(57)【要約】【課題】効率的に歩留まりよく形成でき、受光効率が良好なワンチップ高電圧光電池を提供する。【解決手段】複数のフォトダイオード素子１を形成して成るシリコン基板２をプリント基板１１にハンダ付け接合した状態で、フォトダイオード素子１の形成領域の境界線に沿って設定切り込み量だけ切断し、複数のフォトダイオード素子１をプリント基板１１上に分離配置する。シリコン基板２とプリント基板１１とのハンダ接合による一体化物の温度がハンダ付け接合時よりもシリコン基板２の切断時に下がることによりシリコン基板２とプリント基板１１との熱膨張差によって生じるシリコン基板２の各切断位置における仮想平坦底面からの浮き上がり湾曲量の最大値と最小値との差がプリント基板１１の厚みより小となるようにする。【選択図】図１
2008211161.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のフォトダイオード素子がプリント基板上に搭載され、前記複数のフォトダイオード素子が電気的に直列接続されて成るワンチップ高電圧光電池であって、シリコン基板の面領域に複数のフォトダイオード素子が形成され、前記シリコン基板の裏面には各フォトダイオード素子の電極が形成されている構成と成し、前記プリント基板には、その表面に前記各フォトダイオード素子の前記電極に対応する位置に導通部が形成され、前記シリコン基板の裏面の各フォトダイオード素子の電極が前記プリント基板の導通部にハンダ付け接合されてシリコン基板とプリント基板とが一体化された状態で、前記各フォトダイオード素子の形成領域の境界線に沿って予め定められた切り込み量だけシリコン基板が切断されることにより、前記複数のフォトダイオード素子が前記プリント基板上に分離配置される構成と成し、前記シリコン基板と前記プリント基板とのハンダ接合による一体化物の温度がハンダ付け接合処理時よりも前記シリコン基板の切断時に下がることにより前記シリコン基板と前記プリント基板との熱膨張差によって生じるシリコン基板の各切断位置における仮想平坦底面からの浮き上がり湾曲量の最大値と最小値との差が前記プリント基板の厚みよりも小となるようにシリコン基板の厚みに対応させてプリント基板の厚みが設定されていることを特徴とするワンチップ高電圧光電池。
【請求項２】
複数のフォトダイオード素子がプリント基板上に搭載され、前記複数のフォトダイオード素子が電気的に直列接続されて成るワンチップ高電圧光電池であって、シリコン基板の面領域に複数のフォトダイオード素子が形成され、前記シリコン基板の裏面には各フォトダイオード素子の電極が形成されている構成と成し、前記プリント基板には、その表面に前記各フォトダイオード素子の前記電極に対応する位置に導通部が形成され、前記シリコン基板の裏面の各フォトダイオード素子の電極が前記プリント基板の導通部にハンダ付け接合されてシリコン基板とプリント基板とが一体化された状態で、前記各フォトダイオード素子の形成領域の境界線に沿って予め定められた切り込み量だけシリコン基板が切断されることにより、前記複数のフォトダイオード素子が前記プリント基板上に分離配置される構成と成し、前記シリコン基板と前記プリント基板とのハンダ接合による一体化物の温度がハンダ付け接合処理時よりも前記シリコン基板の切断時に下がることにより前記シリコン基板と前記プリント基板との熱膨張差によって生じるシリコン基板の各切断位置における仮想平坦底面からの浮き上がり湾曲量の最大値と最小値との差を前記熱膨張差によって生じるプリント基板への引っ張り応力による塑性伸び変形を生じさせることにより小さくして前記浮き上がり湾曲量の最大値と最小値との差が前記プリント基板の厚みよりも小となるようにシリコン基板の厚みに対応させてプリント基板の厚みが設定されていることを特徴とするワンチップ高電圧光電池。
【請求項３】
プリント基板のフォトダイオード素子との対向面側には、隣り合うハンダ同士がハンダ接合時のハンダ溶融により当接するのを防ぐための隔壁が熱硬化性材料を熱硬化させて成る絶縁性薄膜により形成されており、シリコン基板と前記絶縁性薄膜を形成したプリント基板とのハンダ接合による一体化物の温度がハンダ付け接合処理時よりも前記シリコン基板の切断時に下がることにより前記シリコン基板と前記絶縁性薄膜を形成したプリント基板との熱膨張差によって生じるシリコン基板の各切断位置における仮想平坦底面からの浮き上がり湾曲量の最大値と最小値との差が前記プリント基板の厚みよりも小となるようにする代わりに前記差が前記絶縁性薄膜の厚みと前記プリント基板の厚みを合わせた厚みよりも小となるようにシリコン基板の厚みに対応させてプリント基板と絶縁性薄膜の厚みが設定されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のワンチップ高電圧光電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワンチップに集積された赤外線域で高感度なワンチップ高電圧光電池に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光電池として、アモルファスシリコンで形成された単位発電素子を直列に接続した太陽電池があるが、この太陽電池は、目に見えない赤外線の波長域では感度が無いため、発電しない。光通信分野で、前記赤外線の波長域で大きな光エネルギーを伝送する事が必要な場合は、その赤外線エネルギーを有効に受光し、発電する高電圧光電池が必要になる。
