JP2004341260A - 光学素子実装パッケージ、光電気複合実装配線基板 - Google Patents

光学素子実装パッケージ、光電気複合実装配線基板 Download PDF

Info

Publication number
JP2004341260A
JP2004341260A JP2003138011A JP2003138011A JP2004341260A JP 2004341260 A JP2004341260 A JP 2004341260A JP 2003138011 A JP2003138011 A JP 2003138011A JP 2003138011 A JP2003138011 A JP 2003138011A JP 2004341260 A JP2004341260 A JP 2004341260A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
optical
light
optical element
interposer
main
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2003138011A
Other languages
English (en)
Other versions
JP4307902B2 (ja
Inventor
Takeshi Ono
大野  猛
Toshikatsu Takada
俊克 高田
Toshikazu Horio
俊和 堀尾
Ayako Kawamura
彩子 川村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Niterra Co Ltd
Original Assignee
NGK Spark Plug Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NGK Spark Plug Co Ltd filed Critical NGK Spark Plug Co Ltd
Priority to JP2003138011A priority Critical patent/JP4307902B2/ja
Publication of JP2004341260A publication Critical patent/JP2004341260A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4307902B2 publication Critical patent/JP4307902B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/15Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L2224/16Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/161Disposition
    • H01L2224/16151Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/16221Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/16225Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation

Landscapes

  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
  • Optical Integrated Circuits (AREA)
  • Wire Bonding (AREA)
  • Photo Coupler, Interrupter, Optical-To-Optical Conversion Devices (AREA)

Abstract

【課題】光学素子と光路変換部との間で光軸ズレが起こらず、光の伝送ロスが小さい光学素子実装パッケージを提供すること。
【解決手段】本発明の光学素子実装パッケージ10は、光学素子61、光インターポーザ70、基材52、光路変換部77等を備える。光インターポーザ70は、光学素子61の発光面64と対向して配置される第1端72を有し、第1端72とは反対側に位置する第2端73を有する。光インターポーザ70は第1端72及び第2端73を連通する複数の光透過部74を有する。光路変換部77は、光インターポーザ70の第2端73側に設けられ、光透過部74を伝搬する光信号の光路を所望の方向に変換する。
【選択図】 図2

