(57)【要約】【課題】基板２の厚さ方向に貫通する貫通電極３を、密着性を向上させて形成する。【解決手段】基板２の板厚方向に貫通する貫通孔４に、貫通電極３が充填された貫通電極付基板１において、貫通電極３は、貫通孔４の側壁面にナノ金属粒子を付着して形成された第１導体５と、第１導体５の内周側に充填された第２導体６から構成した。【選択図】図１
2010153742.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の板厚方向に貫通する貫通孔に、貫通電極が充填された貫通電極付基板において、
前記貫通電極は、前記貫通孔の側壁面にナノ金属粒子を付着して形成された第１導体と、前記第１導体の内周側に充填された第２導体からなることを特徴とする貫通電極付基板。
【請求項２】
前記ナノ金属粒子は、ナノ銀粒子、ナノ金粒子又はナノ銅粒子であることを特徴とする請求項１に記載の貫通電極付基板。
【請求項３】
前記第１導体と前記第２導体の界面領域には、前記第１導体の材料と前記第２導体の材料とが相互に拡散した相互拡散層又は合金層が形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の貫通電極付基板。
【請求項４】
前記基板は、ガラス基板又はセラミックス基板であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の貫通電極付基板。
【請求項５】
中央部に窪みを有するパッケージ基板と前記窪みの底辺に実装された発光素子を含み、前記窪みの底辺から前記パッケージ基板の裏面に貫通する貫通孔には貫通電極が形成された発光デバイスにおいて、
前記貫通電極は、前記貫通孔の側壁面にナノ金属粒子を付着して形成された第１導体と、前記第１導体の内周側に充填された第２導体からなることを特徴とする発光デバイス。
【請求項６】
基板の板厚方向に貫通電極を有する貫通電極付基板の製造方法において、
前記基板に穴を形成する穴形成工程と、
前記穴の側壁面にナノ金属粒子を付着する付着工程と、
前記ナノ金属粒子が付着された穴に導電材料を充填する電極充填工程と、を備えた基板の製造方法。
【請求項７】
前記ナノ金属粒子は、ナノ銀粒子、ナノ金粒子又はナノ銅粒子であることを特徴とする請求項６に記載の基板の製造方法。
【請求項８】
前記付着工程の後に、温度１５０℃以上で熱処理を施す熱処理工程を含むことを特徴とする請求項６又は７に記載の基板の製造方法。
【請求項９】
前記付着工程の前に、前記穴の壁面を撥水性表面に置換することを特徴とする請求項６〜８のいずれか１項に記載の基板の製造方法。
【請求項１０】
前記穴形成工程において、前記穴は前記基板を成形加工して形成することを特徴とする請求項６〜９のいずれか１項に記載の基板の製造方法。
【請求項１１】
前記電極充填工程の後に、前記穴が形成された基板の表面とは反対側の裏面を研削して、前記充填された導電材料を露出させて平坦化する平坦化工程を有することを特徴とする請求項６〜１０のいずれか１項に記載の基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品に使用される基板に貫通電極を形成した貫通電極付基板、その製造方法、及び貫通電極付基板を用いた発光デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＲＦデバイス、光デバイスや、半導体素子を載置した回路基板等が使用される電子デバイスの分野において、基板の表面から裏面にかけて貫通する貫通電極が形成されている。特に、ＲＦデバイスや光デバイスにおいては、小型化、低抵抗化及び熱伝導性の向上が求められる。
【０００３】
図１４は、貫通電極が形成された基板を使用した静電容量型圧力センサの断面構造を表す（特許文献１）。この圧力センサは、ガラス基板５５の上に、凹部が形成された半導体基板５１を、凹部側をガラス基板側にして陽極接合した構造を有する。半導体基板５１の凹部は密閉空間となっており、この密閉空間のガラス基板５５側にはメタライズ層６３と固定電極５４からなる積層電極が形成されている。密閉空間の半導体基板５１側の凹部には変位電極５３が形成されている。ガラス基板５５には金属線６０が埋め込まれて貫通電極が形成され、積層電極と裏面に形成されたバンプ６４との間の導通がとられている。同様に、半導体基板５１の上面にはアルミ配線６２が形成され、そのアルミ配線６２が半導体基板５１を貫通して延在し、変位電極５３と電気的に接続されている。このように、基板を貫通する貫通電極を形成することにより、実装面積が小さく、信頼性の高いデバイスを提供することができる、というものである。