【０００３】
赤外線で起電する光電池として、例えば図７に示すように、結晶から成る単位素子３０を複数用いて形成されるシリコン光電池が使用されている。各単位素子３０はシリコンウエハーを切断して形成されたシリコンチップであり、シリコンウエハーを切断して個々の単位素子３０を形成した後、単位素子３０をプリント基板１１上に複数配置してシリコン光電池が形成されている。プリント基板１１の表面側には、銅ラウンド２１が互いに間隔を介して配置されており、銅ラウンド２１は、プリント基板１１に形成されたスルーホール孔２２を介してプリント基板１１の裏面側に導通している。また、対となる銅ラウンド２１同士は、スルーホール孔２２を介して銅の配線２３によりプリント基板１１の裏面側で接続されている。
【０００４】
前記各単位素子３０（各シリコンチップ）は、その表面側の受光面３１側から赤外線を受光するものであり、それぞれ、プリント基板１１上の１つおきの銅ラウンド２１上に配設されている。この銅ラウンド２１上の単位素子３０と、単位素子３０が配置されていない銅ラウンド２１とがワイヤボンディング２０を介して接続されることにより、複数の単位素子３０が直列接続され、シリコン光電池が高電圧を発電できるように形成されている。
【０００５】
ところで、このシリコン光電池は、プリント基板１１の表面側において、単位素子３０が赤外線を受光する構成であるにもかかわらず、プリント基板１１の表面側に、単位素子３０が配置されていない銅ラウンド２１を設けているので、単位受光面積当たりの受光効率がよくない。そこで、赤外線の受光面側に銅ラウンド２１が露出しないように、ワイヤボンディング２０を用いずに単位素子３０を接続する接続方式を用いたシリコン光電池が提案された（例えば、特許文献１、参照。）。
【０００６】
この提案のシリコン光電池は、図５（ａ）に示すように、複数のフォトダイオード素子１をプリント基板１１上に整列状に配置搭載し、これらのフォトダイオード素子１を、プリント基板１１を介して直列接続して形成されており、フォトダイオード素子１の受光面側（表面側）にはワイヤボンディング２０が配置されていない。なお、図５（ａ）は、光電池を、その一部破断面として示す斜視説明図である。
【０００７】
この提案のシリコン光電池は、ｎ型のシリコン基板２の表面にｐ型の拡散層３を設けているが、この拡散層３とシリコン基板２とを貫通するスルーホール４を設けることにより、このスルーホール４を介して拡散層３に電気的に導通するｐ層陽電極６をシリコン基板２の裏面側に設け、シリコン基板２の裏面側の同一面に、このｐ層陽電極６と、シリコン基板２に電気的に導通するｎ層陰電極５とを設けている。そのため、ワイヤボンディング２０が無くても、電極５，６を直接、プリント基板１１のスルーホール孔２２と接続できるのである。
【０００８】
また、この提案においては、各フォトダイオード素子１を個々に切断して形成してプリント基板１１上に配置するのではなく、図５（ｂ）に示すように、シリコン基板２のウエハー（シリコンウエハー７）に、複数のフォトダイオード素子１を形成し、シリコン基板２を、プリント基板１１のスルーホール孔２２にハンダ付け接合した状態で（図５にハンダは図示せず）、前記シリコン基板２（シリコンウエハー７）を各フォトダイオード素子１の形成領域の境界線に沿って、ハーフカット部２５で切断して形成するものである。それゆえ、このシリコン光電池は、各フォトダイオード素子１を個々に切断して形成する場合に比べ、非常に製造が容易であり、製造時間の短縮化と歩留まりの向上等を図ることができる。
【０００９】
【特許文献１】特開２００６−２３７５４３号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、図５（ａ）に示した提案のシリコン光電池において、図５（ｂ）に示したシリコン基板２とプリント基板１１とのハンダ接合は、シリコン基板２とプリント基板１１を１８０℃以上の温度に加熱して行われ、その後、シリコン基板２とプリント基板１１とのハンダ接合による一体化物の温度を常温（例えば約２５℃）に戻してからシリコン基板２を切断するようにしている。
【００１１】
