JP2012037818A - 光電気複合配線モジュールおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
光素子の駆動回路または増幅回路ＬＳＩと光素子との電気配線を薄膜配線層により短距
離で接続することで、チャネル当たりの伝送速度を高くしかつ消費電力の増大を防ぐ。また、伝送装置への接続方式がコネクタ等簡便であり、ＬＳＩの実装も従来技術によるものであるため、組立が容易でかつ高信頼が実現できる。すなわち、本発明によれば、性能、量産性ともに優れた光電気複合配線モジュールを提供する。
【解決手段】
光素子２ａ、２ｂを、回路基板１に形成された光導波路１１と光結合できるように、回路基板上１に配置し、光素子の上層に電気配線層３を光素子の電極と電気配線層３の配線が電気的に接続されるように積層し、光素子が応力や水分から保護されるよう光素子周辺部を樹脂で封止し、電気配線層３上にＬＳＩを実装して電気的に接続した構造とすることを特徴とする光電気複合配線モジュール。
【選択図】 図１

Description

本発明は、伝送装置内において送受信される大容量の光信号を処理する光電気複合配線
モジュールとその製造方法に関する。

近年、情報通信分野において、光信号による通信トラフィックの整備が急速に行われつつあり、これまで基幹、メトロ、アクセス系といった数ｋｍ以上の比較的長い距離について光ファイバ網が展開されてきた。今後はさらに、伝送装置間（数ｍ〜数百ｍ）、或いは装置内（数ｃｍ〜数十ｃｍ）といった近距離も大容量データを遅延なく処理するために光信号を用いることが有効であり、ルータ、サーバ等の情報機器内部のＬＳＩ間またはＬＳＩ−バックプレーン間伝送の光化が進められている。

光信号伝送構造を構築する際、重要となるのが光電変換素子（光素子）と光導波路や光ファイバ等の光伝送路との結合部分である。発光素子からの光を光配線に伝搬させる、または光伝送路から伝搬した光を受光素子に入射させるとき、充分に効率よく光結合させるために、光素子と光伝送路との位置合わせを高精度に行う必要がある。一方で、量産性や実用性を考慮すると、光結合部や、情報機器に用いられるＬＳＩは、容易に取り外し・交換できることが望ましい。
例えば、特開２００６−１３３７６３号公報（特許文献１）においては、光素子と光伝送路との結合をガイドピンで位置合わせし、ソケットピンを用いて光素子とＬＳＩを実装する構造としている。これにより、比較的容易に光素子と光伝送路の位置合わせが可能となり、またソケットピンで実装することにより、ＬＳＩの着脱が容易になっている。

また、特開２００４−２３３９９１号公報（特許文献２）では、光素子上に光導波路を有する基板を配置し、光素子からLSIに電気信号を送るようにしている。

特開２００６−１３３７６３号公報 特開２００４―２３３９９１号公報

しかしながら、上記の構造では、以下の問題点が生じる。まず、光素子とＬＳＩとの距離を短くできない点が挙げられる。特許文献１記載の構造では、光素子はＬＳＩの直下ではなく外側に配置される。従って、光素子に信号を伝搬させるためには、この間を電気配線で接続しなければならない。また、特許文献２記載の構造では、基板に対して光素子がLSIの反対側にあるため、光素子からLSIまでの電気配線の距離が長くなる。ＬＳＩからの信号の伝送速度を速くしても、電気配線の部分が律速となって充分な伝送速度が得られない。また、電気配線が長くなる分損失も増大し、その結果消費電力が増大する懸念がある。さらには、実装密度を充分に高くすることができず、基板の大型化を招く。光素子と光伝送路の位置合わせ精度に関しても、各ガイドピン、各ソケットピンの位置公差を考えると、全てのチャネルで効率よく位置合わせようとすると、接合部に大きな応力がかかり、信頼性が著しく劣ることが予想される。

本発明の目的は、ＬＳＩと光素子との距離を短くし、チャネルあたりの伝送速度を高くでき、かつ消費電力を小さくできる構造とすること、ならびに実用性を考慮して、ＬＳＩや部品の着脱が容易な光電気融合配線モジュールそれを用いた伝送装置と、その製造方法を提供することにある。

