JP2000357770A - 光素子電気素子搭載セラミック基板 - Google Patents
光素子電気素子搭載セラミック基板Info
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- JP2000357770A JP2000357770A JP11167222A JP16722299A JP2000357770A JP 2000357770 A JP2000357770 A JP 2000357770A JP 11167222 A JP11167222 A JP 11167222A JP 16722299 A JP16722299 A JP 16722299A JP 2000357770 A JP2000357770 A JP 2000357770A
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- H10W90/701—Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts
- H10W90/721—Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts of bump connectors
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- Production Of Multi-Layered Print Wiring Board (AREA)
- Structure Of Printed Boards (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 電気素子、光素子を高速動作するように実装
する場合、両素子を近づける必要があるが、電気素子と
光素子を同一基板に実装した場合、電気素子から光素子
への熱の回り込みが、光素子を正常動作させる際の障害
となっていた。 【解決手段】 セラミック基板１が、凹部２を有し、そ
の凹部に樹脂を電気絶縁層として用いた微細電気配線層
８が形成されているか、または、樹脂が充填されてい
る。セラミック基板１と、凹部の微細電気配線層８、又
は樹脂層の表面高さは一致しており、光素子５がセラミ
ック基板１上に、電気素子６がセラミック基板凹部の微
細電気配線層８、又は樹脂層上に実装されている基板を
用いる。
する場合、両素子を近づける必要があるが、電気素子と
光素子を同一基板に実装した場合、電気素子から光素子
への熱の回り込みが、光素子を正常動作させる際の障害
となっていた。 【解決手段】 セラミック基板１が、凹部２を有し、そ
の凹部に樹脂を電気絶縁層として用いた微細電気配線層
８が形成されているか、または、樹脂が充填されてい
る。セラミック基板１と、凹部の微細電気配線層８、又
は樹脂層の表面高さは一致しており、光素子５がセラミ
ック基板１上に、電気素子６がセラミック基板凹部の微
細電気配線層８、又は樹脂層上に実装されている基板を
用いる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】光通信等における光電気変換
機能を有するモジュール等の、光素子と電気素子の両方
が実装された基板に関する。また本発明は、その製造方
法に関する。
機能を有するモジュール等の、光素子と電気素子の両方
が実装された基板に関する。また本発明は、その製造方
法に関する。
【０００２】
【従来の技術】通信の大容量化、高速化を実現するため
に、光交換機や、光インターコネクション装置等が、活
発に研究開発されている。それらの装置は、電気信号処
理部分、光信号処理部分、光信号を電気信号へ、又は電
気信号を光信号へ変換する部分から構成されている。光
電気変換部分は、ＬＤ、ＰＤ等の光電変換素子（光素
子）と、それを駆動、又は増幅する電気素子とから構成
されている。
に、光交換機や、光インターコネクション装置等が、活
発に研究開発されている。それらの装置は、電気信号処
理部分、光信号処理部分、光信号を電気信号へ、又は電
気信号を光信号へ変換する部分から構成されている。光
電気変換部分は、ＬＤ、ＰＤ等の光電変換素子（光素
子）と、それを駆動、又は増幅する電気素子とから構成
されている。
【０００３】光素子と電気素子の両方を一つの基板に実
装する技術がいくつか提案されている。例えば、特開平
９−２３６７３１号公報では、光素子と電気素子は、い
ずれもセラミック基板上に実装されている。特開平３−
２４５５８６号公報では、電気素子から光素子である半
導体レーザ装置へ熱が回り込むのを抑えるために、フッ
素樹脂（商標名テフロン）等の樹脂を断熱材として用
い、その上に半導体レーザ装置を実装している。
装する技術がいくつか提案されている。例えば、特開平
９−２３６７３１号公報では、光素子と電気素子は、い
ずれもセラミック基板上に実装されている。特開平３−
２４５５８６号公報では、電気素子から光素子である半
導体レーザ装置へ熱が回り込むのを抑えるために、フッ
素樹脂（商標名テフロン）等の樹脂を断熱材として用
い、その上に半導体レーザ装置を実装している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】セラミック基板上に、
電気素子と光素子の両方を実装する方法をとる場合、光
素子を高速駆動させるために電気素子と光素子を接近さ
せて実装すると、熱絶縁をセラミックで行うことになる
が、セラミックの熱伝導性はそれほど低くないため、電
気素子と光素子との間の熱干渉を十分に防ぐことができ
ない。
電気素子と光素子の両方を実装する方法をとる場合、光
素子を高速駆動させるために電気素子と光素子を接近さ
せて実装すると、熱絶縁をセラミックで行うことになる
が、セラミックの熱伝導性はそれほど低くないため、電
気素子と光素子との間の熱干渉を十分に防ぐことができ
ない。
【０００５】また、セラミック基板上に形成した、樹脂
を用いた断熱材上に光素子を実装する場合、樹脂は柔ら
