することができる。
続いて、図7に示すように、第1フィルム31に、第1フィルム31によって覆われた貫通孔20の内部の圧力よりも高い圧力を加えて、第1フィルム31の第1樹脂層32を貫通孔20の内部に押し込む第1押込工程を実施する。例えば、図7に示すように、第1フィルム31と対向するようにダイアフラム51を配置する。続いて、基板12の周囲の圧力を、貫通孔20の内部の圧力よりも高くする。例えば、チャンバの内部に、貫通孔20の内部の圧力よりも高い圧力を有する気体を導入する。これによって、第1フィルム31がダイアフラム51を介して基板12の第1面13側に押圧され、この結果、第1フィルム31の第1樹脂層32が貫通孔20の内部に押し込まれる。なお、チャンバを大気に開放して基板12の周囲の圧力を大気圧にすることによって、ダイアフラム51を介して第1フィルム31を基板12の第1面13側に押圧してもよい。貫通孔20の内部の圧力と、基板12の周囲の圧力との差は、好ましくは100kPa以上である。
続いて、基板12の第2面14からフィルム41を取り外す。次に、図8に示すように、基板12の貫通孔20を第2面14側から第2フィルム36で覆う第2封止工程を実施する。第2フィルム36は、第1フィルム31と同様に、第2基材38と、第2基材38に積層された第2樹脂層37と、を有する。第2樹脂層37が基板12側に位置するよう、基板12の貫通孔20を第2フィルム36で覆う。これによって、貫通孔20の内部を基板12の周囲から再び封止することができる。
続いて、図9に示すように、第2フィルム36に、第2フィルム36によって覆われた貫通孔20の内部の圧力よりも高い圧力を加えて、第2フィルム36の第2樹脂層37を貫通孔20の内部に押し込む第2押込工程を実施する。例えば、第1押込工程の場合と同様に、第1フィルム31と対向するようにダイアフラム51を配置し、続いて、基板12の周囲の圧力を、貫通孔20の内部の圧力よりも高くする。貫通孔20の内部の圧力と、基板12の周囲の圧力との差は、好ましくは100kPa以上である。
続いて、図10に示すように、第1樹脂層32及び第2樹脂層37に電磁波又は荷電粒子線を、例えば光Lを照射する照射工程を実施する。これによって、第1樹脂層32及び第2樹脂層37を硬化させることができる。このとき、第1樹脂層32のうち開口32aが形成される部分、及び、第2樹脂層37のうち開口37aが形成される部分には光Lが照射されないようにする。なお、第1樹脂層32への光Lの照射と、第2樹脂層37への光Lの照射とは、同時に実施してもよく、別々のタイミングで実施してもよい。また、第1樹脂層32への光Lの照射は、第1基材33を第1樹脂層32から取り外した後に実施してもよく、第1基材33を第1樹脂層32から取り外す前に実施してもよい。同様に、第2樹脂層37への光Lの照射は、第2基材38を第2樹脂層37から取り外した後に実施してもよく、第2基材38を第2樹脂層37から取り外す前に実施してもよい。
続いて、第1樹脂層32及び第2樹脂層37に現像液を供給して、第1樹脂層32及び第2樹脂層37のうち光Lが照射されなかった部分を除去する現像工程を実施する。これによって、図11に示すように、第1樹脂層32に開口32aを形成し、また、第2樹脂層37に開口37aを形成することができる。このようにして、第1面13側の第1樹脂層32及び第2面14側の第2樹脂層37を含む樹脂部30が貫通孔20に充填された貫通電極基板10を得ることができる。なお、図11に示すように、第1樹脂層32のうち貫通孔20と重なる部分の表面には、第1樹脂層32を貫通孔20の内部に押し込むことに起因する窪み32bが形成されることがある。同様に、第2樹脂層37のうち貫通孔20と重なる部分の表面にも、窪み37bが形成されることがある。
上述の実施の形態においては、第1樹脂層32が、貫通孔20の内部だけでなく基板12の第1面13にも位置し、第1樹脂層32が、第1配線25を覆って第1配線25を保護する保護層としても機能する例を示した。本変形例においては、基板12の第1面13に、第1配線25を保護する第1保護層34を、第1樹脂層32とは別に設ける例について説明する。
以下、貫通電極基板10の製造方法の一例について、図12乃至図14を参照して説明する。なお、図3乃至図11に示す上述の実施の形態の場合と同一の工程の説明については、適宜省略する。