本発明は、上記課題を解決するために、光信号を伝搬する光導波路を有する回路基板と、前記回路基板上に設けられ、前記光導波路と光結合する光素子と、前記回路基板上及び前記光素子の上方に設けられ、電気配線を有する絶縁膜と、前記回路基板と前記絶縁膜とに囲まれた領域であり、前記光素子の周辺に設けられ当該光素子を封止する樹脂封止部と、前記絶縁膜上に設けられてその電気配線に接続される半導体素子とを備えたことを特徴とする光電気複合配線モジュール光電気複合配線モジュール及びその製造方法を提供する。

本発明によれば、チャネル当たりの伝送速度を高くすることができ、かつ消費電力の増大を防ぐことができる。また、光素子の樹脂封止により上層形成時やモジュール状態での光素子にかかる応力を緩和することができるため、応力による破壊や実装信頼性低下などの光素子への影響を抑制することができる。

本発明による第一の実施の形態を示す模式図である。 （a）〜（g）は、本発明による第１の実施の形態についての製造方法を示す模式図である。 （a）〜（g）は、本発明による第２の実施の形態についての製造方法を示す模式図である。 本発明による第３の実施の形態を示す模式図である。 本発明による第１の実施の形態を示す模式図である。 本発明による第４の実施の形態を示す模式図である。 本発明による第５の実施の形態を示す模式図である。 本発明による第６の実施の形態を示す模式図である。 本発明による第７の実施の形態にかかる伝送装置の形態を示す模式図である。

以下に、図面を用いて、本発明の実施の形態を詳細に述べる。

まず、図１に、本発明の第一の実施の形態を示す。本図は、本実施例による光電気融合配線モジュールの断面図である。回路基板１は、光伝送路である光導波路１１が設けられ、その上層または下層に電気配線１２が設けられている。回路基板１の表層１３には、電気配線１２に電気的に接続されている電極パッド１４が具備されている。光導波路１１の端部１５はおよそ４５°の傾斜がついており、光信号の向きをおよそ９０°上方に曲げることができる構造になっている。本実施例では、光導波路１１を１層にしているが、実装密度を向上させるために２層以上にしても構わない。

光素子２ａ、２ｂは、電子回路１の表層１３に実装されている。本実施例においては、光素子２ａは面発光型の半導体レーザ（発光素子）、光素子２ｂは、面入射型のフォトダイオード（受光素子）である。これら光素子２ａ、２ｂは、実装密度の観点からは複数の発光点/受光面が集積されているアレイ型のものが望ましいが、１チャネルのものでも構わない。光素子に電流を流すための電極２１ａ、２２ａ、２１ｂ、２２ｂは、本実施例においては回路基板１から遠い側（本図では上側）に具備される。これらの電極は、該光素子２ａ、２ｂの上層に形成されている薄膜配線層３の電気配線３１に電気的に接続されている。薄膜配線層３は、電気配線層３３、３５および絶縁層３１、３４および薄膜配線層３の表層の電極パッド３６を具備しており、光素子２ａ、２ｂの上層に形成され、ビア３２を介して光素子２ａ、２ｂの各電極パッドおよび回路基板１の電極パッド１４を薄膜配線の表層電極パッド３６に電気的につなぐ構造になっている。光素子２ａ、２ｂは側面部に接して周辺部が樹脂３７によって封止された構造になっている。この樹脂３により、光素子２は、水分から保護ざれ、また、光電気複合配線形成時及びモジュール完成後の応力から保護される。

薄膜配線層３の上にはＬＳＩ（半導体素子）４が配置されている。ＬＳＩ４には電極パッド４１が備わり、これと薄膜配線層の電極パッド３６とが、バンプ４２を介して電気的に接続している。バンプ４２は、はんだボールやＡｕのスタッドバンプ、あるいはめっきによるバンプ等いかなるものでも構わない。ＬＳＩ４には、本実施例では半導体レーザ用の駆動回路、フォトダイオード用の増幅回路が集積されている。もちろん、ＬＳＩ４とこれら駆動/増幅回路ＩＣを独立させた構造としても構わない。本実施例においては、光素子２ａ、２ｂは、ＬＳＩ４の真下、すなわちＬＳＩ４を回路基板１に投影した投影面内に配置することにより、光素子２からＬＳＩ４までの距離を小さくし、伝送速度を大きく、消費電力を小さくしている。また、配線の距離が小さいので、製造も簡易になる。

