JP2009139758A - Opto-electric hybrid package and opto-electric hybrid module - Google Patents

Opto-electric hybrid package and opto-electric hybrid module Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an opto-electric hybrid package and an opto-electric hybrid module capable of reliably reducing loss and degradation of optical signals. <P>SOLUTION: The opto-electric hybrid package 2 includes a solder ball 49, an optical device 24, a protruding section 53, and an optical waveguide structure 71. The solder ball 49 is bonded on a solder ball bonding section 48 and also connected to a substrate 61 with an optical waveguide. The optical device 24 is mounted on an optical device mounting section 56, with a light emitting section 25 of the device opposing to an optical waveguide 81. The protruding section 53 protrudes from the back face 13 of a wiring board 10 toward the substrate 61 with the optical waveguide. The optical waveguide structure 71 includes a core and a clad and penetrates the principal face 12 of the wiring board 10 and the top end face 54 of the protruding section 53. A level difference A1 from the surface of the solder ball bonding section 48 to the top end face 54 of the protruding section 53 is a half or larger than the maximum diameter A2 of the solder ball 49. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、光信号が伝搬する光路となる光導波路を備えた光導波路付き基板に搭載可能な光電気混載パッケージ、光電気混載モジュールに関するものである。   The present invention relates to an opto-electric hybrid package and an opto-electric hybrid module that can be mounted on a substrate with an optical waveguide provided with an optical waveguide serving as an optical path through which an optical signal propagates.

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、光導波路等を用いた光伝送へと移行することが理想的であると考えられている。   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, in recent years, signal transmission paths at relatively short distances such as connections between wiring boards in devices, connections between semiconductor chips in wiring boards, connections within semiconductor chips, and the like have recently been transmitted at high speed. It is desired. For this reason, it is thought that it is ideal to shift from the conventionally common metal cable or metal wiring to optical transmission using an optical waveguide or the like.

そして近年では、光素子、光素子を支持する配線基板、光導波路を支持する光導波路付き基板等を備え、光導波路と光素子との間で光通信を行う光電気混載モジュールが各種提案されている(例えば、特許文献1〜3参照)。特許文献1では、光信号を送受信する光半導体素子(光素子)が実装されるとともに、光信号が通過する光入出力貫通孔が設けられた回路配線基板(配線基板)を、ボール電極(はんだボール)を介して電気光配線基板(光導波路付き基板)上に搭載した構造が提案されている。特許文献2では、モジュール基板(配線基板)の下面に面発光レーザ素子アレイ(光素子)及び受光素子アレイ(光素子)を搭載した光半導体モジュール(光電気混載パッケージ)を、はんだボールを介してコア基板(光導波路付き基板)上に搭載した構造が提案されている。特許文献3では、光素子を実装したパッケージをボード上にはんだバンプにて接続し、はんだバンプをリフローする際のセルフアライメント作用により、パッケージを貫通する光導波構造部とボードを貫通する光導波構造部とを一直線上に配置した構造が提案されている。
特開2005−79385号公報(図1,図3など) 特開2005−44970号公報(図1など) 特許第3801921号公報(図1など)
In recent years, various opto-electric hybrid modules that include an optical element, a wiring board that supports the optical element, a substrate with an optical waveguide that supports the optical waveguide, and the like that perform optical communication between the optical waveguide and the optical element have been proposed. (For example, refer to Patent Documents 1 to 3). In Patent Document 1, an optical semiconductor element (optical element) that transmits and receives an optical signal is mounted, and a circuit wiring board (wiring board) provided with an optical input / output through-hole through which the optical signal passes is connected to a ball electrode (solder). A structure mounted on an electro-optical wiring substrate (substrate with an optical waveguide) via a ball) has been proposed. In Patent Document 2, an optical semiconductor module (photoelectric hybrid package) in which a surface emitting laser element array (optical element) and a light receiving element array (optical element) are mounted on the lower surface of a module substrate (wiring substrate) is connected via a solder ball. A structure mounted on a core substrate (substrate with an optical waveguide) has been proposed. In Patent Document 3, an optical waveguide structure that penetrates a package and an optical waveguide structure that penetrates the board are connected by solder bumps on the board by solder bumps and a self-alignment effect when the solder bumps are reflowed. The structure which has arrange | positioned the part on the straight line is proposed.
Japanese Patent Laying-Open No. 2005-79385 (FIGS. 1, 3, etc.) JP-A-2005-44970 (FIG. 1 etc.) Japanese Patent No. 3801921 (FIG. 1 etc.)

ところが、特許文献1〜3に記載の従来技術には以下の問題がある。即ち、配線基板を光導波路付き基板に搭載したとしても、はんだボールの高さにより、配線基板と光導波路との間に大きな空間(ギャップ)が生じてしまう。その結果、光信号が上記のギャップを伝搬する際に光信号の損失(結合損失)、劣化が生じやすくなる。   However, the conventional techniques described in Patent Documents 1 to 3 have the following problems. That is, even if the wiring board is mounted on the board with the optical waveguide, a large space (gap) is generated between the wiring board and the optical waveguide due to the height of the solder balls. As a result, loss (coupling loss) and degradation of the optical signal are likely to occur when the optical signal propagates through the gap.

そこで、特許文献1に記載の従来技術では、配線基板にレンズを設けて光信号を確実に伝搬させることにより、光信号の損失、劣化を低減する技術が提案されている。しかし、レンズには高い加工精度が必要である上、レンズを設けることで部品点数や工数が増えるため、製造コストが上昇してしまう。しかも、特許文献1に記載の構造では、光信号がレンズを通過する際に集光するため、配線基板を光導波路付き基板に搭載する際に光軸ずれが生じないように位置決めすることが困難である。ゆえに、光信号の損失、劣化を防止するための新たな解決策が求められている。   Therefore, in the prior art described in Patent Document 1, a technique for reducing loss and deterioration of an optical signal by providing a lens on a wiring board to reliably propagate the optical signal has been proposed. However, the lens requires high processing accuracy, and the provision of the lens increases the number of parts and man-hours, resulting in an increase in manufacturing cost. Moreover, in the structure described in Patent Document 1, since the optical signal is condensed when passing through the lens, it is difficult to position the wiring board so as not to cause an optical axis shift when the wiring board is mounted on the substrate with the optical waveguide. It is. Therefore, there is a need for new solutions for preventing loss and degradation of optical signals.

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、光信号の損失、劣化を確実に低減できる光電気混載パッケージ及び光電気混載モジュールを提供することにある。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide an opto-electric hybrid package and an opto-electric hybrid module that can reliably reduce loss and deterioration of optical signals.

上記課題を解決するための手段(手段1)としては以下のものがある。光信号が伝搬する光路となる光導波路(81)を備えた光導波路付き基板(61)に搭載可能な光電気混載パッケージ(2,3,4,126)であって、主面(12)及び前記主面(12)の反対側に位置する裏面(13)を有する配線基板(10,100,110)と、前記配線基板(10,100,110)の前記裏面(13)に位置するはんだボール接合部(48)上に接合され、前記光導波路付き基板(61)への搭載時に前記光導波路付き基板(61)に接続される複数のはんだボール(49)と、発光部(25)及び受光部のうちの少なくとも一方を有し、前記発光部(25)及び前記受光部の少なくとも一方を前記光導波路(81)側に向けた状態で、前記配線基板(10,100,110)の前記主面(12)に位置する光素子実装部(55,56)上に実装された光素子(24,27)と、前記配線基板(10,100,110)の前記裏面(13)側から前記光導波路付き基板(61)側に突出するように前記配線基板(10,100,110)に形成された突出部(53)と、光信号が伝搬する光路となるコア(72)及び前記コア(72)を取り囲むクラッド(73)を有し、前記配線基板(10,100,110)の主面(12)及び前記突出部(53)の先端面(54)を貫通する光導波構造部(71)とを備え、前記はんだボール接合部(48)の表面から前記突出部(53)の先端面(54)との段差(A1)が、前記はんだボール(49)の最大径(A2)の半分以上の大きさであることを特徴とする光電気混載パッケージ。   Means for solving the above problems (means 1) include the following. An opto-electric hybrid package (2, 3, 4, 126) that can be mounted on a substrate with optical waveguide (61) having an optical waveguide (81) serving as an optical path through which an optical signal propagates, the main surface (12) and A wiring board (10, 100, 110) having a back surface (13) located on the opposite side of the main surface (12), and a solder ball located on the back surface (13) of the wiring board (10, 100, 110) A plurality of solder balls (49) which are bonded onto the bonding portion (48) and connected to the substrate with optical waveguide (61) when mounted on the substrate with optical waveguide (61), a light emitting portion (25) and a light receiving portion The wiring board (10, 100, 110) in a state where at least one of the light emitting portions (25) and the light receiving portion is directed toward the optical waveguide (81). Light located on surface (12) From the back surface (13) side of the optical element (24, 27) mounted on the child mounting portion (55, 56) and the wiring substrate (10, 100, 110) to the substrate (61) side with the optical waveguide A protruding portion (53) formed on the wiring board (10, 100, 110) so as to protrude, a core (72) serving as an optical path through which an optical signal propagates, and a clad (73) surrounding the core (72). And an optical waveguide structure portion (71) penetrating the main surface (12) of the wiring substrate (10, 100, 110) and the tip surface (54) of the protruding portion (53), and the solder ball bonding The step (A1) between the surface of the portion (48) and the tip surface (54) of the protrusion (53) is more than half the maximum diameter (A2) of the solder ball (49). An opto-electric hybrid package.

従って、手段1の光電気混載パッケージによると、はんだボール接合部の表面から突出部の先端面との段差が、はんだボール接合部上に接合されたはんだボールの最大径の半分以上の大きさである。このため、光電気混載パッケージを光導波路付き基板に搭載した際に、突出部の先端面と光導波路付き基板が備える光導波路との間に生じる空間が小さくなる。これに伴い、突出部の先端面を貫通する光導波構造部と光導波路とをつなぐ光路が短くなるため、光信号が上記の空間を伝搬する際において光信号の損失、劣化を確実に低減することができる。   Therefore, according to the opto-electric hybrid package of means 1, the step between the surface of the solder ball joint and the tip end surface of the protrusion is at least half the maximum diameter of the solder ball joined on the solder ball joint. is there. For this reason, when an opto-electric hybrid package is mounted on a substrate with an optical waveguide, a space generated between the tip end surface of the protruding portion and the optical waveguide provided in the substrate with the optical waveguide is reduced. Along with this, the optical path connecting the optical waveguide structure and the optical waveguide that penetrates the tip surface of the protruding portion is shortened, so that the loss and deterioration of the optical signal are reliably reduced when the optical signal propagates through the space. be able to.

さらに、前記光導波路が前記光導波路付き基板の表面に露出する場合、前記はんだボール接合部の表面から前記突出部の先端面との段差が、前記はんだボールの最大径以下の大きさであることが好ましい。このようにすれば、光電気混載パッケージを光導波路付き基板に搭載したとしても、突出部が光導波路付き基板に接触しにくくなる。   Further, when the optical waveguide is exposed on the surface of the substrate with the optical waveguide, a step from the surface of the solder ball joint portion to the tip end surface of the protruding portion is not larger than the maximum diameter of the solder ball. Is preferred. In this way, even if the opto-electric hybrid package is mounted on the substrate with an optical waveguide, the protruding portion is less likely to contact the substrate with the optical waveguide.

一方、前記光導波路が前記光導波路付き基板に内蔵される場合、前記光導波路付き基板に、前記光導波路の光路変換部を露出させる開口部が形成され、前記はんだボール接合部の表面から前記突出部の先端面との段差が、前記はんだボールの最大径よりも大きく、前記突出部が前記開口部内に挿入可能であることが好ましい。このようにすれば、突出部の先端面を貫通する光導波構造部と光導波路とをつなぐ光路が確実に短くなるため、光信号の損失、劣化をより確実に低減できる。   On the other hand, when the optical waveguide is built in the substrate with the optical waveguide, an opening for exposing the optical path changing portion of the optical waveguide is formed in the substrate with the optical waveguide, and the protrusion protrudes from the surface of the solder ball joint portion. Preferably, the step with respect to the tip surface of the part is larger than the maximum diameter of the solder ball, and the protruding part can be inserted into the opening. In this way, the optical path connecting the optical waveguide structure portion and the optical waveguide penetrating the distal end surface of the protruding portion is surely shortened, so that loss and deterioration of the optical signal can be more reliably reduced.

光電気混載パッケージを構成する配線基板としては、例えば、樹脂配線基板、セラミック配線基板、ガラス配線基板または金属配線基板が使用可能であるが、コスト面を考慮すると樹脂配線基板であることが好ましい。なお、樹脂配線基板に比較して熱伝導性の高いセラミック配線基板を用いた場合には、配線基板が熱膨張によって変形しにくくなるため、光素子実装部上に光素子を実装した場合に、光素子、光導波構造部及び光導波路を位置合わせした状態に保持しやすくなる。また、発生した熱が効率良く放散されるため、光素子実装部に光素子を接続した場合には、放熱性の悪化に起因する発光波長のズレが回避され、動作安定性・信頼性に優れた配線基板を実現することができる。   For example, a resin wiring board, a ceramic wiring board, a glass wiring board, or a metal wiring board can be used as the wiring board constituting the opto-electric hybrid package, but a resin wiring board is preferable in consideration of cost. In addition, when using a ceramic wiring board with higher thermal conductivity than a resin wiring board, the wiring board is less likely to be deformed due to thermal expansion, so when an optical element is mounted on the optical element mounting portion, It becomes easy to hold the optical element, the optical waveguide structure, and the optical waveguide in an aligned state. In addition, since the generated heat is efficiently dissipated, when an optical element is connected to the optical element mounting part, the emission wavelength shift due to the deterioration of heat dissipation is avoided, and the operation stability and reliability are excellent. A wiring board can be realized.

かかる樹脂配線基板の好適例を挙げると、EP樹脂(エポキシ樹脂)、PI樹脂(ポリイミド樹脂)、BT樹脂(ビスマレイド−トリアジン樹脂)、PPE樹脂(ポリフェニレンエーテル樹脂)等からなる配線基板がある。そのほか、これらの樹脂とガラス繊維(ガラス織布やガラス不織布)やポリアミド繊維等の有機繊維との複合材料からなる配線基板を使用してもよい。また、セラミック配線基板の好適例としては、例えば、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化珪素、窒化ホウ素、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配線基板を挙げることができる。金属配線基板の好適例としては、例えば、銅からなる配線基板、銅合金からなる配線基板、銅以外の金属単体からなる配線基板、銅以外の合金からなる配線基板などを挙げることができる。   Preferable examples of such resin wiring boards include wiring boards made of EP resin (epoxy resin), PI resin (polyimide resin), BT resin (bismaleide-triazine resin), PPE resin (polyphenylene ether resin) and the like. In addition, a wiring board made of a composite material of these resins and organic fibers such as glass fibers (glass woven fabric or glass nonwoven fabric) or polyamide fibers may be used. Further, preferable examples of the ceramic wiring board include wiring boards made of alumina, aluminum nitride, silicon nitride, boron nitride, beryllia, mullite, low-temperature fired glass ceramic, glass ceramic, and the like. Preferable examples of the metal wiring board include a wiring board made of copper, a wiring board made of a copper alloy, a wiring board made of a single metal other than copper, and a wiring board made of an alloy other than copper.

なお、前記配線基板の前記主面側に、半導体集積回路素子を搭載可能な半導体集積回路素子搭載領域が設定されることが好ましい。このようにすれば、光素子実装部上に実装された光素子と、半導体集積回路素子搭載領域に搭載された半導体集積回路素子とをつなぐ配線が短くなる。ここで、「半導体集積回路素子」とは、主としてコンピュータのマイクロプロセッサ等として使用される素子をいう。   It is preferable that a semiconductor integrated circuit element mounting region in which a semiconductor integrated circuit element can be mounted is set on the main surface side of the wiring board. This shortens the wiring connecting the optical element mounted on the optical element mounting portion and the semiconductor integrated circuit element mounted in the semiconductor integrated circuit element mounting region. Here, “semiconductor integrated circuit element” refers to an element mainly used as a microprocessor of a computer or the like.

