JP2012160527A - 光電変換モジュール及び光電変換モジュールの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】簡単な構成の外部接続用の電極を有する光電変換モジュール及び光電変換モジュールの製造方法を提供する。
【解決手段】光電変換モジュール(24)は、基板(26)の実装面に実装された光電変換素子(30)及びＩＣチップ(32)と、基板(26)の側面に設けられ、ＩＣチップ(32)と電気的に接続される、基板(26)の側面の他の部分よりも凹んだ凹形状を有する電極(36)と備える
【選択図】図４
【解決手段】光電変換モジュール(24)は、基板(26)の実装面に実装された光電変換素子(30)及びＩＣチップ(32)と、基板(26)の側面に設けられ、ＩＣチップ(32)と電気的に接続される、基板(26)の側面の他の部分よりも凹んだ凹形状を有する電極(36)と備える
【選択図】図４
Description
本発明は光電変換モジュール及び光電変換モジュールの製造方法に関する。
例えばデータセンターにおけるサーバとスイッチ間の接続や、デジタルＡＶ（オーディオ・ビジュアル）機器間の接続では、伝送媒体として、メタル線の外に、光ファイバーも用いられている。また、近年、携帯電話やパーソナルコンピュータ等の情報処理機器においても、伝送媒体として光ファイバーを用いること（光インターコネクト）が検討されている（例えば特許文献１参照）。
光ファイバーを用いる場合、電気信号を光信号に、或いは、光信号を電気信号に変換する光電変換モジュールが必要になる。例えば、特許文献２が開示する光電変換モジュールは無機材料基板を備え、無機材料基板に光電変換素子及びＩＣチップが実装されている。無機材料基板には、パッケージが気密を存して接合され、パッケージにはパッケージ側回路パターンが設けられている。ＩＣチップは、パッケージ側回路パターン及びパッケージ側半田ボールを通じて、外部に電気的に接続される。
特許文献２が開示する光電変換モジュールは、パッケージ側回路パターンの構成が複雑であり、低コスト化が困難であった。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされ、その目的とするところは、簡単な構成の外部接続用の電極を有する光電変換モジュール及び光電変換モジュールの製造方法を提供することにある。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされ、その目的とするところは、簡単な構成の外部接続用の電極を有する光電変換モジュール及び光電変換モジュールの製造方法を提供することにある。
上記目的を達成するため、本発明の一態様によれば、透光性を有するとともに実装面を有する基板と、前記基板の実装面に実装された光電変換素子及びＩＣチップと、前記基板の側面に設けられ、前記ＩＣチップと電気的に接続される、前記側面の他の部分よりも凹んだ凹形状を有する電極と、を備える光電変換モジュールが提供される。
また、本発明の一態様によれば、透光性を有するとともに実装面を有する基板へと分割される第１ウエハを準備する準備工程と、前記第１ウエハに、前記基板の各々に対応して光電変換素子及びＩＣチップを実装する実装工程と、前記第１ウエハが分割される位置に、前記第１ウエハを貫通するスルーホールを形成する穿孔工程と、前記スルーホールの壁面にめっきを施すめっき工程と、前記めっき工程の後に、前記第１ウエハを前記基板へと分割する分割工程と、を備える光電変換モジュールの製造方法が提供される。
本発明によれば、簡単な構成の外部接続用の電極を有する光電変換モジュール及び光電変換モジュールの製造方法が提供される。
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図１は、携帯電話１０の外観を概略的に示す斜視図である。携帯電話１０は例えば折り畳み型であり、第１ケース１１と第２ケース１２がヒンジを介して連結されている。第１ケース１１には液晶パネル１４が設置され、第２ケース１２にはボタン１６が設置され、利用者は、液晶パネル１４に表示される画像から情報を得ることが出来る。
図１は、携帯電話１０の外観を概略的に示す斜視図である。携帯電話１０は例えば折り畳み型であり、第１ケース１１と第２ケース１２がヒンジを介して連結されている。第１ケース１１には液晶パネル１４が設置され、第２ケース１２にはボタン１６が設置され、利用者は、液晶パネル１４に表示される画像から情報を得ることが出来る。
図２は、第１ケース１１及び第２ケース１２内にそれぞれ配置された第１マザー基板１８及び第２マザー基板２０を示している。図示しないけれども、第１マザー基板１８には液晶パネル１４のドライブ回路を構成する電気部品が実装され、第２マザー基板２０には、ボタン１６と接続される入力回路、通信回路及び画像処理回路を構成する電気部品が実装されている。
第１マザー基板１８のドライブ回路と第２マザー基板２０の画像処理回路とは、光配線２２によって相互に接続されている。即ち、ドライブ回路は、画像処理回路から光配線２２を通じて画像データを受け取り、受け取った画像データに基づいて画像を液晶パネル１４に表示させる。
〔光電変換モジュール〕
〔第１実施形態〕
光配線２２は、光ファイバー２３と、光ファイバー２３の両端に一体に設けられた第１実施形態の光電変換モジュール２４，２４とからなる。
