TW201802945A - 連接基板 - Google Patents

連接基板 Download PDF

Info

Publication number
TW201802945A
TW201802945A TW106107352A TW106107352A TW201802945A TW 201802945 A TW201802945 A TW 201802945A TW 106107352 A TW106107352 A TW 106107352A TW 106107352 A TW106107352 A TW 106107352A TW 201802945 A TW201802945 A TW 201802945A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
conductor
main surface
pores
ceramic substrate
glass
Prior art date
Application number
TW106107352A
Other languages
English (en)
Other versions
TWI722129B (zh
Inventor
井出晃啟
高垣達朗
宮澤杉夫
Original Assignee
日本碍子股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日本碍子股份有限公司 filed Critical 日本碍子股份有限公司
Publication of TW201802945A publication Critical patent/TW201802945A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI722129B publication Critical patent/TWI722129B/zh

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00—Printed circuits
    • H05K1/02—Details
    • H05K1/11—Printed elements for providing electric connections to or between printed circuits
    • H05K1/115—Via connections; Lands around holes or via connections
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/488—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
    • H01L23/498—Leads, i.e. metallisations or lead-frames on insulating substrates, e.g. chip carriers
    • H01L23/49827—Via connections through the substrates, e.g. pins going through the substrate, coaxial cables
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/48—Manufacture or treatment of parts, e.g. containers, prior to assembly of the devices, using processes not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326
    • H01L21/4814—Conductive parts
    • H01L21/4846—Leads on or in insulating or insulated substrates, e.g. metallisation
    • H01L21/486—Via connections through the substrate with or without pins
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/12—Mountings, e.g. non-detachable insulating substrates
    • H01L23/13—Mountings, e.g. non-detachable insulating substrates characterised by the shape
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/12—Mountings, e.g. non-detachable insulating substrates
    • H01L23/14—Mountings, e.g. non-detachable insulating substrates characterised by the material or its electrical properties
    • H01L23/15—Ceramic or glass substrates
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00—Printed circuits
    • H05K1/02—Details
    • H05K1/03—Use of materials for the substrate
    • H05K1/0306—Inorganic insulating substrates, e.g. ceramic, glass
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00—Printed circuits
    • H05K1/02—Details
    • H05K1/09—Use of materials for the conductive, e.g. metallic pattern
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00—Printed circuits
    • H05K1/02—Details
    • H05K1/11—Printed elements for providing electric connections to or between printed circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/22—Secondary treatment of printed circuits
    • H05K3/28—Applying non-metallic protective coatings
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/40—Forming printed elements for providing electric connections to or between printed circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/40—Forming printed elements for providing electric connections to or between printed circuits
    • H05K3/4038—Through-connections; Vertical interconnect access [VIA] connections
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/40—Forming printed elements for providing electric connections to or between printed circuits
    • H05K3/4038—Through-connections; Vertical interconnect access [VIA] connections
    • H05K3/4053—Through-connections; Vertical interconnect access [VIA] connections by thick-film techniques
    • H05K3/4061—Through-connections; Vertical interconnect access [VIA] connections by thick-film techniques for via connections in inorganic insulating substrates
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/46—Manufacturing multilayer circuits
    • H05K3/4611—Manufacturing multilayer circuits by laminating two or more circuit boards
    • H05K3/4626—Manufacturing multilayer circuits by laminating two or more circuit boards characterised by the insulating layers or materials
    • H05K3/4629—Manufacturing multilayer circuits by laminating two or more circuit boards characterised by the insulating layers or materials laminating inorganic sheets comprising printed circuits, e.g. green ceramic sheets
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/02—Details
    • H03H9/05—Holders; Supports
    • H03H9/058—Holders; Supports for surface acoustic wave devices
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00—Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/01—Dielectrics
    • H05K2201/0104—Properties and characteristics in general
    • H05K2201/0116—Porous, e.g. foam
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00—Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/09—Shape and layout
    • H05K2201/09209—Shape and layout details of conductors
    • H05K2201/09654—Shape and layout details of conductors covering at least two types of conductors provided for in H05K2201/09218 - H05K2201/095
    • H05K2201/09745—Recess in conductor, e.g. in pad or in metallic substrate
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2203/00—Indexing scheme relating to apparatus or processes for manufacturing printed circuits covered by H05K3/00
    • H05K2203/11—Treatments characterised by their effect, e.g. heating, cooling, roughening
    • H05K2203/1131—Sintering, i.e. fusing of metal particles to achieve or improve electrical conductivity
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2203/00—Indexing scheme relating to apparatus or processes for manufacturing printed circuits covered by H05K3/00
    • H05K2203/11—Treatments characterised by their effect, e.g. heating, cooling, roughening
    • H05K2203/1147—Sealing or impregnating, e.g. of pores

