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兩面配線玻璃基板的製造方法

2023-05-27 11:27:16 1

專利名稱:兩面配線玻璃基板的製造方法
技術領域:
本發明涉及兩面配線玻璃基板的製造方法,特別涉及在表面和背面具有配線的安裝有各種電子部件的兩面配線玻璃基板的製造方法。
背景技術:
近年來,利用IC的製造技術在晶片上形成傳感器或開關等功能元件的MEMS(Micro Electro Mechanical System)的開發飛速發展,實現了電子部件飛躍性小型化、高性能化。與此同時,期望具有下述配線基板,其可以低成本、可靠性高、高密度地安裝以現有各種電子部件為基礎的、使用MEMS的電子部件(下文稱為「電子部件等」)。
以往,作為配線基板,已知有其中心基板材料使用陶瓷基板、玻璃環氧基板、玻璃基板等配線基板。特別地,對於玻璃基板,大多使用能夠利用照相平版法來形成孔或溝的感光性玻璃基板。作為使用感光性玻璃基板的配線基板的例子,例如有多層配線基板(參照專利文獻1),所述多層配線基板的形成過程如下使用照相平版法在感光性玻璃基板上形成貫通孔或配線用槽,通過絲網印刷法將導體漿料填充於所述貫通孔或配線用槽中,將其與同樣形成的多片基板層積,然後進行燒制,從而形成多層配線基板。作為使用感光性玻璃基板的其它例子,例如有增強(buildup)多層配線基板(參照專利文獻2),所述增強多層配線基板的形成過程如下使用鍍覆法在貫通孔內壁和配線上形成導體膜,在導體膜形成後的貫通孔內部形成樹脂絕緣材料和配線之間形成樹脂絕緣材料,從而形成增強多層配線基板。
對於安裝這種電子部件等的配線基板,第一,由於將電子部件等和配線基板接合時通常使用的無機類接合漿料的燒制溫度大於等於400℃,溫度非常高,所以首先要求所述配線基板具有較高的耐熱性。第二,為了安裝大量的小型電子部件等,特別是安裝大量的使用MEMS的極小型電子部件,進一步要求在所述配線基板形成高密度的配線。第三,為了提高安裝密度,要求在基板的表面和背面形成配線。
專利文獻1特開昭63-128699號公報(第4頁第2欄第6行~第19行)專利文獻2特開2001-44639號公報(段落號 ~ ,圖1~圖6)發明內容對於使用感光性玻璃基板的配線基板,若其中心基板使用耐熱性高的玻璃基板,則可以避免作為配線基板的耐熱性問題,但是,通過絲網印刷法向貫通孔填充導體漿料或形成配線時,存在下述問題,即,在形成於貫通孔內的導體部中有空隙產生,不能高密度地形成微細的配線。因此,許多情況下,使用耐熱性高的玻璃基板的同時,使用照相平版法或鍍覆法來形成貫通孔內的導體部或配線,以對應所需的耐熱性、微細化及高密度化。但是,例如通過鍍覆法在貫通孔內壁形成較薄的導體膜後,進一步用樹脂填充其內部時,即使使用耐熱性高的玻璃基板,配線基板整體的耐熱性也有降低的問題。除了多層配線基板外,這些問題同樣地也產生於作為多層配線基板的基本結構的單層的配線基板上。
本發明是鑑於上述問題提出的,其目的在於提供具有較高的耐熱性、在表面和背面上高密度地形成有微細的配線的兩面配線玻璃基板的製造方法。
為了解決上述問題,本發明提供了兩面配線玻璃基板的製造方法,所述兩面配線玻璃基板具有形成於玻璃基板的表面和背面的電氣配線,還具有連通上述玻璃基板的表面和背面、並填充有金屬的貫通孔,形成於玻璃基板的表面和背面的所述各電氣配線通過填充於貫通孔的金屬,被電氣性連接,其特徵在於,所述方法具有第1工序和第2工序,所述第1工序中,在上述玻璃基板形成上述貫通孔,所述第2工序中,通過鍍覆法將金屬填充於上述貫通孔內。
