CN101189921A - 电路基板和其制造方法以及使用该电路基板的电子部件 - Google Patents
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Abstract
提供一种通孔密闭性高的电路基板和其制造方法以及使用该电路基板的电子部件。电路基板(1)包含:绝缘基板(10);通孔(11),在绝缘基板(10)的厚度方向形成、用来连接绝缘基板(10)的第1主面(10a)和绝缘基板(10)的第2主面(10b),其特征为,包含:导电膜(12),形成于通孔(11)的内壁和第1及第2主面(10a、10b)内通孔(11)的开口部周围;填充构件(14),填充在通孔(11);填充构件(14)以非发泡状态填充。
Description
技术领域
本发明涉及装载晶片或半导体元件等的电路基板和其制造方法以及使用该电路基板的电子部件。
背景技术
作为现有的电路基板中通孔的密闭方法,有一种在通孔中填充玻璃浆的方法(例如,参见专利文献1)。图5A~C是说明专利文献1中记载的现有通孔密闭方法所用的截面图。首先,如图5A所示,在绝缘基板101的厚度方向,采用由喷射处理等手段形成通孔102。接着,如图5B所示,在通孔102的内壁和通孔102的开口部周围形成导电膜103。然后,如图5C所示,在通孔102内填充由玻璃浆构成的填充构件104,并进行烧固来封闭通孔102。
专利文献1:日本特开平05-67868号公报
但是,采用上述现有的方法,当烧固填充构件104时,因为填充构件104中包含的粘合树脂出现发泡,所以使填充构件104多孔质化。其结果为,通孔102的密闭性变低,因此在将采用上述现有的方法得到的电路基板使用于后述的晶体振子等电子部件中时,存在难以维持电子部件气密性的担心。
发明内容
本发明用来解决上述现有的问题,其目的为,提供一种通孔密闭性高的电路基板和其制造方法以及使用该电路基板的电子部件。
本发明的电路基板包含:绝缘基板;通孔,按上述绝缘基板的厚度方向来形成,用来连接上述绝缘基板的第1主面和上述绝缘基板的第2主面;其特征为,
包括:
导电膜,形成于上述通孔的内壁和上述第1及第2主面内上述通孔的开口部周围;
填充构件,填充在上述通孔内;
上述填充构件以非发泡状态填充。
本发明电路基板的制造方法其特征为,
在绝缘基板的厚度方向,形成用来连接上述绝缘基板的第1主面和上述绝缘基板的第2主面的通孔,
在上述通孔的内壁和上述第1及第2主而内上述通孔的开口部周围形成导电膜,
一边对填充构件进行加热·加压,一边将其填充于上述通孔内。
本发明的电子部件,包括:
电路基板,包含:绝缘基板;通孔,在上述绝缘基板的厚度方向形成,用来连接上述绝缘基板的第1主面和上述绝缘基板的第2主面;
电子元件,装载于上述电路基板上;
盖体,覆盖上述电子元件;
其特征为,
上述电路基板包含:导电膜,形成于上述通孔的内壁和上述第1及第2主面内上述通孔的开口部周围;填充构件,填充在上述通孔内;
上述填充构件以非发泡状态进行填充。
根据本发明的电路基板,可以提供一种电路基板,该电路基板因为在以发泡状态将填充构件填充于通孔内,所以通孔的密闭性较高。另外,根据本发明的电子部件,可以提供一种电子部件,因为使用上述本发明的电路基板,所以气密性较高。另外,根据本发明电路基板的制造方法,可以轻易制造上述本发明的电路基板。
附图说明
图1是本发明第1实施方式所涉及的电路基板截面图。
图2A~G是用于说明本发明第1实施方式所涉及的电路基板制造方法的一例的截面图。
图3是本发明第2实施方式所涉及的电子部件截面图。
图4A~C是用于说明本发明第2实施方式所涉及的电路基板制造方法的一例的截面图。
