具有贯通孔的绝缘基板的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及具有许多贯通孔的陶瓷基板，在贯通孔内形成导通孔导体和贯通孔导 体。
【背景技术】
[0002] 实际安装IC装置等电子部件时，需要通过半导体保持基板形成导通布线。作为运 样在保持基板上形成导通布线的方法，进行在保持基板上形成多个贯通孔，在贯通孔侧壁 上形成金属电极的方法。要求运样的贯通孔的直径例如为100ymW下的细径化，或者要求 W高密度的形式形成许多个。此外，为了抑制布线间的泄露电流，要求保持基板的材质具有 高电阻。 此外，为了响应降低电子部件的高度的需求，要求运样的基板薄板化，因此必须具有高 强度，但另一方面，电子部件实际安装后要通过切割被单片化，因此也要求良好的切削性等 特性。
[0003] 已知有在高电阻娃基板上形成贯通孔的方式。运种情况下，通过光刻和DRIE的组 合形成贯通孔。
[0004] 绝缘基板要求更高的绝缘耐压时，使用蓝宝石基板，运种情况下，通常使用激光加 工技术。但是，运种情况下，由于激光加工时的热的影响，或形成多个孔时的基板强度下降， 有蓝宝石基板本身断裂的情况。特别是，认为随着贯通孔的密度变高，会造成成品率的下 降。
[0005] 专利文献1、2中记载了在氧化侣等陶瓷形成的晶片上形成贯通电极的内容。此 夕F，记载了通过激光加工在该晶片上形成贯通孔的内容。
[0006] 专利文献3中，陶瓷基板上形成有贯通孔，此外，贯通孔是用针在陶瓷基板的生片 上形成的。专利文献4中也记载了在陶瓷基板上形成贯通电极的内容。
[0007] 此外，专利文献5中记载了通过对氧化侣等陶瓷基板的生片照射激光形成直径 IOOymW下的贯通孔的内容。 现有技术文献 专利文献
[0008] [专利文献1]日本实开平5-67026 [专利文献2]日本特开2010-232636 [专利文献3]日本专利第5065494号 [专利文献4]日本特开2009-105326 [专利文献引日本特开2008-288403
【发明内容】
发明要解决的课题
[0009] 氧化侣烧结体形成的绝缘基板，初性高，通常能够确保足够高的基板强度。但是， 本发明人尝试在由氧化侣烧结体形成的绝缘基板上高密度地形成多个贯通孔时发现，实际 产生了异常形状的贯通孔，成品率下降。若发生运样的贯通孔的形状异常，在接下来的电极 形成工序或半导体处理工序中施加高溫时，有损坏或产生裂缝的隐患，此外有导致导通不 良的隐患。特别是，随着陶瓷基板变薄，运样的贯通孔的形状异常的影响变大。此外发现， 随着陶瓷基板变薄，有切割时易产生裂口、裂纹等问题。
[0010] 本发明的课题是得到不仅能防止在陶瓷绝缘基板上形成贯通孔时，贯通孔的形状 异常，还能薄板化，且切割性良好的基板。 用于解决课题的手段
[0011] 本发明是排列有导体用贯通孔的绝缘基板，其特征在于，绝缘基板的厚度为25~ 300ym，贯通孔的直径为20ymW上，绝缘基板由氧化侣烧结体形成，氧化侣烧结体的相对 密度为99. 5%W上，平均粒径为2~50ym。 发明的效果
[0012] 本发明人对在氧化侣基板上形成许多个贯通孔时产生贯通孔的形状异常的原因 进行了研究。例如，如图1(b)所示，运样的贯通孔2向一方鼓起，形成鼓起部3。
[0013] 研究运样的鼓起部3的形态和尺寸的结果，认为运是由致密质的氧化侣烧结体中 残留的粗大的气孔所带来的空隙与相对较微小的贯通孔2连接并一体化而成的。运样的空 隙是由直径10ymW上的粗大的气孔引起的。
