JP2008294226A

JP2008294226A - 光電子回路基板

Info

Publication number: JP2008294226A
Application number: JP2007138241A
Authority: JP
Inventors: Kenji Yamazaki; 憲二山崎
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2007-05-24
Filing date: 2007-05-24
Publication date: 2008-12-04

Abstract

【課題】面型光素子の結合損失の低減が可能な光電子回路基板を提供する。
【解決手段】光電子回路基板１は、光信号を送信する第１の光モジュール１２Ａ、および光信号を受信する第２の光モジュール１２Ｂを実装した第１および第２の基板１０、１１と、第１および第２の基板１０、１１間に設けられた光導波路１３とを有する。第１の光モジュール１２Ａは、第１の中継基板１２２Ａ上に駆動回路チップ１２３Ａを実装し、駆動回路チップ１２３Ａ上に発光素子アレイ１２０を実装し、第１の中継基板１２２Ａを半田ボール１２５を介して第１の基板１０に電気的に接続したものである。第２の光モジュール１２Ｂは、第２の中継基板１２２Ｂ上に処理回路チップ１２３Ｂを実装し、処理回路チップ１２３Ｂ上に受光素子アレイ１２１を実装し、第２の中継基板１２２Ｂを半田ボール１２５を介して第１の基板１０に電気的に接続したものである。
【選択図】図２

Description

本発明は、光電子回路基板に関する。

近年の電子機器の小型化・高機能化に伴い、それに使用される機器や媒体の部品点数の削減、及び小型化が要求されている。

小型化の要求を満たすため、複数の半導体パッケージを積層するパッケージオンパッケージ（Package on Package:PoP）技術が開発されている。また、半導体パッケージを積層するのではなく、パッケージ封入前の半導体チップを積層したチップオンチップ（Chip on Chip：CoC）の構造を提案するものもある（例えば、特許文献１参照）。

このＣｏＣ構造は、ＰＣ板の所要面積を少なくするため、パッケージ基板上にフラッシュメモリまたはＥＥＰＲＯＭを備えた下部集積回路チップを配置し、この下部集積回路チップ上にダイナミックアクセルメモリ（ＲＡＭ）を備えた上部集積回路チップを配置したものである。
特開２００６−２０３２１１号公報

本発明の目的は、面型光素子の結合損失の低減が可能な光電子回路基板を提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するため、以下の光電子回路基板を提供する。

［１］光信号を送信または受信する光学面と反対側に実装面を有する面型光素子と、前記面型光素子の前記実装面が取り付けられた被実装面、および前記被実装面と反対側に実装面を有し、前記面型光素子を駆動する駆動回路、または前記面型光素子の出力信号を処理する処理回路を内蔵した回路チップと、前記回路チップの前記実装面が取り付けられ、前記回路チップの前記実装面よりも大きな面積の取付面を有する基板とを備えた光電子回路部品。

［２］光信号を送信または受信する光学面と反対側に実装面を有する面型光素子と、前記面型光素子の前記実装面が取り付けられる被実装面、および前記被実装面と反対側に実装面を有し、前記面型光素子を駆動する駆動回路、または前記面型光素子の出力信号を処理する処理回路を内蔵した回路チップと、前記回路チップの前記実装面が取り付けられる取付面を有する中継基板と、前記光信号を通過させる開口が形成され、前記面型光素子および前記回路チップが実装された前記中継基板の前記取付面が導電性ボールを加熱溶融して電気的に接続された主基板とを備えた光電子回路部品。

