JP2007072206A - 電気・光混載モジュール及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 電気・光混載基板間の電気的接続と光結合とを同時に可能することにより、電気・光混載モジュールの構造を簡単にし、製造を容易とする。
【解決手段】 光素子１２、電気素子１１、光導波路及び電気配線１３から選ばれる少なくとも１つ以上が配置されると共に接続用電極１５，２５が設けられて対向するように配置される複数の電気・光混載基板２，３と、その複数の電気・光混載基板２，３の対向面に形成された凹部５，６及びこの凹部５，６に嵌め込まれるガイド部材４を有し、凹部５，６の間にガイド部材４を挟み込むことにより電気・光混載基板２，３間の光結合を行うように電気・光混載基板２，３を相互に位置決めする位置決め手段と、その位置決め手段による位置決めと同時に電気・光混載基板２，３の接続用電極１５，２５を相互に導通して電気・光混載基板２，３間の電気的接続を行うブリッジ電極７と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、電気的接続と光学的調心を同時に行うことができる電気・光混載モジュール及びその製造方法に関する。

近年の技術の発展に伴い、電気・光混載モジュールが実用化されている。特にファイバー・トウ・ザ・ホーム(FTTH)用としては、小型・低価格のモジュールが要求されており、その実装も簡単かつ高精度な技術が実用化されている。

例えば、特許文献１に記載の光コネクタモジュールでは、光素子が搭載された光送受信ウエハと、光導波路が形成された光導波路ウエハとを別個に製造してモジュール化を行なっている。このモジュール化は、光送受信ウエハ及び光導波路ウエハの両方にＶ溝を形成し、ガイドピンをこれらのＶ溝に挟み込むことにより、光素子と光導波路とを光結合させた状態とし、この状態でウエハを相互に固定することにより行っている。

又、特許文献２及び特許文献３には、光素子間の光学的な接続を行うモジュールが記載されている。特許文献２に記載のモジュールは、光ファイバを固着したコネクタの間に光機能素子を挟むように配置することにより、コネクタの光ファイバをその光機能素子を介して光結合するものである。光結合のための位置決めは、光機能素子が配置されるベース基板と上記コネクタとにＶ溝を形成し、これらのＶ溝によってガイドピンを挟み込むことにより行っている。

特許文献３に記載のモジュールは、ＬＳＩを実装した基板と、光ファイバが取り付けられた基板との電気的接続を行うものであり、ＬＳＩ実装基板にジャックを形成し、このジャックに光ファイバ基板からの接続ピンを挿入することにより接続を行っている。ジャックと接続ピンとの位置決めは、ＬＳＩ実装基板にガイド穴を形成する一方、光ファイバ基板にガイドピンを形成し、ガイドピンをガイド孔内に挿入することにより行っている。
特開２００２−１７４７５５号公報 特開平５−１５７９３１号公報 特開２００４−２５３４５６号公報

しかしながら、特許文献１に記載のモジュールでは、ガイドピン及びＶ溝が光素子と光導波路との光結合を行うだけであり、ウエハの相互の電気的接続を行うものではない。電気的接続を行うためには、ウエハに搭載されている電気素子間をワイヤボンディング等によって接続する必要がある。

又、特許文献２に記載のモジュールも同様であり、ガイドピン及びＶ溝によってコネクタを位置決めすることにより、コネクタの光ファイバ相互の光結合を行っている。このため、電気的接続を行う場合には、ワイヤボンディング等を別途に行う必要がある。

特許文献３に記載のモジュールでは、ガイド穴及びガイドピンによって位置決めを行うことにより、ジャック及び接続ピンを介した電気的接続を行っているが、これは、電気的接続だけであって光結合を行うものではない。このため、光結合も行う場合には、特許文献１及び２と同様に、光素子や光ファイバを搭載し、これらを光学的に調心する必要がある。

以上のように、従来技術では、基板間を光結合又は電気的接続するだけであり、光結合及び電気的接続の双方の接続を行うには、それぞれの結合や接続のための部材が必要となり、その実装や接続のための構造が複雑となるという課題があった。また、基板間の光結合及び電気的接続を同時に行うことができないため、光結合と電気的接続とを別個に行う面倒な作業が必要となっている。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、基板間の電気的接続と光結合とを同時に行うことができ、構造も簡単とすることができる電気・光混載モジュール、及びその製造方法を提供することにある。

上記課題を解決するための本発明の電気・光混載モジュールは、光素子、電気素子、光導波路及び電気配線から選ばれる少なくとも１つ以上が配置されると共に接続用電極が設けられて対向するように配置される複数の電気・光混載基板と、前記複数の電気・光混載基板の対向面に形成された凹部及び当該凹部に嵌め込まれるガイド部材を有し、当該凹部の間に当該ガイド部材を挟み込むことにより前記電気・光混載基板間の光結合を行うように当該電気・光混載基板を相互に位置決めする位置決め手段と、前記位置決め手段による位置決めと同時に前記接続用電極を相互に導通して前記電気・光混載基板間の電気的接続を行うブリッジ電極と、を備えていることを特徴とする。

