(57)【要約】【課題】半導体光検出素子などの電子素子を搭載するための配線基板において、高精度な平面を有した電子素子搭載部を有する配線基板を提供すること。【解決手段】絶縁基板１の表面に複数の配線層５が形成された配線基板であって、複数の配線層５の各上面に金属柱端子２を立設し、金属柱端子２の側面に、絶縁被膜４を形成した。  絶縁基板１に影響されることなく立設した金属柱端子２に集中して研磨を行なうことができ、複数の金属柱端子２からなる電子素子３の搭載面をきわめて高い平坦度にすることができる。【選択図】図１
2008060122.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基板の表面に複数の配線層が形成された配線基板であって、複数の前記配線層の各上面に金属柱端子を立設し、該金属柱端子の側面に、絶縁被膜を形成したことを特徴とする配線基板。
【請求項２】
前記金属柱端子の上面を面研磨したことを特徴とする請求項１記載の配線基板。
【請求項３】
複数の前記金属柱端子の高さのうち、最小高さと最大高さとの差を１μｍ以下としたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の配線基板。
【請求項４】
隣接する前記金属柱端子にそれぞれ形成された前記絶縁被膜を、互いに離間させたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の配線基板。
【請求項５】
前記金属柱端子の上面を前記絶縁被膜の上面より上方に位置させたことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の配線基板。
【請求項６】
前記金属柱端子の上面を前記絶縁被膜の上面より下方に位置させたことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の配線基板。
【請求項７】
前記金属柱端子の上面を凹曲面状としたことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の配線基板。
【請求項８】
前記金属柱端子は、銅，ニッケル，タングステン，金，パラジウムおよび銀から選ばれる金属あるいはこれらの金属を主成分とする合金から成ることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の配線基板。
【請求項９】
絶縁基板の表面に複数の配線層を形成する工程と、複数の前記配線層の各上面に金属柱端子を立設する工程と、該金属柱端子の上面を面研磨する工程と、前記金属柱端子の側面に前記絶縁被膜を形成する工程とを具備していることを特徴とする配線基板の製造方法。
【請求項１０】
前記絶縁基板の表面に前記配線層を形成する前に、前記絶縁基板の表面を面研磨したことを特徴とする請求項９記載の配線基板の製造方法。
【請求項１１】
請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の配線基板と、前記金属柱端子に実装された電子素子とを具備することを特徴とする電子装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受光素子、撮像素子等の電子素子の電極を接続して電子素子を搭載することに用いられる配線基板およびその製造方法ならびに電子装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年ディジタルスチルカメラやＣＴ用センサ等放射線検出器の撮像素子として、ＣＣＤ素子や、ＣＭＯＳ素子等の半導体光検出素子が使用されており、半導体光検出素子は受光線を検出して受光線の強度に対応する電気信号を出力することを利用している。
【０００３】
また、半導体光検出素子から出力される電気信号に対して、その電気信号の演算処理を行うために信号処理素子が設けられる。このとき半導体光検出素子と信号処理素子とを電気的に接続して電気信号を伝達する構成の1つとして、配線基板に半導体光検出素子を接続して一体の半導体装置を構成し、この半導体装置の配線基板に信号処理装置を接続する構成などが用いられている。
【０００４】
配線基板を用いたこのような半導体装置は、ディジタルスチルカメラや放射線検出器以外にも様々な用途に用いられている。
【０００５】
特に撮像目的の半導体光検出素子においては、半導体光検出器の受光面が被写体に対し、反り,うねりの無い理想平面で設置されていることが、半導体光検出素子から出力される電気信号のノイズを低減させること、すなわち鮮明な画像を得るには必要であり、理想平面に近づけるべく半導体光検出素子を搭載する配線基板の半導体光検出素子搭載面は、高精度な平面度を有していることが求められる。
