JP2015068846A - Optical waveguide type module and method of manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical waveguide type module capable of corresponding to higher speed with an inexpensive structure.SOLUTION: An optical waveguide type module includes: an optical waveguide substrate 1 on which an optical waveguide is formed; a photoelectric element 2 for optically connecting the optical waveguide to transmit/receive an optical signal; an interposer substrate 4; and an element 6 for signal amplification. The interposer substrate 4 includes a surface side electrode, a side surface side electrode, and connection wiring for connecting them. The surface side electrode is electrically connected with the photoelectric element 2. The element 6 for signal amplification is electrically connected with the side surface side electrode via a joint material 7.

Description

本発明は、光導波路型モジュールおよびその製造方法に関し、特に光通信用の半導体素子と光導波路基板とを用いて光電気信号変換を行う光導波路型モジュールおよびその製造方法に関する。   The present invention relates to an optical waveguide module and a method for manufacturing the same, and more particularly to an optical waveguide module that performs photoelectric signal conversion using a semiconductor element for optical communication and an optical waveguide substrate, and a method for manufacturing the same.

近年のLSI等のデバイスの高速化技術の発展にともなって、電気的な通信方法の速度限界が問題となっていた。そのため、電気的な通信方法の代替として、光通信・光情報処理等の開発・研究が進められている。光導波路型モジュールは、光通信の伝送路である光導波路を備えるモジュールである。光信号または電気信号の入力を受け付け、相互に変換し、出力を行う機能を持つ部品である。   With the recent development of high-speed technology for devices such as LSI, the speed limit of electrical communication methods has become a problem. For this reason, development and research of optical communication, optical information processing, and the like are underway as an alternative to electrical communication methods. The optical waveguide module is a module including an optical waveguide that is a transmission path for optical communication. It is a component that has the function of receiving optical signals or electrical signals, converting them to each other, and outputting them.

特許文献1には、このような光導波路型モジュールの一例が示されている。
特許文献1に記載された光導波路型モジュールは、光導波路が形成された光導波路基板と受光素子とを有する光導波路型モジュールである。光導波路基板の一端部には、光導波路に交差する方向の面であり、光導波路のコアの端面が露出しているフィルタ接合面と、フィルタ接合面に対して平行な面であり、フィルタ接合面よりも外側に出っ張った位置にある配線基板接合面とが設けられている。フィルタ接合面にはフィルタが接合されており、配線基板接合面には配線基板の一部が接合されている。配線基板には受光素子が、受光素子の受光領域が形成されている面が配線基板のフィルタ接合面側の面に対向するように実装されている。配線基板は光導波路基板に対して、受光素子の受光領域が形成されている面と反対側の面が、光導波路のコアの端面と対向するように位置決めされて固定されている。
Patent Document 1 shows an example of such an optical waveguide type module.
The optical waveguide module described in Patent Document 1 is an optical waveguide module having an optical waveguide substrate on which an optical waveguide is formed and a light receiving element. One end portion of the optical waveguide substrate is a plane in a direction intersecting with the optical waveguide, and is a filter joint surface in which the end face of the core of the optical waveguide is exposed, and a plane parallel to the filter joint surface. And a wiring board bonding surface at a position protruding outward from the surface. A filter is bonded to the filter bonding surface, and a part of the wiring substrate is bonded to the wiring substrate bonding surface. The light receiving element is mounted on the wiring board such that the surface on which the light receiving region of the light receiving element is formed faces the surface of the wiring board on the filter joint surface side. The wiring substrate is positioned and fixed with respect to the optical waveguide substrate so that the surface opposite to the surface on which the light receiving region of the light receiving element is formed faces the end surface of the core of the optical waveguide.

一方、光導波路型モジュールにおいては、通信の高速化のために、電気配線に存在する静電容量を低減することが好ましい。そのためには配線長はできる限り短い方が好ましい。また光素子の受発光領域の面積はできる限り小さい方が好ましい。   On the other hand, in the optical waveguide module, it is preferable to reduce the capacitance existing in the electrical wiring in order to increase the communication speed. For this purpose, the wiring length is preferably as short as possible. The area of the light receiving / emitting region of the optical element is preferably as small as possible.