図３は、光電変換モジュール２４の外観を概略的に示す斜視図である。光電変換モジュール２４は、透光性を有する基板２６を備える。基板２６は、例えば、樹脂、無機材料、又は、樹脂と無機材料の複合材料からなる。無機材料としては、ガラス、シリコン、及び、サファイアからなる群から選択される１種を用いることができる。
〔第１実施形態〕
光配線２２は、光ファイバー２３と、光ファイバー２３の両端に一体に設けられた第１実施形態の光電変換モジュール２４，２４とからなる。
図３は、光電変換モジュール２４の外観を概略的に示す斜視図である。光電変換モジュール２４は、透光性を有する基板２６を備える。基板２６は、例えば、樹脂、無機材料、又は、樹脂と無機材料の複合材料からなる。無機材料としては、ガラス、シリコン、及び、サファイアからなる群から選択される１種を用いることができる。
本実施形態では、基板２６は、例えばガラスからなり、２０μｍ以上４００μｍ以下の範囲の厚さと、１ｍｍ以上４ｍｍ以下の範囲の縦の長さと、１ｍｍ以上４ｍｍ以下の範囲の横の長さとを有する。
基板２６の一方の面（実装面）には、光電変換素子３０及びＩＣ（集積回路）チップ３２が例えばフリップチップ実装されている。
より詳しくは、第２マザー基板２０に接続される光電変換モジュール２４では、光電変換素子３０は、ＬＤ（レーザダイオード）等の発光素子であり、ＩＣチップ３２は、光電変換素子３０を駆動するための駆動回路を構成している。
より詳しくは、第２マザー基板２０に接続される光電変換モジュール２４では、光電変換素子３０は、ＬＤ（レーザダイオード）等の発光素子であり、ＩＣチップ３２は、光電変換素子３０を駆動するための駆動回路を構成している。
また、第１マザー基板１８に接続される光電変換モジュール２４では、光電変換素子３０は、ＰＤ（フォトダイオード）等の受光素子であり、ＩＣチップ３２は、受光素子が出力した電気信号を増幅するための増幅回路を構成している。
なお、光電変換素子３０は、面発光型又は面受光型であり、出射部又は入射部が実装面と対向するように配置される。
なお、光電変換素子３０は、面発光型又は面受光型であり、出射部又は入射部が実装面と対向するように配置される。
基板２６の側面には、基板２６の厚さ方向にて端から端まで延びる凹部が複数形成され、各凹部の表面の全域に導電性を有する膜状の導電部材（電極）３６が形成されている。導電部材３６は、導電部材３６の両側に位置する基板２６の側面の部分よりも凹んだ凹形状を有する。
導電部材３６は、例えば、Ａｕ、Ｃｕ及びＮｉからなる群から選択される単一の金属若しくは合金の膜、又は、これらの膜の積層体からなる。好ましくは、導電部材３６は、Ｃｕめっき膜、Ｎｉめっき膜及びＡｕめっき膜がこの順で積層され、Ａｕめっき膜が最表層に位置する積層体である。
導電部材３６は、例えば、Ａｕ、Ｃｕ及びＮｉからなる群から選択される単一の金属若しくは合金の膜、又は、これらの膜の積層体からなる。好ましくは、導電部材３６は、Ｃｕめっき膜、Ｎｉめっき膜及びＡｕめっき膜がこの順で積層され、Ａｕめっき膜が最表層に位置する積層体である。
一方、基板２６の実装面とは反対側の面（背面）には、保持溝３８が設けられ、保持溝３８に光ファイバー２３の先端部が配置されている。そして、基板２６の背面には、保持溝３８を覆うように、板状の補強部材４０が固定されている。補強部材４０は、例えばガラスからなる。補強部材４０の厚さは、例えば、１００μｍ以上５００μｍ以下の範囲にある。
図４は、第２マザー基板２０に実装された状態の光電変換モジュール２４の概略的な断面図である。
保持溝３８は、基板２６に沿って、光電変換素子３０及びＩＣチップ３２の配列方向（以下、単に配列方向Ｄという）に延びている。保持溝３８の断面形状は四角形状、則ち角張ったＵ字形状であり、保持溝３８はＵ溝である。
保持溝３８は、基板２６に沿って、光電変換素子３０及びＩＣチップ３２の配列方向（以下、単に配列方向Ｄという）に延びている。保持溝３８の断面形状は四角形状、則ち角張ったＵ字形状であり、保持溝３８はＵ溝である。
本実施形態では、好ましい態様として、配列方向Ｄでみて、ＩＣチップ３２側に位置する保持溝３８の一端は、基板２６の側面にて開口し、保持溝３８の他端は壁面によって構成されている。光ファイバー２３の先端部は、保持溝３８内に接着剤で固定され、光ファイバー２３の先端面は、保持溝３８の他端の壁面に当接している。
また基板２６の背面にはＶ溝が形成され、Ｖ溝の壁面には、例えばＡｕ等の金属からなる蒸着膜が形成されている。蒸着膜はミラー４２を構成し、ミラー４２は、光電変換素子３０と光ファイバー２３の先端面とを、基板２６を通して光学的に結合する光学要素を構成している。
なお、保持溝３８及びＶ溝は、基板２６とは別の部材で形成することもできる。例えば、樹脂材料を基板２６の背面に塗布して樹脂層を形成し、この樹脂層に対して保持溝及びＶ溝を形成してもよい。
なお、保持溝３８及びＶ溝は、基板２６とは別の部材で形成することもできる。例えば、樹脂材料を基板２６の背面に塗布して樹脂層を形成し、この樹脂層に対して保持溝及びＶ溝を形成してもよい。
補強部材４０は接着剤からなる接着層４４を介して、基板２６の背面に固定されている。補強部材４０は保持溝３８を覆い、光ファイバー２３の先端部を基板２６とともに強固に保持する。補強部材４０の基板２６に接着される面の面積は、基板２６の背面の面積よりも小さい。そして、基板２６の背面の外縁近傍が一部露出するように、補強部材４０は、基板２６の背面に固定されている。