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光素子や受光素子等といった光学素子を実装したパッケージ、及び、かかるパッケージを主配線基板に実装してなる光電気複合実装配線基板に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、インターネットに代表される情報通信技術の発達や、情報処理装置の処理速度の飛躍的向上などに伴って、画像等の大容量データを送受信するニーズが高まりつつある。かかる大容量データを情報通信設備を通じて自由にやり取りするためには10Gbps以上という情報伝達速度が望ましく、そのような高速通信環境を実現しうる技術として光通信技術に大きな期待が寄せられている。一方、機器内の配線基板間での接続、配線基板内の半導体チップ間での接続、半導体チップ内での接続など、比較的短い距離における信号伝達経路に関しても、高速で信号を伝送することが近年望まれている。このため、従来一般的であった金属ケーブルや金属配線から、光ファイバや光導波路を用いた光伝送へと移行することが理想的であると考えられている。
【0003】
特に光導波路は、光ファイバと比較して配線自由度が高い等の利点を有することから、近年注目を集めている。それゆえ最近では、光導波路を主基板の表面に対してほぼ平行な状態で接合した構造の主配線基板が提案されるに至っている。この種の主配線基板には、光学素子を備える光学素子実装パッケージが実装される(例えば、特許文献1参照)。前記特許文献1では、光学素子を実装したパッケージを主配線基板上にはんだバンプにて接続してリフローする際のセルフアライメント作用により、パッケージと主配線基板とを所定の位置に配置できる、という技術が開示されている。より詳細には、リフロー時のアライメント作用によって、パッケージ側にある光学素子と、主配線基板側にある光導波路の端部の光路変換部との位置合わせ(光軸合わせ)が行われる、という技術が開示されている。
【0004】
【特許文献1】
特開2002−237684号公報(段落[0035]等)
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記特許文献1に記載の従来技術の場合、パッケージ実装時の位置合わせをシビアに行わないと、光学素子と光路変換部との間で光軸ズレが発生し、ひいては光の伝送ロスの増大につながってしまう。しかしながら、上記従来技術では、光学素子と光路変換部との光軸合わせを、リフロー時のアライメント作用により消極的に行っているに過ぎないため、位置合わせ精度の向上にはおのずと限界がある。よって、今後予想される高速度化・高密度化等に十分に対応できないものと考えられる。
【0006】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、光学素子と光路変換部との間での光軸ズレを抑え、光の伝送ロスが小さい光学素子実装パッケージ、光電気複合実装配線基板を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段、作用及び効果】
そして上記課題を解決するための手段としては、受光面または発光面を有する光学素子と、前記光学素子の前記受光面または前記発光面と対向して配置される第1端を有し、前記第1端とは反対側に位置する第2端を有し、かつ前記第1端及び前記第2端を連通する複数の光透過部を有する光インターポーザと、前記光学素子及び前記光インターポーザのうちの少なくともいずれかを支持する基材と、前記光インターポーザの前記第2端側に設けられ、前記光透過部を伝搬する光信号の光路を所望の方向に変換する光路変換部とを備えたことを特徴とする光学素子実装パッケージがある。
【0008】
また、上記課題を解決するための別の手段としては、受光面または発光面を有する光学素子と、前記光学素子の前記受光面または前記発光面と対向して配置される第1端を有し、前記第1端とは反対側に位置する第2端を有し、かつ前記第1端及び前記第2端を連通する複数の光透過部を有する光インターポーザと、前記光学素子及び前記光インターポーザのうちの少なくともいずれかを支持する基材と、前記光インターポーザの前記第2端側に設けられ、前記光透過部を伝搬する光信号の光路を所望の方向に変換する光路変換部とを備えた光学素子実装パッケージ、並びに、主面を有する主基板と、前記主基板に設けられた光導波路とを備え、前記主面側に前記光学素子実装パッケージが実装された主配線基板を含んで構成されることを特徴とする光電気複合実装配線基板がある。
【0009】
従って、これらの発明において例えば発光面から発せられた光は、光インターポーザの第1端側に入射して光透過部を通り抜けた後、第2端側から出射する。第2端側から出射した光は、第2端側に設けられた光路変換部にて進行方向を変え、主配線基板側の光導波路に向かって進行する。逆に、主配線基板側の光導波路から発せられた光は、第2端側に設けられた光路変換部にて進行方向を変え、光インターポーザの第2端側に入射する。第2端側に入射した光は、光インターポーザの光透過部を通り抜けた後、第1端側から出射し、受光面に到達する。そして本発明では、光路変換部を主配線基板側ではなくパッケージ側にあらかじめ設けた構成を採用している。それゆえ、光学素子及び光路変換部をそれぞれ正しい位置に設けておけば、両者の相対位置関係はパッケージ実装時の位置合わせ精度に影響を受けることなくそのまま維持される。従って、少なくとも第1端から第2端への光透過部と光路変換部との間で光軸ズレが起こらず、結果として光の伝送ロスが小さい光学素子実装パッケージ、光電気複合実装配線基板を実現することができる。
【0010】