【０００４】
上記ガラス基板５５に金属線６０を埋め込む方法は次の通りである。ガラス材料を約１５００〜１６００℃に加熱して溶融する。次に、２６００℃以上の高融点金属、例えばモリブデンやタングステンをこの溶融ガラスに埋め込んで除冷する。これをスライスして切り出し、切り出した板を研磨して貫通電極入りのガラス基板とする。
【０００５】
また、上記の他に、基板に貫通電極を形成する方法としては、基板に貫通孔を形成し、この貫通孔の側壁にメッキ処理を施してＣｕやＮｉ等の金属膜を堆積する方法、或いは、導電性フィラーと樹脂バインダーを混練した導電性ペーストを貫通孔に充填し、比較的低温で焼成して貫通電極とする方法などが知られている。
【特許文献１】特開２００１−２０１４１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載される貫通電極の形成方法では、ガラス材料を１５００℃以上の溶融点まで上昇させて溶融し、高融点金属を埋め込んで形成するものであり、特殊な設備が必要であるとともに、ガラス材料の切り出し等の工程が必要となり、製造コストが上昇する、という課題がある。
【０００７】
また、金属メッキ処理により貫通孔に金属を充填する方法では、メッキ処理による金属の析出速度が遅く、生産性が悪い、という課題がある。更に、メッキ処理により析出した貫通電極には内部に空洞が生じやすい。そのため、貫通電極による密閉性が低下して水分や不純物が外部から浸入し、素子の信頼性を損なう、という課題があった。
【０００８】
また、導電性フィラーと樹脂バインダーから貫通電極を構成する方法では、貫通電極よりも基板のほうの熱膨張率が大きくなりやすく、そのため、温度の上昇・下降を繰り返すと貫通孔内壁と貫通電極との接触面積が減少して接着力が低下し、貫通電極が貫通孔から脱落する、などの課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
そこで、本発明においては上記課題を解決するために以下の構成とした。
【００１０】
（１）基板の板厚方向に貫通する貫通孔に、貫通電極が充填された貫通電極付基板において、前記貫通電極は、前記貫通孔の側壁面にナノ金属粒子を付着して形成された第１導体と、前記第１導体の内周側に充填された第２導体からなるようにした。
【００１１】
（２）上記ナノ金属粒子は、ナノ銀粒子、ナノ金粒子又はナノ銅粒子とした。
【００１２】
（３）上記第１導体と第２導体の界面領域には、第１導体の材料と第２導体の材料とが相互に拡散した相互拡散層又は合金層が形成されることとした。
【００１３】
（４）上記基板は、ガラス基板又はセラミックス基板とした。
【００１４】
（５）中央部に窪みを有するパッケージ基板と前記窪みの底辺に実装された発光素子を含み、前記窪みの底辺から前記パッケージ基板の裏面に貫通する貫通孔には貫通電極が形成された発光デバイスにおいて、前記貫通電極は、前記貫通孔の側壁面にナノ金属粒子を付着して形成された第１導体と、前記第１導体の内周側に充填された第２導体からなるようにした。
【００１５】
（６）基板の板厚方向に貫通電極を有する貫通電極付基板の製造方法において、前記基板に穴を形成する穴形成工程と、前記穴の側壁面にナノ金属粒子を付着する付着工程と、
前記ナノ金属粒子が付着された穴に導電材料を充填する電極充填工程と、を備えた基板の製造方法とした。
【００１６】
（７）上記ナノ金属粒子は、ナノ銀粒子、ナノ金粒子又はナノ銅粒子とした。
ようにした。
【００１７】
（８）上記付着工程の後に、温度１５０℃以上で熱処理を施す熱処理工程を含むようにした。
【００１８】
（９）上記付着工程の前に、穴の壁面を撥水性表面に置換するようにした。
【００１９】
（１０）上記穴形成工程において、穴は基板を成形加工して形成するようにした。
【００２０】
（１１）上記電極充填工程の後に、穴が形成された基板の表面とは反対側の裏面を研削して、充填された導電材料を露出させて平坦化する平坦化工程を有するようにした。
【発明の効果】
【００２１】