かいため、光軸ずれが起こりやすくなる。
を用いた断熱材上に光素子を実装する場合、樹脂は柔ら
かいため、光軸ずれが起こりやすくなる。
【０００６】光素子を高速動作させたい場合、電気素子
と光素子間の電気配線を短くする必要があるが、電気素
子と半導体レーザ装置を別の方法で実装する方法では、
電気素子と光素子間の電気配線長を短くするのに限界が
ある。また、電気素子、光素子等の高密度化にも限界が
ある。
と光素子間の電気配線を短くする必要があるが、電気素
子と半導体レーザ装置を別の方法で実装する方法では、
電気素子と光素子間の電気配線長を短くするのに限界が
ある。また、電気素子、光素子等の高密度化にも限界が
ある。
【０００７】従って、本発明の目的は、高速動作が可能
な光素子電気素子搭載セラミック基板を提供することで
ある。
な光素子電気素子搭載セラミック基板を提供することで
ある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明に係る光素子電気
素子搭載セラミック基板は、セラミック基板が凹部を有
し、その凹部に樹脂で充填されており、少なくとも光発
光素子部がセラミック基板上に、電気素子がセラミック
基板凹部の樹脂上に実装されていることを特徴とするも
のである。又、前記樹脂が充填された凹部には該樹脂を
電気絶縁層として用いた微細電気配線層が形成されてい
ることを特徴としている。
素子搭載セラミック基板は、セラミック基板が凹部を有
し、その凹部に樹脂で充填されており、少なくとも光発
光素子部がセラミック基板上に、電気素子がセラミック
基板凹部の樹脂上に実装されていることを特徴とするも
のである。又、前記樹脂が充填された凹部には該樹脂を
電気絶縁層として用いた微細電気配線層が形成されてい
ることを特徴としている。
【０００９】また本発明は、セラミック基板に凹部を形
成する工程、該凹部に樹脂を充填する工程、セラミック
基板上に光素子を、該凹部に充填した樹脂上に電気素子
を実装する工程を有することを特徴とする光素子電気素
子搭載セラミック基板の製造方法に関する。
成する工程、該凹部に樹脂を充填する工程、セラミック
基板上に光素子を、該凹部に充填した樹脂上に電気素子
を実装する工程を有することを特徴とする光素子電気素
子搭載セラミック基板の製造方法に関する。
【００１０】
【発明の実施の形態】セラミック基板上に光素子、特に
少なくともＬＤなどの光発光素子を実装し、セラミック
基板の凹部に充填した樹脂上に電気素子を実装すれば、
樹脂はセラミックよりも熱伝導率が小さいために、セラ
ミック基板のみを用いて光素子と電気素子を実装する場
合より電気素子と光素子の間の熱干渉を抑えることがで
き、特に樹脂を電気絶縁層として微細電気配線を形成す
る場合は、セラミック電気配線では対応できない微細配
線の電気素子を搭載することができる。また、光素子を
セラミック基板上に実装することになり、セラミック基
板は樹脂よりも硬いため、光軸ずれは起こりにくい。さ
らに、電気素子、光素子はベアチップ実装等の同様な方
法で実装されるため、両素子を近づけて実装することに
より、両素子間を接続する電気配線長を短くすることが
でき、より一層の高密度化も進めることができる。尚、
その場合には、光素子を実装するセラミック基板表面と
電気素子を実装する凹部に充填される樹脂の表面高さを
電気配線の形成に支障がない程度に一致させておくこと
が望ましい。
少なくともＬＤなどの光発光素子を実装し、セラミック
基板の凹部に充填した樹脂上に電気素子を実装すれば、
樹脂はセラミックよりも熱伝導率が小さいために、セラ
ミック基板のみを用いて光素子と電気素子を実装する場
合より電気素子と光素子の間の熱干渉を抑えることがで
き、特に樹脂を電気絶縁層として微細電気配線を形成す
る場合は、セラミック電気配線では対応できない微細配
線の電気素子を搭載することができる。また、光素子を
セラミック基板上に実装することになり、セラミック基
板は樹脂よりも硬いため、光軸ずれは起こりにくい。さ
らに、電気素子、光素子はベアチップ実装等の同様な方
法で実装されるため、両素子を近づけて実装することに
より、両素子間を接続する電気配線長を短くすることが
でき、より一層の高密度化も進めることができる。尚、
その場合には、光素子を実装するセラミック基板表面と
電気素子を実装する凹部に充填される樹脂の表面高さを
電気配線の形成に支障がない程度に一致させておくこと
が望ましい。
【００１１】ここで、セラミック基板としては、例え
ば、アルミナ、窒化アルミニウム、炭化シリコン、酸化
ベリリウム等のセラミック粉末を適宜バインダー等と混
合して所望の形状に塑性形成し、表面に配線パターンを
形成したグリーンシートを多数積層した後焼成した多層
セラミック配線基板が使用できるが、それ以外にも、ム
ライト（３Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2）、ガラスセラミッ
ク、窒化アルミニウム、炭化シリコン、酸化ベリリウム
（ＢｅＯ）等の単体も使用可能である。
ば、アルミナ、窒化アルミニウム、炭化シリコン、酸化
ベリリウム等のセラミック粉末を適宜バインダー等と混
合して所望の形状に塑性形成し、表面に配線パターンを
形成したグリーンシートを多数積層した後焼成した多層
セラミック配線基板が使用できるが、それ以外にも、ム
ライト（３Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2）、ガラスセラミッ
ク、窒化アルミニウム、炭化シリコン、酸化ベリリウム
（ＢｅＯ）等の単体も使用可能である。
【００１２】セラミック基板への凹部の形成方法は、例
えば、形成する凹部の深さに応じて、予め凹部形状に型
抜きしたグリーンシートを所定枚数重ね合わせる、ある
いは、フォトレジストを塗布し、加工したい部分だけを
露出させてサンドブラスと処理することにより形成する
ことができるが、これらの方法に限定されるものではな
い。