また、光導波路型モジュールに用いる光導波路基板の素材は、石英(SiO)が主流であったが、近年はシリコン(Si)による光導波路の開発が進んでいる。シリコン(Si)は石英(SiO)と比較して安価であるため光導波路の製作コストの低減に適している。また、シリコン(Si)は石英(SiO)と比較して屈折率が高いため光導波路の小型化に適している。しかし、シリコン(Si)は石英(SiO)と比較して屈折率が高いためシリコンによる光導波路の端面からの光の放射角度は、石英による光導波路に比べて2倍程度である(全角で80度程度)。 In addition, quartz (SiO 2 ) is the mainstream material for the optical waveguide substrate used in the optical waveguide module, but in recent years, development of optical waveguides using silicon (Si) has been progressing. Since silicon (Si) is less expensive than quartz (SiO 2 ), it is suitable for reducing the manufacturing cost of the optical waveguide. Silicon (Si) has a higher refractive index than quartz (SiO 2 ) and is suitable for miniaturization of the optical waveguide. However, since the refractive index of silicon (Si) is higher than that of quartz (SiO 2 ), the radiation angle of light from the end face of the optical waveguide made of silicon is about twice that of the optical waveguide made of quartz (full angle). About 80 degrees).

特開2008−170868号公報JP 2008-170868 A

上述の特許文献1に記載された光導波路型モジュールでは、光素子と信号増幅用素子との間を結ぶ電気配線が数mm程度の長さを必要としている。そのため、電気配線に存在する静電容量等により電気信号が劣化し、25Gbps以上の高速通信に対応できないという問題があった。   In the optical waveguide module described in Patent Document 1 described above, the electrical wiring connecting the optical element and the signal amplification element requires a length of about several millimeters. For this reason, there is a problem that an electric signal is deteriorated due to an electrostatic capacity or the like existing in the electric wiring, and high-speed communication of 25 Gbps or more cannot be supported.

また、小型化、低コスト化のためにシリコン光導波路を採用すると、空気の屈折率との違いから、シリコン(Si)による光導波路の端面からの光の放射角度は、石英(SiO)による光導波路に比べて2倍程度(全角で80度程度)に広がってしまう。そのため、光結合効率が低下し、受光素子の感度が劣化するという問題があった。 In addition, when a silicon optical waveguide is employed for miniaturization and cost reduction, the radiation angle of light from the end face of the optical waveguide by silicon (Si) is due to quartz (SiO 2 ) due to the difference from the refractive index of air. As compared with the optical waveguide, it spreads about twice (full angle about 80 degrees). Therefore, there is a problem that the optical coupling efficiency is lowered and the sensitivity of the light receiving element is deteriorated.

このように、関連する光導波路型モジュールでは、低コストな構造で、さらなる高速化に対応するのが困難である、という課題があった。   As described above, the related optical waveguide type module has a problem that it is difficult to cope with higher speed with a low-cost structure.

本発明の目的は、上述した課題である、低コストな構造で、さらなる高速化に対応するのが困難である、という課題を解決する光導波路型モジュールを提供することにある。   An object of the present invention is to provide an optical waveguide type module that solves the above-mentioned problem that it is difficult to cope with higher speed with a low-cost structure.

本発明の光導波路型モジュールは、光導波路が形成された光導波路基板と、光導波路と光学的に接続し、光信号を送受信する光電素子と、インターポーザ基板と、信号増幅用素子とを有し、インターポーザ基板は、表面側電極と、側面側電極と、表面側電極と側面型電極を接続する接続配線とを備え、表面側電極は、光電素子と電気的に接続し、信号増幅用素子は、側面側電極と接合材を介して電気的に接続している。   An optical waveguide module of the present invention includes an optical waveguide substrate on which an optical waveguide is formed, a photoelectric element that is optically connected to the optical waveguide and transmits and receives an optical signal, an interposer substrate, and a signal amplification element. The interposer substrate includes a surface side electrode, a side surface electrode, and a connection wiring that connects the surface side electrode and the side surface type electrode. The surface side electrode is electrically connected to the photoelectric element, and the signal amplification element is The electrode is electrically connected to the side electrode through a bonding material.

本発明の光導波路型モジュールの製造方法は、光電素子をインターポーザ基板の表面に固定し、インターポーザ基板の側面側電極と裏面側電極を外部を通して接続する外部配線を形成し、外部配線を介して光電素子に給電し、光電素子の動作特性を計測し、光電素子の光導波路基板に対する位置を調整しながら、動作特性が最も良好となる最適位置を決定し、光電素子を最適位置に固定する。   In the method of manufacturing an optical waveguide module according to the present invention, the photoelectric element is fixed to the surface of the interposer substrate, external wiring is formed through which the side electrode and back electrode of the interposer substrate are connected through the outside, and the photoelectric device is connected via the external wiring. Power is supplied to the element, the operating characteristics of the photoelectric element are measured, the position of the photoelectric element relative to the optical waveguide substrate is adjusted, the optimum position where the operating characteristics are the best is determined, and the photoelectric element is fixed at the optimum position.