图5A~C是用于说明现有的通孔密闭方法的截面图。
具体实施方式
本发明的电路基板包含:绝缘基板;通孔,在该绝缘基板的厚度方向形成,用来连接绝缘基板的第1主面和绝缘基板的第2主面。这里,“第1主面”是指,在将上述电路基板使用于后述的电子部件时,装载电子元件一侧的绝缘基板主面。
上述绝缘基板优选的是玻璃基板。玻璃基板因为具有氧化硅分子排列而成的没有交界线的结构,所以与陶瓷基板等相比,紧密地形成。因而,上述绝缘基板为玻璃基板的情况下,在使用于后述的电子部件时,能够提高电子部件的气密性。作为玻璃基板,例如可以使用热膨胀系数为3×10-6/℃~8×10-6/℃的硼硅酸盐玻璃,或同样热膨胀系数为3×10-6/℃~8×10-6/℃的无碱玻璃或者热膨胀系数为8×10-6/℃~1.2×10-5/℃的钠玻璃等。另外,其厚度例如是100~300μm左右。还有,上述绝缘基板的软化点例如是700~900℃左右。
上述通孔优选的是,从上述第1主面直到上述第2主面其直径逐渐变小。其原因为,可以轻易进行后述填充构件的填充。通孔的直径虽然可以按照绝缘基板的厚度适当设定,但是例如在绝缘基板的厚度为150μm时,可以将上述第1主面侧的开口径设为100~150μm的范围,并可以将上述第2主面侧的开口径设为50~100μm的范围。另外,通孔的形成例如可以采用喷砂法或腐蚀法等来进行。特别是,根据喷砂法,因为可以通过适当调整喷压等,来形成希望形状的通孔,所以是优选的。
而且,本发明的电路基板包含:导电膜,形成于上述通孔的内壁和上述第1及第2主面的上述通孔的开口部周围;填充构件,填充在上述通孔内;上述填充构件以非发泡状态进行填充。因此,可以提供一种通孔密闭性高的电路基板。特别是,在填充到上述通孔内的上述填充构件的气孔率为20%以下(更为优选的是10%以下)时,因为通孔的密闭性得到进一步提高,所以是优选的。还有,上述填充构件的气孔率例如可以实际测量上述填充构件的比重,按照该实测值和上述填充构件的结构材料本身的比重之比,来求取。另外,上述填充构件的软化点例如是500~700℃左右。
另外,在本发明中,在作为上述绝缘基板使用玻璃基板时,优选的是,上述填充构件由玻璃构成。因为可以按某种程度调整上述绝缘基板的热膨胀系数和上述填充构件的热膨胀系数,所以例如可以防止因热变形导致的通孔密闭性下降。
另外,在本发明中,在上述填充构件由玻璃构成时,作为上述导电膜优选的是,使用含有钛、铜等易于形成氧化物层的金属的薄膜。其原因为,因为构成上述填充构件的玻璃(氧化物为主成分)和覆盖上述导电膜的氧化物层坚固粘结,所以上述通孔的密闭性得到进一步提高。上述导电膜例如可以采用溅射法或电镀法等的技术手段来形成。例如在将钛薄膜形成为0.05~0.1μm左右的厚度时,可以采用溅射法来形成。另外,例如在将铜薄膜形成为1~2μm左右的厚度时,可以采用非电解电镀法及电解电镀法来形成。
下面,对本发明电路基板的制造方法进行说明。并且,在下面的说明中,有时省略和上述本发明电路基板的说明重复的内容。
本发明电路基板的制造方法为,首先按绝缘基板的厚度方向,形成用来连接绝缘基板的第1主而和绝缘基板的第2主而的通孔,并在该通孔的内壁和上述第1及第2主面的上述通孔的开口部周围形成导电膜。通孔及导电膜的形成方法如上所述。当形成通孔时优选的是,形成为从上述第1主面直到上述第2主而其通孔的直径逐渐变小。其原因为,可以轻易进行后述填充构件的填充。另外,使用的绝缘基板和上述本发明的电路基板相同,优选的是玻璃基板。
而且,一边对填充构件进行加热·加压,一边将其填充于上述通孔内。因此,填充构件以非发泡状态进行填充,获得上述本发明的电路基板。还有,填充上述填充构件时的填充条件,根据上述填充构件的材料等有所不同,而对于上述填充构件由玻璃构成时的最佳填充条件,将在后面进行说明。
