JP2024005589A

JP2024005589A - 配線基板及び配線基板の製造方法

Info

Publication number: JP2024005589A
Application number: JP2022105836A
Authority: JP
Inventors: 一哲青木; Kazuaki Aoki; 悟福本; Satoru Fukumoto
Original assignee: Citizen Watch Co Ltd; Citizen Fine Device Co Ltd
Current assignee: Citizen Watch Co Ltd; Citizen Fine Device Co Ltd
Priority date: 2022-06-30
Filing date: 2022-06-30
Publication date: 2024-01-17

Abstract

【課題】電子部品を高い位置精度で実装することが可能な配線基板及びその配線基板の製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】基板１上に配線が形成された配線基板１０において、前記配線は前記基板１の表面に形成された金属膜３と、前記基板１に埋め込まれた金属体４とを有し、前記金属体４は前記基板１の表面から突出している突出部を有する配線基板１０とし、前記金属体４の断面における角部を画像認識装置で認識して電子部品を配線基板１０に実装するようにする。【選択図】図１

Description

本発明はレーザ素子などの電子部品を搭載する配線基板に関する。

従来から、レーザ素子等の発光素子を基板上に実装した発光装置が利用されている。発光素子を実装する配線基板は、放熱性の高い基板の表面に発光素子を機械的および電気的に接続させるための金属電極を備える。配線基板への発光素子の実装は、画像認識装置によって金属電極のエッジを検出して金属電極の位置を特定し、その金属電極の位置情報に基づいて発光素子の搭載位置を特定している（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００５－９３８０４号公報

発光装置では、基板への発光素子の実装位置のばらつきが発光装置の集光性に影響を及ぼすため、発光素子の実装には高い位置精度が求められる。ここで、発光素子の基板への実装において、基板上の金属電極のエッジを検出して発光素子の実装位置を特定しようとした場合、金属電極の側面と上面との接続部であるエッジが丸みを帯びている（曲率を備えている）と、エッジを精度よく認識することができず、発光素子の実装位置にばらつきが生じる。

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、電子部品を高い位置精度で実装することが可能な配線基板及びその配線基板の製造方法を提供することを目的とする。

基板上に配線が形成された配線基板において、前記配線は前記基板表面に形成された金属膜と、前記基板に埋め込まれた金属体とを有し、前記金属体は前記基板の表面から突出している突出部を有する配線基板とする。前記突出部における前記金属体の側面と底面とが接続する角部は、その断面において曲率を有さない、または曲率半径が３μｍ以下としてもよい。また、前記金属膜と前記金属体の前記突出部とは接触し電気的に接続されていてもよい。また、前記金属体の側面の少なくとも一部は外部に露出していてもよい。また、前記金属体の側面は、前記基板と直交する少なくとも一つの面を備えていてもよい。また、基板に配線が形成された配線基板の製造方法において、凹部を有する基板を用意する工程と、前記凹部に金属体を埋め込む金属体埋込工程と、前記基板の表面の一部および前記金属体上に保護膜膜を形成する保護膜形成工程と、前記保護膜を形成した前記基板上に金属膜を形成する金属膜形成工程と、前記保護膜を除去する保護膜除去工程と、を有する配線基板の製造方法とする。

本発明の配線基板及び配線基板の製造方法によれば、配線基板に高い位置精度で電子部品を実装することが可能となる。

本発明の一実施例による配線基板を示す図である。本発明の一実施例による配線基板の製造方法を示す模式図である。

以下に本発明を実施するための形態を、図面を用いて説明する。図面においては各構成をわかりやすくするために実際の形状や実際の構造と各構造における縮尺や数等を異ならせる場合がある。

図１は本発明の配線基板の一実施例を示す図であり、（ａ）は配線基板の平面図、（ｂ）はＡ－Ａ断面図である。本実施例の配線基板１０は基板１の一方の面に配線としての金属膜３および金属体４を備える。図１では、配線基板１０の金属膜３上にレーザ素子６を実装した状態を示している。基板１は炭化珪素基板であり、長辺が４．８ｍｍ、短辺が４ｍｍの矩形状であり、厚さが０．３ｍｍである。そして、基板１の１つの短辺に沿った位置に凹部２が形成されている。凹部２は、それぞれ基板１の一方の面から平面視した際の開口が基板１の短辺に沿った辺が３．６ｍｍ、長辺に沿った辺が０．４ｍｍであり、基板１の表面からの深さが０．１５ｍｍの長方形断面を備えている。