次に、図２に従って、図１の光電気融合配線モジュールの製造方法の一例を説明する。

まず、図２（ａ）は、二本の光導波路１１、電気配線１２、電極パッド１４を有する回路基板１を表す図である。この表層１３に光素子２ａ、２ｂを光導波路１５と光結合するように搭載する（図２（ｂ））。回路基板１と光素子２とを固着する手段として、本実施例では、使用する光の波長に対して透明な接着剤５１を用いた。接着剤の塗布方法としては、固着前の接着剤を光素子の接着面に転写し、その状態で基板１上に搭載する方式を用いたが、基板上に接着剤を滴下する方法でも構わない。

光素子を搭載する際は、光導波路と光素子が効率よく光結合するために、光導波路の端部１５と位置合わせする必要がある。従って、光素子の搭載装置（マウンタまたはボンダ）は、必要な搭載精度を確保できる装置を使用した。アレイ型の光素子を用いると、発光点または受光面が増えるため、搭載精度は厳しい方向になるが、発光点間/受光面間の位置ずれは、ウェハプロセスで一括に形成しているため無視できるほど小さいこと、光導波路間の端部に関しても、フォトリソグラフィ等で一括形成するため同様に小さいため、実質は１チャネル品とほとんど同じ搭載精度で実装可能である。

特許文献１の図６に示されるような、モジュールに光素子を搭載した後に一括で光結合させる方式を採ると、各チャネルの位置ずれの影響で、実質極めて高い搭載精度が要求される。本発明は、この課題を解決できるものであり、組立容易性が飛躍的に向上させることができる。また、前述したように、特許文献１において懸念される、各接続部での過大な応力も発生することはない。

さらには、光素子と光導波路とは、光導波路の上部クラッド部分のみ、もしくは表層に形成される樹脂層分の距離、すなわち数〜数十μｍを介して光結合されるため、光結合効率を高くとることができる。また、光素子と光導波路の間に空気層がないため、ゴミや水滴が付着して光出力の低下を招くポテンシャルもない。さらに、特許文献１の図６のように、光結合部から遠方で固定することで、外力や熱応力による変形起因の光出力の低下を起こす可能性もない。すなわち、極めて簡便な方法で高い光結合効率と、光出力の安定性を実現することができる。もちろん、光素子と光導波路間に集光機構を設けて、光結合効率をさらに向上される構造にしても構わない。

なお、光素子の固定方法に関しては、光路を妨げないのであれば、透明でない接着剤を用いても構わない。また、光素子の回路基板側にメタライズを形成できれば、光路を妨げないようなはんだ接合を用いても構わない。

次に、光素子２の電極パッド２１、２２上にバンプ２３、２４を形成する。本実施例では、バンプボンダを用いてAuのスタッドバンプ２３、２４を形成した。スタッド形成後、レベリングを行い各バンプ２３、２４の高さがほぼ同じになるようにした。バンプの形成方法としては、上記以外の、例えばめっきによるものでも構わない。バンプを形成する順番に関しても、本実施例のように光素子２を基板１に搭載してからではなく、光素子単体、あるいはウエハレベルの状態のときに実施しても構わない。

次に、光素子の上層に薄膜配線層３を形成する（図２（ｃ））。まず、第一の薄膜絶縁層３１を形成するためにBステージ状態の絶縁フィルムを圧着させる。Bステージ状態の絶縁シートとしては、ポリアミドイミド樹脂やポリイミド樹脂が好適である。具体的には日立化成工業製のKS6600や、東レ製のLPN-1400である。東レのLPN-1400は感光性を有するので、圧着後のパターン形成の方法に幅が広がる。この時、光素子周辺部は後のプロセスで液状樹脂を充填するために、圧着前にあらかじめ絶縁フィルムに貫通孔を設け、スペース３８を形成しておく。

次に、光素子の電極および回路基板表層の電極に電気的に接続するために、絶縁樹脂にスルーホール３２を形成する。スルーホール３２用穴の形成方法は、本実施例では感光性のある絶縁樹脂材料を用い、フォトリソグラフィにより形成し、その後樹脂材料を硬化させる方法を適用した。なお、絶縁材料の形成方法については、上記以外の、例えばワニスを塗布するという方式でも構わない。光導波路と一括で形成できるよう、光導波路のコア材もしくはクラッド材を用いても構わない。スルーホール形成方法に関しても、上記以外のドライエッチング、レーザ、サンドブラスト等の手法を用いても構わない。

