(57)【要約】【課題】受光素子を配置するための開口部を備えた配線基板であって、開口部の開口径の寸法精度が良く、開口部の微小化が可能であり、更に、開口部に対して斜め方向から入射した光が受光素子に入ることを抑制できる配線基板を提供する。【解決手段】本発明の配線基板は、ガラス基板と、ガラス基板の表面に積層された金属膜と、金属膜上に設けられ、絶縁層と導体層との積層体よりなる配線層とを備える。金属層および配線層には、配線層の表面からガラス基板の表面まで達する開口部が設けられており、配線層の厚みがガラス基板表面における開口部の開口径以上である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
受光素子を配置するための開口部を有する配線基板であって、
ガラス基板と、
前記ガラス基板の表面に積層された金属膜と、
前記金属膜上に設けられ、絶縁層と導体層との積層体よりなる配線層とを備え、
前記金属層および前記配線層には、前記配線層の表面から前記ガラス基板の表面まで達する前記開口部が設けられており、前記配線層の厚みが前記ガラス基板表面における前記開口部の開口径以上であることを特徴とする、配線基板。
【請求項２】
前記金属層が、前記ガラス基板表面に積層されたチタン膜と、前記チタン膜上に積層された銅膜とからなることを特徴とする、請求項１に記載の配線基板。
【請求項３】
受光素子を配置するための開口部を有する配線基板の製造方法であって、
ガラス基板上に金属膜を積層する工程と、
前記金属膜上に絶縁層と導体層との積層体よりなる配線層を形成する工程と、
ＣＯ２レーザーの照射により前記絶縁層の一部を除去して前記開口部を形成する工程と、
前記開口部から露出した前記金属膜を除去する工程とを備える、配線基板の製造方法。
【請求項４】
前記配線層を形成する工程において、前記開口部の形成箇所に環状の金属パターンを設け、
前記開口部を形成する工程において、前記金属パーンをマスクとして前記開口部を形成する、請求項３に記載の配線基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受光素子に対応したキャリア付き配線基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
健康志向が高まる中、脈波センサーにより１人１人が健康管理を行うセルフヘルスケアの時代が到来しようとしている。
【０００３】
脈波センサーは、光センシング技術によって生体における脈拍を計測するもので、青系の光、例えば発光素子の光を生体内に照射し、その反射光を受光素子で受光し反射光の強度の変化を計測する。特に、血液中のヘモグロビンは青系の光を吸収する特性を持っており、その反射光の変化を計測することにより脈拍を計測することが出来る（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
近年の半導体の微細化に伴い、センサーの微小化・省電力化が進み、カバーガラスと配線基板、センサーが一体となったパッケージ化が進んでいる。このパッケージを作製する方法としては、配線基板に穴を開けてガラスと貼りあわせ、その配線基板にセンサーチップを搭載する方法、または、ガラス上に感光性樹脂を絶縁層として設けて光を受光する窓を形成し、その上に配線層を形成し、センサーチップを搭載する方法が考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−０６３２０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ガラスと配線基板を貼りあわせる方法においては、受光窓への接着剤の染み出し、はみ出しが発生しやすく、精密な開口が出来ず微小化が難しい。また、感光性樹脂を使用する方法では、感度、反りの問題から厚い配線基板を形成できず、薄くするとガラス面からセンサーチップまでの距離が短くなるため、斜め方向の光が入り、計測感度が落ちてしまう問題があった。
【０００７】
それ故に、本発明は、受光素子を配置するための開口部を備えた配線基板であって、開口部の開口径の寸法精度が良く、開口部の微小化が可能であり、更に、開口部に対して斜め方向から入射した光が受光素子に入ることを抑制できる配線基板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】
【０００８】
本発明は、受光素子を配置するための開口部を有する配線基板に関するものであって、ガラス基板と、ガラス基板の表面に積層された金属膜と、金属膜上に設けられ、絶縁層と導体層との積層体よりなる配線層とを備え、金属層および配線層には、配線層の表面からガラス基板の表面まで達する開口部が設けられており、配線層の厚みがガラス基板表面における開口部の開口径以上であることを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明は、受光素子を配置するための開口部を有する配線基板の製造方法に関するものであって、ガラス基板上に金属膜を積層する工程と、金属膜上に絶縁層と導体層との積層体よりなる配線層を形成する工程と、ＣＯ２レーザーの照射により絶縁層の一部を除去して開口部を形成する工程と、開口部から露出した金属膜を除去する工程とを備える。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、受光素子を配置するための開口部を備えた配線基板であって、開口部の開口径の寸法精度が良く、開口部の微小化が可能である。更に、開口部に対して斜め方向から入射した光が受光素子に入ることを抑制できる配線基板を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態に係る脈波センサーパッケージの断面の模式図である。