［３］光信号を送信する光出力面と反対側に実装面を有する面型発光素子と、前記面型発光素子の前記実装面が取り付けられる被実装面、および前記被実装面と反対側に実装面を有し、前記面型発光素子を駆動する駆動回路を内蔵した第１の回路チップと、光信号を受信する光入力面と反対側に実装面を有する面型受光素子と、前記面型受光素子の前記実装面が取り付けられる被実装面、および前記被実装面と反対側に実装面を有し、前記面型受光素子の出力信号を処理する処理回路を内蔵した第２の回路チップと、前記第１の回路チップの前記実装面が取り付けられる取付面を有する第１の中継基板と、前記第２の回路チップの前記実装面が取り付けられる取付面を有する第２の中継基板と、前記面型発光素子からの前記光信号を通過させる第１の開口が形成され、前記面型発光素子および前記第１の回路チップが実装された前記第１の中継基板の前記取付面が導電性ボールを加熱溶融して電気的に接続されるとともに、前記面型受光素子への前記光信号を通過させる第２の開口が形成され、前記面型受光素子および前記第２の回路チップが実装された前記第２の中継基板の前記取付面が導電性ボールを加熱溶融して電気的に接続された主基板と、前記主基板の前記中継基板が接続された側と反対側の面に設けられ、前記面型発光素子から送信され、前記第１の開口を通過する前記光信号の光路を変換する第１の光路変換面、前記第１の光路変換面により変換された前記光信号が前記第２の開口を通過して前記面型受光素子に受信されるように前記光信号の光路を変換する第２の光路変換面を有する光導波路とを備えた光電子回路基板。

［４］更に、前記主基板の前記反対側の面に前記光導波路を介して他の基板を備えた前記［３］に記載の光電子回路基板。

［５］少なくとも前記面型発光素子の前記光出力面と前記光導波路と間、および前記面型受光素子の前記光入力面と前記光導波路との間が前記光信号の波長を透過させる特性を有する光学樹脂により充填されている前記［３］に記載の光電子回路基板。

請求項１に係る光電子回路基板によると、面型光素子の光学面は、基板に対して回路チップよりも高い位置にあり、面型光素子の結合損失の低減が可能になる。

請求項２に係る光電子回路基板によると、面型光素子の結合損失の低減が可能になるとともに、中継基板の取付面に面型光素子および回路チップを実装した場合と比較して高さの大きな導電性部材を用いることができ、接続の信頼性が向上する。

請求項３に係る光電子回路基板によると、面型光素子と光導波路との間の結合損失の低減が可能になる。

請求項４に係る光電子回路基板によると、基板に実装される電子部品等の実装密度を上げることができる。

請求項５に係る光電子回路基板によると、光学樹脂を用いない場合と比較して面型光素子と光導波路との間の結合損失をより低減することができる。

［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る光電子回路基板の概略の構成例を示し、（ａ）は、斜視図、（ｂ）は、（ａ）のＡ―Ａ線断面図、（ｃ）は、（ａ）のＢ―Ｂ線断面図である。

この光電子回路基板１は、光回路と電子回路を有するものであり、各種の電子部品、電源回路部品等を含む電子回路を有する第１の基板（主基板）１０および第２の基板（他の基板）１１と、第１の基板１０の上面側に実装された第１及び第２の光モジュール１２Ａ、１２Ｂと、第１及び第２の基板１０、１１間に設けられ、第１及び第２の光モジュール１２Ａ、１２Ｂ間を光学的に接続する光導波路１３（図１（ｂ）、（ｃ）参照）とを備えて構成されている。

（光モジュール）
第１の光モジュール１２Ａは、複数の発光素子（面型光素子）１２０ａが一例に配列された発光素子アレイ１２０と、発光素子１２０ａを駆動する駆動回路等を有する。第２の光モジュール１２Ｂは、複数の受光素子（面型受光素子）１２１ａが一列に配列された受光素子アレイ１２１と、受光素子１２１ａからの出力信号を増幅する処理回路等を有する。第１及び第２の光モジュール１２Ａ、１２Ｂの詳細な構成は後述する。

（第１の基板）
第１の基板１０は、例えば、厚みが０．５ｍｍのガラスエポキシ樹脂等の絶縁性材料から形成された基材と、この基材の上面に形成され、各種の電子部品や電源回路部品等が電気的に接続された導電性パターンとを有する。

また、第１の基板１０は、４つの発光素子１２０ａにそれぞれ対向した位置に後述する４つの発光側開口が形成され、４つの受光素子１２１ａにそれぞれ対向した位置に後述する４つの受光側開口が形成されている。なお、４つの発光側開口と４つの受光側開口は、それぞれ共通する１つの開口であっても良い。