しかしながら、シリコン基板２とプリント基板１１とのハンダ接合による一体化物の温度が常温に戻ると、前記シリコン基板２とプリント基板１１との熱膨張差によって、プリント基板１１の方がシリコン基板２より多く収縮し、前記一体化物が曲面状に反ってしまう。
【００１２】
そのため、プリント基板１１は切り落とさずに、シリコン基板２のみをフォトダイオード素子１毎にその境界線に沿って的確に切断することが難しい。それというのは、シリコン基板２の切断は、図６（ａ）に示すように、ダイサー３２等を用い、ダイサー３２を回転させながらシリコン基板２の表面側から厚み方向に下げていくことにより行われるため、例えばシリコン基板２の表面の最上端位置（例えば図６のＡの位置）を基準とし、シリコン基板２の切断を各切断位置において一定の切り込み量で（つまり、ダイサー３２の下方向への移動量Ｂを設定切り込み量として）行った場合には、シリコン基板２の中央部においては適切な切断が行われても、図６（ｂ）に示すように、シリコン基板２の端部においては、切断ができない可能性がある。
【００１３】
そこで、前記切り込み量を多めに設定すると、シリコン基板２の端部においても切断が可能となるが、この場合、プリント基板１１の中央部にも切れ込みが入ってしまい、場合によっては、プリント基板１１の切断も行われてしまう。したがって、前記提案において、シリコン基板２のみを切断する工程においては、それぞれの切断位置においてシリコン基板２の切り込み量を可変設定しなくてはならず、大変な手間と時間がかかった。
【００１４】
また、シリコン基板２が湾曲していると、シリコン基板２をフォトダイオード素子１毎に切断する際に、シリコン基板２が破損してしまうこともあった。
【００１５】
本発明は、前記課題を解決するために成されたものであり、その目的は、複数のフォトダイオード素子を形成したシリコン基板をプリント基板にハンダ付けした後に切断する際、フォトダイオード素子毎の切断が容易に、かつ、的確に設計通り行われて歩留まりよく形成でき、単位受光面積当たりの受光効率が良好なワンチップ高電圧光電池を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、次に示す構成をもって前記課題を解決する手段と成している。すなわち、第１の発明は、複数のフォトダイオード素子がプリント基板上に搭載され、前記複数のフォトダイオード素子が電気的に直列接続されて成るワンチップ高電圧光電池であって、シリコン基板の面領域に複数のフォトダイオード素子が形成され、前記シリコン基板の裏面には各フォトダイオード素子の電極が形成されている構成と成し、前記プリント基板には、その表面に前記各フォトダイオード素子の前記電極に対応する位置に導通部が形成され、前記シリコン基板の裏面の各フォトダイオード素子の電極が前記プリント基板の導通部にハンダ付け接合されてシリコン基板とプリント基板とが一体化された状態で、前記各フォトダイオード素子の形成領域の境界線に沿って予め定められた切り込み量だけシリコン基板が切断されることにより、前記複数のフォトダイオード素子が前記プリント基板上に分離配置される構成と成し、前記シリコン基板と前記プリント基板とのハンダ接合による一体化物の温度がハンダ付け接合処理時よりも前記シリコン基板の切断時に下がることにより前記シリコン基板と前記プリント基板との熱膨張差によって生じるシリコン基板の各切断位置における仮想平坦底面からの浮き上がり湾曲量の最大値と最小値との差が前記プリント基板の厚みよりも小となるようにシリコン基板の厚みに対応させてプリント基板の厚みが設定されている構成をもって課題を解決する手段としている。
【００１７】
また、第２の発明は、複数のフォトダイオード素子がプリント基板上に搭載され、前記複数のフォトダイオード素子が電気的に直列接続されて成るワンチップ高電圧光電池であって、シリコン基板の面領域に複数のフォトダイオード素子が形成され、前記シリコン基板の裏面には各フォトダイオード素子の電極が形成されている構成と成し、前記プリント基板には、その表面に前記各フォトダイオード素子の前記電極に対応する位置に導通部が形成され、前記シリコン基板の裏面の各フォトダイオード素子の電極が前記プリント基板の導通部にハンダ付け接合されてシリコン基板とプリント基板とが一体化された状態で、前記各フォトダイオード素子の形成領域の境界線に沿って予め定められた切り込み量だけシリコン基板が切断されることにより、前記複数のフォトダイオード素子が前記プリント基板上に分離配置される構成と成し、前記シリコン基板と前記プリント基板とのハンダ接合による一体化物の温度がハンダ付け接合処理時よりも前記シリコン基板の切断時に下がることにより前記シリコン基板と前記プリント基板との熱膨張差によって生じるシリコン基板の各切断位置における仮想平坦底面からの浮き上がり湾曲量の最大値と最小値との差を前記熱膨張差によって生じるプリント基板への引っ張り応力による塑性伸び変形を生じさせることにより小さくして前記浮き上がり湾曲量の最大値と最小値との差が前記プリント基板の厚みよりも小となるようにシリコン基板の厚みに対応させてプリント基板の厚みが設定されていることを特徴とする。
