(57)【要約】【課題】ガラス基板２０と配線パターンとの間に反射防止膜を介在させることによる配線パターンの剥がれ落ちを回避しつつ、反射防止膜によってガラス基板２０表面での光反射を抑えることができるＶＣＳＥＬモジュール１を提供する。【解決手段】一方の面における全領域のうち、ＶＣＣＥＬ１０の受光部との非対向領域に配線パターンが形成されたガラス基板２０におけるその一方の面側にて、配線パターンをガラス基板２０の無垢の表面に直接固着させて形成し、且つ、その一方の面側にて、ガラス基板２０の配線パターン非形成領域のうち、少なくともＶＣＳＥＬ１０の受光部に対向する領域に反射防止膜２１を形成した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気信号を光に変換して発光する発光部、又は受光した光を電気信号に変換する受光部を有する電子部品と、
光透過性を有する材料からなる基板、及び該基板の両面にそれぞれ形成された光透過性の材料からなる反射防止膜を具備し、且つ該発光部から出射された光を自らに透過させるか、あるいは該受光部に入射する前の光を自らに透過させるかするように、該電子部品に対向配設された光透過板と、
該光透過板の一方の面における全領域のうち、該発光部又は受光部との非対向領域に形成された配線パターンとを備え、
該電子部品が該発光部又は受光部に駆動電圧を供給するための駆動電極を該配線パターンとの対向位置に有するものであり、
互いに対向している該配線パターンと該駆動電極とを導電性の接合材で接合した光電変換モジュールにおいて、
上記光透過板の上記一方の面側にて、上記配線パターンを上記基板の無垢の表面に直接固着させて形成し、且つ、該一方の面側にて、該基板の配線パターン非形成領域のうち、少なくとも上記発光部又は受光部に対向する領域に上記反射防止膜を形成したことを特徴とする光電変換モジュール。
【請求項２】
請求項１の光電変換モジュールにおいて、
上記基板として、バリウム硼珪酸ガラスからなるガラス基板を用い、且つ、上記配線パターンとして、上記基板の無垢の表面に直接固着せしめられる箇所がアルミニウム、又はアルミニウムを主成分とするアルミニウム合金からなるものを形成したことを特徴とする光電変換モジュール。
【請求項３】
請求項２の光電変換モジュールにおいて、
上記配線パターンとして、上記基板の無垢の表面に直接固着せしめられるアルミニウム又はアルミニウム合金からなるアルミ層と、該アルミ層の表面に積層されたニッケルからなるニッケル層と、該ニッケル層の表面上に積層された金からなる金層とを具備する多層構造のものを形成したことを特徴とする光電変換モジュール。
【請求項４】
請求項３の光電変換モジュールにおいて、
上記反射防止膜として、ＳｉＯからなるＳｉＯ膜と、これの表面に形成されたＳｉＯ２からなるＳｉＯ２膜とを有する２層構造のものを形成したことを特徴とする光電変換モジュール。
【請求項５】
電気信号を光に変換して発光する発光部、又は受光した光を電気信号に変換する受光部を有する電子部品と、
光透過性を有する材料からなる基板、及び該基板の両面にそれぞれ形成された光透過性の材料からなる反射防止膜を具備し、且つ該発光部から出射された光を自らに透過させるか、あるいは該受光部に入射する前の光を自らに透過させるかするように、該電子部品に対向配設された光透過板と、
該光透過板の一方の面における全領域のうち、該発光部又は受光部との非対向領域に形成された配線パターンとを備え、
該電子部品が該発光部又は受光部に駆動電圧を供給するための駆動電極を該配線パターンとの対向位置に有するものであり、
互いに対向している該配線パターンと該駆動電極とを導電性の接合材で接合した光電変換モジュールを製造する光電変換モジュール製造方法において、
上記基板の両面のうち、配線パターンを形成しない側の面における無垢の基板表面に上記反射防止膜を形成する工程と、該基板の配線パターンを形成する側の面における無垢の基板表面に上記配線パターンを直接固着させて形成するパターン形成工程と、該基板における該配線パターンが形成された側の面にて、配線パターン非形成領域に存在する無垢の基板表面のうち、少なくとも、上記発光部又は受光部に対向する領域に上記反射防止膜を形成する工程とを実施して、上記光電変換モジュールとして、請求項１乃至４の何れかの光電変換モジュールを得ることを特徴とする光電変換モジュール製造方法。
【請求項６】
請求項５の光電変換モジュール製造方法において、
上記基板として、バリウム硼珪酸ガラスからなるガラス基板を用い、
上記パターン形成工程にて、該ガラス基板の無垢の表面上にスパッタ法によって形成したアルミニウム、又はアルミニウムを主成分とするアルミニウム合金からなるアルミ層をパターン加工した後、パターン化された該アルミ層の表面上にニッケルメッキ処理によるニッケルメッキ層と金メッキ処理による金メッキ層とを順次積層して、多層構造の上記配線パターンを形成することで、請求項３の光電変換モジュールを製造することを特徴とする光電変換モジュール製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光部又は受光部を具備する電子部品と、この電子部品が実装された光透過板とを有する光電変換モジュール、及び光電変換モジュールを製造する光電変換モジュール製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の光電変換モジュール製造方法として、特許文献１に記載のＶＣＳＥＬモジュール製造方法が知られている。このＶＣＳＥＬモジュール製造方法においては、電子部品としての垂直共振器型面発光レーザー（以下「ＶＣＳＥＬ」という）ベアチップを、透明基板に実装して、光電変換モジュールたるＶＣＳＥＬモジュールを得る。透明基板の一方の面には、配線パターンを形成している。更に、この配線パターンの電極パッドの表面上には、金錫合金からなる接合層を形成している。このような透明基板の接合層の上に、ＶＣＳＥＬベアチップを載置して、接合層とＶＣＳＥＬベアチップの電極とを接触させる。この後、接合層を溶融させるためのレーザー光を、透明基板の配線パターン形成面とは反対側の面に向けて出射する。