特許 7356287 半導体レーザ駆動装置、および、電子機器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-09-26

(45)【発行日】2023-10-04

(54)【発明の名称】半導体レーザ駆動装置、および、電子機器

(51)【国際特許分類】

   H01S 5/024 20060101AFI20230927BHJP

   H01S 5/02315 20210101ALI20230927BHJP

   H01S 5/026 20060101ALI20230927BHJP

   H05K 1/02 20060101ALI20230927BHJP

   H05K 1/18 20060101ALI20230927BHJP

   H05K 3/46 20060101ALI20230927BHJP

   H01L 23/12 20060101ALI20230927BHJP

   H01L 23/36 20060101ALI20230927BHJP

【ＦＩ】

H01S5/024

H01S5/02315

H01S5/026 650

H05K1/02 Q

H05K1/18 S

H05K3/46 B

H05K3/46 Q

H05K3/46 U

H01L23/12 J

H01L23/12 301L

H01L23/36 C

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2019144174

(22)【出願日】2019-08-06

(65)【公開番号】P2021027182

(43)【公開日】2021-02-22

【審査請求日】2022-06-22

(73)【特許権者】

【識別番号】316005926

【氏名又は名称】ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100112955

【弁理士】

【氏名又は名称】丸島 敏一

(72)【発明者】

【氏名】酒井 清久

(72)【発明者】

【氏名】安川 浩永

(72)【発明者】

【氏名】長尾 真行

【審査官】右田 昌士

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１８／０２７８０１１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１９－０４１２０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－３３９０７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－２２７５１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－２３２０６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１２９４１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１２２７０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－０８７４９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－０９２５２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】GOLDFARB,M.E. et al.，“Modeling via hole grounds in microstrip”，IEEE Microwave and Guided Wave Letters，1991年06月，Vol. 1, No. 6，p.135-137，DOI: 10.1109/75.91090

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｓ ５／００ － ５／５０

Ｈ０１Ｌ ３３／００ － ３３／６４

Ｈ０５Ｋ １／００ － １／１８

Ｈ０５Ｋ ３／４６

Ｈ０１Ｌ ２３／１２ － ２３／１５

Ｈ０１Ｌ ２３／３６ － ２３／３７３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

レーザドライバを内蔵する基板と、
前記基板の一方の面に実装された半導体レーザと、
前記レーザドライバと前記半導体レーザとを０．５ナノヘンリー以下の配線インダクタンスにより電気接続する接続配線と、
前記レーザドライバと前記基板の他方の面との間に設けられて前記レーザドライバで生じた熱を前記他方の面へ放出する複数のドライバ側サーマルビアと
を具備し、
前記他方の面において外部との接続端子をさらに具備し、
前記複数のドライバ側サーマルビアのそれぞれの一端は、前記接続端子に接続され、
前記レーザドライバの所定平面に形成された金属膜をさらに具備し、
前記複数のドライバ側サーマルビアのそれぞれの他端は、前記金属膜に共通に接続される
半導体レーザ駆動装置。

【請求項2】

前記接続端子は、半田ボール、銅コアボール、銅ピラーバンプ、および、ランドグリッドアレイの少なくとも何れか１つにより形成される
請求項１記載の半導体レーザ駆動装置。

【請求項3】

前記接続配線は、０．５ミリメートル以下の長さを備える
請求項１記載の半導体レーザ駆動装置。

【請求項4】

前記接続配線は、前記基板に設けられる接続ビアを介する
請求項１記載の半導体レーザ駆動装置。

【請求項5】

前記半導体レーザは、その一部が前記レーザドライバの上方に重ねて配置される
請求項１記載の半導体レーザ駆動装置。

【請求項6】

前記半導体レーザは、その面積の５０％以下の部分が前記レーザドライバの上方に重ねて配置される
請求項５記載の半導体レーザ駆動装置。

【請求項7】

前記基板は、前記半導体レーザが実装された位置においてレーザ側サーマルビアを備える
請求項１記載の半導体レーザ駆動装置。

【請求項8】

前記基板の前記一方の面において前記半導体レーザを含む領域を囲う外壁と、
前記外壁に囲まれた領域の上方を覆う拡散板と
をさらに具備する請求項１記載の半導体レーザ駆動装置。

【請求項9】

前記基板の前記一方の面に実装されて前記半導体レーザから照射されたレーザ光の光強度を監視するフォトダイオードをさらに具備する請求項１記載の半導体レーザ駆動装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本技術は、半導体レーザ駆動装置に関する。詳しくは、レーザドライバを基板に内蔵した半導体レーザ駆動装置、および、電子機器に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、測距機能を持つ電子装置において、ＴｏＦ（Time of Flight）と呼ばれる測距方式がよく用いられている。このＴｏＦは、発光部がサイン波や矩形波の照射光を物体に照射し、その物体からの反射光を受光部が受光して、測距演算部が照射光と反射光との位相差から距離を測定する方式である。そのような測距機能を実現するため、発光素子と、その発光素子を駆動する電子半導体チップとをケース内に収容して一体化した光モジュールが知られている。例えば、基板の電極パターン上に整列して実装されたレーザーダイオードアレイと、レーザーダイオードアレイに電気的に接続されたレーザドライバとを備える光モジュールが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００９－１７０６７５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上述の従来技術では、レーザーダイオードアレイとレーザドライバとを光モジュールとして一体化して構成している。しかしながら、この従来技術では、レーザドライバが基板に内蔵されている。このため、基板の放熱性能が低い場合、レーザドライバで生じた熱を基板が放熱しきれず、その熱がレーザダイオードに伝導してレーザダイオードの発光特性を低下させてしまう、という問題がある。

