JP2011033659A - 光電変換サブマウント基板及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】アンダーフィル５がフィルム接着面に達することを防止して、基板１に対する外部導波路フィルム３の接続強度の不良を抑制し、外部導波路フィルム３が剥離せず、信頼性の高い光電変換サブマウント基板を提供する。
【解決手段】光電変換サブマウント基板は、基板１と、基板表面の凹設面２０に形成されたコア層２１、及びコア層２１を被覆して封止すると共に上端面が基板表面よりも突出して形成されたクラッド層２２からなる光導波路２と、光導波路２と光結合４する光素子４と、光素子４と光導波路２との間に充填されたアンダーフィル５と、基板表面に端部が接着された外部導波路フィルム３とを備える。光素子４と外部導波路フィルム３の端部との間の基板表面に、光素子４と光導波路２の間から流れ出したアンダーフィル５が外部導波路フィルム３の基板表面との接着面に到達するのを防ぐ流出防止部１０が形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、光と電気の信号を相互に変換する光電変換サブマウント基板及びその製造方法に関する。

近年、通信インフラの急速な広帯域化、コンピュータ等の情報処理能力の飛躍的な増大などに伴って、非常に高速な情報伝送路を有する情報処理回路へのニーズが高まっている。このような背景のもと、電気信号の伝送速度限界を突破する一つの手段として、光信号による伝送が考えられており、電気回路に光回路を混載することが種々検討されている。そして、光信号を電気信号に、またはその逆に変換するユニットとして光電変換サブマウント基板が知られている。

図１３は、従来の光電変換サブマウント基板の一例であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）の横側面図（白抜矢印方向から見た図）である。この光電変換サブマウント基板は、基板１と、基板表面の凹設面２０に形成されたコア層２１、及びコア層２１を被覆して封止すると共に上端面が基板表面よりも突出して形成されたクラッド層２２からなる光導波路２と、光導波路２と光結合する光素子４と、光素子４と光導波路２との間に充填されたアンダーフィル５と、基板表面に端部が接着され、外部導波路２３とフィルム２４を有する外部導波路フィルム３とを備えている。

図１２は、光電変換サブマウント基板の要部の拡大図であり、（ａ）は（ｂ）のロ−ロ断面図、（ｂ）は斜視図である。なお、図１２（ｂ）においてはアンダーフィル５を省略して図示している。なお、図１２及び１３において、６はメタルパターンにより形成される回路層、７は４５°ミラーとして形成される光反射層である。図１２に示すように、クラッド層２２は上端面が基板表面よりも高くなっており、クラッド層２２と基板１とにより段差Ｘが形成されている。段差Ｘは、１〜１５μm程度の高さを有する。

このような光電変換サブマウント基板にあっては、光と電気とを効率よく変換できると共に、光素子４がアンダーフィル５によって基板１に固定され、丈夫で光電変換性能のよいものとすることができる。

しかしながら、上記のような光電変換サブマウント基板では、光素子４と基板１との間に充填されたアンダーフィル５が、毛細管現象によりクラッド層２２の段差Ｘをつたって外部導波路フィルム３の方に流れ出してフィルム接着面に達することにより、外部導波路フィルム３の接続強度不良が発生するという問題があった。

図１２（ｂ）において、アンダーフィル５は、クラッド層２２の段差Ｘに図示の太矢印で示す方向に流れ出す。また、図１３（ａ）において、アンダーフィル５の流れ出しを矢印が指す斜線部分（ＵＦ流出）で示している。

上記のような光電変換サブマウント基板の製造にあたっては、ウェハに光導波路２などの各層を形成し光素子４を実装した後、アンダーフィル５を充填し、次いで、素子を保護しながらウェハを個片化して基板１を取り出し、個片化された基板１に外部導波路フィルム３を接着する。したがって、流出によってフィルムを接着しようとする面に到達したアンダーフィル５が接着剤の接着性を低下させるので、外部導波路フィルム３が基板１に接着されるのを阻害することになるのである。なお、フィルム接着後ではなくウェハレベルで先にアンダーフィル５を充填しておくのは、その方がハンドリング性が良く、個片化時（ダイシング等での切断時）には素子保護の役目も果たすからである。

このように、アンダーフィル５が流れ出して、外部導波路フィルム３の接着面に到達すると接続不良が発生し、この接続強度の不良は、外部導波路フィルム３の剥離を招き、光導通性の不良や、部品の故障に繋がるものであり、光電変換サブマウント基板の信頼性を損ねるという問題があった。

光電気素子におけるアンダーフィル５の流れ出し防止構造としては、特許文献１のものが開示されている。この文献では、光半導体素子の搭載面に凹部を設け、この凹部にアンダーフィルを充填することにより、アンダーフィルが流れ出すのを防いでいる。しかし、この文献の構造では、光半導体素子を搭載する部分に凹部を形成しなければならないのに加えて、この凹部に光半導体素子を半分埋め込むようにして実装しなければならず、製造が煩雑になるものであった。また、凹部から溢れ出したアンダーフィルについては、毛細管現象による流れ出しを抑制することができず、図１２及び１３の光電変換サブマウント基板のような構造においては、アンダーフィル５の流出を十分に防止できるものではなかった。

特開２００７−３９０６号公報

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、光素子４と基板１との間に充填されたアンダーフィル５が、毛細管現象によりクラッド層２２の段差Ｘをつたって外部導波路フィルム３の方に流れ出したとしても、このアンダーフィル５がフィルム接着面に達することを防止し、基板１に対する外部導波路フィルム３の接続強度の不良を抑制することにより、外部導波路フィルム３が剥離せず、信頼性の高い光電変換サブマウント基板及びその製造方法を提供することを目的とする。

請求項１の発明は、基板１と、基板表面の凹設面２０に形成されたコア層２１、及びコア層２１を被覆して封止すると共に上端面が基板表面よりも突出して形成されたクラッド層２２からなる光導波路２と、光導波路２と光結合する光素子４と、光素子４と光導波路２との間に充填されたアンダーフィル５と、基板表面に端部が接着された外部導波路フィルム３とを備え、光素子４と外部導波路フィルム３の端部との間の基板表面に、光素子４と光導波路２の間から流れ出したアンダーフィル５が外部導波路フィルム３の基板表面との接着面に到達するのを防ぐ流出防止部１０が形成されていることを特徴とする光電変換サブマウント基板である。

