JP2005332983A - Optical semiconductor package and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光半導体チップを中心に他の電子部品が混在した光半導体パッケージに係り、特に前記光半導体チップやその他の電子部品の実装効率を高めて小型化を実現する光半導体パッケージ及びその製造方法に関するものである。 The present invention relates to an optical semiconductor package in which other electronic components are mixed mainly in an optical semiconductor chip, and in particular, an optical semiconductor package that realizes miniaturization by increasing the mounting efficiency of the optical semiconductor chip and other electronic components, and the manufacturing thereof. It is about the method.
従来の光伝送デバイスやOEIC(光電子集積回路)等の光半導体パッケージ1は、図16に示すように、LEDや半導体レーザ等の光半導体チップ2を中心に、コンデンサや抵抗等の電子部品3から構成されており、これらの光半導体チップ2や電子部品3を回路基板4の表面側に実装している。ところで、近年の装置の小型化及び高機能化に伴って、実装する回路基板においても小型化が要求されるようになってきている。この要求に応えるため、電極ピッチ間を狭めるなどして光半導体チップや電子部品の実装密度を高めるようにしていたが、従来のような回路基板の表面側のみへの実装には限界があった。
A conventional optical semiconductor package 1 such as an optical transmission device or an OEIC (opto-electronic integrated circuit) is composed of an
このような問題点を解消するために、本件出願人は特許文献1に、回路基板の表裏両面を使用して光半導体チップや電子部品を実装する光伝送デバイスを開示した。この光伝送デバイスは、装置への実装スペースを抑えるために、回路基板の表面に光デバイス部、裏面にその他の周辺電子部品を実装する構造となっている。
上記従来の光伝送デバイスをマザーボード等の装置内の基板に表面実装する場合は、前記電子部品の封止樹脂面が装置基板に載置されることとなるが、この封止樹脂面にはスルーホール電極を形成することが容易でない。このため、前記封止樹脂面の側面に回路基板から装置基板に繋がる電極パターンを蒸着等によって形成する必要がある。 When the conventional optical transmission device is surface-mounted on a substrate in a device such as a mother board, the sealing resin surface of the electronic component is placed on the device substrate. It is not easy to form a hole electrode. For this reason, it is necessary to form an electrode pattern connected to the device substrate from the circuit board on the side surface of the sealing resin surface by vapor deposition or the like.
また、前記回路基板の両面に電子部品類を実装するため、回路基板を厚いガラスエポキシやBTレジン等で形成する必要があった。 In addition, in order to mount electronic components on both sides of the circuit board, it is necessary to form the circuit board with a thick glass epoxy, BT resin, or the like.
そこで、本発明の目的は、光半導体チップやその他の電子部品を一枚の回路基板上に階層的に効率よく実装可能とすると共に、表面実装に対応可能な電極構造を備えた光半導体パッケージ及びその製造方法を提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an optical semiconductor package having an electrode structure capable of hierarchically and efficiently mounting an optical semiconductor chip and other electronic components on a single circuit board and capable of supporting surface mounting. The manufacturing method is provided.
上記課題を解決するために、本発明の光半導体パッケージは、表面に光半導体チップを実装する第1の電極パターン、裏面に他の電子部品を実装する第2の電極パターン、側面に第1のスルーホールを有する回路基板と、前記第2の電極パターン上に実装される電子部品を収容する凹部または窓孔、前記第1のスルーホールと導通する第2のスルーホールを有して前記回路基板の裏面に一体に接合されるベース基板とを備え、前記ベース基板の裏面に外部接続電極を設けると共に、前記第1の電極パターン及び前記第2の電極パターンを前記第2のスルーホールを介して導通させたことを特徴とする。 In order to solve the above problems, an optical semiconductor package of the present invention includes a first electrode pattern for mounting an optical semiconductor chip on the front surface, a second electrode pattern for mounting other electronic components on the back surface, and a first electrode pattern on the side surface. The circuit board having a circuit board having a through hole, a recess or window hole for accommodating an electronic component mounted on the second electrode pattern, and a second through hole electrically connected to the first through hole A base substrate integrally bonded to the back surface of the base substrate, and external connection electrodes are provided on the back surface of the base substrate, and the first electrode pattern and the second electrode pattern are connected to each other through the second through hole. It is characterized by being conducted.