進一步,通過本發明還提供了下述的兩面配線玻璃基板的製造方法,其特徵在於,填充於上述貫通孔的金屬含有銅、鎳、金、銀、鉻、鋁中的任意1種或至少2種。
此外,通過本發明還提供下述的兩面配線玻璃基板的製造方法,其特徵在於,將感光性玻璃基板用作上述玻璃基板;上述第1工序包括曝光工序、結晶化工序和貫通孔形成工序,所述曝光工序中,通過光掩模對上述玻璃基板進行曝光以使基板在形成上述貫通孔的部分形成潛像,所述結晶化工序中,對基板進行熱處理以使上述曝光後的部分結晶化,所述形成貫通孔工序中,將上述結晶化了的部分溶解除去,以此形成上述貫通孔。
此外,進一步,通過本發明還提供下述的兩面配線玻璃基板的製造方法,該方法的所述第2工序是通過電解鍍覆法將金屬填充於上述貫通孔內的工序,其特徵在於,在通過電解鍍覆法將金屬填充於上述貫通孔內的工序的初期階段中,用金屬閉塞上述玻璃基板的表面和背面的上述貫通孔的開口部的任意一側,然後,從閉塞一側的開口部向另一側的開口部堆積金屬來將金屬填充於上述貫通孔內。
根據本發明的兩面配線玻璃基板的製造方法,由於將金屬填充於貫通孔等,可以確實地實現兩面配線玻璃基板的表面和背面之間的電氣連接性,同時可提高其耐熱性。據此,可以獲得下述的兩面配線玻璃基板,其能夠以高連接可靠性、高密度地安裝電子部件等。
通過作為本發明示例的優選實施方式的下述附圖及相關的說明可以更清楚本發明的上述及其它目的、特徵和優點。


圖1是兩面配線玻璃基板的一個例子的剖面圖。
圖2是曝光工序的剖面圖。
圖3是曝光結晶化部除去工序的剖面圖。
圖4是離子阻斷層形成工序的剖面圖。
圖5是電極層形成工序的剖面圖。
圖6是開口部閉塞工序的剖面圖。
圖7是電解鍍覆工序的第1剖面圖。
圖8是電解鍍覆工序的第2剖面圖。
圖9是金屬層除去工序的剖面圖。
圖10是粘著力強化層形成工序的剖面圖。
圖11是配線形成工序的剖面圖。
圖12是說明實施了開口部閉塞鍍覆的貫通孔開口部附近的狀態的示意圖。
符號說明1兩面配線玻璃基板2感光性玻璃基板3貫通孔3a曝光結晶化部5銅柱5b電解鍍覆銅層6銅膜層7粘著力強化層7a、17a濺射鉻層7b、17b濺射鉻銅層7c、17c濺射銅層17電極層21結晶化玻璃基板具體實施方式
下文,參照附圖對本發明的實施方式進行詳細的說明。
圖1是兩面配線玻璃基板的一個例子的剖面圖。
在兩面配線玻璃基板1中,使用結晶化玻璃基板21作為其中心基板,所述結晶化玻璃基板21是通過將感光性玻璃基板結晶化來得到的。該結晶化玻璃基板21中,設置了貫通該結晶化玻璃基板21的貫通孔3。將含有金屬銅(Cu)的銅柱5填充於貫通孔3中。在結晶化玻璃基板21上和銅柱5上,隔著粘著力強化層7,以規定的配線圖案形成作為配線的銅膜層6,由此,通過銅柱5和在銅柱5上形成一部分的粘著力強化層7以及銅膜層6,可以達到將兩面配線玻璃基板1的表面一側和背面一側電氣性連接的狀態。
其中,從平滑性、硬質性、絕緣性、加工性等方面考慮,優選將作為結晶化玻璃基板21的前體的感光性玻璃基板作為配線基板的中心基板材料。而且,鈉鈣玻璃等化學強化玻璃、無鹼玻璃、鋁矽酸鹽玻璃等也同樣具有這種性質,也可以將這些玻璃用於兩面配線玻璃基板1的中心基板。
粘著力強化層7由通過濺射法形成的鉻(Cr)層(下文稱為「濺射鉻層」)7a、通過濺射法形成的鉻和銅的混合層(下文稱為「濺射鉻銅層」)7b、以及通過濺射法形成的銅層(以下稱為「濺射銅層」)7c構成。此處,粘著力強化層7是在結晶化玻璃基板21上依次層積濺射鉻層7a、濺射鉻銅層7b、濺射銅層7c的三層結構。
成為配線的銅膜層6形成於濺射銅層7c之上,其一部分通過粘著力強化層7與填充於貫通孔3的銅柱5相連接。