次に、薄膜電気配線３３を形成する。スルーホール３２の充填には電気めっきを用いた。以下、図示していないが、電気めっきによる配線層形成方法を説明する。まず、スパッタリングにより基板表面全体にシード膜を形成する。シード膜の構成は、接着層Ｃｒ膜とＣｕ膜の積層構造とした。次に、Ｃｕの電気めっきを施し、スルーホールにＣｕを充填する。本実施例ではフィルドビアの構造としたが、中心部に導体の存在しない、コンフォーマルタイプの構造でも構わない。また、配線層の形成方法に関しても、めっきを用いずに、スパッタリング成膜のみとしても構わない。これにより、基板表面全体にＣｕ膜が形成される。次にフォトリソグラフィにより配線パターンの分離を行い、図２（ｄ）に示す構造に至る。

なお、本実施例では回路基板１に先に光素子２を搭載してから１層目の薄膜配線層３ａを形成したが、光素子搭載部を残して先に１層目の薄膜絶縁層３１、薄膜電気配線３３を形成し、後で光素子を位置合わせ、搭載しても構わない。また、光素子以外の半導体素子を搭載してもよい。

薄膜絶縁層３１と薄膜電気配線３３の形成と同様に、薄膜配線層の２層目３ｂを形成する（図２（ｅ））。具体的には、薄膜絶縁層３３を１層目の薄膜配線層３ａ及び光素子２の上のに形成し、さらに薄膜電気配線３３や光素子２上のバンプ２３，２４に接続されるように、薄膜電気配線３５を形成する。薄膜絶縁膜層３３は、バンプ２３，２４直上に形成され、この部分にスルーホールが形成されて薄膜電気配線３５が形成される。この時、２層目の薄膜絶縁層３５には、光素子周辺部のスペース３８に液状樹脂を充填するためのスルーホール(貫通孔)３９をスペース３８の上に設けておく。スルーホール３９は液状樹脂３７を充填できるように十分大きく設ける。例えば、外形が50μmのノズルを用いる場合には、50μmよりも大きな外形のスルーホールとする。

このスルーホール３９からノズル（図示せず）を用いて液状樹脂３７をスペース３８に充填する（図２（ｆ））。樹脂に求められる条件としては、電子回路基板や光素子によく密着し、側面に水分が溜まるような空孔を形成しないようにできることである。さらに、光素子２に過大な応力が掛らないようヤング率が小さいものが望ましい。接着剤５１が光素子２と回路基板１の間への浸入を妨げるので、樹脂３７は光に対して透明でも不透明でもよい。具体的には、メチル系シリコーン、フェニル系シリコーン、シリコーンとエポキシのハイブリッド樹脂のいずれかを主成分とするものが好適である。本実施例では２層目を形成した後に液状樹脂を充填するが、２層目として、薄膜絶縁層３４が形成された後ならば、薄膜電気配線３５を形成する前に樹脂を充填してもよい。

充填した樹脂３７は、加熱によって硬化させる。この時、光素子２を回路基板１へ接着している接着剤５１が軟化して光素子２が光導波路の端部１５と光軸ずれを起こさないような温度で加熱する。また、ここでは加熱による硬化方法を用いたが、樹脂３７の上層の絶縁層３４を透過するのであれば、UV光や可視光による硬化方法を用いても構わない。もしくは、室温による硬化でも構わない。さらに、光素子２と回路基板１を接着する接着剤５１と、封止樹脂３７を同一のものとすれば、材料統一による低コスト化も期待できる。もしくは、充填樹脂に、光素子の波長を吸収する材料を用いれば、光のクロストーク低減にも効果がある。こうして、１層目の薄膜配線層３ａと同じ層に樹脂封止部が形成される。

最上層は、ＬＳＩ４を接合するためのバンプ４２に見合った材料を用いた電極パッド３６を形成する。電極パッド３６は、光素子２の真上になるようにしてある。本実施例では、図示していないが、はんだ接続電極用として、Ｎｉ/Ａｕ膜を形成した。なお、本実施例では、薄膜配線層は２層としたが、これは、ＬＳＩと光素子や、回路基板１との電気配線の形態によっては、１層あるいは３層以上としてもよい。また、薄膜配線層の形成方法に関しても、本実施例以外の公知の手法も用いても構わない。