本発明の光導波路型モジュールおよびその製造方法によれば、低コストな構造で、さらなる高速化に対応することができる。   According to the optical waveguide module and the method of manufacturing the same of the present invention, it is possible to cope with further increase in speed with a low-cost structure.

本発明の第1の実施形態に係る光導波路型モジュールの構成を示す図であり、光導波路の中心を通る面で切断した断面図である。It is a figure which shows the structure of the optical waveguide type module which concerns on the 1st Embodiment of this invention, and is sectional drawing cut | disconnected by the surface which passes along the center of an optical waveguide. 本発明の第1の実施形態に係る光導波路型モジュールの製造方法を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the optical waveguide type module which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態に係る光導波路型モジュールの製造方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the manufacturing method of the optical waveguide type module which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る光導波路型モジュールの構成を示す側面図であり、インターポーザ基板の裏面側から見た図である。It is a side view which shows the structure of the optical waveguide type module which concerns on embodiment of this invention, and is the figure seen from the back surface side of the interposer board | substrate. 本発明の第2の実施形態に係る光導波路型モジュールの構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the optical waveguide type module which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態に係る光導波路型モジュールの構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the optical waveguide type module which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施形態に係る光導波路型モジュールの構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the optical waveguide type module which concerns on the 4th Embodiment of this invention.

以下に、図面を参照しながら、本発明の実施形態について詳細に説明する。
[第1の実施形態]
本実施形態では、インターポーザ基板に表面側電極と側面側電極を電気的に接続する外部配線を設けてインターポーザ基板の表面側に裏面から光を入出力するタイプの光電素子を実装し、インターポーザ基板の側面側電極と信号増幅用素子を電気的に接続する構成とした。これにより、25Gbpsといった高速信号の通る光電素子と信号増幅用素子との間を結ぶ電気配線の長さを短縮している。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[First embodiment]
In the present embodiment, an external wiring for electrically connecting the surface side electrode and the side surface electrode is provided on the interposer substrate, and a photoelectric element of a type that inputs and outputs light from the back surface is mounted on the surface side of the interposer substrate. The side electrode and the signal amplification element are electrically connected. As a result, the length of the electric wiring connecting the photoelectric element through which a high-speed signal such as 25 Gbps passes and the signal amplification element is shortened.

またインターポーザ基板の外部配線の一部に除去可能な導電線を設け、その導電線が接続している場合に光電素子に対して通電プローブ等を用いて外部から給電できる構造とした。これにより、
アクティブアライメントが可能になる。すなわち、光電素子を電気的に動作させつつ光導波路基板の光導波路に光を導入することによって、光モジュールとしての動作特性を計測しながら光導波路と光電素子との位置関係を最も動作特性の高い位置に調整を行うことができる。例えばφ20μmといった小さな受発光領域(機能部)を有する高速用の光電素子を光モジュール製品に適用することが容易となる。
In addition, a removable conductive wire is provided in a part of the external wiring of the interposer substrate, and when the conductive wire is connected, the photoelectric element is supplied from the outside using an energization probe or the like. This
Active alignment becomes possible. That is, by introducing light into the optical waveguide of the optical waveguide substrate while electrically operating the photoelectric element, the positional relationship between the optical waveguide and the photoelectric element is the highest in operating characteristics while measuring the operating characteristics as an optical module. Adjustments can be made to the position. For example, it becomes easy to apply a high-speed photoelectric element having a small light receiving / emitting region (functional part) of φ20 μm to an optical module product.

さらに光導波路基板に対して光電素子を位置調整した上で固定した後、前述の外部から光電素子に対して給電するための導電線を除去する。これにより、実装した後は、高速信号の通る電気配線はインターポーザ基板の表面側と側面側を接続する接続配線となり、その長さを必要最小限に短縮でき、電気配線に存在する静電容量を低減できる。   Further, after the photoelectric element is positioned and fixed with respect to the optical waveguide substrate, the conductive wire for supplying power to the photoelectric element from the outside is removed. As a result, after mounting, the electrical wiring through which high-speed signals pass becomes connection wiring that connects the front and side surfaces of the interposer board, and the length can be shortened to the minimum necessary, and the capacitance existing in the electrical wiring can be reduced. Can be reduced.

また光電素子の光導波路基板と対向する面に凸となるレンズを有する光電素子を光導波路基板の側面に固定することにより、光導波路の端面から全角で80度程度と広い角度で出射する光を効率的に集光することが可能である。   In addition, by fixing a photoelectric element having a convex lens on the surface facing the optical waveguide substrate of the photoelectric element to the side surface of the optical waveguide substrate, light emitted from a wide angle of about 80 degrees from the end surface of the optical waveguide can be obtained. It is possible to collect light efficiently.

