JP4591122B2

JP4591122B2 - インターポーザ基板の製造方法、基板の位置合わせ方法、および光電子回路基板の製造方法

Info

Publication number: JP4591122B2
Application number: JP2005063346A
Authority: JP
Inventors: 俊道岩森
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2005-03-08
Filing date: 2005-03-08
Publication date: 2010-12-01
Anticipated expiration: 2025-03-08
Also published as: JP2006250978A

Description

本発明は、光デバイスをモジュール実装する際、チップと配線基板との整合などを行う中継基板であるインターポーザ基板に関し、特に、光デバイスを搭載するに適したインターポーザ基板とその位置合わせ方法に関するものである。

例えば、ＣＳＰ（Chip Size Package）やＢＧＡ（Ball Grid Array package）などのパッケージでは、チップ端子とプリント配線板接続用端子とを整合、または、グリッド変換を行うために半導体チップを載せる中継基板として、一般に、インターポーザと呼ばれる基板が用いられる。また、例えば、ＬＥＤやＬＤ等の光デバイスも、上記と同様に、回路基板上に搭載する場合には、このインターポーザに搭載し、この光デバイスを、回路基板上に形成される導波路に対し、精度良く位置合わせして搭載する。

従来、かかる光デバイス、もしくは、ＭＣＭ（マルチチップモジュール）の位置合わせは、通常、２つの画像認識系を用いることにより行われている。即ち、一方の画像認識系により光デバイスを下部より確認し、同時に、他方の画像認識系によって基板パターンを確認し、これらを合わせることにより位置合わせする。

更に、従来技術の他の方法としては、予め光デバイスの位置とインターポーザ（基板）の位置関係を明確しておき、それが実装される回路基板上のパターンとインターポーザ上のパターンを実際に合わせ、さらに、事前に規定されているインターポーザと光デバイスのずれ量を補正して光デバイスを合わせることが行われている。

また、以下の特許文献１では、透過光を用いたアライメントが提案されている。即ち、この従来技術では、基板及び光素子を透過する光を、前記基板の表面側又は裏面側から照射し、マーカーとの画像信号を検出し、この検出された画像信号に基づいて位置合わせを行う。これにより、光素子における出射部、又は、出射部を、基板上に形成された光導波路に対して正確に位置合わせを行い、もって、光素子を基板上に接合搭載して光モジュールを製造する、光モジュールの製造方法を提案するものである。
特開平９−１４５９６５号公報

しかしながら、上述した従来技術、特に、２つの画像認識系を用いることにより光素子の位置合わせを行う場合には、このような装置は複雑となってしまい、また、装置の高価なものとなってしまう。

また、上述した特許文献１に記載された技術では、アライメントに用いられる透過光は、その透過条件が狭く、また、それにより得られる画像も鮮明なものではない。このことから、光素子の実装において必要とされる位置合わせの精度が得難いという問題点があった。

そこで、本発明は、上述した従来技術における問題点を解消し、即ち、インターポーザに搭載される光デバイスを、基板上に形成される導波路に対して精度良く、かつ、簡便に位置合わせを行うことが可能なインターポーザ基板の製造方法、かかる基板を利用した基板の位置合わせ方法、および、光電子回路基板の製造方法を提供することを目的とする。

上記目的は、回路基板上への光デバイスのモジュール実装に用いるインターポーザ基板の製造方法であって、前記回路基板上に設けられる位置合わせマークまたは位置合わせパターンに位置合わせされまた前記光デバイスが搭載される貫通孔を形成するための開口を有する金属パターンが形成されたインターポーザ基板を用意する工程と、前記開口に対応する部分に前記貫通孔を形成する工程とを備えたインターポーザ基板の製造方法により、達成される。ここで、前記貫通孔を形成する工程は、前記開口を有する金属パターンの上からレーザー光線を照射して前記開口に対応する部分に前記貫通孔を形成する工程であることができる。