また、前記配線基板の前記主面側にて開口する第1凹部が形成され、前記第1凹部の底面上に前記半導体集積回路素子搭載領域が設定され、前記第1凹部の底面にて開口する第2凹部が形成され、前記第2凹部の底面上に前記光素子実装部が設定されるとともに、前記半導体集積回路素子搭載領域に搭載された半導体集積回路素子が、前記光素子実装部上に実装された前記光素子の真上に配置され、前記配線基板の前記主面上に、前記半導体集積回路素子の熱を外部に放出する放熱手段を設けることが好ましい。このようにすれば、半導体集積回路素子の熱が放熱手段で放出されて少なくなるため、半導体集積回路素子の熱が光素子に与える悪影響をより確実に低減でき、光素子の信頼性がよりいっそう向上する。また、半導体集積回路素子が第1凹部内に配置されるとともに、光素子が第2凹部内に配置されるため、放熱手段を設けたとしても光電気混載パッケージが肉厚になりにくい。さらに、前記第2凹部は、前記配線基板の前記主面側であって前記突出部の反対側となる箇所に形成され、前記第2凹部の面積は、前記突出部の先端面の面積よりも小さいことが好ましい。なお、突出部がはんだボール接合部が存在しない箇所に形成されている場合、配線基板において突出部が位置する部分の肉厚は、配線基板においてはんだボール接合部が位置する部分の肉厚よりも厚くなっている可能性が高い。よって、上記の箇所に第2凹部を形成したとしても、配線基板の強度低下が防止される。   In addition, a first recess opening on the main surface side of the wiring substrate is formed, the semiconductor integrated circuit element mounting region is set on the bottom surface of the first recess, and opening is made on the bottom surface of the first recess. A second recess is formed, the optical element mounting portion is set on the bottom surface of the second recess, and a semiconductor integrated circuit element mounted in the semiconductor integrated circuit element mounting region is placed on the optical element mounting portion. It is preferable that a heat dissipating means is provided on the main surface of the wiring board to dissipate heat of the semiconductor integrated circuit element to the outside. In this way, since the heat of the semiconductor integrated circuit element is released by the heat dissipation means and reduced, the adverse effect of the heat of the semiconductor integrated circuit element on the optical element can be more reliably reduced, and the reliability of the optical element is further increased. improves. In addition, since the semiconductor integrated circuit element is disposed in the first recess and the optical element is disposed in the second recess, the opto-electric hybrid package is less likely to be thick even if a heat dissipating means is provided. Further, the second recess is formed at a location on the main surface side of the wiring board and on the opposite side of the protrusion, and the area of the second recess is larger than the area of the tip surface of the protrusion. Small is preferable. When the protrusion is formed at a location where the solder ball joint does not exist, the thickness of the portion where the protrusion is located on the wiring board is larger than the thickness of the portion where the solder ball joint is located on the wiring board. It is likely that it is thick. Therefore, even if the second concave portion is formed at the above-described location, the strength reduction of the wiring board is prevented.

光電気混載パッケージを構成する配線基板は、樹脂絶縁層と金属導体層とを備えた多層配線基板であることがよい。前記金属導体層は前記主面や前記裏面に形成されていてもよいし、基板内部に形成されていてもよい。また、これらの金属導体層の層間接続を図るために、基板内部にスルーホール導体が形成されていてもよい。なお、かかる金属導体層やスルーホール導体は、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、このような金属導体層には電気信号が流れるようになっている。なお、このような多層配線基板に加えて、例えば、樹脂絶縁層と金属導体層とを交互に積層してなるビルドアップ層をコア部の表層に有するビルドアップ多層配線基板を用いることも許容される。このようにすれば、配線基板の高密度化を図りやすくなる。また、前記主面側に半導体集積回路素子搭載領域が設定されている場合、前記光素子は、前記ビルドアップ多層配線基板を介して、半導体集積回路素子搭載領域に搭載される半導体集積回路素子に電気的に接続される。   The wiring board constituting the opto-electric hybrid package is preferably a multilayer wiring board provided with a resin insulating layer and a metal conductor layer. The metal conductor layer may be formed on the main surface or the back surface, or may be formed inside the substrate. Further, in order to achieve interlayer connection between these metal conductor layers, a through-hole conductor may be formed inside the substrate. The metal conductor layer and the through-hole conductor are, for example, conductive metal paste made of gold (Au), silver (Ag), copper (Cu), platinum (Pt), tungsten (W), molybdenum (Mo), or the like. Is formed by printing or filling. An electric signal flows through such a metal conductor layer. In addition to such a multilayer wiring board, for example, it is allowed to use a build-up multilayer wiring board having a build-up layer formed by alternately laminating resin insulating layers and metal conductor layers on the surface layer of the core portion. The This makes it easy to increase the density of the wiring board. When the semiconductor integrated circuit element mounting area is set on the main surface side, the optical element is connected to the semiconductor integrated circuit element mounted in the semiconductor integrated circuit element mounting area via the build-up multilayer wiring board. Electrically connected.

前記はんだボール接合部及び前記光素子実装部は、例えば導電性金属により形成された金属層であることが好ましい。前記導電性金属としては特に限定されないが、例えば銅、金、銀、白金、パラジウム、ニッケル、スズ、鉛、チタン、タングステン、モリブデン、タンタル、ニオブなどから選択される1種または2種以上の金属を挙げることができる。2種以上の金属からなる導電性金属としては、例えば、スズ及び鉛の合金であるはんだ等を挙げることができる。2種以上の金属からなる導電性金属として、鉛フリーのはんだ(例えば、Sn−Sb系はんだ、Sn−Ag系はんだ、Sn−Ag−Cu系はんだ、Sn−Ag−Bi系はんだ、Sn−Ag−Bi−Cu系はんだ、Sn−Zn系はんだ、Sn−Zn−Bi系はんだ、Au−Ge系はんだ、Au−Sn系はんだ、Au−Si系はんだ等)を用いても勿論よい。また、はんだボール接合部及び光素子実装部を形成する方法としては、エッチング、めっき、金属ペーストの印刷焼成、金属箔の貼付、スパッタリング、蒸着、イオンプレーティングなどが挙げられる。   The solder ball joint portion and the optical element mounting portion are preferably metal layers formed of, for example, a conductive metal. Although it does not specifically limit as said electroconductive metal, For example, 1 type, or 2 or more types of metals selected from copper, gold | metal | money, silver, platinum, palladium, nickel, tin, lead, titanium, tungsten, molybdenum, tantalum, niobium etc. Can be mentioned. Examples of the conductive metal composed of two or more metals include solder that is an alloy of tin and lead. Lead-free solder (for example, Sn—Sb solder, Sn—Ag solder, Sn—Ag—Cu solder, Sn—Ag—Bi solder, Sn—Ag) as a conductive metal composed of two or more metals. -Bi-Cu solder, Sn-Zn solder, Sn-Zn-Bi solder, Au-Ge solder, Au-Sn solder, Au-Si solder, etc. may be used. Examples of the method for forming the solder ball joint portion and the optical element mounting portion include etching, plating, metal paste printing and baking, metal foil sticking, sputtering, vapor deposition, and ion plating.

前記複数のはんだボールは、はんだ合金によって形成される。前記はんだ合金は、はんだボール接合部や、光導波路付き基板の接続端子等の材質等に応じて適宜選択されるが、90Pb−10Sn、95Pb−5Sn、40Pb−60SnなどのPb−Sn系はんだ、Sn−Sb系はんだ、Sn−Ag系はんだ、Sn−Ag−Cu系はんだ、Au−Ge系はんだ、Au−Sn系はんだ、Au−Si系はんだなどによって形成される。特に、前記複数のはんだボールは上記した鉛フリーはんだからなることが好ましい。このようにすれば、はんだボールに鉛が含まれていないため、配線基板の環境への負荷を低くすることができる。   The plurality of solder balls are formed of a solder alloy. The solder alloy is appropriately selected according to the material such as a solder ball joint, a connection terminal of a substrate with an optical waveguide, etc. It is formed of Sn—Sb solder, Sn—Ag solder, Sn—Ag—Cu solder, Au—Ge solder, Au—Sn solder, Au—Si solder or the like. In particular, the plurality of solder balls are preferably made of the above-described lead-free solder. In this way, since the solder balls do not contain lead, the load on the environment of the wiring board can be reduced.

なお、前記はんだボールの最大径は例えば500μm以上に設定される。仮に、はんだボールの最大径が500μm未満であると、光電気混載パッケージを光導波路付き基板に搭載した際に突出部と光導波路付き基板との間に生じる空間が小さくなりすぎるため、突出部が光導波路付き基板に接触してしまうおそれがある。また、光導波路付き基板の表面(はんだボールとの接続面)は波打っていることが多いため、はんだボールの最大径が例えば100μm程度になると、はんだボールを光導波路付き基板に上手く接続できなくなる。   The maximum diameter of the solder ball is set to, for example, 500 μm or more. If the maximum diameter of the solder balls is less than 500 μm, the space formed between the protruding portion and the substrate with the optical waveguide becomes too small when the opto-electric hybrid package is mounted on the substrate with the optical waveguide. There is a risk of contact with the substrate with the optical waveguide. In addition, since the surface of the substrate with the optical waveguide (connection surface with the solder ball) is often wavy, if the maximum diameter of the solder ball is about 100 μm, for example, the solder ball cannot be connected to the substrate with the optical waveguide. .

光電気混載パッケージは、光素子実装部上に実装された光素子を備えている。光素子は、光素子実装部の数に合わせて1つまたは2つ以上実装される。その実装方法としては、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を採用することができ、特には、フリップチップボンディングを採用することが好ましい。このようにすれば、ワイヤボンディングよりも、信頼性や電気的特性が向上する。また、ワイヤボンディングを採用した場合、光素子が厚い場合にワイヤが長くなってしまう。なお、発光部を有する光素子(即ち発光素子)としては、例えば、発光ダイオード(Light Emitting Diode;LED)、半導体レーザーダイオード(Laser Diode ;LD)、面発光レーザー(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、その光信号を所定部位に向けて発光部から出射する機能を有している。一方、受光部を有する光素子(即ち受光素子)としては、例えば、pinフォトダイオード(pin Photo Diode ;pin PD)、アバランシェフォトダイオード(APD)等を挙げることができる。これらの受光素子は、光信号を受光部にて入射し、その入射した光信号を電気信号に変換して出力する機能を有している。なお、光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。光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。このような光素子(特に発光素子)は、動作回路によって動作される。光素子及び動作回路は、例えば、配線基板に形成された導体層(前記金属導体層)を介して電気的に接続されている。   The opto-electric hybrid package includes an optical element mounted on the optical element mounting portion. One or more optical elements are mounted according to the number of optical element mounting portions. As the mounting method, for example, a technique such as wire bonding or flip chip bonding can be employed, and in particular, flip chip bonding is preferably employed. In this way, reliability and electrical characteristics are improved as compared with wire bonding. In addition, when wire bonding is employed, the wire becomes long when the optical element is thick. In addition, as an optical element (namely, light emitting element) which has a light emission part, for example, a light emitting diode (Light Emitting Diode; LED), a semiconductor laser diode (Laser Diode; LD), a surface emitting laser (Vertical Cavity Surface Emitting Laser; VCSEL) Etc. These light emitting elements have a function of converting an inputted electric signal into an optical signal and then emitting the optical signal from a light emitting portion toward a predetermined portion. On the other hand, examples of an 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 to be incident on the light receiving unit, converting the incident optical signal into an electric signal, and outputting the electric signal. The optical element may have both a light emitting unit and a light receiving unit. Examples of suitable materials used for the optical element include Si, Ge, InGaAs, GaAsP, and GaAlAs. 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 (the metal conductor layer) formed on the wiring board.

また、光電気混載パッケージは前記光導波構造部を備えている。光電気混載パッケージは、1つの光導波構造部のみを備えていてもよく、2つ以上の光導波構造部を備えていてもよい。光導波構造部とは、光信号が伝搬する光路となるコア及び前記コアを取り囲むクラッドを有し、例えば、ポリマ材料等からなる有機系の光導波構造部、石英ガラスや化合物半導体等からなる無機系の光導波構造部等がある。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 opto-electric hybrid package includes the optical waveguide structure. The opto-electric hybrid package may include only one optical waveguide structure portion or may include two or more optical waveguide structure portions. The optical waveguide structure section has a core that is an optical path through which an optical signal propagates and a cladding that surrounds the core. For example, an organic optical waveguide structure section made of a polymer material or the like, an inorganic optical waveguide structure section made of quartz glass, a compound semiconductor, or the like There is an optical waveguide structure portion of the system. 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.

上記課題を解決するための別の手段(手段2)としては以下のものがある。光信号が伝搬する光路となる光導波路(81)を備えた光導波路付き基板(61)と、前記光導波路付き基板(61)上に搭載された光素子付き光電気混載パッケージ(2,3,4,126)とを備えた光電気混載モジュール(1)であって、前記光素子付き光電気混載パッケージ(2,3,4,126)は、主面(12)及び前記主面(12)の反対側に位置する裏面(13)を有する配線基板(10,100,110)と、前記配線基板(10,100,110)の前記裏面(13)に位置するはんだボール接合部(48)上に接合され、前記光導波路付き基板(61)への搭載時に前記光導波路付き基板(61)に接続される複数のはんだボール(49)と、発光部(25)及び受光部のうちの少なくとも一方を有し、前記発光部(25)及び前記受光部の少なくとも一方を前記光導波路(81)側に向けた状態で、前記配線基板(10,100,110)の前記主面(12)に位置する光素子実装部(55,56)上に実装された光素子(24,27)と、前記配線基板(10,100,110)の前記裏面(13)側から前記光導波路付き基板(61)側に突出するように前記配線基板(10,100,110)に形成された突出部(53)と、光信号が伝搬する光路となるコア(72)及び前記コア(72)を取り囲むクラッド(73)を有し、前記配線基板(10,100,110)の主面(12)及び前記突出部(53)の先端面(54)を貫通する光導波構造部(71)とを備え、前記はんだボール接合部(48)の表面から前記突出部(53)の先端面(54)との段差(A1)が、前記はんだボール(49)の最大径(A2)の半分以上の大きさであることを特徴とする光電気混載モジュール。   As another means (means 2) for solving the above-mentioned problem, there is the following. A substrate with an optical waveguide (61) having an optical waveguide (81) serving as an optical path through which an optical signal propagates, and an opto-electric hybrid package with optical elements (2, 3, and 3) mounted on the substrate with optical waveguide (61) 4 and 126), wherein the opto-electric hybrid package (2, 3, 4, 126) with an optical element includes a main surface (12) and the main surface (12). A wiring board (10, 100, 110) having a back surface (13) located on the opposite side of the wiring board, and a solder ball joint (48) located on the back surface (13) of the wiring board (10, 100, 110). And a plurality of solder balls (49) connected to the substrate with optical waveguide (61) when mounted on the substrate with optical waveguide (61), and at least one of the light emitting portion (25) and the light receiving portion The light emitting part (2 ) And at least one of the light receiving portions facing the optical waveguide (81), the optical element mounting portions (55, 56) located on the main surface (12) of the wiring board (10, 100, 110). And the optical element (24, 27) mounted on the wiring board (10, 100, 110) and the wiring board (10, 100, 110) so as to protrude from the back surface (13) side to the substrate with optical waveguide (61) side. A protrusion (53) formed in (10, 100, 110), a core (72) serving as an optical path through which an optical signal propagates, and a clad (73) surrounding the core (72); 10, 100, 110) and an optical waveguide structure portion (71) penetrating the tip end surface (54) of the protruding portion (53), and from the surface of the solder ball joint portion (48). The front end surface (54) of the protrusion (53) Opto-electric hybrid module, wherein the step (A1) is the maximum diameter (A2) more than half the size of the solder balls (49) between.

