JP2001004853A - 光モジュールとその製造方法 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 光導波路と、少なくとも光素子が実装され
た光モジュールにおいて、素子を外気と遮断する気密構
造を低コストで提供する。 【解決手段】 光導波路の上クラッド５を、基板１に
光素子６、好ましくは光素子６と電気素子７を実装した
後にこれらの素子を覆って形成することで、上クラッド
５により素子の気密構造を達成する。
た光モジュールにおいて、素子を外気と遮断する気密構
造を低コストで提供する。 【解決手段】 光導波路の上クラッド５を、基板１に
光素子６、好ましくは光素子６と電気素子７を実装した
後にこれらの素子を覆って形成することで、上クラッド
５により素子の気密構造を達成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光モジュールに関
し、特に、光素子、光導波路、電気素子の混在した基板
の構造に関する。また本発明はその製造方法に関する。
し、特に、光素子、光導波路、電気素子の混在した基板
の構造に関する。また本発明はその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の光素子、電気素子、光導
波路の混在化した基板の構造は、例えば、特開平９−２
３６７３１号公報に示されるように、多層セラミック基
板上に光導波路が形成され、電気素子、光素子が実装さ
れた構造になっている。しかしながら、この種の構造で
は、光素子、電気素子とも外気に対して直接さらされる
構造になっており、外気中の酸素や水分の影響により光
素子、電気素子の劣化が懸念される。このため、この構
造のままでは実用には適さず、この基板をパッケージ内
にいれハーメチックシールするなどして外気と遮断する
必要がある。この場合、パッケージの外部への光信号、
電気信号の取出しを気密を保ちつつ行いうるパッケージ
構造が必要であり、部品点数の増大、構造の複雑化、組
み立て工数の増加等のためコストが増大するという欠点
を有する。
波路の混在化した基板の構造は、例えば、特開平９−２
３６７３１号公報に示されるように、多層セラミック基
板上に光導波路が形成され、電気素子、光素子が実装さ
れた構造になっている。しかしながら、この種の構造で
は、光素子、電気素子とも外気に対して直接さらされる
構造になっており、外気中の酸素や水分の影響により光
素子、電気素子の劣化が懸念される。このため、この構
造のままでは実用には適さず、この基板をパッケージ内
にいれハーメチックシールするなどして外気と遮断する
必要がある。この場合、パッケージの外部への光信号、
電気信号の取出しを気密を保ちつつ行いうるパッケージ
構造が必要であり、部品点数の増大、構造の複雑化、組
み立て工数の増加等のためコストが増大するという欠点
を有する。
【０００３】そこで、例えば特開平９−６１６７６号公
報には、光導波路を形成した基板表面に凹部を形成し
て、その中に光素子や電気素子を実装してふたをかぶせ
樹脂で固定することにより、光素子、電気素子を外気と
遮断する方法が開示されている。また、ふたの代わりに
光素子や電気素子が実装された凹部の中をエポキシ系の
樹脂で充填することによって、光素子、電気素子を外気
と遮断する方法も開示されている。この方法を、図４を
用いて説明する。図４は、光素子と電気素子が一体に形
成された基板の平面図（ａ）及び、Ａ−Ａ’線での断面
図（ｂ）である。図４に示すように、基板１上に光導波
路下クラッド３、光導波路コア４、光導波路上クラッド
５が形成されている。光導波路上クラッド５には、凹部
８が微細加工により形成されており、凹部８内部に光素
子６が光導波路４と精密に位置決め固定されている。ま
た、別の凹部８内部には電気素子７が実装されている。
光素子６と電気素子７との電気的接続は、光素子６の搭
載される電極１１と、電気素子７の端子１２とをボンデ
ィングワイヤ１０で接続している。光素子６、電気素子
７が実装された凹部８内にはエポキシ樹脂９が充填され
て、外気と素子とを遮断している。
報には、光導波路を形成した基板表面に凹部を形成し
て、その中に光素子や電気素子を実装してふたをかぶせ
樹脂で固定することにより、光素子、電気素子を外気と
遮断する方法が開示されている。また、ふたの代わりに
光素子や電気素子が実装された凹部の中をエポキシ系の
樹脂で充填することによって、光素子、電気素子を外気
と遮断する方法も開示されている。この方法を、図４を
用いて説明する。図４は、光素子と電気素子が一体に形
成された基板の平面図（ａ）及び、Ａ−Ａ’線での断面
図（ｂ）である。図４に示すように、基板１上に光導波
路下クラッド３、光導波路コア４、光導波路上クラッド
５が形成されている。光導波路上クラッド５には、凹部
８が微細加工により形成されており、凹部８内部に光素
子６が光導波路４と精密に位置決め固定されている。ま