本発明に係る基板の位置合わせ方法は、前記インターポーザ基板の製造方法により製造されたインターポーザ基板を、前記回路基板上に位置合わせして光デバイスを搭載する基板の位置合わせ方法であって、前記貫通孔を通して、前記回路基板上に設けられた位置合わせマークまたは位置合わせパターンを検出し、前記貫通孔を前記位置合わせマークまたは位置合わせパターンに位置合わせして前記インターポーザ基板を前記回路基板に積層し、その後、前記インターポーザ基板の貫通孔上に前記光デバイスを搭載するものである。

ここで、前記回路基板上に設けられた前記位置合わせマークまたは位置合わせパターンは、前記回路基板に設けられた光導波路の接続開口部とすることができる。さらに、前記インターポーザ基板の貫通孔と前記回路基板上に設けられた前記位置合わせマークまたは位置合わせパターンとによって両基板のずれ補正を行うことができる。

本発明に係る光電子回路基板の製造方法は、前記インターポーザ基板の製造方法により製造されたインターポーザ基板を用意する工程と、位置合わせマークまたは位置合わせパターンを上に設けた回路基板を用意する工程と、前記インターポーザ基板の貫通孔を前記回路基板上に設けられた位置合わせマークまたは位置合わせパターンに位置合わせして前記インターポーザ基板を前記回路基板に積層する工程と、前記インターポーザ基板の貫通孔上に光デバイスを搭載する工程とを備えたものである。ここで、前記位置合わせマークまたは位置合わせパターンは前記回路基板に実装される光デバイスとすることができる。また、前記位置合わせマークまたは位置合わせパターンは前記回路基板に形成された光導波路の接続開口部とすることができる。

以上に述べたように、本発明によれば、インターポーザに搭載される光デバイスを、基板上に形成される導波路に対して精度良く、かつ、簡便に位置合わせを行うことが可能なインターポーザ基板の製造方法、かかる基板を利用した基板の位置合わせ方法、および、光電子回路基板の製造方法を提供することができるという、実用的にも優れた効果を有する。

以下、本発明の実施の形態について、添付の図面を参照して詳細に説明する。
まず、図１には、本発明の一実施形態になるインターポーザ基板１００と、当該インターポーザ基板をその上に搭載する回路基板２００とが示されている。なお、上記のインターポーザ基板１００は、その開口部１１０および貫通孔１１２を、上記回路基板２００上に形成した認識マーク２１０に位置合わせして積層する。その後、この開口部１１０および貫通孔１１２上に、例えば、ＬＥＤのような光半導体デバイスを搭載する。また、この開口部１１０は、例えば、後述する回路基板２００上に形成された光導波路の接続開口部に対応するように位置合わせすることができる。

ここで、上記インターポーザ基板１００の製造方法について、図２を参照して説明する。まず、図２（ａ）に示す断面図のように、このインターポーザ基板１００は、１つ又は複数の絶縁層からなり、その層又は層間には、貫通孔１１２を形成するための開口を有する金属パターン１１１や図示しない配線パターンを形成する。なお、これらの金属パターン１１１や配線パターンは、例えば、リソグラフィにより、金属パターンで、精度良く形成されている。即ち、リソグラフィなど、配線パターンを形成するため手段を用いて、金属パターン１１１についても金属の開口パターンとして形成することにより、非常に高い精度で、上記の金属パターン１１１をインターポーザ基板１００の内部に形成することが出来る。

その後、図２（ｂ）に示す断面図のように、形成した所定の金属パターン１１１の上からレーザー光線を照射して、レーザー加工により、上記インターポーザ基板１００の一部に、貫通孔１１２（開口部１１０）を形成する。なお、この時、レーザー光線の照射では、金属パターン１１１の内側の絶縁層を取り除くことは出来るが、金属パターン自体はレーザー光を反射することから、これを取り除くことは出来ない。そのため、図示のように、金属パターン１１１上のレーザー照射部分には、上記の金属パターンが残る。これにより、図２（ｃ）に示す平面図のように、上記インターポーザ基板１００の一部に、非常に高い精度で、貫通孔１１２（開口部１１０）を形成することが可能となる。