【特許文献１】特開2004−281818号公報
【特許文献２】特開2004−265948号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
配線基板の半導体光検出素子搭載面において高精度な平面度を確保するために配線基板表面を研磨などの手法にて平面を高精度で形成する。しかしながら、半導体光検出素子が高画素数、高精細さを求められるに従い、半導体光検出素子は大型化してきている今日では、より高精度な平面度を求められるようになってきた。そして、半導体光検出素子が大型化するに従い、従来の配線基板を研磨するなどの手法だけでは、半導体光検出素子から出力される電気信号のノイズ低減要求に追従するだけの高精度な平面度を確保することができなくなるという問題点がある。
【０００７】
従って、本発明は上記従来の問題点を鑑みて完成されたものであり、その目的は、半導体光検出素子などの電子素子を搭載するための配線基板において、高精度な平面を有した電子素子搭載部を有する配線基板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の配線基板は、絶縁基板の表面に複数の配線層が形成された配線基板であって、複数の前記配線層の各上面に金属柱端子を立設し、該金属柱端子の側面に、絶縁被膜を形成したことを特徴とする。
【０００９】
本発明の配線基板は、前記金属柱端子の上面を面研磨したことを特徴とする。
【００１０】
本発明の配線基板は、複数の前記金属柱端子の高さのうち、最小高さと最大高さとの差を１μｍ以下としたことを特徴とする。
【００１１】
本発明の配線基板は、隣接する前記金属柱端子にそれぞれ形成された前記絶縁被膜を、互いに離間させたことを特徴とする。
【００１２】
本発明の配線基板は、前記金属柱端子の上面を前記絶縁被膜の上面より上方に位置させたことを特徴とする。
【００１３】
本発明の配線基板は、前記金属柱端子の上面を前記絶縁被膜の上面より下方に位置させたことを特徴とする。
【００１４】
本発明の配線基板は、前記金属柱端子の上面を凹曲面状としたことを特徴とする。
【００１５】
本発明の配線基板は、前記金属柱端子は、銅，ニッケル，タングステン，金，パラジウムおよび銀から選ばれる金属あるいはこれらの金属を主成分とする合金から成ることを特徴とする。
【００１６】
本発明の配線基板の製造方法は、絶縁基板の表面に複数の配線層を形成する工程と、複数の前記配線層の各上面に金属柱端子を立設する工程と、該金属柱端子の上面を面研磨する工程と、前記金属柱端子の側面に前記絶縁被膜を形成する工程とを具備していることを特徴とする。
【００１７】
本発明の配線基板の製造方法は、前記絶縁基板の表面に前記配線層を形成する前に、前記絶縁基板の表面を面研磨したことを特徴とする。
【００１８】
本発明の電子装置は、上記本発明の配線基板と、前記金属柱端子に実装された電子素子とを具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明は、絶縁基板に影響されることなく立設した金属柱端子に集中して研磨を行なうことができ、複数の金属柱端子からなる電子素子の搭載面をきわめて高い平坦度にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の配線基板を用いた半導体装置について以下に詳細に説明する。図１は、本発明の配線基板を用いた半導体装置の実施の形態の１例の断面図、図2はその要部拡大図である。図において、１は絶縁基板、２は金属柱端子、３は半導体素子などの電子素子、４は絶縁被膜、５は配線層、６は接合材、７は外部接続端子である。
【００２１】
本発明において、絶縁基板１は、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）セラミックス，ムライト（３Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2）セラミックス，窒化アルミニウム（ＡｌＮ）セラミックス，ガラスセラミックス等のセラミックスから成るのがよく、ビア導体を同時焼成によって形成できる。また、四ふっ化エチレン樹脂（ポリテトラフルオロエチレン；ＰＴＦＥ），四ふっ化エチレン・エチレン共重合樹脂（テトラフルオロエチレン−エチレン共重合樹脂；ＥＴＦＥ），四ふっ化エチレン・パーフルオロアルコキシエチレン共重合樹脂（テトラフルオロエチレン−パーフルテロアルキルビニルエーテル共重合樹脂；ＰＦＡ）等のフッ素樹脂よりなる基板、ガラスエポキシ樹脂よりなる基板、ポリイミド等の樹脂よりなる基板などでもよい。