請求項２の発明は、上記構成の光電変換サブマウント基板において、流出防止部１０は、コア層２１と同じ材料からなり、基板表面に壁状に形成されたものであることを特徴とする光電変換サブマウント基板である。

請求項３の発明は、上記構成の光電変換サブマウント基板において、流出防止部１０は、クラッド層２２と同じ材料からなり、基板表面に壁状に形成されたものであることを特徴とする光電変換サブマウント基板である。

請求項４の発明は、上記構成の光電変換サブマウント基板において、流出防止部１０は、基板表面に形成された溝１２であることを特徴とする光電変換サブマウント基板である。

請求項５の発明は、上記構成の光電変換サブマウント基板において、溝１２に凹部１３が設けられていることを特徴とする光電変換サブマウント基板である。

請求項６の発明は、上記構成の光電変換サブマウント基板において、溝１２は光導波路２から遠くなるにしたがってその深さが徐々に深くなることを特徴とする光電変換サブマウント基板である。

請求項７の発明は、上記構成の光電変換サブマウント基板において、基板１は表面に絶縁膜１４が形成されたものであり、流出防止部１０は基板表面に絶縁膜１４が設けられずに形成された溝１２であることを特徴とする光電変換サブマウント基板である。

請求項８の発明は、上記構成の光電変換サブマウント基板において、流出防止部１０は、基板表面に形成された金属薄膜１５であることを特徴とする光電変換サブマウント基板である。

請求項９の発明は、上記構成の光電変換サブマウント基板において、基板表面に回路層６を備え、上記金属薄膜１５は回路層６と同じ材料からなるものであることを特徴とする光電変換サブマウント基板である。

請求項１０の発明は、上記構成の光電変換サブマウント基板において、流出防止部１０は、光素子４の周囲を囲んで形成されていることを特徴とする光電変換サブマウント基板である。

請求項１１の発明は、上記構成の光電変換サブマウント基板において、流出防止部１０は、光導波路２から基板１の端部に亘って形成されていることを特徴とする光電変換サブマウント基板である。

請求項１２の発明は、下記の（ａ）（ｃ）（ｄ）（ｆ）（ｇ）及び（ｈ）を含む工程、（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｆ）（ｇ）及び（ｈ）を含む工程、又は（ａ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）（ｆ）（ｇ）及び（ｈ）を含む工程によって上記構成の光電変換サブマウント基板を製造する方法であって、（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）及び（ｅ）から選ばれるいずれかの工程で、光素子４と外部導波路フィルム３の端部との間の基板表面に、光素子４と光導波路２の間から流れ出したアンダーフィル５が外部導波路フィルム３の基板表面との接着面に到達するのを防ぐ流出防止部１０を形成することを特徴とする光電変換サブマウント基板の製造方法である。

（ａ）基板表面に凹設面２０を形成する工程
（ｂ）前記基板表面に絶縁膜１４を形成する工程
（ｃ）前記凹設面２０の表面にコア層２１を形成する工程
（ｄ）コア層２１を被覆して封止すると共に上端面が前記基板表面よりも突出したクラッド層２２を形成する工程
（ｅ）前記基板表面に金属薄膜１５からなる回路層６を形成する工程
（ｆ）コア層２１及びクラッド層２２で構成される光導波路２と光結合するように基板１に光素子４を取り付ける工程
（ｇ）光素子４と光導波路２との間にアンダーフィル５を充填する工程
（ｈ）外部導波路フィルム３の端部を基板表面に接着して外部導波路フィルム３を基板１に取り付ける工程

請求項１の発明によれば、光素子と外部導波路フィルムの端部との間の基板表面に形成された流出防止部が、アンダーフィルが流れ出して外部導波路フィルムの基板表面との接着面に到達するのを防ぐことにより、光素子と基板との間に充填されたアンダーフィルが、毛細管現象によりクラッド層の段差をつたって外部導波路フィルムの方に流れ出したとしても、アンダーフィルがフィルム接着面に達することがないので、外部導波路フィルムの接続強度の不良を防止することができ、フィルムが剥離することなく信頼性の高い光電変換サブマウント基板を得ることができるものである。

請求項２の発明によれば、コア層と同じ材料によって流出防止部を形成することにより、コア層の形成と同時に流出防止部を形成することができるので、流出防止部を形成する工程を増やすことなく簡単に流出防止部を形成することができ、光電変換サブマウント基板を容易に得ることができるものである。また、流出防止部はコア層と同じ材料からなることにより、流出防止部の壁の高さを容易に制御することができるので、必要十分な材料量で無駄なくアンダーフィルの流出を確実に防止することができると共に、光電変換サブマウント基板が、重量が重くなったり嵩高くなったりすることを防ぐことができるものである。

請求項３の発明によれば、クラッド層と同じ材料によって流出防止部を形成することにより、クラッド層の形成と同時に流出防止部を形成することができるので、流出防止部を形成する工程を増やすことなく簡単に流出防止部を形成することができ、光電変換サブマウント基板を容易に得ることができるものである。また、流出防止部はクラッド層と同じ材料からなることにより、流出防止部の壁の高さを容易に制御することができるので、必要十分な材料量で無駄なくアンダーフィルの流出を確実に防止することができると共に、光電変換サブマウント基板が、重量が重くなったり嵩高くなったりすることを防ぐことができるものである。さらに、流出防止部がクラッド層と同じ材料からなることによって光結合損失に影響することがなく流出防止部を形成することができるものである。

請求項４の発明によれば、溝によって流出防止部を形成することにより、この溝に体積分のアンダーフィルを蓄えて流れ出しを防止することができるので、アンダーフィルの流出量が多くなっても、アンダーフィルが外部導波路フィルムに到達することを確実に防ぐことができるものである。

