具有貫通孔的絕緣基板的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及具有許多貫通孔的陶瓷基板，在貫通孔內(nèi)形成導(dǎo)通孔導(dǎo)體和貫通孔導(dǎo) 體。
【背景技術(shù)】
[0002] 實(shí)際安裝IC裝置等電子部件時(shí)，需要通過(guò)半導(dǎo)體保持基板形成導(dǎo)通布線(xiàn)。作為運(yùn) 樣在保持基板上形成導(dǎo)通布線(xiàn)的方法，進(jìn)行在保持基板上形成多個(gè)貫通孔，在貫通孔側(cè)壁 上形成金屬電極的方法。要求運(yùn)樣的貫通孔的直徑例如為100ymW下的細(xì)徑化，或者要求 W高密度的形式形成許多個(gè)。此外，為了抑制布線(xiàn)間的泄露電流，要求保持基板的材質(zhì)具有 高電阻。 此外，為了響應(yīng)降低電子部件的高度的需求，要求運(yùn)樣的基板薄板化，因此必須具有高 強(qiáng)度，但另一方面，電子部件實(shí)際安裝后要通過(guò)切割被單片化，因此也要求良好的切削性等 特性。
[0003] 已知有在高電阻娃基板上形成貫通孔的方式。運(yùn)種情況下，通過(guò)光刻和DRIE的組 合形成貫通孔。
[0004] 絕緣基板要求更高的絕緣耐壓時(shí)，使用藍(lán)寶石基板，運(yùn)種情況下，通常使用激光加 工技術(shù)。但是，運(yùn)種情況下，由于激光加工時(shí)的熱的影響，或形成多個(gè)孔時(shí)的基板強(qiáng)度下降， 有藍(lán)寶石基板本身斷裂的情況。特別是，認(rèn)為隨著貫通孔的密度變高，會(huì)造成成品率的下 降。
[0005] 專(zhuān)利文獻(xiàn)1、2中記載了在氧化侶等陶瓷形成的晶片上形成貫通電極的內(nèi)容。此 夕F，記載了通過(guò)激光加工在該晶片上形成貫通孔的內(nèi)容。
[0006] 專(zhuān)利文獻(xiàn)3中，陶瓷基板上形成有貫通孔，此外，貫通孔是用針在陶瓷基板的生片 上形成的。專(zhuān)利文獻(xiàn)4中也記載了在陶瓷基板上形成貫通電極的內(nèi)容。
[0007] 此外，專(zhuān)利文獻(xiàn)5中記載了通過(guò)對(duì)氧化侶等陶瓷基板的生片照射激光形成直徑 IOOymW下的貫通孔的內(nèi)容。 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn) 專(zhuān)利文獻(xiàn)
[0008] [專(zhuān)利文獻(xiàn)1]日本實(shí)開(kāi)平5-67026 [專(zhuān)利文獻(xiàn)2]日本特開(kāi)2010-232636 [專(zhuān)利文獻(xiàn)3]日本專(zhuān)利第5065494號(hào) [專(zhuān)利文獻(xiàn)4]日本特開(kāi)2009-105326 [專(zhuān)利文獻(xiàn)引日本特開(kāi)2008-288403

【發(fā)明內(nèi)容】
發(fā)明要解決的課題
[0009] 氧化侶燒結(jié)體形成的絕緣基板，初性高，通常能夠確保足夠高的基板強(qiáng)度。但是， 本發(fā)明人嘗試在由氧化侶燒結(jié)體形成的絕緣基板上高密度地形成多個(gè)貫通孔時(shí)發(fā)現(xiàn)，實(shí)際 產(chǎn)生了異常形狀的貫通孔，成品率下降。若發(fā)生運(yùn)樣的貫通孔的形狀異常，在接下來(lái)的電極 形成工序或半導(dǎo)體處理工序中施加高溫時(shí)，有損壞或產(chǎn)生裂縫的隱患，此外有導(dǎo)致導(dǎo)通不 良的隱患。特別是，隨著陶瓷基板變薄，運(yùn)樣的貫通孔的形狀異常的影響變大。此外發(fā)現(xiàn)， 隨著陶瓷基板變薄，有切割時(shí)易產(chǎn)生裂口、裂紋等問(wèn)題。