本発明による貫通電極付基板は、貫通孔の側壁面にナノ金属粒子を付着して形成したことにより、貫通孔に対して貫通電極の密着性を向上させて強固に保持することができる。更に、１０００℃以上の高温処理を必要としないで製造方法が簡単になり、製造コストを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係る貫通電極付基板１を説明するための図であり、図１（ａ）は基板の模式的な斜視図であり、図１（ｂ）は基板の模式的な縦断面図である。図１に示すように、基板２には上面から裏面にかけて貫通する４つの貫通電極３が形成されている。貫通電極３は、基板２に形成した貫通孔４の側壁面に形成した第１導体５と、第１導体５の内周側に貫通孔４を塞ぐように充填された第２導体６から構成されている。
【００２３】
第１導体５は、貫通孔４の側壁面にナノ金属粒子を付着して形成されている。ここで、ナノ金属粒子とは、粒子径が数ナノメートルから数１０ナノメートルの金属粒子をいう。ナノ金属粒子を溶媒に分散させ、ディスペンス法やインクジェット印刷法により貫通孔４の側壁面に付着し、焼成して金属膜としている。ナノ金属粒子として、例えばナノＡｇ粒子、ナノＡｕ粒子、ナノＣｕ粒子等を使用することができる。ナノ金属粒子は他の金属粒子やバルクと比較して、表面積が極めて大きい。そのため、ナノ金属粒子を付着した後に焼成して金属膜を形成すると、基板面に対する密着力が向上する。また、ナノ金属粒子は反応性が高いので、他の金属粒子の場合と比較して焼成温度を低下させることができる。
【００２４】
第２導体６は、第１導体５の内周側に導電性フィラーと樹脂バインダーを混練した導電ペーストを充填し、焼成して形成した。ナノ金属粒子は反応性が高いので、導電ペーストの焼成において、ナノ金属粒子と導電ペーストの導体とはその界面において相互に拡散する。その結果、焼成後の第１導体５と第２導体６とは、その界面において相互拡散層又は合金層が形成されて強固に結合し、密着力が向上する。そのため、基板２の昇温及び降温を繰り返しても、貫通電極３が落下することがない。
【００２５】
また、第１導体５を貫通孔４の側壁面に１μｍ以上の厚さで形成すれば、貫通孔４の側壁面の凹凸を埋めて滑らかな表面にすることができる。第１導体５の内表面を滑らかにすることにより、導電ペーストを充填したときに導電ペーストと第１導体５の表面との間に気泡が取り込まれ難くなるので、第１導体５と第２導体６との間の密着力低下を防止することができる。
【００２６】
基板２として、ガラス基板やセラミックス基板を使用することができる。ナノ金属粒子との密着性が優れているためである。貫通孔４は、その口径が裏面から表面に向けて末広状に拡大するように形成されている。これは、ナノ金属粒子を貫通孔４の側壁面に付着し易くするためであるが、必須要件ではない。
【００２７】
貫通電極３の基板面における表面は、基板２の表面と同一の表面となるように、平坦化されている。このように表面を平坦化することにより、基板２を他の部品に容易に実装することができ、また、他の部品や電極を基板２の表面に容易に実装又は形成することができる。
【００２８】
第１導体５を形成するためのナノ金属粒子として、ナノ銀粒子を使用することが好ましい。ナノ銀粒子は基板に対する密着性が優れていることと、導電ペーストとの間の相互拡散層を形成しやすいからである。また、ナノ銀粒子は０．５μｍ以上の厚さで形成することが好ましい。
【００２９】
（実施形態２）
図２及び図３は、本発明の実施形態２に係る貫通電極付基板の製造方法を説明するための図である。図２は各工程における基板の縦断面図を表し、図３はナノ金属粒子を付着する付着工程を表す。
【００３０】
図２（ａ）は、基板２に貫通電極用の穴１０を形成する穴形成工程後の基板２の縦断面図である。本実施形態においては基板２としてソーダガラス板を使用した。図２では２個の穴１０を有する基板２の断面図を示しているが、穴１０の数は限定されない。基板２の板厚は６００μｍである。
【００３１】
ガラス板を軟化点まで加熱して熱プレスにより穴１０を形成した。穴１０は、表面側の直径がφ４００μｍ、穴１０の底辺側の直径がφ２００μｍの略円錐台形状とした。熱プレス法に代えてサンドブラスト法やエッチング法により穴１０を形成することができる。ただし、サンドブラスト法では個々に穴を形成しなければならず、またエッチング法ではフォトマスクの形成等、工程数が増加する。基板２として、ガラス基板に代えてセラミックス基板を使用することができる。セラミックス基板を使用する場合には、焼結前のグリーンシートにプレス法により穴を形成し、焼結して穴１０付のセラミックス板を得ることができる。