最後に、薄膜配線層３の上にＬＳＩ４を実装する（図２（ｇ））。本実施例では、半導体レーザの駆動回路およびフォトダイオードの増幅回路が集積されたＬＳＩを適用した。接合方法は、Ｓｎ系のはんだを用いたバンプ４２を用い、ＬＳＩ４を搭載した後リフロー接合を行った。ＬＳＩ４に関しては、先にも述べた通り、ＬＳＩ４から駆動回路や増幅回路を独立させ、それぞれ個別に実装したものでも構わない。また、バンプ接合方式に関しても、例えばＡｕバンプによる超音波接合、Ａｕバンプとはんだによる接合、さらにはめっきバンプを形成しはんだ接合するなど、他の方式を用いても構わない。はんだバンプ接合方式のメリットとしては、はんだ融点以上の温度に上げることで、容易にＬＳＩを取り外すあるいは交換することが容易に行える点である。

なお、本実施例では光素子２にバンプを形成して光素子とバンプの側面に樹脂を充填する構造を採ったが、一層目の薄膜配線層３と光素子２の高さが合わせられれば、図５に示すようにバンプのない電極パッド構造とし、薄膜電気配線を直接電極パッド２２に接続しても構わない。

本発明による光電気融合配線モジュールの量産性をさらに向上させる手段として、冗長性を付与するという手段がある。具体的には、実際に使用するよりも多い数の光素子２と光導波路１１との組み合わせを具備するものである。もし、光素子とＬＳＩとをつなぐ薄膜配線に不良が発生した場合、あるいは光素子や光導波路に不良が発生した場合、予備として用意した配線・光素子・光導波路を使用する。もし、欠陥なく形成できた場合は、回路的あるいは物理的に予備回路を使用できない状態にする。

次に、図３に従って図１の製造方法の第二の例を説明する。図３の（ａ）〜（ｄ）は、図２の（ａ）〜（ｄ）と同じである。

光素子２を搭載後、光素子周辺部を液状樹脂３７で封止する（図３（e））。その際、バンプ２３，２４上面は、上層と電気接続できるように、表面は樹脂で覆われていない方が望ましいが、電気接続がとれる薄さであれば、バンプ上面が樹脂で覆われていても構わない。

充填した樹脂３７は、加熱によって硬化させる。この時、光素子２を回路基板１へ接着している接着剤５１が軟化して光素子２が光導波路の端部１５と光軸ずれを起こさないような温度で加熱する。樹脂３７として感光性樹脂を用いた場合には、UV光や可視光の照射による硬化を用いても構わない。さらに、光素子２と回路基板１を接着する接着剤５１と、封止樹脂３７を同一のものとすれば、材料統一による低コスト化も期待できる。もしくは、樹脂３７に、光素子の波長を吸収する材料を用いれば、光のクロストーク低減にも効果がある。

光素子２を樹脂封止したその上に、実施例１と同様に薄膜配線層の２層目３４、３５を形成する（図３（ｆ））。具体的には、薄膜絶縁層３４を一層目の薄膜配線層３及び光素子２を封止した樹脂３７上に薄膜絶縁層３４を形成し、薄膜電気配線３１用のスルーホールを薄膜絶縁層３１上に形成し、スルーホール内及び薄膜絶縁層３４上に薄膜電気配線３３を形成する。このとき、バンプ上に充填樹脂３７があっても、薄膜絶縁層３１にスルーホールを形成するとにバンプ上の樹脂を削ることで、薄膜電気配線３１と接続可能になる。なお本実施例では、樹脂３７を硬化させてから二層目の薄膜配線層３ｂを形成したが、樹脂３７の充填後であり硬化前に二層目の薄膜配線層３ｂを形成してもよい。

最後に、薄膜配線層３の上にＬＳＩ４を実装する（図３（ｇ））。

次に、本発明の第３の実施形態について図４を用いて説明する。本実施では、実施例１及び２において、光素子搭載前に一層目の薄膜配線層３を形成するものにかかる。

図４は、一層目の薄膜配線層３（図示部分より外側まで延在している）を形成後、光素子２を搭載する前に、光素子搭載用のスペース３８付近を基板の上方から見た構造を示す。回路基板１上の薄膜絶縁層３１には、スペース３８が空いており、回路基板内に光導波路１１及びその端部１５がある。光素子２は光導波路の端部１５の直上に搭載される。

