JP2003110245A - 光学素子実装用基板の製造方法、光学素子実装用基板及び光学素子 - Google Patents

光学素子実装用基板の製造方法、光学素子実装用基板及び光学素子

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JP2003110245A JP2001299671A JP2001299671A JP2003110245A JP 2003110245 A JP2003110245 A JP 2003110245A JP 2001299671 A JP2001299671 A JP 2001299671A JP 2001299671 A JP2001299671 A JP 2001299671A JP 2003110245 A JP2003110245 A JP 2003110245A
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resin
layer
mounting
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和仁 山田
Kenji Nishimura
研治 西村
Hironori Tanaka
宏徳 田中
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Ibiden Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 光学素子を適正に位置決めできる光学素子実
装用基板の製造方法を提供する。 【解決手段】 受光素子14及び発光素子12を、パッ
ケージ基板10に対してリフローを行った半田70を介
して介して固定する。このリフローの際のセルフアライ
メントにより、パッケージ基板10に対して受光素子1
4及び発光素子12を適正に位置決めできる。従って、
光導波路16の端面16aと受光素子14、及び、光導
波路18の端面18aと発光素子18とを正しく位置合
わせすることが可能である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光学素子、基板上
に光学素子を搭載する光学素子実装用基板、また、基板
上に光学素子とICチップとを実装するICチップ実装
用基板、及び、この製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、通信分野を中心として光ファイバ
に注目が集まっている。特にIT(情報技術)分野にお
いては、高速インターネット網の整備に、光ファイバを
用いた通信技術が必要となる。光ファイバは、低損
失、高帯域、細径・軽量、無誘導、省資源等の
特徴を有しており、この特徴を有する光ファイバを用い
た通信システムでは、従来のメタリックケーブルを用い
た通信システムに比べ、中継器数を大幅に削減すること
ができ、建設、保守が容易になり、通信システムの経済
化、高信頼性化を図ることができる。
【0003】また、光ファイバは、一つの波長の光だけ
でなく、多くの異なる波長の光を1本の光ファイバで同
時に多重伝送することができるため、多用な用途に対応
可能な大容量の伝送路を実現することができ、映像サー
ビス等にも対応することができる。
【0004】そこで、このようなインターネット等のネ
ットワーク通信においては、光ファイバで用いた光通信
を、基幹網の通信のみならず、基幹網と端末機器(パソ
コン、モバイル、ゲーム等)との通信や、端末機器同士
の通信にも用いることが提案されている。
【0005】このように基幹網と端末機器との通信等に
光通信を用いる場合、端末機器において情報(信号)処
理を行うICが、電気信号で動作するため、端末機器に
は、光→電気変換器や電気→光変換器等の光信号と電気
信号とを変換する装置(以下、光/電気変換器ともい
う)を取り付ける必要がある。かかる端末機器で、IC
チップと共に、光信号を処理する受光素子や発光素子等
の光学部品等を実装し、これらに電気配線や光導波路を
接続し、信号伝送および信号処理を行うことが検討され
ている。
【0006】係る端末機器で、光学素子は、光学素子実
装用基板に樹脂結合法により搭載される。この樹脂結合
法では、エポキシ系樹脂やポリイミド系樹脂等の熱硬化
性樹脂を主剤とし、これらの樹脂成分以外に硬化剤やフ
ィラー、溶剤等を含むペーストを光学素子実装用基板に
塗布し、次いで、光学素子をペースト上に載置した後、
該ペーストを加熱硬化させることにより光学素子を取り
付ける。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上述した光学素子の取
り付け方法では、光学素子を適正な位置に搭載すること
が困難であった。先ず、光学素子を適正な位置に搭載す
ること自体が困難であり、例え、適正な位置に光学素子
を搭載できても、後工程で半田バンプ等のリフローを繰
り返すため、リフローの熱により光学素子を光学素子実
装用基板に固定する上記樹脂が軟化して、光学素子の位
置がずれてしまっていた。
【0008】ここで、光学素子の位置がずれると、光学
素子実装用基板の外部光導波路からの光信号の受光、及
び、外部光導波路への光信号の伝達が適正に行えなくな
る。
【0009】本発明は、上述した課題を解決するために
なされたものであり、その目的とするところは、光学素
子を適正に位置決めできる光学素子実装用基板の製造方
法、及び、外部の光導波路又は光ファイバーとの光信号
の伝達を適正に行い得る光学素子実装用基板、光学素子
を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
請求項1は、少なくとも以下の(a)〜(d)の工程を
備える、基板上に光学素子を実装する光学素子実装用基
板の製造方法を技術的特徴とする: (a)前記基板の光学素子取り付け位置に凹部を形成す
る工程; (b)前記凹部に熱可塑性の接着剤を載置する工程; (c)裏面に接着剤取り付け部を形成した前記光学素子
を、前記接着剤上に載置する工程; (d)前記熱可塑性の接着剤を加熱溶解し、該接着剤を
介して前記光学素子を固定する工程。
【0011】請求項1の光学素子実装用基板の製造方法
では、光学素子を、光学素子取り付け位置に形成した凹
部に、熱可塑性の接着剤を加熱溶解し固定する。この加
熱溶解の際に熱可塑性の接着剤によるセルフアライメン
トが働き、光学素子実装用基板に対して光学素子を適正
に位置決めできる。従って、光導波路、光ファイバ等の
光路に対して光学素子を正しく位置合わすることが可能
である。更に、後工程で熱が加わり、光学素子を固定す
る熱可塑性の接着剤が軟化しても、セルフアライメント
が働くため、光学素子の位置がずれることがない。
【0012】また、請求項2は、少なくとも以下の
(a)〜(d)の工程を備える、基板上に光学素子を実
装する光学素子実装用基板の製造方法を技術的特徴とす
る: (a)前記基板表面のソルダーレジスト層の光学素子取
り付け位置に金属パッドへ至る凹部を形成する工程; (b)前記凹部に低融点金属を載置する工程; (c)裏面に凹部を形成した前記光学素子を、前記低融
点金属に載置する工程; (d)前記低融点金属を加熱溶解し、該低融点金属を介
して前記光学素子を固定する工程。
【0013】請求項2の光学素子実装用基板の製造方法
では、光学素子を、ソルダーレジスト層の光学素子取り
付け位置に形成した凹部内の金属パッドに、低融点金属
を加熱溶解し固定する。この加熱溶解の際に低融点金属
によるセルフアライメントが働き、光学素子実装用基板
に対して光学素子を適正に位置決めできる。従って、光
導波路、光ファイバ等の光路に対して光学素子を正しく
位置合わすることが可能である。更に、後工程で熱が加
わり、光学素子を固定する低融点金属が軟化しても、セ
ルフアライメントが働くため、光学素子の位置がずれる
ことがない。
【0014】請求項3の光学素子実装用基板の製造方法
では、光学素子の端子と光学素子実装用基板の端子とを
ワイヤーボンディングにより電気接続するため、後工程
で熱が加わり、光学素子を固定する低融点金属が軟化し
た際に、光学素子が位置移動し得る。しかし、軟化した
低融点金属によりセルフアライメントが働くため、光学
素子の位置がずれることがない。
【0015】請求項4は、光学素子を実装する光学素子
実装用基板であって、表面のソルダーレジスト層の光学
素子取り付け位置の凹部に、加熱溶解により一旦溶融し
た低融点金属を介して、光学素子を搭載したことを技術
的特徴とする。
【0016】請求項4では、光学素子を、ソルダーレジ
スト層の光学素子取り付け位置に形成した凹部に、低融
点金属を加熱溶解し固定してある。この加熱溶解の際に
低融点金属によるセルフアライメントが働き、光学素子
実装用基板に対して光学素子を適正に位置決めできてい
る。従って、光導波路、光ファイバ等の光路に対して光
学素子を正しく位置合わすることが可能であり、損失を
発生させることなく光信号を送受できる。
【0017】請求項5は、光学素子を実装する光学素子
実装用基板であって、光学素子取り付け位置のソルダー
レジスト層の開口下に設けた金属パッドに、加熱溶解に
より一旦溶融した低融点金属を介して、ワイヤーボンデ
ィング用光学素子を搭載したことを技術的特徴とする。
【0018】請求項5では、光学素子を、光学素子取り
付け位置のソルダーレジスト層に形成した開口下の金属
パッドに、低融点金属を加熱溶解し固定してある。この
加熱溶解の際に低融点金属によるセルフアライメントが
働き、光学素子実装用基板に対して光学素子を適正に位
置決めできている。従って、光導波路、光ファイバ等の
光路に対して光学素子を正しく位置合わすることが可能
であり、損失を発生させることなく光信号を送受でき
る。また、金属パッドに低融点金属を介して光学素子を
固定するため、強固に固定でき、信頼性を高めることが
できる。
【0019】請求項6では、光学素子実装用基板が光学
素子を収容するための凹部を備え、凹部に透光性の有機
樹脂を充填して導光路とする。このため、光学素子の
受、発光部、及び、光学素子と光学素子実装用基板との
間の接続用低融点金属が雰囲気に晒されることがなくな
り、信頼性が向上する。
【0020】また、請求項7では、光学素子の裏面側
に、光学素子の受又は発光部の中心から点対象の位置に
2以上のパッドを設け、光学素子実装用基板側の金属パ
ッドと接続する。このため、受、発光部の中心が合うよ
うに、光学素子を光学素子実装用基板へ搭載することが
できる。従って、光導波路、光ファイバ等の光路に対し
て光学素子を正しく位置合わすることが可能であり、損
失を発生させることなく光信号を送受できる。
【0021】請求項8は、基板に搭載する光学素子であ
って、裏面に形成したソルダーレジストの開口に、低融
点金属を配設したことを技術的特徴とする。
【0022】請求項8では、裏面に形成したソルダーレ
ジストの開口に、低融点金属を配設してある。光学素子
を、低融点金属のリフローにより基板に固定する際に低
融点金属によるセルフアライメントが働き、基板に対し
て光学素子を適正に位置決めできている。従って、光導
波路、光ファイバ等の光路に対して光学素子を正しく位
置合わすることが可能であり、損失を発生させることな
く光信号を送受できる。
【0023】なお、低融点金属とは250℃以下で加熱
溶解することができるものを意味する。具体的には、半
田、金属ペーストなどが該当する。
【0024】
【発明の実施の形態】本発明の光学素子実装用基板を構
成するICチップ実装用基板の製造方法は、光学素子挿
入用基板とパッケージ基板とを別々に作製した後、両者
