JP2005037870A - Optical element loading substrate, its manufacturing method, optical element loading substrate with optical waveguide, its manufacturing method, optical element loading substrate with optical fiber connector, its manufacturing method, and optical element loading substrate with optical component - Google Patents

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大野  猛
Toshikatsu Takada
俊克 高田
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光貢 小野田
Toshifumi Kojima
敏文 小嶋
Toshikazu Horio
俊和 堀尾
Ayako Kawamura
彩子 川村
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical element loading substrate having small optical transmission loss that can surely align without the deviation of an optical axis. <P>SOLUTION: The optical element loading substrate 10 is provided with a ceramic substrate 11, optical elements 14 and 16, a resin layer 22, and an aligning guide member 24 or the like. A first recess 21 is opened at the side of a principal surface 12 of the ceramic substrate 11. The optical elements 14 and 16 loaded on the principal surface 12 of the ceramic substrate 11 is optically connected in the state where an optical waveguide 31 or the like and an optical axis are matched. The resin layer 22 has a second recess 23 positioned in the first recess 21, having a smaller diameter than the first recess 21 and opened at the side of at least the principal surface 12. The aligning guide member 24 is supported by being fitted to the second recess 23, and a part thereof is protruded at the side of the principal surface 12. Aligning is performed by fitting the aligning guide member 24 to an alignment hole 36 of the optical waveguide 31. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、光学素子搭載基板及びその製造方法、光導波路付き光学素子搭載基板及びその製造方法、光ファイバコネクタ付き光学素子搭載基板及びその製造方法、光部品付き光学素子搭載基板に関するものである。   The present invention relates to an optical element mounting substrate and a manufacturing method thereof, an optical element mounting substrate with an optical waveguide and a manufacturing method thereof, an optical element mounting substrate with an optical fiber connector and a manufacturing method thereof, and an optical element mounting substrate with an optical component.

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以上の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考えられている。   In recent years, with the development of information communication technology represented by the Internet and the dramatic improvement in the processing speed of information processing apparatuses, there is an increasing need for transmitting and receiving large-capacity data such as images. An information transmission speed of 10 Gbps or higher is desirable to exchange such a large amount of data freely through an information communication facility, and great expectations are placed on optical communication technology as a technology that can realize such a high-speed communication environment. On the other hand, signals can be transmitted at high speeds even on signal transmission paths at relatively short distances, such as connections between wiring boards in equipment, connections between semiconductor chips in wiring boards, connections within semiconductor chips, etc. It has been desired in recent years. For this reason, it is considered that it is ideal to shift from a conventional metal cable or metal wiring to optical transmission using an optical fiber or an optical waveguide.

ここで、光学素子が搭載されるとともに、その光学素子と光ファイバや光導波路との間で光通信を行う配線基板が従来提案されている(例えば、特許文献1,2参照)。特許文献1,2には、光学素子を実装した外部基板を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、外部基板と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。また、光ファイバ同士を接続するための手段として、光ファイバコネクタと呼ばれる器具が従来提案されている(例えば、非特許文献1参照)。   Here, a wiring board that mounts an optical element and performs optical communication between the optical element and an optical fiber or an optical waveguide has been conventionally proposed (for example, see Patent Documents 1 and 2). In Patent Documents 1 and 2, the external board and the wiring board can be arranged at predetermined positions by the self-alignment action when the external board on which the optical element is mounted is connected to the wiring board with solder bumps and reflowed. This technique is disclosed. Moreover, as a means for connecting optical fibers, an instrument called an optical fiber connector has been conventionally proposed (for example, see Non-Patent Document 1).

特開2002−236228号公報JP 2002-236228 A

特開平8−250542号公報JP-A-8-250542

フジクラ技報 第97号 1999年10月Fujikura Technical Review No. 97 October 1999

ところが、上記特許文献1,2の技術では、光学素子を実装した外部基板と配線基板との位置合わせ(光軸合わせ)をはんだリフローにより行っているにすぎない。そのため、位置合わせ精度が十分ではなく、光学素子と光導波路との間で光軸ズレが生じやすく、ひいては光の伝送ロスが生じやすい。従って、この手法では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。また、配線基板が樹脂基板であるような場合には、光学素子及びその動作回路の放熱性が悪くなる結果、発光波長にズレが発生するおそれがある。ゆえに、この場合には安定した動作特性が得られなくなる。
なお、前記配線基板を仮にセラミック配線基板とした場合には、放熱性の問題はある程度解消される反面、加工性が悪いことから高コスト化を招くおそれがある。
However, in the techniques of Patent Documents 1 and 2 described above, alignment (optical axis alignment) between the external substrate on which the optical element is mounted and the wiring substrate is merely performed by solder reflow. For this reason, the alignment accuracy is not sufficient, and an optical axis shift is likely to occur between the optical element and the optical waveguide, which in turn tends to cause a light transmission loss. Therefore, it is considered that this method cannot sufficiently cope with the higher speed and higher density expected in the future. Further, when the wiring substrate is a resin substrate, the heat dissipation of the optical element and its operation circuit is deteriorated, and as a result, the emission wavelength may be shifted. Therefore, in this case, stable operating characteristics cannot be obtained.
If the wiring board is a ceramic wiring board, the problem of heat dissipation is solved to some extent, but the workability is poor, and therefore there is a risk of increasing the cost.

また、非技術文献1に記載された光ファイバコネクタを配線基板と光ファイバとの接続に応用することが考えられるが、光ファイバコネクタ自体は樹脂成形品であるため放熱性に劣る。ゆえに、この場合には光学素子及びその動作回路の放熱性が悪くなる結果、やはり発光波長にズレが発生するおそれがある。   In addition, it is conceivable to apply the optical fiber connector described in Non-Technical Document 1 to the connection between the wiring board and the optical fiber, but the optical fiber connector itself is a resin molded product and therefore has poor heat dissipation. Therefore, in this case, there is a possibility that the emission wavelength is shifted as a result of the deterioration of the heat dissipation of the optical element and its operation circuit.

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、光軸ズレがなく確実な位置合わせをすることができ、光の伝送ロスが小さい光学素子搭載基板及びその製造方法、光導波路付き光学素子搭載基板及びその製造方法、光ファイバコネクタ付き光学素子搭載基板及びその製造方法、光部品付き光学素子搭載基板を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an optical element mounting substrate, a method for manufacturing the same, and a light guide that can be reliably aligned without optical axis misalignment and have a small light transmission loss. An optical element mounting substrate with a waveguide and a manufacturing method thereof, an optical element mounting substrate with an optical fiber connector and a manufacturing method thereof, and an optical element mounting substrate with an optical component are provided.

課題を解決するための手段、作用及び効果Means, actions and effects for solving the problem

そして上記課題を解決するための手段としては、主面を有するとともに、少なくとも前記主面側において開口する第1凹部を有するセラミック基板と、前記セラミック基板の主面上に搭載され、発光部及び受光部のうちの少なくとも一方を有し、光導波路または光ファイバコネクタと光軸を合わせた状態で光学的に接続されるべき光学素子と、前記第1凹部内に位置し、前記第1凹部よりも小径かつ少なくとも前記主面側において開口する第2凹部を有する樹脂層と、前記第2凹部に嵌合されることで支持され、前記セラミック基板の前記主面側にてその一部が突出し、前記光導波路または前記光ファイバコネクタの有する位置合わせ穴に対して嵌合可能な位置合わせ用ガイド部材とを備えることを特徴とする光学素子搭載基板、がある。なお、この課題解決手段において「光導波路」「光ファイバコネクタ」という部材は、光学素子搭載基板とは別体で構成された部材であって、光学素子搭載基板と位置合わせされる対象物であり、いずれも必須構成要素ではない。   And as means for solving the above-mentioned problems, a ceramic substrate having a main surface and having a first recess opening at least on the main surface side, and mounted on the main surface of the ceramic substrate, a light emitting portion and a light receiving portion An optical element that has at least one of the parts and is to be optically connected in a state in which the optical axis is aligned with the optical waveguide or the optical fiber connector; A resin layer having a small diameter and having a second recess opening at least on the main surface side, and being supported by being fitted to the second recess, a part of the ceramic substrate protrudes on the main surface side, There is an optical element mounting substrate comprising an alignment guide member that can be fitted into an alignment hole of an optical waveguide or the optical fiber connector. In this problem solving means, the members “optical waveguide” and “optical fiber connector” are members formed separately from the optical element mounting substrate, and are objects to be aligned with the optical element mounting substrate. Neither is an essential component.

また、別の課題手段としては、光導波路と、主面を有するとともに、少なくとも前記主面側において開口する第1凹部を有するセラミック基板と、前記セラミック基板の主面上に搭載され、発光部及び受光部のうちの少なくとも一方を有し、前記光導波路と光軸を合わせた状態で光学的に接続される光学素子と、前記第1凹部内に位置し、前記第1凹部よりも小径かつ少なくとも前記主面側において開口する第2凹部を有する樹脂層と、前記第2凹部に嵌合されることで支持され、前記セラミック基板の前記主面側にてその一部が突出し、前記光導波路の有する位置合わせ穴に対して嵌合可能な位置合わせ用ガイド部材とを備えることを特徴とする光導波路付き光学素子搭載基板、がある。   Further, as another problem means, an optical waveguide, a ceramic substrate having a main surface and having a first recess opened at least on the main surface side, mounted on the main surface of the ceramic substrate, a light emitting unit, An optical element having at least one of the light receiving portions, optically connected in a state where the optical axis is aligned with the optical waveguide, and located in the first concave portion, having a diameter smaller than the first concave portion and at least A resin layer having a second recess opening on the main surface side and supported by being fitted into the second recess, a part of the ceramic substrate projecting on the main surface side, and the optical waveguide There is an optical element mounting substrate with an optical waveguide, characterized by including an alignment guide member that can be fitted into the alignment hole.

さらに別の解決手段としては、光ファイバコネクタと、主面を有するとともに、少なくとも前記主面側において開口する第1凹部を有するセラミック基板と、前記セラミック基板の主面上に搭載され、発光部及び受光部のうちの少なくとも一方を有し、前記光ファイバコネクタと光軸を合わせた状態で光学的に接続される光学素子と、前記第1凹部内に位置し、前記第1凹部よりも小径かつ少なくとも前記主面側において開口する第2凹部を有する樹脂層と、前記第2凹部に嵌合されることで支持され、前記セラミック基板の前記主面側にてその一部が突出し、前記光ファイバコネクタの有する位置合わせ穴に対して嵌合可能な位置合わせ用ガイド部材とを備えることを特徴とする光ファイバコネクタ付き光学素子搭載基板、がある。   Still another solution includes an optical fiber connector, a ceramic substrate having a main surface and having a first recess opening at least on the main surface side, mounted on the main surface of the ceramic substrate, and a light emitting unit, An optical element having at least one of the light receiving portions and optically connected in a state where the optical axis is aligned with the optical fiber connector, and located in the first concave portion and having a smaller diameter than the first concave portion; A resin layer having a second recess opening at least on the main surface side and supported by being fitted in the second recess, and a part of the ceramic substrate protrudes on the main surface side of the ceramic substrate, and the optical fiber There is an optical element mounting substrate with an optical fiber connector, characterized by including an alignment guide member that can be fitted into an alignment hole of the connector.

従って、これらの発明によると、セラミック基板側に突設された位置合わせ用ガイド部材が光導波路または光ファイバコネクタの有する位置合わせ穴に対して嵌合することで、より積極的にかつ高い精度で光学素子の光軸が合った状態となる。ゆえに、光の伝送ロスが小さく、高速度化・高密度化等に十分に対応しうる光学素子搭載基板を実現することができる。また、樹脂基板に比較して熱伝導性の高いセラミック基板を用いているため、光学素子及びその動作回路の熱が効率よく放散される。よって、放熱性の悪化に起因する発光波長のズレも回避され、動作安定性・信頼性に優れた光学素子搭載基板を実現することができる。   Therefore, according to these inventions, the alignment guide member projecting on the ceramic substrate side is fitted into the alignment hole of the optical waveguide or the optical fiber connector, thereby more positively and accurately. The optical axis of the optical element is aligned. Therefore, it is possible to realize an optical element mounting substrate that has a small light transmission loss and can sufficiently cope with high speed and high density. In addition, since a ceramic substrate having higher thermal conductivity than that of the resin substrate is used, the heat of the optical element and its operation circuit is efficiently dissipated. Therefore, the shift of the emission wavelength due to the deterioration of the heat dissipation property can be avoided, and an optical element mounting substrate excellent in operational stability and reliability can be realized.

光学素子搭載基板を構成するセラミック基板としては、配線基板に適した物理的、機械的特性を有する(例えば絶縁性や高熱伝導性などを有する)材料からなる基板が好適である。その好適なものの例を挙げると、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、ガラスセラミック等からなる基板がある。これらの中でもアルミナや窒化アルミニウムからなる基板を選択することが特に好ましい。   As the ceramic substrate constituting the optical element mounting substrate, a substrate made of a material having physical and mechanical properties suitable for a wiring substrate (for example, having insulating properties and high thermal conductivity) is preferable. Examples of suitable materials include substrates made of alumina, aluminum nitride, silicon nitride, boron nitride, beryllia, mullite, low-temperature fired glass ceramic, glass ceramic, and the like. Among these, it is particularly preferable to select a substrate made of alumina or aluminum nitride.

かかるセラミック基板は、絶縁層と導体層(金属配線層)とを備えたセラミック配線基板であることがよい。前記導体層は基板表面に形成されていてもよく、基板内部に形成されていてもよい。これらの導体層の層間接続を図るために、基板内部にビアホール導体が形成されていてもよい。なお、かかる導体層やビアホール導体は、例えば、金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、白金(Pt)、タングステン(W)、モリブデン(Mo)などからなる導電性金属ペーストを印刷または充填することにより形成される。そして、このような導体層には電気信号が流れるようになっている。なお、このようなセラミック配線基板に加えて、例えば、樹脂絶縁層と導体層とを交互に積層してなるビルドアップ層を、セラミック基板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。   Such a ceramic substrate is preferably a ceramic wiring substrate provided with an insulating layer and a conductor layer (metal wiring layer). The conductor layer may be formed on the substrate surface or may be formed inside the substrate. In order to achieve interlayer connection between these conductor layers, via hole conductors may be formed inside the substrate. For the conductor layer and via hole conductor, for example, a conductive metal paste made of gold (Au), silver (Ag), copper (Cu), platinum (Pt), tungsten (W), molybdenum (Mo), etc. is printed. Or it is formed by filling. An electric signal flows through such a conductor layer. In addition to such a ceramic wiring board, for example, it is allowed to use a build-up wiring board provided with a build-up layer formed by alternately laminating resin insulating layers and conductor layers on the ceramic substrate.

前記セラミック基板は主面を有するとともに、少なくとも前記主面側において開口する第1凹部を有している。従って、かかる第1凹部は主面側においてのみ開口する(即ち開口部を1つ有する)非貫通穴であってもよいほか、主面とは反対側の面側においても開口する(即ち開口部を2つ有する)貫通穴であっても構わない。第1凹部の大きさ、形状等については特に限定されず、後述する樹脂層が形成可能かつ位置合わせ用ガイド部材が支持可能な程度であればよい。   The ceramic substrate has a main surface and a first recess that opens at least on the main surface side. Accordingly, the first recess may be a non-through hole that opens only on the main surface side (that is, has one opening), and also opens on the surface side opposite to the main surface (that is, the opening). It may be a through hole. The size, shape, and the like of the first recess are not particularly limited as long as the resin layer described below can be formed and the alignment guide member can be supported.

前記光学素子はセラミック基板の主面上に1つまたは2つ以上搭載される。その搭載方法としては、例えば、ワイヤボンディングやフリップチップボンディング等の手法、異方導電性材料を用いた手法などを採用することができる。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、その光信号を光導波路または光ファイバコネクタの所定部位に向けて発光部から出射する機能を備えている。一方、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、光導波路または光ファイバコネクタの所定部位から出射された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。従って、発光素子の発光部や受光素子の受光部は、光導波路または光ファイバコネクタと互いの光軸を合わせた状態で光接続される。なお、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。このような光学素子(特に発光素子)は、動作回路によって動作される。光学素子及び動作回路は、例えば、セラミック基板に形成された導体層(金属配線層)を介して電気的に接続されている。   One or more optical elements are mounted on the main surface of the ceramic substrate. As the mounting method, for example, a method such as wire bonding or flip chip bonding, a method using an anisotropic conductive material, or the like can be employed. As an optical element (that is, light emitting element) having a light emitting portion, for example, a light emitting diode (LED), a semiconductor laser diode (LD), a surface emitting laser (Vertical Cavity Surface Emitting Laser; VCSEL), etc. Can be mentioned. These light emitting elements have a function of converting an input electrical signal into an optical signal and then emitting the optical signal from a light emitting unit toward a predetermined portion of an optical waveguide or an optical fiber connector. On the other hand, examples of the optical element having a light receiving portion (that is, a light receiving element) include a pin photodiode (pin PD) and an avalanche photodiode (APD). These light receiving elements have a function of causing an optical signal emitted from a predetermined portion of the optical waveguide or the optical fiber connector to be incident on the light receiving unit, converting the incident optical signal into an electric signal, and outputting the electric signal. Accordingly, the light-emitting portion of the light-emitting element and the light-receiving portion of the light-receiving element are optically connected with the optical waveguide or the optical fiber connector aligned with each other. The optical element may have both a light emitting part and a light receiving part. Suitable materials used for the optical element include, for example, Si, Ge, InGaAs, GaAsP, GaAlAs and the like. Such an optical element (particularly a light emitting element) is operated by an operation circuit. The optical element and the operation circuit are electrically connected through, for example, a conductor layer (metal wiring layer) formed on a ceramic substrate.

前記光導波路とは、光信号が伝搬する光路となるコア及びそのコアを取り囲むクラッドを有した板状またはフィルム状の部材を指し、例えば、ポリマ材料等からなる有機系の光導波路、石英ガラスや化合物半導体等からなる無機系の光導波路等がある。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。   The optical waveguide refers to a plate-like or film-like member having a core serving as an optical path through which an optical signal propagates and a clad surrounding the core. For example, an organic optical waveguide made of a polymer material, quartz glass, There are inorganic optical waveguides made of compound semiconductors and the like. As the polymer material, a photosensitive resin, a thermosetting resin, a thermoplastic resin, or the like can be selected. Specifically, a polyimide resin such as a fluorinated polyimide, an epoxy resin, a UV curable epoxy resin, a PMMA ( Polymethyl methacrylate), acrylic resins such as deuterated PMMA, deuterated fluorinated PMMA, polyolefin resins, and the like are suitable.

前記光ファイバコネクタとは、本来的には光ファイバ部同士を接続するための手段であるが、ここでは光ファイバ側と基板側とを接続するための手段として用いられる。なお、かかる光ファイバコネクタは、単心光ファイバコネクタであっても、多心光ファイバコネクタであってもよい。また、光ファイバコネクタは、基板側との接続を図るという本来的な機能に加えて、例えば光を反射して光路を変換する等といった付加的な機能を有していてもよい。   The optical fiber connector is essentially a means for connecting the optical fiber portions, but here, it is used as a means for connecting the optical fiber side and the substrate side. Such an optical fiber connector may be a single-core optical fiber connector or a multi-fiber optical fiber connector. The optical fiber connector may have an additional function of reflecting light and converting an optical path, for example, in addition to the original function of connecting to the substrate side.

前記樹脂層は前記第1凹部内に位置しており、具体的には第1凹部内の内側面上に位置している。前記樹脂層は、前記第1凹部よりも小径かつ少なくとも前記主面側において開口する第2凹部を有している。従って、第2凹部は主面側においてのみ開口する(即ち開口部を1つ有する)非貫通穴であってもよいほか、主面とは反対側の面側においても開口する(即ち開口部を2つ有する)貫通穴であっても構わない。第2凹部の大きさ、形状等については特に限定されず、後述する位置合わせ用ガイド部材を支持可能な程度であればよい。また、第1凹部の中心線と第2凹部の中心線とは、必ずしも合っていなくてよい。   The resin layer is located in the first recess, and specifically, located on the inner surface in the first recess. The resin layer has a second recess having a smaller diameter than the first recess and opening at least on the main surface side. Therefore, the second recess may be a non-through hole that opens only on the main surface side (that is, has one opening), and also opens on the surface side opposite to the main surface (that is, the opening portion is open). It may be a through hole. The size, shape, and the like of the second recess are not particularly limited as long as the alignment guide member described later can be supported. In addition, the center line of the first recess and the center line of the second recess do not necessarily match.

ここで前記第2凹部は精密加工穴であることが好ましい。精密加工穴であると、光軸合わせの際の基準となる位置合わせ用ガイド部材を、正しい位置にて支持することができるからである。   Here, the second recess is preferably a precision machined hole. This is because, if the hole is a precision machined hole, the alignment guide member serving as a reference for optical axis alignment can be supported at the correct position.

樹脂層を形成する樹脂としては特に限定されず、例えば、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、感光性樹脂などを用いることができる。熱硬化性樹脂の具体例としては、例えば、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、フッ素樹脂、ビスマレイミド樹脂、フェノール樹脂、ポリフェニレン樹脂、ポリオレフィン樹脂、フッ素樹脂等がある。この場合、硬化収縮量が少ない熱硬化性樹脂を選択することが好ましい。熱可塑性樹脂の具体例としては、例えば、ポリスルフォン(PSF)、ポリフェニルエーテル(PPE)、ポリフェニレンスルホン(PPS)、ポリエーテルスルフォン(PES)、ポリフェニレンサルファイド(PPES)等がある。   The resin for forming the resin layer is not particularly limited, and for example, a thermosetting resin, a thermoplastic resin, a photosensitive resin, or the like can be used. Specific examples of the thermosetting resin include an epoxy resin, a polyimide resin, a fluorine resin, a bismaleimide resin, a phenol resin, a polyphenylene resin, a polyolefin resin, and a fluorine resin. In this case, it is preferable to select a thermosetting resin having a small amount of curing shrinkage. Specific examples of the thermoplastic resin include polysulfone (PSF), polyphenyl ether (PPE), polyphenylene sulfone (PPS), polyether sulfone (PES), polyphenylene sulfide (PPES), and the like.

前記樹脂層は、樹脂以外にフィラーを含んでいてもよい。かかるフィラーとしては、樹脂などからなる有機フィラーや、セラミック、金属、ガラスなどからなる無機フィラーを挙げることができる。この場合、加工容易性の観点からすれば、有機フィラーを選択することが比較的有利である。セラミック基板との熱膨張係数の整合等の観点からすれば、無機フィラーを選択することが比較的有利である。つまり、無機フィラーを含んだ樹脂層の場合、セラミック基板と熱膨張係数が整合する結果、セラミック基板との界面(即ち第1凹部の内壁面との界面)にクラック等が起こりにくくなり、その部分の信頼性が向上する。ゆえに、位置合わせ用ガイド部材の支持強度が向上する。また、樹脂層に位置合わせ用ガイド部材を支持させた場合でも、その位置合わせ用ガイド部材の位置精度が低下しにくくなる。   The resin layer may contain a filler in addition to the resin. Examples of such fillers include organic fillers made of resin and the like, and inorganic fillers made of ceramic, metal, glass and the like. In this case, from the viewpoint of ease of processing, it is relatively advantageous to select an organic filler. From the viewpoint of matching the thermal expansion coefficient with the ceramic substrate, it is relatively advantageous to select the inorganic filler. That is, in the case of a resin layer containing an inorganic filler, the thermal expansion coefficient matches with that of the ceramic substrate, so that cracks or the like are unlikely to occur at the interface with the ceramic substrate (ie, the interface with the inner wall surface of the first recess). Reliability is improved. Therefore, the support strength of the alignment guide member is improved. Further, even when the alignment guide member is supported on the resin layer, the positional accuracy of the alignment guide member is not easily lowered.