【００１８】
さらに、第３の発明は、前記第１または第２の発明の構成に加え、前記プリント基板のフォトダイオード素子との対向面側には、隣り合うハンダ同士がハンダ接合時のハンダ溶融により当接するのを防ぐための隔壁が熱硬化性材料を熱硬化させて成る絶縁性薄膜により形成されており、シリコン基板と前記絶縁性薄膜を形成したプリント基板とのハンダ接合による一体化物の温度がハンダ付け接合処理時よりも前記シリコン基板の切断時に下がることにより前記シリコン基板と前記絶縁性薄膜を形成したプリント基板との熱膨張差によって生じるシリコン基板の各切断位置における仮想平坦底面からの浮き上がり湾曲量の最大値と最小値との差が前記プリント基板の厚みよりも小となるようにする代わりに前記差が前記絶縁性薄膜の厚みと前記プリント基板の厚みを合わせた厚みよりも小となるようにシリコン基板の厚みに対応させてプリント基板と絶縁性薄膜の厚みが設定されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明では、シリコン基板の裏面の各フォトダイオード素子の電極がプリント基板の導通部にハンダ付け接合されてシリコン基板とプリント基板とが一体化された状態で、前記各フォトダイオード素子の形成領域の境界線に沿って予め定められた切り込み量だけシリコン基板が切断されることにより、前記複数のフォトダイオード素子が前記プリント基板上に分離配置される構成と成している。
【００２０】
この構成において、前記シリコン基板と前記プリント基板とのハンダ接合による一体化物の温度がハンダ付け接合処理時よりも前記シリコン基板の切断時に下がると、前記シリコン基板と前記プリント基板との熱膨張差によってシリコン基板とプリント基板とが湾曲するが、本発明によれば、前記熱膨張差によって生じるシリコン基板の各切断位置における仮想平坦底面からの浮き上がり湾曲量の最大値と最小値との差が、第１と第２の発明では、前記プリント基板の厚みよりも小となるように、第３の発明では、絶縁性薄膜の厚みと前記プリント基板の厚みを合わせた厚みよりも小となるように、それぞれ、シリコン基板の厚みに対応させてプリント基板の厚みが設定されているので、前記切り込み量で、シリコン基板を容易に、かつ、的確に切断することができる。
【００２１】
つまり、シリコン基板の前記仮想平坦面からの各切断位置における浮き上がり湾曲量の最大値と最小値との差に対応させて、前記切り込み量を、例えばシリコン基板の厚みに前記浮き上がり湾曲量の最大値と最小値との差を加えた値またはその近傍の値に設定してシリコン基板を切断すれば、シリコン基板を各切断位置において的確に切断でき、かつ、この切断時に、プリント基板まで切断してしまうことはなく、歩留まりよくワンチップ高電圧光電池を形成することができる。
【００２２】
なお、前記シリコン基板とプリント基板との熱膨張差によって生じるシリコン基板とプリント基板の湾曲は、これらの基板の弾性変形によるものであるが、この弾性変形の域を超えて塑性変形の域になるような力が加わると、プリント基板に塑性変形が生じる。
【００２３】
そこで、第２の発明は、前記シリコン基板と前記プリント基板との熱膨張差によって生じるシリコン基板の各切断位置における仮想平坦底面からの浮き上がり湾曲量の最大値と最小値との差を、前記熱膨張差によって生じるプリント基板への引っ張り応力による塑性伸び変形を生じさせることにより小さくして、前記浮き上がり湾曲量の最大値と最小値との差が前記プリント基板の厚みよりも小となるように、シリコン基板の厚みに対応させてプリント基板の厚みを設定することにより、前記と同様に、シリコン基板の切断を的確に行うことができ、歩留まりよくワンチップ高電圧光電池を形成することができる。
【００２４】
また、本発明によれば、複数のフォトダイオード素子を形成して成るシリコン基板を、プリント基板にハンダ付け接合してからフォトダイオード素子の形成領域の境界線に沿って切断して形成するものであるから、フォトダイオード素子を個々に形成してプリント基板上に配置する場合に比べ、ワンチップ高電圧光電池の製造を格段に容易とすることができる。また、ハンダを間欠的に設けて接合することにより、シリコン基板とプリント基板との接合面全体をクリームハンダ等により接合する場合に比べ、ワンチップ高電圧光電池の製造を容易にすることができる。
【００２５】
