JP3618200B2

JP3618200B2 - Method for manufacturing ceramic substrate and electronic circuit device

Info

Publication number: JP3618200B2
Application number: JP20942597A
Authority: JP
Inventors: 建興宮内; 幹雄本郷; 克郎水越; 隆松本; 務渋谷; 薫片山; 伸一和井; 達事坂本; 秀昭佐々木
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1997-08-04
Filing date: 1997-08-04
Publication date: 2005-02-09
Anticipated expiration: 2017-08-04
Also published as: JPH1154885A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、セラミックで構成される高密度回路基板を製造するセラミック基板の製造方法およびセラミック基板に半導体デバイス等の電子回路素子を実装した電子回路装置を製造する電子回路装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１４は、従来の電子回路装置の製造方法を示した図である。図１４（ａ）に示すステップにおいて、多数個取りの生セラミック基板１はポンチ２により穴７０があけられる。次に、図１４（ｂ）に示すステップにおいて、ポンチ２によりあけられた穴７０に上下を電気的に接続するための導体４が埋め込まれる。続いて、図１４（ｃ）に示すステップにおいて、表面に平面方向の配線材料５が印刷される。このようにして作られた各層の生セラミックは、図１４（ｄ）に示すステップにおいて、数枚ないし数十枚重ねられ、加圧されて積層体６’となる。次に、図１４（ｅ）に示すステップにおいて、積層体６’を炉に入れて焼成することにより、硬い焼成セラミック７’が製作されることになる。次に、図１４（ｆ）に示すステップにおいて、焼成セラミック７’は必要な分割を行うため切断台８にワックスで接着される。次に、図１４（ｇ）に示すステップにおいて、切断台８にワックスで接着された焼成セラミック７’に対して、研削液（図示せず）を流しながらダイヤモンド・ブレード（図示せず）でダイシングされて、各個別の焼成セラミック基板９’に分割される。次に、図１４（ｈ）に示すステップにおいて、ワックスを暖めて個別セラミック９’を取り外す。次に、図１４（ｉ）に示すステップにおいて、付着したワックス１０を洗浄することによって個別の焼成セラミック基板９’を得ることができる。
【０００３】
最後に、図１４（ｊ）に示すステップにおいて、個別に得られた焼成セラミック基板９’上にＬＳＩチップ１１を装着することによって、電子回路装置を製造することができた。
また、ダイシングに代るセラミックの割断については、従来技術として
（１）「レーザ割断」沖山俊裕精密工学会会誌Ｖｏｌ６０，Ｎｏ．２，１９９４，Ｐ１９６〜１９９
（２）特開平３−４８９号公報
（３）特開平４−１６７９８５号公報
（４）特開平４−３７４９２号公報
などが知られていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術では、生セラミックの穴あけは機械的な運動速度によりスピードを制限され、また０．１ｍｍより穴径が小さくなると、ポンチ加工が困難になる等の課題を有していた。また、焼成後のセラミックの分割については、ダイヤモンドブレードを高速回転させて研削液で冷やしながら切断するため、ウェット加工となり、速度も遅く、ブレードの摩耗も激しい等の問題があった。また切断幅が必要であるという課題もあった。また、取付のために用いたワックスは十分洗浄除去する必要があり、ここでもウェットプロセスが不可欠となり、大きな工数と洗浄装置と洗浄のための多くの水が必要であった。
【０００５】
本発明の目的は、上記課題を解決すべく、生セラミックに対して、約０．１ｍｍより小さく、導体の充填性を向上させた穴あけを可能にして実装密度の向上を図り、しかもドライプロセスでＬＳＩチップを実装可能な分割された焼成セラミック基板を製造して工程減少、および工数低減を図ったセラミック基板およびＬＳＩチップを実装した電子回路装置の製造方法を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、生セラミックに対して、約０．１ｍｍより小さく、導体の充填性を向上させた穴あけを可能にして実装密度の向上を図り、しかもドライプロセスでＬＳＩチップを実装可能な分割された焼成セラミック基板をスルーホール導体や配線に対してダメージをおよぼすことなく製造して工数低減を図ると共に信頼性を有するセラミック基板を高歩留まりで製造することができるようにしたセラミック基板およびＬＳＩチップを実装した電子回路装置の製造方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、生セラミックに対してレーザ光を照射して除去に基づく穴あけ加工を行う穴あけ工程と、該穴あけ工程によって生セラミックに対して穴あけされた穴へ導体を充填する導体充填工程と、前記生セラミックの平面に所望の配線導体を印刷等によって形成する配線導体形成工程と、前記導体充填工程および配線導体形成工程で導体が形成された生セラミックを積層加圧する積層工程と、該積層工程で積層加圧された積層体を焼成して焼成セラミック基板を得る焼成工程と、該焼成工程で焼成された焼成セラミック基板に対して分割すべき割断線に沿ってデフォーカス状態でレーザ光を照射して加熱応力を発生させて割断する割断工程とを有することを特徴とするセラミック基板の製造方法である。
また、本発明は、前記セラミック基板の製造方法における穴あけ工程において、一つの穴あけ加工を、レーザスポットを円周状に複数回照射することにより行うことを特徴とする。また、本発明は、前記セラミック基板の製造方法における穴あけ工程において、加工穴からのレーザ光の透過光または加工穴の画像をモニタして不完全な穴であるか否かを判別記憶し、不完全な穴のみにレーザ光を再度照射して再加工することを特徴とする。また、本発明は、前記セラミック基板の製造方法において、焼成工程の前に、積層体の裏面に、割断工程における割断を誘起する溝を少なくとも割断線の端部に形成する溝形成工程を有することを特徴とする。
【０００７】
また、本発明は、前記セラミック基板の製造方法における割断工程において、少なくとも焼成セラミック基板の側面における割断線に対して機械的な応力を付与することを特徴とする。また、本発明は、前記セラミック基板の製造方法における割断工程において、少なくとも焼成セラミック基板の側面における割断線に対して熱的な応力を付与することを特徴とする。
また、本発明は、前記セラミック基板の製造方法における割断工程において、少なくとも焼成セラミック基板の側面における割断線に対して加工を施すことを特徴とする。また、本発明は、前記セラミック基板の製造方法における穴あけ工程において、レーザ光として、ＱスイッチＹＡＧレーザ光源から得られるパルスレーザ光を用いることを特徴とする。また、本発明は、前記セラミック基板の製造方法における割断工程において、レーザ光として、遠赤外レーザ光を用いることを特徴とする。また、本発明は、前記セラミック基板の製造方法における割断工程において、レーザ光として、ＣＯ_２レーザ光を用いることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明は、前記セラミック基板の製造方法における穴あけ工程において、高速化するために、レーザ光をＸ、Ｙ両軸に走査できる一組のガルバノミラーで走査回転させて穴をあける方式とした。
また、本発明は、生セラミックに対してレーザ光を照射して除去に基づく穴あけ加工を行う穴あけ工程と、該穴あけ工程によって生セラミックに対して穴あけされた穴へ導体を充填する導体充填工程と、前記生セラミックの平面に所望の配線導体を印刷等によって形成する配線導体形成工程と、前記導体充填工程および配線導体形成工程で導体が形成された生セラミックを積層加圧する積層工程と、該積層工程で積層加圧された積層体を焼成して焼成セラミック基板を得る焼成工程と、該焼成工程で焼成された焼成セラミック基板に対して分割すべき割断線に沿ってデフォーカス状態でレーザ光を照射して加熱応力を発生させて割断する割断工程と、該割断工程によって割断された個別セラミック基板上にＬＳＩチップを実装する実装工程とを有することを特徴とする電子回路装置の製造方法である。
【０００９】
以上説明したように、前記構成によれば、生セラミックに対して、約０．１ｍｍより小さく、導体の充填性を向上させた穴あけを可能にして実装密度の向上を図り、しかもドライプロセスでＬＳＩチップを実装可能な分割された焼成セラミック基板を製造して工程減少および工数低減を図ることが可能となる。
また、前記構成によれば、生セラミックに対して、約０．１ｍｍより小さく、導体の充填性を向上させた穴あけを可能にして実装密度の向上を図り、しかもドライプロセスでＬＳＩチップを実装可能な分割された焼成セラミック基板をスルーホール導体や配線に対してダメージをおよぼすことなく製造して工程減少および工数低減を図ると共に信頼性を有するセラミック基板およびＬＳＩチップを実装した電子回路装置を高歩留まりで製造することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明に係るセラミック基板および電子回路装置の製造方法についての実施の形態について、図面を用いて説明する。
図１は、本発明に係る電子回路装置の製造方法の一実施の形態を示す工程図である。
電子回路装置は、図１（ｉ）に示すように、焼成され、分割されたセラミック基板９上にＬＳＩチップ１１を実装することによって構成される。
まず、図１（ａ）には、レーザ光２１による多数個どりの生セラミック基板へのスルーホール穴あけ工程を示す。該工程では、対物レンズ３６で集光されるレーザ光２１により、生セラミック基板１に次々と穴３があけられていく。即ち、図２に示すレーザ穴あけ加工装置によって、生セラミック基板１に次々と穴あけ加工が行われる。そして、穴が通ったかどうかは、下部に設けた光検知器３７でモニターすることにより制御装置４１内のＣＰＵにおいて検出確認され、不十分なものは番地が記憶され、生セラミック基板１上におけるある領域について穴加工が終わった後、または生セラミック基板１上において最終穴加工が終わった後、再度穴が不十分なものだけ追加工を行い、目づまり穴をなくす。
【００１１】
次に、図１（ｂ）には、スルーホール穴への導通材料埋込工程を示す。該工程では、上下を電気的に接続するためのＷ等の導体４が各穴３に埋め込まれる。
続いて、図１（ｃ）には、生セラミック基板の表面への平面配線印刷工程を示す。該工程では、生セラミック基板１の表面に平面方向の配線材料５が印刷等によって形成される。
次に、図１（ｄ）には、積層工程を示す。該工程では、上記のようにして作られた各層の生セラミックが、数枚ないし数十枚重ねられ、加圧されて積層体６を製作する。
次に、図１（ｅ）には、積層体６の裏面に分割溝２２を形成する裏面に分割溝形成工程を示す。該工程では、積層体６を炉に入れて焼成する前に、分割すべき線に沿って積層体６の裏面に溝２２を形成する。この溝２２を形成するのは、図１（ｇ）に示す分割工程で分割する際、端において真っ直ぐ割れずに跳ね９４が生じるのを防止するためである。従って分割する際、端となる部分にのみに溝２２を形成しても良い。そして、溝の幅は０．１ｍｍ〜１．０ｍｍ程度、溝の深さは０．０５ｍｍ〜０．５ｍｍ程度で幅、深さはそれぞれ、積層体６の厚さの１０％程度以内くらいが適当である。溝の形成は、金属刃のついたローラーを転がすか、ナイフ状のものを押しつけるか、寸法の決まった量産物の場合は、加圧治具下側に予め溝部のでっぱりをつけた板を取り付けておく等の方法がある。
【００１２】
次に、図１（ｆ）には、炉に入れて焼成する焼成工程を示す。該工程では、裏面に分割溝２２が形成された積層体６を炉に入れて焼成し、硬い焼成セラミック７を製作する。
続いて、図１（ｇ）には、レーザ加熱応力による個々の焼成セラミック基板に分割する分割工程を示す。該工程では、図６に示すレーザ加熱応力による分割装置によって分割される。即ち、製作された硬い焼成セラミック７を真空吸着台７７に固定し、焦点外しでビーム径が広げられた集光レーザ光２３を、固定された焼成セラミック７に対して分割線に沿って照射することによって加熱応力が生じて端部から端部へと焼成前につけられた溝に沿って正確に割断が発生し、図１（ｈ）に示すように個別の焼成セラミック基板９が得られることになる。
【００１３】
ここではワックス接着を用いていないため、洗浄は不要であり、直ちに、図１（ｉ）に示す実装工程によりＬＳＩチップ１１等を装着することが可能となる。
【００１４】
次に、図１（ａ）に示す生セラミック基板へのスルーホール穴あけ工程で用いられるレーザ穴あけ加工装置の実施例について図２〜図５を用いて説明する。図２は、本発明に係るレーザ穴あけ加工装置の一実施例を示す構成図である。多数個どりの生セラミック基板１は、Ｘ，Ｙ軸方向に所定の間隔でステップアンドリピートされるステージ３８上に載置される。ＱスイッチＹＡＧレーザ発振器等から構成されるレーザ発振器３１から出た高出力の数〜数１０Ｗ程度で３０〜２００ｎｓ程度のパルス幅を有する数〜数１０ｋＨｚ程度のパルスレーザ光２１は、光軸アライメント用の２枚のあおりミラー３２、３３を通り、レーザ光走査用のガルバノミラー３２、３５で１つの穴に対して数〜数１０パルス／１穴について円状の光走査されながら集光レンズ３６で絞られて生セラミック１に照射され、一つずつの穴あけ（穴径が０．１ｍｍ程度以下）が、所望のピッチで繰返して行われる。これにより、１秒当り、１００〜３００程度の穴３をあけることが可能となる。この時、一つの穴が十分あいたかどうかをレーザ光の透過光量を裏面で光検知器３７でモニターすることにより知り、制御部４に入力して光量が十分透過してこなかった穴については未貫通穴メモリ４２に記憶しておく。生セラミック基板１上におけるある領域について穴加工が終わった後、または生セラミック基板１上において最終穴加工が終わった後、未貫通穴メモリ４２に蓄えられている未貫通穴の番地を呼び出して再度加工を行う。このようにすることにより目づまり穴を無くする（０とする）ことができる。穴あけ位置はＣＡＤ４４を制御部４１につないでおくことにより、制御部４１からレーザ光走査用のガルバノミラー３２、３５への制御とステージ３８への制御とにより、任意の穴位置を自由に加工することができる。３９は、レーザ光２１が照射される位置を観察するＴＶカメラ等の撮像装置を有する観察光学系で、ミラー３２、３３等の調整に用いられる。即ち、撮像装置を有する観察光学系３９で観察されるレーザ光２１が光軸に位置するように、ミラー３２、３３が調整される。また、観察光学系３９は、ステージ３８の位置決めに使用される。また、光検知器３７は、複数の穴の各々について、レーザ光走査用のガルバノミラー３２、３５で走査されて透過したレーザ光量を検知できる視野をもっているものとする。これは、パルスレーザ光２１をレーザ光走査用のガルバノミラー３２、３５で走査して、生セラミック基板１上に、所望のピッチで複数の穴を加工するためである。