さらに前記樹脂層は、前記樹脂層を構成する樹脂よりも熱伝導性の高い無機フィラーを含んでいることがよい。この場合には樹脂層の熱伝導性が向上することにより、ひいては光学素子搭載基板全体の放熱性が向上するからである。また、前記第2凹部を加工形成する際に樹脂層にて熱が発生したとしても、その熱を樹脂層を介してセラミック基板側に逃がすことができるからである。   Further, the resin layer preferably contains an inorganic filler having higher thermal conductivity than the resin constituting the resin layer. This is because in this case, the heat conductivity of the resin layer is improved, thereby improving the heat dissipation of the entire optical element mounting substrate. Further, even if heat is generated in the resin layer when the second recess is processed and formed, the heat can be released to the ceramic substrate side through the resin layer.

前記無機フィラーとして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、窒化ほう素、シリカ、窒化珪素、炭化珪素、マグネシア、ベリリア、チタニアなどを挙げることができる。また、前記無機フィラーとして好適な金属材料としては、例えば、金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、白金(Pt)、タングステン(W)、モリブデン(Mo)などを挙げることができる。   Examples of the ceramic material suitable as the inorganic filler include alumina, aluminum nitride, boron nitride, silica, silicon nitride, silicon carbide, magnesia, beryllia, and titania. Examples of the metal material suitable as the inorganic filler include gold (Au), silver (Ag), copper (Cu), platinum (Pt), tungsten (W), and molybdenum (Mo). .

前記位置合わせ用ガイド部材は、前記第2凹部に嵌合されることで樹脂層(セラミック基板)に支持される。このような支持状態において、位置合わせ用ガイド部の一部はセラミック基板の主面側にて突出する。ここで位置合わせ用ガイド部材の形状については特に限定されないが、例えばピン状のもの(ガイドピン)が好ましく、その材料としてはある程度硬質な金属がよい。また、位置合わせ用ガイド部材の直径(特にセラミック基板の主面側にて突出する部分の直径)については、前記光導波路または前記光ファイバコネクタの有する位置合わせ穴と嵌合できるように、当該位置合わせ穴とほぼ同径である必要がある。   The alignment guide member is supported by the resin layer (ceramic substrate) by being fitted into the second recess. In such a support state, a part of the alignment guide part protrudes on the main surface side of the ceramic substrate. Here, the shape of the alignment guide member is not particularly limited, but, for example, a pin-shaped member (guide pin) is preferable, and a material that is hard to some extent is preferable. The diameter of the alignment guide member (particularly, the diameter of the portion protruding on the main surface side of the ceramic substrate) is adjusted so that the alignment guide member can be fitted in the alignment hole of the optical waveguide or the optical fiber connector. The diameter should be almost the same as the matching hole.

また、前記位置合わせ用ガイド部材の数については特に限定されないが、位置合わせ精度の向上及び固定強度の向上という観点からすると、単数よりは複数であることがよい。位置合わせ用ガイド部材を複数とした場合には、さらにそれらを光学素子に近接させて配置することがよく、特に発光部または受光部を挟むようにしてその両側に配置することがよい。   Further, the number of the alignment guide members is not particularly limited. However, from the viewpoint of improving alignment accuracy and fixing strength, it is preferable that the number of alignment guide members is more than one. When a plurality of alignment guide members are provided, they are preferably arranged close to the optical element, and particularly preferably arranged on both sides of the light emitting part or the light receiving part.

また、上記課題を解決するための別の手段としては、主面を有するとともに、少なくとも前記主面側において開口する第1凹部を有するセラミック基板と、前記セラミック基板の主面上に搭載され、発光部及び受光部のうちの少なくとも一方を有し、光導波路または光ファイバコネクタと光軸を合わせた状態で光学的に接続されるべき光学素子と、前記第1凹部内に位置し、前記第1凹部よりも小径かつ少なくとも前記主面側において開口する第2凹部を有する樹脂層と、前記第2凹部に嵌合されることで支持され、前記セラミック基板の前記主面側にてその一部が突出し、前記光導波路または前記光ファイバコネクタの有する位置合わせ穴に対して嵌合可能な位置合わせ用ガイド部材とを備える光学素子搭載基板の製造方法において、穴加工を行うことによりセラミック未焼結体に前記第1凹部を形成する第1穴明け工程と、前記セラミック未焼結体を焼結させて前記セラミック基板とする焼成工程と、前記第1凹部内に前記樹脂層を設ける樹脂層配設工程と、前記樹脂層配設工程後に穴加工を行うことにより前記樹脂層に前記第2凹部を形成する第2穴明け工程と、前記第2凹部に前記位置合わせ用ガイド部材を支持させるガイド部材取付工程とを含むことを特徴とする光学素子搭載基板の製造方法、がある。なお、この課題解決手段において「光導波路」「光ファイバコネクタ」という部材は、光学素子搭載基板とは別体で構成された部材であって、光学素子搭載基板と位置合わせされる対象物であるため、いずれも必須構成要素ではない。   Further, as another means for solving the above problems, a ceramic substrate having a main surface and having a first recess opening at least on the main surface side, and mounted on the main surface of the ceramic substrate, emits light. An optical element that has at least one of a light receiving portion and a light receiving portion, and is optically connected in a state where the optical axis is aligned with the optical waveguide or the optical fiber connector, and is located in the first recess, the first recess A resin layer having a second recess having a diameter smaller than that of the recess and opening at least on the main surface side is supported by being fitted to the second recess, and a part of the resin layer is supported on the main surface side of the ceramic substrate. In the manufacturing method of the optical element mounting substrate, the method includes: an alignment guide member that protrudes and can be fitted into the alignment hole of the optical waveguide or the optical fiber connector. A first drilling step for forming the first recess in the ceramic unsintered body, a firing step for sintering the ceramic unsintered body to form the ceramic substrate, and in the first recess A resin layer disposing step of providing the resin layer, a second drilling step of forming the second recess in the resin layer by drilling after the resin layer disposing step, and the position in the second recess And a guide member mounting step for supporting the alignment guide member. In this problem solving means, the members “optical waveguide” and “optical fiber connector” are members formed separately from the optical element mounting substrate, and are objects to be aligned with the optical element mounting substrate. Therefore, none is an essential component.

従って、本発明によれば、上記構成を有する光学素子搭載基板を確実にかつ低コストで製造することができる。   Therefore, according to the present invention, the optical element mounting substrate having the above-described configuration can be manufactured reliably and at low cost.

また、上記課題を解決するための別の手段としては、光導波路と、主面を有するとともに、少なくとも前記主面側において開口する第1凹部を有するセラミック基板と、前記セラミック基板の主面上に搭載され、発光部及び受光部のうちの少なくとも一方を有し、前記光導波路と光軸を合わせた状態で光学的に接続される光学素子と、前記第1凹部内に位置し、前記第1凹部よりも小径かつ少なくとも前記主面側において開口する第2凹部を有する樹脂層と、前記第2凹部に嵌合されることで支持され、前記セラミック基板の前記主面側にてその一部が突出し、前記光導波路の有する位置合わせ穴に対して嵌合可能な位置合わせ用ガイド部材とを備える光導波路付き光学素子搭載基板の製造方法において、前記光導波路に前記位置合わせ穴を形成する位置合わせ穴形成工程と、穴加工を行うことによりセラミック未焼結体に前記第1凹部を形成する第1穴明け工程と、前記セラミック未焼結体を焼結させて前記セラミック基板とする焼成工程と、前記第1凹部内に前記樹脂層を設ける樹脂層配設工程と、前記樹脂層配設工程後に穴加工を行うことにより前記樹脂層に前記第2凹部を形成する第2穴明け工程と、前記第2凹部に前記位置合わせ用ガイド部材を支持させるガイド部材取付工程と、前記位置合わせ用ガイド部材を前記位置合わせ穴に対して嵌合させることにより、前記光導波路及び前記光学素子の光軸を位置合わせする位置合わせ工程とを含むことを特徴とする光導波路付き光学素子搭載基板の製造方法、がある。   Further, as another means for solving the above problems, an optical waveguide, a ceramic substrate having a main surface and having a first recess opened at least on the main surface side, and on the main surface of the ceramic substrate An optical element mounted and having at least one of a light emitting part and a light receiving part, optically connected in a state where the optical axis is aligned with the optical waveguide, and located in the first recess, the first recess A resin layer having a second recess having a diameter smaller than that of the recess and opening at least on the main surface side is supported by being fitted to the second recess, and a part of the resin layer is supported on the main surface side of the ceramic substrate. In the method of manufacturing an optical element mounting substrate with an optical waveguide, which includes a positioning guide member that protrudes and can be fitted into an alignment hole of the optical waveguide, the alignment hole is formed in the optical waveguide. An alignment hole forming step, a first drilling step of forming the first recess in the ceramic unsintered body by drilling, and sintering the ceramic unsintered body to form the ceramic substrate. A firing step, a resin layer disposing step for providing the resin layer in the first recess, and a second hole for forming the second recess in the resin layer by performing hole processing after the resin layer disposing step. A dawn step; a guide member attaching step for supporting the alignment guide member in the second recess; and fitting the alignment guide member into the alignment hole, thereby allowing the optical waveguide and the optical And a method of manufacturing an optical element mounting substrate with an optical waveguide, which includes an alignment step of aligning the optical axis of the element.

また、上記課題を解決するための別の手段としては、光ファイバコネクタと、主面を有するとともに、少なくとも前記主面側において開口する第1凹部を有するセラミック基板と、前記セラミック基板の主面上に搭載され、発光部及び受光部のうちの少なくとも一方を有し、前記光ファイバコネクタと光軸を合わせた状態で光学的に接続される光学素子と、前記第1凹部内に位置し、前記第1凹部よりも小径かつ少なくとも前記主面側において開口する第2凹部を有する樹脂層と、前記第2凹部に嵌合されることで支持され、前記セラミック基板の前記主面側にてその一部が突出し、前記光ファイバコネクタの有する位置合わせ穴に対して嵌合可能な位置合わせ用ガイド部材とを備える光ファイバコネクタ付き光学素子搭載基板の製造方法において、前記光ファイバコネクタに前記位置合わせ穴を形成する位置合わせ穴形成工程と、穴加工を行うことによりセラミック未焼結体に前記第1凹部を形成する第1穴明け工程と、前記セラミック未焼結体を焼結させて前記セラミック基板とする焼成工程と、前記第1凹部内に前記樹脂層を設ける樹脂層配設工程と、前記樹脂層配設工程後に穴加工を行うことにより前記樹脂層に前記第2凹部を形成する第2穴明け工程と、前記第2凹部に前記位置合わせ用ガイド部材を支持させるガイド部材取付工程と、前記位置合わせ用ガイド部材を前記位置合わせ穴に対して嵌合させることにより、前記光ファイバコネクタ及び前記光学素子の光軸を位置合わせする位置合わせ工程とを含むことを特徴とする光ファイバコネクタ付き光学素子搭載基板の製造方法、がある。   Further, as another means for solving the above problems, an optical fiber connector, a ceramic substrate having a main surface and having a first recess opened at least on the main surface side, and on the main surface of the ceramic substrate An optical element that has at least one of a light emitting part and a light receiving part and is optically connected in a state in which the optical axis is aligned with the optical fiber connector, and is located in the first recess, A resin layer having a second recess having a smaller diameter than the first recess and opening at least on the main surface side is supported by being fitted to the second recess, and one of the resin layers is supported on the main surface side of the ceramic substrate. A method of manufacturing an optical element mounting substrate with an optical fiber connector, the portion projecting, and an alignment guide member that can be fitted into an alignment hole of the optical fiber connector An alignment hole forming step for forming the alignment hole in the optical fiber connector; a first drilling step for forming the first recess in the ceramic unsintered body by performing hole processing; A firing step of sintering a sintered body to form the ceramic substrate, a resin layer disposing step of providing the resin layer in the first recess, and a hole processing after the resin layer disposing step. A second drilling step for forming the second recess in the layer; a guide member attaching step for supporting the alignment guide member in the second recess; and the alignment guide member with respect to the alignment hole. An optical element mounting substrate with an optical fiber connector, comprising: an alignment step of aligning an optical axis of the optical fiber connector and the optical element by fitting Manufacturing method, there is.

以下、上記構成の光学素子搭載基板の製造方法を工程に沿って説明する。   Hereinafter, the manufacturing method of the optical element mounting substrate having the above-described configuration will be described along the steps.

位置合わせ穴形成工程では、前記光導波路または前記光ファイバコネクタに前記位置合わせ穴を形成する。ここで、位置合わせ穴形成工程における穴加工の方法としては周知の技術を採用することができ、具体例としては、ドリル加工、パンチ加工、エッチング加工、レーザ加工などがある。ただし、低コストという観点からすると、ドリル加工やパンチ加工といった機械的加工が好ましい。また、ここで行われる穴加工は、例えば精密ドリルなどを用いた精密穴加工であることがより好ましい。このような加工法によって位置合わせ穴を形成しておけば、高い精度で光軸合わせを行うことができるからである。なお、位置合わせ穴は、前記光導波路または前記光ファイバコネクタの表裏両面に開口する貫通穴であってもよいほか、裏面側のみにて開口する非貫通穴であってもよい。また、位置合わせ穴形成工程後に、必要に応じて仕上げ加工を行うことにより位置合わせ穴の穴径を微調整してもよい。   In the alignment hole forming step, the alignment hole is formed in the optical waveguide or the optical fiber connector. Here, a well-known technique can be employed as a hole machining method in the alignment hole forming step, and specific examples include drilling, punching, etching, and laser machining. However, from the viewpoint of low cost, mechanical processing such as drilling or punching is preferable. Moreover, it is more preferable that the hole processing performed here is a precision hole processing using a precision drill etc., for example. This is because if the alignment hole is formed by such a processing method, the optical axis can be aligned with high accuracy. The alignment hole may be a through hole that opens on both the front and back surfaces of the optical waveguide or the optical fiber connector, or may be a non-through hole that opens only on the back surface side. Further, after the alignment hole forming step, the hole diameter of the alignment hole may be finely adjusted by performing finishing as necessary.

第1穴明け工程では、穴加工を行うことによりセラミック未焼結体に前記第1凹部を形成する。未焼結のセラミック材料に対して穴加工を行う理由は、以下のとおりである。即ち、セラミック材料は完全に焼結すると極めて硬くなる性質があるため、加工が難しくなり、加工コストも高くなる。これに対して、それほど硬くない未焼結状態のセラミック材料に対する穴加工は、比較的簡単にかつ低コストで行うことが可能だからである。ここで、第1穴明け工程における穴加工の方法としては周知の技術を採用することができ、具体例としては、ドリル加工、パンチ加工、レーザ加工などがある。ただし、低コストという観点からすると、ドリル加工やパンチ加工といった機械的加工が好ましく、特にはパンチ加工が好ましい。   In the first drilling step, the first recess is formed in the ceramic green body by drilling. The reason for drilling the unsintered ceramic material is as follows. That is, since ceramic materials have the property of becoming extremely hard when completely sintered, processing becomes difficult and processing costs increase. On the other hand, it is because drilling a ceramic material in a green state that is not so hard can be performed relatively easily and at low cost. Here, a well-known technique can be adopted as the hole drilling method in the first drilling step, and specific examples include drilling, punching, and laser processing. However, from the viewpoint of low cost, mechanical processing such as drilling or punching is preferable, and punching is particularly preferable.

前記第1穴明け工程では、前記焼成工程を経た時点における前記第1凹部の内径が、前記第2凹部の内径及び前記位置合わせ用ガイド部材の直径よりも大きくなるように設定して、前記第1凹部の穴加工を行うことが好ましい。その理由は、セラミックは焼成工程を経ることで収縮し、それに伴って第1凹部も小径化しかつ位置ズレするため、それを計算に入れて第1凹部を大きめに形成しておく必要があるからである。   In the first drilling step, the inner diameter of the first recess at the time of passing through the firing step is set to be larger than the inner diameter of the second recess and the diameter of the alignment guide member, It is preferable to perform hole processing of one recess. The reason is that the ceramic shrinks through the firing process, and the first recess is also reduced in diameter and displaced accordingly. Therefore, it is necessary to make the first recess larger in the calculation. It is.

続く焼成工程では、前記セラミック未焼結体を高温で加熱することにより焼結させて、セラミック基板とする。この時点でセラミックは硬質化する。焼成温度や焼成時間等については、選択したセラミックの種類に応じて適宜設定される。   In the subsequent firing step, the ceramic green body is sintered at a high temperature to form a ceramic substrate. At this point, the ceramic hardens. The firing temperature, firing time, etc. are appropriately set according to the type of ceramic selected.

続く樹脂層配設工程では、前記第1凹部内に前記樹脂層を設ける。第1凹部内に樹脂層を設ける手法としては特に限定されないが、例えば、前記第1凹部内に未硬化状態の樹脂材料を充填した後、その樹脂材料を硬化させること等が好ましい。この方法によれば、第1凹部と樹脂層との間に隙間がなくなり、第1凹部の内壁面に対する樹脂層の密着性がよくなる。よって、第1凹部内に樹脂層を確実に保持することができ、ひいてはセラミック基板に位置合わせ用ガイド部材を確実に保持することができる。   In the subsequent resin layer disposing step, the resin layer is provided in the first recess. The method of providing the resin layer in the first recess is not particularly limited. For example, it is preferable to cure the resin material after filling the first recess with an uncured resin material. According to this method, there is no gap between the first recess and the resin layer, and the adhesion of the resin layer to the inner wall surface of the first recess is improved. Therefore, the resin layer can be reliably held in the first recess, and the alignment guide member can be reliably held on the ceramic substrate.

例えば、熱硬化性樹脂を選択した場合には充填後に加熱して前記樹脂材料を硬化させるようにし、感光性樹脂を選択した場合には充填後に紫外線を照射して前記樹脂材料を硬化させるようにする。樹脂材料の充填は例えば印刷等の手法により行うことができる。また、前記樹脂材料として、各種のフィラーを含む未硬化状態の樹脂材料を用いてもよく、前記樹脂層を構成する樹脂よりも熱伝導性の高い無機フィラーを含む未硬化状態の樹脂材料を用いてもよい。その理由は上述したとおりである。さらに、未硬化状態の樹脂材料の充填を伴わない方法、例えば、完全硬化状態のまたはある程度硬化した状態の樹脂成形体を第1凹部内に嵌め込む、といった方法などを採用してもよい。   For example, when a thermosetting resin is selected, the resin material is cured by heating after filling. When a photosensitive resin is selected, the resin material is cured by irradiating with ultraviolet rays after filling. To do. The filling of the resin material can be performed by a technique such as printing. Further, as the resin material, an uncured resin material containing various fillers may be used, and an uncured resin material containing an inorganic filler having higher thermal conductivity than the resin constituting the resin layer is used. May be. The reason is as described above. Furthermore, a method that does not involve filling with an uncured resin material, for example, a method in which a resin molded body in a completely cured state or a state of being cured to some extent is fitted into the first recess may be employed.

ここで、必要に応じて、セラミック基板の少なくとも主面側を研磨して第1凹部の開口部から突出している余剰の樹脂層や、セラミック基板の表面に付着している樹脂層を除去する研磨工程を行ってもよい。この工程を行うと、セラミック基板の主面における凹凸が解消されて平坦化する。それゆえ、後の工程において光学素子をセラミック基板の主面に対して平行に搭載することができる。このことは光軸合わせの精度を高めるうえで好ましい。即ち、光学素子がセラミック基板の主面に対して平行ではなく傾いていると、光軸が合いにくくなるからである。   Here, if necessary, polishing is performed to polish at least the main surface side of the ceramic substrate to remove the excess resin layer protruding from the opening of the first recess and the resin layer adhering to the surface of the ceramic substrate. You may perform a process. When this step is performed, the unevenness on the main surface of the ceramic substrate is eliminated and the ceramic substrate is flattened. Therefore, the optical element can be mounted in parallel to the main surface of the ceramic substrate in a later process. This is preferable for improving the accuracy of optical axis alignment. That is, if the optical element is inclined rather than parallel to the main surface of the ceramic substrate, it is difficult to align the optical axis.

続く第2穴明け工程では、前記樹脂層配設工程後に穴加工を行うことにより前記樹脂層に前記第2凹部を形成する。第2穴明け工程における穴加工の方法としては周知の技術を採用することができるが、この場合には精密穴加工を行うことが望ましい。このような加工法によって第2凹部を形成しておけば、光軸合わせの際の基準となる位置合わせ用ガイド部材を、所望とする正しい位置にて支持することができるからである。精密穴加工の具体的手法としては、ドリル加工、パンチ加工、レーザ加工などがあるが、コスト性などを考慮すると精密ドリルを使用したドリル加工が最も好ましい。なお、第2穴明け工程後に上記の研磨工程を行うようにしてもよく、この場合には第2穴明け工程によって発生したバリ等を確実に除去することができる。   In the subsequent second drilling step, the second recess is formed in the resin layer by performing hole processing after the resin layer disposing step. As a method of drilling in the second drilling step, a well-known technique can be adopted. In this case, it is desirable to perform precision drilling. This is because if the second concave portion is formed by such a processing method, the alignment guide member serving as a reference for optical axis alignment can be supported at a desired correct position. Specific methods for precision hole drilling include drilling, punching, and laser processing. In consideration of cost and the like, drilling using a precision drill is most preferable. In addition, you may make it perform said grinding | polishing process after a 2nd drilling process, In this case, the burr | flash etc. which were generated by the 2nd drilling process can be removed reliably.

また、第2穴明け工程後に、必要に応じて仕上げ加工を行うことにより穴径を微調整してもよい。なお、樹脂層を半硬化させた状態で第2穴明け工程を行った後、樹脂層を完全に硬化させてから前記仕上げ加工を行うようにしてもよい。   Moreover, you may finely adjust a hole diameter by performing a finishing process as needed after a 2nd drilling process. In addition, after performing a 2nd drilling process in the state which semi-hardened the resin layer, you may make it perform the said finishing process, after hardening a resin layer completely.

なお、樹脂層配設工程を行った後に第2穴明け工程を行う上記手法に代えて、例えば、以下のように樹脂層配設工程及び第2穴明け工程を同時に行う手法を採用してもよい。具体的には、まず、第1凹部内にスペーサ部材を配置する。スペーサ部材の好適例としては、例えば、ピンを有する金型などがある。前記ピンは位置合わせ用ガイド部材の形状に対応した形状を有している。この場合、金型と基板とは互いに高精度に位置合わせされるべきである。この状態で、未硬化の樹脂材料を充填しかつ硬化させた後、スペーサ部材を除去する。そしてこの手法によれば、第2凹部を有する樹脂層を、極めて低コストで形成することができる。   Instead of the above method of performing the second drilling step after performing the resin layer arranging step, for example, a method of simultaneously performing the resin layer arranging step and the second drilling step as follows may be adopted. Good. Specifically, first, a spacer member is disposed in the first recess. As a suitable example of the spacer member, for example, there is a mold having pins. The pin has a shape corresponding to the shape of the alignment guide member. In this case, the mold and the substrate should be aligned with high accuracy. In this state, after filling and curing the uncured resin material, the spacer member is removed. According to this technique, the resin layer having the second recess can be formed at a very low cost.

