貫通配線基板及びその製造方法
【課題】高周波信号等の電気信号の伝送損失を低減し、貫通孔から導電物質が剥離することによる導通不良を抑制する貫通配線基板を提供する。
【解決手段】
第１面と第２面とを有する単一の基板と；前記第１面と前記第２面との間を貫通する貫通孔内に、導電性物質を充填又は成膜することにより形成された貫通配線と；を備える貫通配線基板であって、前記貫通孔は、前記貫通孔の縦断面において、少なくとも凹状に湾曲している内周部を有する変曲部を有し；少なくとも前記内周部が、前記縦断面において円弧状に形成されている。
【解決手段】
第１面と第２面とを有する単一の基板と；前記第１面と前記第２面との間を貫通する貫通孔内に、導電性物質を充填又は成膜することにより形成された貫通配線と；を備える貫通配線基板であって、前記貫通孔は、前記貫通孔の縦断面において、少なくとも凹状に湾曲している内周部を有する変曲部を有し；少なくとも前記内周部が、前記縦断面において円弧状に形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板の内部を貫通する貫通配線を有する貫通配線基板およびその製造方法に関する。
本願は、２００９年０７月０６日に、日本に出願された特願２００９−１５９８６９号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
従来、基板の一方の面である第１面に実装された第１デバイスと、他方の面である第２面に実装された第２デバイスとの間を電気的に接続する方法として、基板の内部を貫通する貫通配線を設ける方法が用いられている。
貫通配線基板の一例として、特許文献１には、基材の厚み方向とは異なる方向に延びる部分を有する微細孔に導電性物質を充填してなる貫通配線を備えた貫通配線基板が記載されている。
【０００３】
その一例としては、例えば図８に示すような貫通配線基板が挙げられる。この貫通配線基板１００は、石英ガラス等からなる基板１０２を構成する一方の面と一つの側面とを結ぶように貫通孔１０４を配し、この貫通孔１０４に導電性物質１０６を充填してなる貫通配線１０１を備える。この貫通配線１０１は、略直角の屈曲部を有し、基板の厚み方向に延びる直線部１０１ｂと、基板の厚み方向とは異なる方向（長手方向）に延びる直線部１０１ａとは、その略直角の屈曲部において接続される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】日本国特開２００６−３０３３６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の貫通配線基板に備える貫通配線が、基板内に略直角の屈曲部を有する場合、この屈曲部の内周部に電流が集中し、この貫通配線を介する電気信号、特に高周波信号における伝送損失が大きくなる問題があった。また、超臨界成膜法等によって充填された導電性物質が、この屈曲部の尖った端部を起点として貫通孔から剥離してしまい、導通不良を生じる問題があった。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、高周波信号等の電気信号の伝送損失を低減し、貫通孔から導電物質が剥離することによる導通不良を抑制する貫通配線基板およびその製造方法の提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る貫通配線基板は、第１面と第２面とを有する単一の基板と；前記第１面と前記第２面との間を貫通する貫通孔内に、導電性物質を充填又は成膜することにより形成された貫通配線と；を備える貫通配線基板であって、前記貫通孔は、前記貫通孔の縦断面において、少なくとも凹状に湾曲している内周部を有する変曲部を有し；少なくとも前記内周部が、前記縦断面において円弧状に形成されている。
前記変曲部は、凹状に湾曲している内周部及び凸状に湾曲している外周部からなるものであってもよい。
前記変曲部は、凹状に湾曲している内周部及び凸状に湾曲している外周部からなるものであってもよい。
前記内周部が、前記縦断面において、１０〜１０００μｍの範囲の曲率半径を有する円弧状に形成されてもよい。
前記外周部が、前記縦断面において、１０〜１０００μｍの範囲の曲率半径を有する円弧状に形成されてもよい。
前記基板の内部に流路が形成されてもよい。
【０００８】
本発明に係る貫通配線基板の製造方法は、第１面と第２面とを有する単一の基板と、前記第１面と前記第２面との間を貫通する貫通孔内に、導電性物質を充填又は成膜することにより形成された貫通配線とを備え；前記貫通孔は、前記貫通孔の縦断面において、少なくとも凹状に湾曲している内周部を有する変曲部を有し；少なくとも前記内周部が、前記縦断面において円弧状に形成されている貫通配線基板の製造方法であって、前記第１面と前記第２面との間を貫通する貫通孔形成領域をレーザー照射することにより改質する工程（Ａ）と；前記改質された貫通孔形成領域を除去して、前記貫通孔を形成する工程（Ｂ）と；前記貫通孔に前記導電性物質を充填又は成膜する工程（Ｃ）と；を含む。
前記工程（Ａ）において、前記変曲部が、凹状に湾曲している内周部及び凸状に湾曲している外周部から形成されるように、レーザー照射条件を制御してもよい。
前記工程（Ａ）において、前記内周部が、前記縦断面において、１０〜１０００μｍの範囲の曲率半径を有する円弧状に形成されるように、レーザー照射条件を制御してもよい。
前記工程（Ａ）において、前記外周部が、前記縦断面において、１０〜１０００μｍの範囲の曲率半径を有する円弧状に形成されるように、レーザー照射条件を制御してもよい。
前記工程（Ａ）および工程（Ｂ）において、前記基板に対し、前記貫通孔の形成とともに、流路を形成してもよい。
前記工程（Ａ）において、前記貫通孔形成領域と流路形成領域とをレーザー照射して改質し；前記工程（Ｂ）において、前記改質された前記貫通孔形成領域と前記流路形成領域をエッチングして除去してもよい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、高周波信号等の電気信号の伝送損失を低減し、貫通孔から導電性物質が剥離することによる導通不良を抑制する貫通配線基板およびその製造方法を提供することができる。
本発明の貫通配線基板内に設けられた前記貫通配線は変曲部を有し、この変曲部の縦断面の外周部および内周部のうち、少なくとも内周部が円弧状であることにより、少なくとも内周部には尖った端部を有しない。そのため、この貫通配線を構成する貫通孔から導電性物質が剥離することを抑制できるため、導電性物質の剥離による導通不良を抑制することができる。
また、前記内周部に加えて前記外周部も円弧状である場合、外周部及び内周部の両方に尖った端部を有しないので、導電性物質の剥離による導通不良を一層抑制することができる。
さらに、少なくとも前記内周部及び外周部の一方が円弧状であり、この円弧の曲率半径が１０〜１０００μｍである場合、変曲部がより滑らかとなり、導電性物質の剥離による導通不良をさらに一層抑制することができる。
本発明の貫通配線基板内に設けられた前記貫通配線は変曲部を有し、この変曲部の縦断面の外周部および内周部のうち、少なくとも内周部が円弧状であることにより、少なくとも内周部には尖った端部を有しない。そのため、内周部への電流の局所的な集中を緩和して、高周波信号等の伝送損失を低減することができる。
さらに、少なくとも前記内周部及び外周部の一つが円弧状であり、その円弧の曲率半径が１０〜１０００μｍである場合、変曲部がより滑らかとなり、高周波信号等の伝送損失をさらに一層低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１実施形態に係る貫通配線基板を示す断面図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る貫通配線基板を示す断面図である。
【図３】本発明の第３実施形態に係る貫通配線基板を示す断面図である。
【図４】本発明の第４実施形態に係る貫通配線基板を示す断面図である。
【図５Ａ】本発明の第５実施形態に係る貫通配線基板を示す平面図である。
【図５Ｂ】図５Ａのｘ−ｘ線に沿う貫通配線基板の断面図である。
【図６Ａ】本発明にかかる貫通配線基板の製造方法を示す平面図である。
【図６Ｂ】図６Ａのｘ−ｘ線に沿う断面図である。
【図７Ａ】本発明にかかる貫通配線基板の製造方法を示す平面図である。
【図７Ｂ】図７Ａのｘ−ｘ線に沿う断面図である。
【図８】従来の貫通配線基板の一例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る貫通配線基板２０の断面図である。この貫通配線基板２０は、貫通配線２２を備えている。単一の基板２を構成する一方の面（表面又は裏面；第１面）と一つの側面（第２面）とを貫通する貫通孔２４を配し、この貫通孔２４に導電性物質２６を充填又は成膜して、貫通配線２２を構成する。前記貫通孔２４は変曲部（湾曲部）２２ｃを有し、この変曲部２２ｃの縦断面の外周部及び内周部が円弧状に形成されている。図１に示すように、この変曲部は、その縦断面において、凹状に湾曲している内周部と、凸状に湾曲している外周部とを有する。この貫通孔２４は、連続している直線部２２ｂと、変曲部２２ｃと、直線部２２ａとを備えている。なお、導電性物質２６を充填又は成膜する前は貫通孔２４であり、導電性物質２６を充填又は成膜した後は、貫通孔２４から貫通配線２２になる。従って、以下の説明で、貫通孔２４が変曲部２２ｃを備えると表現する場合もあれば、貫通配線２２が変曲部２２ｃを備えると表現する場合もある。
【００１２】
また、図１の貫通配線基板２０の断面は、貫通配線２２の中心線に沿った縦断面である。貫通配線２２の一端は、貫通配線基板２０の一方の面（第１面）に露呈する第１導電部２２２ａ（貫通孔の第１開口部２２４ａ）である。前記貫通配線２２の一端から基板２の厚み方向（一方の面から他方の面に見た方向；例えば、表面から裏面に見た方向）に直線部２２ｂが延びて、円弧状の変曲部２２ｃに達する。この変曲部２２ｃから基板２の両面に平行する方向に沿って直線部２２ａが延びて、基板２の一つの側面（第２面）に露呈する第２導電部２２２ｂ（貫通孔の第２開口部２２４ｂ）に達する。この第２導電部２２２ｂは、貫通配線２２の他端である。
【００１３】
貫通配線２２において、基板２の厚み方向に延びる直線部２２ｂと基板２の両面に平行する方向に延びる直線部２２ａとを滑らかに接続する変曲部２２ｃは円弧状である。
変曲部２２ｃが円弧状である時、変曲部２２ｃの中心線に沿った断面（縦断面）において、変曲部２２ｃの外周部及び内周部は円弧状である。
前記変曲部２２ｃの内周部のみが円弧状であってもよいが、本発明の効果がより優れる観点から、前記外周部及び内周部の両方が円弧状であることが好ましい。
なお、前記円弧状が、例えばその円弧に内接又は外接する多角形状や、その円弧に沿って蛇行する曲線状等の略円弧状の場合にも、本発明と同様な効果が期待できる。