第２マザー基板２０は、例えばガラスエポキシ樹脂製のリジッドな基板本体４６と、銅等の導体からなる導体パターン４８とからなる。第２マザー基板２０の基板本体４６には、光電変換素子３０及びＩＣチップ３２を受け入れる凹み４９として、例えばＵ溝が設けられている。第２マザー基板２０の導体パターン４８は、例えば半田からなる接続部５０によって、光電変換モジュール２４の導電部材３６に接続されている。
基板２６の実装面には、光電変換素子３０とＩＣチップ３２とを電気的に接続し、ＩＣチップ３２と導電部材３６とを電気的に接続するための導体パターン５２が設けられている。導体パターン５２は、例えば銅等からなる導電性を有する薄膜をエッチングすることによって形成される。
光電変換素子３０及びＩＣチップ３２は、入出力端子として、それぞれ複数の電極パッド５４，５６を有し、電極パッド５４，５６は、例えばＡｕからなるバンプ５８，６０を介して、基板２６の導体パターン５２に接続される。そして、導体パターン５２は、基板２６の側面の凹部まで延びており、導電部材３６に接続されている。
図５は、基板２６の実装面を概略的に示す平面図である。図５に示したように、各導電部材３６は、導体パターン５２を介して、ＩＣチップ３２に電気的に接続されている。
以下、上述した第１実施形態の光電変換モジュール２４の好ましい製造方法について説明する。
まず、図６に示したように、基板２６の材料として第１ウエハ６１を用意する（準備工程）。第１ウエハ６１は、最終的に、一点鎖線に沿って切断することによって、複数の基板２６へと分割される。
用意した第１ウエハ６１の一方の面（背面）に、分割後に得られる基板２６の各々に対応して、Ｖ溝及び保持溝３８を形成し、Ｖ溝に金属膜を蒸着してミラー４２を形成する（保持溝・ミラー形成工程）。
なお、第１ウエハ６１の一方の面に、樹脂材料を塗布して樹脂層を形成し、この樹脂層に対し、露光及び現像のプロセスで保持溝３８を形成するととともに、ダイシング等によりＶ溝を形成してもよい。
まず、図６に示したように、基板２６の材料として第１ウエハ６１を用意する（準備工程）。第１ウエハ６１は、最終的に、一点鎖線に沿って切断することによって、複数の基板２６へと分割される。
用意した第１ウエハ６１の一方の面（背面）に、分割後に得られる基板２６の各々に対応して、Ｖ溝及び保持溝３８を形成し、Ｖ溝に金属膜を蒸着してミラー４２を形成する（保持溝・ミラー形成工程）。
なお、第１ウエハ６１の一方の面に、樹脂材料を塗布して樹脂層を形成し、この樹脂層に対し、露光及び現像のプロセスで保持溝３８を形成するととともに、ダイシング等によりＶ溝を形成してもよい。
それから、例えばドリル、サンドブラスト又はエッチング等によって、好ましくはドリルによって、図７に示すように、第１ウエハ６１を貫通するスルーホール６２を形成する（穿孔工程）。スルーホール６２は、基板２６同士の境界上の所定位置に形成される。
穿孔工程の後、スルーホール６２の壁面に、無電解めっき又は電解めっきを施し、めっき膜（導電性膜）を形成する（めっき工程）。めっき膜は、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｕの順に施され、金めっきがめっき膜の表層であるのが好ましい。
穿孔工程の後、スルーホール６２の壁面に、無電解めっき又は電解めっきを施し、めっき膜（導電性膜）を形成する（めっき工程）。めっき膜は、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｕの順に施され、金めっきがめっき膜の表層であるのが好ましい。
それから、図８に示したように、第１ウエハ６１の他方の面（実装面）に、導体パターン５２を形成する。例えば、第１ウエハ６１の他方の面の全域に、金属膜をめっきしてから、金属膜をエッチングすることによって、導体パターン５２が形成される。
この後、図９に示したように、第１ウエハ６１の他方の面に、光電変換素子３０及びＩＣチップ３２を例えばフリップチップ実装によって実装する（実装工程）。
なお、穿孔工程及びスルーホール６２のめっき工程は、実装工程の後に行ってもよい。
この後、図９に示したように、第１ウエハ６１の他方の面に、光電変換素子３０及びＩＣチップ３２を例えばフリップチップ実装によって実装する（実装工程）。
なお、穿孔工程及びスルーホール６２のめっき工程は、実装工程の後に行ってもよい。
それから、ダイシング装置を用いて、１点鎖線にて示した切断線にて、第１ウエハ６１を切断する（分割工程）。この切断の際、めっき膜が導電性部材３６へと分割される。かくして、分割工程が終了すると、複数の光電変換モジュール２４の半完成品が得られる。
最後に、得られた半完成品の保持溝３８に光ファイバー２３の先端部を配置してから、半完成品の基板３８に接着剤を用いて補強部材４０を接着し、光電変換モジュール２４が完成する。
なお、補強部材４０の側面にも、基板２６の導電部材（電極）３６と同様の電極を設けてもよい。この場合、補強部材４０の電極は、基板２６の電極３６と電気的に接続されるように形成するのが好ましい。
最後に、得られた半完成品の保持溝３８に光ファイバー２３の先端部を配置してから、半完成品の基板３８に接着剤を用いて補強部材４０を接着し、光電変換モジュール２４が完成する。
