JP2023016861A - ガラス配線基板及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】電解銅めっき層を含む導体層を設けたガラス板に応力が集中するのを防ぎ、クラックが生じることを抑制できるガラス配線基板を提供する。【解決手段】配線基板は、ガラス板１０と、前記ガラス板１０の少なくとも一部を被覆する第１の金属層６０と、前記第１の金属層６０の少なくとも一部を被覆する第２の金属層７０とを有し、前記第２の金属層７０と接する前記第１の金属層６０の面積は、前記第１の金属層６０と対面する前記第２の金属層７０の面積よりも小さい。【選択図】図２
Description
本発明は、ガラス配線基板に関する。
近年、電子機器の高機能化及び小型化が進んでいる。これに伴い、電子機器に搭載される半導体モジュールの高密度化が要求されている。このような要求に応えるために、半導体チップを実装するための配線基板の配線密度を高めることが検討されている。
配線基板に含まれるコア材としては、一般的にガラスエポキシ樹脂が用いられているが、近年、コア材としてガラス板を用いたガラス配線基板が注目されている。
ガラス板は、ガラスエポキシ樹脂からなるコア材と比較して、より高い平滑度を実現できる。そのため、ガラス配線基板では、超微細配線の形成が可能である。それゆえ、ガラス配線基板を用いることで、回路素子の高密度な実装が可能になる。
また、ガラス板の２０℃以上、２６０℃以下の温度範囲における線膨張係数（ＣＴＥ）は、シリコン基板を用いた半導体チップの２０℃以上、２６０℃以下の温度範囲における線膨張係数とほぼ一致する。それゆえ、ガラス配線基板を用いることで、残留応力を抑えつつ半導体チップの実装が可能である。
以上のことから、ガラス配線基板は、高性能な電子機器に搭載される半導体モジュールの配線基板の一つとして注目されている。
ガラス板上に配線を形成する従来の技術としては、例えば、ガラス板上に形成したパラジウムなどを含む無機物と、無電解ニッケルリンめっき皮膜と、電解銅めっき皮膜とからなる積層膜の構造体が示されている（例えば特許文献１参照）。
ガラス板直上に形成された電解銅めっき層を含む導体層の厚みが１５μｍ以上の場合、電解銅めっき層を含む導体の応力によって、導体層下のガラス板にクラックが入るという問題がある。クラックを抑制するためには、ガラス配線基板における導体層を薄くしなければならず、それにより回路抵抗が高くなるという電気特性上の問題が懸念されている。
そこで、前記導体層の厚みを厚くしても、前記導体層下のガラス板にクラックが生じないガラス配線基板が望まれている。かかるクラックの問題は、特許文献１の技術においても同様に懸念され、パラジウムなどを含む無機物と、無電解ニッケルリンめっき皮膜と、電解銅めっき皮膜とからなる導体層における電解銅めっき層の厚みを厚くすることで、主に電解銅めっき層の応力によって、前記導体層下のガラス板にクラックが生じてしまう。
これは、ガラス板に配線を形成する際に、不要な金属層をエッチングして得られるパラジウムなどを含む無機物と、無電解ニッケルリンめっき皮膜と、電解銅めっき皮膜とからなる導体層の断面構造が、矩形断面であったことが原因であり、導体層直下のガラス板に電解銅めっき層の応力が過度に集中しやすくなってクラックが生じていたといえる。
前記導体層下のクラックは、ガラス板側からスパッタにてチタンと銅と、電解銅めっき層を順次積層した場合においても生じた。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、電解銅めっき層を含む導体層を設けたガラス板に応力が集中するのを防ぎ、クラックが生じることを抑制できるガラス配線基板を提供することを目的とする。
本発明の一側面によると、ガラス配線基板は、
ガラス板と、
前記ガラス板の少なくとも一部を被覆する第１の金属層と、
前記第１の金属層の少なくとも一部を被覆する、前記第1の金属層よりもエッチングレートの速い第２の金属層とを有し、
前記第１の金属層と前記第２の金属層をエッチングすることにより、前記第１の金属層を向いた前記第２の金属層の面に、前記第２の金属層の縁から奥側に向かって凹部が形成され、
前記第２の金属層と接する前記第１の金属層の面積は、前記第１の金属層に対面する前記第２の金属層の面積よりも小さい、