請求項５の発明によれば、溝に凹部が設けられていることにより、溝の体積が増加するので、蓄えるアンダーフィルの量を増やすことができ、アンダーフィルの流出量が多くなっても、アンダーフィルが外部導波路フィルムに到達することをさらに確実に防ぐことができるものである。また、凹部を基板を貫通するスルーホールにした場合には、アンダーフィルを基板の裏面に排出することができ、アンダーフィルの流出量がさらに多くなっても確実にアンダーフィルが外部導波路フィルムに到達することを防止することができるものである。また、この凹部はサンドブラスト加工などの簡単な方法で形成することができ、アンダーフィルの流出を防止する光電変換サブマウント基板を容易に得ることができるものである。

請求項６の発明によれば、光導波路から遠くなるにしたがって溝の深さが徐々に深くなることにより、溝の体積を増加させると共にこの溝の深みに沿ってアンダーフィルを流して蓄えることができるので、アンダーフィルを効率よく排出してフィルムに到達すること防ぐことができるものである。また、溝の深みはグレーマスクを用いたサンドブラスト加工などの簡単な方法で形成することができ、アンダーフィルの流出を防止する光電変換サブマウント基板を容易に得ることができるものである。

請求項７の発明によれば、基板表面に絶縁膜が形成されていることにより回路間の絶縁性が確保されるので、導通信頼性のある光電変換サブマウント基板を得ることができるものである。また、流出防止部は絶縁膜が設けられずに形成された溝として形成されていることにより、絶縁膜を形成する際に絶縁膜を形成しない部分を設けて流出防止部を形成することができるので、流出防止部を形成する工程を増やすことなく簡単に流出防止部を形成することができ、光電変換サブマウント基板を容易に得ることができるものである。また、絶縁膜はクラッドとしての役割も果たすことができるので、光損失の生じない光電変換サブマウント基板を簡単に得ることができるものである。

請求項８の発明によれば、流出防止部が金属薄膜で形成されていることにより、この薄膜の厚みを極めて薄くすることができるので、基板表面に不要な凹凸を形成することなく流出防止部を形成することができるものである。また、金属薄膜は濡れ性が悪いＴｉ（チタン）系の薄膜などで形成することができるので、アンダーフィルが金属薄膜をつたって流れることを防止し、流出防止効果を向上することができるものである。

請求項９の発明によれば、回路層と流出防止部の金属薄膜とが同じ材料からなることにより、回路層の形成と同時に流出防止部を形成することができるので、流出防止部を形成する工程を増やすことなく簡単に流出防止部を形成することができ、光電変換サブマウント基板を容易に得ることができるものである。

請求項１０の発明によれば、流出防止部が光素子の周囲を囲んで形成されていることにより、アンダーフィルの流出量が多くなった場合においても、アンダーフィルを流出防止部に取り囲んで溜めることができるので、流出防止部を迂回するなどしてアンダーフィルが外部導波路フィルムに到達することを防止して、フィルムの剥離をさらに防止することができるものである。

請求項１１の発明によれば、流出防止部が光導波路から基板の端部に亘って形成されていることにより、アンダーフィルの流出量が多くなった場合においても、アンダーフィルを流出防止部に沿って基板の表面より外に排出することができるので、流出防止部を迂回するなどしてアンダーフィルが外部導波路フィルムに到達することを防止して、フィルムの剥離をさらに防止することができるものである。

請求項１２の発明によれば、流出防止部を他の工程と同時に形成することができるので、流出防止部を形成する工程を増やすことなく簡単に流出防止部を形成することができ、光電変換サブマウント基板を容易に得ることができるものである。

本発明の光電変換サブマウント基板の一例を示す平面図である。 （ａ）は同上の他の一例を示す平面図であり、（ｂ）は要部の概略断面図である。 同上の他の一例を示す平面図である。 同上の他の一例を示す平面図である。 同上の他の一例を示す平面図である。 同上の他の一例を示す平面図である。 同上の他の一例を示す図であり、（ａ）は（ｂ）のイ−イ断面図、（ｂ）は平面図、である。 同上の他の一例を示す平面図である。 同上の他の一例を示す平面図である。 同上の他の一例を示す平面図である。 光電変換サブマウント基板の製造工程の一例を示す図であり、（ａ）〜（ｌ）は断面図である。 光電変換サブマウント基板の要部の拡大図であり、（ａ）は（ｂ）のロ−ロ断面図、（ｂ）は斜視図である。 従来の光電変換サブマウント基板の一例を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は横側面図である。

以下、本発明を実施するための形態について説明する。

図１は、本発明の光電変換サブマウント基板の一例を示す平面図である。また、図１２は、光電変換サブマウント基板の要部の拡大図である。なお、図１では、光素子４は破線で示している。

光電変換サブマウント基板は、基板１と、コア層２１及びコア層２１を被覆して封止するクラッド層２２からなる光導波路２と、この光導波路２と光結合する光素子４と、光素子４と光導波路２との間に充填されたアンダーフィル５と、基板表面に端部が接着された外部導波路フィルム３とを備えている。

基板１は、光導波路２を表面に形成したり、光素子４を実装したりするためのものであり、例えばシリコン（Ｓｉ）基板として形成することができる。この基板１の表面には、光導波路２を設けるための溝部が直線状に凹設されて形成され、その溝部の底面が凹設面２０として設けられている。

光導波路２は、光信号を伝送するためのものであり、コア層２１及びクラッド層２２により構成される。コア層２１及びクラッド層２２の材料としては、例えば、屈折率の高い樹脂組成物をコア層２１の材料に、屈折率の低い樹脂組成物をクラッド層２２の材料にすることができる。具体的には、コア層２１及びクラッド層２２の材料として、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、フッ素化樹脂、ポリイミドなどを挙げることができる。例えばエポキシ樹脂を用いる場合には、コア層２１の材料として高屈折率のビスフェノール型エポキシ化合物の配合割合を高めたものを用い、クラッド層２２の材料として低屈折率の脂環式エポキシ化合物の配合割合を高めたものを用いるなどして、光導波路２を構成することができる。

コア層２１は、凹設面２０の表面に外部導波路２３に向かって直線状に形成されている。クラッド層２２は、基板１の凹設面２０に形成されたコア層２１を周囲を取り囲んで封止してあり、その上端面は基板表面よりも突出して形成されている。したがって、図示するように、クラッド層２２と基板表面とで段差Ｘが生じている。

