JP2020047643A - ガラス基板およびガラス基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】接続信頼性が高いガラス基板を提供する。【解決手段】ガラス基板１０は、ガラス基板を厚み方向に貫通する貫通孔１２ａ内に形成された貫通導体１４と、貫通導体と貫通孔との間に配置され貫通導体を取り囲む樹脂体１６と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、ガラス基板に関する。また、本発明は、ガラス基板の製造方法に関する。

ガラスは、平坦性、電気絶縁性、光に対する透明性などを有しており、高性能化を求める電子基板材料として注目されている。ガラス内に信号線や電源、グランドラインを形成するため、ガラス基板に貫通孔を形成し、形成した貫通孔をめっき等で充填もしくは被覆することで厚み方向に延在する導体を形成するＴＧＶ（Ｔｈｒｏｕｇｈ−Ｇｌａｓｓ Ｖｉａ）と呼ばれる技術が用いられる（例えば特許文献１）。

特開２０１７−２１６３９８号公報

しかしながら、ガラスの熱膨張係数は、例えば銅からなる貫通導体の熱膨張係数と異なるため、環境要因による温度変化により貫通導体に応力が加わる。貫通導体の機械的強度が劣る場合やめっき厚が不足する場合には、貫通導体にクラックが発生する。クラックは貫通導体の接続信頼性に影響する。

本発明のガラス基板は、
前記ガラス基板を厚み方向に貫通する貫通孔内に形成された貫通導体と、
前記貫通導体と前記貫通孔との間に配置され前記貫通導体を取り囲む樹脂体と、を備える。

本発明のガラス基板の製造方法は、
ガラス板を用意することと、
前記ガラス板に厚み方向に延びる貫通孔を形成することと、
前記貫通孔内を樹脂で満たすことと、
前記ガラス板の表面に金属板を配置することと、
前記金属板の、前記貫通孔に対応する部分を該貫通孔よりも小径のパンチで打ち抜くとともに打ち抜かれた金属板部分で前記貫通孔内の前記樹脂の一部を置換することによって、前記貫通孔内の前記樹脂の残部の内側に貫通導体を形成することと、を含む。

本発明の実施形態のガラス基板によれば、貫通導体とガラス基板の貫通孔との間に配置された樹脂体が貫通導体に加わる応力を緩和するので、接続信頼性が向上する。また、実施形態のガラス基板の製造方法によれば、そのようなガラス基板を容易に製造することができる。

本発明の一実施形態のガラス基板を示す平面図。 図１中のＡ−Ａ線に沿う断面図。 本発明の他の実施形態のガラス基板を示す平面図。 図３中のＢ−Ｂ線に沿う断面図。 本発明の一実施形態のガラス基板の製造方法に用いるガラス板の一部を示す平面図。 ガラス板に複数の貫通孔を形成する工程を説明する、ガラス板の平面図。 ガラス板の貫通孔を樹脂で満たす工程を説明する、ガラス板の部分断面図。 ガラス板の表面を覆う樹脂を除去する工程を説明する、ガラス板の部分断面図。 ガラス板の表面に金属板を配置する工程を説明する、ガラス板の部分断面図。 金属板の所定部位をパンチで打ち抜く工程を説明する、ガラス板および、パンチを含む金型の部分断面図。 打ち抜いた金属板部分で貫通孔内の樹脂の一部を置換する工程を説明する、ガラス板および、パンチを含む金型の部分断面図。 図１１の工程を経たガラス板の平面図。 図１２の工程を経たガラス板（多数個取り用ガラス基板）を製品予定部の境界線に沿って切断した平面図。

以下、本発明のガラス基板およびガラス基板の製造方法の各実施形態について、適宜図面を参照して詳細に説明する。

図１および図２に示すように、本発明の実施形態に係るガラス基板１０は、厚み方向に延在する複数の貫通孔１２ａが形成された基板本体１２と、貫通孔１２ａ内に形成されたたとえば銅からなる貫通導体１４と、貫通導体１４と貫通孔１２ａとの間に配置され貫通導体１４を取り囲む筒状の樹脂体１６とを備える。貫通導体１４の個数および配置は図示例に限定されない。貫通導体１４は、樹脂体１６の貫通孔１６ａを充填することができる。

ガラス基板１０の表裏面には、銅などの導電性金属からなり、貫通導体１４を介して電気的に接続される配線層（図示せず）が形成されていてよい。また、配線層上にはビルドアップ層（図示せず）が形成されてもよい。