図1は、本発明の第1の実施形態に係る光導波路型モジュールの構成を示す図であり、光導波路の中心を通る面で切断した断面図である。   FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an optical waveguide module according to the first embodiment of the present invention, and is a cross-sectional view cut along a plane passing through the center of the optical waveguide.

本発実施形態の光導波路型モジュールは、光導波路8が形成された光導波路基板1と、光導波路8と光学的に接続し、光信号を送受信する光電素子2と、インターポーザ基板4と、信号増幅用素子6とを有する。インターポーザ基板4は、表面側電極と、側面側電極と、表面側電極と側面側電極とを接続する接続配線とを備える。表面側電極は、光電素子2と電気的に接続している。信号増幅用素子6は、側面側電極と接合材7を介して電気的に接続している。   The optical waveguide module of the present embodiment includes an optical waveguide substrate 1 on which an optical waveguide 8 is formed, a photoelectric element 2 that is optically connected to the optical waveguide 8 and transmits and receives an optical signal, an interposer substrate 4, a signal And an amplifying element 6. The interposer substrate 4 includes a surface side electrode, a side surface electrode, and a connection wiring that connects the surface side electrode and the side surface electrode. The surface side electrode is electrically connected to the photoelectric element 2. The signal amplification element 6 is electrically connected to the side electrode via the bonding material 7.

光導波路基板1は、シリコン(Si)の基板の表面に半導体プロセスを施すことで光導波路8を形成した光導波路基板である。光導波路8は光通信で用いられる赤外波長のレーザ光を透過する光導波路とすることができる。光導波路8の素材としてはシリコン(Si)の他にも例えば、石英(SiO)や有機素材を用いることができる。 The optical waveguide substrate 1 is an optical waveguide substrate in which an optical waveguide 8 is formed by performing a semiconductor process on the surface of a silicon (Si) substrate. The optical waveguide 8 can be an optical waveguide that transmits laser light having an infrared wavelength used in optical communication. As a material for the optical waveguide 8, for example, quartz (SiO 2 ) or an organic material can be used in addition to silicon (Si).

光電素子2は発光もしくは受光を行う光半導体素子である。光電素子2の素材としては例えばInPやGaAsなどの化合物半導体がある。光電素子2の表面側には発光または受光を行う機能部を備える。また光電素子2の入出射側である裏面側には、光電素子2と光導波路8との結合効率を向上するためのレンズの役割を果たす曲面が形成されている。レンズは、光電素子2が受光素子の場合は光導波路8の端面から放射される光を機能部に集光し、光電素子2が発光素子の場合は光電素子から出力される光を光導波路8の端面に集光する。   The photoelectric element 2 is an optical semiconductor element that emits or receives light. Examples of the material of the photoelectric element 2 include compound semiconductors such as InP and GaAs. A functional unit that emits or receives light is provided on the surface side of the photoelectric element 2. In addition, a curved surface serving as a lens for improving the coupling efficiency between the photoelectric element 2 and the optical waveguide 8 is formed on the back surface side that is the incident / exit side of the photoelectric element 2. When the photoelectric element 2 is a light receiving element, the lens condenses the light emitted from the end face of the optical waveguide 8 on the functional part. When the photoelectric element 2 is a light emitting element, the lens outputs light output from the photoelectric element 8. Condensed on the end face of

光電素子2はその裏面側が接合材3を介して光導波路基板1の端面に固定されている。接合材3は例えばエポキシ樹脂等の接着剤である。また、光電素子2はインターポーザ基板4に実装する。   The back surface side of the photoelectric element 2 is fixed to the end surface of the optical waveguide substrate 1 through the bonding material 3. The bonding material 3 is an adhesive such as an epoxy resin. The photoelectric element 2 is mounted on the interposer substrate 4.

インターポーザ基板4は例えばセラミックや有機材料からなる配線基板である。インターポーザ基板4の内部には表面側電極と側面側電極を接続する接続配線が形成されている。   The interposer substrate 4 is a wiring substrate made of, for example, ceramic or organic material. In the interposer substrate 4, connection wiring for connecting the surface side electrode and the side surface side electrode is formed.