を貼り合わせ、さらに所定の工程を経るものである。そ
こで、本明細書においては、まず、光学素子挿入用基板
を作製する方法とパッケージ基板を作製する方法とをそ
れぞれ工程順に別々に説明し、その後、両者を貼り合わ
せてICチップ実装用基板とする工程について説明す
る。
【0025】(a) 光学素子挿入用基板の作製では、
基板aの両面に導体回路を形成するとともに、上記基板
aを挟んだ導体回路間を接続するスルーホールを形成す
る導体回路形成工程(a)を行う。具体的には、例え
ば、基板aにドリル加工やレーザ処理等により貫通孔を
形成した後、該貫通孔の壁面を含む基板aの表面全体に
無電解めっき処理等を施すことによりベタの導体層を形
成し、次いで、導体層にパターン状にエッチング処理を
施すことにより導体回路と基板aを挟んだ導体回路間を
接続するスルーホールとを形成することができる。ま
た、予め、ベタの導体層が形成された基板に貫通孔を形
成した後、該貫通孔の壁面に無電解めっき処理等を施
し、さらに、導体層にエッチング処理を施すことにより
導体回路とスルーホールとを形成してもよい。
【0026】また、基板aに貫通孔を形成した後、基板
aの表面の一部にめっきレジストを形成し、次いで、貫
通孔の壁面およびめっきレジスト非形成部に無電解めっ
き処理のみや、無電解めっき処理および電解めっき処理
等を施すことにより導体層を形成し、さらに、めっきレ
ジストの剥離を行うことにより導体回路とスルーホール
とを形成してもよい。また、この工程において、基板a
に貫通孔を形成した後には、該貫通孔にデスミア処理を
施すことが望ましい。上記デスミア処理としては、例え
ば、過マンガン酸やクロム酸等の酸化剤を用いて薬液処
理や、プラズマを用いたドライ処理等が挙げられる。
【0027】上記基板aとしては、例えば、エポキシ樹
脂、ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、ビスマレイミ
ド−トリアジン樹脂(BT樹脂)、フェノール樹脂、こ
れらの樹脂にガラス繊維等の補強材が含浸された樹脂
(例えば、ガラスエポキシ樹脂)等からなる基板、FR
−4基板、FR−5基板等が挙げられる。また、両面銅
張積層基板や片面銅張積層基板、RCC基板等をベタの
導体層が形成された基板として用いてもよい。なお、コ
ンフォーマル基板やアディティブ法で形成された基板を
導体回路の形成された基板として用い、この基板に貫通
孔の形成する処理とその壁面の導体層を形成する処理と
を施し、導体回路とスルーホールとを形成してもよい。
【0028】上記スルーホールを形成した後には、該ス
ルーホール内に樹脂充填材を充填し、樹脂充填材層を形
成することが望ましい。なお、樹脂充填材の充填は、例
えば、スルーホールに相当する部分に開口が形成された
マスクを基板上に載置し、スキージを用いて行うことが
できる。また、スルーホール内に樹脂充填材を充填する
場合には、充填前にスルーホールの壁面に粗化面を形成
しておくことが望ましい。これにより、スルーホールと
樹脂充填材層との密着性がより向上するからである。
【0029】上記樹脂充填材としては、例えば、エポキ
シ樹脂と硬化剤と無機粒子とを含む樹脂組成物等が拳げ
られる。上記エポキシ樹脂としては特に限定されない
が、ビスフェノール型エポキシ樹脂およびノボラック型
エポキシ樹脂からなる群より選択される少なくとも一種
が望ましい。ビスフェノール型エポキシ樹脂は、A型や
F型の樹脂を選択することにより、希釈溶媒を使用しな
くてもその粘度を調製することができ、ノボラック型エ
ポキシ樹脂は、高強度で耐熱性や耐薬品性に優れ、無電
解めっき液等の強塩基性溶液中であっても分解せず、ま
た、熱分解もしにくいからである。
【0030】上記ビスフェノール型エポキシ樹脂として
は、ビスフェノールA型エポキシ樹脂やビスフェノール
F型エポキシ樹脂が望ましく、低粘度で、かつ、無溶剤
で使用することができる点からビスフェノールF型エポ
キシ樹脂がより望ましい。また、上記ノボラック型エポ
キシ樹脂としては、フェノールノボラック型エポキシ樹
脂およびクレゾールノボラック型エポキシ樹脂から選択
される少なくとも一種が望ましい。
【0031】また、ビスフェノール型エポキシ樹脂とク
レゾールノボラック型エポキシ樹脂とを混合して使用し
てもよい。この場合、ビスフェノール型エポキシ樹脂と
クレゾールノボラック型エポキシ樹脂との混合比率は、
重量比で1/1〜1/100であることが望ましい。
【0032】上記樹脂充填材に含まれる硬化剤としては
特に限定されず、従来公知の硬化剤を用いることがで
き、例えば、イミダゾール系硬化剤、酸無水物硬化剤、
アミン系硬化剤等が挙げられる。これらのなかでは、イ
ミダゾール系硬化剤が望ましく、特に、25℃において
液状の1−ベンジル−2−メチルイミダゾールや、1−
シアノエチル−2−エチル−4−メチルイミダゾール、
および、4−メチル−2−エチルイミダゾールが望まし
い。
【0033】また、上記樹脂充填材に含まれる無機粒子
としては、例えば、アルミナ、水酸化アルミニウム等の
アルミニウム化合物、炭酸カルシウム、水酸化カルシウ
ム等のカルシウム化合物、炭酸カリウム等のカリウム化
合物、マグネシア、ドロマイト、塩基性炭酸マグネシウ
ム、タルク等のマグネシウム化合物、シリカ、ゼオライ
ト等のケイ素化合物等からなるものが挙げられる。これ
らは単独で用いてもよいし、2種以上併用してもよい。
また、上記無機粒子は、シランカップリング剤等によ
り、コーティングされていてもよい。無機粒子とエポキ
シ樹脂との密着性が向上するからである。
【0034】また、上記無機粒子の樹脂組成物中の含有
比率は、10〜80重量%が望ましく、20〜70重量
%がより望ましい。この範囲であれば、基板等との間
で、熱膨張係数の整合を図ることができるからである。
【0035】また、上記無機粒子の形状は特に限定され
ず、球状、楕円球状、破砕状、多面体状等が挙げられ
る。これらのなかでは、球状や楕円球状が望ましい。粒
子の形状に起因したクラックの発生等を抑制することが
できるからである。上記無機粒子の平均粒径は、0.1
〜5.0μmが望ましい。
【0036】また、上記樹脂組成物中には、上記したエ
ポキシ樹脂等以外に、他の熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂
等が含まれていてもよい。上記熱硬化性樹脂としては、
例えば、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂等が挙げら
れ、上記熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリテトラフ
ルオロエチレン(PTFE)、4フッ化エチレン6フッ
化プロピレン共重合体(FEP)、4フッ化エチレンパ
ーフロロアルコキシ共重合体(PFA)等のフッ素樹
脂、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリスル
フォン(PSF)、ポリフェニレンスルフィド(PP
S)、熱可塑型ポリフェニレンエーテル(PPE)、ポ
リエーテルスルフォン(PES)、ポリエーテルイミド
(PEI)、ポリフェニレンスルフォン(PPES)、
ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリエーテルエ
ーテルケトン(PEEK)、ポリオレフィン系樹脂等が
挙げられる。これらは、単独で用いてもよいし、2種以
上を併用してもよい。なお、上記エポキシ樹脂に代え
て、これらの樹脂を用いてもよい。
【0037】また、この導体回路形成工程においては、
スルーホール内に樹脂充填材層を形成した後、該樹脂充
填材層のスルーホールからの露出面を覆う蓋めっき層を
形成することが望ましい。蓋めっき層を形成することに
より、スルーホールのランド上のみならず、蓋めっき層
上にもはんだパッドを形成することが可能となるため、
設計の自由度がより向上するからである。
【0038】上記蓋めっき層は、例えば、樹脂充填材層
の露出面を含む基板の表面に導体層を形成し、蓋めっき
層形成部分にエッチングレジストを形成した後、エッチ
ング処理を施したり、予め、蓋めっき層非形成部分にめ
っきレジストを形成しておき、めっき処理とめっきレジ
ストの除去とを行うことにより形成することができる。
【0039】従って、この導体回路形成工程において、
スルーホール上に蓋めっき層を形成する場合には、下記
の手順で処理を行うことにより、導体回路およびスルー
ホールの形成と蓋めっき層の形成とを同時に行うことが
できる。即ち、まず、基板に貫通孔を形成した後、該貫
通孔の壁面を含む基板の表面に導体層を形成し、つい
で、その壁面に導体層の形成された貫通孔内に樹脂充填
材を充填する。さらに、樹脂充填材の露出面、および、
基板表面に形成した導体層上にめっき処理等により導体
層を積層形成した後、導体回路非形成部およびスルーホ
ール非形成部の導体層をエッチング除去することによ
り、導体回路およびスルーホールの形成と蓋めっき層の
形成とを同時に行うことができる。
【0040】(b) 次に、導体回路を形成した基板a
の片面の導体回路非形成部の少なくとも一部に接着剤層
を形成する接着剤層形成工程を行う。なお、本明細書に
おいて、スルーホールのランド部分は導体回路に含むも
のとする。従って、スルーホールのランド部分は、導体
回路非形成部には相当しない。この工程では、基板aの
パッケージ基板と貼り合わせる側の導体回路非形成部の
全部または一部に接着剤層を形成する。上記接着剤層
は、パッケージ基板との充分な接着性が得られるように
塗布すればよい。従って、後述する(c)の工程で貫通
孔が形成される部分には、接着剤層を形成してもよい
し、しなくてもよい。
【0041】上記接着剤としては、例えば、熱硬化性樹
脂、熱可塑性樹脂、感光性樹脂、熱硬化基の一部が感光
化された樹脂、および、これらの複合体からなるもの等
を用いることができる。具体例としては、例えば、エポ
キシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、BT樹脂
等が挙げられる。また、予め、シート状に成形された接
着剤を用いてもよい。
【0042】(c) 次に、接着剤層を形成した基板a
の一部に貫通孔を形成する貫通孔形成工程を行う。ここ
で形成する貫通孔内には、後工程において、光学素子が
配設されることとなる。上記貫通孔の形成は、例えば、
ルーター加工等により行うことができる。また、上記貫
通孔の形成位置は特に限定されないが、通常、基板の中
央に形成する。
【0043】また、上記貫通孔形成工程おいて、貫通孔
を形成した後には、貫通孔壁面に存在するバリ等を除去
するために、薬液処理や研磨処理等を施してもよい。上
記薬液処理は、例えば、クロム酸、過マンガン酸塩等の
水溶液からなる酸化剤を使用して行うことができる。こ
のような(a)〜(c)の工程を経ることにより光学素
子挿入用基板を作製することができる。
【0044】次に、パッケージ基板の作製方法について
説明する。 (A) パッケージ基板の作製では、まず、基板Aの両
面に導体回路を形成する第一の導体回路形成工程(A)
を行う。この工程は、例えば、上述した光学素子挿入用
基板の作製の(a)の工程と同様の方法により行うこと
ができる。なお、基板Aとしては、例えば、上述した基
板aと同様のものを用いることができる。
【0045】また、必要に応じて、上記基板Aを挟んだ
導体回路間を接続するスルーホールを形成してもよい。
上記スルーホールは、上記基板Aにドリル加工やレーザ
処理等により貫通孔を形成した後、該貫通孔の壁面に無