【0005】

本技術はこのような状況に鑑みて生み出されたものであり、レーザドライバを設けた半導体レーザ駆動装置において、放熱性能を向上させることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本技術は、上述の問題点を解消するためになされたものであり、その第１の側面は、レーザドライバを内蔵する基板と、上記基板の一方の面に実装された半導体レーザと、上記レーザドライバと上記半導体レーザとを０．５ナノヘンリー以下の配線インダクタンスにより電気接続する接続配線と、上記レーザドライバと上記基板の他方の面との間に設けられて上記レーザドライバで生じた熱を上記他方の面へ放出するドライバ側サーマルビアとを具備する半導体レーザ駆動装置である。これにより、レーザドライバで生じた熱がドライバ側サーマルビアにより放出されるという作用をもたらす。

【0007】

また、この第１の側面において、上記基板の上記一方の面とは反対の面において外部との接続端子をさらに具備し、上記ドライバ側サーマルビアの一端は、上記接続端子に接続されてもよい。これにより、レーザドライバで生じた熱が接続端子へ放出されるという作用をもたらす。

【0008】

また、この第１の側面において、上記基板は、絶縁層および導体を含み、上記導体と上記レーザドライバとの間には上記絶縁層が配置され、上記ドライバ側サーマルビアの他端は、上記導体に接続されてもよい。これにより、レーザドライバで生じた熱が導体およびドライバ側サーマルビアにより放出されるという作用をもたらす。

【0009】

また、この第１の側面において、上記レーザドライバの所定平面に形成された金属膜をさらに具備し、上記ドライバ側サーマルビアの他端は、上記金属膜に接続されてもよい。これにより、レーザドライバで生じた熱が、金属膜およびドライバ側サーマルビアにより放出されるという作用をもたらす。

【0010】

また、この第１の側面において、上記接続端子は、半田ボール、銅コアボール、銅ピラーバンプ、および、ランドグリッドアレイの少なくとも何れか１つにより形成されてもよい。

【0011】

また、この第１の側面において、上記接続配線は、０．５ミリメートル以下の長さを備えることが望ましい。また、上記接続配線は、０．３ミリメートル以下であることがより好ましい。

【0012】

また、この第１の側面において、上記接続配線は、上記基板に設けられる接続ビアを介してもよい。これにより、配線長を短くするという作用をもたらす。

【0013】

また、この第１の側面において、上記半導体レーザは、その一部が上記レーザドライバの上方に重ねて配置されるようにしてもよい。この場合において、上記半導体レーザは、その面積の５０％以下の部分が上記レーザドライバの上方に重ねて配置されるようにしてもよい。

【0014】

また、この第１の側面において、上記基板は、上記半導体レーザが実装された位置においてレーザ側サーマルビアを備えるようにしてもよい。これにより、放熱を促進するという作用をもたらす。

【0015】

また、この第１の側面において、上記基板の上記一方の面において上記半導体レーザを含む領域を囲う外壁と、上記外壁に囲まれた領域の上方を覆う拡散板とをさらに具備してもよい。

【0016】

また、この第１の側面において、上記基板の上記一方の面に実装されて上記半導体レーザから照射されたレーザ光の光強度を監視するフォトダイオードをさらに具備してもよい。これにより、半導体レーザの出力を一定に維持するという作用をもたらす。

【0017】

また、本技術の第２の側面は、レーザドライバを内蔵する基板と、上記基板の一方の面に実装された半導体レーザと、上記レーザドライバと上記半導体レーザとを０．５ナノヘンリー以下の配線インダクタンスにより電気接続する接続配線と、上記レーザドライバと上記基板の他方の面との間に設けられて上記レーザドライバで生じた熱を上記他方の面へ放出するドライバ側サーマルビアとを具備する電子機器である。これにより、レーザドライバで生じた熱がドライバ側サーマルビアにより放出されるという作用をもたらす。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本技術の実施の形態における半導体レーザ駆動装置１０の上面図の一例を示す図である。

【図2】本技術の実施の形態におけるＹ軸に沿って切断した際の半導体レーザ駆動装置１０の断面図の一例を示す図である。

【図3】本技術の実施の形態における半導体レーザ駆動装置１０の下面図の一例である。

【図4】本技術の実施の形態におけるＸ軸に沿って切断した際の半導体レーザ駆動装置１０の断面図の一例を示す図である。

【図5】本技術の実施の形態におけるレーザドライバ２００と半導体レーザ３００とのオーバラップ量の定義を示す図である。

【図6】アディティブ法により配線パターンを形成した場合の、配線長Ｌおよび配線幅Ｗに対する配線インダクタンスの数値例を示す図である。

【図7】サブトラクティブ法により配線パターンを形成した場合の、配線長Ｌおよび配線幅Ｗに対する配線インダクタンスの数値例を示す図である。

【図8】本技術の実施の形態のレーザドライバ２００の製造過程において銅ランドおよび銅配線層（ＲＤＬ）を加工する工程の一例を示す第１の図である。

【図9】本技術の実施の形態のレーザドライバ２００の製造過程において銅ランドおよび銅配線層（ＲＤＬ）を加工する工程の一例を示す第２の図である。

【図10】本技術の実施の形態における基板１００の製造工程の一例を示す第１の図である。

【図11】本技術の実施の形態における基板１００の製造工程の一例を示す第２の図である。

【図12】本技術の実施の形態における基板１００の製造工程の一例を示す第３の図である。

【図13】本技術の実施の形態における基板１００の製造工程の一例を示す第４の図である。

【図14】本技術の実施の形態における基板１００の製造工程の一例を示す第５の図である。

【図15】本技術の実施の形態の変形例におけるＹ軸に沿って切断した際の半導体レーザ駆動装置１０の断面図の一例を示す図である。

【図16】本技術の実施の形態の適用例である電子機器８００のシステム構成例を示す図である。

【図17】本技術の実施の形態の適用例である電子機器８００の外観構成例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、本技術を実施するための形態（以下、実施の形態と称する）について説明する。説明は以下の順序により行う。
１．実施の形態（半導体レーザ駆動装置）
２．適用例（電子機器）