【００１５】
図３は穴あけの際のレーザ光の照射方法を示した図である。図３（ｃ）に示すように、ＱスイッチＹＡＧレーザ（波長は１．０６μｍ程度の近赤外光）から出射されたパルスレーザ集束光４６（数〜数１０ｍＪ／パルス）を、レーザ光走査用のガルバノミラー３２、３５への制御部４１からの制御によって穴中心を中心にして回転させるように数回ないし数十回照射し、その軌跡を図３（ｂ）に示すように４７のようにすることにより、図３（ａ）に示すように生セラミック基板１に対して良好な穴３を２次元的に所望のピッチで形成することができる。
【００１６】
図４は本発明に係る目づまり無し（０）穴加工のシーケンスを示した図である。図４（ａ）は、穴加工のシーケンスに係る概略構成を示し、図４（ｂ）は穴加工のシーケンスを示すフロー図である。ステップ５１は、対物レンズ３６で集光されたパルスレーザ光２１は生セラミック基板１に穴をあけ、穴があいていく工程を示す。ステップ５２は、ステップ５１で穴加工されて生セラミック基板１を透過したレーザ光を光検知器３７で測定する工程を示す。ステップ５３は、制御部４１において光検知器３７で測定された透過光量に基づいて穴の開口度を判定する工程である。ステップ５４は、制御部４１において判定された穴の開口度に応じて穴明完成（ＯＫ）か未完成（不足）かを判断し、未完成（不足）の場合にはステップ５５において未貫通穴の番地を未貫通穴メモリ４２に記憶する工程である。この未貫通穴の番地（位置座標）は、制御部４１において、レーザ光走査用のガルバノミラー３２、３５への制御信号とステージ３８から得られるステージの位置座標とから得ることができる。なお、上記実施の形態では、ステップ５２〜５３において、加工された穴を通して照射されたレーザ光の透過光量を光検知器３７で測定して穴あき状態（目ずまり状態）を制御部４１にて認識するように構成したが、生セラミック１の裏面に照明光源を設け、穴あけ加工が施された穴を通しての画像を撮像装置３９で撮像し、制御部４１において撮像装置３９で撮像された加工穴の画像信号から加工穴の面積を算出し、この算出された加工穴の面積によって未完成（不足）であるか否かについて認識判定することが可能である。
【００１７】
ステップ５６において、生セラミック基板１上におけるある領域について穴加工が終了、または生セラミック基板１上において最終穴加工が終了すると、ステップ５７において、制御部４１は未貫通穴メモリ４２に記憶された未貫通穴の番地（位置座標）を読み出し、この読み出された未貫通穴に対して再度レーザ加工が行われ、ステップ５８において透過したレーザ光を光検知器３７で測定し、ステップ５９において光検知器３７で測定された透過光量に基づいて穴の開口度を判定して穴貫通判定が行われる。ステップ６０において、制御部４１において判定された穴の開口度に応じて穴明完（ＯＫ）か未完（不足）かを判断し、未完（不足）の場合にはステップ６１において未貫通穴の番地を未貫通穴メモリ４２に記憶する。ステップ５６において、生セラミック基板１上におけるある領域について穴加工が終了、または生セラミック基板１上において最終穴加工が終了すると、ステップ６２において、制御部４１は未貫通穴メモリ４２に記憶された未貫通穴の番地（位置座標）を読み出し、この読み出された未貫通穴に対して再度レーザ加工が行われる。
【００１８】
以上説明したように、繰り返すことにより、ステップ６３において未貫通穴が０になるまで続ける。通常は２回目の加工で未貫通穴は０になる。このように、生セラミック１に対してパルスレーザ光を照射して穴あけ加工を行うと、約０．１ｍｍ以下の穴径まで高速で加熱蒸発除去加工を行うことができる。
図５は、従来のポンチ穴あけと比べたレーザ穴あけの差を示した断面図である。図５（ａ）は従来の生セラミック基板１へのポンチ穴あけによるスルーホール７０の断面を示し、図５（ｂ）は本発明に係る生セラミック基板１へのレーザ穴あけによるスルーホール３の断面を示す。従来のポンチ穴あけによる生セラミック基板１にあけられた穴７０は、機械加工の特徴である直線性がはっきり出ているため、端部の角が鋭く、導体を埋め込む時の充填性が穴が小さくなる程悪くなる。これに対し、本発明に係るレーザ光による生セラミック基板１に対して穴あけを行った場合は加熱蒸発除去加工であるため、図５（ｂ）に示すように端部が少しだれており、これがかえって導体の充填性を良くする効果をもたらすと共に、１秒当り１００〜３００程度の穴３をあけることができることからして、１分当り５０００〜２００００個程度の穴あけを穴径を約０．１ｍｍ以下にして実現することが可能となる。
【００１９】
次に、図１（ｇ）に示すレーザ加熱応力による分割工程で用いられるレーザ加熱割断装置の実施例について図６〜図１３を用いて説明する。図６は、本発明に係るレーザ加熱割断装置の一実施例を示す構成図である。レーザ加熱割断装置は、レーザ電源７２およびステージ７６を制御する制御部７１と、レーザ電源７２からの制御電源に基づいてＯＮ、ＯＦＦされる波長が１０．６μｍ程度の遠赤外光を出射するＣＯ_２ガスレーザ光源等から構成されたレーザ光源７３と、レーザ光源７３から出射された遠赤外レーザ光７４を反射するハーフミラー８０と、上記遠赤外レーザ光７４を集光する集光レンズ７５と、焼成セラミック基板７を真空吸着する真空吸着板７７を載置し、制御部７１からの指令でＸ、Ｙ軸方向に移動可能に構成されたステージ７６と、焼成セラミック基板７上においてレーザ光７４がデフォーカス状態で照射された照射部周辺を冷却するための空気またはドライ窒素等を吹き付けるガスノズル７９と、該ガスノズル７９に空気またはドライ窒素等を供給するガス供給パイプ７８と、焼成セラミック基板７上にレーザ光７４が照射される位置等を上記ハーフミラー８０を通して観察するＴＶカメラ等の撮像装置を有する観察光学系８１とから構成される。
【００２０】
そして、制御部７１からレーザ電源７２に信号が送られ、波長が１０．６μｍ程度の遠赤外光を出射するＣＯ_２ガスレーザ光源等から構成されたレーザ光源７３からレーザ光７４を出射して集光レンズ７５で集光し、焼成セラミック基板７の表面にデフォーカス状態（フォーカス位置から１０ｍｍ程度離れたデフォーカス状態で６ｍｍ程度のスポット）で照射する。そして、この照射状態で、ステージ７６を割断溝２２に沿って移動させる。セラミック７は真空吸収板７７に載せられている。レーザ照射時はガス供給パイプ７８からガスノズル７９に供給される空気またはドライ窒素等で表面を冷却し、照射部周辺の温度勾配を大きくするように図っている。以上説明したように、焼成セラミック基板７の表面にレーザ光７４がデフォーカス状態で照射されることにより加熱応力が生じ、割断されることになる。特にレーザ光７４がデフォーカス状態で照射される照射部周辺が冷却されることによって、図７（ｂ）に示すように、９２から９３と変わって大きな温度勾配が付いて大きな加熱応力が割断線に沿って集中し、割断線に沿った正確な割断を実現することが可能となる。即ち、照射部周辺が空気またはドライ窒素等で冷却されることによって、９２から９３と斜線分大きな温度勾配が付いて大きな加熱応力が割断線９１に沿って集中することになり、割断線に沿った正確な割断を実現することができる。
【００２１】
なお、図７（ａ）に示す如く、割断する焼成セラミック基板７に対してＤ_０＝６ｍｍ程度のスポット光を照射する関係で、割断線の近傍にＷ等の導体４が埋め込まれたスルーホール３が存在し、この導体４にレーザスポット光がかかってしまったとしても、この導体４が蒸発してしまわないように、この導体およびセラミックに対して同じような吸収特性を有する波長が１０．６μｍ程度の遠赤外光を出射する例えばＣＯ_２ガスレーザ光を用いることが必要となる。
仮に、割断にＹＡＧレーザ光を用いると、デフォーカス状態のレーザスポット光が導体４にかかると、吸収特性がよいことにより、導体４が爆発的に蒸発してしまい、割断によって上下を接続している導体４をなくしてしまうことになる。従って、遠赤外光を出射する例えばＣＯ_２ガスレーザ光を用いることが望まれる。
【００２２】
また、分割される割断線の端部においては、加熱応力が逃げてしまうことにより、図８に示すように、レーザ光が照射された割断線９１に沿って割れずに、任意の方向に割れて跳ね９４が生じることになる。そこで、分割される割断線９１の端部において生じる跳ね９４を防止するために、次に説明するような対策を施す必要がある。
即ち、図１（ｅ）に示すように、積層体６の裏面に分割溝２２を形成することによって、特に割断線の端部において分割溝２２に沿って割断することが可能となり、図８に示すように、割断線９１の端部において跳ね９４が生じるのを防止することが可能となる。
次に、跳ね９４を防止するための他の実施例について、図９〜図１３を用いて説明する。図９〜図１１の各々は、焼成セラミック基板７の側面と割断線の交わる点を、バネ等で押して割断線に対し対称応力をかけることにより、より精度よく端部まで正確な割断をさせようとした実施例である。図９は、先端を尖らせたウェッジ治具８１をバネ８２で加圧する実施例を示す。図１０は、先端を尖らせたウェッジ治具８１をピエゾ素子８３で加圧する実施例を示す。また、図１１は、何らかの加圧手段で加圧される先端を尖らせたウェッジ治具８１の先端を高温にする加熱手段８４を設けた実施例を示す。図１１（ａ）に示す実施例では、図１１（ｂ）に示す如く、割断線の端部において加圧と加熱の両効果で対称応力を受けることになり、正確な割断を導くことが可能となる。
【００２３】
また、図１２は、ウェッジで応力をかける代わりに、波長が１０．６μｍ程度の遠赤外光を出射するＣＯ_２ガスレーザ光源等から構成されたレーザ光源７３から出射されるレーザ光のビーム径をビーム径拡大光学系で拡大し、それを複数のスリット状の矩形開口１０１を通して複数の矩形ビーム１０２を形成し、各矩形ビーム１０２をシリンドリカルレンズ１０３で線状ビーム１０４に集光してデフォーカス状態で割断線９１の端部側面を加熱して、対称熱応力分布を発生させる実施例を示す。即ち、図１２（ａ）に示すように割断線９１の端部側面に線状ビーム１０４をデフォーカス状態で照射して加熱し、図１２（ｂ）に示すように対．称熱応力分布を発生させることによって、跳ねが生じることなく、正確な割断を導くことが可能となる。
また、図１３は、割断線の端部側面に予め予備加工を施しておき正確な割断を得る実施例を示す。予備加工としては、金属刃のついたローラーを転がすか、ナイフ状のものを押しつけるか、またはレーザ光を照射して溝加工を施すことによって可能となる。
【００２４】
【発明の効果】
本発明によれば、生セラミックに対して、約０．１ｍｍより小さく、導体の充填性を向上させた穴あけを可能にして実装密度の向上を図り、しかもドライプロセスでＬＳＩチップを実装可能な分割された焼成セラミック基板を製造して工程減少、および工数低減を図ると共に生産のドライ化による省資源、および省エネルギーを図ることができる効果を奏する。
また、本発明によれば、生セラミックに対して、約０．１ｍｍより小さく、導体の充填性を向上させた穴あけを可能にして実装密度の向上を図り、しかもドライプロセスでＬＳＩチップを実装可能な分割された焼成セラミック基板をスルーホール導体や配線に対してダメージをおよぼすことなく製造して工程減少、および工数低減を図ると共に信頼性を有する電子回路装置を高歩留まりで製造することができる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電子回路装置の製造方法の一実施の形態を示す工程図である。
【図２】本発明に係る生セラミック穴あけ工程に用いるレーザ穴あけ加工装置の一実施例を示す構成図である。
【図３】本発明に係る生セラミック穴あけの際におけるレーザ光照射方法を説明するための図である。
【図４】本発明に係る生セラミック穴あけの目づまり無し（０）を実現したシーケンスを示した図である。
【図５】本発明の穴あけと従来のポンチ穴あけとの比較断面図である。
【図６】本発明に係る焼成セラミック割断に用いるレーザ加熱割断装置の一実施例を示す構成図である。
【図７】図６に示すレーザ加熱割断装置において、レーザ光が照射される照射部周辺を冷却することによって、大きな温度勾配が付いて大きな加熱応力が割断線に沿って集中し、割断線に沿った正確な割断を実現することを説明するための図である。
【図８】割断する際、生じる跳ねを示す図である。
【図９】本発明に係る焼成セラミック割断をより正確に、且つ高精度にするために側面拘束を付与する一実施例を示す図である。
【図１０】本発明に係る焼成セラミック割断をより正確に、且つ高精度にするために側面拘束を付与する他の一実施例を示す図である。
【図１１】本発明に係る焼成セラミック割断をより正確に、且つ高精度にするために側面拘束および加熱を付与する一実施例を示す図である。
【図１２】本発明に係る焼成セラミック割断をより正確に、且つ高精度にするために側面に線状のビームを照射して加熱を付与する一実施例を示す図である。
【図１３】本発明に係る焼成セラミック割断をより正確に、且つ高精度にするために側面に予備加工を施す一実施例を示す図である。
【図１４】従来の電子回路装置の製造工程の例を示す図である。
【符号の説明】
１…生セラミック基板、３…穴（スルーホール）、４…導体、５…平面方向の配線材料、６…積層体、７…焼成セラミック、９…個別焼成セラミック基板、１１…ＬＳＩチップ、２１…レーザ光、２２…溝、２３…集光レーザ光、３１…レーザ発振器、３２…あおりミラー、３３…あおりミラー、３４…ガルバノミラー、３５…ガルバノミラー、３６…対物レンズ、３７…光検知器、３８…ステージ、４１…制御部、４２…未貫通穴メモリ、４６…レーザ集束光、４７…軌跡、７１…制御部、７２…レーザ電源、７３…レーザ光源、７４…レーザ光、７５…集光レンズ、７６…ステージ、７７…真空吸収板、７８…ガス供給パイプ、７９…ガスノズル、８１…ウェッジ治具、８２…バネ、８３…ピエゾ素子、８４…加熱手段[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing a ceramic substrate for manufacturing a high-density circuit board made of ceramic, and a method for manufacturing an electronic circuit device for manufacturing an electronic circuit device in which an electronic circuit element such as a semiconductor device is mounted on the ceramic substrate.
