JP2017130603A - 配線基板用ガラスパネル及び配線基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】精度よくアライメントマークを認識させる技術を提供する。
【解決手段】配線基板用ガラスパネルは、アライメントマークを備え、第１面と第２面とを有し、前記アライメントマークが、前記第１面から前記第２面まで前記配線基板用ガラスパネルを貫通する複数の貫通孔を含み、前記複数の貫通孔の少なくとも一つは、前記第１面における前記貫通孔の第１開口の径をｔ１とし、前記第２面における前記貫通孔の第２開口の径をｔ２とし、前記第１面と前記第２面との間における前記貫通孔の開口の最小径をｔ３としたとき、ｔ１＞ｔ３かつｔ２＞ｔ３であることを特徴とする。
【選択図】図４

Description

本発明は、配線基板用ガラスパネル及び配線基板の製造方法に関する。

従来より、ＩＣパッケージ基板やインターポーザなどに利用される配線基板として、ガラスパネルが用いられた配線基板が知られている（例えば、特許文献１）。ガラスパネル上の場所を特定して加工を行う場合、位置あわせを容易にするために、アライメントマークを用いることがある。

特開２０１４−９３４０６号公報

しかし、アライメントマークとして貫通孔を用いる場合、ガラスパネルは透明であるため、カメラによってアライメントマークを認識できない虞があった。このため、精度よくアライメントマークを認識させる技術が望まれていた。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することができる。

（１）本発明の一形態によれば、アライメントマークを備え、第１面と第２面とを有する配線基板用ガラスパネルが提供される。この配線基板用ガラスパネルは、前記アライメントマークが、前記第１面から前記第２面まで前記配線基板用ガラスパネルを貫通する複数の貫通孔を含み、前記複数の貫通孔の少なくとも一つは、前記第１面における前記貫通孔の第１開口の径をｔ１とし、前記第２面における前記貫通孔の第２開口の径をｔ２とし、前記第１面と前記第２面との間における前記貫通孔の開口の最小径をｔ３としたとき、ｔ１＞ｔ３かつｔ２＞ｔ３であることを特徴とする。この形態の配線基板用ガラスパネルによれば、精度よくアライメントマークを認識させることができる。

（２）上記形態の配線基板用ガラスパネルにおいて、前記複数の貫通孔は、所定の直径を有する円の周に沿って配置され、前記直径は、１ｍｍ以上としてもよい。この形態の配線基板用ガラスパネルによれば、より精度よくアライメントマークを認識させることができる。

（３）上記形態の配線基板用ガラスパネルにおいて、ｔ１≧３０μｍかつｔ２≧３０μｍとしてもよい。この形態の配線基板用ガラスパネルによれば、より精度よくアライメントマークを認識させることができる。

（４）本発明の他の形態によれば、配線基板用ガラスパネルを用いた配線基板の製造方法が提供される。この配線基板の製造方法は、前記配線基板用ガラスパネルの前記第１面又は前記第２面の少なくとも一方の上にレジスト層を形成する工程と、前記アライメントマークの位置情報を用いて前記レジスト層を加工する工程と、を備えることを特徴とする。この形態の配線基板の製造方法によれば、精度よくアライメントマークを認識することができる。この結果として、精度よく配線基板を製造することができる。

なお、本発明は、上述した配線基板用ガラスパネルや配線基板の製造方法としての形態に限らず、種々の形態で実現することが可能である。本発明は、例えば、配線基板用ガラスパネルの製造方法の態様で実現することができる。

本実施形態の配線基板用ガラスパネルの説明図。 アライメントマークの拡大模式図。 第１の工程の後の断面図。 アライメントマーク１２０を構成する貫通孔１２５の断面図。 配線基板用ガラスパネルを用いた配線基板の製造工程を示す説明図。

Ａ．実施形態：
Ａ１．配線基板用ガラスパネルの構成：
図１は、本実施形態の配線基板用ガラスパネル１０の説明図である。本実施形態の配線基板用ガラスパネル１０は、例えば、ＩＣパッケージ基板やインターポーザに用いることができる。図１に示すように、配線基板用ガラスパネル１０は、貫通孔１１０と、アライメントマーク１２０とを備える。配線基板用ガラスパネル１０は、本実施形態において、３００ｍｍ四方で厚さが０．３ｍｍの無アルカリガラスにより形成されている。