（第２の基板）
第２の基板１１は、例えば、厚みが１ｍｍのガラスエポキシ樹脂等の絶縁性材料から形成された基材と、この基材の下面に形成され、各種の電子部品や電源回路部品等が電気的に接続された導電性パターンとを有する。

（光導波路）
光導波路１３は、図１（ｂ）、（ｃ）に示すように、例えば、全体の厚みが０．２ｍｍであり、５０×５０μｍの断面矩形状を有する４本のコア１３１と、これらのコア１３１の周囲に形成されてコア１３１より屈折率が小さいクラッド１３２とで構成される。

（光導波路の製造法）
次に、光導波路１３の製造方法の一例について説明する。光導波路１３は、例えば、一般によく用いられるフォトリソグラフィ法やＲＩＥ（反応性イオンエッチング）を利用した方法で作製可能である。特に、本出願人が既に提案した特開２００４−２９５０７号公報等に記載されている鋳型を用いた作製工程により効率的に製造することができる。以下に、その作製工程を説明する。

まず、４本のコア１３１に対応する凸部が形成された原盤を、例えば、フォトリソグラフィ法を用いて作製する。次に、原盤の凸部が形成された面に、例えば、５００〜７０００ｍＰａ・ｓ程度の粘度で、紫外領域や可視領域において光透過性を有する硬化性樹脂、例えば、分子中にメチルシロキサン基、エチルシロキサン基、フェニルシロキサン基を含む硬化性オルガノポリシロキサンの層を塗布等により設け、その後、硬化させて硬化層を構成する。次に、硬化層を原盤から剥離し、凸部に対応する凹部を有した鋳型を作製する。

次に、鋳型に、この鋳型との密着性に優れる樹脂、例えば、脂環式アクリル樹脂フィルム、脂環式オレフィン樹脂フィルム、三酢酸セルロースフィルム、フッ素樹脂フィルム等からなるクラッド用フィルム基材を密着させる。次に、鋳型の凹部に、例えば、紫外線硬化性又は熱硬化性のモノマー、オリゴマー若しくはモノマーとオリゴマーの混合物、エポキシ系、ポリイミド系、アクリル系の紫外線硬化性樹脂等からなる硬化性樹脂を充填する。次に、凹部内の硬化性樹脂を硬化させてコア１３１とした後、鋳型を剥離する。これにより、クラッド用フィルム基材上に４本のコア１３１が残される。

次に、クラッド用フィルム基材のコア１３１が形成された面側にコア１３１を覆うようにクラッド１３２を設ける。クラッド１３２として、例えば、フィルム、クラッド用硬化性樹脂を塗布して硬化させた層、高分子材料の溶剤溶液を塗布し乾燥してなる高分子膜等が挙げられる。

最後に、光導波路のコア１３１が露出する面をダイサーによって所定の角度に切削して光路変換面を形成する。更にコア１３１に平行にダイサーで切り出すことにより、クラッド用フィルム基材及びクラッド層をクラッド１３２とした光導波路１３が完成する。

図２は、図１（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。図３は、第１の光モジュールの駆動回路チップおよび発光素子アレイが実装された中継基板を下面側から見た平面図、図４は、第２の光モジュールの処理回路チップおよび受光素子アレイが実装された中継基板を下面側から見た平面図である。

（第１の光モジュール）
第１の光モジュール１２Ａは、図２、図３に示すように、第１の中継基板１２２Ａと、第１の中継基板１２２Ａの下面に実装された駆動回路チップ（第１の回路チップ）１２３Ａと、駆動回路チップ１２３Ａ上に実装された上述の発光素子アレイ１２０とを備える。

第１の中継基板１２２Ａは、絶縁性材料からなる基材を有し、基材の下面である取付面１２２ａには、ＢＧＡ（Ball Grid Array）等の半田ボール（導電性ボール）１２５が接続される端子１２４と、駆動回路チップ１２３Ａと電気的に接続されるパッド１２７Ａと、端子１２４とパッド１２７Ａとを接続する図示しない配線パターンが形成されている。第１の中継基板１２２Ａの端子１２４は、半田ボール１２５によって第１の基板１０の端子１１０に電気的に接続される。なお、端子１２４やパッド１２７Ａの数は、同図のものに限定されない。