次に、上記のようにして貫通孔１１２（開口部１１０）を形成したインターポーザ基板１００を、上記回路基板２００の上に搭載する位置合わせ（アラインメント）方法について、図３を用いて説明する。まず、図３（ａ）に示すように、上記の方法により貫通孔１１２（開口部１１０）を形成したインターポーザ基板１００を用意する。その後、図３（ｂ）に示すように、このインターポーザ基板１００を回路基板２００の上方に配置し、開口部１１０（即ち、上記貫通孔１１２）を通して、その下の、回路基板２００上に形成した認識マーク２１０を、目視または光学装置により、同時に確認しながら、位置決めし、積層することが出来る。そのため、高精度の位置合わせが可能となる。インターポーザ基板１００の貫通孔１１２（開口部１１０）上には、ＬＥＤやＬＤ等の発光素子あるいはＰＤ等の受光素子を搭載することができる。

さらに、図示の例では、マウント対象物についても、これら２個を同時に位置認識できるため、基板間のずれ補正を行うことができる。従って、アライメント工数を削減することが出来、これにより、装置構造の簡略化を可能にすることもできる。なお、図３（ｃ）に示すように、このマウント後も、この開口部１１０を通して、下の認識マーク２１０が見えることから、位置精度の検査／確認が簡単に実施することが出来ることとなる。ここで、本発明では、認識マーク２１０を光デバイスとし、これを点灯させ光学的な位置合わせを行うこともできる。これによれば、高精度な位置合わせ精度を持って、光電子装置のアッセンブリーを可能ならしめることができる。また、その際、位置合わせ専用の光デバイスではなく、実装される実際の光デバイスを用いる場合、専用のマークを作製する必要がないので、ロスがない。この場合、実装される実際の光デバイスをＬＥＤやＬＤ等の発光素子とすることができ、インターポーザ基板１００の貫通孔１１２（開口部１１０）上にはＰＤ等の受光素子２１５を搭載することができる。また、図３（ｄ）に示すように、認識マーク２１０を回路基板１００に設けられた光導波路２２１の接続開口部２２２とすることができる。この場合、インターポーザ基板１００の貫通孔１１２（開口部１１０）上にはＬＥＤやＬＤ等の発光素子２２３やＰＤ等の受光素子を搭載することができる。なお、図中の符号２１１は、上記回路基板２００の表面に取り付けられ、その上にインターポーザ基板１００を接合するためのバンプである。

また、図４は、上記インターポーザ基板１００の開口部１１０と回路基板２００の上の認識マーク２１０とを合わせ、これらを組み合わせた状態を示す図である。互いに組み合わせた２箇所の開口部１１０および認識マーク２１０を用いて、両基板間のずれ補正を行い、更に、細かな位置合わせを行うことが可能となる。

上記で説明したインターポーザ基板とその開口部（上記貫通孔）の形成方法において、更に積層数の大きな基板に適用する場合について、図５（ａ）、（ｂ）を参照して説明する。即ち、図５（ａ）には、積層数の大きなインターポーザ基板１００’に開口部（上記貫通孔）を形成する場合、形成する金属パターン１１１を上層（基板から遠い層）に形成する場合（図５の左側の金属パターン１１１）と、他方、下層（基板に近い層）に形成する場合（図５の右側の金属パターン１１１）とが考えられる。図５（ｂ）からも明らかなように、レーザー光線の照射により形成される開口部（上記貫通孔）１１０’は、上記の金属パターン１１１を上層側（図５の左側）よりも下層側（図５の右側）に形成した方が、それにより形成される開口をより正確な形状に形成することができる。即ち、形成する開口部（上記貫通孔）１１０’は、下層（基板に近い層）でパターン確定した方が、アライメント時のギャップが小さく、合わせ精度を上げられることから、好ましいということができる。