続いて、図12に示すように、貫通孔20の内部に位置する第1樹脂層32及び第2樹脂層37に電磁波又は荷電粒子線を、例えば光Lを照射する照射工程を実施する。これによって、貫通孔20の内部に位置する第1樹脂層32及び第2樹脂層37を硬化させることができる。
続いて、第1樹脂層32及び第2樹脂層37に現像液を供給して、第1樹脂層32及び第2樹脂層37のうち光Lが照射されなかった部分を除去する現像工程を実施する。本変形例においては、図13に示すように、第1樹脂層32のうち、第1面13の法線方向に沿って第1樹脂層32を見た場合に貫通孔20と重ならない部分が除去される。例えば、第1樹脂層32のうち第1配線25上に位置していた部分が除去される。また、図13に示すように、第2樹脂層37のうち、第2面14の法線方向に沿って第2樹脂層37を見た場合に貫通孔20と重ならない部分が除去される。例えば、第2樹脂層37のうち第2配線27上に位置していた部分が除去される。
続いて、図14に示すように、第1配線25を部分的に露出させる開口34aが設けられた第1保護層34を基板12の第1面13に形成する第1保護層形成工程を実施する。例えば、まず、絶縁性を有する有機材料及び光重合開始剤を含む保護層組成液を第1面13に塗布し、保護層組成液を固化させて、第1面13に第1保護層34を形成する。有機材料は、例えばポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂などである。次に、第1保護層34に電磁波又は荷電粒子線を、例えば光を照射して、第1保護層34を硬化させる。このとき、第1保護層34のうち開口34aが形成される部分には光が照射されないようにする。その後、第1保護層34を現像することにより、図14に示すように、第1配線25を部分的に露出させる開口34aが設けられた第1保護層34を第1面13に設けることができる。
上述の第1の変形例においては、貫通孔20の内部に位置する第1樹脂層32及び第2樹脂層37に電磁波又は荷電粒子線を照射した後、第1樹脂層32及び第2樹脂層37を現像する例を示した。本変形例においては、未硬化の第1樹脂層32及び第2樹脂層37を現像する例について説明する。なお、図3乃至図11に示す上述の実施の形態の場合と同一の工程の説明については、適宜省略する。
続いて、図15に示すように、第1樹脂層32に現像液Dvを供給する現像工程を実施する。なお、第1樹脂層32に現像液Dvを供給するための具体的な方法は任意である。例えば、第1樹脂層32に向けて現像液Dvを吐出してもよく、若しくは、現像液が貯留された槽の中に、第1樹脂層32が設けられた基板12を浸漬させてもよい。
本変形例においては、第1面13上に位置する第1樹脂層32だけでなく、第1樹脂層32のうち、第1面13の法線方向に沿って第1樹脂層32を見た場合に貫通孔20と重なる部分も未硬化である。このため、図16に示すように、第1面13上に位置する第1樹脂層32が除去され、且つ、貫通孔20と重なる第1樹脂層32も部分的に除去される。好ましくは、現像工程は、第1樹脂層32に形成される窪みDが所定の値に到達したら終了する。窪みDとは、第1配線25の表面から第1樹脂層32の表面までの距離である。窪みDは、0.1μm以上且つ20μm以下が好ましく、例えば10μmである。
続いて、図16に示すように、貫通孔20の内部に位置する第1樹脂層32及び第2樹脂層37に電磁波又は荷電粒子線を、例えば光Lを照射する照射工程を実施する。これによって、貫通孔20の内部に位置する第1樹脂層32及び第2樹脂層37を硬化させることができる。
続いて、図17に示すように、第1配線25を部分的に露出させる開口34aが設けられた第1保護層34を基板12の第1面13に形成する第1保護層形成工程を実施する。例えば、上述の第1の変形例の場合と同様に、保護層組成液を第1面13に塗布する工程、保護層組成液を固化させて第1保護層34を形成する工程、及び、第1保護層34に開口34aを形成する工程を含む。
上述の本実施の形態においては、基板12の第1面13側から第1樹脂層32を貫通孔20に押し込み、基板12の第2面14側から第2樹脂層37を貫通孔20に押し込むことによって、樹脂部30を形成する例を示した。本変形例においては、基板12の第1面13側から第1樹脂層32を貫通孔20に押し込むことによって、樹脂部30を形成する例について説明する。