本発明の光学素子実装パッケージは、1つまたは2つ以上の光学素子を備えている。かかる光学素子としては、発光面内に1つまたは2つ以上の発光部を有する発光素子、受光面内に1つまたは2つ以上の受光部を有する受光素子の2つに大別される。発光面内に発光部を有する光学素子(即ち発光素子)としては、例えば、発光ダイオード(Light Emitting Diode;LED)、半導体レーザダイオード(Laser Diode ;LD)、面発光レーザ(Vertical Cavity Surface Emitting Laser;VCSEL)等を挙げることができる。これらの発光素子は、入力した電気信号を光信号に変換した後、その光信号を発光部から出射する機能を備えている。一方、受光面内に受光部を有する光学素子(即ち受光素子)としては、例えば、pinフォトダイオード(pin Photo Diode;pin PD)、アバランシェフォトダイオード(APD)等を挙げることができる。これらの受光素子は、光信号を受光部にて入射し、その入射した光信号を電気信号に変換して出力する機能を有している。前記光学素子は発光部及び受光部の両方を有するものであってもよい。前記光学素子に使用する好適な材料としては、例えば、Si、Ge、InGaAs、GaAsP、GaAlAsなどを挙げることができる。
【0011】
本発明の光学素子実装パッケージは光インターポーザを備えている。光インターポーザは、前記光学素子の前記受光面または前記発光面と対向して配置される第1端、前記第1端とは反対側に位置する第2端を有している。なお、前記第1端及び前記第2端を有するものであれば、光インターポーザの形状や大きさ等は特に限定されない。かかる光インターポーザは、前記第1端及び前記第2端を連通する複数の光透過部を有しており、それらの光透過部があることにより光が第1端と第2端との間を伝搬できるようになっている。例えば、光透過部は、光インターポーザ本体に第1端及び第2端を連通させる貫通孔を複数かつ平行に設けること等によって形成される。前記貫通孔は空洞状であってもよいほか、内部に光透過性材料(例えば透明な樹脂材料など)が充填されていてもよい。なお、光インターポーザ本体に使用する材料は特に限定されず、樹脂、セラミック、金属、ガラス等から任意に選択することができる。ただし、隣接した光透過部間での光の相互干渉を避けるために、光不透過性の材料を選択することが望ましい。
【0012】
本発明の光学素子実装パッケージは、光透過部を伝搬する光信号の光路を所望の方向に変換する光路変換部を、光インターポーザの第2端側に備えている。前記光路変換部においては、例えば、第2端の表面に直交する方向(即ち主基板の主面に直交する方向)から来た光の進行方向が、第2端の表面に沿った方向(即ち主基板の主面に沿った方向)に変換される。または、第2端の表面に沿った方向(即ち主基板の主面に沿った方向)から来た光の進行方向が、第2端の表面に直交した方向(即ち主基板の主面に直交した方向)に変換される。光路変換部にて光路変換される際の角度は90°のみに限定されず、例えば60°や45°等であってもよい。かかる光路変換部の形成方法は特に限定されないが、例えば、第2端の表面上に光透過層を形成し、その光透過層に光路変換部を設けること等が好適である。この方法によれば、比較的簡単に光路変換部を形成することができるからである。この場合において具体的には、第2端の表面上に形成された光透過層に略V字状の切れ込み部を設け、その切れ込み部の内壁面に金属を付着させて反射面とした構造にすることが好ましい。前記金属としては、光沢を有する金属(例えば、金、銀、銅、ニッケル、ロジウム等)が好適である。そのほか、例えば、反射面を有する金属部材(金属バンプなど)を第2端側の表面上に突設した構造としてもよい。前記光透過層としては、例えば、透明な樹脂からなる層が好適である。
【0013】
本発明の光学素子実装パッケージは基材を備えており、その基材には光学素子、光インターポーザ、あるいは光学素子及び光インターポーザの両方が支持されている。具体的には、例えば基材に設けた貫通支持穴に光インターポーザを嵌め込んで支持させ、その光インターポーザの第1端の表面に光学素子を接着等して支持させるようにしてもよい。また、貫通支持穴を持たない基材の片側面に光学素子を接着等して支持させ、その光学素子の発光面または受光面に第1端を対向させた状態で光インターポーザを接着等して支持させるようにしてもよい。
【0014】
前記基材は、例えば、樹脂、セラミック、金属などを主材料としている。かかる主材料は、コスト性、孔加工の容易性、導電性などを考慮して適宜選択される。基材に好適な樹脂材料としては、EP樹脂(エポキシ樹脂)、PI樹脂(ポリイミド樹脂)、BT樹脂(ビスマレイミド−トリアジン樹脂)、PPE樹脂(ポリフェニレンエーテル樹脂)等がある。そのほか、これらの樹脂とガラス繊維(ガラス織布やガラス不織布)やポリアミド繊維等の有機繊維との複合材料を使用してもよい。基材に好適なセラミック材料としては、例えば、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化珪素、窒化ほう素、ベリリア、ムライト、低温焼成ガラスセラミック、ガラスセラミック、ムライト等がある。基材に好適な金属材料としては、例えば、銅板や銅合金板、銅以外の金属単体や銅以外の合金がある。
【0015】
かかる基材は、絶縁層と、電気信号が伝搬する導体回路とを備えた配線基板であることがよい。前記導体回路は基材表面に形成されていてもよく、基材内部に形成されていてもよい。これらの導体回路の層間接続を図るために、基材内部にビアホール導体が形成されていてもよい。なお、かかる導体回路やビアホール導体は、例えば、金属めっき、導電性金属ペーストの印刷や充填などの手法により形成される。なお、このような配線基板に加えて、例えば、樹脂絶縁層と導体回路とを交互に積層してなるビルドアップ層を、基材上に備えるビルドアップ配線基板を用いることも許容される。基材の有する導体回路に対し、光学素子は、ワイヤボンディング、フリップチップボンディング、異方導電性材料を用いた手法などによって電気的に接続される。
【0016】
前記基材の表面上において光学素子の近傍には、例えば、光学素子とは別に電子部品などが実装されていてもよい。かかる電子部品としては、例えば、発光素子を動作させるドライバICとして機能する半導体集積回路チップや、受光素子を動作させるレシーバICとして機能する半導体集積回路チップなどを挙げることができる。これ以外の電子部品としては、例えば、半導体パッケージやチップ部品(例えばチップトランジスタ、チップダイオード、チップ抵抗、チップキャパシタ、チップコイルなど)などでもよい。実装される電子部品は、能動部品であっても受動部品であってもよい。これらの電子部品は、いずれも基材の有する導体回路に電気的に接続されている。