【0020】

＜１．実施の形態＞
［半導体レーザ駆動装置］
図１は、本技術の実施の形態における半導体レーザ駆動装置１０の上面図の一例を示す図である。

【0021】

この半導体レーザ駆動装置１０は、ＴｏＦによる距離の測定を想定したものである。ＴｏＦは、ストラクチャードライトほどではないものの奥行き精度が高く、また、暗い環境下でも問題なく動作可能という特徴を有する。他にも、装置構成の単純さや、コストなどにおいて、ストラクチャードライトやステレオカメラなどの他の方式と比べてメリットが多いと考えられる。

【0022】

この半導体レーザ駆動装置１０では、レーザドライバ２００を内蔵する基板１００の表面に、半導体レーザ３００、フォトダイオード４００および受動部品５００がワイヤボンディングにより電気接続されて実装される。基板１００としては、プリント配線板が想定される。

【0023】

半導体レーザ３００は、化合物半導体のＰＮ接合に電流を流すことにより、レーザ光を放射する半導体デバイスである。ここで、利用される化合物半導体としては、例えば、アルミニウムガリウム砒素（ＡｌＧａＡｓ）、インジウムガリウム砒素リン（ＩｎＧａＡｓＰ）、アルミニウムガリウムインジウムリン（ＡｌＧａＩｎＰ）、ガリウムナイトライド（ＧａＮ）などが想定される。

【0024】

レーザドライバ２００は、半導体レーザ３００を駆動するためのドライバ集積回路（ＩＣ：Integrated Circuit）である。このレーザドライバ２００は、フェイスアップ状態で基板１００に内蔵される。半導体レーザ３００との間の電気接続については、配線インダクタンスを低減させる必要があるため、出来る限り短い配線長とすることが望ましい。この具体的数値については後述する。

【0025】

フォトダイオード４００は、光を検出するためのダイオードである。このフォトダイオード４００は、半導体レーザ３００の光強度を監視して、半導体レーザ３００の出力を一定に維持するためのＡＰＣ制御（Automatic Power Control）に用いられる。

【0026】

受動部品５００は、コンデンサおよび抵抗などの能動素子以外の回路部品である。この受動部品５００には、半導体レーザ３００を駆動するためのデカップリングコンデンサが含まれる。

【0027】

以下、基板１００に垂直な軸を「Ｚ軸」とする。また、基板１００に平行な所定の軸を「Ｘ軸」とし、Ｘ軸およびＺ軸に垂直な軸を「Ｙ軸」とする。

【0028】

図２は、本技術の実施の形態におけるＹ軸に沿って切断した際の半導体レーザ駆動装置１０の断面図の一例を示す図である。例えば、図１の線分Ｃ－Ｄに沿って基板１００を切断することにより、図２の断面図が得られる。

【0029】

同図に例示するように、基板１００の両面のうち半導体レーザ３００が実装された面を表面として、表面に対する裏面には、外部との接続端子１０５が設けられる。同図において矢印は、半導体レーザ３００による光の照射方向を示す。

【0030】

また、基板１００は、レーザドライバ２００や接続ビア１０１の他、導体１０３を含み、これらは基板１００の絶縁層内に形成される。

【0031】

導体１０３は、基板１００内の複数の個所において、放熱や電気的接続を目的として形成される。例えば、基板１００の裏面から表面への方向を上方として、レーザドライバ２００の下方に、放熱を目的として、一定面積の導体１０３が形成される。この導体１０３は、レーザドライバ２００に密着しておらず、導体１０３とレーザドライバ２００との間には絶縁層が配置される。

【0032】

また、レーザドライバ２００の下方の導体１０３と基板１００の裏面との間には、所定数のサーマルビア１０４が設けられる。

【0033】

サーマルビア１０４の一端は、導体１０３に接続され、他端は、接続端子１０５に接続される。この構成により、サーマルビア１０４は、レーザドライバ２００で生じた熱を、基板１００の裏面の接続端子１０５へ放出することができる。なお、サーマルビア１０４は、特許請求の範囲に記載のドライバ側サーマルビアの一例である。

【0034】

サーマルビア１０４の配置により、半導体レーザ駆動装置において、半導体レーザ駆動装置１０の放熱性能（熱抵抗など）を向上させることができる。放熱性能の向上により、レーザドライバ２００で生じた熱が半導体レーザ３００に伝導することを抑制し、半導体レーザ３００の発光特性の低下を防止することができる。

【0035】

図３は、本技術の実施の形態における半導体レーザ駆動装置１０の下面（言い換えれば、基板１００の裏面）の一例を示す図である。同図に例示するように、基板１００の裏面には、複数の接続端子１０５が配置される。

【0036】

図４は、本技術の実施の形態におけるＸ軸に沿って切断した際の半導体レーザ駆動装置１０の断面図の一例を示す図である。例えば、図１の線分Ａ－Ｂに沿って基板１００を切断することにより、図４の断面図が得られる。なお、図４において、レーザドライバ２００の下方のサーマルビア１０４等は省略されている。

【0037】

上述のように、基板１００はレーザドライバ２００を内蔵し、その表面には半導体レーザ３００などが実装される。半導体レーザ３００とレーザドライバ２００との間の接続は、接続ビア１０１を介して行われる。この接続ビア１０１を用いることにより、配線長を短くすることが可能となる。なお、接続ビア１０１は、特許請求の範囲に記載の接続配線の一例である。