ことを特徴とする。
ガラス板と、
前記ガラス板の少なくとも一部を被覆する第１の金属層と、
前記第１の金属層の少なくとも一部を被覆する、前記第1の金属層よりもエッチングレートの速い第２の金属層とを有し、
前記第１の金属層と前記第２の金属層をエッチングすることにより、前記第１の金属層を向いた前記第２の金属層の面に、前記第２の金属層の縁から奥側に向かって凹部が形成され、
前記第２の金属層と接する前記第１の金属層の面積は、前記第１の金属層に対面する前記第２の金属層の面積よりも小さい、
ことを特徴とする。
本発明によると、電解銅めっき層を含む導体層を設けたガラス板に応力が集中するのを防ぎ、クラックが生じることを抑制できるガラス配線基板が提供される。
以下、本発明の態様について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明において、同一要素又は同一機能を有する各部分には、同一符号を用いて、重複する説明は省略する。又、本明細書中、「上」とはガラス基板から遠ざかる方向をいい、「下」とはガラス基板に近づく方向をいう。
図１は、本発明の一実施態様に係るガラス配線基板１を概略的に示す斜視図である。
図１に示すガラス配線基板１は、ガラス板１０と、ガラス板１０の上に形成された導体層１００とを備えている。
ガラス板１０は、典型的には、光透過性を有する。ガラス板１０を構成するガラス材料の成分、及びその配合比率は特に限定されない。ガラス板１０としては、例えば、無アルカリガラス、アルカリガラス、ホウ珪酸ガラス、石英ガラス、サファイアガラス、及び感光性ガラスなど、ケイ酸塩を主成分とするガラスを用いることができる。ガラス板１０としては、半導体パッケージ及び半導体モジュールに用いられるという観点からは、無アルカリガラスを用いることが望ましい。無アルカリガラスに含まれるアルカリ成分の含有率は、０．１質量％以下であることが好ましい。
ガラス板１０の厚さは、１ｍｍ以下であることが好ましい。ガラス板１０の厚さは、貫通孔の形成容易性や製造時のハンドリング性を考慮すると、０．１ｍｍ以上、０．８ｍｍ以下の範囲内にあることがより好ましい。
ガラス板１０の製造方法としては、例えば、フロート法、ダウンドロー法、フュージョン法、アップドロー法、及びロールアウト法などが挙げられる。ガラス板１０は、いずれの方法によって作製されたものを用いてもよい。
ガラス板１０の線膨張係数（ＣＴＥ：Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｏｆ １１ａｅｒｍａｌ Ｅｘｐａｎｓｉｏｎ）は、２０℃以上、２６０℃以下の温度範囲において、０．５×１０-６／Ｋ以上、１６０×１０-６／Ｋ以下の範囲内にあることが好ましく、０．８×１０-６／Ｋ以上、５０×１０-６／Ｋ以下の範囲内にあることがより好ましく、１．０×１０-６／Ｋ以上、８．０×１０-６／Ｋ以下の範囲内にあることが更に好ましい。ガラス板１０の線膨張係数がこの範囲内にあると、ガラス配線基板１上に表面実装されるシリコン基板を用いた半導体チップの線膨張係数との差が小さい傾向にある。なお、線膨張係数とは、温度の上昇に対応して長さが変化する割合を意味している。
ガラス板１０の少なくとも一方の主面は、機能層を備えていてもよい。機能層としては、例えば、微粒子を含む反射防止層、赤外線吸収剤を含む赤外線遮蔽層、ハードコート材料を含む強度付与層、帯電防止剤を含む帯電防止層、着色剤を含む着色層、光学薄膜を含む光学フィルタ層、光散乱膜を含むテクスチャ制御層及びアンチグレア層など挙げることができる。このような機能層は、例えば、蒸着法、スパッタ法、又はウエット方式などの表面処理技術によって形成することができる。
ガラス板１０には、貫通孔が設けられていてもよい。
貫通孔の厚さ方向に対する平行な断面の形状は、長方形であってもよく、Ｘシェイプ、すなわち、貫通孔のトップ径及びボトム径に対して、中央部の径がより小さい形状であってもよく、テーパ状、すなわち、貫通孔のトップ径に対してボトム径がより小さい形状であってもよく、Ｏシェイプ、すなわち、貫通孔のトップ径及びボトム径に対して、中央部の径がより大きい形状であってもよく、その他の形状であってもよい。
貫通孔の厚さ方向に対する垂直な断面の形状は、円形であってもよく、楕円形であってもよく、多角形であってもよい。