貫通孔１１０は、配線基板用ガラスパネル１０の表面（「第１面」とも呼ぶ）から裏面（「第２面」とも呼ぶ）まで配線基板用ガラスパネル１０を貫通する孔である。貫通孔１１０は、この孔を導電性物質で充填するＴＧＶ（Ｔｈｒｏｕｇｈ−Ｇｌａｓｓ Ｖｉａ）と呼ばれる技術に用いられる。貫通孔１１０は、充填用貫通孔１１０とも呼ぶ。本実施形態において、充填用貫通孔１１０は、等間隔に複数設けられている。

アライメントマーク１２０は、配線基板用ガラスパネル１０上に場所を特定して配置されたパターンである。本実施形態において、配線基板用ガラスパネル１０の四隅にアライメントマーク１２０が設けられている。アライメントマーク１２０は、配線基板用ガラスパネル１０の位置あわせに用いられる。

図２は、アライメントマーク１２０の拡大模式図である。アライメントマーク１２０は、配線基板用ガラスパネル１０の表面から裏面まで配線基板用ガラスパネル１０を貫通する複数の貫通孔１２５により形成されている。本実施形態において、アライメントマーク１２０を構成する複数の貫通孔１２５は、所定の直径Ｄを有する円の周に沿って配置されている。本実施形態において、直径Ｄは、１ｍｍである。直径Ｄを１ｍｍ以上とすることにより、アライメントマーク１２０のカメラ等による読取精度を向上させることができる。一方、直径Ｄを２ｍｍ以下とすることにより、直径Ｄを２ｍｍより大きくする場合と比較して、アライメントマーク１２０を構成する貫通孔１２５の個数が少なくてすみ、アライメントマーク１２０を作製する時間を短縮できる。

本実施形態において、アライメントマーク１２０を構成する貫通孔１２５は、以下のように形成される。具体的には、配線基板用ガラスパネル１０を製造する製造者は、まず、
第１の工程において、貫通孔１２５Ａを作製する。

図３は、第１の工程の後の断面図である。第１の工程において、製造者は、レーザを表面（第１面）１１から照射することにより、表面（第１面）１１から裏面（第２面）１２まで到達する貫通孔１２５Ａを作製する。なお、本実施形態では、この工程において、充填用貫通孔１１０についても形成する。

本実施形態において、充填用貫通孔１１０及びアライメントマーク１２０を構成する貫通孔１２５は、レーザ光を配線基板用ガラスパネル１０に照射することにより形成されている。本実施形態において、レーザとしてＣＯ_２レーザを用いる。貫通孔の開口径は、レーザの焦点位置、エネルギー、ショット数などにより調整することができる。例えば、レーザのエネルギーやショット数を増やすほど開口径は増大する。

図３に示すように、表面（第１面）１１における貫通孔１２５Ａの第１開口の径ｔ１の方が、裏面（第２面）１２における貫通孔１２５Ａの第２開口の径ｔ４よりも大きい。この理由は、レーザ光が入射する表面（第１面）１１の方が、裏面（第２面）１２に比べて、より多くの熱を受けるためである。

次に、製造者は、第２の工程において、レーザを裏面（第２面）１２から照射することにより、裏面（第２面）１２における貫通孔１２５Ａの第２開口の径を増大させる。本実施形態において、ＣＯ_２レーザにより第２の工程を行う。この結果として、貫通孔１２５が完成する。

図４は、アライメントマーク１２０を構成する貫通孔１２５の断面図である。第２の工程において、製造者は、ＣＯ_２レーザの焦点を裏面（第２面）１２付近に動かすことにより、配線基板用ガラスパネル１０の裏面（第２面）１２付近に面取り部Ｔを形成することができる。この結果として、貫通孔１２５Ａの第２開口の径ｔ４は径ｔ２（ｔ２＞ｔ４）となる。