インターポーザ基板4の側面側電極と信号増幅用素子6とは接合材7を介して電気的に接続する。接合材7は例えば銀ペースト等の導電性接着剤である。また、インターポーザ基板4の外側の背面には、側面側電極と裏面側電極を電気的に接続する外部配線としての導電線5を設ける。導電線5は例えばワイヤボンディングで用いられる金からなる線材(金ワイヤ、金リボン)等や、レーザ加工等の後工程によって分断・除去可能な配線パターン等である。導電線5は、少なくとも側面側電極近傍で切断可能な部位を有する
光導波路基板1および信号増幅用素子6はそれぞれベース9の上に固定される。
The side electrode of the interposer substrate 4 and the signal amplification element 6 are electrically connected via a bonding material 7. The bonding material 7 is a conductive adhesive such as silver paste. In addition, on the back surface outside the interposer substrate 4, conductive wires 5 are provided as external wirings that electrically connect the side surface electrodes and the back surface side electrodes. The conductive wire 5 is, for example, a wire made of gold (gold wire, gold ribbon) or the like used for wire bonding, a wiring pattern that can be divided or removed by a subsequent process such as laser processing, or the like. The conductive wire 5 has a portion that can be cut at least in the vicinity of the side electrode. The optical waveguide substrate 1 and the signal amplification element 6 are each fixed on the base 9.

次に、本実施形態の光導波路型モジュールの製造方法について説明する。   Next, a method for manufacturing the optical waveguide module according to this embodiment will be described.

本実施形態の光導波路型モジュールの製造方法は、まず、光電素子2をインターポーザ基板4の表面に実装する。インターポーザ基板4に給電する導電線5を形成し、導電線5を介して光電素子2に給電しながら、光電素子2の動作特性を計測する。このとき、光電素子2の光導波路基板1に対する位置を調整しながら、最も動作特性が良好となる最適位置を決定し、光電素子2をその最適位置に固定する。   In the method of manufacturing an optical waveguide module according to this embodiment, first, the photoelectric element 2 is mounted on the surface of the interposer substrate 4. Conductive lines 5 for feeding power to the interposer substrate 4 are formed, and the operational characteristics of the photoelectric elements 2 are measured while feeding the photoelectric elements 2 via the conductive lines 5. At this time, while adjusting the position of the photoelectric element 2 with respect to the optical waveguide substrate 1, the optimum position that provides the best operating characteristics is determined, and the photoelectric element 2 is fixed at the optimum position.

本実施形態による光導波路型モジュールの製造方法について、図3を用いてさらに詳細に説明する。   The method for manufacturing the optical waveguide module according to the present embodiment will be described in more detail with reference to FIG.

まず、光電素子2をインターポーザ基板4の表面に実装する(ステップS1)。実装材料としては例えば金錫はんだがある。実装材料は後工程の組立時の加熱で再溶融して電気的な接続が外れたり固定位置がずれたりするおそれのないように高融点とする。   First, the photoelectric element 2 is mounted on the surface of the interposer substrate 4 (step S1). As a mounting material, for example, gold-tin solder is available. The mounting material has a high melting point so as not to be remelted by heating at the time of assembly in a subsequent process and to lose the electrical connection or shift the fixing position.

次に、インターポーザ基板4に導電線5を形成する(ステップS2)。導電線5は、後工程において必要な光電素子2への給電を行うための外部配線である。   Next, the conductive wire 5 is formed on the interposer substrate 4 (step S2). The conductive line 5 is an external wiring for supplying power to the photoelectric element 2 necessary in a later process.

次に、インターポーザ基板4に実装された光電素子2を接合材3を介して光導波路基板1に仮止めする(ステップS3)。これは、例えば10グラム重(gf)といった軽微な荷重で圧力をかけることにより行う。   Next, the photoelectric element 2 mounted on the interposer substrate 4 is temporarily fixed to the optical waveguide substrate 1 through the bonding material 3 (step S3). This is done by applying pressure with a light load, for example 10 grams weight (gf).

次に、光導波路基板1と光電素子2との接着面の面内方向の位置調整を行う(ステップS4)。この位置調整にはアクティブアライメント方式を用いる。つまり、導電線5を介して光電素子2に給電し、光電素子2の動作特性を計測する。このとき、光電素子2の光導波路基板1に対する位置を調整しながら最も動作特性が良好となる最適位置を決定し、光電素子2をその最適位置に固定する。ここでの動作特性とは、光電素子2が発光素子である場合は裏面型光素子2から出射して光導波路8を通る光の強度であり、光電素子2が受光素子である場合は光導波路8を通って光電素子2に入射する光の強度である。   Next, position adjustment in the in-plane direction of the bonding surface between the optical waveguide substrate 1 and the photoelectric element 2 is performed (step S4). An active alignment method is used for this position adjustment. That is, power is supplied to the photoelectric element 2 through the conductive wire 5 and the operational characteristics of the photoelectric element 2 are measured. At this time, while adjusting the position of the photoelectric element 2 with respect to the optical waveguide substrate 1, the optimum position with the best operating characteristics is determined, and the photoelectric element 2 is fixed at the optimum position. The operating characteristics here are the intensity of light emitted from the back surface type optical element 2 and passing through the optical waveguide 8 when the photoelectric element 2 is a light emitting element, and the optical waveguide when the photoelectric element 2 is a light receiving element. 8 is the intensity of light incident on the photoelectric element 2 through 8.