另外,根据本发明电路基板的制造方法,也可以在上述通孔内填充大致球状的上述填充构件。其原因为,可以使通孔内壁上所形成的导电膜和填充构件均匀粘结。此时,要填充的上述填充构件直径可以按照上述通孔的开口径适当设定,但是例如在上述第1主而侧的上述通孔的开口径为100~150μm左右时,可以将上述填充构件的直径设为210~240μm左右。
另外,根据本发明电路基板的制造方法,优选的是,用上述填充构件的热膨胀系数除上述绝缘基板的热膨胀系数后的值是1.1~2.0,更为优选的是1.4~2.0。在满足该条件时,因为在上述填充构件的填充工艺中,上述填充构件通过上述通孔的内壁被压紧,所以上述通孔的密闭性得到进一步提高。
下面,对于本发明的电子部件进行说明。还有,本发明的电子部件包含上述本发明的电路基板。因而,在下面的说明中,有时省略关于和上述本发明的电路基板相同的结构要件的说明。
本发明的电子部件包含:上述本发明的电路基板;电子元件,装载于该电路基板上;盖体,覆盖该电子元件。本发明的电子部件中包含的电路基板因为如上所述,通孔的密闭性较高,所以根据本发明,可以提供一种气密性高的电子部件。
作为上述电子元件,例如可以使用晶片或半导体元件等。例如,在上述电子元件是晶片时,上述电子部件为晶体振子。虽然对于上述盖体的材料没有特别限定,但是例如可以使用玻璃等。上述盖体的厚度例如是0.3~0.4mm左右。
下面,对于本发明的实施方式,一边参照附图一边进行说明。
第1实施方式
首先,对于本发明的第1实施方式,参照附图进行说明。参照的图1是本发明第1实施方式所涉及的电路基板截面图。
如图1所示,第1实施方式所涉及的电路基板1包括:绝缘基板10;通孔11,在绝缘基板10的厚度方向形成,用来连接绝缘基板10的第1主面10a和绝缘基板10的第2主面10b;第1导电膜12;第2导电膜13;填充构件14,填充在通孔11内。而且,填充构件14以非发泡状态进行填充。因此,可以使通孔11的密闭性得到提高。特别是,在填充到通孔11内的填充构件14气孔率为20%以下(更为优选的是为10%以下)时,因为通孔11的密闭性得到进一步提高,所以是优选的。
另外,第1导电膜12包括:电子元件连接电极12a,形成于第1主面10a上通孔11的开口部周围;连接导电膜12b,形成于通孔11的内壁上;外部连接电极12c,形成于第2主面10b上通孔11的开口部周围。还有,第1导电膜12相当于发明中所述的“导电膜”。
下面,对于上述电路基板1的各结构要件一例,进行说明。作为绝缘基板10,例如可以使用由热膨胀系数为7×10-6/℃且软化点为730℃的硼硅酸盐玻璃构成的玻璃基板(厚度:150μm)。通孔11从第1主面10a直到第2主面10b其直径逐渐变小,第1主面10a侧的开口径例如是150μm,第2主面10b侧的开口径例如是50μm。作为填充构件14,例如可以使用由热膨胀系数为5×10-6/℃且软化点为650℃的硼硅酸盐玻璃构成的材料。
下面,对于上述电路基板1的制造方法一例,进行说明。参照的图2A~G是说明电路基板1的制造方法一例所用的剖面图。还有,在图2A~G中,有时对和图1相同的结构要件附上相同的符号,并省略其说明。
首先,如图2A所示,在绝缘基板10的厚度方向,形成用来连接绝缘基板10的第1主面10a和绝缘基板10的第2主面10b的通孔11。例如,可以采用喷砂法来形成通孔11,该喷砂法使用氧化铝或碳化硅等的介质。
接着,如图2B所示,在绝缘基板10的表面及通孔11的内壁上形成导电膜15。例如可以采用溅射法,来形成厚度为1μm左右的导电膜15。