えば、形成する凹部の深さに応じて、予め凹部形状に型
抜きしたグリーンシートを所定枚数重ね合わせる、ある
いは、フォトレジストを塗布し、加工したい部分だけを
露出させてサンドブラスと処理することにより形成する
ことができるが、これらの方法に限定されるものではな
い。
【００１３】セラミック基板の凹部に充填する樹脂材料
としては、通常の電気素子に多用される樹脂材料であれ
ば、いずれの材料も使用できるが、例えば、エポキシ樹
脂、ポリイミド樹脂などが好ましいものとして例示でき
る。
としては、通常の電気素子に多用される樹脂材料であれ
ば、いずれの材料も使用できるが、例えば、エポキシ樹
脂、ポリイミド樹脂などが好ましいものとして例示でき
る。
【００１４】樹脂の充填には、バーコート、ナイフコー
ト、スピンコート法などの塗布法により凹部と共にセラ
ミック基板全面に樹脂を供給する方法、あるいはディス
ペンサー等を用いて凹部のみに樹脂を供給する方法のい
ずれでも良く、樹脂表面とセラミック表面との表面高さ
を一致させるには、使用する樹脂に応じた硬化法を適用
した後、表面を研磨して平坦化すればよい。あるいは、
樹脂をセラミック基板に形成した凹部形状に別途硬化成
形した後、セラミック基板の凹部に接着してはめ込んで
も良い。尚、本発明において、表面高さを一致させると
は、完全に段差のない平坦状にする必要は必ずしもな
く、光素子と電気素子とをつなぐ配線が断線することな
く形成できる程度の段差があってもかまわないことを意
味する。
ト、スピンコート法などの塗布法により凹部と共にセラ
ミック基板全面に樹脂を供給する方法、あるいはディス
ペンサー等を用いて凹部のみに樹脂を供給する方法のい
ずれでも良く、樹脂表面とセラミック表面との表面高さ
を一致させるには、使用する樹脂に応じた硬化法を適用
した後、表面を研磨して平坦化すればよい。あるいは、
樹脂をセラミック基板に形成した凹部形状に別途硬化成
形した後、セラミック基板の凹部に接着してはめ込んで
も良い。尚、本発明において、表面高さを一致させると
は、完全に段差のない平坦状にする必要は必ずしもな
く、光素子と電気素子とをつなぐ配線が断線することな
く形成できる程度の段差があってもかまわないことを意
味する。
【００１５】第１の実施の形態 図１は第１の実施の形態を示す図である。セラミック多
層配線基板１が凹部２を有し、その凹部２に樹脂３が充
填されていて、セラミック多層配線基板１と凹部２に充
填した樹脂３の表面高さは一致しており、光素子５がセ
ラミック多層配線基板１上に、放熱フィン７を備えた電
気素子６がセラミック多層配線基板１の凹部２に充填し
た樹脂３上に実装されている。光素子と電気素子は電気
配線４を通じて最短距離で電気接続されている。
層配線基板１が凹部２を有し、その凹部２に樹脂３が充
填されていて、セラミック多層配線基板１と凹部２に充
填した樹脂３の表面高さは一致しており、光素子５がセ
ラミック多層配線基板１上に、放熱フィン７を備えた電
気素子６がセラミック多層配線基板１の凹部２に充填し
た樹脂３上に実装されている。光素子と電気素子は電気
配線４を通じて最短距離で電気接続されている。
【００１６】第２の実施の形態 図２は第２の実施の形態を示す図である。セラミック多
層配線基板１が凹部２を有し、その凹部２に電気絶縁樹
脂層８１と電気導体層８２からなる微細電気配線層８が
形成されていて、セラミック多層配線基板１と凹部２の
微細電気配線層８の表面高さは一致しており、光素子５
がセラミック多層配線基板１上に、放熱フィン７を備え
た電気素子６がセラミック多層配線基板１の凹部２の微
細電気配線層８上に実装されていて、光素子５と電気素
子６は電気配線４を通じて最短距離で電気接続されてい
る。
層配線基板１が凹部２を有し、その凹部２に電気絶縁樹
脂層８１と電気導体層８２からなる微細電気配線層８が
形成されていて、セラミック多層配線基板１と凹部２の
微細電気配線層８の表面高さは一致しており、光素子５
がセラミック多層配線基板１上に、放熱フィン７を備え
た電気素子６がセラミック多層配線基板１の凹部２の微
細電気配線層８上に実装されていて、光素子５と電気素
子６は電気配線４を通じて最短距離で電気接続されてい
る。
【００１７】
【実施例】実施例１ 図３に示す工程で図１の構造を作製する。まず、工程
（ａ）においてセラミック多層配線基板１を作製する。
アルミナ粉末、フラックス、有機バインダ、溶剤、可塑
剤をボールミル中で良く混合した後、ブレードによりキ
ャリアテープ上へ伸展し、乾燥させグリーンシートを作
製する。グリーンシートに金型で穴開けを行い、この中
へ金属粉末で作製した導体ペーストを充填し、導体パタ
ーンを印刷したものを複数枚積層して、焼成し、セラミ
ック多層配線基板１を作製する。凹部はグリーンシート
必要枚を金型を用いて穴を開けることにより形成する。
（ａ）においてセラミック多層配線基板１を作製する。
アルミナ粉末、フラックス、有機バインダ、溶剤、可塑
剤をボールミル中で良く混合した後、ブレードによりキ
ャリアテープ上へ伸展し、乾燥させグリーンシートを作
製する。グリーンシートに金型で穴開けを行い、この中
へ金属粉末で作製した導体ペーストを充填し、導体パタ
ーンを印刷したものを複数枚積層して、焼成し、セラミ
ック多層配線基板１を作製する。凹部はグリーンシート
必要枚を金型を用いて穴を開けることにより形成する。
【００１８】工程（ｂ）において、セラミック多層配線
基板１の凹部２に樹脂３を充填する。樹脂３をスピンコ
ート法により塗布した後、樹脂３に固有の温度で加熱を
行い、樹脂３を硬化させる。凹部以外に塗布された樹脂
を研磨することにより、凹部の樹脂３の表面とセラミッ
ク多層配線基板１の表面が一致するようにする。尚、こ
こでは、樹脂としてポリイミドを用いており、まず、前
駆体であるポリアミック酸のＮ−メチルピロリドン溶液
を、スピンコート法にて、凹部２を含む基板１表面に塗
布し、硬化温度３５０℃で熱硬化させてイミド化し、研
磨砥石を用いてセラミック基板が完全に露出するまで研