本発明は、光デバイスをモジュール実装する際、チップと配線基板との整合などを行う中継基板であるインターポーザ基板に関し、特に、光デバイスを搭載するに適したインターポーザ基板とその位置合わせ方法に関するものであり、産業上の利用可能性がある。

本発明に係るインターポーザ基板の一実施例およびインターポーザ基板を搭載する回路基板の一例を示す平面図である。（ａ）〜（ｃ）はインターポーザ基板の製造方法の一例について説明する図である。（ａ）〜（ｄ）はインターポーザ基板を回路基板上に搭載するアラインメント方法について説明するための図である。インターポーザ基板の開口部と回路基板上の認識マークとを合わせて組み合わせた状態を示す上面図である。（ａ）、（ｂ）はインターポーザ基板とその開口部（貫通孔）の形成方法について、形成する金属パターンの位置を説明するための図である。

符号の説明

１００、１００’ インターポーザ基板
１１０、１１０’ 開口部
１１１金属パターン
１１２貫通孔
２００回路基板
２１０認識マーク

Claims

回路基板上への光デバイスのモジュール実装に用いるインターポーザ基板の製造方法であって、前記回路基板上に設けられる位置合わせマークまたは位置合わせパターンに位置合わせされまた前記光デバイスが搭載される貫通孔を形成するための開口を有する金属パターンが形成されたインターポーザ基板を用意する工程と、前記開口に対応する部分に前記貫通孔を形成する工程とを備えたことを特徴とするインターポーザ基板の製造方法。
請求項１に記載したインターポーザ基板の製造方法において、前記貫通孔を形成する工程が、前記開口を有する金属パターンの上からレーザー光線を照射して前記開口に対応する部分に前記貫通孔を形成する工程であることを特徴とするインターポーザ基板の製造方法。
請求項１に記載したインターポーザ基板の製造方法により製造されたインターポーザ基板を、前記回路基板上に位置合わせして光デバイスを搭載する基板の位置合わせ方法であって、前記貫通孔を通して、前記回路基板上に設けられた位置合わせマークまたは位置合わせパターンを検出し、前記貫通孔を前記位置合わせマークまたは位置合わせパターンに位置合わせして前記インターポーザ基板を前記回路基板に積層し、その後、前記インターポーザ基板の貫通孔上に前記光デバイスを搭載することを特徴とする基板の位置合わせ方法。
請求項３に記載した基板の位置合わせ方法において、前記回路基板上に設けられた前記位置合わせマークまたは位置合わせパターンが、前記回路基板に設けられた光導波路の接続開口部であることを特徴とする基板の位置合わせ方法。
請求項３に記載した基板の位置合わせ方法において、前記インターポーザ基板の貫通孔と前記回路基板上に設けられた前記位置合わせマークまたは位置合わせパターンとによって両基板のずれ補正を行うことを特徴とする基板の位置合わせ方法。
請求項１に記載したインターポーザ基板の製造方法により製造されたインターポーザ基板を用意する工程と、位置合わせマークまたは位置合わせパターンを上に設けた回路基板を用意する工程と、前記インターポーザ基板の貫通孔を前記回路基板上に設けられた位置合わせマークまたは位置合わせパターンに位置合わせして前記インターポーザ基板を前記回路基板に積層する工程と、前記インターポーザ基板の貫通孔上に光デバイスを搭載する工程とを備えたことを特徴とする光電子回路基板の製造方法。
請求項６に記載した光電子回路基板の製造方法において、前記位置合わせマークまたは位置合わせパターンが前記回路基板に実装される光デバイスであることを特徴とする光電子回路基板の製造方法。
請求項６に記載した光電子回路基板の製造方法において、前記位置合わせマークまたは位置合わせパターンが前記回路基板に形成された光導波路の接続開口部であることを特徴とする光電子回路基板の製造方法。