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Printing Elements For Providing Electric Connections Between Printed Circuits (AREA)
  • Parts Printed On Printed Circuit Boards (AREA)

Abstract

在陶瓷基板的貫穿孔內所設置貫穿導體11，係具有：金屬多孔體20、在金屬多孔體20的氣孔16A~16D中所形成玻璃相17、19、以及氣孔內的空隙30、31。貫穿導體11橫截面中的氣孔面積比率係5~50%。從陶瓷基板厚度方向B觀看貫穿導體11，並區分為第一主面11a側的第一部分11A、與第二主面側11b的第二部分11B時，第一部分11A的玻璃相面積比率較大於第二部分11B的玻璃相面積比率，且第一部分11A的空隙面積比率較小於第二部分11B的空隙面積比率。

Description

連接基板
本發明係關於導通孔導體等貫穿導體形成於貫穿孔內的電氣式連接基板。
供安裝例如SAW濾波器等電子裝置用的基板，係使用在陶瓷等絕緣基板上設計貫穿洞，並利用導體埋藏該洞而形成貫穿電極構造的基板(導通孔基板(via substrate))。近年隨諸如行動電話所代表的通訊機器小型化，所使用的電子裝置亦要求小型化、低背化，相關其構成要件的導通孔基板亦同樣地要求薄板化。
再者，因為小型化，因而基板表面的配線亦必需微細化，故而要求貫穿電極直徑小徑化、及位置高精度化。又，因為該等微細配線係利用光學微影或電鍍形成，因而為防止在光阻塗佈步驟、電鍍步驟中因藥液滲入導致發生不良情況，針對貫穿電極要求特別高的緻密且水密性。
相關貫穿電極的緻密化已有提示各種解決對策，但均係以較厚基板及大直徑貫穿電極為對象，針對使用薄板及小直徑貫穿電極時並無法獲得所需結果。
例如專利文獻1有揭示：藉由在多孔(多孔質)的貫穿電極表面上形成導電保護膜，俾防止光阻液滲入的方法。但 是若絕緣性基板較薄，則貫穿電極的通氣性會提高，因而導電保護膜的強度不足，無法發揮作為保護膜的機能。又，在陶瓷與金屬之間會因熱膨脹差而容易剝離。
專利文獻2有揭示：在形成貫穿電極之多孔質第1導電體後，再利用第2導電體埋藏其空隙的方法。但是，當使用陶瓷基板時，因屬於導電材的金屬與陶瓷間之熱膨脹差，造成在將基板施行薄板化時容易發生龜裂、基板翹曲情形。
專利文獻3有揭示：藉由在陶瓷基板的貫穿孔中填充含活性金屬的金屬，而於陶瓷基板與貫穿電極之間形成活性金屬層，俾達緻密化的方法。但是，除如上述會有因陶瓷與金屬間之熱膨脹差而造成發生龜裂問題之外，尚因為含活性金屬的金屬蠟係屬於黏度非常高，因而若貫穿電極直徑偏小，便無法順利地填充。
專利文獻4有揭示：在形成貫穿電極之際，使用含有膨脹材之導體糊膏的方法。但是，僅利用膨脹材頗難將所有空洞予以埋藏，特別係薄板化時將無法獲得貫穿電極的緻密性。
專利文獻5有揭示：將粒狀導電物質分別配置於陶瓷基板的貫穿孔內之後，再填充玻璃膏的方法。但是，容易因陶瓷與球狀導電物質的熱膨脹差而發生龜裂、翹曲。又，若貫穿孔縮小，則較難配置球狀導電物質。
先行技術文獻
專利文獻
專利文獻1：日本專利4154913
專利文獻2：日本專利特開2013-165265
專利文獻3：日本專利特開2015-65442
專利文獻4：日本專利特開H09-46013
專利文獻5：日本專利特開2015-119165
本發明課題在於提供：當製造包括：陶瓷基板、與在貫穿孔內所設置貫穿導體的連接基板時，能提升貫穿孔水密性的微構造。
本發明的連接基板係包括：設有貫穿孔的陶瓷基板；以及設置於上述貫穿孔中的貫穿導體，且具有第一主面與第二主面的貫穿導體。貫穿導體係具有：金屬多孔體、在該金屬多孔體的氣孔中所形成之玻璃相、以及上述氣孔內的空隙；貫穿導體的橫截面中，上述氣孔的面積比率係5~50%，從陶瓷基板厚度方向觀看貫穿導體，並區分為第一主面側的第一部分與第二主面側的第二部分時，在第一部分的上述氣孔中所佔有玻璃相之面積比率，係大於在第二部分的上述氣孔中所佔有玻璃相之面積比率，且第一部分的上述氣孔中所佔有空隙之面積比率，係較小於第二部分的上述氣孔中所佔有空隙之面積比率。
本發明者在針對貫穿導體的水密性進行檢討過程中，獲得以下的發現。即，習知對陶瓷基板的貫穿孔供應金屬糊膏，再藉由施行烘烤而獲得貫穿導體。此種貫穿導體的微構造全 體呈均勻。此處，若陶瓷基板的厚度變為極小，則在貫穿導體雙方的主面間會有部分開氣孔相連通，判斷會發生微量漏液。
此處，本發明者亦針對減少構成貫穿導體的金屬多孔體之氣孔進行檢討。但是，若金屬多孔體的氣孔減少，則因為貫穿導體與陶瓷間之熱膨脹差較大，因而在界面處容易發生剝離，經由該剝離部分造成水密性遭損。
所以，本發明者構思到相對性提高貫穿導體第一主面側的玻璃相比率，並使其主要負責水密性機能。依此，當提高貫穿導體第一主面側的玻璃相比率，降低空隙比率時，若貫穿導體第二主面側的玻璃相比率保持較低狀態，則全體性不易發生貫穿導體與陶瓷間之剝離，俾保持水密性。