【0038】

また、基板１００は、放熱のためのサーマルビア１０２を備える。基板１００に実装された各部品は発熱源であり、サーマルビア１０２を用いることにより、各部品（半導体レーザ３００など）において発生した熱を基板１００の裏面から放熱することが可能となる。なお、サーマルビア１０２は、特許請求の範囲に記載のレーザ側サーマルビアの一例である。

【0039】

基板１００の表面に実装された半導体レーザ３００、フォトダイオード４００および受動部品５００は、側壁６００によって囲まれる。この側壁６００の材料としては、例えば、プラスティック材料、または、金属が想定される。

【0040】

側壁６００によって囲まれた上面は、拡散板７００によって覆われる。この拡散板７００は、半導体レーザ３００からのレーザ光を拡散させるための光学素子であり、ディフューザとも呼ばれる。

【0041】

図５は、本技術の実施の形態におけるレーザドライバ２００と半導体レーザ３００とのオーバラップ量の定義を示す図である。

【0042】

上述のように、半導体レーザ３００とレーザドライバ２００との間の接続は接続ビア１０１を介して行われることを想定しているため、上面から見ると両者は重なって配置されることになる。その一方で、半導体レーザ３００の下面にはサーマルビア１０２を設けることが望ましく、そのための領域を確保する必要もある。そこで、レーザドライバ２００と半導体レーザ３００の位置関係を明らかにするために、両者のオーバラップ量を以下のように定義する。

【0043】

同図におけるａに示す配置では、上面から見て両者に重なる領域が存在しない。この場合のオーバラップ量を０％と定義する。一方、同図におけるｃに示す配置では、上面から見て半導体レーザ３００の全てがレーザドライバ２００と重なっている。この場合のオーバラップ量を１００％と定義する。

【0044】

そして、同図におけるｂに示す配置では、上面から見て半導体レーザ３００の半分の領域がレーザドライバ２００と重なっている。この場合のオーバラップ量を５０％と定義する。

【0045】

この実施の形態では、上述の接続ビア１０１のための領域を設けるために、オーバラップ量は０％よりも大きいことが望ましい。一方、半導体レーザ３００の直下においてある程度の数のサーマルビア１０２を配置することを考慮すると、オーバラップ量は５０％以下であることが望ましい。したがって、オーバラップ量を０％より大きく、５０％以下とすることにより、配線インダクタンスを小さくするとともに、良好な放熱特性を得ることが可能となる。

【0046】

［配線インダクタンス］
上述のように、半導体レーザ３００とレーザドライバ２００との間の接続においては、配線インダクタンスが問題となる。全ての導体には誘導成分があり、ＴｏＦシステムのような高周波領域では、極めて短いリード線のインダクタンスでも悪影響をおよぼすおそれがある。すなわち、高周波動作した際に、配線インダクタンスの影響によりレーザドライバ２００から半導体レーザ３００を駆動するための駆動波形が歪んでしまい、動作が不安定になるおそれがある。

【0047】

ここで、配線インダクタンスを計算するための理論式について検討する。例えば、長さＬ［ｍｍ］、半径Ｒ［ｍｍ］の円形断面を持つ直線リード線のインダクタンスＩＤＣ［μＨ］は、自由空間において次式により表される。ただし、ｌｎは自然対数を表す。

【0048】

ＩＤＣ＝０．０００２Ｌ・（ｌｎ（２Ｌ／Ｒ）－０．７５）

【0049】

また、例えば、長さＬ［ｍｍ］、幅Ｗ［ｍｍ］、厚さＨ［ｍｍ］のストリップ・ライン（基板配線パターン）のインダクタンスＩＤＣ［μＨ］は、自由空間において次式により表される。
ＩＤＣ＝０．０００２Ｌ・（ｌｎ（２Ｌ／（Ｗ＋Ｈ））
＋０．２２３５（（Ｗ＋Ｈ）／Ｌ）＋０．５）

【0050】

プリント配線板の内部に内蔵されたレーザドライバとプリント配線板の上部に電気接続された半導体レーザとの配線インダクタンス［ｎＨ］を試算したものが、図４および図５である。

【0051】

図６は、アディティブ法により配線パターンを形成した場合の、配線長Ｌおよび配線幅Ｗに対する配線インダクタンスの数値例を示す図である。アディティブ法とは、絶縁樹脂面の必要な部分にだけ銅を析出させて、パターン形成する方法である。

【0052】

図７は、サブトラクティブ法により配線パターンを形成した場合の、配線長Ｌおよび配線幅Ｗに対する配線インダクタンスの数値例を示す図である。サブトラクティブとは、銅張積層板の不要な部分をエッチングして、パターンを形成する方法である。

【0053】

ＴｏＦシステムのような半導体レーザ駆動装置の場合、数百メガヘルツで駆動させることを想定すると、配線インダクタンスとしては０．５ｎＨ以下であることが望ましく、さらに０．３ｎＨ以下であることがより好ましい。したがって、上述の試算結果を考慮すると、半導体レーザ３００とレーザドライバ２００との間の配線長としては、０．５ミリメートル以下にすることが望ましく、さらに０．３ミリメートル以下であることがより好ましいと考えられる。

【0054】

［製造方法］
図８および図９は、本技術の実施の形態のレーザドライバ２００の製造過程において銅ランドおよび銅配線層（ＲＤＬ：Redistribution Layer）を加工する工程の一例を示す図である。

【0055】

まず、図８におけるａに示すように、半導体ウェハにおいて、例えばアルミニウムなどによるＩ／Ｏパッド２１０が形成される。そして、表面にＳｉＮなどの保護絶縁層２２０が成膜され、Ｉ／Ｏパッド２１０の領域が開孔される。

【0056】

次に、図８におけるｂに示すように、ポリイミド（ＰＩ：Polyimide）またはポリベンゾオキサゾール（ＰＢＯ：Polybenzoxazole）による表面保護膜２３０が成膜され、Ｉ／Ｏパッド２１０の領域が開孔される。

