JP2013235897A - 光学半導体装置用基板の製造方法、光学半導体装置用基板、及び光学半導体装置 - Google Patents

Abstract

【課題】機械的安定性が高く、かつ高耐久性、高放熱性の光学半導体装置を実現するための光学半導体装置用基板、及びその基板を容易に低コストで製造できる方法、並びに当該基板を使用した光学半導体装置を提供することを目的とする。
【解決手段】繊維強化材にシリコーン樹脂組成物を含浸させ硬化させた樹脂層の上下両面に上面金属層及び下面金属層がそれぞれ接合された板状の基台の光学半導体素子を搭載する位置に、少なくとも前記上面金属層及び樹脂層を厚さ方向に貫通した第１の凹部を形成する工程と、前記第１の凹部内にメッキを施してメッキ層を形成する工程と、前記上面金属層側の基台の表面を研磨して前記基台の前記光学半導体素子を搭載する位置に前記メッキ層の表面が前記上面金属層と同一平面になるように露出した平坦な表面を形成する工程とを含むことを特徴とする光学半導体装置用基板の製造方法。
【選択図】 図３

Description

本発明は、光学半導体装置用基板の製造方法、光学半導体装置用基板、及び当該基板を使用した光学半導体装置に関する。

ＬＥＤ、フォトダイオード等の光学素子は、高効率であり、外部応力および環境的な影響に対する耐性が高いことから産業界において幅広く用いられている。さらに、光学素子は効率が高いことに加えて、寿命が長く、コンパクトであり、多くの異なる構造に構成することができ、比較的低い製造コストで製造できる（例えば、特許文献１参照）。

例えば、一般的に半導体素子を搭載する基板の材質として、ＦＲ−４に代表される繊維強化材を有したエポキシ材を用いることが知られている。
特に、大量の熱を発生する高出力の光学半導体装置において、高放熱性であると同時に、長時間にわたって高反射率を保持する基板を用いることが重要である。

特表２０１１−５２１４８１号公報

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、機械的安定性が高く、かつ高耐久性、高放熱性の光学半導体装置を実現するための光学半導体装置用基板、及びその基板を容易に低コストで製造できる方法、並びに当該基板を使用した光学半導体装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明によれば、光学半導体素子を搭載する平坦な表面と、前記光学半導体素子と電気的に接続される少なくとも２つの電気的接続部を有する光学半導体装置用基板を製造する方法であって、繊維強化材にシリコーン樹脂組成物を含浸させ硬化させた樹脂層の上下両面に上面金属層及び下面金属層がそれぞれ接合された板状の基台の前記光学半導体素子を搭載する位置に、少なくとも前記上面金属層及び樹脂層を厚さ方向に貫通した第１の凹部を形成する工程と、前記第１の凹部内にメッキを施してメッキ層を形成する工程と、前記上面金属層側の基台の表面を研磨して前記基台の前記光学半導体素子を搭載する位置に前記メッキ層の表面が前記上面金属層と同一平面になるように露出した平坦な表面を形成する工程とを含むことを特徴とする光学半導体装置用基板の製造方法が提供される。

このような製造方法であれば、反りが低減された平坦な表面を有する光学半導体装置用基板を容易に低コストで製造できる。また、この方法により製造された光学半導体装置用基板は機械的安定性が高く、かつ高耐久性、高放熱性を有する。

このとき、前記第１の凹部を形成する工程において、前記樹脂層の上下両面に前記上面金属層及び下面金属層を接合した後の前記基台に前記第１の凹部を形成することができる。
このようにすれば、所望の深さを有する第１の凹部を容易に形成できる。

またこのとき、前記第１の凹部を形成する工程において、接合する前の前記上面金属層及び前記樹脂層に前記第１の凹部に対応する貫通孔を形成し、その後、前記樹脂層と前記上面金属層及び下面金属層とを接合することができる。
このようにすれば、第１の凹部を形成する工程の工程時間を低減できる。

またこのとき、前記メッキ層が露出した平坦な表面を形成する工程の前に、前記基台に少なくとも前記上面金属層及び樹脂層を厚さ方向に貫通した第２の凹部を形成し、該第２の凹部内にメッキを施して前記下面金属層と電気的に接続した前記電気的接続部を形成する工程を有することが好ましい。
このような製造方法であれば、放熱性により優れ、上面及び下面での電極設計自由度が向上された光学半導体装置用基板を製造できる。この方法により製造した光学半導体装置用基板では、下面金属層により他の基板と接続できる。

またこのとき、前記メッキ層が露出した平坦な表面を形成する工程の後に、前記基台上に熱硬化性樹脂のリフレクター構造又は封止材ダム構造を形成する工程を有することができる。
このような製造方法であれば、リフレクター構造を形成して高光束な光学半導体装置用基板を製造でき、又は封止材ダム構造を形成して封止材の形状を維持できる高品質な光学半導体装置用基板を製造できる。

また、本発明によれば、光学半導体素子を搭載する平坦な表面と、前記光学半導体素子と電気的に接続される少なくとも２つの電気的接続部を有する光学半導体装置用基板であって、繊維強化材にシリコーン樹脂組成物を含浸させ硬化させた樹脂層の上下両面に上面金属層及び下面金属層がそれぞれ接合された板状の基台を有し、該基台の前記光学半導体素子を搭載する位置に、少なくとも前記上面金属層及び樹脂層を厚さ方向に貫通した第１の凹部内にメッキを施して形成されたメッキ層の表面が前記上面金属層と同一平面になるように露出したものであることを特徴とする光学半導体装置用基板が提供される。