1‧‧‧陶瓷基材
11B‧‧‧第二部分
1a‧‧‧第一主面
1A‧‧‧陶瓷基板
1b‧‧‧第二主面
1c‧‧‧研磨面
2‧‧‧貫穿孔
2‧‧‧開口
2A‧‧‧貫穿孔
2a‧‧‧開口
2b‧‧‧開口
3‧‧‧金屬糊膏
4‧‧‧金屬多孔體
5‧‧‧第一主面
6‧‧‧第二主面
9‧‧‧玻璃層
10‧‧‧連接基板
11‧‧‧貫穿導體
11a‧‧‧第一主面
11A‧‧‧第一部分
11b‧‧‧第二主面
16A、16B、16D‧‧‧開氣孔
16C‧‧‧閉氣孔
17‧‧‧玻璃相
18‧‧‧玻璃層
19‧‧‧玻璃相
20‧‧‧金屬基質(母材)
21‧‧‧多孔體板
22‧‧‧基座
23‧‧‧無塵紙
24‧‧‧陶瓷基板樣品
26‧‧‧水
30‧‧‧空隙
31‧‧‧空隙
圖1中，(a)係排列貫穿孔2的陶瓷基材1之示意平面圖，(b)係陶瓷基材1的橫切剖圖。
圖2中，(a)係在陶瓷基材1的貫穿孔中填充金屬糊膏3的狀態；(b)係將金屬糊膏3烘烤而形成金屬多孔體4的狀態；(c)係在陶瓷基材1的第一主面1a上形成玻璃層9的狀態，(d)係經除去玻璃層9的狀態。
圖3中，(a)係在貫穿孔2A中形成貫穿導體11的連接基板10之示意平面圖；(b)係連接基板10的橫切剖圖。
圖4係在貫穿孔內生成金屬多孔體4的構造示意圖。
圖5係在金屬多孔體4的開氣孔16A中所含潤之玻璃相19、及在陶瓷基板1的第一主面1a上所形成玻璃層18的示意圖。
圖6係經除去玻璃層後的貫穿導體11之構造示意圖。
圖7係貫穿導體的微構造之說明放大圖。
圖8係水密性試驗的方法說明示意圖。
以下參照適當圖式，更進一步針對本發明進行說明。首先，敘述相關製造本發明陶瓷基板的方法例。
依如圖1所示，在陶瓷基材1中設有其中一主面1a與另一主面1b，並多數形成貫穿主面1a與1b間的貫穿孔2。在貫穿孔2中設有：第一主面1a側的開口2a、與第二主面1b側的開口2b。
其次，如圖2(a)所示，在陶瓷基材1的開口2內填充金屬糊膏3。然後，藉由加熱金屬糊膏3而烘烤金屬糊膏，便如圖2(b)所示，在貫穿孔2內生成金屬多孔體4。此處，本例的金屬多孔體4係從陶瓷基材1的第一主面1a延伸至第二主面1b。5係金屬多孔體的第一主面，6係金屬多孔體的第二主面。
其次，在陶瓷基材1的第一主面1a上塗佈玻璃膏，而形成玻璃膏層。隨此在金屬多孔體4的第一主面5上所塗佈之玻璃膏，會含潤於金屬多孔體4內的開氣孔中。在此狀態下，藉由將玻璃膏施行加熱烘烤而使硬化。藉此，如圖2(c)所示，在陶瓷基材1的第一主面1a上形成玻璃層9。同時在金屬多孔體的開氣孔內所含潤之玻璃膏會硬化，而生成玻璃相，藉此便在貫穿孔內生成貫穿導體7。另外，8係貫穿導體8的第一主面。
其次，藉由除去玻璃層9，而使陶瓷基材的第一主 面側露出貫穿導體成為連接基板。此時，較佳對陶瓷基材1的第一主面1a更進一步施行研磨，如圖2(d)所示形成研磨面1c，便獲得連接基板10。
如圖2(d)及圖3(a)、(b)所示，連接基板10的陶瓷基板1A係在各貫穿孔2A內填充貫穿導體11。11a係貫穿導體11的第一主面，11b係貫穿導體11的第二主面。
如圖4所示，金屬多孔體4係由金屬基質(母材)20與氣孔16A、16B、16C、16D構成。但，當在金屬糊膏中添加玻璃成分時，氣孔其中一部分會被玻璃相17填充。在基質中所生成的氣孔中有：在第一主面5呈開口的開氣孔16A、16D、在第二主面6呈開口的開氣孔16B、以及對主面5、6非呈開口的閉氣孔16C。另外，開氣孔16A在圖4所示橫截面中係對第一全面5呈開口。相對於此，開氣孔16D在圖4所示橫截面中對第一主面5並未呈開口，而是在橫截面中沒有出現的路徑中，對第一主面5呈開口，因而區分為開氣孔16A與16D。
圖4所示狀態係開氣孔16A、16B、16D、閉氣孔16C均係其中一部分被玻璃相17填充，其中一部分則保留空隙狀態。
在此，若真對陶瓷基板施行水密性試驗，則會觀測到從第一主面1a朝第二主面1b的漏水。此項理由推定係對第一主面5呈開口的開氣孔16A、16D、與對第二主面6呈開口的開氣孔16B係有一部分相連通所致。
另一方面，如圖5所示，在對第一主面5呈開口的開氣孔16A、16D中，從第一主面側含潤玻璃膏。藉由在此 狀態下烘烤玻璃膏，便在第一主面1a上形成玻璃層18，同時在開氣孔16A、16D中形成玻璃相19。其中一部分的開氣孔亦有呈現：原本存在於金屬多孔體中的玻璃相17、與因玻璃膏含潤與烘烤而生成的玻璃相19混雜之情況。
此處，藉由使玻璃膏從第一主面側含潤至金屬多孔體的開氣孔，則開氣孔中至少第一主面側會被玻璃相19阻塞。結果，因為沒有殘留從第一主面5朝第二主面6連通的開氣孔，因而水密性獲明顯改善。
但是，圖5所示狀態因為金屬多孔體利用玻璃層18而加蓋，便無法利用貫穿導體7將陶瓷基材1的二側電氣式導通。在此，本發明將除去不需要的玻璃層18，形成圖6所示狀態，使貫穿導體露出於第一主面側。此時，若藉由對陶瓷基材的第一主面施行研磨加工，而形成研磨面，便可更確實露出貫穿導體，便可將該露出面施行平坦化，故較佳。