そして、出射したレーザー光に配線基板の透明基板を透過させ、透過後のレーザー光を配線パターンの電極パッドの裏面に当てることで、電極パッドの表面上の接合層を溶融させる。この溶融によって電極パッドとＶＣＳＥＬベアチップの電極とを接合することで、透明基板上にＶＣＳＥＬベアチップを実装する。このようなＶＣＳＥＬモジュール製造方法においては、ＶＣＳＥＬベアチップを炉内で加熱することなく、接合層だけをレーザー光の照射によって加熱して溶融させることが可能である。ＶＣＳＥＬベアチップに加えて、別の電子部品を具備するＶＣＳＥＬモジュールであっても、次のようにすることで、ＶＣＳＥＬベアチップを加熱することなく透明基板上に実装することが可能である。即ち、まず、別の電子部品を載置した透明基板を炉内で加熱してはんだ溶融による電子部品と透明基板との接合を行う。次いで、ＶＣＳＥＬベアチップを透明基板上に載置した後、前述のようなレーザー光の照射によって接合層だけを加熱するのである。このように、ＶＣＳＥＬベアチップを透明基板に実装することで、炉内での加熱によるＶＣＳＥＬベアチップの劣化を回避することができる。
【０００３】
なお、光電変換モジュールとしては、発光部を具備するＶＣＳＥＬベアチップを搭載したものの他、受光部を具備するＣＣＤ（Charge Coupled Device）ベアチップやＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）ベアチップなどを搭載したものもある。これらの光電変換モジュールでは、ＣＣＤベアチップやＣＭＯＳベアチップの受光部に入射する前の光を自らに透過させるように、透明基板がＣＣＤベアチップやＣＭＯＳベアチップの受光部に対向配設される。
【０００４】
また、ＶＣＳＥＬモジュール等の光電変換モジュールにおいては、上述の透明基板の表面上での光反射を抑えるために、透明基板の表面にＳｉＯ２膜やＳｉＯ膜などからなる多層構造の反射防止膜を形成するのが一般的である。
【０００５】
また、近年の光電変換モジュールにおいては、複数の発光部から同時に光を発射するものや、複数の受光部で光を同時に受光するものが市場に出回るようになってきている。このような光電変換モジュールにおいては、モジュール小型化のために、透明基板上の配線パターンを微細ピッチで形成することが求められる。
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−１９１０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明者らは、ＶＣＳＥＬモジュール用の配線基板を次のようにして製造する実験を行ってみた。即ち、バリウム硼珪酸ガラスからなるガラス基板の両面にそれぞれ、約１００［ｎｍ］のＳｉＯ膜と、約１００［ｎｍ］のＳｉＯ２膜との積層構造からなる反射防止膜を形成して、ガラス基板と反射防止膜とを有する透明基板を作成した。ガラス基板の両面に反射防止膜を形成することで、ガラス基板の光入射側の面、光出射側の面におけるレーザー光の反射をそれぞれ抑えることができる。この透明基板の一方の面に配線パターン用のアルミ合金からなるアルミ層を形成した後、そのアルミ層をフォトリソグラフィー法などによって約３０〜５０［μｍ］という微細ピッチでパターン加工した。そして、パターン化されたアルミ層の表面上に、ニッケルメッキ層、金メッキ層を順次積層して３層構造の配線パターンを得た。すると、微細ピッチでパターン化されたアルミ層の一部が、ニッケルメッキ処理や金メッキ処理の際に、透明基板の表面上から剥がれ落ちてしまった。また、メッキ処理の際に剥がれ落ちなかった箇所においても、その後の工程で衝撃や圧力が加わることで、剥がれ落ちることがあった。
【０００８】
なお、反射防止膜が約２００［ｎｍ］という超薄厚なものであったため、微細ピッチのアルミ層が反射防止膜から剥がれ落ちたのか、反射防止膜におけるアルミ層形成箇所が微細ピッチのアルミ層とともに剥がれ落ちたのか、の何れに該当するのかを特定することはできなかった。
【０００９】
本発明者らは、次に、ＶＣＳＥＬモジュール用の配線基板を次のようにして製造してみた。即ち、ガラス基板の両面にそれぞれ反射防止膜を形成するのであるが、まずは、一方の面だけに反射防止膜を形成した。そして、もう一方の面においては、ガラス基板の無垢の表面に対して、先の実験と同様にして微細ピッチにパターン化したアルミ層を形成した後、そのアルミ層の上にニッケルメッキ層と金メッキ層とを積層して３層構造の配線パターンを得た。次いで、そのもう一方の面の全面に対して、配線パターンの上側から反射防止膜を形成した。配線パターンが存在せずに基板の無垢の表面が露出している領域だけに反射防止膜を形成してもよいが、操作を簡略化するために配線パターンの上にも反射防止膜を形成した。すると、配線パターン形成時のメッキ処理工程や、その後の工程において、アルミ層がガラス基板の無垢の表面上から剥がれ落ちることはなかった。また、アルミ層として、アルミ合金の代わりに、純粋なアルミニウムだけからなるものを同様に形成してみたが、この場合にもアルミ層がガラス基板の無垢の表面から剥がれ落ちることはなかった。
【００１０】
以上の実験から、ガラス基板と、微細ピッチにパターン化されたアルミ層との間に介在している反射防止膜が、アルミ層を剥がれ易くしていることが明らかとなった。
【００１１】