た、別の凹部８内部には電気素子７が実装されている。
光素子６と電気素子７との電気的接続は、光素子６の搭
載される電極１１と、電気素子７の端子１２とをボンデ
ィングワイヤ１０で接続している。光素子６、電気素子
７が実装された凹部８内にはエポキシ樹脂９が充填され
て、外気と素子とを遮断している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、基板表
面に凹部を形成して、その中に光素子、電気素子を実装
し、その上にふたをかぶせる、または、凹部内部に樹脂
を充填する方法には以下のような問題点がある。
面に凹部を形成して、その中に光素子、電気素子を実装
し、その上にふたをかぶせる、または、凹部内部に樹脂
を充填する方法には以下のような問題点がある。
【０００５】第一の問題点は、基板表面に光素子、電気
素子が入る微小な凹部を形成しなくてはならないという
ことである。凹部を形成するためには、微細な加工技術
が必要であり、プロセスも複雑化して製造コストが増大
することになる。
素子が入る微小な凹部を形成しなくてはならないという
ことである。凹部を形成するためには、微細な加工技術
が必要であり、プロセスも複雑化して製造コストが増大
することになる。
【０００６】第二の問題点は、光素子、電気素子を微小
な凹部内に実装しなくてはならないということである。
特に光素子は光導波路と１μｍ以下の精度で実装する必
要があり、そのような高精度実装を微小な凹部の中で実
施することは非常に困難であり、それを成し遂げるため
には特殊な機構を有した高価な実装装置を必要とするこ
ととなる。
な凹部内に実装しなくてはならないということである。
特に光素子は光導波路と１μｍ以下の精度で実装する必
要があり、そのような高精度実装を微小な凹部の中で実
施することは非常に困難であり、それを成し遂げるため
には特殊な機構を有した高価な実装装置を必要とするこ
ととなる。
【０００７】第三の問題点は、光素子、電気素子を外気
と遮断する構造を作るための工程、部材が必要となると
いうことである。具体的には、基板凹部内の光素子、電
気素子をふたで覆う方法では、ふたを載せる工程、ふた
を樹脂で固定する工程が必要となり、ふた、ふたを固定
する樹脂という部材が必要となる。光素子、電気素子の
実装された基板凹部内をエポキシ樹脂で充填する方法で
は、エポキシ樹脂を充填する工程とエポキシ樹脂を硬化
させる工程が必要となり、エポキシ樹脂という部材が必
要となる。このように、工程、部材が必要になるという
ことはそのままコストの増加につながる。
と遮断する構造を作るための工程、部材が必要となると
いうことである。具体的には、基板凹部内の光素子、電
気素子をふたで覆う方法では、ふたを載せる工程、ふた
を樹脂で固定する工程が必要となり、ふた、ふたを固定
する樹脂という部材が必要となる。光素子、電気素子の
実装された基板凹部内をエポキシ樹脂で充填する方法で
は、エポキシ樹脂を充填する工程とエポキシ樹脂を硬化
させる工程が必要となり、エポキシ樹脂という部材が必
要となる。このように、工程、部材が必要になるという
ことはそのままコストの増加につながる。
【０００８】本発明の主な目的は、光素子と光導波路と
が精密に位置決めされて配置された基板において、少な
くとも光素子を外気と遮断する構造を低コストに提供す
ることにある。
が精密に位置決めされて配置された基板において、少な
くとも光素子を外気と遮断する構造を低コストに提供す
ることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、光導波路が形
成され、少なくとも光素子が実装された基板において、
光導波路の上クラッドが光素子を覆って、外気と遮断さ
れた構造を有していることを特徴とする光モジュールに
関する。
成され、少なくとも光素子が実装された基板において、
光導波路の上クラッドが光素子を覆って、外気と遮断さ
れた構造を有していることを特徴とする光モジュールに
関する。
【００１０】また本発明は、光導波路が形成され、少な
くとも光素子が実装された基板の製造方法において、光
導波路の下クラッド及びコアを基板上に形成した後、コ
アと光軸が合うように光素子を基板上に実装し、光素子
を覆って光導波路の上クラッドを形成することを特徴と
する光モジュールの製造方法に関するものである。
くとも光素子が実装された基板の製造方法において、光
導波路の下クラッド及びコアを基板上に形成した後、コ
アと光軸が合うように光素子を基板上に実装し、光素子
を覆って光導波路の上クラッドを形成することを特徴と
する光モジュールの製造方法に関するものである。
【００１１】このように、ポリマー光導波路上クラッド
５が、光素子６、電気素子７表面を覆っているため、光
素子６と電気素子７が外気と触れることなく、外気中の
酸素や水分により劣化しないという効果が得られる。
５が、光素子６、電気素子７表面を覆っているため、光