接著,對上述兩面配線玻璃基板1的更詳細的結構及其製造方法進行說明。
粗略的來說,兩面配線玻璃基板1的製造工序由貫通孔形成工序、玻璃基板改質工序、貫通孔填充工序、粘著力強化層形成工序、配線形成工序構成。
首先,對貫通孔形成工序加以說明。圖2和圖3是貫通孔形成工序的說明圖,圖2是曝光工序的剖面圖,圖3是曝光結晶化部除去工序的剖面圖。
貫通孔形成工序中,首先,在感光性玻璃基板2的表面和背面的一側上,粘著配置光掩模(圖中未表示),所述光掩模僅在對應於形成貫通孔3的部分(下文稱為「貫通孔形成部分」。)的區域上具有開口部,在該狀態下對感光性玻璃基板2照射紫外線。
對於感光性玻璃基板2,只要是具有感光性的玻璃基板即可,不特別的限定。感光性玻璃基板2優選含有金(Au)、銀(Ag)、氧化亞銅(Cu2O)或氧化鈰(CeO2)中的至少1種作為其感光性成分,更優選含有至少2種作為其感光性成分。作為這種感光性玻璃基板2,可以使用如下感光性玻璃基板,其中%表示重量%,在所述感光性玻璃基板中,將SiO255%~85%、氧化鋁(Al2O3)2%~20%、氧化鋰(Li2O)5%~15%、SiO2+Al2O3+Li2O>85%作為基本成分,將Au0.001%~0.05%、Ag0.001%~0.5%、Cu2O0.001%~1%作為感光性金屬成分,並進一步含有CeO20.001%~0.2%作為光增感劑。
此外,對於光掩模,只要是通過粘著於感光性玻璃基板2可以選擇性對貫通孔形成部分進行曝光的光掩模即可,不特別的限定。作為這種光掩模,例如,可以使用在其上形成有遮光圖案的透明的薄板玻璃,所述遮光圖案是採用鉻膜等基本上不能透過紫外線等曝光性光源的膜而形成的。
如此通過光掩模對貫通孔形成部分照射紫外線後,對該感光性玻璃基板2進行熱處理。優選在所使用的感光性玻璃基板2的轉移溫度和變形溫度之間的溫度下進行熱處理。這是由於,若在低於轉移溫度的溫度下進行熱處理,則不能得到充分的熱處理效果,若在高於變形溫度的溫度下進行熱處理,則導致感光性玻璃基板2的收縮,曝光尺寸精度有可能降低。作為熱處理時間,優選為30分鐘~5小時。
通過這樣的紫外線照射和熱處理,經紫外線照射的貫通孔形成部分被結晶化,如圖2所示,在感光性玻璃基板2的貫通孔形成部分形成曝光結晶化部3a。然後,若對形成有該曝光結晶化部3a的感光性玻璃基板2,噴射規定濃度的稀氫氟酸等蝕刻劑等,則選擇性地溶解除去曝光結晶化部分3a,如圖3所示,在感光性玻璃基板2上形成貫通孔3。
通過這種使用照相平版法來形成貫通孔3的方法,可以在感光性玻璃基板2上同時形成僅為所期望數目的縱橫比為10左右的貫通孔3。例如,使用厚度為0.3mm~1.5mm左右的感光性玻璃基板2時,可以在所期望的位置上同時形成多個30μm~150μm左右的貫通孔3。據此,可以使配線圖案微細化、可以使貫通孔形成工序效率化。進一步,在為了使配線高密度化而採用孔腔(land)的寬度極小、或孔腔寬度為零的無孔結構時,上述方法可以確保貫通孔3之間的空間充分大。因此,可以在貫通孔3間形成配線,可以擴大配線圖案的設計自由度,或提高配線密度。此外,可以通過以窄間距形成多個貫通孔3來提高配線密度。
此外,使用不像感光性玻璃基板2那樣具有感光性的其它玻璃基板時,例如可以通過雷射照射來形成貫通孔。
接著,對玻璃基板改質工序進行說明。
通常,感光性玻璃基板2中,含有鋰離子(Li+),鉀離子(K+)等鹼金屬離子。若這些鹼金屬離子洩漏至兩面配線玻璃基板1的配線金屬上,進一步在此吸水,則在施加電壓的迴路之間,配線金屬離子化,該離子化的金屬再次接受電荷,被還原析出,從而產生離子遷移。由於該離子遷移,在最差的情況下,通過析出的金屬,形成從一個迴路到另一個迴路的配線,從而迴路間短路。在配線間隔小時,這種不良短路顯著,為了高密度地形成微細的配線,有必要抑制離子遷移。