また、本発明において、プリント基板のフォトダイオード素子との対向面側には、隣り合うハンダ同士がハンダ接合時のハンダ溶融により当接するのを防ぐための隔壁が熱硬化性材料を熱硬化させて成る絶縁性薄膜により形成されている第３の発明においては、隣り合うハンダ同士が当接する、所謂、ハンダブリッジを防ぐことができ、かつ、前記のような優れた効果を奏することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、本実施形態例の説明において、これまでの説明と同一名称部分には、同一符号が付してあり、その重複説明は省略または簡略化する。図１には、本発明に係るワンチップ高電圧光電池の一実施形態例を示す構成図が断面図により模式的に示されている。同図に示すように、本実施形態例のワンチップ高電圧光電池は、複数のフォトダイオード素子１をプリント基板１１上に搭載し、複数のフォトダイオード素子１を、プリント基板１１側の、例えば銅により形成した配線２３により電気的に直列接続して形成されている。
【００２７】
フォトダイオード素子１は、ｎ型のシリコン基板（Ｓｉ（ｎ型）基板）２の面領域に複数形成されており、前記シリコン基板２の裏面には各フォトダイオード素子１の電極５，６が形成されている。なお、各フォトダイオード素子１は、シリコン基板２を貫通するスルーホール４と、このスルーホール４の内壁面およびスルーホール４の近傍のシリコン基板２の表面に形成されたｐ型の拡散層３とを有して形成されている。また、シリコン基板２の表面および裏面の両面には、シリコン基板２の熱酸化により酸化シリコン（ＳｉＯ２）の保護膜８が形成されている。
【００２８】
本実施形態例で適用しているシリコン基板２は、ポアソン比が０．２８、熱膨張係数が２．３ｐｐｍ／ｄｅｇ、弾性定数が１３０ＧＰａであり、赤外線領域で有効な受光感度を有する厚みである４００μｍで形成されている。
【００２９】
また、前記電極５，６は、シリコン基板２に電気的に導通するオーミック電極アルミパットのｎ層陰電極５と、前記拡散層３に電気的に導通するオーミック電極アルミパットのｐ層陽電極６であり、互いに間隔を介して配置されている。これらｎ層陰電極５とｐ層陽電極６には、その表面側（プリント基板１１との対向側）にハンダ付け用のニッケルコート１５，１６が施されている。
【００３０】
前記プリント基板１１には、その表面に前記各フォトダイオード素子１のｎ層陰電極５とｐ層陽電極６とが搭載するそれぞれの位置に、導電部としての銅ラウンド２１が設けられ、プリント基板１１に形成された貫通のスルーホール孔２２に設けられた銅の配線２３を介して対応する銅ラウンド２１同士が接続されている。つまり、隣り合う一方のフォトダイオード素子１のｎ層陰電極５側のスルーホール孔２２と他方のフォトダイオード素子１のｐ層陽電極６側のスルーホール孔２２とが配線２３により導通するように構成されている。
【００３１】
なお、本実施形態例において、プリント基板１１は、熱膨張率が３２ｐｐｍ／ｄｅｇ、弾性定数が４．８ＧＰａの材料により形成され、その厚み（図１のｔ）は、１００μｍである。
【００３２】
また、プリント基板１１のフォトダイオード素子１との対向面（表面）側には、隣り合うハンダ９同士がハンダ接合時のハンダ溶融により当接するのを防ぐための隔壁１０が絶縁性薄膜のレジスト１２により形成されており、プリント基板１１の裏面側には、レジスト１２と同じ材料により形成された同じ膜厚の絶縁性薄膜のレジスト１３が設けられている。
【００３３】
本実施形態例では、前記隔壁１０（絶縁性薄膜）の形成後にプリント基板１１の温度が下がったときに、プリント基板１１と絶縁性薄膜（レジスト１２）との熱膨張率差によってプリント基板１１にシリコン基板２とのハンダ接合処理を難しくする反りが生じないように、前記絶縁性薄膜が、設定厚みとしての２５μｍ程度に形成されている。
【００３４】
ところで、本実施形態例は、シリコン基板２の裏面の各フォトダイオード素子１の電極５，６が前記プリント基板１１の銅ラウンド２１にハンダ付け接合されて、シリコン基板２とプリント基板１１とが一体化された状態で、前記各フォトダイオード素子１の形成領域の境界線に沿って、予め定められた切り込み量だけシリコン基板２が切断されることにより、前記複数のフォトダイオード素子１が前記プリント基板１１上に分離配置される構成と成している。
【００３５】
そして、本実施形態例の最も特徴的な構成は、シリコン基板２とプリント基板１１とのハンダ接合による一体化物の温度が、ハンダ付け接合処理時よりもシリコン基板２の切断時に下がることにより、シリコン基板２とプリント基板１１との熱膨張差によって生じるシリコン基板２の各切断位置における仮想平坦底面からの浮き上がり湾曲量の最大値と最小値との差が、プリント基板１１の厚みよりも小となるように、シリコン基板２の厚みに対応させてプリント基板１１の厚みが設定されていることである。
【００３６】
