JP2016534017A - ガラス基板にバイアホールを形成する方法 - Google Patents
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Abstract
Description
以下の実施例は、エッチング中に超音波エネルギーを供給するために異なる超音波方式を用いる、ウエットエッチングプロセスによるバイアホール形成を説明する。エッチング液は、20体積%のフッ酸(HF)、10体積%の硝酸(HNO3)及び差引残量分の脱イオン水(DI)を含む1リットルの混合液をつくることで作製した。エッチング液は全てエッチング槽230内で作製した。エッチングされる試料を試料ホルダ240に配置し、超音波浴を作動させた。次いで、エッチング液槽230を水槽220内に配置し、試料ホルダをエッチング液槽230内に降ろした。次いで、試料ホルダ240に支持されたガラス基板試料を、あらかじめ定められたエッチング時間にわたってエッチング液内に浸漬した。エッチング後、試料ホルダ240を試料とともに取り出し、エッチング過程を停止させるために水浴に入れた。
この対照実施例においては、4枚のガラス試料を超音波撹拌無しでエッチングした。4枚のEagle XGガラス試料を得た。レーザビームを用い、ガラス試料を貫通する貫通バイアホール先導孔を孔あけした。初めに試料の厚さを測定して記録した。HF及びHNO3の1リットル溶液内で、機械的揺動を用い、超音波は印加せずに指定された時間にわたって試料をエッチングした。エッチング液温度は約25±2℃であった。試料を完全に洗って乾かした後、試料のエッチング後厚さを再び測定した。孔の品質及び形状を決定するため、レーザ入射面上の(入射開口とも称される)孔の直径、それぞれのウエスト直径(例えば、入射開口と出射開口の中間の直径)及びレーザ出射面上の孔(出射開口)の直径を測定した。下の表1は、4枚の試料のそれぞれのバイアホールについて、入射開口、出射開口及びウエストに対する平均値及び平均真円度を示す。表1からわかるように、ウエスト/入射開口アスペクト比及びウエスト/出射開口アスペクト比は0.3より小さく、これは多くの用途に対して許容できないであろう。
少なくとも2枚のEagle XGガラス試料を得た。レーザビームを用いてガラス試料を貫通する貫通バイアホール先導孔を孔あけした。試料の厚さを得た後、試料を、40kHzの超音波場の存在の下に、HF及びHNO3の1リットル溶液内でエッチングした。試料を機械的にも揺動させた。初期エッチング液温度は約25±2℃であった。試料を完全に洗って乾かした後、試料のエッチング後厚さを再び測定した。孔の品質及び形状を決定するため、レーザ入射面上の孔の直径、それぞれのウエスト直径及びレーザ出射面上の孔の直径を測定した。下の表2の「40kHz」列は、この実施例についての測定値及び評価値(例えば、縁欠け入射開口数、ガラス試料を貫通しているスルーホール数、等)を示す。
少なくとも2枚のEagle XGガラス試料を得た。レーザビームを用いてガラス試料を貫通する貫通バイアホール先導孔を孔あけした。試料の厚さを得た後、試料を、132kHzの超音波場の存在の下に、HF及びHNO3の1リットル溶液内でエッチングした。試料を機械的にも揺動させた。初期エッチング液温度は約25±2℃であった。試料を完全に洗って乾かした後、試料のエッチング後厚さを再び測定した。孔の品質及び形状を決定するため、レーザ入射面上の孔の直径、それぞれのウエスト直径及びレーザ出射面上の孔の直径を測定した。下の表2の「132kHz」列は、この実施例についての測定値及び評価値(例えば、縁欠け入射開口数、ガラス試料を貫通しているスルーホール数、等)を示す。
少なくとも2枚のEagle XGガラス試料を得た。レーザビームを用いてガラス試料を貫通する貫通バイアホール先導孔を孔あけした。試料の厚さを得た後、試料を、192kHzの超音波場の存在の下に、HF及びHNO3の1リットル溶液内でエッチングした。試料を機械的にも揺動させた。初期エッチング液温度は約25±2℃であった。試料を完全に洗って乾かした後、試料のエッチング後厚さを再び測定した。孔の品質及び形状を決定するため、レーザ入射面上の孔の直径、それぞれのウエスト直径及びレーザ出射面上の孔の直径を測定した。下の表2の「192kHz」列は、この実施例についての測定値及び評価値(例えば、縁欠け入射開口数、ガラス試料を貫通しているスルーホール数、等)を示す。