このようなものであれば、反りが低減された平坦な表面を有し、機械的安定性が高く、かつ高耐久性、高放熱性を有する光学半導体装置用基板となる。

このとき、前記電気的接続部は、前記基台に形成された少なくとも前記上面金属層及び樹脂層を厚さ方向に貫通した第２の凹部内にメッキを施して前記下面金属層と電気的に接続したものであることが好ましい。
このようなものであれば、放熱性により優れ、上面及び下面での電極設計自由度が向上されたものとなる。また、下面金属層により他の基板と接続できるものとなる。

またこのとき、前記繊維強化材は、ガラス繊維であることことが好ましい。
繊維強化材がガラス繊維であれば、更に、良好な耐紫外線性および耐熱性を示す基板となり、繊維強化材とシリコーン樹脂組成物との良好な接着も確保される。さらに、ガラス繊維は、安価で扱いやすい材料であるため、コスト面からも有利である。

またこのとき、前記基台の樹脂層は、前記繊維強化材に前記シリコーン樹脂組成物を含浸させたプリプレグを少なくとも１層以上を用いて硬化させたものであることが好ましい。
このようなものであれば、所望の厚さを有する、より機械的安定性に優れたものとなる。

またこのとき、前記シリコーン樹脂組成物は、縮合硬化型又は付加硬化型のシリコーン樹脂組成物であることができる。
このようなものであれば、機械的特性、耐熱性、耐変色性に優れ、表面のタックの少ない光学半導体装置用基板となる。

またこのとき、前記基台上に熱硬化性樹脂のリフレクター構造又は封止材ダム構造を有するものであることができる。
このように、リフレクター構造を有するものであれば高光束なものとなり、封止材ダム構造を有するものであれば封止材の形状を維持できる高品質なものとなる。

また、本発明によれば、本発明の光学半導体装置用基板に光学半導体素子を搭載した光学半導体装置が提供される。
このようなものであれば、反りが低減された平坦な表面を有し、機械的安定性が高く、かつ高耐久性、高放熱性なものとなる。

本発明では、光学半導体装置用基板の製造方法において、繊維強化材にシリコーン樹脂組成物を含浸させ硬化させた樹脂層の上下両面に上面金属層及び下面金属層がそれぞれ接合された板状の基台の光学半導体素子を搭載する位置に、上記した第１の凹部、及びその内部にメッキ層を形成した後、上面金属層側の基台の表面を研磨してメッキ層の表面が上面金属層と同一平面になるように露出した平坦な表面を形成するので、反りが低減された平坦な表面を有し、機械的安定性が高く、かつ高耐久性、高放熱性を有する本発明の光学半導体装置用基板を容易に低コストで製造できる。

本発明の光学半導体装置用基板の一例を示した概略断面図である。 樹脂層内の繊維強化材の繊維層の繊維方向を示した概略上面図である。 本発明の光学半導体装置用基板の製造方法の一例のフロー図である。 リフレクター構造（Ａ）及び封止材ダム構造（Ｂ）を有する本発明の光学半導体装置用基板の例を示す概略図である。 本発明の光学半導体装置の一例を示す概略断面図である。

以下、本発明について実施の形態を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
従来より、機械的安定性が高く、かつ高耐久性、高放熱性の光学半導体装置を実現できる光学半導体装置用基板が望まれていた。
本発明者等は、このような課題を達成するため鋭意検討を重ねた。その結果、繊維強化材にシリコーン樹脂組成物を含浸させ硬化させた樹脂層の上下両面に上面金属層及び下面金属層を接合した板状の基台を用いることにより機械的安定性、高耐久性が達成され、特に基板の反りが大幅に低減できること、及び光学半導体素子を搭載する位置に第１の凹部を形成し、その凹部内にメッキ層を積み上げてメッキ層の表面が上面金属層と同一平面になるように露出した平坦な表面を形成することにより高放熱性が達成されることを見出した。

更に、最終厚さよりも厚い上面金属層を用いて基台を作製し、メッキ層をその表面が製造する基板の表面の高さ位置と同じかそれよりも高くなるように形成した後に、研磨加工により基台の上面金属層側の表面を研磨することにより、上記した平坦な表面を容易に低コストで得ることができることに想到し、本発明を完成させた。

まず、本発明の光学半導体装置用基板について説明する。
〔基台〕
図１に、本発明の光学半導体装置用基板１０の断面概略図を示す。基台１は、３層の繊維強化材２にシリコーン樹脂組成物を含浸させ硬化させた樹脂層１ａの上下両面に上面金属層１ｂ及び下面金属層１ｃがそれぞれ接合されたものである。このように、従来のエポキシ基板（ＦＲ−４など）と比較して耐熱性の高いシリコーン樹脂を主体とした樹脂層１ａを有する基台とすることで、耐熱性が高く長期環境試験（高温高湿試験等）において基台の黄変も無く、長時間にわたり高反射率を保持する耐久性に優れた光学半導体装置用基板となる。その上、このような基板は機械的安定性が高く、かつ可撓性に優れ、取り扱いが容易である。

例えば、金属と樹脂の２層構造の基台であれば、金属と樹脂の熱膨張率の差で反りが発生するが、このような本発明の樹脂層の上下両面に上面金属層及び下面金属層がそれぞれ接合された３層構造の基台では、上下の金属層が上記した熱膨張率の差による反りを打ち消すので、基台の反りが大幅に低減される。

基台１の樹脂層１ａは、繊維強化材２にシリコーン樹脂組成物を含浸させたプリプレグを少なくとも１層以上を用いて硬化させたものであることが好ましい。
このようなものであれば、所望の厚さを有する、より機械的安定性に優れたものとなる。
高出力ダイオード（光出力が高く、したがって大量の廃熱も発生させるもの）の場合や、温度が上昇する環境（例：自動車のエンジン付近のヘッドライト）において光学半導体装置用基板を使用する場合には耐熱性に関して厳しい要件が求められる。本発明の光学半導体装置用基板であれば、これらの要求にも応えることができる。