コア層２１の光素子４と光結合する側の端部は光を反射させるために傾斜面２１ａとして形成され、この傾斜面２１ａの部分では凹設面２０も同じ傾斜角度で傾斜している。そして、この傾斜面２１ａと傾斜面２１ａに対向する凹設面２０との間には、光を効率よく反射させるために光反射層７が設けられている。光反射層７は、例えば、金属の薄膜により形成された４５°ミラーで構成される。

基板１のコア層２１が延出された端部の表面には、外部導波路フィルム３が接着されている。外部導波路フィルム３は、フィルム２４の表面に、コア層２１と光学的に結合され、外部と光信号のやり取りをする外部導波路２３が設けられたものであり、その端部が接着剤により基板１の表面に接着されている。すなわち、フィルム２４は、基板１のクラッド層２２の上端面の上方に接着剤を介して配置され、段差Ｘはフィルム２４の端部の端縁を横切ってフィルム２４と基板１との間に入り込んで延出している。図示のものでは、段差Ｘとフィルム２４の端縁とは略垂直に交差している。なお、基板１とフィルム２４との隙間には段差Ｘよりも高い厚みで接着剤層が形成され、フィルム２４は略平坦になるように基板１に接着されている。

光素子４は、光信号と電気信号とを相互に変換する素子である。この光素子４は、コア層２１の傾斜面２１ａの上方に光導波路２と光結合するように基板１に実装されている。そして、図１の形態では、光素子４は、基板１の表面に設けられた金属の薄膜などにより構成される回路層６と、回路層６の表面に突出して形成された端子６ａにより電気的に接続されている。

すなわち、端子６ａと別の端子６ａとの間に光導波路２が配置され、光素子４は光導波路２を跨ぐようにして複数の端子６ａに接触して取り付けられている。光素子４と光導波路２との間には、端子６ａの高さ分の隙間が、段差Ｘの高さや回路層６の厚みよりも大きくなって形成されており、段差Ｘは光素子４の下方からこの隙間を抜け出して基板１の端部に向かって延出している。光素子４と光導波路２との間には、この隙間を埋めるようにアンダーフィル５が充填されている。

アンダーフィル５は、光素子４を基板１に接着して実装するためのものである。アンダーフィル５としては、例えば、樹脂溶液などが用いられ、樹脂溶液中の溶媒が蒸発して乾燥したりすることにより樹脂が固化し、光素子４が基板１に固定される。

アンダーフィル５の材料としては、例えば、熱硬化型のエポキシ樹脂、アクリル樹脂、シリコーンゴム、シリコーンゲルなどを用いることができる。

上記のような光電変換サブマウント基板にあっては、溶液状態のアンダーフィル５を充填した際に、アンダーフィル５がクラッド層２２と基板表面とにより形成された段差Ｘの毛細管現象によって、この段差Ｘを伝って流れ出すことがある。図１２（ｂ）の太矢印は、アンダーフィル５の流れる方向を示している。アンダーフィル５が流れ出して外部導波路フィルム３と基板１との接着面に達すると、外部導波路フィルム３の接着強度を弱めてしまうことになり、フィルム２４が剥離するといった問題が生じる。そこで、本発明では、光素子４と外部導波路フィルム３の端部との間の基板表面に、アンダーフィル５が流れ出して外部導波路フィルム３の基板表面との接着面に到達するのを防ぐ流出防止部１０が形成されている。

図１の形態では、流出防止部１０は、クラッド層２２の露出側面（段差Ｘを形成する面）に連設して形成されている。そして、流出防止部１０は、クラッド層２２の両側の露出側面にそれぞれ設けられ、一対のものとして形成されている。この流出防止部１０は、例えば、光導波路２の延伸方向と垂直な方向に長辺が配置された矩形状の壁状体１１や溝１２や金属薄膜１５などで形成されるものであり、段差Ｘに隙間なく密着して設けられている。そして、流出防止部１０が基板表面に形成されることによりアンダーフィル５が流出した際に、アンダーフィル５の流れを阻止して、アンダーフィル５を外部導波路フィルム３の方へ流さないようになる。このように、光素子４と外部導波路フィルム３の端部との間の基板表面に形成された流出防止部１０が、アンダーフィル５が流れ出して外部導波路フィルム３の基板表面との接着面に到達するのを防ぐことができるので、光素子４と基板１との間に充填されたアンダーフィル５が、毛細管現象によりクラッド層２２の段差Ｘをつたって外部導波路フィルム３の方に流れ出したとしても、アンダーフィル５がフィルム接着面に達することがない。したがって、外部導波路フィルム３の接続強度の不良を防止することができ、フィルム２４が剥離することなく信頼性の高い光電変換サブマウント基板を得ることができるものである。なお、流出防止部１０は矩形状に限らず、台形状などの角形状やＬ型状、円の中心位置を光素子４の側にした円弧状などであってもよい。

図２（ａ）は、光電変換サブマウント基板の他の一例を示す平面図である。この形態では、流出防止部１０が、クラッド層２２の露出側面に隙間なく密着して連結し、基板表面に突出した壁状体１１で形成されている。壁状体１１としては適宜の材料を用いて形成することができるが、この形態にあっては、壁状体１１の材料としてコア層２１の材料を用いている。すなわち、流出防止部１０がコア層２１と同じ材料からなり、基板表面に積層されて壁状に形成されている構造である。それにより、コア層２１の形成と同時に流出防止部１０を形成することができるので、流出防止部１０を形成する工程を増やすことなく簡単に流出防止部１０を形成することができるものである。