【００１４】
図１において、変曲部２２ｃの外周部は、中心がｑ１で半径がＲ１の四分円の円弧部であり、変曲部２２ｃの内周部は、中心がｐ１で半径がｒ１の四分円の円弧部である。
ここで、前記二つの四分円の中心ｑ１と中心ｐ１の位置が同じであり、半径Ｒ１＞半径ｒ１であることが好ましい。半径Ｒ１と半径ｒ１との差が、直線部２２ｂ及び／又は直線部２２ａにおける貫通配線２２の直径に等しいことが好ましい。この場合、直線部２２ｂと直線部２２ａとを、変曲部２２ｃを介してより滑らかに接続することができ、本発明の効果をより向上させることができる。
【００１５】
変曲部２２ｃの外周部及び／又は内周部（外周部及び内周部の少なくとも一つ）が円弧状である場合、それらの曲率半径（Ｒ１及びｒ１）は、貫通配線２２の径及び基板２の厚みにもよるが、１０〜１０００μｍの範囲であることが好ましい。この範囲の曲率半径であると、直線部２２ｂと直線部２２ａとを、変曲部２２ｃを介してより滑らかに接続することができ、本発明の効果をより向上させることができる。
なお、図１の貫通配線基板２０の厚みは３００μｍであり、前記Ｒ１は９０μｍであり、前記ｒ１は５０μｍであり、貫通配線２２の直径は４０μｍである。これらの数値は、本発明の第１実施形態に係る貫通配線基板２０の一例であり、必要に応じて、前記基板の厚み、曲率半径（Ｒ１及びｒ１）、貫通配線の直径等を適宜変更することが可能である。
【００１６】
図２は、本発明の第２実施形態にかかる貫通配線基板３０の断面図である。この貫通配線基板３０は、単一の基板２を構成する一方の面（表面又は裏面；第１面）と他方の面（裏面又は表面；第２面）とを貫通する貫通孔３４を配し、この貫通孔３４に導電性物質３６を充填又は成膜してなる貫通配線３２を備えている。前記貫通配線３２は、変曲部３２ｃを有し、その変曲部３２ｃの縦断面の外周部及び内周部が円弧状である。
【００１７】
また、図２の貫通配線基板３０の断面は、貫通配線３２の中心線に沿った縦断面である。貫通配線３２の一端は、貫通配線基板３０の一方の面（第１面）に露呈する第１導電部である。貫通配線３２の一端から基板２の厚み方向（一方の面から他方の面に見た方向；例えば表面から裏面に見た方向）に直線部３２ｂが延びて、円弧状の変曲部３２ｃに達する。この変曲部３２ｃから基板２の厚み方向とは異なる方向(厚み方向に交差す方向)に直線部３２ａが延びて、基板２の他方の面（第２面）に露呈する第２導電部に達する。この第２導電部は、貫通配線３２の他端である。
【００１８】
貫通配線３２において、基板２の厚み方向に延びる直線部３２ｂと基板２の厚み方向とは異なる方向(厚み方向に交差す方向)に延びる直線部３２ａとを滑らかに接続する変曲部３２ｃは円弧状である。
変曲部３２ｃが円弧状である時、変曲部３２ｃの中心線に沿った断面（縦断面）において、変曲部３２ｃの外周部及び内周部は円弧状である。
前記変曲部３２ｃの内周部のみが円弧状であってもよいが、本発明の効果がより優れる観点から、前記外周部及び内周部の両方が円弧状であることが好ましい。
なお、前記円弧状が、例えばその円弧に内接又は外接する多角形状や、その円弧に沿って蛇行する曲線状等の略円弧状の場合にも、本発明と同様な効果が期待できる。
【００１９】
図２において、変曲部３２ｃの外周部は、中心がｑ２で半径がＲ２の八分円の円弧部であり、変曲部３２ｃの内周部は、中心がｐ２で半径がｒ２の八分円の円弧部である。
ここで、前記二つの八分円の中心ｑ２と中心ｐ２の位置が同じであり、半径Ｒ２＞半径ｒ２であることが好ましい。半径Ｒ２と半径ｒ２との差が、直線部３２ｂ及び／又は直線部３２ａにおける貫通配線３２の直径に等しいことが好ましい。この場合、直線部３２ｂと直線部３２ａとを、変曲部３２ｃを介してより滑らかに接続することができ、本発明の効果をより向上させることができる。
【００２０】
変曲部３２ｃの外周部及び／又は内周部（外周部及び内周部の少なくとも一つ）が円弧状である場合、それらの曲率半径（Ｒ２及びｒ２）は、貫通配線３２の径及び基板２の厚みにもよるが、１０〜１０００μｍの範囲であることが好ましい。この範囲の曲率半径であると、直線部３２ｂと直線部３２ａとを、変曲部３２ｃを介してより滑らかに接続することができ、本発明の効果をより向上させることができる。
なお、図２の貫通配線基板３０の厚みは３００μｍであり、前記Ｒ２は１１０μｍであり、前記ｒ２は６５μｍであり、貫通配線３２の直径は４５μｍである。前述したように、これらの数値は、本発明の第２実施形態に係る貫通配線基板３０の一例であり、必要に応じて、これらの数値を適宜変更することが可能である。
【００２１】
図３は、本発明の第３実施形態にかかる貫通配線基板４０の断面図である。この貫通配線基板４０は、単一の基板２を構成する一方の面（表面又は裏面；第１面）と他方の面（裏面又は表面；第２面）とを貫通する貫通孔４４を配し、この貫通孔４４に導電性物質４６を充填又は成膜してなる貫通配線４２を備えている。前記貫通孔４４は、第１の変曲部４２ｃ及び第２の変曲部４２ｅを有し、前記第１の変曲部４２ｃの縦断面の外周部及び内周部、並びに前記第２の変曲部４２ｅの縦断面の外周部及び内周部が円弧状である。言い換えると、貫通配線が第１の変曲部４２ｃと第２の変曲部４２ｅとを備え、これらの第１の変曲部４２ｃ及び第２の変曲部４２ｅは、その縦断面の外周部及び内周部が円弧状である。
【００２２】
また、図３の貫通配線基板４０の断面は、貫通配線４２の中心線に沿った縦断面である。貫通配線４２の一端は、貫通配線基板４０の一方の面（第１面）に露呈する第１導電部である。貫通配線４２の一端から基板２の厚み方向（一方の面から他方の面に見た方向；例えば表面から裏面に見た方向）に直線部４２ｂが延びて、円弧状の第１の変曲部４２ｃに達する。この第１の変曲部４２ｃから基板２の両面と平行する方向に直線部４２ａが延びて、円弧状の第２の変曲部４２ｅに達する。この第２の変曲部４２ｅから基板２の厚み方向に直線部４２ｄが延びて基板２の他方の面（第２面）に露呈する第２導電部に達する。この第２導電部は、貫通配線４２の他端である。
【００２３】
貫通配線４２において、基板２の厚み方向に延びる直線部４２ｂと基板２の両面に平行する方向に延びる直線部４２ａとを滑らかに接続する第１の変曲部４２ｃは、円弧状である。
第１の変曲部４２ｃが円弧状である時、第１の変曲部４２ｃの中心線に沿った断面（縦断面）において、第１の変曲部４２ｃの外周部及び内周部は円弧状である。
前記第１の変曲部４２ｃの内周部のみが円弧状であってもよいが、本発明の効果がより優れる観点から、前記第１の変曲部４２ｃの外周部及び内周部の両方が円弧状であることが好ましい。
なお、前記円弧状が、例えばその円弧に内接又は外接する多角形状や、その円弧に沿って蛇行する曲線状等の略円弧状の場合にも、本発明と同様な効果が期待できる。
【００２４】
貫通配線４２において、基板２の両面に平行する方向に延びる直線部４２ａと基板２の厚み方向に延びる直線部４２ｄとを滑らかに接続する第２の変曲部４２ｅは、円弧状である。
第２の変曲部４２ｅが円弧状である時、第２の変曲部４２ｅの中心線に沿った断面（縦断面）において、第２の変曲部４２ｅの外周部及び内周部は円弧状である。
前記第２の変曲部４２ｅの内周部のみが円弧状であってもよいが、本発明の効果がより優れる観点から、前記第２の変曲部４２ｅの外周部及び内周部の両方が円弧状であることが好ましい。
なお、前記円弧状が、例えばその円弧に内接又は外接する多角形状や、その円弧に沿って蛇行する曲線状等の略円弧状の場合にも、本発明と同様な効果が期待できる。
【００２５】
図３において、第１の変曲部４２ｃの外周部は、中心がｑ３で半径がＲ３の四分円の円弧部であり、第１の変曲部４２ｃの内周部は、中心がｐ３で半径がｒ３の四分円の円弧部である。
ここで、前記二つの四分円の中心ｑ３と中心ｐ３の位置が同じであり、半径Ｒ３＞半径ｒ３であることが好ましい。半径Ｒ３と半径ｒ３との差が、基板２の厚み方向に延びる直線部４２ｂ及び／又は基板２の両面に平行する方向に延びる直線部４２ａにおける貫通配線４２の直径に等しいことが好ましい。この場合、基板２の厚み方向に延びる直線部４２ｂと基板２の両面に平行する方向に延びる直線部４２ａとを、第１の変曲部４２ｃを介してより滑らかに接続することができ、本発明の効果をより向上させることができる。
【００２６】
図３において、第２の変曲部４２ｅの外周部は、中心がｑ４で半径がＲ４の四分円の円弧部であり、第２の変曲部４２ｅの内周部は、中心がｐ４で半径がｒ４の四分円の円弧部である。
ここで、前記二つの四分円の中心ｑ４と中心ｐ４の位置が同じであり、半径Ｒ４＞半径ｒ４であることが好ましい。半径Ｒ４と半径ｒ４との差が、基板２の両面に平行する方向に延びる直線部４２ａ及び／又は基板２の厚み方向に延びる直線部４２ｄにおける貫通配線４２の直径に等しいことが好ましい。この場合、基板２の両面に平行する方向に延びる直線部４２ａと基板２の厚み方向に延びる直線部４２ｄとを、第２の変曲部４２ｅを介してより滑らかに接続することができ、本発明の効果をより向上させることができる。
【００２７】
第１の変曲部４２ｃの外周部及び／又は内周部（外周部及び内周部の少なくとも一つ）が円弧状である場合、それらの曲率半径（Ｒ３及びｒ３）は、貫通配線４２の径及び基板２の厚みにもよるが、１０〜１０００μｍの範囲であることが好ましい。この範囲の曲率半径であると、基板２の厚み方向に延びる直線部４２ｂと基板２の両面に平行する方向に延びる直線部４２ａとを、第１の変曲部４２ｃを介してより滑らかに接続することができ、本発明の効果をより向上させることができる。
なお、図３の貫通配線基板４０の厚みは３００μｍであり、前記Ｒ３は９０μｍであり、前記ｒ３は５０μｍであり、貫通配線４２の直径は４０μｍである。
【００２８】
第２の変曲部４２ｅの外周部及び／又は内周部（外周部及び内周部の少なくとも一つ）が円弧状である場合、それらの曲率半径（Ｒ４及びｒ４）は、貫通配線４２の径及び基板２の厚みにもよるが、１０〜１０００μｍの範囲であることが好ましい。この範囲の曲率半径であると、基板２の両面に平行する方向に延びる直線部４２ａと基板２の厚み方向に延びる直線部４２ｄとを、第２の変曲部４２ｅを介してより滑らかに接続することができ、本発明の効果をより向上させることができる。
なお、図３の貫通配線基板４０の厚みは３００μｍであり、前記Ｒ４は９０μｍであり、前記ｒ４は５０μｍであり、貫通配線４２の直径は４０μｍである。前述したように、これらの数値は、本発明の第３実施形態に係る貫通配線基板４０の一例であり、必要に応じて、これらの数値を適宜変更することが可能である。
【００２９】
前述した第１の変曲部４２ｃ及び第２の変曲部４２ｅは、互いに同一の形状であってもよく、互いに異なる形状であってもよい。すなわち、前記Ｒ３とＲ４、及び前記ｒ３とｒ４はそれぞれ、互いに同じであってもよく、互いに異なっていてもよい。