【図２】本発明の実施形態に係る配線基板の製造方法を工程順に示す断面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る配線基板の製造方法を工程順に示す断面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る配線基板の製造方法を工程順に示す断面図である。
【図５】ガラスに直接ビルドアップ方式にて配線層を形成した場合の断面図である。
【図６】発光部品とセンサーチップを同一基板に接続した脈波センサーパッケージの断面の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
【００１３】
図１は、実施形態に係る脈波センサーパッケージの断面の模式図である。
【００１４】
図１に示す脈波センサーパッケージは、キャリアガラス１と、キャリアガラス１上に配置された発光素子９と、キャリアガラス１上に積層された金属膜２及び配線基板３と、配線基板３上に実装されたチップ８とを備える。
【００１５】
発光素子９は、図示しない配線基板に実装されており、キャリアガラス１を通して生体に出射光１０を照射する。
【００１６】
金属膜２及び配線基板３には、生体からの反射光１１を入射させるための開口部が設けられている。配線基板３は、金属膜２上に設けられる絶縁樹脂層１６と、絶縁樹脂層１６上に設けられる配線層４とから構成される。
【００１７】
チップ８は、生体からの反射光１１を検出するセンサーであり、バンプ２０を介して配線層４表面の導通パッドに接続されている。また、チップ８と配線基板３との間は、絶縁樹脂等からなるアンダーフィルによって封止されている。チップ８は、受光用の複数の受光素子７を有する。受光素子７の各々は、金属膜２及び配線基板３に設けられた開口部の各々と重なる位置に配置されている。尚、発光素子９からの光が受光素子７に入らないように、発光素子９と受光素子７との間は、隔壁により遮光されている。
【００１８】
発光素子６から出射された出射光１０は、生体内の血管１２によって反射され、反射された反射光１２は、金属膜２及び配線基板３に設けられた開口部を通じて受光素子７に入射する。受光素子７で受光された反射光１２の強度の経時変化をモニターすることにより、脈拍を計測することができる。
【００１９】
ノイズとなる外部の光１３のうち、開口部以外の位置に入射した光は、キャリアガラス１と絶縁樹脂層１６との間に設けられた金属膜２によって遮光され、受光素子７に入射することが抑制される。また、ノイズとなる外部の光１３のうち、開口部内に入射する光は、キャリアガラス１に直交する方向に対して斜め方向から入射するため、キャリアガラス１とチップ８との距離を大きく取っておけば、配線基板３の絶縁樹脂層１６に入射し、受光素子７への入射を防ぐことが出来る。配線基板３の基板厚は、開口部の開口径よりも大きければ良く、図１の断面における開口部の開口径と基板厚さのアスペクト比が１以上であれば良い。配線基板３は、生体に密着させて使用するものである。しかしながら、生体（肌）の動きによって配線基板３と生体間に隙間が生じ、その部分から外部光が入射することがある。この外部光はセンサー部となる受光素子７に対して傾きを持った光であるため、開口部の開口径とその深さの比（アスペクト比）が１以上であれば、少なくとも傾斜角度が４５度以下の光を遮ることができ、センサーへの外部光による影響を抑えることができる。また、絶縁樹脂層１６を形成する絶縁材料に黒い顔料または染料等からなる着色材を混合しておけば、ノイズ光の吸収を向上させるため、外部ノイズの影響をより抑えることが出来る。
【００２０】
以下、配線基板３の製造方法を説明する。本実施形態では、配線層としてコアレス基板を使用し、キャリアガラスとコアレス基板とを絶縁樹脂で接着する方法を説明する。コアレス基板を使用することで、キャリアガラス上に配線層をビルドアップ形成する場合よりも反りを抑えることが出来ることから、基板を厚くすることが可能となるため、ガラスとセンサー間の距離を大きくすることが出来、斜め方向からの入射光を抑えることができる。
【００２１】
図２〜図４は、実施形態に係る配線基板の製造方法を工程順に示す断面図である。
【００２２】
まず、図２（ａ）に示すように、キャリアガラス１の片面にスパッタによってスパッタ膜１４を成膜する。本実施形態では、キャリアガラス１との密着性を向上させるためにチタン（Ｔｉ）をスパッタ成膜し、その上に連続的に銅（Ｃｕ）をスパッタ成膜する。その他、銅の代わりに、その上に電解銅めっきが可能なニッケル（Ｎｉ）等の金属をスパッタ成膜しても良い。これら密着性を向上させるために設けられる金属層については、最適な金属、製法が限定されれば特定の条件に限定されるものではない。