[0002]
[Prior art]
FIG. 14 is a view showing a conventional method of manufacturing an electronic circuit device. In the step shown in FIG. 14A, holes 70 are formed in the multi-piece green ceramic substrate 1 by the punch 2. Next, in the step shown in FIG. 14B, the conductor 4 for electrically connecting the upper and lower sides is buried in the hole 70 formed by the punch 2. Subsequently, in the step shown in FIG. 14C, the planar wiring material 5 is printed on the surface. In the step shown in FIG. 14 (d), several to several tens of the green ceramics thus produced are stacked and pressed to form a laminated body 6 ′. Next, in the step shown in FIG. 14 (e), the fired ceramic 7 ′ is manufactured by placing the laminated body 6 ′ in a furnace and firing it. Next, in the step shown in FIG. 14 (f), the fired ceramic 7 ′ is bonded to the cutting table 8 with wax in order to perform necessary division. Next, in the step shown in FIG. 14 (g), dicing with a diamond blade (not shown) while flowing a grinding liquid (not shown) on the fired ceramic 7 'bonded to the cutting table 8 with wax. Then, it is divided into each individual fired ceramic substrate 9 '. Next, in the step shown in FIG. 14 (h), the wax is warmed and the individual ceramic 9 'is removed. Next, in the step shown in FIG. 14 (i), the individual fired ceramic substrate 9 ′ can be obtained by washing the adhered wax 10.
[0003]
Finally, in the step shown in FIG. 14 (j), the electronic circuit device was able to be manufactured by mounting the LSI chip 11 on the fired ceramic substrate 9 ′ obtained individually.
Also, as a conventional technology for cleaving ceramic instead of dicing,
(1) “Laser Cleavage” Toshihiro Okiyama Journal of Precision Engineering Vol. 2,1994, P196-199
(2) Japanese Patent Laid-Open No. 3-489
(3) Japanese Patent Laid-Open No. 4-167985
(4) Japanese Patent Laid-Open No. 4-37492
Etc. were known.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In the above-described prior art, the drilling of green ceramics has a problem that the speed is limited by the mechanical movement speed, and punching becomes difficult when the hole diameter is smaller than 0.1 mm. Further, regarding the division of the ceramic after firing, there is a problem that the diamond blade is cut at a high speed and cooled with a grinding liquid, so that it becomes wet processing, the speed is slow, and the blade is severely worn. There is also a problem that a cutting width is necessary. In addition, the wax used for mounting needs to be washed and removed sufficiently, and here also a wet process is indispensable, which requires a large number of man-hours, a washing device and a lot of water for washing.
[0005]
The object of the present invention is to improve the mounting density by enabling the drilling of the raw ceramic smaller than about 0.1 mm to improve the filling property of the conductor, in order to solve the above problems, and in a dry process. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing an electronic circuit device on which a ceramic substrate and an LSI chip are mounted, in which a divided fired ceramic substrate on which an LSI chip can be mounted is manufactured to reduce processes and man-hours.
Another object of the present invention is to improve the mounting density by making holes with a conductor filling property smaller than about 0.1 mm with respect to the raw ceramic, and further, the LSI chip can be manufactured by a dry process. A ceramic that is capable of manufacturing a reliable fired ceramic substrate at a high yield while manufacturing a mountable divided fired ceramic substrate without damaging the through-hole conductors and wiring. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing an electronic circuit device on which a substrate and an LSI chip are mounted.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides a drilling process in which a raw ceramic is irradiated with a laser beam to perform a drilling process based on the removal, and a conductor is placed in the hole formed in the raw ceramic by the drilling process. The conductor filling step for filling, the wiring conductor forming step for forming a desired wiring conductor on the plane of the raw ceramic by printing, and the raw ceramic formed with the conductor in the conductor filling step and the wiring conductor forming step are stacked and pressurized. A stacking step, a firing step of firing the laminated body pressed in the stacking step to obtain a fired ceramic substrate, and a cutting line along the dividing line to be divided with respect to the fired ceramic substrate fired in the firing step. And a cleaving step of cleaving by generating a heating stress by irradiating a laser beam in a focused state.
Further, the present invention is characterized in that, in the drilling step in the ceramic substrate manufacturing method, one drilling process is performed by irradiating a laser spot multiple times in a circumferential shape. Further, in the drilling step in the ceramic substrate manufacturing method, the present invention monitors and determines whether or not the hole is an incomplete hole by monitoring the transmitted light of the laser beam from the processed hole or the image of the processed hole. Only a complete hole is irradiated again with a laser beam and is reprocessed. The present invention further includes a groove forming step of forming a groove for inducing a cleaving in the cleaving step at least at an end portion of the cleaving line on the back surface of the laminate before the firing step in the ceramic substrate manufacturing method. It is characterized by.
[0007]
Further, the present invention is characterized in that in the cleaving step in the method for producing a ceramic substrate, mechanical stress is applied to at least a cleaving line on a side surface of the fired ceramic substrate. Further, the present invention is characterized in that in the cleaving step in the method for producing a ceramic substrate, a thermal stress is applied to at least a cleaving line on a side surface of the fired ceramic substrate.
Further, the present invention is characterized in that in the cleaving step in the method for producing a ceramic substrate, at least a cleaving line on a side surface of the fired ceramic substrate is processed. The present invention is also characterized in that a pulsed laser beam obtained from a Q-switched YAG laser light source is used as the laser beam in the drilling step in the ceramic substrate manufacturing method. Further, the present invention is characterized in that far-infrared laser light is used as the laser light in the cleaving step in the ceramic substrate manufacturing method. Further, in the cleaving step in the method for manufacturing a ceramic substrate, the present invention provides CO as a laser beam. ₂ Laser light is used.
[0008]
Further, in the present invention, in order to increase the speed in the drilling step in the ceramic substrate manufacturing method, the laser beam is scanned and rotated by a pair of galvanometer mirrors that can scan both the X and Y axes. .
Further, the present invention provides a drilling step for performing drilling processing based on removal by irradiating a raw ceramic with laser light, and a conductor filling step for filling a conductor into a hole drilled in the raw ceramic by the drilling step; A wiring conductor forming step for forming a desired wiring conductor on the plane of the raw ceramic by printing, a laminating step for laminating and pressing the raw ceramic on which a conductor is formed in the conductor filling step and the wiring conductor forming step, and the lamination A firing step of firing the laminated body pressed in the process to obtain a fired ceramic substrate, and a laser beam in a defocused state along a cutting line to be divided with respect to the fired ceramic substrate fired in the firing step A cleaving step of cleaving by generating heating stress by irradiation, and a mounting step of mounting an LSI chip on the individual ceramic substrate cleaved by the cleaving step A method for producing an electronic circuit device, characterized in that it comprises.
[0009]
As described above, according to the above-described configuration, the raw ceramic is smaller than about 0.1 mm, and it is possible to make a hole with improved conductor filling property to improve the mounting density. It is possible to reduce the number of processes and man-hours by manufacturing a divided fired ceramic substrate on which chips can be mounted.
In addition, according to the above configuration, it is possible to improve the mounting density by enabling the drilling with the conductor filling property smaller than about 0.1 mm, and mounting the LSI chip by dry process. A high-yield electronic circuit device mounted with a reliable ceramic substrate and LSI chip, while reducing the number of processes and man-hours by manufacturing a split ceramic substrate without damaging the through-hole conductors and wiring. Can be manufactured.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of a method for manufacturing a ceramic substrate and an electronic circuit device according to the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a process diagram showing an embodiment of a method of manufacturing an electronic circuit device according to the present invention.
As shown in FIG. 1 (i), the electronic circuit device is configured by mounting an LSI chip 11 on a fired and divided ceramic substrate 9.
First, FIG. 1A shows a through-hole drilling process in a large number of raw ceramic substrates using a laser beam 21. In this step, holes 3 are successively formed in the raw ceramic substrate 1 by the laser light 21 collected by the objective lens 36. That is, the raw ceramic substrate 1 is successively drilled by the laser drilling apparatus shown in FIG. Whether or not the hole has passed is monitored and confirmed by the CPU in the control device 41 by monitoring with a light detector 37 provided in the lower part, and the address of the insufficient one is stored and is on the raw ceramic substrate 1. After the hole has been processed for the region or after the final hole has been processed on the raw ceramic substrate 1, only those with insufficient holes are additionally processed to eliminate clogged holes.
[0011]
Next, FIG. 1B shows a process of embedding a conductive material in the through hole. In this step, a conductor 4 such as W for electrically connecting the upper and lower sides is embedded in each hole 3.
Subsequently, FIG. 1C shows a planar wiring printing process on the surface of the raw ceramic substrate. In this step, a planar wiring material 5 is formed on the surface of the raw ceramic substrate 1 by printing or the like.
Next, FIG. 1D shows a stacking process. In this step, several to several tens of green ceramics of each layer made as described above are stacked and pressed to manufacture the laminate 6.
Next, FIG. 1E shows a split groove forming step on the back surface for forming the split grooves 22 on the back surface of the laminate 6. In this step, the groove 22 is formed on the back surface of the laminated body 6 along the line to be divided before the laminated body 6 is fired in a furnace. The reason why the groove 22 is formed is to prevent the jump 94 from being generated without splitting straight at the end when the groove 22 is divided in the dividing step shown in FIG. Therefore, when dividing, the groove 22 may be formed only in the end portion. The width of the groove is about 0.1 mm to 1.0 mm, the depth of the groove is about 0.05 mm to 0.5 mm, and the width and depth are about 10% or less of the thickness of the laminate 6, respectively. It is. The groove is formed by rolling a roller with a metal blade, pressing a knife-like object, or in the case of a mass product with a fixed size, attach a plate with a grooved part in advance under the pressure jig. There is a way to keep it.
[0012]
Next, FIG.1 (f) shows the baking process which puts into a furnace and bakes. In this step, the laminated body 6 having the split grooves 22 formed on the back surface is put into a furnace and fired to produce a hard fired ceramic 7.
Subsequently, FIG. 1 (g) shows a dividing step of dividing into individual fired ceramic substrates by laser heating stress. In this step, the wafer is divided by a dividing apparatus using laser heating stress shown in FIG. That is, the manufactured hard fired ceramic 7 is fixed to the vacuum suction table 77, and the focused laser beam 23 whose beam diameter is widened out of focus is irradiated to the fixed fired ceramic 7 along the dividing line. As a result, heating stress is generated, and the cleaving occurs accurately along the groove formed before firing from one end to the other, so that an individual fired ceramic substrate 9 is obtained as shown in FIG. Become.
[0013]
Since wax bonding is not used here, cleaning is unnecessary, and it is possible to immediately mount the LSI chip 11 and the like by the mounting process shown in FIG.