【００２２】
なお、絶縁基板１は、配線層５等の配線導体が形成されており、これにより外部接続端子７は絶縁基板１の表面の配線層５、金属柱端子２を介して、半導体素子３の端子と電気的に接続することができる。
【００２３】
ここで、絶縁基板１が例えばアルミナセラミックスから成る場合、先ずアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）やシリカ（ＳiＯ２）、カルシア（ＣａＯ）、マグネシア（ＭｇＯ）等の原料粉末に適当な有機溶剤、溶媒を添加混合して泥漿状と成し、これを従来周知のドクターブレード法やカレンダーロール法等によりシート状に成形してセラミックグリーンシート（以下、グリーンシートともいう）を得る。その後、グリーンシートにタングステン等の高融点金属を主成分とし、それに有機溶剤、溶媒を添加混合した金属ペーストをスクリーン印刷等によって印刷する。またグリーンシートの上下面間の電気的導通をとるために穿設した貫通孔に加圧注入等で金属ペーストの埋め込み等を行い、所定形状に打ち抜き加工するとともに必要に応じて複数枚積層し、これを約１５００℃の温度で焼成することにより製作する。
【００２４】
また、絶縁基板１に配線層５を形成する方法としては、薄膜形成法、金属ペーストの印刷によるメタライズ法、金属箔を転写する金属箔法またはメッキ法等によって形成される。また、これらの形成法を組み合わせてもよい。
【００２５】
例えば薄膜形成法の場合、スパッタリング法，蒸着法，ＣＶＤ法等により配線層５を形成する。配線層５は、例えば密着金属層、拡散防止層、主導体層が順次積層された３層構造の導体層から成る。そして、密着金属層は絶縁基板１との密着性の点で、Ｔｉ，Ｃｒ，Ｔａ，Ｎｂ，Ｎｉ−Ｃｒ合金，Ｔａ２Ｎ等の少なくとも１種より成るのが良い。密着金属層の厚さは0.01〜0.2μｍ程度が良い。0.01μｍ未満では強固に密着することが困難となり、0.2μｍを超えると成膜時の内部応力によって剥離が生じ易くなる。
【００２６】
拡散防止層は、密着金属層と主導体層との相互拡散を防ぐうえで、Ｐｔ，Ｐｄ，Ｒｈ，Ｎｉ，Ｎｉ−Ｃｒ合金，Ｔｉ−Ｗ合金等の少なくとも１種より成るのが良い。拡散防止層の厚さは0.05〜1.0μｍ程度が良く、0.05μｍ未満では、ピンホール等の欠陥が発生して拡散防止層としての機能を果たしにくくなる。1.0μｍを超えると、成膜時の内部応力により剥離が生じ易くなる。拡散防止層にＮｉ−Ｃｒ合金を用いる場合、密着性も確保できるため密着金属層を省くこともできる。
【００２７】
さらに、主導体層は電気抵抗の小さいＡｕ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ａｇ等より成るのが良く、その厚さは0.1〜5.0μｍ程度が良い。0.1μｍ未満では、電気抵抗が大きくなる傾向があり、5.0μｍを超えると、成膜時の内部応力により剥離を生じ易くなる。また、Ａｕは貴金属で高価であることから、低コスト化の点でなるべく薄く形成することが好ましい。Ｃｕは酸化し易いので、その上にＮｉおよびＡｕから成る保護層をメッキ法等で被着するのが良い。
【００２８】
そして、配線層５の上に、金属柱端子２を形成する鋳型となる絶縁層を形成する。絶縁層は、ポリイミド，ＢＣＢ（ベンゾシクロブテン），エポキシ樹脂，フッ素系樹脂などからなり、スピンコート法、ロールコート法、ダイコート法または印刷法等により塗布し、樹脂層を形成する。また、フィルム状に加工された樹脂シートを被着させることによって形成してもかまわない。
【００２９】
絶縁層を用いてに金属柱端子２を形成するには、金属柱端子２を形成する部分にレーザ穿設加工、エッチング等で絶縁層の下面の配線層５を露出させ、配線層５の上に孔を埋めるように無電解メッキ法によるＣｕメッキ層や電解メッキ法によるＣｕメッキ層等を形成し、メッキ層が絶縁層の上にもり上がる様に形成する。そして、機械的もしくは化学的、あるいは、その両方を組み合わせて、Ｃｕメッキ層表面を研磨加工し、その後、絶縁層をエッチング等で除去することによって金属柱端子２を形成することができる。
【００３０】
そして、次に大気中で加熱することにより、鋳型となる絶縁層を焼失させるとともに金属柱端子２の周囲に酸化膜を成長させることで絶縁被膜４を形成できる。再度金属柱端子２の上面の酸化膜を研磨等で除去することで上面にＣｕを露出させる。このとき、金属柱端子２だけを研磨すればよいので、配線基板の自重だけで研磨でき、容易に複数の金属柱端子２の高さのうち、最小高さと最大高さとの差を１μｍ以下とすることができ、複数の金属柱端子２からなる電子素子３の搭載面をきわめて高い平坦度にすることができる。