また、流出防止部１０がコア層２１と同じ材料からなることにより、流出防止部１０の壁の高さ（層の厚み）を容易に制御することができる。この壁の高さは１〜１０μｍで形成することが好ましい。壁の高さが１μｍ未満であるとアンダーフィル５の流出を防止することができなくなるおそれがある。一方、壁の高さは１０μｍあれば十分な防止効果があり、その高さを超えると受光素子を実装したサブマント基板側では、光結合効率が低下するおそれがある。すなわち、図２（ｂ）の要部（光反射層７を含む部分）の概略断面図で示すように、流出防止部１０の高さが高くなりすぎた場合、すなわちコア層２１が高く形成されすぎた場合には、コア層２１を伝搬する光（図中の矢印）が光反射層７に当たらずに、その頭上を通過して光の「ロス」が多く発生するおそれがあり、そのため、光結合効率が低下するおそれがあるのである。このように、必要十分な材料量で無駄なく壁状体を形成してアンダーフィル５の流出を確実に防止することができると共に、光電変換サブマウント基板が、重量が重くなったり嵩高くなったりすることを防ぐことができるものである。

図３は、光電変換サブマウント基板の他の一例を示す平面図である。この形態では、壁状体１１の材料として、クラッド層２２の材料を用いている。すなわち、流出防止部１０がクラッド層２２と同じ材料からなり、基板表面に積層されてクラッド層２２と一体化して連結した壁状に形成されている構造である。それにより、クラッド層２２の形成と同時に流出防止部１０を形成することができるので、流出防止部１０を形成する工程を増やすことなく簡単に流出防止部１０を形成することができるものである。

また、流出防止部１０がクラッド層２２と同じ材料からなることにより、流出防止部１０の壁の高さ（層の厚み）を容易に制御することができる。この壁の高さは１〜２０μｍで形成することが好ましい。壁の高さが１μｍ未満であるとアンダーフィル５の流出を防止することができなくなるおそれがある。一方、壁の高さは高いほど流れ防止効果は見込めるが、２０μｍあれば十分であり、その高さを超えても嵩高くなったりするおそれがある。このように、必要十分な材料量で無駄なく壁状体を形成してアンダーフィル５の流出を確実に防止することができると共に、光電変換サブマウント基板が、重量が重くなったり嵩高くなったりすることを防ぐことができるものである。さらに、流出防止部１０をクラッド層２２と同じ材料から形成した場合には、クラッド層２２と流出防止部１０とを一体化して形成すること（すなわち、クラッド層２２を延長して流出防止部１０を形成すること）ができ、基板１に強固に固定された壁状体１１を形成することができるものであり、このクラッド層２２は厚くなっても光結合損失に影響することがないので、壁の高さを高くして流出防止効果の高い流出防止部１０を形成することができるものである。すなわち、図２（ｂ）で示したようにコア層２１が高くなると光結合損失が発生するおそれがあるが、クラッド層２２は光が伝播しないので層が高くなっても光結合損失に影響しない。したがって、コア層２１で形成する場合よりも流出防止部１０の厚みを厚くすることが可能である。なお、実際上、クラッド層２２の高さは、素子の高さ、つまり端子６の高さで制約され、実際の端子高さは２０μｍ程度である。

図４は、光電変換サブマウント基板の他の一例を示す平面図である。この形態では、流出防止部１０は、端部がクラッド層２２の露出側面に連設すると共に光導波路２の延伸方向と垂直な方向に延伸した、基板表面に凹設されて設けられた直線状の溝１２で形成されている。そして、溝１２は、クラッド層２２の両側の露出側面にそれぞれ設けられている。この形態によれば、溝１２によって流出防止部１０を形成することにより、この溝１２に溝１２の体積分のアンダーフィル５を蓄えて流れ出しを防止することができるので、アンダーフィル５の流出量が多くなっても、アンダーフィル５が外部導波路フィルム３に到達することを確実に防ぐことができるものである。

溝１２の深さとしては、０．５〜５０μｍにすることが好ましく、４０μｍ程度にすることがより好ましい。０．５μｍ以上の深さの溝１２であれば十分にアンダーフィル５の流出防止効果が得られるものである。溝１２の深さが０．５μｍ未満になるとアンダーフィル５の流出防止効果が十分に得られなくなるおそれがある。一方、溝１２の深さが５０μｍを超えると加工コストが増大し不経済になるおそれがある。また、溝１２の深さを光導波路２の深さ（基板表面から凹設面２０までの深さ）にすることも好ましい。それにより、溝１２と光導波路２とを同時に簡単に形成することができる。

すなわち、溝１２は、シリコン基板などの基板１に光導波路２を形成するための溝部（導波路溝）と同時に形成することができる。したがって、流出防止部１０を形成する工程を増やすことなく簡単に流出防止部１０を形成することができるものである。なお、図示の形態では、溝１２は直線状のものを示したが、溝１２は曲線状や円弧状であってもよい。また、溝１２を複数本設けてもよい。

図５は、光電変換サブマウント基板の他の一例を示す平面図である。この形態では、図４の形態に加えて、溝１２の底面に溝１２よりもさらに深く凹設された凹部１３が設けられている。図示のものでは、凹部１３は、溝１２の略半分の長さの位置に丸状に設けられている。この形態にあっては、溝１２に凹部１３が設けられていることにより、溝１２の体積が増加するので、蓄えるアンダーフィル５の量を増やすことができ、アンダーフィル５の流出量が多くなっても、アンダーフィル５が外部導波路フィルム３に到達することをさらに確実に防ぐことができるものである。

ここで、凹部１３を基板１を貫通するスルーホールにして形成することもできる。その場合、アンダーフィル５を基板１の裏面に排出することができ、アンダーフィル５の流出量がさらに多くなっても確実にアンダーフィル５が外部導波路フィルム３に到達することを防止することができるものである。そして、この凹部１３はサンドブラスト加工などの簡単な方法で形成することができるものであり、簡単に流出防止効果の高い流出防止部１０を形成することができるものである。なお、図示の形態では、凹部１３は丸状のものを示したが、凹部１３は角状などであってもよい。凹部１３の形成位置は図示のものに限られず、溝１２のクラッド層２２と連設する側とは反対の端部に凹部１３を設けてもよい。また、凹部１３を複数個設けてもよい。