従って、手段2の光電気混載モジュールによると、はんだボール接合部の表面から突出部の先端面との段差が、はんだボール接合部上に接合されたはんだボールの最大径の半分以上の大きさであるため、突出部と光導波路付き基板が備える光導波路との間に生じる空間が小さくなる。これに伴い、突出部の先端面を貫通する光導波構造部と光導波路とをつなぐ光路が短くなるため、光信号が上記の空間を伝搬する際において光信号の損失、劣化を確実に低減することができる。   Therefore, according to the opto-electric hybrid module of means 2, the step between the surface of the solder ball joint and the tip end surface of the protrusion is at least half the maximum diameter of the solder ball joined on the solder ball joint. Therefore, the space generated between the protruding portion and the optical waveguide provided in the substrate with the optical waveguide is reduced. Along with this, the optical path connecting the optical waveguide structure and the optical waveguide that penetrates the tip surface of the protruding portion is shortened, so that the loss and deterioration of the optical signal are reliably reduced when the optical signal propagates through the space. be able to.

ここで、光導波路付き基板としては、例えば、樹脂基板、セラミック基板、ガラス基板または金属基板が使用可能であるが、コスト面を考慮すると樹脂基板であることが好ましい。また、光導波路付き基板は、絶縁層と導体層とを備えた光導波路付き配線基板であることがよく、特には多層配線基板であることがよい。なお、このような配線基板に加えて、例えば、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コア部の表層に備えるビルドアップ多層配線基板を用いることも許容される。   Here, as the substrate with an optical waveguide, for example, a resin substrate, a ceramic substrate, a glass substrate, or a metal substrate can be used, but a resin substrate is preferable in consideration of cost. The substrate with an optical waveguide is preferably a wiring substrate with an optical waveguide provided with an insulating layer and a conductor layer, and particularly preferably a multilayer wiring substrate. In addition to such a wiring board, for example, it is allowed to use a build-up multilayer wiring board having a build-up layer formed by alternately laminating insulating layers and conductor layers on the surface layer of the core portion.

また、光導波路付き基板は前記光導波路を備えている。光導波路付き基板は、1つの光導波路のみを備えていてもよく、2つ以上の光導波路を備えていてもよい。光導波路とは、光信号が伝搬する光路となるコア及び前記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 substrate with an optical waveguide includes the optical waveguide. The substrate with an optical waveguide may include only one optical waveguide, or may include two or more optical waveguides. An 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 or a compound There are inorganic optical waveguides made of 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.

[第1実施形態] [First Embodiment]

以下、本発明を具体化した第1実施形態の光電気混載モジュールを、図1〜図10に基づき詳細に説明する。   Hereinafter, the opto-electric hybrid module according to the first embodiment embodying the present invention will be described in detail with reference to FIGS.

図1〜図4に示されるように、本実施形態の光電気混載モジュール1は、光導波路付き配線基板61(光導波路付き基板)の上面62(表面)上に、3つの光素子付き光電気混載パッケージ2,3,4を搭載することで構成される。   As shown in FIG. 1 to FIG. 4, the opto-electric hybrid module 1 of the present embodiment includes three opto-electric modules with optical elements on an upper surface 62 (front surface) of a wiring board 61 with optical waveguide (substrate with optical waveguide). It is configured by mounting mixed packages 2, 3 and 4.

本実施形態の光導波路付き配線基板61は、上面62及び下面63を有する平面視略矩形状の板部材である。光導波路付き配線基板61は、基板本体69及び光導波路81などを備えている。図4に示されるように、基板本体69は、樹脂絶縁層64と金属導体層65とによって構成された多層配線基板である。樹脂絶縁層64は、例えば、厚さ約30μmであって、連続多孔質PTFEにエポキシ樹脂を含浸させた樹脂−樹脂複合材料や、厚さ約100μmのガラス布基材エポキシ樹脂からなる。   The wiring substrate 61 with an optical waveguide according to the present embodiment is a plate member having a substantially rectangular shape in plan view and having an upper surface 62 and a lower surface 63. The wiring substrate 61 with an optical waveguide includes a substrate body 69, an optical waveguide 81, and the like. As shown in FIG. 4, the board body 69 is a multilayer wiring board constituted by a resin insulating layer 64 and a metal conductor layer 65. The resin insulating layer 64 is, for example, about 30 μm thick, and is made of a resin-resin composite material obtained by impregnating continuous porous PTFE with an epoxy resin, or a glass cloth base epoxy resin having a thickness of about 100 μm.

図4に示されるように、樹脂絶縁層64における複数箇所には、樹脂絶縁層64の厚さ方向に貫通する内部導通用のスルーホール部66が形成されている。そして、これらのスルーホール部66は、層の異なる金属導体層65を電気的に接続する役割を果たしている。また、光導波路付き配線基板61の上面62において各々のスルーホール部66の上端面がある位置には、接続端子であるパッド67が配置されている。   As shown in FIG. 4, through holes 66 for internal conduction penetrating in the thickness direction of the resin insulating layer 64 are formed at a plurality of locations in the resin insulating layer 64. These through-hole portions 66 serve to electrically connect metal conductor layers 65 of different layers. Further, a pad 67 serving as a connection terminal is arranged at a position where the upper end surface of each through-hole portion 66 is located on the upper surface 62 of the wiring substrate 61 with an optical waveguide.

図1〜図4に示されるように、前記光導波路81は、光導波路付き配線基板61の上面62側に設けられた取付凹部68内に形成されており、上面が光導波路付き配線基板61の上面62に露出して上面62と面一になっている。光導波路81は、コア83及びそれを取り囲むクラッド84を有している。なお、実質的にコア83は光信号が伝搬する光路となる。本実施形態の場合、コア83及びクラッド84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83の本数は12であって、それらは直線状をなしており、互いに平行に延びるように形成されている。   As shown in FIGS. 1 to 4, the optical waveguide 81 is formed in a mounting recess 68 provided on the upper surface 62 side of the wiring substrate 61 with an optical waveguide. It is exposed to the upper surface 62 and is flush with the upper surface 62. The optical waveguide 81 has a core 83 and a clad 84 surrounding it. It should be noted that the core 83 substantially becomes an optical path through which the optical signal propagates. In the case of this embodiment, the core 83 and the clad 84 are formed of transparent polymer materials having different refractive indexes, specifically, PMMA (polymethyl methacrylate) having different refractive indexes. The number of cores 83 serving as optical paths is 12, which are linear and are formed to extend in parallel to each other.

光導波路81における所定の箇所には、光導波路81の下面にて開口するV字溝85が形成されている。このV字溝85の先端はコア83のある深さにまで及んでいる。V字溝85の内面は光導波路付き配線基板61の上面62に対して約45°の角度を持つ傾斜面となっていて、その傾斜面には光を全反射可能な金属からなる薄膜87が蒸着されている。その結果、光を90°の角度で反射する光路変換用ミラー(光路変換部)が構成される。   A V-shaped groove 85 opened at the lower surface of the optical waveguide 81 is formed at a predetermined location in the optical waveguide 81. The tip of the V-shaped groove 85 extends to a certain depth of the core 83. The inner surface of the V-shaped groove 85 is an inclined surface having an angle of about 45 ° with respect to the upper surface 62 of the wiring substrate 61 with an optical waveguide, and a thin film 87 made of a metal capable of totally reflecting light is formed on the inclined surface. Vapor deposited. As a result, an optical path conversion mirror (optical path conversion unit) that reflects light at an angle of 90 ° is configured.

図1〜図4に示されるように、前記光電気混載パッケージ2は配線基板10を備えている。配線基板10は、主面12及びその反対側に位置する裏面13を有し、縦50.0mm×横50.0mm×厚さ1.0mmの正方形板状をなしている。また、配線基板10は、ガラスエポキシからなる略矩形板状のコア基板14(コア部)を有するとともに、コア基板14の表層であるコア主面15(図4では上面)上に第1ビルドアップ層31を有し、同じくコア基板14の表層であるコア裏面16(図4では下面)上に第2ビルドアップ層32を有するビルドアップ多層配線基板である。   As shown in FIGS. 1 to 4, the opto-electric hybrid package 2 includes a wiring board 10. The wiring board 10 has a main surface 12 and a back surface 13 located on the opposite side, and has a square plate shape of 50.0 mm long × 50.0 mm wide × 1.0 mm thick. The wiring board 10 includes a substantially rectangular plate-shaped core substrate 14 (core portion) made of glass epoxy, and a first buildup on a core main surface 15 (upper surface in FIG. 4) that is a surface layer of the core substrate 14. This is a build-up multilayer wiring board having a layer 31 and having a second build-up layer 32 on the core back surface 16 (the lower surface in FIG. 4) that is also a surface layer of the core substrate 14.

図4に示されるように、コア基板14における複数箇所には、コア主面15及びコア裏面16を貫通するスルーホール導体17が形成されている。これらのスルーホール導体17は、コア基板14のコア主面15側とコア裏面16側とを接続導通している。なお、スルーホール導体17の内部は、例えばエポキシ樹脂などの閉塞体18で埋められている。そして、スルーホール導体17における開口部には銅めっき層からなる蓋状導体19が形成され、その結果スルーホール導体17が塞がれている。また、コア基板14のコア主面15及びコア裏面16においてスルーホール導体17が存在しない箇所には、銅めっき層からなる配線パターン20が形成されている。   As shown in FIG. 4, through-hole conductors 17 that penetrate the core main surface 15 and the core back surface 16 are formed at a plurality of locations on the core substrate 14. These through-hole conductors 17 connect and conduct the core main surface 15 side and the core back surface 16 side of the core substrate 14. Note that the inside of the through-hole conductor 17 is filled with a closing body 18 such as an epoxy resin. A lid-like conductor 19 made of a copper plating layer is formed in the opening of the through-hole conductor 17, and as a result, the through-hole conductor 17 is closed. A wiring pattern 20 made of a copper plating layer is formed at a location where the through-hole conductor 17 does not exist on the core main surface 15 and the core back surface 16 of the core substrate 14.

前記第1ビルドアップ層31は、熱硬化性樹脂(エポキシ樹脂)からなる5層の樹脂絶縁層33と、銅からなる金属導体層42とを交互に積層した構造を有している。また、各樹脂絶縁層33における複数箇所には、金属導体層42に接続される内層接続ビア導体43が形成されている。さらに、第5層の樹脂絶縁層33の表面は、ソルダーレジスト37によってほぼ全体的に覆われている。   The first buildup layer 31 has a structure in which five resin insulation layers 33 made of thermosetting resin (epoxy resin) and metal conductor layers 42 made of copper are alternately laminated. In addition, inner layer connection via conductors 43 connected to the metal conductor layer 42 are formed at a plurality of locations in each resin insulating layer 33. Further, the surface of the fifth resin insulating layer 33 is almost entirely covered with a solder resist 37.

図3に示されるように、配線基板10の主面12側は金属製リッド11で覆われている。また、図1〜図4に示されるように、前記配線基板10の前記主面12側には、主面側凹部50,51が形成されている。主面側凹部50は、配線基板10の主面12側において基板中央部となる領域に配置され、平面視略矩形状をなしている。一方、主面側凹部51は、配線基板10の主面12側において主面側凹部50よりも基板外周側となる領域に配置され、平面視略矩形状をなしている。また、主面側凹部50の底面上には、それぞれ平面略矩形状をなす複数のCPU接続用端子58が形成され、主面側凹部51の底面上には、それぞれ平面視略矩形状をなす複数のドライバIC接続用端子57が形成されている。各CPU接続用端子58及び各ドライバIC接続用端子57は、互いに電気的に接続されている。そして、配線基板10の主面12側において各CPU接続用端子58が属する領域(主面側凹部50の底面)や、配線基板10の主面12側において各ドライバIC接続用端子57が属する領域(主面側凹部51の底面)が、半導体集積回路素子搭載領域23となる。なお、主面側凹部50,51の底面は、それぞれ第1層の樹脂絶縁層33の表面の一部である。また、CPU接続用端子58及びドライバIC接続用端子57の表面上には、それぞれはんだボール45が配設されている。   As shown in FIG. 3, the main surface 12 side of the wiring board 10 is covered with a metal lid 11. 1 to 4, main surface side recesses 50 and 51 are formed on the main surface 12 side of the wiring substrate 10. The main surface side concave portion 50 is disposed in a region that becomes the central portion of the substrate on the main surface 12 side of the wiring substrate 10 and has a substantially rectangular shape in plan view. On the other hand, the main surface side recess 51 is disposed in a region closer to the outer periphery of the substrate than the main surface side recess 50 on the main surface 12 side of the wiring substrate 10 and has a substantially rectangular shape in plan view. In addition, a plurality of CPU connection terminals 58 each having a substantially rectangular shape are formed on the bottom surface of the main surface side recess 50, and each of the CPU connection terminals 58 having a substantially rectangular shape in plan view is formed on the bottom surface of the main surface side recess 51. A plurality of driver IC connection terminals 57 are formed. Each CPU connection terminal 58 and each driver IC connection terminal 57 are electrically connected to each other. A region to which each CPU connection terminal 58 belongs on the main surface 12 side of the wiring substrate 10 (a bottom surface of the main surface side recess 50), or a region to which each driver IC connection terminal 57 belongs on the main surface 12 side of the wiring substrate 10. The (bottom surface of the main surface side recess 51) becomes the semiconductor integrated circuit element mounting region 23. The bottom surfaces of the main surface side recesses 50 and 51 are part of the surface of the first resin insulation layer 33, respectively. Solder balls 45 are disposed on the surfaces of the CPU connection terminal 58 and the driver IC connection terminal 57, respectively.

図1,図3に示されるように、半導体集積回路素子搭載領域23に属するCPU接続用端子58の表面上に配設された各はんだボール45には、半導体集積回路素子であるICチップ21(CPU)が接合されている。MPUとしての機能を有するICチップ21は、縦10.0mm×横7.5mm×厚さ0.7mmの矩形平板状をなしている。ICチップ21の下面側表層には、図示しない回路素子が形成されている。また、ICチップ21の下面側には、複数の素子側端子(図示略)が格子状に設けられている。   As shown in FIGS. 1 and 3, each solder ball 45 disposed on the surface of the CPU connection terminal 58 belonging to the semiconductor integrated circuit element mounting region 23 is provided with an IC chip 21 (semiconductor integrated circuit element). CPU) is joined. The IC chip 21 having a function as an MPU has a rectangular flat plate shape of 10.0 mm long × 7.5 mm wide × 0.7 mm thick. Circuit elements (not shown) are formed on the lower surface layer of the IC chip 21. A plurality of element-side terminals (not shown) are provided in a grid pattern on the lower surface side of the IC chip 21.

図1〜図4に示されるように、半導体集積回路素子搭載領域23に属する前記ドライバIC接続用端子57の表面上に配設された各はんだボール45には、半導体集積回路素子であるドライバIC22が接合されている。本実施形態のドライバIC22は、縦3.5mm×横2.5mmの略矩形平板状をなしている。このドライバIC22の下面側表層には、図示しない回路素子が形成されている。また、ドライバIC22の有する複数の端子28は、各はんだボール45上にそれぞれ接合されている。   As shown in FIGS. 1 to 4, each solder ball 45 disposed on the surface of the driver IC connection terminal 57 belonging to the semiconductor integrated circuit element mounting region 23 is provided with a driver IC 22 which is a semiconductor integrated circuit element. Are joined. The driver IC 22 of the present embodiment has a substantially rectangular flat plate shape of 3.5 mm long × 2.5 mm wide. Circuit elements (not shown) are formed on the lower surface layer of the driver IC 22. Further, the plurality of terminals 28 of the driver IC 22 are joined to the solder balls 45, respectively.

図3,図4等に示されるように、第1層の樹脂絶縁層33の表面上であって、前記主面側凹部51の底面となる箇所には、それぞれ平面視略矩形状をなす複数の光素子接続用端子55(光素子実装部)が形成されている。また、各光素子接続用端子55の表面上には、それぞれはんだボール56(光素子実装部)が配設されている。   As shown in FIG. 3 and FIG. 4 and the like, a plurality of portions each having a substantially rectangular shape in plan view are formed on the surface of the first resin insulating layer 33 and on the bottom surface of the main surface side recess 51. The optical element connecting terminal 55 (optical element mounting portion) is formed. Solder balls 56 (optical element mounting portions) are disposed on the surface of each optical element connection terminal 55.