この発明によれば、対向している電気・光混載基板の凹部によってガイド部材を挟み込むことにより、電気・光混載基板間を光結合するように電気・光混載基板が位置決めされる。そして、この位置決めと同時にブリッジ電極が電気・光混載基板間の電気的接続を行うことができる。従って、電気・光混載基板間の光結合及び電気的接続の双方を同時に行うことができる。こうした本発明の電気・光混載モジュールでは、光結合と電気的接続とを別個に行う必要がなく、製造時の作業性を向上させることができる。また、位置決め手段とブリッジ電極との簡単な構造によって、電気・光混載基板の間の光結合と電気的接続を行うことができる。

本発明の電気・光混載モジュールにおいて、前記接続用電極が前記凹部内に設けられ、前記ブリッジ電極が前記ガイド部材の前記接続用電極との対応位置に形成されていることが好ましい。

このように、接続用電極を凹部内に設け、ブリッジ電極をガイド部材に形成する場合には、ガイド部材を凹部に挟み込んで電気・光混載基板間の光結合を行うと、ブリッジ電極による電気・光混載基板間の電気的接続を光結合と同時に行うことができる。

本発明の電気・光混載モジュールにおいて、前記凹部は、前記ガイド部材の外面と少なくとも２点で接触する断面形状となっていることが好ましい。この発明によれば、凹部がガイド部材に対して少なくとも２点で接触するので、電気・光混載基板相互の位置決めを確実に行うことができると共に、凹部としての断面形状の適用範囲を増大させることができる。

本発明の電気・光混載モジュールにおいて、(i)前記ガイド部材が絶縁材により形成され、前記ブリッジ電極が前記ガイド部材の表面における前記接続用電極との対応位置に形成されていてもよく、(ii)前記ガイド部材が導体により形成され、当該ガイド部材における前記接続用電極との対応位置がブリッジ電極として露出するように前記ガイド部材の表面が絶縁体により覆われていてもよく、(iii)前記ガイド部材が絶縁材により形成され、前記ブリッジ電極が前記ガイド部材の表面における前記接続用電極との対応位置に固定された導体であってもよい。これらのいずれの場合においても、ブリッジ電極が電気・光混載基板間の接続用電極を導通させるので、電気・光混載基板間の電気的接続を行うことができる。

本発明の電気・光混載モジュールにおいて、(a)前記接続用電極が前記凹部と別個に設けられていてもよく、(b)前記接続用電極が前記凹部と別個に設けられ、前記ブリッジ電極が一方の電気・光混載基板における接続用電極上に形成されていてもよい。

本発明の電気・光混載モジュールにおいて、(1)前記凹部がＶ溝であり、前記ガイド部材が円柱体であってもよく、(2)前記凹部がＶ溝であり、前記ガイド部材が球体であってもよく、(3)前記凹部が錐体状溝であり、前記ガイド部材が球体であってもよい。

上記課題を解決するための本発明の電気・光混載モジュールの製造方法は、接続用電極及び凹部が形成された基板に対し、光素子、電気素子、光導波路及び電気配線から選ばれる少なくとも１つを配置して電気・光混載基板を作製する工程と、前記複数の電気・光混載基板を対向させた状態で前記凹部の間でガイド部材を挟み込むことにより前記電気・光混載基板間の光結合を行うと同時に、前記電気・光混載基板の接続用電極をブリッジ電極によって相互に導通して前記電気・光混載基板間の電気的接続を行う工程と、を備えていることを特徴とする。

この発明によれば、対向している電気・光混載基板の凹部によってガイド部材を挟み込むことにより電気・光混載基板を位置決めできるので、電気・光混載基板間を光結合できると共に、同時にブリッジ電極により電気・光混載基板間の電気的接続を行うことができる。その結果、光結合と電気的接続とを別個に行う必要がなく、モジュール製造の作業性が向上する。

以上説明したように、本発明の電気・光混載モジュール及びその製造方法によれば、電気・光混載基板相互の光結合と、電気・光混載基板相互の電気的接続とを同時に行うことができるので、光結合及び電気的接続を行うための作業性が向上する。また、電気・光混載基板の間の光結合及び電気的接続を行うための構造を簡単にすることができる。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ詳しく説明する。なお、各実施形態において、同一の部材には同一の符号を付して対応させてある。

（第１実施形態）
図１〜図７は、本発明の第１実施形態の電気・光混載モジュールを示す。この電気・光混載モジュール１は、図１に示すように、第１の電気・光混載基板２と、第２の電気・光混載基板３と、ガイド部材としてのガイドピン４とを備えている。

第１の電気・光混載基板２及び第２の電気・光混載基板３は、シリコンウエハ、ガラス基板等からなる基板本体２ａ，３ａを有している。そして、それぞれの基板本体２ａ，３ａの対向面に、光素子、電気素子、光導波路及び電気配線から選ばれる少なくとも１つ以上が配置されている。

すなわち、第１の電気・光混載基板２の上面には、電気素子１１及び光素子１２が電気配線１３によって電気的に接続された状態で搭載されている。この場合、電気素子１１は、基板本体２ａの上面に窪み状に形成された配置用溝部２ｂに配置され、光素子１２は、基板本体２ａの上面に配置されている。これにより、光素子１２は、電気素子１１よりも段状に高い位置に配置される。電気配線１３は、光素子１２及び電気素子１１を接続する。また、他の電気配線１３は、配置用溝部２ｂの一の端面（前端面）の方向に延びており、その延設端部が直角の横方向に屈曲されて配置用溝部２ｂの外側に引き出されている。

第２の電気・光混載基板３は、図２に示すように、光導波路２１と光素子２２とが第１の電気・光混載基板２との対向面である基板本体３ａの下面に搭載されている。光導波路２１は、第１の電気・光混載基板２の光素子１２と対応した位置となるように基板本体３ａに配置される。光素子２２は、この光導波路２１と対応した位置に搭載されている。基板本体３ａの下面には、電気配線２３が形成されており、光素子２２は、この電気配線２３と電気的に接続されている。図２において、符号２４は、光素子２２と一方の電気配線２３とを電気接続するボンディングワイヤである。

以上に加えて、第１の電気・光混載基板２及び第２の電気・光混載基板３には、接続電極１５及び２５が形成されると共に、位置決め手段を構成する凹部５，６が形成されている。

凹部５は、第１の電気・光混載基板２に設けられるものであり、電気素子１１の周囲で平行となるように２条が基板本体２ａの上面に形成されている。凹部６は、第２の電気・光混載基板３に設けられるものであり、光導波路２１及び光素子２２の周囲で平行となるように２条が基板本体３ａの下面に形成されている。これらの凹部５，６は、相互に対向するようにそれぞれの基板本体２ａ、３ａに形成されるものである。この実施形態において、凹部５，６は、いずれもＶ溝状に形成されている。

これらの凹部５，６は、第２の電気・光混載基板３における光導波路２１と、第１の電気・光混載基板２における光素子１２との高さ調整を行うようにその幅及び深さが設定されるものであり、このように設定することにより、光素子１２が基板本体２ａの上面に配置されても光素子１２と光導波路２１との光結合を容易に行うことができる。

接続電極１５及び２５は、第１及び第２の電気・光混載基板２，３を電気的に接続するための電極であり、接続電極１５は、第１の電気・光混載基板２に形成され、接続電極２５は、第２の電気・光混載基板３に形成されている。これらの接続電極１５，２５は、それぞれの基板本体２ａ，３ａに形成された電気配線１３及び２３と接続されるように形成される。この実施形態において、接続電極１５は、基板本体２ａにおける片側（図１において左側）の凹部５を横切ることにより凹部５内に設けられている。接続電極２５も同様であり、基板本体３ａにおける片側（図２において右側）の凹部６を横切ることにより凹部６内に設けられている。

ガイド部材としてのガイドピン４は、凹部５，６と共に位置決め手段を構成するものであり、凹部５，６と対応するように２本が用いられる。ガイドピン４は円柱体からなり、一方の凹部５に嵌め込まれる。この状態で第２の電気・光混載基板３を第１の電気・光混載基板２に被せることにより、ガイドピン４は凹部５，６に挟み込まれる。この挟み込みにより、ガイドピン４は第１の電気・光混載基板２及び第２の電気・光混載基板３を位置決めする。

円柱体からなるガイドピン４は、第１の電気・光混載基板２及び第２の電気・光混載基板３によって挟み込まれたときに、それぞれの凹部５，６と円周上の２点で接触するような直径に設定される。このような直径に設定することにより、第１の電気・光混載基板２及び第２の電気・光混載基板３の間の相対位置は、ガイドピン４の中心軸と垂直な方向に一意的に決定される。これにより、第１の電気・光混載基板２側の光素子１２と、第２の電気・光混載基板３側の光導波路２１との間で光伝達ができるように、光素子１２と光導波路２１とが光結合される。

以上に加えて、第１の電気・光混載基板２の接続電極１５と、第２の電気・光混載基板３の接続電極２５との接続を行うためのブリッジ電極７が設けられる。ブリッジ電極７は、接続電極１５，２５が形成された凹部５，６と対応するように設けられるものであり、この実施形態では、一方（図１における左側）のガイドピン４に形成されることにより接続電極１５，２５と対応している。

この実施形態において、ガイドピン４は絶縁材により形成されており、ブリッジ電極７はこのガイドピン４の表面に形成されるものであり、そのブリッジ電極７は帯状となってガイドピン４を覆うように形成されている。従って、ブリッジ電極７が接続電極１５，２５と一致するようにガイドピン４を凹部５，６により挟み込むことにより、接続電極１５及び接続電極２５はブリッジ電極７によって電気的に接続されて導通する。これにより、第１の電気・光混載基板２と第２の電気・光混載基板３との電気的接続が行われる。

以下、この実施形態の電気・光混載モジュール１の製造を、図３〜図７により説明する。

図３は、第１の電気・光混載基板２の作製工程を示している。先ず、配置用溝部２ｂと、配置用溝部２ｂの両側のＶ溝からなる２条の凹部５とを基板本体２ａの上面に形成した後、電気配線１３及び接続用電極１５を形成する。これらの電気配線１３及び接続用電極１５は、導電性金属のメッキや蒸着等によって行うことができる。なお、接続用電極１５は、左側の凹部５を横切るように凹部５内に形成する。

その後、図３に示すように、電気素子１１及び光素子１２を基板本体２ａの上面に搭載して実装する。この実装は、フリップチップ実装により行うことができる。すなわち、電気素子１１及び光素子１２の下面にバンプを予め形成し、このバンプを対応した電気配線１３及び接続用電極１５に接触させ、加圧加熱して金属接合することにより、これらの実装を行う。

図４は、第２の電気・光混載基板３の作製工程を示している。図４（Ａ）に示すように、Ｖ溝からなる２条の凹部６を形成した基板本体３ａの下面に対し、電気配線２３及び接続用電極２５を形成すると共に、光導波路２１を搭載する。接続用電極２５は、右側の凹部６を横切るように形成する。その後、光素子２２を基板本体３ａの下面に搭載して実装する。光素子２２の実装は、フリップチップ実装により行う。また、図４（Ｂ）に示すように、光素子２２の上面の電極と一方の電気配線２３とに対してボンディングワイヤ２４を掛け渡してこれらを電気接続する。

以上により作製した第１の電気・光混載基板２及び第２の電気・光混載基板３を対向するように配置する（図５を参照）と共に、これらの間にガイドピン４を配置する。ガイドピン４は、凹部５，６と対向するように配置されるものである。また、左側のガイドピン４においては、ブリッジ電極７が形成されており、このブリッジ電極７が基板本体２ａの接続用電極１５と一致するように同ピン４を配置する。これらの配置に先立っては、第１の電気・光混載基板２の接続用電極１５には、半田を付着させておく。

その後、図６及び図７に示すように、第１の電気・光混載基板２の基板本体２ａ及び第２の電気・光混載基板３の基板本体３ａによって、ガイドピン４を挟み込むように組み付ける。ガイドピン４は、第１の電気・光混載基板２の凹部５及び第２の電気・光混載基板３の凹部６に嵌め込まれた状態でこれらの凹部５，６に挟み込まれる。これにより、第１の電気・光混載基板２及び第２の電気・光混載基板３がガイドピン４によって相互に位置決めされた仮固定状態となる。このとき、左側のガイドピン４におけるブリッジ電極７は、第１の電気・光混載基板２の接続用電極１５及び第２の電気・光混載基板３の接続用電極２５に接触した状態となる。

この仮固定状態で、半田リフローを行った後、基板本体２ａ、３ａの間に封止樹脂を充填して第１の電気・光混載基板２及び第２の電気・光混載基板３を本固定する。

以上の製造工程では、ガイドピン４による位置決めにより、第１の電気・光混載基板２の光素子１２と第２の電気・光混載基板３の光導波路２１との間で光伝達ができるように、これらの光素子１２と光導波路２１とが光結合される。また、これと同時に、左側のガイドピン４に形成されているブリッジ電極７は、第１の電気・光混載基板２の接続用電極１５及び第２の電気・光混載基板３の接続用電極２５に接触して、これらの接続用電極１５，２５を導通して第１の電気・光混載基板２及び第２の電気・光混載基板３を電気的に接続する。従って、作製された電気・光混載モジュール１は、第１の電気・光混載基板２及び第２の電気・光混載基板３の間で光信号の伝達ができると共に電気信号の入出力を行うことができるモジュールとなる。

以上説明したように、この実施形態では、第１の電気・光混載基板２及び第２の電気・光混載基板３の凹部５，６によってガイドピン４を挟み込むことにより、光素子１２と光導波路２１との光結合ができ、この光結合と同時にブリッジ電極７が第１の電気・光混載基板２の接続用電極１５及び第２の電気・光混載基板３の接続用電極２５を導通させるため、電気・光混載基板２及び３間の電気的接続を行うことができる。従って、光結合と電気的接続とを別個に行う必要がなく、作業性が向上すると共に、電気・光混載基板の間の光結合及び電気的接続を行うための構造を簡単にすることができる。

（第２実施形態）
図８は、本発明の第２実施形態における電気・光混載モジュール３１を示している。この実施形態の電気・光混載モジュール３１は、第１の電気・光混載基板２と、第２の電気・光混載基板３と、第３の電気・光混載基板３２とを組み付けることにより構成されるものであり、第２の電気・光混載基板３及び第３の電気・光混載基板３２が並列となるように接合される。

第２の電気・光混載基板３は、第１実施形態と略同様となっており、第１の電気・光混載基板２と対向する基板本体３ａの下面には、Ｖ溝からなる２条の凹部６と、光導波路２１と、光素子２２と、電気配線２３と、一方の凹部６内に形成された接続用電極２５とを備えている（図２参照）。

第３の電気・光混載基板３２は、光素子２２と光結合される光素子３３と、凹部６と連通する２条のＶ溝からなる凹部３４とがシリコンウエハ等からなる基板本体３２ａの下面に形成されている。また、基板本体３２ａの下面には、一方（図８における右側）の凹部３４を横切る接続用電極（図示省略）が凹部３４内に位置するように形成されている。

これらの第２及び第３の電気・光混載基板３，３２が接合される第１の電気・光混載基板２は、その基板本体２ａが前後方向に長くなるように形成されており、その上面の略中央部分の配置用溝部２ｂには電気素子１１が搭載されている。この電気素子１１に対し、電気配線１３は配置用溝部２ｂの下面に形成されている。また、Ｖ溝からなる凹部５は配置用溝部２ｂの両側に２条が形成される。この凹部５は基板本体２ａの長さ方向に沿って長くなっている。

そして、一方（左側）の凹部５の内部には、接続用電極１５が電気配線１３と連設した状態で形成されている。接続用電極１５は、第２の電気・光混載基板３の接続用電極２５と電気的に接続されるものである。また、他方（右側）の凹部５の内部にも、接続用電極３５が形成されている。接続用電極３５は、第３の電気・光混載基板３２に形成された接続用電極と電気的に接続されるものであり、第３の電気・光混載基板３２側の接続用電極との対応した位置となるように形成されている。

第２及び第３の電気・光混載基板３，３２は、位置決め手段のガイド部材である２本のガイドピン４によって第１の電気・光混載基板２に位置決めされる。一方（左側）のガイドピン４の表面には、第１の電気・光混載基板２の接続用電極１５と、第２の電気・光混載基板３の接続用電極２５を導通させるためのブリッジ電極７とが形成されている。他方（右側）のガイドピン４の表面には、第１の電気・光混載基板２の接続用電極３５と、第３の電気・光混載基板３２の接続用電極を導通させるためのブリッジ電極３７とが形成されている。

このような構造では、第１の電気・光混載基板２の凹部５にガイドピン４を嵌め込む。このとき、一方のガイドピン４におけるブリッジ電極７が接続用電極１５と接触し、他方のガイドピン４におけるブリッジ電極３７が接続用電極３５と接触するようにガイドピン４を凹部５に嵌め込む。そして、それぞれの接続用電極がガイドピン４のブリッジ電極７，３７と接触するように、第２の電気・光混載基板３及び第３の電気・光混載基板３２を第１の電気・光混載基板２に突き合わせる。これによりガイドピン４が凹部５，６，３４に挟み込まれ、この挟み込みによって第１の電気・光混載基板２と、第２の電気・光混載基板３と、第３の電気・光混載基板３２とが相互に位置決めされ、封止樹脂の充填によりこれらが接合される。このことにより、電気・光混載モジュール３１が作製される。

この位置決めにより、第２の電気・光混載基板３における光導波路２１と、第３の電気・光混載基板３２における光素子３３とが光結合され、これらの間で光信号の伝達が可能となる。また、この光結合と同時に、第１の電気・光混載基板２と第２の電気・光混載基板３とがブリッジ電極７によって電気的に接続されると共に、第１の電気・光混載基板２と第３の電気・光混載基板３２とがブリッジ電極３７によって電気的に接続される。

従って、この実施形態では、３つの電気・光混載基板２，３，３２の間における光結合及び電気的接続を同時に行うことができる。なお、電気・光混載基板を４つ以上として同様にして接合することもできる。

（第３実施形態）
図９は、本発明の第３実施形態における電気・光混載モジュール４１を示している。この実施形態では、第１実施形態に対しブリッジ電極４７の構造が異なるものであり、他の構成は第１実施形態と同様である。

この実施形態のブリッジ電極４７は、一方（左側）のガイドピン４に形成されるものであり、ガイドピン４は円柱体となっており、その全体が絶縁材によって形成されている。ブリッジ電極４７は、導体により円形のリング状に形成されており、その内部にガイドピン４を挿入することにより、第１の電気・光混載基板２における接続用電極１５との対応位置となるようにガイドピン４に固定される。この固定は接着、圧入等によって行うことができる。なお、接続用電極１５は、導体プレートを電気配線１３上に半田等によって接合することにより凹部５内に形成されるものであり、電気配線１３は、凹部５を横切るように形成されている。

このような構造では、ブリッジ電極４７はガイドピン４の表面から外側に突出した状態となる。第１の電気・光混載基板２と第２の電気・光混載基板３との光結合及び電気的接続の際には、ブリッジ電極４７はガイドピン４と共にこれらの基板２，３の凹部５及び凹部６に挟み込まれるが、凹部５，６の深さ及び幅をブリッジ電極４７の外径に合わせて大きくなるように設定することにより、第１の電気・光混載基板２及び第２の電気・光混載基板３の位置決めの障害となることがない。これにより、第１の電気・光混載基板２及び第２の電気・光混載基板３の光結合と同時にブリッジ電極４７によるこれらの基板２，３の電気的接続を行うことができる。

（第４実施形態）
図１０は、本発明の第４実施形態における電気・光混載モジュール５１を示している。この実施形態の電気・光混載モジュール５１では、第１の電気・光混載基板２における基板本体２ａをパッケージによって形成するものである。

パッケージからなる基板本体２ａの内部には、ＬＳＩ等の半導体チップ（図示省略）が埋め込まれており、これらのチップに接続された複数のアウターリード５２が基板本体２ａの側面から突出して外部機器との接続が可能となっている。パッケージからなる基板本体２ａの上面には、第１実施形態と同様に、電気配線１３及び接続用電極１５が形成されると共に電気素子１１、光素子１２が搭載されている。又、Ｖ溝からなる凹部５が形成されており、接続用電極１５はこの凹部５内に形成されている。

このように、基板本体２ａをパッケージによって形成することにより、この実施形態では、部品点数を少なくすることができる。又、電気素子１１や光素子１２がパッケージに搭載されることにより高速な動作が可能となる。この場合、第２の電気・光混載基板３における基板本体３ａをパッケージによって形成してもよい。

（第５実施形態）
図１１は、本発明の第５実施形態における電気・光混載モジュール６１を示している。この実施形態の電気・光混載モジュール６１では、接続用電極をＶ溝からなる凹部と別個に設けるものである。

すなわち、第１の電気・光混載基板２においては、接続用電極１５は凹部５から離れた位置で凹部５と横並びとなるように基板本体２ａの上面に形成されている。図示を省略するが、第２の電気・光混載基板３における接続用電極２５は、この接続用電極１５との対応位置に形成されるため、その凹部６から離れた位置に形成される。

このような接続用電極１５，２５を相互に導通して電極１５，２５の電気的接続を行うブリッジ電極６２は、導体を板状や球状に成形することにより形成することができる。このようなブリッジ電極６２を半田等によって接続用電極１５又は２５に予め固定して電気的接続に用いることができる。また、このブリッジ電極６２としては、半田ボールや金バンプを用いることができる。この場合には、これらを加熱加圧等により接続用電極１５に固着して電気的接続に用いるものである。

このように、ブリッジ電極６２を接続用電極１５、２５との対応位置に配置することから、第１の電気・光混載基板２と第２の電気・光混載基板３とを位置決めして基板２，３の光結合を行うガイドピン４には、ブリッジ電極が形成されることがない。

このような実施形態では、ブリッジ電極６２がガイドピン４と別部品となるため、ガイドピン４の長さに制限されることなく、ブリッジ電極６２を形成するための自由度が拡大する。従って、ブリッジ電極６２として、シート状あるいはフィルム状の異方性導体材料によって形成することも可能となり、材料選択の自由度も拡大する。又、この実施形態では、ガイドピン４にブリッジ電極を形成する必要がないため、ガイドピン４の作製が簡単となる。

（第６実施形態）
図１２は、本発明の第６実施形態における電気・光混載モジュール７１を示している。この実施形態においても、接続用電極が凹部と別個に設けられるものである。

すなわち、第１の電気・光混載基板２においては、接続用電極１５は、凹部５から離れた位置で凹部５と横並びとなるように基板本体２ａの上面に形成されている。第２の電気・光混載基板３における接続用電極２５は、この接続用電極１５との対応位置に形成されるため、図示を省略するが、その凹部６から離れた位置に形成される。

さらに、この実施形態では、ブリッジ電極７２が第１の電気・光混載基板２における接続用電極１５の上に形成されるものである。ブリッジ電極７２は、導電性金属を接続用電極１５上にメッキしたり、蒸着したりすることにより接続用電極１５と一体に形成される。このように、ブリッジ電極７２と接続用電極１５とを一体とすることにより、部品点数を少なくすることができるメリットがある。

（第７実施形態）
図１３は、本発明の第７実施形態における電気・光混載モジュール８１を示している。この実施形態では、第１の電気・光混載基板２及び第２の電気・光混載基板３の位置決めを行うガイド部材として、球体に成形されたガイドボール８２を用いるものである。

ガイドボール８２は、第１の電気・光混載基板２のＶ溝からなる凹部５及び第２の電気・光混載基板３のＶ溝からなる凹部６に挟み込まれることにより、第１の電気・光混載基板２及び第２の電気・光混載基板３を位置決めしてこれら基板２，３の光結合を行う。ガイドボール８２としては、ガラスや樹脂等の絶縁体を用いることができる。この場合、基板２，３におけるそれぞれ２つの凹部５，６を平行とすることなく、角度を有して配置することにより、ガイドボール８２による基板２，３の位置決めを簡単に行うことができる。このような球体のガイドボール８２による位置決めでは、円柱体からなるガイドピン４がその中心軸と垂直な方向にだけ位置合わせを行うのに対し、３次元の全ての方向に対して位置合わせを行うことができる。

図１３において、符号８３は球体からなる２個のブリッジ電極であり、全体が導電性金属あるいは表面が導電性金属によって形成されている。球体からなるブリッジ電極８３は、ガイドボール８２と略同じ径となるように形成されるものであり、第１の電気・光混載基板２における接続用電極１５及び第２の電気・光混載基板３における接続用電極２５に接触するように凹部５，６に挟み込まれる。これにより、ブリッジ電極８３は、第１の電気・光混載基板２及び第２の電気・光混載基板３を電気的に接続するように作用する。また、球体からなるブリッジ電極８３は凹部５，６に挟み込まれることにより、ガイドボール８２と同様に第１の電気・光混載基板２及び第２の電気・光混載基板３を位置決めするため、これらの基板の光結合を行うガイド部材としても作用している。

（第８実施形態）
図１４は、本発明の第８実施形態における電気・光混載モジュール９１を示している。この実施形態では、第７実施形態と同様に、ガイド部材として球体のガイドボール８２を用いると共に、接続用電極１５，２５の電気的接続を行うブリッジ電極８３として球体を用いるものである。

これに加えて、この実施形態では、位置決め手段としての凹部を錐体状溝に形成するものである。すなわち、第１の電気・光混載基板２においては、２列の複数の錐体状溝を適宜間隔で基板本体２ａの上面に形成することにより第１の電気・光混載基板２側の凹部５としている。第２の電気・光混載基板３においても同様であり、凹部５と対応した錐体状溝を基板本体３ａに形成することにより第２の電気・光混載基板３側の凹部６とするものである。

この場合、接続用電極は、電気配線と連設し、且つ対応した錐体状溝の凹部に形成されるものである。すなわち、第１の電気・光混載基板２においては、電気配線１３がこれに対応した凹部５に向かって形成されており、この凹部５に対応した電気配線１３の先端部分に接続用電極１５を形成することにより凹部５内に接続用電極１５が形成される。このような形成は、第２の電気・光混載基板３においても同様である。

このように、凹部５、６として錐体状溝を用いることにより、ガイドボール８２や球体からなるブリッジ電極８３が転がることがなく、ガイドボール８２やブリッジ電極８３が安定して位置決めを行うことができる。特に、ガイドボール８２及びブリッジ電極８３が球体となっているため、３次元の全ての方向に対して位置決めを行うことができる。

（第９実施形態）
この実施形態では、以上の実施形態における凹部及びガイドピンの変形形態を示す。

図１５は、凹部の変形形態を示している。符号９２は、円柱体あるいは球体に成形されたガイド部材であり、外面が円形となっている。基板本体２ａ，３ａの凹部５，６は、このガイド部材９２を挟み込むことにより、第１の電気・光混載基板２及び第２の電気・光混載基板３を位置決めする。この位置決めにおいて、凹部５，６はガイド部材９２の外面と少なくとも２点で接触する断面形状であればよく、同図（Ａ）のようなＶ溝以外に同図（Ｂ）、（Ｃ）の断面形状を用いることができる。同図（Ｂ）は、一方の基板本体（基板本体３ａ）における凹部６が矩形断面となっており、凹部６は底面及び２つの側面又は２つの角部の３点でガイド部材９２と接触している。同図（Ｃ）は、両方の基板本体２ａ，３ａの凹部５，６が矩形断面となっており、これにより双方の凹部５，６が３点でガイド部材９２と接触している。これらの断面形状であっても、凹部５，６によってガイド部材９２を挟み込むことにより、第１の電気・光混載基板２及び第２の電気・光混載基板３を位置決めすることができる。

図１６は、ガイド部材としてのガイドピン４の変形形態を示している。このガイドピン４には、ブリッジ電極７が表面に設けられるものであり、同図（Ａ）では、ガイドピン４の全体が絶縁材により形成されており、ブリッジ電極７はこのガイドピン４の表面における接続用電極との対応位置に形成されている。同図（Ｂ）では、ガイドピン４の全体が導体により形成されており、その表面が絶縁体９４によって覆われている。絶縁体９４は、接続用電極との対応部位が露出するようにガイドピン４を覆うものであり、これにより露出している部分がブリッジ電極７として機能することができる。絶縁体９４としては、絶縁機能を有する所定の厚さとなるようにガイドピン４を覆うものである。同図（Ｃ）では、ガイドピン４が絶縁材からなり、その外面に窪み部９５が形成されている。窪み部９５は、接続用電極との対応部位に形成されるものであり、この窪み部９５内にブリッジ電極７を形成することができる。このように、窪み部９５内にブリッジ電極７を形成する場合には、ブリッジ電極７を定位置に固定できるメリットがある。

図１７は、基板本体２ａ（又は３ａ）に形成される凹部５（又は６）の変形形態を示している。基板本体２ａにはＶ溝からなる複数の凹部５が形成される。一の凹部５に対し、他の凹部５は直交状に交差する方向に延びるものであり、このような交差方向に沿って凹部を形成する場合においても、第１の電気・光混載基板２と第２の電気・光混載基板３の位置決めを行うことができる。

本発明の第１実施形態の組み立て前の斜視図である。 第１実施形態における第２の電気・光混載基板の構造を示す斜視図である。 第１実施形態における第１の電気・光混載基板を作製するための斜視図である。 第１実施形態における第２の電気・光混載基板を作製するための斜視図である。 第１の電気・光混載基板及び第２の電気・光混載基板を対向させた状態を示す斜視図である。 第１実施形態によって製造された電気・光混載モジュールの斜視図である。 第１実施形態によって製造された電気・光混載モジュールの断面図である。 第２実施形態の電気・光混載モジュールを示す組み立て前の斜視図である。 第３実施形態の電気・光混載モジュールを示す組み立て前の斜視図である。 第４実施形態の電気・光混載モジュールを示す組み立て前の斜視図である。 第５実施形態の電気・光混載モジュールを示す組み立て前の斜視図である。 第６実施形態の電気・光混載モジュールを示す組み立て前の斜視図である。 第７実施形態の電気・光混載モジュールを示す組み立て前の斜視図である。 第８実施形態の電気・光混載モジュールを示す組み立て前の斜視図である。 凹部の変形形態を示す断面図である。 ガイドピンの変形形態を示す斜視図及び断面図である。 凹部の変形形態を示す斜視図である。

符号の説明

１，３１，４１，５１，６１，７１，８１，９１ 電気・光混載モジュール
２ 第１の電気・光混載基板
２ａ，３ａ，３２ａ 基板本体
２ｂ 配置用溝部
３ 第２の電気・光混載基板
４ ガイドピン
５，６，３４ 凹部
７，３７，４７，６２，７２，８３ ブリッジ電極
１１ 電気素子
１２，２２，３３ 光素子
１３，２３ 電気配線
１５，２５，３５ 接続用電極
２１ 光導波路
２４ ボンディングワイヤ
３２ 第３の電気・光混載基板
５２ アウターリード
８２ ガイドボール
９２ ガイド部材
９４ 絶縁体
９５ 窪み部

Claims (12)

1. 光素子、電気素子、光導波路及び電気配線から選ばれる少なくとも１つ以上が配置されると共に接続用電極が設けられて対向するように配置される複数の電気・光混載基板と、
   前記複数の電気・光混載基板の対向面に形成された凹部及び当該凹部に嵌め込まれるガイド部材を有し、当該凹部の間に当該ガイド部材を挟み込むことにより前記電気・光混載基板間の光結合を行うように当該電気・光混載基板を相互に位置決めする位置決め手段と、
   前記位置決め手段による位置決めと同時に前記接続用電極を相互に導通して前記電気・光混載基板間の電気的接続を行うブリッジ電極と、を備えていることを特徴とする電気・光混載モジュール。
2. 前記接続用電極が前記凹部内に設けられ、前記ブリッジ電極が前記ガイド部材の前記接続用電極との対応位置に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電気・光混載モジュール。
3. 前記凹部は、前記ガイド部材の外面と少なくとも２点で接触する断面形状となっていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電気・光混載モジュール。
4. 前記ガイド部材が絶縁材により形成され、前記ブリッジ電極が前記ガイド部材の表面における前記接続用電極との対応位置に形成されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の電気・光混載モジュール。
5. 前記ガイド部材が導体により形成され、当該ガイド部材における前記接続用電極との対応位置がブリッジ電極として露出するように前記ガイド部材の表面が絶縁体により覆われていることを特徴とする請求項２又は３に記載の電気・光混載モジュール。
6. 前記ガイド部材が絶縁材により形成され、前記ブリッジ電極が前記ガイド部材の表面における前記接続用電極との対応位置に固定された導体であることを特徴とする請求項２又は３に記載の電気・光混載モジュール。
7. 前記接続用電極が前記凹部と別個に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の電気・光混載モジュール。
8. 前記接続用電極が前記凹部と別個に設けられ、前記ブリッジ電極が一方の電気・光混載基板における接続用電極上に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電気・光混載モジュール。
9. 前記凹部がＶ溝であり、前記ガイド部材が円柱体であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の電気・光混載モジュール。
10. 前記凹部がＶ溝であり、前記ガイド部材が球体であることを特徴とする請求項１、７又は８に記載の電気・光混載モジュール。
11. 前記凹部が錐体状溝であり、前記ガイド部材が球体であることを特徴とする請求項１、７又は８に記載の電気・光混載モジュール。
12. 接続用電極及び凹部が形成された基板に対し、光素子、電気素子、光導波路及び電気配線から選ばれる少なくとも１つを配置して電気・光混載基板を作製する工程と、
    前記複数の電気・光混載基板を対向させた状態で前記凹部の間でガイド部材を挟み込むことにより前記電気・光混載基板間の光結合を行うと同時に、前記電気・光混載基板の接続用電極をブリッジ電極によって相互に導通して前記電気・光混載基板間の電気的接続を行う工程と、を備えていることを特徴とする電気・光混載モジュールの製造方法。
    

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