JP6702144B2 - Method for manufacturing glass plate having through holes - Google Patents

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本発明は、貫通孔を有するガラス板の製造方法及びガラス板に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a glass plate having a through hole and a glass plate.

貫通孔を有するガラス板の用途としては、例えば、ガラスインターポーザーが知られている（特許文献１）。貫通孔を有するガラス板を製造する方法として、ガラス板にレーザー光を照射して貫通孔を形成する方法が知られている（特許文献２）。   As an application of a glass plate having a through hole, for example, a glass interposer is known (Patent Document 1). As a method of manufacturing a glass plate having a through hole, a method of irradiating a glass plate with a laser beam to form a through hole is known (Patent Document 2).

特開２０１５−１４６４０１号公報JP, 2015-146401, A 特開２０１６−５５２９５号公報JP, 2016-55295, A

薄いガラスインターポーザーを用いることにより、デバイスの低背化を図ることができる。しかしながら、薄いガラス板にレーザー光を照射して貫通孔を形成する場合、テープ等を用いて薄いガラス板を固定する必要があるため、薄いガラス板を固定する際にガラス板に応力がかかり、レーザー光を照射するとガラス板に割れやクラックが発生するという問題があった。   By using a thin glass interposer, it is possible to reduce the height of the device. However, when forming a through hole by irradiating a thin glass plate with a laser beam, it is necessary to fix the thin glass plate using a tape or the like, and therefore the glass plate is stressed when the thin glass plate is fixed, There is a problem that the glass plate is cracked or cracked when irradiated with laser light.

本発明の目的は、薄いガラス板に対して、レーザー光を照射しても割れやクラックを発生させることなく貫通孔を形成することができる、貫通孔を有するガラス板の製造方法及び貫通孔を有するガラス板を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a glass plate having a through hole and a through hole, which can form a through hole without causing cracks or cracks even when a thin glass plate is irradiated with laser light. It is to provide a glass plate having.

本発明は、貫通孔を有するガラス板を製造する方法であって、支持台の上に、液体層を介在させてガラス板を載置する工程と、液体層を凝固させて凝固層にすることにより、ガラス板を支持台の上に固定する工程と、支持台の上に固定されたガラス板に、上方からパルスレーザーを照射してガラス板に貫通孔を形成する工程と、凝固層を融解させて、貫通孔が形成されたガラス板を支持台から取り外す工程とを備えることを特徴としている。   The present invention is a method for producing a glass plate having a through hole, which comprises placing a glass plate on a support with a liquid layer interposed, and solidifying the liquid layer into a solidified layer. The process of fixing the glass plate on the support base, the process of irradiating the glass plate fixed on the support base with a pulse laser from above to form a through hole in the glass plate, and melting the solidified layer And a step of removing the glass plate having the through hole formed therein from the support base.

パルスレーザーの波長は、１０００ｎｍ以上であることが好ましい。   The wavelength of the pulse laser is preferably 1000 nm or more.

レーザーは、フェムト秒レーザーであることが好ましい。   The laser is preferably a femtosecond laser.

ガラス板の厚みは、５０μｍ未満であることが好ましい。   The glass plate preferably has a thickness of less than 50 μm.

本発明のガラス板は、貫通孔を有し、厚みが５０μｍ未満であることを特徴としている。   The glass plate of the present invention is characterized by having through holes and having a thickness of less than 50 μm.

本発明のガラス板は、貫通孔を、１ｃｍ２あたり１０００個以上有していることが好ましい。 The glass plate of the present invention preferably has 1000 or more through holes per cm 2 .

本発明のガラス板は、インターポーザーとして用いることができる。   The glass plate of the present invention can be used as an interposer.

本発明によれば、薄いガラス板に対して、レーザー光を照射しても割れやクラックを発生させることなく貫通孔を形成することができる。   According to the present invention, it is possible to form a through hole in a thin glass plate without causing cracks or cracks even when irradiated with laser light.

本発明の一実施形態の貫通孔を有するガラス板を示す模式的平面図である。It is a typical top view showing the glass plate which has a penetration hole of one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態の貫通孔を有するガラス板の製造工程の一例を示す模式的断面図である。It is a typical sectional view showing an example of a manufacturing process of a glass plate which has a penetration hole of one embodiment of the present invention. ガラスインターポーザーを用いたデバイスの一例を示す模式的断面図である。It is a typical sectional view showing an example of a device using a glass interposer.

