JP2012119362A

JP2012119362A - 配線基板およびその製造方法

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Publication number: JP2012119362A
Application number: JP2010265086A
Authority: JP
Inventors: Keizo Sakurai; 敬三櫻井
Original assignee: Kyocera SLC Technologies Corp
Current assignee: Kyocera SLC Technologies Corp
Priority date: 2010-11-29
Filing date: 2010-11-29
Publication date: 2012-06-21
Anticipated expiration: 2030-11-29
Also published as: JP5506643B2

Abstract

【課題】半導体素子の搭載や、半導体素子とこれに接続される光ファイバやコネクタ等との間での光や電気信号の授受を常に正確に行なうことが可能な配線基板およびその製造方法を提供すること。
【解決手段】絶縁基板１の上面に形成された外部との接続に用いられる接続パッド２と、絶縁基板１の上面に被着され接続パッド２を露出する開口部４を有するソルダーレジスト層３とを具備する配線基板１０であって、ソルダーレジスト層３は、絶縁基板１の外周側面の少なくとも一部を被覆しているとともに、外周側面を被覆する部位の表面が開口部４と同時にフォトリソグラフィ技術により形成された平坦面である。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体素子を搭載するための配線基板およびその製造方法に関するものである。

図５（ａ）、（ｂ）に、例えば半導体素子としての光半導体素子Ｓを搭載するための従来の配線基板２０を概略図で示す。従来、光半導体素子Ｓを搭載するための配線基板２０は、例えば絶縁板２５の上下面に絶縁層２７が積層されて成る絶縁基板２１の内部および表面に配線導体層２６が形成されて成る。絶縁基板２１の上面には、光半導体素子Ｓの電極Ｔが接続される複数の半導体素子接続パッド２２が配線導体層２６の一部により形成されている。さらに、これらの半導体素子接続パッド２２は、絶縁基板２１の上面に被着されたソルダーレジスト層２３によりその外周部が被覆されているとともにその中央部がソルダーレジスト層２３に設けられた開口部２４内に露出している。そして、図６に示すように、光半導体素子Ｓの電極Ｔと半導体素子接続パッド２２の露出部とは半田バンプを介してフリップチップ接続により電気的に接続される。

さらに、光半導体素子Ｓの上面には、受光または発光部Ｌが形成されている。そして光半導体素子Ｓの上方には、光半導体素子Ｓとの間で光の授受を行なうための光ファイバＦが受光または発光部Ｌと対向するようにして固定配置される。光ファイバＦは、光ファイバＦを配線基板２０に固定するためのガイドＧに支持されており、ガイドＧの位置決め基準面を配線基板２０の外周側面に突き当てた状態でガイドＧと配線基板２０とを固定することにより光ファイバＦが光半導体素子Ｓに対して位置決めされる。

ところで、従来、配線基板２０は、多数個取りの形態で製造される。具体的には、図７に示すように、パネル状の大型基板３０中に配線基板２０となる製品領域３０Ａを、切断代３０Ｂを挟んで縦横の並びに数十から数百個一体的に配列形成するとともに、ダイシング装置やルーター装置等の切断装置を用いて切断代３０Ｂを切断することにより各配線基板２０に分割して多数個が同時集約的に製造される。なお、図７においては、簡略のため、４つの製品領域３０Ａのみを代表的に示している。

ところで、ダイシング装置やルーター装置により切断された配線基板２０の外辺寸法精度はおよそ±１０〜８０μｍ程度である。また、光半導体素子Ｓの電極Ｔが接続される半導体素子接続パッド２２の露出部は、絶縁基板２１上に被覆されたソルダーレジスト層２３の開口部２４により画定されている。ソルダーレジスト層２３は、通常、感光性を有するソルダーレジスト用のペースト状またはフィルム状の樹脂組成物を半導体素子接続パッド２２が形成された絶縁基板２１上に塗布または貼着した後、周知のフォトリソグラフィ技術を採用して開口部２４を有するパターンに露光および現像した後、熱硬化させることにより形成される。このとき、開口部２４の位置精度はおよそ±１０μｍ程度である。したがって、半導体素子接続パッド２２に接続された光半導体素子Ｓと、配線基板２０の外辺寸法を基準として位置決めして装着される光ファイバＦとの間の位置精度は、これらが重なりあって±２０μｍを超えるものとなってしまう。このように、従来の配線基板２０では、光半導体素子Ｓと、光ファイバＦとの間の位置精度が低いため、光半導体素子Ｓの受光または発光部Ｌと光ファイバＦとの間で光の授受を正確に行なうことができない場合が発生し易かった。また、光半導体素子Ｓに限らず、他の種類の半導体素子を搭載する配線基板であっても、配線基板の外周辺を基準として半導体素子やコネクタ等の他の部材を位置決めする場合、その位置決め精度が低く、正確な位置決めをすることが困難であった。