本発明は、以上の背景に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、次のような配線基板を提供することである。即ち、ガラス基板等の光透過性を有する基板と配線パターンとの間に反射防止膜を介在させることによる配線パターンの剥がれ落ちを回避しつつ、反射防止膜によって光透過板表面上での光反射を抑えることができる光電変換モジュールである。また、かかる光電変換モジュールを製造する光電変換モジュール製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、電気信号を光に変換して発光する発光部、又は受光した光を電気信号に変換する受光部を有する電子部品と、光透過性を有する材料からなる基板、及び該基板の両面にそれぞれ形成された光透過性の材料からなる反射防止膜を具備し、且つ該発光部から出射された光を自らに透過させるか、あるいは該受光部に入射する前の光を自らに透過させるかするように、該電子部品に対向配設された光透過板と、該光透過板の一方の面における全領域のうち、該発光部又は受光部との非対向領域に形成された配線パターンとを備え、該電子部品が該発光部又は受光部に駆動電圧を供給するための駆動電極を該配線パターンとの対向位置に有するものであり、互いに対向している該配線パターンと該駆動電極とを導電性の接合材で接合した光電変換モジュールにおいて、上記光透過板の上記一方の面側にて、上記配線パターンを上記基板の無垢の表面に直接固着させて形成し、且つ、該一方の面側にて、該基板の配線パターン非形成領域のうち、少なくとも上記発光部又は受光部に対向する領域に上記反射防止膜を形成したことを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１の光電変換モジュールにおいて、上記基板として、バリウム硼珪酸ガラスからなるガラス基板を用い、且つ、上記配線パターンとして、上記基板の無垢の表面に直接固着せしめられる箇所がアルミニウム、又はアルミニウムを主成分とするアルミニウム合金からなるものを形成したことを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項２の光電変換モジュールにおいて、上記配線パターンとして、上記基板の無垢の表面に直接固着せしめられるアルミニウム又はアルミニウム合金からなるアルミ層と、該アルミ層の表面に積層されたニッケルからなるニッケル層と、該ニッケル層の表面上に積層された金からなる金層とを具備する多層構造のものを形成したことを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項３の光電変換モジュールにおいて、上記反射防止膜として、ＳｉＯからなるＳｉＯ膜と、これの表面に形成されたＳｉＯ２からなるＳｉＯ２膜とを有する２層構造のものを形成したことを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、電気信号を光に変換して発光する発光部、又は受光した光を電気信号に変換する受光部を有する電子部品と、光透過性を有する材料からなる基板、及び該基板の両面にそれぞれ形成された光透過性の材料からなる反射防止膜を具備し、且つ該発光部から出射された光を自らに透過させるか、あるいは該受光部に入射する前の光を自らに透過させるかするように、該電子部品に対向配設された光透過板と、該光透過板の一方の面における全領域のうち、該発光部又は受光部との非対向領域に形成された配線パターンとを備え、該電子部品が該発光部又は受光部に駆動電圧を供給するための駆動電極を該配線パターンとの対向位置に有するものであり、互いに対向している該配線パターンと該駆動電極とを導電性の接合材で接合した光電変換モジュールを製造する光電変換モジュール製造方法において、上記基板の両面のうち、配線パターンを形成しない側の面における無垢の基板表面に上記反射防止膜を形成する工程と、該基板の配線パターンを形成する側の面における無垢の基板表面に上記配線パターンを直接固着させて形成するパターン形成工程と、該基板における該配線パターンが形成された側の面にて、配線パターン非形成領域に存在する無垢の基板表面のうち、少なくとも、上記発光部又は受光部に対向する領域に上記反射防止膜を形成する工程とを実施して、上記光電変換モジュールとして、請求項１乃至４の何れかの光電変換モジュールを得ることを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、請求項５の光電変換モジュール製造方法において、上記基板として、バリウム硼珪酸ガラスからなるガラス基板を用い、上記パターン形成工程にて、該ガラス基板の無垢の表面上にスパッタ法によって形成したアルミニウム、又はアルミニウムを主成分とするアルミニウム合金からなるアルミ層をパターン加工した後、パターン化された該アルミ層の表面上にニッケルメッキ処理によるニッケルメッキ層と金メッキ処理による金メッキ層とを順次積層して、多層構造の上記配線パターンを形成することで、請求項３の光電変換モジュールを製造することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
これらの発明においては、光透過板の基板における無垢の表面に配線パターンを直線固着させているので、基板と配線パターンとの間に反射防止膜を介在させることによる配線パターンの剥がれ落ちを回避することができる。また、基板の配線パターン非形成領域のうち、電子部品の発光部又は受光部に対向する領域に形成した反射防止膜により、発光部から出射された光、あるいは受光部に入射する前の光、の光透過板表面上での反射を抑えることもできる。
【００１４】
特に、請求項２の発明においては、本発明者らが上述した実験で明らかにしたように、バリウム硼珪酸ガラスからなるガラス基板の無垢の表面に対して、その表面との固着箇所がアルミニウム又はアルミニウム合金からなる微細ピッチの配線パターンを良好に固着させることができる。
【００１５】
また特に、請求項３の発明においては、アルミ層に対して良好な固着力を発揮することが困難な金層と、アルミ層との両方に対して良好な固着力を発揮することが可能なニッケル層をアルミ層と金層との間に介在させることで、アルミ層の上に金層を定着させることができる。更には、酸化し易いアルミ層及びニッケル層の上に酸化し難い金層を形成したことで、アルミ層及びニッケル層の酸化を抑えることもできる。
【００１６】
また特に、請求項４の発明においては、ＳｉＯ膜とＳｉＯ２膜との２層構造からなる反射防止膜により、基板表面上での光反射を抑えることができる。
【００１７】
また特に、請求項５の発明においては、配線基板における配線パターンの基板表面上からの部分的な剥離に起因する配線パターンの破損による発光素子と電源回路との導通不良の発生を抑えることができる。
【００１８】