[0014]
Next, an embodiment of a laser drilling apparatus used in the through-hole drilling process in the raw ceramic substrate shown in FIG. 1A will be described with reference to FIGS. FIG. 2 is a block diagram showing an embodiment of the laser drilling apparatus according to the present invention. A large number of raw ceramic substrates 1 are placed on a stage 38 that is stepped and repeated at predetermined intervals in the X and Y axis directions. A pulse laser beam 21 of several to several tens of kHz having a pulse width of about 30 to 200 ns with a high output of several to several tens of watts emitted from a laser oscillator 31 composed of a Q-switched YAG laser oscillator or the like is used for optical axis alignment. The condensing lens 36 passes through the two tilting mirrors 32 and 33 and is scanned with a circular light for several to several tens of pulses per hole with respect to one hole by the galvanometer mirrors 32 and 35 for laser light scanning. The raw ceramic 1 is squeezed and irradiated, and one hole is formed (a hole diameter is about 0.1 mm or less) repeatedly at a desired pitch. Thereby, it becomes possible to make the hole 3 of about 100 to 300 per second. At this time, it is known whether or not one hole is sufficiently opened by monitoring the transmitted light amount of the laser beam with the light detector 37 on the back side, and the hole which has not been sufficiently transmitted through the control unit 4 is not yet confirmed. This is stored in the through hole memory 42. After the hole processing is finished for a certain area on the raw ceramic substrate 1 or after the final hole processing is finished on the raw ceramic substrate 1, the address of the non-through hole stored in the non-through hole memory 42 is called again. Processing. By doing so, clogged holes can be eliminated (set to 0). As for the drilling position, by connecting the CAD 44 to the control unit 41, any hole position can be freely machined by the control from the control unit 41 to the galvano mirrors 32 and 35 for laser beam scanning and the control to the stage 38. be able to. Reference numeral 39 denotes an observation optical system having an imaging device such as a TV camera for observing the position where the laser beam 21 is irradiated, and is used for adjusting the mirrors 32 and 33 and the like. That is, the mirrors 32 and 33 are adjusted so that the laser light 21 observed by the observation optical system 39 having the imaging device is positioned on the optical axis. The observation optical system 39 is used for positioning the stage 38. Further, it is assumed that the light detector 37 has a field of view in which each of the plurality of holes can detect the amount of laser light scanned and transmitted by the galvanometer mirrors 32 and 35 for laser light scanning. This is because the pulse laser beam 21 is scanned with the galvanometer mirrors 32 and 35 for scanning the laser beam to process a plurality of holes on the raw ceramic substrate 1 at a desired pitch.
[0015]
FIG. 3 is a view showing a method of irradiating laser light at the time of drilling. As shown in FIG. 3C, a pulse laser focused light 46 (several to several tens of mJ / pulse) emitted from a Q-switched YAG laser (near infrared light having a wavelength of about 1.06 μm) is used for laser light scanning. The galvanometer mirrors 32 and 35 are irradiated from the center of the hole several times to several tens of times under the control of the control unit 41, and the locus is as shown in 47 as shown in FIG. As a result, as shown in FIG. 3A, the good holes 3 can be formed two-dimensionally at a desired pitch in the raw ceramic substrate 1.
[0016]
FIG. 4 is a diagram showing a clogging-free (0) drilling sequence according to the present invention. FIG. 4A shows a schematic configuration related to the drilling sequence, and FIG. 4B is a flowchart showing the drilling sequence. Step 51 shows a process in which the pulsed laser light 21 condensed by the objective lens 36 is made into a hole in the raw ceramic substrate 1 and the hole is made. Step 52 shows a step of measuring the laser light that has been drilled in Step 51 and transmitted through the raw ceramic substrate 1 with the photodetector 37. Step 53 is a step of determining the opening degree of the hole based on the transmitted light amount measured by the light detector 37 in the control unit 41. Step 54 determines whether the drilling is completed (OK) or incomplete (insufficient) according to the opening degree of the hole determined by the control unit 41. Is stored in the non-through hole memory 42. The address (positional coordinate) of the non-through hole can be obtained from the control signal to the galvano mirrors 32 and 35 for laser beam scanning and the position coordinate of the stage obtained from the stage 38 in the control unit 41. In the above embodiment, in steps 52 to 53, the transmitted light amount of the laser light irradiated through the processed hole is measured by the light detector 37, and the holed state (the clogged state) is set in the control unit 41. However, an illumination light source is provided on the back surface of the raw ceramic 1, and an image through the hole that has been drilled is picked up by the image pickup device 39, and the control portion 41 picks up the image picked up by the image pickup device 39. It is possible to calculate the area of the processed hole from the image signal of the hole, and to recognize and determine whether or not it is incomplete (insufficient) based on the calculated area of the processed hole.
[0017]
In step 56, when the hole processing is completed for a certain region on the raw ceramic substrate 1 or the final hole processing is completed on the raw ceramic substrate 1, the control unit 41 stores the unprocessed holes stored in the non-through hole memory 42 in step 57. The address (positional coordinate) of the through hole is read, the laser processing is performed again on the read non-through hole, the laser beam transmitted in step 58 is measured by the light detector 37, and the light detection is performed in step 59. The hole penetration determination is performed by determining the opening degree of the hole based on the transmitted light amount measured by the device 37. In step 60, it is determined whether the drilling is complete (OK) or incomplete (insufficient) according to the opening degree of the hole determined in the control unit 41. If incomplete (insufficient), the address of the unpenetrated hole is determined in step 61. Is stored in the non-through hole memory 42. In step 56, when the hole machining is completed for a certain region on the raw ceramic substrate 1 or the final hole machining is finished on the raw ceramic substrate 1, the control unit 41 stores the unprocessed holes stored in the non-through hole memory 42 in step 62. The address (positional coordinate) of the through hole is read, and laser processing is performed again on the read non-through hole.
[0018]
As described above, the process is repeated until the non-through hole becomes zero in step 63. Normally, the non-through hole becomes 0 in the second processing. As described above, when the drilling process is performed by irradiating the raw ceramic 1 with the pulse laser beam, the heating evaporation removal process can be performed at a high speed up to a hole diameter of about 0.1 mm or less.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing the difference in laser drilling compared to conventional punch drilling. FIG. 5A shows a cross section of a through hole 70 by punching a conventional green ceramic substrate 1, and FIG. 5B shows a cross section of the through hole 3 by laser drilling of the green ceramic substrate 1 according to the present invention. Show. The hole 70 formed in the raw ceramic substrate 1 by conventional punching has a straight line that is a characteristic of machining, so the corner of the end is sharp and the filling property when embedding a conductor is small. It gets worse. On the other hand, when a hole is made in the raw ceramic substrate 1 by the laser beam according to the present invention, since it is a heat evaporation removal process, as shown in FIG. On the other hand, it has the effect of improving the filling property of the conductor, and the hole diameter of about 5,000 to 20,000 per minute can be made about 0.1 mm because the hole 3 of about 100 to 300 per second can be made. This can be realized as follows.
[0019]
Next, an example of the laser heating cleaving apparatus used in the dividing step by the laser heating stress shown in FIG. 1 (g) will be described with reference to FIGS. FIG. 6 is a block diagram showing an embodiment of the laser heating cleaving apparatus according to the present invention. The laser heating cleaving apparatus includes a control unit 71 that controls the laser power source 72 and the stage 76, and a CO that emits far-infrared light having a wavelength of about 10.6 μm that is turned on and off based on the control power source from the laser power source 72. ₂ A laser light source 73 composed of a gas laser light source or the like; a half mirror 80 that reflects far-infrared laser light 74 emitted from the laser light source 73; a condenser lens 75 that condenses the far-infrared laser light 74; A vacuum suction plate 77 for vacuum-sucking the fired ceramic substrate 7 is placed, and a stage 76 configured to be movable in the X and Y axis directions according to a command from the control unit 71, and laser light 74 is emitted on the fired ceramic substrate 7. A gas nozzle 79 that blows air or dry nitrogen to cool the periphery of the irradiated portion irradiated in the defocused state, a gas supply pipe 78 that supplies air or dry nitrogen to the gas nozzle 79, and the fired ceramic substrate 7. An observation optical system 81 having an imaging device such as a TV camera for observing the position irradiated with the laser beam 74 through the half mirror 80 Constructed.
[0020]
Then, a signal is sent from the control unit 71 to the laser power source 72, and CO light that emits far-infrared light having a wavelength of about 10.6 μm. ₂ A laser beam 74 is emitted from a laser light source 73 composed of a gas laser light source and the like, condensed by a condenser lens 75, and defocused on the surface of the fired ceramic substrate 7 (6 mm in a defocused state about 10 mm away from the focus position). Irradiate at a certain spot). In this irradiation state, the stage 76 is moved along the cleaving groove 22. The ceramic 7 is placed on a vacuum absorbing plate 77. At the time of laser irradiation, the surface is cooled with air or dry nitrogen supplied from the gas supply pipe 78 to the gas nozzle 79 so as to increase the temperature gradient around the irradiated portion. As described above, when the surface of the fired ceramic substrate 7 is irradiated with the laser beam 74 in a defocused state, a heating stress is generated and the surface is cut. In particular, by cooling the periphery of the irradiated portion irradiated with the laser beam 74 in the defocused state, as shown in FIG. Therefore, it is possible to achieve accurate cleaving along the cutting line. That is, when the periphery of the irradiated part is cooled by air or dry nitrogen or the like, a large temperature gradient is produced from 92 to 93 and a large heating stress is concentrated along the breaking line 91, and along the breaking line. Accurate cleaving can be realized.
[0021]
Note that, as shown in FIG. ₀ = Through the relationship of irradiating a spot light of about 6 mm, there is a through hole 3 in which a conductor 4 such as W is embedded in the vicinity of the breaking line, and this conductor 4 is exposed to a laser spot light. 4 emits far-infrared light having a similar absorption characteristic to this conductor and ceramic so that the wavelength does not evaporate. ₂ It is necessary to use a gas laser beam.
If YAG laser light is used for cleaving, if the laser spot light in the defocused state is applied to the conductor 4, the conductor 4 evaporates explosively due to good absorption characteristics. The conductor 4 that is present is lost. Therefore, for example, CO that emits far infrared light ₂ It is desirable to use a gas laser beam.
[0022]
Further, at the end of the dividing line to be divided, the heating stress escapes, and as shown in FIG. 8, it is not broken along the breaking line 91 irradiated with the laser beam, but cracks in any direction. As a result, a splash 94 is generated. Therefore, in order to prevent the jump 94 that occurs at the end of the dividing line 91 to be divided, it is necessary to take measures as described below.
That is, as shown in FIG. 1E, by forming the dividing groove 22 on the back surface of the laminated body 6, it becomes possible to cleave along the dividing groove 22 particularly at the end of the breaking line. As shown, it is possible to prevent the splash 94 from occurring at the end of the breaking line 91.