続いて、第1フィルム31に、第1フィルム31によって覆われた貫通孔20の内部の圧力よりも高い圧力を加えて、第1フィルム31の第1樹脂層32を貫通孔20の内部に押し込む第1押込工程を実施する。これによって、図18に示すように、貫通孔20の内部の全域に第1樹脂層32を行き渡らせる。このようにして、貫通孔20の全域に位置する第1樹脂層32を含む樹脂部30が貫通孔20に充填された貫通電極基板10を得ることができる。
本変形例においては、貫通電極基板10に反りが生じることを抑制するように、第1樹脂層32を構成する材料と、第2樹脂層37を構成する材料とを選択する例について説明する。
上述の実施の形態においては、基板12の第1面13の法線方向に沿って第1配線25を見た場合に第1配線25の内縁25xが貫通孔20を囲う例を示した。本変形例においては、第1配線25を見た場合に第1配線25の内縁25xが貫通孔20を完全には囲わない例について説明する。これによって、後述するように、貫通孔20の内部を減圧し易くなる。
図23に示すように、貫通電極基板10の第1面13側には、配線層60が設けられていてもよい。配線層60は、貫通電極基板10の第1配線25に接続された導電層61と、絶縁層62とを有する。図23に示すように、複数の配線層60が第1面13側に積層されていてもよい。
上述の実施の形態においては、第1フィルム31の第1樹脂層32を貫通孔20の内部に押し込む押圧部材として、ダイアフラム51を用いる例を示した。しかしながら、第1フィルム31を貫通孔20側へ押圧して第1樹脂層32を貫通孔20の内部に押し込むことができる限りにおいて、押圧部材の具体的な構成が特に限られることはない。例えば、押圧部材としてローラーを用いてもよい。ダイアフラム51の場合と同様に、好ましくは、ローラーなどの押圧部材を、加熱された状態で第1フィルム31に接触させる。これによって、第1フィルム31の第1樹脂層32を加熱して軟化させることができ、このことにより、第1フィルム31の第1樹脂層32が貫通孔20の内部に押し込まれ易くなる。
図24は、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。本発明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。
12 基板
13 第1面
14 第2面
20 貫通孔
21 側壁
22 貫通電極
25 第1配線
25a 間隙
25x 内縁
25y 外縁
27 第2配線
30 樹脂部
31 第1フィルム
32 第1樹脂層
32a 開口
33 第1基材
34 第1保護層
34a 開口
36 第2フィルム
37 第2樹脂層
37a 開口
38 第2基材
39 第2保護層
39a 開口
41 フィルム
51 ダイアフラム
60 配線層
61 導電層
62 絶縁層
Claims (20)
- 有孔基板の製造方法であって、
第1面及び第2面を含み、前記第1面から前記第2面へ貫通する貫通孔が設けられた基板を準備する準備工程と、
前記基板の前記貫通孔を前記第2面側で塞ぐ工程と、
前記基板の前記貫通孔を前記第1面側から、第1樹脂層を含む第1フィルムで覆う第1封止工程と、
前記第1フィルムに、前記第1フィルムによって覆われた前記貫通孔の内部の圧力よりも高い圧力を加えて、前記第1樹脂層を前記貫通孔の内部に押し込む第1押込工程と、を備える、製造方法。 - 前記第1封止工程は、前記第1フィルムの前記第1樹脂層を加熱する工程を含む、請求項1に記載の製造方法。
- 前記第1押込工程は、加熱された押圧部材を介して前記第1フィルムを前記基板の前記第1面に向けて押圧する工程を含む、請求項1又は2に記載の製造方法。
- 前記第1封止工程は、前記基板の前記貫通孔の内部を500Pa以下に減圧する工程を含む、請求項1乃至3のいずれか一項に記載の製造方法。
- 前記準備工程において準備される前記基板の前記第1面には、第1配線が設けられており、
前記製造方法は、前記第1押込工程の後、前記基板の前記第1面に位置する前記第1樹脂層に、前記第1配線を部分的に露出させる開口を形成する工程を更に備える、請求項1乃至4のいずれか一項に記載の製造方法。 - 前記第1樹脂層は、電磁波又は荷電粒子線によって硬化する硬化性樹脂を含み、
前記準備工程において準備される前記基板の前記第1面には、第1配線が設けられており、
前記製造方法は、
前記第1押込工程の後、前記貫通孔の内部の前記第1樹脂層に電磁波又は荷電粒子線を照射する照射工程と、