【0057】

次に、図８におけるｃに示すように、数十乃至百ｎｍ程度のチタンタングステン（ＴｉＷ）、百乃至千ｎｍ程度の銅（Ｃｕ）を連続スパッタして密着層およびシード層２４０を形成する。ここで、密着層は、チタンタングステン（ＴｉＷ）の他にクロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、チタン（Ｔｉ）、チタン銅（ＴｉＣｕ）、プラチナ（Ｐｔ）等の高融点金属やその合金を適用してもよい。また、シード層には、銅（Ｃｕ）の他にニッケル（Ｎｉ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、または、その合金を適用してもよい。

【0058】

次に、図９におけるｄに示すように、電気接合用の銅ランドと銅配線層を形成するために、フォトレジスト２５０をパターニングする。具体的には、表面洗浄、レジスト塗布、乾燥、露光、現像の各工程によって形成する。

【0059】

次に、図９におけるｅに示すように、密着層およびシード層２４０の上にめっき法により、電気接合用の銅ランドおよび銅配線層（ＲＤＬ）２６０を形成する。ここで、めっき法としては、例えば、電解銅めっき法や電解ニッケルめっき法などを用いることができる。また、銅ランドの直径は５０乃至１００マイクロメートル程度、銅配線層の厚さは３乃至１０マイクロメートル程度、銅配線層の最小幅は１０マイクロメートル程度が望ましい。

【0060】

次に、図９におけるｆに示すように、フォトレジスト２５０を除去し、半導体チップの銅ランドおよび銅配線層（ＲＤＬ）２６０をマスクして、ドライエッチングを行う。ここで、ドライエッチングは、例えば、アルゴンイオンビームを照射するイオンミリングを用いることができる。このドライエッチングにより、不要領域の密着層およびシード層２４０を選択的に除去することができ、銅ランドおよび銅配線層が各々分離される。なお、この不要領域の除去は、王水、硝酸第二セリウムアンモニウムや水酸化カリウムの水溶液等のウエットエッチングでも可能だが、銅ランドおよび銅配線層を構成する金属層のサイドエッチや厚み減少を考慮するとドライエッチングの方が望ましい。

【0061】

図１０乃至図１４は、本技術の実施の形態における基板１００の製造工程の一例を示す図である。

【0062】

まず、図１０におけるａに示すように、支持板１１０に接着性樹脂層１２０を介して、極薄銅箔１３２とキャリア銅箔１３１の２層構造から成るピーラブル銅箔１３０を、ロールラミネートまたは積層プレスにより片面に熱圧着させる。

【0063】

支持板１１０は、無機材料や金属材料、樹脂材料等からなる基板を使用することができる。例えば、シリコン（Ｓｉ）、ガラス、セラミック、銅、銅系合金、アルミニウム、アルミ合金、ステンレス、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂を使用することができる。

【0064】

ピーラブル銅箔１３０は、厚さ２乃至５マイクロメートルの極薄銅箔１３２に、厚さ１８乃至３５マイクロメートルのキャリア銅箔１３１を真空密着したものを用いる。ピーラブル銅箔１３０としては、例えば、３ＦＤ－Ｐ３／３５（古河サーキットフォイル株式会社製）、ＭＴ－１８Ｓ５ＤＨ（三井金属鉱業株式会社製）等を用いることができる。

【0065】

接着性樹脂層１２０の樹脂材料としては、ガラス繊維の補強材入りの、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ＰＰＥ樹脂、フェノール樹脂、ＰＴＦＥ樹脂、珪素樹脂、ポリブタジエン樹脂、ポリエステル樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、ＰＰＳ樹脂、ＰＰＯ樹脂などの有機樹脂を使用することができる。また、補強材としては、ガラス繊維以外に、アラミド不織布やアラミド繊維、ポリエステル繊維などを用いることもできる。

【0066】

次に、図１０におけるｂに示すように、無電解銅めっき処理により、ピーラブル銅箔１３０の極薄銅箔１３２の表面に厚さ０．５乃至３マイクロメートルの（図示しない）めっき下地導電層を形成する。なお、この無電解銅めっき処理は、次に配線パターンを形成する電解銅めっきの下地の導電層を形成するものである。ただし、この無電解銅めっき処理を省略して、ピーラブル銅箔１３０に直接的に電解銅めっき用の電極を接触させて、ピーラブル銅箔１３０の上に直接的に電解銅めっき処理を施して、配線パターンを形成してもよい。

【0067】

次に、図１０におけるｃに示すように、支持板の表面に感光性レジストをロールラミネートで貼り付けて、配線パターン用のレジストパターン（ソルダーレジスト１４０）を形成する。この感光性レジストとしては、例えば、ドライフィルムのめっきレジストを用いることができる。

【0068】

次に、図１０におけるｄに示すように、電解銅めっき処理により、厚さ１５マイクロメートル程度の配線パターン１５０を形成する。

【0069】

次に、図１１におけるｅに示すように、めっきレジストを剥離させる。そして、層間絶縁性樹脂を形成するための前処理として、配線パターン表面を粗化処理して、層間絶縁性樹脂と配線パターンの接着性を向上させる。なお、粗化処理は、酸化還元処理による黒化処理または過水硫酸系のソフトエッチング処理によって行うことができる。

【0070】

次に、図１１におけるｆに示すように、配線パターン上に層間絶縁性樹脂１６１を、ロールラミネートまたは積層プレスで熱圧着させる。例えば、厚さ４５マイクロメートルのエポキシ樹脂をロールラミネートする。 ガラスエポキシ樹脂を使う場合は、任意の厚さの銅箔を重ね合わせて、積層プレスで熱圧着させる。層間絶縁性樹脂１６１の樹脂材料としては、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ＰＰＥ樹脂、フェノール樹脂、ＰＴＦＥ樹脂、珪素樹脂、ポリブタジエン樹脂、ポリエステル樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、ＰＰＳ樹脂、ＰＰＯ樹脂などの有機樹脂を使用することができる。また、これらの樹脂単独でも、複数樹脂を混合あるいは化合物を作成するなどした樹脂の組み合わせも使用することができる。さらに、これらの材料に無機フィラーを含有させたり、ガラス繊維の補強材を混入させたりした層間絶縁性樹脂も使用することができる。