[0014] 此外，关于切割时产生裂口、裂缝的原因，认为是由于通过用切割砂轮切削基板产 生细微的研磨粉，该研磨粉堵塞砂轮的间隙，因此切割性下降。推测运是因为，原本切削基 板的同时，会导致砂轮表面W往已磨损的磨粒脱落，表面出现新的磨粒，从而能维持切削 性，但是堵塞时会阻碍旧的磨粒的脱落。通过基板的切削面的微结构观察可知，基板中所含 的玻璃部分较为柔软，因此玻璃渐渐被砂轮切削，变成细小的研磨粉，另一方面，氧化侣部 分W从晶界剥落的方式被切削，剥落的氧化侣颗粒直接变成研磨粉。因此，认为若基板中所 含的玻璃成分减少，氧化侣颗粒的粒径变大，则能抑制细微的切削粉的产生。
[0015] 本发明人基于运样的认识，进一步研究致密质氧化侣烧结体的材质。由于该基板 上形成有许多贯通电极，为了实现高电阻，优选采用高纯度的氧化侣烧结体。但是，与此同 时发现，通过控制平均粒径为2~50ym、相对密度为99. 5 %W上，能够抑制直径10ymW 上的粗大的气孔，防止贯通孔的形状异常，进一步地，能够防止细微的研削粉的产生，抑制 砂轮的堵塞引起的切割时的裂口或裂缝等缺陷的产生，达成本发明。
【附图说明】
[001引[图U(a)是示意性地显示形成有贯通孔2的绝缘基板1的平面图，化）是显示贯 通孔2的形状异常的示意图，（C)是示意性地显示形成有贯通孔2的绝缘基板1的截面图。 [图2]是显示平均粒径的计算例的示意图。
[图3]是显示绝缘基板的适宜的制造步骤的一个例子的流程图。
[图4]是显示绝缘基板的适宜的制造步骤的一个例子的流程图。
【具体实施方式】
[0017] 下面，适当参考附图，进一步详细地说明本发明。 如图1(a)、（C)所示，绝缘基板I上设置有一侧主面la和另一侧主面化，形成有许多 个贯通主面Ia和化之间的贯通孔2。
[0018] 贯通孔内能形成规定的导体。作为运样的导体，可列举将Ag、Au、化、Pd或其混合 物，或其中混合少量的玻璃成分糊化而得到的材料填充到孔内部后，在400~900°C下烘烤 使其固定化得到的导体（导通孔导体），或仅在孔的内表面印刷导体，同样地进行烘烤得到 的导体（贯通孔导体）等，但导体的形态没有特别限定。此外，在贯通孔的主面IaUb上形 成规定的布线或焊点等。此外，绝缘基板是一体的中继基板。
[0019] 本发明的绝缘基板上排列有导体用的贯通孔。此处，绝缘基板的厚度为25~ 300ym。从降低高度的观点考虑，绝缘基板的厚度为300ymW下，其优选250ymW下，进 一步优选200ymW下。此外，从绝缘基板的操作所需强度的观点考虑，绝缘基板的厚度为 25JimW上，优选50JimW上，进一步优选100ymW上。
[0020] 绝缘基板上形成的贯通孔的直径W(参考图1)在20ymW上。从易成形的观点考 虑，该贯通孔进一步优选25ymW上。此外，为了提高贯通孔的密度，贯通孔径W设在IOOiim W下，进一步优选SOymW下。
[0021] 从抑制损坏或裂缝的观点考虑，邻接的贯通孔2的间隔D优选50ymW上，进一步 优选100ymW上。此外，从提高贯通孔的密度的观点考虑，邻接的贯通孔2的间隔D优选 1000JimW下，进一步优选500JimW下。
[0022] 从防止上述贯通孔的形状异常的观点考虑，构成绝缘基板的氧化侣烧结体的相对 密度设为99. 5 %W上，进一步优选99. 6 %W上。其上限没有特别限定，可W是100 %。
[0023] 可W根据气孔率算出其相对密度。 相对密度（％ ) = 100(% )-气孔率（％ )