素子６と電気素子７が外気と触れることなく、外気中の
酸素や水分により劣化しないという効果が得られる。
【００１２】また、製造工程においても、光素子６と電
気素子７を外気と遮断するための特別な部材や工程を必
要とせず、光導波路の上クラッドを形成するときに同時
に光素子６と電気素子７表面を覆うので、工程、部材が
簡略化され製造コストが低減するという効果も得られ
る。
気素子７を外気と遮断するための特別な部材や工程を必
要とせず、光導波路の上クラッドを形成するときに同時
に光素子６と電気素子７表面を覆うので、工程、部材が
簡略化され製造コストが低減するという効果も得られ
る。
【００１３】
【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態について
図面を参照して詳細に説明する。
図面を参照して詳細に説明する。
【００１４】図１は、本発明の一実施例の断面図であ
る。電気配線２を内部に有するセラミック基板１表面に
は電気素子７、光素子６が実装されており、ポリマー光
導波路下クラッド３、ポリマー光導波路コア４、ポリマ
ー光導波路上クラッド５が形成されている。ポリマー光
導波路コア４と光素子６は、互いに光軸が合うように位
置決めされている。
る。電気配線２を内部に有するセラミック基板１表面に
は電気素子７、光素子６が実装されており、ポリマー光
導波路下クラッド３、ポリマー光導波路コア４、ポリマ
ー光導波路上クラッド５が形成されている。ポリマー光
導波路コア４と光素子６は、互いに光軸が合うように位
置決めされている。
【００１５】次に本発明の製造プロセスについて図２を
用いて説明する。まず、図２（ａ）に示すように、内部
に電気配線２を有するセラミック基板１を形成する。
又、この時、光導波路の下クラッドを形成する部分をエ
ッチング等で形成する。次に、この基板表面にフッ素置
換ポリイミド等のポリマー光導波路材料をスピンコート
し、フォトリソグラフィーにより、ポリマー光導波路コ
アが形成される部分を除いてドライエッチング処理を行
い、余分なポリマー光導波路材料を取り除き、光導波路
の下クラッド３を形成する（図２（ｂ））。続いて、屈
折率が少し高めのポリマー光導波路材料をスピンコート
して、再び、フォトリソグラフィー、ドライエッチング
により余分なところを取り除いてポリマー光導波路コア
４を作製する（図２（ｃ））。形成された、ポリマー光
導波路コア４と光軸が合うように光素子６を実装し、電
気素子７も実装する（図２（ｄ））。最後に、ポリマー
光導波路材料を基板全体にスピンコートして光素子６、
電気素子７もすべてポリマー光導波路材料で覆いポリマ
ー光導波路上クラッド５を作製することによって完成す
る（図２（ｅ））。
用いて説明する。まず、図２（ａ）に示すように、内部
に電気配線２を有するセラミック基板１を形成する。
又、この時、光導波路の下クラッドを形成する部分をエ
ッチング等で形成する。次に、この基板表面にフッ素置
換ポリイミド等のポリマー光導波路材料をスピンコート
し、フォトリソグラフィーにより、ポリマー光導波路コ
アが形成される部分を除いてドライエッチング処理を行
い、余分なポリマー光導波路材料を取り除き、光導波路
の下クラッド３を形成する（図２（ｂ））。続いて、屈
折率が少し高めのポリマー光導波路材料をスピンコート
して、再び、フォトリソグラフィー、ドライエッチング
により余分なところを取り除いてポリマー光導波路コア
４を作製する（図２（ｃ））。形成された、ポリマー光
導波路コア４と光軸が合うように光素子６を実装し、電
気素子７も実装する（図２（ｄ））。最後に、ポリマー
光導波路材料を基板全体にスピンコートして光素子６、
電気素子７もすべてポリマー光導波路材料で覆いポリマ
ー光導波路上クラッド５を作製することによって完成す
る（図２（ｅ））。
【００１６】このように、ポリマー光導波路上クラッド
５を作製することと、光素子６、電気素子７の気密封止
が同時に同じ部材で行われるため、製造工程が簡略化さ
れ、工数も部材種類も少なくなり製造コスト低減に効果
がある。
５を作製することと、光素子６、電気素子７の気密封止
が同時に同じ部材で行われるため、製造工程が簡略化さ
れ、工数も部材種類も少なくなり製造コスト低減に効果
がある。
【００１７】上記の例では、光素子・電気素子一体化基
板において、両素子が共に光導波路の上クラッドで覆わ
れた構成について説明したが、これに限定されるもので
はなく、少なくとも光素子が上クラッドで覆われた構成
であればよい。又、基板としても上記の内部に電気配線
を有するセラミック基板のみに限定されるものではな
く、光導波路と光素子のみを搭載したＳｉ基板などにも
適用できるものである。
板において、両素子が共に光導波路の上クラッドで覆わ
れた構成について説明したが、これに限定されるもので
はなく、少なくとも光素子が上クラッドで覆われた構成
であればよい。又、基板としても上記の内部に電気配線