なお、補強部材４０の側面にも、基板２６の導電部材（電極）３６と同様の電極を設けてもよい。この場合、補強部材４０の電極は、基板２６の電極３６と電気的に接続されるように形成するのが好ましい。
上述した第１実施形態の光電変換モジュール２４では、基板２６の側面に凹部が形成され、導体パターン５２が、凹部の表面に設けられた導電部材３６によって第２マザー基板２０に電気的に接続されている。つまり、光電変換モジュール２４では、導電部材３６が、外部接続用の電極として機能しており、複雑な形状の回路パターンを形成する必要がない。
そして、導電部材３６は、基板２６の側面から凹んでいるため、半田からなる接続部５０を設けたときに、第２マザー基板２０における光電変換モジュール２４の実装面積が縮小される。
また、導電部材３６が凹んでいるため、導電部材３６と接続部５０との接触面積が大きく、接続強度が大きい。このため、この光電変換モジュール２４は第２マザー基板２０に強固に固定され、携帯電話１０は高い信頼性を有する。
また、導電部材３６が凹んでいるため、導電部材３６と接続部５０との接触面積が大きく、接続強度が大きい。このため、この光電変換モジュール２４は第２マザー基板２０に強固に固定され、携帯電話１０は高い信頼性を有する。
また、上述した第１実施形態の光電変換モジュール２４の製造方法によれば、穿孔工程及びめっき工程が、第１ウエハ６１に対して行われるので、光電変換モジュール２４の大量生産が可能である。このため、光電変換モジュール２４は安価にて提供される。
特に、上述した一実施形態の光電変換モジュール２４の製造方法によれば、スルーホール６２に対しめっきを行うことで、導電部材３６が容易に形成される。
特に、上述した一実施形態の光電変換モジュール２４の製造方法によれば、スルーホール６２に対しめっきを行うことで、導電部材３６が容易に形成される。
〔第２実施形態〕
以下、第２実施形態の光電変換モジュール６４について説明する。なお、第２実施形態以下の説明では、前述の実施形態と同一の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
以下、第２実施形態の光電変換モジュール６４について説明する。なお、第２実施形態以下の説明では、前述の実施形態と同一の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
図１０は、第２実施形態の光電変換モジュール６４を概略的に示す斜視図である。基板２６の実装面には、光電変換素子３０及びＩＣチップ３２を覆うように、カバー部材６５が気密を存して固定されている。
カバー部材６５は、例えば、ガラス、シリコン、及び、サファイアからなる群から選択される１種によって構成される。好ましくは、カバー部材６５の線膨張係数は、基板２６の線膨張係数と同じであり、そのために、カバー部材６５及び基板２６は同一の材料によって構成される。
本実施形態では、例えば、カバー部材６５はガラスからなり、カバー部材６５の厚さは４００μｍ以上１５００μｍ以下の範囲にあり、基板２６の実装面と対向するカバー部材６５の面の広さは、基板２６の実装面に略等しい。
本実施形態では、例えば、カバー部材６５はガラスからなり、カバー部材６５の厚さは４００μｍ以上１５００μｍ以下の範囲にあり、基板２６の実装面と対向するカバー部材６５の面の広さは、基板２６の実装面に略等しい。
カバー部材６５の側面には、カバー部材６５の厚さ方向にて端から端まで延びる凹部が複数形成され、各凹部の表面の全域に導電性を有する膜状の導電部材（第２電極）６６が形成されている。導電部材６６は、導電部材６６の両側に位置するカバー部材６５の側面の部分よりも凹んだ凹形状を有する。そして、基板２６の凹部とカバー部材６５の凹部は相互に連なっており、導電部材６６は、導電部材３６と一体に連なっている。
なお、導電部材３６，６６には、グランド電極３６ｇ，６６ｇと、信号又は電源用の電極（信号／電源電極）３６ｓ，６６ｓとがある。
なお、導電部材３６，６６には、グランド電極３６ｇ，６６ｇと、信号又は電源用の電極（信号／電源電極）３６ｓ，６６ｓとがある。
図１１は、第２マザー基板２０に実装された状態の光電変換モジュール６４の概略的な断面図である。
る。
光電変換モジュール６４は、第２マザー基板２０に対して、カバー部材６５が対向するように配置され、接続部５０は、導電部材６６に接続されている。第２実施形態の場合、第２マザー基板２０には、凹み４９が形成されていなくてもよい。
る。
光電変換モジュール６４は、第２マザー基板２０に対して、カバー部材６５が対向するように配置され、接続部５０は、導電部材６６に接続されている。第２実施形態の場合、第２マザー基板２０には、凹み４９が形成されていなくてもよい。
基板２６の実装面上には、外縁に沿って絶縁層６７が設けられている。絶縁層６７は枠形状を有し、光電変換素子３０及びＩＣチップ３２を囲んでいる。絶縁層６７は、自身と交差する導体パターン５２の部分を覆っている。例えば、絶縁層６７は、０．１μｍ以上１００μｍ以下の範囲の厚さと、５０μｍ以上３００μｍ以下の範囲の幅を有する。
絶縁層６７は、例えば、酸化シリコンや酸化アルミニウム等の非導電性物質からなり、物理蒸着や化学蒸着によって形成される。
絶縁層６７は、例えば、酸化シリコンや酸化アルミニウム等の非導電性物質からなり、物理蒸着や化学蒸着によって形成される。
絶縁層６７上には、基板側ベース膜６８が形成されている。基板側ベース膜６８は枠形状を有し、半田に対する親和性若しくは濡れ性を有する。換言すれば、半田は、基板側ベース膜６８に対し付着性を有する。基板側ベース膜６８は、例えば、Ａｕ、Ｃｕ及びＣｒからなる群から選択される単一の金属若しくは合金の膜、又は、これらの膜の積層体からなる。
カバー部材６５は、基板２６の実装面と対向する面（対向面）の中央に凹み６９を有する。好ましくは、凹み６９の壁面において、開口縁近傍の領域は実装面に対して傾斜している。具体的には、凹み６９の壁面は、曲面によって構成され、ボウル形状若しくはすり鉢形状有する。
凹み６９の壁面は、実装面と協働して、光電変換素子３０及びＩＣチップ３２を収容するための室（収容室）７０を規定する。凹み６９は、例えば、サンドブラストによって形成される。
凹み６９は、カバー部材６５の対向面にて開口しており、対向面は、凹み６９の開口の周りに、枠形状の接合領域を有する。カバー部材６５の接合領域上には、カバー側ベース膜７１が形成されている。カバー側ベース膜７１は枠形状を有し、半田に対する親和性若しくは濡れ性を有する。カバー側ベース膜７１は、例えば、Ａｕ、Ｃｕ及びＣｒからなる群から選択される単一の金属若しくは合金の膜、又は、これらの膜の積層体からなる。
また、凹み６９の壁面には、好ましい態様として、カバー側ベース膜７１の内縁に一体に連なる半田吸着膜７２が形成されている。より好ましくは、半田吸着膜７２は、凹み６９の壁面全域に渡って形成されている。半田吸着膜７２は、半田に対する親和性若しくは濡れ性を有し、好ましくは、導電性を有する。半田吸着膜７２は、例えば、Ａｕ、Ｃｕ及びＣｒからなる群から選択される単一の金属若しくは合金の膜、又は、これらの膜の積層体からなる。半田吸着膜７２は、例えば、カバー側ベース膜７１と同時に、物理蒸着又は化学蒸着によって形成することができる。
基板側ベース膜６８は、カバー側ベース膜７１と対向するように配置される。好ましくは、基板側ベース膜６８は、カバー側ベース膜７１よりも収容室７０の内側に向けて延びている。基板側ベース膜６８とカバー側ベース膜７１は、半田からなる半田層７４によって相互に気密に接続される。半田は、例えば、Ａｕ−Ｓｎ合金又はＳｎ−Ａｇ合金である。
従って、収容室７０は気密室であり、収容室７０には、乾燥ガスが充填され、好ましくは不活性ガスが充填されている。不活性ガスは、例えば、Ｈｅ等の希ガスや窒素ガスである。あるいは、収容室７０は真空状態若しくは減圧状態であってもよい。
従って、収容室７０は気密室であり、収容室７０には、乾燥ガスが充填され、好ましくは不活性ガスが充填されている。不活性ガスは、例えば、Ｈｅ等の希ガスや窒素ガスである。あるいは、収容室７０は真空状態若しくは減圧状態であってもよい。
図１２は、図１１中のＸＩＩ−ＸＩＩ線に沿って光電変換モジュール６４を切断し、半田層７４、光電変換素子３０及びＩＣチップ３２を除いた状態にて、基板２６の実装面を概略的に示す平面図である。図１２に示したように、基板側ベース膜６８の外縁は、絶縁層６７の外縁よりも内側に位置している。
なお、実装面に設けられた導体パターン５２には、グランド電極３６ｇ，６６ｇに接続されたグランド線５２ｇと、信号／電源電極３６ｓ，６６ｓに接続された信号／電源線５２ｓとがある。グランド線５２ｇ及び信号／電源線５２ｓは、いずれも絶縁層６７を跨ぐように延びている。
なお、実装面に設けられた導体パターン５２には、グランド電極３６ｇ，６６ｇに接続されたグランド線５２ｇと、信号／電源電極３６ｓ，６６ｓに接続された信号／電源線５２ｓとがある。グランド線５２ｇ及び信号／電源線５２ｓは、いずれも絶縁層６７を跨ぐように延びている。
図１３は、図１１中のＸＩＩ−ＸＩＩ線に沿って光電変換モジュール６４を切断し、半田層７４を除いた状態にて、基板２６の実装面と対向するカバー部材３４の対向面を概略的に示す平面図である。
カバー側ベース膜７１は、基板側ベース膜６４と対向する領域に設けられ、絶縁層６７の外縁よりも内側に位置している。なお、カバー部材３４は、カバー側ベース膜７１を囲むように、対向面の外縁から基板２６に向けて突出する、枠形状の突起部３４ａを有する。このため、カバー部材３４においては、突起部３４ａと凹み６９の間に存在する平坦な枠形状の領域に、カバー側ベース膜７１が設けられている。
カバー側ベース膜７１は、基板側ベース膜６４と対向する領域に設けられ、絶縁層６７の外縁よりも内側に位置している。なお、カバー部材３４は、カバー側ベース膜７１を囲むように、対向面の外縁から基板２６に向けて突出する、枠形状の突起部３４ａを有する。このため、カバー部材３４においては、突起部３４ａと凹み６９の間に存在する平坦な枠形状の領域に、カバー側ベース膜７１が設けられている。
本実施形態では、好ましい態様として、半田吸着膜７２が、凹み６９の壁面の全域に形成され、且つ、接地される。そのために、突起部３４ａは、グランド電極６６ｇ近傍には設けられていない。
図１４は、グランド電極３６ｇ，６６ｇとカバー側ベース膜７１との接続構成を説明するために、基板２６とカバー部材３４との接合領域を拡大して概略的に示す断面図である。図１４に示したように、グランド電極３６ｇ，６６ｇは、カバー側ベース膜７１、半田層７４、及び、基板側ベース膜６８の端に接続される。
図１５は、信号／電源電極３６ｓ，６６ｓと信号／電源線５２ｓとの接続構成を説明するために、基板２６とカバー部材３４との接合領域を拡大して概略的に示す断面図である。図１５に示したように、信号／電源電極３６ｓ，６６ｓは、絶縁層６７から延出した信号／電源線５２ｓの端部に接続されている。一方、信号／電源電極３６ｓ，６６ｓと、カバー側ベース膜７１、半田層７４、及び、基板側ベース膜６８との間には、突起部３４ａ及び絶縁層６７が存在し、これらの間の直接的な接触が阻止されている。
以下、上述した光電変換モジュール６４の好ましい製造方法について説明する。
第１ウエハ６１の一方の面に、保持溝３８及びミラー４２を形成するところまでは、第１実施形態の場合と同じであるが（図６参照）、第２実施形態では、保持溝・ミラー形成工程の後、図１６に示したように、第１ウエハ６１の他方の面に、導体パターン５２を形成する。
第１ウエハ６１の一方の面に、保持溝３８及びミラー４２を形成するところまでは、第１実施形態の場合と同じであるが（図６参照）、第２実施形態では、保持溝・ミラー形成工程の後、図１６に示したように、第１ウエハ６１の他方の面に、導体パターン５２を形成する。
次に、図１７に示したように、第１ウエハ６１の他方の面に、絶縁層６７を形成し、更に、絶縁層６７の上に基板側ベース膜６８を形成する。絶縁層６７は、例えば、形成すべき領域以外をマスクにて覆ってから、物理蒸着又は化学蒸着を行うことによって形成することができる。
また、基板側ベース膜６８は、形成すべき領域以外をマスクにて覆ってから、無電解めっき又は電解めっきを行うことによって、又は、物理蒸着や化学蒸着を行うことによって形成することができる。
この後、図１８に示したように、第１ウエハ６１の他方の面に、光電変換素子３０及びＩＣチップ３２を例えばフリップチップ実装によって実装する（実装工程）。
この後、図１８に示したように、第１ウエハ６１の他方の面に、光電変換素子３０及びＩＣチップ３２を例えばフリップチップ実装によって実装する（実装工程）。
この一方で、図１９に示すように、カバー部材６５の材料として、第２ウエハ７６を用意する。そして、第２ウエハ７６の一方の面に、例えばサンドブラストによって、突起部３４ａ及び凹み６９を形成する。
次に、図２０に示すように、第２ウエハ７６の一方の面に、カバー側ベース膜７１及び半田吸着膜７２を形成する（成膜工程）。カバー側ベース膜７１及び半田吸着膜７２は、例えば、形成すべき領域以外をマスクにて覆ってから、無電解めっき及び電解めっきを行うことによって、又は、物理蒸着や化学蒸着を行うことによって形成することができる。
次に、図２０に示すように、第２ウエハ７６の一方の面に、カバー側ベース膜７１及び半田吸着膜７２を形成する（成膜工程）。カバー側ベース膜７１及び半田吸着膜７２は、例えば、形成すべき領域以外をマスクにて覆ってから、無電解めっき及び電解めっきを行うことによって、又は、物理蒸着や化学蒸着を行うことによって形成することができる。
それから、半田層７４となる半田を、カバー側ベース膜７１上に付与する。この際、付与される半田は線状であってもよいし、ボール状であってもよい。
この後、不活性ガス雰囲気下にて、光電変換素子３０及びＩＣチップ３２が実装された第１ウエハ６１に、半田が付与された第２ウエハ７６を重ねて加熱し、第１ウエハ６１と第２ウエハ７６を半田によって接合する（接合工程）。この接合の際、半田が半田層７４を形成する。
この後、不活性ガス雰囲気下にて、光電変換素子３０及びＩＣチップ３２が実装された第１ウエハ６１に、半田が付与された第２ウエハ７６を重ねて加熱し、第１ウエハ６１と第２ウエハ７６を半田によって接合する（接合工程）。この接合の際、半田が半田層７４を形成する。
次に、例えばドリル、サンドブラスト又はエッチング等によって、好ましくはドリルによって、図２１に示すように、第１ウエハ６１及び第２ウエハ７６を貫通するスルーホール７８を形成する（穿孔工程）。それから、スルーホール７８の壁面に、無電解めっき又は電解めっきを施し、めっき膜を形成する（めっき工程）。
この後、ダイシング装置を用いて、１点鎖線にて示した切断線にて、相互に接合された第１ウエハ６１及び第２ウエハ７６を切断する（分割工程）。これによって、めっき膜が切断されて導電部材３６，６６を形成し、複数の光電変換モジュール６４の半完成品が得られる。
最後に、得られた半完成品の保持溝３８に光ファイバー２３の先端部を配置してから、半完成品の基板３８に接着剤を用いて補強部材４０を接着し、光電変換モジュール６４が完成する。
最後に、得られた半完成品の保持溝３８に光ファイバー２３の先端部を配置してから、半完成品の基板３８に接着剤を用いて補強部材４０を接着し、光電変換モジュール６４が完成する。
上述した第２実施形態の光電変換モジュール６４では、カバー部材６５が基板２６に固定され、基板２６及びカバー部材６５が気密な収容室７０を形成している。収容室７０には乾燥ガスが充填されており、光電変換素子３０は、湿気から保護されている。このため、この光電変換素子３０は長寿命であり、光電変換モジュール６４は、高い信頼性を有する。
一方、上述した第２実施形態の光電変換モジュール６４では、基板２６及びカバー部材６５の側面に凹部が形成され、導体パターン５２が、凹部の表面に設けられた導電部材６６によって第２マザー基板２０に電気的に接続されている。つまり、光電変換モジュール６４では、導電部材６６が、外部接続用の電極として機能しており、カバー部材６５に複雑な形状の回路パターンを形成する必要がない。
そして、導電部材６６は、基板２６及びカバー部材６５の側面から凹んでいるため、半田からなる接続部５０を設けたときに、第２マザー基板２０における光電変換モジュール６４の実装面積が縮小される。
また、導電部材６６が凹んでいるため、導電部材６６と接続部５０との接触面積が大きく、接続強度が大きい。このため、この光電変換モジュール６４は第２マザー基板２０に強固に固定され、携帯電話１０は高い信頼性を有する。
また、導電部材６６が凹んでいるため、導電部材６６と接続部５０との接触面積が大きく、接続強度が大きい。このため、この光電変換モジュール６４は第２マザー基板２０に強固に固定され、携帯電話１０は高い信頼性を有する。
また、上述した第２実施形態の光電変換モジュール６４の製造方法によれば、穿孔工程及びめっき工程が、第１ウエハ６１及び第２ウエハ７６に対して行われるので、光電変換モジュール６４の大量生産が可能である。このため、光電変換モジュール６４は安価にて提供される。
特に、上述した一実施形態の光電変換モジュール６４の製造方法によれば、スルーホール７８に対しめっきを行うことで、導電部材３６，６６が容易に形成される。
特に、上述した一実施形態の光電変換モジュール６４の製造方法によれば、スルーホール７８に対しめっきを行うことで、導電部材３６，６６が容易に形成される。
〔第３実施形態〕
以下、第３実施形態について、図２２を参照して説明する。
第３実施形態は、光電変換モジュール６４の基板２６側が、第２マザー基板２０に固定されている点においてのみ第２実施形態と異なる。この場合、第２マザー基板２０には、補強部材４０を受け入れる凹み８０として、孔、切欠又はＵ溝等が設けられる。
第３実施形態の場合、第２実施形態と同様の効果を得ることができる。
以下、第３実施形態について、図２２を参照して説明する。
第３実施形態は、光電変換モジュール６４の基板２６側が、第２マザー基板２０に固定されている点においてのみ第２実施形態と異なる。この場合、第２マザー基板２０には、補強部材４０を受け入れる凹み８０として、孔、切欠又はＵ溝等が設けられる。
第３実施形態の場合、第２実施形態と同様の効果を得ることができる。
〔第４実施形態〕
以下、第４実施形態の光電変換モジュール８２について、図２３を参照して説明する。
上述した第２実施形態の光電変換モジュール６４では、実装面の端において、導体パターン５２が導電部材３６に接続されていたが、光電変換モジュール８２のように、導体パターン５２が、他の経路にて導電部材３６に接続されていてもよい。具体的には、他の経路として、基板２６にスルーホールを設け、スルーホールに充填されたスルーホール導体８４と、基板２６の背面に設けられた他の導体パターン８６とを設けてもよい。このスルーホール、スルーホール導体８４及び導体パターン８６は、実装工程の前に形成される。
第４実施形態の場合、第２実施形態と同様の効果を得ることができる。
以下、第４実施形態の光電変換モジュール８２について、図２３を参照して説明する。
上述した第２実施形態の光電変換モジュール６４では、実装面の端において、導体パターン５２が導電部材３６に接続されていたが、光電変換モジュール８２のように、導体パターン５２が、他の経路にて導電部材３６に接続されていてもよい。具体的には、他の経路として、基板２６にスルーホールを設け、スルーホールに充填されたスルーホール導体８４と、基板２６の背面に設けられた他の導体パターン８６とを設けてもよい。このスルーホール、スルーホール導体８４及び導体パターン８６は、実装工程の前に形成される。
第４実施形態の場合、第２実施形態と同様の効果を得ることができる。
〔第５実施形態〕
以下、第５実施形態の光電変換モジュール８８について、図２４を参照して説明する。
上述した第２実施形態の光電変換モジュール６４では、好ましい態様として、光ファイバー２３の先端部が基板２６の背面の保持溝３８に固定されていたが、他の固定手段によって固定されていてもよい。
例えば、光電変換モジュール８８のように、光電変換素子３０の光軸と光ファイバー２３の光軸とが一致するように、基板２６の背面に対し垂直に光ファイバー２３の先端部を固定してもよい。
以下、第５実施形態の光電変換モジュール８８について、図２４を参照して説明する。
上述した第２実施形態の光電変換モジュール６４では、好ましい態様として、光ファイバー２３の先端部が基板２６の背面の保持溝３８に固定されていたが、他の固定手段によって固定されていてもよい。
例えば、光電変換モジュール８８のように、光電変換素子３０の光軸と光ファイバー２３の光軸とが一致するように、基板２６の背面に対し垂直に光ファイバー２３の先端部を固定してもよい。
この場合、光ファイバー２３の先端部を固定するフェルール９０が、基板２６の背面に対し接着層４４によって固定される。そして、必要に応じて、光電変換素子３０と光ファイバー２３との間にはレンズ９２が設けられる。好ましくは、レンズ９２は、基板２６の背面に一体に形成される。レンズ９２の形成工程は、例えば、ミラー４２を形成する工程に代えて行うことができる。
第５実施形態の場合、第２実施形態と同様の効果を得ることができる。
第５実施形態の場合、第２実施形態と同様の効果を得ることができる。
〔第６実施形態〕
以下、第６実施形態の光電変換モジュール９４について、図２５を参照して説明する。
上述した第２実施形態の光電変換モジュール６４では、好ましい態様として、カバー部材６５の側面にも凹部が形成され、導電部材６６がカバー部材６５の凹部を覆っていたが、光電変換モジュール９４のように、カバー部材６５側の凹部を省略し、基板２６の側面の凹部の表面にのみ、導電部材３６を設けてもよい。
以下、第６実施形態の光電変換モジュール９４について、図２５を参照して説明する。
上述した第２実施形態の光電変換モジュール６４では、好ましい態様として、カバー部材６５の側面にも凹部が形成され、導電部材６６がカバー部材６５の凹部を覆っていたが、光電変換モジュール９４のように、カバー部材６５側の凹部を省略し、基板２６の側面の凹部の表面にのみ、導電部材３６を設けてもよい。
この場合、第１ウエハ６１と第２ウエハ６２の接合工程の前に、穿孔工程及びめっき工程が行われる。
第６実施形態の場合、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
第６実施形態の場合、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
更に、本発明は、上述した第１乃至第６実施形態に限定されることはなく、第１乃至第６実施形態のうち２つ以上を適宜組み合わせた形態や、これらの形態に変更を加えた形態も含む。
最後に、本発明の光電変換モジュールを備える光配線は、携帯電話以外の情報処理機器、ネットワーク機器、デジタルＡＶ機器、及び、家電製品に適用可能である。より詳しくは、光電変換モジュールは、例えば、パーソナルコンピュータ、スイッチングハブ、及び、ＨＤＭＩケーブル等にも適用可能である。
最後に、本発明の光電変換モジュールを備える光配線は、携帯電話以外の情報処理機器、ネットワーク機器、デジタルＡＶ機器、及び、家電製品に適用可能である。より詳しくは、光電変換モジュールは、例えば、パーソナルコンピュータ、スイッチングハブ、及び、ＨＤＭＩケーブル等にも適用可能である。
２０ 第２マザー基板
２２ 光配線
２３ 光ファイバー
２４ 光電変換モジュール
２６ 基板
３０ 光電変換素子
３２ ＩＣチップ
３６ 導電部材（電極）
３８ 保持溝
４０ 補強部材
５２ 導体パターン
６５ カバー部材
６６ 導電部材（第２電極）
６７ 絶縁層
７０ 収容室（気密室）
７２ 半田吸着膜
７４ 半田層
２２ 光配線
２３ 光ファイバー
２４ 光電変換モジュール
２６ 基板
３０ 光電変換素子
３２ ＩＣチップ
３６ 導電部材（電極）
３８ 保持溝
４０ 補強部材
５２ 導体パターン
６５ カバー部材
６６ 導電部材（第２電極）
６７ 絶縁層
７０ 収容室（気密室）
７２ 半田吸着膜
７４ 半田層
Claims (8)
- 透光性を有するとともに実装面を有する基板と、
前記基板の実装面に実装された光電変換素子及びＩＣチップと、
前記基板の側面に設けられ、前記ＩＣチップと電気的に接続される、前記側面の他の部分よりも凹んだ凹形状を有する電極と、
を備える光電変換モジュール。 - 前記電極は、前記基板へと分割される第１ウエハに形成されたスルーホールの壁面に導電性膜を付与した後、前記スルーホールを通る位置にて前記第１ウエハを分割し、前記導電性膜を分割することにより形成された、
請求項１に記載の光電変換モジュール。 - 前記導電性膜は、金めっき膜を表層に含む、
請求項２に記載の光電変換モジュール。 - 前記基板に固定され、前記基板と協働して前記光電変換素子を収容する気密室を形成するカバー部材と、
前記カバー部材の側面に設けられ、前記電極に連なるとともに前記カバー部材の側面の他の部分よりも凹んだ凹形状を有する第２電極と、
を更に備える請求項１乃至３の何れか一項に記載の光電変換モジュール。 - 前記基板は、前記実装面とは反対側の背面に保持溝を有し、
前記保持溝に光ファイバーの先端部が固定され、
前記光ファイバーと前記光学変換素子とを光学的に結合するミラーと、
前記基板の背面に固定され、前記基板とともに前記光ファイバーの先端部を保持する補強部材とを更に備える、
請求項１乃至４の何れか一項に記載の光電変換モジュール。 - 前記補強部材は、前記基板に固定される面の面積が前記基板の背面の面積よりも小さい、
請求項５に記載の光電変換モジュール。 - 透光性を有するとともに実装面を有する基板へと分割される第１ウエハを準備する準備工程と、
前記第１ウエハに、前記基板の各々に対応して光電変換素子及びＩＣチップを実装する実装工程と、
前記第１ウエハが分割される位置に、前記第１ウエハを貫通するスルーホールを形成する穿孔工程と、
前記スルーホールの壁面にめっきを施すめっき工程と、
前記めっき工程の後に、前記第１ウエハを前記基板へと分割する分割工程と、
を備える光電変換モジュールの製造方法。 - 半田からなる半田層を介して前記基板に固定され、前記基板と協働して前記光電変換素子及び前記ＩＣチップを収容する気密室を形成するカバー部材へと分割される第２ウエハを準備する第２準備工程と、
前記実装工程の後であって前記穿孔工程の前に、前記第１ウエハに、前記半田層を介して、前記第２ウエハを固定する接合工程とを更に備え、
前記穿孔工程において、前記スルーホールとして、前記第１ウエハ及び前記第２ウエハが分割される位置に、前記第１ウエハ及び前記第２ウエハを貫通するスルーホールを形成し、
前記分割工程において、前記第１ウエハ及び前記第２ウエハを前記基板及び前記カバー部材へと分割する、
請求項７に記載の光電変換モジュールの製造方法。
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