[0024] 本发明中，根据W下方式确定气孔率。 即，镜面研磨操作基板的截面（垂直于接合面的截面），进行热蚀刻，使晶界突出后，拍 摄光学显微镜照片（200倍）。并且，设定操作基板的厚度方向（垂直于接合面的方向）为 0. 1mm，与接合面水平的方向为1.Omm的层状的视野。并且，对各视野算出大小为0. 5JimW 上的气孔的总面积，根据得到的气孔面积算出视野面积比，作为气孔率。
[00巧]构成绝缘基板的氧化侣烧结体的平均粒径为2~50ym。通过使其平均粒径在 50ymW下，能使绝缘基板的强度提高，抑制贯通孔的形状异常。从该观点考虑，优选构成上 述绝缘基板的氧化侣烧结体的平均粒径为20ymW下，进一步优选10ymW下。另一方面， 通过使平均粒径为2ymW上，能够抑制切割时裂口的产生。从该观点考虑，优选上述平均 粒径为3JimW上，进一步优选3. 5JimW上。
[002引此处，晶粒的平均粒径如W下方式进行测定。 (1) 镜面研磨多晶陶瓷烧结体的截面，进行热蚀刻，使晶界突出后，拍摄显微镜照片 (100~200倍），对单位长度的直线横穿的粒子数进行计数。在3个不同的地方实施该操 作。此外，单位长度设为SOOiim~1000 ym的范围。 (2) 对实施的3个地方的粒子的个数取平均。 (3) 根据下述式，算出平均粒径。
[计算式] D= (4/JT)X(X/n) 扣：平均粒径、L:直线的单位长度、n:3个地方的粒子个数的平均]
[0027] 平均粒径的计算例如图2所示。假设不同的3个地方的位置上，各单位长度（例 如500ym)的直线穿过的粒子个数分别为22、23、19时，平均粒径D根据上述计算式为： D= (4/JT)X[500/ {(2化23+19) /3} ] = 29. 9ym。
[0028] 在适宜的实施方式中，构成绝缘基板的氧化侣烧结体的氧化侣纯度为99. 9%。由 此能够防止电路等的污染。
[0029] 氧化侣烧结体的氧化侣纯度的测定方法是，将粉碎成粉末状的试样通过用硫酸加 压酸分解进行溶解，用ICP发射光谱分析法分析该溶解液，从而确定。
[0030] 在适宜的实施方式中，作为构成绝缘基板的氧化侣烧结体的烧结助剂，可添加氧 化错200~800质量ppm,氧化儀150~300质量ppmW及氧化锭10~30质量ppm。通过 运样的构成，能确保上述的纯度、气孔率、相对密度，同时能抑制粗大的气泡的生成，防止贯 通孔的形状异常，而且由于能够将氧化侣烧结体的绝缘击穿电压提高到非常高的50kV/mm W上，因此即使形成细微的贯通孔也难W产生绝缘击穿。蓝宝石绝缘击穿电压为47kV/mm， 通常的氧化侣烧结体的绝缘击穿电压为12kV/mm。进一步地，该氧化侣烧结体的介电损耗角 正切与蓝宝石等同，远低于通常的氧化侣烧结体的介电损耗角正切，例如为十分之一左右。
[0031] 本实施方式中，构成绝缘基板的氧化侣烧结体中的氧化错的添加量进一步优选 300质量ppmW上，此外，进一步优选600质量ppmW下。此外，构成绝缘基板的氧化侣烧结 体中的氧化儀的添加量进一步优选200质量卵mW上，此外，进一步优选280质量卵mW下。 此外，构成绝缘基板的氧化侣烧结体中的氧化锭的添加量进一步优选12质量ppmW上，此 夕F，进一步优选20质量ppmW下。
[0032] 绝缘基板上形成贯通孔的方法没有特别限定。例如，可W通过在绝缘基板的生片 上通过针或激光加工形成贯通孔。或者，也可W在制造由氧化侣烧结体形成的半成品基板 后，在半成品基板上通过激光加工形成贯通孔。
[0033] 图3、图4分别是举例适于制造本发明的绝