JP4214068B2 - Multilayer glass substrate manufacturing method - Google Patents

Multilayer glass substrate manufacturing method

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Description

本発明はガラス基板の接着方法に関し、特に気密性を必要とするガラス基板の両面を接続する導体膜を形成した多層ガラス基板の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for bonding glass substrates, and more particularly to a method for producing a multilayer glass substrate in which a conductor film for connecting both surfaces of a glass substrate requiring airtightness is formed.

従来より電子部品を搭載したスルーホールを形成した多層基板としてセラミック基板にスルーホールが形成された多層基板などが用いられている。 Conventionally, a multilayer substrate in which a through hole is formed in a ceramic substrate is used as a multilayer substrate in which a through hole on which an electronic component is mounted is formed.

近年、電子部品搭載の多層基板も気密性を必要とする分野も多くなってきている。例えば、水晶振動子などは、極めて安定な振動の発振による安定な周波数特性を有するため携帯電話を初めとする多くの電子機器に用いられているし、SAWフィルター(表面弾性波フィルター)、自動車エアバッグ用の加速度センサー、自動車用その他の各種圧力センサーなど気密性を要求される電子部品の搭載には、多層基板も気密性を要求される。   In recent years, the number of fields in which multilayer boards mounted with electronic components also require airtightness has increased. For example, crystal resonators and the like are used in many electronic devices such as mobile phones because they have stable frequency characteristics due to oscillation of extremely stable vibrations, SAW filters (surface acoustic wave filters), automobile air For mounting electronic parts that require airtightness such as acceleration sensors for bags, various pressure sensors for automobiles, etc., multilayer boards are also required to be airtight.

例えば、水晶振動子を取り上げて説明すると、水晶振動子の電極には銀が使用されているが、気密性が不十分で、空気(特に酸素)が入り込むと、内部抵抗が大きくなるため、発振する周波数が変化してしまい、ついには発振が停止してしまうと言う問題が生じる。従って、これら気密性を要求される電子部品の搭載には、そのカバーだけでなく、電子部品が搭載される基板も気密性を必要とする分野も多くなってきている。   For example, taking the quartz crystal as an example, silver is used for the electrodes of the quartz crystal. However, the air resistance is insufficient, and if air (especially oxygen) enters, the internal resistance increases, causing oscillation. This causes a problem that the frequency to be changed changes and finally oscillation stops. Therefore, in mounting these electronic components requiring airtightness, not only the cover but also the substrate on which the electronic components are mounted requires many fields.

上述したように、従来より電子部品搭載のスルーホールを形成した多層基板としてセラミック基板にスルーホールが形成された多層基板などが用いられている。
通常、セラミック基板のスルーホールには、導電性の材料である金属粉末とセラミック基板に接着しやすいバインダー成分であるセラミック粉末からなるペーストを充填し、高温で焼成する。
As described above, a multilayer substrate in which a through hole is formed in a ceramic substrate is conventionally used as a multilayer substrate in which a through hole for mounting an electronic component is formed.
Usually, a through hole of a ceramic substrate is filled with a paste made of a metal powder as a conductive material and a ceramic powder as a binder component that easily adheres to the ceramic substrate, and fired at a high temperature.

ところで、近年、電子部品搭載基板や回路基板も含めて、電子機器の小型化が要求されるため多層基板も一層薄いものが採用されるようになってくる。   By the way, in recent years, since electronic devices including circuit boards and circuit boards are required to be downsized, multilayer substrates are becoming thinner.

しかし、セラミック基板の場合には、薄いものを使用すると、セラミック基板はポーラスな素材であるので、気密性を要求される電子部品の搭載には、気密性の点で信頼性が十分でないという問題が生ずる。   However, in the case of a ceramic substrate, if a thin substrate is used, the ceramic substrate is a porous material. Therefore, there is a problem that the reliability is not sufficient in terms of airtightness for mounting electronic components that require airtightness. Will occur.

そこで緻密な素材であるガラス基板の使用が考慮される。ガラス基板の場合には、セラミック基板の場合のようにスルーホール中の導通用の材料を高温で焼成する手段は、ガラス基板が溶融、変形してしまうため採用できない。
従ってガラス基板のスルーホール中の導通用の材料としては、金属粉末入りの導電性樹脂ペーストを充填したものや、半田塗布などが考えられる。
Therefore, the use of a dense glass substrate is considered. In the case of a glass substrate, the means for firing the conductive material in the through hole at a high temperature as in the case of a ceramic substrate cannot be adopted because the glass substrate melts and deforms.
Therefore, as a conductive material in the through hole of the glass substrate, a material filled with a conductive resin paste containing metal powder, solder coating, or the like can be considered.

また、従来のガラス基板の製造方法としては、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、下記特許文献1参照)。   Further, as a conventional method for producing a glass substrate, there has been a method in which a foamable glass paste is filled in a through hole and fired (for example, see Patent Document 1 below).

図3は前記特許文献1に記載された従来のガラス基板の製造工程フローを示す断面図である。   FIG. 3 is a cross-sectional view showing a manufacturing process flow of the conventional glass substrate described in Patent Document 1.