そして、ガイド部材取付工程にて前記第2凹部に前記位置合わせ用ガイド部材を支持させた後、位置合わせ用ガイド部材を前記位置合わせ穴に対して嵌合させる。即ち、かかる位置合わせ工程により前記光導波路及び前記光学素子の光軸を位置合わせすれば、所望の光導波路付き光学素子搭載基板を得ることができる。また、かかる位置合わせ工程により、前記光ファイバコネクタ及び前記光学素子の光軸を位置合わせすれば、所望の光ファイバコネクタ付き光学素子搭載基板を得ることができる。   Then, after the positioning guide member is supported by the second recess in the guide member mounting step, the positioning guide member is fitted into the positioning hole. That is, if the optical axes of the optical waveguide and the optical element are aligned by the alignment step, a desired optical element mounting substrate with an optical waveguide can be obtained. Further, if the optical axes of the optical fiber connector and the optical element are aligned by the alignment step, a desired optical element mounting substrate with an optical fiber connector can be obtained.

なお、樹脂層配設工程、第2穴明け工程及びガイド部材取付工程を順番に行う上記手法に代えて、例えば、以下のように樹脂層配設工程及びガイド部材取付工程を同時に行う手法を採用してもよい。具体的には、まず、第1凹部内に位置合わせ用ガイド部材の一部を挿入した状態で保持する。この場合には、位置合わせ用ガイド部材を高精度に位置合わせしておくことが望ましい。また、複数の位置合わせ用ガイド部材をガイド部材保持治具などを用いて一時的に保持固定することがより好適である。次に、この状態で第1凹部内に未硬化の樹脂材料を充填しかつ硬化させる。その結果、第2凹部を有する樹脂層が設けられると同時に、第2凹部に位置合わせ用ガイド部材を支持させることができる。上記ガイド部材保持治具は樹脂の硬化後に除去される。そしてこの手法も低コスト化に極めて有利である。   Instead of the above-described method of sequentially performing the resin layer disposing step, the second drilling step, and the guide member attaching step, for example, a method of simultaneously performing the resin layer disposing step and the guide member attaching step is adopted as follows. May be. Specifically, first, a part of the alignment guide member is held in the first recess. In this case, it is desirable to align the alignment guide member with high accuracy. It is more preferable to temporarily hold and fix a plurality of alignment guide members using a guide member holding jig or the like. Next, in this state, an uncured resin material is filled in the first recess and cured. As a result, the alignment guide member can be supported by the second recess while the resin layer having the second recess is provided. The guide member holding jig is removed after the resin is cured. This method is also extremely advantageous for cost reduction.

また、上記課題を解決するための別の手段としては、光伝送機能、集光機能及び光反射機能のうちの少なくとも1つを有し、光部品側位置合わせ凹部を有する光部品と、基板側位置合わせ凹部を有する基板と、前記基板上に搭載され、発光部及び受光部のうちの少なくとも一方を有し、前記光部品と光軸を合わせた状態で光学的に接続されるべき光学素子と、前記光部品側位置合わせ凹部及び前記基板側位置合わせ凹部に対して嵌合可能な位置合わせ用ガイド部材とを備えることを特徴とする光部品付き光学素子搭載基板がある。   Further, as another means for solving the above-mentioned problem, there is provided an optical component having at least one of an optical transmission function, a condensing function, and a light reflection function and having an optical component side alignment recess, and a substrate side A substrate having an alignment recess; and an optical element that is mounted on the substrate and has at least one of a light emitting unit and a light receiving unit, and is optically connected in a state where an optical axis is aligned with the optical component. There is an optical element mounting substrate with an optical component, comprising: an alignment guide member that can be fitted to the optical component side alignment recess and the substrate side alignment recess.

上記課題を解決するためのさらに別の手段としては、基板側位置合わせ凹部を有する基板と、前記基板上に搭載され、発光部及び受光部のうちの少なくとも一方を有し、光伝送機能、集光機能及び光反射機能のうちの少なくとも1つを有する光部品と光軸を合わせた状態で光学的に接続されるべき光学素子と、前記基板側位置合わせ凹部に嵌合されることで支持され、前記光部品の有する光部品側位置合わせ凹部に対して嵌合可能な位置合わせ用ガイド部材とを備えることを特徴とする光学素子搭載基板がある。   As another means for solving the above-mentioned problems, there is provided a substrate having a substrate-side alignment recess, and at least one of a light emitting unit and a light receiving unit mounted on the substrate, and having an optical transmission function, a collecting unit, and the like. An optical element to be optically connected with an optical axis aligned with an optical component having at least one of an optical function and a light reflecting function, and supported by being fitted into the substrate side alignment recess. There is an optical element mounting substrate comprising an alignment guide member that can be fitted into an optical component side alignment recess of the optical component.

従って、これらの発明によると、位置合わせ用ガイド部材が、光部品側位置合わせ凹部及び基板側位置合わせ凹部の双方に対して嵌合することで、より積極的にかつ高い精度で光部品と光学素子との光軸が合った状態となる。ゆえに、光の伝送ロスが小さく、高速度化・高密度化等に十分に対応しうる光学素子搭載基板を実現することができる。   Therefore, according to these inventions, the alignment guide member is fitted to both the optical component-side alignment recess and the substrate-side alignment recess, so that the optical component and the optical are more positively and highly accurate. The optical axis is aligned with the element. Therefore, it is possible to realize an optical element mounting substrate that has a small light transmission loss and can sufficiently cope with high speed and high density.

ここで、光部品とは、光伝送機能、集光機能及び光反射機能のうちの少なくとも1つを有する部品を指す。具体例を挙げると、光伝送機能を有する光部品としては、例えば光導波路や光ファイバなどがある。なお、光導波路を支持する基材も、光伝送機能を有する光部品に該当する。光ファイバと光ファイバを支持する光ファイバコネクタとからなる光部品も、光伝送機能を有する光部品に該当する。集光機能を有する光部品としては、例えばマイクロレンズアレイ等に代表されるレンズ部品などがある。光反射機能を有する光部品としては、例えば光路変換部品などがある。なお、光路変換部が形成された光ファイバコネクタは、光反射機能を有する光部品であるということができる。光路変換部が形成された光導波路は、光伝送機能及び光反射機能を有する光部品であるということができる。   Here, the optical component refers to a component having at least one of an optical transmission function, a condensing function, and a light reflecting function. As a specific example, examples of the optical component having an optical transmission function include an optical waveguide and an optical fiber. In addition, the base material which supports an optical waveguide also corresponds to the optical component which has an optical transmission function. An optical component including an optical fiber and an optical fiber connector that supports the optical fiber also corresponds to an optical component having an optical transmission function. Examples of the optical component having a condensing function include a lens component represented by a microlens array. As an optical component having a light reflection function, for example, there is an optical path conversion component. In addition, it can be said that the optical fiber connector in which the optical path changing part is formed is an optical component having a light reflecting function. It can be said that the optical waveguide in which the optical path conversion unit is formed is an optical component having an optical transmission function and an optical reflection function.

前記光部品側位置合わせ凹部及び前記基板側位置合わせ凹部は、1つの面においてのみ開口する(即ち開口部を1つ有する)非貫通穴であってもよいほか、2つの面において開口する(即ち開口部を2つ有する)貫通穴であっても構わない。ただし、3つ以上の部品を積層配置して固定するような場合、内層に位置する部品については、その位置合わせ凹部を貫通穴としておくことが望ましい。   The optical component-side alignment recess and the substrate-side alignment recess may be non-through holes that open only on one surface (that is, have one opening) or open on two surfaces (that is, It may be a through hole having two openings. However, when three or more components are arranged and fixed, it is desirable that the alignment concave portion be a through hole for the component located in the inner layer.

光部品がレンズ部品である場合、そのレンズ部品には光部品側位置合わせ凹部が直接的に形成されていてもよいが、別体の部材を介して間接的に形成されていることがより好ましい。具体的には、別体にて構成されたレンズ支持体にレンズ部品を支持させ、そのレンズ支持体に光部品側位置合わせ凹部を形成することがよい。このような構成であると、低コスト化を達成することができる。また、レンズ支持体は例えば樹脂や金属等により形成可能であるが、精密加工が容易であるという観点から、特に樹脂を選択することが好ましい。   When the optical component is a lens component, the optical component-side alignment concave portion may be directly formed on the lens component, but it is more preferable that the optical component is indirectly formed through a separate member. . Specifically, it is preferable to support the lens component on a lens support body configured separately, and to form an optical component side alignment recess on the lens support body. With such a configuration, cost reduction can be achieved. The lens support can be formed of, for example, a resin or metal, but it is particularly preferable to select a resin from the viewpoint of easy precision processing.

前記基板としては金属、樹脂またはセラミックからなる基板が使用可能であるが、特にセラミックからなる基板が好ましい。かかるセラミック基板の好適例としては、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、ガラスセラミック等からなる基板を挙げることができる。これらの中でもアルミナや窒化アルミニウムからなる基板を選択することが特に好ましい。   As the substrate, a substrate made of metal, resin or ceramic can be used, and a substrate made of ceramic is particularly preferable. Preferable examples of such a ceramic substrate include substrates made of alumina, aluminum nitride, silicon nitride, boron nitride, beryllia, mullite, low-temperature fired glass ceramic, glass ceramic and the like. Among these, it is particularly preferable to select a substrate made of alumina or aluminum nitride.

[第1の実施の形態] [First Embodiment]

以下、本発明を具体化した第1の実施形態の光導波路付き光学素子搭載基板10(光部品付き光学素子搭載基板)を、図1〜図13に基づき詳細に説明する。   Hereinafter, an optical element mounting substrate 10 with an optical waveguide (an optical element mounting substrate with an optical component) according to a first embodiment embodying the present invention will be described in detail with reference to FIGS.

図1,図2に示されるように、本実施形態の光学素子搭載基板10を構成するセラミック基板11は、上面12(主面)及び下面13を有する略矩形状の板部材である。かかるセラミック基板11はいわゆる多層配線基板であって、上面12(主面)、下面13、内層に図示しない金属配線層を備えている。このセラミック基板11はビアホール導体(図示略)も備えており、層の異なる金属配線層同士はビアホール導体を介して層間接続されている。   As shown in FIGS. 1 and 2, the ceramic substrate 11 constituting the optical element mounting substrate 10 of this embodiment is a substantially rectangular plate member having an upper surface 12 (main surface) and a lower surface 13. The ceramic substrate 11 is a so-called multilayer wiring substrate, and includes a metal wiring layer (not shown) on the upper surface 12 (main surface), the lower surface 13 and the inner layer. The ceramic substrate 11 also includes a via-hole conductor (not shown), and metal wiring layers having different layers are connected to each other through the via-hole conductor.

図2においてセラミック基板11の上面12の左端には、光学素子(発光素子)の一種であるVCSEL14(光学素子)が、発光面を上方に向けた状態で搭載されている。このVCSEL14は、一列に並べられた複数(ここでは4つ)の発光部15を発光面内に有している。従って、これらの発光部15は、セラミック基板11の上面12に対して直交する方向(即ち図2の上方向)に、所定波長のレーザ光を出射するようになっている。一方、図2においてセラミック基板11の上面12の右端には、光学素子(受光素子)の一種であるフォトダイオード16が、受光面を上方に向けた状態で搭載されている。このフォトダイオード16は、一列に並べられた複数(ここでは4つ)の受光部17を受光面内に有している。従って、これらの受光部17は、図2の上側から下側に向かうレーザ光を受けやすいような構成となっている。   In FIG. 2, a VCSEL 14 (optical element), which is a kind of optical element (light emitting element), is mounted on the left end of the upper surface 12 of the ceramic substrate 11 with the light emitting surface facing upward. The VCSEL 14 has a plurality of (here, four) light emitting units 15 arranged in a line in the light emitting surface. Accordingly, these light emitting portions 15 emit laser light having a predetermined wavelength in a direction orthogonal to the upper surface 12 of the ceramic substrate 11 (that is, the upward direction in FIG. 2). On the other hand, in FIG. 2, a photodiode 16 which is a kind of optical element (light receiving element) is mounted on the right end of the upper surface 12 of the ceramic substrate 11 with the light receiving surface facing upward. The photodiode 16 has a plurality of (here, four) light receiving portions 17 arranged in a line in the light receiving surface. Therefore, these light receiving portions 17 are configured to easily receive laser light from the upper side to the lower side in FIG.

なお、フォトダイオード16及びVCSEL14は、セラミック基板11の上面12の金属配線層上にそれぞれ接合されている。特にVCSEL14は、セラミック基板11の上面12に搭載された図示しない動作回路用ICに対し、前記金属配線層を介して電気的に接続されている。   Note that the photodiode 16 and the VCSEL 14 are respectively joined to the metal wiring layer on the upper surface 12 of the ceramic substrate 11. In particular, the VCSEL 14 is electrically connected to an operation circuit IC (not shown) mounted on the upper surface 12 of the ceramic substrate 11 via the metal wiring layer.

図1,図2に示されるように、セラミック基板11における複数の箇所(ここでは4箇所)には、第1凹部としての第1貫通穴21が設けられている。第1貫通穴21は円形かつ等断面形状であって、セラミック基板11の上面12(主面)及び下面13の両方にて開口している。本実施形態の場合、第1貫通穴21の直径は1.0mm〜2.0mm程度になるように設定されている。また、本実施形態では、4つある第1貫通穴21のうちの2つがVCSEL14に近接して配置され、残りの2つがフォトダイオード16に近接して配置されている。VCSEL14に近接して配置された一対の第1貫通穴21は、発光部15の列とほぼ同一直線上にあって、発光部15の列をその両端側から挟む位置に配置されている。フォトダイオード16に近接して配置された一対の第1貫通穴21は、受光部17の列とほぼ同一直線上にあって、受光部17の列をその両端側から挟む位置に配置されている。   As shown in FIGS. 1 and 2, first through holes 21 as first recesses are provided at a plurality of locations (here, 4 locations) in the ceramic substrate 11. The first through hole 21 is circular and has an equal cross-sectional shape, and is open on both the upper surface 12 (main surface) and the lower surface 13 of the ceramic substrate 11. In the case of this embodiment, the diameter of the first through hole 21 is set to be about 1.0 mm to 2.0 mm. In the present embodiment, two of the four first through holes 21 are arranged close to the VCSEL 14 and the remaining two are arranged close to the photodiode 16. The pair of first through holes 21 arranged in the vicinity of the VCSEL 14 are substantially on the same straight line as the row of the light emitting units 15 and are arranged at positions sandwiching the row of the light emitting units 15 from both ends thereof. The pair of first through holes 21 arranged in the vicinity of the photodiode 16 are substantially on the same straight line as the row of the light receiving portions 17 and are arranged at positions sandwiching the row of the light receiving portions 17 from both ends thereof. .

これらの第1貫通穴21の内部には樹脂層22が設けられており、その樹脂層22のほぼ中心部には第2貫通穴23(第2凹部、基板側位置合わせ凹部)が設けられている。第2貫通穴23は円形かつ等断面形状であって、セラミック基板11の上面12(主面)及び下面13の両方にて開口している。本実施形態の場合、第2貫通穴23の直径は上記第1貫通穴21よりも小さく、約0.7mmに設定されている。4つある第2貫通穴23の内部には、ステンレス鋼からなる断面円形状のガイドピン24(位置合わせ用ガイド部材)が、上面12(主面)側に一端を突出させた状態で嵌着されている。本実施形態において具体的には、JIS C 5981に規定するガイドピン「CNF125A−21」(直径0.699mm)を使用している。   A resin layer 22 is provided inside these first through holes 21, and a second through hole 23 (second concave portion, substrate side alignment concave portion) is provided at substantially the center of the resin layer 22. Yes. The second through hole 23 is circular and has an equal cross-sectional shape, and is open on both the upper surface 12 (main surface) and the lower surface 13 of the ceramic substrate 11. In the case of this embodiment, the diameter of the second through hole 23 is smaller than that of the first through hole 21 and is set to about 0.7 mm. Inside the four second through holes 23, a guide pin 24 (alignment guide member) made of stainless steel having a circular cross section is fitted with one end protruding toward the upper surface 12 (main surface) side. Has been. Specifically, in this embodiment, a guide pin “CNF125A-21” (diameter 0.699 mm) defined in JIS C 5981 is used.

図1,図2に示されるように、セラミック基板11の上面12(主面)側には、セラミック基板11よりも一回り小さい略矩形状かつフィルム状の光導波路31(光部品)が配置されている。この光導波路31を構成する基材32は、コア33及びそれを上下から取り囲むクラッド34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34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。光路となるコア33は発光部15及び受光部17の数と同じく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の両端部にはコア33の長手方向に対して45°の角度を持つ傾斜面が形成され、その傾斜面には光を全反射可能な金属からなる薄膜が蒸着されている。よって、各コア33の両端部は、それぞれ光を90°の角度で反射する光路変換用ミラー35,37を備えたものとなっている。光導波路31の四隅には円形状の位置合わせ穴36が貫通形成されている。これらの位置合わせ穴36は、ガイドピン24の大きさに対応して直径約0.7mmに設定されている。そして、光導波路31の有する各位置合わせ穴36(光部品側位置合わせ凹部)には、セラミック基板11から突出する各ガイドピン24が嵌合されている。その結果、セラミック基板11の上面12(主面)上にて、光導波路31が位置合わせされた状態で固定されている。ここで「位置合わせされた状態」とは、具体的には、図2の左端側に位置する各光路変換用ミラー35が各発光部15の直上にあり各コア33と各発光部15との光軸が合った状態、かつ、図2の右端側に位置する各光路変換用ミラー37が各受光部17の直上にあり各コア33と各受光部17との光軸が合った状態をいう。なお本実施形態では、セラミック基板11及び光導波路31は、位置合わせ穴36とガイドピン24との嵌合関係のみをもって互いに固定されている。   As shown in FIGS. 1 and 2, a substantially rectangular and film-shaped optical waveguide 31 (optical component) that is slightly smaller than the ceramic substrate 11 is disposed on the upper surface 12 (main surface) side of the ceramic substrate 11. ing. A base material 32 constituting the optical waveguide 31 has a core 33 and a clad 34 surrounding the core 33 from above and below. The core 33 substantially becomes an optical path through which the optical signal propagates. In the case of the present embodiment, the core 33 and the clad 34 are formed of transparent polymer materials having different refractive indexes, specifically, PMMA (polymethyl methacrylate) having different refractive indexes. The number of the cores 33 serving as the optical path is four, the same as the number of the light emitting units 15 and the light receiving units 17, and they are formed so as to extend linearly and in parallel. An inclined surface having an angle of 45 ° with respect to the longitudinal direction of the core 33 is formed at both ends of the core 33, and a thin film made of a metal capable of totally reflecting light is deposited on the inclined surface. Therefore, both ends of each core 33 are provided with optical path conversion mirrors 35 and 37 that reflect light at an angle of 90 °. Circular alignment holes 36 are formed through the four corners of the optical waveguide 31. These alignment holes 36 are set to have a diameter of about 0.7 mm corresponding to the size of the guide pin 24. Each guide pin 24 protruding from the ceramic substrate 11 is fitted in each alignment hole 36 (optical component side alignment recess) of the optical waveguide 31. As a result, the optical waveguide 31 is fixed in an aligned state on the upper surface 12 (main surface) of the ceramic substrate 11. Here, the “aligned state” specifically means that each optical path conversion mirror 35 located on the left end side in FIG. 2 is directly above each light emitting unit 15, and each core 33 and each light emitting unit 15 is connected. A state in which the optical axes are aligned and a state in which each optical path conversion mirror 37 located on the right end side in FIG. 2 is directly above each light receiving portion 17 and the optical axes of each core 33 and each light receiving portion 17 are aligned. . In the present embodiment, the ceramic substrate 11 and the optical waveguide 31 are fixed to each other only by the fitting relationship between the alignment hole 36 and the guide pin 24.

このように構成された光導波路付き光学素子搭載基板10の一般的な動作について簡単に述べておく。   The general operation of the optical element mounting substrate 10 with the optical waveguide thus configured will be briefly described.

VCSEL14及びフォトダイオード16は、セラミック基板11の金属配線層を介した電力供給により、動作可能な状態となる。セラミック基板11上の動作回路用ICからVCSEL14に電気信号が出力されると、VCSEL14は入力した電気信号を光信号(レーザ光)に変換した後、その光信号をコア33の左端にある光路変換用ミラー35に向けて、発光部15から出射する。発光部15から出射した光信号は、光導波路31の下面側から入射して、コア33の光路変換用ミラー35に入射する。光路変換用ミラー35に入射した光信号は、そこで進行方向を90°変更する。このため、光信号はコア33の内部をその長手方向に沿って伝搬することとなる。そして、コア33の右端に到った光信号は、今度は光導波路31の右端に形成されている光路変換用ミラー37に入射する。光路変換用ミラー37に入射した光信号は、そこで進行方向を90°変更する。このため、光信号は光導波路31の下面側から出射し、さらにフォトダイオード16の受光部17に入射する。フォトダイオード16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セラミック基板11上のさらに別のIC(図示略)等に出力するようになっている。   The VCSEL 14 and the photodiode 16 become operable by supplying power through the metal wiring layer of the ceramic substrate 11. When an electrical signal is output from the operation circuit IC on the ceramic substrate 11 to the VCSEL 14, the VCSEL 14 converts the input electrical signal into an optical signal (laser light), and then converts the optical signal to the optical path at the left end of the core 33. The light is emitted from the light emitting unit 15 toward the mirror 35 for use. The optical signal emitted from the light emitting unit 15 enters from the lower surface side of the optical waveguide 31 and enters the optical path changing mirror 35 of the core 33. The traveling direction of the optical signal incident on the optical path changing mirror 35 is changed by 90 °. For this reason, the optical signal propagates along the longitudinal direction of the core 33. Then, the optical signal reaching the right end of the core 33 is incident on the optical path conversion mirror 37 formed at the right end of the optical waveguide 31 this time. The traveling direction of the optical signal incident on the optical path changing mirror 37 is changed by 90 °. For this reason, the optical signal is emitted from the lower surface side of the optical waveguide 31 and further enters the light receiving portion 17 of the photodiode 16. The photodiode 16 converts the received optical signal into an electric signal, and outputs the converted electric signal to another IC (not shown) or the like on the ceramic substrate 11.

次に、上記構成の光導波路31付き光学素子搭載基板10の製造方法を図3〜図13に基づいて説明する。   Next, a method for manufacturing the optical element mounting substrate 10 with the optical waveguide 31 having the above-described configuration will be described with reference to FIGS.

まず、従来公知の手法によって光導波路31を作製し(図3参照)、これに対して精密ドリル加工を施すことにより四隅に位置合わせ穴36を形成しておく(図4参照)。   First, an optical waveguide 31 is produced by a conventionally known method (see FIG. 3), and then alignment holes 36 are formed at the four corners by performing precision drilling on the waveguide 31 (see FIG. 4).