在此狀態下，如圖6所示，在陶瓷基板1A上形成研磨面1c，使陶瓷基板1A的厚度較小於研磨前。然後，在貫穿孔2A內形成貫穿導體11。
此處，若更進一步分析圖6所示形態的貫穿導體，則可得知以下事項。參照圖7，說明水密性顯現機構。
圖7亦是在對第一主面11a呈開口的開氣孔16A、16D中殘留著：源自金屬糊膏的玻璃相17、源自爾後所含潤玻璃膏的玻璃相19、以及對主面11a非呈開口的空隙30。又，在閉氣孔16C中殘留著：源自金屬糊膏的玻璃相17、以及對主面非呈開口的空隙30。又，對第二主面11b呈開口的開氣孔 16B中殘留著：源自金屬糊膏的玻璃相17、對主面11b呈開口的空隙31、以及對主面11a、11b非呈開口的空隙30。
此處，從陶瓷基板的厚度方向B觀看，將貫穿導體11區分為第一主面11a側的第一部分11A與第二部分11B。此處，第一部分與第二部分係以陶瓷基板厚度方向的中心線L行分割。在此狀態下，第一部分11A中的玻璃相17、19之面積比率，係較大於第二部分11B中的玻璃相17、19之面積比率，且第一部分11A中的空隙30、31之面積比率，係較小於第二部分中的空隙30、31之面積比率。依此，從貫穿導體的厚度方向觀看，藉由成為使玻璃相與空隙的面積比率變化之微構造，主要便可使第一部分11A負責水密性，且緩和第二部分的陶瓷與金屬之熱膨脹差，能抑制因此因素造成貫穿導體剝離。
另外，上述例中，藉由使從貫穿導體的第一主面側含潤玻璃膏，便可相對性提高第一部分的玻璃相比率。但是，本發明並不僅侷限於此種製法。例如在貫穿孔中填充金屬糊膏時，藉由在貫穿孔的上半部與下半部之間使糊膏組成變化，便可製作如本發明的微構造貫穿導體。
以下針對本發明構成要件更進一步敘述。
本發明貫穿導體橫截面中的氣孔面積比率係5~50%。若氣孔的面積比率過高，會造成貫穿導體的水密性降低。就從此觀點，將貫穿導體橫截面中的氣孔面積比率設定在50%以下，較佳係40%以下。又，若氣孔的面積比率過低，則會因貫穿導體與陶瓷的熱膨脹差所造成剝離，導致水密性降低。就從此觀點，氣孔的面積比率設定在5%以上、較佳係15%以上。
本發明中，第一部分的氣孔中所佔有玻璃相之面積比率，係大於第二部分的氣孔中所佔有玻璃相之面積比率。該面積比率的差較佳係10%以上、更佳係15%以上。
再者，本發明第一部分的氣孔中所佔有空隙之面積比率，係較小於第二部分的氣孔中所佔有空隙之面積比率。該面積比率的差較佳係10%以上、更佳係15%以上。
再者，就從更進一步改善水密性的觀點，將第一部分的氣孔面積設為100%時，玻璃相與空隙的比率分別較佳係60~90%與10~40%、較佳係70~90%與10~30%。又，就從同樣的觀點，將第二部分的氣孔面積設為100%時，玻璃相與空隙的比率分別較佳係50~80%與20~50%、更佳係60~80%與20~40%。
另外，針對貫穿導體部分的金屬、玻璃、空隙之面積比率，利用SEM(1000倍)實施觀測。相關金屬相、玻璃相及空隙，因為SEM的次級電子影像不同，因而分別可輕易區分。
較佳實施形態，陶瓷基板的厚度係25~150μm、貫穿孔直徑W(參照圖3(a)、圖3(b))係20μm~60μm。本發明針對此種小型且較薄的連接基板特別有用。
在陶瓷基板上所形成貫穿孔的直徑W，就從成形容易度的觀點，更佳係25μm以上。相鄰接貫穿孔2的間隔D(最靠近貫穿孔間的距離)，就從抑制破損、龜裂的觀點，較佳係50μm以上、更佳係100μm以上。又，相鄰接貫穿孔2的間隔D，就從提升貫穿孔密度的觀點，較佳係1000μm以下、更佳係500μm以下。
在陶瓷基板中形成貫穿孔的方法並無特別的限定。例如利用針或雷射加工，便可在陶瓷基板的胚片上形成貫穿孔。或者，亦可在製造由陶瓷所構成空白基板後，再利用雷射加工在空白基板上形成貫穿孔。
構成陶瓷基板的陶瓷係可例示如：氧化鋁、氮化鋁、氮化矽、二氧化鋯。
本發明將金屬糊膏供應給貫穿孔，再利用加熱使生成金屬多孔體。構成此種金屬糊膏的主成分金屬，係可例示如：Ag、Au、Cu、Pd、或該等的混合物。又，最好對金屬混合入玻璃成分而糊膏化。此種玻璃成分係可舉例如：鉛系、釩系等各種低熔點玻璃；硼矽酸系、低熔點鹼系、磷酸系等玻璃等等。
金屬糊膏的烘烤溫度係依照糊膏種類再行適當選擇，可設為例如500~900℃。
其次，在金屬多孔體的第一主面上塗佈玻璃膏，且使金屬多孔體的開氣孔中含潤玻璃膏。此時，可橫跨陶瓷基材的第一主面全體均塗佈玻璃膏。或者，亦可利用網版印刷法等，僅在金屬多孔體的第一主面上塗佈玻璃膏，而其餘的陶瓷表面則沒有塗佈玻璃膏。
其次，利用加熱使玻璃膏硬化，而在金屬多孔體的主面上形成玻璃層，且將開氣孔所含潤的玻璃膏形成玻璃相。玻璃膏的烘烤溫度係依照糊膏種類再行適當選擇，可設為例如500~900℃。
其次，藉由至少除去金屬多孔體上的玻璃層，便獲得包括：陶瓷基板、及在貫穿孔內所設置貫穿導體的連接基 板。在此狀態下，雖只要至少除去玻璃層使貫穿導體露出便足夠，但最好亦對陶瓷基材的第一主面施行研磨。然後，在陶瓷基板的各主面11a、11b上形成既定配線、墊等。又，陶瓷基板成為一體的中繼基板。