少なくとも2枚のEagle XGガラス試料を得た。レーザビームを用いてガラス試料を貫通する貫通バイアホール先導孔を孔あけした。試料の厚さを得た後、試料を、40/80kHzの二周波数超音波場の存在の下に、HF及びHNO3の1リットル溶液内でエッチングした。試料を機械的にも揺動させた。初期エッチング液温度は約25±2℃であった。試料を完全に洗って乾かした後、試料のエッチング後厚さを再び測定した。孔の品質及び形状を決定するため、レーザ入射面上の孔の直径、それぞれのウエスト直径及びレーザ出射面上の孔の直径を測定した。下の表2の「40/80kHz」列は、この実施例についての測定値及び評価値(例えば、縁欠け入射開口数、ガラス試料を貫通しているスルーホール数、等)を示す。
10枚のEagle XGガラス試料を得た。レーザビームを用いてガラス試料を貫通する貫通バイアホール先導孔を孔あけした。試料の厚さを得た後、5枚の試料を、40/80kHzの二周波数超音波場の存在の下に、HF及びHNO3の1リットル溶液内でエッチングした。試料の厚さを得た後、5枚の試料を、80/120kHzの二周波数超音波場の存在の下に、HF及びHNO3の1リットル溶液内でエッチングした。試料を機械的にも揺動させた。初期エッチング液温度は約25±2℃であった。試料を完全に洗って乾かした後、試料のエッチング後厚さを再び測定した。孔の品質及び形状を決定するため、レーザ入射面上の孔の直径、それぞれのウエスト直径及びレーザ出射面上の孔の直径を測定した。下の表3はこの実施例についての測定値及び評価値(例えば、無孔出射開口、エッチング損傷、等)を示す。表3から全ての試料が100%の貫通バイアホールを有していることは明らかである。40/80kHz試料及び80/120kHz試料のいずれについても孔直径及び真円度は同様であった。しかし、40/80kHz超音波エネルギー系を用いてエッチングした5枚の試料の内の4枚はある程度の表面損傷を示した。しかし、80/120kHz超音波エネルギー系は試料にいかなる損傷も生じさせず、一方で同等のウエスト対入射開口直径比も示した。この実験から、80kHz〜132kHzまたは約80kHz〜120kHzの範囲にある超音波周波数が、所望のアスペクト比をもつバイアホールを形成し、ガラス基板の表面損傷を最小限に抑えるための有効な条件を提供することが明らかである。
少なくとも2枚のEagle XGガラス試料を得た。レーザビームを用いてガラス試料を貫通する貫通バイアホール先導孔を孔あけした。試料の厚さを得た後、試料を、80/120kHzの二周波数超音波場の存在の下に、HF及びHNO3の1リットル溶液内でエッチングした。試料に機械的揺動はさせなかった。初期エッチング液温度は約25±2℃であった。試料を完全に洗って乾かした後、試料のエッチング後厚さを再び測定した。孔の品質及び形状を決定するため、レーザ入射面上の孔の直径、それぞれのウエスト直径及びレーザ出射面上の孔の直径を測定した。孔の多くがエッチング後に開いておらず、いくつかの状況においてはエッチング中の機械的揺動が有益であり得ることを示した。
以下の実施例は入射開口直径と出射開口直径が同等の様々なガラス試料のエッチングを含む、バイアホール形成を説明する。これらの実施例から、レーザ入射面にフィルムが貼り付けられている第1のエッチング工程をフィルムが貼り付けられていない第2のエッチング工程の前に実施すると、同等の出射開口直径と入射開口直径を達成することができるとの結論を得ることができる。第1のエッチング工程の長さは所望の1のアスペクト比(すなわち、同等の出射開口直径と入射開口直径)を達成するように調節することができる。さらに、(第2のエッチング工程中だけに超音波撹拌が用いられた)実施例B−2からB−4を(第1のエッチング工程中及び第2のエッチング工程中のいずれにおいても超音波撹拌が用いられた)実施例B−6からB−8と比較することにより、第1のエッチング工程中及び第2のエッチング工程中のいずれにおいても超音波撹拌を適用することでエッチングレートが高められるという結論を得ることができる。
この実施例においては、フィルムが貼り付けられていない対照試料を、超音波撹拌を用いてエッチングした。レーザビームを用いてガラス試料を貫通する貫通バイアホール先導孔を孔あけした。試料を、40/80kHzの直交印加超音波場の存在の下に、HF及びHNO3の1リットル溶液内で8分間エッチングした。溶液温度は約25±2℃であった。試料を完全に洗って乾かした後、レーザ入射面上の孔及びレーザ出射面上の孔の直径を測定した。出射側直径の入射側直径に対する比を計算して0.87を得た。