図1〜図4に示されるように、光素子接続用端子55の表面上に配設されたはんだボール56には、光素子(発光素子)の一種であるVCSEL24が、発光面を下方(前記光導波路81側)に向けた状態でフリップチップボンディングによって実装されている。本実施形態のVCSEL24は、縦3.0mm×横0.25mm×厚さ0.2mmの略矩形平板状をなしている。このVCSEL24は、同VCSEL24の長手方向に沿って一列に並べられた複数(ここでは12個)の発光部25を発光面内に有している。これらの発光部25は、配線基板10の主面12に対して直交する方向(即ち、図2〜図4において下方向)に、所定波長のレーザー光(光信号)を出射するようになっている。また、VCSEL24の有する複数の端子29は、各はんだボール56にそれぞれ接合されている。VCSEL24は、配線基板10を構成する光素子接続用端子55及び前記ドライバIC接続用端子57などを介して、前記ドライバIC22に電気的に接続されており、ドライバIC22によって駆動されるようになっている。   As shown in FIG. 1 to FIG. 4, the VCSEL 24, which is a kind of optical element (light emitting element), is disposed below the light emitting surface (described above) on the solder ball 56 disposed on the surface of the optical element connecting terminal 55. It is mounted by flip-chip bonding in a state directed toward the optical waveguide 81 side. The VCSEL 24 of this embodiment has a substantially rectangular flat plate shape of 3.0 mm long × 0.25 mm wide × 0.2 mm thick. The VCSEL 24 has a plurality of (here, 12) light emitting units 25 arranged in a line along the longitudinal direction of the VCSEL 24 in the light emitting surface. These light emitting portions 25 emit laser light (optical signals) having a predetermined wavelength in a direction orthogonal to the main surface 12 of the wiring board 10 (that is, in the downward direction in FIGS. 2 to 4). Yes. The plurality of terminals 29 included in the VCSEL 24 are joined to the solder balls 56, respectively. The VCSEL 24 is electrically connected to the driver IC 22 via the optical element connecting terminal 55 and the driver IC connecting terminal 57 constituting the wiring board 10, and is driven by the driver IC 22. Yes.

図4に示されるように、前記第2ビルドアップ層32は、上述した第1ビルドアップ層31と略同じ構造を有している。即ち、第2ビルドアップ層32は、熱硬化性樹脂(エポキシ樹脂)からなる5層の樹脂絶縁層34と、金属導体層42とを交互に積層した構造を有している。また、各樹脂絶縁層34における複数箇所には、金属導体層42などに接続される内層接続ビア導体47が形成されている。   As shown in FIG. 4, the second buildup layer 32 has substantially the same structure as the first buildup layer 31 described above. That is, the second buildup layer 32 has a structure in which five resin insulation layers 34 made of thermosetting resin (epoxy resin) and metal conductor layers 42 are alternately laminated. In addition, inner layer connection via conductors 47 connected to the metal conductor layer 42 and the like are formed at a plurality of locations in each resin insulating layer 34.

図2〜図4に示されるように、配線基板10の裏面13側には裏面側凹部52が形成され、裏面13側において裏面側凹部52が形成されていない箇所には突出部53が形成されている。裏面側凹部52の底面上における複数箇所には、はんだボール接合部であるBGA用パッド48が格子状に形成されている。即ち、BGA用パッド48は、配線基板10の裏面13側に位置している。また、突出部53は、配線基板10の裏面13側から前記光導波路付き配線基板61側に突出している。そして、BGA用パッド48よりも突出部53が、光導波路付き配線基板61側に突出した状態となっている。なお、裏面側凹部52の底面は、第1層の樹脂絶縁層34の表面の一部である。さらに、第1層の樹脂絶縁層34の下面は、ソルダーレジスト38によってほぼ全体的に覆われている。ソルダーレジスト38の所定箇所には、BGA用パッド48を露出させる開口部39が形成されている。また、BGA用パッド48の表面上には、光導波路付き配線基板61に対して電気的に接続可能な複数のはんだボール49が接合されている。そして、各はんだボール49が光導波路付き配線基板61の前記パッド67にはんだ付けされることにより、配線基板10が光導波路付き配線基板61上に搭載される。   As shown in FIGS. 2 to 4, a back surface side recess 52 is formed on the back surface 13 side of the wiring substrate 10, and a protrusion 53 is formed at a location where the back surface side recess 52 is not formed on the back surface 13 side. ing. BGA pads 48, which are solder ball joints, are formed in a lattice pattern at a plurality of locations on the bottom surface of the back-side recess 52. That is, the BGA pad 48 is located on the back surface 13 side of the wiring board 10. Further, the protruding portion 53 protrudes from the back surface 13 side of the wiring substrate 10 toward the wiring substrate 61 with an optical waveguide. And the protrusion part 53 is the state protruded to the wiring board 61 with an optical waveguide rather than the pad 48 for BGA. Note that the bottom surface of the back surface side recess 52 is a part of the surface of the first resin insulating layer 34. Further, the lower surface of the first resin insulating layer 34 is almost entirely covered with a solder resist 38. An opening 39 for exposing the BGA pad 48 is formed at a predetermined position of the solder resist 38. A plurality of solder balls 49 that can be electrically connected to the wiring substrate 61 with an optical waveguide are joined on the surface of the BGA pad 48. Each solder ball 49 is soldered to the pad 67 of the wiring substrate 61 with an optical waveguide, whereby the wiring substrate 10 is mounted on the wiring substrate 61 with an optical waveguide.

図2〜図4に示されるように、配線基板10には、複数の光導波構造部用孔70が形成されている。各光導波構造部用孔70の主面12側の開口部付近には、前記光素子接続用端子55が配置されている。各光導波構造部用孔70は断面円形状かつ等断面形状であって、配線基板10の主面12及び突出部53の先端面54(配線基板10の裏面13)を貫通している。本実施形態の場合、各光導波構造部用孔70の直径は、約0.05mmに設定されている。   As shown in FIGS. 2 to 4, the wiring substrate 10 has a plurality of optical waveguide structure holes 70. The optical element connection terminal 55 is disposed in the vicinity of the opening on the main surface 12 side of each optical waveguide structure hole 70. Each optical waveguide structure hole 70 has a circular cross section and an equal cross section, and penetrates the main surface 12 of the wiring substrate 10 and the front end surface 54 of the protrusion 53 (the back surface 13 of the wiring substrate 10). In the present embodiment, the diameter of each optical waveguide structure hole 70 is set to about 0.05 mm.

また、各光導波構造部用孔70内には、前記光電気混載パッケージ2が備える光導波構造部71がそれぞれ形成されている。各光導波構造部71は、コア72及びそれを取り囲むクラッド73を有している。なお、実質的にコア72は光信号が伝搬する光路となる。本実施形態の場合、コア72及びクラッド73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。クラッド73は、光導波構造部用孔70に液状のクラッド材を充填して固化させることにより形成されたものである。また、コア72は、クラッド73の一部を除去することによって形成されたコア用孔内に液状のコア材を充填して固化させることにより形成されたものである。光路となるコア72の本数は、前記VCSEL24の発光部25の数と同じく12であって、それらは直線的にかつ互いに平行に延びるように形成されている。   In each optical waveguide structure hole 70, an optical waveguide structure 71 provided in the opto-electric hybrid package 2 is formed. Each optical waveguide structure 71 has a core 72 and a clad 73 surrounding it. The core 72 substantially becomes an optical path through which the optical signal propagates. In the case of this embodiment, the core 72 and the clad 73 are formed of transparent polymer materials having different refractive indexes, specifically, PMMA (polymethyl methacrylate) having different refractive indexes. The clad 73 is formed by filling the optical waveguide structure hole 70 with a liquid clad material and solidifying it. The core 72 is formed by filling a liquid core material into a core hole formed by removing a part of the clad 73 and solidifying it. The number of cores 72 serving as an optical path is 12 as the number of the light emitting portions 25 of the VCSEL 24, and they are formed so as to extend linearly and in parallel to each other.

その結果、VCSEL24と光導波構造部71とが、平面方向において位置合わせされた状態で固定される。ここで、「平面方向において位置合わせされた状態」とは、光導波構造部71が各発光部25の直下にあり各コア72と各発光部25との光軸が合った状態をいう。   As a result, the VCSEL 24 and the optical waveguide structure 71 are fixed while being aligned in the planar direction. Here, the “aligned state in the plane direction” means a state in which the optical waveguide structure portion 71 is directly below each light emitting portion 25 and the optical axes of each core 72 and each light emitting portion 25 are aligned.

なお図2に示されるように、BGA用パッド48の表面から突出部53の先端面54(配線基板10の裏面13)との段差A1は、はんだボール49の最大径A2(直径)の半分以上であって、はんだボール49の最大径A2以下の大きさである。本実施形態では、はんだボール49の最大径A2が500μmに設定され、段差A1が475μmに設定されている。また、突出部53の先端面54と前記光導波路81の上面(光導波路付き配線基板61の上面62)との間に生じる空間A3(ギャップ)は、0μm以上200μm以下であることが好ましく、本実施形態では25μmとなっている。そして、光導波構造部71の裏面側端部(突出部53の先端面54)と光導波路81の前記コア83との間の距離(光伝送距離)は、200μm以下であることが好ましく、本実施形態では100μmに設定されている。   As shown in FIG. 2, the step A1 between the surface of the BGA pad 48 and the front end surface 54 of the protrusion 53 (the back surface 13 of the wiring board 10) is more than half of the maximum diameter A2 (diameter) of the solder ball 49. The solder ball 49 has a maximum diameter A2 or less. In the present embodiment, the maximum diameter A2 of the solder ball 49 is set to 500 μm, and the step A1 is set to 475 μm. The space A3 (gap) generated between the tip surface 54 of the protrusion 53 and the upper surface of the optical waveguide 81 (the upper surface 62 of the wiring substrate 61 with an optical waveguide) is preferably 0 μm or more and 200 μm or less. In the embodiment, it is 25 μm. The distance (light transmission distance) between the end portion on the back surface side of the optical waveguide structure 71 (tip surface 54 of the protruding portion 53) and the core 83 of the optical waveguide 81 is preferably 200 μm or less. In the embodiment, it is set to 100 μm.

なお、図1において右側及び下側にある光電気混載パッケージ3,4が備える配線基板10の主面12にも、主面側凹部51が形成されている。主面側凹部51の底面上には、複数のレシーバIC接続用端子(図示略)が形成され、各レシーバIC接続用端子の表面上には、それぞれはんだボール45が形成されている。各はんだボール45には、半導体集積回路素子であるレシーバIC26が接合されている。本実施形態のレシーバIC26は、縦3.5mm×横2.5mmの略矩形平板状をなしている。このレシーバIC26の下面側表層には、図示しない回路素子が形成されている。また、レシーバIC26の有する複数の端子(図示略)は、各はんだボール45上にそれぞれ接合されている。   In addition, the main surface side recessed part 51 is also formed in the main surface 12 of the wiring board 10 with which the opto-electric hybrid packages 3 and 4 on the right side and the lower side in FIG. A plurality of receiver IC connection terminals (not shown) are formed on the bottom surface of the main surface side recess 51, and solder balls 45 are formed on the surface of each receiver IC connection terminal. Each solder ball 45 is joined to a receiver IC 26 which is a semiconductor integrated circuit element. The receiver IC 26 of the present embodiment has a substantially rectangular flat plate shape of 3.5 mm long × 2.5 mm wide. Circuit elements (not shown) are formed on the lower surface layer of the receiver IC 26. A plurality of terminals (not shown) of the receiver IC 26 are joined to the solder balls 45, respectively.

また、光電気混載パッケージ3,4が備える配線基板10の主面12にも、複数の光素子接続用端子55が形成されている。各光素子接続用端子55の表面上には、光素子(受光素子)の一種であるフォトダイオード27が、受光面を下方(前記光導波路81側)に向けた状態で接合されている。本実施形態のフォトダイオード27は、縦3.0mm×横0.25mm×厚さ0.2mmの略矩形平板状をなしている。このフォトダイオード27は、同フォトダイオード27の長手方向に沿って一列に並べられた複数(ここでは12個)の受光部(図示略)を受光面内に有している。従って、これらの受光部は、光導波路81側からフォトダイオード27側に向かうレーザー光(光信号)を受けやすい構成となっている。なお、フォトダイオード27は、レシーバIC26に電気的に接続されており、レシーバIC26によって駆動されるようになっている。   A plurality of optical element connection terminals 55 are also formed on the main surface 12 of the wiring board 10 included in the opto-electric hybrid packages 3 and 4. On the surface of each optical element connection terminal 55, a photodiode 27, which is a kind of optical element (light receiving element), is bonded with the light receiving surface facing downward (on the optical waveguide 81 side). The photodiode 27 of the present embodiment has a substantially rectangular flat plate shape of 3.0 mm long × 0.25 mm wide × 0.2 mm thick. The photodiode 27 has a plurality of (here, 12) light receiving portions (not shown) arranged in a line along the longitudinal direction of the photodiode 27 in the light receiving surface. Therefore, these light receiving portions are configured to easily receive laser light (optical signal) from the optical waveguide 81 side toward the photodiode 27 side. Note that the photodiode 27 is electrically connected to the receiver IC 26 and is driven by the receiver IC 26.

このように構成された光電気混載モジュール1の一般的な動作について簡単に述べる。   A general operation of the opto-electric hybrid module 1 configured as described above will be briefly described.

VCSEL24及びフォトダイオード27は、光導波路付き配線基板61の金属導体層65や配線基板10の金属導体層42などを介した電力供給により、動作可能な状態となる。配線基板10上のドライバIC22からVCSEL24に電気信号が出力されると、VCSEL24は入力した電気信号を光信号(レーザー光)に変換した後、その光信号をコア83の一端(図2では右端)にある光路変換用ミラーに向けて、発光部25から出射する。発光部25から出射したレーザー光は、光導波構造部71のコア72内を進行した後、光導波路81の上面側から入射して、コア83の光路変換用ミラーに入射する。光路変換用ミラーに入射したレーザー光は、そこで進行方向を90°変更し、コア83を通過して、コア83の他端側(図2では左端側)にある光路変換用ミラーに入射する。そして、他端側にある光路変換用ミラーに入射したレーザー光は、そこで進行方向を90°変更し、光導波路81の上面側から出射する。さらに、レーザー光は、光導波構造部71のコア72内を進行した後、フォトダイオード27の受光部に入射する。フォトダイオード27は、受光したレーザー光を電気信号に変換し、変換した電気信号をレシーバIC26に出力する。   The VCSEL 24 and the photodiode 27 become operable by supplying power through the metal conductor layer 65 of the wiring substrate 61 with an optical waveguide, the metal conductor layer 42 of the wiring substrate 10, or the like. When an electrical signal is output from the driver IC 22 on the wiring board 10 to the VCSEL 24, the VCSEL 24 converts the input electrical signal into an optical signal (laser light), and then converts the optical signal to one end of the core 83 (right end in FIG. 2). The light is emitted from the light emitting unit 25 toward the optical path changing mirror located at (3). The laser light emitted from the light emitting unit 25 travels through the core 72 of the optical waveguide structure 71, enters from the upper surface side of the optical waveguide 81, and enters the optical path changing mirror of the core 83. The laser light incident on the optical path conversion mirror changes its traveling direction by 90 °, passes through the core 83, and enters the optical path conversion mirror on the other end side (the left end side in FIG. 2) of the core 83. Then, the laser light incident on the optical path conversion mirror on the other end side changes its traveling direction by 90 ° and is emitted from the upper surface side of the optical waveguide 81. Further, the laser light travels through the core 72 of the optical waveguide structure 71 and then enters the light receiving portion of the photodiode 27. The photodiode 27 converts the received laser light into an electrical signal and outputs the converted electrical signal to the receiver IC 26.

次に、上記構成の光電気混載モジュール1の製造方法を説明する。   Next, a manufacturing method of the opto-electric hybrid module 1 having the above configuration will be described.

