特開 2023-136531 配線基板および配線基板の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023136531

(43)【公開日】2023-09-29

(54)【発明の名称】配線基板および配線基板の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H05K 3/06 20060101AFI20230922BHJP

【ＦＩ】

H05K3/06 H

H05K3/06 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022042259

(22)【出願日】2022-03-17

(71)【出願人】

【識別番号】000166948

【氏名又は名称】シチズンファインデバイス株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】000001960

【氏名又は名称】シチズン時計株式会社

(72)【発明者】

【氏名】宮本 光教

(72)【発明者】

【氏名】関根 俊秀

【テーマコード（参考）】

5E339

【Ｆターム（参考）】

5E339AD01

5E339BC01

5E339BE13

5E339CD06

5E339CE04

5E339CE13

5E339CF07

5E339CF16

5E339CF17

5E339EE01

(57)【要約】

【課題】下地膜とはんだ膜とを備えた配線基板において、下地膜とはんだ膜との外形を容易に一致させることが可能な配線基板および配線基板の製造方法を提供する。
【解決手段】基板１１上に形成された金属膜１２、１３と金属膜１２、１３上に形成されたはんだ膜１４とを備える配線基板１０において、前記金属膜は、第１金属膜１２と第１金属膜１２と異なる金属材料を含む第２金属膜１３とを有し、第２金属膜１３は、第１金属膜１２の周囲でありはんだ膜１４の外形に沿って配置されている配線基板１０とする。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板上に形成された金属膜と前記金属膜上に形成されたはんだ膜とを備える配線基板において、前記金属膜は、第１金属膜と前記第１金属膜と異なる金属材料を含む第２金属膜とを有し、前記第２金属膜は、前記第１金属膜の周囲の少なくとも一部であり前記はんだ膜の外形に沿って配置されていることを特徴とする配線基板。

【請求項2】

前記第１金属膜は貴金属を含み、前記第２金属膜は貴金属を含まないことを特徴とする請求項１に記載の配線基板。

【請求項3】

前記第１金属膜は基板表面からＴｉ膜、Ｐｔ膜およびＡｕ膜が積層された積層膜であり、前記第２金属膜はＴｉＷ膜であることを特徴とする請求項２に記載の配線基板。

【請求項4】

基板上に第１金属膜を形成する工程と、
前記基板上であり前記第１金属膜の周囲の少なくとも一部に前記第１金属膜と異なる金属材料を含む第２金属膜を形成する工程と、
前記第１金属膜の全面、および前記第１金属膜と近接する領域の前記第２金属膜上にはんだ膜を形成する工程と、
前記はんだ膜から露出した前記第２金属膜を除去する工程と、
を備えたことを特徴とする配線基板の製造方法。

【請求項5】

前記第２金属膜を除去する工程は、前記はんだ膜をマスクとして前記第２金属膜をウェットエッチングすることを特徴とする請求項４に記載の配線基板の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

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。

【背景技術】

【0002】

レーザ素子などの電子部品の実装に際しては、例えば、電子部品を配線基板の所定位置に配置し、配線基板に形成されたはんだ膜を溶融、固化することで電子部品を配線基板に接合する方法が採用されている。特許文献１には、半導体レーザをサブマウントに実装した半導体レーザ光源が開示されている。この半導体レーザ光源は、サブマウント基板の上側に例えばＴｉ層、Ｐｔ層、Ａｕ層、およびバリア層からなる下地層とはんだ層とからなる配線を備え、サブマウントのはんだ層と半導体レーザの接合面とを接合している。この半導体レーザ光源においては、バリア層上における壁部で囲まれる領域にはんだ層を配置し、半導体レーザを壁部の内面に対して予め定められた間隔を開けるとともに、半導体レーザの出力端をサブマウントのはんだ層の端から突出させて接合することで、溶融されたはんだ層の余剰な濡れ拡がりを規制し半導体レーザ光源の出力特性や信頼性が向上できるとしている。

【0003】

また、サブマウントに代表される配線基板は、例えば特許文献２に開示されるように、フォトリソグラフィ技術を利用してサブマウント基板に配線をパターニングし、ダイシングによってサブマウント基板を所定寸法に分割することで製造される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１５－１７３２１８号公報

【特許文献2】特開２００６－２８６９４５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

レーザ素子などの電子部品を配線基板の縁端部まで、または縁端部より突出して実装する際には、電子部品の接合強度や放熱性を十分に確保するため、はんだ膜と下地膜の両者を配線基板の縁端部まで形成することが求められている。また、下地膜の最表層にはんだ膜より高い延性をもつＡｕ膜などが採用され、その下地膜が露出した状態でその下地膜上が切断された場合、はんだ膜上を切断した場合と比較して切断によるバリの発生が起きやすい。以上のことから、配線基板においては特別な理由によって下地膜を露出させることが必要とされない部位では、可能な限り下地膜をはんだ膜より露出させず、はんだ膜と下地膜との外形を一致させておくことが好ましい。