陶瓷基材最好施行精密研磨加工。此種精密研磨加工一般係CMP(Chemical Mechanical Polishing，化學性機械研磨)加工。所使用的研磨漿料係在鹼或中性溶液中分散著具30nm~200nm粒徑的磨粒。磨粒材質係可例示如：二氧化矽、氧化鋁、鑽石、二氧化鋯、氧化鈰，該等係可單獨使用、或組合使用。又，研磨墊係可例示如：硬質胺甲酸乙酯墊、不織布墊、麂皮墊。
[實施例]
(實施例1)
依如參照圖1~圖6所說明般地製作連接基板。
具體而言，首先調製由以下成分混合的漿料。
(原料粉末)
Figure TW201802945AD00001
(分散介質)
‧2-乙基己醇 45重量份
(結合劑)
‧PVB(聚乙烯丁醛)樹脂 4重量份
(分散劑)
‧高分子界面活性劑 3重量份
(可塑劑)
‧DOP 0.1重量份
將該漿料使用刮漿刀法，依經煅燒後的厚度換算成為300μm的方式成形為帶狀，再依換算為經煅燒後的大小，成為直徑
Figure TW201802945AD00002
100mm方式切斷。所獲得粉末成形體在大氣中依1240℃施行初煅燒(預煅燒)後，使基板放置於鉬製板上，在氫3：氮1的環境中，從1300℃依升溫速度50℃/h升溫至1550℃，並在1550℃下保持2.5小時，而施行煅燒，便獲得空白基板。
將該空白基板依照以下條件施行雷射加工，而形成以下尺寸的貫穿孔。
CO2雷射：波長10.6μm
脈衝：1000Hz-On time 5μs
雷射遮罩徑：0.9mm
觸發次數：40次
貫穿孔直徑W：0.08mm
貫穿孔間隔D：0.12mm
貫穿孔數量：10,000個/片
其次，將施行雷射加工時附著於基板表面上的熔融物(熔渣)，利用磨床施行研削而除去後，在大氣中依1300℃施行5小時退火處理，獲得厚度200μm的陶瓷基材。
其次，利用印刷施行在貫穿孔中埋藏Ag糊膏。Ag糊膏中含有10%以下的玻璃成分。然後，依700℃施行煅燒，而在貫穿孔中形成金屬多孔體。其次，將低熔點硼矽酸玻璃膏印刷於陶瓷基材的第一主面上，依700℃實施玻璃膏的熔融。
其次，將表面上殘留的玻璃層利用研磨加工而除去，獲得連接基板。具體而言，在基板黏貼於氧化鋁板的狀態下，利用磨床施行研削後，再對雙面實施利用鑽石漿施行研磨加工。鑽石的粒徑設為3μm。最後利用SiO2磨粒與鑽石磨粒實施CMP加工。然後，從氧化鋁板上剝離基板，並對背後側的主面施行同樣加工後，再實施洗淨而獲得連接基板。
針對所獲得連接基板，依如前述觀測貫穿導體的橫截面，獲得下述結果。
貫穿導體橫截面中的氣孔面積比率：40%
第一部分的氣孔中所佔有玻璃相之面積比率：90%
第一部分的氣孔中所佔有空隙之面積比率：10%
第二部分的氣孔中所佔有玻璃相之面積比率：75%
第二部分的氣孔中所佔有空隙之面積比率：25%
針對所獲得連接基板的貫穿導體水密性，依照參考圖8說明的方法進行確認。
即，在基座22上固定多孔體板21，並在基座22上放置無塵紙23，再於其上設置陶瓷基板樣品24。在陶瓷基板24的貫穿孔上滴下水26，並依如箭頭A般地抽吸。然後，確認在無塵紙上是否有出現水分附著。
結果，針對1片陶瓷基板上所設置的貫穿導體 10000個，有出現漏液的貫穿導體係1個。
(實施例2、3)
依照與實施例1同樣地製作連接基板。
但，將貫穿導體橫截面的氣孔面積比率、第一部分的玻璃相面積比率、第一部分的空隙面積比率、第二部分的玻璃相面積比率、以及第二部分的空隙面積比率，變更如表1所示。變更該等參數時，藉由將玻璃層的熔融溫度從700℃變更為750℃、800℃，使玻璃的黏性降低而進行調整。
然後，相關所獲得各陶瓷基板，針對1片陶瓷基板上所設置貫穿導體10000個，測定有出現漏液的貫穿導體數量，如表1所示。
Figure TW201802945AD00003
(比較例1)
依照與實施例1同樣地在陶瓷基材的各貫穿孔中施行Ag糊膏埋藏。所使用Ag糊膏係同實施例1。然後，依700℃施行煅燒後，在貫穿孔中形成金屬多孔體。
其次，在沒有實施於陶瓷基材第一主面上印刷玻璃膏的步驟情況下，將陶瓷基材的二個主面施行精密研磨加工，獲得連接基板。
經確認依此所製成基板的導通孔部截面，結果橫跨導通孔全體均勻的殘留空隙。即，呈現微構造的各參數係如下：貫穿導體橫截面的氣孔面積比率：40%
貫穿導體橫截面中在氣孔中所佔有玻璃相面積比率：20%
貫穿導體橫截面中在氣孔中所佔有空隙面積比率：80%
其次，依照與實施例1同樣地施行水密性試驗。結果，相關在1片陶瓷基板上所設置的貫穿導體10000個幾乎全部均有出現漏液。
11‧‧‧貫穿導體
11a‧‧‧第一主面
11A‧‧‧第一部分
11b‧‧‧第二主面
11B‧‧‧第二部分
16A、16B、16D‧‧‧開氣孔
16C‧‧‧閉氣孔
17‧‧‧玻璃相
17‧‧‧玻璃相
19‧‧‧玻璃相
20‧‧‧金屬基質(母材)
30‧‧‧空隙
31‧‧‧空隙
B‧‧‧厚度方向
L‧‧‧中心線