特開２００９−１３５４６３号公報

本発明の課題は、半導体素子を搭載する配線基板において、半導体素子やこれに接続される光ファイバやコネクタ等の部材を精度高く位置決め固定することができ、それにより、半導体素子の搭載や、半導体素子とこれに接続される光ファイバやコネクタ等との間での光や電気信号の授受を常に正確に行なうことが可能な配線基板およびその製造方法を提供することにある。

本発明における配線基板は、絶縁基板の上面に形成された外部との接続に用いられる接続パッドと、前記絶縁基板の上面に被着され前記接続パッドを露出する開口部を有するソルダーレジスト層とを具備する配線基板であって、前記ソルダーレジスト層は、前記絶縁基板の外周側面の少なくとも一部を被覆しているとともに、前記外周側面を被覆する部位の表面が前記開口部と同時にフォトリソグラフィ技術により形成された平坦面であることを特徴とするものである。

本発明における配線基板の製造方法は、上面に外部との接続に用いられる接続パッドを有する配線基板となる複数の製品領域を、製品領域の周囲に切断代を介在させて一体的に設けるとともに製品領域の各外周辺に沿って製品領域と切断代との間に跨るスリットを設ける工程と、製品領域の上面およびスリット内にソルダーレジスト層用の感光性樹脂を被着させるとともに前記上面およびスリット内の感光性樹脂にフォトリソグラフィ技術を同時に施すことにより接続パッドを露出させる開口部およびスリットにおける製品領域の側面を覆う平坦面を有するソルダーレジスト層を形成する工程と、切断代を切断して各製品領域を独立させることにより複数の配線基板を得る工程とを行なうことを特徴とするものである。

本発明の配線基板によれば、絶縁基板の外周側面を被覆するソルダーレジスト層は、半導体素子接続パッドの中央部を露出させる開口部と同時にフォトリソグラフィ技術により形成された平坦面を有することから、この平坦面は半導体素子接続パッドを露出させる開口部に対して極めて高い位置精度で形成されている。したがって、この平坦面を基準として半導体素子や、この半導体素子と接続される光ファイバやコネクタ等の部材を極めて精度高く位置決め固定することができ、それにより半導体素子の搭載や、半導体素子とこれに接続される光ファイバやコネクタ等との間で光や電気信号の授受を常に正確に行なうことが可能な配線基板を提供することができる。

また、本発明の配線基板の製造方法によれば、上面に外部との接続に用いられる接続パッドを有する配線基板となる複数の製品領域を周囲に切断代を介在させて一体的に設けるとともに、製品領域の各外周辺に沿って製品領域と切断代との間に跨るスリットを設け、次に製品領域の上面とスリット内にソルダーレジスト用の感光性樹脂を被着させるとともにそれらの感光性樹脂に同時にフォトリソグラフィ技術を施して接続パッドを露出させる開口部、およびスリットにおける製品領域の側面に平坦面を形成するため、スリットにおける製品領域の側面を覆う平坦面は、上面に形成された接続パッドを露出させる開口部に対して極めて高い位置精度で形成することができる。したがって、この平坦面を基準として半導体素子や、この半導体素子と接続される光ファイバやコネクタ等の部材を極めて精度高く位置決め固定することができ、それにより半導体素子の搭載や、半導体素子とこれに接続される光ファイバやコネクタ等との間で光や電気信号の授受を常に正確に行なうことが可能な配線基板を提供することができる。

図１（ａ），（ｂ）は、本発明の配線基板の実施形態の一例を示す概略図である。図２は、本発明の配線基板の使用例を示す概略断面図である。図３（ａ），（ｂ）は、本発明の配線基板の製造方法の一例を示す該略図である。図４（ｃ），（ｄ）は、本発明の配線基板の製造方法の一例を示す該略図である。図５（ａ），（ｂ）は、従来の配線基板を示す概略図である。図６は、従来の配線基板の使用例を示す概略断面図である。図７は、従来の配線基板の製造方法を示す概略図である。