つまり、本実施形態例は、シリコン基板２の厚みが、赤外線領域で有効な受光感度を有する４００μｍに形成されており、それに対応させて、前記熱膨張差によって生じるシリコン基板２の各切断位置における仮想平坦底面からの浮き上がり湾曲量の最大値と最小値との差が、プリント基板１１の厚みよりも小となるように、すなわち、前記浮き上がり湾曲量の最大値と最小値との差をΔＵとし、プリント基板１１の厚みをｔとしたとき、ΔＵ＜ｔとなるようにしている。なお、ΔＵ＜ｔとなる範囲内でも、とくに、ΔＵ＜０．７ｔとなることが好ましいため、ΔＵ＜ｔの中でも、ΔＵ＜０．７ｔとなるように、プリント基板１１の厚みを１００μｍに設定した。
【００３７】
以下に、このシリコン基板２とプリント基板１１の厚み設定について説明する。本実施形態例において、シリコン基板２とプリント基板１１とのハンダ接合による一体化物の温度が、ハンダ付け接合処理時よりもシリコン基板２の切断時に下がることにより、シリコン基板２とプリント基板１１とが、その熱膨張差によって弾性変形により湾曲し、図２に示すように、仮想平坦底面（図２のＡで示す面）から浮き上がる。
【００３８】
本発明者は、シリコン基板２が赤外線領域で最高の受光感度を有するように、その厚みを４００μｍに形成した場合に、シリコン基板２の前記仮想平坦底面からの浮き上がり量とプリント基板１１の厚みとの関係を検討し、シリコン基板２の各切断位置（図２のＣ）における仮想平坦底面からの浮き上がり湾曲量の最大値（図２のＵＭＡ）と最小値（図２のＵＭＩ）との差が、プリント基板１１の厚みよりも小となるように、シリコン基板２の厚み（４００μｍ）に対応させてプリント基板１１の厚みを設定することを試みた。
【００３９】
なお、前記仮想平坦底面からの浮き上がり量は、シリコン基板２の厚みが一定であればプリント基板１１の厚みによって変わるものであり、その逆に、プリント基板１１の厚みが一定であればシリコン基板２の厚みによって変わるものである。つまり、シリコン基板２の厚みとプリント基板１１の厚みとが相対的に関連してシリコン基板２の前記仮想平坦底面からの浮き上がり量が決定される。
【００４０】
したがって、フォトダイオード素子１に適用されるシリコン基板２の厚みが決まれば、シリコン基板２の前記仮想平坦底面からの浮き上がり湾曲量の最大値と最小値との差が、プリント基板１１の厚みによって一義的に定まるものであり、本発明者は、シリコン基板２の厚みを一定（ここでは４００μｍ）にしてプリント基板１１の厚みを様々に変化させて実験等を行い、シリコン基板２の各切断位置における前記仮想平坦底面からの浮き上がり湾曲量の最大値と最小値との差がプリント基板１１の厚みより小さくなるような値を求めた。さらに、シリコン基板２の前記仮想平坦底面からの浮き上がり湾曲量の最大値と最小値との差をΔＵとしたとき、このΔＵの値が、プリント基板１１の厚みｔの０．７倍よりも小さくなる（ΔＵ＜０．７ｔとなる）ようにすることが、より好ましいため、本実施形態例では、この関係となるように、プリント基板１１の厚みを１００μｍに設定した。
【００４１】
このようにプリント基板１１の厚みを形成すると、シリコン基板２の切断時に、いくつかの切断位置においてプリント基板１１の表面側まで切り込みが生じたとしても、その切り込み量を小さくでき、プリント基板１１の機械的強度も保つことができる。
【００４２】
本実施形態例は以上のように構成されており、以下に、本実施形態例のワンチップ高電圧光電池の製造方法について説明する。フォトダイオード素子１を形成するためには、ｎ型のシリコン基板２を形成するシリコン基板２にスルーホール４を形成し、シリコン基板２の表面とスルーホール４の孔面にｐ型の拡散層３を形成する。また、シリコン基板２の表面側には、スルーホール４の形成領域を除く領域に、保護膜８を形成する。その後、スルーホール４を介して拡散層３に電気的に導通するｐ層陽電極６と、シリコン基板２に電気的に導通するｎ層陰電極５を形成する。
【００４３】
また、プリント基板１側の構成を、以下のようにして形成する。つまり、図３（ａ）の第１工程で、プリント板１１の両面に銅箔１８を貼る。次に、図３（ｂ）の第２工程で、銅箔１８とプリント基板１１を貫通するスルーホール孔２２を開け、このスルーホール孔２２を銅メッキする（銅１７のメッキを施す）ことにより、プリント基板１１の表面側の銅箔１８と裏面側の銅箔１８とを電気的に接続する。
【００４４】
次に、図３（ｃ）の第３工程で、銅箔１８上に、ドライフイルム１４を貼り付け、露光して現像する。次に、図３（ｄ）の第４工程で、プリント基板１１の表面側に形成されている銅箔１８をエッチングによりパターン化して銅箔パッド（銅ラウンド）２１を形成し、前記ドライフィルム１４を取り除く。また、プリント基板１１の裏面側に形成されている銅箔１８をエッチングによりパターン化して銅の配線２３のパターンを形成する。
【００４５】