図２は、図１に示すガラス配線基板１において、ガラス板１０上に形成された配線の長手方向と垂直になるようにＦ－Ｆ線を通る面で切断したガラス配線基板の断面図である。
図２に示す通り、ガラス板１０上にはガラス主面１０ａ側に導体層１００が設けられている。導体層１００は、第１の金属層６０と第２の金属層７０とからなる。導体層１００は、例えば、回路配線や電極パッドを構成している。導体層１００はガラス板１０のどちらか一方の面に設けられていてもよく、両方の面に設けられていてもよい。
第１の金属層６０は、ガラス板１０の主面１０ａの少なくとも一部を被覆している。更に、第２の金属層７０は、第１の金属層６０の少なくとも一部を被覆している。第２の金属層７０の下面は、第１の金属層６０の上面外縁近傍にて浸食されて削られており、その内側で第１の金属層６０の上面に接している。これから明らかであるが、第１の金属層６０が第２の金属層７０と接する面積は、第１の金属層６０に対面する第２の金属層７０の面積よりも小さい。換言すれば、第２の金属層７０の下面は、第１の金属層６０の上面と接しない領域（外周領域）を有する。
具体的には、図２に示すように、第２の金属層７０は、第１の金属層６０側を向いた面の両側に凹部７０１を形成する。凹部７０１は、それぞれ導体層端部から奥側に向かって深さａ、ｂを有している。このように、第１の金属層６０と第２の金属層７０とからなる導体の断面形状は矩形ではなく、接合面に近傍に凹部７０１（くびれ）が設けられた形状を有する。このような凹部７０１を設けることにより、第１の金属層６０と第２の金属層７０とが接する面積は、第１の金属層６０の上面と対面する第２の金属層７０の下面の面積よりも小さくなり、これにより、くびれが設けられていない場合に比べ、第２の金属層７０の応力がガラス主面１０ａに集中することが抑制されるため、クラックが生じにくくなる。
凹部７０１の深さａ、ｂは両側で同じでもよく、同じでなくてもよい。
図３に示すガラス配線基板２は、図２に示すガラス配線基板１をより詳細に示した図である。
導体層１０００は、第１の金属層６００と第２の金属層７００とからなる。また、第１の金属層６００は例えば、金属層２００と、金属層３００と、金属層５００とを順次積層し、且つ金属層３００と金属層５００との間に金属含有物４００を有してなる。なお、第１の金属層６００における金属層の層数は、本例に限定されるわけではない。
第２の金属層７００はめっき法によって形成される。例えば、第２の金属層７００を形成するめっきは、銅（Ｃｕ）や銅を含む合金が選択されるが、導電性に優れる電解銅めっきとすることが望ましい。
金属層２００と金属層３００は、スパッタ法又は化学気相堆積（ＣＶＤ）法によって形成される。例えば、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）、金（Ａｕ）、イリジウム（Ｉｒ）、ルテニウム（Ｒｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）などの金属が挙げられる。また、導電性を有する材料として、Ａｌ－Ｓｉ系合金、Ａｌ－Ｓｉ－Ｃｕ系合金、Ａｌ－Ｃｕ系合金、Ｎｉ－Ｆｅ系合金、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、インジウム酸化亜鉛（ＩＺＯ）、活性酸化亜鉛（ＡＺＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、Ｃｕ３Ｎ４、Ｃｕ合金の単体又はこれらの混合物を使用することもできる。
金属層２００と金属層３００は、それぞれスパッタ法で形成されるチタンと銅であることが望ましい。
前記金属層２００がチタンからなる場合、チタンの厚みは、０．０１μｍ以上、０．１μｍ以下の範囲内であることが好ましい。チタンの厚みを０．０１μｍ以上にすることでガラスとの良好な密着性が発現する。一方、チタンの厚みは０．１μｍより厚くしても、ガラスとの密着性は変化しないため、生産性を考慮して、チタンの厚みは０．１μｍ以下にするのが望ましい。
前記金属層３００が銅からなる場合、銅の厚みは、０．０９μｍ以上、０．５μｍ以下の範囲内であることが好ましい。銅の厚みを０．０９μｍ以上にすることで、銅からなる金属層３０上に後述する金属層５００をピンホールなく緻密に形成できる。これにより、電気特性が向上する。一方、銅の厚みを０．５μｍより厚くしても、電気的特性などに変化は認められないため、生産性を考慮して、銅の厚みは０．５μｍ以下にするのが望ましい。
前記金属層５００は、無電解ニッケルリンめっきからなる。前記金属層５００を電解銅めっきからなる第２の金属層７００よりもエッチングレートが遅い無電解ニッケルリンめっきにより形成することで、配線形成時に不要な無電解ニッケルリンめっきからなる金属層５００をエッチングする工程で、第１の金属層６００と接する電解銅めっきからなる第２の金属層側が優先的にエッチングされ、第１の金属層６００と接する電解銅めっきからなる第２の金属層７００側に凹部７０１が形成される。
これにより、第１の金属層６００と接する電解銅めっきからなる第２の金属層７００の面積は、第１の金属層６００の上面と対面する前記第２の金属層７００の下面の面積よりも小さくなる。
前記無電解ニッケルリンめっき層には、ニッケル及びリン以外にも、硫黄（Ｓ）、鉛（Ｐｂ）及びビスマス（Ｂｉ）などの他の成分を含んでいてもよい。
無電解ニッケルリンめっき液は、ニッケルを含む金属塩と、還元剤とを含んでいる。ニッケルを含む金属塩としては、例えば、硫酸ニッケル、塩化ニッケル又はこれらの混合物を挙げることができる。無電解ニッケルリンめっき液に含まれるニッケルを含む金属塩の濃度は、１０ｇ／Ｌ以上、６０ｇ／Ｌ以下の範囲内にあることが好ましく、１５ｇ／Ｌ以上、４５ｇ／Ｌ以下の範囲内にあることがより好ましく、２０ｇ／Ｌ以上、３０ｇ／Ｌ以下の範囲内にあることが更に好ましい。
還元剤は、ニッケルを含む金属塩を還元する。還元剤としては、例えば、ホルマリン、ヒドラジン、次亜リン酸、次亜リン酸ナトリウム、水素化ホウ素ナトリウム又はこれらの混合物を挙げることができるが、次亜リン酸、次亜リン酸ナトリウム又はこれらの混合物を使用するのが望ましい。無電解ニッケルリンめっき液に含まれる還元剤の濃度は、１０ｇ／Ｌ以上、６０ｇ／Ｌ以下の範囲内にあることが好ましく、１５ｇ／Ｌ以上、４５ｇ／Ｌ以下の範囲内にあることがより好ましく、２０ｇ／Ｌ以上、３０ｇ／Ｌ以下の範囲内にあることが更に好ましい。
無電解ニッケルリンめっき液は、金属系添加剤、有機系添加剤、錯化剤、ｐＨ調整剤、緩衝剤又はこれらの混合物を更に含んでいてもよい。
金属系添加剤は、無電解ニッケルリンめっき液の安定性を高める。金属系添加剤は、例えば、鉛、ビスマス又はこれらの混合物を含んでいる。
有機系添加剤は、ニッケルの析出を促す。有機系添加剤は、例えば、硫黄を含んでいる。
錯化剤としては、例えば、水酸化アンモニウム、クエン酸ナトリウム、エチレングリコール又はこれらの混合物を挙げることができる。無電解ニッケルリンめっき液に含まれる錯化剤の濃度は、１０ｇ／Ｌ以上、６０ｇ／Ｌ以下の範囲内にあることが好ましく、１０ｇ／Ｌ以上、５０ｇ／Ｌ以下の範囲内にあることがより好ましく、２０ｇ／Ｌ以上、３０ｇ／Ｌ以下の範囲内にあることが更に好ましい。
ｐＨ調整剤としては、例えば、水酸化ナトリウム、アンモニア、硫酸又はこれらの混合物を挙げることができる。
緩衝剤としては、例えば、クエン酸ナトリウム、ホウ酸、炭酸又はこれらの混合物を挙げることができる。
また、無電解ニッケルリンめっき液は、塩化アンモニウムを含んでいてもよい。無電解ニッケルリンめっき液に含まれる塩化アンモニウムの濃度は、１０ｇ／Ｌ以上、６０ｇ／Ｌ以下の範囲内にあることが好ましく、１０ｇ／Ｌ以上、５０ｇ／Ｌ以下の範囲内にあることがより好ましく、２０ｇ／Ｌ以上、３０ｇ／Ｌ以下の範囲内にあることが更に好ましい。
無電解ニッケルリンめっき皮膜中のリン含有率を５質量％以上、１２質量％以下にする場合、無電解ニッケルリンめっき液のｐＨは３以上、６以下の範囲内とすることが好ましく、５．０以上、５．５以下の範囲内とすることがより好ましい。また、無電解ニッケルリンめっき液の温度は、例えば、６０℃以上、８０℃以下の範囲内とすることが好ましい。
無電解ニッケルリンめっき皮膜中のリン含有率を０．５質量％以上、５質量％未満にする場合、無電解めっき処理に際しては、無電解ニッケルリンめっき液のｐＨは７以上、９以下の範囲内とすることが好ましい、無電解ニッケルリンめっき液の温度は、例えば、３０℃以上、６０℃以下の範囲内とすることが好ましい。
前記無電解ニッケルリンめっき層の厚さは、例えば、蛍光Ｘ線元素分析法により得ることができる。
前記銅からなる金属層３００と、前記無電解ニッケルリンめっきからなる金属層５００との間には、金属含有物４００が介在する。金属含有物４００は、少なくともパラジウムを含む。金属含有物４００は層を成していてもよい。金属含有物４００中のパラジウムは、無電解ニッケルリンめっきを形成するための触媒として働く。パラジウムは単体でもよく、無機物との混合物でもよく、有機物との混合物でもよく、さらには、無機物や有機物との混合物でもよい。
前記電解銅めっきからなる第２の金属層７００と無電解ニッケルリンめっきからなる金属層５００とが接する界面で、第２の金属層７００に形成される凹部は、前記金属含有物４００に含まれるパラジウムの被覆率（単位面積当たりのパラジウムの量）により管理できる。パラジウムの被覆率が、０．０１μｇ／ｃｍ２から、５００μｇ／ｃｍ２まで増えるのに従い、電解銅めっきからなる第２の金属層７００と無電解ニッケルリンめっきからなる金属層５００とが接する面積は小さくなる。すなわち凹部７０１の深さａ、ｂが増大する。
前記銅よりなる金属層３００に対し、金属含有物４００に含まれるパラジウムの被覆率はパラジウム単体で蛍光Ｘ線分析計にて０．０１μｇ／ｃｍ２以上、５００μｇ／ｃｍ２以下の範囲内であることが好ましい。パラジウムの被覆率が０．０１μｇ／ｃｍ２より少ない場合、パラジウムの触媒活性が弱く、無電解ニッケルリンめっきからなる金属層５００を形成しにくくなるため望ましくない。また、前記導体層１０００の断面構造が矩形状に近くなり、クラック抑制効果が得られない。
また、前記少なくともパラジウムを含む金属含有物４００は、配線形成時に無電解ニッケルリンめっきよりなる金属層５００と銅よりなる金属層３００をエッチングする際に、除去されるが、パラジウムの被覆率が５００μｇ／ｃｍ２より多い場合、無電解ニッケルリンめっきよりなる金属層５００と銅よりなり金属層３００のエッチング時に、前記金属含有物４００中のパラジウムの除去が困難になるため、望ましくない。パラジウムの被覆率は、１μｇ／ｃｍ２以上、１００μｇ／ｃｍ２以下の範囲内であると更に好ましい。
前記銅よりなる金属層３００に対する金属含有物４００中のパラジウム被覆率は、金属層３００を触媒化する際のパラジウム処理液への浸漬時間によってコントロールできる。パラジウム処理液には、パラジウム錯体を含んだものや、スズとパラジウムのコロイド溶液などを用いることができる。
前記チタンよりなる金属層２００と、前記銅よりなる金属層３００と、前記少なくともパラジウムを含む金属含有物４００と、前記無電解ニッケルリンめっきよりなる金属層５００の各界面には各金属由来の金属間化合物層が形成されていてもよい。
断面視にて、チタンよりなる金属層２００と銅よりなる金属層３００と無電解ニッケルリンめっきよりなる金属層５００の各層が接する面積は同じでなくてもよい。
次に、上述した図３に示すガラス配線基板２の製造方法の一例について、図４（Ａ）から図４（Ｇ）を参照しながら説明する。
先ず、ガラス板１０を準備する。次に、図４（Ａ）に示すように、ガラス板１０の主面１０ａにガラス側から金属層２００と金属層３００を順次積層する。具体的には、ガラス板１０の一方の主面に、スパッタ法により、金属層２００と金属層３００として、チタン層と、銅層を形成する。
次に、図４（Ｂ）に示すように、金属層３００上に金属含有物４００を形成後、金属層５００を形成する。具体的には、金属含有物４００と金属層５００として、少なくともパラジウムを含む層と、無電解ニッケルリンめっき層を形成する。
次に、図４（Ｃ）に示すように、ガラス主面１０ａ上に設けた無電解ニッケルリンめっきよりなる金属層５００上に、ロールラミネート装置などを用いてドライフィルムレジストをラミネートし、フォトリソグラフィーにより、開口部ＲＥ０を有するレジスト層ＲＥ１を形成する。
次に、図４（Ｄ）に示すように無電解ニッケルリンめっきよりなる金属層５００上に電解銅めっき液中で電解めっき法により、電解銅めっきからなる第２の金属層７００を形成する。
次に、水酸化ナトリウム溶液やＴＭＡＨ溶液中などで、レジスト層ＲＥ１を剥離して、図４（Ｅ）に示す基板を得る。