玻璃基板改質工序中,例如,對形成貫通孔3的感光性玻璃基板2的整體照射約700mJ/cm2的紫外線,然後在溫度約850℃下進行熱處理約2小時,使其結晶化。據此,感光性玻璃基板2的整體結晶化,與結晶化前相比,可以使感光性玻璃基板2中含有的鹼金屬離子處於難以移動的狀態。因此,可以抑制離子遷移。
此外,作為抑制離子遷移的方法,可以採用設置離子阻斷層的方法。圖4是離子阻斷層形成工序的剖面圖。
形成離子阻斷層4時,首先施加脫鹼處理,除去感光性玻璃基板2的表面和背面區域所含有的鹼金屬離子。該脫鹼處理中,將感光性玻璃基板2浸漬於諸如硫酸水溶液等電解液中,對感光性玻璃基板2施加電壓,使其表面和背面區域所含有的鹼金屬離子溶出到電解液中。
該脫鹼處理完成後,如圖4所示,在感光性玻璃基板2的表面和背面形成離子阻斷層4。對於該離子阻斷層4,可以使用有機類材料、無機類材料的任意一種,優選使用具有絕緣性、與感光性玻璃基板2的膨脹係數差小並且耐熱性、耐溼性、介電常數和介質損耗正切等電氣特性優異的材料。作為滿足這種條件的材料,有氧化矽、氮化矽、氧化鋁等,從不容易產生小孔等缺陷、絕緣耐壓高等方面考慮,更優選為氧化矽、氮化矽。成膜方法為濺射法、真空沉積法、CVD(化學氣相沉積)法等,雖然不特別限定,但是從可得到良好的粘著性的方面考慮,更優選使用濺射法。其中,例如圖4所示,首先,在脫鹼處理後的感光性玻璃基板2表面和背面上分別形成膜的厚度為0.05μm左右的濺射氮化矽層4a,在其上形成膜的厚度為0.05μm左右的濺射氧化矽層4b,從而構成離子阻斷層4。
而且,可以不進行脫鹼處理來形成離子阻斷層4,對應於使用的材質,離子阻斷層4可以是單層或大於等於3層的結構。
接著,對貫通孔填充工序進行說明。圖5~圖9是貫通孔填充工序的說明圖,其中圖5是電極層形成工序的剖面圖,圖6是開口部閉塞工序的剖面圖,圖7是電解鍍覆工序的第1剖面圖,圖8是電解鍍覆工序的第2剖面圖,圖9是金屬層除去工序的剖面圖。
貫通孔填充工序中,首先,如圖5所示,在玻璃基板改質工序後的結晶化玻璃基板21的一面上,即在對感光性玻璃基板2進行結晶化處理後的結晶化玻璃基板21的一面上,形成膜的厚度約為0.05μm的鉻膜,由此形成濺射鉻層17a。接著,在該濺射鉻層17a上形成膜的厚度約為0.05μm的鉻銅合金膜,由此形成濺射鉻銅層17b,然後在濺射鉻銅層17b上形成膜的厚度約為1.5μm的銅膜,由此形成濺射銅層17c。據此,如圖5所示,在結晶化玻璃基板21的一面上形成由濺射鉻層17a、濺射鉻銅層17b、濺射銅層17c形成的3層結構的電極層17。使用用於將金屬填充於貫通孔3的後述的電解鍍覆法向貫通孔3形成鍍覆金屬層時,該電極層17用作電極。而且,下文中,將形成有該電極層17的面作為基板的背面,將其相反的一面作為基板表面。
對於電極層17,其是通過濺射法、真空沉積法、CVD法等在結晶化玻璃基板21上所形成的與填充於貫通孔3的金屬和結晶化玻璃基板21的兩者具有良好粘著性的層。例如,電極層17可以是在結晶化玻璃基板21上依次層積第1層、第2層和第3層的3層的結構,所述第1層含有與結晶化玻璃基板21的粘著性良好的材料,所述第3層含有與填充於貫通孔3的金屬的粘著性良好的材料,所述第2層同時含有第1層的材料和第3層的材料。第1層和第3層之間可得到充分的粘著性時,電極層17可以是省略了第2層的2層結構。根據填充於貫通孔3的金屬和結晶化玻璃基板21的材質,電極層17還可以是採用與兩者的粘著性良好的材料形成的單層結構。而且,電極層17是多層結構時,為了防止在層間產生氧化物,對於層的整體,必須在阻斷空氣的環境下連續地成膜。