本実施例では、光素子の搭載をより簡易、正確にするため、薄膜絶縁層３１の上にアライメントマーク３０を設ける構造とする。図４ではルーラータイプのアライメントマークとしたが、アライメントマークとして光素子と位置合わせできるものであれば、例えば十字型や円形など他の形状でも構わない。また、目盛りの間隔も適宜変更可能である。他の点は、実施例１や２と同様である。

本実施例の効果を説明する。光素子２を実装するときには、光素子実装のためのボンダに備えられたカメラを用いて行う。本実施例のように、先に形成された薄膜絶縁層３１上のアライメントマークを用いた場合、回路基板１上にアライメントマークを設けた場合に比べ、光素子２の上面との高さの差が小さいため、カメラの焦点深度が緩和される。そのため、光素子２を搭載するときの正確性が向上し、光素子２と光導波路１１との結合率を向上させることができる。

次に、本発明の第４の実施形態について図６を用いて説明する。図６は、図１の光素子周辺部の拡大断面図である。図４と図１との違いは、光素子２にレンズ２ｃが搭載されているという点である。光素子２にレンズ２ｃを搭載する目的は、光ビームを収束させ光素子２と光導波路１１との光結合効率を向上させるのが目的である。レンズ２ｃはレンズの媒質とレンズ表面に接する部分の媒質との屈折率差でその仕様が決まる。従って、レンズと電子回路基板表面の媒質に何を選定するかでレンズ２ｃの仕様が変わる。図６では、回路基板１とレンズ２cとの間には、図１の実施例１と同様の透明樹脂（接着剤）５１が存在する構造になっている。この樹脂の屈折率は（ｎ＝1.4）であり媒体である透明樹脂５１の屈折率を考慮して所望の特性になるようにレンズの構造を設計している。図示はしないが、接着剤を光素子の周辺部のみに配置して接着剤がレンズに触れないように搭載すれば、配線基板１とレンズ２c間に存在する媒質は空気(屈折率ｎ＝1)となり、この特性で所望の集光特性が出せるようなレンズ設計ができる。光素子２以外は、実施例１と同様である。これにより、高信頼で生産性が高く、かつ光結合効率のよい光電気混合配線モジュールが提供できる。光結合効率が高くなることにより光素子の駆動電流を低減できるメリットもあり、省電力化・温暖化防止という効果ももたらす。

なお、本実施例では光素子２にバンプ２４を形成して光素子２とバンプ２４双方の側面に樹脂２５を塗布する構造を採ったが、図３で示したものと同様に、バンプのない電極パッド構造としても構わない。

次に、本発明の第５の実施形態について図７を用いて説明する。図７と図１の違いは、光素子が回路基板にはんだ２６で実装されているという点である。はんだ２６を用いることで、光素子２の電子回路基板への接触面にはAu等のメタライズを形成する必要がある。また、はんだ２６は当然光を透過しないので、光ビームが通過する部分にははんだ２６がかからないようにする。光素子２の回路基板１に接触する面の外周全体にメタライズを形成し、回路基板１へはんだ搭載することで発光/受光部分を完全に封止することができれば、その後の光素子２側面へ樹脂滴下する際に発光/受光部分に樹脂３７が回りこむのを完全に回避することができ、好適である。その他については、実施例１と同様である。

はんだによる実装は、図６のように、レンズが具備された光素子にも適用できる。図６と同様に、光素子の回路基板１に面する面の外周にメタライズ形成してはんだで接合することによりレンズと回路基板１表面の空間は空気層となり、これに応じて設計したレンズを用いればよい。

次に、本発明の第６の実施形態について図８を用いて説明する。図８と図１に示す実施例１との違いは、光素子２は、発光部または受光部を有する光素子本体２cとサブマウント２５を備え、光素子本体２ｃがサブマウント２５に実装され、サブマウント２５を介して回路基板１にはんだ２６で実装されているという点である。サブマウント２５は、例えば窒化アルミ（AlN）により形成されている。サブマウント２５は、凹状（ザグリ形状）になっており、光素子本体２cはその凹部の中に搭載される。まず、光素子本体２cをサブマウント２５の凹部に搭載する。搭載方式としてはAu-Snはんだを用いた。この搭載により、光素子本体２ｃをサブマウント２５に固定するのと同時にサブマウント２５に内装されているビア（図示せず）と電気的に接続される。ビアはサブマウント２５の光素子本体２cの搭載部分と反対の表面にある電極パッド２２と電気的に繋がっている。すなわち、光素子本体２ｃの電極は搭載によりサブマウント２５表面の電極パッド２２に電気的に接続された構造となる。