電解めっき処理等を施すことにより形成する。また、ス
ルーホールを形成した場合には、該スルーホール内に樹
脂充填材を充填することが望ましい。なお、樹脂充填材
の充填は、例えば、スルーホールに相当する部分に開口
が形成されたマスクを基板上に載置し、スキージを用い
て行うことができる。
【0046】また、導体回路表面(スルーホールのラン
ド表面を含む)に粗化形成処理を施してもよい。導体回
路表面を粗化面とすることにより後工程で積層形成する
層間樹脂絶縁層との密着性を向上させることができるか
らである。上記粗化形成処理としては、例えば、黒化
(酸化)−還元処理、第二銅錯体と有機酸塩とを含むエ
ッチング液等を用いたエッチング処理、Cu−Ni−P
針状合金めっきによる処理等が挙げられる。なお、この
粗化形成処理は、スルーホール内に樹脂充填材を充填す
る前に行い、スルーホールの壁面にも粗化面を形成して
もよい。スルーホールと樹脂充填材との密着性が向上す
るからである。
【0047】上記スルーホール内に充填する樹脂充填材
としては、例えば、光学素子挿入用基板を作製する工程
において、スルーホール内を充填する際に用いる樹脂充
填材と同様のものが挙げられる。
【0048】(B) 次に、上記導体回路を形成した基
板A上に、バイアホールを有する層間樹脂絶縁層を形成
するとともに、上記層間樹脂絶縁層上に導体回路を形成
する層間樹脂絶縁層積層工程(B)を行う。具体的に
は、例えば、下記(i)〜(vi)の工程を経ることによ
り行うことができる。即ち、(i)まず、導体回路を形
成した基板A上に、熱硬化性樹脂や樹脂複合体からなる
未硬化の樹脂層を形成するか、または、熱可塑性樹脂か
らなる樹脂層を形成する。上記未硬化の樹脂層は、未硬
化の樹脂をロールコーター、カーテンコーター等により
塗布して成形してもよく、また、未硬化(半硬化)の樹
脂フィルムを熱圧着して形成してもよい。さらに、未硬
化の樹脂フィルムの片面に銅箔等の金属層が形成された
樹脂フィルムを貼付してもよい。また、熱可塑性樹脂か
らなる樹脂層は、フィルム状に成形した樹脂成形体を熱
圧着することにより形成することが望ましい。
【0049】上記未硬化の樹脂を塗布する場合には、樹
脂を塗布した後、加熱処理を施す。上記加熱処理を施す
ことにより、未硬化の樹脂を熱硬化させることができ
る。なお、上記熱硬化は、後述するバイアホール用開口
を形成した後に行ってもよい。
【0050】このような樹脂層の形成において使用する
熱硬化性樹脂の具体例としては、例えば、エポキシ樹
脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエステル樹
脂、ビスマレイミド樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリ
フェニレンエーテル樹脂等が挙げられる。
【0051】上記エポキシ樹脂としては、例えば、クレ
ゾールノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールA型
エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、フェ
ノールノボラック型エポキシ樹脂、アルキルフェノール
ノボラック型エポキシ樹脂、ビフェノールF型エポキシ
樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエ
ン型エポキシ樹脂、フェノール類とフェノール性水酸基
を有する芳香族アルデヒドとの縮合物のエポキシ化物、
トリグリシジルイソシアヌレート、脂環式エポキシ樹脂
等が挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、2種
以上併用してもよい。それにより、耐熱性等に優れるも
のとなる。
【0052】上記ポリオレフィン系樹脂としては、例え
ば、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポ
リイソブチレン、ポリブタジエン、ポリイソプレン、シ
クロオレフィン系樹脂、これらの樹脂の共重合体等が挙
げられる。
【0053】また、上記熱可塑性樹脂としては、例え
ば、フェノキシ樹脂、ポリエーテルスルフォン、ポリス
ルフォン等が挙げられる。また、熱硬化性樹脂と熱可塑
性樹脂との複合体(樹脂複合体)としては、熱硬化性樹
脂と熱可塑性樹脂とを含むものであれば特に限定され
ず、その具体例としては、例えば、粗化面形成用樹脂組
成物等が挙げられる。
【0054】上記粗化面形成用樹脂組成物としては、例
えば、酸、アルカリおよび酸化剤から選ばれる少なくと
も1種からなる粗化液に対して難溶性の未硬化の耐熱性
樹脂マトリックス中に、酸、アルカリおよび酸化剤から
選ばれる少なくとも1種からなる粗化液に対して可溶性
の物質が分散されたもの等が挙げられる。なお、上記
「難溶性」および「可溶性」という語は、同一の粗化液
に同一時間浸漬した場合に、相対的に溶解速度の早いも
のを便宜上「可溶性」といい、相対的に溶解速度の遅い
ものを便宜上「難溶性」と呼ぶ。
【0055】上記耐熱性樹脂マトリックスとしては、層
間樹脂絶縁層に上記粗化液を用いて粗化面を形成する際
に、粗化面の形状を保持できるものが好ましく、例え
ば、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、これらの複合体等が
挙げられる。また、感光性樹脂であってもよい。後述す
るバイアホール用開口を形成する工程において、露光現
像処理により開口を形成することができるからである。
【0056】上記熱硬化性樹脂としては、例えば、エポ
キシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ポリオレ
フィン樹脂、フッ素樹脂等が挙げられる。また、これら
の熱硬化性樹脂に感光性を付与した樹脂、即ち、メタク
リル酸やアクリル酸等を用い、熱硬化基を(メタ)アク
リル化反応させた樹脂を用いてもよい。具体的には、エ
ポキシ樹脂の(メタ)アクリレートが望ましく、さら
に、1分子中に、2個以上のエポキシ基を有するエポキ
シ樹脂がより望ましい。
【0057】上記熱可塑性樹脂としては、例えば、フェ
ノキシ樹脂、ポリエーテルスルフォン、ポリスルフォ
ン、ポリフェニレンスルフォン、ポリフェニレンサルフ
ァイド、ポジフェニルエーテル、ポリエーテルイミド等
が挙げられる。これらは単独で用いてもよいし、2種以
上併用してもよい。
【0058】上記可溶性の物質としては、例えば、無機
粒子、樹脂粒子、金属粒子、ゴム粒子、液相樹脂および
液相ゴム等が挙げられる。これらは、単独で用いてもよ
いし、2種以上併用してもよい。
【0059】上記無機粒子としては、例えば、アルミ
ナ、水酸化アルミニウム等のアルミニウム化合物;炭酸
カルシウム、水酸化カルシウム等のカルシウム化合物;
炭酸カリウム等のカリウム化合物;マグネシア、ドロマ
イト、塩基性炭酸マグネシウム、タルク等のマグネシウ
ム化合物;シリカ、ゼオライト等のケイ素化合物等から
なるものが挙げられる。これらは単独で用いてもよい
し、2種以上併用してもよい。上記アルミナ粒子は、ふ
っ酸で溶解除去することができ、炭酸カルシウムは塩酸
で溶解除去することができる。また、ナトリウム含有シ
リカやドロマイトはアルカリ水溶液で溶解除去すること
ができる。
【0060】上記樹脂粒子としては、例えば、熱硬化性
樹脂、熱可塑性樹脂等からなるものが挙げられ、酸、ア
ルカリおよび酸化剤から選ばれる少なくとも1種からな
る粗化液に浸漬した場合に、上記耐熱性樹脂マトリック
スよりも溶解速度の早いものであれば特に限定されず、
具体的には、例えば、アミノ樹脂(メラミン樹脂、尿素
樹脂、グアナミン樹脂等)、エポキシ樹脂、フェノール
樹脂、フェノキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリフェニレ
ン樹脂、ポリオレフィン樹脂、フッ素樹脂、ビスマレイ
ミド−トリアジン樹脂等からなるものが挙げられる。こ
れらは、単独で用いてもよく、2種以上併用してもよ
い。なお、上記樹脂粒子は予め硬化処理されていること
が必要である。硬化させておかないと上記樹脂粒子が樹
脂マトリックスを溶解させる溶剤に溶解してしまうた
め、均一に混合されてしまい、酸や酸化剤で樹脂粒子の
みを選択的に溶解除去することができないからである。
【0061】上記金属粒子としては、例えば、金、銀、
銅、スズ、亜鉛、ステンレス、アルミニウム、ニッケ
ル、鉄、鉛等からなるものが挙げられる。これらは、単
独で用いてもよく、2種以上併用してもよい。また、上
記金属粒子は、絶縁性を確保するために、表層が樹脂等
により被覆されていてもよい。
【0062】(ii)次に、その材料として熱硬化性樹脂
や樹脂複合体を用いた層間樹脂絶縁層を形成する場合に
は、未硬化の樹脂層に硬化処理を施すとともに、バイア
ホール用開口を形成し、層間樹脂絶縁層とする。上記バ
イアホール用開口は、レーザ処理により形成することが
望ましい。上記レーザ処理は、上記硬化処理前に行って
もよいし、硬化処理後に行ってもよい。また、感光性樹
脂からなる層間樹脂絶縁層を形成した場合には、露光、
現像処理を行うことにより、バイアホール用開口を設け
てもよい。なお、この場合、露光、現像処理は、上記硬
化処理前に行う。
【0063】また、その材料として熱可塑性樹脂を用い
た層間樹脂絶縁層を形成する場合には、熱可塑性樹脂か
らなる樹脂層にレーザ処理によりバイアホール用開口を
形成し、層間樹脂絶縁層とすることができる。
【0064】このとき、使用するレーザとしては、例え
ば、炭酸ガスレーザ、エキシマレーザ、UVレーザ、Y
AGレーザ等が挙げられる。これらは、形成するバイア
ホール用開口の形状等を考慮して使い分けてもよい。
【0065】上記バイアホール用開口を形成する場合、
マスクを介して、ホログラム方式のエキシマレーザによ
るレーザ光を照射することにより、一度に多数のバイア
ホール用開口を形成することができる。また、短パルス
の炭酸ガスレーザを用いて、バイアホール用開口を形成
すると、開口内の樹脂残りが少なく、開口周縁の樹脂に
対するダメージが小さい。
【0066】また、光学系レンズとマスクとを介してレ
ーザ光を照射する場合には、一度に多勢のバイアホール
用開口を形成することができる。光学系レンズとマスク
とを介することにより、同一強度で、かつ、照射角度が
同一のレーザ光を複数の部分に同時に照射することがで
きるからである。
【0067】(iii)次に、バイアホール用開口の内壁
を含む層間樹脂絶縁層の表面に、必要に応じて、酸また
は酸化剤を用いて粗化面を形成する。なお、この粗化面
は、眉間樹脂絶縁層とその上に形成する薄膜導体層との
密着性を高めるために形成するものであり、層間樹脂絶
縁層と薄膜導体層との間に充分な密着性がある場合には
形成しなくてもよい。
【0068】上記酸としては、硫酸、硝酸、塩酸、リン
酸、蟻酸等が挙げられ、上記酸化剤としては、クロム
酸、クロム硫酸、過マンガン酸ナトリウム等の過マンガ
ン酸塩等が挙げられる。また、粗化面を形成した後に
は、アルカリ等の水溶液や中和液等を用いて、層間樹脂
絶縁層の表面を中和することが望ましい。次工程に、酸
や酸化剤の影響を与えないようにすることができるから
である。また、上記粗化面の形成は、プラズマ処理等を
用いて行ってもよい。
【0069】また、上記粗化面の最大粗度Rmaxは、
0.1〜20μmが望ましい。Rmaxが20μmを超
えると粗化面自体が損傷や剥離を受けやすく、Rmax
が0.1μm未満では、導体回路との密着性を充分えら