また、以下の手順によりセラミック基板11を作製する。アルミナ粉末、有機バインダ、溶剤、可塑剤などを均一に混合・混練してなる原料スラリーを作製し、この原料スラリーを用いてドクターブレード装置によるシート成形を行って、所定厚みのグリーンシートを形成する。グリーンシートにおける所定部分にはパンチ加工を施し、形成された穴の中にビアホール導体形成用の金属ペーストを充填する。また、グリーンシートの表面に金属ペーストを印刷することにより、後に金属配線層となる印刷層を形成する。そして、これら複数枚のグリーンシートを積層してプレスすることにより一体化し、図5のグリーンシート積層体18とする。図5のグリーンシート積層体18においては、上記の金属配線層やビアホール導体は示されず、省略されている。   Further, the ceramic substrate 11 is produced by the following procedure. A raw material slurry is prepared by uniformly mixing and kneading alumina powder, organic binder, solvent, plasticizer, etc., and this raw material slurry is used to form a sheet with a doctor blade device to form a green sheet having a predetermined thickness. . A predetermined portion of the green sheet is punched, and a metal paste for forming a via-hole conductor is filled in the formed hole. Moreover, the printing layer used as a metal wiring layer later is formed by printing a metal paste on the surface of a green sheet. Then, these green sheets are laminated and pressed to be integrated to obtain a green sheet laminate 18 in FIG. In the green sheet laminate 18 of FIG. 5, the metal wiring layers and via hole conductors are not shown and are omitted.

その後、前記グリーンシート積層体18にパンチ加工を行って、第1貫通穴21(第1凹部)を形成する(第1穴明け工程、図6参照)。この段階ではまだ未焼結状態であるので、穴加工を比較的簡単にかつ低コストで行うことができる。第1穴明け工程では、焼成工程を経た時点における第1貫通穴21(第1凹部)の内径が、第2貫通穴23(第2凹部、基板側位置合わせ凹部)の内径(約0.7mm)及びガイドピン24の直径(約0.7mm)よりも大きくなるように設定して、穴加工を行う。具体的には、1.2mm〜2.4mm程度に設定して第1貫通穴21の穴加工を行う。その理由は、セラミックは焼成工程を経ることで収縮し、それに伴って第1貫通穴21(第1凹部)も小径化しかつ位置ズレするため、このことを計算に入れて第1貫通穴21(第1凹部)を大きめに形成しておく必要があるからである。   Thereafter, the green sheet laminate 18 is punched to form first through holes 21 (first recesses) (first drilling step, see FIG. 6). Since it is still unsintered at this stage, drilling can be performed relatively easily and at low cost. In the first drilling step, the inner diameter of the first through hole 21 (first concave portion) at the time of passing through the firing step is the inner diameter (about 0.7 mm) of the second through hole 23 (second concave portion, substrate side alignment concave portion). ) And the diameter of the guide pin 24 (about 0.7 mm) is set to be larger than that. Specifically, the first through hole 21 is drilled by setting to about 1.2 mm to 2.4 mm. The reason is that the ceramic shrinks through the firing process, and accordingly, the first through hole 21 (first recess) is also reduced in diameter and misaligned. Therefore, the first through hole 21 ( This is because the first recess) needs to be formed larger.

次に、周知の手法に従って乾燥工程や脱脂工程などを行った後、さらにアルミナが焼結しうる加熱温度にて焼成工程を行う。これにより、グリーンシート積層体18(セラミック未焼結体)を焼結させてセラミック基板11とする。この時点でセラミックは硬質化しかつ収縮する(図7参照)。   Next, after performing a drying process, a degreasing process, etc. according to a well-known method, a baking process is further performed at a heating temperature at which alumina can be sintered. Thereby, the green sheet laminate 18 (ceramic unsintered body) is sintered to form the ceramic substrate 11. At this point, the ceramic hardens and shrinks (see FIG. 7).

続く樹脂層配設工程では、以下のようにして第1貫通穴21(第1凹部)内に樹脂層22を設ける。まず、ビスフェノールF型エポキシ樹脂(JER社製「エピコート807」)80重量部、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂(JER社製「エピコート152」)20重量部に対し、硬化剤(四国化成工業社製「2P4MZ−CN」)5重量部、シランカップリング剤(信越化学社製「KBM−403」)で処理したシリカフィラー(龍森製「TSS−6」)200重量部、消泡剤(サンノプコ社製「ベレノールS−4」)を混合する。この混合物を3本ロールにて混練することにより、樹脂層22形成用の樹脂材料としておく。即ち、本実施形態では、熱硬化性樹脂中に無機フィラーを含む未硬化状態の樹脂材料を用いる。   In the subsequent resin layer disposing step, the resin layer 22 is provided in the first through hole 21 (first recess) as follows. First, with respect to 80 parts by weight of bisphenol F type epoxy resin (“Epicoat 807” manufactured by JER) and 20 parts by weight of cresol novolac type epoxy resin (“Epicoat 152” manufactured by JER), a curing agent (“2P4MZ manufactured by Shikoku Kasei Kogyo Co., Ltd.) -CN ") 5 parts by weight, 200 parts by weight of a silica filler (" TSS-6 "manufactured by Tatsumori) treated with a silane coupling agent (" KBM-403 "manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), an antifoaming agent (" Sannopco " Berenol S-4 "). The mixture is kneaded with three rolls to be a resin material for forming the resin layer 22. That is, in this embodiment, an uncured resin material containing an inorganic filler in a thermosetting resin is used.

次に、セラミック基板11を印刷装置にセットし、その上面12に所定のメタルマスク(図示略)を密着させて配置する。かかるメタルマスクにおいて第1貫通穴21に対応する箇所には、開口部があらかじめ形成されている。このようなメタルマスクを介して前記樹脂材料を印刷することにより、各第1貫通穴21内に樹脂材料を隙間なく完全に充填する。この後、印刷後のセラミック基板11を印刷装置から取り外した後、120℃,1時間の条件で加熱し、前記樹脂材料の充填によって形成された樹脂層22をある程度硬化(半硬化)させる(図8参照)。ここで、樹脂層22を完全に硬化させないのは、次の第2穴明け工程での穴加工をよりいっそう容易に行うためである。   Next, the ceramic substrate 11 is set in a printing apparatus, and a predetermined metal mask (not shown) is placed in close contact with the upper surface 12 thereof. In such a metal mask, an opening is formed in advance at a location corresponding to the first through hole 21. By printing the resin material through such a metal mask, the resin material is completely filled in the first through holes 21 without any gaps. Thereafter, after the printed ceramic substrate 11 is removed from the printing apparatus, it is heated at 120 ° C. for 1 hour, and the resin layer 22 formed by filling the resin material is cured to some extent (semi-cured). 8). Here, the reason why the resin layer 22 is not completely cured is to perform the hole processing in the next second drilling process more easily.

続く第2穴明け工程では、精密ドリルを用いた精密穴加工を行って樹脂層22に第2貫通穴23(第2凹部、基板側位置合わせ凹部)を形成する(図9参照)。このような加工法によれば、光軸合わせの際の基準となるガイドピン24を、所望とする正しい位置にて支持可能な第2貫通穴23とすることができる。   In the subsequent second drilling step, precision drilling using a precision drill is performed to form second through holes 23 (second recesses, substrate side alignment recesses) in the resin layer 22 (see FIG. 9). According to such a processing method, the guide pin 24 serving as a reference at the time of optical axis alignment can be the second through hole 23 that can be supported at a desired correct position.

次に、前記セラミック基板11を表面研磨装置にセットして、上面12及び下面13を研磨することにより、第1貫通穴21の開口部から突出している余剰の樹脂層22や、基板表面に付着している樹脂層22を除去する(図10参照)。なお、この研磨工程を行うと、セラミック基板11の上面12(主面)における凹凸が解消されて平坦化する。   Next, the ceramic substrate 11 is set in a surface polishing apparatus, and the upper surface 12 and the lower surface 13 are polished to adhere to the surplus resin layer 22 protruding from the opening of the first through hole 21 or the substrate surface. The resin layer 22 is removed (see FIG. 10). When this polishing process is performed, the unevenness on the upper surface 12 (main surface) of the ceramic substrate 11 is eliminated and the ceramic substrate 11 is flattened.

次に、前記セラミック基板11を150℃,5時間の条件で加熱する本硬化処理を行って、樹脂層22を完全に硬化させる。さらに、周知の手法により仕上げ加工を行って、第2貫通穴23の穴径を0.700mmとなるように微調整する。このときの加工に要求される精度は、具体的には±0.001mmである。   Next, the resin layer 22 is completely cured by performing a main curing process in which the ceramic substrate 11 is heated at 150 ° C. for 5 hours. Further, finishing is performed by a well-known method, and the hole diameter of the second through hole 23 is finely adjusted to 0.700 mm. Specifically, the accuracy required for processing at this time is ± 0.001 mm.

次に、平坦化されたセラミック基板11の上面12上に、図示しない異方導電性材料を介してVCSEL14及びフォトダイオード16を搭載する(図11参照)。その結果、セラミック基板11の上面12における金属配線層の一部と、VCSEL14及びフォトダイオード16の接続端子とが電気的に接続される。なお、このとき上面12は凹凸のない平坦面となっているので、VCSEL14及びフォトダイオード16は上面12に対して平行な状態となる。本実施形態では、仕上げ加工の実施後かつガイド部材取付工程の実施前の段階で、光学素子搭載工程を行っている。そのため、既に搭載されたVCSEL14及びフォトダイオード16が、ドリル加工によって発生しうる熱、振動、塵等に晒されなくなるというメリットがある。また、光学素子搭載部分の近くにガイドピン24がまだ立設していない状態であるため、VCSEL14及びフォトダイオード16を比較的容易に搭載することができる。   Next, the VCSEL 14 and the photodiode 16 are mounted on the flattened upper surface 12 of the ceramic substrate 11 via an anisotropic conductive material (not shown) (see FIG. 11). As a result, a part of the metal wiring layer on the upper surface 12 of the ceramic substrate 11 and the connection terminals of the VCSEL 14 and the photodiode 16 are electrically connected. At this time, since the upper surface 12 is a flat surface without unevenness, the VCSEL 14 and the photodiode 16 are parallel to the upper surface 12. In the present embodiment, the optical element mounting step is performed after the finishing process and before the guide member mounting step. Therefore, there is an advantage that the VCSEL 14 and the photodiode 16 that are already mounted are not exposed to heat, vibration, dust, or the like that can be generated by drilling. Further, since the guide pin 24 is not yet standing near the optical element mounting portion, the VCSEL 14 and the photodiode 16 can be mounted relatively easily.

続くガイド部材取付工程では、専用の治具などを用いて、第2貫通穴23(第2凹部、基板側位置合わせ凹部)にガイドピン24を圧入するようにして嵌着させる(図12参照)。   In the subsequent guide member mounting step, a guide pin 24 is press-fitted into the second through hole 23 (second recess, substrate side alignment recess) using a dedicated jig or the like (see FIG. 12). .

続く位置合わせ工程では、セラミック基板11の有する各ガイドピン24を光導波路31の有する各位置合わせ穴36に対して嵌合させる。これにより、光導波路31及びVCSEL14の光軸合わせと、光導波路31及びフォトダイオード16の光軸合わせと同時に行いつつ、光導波路31をセラミック基板11に固定する。以上のようにして本実施形態の光導波路付き光学素子搭載基板10が完成する。   In the subsequent alignment step, the guide pins 24 of the ceramic substrate 11 are fitted into the alignment holes 36 of the optical waveguide 31. Thereby, the optical waveguide 31 is fixed to the ceramic substrate 11 while performing the optical axis alignment of the optical waveguide 31 and the VCSEL 14 and the optical axis alignment of the optical waveguide 31 and the photodiode 16 at the same time. As described above, the optical element mounting substrate 10 with the optical waveguide of the present embodiment is completed.

従って、本実施形態によれば以下の効果を得ることができる。   Therefore, according to the present embodiment, the following effects can be obtained.

(1)本実施形態では、ガイドピン24と位置合わせ穴36との嵌合関係をもって、光軸合わせを達成しつつセラミック基板11と光導波路31とを相互に固定した構成となっている。よって、リフロー時のセルフアライメント作用のみに頼る従来の消極的な光軸合わせに比べて、より積極的にかつ高い精度で光軸が合った状態となる。ゆえに、光の伝送ロスが小さく、高速度化・高密度化等に十分に対応しうる光学素子搭載基板10を実現することができる。また、樹脂基板に比較して熱伝導性の高いセラミック基板11を用いているため、VCSEL14及び動作回路用ICの発する熱が効率よく放散される。よって、放熱性の悪化に起因する発光波長のズレも回避され、動作安定性・信頼性に優れた光学素子搭載基板10を実現することができる。   (1) In this embodiment, the ceramic substrate 11 and the optical waveguide 31 are fixed to each other while achieving optical axis alignment with the fitting relationship between the guide pin 24 and the alignment hole 36. Therefore, the optical axis is more positively and accurately aligned as compared with the conventional passive optical axis alignment that relies only on the self-alignment action during reflow. Therefore, it is possible to realize the optical element mounting substrate 10 that has a small light transmission loss and can sufficiently cope with high speed and high density. In addition, since the ceramic substrate 11 having a higher thermal conductivity than the resin substrate is used, the heat generated by the VCSEL 14 and the operation circuit IC is efficiently dissipated. Therefore, the shift of the emission wavelength due to the deterioration of the heat dissipation property is avoided, and the optical element mounting substrate 10 excellent in operational stability and reliability can be realized.

(2)また、本実施形態の製造方法によれば、上記構成を有する光学素子搭載基板10を確実にかつ低コストで製造することができる。
[第2の実施の形態]
(2) Moreover, according to the manufacturing method of this embodiment, the optical element mounting substrate 10 having the above-described configuration can be manufactured reliably and at low cost.
[Second Embodiment]

次に、第2の実施形態における光導波路付き光学素子搭載基板10(光部品付き光学素子搭載基板)について説明する。本実施形態では、樹脂層22の組成が第1の実施形態のものと異なっている点において唯一第1の実施形態と相違している。   Next, an optical element mounting substrate 10 with an optical waveguide (an optical element mounting substrate with an optical component) in the second embodiment will be described. The present embodiment is different from the first embodiment only in that the composition of the resin layer 22 is different from that of the first embodiment.

樹脂層配設工程においては、まず、エポキシ樹脂(JER社製「エピコート828」)100重量部に対し、硬化剤(四国化成工業社製「2P4MZ−CN」)5重量部、銅フィラー(日本アトマイズ加工製「SRF−Cu−10」)600重量部、消泡剤(サンノプコ社製「ベレノールS−4」)、増粘剤(日本アエロジル社製「RY200」)を混合する。この混合物を3本ロールにて混練することにより、樹脂層22形成用の樹脂材料としておく。即ち、本実施形態では、熱硬化性樹脂中に高熱伝導性の無機フィラーを含む未硬化状態の樹脂材料を用いる。そして、このような樹脂材料を第1貫通穴21内に印刷充填した後、加熱硬化処理を行い、第2穴明け工程以降の工程を順次実施する。   In the resin layer disposing step, first, 5 parts by weight of a curing agent (“2P4MZ-CN” manufactured by Shikoku Kasei Kogyo Co., Ltd.) and copper filler (Nippon Atomize) per 100 parts by weight of epoxy resin (“Epicoat 828” manufactured by JER) 600 parts by weight of processed “SRF-Cu-10”), antifoaming agent (“Berenol S-4” manufactured by Sannopco), and thickener (“RY200” manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.) are mixed. The mixture is kneaded with three rolls to be a resin material for forming the resin layer 22. That is, in the present embodiment, an uncured resin material containing a highly thermally conductive inorganic filler in the thermosetting resin is used. And after such resin material is printed and filled in the 1st through-hole 21, a heat-hardening process is performed and the process after a 2nd drilling process is implemented sequentially.

従って本実施形態の構成であっても、第1の実施形態と同様の作用効果を奏することができる。しかも、樹脂層22はエポキシ樹脂よりも熱伝導性の高い銅からなるフィラーを含んでいる。そのため、樹脂層22の熱伝導性が向上し、ひいては光学素子搭載基板10全体の放熱性が向上する。また、第2貫通穴23の形成時に樹脂層22にて発生した熱が、樹脂層22を介してセラミック基板11側に効率よく逃がされる。このため、熱の作用によって樹脂層22の加工精度が低下するような心配がなくなり、ガイドピン24を高い位置精度を支持することができる。
[第3の実施の形態]
Therefore, even if it is the structure of this embodiment, there can exist the same effect as 1st Embodiment. Moreover, the resin layer 22 includes a filler made of copper having higher thermal conductivity than the epoxy resin. Therefore, the thermal conductivity of the resin layer 22 is improved, and as a result, the heat dissipation of the entire optical element mounting substrate 10 is improved. Further, the heat generated in the resin layer 22 when the second through hole 23 is formed is efficiently released to the ceramic substrate 11 side through the resin layer 22. For this reason, there is no worry that the processing accuracy of the resin layer 22 is lowered by the action of heat, and the guide pin 24 can be supported with high positional accuracy.
[Third Embodiment]

図14〜図16には、本発明を具体化した第3の実施形態の光ファイバコネクタ付き光学素子搭載基板50が示されている。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。   14 to 16 show an optical element mounting substrate 50 with an optical fiber connector of a third embodiment embodying the present invention. Here, although the points different from the first embodiment will be described, the same points as those of the first embodiment are only given common member numbers.

図14,図15に示されるように、この光ファイバコネクタ付き光学素子搭載基板50における光ファイバコネクタ52は、多心構造(図14では4心)を有する光ファイバ51の先端に設けられた、いわゆるMTコネクタである。光ファイバ51の端面(即ち各コア33の端部)は、光ファイバコネクタ52の下端面において露出している。光ファイバコネクタ52の下端面における両端部には、下端面にて開口する位置合わせ穴54が一対設けられている。そして、これらの位置合わせ穴54にセラミック基板11側のガイドピン24が嵌合されている。その結果、左側の光ファイバコネクタ52は、VCSEL14と光軸が合った状態で、セラミック基板11の上面12側に固定されている。右側の光ファイバコネクタ52は、フォトダイオード16と光軸が合った状態で、セラミック基板11の上面12側に固定されている。   As shown in FIGS. 14 and 15, the optical fiber connector 52 in the optical element mounting substrate 50 with the optical fiber connector is provided at the tip of the optical fiber 51 having a multi-core structure (four cores in FIG. 14). This is a so-called MT connector. The end face of the optical fiber 51 (that is, the end of each core 33) is exposed at the lower end face of the optical fiber connector 52. A pair of alignment holes 54 opened at the lower end surface are provided at both ends of the lower end surface of the optical fiber connector 52. The guide pins 24 on the ceramic substrate 11 side are fitted into these alignment holes 54. As a result, the left optical fiber connector 52 is fixed to the upper surface 12 side of the ceramic substrate 11 with the optical axis aligned with the VCSEL 14. The right optical fiber connector 52 is fixed to the upper surface 12 side of the ceramic substrate 11 with the optical axis aligned with the photodiode 16.

そして、上記構成を有する本実施形態においても、第1の実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
[第4の実施の形態]
Also in the present embodiment having the above-described configuration, the same operational effects as those of the first embodiment can be achieved.
[Fourth Embodiment]

図17,図18には、本発明を具体化した第4の実施形態の光ファイバコネクタ付き光学素子搭載基板80(光部品付き光学素子搭載基板)が示されている。図17は、前記光ファイバコネクタ付き光学素子搭載基板80の概略断面図である。図18は、前記光ファイバコネクタ付き光学素子搭載基板80の製造過程において、セラミック基板91とマイクロレンズアレイ101と光ファイバコネクタ111との位置合わせを行いつつ各々の部品を固定する際の様子を示す概略断面図である。   17 and 18 show an optical element mounting substrate 80 with an optical fiber connector (an optical element mounting substrate with an optical component) according to a fourth embodiment of the present invention. FIG. 17 is a schematic cross-sectional view of the optical element mounting substrate 80 with an optical fiber connector. FIG. 18 shows a state of fixing each component while aligning the ceramic substrate 91, the microlens array 101, and the optical fiber connector 111 in the manufacturing process of the optical element mounting substrate 80 with the optical fiber connector. It is a schematic sectional drawing.

図17,図18に示されるように、本実施形態の光ファイバコネクタ付き光学素子搭載基板80は、VCSEL14(光学素子)、セラミック基板11(基板)、マイクロレンズアレイ101、光ファイバコネクタ111、ガイドピン24(位置合わせ用ガイド部材)等によって構成されている。   As shown in FIGS. 17 and 18, the optical element mounting substrate 80 with an optical fiber connector of the present embodiment includes a VCSEL 14 (optical element), a ceramic substrate 11 (substrate), a microlens array 101, an optical fiber connector 111, a guide. The pin 24 (positioning guide member) is used.

セラミック基板11は、上面12(主面)及び下面13を有する略矩形状の板部材である。かかるセラミック基板11はいわゆる多層配線基板であって、金属配線層を備えている。例えば、上面12(主面)に位置する金属配線層93の一部には、各種電子部品を実装するための複数の接続パッド92が形成されている。図示しないが、金属配線層はセラミック基板11の内層にも形成されている。このセラミック基板11はビアホール導体(図示略)も備えており、層の異なる金属配線層同士はビアホール導体を介して層間接続されている。また、セラミック基板11の下面13には、前記ビアホール導体に接続する複数のはんだバンプ95が設けられている。   The ceramic substrate 11 is a substantially rectangular plate member having an upper surface 12 (main surface) and a lower surface 13. The ceramic substrate 11 is a so-called multilayer wiring board and includes a metal wiring layer. For example, a plurality of connection pads 92 for mounting various electronic components are formed on a part of the metal wiring layer 93 located on the upper surface 12 (main surface). Although not shown, the metal wiring layer is also formed on the inner layer of the ceramic substrate 11. The ceramic substrate 11 also includes a via-hole conductor (not shown), and metal wiring layers having different layers are connected to each other through the via-hole conductor. A plurality of solder bumps 95 connected to the via-hole conductor are provided on the lower surface 13 of the ceramic substrate 11.

セラミック基板11の上面12には、光学素子(発光素子)の一種であるVCSEL14(光学素子)が、発光面を上方に向けた状態で搭載されている。このVCSEL14は、一列に並べられた複数(ここでは4つ)の発光部15を発光面内に有している。従って、これらの発光部15は、セラミック基板11の上面12に対して直交する方向(即ち図17,図18の上方向)に、所定波長のレーザ光を出射するようになっている。VCSEL14の有する複数の端子は、セラミック基板11の上面12に設けられた接続パッド92上にそれぞれ接合されている。なお、VCSEL14のような発光素子に代えて、フォトダイオードのような受光素子を搭載した構成としてもよいが、ここではその詳細な説明を省略する。   A VCSEL 14 (optical element), which is a kind of optical element (light emitting element), is mounted on the upper surface 12 of the ceramic substrate 11 with the light emitting surface facing upward. The VCSEL 14 has a plurality of (here, four) light emitting units 15 arranged in a line in the light emitting surface. Accordingly, these light emitting portions 15 emit laser light having a predetermined wavelength in a direction orthogonal to the upper surface 12 of the ceramic substrate 11 (that is, upward direction in FIGS. 17 and 18). The plurality of terminals of the VCSEL 14 are respectively joined to connection pads 92 provided on the upper surface 12 of the ceramic substrate 11. Note that a light receiving element such as a photodiode may be mounted in place of the light emitting element such as the VCSEL 14, but detailed description thereof is omitted here.

また、セラミック基板11の上面12においてVCSEL14の近傍には、VCSEL14を駆動するための動作回路用IC94(いわゆるドライバIC)が配置されている。動作回路用IC94の有する複数の端子は、セラミック基板11の上面12に設けられた接続パッド92上にそれぞれ接合されている。従って、VCSEL14と動作回路用IC94とが、金属配線層93を介して電気的に接続されている。   An operation circuit IC 94 (so-called driver IC) for driving the VCSEL 14 is disposed in the vicinity of the VCSEL 14 on the upper surface 12 of the ceramic substrate 11. The plurality of terminals of the operating circuit IC 94 are respectively joined to connection pads 92 provided on the upper surface 12 of the ceramic substrate 11. Therefore, the VCSEL 14 and the operating circuit IC 94 are electrically connected via the metal wiring layer 93.

図17,図18に示されるように、セラミック基板11において電子部品が実装されていない領域には、第1凹部としての第1貫通穴21が設けられている。なお、具体的に図示されてはいないが、本実施形態では第1貫通穴21が2箇所に設けられている。第1貫通穴21は円形かつ等断面形状であって、セラミック基板11の上面12(主面)及び下面13の両方にて開口している。本実施形態の場合、第1貫通穴21の直径は1.0mm〜2.0mm程度になるように設定されている。これらの第1貫通穴21の内部には樹脂層22が設けられており、その樹脂層22のほぼ中心部には第2貫通穴23(第2凹部、基板側位置合わせ凹部)が設けられている。第2貫通穴23は円形かつ等断面形状であって、セラミック基板11の上面12(主面)及び下面13の両方にて開口している。本実施形態の場合、第2貫通穴23の直径は上記第1貫通穴21よりも小さく、約0.7mmに設定されている。2つある第2貫通穴23の内部には、ステンレス鋼からなる断面円形状のガイドピン24(位置合わせ用ガイド部材)の一端が嵌着されている(図17参照)。本実施形態において具体的には、JIS C 5981に規定するガイドピン「CNF125A−21」(直径0.699mm)を使用している。   As shown in FIGS. 17 and 18, a first through hole 21 serving as a first recess is provided in a region of the ceramic substrate 11 where no electronic component is mounted. Although not specifically shown, the first through holes 21 are provided in two places in the present embodiment. The first through hole 21 is circular and has an equal cross-sectional shape, and is open on both the upper surface 12 (main surface) and the lower surface 13 of the ceramic substrate 11. In the case of the present embodiment, the diameter of the first through hole 21 is set to be about 1.0 mm to 2.0 mm. A resin layer 22 is provided inside these first through holes 21, and a second through hole 23 (second concave portion, substrate side alignment concave portion) is provided at substantially the center of the resin layer 22. Yes. The second through hole 23 is circular and has an equal cross-sectional shape, and is open on both the upper surface 12 (main surface) and the lower surface 13 of the ceramic substrate 11. In the case of this embodiment, the diameter of the second through hole 23 is smaller than that of the first through hole 21 and is set to about 0.7 mm. One end of a guide pin 24 (alignment guide member) made of stainless steel and having a circular cross section is fitted into the two second through holes 23 (see FIG. 17). Specifically, in this embodiment, a guide pin “CNF125A-21” (diameter 0.699 mm) defined in JIS C 5981 is used.

図17,図18に示されるように、セラミック基板11の上面12(主面)側に配置されるマイクロレンズアレイ101は、底面側に収容凹部を有する蓋状のマイクロレンズアレイ本体105を備えている。マイクロレンズアレイ本体105は樹脂成形品であって、VCSEL15の上方の位置にはマイクロレンズ取付穴104が形成されている。マイクロレンズ取付穴104には、透光性樹脂材料からなる凸状のマイクロレンズ102が取り付けられている。マイクロレンズアレイ本体105における別の箇所には、位置合わせ穴103(マイクロレンズアレイ側位置合わせ凹部)が表裏を貫通するようにして形成されている。本実施形態では、位置合わせ穴103の直径は約0.7mmに設定されている。そして、このような位置合わせ穴103には、ガイドピン24が挿通された状態で嵌合するようになっている。なお、本実施形態のマイクロレンズアレイ101は、集光機能を有する光部品であると把握することができる。マイクロレンズ102及びマイクロレンズアレイ本体105は、上記のように別体として構成されていてもよいが、一体として構成されていてもよい。   As shown in FIGS. 17 and 18, the microlens array 101 disposed on the upper surface 12 (main surface) side of the ceramic substrate 11 includes a lid-shaped microlens array main body 105 having an accommodation recess on the bottom surface side. Yes. The microlens array body 105 is a resin molded product, and a microlens mounting hole 104 is formed at a position above the VCSEL 15. A convex microlens 102 made of a translucent resin material is attached to the microlens mounting hole 104. In another part of the microlens array body 105, an alignment hole 103 (microlens array side alignment recess) is formed so as to penetrate the front and back. In the present embodiment, the diameter of the alignment hole 103 is set to about 0.7 mm. Then, the guide pin 24 is fitted in such an alignment hole 103. Note that the microlens array 101 of the present embodiment can be grasped as an optical component having a condensing function. The microlens 102 and the microlens array main body 105 may be configured as separate bodies as described above, but may be configured as a single body.

図17,図18に示されるように、マイクロレンズアレイ101の上側に配置される光ファイバコネクタ111は、光ファイバ112の先端に取り付けられている。光ファイバコネクタ111の左端側下部には、約45°の傾斜面を有する切欠部115が設けられている。切欠部115の傾斜面には、光を反射する金属の薄膜からなる光路変換ミラー114(光路変換部)が形成されている。切欠部115を有する前記光ファイバコネクタ111は、例えば、合成樹脂材料を用いた金型成形加工によって形成可能であるほか、シリコン等の金属を材料としたエッチング加工によっても形成可能である。そして、光路変換ミラー114が形成された本実施形態の光ファイバコネクタ111は、光反射機能を有する光部品(即ち光路変換部品)であると把握することもできる。   As shown in FIGS. 17 and 18, the optical fiber connector 111 disposed on the upper side of the microlens array 101 is attached to the tip of the optical fiber 112. A notch 115 having an inclined surface of about 45 ° is provided on the lower left side of the optical fiber connector 111. An optical path conversion mirror 114 (optical path conversion section) made of a metal thin film that reflects light is formed on the inclined surface of the notch 115. The optical fiber connector 111 having the notch 115 can be formed, for example, by a mold forming process using a synthetic resin material, or by an etching process using a metal such as silicon. The optical fiber connector 111 of this embodiment in which the optical path conversion mirror 114 is formed can also be understood as an optical component having a light reflection function (that is, an optical path conversion component).

この光ファイバコネクタ111における所定箇所には、複数の位置合わせ穴113(光部品側位置合わせ凹部)が表裏を貫通するようにして形成されている。本実施形態では、位置合わせ穴113の直径は約0.7mmに設定されている。そして、このような位置合わせ穴113には、ガイドピン24が挿通された状態で嵌合するようになっている。   A plurality of alignment holes 113 (optical component side alignment recesses) are formed at predetermined locations in the optical fiber connector 111 so as to penetrate the front and back surfaces. In the present embodiment, the diameter of the alignment hole 113 is set to about 0.7 mm. Then, the guide pin 24 is fitted in such an alignment hole 113.

そして、上記のように構成された光ファイバコネクタ付き光学素子搭載基板80では、セラミック基板11とマイクロレンズアレイ101と光ファイバコネクタ111とが、ガイドピン24の嵌合によって互いに位置合わせされた状態で固定されている。ここで「位置合わせされた状態」とは、具体的には、VCSEL14の各発光部15の光軸と、各マイクロレンズ102の光軸と、光ファイバ112の各コアの光軸とが合った状態をいう。   In the optical element mounting substrate 80 with the optical fiber connector configured as described above, the ceramic substrate 11, the microlens array 101, and the optical fiber connector 111 are aligned with each other by fitting the guide pins 24. It is fixed. Here, the “aligned state” specifically means that the optical axis of each light emitting unit 15 of the VCSEL 14, the optical axis of each microlens 102, and the optical axis of each core of the optical fiber 112 are aligned. State.

このように構成された光ファイバコネクタ付き光学素子搭載基板80の一般的な動作について簡単に述べておく。   A general operation of the optical element mounting substrate 80 with the optical fiber connector configured as described above will be briefly described.

VCSEL14は、セラミック基板11側からの電力供給により、動作可能な状態となる。セラミック基板11上の動作回路用IC94からVCSEL14に電気信号が出力されると、VCSEL14は入力した電気信号を光信号(レーザ光)に変換した後、その光信号を上方に向けて、発光部15から出射する。発光部15から出射した光信号は、拡がりながら進もうとするが、マイクロレンズ102を通過する際に集光された後、光路変換ミラー114に到達する。光路変換ミラー114に入射した光信号は、そこで進行方向を90°変更した後、光ファイバ112の一方の端部に入射するようになっている。なお、光ファイバ112の他方の端部付近には図示しないフォトダイオードが設けられていて、最終的に光信号はそのフォトダイオードに到るようになっている。   The VCSEL 14 becomes operable by supplying power from the ceramic substrate 11 side. When an electrical signal is output from the operating circuit IC 94 on the ceramic substrate 11 to the VCSEL 14, the VCSEL 14 converts the input electrical signal into an optical signal (laser light), and then directs the optical signal upward to emit the light emitting unit 15. Emanates from. The optical signal emitted from the light emitting unit 15 tries to travel while spreading, but is collected when passing through the microlens 102 and then reaches the optical path conversion mirror 114. The optical signal incident on the optical path conversion mirror 114 is incident on one end of the optical fiber 112 after the traveling direction is changed by 90 °. A photodiode (not shown) is provided near the other end of the optical fiber 112 so that the optical signal finally reaches the photodiode.

次に、上記構成の光ファイバコネクタ付き光学素子搭載基板80の製造方法を説明する。   Next, the manufacturing method of the optical element mounting substrate 80 with an optical fiber connector having the above configuration will be described.

まず、シリコン基材をエッチングすることによって、傾斜面を有する切欠部115を形成する。次に、傾斜面に対して金をスパッタリングすることにより、光路変換ミラー114を形成する。さらに、シリコン基材に対して精密ドリル加工を施すことにより、その表裏を貫通する位置合わせ貫通穴113を形成する。シリコン基材はセラミック材料ほど硬くないので、精密ドリル加工によって比較的簡単に高精度の穴を形成することができる。そして、このようにして作製された光ファイバコネクタ111の切欠部115に対し、光ファイバ112の端部を接合する。なお、シリコン基材に対する精密ドリル加工は、光路変換ミラー114を形成する工程の前に行われてもよい。また、光路変換ミラー114の形成はスパッタリング以外の手法(例えば真空蒸着、CVDなど)により行われてもよい。   First, the notch 115 having an inclined surface is formed by etching the silicon substrate. Next, the optical path conversion mirror 114 is formed by sputtering gold on the inclined surface. Furthermore, the alignment through-hole 113 which penetrates the front and back is formed by performing a precision drill process with respect to a silicon base material. Since silicon substrates are not as hard as ceramic materials, high precision holes can be formed relatively easily by precision drilling. And the edge part of the optical fiber 112 is joined with the notch part 115 of the optical fiber connector 111 produced in this way. In addition, the precision drill process with respect to a silicon base material may be performed before the process of forming the optical path conversion mirror 114. Further, the optical path conversion mirror 114 may be formed by a technique other than sputtering (for example, vacuum deposition, CVD, etc.).

一方、合成樹脂を材料とした金型成形法によりマイクロレンズアレイ本体105を作製した後、そのマイクロレンズアレイ本体105に対して精密ドリル加工を施すことにより、その表裏を貫通する位置合わせ貫通穴103を形成する。一般に合成樹脂材料はセラミック材料ほど硬くないので、精密ドリル加工によって比較的簡単に高精度の穴を形成することができる。マイクロレンズ取付穴104については、精密ドリル加工時に形成されてもよいが、金型成形時に形成されてもよい。そして、このマイクロレンズ取付穴104にマイクロレンズ102を取り付けて、マイクロレンズアレイ101を完成させる。   On the other hand, after the microlens array main body 105 is manufactured by a mold molding method using a synthetic resin as a material, the microlens array main body 105 is subjected to precision drilling, thereby aligning through holes 103 penetrating the front and back. Form. In general, since a synthetic resin material is not as hard as a ceramic material, a highly accurate hole can be formed relatively easily by precision drilling. The microlens mounting hole 104 may be formed at the time of precision drilling, or may be formed at the time of mold forming. Then, the microlens 102 is attached to the microlens mounting hole 104 to complete the microlens array 101.

また、以下の手順によりセラミック基板11を作製する。アルミナ粉末、有機バインダ、溶剤、可塑剤などを均一に混合・混練してなる原料スラリーを作製し、この原料スラリーを用いてドクターブレード装置によるシート成形を行って、所定厚みのグリーンシートを形成する。グリーンシートにおける所定部分にはパンチ加工を施し、形成された穴の中にビアホール導体形成用の金属ペーストを充填する。また、グリーンシートの表面に金属ペーストを印刷することにより、後に金属配線層となる印刷層を形成する。そして、これら複数枚のグリーンシートを積層してプレスすることにより一体化し、グリーンシート積層体とする。その後、前記グリーンシート積層体にパンチ加工を行って、第1貫通穴21(第1凹部)を形成する(第1穴明け工程)。この段階ではまだ未焼結状態であるので、穴加工を比較的簡単にかつ低コストで行うことができる。第1穴明け工程では、焼成工程を経た時点における第1貫通穴21(第1凹部)の内径が、第2貫通穴23(第2凹部、基板側位置合わせ凹部)の内径(約0.7mm)及びガイドピン24の直径(約0.7mm)よりも大きくなるように設定して、穴加工を行う。具体的には、1.2mm〜2.4mm程度に設定して第1貫通穴21の穴加工を行う。その理由は、セラミックは焼成工程を経ることで収縮し、それに伴って第1貫通穴21(第1凹部)も小径化しかつ位置ズレするため、このことを計算に入れて第1貫通穴21(第1凹部)を大きめに形成しておく必要があるからである。次に、周知の手法に従って乾燥工程や脱脂工程などを行った後、さらにアルミナが焼結しうる加熱温度にて焼成工程を行う。これにより、グリーンシート積層体(セラミック未焼結体)を焼結させてセラミック基板11とする。この時点でセラミックは硬質化しかつ収縮する。   Further, the ceramic substrate 11 is produced by the following procedure. A raw material slurry is prepared by uniformly mixing and kneading alumina powder, organic binder, solvent, plasticizer, etc., and this raw material slurry is used to form a sheet with a doctor blade device to form a green sheet having a predetermined thickness. . A predetermined portion of the green sheet is punched, and a metal paste for forming a via-hole conductor is filled in the formed hole. Moreover, the printing layer used as a metal wiring layer later is formed by printing a metal paste on the surface of a green sheet. Then, these green sheets are laminated and pressed to be integrated into a green sheet laminate. Thereafter, the green sheet laminate is punched to form first through holes 21 (first recesses) (first drilling step). Since it is still unsintered at this stage, drilling can be performed relatively easily and at low cost. In the first drilling step, the inner diameter of the first through hole 21 (first concave portion) at the time of passing through the firing step is the inner diameter (about 0.7 mm) of the second through hole 23 (second concave portion, substrate side alignment concave portion). ) And the diameter of the guide pin 24 (about 0.7 mm) is set to be larger than that. Specifically, the first through hole 21 is drilled by setting to about 1.2 mm to 2.4 mm. The reason is that the ceramic shrinks through the firing process, and accordingly, the first through hole 21 (first recess) is also reduced in diameter and misaligned. Therefore, the first through hole 21 ( This is because the first recess) needs to be formed larger. Next, after performing a drying process, a degreasing process, etc. according to a well-known method, a baking process is further performed at a heating temperature at which alumina can be sintered. As a result, the green sheet laminate (ceramic unsintered body) is sintered to form the ceramic substrate 11. At this point, the ceramic hardens and shrinks.

続く樹脂層配設工程では、以下のようにして第1貫通穴21(第1凹部)内に樹脂層22を設ける。まず、ビスフェノールF型エポキシ樹脂(JER社製「エピコート807」)80重量部、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂(JER社製「エピコート152」)20重量部に対し、硬化剤(四国化成工業社製「2P4MZ−CN」)5重量部、シランカップリング剤(信越化学社製「KBM−403」)で処理したシリカフィラー(龍森製「TSS−6」)200重量部、消泡剤(サンノプコ社製「ベレノールS−4」)を混合する。この混合物を3本ロールにて混練することにより、樹脂層22形成用の樹脂材料としておく。即ち、本実施形態では、熱硬化性樹脂中に無機フィラーを含む未硬化状態の樹脂材料を用いる。   In the subsequent resin layer disposing step, the resin layer 22 is provided in the first through hole 21 (first recess) as follows. First, with respect to 80 parts by weight of bisphenol F type epoxy resin (“Epicoat 807” manufactured by JER) and 20 parts by weight of cresol novolac type epoxy resin (“Epicoat 152” manufactured by JER), a curing agent (“2P4MZ manufactured by Shikoku Kasei Kogyo Co., Ltd.) -CN ") 5 parts by weight, 200 parts by weight of a silica filler (" TSS-6 "manufactured by Tatsumori) treated with a silane coupling agent (" KBM-403 "manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), an antifoaming agent (" Sannopco " Berenol S-4 "). The mixture is kneaded with three rolls to be a resin material for forming the resin layer 22. That is, in this embodiment, an uncured resin material containing an inorganic filler in a thermosetting resin is used.

次に、セラミック基板11を印刷装置にセットし、その上面12に所定のメタルマスク(図示略)を密着させて配置する。かかるメタルマスクにおいて第1貫通穴21に対応する箇所には、開口部があらかじめ形成されている。このようなメタルマスクを介して前記樹脂材料を印刷することにより、各第1貫通穴21内に樹脂材料を隙間なく完全に充填する。この後、印刷後のセラミック基板11を印刷装置から取り外した後、120℃,1時間の条件で加熱し、前記樹脂材料の充填によって形成された樹脂層22をある程度硬化(半硬化)させる。ここで、樹脂層22を完全に硬化させないのは、次の第2穴明け工程での穴加工をよりいっそう容易に行うためである。   Next, the ceramic substrate 11 is set in a printing apparatus, and a predetermined metal mask (not shown) is placed in close contact with the upper surface 12 thereof. In such a metal mask, an opening is formed in advance at a location corresponding to the first through hole 21. By printing the resin material through such a metal mask, the resin material is completely filled in the first through holes 21 without any gaps. Thereafter, after the printed ceramic substrate 11 is removed from the printing apparatus, the resin layer 22 formed by filling the resin material is cured to some extent (semi-cured) by heating at 120 ° C. for 1 hour. Here, the reason why the resin layer 22 is not completely cured is to perform the hole processing in the next second drilling process more easily.

続く第2穴明け工程では、精密ドリルを用いた精密穴加工を行って樹脂層22に第2貫通穴23(第2凹部、基板側位置合わせ凹部)を形成する。このような加工法によれば、光軸合わせの際の基準となるガイドピン24を、所望とする正しい位置にて支持可能な第2貫通穴23とすることができる。   In the subsequent second drilling step, precision drilling using a precision drill is performed to form second through holes 23 (second recesses, substrate side alignment recesses) in the resin layer 22. According to such a processing method, the guide pin 24 serving as a reference at the time of optical axis alignment can be the second through hole 23 that can be supported at a desired correct position.

次に、前記セラミック基板11を150℃,5時間の条件で加熱する本硬化処理を行って、樹脂層22を完全に硬化させる。さらに、周知の手法により仕上げ加工を行って、第2貫通穴23の穴径を0.700mmとなるように微調整する。このときの加工に要求される精度は、具体的には±0.001mmである。   Next, the resin layer 22 is completely cured by performing a main curing process in which the ceramic substrate 11 is heated at 150 ° C. for 5 hours. Further, finishing is performed by a well-known method, and the hole diameter of the second through hole 23 is finely adjusted to 0.700 mm. Specifically, the accuracy required for processing at this time is ± 0.001 mm.

次に、セラミック基板11の上面12にある接続パッド92上にはんだペーストを印刷した後、VCSEL14及び動作回路用IC94を搭載してリフローを行う。その結果、接続パッド94と、VCSEL14及び動作回路用IC94の端子とが、はんだを介して接合される。   Next, after solder paste is printed on the connection pads 92 on the upper surface 12 of the ceramic substrate 11, the VCSEL 14 and the operating circuit IC 94 are mounted and reflow is performed. As a result, the connection pad 94 and the terminals of the VCSEL 14 and the operation circuit IC 94 are joined via solder.

続くガイド部材取付工程では、専用の治具などを用いて、まず第2貫通穴23(第2凹部、基板側位置合わせ凹部)にガイドピン24を圧入するようにして嵌着させる。   In the subsequent guide member mounting step, the guide pin 24 is first fitted into the second through hole 23 (second recess, substrate side alignment recess) using a dedicated jig or the like.

続く位置合わせ工程では、セラミック基板11から突出する各ガイドピン24を、まず、マイクロレンズアレイ101が有する各位置合わせ穴103(光部品側位置合わせ凹部)に嵌挿する。これにより、VCSEL14の各発光部15と各マイクロレンズ102との光軸合わせを行いつつ、マイクロレンズアレイ101をセラミック基板11に固定する。このとき、マイクロレンズアレイ101とセラミック基板11との界面を、接着剤等を用いて確実に接合するようにしてもよい。さらに、前記各ガイドピン24を光ファイバコネクタ111が有する各位置合わせ穴113(光部品側位置合わせ凹部)に嵌挿する。これにより、VCSEL14の各発光部15、各マイクロレンズ102及び光ファイバ112の各コアの光軸合わせが行われるとともに、セラミック基板11に光ファイバコネクタ111が固定される。そして、以上のようにして本実施形態の光ファイバコネクタ付き光学素子搭載基板80が完成する。   In the subsequent alignment step, each guide pin 24 protruding from the ceramic substrate 11 is first inserted into each alignment hole 103 (optical component side alignment recess) of the microlens array 101. Thus, the microlens array 101 is fixed to the ceramic substrate 11 while aligning the optical axes of the light emitting units 15 of the VCSEL 14 and the microlenses 102. At this time, the interface between the microlens array 101 and the ceramic substrate 11 may be reliably bonded using an adhesive or the like. Further, the guide pins 24 are inserted into the alignment holes 113 (optical component side alignment recesses) of the optical fiber connector 111. Thereby, the optical axes of the light emitting units 15 of the VCSEL 14, the microlenses 102 and the cores of the optical fibers 112 are aligned, and the optical fiber connector 111 is fixed to the ceramic substrate 11. And the optical element mounting substrate 80 with an optical fiber connector of this embodiment is completed as mentioned above.

従って、本実施形態によれば以下の効果を得ることができる。   Therefore, according to the present embodiment, the following effects can be obtained.

(1)本実施形態では、第2貫通穴23に嵌着されたガイドピン24と位置合わせ穴103,113との嵌合関係をもって、光軸合わせを達成しつつ、セラミック基板11とマイクロレンズアレイ101と光ファイバコネクタ111とを相互に固定した構成となっている。よって、リフロー時のセルフアライメント作用のみに頼る従来の消極的な光軸合わせに比べて、より積極的にかつ高い精度で光軸が合った状態となる。ゆえに、光の伝送ロスが小さく、高速度化・高密度化等に十分に対応しうる光ファイバコネクタ付き光学素子搭載基板80を実現することができる。また、樹脂基板に比較して熱伝導性の高いセラミック基板11を用いているため、VCSEL14及び動作回路用IC94の発する熱が効率よく放散される。よって、放熱性の悪化に起因する発光波長のズレも回避され、動作安定性・信頼性に優れた光ファイバコネクタ付き光学素子搭載基板80を実現することができる。   (1) In the present embodiment, the ceramic substrate 11 and the microlens array are achieved while achieving optical axis alignment with the fitting relationship between the guide pin 24 fitted in the second through hole 23 and the alignment holes 103 and 113. 101 and the optical fiber connector 111 are mutually fixed. Therefore, the optical axis is more positively and accurately aligned as compared with the conventional passive optical axis alignment that relies only on the self-alignment action during reflow. Therefore, it is possible to realize the optical element mounting substrate 80 with an optical fiber connector that has a small light transmission loss and can sufficiently cope with high speed and high density. Further, since the ceramic substrate 11 having higher thermal conductivity than the resin substrate is used, the heat generated by the VCSEL 14 and the operating circuit IC 94 is efficiently dissipated. Therefore, the shift of the emission wavelength due to the deterioration of the heat dissipation property can be avoided, and the optical element mounting substrate 80 with an optical fiber connector excellent in operational stability and reliability can be realized.

(2)また、本実施形態の製造方法によれば、上記構成を有する光ファイバコネクタ付き光学素子搭載基板80を確実にかつ低コストで製造することができる。
[第5の実施の形態]
(2) Moreover, according to the manufacturing method of this embodiment, the optical element mounting substrate 80 with an optical fiber connector which has the said structure can be manufactured reliably and at low cost.
[Fifth Embodiment]

次に、図19〜図26に基づいて、第5の実施形態における光導波路付き光学素子搭載基板60(光部品付き光学素子搭載基板)について説明する。   Next, an optical element mounting substrate 60 with an optical waveguide (an optical element mounting substrate with an optical component) in the fifth embodiment will be described with reference to FIGS.

上記第1の実施形態では、第1凹部として第1貫通穴21を形成し、第2凹部として第2貫通穴23を形成していたが、本実施形態では、第1凹部として第1非貫通穴61を形成し、第2凹部として第2非貫通穴63を形成している。それ以外の構成については共通している。以下、このような構成の光導波路付き光学素子搭載基板60を製造する方法について述べる。
(第1の製造方法)
In the first embodiment, the first through hole 21 is formed as the first recess and the second through hole 23 is formed as the second recess. However, in the present embodiment, the first non-penetration is used as the first recess. A hole 61 is formed, and a second non-through hole 63 is formed as a second recess. Other configurations are common. Hereinafter, a method of manufacturing the optical element mounting substrate 60 with an optical waveguide having such a configuration will be described.
(First manufacturing method)

まず、上記第1の実施形態の手順に従ってセラミック基板11を作製する。ここでは、グリーンシート積層体に対するドリル加工を行い、所定箇所に第1非貫通穴61(第1凹部)を形成しておく(第1穴明け工程)。この段階ではまだ未焼結状態であるので、穴加工を比較的簡単にかつ低コストで行うことができる。次に、周知の手法に従って乾燥工程や脱脂工程などを行った後、さらにアルミナが焼結しうる加熱温度にて焼成工程を行う。これにより、グリーンシート積層体(セラミック未焼結体)を焼結させてセラミック基板11とする(図20参照)。この時点でセラミックは硬質化しかつ収縮する。   First, the ceramic substrate 11 is produced according to the procedure of the first embodiment. Here, the green sheet laminate is drilled to form first non-through holes 61 (first recesses) at predetermined locations (first drilling step). Since it is still unsintered at this stage, drilling can be performed relatively easily and at low cost. Next, after performing a drying process, a degreasing process, etc. according to a well-known method, a baking process is further performed at a heating temperature at which alumina can be sintered. Thereby, the green sheet laminate (ceramic unsintered body) is sintered to form the ceramic substrate 11 (see FIG. 20). At this point, the ceramic hardens and shrinks.

次に、位置合わせ用ガイド部材である複数のガイドピン24の上端部を、ガイド部材保持治具であるチャック121等により保持固定する。そして、把持されたガイドピン24の下端部を第1非貫通穴61内に挿入した状態で、ガイドピン24を保持する。その際、ガイドピン24をX−Y軸方向に高精度に位置合わせをしておく。さらに、ディスペンサ122等を用いて、第1非貫通穴61内に未硬化の樹脂材料123を充填する(図21参照)。本実施形態では、第1の実施形態と同様に、熱硬化性樹脂中に無機フィラーを含む未硬化状態の樹脂材料を用いている。そして、充填された樹脂材料123を加熱して硬化させた後、チャック121による保持を解除する。その結果、略中心部に第2非貫通穴63を有する樹脂層22を配設できるとともに、第2非貫通穴63にガイドピン24を支持させることができる(図22参照、樹脂層配設及びガイド部材取付工程)。   Next, the upper ends of the plurality of guide pins 24 that are alignment guide members are held and fixed by a chuck 121 that is a guide member holding jig. And the guide pin 24 is hold | maintained in the state which inserted the lower end part of the grasped guide pin 24 in the 1st non-through-hole 61. FIG. At that time, the guide pin 24 is aligned with high accuracy in the XY axis direction. Furthermore, the uncured resin material 123 is filled into the first non-through hole 61 using a dispenser 122 or the like (see FIG. 21). In the present embodiment, as in the first embodiment, an uncured resin material containing an inorganic filler in a thermosetting resin is used. Then, after the filled resin material 123 is heated and cured, the holding by the chuck 121 is released. As a result, the resin layer 22 having the second non-through hole 63 can be disposed substantially at the center, and the guide pin 24 can be supported in the second non-through hole 63 (see FIG. 22, resin layer arrangement and Guide member attaching process).

従って、上記第1の製造方法によると、樹脂層配設工程とガイド部材取付工程とが同時に行われることから、第1の実施形態の製造方法に比べて工数が少なくなる。ゆえに、低コスト化に極めて有利である。   Therefore, according to the first manufacturing method, since the resin layer arranging step and the guide member attaching step are performed at the same time, the number of steps is reduced as compared with the manufacturing method of the first embodiment. Therefore, it is extremely advantageous for cost reduction.

なお、この第1の製造方法においては、チャック121以外のガイド部材保持治具を用いてもよい。また、第1非貫通穴61内に未硬化の樹脂材料123を充填するにあたって、ディスペンサ122以外の手段を用いてもよい。さらには、以下のような変更も可能である。即ち、先に第1非貫通穴61内に未硬化の樹脂材料123を充填しておき、その後でガイドピン24の下端部を第1非貫通穴61内に挿入保持するようにする。このような順序にすれば、樹脂材料123の充填時にガイドピン24が邪魔にならないことから、樹脂材料123を充填する方法の選択の幅が広くなる。従って、例えば印刷法などの手法を採用すること等が可能となる。
(第2の製造方法)
In the first manufacturing method, a guide member holding jig other than the chuck 121 may be used. Further, when filling the uncured resin material 123 into the first non-through hole 61, means other than the dispenser 122 may be used. Further, the following changes are possible. That is, the uncured resin material 123 is filled in the first non-through hole 61 first, and then the lower end portion of the guide pin 24 is inserted and held in the first non-through hole 61. In such an order, the guide pin 24 does not get in the way when the resin material 123 is filled, so the range of options for filling the resin material 123 is widened. Therefore, it is possible to adopt a technique such as a printing method.
(Second manufacturing method)

まず、上記第1の実施形態の手順に従ってセラミック基板11を作製する。ここでは、グリーンシート積層体に対するドリル加工を行い、所定箇所に第1非貫通穴61(第1凹部)を形成しておく(第1穴明け工程)。この段階ではまだ未焼結状態であるので、穴加工を比較的簡単にかつ低コストで行うことができる。次に、周知の手法に従って乾燥工程や脱脂工程などを行った後、さらにアルミナが焼結しうる加熱温度にて焼成工程を行う。これにより、グリーンシート積層体(セラミック未焼結体)を焼結させてセラミック基板11とする(図23参照)。この時点でセラミックは硬質化しかつ収縮する。   First, the ceramic substrate 11 is produced according to the procedure of the first embodiment. Here, the green sheet laminate is drilled to form first non-through holes 61 (first recesses) at predetermined locations (first drilling step). Since it is still unsintered at this stage, drilling can be performed relatively easily and at low cost. Next, after performing a drying process, a degreasing process, etc. according to a well-known method, a baking process is further performed at a heating temperature at which alumina can be sintered. Thereby, the green sheet laminate (ceramic unsintered body) is sintered to form the ceramic substrate 11 (see FIG. 23). At this point, the ceramic hardens and shrinks.

次に、スペーサ部材である金型126を用意する。この金型126は、ガイドピン24の形状に対応した形状のピン127を複数個有している(図24参照)。そして、セラミック基板11と金型126とをX−Y軸方向に高精度に位置合わせした状態で、各ピン127の下端部を第1非貫通穴61内に挿入した状態で、金型126を保持する。さらに、ディスペンサ122等を用いて、第1非貫通穴61内に未硬化の樹脂材料123を充填する。本実施形態では、第1の実施形態と同様に、熱硬化性樹脂中に無機フィラーを含む未硬化状態の樹脂材料を用いている。そして、充填された樹脂材料123を加熱して硬化させた後、金型126を引き上げて除去する。その結果、略中央部に第2非貫通穴63を有する樹脂層22が形成される(図25参照、樹脂層配設及び第2穴明け工程)。そして最後に、各第2非貫通穴63内にそれぞれガイドピン24を圧入するようにして嵌着支持させる(図26参照、ガイド部材取付工程)。   Next, a mold 126 as a spacer member is prepared. The mold 126 has a plurality of pins 127 having a shape corresponding to the shape of the guide pins 24 (see FIG. 24). Then, in a state where the ceramic substrate 11 and the mold 126 are aligned with high accuracy in the XY axis direction, the mold 126 is inserted with the lower end portion of each pin 127 inserted into the first non-through hole 61. Hold. Furthermore, the uncured resin material 123 is filled into the first non-through hole 61 using a dispenser 122 or the like. In the present embodiment, as in the first embodiment, an uncured resin material containing an inorganic filler in a thermosetting resin is used. Then, after the filled resin material 123 is heated and cured, the mold 126 is pulled up and removed. As a result, the resin layer 22 having the second non-through hole 63 in the substantially central portion is formed (see FIG. 25, resin layer arrangement and second drilling step). Finally, the guide pins 24 are fitted and supported in the respective second non-through holes 63 (see FIG. 26, guide member attaching step).

従って、上記第2の製造方法によると、樹脂層配設工程と第2穴明け工程とが同時に行われることから、第1の実施形態の製造方法に比べて工数が少なくなる。ゆえに、低コスト化に極めて有利である。   Therefore, according to the second manufacturing method, since the resin layer disposing step and the second drilling step are performed at the same time, the number of steps is reduced compared to the manufacturing method of the first embodiment. Therefore, it is extremely advantageous for cost reduction.

なお、この第2の製造方法においては、第1非貫通穴61内に未硬化の樹脂材料123を充填するにあたって、ディスペンサ122以外の手段を用いてもよい。さらには、以下のような変更も可能である。即ち、先に第1非貫通穴61内に未硬化の樹脂材料123を充填しておき、その後で金型126のピン127の下端部を第1非貫通穴61内に挿入保持するようにする。このような順序にすれば、樹脂材料123の充填時に金型126が邪魔にならないことから、樹脂材料123を充填する方法の選択の幅が広くなる。従って、例えば印刷法などの手法を採用すること等が可能となる。
[第6の実施の形態]
In the second manufacturing method, means other than the dispenser 122 may be used to fill the uncured resin material 123 into the first non-through hole 61. Further, the following changes are possible. That is, the uncured resin material 123 is first filled in the first non-through hole 61, and then the lower end portion of the pin 127 of the mold 126 is inserted and held in the first non-through hole 61. . In such an order, the mold 126 does not get in the way when the resin material 123 is filled, so the range of options for filling the resin material 123 is widened. Therefore, it is possible to adopt a technique such as a printing method.
[Sixth Embodiment]

図27〜図29には、本発明を具体化した第6の実施形態の光導波路付き光学素子搭載基板130(光部品付き光学素子搭載基板)が示されている。図27は、前記光導波路付き光学素子搭載基板130の概略断面図である。図28は、図27のA−A断面図である。図29は、前記光導波路付き光学素子搭載基板130の製造過程において、セラミック基板11と下側光導波路141と上側光導波路151との位置合わせを行いつつ各々の部品を固定する際の様子を示す概略断面図である。   27 to 29 show a sixth embodiment of an optical element mounting substrate 130 with an optical waveguide (an optical element mounting substrate with an optical component) embodying the present invention. FIG. 27 is a schematic sectional view of the optical element mounting substrate 130 with an optical waveguide. 28 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. FIG. 29 shows a state in which each component is fixed while the ceramic substrate 11, the lower optical waveguide 141, and the upper optical waveguide 151 are aligned in the manufacturing process of the optical element mounting substrate 130 with the optical waveguide. It is a schematic sectional drawing.

図27,図28に示されるように、本実施形態の光導波路付き光学素子搭載基板130は、VCSEL14(光学素子)、セラミック基板11(基板)、下側光導波路141(光部品)、上側光導波路151(光部品)、ガイドピン24(位置合わせ用ガイド部材)等によって構成されている。なお、本実施形態のVCSEL14は、4個の発光部15からなる発光部列を2列有している。   As shown in FIGS. 27 and 28, the optical element-mounted substrate 130 with an optical waveguide of this embodiment includes a VCSEL 14 (optical element), a ceramic substrate 11 (substrate), a lower optical waveguide 141 (optical component), and an upper optical waveguide. A waveguide 151 (optical component), a guide pin 24 (positioning guide member), and the like are included. Note that the VCSEL 14 according to the present embodiment has two light emitting unit rows each including four light emitting units 15.

セラミック基板11は、上面12(主面)及び下面13を有する略矩形状の板部材である。かかるセラミック基板11はいわゆる多層配線基板であって、その内部に金属配線層(即ち配線パターン134やビアホール導体135)を備えている。上面12側の略中央部には、チップ収容部であるキャビティ136が設けられている。一方、下面13側には複数の外部接続端子132が形成されている。セラミック基板11における外周部には第1凹部としての第1貫通穴21が設けられ、その第1貫通穴21の内部には樹脂層22が設けられている。樹脂層22の略中心部には第2貫通穴23(第2凹部、基板側位置合わせ凹部)が設けられ、その第2貫通穴23にはガイドピン24が嵌着されている。   The ceramic substrate 11 is a substantially rectangular plate member having an upper surface 12 (main surface) and a lower surface 13. The ceramic substrate 11 is a so-called multilayer wiring board, and includes a metal wiring layer (that is, a wiring pattern 134 and a via-hole conductor 135) therein. A cavity 136, which is a chip accommodating portion, is provided at a substantially central portion on the upper surface 12 side. On the other hand, a plurality of external connection terminals 132 are formed on the lower surface 13 side. A first through hole 21 as a first recess is provided in the outer peripheral portion of the ceramic substrate 11, and a resin layer 22 is provided inside the first through hole 21. A second through hole 23 (second concave portion, substrate-side alignment concave portion) is provided at a substantially central portion of the resin layer 22, and a guide pin 24 is fitted into the second through hole 23.

下側光導波路141はセラミック基板11の上面12に密接して配置されている。下側光導波路141を構成する基材32は、コア33及びクラッド34を有している。基材32における所定部位には内角が約90°のV字溝153が形成され、そのV字溝153の内面(傾斜面)には光を全反射可能な金属からなる薄膜152が蒸着されている。その結果、VCSEL14が発した光の進行方向を約90°変換する光路変換用ミラーが構成されている。かかる光路変換用ミラーは、VCSEL14における一方の発光部列の直上に配置されている。また、下側光導波路141を構成する基材32の外周部には、位置合わせ穴146(光部品側位置合わせ凹部)が貫通形成されている。その位置合わせ穴146には、ガイドピン24が挿通された状態で嵌合している。   The lower optical waveguide 141 is disposed in close contact with the upper surface 12 of the ceramic substrate 11. The base material 32 constituting the lower optical waveguide 141 has a core 33 and a clad 34. A V-shaped groove 153 having an inner angle of about 90 ° is formed in a predetermined portion of the base material 32, and a thin film 152 made of a metal capable of totally reflecting light is deposited on the inner surface (inclined surface) of the V-shaped groove 153. Yes. As a result, an optical path changing mirror that converts the traveling direction of the light emitted from the VCSEL 14 by about 90 ° is configured. Such an optical path changing mirror is arranged immediately above one light emitting section row in the VCSEL 14. An alignment hole 146 (optical component side alignment recess) is formed through the outer peripheral portion of the base material 32 constituting the lower optical waveguide 141. The guide hole 24 is fitted in the alignment hole 146 while being inserted.

下側光導波路141の下面側には、配線層(接続パッド92や金属配線層93)が形成されている。また、下側光導波路141の下面側には、光学素子(発光素子)の一種であるVCSEL14(光学素子)、動作回路用IC94(いわゆるドライバIC)が搭載されている。従って、VCSEL14の発光部15は上向きに配置されていて、その発光時には下側光導波路141の下面側からレーザ光が入射する。下側光導波路141は基本的に透明な部材であるので、入射したレーザ光は下側光導波路141の上面側に通り抜けることができる。なお、VCSEL14及び動作回路用IC94はキャビティ136内に収容された状態で配置される。VCSEL14及び動作回路用IC94の下面と、キャビティ136の底面との隙間に、放熱性向上を目的としてシリコーンオイル等を充填してもよい。本実施形態において下側光導波路141は、光学素子を直接支持する支持体であると把握することが可能である。また、セラミック基板11は、下側光導波路141を介して光学素子を間接的に支持する基板であると把握することも可能である。   On the lower surface side of the lower optical waveguide 141, a wiring layer (connection pad 92 and metal wiring layer 93) is formed. On the lower surface side of the lower optical waveguide 141, a VCSEL 14 (optical element) which is a kind of optical element (light emitting element) and an operating circuit IC 94 (so-called driver IC) are mounted. Accordingly, the light emitting portion 15 of the VCSEL 14 is disposed upward, and laser light is incident from the lower surface side of the lower optical waveguide 141 during light emission. Since the lower optical waveguide 141 is basically a transparent member, the incident laser light can pass through to the upper surface side of the lower optical waveguide 141. The VCSEL 14 and the operating circuit IC 94 are arranged in a state of being accommodated in the cavity 136. Silicone oil or the like may be filled in a gap between the lower surface of the VCSEL 14 and the operating circuit IC 94 and the bottom surface of the cavity 136 for the purpose of improving heat dissipation. In the present embodiment, the lower optical waveguide 141 can be grasped as a support that directly supports the optical element. It is also possible to grasp that the ceramic substrate 11 is a substrate that indirectly supports the optical element via the lower optical waveguide 141.

上側光導波路151は下側光導波路141の上面に密接して配置されている。上側光導波路151を構成する基材32は、コア33、クラッド34、V字溝151に薄膜152を蒸着してなる光路変換用ミラーを有している。ただし、上側光導波路151における光路変換ミラーは、下側光導波路141における光路変換ミラーとは別の位置、具体的にはVCSEL14における他方の発光部列の直上に配置されている。つまり本実施形態では、下側光導波路141の光路変換ミラー及び上側光導波路151の光路変換ミラーが、例えば下側光導波路141下面側から見て重なり合わないように、下面に平行な方向(具体的にはコア33の長手方向)にずらして配置されている。それゆえ、入射光の干渉を避けることができ、各コア33とVCSEL14との光結合に支障を来たさないようになっている。また、上側光導波路151を構成する基材32の外周部には、位置合わせ穴156(光部品側位置合わせ凹部)が貫通形成されている。ガイドピン24はその位置合わせ穴156にも挿通された状態で嵌合している。   The upper optical waveguide 151 is disposed in close contact with the upper surface of the lower optical waveguide 141. The base material 32 constituting the upper optical waveguide 151 has an optical path changing mirror formed by depositing a thin film 152 on the core 33, the clad 34, and the V-shaped groove 151. However, the optical path conversion mirror in the upper optical waveguide 151 is disposed at a position different from the optical path conversion mirror in the lower optical waveguide 141, specifically, directly above the other light emitting section row in the VCSEL 14. That is, in this embodiment, the optical path conversion mirror of the lower optical waveguide 141 and the optical path conversion mirror of the upper optical waveguide 151 are parallel to the lower surface (specifically, for example) so as not to overlap when viewed from the lower surface side of the lower optical waveguide 141. Specifically, they are arranged shifted in the longitudinal direction of the core 33. Therefore, interference of incident light can be avoided, and the optical coupling between each core 33 and the VCSEL 14 is not hindered. An alignment hole 156 (optical component side alignment recess) is formed through the outer peripheral portion of the base material 32 constituting the upper optical waveguide 151. The guide pin 24 is fitted in the alignment hole 156 while being inserted therethrough.

そして本実施形態では、セラミック基板11、下側光導波路141及び上側光導波路151の三者が、ガイドピン24との嵌合によって、互いに位置合わせされた状態で固定されている。ここで「位置合わせされた状態」とは、具体的には、VCSEL14の各発光部15の光軸と、下側光導波路141及び上側光導波路151の各コア33の光軸とが合った状態をいう。   In this embodiment, the ceramic substrate 11, the lower optical waveguide 141, and the upper optical waveguide 151 are fixed in a state of being aligned with each other by fitting with the guide pins 24. Here, the “aligned state” specifically refers to a state in which the optical axis of each light emitting portion 15 of the VCSEL 14 and the optical axis of each core 33 of the lower optical waveguide 141 and the upper optical waveguide 151 are aligned. Say.

従って、本実施形態によれば以下の作用効果を奏する。   Therefore, according to this embodiment, there exist the following effects.

(1)本実施形態では、ガイドピン24との嵌合関係をもって、光軸合わせを達成しつつセラミック基板11と下側光導波路141と上側光導波路151とを相互に固定した構成となっている。よって、リフロー時のセルフアライメント作用のみに頼る従来の消極的な光軸合わせに比べて、より積極的にかつ高い精度で光軸が合った状態となる。ゆえに、光の伝送ロスが小さく、高速度化・高密度化等に十分に対応しうる光導波路付き光学素子搭載基板130を実現することができる。また、樹脂基板に比較して熱伝導性の高いセラミック基板11を用いているため、VCSEL14及び動作回路用IC94の発する熱が効率よく放散される。よって、放熱性の悪化に起因する発光波長のズレも回避され、動作安定性・信頼性に優れた光導波路付き光学素子搭載基板130を実現することができる。   (1) In this embodiment, the ceramic substrate 11, the lower optical waveguide 141, and the upper optical waveguide 151 are fixed to each other while achieving optical axis alignment with a fitting relationship with the guide pin 24. . Therefore, the optical axis is more positively and accurately aligned as compared with the conventional passive optical axis alignment that relies only on the self-alignment action during reflow. Therefore, it is possible to realize the optical element mounting substrate 130 with an optical waveguide that has a small light transmission loss and can sufficiently cope with high speed and high density. Further, since the ceramic substrate 11 having higher thermal conductivity than the resin substrate is used, the heat generated by the VCSEL 14 and the operating circuit IC 94 is efficiently dissipated. Therefore, the shift of the emission wavelength due to the deterioration of the heat dissipation property can be avoided, and the optical element mounting substrate 130 with an optical waveguide excellent in operational stability and reliability can be realized.

(変形例)   (Modification)

図30,図31には、第6実施形態の光導波路付き光学素子搭載基板130(光部品付き光学素子搭載基板)の変形例が示されている。図30は、変形例の光導波路付き光学素子搭載基板130の概略断面図である。図31は、図30のB−B断面図である。   30 and 31 show a modification of the optical element mounting substrate 130 (optical component mounting substrate with optical components) of the sixth embodiment. FIG. 30 is a schematic cross-sectional view of a modified optical element mounting substrate 130 with an optical waveguide. 31 is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG.

この光導波路付き光学素子搭載基板130では、下側光導波路141の配線層(接続パッド92や金属配線層93)が省略され、その代わりにキャビティ136の底面に接続パッド158が設けられている。そして、これらの接続パッド158上にVCSEL14、動作回路用IC94等がはんだ付けされている。また、上側光導波路151の各コア33及び下側光導波路141の各コア33が、下面側から見て重なり合わないように、コア33の幅方向にずらして配置されている(図31参照)。なお、この場合のずらし量は、隣接するコア33同士の中心線間距離の半分の値に設定されている。それゆえ、本変形例においても、入射光や出射光の干渉を避けることができ、各コア33とVCSEL14との光結合に支障を来たさないようになっている。   In the optical element mounting substrate 130 with an optical waveguide, the wiring layer (the connection pad 92 and the metal wiring layer 93) of the lower optical waveguide 141 is omitted, and a connection pad 158 is provided on the bottom surface of the cavity 136 instead. The VCSEL 14 and the operating circuit IC 94 are soldered onto the connection pads 158. Further, the cores 33 of the upper optical waveguide 151 and the cores 33 of the lower optical waveguide 141 are arranged shifted in the width direction of the core 33 so as not to overlap when viewed from the lower surface side (see FIG. 31). . In this case, the shift amount is set to a value that is half the distance between the center lines of the adjacent cores 33. Therefore, also in this modification, interference of incident light and outgoing light can be avoided, and optical coupling between each core 33 and the VCSEL 14 is not hindered.

なお、本発明の実施形態は以下のように変更してもよい。   In addition, you may change embodiment of this invention as follows.

・第2穴明け工程における精密穴加工のみによって十分高精度な穴が形成できるのであれば、仕上げ加工を省略しても構わない。   -Finishing may be omitted as long as a sufficiently accurate hole can be formed only by precision drilling in the second drilling step.

・第1の実施形態では、光学素子であるVCSEL14やフォトダイオード16を搭載する工程を、仕上げ加工の実施後かつガイド部材取付工程の実施前の段階で行っていた。しかし、これに限定されることはなく、光学素子搭載工程をガイド部材取付工程の実施後に行ったり、仕上げ加工の実施前に行ったりしてもよい。   -In 1st Embodiment, the process of mounting VCSEL14 and the photodiode 16 which are optical elements was performed in the stage after implementation of a finishing process and before implementation of a guide member attachment process. However, the present invention is not limited to this, and the optical element mounting process may be performed after the guide member mounting process or before the finishing process.

・第6の実施形態では、光伝送機能及び光反射機能を有する光部品として光導波路141,151を用いていたが、その代わりに光ファイバコネクタ等の光伝送機能を有する光部品を用いて構成してもよい。さらには、光導波路141,151に代えて、マイクロレンズアレイ等の集光機能を有する光部品を用いるようにしてもよい。
・第1の実施形態では、図8〜図10に示したように、第2凹部を樹脂層22で穴埋めする工程→樹脂層22をドリル加工して第2凹部を加工形成する第2穴明け工程→余剰の樹脂層22を表面研磨して除去する工程、という順序で実施しているが、その順序を変更してもよい。例えば、表面研磨工程の前に第2穴明け工程を実施してもよく、この場合には平坦面に対するドリル加工となるため、第2凹部の加工精度を向上させることができる。また、ドリル加工後に表面研磨を行った場合に比べて、第2凹部の開口部の欠けが起こりにくくなる。
In the sixth embodiment, the optical waveguides 141 and 151 are used as the optical components having the light transmission function and the light reflection function. Instead, the optical waveguide 141 or 151 is used as an optical component having the light transmission function. May be. Furthermore, instead of the optical waveguides 141 and 151, an optical component having a condensing function such as a microlens array may be used.
In the first embodiment, as shown in FIGS. 8 to 10, the step of filling the second recess with the resin layer 22 → the second drilling for forming the second recess by drilling the resin layer 22 Although the process is performed in the order of removing the surplus resin layer 22 by surface polishing, the order may be changed. For example, the second drilling step may be performed before the surface polishing step. In this case, since the drilling is performed on the flat surface, the processing accuracy of the second recess can be improved. Further, the opening of the second recess is less likely to be chipped than when surface polishing is performed after drilling.

・第1〜第6の実施形態では、第1凹部内に第2凹部被形成部である樹脂層22を形成し、その樹脂層22に貫通または非貫通の第2凹部を形成していたが、樹脂以外の材料を用いて第2凹部被形成部とすることも可能である。第1〜第6の実施形態においては、セラミック基板11を形成する主材料であるアルミナ等のセラミックよりも加工性のよい材料を用いて、第2凹部被形成部とすることがよい。その具体例を挙げると、例えば、ガラス材、マシナブルセラミック、シリコン、ロウ材、導体ペーストなどがある。ここでマシナブルセラミックとは、機械を利用して切削加工などが可能なセラミックのことを指す。マシナブルセラミックの好適例としては、マイカセラミック(ガラス中に人工雲母結晶を成長させたもの)や、ガラス質をマトリクスとしフッ素金雲母ジルコニア微結晶を均一にさせた複合マイカセラミックや、多孔質窒化アルミニウム等のセラミックに樹脂を含浸したものを挙げることができる。   -In 1st-6th embodiment, although the resin layer 22 which is a 2nd recessed part formation part was formed in the 1st recessed part, the 2nd recessed part penetrated or not penetrated in the resin layer 22 was formed. It is also possible to use the material other than the resin as the second recessed portion formation portion. In the first to sixth embodiments, it is preferable to use the material having better workability than the ceramic such as alumina, which is the main material for forming the ceramic substrate 11, as the second recessed portion formation portion. Specific examples thereof include glass material, machinable ceramic, silicon, brazing material, and conductive paste. Here, the machinable ceramic refers to a ceramic that can be machined using a machine. Preferable examples of machinable ceramics include mica ceramics (artificial mica crystals grown in glass), composite mica ceramics with a glassy matrix and uniform fluor-phlogopite zirconia microcrystals, porous nitriding The thing which impregnated resin with ceramics, such as aluminum, can be mentioned.

次に、前述した実施形態によって把握される技術的思想を以下に列挙する。   Next, the technical ideas grasped by the embodiment described above are listed below.

(1)第1主面及び第2主面を有するとともに、前記第1主面及び前記第2主面の両側において開口する第1貫通穴を有するセラミック基板と、前記セラミック基板の前記第1主面上に搭載され、発光部及び受光部のうちの少なくとも一方を有し、光導波路または光ファイバコネクタと光軸を合わせた状態で光学的に接続されるべき光学素子と、前記第1貫通穴内に位置し、前記第1貫通穴よりも小径かつ前記第1主面及び前記第2主面の両側において開口する第2貫通穴を有する樹脂層と、前記第2貫通穴に嵌合されることで支持され、前記セラミック基板の前記第1主面側にてその一部が突出し、前記光導波路または前記光ファイバコネクタの有する位置合わせ穴に対して嵌合可能な位置合わせ用ガイド部材と、を備えることを特徴とする光学素子搭載基板。   (1) A ceramic substrate having a first main surface and a second main surface and having first through holes opened on both sides of the first main surface and the second main surface, and the first main surface of the ceramic substrate. An optical element mounted on a surface and having at least one of a light emitting part and a light receiving part, and to be optically connected in a state where the optical axis is aligned with an optical waveguide or an optical fiber connector; and in the first through hole And a resin layer having a second through hole that is smaller in diameter than the first through hole and opens on both sides of the first main surface and the second main surface, and is fitted into the second through hole. An alignment guide member that is partly protruded at the first main surface side of the ceramic substrate and can be fitted into an alignment hole of the optical waveguide or the optical fiber connector. It is characterized by having Optical element mounting substrate.

(2)主面を有するとともに、少なくとも前記主面側において開口する第1凹部を有するセラミック基板と、前記セラミック基板の主面上に搭載され、発光部及び受光部のうちの少なくとも一方を有し、光導波路または光ファイバコネクタと光軸を合わせた状態で光学的に接続されるべき光学素子と、前記第1凹部内に位置し、前記第1凹部よりも小径かつ少なくとも前記主面側において開口する第2凹部を有する樹脂層と、前記第2凹部に嵌合されることで支持され、前記セラミック基板の前記主面側にてその一部が突出し、前記光導波路または前記光ファイバコネクタの有する位置合わせ穴に対して嵌合可能な位置合わせ用ガイド部材とを備える光学素子搭載基板の製造方法において、穴加工を行うことによりセラミック未焼結体に前記第1凹部を形成する第1穴明け工程と、前記セラミック未焼結体を焼結させて前記セラミック基板とする焼成工程と、前記第1凹部内に半硬化状態の前記樹脂層を設ける樹脂層配設工程と、前記樹脂層配設工程後に穴加工を行うことにより前記樹脂層に前記第2凹部を穴明け形成する第2工程と、前記第2穴明け工程後に前記樹脂層を完全に硬化させる本硬化処理を行う工程と、前記本硬化処理を行う工程後に前記第2凹部に仕上げ加工を施す仕上げ加工工程と、前記仕上げ加工工程後に前記光学素子を搭載する光学素子搭載工程と、前記光学素子搭載工程後に前記第2凹部に前記位置合わせ用ガイド部材を支持させるガイド部材取付工程と、を含むことを特徴とする光学素子搭載基板の製造方法。   (2) A ceramic substrate having a main surface and having a first recess opening at least on the main surface side; and mounted on the main surface of the ceramic substrate and having at least one of a light emitting portion and a light receiving portion. An optical element to be optically connected with the optical axis aligned with the optical waveguide or the optical fiber connector, and located in the first recess, having a smaller diameter than the first recess and opening at least on the main surface side A resin layer having a second recess to be supported by being fitted into the second recess, and a part of the ceramic substrate protrudes on the main surface side, and the optical waveguide or the optical fiber connector has In the manufacturing method of the optical element mounting substrate provided with the alignment guide member that can be fitted into the alignment hole, the ceramic green body is formed by performing hole processing. A first drilling step for forming one recess, a firing step for sintering the ceramic unsintered body to form the ceramic substrate, and a resin layer arrangement for providing the semi-cured resin layer in the first recess A second step of drilling the second recess in the resin layer by drilling after the resin layer disposing step, and the resin layer is completely cured after the second drilling step. A step of performing a main curing process, a finishing step of finishing the second recess after the step of performing the main curing process, an optical element mounting step of mounting the optical element after the finishing step, and the optical element And a guide member mounting step of supporting the alignment guide member in the second recess after the mounting step.

(3)基板側位置合わせ凹部を有する基板と、少なくとも光反射機能を有し、第1光部品側位置合わせ凹部を有する第1光部品と、前記基板と前記第1光部品との間に配置され、少なくとも集光機能を有し、第2光部品側位置合わせ凹部を有する第2光部品と、前記基板上に搭載され、発光部及び受光部のうちの少なくとも一方を有し、前記光部品と光軸を合わせた状態で光学的に接続されるべき光学素子と、前記第1光部品側位置合わせ凹部、前記第2光部品側位置合わせ凹部及び前記基板側位置合わせ凹部に対して嵌合可能な位置合わせ用ガイド部材と、を備えることを特徴とする光部品付き光学素子搭載基板。   (3) A substrate having a substrate-side alignment recess, a first optical component having at least a light reflection function and having a first optical component-side alignment recess, and disposed between the substrate and the first optical component A second optical component having at least a light collecting function and having a second optical component side alignment recess, and mounted on the substrate and having at least one of a light emitting unit and a light receiving unit, and the optical component And an optical element to be optically connected with the optical axis aligned with the first optical component-side alignment recess, the second optical component-side alignment recess, and the substrate-side alignment recess An optical element mounting substrate with an optical component, comprising: an alignment guide member capable of alignment.

(4)主面を有するとともに、少なくとも前記主面側において開口する第1凹部を有するセラミック基板と、少なくとも光反射機能を有し、第1光部品側位置合わせ凹部を有する第1光部品と、前記基板と前記第1光部品との間に配置され、少なくとも集光機能を有し、第2光部品側位置合わせ凹部を有する第2光部品と、前記セラミック基板の主面上に搭載され、発光部及び受光部のうちの少なくとも一方を有し、前記光部品と光軸を合わせた状態で光学的に接続されるべき光学素子と、前記第1凹部内に位置し、前記第1凹部よりも小径かつ少なくとも前記主面側において開口する第2凹部を有する樹脂層と、前記第1光部品側位置合わせ凹部、前記第2光部品側位置合わせ凹部及び基板側位置合わせ凹部である前記第2凹部に対して嵌合可能な位置合わせ用ガイド部材と、を備えることを特徴とする光部品付き光学素子搭載基板。   (4) A ceramic substrate having a main surface and having a first recess opening at least on the main surface side; a first optical component having at least a light reflecting function and having a first optical component side alignment recess; A second optical component disposed between the substrate and the first optical component, having at least a light collecting function and having a second optical component side alignment recess; and mounted on a main surface of the ceramic substrate; An optical element having at least one of a light emitting part and a light receiving part, to be optically connected in a state where the optical axis is aligned with the optical component, and located in the first concave part, A resin layer having a second recess having a small diameter and opening at least on the main surface side, the second optical component side alignment recess, the second optical component side alignment recess, and the substrate side alignment recess. Fit against recess Optical parts with the optical element mounting substrate, characterized in that it comprises position and alignment guide member capable, the.

(5)前記第1光部品は、光路変換部を有し、光ファイバの端部に接続される光ファイバコネクタであることを特徴とする前記技術的思想(3)または(4)に記載の光部品付き光学素子搭載基板。   (5) The first optical component includes an optical path conversion unit and is an optical fiber connector connected to an end portion of an optical fiber according to the technical idea (3) or (4), Optical element mounting substrate with optical components.

(6)主面を有するとともに、少なくとも前記主面側において開口する第1凹部を有するセラミック基板と、前記セラミック基板の主面上に搭載され、発光部及び受光部のうちの少なくとも一方を有し、光導波路または光ファイバコネクタと光軸を合わせた状態で光学的に接続されるべき光学素子と、前記第1凹部内に位置し、前記第1凹部よりも小径かつ少なくとも前記主面側において開口する第2凹部を有する樹脂層と、前記第2凹部に嵌合されることで支持され、前記セラミック基板の前記主面側にてその一部が突出し、前記光導波路または前記光ファイバコネクタの有する位置合わせ穴に対して嵌合可能な位置合わせ用ガイド部材とを備える光学素子搭載基板の製造方法において、穴加工を行うことによりセラミック未焼結体に前記第1凹部を形成する第1穴明け工程と、前記セラミック未焼結体を焼結させて前記セラミック基板とする焼成工程と、前記第1凹部内にスペーサ部材を配置し、この状態で未硬化の樹脂材料を充填しかつ硬化させた後、前記スペーサ部材を除去することにより、前記第2凹部を有する前記樹脂層を設ける、樹脂層配設及び第2穴明け工程と、前記第2凹部に前記位置合わせ用ガイド部材を支持させるガイド部材取付工程と、を含むことを特徴とする光学素子搭載基板の製造方法。   (6) A ceramic substrate having a main surface and having a first recess opening at least on the main surface side; and mounted on the main surface of the ceramic substrate, and having at least one of a light emitting portion and a light receiving portion. An optical element to be optically connected with the optical axis aligned with the optical waveguide or the optical fiber connector, and located in the first recess, having a smaller diameter than the first recess and opening at least on the main surface side A resin layer having a second recess to be supported by being fitted into the second recess, and a part of the ceramic substrate protrudes on the main surface side, and the optical waveguide or the optical fiber connector has In the manufacturing method of the optical element mounting substrate provided with the alignment guide member that can be fitted into the alignment hole, the ceramic green body is formed by performing hole processing. A first drilling step for forming one recess, a firing step for sintering the ceramic unsintered body to form the ceramic substrate, a spacer member is disposed in the first recess, and in this state, uncured After the resin material is filled and cured, by removing the spacer member, the resin layer having the second recess is provided, the resin layer arrangement and the second drilling step, and the second recess And a guide member mounting step for supporting the alignment guide member.

(7)主面を有するとともに、少なくとも前記主面側において開口する第1凹部を有するセラミック基板と、前記セラミック基板の主面上に搭載され、発光部及び受光部のうちの少なくとも一方を有し、光導波路または光ファイバコネクタと光軸を合わせた状態で光学的に接続されるべき光学素子と、前記第1凹部内に位置し、前記第1凹部よりも小径かつ少なくとも前記主面側において開口する第2凹部を有する樹脂層と、前記第2凹部に嵌合されることで支持され、前記セラミック基板の前記主面側にてその一部が突出し、前記光導波路または前記光ファイバコネクタの有する位置合わせ穴に対して嵌合可能な位置合わせ用ガイド部材とを備える光学素子搭載基板の製造方法において、穴加工を行うことによりセラミック未焼結体に前記第1凹部を形成する第1穴明け工程と、前記セラミック未焼結体を焼結させて前記セラミック基板とする焼成工程と、前記第1凹部内に前記位置合わせ用ガイド部材の一部を挿入した状態で保持し、この状態で前記第1凹部内に未硬化の樹脂材料を充填しかつ硬化させることにより、前記第2凹部を有する前記樹脂層を設けかつ前記の第2凹部に前記位置合わせ用ガイド部材を支持させる、樹脂層配設及びガイド部材取付工程と、を含むことを特徴とする光学素子搭載基板の製造方法。   (7) A ceramic substrate having a main surface and having a first recess opening at least on the main surface side; and mounted on the main surface of the ceramic substrate, and having at least one of a light emitting portion and a light receiving portion. An optical element to be optically connected with the optical axis aligned with the optical waveguide or the optical fiber connector, and located in the first recess, having a smaller diameter than the first recess and opening at least on the main surface side A resin layer having a second recess to be supported by being fitted into the second recess, and a part of the ceramic substrate protrudes on the main surface side, and the optical waveguide or the optical fiber connector has In the manufacturing method of the optical element mounting substrate provided with the alignment guide member that can be fitted into the alignment hole, the ceramic green body is formed by performing hole processing. A first drilling step for forming one recess, a firing step for sintering the ceramic unsintered body to form the ceramic substrate, and a part of the alignment guide member inserted into the first recess. In this state, the resin layer having the second recess is provided by filling and curing the uncured resin material in the first recess, and the second recess is used for the alignment. A method of manufacturing an optical element mounting substrate, comprising: a resin layer arrangement and a guide member mounting step for supporting a guide member.

本発明を具体化した第1の実施形態の光導波路付き光学素子搭載基板を示す概略平面図。1 is a schematic plan view showing an optical element mounting substrate with an optical waveguide of a first embodiment embodying the present invention. 前記光学素子搭載基板を示す概略断面図。The schematic sectional drawing which shows the said optical element mounting substrate. 前記光学素子搭載基板の製造過程において、光導波路を示す概略断面図。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing an optical waveguide in the manufacturing process of the optical element mounting substrate. 前記光学素子搭載基板の製造過程において、光導波路に位置合わせ穴を形成した状態を示す概略断面図。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a state in which an alignment hole is formed in the optical waveguide in the manufacturing process of the optical element mounting substrate. 前記光学素子搭載基板の製造過程において、グリーンシート積層体を示す概略断面図。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a green sheet laminate in the manufacturing process of the optical element mounting substrate. 前記光学素子搭載基板の製造過程において、グリーンシート積層体に第1貫通穴を形成した状態を示す概略断面図。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a state in which a first through hole is formed in the green sheet laminate in the manufacturing process of the optical element mounting substrate. 前記光学素子搭載基板の製造過程において、グリーンシート積層体を焼成してセラミック基板とした状態を示す概略断面図。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a state in which a green sheet laminate is fired into a ceramic substrate in the manufacturing process of the optical element mounting substrate. 前記光学素子搭載基板の製造過程において、セラミック基板に樹脂材料を充填して樹脂層を形成した状態を示す概略断面図。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a state in which a resin layer is formed by filling a ceramic substrate with a resin material in the manufacturing process of the optical element mounting substrate. 前記光学素子搭載基板の製造過程において、前記樹脂層に第2貫通穴を形成した状態を示す概略断面図。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing a state in which a second through hole is formed in the resin layer in the manufacturing process of the optical element mounting substrate. 前記光学素子搭載基板の製造過程において、セラミック基板の表面を研磨した状態を示す概略断面図。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a state where the surface of the ceramic substrate is polished in the manufacturing process of the optical element mounting substrate. 前記光学素子搭載基板の製造過程において、セラミック基板上にVCSEL及びフォトダイオードを搭載した状態を示す概略断面図。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a state where a VCSEL and a photodiode are mounted on a ceramic substrate in the manufacturing process of the optical element mounting substrate. 前記光学素子搭載基板の製造過程において、第2貫通穴にガイドピンを嵌着した状態を示す概略断面図。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing a state where guide pins are fitted into second through holes in the manufacturing process of the optical element mounting substrate. 前記光学素子搭載基板の製造過程において、セラミック基板と光導波路との位置合わせを行いつつ光導波路を固定する状態を示す概略断面図。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view illustrating a state in which the optical waveguide is fixed while the ceramic substrate and the optical waveguide are aligned in the manufacturing process of the optical element mounting substrate. 第3の実施形態の光ファイバコネクタ付き光学素子搭載基板を示す概略平面図。The schematic plan view which shows the optical element mounting substrate with an optical fiber connector of 3rd Embodiment. 前記光ファイバコネクタ付き光学素子搭載基板を示す概略断面図。The schematic sectional drawing which shows the said optical element mounting board | substrate with an optical fiber connector. 前記光ファイバコネクタ付き光学素子搭載基板の製造過程において、セラミック基板と光ファイバコネクタとの位置合わせを行いつつ光ファイバコネクタを固定する状態を示す概略断面図。FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a state in which the optical fiber connector is fixed while the ceramic substrate and the optical fiber connector are aligned in the manufacturing process of the optical element mounting substrate with the optical fiber connector. 第4の実施形態の光ファイバコネクタ付き光学素子搭載基板を示す概略断面図。The schematic sectional drawing which shows the optical element mounting substrate with an optical fiber connector of 4th Embodiment. 前記光ファイバコネクタ付き光学素子搭載基板の製造過程において、セラミック基板とマイクロレンズアレイと光ファイバコネクタとの位置合わせを行いつつ各々の部品を固定する際の様子を示す概略断面図。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a state in which each component is fixed while aligning the ceramic substrate, the microlens array, and the optical fiber connector in the manufacturing process of the optical element mounting substrate with the optical fiber connector. 第5の実施形態の光導波路付き光学素子搭載基板を示す概略平面図。The schematic plan view which shows the optical element mounting substrate with an optical waveguide of 5th Embodiment. 第5の実施形態の光導波路付き光学素子搭載基板の製造過程において、第1非貫通穴が形成されたセラミック基板を示す概略断面図。The schematic sectional drawing which shows the ceramic substrate in which the 1st non-through-hole was formed in the manufacture process of the optical element mounting board | substrate with an optical waveguide of 5th Embodiment. 前記光導波路付き光学素子搭載基板の製造過程において、樹脂層配設及びガイド部材取付工程を実施しているときの状態を示す概略断面図。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing a state when a resin layer arrangement and a guide member attaching step are performed in the manufacturing process of the optical element mounting substrate with an optical waveguide. 前記光導波路付き光学素子搭載基板の製造過程において、樹脂層配設及びガイド部材取付工程が完了した状態を示す概略断面図。The schematic sectional drawing which shows the state which the resin layer arrangement | positioning and the guide member attachment process were completed in the manufacture process of the said optical element mounting board | substrate with an optical waveguide. 第5の実施形態の光導波路付き光学素子搭載基板の製造過程において、第1非貫通穴が形成されたセラミック基板を示す概略断面図。The schematic sectional drawing which shows the ceramic substrate in which the 1st non-through-hole was formed in the manufacture process of the optical element mounting board | substrate with an optical waveguide of 5th Embodiment. 前記光導波路付き光学素子搭載基板の製造過程において、金型を用いて樹脂層配設及び第2穴明け工程を実施しているときの状態を示す概略断面図。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing a state when a resin layer is disposed and a second drilling step is performed using a mold in the manufacturing process of the optical element mounting substrate with an optical waveguide. 前記光導波路付き光学素子搭載基板の製造過程において、樹脂層配設及び第2穴明け工程が完了した状態を示す概略断面図。The schematic sectional drawing which shows the state which the resin layer arrangement | positioning and the 2nd drilling process were completed in the manufacture process of the said optical element mounting board | substrate with an optical waveguide. 前記光導波路付き光学素子搭載基板の製造過程において、第2非貫通穴にガイドピンを嵌着支持させた状態を示す概略断面図。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a state where guide pins are fitted and supported in second non-through holes in the manufacturing process of the optical element mounting substrate with an optical waveguide. 第6の実施形態の光導波路付き光学素子搭載基板を示す概略断面図。The schematic sectional drawing which shows the optical element mounting substrate with an optical waveguide of 6th Embodiment. 図27のA−A線断面図。AA line sectional view of Drawing 27. 前記光学素子搭載基板の製造過程において、セラミック基板と下側光導波路と上側光導波路との位置合わせを行いつつ各々の部品を固定する際の様子を示す概略断面図。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing a state in which each component is fixed while aligning the ceramic substrate, the lower optical waveguide, and the upper optical waveguide in the manufacturing process of the optical element mounting substrate. 第6の実施形態の変形例である光導波路付き光学素子搭載基板を示す概略断面図。The schematic sectional drawing which shows the optical element mounting substrate with an optical waveguide which is a modification of 6th Embodiment. 図30のB−B線断面図。FIG. 31 is a sectional view taken along line B-B in FIG. 30.

符号の説明Explanation of symbols

10,60,130…(光導波路付き)光学素子搭載基板
11…セラミック基板
12…(セラミック基板の)主面としての上面
14…光学素子としてのVCSEL
15…発光部
16…光学素子としてのフォトダイオード
17…受光部
18…セラミック未焼結体としてのグリーンシート積層体
21…第1凹部としての第1貫通穴
22…樹脂層
23…第2凹部としての(基板側位置合わせ凹部としての)第2貫通穴
24…位置合わせ用ガイド部材としてのガイドピン
31…光部品としての光導波路
36,54,103,113,146,156…光部品側位置合わせ凹部としての位置合わせ穴
50,80…(光ファイバコネクタ付き)光学素子搭載基板
52…光ファイバコネクタ
61…第1凹部としての第1非貫通穴
63…第2凹部としての(基板側位置合わせ凹部としての)第2非貫通穴
101…光部品としてのマイクロレンズアレイ
111…光部品としての光ファイバコネクタ
141…光部品としての下側光導波路
151…光部品としての上側光導波路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10, 60, 130 ... (with optical waveguide) Optical element mounting substrate 11 ... Ceramic substrate 12 ... Upper surface as main surface (of ceramic substrate) 14 ... VCSEL as optical element
DESCRIPTION OF SYMBOLS 15 ... Light-emitting part 16 ... Photodiode as an optical element 17 ... Light-receiving part 18 ... Green sheet laminated body as ceramic unsintered body 21 ... 1st through-hole as 1st recessed part 22 ... Resin layer 23 ... As 2nd recessed part Second through hole 24 (as a substrate-side alignment recess) 24. Guide pin as a positioning guide member 31. Optical waveguide as an optical component 36, 54, 103, 113, 146, 156. Alignment holes 50, 80 ... (with optical fiber connector) Optical element mounting substrate 52 ... Optical fiber connector 61 ... First non-through hole as first recess 63 ... Substrate side alignment recess Second non-through hole 101... Microlens array as optical component 111... Optical fiber connector 141 as optical component 141. Lower optical waveguide 151... Upper optical waveguide as an optical component

Claims (14)

主面を有するとともに、少なくとも前記主面側において開口する第1凹部を有するセラミック基板と、
前記セラミック基板の主面上に搭載され、発光部及び受光部のうちの少なくとも一方を有し、光導波路または光ファイバコネクタと光軸を合わせた状態で光学的に接続されるべき光学素子と、
前記第1凹部内に位置し、前記第1凹部よりも小径かつ少なくとも前記主面側において開口する第2凹部を有する樹脂層と、
前記第2凹部に嵌合されることで支持され、前記セラミック基板の前記主面側にてその一部が突出し、前記光導波路または前記光ファイバコネクタの有する位置合わせ穴に対して嵌合可能な位置合わせ用ガイド部材と
を備えることを特徴とする光学素子搭載基板。
A ceramic substrate having a main surface and having a first recess opening at least on the main surface side;
An optical element mounted on the main surface of the ceramic substrate, having at least one of a light emitting part and a light receiving part, and optically connected in a state where the optical axis is aligned with the optical waveguide or the optical fiber connector;
A resin layer having a second recess located in the first recess and having a smaller diameter than the first recess and opening at least on the main surface side;
The ceramic substrate is supported by being fitted into the second recess, and a part of the ceramic substrate protrudes on the main surface side, and can be fitted into an alignment hole of the optical waveguide or the optical fiber connector. An optical element mounting substrate comprising an alignment guide member.
前記第2凹部は精密加工穴であり、前記位置合わせ用ガイド部材は前記精密加工穴に嵌着されたガイドピンであることを特徴とする請求項1に記載の光学素子搭載基板。   2. The optical element mounting substrate according to claim 1, wherein the second recess is a precision processing hole, and the alignment guide member is a guide pin fitted in the precision processing hole. 前記樹脂層は、前記樹脂層を構成する樹脂よりも熱伝導性の高い無機フィラーを含むことを特徴とする請求項1または2に記載の光学素子搭載基板。   The optical element mounting substrate according to claim 1, wherein the resin layer includes an inorganic filler having higher thermal conductivity than the resin constituting the resin layer. 主面を有するとともに、少なくとも前記主面側において開口する第1凹部を有するセラミック基板と、前記セラミック基板の主面上に搭載され、発光部及び受光部のうちの少なくとも一方を有し、光導波路または光ファイバコネクタと光軸を合わせた状態で光学的に接続されるべき光学素子と、前記第1凹部内に位置し、前記第1凹部よりも小径かつ少なくとも前記主面側において開口する第2凹部を有する樹脂層と、前記第2凹部に嵌合されることで支持され、前記セラミック基板の前記主面側にてその一部が突出し、前記光導波路または前記光ファイバコネクタの有する位置合わせ穴に対して嵌合可能な位置合わせ用ガイド部材とを備える光学素子搭載基板の製造方法において、
穴加工を行うことによりセラミック未焼結体に前記第1凹部を形成する第1穴明け工程と、
前記セラミック未焼結体を焼結させて前記セラミック基板とする焼成工程と、
前記第1凹部内に前記樹脂層を設ける樹脂層配設工程と、
前記樹脂層配設工程後に穴加工を行うことにより前記樹脂層に前記第2凹部を形成する第2穴明け工程と、
前記第2凹部に前記位置合わせ用ガイド部材を支持させるガイド部材取付工程と
を含むことを特徴とする光学素子搭載基板の製造方法。
A ceramic substrate having a main surface and having a first recess opening at least on the main surface side, and mounted on the main surface of the ceramic substrate, and having at least one of a light emitting portion and a light receiving portion, and an optical waveguide Alternatively, the optical element to be optically connected with the optical fiber connector and the optical axis aligned, and the second element located in the first recess and having a smaller diameter than the first recess and opening at least on the main surface side. A resin layer having a recess and a support hole supported by being fitted into the second recess, a part of which protrudes on the main surface side of the ceramic substrate, and an alignment hole of the optical waveguide or the optical fiber connector In the manufacturing method of the optical element mounting substrate provided with the alignment guide member that can be fitted to,
A first drilling step of forming the first recess in the ceramic green body by drilling;
A firing step of sintering the ceramic green body to form the ceramic substrate;
A resin layer disposing step of providing the resin layer in the first recess;
A second drilling step of forming the second recesses in the resin layer by performing hole processing after the resin layer disposing step;
And a guide member attaching step of supporting the alignment guide member in the second recess.
前記第1穴明け工程では、前記焼成工程を経た時点における前記第1凹部の内径が、前記第2凹部の内径及び前記位置合わせ用ガイド部材の直径よりも大きくなるように設定して、前記第1凹部の穴加工を行うことを特徴とする請求項4に記載の光学素子搭載基板の製造方法。   In the first drilling step, the inner diameter of the first recess at the time of passing through the firing step is set to be larger than the inner diameter of the second recess and the diameter of the alignment guide member, The method for manufacturing an optical element mounting substrate according to claim 4, wherein a hole is formed in one recess. 前記第2穴明け工程では、精密穴加工を行って前記第2凹部を形成することを特徴とする請求項4または5に記載の光学素子搭載基板の製造方法。   6. The method of manufacturing an optical element mounting substrate according to claim 4, wherein in the second drilling step, the second recess is formed by performing precision drilling. 前記樹脂層配設工程では、前記第1凹部内に未硬化状態の樹脂材料を充填した後、その樹脂材料を硬化させることを特徴とする請求項4乃至6のいずれか1項に記載の光学素子搭載基板の製造方法。   The optical according to any one of claims 4 to 6, wherein in the resin layer disposing step, the resin material is cured after filling the uncured resin material in the first recess. Manufacturing method of element mounting substrate. 前記樹脂層配設工程では、前記樹脂材料として、前記樹脂層を構成する樹脂よりも熱伝導性の高い無機フィラーを含む未硬化状態の樹脂材料を用いることを特徴とする請求項7に記載の光学素子搭載基板の製造方法。   The resin layer disposing step uses, as the resin material, an uncured resin material containing an inorganic filler having higher thermal conductivity than the resin constituting the resin layer. Manufacturing method of optical element mounting substrate. 光導波路と、
主面を有するとともに、少なくとも前記主面側において開口する第1凹部を有するセラミック基板と、
前記セラミック基板の主面上に搭載され、発光部及び受光部のうちの少なくとも一方を有し、前記光導波路と光軸を合わせた状態で光学的に接続される光学素子と、
前記第1凹部内に位置し、前記第1凹部よりも小径かつ少なくとも前記主面側において開口する第2凹部を有する樹脂層と、
前記第2凹部に嵌合されることで支持され、前記セラミック基板の前記主面側にてその一部が突出し、前記光導波路の有する位置合わせ穴に対して嵌合可能な位置合わせ用ガイド部材と
を備えることを特徴とする光導波路付き光学素子搭載基板。
An optical waveguide;
A ceramic substrate having a main surface and having a first recess opening at least on the main surface side;
An optical element mounted on the main surface of the ceramic substrate, having at least one of a light emitting part and a light receiving part, and optically connected in a state where the optical axis is aligned with the optical waveguide;
A resin layer having a second recess located in the first recess and having a smaller diameter than the first recess and opening at least on the main surface side;
An alignment guide member that is supported by being fitted into the second recess, part of which protrudes on the main surface side of the ceramic substrate, and can be fitted into an alignment hole of the optical waveguide. And an optical element mounting substrate with an optical waveguide.
光ファイバコネクタと、
主面を有するとともに、少なくとも前記主面側において開口する第1凹部を有するセラミック基板と、
前記セラミック基板の主面上に搭載され、発光部及び受光部のうちの少なくとも一方を有し、前記光ファイバコネクタと光軸を合わせた状態で光学的に接続される光学素子と、
前記第1凹部内に位置し、前記第1凹部よりも小径かつ少なくとも前記主面側において開口する第2凹部を有する樹脂層と、
前記第2凹部に嵌合されることで支持され、前記セラミック基板の前記主面側にてその一部が突出し、前記光ファイバコネクタの有する位置合わせ穴に対して嵌合可能な位置合わせ用ガイド部材と
を備えることを特徴とする光ファイバコネクタ付き光学素子搭載基板。
An optical fiber connector;
A ceramic substrate having a main surface and having a first recess opening at least on the main surface side;
An optical element mounted on a main surface of the ceramic substrate, having at least one of a light emitting part and a light receiving part, and optically connected in a state in which an optical axis is aligned with the optical fiber connector;
A resin layer having a second recess located in the first recess and having a smaller diameter than the first recess and opening at least on the main surface side;
An alignment guide that is supported by being fitted into the second recess, a part of which protrudes on the main surface side of the ceramic substrate, and can be fitted into an alignment hole of the optical fiber connector. And an optical element mounting substrate with an optical fiber connector.
光導波路と、
主面を有するとともに、少なくとも前記主面側において開口する第1凹部を有するセラミック基板と、前記セラミック基板の主面上に搭載され、発光部及び受光部のうちの少なくとも一方を有し、前記光導波路と光軸を合わせた状態で光学的に接続される光学素子と、前記第1凹部内に位置し、前記第1凹部よりも小径かつ少なくとも前記主面側において開口する第2凹部を有する樹脂層と、前記第2凹部に嵌合されることで支持され、前記セラミック基板の前記主面側にてその一部が突出し、前記光導波路の有する位置合わせ穴に対して嵌合可能な位置合わせ用ガイド部材と
を備える光導波路付き光学素子搭載基板の製造方法において、
前記光導波路に前記位置合わせ穴を形成する位置合わせ穴形成工程と、
穴加工を行うことによりセラミック未焼結体に前記第1凹部を形成する第1穴明け工程と、
前記セラミック未焼結体を焼結させて前記セラミック基板とする焼成工程と、
前記第1凹部内に前記樹脂層を設ける樹脂層配設工程と、
前記樹脂層配設工程後に穴加工を行うことにより前記樹脂層に前記第2凹部を形成する第2穴明け工程と、
前記第2凹部に前記位置合わせ用ガイド部材を支持させるガイド部材取付工程と、
前記位置合わせ用ガイド部材を前記位置合わせ穴に対して嵌合させることにより、前記光導波路及び前記光学素子の光軸を位置合わせする位置合わせ工程と
を含むことを特徴とする光導波路付き光学素子搭載基板の製造方法。
An optical waveguide;
A ceramic substrate having a main surface and having a first recess opening at least on the main surface side, and mounted on the main surface of the ceramic substrate, and having at least one of a light emitting portion and a light receiving portion, A resin having an optical element optically connected with the optical axis aligned with the waveguide, and a second recess located in the first recess and having a smaller diameter than the first recess and opening at least on the main surface side Positioning that is supported by being fitted to the layer and the second recess, part of which protrudes on the main surface side of the ceramic substrate, and can be fitted to the positioning hole of the optical waveguide In the manufacturing method of the optical element mounting substrate with an optical waveguide comprising a guide member for,
An alignment hole forming step of forming the alignment hole in the optical waveguide;
A first drilling step of forming the first recess in the ceramic green body by drilling;
A firing step of sintering the ceramic green body to form the ceramic substrate;
A resin layer disposing step of providing the resin layer in the first recess;
A second drilling step of forming the second recesses in the resin layer by performing hole processing after the resin layer disposing step;
A guide member attaching step for supporting the alignment guide member in the second recess;
An optical element with an optical waveguide, comprising: an alignment step of aligning an optical axis of the optical waveguide and the optical element by fitting the alignment guide member into the alignment hole. Manufacturing method of mounting substrate.
光ファイバコネクタと、
主面を有するとともに、少なくとも前記主面側において開口する第1凹部を有するセラミック基板と、前記セラミック基板の主面上に搭載され、発光部及び受光部のうちの少なくとも一方を有し、前記光ファイバコネクタと光軸を合わせた状態で光学的に接続される光学素子と、前記第1凹部内に位置し、前記第1凹部よりも小径かつ少なくとも前記主面側において開口する第2凹部を有する樹脂層と、前記第2凹部に嵌合されることで支持され、前記セラミック基板の前記主面側にてその一部が突出し、前記光ファイバコネクタの有する位置合わせ穴に対して嵌合可能な位置合わせ用ガイド部材と
を備える光ファイバコネクタ付き光学素子搭載基板の製造方法において、
前記光ファイバコネクタに前記位置合わせ穴を形成する位置合わせ穴形成工程と、
穴加工を行うことによりセラミック未焼結体に前記第1凹部を形成する第1穴明け工程と、
前記セラミック未焼結体を焼結させて前記セラミック基板とする焼成工程と、
前記第1凹部内に前記樹脂層を設ける樹脂層配設工程と、
前記樹脂層配設工程後に穴加工を行うことにより前記樹脂層に前記第2凹部を形成する第2穴明け工程と、
前記第2凹部に前記位置合わせ用ガイド部材を支持させるガイド部材取付工程と、
前記位置合わせ用ガイド部材を前記位置合わせ穴に対して嵌合させることにより、前記光ファイバコネクタ及び前記光学素子の光軸を位置合わせする位置合わせ工程と
を含むことを特徴とする光ファイバコネクタ付き光学素子搭載基板の製造方法。
An optical fiber connector;
A ceramic substrate having a main surface and having a first recess opening at least on the main surface side, mounted on the main surface of the ceramic substrate, and having at least one of a light emitting portion and a light receiving portion, and the light An optical element that is optically connected with the optical axis aligned with the fiber connector, and a second recess that is located in the first recess and has a smaller diameter than the first recess and opens at least on the main surface side. The resin layer is supported by being fitted into the second recess, and a part of the ceramic substrate protrudes on the main surface side and can be fitted into the alignment hole of the optical fiber connector. In the manufacturing method of the optical element mounting substrate with an optical fiber connector provided with an alignment guide member,
An alignment hole forming step of forming the alignment hole in the optical fiber connector;
A first drilling step of forming the first recess in the ceramic green body by drilling;
A firing step of sintering the ceramic green body to form the ceramic substrate;
A resin layer disposing step of providing the resin layer in the first recess;
A second drilling step of forming the second recesses in the resin layer by performing hole processing after the resin layer disposing step;
A guide member mounting step for supporting the alignment guide member in the second recess;
With an optical fiber connector comprising an alignment step of aligning the optical axis of the optical fiber connector and the optical element by fitting the alignment guide member into the alignment hole Manufacturing method of optical element mounting substrate.
光伝送機能、集光機能及び光反射機能のうちの少なくとも1つを有し、光部品側位置合わせ凹部を有する光部品と、
基板側位置合わせ凹部を有する基板と、
前記基板上に搭載され、発光部及び受光部のうちの少なくとも一方を有し、前記光部品と光軸を合わせた状態で光学的に接続されるべき光学素子と、
前記光部品側位置合わせ凹部及び前記基板側位置合わせ凹部に対して嵌合可能な位置合わせ用ガイド部材と
を備えることを特徴とする光部品付き光学素子搭載基板。
An optical component having at least one of an optical transmission function, a condensing function, and a light reflection function, and having an optical component side alignment recess;
A substrate having a substrate-side alignment recess;
An optical element mounted on the substrate, having at least one of a light emitting unit and a light receiving unit, and to be optically connected in a state where the optical axis is aligned with the optical component;
An optical element mounting substrate with an optical component, comprising: an alignment guide member for alignment that can be fitted to the optical component side alignment recess and the substrate side alignment recess.
基板側位置合わせ凹部を有する基板と、
前記基板上に搭載され、発光部及び受光部のうちの少なくとも一方を有し、光伝送機能、集光機能及び光反射機能のうちの少なくとも1つを有する光部品と光軸を合わせた状態で光学的に接続されるべき光学素子と、
前記基板側位置合わせ凹部に嵌合されることで支持され、前記光部品の有する光部品側位置合わせ凹部に対して嵌合可能な位置合わせ用ガイド部材と
を備えることを特徴とする光学素子搭載基板。
A substrate having a substrate-side alignment recess;
Mounted on the substrate, having at least one of a light emitting part and a light receiving part, and in a state where the optical axis is aligned with an optical component having at least one of a light transmission function, a light collecting function, and a light reflecting function An optical element to be optically connected;
An optical element mounting comprising: an alignment guide member that is supported by being fitted into the substrate-side alignment recess and can be fitted into the optical component-side alignment recess of the optical component. substrate.
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006259682A (en) * 2005-02-18 2006-09-28 Sony Corp Composite photoelectric device, ic socket and optical waveguide used for the device, optical waveguide coupling chip and electronic appliance using the device
JP2009276477A (en) * 2008-05-13 2009-11-26 Fujikura Ltd Socket for optical connector
CN102736171A (en) * 2011-03-29 2012-10-17 日东电工株式会社 Opto-electric hybrid board and manufacturing method therefor
CN103869411A (en) * 2009-10-13 2014-06-18 日立化成工业株式会社 Optical waveguide substrate, photoelectric mixed-loading substrate and methods for manufacturing same and recess forming apparatus for position alignment
US9052446B2 (en) 2013-03-22 2015-06-09 Industrial Technology Research Institute Self-aligned chip carrier and package structure thereof
US9429711B2 (en) 2014-03-26 2016-08-30 International Business Machines Corporation Optical device, optical connector assembly, and optical connecting method
WO2018042984A1 (en) * 2016-08-31 2018-03-08 住友電気工業株式会社 Optical connection structure
JP6297227B1 (en) * 2016-06-03 2018-03-20 オリンパス株式会社 Board connection structure

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006259682A (en) * 2005-02-18 2006-09-28 Sony Corp Composite photoelectric device, ic socket and optical waveguide used for the device, optical waveguide coupling chip and electronic appliance using the device
JP2009276477A (en) * 2008-05-13 2009-11-26 Fujikura Ltd Socket for optical connector
CN103869411A (en) * 2009-10-13 2014-06-18 日立化成工业株式会社 Optical waveguide substrate, photoelectric mixed-loading substrate and methods for manufacturing same and recess forming apparatus for position alignment
US8818147B2 (en) 2009-10-13 2014-08-26 Hitachi Chemical Company, Ltd. Optical waveguide substrate and method for manufacturing same
CN102736171A (en) * 2011-03-29 2012-10-17 日东电工株式会社 Opto-electric hybrid board and manufacturing method therefor
JP2012208306A (en) * 2011-03-29 2012-10-25 Nitto Denko Corp Optoelectric hybrid substrate and manufacturing method thereof
US8915657B2 (en) 2011-03-29 2014-12-23 Nitto Denko Corporation Opto-electric hybrid board and manufacturing method therefor
US9052446B2 (en) 2013-03-22 2015-06-09 Industrial Technology Research Institute Self-aligned chip carrier and package structure thereof
US9429711B2 (en) 2014-03-26 2016-08-30 International Business Machines Corporation Optical device, optical connector assembly, and optical connecting method
US9977191B2 (en) 2014-03-26 2018-05-22 International Business Machines Corporation Optical connecting method
JP6297227B1 (en) * 2016-06-03 2018-03-20 オリンパス株式会社 Board connection structure
WO2018042984A1 (en) * 2016-08-31 2018-03-08 住友電気工業株式会社 Optical connection structure

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