【0071】

次に、図１１におけるｇに示すように、層間電気接続用のビアホールをレーザ法またはフォトエッチング法により形成する。層間絶縁性樹脂１６１が熱硬化性樹脂の場合は、レーザ法によりビアホールを形成する。レーザ光としては、高調波ＹＡＧレーザやエキシマレーザなどの紫外線レーザ、炭酸ガスレーザなどの赤外線レーザを用いることができる。なお、レーザ光にてビアホールを形成した場合は、ビアホール底に薄い樹脂膜が残る場合があるため、デスミア処理を行う。このデスミア処理は、強アルカリにより樹脂を膨潤させ、クロム酸、過マンガン酸塩水溶液等の酸化剤を使用して樹脂を分解除去する。また、プラズマ処理や研磨材によるサンドブラスト処理にて除去することもできる。層間絶縁性樹脂１６１が感光性樹脂の場合は、フォトエッチング法によりビアホール１７０を形成する。つまり、マスクを通して、紫外線を用いて露光した後に現像することにより、ビアホール１７０を形成する。

【0072】

次に、粗化処理の後、ビアホール１７０の壁面および層間絶縁性樹脂１６１の表面に、無電解めっき処理を行う。次に、表面に無電解めっき処理した層間絶縁性樹脂１６１の面に感光性レジストをロールラミネートで貼り付ける。この場合の感光性レジストとしては、例えば、ドライフィルムの感光性めっきレジストフィルムを用いることができる。この感光性めっきレジストフィルムを露光した後に現像することにより、ビアホール１７０の部分および配線パターンの部分を開口しためっきレジストのパターンを形成する。 次に、めっきレジストパターンの開口部分に、厚さ１５マイクロメートルの電解銅めっき処理を施す。 次に、めっきレジストを剥離し、層間絶縁性樹脂上に残っている無電解めっきを過水硫酸系のフラッシュエッチングなどで除去することにより、図１１におけるｈに示すような銅めっきで充填したビアホール１７０と配線パターンを形成する。そして、同様の配線パターンの粗化工程と層間絶縁性樹脂１６２の形成工程を繰り返し行う。

【0073】

次に、図１２におけるｉに示すように、厚み約３０乃至５０マイクロメートルに薄化した銅ランドおよび銅配線層を加工済みのダイアタッチフィルム（Die Attach Film：ＤＡＦ）２９０が付いたレーザドライバ２００をフェイスアップ状態で実装する。

【0074】

次に、図１２におけるｊに示すように、層間絶縁性樹脂１６３を、ロールラミネートまたは積層プレスで熱圧着させる。

【0075】

次に、図１２におけるｋおよび図１３におけるｌに示すように、これまでと同様のビアホール加工、デスミア処理、粗化処理、無電解めっき処理、電解めっき処理を行う。なお、レーザドライバ２００の銅ランドへの浅いビアホール１７１の加工と、１階層下の深いビアホール１７２の加工、デスミア処理および粗化処理とは同時に行う。

【0076】

ここで、浅いビアホール１７１は、銅めっきで充填したフィルドビアである。ビアのサイズおよび深さは、それぞれ２０乃至３０マイクロメートル程度である。また、ランドのサイズは、直径６０乃至８０マイクロメートル程度である。

【0077】

一方、深いビアホール１７２は、銅めっきをビア外側のみに施したいわゆるコンフォーマルビアである。ビアのサイズおよび深さは、それぞれ８０乃至１５０マイクロメートル程度である。また、ランドのサイズは、直径１５０乃至２００マイクロメートル程度である。なお、深いビアホール１７２は、レーザドライバ２００の外形より１００マイクロメートル程度の絶縁性樹脂を介して配置することが望ましい。

【0078】

次に、図１３におけるｍに示すように、これまでと同様の層間絶縁性樹脂を、ロールラミネートまたは積層プレスにより熱圧着させる。この際、コンフォーマルビアの内側が層間絶縁性樹脂で充填される。次に、これまでと同様のビアホール加工、デスミア処理、粗化処理、無電解めっき処理、および、電解めっき処理を行う。

【0079】

次に、図１３におけるｎに示すように、支持板１１０を、ピーラブル銅箔１３０のキャリア銅箔１３１と極薄銅箔１３２の界面より剥離させることによって、分離する。

【0080】

次に、図１４におけるｏに示すように、硫酸－過酸化水素系ソフトエッチングを用いて極薄銅箔１３２とめっき下地導電層を除去することにより、配線パターンが露出した部品内蔵基板を得ることができる。

【0081】

次に、図１４におけるｐに示すように、露出させた配線パターン上に、配線パターンのランド部分において開口部を有するパターンのソルダーレジスト１８０を印刷する。なお、ソルダーレジスト１８０は、フィルムタイプを用いて、ロールコーターによって形成することも可能である。次に、ソルダーレジスト１８０の開口部のランド部分に、無電解Ｎｉめっきを３マイクロメートル以上形成し、その上に無電解Ａｕめっきを０．０３マイクロメートル以上形成する。無電解Ａｕめっきは１マイクロメートル以上形成してもよい。さらに、その上に半田をプリコートすることも可能である。または、ソルダーレジスト１８０の開口部に、電解Ｎｉめっきを３マイクロメートル以上形成し、その上に電解Ａｕめっきを０．５マイクロメートル以上形成してもよい。さらに、ソルダーレジスト１８０の開口部に、金属めっき以外に、有機防錆皮膜を形成してもよい。