【００３２】
穴１０の平面的形状は、円形や楕円形、多角形、矩形等のどのような形状であってもよい。深さ方向に対しては、基板の裏面側から表面側に向けて末広状に口径が拡大するように形成するのが好ましい。金型を基板２にプレスした後の離型が容易になることと、後に説明する穴１０の側壁面にナノ金属粒子を付着し易くするためである。
【００３３】
図２（ｂ）は、穴１０の側壁面にナノ金属粒子を付着して第１導体５を形成する付着工程の後の基板２の縦断面図である。図３を用いてナノ金属粒子の付着工程を詳細に説明する。まず、基板２に形成した穴１０の側壁面をフッ酸により洗浄する（ステップＳ１）。穴１０の表面を深さ３μｍ〜３０μｍのケミカルエッチングを行って洗浄している。次に、Ａｒガスを用いたプラズマ処理を行う（ステップＳ２）。このプラズマ処理は、この後に形成するフッ素膜の密着性を向上させるためである。基板２をチャンバー内に挿入し、Ａｒガスを流量１０ｍｌ／分で流し、電力５００Ｗのプラズマを発生させて、３０秒間維持する。次に、ディスペンサー等により穴１０の側壁面にフッ素系表面処理剤を付着して穴１０の側壁面を撥水性表面に置換する（ステップＳ３）。撥水性表面にするのは、ナノ金属粒子を付着する際の液だれを抑制して付着膜の厚さの均一性を向上させるためである。
【００３４】
次に、基板２を８０℃、３０分間乾燥してフッソ系処理剤の溶媒を除去する（ステップＳ４）。次に、溶媒にナノＡｇ粒子が分散したナノ金属ペーストを穴１０の側壁面にディスペンサス法又はインクジェット印刷法により付着する（ステップＳ５）。付着の際には基板２を温度７０℃〜１００℃に設定する。より好ましくは、温度８０℃〜９０℃に維持する。これにより、ナノ金属ペーストの厚さを均一に印刷することができる。次に、基板２を温度４５０℃〜５５０℃で焼成する（ステップＳ６）。これにより、ナノＡｇ膜である第１導体５を穴１０の側壁面に強固に形成することができる。なお、ナノ金属粒子としてナノＡｇ粒子を用いたが、ナノＡｕ粒子やナノＣｕ粒子を使用することができる。
【００３５】
図２（ｃ）は穴１０に導電材料を充填する電極充填工程を説明するための図である。導電材料の充填はスクリーン印刷法により行う。まず、穴１０の対応する位置が開口したスクリーンマスク１４を基板２の表面に設置する。次に、スキージ１３を移動して導電ペースト１２を穴１０に充填する。導電ペースト１２は導電性フィラーと樹脂バインダーを含有する。また、セラミックスやガラスに対して密着性のよい低融点ガラス粉を含有させてもよい。導電フィラーとして、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ又はＣｕ、或いはＡｇにより被覆されたＣｕを使用する。
【００３６】
スクリーンマスク１４は、穴１０に対応する位置に開口部を有している。開口部の開口径は穴１０の表面における穴径よりも約１０μｍ〜３００μｍの範囲で大きく形成する。好ましくは約１００μｍ〜２００μｍ大きく形成する。これにより、導電ペースト１２は穴１０よりも僅かに大きく印刷されるので、穴１０の壁面と導電ペーストとの間に導電ペーストが存在しない間隙が生ずることを防止することができる。
【００３７】
図２（ｄ）は、スクリーンマスク１４を基板２の表面から除去した基板２の縦断面図である。次に、温度８０℃〜１２０℃において３０分〜１時間の乾燥処理を行う。この処理により、導電ペースト１２を流動化させて、内部に混入する気泡を排出させる。前記乾燥工程から連続的に加熱して、２００℃、６０分間保持して加熱処理を行う。この処理により、導電ペースト１２に含有されるＡｇとナノＡｇ粒子から形成された第１導体５のＡｇとが相互に拡散した相互拡散層が形成される。また、前記導電ペースト１２が焼成タイプであれば、５００℃から８００℃で焼成する必要がある。
【００３８】
図２（ｅ）は、２００℃加熱後の縦断面図である。２００℃加熱後は第１導体５と第２導体６との間に相互拡散層１６が形成される。そのために、第１導体５と第２導体６とは強固に結合される。また、第１導体５と第２導体６の夫々の材料が異なる場合に、その界面に合金層が形成される場合も、同様に強固に結合される。
【００３９】
