JP5851875B2 - 光学半導体装置用パッケージの製造方法及び光学半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Description
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基台の上面に、光学半導体素子と電気的に接続される少なくとも2つの電気的接続部と、前記接続される光学半導体素子を囲繞するリフレクター構造とを有するものであることを特徴とする光学半導体装置用パッケージを提供する。
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基台を作製する基台作製工程と、
該基台上面に、上面金属被覆層を形成する上面金属被覆層形成工程と、
該上面金属被覆層を、光学半導体素子と電気的に接続される少なくとも2つの電気的接続部に形成する電気的接続部形成工程と、
該電気的接続部を有する前記基台上に、トランスファー成型又は射出成型により前記接続される光学半導体素子を囲繞するようにリフレクター構造を成型するリフレクター構造成型工程とを有することを特徴とする光学半導体装置用パッケージの製造方法を提供する。
図1Aに、本発明の光学半導体装置用パッケージ10の上面図を示し、図1Bに、図1AにおけるAA線に沿った断面図を示す。基台1は、3層の繊維強化材2にシリコーン樹脂組成物5を含浸させ硬化させたものである。このように、従来のエポキシ基板(FR−4など)と比較し誘電率の低いシリコーン樹脂を主体とした基台とすることで、低ノイズ性を有するものとなる。また、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光学半導体装置用パッケージとなる。その上、このような基台は可撓性に優れ、取り扱いが容易なものとなる。
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、基台の構成材料として極めて適している。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パッケージを容易に得ることができる。
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。
本発明の光学半導体装置用パッケージ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(図1B)。それぞれの電気的接続部は、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されるか、又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されることができる。
本発明の光学半導体装置用パッケージは、基台1の上面に接続される光学半導体素子を囲繞するリフレクター構造6を有する(図1B)。また、目的に応じて基台の下面にも樹脂成形構造を設けることも可能である。なお、本発明でリフレクター構造とは、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制限されず、光学半導体素子を収納するくぼみ又は凹構造とすることができる。基台の表面に樹脂によるリフレクター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用パッケージを作ることができる。
R1 aSi(OR2)b(OH)cO(4−a−b−c)/2 (1)
(式中、R1は同一又は異種の炭素数1〜20の有機基、R2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。)
本発明の光学半導体装置用パッケージの製造方法は、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た基台を作製する基台作製工程と、
該基台上面に、上面金属被覆層を形成する上面金属被覆層形成工程と、
該上面金属被覆層を、光学半導体素子と電気的に接続される少なくとも2つの電気的接続部に形成する電気的接続部形成工程と、
該電気的接続部を有する前記基台上に、トランスファー成型又は射出成型により前記接続される光学半導体素子を囲繞するようにリフレクター構造を成型するリフレクター構造成型工程とを有する。
基台作製工程では、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基台を作製する。基台の製造は溶剤法とホットメルト法のいずれの方法でも実施できる。溶剤法による場合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、この樹脂ワニスを前述した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。プリプレグなどの基板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。
上面金属被覆層形成工程では、上記で作製した基台上面に、上面金属被覆層を形成する。上面金属被覆層は、特に制限されず印刷法、ディップ法、蒸着、スパッタリングにより形成することができる。また、この際に下面金属被覆層を同時に形成することもできる。
電気的接続部形成工程では、この上面金属被覆層を、光学半導体素子と電気的に接続される少なくとも2つの電気的接続部に形成する。例えば、上面金属被覆層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することで電気的接続部を有する基台(印刷配線板)を得ることができる。
さらに、電気的接続部形成工程後であってリフレクター構造成型工程の前に、前記基台の表面をプラズマ処理及び/又はUVオゾン処理する表面処理工程を有することが好ましい。これにより、成型される材料(特にシリコーン樹脂組成物)と基台との接着強度を向上させることができる。
リフレクター構造成型工程では、電気的接続部を有する前記基台上に、トランスファー成型又は射出成型により前記接続される光学半導体素子を囲繞するようにリフレクター構造を成型する。図2は、基台表面へのリフレクター構造成型工程を説明する図である。図2Aはリフレクター構造成型工程前の基台であり、図2Bはリフレクター構造成型工程後の基台である。図2Cに示す通り、電気的接続部3への樹脂バリを防ぐために、上下金型11により電気的接続部をクランプさせ、リフレクター構造6を樹脂成型するトランスファーモールドが望ましい。
本発明の光学半導体装置は、光学半導体装置用パッケージに光学半導体素子を搭載して製造されたものである。このような光学半導体装置であれば、機械的安定性が高く、かつ高耐久性、低ノイズ性のものとなる。
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:商品名KJR−5547)をガラス繊維に含浸させた1枚当り70μmのシートを3層積層し樹脂を硬化させて基台とした。この基台の上面と下面に75μmの銅層を熱圧着させる。そして、銅層の表面にNi/Pd/Auのメッキを施した金属被覆層を形成し、エッチング工程にて基台上面に2つの電気的接続部を形成させた。
FR−4基板(比較例1)、AlN基板(比較例2)を基台として用いた以外は実施例1と同様にして、光学半導体装置を作製した。
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。
Claims (9)
- 光学半導体装置用パッケージ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プリプレグを少なくとも1層以上用いて基台を作製する基台作製工程と、
該基台上面に、上面金属被覆層を形成する上面金属被覆層形成工程と、
該上面金属被覆層を、光学半導体素子と電気的に接続される少なくとも2つの電気的接続部に形成する電気的接続部形成工程と、
該電気的接続部を有する前記基台上に、トランスファー成型又は射出成型により前記接続される光学半導体素子を囲繞するようにリフレクター構造を成型するリフレクター構造成型工程とを有し、
前記電気的接続部形成工程後であって前記リフレクター構造成型工程の前に、前記電気的接続部を有する基台の表面をプラズマ処理及び/又はUVオゾン処理する表面処理工程を有することを特徴とする光学半導体装置用パッケージの製造方法。 - 前記繊維強化材を、ガラス繊維と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パッケージの製造方法。
- 前記シリコーン樹脂組成物を、縮合硬化型又は付加硬化型のシリコーン樹脂組成物とすることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の光学半導体装置用パッケージの製造方法。
- 前記電気的接続部を、少なくとも1つの金属層からなるものと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パッケージの製造方法。
- 前記基台を、下面に下面金属被覆層を有するものと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パッケージの製造方法。
- 前記基台を、少なくとも1つ以上のビアを有し、該ビアを介して前記上面の電気的接続部と前記下面金属被覆層が電気的に接続されているものとすることを特徴とする請求項5に記載の光学半導体装置用パッケージの製造方法。
- 前記リフレクター構造を、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、及びシリコーン樹脂とエポキシ樹脂のハイブリット樹脂のいずれかで成型されたものとすることを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれか1項に記載の光学半導体装置用パッケージの製造方法。
- 前記基台を、25℃、1GHzにおける比誘電率が5.0以下であるものとすることを特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれか1項に記載の光学半導体装置用パッケージの製造方法。
- 請求項1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パッケージの製造方法で光学半導体装置用パッケージを製造し、該光学半導体装置用パッケージに光学半導体素子を搭載して光学半導体装置を製造することを特徴とする光学半導体装置の製造方法。
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