【0082】

また、外部接続用のランドに、接続端子１０５として、クリーム半田を印刷塗布して、半田ボールのＢＧＡ（Ball Grid Array）を搭載してもよい。また、この接続端子１０５としては、銅コアボール、銅ピラーバンプ、または、ランドグリッドアレイ（ＬＧＡ：Land Grid Array）などを用いてもよい。

【0083】

このようにして製造された基板１００の表面に、図１４におけるｑに示すように、半導体レーザ３００、フォトダイオード４００および受動部品５００を実装し、側壁６００および拡散板７００を取り付ける。一般的には、集合基板状で行った後に外形をダイサーなどで加工して個片に分離する。

【0084】

なお、上述の工程ではピーラブル銅箔１３０と支持板１１０を用いた例について説明したが、これらに代えて銅張積層板（ＣＣＬ：Copper Clad Laminate）を用いることも可能である。また、部品を基板へ内蔵する製造方法は、基板にキャビティ形成して搭載する方法を用いてもよい。

【0085】

このように、本技術の実施の形態によれば、レーザドライバ２００と基板１００の裏面との間にサーマルビア１０４を配置したため、レーザドライバ２００で生じた熱を裏面から放出することができる。これにより、半導体レーザ駆動装置１０の放熱性能を向上させ、レーザドライバ２００で生じた熱が、半導体レーザ３００に伝導することを抑制することができる。

【0086】

［変形例］
上述の実施の形態では、サーマルビア１０４に接続された導体１０３は、レーザドライバ２００に密着していなかったが、放熱性能向上の観点から、密着させることが望ましい。この実施の形態の変形例の半導体レーザ駆動装置１０は、放熱性能をさらに向上させた点において実施の形態と異なる。

【0087】

図１５は、本技術の実施の形態の変形例におけるＹ軸に沿って切断した際の半導体レーザ駆動装置１０の断面図の一例を示す図である。この実施の形態の変形例の半導体レーザ駆動装置１０は、レーザドライバ２００の下方に、導体１０３の代わりに、金属膜１０６が設けられる点において実施の形態と異なる。

【0088】

金属膜１０６は、レーザドライバ２００の下面に密着しており、例えば、蒸着やスパッタリングにより形成される。この金属膜１０６は、サーマルビア１０４の一端に接続される。

【0089】

製造工程においては、例えば、図８におけるｃの工程の直後において、蒸着等によりレーザドライバ２００の下面に金属膜１０６を形成する工程が追加される。

【0090】

同図に例示したように、サーマルビア１０４の一端の金属膜１０６がレーザドライバ２００の下面に密着しているため、導体１０３が密着していない場合と比較して、レーザドライバ２００の熱の放熱性を向上させることができる。

【0091】

このように、本技術の実施の形態の変形例によれば、レーザドライバ２００の下面に金属膜１０６を形成し、サーマルビア１０４に接続したため、導体１０３が密着していない場合と比較して、レーザドライバ２００の熱の放熱性能を向上させることができる。

【0092】

＜２．適用例＞
［電子機器］
図１６は、本技術の実施の形態の適用例である電子機器８００のシステム構成例を示す図である。

【0093】

この電子機器８００は、上述の実施の形態による半導体レーザ駆動装置１０を搭載した携帯端末である。この電子機器８００は、撮像部８１０と、半導体レーザ駆動装置８２０と、シャッタボタン８３０と、電源ボタン８４０と、制御部８５０と、記憶部８６０と、無線通信部８７０と、表示部８８０と、バッテリ８９０とを備える。

【0094】

撮像部８１０は、被写体を撮像するイメージセンサである。半導体レーザ駆動装置８２０は、上述の実施の形態による半導体レーザ駆動装置１０である。

【0095】

シャッタボタン８３０は、撮像部８１０における撮像タイミングを電子機器８００の外部から指示するためのボタンである。電源ボタン８４０は、電子機器８００の電源のオンオフを電子機器８００の外部から指示するためのボタンである。

【0096】

制御部８５０は、電子機器８００の全体の制御を司る処理部である。記憶部８６０は、電子機器８００の動作に必要なデータやプログラムを記憶するメモリである。無線通信部８７０は、電子機器８００の外部との無線通信を行うものである。表示部８８０は、画像等を表示するディスプレイである。バッテリ８９０は、電子機器８００の各部に電源を供給する電源供給源である。

【0097】

撮像部８１０、半導体レーザ駆動装置８２０を制御する発光制御信号の特定の位相（例えば、立上りタイミング）を０度として、０度から１８０度までの受光量をＱ１として検出し、１８０度から３６０度までの受光量をＱ２として検出する。また、撮像部８１０は、９０度から２７０度までの受光量をＱ３として検出し、２７０度から９０度までの受光量をＱ４として検出する。制御部８５０は、これらの受光量Ｑ１乃至Ｑ４から、次式により物体との距離ｄを演算し、表示部８８０に表示する。
ｄ＝（ｃ／４πｆ）×ａｒｃｔａｎ｛（Ｑ３－Ｑ４）／（Ｑ１－Ｑ２）｝

【0098】

上式において距離ｄの単位は、例えば、メートル（ｍ）である。ｃは光速であり、その単位は、例えば、メートル毎秒（ｍ／ｓ）である。ａｒｃｔａｎは、正接関数の逆関数である。「（Ｑ３－Ｑ４）／（Ｑ１－Ｑ２）」の値は、照射光と反射光との位相差を示す。πは、円周率を示す。また、ｆは照射光の周波数であり、その単位は、例えば、メガヘルツ（ＭＨｚ）である。