【００３１】
また、金属柱端子２の側面に絶縁被膜４を形成していることから、金属柱端子２と接続させた電子素子３の端子間の絶縁をきわめて良好に行うことができる。
【００３２】
絶縁被膜４は金属柱端子２の周囲に形成した酸化膜の表面に、さらにガラスビーズ等を溶着させて厚く形成しても良い。金属柱端子２の周囲に形成した酸化膜の表面にガラスビーズを金属柱端子２より短く形成して、金属柱端子２の上端部に酸化膜を露出させておき、この露出した酸化膜をエッチングで除去することで、金属柱端子２の上面を絶縁被膜４の上面より上方に位置させることができる。
【００３３】
このように、金属柱端子２の上面を絶縁被膜４の上面より上方に位置させたことにより、半導体素子３の電極と金属柱端子２とを接合材を介して接続させたときに、余剰の接合材は金属柱端子２の周囲に押し出され易くなるので金属柱端子２と半導体素子３の間隔を一定に保つことができる。その結果、半導体素子３に応力が加わりにくくなり、半導体素子３本来の特性を発揮させることができる。
【００３４】
逆に、ガラスビーズを金属柱端子２より長く形成し、温度を調整してガラスビーズを溶融することで、金属柱端子２の上面を絶縁被膜４の上面より下方に位置させることもできる。そして、金属柱端子２の上面の酸化膜をエッチングを用いて除去しても良い。また、ガラスビーズを研磨して除去するときに、ガラスビーズの硬度より金属柱端子２の硬度を小さい組み合わせとして、研磨の条件を調整することで、金属柱端子２の上面を凹曲面状とすることもできる。
【００３５】
このように、金属柱端子２の上面を絶縁被膜４の上面より下方に位置させたことにより、金属柱端子２と半導体素子３の電極とを接合材で接続した場合に、接合材が絶縁被膜４で覆われることにより、より良好に半導体素子３の電極間の絶縁を確保することができる。
【００３６】
また、金属柱端子２は、細い金属棒に予め絶縁被膜をコートしておき、それを必要な長さに切断し、配線層５にろう材等を用いて接続させて形成しても良い。
【００３７】
放熱性の観点からは、金属柱端子２の上面を平坦とするのがよい。これにより、半導体素子３の電極と金属柱端子２とを隙間なく接続させることができ、半導体素子３から金属柱端子２への放熱性を非常に良好にすることができ、半導体素子３本来の特性を発揮させることができる。
【００３８】
実装性の観点から、金属柱端子２の上面を凹曲面状とするのがよい。これにより、半導体素子３の電極と金属柱端子２とを位置合わせさせやすくし、接続をより良好にすることができる。
【００３９】
また、金属柱端子２は、銅，ニッケル，タングステン，金，パラジウムおよび銀から選ばれる金属あるいはこれらの金属を主成分とする合金から成るのがよい。これにより、金属柱端子２をペーストの埋め込みや、めっき法によって形成することができることから、効率よく、寸法精度に優れた金属柱端子２を形成することができる。
【００４０】
そして、金属柱端子２の導体露出部分、外部接続端子７の表面にＮｉめっきを施し、Ａｕメッキを施し本発明の配線基板としても良い。
【００４１】
また、隣接する金属柱端子２にそれぞれ形成された絶縁被膜４を、互いに離間させるのが好ましい。これにより、接続させた半導体素子３の発熱等によって金属柱端子２が変形したとしても金属柱端子２間の絶縁性が確保できることから、信頼性の高い配線基板とすることができる。
【００４２】
そして、半導体素子３の端子と金属柱端子２を半田等の接合材で接合することで、電子装置とすることができる。必要に応じて接合部分を樹脂等で覆っても良い。
【００４３】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を行うことは何等差し支えない。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の電子装置の実施の形態の一例を示す断面図である。
【図２】図１の電子装置の要部拡大断面図である。
【符号の説明】
【００４５】
１：絶縁基板
２：金属柱端子
３：電子素子（半導体素子）
４：絶縁被膜
５：配線層
６：接合材
７：外部接続端子
【図１】
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【図２】
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