図２（ｆ）は、基板２の表面及び裏面を平坦化した平坦化工程の後の基板２の縦断面図である。基板２の表面を研磨して第２導体６の突出部を除去し、平坦面１５ｂを形成する。基板２の裏面を研削又は研磨して、第１導体及び第２導体６を露出させて、貫通電極３を形成する。基板２の表面及び裏面が平坦化したことにより、基板２を他の部品や素子に実装しやすくなる。
【００４０】
以上のように形成した貫通電極３の比抵抗を評価した。貫通電極３を直列に接続するように貫通電極３付近の基板２の表面及び裏面に電極を形成し、貫通電極３の抵抗を測定してその比抵抗を求めた。その結果、貫通電極３一つ当たり約４×１０−６Ω／ｃｍであった。上記と同形状で金属コア電極をＡｇで作成した貫通電極の比抵抗は、２．５×１０−６Ω／ｃｍであり、この値と比較しても実用的に問題ない。
【００４１】
更に、上記のように形成した貫通電極３の基板２に対する結合強度を評価した。評価方法はテープ法と押しピン法である。テープ法は、貫通電極付基板１に粘着テープを張り付け剥がしたときに、貫通電極３が基板２から剥がれるか否かで判定する。本発明の方法で製作した貫通電極付基板１は、基板２から剥がれた貫通電極３は無かった。押しピン法は、貫通電極３を虫ピンで押し付けて抜け出るか否かで判定する。実体顕微鏡下で貫通電極３をＩＣテスターピンで押して評価したが、基板２から抜け出た貫通電極３は無かった。ここで、ＩＣテスターピンで押す力は、貫通電極３の表面にＩＣテスターピンの跡が僅かにつく程度の１５ｇ〜３０ｇとした。
【００４２】
このように、本発明の製造方法により製作した貫通電極付基板１は、貫通孔の内壁にナノ金属粒子から第１導体５を形成したので、側壁面と第１導体５との間の結合が強固となり、更に、第１導体５の内周側に充填した第２導体６との間の結合も強固となる。また、貫通電極３の比抵抗も他の方法で作成したものと遜色のないレベルであった。その結果、１０００℃以上の高温処理を行う必要なく、信頼性の高い貫通電極付基板１を製作することが可能となった。
【００４３】
（実施形態３）
図４は本発明の実施形態３に係る貫通電極付基板１を用いた発光デバイス２０の模式的な縦断面図である。本実施形態３においては、発光デバイス２０のパッケージに実施形態１及び実施形態２において説明した貫通電極付基板１を適用した（以下、パッケージ基板３０という）。発光デバイス２０は、中央部に窪み２２を有するパッケージ基板３０と、窪み２２の底部に実装した発光素子としてのＬＥＤ２３と、ＬＥＤ２３から発光した光を反射させるため、窪み２２の壁面に形成した反射膜２６を備えている。発光デバイス２０は、更に、窪み２２の底面からパッケージ基板３０の裏面に貫通する貫通孔４に形成した貫通電極３ａ、３ｂと、パッケージ基板３０の裏面に形成し、貫通電極３ａ、３ｂとそれぞれ電気的に接続する裏面電極２７ａ、２７ｂを備えている。ＬＥＤ２３は、貫通電極３ａの上にダイボンディング材２４を介して実装されている。ＬＥＤ２３の上部に図示しないワイヤー２５の１ｓｔボンディング用電極パッドが形成され、ワイヤー２５の２ｎｄボンディング用電極パッドはナノ金属粒子を塗布して、貫通電極３ｂの第一導体５を延長させ、引き出して貫通電極３ｂと導通するように形成する。１ｓｔボンディング用電極パッドと２ｎｄボンディング用電極パッドは金線からなるワイヤー２５により接続され、２ｎｄボンディング用電極パッドと電極３ｂは第一導体５の延長により接続されている。
【００４４】
窪み２２の壁面と底面に形成した反射膜２６は、ナノ金属粒子の印刷法により形成されている。また、貫通電極３ａ、３ｂは、第１導体５と第２導体６から構成されている。第１導体５は、ナノ金属粒子の印刷法により形成されている。第２導体６は、導体フィラーと樹脂バインダーを混練した導電ペーストから形成されている。従って、窪み２２の壁面及び底面に形成した反射膜２６と、貫通孔４の側壁面に形成した第１導体５とを、ナノ金属粒子の印刷により同時に形成することができる。ナノ金属粒子としてナノＡｇ粒子を使用することができる。Ａｇ膜は反射率が高いので反射膜２６に適するからである。
【００４５】
パッケージ基板３０は板状のガラス材料を使用し、成形加工により窪み２２及び貫通孔４を形成した。パッケージ基板３０は、異なる材料による接合部が無いように一体的に形成されているので、耐久性が向上した。また、パッケージ基板３０は、同じ材料を用いた一体物に代えて異なる材料を接合して形成してもよい。また、ナノ金属粒子の焼成は１０００℃以上の高温処理を必要としないので、パッケージ基板３０の材料選択の幅が拡大する。例えば、ガラス材料の他にセラミックス材料、窒化アルミニウム材料又は金属材料を使用することができる。また、窪み２２や貫通孔４は、サンドブラスト法やエッチング法により形成してもよい。
【００４６】
ＬＥＤ２３及びワイヤー２５は透明な封止材２８により封止されている。また、パッケージ基板３０にガラス材料を使用する場合は、封止材２８として、樹脂材料に代えて金属アルコキシド又は金属アルコキシドから形成されたポリメタロキサンを重合・焼成した金属酸化物から作成することができる。特に、金属アルコキシド又はポリメタロキサンから作成した金属酸化物を封止材２８とした場合は、ガラスからなるパッケージ基板３０もシリコン酸化物であることから、熱膨張係数が近似し、良好な接着性及び封止性を得ることができる。
【００４７】
裏面電極２７ａ、２７ｂは、金属の蒸着法やスパッタリング法、或いは導電材料の印刷法により形成することができる。印刷法によれば、導電膜の堆積とそのパターニングを同時に行うので、製造プロセスの簡素化を図ることができる。パッケージ基板３０の材料としてガラスを使用し、金属の蒸着やスパッタリング法により裏面電極２７ａ、２７ｂを形成する場合には、密着性を向上させるためにＴｉ層、その上にバリア層、その上にＰｔ層、或いはＮｉ層、さらに表面酸化を防止するためにＡｕ層を形成することができる。また、先に感光性樹脂、例えばレジスト等により電極パターンを形成しておき、その上に金属膜を堆積して、レジストを除去するリフトオフ法により形成することもできる。
【００４８】
このように、ＬＥＤ２３の下部に貫通電極３ａを設け、この貫通電極３ａに裏面電極２７ａが接続するようにしたので、ＬＥＤ２３の発光により発生した熱は、貫通電極３ａ及び裏面電極２８ａを介して外部へ効率よく放熱することができる。そのため、一つの窪み２２に複数のＬＥＤ２３を設けて発光輝度を向上させる場合でも、加熱による発光効率の低下を防ぐことができる。また、窪み２２を下部から上部に向けてその口径が末広状に拡大する形状としたので、ＬＥＤ２３から発光した光に指向性を付与することができる。
【００４９】
（実施形態４）
図５〜図１２は、本発明の実施形態４に係る貫通電極付基板１を用いた発光デバイス２０の製造方法を表す模式図である。
【００５０】
図５は、パッケージ基板３０を成形加工する様子を表している。図５（ａ）は成形加工方法を表し、定盤３１の上にパッケージ材料としてガラス材３３を設置し、ガラス材３３が軟化する温度６００℃〜９００℃に加熱する。金型３２の表面に、凸部３５と凹部３４が形成されている。凸部３５は貫通電極用の穴となる部分であり、凹部３４は窪み２２の周囲の土手となる部分である。金型３２も温度６００℃〜９００℃に加熱して、下部のガラス材３３に押圧する。図５（ｂ）は成型加工後のパッケージ基板３０の縦断面図であり、窪み２２及び穴３６が形成される。なお、本実施形態４では、窪み２２は平面的形状が円形のすり鉢状の形状を有している。
【００５１】
図６は、穴３６にインクジェット印刷法によりナノ金属粒子としてナノ銀粒子を印刷している様子を表している。インクジェット印刷を行う前に、パッケージ基板３０の表面をフッ酸により洗浄する。次に、Ａｒプラズマによりドライ洗浄を行う。次に、穴３６の側壁面にフッ素系の表面処理を施して約８０℃にて乾燥し、撥水性表面に置換する。撥水性表面に置換することにより、壁面におけるインクだれを低減することができる。次に、パッケージ基板３０を温度７０℃〜１００℃の範囲に昇温して、インクジェット印刷機３７のノズル３８から溶媒に分散したナノ銀粒子を穴３６の側壁面に噴射する。なお、インクジェット印刷法に代えて、ディスペンス法によりナノ金属粒子を付着してもよい。
【００５２】
ノズル３８は紙面垂直方向に多数配列しているので、面状に任意のパターンに印刷することができる。ノズル３８から噴射する液滴は、極めて微量で弾丸のように噴出するので、ノズル３８の先端とパッケージ基板３０の表面との間隙を２ｍｍ〜３ｍｍに固定することができる。その結果、穴３６の側壁面にほぼ均一に印刷することができる。印刷後に、温度４５０℃〜５５０℃で焼成する。これにより、穴３６の側壁面にナノＡｇ膜からなる第１導体５が強固に付着する。
【００５３】
図７は、パッケージ基板３０に形成した穴３６に第２導体６及び窪み２２の壁面に反射膜２６を形成した状態を表す縦断面図である。図６に示す穴３６にディスペンサー等によりＡｇ等の金属を含有する導電ペーストを充填する。その後、温度約２００℃で乾燥して固化した。この焼成により、第１導体５ａ、５ｂのナノＡｇ膜と導電ペーストのＡｇとが相互に拡散してその界面に相互拡散層が形成される。これにより、第１導体５ａ、５ｂと第２導体６ａ、６ｂとは強固に結合する。貫通電極６ａと貫通電極６ｂとは電気的に分離している。また、導電ペーストに代えて、金属心材を挿入・充填して接着固化してもよい。
【００５４】
反射膜２６は、導電ペーストのメタライズや、金属材料のスパッタリング又は蒸着により形成することができる。反射膜２６は、窪み２２の底面に形成してもよい。また、反射膜２６は、上記穴３６にナノ金属粒子をインクジェット印刷法により印刷する際に、同時に反射膜２６を形成することもできる。同時に形成すれば製造工程数を削減でき、製品コストの低減を図ることができる。
【００５５】
図８は、パッケージ基板３０の裏面を研磨して、貫通電極３を裏面側に露出させた状態を表す縦断面図である。パッケージ基板３０を平坦な研磨定盤又は研磨パッドに載置し、パッケージ基板３０を、研磨剤を介在して押圧しながら相対的に移動して研磨する。これにより、貫通電極３の裏面の露出面とパッケージ基板３０の裏面とを平坦化することができる。また、このように平坦化することにより、パッケージ基板３０を他の部品に容易に実装することができる。
【００５６】
図９は、パッケージ基板３０の裏面に裏面電極２７ａ、２７ｂを形成した状態を表す縦断面図である。パッケージ基板３０の裏面に、Ａｇ等の導電材料が混入したインキをスクリーン印刷法により印刷する。次に、加熱焼成を行って固化する。印刷により裏面電極２７ａ、２７ｂを形成するので、フォトリソグラフィ工程及びエッチング工程を必要とせず、製造コストを低減させることができる。また、スクリーン印刷法に代えて、他の方法、例えばスパッタリング法や蒸着法、或いはメッキ法により金属膜を堆積し、パターニングして裏面電極２７ａ、２７ｂを形成してもよい。
【００５７】
図１０は、パッケージ基板３０の窪み２２にＬＥＤ２３を実装した状態を表す模式的な縦断面図である。ＬＥＤ２３を、ダイボンディング材２４を介在して貫通電極３ａの露出面に載置し、加熱しながら押圧して接着する。ダイボンディング材２４は導電性であり、ＬＥＤ２３の裏面には図示しない電極が形成されており、貫通電極３ａとＬＥＤ２３とを機械的及び電気的に接続する。ダイボンディング材２４は、ＳｎＡｇＣｕやＡｕＳｎ等の合金接合を使用することができる。また、ダイボンディング材２４として、導電性接着材を使用することができる。
【００５８】
図１１は、ＬＥＤ２３と窪み２２の底部に形成した電極パッド４５とをワイヤー２５により接続した状態を表す縦断面図である。電極パッド４５は、インクジェット印刷法によりナノ金属粒子を印刷して、貫通電極３ｂと電気的に接続するように形成することができる。ＬＥＤ２３の上面には図示しない電極が形成されている。ワイヤー２５として金の細線を使用することができる。なお、ワイヤー２５を使用して接続することに代えて、ＬＥＤ２３を貫通電極３ｂまで延在させ、ＬＥＤ２３の裏面に貫通電極３ａ、３ｂを対応させ２つの電極を形成し、面実装により一括して電気的及び機械的に接続してもよい。なお、電極パッド４５は、図６に示すナノ金属粒子を穴３６にインクジェット法により印刷する際に同時に形成してもよいし、反射膜２６を形成する際に同時に形成してもよい。
【００５９】
図１２は、窪み２２に封止材２８を付着してＬＥＤ２３を封止した状態を表す縦断面図である。封止材２８として、絶縁性の透明樹脂材を使用することができる。また、金属アルコキシド又は金属アルコキシドから形成されたポリメタロキサンを重合・硬化させたシリコン酸化物を形成することができる。
【００６０】
以上説明してきたように、本発明の発光デバイスの製造方法によれば、窪み２２の壁面、底面及び貫通電極用の穴３６にナノ金属粒子を印刷法により印刷したので、従来例のように高温処理によるメタライズを必要としないで密着性の良好な貫通電極３を作成することができる。また、印刷法としてインクジェット印刷法を適用したので、段差のある表面に高精度の印刷パターンを形成することができる。また、必要な部分にのみナノ金属粒子を付着又は印刷するので、全面に電極形成後に必要な部分を残してエッチング除去する方法と比較して、使用する材料を低減することができる。