この発明によれば、光半導体チップや周辺の電子部品類を回路基板の表裏両面に実装可能としたことによって、回路基板の平面サイズを小さく抑えることができる。特に、前記光半導体チップを回路基板の表面に実装し、他のコンデンサや抵抗といった周辺の電子部品類を回路基板の裏面に実装することによって、光半導体チップへの透光性を確保することができる。また、前記回路基板と一体となるベース基板を設けたことで、前記回路基板の裏面に実装した電子部品の突出部分を収容すると共に、マザーボード等に表面実装する際の安定した支持ベースとなる。また、前記電子部品を収容する部分が窓孔に形成された場合にあっては、マザーボードに表面実装することで電子部品が密閉された状態となるので、別途樹脂封止する必要がなくなる。 According to the present invention, since the optical semiconductor chip and peripheral electronic components can be mounted on both the front and back surfaces of the circuit board, the planar size of the circuit board can be reduced. In particular, it is possible to ensure translucency to the optical semiconductor chip by mounting the optical semiconductor chip on the surface of the circuit board and mounting peripheral electronic components such as other capacitors and resistors on the back surface of the circuit board. it can. Further, by providing the base substrate integrated with the circuit board, the protruding part of the electronic component mounted on the back surface of the circuit board is accommodated, and a stable support base for surface mounting on the motherboard or the like is provided. Further, when the part for accommodating the electronic component is formed in the window hole, the electronic component is hermetically sealed by being surface-mounted on the mother board, so that it is not necessary to separately seal the resin.
また、前記回路基板の第1のスルーホールと導通する第2のスルーホールがベース基板に形成されているため、このベース基板を直接マザーボード等の実装基板に表面実装することができる。 In addition, since the second through hole that is electrically connected to the first through hole of the circuit board is formed in the base board, the base board can be directly surface mounted on a mounting board such as a mother board.
また、前記回路基板とベース基板との接合がペースト状またはフィルム状の異方性導電部材を介して行われることで、前記第1のスルーホールと第2のスルーホールとの導電性を損なうことなく、両者を安定した状態で接合することができる。 Further, the bonding between the circuit board and the base substrate is performed via a paste-like or film-like anisotropic conductive member, thereby impairing the conductivity between the first through hole and the second through hole. The two can be joined in a stable state.
また、本発明の光半導体パッケージの製造方法は、光半導体チップを実装する第1の電極パターンを集合回路基板の表面に、他の電子部品を実装する第2の電極パターンを集合回路基板の裏面に複数形成し、側面に第1のスルーホールを設ける集合回路基板形成工程と、側面に前記第1のスルーホールと導通する第2のスルーホール、裏面に外部接続電極を設けると共に、前記第2の電極パターン上に実装される電子部品を収容する凹部または窓孔を形成する集合ベース基板形成工程と、前記第2の電極パターン上にペースト状またはフィルム状の異方性導電部材を介して電子部品を実装した後、前記集合回路基板の裏面に前記集合ベース基板を前記異方性導電部材によって接合する基板接合工程と、前記第1の電極パターン上に光半導体チップを実装した後、集合回路基板の表面を樹脂で封止する樹脂封止工程と、前記集合ベース基板と一体になった集合回路基板を個々の光半導体チップに分断するチップ分割工程とを備えたことを特徴とする。 In the method of manufacturing an optical semiconductor package of the present invention, the first electrode pattern for mounting the optical semiconductor chip is provided on the surface of the collective circuit board, and the second electrode pattern for mounting other electronic components is provided on the back surface of the collective circuit board. Forming a plurality of the first through holes on the side surface, forming a second through hole in conduction with the first through hole on the side surface, providing an external connection electrode on the back surface, and the second An assembly base substrate forming step for forming a recess or a window hole for accommodating an electronic component mounted on the electrode pattern; and an electron via a paste-like or film-like anisotropic conductive member on the second electrode pattern After mounting the components, a substrate bonding step of bonding the collective base substrate to the back surface of the collective circuit substrate by the anisotropic conductive member, and an optical semiconductor chip on the first electrode pattern A resin sealing step for sealing the surface of the collective circuit board with a resin after mounting the chip, and a chip dividing step for dividing the collective circuit board integrated with the collective base substrate into individual optical semiconductor chips. It is characterized by that.