駆動回路チップ１２３Ａは、駆動回路を内蔵し、例えば、５２５μｍ以下の高さを有する。駆動回路チップ１２３Ａの被実装面１２３ａには、第１の中継基板１２２Ａにワイヤ１２６により接続されるパッド１２７Ｂと、発光素子アレイ１２０の後述するｐ側電極１２０ｃにワイヤ１２６により接続されるパッド１２７Ｃと、発光素子アレイ１２０の後述するｎ側電極１２０ｅに導電性接着剤により接続されるパッド１２７ＣＤとを備え、これらのパッド１２７Ｂ〜１２７Ｄは、図示しない配線パターンによって接続されている。駆動回路チップ１２３Ａの実装面１２３ｂは、接着剤によって第１の中継基板１２２Ａの取付面１２２ａに接合される。

発光素子アレイ１２０の発光素子１２０ａは、光信号を出力する光出力面（光学面）１２０ｂと反対側に実装面を有する面型発光素子を用いる。面型発光素子として、例えば、面型発光ダイオードや面発光レーザ等を用いることができるが、本実施の形態では、面発光レーザを用いる。この面発光レーザを用いた面発光レーザアレイは、例えば、ｎ型ＧａＡｓ基板上に、ｎ型下部反射鏡層、活性層、電流狭窄層、ｐ型上部反射鏡層、ｐ型コンタクト層、ｐ側電極１２０ｃを形成し、ｎ型ＧａＡｓ基板の裏面にｎ側電極１２０ｅを形成したものであり、活性層、電流狭窄層、ｐ型上部反射鏡層、ｐ型コンタクト層、およびｐ側電極１２０ｃは、発光素子１２０ａ毎に形成されている。また、ｐ側電極１２０ｃは、活性層の発光領域の直上に開口１２０ｄを有する。発光素子アレイ１２０は、例えば、幅０．３ｍｍ、例えば、高さ１８０〜２２０μｍ、アレイ方向の長さ１ｍｍの大きさを有し、４つの開口１２０ｄが光出力面（光学面）１２０ｂに長手方向にピッチ２５０μｍで配列されている。

半田ボール１２５は、金属または合成樹脂からなるコア１２５ａと、コア１２５ａを被覆する半田等からなる被覆層１２５ｂとから構成されている。コア１２５ａの材料は、リフロー処理後も形状が変化しないものであれば、特に限定されず、銅、金またはこれらの合金等の金属、またはポリカーボネート等の合成樹脂を用いることができる。コア１２５ａの形状は、球状や、高さ方向に軸を有する円柱状、角柱状でもよいが、ここでは球状のものを用いる。コア１２５ａの形状およびサイズは、上記のものに限定されない。但し、中継基板１２２を実装した後は、図２に示すように、リフロー処理時の被覆層１２５ｂの加熱溶融によりコア１２５ａが端子１１０，１２４に接するようになるため、半田ボール１２５の最終的な高さは、コア１２５ａのサイズで決まる。従って、駆動回路チップ１２３Ａの高さをｔ_１１、発光素子アレイ１２０の高さをｔ_１２とするとき、コア１２５ａの直径ｄは、ｄ＞ｔ_１１＋ｔ_１２となるものを選定する必要がある。なお、半田ボールは最終的に高さの精度を確保することができるのなら、二重構造でなくてもよい。

（第２の光モジュール）
第２の光モジュール１２Ｂは、図２、図４に示すように、第２の中継基板１２２Ｂと、第２の中継基板１２２Ｂの下面に実装された処理回路チップ（第２の回路チップ）１２３Ｂと、処理回路チップ１２３Ｂ上に実装された上述の受光素子アレイ１２１とを備える。

第２の中継基板１２２Ｂは、第１の中継基板１２２Ａと同様に、絶縁性材料からなる基材を有し、基材の下面である取付面１２２ａには、半田ボール１２５が接続される端子１２４と、処理回路チップ１２３Ｂと電気的に接続されるパッド１２７Ａと、端子１２４とパッド１２７Ａとを接続する図示しない配線パターンが形成されている。第２の中継基板１２２Ｂの端子１２４は、第１の中継基板１２２Ａと同様に、半田ボール１２５によって第１の基板１０の端子１１０に電気的に接続される。

処理回路チップ１２３Ｂは、４つの受光素子１２１ａが出力する電気信号を増幅する増幅回路と、増幅回路の出力信号を画像信号に変換する信号処理回路とを内蔵し、例えば、２５０μｍ以下の高さを有する。処理回路チップ１２３Ｂの被実装面１２３ａには、第２の中継基板１２２Ｂにワイヤ１２６により接続されるパッド１２７Ｂと、受光素子アレイ１２１の後述するｐ側電極１２１ｃにワイヤ１２６により接続されるパッド１２７Ｃと、受光素子アレイ１２１の後述するｎ側電極１２０ｄにワイヤ１２６により接続されるパッド１２７Ｄとを備え、これらのパッド１２７Ｂ〜１２７Ｄは、図示しない配線パターンによって接続されている。処理回路チップ１２３Ｂの実装面１２３ｂは、接着剤によって第２の中継基板１２２Ｂの取付面１２２ａに接合される。

受光素子アレイ１２１の受光素子１２１ａは、光信号を入力する光入力面（光学面）１２１ｂと反対側に実装面を有する面型受光素子を用いる。面型受光素子として、例えば、面型のフォトダイオード等を用いることができる。本実施の形態では、高速応答性に優れたＧａＡｓ系のＰＩＮフォトダイオードを用いる。このＰＩＮフォトダイオードを用いた受光素子アレイ１２１は、例えば、ＧａＡｓ基板上に、ＰＩＮ接合されたＰ層、Ｉ層およびＮ層と、Ｐ層に接続されたｐ側電極１２１ｃと、Ｎ層に形成されたｎ側電極１２１ｄとを備え、Ｐ層、Ｉ層、Ｎ層、ｐ側電極１２１ｃおよびｎ側電極１２１ｄは、受光素子毎に形成されている。ｐ側電極１２１ｃは、開口１２１ｅを有し、開口１２１ｅの内側がレーザ光を受光する受光部となっている。受光素子アレイ１２１は、例えば、幅０．５ｍｍ、高さ１８５〜２１５μｍ、アレイ方向の長さ１．２ｍｍの大きさを有し、４つの受光部が光入力面１２１ｂに長手方向にピッチ２５０μｍで配列されている。

第２の中継基板１２２Ｂと第１の基板１０とを電気的に接続する半田ボール１２５は、第１の中継基板１２２Ａで用いたものと同様のものを用いる。すなわち、第２の中継基板１２２Ｂを実装した後は、図２に示すように、リフロー処理時の被覆層１２５ｂの加熱溶融によりコア１２５ａが端子１１０，１２４に接するようになるため、半田ボール１２５の最終的な高さは、コア１２５ａのサイズで決まる。従って、処理回路チップ１２３Ｂの高さをｔ_２１、受光素子アレイ１２１の高さをｔ_２２とするとき、コア１２５ａの直径ｄは、ｄ＞ｔ_２１＋ｔ_２２となるものを選定する必要がある。なお、半田ボールは最終的に高さの精度を確保することができるのなら、二重構造でなくてもよい。

（光電子回路基板の動作）
以下に、本発明の第１の実施の形態に関する光電子回路基板の動作について図１および図２を参照して説明する。

ここでは、一例として、画像信号を第１の光モジュール１２Ａから第２の光モジュール１２Ｂに送信する場合について説明する。第１の光モジュール１２Ａの駆動回路チップ１２３Ａは、画像信号に基づいて駆動信号を発光素子アレイ１２０の発光素子１２０ａに送信する。発光素子１２０ａは、駆動信号に基づいて光信号２を発光側開口１０ａを介して光導波路３の光路変換面１３３Ａに向けて送信する。このとき、発光素子１２０ａのｐ型電極１２０ｃとｎ型電極１２０ｅ間に駆動信号の電圧が印加され、発光層の発光領域から、例えば、波長８５０ｎｍのレーザ光を光信号２として出力する。

光路変換面１３３Ａは、発光素子１２０ａから送信された光信号２の光路を変換し、光導波路１３のコア１３１に光信号２を伝播させる。コア１３１に伝播した光信号２は、光路変換面１３３Ｂによって光路が変換され、受光側開口１０ｂを通過して第２の光モジュール１２Ｂの受光素子アレイ１２１に受光される。受光素子１２１ａは、受光した光信号２を電気信号に変換して処理回路チップ１２３Ｂに出力する。

処理回路チップ１２３Ｂの増幅回路は、変換された電気信号を増幅し、信号処理回路は、増幅器からの信号を処理して画像信号を生成し、第１又は第２の基板１０、１１上の所定の電子部品に出力する。

［第２の実施の形態］
図５は、本発明の第２の実施の形態に係る光電子回路基板の概略の構成を示し、図１（ａ）のＣ−Ｃ線断面に相当する断面図である。

本実施の形態は、第１の実施の形態において、第１および第２の中継基板１２２Ａ，１２２Ｂと第１の基板１０との間に光学樹脂１２８を充填したものであり、他は第１の実施の形態と同様に構成されている。

光学樹脂１２８は、第１の中継基板１２２Ａと第１の基板１０との間に充填されるとともに、発光側開口１０ａにも充填され、第２の中継基板１２２Ｂと第１の基板１０との間に充填されるとともに、受光側開口１０ｂにも充填されている。また、この光学樹脂１２８は、発光素子アレイ１２０の発光波長を透過する特性を有する樹脂、例えば、加熱により硬化する熱硬化型樹脂を用いる。

この光学樹脂１２８は、例えば、半田ボール１２５により第１および第２の中継基板１２２Ａ，１２２Ｂを第１の基板１０上に実装した後に半田ボール１２５間から注入し、加熱等によって硬化させることで充填することができる。

［第３の実施の形態］
図６は、本発明の第３の実施の形態に係る光電子回路基板の概略の構成を示し、（ａ）は、斜視図、（ｂ）は、（ａ）のＤ―Ｄ線断面図、（ｃ）は、（ａ）のＥ―Ｅ線断面図である。図７は、図６（ａ）のＦ−Ｆ線断面図である。

本実施の形態は、第１の光モジュール１２Ａは、第１の中継基板１２２Ａ上に駆動回路チップ１２３Ａおよび処理回路チップ１２３Ｂを実装し、駆動回路チップ１２３Ａ上に発光素子１２０ａを実装し、処理回路チップ１２３Ｂ上に受光素子１２１ａを実装し、第２の光モジュール１２Ｂは、第２の中継基板１２２Ｂ上に駆動回路チップ１２３Ａおよび処理回路チップ１２３Ｂを実装し、駆動回路チップ１２３Ａ上に発光素子１２０ａを実装し、処理回路チップ１２３Ｂ上に受光素子１２１ａを実装したものである。

光導波路１３は、第１および第２の光モジュール１２Ａ，１２Ｂに対応して２本のコア１３１を用い、それらのコア１３１をクラッド１３２で覆ったものである。

第１の基板１０は、図７に示すように、第１の光モジュール１２Ａの発光素子１２０ａおよび受光素子１２１ａの直下には、それぞれ発光側開口１０ａおよび受光側開口１０ｂが形成され、第２の光モジュール１２Ｂの発光素子１２０ａおよび受光素子１２１ａの直下には、それぞれ発光側開口１０ａおよび受光側開口１０ｂが形成されている。

第１および第２の中継基板１２２Ａ，１２２Ｂと第１の基板１０とを電気的に接続する半田ボール１２５は、第１および第２の中継基板１２２Ａ，１２２Ｂを実装した後は、図７に示すように、リフロー処理時の被覆層１２５ｂの加熱溶融によりコア１２５ａが端子１１０，１２４に接するようになるため、半田ボール１２５の最終的な高さは、コア１２５ａのサイズで決まる。従って、駆動回路チップ１２３Ａの高さをｔ_１１、処理回路チップ１２３Ｂの高さをｔ_２１、発光素子１２０ａの高さをｔ_１２、受光素子１２１ａの高さをｔ_２２とするとき、コア１２５ａの直径ｄは、（ｔ_１１＋ｔ_１２）と（ｔ_２１＋ｔ_２２）のうち大きい方よりも大きな値となるものを選定する必要がある。

（第３の実施の形態の動作）
第１の光モジュール１２Ａの駆動回路チップ１２３Ａが、駆動信号を発光素子１２０ａに送信すると、発光素子１２０ａは、駆動信号に基づいて光信号２を発光側開口１０ａを介して光導波路３の光路変換面１３３Ａに向けて送信する。

光路変換面１３３Ａは、発光素子１２０ａから送信された光信号２の光路を変換し、光導波路１３のコア１３１に光信号２を伝播させる。コア１３１に伝播した光信号２は、光路変換面１３３Ｂによって光路が変換され、受光側開口１０ｂを通過して第２の光モジュール１２Ｂの受光素子１２１ａに受光される。受光素子１２１ａは、受光した光信号２を電気信号に変換して処理回路チップ１２３Ｂに出力する。

処理回路チップ１２３Ｂの増幅回路は、変換された電気信号を増幅し、信号処理回路は、増幅器からの信号を処理して第１又は第２の基板１０、１１上の所定の電子部品に出力する。

以上とは逆に、第２の光モジュール１２Ａの駆動回路チップ１２３Ａが、駆動信号を発発光素子１２０ａに送信すると、発光素子１２０ａは、駆動信号に基づいて光信号２を発光側開口１０ａを介して光導波路３の光路変換面１３３Ａに向けて送信する。

光路変換面１３３Ａは、発光素子１２０ａから送信された光信号２の光路を変換し、光導波路１３のコア１３１に光信号２を伝播させる。コア１３１に伝播した光信号２は、光路変換面１３３Ｂによって光路が変換され、受光側開口１０ｂを通過して第１の光モジュール１２Ａの受光素子１２１ａに受光される。受光素子１２１ａは、受光した光信号２を電気信号に変換して処理回路チップ１２３Ｂに出力する。

［他の実施の形態］
なお、本発明は、上記各実施の形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。例えば、上記各実施の形態では、中継基板上に回路チップを実装し、この回路チップ上に面型光素子を実装したが、中継基板上に回路チップを複数段実装し、最後に実装した回路チップ上に面型光素子を実装してもよい。

また、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で各実施の形態の構成要素を任意に組み合わせることができる。例えば、第３の実施の形態の構成において、第２の実施の形態と同様に第１および第２の中継基板と第１の基板との間を光学樹脂によって充填してもよい。

図１は、本発明の第１の実施の形態に係る光電子回路基板の概略の構成例を示し、（ａ）は、斜視図、（ｂ）は、（ａ）のＡ―Ａ線断面図、（ｃ）は、（ａ）のＢ―Ｂ線断面図である。図２（ａ）は、図１（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。図３は、第１の光モジュールの駆動回路チップおよび発光素子アレイが実装された中継基板を下面側から見た平面図である。図４は、第２の光モジュールの処理回路チップおよび受光素子アレイが実装された中継基板を下面側から見た平面図である。図５は、本発明の第２の実施の形態に係る光電子回路基板の概略の構成を示し、図１（ａ）のＣ−Ｃ線断面に相当する断面図である。図６は、本発明の第３の実施の形態に係る光電子回路基板の概略の構成を示し、（ａ）は、斜視図、（ｂ）は、（ａ）のＤ―Ｄ線断面図、（ｃ）は、（ａ）のＥ―Ｅ線断面図である。図７は、図６（ａ）のＦ−Ｆ線断面図である。