図１に示すように、基台１の光学半導体素子を搭載する位置に、少なくとも上面金属層１ｂ及び樹脂層１ａを厚さ方向に貫通した第１の凹部４が形成されている。第１の凹部４は少なくとも上面金属層１ｂ及び樹脂層１ａを厚さ方向に貫通するように形成されていれば、その深さは特に限定されず、下面金属層１ｃの内部まで到達するものであっても良い。第１の凹部４内にはメッキ層５が形成される。メッキ層５の表面は上面金属層１ｂと同一平面になるように露出しており、基台１の表面、すなわち、光学半導体装置用基板１０の表面は平坦に形成されている。光学半導体素子はこの露出したメッキ層５上に搭載される。

このようなものであれば、光学半導体素子から発生する熱をメッキ層５を介して効率良く外部に排出することができ、高放熱性を有する光学半導体装置用基板となる。また、光学半導体装置用基板１０の表面は平坦に形成されているので、フェースアップ実装型の光学半導体素子だけでなく、フリップチップ実装型の光学半導体素子を搭載した光学半導体装置を製造できる。
基台１の厚さはできる限り薄いことが好ましく、例えば自重で湾曲しない程度の十分な機械的安定性を有することが好ましい。基台１の厚さは、１ｍｍ以下、好ましくは０．６ｍｍ以下、特に好ましくは０．４ｍｍ以下である。

上面金属層１ｂ、下面金属層１ｃ及びメッキ層５は、特に制限されないが、銅、ニッケル、金、パラジウム、銀、又はこれらの合金によって形成できる。或いは、これらを無機質充填材（透明導電性酸化物（略してＴＣＯ）としても知られている）などの透明な導電性材料から形成することも可能である。
メッキ層の露出面積は特に限定されることはないが、例えば、ダイパット又はワイヤーボンドパッドの面積の１５％〜１００％を占めていることが好ましい。

本発明の光学半導体装置用基板１０は、基台１が複数の素子搭載領域、及び光学半導体素子と電気的に接続される少なくとも２つの、後述する電気的接続部３を有するものとすることができ、大面積プリント基板の形態をとることができる。また、光学半導体素子の搭載時前後に、光学半導体装置用基板１０をより小さな個別のユニットに分けることもできる。

〔シリコーン樹脂組成物〕
シリコーン樹脂は、耐熱性が高く、高耐久性であり、誘電率も低いことにより低ノイズ性であるため、基台１の樹脂層１ａの構成材料に極めて適している。シリコーン樹脂組成物としては、特に制限されないが、硬化性のシリコーン樹脂組成物であって、付加硬化型や縮合硬化型のシリコーン樹脂組成物が望ましい。このようなシリコーン樹脂組成物であれば、従来の成型装置でも容易に成型可能であり、機械的特性に優れ、表面のタックが少ない基台を容易に得ることができる。ひいては、機械的特性、耐熱性、耐変色性に優れ、表面のタックが少ない光学半導体装置用基板を容易に得ることができる。

特に、特開２０１０−８９４９３号公報に記載されているような室温で固体状であるシリコーン樹脂組成物を用いた場合、該シリコーン樹脂組成物を溶剤に溶解・分散させた状態で繊維強化材に含浸させ、該繊維強化材から前記溶剤を蒸発させて除去した後は、該組成物がＡステージ状態であり固形となる。そのため、シリコーン樹脂組成物を繊維強化材に含浸させたプリプレグの保管がより容易となり、熱プレス機での成型をより容易に行うことができ、更に、光学半導体装置用基板の形状をより自由に成型できるという利点がある。また、この光学半導体装置用基板を用いて作製した本発明の光学半導体装置は、経時的な波長（色調）の変化、初期光束や反射率の変化が小さく長寿命となる。

また、上記シリコーン樹脂組成物には無機質充填材を添加することができる。具体的にはアルミナ、シリカ、チタン酸バリウム、チタン酸カリウム、チタン酸ストロンチウム、炭酸カルシウム、炭酸アルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、炭化ケイ素などが用いられる。これらの無機質充填材は単独でも、二種以上併用して用いても良い。

この無機質充填材の形状及び粒径は特に制限されるものではない。充填材の粒径は、通常、０．０１〜５０ミクロンとすることができ、好ましくは０．１〜２０ミクロンである。無機質充填材の配合量は特に制限されるものではないが、一般的に樹脂成分合計１００質量部に対し、１〜１０００質量部添加することができ、５〜８００質量部添加することが好ましい。

シリコーン樹脂組成物には無機質充填材の他に、１以上の添加物質を添加することができる。このような添加物質としては、例えば、拡散媒体、染料、フィルタ媒体、反射媒体、変換媒体の形をとることができ、例えば、発光染料、中空粒子、あるいは接着促進剤などが挙げられる。このような添加物質によって、特に、基板が反射性、透過性、あるいは吸収性を有するものとなる。このように１つまたは複数の添加物質を使用することによって、基板の設計上のオプションが増える。