【0006】

しかし、フォトリソグラフィ技術を利用した配線形成においては、はんだ膜と下地膜の両者の外形を一致させ形成することは困難である。これは、例えば、配線を形成するために利用するレジスト膜のパターニング精度や、配線に採用した材料によってはウェットエッチング法、ドライエッチング法、リフトオフ法などの配線のパターニング手段に制限を受けてしまうことに起因する。本発明は、このような課題に鑑み、下地膜とはんだ膜とを備えた配線基板において、下地膜とはんだ膜の外形を容易に一致させることが可能な配線基板および配線基板の製造方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

基板上に形成された金属膜と前記金属膜上に形成されたはんだ膜とを備える配線基板において、前記金属膜は、第１金属膜と前記第１金属膜と異なる金属材料を含む第２金属膜とを有し、前記第２金属膜は、前記第１金属膜の周囲の少なくとも一部であり前記はんだ膜の外形に沿って配置されている配線基板とする。
ここで、前記第１金属膜は貴金属を含み、前記第２金属膜は貴金属を含まない配線基板としてもよい。
さらに、前記第１金属膜は基板表面からＴｉ膜、Ｐｔ膜およびＡｕ膜が積層された積層膜であり、前記第２金属膜はＴｉＷ膜である配線基板としてもよい。
また、基板上に第１金属膜を形成する工程と、前記基板上であり前記第１金属膜の周囲の少なくとも一部に前記第１金属膜と異なる金属材料を含む第２金属膜を形成する工程と、前記第１金属膜の全面、および前記第１金属膜と近接する領域の前記第２金属膜上にはんだ膜を形成する工程と、前記はんだ膜から露出した前記第２金属膜を除去する工程と、を備えた配線基板の製造方法とする。
ここで、前記第２金属膜を除去する工程は、前記はんだ膜をマスクとして前記第２金属膜をウェットエッチングする配線基板の製造方法としてもよい。

【発明の効果】

【0008】

本発明の配線基板および配線基板の製造方法によれば、下地膜とはんだ膜との外形が一致した配線基板を容易に提供することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明に係る配線基板の一実施例を示す断面模式図である。

【図2】本発明に係る配線基板の製造方法の一実施例を示す断面模式図である。

【図3】本発明に係る配線基板の製造方法の一実施例を示す断面模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下図面を参照して、本発明の配線基板および配線基板の製造方法の一実施例について説明する。

【0011】

図１は、本発明に係る配線基板の一実施例を示す断面模式図であり、（ａ）は配線基板の正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ－Ａ断面図である。配線基板１０は、矩形状の基板１１と、基板１１の一方の面上に形成された第１下地膜１２および第１下地膜１２と異なる材料を含む第２下地膜１３、第１下地膜１２と第２下地膜１３の上に形成されたはんだ膜１４とを備える。第１下地膜１２は、基板１１の端部から所定の間隔をもって基板１１の一方の面のほぼ全面に形成され、その一部に延出部１２１を備える。第１下地膜１２における延出部１２１は、基板１１の端部から所定の間隔を有することなく形成され、第１下地膜１２は延出部１２１において基板１１の端部まで形成されている。また、第２下地膜１３は、第１下地膜１２の周囲の一部に形成されている。より具体的には、第２下地膜１３は第１下地膜１２の延出部１２１における基板１１の端部と接する辺を除いた辺の周囲２箇所に形成されており、第２下地膜１３の一辺は基板１１の端部まで形成されている。また、はんだ膜１４は矩形状であり、第１下地膜１２における延出部１２１と延出部１２１と接続された部位の一部および第２下地膜１３の上部に形成され、はんだ膜１４の一辺は基板１１における第１下地膜１２の延出部１２１が形成された端部まで形成されている。ここで、はんだ膜１４の一部においてはんだ膜１４の端部と第２下地膜１３の端部とは、基板１１の一方の面に直交する方向において略同一直線上にあり、はんだ膜１４の外形と第２下地膜１３の外形は一致している。したがって、第２下地膜１２ははんだ膜１４から露出することなく配置されている。なお、配線基板１０は、第１下地膜１２は延出部１２１を除く部分でその一部がはんだ膜１４から外部に露出した構成であるが、この露出した第１下地膜１２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される。