【0017】
本発明の光電気複合実装配線基板は、上記の光学素子実装パッケージに加えて、さらに、主面を有する主基板と、前記主基板に設けられた複数の光導波路とを備えている。
【0018】
前記主基板は、例えば、樹脂、セラミック、金属などを主材料として構成された配線基板であって、絶縁層と、電気信号が伝搬する導体回路とを備えている。前記光導波路は、光信号が伝搬する光路となるコアと、そのコアを取り囲むクラッドとを有している。前記コアは主基板の主面に沿って延びている。光導波路には有機系のものと無機系のものとがあり、本発明ではどちらも使用することができる。例えば、有機系光導波路の好適例としては、コア及びクラッドをともにポリマ材料で構成したフィルム状の光導波路などがある。前記ポリマ材料としては、感光性樹脂、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂などを選択することができ、具体的には、フッ素化ポリイミド等のポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、UV硬化性エポキシ樹脂、PMMA(ポリメチルメタクリレート)、重水素化PMMA、重水素フッ素化PMMA等のアクリル樹脂、ポリオレフィン系樹脂などが好適である。コアを形成する材料及びクラッドを形成する材料はいずれも透光性を有することがよい。コアを形成する材料は、クラッドを形成する材料よりも数%ほど屈折率が高くなるように設定される。コア及びクラッドの厚さはそれぞれ数μm〜数十μm程度に設定される。従って、光導波路の厚さは数十μm〜百数十μm程度となっている。
【0019】
光入射部または光出射部である前記複数の光導波路の端部は、所定距離を隔てて互いに対峙した状態で配置されることがよく、この場合それらの間には数十μm〜百数十μm程度の深さの凹部ができる。光インターポーザの第2端側は、複数の光導波路間にできる凹部に嵌合した状態で配置されることが好ましい。その理由は、凹部に対して光インターポーザの第2端側を嵌合させるようにすれば、光学素子実装パッケージと光導波路との位置合わせを確実にかつ簡単に行うことができるからである。このことは、光の伝送ロスが小さい光電気複合実装配線基板の実現に寄与する。なお、光インターポーザの第2端は基材の表面から突出していることが好ましく、この構成であると第2端が前記基材の表面から突出していない構成に比べて第2端を凹部に嵌合させやすくなる。
【0020】
【発明の実施の形態】
[第1の実施の形態]
【0021】
以下、本発明を具体化した第1の実施形態の光電気複合実装配線基板10を図1〜図4に基づき詳細に説明する。図1は、光電気複合実装配線基板10を全体的に示した概略断面図である。図2は、主配線基板11の主面上に実装されたVCSELパッケージ51(光学素子実装パッケージ)を示す概略断面図である。図3は、VCSELパッケージ51(光学素子実装パッケージ)に使用される光インターポーザ70の平面図である。図4は、VCSELパッケージ51(光学素子実装パッケージ)を主配線基板11の主面上に実装する工程を説明するための概略断面図である。
【0022】
図1に示されるように、本実施形態の光電気複合実装配線基板10は、光学素子実装パッケージの一種であるVCSELパッケージ51や各種の電気部品を、主配線基板11上に複合的に実装した構造を有している。主配線基板11は、上面12(主面)及び下面13を有する略矩形状の樹脂製板部材である。主配線基板11は、いわゆる多層配線基板であって、内層に金属配線層からなる導体回路16を備えている。この主配線基板11はビアホール導体(図示略)も備えており、層の異なる導体回路16同士がビアホール導体を介して層間接続されている。主配線基板11の上面12(主面)には複数のパッド14が設けられている。それらのパッド上14には、ICチップ15等を始めとする各種の電子部品の端子が、はんだバンプ17を介して接合されている。これらの電子部品に対しては、主配線基板11の導体回路16等を介して電流(電気信号)が流れるようになっている。
【0023】
図1,図2に示されるように、主配線基板11の上面12(主面)には、一対の長尺状のポリマ光導波路フィルム31(光導波路)が、図示しない接着剤層を介して接合されている。これらのフィルム31は、コア33及びそれを上下から取り囲むクラッド32を有している。実質的にコア33は光信号が伝搬する光路となる。本実施形態の場合、コア33及びクラッド32は、屈折率等の異なる透明なポリマ材料、具体的には屈折率等の異なるPMMA(ポリメチルメタクリレート)により形成されている。1つのフィルム31の有するコア33は4つであって、それらは直線的にかつ平行に延びるように形成されている。コア33を形成する材料は、クラッド32を形成する材料よりも数%ほど屈折率が高くなるように設定される。コア33及びクラッド32の厚さはそれぞれ約50μmであり、フィルム31の厚さは約150μmに設定されている。
【0024】
一対のポリマ光導波路フィルム31の一方の端部(内側の端部)は、上面12(主面)に対して垂直に切り立った光入射部35となっている。これら光入射部35同士は、所定距離を隔てて互いに対峙した状態で配置され、両者の間には約150μm程度の深さの凹部19が生じている。かかる凹部19の幅は、光インターポーザ70の幅と等しいかまたはそれよりも若干大きくなるように設定されている。一対のポリマ光導波路フィルム31の他方の端部(外側の端部)は、上面12(主面)に対して約45°の傾斜面が設けられるとともに、その傾斜面には金属材料によって光路変換ミラー34が形成されている。
【0025】
図1に示されるように、一対のポリマ光導波路フィルム31の他方の端部(外側の端部)の周囲には複数のパッド14が設けられ、それらのパッド上14には受光素子であるフォトダイオード41がはんだバンプ17を介して接合されている。このフォトダイオード41は下側に受光面44を備えており、その受光面44の略中央部には受光部42が配置されている。かかる受光部42は、ポリマ光導波路フィルム31からの光を下方向から受けるべく、光路変換ミラー34の直上位置に配置されている。