れないことがあるからである。特に、セミアディティブ
法により導体回路を形成する場合には、上記最大粗度R
maxは、0.1〜5μmが望ましい。薄膜導体層との
密着性を充分に確保することができるとともに、薄膜導
体層の除去が容易だからである。
【0070】(iv)次に、バイアホール用開口を設けた
層間樹脂絶縁層の表面に薄膜導体層を形成する。上記薄
膜導体層は、無電解めっき、スパッタリング、蒸着等の
方法を用いて形成することができる。なお、層間樹脂絶
縁層の表面に粗化面を形成しなかった場合には、上記薄
膜導体層は、スパッタリングにより形成することが望ま
しい。なお、無電解めっきにより薄膜導体層を形成する
場合には、被めっき表面に、予め、触媒を付与してお
く。上記触媒としては、例えば、塩化パラジウム等が挙
げられる。
【0071】上記薄膜導体層の厚さは特に限定されない
が、該薄膜導体層を無電解めっきにより形成した場合に
は、0.6〜1.2μmが望ましく、スパッタリングに
より形成した場合には、0.1〜1.0μmが望まし
い。また、上記薄膜導体層の材質としては、例えば、C
u、Ni、P、Pd、Co、W等が挙げられる。これら
のなかでは、CuやNiが望ましい。
【0072】(v)次に、上記薄膜導体層上の一部にド
ライフィルムを用いてめっきレジストを形成し、その
後、上記薄膜導体層をめっきリードとして電解めっきを
行い、上記めっきレジスト非形成部に電解めっき層を形
成する。
【0073】また、この工程では、バイアホール用開口
を電解めっきで充填してバイアホールの構造をフィール
ドビア構造としてもよく、一旦、その上面に窪みを有す
るバイアホールを形成し、その後、この窪みに導電性ペ
ーストを充填してフィールドビア構造としてもよい。ま
た、上面に窪みを有するバイアホールを形成した後、そ
の窪みに樹脂充填材等を充填し、さらに、その上に蓋め
っき層を形成して上面が平坦なバイアホールとしてもよ
い。バイアホールの構造をフィールドビア構造とするこ
とにより、バイアホールの直上にバイアホールを形成す
ることができる。
【0074】(vi)さらに、めっきレジストを剥離し、
めっきレジストの下に存在していた薄膜導体層をエッチ
ングにより除去し、独立した導体回路とする。エッチン
グ液としては、例えば、硫酸−過酸化水素水溶液、過硫
酸アンモニウム等の過硫酸塩水溶液、塩化第二鉄、塩化
第二銅、塩酸等が挙げられる。また、エッチング液とし
て上述した第二銅錯体と有機酸とを含む混合溶液を用い
てもよい。
【0075】また、上記した薄膜導体層上にめっきレジ
ストを形成し、めっきレジスト非形成部に電解めっき層
を形成した後、めっきレジストと薄膜導体層との除去を
行う方法に代えて、以下の方法を用いることにより導体
回路を形成してもよい。即ち、上記薄膜導体層上の全面
に電解めっき層を形成した後、該電解めっき層上の一部
にドライフィルムを用いてエッチングレジストを形成
し、その後、エッチングレジスト非形成部下の電解めっ
き層および薄膜導体層をエッチングにより除去し、さら
に、エッチングレジストを剥離することにより独立した
導体回路を形成してもよい。
【0076】このような方法を用いることにより、バイ
アホールを有する層間樹脂絶縁層を形成するとともに、
層間樹脂絶縁層上に導体回路を形成する層間樹脂絶縁層
積層工程を行うことができる。なお、本発明の製造方法
においては、この層間樹脂絶縁層積層工程は1回しか行
わなかったが、製造するICチップ実装基板によって
は、この層間樹脂絶縁層積層工程を複数回繰り返すこと
により、層間樹脂絶縁層と導体回路とが2層以上ずつ積
層形成された形態としてもよい。
【0077】(C) 次に、最外層にソルダーレジスト
層を形成するソルダーレジスト層形成工程(C)を行
う。具体的には、未硬化のソルダーレジスト組成物をロ
ールコータやカーテンコータ等により塗布したり、フィ
ルム状に成形したソルダーレジスト組成物を圧着したり
した後、硬化処理を施すことによりソルダーレジスト層
を形成する。
【0078】上記ソルダーレジスト層は、例えば、ポリ
フェニレンエーテル樹脂、ポリオレフィン樹脂、フッ素
樹脂、熱可塑性エラストマー、エポキシ樹脂、ポリイミ
ド樹脂等を含むソルダーレジスト組成物を用いて形成す
ることができる
【0079】また、上記以外のソルダーレジスト組成物
としては、例えば、ノボラック型エポキシ樹脂の(メ
タ)アクリレート、イミダゾール硬化剤、2官能性(メ
タ)アクリル酸エステルモノマー、分子量500〜50
00程度の(メタ)アクリル酸エステルの重合体、ビス
フェノール型エポキシ樹脂等からなる熱硬化性樹脂、多
価アクリル系モノマー等の感光性モノマー、グリコール
エーテル系溶剤などを含むペースト状の流動体が挙げら
れ、その粘度は25℃で1〜10Pa・sに調整されて
いることが望ましい。また、上記ソルダーレジスト組成
物は、エラストマーや無機フィラーが配合されていても
よい。また、ソルダーレジスト組成物として、市販のソ
ルダーレジスト組成物を使用してもよい。
【0080】また、上記ソルダーレジスト層には、必要
に応じて、レーザ処理や露光現像処理により半田バンプ
形成用開口を形成する。この際、使用するレーザとして
は、上述したバイアホール用開口を形成する際に用いる
レーザと同様のもの等が奉げられる。
【0081】次に、上記半田バンプ形成用開口の底面に
露出した導体回路の表面に、必要に応じて、金属層を形
成する。上記金属層は、ニッケル、パラジウム、金、
銀、白金等の耐食性金属により上記導体回路表面を被覆
することにより形成することができる。具体的には、ニ
ッケル−金、ニッケル−銀、ニッケル−パラジウム、ニ
ッケル−パラジウム−金等の金属により形成することが
望ましい。また、上記半田パッドは、例えば、めっき、
蒸着、電着等の方法を用いて形成することができるが、
これらのなかでは、被覆層の均一性に優れるという点か
らめっきが望ましい。また、この工程で形成するソルダ
ーレジスト層には、後述する工程で光学素子挿入用基板
との貼り合わせの際に用いる位置合わせ用マーク等を形
成しておいてもよい。このような(A)〜(C)の工程
を経ることによりパッケージ基板を作製することができ
る。
【0082】次に、上記(a)〜(c)の工程を経て作
製した光学素子挿入用基板と、上記(A)〜(C)の工
程を経て作製したパッケージ基板とを光学素子挿入用基
板が有する接着剤層を介して貼り合わせた後、下記
(1)〜(3)の工程を経てICチップ実装用基板とす
る方法について説明する。
【0083】光学素子挿入用基板とパッケージ基板との
貼り合わせは、例えば、ピンラミネート方式やマスラミ
ネート方式等を用いて行うことができる。具体的には、
両者の位置合わせを行った後、接着剤層が軟化する温度
(通常、60〜200℃程度)まで昇温し、次いで、1
〜10MPa程度の圧力でプレスすることにより、光学
素子挿入用基板とパッケージ基板とを貼り合わせる。
【0084】(1) まず、上記光学素子挿入用基板に
形成した貫通孔より露出したパッケージ基板の表面に光
学素子を取り付けた後、上記光学素子と上記パッケージ
基板の導体回路とを電気的に接続する光学素子実装工程
(1)を行う。
【0085】この工程で実装する光学素子としては、例
えば、PD(フォトダイオード)、APD(アバランシ
ェフォトダイオード)等の受光素子、LD(半導体レー
ザ)、DFB−LD(分布帰還型−半導体レーザ)、L
ED(発光ダイオード)等の発光素子等が拳げられる。
【0086】上記受光素子の材料としては、例えば、S
i、Ge、InGaAs等が挙げられる。これらのなか
では、受光感度に優れる点からInGaAsが望まし
い。また、上記発光素子の材料としては、例えば、ガリ
ウム、砒素およびリンの化合物(GaAsP)、ガリウ
ム、アルミニウムおよび砒素の化合物(GaAlA
s)、ガリウムおよび砒素の化合物(GaAs)、イン
ジウム、ガリウムおよび砒素の化合物(InGaA
s)、インジウム、ガリウム、砒素およびリンの化合物
(InGaAsP)等が挙げられる。これらは、通信波
長を考慮して使い分ければよく、例えば、通信波長が
0.85μm帯の場合にはGaAlAsを使用すること
ができ、通信波長が1.3μm帯や1.55μm帯の場
合には、InGaAsやInGaAsPを使用すること
ができる。
【0087】上記光学素子の取り付けは、光学素子の裏
面に開口を有するソルダーレジスト層を設け、開口に接
着剤を取り付け、パッケージ基板に載置した後、リフロ
ーにより行うことが望ましい。特に、ICチップ実装用
基板側のソルダーレジスト層の開口の下にダミーパッド
を設けてリフローを行うことが特に望ましい。接着剤と
しては、Sn/Pb、Sn/Agなどの半田(低融点金
属)ペースト、種々の接着用のダイボンド樹脂を用いて
ダイボンディングにより行うことが望ましい。ダイボン
ディングの際のセルフアライメントにより光学素子を所
望の位置に取り付けることができるからである。Pbを
用いず、濡れ性の点から半田としては、SnAg系、S
nAgCu系がよい。リフローの温度は、半田の融点プ
ラス10〜50℃の範囲で行えばよい。リフローで融解
する他に、オーブンで半田を溶解してもよい。
【0088】ダイボンディング以外にも例えば、共晶結
合法、半田結合法、樹脂結合法等により行うことができ
る。これらのなかでは、作業性がよく、経済的にも有利
である点では、樹脂結合法が望ましい。上記樹脂結合法
では、エポキシ系樹脂やポリイミド系樹脂等の熱硬化性
樹脂を主剤とし、これらの樹脂成分以外に硬化剤やフィ
ラー、溶剤等を含むペーストをパッケージ基板上に塗布
し、次いで、光学素子をペースト上に載置した後、該ペ
ーストを加熱硬化させることにより光学素子を取り付け
る。なお、上記ペーストの塗布は、例えば、ディスペン
ス法、スタンピング法、スクリーン印刷法等により行う
ことができる。
【0089】上記光学素子と上記パッケージ基板の導体
回路とを電気的に接続する方法としては、ワイヤボンデ
ィングを用いることが望ましい。これは、光学素子を取
り付ける際の設計の自由度が大きいとともに、経済的に
も有利だからである。上記ワイヤボンディングとして
は、従来公知の方法、即ち、ネイルヘッド・ボンディン
グ法やウェッジ・ボンディング法を用いることができ
る。なお、光学素子とパッケージ基板との接続は、テー
プボンディングやフリップチップボンディング等により
行ってもよい。
【0090】(2) 次に、上記光学素子挿入用基板の
露出面にソルダーレジスト層を形成するソルダーレジス
ト層形成工程を行う。この工程では、具体的には、未硬
化のソルダーレジスト組成物をロールコータやカーテン
コータ等により塗布したり、フィルム状に成形したソル
ダーレジスト組成物を圧着したりした後、硬化処理を施
すことによりソルダーレジスト層を形成する。上記ソル
ダーレジスト組成物としては、例えば、パッケージ基板
を作製する際に用いたソルダーレジスト組成物と同様の
もの等を用いることができる。
【0091】また、パッケージ基板の露出面には、この
工程を行う前に既にソルダーレジスト層が形成されてい
るため、この工程ではソルダーレジスト層を形成しなく
てよい。
【0092】また、上記ソルダーレジスト層には、光学
素子を基準として位置合わせし、レーザ処理や露光現像
処理により半田バンプ形成用開口を形成する。この際、
使用するレーザとしては、上述したバイアホール用開口
を形成する際に用いるレーザと同様のもの等が挙げられ
る。
【0093】(3) 次に、上記光学素子挿入用基板に
形成した貫通孔内に樹脂組成物を充填し、樹脂充填層を
形成する樹脂充填層形成工程を行う。上記樹脂組成物と