本實施方式中,使用銅作為填充於貫通孔3的金屬,此時,對於電極層17層,可以使用鉻、鉭、鈦等金屬材料。其中使用鉻時,電極層17是具有與結晶化玻璃基板21的粘著性良好的濺射鉻層17a、與銅粘著性良好的濺射銅層17c、和介於這些之間的濺射鉻銅層17b的3層結構。對於構成電極層17的各金屬層的厚度,不特別的限定,例如,若濺射鉻層17a的厚度為0.04μm~0.1μm左右,中間層的濺射鉻銅層17b的厚度為0.04μm~0.1μm左右,就是充分的。此外,若濺射銅層17c的厚度為0.5μm~1.5μm左右,就是充分的。
形成電極層17後,如圖6所示,通過電解鍍覆法形成銅的電解鍍覆層(下文稱為「電解鍍覆銅層」)5b,通過該電解鍍覆銅層5b來封住貫通孔3的基板的表面和背面的開口部。例如,優選在加有作為鍍覆液的硫酸銅水溶液的鍍覆浴中,將銅板作為陽極,將基板作為陰極,在使形成有電極層17的一側與銅板對向的狀態下進行通電來進行該電解鍍覆。雖然該電解鍍覆銅層5b的形成依賴於貫通孔3的直徑,但是在比通常電流密度更高的電流密度條件下,例如在1A/dm2~5A/dm2的電流密度下進行該電解鍍覆銅層5b的形成。此外,由於該電流密度依賴於鍍覆液濃度,所以需要適當地設定鍍覆液的濃度值。一般地,鍍覆液濃度高時,與鍍覆液濃度低時相比,可以設定為更高的電流密度。可以通過在該電流密度條件下進行電解鍍覆來封住貫通孔3的基板背面一側的開口部。下文,將本鍍覆過程稱為「開口部閉塞鍍覆」。
接著,將電解鍍覆銅層5b和電極層17作為種子層,如圖7和圖8所示,通過電解鍍覆法進一步形成電解鍍覆銅層5b,將其與預先形成於貫通孔3內部的電解鍍覆銅層5一起填充於貫通孔3。在0.2A/dm2~0.8A/dm2的較低的電流密度的條件下進行該電解鍍覆。此處,使其電流密度為0.5A/dm2。此外,進行電解鍍覆時,在鍍覆浴中,在使基板表面一側與陽極對向的狀態下進行通電。此時,也可以使用脈衝鍍覆法。從可以抑制貫通孔3內的鍍覆金屬的堆積速度的變化這方面考慮,脈衝鍍覆法是有效的。此外,必須設定施加電壓,使其小於等於氫超電壓。這是由於,貫通孔3是高縱橫比時,難以除去產生的氫氣泡。下文,將本鍍覆過程稱為「後鍍覆」。
如此,通過以不同的電流密度進行電解鍍覆,金屬銅從貫通孔3的一個開口部一側,即從形成電極層17的基板背面一側開始填充於貫通孔3。而且,如圖8所示,電解鍍覆銅層5b可在基板表面一側凸起形成,可使用拋光(lap)法等來除去該凸起部分。
接著,使用以氯化鐵為主成分的化學藥品,通過蝕刻來除去形成於基板背面的電解鍍覆銅層5b、濺射銅層17c和濺射鉻銅層17b的銅,然後使用以鐵氰化鉀為主成分的化學藥品,通過蝕刻來除去濺射鉻銅層17b和濺射鉻層17a的鉻。通過如此除去各金屬層,可以得到如圖9所示的狀態,即,結晶化玻璃基板21的表面和背面暴露,同時,貫通孔3被電解鍍覆銅層5b即銅柱5所填充。通過該填充方法,可以簡便且有效地將銅柱5填充於貫通孔3。
接著,對粘著力強化層形成工序進行說明。圖10是粘著力強化層形成工序的剖面圖。
粘著力強化層形成工序中,如圖10所示,向貫通孔3中填充銅柱5後,在暴露的結晶化玻璃基板21的表面上形成粘著力強化層7。該粘著力強化層7用於確保結晶化玻璃基板21和後述形成的作為配線的銅膜層6的粘著力,其材質、層結構和形成方法等與上述電極層17相同。