次に、本発明を光半導体素子を搭載する配線基板に適用した場合の実施形態の一例を図１（ａ），（ｂ）を基にして説明する。本例の配線基板１０は、例えば絶縁板５の上下面に絶縁層７が積層されて成る絶縁基板１の内部および表面に配線導体層６が形成されて成る。絶縁基板１の上面には、例えば光半導体素子Ｓの電極Ｔが接続される複数の半導体素子接続パッド２を有している。半導体素子接続パッド２は、絶縁基板１の上面に被着されたソルダーレジスト層３によりその外周部が被覆されているとともにその中央部がソルダーレジスト層３に設けられた開口部４内に露出している。さらに、絶縁基板１の外周側面の一部はソルダーレジスト層３により被覆されているとともに、被覆部のソルダーレジスト層３の側面は平坦に形成されている。そして、図２に示すように、光半導体素子Ｓの電極Ｔと半導体素子接続パッド２の露出部とは半田バンプを介してフリップチップ接続により電気的に接続される。また、光半導体素子Ｓとの間で光の授受を行なうための光ファイバＦが受光または発光部Ｌと対向するようにして固定配置される。光ファイバＦは、光ファイバＦを配線基板１０に固定するためのガイドＧに支持されており、ガイドＧの位置決め基準面を絶縁基板１の外周側面を被覆するソルダーレジスト層３の平坦面に突き当てた状態でガイドＧと配線基板１０とを固定することにより光ファイバＦが光半導体素子Ｓに対して位置決めされる。

絶縁基板１は、例えばガラスクロスにエポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂等の熱硬化性樹脂を含浸させて硬化させた電気絶縁材料から成る。絶縁基板１の厚みは例えば４０〜１５００μｍ程度である。絶縁基板１は、単層であっても多層であってもよい。

半導体素子接続パッド２は、例えば銅箔や銅めっき層から成る。半導体素子接続パッド２は通常円形であり、その直径は３０〜７００μｍ程度である。また半導体素子接続パッド２の厚みは５〜５０μｍ程度である。このような半導体素子接続パッド２は、周知のサブトラクティブ法やセミアディティブ法等のパターン形成法により形成されている。

ソルダーレジスト層３は、例えばアクリル変性エポキシ樹脂等の感光性を有する熱硬化性樹脂を硬化させた電気絶縁材料から成る。ソルダーレジスト層３の厚みは、５〜５０μｍ程度である。ソルダーレジスト層３に設けられた開口部４は、半導体素子接続パッド２よりも小さな円形であり、その直径は２０〜６５０μｍ程度である。このようなソルダーレジスト層３は、フォトリソグラフィ技術により形成されている。具体的には、感光性を有する熱硬化性樹脂のフィルムを絶縁基板１の上面に貼着するとともに所定のパターンに露光および現像した後、紫外線硬化および熱硬化させることにより形成される。

本例の配線基板１０では、ソルダーレジスト層３は、絶縁基板１の外周側面の一部を被覆するとともに、その被覆部位の側面が平坦面に形成されている。このソルダーレジスト層３の平坦面は、開口部４と同時にフォトリソグラフィ技術により形成されている。そのため平坦面は、光半導体素子Ｓの電極Ｔがフリップチップ接続される半導体素子接続パッド２の露出部に対して±１０μｍ以下の極めて高い位置精度で形成されている。

これにより、図２に示すように、光ファイバＦを取り付けたガイドＧの位置決め基準面を、配線基板１０の外周側面を被覆するソルダーレジスト層３の平坦面に突き当てた状態でガイドＧと配線基板１０とを固定することにより、搭載された光半導体素子Ｓに対して光ファイバＦの位置精度を高く位置決め固定することができる。したがって、本例によれば、光半導体素子Ｓと光ファイバＦとの間で光の授受を常に正確に行うことが可能な配線基板１０を提供することができる。

次に、本発明の配線基板の製造方法の一例を上述の配線基板１０の製造に適用した場合について、図３（ａ），（ｂ）および図４（ｃ），（ｄ）を基にして説明する。なおこれらの図においては、簡略のため、配線基板１０となる製品領域１１Ａを４つ示しているが、実際には数十〜数百の製品領域１１Ａが縦横の並びに配列される。

まず、図３（ａ）に示すように、上面に光半導体素子Ｓの電極Ｔが接続される複数の半導体素子接続パッド２を有する配線基板１０となる複数の製品領域１１Ａを、周囲に切断代１１Ｂを介在させて一体的に形成された絶縁基板１１を作製する。このような絶縁基板１１はパネル状の大型絶縁板の上に、例えば周知のビルドアップ法により配線導体層６および絶縁層７を交互に積層することにより作製される。なお、この時点で絶縁基板１１にはソルダーレジスト層３は形成されていない。

次に、図３（ｂ）に示すように、絶縁基板１１における製品領域１１Ａの各外周辺に沿って製品領域１１Ａと切断代１１Ｂとの間に跨る状態でスリット１１Ｃを形成する。スリット１１Ｃは、例えばルーター装置により形成される。スリット１１Ｃの幅は０．５〜３ｍｍの範囲が好ましい。スリット１１Ｃの幅が０．５ｍｍより小さいとスリット１１Ｃの加工が困難であり、３ｍｍを超えると後述するように、スリット１１Ｃ内に必要なソルダーレジスト層３を良好に形成することが困難となる。したがって、スリット１１Ｃの幅は、およそ０．５〜３ｍｍであることが好ましい。なお、スリット１１Ｃの形成は、配線導体層６および絶縁層７の形成工程が完了した絶縁基板１１に対して行うことが重要である。スリット１１Ｃの形成を絶縁板上に配線導体６および絶縁層７を形成する前に行うと、絶縁板上への配線導体層６および絶縁層７の形成工程が困難になる。

次に、図４（ｃ）に示すように、スリット１１Ｃが形成された絶縁基板１１上面およびスリット１１Ｃ内に、ソルダーレジスト層３用の感光性樹脂３Ａを被着させる。このとき、スリット１１Ｃの側面を感光性樹脂３Ａが被覆するように被着させる。そして、被着させた感光性樹脂３Ａにフォトリソグラフィ技術を施して、図４（ｄ）に示すように、半導体素子接続パッド２を露出させる開口部４と、スリット１１Ｃ部分において製品領域１１Ａ側の側面を被覆する平坦面とを同時に形成する。

最後に、ソルダーレジスト層３が形成された絶縁基板１１を、例えばダイシング装置により切断代１１Ｂを切断して各製品領域１１Ａを独立させることで、図１に示すように、絶縁基板１の側面の一部がソルダーレジスト層３により被覆されているとともに、絶縁基板１の側面を被覆するソルダーレジスト層３の側面が開口部４と同時にフォトリソグラフィ技術により形成された平坦面である配線基板１０を同時集約的に複数個製造することが可能となる。

以上説明したように、絶縁基板１の側面を覆うソルダーレジスト層３の平坦面は、光半導体素子Ｓの電極Ｔがフリップチップ接続される半導体素子接続パッド２と同時に形成されるため、半導体素子接続パッド２に対して±１０μｍ以下の極めて高い位置精度で形成されている。これにより、光ファイバＦを取り付けたガイドＧの位置決め基準面を、配線基板１０の外周側面を被覆するソルダーレジスト層３の平坦面に突き当てた状態でガイドＧと配線基板１０とを固定することにより、搭載された光半導体素子Ｓに対して光ファイバＦの位置精度を高く位置決め固定することができる。したがって、本例によれば、光半導体素子Ｓと光ファイバＦとの間で光の授受を常に正確に行なうことが可能な配線基板１０を提供することができる。

なお、本発明は、上述の実施形態の一例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば種々の変更は可能であり、例えば上述の実施形態の一例では、光半導体素子を搭載する配線基板に本発明を適用した場合の例を示したが、本発明は、光半導体素子以外の他の種類の半導体素子を搭載する配線基板に適用してもよい。この場合、絶縁基板の外周側面を被覆するソルダーレジスト層の平坦面を基準として半導体素子や、この半導体素子と接続されるコネクタ等の部材を極めて精度高く位置決め固定することができ、それにより半導体素子の搭載や、半導体素子とこれに接続されるコネクタ等との間で電気信号の授受を常に正確に行なうことが可能な配線基板を提供することができる。

１絶縁基板
２接続パッド
３ソルダーレジスト層
４開口部
１０配線基板
１１Ａ製品領域
１１Ｂ切断代
１１Ｃスリット

Claims

絶縁基板の上面に形成された外部との接続に用いられる接続パッドと、前記絶縁基板の上面に被着され前記接続パッドを露出する開口部を有するソルダーレジスト層とを具備する配線基板であって、前記ソルダーレジスト層は、前記絶縁基板の外周側面の少なくとも一部を被覆しているとともに、前記外周側面を被覆する部位の表面が前記開口部と同時にフォトリソグラフィ技術により形成された平坦面であることを特徴とする配線基板。
上面に外部との接続に用いられる接続パッドを有する配線基板となる複数の製品領域を該製品領域の周囲に切断代を介在させて一体的に設けるとともに前記製品領域の各外周辺に沿って前記製品領域と前記切断代との間に跨るスリットを設ける工程と、前記製品領域の上面および前記スリット内にソルダーレジスト層用の感光性樹脂を被着させるとともに前記上面およびスリット内の感光性樹脂にフォトリソグラフィ技術を同時に施すことにより前記接続パッドを露出させる開口部および前記スリットにおける前記製品領域側の側面を覆う平坦面を有するソルダーレジスト層を形成する工程と、前記切断代を切断して前記各製品領域を独立させることにより複数の配線基板を得る工程とを行なうことを特徴とする配線基板の製造方法。