図2は、本発明の第1の実施形態に係る製造方法を説明するための断面図である。光電素子2に給電するために、例えば通電プローブ14のようなツールをインターポーザ基板4の表面側電極に接触させる。この通電プローブ14と導電線5とを通じてインターポーザ基板4の接続配線に通電し、光電素子2に給電する。これにより、光電素子2が受光素子の場合は受光機能を、あるいは光電素子2が発光素子場合は発光機能を実現することができる。   FIG. 2 is a cross-sectional view for explaining the manufacturing method according to the first embodiment of the present invention. In order to supply power to the photoelectric element 2, for example, a tool such as an energization probe 14 is brought into contact with the surface side electrode of the interposer substrate 4. The connection wiring of the interposer substrate 4 is energized through the energization probe 14 and the conductive wire 5 to supply power to the photoelectric element 2. Thereby, when the photoelectric element 2 is a light receiving element, a light receiving function can be realized, or when the photoelectric element 2 is a light emitting element, a light emitting function can be realized.

次に、接合材3を硬化させて光導波路基板1と光電素子2とを固定する(ステップS5)。接合材の性質に応じて硬化の手段は適宜変更してよい。例えば、接合材3が加熱により硬化するタイプの接着剤である場合はヒータ等により加熱を行ってもよい。あるいは接合材3が光照射により硬化するタイプの接着剤である場合は光線を接合材3に照射することとしてもよい。   Next, the bonding material 3 is cured to fix the optical waveguide substrate 1 and the photoelectric element 2 (step S5). The curing means may be appropriately changed according to the properties of the bonding material. For example, when the bonding material 3 is a type of adhesive that is cured by heating, the heating may be performed by a heater or the like. Alternatively, when the bonding material 3 is an adhesive that is cured by light irradiation, the bonding material 3 may be irradiated with light.

次に、インターポーザ基板4の裏面に設けた導電線5を分断・除去(切除)する(ステップS6)。この時、導電線5を少なくとも側面側電極近傍で切除する。例えば導電線5が電線の場合は、その両端を切断することで除去すればよい。あるいは導電線5が配線パターンの場合は、レーザ加工等で切除することができる。   Next, the conductive wire 5 provided on the back surface of the interposer substrate 4 is divided and removed (removed) (step S6). At this time, the conductive wire 5 is cut off at least in the vicinity of the side electrode. For example, when the conductive wire 5 is an electric wire, it may be removed by cutting both ends. Or when the conductive wire 5 is a wiring pattern, it can be excised by laser processing or the like.

導電線5を分断・除去することにより、外部配線に寄生する静電容量を除去できる。ここで、光電素子2と信号増幅用素子6との接続は、インターポーザ基板4の表面側電極から側面側電極に至る最短の接続配線となる。このため、光電素子2および信号増幅用素子6の動作特性の向上を図ることができる。   By dividing / removing the conductive wire 5, it is possible to remove the capacitance that is parasitic on the external wiring. Here, the connection between the photoelectric element 2 and the signal amplification element 6 is the shortest connection wiring from the front surface side electrode to the side surface side electrode of the interposer substrate 4. Therefore, the operational characteristics of the photoelectric element 2 and the signal amplification element 6 can be improved.

次に、ベース9に信号増幅用素子6を実装する(ステップS7)。実装材料は、例えば銀ペーストといった熱により硬化する導電性接着剤などであってよい。信号増幅用素子6はその接続端子が上になるようにする。   Next, the signal amplification element 6 is mounted on the base 9 (step S7). The mounting material may be a conductive adhesive that is cured by heat, such as silver paste. The signal amplifying element 6 is arranged such that its connection terminal is on the top.

次に、ベース9に光導波路基板1を実装する(ステップS8)。その際にインターポーザ基板4の側面側電極が信号増幅用素子6の所定の電極と接合材7を介して電気的に接続するように位置調整する。   Next, the optical waveguide substrate 1 is mounted on the base 9 (step S8). At that time, the position adjustment is performed so that the side electrode of the interposer substrate 4 is electrically connected to the predetermined electrode of the signal amplification element 6 through the bonding material 7.

