JP2008158388A - Opto-electrical circuit board, optical module, and opto-electrical circuit system - Google Patents

Opto-electrical circuit board, optical module, and opto-electrical circuit system Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an opto-electrical circuit substrate capable of making an accurate alignment between optical transmission substrates, and propagating an optical signal highly efficiently between the optical transmission substrates. <P>SOLUTION: The opto-electrical circuit substrate includes a first optical transmission substrate having a first electric wiring layer 6, a first transparent insulation layer 15, and an optical transmission hole 9; a second optical transmission substrate on which the first optical transmission substrate is mounted in such a way that a first principal surface 3 is opposed to a third principal surface 5, having a second electrical wiring layer 7, an optical waveguide 10, and a light path conversion part 11; and a mounting means 14 that is interposed in between the first electrical wiring layer 6 and the second electrical wiring layer 7, and is connected with them electrically. An optical module comprising the opto-electrical circuit substrate, and an opto-electrical circuit system with the optical module are also included. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、複数の光伝送基板から構成される光電気回路基板、該光電気回路基板から構成される光モジュール、および該光モジュールから構成される光電気回路システムに関する。   The present invention relates to an optoelectric circuit board composed of a plurality of optical transmission boards, an optical module composed of the optoelectric circuit board, and an optoelectric circuit system composed of the optical module.

近年、コンピュータの情報処理能力の向上化にともなって、マイクロプロセッサとして使用される半導体大規模集積回路素子(LSI,VLSI)等の集積回路(IC)では、トランジスタの集積度が高められており、ICの動作速度は、クロック周波数でGHzのレベルまで達している。それに伴い、電気素子間を電気的に接続する電気配線についても高密度化および微細化されたものが要求されていた。   In recent years, with the improvement of information processing capability of computers, in an integrated circuit (IC) such as a semiconductor large scale integrated circuit element (LSI, VLSI) used as a microprocessor, the degree of integration of transistors has been increased. The operating speed of the IC has reached the GHz level at the clock frequency. Along with this, there has been a demand for higher density and finer electrical wiring for electrically connecting electrical elements.

しかしながら、電気配線の高密度化および微細化は、電気信号のクロストークや伝搬損失が生じやすいことから、光半導体素子に入出力される電気信号を光信号に変換し、さらに、その光信号を、実装基板に形成した光導波路などの光配線によって、伝送される光伝送技術が検討されている。   However, increasing the density and miniaturization of electrical wiring tends to cause crosstalk and propagation loss of electrical signals. Therefore, electrical signals input to and output from optical semiconductor elements are converted to optical signals, and the optical signals are further converted into optical signals. An optical transmission technique that is transmitted by an optical wiring such as an optical waveguide formed on a mounting substrate has been studied.

例えば、特許文献1には、三次元的な光伝送技術が開示されている。これによると、一方の基板には光導波路が設けられ、また、他方の基板には、面発光型の縦キャビティ型の発光レーザー(VCSEL)などの光半導体素子が設けられている。そして、はんだなどの実装手段により実装され、さらに、はんだの周囲に設けられたソルダーレジスト層により位置合わせがなされることで、それらの基板は、電気的に接続される。
特開2002−296435号公報
For example, Patent Document 1 discloses a three-dimensional optical transmission technique. According to this, one substrate is provided with an optical waveguide, and the other substrate is provided with an optical semiconductor element such as a surface-emitting vertical cavity type light emitting laser (VCSEL). And it mounts by mounting means, such as solder, Furthermore, those board | substrates are electrically connected by aligning by the soldering resist layer provided in the circumference | surroundings of solder.
JP 2002-296435 A

しかしながら、特許文献1に開示されているようなソルダーレジスト層を用いた位置合わせでは、基板間の電気的接合は可能であっても、一方および他方の基板における光の入射位置および光の出射位置を確認しながら位置合わせするものではないため、光結合において必要となるだけの精度を満足できるものではなく、2つの基板間の光結合は十分になされたものではなかった。   However, in the alignment using the solder resist layer as disclosed in Patent Document 1, even if electrical bonding between the substrates is possible, the light incident position and the light emitting position on one and the other substrates Therefore, the accuracy required for optical coupling cannot be satisfied, and the optical coupling between the two substrates has not been sufficiently achieved.

また、特許文献1に開示された光電気回路基板において、一方の光伝送基板における光の出射位置から他方の光伝送基板における光の入射位置までの距離が長く、光の伝搬損失が生じやすい点が不十分であった。   Further, in the photoelectric circuit board disclosed in Patent Document 1, the distance from the light emission position on one optical transmission board to the light incidence position on the other optical transmission board is long, and light propagation loss is likely to occur. Was insufficient.

本発明は、以上のような従来の技術における課題を解決すべく案出されたものであり、その目的は、高精度な光結合を実現する光伝送基板間の正確な位置合わせを可能としたうえで、さらに、光伝送基板間において光信号を高効率に伝搬することが可能となる光電気回路基板を提供することである。   The present invention has been devised to solve the problems in the conventional technology as described above, and the object thereof is to enable accurate alignment between optical transmission boards that realize high-precision optical coupling. Furthermore, it is another object of the present invention to provide an opto-electric circuit board capable of efficiently transmitting an optical signal between optical transmission boards.

本発明は、第一の主面と第二の主面とを有する第一基板と、前記第一の主面側に設けられた第一電気配線層と、前記第一電気配線層を覆うように前記第一の主面側に設けられ、前記第一電気配線層が底部に露出した第一の凹部を有する第一透明絶縁層と、両主面間を貫通し、前記第二の主面および前記第一透明絶縁層の表面にそれぞれ開口部を有する光伝送孔と、を具えた第一光伝送基板と、前記第一の主面と対向した第三の主面を有する第二基板と、前記第三の主面側に設けられた、第二電気配線層と、光導波路と、前記第一光伝送基板の前記光伝送孔と前記光導波路との間で光伝送方向を変換させる光路変換部と、を具えた第二光伝送基板と、前記第一電気配線層と前記第二電気配線層との間に介在し、前記第二光伝送基板に前記第一光伝送基板を実装するために、これらと電気的に接続される実装手段と、を具備する光電気回路基板に関する。   The present invention covers a first substrate having a first main surface and a second main surface, a first electric wiring layer provided on the first main surface side, and the first electric wiring layer. A first transparent insulating layer provided on the first main surface side, the first electric wiring layer having a first recess exposed at the bottom, and penetrating between both main surfaces, the second main surface And a first light transmission substrate having an opening on each surface of the first transparent insulating layer, and a second substrate having a third main surface facing the first main surface, , An optical path provided on the third main surface side, for converting the light transmission direction between the second electric wiring layer, the optical waveguide, and the optical transmission hole of the first optical transmission substrate and the optical waveguide. A second optical transmission board comprising a conversion unit, and the first optical wiring layer interposed between the first electric wiring layer and the second electric wiring layer. To implement the substrate feeding, an optical electric circuit board comprising a mounting means connected these electrically, a.

前記第二光伝送基板は、前記第二電気配線層を覆うように前記第三の主面側に設けられ、前記第二電気配線層が底部に露出した第二の凹部を有する第二透明絶縁層をさらに具備し、前記光路変換部が、前記第二透明絶縁層上に配設されていることが好ましい。   The second optical transmission board is provided on the third main surface side so as to cover the second electric wiring layer, and a second transparent insulation having a second recess with the second electric wiring layer exposed at the bottom. It is preferable that a layer is further provided, and the optical path conversion unit is disposed on the second transparent insulating layer.

前記光伝送孔中に、前記第一透明絶縁層よりも高い屈折率を有し、光の伝送が可能な透明樹脂が設けられていることが好ましい。   It is preferable that a transparent resin having a higher refractive index than the first transparent insulating layer and capable of transmitting light is provided in the light transmission hole.

また、本発明は、前記第一光伝送基板の前記第二の主面上に露出した第三電気配線層がさらに設けられた、前記光電気回路基板と、前記第三電気配線層に電気的に実装され、前記光伝送孔と光学的に結合した光半導体素子と、を具備する光モジュールに関する。   Further, the present invention provides an electrical circuit for the photoelectric circuit board and the third electrical wiring layer, further comprising a third electrical wiring layer exposed on the second main surface of the first optical transmission board. And an optical semiconductor device that is optically coupled to the optical transmission hole.

また、本発明は、前記光モジュールと、前記第三電気配線層に実装され、前記光半導体素子との間で信号の転送を行なう半導体集積回路素子と、を具備する光電気回路システムに関する。   The present invention also relates to an optoelectric circuit system comprising the optical module and a semiconductor integrated circuit element mounted on the third electrical wiring layer and transferring signals to and from the optical semiconductor element.

本発明の光電気回路基板は、第一の主面と第二の主面とを有する第一基板と、前記第一の主面側に設けられた第一電気配線層と、前記第一電気配線層を覆うように前記第一の主面側に設けられ、前記第一電気配線層が底部に露出した第一の凹部を有する第一透明絶縁層と、両主面間を貫通し、前記第二の主面および前記第一透明絶縁層の表面にそれぞれ開口部を有する光伝送孔と、を具えた第一光伝送基板と、前記第一の主面と対向した第三の主面を有する第二基板と、前記第三の主面側に設けられた、第二電気配線層と、光導波路と、前記第一光伝送基板の前記光伝送孔と前記光導波路との間で光伝送方向を変換させる光路変換部と、を具えた第二光伝送基板と、前記第一電気配線層と前記第二電気配線層との間に介在し、前記第二光伝送基板に前記第一光伝送基板を実装するために、これらと電気的に接続される実装手段と、を具備していることにより、第一光伝送基板と第二光伝送基板とが正確に位置合わせされて高精度な光結合が実現される。さらに、第一透明絶縁層により光伝送孔が覆われているため、光伝送孔中における光の閉じ込め効果が向上する。よって、第一光伝送基板と第二光伝送基板との間にて、十分に高効率な光信号の伝搬を達成することが可能となる。また、第一透明絶縁層と光導波路とが接するように実装することにより、高さ方向を安定して作製することができるため、光結合部の損失ばらつきを小さく抑えることが可能となるとともに、光路中への異物の混入なども防ぐことができる。   The photoelectric circuit board of the present invention includes a first substrate having a first main surface and a second main surface, a first electric wiring layer provided on the first main surface side, and the first electric circuit. A first transparent insulating layer provided on the first main surface side so as to cover the wiring layer, the first electric wiring layer having a first recess exposed at the bottom, and penetrating between both main surfaces; A first optical transmission board comprising a second main surface and optical transmission holes each having an opening on the surface of the first transparent insulating layer; and a third main surface opposite to the first main surface. Optical transmission between the second substrate having the second electrical wiring layer provided on the third main surface side, the optical waveguide, and the optical transmission hole and the optical waveguide of the first optical transmission substrate A second optical transmission board comprising an optical path changing unit for changing the direction; and the second optical transmission layer interposed between the first electric wiring layer and the second electric wiring layer. In order to mount the first optical transmission board on the board, the first optical transmission board and the second optical transmission board are accurately positioned by including mounting means electrically connected to these. Together, high-precision optical coupling is realized. Furthermore, since the light transmission hole is covered with the first transparent insulating layer, the light confinement effect in the light transmission hole is improved. Therefore, it is possible to achieve sufficiently high-efficiency optical signal propagation between the first optical transmission board and the second optical transmission board. In addition, by mounting so that the first transparent insulating layer and the optical waveguide are in contact with each other, it is possible to stably produce the height direction, so that it is possible to reduce the loss variation of the optical coupling portion, It is also possible to prevent foreign matters from entering the optical path.

前記第二光伝送基板は、前記第二電気配線層を覆うように前記第三の主面側に設けられ、前記第二電気配線層が底部に露出した第二の凹部を有する第二透明絶縁層をさらに具備し、前記光路変換部が、前記第二透明絶縁層上に配設されていることにより、光導波路と光伝送孔の開口部との距離が近づくため、第一透明絶縁層の表面における開口部から光路変換部までの光の伝送距離を短縮することができるため、高効率な光信号の伝搬を達成することができる。   The second optical transmission board is provided on the third main surface side so as to cover the second electric wiring layer, and a second transparent insulation having a second recess with the second electric wiring layer exposed at the bottom. The optical path changing portion is disposed on the second transparent insulating layer, so that the distance between the optical waveguide and the opening of the optical transmission hole is reduced. Since the transmission distance of light from the opening on the surface to the optical path changing unit can be shortened, highly efficient propagation of an optical signal can be achieved.

前記光伝送孔中に、前記第一透明絶縁層よりも高い屈折率を有し、光の伝送が可能な透明樹脂が設けられていることにより、透明樹脂中における光の閉じ込め効果が向上する。   By providing a transparent resin having a higher refractive index than the first transparent insulating layer and capable of transmitting light in the light transmission hole, the light confinement effect in the transparent resin is improved.

また、本発明の光電気回路システムは、前記第一光伝送基板の前記第二の主面上に露出した第三電気配線層がさらに設けられた、前記記載の光電気回路基板と、前記第三電気配線層に電気的に実装され、前記光伝送孔と光学的に結合した光半導体素子と、を具備する光モジュールと、前記露出部に実装され、前記光半導体素子との間で信号の転送を行なう半導体集積回路素子と、を具備しており、光伝送によって半導体集積回路素子のデータ転送をおこなうことができる。   The photoelectric circuit system according to the present invention further includes a third electric wiring layer exposed on the second main surface of the first optical transmission board, and the photoelectric circuit board according to the above, An optical module comprising: an optical semiconductor element electrically mounted on the three electrical wiring layers and optically coupled to the optical transmission hole; and an optical module mounted on the exposed portion and transmitting signals between the optical semiconductor element A semiconductor integrated circuit element that performs transfer, and data transfer of the semiconductor integrated circuit element can be performed by optical transmission.

以下、本発明の光電気回路基板について、図面を参照しつつ説明するが、それらの図面は実施形態の一例に過ぎず、本発明はそれらに限定されるものではない。   Hereinafter, the optoelectric circuit board of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the drawings are only examples of the embodiments, and the present invention is not limited to them.

図1は本発明の光電気回路基板の実施の形態の一例を示す断面図である。図1において、1は第一基板、2は第二基板、3は第一の主面、4は第二の主面、5は第三の主面、6は第一電気配線層、7は第二電気配線層、8は第三電気配線層、9は光伝送孔、10は光導波路、11は光路変換部、12はソルダーレジスト層、13は透明樹脂、14は実装手段(図中では、ボールグリッドアレイ)、15は第一透明絶縁層、16は第二透明絶縁層、22は第一光伝送基板、および23は第二光伝送基板をそれぞれ示す。   FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of an embodiment of the photoelectric circuit board of the present invention. In FIG. 1, 1 is a first substrate, 2 is a second substrate, 3 is a first main surface, 4 is a second main surface, 5 is a third main surface, 6 is a first electrical wiring layer, and 7 is The second electrical wiring layer, 8 is the third electrical wiring layer, 9 is the light transmission hole, 10 is the optical waveguide, 11 is the optical path conversion unit, 12 is the solder resist layer, 13 is the transparent resin, 14 is the mounting means (in the figure) , Ball grid array), 15 is a first transparent insulating layer, 16 is a second transparent insulating layer, 22 is a first light transmission substrate, and 23 is a second light transmission substrate.

図1において、第一光伝送基板22はドーターボードとして用いられ、また、第二光伝送基板23は、第一光伝送基板22が実装されたマザーボードとして用いられている。ここでいうドーターボードとは、マザーボードに実装されることでマザーボードに対して機能を持たせる基板をいう。ドーターボードは、マザーボードと比較して、高速な電気配線設計が必要となるため、材料の誘電率や電気配線パターンのライン幅やスペース幅などの詳細な設計が必要となる。   In FIG. 1, the first optical transmission board 22 is used as a daughter board, and the second optical transmission board 23 is used as a mother board on which the first optical transmission board 22 is mounted. The daughter board here means a board that is mounted on the mother board to give the mother board a function. Since the daughter board requires a higher-speed electrical wiring design than the mother board, detailed design such as the dielectric constant of the material, the line width and the space width of the electrical wiring pattern is required.

以下に各構成についてそれぞれ説明する。   Each configuration will be described below.

<第一光伝送基板>
第一基板1は、第一の主面3と第二の主面4とを有する。第一基板1としては、例えば、一般的に使用されているエポキシ樹脂やセラミックなどからなるプリント配線基板が用いられる。なかでも、機械的強度が大きく、熱による基板の反りに対して効果的に防止することが可能となるため、両面に同じ厚さの樹脂絶縁層を形成した対称層構造を有するプリント配線基板が好ましく、両面の樹脂絶縁層の厚さがほぼ同じであることがより好ましい。基板の厚みとしては、0.4〜1.5mmとすることができる。
<First optical transmission board>
The first substrate 1 has a first main surface 3 and a second main surface 4. As the first substrate 1, for example, a printed wiring board made of generally used epoxy resin or ceramic is used. Among them, since the mechanical strength is large and it is possible to effectively prevent warping of the substrate due to heat, a printed wiring board having a symmetric layer structure in which a resin insulating layer of the same thickness is formed on both sides is provided. Preferably, it is more preferable that the resin insulating layers on both sides have substantially the same thickness. The thickness of the substrate can be 0.4 to 1.5 mm.

また、複雑な電気配線を設けることができることから、第一基板1としては、多層配線基板が好適に用いられる。ここで、多層配線基板とは、電気配線層と絶縁層とが交互に複数積層されたものであればよく、例えば、コア基板と配線基板表面側に形成されたビルドアップ層とからなる基板も含まれる。ここで、ビルドアップ層とは、電気配線層と絶縁層が交互に積層された多層基板であり、また、コア基板とは、ビルドアップ層が表面に設けられ、ビルドアップ層を支持する単層をいう。   Moreover, since a complicated electrical wiring can be provided, a multilayer wiring board is preferably used as the first substrate 1. Here, the multilayer wiring board may be any one in which a plurality of electrical wiring layers and insulating layers are alternately laminated, for example, a board composed of a core substrate and a build-up layer formed on the wiring board surface side. included. Here, the build-up layer is a multilayer substrate in which electrical wiring layers and insulating layers are alternately stacked, and the core substrate is a single layer on which the build-up layer is provided and supports the build-up layer. Say.

第一電気配線層6は、第一基板1の第一の主面3側上に設けられている。さらに、第一基板2には、第二の主面4側にも第三電気配線層8が設けられており、第三電気配線層8は第一電気配線層6と、電気配線を介して電気的に接続されている。このように第二の主面4側にも第三電気配線層8が形成されていることにより、第三電気配線層8に光半導体素子等を搭載し、電気的に接続したうえで、ドーターボードとして他のプリント基板(マザーボード)に実装することができる。なお、第一の主面3とは、第一基板1における主面のうち、第二光伝送基板23側に対向する主面をいう。また、第二の主面4とは、第一の主面3に対して裏面側の主面をいう。   The first electrical wiring layer 6 is provided on the first main surface 3 side of the first substrate 1. Further, the first substrate 2 is also provided with a third electrical wiring layer 8 on the second main surface 4 side. The third electrical wiring layer 8 is connected to the first electrical wiring layer 6 and the electrical wiring. Electrically connected. Since the third electric wiring layer 8 is also formed on the second main surface 4 side in this way, an optical semiconductor element or the like is mounted on the third electric wiring layer 8 and electrically connected to the daughter. It can be mounted on another printed circuit board (motherboard) as a board. In addition, the 1st main surface 3 means the main surface which opposes the 2nd optical transmission board | substrate 23 side among the main surfaces in the 1st board | substrate 1. FIG. The second main surface 4 is a main surface on the back side with respect to the first main surface 3.

第一電気配線層6としては、導電性材料であればよく、例えば、Cuなどの金属が用いられる。   The first electrical wiring layer 6 may be a conductive material, and for example, a metal such as Cu is used.

第一電気配線層6は、第一基板1の最表面に、例えば、銅箔を積層したのち、フォトリソグラフィを行い、エッチングすることにより作製される。   The first electrical wiring layer 6 is produced, for example, by laminating a copper foil on the outermost surface of the first substrate 1, performing photolithography and etching.

本発明において第一透明絶縁層15は、一般的なソルダーレジストの代替材料として用いられるものである。第一透明絶縁層15は、第一電気配線層6を覆うように第一基板1の第一の主面3上に設けられる。   In the present invention, the first transparent insulating layer 15 is used as an alternative material for a general solder resist. The first transparent insulating layer 15 is provided on the first main surface 3 of the first substrate 1 so as to cover the first electric wiring layer 6.

第一透明絶縁層15は、一般的に有色であるソルダーレジストとは異なり、透明である。そのため、第一電気配線層6に第一透明絶縁層15を被覆した後の第一の凹部17の形成工程において、第一透明絶縁層15上からでも第一電気配線層6の位置を確認できるため、所望とする正確な位置に第一の凹部17を作製することができる。   Unlike the solder resist which is generally colored, the first transparent insulating layer 15 is transparent. Therefore, in the formation process of the 1st recessed part 17 after coat | covering the 1st transparent insulating layer 15 to the 1st electrical wiring layer 6, the position of the 1st electrical wiring layer 6 can also be confirmed from on the 1st transparent insulating layer 15. Therefore, the first recess 17 can be produced at a desired accurate position.

第一透明絶縁層15は、第一の凹部17を有する。ここで、第一の凹部17は、その凹部の底面に第一電気配線層6が露出した形状を有するものである。この構成によれば、はんだなどの実装手段14を第一の凹部17に充填させることで、実装手段14の一部が第一の凹部内と隙間無く嵌合することになる。そのため、第一透明絶縁層15と実装手段14との接続を強固なものとすることができるとともに、第二電気配線層7と実装手段14との電気的接合を可能とする。なお、第一の凹部17は、後述する光伝送孔9をマーカ(基準)としてマスク露光し、ベーク後に未露光部を現像することにより作製される。このようにすることで、実装手段位置を光伝送孔9を基準に精度よく設けることができ、実装の精度が向上する。   The first transparent insulating layer 15 has a first recess 17. Here, the first concave portion 17 has a shape in which the first electric wiring layer 6 is exposed on the bottom surface of the concave portion. According to this configuration, the mounting means 14 such as solder is filled in the first concave portion 17 so that a part of the mounting means 14 is fitted into the first concave portion without a gap. Therefore, the connection between the first transparent insulating layer 15 and the mounting means 14 can be strengthened, and the second electrical wiring layer 7 and the mounting means 14 can be electrically joined. In addition, the 1st recessed part 17 is produced by carrying out mask exposure using the light transmission hole 9 mentioned later as a marker (reference | standard), and developing an unexposed part after baking. By doing in this way, the mounting means position can be provided accurately with reference to the optical transmission hole 9, and the mounting accuracy is improved.