金属膜３は、基板１の一方の面の表面側からＴｉ／ＣｕまたはＴｉＷ／Ｃｕのシードメタル層、シードメタル層上に形成されたＣｕめっき、Ｃｕめっきの表面上に形成され、Ｃｕめっきの表面側から順にＴｉ／Ｐｔ／Ａｕの膜が積層された積層膜、および積層膜の表面上に形成されレーザ素子との接合膜としてのＡｕＳｎはんだ膜からなる。

金属体４は、底面が３．６ｍｍ×０．４ｍｍよりわずかに大きく、高さ０．１５３ｍｍの直方体の部材であり、Ｃｕにより構成されている。金属体４は凹部２に圧入により埋め込まれ、金属体４の一部は基板１の表面より略０．００３ｍｍ程度突出している（以下、金属体４の基板１の表面から突出した部分を突出部とする。）。そして、金属体４の突出部における基板１の短辺に沿い、基板１の中央側に位置する側面と接するように金属膜３が配置されており、金属膜３と金属体４とは電気的に接続されている。なお、金属体４の軸方向と基板１の一方の面とは直交しており、金属体４の突出部の側面は基板１の一方の表面と直交し、金属体４の底面と基板１の一方の面とは平行である。また、金属体４の突出部の底面（上面）と側面との接続部である角部は、その断面において丸み（曲率）がない、または丸み（曲率）が小さい略直角構造であり、丸みがある場合その曲率半径は３μｍ以下、好ましくは１μｍ以下である。なお、金属体４が埋め込まれる基板１の凹部２の底面には、ＴｉＷ等の金属膜３が形成されていてもよい。

配線基板１０は、金属膜３の上にレーザ素子６が実装される。配線基板１０に搭載されたレーザ素子６は発光面より光が放出される。レーザ素子６は金属膜３の一部を覆うように配線基板１０に実装され、金属膜３の一部および金属体４はレーザ素子６で覆われていない露出した構成であり、この露出した金属膜３および金属体４は、配線基板１０と外部機器などとを電気的に接続する際にワイヤボンドなどの電気的接続手段の接続部位として利用することができる。なお、金属膜３および金属体４に熱伝導率の高いＣｕを含む材料を適用したことでレーザ素子６の放熱性が向上する。

本発明では、基板１上の一部に金属体４を埋め込む構造とした点が特徴の一つである。予め角部に丸みのない、または小さい金属体４を準備し、その金属体４を基板１に埋め込む構成としたことによって、角部が略直角構造の配線を容易に形成することが可能となる。これは、フォトリソグラフィー技術を利用し蒸着等によって金属膜３を形成する場合は角部の丸みを小さく制御することが困難であるのに対し、バルク材である金属体４の角部を加工することの方が容易かつ加工精度も高いことによる。

このように構成された配線基板１０は、金属体４の角部が略直角構造となっているため、画像認識装置による誤認識などがなく高い精度で角部を認識することができる。そして、認識した金属体４の角部の位置情報に基づきレーザ素子６等の電子部品を配線基板１０上へ実装することで、ばらつきのない高精度な実装が可能となる。本発明の金属体４としては、画像認識装置での認識性を向上させるため、金属体４の露出部における側面の少なくとも一部を外部に露出しておき、その露出した側面と底面との角部を画像認識装置にて認識させることが好ましい。

なお、基板１上へ形成する配線をすべて金属体４の埋め込みとすることもできるが、その場合、基板１の凹部２の面積が大きくなり、つまり基板１の薄肉部の面積が大きくなるため基板１の強度が不足に繋がる。したがって、基板１の強度が問題となる場合は、金属体４の大きさを画像認識装置によって角部を確実に認識できる程度の大きさとし、その他の部位は蒸着等によって形成する金属膜３とすることが好ましい。

次に、配線基板１０の製造方法を説明する。図２は本発明の配線基板１０の製造方法を示す模式図であり、図１に示す配線基板１０のＡ－Ａ断面を示している。配線基板１０の製造では、複数の配線基板１０の形成領域を備えたウェハ上に金属膜３および金属体４の配線を一括して形成した後、隣接する配線基板１０形成領域間の切断領域にてウェハを切断して個々の配線基板１０として完成させる。ウェハの切断については、回転刃を用いてダイシングする方法、基板に切削溝を設けてブレーキングによって個片化する方法、レーザ光を用いて切断する方法等の公知の方法によって行うことができる。ここではウェハの切断領域や切断工程については省略し、配線基板１０に対応する外形を備えた基板１より一つの配線基板１０を製造する工程を説明する。