但是,該粘著力強化層7在其膜的厚度方面有如下的不同點。即,考慮到通過下述蝕刻形成配線圖案時的側面蝕刻量,優選構成粘著力強化層7的各金屬層的厚度非常薄。但是,若構成粘著力強化層7的各金屬層的厚度過薄,則有必要注意,粘著力強化層7可能在配線形成前就由於配線形成時所進行的處理而被除去。例如,在粘著力強化層7中使用鉻時,優選濺射鉻層7a的厚度為0.04μm~0.1μm。此外,優選中間層的濺射鉻銅層7b的厚度為0.04μm~0.1μm。優選濺射銅層7c的厚度為0.5μm~1.5μm。據此,形成合計小於等於2μm的非常薄的粘著力強化層7。
接著,對配線形成工序進行說明。圖11是配線形成工序的剖面圖。
該配線形成工序中,首先,如圖11所示,使用電解鍍覆法在粘著力強化層7上形成銅膜層6。與粘著力強化層7相同,考慮到側面蝕刻量,優選形成的銅膜層6的厚度非常薄。但是,若該銅膜層6過薄,當兩面配線玻璃基板1的溫度由於使用環境而產生反覆變化時,則由於銅膜層6的熱膨脹係數和結晶化玻璃基板21之間的熱膨脹係數有差別,因而導致在銅膜層6上產生金屬疲勞。因此,為了對抗這種金屬疲勞,確保銅膜層6的連接可靠性,銅膜層6必須具有一定的厚度。銅膜層6的厚度優選為1μm~20μm左右,進一步更優選4μm~7μm左右。銅膜層6的厚度小於1μm時,由於上述金屬疲勞,產生銅膜層6斷線的危險性升高;而當銅膜層6的厚度大於20μm時,難以進行配線圖案的微細化。
形成銅膜層6後,通過照相平版法和蝕刻來形成配線圖案。首先,通過照相平版法形成與兩面配線玻璃基板1的配線圖案相應的抗蝕劑圖案。接著,通過蝕刻來除去沒有被抗蝕劑覆蓋的區域的銅膜層6、濺射銅層7c、濺射鉻銅層7b、濺射鉻層7a,形成配線圖案。據此,得到圖1所示結構的兩面配線玻璃基板1。其中使用的抗蝕劑可以是液態抗蝕劑、幹膜抗蝕劑、鍍覆抗蝕劑。此外,作為抗蝕劑類型,可以為正型,負型的任意一種,一般地,由於正型抗蝕劑的解析度高,更適於形成微細的配線圖案。
實施例接著,舉出具體的例子對兩面配線玻璃基板的製造方法進行更詳細的說明。
對於用作兩面配線玻璃基板1的中心基板的感光性玻璃基板2,使用HOYA株式會社制PEG3(商品名)。該PEG3具有的組成如下所示,SiO278.0重量%,Li2O10.0重量%,Al2O36.0重量%,K2O4.0重量%,Na2O1.0重量%,ZnO1.0重量%,Au0.003重量%,Ag0.08重量%,CeO20.08重量%。
下文依次對兩面配線玻璃基板1的製造工序進行說明。
(貫通孔形成工序)在感光性玻璃基板2上粘著光掩模,通過光掩模,對貫通孔形成部分照射紫外線,形成對應於曝光部分的潛像。所用的掩模為以石英玻璃為基板,並以鉻/氧化鉻層形成了所期望的圖案的光掩模。然後,在溫度約為400℃下進行熱處理來使貫通孔形成部分結晶化,形成曝光結晶化部3a(圖2)。接著,在感光性玻璃基板2的表面和背面上噴射稀氫氟酸(約10%溶液)來溶解除去曝光結晶化部3a,形成直徑約為50μm的貫通孔3(圖3)。
(玻璃基板改質工序)將約700mJ/cm2的紫外線對形成有貫通孔3的感光性玻璃基板2的整體進行照射,然後,在溫度約為850℃下進行2小時的熱處理。據此,得到結晶化玻璃基板21。
(貫通孔填充工序)首先,使用通常的DC濺射裝置,在經過玻璃基板改質工序的結晶化玻璃基板21的表面和背面上形成電極層17。該電極層17為3層結構,以不暴露於大氣中的方式進行連續成膜,形成膜的厚度為0.05μm的濺射鉻層17a、膜的厚度為0.05μm的濺射鉻銅層(鉻約4%;銅約96%)17b、膜的厚度為1.5μm的濺射銅層17c,以此形成電極層17(圖5)。
形成電極層17後,通過開口部閉塞鍍覆,由電解鍍覆銅層5b閉塞結晶化玻璃基板21的形成有電極層17的表面上的貫通孔3的開口部(圖6)。此時,使用市售的銅鍍覆用鍍覆液(上村工業株式會社制的レブコ300硫酸銅鍍覆液)作為鍍覆液。此外,在鍍覆浴中,在形成有電極層17的結晶化玻璃基板21的背面一側與陽極對向的狀態下通電。
圖12是實施了開口部閉塞鍍覆的貫通孔開口部附近的狀態的示意圖。如圖12所示,電解鍍覆銅層5b以在貫通孔3的中央部凹陷的形狀進行填充。圖12中,A點表示電解鍍覆銅層5b在貫通孔3的側壁部的位置,B點表示電解鍍覆銅層5b在貫通孔3的中央部的位置。此外,X是A點和B點的高低差。通過實驗求得開口部閉塞鍍覆時的電流密度(A/dm2)和X(μm)值的關係,其結果如表1所示。


如表1所示可知,電流密度與X值成反比,隨著電流密度增大,X值減小。
對在X值不同、即電流密度不同的條件下實施了開口部閉塞鍍覆的樣品,實施後鍍覆,結果可知,X值越大,則同時越容易在B點附近截留鍍覆液。例如,電流密度為3A/dm2時,沒有在B點附近截留鍍覆液;而電流密度為1A/dm2時,鍍覆液的截留顯著。根據本結果,此處將開口部閉塞鍍覆的電流密度設為3A/dm2。
通過上述方法用電解鍍覆銅層5b閉塞貫通孔3的開口部的一側後,在鍍覆浴中改變配置使得基板表面一側的貫通孔3的開口部與陽極對向,以此進行後鍍覆,使得貫通孔3被電解鍍覆銅層5b所填充(圖7,圖8)。該後鍍覆時的電流密度為0.5A/dm2。使用拋光法來除去在基板表面一側凸起的電解鍍覆銅層5b(圖8)。
接著,使用以氯化鐵為主成分的化學藥品,通過蝕刻來除去形成於基板背面的電解鍍覆銅層5b、濺射銅層17c和濺射鉻銅層17b的銅,然後使用以鐵氰化鉀為主成分的化學藥品,通過蝕刻來除去濺射鉻銅層17b和濺射鉻層17a的鉻,從而用銅柱5填充貫通孔3(圖9)。
(粘著力強化層形成工序)用銅柱5填充貫通孔3後,使用通常的DC濺射裝置,形成粘著力強化層7。該粘著力強化層7為3層結構,以不暴露於大氣中的方式進行連續成膜,形成膜的厚度為0.05μm的濺射鉻層7a、膜的厚度為0.05μm的濺射鉻銅層(鉻約4%;銅約96%)7b、膜的厚度為1.5μm的濺射銅層7c,以此形成粘著力強化層7(圖10)。
(配線形成工序)形成粘著力強化層7後,通過電解鍍覆法來形成膜的厚度約為3.5μm的銅膜,以此形成作為配線的銅膜層6(圖11)。使用的鍍覆液為市售的硫酸銅鍍覆液(メルテツクス社制カパ一グリ一ムST-901),電流密度條件為3A/dm2。
形成銅膜層6後,用旋塗機在其上塗布約10μm厚的正型液態抗蝕劑(シプツレ一社制的マイクロポジツトSJR5440),利用通常的照相平版工藝,製造具有所期望的配線圖案的抗蝕劑圖案。而且,對光致抗蝕劑的曝光量為1000mJ/cm2,在室溫下浸漬於顯像液(シプレ一社制顯像液2500)中約1分鐘來進行顯像。
將抗蝕劑圖案作為掩模,噴射約40玻美度的氯化鐵溶液,對銅膜層6、濺射銅層7c和濺射鉻銅層7b的銅進行蝕刻後,通過丙酮來除去抗蝕劑。接著,將蝕刻後的銅膜層6作為金屬抗蝕劑,使用以鐵氰化鉀為主成分的化學藥品來對濺射鉻銅層7b和濺射鉻層7a的鉻進行蝕刻,形成線寬約為20μm、間隔約為20μm、孔腔寬度約為120μm的配線圖案。
根據上述工序,可以得到以銅柱5填充貫通孔3的兩面配線玻璃基板1(圖1),其中所述銅柱5是通過電解鍍覆法來形成的。
而且,雖然在本實施例中,在開口部閉塞鍍覆和接下來的後鍍覆中,使用的是相同的鍍覆液,但是對於各個鍍覆過程,可以使用更合適的鍍覆液,例如,可以使用鍍覆液中的鍍覆金屬離子濃度不同的鍍覆液等。
如上所述,在本發明的兩面配線玻璃基板中,由於將其表面和背面電氣性連接的貫通孔用金屬進行填充,因而基板的表面和背面之間可確實地被連通。進一步,由於本發明的兩面配線玻璃基板不象以往那樣使用樹脂作為貫通孔的填充材料,因而基板作為整體可實現較高的耐熱性。此外,由於向貫通孔中填充金屬使用了鍍覆法,因而可以確實地將金屬填充至貫通孔。通過本發明的兩面配線玻璃基板,可以實現電子部件的連接可靠性高的高密度安裝。
