貫通配線基板
【課題】電磁界による影響を受け難く、信号ノイズの発生が低減された貫通配線基板の提供。
【解決手段】（１）基板１を構成する複数の面のうち、何れか２つの面を結ぶ微細孔が基板１内に配され、該微細孔内に導電性物質が配されてなる貫通配線を複数設けた貫通配線基板１０であって、前記複数の貫通配線のうち少なくとも２本の隣接した貫通配線２，３からなるペア配線４が、その長手方向の少なくとも一区間ｈにおいて互いにツイストすることを特徴とする貫通配線基板１０。（２）ペア配線４が差動伝送路を構成することを特徴とする（１）に記載の貫通配線基板１０。
【解決手段】（１）基板１を構成する複数の面のうち、何れか２つの面を結ぶ微細孔が基板１内に配され、該微細孔内に導電性物質が配されてなる貫通配線を複数設けた貫通配線基板１０であって、前記複数の貫通配線のうち少なくとも２本の隣接した貫通配線２，３からなるペア配線４が、その長手方向の少なくとも一区間ｈにおいて互いにツイストすることを特徴とする貫通配線基板１０。（２）ペア配線４が差動伝送路を構成することを特徴とする（１）に記載の貫通配線基板１０。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、貫通配線基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体基板内に貫通電極（貫通配線）を配して、基板のおもて面と裏面とにそれぞれ配されたパッド電極を電気的に接続するインターポーザーが知られている（特許文献１）。従来の貫通電極は、基板の厚み方向へ直線的に延びた形状として配されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２２８３９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、半導体装置の一層の小型化によって、基板内の貫通配線の微細化および高密度化が進んでいる。これに伴い、貫通配線の周囲を含めた外部からの電磁界による影響を受け易くなり、該貫通配線に信号ノイズが発生するという問題がある。ここで、「貫通配線の周囲を含めた外部からの電磁界」とは、当該貫通配線自身が発生する電磁界以外のものをいう。従って、前記「外部からの電磁界」の発生源が、当該貫通配線が配された貫通配線基板の内部に存在する場合もある。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、基板外部及び基板内部からの電磁界による影響を受け難く、信号ノイズの発生が低減された貫通配線基板の提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の請求項１に記載の貫通配線基板は、基板を構成する複数の面のうち、何れか２つの面を結ぶ微細孔が前記基板内に配され、該微細孔内に導電性物質が配されてなる貫通配線を複数設けた貫通配線基板であって、前記複数の貫通配線のうち少なくとも２本の隣接した貫通配線からなるペア配線が、その長手方向の少なくとも一区間において互いにツイストすることを特徴とする。
【０００６】
前記２本の隣接した貫通配線がペア配線となり、さらに互いにツイストして（撚り合わせて）なるツイストペア配線を形成することによって、該ツイストペア配線を横切る磁束により発生するノイズ電流を小さくすることができる。これにより、基板外部及び基板内部からのの電磁界による信号ノイズの発生を低減できる。
【０００７】
本発明の請求項２に記載の貫通配線基板は、請求項１において、前記ペア配線が差動伝送路を構成することを特徴とする。
前記ツイストペア配線を差動伝送路とした場合、ツイストペア配線を構成する一方の貫通配線が発生する第一の磁束と、該ツイストペア配線を構成する他方の貫通配線が発生する第二の磁束とを、互いに打ち消すことができる。
【０００８】
本発明の請求項３に記載の貫通配線基板は、請求項１又は２において、前記ペア配線を構成する貫通配線の前記ツイストする区間が曲線状に延設されていることを特徴とする。
前記ツイストする区間は曲線状に延設されているので、尖った部分や屈曲して折れ曲がった部分等の、電界の集中する（電気抵抗が局所的に高まる部分）が無い。この結果、当該貫通配線における伝送損失を抑制することができる。
本発明の請求項４に記載の貫通配線基板は、請求項１〜３のいずれか一項において、前記ペア配線が基板内に複数配されていることを特徴とする。
前記ツイストペア配線が基板内に複数配された場合、個々のツイストペア配線は前述の通り、基板外部及び基板内部からの電磁界による影響を受け難いので、複数のツイストペア配線間で電磁界が生じたとしても、個々のツイストペア配線に信号ノイズが発生することを低減できる。これにより、各ツイストペア配線同士の間隔を狭められるので、基板内に複数のツイストペア配線を高密度で配することができる。
【０００９】
本発明の請求項５に記載の貫通配線基板は、請求項１〜４のいずれか一項において、前記ペア配線が基板の主面同士を結ぶことを特徴とする。
前記ツイストペア配線が基板の主面同士を結ぶことにより、該ツイストペア配線を介して接続された各主面間の信号伝送におけるノイズの発生を低減できる。
【００１０】
本発明の請求項６に記載の貫通配線基板は、請求項１〜５のいずれか一項において、前記ペア配線が基板の主面と側面とを結ぶことを特徴とする。
前記ツイストペア配線が基板の主面と側面とを結ぶことにより、該ツイストペア配線を介して接続された、主面と側面との信号伝送におけるノイズの発生を低減できる。
【００１１】
本発明の請求項７に記載の貫通配線基板は、請求項１〜６のいずれか一項において、前記基板には、さらに冷却用流体の流路が配されていることを特徴とする。
この構成によれば、前記冷却用流体が基板内の熱を吸収して基板外で放熱することによって、基板を冷却できる。
本発明の請求項８に記載の貫通配線基板は、請求項７において、前記流路が、前記ペア配線を構成する２本の隣接した貫通配線の間隙に配されていることを特徴とする。
この構成によれば、前記ツイストペア配線が発生しうる熱をより効率的に冷却できる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、基板外部及び基板内部からの電磁界による影響を受け難く、信号ノイズが発生し難い貫通配線基板を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明にかかる貫通配線基板１０の側面を示す模式図である。
【図２】本発明にかかる貫通配線基板２０の側面を示す模式図である。
【図３】本発明にかかる貫通配線基板３０の側面を示す模式図である。
【図４】本発明にかかる貫通配線基板４０の側面を示す模式図である。
【図５】本発明にかかる貫通配線基板５０の側面を示す模式図である。
【図６】本発明にかかる貫通配線基板６０の側面を示す模式図である。
【図７】本発明にかかる貫通配線基板６５の側面を示す模式図である。
【図８】本発明にかかる貫通配線基板７０の側面を示す模式図である。
【図９】本発明にかかる貫通配線基板８０の側面を示す模式図である。
【図１０】本発明にかかる貫通配線基板８５の側面を示す模式図である。
【図１１】本発明にかかる貫通配線基板の製造方法の一例を示す、模式的な側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、好適な実施の形態に基づき、図面を参照して本発明を説明する。
【００１５】
本発明にかかる貫通配線基板の第一態様は、図１の模式的な側面図で示すように、基板１を構成する複数の面のうち、一方の主面１ａと他方の主面１ｂとを結ぶ微細孔が基板１内に配され、該微細孔内に導電性物質が配されてなる貫通配線２，３を複数設けた貫通配線基板１０であって、前記複数の貫通配線２，３のうち少なくとも２本の隣接した貫通配線からなるペア配線４を形成し、該ペア配線４を構成する２本の隣接した貫通配線２，３は、その長手方向の少なくとも一区間ｈにおいて互いにツイストする螺旋形状をなすものである。
【００１６】
なお、図１においてペア配線が二重螺旋形状となっていることを示すために、ペア配線を構成する第一の貫通配線２と第二の貫通配線３とを異なるハッチングで示してある（これらの貫通配線の材料が異なることを示すものではない）。