磨して凹部に樹脂を埋め込んだ。次に、凹部２に充填し
た樹脂３を含むセラミック基板全体にレジストを塗布、
露光、現像を行い、電気素子６と光素子５間の電気配
線、電気素子６の電気配線４を形成するためのパターニ
ングを行った後、銅メッキを施し、樹脂上に実装する電
気素子６とセラミック基板１に実装する光素子５間の電
気配線４と、セラミック多層配線基板１と電気素子６間
の電気配線４を、セラミック多層配線基板１と凹部２の
樹脂表面に形成する。
基板１の凹部２に樹脂３を充填する。樹脂３をスピンコ
ート法により塗布した後、樹脂３に固有の温度で加熱を
行い、樹脂３を硬化させる。凹部以外に塗布された樹脂
を研磨することにより、凹部の樹脂３の表面とセラミッ
ク多層配線基板１の表面が一致するようにする。尚、こ
こでは、樹脂としてポリイミドを用いており、まず、前
駆体であるポリアミック酸のＮ−メチルピロリドン溶液
を、スピンコート法にて、凹部２を含む基板１表面に塗
布し、硬化温度３５０℃で熱硬化させてイミド化し、研
磨砥石を用いてセラミック基板が完全に露出するまで研
磨して凹部に樹脂を埋め込んだ。次に、凹部２に充填し
た樹脂３を含むセラミック基板全体にレジストを塗布、
露光、現像を行い、電気素子６と光素子５間の電気配
線、電気素子６の電気配線４を形成するためのパターニ
ングを行った後、銅メッキを施し、樹脂上に実装する電
気素子６とセラミック基板１に実装する光素子５間の電
気配線４と、セラミック多層配線基板１と電気素子６間
の電気配線４を、セラミック多層配線基板１と凹部２の
樹脂表面に形成する。
【００１９】工程（ｂ）における電気配線４を形成する
様子をセラミック多層配線基板の上面から見たのが図５
である。図５の（ａ）において、凹部２の樹脂３の周り
に、光素子５実装用の電極９、電気素子用の電極１０が
セラミック多層配線基板１上に作製されている。図５の
（ａ）の構造に、上記の図３の工程（ｂ）を施すことに
より、セラミック多層配線基板１上の電極から凹部２の
樹脂３表面へ電気配線４が形成される（図５（ｂ））。
様子をセラミック多層配線基板の上面から見たのが図５
である。図５の（ａ）において、凹部２の樹脂３の周り
に、光素子５実装用の電極９、電気素子用の電極１０が
セラミック多層配線基板１上に作製されている。図５の
（ａ）の構造に、上記の図３の工程（ｂ）を施すことに
より、セラミック多層配線基板１上の電極から凹部２の
樹脂３表面へ電気配線４が形成される（図５（ｂ））。
【００２０】工程（ｃ）において、光素子（光発光素
子）５を金／錫半田ボール等を用いてセラミック基板１
に実装する。工程（ｄ）において、電気素子６を鉛／錫
半田ボール等を用いて、セラミック基板１の凹部２に充
填した樹脂３の表面に形成した電気配線に実装し、放熱
フィン７を付ける。以上の工程によって、図１に示す構
造を作製することができる。
子）５を金／錫半田ボール等を用いてセラミック基板１
に実装する。工程（ｄ）において、電気素子６を鉛／錫
半田ボール等を用いて、セラミック基板１の凹部２に充
填した樹脂３の表面に形成した電気配線に実装し、放熱
フィン７を付ける。以上の工程によって、図１に示す構
造を作製することができる。
【００２１】実施例２ 図４に示す工程で図２の構造を作製する。工程（ａ）に
おいてセラミック多層配線基板１を作製する。アルミナ
粉末、フラックス、有機バインダ、溶剤、可塑剤をボー
ルミル中で良く混合した後、ブレードによりキャリアテ
ープ上へ伸展し、乾燥させグリーンシートを作製する。
グリーンシートに金型で穴開けを行い、この中へ金属粉
末で作製した導体ペーストを充填し、導体パターンを印
刷したものを複数枚積層して、焼成し、セラミック多層
配線基板１を作製する。凹部はグリーンシート必要枚を
金型を用いて穴を開けることにより形成する。
おいてセラミック多層配線基板１を作製する。アルミナ
粉末、フラックス、有機バインダ、溶剤、可塑剤をボー
ルミル中で良く混合した後、ブレードによりキャリアテ
ープ上へ伸展し、乾燥させグリーンシートを作製する。
グリーンシートに金型で穴開けを行い、この中へ金属粉
末で作製した導体ペーストを充填し、導体パターンを印
刷したものを複数枚積層して、焼成し、セラミック多層
配線基板１を作製する。凹部はグリーンシート必要枚を
金型を用いて穴を開けることにより形成する。
【００２２】工程（ｂ）において、セラミック多層配線
基板１の凹部２に微細電気配線層８を作製する。凹部２
を有するセラミック多層配線基板１に電気絶縁用の感光
性ポリアミック酸溶液（溶媒：Ｎ−メチルピロリドン）
をスピンコート法により凹部を含めたセラミック基板全
体に塗布する。凹部に塗布された電気絶縁層８１として
機能する感光性ポリアミック酸溶液は、セラミック表面
よりも低い位置に塗布されているので、ステッパー等を
用いて波長３６５nm、露光量５００ｍＪ／ｃｍ 2程度で
露光を行う。次に現像を行い、凹部２以外に塗布した樹
脂は取り除くと同時に、凹部２内に形成した樹脂層には
電気絶縁層としてのパターンを形成する。続いて、窒素
雰囲気中、３５０℃で加熱を行い、感光性ポリアミック
酸を硬化させ、ポリイミドとする。凹部２内にポリイミ
ド膜を形成する際、凹部２の側面にもポリイミド膜８１
が成膜される。それを考慮して、電気配線の絶縁膜とし
て、ポリイミド膜の膜厚が一定となっている凹部側面付
近を除いた部分を用いる。又、凹部２内の側面付近では
ポリイミドがセラミック表面よりも高く成膜されるの
で、砥石で切削し、セラミック基板と表面高さを合わせ
る。次に、メッキレジストをスピンコータ、噴霧式レジ
スト塗布装置等を用いて塗布し、露光・現像して、電気
導体層のパターニングを行った後、銅メッキを施し、電
気導体層８２を形成する。前記の電気絶縁層形成、電気
導体層形成を必要回数繰り返すことにより、目的の微細
電気配線層８をセラミック多層配線基板１の凹部２に作
製する。凹部に微細電気配線層８を、セラミック基板と
表面が一致するまで形成した後、凹部２の微細電気配線
層８を含むセラミック基板全体にレジストを塗布、露
光、現像を行い、電気素子と光素子間の電気配線を形成
するためのパターニングを行った後、銅メッキを施し、
微細電気配線８上に実装する電気素子６と、セラミック
基板に実装する光素子５間の電気配線を基板表面に形成
する。
基板１の凹部２に微細電気配線層８を作製する。凹部２
を有するセラミック多層配線基板１に電気絶縁用の感光
性ポリアミック酸溶液（溶媒：Ｎ−メチルピロリドン）
をスピンコート法により凹部を含めたセラミック基板全
体に塗布する。凹部に塗布された電気絶縁層８１として
機能する感光性ポリアミック酸溶液は、セラミック表面
よりも低い位置に塗布されているので、ステッパー等を
用いて波長３６５nm、露光量５００ｍＪ／ｃｍ 2程度で
露光を行う。次に現像を行い、凹部２以外に塗布した樹
脂は取り除くと同時に、凹部２内に形成した樹脂層には
電気絶縁層としてのパターンを形成する。続いて、窒素
雰囲気中、３５０℃で加熱を行い、感光性ポリアミック
酸を硬化させ、ポリイミドとする。凹部２内にポリイミ
ド膜を形成する際、凹部２の側面にもポリイミド膜８１
が成膜される。それを考慮して、電気配線の絶縁膜とし
て、ポリイミド膜の膜厚が一定となっている凹部側面付
近を除いた部分を用いる。又、凹部２内の側面付近では
ポリイミドがセラミック表面よりも高く成膜されるの
で、砥石で切削し、セラミック基板と表面高さを合わせ
る。次に、メッキレジストをスピンコータ、噴霧式レジ
スト塗布装置等を用いて塗布し、露光・現像して、電気
導体層のパターニングを行った後、銅メッキを施し、電
気導体層８２を形成する。前記の電気絶縁層形成、電気
導体層形成を必要回数繰り返すことにより、目的の微細
電気配線層８をセラミック多層配線基板１の凹部２に作
製する。凹部に微細電気配線層８を、セラミック基板と
表面が一致するまで形成した後、凹部２の微細電気配線
層８を含むセラミック基板全体にレジストを塗布、露
光、現像を行い、電気素子と光素子間の電気配線を形成
するためのパターニングを行った後、銅メッキを施し、
微細電気配線８上に実装する電気素子６と、セラミック
基板に実装する光素子５間の電気配線を基板表面に形成
する。
【００２３】工程（ｂ）における電気配線４を形成する
様子をセラミック多層配線基板１の上面から見たのが図
６である。図６の（ａ）において、凹部２の微細電気配
線層８の横に、光素子５実装用の電極９がセラミック多
層配線基板１上に作製されている。図６の（ａ）の構造
に、上記の図４・工程（ｂ）を施すことにより、セラミ
ック多層配線基板１上の電極９から凹部２の電気導体層
８２へ電気配線４が形成される（図６（ｂ））。
様子をセラミック多層配線基板１の上面から見たのが図
６である。図６の（ａ）において、凹部２の微細電気配
線層８の横に、光素子５実装用の電極９がセラミック多
層配線基板１上に作製されている。図６の（ａ）の構造
に、上記の図４・工程（ｂ）を施すことにより、セラミ
ック多層配線基板１上の電極９から凹部２の電気導体層
８２へ電気配線４が形成される（図６（ｂ））。
【００２４】工程（ｃ）において、光素子（光発光素
子）５を金／錫半田ボール等を用いてセラミック基板に
実装する。工程（ｄ）において、電気素子６を鉛／錫半
田ボール等を用いて、セラミック基板の凹部に形成され
た微細電気配線層上に実装し、放熱フィン７を付ける。
以上の工程によって、図２に示す構造を作製することが
できる。
子）５を金／錫半田ボール等を用いてセラミック基板に
実装する。工程（ｄ）において、電気素子６を鉛／錫半
田ボール等を用いて、セラミック基板の凹部に形成され
た微細電気配線層上に実装し、放熱フィン７を付ける。
以上の工程によって、図２に示す構造を作製することが
できる。
【００２５】実施例３ 図４に示す工程で図２の構造を作製する。工程（ａ）に
おいてセラミック多層配線基板１を作製する。アルミナ
粉末、フラックス、有機バインダ、溶剤、可塑剤をボー
ルミル中で良く混合した後、ブレードによりキャリアテ
ープ上へ伸展し、乾燥させグリーンシートを作製する。
グリーンシートに金型で穴開けを行い、この中へ金属粉
末で作製した導体ペーストを充填し、導体パターンを印
刷したものを複数枚積層して、焼成し、セラミック多層
配線基板１を作製する。凹部はグリーンシート必要枚を
金型を用いて穴を開けることにより形成する。
おいてセラミック多層配線基板１を作製する。アルミナ
粉末、フラックス、有機バインダ、溶剤、可塑剤をボー
ルミル中で良く混合した後、ブレードによりキャリアテ
ープ上へ伸展し、乾燥させグリーンシートを作製する。
グリーンシートに金型で穴開けを行い、この中へ金属粉
末で作製した導体ペーストを充填し、導体パターンを印
刷したものを複数枚積層して、焼成し、セラミック多層
配線基板１を作製する。凹部はグリーンシート必要枚を
金型を用いて穴を開けることにより形成する。
【００２６】工程（ｂ）において、セラミック多層配線
基板１の凹部２に微細電気配線層８を作製する。凹部２
を有するセラミック多層配線基板１に電気絶縁用のポリ
アミック酸溶液（溶媒：Ｎ−メチルピロリドン）をスピ
ンコート法により凹部を含めたセラミック基板全体に塗
布する。窒素雰囲気中、３５０℃で加熱を行い、ポリア
ミック酸を硬化させ、ポリイミドとする。凹部２内にポ
リイミド膜を形成する際、凹部２の側面にもポリイミド
膜８１が成膜される。それを考慮して、電気配線の絶縁
膜として、ポリイミド膜８１の膜厚が一定となっている
凹部側面付近を除いた部分を用いる。次に、レーザを用
いてポリイミド膜８１にビアを空け、絶縁パターンを形
成する。続いてメッキレジストをスピンコータ、噴霧式
レジスト塗布装置等を用いて塗布し、露光・現像して、
電気導体層のパターニングを行った後、銅メッキを施
し、電気導体層８２を形成する。前記の電気絶縁層形
成、電気導体層形成を必要回数繰り返すことにより、目
的の微細電気配線層８をセラミック多層配線基板１の凹
部２に作製する。凹部以外に成膜された樹脂などは砥石
で研磨して除去する。凹部に微細電気配線層８を、セラ
ミック基板と表面が一致するまで形成した後、凹部の微
細電気配線を含むセラミック基板全体にレジストを塗
布、露光、現像を行い、電気素子と光素子間の電気配線
を形成するためのパターニングを行った後、銅メッキを
施し、微細電気配線８上に実装する電気素子６と、セラ
ミック基板に実装する光素子５間の電気配線を基板表面
に形成する。
基板１の凹部２に微細電気配線層８を作製する。凹部２
を有するセラミック多層配線基板１に電気絶縁用のポリ
アミック酸溶液（溶媒：Ｎ−メチルピロリドン）をスピ
ンコート法により凹部を含めたセラミック基板全体に塗
布する。窒素雰囲気中、３５０℃で加熱を行い、ポリア
ミック酸を硬化させ、ポリイミドとする。凹部２内にポ
リイミド膜を形成する際、凹部２の側面にもポリイミド
膜８１が成膜される。それを考慮して、電気配線の絶縁
膜として、ポリイミド膜８１の膜厚が一定となっている
凹部側面付近を除いた部分を用いる。次に、レーザを用
いてポリイミド膜８１にビアを空け、絶縁パターンを形
成する。続いてメッキレジストをスピンコータ、噴霧式
レジスト塗布装置等を用いて塗布し、露光・現像して、
電気導体層のパターニングを行った後、銅メッキを施
し、電気導体層８２を形成する。前記の電気絶縁層形
成、電気導体層形成を必要回数繰り返すことにより、目
的の微細電気配線層８をセラミック多層配線基板１の凹
部２に作製する。凹部以外に成膜された樹脂などは砥石
で研磨して除去する。凹部に微細電気配線層８を、セラ
ミック基板と表面が一致するまで形成した後、凹部の微
細電気配線を含むセラミック基板全体にレジストを塗
布、露光、現像を行い、電気素子と光素子間の電気配線
を形成するためのパターニングを行った後、銅メッキを
施し、微細電気配線８上に実装する電気素子６と、セラ
ミック基板に実装する光素子５間の電気配線を基板表面
に形成する。
【００２７】その後実施例２と同様に図６の（ａ）の構
造に、上記の図４・工程（ｂ）を施すことにより、図６
（ｂ）に示すようなセラミック多層配線基板１上の電極
９から凹部２の電気導体層８２へ電気配線４が形成され
る。
造に、上記の図４・工程（ｂ）を施すことにより、図６
（ｂ）に示すようなセラミック多層配線基板１上の電極
９から凹部２の電気導体層８２へ電気配線４が形成され
る。
【００２８】工程（ｃ）において、光素子（光発光素
子）５を金／錫半田ボール等を用いてセラミック基板に
実装する。工程（ｄ）において、電気素子６を鉛／錫半
田ボール等を用いて、セラミック基板の凹部に形成され
た微細電気配線層上に実装し、放熱フィン７を付ける。
以上の工程によって、図２に示す構造を作製することが
できる。
子）５を金／錫半田ボール等を用いてセラミック基板に
実装する。工程（ｄ）において、電気素子６を鉛／錫半
田ボール等を用いて、セラミック基板の凹部に形成され
た微細電気配線層上に実装し、放熱フィン７を付ける。
以上の工程によって、図２に示す構造を作製することが
できる。
【００２９】実施例４ 実施例１の工程（ｂ）のみを変更した例である。変更の
方法は、凹部に充填する樹脂３を、凹部２を有するセラ
ミック多層配線基板１に直接形成するのではなく、他基
板において樹脂をスピンコート、加熱して作製する。次
に、充填する樹脂３をセラミック多層配線基板１の凹部
２の大きさに切断して、他基板から剥離する。または、
感光性の樹脂を用いて、露光・現像を行うことで凹部２
の大きさに樹脂を加工して、他基板から剥離してもよ
い。前記の方法で得た樹脂３をセラミック多層配線基板
１の凹部２に、接着させる。接着剤としては、エポキシ
系、ポリイミド系、シリコーン系などの接着剤が使用で
きる。
方法は、凹部に充填する樹脂３を、凹部２を有するセラ
ミック多層配線基板１に直接形成するのではなく、他基
板において樹脂をスピンコート、加熱して作製する。次
に、充填する樹脂３をセラミック多層配線基板１の凹部
２の大きさに切断して、他基板から剥離する。または、
感光性の樹脂を用いて、露光・現像を行うことで凹部２
の大きさに樹脂を加工して、他基板から剥離してもよ
い。前記の方法で得た樹脂３をセラミック多層配線基板
１の凹部２に、接着させる。接着剤としては、エポキシ
系、ポリイミド系、シリコーン系などの接着剤が使用で
きる。
【００３０】実施例５ 実施例２、３の工程（ｂ）のみを変更した例である。変
更の方法は、微細電気配線層８を、凹部２を有するセラ
ミック多層配線基板１に直接形成するのではなく、他基
板において実施例２、３の微細電気配線層８を作る方法
と同様にして作製する。次に、微細電気配線層８をセラ
ミック多層配線基板１の凹部２の大きさに切断した後、
他基板から剥離して、セラミック多層配線基板１の凹部
２において、図７に示すように、半田１１を用いてセラ
ミック多層配線基板と微細電気配線層８を電気接合させ
る。
更の方法は、微細電気配線層８を、凹部２を有するセラ
ミック多層配線基板１に直接形成するのではなく、他基
板において実施例２、３の微細電気配線層８を作る方法
と同様にして作製する。次に、微細電気配線層８をセラ
ミック多層配線基板１の凹部２の大きさに切断した後、
他基板から剥離して、セラミック多層配線基板１の凹部
２において、図７に示すように、半田１１を用いてセラ
ミック多層配線基板と微細電気配線層８を電気接合させ
る。
【００３１】実施例６ 図１又は２に示すような構造において、光素子５から発
生する熱を効果的に放熱させるために、セラミック多層
配線基板１のセラミック材料を熱伝導性の良い、窒化ア
ルミニウムや炭化シリコン、酸化ベリリウムにする。
生する熱を効果的に放熱させるために、セラミック多層
配線基板１のセラミック材料を熱伝導性の良い、窒化ア
ルミニウムや炭化シリコン、酸化ベリリウムにする。
【００３２】実施例７ 図１又は２に示すような構造において、光素子５をダイ
ボンディングする場合、温度変化による光素子５とセラ
ミック多層配線基板１間の熱膨張差によって光素子に生
じるひずみが小さくなるように、セラミック多層配線基
板１のセラミック材料を、光素子５の材料の熱膨張係数
に近い材料にする。ここでは、セラミック材料として窒
化アルミニウム（熱膨張係数：４．６×１０-6（１／
Ｋ））、光素子としてＧａＡｓレーザダイオード（熱膨
張係数：４．７×１０-6（１／Ｋ））を使用した。
ボンディングする場合、温度変化による光素子５とセラ
ミック多層配線基板１間の熱膨張差によって光素子に生
じるひずみが小さくなるように、セラミック多層配線基
板１のセラミック材料を、光素子５の材料の熱膨張係数
に近い材料にする。ここでは、セラミック材料として窒
化アルミニウム（熱膨張係数：４．６×１０-6（１／
Ｋ））、光素子としてＧａＡｓレーザダイオード（熱膨
張係数：４．７×１０-6（１／Ｋ））を使用した。
【００３３】セラミック多層配線基板の凹部は必要個設
けてよく、セラミック材料、セラミック多層配線基板の
作製方法、凹部における高密度多層配線層の作製方法、
凹部における樹脂の充填方法、電気素子や光素子の実装
方法などはいかなる方法を用いてもよい。なお、本発明
は上述の実施例に何ら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種々の変更・改良等を加える
ことは何ら差し支えない。
けてよく、セラミック材料、セラミック多層配線基板の
作製方法、凹部における高密度多層配線層の作製方法、
凹部における樹脂の充填方法、電気素子や光素子の実装
方法などはいかなる方法を用いてもよい。なお、本発明
は上述の実施例に何ら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種々の変更・改良等を加える
ことは何ら差し支えない。
【００３４】
【発明の効果】セラミック基板上に光素子、特に熱によ
る影響の大きいＬＤなどの光発光素子を実装し、セラミ
ック基板の凹部に形成した樹脂上に電気素子を実装すれ
ば、電気素子と光素子の間の熱干渉を抑えることがで
き、光軸ずれが起こりにくくなり、又、セラミック基板
と凹部樹脂との表面高さを一致させることで、電気素子
と光素子間の電気配線長を短くすることができ、また高
密度化も一層進めることができる。特に凹部に形成した
樹脂を電気絶縁層として微細電気配線層を該凹部に形成
し、その上に電気素子を実装することで、電気素子の微
細配線化にも対応できる。
る影響の大きいＬＤなどの光発光素子を実装し、セラミ
ック基板の凹部に形成した樹脂上に電気素子を実装すれ
ば、電気素子と光素子の間の熱干渉を抑えることがで
き、光軸ずれが起こりにくくなり、又、セラミック基板
と凹部樹脂との表面高さを一致させることで、電気素子
と光素子間の電気配線長を短くすることができ、また高
密度化も一層進めることができる。特に凹部に形成した
樹脂を電気絶縁層として微細電気配線層を該凹部に形成
し、その上に電気素子を実装することで、電気素子の微
細配線化にも対応できる。
【図１】第１の実施の形態、実施例１、４、６、７を示
す図で、セラミック多層配線基板の凹部に樹脂を電気絶
縁層として用いた微細配線が形成されており、その上に
電気素子、セラミック基板上に光素子が実装されてい
る。
す図で、セラミック多層配線基板の凹部に樹脂を電気絶
縁層として用いた微細配線が形成されており、その上に
電気素子、セラミック基板上に光素子が実装されてい
る。
【図２】第２の実施の形態、実施例２、３、５、６、７
を示す図で、セラミック多層配線基板の凹部に樹脂を充
填しており、その上に電気素子、セラミック基板上に光
素子が実装されている。
を示す図で、セラミック多層配線基板の凹部に樹脂を充
填しており、その上に電気素子、セラミック基板上に光
素子が実装されている。
【図３】第１の実施の形態、実施例１、６、７の製造工
程を示す図である。
程を示す図である。
【図４】第２の実施の形態、実施例２、３、６、７の製
造工程を示す図である。
造工程を示す図である。
【図５】実施例１の工程（ｂ）を詳細に説明するため
の、セラミック多層配線基板の上面図である。
の、セラミック多層配線基板の上面図である。
【図６】実施例２、３の工程（ｂ）を詳細に説明するた
めのセラミック多層配線基板の上面図である。
めのセラミック多層配線基板の上面図である。
【図７】実施例５の構造を示す図である。
１ セラミック多層配線基板 ２ 凹部 ３ 樹脂 ４ 電気配線 ５ 光素子 ６ 電気素子 ７ 放熱フィン ８ 微細電気配線層 ８１ 電気絶縁樹脂層（ポリイミド膜） ８２ 電気導体層 ９ セラミック多層配線基板の光素子実装用電極 １０ セラミック多層配線基板の電気素子用電極 １１ 半田
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０５Ｋ 3/46 Ｈ０５Ｋ 3/46 Ｑ Ｌ Ｔ Ｈ０１Ｌ 23/12 Ｆ (72)発明者 嶋田 勇三 東京都港区芝五丁目７番１号 日本電気株 式会社内 Ｆターム(参考） 2H037 AA01 BA02 BA11 DA03 DA06 DA38 5E338 AA03 AA16 AA18 BB63 BB75 CC01 EE01 5E346 AA12 CC08 CC16 EE02 FF45 HH16 5F073 BA01 EA28 FA15 FA16 FA22 FA30
Claims (14)
- 【請求項１】 セラミック基板が凹部を有し、その凹部
が樹脂で充填されており、少なくとも光発光素子部がセ
ラミック基板上に、電気素子がセラミック基板凹部の樹
脂上に実装されている光素子電気素子搭載セラミック基
板。 - 【請求項２】 前記セラミック基板が多層配線基板であ
ることを特徴とする請求項１に記載の光素子電気素子搭
載セラミック基板。 - 【請求項３】 前記凹部に充填される樹脂表面とセラミ
ック基板表面とが一致していることを特徴とする請求項
１又は２に記載の光素子電気素子搭載セラミック基板。 - 【請求項４】 前記凹部に充填される樹脂を電気絶縁層
として、該凹部に微細電気配線層が形成されていること
を特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光
素子電気素子搭載セラミック基板。 - 【請求項５】 前記凹部に充填される樹脂は、該凹部内
で硬化させたものである請求項１乃至４のいずれか１項
に記載の光素子電気素子搭載セラミック基板。 - 【請求項６】 前記凹部に充填される樹脂は、該凹部形
状に硬化成形した後、該凹部にはめ込まれたものである
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光素子電気素子
搭載セラミック基板。 - 【請求項７】 前記セラミック基板を主に構成するセラ
ミック材料は、光発光素子の材料に近い熱膨張係数を有
することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に
記載の光素子電気素子搭載セラミック基板。 - 【請求項８】 セラミック基板に凹部を形成する工程、
該凹部に樹脂を充填する工程、セラミック基板上に光素
子を、該凹部に充填した樹脂上に電気素子を実装する工
程を有することを特徴とする光素子電気素子搭載セラミ
ック基板の製造方法。 - 【請求項９】 前記セラミック基板を多層配線構造に形
成する工程を有する請求項８に記載の光素子電気素子搭
載セラミック基板の製造方法。 - 【請求項１０】 前記凹部に充填した樹脂を平坦化して
セラミック基板表面と高さを一致させる工程を有するこ
とを特徴とする請求項８又は９に記載の光素子電気素子
搭載セラミック基板の製造方法。 - 【請求項１１】 前記凹部に充填される樹脂を電気絶縁
層として、該凹部に微細電気配線層を形成する工程を有
することを特徴とする請求項８乃至１０のいずれか１項
に記載の光素子電気素子搭載セラミック基板の製造方
法。 - 【請求項１２】 前記凹部に充填される樹脂を、該凹部
内で硬化させることを特徴とする請求項８乃至１１のい
ずれか１項に記載の光素子電気素子搭載セラミック基板
の製造方法。 - 【請求項１３】 前記凹部に充填される樹脂を、該凹部
形状に硬化成形した後、該凹部にはめ込むことを特徴と
する請求項８乃至１１のいずれか１項に記載の光素子電
気素子搭載セラミック基板の製造方法。 - 【請求項１４】 前記セラミック基板を、光発光素子の
材料に近い熱膨張係数を有する材料を主構成成分として
形成することを特徴とする請求項８乃至１３のいずれか
１項に記載の光素子電気素子搭載セラミック基板の製造
方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16722299A JP4345138B2 (ja) | 1999-06-14 | 1999-06-14 | 光素子電気素子搭載セラミック基板 |
| US09/593,128 US6477284B1 (en) | 1999-06-14 | 2000-06-13 | Photo-electric combined substrate, optical waveguide and manufacturing process therefor |
| US10/254,652 US20030053765A1 (en) | 1999-06-14 | 2002-09-26 | Photo-electric combined substrate |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16722299A JP4345138B2 (ja) | 1999-06-14 | 1999-06-14 | 光素子電気素子搭載セラミック基板 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000357770A true JP2000357770A (ja) | 2000-12-26 |
| JP4345138B2 JP4345138B2 (ja) | 2009-10-14 |
Family
ID=15845717
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16722299A Expired - Fee Related JP4345138B2 (ja) | 1999-06-14 | 1999-06-14 | 光素子電気素子搭載セラミック基板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4345138B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005179147A (ja) * | 2003-12-22 | 2005-07-07 | Matsushita Electric Works Ltd | 光電変換素子実装用セラミックス基板 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9843395B2 (en) | 2013-05-29 | 2017-12-12 | FCI Asia Pte. Ltd. | On board transceiver |
-
1999
- 1999-06-14 JP JP16722299A patent/JP4345138B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005179147A (ja) * | 2003-12-22 | 2005-07-07 | Matsushita Electric Works Ltd | 光電変換素子実装用セラミックス基板 |
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| JP4345138B2 (ja) | 2009-10-14 |
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