しては、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、感光性樹脂、熱
硬化性樹脂の一部が感光性化された樹脂、これらの複合
体等を樹脂成分とするものが挙げられる。上記樹脂成分
の具体例としては、例えば、エポキシ樹脂、フェノール
樹脂、ポリイミド樹脂、オレフィン樹脂、BT樹脂等が
挙げられる。また、上記樹脂組成物には、上記樹脂成分
以外に、例えば、樹脂粒子、無機粒子、金属粒子等の粒
子が含まれていてもよい。これらの粒子を含ませること
により樹脂充填層と、基板、ソルダーレジスト層、層間
樹脂絶縁層等との間で熱膨張係数の整合を図ることがで
き、また、粒子の種類によっては難燃性を付与すること
もできる。
【0094】上記樹脂粒子としては、例えば、熱硬化性
樹脂、熱可塑性樹脂、感光性樹脂、熱硬化性樹脂の一部
が感光性化された樹脂、熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂と
の樹脂複合体、感光性樹脂と熱可塑性樹脂との複合体等
が挙げられる。
【0095】具体的には、例えば、エポキシ樹脂、フェ
ノール樹脂、ポリイミド樹脂、ビスマレイミド樹脂、ポ
リフェニレン樹脂、ポリオレフィン樹脂、フッ素樹脂等
の熱硬化性樹脂;これらの熱硬化性樹脂の熱硬化基(例
えば、エポキシ樹脂におけるエポキシ基)にメタクリル
酸やアクリル酸等を反応させ、アクリル基を付与した樹
脂;フェノキシ樹脂、ポリエーテルスルフォン(PE
S)、ポリスルフォン(PSF)、ポリフェニレンスル
ホン(PPS)、ポリフェニレンサルファイド(PPE
S)、ポリフェニルエーテル(PPE)、ポリエーテル
イミド(PI)等の熱可塑性樹脂;アクリル樹脂等の感
光性樹脂等が挙げられる。また、上記熱硬化性樹脂と上
記熱可塑性樹脂との樹脂複合体や、上記アクリル基を付
与した樹脂や上記感光性樹脂と上記熱可塑性樹脂との樹
脂複合体を用いることもできる。また、上記樹脂粒子と
しては、ゴムからなる樹脂粒子を用いることもできる。
【0096】また、上記無機粒子としては、例えば、ア
ルミナ、水酸化アルミニウム等のアルミニウム化合物、
炭酸カルシウム、水酸化カルシウム等のカルシウム化合
物、炭酸カリウム等のカリウム化合物、マグネシア、ド
ロマイト、塩基性炭酸マグネシウム等のマグネシウム化
合物、シリカ、ゼオライト等のケイ素化合物等が挙げら
れる。また、上記無機粒子として、リンやリン化合物か
らなるものを用いることもできる。
【0097】上記金属粒子としては、例えば、Au、A
g、Cu、Pd、Ni、Pt、Fe、Zn、Pb、A
l、Mg、Ca等が挙げられる。これらの樹脂粒子、無
機粒子および金属粒子は、それぞれ単独で用いてもよい
し、2種以上併用してもよい。
【0098】また、上記粒子の形状は特に限定されず、
例えば、球状、楕円球状、破砕状、多面体状等が挙げら
れる。また、上記粒子の粒径(粒子の一番長い部分の長
さ)は、通信光の波長より短いことが望ましい。粒径が
通信光の波長より長いと光信号の伝送を阻害することが
あるからである。
【0099】上記樹脂組成物を充填する方法としては特
に限定されず、例えば、印刷やポッティング等の方法を
用いることができる。また、タブレット状にしたものを
プランジャーを用いて充填してもよい。また、樹脂充填
層を充填した後には、必要に応じて、硬化処理等を施
す。
【0100】また、この工程で形成する樹脂充填層は、
その垂直方向の通信波長光の透過率が90%以上である
ことが望ましい。上記透過率が90%未満では、通信光
の伝送が阻害され、光学素子を介した光信号の通信に不
都合が発生することがあるからである。なお、本明細書
において、通信波長光の透過率(%)とは、上記樹脂充
填層への垂直方向の入射光の強さをI1、上記樹脂充填
層を通過して出てきた光の強さをI2とした場合に下記
式(1)より算出される値である。
【0101】 透過率(%)=(I2/I1)×100・・・(1)
【0102】また、この工程で樹脂組成物を充填する際
には、異なる樹脂組成物を複数回に分けて充填し、貫通
孔内に複数層からなる樹脂層を形成してもよい。具体的
には、例えば、受光素子の受光面や発光素子の発光面の
高さまでの領域には、ワイヤボンディングやその接続エ
リア等を保護する性質に優れた樹脂組成物や、耐熱性に
特に優れた樹脂組成物を充填し、上記受光面や発光面よ
り高い領域には、通信光の伝送性に特に優れる樹脂組成
物を用いて樹脂充填層を形成する等である。
【0103】さらに、この工程では、貫通孔から露出し
た樹脂組成物の露出面に研磨処理を施し、その露出面を
平坦にすることが望ましい。露出面を平坦にすることに
より、通信光の伝送が阻害されるおそれがより少なくな
るからである。上記研磨処理は、例えば、バフ研磨、紙
やすり等による研磨、鏡面研磨、クリーン研磨等により
行うことができる。また、酸や酸化剤、薬液等を用いた
化学研磨を行ってもよい。また、これらの方法を2種以
上組み合わせて研磨処理を行ってもよい。
【0104】また、上記樹脂充填層を形成した後、必要
に応じて、上記光学素子挿入用基板と上記パッケージ基
板とを貫通するスルーホールを形成してもよい。具体的
には、まず、上記光学素子挿入用基板と上記パッケージ
基板とを貫通するスルーホール用貫通孔をドリル加工や
レーザ処理等により形成する。次に、このスルーホール
用貫通孔の壁面を含む光学素子挿入用基板の露出面およ
びバッケージ基板の露出面に無電解めっき、スパッタリ
ング等により薄膜導体層を形成する。さらに、その表面
に薄膜導体層が形成された基板の上にめっきレジストを
形成した後、該めっきレジスト非形成部に電解めっき層
を形成し、その後、上記めっきレジストと該めっきレジ
スト下の薄膜導体層を除去することにより、上記光学素
子挿入用基板と上記パッケージ基板とを貫通するスルー
ホールを形成することができる。
【0105】また、上述したようなめっきレジストを形
成した後、電解めっき層を形成する方法に代えて、薄膜
導体層上の全面に電解めっき層を形成した後、電解めっ
き層上にエッチングレジストや半田めっき層を形成し、
さらに、エッチング処理を施す方法を用いても上記光学
素子挿入用基板と上記パッケージ基板とを貫通するスル
ーホールを形成することができる。なお、スルーホール
を形成した後には、該スルーホール内に樹脂充填材を充
填することが望ましい。
【0106】次に、上記半田バンプ形成用開口の底面に
露出した導体回路の表面に、必要に応じて、金属層を形
成する。上記金属層は、ニッケル、パラジウム、金、
銀、白金等の耐食性金属により上記導体回路表面を被覆
することにより形成することができる。具体的には、ニ
ッケル−金、ニッケル−銀、ニッケル−パラジウム、ニ
ッケル−パラジウム−金等の金属により形成することが
望ましい。また、上記金属層は、例えば、めっき、蒸
着、電着等の方法を用いて形成することができるが、こ
れらのなかでは、被覆層の均一性に優れるという点から
めっきが望ましい。なお、この金属層は、後工程で半田
バンプ等を形成する際に半田パッドとしての役割を果た
すこととなる。
【0107】さらに、必要に応じて、上記半田バンプ形
成用開口に相当する部分に開口部が形成されたマスクを
介して、上記半田バンプ形成用開口に半田ペーストを充
填した後、リフローすることにより半田バンプを形成す
る。このような一連の工程を経ることによりICチップ
実装用基板を製造することができる。
【0108】
【実施例】先ず、本発明の第1実施例に係るICチップ
実装用基板20の構成について、図11及び図12を参
照して説明する。図11は、第1実施例に係るICチッ
プ実装用基板の一部を模式的に示す部分断面図であり、
図12は、図11に示すICチップ実装用基板にICチ
ップを搭載し、ドータボードに取り付けた状態を模式的
に示す部分断面図である。
【0109】図11に示すように、ICチップ実装用基
板20は、ICチップを搭載する多層ビルドアップ配線
板からなるパッケージ基板10と、発光素子12及び受
光素子14を収容する通孔98を備える光学素子挿入用
基板100とから成る。通孔98内には、透光性を備え
る樹脂が充填されてなる樹脂充填層74が形成されてい
る。
【0110】パッケージ基板10は、コア基板30の両
面に、導体回路60及びバイアホール58の形成された
層間樹脂絶縁層50と、導体回路160及びバイアホー
ル158の形成された層間樹脂絶縁層150とが形成さ
れて成る。コア基板30には、スルーホール36が形成
され、コア基板30の両面には導体回路38が形成され
ている。層間樹脂絶縁層150上には、ソルダーレジス
ト層62が配設されている。ソルダーレジスト層62の
図中の下面側(ICチップ側)の開口62aには、IC
チップとの接続用の半田バンプ79Dが配置され、上面
側の開口62a内のパッド69には、発光素子12及び
受光素子14からのワイヤ72が接続されている。
【0111】光学素子挿入用基板100は、通孔98の
形成されたコア基板80からなる。該コア基板80に
は、スルーホール86が形成されている。該スルーホー
ル86の図中下側のランド86aは、パッケージ基板1
0の導体回路160と接続され、図中上側のランド86
bには、蓋めっき層94が配設されている。該蓋めっき
層94の上側にはソルダーレジスト層76が設けられ、
ソルダーレジスト層76の開口76aを介して、蓋めっ
き層94上にドータボードと接続する半田バンプ79U
が形成されている。
【0112】図12に示すように、ICチップ102
は、ICチップ実装用基板20に半田バンプ(又はBG
A)79Dを介して接続される。一方、ICチップ実装
用基板20は、ドータボード108に半田バンプ79U
を介して接続される。ドータボード108には、水平に
光導波路(又は光ファイバー)16及び光導波路(又は
光ファイバー)18が配設されている。光導波路16の
端面16a及び光導波路18の端面18aは45°にカ
ットされている。
【0113】光導波路16を透過する光信号は、45°
にカットされた端面16aを介して上方へ送られ、受光
素子14の受光部14aに入射される。受光素子14へ
入射された光信号は、電気信号に変換され、パッケージ
基板10を介してICチップ102へ伝送される。そし
て、ICチップ102からの電気信号は、パッケージ基
板10を介して発光素子12へ伝送される。電気信号
は、発光素子12にて光信号に変換され、発光部12a
から垂直に図中下方へ発射され、45°にカットされた
端面18aを介して入射され、光導波路18中を透過す
る。
【0114】ここで、光信号を適正に送受するため、光
導波路16の端面16aと受光素子14、及び、光導波
路18の端面18aと発光素子18とは正しく位置合わ
せする必要がある。このため、後述するように第1実施
例では、受光素子14及び発光素子12を、パッケージ
基板10に対してリフローを行った半田70を介して介
して固定する。このリフローの際のセルフアライメント
により、パッケージ基板10に対して受光素子14及び
発光素子12を適正に位置決めできる。従って、光導波
路16の端面16aと受光素子14、及び、光導波路1
8の端面18aと発光素子18とを正しく位置合わせす
ることが可能になる。
【0115】以下、図11を参照して上述したICチッ
プ実装用基板20の製造工程について、図1〜図13を
参照して説明する。
【0116】A.光学素子挿入用基板の作製 (a)樹脂充填材の調製 ビスフェノールF型エポキシモノマー(油化シェル社
製、分子量:310、YL983U)100重量部、表
面にシランカップリング剤がコーティングされた平均粒
径が1.6μmで、最大粒子の直径が15μm以下のS