この発明によれば、複数の光半導体チップ及び電子部品を一括して集合回路基板の表面及び裏面に実装することで、工程の短縮を図ることができる。また、前記集合ベース基板と前記集合回路基板とが別体で製造されるため、製造工程及び製造条件の自由度が増し、前記集合回路基板に実装される電子部品に対応した凹部または窓孔や、スルーホールに合わせた集合ベース基板を適宜組み合わせて接合形成することができる。さらに、前記光半導体チップやその他の電子部品を実装した集合回路基板を集合ベース基板ごとダイシングすることによって、個々の光半導体チップに一括して分けることができる。このため、同一仕様の光半導体チップを安価に大量生産することができる。 According to this invention, a plurality of optical semiconductor chips and electronic components are collectively mounted on the front surface and the back surface of the collective circuit board, so that the process can be shortened. In addition, since the collective base board and the collective circuit board are manufactured separately, the degree of freedom in the manufacturing process and manufacturing conditions is increased, and a recess or a window hole corresponding to an electronic component mounted on the collective circuit board is provided. The assembly base substrates matched to the through holes can be appropriately combined and formed. Further, by dicing the collective circuit board on which the optical semiconductor chip and other electronic components are mounted together with the collective base board, it can be divided into individual optical semiconductor chips. For this reason, optical semiconductor chips of the same specification can be mass-produced at low cost.
本発明に係る光半導体パッケージによれば、発光ダイオードや半導体レーザのような光半導体チップと、その周辺に実装される電子部品とが混在した光半導体パッケージの小型化が図られる。このため、光半導体チップが搭載される光ピックアップ等のモジュールやこのモジュールが組み込まれる光ディスク装置の小型化が可能となる。 According to the optical semiconductor package of the present invention, it is possible to reduce the size of the optical semiconductor package in which an optical semiconductor chip such as a light emitting diode or a semiconductor laser and electronic components mounted around the optical semiconductor chip are mixed. For this reason, it is possible to reduce the size of a module such as an optical pickup on which an optical semiconductor chip is mounted and an optical disk apparatus in which this module is incorporated.
また、本発明の光半導体パッケージの製造方法によれば、集合回路基板や集合ベース基板を用いて複数の光半導体パッケージを一括して製造することができるため、品質が一定の製品を大量且つ安価に製造することができる。 In addition, according to the method for manufacturing an optical semiconductor package of the present invention, a plurality of optical semiconductor packages can be manufactured collectively using an aggregate circuit board and an aggregate base board, so that products with a constant quality can be manufactured in large quantities and at low cost. Can be manufactured.
以下、添付図面に基づいて本発明に係る光半導体パッケージの実施形態を詳細に説明する。図1は本発明の一実施形態に係る光半導体パッケージを表側から見た斜視図、図2は前記光半導体パッケージを裏側から見た斜視図、図3は前記光半導体パッケージの断面図である。 Embodiments of an optical semiconductor package according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. 1 is a perspective view of an optical semiconductor package according to an embodiment of the present invention as viewed from the front side, FIG. 2 is a perspective view of the optical semiconductor package as viewed from the back side, and FIG. 3 is a cross-sectional view of the optical semiconductor package.