［金属体埋込工程：図２（ａ）］
まず、配線基板１０の基材となる基板１と金属体４とを準備する。基板１は、一方の面に凹部２がブラスト加工やレーザ加工等の手段によって形成されている。また、金属体４は銅箔をエッチングやレーザ加工することによって所定の直方体形状に形成されている。そして、基板１の凹部２に金属体４を埋め込む。凹部２への金属体４の埋め込みは、凹部２の開口よりわずかに大きな底面をもって形成された金属体４を凹部２の開口に配置し、金属体４を凹部２上部より押圧し、凹部２内へ圧入することで実現される。金属体４の高さは凹部２の深さより大きい構成であるため、金属体４の一部は基板１の表面より突出する。

［保護膜形成工程：図２（ｂ）］
次に、金属体４が埋め込まれた基板１の一方の面全体に樹脂製保護膜テープレジストを形成する。次に、公知技術のフォトリソグラフィー技術を利用して、樹脂製保護膜テープレジストの配線基板１０における金属膜３の形成領域に対応する位置に開口を形成する。このように形成された樹脂性保護膜テープレジストは、基板１の金属膜３形成領域を除く表面と金属体４の底面（上面）、および突出部における金属膜３と隣接しない側面を覆う保護膜７となる。

［金属膜形成工程：図２（ｃ）］
次に、保護膜７が形成された基板１の全面に金属膜３を形成する。金属膜３は蒸着やめっきなどによって行い、形成する金属膜３の厚さは金属体４の突出部の高さと同一である。その結果、金属膜３の表面と金属体４の上面とは面一となる。また、形成された金属膜３は、金属体４の突出部の一部の側面、具体的には配線基板１０で金属膜３と隣接することとなる側面と接触し、金属膜３と金属体４とが電気的に接続される。

［保護膜除去工程：図２（ｄ）］
最後に、保護膜７を基板１及び金属体４上から除去する。このとき保護膜７の表面に形成された金属膜３も除去され、不要な金属膜３は基板１及び金属体４上に残存しない。保護膜７の除去においては、保護膜７に紫外線を照射した後に行うことで、保護膜７の粘着力が低下し、基板１及び金属体４から容易に除去することができる。保護膜７を除去することで配線基板１０を得ることができる。

以上、本発明の配線基板及び配線基板の製造方法について、実施例に基づき説明してきたが、本発明の範囲は前述の実施例に限定されるものではなく本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。例えば、実施例においては基板１上に配置する金属体４を１つ備えた構成としたがこれに限らず凹部２を複数備えた構成としてもよい。また、金属膜３および金属体４についてＣｕを含む構成としたが、Ｃｕを含む構成に限定されず種々の金属を適用できる。ただし、配線基板１０に実装される部品がレーザ素子６等のように発熱しその熱に対する放熱性が求められる場合は、金属膜３、金属体４を放熱性の高い金属を含む材料によって構成することが好ましい。また、金属体４は直方体としたが直方体に限定されず三角柱や五角柱の多角形などの角柱を用いてもよい。また、金属膜３の厚さ（金属体４の突出部の高さ）は配線基板１０に搭載するレーザ素子６等の光学素子の特性に応じて適宜選択することができる。なお、本実施例では、配線基板１０に実装する部品は発光素子に限らず、基板への実装精度が求められる種々の電子部品に適用することができる。また、基板１の基材は炭化珪素としたが、炭化珪素に限定されず窒化アルミニウム等の他の材料を用いても構わない。また、樹脂製保護膜テープを使用して保護膜７を形成したが液状レジストを用いてもよい。

１基板
２凹部
３金属膜
４金属体
６電子部品（レーザ素子）
７保護膜
１０配線基板

Claims

基板上に配線が形成された配線基板において、
前記配線は前記基板表面に形成された金属膜と、前記基板に埋め込まれた金属体とを有し、
前記金属体は前記基板の表面から突出している突出部を有する、
ことを特徴とする配線基板。
前記突出部における前記金属体の側面と底面とが接続する角部は、その断面において曲率を有さない、または曲率半径が３μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の配線基板。
前記金属膜と前記金属体の前記突出部とは接触し電気的に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の配線基板。
前記金属体の側面の少なくとも一部は外部に露出していることを特徴とする請求項１に記載の配線基板。
前記金属体の側面は、前記基板と直交する少なくとも一つの面を備えることを特徴とする請求項１に記載の配線基板。
基板に配線が形成された配線基板の製造方法において、
凹部を有する基板を用意する工程と、
前記凹部に金属体を埋め込む金属体埋込工程と、
前記基板の表面の一部および前記金属体上に保護膜膜を形成する保護膜形成工程と、
前記保護膜を形成した前記基板上に金属膜を形成する金属膜形成工程と、
前記保護膜を除去する保護膜除去工程と、を有することを特徴とする配線基板の製造方法。