まず、配線基板10を従来周知の手法により作製し、あらかじめ準備しておく。配線基板10は以下のように作製される。まず、縦50mm×横50mm×厚さ0.6mmの基材の両面に銅箔が貼付された銅張積層板(図示略)を準備する。そして、YAGレーザーまたは炭酸ガスレーザーを用いてレーザー孔あけ加工を行い、銅張積層板を貫通する貫通孔を所定位置にあらかじめ形成しておく。次に、従来公知の手法に従って無電解銅めっき及び電解銅めっきを行うことでスルーホール導体17を形成した後、そのスルーホール導体17内に閉塞体18を充填形成する。さらに、銅めっきを行って蓋状導体19を形成し、さらに銅張積層板の両面の銅箔のエッチングを行って配線パターン20をパターニングする。具体的には、無電解銅めっきの後、露光及び現像を行って所定パターンのめっきレジストを形成する。この状態で無電解銅めっき層を共通電極として電解銅めっきを施した後、まずレジストを溶解除去して、さらに不要な無電解銅めっき層をエッチングで除去する。その結果、コア基板14を得る。   First, the wiring board 10 is prepared by a conventionally known method and prepared in advance. The wiring board 10 is manufactured as follows. First, a copper clad laminate (not shown) in which a copper foil is pasted on both sides of a base 50 mm long × 50 mm wide × 0.6 mm thick is prepared. Then, laser drilling is performed using a YAG laser or a carbon dioxide gas laser, and a through hole penetrating the copper-clad laminate is formed in advance at a predetermined position. Next, after the through-hole conductor 17 is formed by performing electroless copper plating and electrolytic copper plating according to a conventionally known method, the closing body 18 is filled in the through-hole conductor 17. Further, copper plating is performed to form the lid-like conductor 19, and the copper foil on both sides of the copper-clad laminate is further etched to pattern the wiring pattern 20. Specifically, after electroless copper plating, exposure and development are performed to form a predetermined pattern of plating resist. In this state, after electrolytic copper plating is performed using the electroless copper plating layer as a common electrode, first, the resist is dissolved and removed, and further unnecessary electroless copper plating layer is removed by etching. As a result, the core substrate 14 is obtained.

次に、コア基板14のコア主面15及びコア裏面16に感光性エポキシ樹脂を被着し、露光及び現像を行うことにより、内層接続ビア導体43,47が形成されるべき位置に盲孔を有する第1層の樹脂絶縁層33,34を形成する。さらに、従来公知の手法(例えばセミアディティブ法)に従って電解銅めっきを行い、前記盲孔の内部に内層接続ビア導体43,47を形成するとともに、樹脂絶縁層33,34上に金属導体層42を形成する。   Next, a photosensitive epoxy resin is applied to the core main surface 15 and the core back surface 16 of the core substrate 14, and exposure and development are performed, so that blind holes are formed at positions where the inner layer connection via conductors 43 and 47 are to be formed. The first resin insulation layers 33 and 34 are formed. Further, electrolytic copper plating is performed according to a conventionally known method (for example, semi-additive method) to form inner layer connection via conductors 43 and 47 inside the blind holes, and a metal conductor layer 42 is formed on the resin insulating layers 33 and 34. Form.

次に、第1層の樹脂絶縁層33,34上に感光性エポキシ樹脂を被着し、露光及び現像を行うことにより、内層接続ビア導体43,47が形成されるべき位置に盲孔を有する第2層の樹脂絶縁層33,34を形成する。次に、従来公知の手法に従って電解銅めっきを行い、前記盲孔の内部に内層接続ビア導体43,47を形成するとともに、第2層の樹脂絶縁層33,34上に金属導体層42を形成する。   Next, a photosensitive epoxy resin is deposited on the first resin insulation layers 33 and 34, and exposure and development are performed, whereby blind holes are formed at positions where the inner layer connection via conductors 43 and 47 are to be formed. Second resin insulation layers 33 and 34 are formed. Next, electrolytic copper plating is performed according to a conventionally known method to form inner layer connection via conductors 43 and 47 inside the blind holes, and a metal conductor layer 42 is formed on the second resin insulation layers 33 and 34. To do.

さらに、第2層の樹脂絶縁層33,34上に感光性エポキシ樹脂を被着し、露光及び現像を行うことにより、内層接続ビア導体43,47が形成されるべき位置に盲孔を有する第3層の樹脂絶縁層33,34を形成する。次に、従来公知の手法に従って電解銅めっきを行い、前記盲孔の内部に内層接続ビア導体43,47を形成するとともに、第3層の樹脂絶縁層33,34上に金属導体層42を形成する。   Further, a photosensitive epoxy resin is deposited on the second resin insulation layers 33 and 34, and exposure and development are performed, whereby blind holes are formed at positions where the inner layer connection via conductors 43 and 47 are to be formed. Three resin insulation layers 33 and 34 are formed. Next, electrolytic copper plating is performed in accordance with a conventionally known method to form inner layer connection via conductors 43 and 47 inside the blind holes and to form a metal conductor layer 42 on the third resin insulation layers 33 and 34. To do.

次に、第3層の樹脂絶縁層33,34上に感光性エポキシ樹脂を被着し、露光及び現像を行うことにより、内層接続ビア導体43,47が形成されるべき位置に盲孔を有する第4層の樹脂絶縁層33,34を形成する。次に、従来公知の手法に従って電解銅めっきを行い、前記盲孔の内部に内層接続ビア導体43,47を形成するとともに、第4層の樹脂絶縁層33,34上に金属導体層42を形成する。   Next, a photosensitive epoxy resin is applied onto the third resin insulation layers 33 and 34, and exposure and development are performed, so that blind holes are formed at positions where the inner layer connection via conductors 43 and 47 are to be formed. Fourth resin insulation layers 33 and 34 are formed. Next, electrolytic copper plating is performed according to a conventionally known method to form inner layer connection via conductors 43 and 47 inside the blind holes, and a metal conductor layer 42 is formed on the fourth resin insulation layers 33 and 34. To do.

さらに、第4層の樹脂絶縁層33,34上に感光性エポキシ樹脂を被着し、露光及び現像を行うことにより、内層接続ビア導体43,47が形成されるべき位置に盲孔を有する第5層の樹脂絶縁層33,34を形成する。次に、従来公知の手法に従って電解銅めっきを行い、前記盲孔の内部に内層接続ビア導体43,47を形成する。この時点で、第1ビルドアップ層31及び第2ビルドアップ層32が完成する(図5参照)。   Furthermore, a photosensitive epoxy resin is deposited on the resin insulation layers 33 and 34 of the fourth layer, and exposure and development are performed, whereby blind holes are formed at positions where the inner layer connection via conductors 43 and 47 are to be formed. Five resin insulation layers 33 and 34 are formed. Next, electrolytic copper plating is performed in accordance with a conventionally known technique to form inner layer connection via conductors 43 and 47 inside the blind hole. At this point, the first buildup layer 31 and the second buildup layer 32 are completed (see FIG. 5).

次に、第1ビルドアップ層31を構成する第2層〜第5層の樹脂絶縁層33に対してルータ91を用いたミリング加工を行い、主面側凹部50,51を形成する(図6参照)。同様に、第2ビルドアップ層32を構成する第2層〜第5層の樹脂絶縁層34に対してルータ91を用いたミリング加工を行い、裏面側凹部52を形成する。さらに、主面側凹部50の底面上にCPU接続用端子58を形成するとともに、主面側凹部51の底面上にドライバIC接続用端子57(またはレシーバIC接続用端子)及び光素子接続用端子55を形成する(図7参照)。同様に、裏面側凹部52の底面上にBGA用パッド48を形成する。   Next, milling using the router 91 is performed on the second to fifth resin insulation layers 33 constituting the first buildup layer 31 to form the main surface side recesses 50 and 51 (FIG. 6). reference). Similarly, milling processing using the router 91 is performed on the second to fifth resin insulating layers 34 constituting the second buildup layer 32 to form the back surface side recess 52. Further, a CPU connection terminal 58 is formed on the bottom surface of the main surface side recess 50, and a driver IC connection terminal 57 (or receiver IC connection terminal) and an optical element connection terminal are formed on the bottom surface of the main surface side recess 51. 55 is formed (see FIG. 7). Similarly, a BGA pad 48 is formed on the bottom surface of the back surface side recess 52.

この後、第5層の樹脂絶縁層33上にソルダーレジスト37を形成するとともに、第1層の樹脂絶縁層34上にソルダーレジスト38を形成する。次に、所定のマスクを配置した状態で露光及び現像を行い、ソルダーレジスト38に開口部39をパターニングする。以上の結果、両面にビルドアップ層31,32を備える所望の配線基板10が完成する。   Thereafter, a solder resist 37 is formed on the fifth resin insulating layer 33 and a solder resist 38 is formed on the first resin insulating layer 34. Next, exposure and development are performed with a predetermined mask placed, and the opening 39 is patterned in the solder resist 38. As a result, the desired wiring board 10 having the build-up layers 31 and 32 on both sides is completed.

次に、配線基板10に対して精密ドリル111を用いた精密穴明け加工を行うことにより、配線基板10に光導波構造部用孔70を形成する(図8参照)。さらに、周知の手法により仕上げ加工を行って、光導波構造部用孔70の穴径を0.05mm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±0.003mmである。   Next, the hole 70 for optical waveguide structures is formed in the wiring board 10 by performing the precision drilling process using the precision drill 111 with respect to the wiring board 10 (refer FIG. 8). Further, finishing is performed by a well-known method to finely adjust the hole diameter of the optical waveguide structure hole 70 to 0.05 mm. Specifically, the accuracy required for processing at this time is ± 0.003 mm.

次に、光導波構造部用孔70内に、光導波構造部71におけるクラッド73と、光導波構造部71におけるコア72とを形成する(図9参照)。本実施形態では、光導波構造部用孔70内に液状のクラッド材を充填して固化させることにより、クラッド73を形成する。そして、精密ドリルを用いた精密ドリル加工を行ってクラッド73の一部を除去することにより、主面12及び裏面13を貫通するコア用孔を形成する。なお、YAGレーザーまたは炭酸ガスレーザーを用いたレーザー加工を行ってクラッド73の一部を除去することにより、コア用孔を形成してもよい。次に、コア用孔内に液状のコア材を充填して固化させることにより、コア72を形成する。その結果、光導波構造部71が形成される。   Next, a clad 73 in the optical waveguide structure 71 and a core 72 in the optical waveguide structure 71 are formed in the optical waveguide structure hole 70 (see FIG. 9). In the present embodiment, the clad 73 is formed by filling a liquid clad material into the optical waveguide structure hole 70 and solidifying it. A core hole penetrating the main surface 12 and the back surface 13 is formed by removing a part of the clad 73 by performing a precision drill using a precision drill. The core hole may be formed by removing a part of the clad 73 by performing laser processing using a YAG laser or a carbon dioxide gas laser. Next, the core 72 is formed by filling the core hole with a liquid core material and solidifying it. As a result, the optical waveguide structure 71 is formed.

なお上記の方法を採用すると、クラッド73を精密ドリル加工した場合に、コア用孔の内壁面に荒れが生じる可能性がある。そこで、精密穴明け加工された光導波構造部用孔70に次の方法を用いて光導波構造部71を形成してもよい。具体的に言うと、まず、液状のクラッド材を光導波構造部用孔70の内壁面に塗布して固化させることにより、コア用孔を有するクラッド73を形成する。次に、コア用穴内に液状のコア材を印刷充填して固化させることにより、コア72を形成する。この方法によれば、コア用孔の内壁面が平滑化され、しかもコア用孔の内壁面を反射面とすることができるため、内壁面の荒れや反射率の低下を起因とする光信号の損失、劣化を低減できる。   If the above method is adopted, when the clad 73 is precision drilled, the inner wall surface of the core hole may be roughened. Therefore, the optical waveguide structure 71 may be formed in the optical waveguide structure hole 70 subjected to precision drilling using the following method. Specifically, first, a clad 73 having a core hole is formed by applying a liquid clad material to the inner wall surface of the optical waveguide structure hole 70 and solidifying it. Next, the core 72 is formed by printing and filling a liquid core material into the core hole to be solidified. According to this method, the inner wall surface of the core hole can be smoothed, and the inner wall surface of the core hole can be used as a reflecting surface. Loss and deterioration can be reduced.

また、光導波路付き配線基板61を構成する基板本体69を従来公知の手法により作製し、準備しておく。その具体例を挙げると、銅張積層板を出発材料として銅箔のエッチングや無電解銅めっき等を行い、金属導体層65及びスルーホール部66を有する樹脂絶縁層64を形成する。次に、樹脂絶縁層64の表層にさらに樹脂絶縁層64を積層形成し、最上層の樹脂絶縁層64の上面62にパッド67や取付凹部68を形成する。また、従来公知の手法に従って、取付凹部68の底面にクラッド84及びコア83を順次積層形成し、光導波路81を形成する。   Also, a substrate body 69 constituting the optical waveguide-equipped wiring substrate 61 is prepared and prepared by a conventionally known method. As a specific example, a copper-clad laminate is used as a starting material, and copper foil etching, electroless copper plating, or the like is performed to form a resin insulating layer 64 having a metal conductor layer 65 and a through-hole portion 66. Next, a resin insulating layer 64 is further laminated on the surface layer of the resin insulating layer 64, and pads 67 and mounting recesses 68 are formed on the upper surface 62 of the uppermost resin insulating layer 64. Further, according to a conventionally known method, the clad 84 and the core 83 are sequentially laminated on the bottom surface of the mounting recess 68 to form the optical waveguide 81.

さらに、完成した配線基板10において、前記CPU接続用端子58上、及び、前記ドライバIC接続用端子57上(またはレシーバIC接続用端子上)にはんだボール45を形成するとともに、前記BGA用パッド48上にはんだボール49を形成する(図10参照)。詳述すると、CPU接続用端子58及びドライバIC接続用端子57(またはレシーバIC接続用端子)にはんだペーストを塗布してリフローすることにより、はんだボール45を形成するとともに、BGA用パッド48にはんだペーストを塗布してリフローすることにより、はんだボール49を形成する。   Further, in the completed wiring board 10, solder balls 45 are formed on the CPU connection terminal 58 and the driver IC connection terminal 57 (or on the receiver IC connection terminal), and the BGA pad 48. Solder balls 49 are formed thereon (see FIG. 10). More specifically, solder balls 45 are formed by applying a solder paste to the CPU connection terminals 58 and the driver IC connection terminals 57 (or receiver IC connection terminals) and reflowing, and solder is applied to the BGA pads 48. Solder balls 49 are formed by applying paste and reflowing.

次に、この配線基板10の半導体集積回路素子搭載領域23にICチップ21を搭載する。このとき、CPU接続用端子58と、ICチップ21の素子側端子とを位置合わせしてリフローを行う。これにより、CPU接続用端子58及び素子側端子同士が接合され、配線基板10とICチップ21とが電気的に接続される。   Next, the IC chip 21 is mounted on the semiconductor integrated circuit element mounting region 23 of the wiring board 10. At this time, reflow is performed by aligning the CPU connection terminal 58 and the element side terminal of the IC chip 21. As a result, the CPU connection terminal 58 and the element side terminal are joined together, and the wiring board 10 and the IC chip 21 are electrically connected.

さらに、図1において中央にある光電気混載パッケージ2において、配線基板10の主面12側にドライバIC22及びVCSEL24を実装する(図10参照)。また、図1において右側及び下側にある光電気混載パッケージ3,4において、配線基板10の主面12側にレシーバIC26及びフォトダイオード27を実装する。詳述すると、ドライバIC22をはんだボール45に押し付けた状態でリフローを行い、ドライバIC22の端子28をはんだボール45にはんだ付けする。一方、レシーバIC26も、ドライバIC22と同様の工程を経て、配線基板10の主面12側に実装される。また、VCSEL24をはんだボール56に押し付けた状態でリフローを行い、VCSEL24の端子29をはんだボール56にはんだ付けする。このとき、はんだボール56をリフローする際のセルフアライメント作用により、VCSEL24の発光部25(またはフォトダイオード27の受光部)と光導波構造部71のコア72との光軸合わせが行われる。一方、フォトダイオード27も、VCSEL24と同様の工程を経て、配線基板10の主面12側に実装される。その結果、所望の光素子付き光電気混載パッケージ2,3,4が完成する。   Further, in the opto-electric hybrid package 2 at the center in FIG. 1, the driver IC 22 and the VCSEL 24 are mounted on the main surface 12 side of the wiring board 10 (see FIG. 10). Further, in the opto-electric hybrid packages 3 and 4 on the right side and the lower side in FIG. 1, the receiver IC 26 and the photodiode 27 are mounted on the main surface 12 side of the wiring board 10. More specifically, reflow is performed with the driver IC 22 pressed against the solder ball 45, and the terminal 28 of the driver IC 22 is soldered to the solder ball 45. On the other hand, the receiver IC 26 is also mounted on the main surface 12 side of the wiring board 10 through the same process as the driver IC 22. Further, reflow is performed in a state where the VCSEL 24 is pressed against the solder ball 56, and the terminals 29 of the VCSEL 24 are soldered to the solder ball 56. At this time, the optical axis alignment between the light emitting part 25 of the VCSEL 24 (or the light receiving part of the photodiode 27) and the core 72 of the optical waveguide structure 71 is performed by the self-alignment action when the solder balls 56 are reflowed. On the other hand, the photodiode 27 is also mounted on the main surface 12 side of the wiring substrate 10 through the same process as the VCSEL 24. As a result, desired opto-electric hybrid packages with optical elements 2, 3, and 4 are completed.

また、光電気混載パッケージ2,3,4のはんだボール49を光導波路付き配線基板61の上面62に密着させた状態で、各はんだボール49のリフローを行う。このとき、はんだボール49をリフローする際のセルフアライメント作用により、光導波構造部71のコア72と光導波路81のコア83との光軸合わせが行われる。これにより、はんだボール49と光導波路付き配線基板61のパッド67とが接合され、光電気混載パッケージ2,3,4が光導波路付き配線基板61にはんだ付けされる。以上のようにして、図1に示す本実施形態の光電気混載モジュール1が完成する。   In addition, the solder balls 49 of the opto-electric hybrid packages 2, 3 and 4 are reflowed in a state where the solder balls 49 are in close contact with the upper surface 62 of the wiring substrate 61 with an optical waveguide. At this time, the optical axis alignment between the core 72 of the optical waveguide structure 71 and the core 83 of the optical waveguide 81 is performed by a self-alignment action when the solder balls 49 are reflowed. As a result, the solder balls 49 and the pads 67 of the wiring board 61 with the optical waveguide are joined, and the opto-electric hybrid packages 2, 3 and 4 are soldered to the wiring board 61 with the optical waveguide. As described above, the opto-electric hybrid module 1 of this embodiment shown in FIG. 1 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)本実施形態の光電気混載モジュール1によれば、BGA用パッド48の表面から突出部53の先端面54との段差A1が、BGA用パッド48上に接合されたはんだボール49の最大径A2の半分以上の大きさである。このため、光電気混載パッケージ2,3,4を光導波路付き配線基板61に搭載した際に、先端面54と光導波路81との間に生じる空間A3が小さくなる。これに伴い、光導波構造部71と光導波路81とをつなぐ光路が短くなるため、光信号が空間A3を伝搬する際において光信号の損失、劣化を確実に低減することができる。特に、光導波構造部71が多く存在する場合、即ち光素子が多く存在する場合に本実施形態の構造を採用すれば、光素子につながっている光路をそれぞれ短くすることができるため、光信号の損失、劣化がより効果的に低減される。   (1) According to the opto-electric hybrid module 1 of the present embodiment, the step A1 between the surface of the BGA pad 48 and the tip surface 54 of the projecting portion 53 is the maximum of the solder ball 49 joined on the BGA pad 48. The size is more than half of the diameter A2. For this reason, when the opto-electric hybrid packages 2, 3, and 4 are mounted on the wiring substrate 61 with the optical waveguide, the space A3 generated between the tip surface 54 and the optical waveguide 81 is reduced. Accordingly, the optical path connecting the optical waveguide structure 71 and the optical waveguide 81 is shortened, so that loss and degradation of the optical signal can be reliably reduced when the optical signal propagates through the space A3. In particular, when the structure of this embodiment is employed when there are many optical waveguide structures 71, that is, when there are many optical elements, the optical paths connected to the optical elements can be shortened. Loss and deterioration are more effectively reduced.

(2)本実施形態では、上記の空間A3を小さくして光信号の損失、劣化を低減している。よって、光信号の損失、劣化を低減するために、VCSEL24の発光部25から光導波路81のコア83に向けてレーザー光を通過させるためのレンズや、コア83からフォトダイオード27の受光部に向けてレーザー光を通過させるためのレンズを、突出部53の先端面54に設けたりしなくても済む。ゆえに、光電気混載パッケージ2,3,4の部品点数が少なくなり、製造時の工数も少なくなるため、光電気混載モジュール1の製造コスト増を回避することができる。   (2) In this embodiment, the space A3 is reduced to reduce the loss and deterioration of the optical signal. Therefore, in order to reduce the loss and deterioration of the optical signal, a lens for allowing laser light to pass from the light emitting portion 25 of the VCSEL 24 toward the core 83 of the optical waveguide 81, or from the core 83 toward the light receiving portion of the photodiode 27. Thus, it is not necessary to provide a lens for allowing the laser beam to pass through on the front end surface 54 of the protruding portion 53. Therefore, the number of parts of the opto-electric hybrid package 2, 3, 4 is reduced, and the number of man-hours at the time of manufacture is reduced.

(3)本実施形態のVCSEL24は、発光部25から配線基板10の主面12に対して直交する方向(即ち、図2〜図4において下方向)に、光信号を出射するように構成され、配線基板10の主面12に搭載されている。また、本実施形態のフォトダイオード27は、受光部が光導波路81側からフォトダイオード27側に向かう光信号を受けやすい構成となっており、同じく配線基板10の主面12に搭載されている。よって、VCSEL24及びフォトダイオード27を、従来のフリップチップボンディング等の手法で実装することができるため、光電気混載モジュール1を低コストで製造できる。   (3) The VCSEL 24 of the present embodiment is configured to emit an optical signal in a direction orthogonal to the main surface 12 of the wiring board 10 from the light emitting unit 25 (that is, downward in FIGS. 2 to 4). The main surface 12 of the wiring board 10 is mounted. In addition, the photodiode 27 of the present embodiment has a configuration in which the light receiving portion easily receives an optical signal from the optical waveguide 81 side toward the photodiode 27 side, and is similarly mounted on the main surface 12 of the wiring board 10. Therefore, since the VCSEL 24 and the photodiode 27 can be mounted by a conventional technique such as flip chip bonding, the opto-electric hybrid module 1 can be manufactured at low cost.

(4)例えば、光導波構造部71が外部に露出していると、光が散乱しやすいため、光信号の品質が劣化してしまう。一方、本実施形態の光導波構造部71は、配線基板10を貫通する光導波構造部用孔70内に形成されている。これにより、光信号は、少なくとも一部が光導波構造部用孔70の内壁面で反射しながら光導波構造部71内を伝搬するため、損失や散乱なく伝送される。ゆえに、光信号の品質劣化を防止することができる。
[第2実施形態]
(4) For example, if the optical waveguide structure 71 is exposed to the outside, the light is likely to be scattered, so that the quality of the optical signal is deteriorated. On the other hand, the optical waveguide structure 71 of this embodiment is formed in the optical waveguide structure hole 70 penetrating the wiring substrate 10. As a result, the optical signal propagates through the optical waveguide structure 71 while being reflected by the inner wall surface of the optical waveguide structure hole 70, so that the optical signal is transmitted without loss or scattering. Therefore, it is possible to prevent the quality deterioration of the optical signal.
[Second Embodiment]

以下、本発明を具体化した第2実施形態の光電気混載モジュール1を図11,図12に基づき詳細に説明する。ここでは前記第1実施形態と相違する点を中心に説明し、共通する点については同じ部材番号を付すのみとする。   Hereinafter, the opto-electric hybrid module 1 according to the second embodiment embodying the present invention will be described in detail with reference to FIGS. Here, the points different from those of the first embodiment will be mainly described, and common points will be simply denoted by the same member numbers.

図12に示されるように、本実施形態の光電気混載モジュール1は、配線基板の構造が上記第1実施形態とは異なる。本実施形態の配線基板100は、複数のセラミック層101を一括積層することにより構成されたセラミック多層配線基板である。各セラミック層101は、上面102及び下面103を有している。上面102には、基板平面方向に延びる上面側配線層104が形成され、下面103には、同じく基板平面方向に延びる下面側配線層105が形成されている。セラミック層101は、アルミナを主成分とするグリーンシート107(図11参照)を焼成したセラミック焼結体を主体としており、上面側配線層104及び下面側配線層105は、タングステンによって形成されている。また、セラミック層101には、上面102及び下面103を貫通する複数のビア導体106が設けられている。各ビア導体106の上端面は上面側配線層104に電気的に接続されうるようになっており、各ビア導体106の下端面は下面側配線層105に電気的に接続されうるようになっている。   As shown in FIG. 12, the opto-electric hybrid module 1 of the present embodiment is different from the first embodiment in the structure of the wiring board. The wiring substrate 100 of this embodiment is a ceramic multilayer wiring substrate configured by laminating a plurality of ceramic layers 101 at once. Each ceramic layer 101 has an upper surface 102 and a lower surface 103. An upper surface side wiring layer 104 that extends in the substrate plane direction is formed on the upper surface 102, and a lower surface side wiring layer 105 that also extends in the substrate plane direction is formed on the lower surface 103. The ceramic layer 101 is mainly composed of a ceramic sintered body obtained by firing a green sheet 107 (see FIG. 11) mainly composed of alumina, and the upper surface side wiring layer 104 and the lower surface side wiring layer 105 are formed of tungsten. . The ceramic layer 101 is provided with a plurality of via conductors 106 that penetrate the upper surface 102 and the lower surface 103. The upper end surface of each via conductor 106 can be electrically connected to the upper surface side wiring layer 104, and the lower end surface of each via conductor 106 can be electrically connected to the lower surface side wiring layer 105. Yes.

次に、上記の配線基板100を製造する手順について説明する。   Next, a procedure for manufacturing the wiring board 100 will be described.

まず、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い、所定厚みのグリーンシート107(セラミック未焼結体)を複数層分形成する。次に、各グリーンシート107における所定部分にパンチ加工を施し、光導波構造部用孔70となる透孔74と、ビア導体106用のビア用孔とをそれぞれ形成する。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低コストで行うことができる。この後、ビア用孔に金属ペースト108を充填するとともに、グリーンシート107の表面に金属ペースト109を印刷する。   First, a raw material slurry is prepared by uniformly mixing and kneading alumina powder, an organic binder solvent, a plasticizer, and the like, and using this raw material slurry, a sheet is formed by a doctor blade device, and a green sheet 107 (ceramic) having a predetermined thickness is formed. A green body) is formed for a plurality of layers. Next, a predetermined portion of each green sheet 107 is punched to form a through hole 74 to be an optical waveguide structure hole 70 and a via hole for the via conductor 106. Since it is still unsintered at this stage, drilling can be performed relatively easily and at low cost. Thereafter, the via paste is filled with the metal paste 108 and the metal paste 109 is printed on the surface of the green sheet 107.

次に、複数枚のグリーンシート107を積層して配置し、プレス装置を用いてそれらを圧着、一体化することにより、光導波構造部用孔70を有するセラミック積層体を作製する。このとき、セラミック積層体において突出部53となる部分も同時に作製される。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(1650℃〜1950℃)にて焼成工程を行う。これにより、セラミック積層体を焼結させて配線基板100(図12参照)とする。この時点でセラミックは硬質化しかつ収縮する。また、ビア用孔に充填された金属ペースト108がビア導体106となり、グリーンシート107の表面に印刷された金属ペースト109が上面側配線層104及び下面側配線層105となる。   Next, a plurality of green sheets 107 are stacked and arranged, and are pressed and integrated using a press device, thereby producing a ceramic laminate having the optical waveguide structure hole 70. At this time, the part which becomes the protrusion part 53 in a ceramic laminated body is also produced simultaneously. Next, after performing a drying process, a degreasing process, etc. according to a well-known method, a baking process is further performed at the heating temperature (1650 degreeC-1950 degreeC) which an alumina can sinter. Thereby, the ceramic laminate is sintered to form the wiring substrate 100 (see FIG. 12). At this point, the ceramic hardens and shrinks. Also, the metal paste 108 filled in the via hole becomes the via conductor 106, and the metal paste 109 printed on the surface of the green sheet 107 becomes the upper surface side wiring layer 104 and the lower surface side wiring layer 105.

従って、本実施形態によれば、光電気混載パッケージ2,3,4を構成する配線基板100がセラミック多層配線基板となっている。このセラミック多層配線基板は樹脂基板などの他の配線基板と比較して熱伝導性が高いため、配線基板100が熱膨張によって変形しにくくなる。よって、熱膨張に起因した光導波構造部71と光導波路81との間の位置ずれを防止できる。また、配線基板100からは発生した熱が効率良く放散されるため、放熱性の悪化に起因する発光波長のズレが回避され、動作安定性・信頼性に優れた配線基板100を実現することができる。
[第3実施形態]
Therefore, according to the present embodiment, the wiring board 100 constituting the opto-electric hybrid package 2, 3, 4 is a ceramic multilayer wiring board. Since this ceramic multilayer wiring board has higher thermal conductivity than other wiring boards such as a resin board, the wiring board 100 is hardly deformed by thermal expansion. Therefore, it is possible to prevent a positional shift between the optical waveguide structure 71 and the optical waveguide 81 due to thermal expansion. Further, since the generated heat is efficiently dissipated from the wiring substrate 100, it is possible to avoid the shift of the emission wavelength due to the deterioration of the heat dissipation property, and to realize the wiring substrate 100 excellent in operational stability and reliability. it can.
[Third Embodiment]

以下、本発明を具体化した第3実施形態の光電気混載モジュール1を図13〜図15に基づき詳細に説明する。ここでは前記第1実施形態と相違する点を中心に説明し、共通する点については同じ部材番号を付すのみとする。   Hereinafter, the opto-electric hybrid module 1 according to the third embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. Here, the points different from those of the first embodiment will be mainly described, and common points will be simply denoted by the same member numbers.

図15に示されるように、本実施形態の光電気混載モジュール1は、配線基板の構造が上記第1実施形態とは異なる。本実施形態の配線基板110は、2層の樹脂絶縁層111からなる積層体(図13参照)を成形することにより構成されている。樹脂絶縁層111は、上面112及び下面113を有している。上面112には、基板平面方向に延びる上面側配線層114が形成され、下面113には、同じく基板平面方向に延びる下面側配線層115が形成されている。また、樹脂絶縁層111には、上面112及び下面113を貫通する複数のビア導体116が設けられている。各ビア導体116の上端面は上面側配線層114に電気的に接続されうるようになっており、各ビア導体116の下端面は下面側配線層115に電気的に接続されうるようになっている。   As shown in FIG. 15, the opto-electric hybrid module 1 of the present embodiment is different from the first embodiment in the structure of the wiring board. The wiring board 110 of the present embodiment is configured by molding a laminate (see FIG. 13) made of two resin insulating layers 111. The resin insulating layer 111 has an upper surface 112 and a lower surface 113. An upper surface side wiring layer 114 that extends in the substrate plane direction is formed on the upper surface 112, and a lower surface side wiring layer 115 that also extends in the substrate plane direction is formed on the lower surface 113. The resin insulating layer 111 is provided with a plurality of via conductors 116 that penetrate the upper surface 112 and the lower surface 113. The upper end surface of each via conductor 116 can be electrically connected to the upper surface side wiring layer 114, and the lower end surface of each via conductor 116 can be electrically connected to the lower surface side wiring layer 115. Yes.

次に、上記の配線基板110を製造する手順について説明する。   Next, a procedure for manufacturing the wiring board 110 will be described.