アライメントマーク１２０を構成する貫通孔１２５の少なくとも一つは、以下の（１）式の関係が成り立つ。
ｔ１＞ｔ３かつｔ２＞ｔ３ （１）

ここで、貫通孔１２５の第１開口の径ｔ１は、貫通孔１２５の中心を通る縦断面（図４）において、表面（第１面）１１に接線ＴＧを描き、その接線ＴＧの長さ（接線ＴＧと表面（第１面）１１とが交差する２つの交点間の距離）に等しいものとして定義される。本実施形態において、アライメントマーク１２０は複数の貫通孔１２５を含むため、第１開口の径ｔ１は、複数の貫通孔１２５における値の平均値として算出される。なお、配線基板用ガラスパネル１０の裏面（第２面）１２での第２開口の径ｔ２も同様の方法で測定される。また、表面（第１面）１１と裏面（第２面）１２との間における貫通孔１２５の開口の最小径をｔ３とする。本実施形態において、径ｔ１は７５μｍであり、径ｔ２は６０μｍであり、径ｔ３は４０μｍである。

アライメントマーク１２０を構成する貫通孔１２５間のピッチは、径ｔ１と径ｔ２とのいずれか大きい方の１．５倍以上とすることが好ましい。このようにすることにより、貫通孔１２５の形成時における配線基板用ガラスパネル１０の歪みに起因して貫通孔１２５同士が繋がることを抑制することができる。つまり、クラックの発生を抑制できる。本実施形態では、アライメントマーク１２０を構成する貫通孔１２５間のピッチは、径ｔ１の１．５倍以上である１２０μｍである。

また、アライメントマーク１２０を構成する貫通孔１２５間のピッチは、等間隔とすることが好ましい。このようにすることにより、アライメントマーク１２０を構成する貫通孔１２５間のピッチが等間隔ではない場合と比較して、アライメントマーク１２０の大きさを小さくすることができる。

また、貫通孔１２５の最小径である径ｔ３は、３０μｍ以上とすることが好ましい。このようにすることにより、貫通孔１２５の内部に何かの材料を充填する際に、その材料が、内部に侵入させられない事態や貫通孔１２５を閉塞してしまう事態の発生を抑制することができる。また、貫通孔１２５の径ｔ１及びｔ２は、いずれも３００μｍ以下とすることが好ましい。このようにすることにより、表面（第１面）１１や裏面（第２面）１２に配線を設ける場合に、貫通孔１２５により配線の引き回しが困難となることを抑制できる。

本実施形態の配線基板用ガラスパネル１０は、上記（１）式の関係を満たす。このため、表面（第１面）１１から光を照射した場合においても、裏面（第２面）１２から光を照射した場合においても、貫通孔１２５に入射した光の一部は、貫通孔１２５の側壁により反射する。この結果として、カメラにより貫通孔１２５を確認した場合に、貫通孔１２５の無い部分と比較してコントラストが付く。この結果として、カメラにより、精度よくアライメントマークを認識させることができる。

なお、アライメントマーク１２０として大きな貫通孔を用いる場合、大きな貫通孔の形成時に発生する配線基板用ガラスパネル１０の歪みに起因して、配線基板用ガラスパネル１０にクラックが入ってしまう虞がある。しかし、本実施形態におけるアライメントマーク１２０は、複数の小さい貫通孔から構成されているため、大きな貫通孔により構成される場合と比較して、クラックが入ってしまう虞を抑制することができる。

径ｔ１と径ｔ３との差、つまり、ｔ１−ｔ３は、５μｍ以上とすることが好ましく、１０μｍ以上とすることがより好ましい。また、径ｔ２と径ｔ３との差、つまり、ｔ２−ｔ３についても、５μｍ以上とすることが好ましく、１０μｍ以上とすることがより好ましい。このようにすることにより、貫通孔１２５に入射した光の一部が貫通孔１２５の側壁により反射する現象を、より顕著にさせることができる。この結果として、カメラにより、精度よくアライメントマークを認識させることができる。

本実施形態の配線基板用ガラスパネル１０は、充填用貫通孔１１０とアライメントマーク１２０の貫通孔１２５とを同じレーザにより作製することができる。このため、配線基板用ガラスパネル１０の製造を容易にすることができる。

本実施形態の配線基板用ガラスパネル１０において、径ｔ１≧３０μｍかつ径ｔ２≧３０μｍである。このようにすることにより、カメラにより貫通孔１２５を確認した場合に、貫通孔１２５の無い部分と比較して、より効果的にコントラストが付く。この結果として、アライメントマークの認識をより容易にさせることができる。

Ａ２．配線基板用ガラスパネル１０を用いた配線基板２０の製造方法：
図５は、配線基板用ガラスパネル１０を用いた配線基板２０の製造工程を示す説明図である。配線基板を製造する製造者は、まず、配線基板用ガラスパネル１０の表面（第１面）１１及び裏面（第２面）１２、並びに貫通孔１１０、１２５の側壁にわたって、金属層１３０Ａを形成する。本実施形態では、金属層１３０Ａは、無電解銅（Ｃｕ）メッキにより銅（Ｃｕ）薄膜を形成した後に、電解銅（Ｃｕ）メッキにより金属層の厚みを増大させることによって形成される。

図５（ａ）は、金属層１３０Ａを形成した状態を示す説明図である。なお、耐エッチャント性を有するフィルムで貫通孔１１０を覆った後、ウェットエッチングなどによりアライメントマーク１２０を構成する貫通孔１２５周辺の金属層１３０Ａを除去することによって、アライメントマーク１２０を露出させる。アライメントマーク１２０を構成する貫通孔１２５周辺の金属層１３０Ａを除去しなくてもよいが、除去することにより、アライメントマーク１２０を構成する貫通孔１２５の位置がより明確になり、カメラにより、アライメントマークの認識をより容易にさせることができる。

次に、製造者は、金属層１３０Ａを加工することにより銅配線１３０を形成する。具体的には、配線基板用ガラスパネル１０の表面（第１面）１１上にフォトレジストを塗布することにより、レジスト層を形成する。

その後、製造者は、アライメントマーク１２０の位置情報を用いてレジスト層を加工する。本実施形態では、製造者は、アライメントマーク１２０をカメラにより認識させることにより、配線基板用ガラスパネル１０の位置情報を取得する。そして、その位置情報を用い、製造者は、レジスト層の加工として、レジスト層の露光、現像、エッチングを経て、レジスト層の剥離を行う。

図５（ｂ）は、銅配線１３０を形成した状態を示す説明図である。本実施形態では、銅配線１３０の形成方法として、サブトラクティブ法を用いている。

その後、製造者は、銅配線の表面の粗化処理を行った後、銅配線１３０を覆う絶縁樹脂層１４０を形成する。これらの工程を経て、配線基板２０が完成する。粗化処理を行うことにより、銅配線１３０の表面が粗くなり、銅配線１３０と絶縁樹脂層１４０との密着性を向上させることができる。

図５（ｃ）は、絶縁樹脂層１４０形成後の配線基板２０を示す説明図である。なお、この後、いわゆるビルドアップ工法を用いることにより、製造者は、多層構造の配線基板を作製してもよい。この形態の配線基板の製造方法によれば、カメラによって精度よくアライメントマークを認識することができるため、配線基板２０を精度よく製造することができる。

Ｂ．変形例：
Ｂ１．変形例１：
上述の実施形態において、アライメントマーク１２０の貫通孔１２５の形成には、ＣＯ_２レーザを用いる。しかし、本発明はこれに限られない。ＣＯ_２レーザの代わりとして、例えば、ＵＶ−ＹＡＧレーザや、放電加工、エッチング、サンドブラスト、ドリルによる加工を用いてもよい。

Ｂ２．変形例２：
上述の実施形態において、製造者は、レーザを裏面（第２面）１２から照射することにより、裏面１２における貫通孔１２５の第２開口の径ｔ２を増大させる（図３参照）。しかし、本発明はこれに限定されない。例えば、貫通孔１２５Ａを形成する前に、裏面（第２面）１２にＰＥＴなどでフィルムを形成しておいてもよい。このようにすることにより、レーザを表面（第１面）１１から照射することによって貫通孔１２５を形成する時に、裏面（第２面）１２のフィルムの溶融熱により面取り部Ｔを形成することができる。