【0026】
次に、図2,図3に基づいてVCSELパッケージ51(光学素子実装パッケージ)の構造について説明する。このVCSELパッケージ51を構成する基材52は、導体回路及びビアホール導体(いずれも図示略)を有する樹脂製配線基板である。図2に示されるように、かかる基材52は、基材上面53及び基材下面54を連通させる略矩形状の貫通支持穴57を中央部に備えている。基材下面54において貫通支持穴57の周囲には段部55が形成されるとともに、基材下面54の外周部には複数のはんだボール56が接合されている。略矩形状の貫通支持穴57には、同じく略矩形状の光インターポーザ70の第1端72側が嵌め込まれた状態で接着されている。つまり、基材52によって光インターポーザ70が直接的に支持されている。光インターポーザ70の第1端72の表面は基材上面53と面一の状態となっている。一方、光インターポーザ70の第2端73の表面は基材下面54からある程度突出した状態となっている。
【0027】
図3に示されるように、本実施形態の光インターポーザ70を構成する光インターポーザ本体71は、例えばエポキシ樹脂等のような樹脂材料を用いて形成されている。光インターポーザ本体71には、第1端72及び第2端73を連通させる貫通孔74(光透過部)が4個×2列(合計8個)配置されている。これらの貫通孔74(光透過部)の内壁面には銅や金などからなる金属めっきが施されるとともに、貫通孔74(光透過部)の内部にはアクリル樹脂等のように光透過性の高い樹脂からなる充填材75が充填されている。なお、金属めっきを施しておくと、光が貫通孔74(光透過部)の内壁面にて反射されるため、貫通孔74(光透過部)からの光の外部漏出に起因する光の伝送ロスが低減される。また、隣接した貫通孔74間での光の相互干渉も未然に回避される。
【0028】
図2に示されるように、光インターポーザ70の第1端72の表面上には、光学素子(発光素子)の一種であるVCSEL61が発光面64を対向させた状態で接合されている。VCSEL61における発光面64には、発光部62が4個×2列(合計8個)配置されている。各々の発光部62は各貫通孔74(光透過部)の上側開口部にそれぞれ位置している。これらの発光部62は、図1,図2の下側に向けて所定波長のレーザ光を出射するようになっている。VCSEL61の有する複数の端子(図示略)は、基材上面53に形成された導体回路(図示略)に対して例えばボンディングワイヤ等の導体を介して電気的に接続されている。基材上面53においてVCSEL61の近傍には、図示しないドライバIC等の電子部品が実装されている。VCSEL61及びドライバICは樹脂封止材63によって覆われることで封止されている。
【0029】
一方、光インターポーザ70の第2端73の表面上には、ポリマ光導波路フィルム31の厚さと同程度の厚さを有する透明樹脂層76(光透過層)が全体的に設けられている。透明樹脂層76(光透過層)における所定箇所には、内角が約45°に設定された直線状のV字溝78が切れ込み形成されている。V字溝78の深さは透明樹脂層76(光透過層)の厚さの2/3倍程度に設定されている。V字溝78の内壁面には、金、ロジウム等の金属薄膜からなり光を全反射しうる光路変換部77が形成されている。
【0030】
図1,図2に示されるように、凹部19の周囲には複数のパッド14が設けられ、それらのパッド14上にはVCSELパッケージ51(光学素子実装パッケージ)の各はんだバンプ56が接合されている。その結果、VCSEL61やドライバICには、パッド14、はんだバンプ56、ビアホール導体、導体回路を介して、電気信号や電源電流が供給可能となっている。このようなパッケージ実装状態では、光インターポーザ70の第2端73側(より正確には第2端73上の透明樹脂層76)が、凹部19に嵌合した状態で配置されている。これによりVCSELパッケージ51が主配線基板11の上面12(主面)に沿った方向に位置ずれしにくくなっている。
【0031】
上記のように構成された光電気複合実装配線基板10の一般的な動作について簡単に述べておく。
【0032】
ドライバICからVCSEL61に電気信号が出力されると、VCSEL61は入力した電気信号を光信号(レーザ光)に変換した後、その光信号を発光部62から出射する。発光部62から出射した光信号は、光インターポーザ70の第1端72側に入射し、貫通孔74を通り抜けて、第2端73側から出射する。第2端73側には光路変換部77が設けられているため、第2端73側から出射した光は進行方向が約90°変換される。つまり、主基板21の主面12に直交する方向から来た光信号の進行方向が、主基板21の主面12に沿った方向に変換される。その後、光は透明樹脂層76を通り抜け、ポリマ光導波路フィルム31の光入射部35からコア33内に入射する。コア33を伝搬して光路変換ミラー34に到った光信号は、そこで進行方向が約90°変換され、上方に向かうようになる。そして、光信号は受光部42に入射する。フォトダイオード41は受光した光信号を電気信号に変換し、変換した電気信号を主基板21上のさらに別のICチップ15等に出力するようになっている。
【0033】
次に、上記構成のVCSELパッケージ51、光電気複合実装配線基板10の製造方法を簡単に説明する。
【0034】
VCSELパッケージ51は例えば以下の手順で製造される。光インターポーザ70の作製方法について述べる。まず、光インターポーザ本体71にドリル加工やレーザ加工等を行って複数の貫通孔74を形成した後、それらの貫通孔74内に充填材75を充填して硬化させる。さらに、光インターポーザ本体71の第2端73の表面に所定厚さの透明樹脂層76を形成した後、透明樹脂層76を断面略V字のダイシングブレードを用いてダイシング加工してV字溝78を形成する。そして、このV字溝78の内壁面にスパッタ等を施し、光路変換部77とする。このほか、透明樹脂板の片側面にダイシング加工及びスパッタを施して光路変換部77付きの透明樹脂層76をあらかじめ形成し、その透明樹脂層76を光インターポーザ本体71の第2端73の表面に接合するという方法でもよい。
【0035】
次に、このように作製された光インターポーザ70を基材52に支持させる。本実施形態の基材52は、導体回路やビアホール導体等を備える配線基板であり、従来周知のプリント配線基板の製造プロセスに従って作製可能である。基材52の略中央部には、例えばざぐり加工等によって貫通支持穴57をあらかじめ形成しておく。貫通支持穴57の形成は、導体回路やビアホール導体等を形成する前の段階で行われてもよい。そして、光インターポーザ70の第1端72を貫通支持穴57内に嵌め込むとともに、接着剤を用いて両者を強固に接合するようにする。そして、光インターポーザ70の第1端72の表面上にVCSEL61を位置合わせして接着し、さらにワイヤボンディングを行ってVCSEL61側の端子と貫通支持穴57周囲の導体回路とを接続する。その後、樹脂封止材63によってVCSEL61等を樹脂封止した後、基材下面54にはんだバンプ56を設け、VCSELパッケージ51を完成させる。
【0036】
そして、従来公知の手法により作製した主配線基板11を用意し、その上面12(主面)の表面上に従来公知の手法により作製したポリマ光導波路フィルム31を接着しておく。前記ポリマ光導波路フィルム31には、スパッタ等によってあらかじめ光路変換ミラー34が形成されている。
【0037】
続くパッケージ実装工程では以下の手順でVCSELパッケージ51を実装する。まず、光インターポーザ70の第2端73または凹部19の内面に、あらかじめ接着剤を設けておく。そして、図4に示されるように、光インターポーザ70の第2端73を凹部19に嵌合させるようにする。このとき、VCSELパッケージ51の各はんだバンプ56はパッド14上に載置される。なお、第2端73は基材下面54から突出しており、凹部19に対して比較的容易に嵌合しうる。つまり、第2端73と凹部19との嵌合をもって、VCSELパッケージ51とポリマ光導波路フィルム31との位置合わせを確実にかつ簡単に行うことができる。さらに、パッド14上にICチップ15やフォトダイオード41を載置してはんだリフローを行う。その結果、VCSELパッケージ51、ICチップ15、フォトダイオード41が主配線基板11上に実装され、図1に示す所望の光電気複合実装配線基板10が完成する。
【0038】
従って、本実施形態によれば以下のような効果を得ることができる。
【0039】
(1)本実施形態では、光路変換部77を主配線基板11側ではなくVCSELパッケージ51側にあらかじめ設けた構成を採用している。それゆえ、VCSEL61及び光路変換部77をそれぞれ正しい位置に設けておけば、両者の相対位置関係はパッケージ実装時の位置合わせ精度に影響を受けることなくそのまま維持される。従って、VCSEL61と光路変換部77との間での光軸ズレが抑えられる。よって、光の伝送ロスが小さいVCSELパッケージ51、ひいては光の伝送ロスが小さい光電気複合実装配線基板10を実現可能となる。
【0040】
(2)本実施形態では、光インターポーザ70の第2端73側に対する透明樹脂層76の形成、V字溝78の加工及び金属薄膜の付着により、光路変換部77を形成しているため、比較的簡単にかつ低コストで所望のVCSELパッケージ51を製造することができる。
【0041】
(3)光インターポーザ70の第2端73は、VCSELパッケージ51の基材下面54から突出するとともに、一対のポリマ光導波路フィルム31間にできる凹部19に対して嵌合された状態で配置される。従って、VCSELパッケージ51と一対のポリマ光導波路フィルム31との位置合わせを確実にかつ簡単に行うことができる。このことは、光の伝送ロスが小さい光電気複合実装配線基板10の実現に寄与する。
[第2の実施の形態]
【0042】
次に、図5に基づいて第2の実施形態について説明する。ここでは、第1の実施形態と相違する点について説明する反面、第1の実施形態と同じ点については共通の部材番号を付すのみとする。
【0043】
本実施形態ではVCSELパッケージ81の構成が第1実施形態のものと異なっており、より詳細には光路変換部の構成が第1実施形態のものと異なっている。即ち、図5に示されるように、光インターポーザ70の第2端73の表面には金属部材83が接着されており、その金属部材83の有する約45°の傾斜面が実質的に光路変換部82となっている。そして、本実施形態のVCSELパッケージ81についても、光インターポーザ70の第2端73が、一対のポリマ光導波路フィルム31間にできる凹部19に対して嵌合された状態で配置される。従って、VCSELパッケージ81と一対のポリマ光導波路フィルム31との位置合わせを確実にかつ簡単に行うことができる。
【0044】
なお、本発明の実施形態は第1,第2の実施形態のみに限定されることはなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内で任意に変更できることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を具体化した一実施形態の光電気複合実装配線基板を示す全体概略断面図。
【図2】第1実施形態の光電気複合実装配線基板の要部を示す部分拡大断面図。
【図3】第1実施形態の光電気複合実装配線基板における光学素子実装パッケージに使用される光インターポーザを示す平面図。
【図4】第1実施形態の光学素子パッケージを主配線基板に実装する際の様子を示す部分拡大断面図。
【図5】光学素子実装パッケージの構成が異なる第2実施形態の光電気複合実装配線基板を示す部分拡大断面図。
【符号の説明】
10…光電気複合実装配線基板
11…主配線基板
12…主面としての上面
19…凹部
21…主基板
31…光導波路としてのポリマ光導波路フィルム
41…光学素子(受光素子)としてのフォトダイオード
44…受光面
51,81…光学素子実装パッケージとしてのVCSELパッケージ
52…基材
61…光学素子(発光素子)としてのVCSEL
64…発光面
70…光インターポーザ
72…(光インターポーザの)第1端
73…(光インターポーザの)第2端
74…光透過部としての貫通孔
76…光透過層
77,82…光路変換部

Claims (5)

  1. 受光面または発光面を有する光学素子と、
    前記光学素子の前記受光面または前記発光面と対向して配置される第1端を有し、前記第1端とは反対側に位置する第2端を有し、かつ前記第1端及び前記第2端を連通する複数の光透過部を有する光インターポーザと、
    前記光学素子及び前記光インターポーザのうちの少なくともいずれかを支持する基材と、
    前記光インターポーザの前記第2端側に設けられ、前記光透過部を伝搬する光信号の光路を所望の方向に変換する光路変換部と
    を備えたことを特徴とする光学素子実装パッケージ。
  2. 前記光インターポーザの前記第2端は、前記基材の表面から突出していることを特徴とする請求項1に記載の光学素子実装パッケージ。
  3. 前記光インターポーザの前記第2端の表面上には光透過層が設けられ、その光透過層には前記光路変換部が設けられていることを特徴とする請求項2に記載の光学素子実装パッケージ。
  4. 受光面または発光面を有する光学素子と、前記光学素子の前記受光面または前記発光面と対向して配置される第1端を有し、前記第1端とは反対側に位置する第2端を有し、かつ前記第1端及び前記第2端を連通する複数の光透過部を有する光インターポーザと、前記光学素子及び前記光インターポーザのうちの少なくともいずれかを支持する基材と、前記光インターポーザの前記第2端側に設けられ、前記光透過部を伝搬する光信号の光路を所望の方向に変換する光路変換部とを備えた光学素子実装パッケージ、並びに、
    主面を有する主基板と、前記主基板に設けられた光導波路とを備え、前記主面側に前記光学素子実装パッケージが実装された主配線基板
    を含んで構成されることを特徴とする光電気複合実装配線基板。
  5. 受光面または発光面を有する光学素子と、前記光学素子の前記受光面または前記発光面と対向して配置される第1端を有し、前記第1端とは反対側に位置する第2端を有し、かつ前記第1端及び前記第2端を連通する複数の光透過部を有する光インターポーザと、前記光学素子及び前記光インターポーザのうちの少なくともいずれかを支持する基材と、前記光インターポーザの前記第2端側に設けられ、前記光透過部を伝搬する光信号の光路を所望の方向に変換する光路変換部とを備えた光学素子実装パッケージ、並びに、
    主面を有する主基板と、前記主基板に設けられた複数の光導波路とを備え、前記主面側に前記光学素子実装パッケージが実装された主配線基板
    を含んで構成され、
    前記光インターポーザの前記第2端側が、前記複数の光導波路間にできる凹部に嵌合した状態で配置されていることを特徴とする光電気複合実装配線基板。
JP2003138011A 2003-05-15 2003-05-15 光学素子実装パッケージ、光電気複合実装配線基板 Expired - Fee Related JP4307902B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003138011A JP4307902B2 (ja) 2003-05-15 2003-05-15 光学素子実装パッケージ、光電気複合実装配線基板

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003138011A JP4307902B2 (ja) 2003-05-15 2003-05-15 光学素子実装パッケージ、光電気複合実装配線基板

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2004341260A true JP2004341260A (ja) 2004-12-02
JP4307902B2 JP4307902B2 (ja) 2009-08-05

Family

ID=33527498

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003138011A Expired - Fee Related JP4307902B2 (ja) 2003-05-15 2003-05-15 光学素子実装パッケージ、光電気複合実装配線基板

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4307902B2 (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006259682A (ja) * 2005-02-18 2006-09-28 Sony Corp 光電複合装置、それに用いられるicソケットおよび光導波路、光導波路結合チップ、並びにそれを用いた電子機器
JP2009139758A (ja) * 2007-12-07 2009-06-25 Ngk Spark Plug Co Ltd 光電気混載パッケージ、光電気混載モジュール
JP2013190814A (ja) * 2008-03-27 2013-09-26 Kyocera Corp 複合光伝送基板および光モジュール
JP2014044409A (ja) * 2012-07-30 2014-03-13 Kyocera Corp 光装置用部品、光装置および光モジュール

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0926530A (ja) * 1995-07-11 1997-01-28 Nec Corp 光モジュール
JPH09307134A (ja) * 1996-05-13 1997-11-28 Fujitsu Ltd 受光素子及びその光モジュール並びに光ユニット
JPH1010374A (ja) * 1996-06-25 1998-01-16 Sony Corp 受発光機構素子および光通信素子とその製造方法
JP2002169042A (ja) * 2000-11-30 2002-06-14 Nec Corp 光導波路結合構造、光導波路及びその製造方法、並びに光導波路付き光素子部品及びその製造方法
JP2003511738A (ja) * 1999-10-14 2003-03-25 ディジタル・オプティックス・コーポレイション 光学的サブアセンブリ
JP2003140061A (ja) * 2001-11-07 2003-05-14 Seiko Epson Corp 光スイッチ、光表面実装部品及び光伝達装置
JP2004012889A (ja) * 2002-06-07 2004-01-15 Nec Corp 光素子
JP2004085913A (ja) * 2002-08-27 2004-03-18 Nippon Sheet Glass Co Ltd 光接続装置

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0926530A (ja) * 1995-07-11 1997-01-28 Nec Corp 光モジュール
JPH09307134A (ja) * 1996-05-13 1997-11-28 Fujitsu Ltd 受光素子及びその光モジュール並びに光ユニット
JPH1010374A (ja) * 1996-06-25 1998-01-16 Sony Corp 受発光機構素子および光通信素子とその製造方法
JP2003511738A (ja) * 1999-10-14 2003-03-25 ディジタル・オプティックス・コーポレイション 光学的サブアセンブリ
JP2002169042A (ja) * 2000-11-30 2002-06-14 Nec Corp 光導波路結合構造、光導波路及びその製造方法、並びに光導波路付き光素子部品及びその製造方法
JP2003140061A (ja) * 2001-11-07 2003-05-14 Seiko Epson Corp 光スイッチ、光表面実装部品及び光伝達装置
JP2004012889A (ja) * 2002-06-07 2004-01-15 Nec Corp 光素子
JP2004085913A (ja) * 2002-08-27 2004-03-18 Nippon Sheet Glass Co Ltd 光接続装置

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006259682A (ja) * 2005-02-18 2006-09-28 Sony Corp 光電複合装置、それに用いられるicソケットおよび光導波路、光導波路結合チップ、並びにそれを用いた電子機器
JP2009139758A (ja) * 2007-12-07 2009-06-25 Ngk Spark Plug Co Ltd 光電気混載パッケージ、光電気混載モジュール
JP2013190814A (ja) * 2008-03-27 2013-09-26 Kyocera Corp 複合光伝送基板および光モジュール
JP2014044409A (ja) * 2012-07-30 2014-03-13 Kyocera Corp 光装置用部品、光装置および光モジュール

Also Published As

Publication number Publication date
JP4307902B2 (ja) 2009-08-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7150569B2 (en) Optical device mounted substrate assembly
US6696755B2 (en) Semiconductor device
US7221829B2 (en) Substrate assembly for supporting optical component and method of producing the same
US6512861B2 (en) Packaging and assembly method for optical coupling
KR100460703B1 (ko) 일체화된 광송수신 모듈과 광도파로를 구비하는 광백플레인
KR100546856B1 (ko) 수발광 소자 내장 광전기 혼재(混載) 배선 모듈과 그 제조방법 및 그 실장체
TWI634357B (zh) 光電轉換模組
KR101287117B1 (ko) 광전기 복합 배선 모듈 및 그 제조 방법
JP2007249194A (ja) 光モジュール
JP2011081071A (ja) 光モジュール
JP2004163722A (ja) 部品内蔵基板
JP4246563B2 (ja) 光部品支持基板及びその製造方法、光部品付き光部品支持基板及びその製造方法
JP3725453B2 (ja) 半導体装置
JP4202216B2 (ja) 光電気複合配線構造体、光学素子搭載基板と光導波路層と光路変換部品とからなる構造体
JP4764669B2 (ja) 光パッケージ、光素子付き光パッケージ及び光導波路モジュール
JP2004286835A (ja) 光学素子搭載装置及びその製造方法、光学素子搭載装置付き配線基板
KR101012757B1 (ko) 인쇄 회로 기판에 형성되는 광전 변환 모듈 및 이를 포함하는 lsi 패키지
JP4307902B2 (ja) 光学素子実装パッケージ、光電気複合実装配線基板
JP2004177521A (ja) 光電気複合回路基板
JP2004258065A (ja) 光導波路基板及びその製造方法、光電気複合実装配線基板及びその製造方法
JP2005070158A (ja) 光導波路基板及びその製造方法
JP2005115190A (ja) 光電気複合配線基板、積層光導波路構造体
JP4476743B2 (ja) 光部品支持基板及びその製造方法
WO2008121075A1 (en) Optical interconnect structure and method
JP4895957B2 (ja) 光電気混載パッケージ、光電気混載モジュール

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20060404

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20071120

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20080213

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20080408

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090203

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20090325

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20090408

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20090430

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120515

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120515

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120515

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130515

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130515

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140515

Year of fee payment: 5

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees