(57)【要約】  【課題】高価な特殊な部材が不要な機能素子モジュール及びその製造方法を提供する。  【解決手段】所定の配線パターンが形成され光機能素子３が実装された基板２上に、液状の封止樹脂８を堰き止めるための突堤部７を光機能素子３の周囲に設け、光機能素子３の光機能部３０に対して気体９を吹き付けることによって当該機能部３０に対し封止樹脂８の流入を防止しつつ、光機能素子３と突堤部７との間に液状の封止樹脂８を滴下して光機能素子３と突堤部７との間に当該封止樹脂８を充填する。その後、加熱によって封止樹脂８を硬化させる。紫外線硬化型樹脂を用い、紫外線の照射によって当該封止樹脂を硬化させることも可能である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の配線パターンが形成された基板と、
前記基板上に実装された所定の機能素子とを有し、
前記機能素子の機能部が露出した状態で、当該機能素子が封止樹脂によって封止されている機能素子実装モジュール。
【請求項２】
前記封止樹脂の表面が露出するように構成されている請求項１記載の機能素子実装モジュール。
【請求項３】
前記機能素子の機能部の近傍に封止樹脂を堰き止めるための堰き止め部が設けられている請求項１又は２のいずれか１項記載の機能素子実装モジュール。
【請求項４】
前記基板上の前記機能素子の近傍に封止樹脂を堰き止めるための突堤部が設けられている請求項１乃至３のいずれか１項記載の機能素子実装モジュール。
【請求項５】
前記機能素子が光機能素子である請求項１乃至４のいずれか１項記載の機能素子実装モジュール。
【請求項６】
所定の配線パターンが形成された基板上に所定の機能素子を実装し、
前記機能素子の当該機能部に対し前記封止樹脂の流入を防止しつつ、前記機能素子上に液状の封止樹脂を塗布し、
前記液状の封止樹脂を硬化させる工程を有する機能素子実装モジュールの製造方法。
【請求項７】
前記機能素子の機能部に対して気体を吹き付けることによって当該機能部に対し前記封止樹脂の流入を防止する請求項６記載の機能素子実装モジュールの製造方法。
【請求項８】
前記機能素子の機能部の近傍に前記封止樹脂を堰き止める堰き止め部を設けることによって当該機能部に対し前記封止樹脂の流入を防止する請求項６記載の機能素子実装モジュールの製造方法。
【請求項９】
前記堰き止め部を、当該封止樹脂を用いて形成する請求項８記載の機能素子実装モジュールの製造方法。
【請求項１０】
前記封止樹脂として熱硬化型樹脂を用い、加熱によって当該封止樹脂を硬化させる請求項６乃至９のいずれか１項記載の機能素子実装モジュールの製造方法。
【請求項１１】
前記封止樹脂として紫外線硬化型樹脂を用い、紫外線の照射によって当該封止樹脂を硬化させる請求項６乃至９のいずれか１項記載の機能素子実装モジュールの製造方法。
【請求項１２】
前記封止樹脂を硬化させた後に前記突堤部を除去する工程を有する請求項６乃至１１のいずれか１項記載の機能素子実装モジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機能素子実装モジュールに関し、特に、受光素子や発光素子等の光機能素子を封止樹脂を用いて基板上に実装する光機能素子実装モジュールの技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の光機能素子実装モジュールとしては、例えば中空構造のパッケージを有するものが知られている。
【０００３】
図５に示すように、従来の光機能素子実装モジュール１００のパッケージ１０１は、基板１０２上に枠状のスペーサ１０３を介して透光性部材１０４を取り付けて構成されている。そして、このパッケージ１０１内に光機能素子１０５を光機能部１０６を透光性部材１０４に対向させて配置し、光信号１０７の送受信を行うようになっている。
【０００４】
しかしながら、このような従来技術の場合、例えば波長４０５ｎｍという短波長の青紫レーザー光を透過させようとすると、透光性部材１０４として特殊なコーティングを施したガラスを用いなければならず、非常に高価になるという課題がある。
【０００５】
さらに、従来技術の場合、ガラス及びコーティング用樹脂を介して光信号のやり取りを行うため、信号が劣化（減衰）するという課題もある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、このような従来の技術の課題を解決するためになされたもので、高価な特殊な部材が不要な機能素子モジュール及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するためになされた請求項１記載の発明は、所定の配線パターンが形成された基板と、前記基板上に実装された所定の機能素子とを有し、前記機能素子の機能部が露出した状態で、当該機能素子が封止樹脂によって封止されている機能素子実装モジュールである。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記封止樹脂の表面が露出するように構成されているものである。
請求項３記載の発明は、請求項１又は２のいずれか１項記載の発明において、前記機能素子の機能部の近傍に封止樹脂を堰き止めるための堰き止め部が設けられているものである。
請求項４記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか１項記載の発明において、前記基板上の前記機能素子の近傍に封止樹脂を堰き止めるための突堤部が設けられているものである。
請求項５記載の発明は、請求項１乃至４のいずれか１項記載の発明において、前記機能素子が光機能素子であるものである。
一方、請求項６記載の発明は、所定の配線パターンが形成された基板上に所定の機能素子を実装し、前記機能素子の当該機能部に対し前記封止樹脂の流入を防止しつつ、前記機能素子上に液状の封止樹脂を塗布し、前記液状の封止樹脂を硬化させる工程を有する機能素子実装モジュールの製造方法である。
請求項７記載の発明は、請求項６記載の発明において、前記機能素子の機能部に対して気体を吹き付けることによって当該機能部に対し前記封止樹脂の流入を防止するものである。
請求項８記載の発明は、請求項６記載の発明において、前記機能素子の機能部の近傍に前記封止樹脂を堰き止める堰き止め部を設けることによって当該機能部に対し前記封止樹脂の流入を防止するものである。
請求項９記載の発明は、請求項８記載の発明において、前記堰き止め部を、当該封止樹脂を用いて形成するものである。
請求項１０記載の発明は、請求項６乃至９のいずれか１項記載の発明において、前記封止樹脂として熱硬化型樹脂を用い、加熱によって当該封止樹脂を硬化させるものである。
請求項１１記載の発明は、請求項６乃至９のいずれか１項記載の発明において、前記封止樹脂として紫外線硬化型樹脂を用い、紫外線の照射によって当該封止樹脂を硬化させるものである。
請求項１２記載の発明は、請求項６乃至１１のいずれか１項記載の発明において、前記封止樹脂を硬化させた後に前記突堤部を除去する工程を有するものである。
【０００８】
本発明に係る機能素子実装モジュールの場合、機能素子の機能部が露出した状態となっているため、特殊なコーティングを施した高価なガラスを用いることなく例えば青紫レーザー光のような短波長の光を劣化させず確実に入出力することができるとともに、放熱性に優れた機能素子実装モジュールを提供することができる。
【０００９】
一方、本発明方法によれば、上述した機能素子実装モジュールを極めて簡素な工程で製造することができる。
【００１０】
特に、本発明方法において、機能素子の機能部に対して気体を吹き付けることによって当該機能部に対し封止樹脂の流入を防止するようにすれば、堰き止め部を設ける必要がなく簡素な工程で製造することができるというメリットがある。
【００１１】
また、機能素子の機能部の近傍に封止樹脂を堰き止める堰き止め部を設けることによって当該機能部に対し封止樹脂の流入を防止するようにすれば、封止樹脂の流れの制御を容易かつ確実に行うことができるというメリットがある。
【００１２】
この場合、堰き止め部を当該封止樹脂を用いて形成するようにすれば、堰き止め部と封止樹脂との密着させることができるため、信頼性を向上させることができるというメリットがある。
【００１３】
他方、本発明方法において、封止樹脂を硬化させた後に前記突堤部を除去するようにすれば、機能素子実装モジュールの小型化を図ることが可能になる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、特殊なコーティングを施した高価なガラスを用いることなく青紫レーザー光のような短波長の光を劣化させず位相のずれもなく確実に入出力することができる。
また、本発明によれば、放熱性に優れた機能素子実装モジュールを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の好ましい実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１（ａ）〜（ｄ）は、本発明に係る機能素子実装モジュールの例として光機能素子実装モジュールの製造方法の実施の形態を示す断面構成図である。
【００１６】
図１（ａ）に示すように、本実施の形態においては、まず、所定の配線パターン４が形成された基板２上に、受光素子又は発光素子等の光機能部（機能部）３０を有する光機能素子（機能素子）３を実装する。
【００１７】
本実施の形態では、基板２上の配線パターン４の接続部と光機能素子３の接続部３ａとを金線５を用いて電気的に接続し、基板２の裏側の外部接続端子６から引き出すようになっている。
【００１８】
そして、基板２上の光機能素子３の周囲の領域（例えば基板２の縁部）に、液状の封止樹脂８を堰き止めるための突堤部７を設ける。
一方、突堤部７の形状は特に限定されることはないが、封止樹脂８を確実に堰き止める観点からは、リング形状（例えば矩形形状）に形成することが好ましい。
なお、突堤部７の高さは、後述する封止樹脂８の硬化後に金線５が封止樹脂８内に完全に埋没するように条件を設定することが好ましい。
【００１９】
次に、図１（ｂ）に示すように、光機能素子３の光機能部３０に対して例えば上方から気体９を吹き付けるとともに、光機能素子３と突堤部７との間に液状の封止樹脂８を滴下する。
【００２０】
本発明の場合、封止樹脂８の種類は特に限定されることはないが、本実施の形態では、製造装置の簡素化の観点から、熱硬化型の樹脂を用いる。
熱硬化型の樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂を好適に用いることができる。
【００２１】
さらに、封止樹脂８の粘度は特に限定されることはないが、封止樹脂８の光機能部３０への流入を確実に防止する観点からは、２１０±５０Ｐａ・ｓのものを使用することが好ましい。
【００２２】
一方、気体９としては、樹脂表面のゲル化を促進して封止樹脂の濡れ拡がりを阻止する観点から、常温より高い温度に加熱された空気（５０〜１５０℃）を吹き付けるようにすることが好ましい。
【００２３】
そして、気体９を吹き付ける時間は、樹脂表面のゲル化によって封止樹脂８の濡れ拡がりが止まる時間以上とすればよい。
また、同様の観点及び硬化時間の短縮の観点から、例えば基板２を載置するステージを加熱することが好ましい。
【００２４】
そして、このような光機能素子３の光機能部３０への気体９の吹き付けにより、滴下される封止樹脂８の光機能部３０への流入が阻止され光機能部３０の周囲に留まった状態で、光機能素子３と前記突堤部７との間に封止樹脂８が充填される。
【００２５】
さらに、図１（ｃ）に示すように、光機能素子３の光機能部３０への気体９の吹き付けを継続しつつ、ヒーター１０を用いて封止樹脂８を加熱することにより封止樹脂８を硬化させる。
この硬化工程により、図１（ｄ）に示すように、目的とする光機能素子実装モジュール１を得る。
【００２６】
以上述べたように本実施の形態においては、光機能素子３の光機能部３０が露出した状態となっているため、特殊なコーティングを施した高価なガラスを用いることなく青紫レーザー光のような短波長の光２０を減衰させず確実に入出力することができるとともに、放熱性に優れた光機能素子実装モジュール１を提供することができる。
【００２７】
一方、本実施の形態の方法によれば、上述した光機能素子実装モジュール１を極めて簡素な工程で製造することができる。
【００２８】
図２（ａ）〜（ｄ）は、本発明の他の実施の形態を示す断面構成図であり、以下、上記実施の形態と対応する部分には同一の符号を付しその詳細な説明を省略する。
【００２９】
本実施の形態は、硬化時間の短縮の観点から、液状の封止樹脂として、紫外線硬化型の封止樹脂８Ａを用いるものである。
紫外線硬化型の樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂を好適に用いることができる。
【００３０】
さらに、封止樹脂８Ａの粘度は特に限定されることはないが、封止樹脂８Ａの光機能部３０への流入を確実に防止する観点からは、２１０±５０Ｐａ・ｓのものを使用することが好ましい。
【００３１】
本実施の形態においても、図２（ｂ）に示すように、光機能素子３の光機能部３０に対して例えば上方から空気等の気体９を吹き付けるとともに、光機能素子３と突堤部７との間に液状の封止樹脂８Ａを滴下する。
【００３２】
さらに、図２（ｃ）に示すように、光機能素子３の光機能部３０への気体９の吹き付けを継続しつつ、封止樹脂８Ａに対して所定波長の紫外線１１を照射することにより、封止樹脂８Ａを硬化させる。
この硬化工程により、図２（ｄ）に示すように、目的とする光機能素子実装モジュール１Ａを得る。
【００３３】
以上述べたように本実施の形態においても、光機能素子３の光機能部３０が露出した状態となっているため、特殊なコーティングを施した高価なガラスを用いることなく青紫レーザー光のような短波長の光２０を減衰させず確実に入出力することができるとともに、放熱性に優れた光機能素子実装モジュール１を提供することができる。
【００３４】
一方、本実施の形態の方法によれば、上述した光機能素子実装モジュール１Ａを極めて簡素な工程で製造することができる。
その他の構成及び作用効果については上述の実施の形態と同一であるのでその詳細な説明を省略する。
【００３５】
図３（ａ）〜（ｄ）は、本発明の他の実施の形態を示す断面構成図であり、以下、上記実施の形態と対応する部分には同一の符号を付しその詳細な説明を省略する。
【００３６】
図３（ａ）に示すように、本実施の形態においては、光機能素子３として、光機能部３０の近傍に封止樹脂８を堰き止めるための突堤部（堰き止め部）３１が設けられているものを用いる。
【００３７】
本発明の場合、突堤部３１の作成方法は特に限定されることはないが、既存の技術を利用して作成の容易化を図る観点からは、例えばインクジェットの吹き付け塗布後、加熱硬化によって作成することが好ましい。
この場合、堰き止め部と封止樹脂との密着させて信頼性を向上させる観点からは、封止樹脂８と同じ樹脂を用いることが好ましい。
【００３８】
本発明の場合、突堤部３１の形状は特に限定されることはないが、封止樹脂８の光機能部３０への流れ込みを考慮すると、光機能部３０の周囲に例えば円形リング形状に形成することが好ましい。
【００３９】
そして、同様の観点から、突堤部３１の大きさは、光機能素子３の光機能部３０の周囲において、直径が０．２〜０．８ｍｍとなるように設定することが好ましい。
さらに、同様の観点から、突堤部３１の幅は０．４〜１ｍｍ、高さは０．０１〜０．３ｍｍに設定することが好ましい。
【００４０】
次に、図３（ｂ）に示すように、光機能素子３と突堤部７との間に、液状の例えば熱硬化型の封止樹脂８を滴下する。
これにより、封止樹脂８が、光機能素子３の上面を光機能部３０に向って拡がるが、光機能素子３上の突堤部３１の段差によって堰き止められ、光機能部３０に流入せずに留まった状態で、光機能素子３と前記突堤部７との間に封止樹脂８が充填される。
【００４１】
さらに、図３（ｃ）に示すように、この状態で封止樹脂８を加熱して封止樹脂８を硬化させ、これにより、図３（ｄ）に示すように、目的とする光機能素子実装モジュール１Ｂを得る。
【００４２】
以上述べたように本実施の形態においても、光機能素子３の光機能部３０が露出した状態となっているため、特殊なコーティングを施した高価なガラスを用いることなく青紫レーザー光のような短波長の光２０を減衰させず確実に入出力することができるとともに、放熱性に優れた光機能素子実装モジュール１を提供することができる。
【００４３】
一方、本実施の形態の方法によれば、上述した光機能素子実装モジュール１Ｂを極めて簡素な工程で製造することができる。
その他の構成及び作用効果については上述の実施の形態と同一であるのでその詳細な説明を省略する。
【００４４】
図４（ａ）（ｂ）は、本発明の他の実施の形態の要部を示す断面構成図であり、以下、上記実施の形態と対応する部分には同一の符号を付しその詳細な説明を省略する。
【００４５】
本実施の形態においては、封止樹脂８を硬化させた後、図４（ａ）に示すように、突堤部７の内側近傍のスクライブライン１２に沿ってダイシングを行い、突堤部７を除去する。これにより、目的とする光機能素子実装モジュール１Ｃを得る。
【００４６】
本実施の形態によれば、上記実施の形態と同様の効果に加えて、突堤部７が除去されていることから、光機能素子実装モジュールの小型化を図ることが可能になる。その他の構成及び作用効果については上述の実施の形態と同一であるのでその詳細な説明を省略する。
【００４７】
なお、本発明は上述の実施の形態に限られることなく、種々の変更を行うことができる。
例えば、上述の実施の形態においては、突堤部及び堰き止め部をリング形状（環状）に形成したが、液状の封止樹脂を確実に堰き止められる限り、他の形状に形成することも可能である。なお、加熱等の条件によって樹脂の流れが許容できる範囲である場合には、外側の突堤部を設けないことも可能である。
【００４８】
また、上述の実施の形態においては、封止樹脂を硬化させる際に気体の吹き付けを継続するようにしたが、本発明はこれに限られず、樹脂表面のゲル化によって封止樹脂の濡れ拡がりが止まった後は、気体の吹き付けを停止することも可能である。
【００４９】
さらに、上述の実施の形態においては、硬化させた封止樹脂を露出させておくようにしたが、本発明はこれに限られず、例えば封止樹脂の表面に保護膜を形成したり、板状の保護部材を設けることも可能である。
さらにまた、本発明においては、上述した各実施の形態を任意に組み合わせて構成することができる。
【００５０】
加えて、本発明は、光機能素子実装モジュールのみならず、種々のＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ）用部品に適用することができるものである。
【実施例】
【００５１】
以下、本発明の実施例を比較例とともに説明する。
【００５２】
＜実施例１＞
図１（ａ）〜（ｄ）に示す方法によってエア（空気）を吹き付けつつ封止樹脂の塗布及び硬化を行った。
この場合、光機能素子としては、直径０．５ｍｍの円形の光機能部を有するものを用い、この光機能素子を温度１００℃のステージ上に載置した。
また、封止樹脂としては、エポキシ樹脂を主成分とする熱硬化型樹脂（日本化薬社製  ＭＬ２７００−ＰＣ）  粘度：２１０±５０Ｐａ・ｓ）を用いた。
【００５３】
そして、内径が０．５１ｍｍのノズルを用い、光機能素子とノズル先端部の距離を１．３ｍｍに設定し、流量４７０ｃｃ／ｍｉｎで、温度５０℃（ノズルから１ｍｍの位置の温度）のエアを光機能部に対して１５秒間吹き付けた。
【００５４】
その結果、光機能素子の光機能部の周囲において封止樹脂のゲル化により濡れ拡がりが阻止され、長径１．４ｍｍ、短径０．８ｍｍの楕円形状の所望の開口部が形成された。
【００５５】
＜実施例２〜３、比較例１〜４＞
封止樹脂の光機能部への流入を堰き止める堰き止め部の効果を確認するため、基板上に堰き止め部と突堤部を形成し、封止樹脂の塗布及び硬化を行った。
【００５６】
まず、インクジェットプリンタを用い、シリコンウェハ表面に円形リング状の堰き止め部とその外周に矩形リング状の突堤部を形成した後、インクを定着させるため温度１２５℃で１時間硬化処理を行った。
この場合、堰き止め部の高さは０．１ｍｍ未満で、堰き止め部の直径は０．１３ｍｍ，０．６２ｍｍ、幅は０．４０ｍｍ，０．５０ｍｍ，０．７０ｍｍとした。
【００５７】
そして、このシリコンウェハをホットプレート（温度８０℃）上に載置し、堰き止め部の外周部分に封止樹脂を滴下した。
この場合、封止樹脂としては、ガラスエポキシ樹脂を主成分とする熱硬化型樹脂（日本化薬社製  ＭＬ２７００−ＰＣ）  粘度：２１０±５０Ｐａ・ｓ）を用いた。
【００５８】
封止樹脂の滴下後、１時間常温で放置し、さらに温度１５０℃で１時間硬化処理を行った。
これらのサンプルに対し、ＮＡが０．４以上を満足するか否かによって堰き止め部の効果を評価した。その結果を表に示す。
【００５９】
【表１】
2006332421.tif 000003
【００６０】
表１から明らかなように、堰き止め部の幅が０．７ｍｍで、直径が０．６２ｍｍの実施例２と、堰き止め部の幅が０．５ｍｍで、直径が０．６２ｍｍの実施例３は、封止樹脂が堰き止め部内に流入せず、良好な結果が得られた。
【００６１】
一方、堰き止め部の直径が０．１３ｍｍと小さい比較例１〜３は、封止樹脂の堰き止め部内への流入が発生した。
【００６２】
さらに、堰き止め部の幅が０．４０ｍｍと実施例３より小さい比較例４は、封止樹脂の堰き止め部内への部分的流入が発生したため、実用上問題があった。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】（ａ）〜（ｄ）：本発明に係る光機能素子実装モジュールの製造方法の実施の形態を示す断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｄ）：本発明の他の実施の形態を示す断面構成図である。
【図３】（ａ）〜（ｄ）：本発明の他の実施の形態を示す断面構成図である。
【図４】（ａ）（ｂ）：本発明の他の実施の形態の要部を示す断面構成図である。
【図５】従来の光機能素子実装モジュールの断面構成図である。
【符号の説明】
【００６４】
１…光機能素子実装モジュール  ２…基板  ３…光機能素子（機能素子）  ４…配線パターン  ６…外部接続端子  ７…突堤部  ８…封止樹脂  ９…気体  １０…ヒーター  １１…紫外線  ３０…光機能部（機能部）
【図１】
2006332421.tif 000004
【図２】
2006332421.tif 000005
【図３】
2006332421.tif 000006
【図４】
2006332421.tif 000007
【図５】
2006332421.tif 000008