iO2球状粒子(アドテック社製、CRS 1101−C
E)72重量部およびレベリング剤(サンノプコ社製
ベレノールS4)1.5重量部を容器にとり、攪拌混合
することにより、その粘度が23±1℃で30〜60P
a・sの樹脂充填材を調製した。なお、硬化剤として、
イミダゾール硬化剤(四国化成社製、2E4MZ−C
N)6.5重量部を用いた。
【0117】(b)光学素子挿入用基板の製造 (1)厚さ0.8mmのガラスエポキシ樹脂またはBT
(ビスマレイミドトリアジン)樹脂からなる絶縁性基板
80の片面に18μmの銅箔81がラミネートされてい
る両面銅張積層板80Aを出発材料とした(図1(A)
参照)。まず、この銅張積層板にドリルで貫通孔84を
穿設し、無電解めっき処理を施すことにより、その表面
(貫通孔84の壁面を含む)に導体層82を形成した
(図1(B)参照)。
【0118】(2)次に、導体層82を形成した基板1
を水洗いし、乾燥した後、NaOH(10g/l)、N
aClO2(40g/l)、Na3PO4(6g/l)を
含む水溶液を黒化浴(酸化浴)とする黒化処理、およ
び、NaOH(10g/l)、NaBH4(6g/l)
を含む水溶液を還元浴とする還元処理を行い、導体層8
2の表面に粗化面82αを形成した(図1(C)参
照)。
【0119】(3)次に上記(a)に記載した樹脂充填
材を調製した後、下記の方法により調整後24時間以内
に、その壁面に導体層82を形成した貫通孔84内に樹
脂充填材90を充填した(図1(D))。即ち、スキー
ジを用いて貫通孔内に樹脂充填材を押し込んだ後、10
0℃、20分の条件で乾燥させた。
【0120】(4)上記(3)の処理を終えた基板の片
面を、♯600のベルト研磨紙(三共理化学社製)を用
いたベルトサンダー研磨により、樹脂充填材90の層の
露出面および導体層82の表面が平坦になるように研磨
し、次いで、上記ベルトサンダー研磨による傷を取り除
くためのバフ研磨を行った。このような一連の研磨を基
板の他方の面についても同様に行った。次いで、100
℃で1時間、120℃で3時間、150℃で1時間、1
80℃で7時間の加熱処理を行って樹脂充填材層90を
形成した(図1(E)参照)。
【0121】(5)次に、導体層82を形成した基板の
片面に、無電解めっき処理を施すことにより導体層92
を形成した(図2(A)参照)。なお、導体層92を形
成する面には、予め、パラジウム触媒を付与しておき、
導体層92を形成しない例の面には、めっきレジストを
形成しておくことにより、基板の片面に導体層92を形
成した。
【0122】(6)導体層82及び導体層92を形成し
た基板の導体回路(スルーホールのランド部分を含む)
形成部に相当する部分にエッチングレジスト(図示せ
ず)を形成した後、エッチング処理を施すことにより、
その内部に樹脂充填材層90が形成され、かつ、その上
部に蓋めっき層94が形成されたスルーホール86と、
導体回路(図示せず)とを形成した(図2(B)参
照)。
【0123】なお、エッチングレジストの形成は、市販
の感光性ドライフィルムを張り付け、マスクを載置し
て、100mJ/cm2で露光し、0.8%炭酸ナトリ
ウム水溶液で現像処理することにより行った。また、エ
ッチング処理は、硫酸と過酸化水素との混合液を用いて
行った。
【0124】(7)次に、基板80の片側の導体回路非
形成部にエポキシ樹脂系接着剤を塗布することにより接
着剤層96を形成した(図2(C)参照)。
【0125】(8)さらに、基板80の中央部にルータ
加工により、光学素子収容用の貫通孔98を形成し、光
学素子挿入用基板100とした(図2(D)参照)。
【0126】B.パッケージ基板の作製 (a)層間樹脂絶縁層用樹脂フィルムの作製 ビスフェノールA型エポキシ樹脂(エポキシ当量46
9、油化シェルエポキシ社製エピコート1001)30
重量部、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂(エポキ
シ当量215、大日本インキ化学工業社製 エピクロン
N−673)40重量部、トリアジン構造含有フェノー
ルノボラック樹脂(フェノール性水酸基当量120、大
日本インキ化学工業社製 フェノライトKA−705
2)30重量部をエチルジグリコールアセテート20重
量部、ソルベントナフサ20重量部に攪拌しながら加熱
溶解させ、そこへ末端エポキシ化ポリブタジエンゴム
(ナガセ化成工業社製 デナレックスR−45EPT)
15重量部と2−フェニル−4、5−ビス(ヒドロキシ
メチル)イミダゾール粉砕品1.5重量部、微粉砕シリ
カ2重量部、シリコン系消泡剤0.5重量部を添加しエ
ポキシ樹脂組成物を調製した。得られたエポキシ樹脂組
成物を厚さ38μmのPETフィルム上に乾燥後の厚さ
が50μmとなるようにロールコーターを用いて塗布し
た後、80〜120℃で10分間乾燥させることによ
り、層間樹脂絶縁層用樹脂フィルムを作製した。
【0127】(b)樹脂充填材の調整 光学素子挿入用基板の作製の(a)の工程と同様にして
行った。
【0128】(e)パッケージ基板の製造 (1)厚さ0.8mmのガラスエポキシ樹脂またはBT
(ビスマレイミドトリアジン)樹脂からなる絶縁性基板
30の両面に18μmの銅箔32がラミネートされてい
る両面銅張積層板30Aを出発材料とした(図3(A)
参照)。まず、この銅張積層板にドリルで貫通孔34を
穿設し、無電解めっき処理を施して導体層33を形成し
た(図3(B)参照)。そして、パターン状にエッチン
グすることにより、基板30の両面に下層導体回路38
とスルーホール36とを形成した(図3(C)参照)。
【0129】(2)下層導体回路38を形成した基板3
0を水洗いし、乾燥した後、NaOH(10g/l)、
NaClO2(40g/l)、Na3PO4(6g/l)
を含む水溶液を黒化浴(酸化浴)とする黒化処理、およ
び、NaOH(10g/l)、NaBH4(6g/l)
を含む水溶液を還元浴とする還元処理を行い、下層導体
回路38の表面及びスルーホール36の内面に粗化面3
8α、36αを形成した(図3(D)参照)。
【0130】(3)次に上記(b)に記載した樹脂充填
材を調製した後、下記の方法により調整後24時間以内
に、スルーホール36内および基板30の片面の導体回
路非形成部と下層導体回路38の外縁部とに樹脂充填材
40の層を形成した(図3(E)参照)。即ち、まず、
スキージを用いてスルーホール36内に樹脂充填材40
を押し込んだ後、100℃、20分の条件で乾燥させ
た。次に、導体回路非形成部に相当する部分が開口した
マスクを基板上に載置し、スキージを用いて凹部となっ
ている導体回路非形成部にも樹脂充填材40を充填し、
100℃、20分の条件で乾燥させることにより樹脂充
填材40の層を形成した。
【0131】(4)上記(3)の処理を終えた基板の片
面を、♯600のベルト研磨紙(三共理化学社製)を用
いたベルトサンダー研磨により、導体回路38の表面や
スルーホール36のランド表面に樹脂充填材40が残ら
ないように研磨し、次いで、上記ベルトサンダー研磨に
よる傷を取り除くためのバフ研磨を行った。このような
一連の処理を基板の他方の面についても同様に行った。
次いで、100℃で1時間、120℃で3時間、150
℃で1時間、180℃で7時間の加熱処理を行って樹脂
充填材層40を形成した(図4(A)参照)。
【0132】このようにして、スルーホール36や導体
回路非形成部に形成された樹脂充填材層40の表層部お
よび導体回路38の表面を平坦化し、樹脂充填材層40
と導体回路38の側面とが粗化面38αを介して強固に
密着し、また、スルーホール36の内壁面と樹脂充填材
層40とが粗化面36αを介して強固に密着した絶縁性
基板を得た。この工程により、樹脂充填材層40の表面
と導体回路38の表面とが同一平面となる。
【0133】(5)上記基板を水洗、酸性脱脂した後、
ソフトエッチングし、次いで、エッチング液を基板の両
面にスプレイで吹き付けて、導体回路38の表面とスル
ーホール36のランド表面をエッチングすることによ
り、導体回路38の全表面に粗化面38βを、またスル
ーホール36のランドに粗化面36βを形成した(図4
(B))。エッチング液として、イミダゾール銅(I
I)錯体10重量部、グリコール酸7重量部、塩化カリ
ウム5重量部を含むエッチング液(メック社製、メック
エッチボンド)を使用した。
【0134】(6)次に、上記(a)で作製した層間樹
脂絶縁層用樹脂フィルムを、温度50〜150℃まで昇
温しながら、0.5MPaで真空圧着ラミネートして貼
り付け、樹脂フィルム層50γを形成した(図4(C)
参照)。
【0135】(7)次に、樹脂フィルム層50γ上に、
厚さ1.2mmの貫通孔が形成されたマスクを介して、
波長10.4μmのCO2ガスレーザにて、ビーム径
4.0mm、トップハットモード、パルス幅8.0μ
秒、マスクの貫通孔の径1.0mm、1ショットの条件
で樹脂フィルム層50γに、直径80μmのバイアホー
ル用開口50aを形成し、層間樹脂絶縁層50とした
(図4(D)参照)。
【0136】(8)バイアホール用開口50aを形成し
た基板を、60g/lの過マンガン酸を含む80℃の溶
液に10分間浸漬し、層間樹脂絶縁層50の表面に存在
するエポキシ樹脂粒子を溶解除去することにより、バイ
アホール用開口50aの内壁面を含む層間樹脂絶縁層5
0の表面に粗化面50αを形成した(図4(E))。
【0137】(9)次に、上記処理を終えた基板を、中
和溶液(シプレイ社製)に浸漬してから水洗いした。さ
らに、粗面化処理(粗化深さ3μm)した該基板の表面
に、パラジウム触媒を付与することにより、層間樹脂絶
縁層50の表面(バイアホール用開口50aの内壁面を
含む)に触媒核を付着させた(図示せず)。即ち、上記
基板を塩化パラジウム(PbCl2)と塩化第一スズ
(SnCl2)とを含む触媒液中に浸漬し、パラジウム
金属を析出させることにより触媒を付与した。
【0138】(10)次に、以下の組成の無電解銅めっ
き液中に、基板を浸漬し、層間樹脂絶縁層50の表面
(バイアホール用開口50aの内壁面を含む)に厚さ
0.6〜3.0μmの無電解銅めっき膜(薄膜導体層)
52を形成した(図5(A)参照)。 〔無電解めっき液〕 NiSO4 0.003 mol/l 酒石酸 0.200 mol/l 硫酸銅 0.030 mol/l HCHO 0.050 mol/l NaOH 0.100 mol/l α、α’ −ビビリジル 100 mg/l ポリエチレングリコール(PEG) 0.10 g/l 〔無電解めっき条件〕 34℃の液温度で40分
【0139】(11)次に、無電解銅めっき膜33が形
成された基板に市販の感光性ドライフィルムを張り付
け、マスクを載置して、100mJ/cm2で露光し、
0.8%炭酸ナトリウム水溶液で現像処理することによ
り、めっきレジスト54を設けた(図5(B)参照)。
【0140】(12)ついで、基板を50℃の水で洗浄
して脱脂し、25℃の水で水洗後、さらに硫酸で洗浄し
てから、以下の条件で電解めっきを施し、めっきレジス
ト54非形成部に、電解銅めっき膜56を形成した(図
5(C)参照)。 〔電解めっき液〕 硫酸 2.24 mol/l 硫酸銅 0.26 mol/l 添加剤 19.5 ml/l (アトテックジャパン社製、カバラシドGL) 〔電解めっき条件〕 電流密度 1A/dm2 時間 65 分 温度 22±2 ℃
【0141】(13)さらに、めっきレジスト54を5
%KOHで剥離除去した後、そのめっきレジスト54下
の無電解めっき膜を硫酸と過酸化水素との混合液でエッ
チング処理して溶解除去し、上層導体回路60(バイア
ホール58を含む)とした(図5(D)参照)。
【0142】(14)次に、上層導体回路60等を形成
した基板30をエッチング液に浸漬し、上層導体回路6
0(バイアホール58を含む)の表面に粗化面60α、
58αを形成した(図6(A)参照)。なお、エッチン
グ液としては、メック社製、メックエッチボンドを使用
した。
【0143】(15)続いて、上記(6)〜(15)の
工程を繰り返すことで、さらに上層に層間樹脂絶縁層1
50を形成する。そして、層間樹脂絶縁層150上に導
体回路160(バイアホール158を含む)、及び、受
光素子、発光素子を固定するためのダミーパッド(導体
回路)160cを形成する(図6(B))。
【0144】(16)次に、ジエチレングリコールジメ
チルエーテル(DMDG)に60重量%の濃度になるよ
うに溶解させた、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂
(日本化薬社製)のエポキシ基50%をアクリル化した
感光性付与のオリゴマー(分子量:4000)46.6
7重量部、メチルエチルケトンに溶解させた80重量%
のビスフェノールA型エポキシ樹脂(油化シェル社製、
商品名:エピコート1001)15.0重量部、イミダ
ゾール硬化剤(四国化成社製、商品名:2E4MZ−C
N)1.6重量部、感光性モノマーである2官能アクリ
ルモノマー(日本化薬社製、商品名:R604)4.5
重量部、同じく多価アクリルモノマー(共栄化学社製、
商品名:DPE6A)1.5重量部、分散系消泡剤(サ
ンノプコ社製、S−65)0.71重量部を容器にと
り、攪拌、混合して混合組成物を調製し、この混合組成
物に対して光重合開始剤としてベンゾフェノン(関東化
学社製)2.0重量部、光増感剤としてのミヒラーケト
ン(関東化学社製)0.2重量部、を加えることによ
り、粘度を25℃で2.0Pa・sに調整したソルダー
レジスト組成物を得た。また、粘度測定は、B型粘度計
(東京計器社製、DVL−B型)で60rpmの場合は
ローターNo.4、6rpmの場合はローターNo.3
によった。なお、ソルダーレジスト組成物としては、市
販のソルダーレジスト組成物を用いることもできる。
【0145】(17)次に、上層導体回路160等を形
成した基板の両面に、上記ソルダーレジスト組成物を塗
布し、70℃で20分間、70℃で30分間の条件で乾
燥処理を行い、ソルダーレジス組成物の層62αを形成
した(図6(C)参照)。次いで、開口部のパターンが
描画された厚さ5mmのフォトマスクをソルダーレジス
ト組成物の層62αに密着させて1000mJ/cm2
の紫外線で露光し、DMTG溶液で現像処理し、開口6
2a、62b、62cを形成した。そして、さらに、8
0℃で1時間、100℃で1時間、120℃で1時間、
150℃で3時間の条件でそれぞれ加熱処理を行ってソ
ルダーレジスト組成物の層62αを硬化させ、導体回路
160に至る開口62a、ダミーパッド160cに至る
開口62c、光学素子挿入用基板取り付け用の開口62
bを有するソルダーレジスト層62を形成した(図7
(A)参照)。
【0146】(18)次に、ソルダーレジスト層62を
形成した基板30を、塩化ニッケル(2.3×10-1
ol/l)、次亜リン酸ナトリウム(2.8×10-1
ol/l)、クエン酸ナトリウム(1.6×10-1mo
l/l)を含むpH=4.5の無電解ニッケルめっき液
に20分間浸漬して、開口62aの一部に厚さ5μmの
ニッケルめっき層66を形成した。さらに、その基板3
0をシアン化金カリウム(7.6×10-3mol/
l)、塩化アンモニウム(1.9×10-1mol/
l)、クエン酸ナトリウム(1.2×10-1mol/
l)、次亜リン酸ナトリウム(1.7×10-1mol/
l)を含む無電解金めっき液に80℃の条件で7.5分
間浸漬して、ニッケルめっき層66上に、厚さ0.03
μmの金めっき層68を析出することでパッド96を形
成し、パッケージ基板10とした(図7(B)参照)。
【0147】C.ICチップ実装用基板の作製 (1)マスラミネート方式による積層プレスを行い、上
記Aで作製した光学素子挿入用基板100(図2(D)
参照)と、上記Bで作製したパッケージ基板10(図7
(B)参照)とを、上記光学素子挿入用基板100に形
成した接着剤層96を介して貼り合わせた基板を得た
(図8(A)参照)。即ち、両者の位置合わせを行った
後、150℃まで昇温し、さらに5MPaの圧力でプレ
スすることにより光学素子挿入用基板100とパッケー
ジ基板10とを貼り合わせた。
【0148】(20)一方、発光素子12及び受光素子
14の裏面に開口15aを有するソルダーレジスト層を
設ける(図13(A)は、開口15aを備えるソルダー
レジスト層15を形成した発光素子12の側面及び底面
を示している)。(3)発光素子12及び受光素子14
のソルダーレジスト層15の開口15aに半田ペースト
70γを取り付ける(図13(B)は、発光素子12の
側面及び底面を示している)。こでは、Sn/Pb、S
n/Agなどの半田ペーストを用いるが、種々の接着用
のダイボンド樹脂を塗布する。ダイボンド樹脂として
は、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、紫外線硬化樹脂など
の樹脂、銅、金、銀などの導電性のある粒子が配合され
た金属ペーストなど接着力のあるものすべてを用いるこ
とができる。この実施例では、光学素子に半田ペースト
70γと塗布して、当該光学素子を基板に実装するが、
基板側に設けたソルダーレジスト層の開口62cに、半
田ペーストを塗布することもできる。半田ペーストの厚
み(高さ)は、特に決まりはないが、5〜100μmの
厚みであることが望ましい。5μm未満では、接着性の
低下があり、100μmを越えると、熱硬化時に素子が
傾いたりしてしまう。
【0149】(4)パッケージ基板10の開口62c
に、半田ペースト70γを取り付けた受光素子14およ
び発光素子12を載置する(図8(B)参照)。ここ
で、図8(B)中の楕円内の拡大図である図13(C)
中に示すように、受光素子14および発光素子12の上
面には、それぞれ受光部14aおよび発光部12aが設
けられている。なお、受光素子14としては、InGa
Asからなるものを用い、発光素子12としては、In
GaAsPからなるものを用いた。
【0150】(5)250℃でリフローを行うことによ
り、96.5Sn3.5Agの半田ペースト70γを一
旦溶融した後、冷却することで半田70により受光素子
14および発光素子12をダミーパッド160cへ固定
する(図8(C)及び図8(C)中の楕円内を拡大して
示す図13(D)参照)。この際に、受光素子14およ
び発光素子12のソルダーレジスト層15、及び、IC
チップ実装用基板100のソルダーレジスト層に溶融し
た半田が弾かれて、半田がソルダーレジスト層62の開
口62cに対応する位置に正しく収まり、ダミーパッド
160cに固定される。これと共に、受光素子14およ
び発光素子12は、ソルダーレジスト層15の開口15
aが半田の中央部に来るように移動するため(セルフア
ライメント)、ソルダーレジスト層62の開口62c
と、受光素子14および発光素子12の開口15aとが
対向する、即ち、開口62cのセンターと開口15aの
センターとが一致する。これにより、基板の位置決めマ
ーク(図示せず)に対応して形成されたソルダーレジス
ト層62の開口62cと、受光素子14および発光素子
12との位置が合う。即ち、基板の位置決めマーク(図
示せず)に対して正しい位置に受光素子14および発光
素子12を配置させることができる。なお、半田ペース
ト70γを設ける開口15aは、3カ所以上必要であ
る。これは、上記半田リフローの際に、発光素子12及
び受光素子14が傾くことが無いようにするためであ
る。特に、経済性の観点から開口を3カ所設けることが
最も望ましい。
【0151】(6)次に、受光素子14および発光素子
12の電極12dとパッケージ基板の表面のパッド96
とをワイヤボンディングにより接続した(図9(A)参
照)。ここで、ワイヤ72としては、Au製のワイヤを
用いた。用いられるワイヤ72としては、Au以外にも
銀、アルミニウムなどの金属線を使用でき、線幅は、1
5〜50μmのものを用いることができる。素子側をボ
ールボンディングで行い、導体回路側をウエッジボンデ
ィングを行うことによって接続される。
【0152】(7)次に、上記パッケージ基板の作製の
(16)の工程で調製したソルダーレジスト組成物と同
様の樹脂組成物を調製し、これを基板の光学素子挿入用
基板側に塗布し、70℃で20分間、70℃で30分間
の条件で乾燥処理を行い、ソルダーレジスト組成物の層
76αを形成した(図9(B)参照)。なお、ここで、
貫通孔98内にはソルダーレジスト組成物を塗布しなか
った。
【0153】次いで、開口部のパターンが描画された厚
さ5mmのフォトマスク(図示せず)を、受光素子14
をアライメントマークとして位置決めし、ソルダーレジ
スト組成物の層76αに密着させて1000mJ/cm
2の紫外線で露光し、DMTG溶液で現像処理し、開口
76aを形成した(図9(C)参照)。なお、ソルダー
レジスト層の中央の開口76bは、貫通孔98よりも大
きくなるように形成した。図9(C)に示すICチップ
実装用基板の平面図を図14に示す。本実施例では、受
光素子14をアライメントマークとして用いるため、受
光素子14と開口76aとの相対位置を正確に合わせる
ことができる。
【0154】そして、さらに、80℃で1時間、100
℃で1時間、120℃で1時間、150℃で3時間の条
件でそれぞれ加熱処理を行ってソルダーレジスト組成物
の層76αを硬化させ、開口76aを有するソルダーレ
ジスト層76を形成した。従って、この工程を終えた際
には、光学素子挿入用基板側にはソルダーレジスト層7
6が、パッケージ基板側にはソルダーレジスト層62が
それぞれ形成されていることとなる。ここでは、露光・
現像により開口76aを設けたが、受光素子14をアラ
イメントマークとして位置決めし、レーザで開口76a
を設けることもできる。
【0155】(8)次に、光学素子挿入用基板に形成し
た貫通孔98内に、エポキシ樹脂を含む樹脂組成物を印
刷により充填し、その後、この樹脂組成物を乾燥させ
た。さらに、樹脂組成物の露出面にバフ研磨と鏡面研磨
とを施した。その後、加熱処理を行い、樹脂充填層74
とした(図9(B)参照)。なお、樹脂充填層74は、
波長1.55μm光の垂直方向の透過率が93%であ
る。
【0156】本実施例では、位置決めの際に、受光素子
14又は発光素子12の端部、又は、素子のミラー(受
光部14a、発光部12a)をアライメントマークとし
て用いた。この代わりに、受光素子14又は発光素子1
2にアライメントマークを形成し、該アライメントマー
クを位置決めに用いることもできる。それによって、開
口76aに形成される半田バンプ(又は半田パッド)と
受光素子14との間隔が所望のものとなり、半田バンプ
(半田パッド)と受けの外部基板のパッド位置が正確に
なるし、受光素子と光導波路との位置も正確になる。光
信号および電気信号の伝達が正確に行うことができると
いう効果がある。
【0157】以上はワイヤーボンディング型の受光素子
で説明しているが、フィリップチップ型の受光素子でも
アライメントマークとして用いることができる。その場
合は、半田バンプで受光素子を接続したものに、封止樹
脂を充填してから、上記と同様にアライメントマークと
して半田パッドを形成させる。
【0158】(9)次に、基板を、塩化ニッケル(2.
3×10-1mol/l)、次亜リン酸ナトリウム(2.
8×10-1mol/l)、クエン酸ナトリウム(1.6
×10 -1mol/l)を含むpH=4.5の無電解ニッ
ケルめっき液に20分間浸漬して、開口76aの一部に
厚さ5μmのニッケルめっき層77を形成した。さら
に、その基板をシアン化金カリウム(7.6×10-3
ol/l)、塩化アンモニウム(1.9×10-1mol
/l)、クエン酸ナトリウム(1.2×10-1mol/
l)、次亜リン酸ナトリウム(1.7×10-1mol/
l)を含む無電解金めっき液に80℃の条件で7.5分
間浸漬して、ニッケルめっき層77上に、厚さ0.03
μmの金めっき層78を形成した(図10(B)参
照)。
【0159】(11)受光素子14の受光部14a及び
発光素子12の発光部12aの垂線上であって、樹脂充
填層74の表面にマイクロレンズ99を取り付ける(図
10(C)参照)。マイクロレンズ99は、ディスペン
サー、インクジェット、マイクロピペッ等により塗布す
ることでも、また、射出成形で予め形成したマイクロレ
ンズを接着剤で樹脂充填層74へ張り付けることもでき
る。
【0160】(12)次に、ソルダーレジスト層76に
形成した開口76a、および、ソルダーレジスト層62
の有する開口62aに半田ペーストを印刷し、200℃
でリフローすることにより半田バンプ79U、79Dを
形成し、ICチップ実装用基板20を得た(図11参
照)。
【0161】このようにして得られたICチップ実装用
基板20にICチップを搭載する。先ず、ICチップ1
02を、ICチップ実装用基板20の図示しない位置決
めマークとICチップ102側の位置決めマーク(図示
せず)とで位置合わせすることで、当該ICチップ10
2のパッド104がICチップ実装用基板20の半田バ
ンプ79Dに対応するように載置する。そして、リフロ
ーを行うことで、ICチップ実装用基板20に搭載す
る。次に、ICチップ102を搭載したICチップ実装
用基板20を、当該ICチップ実装用基板20の図示し
ない位置決めマークとドータボード108の位置決めマ
ーク(図示せず)とで位置合わせすることで、当該IC
チップ実装用基板20の半田バンプ79Uがドータボー
ドのパッド106に対応するように載置する。そして、
リフロー行うことでICチップ実装用基板20をドータ
ボード108に搭載する。
【0162】上述したように、第1実施例では、受光素
子14及び発光素子12を、パッケージ基板10に対し
てリフローを行った半田70を介して固定する。このリ
フローの際のセルフアライメントにより、パッケージ基
板10に対して受光素子14及び発光素子12を適正に
位置決めできる。従って、光導波路16の端面16aと
受光素子14、及び、光導波路18の端面18aと発光
素子18とを正しく位置合わせすることが可能となる。
【0163】本実施例では、ICチップ実装用基板の凹
部に一対の受光素子、発光素子を搭載する例を挙げた
が、これらのいずれか一方、又は、複数個備えることも
できる。更に、受光素子とドライバー素子、発光素子と
ドライバー素子/アンプ素子の複数個を実装してもよ
い。
【0164】[改変例]図15(A)は、改変例に係る発
光素子の側面図及び底面図であり、図15(B)は、半
田ペースト取り付け後の発光素子の側面図及び底面図で
ある。図13(A)を参照して上述した発光素子12で
は、裏面側にソルダーレジスト層15を設け、ソルダー
レジスト層15に開口15aを穿設して発光素子12の
裏面を晒した。これに対して、改変例では、ソルダーレ
ジスト層15の開口下に金属パッド17を配設してあ
る。また、図13(A)を参照して上述した発光素子1
2では、開口15aを3カ所設けたが、改変例では、発
光部12aの中心(図中Cで示す)から点対象になるよ
うに開口15aを4カ所設けてある。ここでは、4カ所
設けてあるが、2カ所でも、6カ所以上でもよい。
【0165】この改変例では、光学素子の金属パッド1
7に半田70を介して光学素子実装用基板の金属パッド
160cを固定するため、強固に固定でき、信頼性を高
めることができる。更に、光学素子12の裏面側に、光
学素子の受又は発光部12aの中心から点対称の位置に
2以上のパッドを設け、光学素子実装用基板側の金属パ
ッド160cと接続する。このため、受、発光部の中心
が合うように、光学素子を光学素子実装用基板へ搭載す
ることができる。従って、光導波路、光ファイバ等の光
路に対して光学素子を正しく位置合わすることが可能で
あり、損失を発生させることなく光信号を送受できる。
【0166】[第2実施例]図16は、本発明の第2実施
例に係るICチップ実装用基板を示している。該第2実
施例では、基板表面に受光素子14、発光素子12を実
装し、接着剤112を介して張り付けられたダム基板1
14を介して、樹脂74を封止している。
【0167】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の光学素子
実装用基板の製造方法では、ICチップ実装用基板の製
造方法では、光学素子を、光学素子取り付け位置に形成
した凹部に、熱可塑性をリフローし固定する。このリフ
ローの際に熱可塑性によるセルフアライメントが働き、
ICチップ実装用基板に対して光学素子を適正に位置決
めできる。従って、光導波路、光ファイバ等の光路に対
して光学素子を正しく位置合わすることが可能である。
更に、後工程で熱が加わり、光学素子を固定する熱可塑
性が軟化しても、セルフアライメントが働くため、光学
素子の位置がずれることがない。
【0168】また、本発明の光学素子実装用基板では、
光学素子を、ソルダーレジスト層の光学素子取り付け位
置に形成した凹部に、低融点金属をリフローし固定して
ある。このリフローの際に低融点金属によるセルフアラ
イメントが働き、ICチップ実装用基板に対して光学素
子を適正に位置決めできている。従って、光導波路、光
ファイバ等の光路に対して光学素子を正しく位置合わす
ることが可能であり、損失を発生させることなく光信号
を送受できる。
【0169】本発明の光学素子では、裏面に形成したソ
ルダーレジストの開口に、低融点金属を配設してある。
光学素子を、低融点金属のリフローにより基板に固定す
る際に低融点金属によるセルフアライメントが働き、基
板に対して光学素子を適正に位置決めできている。従っ
て、光導波路、光ファイバ等の光路に対して光学素子を
正しく位置合わすることが可能であり、損失を発生させ
ることなく光信号を送受できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 (A)〜(E)は、第1実施例に係るICチ
ップ実装用基板の製造方法における光学素子挿入用基板
を作製する工程を模式的に示す部分断面図である。
【図2】 (A)〜(D)は、第1実施例に係るICチ
ップ実装用基板の製造方法における光学素子挿入用基板
を作製する工程を模式的に示す部分断面図である。
【図3】 (A)〜(E)は、第1実施例に係るICチ
ップ実装用基板の製造方法におけるパッケージ基板を作
製する工程の一部を模式的に示す部分断面図である。
【図4】 (A)〜(E)は、第1実施例に係るICチ
ップ実装用基板の製造方法におけるパッケージ基板を作
製する工程の一部を模式的に示す部分断面図である。
【図5】 (A)〜(D)は、第1実施例に係るICチ
ップ実装用基板の製造方法におけるパッケージ基板を作
製する工程の一部を模式的に示す部分断面図である。
【図6】 (A)〜(C)は、第1実施例に係るICチ
ップ実装用基板の製造方法におけるパッケージ基板を作
製する工程の一部を模式的に示す部分断面図である。
【図7】 (A)、(B)は、第1実施例に係るICチ
ップ実装用基板の製造方法におけるパッケージ基板を作
製する工程の一部を模式的に示す部分断面図である。
【図8】 (A)〜(C)は、第1実施例に係るICチ
ップ実装用基板の製造方法の一部を模式的に示す部分断
面図である。
【図9】 (A)〜(C)は、第1実施例に係るICチ
ップ実装用基板の製造方法の一部を模式的に示す部分断
面図である。
【図10】 (A)〜(C)は、第1実施例に係るIC
チップ実装用基板の製造方法の一部を模式的に示す部分
断面図である。
【図11】 第1実施例に係るICチップ実装用基板の
一部を模式的に示す部分断面図である。
【図12】 第1実施例に係るICチップ実装用基板に
ICチップを搭載し、ドータボードに取り付けた状態を
模式的に示す部分断面図である。
【図13】 (A)は半田ペースト取り付け前の発光素
子の側面図及び底面図であり、(B)は、半田ペースト
取り付け後の発光素子の側面図及び底面図であり、
(C)は図8(B)の楕円部分を拡大して示す拡大部分
断面図であり、(D)は図8(C)の楕円部分を拡大し
て示す拡大部分断面図である。
【図14】 図10(A)に示すICチップ実装用基板
の平面図である。
【図15】 (A)は改変例に係る発光素子の側面図及
び底面図であり、(B)は、半田ペースト取り付け後の
発光素子の側面図及び底面図である。
【図16】 第2実施例に係るICチップ実装用基板の
一部を模式的に示す部分断面図である。
【符号の説明】
10 パッケージ基板 12 発光素子 12a 発光部 14 受光素子 14a 受光部 15 ソルダーレジスト層 15a 開口 20 ICチップ実装用基板 16 光導波路 18 光導波路 22 層間樹脂絶縁層 23 めっきレジスト 30 基板 32 銅箔 36 スルーホール 40 樹脂充填層 50 層間樹脂絶縁層 58 バイアホール 60 導体回路 62 ソルダーレジスト層 62c 開口 70 半田 70γ 半田ペースト 79U、79D 半田バンプ 94 蓋めっき層 98 貫通孔 100 光学素子挿入用基板 102 ICチップ 108 ドータボード 160c ダミーパッド
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 31/02 H05K 1/02 T 5E346 33/00 1/18 R 5F041 H01S 5/022 1/14 A 5F073 H05K 1/02 3/36 B 5F088 1/18 H01L 23/30 F // H05K 1/14 R 3/36 31/02 B (72)発明者 田中 宏徳 岐阜県揖斐郡揖斐川町北方1−1 イビデ ン株式会社内 Fターム(参考) 4G061 AA02 AA03 AA13 AA18 AA29 BA05 BA06 BA07 CA03 CB04 CB14 DA24 DA32 DA35 DA43 DA67 DA68 4M109 AA01 EA02 EC11 GA01 5E336 AA04 AA08 AA12 AA13 AA16 BB03 BB15 BC26 BC34 CC32 CC43 CC57 EE01 GG09 5E338 AA03 BB03 BB19 BB25 BB63 BB75 CC01 CC10 CD33 EE21 EE51 5E344 AA01 AA12 AA26 BB02 BB04 CC05 CC24 CD09 DD02 EE23 5E346 AA04 AA06 AA12 AA15 AA16 AA17 AA22 AA43 BB01 BB16 CC02 CC08 CC31 DD02 DD33 EE02 EE06 EE07 EE12 EE43 FF04 GG15 GG17 GG22 GG25 GG28 GG40 HH11 HH33 5F041 AA37 BB02 CA36 DA03 DA09 DA13 DA19 DA34 DA35 DA43 DA83 FF14 5F073 BA01 CA05 EA29 FA04 FA06 FA15 FA22 FA23 FA30 GA01 GA11 5F088 AA01 AB07 BA16 BB01 EA09 EA14 EA16 EA20 JA03 JA06 JA20 KA01 LA01

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも以下の(a)〜(d)の工程
    を備える、基板上に光学素子を実装する光学素子実装用
    基板の製造方法: (a)前記基板の光学素子取り付け位置に凹部を形成す
    る工程; (b)前記凹部に熱可塑性の接着剤を載置する工程; (c)裏面に接着剤取り付け部を形成した前記光学素子
    を、前記接着剤上に載置する工程; (d)前記熱可塑性の接着剤を加熱溶解し、該接着剤を
    介して前記光学素子を固定する工程。
  2. 【請求項2】 少なくとも以下の(a)〜(d)の工程
    を備える、基板上に光学素子を実装する光学素子実装用
    基板の製造方法: (a)前記基板表面のソルダーレジスト層の光学素子取
    り付け位置に金属パッドへ至る凹部を形成する工程; (b)前記凹部に低融点金属を載置する工程; (c)裏面に凹部を形成した前記光学素子を、前記低融
    点金属に載置する工程; (d)前記低融点金属を加熱溶解し、該低融点金属を介
    して前記光学素子を固定する工程。
  3. 【請求項3】 更に、前記光学素子と光学素子実装用基
    板とをワイヤーボンディングにより電気接続する工程を
    備える請求項1又は請求項2の光学素子実装用基板の製
    造方法。
  4. 【請求項4】 光学素子を実装する光学素子実装用基板
    であって、 表面のソルダーレジスト層の光学素子取り付け位置の凹
    部に、加熱溶解により一旦溶融した低融点金属を介し
    て、光学素子を搭載したことを特徴とする光学素子実装
    用基板。
  5. 【請求項5】 光学素子を実装する光学素子実装用基板
    であって、 光学素子取り付け位置のソルダーレジスト層の開口下に
    設けた金属パッドに、加熱溶解により一旦溶融した低融
    点金属を介して、ワイヤーボンディング用光学素子を搭
    載したことを特徴とする光学素子実装用基板。
  6. 【請求項6】 前記光学素子実装用基板が、前記光学素
    子を収容するための凹部を備え、 前記凹部に透光性の有機樹脂を充填し、導光路としたこ
    とを特徴とする請求項5の光学素子実装用基板。
  7. 【請求項7】 前記光学素子の裏面側に、光学素子の受
    又は発光部の中心から点対象の位置に2以上のパッドを
    設け、前記光学素子実装用基板側の金属パッドと接続し
    たことを特徴とする請求項5又は請求項6の光学素子実
    装用基板。
  8. 【請求項8】 基板に搭載する光学素子であって、 裏面に形成したソルダーレジストの開口に、低融点金属
    を配設したことを特徴とする光学素子。
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