符号の説明

１…光電子回路基板、２…光信号、１０…第１の基板、１０ａ…発光側開口、１０ｂ…受光側開口、１１…第２の基板、１２Ａ…第１の光モジュール、１２Ｂ…第２の光モジュール、１３…光導波路、１１０…端子、１２０…発光素子アレイ、１２０ａ…発光素子、１２０ｂ…光出力面、１２０ｃ…ｐ側電極、１２０ｄ…開口、１２０ｅ…ｎ側電極、１２１…受光素子アレイ、１２１ａ…受光素子、１２１ｂ…光入力面、１２１ｃ…ｐ側電極、１２１ｄ…ｎ側電極、１２１ｅ…開口、１２２Ａ…第１の中継基板、１２２Ｂ…第２の中継基板、１２２ａ…取付面、１２３Ａ…駆動回路チップ、１２３Ｂ…処理回路チップ、１２３ａ…被実装面、１２３ｂ…実装面、１２５…半田ボール、１２５ａ…コア、１２５ｂ…被覆層、１２６…ワイヤ、１２７Ａ〜１２７Ｄ…パッド、１２８…光学樹脂、１３１…コア、１３２…クラッド、１３３Ａ…光路変換面、１３３Ｂ…光路変換面

Claims

光信号を送信または受信する光学面と反対側に実装面を有する面型光素子と、
前記面型光素子の前記実装面が取り付けられた被実装面、および前記被実装面と反対側に実装面を有し、前記面型光素子を駆動する駆動回路、または前記面型光素子の出力信号を処理する処理回路を内蔵した回路チップと、
前記回路チップの前記実装面が取り付けられ、前記回路チップの前記実装面よりも大きな面積の取付面を有する基板とを備えた光電子回路部品。
光信号を送信または受信する光学面と反対側に実装面を有する面型光素子と、
前記面型光素子の前記実装面が取り付けられる被実装面、および前記被実装面と反対側に実装面を有し、前記面型光素子を駆動する駆動回路、または前記面型光素子の出力信号を処理する処理回路を内蔵した回路チップと、
前記回路チップの前記実装面が取り付けられる取付面を有する中継基板と、
前記光信号を通過させる開口が形成され、前記面型光素子および前記回路チップが実装された前記中継基板の前記取付面が導電性ボールを加熱溶融して電気的に接続された主基板とを備えた光電子回路部品。
光信号を送信する光出力面と反対側に実装面を有する面型発光素子と、
前記面型発光素子の前記実装面が取り付けられる被実装面、および前記被実装面と反対側に実装面を有し、前記面型発光素子を駆動する駆動回路を内蔵した第１の回路チップと、
光信号を受信する光入力面と反対側に実装面を有する面型受光素子と、
前記面型受光素子の前記実装面が取り付けられる被実装面、および前記被実装面と反対側に実装面を有し、前記面型受光素子の出力信号を処理する処理回路を内蔵した第２の回路チップと、
前記第１の回路チップの前記実装面が取り付けられる取付面を有する第１の中継基板と、
前記第２の回路チップの前記実装面が取り付けられる取付面を有する第２の中継基板と、
前記面型発光素子からの前記光信号を通過させる第１の開口が形成され、前記面型発光素子および前記第１の回路チップが実装された前記第１の中継基板の前記取付面が導電性ボールを加熱溶融して電気的に接続されるとともに、前記面型受光素子への前記光信号を通過させる第２の開口が形成され、前記面型受光素子および前記第２の回路チップが実装された前記第２の中継基板の前記取付面が導電性ボールを加熱溶融して電気的に接続された主基板と、
前記主基板の前記中継基板が接続された側と反対側の面に設けられ、前記面型発光素子から送信され、前記第１の開口を通過する前記光信号の光路を変換する第１の光路変換面、前記第１の光路変換面により変換された前記光信号が前記第２の開口を通過して前記面型受光素子に受信されるように前記光信号の光路を変換する第２の光路変換面を有する光導波路とを備えた光電子回路基板。
更に、前記主基板の前記反対側の面に前記光導波路を介して他の基板を備えた請求項３に記載の光電子回路基板。
少なくとも前記面型発光素子の前記光出力面と前記光導波路と間、および前記面型受光素子の前記光入力面と前記光導波路との間が前記光信号の波長を透過させる特性を有する光学樹脂により充填されている請求項３に記載の光電子回路基板。