【0012】

配線基板１０に用いられる下地膜には、はんだ膜１４と基板１１への密着性と、下地膜や基板１１の成分がはんだ膜１４へ拡散することを防止する拡散防止性とが求められる。本実施例の配線基板１０は、第１下地膜１２を主に密着性、拡散防止性を持つ材料によって構成し、第１下地膜１２の周囲に配置した第２下地膜１３を密着性およびはんだ膜１４と外形とを後述する製造過程において容易に一致させることが可能な材料によって構成したことを特徴としている。

【0013】

基板１１は、例えばＹ_２Ｏ_３をバインダーとして添加されたＡｌＮ焼結体を用いることできる。レーザ素子などの発熱体を配線基板１０に搭載する場合には、配線基板１０は高い熱伝導率を有することが望ましく、その観点から、基板１１にＳｉＣ基板やその他のセラミックスを用いることができる。基板１１は、表面が研磨されていることが望ましいが、研削面や焼結後そのままの面でも構わない。

【0014】

第１下地膜１２は、貴金属を含む積層の金属膜であり、基板１１に近い側よりＴｉ膜、Ｐｔ膜、Ａｕ膜が積層された積層膜によって構成されている。ここで、Ｔｉ膜は基板１１に対しての密着性を得るための密着層、Ｐｔ膜は基板１１へのはんだの浸食を防ぐ拡散防止層、Ａｕ膜ははんだ膜１４の密着や濡れを得るための電極層として機能する。この密着層を形成する材料としては、Ｔｉのほかに、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｔａやこれらの化合物、これらの材料を含む合金などを用いることができる。

【0015】

第２下地膜１３は、貴金属を含まない単層の金属膜であり、ＴｉＷ合金によって構成されている。配線基板１０は例えばフォトリソグラフィ技術を利用して製造されるが、その際にパターニングされる金属膜に貴金属を含む場合、貴金属が化学的に安定であることより基板１１や製造過程で用いるフォトレジスト膜を侵さずに処理する方法は現実的に存在せず、ウェットエッチング法による処理は実質的に採用できない。ここでは、第２下地膜１３に貴金属を含まない構成としたため、第２下地膜１３のパターニング手段としてウェットエッチング法を採用することができ、はんだ膜１４と第２下地膜１３それぞれの外形を一致させるために有効である。第２下地膜１３としては、基板１１と密着し、はんだ膜１４との濡れ性のよい材料で構成することが好ましく、ＴｉＷのほかに、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｔｉ、ＴｉＮ、ＴａＮやこれらの化合物、これらの材料を含む合金などを用いることができる。

【0016】

はんだ膜１４は、ＡｕＳｎはんだによって構成されている。はんだ膜１４の材料としてはＡｕＳｎはんだのほかに、ＡｕＧｅ系はんだ、ＳｎＡｇ系はんだ、ＳｎＣｕ系はんだ、ＳｎＢｉ系はんだ、ＳｎＳｂ系はんだ、ＳｎＡｇＣｕ系はんだ、ＳｎＩｎ系はんだなどを用いることができる。

【0017】

次に、配線基板１０の製造方法について説明する。図２および図３は、本発明に係る配線基板１０の製造方法の一実施例を示す断面模式図であり、図１における配線基板１０のＡ－Ａ断面を示している。配線基板１０は以下の工程により製造される。

【0018】

［第１金属膜形成工程：図２（ａ）］
まず、基板１１となる基材１１１を準備し、基材１１１の一方の面の全面に第１下地膜１２を構成する材料からなる第１金属膜１１２を形成する。第１金属膜１１２の形成は、第１下地膜１２を構成するＴｉ膜、Ｐｔ膜およびＡｕ膜を構成する各材料を蒸着法やスパッタリング法などで順に形成することで行う。

【0019】

［第１レジストパターン形成工程：図２（ｂ）］
次に、基材１１１に形成された第１金属膜１１２上に配線基板１０の第１下地膜１２に対応する領域に第１レジスト膜１１５を形成する。第１レジスト膜１１５は、まず第１金属膜１１２の全面にレジスト膜形成し、フォトリソグラフィにより第１下地膜１２に対応する領域を残すようパターニングする。第１レジスト膜１１５としては、液体レジストやドライフィルムレジストを利用することができる。

【0020】

［第１金属膜エッチング工程：図２（ｃ）］
次に、第１レジスト膜１１５をマスクとして第１レジスト膜１１５に覆われていない第１金属膜１１２をエッチングする。第１金属膜１１２は、第１下地膜１２を構成するＰｔ膜を含むことよりウェットエッチング法による除去は困難であるため、ドライエッチング法、具体的にはＡｒイオンによるミリングによって行う。エッチングによって不要部分が除去された第１金属膜１１２は、配線基板１０における第１下地膜１２となる。（ａ）～（ｃ）の工程はエッチングによる形成方法の一例であるが、リフトオフ法によって形成しても差し支えない。