まず、図13に示される積層体を作製する。次に、平板状の下治具117上に積層体を載置した後、下治具117及び積層体の上に平板状の上治具118を載置する(図14参照)。これにより、積層体は、下治具117及び上治具118によって挟持された状態となる。さらに、20Torr(≒2666Pa)以下の真空下で260℃以上の温度となるように加熱を行いながら厚さ方向(接合方向)に押圧力(4MPa)を加える(真空熱プレス)。これに伴い、積層体が積層方向に沿って押圧され、下治具117及び上治具118の押圧面に沿って変形する。その結果、主面側凹部51及び裏面側凹部52を有する配線基板110が成形される。   First, the laminate shown in FIG. 13 is produced. Next, after placing the laminated body on the flat lower jig 117, the flat upper jig 118 is placed on the lower jig 117 and the laminated body (see FIG. 14). Thereby, the stacked body is sandwiched between the lower jig 117 and the upper jig 118. Further, a pressing force (4 MPa) is applied in the thickness direction (bonding direction) while heating to a temperature of 260 ° C. or higher under a vacuum of 20 Torr (≈2666 Pa) or less (vacuum hot press). Accordingly, the stacked body is pressed along the stacking direction and deformed along the pressing surfaces of the lower jig 117 and the upper jig 118. As a result, the wiring board 110 having the main surface side recess 51 and the back surface side recess 52 is formed.

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.

・上記第1実施形態の光電気混載パッケージ2,3,4は、1つの配線基板10によって構成されていたが、複数の配線基板を貼り合わせることによって構成してもよい。例えば図16に示されるように、下面(BGA用パッド48)にはんだボール49が接合される第1配線基板124と突出部53を構成する第2配線基板125とを光透過性を有する接着剤127を介して貼り合わせることによって構成した光電気混載パッケージ126としてもよい。   -Although the opto-electric hybrid package 2, 3, and 4 of the said 1st Embodiment were comprised by the one wiring board 10, you may comprise by bonding a some wiring board. For example, as shown in FIG. 16, a first wiring board 124 to which solder balls 49 are bonded to the lower surface (BGA pad 48) and a second wiring board 125 that constitutes the protruding portion 53 are optically transparent. Alternatively, an opto-electric hybrid package 126 configured by bonding via 127 may be used.

・上記実施形態では、BGA用パッド48の表面から突出部53の先端面54との段差A1が、はんだボール49の最大径A2以下の大きさに設定されていた。しかし、図17に示されるように、段差A1をはんだボール49の最大径A2よりも大きくしてもよい。この場合、光導波路81が光導波路付き配線基板61に内蔵され、光導波路付き配線基板61に光路変換用ミラーを露出させる開口部128が形成され、開口部128内に突出部53が挿入される。このような構成であれば、突出部53の先端面54を貫通する光導波構造部71と光導波路81とをつなぐ光路が確実に短くなるため、光信号の損失、劣化をより確実に低減できる。   In the above embodiment, the step A1 between the surface of the BGA pad 48 and the tip surface 54 of the protruding portion 53 is set to a size equal to or smaller than the maximum diameter A2 of the solder ball 49. However, as shown in FIG. 17, the step A <b> 1 may be larger than the maximum diameter A <b> 2 of the solder ball 49. In this case, the optical waveguide 81 is built in the wiring substrate 61 with the optical waveguide, an opening 128 is formed in the wiring substrate 61 with the optical waveguide to expose the optical path conversion mirror, and the protruding portion 53 is inserted into the opening 128. . With such a configuration, since the optical path connecting the optical waveguide structure 71 and the optical waveguide 81 penetrating the tip surface 54 of the protrusion 53 is reliably shortened, loss and deterioration of the optical signal can be more reliably reduced. .

・図18に示されるように、配線基板10の主面12側に、主面側凹部51の底面にて開口する第1凹部131と、第1凹部131の底面にて開口する第2凹部132とを形成してもよい。そして、第1凹部131の底面上に設定された半導体集積回路素子搭載領域23にドライバIC22を実装し、主面側凹部51の底面上にICチップ21を実装するとともに、ICチップ21をドライバIC22の真上に配置するようにしてもよい。また、第2凹部132の底面上に設定された光素子実装部にVCSEL24を実装するとともに、ドライバIC22をVCSEL24の真上に配置するようにしてもよい。さらに、配線基板10の主面12の外周部にヒートシンク121(放熱手段)を面接合してもよい。   As shown in FIG. 18, on the main surface 12 side of the wiring substrate 10, a first recess 131 that opens at the bottom surface of the main surface side recess 51 and a second recess 132 that opens at the bottom surface of the first recess 131. And may be formed. Then, the driver IC 22 is mounted on the semiconductor integrated circuit element mounting region 23 set on the bottom surface of the first recess 131, the IC chip 21 is mounted on the bottom surface of the main surface side recess 51, and the IC chip 21 is mounted on the driver IC 22. You may make it arrange | position just above. In addition, the VCSEL 24 may be mounted on the optical element mounting portion set on the bottom surface of the second recess 132, and the driver IC 22 may be disposed immediately above the VCSEL 24. Further, a heat sink 121 (heat dissipating means) may be surface bonded to the outer peripheral portion of the main surface 12 of the wiring board 10.

なお図18では、第1凹部131が主面側凹部51の底面の略中央部にて開口され、第1凹部131の底面上にはドライバIC22のみが実装されていた。しかし、図19に示されるように、第1凹部131を、主面側凹部51の底面の略中央部から基板平面方向にずれた位置にて開口させ、第1凹部131の底面上にICチップ21及びドライバIC22の両方を実装してもよい。   In FIG. 18, the first recess 131 is opened at a substantially central portion of the bottom surface of the main surface side recess 51, and only the driver IC 22 is mounted on the bottom surface of the first recess 131. However, as shown in FIG. 19, the first recess 131 is opened at a position displaced in the substrate plane direction from the substantially central portion of the bottom surface of the main surface side recess 51, and the IC chip is formed on the bottom surface of the first recess 131. Both 21 and the driver IC 22 may be mounted.

このような構成であれば、ICチップ21及びドライバIC22の熱がヒートシンク121で放出されて少なくなるため、ICチップ21及びドライバIC22の熱がVCSEL24に与える悪影響をより確実に低減でき、VCSEL24の信頼性がよりいっそう向上する。また、ドライバIC22が第1凹部131内に配置されるとともに、VCSEL24が第2凹部132内に配置されるため、ヒートシンク121を設けたとしても光電気混載パッケージ2が肉厚になりにくい。   With such a configuration, the heat of the IC chip 21 and the driver IC 22 is released by the heat sink 121 and decreases, so that the adverse effect of the heat of the IC chip 21 and the driver IC 22 on the VCSEL 24 can be reduced more reliably, and the reliability of the VCSEL 24 Sex is further improved. Further, since the driver IC 22 is disposed in the first recess 131 and the VCSEL 24 is disposed in the second recess 132, even if the heat sink 121 is provided, the opto-electric hybrid package 2 is not easily thickened.

さらに図18,図19では、第2凹部132が、配線基板10の主面12側であって突出部53の反対側となる箇所に形成され、第2凹部132の面積が、突出部53の先端面54の面積よりも小さくなっている。この場合、配線基板10において突出部53が位置する部分の肉厚は、配線基板10においてはんだボール49(及びBGA用パッド48)が位置する部分の肉厚よりも厚くなっている可能性が高い。よって、上記の箇所に第2凹部132を形成したとしても、配線基板10の強度低下が防止される。   Further, in FIG. 18 and FIG. 19, the second recess 132 is formed at a location on the main surface 12 side of the wiring substrate 10 and on the opposite side of the protrusion 53, and the area of the second recess 132 is It is smaller than the area of the front end surface 54. In this case, the thickness of the portion of the wiring board 10 where the protrusion 53 is located is likely to be thicker than the thickness of the portion of the wiring board 10 where the solder ball 49 (and the BGA pad 48) is located. . Therefore, even if the second recess 132 is formed at the above-described location, the strength reduction of the wiring board 10 is prevented.

・上記実施形態において、ICチップ21、ドライバIC22、レシーバIC26、VCSEL24及びフォトダイオード27の搭載方法を適宜変更してもよい。例えば、ICチップ21、ドライバIC22及びレシーバIC26の少なくとも1つを、ワイヤ(図示略)を介して配線基板10の主面12上または裏面13上に形成されたボンディングパッド(図示略)に接続してもよい。   In the above embodiment, the mounting method of the IC chip 21, the driver IC 22, the receiver IC 26, the VCSEL 24, and the photodiode 27 may be changed as appropriate. For example, at least one of the IC chip 21, the driver IC 22 and the receiver IC 26 is connected to a bonding pad (not shown) formed on the main surface 12 or the back surface 13 of the wiring board 10 via a wire (not shown). May be.

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)光信号が伝搬する光路となる光導波路を備えた光導波路付き基板に搭載可能な光電気混載パッケージであって、主面及び前記主面の反対側に位置する裏面を有する配線基板と、前記配線基板の前記裏面に位置するはんだボール接合部上に接合され、前記光導波路付き基板への搭載時に前記光導波路付き基板に接続される複数のはんだボールと、発光部及び受光部のうちの少なくとも一方を有し、前記発光部及び前記受光部の少なくとも一方を前記光導波路側に向けた状態で、前記配線基板の前記主面に位置する光素子実装部上に実装された光素子と、前記配線基板の前記裏面側から前記光導波路付き基板側に突出するように前記配線基板に形成された突出部と、光信号が伝搬する光路となるコア及び前記コアを取り囲むクラッドを有し、前記配線基板の主面及び前記突出部の先端面を貫通する光導波構造部とを備え、前記はんだボール接合部の表面から前記突出部の先端面との段差が、前記はんだボールの最大径の半分以上の大きさであり、前記配線基板は、樹脂絶縁層と金属導体層とを交互に積層してなるビルドアップ層をコア部の表層に有するビルドアップ多層配線基板であり、前記光素子は、前記主面側に設定された半導体集積回路素子搭載領域に搭載される半導体集積回路素子に電気的に接続され、前記光素子実装部及び前記半導体集積回路素子搭載領域は、前記主面側に位置するビルドアップ層に対してルータ加工を行うことによって形成された主面側凹部の底面に設定されていることを特徴とする光電気混載パッケージ。   (1) An opto-electric hybrid package that can be mounted on a substrate with an optical waveguide having an optical waveguide serving as an optical path through which an optical signal propagates, the wiring substrate having a main surface and a back surface located on the opposite side of the main surface; A plurality of solder balls that are bonded onto the solder ball bonding portion located on the back surface of the wiring substrate and connected to the substrate with the optical waveguide when mounted on the substrate with the optical waveguide, and among the light emitting portion and the light receiving portion An optical element mounted on an optical element mounting part located on the main surface of the wiring board, with at least one of the light emitting part and the light receiving part facing the optical waveguide side A protrusion formed on the wiring board so as to protrude from the back side of the wiring board toward the substrate with the optical waveguide, a core serving as an optical path through which an optical signal propagates, and a clad surrounding the core. An optical waveguide structure portion penetrating the main surface of the wiring board and the tip end surface of the protruding portion, and a step from the surface of the solder ball joint portion to the tip end surface of the protruding portion is the maximum diameter of the solder ball. The wiring board is a build-up multilayer wiring board having a build-up layer formed by alternately laminating resin insulating layers and metal conductor layers on the surface layer of the core part, and the optical element Electrically connected to a semiconductor integrated circuit element mounted on a semiconductor integrated circuit element mounting region set on the main surface side, and the optical element mounting portion and the semiconductor integrated circuit element mounting region are on the main surface side An opto-electric hybrid package characterized in that it is set on the bottom surface of a concave portion on the main surface side formed by performing router processing on the build-up layer located.

(2)光信号が伝搬する光路となる光導波路を備えた光導波路付き基板に搭載可能な光電気混載パッケージであって、主面及び前記主面の反対側に位置する裏面を有する配線基板と、前記配線基板の前記裏面に位置するはんだボール接合部上に接合され、前記光導波路付き基板への搭載時に前記光導波路付き基板に接続される複数のはんだボールと、発光部及び受光部のうちの少なくとも一方を有し、前記発光部及び前記受光部の少なくとも一方を前記光導波路側に向けた状態で、前記配線基板の前記主面に位置する光素子実装部上に実装された光素子と、前記配線基板の前記裏面側から前記光導波路付き基板側に突出するように前記配線基板に形成された突出部と、光信号が伝搬する光路となるコア及び前記コアを取り囲むクラッドを有し、前記配線基板の主面及び前記突出部の先端面を貫通する光導波構造部とを備え、前記はんだボール接合部の表面から前記突出部の先端面との段差が、前記はんだボールの最大径の半分以上の大きさであり、前記配線基板は、複数の絶縁層を一括積層してなることを特徴とする光電気混載パッケージ。   (2) An opto-electric hybrid package that can be mounted on a substrate with an optical waveguide having an optical waveguide serving as an optical path through which an optical signal propagates, the wiring substrate having a main surface and a back surface located on the opposite side of the main surface; A plurality of solder balls that are bonded onto the solder ball bonding portion located on the back surface of the wiring substrate and connected to the substrate with the optical waveguide when mounted on the substrate with the optical waveguide, and among the light emitting portion and the light receiving portion An optical element mounted on an optical element mounting part located on the main surface of the wiring board, with at least one of the light emitting part and the light receiving part facing the optical waveguide side A protrusion formed on the wiring board so as to protrude from the back side of the wiring board toward the substrate with the optical waveguide, a core serving as an optical path through which an optical signal propagates, and a clad surrounding the core. An optical waveguide structure portion penetrating the main surface of the wiring board and the tip end surface of the protruding portion, and a step from the surface of the solder ball joint portion to the tip end surface of the protruding portion is the maximum diameter of the solder ball. An opto-electric hybrid package having a size of more than half, wherein the wiring board is formed by laminating a plurality of insulating layers at once.

(3)光信号が伝搬する光路となる光導波路を備えた光導波路付き基板に搭載可能な光電気混載パッケージであって、主面及び前記主面の反対側に位置する裏面を有する配線基板と、前記配線基板の前記裏面に位置するはんだボール接合部上に接合され、前記光導波路付き基板への搭載時に前記光導波路付き基板に接続される複数のはんだボールと、発光部及び受光部のうちの少なくとも一方を有し、前記発光部及び前記受光部の少なくとも一方を前記光導波路側に向けた状態で、前記配線基板の前記主面に位置する光素子実装部上に実装された光素子と、前記配線基板の前記裏面側から前記光導波路付き基板側に突出するように前記配線基板に形成された突出部と、光信号が伝搬する光路となるコア及び前記コアを取り囲むクラッドを有し、前記配線基板の主面及び前記突出部の先端面を貫通する光導波構造部とを備え、前記はんだボール接合部の表面から前記突出部の先端面との段差が、前記はんだボールの最大径の半分以上の大きさであり、前記配線基板は、上治具及び下治具によって挟持した状態で、厚さ方向に押圧力を加えることによって成形されることを特徴とする光電気混載パッケージ。   (3) An opto-electric hybrid package that can be mounted on a substrate with an optical waveguide provided with an optical waveguide serving as an optical path through which an optical signal propagates, the wiring substrate having a main surface and a back surface opposite to the main surface; A plurality of solder balls that are bonded onto the solder ball bonding portion located on the back surface of the wiring substrate and connected to the substrate with the optical waveguide when mounted on the substrate with the optical waveguide, and among the light emitting portion and the light receiving portion An optical element mounted on an optical element mounting part located on the main surface of the wiring board, with at least one of the light emitting part and the light receiving part facing the optical waveguide side A protrusion formed on the wiring board so as to protrude from the back side of the wiring board toward the substrate with the optical waveguide, a core serving as an optical path through which an optical signal propagates, and a clad surrounding the core. An optical waveguide structure portion penetrating the main surface of the wiring board and the tip end surface of the protruding portion, and a step from the surface of the solder ball joint portion to the tip end surface of the protruding portion is the maximum diameter of the solder ball. An opto-electric hybrid package having a size of half or more, wherein the wiring board is formed by applying a pressing force in a thickness direction while being sandwiched between an upper jig and a lower jig.