を有するセラミック基板のみに限定されるものではな
く、光導波路と光素子のみを搭載したＳｉ基板などにも
適用できるものである。
【００１８】光導波路の材料としては、上記の例で示し
たフッ素置換ポリイミドのみに限定されず、公知のポリ
マー光導波路材料、例えば、ポリメチルメタクリレート
（ＰＭＭＡ）、シロキサン系ポリマーなども使用でき
る。あるいは、無機系の導波路材料であってもＳＯＧ
（Spin On Glass）法などの比較的低温での製造を行う
ことで同様の効果を得ることができる。
たフッ素置換ポリイミドのみに限定されず、公知のポリ
マー光導波路材料、例えば、ポリメチルメタクリレート
（ＰＭＭＡ）、シロキサン系ポリマーなども使用でき
る。あるいは、無機系の導波路材料であってもＳＯＧ
（Spin On Glass）法などの比較的低温での製造を行う
ことで同様の効果を得ることができる。
【００１９】図３は、本発明の第２の実施形態を示す断
面図であり、光導波路と光素子６のみがＳｉ基板上に実
装され、該Ｓｉ基板を電気素子７の実装された基板１上
に搭載している構成を示すものである。光素子６をＳｉ
基板１３に光導波路のコア４と光軸合わせして実装した
後、光導波路の上クラッド５を光素子６を覆うように形
成している。光素子への電気的接続は、光素子下部に電
極層１１を形成し、ボンディングワイヤ１０にて、電気
素子７の端子１２とＳｉ基板１３の端部に露出させた電
極層１１とを接続して行っている。パッケージ化された
電気素子など特に気密封止の必要性のない場合、このよ
うな構成も可能であり、少なくとも光素子に対しては、
低コストな気密封止が達成される。
面図であり、光導波路と光素子６のみがＳｉ基板上に実
装され、該Ｓｉ基板を電気素子７の実装された基板１上
に搭載している構成を示すものである。光素子６をＳｉ
基板１３に光導波路のコア４と光軸合わせして実装した
後、光導波路の上クラッド５を光素子６を覆うように形
成している。光素子への電気的接続は、光素子下部に電
極層１１を形成し、ボンディングワイヤ１０にて、電気
素子７の端子１２とＳｉ基板１３の端部に露出させた電
極層１１とを接続して行っている。パッケージ化された
電気素子など特に気密封止の必要性のない場合、このよ
うな構成も可能であり、少なくとも光素子に対しては、
低コストな気密封止が達成される。
【００２０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ポリマー光導波路上クラッド形成時に、同時に少なくと
も光素子、好ましくは光素子と電気素子の両方を光導波
路上クラッドでカバーするという基本構成に基づき、少
なくとも光素子の外気から遮断を実現した。このため、
素子を外気と遮断するための特別な製造工程、部材を必
要とせず、製造コストの低減化が提供される。
ポリマー光導波路上クラッド形成時に、同時に少なくと
も光素子、好ましくは光素子と電気素子の両方を光導波
路上クラッドでカバーするという基本構成に基づき、少
なくとも光素子の外気から遮断を実現した。このため、
素子を外気と遮断するための特別な製造工程、部材を必
要とせず、製造コストの低減化が提供される。
【００２１】特に本発明では、光導波路との位置合わせ
に精密性の要求される光素子の実装を光導波路の上クラ
ッド形成前に実施していることで、上クラッドに微小な
凹部を形成する必要もなくなり、又、そのような微小な
凹部内への実装も不要となることから従来より遙かに容
易に高精度の位置合わせを行うことができる。
に精密性の要求される光素子の実装を光導波路の上クラ
ッド形成前に実施していることで、上クラッドに微小な
凹部を形成する必要もなくなり、又、そのような微小な
凹部内への実装も不要となることから従来より遙かに容
易に高精度の位置合わせを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態になる電気光一体化モジュ
ールの断面図である。
ールの断面図である。
【図２】図１に例示の電気光一体化モジュールの製造工
程を示す工程断面図である。
程を示す工程断面図である。
【図３】本発明の一実施形態になる電気光一体化モジュ
ールの断面図である。
ールの断面図である。
【図４】従来の電気光一体化モジュールの平面図（ａ）
及び断面図（ｂ）である。
及び断面図（ｂ）である。
１ セラミック基板 ２ 電気配線 ３ ポリマー光導波路下クラッド ４ ポリマー光導波路コア ５ ポリマー光導波路上クラッド ６ 光素子 ７ 電気素子 １０ ボンディングワイヤ １１ 電極 １２ 端子 １３ Ｓｉ基板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤原 雅彦 東京都港区芝五丁目７番１号 日本電気株 式会社内 (72)発明者 北城 栄 東京都港区芝五丁目７番１号 日本電気株 式会社内 (72)発明者 小田 三紀雄 東京都港区芝五丁目７番１号 日本電気株 式会社内 (72)発明者 嶋田 勇三 東京都港区芝五丁目７番１号 日本電気株 式会社内 Ｆターム(参考） 2H047 KA04 MA07 PA02 PA21 PA24 PA28 QA05 TA00 TA43 5F041 AA39 AA42 DA59 EE25