次に、図４（Ｆ）に示すように、無電解ニッケルリンめっきよりなる金属層５００と銅よりなる金属層３００を順次エッチングする。このとき、電解銅めっきよりなる第２の金属層７００は、金属含有物４００のパラジウムの触媒作用により、無電解ニッケルめっき層よりなる金属層５００と接する側の外周で浸食が進行し、凹部７０１が形成される。
次に、チタンよりなる金属層２００をエッチングして、図４（Ｇ）に示すようなガラス配線基板が得られる。このようにして、少なくともガラス板１０の一部を被覆する金属層２００と、金属層３００と、金属含有物４００と、金属層５００とからなる第１の金属層６００と、第１の金属層の少なくとも一部を被覆する第２の金属層７００が得られ、更には、第２の金属層７００と接する第１の金属層６００の面積が、第１の金属層６００と対面する側の第２の金属層７００の面積よりも小さいガラス配線基板が得られる。
上述したガラス配線基板の構造により、電解銅めっきよりなる第２の金属層７００直下のガラスに掛かる応力を緩和することができ、電解銅めっき層を１５μｍより厚く形成した場合でも、ガラス板１０にクラックが発生するのを抑制できる。
なお、本発明は上述の実施形態及び変形例に限定されるものではない。この他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能であるのは勿論である。
以下、導体層下ガラスクラック有無の評価に関する実施例を、比較例と比較して説明する。
［導体層下ガラスクラック有無の判定］
以下、実施例１、２及び比較例１で得られたガラス配線基板について、導体層下のガラス板を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察し、サンプル数Ｎ＝１０にて、ガラスクラックの有無を判定した。
以下、実施例１、２及び比較例１で得られたガラス配線基板について、導体層下のガラス板を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察し、サンプル数Ｎ＝１０にて、ガラスクラックの有無を判定した。
＜実施例１＞
本実施例では、図５の製造例に倣いガラス配線基板３を作製した。
本実施例では、図５の製造例に倣いガラス配線基板３を作製した。
先ず、図５（Ａ）に示すように、３００μｍ厚みのガラス板１１（ＯＡ－１０Ｇ；日本電気硝子株式会社製）を準備し、ガラス板１１の片面に、スパッタ法により５０ｎｍ厚みのチタン層２１と、３００ｎｍ厚みの銅層３１を堆積させた。
次に、図５（Ｂ）に示すように、銅層３１上にパラジウム含有物４１を設けた。パラジウム含有物４１は、図５（Ａ）記載の基板を室温で１ｇ／Ｌの塩化パラジウム溶液に６０秒間浸漬することで形成した。このときの銅層３１上のパラジウム含有物４１におけるパラジウム被覆率は１μｇ／ｃｍ２であった。更に、パラジウム含有物４１上に、めっき液に浸漬することで０．１μｍ厚みの無電解ニッケルリンめっき層５１を形成した。
このようにして、チタン層２１と銅層３１とパラジウム含有物４１と無電解ニッケルリンめっき層５１からなる第１の金属層６１をガラス板１１上に設けた。
次に、図５（Ｃ）に示すように無電解ニッケルリンめっき層５１上にロールラミネート装置を用いて、５６μｍ厚みの感光性ドライフィルムレジストをラミネートすることにより、第１レジスト層ＲＥ２を形成し、所定の位置を露光、現像することで開口部ＲＥOを設けた。ＲＥ０の開口サイズは、約５００μｍ×５００μｍであった。
次に図５（Ｄ）に示すように硫酸銅めっき液に基板を浸漬し、１ＡＳＤ（電流密度）で厚みが１５μｍになるように電解銅めっき層７１を形成した。
次に、図５（Ｄ）で得られた基板を６０℃、５％水酸化ナトリウムの水溶液中に浸漬して、ＲＥ２を剥離して図５（Ｅ）の基板を得た。
次に、図５（Ｆ）に示すように、無電解ニッケルリンめっき層５１と、パラジウム含有物４１と、銅層３１を、過酸化水素水と硫酸の混合溶液（ｐＨ１、温度２５℃）を用いてエッチングして、凹部７０１を備えた電解銅めっき層７１を得た。
次に、図５（Ｇ）に示すように、チタン層２１を過酸化水素水とアンモニア水との混合溶液（ｐＨ９、温度２５℃）を用いて除去した。
このようにして、少なくともガラスの一部を被覆するチタン層２１と、銅層３１と、パラジウム含有物４１と、無電解ニッケルリンめっき層５１とからなる第１の金属層６１と、第１の金属層６１の少なくとも一部を被覆する第２の金属層となる電解銅めっき層７１が得られ、更には、第１の金属層６１と、第２の金属層となる電解銅めっき層７１との接触面積が、第１の金属層６１と対面する側の第２の金属層となる電解銅めっき層７１の面積よりも小さいガラス配線基板４が得られた。
このとき、第１の金属層６１と第２の金属層となる電解銅めっき層７１とが接する面積は２４．９×１０３μｍ２であった。一方、第１の金属層６１と対面する第２の金属層となる電解銅めっき層７１の面積は２５．０×１０３μｍ２であった。なお、面積の求め方として、ガラス配線基板４を切断し、その切断面を顕微鏡で観察して、第１の金属層６１の上面寸法を求め、また第１の金属層６１の上面から側方に突出した第２の金属層７１の下面寸法を求め、それぞれ面積を演算した。
＜実施例２＞
本実施例２では、実施例１における電解銅めっき層７１の厚みを２５μｍにした。それ以外は、実施例１と同様の製法で実施例２を形成した。
本実施例２では、実施例１における電解銅めっき層７１の厚みを２５μｍにした。それ以外は、実施例１と同様の製法で実施例２を形成した。
このとき、第１の金属層６１と第２の金属層となる電解銅めっき層７１とが接する面積は２４．５×１０３μｍ２であった。第１の金属層６１と対面する第２の金属層となる電解銅めっき層７１の面積は２５．０×１０３μｍ２であった。
＜比較例１＞
本比較例１では、パラジウム含有物４１と、無電解ニッケルリンめっき層５１を用いず、チタン層２１と銅層３１上に第２の金属層となる電解銅めっき層７１を形成した以外は、実施例１と同様の製法でガラス配線基板を得た。
本比較例１では、パラジウム含有物４１と、無電解ニッケルリンめっき層５１を用いず、チタン層２１と銅層３１上に第２の金属層となる電解銅めっき層７１を形成した以外は、実施例１と同様の製法でガラス配線基板を得た。
得られた導体層中の電解銅めっき層に凹部はなく、矩形断面形状の導体層（不図示）が得られた。すなわち、第１の金属層となる銅層３１と第２の金属層となる電解銅めっき層７１とが接する面積と、第１の金属層となる銅層３１と対面する第２の金属層となる電解銅めっき層７１の面積は、共に２５．０×１０３μｍ２であった。
表１は、実施例１、２と比較例１について上記の結果をまとめたものである。なお、ガラスクラック評価については、ガラス配線基板の表面を顕微鏡で視認して、クラックの有無を判定した。表１の評価において、１０／１０ＯＫとは、１０サンプルを評価して１０サンプルともクラックが生じなかったことを示し、１０／１０ＮＧとは、１０サンプルを評価して１０サンプルともクラックが生じたことを示す。
表１に示すように、実施例１，２に掛かるガラス配線基板は、電解銅めっき層の厚みを１５μｍ、２５μｍとした場合のいずれでも、チタン層と銅層と無電解ニッケルリンめっき層と電解銅めっき層とからなる導体層下でのガラスクラックは認められなかった。一方、比較例１にかかるガラス配線基板は、電解銅めっき層の厚みを１５μｍとしても全数でクラックが発生していた。これにより、パラジウム含有物を用いることによる効果が確認された。
１、２、３・・・ガラス配線基板
１０、１１・・・ガラス板
２０、３０、５０・・・金属層
４０・・・金属含有物層
６０、６１、６００・・・第１の金属層
７０、７００・・・第２の金属層
２１・・・チタン層
３１・・・銅層
４１・・・パラジウム含有物
５１・・・無電解ニッケルリンめっき層
７１・・・電解銅めっき層
７０１・・・凹部
ＲＥ１、ＲＥ２・・・レジスト層
１０、１１・・・ガラス板
２０、３０、５０・・・金属層
４０・・・金属含有物層
６０、６１、６００・・・第１の金属層
７０、７００・・・第２の金属層
２１・・・チタン層
３１・・・銅層
４１・・・パラジウム含有物
５１・・・無電解ニッケルリンめっき層
７１・・・電解銅めっき層
７０１・・・凹部
ＲＥ１、ＲＥ２・・・レジスト層
本発明は、ガラス配線基板及びその製造方法に関する。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、電解銅めっき層を含む導体層を設けたガラス板に応力が集中するのを防ぎ、クラックが生じることを抑制できるガラス配線基板及びその製造方法を提供することを目的とする。
本発明の一側面によると、ガラス配線基板は、
ガラス板と、
前記ガラス板の少なくとも一部を被覆する第１の金属層と、
前記第１の金属層の少なくとも一部を被覆する第２の金属層とを有し、
前記第１の金属層は、パラジウムを含む金属含有物からなるパラジウム含有層を有し、前記パラジウム含有層に含まれるパラジウムの被覆率が、０．０１μｇ／ｃｍ ２ から５００μｇ／ｃｍ ２ までであり、
前記第２の金属層と接する前記第１の金属層の面積は、前記第１の金属層に対面する前記第２の金属層の面積よりも小さい、
ことを特徴とする。
また、本発明のガラス配線基板の製造方法は、
ガラス板と、前記ガラス板の少なくとも一部を被覆する第１の金属層と、前記第１の金属層の少なくとも一部を被覆する第２の金属層とを有し、前記第１の金属層が、パラジウムを含む金属含有物からなるパラジウム含有層を有するガラス配線基板の製造方法において、
前記第２の金属層のエッチングレートは、前記第１の金属層のエッチングレートより速くなっており、
前記パラジウム含有層に含まれるパラジウムの被覆率を、０．０１μｇ／ｃｍ ２ から５００μｇ／ｃｍ ２ まで変化させることにより、前記第１の金属層と前記第２の金属層をエッチングする際に、前記第１の金属層を向いた前記第２の金属層の面において、前記第２の金属層の縁から奥側に向かって形成される浸食部の深さを調整する、
ことを特徴とする。
ガラス板と、
前記ガラス板の少なくとも一部を被覆する第１の金属層と、
前記第１の金属層の少なくとも一部を被覆する第２の金属層とを有し、
前記第１の金属層は、パラジウムを含む金属含有物からなるパラジウム含有層を有し、前記パラジウム含有層に含まれるパラジウムの被覆率が、０．０１μｇ／ｃｍ ２ から５００μｇ／ｃｍ ２ までであり、
前記第２の金属層と接する前記第１の金属層の面積は、前記第１の金属層に対面する前記第２の金属層の面積よりも小さい、
ことを特徴とする。
また、本発明のガラス配線基板の製造方法は、
ガラス板と、前記ガラス板の少なくとも一部を被覆する第１の金属層と、前記第１の金属層の少なくとも一部を被覆する第２の金属層とを有し、前記第１の金属層が、パラジウムを含む金属含有物からなるパラジウム含有層を有するガラス配線基板の製造方法において、
前記第２の金属層のエッチングレートは、前記第１の金属層のエッチングレートより速くなっており、
前記パラジウム含有層に含まれるパラジウムの被覆率を、０．０１μｇ／ｃｍ ２ から５００μｇ／ｃｍ ２ まで変化させることにより、前記第１の金属層と前記第２の金属層をエッチングする際に、前記第１の金属層を向いた前記第２の金属層の面において、前記第２の金属層の縁から奥側に向かって形成される浸食部の深さを調整する、
ことを特徴とする。
本発明によると、電解銅めっき層を含む導体層を設けたガラス板に応力が集中するのを防ぎ、クラックが生じることを抑制できるガラス配線基板及びその製造方法が提供される。
Claims (5)
- ガラス板と、
前記ガラス板の少なくとも一部を被覆する第１の金属層と、
前記第１の金属層の少なくとも一部を被覆する、前記第1の金属層よりもエッチングレートの速い第２の金属層とを有し、
前記第１の金属層と前記第２の金属層をエッチングすることにより、前記第１の金属層を向いた前記第２の金属層の面に、前記第２の金属層の縁から奥側に向かって凹部が形成され、
前記第２の金属層と接する前記第１の金属層の面積は、前記第１の金属層に対面する前記第２の金属層の面積よりも小さい、
ことを特徴とするガラス配線基板。 - 前記第１の金属層は、複数の金属が積層されている、
ことを特徴とする請求項１に記載のガラス配線基板。 - 前記第１の金属層は、前記ガラス板側からチタンと、銅と、無電解ニッケルリンめっきとが順次積層され、前記銅の層と前記無電解ニッケルリンめっきの層との間にパラジウム含有物が配置されている、
ことを特徴とする請求項２に記載ガラス配線基板。 - 前記第２の金属層は、電解銅めっき層である、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のガラス配線基板。 - 前記第２の金属層は、前記第１の金属層に接する面の外周近傍にて浸食されている、
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のガラス配線基板。
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