(4)光信号が伝搬する光路となる光導波路を備えた光導波路付き基板に搭載可能な光電気混載パッケージであって、主面及び前記主面の反対側に位置する裏面を有する配線基板と、前記配線基板の前記裏面に位置するはんだボール接合部上に接合され、前記光導波路付き基板への搭載時に前記光導波路付き基板に接続される複数のはんだボールと、発光部及び受光部のうちの少なくとも一方を有し、前記発光部及び前記受光部の少なくとも一方を前記光導波路側に向けた状態で、前記配線基板の前記主面に位置する光素子実装部上に実装された光素子と、前記配線基板の前記裏面側から前記光導波路付き基板側に突出するように前記配線基板に形成された突出部と、光信号が伝搬する光路となるコア及び前記コアを取り囲むクラッドを有し、前記配線基板の主面及び前記突出部の先端面を貫通する光導波構造部とを備え、前記はんだボール接合部の表面から前記突出部の先端面との段差が、前記はんだボールの最大径の半分以上の大きさであり、前記突出部の先端面にレンズが設けられていないことを特徴とする光電気混載パッケージ。   (4) An opto-electric hybrid package that can be mounted on a substrate with an optical waveguide provided with an optical waveguide serving as an optical path through which an optical signal propagates, the wiring substrate having a main surface and a back surface located on the opposite side of the main surface; A plurality of solder balls that are bonded onto the solder ball bonding portion located on the back surface of the wiring substrate and connected to the substrate with the optical waveguide when mounted on the substrate with the optical waveguide, and among the light emitting portion and the light receiving portion An optical element mounted on an optical element mounting part located on the main surface of the wiring board, with at least one of the light emitting part and the light receiving part facing the optical waveguide side A protrusion formed on the wiring board so as to protrude from the back side of the wiring board toward the substrate with the optical waveguide, a core serving as an optical path through which an optical signal propagates, and a clad surrounding the core. An optical waveguide structure portion penetrating the main surface of the wiring board and the tip end surface of the protruding portion, and a step from the surface of the solder ball joint portion to the tip end surface of the protruding portion is the maximum diameter of the solder ball. An opto-electric hybrid package having a size of more than half and having no lens provided on a tip surface of the protrusion.

第1実施形態における光電気混載モジュールを示す概略斜視図。The schematic perspective view which shows the opto-electric hybrid module in 1st Embodiment. 同じく、光電気混載モジュールを示す概略断面図。Similarly, the schematic sectional drawing which shows a photoelectric mixed module. 同じく、光電気混載モジュールを示す概略断面図。Similarly, the schematic sectional drawing which shows a photoelectric mixed module. 同じく、光電気混載モジュールを示す要部断面図。Similarly, principal part sectional drawing which shows a photoelectric mixed module. 同じく、光電気混載モジュールの製造方法を示す説明図。Similarly, explanatory drawing which shows the manufacturing method of an opto-electric hybrid module. 同じく、光電気混載モジュールの製造方法を示す説明図。Similarly, explanatory drawing which shows the manufacturing method of an opto-electric hybrid module. 同じく、光電気混載モジュールの製造方法を示す説明図。Similarly, explanatory drawing which shows the manufacturing method of an opto-electric hybrid module. 同じく、光電気混載モジュールの製造方法を示す説明図。Similarly, explanatory drawing which shows the manufacturing method of an opto-electric hybrid module. 同じく、光電気混載モジュールの製造方法を示す説明図。Similarly, explanatory drawing which shows the manufacturing method of an opto-electric hybrid module. 同じく、光電気混載モジュールの製造方法を示す説明図。Similarly, explanatory drawing which shows the manufacturing method of an opto-electric hybrid module. 第2実施形態における配線基板の製造方法を示す説明図。Explanatory drawing which shows the manufacturing method of the wiring board in 2nd Embodiment. 同じく、配線基板の製造方法を示す説明図。Similarly, explanatory drawing which shows the manufacturing method of a wiring board. 第3実施形態における配線基板の製造方法を示す説明図。Explanatory drawing which shows the manufacturing method of the wiring board in 3rd Embodiment. 同じく、配線基板の製造方法を示す説明図。Similarly, explanatory drawing which shows the manufacturing method of a wiring board. 同じく、光電気混載パッケージを示す概略平面図。Similarly, the schematic plan view which shows a photoelectric mixed package. 他の実施形態における光電気混載モジュールを示す概略断面図。The schematic sectional drawing which shows the opto-electric hybrid module in other embodiment. 他の実施形態における光電気混載モジュールを示す概略断面図。The schematic sectional drawing which shows the opto-electric hybrid module in other embodiment. 他の実施形態における光電気混載モジュールを示す概略断面図。The schematic sectional drawing which shows the opto-electric hybrid module in other embodiment. 他の実施形態における光電気混載モジュールを示す概略断面図。The schematic sectional drawing which shows the opto-electric hybrid module in other embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1…光電気混載モジュール
2,3,4,126…光素子付き光電気混載パッケージ(光電気混載パッケージ)
10,100,110…配線基板
12…配線基板の主面
13…配線基板の裏面
14…コア部としてのコア基板
15…コア部の表層としてのコア主面
16…コア部の表層としてのコア裏面
21…半導体集積回路素子としてのICチップ
22…半導体集積回路素子としてのドライバIC
23…半導体集積回路素子搭載領域
24…光素子としてのVCSEL
25…発光部
26…半導体集積回路素子としてのレシーバIC
27…光素子としてのフォトダイオード
31…ビルドアップ層としての第1ビルドアップ層
32…ビルドアップ層としての第2ビルドアップ層
33,34…樹脂絶縁層
42…金属導体層
48…はんだボール接合部としてのBGA用パッド
49…はんだボール
53…突出部
54…突出部の先端面
55…光素子実装部としての光素子接続用端子
56…光素子実装部としてのはんだボール
61…光導波路付き基板としての光導波路付き配線基板
62…光導波路付き基板の表面としての上面
71…光導波構造部
72…コア
73…クラッド
81…光導波路
121…放熱手段としてのヒートシンク
128…開口部
131…第1凹部
132…第2凹部
A1…段差
A2…最大径
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Opto-electric hybrid module 2, 3, 4, 126 ... Opto-electric hybrid package with optical element (opto-electric hybrid package)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10,100,110 ... Wiring board 12 ... Main surface 13 of a wiring substrate ... Back surface 14 of a wiring substrate ... Core substrate 15 as a core part ... Core main surface 16 as a surface layer of a core part ... Core back surface as a surface layer of a core part 21 ... IC chip as a semiconductor integrated circuit element 22 ... Driver IC as a semiconductor integrated circuit element
23 ... Semiconductor integrated circuit element mounting region 24 ... VCSEL as an optical element
25. Light emitting unit 26... Receiver IC as a semiconductor integrated circuit element
27 ... Photodiode 31 as optical element ... First buildup layer 32 as buildup layer ... Second buildup layer 33, 34 as buildup layer ... Resin insulating layer 42 ... Metal conductor layer 48 ... Solder ball joint BGA pad 49 ... solder ball 53 ... protruding portion 54 ... tip end surface 55 ... optical device connecting terminal 56 as optical device mounting portion ... solder ball 61 as optical device mounting portion ... as substrate with optical waveguide Wiring substrate with optical waveguide 62 ... Upper surface 71 as the surface of the substrate with optical waveguide ... Optical waveguide structure 72 ... Core 73 ... Cladding 81 ... Optical waveguide 121 ... Heat sink 128 as heat dissipation means ... Opening 131 ... First recess 132 ... second recess A1 ... step A2 ... maximum diameter

Claims (9)

光信号が伝搬する光路となる光導波路を備えた光導波路付き基板に搭載可能な光電気混載パッケージであって、
主面及び前記主面の反対側に位置する裏面を有する配線基板と、
前記配線基板の前記裏面に位置するはんだボール接合部上に接合され、前記光導波路付き基板への搭載時に前記光導波路付き基板に接続される複数のはんだボールと、
発光部及び受光部のうちの少なくとも一方を有し、前記発光部及び前記受光部の少なくとも一方を前記光導波路側に向けた状態で、前記配線基板の前記主面に位置する光素子実装部上に実装された光素子と、
前記配線基板の前記裏面側から前記光導波路付き基板側に突出するように前記配線基板に形成された突出部と、
光信号が伝搬する光路となるコア及び前記コアを取り囲むクラッドを有し、前記配線基板の主面及び前記突出部の先端面を貫通する光導波構造部と
を備え、
前記はんだボール接合部の表面から前記突出部の先端面との段差が、前記はんだボールの最大径の半分以上の大きさである
ことを特徴とする光電気混載パッケージ。
An opto-electric hybrid package that can be mounted on a substrate with an optical waveguide provided with an optical waveguide serving as an optical path through which an optical signal propagates,
A wiring board having a main surface and a back surface located on the opposite side of the main surface;
A plurality of solder balls that are bonded onto the solder ball bonding portion located on the back surface of the wiring board and connected to the substrate with the optical waveguide when mounted on the substrate with the optical waveguide;
On an optical element mounting portion located on the main surface of the wiring board with at least one of a light emitting portion and a light receiving portion, with at least one of the light emitting portion and the light receiving portion facing the optical waveguide side An optical element mounted on
A protruding portion formed on the wiring board so as to protrude from the back side of the wiring board to the substrate side with the optical waveguide;
An optical waveguide structure having an optical path through which an optical signal propagates and a clad surrounding the core, and penetrating a main surface of the wiring board and a tip end surface of the protruding portion;
The opto-electric hybrid package is characterized in that a step from the surface of the solder ball joint portion to the tip end surface of the protruding portion has a size of half or more of the maximum diameter of the solder ball.
前記光導波路が前記光導波路付き基板の表面に露出し、
前記はんだボール接合部の表面から前記突出部の先端面との段差が、前記はんだボールの最大径以下の大きさである
ことを特徴とする請求項1に記載の光電気混載パッケージ。
The optical waveguide is exposed on the surface of the substrate with the optical waveguide;
2. The opto-electric hybrid package according to claim 1, wherein a step between the surface of the solder ball joint portion and the tip end surface of the protruding portion has a size equal to or smaller than the maximum diameter of the solder ball.
前記光導波路が前記光導波路付き基板に内蔵され、
前記光導波路付き基板に、前記光導波路の光路変換部を露出させる開口部が形成され、
前記はんだボール接合部の表面から前記突出部の先端面との段差が、前記はんだボールの最大径よりも大きく、前記突出部が前記開口部内に挿入可能である
ことを特徴とする請求項1に記載の光電気混載パッケージ。
The optical waveguide is built in the substrate with the optical waveguide,
An opening that exposes the optical path changing portion of the optical waveguide is formed in the substrate with the optical waveguide,
2. The step according to claim 1, wherein a step from a surface of the solder ball joint portion to a tip end surface of the protrusion is larger than a maximum diameter of the solder ball, and the protrusion can be inserted into the opening. The described opto-electric hybrid package.
前記はんだボールの最大径は500μm以上であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の光電気混載パッケージ。   4. The opto-electric hybrid package according to claim 1, wherein a maximum diameter of the solder ball is 500 μm or more. 5. 前記配線基板の前記主面側に、半導体集積回路素子を搭載可能な半導体集積回路素子搭載領域が設定されたことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の光電気混載パッケージ。   5. The opto-electric hybrid package according to claim 1, wherein a semiconductor integrated circuit element mounting region in which a semiconductor integrated circuit element can be mounted is set on the main surface side of the wiring board. 6. . 前記配線基板の前記主面側にて開口する第1凹部が形成され、前記第1凹部の底面上に前記半導体集積回路素子搭載領域が設定され、前記第1凹部の底面にて開口する第2凹部が形成され、前記第2凹部の底面上に前記光素子実装部が設定されるとともに、
前記半導体集積回路素子搭載領域に搭載された半導体集積回路素子が、前記光素子実装部上に実装された前記光素子の真上に配置され、
前記配線基板の前記主面上に、前記半導体集積回路素子の熱を外部に放出する放熱手段を設けた
ことを特徴とする請求項5に記載の光電気混載パッケージ。
A first recess opening on the main surface side of the wiring substrate is formed, the semiconductor integrated circuit element mounting region is set on the bottom surface of the first recess, and a second opening opening on the bottom surface of the first recess. A recess is formed, and the optical element mounting portion is set on the bottom surface of the second recess,
A semiconductor integrated circuit element mounted in the semiconductor integrated circuit element mounting region is disposed immediately above the optical element mounted on the optical element mounting portion;
6. The opto-electric hybrid package according to claim 5, wherein a heat radiating means for releasing heat of the semiconductor integrated circuit element to the outside is provided on the main surface of the wiring board.
前記第2凹部は、前記配線基板の前記主面側であって前記突出部の反対側となる箇所に形成され、
前記第2凹部の面積は、前記突出部の先端面の面積よりも小さい
ことを特徴とする請求項6に記載の光電気混載パッケージ。
The second recess is formed at a location on the main surface side of the wiring board and on the opposite side of the protruding portion,
The photoelectric hybrid package according to claim 6, wherein an area of the second recess is smaller than an area of a front end surface of the protrusion.
前記配線基板は、樹脂絶縁層と金属導体層とを交互に積層してなるビルドアップ層をコア部の表層に有するビルドアップ多層配線基板であり、
前記光素子は、前記ビルドアップ多層配線基板を介して、前記主面側に設定された半導体集積回路素子搭載領域に搭載される半導体集積回路素子に電気的に接続されている
ことを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の光電気混載パッケージ。
The wiring board is a build-up multilayer wiring board having a build-up layer formed by alternately laminating resin insulating layers and metal conductor layers on the surface layer of the core part,
The optical element is electrically connected to a semiconductor integrated circuit element mounted in a semiconductor integrated circuit element mounting region set on the main surface side through the build-up multilayer wiring board. The opto-electric hybrid package according to any one of claims 1 to 7.
光信号が伝搬する光路となる光導波路を備えた光導波路付き基板と、前記光導波路付き基板上に搭載された光素子付き光電気混載パッケージとを備えた光電気混載モジュールであって、
前記光素子付き光電気混載パッケージは、
主面及び前記主面の反対側に位置する裏面を有する配線基板と、
前記配線基板の前記裏面に位置するはんだボール接合部上に接合され、前記光導波路付き基板への搭載時に前記光導波路付き基板に接続される複数のはんだボールと、
発光部及び受光部のうちの少なくとも一方を有し、前記発光部及び前記受光部の少なくとも一方を前記光導波路側に向けた状態で、前記配線基板の前記主面に位置する光素子実装部上に実装された光素子と、
前記配線基板の前記裏面側から前記光導波路付き基板側に突出するように前記配線基板に形成された突出部と、
光信号が伝搬する光路となるコア及び前記コアを取り囲むクラッドを有し、前記配線基板の主面及び前記突出部の先端面を貫通する光導波構造部と
を備え、
前記はんだボール接合部の表面から前記突出部の先端面との段差が、前記はんだボールの最大径の半分以上の大きさである
ことを特徴とする光電気混載モジュール。
An opto-electric hybrid module comprising a substrate with an optical waveguide provided with an optical waveguide serving as an optical path through which an optical signal propagates, and an opto-electric hybrid package with an optical element mounted on the substrate with the optical waveguide,
The opto-electric hybrid package with an optical element is:
A wiring board having a main surface and a back surface located on the opposite side of the main surface;
A plurality of solder balls that are bonded onto the solder ball bonding portion located on the back surface of the wiring board and connected to the substrate with the optical waveguide when mounted on the substrate with the optical waveguide;
On an optical element mounting portion located on the main surface of the wiring board with at least one of a light emitting portion and a light receiving portion, with at least one of the light emitting portion and the light receiving portion facing the optical waveguide side An optical element mounted on
A protruding portion formed on the wiring board so as to protrude from the back side of the wiring board to the substrate side with the optical waveguide;
An optical waveguide structure having an optical path through which an optical signal propagates and a clad surrounding the core, and penetrating a main surface of the wiring board and a tip end surface of the protruding portion;
The opto-electric hybrid module is characterized in that a step between the surface of the solder ball joint portion and the tip end surface of the protruding portion is a size of half or more of the maximum diameter of the solder ball.
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