基板本体１２を構成するガラスの種類としては、とくに限定せず、たとえば、石英ガラスや無アルカリガラス、硼珪酸ガラスなどを用いることができる。

樹脂体を構成する樹脂としては、とくに限定せず、たとえば、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド、ビスマレイミドドリアジン樹脂（ＢＴ樹脂）、アリル化ポリフェニレンエーテル（Ａ−ＰＰＥ）などを用いることができ、特には耐熱性を有するもの、たとえばポリイミドや耐熱性エポキシ樹脂が好ましい。

ＥＭＩ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）対策のため、ガラス基板１０は金属ケース（シールド）内に収容するか、あるいは電子部品の実装後に側面を樹脂で覆い、さらにその外側をフェライト材や金属粉を含有する樹脂で覆ってもよい。

本発明の実施形態のガラス基板１０によれば、貫通導体１４と基板本体１２の貫通孔１２ａとの間に配置された樹脂体１６が貫通導体１４に加わる応力を緩和するので、接続信頼性が向上する。また、貫通導体１４はヒートスプレッダとしても機能し、良好な放熱性が得られる。

図３および図４は、本発明の他の実施形態に係るガラス基板５０を示している。

ガラス基板５０は、厚み方向に延在する複数の貫通孔５２ａと、その側面に設けられ厚み方向に延在する複数の溝５２ｂとを有する基板本体５２と、貫通孔５２ａ内に形成された、たとえば銅からなる貫通導体５４と、貫通導体５４と貫通孔５２ａとの間に配置され貫通導体５４を取り囲む筒状の樹脂体５６と、溝５２ｂ内に設けられ基板本体５２の厚み方向に延在する、たとえば銅からなる側面導体５８とを備える。貫通導体５４および側面導体５８の個数および配置は図示例に限定されない。ガラス基板５０のその他の構成は、図１および図２のガラス基板１０と同じである。貫通導体５４は、樹脂体５６の貫通孔５６ａを充填することができる。

本発明の実施形態のガラス基板５０によれば、貫通導体５４と基板本体５２の貫通孔５２ａとの間に配置された樹脂体５６が貫通導体５４に加わる応力を緩和するので、接続信頼性が向上する。また、ガラス基板５０の側面に設けられた側面導体５８は、片側でしか基板本体５２に拘束されていないため、応力をため難い構造である。したがって、ガラス基板５０の接続信頼性が向上する。

好適な態様では、側面導体５８は、信号用配線に電気的に接続され、貫通導体５４は、電源またはグランド用配線に電気的に接続される。

次に図５〜図１３を参照し、本発明のガラス基板の製造方法の一実施形態として、図１および図２に示したガラス基板の製造方法について説明する。

本実施形態のガラス基板の製造方法は、図５に示すように、ガラス板１８を用意することを含む。ガラスの種類としては、とくに限定せず、たとえば、石英ガラスや無アルカリガラス、硼珪酸ガラスなどを用いることができる。ガラス板１８は、各々ガラス基板１０（図１）となる複数の製品予定部Ｐをマトリクス状に配置した面積以上の面積を有する。破線Ｂは、製品予定部Ｐの仮想的な境界線である。

本実施形態のガラス基板の製造方法は、図６に示すように、ガラス板１８内の製品予定部Ｐ内に複数の貫通孔１２ａを形成することを含む。貫通孔１２ａを形成する手段に特に限定はなく、ブラスト、レーザー加工、放電加工などを使用することができる。

本実施形態のガラス基板の製造方法は、図７に示すように、貫通孔１２ａ内を樹脂２０で満たすことを含む。樹脂２０は、貫通孔１２ａを満たすことができれば、液状のものでもフィルム状のものでもよい。貫通孔１２ａへの樹脂２０の充填を容易に行うため、ガラス板１８の表面全体に樹脂２０を塗布またはラミネートすることが好ましい。

本実施形態のガラス基板の製造方法は、図８に示すように、ガラス板１８の表面上の樹脂２０をたとえば研削により除去することを含む。これにより樹脂２０で覆われていたガラス板１８の表面が再び露出する。

本実施形態のガラス基板の製造方法は、図９に示すように、ガラス板１８の表面に金属板２２を配置することを含む。金属板２２は好ましくは銅板である。金属板２２の厚みは、ガラス板１８の厚み以上であることが好ましい。

本実施形態のガラス基板の製造方法は、図１０および図１１に示すように、金属板２２の、樹脂２０で満たされた貫通孔１２ａに対応する部分をパンチ２４で打ち抜くとともに打ち抜かれた金属板部分で貫通孔１２ａ内の樹脂２０の一部を置換することを含む。これによって、貫通孔１２ａ内の樹脂２０の残部（樹脂体１６）の内側に貫通導体１４が形成される。パンチ２４の径ｒ１は、貫通孔１２ａの径ｒ２よりも小さい。

図１２に、各貫通孔１２ａ内に樹脂体１６と貫通導体１４とが形成されたガラス板１８を示す。このガラス板１８は、マトリクス状に配置された複数の製品予定部Ｐを有する。各製品予定部Ｐに、貫通導体１４および樹脂体１６が形成されている。

本実施形態のガラス基板の製造方法は、ガラス板１８を境界線Ｂに沿って切断することを含む。なお、ガラス基板１８の表裏面上に配線層やビルドアップ層を形成する場合には、この工程の前までに形成するのが好ましい（図示せず）。ガラス板１８を切断する手段に特に限定はなく、カッターやレーザー加工などを使用することができる。ガラス板１８を切断することによって、ガラス板１８は、図１３に示すように複数のガラス基板１０に個片化される。

本実施形態のガラス基板の製造方法は、図３および図４に示したガラス基板５０の製造にも適用可能である。この場合、側面導体５８が配置される溝５２ｂは、貫通孔５２ａへの樹脂２０の充填工程（図７）よりも後に行うのが好ましい。より好ましくは、図８に示した樹脂充填後の研削工程と、図９に示した金属板２２の配置工程前に、製品予定部Ｐの境界線Ｂ上に貫通孔を形成するとともに、その貫通孔内にめっきを施すことが好ましい（図示せず）。境界線Ｂ上の貫通孔は、ブラスト、レーザー加工、放電加工などを用いて形成することができる。貫通孔の内面を粗面化してめっきとの密着性を高める点では、ブラストによって貫通孔を形成するのが好ましい。次いで、図１３で示した境界線Ｂに沿った切断工程によって境界線Ｂ上の貫通孔およびその内部のめっきが分割され、図３および図４に示した溝５２ｂおよび側面導体５８が形成される。

このように、隣り合う製品予定部Ｂ同士で、分割されて溝５２ｂとなる貫通孔を共用することで形成すべき貫通孔の数を削減することができる。したがって、短ＴＡＴ（Ｔｕｒｎ Ａｒｏｕｎｄ Ｔｉｍｅ）および低コストを実現することができる。

なお、本発明は、図示の実施形態に限定されない。例えば、貫通導体１４は、樹脂体１６の貫通孔１６ａ内にめっきまたは導電性ペーストを充填することで形成することができる。貫通導体５４も同様に、樹脂体５６の貫通孔５６ａ内にめっきまたは導電性ペーストを充填することで形成することができる。貫通導体１４は、樹脂体１６の貫通孔１６ａ内面上に形成しためっき層でもよい。同様に、貫通導体５４は、樹脂体５６の貫通孔５６ａ内面上に形成しためっき層でもよい。貫通導体５４をめっきにより形成する場合、側面導体５８と同時に形成することができる。

１０ ガラス基板
１２ 基板本体
１２ａ 貫通孔
１４ 貫通導体
１６ 樹脂体
１６ａ 貫通孔
１８ ガラス板
２０ 樹脂
２２ 金属板
２４ パンチ
５０ ガラス基板
５２ 基板本体
５２ａ 貫通孔
５２ｂ 溝
５４ 貫通導体
５６ 樹脂体
５６ａ 貫通孔
５８ 側面導体
Ｂ 境界線
Ｐ 製品予定部

Claims (2)

1. ガラス基板であって、
   前記ガラス基板を厚み方向に貫通する貫通孔内に形成された貫通導体と、
   前記貫通導体と前記貫通孔との間に配置され前記貫通導体を取り囲む樹脂体と、を備える。
2. ガラス基板の製造方法であって、
   ガラス板を用意することと、
   前記ガラス板に厚み方向に延びる貫通孔を形成することと、
   前記貫通孔内を樹脂で満たすことと、
   前記ガラス板の表面に金属板を配置することと、
   前記金属板の、前記貫通孔に対応する部分を該貫通孔よりも小径のパンチで打ち抜くとともに打ち抜かれた金属板部分で前記貫通孔内の前記樹脂の一部を置換することによって、前記貫通孔内の前記樹脂の残部の内側に貫通導体を形成することと、を含む。

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