次に、サブマウント２５を電子回路基板１に搭載する。本実施例でははんだ２６を用いた。もちろん、実施例１のように接着剤を用いて実装しても構わない。その後は実施例１と同様のプロセスにより形成するが、本実施例では光素子２がサブマウント２５に置き換わる。すなわち、バンプ２４の形成はサブマウント表面の電極パッド２２上に形成し、封止用の樹脂３７は、サブマウント２５の側壁およびサブマウント２５上のバンプ２２の側壁に形成する。

このような構造をとることにより、上述のメリットに加えて光素子の検査工程やハンドリング方式の自由度が増え、生産性がさらに向上する。

本実施例に関しても、図示はしないが、レンズ２ｃを具備した光素子を適用することができる。サブマウント２５の、電子回路基板１への実装面のメタライズを外周全周に形成する構造とすればレンズと電子回路基板表面の空間は空気層となり、樹脂３７の侵入を防ぐことができる。また、本実施例もサブマウント２５表面にバンプのない電極パッド構造としても構わない。

最後に、本発明による光電気融合配線モジュールが伝送装置に適用される形態を、図９を用いて説明する。なお、回路基板１および親回路基板５２は、簡略のため電気配線を図示していない。

図９において、電源回路等の電気の入力は、回路基板１の裏面側から供給される。本実施例では、はんだバンプ５１によって親回路基板５２とバンプで接合する構造となっているが、これはピンを挿入する形態のもの、あるいは電気コネクタでも構わない。一方、高速光信号は光コネクタ５３により結合されている。外部からの光信号はここでは光ファイバ５４としているが、それ以外の光導波路フィルムや光伝送路が形成された回路基板などでも適用可能である。

なお、本実施例では、光電気複合配線モジュールとして、図１に示される第１の形態を適用しているが、それ以外の、第２〜第６の実施の形態についても適用可能である。

本発明の実施により、高速伝送が可能で消費電力が小さく、かつ組立が容易で製造歩留りが高く、安定して動作する光電気融合配線モジュールおよびこれを用いた伝送装置が実現可能となる。

１・・・回路基板、１１・・・光導波路、１２・・・回路基板の電気配線、１３・・・回路基板の表層、１４・・・回路基板の電極パッド、１５・・・光導波路の端部（４５°ミラー）、２・・・光素子、２ａ・・・発光素子（面発光型半導体レーザ）、２ｂ・・・受光素子（面入射型フォトダイオード）、２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂ、２３ａ、２３ｂ・・・光素子の電極、２４ａ、２４ｂ・・・スタッドバンプ、２５・・・光素子用ステム、３・・・薄膜配線層、３０・・・アライメント用マーク、３１、３４・・・薄膜配線層の薄膜絶縁層、３２・・・薄膜配線層のビア、３３、３５・・・薄膜配線層の電気配線層、３６・・・薄膜配線層の電極パッド、３７・・・樹脂、３８・・・樹脂封止用スペース、３９・・・樹脂充填用スルーホール、４・・・ＬＳＩ、４１・・・ＬＳＩの電極パッド、４２・・・ＬＳＩ接合バンプ、５１・・・はんだバンプ、５２・・・親回路基板、５３・・・光コネクタ、５４・・・光伝送路（光ファイバ）、６１・・・光信号。

Claims (16)