【００６１】
なお、上記実施形態４においては、パッケージ基板３０を成形法により成形した例を説明したが、これに限定されない。例えば、パッケージ基板３０に貫通電極３を形成した板状体と、窪み２２を構成するための枠を当該板状体に貼り合わせた構造とすることもできる。また、パッケージ基板３０の窪み２２をサンドブラスト法やエッチング法により形成してもよい。
【００６２】
また、上記実施形態４においては、（１）ガラス材料の成形→（２）貫通電極の形成→（３）裏面の平坦化→（４）裏面電極の形成→（５）発光素子の実装→（６）封止材の形成の順であるが、この工程順に限定されない。例えば、（２）貫通電極を形成後に、（５）発光素子の実装→（６）封止材の形成→（３）裏面の平坦化→（４）裏面電極の形成の順であっても良いし、また、（３）裏面の平坦化→（２）貫通電極の形成→（４）裏面電極の形成→（５）発光素子の実装→（６）封止材の形成の順であっても良い。
【００６３】
（実施形態５）
図１３は、本発明の実施形態５に係る発光デバイス２０の多数個取りの製造方法を説明するための模式図である。例えば、上記実施形態４に係る発光デバイス２０の製造方法において、１枚のウエハー４０から８６個の発光デバイス２０を同時に製造する場合である。
【００６４】
図１３（ａ）は、実施形態４における図１０〜図１２のいずれかに対応し、パッケージ基板３０の裏面に形成した裏面電極２７ａ、２７ｂのパターンを表している。図１３（ｂ）は、１個のパッケージ基板３０の部分を拡大した模式的な背面図である。図１３（ｂ）に示すように、ＬＥＤ２３の領域に４個の貫通電極３ａが、ＬＥＤ２３の外側に１個の貫通電極３ｂが形成されている。ＬＥＤ２３の領域に４個の貫通電極３ａを形成することにより、ＬＥＤ２３で発生する熱を効果的に放熱することができる。裏面電極２７は、電極分離領域４３を境にして、裏面電極２７ａと２７ｂに電気的に分離している。
【００６５】
１個のパッケージ基板３０は、縦切断ライン４１、及び、横切断ライン４２により区画されている。実施形態４の図１２に示す工程の終了後に、上記縦切断ライン４１及び横切断ライン４２に沿って個々の発光デバイス２０に分離する。分離は、ダイシング又はスクライブ等により行うことができる。なお、取り個数は実施形態５に限定されない。また、貫通電極３ａ、３ｂの個数や径は、ＬＥＤ２３の数、供給する電流、放熱量等により適宜設定すればよい。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の実施形態に係る貫通電極付基板を説明するための説明図である。
【図２】本発明の実施形態に係る貫通電極付基板の製造方法の説明図である。
【図３】本発明の実施形態に係るナノ金属粒子の付着工程を表す工程図である。
【図４】本発明の実施形態に係る発光デバイスの模式的な縦断面図である。
【図５】本発明の実施形態に係る発光デバイスの製造方法を表す模式図である。
【図６】本発明の実施形態に係る発光デバイスの製造方法を表す模式図である。
【図７】本発明の実施形態に係る発光デバイスの製造方法を表す模式図である。
【図８】本発明の実施形態に係る発光デバイスの製造方法を表す模式図である。
【図９】本発明の実施形態に係る発光デバイスの製造方法を表す模式図である。
【図１０】本発明の実施形態に係る発光デバイスの製造方法を表す模式図である。
【図１１】本発明の実施形態に係る発光デバイスの製造方法を表す模式図である。
【図１２】本発明の実施形態に係る発光デバイスの製造方法を表す模式図である。
【図１３】本発明の実施形態に係る発光デバイスの多数個取りの製造方法を表す模式図である。
【図１４】従来から公知の静電容量型圧力センサの断面構造を表す。
【符号の説明】
【００６７】
１  貫通電極付基板
２  基板
３  貫通電極
４  貫通孔
５  第１導体
６  第２導体
１０  穴
１２  導電ペースト
１３  スキージ
１４  スクリーンマスク
１５  平坦面
１６  相互拡散層
２０  発光デバイス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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