最後に、例えばヒータのような加熱器具等を用いて光導波路基板1および信号増幅用素子6を実装している実装材料と接合材7を同時に硬化して固定する(ステップS9)。   Finally, the mounting material on which the optical waveguide substrate 1 and the signal amplifying element 6 are mounted and the bonding material 7 are simultaneously cured and fixed using a heating tool such as a heater (step S9).

図4は、本実施形態に係る光導波路型モジュールの一例をインターポーザ基板の裏面側から見た図である。ここでは一例として、光電素子2に4つの機能部15が1列に並んでいる場合を示す。   FIG. 4 is a view of an example of the optical waveguide module according to the present embodiment as viewed from the back side of the interposer substrate. Here, as an example, a case where four functional units 15 are arranged in a line in the photoelectric element 2 is shown.

図4の例では、光導波路基板1と光電素子2との接着面の面内方向の位置調整を行う工程(ステップS4)を示す。ここで、インターポーザ基板4の表面側に露出する2箇所の通電プローブ用電極(Signal用)16および1箇所の通電プローブ用電極(GND用)17に対して通電プローブを接触させて給電する。このような構成とすることにより、光電素子2の両端にある2箇所の発光または受光を行う機能部15を動作させることができる。   In the example of FIG. 4, a step of adjusting the position in the in-plane direction of the bonding surface between the optical waveguide substrate 1 and the photoelectric element 2 (step S <b> 4) is shown. Here, the energization probe is brought into contact with two energization probe electrodes (for Signal) 16 and one energization probe electrode (for GND) 17 exposed on the surface side of the interposer substrate 4 to supply power. With such a configuration, the functional unit 15 that performs light emission or light reception at two locations on both ends of the photoelectric element 2 can be operated.

図4に示す例では、光導波路基板1の4つの光導波路8と光電素子2の4箇所の機能部15の間隔が、半導体プロセスによる製造精度である±0.1μm以下の高精度で形成されている。このような場合、4箇所のうち両端の2箇所について位置調整を行うことで、4箇所全ての光導波路および光電素子2の発光または受光を行う機能部15の相対的な位置調整が可能である。また、図4に示す例では、側面側電極18がインターポーザ基板4の裏面側に回りこんでいる。   In the example shown in FIG. 4, the distance between the four optical waveguides 8 of the optical waveguide substrate 1 and the four functional portions 15 of the photoelectric element 2 is formed with high accuracy of ± 0.1 μm or less, which is the manufacturing accuracy by the semiconductor process. ing. In such a case, relative position adjustment of the functional unit 15 that performs light emission or light reception of all the four optical waveguides and the photoelectric element 2 is possible by performing position adjustment at two positions at both ends of the four positions. . Further, in the example shown in FIG. 4, the side surface side electrode 18 wraps around the back surface side of the interposer substrate 4.

以上のような構成とすることにより、本発明の第1の実施形態は以下の様な効果を奏する。   With the configuration as described above, the first embodiment of the present invention has the following effects.

第1の効果は、光電素子と信号増幅用素子との間で25Gbps以上の高速信号を伝送させることができるという効果である。その第1の理由は、インターポーザ基板の表面側電極と側面側電極を接続する接続配線により光電素子と信号増幅用素子との間を0.5mm未満といった短距離の配線長さで接続できるからである。また第2の理由は、光導波路型モジュールの組立工程(ステップS4)において用いる導電線5を除去することにより、配線に存在する静電容量を低減することができるからである。   The first effect is that a high-speed signal of 25 Gbps or more can be transmitted between the photoelectric element and the signal amplification element. The first reason is that it is possible to connect the photoelectric element and the signal amplifying element with a short wiring length of less than 0.5 mm by the connection wiring that connects the surface side electrode and the side surface electrode of the interposer substrate. is there. The second reason is that the capacitance existing in the wiring can be reduced by removing the conductive wire 5 used in the assembly process (step S4) of the optical waveguide module.

第2の効果は、受発光領域の面積の小さい受発光領域を有する高速用の光電素子を用いることができるという効果である。その理由は、光導波路基板1と光電素子2との接着面の面内方向の位置調整を行う工程(ステップS4)において、光電素子2に給電し、動作特性を計測しながら最も動作特性が良好となる最適位置を決定する、アクティブアライメント方式による高精度の位置調整を行うことができるからである。   The second effect is that a high-speed photoelectric element having a light emitting / receiving region with a small area can be used. The reason is that in the step of adjusting the position in the in-plane direction of the bonding surface between the optical waveguide substrate 1 and the photoelectric element 2 (step S4), the photoelectric conversion element 2 is supplied with power, and the operation characteristics are the best while measuring the operation characteristics. This is because high-accuracy position adjustment can be performed by an active alignment method that determines the optimal position.