接着,在导电膜15上的规定部位上形成保护膜(未图示)之后,对导电膜15上未由保护膜覆盖的部位进行腐蚀,形成图2C所示的第1及第2导电膜12、13。
接着,如图2D所示,在通孔11的第1主面10a侧开口部中放置形成为大致球状的玻璃制填充构件14。作为此时的填充构件14,例如可以使用日本电气硝子株式会社制BH玻璃等。另外,填充构件14的直径例如在通孔11的第1主面10a侧的开口径为150μm时,可以是210μm左右。
然后,使用加压夹具16,一边对填充构件14进行加热一边进行加压(图2E~F)。填充构件14的加热温度例如可以在填充构件14软化点的温度(例如,600~630℃左右)以下。另外,用加压夹具16加压时的压力例如可以是4.0×108~1.1×1010Pa左右。因此,填充构件14以非发泡状态进行填充(图2G)。还有,作为加压夹具16的结构材料,例如可以使用以类金刚石碳等包覆中心材料的表面后的器具,该中心材料由烧结TiC等后的超硬质材料构成。
另外,在上述制造方法中,选择出各结构材料以便用填充构件14的热膨胀系数除绝缘基板10的热膨胀系数后的值为1.1~2.0的范围时,在填充工序中,填充构件14通过通孔11的内壁被压紧。因此,通孔11的密闭性得到进一步提高。
另外,在上述制造方法中,在作为第1导电膜12(导电膜15)使用由易于形成氧化物层的金属构成的导电膜时,填充构件14(玻璃)和第1导电膜12之间的粘附性得到提高,使通孔11的密闭性进一步增高。
第2实施方式
下面,对于本发明的第2实施方式,参照附图进行说明。参照的图3是本发明第2实施方式所涉及的电子部件截面图。第2实施方式所涉及的电子部件包含上述第1实施方式所涉及的电路基板1。还有,在图3中,有时对和图1相同的结构要件附上相同的符号,并省略其说明。
如图3所示,第2实施方式所涉及的电子部件2包括:上述第1实施方式所涉及的电路基板1;电子元件20,装载于电路基板1上;盖体21,覆盖电子元件20。盖体21具有采用喷砂法或腐蚀法等的技术手段形成的凹部21a。而且,电子元件20通过导电性接合剂22,装载到电子元件连接电极12a上。另外,第2导电膜13和盖体21通过接合层23进行接合。作为接合层23的结构材料,可以使用金-锡电镀膜或金-锡浆,或者低熔点玻璃等。这样,第2实施方式所涉及的电子部件2因为使用上述本发明第1实施方式所涉及的电路基板1,所以能够实现密闭性的提高。
下面,对于上述第2实施方式所涉及的电子部件2的制造方法一例,参照附图进行说明。参照的图4A~C是说明第2实施方式所涉及的电子部件2的制造方法一例所用的截面图。还有,在图4A~C中,有时对和图3相同的结构要件附上相同的符号,并省略其说明。
首先,如图4A所示,在电路基板1的电子元件连接电极12a上,通过导电性接合剂22装载电子元件20。由此,电路基板1的外部连接电极12c通过连接导电膜12b、电子元件连接电极12a及导电性接合剂22,和电子元件20进行电连接。
接着,在真空环境中将电路基板1放置于定位用夹具(未图示)上之后,将盖体21调整于电路基板1的正上方(参见图4B),接合盖体21和电路基板1。此时,如图4B所示,在盖体21和电路基板1之间的连接部上,预先设置接合层23。在本实施方式中,作为接合层23,使用了通过电解电镀所形成的金-锡合金(厚度:10~15μm)。此时,金-锡合金的质量比(金∶锡)例如可以设为4∶1。
接着,一边在5×104~6×104Pa下对盖体21进行加压,一边在290~310℃的N2气体环境炉中和电路基板1一起进行加热。此时的加热时间优选的是30~60秒。借此,电路基板1和盖体21通过接合层23进行接合,得到密闭性高的电子部件2(图4C)。