また、第一透明絶縁層15の厚みは、一般的なソルダーレジストの厚みよりも大きく、具体的には50μm以上である。50μm以上の厚みであることにより、光路変換部11と、第一透明絶縁層15の表面の光伝送孔9の開口部と、の距離を短縮し、光の伝搬損失を減少させるような効果を得ることができる。   Moreover, the thickness of the 1st transparent insulating layer 15 is larger than the thickness of a general solder resist, and is specifically 50 micrometers or more. By having a thickness of 50 μm or more, the distance between the optical path conversion unit 11 and the opening of the light transmission hole 9 on the surface of the first transparent insulating layer 15 is shortened, and the effect of reducing the light propagation loss is obtained. Obtainable.

第一透明絶縁層15としては、具体的には、いわゆる永久レジストがあげられる。ここで、永久レジストとは、高解像度で現像が容易であるにもかかわらず、イソプロピルアルコール、トリクロロエチレン、塩化メチレン、アセトンなどに対する耐溶剤性、高温、高アルカリ性条件下で長時間行われる無電解メッキに対する耐メッキ液性に優れ、更にははんだ付け工程の260℃前後の温度にも耐える耐熱性をもそなえるレジストをいう。永久レジストは、例えば、エポキシアクリレート樹脂に対して紫外光を照射等することにより作製される。なお、本発明における永久レジストは、50〜400μmの厚みを有する第一透明絶縁層15を形成するために、動粘度が2000cstの永久レジスト用樹脂を用いることが好ましい。そして、これを第一基板1上に塗布し、スピンコーティングしたのち、露光および現像をおこなうことにより、第一基板1上に第一透明絶縁層を設けることができる。なお、第一透明絶縁層15の厚みを厚くするための方法としては、動粘度を高くする方法、厚膜用の塗布装置(例えば、ドクターブレードなど)を使用する、あるいは、スピンコーターの回転数を小さくするなどが挙げられる。   Specifically, the first transparent insulating layer 15 is a so-called permanent resist. Here, the permanent resist is an electroless plating that is performed for a long time under solvent resistance, high temperature, and high alkalinity conditions such as isopropyl alcohol, trichloroethylene, methylene chloride, acetone, etc., despite high resolution and easy development. It is a resist that has excellent resistance to plating solution, and also has heat resistance that can withstand temperatures around 260 ° C. in the soldering process. The permanent resist is produced, for example, by irradiating the epoxy acrylate resin with ultraviolet light. The permanent resist in the present invention is preferably a permanent resist resin having a kinematic viscosity of 2000 cst in order to form the first transparent insulating layer 15 having a thickness of 50 to 400 μm. And after apply | coating this on the 1st board | substrate 1 and carrying out spin coating, a 1st transparent insulating layer can be provided on the 1st board | substrate 1 by performing exposure and image development. In addition, as a method for increasing the thickness of the first transparent insulating layer 15, a method of increasing the kinematic viscosity, a thick film coating apparatus (for example, a doctor blade) is used, or the rotation speed of the spin coater For example.

第一基板1および第一透明絶縁層15には、第二の主面4から第一透明絶縁層15まで光伝送孔9が設けられている。図1において、光伝送孔9として、第一基板1の第二の主面4に対して垂直とされ、第一基板1における第二の主面4から第一透明絶縁層15までの間を貫通して、第二の主面4および第一透明絶縁層15の表面にそれぞれ開口部を作製することで光を伝送させる貫通孔を示している。ここで、第一透明絶縁層15の表面とは、第二光伝送基板23に対向した面をいう。   The first substrate 1 and the first transparent insulating layer 15 are provided with light transmission holes 9 from the second main surface 4 to the first transparent insulating layer 15. In FIG. 1, the light transmission hole 9 is perpendicular to the second main surface 4 of the first substrate 1 and extends from the second main surface 4 to the first transparent insulating layer 15 in the first substrate 1. The through-holes that transmit light by penetrating through the respective openings of the second main surface 4 and the surface of the first transparent insulating layer 15 are shown. Here, the surface of the first transparent insulating layer 15 refers to a surface facing the second optical transmission substrate 23.

例えば、第二の主面4における光伝送孔9の開口部に発光素子などの光半導体素子を設置した場合、発光素子から出射された光は光伝送孔9の内部を伝搬することによって、他方の主面まで光が伝送される。   For example, when an optical semiconductor element such as a light emitting element is installed in the opening of the light transmission hole 9 in the second main surface 4, the light emitted from the light emitting element propagates through the light transmission hole 9 to Light is transmitted to the main surface.

光伝送孔9は、第一基板1中に設けられた第一光伝送孔9aと、第一透明絶縁層15中に設けられた第二光伝送孔9bと、から構成される。   The light transmission hole 9 includes a first light transmission hole 9 a provided in the first substrate 1 and a second light transmission hole 9 b provided in the first transparent insulating layer 15.

第一光伝送孔9aの形成には、通常のプリント基板の穿孔工程に使用されるドリルやレーザーが好適に使用される。そして、一方の主面から他方の主面まで第一基板1を貫通させることにより第一光伝送孔9aは形成される。   For the formation of the first light transmission hole 9a, a drill or a laser used in a normal printed circuit board drilling process is preferably used. And the 1st optical transmission hole 9a is formed by letting the 1st board | substrate 1 penetrate from one main surface to the other main surface.

また、第二光伝送孔9bは、第一光伝送孔9aと同じ孔径を有するようにして作製される。第二光伝送孔9bの作製法としては、第一光伝送孔9aの作製後に、ドリルやレーザーにより穿孔する方法、または、光伝送孔9をマーカ(基準)としてマスク露光し、ベーク後に未露光部を現像する方法などが挙げられる。とくに、第二光伝送孔9bの作製法としては、第一の凹部17の作製工程と一つの工程でまとめて作製できることから、光伝送孔9をマーカ(基準)としてマスク露光し、ベーク後に未露光部を現像する方法が好ましい。   The second light transmission hole 9b is produced so as to have the same hole diameter as that of the first light transmission hole 9a. As a method for producing the second light transmission hole 9b, after the production of the first light transmission hole 9a, a method of drilling with a drill or a laser, or mask exposure using the light transmission hole 9 as a marker (reference) and unexposed after baking. And a method of developing the part. In particular, the second light transmission hole 9b can be manufactured in a single process with the first concave portion 17 being manufactured. Therefore, the light transmission hole 9 is used as a marker (reference) for mask exposure, and after baking, A method of developing the exposed area is preferred.

光伝送孔9内には、光の伝送が可能な透明樹脂13が設けられていることが好ましい。そうすることにより、光伝送孔9の開口部における光反射を少なくしたうえで、さらに、光路変換部11での光の散乱を少なくすることができる。   It is preferable that a transparent resin 13 capable of transmitting light is provided in the light transmission hole 9. By doing so, light reflection at the opening of the light transmission hole 9 can be reduced, and light scattering at the optical path changing unit 11 can be further reduced.

光伝送孔9内に透明樹脂13を設ける場合、透明樹脂13の屈折率は、第一透明絶縁層15の屈折率よりも高いことが好ましい。それにより、第一透明絶縁層15がクラッド部として、また、光伝送孔9内の透明樹脂13がコア部として機能し、透明樹脂13中に光信号を十分に閉じ込めることできる。   When the transparent resin 13 is provided in the light transmission hole 9, the refractive index of the transparent resin 13 is preferably higher than the refractive index of the first transparent insulating layer 15. Thereby, the first transparent insulating layer 15 functions as a cladding part, and the transparent resin 13 in the light transmission hole 9 functions as a core part, so that an optical signal can be sufficiently confined in the transparent resin 13.

透明樹脂13をとしては、光を照射すると屈折率が低下するフォトブリーチング現象を生じるポリシラン、あるいは光を照射した部分が現像により除去できる感光性のアクリル系樹脂やエポキシ樹脂等が挙げられる。   Examples of the transparent resin 13 include polysilane that causes a photobleaching phenomenon in which the refractive index decreases when irradiated with light, or a photosensitive acrylic resin or epoxy resin that can be removed by developing the irradiated portion.