【００３０】
図４は、本発明の第４実施形態にかかる貫通配線基板５０の断面図である。この貫通配線基板５０は、単一の基板２を構成する一方の面（表面又は裏面；第１面）と他方の面（裏面又は表面；第２面）とを貫通する貫通孔５４を配し、この貫通孔５４に導電性物質５６を充填又は成膜してなる貫通配線５２を備えている。前記貫通孔５４は、第１の変曲部５２ｃと、第２の変曲部５２ｈと、第３の変曲部５２ｉと、第４の変曲部５２ｆとを有する。前記第１の変曲部５２ｃの縦断面の外周部及び内周部、前記第２の変曲部５２ｈの縦断面の内周部、前記第３の変曲部５２ｉの縦断面の内周部、並びに前記第４の変曲部５２ｆの縦断面の外周部及び内周部が、円弧状である。
【００３１】
また、図４の貫通配線基板５０の断面は、貫通配線５２の中心線に沿った縦断面である。貫通配線５２は、一方の面（第１面）に露呈する第１導電部と一方の面（第１面）に露呈する第２導電部と、他方の面（第２面）に露呈する第３導電部とを有する。この第１導電部から基板２の厚み方向に（一方の面から他方の面に見た方向；例えば表面から裏面に見た方向）第１の直線部５２ｂが延びて第１の変曲部５２ｃに達する。第１の変曲部５２ｃから基板２の両面に平行する方向に第２の直線部５２ａが延びて、第２の変曲部５２ｈ及び第３の変曲部５２ｉからなる分岐部に達する。この分岐部から基板２の両面に平行する方向に第３の直線部５２ｄがさらに延びて、第４の変曲部５２ｆに達する。また、この第２導電部から基板２の厚み方向に第４の直線部５２ｅが延びて前記第４の変曲部５２ｆに達する。さらに、前記分岐部から基板２の厚み方向に第５の直線部５２ｇが延びて他方の面（第２面）に露呈する第３導電部に達する。
【００３２】
貫通配線５２において、第１の直線部５２ｂと第２の直線部５２ａとを滑らかに接続する第１の変曲部５２ｃは、円弧状である。
貫通配線５２において、第４の直線部５２ｅと第３の直線部５２ｄとを滑らかに接続する第４の変曲部５２ｆは、円弧状である。
これらの第１の変曲部５２ｃ及び第４の変曲部５２ｆの説明は、前記貫通配線基板２０の変曲部２２ｃの説明と同様である。なお、第１の変曲部５２ｃ及び第４の変曲部５２ｆは、互いに同一の形状であってもよく、互いに異なる形状であってもよい。
【００３３】
前記分岐部は、図４に示すように、第２の変曲部５２ｈ及び第３の変曲部５２ｉからなる。
第２の変曲部５２ｈは、第２の直線部５２ａと第５の直線部５２ｇとを滑らかに接続する。
第３の変曲部５２ｉは、第３の直線部５２ｄと第５の直線部５２ｇとを滑らかに接続する。
【００３４】
第２の変曲部５２ｈの中心線に沿った断面（縦断面）において、第２の変曲部５２ｈの外周部は直線状である一方、第２の変曲部５２ｈの内周部は円弧状である。本発明の効果が優れ、第２の直線部５２ａと第５の直線部５２ｇとをより滑らかに接続できる観点から、第２の変曲部５２ｈの内周部は滑らかな円弧状であることが好ましい。
また、第３の変曲部５２ｉの中心線に沿った断面（縦断面）において、第３の変曲部５２ｉの外周部は直線状である一方、第３の変曲部５２ｉの内周部は円弧状である。本発明の効果が優れ、第３の直線部５２ｄと第５の直線部５２ｇとをより滑らかに接続できる観点から、第３の変曲部５２ｉの内周部は滑らかな円弧状であることが好ましい。
なお、前記円弧状が、例えばその円弧に内接又は外接する多角形状や、その円弧に沿って蛇行する曲線状等の略円弧状の場合にも、本発明と同様な効果が期待できる。
【００３５】
図４において、第２の変曲部５２ｈの内周部は、中心がｐ７で半径がｒ７の四分円の円弧部であり、第３の変曲部５２ｉの内周部は、中心がｐ８で半径がｒ８の四分円の円弧部である。
ここで、前記四分円の半径ｒ７と半径ｒ８の長さが等しく、且つこの二つの四分円が、前記第５の直線部５２ｇの中心線に対して線対称であることが好ましい。すなわち、第２の変曲部５２ｈと第３の変曲部５２ｉとが、前記第５の直線部５２ｇの中心線に対して線対称であることが好ましい。この場合、第２の直線部５２ａ、第３の直線部５２ｄ、及び第５の直線部５２ｇを、第２の変曲部５２ｈ及び第３の変曲部５２ｉからなる分岐部を介してより滑らかに接続することができ、本発明の効果をより向上させることができる。
【００３６】
第２の変曲部５２ｈの内周部、第３の変曲部５２ｉの内周部がそれぞれ円弧状である場合、その曲率半径（ｒ７、ｒ８）は、貫通配線５２の径及び基板２の厚みにもよるが、１０〜１０００μｍの範囲であることが好ましい。この範囲の曲率半径であると、第２の直線部５２ａと第５の直線部５２ｇとを、第２の変曲部５２ｈを介してより滑らかに接続することができる。さらに、第３の直線部５２ｄと第５の直線部５２ｇとを、第３の変曲部５２ｉを介してより滑らかに接続することができ、本発明の効果をより向上させることができる。
なお、図４の貫通配線基板５０の厚みは３００μｍであり、前記Ｒ５及びＲ６は９０μｍであり、前記ｒ５〜ｒ８は５０μｍであり、貫通配線５２の直径は４０μｍである。前述したように、これらの数値は、第４実施形態にかかる貫通配線基板５０の一例であり、必要に応じて、適宜設置することが可能である。
【００３７】
前述した第１の変曲部５２ｃ及び第４の変曲部５２ｆは、互いに同一の形状であってもよく、互いに異なる形状であってもよい。すなわち、前記曲率半径Ｒ５とＲ６、及び前記曲率半径ｒ５とｒ６は、それぞれ、互いに同じであってもよく、互いに異なっていてもよい。また、前述した第２の変曲部５２ｈ及び第３の変曲部５２ｉは、互いに同一の形状であってもよく、互いに異なる形状であってもよい。すなわち、前記曲率半径ｒ７とｒ８は、それぞれ、互いに同じであってもよく、互いに異なっていてもよい。
【００３８】
図５Ａ及び図５Ｂは、本発明の第５実施形態にかかる貫通配線基板６０を示す平面図および断面図である。図５Ａは貫通配線基板６０の平面図であり、図５Ｂは、図５Ａの平面図のｘ-ｘ線に沿う貫通配線基板６０の断面図である。
この貫通配線基板６０は、前述の貫通配線基板４０と同様に、単一の基板２を構成する一方の面（表面又は裏面；第１面）と他方の面（裏面又は表面；第２面）とを貫通する貫通孔４４を配し、この貫通孔４４に導電性物質４６を充填又は成膜してなる貫通配線４２を備えている。図３に示したように、前記貫通孔４４は、第１の変曲部４２ｃ及び第２の変曲部４２ｅを有し、前記第１の変曲部４２ｃの縦断面の外周部及び内周部、並びに前記第２の変曲部４２ｅの縦断面の外周部及び内周部が円弧状である。本実施形態に係る貫通配線基板６０は、さらに、流路６３及び６４を備えてなる。
【００３９】
図５に示した貫通配線基板６０の貫通配線４２の説明は、前述の貫通配線基板４０の貫通配線４２の説明と同様である。
前記流路６３及び６４は共に直線状であり、基板２の両面に平行する貫通配線４２に沿って配され、基板２の両側面を貫通している。
前記流路６３及び６４は、例えば冷却用流体を流通させる流路として用いられることができる。その他、前記流路６３及び６４は、ＤＮＡ（核酸）、タンパク質、脂質などの生体溶液を流通させる流路として用いることもできる。
例えば、前記流路６３及び６４を冷却用流体の流路として用いられる場合、貫通配線基板６０を液冷することができ、熱発生の大きいデバイスを基板上に実装した場合であっても、当該デバイスの温度上昇を効果的に低減することが可能になる。さらに、基板上にデバイスの電極が高密度に配置されている場合であっても、貫通配線基板の温度上昇を効果的に低減することが可能である。この流路は、基板２の全体に亘って設けられてもよく、また、実装するデバイスの発熱部に重なるように集中的に設けられてもよい。なお、冷却用液体としては、例えば水（Ｈ２Ｏ）が挙げられる。
前記流路６３及び６４を基板２内に形成する方法は、後述するように、前記貫通配線４２となる貫通孔４４を形成する方法と同様の方法で行うことができる。
【００４０】
以上で示した、本発明の貫通配線基板における基板２の材料としては、例えばガラス、サファイア、プラスチック、セラミックス等の絶縁体や、シリコン（Ｓｉ）等の半導体が挙げられる。これらの材料のなかでも、絶縁性の石英ガラスが好ましい。基板材料が石英ガラスであると、後述する貫通孔の内壁に絶縁層を形成する必要がなく、浮遊容量成分の存在等による高速伝送の阻害要因がなく、冷却用液体の流路の安定性が高い、等の利点がある。
この基板の両面に実装されるデバイスとして、シリコン基板に素子を形成した電子デバイスが考えられる。この際に、この電子デバイスとこの基板との間の線膨張係数差が大きい場合、実装時の温度による両者の伸び量が大きく異なる場合がある。その結果、デバイスの端子と基板のパッドとの間に位置ずれが生じ、精度の高い接続が困難となり、場合によっては接続そのものが困難となる。本実施形態に係る基板は、シリコンやガラスを用いることができるため、この電子デバイスとこの基板との間の線膨張係数差を小さくすることができる。従って、デバイス端子と基板のパッドとの位置ずれを抑制することができ、高精度の接続を実現することができる。
基板２の厚さ（一方の面から他方の面までの距離；例えば、表面から裏面までの距離）としては、約１５０μｍ〜１ｍｍの範囲で適宜設定できる。
貫通配線基板に配された貫通孔に充填又は成膜する前記導電性物質２６，３６，４６，５６としては、例えば金錫（Ａｕ−Ｓｎ）、銅（Ｃｕ）等が挙げられる。
【００４１】
本発明の貫通配線基板に備えられる貫通配線のパターンや断面形状は、以上の例示に限定されるものではなく、適宜設計することが可能である。また、本発明の貫通配線基板に備えられる流路のパターン（経路）や断面形状は、以上の例示に限定されるものではなく、適宜設計することが可能である。
【００４２】
次に、本発明の貫通配線基板を製造する方法の一例として、貫通配線基板６０を製造する方法を、図６Ａ〜図７Ｃに示す。
ここで、図６Ａ〜図７Ｃは、貫通配線基板６０を製造する基板２の平面図および断面図である。このうち、図６Ａ及び図７Ａはこの基板２の平面図であり、図６Ｂ及び図７Ｂは、それぞれ上記平面図のｘ-ｘ線に沿う基板２の断面図である。
【００４３】
＜工程Ａ＞
まず、図６Ｂに示すように、基板２にレーザー光８１を照射して、基板２内に基板２の材料が改質されてなる改質部８２、８３、及び８４を形成する。改質部８２、８３、及び８４は、貫通配線４２（貫通孔４４）、流路６３、及び流路６４となる領域にそれぞれ設けられる。
【００４４】
基板２の材料としては、例えばガラス、サファイア、プラスチック、セラミックス等の絶縁体や、シリコン（Ｓｉ）等の半導体が挙げられる。これらの材料のなかでも、絶縁性の石英ガラスが好ましい。基板材料が石英ガラスであると、後述する貫通孔の内壁に絶縁層を形成する必要がなく、浮遊容量成分の存在等による高速伝送の阻害要因がなく、冷却用液体の流路の安定性が高い、等の利点がある。
基板２の厚さ（一方の面から他方の面までの距離；例えば、表面から裏面までの距離）としては、約１５０μｍ〜１ｍｍの範囲で適宜設定できる。
【００４５】