[0010] 本發(fā)明的課題是得到不僅能防止在陶瓷絕緣基板上形成貫通孔時(shí)，貫通孔的形狀 異常，還能薄板化，且切割性良好的基板。 用于解決課題的手段
[0011] 本發(fā)明是排列有導(dǎo)體用貫通孔的絕緣基板，其特征在于，絕緣基板的厚度為25~ 300ym，貫通孔的直徑為20ymW上，絕緣基板由氧化侶燒結(jié)體形成，氧化侶燒結(jié)體的相對(duì) 密度為99. 5%W上，平均粒徑為2~50ym。 發(fā)明的效果
[0012] 本發(fā)明人對(duì)在氧化侶基板上形成許多個(gè)貫通孔時(shí)產(chǎn)生貫通孔的形狀異常的原因 進(jìn)行了研究。例如，如圖1(b)所示，運(yùn)樣的貫通孔2向一方鼓起，形成鼓起部3。
[0013] 研究運(yùn)樣的鼓起部3的形態(tài)和尺寸的結(jié)果，認(rèn)為運(yùn)是由致密質(zhì)的氧化侶燒結(jié)體中 殘留的粗大的氣孔所帶來(lái)的空隙與相對(duì)較微小的貫通孔2連接并一體化而成的。運(yùn)樣的空 隙是由直徑10ymW上的粗大的氣孔引起的。
[0014] 此外，關(guān)于切割時(shí)產(chǎn)生裂口、裂縫的原因，認(rèn)為是由于通過(guò)用切割砂輪切削基板產(chǎn) 生細(xì)微的研磨粉，該研磨粉堵塞砂輪的間隙，因此切割性下降。推測(cè)運(yùn)是因?yàn)椋厩邢骰?板的同時(shí)，會(huì)導(dǎo)致砂輪表面W往已磨損的磨粒脫落，表面出現(xiàn)新的磨粒，從而能維持切削 性，但是堵塞時(shí)會(huì)阻礙舊的磨粒的脫落。通過(guò)基板的切削面的微結(jié)構(gòu)觀(guān)察可知，基板中所含 的玻璃部分較為柔軟，因此玻璃漸漸被砂輪切削，變成細(xì)小的研磨粉，另一方面，氧化侶部 分W從晶界剝落的方式被切削，剝落的氧化侶顆粒直接變成研磨粉。因此，認(rèn)為若基板中所 含的玻璃成分減少，氧化侶顆粒的粒徑變大，則能抑制細(xì)微的切削粉的產(chǎn)生。
[0015] 本發(fā)明人基于運(yùn)樣的認(rèn)識(shí)，進(jìn)一步研究致密質(zhì)氧化侶燒結(jié)體的材質(zhì)。由于該基板 上形成有許多貫通電極，為了實(shí)現(xiàn)高電阻，優(yōu)選采用高純度的氧化侶燒結(jié)體。但是，與此同 時(shí)發(fā)現(xiàn)，通過(guò)控制平均粒徑為2~50ym、相對(duì)密度為99. 5 %W上，能夠抑制直徑10ymW 上的粗大的氣孔，防止貫通孔的形狀異常，進(jìn)一步地，能夠防止細(xì)微的研削粉的產(chǎn)生，抑制 砂輪的堵塞引起的切割時(shí)的裂口或裂縫等缺陷的產(chǎn)生，達(dá)成本發(fā)明。
【附圖說(shuō)明】
[001引[圖U(a)是示意性地顯示形成有貫通孔2的絕緣基板1的平面圖，化）是顯示貫 通孔2的形狀異常的示意圖，（C)是示意性地顯示形成有貫通孔2的絕緣基板1的截面圖。 [圖2]是顯示平均粒徑的計(jì)算例的示意圖。
[圖3]是顯示絕緣基板的適宜的制造步驟的一個(gè)例子的流程圖。
[圖4]是顯示絕緣基板的適宜的制造步驟的一個(gè)例子的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 下面，適當(dāng)參考附圖，進(jìn)一步詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明。 如圖1(a)、（C)所示，絕緣基板I上設(shè)置有一側(cè)主面la和另一側(cè)主面化，形成有許多 個(gè)貫通主面Ia和化之間的貫通孔2。