また、紫外線硬化型のアクリル系樹脂やエポキシ系樹脂を用いる場合は、光伝送孔9にこれらの感光性ポリマー材料を充填し、加熱硬化させた後、フォトマスク(光伝送孔9より小さい径の円形パターンの透光部を具備する)を介して紫外光を照射して現像を行うことにより紫外光照射部の樹脂を除去し、その後に光伝送孔9内の現像により除去された部分(光伝送孔中心部)に最初に充填した材料より屈折率の高い材料を充填し、フォトマスクを使用しないで紫外光を照射して硬化後、最後にポストベークを行うことにより、光伝送孔9内の透明樹脂13に屈折率分布を形成する。また、一旦透明樹脂を充填した光伝送孔にドリルやレーザーで中心部に貫通穴を開けて、その内部にさらに屈折率の高い透明樹脂を充填して光伝送孔9内部に屈折率分布を形成することもできる。その際、第一透明絶縁層15内の第二光伝送孔9bの大きさは、第一光伝送孔9aの中心部孔径に合わせた大きさとするとよい。   When using an ultraviolet curable acrylic resin or epoxy resin, the light transmission hole 9 is filled with these photosensitive polymer materials, heated and cured, and then a photomask (having a diameter smaller than that of the light transmission hole 9). A portion (light) removed by development in the light transmission hole 9 after removing the resin of the ultraviolet light irradiation portion by performing development by irradiating with ultraviolet light through a circular pattern light transmitting portion) The center of the transmission hole) is filled with a material having a higher refractive index than that of the material initially filled, and is cured by irradiating with ultraviolet light without using a photomask. A refractive index distribution is formed in the transparent resin 13. Also, a hole or hole is drilled in the center of the light transmission hole once filled with a transparent resin, and a transparent resin having a higher refractive index is filled inside to form a refractive index distribution inside the light transmission hole 9. You can also At that time, the size of the second light transmission hole 9b in the first transparent insulating layer 15 is preferably set to a size matched to the diameter of the central portion of the first light transmission hole 9a.

光伝送孔9の孔径は、発光素子および受光素子のそれぞれの受発光径と後述する光路変換部11の大きさとをもとにし、さらに、光の広がりを考慮することにより決定される。受光素子と光学的に結合した光伝送孔9の孔径は、受光素子の受光径よりも小さく、また、発光素子と光学的に結合した光伝送孔9の孔径は、発光素子の発光径よりも大きいことが好適である。例えば、直径15μmで250μmピッチの4チャンネルアレイのVCSELを使用する場合は、光伝送孔9も発光部に合わせて直径15μm以上およびピッチ250μmとして各々の発光部に対して光伝送孔9を形成し、また、受光部が直径65μmで250μmピッチの4チャンネルアレイのPDを使用する場合は光伝送孔9を直径65μm以下およびピッチ250μmとして各々の受光部に対して光伝送孔9を形成することが好ましい。   The hole diameter of the light transmission hole 9 is determined based on the light receiving / emitting diameters of the light emitting element and the light receiving element and the size of the optical path changing unit 11 described later, and further considering the spread of light. The hole diameter of the light transmission hole 9 optically coupled to the light receiving element is smaller than the light receiving diameter of the light receiving element, and the hole diameter of the light transmission hole 9 optically coupled to the light emitting element is larger than the light emitting diameter of the light emitting element. Large is preferred. For example, when using a VCSEL having a diameter of 15 μm and a pitch of 250 μm and a 4-channel array, the light transmission holes 9 have a diameter of 15 μm or more and a pitch of 250 μm to form the light transmission holes 9 for each light emitting part. In addition, when using a 4-channel array PD having a diameter of 65 μm and a pitch of 250 μm, the light transmission holes 9 may be formed with a diameter of 65 μm or less and a pitch of 250 μm. preferable.

<第二光伝送基板>
第二光伝送基板23は、第二基板2の第三の主面5を有し、第一基板1における第一の主面3と第三の主面5とが対向するように第一光伝送基板22が実装されるものをいう。
<Second optical transmission board>
The second light transmission substrate 23 has the third main surface 5 of the second substrate 2, and the first light so that the first main surface 3 and the third main surface 5 of the first substrate 1 face each other. This means that the transmission board 22 is mounted.

第二基板2の材質、基板の厚み、実装構造などについては、特に限定されるものではなく、例えば、上述した第一基板1と同様であってもよい。   The material of the second substrate 2, the thickness of the substrate, the mounting structure, and the like are not particularly limited, and may be the same as the first substrate 1 described above, for example.

第二電気配線層7は、第二基板2の第三の主面5側に設けられている。そして、それにより、第二電気配線層7に対して実装手段を用いて、第一光伝送基板22を実装させることができる。   The second electrical wiring layer 7 is provided on the third main surface 5 side of the second substrate 2. And thereby, the 1st optical transmission board | substrate 22 can be mounted with respect to the 2nd electrical wiring layer 7 using a mounting means.

なお、第三の主面5とは、第二基板2における主面のうち、第一光伝送基板22側に対向する主面をいう。   In addition, the 3rd main surface 5 means the main surface which opposes the 1st optical transmission board | substrate 22 side among the main surfaces in the 2nd board | substrate 2. As shown in FIG.

光導波路10は、第二基板2の第三の主面5側に設けられている。ここで、光導波路10とは、第二基板2の厚さ方向とは垂直な方向に光を伝送する役割を果たすものである。   The optical waveguide 10 is provided on the third main surface 5 side of the second substrate 2. Here, the optical waveguide 10 plays a role of transmitting light in a direction perpendicular to the thickness direction of the second substrate 2.

光導波路10は、図1に示すように、コア部(図1の光導波路10における斜線部)と、これを取り囲み、コア部よりも屈折率の小さいクラッド部とから構成されることが好ましい。コア部およびクラッド部のそれぞれの屈折率を調整することで良好な光伝搬が可能となる。   As shown in FIG. 1, the optical waveguide 10 is preferably composed of a core portion (a shaded portion in the optical waveguide 10 in FIG. 1) and a cladding portion that surrounds the core portion and has a refractive index smaller than that of the core portion. By adjusting the refractive indexes of the core part and the clad part, good light propagation is possible.

コア部を有する光導波路10の作製方法には、直接露光法、屈折率変化法(フォトブリーチング法)、反応性イオンエッチング法等がある。   Examples of a method for manufacturing the optical waveguide 10 having the core portion include a direct exposure method, a refractive index change method (photo bleaching method), and a reactive ion etching method.

直接露光法で作製できる材料には、感光性を有するエポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂などが上げられる。直接露光法では、コア部およびクラッド部に相当する材料を塗布・露光・現像することにより必要なパターンを得ることができる。例えば、ネガ型の感光性エポキシ樹脂を用いた場合、材料を塗布し、必要な箇所を露光する形のフォトマスクを用意して露光およびベークすることにより、露光された部分の樹脂は硬化され、露光されていない部分の樹脂は現像により除去されることによって所望のパターンが得られる。この方法を下部クラッド部および上部クラッド部とコア部の両方に適用することにより、基板全体で必要な箇所にのみ光導波路10を形成することができる。光導波路のコア部およびクラッド部の形状や寸法は、例えば、マルチモードの光導波路の場合であれば、コア部の厚みを約50μmとすると、下部クラッド部および上部クラッド部の厚みを、それぞれコア部の半分の約25μmとして、約100μmの厚みの光導波路10とすることができる。   Examples of materials that can be manufactured by the direct exposure method include photosensitive epoxy resins, acrylic resins, and polyimide resins. In the direct exposure method, a necessary pattern can be obtained by applying, exposing, and developing materials corresponding to the core portion and the clad portion. For example, in the case of using a negative photosensitive epoxy resin, by applying a material, preparing a photomask that exposes a necessary portion and exposing and baking, the exposed portion of the resin is cured, The unexposed portion of the resin is removed by development to obtain a desired pattern. By applying this method to both the lower clad part and the upper clad part and the core part, the optical waveguide 10 can be formed only at a necessary place in the entire substrate. For example, in the case of a multi-mode optical waveguide, the shape and dimensions of the core portion and the clad portion of the optical waveguide are set so that the thickness of the lower clad portion and the upper clad portion is the core when the thickness of the core portion is about 50 μm. The optical waveguide 10 having a thickness of about 100 μm can be obtained as about 25 μm, which is half of the portion.