在将得到的电子部件2暴露于由IEC(InternationalElectorotechnical Commission:国际电气标准会议)68-2-66做出的未饱和型蒸汽加压试验(试验条件:130℃,85%相对湿度(RH),40小时)中的高湿条件下之后,进行气密性试验,其结果(各100个)为,确认出电子部件2的气密性全都良好。这里所说的“气密性良好”是指,在将氦使用于示踪气体的气密性试验机中,可以保持为1×10-9Pa·m3/sec以下的泄漏量的状态。还有,上述气密性试验是依据JISZ2331“氦检漏试验方法(真空吹风法)”的试验,作为气密性试验机,是使用株式会社真空技术(ALUBAAKU)公司制氦检漏器进行的。还有,试验所使用的电子部件2其填充构件14的气孔率为20%。
另外,作为比较,除了在填充构件中使用玻璃浆(日本FIELD·ENGINEERING公司制FX-10-026)通过在背景技术中所说明的方法来封闭通孔之外,还对于采用和上述试验所使用的电子部件2相同的方法制造出的电子部件,进行上述气密性试验,其结果(各100个)为,泄漏量全都为1×10-6Pa·m3/sec。还有,试验所使用的比较例电子部件其填充构件的气孔率为40%。
产业上的可利用性
本发明可以应用于包含晶片或半导体元件等的电子部件,特别是应用于要求高气密性的电子部件。
Claims (12)
1.一种电路基板,包含:绝缘基板;通孔,在上述绝缘基板的厚度方向上形成,用来连接上述绝缘基板的第1主面和上述绝缘基板的第2主面;其特征为,
包括:
导电膜,形成于上述通孔的内壁和上述第1及第2主面的上述通孔的开口部周围;
填充构件,填充在上述通孔中;
上述填充构件以非发泡状态填充。
2.根据权利要求1所述的电路基板,其特征为:
填充到上述通孔中的上述填充构件的气孔率为20%以下。
3.根据权利要求1所述的电路基板,其特征为:
上述绝缘基板是玻璃基板。
4.根据权利要求1所述的电路基板,其特征为:
上述绝缘基板是玻璃基板;
上述填充构件由玻璃构成。
5.根据权利要求1所述的电路基板,其特征为:
上述通孔的直径从上述第1主面到上述第2主面逐渐变小。
6.一种电路基板的制造方法,其特征为:
在绝缘基板的厚度方向上,形成用来连接上述绝缘基板的第1主面和上述绝缘基板的第2主面的通孔,
在上述通孔的内壁和上述第1及第2主面的上述通孔的开口部周围形成导电膜,
对填充构件加热和加压并填充于上述通孔。
7.根据权利要求6所述的电路基板的制造方法,其特征为:
上述绝缘基板是玻璃基板。
8.根据权利要求6所述的电路基板的制造方法,其特征为:
上述绝缘基板是玻璃基板;
上述填充构件由玻璃构成。
9.根据权利要求6所述的电路基板的制造方法,其特征为:
在上述通孔中填充大致球状的上述填充构件。
10.根据权利要求6所述的电路基板的制造方法,其特征为:
当形成上述通孔时,上述通孔的直径形成为从上述第1主面到上述第2主面逐渐变小。
11.根据权利要求6所述的电路基板的制造方法,其特征为:
用上述填充构件的热膨胀系数除上述绝缘基板的热膨胀系数后的值是1.1~2.0。
12.一种电子部件,包含:
电路基板,包含:绝缘基板;通孔,在上述绝缘基板的厚度方向上形成、用来连接上述绝缘基板的第1主面和上述绝缘基板的第2主面;
电子元件,装载于上述电路基板上;以及
盖体,覆盖上述电子元件,
其特征为:
上述电路基板包含:导电膜,形成于上述通孔的内壁和上述第1及第2主面的上述通孔的开口部周围;填充构件,填充在上述通孔;
上述填充构件以非发泡状态填充。
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