また特に、請求項６の発明においては、ガラス基板の無垢の表面に対してスパッタ法によってアルミ層を形成することで、蒸着法によってアルミ層を形成する場合に比べて、ガラス基板に対するアルミ層の固着力を高めることができる。また、アルミ層に対して良好な固着力を発揮することが困難な金メッキ層と、アルミ層との両方に対して良好な固着力を発揮することが可能なニッケルメッキ層をアルミ層と金メッキ層との間に介在させることで、アルミ層の上に金メッキ層を定着させることができる。更には、酸化し易いアルミ層及びニッケルメッキ層の上に酸化し難い金メッキ層を形成したことで、アルミ層及びニッケルメッキ層の酸化を抑えることもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明を適用した光電変換モジュールとしてのＶＣＳＥＬモジュールや、ＶＣＳＥＬモジュール製造方法の一実施形態について説明する。
図１は実施形態に係るＶＣＳＥＬモジュールの一例を示す断面図である。このＶＣＳＥＬモジュール１は、電気信号に基づいて光を発する発光部有する電子部品としてのＶＣＳＥＬベアチップ１０と、ＶＣＳＥＬベアチップ１０の光出射部側に接合された配線基板とを備えている。
【００２０】
上記ＶＣＳＥＬベアチップ１０は、図示しない４０個の発光部からそれぞれ所定の波長のレーザー光を出射するものである。なお、本実施形態では、発光素子として、化合物半導体が積層された構造で波長７８０ｎｍのレーザー光を出力するＶＣＳＥＬベアチップ１０を有するＶＣＳＥＬモジュール１について説明するが、発光素子はＶＣＳＥＬベアチップ１０に限定されることなく、他の発光素子を有する光電変換モジュールにも本発明の適用が可能である。
【００２１】
上記配線基板は、ＶＣＳＥＬベアチップ１０から出射されるレーザー光を透過させることが可能なガラス基板２０と、これの両面にそれぞれ形成されたレーザー光を透過させることが可能な反射防止膜２１とを具備する光透過板を具備している。また、ガラス基板２０の一方の面上に形成された配線パターン３０も有している。なお、配線パターン３０は、ガラス基板２０の表面方向に延在する配線部と、この配線部の長手方向端部や途中に設けられた電極パッドとを有しているが、同図においては、配線部や電極パッドの区別なく、配線パターン３０を示している。また、配線パターン３０の電極パッドとしては、ＶＣＳＥＬベアチップ１０の図示しない駆動電極に接合される素子接合用電極パッド、ＶＣＳＥＬモジュールの配線基板とは異なる別の配線基板である後述のメイン配線基板に接合される基板間接合用電極パッド、後述するはんだ供給用電極パッドなどが設けられている。
【００２２】
ＶＣＳＥＬベアチップ１０の表面方向の外縁部付近には、上述した４０個の発光部にそれぞれ個別に繋がる４０個の図示しない駆動電極が設けられている。これらの駆動電極と、配線基板の配線パターン３０に形成された図示しない４０個の素子接合用電極とが、熱溶融性導電性材料であるはんだからなる接合層４０を介して接合されている。また、ＶＣＳＥＬベアチップ１０の外縁部と配線基板の表面との間には、ＶＣＥＳＬ素子１０の外縁部を取り囲むようにして樹脂５０が固定されている。この樹脂５０により、ＶＣＳＥＬベアチップ１０と配線基板との隙間が外部から密閉されて密閉空間７０となっている。この密閉空間７０には、ＶＣＳＥＬベアチップ１０を劣化させないように、乾燥窒素ガス等の乾燥気体が封止されている。また、ガラス基板２０上の配線パターン３０における長手方向の端部付近に形成された図示しない４０個の基板間接合用電極パッドの表面上には、それぞれ、はんだからなる接合層６０が形成されている。
【００２３】
ガラス基板２０としては、バリウム硼珪酸ガラスであるＤ２６３からなるものを用いている。バリウム硼珪酸ガラスである７０５９やＡＮなどからなるものを用いてもよい。
【００２４】
上述の反射防止膜２１としては、厚さ１００［ｎｍ］程度のＳｉＯ層と、これの表面に形成された厚さ１００［ｎｍ］程度のＳｉＯ２層とを有する２層構造のものを採用している。かかる反射防止膜２１については、ガラス基板２０の両面にそれぞれ形成するが、両面のうち、配線パターン形成面については、ガラス基板２０の無垢の表面上に配線パターン３０を形成した後、ガラス基板２０の配線パターン非形成領域における無垢の表面に反射防止膜２１を形成する。
【００２５】
配線パターン３０としては、アルミニウム又はアルミニウム合金が使用されたアルミ層だけからなる一層構造のものの他、アルミ層の上に金属材料からなる層を一層あるいは多層にわたって形成したものを適用することができる。アルミニウム合金としては、主成分であるアルミニウムとシリコンと銅とを含有するアルミシリコンカッパーを例示することができる。先に説明した実験において使用したアルミニウム合金は、このアルミシリコンカッパーである。
【００２６】
配線パターン３０の素子接合用電極パッドの上に形成された接合層４０や、基板間接合用電極パッドの上に形成された接合層６０は、後述する接合工程の際に接合層を溶融させるために用いるレーザー光（例えば波長１０６４ｎｍのＹＡＧレーザー光）を受けて溶融する熱溶融性導電性材料からなる。かかる熱溶融性導電性材料としては、はんだ、はんだと同等以下の電気抵抗を有する金属材料、結晶構造が面心立方格子構造以外の金属材料などを例示することができる。より詳しい例としては、はんだ、モリブデン、亜鉛、コバルト、タングステン、スズ、カドニウム等が挙げられる。また、はんだとしては、比較的溶融温度が低いＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだや、Ｓｎ−Ｂｉ系はんだ等を例示することができる。
【００２７】
密閉空間７０を形成するための樹脂５０としては、例えばエポキシ樹脂を使用することができる。より具体的には、ナガセケムテックス株式会社製の黒色一液製エポキシ樹脂（製品番号：ＸＮＲ５１６３ＮＦ，  ＸＮＲ５１６３）を塗布し、硬化条件（例えば１００°Ｃ／１時間＋１５０°Ｃ／１時間）で硬化させて使用する。
【００２８】