Next, another embodiment for preventing the splash 94 will be described with reference to FIGS. In each of FIGS. 9 to 11, by pressing the point where the side surface of the fired ceramic substrate 7 and the cutting line intersect with a spring or the like to apply a symmetric stress to the cutting line, it is possible to perform the accurate cutting to the end with higher accuracy. This is an example. FIG. 9 shows an embodiment in which a wedge jig 81 having a sharp tip is pressed by a spring 82. FIG. 10 shows an embodiment in which a wedge jig 81 having a sharp tip is pressed by a piezo element 83. FIG. 11 shows an embodiment in which a heating means 84 is provided that makes the tip of the wedge jig 81 sharpened by some kind of pressing means to a high temperature. In the embodiment shown in FIG. 11 (a), as shown in FIG. 11 (b), the end of the cleaving line is subjected to symmetrical stress due to both effects of pressurization and heating, and accurate cleaving can be induced. It becomes.
[0023]
In addition, FIG. 12 shows CO 2 that emits far-infrared light having a wavelength of about 10.6 μm instead of applying stress by a wedge. ₂ The beam diameter of a laser beam emitted from a laser light source 73 composed of a gas laser light source or the like is enlarged by a beam diameter enlarging optical system, and a plurality of rectangular beams 102 are formed through a plurality of slit-like rectangular openings 101. An embodiment will be described in which a rectangular beam 102 is condensed on a linear beam 104 by a cylindrical lens 103 and the end side surface of the breaking line 91 is heated in a defocused state to generate a symmetric thermal stress distribution. That is, as shown in FIG. 12A, the side surface of the breaking line 91 is irradiated with the linear beam 104 in a defocused state and heated, and as shown in FIG. By generating the nominal thermal stress distribution, it is possible to lead to accurate cleaving without causing a jump.
Moreover, FIG. 13 shows the Example which pre-processes to the edge part side surface of a cleaving line, and obtains an exact cleaving. Preliminary processing can be performed by rolling a roller with a metal blade, pressing a knife-like one, or irradiating a laser beam to form a groove.
[0024]
【The invention's effect】
According to the present invention, for a raw ceramic, it is possible to make a hole that is smaller than about 0.1 mm and improve the filling property of the conductor to improve the mounting density, and further, it is possible to mount an LSI chip by a dry process. The produced fired ceramic substrate is manufactured to reduce the number of steps and man-hours, and at the same time, it is possible to save resources and save energy by dry production.
In addition, according to the present invention, it is possible to improve the mounting density by making a hole smaller than about 0.1 mm and improving the filling property of the conductor with respect to the raw ceramic, and it is possible to mount an LSI chip by a dry process. Effect of manufacturing a highly divided sintered ceramic substrate without damaging the through-hole conductors and wirings, reducing the number of processes and man-hours, and manufacturing a reliable electronic circuit device at a high yield Play.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a process diagram showing an embodiment of a method of manufacturing an electronic circuit device according to the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram showing an embodiment of a laser drilling apparatus used in a raw ceramic drilling process according to the present invention.
FIG. 3 is a view for explaining a laser beam irradiation method in drilling a raw ceramic according to the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing a sequence that realizes no clogging (0) of raw ceramic drilling according to the present invention.
FIG. 5 is a comparative cross-sectional view of the drilling of the present invention and conventional punch drilling.
FIG. 6 is a block diagram showing an embodiment of a laser heating cleaving apparatus used for firing ceramic cleaving according to the present invention.
In the laser heating cleaving apparatus shown in FIG. 6, by cooling the periphery of the irradiated portion irradiated with laser light, a large temperature gradient is attached and a large heating stress is concentrated along the cleaving line. It is a figure for demonstrating implement | achieving exact cleaving along.
FIG. 8 is a diagram showing a jump that occurs when cleaving.
FIG. 9 is a view showing an embodiment in which side restraints are applied in order to make the fired ceramic cleaving according to the present invention more accurate and accurate.
FIG. 10 is a view showing another embodiment in which side restraint is applied in order to make the fired ceramic cleaving according to the present invention more accurate and accurate.
FIG. 11 is a view showing an embodiment in which side restraint and heating are applied in order to make the fired ceramic cleaving according to the present invention more accurate and accurate.
FIG. 12 is a view showing an embodiment in which heating is applied by irradiating a side surface with a linear beam in order to make the fired ceramic cleaving according to the present invention more accurate and accurate.
FIG. 13 is a view showing an example in which a side surface is preliminarily processed in order to make the fired ceramic cleaving according to the present invention more accurate and accurate.
FIG. 14 is a diagram showing an example of a manufacturing process of a conventional electronic circuit device.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Raw ceramic substrate, 3 ... Hole (through hole), 4 ... Conductor, 5 ... Planar wiring material, 6 ... Laminated body, 7 ... Fired ceramic, 9 ... Individual fired ceramic substrate, 11 ... LSI chip, 21 ... Laser beam, 22 ... groove, 23 ... focused laser beam, 31 ... laser oscillator, 32 ... tilt mirror, 33 ... tilt mirror, 34 ... galvanometer mirror, 35 ... galvanometer mirror, 36 ... objective lens, 37 ... photodetector, 38 ... Stage, 41 ... Control unit, 42 ... Non-through hole memory, 46 ... Laser focused light, 47 ... Track, 71 ... Control unit, 72 ... Laser power source, 73 ... Laser light source, 74 ... Laser light, 75 ... Condensation Lens, 76 ... Stage, 77 ... Vacuum absorption plate, 78 ... Gas supply pipe, 79 ... Gas nozzle, 81 ... Wedge jig, 82 ... Spring, 83 ... Piezo element, 84 ... Heating means