Claims (14)
- 【請求項１】 光導波路が形成され、少なくとも光素子
が実装された基板において、光導波路の上クラッドが光
素子を覆って、外気と遮断された構造を有していること
を特徴とする光モジュール。 - 【請求項２】 前記上クラッドが樹脂材料からなること
を特徴とする請求項１に記載の光モジュール。 - 【請求項３】 前記樹脂材料が、フッ素置換ポリイミド
であることを特徴とする請求項２に記載の光モジュー
ル。 - 【請求項４】 前記光素子が実装された基板上に電気素
子が搭載され、電気・光一体化基板とされていることを
特徴とする請求項１乃至３に記載の光モジュール。 - 【請求項５】 前記電気素子が光素子と共に光導波路の
上クラッドに覆われて外気と遮断された構造を有するこ
とを特徴とする請求項４に記載の光モジュール。 - 【請求項６】 前記少なくとも光素子が実装された基板
は、セラミック基板である請求項１乃至５に記載の光モ
ジュール。 - 【請求項７】 前記セラミック基板は多層に形成されて
おり、多層配線を内部に有することを特徴とする請求項
６に記載の光モジュール。 - 【請求項８】 光導波路が形成され、少なくとも光素子
が実装された基板の製造方法において、光導波路の下ク
ラッド及びコアを基板上に形成した後、コアと光軸が合
うように光素子を基板上に実装し、光素子を覆って光導
波路の上クラッドを形成することを特徴とする光モジュ
ールの製造方法。 - 【請求項９】 前記上クラッドが樹脂材料からなること
を特徴とする請求項８に記載の光モジュールの製造方
法。 - 【請求項１０】 前記樹脂材料が、フッ素置換ポリイミ
ドであることを特徴とする請求項９に記載の光モジュー
ルの製造方法。 - 【請求項１１】 前記光素子が実装された基板上に電気
素子が搭載され、電気・光一体化基板とされていること
を特徴とする請求項８乃至１０に記載の光モジュールの
製造方法。 - 【請求項１２】 前記電気素子が光素子と共に光導波路
の上クラッドで覆うことを特徴とする請求項１１に記載
の光モジュールの製造方法。 - 【請求項１３】 前記少なくとも光素子が実装された基
板は、セラミック基板である請求項８乃至１２に記載の
光モジュールの製造方法。 - 【請求項１４】 前記セラミック基板は多層に形成され
ており、多層配線を内部に有することを特徴とする請求
項１３に記載の光モジュールの製造方法。
Priority Applications (2)
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|---|---|---|---|
| JP11177094A JP2001004853A (ja) | 1999-06-23 | 1999-06-23 | 光モジュールとその製造方法 |
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Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11177094A JP2001004853A (ja) | 1999-06-23 | 1999-06-23 | 光モジュールとその製造方法 |
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|---|---|---|---|
| JP11177094A Pending JP2001004853A (ja) | 1999-06-23 | 1999-06-23 | 光モジュールとその製造方法 |
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|---|---|
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| JP (1) | JP2001004853A (ja) |
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2000
- 2000-06-22 US US09/602,092 patent/US6430327B1/en not_active Expired - Fee Related
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|---|---|---|---|---|
| JP2007123302A (ja) * | 2005-10-25 | 2007-05-17 | Nichia Chem Ind Ltd | 発光装置 |
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