また本発明において、「一方の主面」は基板の最も面積が広い面を意味し、「他方の主面」は一方の主面と向かい合うように対をなす面を意味する。
【００１７】
第一の貫通配線２は、一方の主面１ａに露出する露出部２ａと、他方の主面１ｂに露出する露出部２ｂとを有する。同様に、第二の貫通配線３は、一方の主面１ａに露出する露出部３ａと、他方の主面１ｂに露出する露出部３ｂとを有する。各露出部の直上における基板表面には電極パッド５がそれぞれ設けられている。各電極パッド５は必要に応じて基板の表面配線に接続されている（不図示）。
【００１８】
ここで、基板１の一方の主面１ａにおける第一の貫通配線２の露出部２ａと第二の貫通配線３の露出部３ａとの距離をＬ１とする。また、基板１の他方の主面１ｂにおける第一の貫通配線２の露出部２ｂと第二の貫通配線３の露出部３ｂとの距離をＬ２とする。このとき距離Ｌ１と距離Ｌ２とは、同じであっても良く、異なっていても良い。各距離Ｌ１，Ｌ２は目的に応じて適宜調整できる。また、基板１の内部における第一の貫通配線２と第二の貫通配線３との距離を狭くするほど、ノイズの発生を抑えることができる。ツイストペア配線４の形成の容易さの観点及びツイストペア配線４における螺旋形状が形成される区間ｈを長くする観点から、前記距離Ｌ１，Ｌ２は５μｍ〜５００μｍの範囲であることが好ましく、１０μｍ〜２００μｍの範囲であることがより好ましく、２０μｍ〜５０μｍの範囲であることが更に好ましい。
【００１９】
各露出部の上に設けられた電極パッド５は、互いに電気回路的に独立していても良いし、独立していなくても良い。つまり、図１において、露出部２ａ上に設けられた電極パッドと露出部３ａ上に設けられた電極パッドは分離していても良いし、結合していても良い。同様に、露出部２ｂ上に設けられた電極パッドと露出部３ｂ上に設けられた電極パッドは分離していても良いし、結合していても良い。
【００２０】
第一の貫通配線２は、基板１の厚み方向に延びており、その長手方向（基板の厚み方向）の一区間ｈにおいて、第二の貫通配線３と互いにツイストする螺旋形状をなしている。同様に、第二の貫通配線３は、基板１の厚み方向に延びており、その長手方向の一区間ｈにおいて、第一の貫通配線２と互いにツイストする螺旋形状をなしている。
前記一区間ｈにおいて、第一の貫通配線２及び第二の貫通配線３は曲線状に延設されていて、尖った部分や折れ曲がって角を有する屈曲部分は無い。
【００２１】
前記螺旋形状（撚り合わせ構造）の撚り数、撚り間隔、区間ｈの長さ、は特に制限されないが、撚り数が多いほどノイズ発生を低減でき、撚り間隔が狭いほどノイズ発生を低減でき、ツイストする区間ｈが長いほどノイズ発生を低減できる。具体的には、基板の厚さ、貫通配線の長さ、貫通配線の太さ、貫通配線基板の目的等に応じて調整すればよいが、例えば基板厚みが３００μｍである場合、撚り数を１〜１００回、撚り間隔を１μｍ〜１５０μｍ、ツイストする区間ｈの長さを１５０μｍ〜３００μｍとしたツイストペア配線４が例示できる。
【００２２】
第一の貫通配線２と第二の貫通配線３は、互いに電気回路的に独立していても良いし、独立していなくても良い。つまり、例えば図１において、第一の貫通配線２の露出部２ａ上に設けられた電極パッドと第二の貫通配線３の露出部３ａ上に設けられた電極パッドとが、分離していても良いし、結合していても良い。同様に、第一の貫通配線２の露出部２ｂ上に設けられた電極パッドと第二の貫通配線３の露出部３ｂ上に設けられた電極パッドとが、分離していても良いし、結合していてもよい。
【００２３】
以上で説明したように、第一の貫通配線２と第二の貫通配線３とがツイストペア配線４を形成することによって、該ツイストペア配線４の間隙Ｓを横切って通過する磁束（例えば図１において紙面垂直方向の磁束）により発生するノイズ電流を打ち消すことができる。これにより、外部からの電磁界による信号ノイズの発生を低減できる。
【００２４】
本発明にかかる貫通配線基板１０において、ツイストペア配線４が差動伝送路を構成することが好ましい。この場合、第一の貫通配線２と第二の貫通配線３とが差動ペアを構成する。
ツイストペア配線４を差動伝送路とした場合、ツイストペア配線４を構成する第一の貫通配線２が発生する第一の磁束と、該ツイストペア配線４を構成する第二の貫通配線３が発生する第二の磁束とを、該ツイストペア配線４を構成する２本の貫通配線２，３同士の間隙Ｓにおいて、互いに打ち消すことができる。これにより、差動伝送路を構成するツイストペア配線４では、信号ノイズを低減する効果がより高められる。
【００２５】
図２に示す貫通配線基板２０のように、本発明の貫通配線基板には、別の貫通配線９９が設けられていても良い。別の貫通配線９９が設けられていても設けられていなくても、前述したツイストペア配線４のノイズ低減効果には実質的な影響はない。
なお、貫通配線基板２０における構成のうち、貫通配線基板１０と同じ構成には同じ符号を付してある。
【００２６】
図３に示す貫通配線基板３０のように、本発明の貫通配線基板には、ツイストペア配線が基板１内に複数配されうる。貫通配線基板３０には３組のツイストペア配線４，４’，４”が配されている。各ツイストペア配線の撚り数、撚り間隔、及びツイストする区間ｈの長さは同じであっても良いし、異なっていても良い。貫通配線基板の使用目的に応じて、適宜調整される。
【００２７】
貫通配線基板３０のように３組のツイストペア配線４，４’，４”を基板１内に配した場合、個々のツイストペア配線４，４’，４”は前述の通り外部からの電磁界による影響を受け難い。このため、各ツイストペア配線がそれぞれ電磁界を周囲に放射したとしても、個々のツイストペア配線４，４’，４”に信号ノイズが発生することを低減できる。これにより、各ツイストペア配線４，４’，４”同士の間隔を狭められるので、基板１内に複数のツイストペア配線を高密度で配することができる。
【００２８】
以上で説明した貫通配線基板１０，２０，３０に配されたツイストペア配線４は、基板１の一方の主面１ａと他方の主面１ｂとを結ぶものである。
ツイストペア配線４が基板１の主面同士を結ぶことにより、該ツイストペア配線４を介して接続された各主面のデバイス（不図示）間の信号伝送におけるノイズの発生を低減できる。つまり、本発明の貫通配線基板を、信号ノイズの発生を低減したインターポーザーとすることができる。
【００２９】
図４に示す貫通配線基板４０のように、本発明の貫通配線基板に配されたツイストペア配線４が基板１の主面１ａと側面１ｃとを結んでいても良い。
ツイストペア配線４が基板１の主面１ａと側面１ｃとを結ぶことにより、該ツイストペア配線４を介して接続された、主面に接続されたデバイス（不図示）と側面に接続されたデバイス（不図示）との信号伝送におけるノイズの発生を低減できる。つまり、本発明の貫通配線基板を、信号ノイズの発生を低減したインターポーザーとすることができる。
【００３０】
図５に示す貫通配線基板５０のように、本発明の貫通配線基板に配されたツイストペア配線４が基板１の第一の側面１ｃと第二の側面１ｄとを結んでいても良い。ここで、第一の側面１ｃと第二の側面１ｄは、必ずしも向き合う面である必要はなく、隣り合う二つの側面であってもよい。
ツイストペア配線４が基板１の主面１ａと側面１ｃとを結ぶことにより、該ツイストペア配線４を介して接続された、主面に接続されたデバイス（不図示）と側面に接続されたデバイス（不図示）との信号伝送におけるノイズの発生を低減できる。つまり、本発明の貫通配線基板を、信号ノイズの発生を低減したインターポーザーとすることができる。
【００３１】
また、図６に示す貫通配線基板６０のように、本発明の貫通配線基板に配されたツイストペア配線４に、さらに第三の貫通配線６を加えて、ツイスト組配線７（ツイストトリオ配線７）としても良い。各貫通配線２，３，６の撚り数、撚り間隔、及びツイスト区間ｈを適宜調整することによって、各貫通配線２，３，６に生じる信号ノイズを低減できる場合がある。例えば各貫通配線２，３，６の撚り数、撚り間隔、及びツイスト区間ｈを同じに揃えることが好ましい。
【００３２】
すなわち、本発明の貫通配線基板は、基板１を構成する複数の面のうち、何れか２つの面を結ぶ微細孔が基板１内に配され、該微細孔内に導電性物質が配されてなる貫通配線を複数設けた貫通配線基板であって、前記複数の貫通配線のうち少なくとも一部が、隣設した２本以上の貫通配線からなる組配線を形成し、該組配線を構成する２本以上の貫通配線は、その長手方向の少なくとも一区間において互いにツイストする螺旋形状をなしていても良い。本発明の貫通配線基板における前記組配線を構成する貫通配線の本数は、特に制限されず、例えば２〜５本が好ましく、２又は３本がより好ましい。
【００３３】
また、図７に示す貫通配線基板６５のように、本発明の貫通配線基板には、ツイストペア配線４を囲むように電磁シールド９を設けても良い。電磁シールド９によって外部からの電磁界（電磁ノイズ）を遮断して、ペア配線に信号ノイズが発生することを低減できる。
【００３４】
電磁シールド９の材質は、外部からの電磁界を遮断できる材質であれば特に制限されず、例えば酸化鉄、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ等の磁性体が好適なものとして挙げられる。
【００３５】
電磁シールド９は、１組のツイストペア配線４を囲むものであっても良いし、複数のツイストペア配線をまとめて囲むものであっても良い。
【００３６】
電磁シールド９の形状は特に制限されず、ツイストペア配線４を囲む形状であれば特に制限されない。例えば図７に示したような円筒形状が例示できる。該円筒の厚みは、電磁ノイズの遮蔽効率の観点から、０．１μｍ〜１０μｍが好ましく、０．５μｍ〜５μｍがより好ましく、０．７５μｍ〜１．２５μｍが更に好ましい。電磁シールド９の円筒形状は、外部から届く電磁ノイズの周波数に応じて、ノイズ遮蔽効果を効率的に得られる円筒の厚みを選択することができる。
基板１の側面から見たときに、電磁シールド９がツイストペア配線４の２０〜１００％を遮蔽していることが好ましく、６０〜１００％を遮蔽していることがより好ましく、８０〜１００％を遮蔽していることが更に好ましい。
【００３７】
また、図８に示す貫通配線基板７０のように、本発明の貫通配線基板には、さらに冷却用流体の流路８が配されていることが好ましい。
この構成によれば、空気や水等の冷却用流体を流路８に通して、該冷却用流体が基板１内の熱を吸収して、基板外でその熱を放出することによって、基板１を冷却できる。
【００３８】
流路８の形状や経路は特に制限されず、貫通配線基板の目的と、貫通配線の形状に応じて適宜調整できる。例えば図８に示すように、流路８がツイストペア配線４を構成する第一の貫通配線２と第二の貫通配線３との間隙Ｓを通過するように配される経路が好ましい。この構成によれば、ツイストペア配線４が発生しうる熱をより効率的に冷却できる。また、流路が、ツイストペア配線４の長手方向に沿って且つツイストペア配線４の近傍に配されることも好ましい（不図示）。この構成においても、ツイストペア配線４が発生しうる熱をより効率的に冷却できる。
【００３９】
本発明にかかる貫通配線基板における基板１の材質は、石英やパイレックス（登録商標）等のガラス基板、サファイア基板、樹脂基板又はシリコン等の半導体であることが好ましく、単一層の基板であることが好ましい。ここで、「単一層の基板」とは、複数の基板を張り合わせてなる多層構造の基板とは区別される基板を表す。単一層の基板で形成することによって、基板内において、貫通配線が配される微細孔の内壁面および流路の内壁面に継ぎ目や貼り合せ面が存在しない。これにより、貫通配線を構成する導電性物質が継ぎ目や貼り合わせ目に進入することによる配線間の短絡不良を防止できたり、継ぎ目や貼り合わせ目における接合不良や剥離不良を防止できる。また、冷却用流体用の流路として用いる場合には、冷却用流体の漏れを防止することができる。
基板１の厚さは特に制限されないが、例えば１００μｍ〜１０００μｍである。
【００４０】
基板１が半導体基板である場合は、通常、その基板表面に絶縁層（酸化膜）を配する。例えばシリコン基板１の基板表面にはＳｉＯ２からなる酸化膜を配すればよい。一方、基板１がガラス基板等の絶縁性基板である場合は、絶縁層は不要である。
【００４１】
基板１の材質がガラス又は半導体であり、別の半導体デバイスを基板１に実装する場合、基板１と半導体デバイスとの線膨張係数差は小さい。このため、基板１に半導体デバイスを接続する際に半田を使用した場合、熱膨張による両者の接合部位の位置ズレが生じず、精度の高い接続が可能となる。
例えば、本発明にかかる貫通配線基板８０に半導体デバイス８１（電子部品８１）が備えられた例を図９に示す。半導体デバイス８１は、半田バンプ８２を介してペア配線４〜４’’’に電気的に接続されている。この構成では、貫通配線基板８０がインターポーザー基板として用いられている。また、別の例として、本発明にかかる貫通配線基板８５にＩＣ、ＭＥＭＳ、光学素子などの機能部８３が形成された例を図１０に示す。機能部８３は、貫通配線基板８５の一方の主面１ａ側に形成されており、一方の主面１ａの表面配線を介してペア配線４、４’と電気的に接続している。そして、一方の主面１ａから他方の主面１ｂにかけて貫通するペア配線４、４’によって、一方の主面１ａ側に形成された機能部８３と貫通配線基板８５の他方の主面１ｂとを電気的に接続することができる。
【００４２】
基板１の材料としては、特に絶縁性のガラスが好ましい。前記微細孔の内壁面に絶縁層を形成せずに、導電性物質を充填又は成膜して貫通配線を形成することができるので、製造が容易となる。さらに貫通配線において、浮遊容量成分の存在等による高速伝送の阻害要因がない等の利点がある。
【００４３】
本発明にかかる貫通配線基板における貫通配線は、基板１内部に形成された微細孔に、導電性物質が成膜又は充填されてなるものであることが好ましい。貫通配線は基板１の内部に形成されているため、外気に触れることにより酸化して劣化する虞が少ない。この結果、本発明の貫通配線基板の長期使用における信頼性を高められる。
前記導電性物質としては、例えばＣｕ（銅）、Ａｇ（銀）、Ａｕ（金）、及びＡｌ（アルミ）等の金属や金錫（Ａｕ−Ｓｎ）等の合金が用いられる。前記微細孔に導電性物質を成膜又は充填する方法としては、溶融金属吸引法、めっき法等が適宜用いられる。
また、前記導電性物質として、微細孔に充填又は成膜することができる材料であれば良く、展性（延性）に乏しいために線材になり難い導電性物質を使用することもできる。
また、本発明にかかる貫通配線基板における貫通配線は、予めケーブル状（線状）に加工した導電性物質を縒り合わせて得られるのではなく、微細孔内に導電性物質を配して形成される。したがって、当該貫通配線のツイスト形状において、部分的な伸びや縮みによる応力ストレスが蓄積している箇所がない。このため、当該貫通配線にクラックが発生したり、断線してしまう不具合を低減することができる。さらに、ペア配線を構成する貫通配線は微細孔内に導電性物質を配して形成されるので、当該貫通配線の途中に、継ぎ目、貼り合せ箇所が無い。このため、貫通配線における伝送損失を抑制することができる。
【００４４】
前記貫通配線が基板表面に露出する露出部上には、電極パッドが設けられていることが好ましい。前記電極パッドの材質は、導電性材料からなるものであれば特に制限されず、アルミニウム、銅からなる金属板（金属膜）やはんだバンプ等が適用できる。電極パッドの材質は、貫通配線の材質と同一にする必要はなく、目的に応じて任意の材料を用いられる。
【００４５】
以上で説明した貫通配線基板において、各貫通配線は基板の表面に対して垂直に延びて露出部を形成しているが、本発明はこれに限定されない。つまり、本発明の貫通配線基板において、各貫通配線は、基板の表面に対して垂直に延びて露出部を形成していても良いし、基板の表面に対して斜めに延びて露出部を形成しても良い。
【００４６】
＜貫通配線基板の製造方法＞
次に、本発明の貫通配線基板の製造方法の一例として、貫通配線基板１０を製造する方法を図１１に示す。図１１は、貫通配線基板１０を製造する基板１の側面図である。
【００４７】
[工程Ａ]
まず、図１１（ａ）に示すように、ガラス又は半導体からなる基板１にレーザー光１１を照射して、基板１内にガラス又は半導体が改質されてなる第一の改質部１２を形成する。該改質部１２は、第一の貫通配線２（第一の微細孔１４）が配される領域に形成される。
【００４８】
基板１の一方の主面１ａ側からレーザー光１１を照射して、基板１内に焦点Ｆを結ぶ。焦点Ｆが結ばれた位置で、基板１の材料が改質される。第一の貫通配線２の他方の主面１ｂにおける露出部となる位置から、螺旋形状となる区間ｈに順に焦点Ｆを走査して第一の改質部１２を形成する（図１１（ａ））。図では走査方向を矢印で示してある。
【００４９】
同様に、基板１の一方の主面１ａ側からレーザー光１１を照射して、第二の貫通配線３の他方の主面１ｂにおける露出部となる位置から、螺旋形状となる区間ｈに順に焦点Ｆを走査して第二の改質部１３を形成する（図１１（ｂ））。この際、既に形成している第一の改質部１２が第二の改質部１３の形成を妨げる位置にある場合は、レーザー光１１と基板１との相対位置を変更するために移動したり、レーザー光１１を基板１の他方の主面１ｂや側面から照射すればよい。これによって、貫通配線２，３となる全領域に改質部１２，１３が形成される。
【００５０】
レーザー光１１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。該レーザー光１１を照射することによって、例えば、径が数μｍ〜数十μｍである改質部１２，１３を形成することができる。また、基板１内部におけるレーザー光１１の焦点Ｆ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１２，１３を形成することができる。
【００５１】
以上では、レーザー光１１を基板１の一方の主面１ａ側から照射する場合を示したが、異なる面から照射してもよい。
一般に、改質された部分のレーザー光の透過率は、改質されていない部分のレーザー光の透過率とは異なるため、改質された部分を透過させたレーザー光の焦点位置を制御することが困難になる場合がある。したがって、レーザー照射する側の面から見て、奥に位置する領域について先に改質部を形成することが望ましい。
【００５２】
[工程Ｂ]
改質部１２，１３を形成した基板１をエッチング液（薬液）に浸漬して、ウェットエッチングすることによって、改質部１２，１３を基板１から除去する。その結果、第一の改質部１２および第二の改質部１３が存在した領域に、それぞれ第一の微細孔１４および第二の微細孔１５が形成される（図１１（ｃ））。本実施形態では基板１の材料としてガラスを用い、エッチング液としてフッ酸（ＨＦ）の１０質量％溶液を主成分とする溶液を用いた。
【００５３】
このエッチングは、基板１の改質されていない部分に比べて、改質部１２，１３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１２，１３の形状に応じた微細孔１４，１５を形成することができる。
前記エッチング液は特に限定されず、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１の材料に応じて、他の薬液を用いることもできる。
【００５４】
[工程Ｃ]
微細孔１４，１５が形成された基板１において、該微細孔１４，１５に導電性物質（導体）を充填または成膜して、貫通配線２，３を形成する（図１１（ｄ））。導電性物質としては、例えば金錫（Ａｕ−Ｓｎ）、銅（Ｃｕ）等が挙げられる。前記導体物質の充填または成膜方法としては、溶融金属吸引法、めっき法など、適宜用いることができる。
【００５５】
このように形成した貫通配線２，３は、基板内部に配された微細孔内に支持されているため、ペア配線のツイスト形状（撚り合わせ構造）が解けてしまうことがなく、ペア配線のツイスト形状を長期にわたって安定的に保持することができる。従って、ノイズの発生を低減する効果を安定的に長期にわたって保持することができる。
【００５６】
さらに所望に応じて、各貫通配線の露出部上に電極パッド（外部電極端子）５を形成してもよい。電極パッド５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。以上の工程Ａ〜Ｃにより、図１１に示した貫通配線基板１０が得られる。
【００５７】
また、図７に示した貫通配線基板６５のように、電磁シールド９を備えた貫通配線基板を製造する方法としては、次の方法が挙げられる。
例えば、前述の工程Ａにおいて基板１の電磁シールド９となる領域に改質部を形成し、続く工程Ｂにおいて該改質部をエッチングによって除去して、形成された空孔に磁性体を導入する方法が挙げられる。この方法によれば、円筒、円柱、楕円、又は多面体形状など、所望の形状でツイストペア配線４を包含する或いは包囲する電磁シールドを形成することができる。
【００５８】
また、基板１に前記空孔を形成する他の方法としては、微小ドリルを使用する方法、基板１の表面にレジストマスクを設けてエッチングする方法、等が挙げられる。
基板１内部に形成した空孔に磁性体を導入する方法としては、例えば、棒状の磁性体を嵌め込む方法、スパッタリング法やめっき法によって磁性体を成膜又は充填する方法、磁性体を含む樹脂ペーストを印刷法によって充填する方法等が挙げられる。
【００５９】
基板１に電磁シールド９を備える場合、貫通配線２，３を先に形成しても良いし、電磁シールド９を先に形成しても良いし、これらを同時に形成しても良い。
【００６０】
基板１としてガラス基板又シリコン等の半導体基板を使用した場合の製造方法としては、例えば３００ｍｍ径のガラス基板又は半導体基板に、工程Ａにおいて改質部１２，１３を複数形成し、その後の工程Ｂ，Ｃによって複数の貫通配線２，３を備えたガラス基板又は半導体基板を得る。その後、該基板から個々の貫通配線基板をダイシング等によって切り出して製造する方法が、製造効率の観点から好ましい。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明の貫通配線基板は、ＩＣや電子部品の製造に広く利用することができる。
【符号の説明】
【００６２】
１…基板、１ａ…基板の一面、１ｂ…基板の他面、１ｃ…基板の側面、１ｄ…基板の側面、２…第一の貫通配線、２ａ，２ｂ…露出部、３…第二の貫通配線、３ａ，３ｂ…露出部、４，４’，４”，４’’’…ツイストペア配線（ペア配線）、５…電極パッド（外部電極端子）、６…第三の貫通配線、７…ツイストトリオ配線、８…流路、９…電磁シールド、１０…貫通配線基板、１１…レーザー光、１２…第一の改質部、１３…第二の改質部、１４…第一の微細孔、１５…第二の微細孔、ｈ…ツイスト区間、Ｓ…貫通配線同士の間隙、２０，３０，４０，５０，６０，６５，７０，８０，８５…貫通配線基板、８１…半導体デバイス（電子部品）、８２…半田バンプ、８３…機能部（ＩＣ，ＭＥＭＳ，光学素子）。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、貫通配線基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体基板内に貫通電極（貫通配線）を配して、基板のおもて面と裏面とにそれぞれ配されたパッド電極を電気的に接続するインターポーザーが知られている（特許文献１）。従来の貫通電極は、基板の厚み方向へ直線的に延びた形状として配されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２２８３９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、半導体装置の一層の小型化によって、基板内の貫通配線の微細化および高密度化が進んでいる。これに伴い、貫通配線の周囲を含めた外部からの電磁界による影響を受け易くなり、該貫通配線に信号ノイズが発生するという問題がある。ここで、「貫通配線の周囲を含めた外部からの電磁界」とは、当該貫通配線自身が発生する電磁界以外のものをいう。従って、前記「外部からの電磁界」の発生源が、当該貫通配線が配された貫通配線基板の内部に存在する場合もある。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、基板外部及び基板内部からの電磁界による影響を受け難く、信号ノイズの発生が低減された貫通配線基板の提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の請求項１に記載の貫通配線基板は、基板を構成する複数の面のうち、何れか２つの面を結ぶ微細孔が前記基板内に配され、該微細孔内に導電性物質が配されてなる貫通配線を複数設けた貫通配線基板であって、前記複数の貫通配線のうち少なくとも２本の隣接した貫通配線からなるペア配線が、その長手方向の少なくとも一区間において互いにツイストすることを特徴とする。
【０００６】
前記２本の隣接した貫通配線がペア配線となり、さらに互いにツイストして（撚り合わせて）なるツイストペア配線を形成することによって、該ツイストペア配線を横切る磁束により発生するノイズ電流を小さくすることができる。これにより、基板外部及び基板内部からのの電磁界による信号ノイズの発生を低減できる。
【０００７】
本発明の請求項２に記載の貫通配線基板は、請求項１において、前記ペア配線が差動伝送路を構成することを特徴とする。
前記ツイストペア配線を差動伝送路とした場合、ツイストペア配線を構成する一方の貫通配線が発生する第一の磁束と、該ツイストペア配線を構成する他方の貫通配線が発生する第二の磁束とを、互いに打ち消すことができる。
【０００８】
本発明の請求項３に記載の貫通配線基板は、請求項１又は２において、前記ペア配線を構成する貫通配線の前記ツイストする区間が曲線状に延設されていることを特徴とする。
前記ツイストする区間は曲線状に延設されているので、尖った部分や屈曲して折れ曲がった部分等の、電界の集中する（電気抵抗が局所的に高まる部分）が無い。この結果、当該貫通配線における伝送損失を抑制することができる。
本発明の請求項４に記載の貫通配線基板は、請求項１〜３のいずれか一項において、前記ペア配線が基板内に複数配されていることを特徴とする。
前記ツイストペア配線が基板内に複数配された場合、個々のツイストペア配線は前述の通り、基板外部及び基板内部からの電磁界による影響を受け難いので、複数のツイストペア配線間で電磁界が生じたとしても、個々のツイストペア配線に信号ノイズが発生することを低減できる。これにより、各ツイストペア配線同士の間隔を狭められるので、基板内に複数のツイストペア配線を高密度で配することができる。
【０００９】
本発明の請求項５に記載の貫通配線基板は、請求項１〜４のいずれか一項において、前記ペア配線が基板の主面同士を結ぶことを特徴とする。
前記ツイストペア配線が基板の主面同士を結ぶことにより、該ツイストペア配線を介して接続された各主面間の信号伝送におけるノイズの発生を低減できる。
【００１０】
本発明の請求項６に記載の貫通配線基板は、請求項１〜５のいずれか一項において、前記ペア配線が基板の主面と側面とを結ぶことを特徴とする。
前記ツイストペア配線が基板の主面と側面とを結ぶことにより、該ツイストペア配線を介して接続された、主面と側面との信号伝送におけるノイズの発生を低減できる。
【００１１】
本発明の請求項７に記載の貫通配線基板は、請求項１〜６のいずれか一項において、前記基板には、さらに冷却用流体の流路が配されていることを特徴とする。
この構成によれば、前記冷却用流体が基板内の熱を吸収して基板外で放熱することによって、基板を冷却できる。
本発明の請求項８に記載の貫通配線基板は、請求項７において、前記流路が、前記ペア配線を構成する２本の隣接した貫通配線の間隙に配されていることを特徴とする。
この構成によれば、前記ツイストペア配線が発生しうる熱をより効率的に冷却できる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、基板外部及び基板内部からの電磁界による影響を受け難く、信号ノイズが発生し難い貫通配線基板を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明にかかる貫通配線基板１０の側面を示す模式図である。
【図２】本発明にかかる貫通配線基板２０の側面を示す模式図である。
【図３】本発明にかかる貫通配線基板３０の側面を示す模式図である。
【図４】本発明にかかる貫通配線基板４０の側面を示す模式図である。
【図５】本発明にかかる貫通配線基板５０の側面を示す模式図である。
【図６】本発明にかかる貫通配線基板６０の側面を示す模式図である。
【図７】本発明にかかる貫通配線基板６５の側面を示す模式図である。
【図８】本発明にかかる貫通配線基板７０の側面を示す模式図である。
【図９】本発明にかかる貫通配線基板８０の側面を示す模式図である。
【図１０】本発明にかかる貫通配線基板８５の側面を示す模式図である。
【図１１】本発明にかかる貫通配線基板の製造方法の一例を示す、模式的な側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、好適な実施の形態に基づき、図面を参照して本発明を説明する。
【００１５】
本発明にかかる貫通配線基板の第一態様は、図１の模式的な側面図で示すように、基板１を構成する複数の面のうち、一方の主面１ａと他方の主面１ｂとを結ぶ微細孔が基板１内に配され、該微細孔内に導電性物質が配されてなる貫通配線２，３を複数設けた貫通配線基板１０であって、前記複数の貫通配線２，３のうち少なくとも２本の隣接した貫通配線からなるペア配線４を形成し、該ペア配線４を構成する２本の隣接した貫通配線２，３は、その長手方向の少なくとも一区間ｈにおいて互いにツイストする螺旋形状をなすものである。
【００１６】
なお、図１においてペア配線が二重螺旋形状となっていることを示すために、ペア配線を構成する第一の貫通配線２と第二の貫通配線３とを異なるハッチングで示してある（これらの貫通配線の材料が異なることを示すものではない）。
また本発明において、「一方の主面」は基板の最も面積が広い面を意味し、「他方の主面」は一方の主面と向かい合うように対をなす面を意味する。
【００１７】
第一の貫通配線２は、一方の主面１ａに露出する露出部２ａと、他方の主面１ｂに露出する露出部２ｂとを有する。同様に、第二の貫通配線３は、一方の主面１ａに露出する露出部３ａと、他方の主面１ｂに露出する露出部３ｂとを有する。各露出部の直上における基板表面には電極パッド５がそれぞれ設けられている。各電極パッド５は必要に応じて基板の表面配線に接続されている（不図示）。
【００１８】
ここで、基板１の一方の主面１ａにおける第一の貫通配線２の露出部２ａと第二の貫通配線３の露出部３ａとの距離をＬ１とする。また、基板１の他方の主面１ｂにおける第一の貫通配線２の露出部２ｂと第二の貫通配線３の露出部３ｂとの距離をＬ２とする。このとき距離Ｌ１と距離Ｌ２とは、同じであっても良く、異なっていても良い。各距離Ｌ１，Ｌ２は目的に応じて適宜調整できる。また、基板１の内部における第一の貫通配線２と第二の貫通配線３との距離を狭くするほど、ノイズの発生を抑えることができる。ツイストペア配線４の形成の容易さの観点及びツイストペア配線４における螺旋形状が形成される区間ｈを長くする観点から、前記距離Ｌ１，Ｌ２は５μｍ〜５００μｍの範囲であることが好ましく、１０μｍ〜２００μｍの範囲であることがより好ましく、２０μｍ〜５０μｍの範囲であることが更に好ましい。
【００１９】
各露出部の上に設けられた電極パッド５は、互いに電気回路的に独立していても良いし、独立していなくても良い。つまり、図１において、露出部２ａ上に設けられた電極パッドと露出部３ａ上に設けられた電極パッドは分離していても良いし、結合していても良い。同様に、露出部２ｂ上に設けられた電極パッドと露出部３ｂ上に設けられた電極パッドは分離していても良いし、結合していても良い。
【００２０】
第一の貫通配線２は、基板１の厚み方向に延びており、その長手方向（基板の厚み方向）の一区間ｈにおいて、第二の貫通配線３と互いにツイストする螺旋形状をなしている。同様に、第二の貫通配線３は、基板１の厚み方向に延びており、その長手方向の一区間ｈにおいて、第一の貫通配線２と互いにツイストする螺旋形状をなしている。
前記一区間ｈにおいて、第一の貫通配線２及び第二の貫通配線３は曲線状に延設されていて、尖った部分や折れ曲がって角を有する屈曲部分は無い。
【００２１】
前記螺旋形状（撚り合わせ構造）の撚り数、撚り間隔、区間ｈの長さ、は特に制限されないが、撚り数が多いほどノイズ発生を低減でき、撚り間隔が狭いほどノイズ発生を低減でき、ツイストする区間ｈが長いほどノイズ発生を低減できる。具体的には、基板の厚さ、貫通配線の長さ、貫通配線の太さ、貫通配線基板の目的等に応じて調整すればよいが、例えば基板厚みが３００μｍである場合、撚り数を１〜１００回、撚り間隔を１μｍ〜１５０μｍ、ツイストする区間ｈの長さを１５０μｍ〜３００μｍとしたツイストペア配線４が例示できる。