【0021】

［第２金属膜形成工程：図２（ｄ）］
次に、第１レジスト膜１１５をマスクとして、基材１１１上に第２下地膜１３を構成する材料であるＴｉＷからなる第２金属膜１１３を形成する。第２金属膜１１３は、第１金属膜１１２と同じ膜厚であり、蒸着法やスパッタリング法などで形成することができる。

【0022】

［第２レジストパターン形成工程：図３（ｅ）］
次に、第１レジスト膜１１５を除去し、基材１１１に形成された第２金属膜１１３上であり、配線基板１０のはんだ膜１４に対応する領域を除いた領域に第２レジスト膜１１６を形成する。第２レジスト膜１１６は、まず第１金属膜１１２および第２金属膜１１３の全面にレジスト膜形成し、その後フォトリソグラフィによりパターニングする。第２レジスト膜１１６としては、フォトレジスト液やドライフィルムレジストを利用することができる。

【0023】

［はんだ膜形成工程：図３（ｆ）］
次に、第２レジスト膜１１６の開口から露出した第１金属膜１１２および第２金属膜１１３の表面にはんだ膜１４を形成する。はんだ膜１４は蒸着法やスパッタリング法などで形成することができる。

【0024】

［第２金属膜エッチング工程：図３（ｇ）］
次に、第２レジスト膜１１６を除去し、はんだ膜１４をマスクとしてはんだ膜１４に覆われていない第２金属膜１１３をエッチングする。第２金属膜１１３のエッチングは、ウェットエッチング法によって行う。エッチング液として例えば過酸化水素にキレート剤を添加したエッチング液などを利用することができる。エッチングによって不要部分が除去された第２金属膜１１３は、配線基板１０における第２下地膜１３となる。

【0025】

ここで、本実施例では、第２金属膜１１３（第２下地膜１３）が貴金属を含まない材料によって構成されており、ウェットエッチング法によってエッチングを行うことができる。例えば、ウェットエッチング法の代替手段としてドライエッチング法が考えられるが、この場合、はんだ膜１４上にレジスト膜などのマスク部材を配置する必要がある。しかし、はんだ膜１４上に配置するマスク部材をはんだ膜１４の外形に沿って精度よく配置することは非常に困難であり、ドライエッチング法でははんだ膜１４の下地となる膜がはんだ膜１４から露出することがある。しかし、本実施例の配線基板１０では、第２金属層１１３のエッチングにはんだ膜１４をマスクとしたウェットエッチング法を適用することができ、はんだ膜１４とその下地となる膜の外形を精度よく一致させることが可能となる。

【0026】

［基材切断工程：図３（ｈ）］
最後に、基材１１１を任意の寸法で切断する。基材１１１の切断はダイアモンドを電着したブレードを用いたダイシング法などによって行うことができ、例えば、はんだ膜１４が形成された部位の上部より基板１１１を切断する。この際に、はんだ膜１４とその下地膜、具体的には第２金属膜１１３との外形は一致しており、第２金属膜１１３は、はんだ膜１４から露出した部分がないため、切断により生じるバリの発生を抑制することができる。第１金属膜１１２（第１下地膜１２）、第２金属膜１１３（第２下地膜１３）およびはんだ膜１４を表面に備えた基材１１１を任意の寸法に切断することで配線基板１０を得ることができる。

【0027】

以上、本発明の配線基板および配線基板の製造方法を実施例に基づき説明してきたが、本発明は上記実施例に限定されるものではない。本発明は、はんだ膜１４の下地膜を任意に選択したそれぞれ異なる金属材料を含む第１下地膜１２と第２下地膜１３とから構成とすることによって、下地膜のエッチング手法を任意に選択することをできるようにしたものであり、その結果、はんだ膜１４とその下地膜の外形を精度よく一致させることを可能としたものである。上記実施例に例示した材質、形状、配置箇所などはこの主旨に逸脱しない範囲において適宜変更可能である。例えば上記実施例では、第２下地膜１３を基板１１１の切断に架かる部位となる第１下地膜１２の延出部１２１の周囲のみに形成しているが、はんだ膜１４の外形に対応した部位における第１下地膜１２のすべての周囲に形成するようにしてもよい。

【符号の説明】

【0028】

１０ 配線基板
１１ 基板
１２ 第１下地膜
１３ 第２下地膜
１４ はんだ膜
１１１ 基材
１１２ 第１金属膜
１１３ 第２金属膜
１１５ 第１レジスト膜
１１６ 第２レジスト膜
１２１ 延出部

【図1】

【図2】

【図3】