図２はＶＣＳＥＬベアチップ１０の一構成例を示す平面図である。このＶＣＳＥＬベアチップ１０は、一辺の長さが例えば１［ｍｍ］程度の板状の素子であり、その中央部に４０個の発光部１５からなる光出射部１１を備え、その光出射部１１の各発光部１５からそれぞれ板面方向に素子内配線１３が延びている。そして、これら複数の素子内配線１３それぞれの端部に、上述した駆動電極１２が設けられている。ＶＣＳＥＬベアチップ１０の図示しない裏面側には、それぞれの発光部１５に繋がる共通の図示しないアース電極が設けられている。このアース電極がアースに接続された状態で、それぞれの駆動電極１２に対して駆動電圧が個別に印加されることで、それぞれの発光部１５からレーザー光が個別に発射する。
【００２９】
図３はＶＣＳＥＬモジュール１の配線基板の一構成例を示す平面図である。同図において、符号３１、３２、３３で示される部材は、何れも上述した配線パターン３０の一部を構成する電極パッドあるいは配線部である。また、符号２０ａで示した領域は、ガラス基板２０の表面上に図示しないＶＣＳＥＬが実装された際に、ガラス基板２０がそのＶＣＳＥＬと対向する領域である素子対向領域を示している。図示のように、ガラス基板２０の面方向における外縁部はＶＣＳＥＬよりも面方向の外側に位置するように、ガラス基板２０がＶＣＳＥＬよりも大きな平面積になっている。ガラス基板２０における素子対向領域２０ａ内における面方向の外縁部には、４０個の素子接合用電極パッド３１が形成されている。ガラス基板２０上にＶＣＳＥＬベアチップ１０を実装したＶＣＳＥＬモジュールを示す図４からわかるように、それら４０個の素子接合用電極パッド３１の直下にそれぞれ、ＶＣＳＥＬベアチップ１０の４０個の駆動電極１２を個別に位置させた状態で、ＶＣＳＥＬベアチップ１０がガラス基板２０に実装される。ガラス基板２０等からなる配線基板における４０個の素子接合用電極パッド３１からはそれぞれ、配線部３３がガラス基板２０の面方向の外縁部に向けて延びており、それぞれの配線部３３の端部には基板間接合用電極パッド３２が形成されている。
【００３０】
図５は、電子回路基板であるＶＣＳＥＬモジュール１を、これとは別のメイン基板９０に実装した電子回路基板を示す断面図である。メイン基板９０の図示しない領域には、ＶＣＳＥＬモジュール１に実装されたＶＣＳＥＬベアチップ１０の図示しない４０個の発光部をそれぞれ個別に駆動するための図示しないドライバＩＣが実装されている。また、メイン基板９０には、ＶＣＳＥＬモジュール１のＶＣＳＥＬベアチップ１０を受け入れるための開口９０ａが形成されている。そして、ＶＣＳＥＬモジュール１は、そのＶＣＳＥＬベアチップ１０をメイン基板９０の開口９０ａ内に挿入しつつ、自らの外縁部をメイン基板９０における開口９０ａの周囲箇所に引っ掛けるような姿勢で、メイン基板９０に実装されている。
【００３１】
メイン基板９０において、開口９０ａの周囲箇所には、図示しない４０個のモジュール接合用電極パッドが形成されている。一方、ＶＣＳＥＬモジュール１は、上述したように、配線パターン３０の一部であり、且つＶＣＳＥＬモジュール１の配線基板の外縁部に形成された４０個の基板間接合用電極パッドを有している。そして、それら４０個の基板間接合用電極パッドが、それぞれ接合層６０を介して、メイン基板９０の開口９０ａの周囲にある４０個のモジュール接合用電極パッドに接合されている。メイン基板９０において、４０個のモジュール接合用電極パッドは、それぞれ上述したドライバＩＣの出力端子にそれぞれ個別に接続されている。これにより、ドライバＩＣの４０個の出力端子からそれぞれ個別に出力される駆動電圧が、メイン基板９０のモジュール接合用電極バッドと、ＶＣＳＥＬモジュール１の配線パターン３０とを介して、ＶＣＳＥＬベアチップ１０の４０個の発光部（１５）にそれぞれ個別に印加される。なお、ＶＣＳＥＬベアチップ１０の裏面にはアース電極１４が形成されており、これは導電性接着剤９３を介して、メイン基板９０のグランド電極９１に接続されている。
【００３２】
本実施形態に係るＶＣＳＥＬモジュール製造方法においては、ガラス基板２０、反射防止膜２１、配線パターン３０、接合層４０及び接合層６０を具備する配線基板を製造する配線基板製造工程と、これによって得られた配線基板にＶＣＳＥＬベアチップ１０を実装する実装工程とを実施する。また、配線基板製造工程においては、ガラス基板２０の配線パターン非形成面に反射防止膜２１を形成する第１反射防止膜形成工程と、第１洗浄工程と、パターン形成工程と、接合層形成工程と、第２洗浄工程と、ガラス基板２０の配線パターン形成面における配線パターン非形成領域の無垢の表面上に反射防止膜２１を形成する第２反射防止膜形成工程とを実施する。
【００３３】
第１反射防止膜形成工程では、図６に示すように、ガラス基板２０における配線パターン非形成面の全面に反射防止膜２１を形成する。具体的には、まず、ガラス基板２０の無垢の表面にＳｉＯからなるＳｉＯ層を蒸着によって１００［ｎｍ］の厚みで形成した後、そのＳｉＯ層の上にＳｉＯ２からなるＳｉＯ２層を蒸着によって１００［ｎｍ］の厚みで形成する。これにより、配線パターン非形成面の全面に、厚さ２００［ｎｍ］の反射防止膜２１を形成する。
【００３４】
ガラス基板２０の表面が汚れていると、そこに膜を安定して固着させることが困難になる。そこで、第１洗浄工程では、ガラス基板２０の配線パターン形成面を洗浄することで、基板に対する膜の固着性を高める。洗浄法としては、高圧エアーの吹き付けることによる洗浄法、洗浄液で汚れを洗い流した後に基板洗浄面を乾燥させる方法、炭酸ガスの吹き付けによる洗浄法などを例示することができる。このような第１洗浄工程により、ガラス基板２０の配線パターン形成面に付着している微細な異物を除去することで、ガラス基板２０の無垢の表面と、アルミ層３０ａとの間に微細な異物を介在させることによるアルミ層３０ａの固着力の低下を回避することができる。
【００３５】