図６は、光電変換サブマウント基板の他の一例を示す平面図である。この形態では、図４の形態において、溝１２が光導波路２から遠くなるにしたがってその深さが徐々に深くなっている。すなわち、溝１２は光導波路２側の一端から他端に向かって徐々に深くなったテーパ状に形成されている。なお、図示のものでは、溝１２の深さを色の濃淡で示しており、色が濃くなるほど溝１２の深さが深くなる。溝１２は、溝１２の底部が直線状に傾斜して徐々に深くなるものであってもよいし、溝１２の底部が曲線状に傾斜して徐々に深くなるものであってもよい。溝１２の深さとしては、浅いところ、すなわちクラッド層２２と連設する端部の深さが０．５μｍ以上であることが好ましく、深いところ、すなわちクラッド層２２と連設する端部とは反対側の端部の深さが１００μｍ以下であることが好ましい。溝１２の浅いところの深さが０．５μｍ未満ではアンダーフィル５の流出を十分に防止できなくなるおそれがある。一方、溝１２の深いところの深さが１００μｍを超えると加工コストが増大し不経済になるおそれがある。ただし、アンダーフィル５の流出防止の観点からは、溝１２の深いところの深さは、深ければ深いほどよい。例えば、最も深い位置で溝１２が基板１を貫通してもよい。

この形態にあっては、溝１２の深さが徐々に深くなることにより、溝１２の体積を増加させると共にこの溝１２の深みに沿ってアンダーフィル５を流して蓄えることができるので、アンダーフィル５を効率よく排出してフィルム２４に到達すること防ぐことができるものである。そして、溝１２の深みの調整はグレーマスクを用いたサンドブラスト加工などの簡単な方法で形成することができるものであり、簡単に流出防止効果の高い流出防止部１０を形成することができるものである。

図７は、光電変換サブマウント基板の他の一例を示す図であり、（ａ）は（ｂ）のイ−イ断面図、（ｂ）は平面図を示している。この形態では、基板１の表面には絶縁膜１４が形成されており、流出防止部１０は基板表面に絶縁膜１４が設けられずに形成された溝１２として形成されている。溝１２の形状は図４の形態と同様のものにすることができる。この形態にあっては、基板表面に絶縁膜１４が形成されていることにより回路間の絶縁性が確保されるので、導通信頼性のある光電変換サブマウント基板を得ることができる。この流出防止部１０は絶縁膜１４を形成する際に絶縁膜１４を形成しない部分を設けて形成してもよいし、絶縁膜１４を基板表面の全面に形成した後で、流出防止部１０を形成する部分のみが開口されたレジストを用いて絶縁膜１４を除去することにより形成してもよい。絶縁膜１４を形成しない部分を設けて流出防止部１０を形成した場合は、流出防止部１０を形成する工程を増やすことなく簡単に流出防止部１０を形成することができるものである。一方、絶縁膜１４を除去して流出防止部１０を形成する場合、流出防止部１０を形成する部分が開口されたレジストを基板表面に設け、ドライエッチングを施して開口部分の絶縁膜１４を除去し、基板表面のレジストを除去する方法により行うことができる。そして、絶縁膜１４はクラッドとしての役割も果たすことができる。すなわち、図７（ａ）に示すように、コア層２１と基板表面の凹設面２０との間には絶縁膜１４が配され、この絶縁膜１４はコア層２１に対して屈折率が低いため絶縁膜１４をクラッドとして機能させることができるので、コア層２１を絶縁膜１４とクラッド層２２とにより構成されるクラッド材料で簡単に包囲することができ、光損失の生じない光電変換サブマウント基板を簡単に得ることができるものである。絶縁膜１４を形成する材料としては、例えば、ケイ素酸化膜（Ｓｉ酸化膜）を用いることができる。溝１２の深さは、絶縁膜１４の厚みと等しくなるものであり、例えば、０．５〜５０μｍにすることができる。

図８は、光電変換サブマウント基板の他の一例を示す平面図である。この形態では、流出防止部１０は基板表面に金属薄膜１５として積層されて形成されている。この金属薄膜１５は、クラッド層２２の露出側面に密着して連結し、光導波路２の延伸方向と垂直な方向に長辺が配置された矩形状の薄膜層として形成されている。この形態にあっては、流出防止部１０が金属薄膜１５で形成されていることにより、この薄膜の厚みを極めて薄くすることができるので、基板表面に不要な凹凸を形成することなく流出防止部１０を形成することができるものである。金属薄膜１５の厚みは好ましくは１μｍ以下にすることができる。それにより、不要な凹凸をさらになくすことができる。金属薄膜１５の厚みの下限は実質的に０．０５μｍである。金属薄膜１５は濡れ性が悪いＴｉ（チタン）系の薄膜などで形成することができるので、アンダーフィル５が金属薄膜１５の表面をつたって流れることがない。すなわち、金属薄膜１５の濡れ性の悪さを利用してアンダーフィル５の流出を防止するので、壁を形成して物理的に阻止する場合に比べて、層の厚さを壁のように高くする必要がなく、薄い層で流出防止部１０を形成することができるものである。そして、濡れ性を利用してアンダーフィル５の流出を防止するので、流出防止効果を向上することができるものである。

図８の形態にあっては、基板表面に形成された回路層６と流出防止部１０を形成する金属薄膜１５とが同じ材料からなるものであることが好ましい。それにより、回路層６の形成と同時に流出防止部１０を形成することができるので、流出防止部１０を形成する工程を増やすことなく簡単に流出防止部１０を形成することができるものである。

図９は、光電変換サブマウント基板の他の一例を示す平面図である。この形態では、流出防止部１０は、光素子４の周囲を囲んで基板表面に形成されている。この流出防止部１０は、上述した、壁状体１１であってよく、溝１２であってもよく、金属薄膜１５であってもよい。この形態によれば、流出防止部１０が光素子４の周囲を囲んで形成されていることにより、アンダーフィル５の流出量が多くなったり濡れ性の高い材料で流出防止部１０を形成したりした場合においても、アンダーフィル５を流出防止部１０に取り囲んで溜めることができるので、流出防止部１０を迂回するなどしてアンダーフィル５が外部導波路フィルム３に到達することを防止して、フィルム２４の剥離をさらに防止することができるものである。なお、図示のものでは光素子４の周囲を四角形状に囲んでいる例を示しているが、円状に周囲を囲むようにしてもよい。ところで、金属薄膜１５で流出防止部１０を形成する場合、特に回路層６と同一の金属薄膜１５で流出防止部１０を形成する場合には、回路が短絡しないように回路層６が通過する部分には流出防止部１０を設けずに、分断した流出防止部１０で光素子４の周囲を囲むようにするとよい。