1. 光信号を伝搬する光導波路を有する回路基板と、
   前記回路基板上に設けられ、前記光導波路と光結合する光素子と、
   前記回路基板上及び前記光素子の上方に設けられ、電気配線を有する絶縁膜と、
   前記回路基板と前記絶縁膜とに囲まれた領域であり、前記光素子の周辺に設けられ当該光素子を封止する樹脂封止部と、
   前記絶縁膜上に設けられてその電気配線に接続される半導体素子とを備えたことを特徴とする光電気複合配線モジュール。
2. 請求項１において、
   前記絶縁膜は、前記回路基板上であり前記封止樹脂部と同じ層に形成された第１の絶縁膜と、前記第１の絶縁膜上及び前記封止樹脂部上に形成され、その上に前記半導体素子を有する第２の絶縁膜とを有することを特徴とする光電気複合配線モジュール。
3. 請求項２において、
   前記半導体素子は、前記第１の絶縁膜の電気配線及び前記封止樹脂部内の配線を介して前記光素子に電気的に接続されるとともに、前記第１の絶縁膜の電気配線及び前記第２の絶縁膜の電気配線を介して、前記回路基板の配線に電気的に接続されていることを特徴とする光電気複合配線モジュール。
4. 請求項２において、
   前記光素子は、前記回路基板とは反対側に電極を有することを特徴とする光電気複合配線モジュール。
5. 請求項４において、
   前記電極の上に、前記絶縁膜の電気配線と接続されるバンプを有し、
   前記バンプの上面の高さは、前記封止樹脂部の上面の高さ以上であることを特徴とする光電気複合配線モジュール。
6. 請求項４または請求項５において、
   前記電極の上面または前記バンプの上面は、前記第２の絶縁膜及びその電気配線で覆われてることを特徴とする光電気配線モジュール。
7. 請求項２乃至６のいずれかにおいて、
   前記樹脂封止部の封止樹脂は吸光性の樹脂であり、前記光素子と前記回路基板との間を除く前記光素子の周囲に充填されていることを特徴とする光電気複合配線モジュール。
8. 請求項７において、
   前記光素子と前記回路基板とを接着する透明樹脂を有し、前記封止樹脂は、前記透明樹脂の周囲に充填されていることを特徴とする光電気配線モジュール。
9. 請求項７において、
   前記光素子は、その外周部ではんだにより前記回路基板に接続されており、前記はんだより内周側の前記光素子と前記回路基板の間は、空気層であることを特徴とする光電気配線モジュール。
10. ２乃至６のいずれかにおいて、
    前記封止樹脂部の周辺の前記第１の絶縁膜上にアライメントマークを有することを特徴とする光電気配線モジュール。
11. 請求項１乃至１０のいずれかに記載の光電気複合配線モジュールを備え、
    前記光導波路は、前記光素子と光結合した側と反対の端部を、光ファイバと光結合し、
    光電気複合配線モジュールの有する電気配線が、モジュール外部の電気配線と電気的に
    接合されていることを特徴とする伝送装置。
12. 光導波路を有する回路基板上に、前記光導波路に光結合するように光素子を搭載
    する工程と、
    前記回路基板上に、前記光素子の搭載領域を囲むように、電気配線を有する第１の絶縁膜を形成する工程と、
    前記第１の絶縁膜に囲まれる領域であり前記光素子の周囲に、樹脂を充填する工程と、
    前記充填した樹脂を硬化させる工程と、
    前記第１の絶縁膜上であり光素子の上方に、前記電気配線を有する第２の絶縁膜を形成する工程と、
    前記第２の絶縁膜上に、その電気配線に接続される半導体素子を設ける工程とを含む光電気複合配線モジュールの製造方法。
13. 請求項１２において、
    前記第２の絶縁膜は、前記樹脂の充填前に形成され、
    前記樹脂は、前記第２の絶縁膜に設けられた貫通孔を通して前記光素子周辺に充填されることを特徴とする光電気複合配線モジュールの製造方法。
14. 請求項１３において、
    前記第２の絶縁膜は、前記光素子上面の電極または当該電極上に形成されたバンプに接するように形成され、
    前記電極または前記バンプの上面を除く周囲に前記樹脂が充填されることを特徴とする光電気複合配線モジュールの製造方法。
15. 請求項１２において、
    前記第２の絶縁膜は、前記樹脂の充填後に形成され、前記第１の絶縁膜上と前記樹脂上とに形成されることを特徴とすることを特徴とする光電気複合配線モジュールの製造方法。
16. 請求項１２乃至１５のいずれかにおいて、
    前記第１の絶縁膜膜は、その上にアライメントマークを有し、
    前記光素子を搭載する工程の前に、前記第１の絶縁膜を形成する工程を行い、
    前記アライメントマークを参照して前記光素子を搭載することを特徴とする光電気複合配線モジュールの製造方法。

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