レーザビームを用いてガラス試料を貫通する貫通バイアホール先導孔を孔あけした。試料のレーザビームの入射側表面に透明耐HFポリマーフィルムを貼り付けた。次いで試料を、超音波撹拌を全く用いずに、HF及びHNO3の1リットル溶液内で4分間エッチングした。試料を洗い、フィルムを除去した。試料を再度、今度は40/80kHzの直交印加超音波場の存在の下に、新しいHF及びHNO3の1リットル溶液内で約8分間エッチングした。溶液温度は約25±2℃であった。試料を完全に洗って乾かした後、レーザ入射面上の孔及びレーザ出射面上の孔の直径を測定した。出射側直径の入射側直径に対する比を計算して0.97を得た。
レーザビームを用いてガラス試料を貫通する貫通バイアホール先導孔を孔あけした。試料のビーム入射側表面に透明耐HFポリマーフィルムを貼り付けた。次いで試料を、超音波撹拌を全く用いずに、HF及びHNO3の1リットル溶液内で5分間エッチングした。試料を洗い、フィルムを除去した。試料を再度、今度は40/80kHzの直交印加超音波場の存在の下に、新しいHF及びHNO3の1リットル溶液内で約8分間エッチングした。溶液温度は約25±2℃であった。試料を完全に洗って乾かした後、レーザ入射面上の孔及びレーザ出射面上の孔の直径を測定した。出射側直径の入射側直径に対する比を計算して1.03を得た。
レーザビームを用いてガラス試料を貫通する貫通バイアホール先導孔を孔あけした。試料のビーム入射側表面に透明耐HFポリマーフィルムを貼り付けた。次いで試料を、超音波撹拌を全く用いずに、HF及びHNO3の1リットル溶液内で6分間エッチングした。試料を洗い、フィルムを除去した。試料を再度、今度は40/80kHzの直交印加超音波場の存在の下に、新しいHF及びHNO3の1リットル溶液内で約8分間エッチングした。溶液温度は約25±2℃であった。試料を完全に洗って乾かした後、レーザ入射面上の孔及びレーザ出射面上の孔の直径を測定した。出射側直径の入射側直径に対する比を計算して1.06を得た。
この実施例においては、フィルムが貼り付けられていない対照試料を、超音波撹拌を用いてエッチングした。レーザビームを用いてガラス試料を貫通する貫通バイアホール先導孔を孔あけした。試料を、40/80kHzの直交印加超音波場の存在の下に、HF及びHNO3の1リットル溶液内で8分間エッチングした。溶液温度は約25±2℃であった。試料を完全に洗って乾かした後、レーザ入射面上の孔及びレーザ出射面上の孔の直径を測定した。出射側直径の入射側直径に対する比を計算して0.84を得た。
レーザビームを用いてガラス試料を貫通する貫通バイアホール先導孔を孔あけした。試料のビーム入射側表面に透明耐HFポリマーフィルムを貼り付けた。次いで試料を、40/80kHzの直交印加超音波場の存在の下に、HF及びHNO3の1リットル溶液内で2分間エッチングした。試料を洗い、フィルムを除去した。試料を再度、40/80kHzの直交印加超音波場の存在の下に、新しいHF及びHNO3の1リットル溶液内で約8分間エッチングした。溶液温度は約25±2℃であった。試料を完全に洗って乾かした後、レーザ入射面上の孔及びレーザ出射面上の孔の直径を測定した。出射側直径の入射側直径に対する比の計算値は0.96であった。
レーザビームを用いてガラス試料を貫通する貫通バイアホール先導孔を孔あけした。試料のビーム入射側表面に透明耐HFポリマーフィルムを貼り付けた。次いで試料を、40/80kHzの直交印加超音波場の存在の下に、HF及びHNO3の1リットル溶液内で4分間エッチングした。試料を洗い、フィルムを除去した。試料を再度、40/80kHzの直交印加超音波場の存在の下に、新しいHF及びHNO3の1リットル溶液内で約8分間エッチングした。溶液温度は約25±2℃であった。試料を完全に洗って乾かした後、レーザ入射面上の孔及びレーザ出射面上の孔の直径を測定した。出射側直径の入射側直径に対する比を計算して1.08を得た。
レーザビームを用いてガラス試料を貫通する貫通バイアホール先導孔を孔あけした。試料のビーム入射側表面に透明耐HFポリマーフィルムを貼り付けた。次いで試料を、40/80kHzの直交印加超音波場の存在の下に、HF及びHNO3の1リットル溶液内で6分間エッチングした。試料を洗い、フィルムを除去した。試料を再度、40/80kHzの直交印加超音波場の存在の下に、新しいHF及びHNO3の1リットル溶液内で約8分間エッチングした。溶液温度は約25±2℃であった。試料を完全に洗って乾かした後、レーザ入射面上の孔及びレーザ出射面上の孔の直径を測定した。出射側直径の入射側直径に対する比を計算して1.23を得た。