パターン形成工程では、図７に示すように、配線パターン３０として、ガラス基板２０の無垢の表面に固着し、且つ同表面から所定の厚みをもって突出するものを、ガラス基板２０の配線パターン形成面における面方向の外縁部に形成する。この配線パターン３０は、ガラス基板２０の無垢の表面に固着したアルミニウムからなるアルミ層と、これの表面に積層されたニッケルメッキ層と、これの表面に積層された金メッキ層との３層構造からなる。かかる３層構造の配線パターン３０を形成するための具体的な工程は次の通りである。即ち、まず、ガラス基板２０の配線パターン形成面の全面に、アルミ層をスパッタ法によって形成した後、フォトリソグラフィー法を採用したエッチング処理により、そのアルミ層を微細ピッチにパターン加工する。次いで、パターン化されたアルミ層の表面や側面にニッケルメッキ層と金メッキ層とを順次積層する。スパッタ法によるアルミ層の形成条件は次の通りである。
（１）スパッタリング装置：
・メーカ名  ：神港精機株式会社
・型    式  ：ＳＲＶ４３１１
・性    能  ：３源マグネトロンスパッタ源(５００Ｗ以上)、
基板冷却加熱回転機構(３００°Ｃ常用以上)
（２）諸条件
・真空度：３．７×１０−５Ｐａ
・ターゲット：純アルミ
・スパッタ条件（表１参照）
・成膜厚み：経験からのアルミ成膜条件が０．６６μm/ｈであり、９０分の成膜処理で０．９９μm≒１μmのアルミ層を形成する。
【００３６】
【表１】
2009212338.tif 000003
【００３７】
アルミ層は、はんだと接合し難い性質であるため、接合不良を引き起こすおそれがある。そこで、図８に示すように、アルミ層３０ａの上に所定の厚さのニッケルメッキ層３０ｂ（例えば、厚さ：３μｍ）を形成し、更にその上に金メッキ層３０ｃ（例えば、厚さ：４５０ｎｍ）を形成する。この金メッキ層３０ｃは、溶融はんだと良好に接合することができる。金メッキ層３０ｃと、アルミニウムからなるアルミ層３０ａとの間に、両者に良好に固着することができるニッケルメッキ層３０ｂを介在させることで、剥がれ難い金メッキ層３０ｃをアルミ層３０ａ上に形成することができる。
【００３８】
なお、図６や図７では、配線パターン３０の縦断面をガラス基板２０の断面とともに示しているのに対して、図８では、配線パターン３０の横断面をガラス基板２０の断面とともに示している。
【００３９】
ニッケルメッキ層３０ｂについては、次の（１）〜（８）の工程で形成することができる。これらの工程において亜鉛置換を２回行うのは、亜鉛の被膜を均一にして密着性を高めるためである。
（１）脱脂：メッキ対象の表面に付着した加工油や汚れなどを除去する。
（２）エッチング：表面を薄く溶かし自然酸化被膜などを除去する。
（３）デスマット：エッチングで表面に生じた不純物を除去する。
（４）第一亜鉛置換：アルミの表面に薄い亜鉛被膜を生成する。
（５）置換層剥離：亜鉛被膜を除去する。
（６）第二亜鉛置換：再度、アルミの表面に薄い亜鉛被膜を生成する。
（７）無電解Ｎｉメッキ：次亜リン酸による還元反応でニッケルをメッキする。
（８）乾燥：水分を除去する。
【００４０】
便宜上、図３や図４では図示を省略していたが、配線パターン３０としては、素子接合用電極パッド３１、基板間接合用電極パッド３２、及び両パッドを結ぶ配線部３３の他に、はんだ供給用電極パッド３４を具備するものを形成する。図９、図１０、図１１、図１２はそれぞれ、配線パターン３０におけるはんだ供給用電極パッド３４の第１例、第２例、第３例、第４例と、素子接合用電極パッド３１とを示す平面図である。何れの例においても、はんだ供給用電極パッド３４が素子接合用電極パッド３１よりも大きな面積になっている。図９に第１例では、素子接合用電極パッド３１から外側の基板接合用電極パッド３２に向かって互いに平行に且つ直線的に延びるように、はんだ供給用電極パッド３４が形成されている。素子接合用電極パッド３１に供給用電極パッド３４が直接接続されていることで、複数の配線パターン３０がコンパクトにまとめられている。また、図１０に示した第２例や、図１１に示した第３例では、正方形あるいは円形のはんだ供給用電極パッド３４が配線部を介して素子接合用電極パッド３１に接続されている。図１２に示した第４例では、素子接合用電極パッド３１から、図示しない基板間接合用電極パッドに向かってくさび状に延びるはんだ供給用電極パッド３４が形成されている。はんだ供給用電極パッド３４は素子接合用電極パッド３１に直接接続されている。はんだ供給用電極パッド３４が基板間接合用電極パッド側から素子接合用電極パッド３１側に向けて先細になっていることで、小面積の複数の素子接合用電極パッド３１に対して、大面積のはんだ供給用電極パッド３４をそれぞれ独立させた状態で接続することができている。これらの例に示した配線パターン３０はそれぞれ、複数の配線パターン３０におけるはんだ供給用電極パッド３４と素子接合用電極パッド３１との距離が互いにほぼ等しくなるように構成されている。そして、素子接合用電極パッド３１とこれに直接接続されたはんだ供給用電極パッド３４とからなる複数の組合せ、あるいは、両電極パッド及び両電パッド間を結ぶ配線部からなる複数の組合せにおいて、互いの平面の面積がそれぞれ同じになっている。
【００４１】
なお、はんだ供給用電極パッド３４は、検査パッドを兼ねることができる。例えば、上記ＶＣＳＥＬベアチップ１０の電極と配線パターン３０とを接合した後、ＶＣＳＥＬモジュール１をメイン基板９０に実装する前に、検査装置の検査プローブの先端を配線パターン３０のはんだ供給用電極パッド３４に接触させることにより、ＶＣＳＥＬベアチップ１０と配線パターン３０との導通状態を検査することができる。また、ＶＣＳＥＬモジュール１をメイン基板１に実装した後に、検査装置の検査プローブの先端を配線パターン３０のはんだ供給用電極パッド３４に接触させることにより、上述のドライバＩＣと配線パターン３０との導通状態を検査することもできる。
【００４２】