而且,在上述說明中,以主要使用銅作為金屬填充於兩面配線玻璃基板的貫通孔的例子進行說明,但是除了銅以外,對於鎳(Ni)、銀、金、鉻、鋁等金屬,只要其耐熱性大於等於用於接合待安裝的電子部件等時的溫度,即可毫無問題地進行使用。此外,可以從上述金屬中選擇至少2種進行使用。上述金屬中,從熔點高、電阻低、價格等方面考慮,優選將銅作為填充於貫通孔的金屬。此外,可以根據填充於貫通孔的金屬的種類來適當地改變電極層和粘著力強化層的材質、層結構、形成方法等。
產業上的可利用性本發明的用金屬填充貫通孔的兩面配線玻璃基板的製造方法,可以適用於多層配線基板,此外,也可以適用於在中心基板使用了陶瓷基板或玻璃環氧基板的兩面配線基板或多層配線基板。
上文只是表明了本發明的原理。進一步對於所屬領域的技術人員,可以有多種變形或改變,如上所述,本發明不限於所說明的正確結構和應用例子,對其所進行的相應的變形例子和同等物也包括在根據所附權利要求和其同等物所確定的本發明的保護範圍內。
權利要求
1.一種兩面配線玻璃基板的製造方法,所述兩面配線玻璃基板具有形成於玻璃基板的表面和背面的電氣配線,還具有連通上述玻璃基板的表面和背面、並填充有金屬的貫通孔,形成於玻璃基板的表面和背面的所述各電氣配線通過填充於上述貫通孔的金屬而被電氣性連接;其中,所述方法具有第1工序和第2工序,所述第1工序中,在上述玻璃基板形成上述貫通孔,所述第2工序中,通過鍍覆法將金屬填充於上述貫通孔內。
2.如權利要求1所述的兩面配線玻璃基板的製造方法,其特徵在於,填充於所述貫通孔的金屬含有銅、鎳、金、銀、鉻、鋁中的任意1種或至少2種。
3.如權利要求1所述的兩面配線玻璃基板的製造方法,其特徵在於,將感光性玻璃基板用作所述玻璃基板;所述第1工序包括曝光工序、結晶化工序和貫通孔形成工序,所述曝光工序中,通過光掩模對所述玻璃基板進行曝光以使基板上形成所述貫通孔的部分形成潛像,所述結晶化工序中,對基板進行熱處理以使上述曝光後的部分結晶化,所述形成貫通孔工序中,將上述結晶化了的部分溶解除去,以此形成所述貫通孔。
4.如權利要求1所述的兩面配線玻璃基板的製造方法,該方法的所述第2工序是通過電解鍍覆法將金屬填充於所述貫通孔內的工序,其特徵在於,在通過電解鍍覆法將金屬填充於所述貫通孔內的工序的初期階段中,用金屬閉塞所述玻璃基板的表面和背面的所述貫通孔的開口部的任意一側,然後,從閉塞一側的開口部向另一側的開口部堆積金屬來將金屬填充於所述貫通孔內。
全文摘要
本發明涉及兩面配線玻璃基板的製造方法,所述方法可提高兩面配線玻璃基板的耐熱性。在所述方法中,將含有金屬銅的銅柱(5)填充至用於電氣性連接兩面配線玻璃基板(1)的表面和背面的貫通孔(3)中。所述銅柱(5)的填充是如下進行的首先利用電解鍍覆法將貫通孔(3)一側的開口部用銅閉塞,然後,進一步從閉塞一側的開口部向另一側的開口部鍍覆銅,以此來在貫通孔(3)中填充銅柱(5)。據此可以確實地將兩面配線玻璃基板(1)的表面和背面電氣性連接,同時可以確保兩面配線玻璃基板(1)整體具有較高的耐熱性。
文檔編號H05K3/42GK1849856SQ200480025878
公開日2006年10月18日 申請日期2004年9月2日 優先權日2003年9月9日
發明者伏江隆, 安中憲道, 加賀爪猛 申請人:Hoya株式會社

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