図1乃至図3に示すように、本発明の光半導体パッケージ11は、表面にLEDや半導体レーザ等の光半導体チップ12、裏面にコンデンサや抵抗といった電子部品13を実装するための回路基板14と、この回路基板14の裏面に一体に形成されるベース基板15と、前記光半導体チップ12の実装面を封止する透光性の樹脂体16とを備えている。
As shown in FIGS. 1 to 3, an
前記回路基板14は、厚さが0.1〜0.2mm程度のポリイミド、ガラスエポキシあるいはBTレジン等の樹脂材で形成され、表面に第1の電極パターン21、裏面に第2の電極パターン22がそれぞれ形成されている。前記第1の電極パターン21と第2の電極パターン22は、前記回路基板14の側面に形成された第1のスルーホール23によって導通される。
The
前記ベース基板15には、前記回路基板14と一体化された際に、回路基板14の裏面に実装した電子部品13が逃げる凹部18が形成される。また、前記ベース基板15の側面には、前記回路基板14に形成された第1のスルーホール23に連通する第2のスルーホール24が設けられる。さらに、前記第2のスルーホール24と導通する外部接続電極17が前記ベース基板15の裏面側に形成される。なお、前記凹部18の代わりに、ベース基板15を貫通する窓孔を形成してもよい。このような窓孔を設けることによって、前記電子部品13を避けてベース基板15を回路基板14に密着させることができる。
The
図4は前記回路基板14の表面、図5は前記回路基板14の裏面における回路構成例を示したものである。図4に示されるように、回路基板14の表面には、光半導体チップ12の実装スペースと、この実装スペースに載置される光半導体チップ12のチップ電極部に対応して設けられる第1の電極パターン21と、この第1の電極パターン21と繋がる第1のスルーホール23とが形成されている。光半導体チップ12は、前記回路基板14の表面の略中央部に固定され、各チップ電極部に対応する第1の電極パターン21とがボンディングワイヤを介して接続される。一方、前記回路基板14の裏面は、図5に示したように、コンデンサや抵抗等の電子部品13の実装スペースと、この実装スペースに固定される電子部品13の各電極部に対応して設けられる第2の電極パターン22が形成されている。前記電子部品13は、第2の電極パターン22上に形成された導電性の接着層を介して接続される。なお、第1のスルーホール23は、第1の電極パターン21及び第2の電極パターン22に対応する本数分が形成される。
4 shows a circuit configuration example on the front surface of the
前記ベース基板15は、ポリイミド、ガラスエポキシあるいはBTレジン等の樹脂材で形成されている。このベース基板15には、前記回路基板14の裏面に実装されている電子部品13と対向した位置に凹部18が設けられ、側面には、前記回路基板14に設けられた第1のスルーホール23と連通するように第2のスルーホール24が設けられる。なお、このベース基板15は、前記回路基板14と略同じ形状及び大きさであり、厚さは前記回路基板14の裏面に実装した電子部品13の高さと同じか、それ以上に設定される。
The
前記ベース基板15は、電子部品13が実装されている回路基板14の裏面に接合される。この接合は、前記第1のスルーホール23と第2のスルーホール24との接合面に配設された異方性導電材料を介して行われる。この異方性導電材料は、ペースト状とシート状の2種類のタイプがあるがいずれを用いても構わない。このような異方性導電材料を用いることで、スルーホールの深さ方向には導電性を有する一方、接合平面においては導電性を有しないため、隣接するスルーホール間でのショートを発生させることなく確実に導通及び接合することができる。
The
前記回路基板14は、透光性を有する樹脂材によって表面を封止する。このような樹脂材で封止することによって、光の入射及び出射に影響を与えることなく、光半導体チップ12を埃や湿気から保護することができる。
The surface of the
図6は前記光半導体パッケージ11をマザーボード等の実装基板20上に表面実装したときの状態を示したものである。このように、前記回路基板14の表面に実装した光半導体チップ12や裏面に実装した電子部品13から延びる第1の電極パターン21及び第2の電極パターン22が第1のスルーホール23から第2のスルーホール24及び外部接続電極17にかけて連通しているため、前記外部接続電極17を実装基板20に形成されている図示しない電極端子に載置して直接表面実装することができる。また、前述したように、前記電子部品13を前記凹部18の代わりに開設される窓孔を備えたベース基板に収めるような構成にすることも可能である。このような構成にした場合には、前記電子部品13が前記窓孔の内周面によって囲われると共に、前記ベース基板15を実装基板20に実装することで前記電子部品13が密閉された状態となるため、前記電子部品13を保護するための樹脂による封止が不要となる。
FIG. 6 shows a state when the
本実施形態では、回路基板14の表面に発光ダイオードや半導体レーザ等の光半導体チップ12を実装する場合について説明したが、このような光以外の他の半導体チップを実装することによって、小型化及び高機能の半導体パッケージを形成することができる。
In the present embodiment, the case where the