【0099】

図１７は、本技術の実施の形態の適用例である電子機器８００の外観構成例を示す図である。

【0100】

この電子機器８００は、筐体８０１に収められ、側面に電源ボタン８４０を備え、表面に表示部８８０およびシャッタボタン８３０を備える。また、裏面には撮像部８１０および半導体レーザ駆動装置８２０の光学領域が設けられる。

【0101】

これにより、表示部８８０には、通常の撮像画像８８１を表示するだけでなく、ＴｏＦを利用した測距結果に応じた奥行画像８８２を表示することができる。

【0102】

なお、この適用例では、電子機器８００として、スマートフォンのような携帯端末について例示したが、電子機器８００はこれに限定されるものではなく、例えばデジタルカメラやゲーム機やウェアラブル機器などであってもよい。

【0103】

なお、上述の実施の形態は本技術を具現化するための一例を示したものであり、実施の形態における事項と、特許請求の範囲における発明特定事項とはそれぞれ対応関係を有する。同様に、特許請求の範囲における発明特定事項と、これと同一名称を付した本技術の実施の形態における事項とはそれぞれ対応関係を有する。ただし、本技術は実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において実施の形態に種々の変形を施すことにより具現化することができる。

【0104】

なお、本明細書に記載された効果はあくまで例示であって、限定されるものではなく、また、他の効果があってもよい。

【0105】

なお、本技術は以下のような構成もとることができる。
（１）レーザドライバを内蔵する基板と、
前記基板の一方の面に実装された半導体レーザと、
前記レーザドライバと前記半導体レーザとを０．５ナノヘンリー以下の配線インダクタンスにより電気接続する接続配線と、
前記レーザドライバと前記基板の他方の面との間に設けられて前記レーザドライバで生じた熱を前記他方の面へ放出するドライバ側サーマルビアと
を具備する半導体レーザ駆動装置。
（２）前記基板の前記一方の面とは反対の面において外部との接続端子をさらに具備し、
前記ドライバ側サーマルビアの一端は、前記接続端子に接続される
前記（１）記載の半導体レーザ駆動装置。
（３）前記基板は、絶縁層および導体を含み、
前記導体と前記レーザドライバとの間には前記絶縁層が配置され、
前記ドライバ側サーマルビアの他端は、前記導体に接続される
前記（２）記載の半導体レーザ駆動装置。
（４）前記レーザドライバの所定平面に形成された金属膜をさらに具備し、
前記ドライバ側サーマルビアの他端は、前記金属膜に接続される
前記（２）記載の半導体レーザ駆動装置。
（５）前記接続端子は、半田ボール、銅コアボール、銅ピラーバンプ、および、ランドグリッドアレイの少なくとも何れか１つにより形成される
前記（２）から（４）のいずれかに記載の半導体レーザ駆動装置。
（６）前記接続配線は、０．５ミリメートル以下の長さを備える
前記（１）から（５）のいずれかに記載の半導体レーザ駆動装置。
（７）前記接続配線は、前記基板に設けられる接続ビアを介する
前記（１）から（６）のいずれかに記載の半導体レーザ駆動装置。
（８）前記半導体レーザは、その一部が前記レーザドライバの上方に重ねて配置される
前記（１）から（７）のいずれかに記載の半導体レーザ駆動装置。
（９）前記半導体レーザは、その面積の５０％以下の部分が前記レーザドライバの上方に重ねて配置される
前記（８）記載の半導体レーザ駆動装置。
（１０）前記基板は、前記半導体レーザが実装された位置においてレーザ側サーマルビアを備える
前記（１）から（９）のいずれかに記載の半導体レーザ駆動装置。
（１１）前記基板の前記一方の面において前記半導体レーザを含む領域を囲う外壁と、
前記外壁に囲まれた領域の上方を覆う拡散板と
をさらに具備する前記（１）から（１０）のいずれかに記載の半導体レーザ駆動装置。
（１２）前記基板の前記一方の面に実装されて前記半導体レーザから照射されたレーザ光の光強度を監視するフォトダイオードをさらに具備する前記（１）から（１１）のいずれかに記載の半導体レーザ駆動装置。
（１３）レーザドライバを内蔵する基板と、
前記基板の一方の面に実装された半導体レーザと、
前記レーザドライバと前記半導体レーザとを０．５ナノヘンリー以下の配線インダクタンスにより電気接続する接続配線と、
前記レーザドライバと前記基板の他方の面との間に設けられて前記レーザドライバで生じた熱を前記他方の面へ放出するドライバ側サーマルビアと
を具備する電子機器。

【符号の説明】

【0106】

１０、８２０ 半導体レーザ駆動装置
１００ 基板
１０１ 接続ビア
１０２、１０４ サーマルビア
１０３ 導体
１０５ 接続端子
１０６ 金属膜
１１０ 支持板
１２０ 接着性樹脂層
１３０ ピーラブル銅箔
１３１ キャリア銅箔
１３２ 極薄銅箔
１４０、１８０ ソルダーレジスト
１５０ 配線パターン
１６１～１６３ 層間絶縁性樹脂
１７０～１７２ ビアホール
２００ レーザドライバ
２１０ Ｉ／Ｏパッド
２２０ 保護絶縁層
２３０ 表面保護膜
２４０ 密着層／シード層
２５０ フォトレジスト
２６０ 銅ランドおよび銅配線層（ＲＤＬ）
２９０ ダイアタッチフィルム（ＤＡＦ）
３００ 半導体レーザ
４００ フォトダイオード
５００ 受動部品
６００ 側壁
７００ 拡散板
８００ 電子機器
８０１ 筐体
８１０ 撮像部
８３０ シャッタボタン
８４０ 電源ボタン
８５０ 制御部
８６０ 記憶部
８７０ 無線通信部
８８０ 表示部
８９０ バッテリ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】