図3において、ガラス絶縁基板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103a及びスルーホールランド103bを形成する工程と、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るため、揮発分の蒸発その他ガラスペーストが収縮するのを、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の収縮を防止できることになり、スルーホール102は発泡したガラスからなる充填材104で封止していた。
特開平05−67868号公報
In FIG. 3, a step of forming a through-hole conductor 103 a and a through-hole land 103 b by a conductive film 103 around the peripheral wall and opening of the through-hole 102 provided in the glass insulating substrate 101, and foaming as a filler 104 in the through-hole 102. The glass paste is filled and fired to close the through hole 102. When the glass paste is fired, the glass paste is foamed in the through hole. Thus, the apparent volume of the glass component is increased by the amount of foaming, and as a result, the shrinkage of the filler formed by firing the glass paste can be prevented, and the through hole 102 is sealed with the filler 104 made of foamed glass. It stopped.
Japanese Patent Laid-Open No. 05-67868

しかしながら、この技術は、複数枚のガラス基板の積層された積層ガラス基板についての問題点については配慮されていない、主として単層ガラス基板に関する技術であるとともに、前記従来の構成では、充填材にもち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、前記セラミックス基板と同様に、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課題を有していた。   However, this technique does not take into consideration the problems associated with a laminated glass substrate in which a plurality of glass substrates are laminated, and is mainly a technique relating to a single-layer glass substrate. Since the glass paste is foamed, the apparent volume is increased after firing and the through hole is filled. As a result, as a matter of course, the glass after firing becomes very porous, and, like the ceramic substrate, there is a problem that it is difficult to ensure airtightness with the porous glass.

スルーホール中の導通用の材料として、金属粉末入りの導電性樹脂ペーストを充填する場合も、ガラスは無機材料であり、樹脂は有機材料であるから、その両者の界面の接合性は必ずしも十分でなく、気密性を要求される分野には信頼性が十分でないし、半田塗布の場合には、スルーホール用の孔径が小さくなると、微量塗布が工業的に難しいという問題がある。   Even when a conductive resin paste containing metal powder is filled as a conductive material in the through hole, glass is an inorganic material, and the resin is an organic material. In addition, in fields where airtightness is required, there is a problem that the reliability is not sufficient, and in the case of solder application, if the hole diameter for the through hole is small, there is a problem that a small amount of application is industrially difficult.

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、スルーホールがあっても気密性を確保した多層ガラス基板の製造方法を提供することを目的とする。   SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above-described conventional problems, and an object thereof is to provide a method for producing a multilayer glass substrate that ensures airtightness even if there are through holes.

前記従来の課題を解決するために、本発明の多層ガラス基板の製造方法は、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面と、前記第一主面のスルーホール開口部周囲を含む近傍の面と前記第二主面のスルーホール開口部周囲を含む近傍の面に導電膜が形成されたガラス基板の複数枚を重ねる際に、当該積層面において、ガラス基板のスルーホール開口部周囲を含む近傍の面に形成された前記導電膜同士が少なくともその一部を重ね、かつ少なくとも前記スルーホール開口部の第一主面側もしくは第二主面側の一方が積層される前記ガラス基板で遮断されて、加熱加圧して相互に接着することを特徴とする。 In order to solve the conventional problem, in the method for manufacturing a multilayer glass substrate of the present invention, a through hole for connecting the first main surface and the second main surface is formed, and the inner wall surface of the through hole, when sleeping heavy a plurality of glass substrates a conductive film on the surface of the vicinity is formed comprising a through hole opening periphery surface and the second major surface including and neighboring the through-hole opening periphery of the first main surface In the laminated surface, at least a part of the conductive films formed on the surface in the vicinity of the glass substrate including the periphery of the through-hole opening overlap, and at least the first main surface side of the through-hole opening or the second One of the two principal surface sides is blocked by the laminated glass substrate, and is heated and pressed to adhere to each other.

本発明方法によって、前記第一主面のスルーホール開口部周囲を含む近傍の面と前記第二主面のスルーホール開口部周囲を含む近傍の面に導電膜が形成されたガラス基板の複数枚を重ねて、加熱加圧して相互に接着することにより、少なくともスルーホール開口部周囲を含む近傍の面に形成されている導電膜が、接着される相手方のガラス基板と気密に接着するので、一のガラス基板のスルーホール部の開口部が、接着する相手方のガラス基板と気密に接着し、スルーホール部気密性を確保した多層ガラス基板を製造することができる。   A plurality of glass substrates in which a conductive film is formed on a surface near the through hole opening of the first main surface and a surface near the through hole opening of the second main surface by the method of the present invention. The conductive film formed on at least the surface including the periphery of the through-hole opening is hermetically bonded to the other glass substrate to be bonded. The multilayer glass substrate in which the opening of the through-hole portion of the glass substrate is hermetically bonded to the other glass substrate to be bonded and the through-hole portion hermeticity is secured can be manufactured.

以上のように、本発明のガラス基板の製造方法によれば、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面と、前記第一主面のスルーホール開口部周囲を含む近傍の面と前記第二主面のスルーホール開口部周囲を含む近傍の面に導電膜が形成されたガラス基板の複数枚を重ねて、加熱加圧して相互に接着することにより、少なくともスルーホール開口部周囲を含む近傍の面の導電膜が接着される相手方のガラス基板と気密に接着するので、スルーホールを導電物や絶縁物で充填することなくスルーホール部気密性を確保した多層ガラス基板を製造することができる。   As described above, according to the method for manufacturing a glass substrate of the present invention, a through hole for connecting the first main surface and the second main surface is formed, the inner wall surface of the through hole, and the first main surface A plurality of glass substrates having conductive films formed on the surface near the through hole opening of the surface and the surface near the through hole opening of the second main surface are stacked and heated to press each other. By adhering to the glass substrate of the other side to which the conductive film on the surface including at least the periphery of the through-hole opening is adhered, the through-hole is not filled with a conductive material or insulator. A multi-layer glass substrate that secures hermeticity can be produced.

本発明において複数層積層される前の、単層の原料ガラス基板は、特に断らない限り単にガラス基板と略称することがある。これらが複数層積層された状態のガラス基板を特に断らない場合には、多層ガラス基板と略称する。   In the present invention, the single-layer raw glass substrate before being laminated in a plurality of layers may be simply referred to as a glass substrate unless otherwise specified. A glass substrate in a state where a plurality of these layers are laminated is abbreviated as a multilayer glass substrate unless otherwise specified.

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。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1は本発明の実施の形態における多層ガラス基板の斜視図であり、図1(a)が2枚のガラス基板の接着前の状態の斜視図、図1(b)が接着後の状態の多層ガラス基板の斜視図である。   FIG. 1 is a perspective view of a multilayer glass substrate according to an embodiment of the present invention, FIG. 1 (a) is a perspective view of a state before two glass substrates are bonded, and FIG. 1 (b) is a state after bonding. It is a perspective view of a multilayer glass substrate.

図2は、図1(b)に示したガラス基板の製造方法をX−X’線に沿った方向の断面図で示した本発明の一実施の形態における多層ガラス基板の製造工程フロー断面図である。   FIG. 2 is a cross-sectional view of the manufacturing process flow of the multilayer glass substrate in one embodiment of the present invention, showing the method for manufacturing the glass substrate shown in FIG. 1B in a cross-sectional view along the line XX ′. It is.

図1において、1a、1bはガラス基板を構成するためのガラス板、2a、2bはガラス基板1a、1bに形成したスルーホール、3a、3bはスルーホール2a、2b内およびガラス板1a、1bの第一主面10ならびに第二主面11に形成した導体膜である。スルーホール2a、2b内の導体膜は図2ではその部分を3cとして示したが、図1ではスルーホール2a、2b内の導体膜の符号3cを付していない。スルーホール2a、2b内およびガラス板の第一主面10ならびに第二主面11に形成した導体膜は一連の連続体であるから説明の便宜上、これをまとめて導体膜3と称することがあるが符号3は図面中には付していない。以上のように導体膜3は、スルーホール内と前記第一主面のスルーホール開口部周囲を含む近傍の面と前記第二主面のスルーホール開口部周囲を含む近傍の面に形成される。   In FIG. 1, 1a and 1b are glass plates for constituting a glass substrate, 2a and 2b are through holes formed in the glass substrates 1a and 1b, 3a and 3b are through holes 2a and 2b, and glass plates 1a and 1b. It is a conductor film formed on the first main surface 10 and the second main surface 11. Although the conductor film in the through holes 2a and 2b is shown as 3c in FIG. 2, the conductor film in the through holes 2a and 2b is not denoted by reference numeral 3c in FIG. Since the conductor films formed in the through holes 2a and 2b and on the first main surface 10 and the second main surface 11 of the glass plate are a series of continuous bodies, they may be collectively referred to as a conductor film 3 for convenience of explanation. However, reference numeral 3 is not attached in the drawing. As described above, the conductor film 3 is formed in the through hole, in the vicinity of the first main surface including the periphery of the through hole opening, and in the vicinity of the second main surface including the periphery of the through hole opening. .

図2(c)において、4はガラス基板1a、1bを加熱加圧して相互に接着するときに用いる圧着金型である。   In FIG. 2 (c), reference numeral 4 denotes a crimping die used when the glass substrates 1a and 1b are heated and pressed to adhere to each other.

製造工程を下記に説明する。   The manufacturing process will be described below.

硼珪酸ガラスなどからなるガラス基板1a、1bにアルミナや炭化珪素などの細粒状メディアを用いた乾式ブラスト法、或いはエッチング法などによりスルーホール2(2a、2b)を形成する(図2(a)参照)。   Through holes 2 (2a, 2b) are formed on glass substrates 1a, 1b made of borosilicate glass or the like by dry blasting using fine granular media such as alumina or silicon carbide, or etching (FIG. 2A). reference).

ガラス基板1a、1bのスルーホール2a、2bの内壁5とガラス基板1a、1bのそれぞれの第一主面10と第二主面11とのスルーホール2a、2b開口部周囲6近傍の面に真空蒸着またはスパッタリングなどにより3a、3b、3cから成る導体膜3を形成する(図2(b)参照)。尚、導体膜3a、3bは、要求される配線パターンに応じたパターンに形成される。配線パターンの形成には、フォトレジスト法その他の適宜の配線パターンの形成法が採用し得る。ここで導体膜3a、3b、3cの一連に連なった導体膜を説明の便宜上まとめて3と表現しているが、図2中では符号3は付するのを省略した。   Vacuum is applied to the inner wall 5 of the through holes 2a and 2b of the glass substrates 1a and 1b and the surfaces of the first main surface 10 and the second main surface 11 of the glass substrates 1a and 1b in the vicinity of the through holes 2a and 2b around the openings 6b. A conductor film 3 made of 3a, 3b, 3c is formed by vapor deposition or sputtering (see FIG. 2B). The conductor films 3a and 3b are formed in a pattern corresponding to a required wiring pattern. For the formation of the wiring pattern, a photoresist method or other appropriate wiring pattern forming methods can be employed. Here, for convenience of explanation, a conductor film that is a series of conductor films 3a, 3b, and 3c is collectively expressed as 3, but the reference numeral 3 is omitted in FIG.

このとき、接着される各ガラス基板1aの第二主面11とガラス基板1bの第一主面10に形成される導体膜3a、3bとガラス基板1a、1bとの熱圧着の際の接着性が良好なことから、導体膜の素材としてはチタンあるいは銅が望ましい。   At this time, the adhesiveness at the time of thermocompression bonding between the conductive films 3a, 3b and the glass substrates 1a, 1b formed on the second main surface 11 of each glass substrate 1a to be bonded and the first main surface 10 of the glass substrate 1b. Therefore, titanium or copper is desirable as a material for the conductor film.

かくして得られたガラス基板1a、1bを圧着金型4を用いて好ましくはガラスの徐冷点より高く軟化点未満程度の温度に加熱しながら加圧する(図2(c)参照)。   The glass substrates 1a and 1b thus obtained are pressed using a pressure die 4 while being heated to a temperature that is preferably higher than the annealing point of the glass and lower than the softening point (see FIG. 2C).

この場合、通常、ガラス基板1aの第二主面11に、ガラス基板1bの導体膜3aが接着し、ガラス基板1bの第一主面10に、ガラス基板1aの導体膜3bが接着する。ガラス基板1aの第二主面11上の導体膜3bとガラス基板1bの第一主面10上の導体膜3aとが重なり合う部分は導体膜3bと導体膜3aとが接触し導通される。この導体膜3bと導体膜3aとが接触し導通された導体膜をまとめて導体膜3a+bで示した。(図2(d)参照)。   In this case, normally, the conductor film 3a of the glass substrate 1b adheres to the second main surface 11 of the glass substrate 1a, and the conductor film 3b of the glass substrate 1a adheres to the first main surface 10 of the glass substrate 1b. In the portion where the conductor film 3b on the second main surface 11 of the glass substrate 1a and the conductor film 3a on the first main surface 10 of the glass substrate 1b overlap, the conductor film 3b and the conductor film 3a come into contact with each other and are conducted. The conductor films in which the conductor film 3b and the conductor film 3a are in contact with each other are collectively shown as a conductor film 3a + b. (See FIG. 2 (d)).

これは、上記のようにガラス基板1aの第二主面11とガラス基板1bの第一主面10上の導体膜3aとが、また、ガラス基板1bの第一主面10とガラス基板1aの第二主面11上の導体膜3bとが熱圧着され接着しているので、この両者の導体膜3aと導体膜3bとの重なった部分が導通可能に接触することになり、従って導体膜3a+bにより、ガラス基板1a、1b間の導通接続を可能とするものである。   This is because, as described above, the second main surface 11 of the glass substrate 1a and the conductor film 3a on the first main surface 10 of the glass substrate 1b are formed between the first main surface 10 of the glass substrate 1b and the glass substrate 1a. Since the conductor film 3b on the second main surface 11 is bonded by thermocompression bonding, the overlapping portion of the conductor film 3a and the conductor film 3b comes into contact with each other so that the conductor film 3a + b is conductive. Thus, the conductive connection between the glass substrates 1a and 1b is enabled.

主に、一つのガラス基板上に形成されている導体膜とそれと対面している他方のガラス基板の面とが加熱加圧により接着するのは、導体膜の方がガラス材料より熱伝導性がよく、圧着金型4の熱が、導体膜を通して伝導しやすくなるためと考えられる。この加熱加圧接着により、一つのガラス基板のスルーホール開口部周囲を含む近傍の面の導体膜と対面している他方のガラス基板の面と密着して接着するので、スルーホール開口部から接着面へのガスの流路は遮断され多層基板の気密性が保たれる。   Mainly, the conductor film formed on one glass substrate and the surface of the other glass substrate facing each other are bonded by heating and pressing because the conductor film is more thermally conductive than the glass material. It is considered that the heat of the crimping die 4 is easily conducted through the conductor film. By this heat and pressure bonding, it adheres closely to the surface of the other glass substrate facing the conductor film on the surface near the through hole opening of one glass substrate, so it adheres from the through hole opening. The gas flow path to the surface is blocked, and the airtightness of the multilayer substrate is maintained.

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。 Here, the airtightness means a state in which a leak rate of 1 × 10 −9 Pa · m 3 / sec or less is maintained with an airtight leak measuring machine using helium as a tracer gas.

気密性は、JISZ2331「ヘリウム漏れ試験方法(真空吹き付け法)」で“株式会社アルバック社製ヘリウムリークディテクター”用いて測定した。   The airtightness was measured using “Helium leak detector manufactured by ULVAC, Inc.” according to JISZ2331 “Helium leak test method (vacuum spraying method)”.

上記方法によれば前記加熱加圧接着によりスルーホール2a、2b間の気密性を保持することが出来るとともに、導体膜3a、3bの少なくとも一部が重なって接触した導体膜3a+bが構成されてリード端子などを介することなくガラス基板間の電気的導通も同時に確保することができる。   According to the above method, the air-tightness between the through-holes 2a and 2b can be maintained by the heat and pressure adhesion, and at the same time, the conductor film 3a + b in which at least a part of the conductor films 3a and 3b are in contact with each other is configured to lead. Electrical continuity between the glass substrates can be secured at the same time without using a terminal or the like.

さらに、所定の個々のサイズのガラス板を用いる代わりに、より大きな平面積を有するガラス板を用い、それに多数個のスルーホールを形成し、上述の実施の形態と同様に導体膜を形成し加熱しながら挟圧したのち所定の大きさの個片に切断することで、一度に大量の多層ガラス基板を得ることも可能となる。   Further, instead of using a glass plate of a predetermined individual size, a glass plate having a larger plane area is used, a number of through holes are formed in the glass plate, and a conductor film is formed and heated in the same manner as in the above embodiment. Then, it is possible to obtain a large number of multilayer glass substrates at a time by cutting into pieces of a predetermined size after clamping.

また、上記図1、図2を用いて説明した実施の形態例は、ガラス基板2枚を接着する例を示して説明したが、ガラス基板3枚以上からなる更に多層のガラス基板を同様にして製造することもできる。   Moreover, although the embodiment described with reference to FIGS. 1 and 2 has been described by showing an example in which two glass substrates are bonded, a multi-layer glass substrate composed of three or more glass substrates is made in the same manner. It can also be manufactured.

ガラス基板に用いられるガラス材料としては、電気絶縁性を有するガラスであれば特に限定するものではないが、硼珪酸ガラス、ソーダ石灰ガラスなど、ガラス基板に用いられている各種のガラスが好ましく用いられる。硼珪酸ガラスは特に好ましいガラスの一つである。   The glass material used for the glass substrate is not particularly limited as long as it is an electrically insulating glass, but various glasses used for the glass substrate such as borosilicate glass and soda lime glass are preferably used. . Borosilicate glass is one of the particularly preferred glasses.

ガラス基板の大きさについても、何ら特に制限するものではない。特に近年、小型化が要求される分野においては、例えば、厚さ0.1〜3mm、より好ましくは0.1〜0.3mm程度のものが好適に用いられる。ガラス基板の平面積も特に制限するものではないが、小型化が要求される分野においては、例えば、用途に応じて0.1〜40mm2のものが用いられる。なお、上述したように多数個のスルーホールを形成したガラス板に上述の実施の形態で示したと同様に導体膜を形成し加熱しながら挟圧したのち個片に切断することで、一度に大量の個々の多層ガラス基板を得ることも可能である。 There is no particular limitation on the size of the glass substrate. Particularly in recent years, in fields where miniaturization is required, for example, a thickness of about 0.1 to 3 mm, more preferably about 0.1 to 0.3 mm is preferably used. Although the plane area of the glass substrate is not particularly limited, for example, a glass substrate having a size of 0.1 to 40 mm 2 is used depending on the application. As described above, a conductive film is formed on a glass plate in which a large number of through-holes are formed as in the above-described embodiment, and after pressing while heating, it is cut into individual pieces, thereby producing a large amount at a time. It is also possible to obtain individual multilayer glass substrates.

ガラス基板の厚さ方向に貫通するスルーホールの直径(第一主面と第二主面のスルーホールの直径のうち、小さい方の径を意味する)も特に限定するものではないが、小型化が要求される分野においては、好ましくは0.01〜1.5mm、より好ましくは0.1〜0.5mm程度が好適に採用される。   The diameter of the through-hole penetrating in the thickness direction of the glass substrate (meaning the smaller diameter of the through-hole diameter of the first main surface and the second main surface) is not particularly limited. Is preferably used in a range of preferably 0.01 to 1.5 mm, more preferably about 0.1 to 0.5 mm.

スルーホールの形成方法は、乾式ブラスト法(サンドブラスト法)やエッチング法などが好適である。特に乾式ブラスト法が好ましく、乾式ブラスト法に用いられる細粒状メディアとしては、アルミナや炭化珪素などの細粒状メディアが挙げられるがこれに限定されるものではない。乾式ブラストやエッチングを、ガラス基板の一方の主面側から行うことにより、例えば、ガラス基板の第一主面から第二主面に向かって第一主面側から乾式ブラストやエッチングによりスルーホールを形成したと仮定すると、第一主面のスルーホールの開口が大きくなり、第二主面のスルーホールの開口が第一主面のスルーホールの開口よりも小さくなる傾向がある。乾式ブラスト媒体やエッチング媒体との接触時間が第一主面から第二主面側に向かって少なくなるからと推定される。また乾式ブラスト媒体の噴射力(研磨力)も、第一主面側ほど強く、第二主面側に向かって小さくなるからと推定される。   As a method for forming the through hole, a dry blast method (sand blast method) or an etching method is suitable. In particular, dry blasting is preferable, and fine granular media used in the dry blasting method include fine granular media such as alumina and silicon carbide, but are not limited thereto. By performing dry blasting or etching from one main surface side of the glass substrate, for example, through holes are formed from the first main surface side toward the second main surface of the glass substrate by dry blasting or etching from the first main surface side. Assuming that it is formed, the opening of the through hole on the first main surface tends to be large, and the opening of the through hole on the second main surface tends to be smaller than the opening of the through hole on the first main surface. It is estimated that the contact time with the dry blast medium or the etching medium decreases from the first main surface toward the second main surface. In addition, it is estimated that the spraying power (polishing power) of the dry blast medium is stronger toward the first main surface side and decreases toward the second main surface side.

従って、定かではないが、上記の場合、第一主面側ほど直径が大きく第二主面側に向かって直径が小さくなる傾向があることからスルーホールの長さ方向の断面は第一主面側から第二主面側に向かって略テーパー状に細くなっていると推定される。   Therefore, although it is not certain, in the above case, the diameter of the through hole tends to decrease toward the second main surface because the diameter increases toward the first main surface. It is presumed that the taper narrows from the side toward the second main surface side in a substantially tapered shape.

テーパーの角度は、特に限定するものではないが、ガラス基板平面に対し厚み方向に下ろした垂線との角度で5〜20度程度が好ましい。テーパーの角度は、用いたガラス基板の厚さと第一主面側のスルーホール開口の直径と第二主面側のスルーホール開口の直径とから計算により推定した値である。   The angle of the taper is not particularly limited, but is preferably about 5 to 20 degrees in terms of an angle with a perpendicular drawn in the thickness direction with respect to the glass substrate plane. The taper angle is a value estimated by calculation from the thickness of the glass substrate used, the diameter of the through hole opening on the first main surface side, and the diameter of the through hole opening on the second main surface side.

上記のような状況から、真空蒸着またはスパッタリングにより導体膜3a、3b、3cを形成した場合に、真空蒸着またはスパッタリングによってもスルーホール内壁にも導体膜3cが形成されやすくなると推定される。   From the above situation, when the conductor films 3a, 3b, and 3c are formed by vacuum deposition or sputtering, it is presumed that the conductor film 3c is likely to be formed on the inner wall of the through hole by vacuum deposition or sputtering.

以上、スルーホール内壁とガラス基板の第一主面と第二主面とのスルーホール開口部周囲6に真空蒸着またはスパッタリングにより導体膜3a、3b、3cを形成するが、前述したように、導体膜の材料としては、本発明の加熱加圧工程でガラスとの接着性が良好なことから、チタンや銅が好ましく用いられる。   As described above, the conductor films 3a, 3b, 3c are formed by vacuum deposition or sputtering around the through-hole opening 6 around the inner wall of the through-hole and the first main surface and the second main surface of the glass substrate. As the material for the film, titanium or copper is preferably used because of its good adhesion to glass in the heating and pressing step of the present invention.

特に小型化の要求により、スルーホールの径も上記のように小さいものが採用される場合には、真空蒸着またはスパッタリングにより導体膜を形成することが工業的に有利な方法となる。導体膜の膜厚は特に限定するものではないが、0.05μm〜0.1μm程度が好ましい。
加熱加圧工程における雰囲気としては、窒素ガス雰囲気などの不活性ガス雰囲気又は真空雰囲気が好ましい。
In particular, when a through-hole having a small diameter as described above is employed due to a demand for miniaturization, it is an industrially advantageous method to form a conductor film by vacuum deposition or sputtering. Although the film thickness of a conductor film is not specifically limited, About 0.05 micrometer-0.1 micrometer are preferable.
The atmosphere in the heating and pressurizing step is preferably an inert gas atmosphere such as a nitrogen gas atmosphere or a vacuum atmosphere.

加熱温度としては、ガラスの徐冷点より高く軟化点未満が好ましい。加熱温度があまり高すぎると変形しやすくなり、また、加熱温度があまり低すぎると接着性が低下し、気密性が低下する傾向になる。より具体的な加熱温度としては、用いるガラスの種類や、加熱加圧工程の圧力によってもかなり変わるので一概に規定しがたいが、300〜700℃の範囲が好ましい。   The heating temperature is preferably higher than the annealing point of the glass and lower than the softening point. If the heating temperature is too high, deformation tends to occur, and if the heating temperature is too low, the adhesiveness tends to decrease and the airtightness tends to decrease. As a more specific heating temperature, since it varies considerably depending on the type of glass used and the pressure in the heating and pressurizing step, it is difficult to define it generally, but a range of 300 to 700 ° C. is preferable.

ガラスの徐冷点(徐冷温度とも言う)は、ガラスの内部歪が15分間で実質的に除去される温度(JIS R 3103 参照)であって、軟化点(軟化温度とも言う)も、JIS R 3103に基づく軟化点である。尚、上記ガラスの徐冷点や軟化点は、常圧下での徐冷点や軟化点を意味する。   The annealing point of glass (also referred to as annealing temperature) is the temperature at which the internal strain of glass is substantially removed in 15 minutes (see JIS R 3103), and the softening point (also referred to as softening temperature) is also JIS. Softening point based on R 3103. In addition, the annealing point and softening point of the said glass mean the annealing point and softening point under a normal pressure.

加熱加圧工程における加圧力としては、用いるガラスの種類、加熱温度により変わるので一概に規定しがたいが、1×106 Pa以上で、加熱温度により接着可能な圧力を適宜選定すればよい。より具体的には1×107 Pa〜1×109 Paの範囲が好ましい。 The applied pressure in the heating and pressurizing step is difficult to specify because it varies depending on the type of glass to be used and the heating temperature, but a pressure that is 1 × 10 6 Pa or higher and can be bonded by the heating temperature may be appropriately selected. More specifically, a range of 1 × 10 7 Pa to 1 × 10 9 Pa is preferable.

徐冷点が557℃で、軟化点が736℃の硼珪酸ガラスからなる平面の面積が1.6mm×10mm、厚さ0.2mmのガラス基板1a、1bにアルミナ微粒子状メディアを用いた乾式ブラスト法により直径0.15mm、スルーホールのテーパーの角度は、ガラス基板平面に対し厚み方向に下ろした垂線との角度で約5度のスルーホール2を形成した(図2(a)参照)。   Dry blasting using alumina particulate media on glass substrates 1a and 1b having a flat surface area of 1.6 mm × 10 mm and a thickness of 0.2 mm made of borosilicate glass having an annealing point of 557 ° C. and a softening point of 736 ° C. A through hole 2 having a diameter of 0.15 mm and a taper angle of the through hole of about 5 degrees was formed by the method with respect to a perpendicular line lowered in the thickness direction with respect to the glass substrate plane (see FIG. 2A).

前記ガラス基板1a、1bのスルーホール2a、2b内壁5と、ガラス基板1a、1bの第一主面と第二主面とのスルーホール2a、2b開口部周囲(ここではその面積0.1mm2)6にスパッタリングにより厚さ約0.1 μm(スルーホール開口部周囲の主面における厚み)のチタンの導体膜3a、3bを形成した(図2(b)参照)。
ガラス基板1a、1bを圧着金型(住友重機械工業株式会社製ガラスモールド成型機)を用いてチッソガス雰囲気下で約610℃に加熱しながら1×108Paの圧力で挟圧した(図2(c)参照)。
The through-holes 2a and 2b inner walls 5 of the glass substrates 1a and 1b, and the openings around the through-holes 2a and 2b of the first main surface and the second main surface of the glass substrates 1a and 1b (here, the area is 0.1 mm 2). 6) Titanium conductor films 3a and 3b having a thickness of about 0.1 μm (thickness on the main surface around the through-hole opening) were formed by sputtering (see FIG. 2B).
The glass substrates 1a and 1b were clamped at a pressure of 1 × 10 8 Pa while being heated to about 610 ° C. in a nitrogen gas atmosphere using a crimping die (Sumitomo Heavy Industries, Ltd. glass mold molding machine) (FIG. 2). (See (c)).

前記ガラス基板1a、1bとその接合面における導体膜3a、3bとの熱圧着により多層ガラス基板を形成し、その接合面における導体膜3a、3bとが重なった部分も含めて導体膜3a+bを接合面に有する多層ガラス基板を形成した(図2(d)参照)。   A multilayer glass substrate is formed by thermocompression bonding of the glass substrates 1a, 1b and the conductor films 3a, 3b on the bonding surfaces thereof, and the conductor films 3a + b are bonded together including the portion where the conductor films 3a, 3b overlap on the bonding surfaces. A multilayer glass substrate having a surface was formed (see FIG. 2D).

ガラス基板1a、1bに形成された導体膜(3a、3b、3c、3a+b)により、ガラス基板1a、1b間の導通接続をデジタルマルチメータによりテストしたところ導通可能であることが確認された。   The conductive film (3a, 3b, 3c, 3a + b) formed on the glass substrates 1a and 1b was confirmed to be conductive when the conductive connection between the glass substrates 1a and 1b was tested with a digital multimeter.

また、JISZ2331に従い、ヘリウムをトレーサガスに用いた気密漏れ測定機(株式会社アルバック社製“ヘリウムリークディテクター”)で気密性を試験したところ、得られた多層ガラス基板表裏間の漏れ量は1×10-9Pa・m3/sec以下であった。 Further, according to JISZ2331, when the airtightness was tested with an airtight leak measuring machine using helium as a tracer gas (“Helium leak detector” manufactured by ULVAC, Inc.), the amount of leakage between the front and back of the obtained multilayer glass substrate was 1 ×. 10 −9 Pa · m 3 / sec or less.

本発明の多層ガラス基板の製造方法は、気密性を必要とする電子部品、例えば水晶振動子、SAWフィルター、自動車エアバッグ用の加速度センサー、自動車用その他の各種圧力センサーなどの電子部品に供される多層ガラス基板の製造方法として好適であり、各種電子部品の搭載基板などに有用である。特に小型化が要求され気密性を必要とする電子部品に供される多層ガラス基板の製造方法として好適である。   The method for producing a multilayer glass substrate of the present invention is applied to electronic components that require airtightness, such as crystal components, SAW filters, acceleration sensors for automobile airbags, and various other pressure sensors for automobiles. It is suitable as a method for producing a multilayer glass substrate, and is useful for a substrate for mounting various electronic components. In particular, it is suitable as a method for producing a multilayer glass substrate for use in electronic components that require miniaturization and require airtightness.

本発明の一実施の形態における多層ガラス基板の斜視図The perspective view of the multilayer glass substrate in one embodiment of this invention 本発明の一実施の形態における多層ガラス基板の製造工程フロー断面図Manufacturing process flow sectional view of a multilayer glass substrate in an embodiment of the present invention 従来のガラス基板の製造工程フローを示す断面図Sectional drawing which shows the manufacturing process flow of the conventional glass substrate

符号の説明Explanation of symbols

1a ガラス基板
1b ガラス基板
2a スルーホール
2b スルーホール
3a 導体膜
3b 導体膜
3c 導体膜
3a+b 導体膜3aと3bの重なり合った部分を有する導体膜
4 圧着金型
5 内壁
6 開口部周囲
101 ガラス基板
102 スルーホール
103 導体膜
103a スルーホール導体
103b スルーホールランド
104 充填材
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1a Glass substrate 1b Glass substrate 2a Through hole 2b Through hole 3a Conductor film 3b Conductor film 3c Conductor film 3a + b Conductor film having the overlapping part of the conductor films 3a and 3b 4 Crimping die 5 Inner wall 6 Opening periphery 101 Glass substrate 102 Through-hole 103 Conductor film 103a Through-hole conductor 103b Through-hole land 104 Filler

Claims (8)

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面と、前記第一主面のスルーホール開口部周囲を含む近傍の面と前記第二主面のスルーホール開口部周囲を含む近傍の面に導電膜が形成されたガラス基板の複数枚を重ねる際に、当該積層面において、ガラス基板のスルーホール開口部周囲を含む近傍の面に形成された前記導電膜同士が少なくともその一部を重ね、かつ少なくとも前記スルーホール開口部の第一主面側もしくは第二主面側の一方が積層される前記ガラス基板で遮断されて、加熱加圧して相互に接着することを特徴とする多層ガラス基板の製造方法。 A through hole for connecting the first main surface and the second main surface is formed, an inner wall surface of the through hole, a surface in the vicinity including the periphery of the through hole opening of the first main surface, and the second main surface a plurality of glass substrates conductive film formed on a surface including and neighboring the through-hole opening surrounding surface when sleeping heavy, in the lamination plane, formed on a surface including and neighboring the through-hole opening periphery of the glass substrate The conductive films formed are overlapped at least partially, and at least one of the first main surface side or the second main surface side of the through-hole opening is cut off by the glass substrate and heated and pressed. And a method for producing a multilayer glass substrate, wherein the substrates are bonded to each other. ガラス基板の加熱温度が、ガラスの徐冷点より高く軟化点未満であることを特徴とする請求項1に記載の多層ガラス基板の製造方法。 The method for producing a multilayer glass substrate according to claim 1, wherein the heating temperature of the glass substrate is higher than the annealing point of the glass and lower than the softening point. ガラス基板の加圧の圧力が、1×106 〜 1×109 Paであることを特徴とする請求項1又は2に記載の多層ガラス基板の製造方法。 3. The method for producing a multilayer glass substrate according to claim 1, wherein the pressure of the glass substrate is 1 × 10 6 to 1 × 10 9 Pa. 4. 導電膜が、チタン又は銅から選ばれた導電膜であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の多層ガラス基板の製造方法。 Conductive film, a method for manufacturing a multilayer glass substrate according to claim 1, characterized in that a conductive film selected from titanium or copper. ガラス基板の厚さが0.1〜3mmであることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の多層ガラス基板の製造方法。 The thickness of a glass substrate is 0.1-3 mm, The manufacturing method of the multilayer glass substrate in any one of Claims 1-4 characterized by the above-mentioned. ガラス基板の平面積が0.1〜40mm2であることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の多層ガラス基板の製造方法。 The method for producing a multilayer glass substrate according to claim 1 , wherein the glass substrate has a plane area of 0.1 to 40 mm 2 . スルーホールの直径が0.01〜1.5mmであることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の多層ガラス基板の製造方法。 Method for manufacturing a multilayer glass substrate according to any one of claims 1 to 6, the diameter of the through hole is characterized 0.01~1.5mm der Rukoto. ガラス基板の加圧の雰囲気が、不活性ガス雰囲気、又は真空雰囲気であることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の多層ガラス基板の製造方法。 Atmosphere pressure of the glass substrate, an inert gas atmosphere, or a method for manufacturing a multilayer glass substrate according to any one of claims 1 to 7, wherein the vacuum atmosphere der Rukoto.
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