次に、図３（ｅ）の第５工程で、プリント基板１１の両面にフォトイメージャブルソルダーレジスト２４を塗布し、乾燥後、プリント基板１１の表面側の銅ラウンド２１の位置に投光して露光する。これにより、図３（ｆ）に示すように、銅箔ラウンド２１の両側の部位に絶縁性薄膜のレジスト１２の隔壁１０がプリント基板１１の表面に形成される。なお、プリント基板１１の裏面にはプリント基板１１の裏面と銅の配線２３とを覆うレジスト１３が形成される。
【００４６】
このようにして形成したプリント基板１１側の銅ラウンド２１の上にハンダ（クリームハンダ）９を塗布し、前記の如く、拡散層３や保護膜８、電極５，６を形成したシリコン基板２をプリント基板１１の上に重ね、シリコン基板２側に形成されたｎ層陰電極５、ｐ層陽電極６を、ハンダ９を介して銅ラウンド２１と対向させる。その後、この状態のプリント基板１１とシリコン基板２を炉等の恒温層に入れ、ハンダ９を溶融する温度まで温度上昇させて接合し、その数分間後に、接合したシリコン基板２とプリント基板１１を常温に戻す。
【００４７】
そして、フォトダイオード素子１の形成領域の境界線に沿って予め定められた切り込み量だけダイサー３２で切断する。この切断は、例えば、プリント基板１１を裏側から真空吸着して保持した状態で行われるものであるが、この保持の仕方等は特に限定されるものでなく、適宜設定されるものである。なお、このシリコン基板２の切断部は、図１において、ハーフカット部２５として図示されている。
【００４８】
その後、予め定めた個数の複数のフォトダイオード素子１毎に、つまり、適当な受光電圧を発生させることができる設定数のフォトダイオード素子４毎に、シリコン基板２とプリント基板１１とを同時に切落とすことにより、ワンチップ高電圧光電池を形成する。この切断部は、図１において、同時切り落とし部２６として図示されている。
【００４９】
なお、プリント基板１１とシリコン基板２とをハンダ９で接合する場合に、隔壁１０として、銅ラウンド２１の厚みと同程度厚みの膜を形成しても、図４（ｂ）に示すように、隣り合うハンダ９が接合するハンダブリッジが生じてしまうので、隔壁１０の厚みは銅ラウンド２１より厚くする必要がある。しかしながら、隔壁１０を形成する際に、熱硬化性材料（例えば液状のレジスト膜の形成材料であるシリコン含有レジスト）を熱硬化させて絶縁性薄膜を形成した後、プリント基板１１を常温に戻すと、プリント板１１の反りが発生し、この反り量は、隔壁１０の厚みが厚いほど大きくなる。
【００５０】
そこで、本実施形態例では、前記ハンダブリッジを的確に防止でき、かつ、隔壁１０を形成する絶縁性薄膜（レジスト１２）の形成後にプリント基板１１の温度が下がったときに、該プリント基板１１と前記絶縁性薄膜との熱膨張率差によって、プリント基板１１にシリコン基板２とのハンダ接合処理を難しくする反りが生じないような絶縁性薄膜の厚みを検討し、その結果、絶縁性薄膜のレジスト１２の厚みを２５μｍ程度に設定した。
【００５１】
このように、本実施形態例は、隔壁１０のレジスト１２の厚みを決定したので、レジスト１２の形成後にプリント基板１１が反ることを抑制でき、かつ、図４（ａ）に示すように、シリコン基板２とプリント基板１１とのハンダ接合時にハンダブリッジを防ぐことができる。
【００５２】
本実施形態例は、例えば前記のような製造方法を適用して製造されるものであり、シリコン基板２とプリント基板１１とのハンダ接合による一体化物の温度が、ハンダ付け接合処理時よりもシリコン基板２の切断時に下がることにより、シリコン基板２とプリント基板１１との熱膨張差によって生じるシリコン基板２の各切断位置における仮想平坦底面からの浮き上がり湾曲量の最大値と最小値との差が、プリント基板１１の厚みよりも小となるように、前記検討に基づき、シリコン基板２の厚みに対応させてプリント基板１１の厚みが設定されているので、シリコン基板２のフォトダイオード１毎の切断を、予め定めた一定の切り込み量で設計通り行うことができ、歩留まりよくワンチップ高電圧光電池を形成することができる。
【００５３】
つまり、シリコン基板２の切断位置毎に切り込み量を個々に設定してシリコン基板２の切断を行うことなく、全ての切断位置において、一定の切り込み量でシリコン基板２の切断を行うことができ、容易に、かつ、的確にシリコン基板２を切断して、ワンチップ高電圧光電池を形成することができる。
【００５４】
また、本実施形態例によれば、複数のフォトダイオード素子１をプリント基板１１上に搭載し、フォトダイオード素子１のｎ層陰電極５とｐ層陽電極６とを間隔を介してシリコン基板２の裏面側に配置し、ｎ層陰電極５とｐ層陽電極６とを、その搭載位置のプリント基板１１上の銅ラウンド２１にハンダ付け接合するので、ワイヤボンディングによるフォトダイオード素子１の接続は不要であり、シリコン基板２の表面側を受光面側として、単位受光面積当たりの受光効率が良好なワンチップ高電圧光電池を実現することができる。