光路変換部11は、第一光伝送基板22を第二光伝送基板23に対して実装したときに、第一光伝送基板22の光伝送孔9と、光導波路10の双方に対して光学的に結合し、光伝送孔9と光導波路10との間で光の伝送方向を変換させるはたらきを有する。具体的には、光路変換部11が一定の傾斜角(例えば、第三の主面5に対して45°)を有する光反射面であることにより、光の入射方向を略直角に変換させることができ、それぞれ光路方向の異なる光伝送孔9と光導波路10に対して光学的に結合させることを可能としたものである。   When the first optical transmission board 22 is mounted on the second optical transmission board 23, the optical path conversion unit 11 is optically coupled to both the optical transmission hole 9 and the optical waveguide 10 of the first optical transmission board 22. And has a function of changing the light transmission direction between the light transmission hole 9 and the optical waveguide 10. Specifically, the light path conversion unit 11 is a light reflecting surface having a certain inclination angle (for example, 45 ° with respect to the third main surface 5), thereby converting the incident direction of light to a substantially right angle. Thus, the optical transmission hole 9 and the optical waveguide 10 having different optical path directions can be optically coupled.

図1において、光路変換部11は、第一透明絶縁層15の表面が有する光伝送孔9の開口の位置に対応した箇所に形成され、光路変換部11は光導波路10を形成した後に設けられる。ここで、「光伝送孔9の開口位置に対応した箇所」とは、第一光伝送基板22を第二光伝送基板23に実装したときに、光伝送孔9と光導波路10の間でもっとも高効率な光結合を可能とできるような光路変換部11の設置箇所をいう。   In FIG. 1, the optical path conversion unit 11 is formed at a location corresponding to the position of the opening of the optical transmission hole 9 that the surface of the first transparent insulating layer 15 has, and the optical path conversion unit 11 is provided after the optical waveguide 10 is formed. . Here, the “location corresponding to the opening position of the optical transmission hole 9” means that the first optical transmission substrate 22 is most between the optical transmission hole 9 and the optical waveguide 10 when mounted on the second optical transmission substrate 23. An installation location of the optical path conversion unit 11 that enables high-efficiency optical coupling.

光路変換部11の形成方法としては、一般的には先端が45度又は90度に加工されたダイヤモンドブレードを用いてダイシングソーで溝入れ加工することにより、光導波路の一部を斜めに切り取って形成される。それ以外にも、光導波路10のパターニング時にグレイマスクや斜め露光等により斜面を形成する方法や、プリント基板切り分け時に使用するケガキ機などを用いる方法もある。   As a method of forming the optical path changing portion 11, generally, a part of the optical waveguide is cut obliquely by grooving with a dicing saw using a diamond blade whose tip is processed at 45 degrees or 90 degrees. It is formed. In addition, there are a method of forming a slope by patterning the optical waveguide 10 using a gray mask, oblique exposure, or the like, or a method of using a marking machine used when cutting a printed circuit board.

なお、図1では、光導波路10に光路変換部11を形成したものを具体例として挙げているが、本発明における光路変換部11はそれに限定されず、例えば、光導波路10とは別の構成であってもよい。   In FIG. 1, a configuration in which the optical path conversion unit 11 is formed in the optical waveguide 10 is given as a specific example. However, the optical path conversion unit 11 in the present invention is not limited thereto, and for example, a configuration different from the optical waveguide 10 It may be.

光路変換部11は、光導波路10の中途の表面に形成されたものでもよく、または、金(Au),銀(Ag),白金(Pt),アルミニウム(Al),銅(Cu)等の様に光導波路10を導波する光に対して反射率の高い膜を、蒸着法などの薄膜プロセス技術により表面に形成させたものでもよい。   The optical path conversion unit 11 may be formed on the middle surface of the optical waveguide 10, or may be gold (Au), silver (Ag), platinum (Pt), aluminum (Al), copper (Cu), or the like. Alternatively, a film having a high reflectance with respect to the light guided through the optical waveguide 10 may be formed on the surface by a thin film process technique such as a vapor deposition method.

第二光伝送基板23は、第二電気配線層7を覆うように第二透明絶縁層16をさらに具備することが好ましい。   The second optical transmission board 23 preferably further includes a second transparent insulating layer 16 so as to cover the second electric wiring layer 7.

本発明において第二透明絶縁層16も第一透明絶縁層15と同様に、一般的なソルダーレジストの代替材料として用いられるものである。   In the present invention, like the first transparent insulating layer 15, the second transparent insulating layer 16 is also used as an alternative material for a general solder resist.

第二透明絶縁層16は、第二の凹部18を有する。ここで、第二の凹部18は、その凹部の底面に第二電気配線層7が露出した形状を有するものである。この構成によれば、はんだなどの実装手段を第二の凹部18に充填させることで、第二電気配線層7と実装手段との電気的接合を可能とする。   The second transparent insulating layer 16 has a second recess 18. Here, the second recess 18 has a shape in which the second electrical wiring layer 7 is exposed on the bottom surface of the recess. According to this configuration, the second electrical wiring layer 7 and the mounting means can be electrically joined by filling the second recess 18 with mounting means such as solder.

また、第二透明絶縁層16の厚みおよび素材は、前述した第一透明絶縁層と同様であるため、それらの説明は省略する。   Moreover, since the thickness and raw material of the 2nd transparent insulating layer 16 are the same as that of the 1st transparent insulating layer mentioned above, those description is abbreviate | omitted.

第二透明絶縁層16を第二光伝送基板23が具備する場合、光路変換部11は第二透明絶縁層16上に配設されていることが好ましい。これにより、光導波路10と光伝送孔9の開口部との距離が近づき、第一透明絶縁層15の表面における開口部から光路変換部11までの光の伝送距離を短縮することができるため、高効率な光信号の伝搬を達成することができる。   When the second optical transmission substrate 23 includes the second transparent insulating layer 16, the optical path conversion unit 11 is preferably disposed on the second transparent insulating layer 16. As a result, the distance between the optical waveguide 10 and the opening of the light transmission hole 9 approaches, and the light transmission distance from the opening on the surface of the first transparent insulating layer 15 to the optical path conversion unit 11 can be shortened. Highly efficient propagation of optical signals can be achieved.

<実装手段>
第一光伝送基板22における主面3側、すなわち第二光伝送基板23に対して実装する主面の側には、第一光伝送基板22を第二光伝送基板23に対して、実装するための実装手段14が設けられている。この実装手段14としては、例えば、Cu,Ni,Ag,W,Mo,Al,Auなどの金属で形成したものが用いられている。第二光伝送基板23の第三の主面5にも対応する位置に実装手段として同様の電極が設けられており、半田などを介して第一光伝送基板22が第二光伝送基板23に実装される。
<Mounting method>
The first optical transmission board 22 is mounted on the second optical transmission board 23 on the main surface 3 side of the first optical transmission board 22, that is, on the main surface side mounted on the second optical transmission board 23. Mounting means 14 is provided. As the mounting means 14, for example, those formed of a metal such as Cu, Ni, Ag, W, Mo, Al, and Au are used. Similar electrodes are provided as mounting means at positions corresponding to the third main surface 5 of the second optical transmission board 23, and the first optical transmission board 22 is connected to the second optical transmission board 23 via solder or the like. Implemented.

具体的な実装手段14としては、例えば、BGA(Ball Grid Array),PGA(Pin Grid Array),LGA(Land Grid Array)等が挙げられる。   Specific examples of the mounting means 14 include BGA (Ball Grid Array), PGA (Pin Grid Array), and LGA (Land Grid Array).

実装手段14は、第一の凹部17内に充填されて第一電気配線層6と電気的に接続され、さらに、第二の凹部18内に充填されて第二電気配線層7と電気的に接続される。   The mounting means 14 is filled in the first recess 17 and is electrically connected to the first electrical wiring layer 6, and is further filled in the second recess 18 and electrically connected to the second electrical wiring layer 7. Connected.

以下に、図2および図3をもとにして、本発明の光電気回路基板(図1)の作製手順を示す。   A procedure for manufacturing the photoelectric circuit board (FIG. 1) of the present invention will be described below with reference to FIGS.

まず、第一電気配線層6と第三電気配線層8と第一光伝送孔9aとを既に設けた第一基板1(図2(a))の第一の主面3上に、エポキシ樹脂などの第一透明絶縁層15を作製する。その後に、光伝送孔9をマーカ(基準)としてマスク露光し、ベーク後に未露光部を現像することにより、第一透明絶縁層15に対して所望の位置に第二光伝送孔9bと第一の凹部17を形成する(図2(b))。   First, an epoxy resin is formed on the first main surface 3 of the first substrate 1 (FIG. 2A) in which the first electric wiring layer 6, the third electric wiring layer 8, and the first optical transmission hole 9a are already provided. A first transparent insulating layer 15 such as is prepared. Thereafter, mask exposure is performed using the light transmission hole 9 as a marker (reference), and an unexposed portion is developed after baking, whereby the second light transmission hole 9b and the first light transmission hole 9b are positioned at desired positions with respect to the first transparent insulating layer 15. The concave portion 17 is formed (FIG. 2B).

そして、光伝送孔9に対して、エポキシ樹脂などの透明樹脂13を充填し(図2(c))、さらに、実装手段としてはんだボールを第一の凹部17に設ける(図2(d))。   Then, the optical transmission hole 9 is filled with a transparent resin 13 such as an epoxy resin (FIG. 2C), and solder balls are provided in the first recess 17 as mounting means (FIG. 2D). .

また、第二電気配線層7を既に設けた第二基板2(図3(a))の第三の主面5上に、エポキシ樹脂などの第二透明絶縁層16を形成し(図3(b))、その後に、露光および現像することにより、第二の凹部18を形成する(図3(c))。   Further, a second transparent insulating layer 16 such as an epoxy resin is formed on the third main surface 5 of the second substrate 2 (FIG. 3A) on which the second electric wiring layer 7 has already been provided (FIG. 3 ( b)) After that, the second recess 18 is formed by exposure and development (FIG. 3C).

そして、第二の凹部18をマーカ(基準)にして、光導波路10および光路変換部11所望とする位置に設ける(図3(d))。   Then, the second concave portion 18 is used as a marker (reference), and the optical waveguide 10 and the optical path conversion unit 11 are provided at desired positions (FIG. 3D).

最後に、図2(d)に示す第一光伝送基板22の第一の凹部17に設けたはんだボールを、第二光伝送基板23の第二の凹部18に嵌るように仮に設置したのち、リフロー炉中において、はんだボールを溶融させ、セルフアライメントさせながら、はんだボールにより第一光伝送基板22を第二光伝送基板23に実装させることで、図1の光電気回路基板を作製することができる。   Finally, after the solder ball provided in the first recess 17 of the first optical transmission board 22 shown in FIG. 2D is temporarily installed so as to fit into the second recess 18 of the second optical transmission board 23, 1 can be produced by mounting the first optical transmission board 22 on the second optical transmission board 23 with the solder balls while melting the solder balls and performing self-alignment in the reflow furnace. it can.

なお、第一透明絶縁層15の表面と光導波路11との間の距離が近づくように、第一光伝送基板22を第二光伝送基板23に押圧しながら実装することにより、得られた光回路基板における光結合部の損失ばらつきを抑制することができ、また、第一透明絶縁層15と光導波路11との間への異物の混入などを防ぐことができる。   The light obtained by mounting the first optical transmission board 22 against the second optical transmission board 23 while being pressed so that the distance between the surface of the first transparent insulating layer 15 and the optical waveguide 11 approaches. Variations in the loss of the optical coupling portion in the circuit board can be suppressed, and contamination of foreign matters between the first transparent insulating layer 15 and the optical waveguide 11 can be prevented.

このように、(1)光伝送孔9を基準として、第一電気配線層6の位置に第一の凹部17を形成する工程と、(2)第二の凹部18を基準として、光伝送孔9と光学的に結合できる位置に光路変換体11を位置合わせする工程と、(3)第一光伝送基板22と第二光伝送基板23とをセルフアライメントして実装する工程と、をおこなうことにより、本発明の光電気回路基板は作製される。   Thus, (1) the step of forming the first recess 17 at the position of the first electrical wiring layer 6 with the light transmission hole 9 as a reference, and (2) the light transmission hole with the second recess 18 as a reference. Performing the step of aligning the optical path changer 11 at a position where it can be optically coupled to 9, and the step of (3) mounting the first optical transmission board 22 and the second optical transmission board 23 by self-alignment. Thus, the photoelectric circuit board of the present invention is manufactured.

<本発明の光モジュールおよび光電気回路システム>
本発明の光モジュールは、第二の主面4上に露出した第三電気配線層8上が設けられ、さらに、第三電気配線層8に電気的に実装された光半導体素子19を搭載したものをいう。光半導体素子19は光伝送孔9と光学的に結合されており、さらに、光路変換体11を介して光導波路10との間で光信号の伝搬をおこなうことが可能となる。ここで、光半導体素子19としては、発光素子や受光素子が挙げられる。
<Optical Module and Photoelectric Circuit System of the Present Invention>
The optical module of the present invention is provided with the third electrical wiring layer 8 exposed on the second main surface 4, and further mounted with an optical semiconductor element 19 electrically mounted on the third electrical wiring layer 8. Say things. The optical semiconductor element 19 is optically coupled to the optical transmission hole 9 and can further propagate an optical signal to and from the optical waveguide 10 via the optical path changer 11. Here, examples of the optical semiconductor element 19 include a light emitting element and a light receiving element.

例えば、図4において、光半導体素子19として発光素子が搭載される場合、その発光点から出射した光信号は光伝送孔9を伝搬したのち、光路変換部11において反射されて光路が略90度変換され、光導波路10の端部に到達する。   For example, in FIG. 4, when a light emitting element is mounted as the optical semiconductor element 19, an optical signal emitted from the light emitting point propagates through the optical transmission hole 9, is reflected by the optical path conversion unit 11, and the optical path is approximately 90 degrees. It is converted and reaches the end of the optical waveguide 10.

本発明の光モジュールは、図4の実施態様の他に、第三電気配線層に電気的に実装された光半導体素子19を具備する第一光伝送基板22を2つ、1つの第二光伝送基板23に実装し、さらに、光半導体素子の1つが発光素子および光半導体素子の1つが受光素子であって、それらの発光素子と受光素子とが光学的に結合したものでもよい。その場合、構成としては、光導波路と発光素子と受光素子とが全て光学的に結合するように、光導波路の両端にそれぞれ光路変換体を設け、光路を略90度変換させる。   In addition to the embodiment of FIG. 4, the optical module of the present invention includes two first optical transmission boards 22 each including an optical semiconductor element 19 electrically mounted on a third electrical wiring layer, one second light. It may be mounted on the transmission board 23, and one of the optical semiconductor elements may be a light emitting element and one of the optical semiconductor elements is a light receiving element, and the light emitting element and the light receiving element may be optically coupled. In this case, as a configuration, optical path changers are provided at both ends of the optical waveguide so that the optical waveguide, the light emitting element, and the light receiving element are all optically coupled, and the optical path is converted by approximately 90 degrees.

本発明の光電気回路システムは、図4に示すように、光モジュールに対して、さらに半導体集積回路21を搭載したものをいう。ここで、半導体集積回路21としては、CPU(セントラルプロセシングユニット)、GPU(グラフィックスプロセッシングユニット)などがあげられる。   As shown in FIG. 4, the optoelectric circuit system of the present invention is a system in which a semiconductor integrated circuit 21 is further mounted on an optical module. Here, examples of the semiconductor integrated circuit 21 include a CPU (Central Processing Unit), a GPU (Graphics Processing Unit), and the like.

本発明の光電気回路システムは、光伝送によって半導体集積回路素子からの電気信号を光半導体素子において光に変換のデータ転送をおこなうことができる。   The optoelectric circuit system of the present invention can transfer data for converting an electrical signal from a semiconductor integrated circuit element into light in the optical semiconductor element by optical transmission.

また、本発明の光電気回路システムは、半導体集積回路素子21が光半導体素子19と同じ第二の主面4側に設けられて、それらの距離が短いため、電気信号および光信号からなる情報伝達経路をより短縮化することができる。   In the optoelectric circuit system according to the present invention, since the semiconductor integrated circuit element 21 is provided on the second main surface 4 side, which is the same as the optical semiconductor element 19, and the distance between them is short, information consisting of an electrical signal and an optical signal is provided. The transmission path can be further shortened.

図1は、本発明の光電気回路基板の実施の形態の一例を模式的に示す断面図である。FIG. 1 is a sectional view schematically showing an example of an embodiment of the photoelectric circuit board of the present invention. 図2(a)〜(d)は、第二光伝送基板に実装前の第一光伝送基板の製法の一例を模式的に示す断面図である。2A to 2D are cross-sectional views schematically showing an example of a method for manufacturing the first optical transmission board before mounting on the second optical transmission board. 図3(a)〜(d)は、第一光伝送基板を実装前の第二光伝送基板の製法の一例を模式的に示す断面図である。3A to 3D are cross-sectional views schematically showing an example of a method for manufacturing the second optical transmission board before mounting the first optical transmission board. 図4は、本発明の光電気回路システムの実施の形態の一例を模式的に示す断面図である。FIG. 4 is a sectional view schematically showing an example of the embodiment of the photoelectric circuit system of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 第一基板
2 第二基板
3 第一の主面
4 第二の主面、
5 第三の主面、
6 第一電気配線層
7 第二電気配線層
8 第三電気配線層
9 光伝送孔
9a 第一光伝送孔
9b 第二光伝送孔
10 光導波路
11 光路変換部
12 ソルダーレジスト層
13 透明樹脂
14 実装手段
15 第一透明絶縁層
16 第二透明絶縁層
17 第一の凹部
18 第二の凹部
19 光半導体素子(発光素子)
20 VCSELドライバ
21 半導体集積回路素子(CPU)
22 第一光伝送基板
23 第二光伝送基板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 1st board | substrate 2 2nd board | substrate 3 1st main surface 4 2nd main surface,
5 Third main surface,
6 First Electric Wiring Layer 7 Second Electric Wiring Layer 8 Third Electric Wiring Layer 9 Optical Transmission Hole 9a First Optical Transmission Hole 9b Second Optical Transmission Hole 10 Optical Waveguide 11 Optical Path Conversion Unit 12 Solder Resist Layer 13 Transparent Resin 14 Mounting Means 15 First transparent insulating layer 16 Second transparent insulating layer 17 First recess 18 Second recess 19 Optical semiconductor element (light emitting element)
20 VCSEL driver 21 Semiconductor integrated circuit element (CPU)
22 First optical transmission board 23 Second optical transmission board

Claims (5)

第一の主面と第二の主面とを有する第一基板と、前記第一の主面側に設けられた第一電気配線層と、前記第一電気配線層を覆うように前記第一の主面側に設けられ、前記第一電気配線層が底部に露出した第一の凹部を有する第一透明絶縁層と、両主面間を貫通し、前記第二の主面および前記第一透明絶縁層の表面にそれぞれ開口部を有する光伝送孔と、を具えた第一光伝送基板と、
前記第一の主面と対向した第三の主面を有する第二基板と、前記第三の主面側に設けられた、第二電気配線層と、光導波路と、前記第一光伝送基板の前記光伝送孔と前記光導波路との間で光伝送方向を変換させる光路変換部と、を具えた第二光伝送基板と、
前記第一電気配線層と前記第二電気配線層との間に介在し、前記第二光伝送基板に前記第一光伝送基板を実装するために、これらと電気的に接続される実装手段と、
を具備する光電気回路基板。
A first substrate having a first main surface and a second main surface, a first electric wiring layer provided on the first main surface side, and the first electric circuit layer so as to cover the first electric wiring layer A first transparent insulating layer having a first recess with the first electrical wiring layer exposed at the bottom, and penetrating between both main surfaces, the second main surface and the first A first optical transmission board comprising optical transmission holes each having an opening on the surface of the transparent insulating layer;
A second substrate having a third main surface facing the first main surface; a second electric wiring layer provided on the third main surface side; an optical waveguide; and the first optical transmission substrate. A second optical transmission board comprising: an optical path conversion unit that converts an optical transmission direction between the optical transmission hole and the optical waveguide;
A mounting means interposed between the first electric wiring layer and the second electric wiring layer and electrically connected to the second optical transmission board to mount the first optical transmission board on the second optical transmission board; ,
A photoelectric circuit board comprising:
前記第二光伝送基板は、
前記第二電気配線層を覆うように前記第三の主面側に設けられ、前記第二電気配線層が底部に露出した第二の凹部を有する第二透明絶縁層をさらに具備し、前記光路変換部が、前記第二透明絶縁層上に配設されている請求項1記載の光電気回路基板。
The second optical transmission board is
A second transparent insulating layer provided on the third main surface side so as to cover the second electric wiring layer, and having a second recess exposed at the bottom of the second electric wiring layer; The photoelectric circuit board according to claim 1, wherein the conversion portion is disposed on the second transparent insulating layer.
前記光伝送孔中に、前記第一透明絶縁層よりも高い屈折率を有し、光の伝送が可能な透明樹脂が設けられている請求項1または2記載の光電気回路基板。   The photoelectric circuit board according to claim 1 or 2, wherein a transparent resin having a refractive index higher than that of the first transparent insulating layer and capable of transmitting light is provided in the light transmission hole. 前記第一光伝送基板の前記第二の主面上に露出した第三電気配線層がさらに設けられた、請求項1乃至3のいずれかに記載の光電気回路基板と、
前記第三電気配線層に電気的に実装され、前記光伝送孔と光学的に結合した光半導体素子と、を具備する光モジュール。
The photoelectric circuit board according to claim 1, further comprising a third electrical wiring layer exposed on the second main surface of the first optical transmission board,
An optical module comprising: an optical semiconductor element electrically mounted on the third electrical wiring layer and optically coupled to the optical transmission hole.
請求項4に記載の光モジュールと、
前記第三電気配線層に実装され、前記光半導体素子との間で信号の転送を行なう半導体集積回路素子と、を具備する光電気回路システム。
An optical module according to claim 4,
And a semiconductor integrated circuit device mounted on the third electrical wiring layer and transferring signals to and from the optical semiconductor device.
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