〔繊維強化材〕
繊維強化材としては、炭素繊維、ガラス繊維、石英ガラス繊維、金属繊維などの無機繊維、芳香族ポリアミド繊維、ポリイミド繊維、ポリアミドイミド繊維などの有機繊維、さらには炭化ケイ素繊維、炭化チタン繊維、ボロン繊維、アルミナ繊維など、製品特性に応じていかなるものも使用することができる。好ましい繊維としてはガラス繊維、石英繊維、炭素繊維などである。中でも絶縁性の高いガラス繊維や石英ガラス繊維が特に好ましい。他の観点からは、繊維強化材としては、シリコーン樹脂組成物への良好な接着性と高い機械的負荷能力とを示す材料が特に好ましい。また、繊維強化材は、少なくともシリコーン樹脂組成物と同程度の耐熱性と、低い熱膨張係数とを有することが好ましい。

特に、繊維強化材がガラス繊維であれば、良好な耐紫外線性および耐熱性を示す基板となる。さらには、ガラス繊維を使用することによって、繊維強化材と、シリコーン樹脂組成物との良好な接着が確保される。また、ガラス繊維は、安価で扱いやすい材料である。

ここで、図２に基台１の樹脂層１ａ内の繊維強化材２の繊維層の繊維２’、２’’の方向を模式的に示す。図２に示すように、繊維強化材２は２層以上の繊維層を備えていることが好ましく、４つの繊維層を備えていることがより好ましい。また、繊維強化材２の各層の繊維２’、２’’は基台１の主面に平行な方向に沿って延びていることが好ましい。通常、繊維強化材の１つの繊維層の中では、複数の繊維が実質的に平行になるように向いており、繊維方向がそろっている。樹脂層が複数層からなる繊維強化材を備えている場合、それぞれの繊維層の繊維方向は互いに対して９０°回転していることが好ましい。ここで、「回転している」とは、樹脂層の上面及び／又は下面に垂直な軸線を中心として個々の層中の繊維の向きが互いに９０°回転していることをいう。

繊維強化材の形態としては、特に制限されないが、長繊維フィラメントを一定方向に引きそろえたロービング、クロス、不織布などのシート状のもの、更にはチョップストランドマットなど、積層体を形成することができるものが好ましい。
また、繊維強化材はシリコーン樹脂により完全に囲まれたものとすることができる。このようなものであれば、繊維強化材がシリコーン樹脂により保護されて金属又は金属イオンが繊維に達しないため、例えば金属イオンが繊維に沿って移動することを防ぐことができる。

〔電気的接続部〕
図１に示すように、本発明の光学半導体装置用基板１０は、基台１の上面に、光学半導体素子と電気的に接続される少なくとも２つの電気的接続部３を有する。それぞれの電気的接続部３は金ワイヤー等を介して光学半導体素子に接続するように設計することができる。或いは、フリップチップ実装方式で光学半導体素子に接続するように設計することもできる。
電気的接続部３は、図１に示すように、基台１に形成された少なくとも上面金属層１ｂ及び樹脂層１ａを厚さ方向に貫通した第２の凹部６内にメッキを施して下面金属層１ｃと電気的に接続したものであることが好ましい。

このようなものであれば、より放熱性に優れたものとなるし、上面及び下面での電極設計自由度が向上されたものとなる。また、下面金属層１ｃは他の基板の外部接続部と、例えばはんだ付け又は接着結合により電気的に接続可能なものとなり、基板の省スペースな電気接続構成が実現できる。この場合、本発明の光学半導体装置用基板１０は、はんだ付け工程時に生じる熱応力に耐えるものであることが好ましい。このような光学半導体装置用基板であれば、例えば光学半導体素子や外部接続部との接続を歩留まり良く達成することが可能になる。
電気的接続部３の材質は、上記したメッキ層５と同様なものとすることができる。

また、電気的接続部３、上面金属層１ｂ及び下面金属層１ｃは１つの金属又は金属合金からなるものであっても、異なる金属又は金属合金からなる複数の層からなるものであっても良い。
例えば、電気的接続部３において、最も下に位置する第１の層を銅層とすることが好ましい。第１の層の厚さは、好ましくは８μｍ以上５００μｍ未満である。更に第１の層上に、ニッケル、パラジウム、金、銀のうちの少なくとも１つの第２の金属層を形成することができる。これらの層の厚さは、２５μｍ未満が好ましく、５μｍ未満が特に好ましく、２μｍ未満が最も好ましい。特にニッケル−金の層を銅層上に形成する場合は５００ｎｍ未満であることが好ましい。このような第２の層は、費用効果が高く、簡単な工程で形成することができ、さらには効果的に構造化することができる。

［リフレクター構造、封止材ダム構造］
図４（Ａ）に示すように、本発明の光学半導体装置用基板２０は、基台上に熱硬化性樹脂のリフレクター構造７を有するものとすることができる。リフレクター構造７を有するものであれば高光束なものとなる。リフレクター構造７は光学半導体素子を囲繞し、光学半導体素子からの光を反射する構造であれば特に限定されない。或いは、図４（Ｂ）に示す本発明の光学半導体装置用基板３０のように、封止材ダム構造８を有するものであっても良い。封止材ダム構造８は光学半導体素子の搭載領域の周囲に形成され、光学半導体素子の封止時に封止材の流れを止め、封止材の形状を維持するためのものである。

次に、本発明の光学半導体装置用基板の製造方法について説明する。
［樹脂層作製工程］
樹脂層作製工程では、繊維強化材にシリコーン樹脂組成物を含浸させ硬化させて樹脂層１ａを作製する（図３のＡ）。樹脂層１ａはプリプレグを少なくとも１層以上用いて硬化させて作製することが好ましい。プリプレグは溶剤法又はホットメルト法によって製造できる。シリコーン樹脂組成物、繊維強化材としては、上記光学半導体装置用基板で記載したものと同様のものを用いることができる。

溶剤法を用いた場合では、シリコーン樹脂組成物を有機溶剤に溶解した樹脂ワニスを調製し、この樹脂ワニスを繊維強化材に含浸させ、加熱により脱溶媒してプリプレグを製造する。プリプレグの厚みは使用する補強用繊維などの厚みによって決まり、基板を厚くしたい場合は補強用繊維を多く積層する。
より具体的には、シリコーン樹脂組成物の溶液または分散液に、ガラスクロスを含浸させ、好ましくは５０〜１５０℃、より好ましくは６０〜１２０℃の乾燥炉中で溶剤を除去することにより、シリコーンプリプレグを得ることができる。

また、ホットメルト法を用いた場合では、固形のシリコーン樹脂組成物を加熱して溶かし繊維強化材に含浸させることでプリプレグを製造する。
このようにして製造したプリプレグを用いて樹脂層１ａを作製する。この際、絶縁層の厚みに応じた枚数のプリプレグを重ね、加圧加熱して樹脂層１ａとすることができる。

［金属層形成工程］
金属層形成工程では、樹脂層１ａの上下両面に上面金属層１ｂ及び下面金属層１ｃをそれぞれ接合して基台１を作製する（図３のＢ）。この工程は例えば以下のようにして実施できる。
樹脂層１ａの上面に８〜２００μｍの金属箔と、下面に８〜５００μｍの金属箔を重ねて、５〜５０ＭＰａの圧力、７０〜１８０℃の温度の範囲で真空プレス機等を用いて加圧加熱することによって上面金属層１ｂ及び下面金属層１ｃを接合する。この場合の金属箔としては特に限定されないが、銅、ニッケル、金、パラジウム、又は銀などを用いることができ、電気的、経済的な面から銅箔が好ましく用いられる。ここで、上面金属層１ｂは後述する基台研磨工程においてその表面を所定の研磨量で研磨するので、最終厚さよりも厚いものを接合しておく。

［第１の凹部形成工程］
第１の凹部形成工程では、上記で作製した基台１に第１の凹部４を形成する（図３のＣ）。この際、第１の凹部４は少なくとも上面金属層１ｂ及び樹脂層１ａを厚さ方向に貫通するように形成する。第１の凹部４の深さは特に限定されず、下面金属層１ｃの内部、例えば下面金属層１ｃの表面から数十μｍ以上の深さに到達するように形成しても良い。第１の凹部４はダイパット又はワイヤーボンドパッドの面積の１５％〜１００％を占めていることが好ましい。第１の凹部４は、例えば、ルータ等によって形成することができる。この際、必要に応じて第２の凹部６も形成することができる。

［メッキ層形成工程］
メッキ層形成工程では、第１の凹部４内に電解メッキを施してメッキ層５を形成する（図３のＤ）。上記したように、電気的接続部を第２の凹部６内にメッキによって形成する場合には、図３のＤに示すように、第２の凹部６内で、下面金属層１ｃ上にもメッキを積み上げる。このとき、メッキ層５は、その上面の高さ位置が少なくとも製造する光学半導体装置用基板の表面の高さ位置以上になるように形成する。例えば、図３のＤに示すように、上面金属層１ｂの表面の高さ位置より高くなるように形成することもできる。

メッキする金属としては、上記光学半導体装置用基板で記載したものと同様のものを用いることができる。例えば、銅メッキを実施する場合、メッキ液内に亜鉛を適量混合しておくことが好ましい。これは亜鉛が触媒の役割を果たし、銅メッキの付着が促進される。メッキを形成する方法は特に限定されず、印刷法、ディップ法、蒸着、スパッタリング又は電気めっき法などを用いることができる。

［基台研磨工程］
基台研磨工程では、上面金属層１ｂ側の基台１の表面を研磨して平坦な表面を形成する（図３のＥ）。この際、上記したように、メッキ層５の上面の高さ位置は少なくとも研磨後の光学半導体装置用基板の表面の高さ位置以上になるように形成しているので、基台１の光学半導体素子を搭載する位置でメッキ層５の表面が上面金属層１ｂと同一平面になるように露出したものとなる。

［電気的接続部形成工程］
電気的接続部形成工程では、上面金属層１ｂ及び上記工程で形成したメッキを、光学半導体素子と電気的に接続される少なくとも２つの電気的接続部３に形成する（図４のＦ）。例えば、基台１をサブトラクト法や穴あけ加工などの通常用いられる方法により加工したり、上面金属層１ｂ及び下面金属層１ｃをエッチング処理することで電気的接続部３を有する基板（印刷配線板）を得ることができる。例えば、上面金属層１ｂ及び下面金属層１ｃをエッチング処理する場合、エッチングする金属層上の位置は、図４のＦに示すように、上面金属層１ｂと下面金属層１ｃで対応する位置でも、対応しない位置でも良い。
上記工程を経て、本発明の光学半導体装置用基板が製造される。

電気的接続部形成工程後、必要に応じて熱硬化樹脂のレジスト等の充填工程（不図示）や、上記した大面積プリント基板の形態の光学半導体装置用基板から個片化された光学半導体装置用基板を得る場合には、ダイシングやルータによるカット工程（不図示）を行うことができる。
上記した方法では、第１の凹部を形成する工程において、樹脂層の上下両面に上面金属層及び下面金属層を接合した後の基台に第１の凹部を形成したが、これに限定されず、接合する前の上面金属層及び樹脂層に第１の凹部に対応する貫通孔を形成し、その後、樹脂層と上面金属層及び下面金属層とを接合しても良い。第１の凹部を形成する工程において複数の凹部を形成する場合にはルータ等の装置にて律速されてしまうが、このような方法で第１の凹部の形成工程を行うことで工程時間を低減できる。この場合、上面金属層及び樹脂層の貫通孔をカット金型による打ち抜きにより形成することができる。

また、メッキ層が露出した平坦な表面を形成し、電気的接続部を形成した後に、図４の（Ａ）（Ｂ）に示すように、基台上に熱硬化性樹脂のリフレクター構造７、又は封止材ダム構造８を成型することができる。

次に、本発明の光学半導体装置について説明する。
図５に示すように、本発明の光学半導体装置１１は、上記本発明の光学半導体装置用基板１０に光学半導体素子１２を搭載して封止したものである。本発明の光学半導体装置１１は、本発明の光学半導体装置用基板を用いたものであるので、反りが低減された平坦な表面を有し、機械的安定性が高く、かつ高耐久性、高放熱性なものとなる。図５では、フェイスアップ型の光学半導体装置を示しているが、フリップチップ型の光学半導体装置であっても良い。特にフリップチップ型の光学半導体装置の場合は、金バンプによる通電放熱構造となり、更に放熱性に優れたものとなる。

〔リフレクター構造、封止材ダム構造〕
図５に示すように、本発明の光学半導体装置１１は、基台上に熱硬化性樹脂のリフレクター構造７を有するものである。リフレクター構造７を有するものであれば高光束なものとなる。リフレクター構造７は光学半導体素子を囲繞し、光学半導体素子からの光を反射する構造であれば特に限定されない。或いは、上記したような封止材ダム構造８を有するものであっても良い。封止材ダム構造８は光学半導体素子の搭載領域の周囲に形成され、光学半導体素子の封止時に封止材の流れを止め、封止材の形状を維持できる。このように、基台の表面に熱硬化性樹脂によるリフレクター構造もしくは封止材ダム構造を形成することで、より耐久性が向上した高機能の光学半導体装置となる。

リフレクター構造及び封止材ダム構造に用いる熱硬化性樹脂の例として、１）熱硬化性シリコーン樹脂組成物、２）トリアジン誘導体エポキシ樹脂、酸無水物、硬化促進剤、無機質充填剤からなる熱硬化性エポキシ樹脂組成物、３）熱硬化性のシリコーン樹脂とエポキシ樹脂からなるハイブリッド樹脂（混成樹脂）組成物などが挙げられる。しかし、熱硬化性樹脂はこれらに限定されることはなく、最終的な光学半導体装置の使用用途に合わせて決定すれば良い。

上記１）の熱硬化性シリコーン樹脂組成物としては、下記平均組成式（１）で表される縮合型熱硬化性シリコーン樹脂組成物などが代表的なものである。
Ｒ^１ _ａＳｉ（ＯＲ^２）_ｂ（ＯＨ）_ｃ Ｏ_{（４−ａ−ｂ−ｃ）／２} （１）
（式中、Ｒ^１は同一又は異種の炭素数１〜２０の有機基、Ｒ^２は同一又は異種の炭素数１〜４の有機基を示し、０．８≦ａ≦１．５、０≦ｂ≦０．３、０．００１≦ｃ≦０．５、０．８０１≦ａ＋ｂ＋ｃ＜２を満たす数である。）
このほかに付加硬化型シリコーン樹脂組成物も使用できる。

上記２）の熱硬化性エポキシ樹脂組成物のトリアジン誘導体エポキシ樹脂としては、１，３，５−トリアジン核誘導体エポキシ樹脂が耐熱性、耐光性などの観点から好ましい。熱硬化性エポキシ樹脂組成物はトリアジン誘導体、硬化剤としての酸無水物などからなるものに限らず、従来から公知のエポキシ樹脂やアミン、フェノール硬化剤なども適宜使用しても良い。
上記３）のシリコーン樹脂とエポキシ樹脂のハイブリット樹脂としては、エポキシ樹脂とシリコーン樹脂からなる共重合体などが挙げられる。

上記シリコーン樹脂やエポキシ樹脂の組成物には、無機充填材を配合することができる。配合される無機充填材としては、通常シリコーン樹脂組成物やエポキシ樹脂組成物等に配合されるものを使用することができる。例えば、溶融シリカ、結晶性シリカ等のシリカ類、アルミナ、窒化珪素、窒化アルミニウム、ボロンナイトライド、ガラス繊維、ウォラステナイトなどの繊維状充填材、三酸化アンチモン等が挙げられる。これら無機充填材の平均粒径や形状は特に限定されない。

本発明で使用する樹脂組成物には、二酸化チタンも配合することができる。二酸化チタンは、白色着色材として、白色度を高め、光の反射効率を向上させるために配合するものであり、この二酸化チタンの単位格子はルチル型、アナタース型のどちらでも構わない。また、平均粒径や形状も限定されない。二酸化チタンは、樹脂や無機充填材との相溶性、分散性を高めるため、ＡｌやＳｉなどの含水酸化物等で予め表面処理することができる。

二酸化チタンの充填量は、組成物全体の２〜３０質量％、特に５〜１０質量％が好ましい。２質量％未満では十分な白色度が得られない場合があり、３０質量％を超えると未充填やボイド等の成型性が低下する場合がある。

本発明の光学半導体装置は、例えば高耐久性や高放熱性が要求されている自動車産業機器の投影を目的とする照明装置や機器の存在を外部に知らせる標識灯として使用することができる。さらに一般家庭における室内用照明や液晶のバックライトにおいても使用することができる。

以下、本発明の実施例及び比較例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

（実施例１）
無機質充填材として酸化チタンを含むフェニル系シリコーン樹脂組成物（信越化学製：ＬＰＳ−ＡＦ５００）をガラス繊維（♯２１１６ Ｅ−ガラス）に含浸させた１枚当り７０μｍのシートを３層積層し、この樹脂の上面に３５μｍの銅層（上面金属層）、下面に１００μｍの銅層（下面金属層）を、温度１５０℃、圧力３０ＭＰaにて２時間加熱圧着させて基台を作製した。
作製した基台の光学半導体素子を搭載する素子搭載部となる箇所をルータを用いて切削することで、下面金属層を深さ１０μｍまで切削した直径３ｍｍの第１の凹部を形成した。

次に、第１の凹部内に電解Ｃｕメッキを実施してＣｕメッキ層を形成した。この際、メッキ層の表面が研磨後に上面金属層と同一平面になるようにするためにＣｕメッキ層をその表面が上面金属層と樹脂層が接着している面よりも３０μｍ上方に位置するように形成した。その後、上面金属層を５μｍバフ研磨することによって上面金属層の厚さを３０μｍとし、これにより基台の上面金属層側表面が平坦な構造となった。

その後、エッチング処理により基台上面に２つの電気的接続部を形成し、さらにその表面にＮｉ／Ｐｄ／Ａｕのメッキを施した金属被覆層を形成し、本発明の光学半導体装置用基板を得た。

次に、基板の表面に対して１００Ｗ／３０秒にてプラズマ処理を実施し、その処理面に対してトランスファーモールドによりシリコーン樹脂組成物を用いてリフレクター構造を成型した。メッキ層の露出面上に光学半導体素子を搭載した。リフレクター内のザグリ部にシリコーン系ダイボンド材（信越化学製：商品名６３２ＤＡ−１）をスタンピング塗布し、青色ＬＥＤチップ（Ｃｒｅｅ製ＴＲ３５０Ｍシリーズ）を搭載し、１５０℃４時間にて硬化させた。その後、直径３０μｍの金ワイヤーにて電気的接続部と青色ＬＥＤチップをワイヤーボンド接続した。

その後、リフレクター内に、黄色蛍光体とシリコーン樹脂組成物（信越化学製：商品名ＫＪＲ−９０２２）を混練したインナー材を武蔵エンジニアリング製ディスペンサーにて塗布後、１５０℃４時間にて熱硬化させた。熱硬化後、ダイシング工程を経て、個片化し、本発明の光学半導体装置を得た。

（比較例１）
無機質充填材として酸化チタンを含むフェニル系シリコーン樹脂組成物（信越化学製：ＬＰＳ−ＡＦ５００）をガラス繊維（日東紡製：２１１６）に含浸させた１枚当り７０μｍのシートを３層積層し、実施例１と同様に、この樹脂の上面に３５μｍの銅層（上面金属層）、下面に１００μｍの銅層（下面金属層）を、温度１５０℃、圧力３０ＭＰaにて２時間加熱圧着させて基台を作製した。
作製した基台の光学半導体素子を搭載する素子搭載部となる箇所に、ドリルを用いて貫通穴（上面金属層、樹脂層、及び下面金属層共に貫通）を形成し、その貫通穴内面に銅メッキを施した。

その後、エッチング処理により基台上面に２つの電気的接続部を形成し、内面に銅メッキを施した貫通穴内に銅ペースト（ハリマ化成製：銅ペースト ＣＰ）をディスペンサー（武蔵エンジニアリング：ＩＭＡＧＥ ＭＡＳＴＥＲ（Ｒ）３５０ＰＣ）にて塗布し、１５０℃で１時間硬化させ、銅ペースト表面付近を研磨した。電気的接続部の表面にＮｉ／Ｐｄ／Ａｕのメッキを施した金属被覆層を形成し、銅ペースト表面に蓋メッキを施し、光学半導体装置用基板を得た。

その後、実施例１、比較例１で実施した光学半導体装置用基板の製造工程について検討したところ、比較例１では貫通穴内に銅ペーストを塗布したので、銅ペーストを保持するための支持台が必要であり、ハンドリング性に欠ける。また、ディスペンサーにて銅ペーストを塗布するため、ディスペンサー工程にて律速されてしまい、生産性に欠けている。

実施例１、比較例１で作製した光学半導体装置用基板に対して、光学半導体素子搭載部付近の段差（素子搭載部とそれ以外の箇所との段差）をレーザー顕微鏡（キーエンス：ＶＫ−２００）で確認した。その結果を表１に示す。表１に示すように、実施例１の段差は、貫通穴内に銅ペーストを塗布した比較例１の光学半導体装置用基板よりも小さく、より平坦な構造となっている。

更に、実施例１、比較例１で作製した光学半導体装置用基板の熱伝導率を比較した。熱伝導率はレーザーフレッシュ法により、室温２５℃において測定した。その結果を表２に示す。表２に示すように、実施例１の光学半導体装置用基板の熱伝導率は３５０Ｗ／ｍＫとなり、銅ペーストを用いた比較例１の光学半導体装置用基板は２０Ｗ／ｍＫとなった。これにより、本発明の光学半導体装置用基板は高い熱伝導率を有することが確認できた。

（反り量の測定）
実施例１作製した光学半導体装置用基板と従来一般的に用いられているＦＲ−４基板、及びＡｌＮ基板の反り量を比較した。その結果を表３に示す。表３に示すように、実施例１の光学半導体装置用基板の反りは０．１ｍｍとなり、従来のＦＲ-４基板は０．５ｍｍ、ＡｌＮ基板は０．１ｍｍとなった。これにより、本発明の光学半導体装置用基板は、従来の基板に比べ、反り量を同等以下に低減できることが確認できた。

（比較例２）
実施例１と同様に、Ｃｕメッキ層の形成まで行った。但し、Ｃｕメッキ層の表面が上面金属層と樹脂層が接着している面よりも１００μｍ上方に位置するように形成した。その後、そのＣｕメッキ層にマスクを配置し、上面金属層を選択的にエッチング後、Ｃｕメッキ層の突出部分をダイヤモンドブレードにより研削して基板表面を平坦化した。その後、実施例１と同様に２つの電気的接続部を形成し、さらにその表面にＮｉ／Ｐｄ／Ａｕのメッキを施した金属被覆層を形成、光学半導体装置用基板を得た。

その後、実施例１、比較例２で実施した光学半導体装置用基板の製造工程について検討したところ、比較例２ではエッチング工程が２回あるため、マスクを２種類作製する必要があり、コスト増加の原因となることが確認された。

（実施例２、３）
リフレクター構造を成型する際に、トランスファー成型にてエポキシ樹脂（実施例２）又は、シリコーン樹脂とエポキシ樹脂のハイブリット樹脂（実施例３）を用いたこと以外は実施例１と同様にして光学半導体装置を作製した。
実施例２〜３にて作製した光学半導体装置に対し、８５℃／８５％の高温高湿通電試験を実施し、１００ｈ、５００ｈ、１，０００ｈ初期光束値の変動状況を確認した。その結果を表４に示す。基台の耐久性が高いため、２種類とも大きな光束の低下がなく、良好であることが分かった。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。

１…基台、 １ａ…樹脂層、 １ｂ…上面金属層、 １ｃ…下面金属層、
２…繊維強化材、 ２’、２’’…繊維、 ３…電気的接続部、
４…第１の凹部、 ５…メッキ層、 ６…第２の凹部、
７…リフレクター構造、 ８…封止材ダム構造、
１０、２０、３０…光学半導体装置用基板、
１１…光学半導体装置、 １２…光学半導体素子。

Claims (12)

1. 光学半導体素子を搭載する平坦な表面と、前記光学半導体素子と電気的に接続される少なくとも２つの電気的接続部を有する光学半導体装置用基板を製造する方法であって、
   繊維強化材にシリコーン樹脂組成物を含浸させ硬化させた樹脂層の上下両面に上面金属層及び下面金属層がそれぞれ接合された板状の基台の前記光学半導体素子を搭載する位置に、少なくとも前記上面金属層及び樹脂層を厚さ方向に貫通した第１の凹部を形成する工程と、
   前記第１の凹部内にメッキを施してメッキ層を形成する工程と、
   前記上面金属層側の基台の表面を研磨して前記基台の前記光学半導体素子を搭載する位置に前記メッキ層の表面が前記上面金属層と同一平面になるように露出した平坦な表面を形成する工程とを含むことを特徴とする光学半導体装置用基板の製造方法。
2. 前記第１の凹部を形成する工程において、前記樹脂層の上下両面に前記上面金属層及び下面金属層を接合した後の前記基台に前記第１の凹部を形成することを特徴とする請求項１に記載の光学半導体装置用基板の製造方法。
3. 前記第１の凹部を形成する工程において、接合する前の前記上面金属層及び前記樹脂層に前記第１の凹部に対応する貫通孔を形成し、その後、前記樹脂層と前記上面金属層及び下面金属層とを接合することを特徴とする請求項１に記載の光学半導体装置用基板の製造方法。
4. 前記メッキ層が露出した平坦な表面を形成する工程の前に、前記基台に少なくとも前記上面金属層及び樹脂層を厚さ方向に貫通した第２の凹部を形成し、該第２の凹部内にメッキを施して前記下面金属層と電気的に接続した前記電気的接続部を形成する工程を有することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の光学半導体装置用基板の製造方法。
5. 前記メッキ層が露出した平坦な表面を形成する工程の後に、前記基台上に熱硬化性樹脂のリフレクター構造又は封止材ダム構造を形成する工程を有することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の光学半導体装置用基板の製造方法。
6. 光学半導体素子を搭載する平坦な表面と、前記光学半導体素子と電気的に接続される少なくとも２つの電気的接続部を有する光学半導体装置用基板であって、
   繊維強化材にシリコーン樹脂組成物を含浸させ硬化させた樹脂層の上下両面に上面金属層及び下面金属層がそれぞれ接合された板状の基台を有し、
   該基台の前記光学半導体素子を搭載する位置に、少なくとも前記上面金属層及び樹脂層を厚さ方向に貫通した第１の凹部内にメッキを施して形成されたメッキ層の表面が前記上面金属層と同一平面になるように露出したものであることを特徴とする光学半導体装置用基板。
7. 前記電気的接続部は、前記基台に形成された少なくとも前記上面金属層及び樹脂層を厚さ方向に貫通した第２の凹部内にメッキを施して前記下面金属層と電気的に接続したものであることを特徴とする請求項６に記載の光学半導体装置用基板。
8. 前記繊維強化材は、ガラス繊維であることを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の光学半導体装置用基板。
9. 前記基台の樹脂層は、前記繊維強化材に前記シリコーン樹脂組成物を含浸させたプリプレグを少なくとも１層以上を用いて硬化させたものであることを特徴とする請求項６乃至請求項８のいずれか１項に記載の光学半導体装置用基板。
10. 前記シリコーン樹脂組成物は、縮合硬化型又は付加硬化型のシリコーン樹脂組成物であることを特徴とする請求項６乃至請求項９のいずれか１項に記載の光学半導体装置用基板。
11. 前記基台上に熱硬化性樹脂のリフレクター構造又は封止材ダム構造を有するものであることを特徴とする請求項６乃至請求項１０のいずれか１項に記載の光学半導体装置用基板。
12. 請求項６乃至請求項１１のいずれか１項に記載の光学半導体装置用基板に光学半導体素子を搭載した光学半導体装置。
    
    

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