Claims

A drilling process in which a laser spot is scanned on a raw ceramic to irradiate a desired location a plurality of times to perform one drilling process one after another, and a conductor is drilled into the raw ceramic by the drilling process. A conductor filling step of filling the conductor, a wiring conductor forming step of forming a desired wiring conductor on the plane of the raw ceramic, and a lamination step of laminating and pressing the raw ceramic formed with the conductor in the conductor filling step and the wiring conductor forming step A firing step of firing the laminated body pressed in the lamination step to obtain a fired ceramic substrate, and a defocused state along a dividing line to be divided with respect to the fired ceramic substrate fired in the firing step And a cleaving step of cleaving by generating a heating stress by irradiating with a laser beam.

2. The method of manufacturing a ceramic substrate according to claim 1, wherein the one drilling process is performed by scanning the laser spot circumferentially around the center of the hole .

In the drilling step according to claim 1, the transmitted light of the laser beam from the processed hole or the image of the processed hole is monitored to determine whether or not the hole is incomplete, and the laser light is applied only to the incomplete hole. A method for producing a ceramic substrate, characterized by re-irradiating and reworking.

A method for producing a ceramic substrate, comprising: a groove forming step for forming a groove for inducing cleavage in the cleaving step at least at an end portion of the cleaving line on the back surface of the laminate before the firing step according to claim 1. .

2. The method for manufacturing a ceramic substrate according to claim 1, wherein mechanical stress is applied to at least a breaking line on a side surface of the fired ceramic substrate.

2. The method for manufacturing a ceramic substrate according to claim 1, wherein a thermal stress is applied to at least a breaking line on a side surface of the fired ceramic substrate.

2. The method for manufacturing a ceramic substrate according to claim 1, wherein the cutting process is performed on at least a breaking line on a side surface of the fired ceramic substrate.

2. The method for manufacturing a ceramic substrate according to claim 1, wherein a pulsed laser beam obtained from a Q-switched YAG laser light source is used as the laser beam.

_{2. The} method for manufacturing a ceramic substrate according to claim 1, wherein a far infrared laser beam or a CO2 laser beam is used as the laser beam .

2. The cleaving process according to claim 1, further comprising cooling the periphery of the irradiated portion irradiated with the laser beam on the fired ceramic substrate .

A drilling process in which a laser spot is scanned on a raw ceramic to irradiate a desired location a plurality of times to perform one drilling process one after another, and a conductor is drilled into the raw ceramic by the drilling process. A conductor filling step of filling the conductor, a wiring conductor forming step of forming a desired wiring conductor on the plane of the raw ceramic, and a lamination step of laminating and pressing the raw ceramic formed with the conductor in the conductor filling step and the wiring conductor forming step A firing step of firing the laminated body pressed in the lamination step to obtain a fired ceramic substrate, and a defocused state along a dividing line to be divided with respect to the fired ceramic substrate fired in the firing step Cleaving step of irradiating with laser light to generate heating stress and cleaving, and mounting an LSI chip on the individual ceramic substrate cleaved by the cleaving step Method of manufacturing an electronic circuit device, characterized in that it comprises a mounting process.