110 レーザ源
112 レーザビーム
150 ガラス基板
152 レーザ入射面
154 レーザ出射面
200 エッチング装置
210 外囲容器
220 水槽
225 水
230 エッチング液層
235 エッチング液
240 試料ホルダ
250 超音波変換器
260 超音波発生器
270 電気ケーブル
310 めくらバイアホール
311,411、511 入射開口
410,510 貫通バイアホール
412,512 出射開口
505 耐酸性フィルム
Claims (10)
- ガラス基板にバイアホールを形成する方法において、
前記ガラス基板の厚さの少なくとも一部にわたって前記バイアホールをレーザ孔あけする工程であって、前記バイアホールは前記ガラス基板のレーザ入射面から前記ガラス基板を通してレーザ孔あけされる工程、
あるエッチング時間にわたり前記ガラス基板をエッチングし、よって前記バイアホールの入射開口の直径を大きくする工程、及び
前記エッチング時間の少なくとも一部の間、前記ガラス基板に、40kHzと192kHzの間の周波数を有する超音波エネルギーを印加する工程、
を有してなることを特徴とする方法。 - 前記バイアホールが貫通バイアホールであり、前記貫通バイアホールは前記ガラス基板の前記レーザ入射面からレーザ出射面まで孔あけされ、前記貫通バイアホールが前記ガラス基板の前記レーザ入射面の前記入射開口と前記ガラス基板の前記レーザ出射面の出射開口の間を延びることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記バイアホールがめくらバイアホールであり、前記めくらバイアホールは前記レーザ入射面から前記ガラス基板のある深さまで孔あけされ、前記めくらバイアホールが前記レーザ入射面の前記入射開口から前記ガラス基板の前記深さまで前記ガラス基板を通って延びることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記周波数が80kHzと132kHzの間であることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の方法。
- 前記超音波エネルギーが第1の周波数及び第2の周波数を有するか、あるいは前記超音波エネルギーが主周波数を中心にして前記主周波数の上下にディザリングまたは掃引されることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の方法。
- ガラス基板に貫通バイアホールを形成する方法において、
前記ガラス基板の厚さにわたる貫通バイアホールをレーザ孔あけする工程であって、前記貫通バイアホールは前記ガラス基板のレーザ入射面からレーザ出射面まで孔あけされ、前記貫通バイアホールは前記ガラス基板の前記レーザ入射面の入射開口と前記ガラス基板の前記レーザ出射面の出射開口の間を延びる工程、
前記ガラス基板の前記レーザ入射面に、前記貫通バイアホールの前記入射開口を覆う耐酸性フィルムを施す工程、
前記ガラス基板を第1のエッチング時間にわたってエッチングし、よって前記貫通バイアホールの前記出射開口の直径を大きくする工程、
前記貫通バイアホールの前記入射開口から前記耐酸性フィルムを除去する工程、及び
前記ガラス基板を第2のエッチング時間にわたってエッチングし、よって前記貫通バイアホールの前記入射開口及び前記出射開口の直径を大きくする工程、
を有してなることを特徴とする方法。 - 前記第1のエッチング時間及び前記第2のエッチング時間の少なくとも一方の間、前記ガラス基板に超音波エネルギーを印加する工程をさらに含むことを特徴とする請求項6に記載の方法。
- 前記第1のエッチング時間及び前記第2のエッチング時間の少なくとも一方の間、前記ガラス基板を機械的に揺動させる工程をさらに含むことを特徴とする請求項6または7に記載の方法。
- 前記ガラス基板が前記第1のエッチング時間にわたってエッチングされた後に、前記入射開口の入射直径が前記出射開口の出射直径に実質的に等しいことを特徴とする請求項6から8のいずれか1項に記載の方法。
- 前記第2のエッチング時間の後、前記入射開口の入射直径と前記出射開口の出射直径が所望の直径に等しいことを特徴とする請求項6から9のいずれか1項に記載の方法。
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