【００２２】
第一の貫通配線２と第二の貫通配線３は、互いに電気回路的に独立していても良いし、独立していなくても良い。つまり、例えば図１において、第一の貫通配線２の露出部２ａ上に設けられた電極パッドと第二の貫通配線３の露出部３ａ上に設けられた電極パッドとが、分離していても良いし、結合していても良い。同様に、第一の貫通配線２の露出部２ｂ上に設けられた電極パッドと第二の貫通配線３の露出部３ｂ上に設けられた電極パッドとが、分離していても良いし、結合していてもよい。
【００２３】
以上で説明したように、第一の貫通配線２と第二の貫通配線３とがツイストペア配線４を形成することによって、該ツイストペア配線４の間隙Ｓを横切って通過する磁束（例えば図１において紙面垂直方向の磁束）により発生するノイズ電流を打ち消すことができる。これにより、外部からの電磁界による信号ノイズの発生を低減できる。
【００２４】
本発明にかかる貫通配線基板１０において、ツイストペア配線４が差動伝送路を構成することが好ましい。この場合、第一の貫通配線２と第二の貫通配線３とが差動ペアを構成する。
ツイストペア配線４を差動伝送路とした場合、ツイストペア配線４を構成する第一の貫通配線２が発生する第一の磁束と、該ツイストペア配線４を構成する第二の貫通配線３が発生する第二の磁束とを、該ツイストペア配線４を構成する２本の貫通配線２，３同士の間隙Ｓにおいて、互いに打ち消すことができる。これにより、差動伝送路を構成するツイストペア配線４では、信号ノイズを低減する効果がより高められる。
【００２５】
図２に示す貫通配線基板２０のように、本発明の貫通配線基板には、別の貫通配線９９が設けられていても良い。別の貫通配線９９が設けられていても設けられていなくても、前述したツイストペア配線４のノイズ低減効果には実質的な影響はない。
なお、貫通配線基板２０における構成のうち、貫通配線基板１０と同じ構成には同じ符号を付してある。
【００２６】
図３に示す貫通配線基板３０のように、本発明の貫通配線基板には、ツイストペア配線が基板１内に複数配されうる。貫通配線基板３０には３組のツイストペア配線４，４’，４”が配されている。各ツイストペア配線の撚り数、撚り間隔、及びツイストする区間ｈの長さは同じであっても良いし、異なっていても良い。貫通配線基板の使用目的に応じて、適宜調整される。
【００２７】
貫通配線基板３０のように３組のツイストペア配線４，４’，４”を基板１内に配した場合、個々のツイストペア配線４，４’，４”は前述の通り外部からの電磁界による影響を受け難い。このため、各ツイストペア配線がそれぞれ電磁界を周囲に放射したとしても、個々のツイストペア配線４，４’，４”に信号ノイズが発生することを低減できる。これにより、各ツイストペア配線４，４’，４”同士の間隔を狭められるので、基板１内に複数のツイストペア配線を高密度で配することができる。
【００２８】
以上で説明した貫通配線基板１０，２０，３０に配されたツイストペア配線４は、基板１の一方の主面１ａと他方の主面１ｂとを結ぶものである。
ツイストペア配線４が基板１の主面同士を結ぶことにより、該ツイストペア配線４を介して接続された各主面のデバイス（不図示）間の信号伝送におけるノイズの発生を低減できる。つまり、本発明の貫通配線基板を、信号ノイズの発生を低減したインターポーザーとすることができる。
【００２９】
図４に示す貫通配線基板４０のように、本発明の貫通配線基板に配されたツイストペア配線４が基板１の主面１ａと側面１ｃとを結んでいても良い。
ツイストペア配線４が基板１の主面１ａと側面１ｃとを結ぶことにより、該ツイストペア配線４を介して接続された、主面に接続されたデバイス（不図示）と側面に接続されたデバイス（不図示）との信号伝送におけるノイズの発生を低減できる。つまり、本発明の貫通配線基板を、信号ノイズの発生を低減したインターポーザーとすることができる。
【００３０】
図５に示す貫通配線基板５０のように、本発明の貫通配線基板に配されたツイストペア配線４が基板１の第一の側面１ｃと第二の側面１ｄとを結んでいても良い。ここで、第一の側面１ｃと第二の側面１ｄは、必ずしも向き合う面である必要はなく、隣り合う二つの側面であってもよい。
ツイストペア配線４が基板１の主面１ａと側面１ｃとを結ぶことにより、該ツイストペア配線４を介して接続された、主面に接続されたデバイス（不図示）と側面に接続されたデバイス（不図示）との信号伝送におけるノイズの発生を低減できる。つまり、本発明の貫通配線基板を、信号ノイズの発生を低減したインターポーザーとすることができる。
【００３１】
また、図６に示す貫通配線基板６０のように、本発明の貫通配線基板に配されたツイストペア配線４に、さらに第三の貫通配線６を加えて、ツイスト組配線７（ツイストトリオ配線７）としても良い。各貫通配線２，３，６の撚り数、撚り間隔、及びツイスト区間ｈを適宜調整することによって、各貫通配線２，３，６に生じる信号ノイズを低減できる場合がある。例えば各貫通配線２，３，６の撚り数、撚り間隔、及びツイスト区間ｈを同じに揃えることが好ましい。
【００３２】
すなわち、本発明の貫通配線基板は、基板１を構成する複数の面のうち、何れか２つの面を結ぶ微細孔が基板１内に配され、該微細孔内に導電性物質が配されてなる貫通配線を複数設けた貫通配線基板であって、前記複数の貫通配線のうち少なくとも一部が、隣設した２本以上の貫通配線からなる組配線を形成し、該組配線を構成する２本以上の貫通配線は、その長手方向の少なくとも一区間において互いにツイストする螺旋形状をなしていても良い。本発明の貫通配線基板における前記組配線を構成する貫通配線の本数は、特に制限されず、例えば２〜５本が好ましく、２又は３本がより好ましい。
【００３３】
また、図７に示す貫通配線基板６５のように、本発明の貫通配線基板には、ツイストペア配線４を囲むように電磁シールド９を設けても良い。電磁シールド９によって外部からの電磁界（電磁ノイズ）を遮断して、ペア配線に信号ノイズが発生することを低減できる。
【００３４】
電磁シールド９の材質は、外部からの電磁界を遮断できる材質であれば特に制限されず、例えば酸化鉄、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ等の磁性体が好適なものとして挙げられる。
【００３５】
電磁シールド９は、１組のツイストペア配線４を囲むものであっても良いし、複数のツイストペア配線をまとめて囲むものであっても良い。
【００３６】
電磁シールド９の形状は特に制限されず、ツイストペア配線４を囲む形状であれば特に制限されない。例えば図７に示したような円筒形状が例示できる。該円筒の厚みは、電磁ノイズの遮蔽効率の観点から、０．１μｍ〜１０μｍが好ましく、０．５μｍ〜５μｍがより好ましく、０．７５μｍ〜１．２５μｍが更に好ましい。電磁シールド９の円筒形状は、外部から届く電磁ノイズの周波数に応じて、ノイズ遮蔽効果を効率的に得られる円筒の厚みを選択することができる。
基板１の側面から見たときに、電磁シールド９がツイストペア配線４の２０〜１００％を遮蔽していることが好ましく、６０〜１００％を遮蔽していることがより好ましく、８０〜１００％を遮蔽していることが更に好ましい。
【００３７】
また、図８に示す貫通配線基板７０のように、本発明の貫通配線基板には、さらに冷却用流体の流路８が配されていることが好ましい。
この構成によれば、空気や水等の冷却用流体を流路８に通して、該冷却用流体が基板１内の熱を吸収して、基板外でその熱を放出することによって、基板１を冷却できる。
【００３８】
流路８の形状や経路は特に制限されず、貫通配線基板の目的と、貫通配線の形状に応じて適宜調整できる。例えば図８に示すように、流路８がツイストペア配線４を構成する第一の貫通配線２と第二の貫通配線３との間隙Ｓを通過するように配される経路が好ましい。この構成によれば、ツイストペア配線４が発生しうる熱をより効率的に冷却できる。また、流路が、ツイストペア配線４の長手方向に沿って且つツイストペア配線４の近傍に配されることも好ましい（不図示）。この構成においても、ツイストペア配線４が発生しうる熱をより効率的に冷却できる。