【００５５】
なお、本発明は前記実施形態例に限定されるものではなく、様々な実施の態様をとり得る。例えば、プリント基板１１に形成する隔壁１０の形成領域は、前記プリント基板１１と前記絶縁性薄膜との熱膨張率差によるプリント板１１の反りを小さくするために、図４（ｃ）に示すように、隔壁１０を銅ラウンド２１の周辺部のみに限定し、反りの原因となる隔壁１０の面積を最小に押さえるようにしてもよい。
【００５６】
また、プリント基板１１の形成材料、隔壁１０のレジスト１２やレジスト１３の形成材料は、特に限定されるものでなく、適宜設定されるものであり、また、レジスト１３は省略することもできる。
【００５７】
さらに、前記実施形態例では、シリコン基板２の厚みを４００μｍにしたが、シリコン基板２の厚みは限定されるものではなく、適宜設定されるものであり、その厚みに対応させて、プリント基板１１の厚みも、シリコン基板２の各切断位置における仮想平坦底面からの浮き上がり湾曲量の最大値と最小値との差が前記プリント基板の厚み以下となるように、適宜設定されるものである。
【００５８】
さらに、前記実施形態例の説明は、ハンダ接合後にシリコン基板２とプリント基板１１との一体化物を常温に戻したときに、シリコン基板２とプリント基板１１とが、その熱膨張差によって弾性変形により湾曲することについて述べたが、シリコン基板２とプリント基板１１との熱膨張差によって、プリント基板１１の方がシリコン基板２より多く収縮するため、常温に戻った時点において、シリコン基板２にはプリント基板１１側から圧縮応力が加わり、プリント基板１１にはシリコン基板２側から引っ張り応力が加わることになる。
【００５９】
そこで、この引っ張り応力により、プリント基板１１に塑性伸び変形（クリープを含む）を生じさせて、シリコン基板２の仮想平坦底面からの浮き上がり湾曲量を小さくし、シリコン基板２の各切断位置における仮想平坦底面からの浮き上がり湾曲量の最大値と最小値との差が前記プリント基板の厚み以下となるように、シリコン基板２の厚みに対応させてプリント基板１１の厚みを設定してもよい（言い換えると、前記引っ張り応力により塑性変形が生じるように、熱膨張率やヤング率、厚み等を選択した、シリコン基板２とプリント基板１１を用いてもよい）。
【００６０】
さらに、前記実施形態例のように、プリント基板１１のフォトダイオード素子との対向面に絶縁性薄膜の隔壁１０を形成する場合は、この絶縁性薄膜の隔壁１０を形成したプリント基板１１とシリコン基板２のハンダ接合による一体化物の温度がハンダ付け接合処理時よりもシリコン基板２の切断時に下がることにより、シリコン基板２と絶縁性薄膜（前記実施形態例におけるレジスト１２）を形成したプリント基板１１との熱膨張差によって生じるシリコン基板１１の各切断位置における仮想平坦底面からの浮き上がり湾曲量の最大値と最小値との差（前記実施形態例におけるΔＵ）が絶縁性薄膜の厚みとプリント基板１１の厚みを合わせた厚みよりも小となるように、シリコン基板２の厚みに対応させてプリント基板１１と絶縁性薄膜の厚みを設定してもよい。
【００６１】
さらに、前記実施形態例では、プリント基板１１のスルーホール孔２２に設けた銅ラウンド２１上にハンダ付けをしたが、銅ラウンド２１を設けずに、スルーホール孔２２にハンダ９を付けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明に係るワンチップ高電圧光電池の一実施形態例を模式的に示す構成図である。
【図２】前記実施形態例のシリコンウエハー切断工程時のシリコンウエハーの浮き上がり湾曲状態例を模式的に示す説明図である。
【図３】前記実施形態例に適用されるプリント基板の製造方法例を示す断面説明図である。
【図４】プリント基板に形成する絶縁性薄膜の形成パターンと効果を説明するための模式的な断面図である。
【図５】従来提案されたワンチップ高電圧光電池を模式的に示す説明図である。
【図６】図５に示した光電池の製造においてシリコンウエハー切断時のシリコンウエハーとプリント基板の反りの状態を模式的に示す説明図である。
【図７】光電池をワイヤボンデングでプリント基板に配線し、直列接続した高電圧光電池の図である。
【符号の説明】
【００６３】
１    フォトダイオード素子
２    シリコン基板
３    拡散層
４    スルーホール
５    電極（ｎ層陰電極）
６    電極（ｐ層陽電極）
８    保護膜
９    ハンダ
１０  隔壁
１１  プリント基板
２１  銅ラウンド
２２  スルーホール孔
２３  配線
２５  ハーフカット部
２６  同時切り落とし部
【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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