図１０は、光電変換サブマウント基板の他の一例を示す平面図である。この形態では、流出防止部１０は、光導波路２から基板１の端部に亘って形成されている。すなわち、流出防止部１０は、一端がクラッド層２２の露出側面に連設すると共に、他端が光導波路２の延伸方向と垂直な方向に基板１の端部の先端にまで延伸して形成されている。この流出防止部１０は、上述した、壁状体１１であってよく、溝１２であってもよく、金属薄膜１５であってもよい。この形態によれば、アンダーフィル５の流出量が多くなったり濡れ性の高い材料で流出防止部１０を形成したりした場合においても、アンダーフィル５を流出防止部１０に沿って基板の表面より外に排出することができるので、流出防止部１０を迂回するなどしてアンダーフィル５が外部導波路フィルム３に到達することを防止して、フィルム２４の剥離をさらに防止することができるものである。

次に、光電変換サブマウント基板の製造について説明する。

図１１は、光電変換サブマウント基板の製造工程の一部（光導波路２の作製）を示す断面図である。図１１（ａ）〜（ｄ）は、光導波路２を設けるための溝部を基板１の表面に加工する様子を示している。基板１の表面を加工するにあたっては、まず、（ａ）で示すように、光導波路２を形成するためのマスク３１を基板１の表面に形成する。次に、（ｂ）で示すように、異方性エッチングをして基板１を凹設し、光導波路２を形成するための凹設面２０を形成する。そして、（ｃ）に示すように、マスク３１を除去し、次いで、（ｄ）に示すように、基板１の表面に絶縁膜１４を積層して形成する。

図１１（ｅ）〜（ｈ）はコア層２１を作製する様子を示している。コア層２１の作製にあたっては、まず、（ｅ）で示すように、コア層２１を形成するコア樹脂組成物３２を凹設面２０の上に塗布し、プレ加熱（ＰＢ）する。次に、（ｆ）で示すように平坦化プレスしてコア層２１の上面を平坦化した後、（ｇ）で示すように、マスク３１でパターニングしてＵＶなどのエネルギー線で樹脂を硬化する。そして、（ｈ）で示すように、現像によって不溶なコア樹脂組成物３２を除去し、加熱（ＰＤＢ）することによりコア層２１を作製することができる。なお、コア層２１を形成する前にコア層２１の傾斜面２１ａが形成される凹設面２０の表面に金属の薄膜を形成し、光反射層７を設けることができる。

図１１（ｉ）〜（ｌ）はクラッド層２２を作製する様子を示している。クラッド層２２の作製にあたっては、まず、（ｉ）で示すように、クラッド層２２を形成するクラッド樹脂組成物３３を塗布し、プレ加熱（ＰＢ）する。次に、（ｊ）で示すように平坦化プレスしてクラッド層２２の上面を基板表面よりも高く突出した面にして平坦化した後、（ｋ）で示すように、マスク３１でパターニングしてＵＶなどのエネルギー線で樹脂を硬化する。そして、（ｌ）で示すように、現像によって不溶なクラッド樹脂組成物３３を除去し、加熱（ＰＤＢ）することによりクラッド層２２を作製することができる。

こうして、コア層２１とクラッド層２２とにより構成される光導波路２が表面に作製された基板１が形成される。そして、この基板１に回路層６を形成し、回路層６の表面に形成された端子６ａに光素子４を取り付け、光素子４と光導波路２の間にアンダーフィル５を充填する。一方、基板１の光導波路２が延伸された端部の基板表面に外部導波路フィルム３を接着剤で接着する。接着剤としては、光硬化性樹脂などを用いることができる。なお、クラッド層２２の段差Ｘの高さ分だけ基板表面とフィルム２４との間で隙間ができるが、この隙間には接着剤が充填され、接着剤層が形成される。フィルム２４の取り付けは、通常、光素子４を実装し、アンダーフィル５を充填した後に行う。このときアンダーフィル６が流出防止部１０でその流出が防止されてフィルム２４を接着しようとする部分に到達しないために、フィルム２４を確実に基板１に接着することができるのである。このようにして、光素子４が実装されると共に外部導波路フィルム３が設けられた光電変換サブマウント基板を得ることができる。

上記のように製造されたクラッド層２２の上端面は基板表面よりも高く、段差Ｘが生じる。すなわち、コア層２１とクラッド層２２を形成するそれぞれの樹脂をプレスで平坦化しているので、コア層２１の上端面は基板１の表面と略面一になり、コア層２１を包囲するためにクラッド層２２の上端面は基板１の表面よりも突出する。そして、クラッド層２２の上端面の突出により段差Ｘが生じ、この段差Ｘがアンダーフィル５の流出を招くのである。しかしながら、本発明においては、上記の通り、流出防止部１０を形成することにより、アンダーフィル５の流出が防止されるものである。

そして、流出防止部１０の形成は、光電変換サブマウント基板の製造工程の一部で行うことが好ましい。

例えば、図２の形態の一例のように、壁状体１１の流出防止部１０をコア層２１の材料と同じものとするときには、図１１（ｅ）〜（ｈ）のコア層２１の形成工程で同時に形成することができる。すなわち、（ｅ）において、コア樹脂組成物３２を流出防止部１０を形成する部分にも塗布する。そして、（ｇ）で示すマスク３１のパターニングをコア層２１と共に流出防止部１０を形成するパターンにする。このようにして、コア層２１と同時に流出防止部１０を形成することができ、工程を増やすことなく流出防止部１０を形成することができるものである。

また、図３の形態のように、壁状体１１の流出防止部１０をクラッド層２２の材料と同じものとするときには、図１１（ｉ）〜（ｊ）のクラッド層２２の形成工程で同時に形成することができる。すなわち、（ｉ）において、クラッド樹脂組成物３３を流出防止部１０を形成する部分にも塗布する。そして、（ｊ）で示すマスク３１のパターニングをクラッド層２２と共に流出防止部１０を形成するパターンにする。このようにして、クラッド層２２と同時に流出防止部１０を形成することができ、工程を増やすことなく流出防止部１０を形成することができるものである。