【００３９】
本発明にかかる貫通配線基板における基板１の材質は、石英やパイレックス（登録商標）等のガラス基板、サファイア基板、樹脂基板又はシリコン等の半導体であることが好ましく、単一層の基板であることが好ましい。ここで、「単一層の基板」とは、複数の基板を張り合わせてなる多層構造の基板とは区別される基板を表す。単一層の基板で形成することによって、基板内において、貫通配線が配される微細孔の内壁面および流路の内壁面に継ぎ目や貼り合せ面が存在しない。これにより、貫通配線を構成する導電性物質が継ぎ目や貼り合わせ目に進入することによる配線間の短絡不良を防止できたり、継ぎ目や貼り合わせ目における接合不良や剥離不良を防止できる。また、冷却用流体用の流路として用いる場合には、冷却用流体の漏れを防止することができる。
基板１の厚さは特に制限されないが、例えば１００μｍ〜１０００μｍである。
【００４０】
基板１が半導体基板である場合は、通常、その基板表面に絶縁層（酸化膜）を配する。例えばシリコン基板１の基板表面にはＳｉＯ２からなる酸化膜を配すればよい。一方、基板１がガラス基板等の絶縁性基板である場合は、絶縁層は不要である。
【００４１】
基板１の材質がガラス又は半導体であり、別の半導体デバイスを基板１に実装する場合、基板１と半導体デバイスとの線膨張係数差は小さい。このため、基板１に半導体デバイスを接続する際に半田を使用した場合、熱膨張による両者の接合部位の位置ズレが生じず、精度の高い接続が可能となる。
例えば、本発明にかかる貫通配線基板８０に半導体デバイス８１（電子部品８１）が備えられた例を図９に示す。半導体デバイス８１は、半田バンプ８２を介してペア配線４〜４’’’に電気的に接続されている。この構成では、貫通配線基板８０がインターポーザー基板として用いられている。また、別の例として、本発明にかかる貫通配線基板８５にＩＣ、ＭＥＭＳ、光学素子などの機能部８３が形成された例を図１０に示す。機能部８３は、貫通配線基板８５の一方の主面１ａ側に形成されており、一方の主面１ａの表面配線を介してペア配線４、４’と電気的に接続している。そして、一方の主面１ａから他方の主面１ｂにかけて貫通するペア配線４、４’によって、一方の主面１ａ側に形成された機能部８３と貫通配線基板８５の他方の主面１ｂとを電気的に接続することができる。
【００４２】
基板１の材料としては、特に絶縁性のガラスが好ましい。前記微細孔の内壁面に絶縁層を形成せずに、導電性物質を充填又は成膜して貫通配線を形成することができるので、製造が容易となる。さらに貫通配線において、浮遊容量成分の存在等による高速伝送の阻害要因がない等の利点がある。
【００４３】
本発明にかかる貫通配線基板における貫通配線は、基板１内部に形成された微細孔に、導電性物質が成膜又は充填されてなるものであることが好ましい。貫通配線は基板１の内部に形成されているため、外気に触れることにより酸化して劣化する虞が少ない。この結果、本発明の貫通配線基板の長期使用における信頼性を高められる。
前記導電性物質としては、例えばＣｕ（銅）、Ａｇ（銀）、Ａｕ（金）、及びＡｌ（アルミ）等の金属や金錫（Ａｕ−Ｓｎ）等の合金が用いられる。前記微細孔に導電性物質を成膜又は充填する方法としては、溶融金属吸引法、めっき法等が適宜用いられる。
また、前記導電性物質として、微細孔に充填又は成膜することができる材料であれば良く、展性（延性）に乏しいために線材になり難い導電性物質を使用することもできる。
また、本発明にかかる貫通配線基板における貫通配線は、予めケーブル状（線状）に加工した導電性物質を縒り合わせて得られるのではなく、微細孔内に導電性物質を配して形成される。したがって、当該貫通配線のツイスト形状において、部分的な伸びや縮みによる応力ストレスが蓄積している箇所がない。このため、当該貫通配線にクラックが発生したり、断線してしまう不具合を低減することができる。さらに、ペア配線を構成する貫通配線は微細孔内に導電性物質を配して形成されるので、当該貫通配線の途中に、継ぎ目、貼り合せ箇所が無い。このため、貫通配線における伝送損失を抑制することができる。
【００４４】
前記貫通配線が基板表面に露出する露出部上には、電極パッドが設けられていることが好ましい。前記電極パッドの材質は、導電性材料からなるものであれば特に制限されず、アルミニウム、銅からなる金属板（金属膜）やはんだバンプ等が適用できる。電極パッドの材質は、貫通配線の材質と同一にする必要はなく、目的に応じて任意の材料を用いられる。
【００４５】
以上で説明した貫通配線基板において、各貫通配線は基板の表面に対して垂直に延びて露出部を形成しているが、本発明はこれに限定されない。つまり、本発明の貫通配線基板において、各貫通配線は、基板の表面に対して垂直に延びて露出部を形成していても良いし、基板の表面に対して斜めに延びて露出部を形成しても良い。
【００４６】
＜貫通配線基板の製造方法＞
次に、本発明の貫通配線基板の製造方法の一例として、貫通配線基板１０を製造する方法を図１１に示す。図１１は、貫通配線基板１０を製造する基板１の側面図である。
【００４７】
[工程Ａ]
まず、図１１（ａ）に示すように、ガラス又は半導体からなる基板１にレーザー光１１を照射して、基板１内にガラス又は半導体が改質されてなる第一の改質部１２を形成する。該改質部１２は、第一の貫通配線２（第一の微細孔１４）が配される領域に形成される。
【００４８】
基板１の一方の主面１ａ側からレーザー光１１を照射して、基板１内に焦点Ｆを結ぶ。焦点Ｆが結ばれた位置で、基板１の材料が改質される。第一の貫通配線２の他方の主面１ｂにおける露出部となる位置から、螺旋形状となる区間ｈに順に焦点Ｆを走査して第一の改質部１２を形成する（図１１（ａ））。図では走査方向を矢印で示してある。
【００４９】
同様に、基板１の一方の主面１ａ側からレーザー光１１を照射して、第二の貫通配線３の他方の主面１ｂにおける露出部となる位置から、螺旋形状となる区間ｈに順に焦点Ｆを走査して第二の改質部１３を形成する（図１１（ｂ））。この際、既に形成している第一の改質部１２が第二の改質部１３の形成を妨げる位置にある場合は、レーザー光１１と基板１との相対位置を変更するために移動したり、レーザー光１１を基板１の他方の主面１ｂや側面から照射すればよい。これによって、貫通配線２，３となる全領域に改質部１２，１３が形成される。
【００５０】
レーザー光１１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。該レーザー光１１を照射することによって、例えば、径が数μｍ〜数十μｍである改質部１２，１３を形成することができる。また、基板１内部におけるレーザー光１１の焦点Ｆ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１２，１３を形成することができる。
【００５１】
以上では、レーザー光１１を基板１の一方の主面１ａ側から照射する場合を示したが、異なる面から照射してもよい。
一般に、改質された部分のレーザー光の透過率は、改質されていない部分のレーザー光の透過率とは異なるため、改質された部分を透過させたレーザー光の焦点位置を制御することが困難になる場合がある。したがって、レーザー照射する側の面から見て、奥に位置する領域について先に改質部を形成することが望ましい。
【００５２】
[工程Ｂ]
改質部１２，１３を形成した基板１をエッチング液（薬液）に浸漬して、ウェットエッチングすることによって、改質部１２，１３を基板１から除去する。その結果、第一の改質部１２および第二の改質部１３が存在した領域に、それぞれ第一の微細孔１４および第二の微細孔１５が形成される（図１１（ｃ））。本実施形態では基板１の材料としてガラスを用い、エッチング液としてフッ酸（ＨＦ）の１０質量％溶液を主成分とする溶液を用いた。
【００５３】
このエッチングは、基板１の改質されていない部分に比べて、改質部１２，１３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１２，１３の形状に応じた微細孔１４，１５を形成することができる。
前記エッチング液は特に限定されず、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１の材料に応じて、他の薬液を用いることもできる。