Claims (3)

  1. 一種連接基板，係包括：陶瓷基板，其乃設有貫穿孔；以及貫穿導體，其乃設置於上述貫穿孔中的貫穿導體，且具有第一主面與第二主面；其特徵在於：上述貫穿導體係具有：金屬多孔體、在該金屬多孔體的氣孔中所形成之玻璃相、以及上述氣孔內的空隙；上述貫穿導體的橫截面中，上述氣孔的面積比率係5~50%；從上述陶瓷基板厚度方向觀看上述貫穿導體，並區分為上述第一主面側的第一部分與上述第二主面側的第二部分時，在上述第一部分的上述氣孔中所佔有上述玻璃相之面積比率，係大於在上述第二部分的上述氣孔中所佔有上述玻璃相之面積比率，且上述第一部分的上述氣孔中所佔有上述空隙之面積比率，係較小於上述第二部分的上述氣孔中所佔有上述空隙之面積比率。
  2. 如申請專利範圍第1項之連接基板，其中，將上述第一部分的上述氣孔面積設為100%時，上述玻璃相與上述空隙的面積比率分別係60~90%與10~40%；將上述第二部分的上述氣孔面積設為100%時，上述玻璃相與上述空隙的面積比率分別係50~80%與20~50%。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之連接基板，其中，上述陶瓷基板的厚度係25~150μm；上述貫穿孔的直徑係20μm~60μm。
TW106107352A 2016-03-11 2017-03-07 連接基板 TWI722129B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016048163 2016-03-11
JP2016-048163 2016-03-11