Ｂ３．変形例３：
上述の実施形態において、金属層１３０Ａは、無電解銅（Ｃｕ）メッキにより銅（Ｃｕ）薄膜を形成した後に、電解銅（Ｃｕ）メッキにより金属層の厚みを増大させることによって形成される。しかし、本発明はこれに限定されない。例えば、無電解銅（Ｃｕ）メッキを形成する前に、密着層として、チタン（Ｔｉ）やスズ（Ｓｎ）、亜鉛（Ｚｎ）などによる層を形成してもよい。また、無電解銅（Ｃｕ）メッキの変わりに、チタン（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）などを密着層とした銅（Ｃｕ）によるスパッタリングを行ってもよい。

Ｂ４．変形例４：
上述の実施形態において、配線基板２０を製造する際に、製造者は、配線基板用ガラスパネル１０の表面（第１面）１１上にレジスト層を形成する。しかし、本発明はこれに限られない。製造者は、配線基板用ガラスパネル１０の裏面（第２面）１２上にレジスト層を形成してもよく、配線基板用ガラスパネル１０の表面（第１面）１１及び裏面（第２面）１２にレジスト層を形成してもよい。

Ｂ５．変形例５：
上述の実施形態において、アライメントマーク１２０は、複数の貫通孔１２５から形成されている。しかし、本発明はこれに限られない。アライメントマーク１２０は、例えば、貫通孔１１０と、配線基板用ガラスパネル１０を貫通していない穴とにより構成されていてもよい。

Ｂ６．変形例６：
上述の実施形態において、アライメントマーク１２０を構成する貫通孔１２５は、円の周に沿って配置されている。しかし、本発明はこれに限らない。アライメントマーク１２０を構成する貫通孔１２５は、例えば、四角形の周に沿って配置されていてもよい。

本発明は、上述の実施形態や変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部または全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部または全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。

１０…配線基板用ガラスパネル
１１…表面（第１面）
１２…裏面（第２面）
２０…配線基板
１１０…貫通孔（充填用貫通孔）
１２０…アライメントマーク
１２５…貫通孔
１３０…銅配線
１３０Ａ…金属層
１４０…絶縁樹脂層
Ｄ…直径
Ｔ…面取り部
ＴＧ…接線
ｔ１…径
ｔ２…径
ｔ３…径
ｔ４…径

Claims (4)

1. アライメントマークを備え、第１面と第２面とを有する配線基板用ガラスパネルであって、
   前記アライメントマークは、前記第１面から前記第２面まで前記配線基板用ガラスパネルを貫通する複数の貫通孔を含み、
   前記複数の貫通孔の少なくとも一つは、
   前記第１面における前記貫通孔の第１開口の径をｔ１とし、
   前記第２面における前記貫通孔の第２開口の径をｔ２とし、
   前記第１面と前記第２面との間における前記貫通孔の開口の最小径をｔ３としたとき、
   ｔ１＞ｔ３かつｔ２＞ｔ３であることを特徴とする配線基板用ガラスパネル。
2. 請求項１に記載の配線基板用ガラスパネルであって、
   前記複数の貫通孔は、所定の直径を有する円の周に沿って配置され、
   前記直径は、１ｍｍ以上であることを特徴とする、配線基板用ガラスパネル。
3. 請求項１または請求項２に記載の配線基板用ガラスパネルであって、
   ｔ１≧３０μｍかつｔ２≧３０μｍであることを特徴とする、配線基板用ガラスパネル。
4. 請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の配線基板用ガラスパネルを用いた配線基板の製造方法であって、
   前記配線基板用ガラスパネルの前記第１面又は前記第２面の少なくとも一方の上にレジスト層を形成する工程と、
   前記アライメントマークの位置情報を用いて前記レジスト層を加工する工程と、
   を備えることを特徴とする、配線基板の製造方法。

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