また、図４の形態のように、溝１２で流出防止部１０を形成する場合には、図１１（ａ）〜（ｃ）に示す基板１の表面の加工工程で流出防止部１０を形成することができる。すなわち、（ａ）で示すマスク３１のパターニングを光導波路２と共に流出防止部１０を形成するパターンにする。それにより、光導波路２を形成するための凹設面２０と同時に流出防止部１０を形成することができ、工程を増やすことなく流出防止部１０を形成することができるものである。なお、図５の形態のように、溝１２に凹部１３を設ける場合には、溝１２の底部をサンドブラスト加工するなどして形成できる。凹部１３の形成は、基板１の表面の加工工程の際に行ってもよく、光導波路２を形成した後に行ってもよい。また、図６の形態のように、溝１２の深さを徐々に深くする場合には、上記のようなパターニングによりあらかじめ溝１２を形成し、この溝１２をグレーマスクを用いたサンドブラスト加工で深さを調整して削ることにより形成することができる。

また、図７の形態のように、絶縁膜１４が形成されないことにより溝１２を設けて流出防止部１０を形成する場合には、図１１（ｄ）に示す絶縁膜１４の形成工程で流出防止部１０を形成することができる。すなわち、（ｄ）において、流出防止部１０を形成する部分をマスクで覆い、パターニングして絶縁膜１４を積層し、マスクを除去する。それにより、絶縁膜１４と同時に流出防止部１０を形成することができ、工程を増やすことなく流出防止部１０を形成することができるものである。

また、図８の形態においては、流出防止部１０の形成を回路層６の形成工程で行うことができる。この形態では、流出防止部１０が回路層６と同一の材料からなる金属薄膜１５として形成されており、回路層６を形成する際に、回路層６と共に流出防止部１０を形成するパターニングを行い、回路層６と金属薄膜１５を同時に積層して形成するものである。それにより、絶縁膜１４と同時に流出防止部１０を形成することができ、工程を増やすことなく流出防止部１０を形成することができるものである。

１ 基板
２ 光導波路
３ 外部導波路フィルム
４ 光素子
５ アンダーフィル
６ 回路層
７ 光反射層
１０ 流出防止部
１１ 壁状体
１２ 溝
１３ 凹部
１４ 絶縁膜
１５ 金属薄膜
２０ 凹設面
２１ コア層
２２ クラッド層
２３ 外部導波路
２４ フィルム
３１ マスク

Claims (12)

1. 基板と、基板表面の凹設面に形成されたコア層、及びコア層を被覆して封止すると共に上端面が基板表面よりも突出して形成されたクラッド層からなる光導波路と、光導波路と光結合する光素子と、光素子と光導波路との間に充填されたアンダーフィルと、基板表面に端部が接着された外部導波路フィルムとを備え、光素子と外部導波路フィルムの端部との間の基板表面に、光素子と光導波路の間から流れ出したアンダーフィルが外部導波路フィルムの基板表面との接着面に到達するのを防ぐ流出防止部が形成されていることを特徴とする光電変換サブマウント基板。
2. 流出防止部は、コア層と同じ材料からなり、基板表面に壁状に形成されたものであることを特徴とする請求項１に記載の光電変換サブマウント基板。
3. 流出防止部は、クラッド層と同じ材料からなり、基板表面に壁状に形成されたものであることを特徴とする請求項１に記載の光電変換サブマウント基板。
4. 流出防止部は、基板表面に形成された溝であることを特徴とする請求項１に記載の光電変換サブマウント基板。
5. 溝に凹部が設けられていることを特徴とする請求項４に記載の光電変換サブマウント基板。
6. 溝は光導波路から遠くなるにしたがってその深さが徐々に深くなることを特徴とする請求項４に記載の光電変換サブマウント基板。
7. 基板は表面に絶縁膜が形成されたものであり、流出防止部は基板表面に絶縁膜が設けられずに形成された溝であることを特徴とする請求項１に記載の光電変換サブマウント基板。
8. 流出防止部は、基板表面に形成された金属薄膜であることを特徴とする請求項１に記載の光電変換サブマウント基板。
9. 基板表面に回路層を備え、上記金属薄膜は回路層と同じ材料からなるものであることを特徴とする請求項８に記載の光電変換サブマウント基板。
10. 流出防止部は、光素子の周囲を囲んで形成されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の光電変換サブマウント基板。
11. 流出防止部は、光導波路から基板の端部に亘って形成されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の光電変換サブマウント基板。
12. 下記の（ａ）（ｃ）（ｄ）（ｆ）（ｇ）及び（ｈ）を含む工程、（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｆ）（ｇ）及び（ｈ）を含む工程、又は（ａ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）（ｆ）（ｇ）及び（ｈ）を含む工程によって請求項１〜１１のいずれかに記載の光電変換サブマウント基板を製造する方法であって、（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）及び（ｅ）から選ばれるいずれかの工程で、光素子と外部導波路フィルムの端部との間の基板表面に、光素子と光導波路の間から流れ出したアンダーフィルが外部導波路フィルムの基板表面との接着面に到達するのを防ぐ流出防止部を形成することを特徴とする光電変換サブマウント基板の製造方法。
    （ａ）基板表面に凹設面を形成する工程
    （ｂ）前記基板表面に絶縁膜を形成する工程
    （ｃ）前記凹設面の表面にコア層を形成する工程
    （ｄ）コア層を被覆して封止すると共に上端面が前記基板表面よりも突出したクラッド層を形成する工程
    （ｅ）前記基板表面に金属薄膜からなる回路層を形成する工程
    （ｆ）コア層及びクラッド層で構成される光導波路と光結合するように基板に光素子を取り付ける工程
    （ｇ）光素子と光導波路との間にアンダーフィルを充填する工程
    （ｈ）外部導波路フィルムの端部を基板表面に接着して外部導波路フィルムを基板に取り付ける工程

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