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201802945A true TW201802945A (zh) 2018-01-16
TWI722129B TWI722129B (zh) 2021-03-21

Family

ID=59789453

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW106107352A TWI722129B (zh) 2016-03-11 2017-03-07 連接基板

Country Status (7)

Country Link
US (1) US10278286B2 (zh)
JP (1) JP6831832B2 (zh)
KR (1) KR20180121509A (zh)
CN (1) CN108886870B (zh)
DE (1) DE112017001260T5 (zh)
TW (1) TWI722129B (zh)
WO (1) WO2017154593A1 (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2020217358A1 (zh) * 2019-04-24 2020-10-29
JP7297556B2 (ja) * 2019-06-27 2023-06-26 京セラ株式会社 回路部材およびこれを備える電子装置ならびに電磁流量計
DE102021116053A1 (de) 2021-06-22 2022-12-22 Danfoss Silicon Power Gmbh Elektrischer Leiter, elektronische Baugruppe mit elektrischem Leiter und Verfahren zum Herstellen einer elektronischen Baugruppe mit einem elektrischen Leiter
WO2023159079A1 (en) * 2022-02-18 2023-08-24 Kuprion, Inc. Metallized vias in glass and silicon substrates, interposers, and methods for production thereof
WO2023191067A1 (ja) * 2022-03-31 2023-10-05 Ｎｇｋエレクトロデバイス株式会社 セラミック配線部材