[0018] 貫通孔內(nèi)能形成規(guī)定的導(dǎo)體。作為運(yùn)樣的導(dǎo)體，可列舉將Ag、Au、化、Pd或其混合 物，或其中混合少量的玻璃成分糊化而得到的材料填充到孔內(nèi)部后，在400~900°C下烘烤 使其固定化得到的導(dǎo)體（導(dǎo)通孔導(dǎo)體），或僅在孔的內(nèi)表面印刷導(dǎo)體，同樣地進(jìn)行烘烤得到 的導(dǎo)體（貫通孔導(dǎo)體）等，但導(dǎo)體的形態(tài)沒(méi)有特別限定。此外，在貫通孔的主面IaUb上形 成規(guī)定的布線(xiàn)或焊點(diǎn)等。此外，絕緣基板是一體的中繼基板。
[0019] 本發(fā)明的絕緣基板上排列有導(dǎo)體用的貫通孔。此處，絕緣基板的厚度為25~ 300ym。從降低高度的觀(guān)點(diǎn)考慮，絕緣基板的厚度為300ymW下，其優(yōu)選250ymW下，進(jìn) 一步優(yōu)選200ymW下。此外，從絕緣基板的操作所需強(qiáng)度的觀(guān)點(diǎn)考慮，絕緣基板的厚度為 25JimW上，優(yōu)選50JimW上，進(jìn)一步優(yōu)選100ymW上。
[0020] 絕緣基板上形成的貫通孔的直徑W(參考圖1)在20ymW上。從易成形的觀(guān)點(diǎn)考 慮，該貫通孔進(jìn)一步優(yōu)選25ymW上。此外，為了提高貫通孔的密度，貫通孔徑W設(shè)在IOOiim W下，進(jìn)一步優(yōu)選SOymW下。
[0021] 從抑制損壞或裂縫的觀(guān)點(diǎn)考慮，鄰接的貫通孔2的間隔D優(yōu)選50ymW上，進(jìn)一步 優(yōu)選100ymW上。此外，從提高貫通孔的密度的觀(guān)點(diǎn)考慮，鄰接的貫通孔2的間隔D優(yōu)選 1000JimW下，進(jìn)一步優(yōu)選500JimW下。
[0022] 從防止上述貫通孔的形狀異常的觀(guān)點(diǎn)考慮，構(gòu)成絕緣基板的氧化侶燒結(jié)體的相對(duì) 密度設(shè)為99. 5 %W上，進(jìn)一步優(yōu)選99. 6 %W上。其上限沒(méi)有特別限定，可W是100 %。
[0023] 可W根據(jù)氣孔率算出其相對(duì)密度。 相對(duì)密度（％ ) = 100(% )-氣孔率（％ )
[0024] 本發(fā)明中，根據(jù)W下方式確定氣孔率。 即，鏡面研磨操作基板的截面（垂直于接合面的截面），進(jìn)行熱蝕刻，使晶界突出后，拍 攝光學(xué)顯微鏡照片（200倍）。并且，設(shè)定操作基板的厚度方向（垂直于接合面的方向）為 0. 1mm，與接合面水平的方向?yàn)?.Omm的層狀的視野。并且，對(duì)各視野算出大小為0. 5JimW 上的氣孔的總面積，根據(jù)得到的氣孔面積算出視野面積比，作為氣孔率。
[00巧]構(gòu)成絕緣基板的氧化侶燒結(jié)體的平均粒徑為2~50ym。通過(guò)使其平均粒徑在 50ymW下，能使絕緣基板的強(qiáng)度提高，抑制貫通孔的形狀異常。從該觀(guān)點(diǎn)考慮，優(yōu)選構(gòu)成上 述絕緣基板的氧化侶燒結(jié)體的平均粒徑為20ymW下，進(jìn)一步優(yōu)選10ymW下。另一方面， 通過(guò)使平均粒徑為2ymW上，能夠抑制切割時(shí)裂口的產(chǎn)生。從該觀(guān)點(diǎn)考慮，優(yōu)選上述平均 粒徑為3JimW上，進(jìn)一步優(yōu)選3. 5JimW上。
[002引此處，晶粒的平均粒徑如W下方式進(jìn)行測(cè)定。 (1) 鏡面研磨多晶陶瓷燒結(jié)體的截面，進(jìn)行熱蝕刻，使晶界突出后，拍攝顯微鏡照片 (100~200倍），對(duì)單位長(zhǎng)度的直線(xiàn)橫穿的粒子數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)。在3個(gè)不同的地方實(shí)施該操 作。此外，單位長(zhǎng)度設(shè)為SOOiim~1000 ym的范圍。 (2) 對(duì)實(shí)施的3個(gè)地方的粒子的個(gè)數(shù)取平均。 (3) 根據(jù)下述式，算出平均粒徑。
[計(jì)算式] D= (4/JT)X(X/n) 扣：平均粒徑、L:直線(xiàn)的單位長(zhǎng)度、n:3個(gè)地方的粒子個(gè)數(shù)的平均]
[0027] 平均粒徑的計(jì)算例如圖2所示。假設(shè)不同的3個(gè)地方的位置上，各單位長(zhǎng)度（例 如500ym)的直線(xiàn)穿過(guò)的粒子個(gè)數(shù)分別為22、23、19時(shí)，平均粒徑D根據(jù)上述計(jì)算式為： D= (4/JT)X[500/ {(2化23+19) /3} ] = 29. 9ym。
[0028] 在適宜的實(shí)施方式中，構(gòu)成絕緣基板的氧化侶燒結(jié)體的氧化侶純度為99. 9%。由 此能夠防止電路等的污染。
[0029] 氧化侶燒結(jié)體的氧化侶純度的測(cè)定方法是，將粉碎成粉末狀的試樣通過(guò)用硫酸加 壓酸分解進(jìn)行溶解，用ICP發(fā)射光譜分析法分析該溶解液，從而確定。
[0030] 在適宜的實(shí)施方式中，作為構(gòu)成絕緣基板的氧化侶燒結(jié)體的燒結(jié)助劑，可添加氧 化錯(cuò)200~800質(zhì)量ppm,氧化儀150~300質(zhì)量ppmW及氧化錠10~30質(zhì)量ppm。通過(guò) 運(yùn)樣的構(gòu)成，能確保上述的純度、氣孔率、相對(duì)密度，同時(shí)能抑制粗大的氣泡的生成，防止貫 通孔的形狀異常，而且由于能夠?qū)⒀趸瘋H燒結(jié)體的絕緣擊穿電壓提高到非常高的50kV/mm W上，因此即使形成細(xì)微的貫通孔也難W產(chǎn)生絕緣擊穿。藍(lán)寶石絕緣擊穿電壓為47kV/mm， 通常的氧化侶燒結(jié)體的絕緣擊穿電壓為12kV/mm。進(jìn)一步地，該氧化侶燒結(jié)體的介電損耗角 正切與藍(lán)寶石等同，遠(yuǎn)低于通常的氧化侶燒結(jié)體的介電損耗角正切，例如為十分之一左右。
[0031] 本實(shí)施方式中，構(gòu)成絕緣基板的氧化侶燒結(jié)體中的氧化錯(cuò)的添加量進(jìn)一步優(yōu)選 300質(zhì)量ppmW上，此外，進(jìn)一步優(yōu)選600質(zhì)量ppmW下。此外，構(gòu)成絕緣基板的氧化侶燒結(jié) 體中的氧化儀的添加量進(jìn)一步優(yōu)選200質(zhì)量卵mW上，此外，進(jìn)一步優(yōu)選280質(zhì)量卵mW下。 此外，構(gòu)成絕緣基板的氧化侶燒結(jié)體中的氧化錠的添加量進(jìn)一步優(yōu)選12質(zhì)量ppmW上，此 夕F，進(jìn)一步優(yōu)選20質(zhì)量ppmW下。
[0032] 絕緣基板上形成貫通孔的方法沒(méi)有特別限定。例如，可W通過(guò)在絕緣基板的生片 上通過(guò)針或激光加工形成貫通孔。或者，也可W在制造由氧化侶燒結(jié)體形成的半成品基板 后，在半成品基板上通過(guò)激光加工形成貫通孔。
[0033] 圖3、圖4分別是舉例適于制造本發(fā)明的絕