【００５４】
[工程Ｃ]
微細孔１４，１５が形成された基板１において、該微細孔１４，１５に導電性物質（導体）を充填または成膜して、貫通配線２，３を形成する（図１１（ｄ））。導電性物質としては、例えば金錫（Ａｕ−Ｓｎ）、銅（Ｃｕ）等が挙げられる。前記導体物質の充填または成膜方法としては、溶融金属吸引法、めっき法など、適宜用いることができる。
【００５５】
このように形成した貫通配線２，３は、基板内部に配された微細孔内に支持されているため、ペア配線のツイスト形状（撚り合わせ構造）が解けてしまうことがなく、ペア配線のツイスト形状を長期にわたって安定的に保持することができる。従って、ノイズの発生を低減する効果を安定的に長期にわたって保持することができる。
【００５６】
さらに所望に応じて、各貫通配線の露出部上に電極パッド（外部電極端子）５を形成してもよい。電極パッド５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。以上の工程Ａ〜Ｃにより、図１１に示した貫通配線基板１０が得られる。
【００５７】
また、図７に示した貫通配線基板６５のように、電磁シールド９を備えた貫通配線基板を製造する方法としては、次の方法が挙げられる。
例えば、前述の工程Ａにおいて基板１の電磁シールド９となる領域に改質部を形成し、続く工程Ｂにおいて該改質部をエッチングによって除去して、形成された空孔に磁性体を導入する方法が挙げられる。この方法によれば、円筒、円柱、楕円、又は多面体形状など、所望の形状でツイストペア配線４を包含する或いは包囲する電磁シールドを形成することができる。
【００５８】
また、基板１に前記空孔を形成する他の方法としては、微小ドリルを使用する方法、基板１の表面にレジストマスクを設けてエッチングする方法、等が挙げられる。
基板１内部に形成した空孔に磁性体を導入する方法としては、例えば、棒状の磁性体を嵌め込む方法、スパッタリング法やめっき法によって磁性体を成膜又は充填する方法、磁性体を含む樹脂ペーストを印刷法によって充填する方法等が挙げられる。
【００５９】
基板１に電磁シールド９を備える場合、貫通配線２，３を先に形成しても良いし、電磁シールド９を先に形成しても良いし、これらを同時に形成しても良い。
【００６０】
基板１としてガラス基板又シリコン等の半導体基板を使用した場合の製造方法としては、例えば３００ｍｍ径のガラス基板又は半導体基板に、工程Ａにおいて改質部１２，１３を複数形成し、その後の工程Ｂ，Ｃによって複数の貫通配線２，３を備えたガラス基板又は半導体基板を得る。その後、該基板から個々の貫通配線基板をダイシング等によって切り出して製造する方法が、製造効率の観点から好ましい。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明の貫通配線基板は、ＩＣや電子部品の製造に広く利用することができる。
【符号の説明】
【００６２】
１…基板、１ａ…基板の一面、１ｂ…基板の他面、１ｃ…基板の側面、１ｄ…基板の側面、２…第一の貫通配線、２ａ，２ｂ…露出部、３…第二の貫通配線、３ａ，３ｂ…露出部、４，４’，４”，４’’’…ツイストペア配線（ペア配線）、５…電極パッド（外部電極端子）、６…第三の貫通配線、７…ツイストトリオ配線、８…流路、９…電磁シールド、１０…貫通配線基板、１１…レーザー光、１２…第一の改質部、１３…第二の改質部、１４…第一の微細孔、１５…第二の微細孔、ｈ…ツイスト区間、Ｓ…貫通配線同士の間隙、２０，３０，４０，５０，６０，６５，７０，８０，８５…貫通配線基板、８１…半導体デバイス（電子部品）、８２…半田バンプ、８３…機能部（ＩＣ，ＭＥＭＳ，光学素子）。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を構成する複数の面のうち、何れか２つの面を結ぶ微細孔が前記基板内に配され、該微細孔内に導電性物質が配されてなる貫通配線を複数設けた貫通配線基板であって、
前記複数の貫通配線のうち少なくとも２本の隣接した貫通配線からなるペア配線が、その長手方向の少なくとも一区間において互いにツイストすることを特徴とする貫通配線基板。
【請求項２】
前記ペア配線が差動伝送路を構成す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】
前記ペア配線を構成する貫通配線の前記ツイストする区間が曲線状に延設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】
前記ペア配線が基板内に複数配されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の貫通配線基板。
【請求項５】
前記ペア配線が基板の主面同士を結ぶことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の貫通配線基板。
【請求項６】
前記ペア配線が基板の主面と側面とを結ぶことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の貫通配線基板。
【請求項７】
前記基板には、さらに冷却用流体の流路が配されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の貫通配線基板。
【請求項８】
前記流路が、前記ペア配線を構成する２本の貫通配線の間隙を横切るように配されていることを特徴とする請求項７に記載の貫通配線基板。
【請求項１】
基板を構成する複数の面のうち、何れか２つの面を結ぶ微細孔が前記基板内に配され、該微細孔内に導電性物質が配されてなる貫通配線を複数設けた貫通配線基板であって、
前記複数の貫通配線のうち少なくとも２本の隣接した貫通配線からなるペア配線が、その長手方向の少なくとも一区間において互いにツイストすることを特徴とする貫通配線基板。
【請求項２】
前記ペア配線が差動伝送路を構成す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】
前記ペア配線を構成する貫通配線の前記ツイストする区間が曲線状に延設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】
前記ペア配線が基板内に複数配されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の貫通配線基板。
【請求項５】
前記ペア配線が基板の主面同士を結ぶことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の貫通配線基板。
【請求項６】
前記ペア配線が基板の主面と側面とを結ぶことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の貫通配線基板。
【請求項７】
前記基板には、さらに冷却用流体の流路が配されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の貫通配線基板。
【請求項８】
前記流路が、前記ペア配線を構成する２本の貫通配線の間隙を横切るように配されていることを特徴とする請求項７に記載の貫通配線基板。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−２３４９９２（Ｐ２０１２−２３４９９２Ａ）
【公開日】平成２４年１１月２９日（２０１２．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１０３１３１（Ｐ２０１１−１０３１３１）
【出願日】平成２３年５月２日（２０１１．５．２）
【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１１月２９日（２０１２．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月２日（２０１１．５．２）
【出願人】（０００００５１８６）株式会社フジクラ (4,463)
【Ｆターム（参考）】
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