Family Cites Families (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62296496A (ja) * 1986-06-17 1987-12-23 富士通株式会社 多層セラミツク回路基板の製造方法
US5614043A (en) * 1992-09-17 1997-03-25 Coors Ceramics Company Method for fabricating electronic components incorporating ceramic-metal composites
JP3162539B2 (ja) 1993-04-05 2001-05-08 日本特殊陶業株式会社 導体ペーストによって導体を形成したセラミック配線基板の製造方法
JP3754748B2 (ja) 1995-05-19 2006-03-15 ニッコー株式会社 スルーホール充填用導体ペースト、セラミック回路基板及びパッケージ基板
US5698015A (en) 1995-05-19 1997-12-16 Nikko Company Conductor paste for plugging through-holes in ceramic circuit boards and a ceramic circuit board having this conductor paste
WO2003007370A1 (en) * 2001-07-12 2003-01-23 Hitachi, Ltd. Wiring glass substrate and method of manufacturing the wiring glass substrate, conductive paste and semiconductor module used for wiring glass substrate, and method of forming wiring substrate and conductor
JP4688379B2 (ja) * 2001-09-26 2011-05-25 福田金属箔粉工業株式会社 回路基板及びその製造方法ならびに電子装置
JP4154913B2 (ja) 2002-04-01 2008-09-24 株式会社村田製作所 電子部品およびその製造方法
JP2005063708A (ja) 2003-08-20 2005-03-10 Daiken Kagaku Kogyo Kk 導電性ペースト
JP2005093105A (ja) * 2003-09-12 2005-04-07 Asahi Glass Co Ltd 導電性構造体およびその製造方法
US20100096178A1 (en) 2008-10-17 2010-04-22 Sumsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Non-shirinkage ceramic substrate and manufacturing method thereof
JP5381800B2 (ja) 2010-02-23 2014-01-08 旭硝子株式会社 発光素子搭載用基板およびこの基板を用いた発光装置
JP5566271B2 (ja) 2010-11-24 2014-08-06 京セラ株式会社 配線基板およびその製造方法
US9282638B2 (en) 2012-01-13 2016-03-08 Zycube Co., Ltd. Electrode, electrode material, and electrode formation method
JP2013165265A (ja) 2012-01-13 2013-08-22 Zycube:Kk 貫通／埋込電極構造及びその製造方法
JP6155551B2 (ja) * 2012-04-10 2017-07-05 セイコーエプソン株式会社 電子デバイス、電子機器および電子デバイスの製造方法
TWI458414B (zh) * 2012-05-24 2014-10-21 Viking Tech Corp A substrate conduction process method
JPWO2014106925A1 (ja) 2013-01-07 2017-01-19 株式会社アライドマテリアル セラミック配線基板、半導体装置、およびセラミック配線基板の製造方法
JP5973479B2 (ja) * 2013-05-27 2016-08-23 三ツ星ベルト株式会社 導電膜を有する孔充填基板及びその製造方法並びに膨れ又は剥離抑制方法
TWI590315B (zh) * 2013-07-22 2017-07-01 Zycube Co Ltd The structure of the electrode, the constituent material and the manufacturing method thereof
JP6365111B2 (ja) 2013-11-12 2018-08-01 セイコーエプソン株式会社 配線基板の製造方法、配線基板、素子収納用パッケージ、電子デバイス、電子機器および移動体
WO2015129574A1 (ja) * 2014-02-26 2015-09-03 日本碍子株式会社 貫通孔を有する絶縁基板
WO2015141344A1 (ja) 2014-03-19 2015-09-24 株式会社アライドマテリアル セラミック配線基板および半導体装置
CN105322909A (zh) 2014-06-06 2016-02-10 精工爱普生株式会社 电子器件封装用基板、电子器件封装、电子器件及制造方法
JP2015231009A (ja) 2014-06-06 2015-12-21 セイコーエプソン株式会社 電子デバイスパッケージ用基板および電子デバイスパッケージ用基板の製造方法
JP6336829B2 (ja) * 2014-06-19 2018-06-06 京セラ株式会社 配線基板、パッケージおよび電子機器
CN104093271B (zh) * 2014-07-31 2017-08-04 中国电子科技集团公司第四十三研究所 一种减小ltcc基板与金属底板焊接空洞的方法及ltcc基板结构
JP5922739B2 (ja) 2014-10-27 2016-05-24 株式会社トクヤマ セラミックスビア基板、メタライズドセラミックスビア基板、これらの製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
DE112017001260T5 (de) 2018-11-29
US20190014663A1 (en) 2019-01-10
WO2017154593A1 (ja) 2017-09-14
CN108886870B (zh) 2021-03-09
JP6831832B2 (ja) 2021-02-17
TWI722129B (zh) 2021-03-21
US10278286B2 (en) 2019-04-30
CN108886870A (zh) 2018-11-23
KR20180121509A (ko) 2018-11-07
JPWO2017154593A1 (ja) 2019-01-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI722129B (zh) 連接基板
US9307637B2 (en) Metallized via-holed ceramic substrate, and method for manufacture thereof
JPWO2007083811A1 (ja) 導体ペースト、多層セラミック基板及び多層セラミック基板の製造方法
TWI720123B (zh) 接續基板
WO2015129699A1 (ja) 貫通孔を有する絶縁基板
KR20100005143A (ko) 비아홀용 전기 전도성 조성물
TWI710299B (zh) 接續基板之製造方法
JP3630372B2 (ja) 多層セラミック基板およびその製造方法
JP2010034273A (ja) 多層配線基板およびその製造方法
JPH04283994A (ja) セラミックプリント配線板及びその製造方法
JP2003124384A (ja) ガラスセラミック基板の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees