JP2021106229A - 貫通孔とくり抜き部を有するガラス基板とその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
前記くり抜き部の前記第1の主面に垂直な断面において、前記くり抜き部の内部の最小径は、前記第1の主面および前記第2の主面における開口径より小さい、半導体パッケージ用ガラス基板、を提供する。
本発明の第1の実施形態における半導体パッケージ用ガラス基板は、第1の主面および第2の主面を有し、少なくとも1つのくり抜き部と、前記くり抜き部の周囲に形成された少なくとも1つの貫通孔を有し、前記くり抜き部の前記第1の主面に垂直な断面において、前記くり抜き部の内部の最小径は、前記第1の主面および前記第2の主面における開口径より小さいことを特徴とする。以下で、図1を用いて詳細の構成を説明する。
P1<0.8・d1 ・・・(1)
P1が式(1)の範囲であると、以下で述べる製造時のエッチング工程において、くり抜き部を形成しやすい。
(位置精度)=√(ΔX2+ΔY2)・・・(2)
貫通孔102の開口中心を基準としたくり抜き部101の開口中心の位置精度は、10μm以下であり、好ましくは5μm以下であり、より好ましくは2μm以下であり、更に好ましくは1μm以下である。
本発明における半導体パッケージ用ガラス基板の第1の製造方法を説明する。ここでは、図3に示す半導体パッケージ用ガラス基板100を例にとり製造方法を説明する。
(S101)第1の主面および第2の主面を有するガラス基板を準備する工程と(ガラス基板準備工程)、
(S102)ガラス基板の第1の主面における貫通孔形成予定位置および
くり抜き予定形状の輪郭にレーザを照射し、初期孔を形成する工程と(レーザ照射工程)、
(S103)前記ガラス基板をエッチングし、初期孔を拡張することで、貫通孔を形成し、くり抜き予定形状を分離しくり抜き部を形成する工程と(エッチング工程)、
を備えている。
以下で、各工程の詳細について説明する。
まず、第1の主面および第2の主面を有するガラス基板を準備する。
図6は、工程S102で、レーザ照射によりガラス基板に初期孔104、106が形成された様子を模式的に示している。
工程S102では、ガラス基板の第1の主面の貫通孔形成予定位置にレーザを照射し初期孔104を形成する。続けて、ガラス基板の第1の主面のくり抜き予定形状103の輪郭に沿ってレーザを照射し、初期孔106を形成する。なお、初期孔104と106の形成順序はどちらが先でも構わない。これらの工程を一続きに行うことで、貫通孔に対するくり抜き部の位置精度を向上することができる。図6では、複数の貫通孔形成予定位置に形成された複数の初期孔104と、くり抜き予定形状103の輪郭線上に形成された複数の初期孔106を示している。
更に、くり抜き予定形状103の中心座標が(X,Y)となるように設定し、くり抜き予定形状103の輪郭線上に、初期孔106の開口中心が来るように設定し、初期孔106を形成していく。
なお、レーザ照射後、エッチング前に加熱工程を設ける場合は、ガラス基板の縮小を考慮して初期孔106の位置を設計することが好ましい。
このように貫通孔形成予定位置に形成される初期孔104と、くり抜き予定形状103の輪郭線上に形成される初期孔106を、一度の座標設定で連続して加工することにより、貫通孔102とくり抜き部101の相対位置精度の高い半導体パッケージ用ガラス基板100を製造することが可能になる。
本発明の半導体パッケージ用ガラス基板の第1の製造方法では、レーザ785が波長400nm以下のUVレーザである場合について説明する。
また、初期孔106の間隔が15μm以上であると、先に形成された初期孔に、次の初期孔を形成するために照射したレーザが吸収され、次の初期孔が形成されない現象や、次の初期孔と先の初期孔が接合しいびつな形状になる現象が発生しない。これにより、後のエッチング工程でくり抜き予定形状103が分離されない現象を抑制できる。更に、くり抜き部101の形状ゆがみを抑制でき、くり抜き部101の内壁の鋸歯形状の突起部と溝部の繰り返しを、均一な形状にできる。
次に、初期孔104および106が形成されたガラス基板をエッチングする。エッチング工程は、ガラス基板をエッチング液に浸漬する、またはガラス基板の第1及び第2の主面に向けてエッチング液を噴霧する、などの方法で行われる。
超音波の周波数は、特に制限されないが、上記効果が得られやすいという観点から、好ましくは200kHz以下であり、より好ましくは100kHz以下で、更に好ましくは40kHz未満である。超音波は一般的に、20kHz以上のものが使用される。
図8には第2の製造方法における製造フローを示した。
第2の製造方法では、レーザ照射工程で初期孔の代わりに改質部が形成される場合について説明する。改質部とは、レーザ照射によりガラスの構造が変化している部分を指す。このような改質部を形成する方法では、貫通孔102の直径を小さくすることができる。また、くり抜き部101の内壁は比較的滑らかになる。くり抜き部101の内壁に鋸歯形状が生じないか、突起部同士の間隔が数μm以下と狭く、溝部の深さが小さい鋸歯形状が形成される。以下では、第1の製造方法と異なる部分について説明する。
まず、第1の製造方法と同様にガラス基板が準備される。
次に、レーザ照射工程が実施される。
第2の製造方法において、ガラス基板に対して透過率が高いレーザビーム785波長を選択することで、レーザ照射により初期孔の代わりに改質部が形成されやすい。レーザビーム785波長は、300nm〜1100nmが望ましい。
前述の第1の製造方法を用いて、第1の実施形態における半導体パッケージ用ガラス基板を製造した。
実施例2〜8では、輪郭線上の初期孔の間隔、エッチング量を変化させ、残りは実施例1と同様の条件で実験を行った。結果を表1および図9、図10に示す。
実施例9〜24では、初期孔の間隔、エッチング量に加え、更に、板厚を変化させて実験を行った。実験条件と結果を表1および図113、図12に示す。
実施例1と同様のガラスを使用し、レーザ波長532nm、パルス幅10ps、出力30Wのパルスレーザを照射して改質部を形成する。改質部1つを形成するのに、1つのパルスレーザを照射した。改質部の間隔は3μmとする。その後、実施例1と同様の条件でエッチングした。以上の工程により、貫通孔とくり抜き部が形成できる。形成されたくり抜き部および貫通孔には狭窄部が形成され、くり抜き部内部の最小径D2とくり抜き部の第1の主面の開口径D1の差D1−D2は20μmになる。なお、くり抜き部内壁に鋸歯形状は形成されない。
実施例1と同様のガラスを使用し、同様のレーザを用いてくり抜き予定部の輪郭線の初期孔の間隔を10μmとして実験を行った。なお、その他の条件は実施例1と同様であった。実験の結果、くり抜き予定部が分離できなかった。これは、レーザ照射時に隣り合う初期孔が連結し、輪郭線上に均一に初期孔を形成できなかったことが原因であると考えられる。図13には、実施例1と同様のレーザを照射し、ガラス基板に3点の初期孔を、間隔10μm、15μm、20μmとして形成した時の様子を示した。図13によると、初期孔の間隔が10μm以下では、3点の初期孔が連結し、1つの孔になっていることが分かる。
実施例1と同様のガラスを使用し、くり抜き予定部の輪郭線にレーザ波長532nmのバーストパルスを照射して改質部を形成する。一バーストパルス内の各パルス幅は10psであり、一つのバーストパルスは2つのパルスを含み、一つのバーストパルスのエネルギーは185μJである。改質部の間隔は2μmにする。次に、改質部が形成された輪郭線に、CO2レーザを50Wで連続発振し照射することで、くり抜き部を分離する。得られるサンプルには狭窄部および鋸歯形状が存在しない。
実施例1、実施例25、比較例2と同条件で作成したサンプルを用いて、樹脂抜け落ち試験を実施する。試験のため、くり抜き部の形状は50mm×50mmの略正方形とする。形成したくり抜き部に、樹脂材料を充填し硬化させる。樹脂はガラス基板の主面と同じ高さになるよう充填される。次に、ガラス基板を試験台に設置する。試験台にはくり抜き部と同形状の穴が設けてられており、該穴とくり抜き部が重なるようにガラス基板を設置する。次に、35mm×35mmの略正方形の断面を持つ金属製の角棒を準備する。角棒の角はR面取りされている。角棒の面が樹脂の表面と平行になるようにして、角棒を樹脂に押し込む。押し込み圧力を徐々に大きくし、樹脂が抜け落ちる、またはガラスが破損した際の押し込み圧力を測定する。試験の結果を以下の表2に示す。
101 くり抜き部
102 貫通孔
103 平面部
104 すり鉢形状
105 くり抜き部内壁
D1 くり抜き部の第1の主面における開口径
D2 くり抜き部の内部の最小径
d1 貫通孔の第1の主面における開口径
d2 貫通孔の内部の最小径
P1 鋸歯形状の突起部同士の距離
W1 鋸歯形状の溝部の深さ
700 レーザ照射装置
750 ステージ
760 レーザ発振器
765 レーザビーム
770 ビーム調整光学系
775 レーザビーム
780 集光光学系
785 レーザビーム
Claims (13)
- 第1の主面および第2の主面を有し、少なくとも1つのくり抜き部と、前記くり抜き部の周囲に形成された少なくとも1つの貫通孔を有し、
前記くり抜き部の前記第1の主面に垂直な断面において、前記くり抜き部の内部の最小径は、前記第1の主面および前記第2の主面における開口径より小さい、半導体パッケージ用ガラス基板。 - 前記くり抜き部の内部の最小径と前記第1の主面の開口径の差は、1μm以上、30μm以下である、請求項1に記載の半導体パッケージ用ガラス基板。
- 前記くり抜き部の前記第1の主面に垂直な断面において、前記くり抜き部の第1の主面における開口部はすり鉢形状を有する、請求項1または2に記載の半導体パッケージ用ガラス基板。
- 前記くり抜き部の内壁は、鋸歯形状を有し、前記鋸歯形状は、前記第1の主面における平面視において、円弧状の溝部と、相互に接続する前記円弧上の溝部の間に形成される突起部が、交互に繰り返す形状である、請求項1から3のいずれか一項に記載の半導体パッケージ用ガラス基板。
- 前記鋸歯形状の、前記第1の表面における前記突起部同士の間隔P1は、15μm以上である、請求項4に記載の半導体パッケージ用ガラス基板。
- 前記第1の表面における、前記突起部同士の間隔P1と、前記貫通孔の開口直径d1の間に、下記関係式1が成り立つ、請求項4または5に記載の半導体パッケージ用ガラス基板。
P1<0.8・d1 (式1) - 前記鋸歯形状の、前記第1の表面における前記溝部の深さW1は、0.5μm以上、10μm以下である、請求項4から6のいずれか一項に記載の半導体パッケージ用ガラス基板。
- 前記くり抜き部の前記第1の主面における開口中心の位置精度は、前記貫通孔から選ばれる任意の一つの貫通孔の前記第1の主面における開口中心を基準とした時、10μm以下である、請求項1から7のいずれか一項に記載の半導体パッケージ用ガラス基板。
- 第1の主面および第2の主面を有するガラス基板を準備する工程、
前記ガラス基板の第1の主面における貫通孔形成予定位置および、
くり抜き予定形状の輪郭にレーザを照射する工程と、
前記ガラス基板をエッチングし、貫通孔を形成およびくり抜き部を形成する工程と、
を備えた半導体パッケージ用ガラス基板の製造方法。 - 前記レーザは波長400nm以下のパルスレーザである、請求項9に記載の半導体パッケージ用ガラス基板の製造方法。
- 前記レーザのパルス幅は1nsec以上、1000nsec未満である、請求項10に記載の半導体パッケージ用ガラス基板の製造方法。
- 前記くり抜き予定形状の輪郭に沿ってレーザを照射することで、初期孔を形成し、前記初期孔同士の間隔が、15μm以上である、請求項10または11に記載の半導体パッケージ用ガラス基板の製造方法。
- 前記ガラス基板は、エッチング溶液に浸漬し、超音波エッチングされる、請求項9から請求項11のいずれか一項に記載の半導体パッケージ用ガラス基板の製造方法。
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