パターン形成工程を実施した後には、接合層形成工程を実施する。この接合層形成工程では、少なくとも、印刷工程と溶融工程と固化工程とを実施する。そして、印刷工程では、周知の印刷マスクを用いた印刷法により、配線パターン３０の複数のはんだ供給用電極パッド３４の表面上や、複数の基板間接合用電極パッド（３２）の表面上にそれぞれクリームはんだを印刷する。また、溶融工程では、クリームはんだ印刷済みのガラス基板２０をリフロー炉内で加熱して、クリームはんだ中のはんだを溶融させる。このとき、はんだ供給用電極パッド３４の表面上で溶融した溶融はんだは、はんだ供給用電極パッド３４からこれに直接された素子接合用電極パッド３１の表面上に伝わりながら濡れ広がる。あるいは、はんだ供給用電極パッド３４からこれに直接された配線部を介して素子接合用電極パッド３１の表面上に伝わりながら濡れ広がる。そして、やがて、素子接合用電極バッド３１の表面上だけでなく、素子接合用電極パッド３１において、ガラス基板２０の基板面から立ち上がっているパッド側面にも濡れ広がる。また、基板間接合用電極パッド（３２）の表面上で溶融した溶融はんだは、基板間接合用電極パッドの表面上だけでなく、基板間接合用電極パッドにおける、ガラス基板２０の基板面から立ち上がっているパッド側面にも濡れ広がる。このようにして溶融はんだを濡れ広がらせた後、ガラス基板２０をリフロー炉から取り出して冷却することで溶融はんだを固化させる固化工程を実施すると、図１３に示すように、配線パターン３０の素子接合用電極パッド３１における表面方向の外縁よりも外側に突出する接合層４０を得ることができる。また、図１４に示すように、基板間接合用電極パッド３２における表面方向の外縁よりも外側に突出する接合層６０を得ることもできる。
【００４３】
図３や図４に示したように、配線パターン３０の複数の素子接合用電極パッド３１は、それぞれ、ＶＣＳＥＬベアチップ１０における複数の小面積の駆動電極１２にそれぞれ個別に対向させる必要があるという制約から、駆動電極１２と同様に非常に小面積なものになっている。このような小面積の素子接合用電極パッド３１に対して、接合層４０の形成に必要な厚みのクリームはんだを印刷しようとすると、個々の素子接合用電極パッド３１にそれぞれ対応するように印刷マスクに設けられた小径孔からクリームはんだを良好に抜け出させることができなくなる。そして、印刷不良を引き起こしてしまう。そこで、本実施形態においては、素子接合用電極パッド３１の近傍に、それよりも大きな面積のはんだ供給用電極パッド３４を形成し、その上に印刷したクリームはんだ中のはんだを溶融させて素子接合用電極パッド３１上まで濡れ広がらせるようにしている。素子接合用電極パッド３１よりも大面積のはんだ供給用電極パッド３４であれば、それに対応する印刷マスクの孔も比較的大径になるため、印刷の際に、クリームはんだを孔内から良好に抜け出させることができる。
【００４４】
一方、配線パターン３０の基板間接合用電極パッド３２は、もともと比較的大きな面積で形成されているため、それに対応して印刷マスクに設けられる径も比較的大径になる。よって、個々の基板間接合用電極パッド３２に対しては、印刷マスクの孔から良好に抜け出させたクリームはんだにより、接合層６０の形成に必要な厚みのクリームはんだ層を形成することができる。
【００４５】
このような接合層形成工程を実施したら、次に、第２洗浄工程を実施する。この洗浄工程では、フラックスを溶解することが可能なイソプロピルアルコール、エタノールなどの有機溶媒にて、配線基板の配線パターン形成面を洗浄する。この洗浄により、接合層４０や接合層６０の表面に残留したフラックスを除去することで、残留フラックスによるＶＣＳＥＬベアチップ１０やメイン基板９０の電極劣化の発生を回避することができる。
【００４６】
第２洗浄工程を実施したら、次に、第２反射防止膜形成工程を実施する。この第２反射防止膜形成工程では、蒸着により、ガラス基板２０の配線パターン形成面の全面に反射防止膜２１を形成する。その形成方法の詳細は、第１反射防止膜形成工程と同様である。かかる第２反射防止膜形成工程により、図１５に示すように、ガラス基板２０の配線パターン形成面の配線パターン非形成領域に存在する無垢の基板表面だけでなく、配線パターン３０や接合層４０、６０の上にも反射防止膜２１が形成されるが、無垢の基板表面以外の領域については反射防止膜２１を形成してもしなくてもよい。
【００４７】
以上のような、第１反射防止膜形成工程、第１洗浄工程、パターン形成工程、接合層形成工程（印刷工程、溶融工程、固化工程）、第２洗浄工程、及び第２反射膜形成工程を具備する配線基板製造工程によって配線基板を製造する。そして、得られた配線基板にＶＣＳＥＬベアチップ１０を実装する実装工程を実施して、ＶＣＳＥＬモジュール１を得る。この実装工程では、図１６に示すように、配線パターン形成面を重力方向下方に向けた配線基板における配線パターン３０の素子接合用電極パッド上の接合層４０と、ＶＣＳＥＬベアチップ１０の図示しない駆動電極とを接触させるように、配線基板をＶＣＳＥＬベアチップ１０の上に載置する。そして、配線基板の上側から配線基板の配線パターン非形成面に向けてレーザー光Ｌｐを照射し、配線基板のガラス基板２０や反射防止膜２１を透過した後のレーザー光Ｌｐを配線パターン３０の素子接合用電極パッドの裏面に当てる。このとき、レーザー光Ｌｐは、素子接合用電極パッドの裏面だけでなく、図１３に示した接合層４０における、素子接合用電極パッド３１の外縁よりも外側に突出している突出箇所４０ａに直接当てることができる。これにより、接合層４０を良好に溶融させることができる。
【００４８】
なお、上述の実装工程では、レーザー光Ｌｐとして、ビームスポット径を約４００［μｍ］に調整したものをガラス基板２０に向けて照射している。素子接合用電極パッド３１としては、約１５［μｍ］の幅のものを形成しており、１回のレーザー光Ｌｐの照射で、約１３個の素子接合用電極パッド３１におけるそれぞれの表面上の接合層４０に対して１本のレーザー光Ｌｐを当てて、それぞれの接合層４０を同時に溶融させている。この溶融に伴って接合層４０の表面形状が変化すると、ガラス基板２０の配線パターン形成面の反射防止膜２１における全領域のうち、溶融した接合層４０の表面上の領域が粉々に崩れて溶融はんだ内に取り込まれる。よって、レーザー照射後においては、図１に示したように、接合層４０とＶＣＳＥＬ１との間に反射防止膜２１が存在しなくなる。反射防止膜２１は２００［ｎｍ］という超薄厚なものであり、溶融はんだに比べてその量が微量であるため、溶融はんだ内に取り込まれても差し障りない。
【００４９】
ガラス基板２０の配線パターン形成面の全域に反射防止膜２１を形成した例について説明したが、配線パターン形成面の全域のうち、ＶＣＳＥＬ１の４０個の発光部に対向する領域にだけ、反射防止膜２１を形成してもよい。図３に示したように、この領域はガラス基板２０の面方向の中央に存在しているため、４隅の外縁部をマスキングするだけで、かかる反射防止膜２１の形成が可能である。
【００５０】
接合層形成工程として、電極パッドの表面上に濡れ広がらせた溶融はんだを電極パッドの側面まで広がらせることで、電極パッド上においてその表面方向の外縁よりも外側に突出させた接合層を形成する例について説明したが、他の方法によって同様の接合層を形成することも可能である。例えば、接合層形成工程として、熱溶融性導電性材料をメッキ処理によって電極パッド上に固着させる工程を実施することによっても、同様の接合層を形成することが可能である。但し、この場合、まず、電極パッドを有し且つ基板面から突出する配線パターンをガラス基板２０の表面上に形成した後、その配線パターンにメッキ処理を施す必要がある。このようにすれば、配線パターンの電極パッドの表面だけでなく、基板面から立ち上がっている側面にも熱溶融性導電性材料を固着させて、電極パッドの外縁よりも外側に突出する接合層を形成することができる。メッキ処理を用いたとしても、配線パターン用の金属層の上に、接合層用の金属層をメッキ処理によって形成した後、両方の金属層をエッチングによってパターン加工する方法では、接合層の平面形状を電極パッドと全く同じにしてしまうため、接合層を電極パッドの外縁よりも外側に突出させることはできない。
【００５１】
上述の接合層４０や接合層６０を形成したら次に、窒素ガスの存在するドラフト内において、図１に示したように、ＶＣＳＥＬベアチップ１０の外縁と、配線基板との間に樹脂５０を固着させて、密閉空間７０内に窒素ガスを封止して、ＶＣＳＥＬモジュール１を得る。
【００５２】
以上のようにしてＶＣＳＥＬモジュール１を製造したら、次に、それとメイン基板９０とを接合する基板接合工程を実施して、両基板を有する電子回路基板を得る。このとき、図１７に示すように、ＶＣＳＥＬモジュール１のＶＣＳＥＬベアチップ１０をメイン基板９０の開口９０ａ内に挿入しつつ、ＶＣＳＥＬモジュール１の外縁部をメイン基板９０の開口９０ａの周囲に引っ掛けるようにして、ＶＣＳＥＬモジュール１をメイン基板９０上に載置する。そして、ＶＣＳＥＬモジュール１の配線パターン３０上の接合層６０と、メイン基板９０の図示しないモジュール接合用電極パッドとを、反射防止膜２１を介して接触させた状態で、ＶＣＳＥＬモジュール１の配線基板における配線パターン非形成面に向けてレーザー光Ｌｐを照射する。その後、ＶＣＳＥＬモジュール１のガラス基板２０や反射防止膜２１を透過した後のレーザー光Ｌｐを配線パターン３０の基板間接合用電極パッド（３２）の裏面に当てる。このとき、レーザー光Ｌｐは、基板間接合用電極パッドの裏面だけでなく、図１４に示した接合層６０における、基板間接合用電極パッド３３の外縁よりも外側に突出している突出箇所６０ａに直接当てることができる。これにより、接合層６０を良好に溶融させることができる。このとき、反射防止膜２１の全域のうち、接合層６０の表面上に位置する領域は、はんだとともに溶融して合金を形成する。
【００５３】
ＶＣＳＥＬモジュール１とメイン基板９０とをレーザー照射によって接合したら、図５に示したように、ＶＣＳＥＬベアチップ１０の裏面に形成されたアース電極１４と、メイン基板９０のグランド電極９１とを導電性接着剤９３によって接続する。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】実施形態に係る電子回路基板であるＶＣＳＥＬモジュールの一例を示す断面図。
【図２】同ＶＣＳＥＬモジュールのＶＣＳＥＬ一構成例を示す平面図。
【図３】同ＶＣＳＥＬモジュールの配線基板の一構成例を示す平面図。
【図４】同ＶＣＳＥＬモジュールを示す平面図。
【図５】同ＶＣＳＥＬモジュールをメイン基板に実装した電子回路基板を示す断面図。
【図６】同配線基板のガラス基板を示す断面図。
【図７】同ガラス基板の断面と、これの一方の面に形成された配線パターンの縦断面とを示す断面図。
【図８】同ガラス基板の断面と、同配線パターンの横断面とを示す拡大断面図。
【図９】同配線パターンにおけるはんだ供給用電極パッドの第１例を示す拡大平面図。
【図１０】同はんだ供給用電極パッドの第２例を示す拡大平面図。
【図１１】同はんだ供給用電極パッドの第３例を示す拡大平面図。
【図１２】同はんだ供給用電極パッドの第４例を示す拡大平面図。
【図１３】同配線基板を素子接合用電極パッドの箇所で破断した断面を示す拡大断面図。
【図１４】同配線基板を基板間接合用電極パッドの箇所で破断した断面を示す拡大断面図。
【図１５】同配線基板を示す断面図。
【図１６】同配線基板とＶＣＳＥＬとを示す断面図。
【図１７】互いに接合処理が施されている同ＶＣＳＥＬモジュールとメイン基板とを示す断面図。
【符号の説明】
【００５５】
１：ＶＣＳＥＬモジュール
１０：ＶＣＳＥＬ（発光素子）
２０：ガラス基板（基板）
２１：反射防止膜
３０：配線パターン
３１：素子接合用電極パッド
３２：基板間接合用電極パッド
３４：配線部
３５：はんだ供給用電極パッド
４０：接合層
６０：接合層
【図１】
2009212338.tif 000004
【図２】
2009212338.tif 000005
【図３】
2009212338.tif 000006
【図４】
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【図５】
2009212338.tif 000008
【図６】
2009212338.tif 000009
【図７】
2009212338.tif 000010
【図８】
2009212338.tif 000011
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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