次に、上記光半導体パッケージ11の製造方法について説明する。図7乃至図15は、上記構造の光半導体チップを量産するための一連の工程を示したものである。
Next, a method for manufacturing the
図7及び図8は、集合回路基板形成工程を示したものである。最初に、前述した光半導体チップを複数実装形成可能な集合回路基板34を用意し、この集合回路基板34の表面34aに光半導体チップの実装スペース36を確保する。次に、前記実装スペース36上に載置される光半導体チップのチップ電極部に対応する第1の電極パターン21を形成し、裏面34bには電子部品の実装スペース37と、この実装スペース37に載置される電子部品の電極部に対応する第2の電極パターン22を形成する。また、前記集合回路基板34の表面34aから裏面34bにかけて、前記第1の電極パターン21と第2の電極パターン22が繋がる第1のスルーホール23を形成する。
7 and 8 show the collective circuit board forming step. First, a
一方、前記集合回路基板形成工程とは別工程の集合ベース基板形成工程によって、図9に示すような集合ベース基板35を形成する。この集合ベース基板35は、前記集合回路基板34と略同じ大きさに形成され、前記集合回路基板34の裏面34bに実装される電子部品を収容させるための凹部18を所定間隔ごとに複数配列形成する。また、前記集合ベース基板35には、前記集合回路基板34と重ね合わせて接合した際に、第1のスルーホール23と上下に連通するように、表面から裏面にかけて第2のスルーホール24及び外部接続電極17を形成する。
On the other hand, a
次に、図10に示すように、前記集合回路基板34の裏面34bに形成された第2の電極パターン22上に電子部品13を実装した後、図11及び図12に示すように、前記電子部品13を凹部18に収容するようにして前記集合ベース基板35を接合する。前記電子部品13の実装は、第2の電極パターン22上に形成した導電接合層38、前記集合回路基板34と集合ベース基板35との接合は、第1のスルーホール23と第2のスルーホール24との間に設けられる導電接合層38を介して行われる。前記導電接合層38は、ペースト状またはフィルム状の異方性導電部材が用いられる。
Next, as shown in FIG. 10, after mounting the
次に、図13に示すように、前記集合回路基板34の表面34aに光半導体チップ12を実装し、第1の電極パターン21とワイヤボンディングによって接続する。その後、図14に示した樹脂封止工程に移行し、前記集合回路基板34の表面34a側に透光性を有する樹脂材を充填して封止用の樹脂体16を成形する。
Next, as shown in FIG. 13, the
最後に、図15に示したチップ分割工程において、前記一連の工程によって形成された集合光半導体パッケージ31をX軸方向及びY軸方向に沿ってダイシングする。このダイシングによって、個々の光半導体パッケージ11が形成される。
Finally, in the chip dividing step shown in FIG. 15, the collective
なお、上記製造工程では、電子部品13を集合回路基板34の裏面34bに実装し、集合ベース基板35を装着した後、光半導体チップ12を前記集合回路基板34の表面34aに実装し、最後に樹脂体16で封止した。このような手順で行うことで、前記樹脂体16に製造過程で発生するゴミ等の付着を防止することができる。ただし、このような製造手順には限定されず、先に光半導体チップ12を実装及び樹脂体16で封止した後、電子部品13を集合回路基板34の裏面34bに実装し、最後に集合ベース基板35を装着して形成してもよい。
In the above manufacturing process, the
以上、説明したような構造及び製造方法によって、発光ダイオードや半導体レーザ等の光半導体チップやその他の周辺の電子部品が組み込まれた光半導体パッケージの小型化が図られる。このような光半導体パッケージの小型化に伴って、光ピックアップモジュール及びこの光ピックアップモジュールを組み込んだ光ディスク装置の小型化及び高機能化の実現が可能となった。 As described above, the structure and the manufacturing method as described above can reduce the size of an optical semiconductor package in which an optical semiconductor chip such as a light emitting diode or a semiconductor laser and other peripheral electronic components are incorporated. With the miniaturization of such an optical semiconductor package, it has become possible to realize miniaturization and high functionality of an optical pickup module and an optical disk apparatus incorporating the optical pickup module.