前記第1面に位置する前記第1樹脂層を除去する工程と、
前記第1配線上に第1保護層を形成する第1保護層形成工程と、を更に備える、請求項1乃至4のいずれか一項に記載の製造方法。 - 前記第1樹脂層は、電磁波又は荷電粒子線によって硬化する硬化性樹脂を含み、
前記準備工程において準備される前記基板の前記第1面には、第1配線が設けられており、
前記製造方法は、
前記第1樹脂層に現像液を供給する現像工程と、
前記第1配線上に第1保護層を形成する第1保護層形成工程と、を更に備える、請求項1乃至4のいずれか一項に記載の製造方法。 - 前記製造方法は、前記現像工程の後、前記貫通孔の内部の前記第1樹脂層に電磁波又は荷電粒子線を照射する照射工程を更に備える、請求項7に記載の製造方法。
- 前記第1保護層形成工程は、前記基板の前記第1面に前記第1保護層を塗布する工程と、前記第1保護層に、前記第1配線を部分的に露出させる開口を形成する工程と、を含む、請求項6乃至8のいずれか一項に記載の製造方法。
- 前記基板の厚みは、100μm以上且つ600μm以下であり、
前記貫通孔の寸法は、30μm以上且つ200μm以下である、請求項1乃至9のいずれか一項に記載の製造方法。 - 前記第1樹脂層は、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂又はエポキシ樹脂を含む、請求項1乃至10のいずれか一項に記載の製造方法。
- 前記準備工程において準備される前記基板の前記貫通孔の側壁には、貫通電極が設けられており、且つ、前記基板の前記第1面には、前記貫通電極に接続され、前記第1面に位置する第1配線が設けられており、
前記第1配線には、前記基板の前記第1面の法線方向に沿って前記第1配線を見た場合に前記貫通孔に面する前記第1配線の内縁から前記第1配線の外縁に至る間隙が設けられている、請求項1乃至4のいずれか一項に記載の製造方法。 - 前記製造方法は、
前記基板の前記貫通孔を前記第2面側から、第2樹脂層を含む第2フィルムで覆う第2封止工程と、
前記第2フィルムに、前記第2フィルムによって覆われた前記貫通孔の内部の圧力よりも高い圧力を加えて、前記第2樹脂層を前記貫通孔の内部に押し込む第2押込工程と、を更に備える、請求項1乃至12のいずれか一項に記載の製造方法。 - 前記第2封止工程は、前記第2フィルムの前記第2樹脂層を加熱する工程を含む、請求項13に記載の製造方法。
- 前記第2押込工程は、加熱された押圧部材を介して前記第2フィルムを前記基板の前記第2面に向けて押圧する工程を含む、請求項13又は14に記載の製造方法。
- 前記第2封止工程は、前記基板の前記貫通孔の内部を500Pa以下に減圧する工程を含む、請求項13乃至15のいずれか一項に記載の製造方法。
- 前記準備工程において準備される前記基板の前記第1面には、第1配線が設けられており、且つ、前記第2面には、第2配線が設けられており、
前記第1配線の面積は、前記第2配線の面積よりも大きく、
前記第1樹脂層の熱膨張率は、前記第2樹脂層の熱膨張率よりも小さい、請求項13乃至16のいずれか一項に記載の製造方法。 - 第1面及び第2面を含み、前記第1面から前記第2面へ貫通する貫通孔が設けられた基板と、
前記基板の前記貫通孔に充填された樹脂部と、を備え、
前記樹脂部は、第1面側の第1樹脂層と、第2面側の、前記第1樹脂層と界面で接する第2樹脂層と、を含む、有孔基板。 - 前記貫通孔に設けられ、前記第1面から前記第2面へ至る貫通電極と、
前記基板の前記第1面に位置し、前記貫通電極に接続された第1配線と、を更に備え、
前記第1配線には、前記基板の前記第1面の法線方向に沿って前記第1配線を見た場合に前記貫通孔に面する前記第1配線の内縁から前記第1配線の外縁に至る間隙が設けられている、請求項18に記載の有孔基板。 - 前記貫通孔に設けられ、前記第1面から前記第2面へ至る貫通電極と、
前記基板の前記第1面に位置し、前記貫通電極に接続された第1配線と、
前記基板の前記第2面に位置し、前記貫通電極に接続された第2配線と、を更に備え、
前記第1配線の面積は、前記第2配線の面積よりも大きく、
前記第1樹脂層の熱膨張率は、前記第2樹脂層の熱膨張率よりも小さい、請求項18に記載の有孔基板。
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