以下、好ましい実施形態について説明する。但し、以下の実施形態は単なる例示であり、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。また、各図面において、実質的に同一の機能を有する部材は同一の符号で参照する場合がある。   Hereinafter, preferred embodiments will be described. However, the following embodiments are merely examples, and the present invention is not limited to the following embodiments. In each drawing, members having substantially the same function may be referred to by the same reference numeral.

図１は、本発明の一実施形態の貫通孔を有するガラス板を示す模式的平面図である。図１に示すように、本実施形態のガラス板１は、複数の貫通孔２を有している。本実施形態のガラス板１は、例えば、ガラスインターポーザーとして用いることができるものである。本実施形態のガラス板１の厚みは、５０μｍ未満である。従って、本実施形態のガラス板１をガラスインターポーザーとして用いたデバイスは、低背化を図ることができる。ガラス板１の厚みは、３０μｍ以下であることが好ましく、２０μｍ以下であることがより好ましい。ガラス板１の厚みは、一般に１０μｍ以上である。   FIG. 1 is a schematic plan view showing a glass plate having a through hole according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the glass plate 1 of this embodiment has a plurality of through holes 2. The glass plate 1 of this embodiment can be used, for example, as a glass interposer. The glass plate 1 of the present embodiment has a thickness of less than 50 μm. Therefore, the device using the glass plate 1 of the present embodiment as a glass interposer can have a low profile. The thickness of the glass plate 1 is preferably 30 μm or less, and more preferably 20 μm or less. The thickness of the glass plate 1 is generally 10 μm or more.

本実施形態のガラス板１は、貫通孔２を１ｃｍ２あたり１０００個以上有している。より好ましくは、１ｃｍ２あたり５０００個以上有しており、さらに好ましくは、１ｃｍ２あたり１００００個以上有している。貫通孔２は、一般に、１ｃｍ２あたり３００００個以下である。 The glass plate 1 of this embodiment has 1000 or more through holes 2 per cm 2 . More preferably, it is 5,000 or more per cm 2 , and even more preferably, 10,000 or more per cm 2 . The number of through holes 2 is generally 30,000 or less per cm 2 .

貫通孔２の径は、ガラスインターポーザーとして用いる場合、２０〜１００μｍの範囲であることが好ましく、３０〜５０μｍの範囲であることがより好ましい。また、貫通孔２間のピッチは、４０〜３００μｍの範囲であることが好ましく、１００〜２００μｍの範囲であることがより好ましい。なお、貫通孔２間のピッチは、貫通孔２の中心間の距離である。   When used as a glass interposer, the diameter of the through hole 2 is preferably in the range of 20 to 100 μm, and more preferably in the range of 30 to 50 μm. Further, the pitch between the through holes 2 is preferably in the range of 40 to 300 μm, and more preferably in the range of 100 to 200 μm. The pitch between the through holes 2 is the distance between the centers of the through holes 2.

図２は、本発明の一実施形態の貫通孔を有するガラス板の製造工程の一例を示す模式的断面図である。図２（ａ）に示すように、支持台１０の上に、液体層１１を介在させてガラス板１を載置する。次に、図２（ｂ）に示すように、液体層１１を冷却して凝固させ、凝固層１２にすることにより、凝固層１２を介してガラス板１を支持台１０の上に固定する。例えば、液体層１１として水を用いる場合、液体層１１の温度を０℃以下まで冷却することにより液体層１１を凝固することができる。０℃より高い温度で液体層１１を凝固させたい場合には、凝固点が０℃より高い液体（例えば、アントラニル酸メチル、ミリスチン酸メチル、ジメチルスルホキシド等）を用いて液体層１１を形成すればよい。なお、液体層１１を凝固させる方法として、例えば、支持台１０として、例えば、ペルチェ素子等を用いて、液体層１１を冷却して凝固させてもよい。   FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing an example of a manufacturing process of a glass plate having a through hole according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2A, the glass plate 1 is placed on the support 10 with the liquid layer 11 interposed. Next, as shown in FIG. 2B, the liquid layer 11 is cooled and solidified to form a solidified layer 12, whereby the glass plate 1 is fixed on the support 10 through the solidified layer 12. For example, when water is used as the liquid layer 11, the liquid layer 11 can be solidified by cooling the temperature of the liquid layer 11 to 0° C. or lower. When it is desired to solidify the liquid layer 11 at a temperature higher than 0° C., the liquid layer 11 may be formed using a liquid having a freezing point higher than 0° C. (eg, methyl anthranilate, methyl myristate, dimethyl sulfoxide, etc.). .. As a method of solidifying the liquid layer 11, for example, a Peltier element or the like may be used as the support 10 to cool and solidify the liquid layer 11.

次に、図２（ｃ）に示すように、凝固層１２により支持台１０の上に固定されたガラス板１に、上方からパルスレーザー１３を照射して、ガラス板１に貫通孔２を形成する。パルスレーザー１３を照射している間、凝固層１２の凝固状態を維持することが好ましい。パルスレーザー１３の波長は、１０００ｎｍ以上であることが好ましく、１３００ｍｍ以上であることがより好ましく、１５００ｍｍ以上であることがさらに好ましい。パルスレ
ーザー１３の波長の上限値は、特に限定されるものではないが、パルスレーザー１３の波長は、２０００ｎｍ以下であることが一般的である。 Next, as shown in FIG. 2C, the glass plate 1 fixed on the support 10 by the solidification layer 12 is irradiated with a pulse laser 13 from above to form a through hole 2 in the glass plate 1. To do. It is preferable to maintain the solidified state of the solidified layer 12 while irradiating the pulsed laser 13. The wavelength of the pulse laser 13 is preferably 1000 nm or more, more preferably 1300 mm or more, still more preferably 1500 mm or more. The upper limit of the wavelength of the pulse laser 13 is not particularly limited, but the wavelength of the pulse laser 13 is generally 2000 nm or less.

パルスレーザー１３は、１０ピコ秒以下のパルスレーザーであることが好ましく、より好ましくは、１ピコ秒以下の超短パルスレーザーであり、特に好ましくは、フェムト秒レーザーである。このようなパルス幅の小さいレーザーを用いることにより、多光子吸収現象を生じさせ、周辺部分に熱を拡散させることなくアブレーション加工することができる。   The pulse laser 13 is preferably a pulse laser of 10 picoseconds or less, more preferably an ultrashort pulse laser of 1 picosecond or less, and particularly preferably a femtosecond laser. By using such a laser having a small pulse width, it is possible to perform ablation processing without causing a multiphoton absorption phenomenon and diffusing heat to the peripheral portion.

ガラス板１に所定の個数の貫通孔２を形成した後、図２（ｄ）に示すように、凝固層１２の温度を上昇させて凝固層１２を融解して液体層１１にする。液体層１１にした後、貫通孔２が形成されたガラス板１を支持台１０から取り外す。液体層１１の厚みは、使用する液体に応じて適宜調整される。凝固層１２にしたときに、ガラス板１を固定することができ、液体層１１にしたときに、ガラス板１を取り外すことができるような厚みであればよい。   After forming a predetermined number of through holes 2 in the glass plate 1, the temperature of the solidification layer 12 is raised to melt the solidification layer 12 into a liquid layer 11 as shown in FIG. After forming the liquid layer 11, the glass plate 1 having the through holes 2 formed therein is removed from the support 10. The thickness of the liquid layer 11 is appropriately adjusted according to the liquid used. The thickness may be such that the glass plate 1 can be fixed when the solidified layer 12 is formed, and the glass plate 1 can be removed when the liquid layer 11 is formed.

図３は、ガラスインターポーザーを用いたデバイスの一例を示す模式的断面図である。本実施形態のガラス板は、上述のように、ガラスインターポーザーとして用いることができるものである。図３は、ガラスインターポーザー２１の使用例を示している。図３に示すように、プリント基板３０の上には、貫通電極３１が設けられており、貫通電極３１は、ガラスインターポーザー２１の貫通孔２２に通されている。貫通孔２２に通されている貫通電極３１は、ガラスインターポーザー２１の上に搭載された積層半導体４０の貫通電極４１に接続されている。   FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing an example of a device using a glass interposer. The glass plate of the present embodiment can be used as a glass interposer as described above. FIG. 3 shows a usage example of the glass interposer 21. As shown in FIG. 3, a through electrode 31 is provided on the printed circuit board 30, and the through electrode 31 is passed through the through hole 22 of the glass interposer 21. The through electrode 31 passed through the through hole 22 is connected to the through electrode 41 of the laminated semiconductor 40 mounted on the glass interposer 21.

本発明の製造方法によれば、液体層の上に薄いガラス板を載置し、液体層を冷却して凝固させてガラス板を固定するため、固定する際にガラス板に対して応力がかからず、薄いガラス板に対してレーザー光を照射しても、割れやクラックを発生させることなく、貫通孔を形成することができる。このため、貫通孔を有する薄いガラス板を製造することができ、このガラス板をガラスインターポーザーとして用いることができる。例えば、厚みが５０μｍ未満の、従来にないガラスインターポーザーを用いることにより、デバイスを低背化することができる。   According to the manufacturing method of the present invention, a thin glass plate is placed on the liquid layer, and the liquid layer is cooled and solidified to fix the glass plate. Even if the thin glass plate is irradiated with laser light, the through hole can be formed without causing cracks or cracks. Therefore, a thin glass plate having a through hole can be manufactured, and this glass plate can be used as a glass interposer. For example, the height of the device can be reduced by using a glass interposer having a thickness of less than 50 μm, which is not available in the past.

上記実施形態においては、本発明の製造方法で得られる貫通孔を有するガラス板を、ガラスインターポーザーとして用いることについて説明しているが、本発明の製造方法で得られる貫通孔を有するガラス板の用途は、これに限定されるものではなく、その他の用途にも用いることができる。具体的には、本発明の製造方法では、ガラス板に複数の貫通孔を所望の大きさ、ピッチで精度良く形成することが可能であり、耐熱性にも優れ、乾熱滅菌処理等の熱処理を施しても繰り返し使用することができるため、例えば、医療用途において、細胞浮遊液から所望のサイズの細胞を、高精度で、効率良く分離・抽出するためのフィルターとしても用いることができる。   In the above embodiment, the glass plate having a through hole obtained by the manufacturing method of the present invention is described as being used as a glass interposer, but the glass plate having a through hole obtained by the manufacturing method of the present invention The application is not limited to this, and it can be used for other applications. Specifically, in the manufacturing method of the present invention, it is possible to form a plurality of through-holes in a glass plate with a desired size and pitch with good accuracy, excellent heat resistance, and heat treatment such as dry heat sterilization treatment. Since it can be used repeatedly even after being subjected to, it can be used as a filter for highly accurately and efficiently separating and extracting cells of a desired size from a cell suspension in medical applications.

また、本発明の製造方法は、薄いガラス板に限定されるものではなく、厚み５０μｍ以上のガラス板に対しても適用することができるものである。   Further, the manufacturing method of the present invention is not limited to a thin glass plate, but can be applied to a glass plate having a thickness of 50 μm or more.

１…ガラス板
２…貫通孔
１０…支持台
１１…液体層
１２…凝固層
１３…パルスレーザー
２１…ガラスインターポーザー
２２…貫通孔
３０…プリント基板
３１…貫通電極
４０…積層半導体
４１…貫通電極 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Glass plate 2... Through hole 10... Support 11... Liquid layer 12... Solidification layer 13... Pulse laser 21... Glass interposer 22... Through hole 30... Printed board 31... Through electrode 40... Laminated semiconductor 41... Through electrode

Claims (4)

貫通孔を有するガラス板を製造する方法であって、
支持台の上に、液体層を介在させてガラス板を載置する工程と、
前記液体層を凝固させて凝固層にすることにより、前記ガラス板を前記支持台の上に固定する工程と、
前記支持台の上に固定された前記ガラス板に、上方からパルスレーザーを照射して前記ガラス板に貫通孔を形成する工程と、
前記凝固層を融解させて、前記貫通孔が形成された前記ガラス板を前記支持台から取り外す工程とを備える、貫通孔を有するガラス板の製造方法。 A method of manufacturing a glass plate having a through hole,
A step of placing a glass plate on a support base with a liquid layer interposed;
Fixing the glass plate on the support by solidifying the liquid layer to form a solidified layer,
A step of forming a through hole in the glass plate by irradiating a pulse laser from above to the glass plate fixed on the support base;
And a step of melting the solidified layer to remove the glass plate having the through holes formed therein from the support base. 前記パルスレーザーの波長が、１０００ｎｍ以上である、請求項１に記載の貫通孔を有するガラス板の製造方法。   The method for producing a glass plate having a through hole according to claim 1, wherein the pulsed laser has a wavelength of 1000 nm or more. 前記レーザーが、フェムト秒レーザーである、請求項１または２に記載の貫通孔を有するガラス板の製造方法。   The method for producing a glass plate having a through hole according to claim 1, wherein the laser is a femtosecond laser. 前記ガラス板の厚みが、５０μｍ未満である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の貫通孔を有するガラス板の製造方法。   The method for producing a glass plate having a through hole according to claim 1, wherein the glass plate has a thickness of less than 50 μm.
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