11 光半導体パッケージ
12 光半導体チップ
13 電子部品
14 回路基板
15 ベース基板
16 樹脂体
17 外部接続電極
18 凹部
21 第1の電極パターン
22 第2の電極パターン
23 第1のスルーホール
24 第2のスルーホール
31 集合光半導体パッケージ
34 集合回路基板
35 集合ベース基板
38 導電接合層
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記第2の電極パターン上に実装される電子部品を収容する凹部または窓孔、前記第1のスルーホールと導通する第2のスルーホールを有して前記回路基板の裏面に一体に接合されるベース基板とを備え、前記ベース基板の裏面に外部接続電極を設けると共に、前記第1の電極パターン及び前記第2の電極パターンを前記第2のスルーホールを介して導通させたことを特徴とする光半導体パッケージ。 A first electrode pattern for mounting an optical semiconductor chip on the front surface, a second electrode pattern for mounting other electronic components on the back surface, a circuit board having a first through hole on the side surface;
A recess or window hole for accommodating an electronic component mounted on the second electrode pattern, and a second through hole that conducts with the first through hole are integrally joined to the back surface of the circuit board. And a base substrate, and external connection electrodes are provided on the back surface of the base substrate, and the first electrode pattern and the second electrode pattern are made conductive through the second through hole. Optical semiconductor package.
側面に前記第1のスルーホールと導通する第2のスルーホール、裏面に外部接続電極を設けると共に、前記第2の電極パターン上に実装される電子部品を収容する凹部または窓孔を形成する集合ベース基板形成工程と、
前記第2の電極パターン上にペースト状またはフィルム状の異方性導電部材を介して電子部品を実装した後、前記集合回路基板の裏面に前記集合ベース基板を前記異方性導電部材によって接合する基板接合工程と、
前記第1の電極パターン上に光半導体チップを実装した後、集合回路基板の表面を樹脂で封止する樹脂封止工程と、
前記集合ベース基板と一体になった集合回路基板を個々の光半導体チップに分断するチップ分割工程とを備えたことを特徴とする光半導体パッケージの製造方法。 A plurality of first electrode patterns for mounting an optical semiconductor chip are formed on the surface of the collective circuit board, and a plurality of second electrode patterns for mounting other electronic components are formed on the back surface of the collective circuit board, and first through holes are formed on the side surfaces. An assembly circuit board forming step to be provided;
A set of a second through hole that is electrically connected to the first through hole on a side surface, an external connection electrode on the back surface, and a recess or a window hole that accommodates an electronic component mounted on the second electrode pattern A base substrate forming process;
An electronic component is mounted on the second electrode pattern via a paste-like or film-like anisotropic conductive member, and then the collective base substrate is bonded to the back surface of the collective circuit substrate by the anisotropic conductive member. A substrate bonding process;
A resin sealing step of sealing the surface of the collective circuit board with a resin after mounting the optical semiconductor chip on the first electrode pattern;
A method of manufacturing an optical semiconductor package, comprising: a chip dividing step of dividing an aggregate circuit board integrated with the aggregate base substrate into individual optical semiconductor chips.
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