JP4138641B2 - 回路基板とその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は回路基板とその製造方法に関し、さらに詳しくは、絶縁基板のスルーホールに絶縁材を充填した回路基板とその製造方法に関する。

従来のスルーホールの充填方法としては、スルーホールに発泡性のガラスペーストを充填し焼成しているものがあった（例えば、特許文献１参照）。図２Ａ−Ｃは、前記特許文献１に記載された従来のスルーホールの充填方法を示すものである。図２Ａ−Ｃにおいて、絶縁基板１０１に開設されたスルーホール１０２の周壁及び開口部周りに導体膜１０３によるスルーホール導体及びスルーホールランドを形成し、スルーホール１０２に充填材１０４として発泡性のガラスペーストを充填し、これを焼成してスルーホール１０２を塞ぐ工程とからなり、ガラスペーストを焼成する際、スルーホール内で発泡させ、その発泡分だけガラス成分の見かけの容積が増量し、結果的にガラスペーストの焼成によって形成される充填材は収縮しないことと同じになり、スルーホール１０２は充填材１０４で完全に充填していた。
特開平０５−６７８６８号公報

しかし、前記従来の構成では、充填材に用いるガラスペーストが発泡する性質であることから、焼成したあと見かけの容積が増量しスルーホールが充填された状態になる。その結果、当然のことながら焼成後のガラスは非常に多孔質となり、多孔質のガラスで気密性を確保することが困難であるという問題を有していた。

本発明は、前記従来の問題を解決するもので、スルーホール部の気密性を確保した回路基板とその製造方法を提供する。

本発明の回路基板は、ガラス基板の厚さ方向に、第一主面と第二主面とを接続するためのスルーホールが形成され、前記スルーホールの内壁と前記第一主面と前記第二主面のスルーホール開口部周囲とに導電膜が形成され、前記スルーホールに圧入されたガラスが非発泡状態で充填されている。

本発明の回路基板の製造方法は、ガラス基板の厚さ方向に、第一主面と第二主面とを接続するための球状ガラスの充填方向に広いスルーホールを形成し、前記スルーホールの内壁と前記第一主面と前記第二主面のスルーホール開口部周囲とに導電膜を形成し、前記スルーホールに球状ガラスを加熱加圧しながら充填する製造方法である。

本発明は、基板のスルーホールに充填材を加熱加圧しながら充填することにより、充填材がスルーホールを完全に埋め、且つ充填材と導体膜とが圧縮力および分子間力ならびに親和力により密着し、スルーホール部の気密性を確保することができる。

以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

（実施の形態）
図１ＡからＦは、本発明の実施の形態における絶縁基板のスルーホールに充填材を充填する方法の工程を示した断面図である。図１において、１は絶縁基板として熱膨張係数が７０×１０^-7℃の硼珪酸ガラスからなる厚さ０．１〜０．３ｍｍのガラス板、２はガラス板１にブラスト加工やエッチング加工で直径（Φ）０．１〜０．５ｍｍに形成したスルーホールであって、前記スルーホールの形状は充填剤の充填方向が広い。３はスルーホール内およびガラス板１の第一主面ならびに第二主面に形成した０．１μｍ以上の厚みを備えた導体膜、４は充填材として絶縁物である熱膨張係数が５０×１０^-7℃からなるΦ０．１〜０．３ｍｍのガラス球、５は充填材４をスルーホール２へ充填するときに用いる成型金型である。

詳細な構成を下記に説明する。硼珪酸ガラスからなるガラス板１に、アルミナや炭化珪素などのメディアを用いた乾式ブラスト法によりスルーホール２を形成する（図１Ａ）。スルーホール２はガラス球４が載置される開口部、ガラス基板１のスルーホール２の内壁６と、ガラス基板１の第一主面と第二主面とのスルーホール２開口部周囲７に、真空蒸着またはスパッタリングにより導体膜３を形成する（図１Ｂ）。導体膜２はスルーホール２に充填されるガラス球４との密着性を高めるため、チタン、銅等が適している。

次にガラス基板１に形成されたスルーホール２にガラス球４を載置する（図１Ｃ）。スルーホールの穴径は最大部の直径が０．１５ｍｍで、最小部の直径が０．０５ｍｍであり、両面に開口部を備えた円錐形状をなしている。これに対してガラス球４はスルーホールの穴径よりも大きな直径を有している。ガラス基板１に形成されたスルーホール２にガラス球４を載置した状態で成型金型を用いてガラス球４の軟化点以下の６００〜６３０℃に加熱しながらガラス球４を４．０×１０⁸Ｐａ〜１．１×１０¹⁰Ｐａの圧力で挟圧する（図１Ｄ）。

成型金型５で挟圧しガラス球４をスルーホール２に充填し、導体膜３とガラス球４とを密着させる（図１Ｅ）。ガラス球４を軟化点以下の領域で圧入させることにより、スルーホール２の内面への押し広げる力とおよびガラス球４の熱膨張係数と、ガラス基板１の熱膨張係数との差による生じる膨張差による圧縮力と、金属酸化物であるガラス球４と導体膜４との分子間力および親和力による密着力とにより、高気密状態にガラス球４を充填する。

ガラス基板１のスルーホール２に気密性を確保した状態で充填材４が充填される（図１Ｆ）。ここでいう気密性とはヘリウムをトレーサガスに用いた気密漏れ量測定機で１×１０^-9Ｐａ・ｍ³／ｓｅｃ以下の漏れ量に保持した状態の事をいう。

なお、本実施の形態において、充填材にガラス球４を用いたが、スルーホール４と充填材との間で熱膨張力と圧縮力とにより密着すればそれで良く、ガラス片、ガラス柱などとしても良い。

絶縁基板のスルーホールの充填方法として有用であり、特にスルーホール部の気密性を必要とするガラス基板のスルーホールの充填方法に適している。

Ａ−Ｆは本発明の実施の形態におけるスルーホールの充填方法の工程断面図。 Ａ−Ｃは従来のスルーホールの充填方法のフローを示した断面図。

符号の説明

１ 絶縁基板
２ スルーホール
３ 導体膜
４ 充填材
５ 成型金型
６ 内壁
７ 開口部周囲
１０１ 絶縁基板
１０２ スルーホール
１０３ 導体膜
１０４ 充填材

Claims (2)

1. ガラス基板の厚さ方向に、第一主面と第二主面とを接続するためのスルーホールが形成され、前記スルーホールの内壁と前記第一主面と前記第二主面のスルーホール開口部周囲とに導電膜が形成され、前記スルーホールに圧入されたガラスが非発泡状態で充填されている回路基板。
2. ガラス基板の厚さ方向に、第一主面と第二主面とを接続するための球状ガラスの充填方向に広いスルーホールを形成し、前記スルーホールの内壁と前記第一主面と前記第二主面のスルーホール開口部周囲とに導電膜を形成し、前記スルーホールに球状ガラスを加熱加圧しながら充填する回路基板の製造方法。

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