レーザー光８１は、例えば基板２の一方の面（表面又は裏面；第１面）側から照射され、基板２内の所望の位置で焦点８６を結ぶ。焦点８６を結んだ位置で、この基板２の材料が改質される。したがって、レーザー光８１を照射しながら焦点８６の位置を順次ずらして移動（走査）して、貫通孔４４、流路６３、及び流路６４となる領域の全部に対して、焦点８６を結ぶことにより、改質部８２、８３、及び８４を形成することができる。
【００４６】
レーザー光８１の光源としては、例えばフェムト秒レーザーを挙げることができる。このレーザー光８１を照射することによって、例えば径が数μｍ〜数十μｍとした改質部８２、８３、及び８４を得ることができる。また、基板２内部におけるレーザー光８１の焦点８６を結ぶ位置を制御することにより、所望の形状を有する改質部８２、８３、及び８４を形成することができる。
【００４７】
貫通孔４４の有する変曲部４２ｃとなる領域をレーザー照射して改質する際、その変曲部４２ｃの縦断面の外周部及び内周部のうち、少なくとも内周部が円弧状であり、その円弧の曲率半径が１０〜１０００μｍの範囲となるように、レーザーを走査する。
【００４８】
本実施例では、第１の変曲部４２ｃの縦断面の外周部及び内周部の曲率半径Ｒ３及びｒ３が、それぞれ９０μｍ及び５０μｍとなるように、第２の変曲部４２ｅの縦断面の外周部及び内周部の曲率半径Ｒ４及びｒ４が、それぞれ９０μｍ及び５０μｍとなるように、改質部８２を形成した。
【００４９】
図６Ｂの断面図に示した矢印は、レーザー光８１の焦点８６を走査する向きを表す。すなわち、前記矢印は、基板２の他方の面（裏面又は表面；第２面）の前記第２導電部（貫通孔の第２開口部）から一方の面（表面又は裏面；第１面；レーザー光の入射面）の前記第１導電部（貫通孔の第１開口部）までこの焦点８６を走査することを表す。このとき、矢印の向きで一筆書きの走査を行うことが、製造効率上好ましい。すなわち、レーザー光８１の焦点８６の走査は、レーザー光の入射面とは異なる他方の面から始めて、レーザー光の入射面で終了する。例えば、レーザー光８１が、基板２の表面から入射される場合、すなわち、基板２の表面がレーザー光の入射面である場合、この入射面とは異なる他方の面である裏面から、レーザー光８１の焦点８６の走査を行う。
【００５０】
以上のように、改質部８２，８３，８４を形成する際、レーザー光８１を照射する方向としては、基板２の一方または他方の面からのみレーザー光８１を照射してもよいし、基板２の両面からレーザー光８１を照射してもよい。
【００５１】
その他の手法として、改質部８２，８３，８４の形状に対応するパターンが記録されたホログラムをフェムト秒レーザーと基板２との間に配置し、ホログラムを通してレーザー光を基板２に照射することにより、基板の内部に改質部８２，８３，８４を一括形成することができる。その後、当該改質部をエッチングすることで、所望の貫通孔（微細孔）及び／又は流路を形成することができる。
【００５２】
＜工程Ｂ＞
図７Ａ及び図７Ｂに示すように、前記改質部８２，８３，及び８４を形成した基板２をエッチング液（薬液）６７に浸漬して、改質部８２，８３，及び８４をエッチング（ウエットエッチング）することにより基板２から除去する。その結果、改質部８２，８３，及び８４が存在した部分に、貫通孔４４、流路６３、及び流路６４が形成される。本実施形態では基板２の材料として石英ガラスを用い、エッチング液６７としてフッ酸（ＨＦ）を主成分とする溶液を用いた。このエッチングは、基板２の改質されていない部分に比べて改質部８２，８３，及び８４が非常に速くエッチングされる現象を利用するものであり、結果として改質部８２，８３，及び８４の形状に応じた貫通孔４４、流路６３、及び流路６４を形成することができる。この段階で、貫通孔４４の一端は、基板の一方の面（第１面）に露呈する第１開口部である。貫通孔４４の他端は、基板の他方の面（第２面）に露呈する第２開口部である。この貫通孔４４に導電性物質を充填又は成膜することによって、この第１開口部に第１導電部が形成され、第２開口部に第２導電部が形成される。
【００５３】
前記エッチング液６７は特に限定されず、例えばフッ酸（ＨＦ）を主成分とする溶液、フッ酸に硝酸等を適量添加したフッ硝酸系の混酸等を用いることができる。また、基板２の材料に応じて、他の薬液を用いることもできる。
【００５４】
以上では、基板２内に対し、貫通配線４２が形成される貫通孔４４とともに、流路６３及び６４を形成する場合を示した。このように、貫通孔と流路とを同時に形成すれば、製造工程が簡略化でき、コストを低減することができる。
一方、この流路６３及び６４を形成しない場合は、前述の工程（Ａ）において、改質部８３及び８４を形成しなければよい。
なお、ここでは図示していないが、流路が変曲部を有する場合には、この変曲部の縦断面の外周部及び／又は内周部は円弧状であることが好ましい。円弧状であることにより、この流路を冷媒が流通する際に、この変曲部において発生する乱流を低減することができる。
【００５５】
＜工程Ｃ＞
前記貫通孔４４、流路６３及び６４が形成された基板２において、貫通孔４４に導電性物質４６を充填又は成膜して貫通配線４２を形成する。この導電性物質４６としては、例えば金錫（Ａｕ−Ｓｎ）、銅（Ｃｕ）等が挙げられる。この導電性物質４６の作製（充填又は成膜）方法としては、溶融金属吸引法、超臨界成膜法などを適宜用いることができる。
この基板２に前記冷却用の流路６３及び６４が形成されている場合には、この流路６３及び６４内に導電性物質４６が侵入しないよう、この流路６３及び６４の開口部にレジスト等の保護層を設けて、一時的にこの開口部を閉じることが好ましい。このレジストは、例えば樹脂レジストや無機系材料の薄膜などを用いることができる。この保護層を設けることにより、この流路６３及び６４内に導電性物質が充填又は成膜されることを防ぐことができる。この保護層は、貫通孔４４への導電性物質４６の充填又は成膜を終えた後に除かれる。
以上の工程Ａ〜Ｃにより、図５Ａ及び図５Ｂに示した貫通配線基板６０が得られる。
【００５６】
さらに所望に応じて、貫通配線４２の導電部上にランド部を形成してもよい。ランド部の形成方法は、めっき法、スパッタ法など、適宜用いることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明の貫通配線基板を用いることにより、貫通配線基板の２つの面に実装したデバイス間の高周波信号等の伝送損失を低減し、そのデバイス間の導通不良を抑制することができる。よって、本発明の貫通配線基板は、その両面にデバイスを実装する３次元実装や、複数のデバイスを一つのパッケージ内でシステム化するシステムインパッケージ（ＳｉＰ）など、各種デバイスの高密度実装に好適に利用することができる。
【符号の説明】
【００５８】
２ 基板
２１ 貫通配線基板、
２２ 貫通配線、
２４ 貫通孔
２６ 導電性物質
３０ 貫通配線基板
３２ 貫通配線
３４ 貫通孔
３６ 導電性物質
４０ 貫通配線基板
４２ 貫通配線
４４ 貫通孔
４６ 導電性物質
５０ 貫通配線基板
５２ 貫通配線
５４ 貫通孔
５６ 導電性物質
６０ 流路付き貫通配線基板
６３ 流路
６４ 流路
６７ エッチング液
８１ レーザー光
８２ 改質された領域（改質部）
８３ 改質された領域（改質部）
８４ 改質された領域（改質部）
８６ 焦点
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板の内部を貫通する貫通配線を有する貫通配線基板およびその製造方法に関する。
本願は、２００９年０７月０６日に、日本に出願された特願２００９−１５９８６９号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
従来、基板の一方の面である第１面に実装された第１デバイスと、他方の面である第２面に実装された第２デバイスとの間を電気的に接続する方法として、基板の内部を貫通する貫通配線を設ける方法が用いられている。
貫通配線基板の一例として、特許文献１には、基材の厚み方向とは異なる方向に延びる部分を有する微細孔に導電性物質を充填してなる貫通配線を備えた貫通配線基板が記載されている。
【０００３】
その一例としては、例えば図８に示すような貫通配線基板が挙げられる。この貫通配線基板１００は、石英ガラス等からなる基板１０２を構成する一方の面と一つの側面とを結ぶように貫通孔１０４を配し、この貫通孔１０４に導電性物質１０６を充填してなる貫通配線１０１を備える。この貫通配線１０１は、略直角の屈曲部を有し、基板の厚み方向に延びる直線部１０１ｂと、基板の厚み方向とは異なる方向（長手方向）に延びる直線部１０１ａとは、その略直角の屈曲部において接続される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】日本国特開２００６−３０３３６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の貫通配線基板に備える貫通配線が、基板内に略直角の屈曲部を有する場合、この屈曲部の内周部に電流が集中し、この貫通配線を介する電気信号、特に高周波信号における伝送損失が大きくなる問題があった。また、超臨界成膜法等によって充填された導電性物質が、この屈曲部の尖った端部を起点として貫通孔から剥離してしまい、導通不良を生じる問題があった。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、高周波信号等の電気信号の伝送損失を低減し、貫通孔から導電物質が剥離することによる導通不良を抑制する貫通配線基板およびその製造方法の提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る貫通配線基板は、第１面と第２面とを有する単一の基板と；前記第１面と前記第２面との間を貫通する貫通孔内に、導電性物質を充填又は成膜することにより形成された貫通配線と；を備える貫通配線基板であって、前記貫通孔は、前記貫通孔の縦断面において、少なくとも凹状に湾曲している内周部を有する変曲部を有し；少なくとも前記内周部が、前記縦断面において円弧状に形成されている。
前記変曲部は、凹状に湾曲している内周部及び凸状に湾曲している外周部からなるものであってもよい。
前記変曲部は、凹状に湾曲している内周部及び凸状に湾曲している外周部からなるものであってもよい。
前記内周部が、前記縦断面において、１０〜１０００μｍの範囲の曲率半径を有する円弧状に形成されてもよい。
前記外周部が、前記縦断面において、１０〜１０００μｍの範囲の曲率半径を有する円弧状に形成されてもよい。
前記基板の内部に流路が形成されてもよい。
【０００８】
本発明に係る貫通配線基板の製造方法は、第１面と第２面とを有する単一の基板と、前記第１面と前記第２面との間を貫通する貫通孔内に、導電性物質を充填又は成膜することにより形成された貫通配線とを備え；前記貫通孔は、前記貫通孔の縦断面において、少なくとも凹状に湾曲している内周部を有する変曲部を有し；少なくとも前記内周部が、前記縦断面において円弧状に形成されている貫通配線基板の製造方法であって、前記第１面と前記第２面との間を貫通する貫通孔形成領域をレーザー照射することにより改質する工程（Ａ）と；前記改質された貫通孔形成領域を除去して、前記貫通孔を形成する工程（Ｂ）と；前記貫通孔に前記導電性物質を充填又は成膜する工程（Ｃ）と；を含む。
前記工程（Ａ）において、前記変曲部が、凹状に湾曲している内周部及び凸状に湾曲している外周部から形成されるように、レーザー照射条件を制御してもよい。
前記工程（Ａ）において、前記内周部が、前記縦断面において、１０〜１０００μｍの範囲の曲率半径を有する円弧状に形成されるように、レーザー照射条件を制御してもよい。
前記工程（Ａ）において、前記外周部が、前記縦断面において、１０〜１０００μｍの範囲の曲率半径を有する円弧状に形成されるように、レーザー照射条件を制御してもよい。
前記工程（Ａ）および工程（Ｂ）において、前記基板に対し、前記貫通孔の形成とともに、流路を形成してもよい。
前記工程（Ａ）において、前記貫通孔形成領域と流路形成領域とをレーザー照射して改質し；前記工程（Ｂ）において、前記改質された前記貫通孔形成領域と前記流路形成領域をエッチングして除去してもよい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、高周波信号等の電気信号の伝送損失を低減し、貫通孔から導電性物質が剥離することによる導通不良を抑制する貫通配線基板およびその製造方法を提供することができる。
本発明の貫通配線基板内に設けられた前記貫通配線は変曲部を有し、この変曲部の縦断面の外周部および内周部のうち、少なくとも内周部が円弧状であることにより、少なくとも内周部には尖った端部を有しない。そのため、この貫通配線を構成する貫通孔から導電性物質が剥離することを抑制できるため、導電性物質の剥離による導通不良を抑制することができる。
また、前記内周部に加えて前記外周部も円弧状である場合、外周部及び内周部の両方に尖った端部を有しないので、導電性物質の剥離による導通不良を一層抑制することができる。
さらに、少なくとも前記内周部及び外周部の一方が円弧状であり、この円弧の曲率半径が１０〜１０００μｍである場合、変曲部がより滑らかとなり、導電性物質の剥離による導通不良をさらに一層抑制することができる。
本発明の貫通配線基板内に設けられた前記貫通配線は変曲部を有し、この変曲部の縦断面の外周部および内周部のうち、少なくとも内周部が円弧状であることにより、少なくとも内周部には尖った端部を有しない。そのため、内周部への電流の局所的な集中を緩和して、高周波信号等の伝送損失を低減することができる。
さらに、少なくとも前記内周部及び外周部の一つが円弧状であり、その円弧の曲率半径が１０〜１０００μｍである場合、変曲部がより滑らかとなり、高周波信号等の伝送損失をさらに一層低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１実施形態に係る貫通配線基板を示す断面図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る貫通配線基板を示す断面図である。
【図３】本発明の第３実施形態に係る貫通配線基板を示す断面図である。
【図４】本発明の第４実施形態に係る貫通配線基板を示す断面図である。
【図５Ａ】本発明の第５実施形態に係る貫通配線基板を示す平面図である。
【図５Ｂ】図５Ａのｘ−ｘ線に沿う貫通配線基板の断面図である。
【図６Ａ】本発明にかかる貫通配線基板の製造方法を示す平面図である。
【図６Ｂ】図６Ａのｘ−ｘ線に沿う断面図である。
【図７Ａ】本発明にかかる貫通配線基板の製造方法を示す平面図である。
【図７Ｂ】図７Ａのｘ−ｘ線に沿う断面図である。
【図８】従来の貫通配線基板の一例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る貫通配線基板２０の断面図である。この貫通配線基板２０は、貫通配線２２を備えている。単一の基板２を構成する一方の面（表面又は裏面；第１面）と一つの側面（第２面）とを貫通する貫通孔２４を配し、この貫通孔２４に導電性物質２６を充填又は成膜して、貫通配線２２を構成する。前記貫通孔２４は変曲部（湾曲部）２２ｃを有し、この変曲部２２ｃの縦断面の外周部及び内周部が円弧状に形成されている。図１に示すように、この変曲部は、その縦断面において、凹状に湾曲している内周部と、凸状に湾曲している外周部とを有する。この貫通孔２４は、連続している直線部２２ｂと、変曲部２２ｃと、直線部２２ａとを備えている。なお、導電性物質２６を充填又は成膜する前は貫通孔２４であり、導電性物質２６を充填又は成膜した後は、貫通孔２４から貫通配線２２になる。従って、以下の説明で、貫通孔２４が変曲部２２ｃを備えると表現する場合もあれば、貫通配線２２が変曲部２２ｃを備えると表現する場合もある。
【００１２】
また、図１の貫通配線基板２０の断面は、貫通配線２２の中心線に沿った縦断面である。貫通配線２２の一端は、貫通配線基板２０の一方の面（第１面）に露呈する第１導電部２２２ａ（貫通孔の第１開口部２２４ａ）である。前記貫通配線２２の一端から基板２の厚み方向（一方の面から他方の面に見た方向；例えば、表面から裏面に見た方向）に直線部２２ｂが延びて、円弧状の変曲部２２ｃに達する。この変曲部２２ｃから基板２の両面に平行する方向に沿って直線部２２ａが延びて、基板２の一つの側面（第２面）に露呈する第２導電部２２２ｂ（貫通孔の第２開口部２２４ｂ）に達する。この第２導電部２２２ｂは、貫通配線２２の他端である。
【００１３】
貫通配線２２において、基板２の厚み方向に延びる直線部２２ｂと基板２の両面に平行する方向に延びる直線部２２ａとを滑らかに接続する変曲部２２ｃは円弧状である。
変曲部２２ｃが円弧状である時、変曲部２２ｃの中心線に沿った断面（縦断面）において、変曲部２２ｃの外周部及び内周部は円弧状である。
前記変曲部２２ｃの内周部のみが円弧状であってもよいが、本発明の効果がより優れる観点から、前記外周部及び内周部の両方が円弧状であることが好ましい。
なお、前記円弧状が、例えばその円弧に内接又は外接する多角形状や、その円弧に沿って蛇行する曲線状等の略円弧状の場合にも、本発明と同様な効果が期待できる。
【００１４】
図１において、変曲部２２ｃの外周部は、中心がｑ１で半径がＲ１の四分円の円弧部であり、変曲部２２ｃの内周部は、中心がｐ１で半径がｒ１の四分円の円弧部である。
ここで、前記二つの四分円の中心ｑ１と中心ｐ１の位置が同じであり、半径Ｒ１＞半径ｒ１であることが好ましい。半径Ｒ１と半径ｒ１との差が、直線部２２ｂ及び／又は直線部２２ａにおける貫通配線２２の直径に等しいことが好ましい。この場合、直線部２２ｂと直線部２２ａとを、変曲部２２ｃを介してより滑らかに接続することができ、本発明の効果をより向上させることができる。
【００１５】
変曲部２２ｃの外周部及び／又は内周部（外周部及び内周部の少なくとも一つ）が円弧状である場合、それらの曲率半径（Ｒ１及びｒ１）は、貫通配線２２の径及び基板２の厚みにもよるが、１０〜１０００μｍの範囲であることが好ましい。この範囲の曲率半径であると、直線部２２ｂと直線部２２ａとを、変曲部２２ｃを介してより滑らかに接続することができ、本発明の効果をより向上させることができる。
なお、図１の貫通配線基板２０の厚みは３００μｍであり、前記Ｒ１は９０μｍであり、前記ｒ１は５０μｍであり、貫通配線２２の直径は４０μｍである。これらの数値は、本発明の第１実施形態に係る貫通配線基板２０の一例であり、必要に応じて、前記基板の厚み、曲率半径（Ｒ１及びｒ１）、貫通配線の直径等を適宜変更することが可能である。
【００１６】
図２は、本発明の第２実施形態にかかる貫通配線基板３０の断面図である。この貫通配線基板３０は、単一の基板２を構成する一方の面（表面又は裏面；第１面）と他方の面（裏面又は表面；第２面）とを貫通する貫通孔３４を配し、この貫通孔３４に導電性物質３６を充填又は成膜してなる貫通配線３２を備えている。前記貫通配線３２は、変曲部３２ｃを有し、その変曲部３２ｃの縦断面の外周部及び内周部が円弧状である。
【００１７】
また、図２の貫通配線基板３０の断面は、貫通配線３２の中心線に沿った縦断面である。貫通配線３２の一端は、貫通配線基板３０の一方の面（第１面）に露呈する第１導電部である。貫通配線３２の一端から基板２の厚み方向（一方の面から他方の面に見た方向；例えば表面から裏面に見た方向）に直線部３２ｂが延びて、円弧状の変曲部３２ｃに達する。この変曲部３２ｃから基板２の厚み方向とは異なる方向(厚み方向に交差す方向)に直線部３２ａが延びて、基板２の他方の面（第２面）に露呈する第２導電部に達する。この第２導電部は、貫通配線３２の他端である。
【００１８】
貫通配線３２において、基板２の厚み方向に延びる直線部３２ｂと基板２の厚み方向とは異なる方向(厚み方向に交差す方向)に延びる直線部３２ａとを滑らかに接続する変曲部３２ｃは円弧状である。
変曲部３２ｃが円弧状である時、変曲部３２ｃの中心線に沿った断面（縦断面）において、変曲部３２ｃの外周部及び内周部は円弧状である。
前記変曲部３２ｃの内周部のみが円弧状であってもよいが、本発明の効果がより優れる観点から、前記外周部及び内周部の両方が円弧状であることが好ましい。
なお、前記円弧状が、例えばその円弧に内接又は外接する多角形状や、その円弧に沿って蛇行する曲線状等の略円弧状の場合にも、本発明と同様な効果が期待できる。
【００１９】
図２において、変曲部３２ｃの外周部は、中心がｑ２で半径がＲ２の八分円の円弧部であり、変曲部３２ｃの内周部は、中心がｐ２で半径がｒ２の八分円の円弧部である。
ここで、前記二つの八分円の中心ｑ２と中心ｐ２の位置が同じであり、半径Ｒ２＞半径ｒ２であることが好ましい。半径Ｒ２と半径ｒ２との差が、直線部３２ｂ及び／又は直線部３２ａにおける貫通配線３２の直径に等しいことが好ましい。この場合、直線部３２ｂと直線部３２ａとを、変曲部３２ｃを介してより滑らかに接続することができ、本発明の効果をより向上させることができる。
【００２０】
変曲部３２ｃの外周部及び／又は内周部（外周部及び内周部の少なくとも一つ）が円弧状である場合、それらの曲率半径（Ｒ２及びｒ２）は、貫通配線３２の径及び基板２の厚みにもよるが、１０〜１０００μｍの範囲であることが好ましい。この範囲の曲率半径であると、直線部３２ｂと直線部３２ａとを、変曲部３２ｃを介してより滑らかに接続することができ、本発明の効果をより向上させることができる。
なお、図２の貫通配線基板３０の厚みは３００μｍであり、前記Ｒ２は１１０μｍであり、前記ｒ２は６５μｍであり、貫通配線３２の直径は４５μｍである。前述したように、これらの数値は、本発明の第２実施形態に係る貫通配線基板３０の一例であり、必要に応じて、これらの数値を適宜変更することが可能である。
【００２１】
図３は、本発明の第３実施形態にかかる貫通配線基板４０の断面図である。この貫通配線基板４０は、単一の基板２を構成する一方の面（表面又は裏面；第１面）と他方の面（裏面又は表面；第２面）とを貫通する貫通孔４４を配し、この貫通孔４４に導電性物質４６を充填又は成膜してなる貫通配線４２を備えている。前記貫通孔４４は、第１の変曲部４２ｃ及び第２の変曲部４２ｅを有し、前記第１の変曲部４２ｃの縦断面の外周部及び内周部、並びに前記第２の変曲部４２ｅの縦断面の外周部及び内周部が円弧状である。言い換えると、貫通配線が第１の変曲部４２ｃと第２の変曲部４２ｅとを備え、これらの第１の変曲部４２ｃ及び第２の変曲部４２ｅは、その縦断面の外周部及び内周部が円弧状である。
【００２２】
また、図３の貫通配線基板４０の断面は、貫通配線４２の中心線に沿った縦断面である。貫通配線４２の一端は、貫通配線基板４０の一方の面（第１面）に露呈する第１導電部である。貫通配線４２の一端から基板２の厚み方向（一方の面から他方の面に見た方向；例えば表面から裏面に見た方向）に直線部４２ｂが延びて、円弧状の第１の変曲部４２ｃに達する。この第１の変曲部４２ｃから基板２の両面と平行する方向に直線部４２ａが延びて、円弧状の第２の変曲部４２ｅに達する。この第２の変曲部４２ｅから基板２の厚み方向に直線部４２ｄが延びて基板２の他方の面（第２面）に露呈する第２導電部に達する。この第２導電部は、貫通配線４２の他端である。
【００２３】
貫通配線４２において、基板２の厚み方向に延びる直線部４２ｂと基板２の両面に平行する方向に延びる直線部４２ａとを滑らかに接続する第１の変曲部４２ｃは、円弧状である。
第１の変曲部４２ｃが円弧状である時、第１の変曲部４２ｃの中心線に沿った断面（縦断面）において、第１の変曲部４２ｃの外周部及び内周部は円弧状である。
前記第１の変曲部４２ｃの内周部のみが円弧状であってもよいが、本発明の効果がより優れる観点から、前記第１の変曲部４２ｃの外周部及び内周部の両方が円弧状であることが好ましい。
なお、前記円弧状が、例えばその円弧に内接又は外接する多角形状や、その円弧に沿って蛇行する曲線状等の略円弧状の場合にも、本発明と同様な効果が期待できる。
【００２４】
貫通配線４２において、基板２の両面に平行する方向に延びる直線部４２ａと基板２の厚み方向に延びる直線部４２ｄとを滑らかに接続する第２の変曲部４２ｅは、円弧状である。
第２の変曲部４２ｅが円弧状である時、第２の変曲部４２ｅの中心線に沿った断面（縦断面）において、第２の変曲部４２ｅの外周部及び内周部は円弧状である。
前記第２の変曲部４２ｅの内周部のみが円弧状であってもよいが、本発明の効果がより優れる観点から、前記第２の変曲部４２ｅの外周部及び内周部の両方が円弧状であることが好ましい。
なお、前記円弧状が、例えばその円弧に内接又は外接する多角形状や、その円弧に沿って蛇行する曲線状等の略円弧状の場合にも、本発明と同様な効果が期待できる。
【００２５】
図３において、第１の変曲部４２ｃの外周部は、中心がｑ３で半径がＲ３の四分円の円弧部であり、第１の変曲部４２ｃの内周部は、中心がｐ３で半径がｒ３の四分円の円弧部である。
ここで、前記二つの四分円の中心ｑ３と中心ｐ３の位置が同じであり、半径Ｒ３＞半径ｒ３であることが好ましい。半径Ｒ３と半径ｒ３との差が、基板２の厚み方向に延びる直線部４２ｂ及び／又は基板２の両面に平行する方向に延びる直線部４２ａにおける貫通配線４２の直径に等しいことが好ましい。この場合、基板２の厚み方向に延びる直線部４２ｂと基板２の両面に平行する方向に延びる直線部４２ａとを、第１の変曲部４２ｃを介してより滑らかに接続することができ、本発明の効果をより向上させることができる。
【００２６】
図３において、第２の変曲部４２ｅの外周部は、中心がｑ４で半径がＲ４の四分円の円弧部であり、第２の変曲部４２ｅの内周部は、中心がｐ４で半径がｒ４の四分円の円弧部である。
ここで、前記二つの四分円の中心ｑ４と中心ｐ４の位置が同じであり、半径Ｒ４＞半径ｒ４であることが好ましい。半径Ｒ４と半径ｒ４との差が、基板２の両面に平行する方向に延びる直線部４２ａ及び／又は基板２の厚み方向に延びる直線部４２ｄにおける貫通配線４２の直径に等しいことが好ましい。この場合、基板２の両面に平行する方向に延びる直線部４２ａと基板２の厚み方向に延びる直線部４２ｄとを、第２の変曲部４２ｅを介してより滑らかに接続することができ、本発明の効果をより向上させることができる。
【００２７】
第１の変曲部４２ｃの外周部及び／又は内周部（外周部及び内周部の少なくとも一つ）が円弧状である場合、それらの曲率半径（Ｒ３及びｒ３）は、貫通配線４２の径及び基板２の厚みにもよるが、１０〜１０００μｍの範囲であることが好ましい。この範囲の曲率半径であると、基板２の厚み方向に延びる直線部４２ｂと基板２の両面に平行する方向に延びる直線部４２ａとを、第１の変曲部４２ｃを介してより滑らかに接続することができ、本発明の効果をより向上させることができる。
なお、図３の貫通配線基板４０の厚みは３００μｍであり、前記Ｒ３は９０μｍであり、前記ｒ３は５０μｍであり、貫通配線４２の直径は４０μｍである。
【００２８】
第２の変曲部４２ｅの外周部及び／又は内周部（外周部及び内周部の少なくとも一つ）が円弧状である場合、それらの曲率半径（Ｒ４及びｒ４）は、貫通配線４２の径及び基板２の厚みにもよるが、１０〜１０００μｍの範囲であることが好ましい。この範囲の曲率半径であると、基板２の両面に平行する方向に延びる直線部４２ａと基板２の厚み方向に延びる直線部４２ｄとを、第２の変曲部４２ｅを介してより滑らかに接続することができ、本発明の効果をより向上させることができる。
なお、図３の貫通配線基板４０の厚みは３００μｍであり、前記Ｒ４は９０μｍであり、前記ｒ４は５０μｍであり、貫通配線４２の直径は４０μｍである。前述したように、これらの数値は、本発明の第３実施形態に係る貫通配線基板４０の一例であり、必要に応じて、これらの数値を適宜変更することが可能である。
【００２９】
前述した第１の変曲部４２ｃ及び第２の変曲部４２ｅは、互いに同一の形状であってもよく、互いに異なる形状であってもよい。すなわち、前記Ｒ３とＲ４、及び前記ｒ３とｒ４はそれぞれ、互いに同じであってもよく、互いに異なっていてもよい。
【００３０】
図４は、本発明の第４実施形態にかかる貫通配線基板５０の断面図である。この貫通配線基板５０は、単一の基板２を構成する一方の面（表面又は裏面；第１面）と他方の面（裏面又は表面；第２面）とを貫通する貫通孔５４を配し、この貫通孔５４に導電性物質５６を充填又は成膜してなる貫通配線５２を備えている。前記貫通孔５４は、第１の変曲部５２ｃと、第２の変曲部５２ｈと、第３の変曲部５２ｉと、第４の変曲部５２ｆとを有する。前記第１の変曲部５２ｃの縦断面の外周部及び内周部、前記第２の変曲部５２ｈの縦断面の内周部、前記第３の変曲部５２ｉの縦断面の内周部、並びに前記第４の変曲部５２ｆの縦断面の外周部及び内周部が、円弧状である。
【００３１】
また、図４の貫通配線基板５０の断面は、貫通配線５２の中心線に沿った縦断面である。貫通配線５２は、一方の面（第１面）に露呈する第１導電部と一方の面（第１面）に露呈する第２導電部と、他方の面（第２面）に露呈する第３導電部とを有する。この第１導電部から基板２の厚み方向に（一方の面から他方の面に見た方向；例えば表面から裏面に見た方向）第１の直線部５２ｂが延びて第１の変曲部５２ｃに達する。第１の変曲部５２ｃから基板２の両面に平行する方向に第２の直線部５２ａが延びて、第２の変曲部５２ｈ及び第３の変曲部５２ｉからなる分岐部に達する。この分岐部から基板２の両面に平行する方向に第３の直線部５２ｄがさらに延びて、第４の変曲部５２ｆに達する。また、この第２導電部から基板２の厚み方向に第４の直線部５２ｅが延びて前記第４の変曲部５２ｆに達する。さらに、前記分岐部から基板２の厚み方向に第５の直線部５２ｇが延びて他方の面（第２面）に露呈する第３導電部に達する。
【００３２】
貫通配線５２において、第１の直線部５２ｂと第２の直線部５２ａとを滑らかに接続する第１の変曲部５２ｃは、円弧状である。
貫通配線５２において、第４の直線部５２ｅと第３の直線部５２ｄとを滑らかに接続する第４の変曲部５２ｆは、円弧状である。
これらの第１の変曲部５２ｃ及び第４の変曲部５２ｆの説明は、前記貫通配線基板２０の変曲部２２ｃの説明と同様である。なお、第１の変曲部５２ｃ及び第４の変曲部５２ｆは、互いに同一の形状であってもよく、互いに異なる形状であってもよい。
【００３３】
前記分岐部は、図４に示すように、第２の変曲部５２ｈ及び第３の変曲部５２ｉからなる。
第２の変曲部５２ｈは、第２の直線部５２ａと第５の直線部５２ｇとを滑らかに接続する。
第３の変曲部５２ｉは、第３の直線部５２ｄと第５の直線部５２ｇとを滑らかに接続する。
【００３４】
第２の変曲部５２ｈの中心線に沿った断面（縦断面）において、第２の変曲部５２ｈの外周部は直線状である一方、第２の変曲部５２ｈの内周部は円弧状である。本発明の効果が優れ、第２の直線部５２ａと第５の直線部５２ｇとをより滑らかに接続できる観点から、第２の変曲部５２ｈの内周部は滑らかな円弧状であることが好ましい。
また、第３の変曲部５２ｉの中心線に沿った断面（縦断面）において、第３の変曲部５２ｉの外周部は直線状である一方、第３の変曲部５２ｉの内周部は円弧状である。本発明の効果が優れ、第３の直線部５２ｄと第５の直線部５２ｇとをより滑らかに接続できる観点から、第３の変曲部５２ｉの内周部は滑らかな円弧状であることが好ましい。
なお、前記円弧状が、例えばその円弧に内接又は外接する多角形状や、その円弧に沿って蛇行する曲線状等の略円弧状の場合にも、本発明と同様な効果が期待できる。
【００３５】
図４において、第２の変曲部５２ｈの内周部は、中心がｐ７で半径がｒ７の四分円の円弧部であり、第３の変曲部５２ｉの内周部は、中心がｐ８で半径がｒ８の四分円の円弧部である。
ここで、前記四分円の半径ｒ７と半径ｒ８の長さが等しく、且つこの二つの四分円が、前記第５の直線部５２ｇの中心線に対して線対称であることが好ましい。すなわち、第２の変曲部５２ｈと第３の変曲部５２ｉとが、前記第５の直線部５２ｇの中心線に対して線対称であることが好ましい。この場合、第２の直線部５２ａ、第３の直線部５２ｄ、及び第５の直線部５２ｇを、第２の変曲部５２ｈ及び第３の変曲部５２ｉからなる分岐部を介してより滑らかに接続することができ、本発明の効果をより向上させることができる。
【００３６】
第２の変曲部５２ｈの内周部、第３の変曲部５２ｉの内周部がそれぞれ円弧状である場合、その曲率半径（ｒ７、ｒ８）は、貫通配線５２の径及び基板２の厚みにもよるが、１０〜１０００μｍの範囲であることが好ましい。この範囲の曲率半径であると、第２の直線部５２ａと第５の直線部５２ｇとを、第２の変曲部５２ｈを介してより滑らかに接続することができる。さらに、第３の直線部５２ｄと第５の直線部５２ｇとを、第３の変曲部５２ｉを介してより滑らかに接続することができ、本発明の効果をより向上させることができる。
なお、図４の貫通配線基板５０の厚みは３００μｍであり、前記Ｒ５及びＲ６は９０μｍであり、前記ｒ５〜ｒ８は５０μｍであり、貫通配線５２の直径は４０μｍである。前述したように、これらの数値は、第４実施形態にかかる貫通配線基板５０の一例であり、必要に応じて、適宜設置することが可能である。
【００３７】
前述した第１の変曲部５２ｃ及び第４の変曲部５２ｆは、互いに同一の形状であってもよく、互いに異なる形状であってもよい。すなわち、前記曲率半径Ｒ５とＲ６、及び前記曲率半径ｒ５とｒ６は、それぞれ、互いに同じであってもよく、互いに異なっていてもよい。また、前述した第２の変曲部５２ｈ及び第３の変曲部５２ｉは、互いに同一の形状であってもよく、互いに異なる形状であってもよい。すなわち、前記曲率半径ｒ７とｒ８は、それぞれ、互いに同じであってもよく、互いに異なっていてもよい。
【００３８】
図５Ａ及び図５Ｂは、本発明の第５実施形態にかかる貫通配線基板６０を示す平面図および断面図である。図５Ａは貫通配線基板６０の平面図であり、図５Ｂは、図５Ａの平面図のｘ-ｘ線に沿う貫通配線基板６０の断面図である。
この貫通配線基板６０は、前述の貫通配線基板４０と同様に、単一の基板２を構成する一方の面（表面又は裏面；第１面）と他方の面（裏面又は表面；第２面）とを貫通する貫通孔４４を配し、この貫通孔４４に導電性物質４６を充填又は成膜してなる貫通配線４２を備えている。図３に示したように、前記貫通孔４４は、第１の変曲部４２ｃ及び第２の変曲部４２ｅを有し、前記第１の変曲部４２ｃの縦断面の外周部及び内周部、並びに前記第２の変曲部４２ｅの縦断面の外周部及び内周部が円弧状である。本実施形態に係る貫通配線基板６０は、さらに、流路６３及び６４を備えてなる。
【００３９】
図５に示した貫通配線基板６０の貫通配線４２の説明は、前述の貫通配線基板４０の貫通配線４２の説明と同様である。
前記流路６３及び６４は共に直線状であり、基板２の両面に平行する貫通配線４２に沿って配され、基板２の両側面を貫通している。
前記流路６３及び６４は、例えば冷却用流体を流通させる流路として用いられることができる。その他、前記流路６３及び６４は、ＤＮＡ（核酸）、タンパク質、脂質などの生体溶液を流通させる流路として用いることもできる。
例えば、前記流路６３及び６４を冷却用流体の流路として用いられる場合、貫通配線基板６０を液冷することができ、熱発生の大きいデバイスを基板上に実装した場合であっても、当該デバイスの温度上昇を効果的に低減することが可能になる。さらに、基板上にデバイスの電極が高密度に配置されている場合であっても、貫通配線基板の温度上昇を効果的に低減することが可能である。この流路は、基板２の全体に亘って設けられてもよく、また、実装するデバイスの発熱部に重なるように集中的に設けられてもよい。なお、冷却用液体としては、例えば水（Ｈ２Ｏ）が挙げられる。
前記流路６３及び６４を基板２内に形成する方法は、後述するように、前記貫通配線４２となる貫通孔４４を形成する方法と同様の方法で行うことができる。
【００４０】
以上で示した、本発明の貫通配線基板における基板２の材料としては、例えばガラス、サファイア、プラスチック、セラミックス等の絶縁体や、シリコン（Ｓｉ）等の半導体が挙げられる。これらの材料のなかでも、絶縁性の石英ガラスが好ましい。基板材料が石英ガラスであると、後述する貫通孔の内壁に絶縁層を形成する必要がなく、浮遊容量成分の存在等による高速伝送の阻害要因がなく、冷却用液体の流路の安定性が高い、等の利点がある。
この基板の両面に実装されるデバイスとして、シリコン基板に素子を形成した電子デバイスが考えられる。この際に、この電子デバイスとこの基板との間の線膨張係数差が大きい場合、実装時の温度による両者の伸び量が大きく異なる場合がある。その結果、デバイスの端子と基板のパッドとの間に位置ずれが生じ、精度の高い接続が困難となり、場合によっては接続そのものが困難となる。本実施形態に係る基板は、シリコンやガラスを用いることができるため、この電子デバイスとこの基板との間の線膨張係数差を小さくすることができる。従って、デバイス端子と基板のパッドとの位置ずれを抑制することができ、高精度の接続を実現することができる。
基板２の厚さ（一方の面から他方の面までの距離；例えば、表面から裏面までの距離）としては、約１５０μｍ〜１ｍｍの範囲で適宜設定できる。
貫通配線基板に配された貫通孔に充填又は成膜する前記導電性物質２６，３６，４６，５６としては、例えば金錫（Ａｕ−Ｓｎ）、銅（Ｃｕ）等が挙げられる。
【００４１】
本発明の貫通配線基板に備えられる貫通配線のパターンや断面形状は、以上の例示に限定されるものではなく、適宜設計することが可能である。また、本発明の貫通配線基板に備えられる流路のパターン（経路）や断面形状は、以上の例示に限定されるものではなく、適宜設計することが可能である。
【００４２】
次に、本発明の貫通配線基板を製造する方法の一例として、貫通配線基板６０を製造する方法を、図６Ａ〜図７Ｃに示す。
ここで、図６Ａ〜図７Ｃは、貫通配線基板６０を製造する基板２の平面図および断面図である。このうち、図６Ａ及び図７Ａはこの基板２の平面図であり、図６Ｂ及び図７Ｂは、それぞれ上記平面図のｘ-ｘ線に沿う基板２の断面図である。
【００４３】
＜工程Ａ＞
まず、図６Ｂに示すように、基板２にレーザー光８１を照射して、基板２内に基板２の材料が改質されてなる改質部８２、８３、及び８４を形成する。改質部８２、８３、及び８４は、貫通配線４２（貫通孔４４）、流路６３、及び流路６４となる領域にそれぞれ設けられる。
【００４４】
基板２の材料としては、例えばガラス、サファイア、プラスチック、セラミックス等の絶縁体や、シリコン（Ｓｉ）等の半導体が挙げられる。これらの材料のなかでも、絶縁性の石英ガラスが好ましい。基板材料が石英ガラスであると、後述する貫通孔の内壁に絶縁層を形成する必要がなく、浮遊容量成分の存在等による高速伝送の阻害要因がなく、冷却用液体の流路の安定性が高い、等の利点がある。
基板２の厚さ（一方の面から他方の面までの距離；例えば、表面から裏面までの距離）としては、約１５０μｍ〜１ｍｍの範囲で適宜設定できる。
【００４５】
レーザー光８１は、例えば基板２の一方の面（表面又は裏面；第１面）側から照射され、基板２内の所望の位置で焦点８６を結ぶ。焦点８６を結んだ位置で、この基板２の材料が改質される。したがって、レーザー光８１を照射しながら焦点８６の位置を順次ずらして移動（走査）して、貫通孔４４、流路６３、及び流路６４となる領域の全部に対して、焦点８６を結ぶことにより、改質部８２、８３、及び８４を形成することができる。
【００４６】
レーザー光８１の光源としては、例えばフェムト秒レーザーを挙げることができる。このレーザー光８１を照射することによって、例えば径が数μｍ〜数十μｍとした改質部８２、８３、及び８４を得ることができる。また、基板２内部におけるレーザー光８１の焦点８６を結ぶ位置を制御することにより、所望の形状を有する改質部８２、８３、及び８４を形成することができる。
【００４７】
貫通孔４４の有する変曲部４２ｃとなる領域をレーザー照射して改質する際、その変曲部４２ｃの縦断面の外周部及び内周部のうち、少なくとも内周部が円弧状であり、その円弧の曲率半径が１０〜１０００μｍの範囲となるように、レーザーを走査する。
【００４８】
本実施例では、第１の変曲部４２ｃの縦断面の外周部及び内周部の曲率半径Ｒ３及びｒ３が、それぞれ９０μｍ及び５０μｍとなるように、第２の変曲部４２ｅの縦断面の外周部及び内周部の曲率半径Ｒ４及びｒ４が、それぞれ９０μｍ及び５０μｍとなるように、改質部８２を形成した。
【００４９】
図６Ｂの断面図に示した矢印は、レーザー光８１の焦点８６を走査する向きを表す。すなわち、前記矢印は、基板２の他方の面（裏面又は表面；第２面）の前記第２導電部（貫通孔の第２開口部）から一方の面（表面又は裏面；第１面；レーザー光の入射面）の前記第１導電部（貫通孔の第１開口部）までこの焦点８６を走査することを表す。このとき、矢印の向きで一筆書きの走査を行うことが、製造効率上好ましい。すなわち、レーザー光８１の焦点８６の走査は、レーザー光の入射面とは異なる他方の面から始めて、レーザー光の入射面で終了する。例えば、レーザー光８１が、基板２の表面から入射される場合、すなわち、基板２の表面がレーザー光の入射面である場合、この入射面とは異なる他方の面である裏面から、レーザー光８１の焦点８６の走査を行う。
【００５０】
以上のように、改質部８２，８３，８４を形成する際、レーザー光８１を照射する方向としては、基板２の一方または他方の面からのみレーザー光８１を照射してもよいし、基板２の両面からレーザー光８１を照射してもよい。
【００５１】
その他の手法として、改質部８２，８３，８４の形状に対応するパターンが記録されたホログラムをフェムト秒レーザーと基板２との間に配置し、ホログラムを通してレーザー光を基板２に照射することにより、基板の内部に改質部８２，８３，８４を一括形成することができる。その後、当該改質部をエッチングすることで、所望の貫通孔（微細孔）及び／又は流路を形成することができる。
【００５２】
＜工程Ｂ＞
図７Ａ及び図７Ｂに示すように、前記改質部８２，８３，及び８４を形成した基板２をエッチング液（薬液）６７に浸漬して、改質部８２，８３，及び８４をエッチング（ウエットエッチング）することにより基板２から除去する。その結果、改質部８２，８３，及び８４が存在した部分に、貫通孔４４、流路６３、及び流路６４が形成される。本実施形態では基板２の材料として石英ガラスを用い、エッチング液６７としてフッ酸（ＨＦ）を主成分とする溶液を用いた。このエッチングは、基板２の改質されていない部分に比べて改質部８２，８３，及び８４が非常に速くエッチングされる現象を利用するものであり、結果として改質部８２，８３，及び８４の形状に応じた貫通孔４４、流路６３、及び流路６４を形成することができる。この段階で、貫通孔４４の一端は、基板の一方の面（第１面）に露呈する第１開口部である。貫通孔４４の他端は、基板の他方の面（第２面）に露呈する第２開口部である。この貫通孔４４に導電性物質を充填又は成膜することによって、この第１開口部に第１導電部が形成され、第２開口部に第２導電部が形成される。
【００５３】
前記エッチング液６７は特に限定されず、例えばフッ酸（ＨＦ）を主成分とする溶液、フッ酸に硝酸等を適量添加したフッ硝酸系の混酸等を用いることができる。また、基板２の材料に応じて、他の薬液を用いることもできる。
【００５４】
以上では、基板２内に対し、貫通配線４２が形成される貫通孔４４とともに、流路６３及び６４を形成する場合を示した。このように、貫通孔と流路とを同時に形成すれば、製造工程が簡略化でき、コストを低減することができる。
一方、この流路６３及び６４を形成しない場合は、前述の工程（Ａ）において、改質部８３及び８４を形成しなければよい。
なお、ここでは図示していないが、流路が変曲部を有する場合には、この変曲部の縦断面の外周部及び／又は内周部は円弧状であることが好ましい。円弧状であることにより、この流路を冷媒が流通する際に、この変曲部において発生する乱流を低減することができる。
【００５５】
＜工程Ｃ＞
前記貫通孔４４、流路６３及び６４が形成された基板２において、貫通孔４４に導電性物質４６を充填又は成膜して貫通配線４２を形成する。この導電性物質４６としては、例えば金錫（Ａｕ−Ｓｎ）、銅（Ｃｕ）等が挙げられる。この導電性物質４６の作製（充填又は成膜）方法としては、溶融金属吸引法、超臨界成膜法などを適宜用いることができる。
この基板２に前記冷却用の流路６３及び６４が形成されている場合には、この流路６３及び６４内に導電性物質４６が侵入しないよう、この流路６３及び６４の開口部にレジスト等の保護層を設けて、一時的にこの開口部を閉じることが好ましい。このレジストは、例えば樹脂レジストや無機系材料の薄膜などを用いることができる。この保護層を設けることにより、この流路６３及び６４内に導電性物質が充填又は成膜されることを防ぐことができる。この保護層は、貫通孔４４への導電性物質４６の充填又は成膜を終えた後に除かれる。
以上の工程Ａ〜Ｃにより、図５Ａ及び図５Ｂに示した貫通配線基板６０が得られる。
【００５６】
さらに所望に応じて、貫通配線４２の導電部上にランド部を形成してもよい。ランド部の形成方法は、めっき法、スパッタ法など、適宜用いることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明の貫通配線基板を用いることにより、貫通配線基板の２つの面に実装したデバイス間の高周波信号等の伝送損失を低減し、そのデバイス間の導通不良を抑制することができる。よって、本発明の貫通配線基板は、その両面にデバイスを実装する３次元実装や、複数のデバイスを一つのパッケージ内でシステム化するシステムインパッケージ（ＳｉＰ）など、各種デバイスの高密度実装に好適に利用することができる。
【符号の説明】
【００５８】
２ 基板
２１ 貫通配線基板、
２２ 貫通配線、
２４ 貫通孔
２６ 導電性物質
３０ 貫通配線基板
３２ 貫通配線
３４ 貫通孔
３６ 導電性物質
４０ 貫通配線基板
４２ 貫通配線
４４ 貫通孔
４６ 導電性物質
５０ 貫通配線基板
５２ 貫通配線
５４ 貫通孔
５６ 導電性物質
６０ 流路付き貫通配線基板
６３ 流路
６４ 流路
６７ エッチング液
８１ レーザー光
８２ 改質された領域（改質部）
８３ 改質された領域（改質部）
８４ 改質された領域（改質部）
８６ 焦点
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１面と第２面とを有する単一の基板と；
前記第１面と前記第２面との間を貫通する貫通孔内に、導電性物質を充填又は成膜することにより形成された貫通配線と；
を備える貫通配線基板であって、
前記貫通孔は、前記貫通孔の縦断面において、少なくとも凹状に湾曲している内周部を有する変曲部を有し；
少なくとも前記内周部が、前記縦断面において円弧状に形成されていることを特徴とする貫通配線基板。
【請求項２】
前記変曲部は、凹状に湾曲している内周部及び凸状に湾曲している外周部からなることを特徴とする請求項１に記載の貫通配線基板。
【請求項３】
前記内周部が、前記縦断面において、１０〜１０００μｍの範囲の曲率半径を有する円弧状に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の貫通配線基板。
【請求項４】
前記外周部が、前記縦断面において、１０〜１０００μｍの範囲の曲率半径を有する円弧状に形成されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の貫通配線基板。
【請求項５】
前記基板の内部に流路が形成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の貫通配線基板。
【請求項６】
第１面と第２面とを有する単一の基板と、前記第１面と前記第２面との間を貫通する貫通孔内に、導電性物質を充填又は成膜することにより形成された貫通配線とを備え；前記貫通孔は、前記貫通孔の縦断面において、少なくとも凹状に湾曲している内周部を有する変曲部を有し；少なくとも前記内周部が、前記縦断面において円弧状に形成されている貫通配線基板の製造方法であって、
前記第１面と前記第２面との間を貫通する貫通孔形成領域をレーザー照射することにより改質する工程（Ａ）と；
前記改質された貫通孔形成領域を除去して、前記貫通孔を形成する工程（Ｂ）と；
前記貫通孔に前記導電性物質を充填又は成膜する工程（Ｃ）と；
を含むことを特徴とする貫通配線基板の製造方法。
【請求項７】
前記工程（Ａ）において、前記変曲部が、凹状に湾曲している内周部及び凸状に湾曲している外周部から形成されるように、レーザー照射条件を制御することを特徴とする請求項６に記載の貫通配線基板の製造方法。
【請求項８】
前記工程（Ａ）において、前記内周部が、前記縦断面において、１０〜１０００μｍの範囲の曲率半径を有する円弧状に形成されるように、レーザー照射条件を制御することを特徴とする請求項６又は７に記載の貫通配線基板の製造方法。
【請求項９】
前記工程（Ａ）において、前記外周部が、前記縦断面において、１０〜１０００μｍの範囲の曲率半径を有する円弧状に形成されるように、レーザー照射条件を制御することを特徴とする請求項７又は８に記載の貫通配線基板の製造方法。
【請求項１０】
前記工程（Ａ）および工程（Ｂ）において、前記基板に対し、前記貫通孔の形成とともに、流路を形成することを特徴とする請求項６乃至９のいずれか１項に記載の貫通配線基板の製造方法。
【請求項１１】
前記工程（Ａ）において、前記貫通孔形成領域と流路形成領域とをレーザー照射して改質し；
前記工程（Ｂ）において、前記改質された前記貫通孔形成領域と前記流路形成領域をエッチングして除去することを特徴とする請求項１０に記載の貫通配線基板の製造方法。
【請求項１】
第１面と第２面とを有する単一の基板と；
前記第１面と前記第２面との間を貫通する貫通孔内に、導電性物質を充填又は成膜することにより形成された貫通配線と；
を備える貫通配線基板であって、
前記貫通孔は、前記貫通孔の縦断面において、少なくとも凹状に湾曲している内周部を有する変曲部を有し；
少なくとも前記内周部が、前記縦断面において円弧状に形成されていることを特徴とする貫通配線基板。
【請求項２】
前記変曲部は、凹状に湾曲している内周部及び凸状に湾曲している外周部からなることを特徴とする請求項１に記載の貫通配線基板。
【請求項３】
前記内周部が、前記縦断面において、１０〜１０００μｍの範囲の曲率半径を有する円弧状に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の貫通配線基板。
【請求項４】
前記外周部が、前記縦断面において、１０〜１０００μｍの範囲の曲率半径を有する円弧状に形成されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の貫通配線基板。
【請求項５】
前記基板の内部に流路が形成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の貫通配線基板。
【請求項６】
第１面と第２面とを有する単一の基板と、前記第１面と前記第２面との間を貫通する貫通孔内に、導電性物質を充填又は成膜することにより形成された貫通配線とを備え；前記貫通孔は、前記貫通孔の縦断面において、少なくとも凹状に湾曲している内周部を有する変曲部を有し；少なくとも前記内周部が、前記縦断面において円弧状に形成されている貫通配線基板の製造方法であって、
前記第１面と前記第２面との間を貫通する貫通孔形成領域をレーザー照射することにより改質する工程（Ａ）と；
前記改質された貫通孔形成領域を除去して、前記貫通孔を形成する工程（Ｂ）と；
前記貫通孔に前記導電性物質を充填又は成膜する工程（Ｃ）と；
を含むことを特徴とする貫通配線基板の製造方法。
【請求項７】
前記工程（Ａ）において、前記変曲部が、凹状に湾曲している内周部及び凸状に湾曲している外周部から形成されるように、レーザー照射条件を制御することを特徴とする請求項６に記載の貫通配線基板の製造方法。
【請求項８】
前記工程（Ａ）において、前記内周部が、前記縦断面において、１０〜１０００μｍの範囲の曲率半径を有する円弧状に形成されるように、レーザー照射条件を制御することを特徴とする請求項６又は７に記載の貫通配線基板の製造方法。
【請求項９】
前記工程（Ａ）において、前記外周部が、前記縦断面において、１０〜１０００μｍの範囲の曲率半径を有する円弧状に形成されるように、レーザー照射条件を制御することを特徴とする請求項７又は８に記載の貫通配線基板の製造方法。
【請求項１０】
前記工程（Ａ）および工程（Ｂ）において、前記基板に対し、前記貫通孔の形成とともに、流路を形成することを特徴とする請求項６乃至９のいずれか１項に記載の貫通配線基板の製造方法。
【請求項１１】
前記工程（Ａ）において、前記貫通孔形成領域と流路形成領域とをレーザー照射して改質し；
前記工程（Ｂ）において、前記改質された前記貫通孔形成領域と前記流路形成領域をエッチングして除去することを特徴とする請求項１０に記載の貫通配線基板の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−３３９７１（Ｐ２０１２−３３９７１Ａ）
【公開日】平成２４年２月１６日（２０１２．２．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２３９７０９（Ｐ２０１１−２３９７０９）
【出願日】平成２３年１０月３１日（２０１１．１０．３１）
【分割の表示】特願２０１１−５２１３９６（Ｐ２０１１−５２１３９６）の分割
【原出願日】平成２２年６月２２日（２０１０．６．２２）
【出願人】（０００００５１８６）株式会社フジクラ (4,463)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年２月１６日（２０１２．２．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月３１日（２０１１．１０．３１）
【分割の表示】特願２０１１−５２１３９６（Ｐ２０１１−５２１３９６）の分割
【原出願日】平成２２年６月２２日（２０１０．６．２２）
【出願人】（０００００５１８６）株式会社フジクラ (4,463)
【Ｆターム（参考）】
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