【００２３】
次に、図２（ｂ）に示すように電解銅めっきによって、めっき銅膜１５を形成した後、図２（ｃ）に示すように、薬液処理によって、金属皮膜である銅皮膜表面の粗化処理を実施する。この処理により形成された金属粗化面に絶縁樹脂が接触し、銅皮膜と絶縁樹脂との密着が向上する。
【００２４】
次に、図３（ａ）に示すように、配線層４ａとなるコアレス基板を、図２で形成した金属膜付きキャリアガラスの金属膜２に、絶縁樹脂で接着する。本実施形態において、コアレス基板と金属膜付きキャリアガラス１との接着で使用する絶縁樹脂として、プリプレグを使用している。ガラス繊維に樹脂を含浸させていることでガラス板との熱膨張率差が小さく、反りを小さく抑えることが出来る。
【００２５】
次に、図３（ｂ）に示すように、光を受光する開口部となる部分以外を覆うようにドライフィルムレジスト１７をパターニングする。
【００２６】
次に、図３（ｃ）に示すように、ドライフィルムレジストで覆われていない部分にレーザーを照射し、絶縁樹脂を除去する。ＣＯ２レーザーを使用することで絶縁樹脂内のガラス繊維、フィラーも除去出来る。また、キャリアガラス１の表面に形成した金属膜２はＣＯ２レーザーを吸収しないため、キャリアガラス１を保護することが出来る。また、配線層４の表面に、枠状（環状）に銅パターンを形成することで、ＣＯ２レーザーのマスクとなり、開口の形状、開口窓の配置精度、開口寸法を整えることが出来る。
【００２７】
次に、図４（ａ）に示すように、開口部内に露出した金属膜２（めっき銅膜１５及びＴｉのスパッタ膜１４）をエッチング除去する。これにより、キャリアガラス１の外面から光を透過させる開口部（検出窓）が形成される。このとき、配線層表面のマスクとして使用した銅枠以外の銅パッド、配線はドライフィルムレジスト１７に覆われており、エッチングされることは無い。
【００２８】
次に、図４（ｂ）に示すように、ドライフィルムレジスト１７を剥離し、配線基板３が完成する。
【００２９】
本実施例では、図１に示すように、チップ８をフリップチップ接続法により配線基板３と接続し、その後アンダーフィル５で封止している。フリップチップ接続法によって、チップ内の受光素子部と基板開口窓の位置合わせは、セルフアライメントにより精度良く行われる。
【００３０】
チップ８の接続部と配線基板３の空隙をアンダーフィル５で封止することにより、パッケージの洗浄またはシングレーション時の水の進入を防止することが出来る。またセンサー部の周囲までアンダーフィルで埋めることで、空間を狭めて熱処理時の膨張を抑えることが出来る。
【００３１】
アンダーフィル５のチップ８の接続部と配線基板３の空隙への充填時にチップ８の受光素子７へのアンダーフィル５のしみ込みが生じる場合があるが、受光素子７の周囲に半田ダム６を形成しておくことで防止できる。
【００３２】
（その他の変形例）
図５は、ガラスに直接ビルドアップ方式にて配線層を形成した場合の断面図である。
【００３３】
図２〜４のように、コアレス基板である配線基板３をキャリアガラス１に貼り合わせる代わりに、キャリアガラス１の表面に金属膜２を形成した後（図２（ｂ）参照）、金属膜状に直接ビルドアップ方式で配線層４を形成しても良い。この場合も、反射光を受光する開口部の開口径よりも配線層４を厚くなっていれば良い。
【００３４】
図６は、発光部品とセンサーチップを同一基板に接続した脈波センサーパッケージの断面の模式図である。
【００３５】
図１の例では発光部品とセンサーチップが分離しているが、図６のように同一基板上に発光素子９とチップ８とを搭載しても良い。発光部品とセンサーチップを同一基板に搭載することでセンサーモジュールをさらに小型化できる。図６の構成では、キャリアガラス１を通じて発光素子９から受光素子７に漏れ光が届く可能性はあるが、届く光の強度は安定しているので計測への影響は少ない。この場合、発光素子９と受光素子７間に十分な距離を確保するか、透過率の小さい基板材料を適用することで漏れ光による影響を小さく出来る。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明は、受光素子に対応したキャリア付き配線基板を製造する産業で利用される。
【符号の説明】
【００３７】
１  キャリアガラス
２  金属膜
３  配線基板
４  配線層
５  アンダーフィル
６  半田ダム
７  受光素子
８  チップ
９  発光素子
１０  出射光
１１  反射光
１２  血管
１３  ノイズとなる外部の光
１４  スパッタ膜
１５  めっき銅膜
１６  絶縁樹脂
１７  ドライフィルムレジスト
１８  レーザー
１９  レーザーのマスク用のパターン
２０  バンプ
【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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