第3の効果は、高屈折率であるシリコン(Si)による光導波路を採用することにより小型かつ低コストの光導波路基板を用いることができるという効果である。その理由は、光電素子2に形成されたレンズによって、シリコン(Si)による光導波路から広角度で出射する放射光を効率的に集光することができるからである。
[第2の実施形態]
図5は本発明の第2の実施形態に係る光導波路型モジュールの構成を示す断面図である。本発明の第2の実施形態においては、インターポーザ基板4と信号増幅用素子6とをAuワイヤまたはAuリボンにより接続している。AuワイヤおよびAuリボンは接続特性に優れた高速信号配線であり、25Gbps以上の高速通信にも対応することが可能である。
[第3の実施形態]
図6は本発明の第3の実施形態に係る光導波路型モジュールの構成を示す断面図である。本発明の第3の実施形態においては、レンズ11と光電素子2を別構成とした。光電素子は製造の難易度が高く、また製造メーカが限定的であるため高価である。本実施形態のような構成とすることにより、レンズ11および光電素子2を別々に作製できるため、製造メーカや各部品の材質等の選択に多様性をもたせることができる。また、低価格化も期待できる。
[第4の実施形態]
図7は本発明の第4の実施形態に係る光導波路型モジュールの構成を示す断面図である。本発明の第4の実施形態においては、光導波路基板1とレンズ11との間にスペーサ13を挟んだ構成とした。このような構成とすることにより、凸部を備えたレンズ11を強固に固定することができる。また、スペーサの透過率や厚さを適宜選択することによって、光導波路基板1とレンズ11との光学的設計を調整することができる。
The third effect is that a small and low-cost optical waveguide substrate can be used by adopting an optical waveguide made of silicon (Si) having a high refractive index. The reason is that the lens formed on the photoelectric element 2 can efficiently collect the emitted light emitted from the optical waveguide made of silicon (Si) at a wide angle.
[Second Embodiment]
FIG. 5 is a sectional view showing the configuration of an optical waveguide module according to the second embodiment of the present invention. In the second embodiment of the present invention, the interposer substrate 4 and the signal amplification element 6 are connected by an Au wire or an Au ribbon. Au wires and Au ribbons are high-speed signal wirings with excellent connection characteristics, and can support high-speed communication of 25 Gbps or more.
[Third Embodiment]
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a configuration of an optical waveguide module according to the third embodiment of the present invention. In the third embodiment of the present invention, the lens 11 and the photoelectric element 2 have different configurations. Photoelectric elements are expensive because they are difficult to manufacture and the number of manufacturers is limited. With the configuration as in the present embodiment, the lens 11 and the photoelectric element 2 can be manufactured separately, so that diversity can be given to the selection of the manufacturer and the material of each component. In addition, lower prices can be expected.
[Fourth Embodiment]
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a configuration of an optical waveguide module according to the fourth embodiment of the present invention. In the fourth embodiment of the present invention, the spacer 13 is sandwiched between the optical waveguide substrate 1 and the lens 11. By setting it as such a structure, the lens 11 provided with the convex part can be fixed firmly. Moreover, the optical design of the optical waveguide substrate 1 and the lens 11 can be adjusted by appropriately selecting the transmittance and thickness of the spacer.

本発明は上記実施形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載した発明の範囲内で、種々の変形が可能であり、それらも本発明の範囲内に含まれるものであることはいうまでもない。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications are possible within the scope of the invention described in the claims, and it is also included within the scope of the present invention. Not too long.

1 光導波路基板
2 光電素子
3 接合材
4 インターポーザ基板
5 導電線
6 信号増幅用素子
7 接合材
8 光導波路
9 ベース
10 AuワイヤおよびAuリボン
11 レンズ
13 スペーサ
14 通電プローブ
15 機能部
16 通電プローブ用電極(Signal用)
17 通電プローブ用電極(GND用)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Optical waveguide board | substrate 2 Photoelectric element 3 Bonding material 4 Interposer board 5 Conductive line 6 Signal amplification element 7 Bonding material 8 Optical waveguide 9 Base 10 Au wire and Au ribbon 11 Lens 13 Spacer 14 Current probe 15 Functional part 16 Current probe electrode (For Signal)
17 Electrode for current probe (for GND)

Claims (10)

光導波路が形成された光導波路基板と、前記光導波路と光学的に接続し、光信号を送受信する光電素子と、インターポーザ基板と、信号増幅用素子とを有し、前記インターポーザ基板は、表面側電極と、側面側電極と、前記表面側電極と前記側面型電極を接続する接続配線とを備え、前記表面側電極は、前記光電素子と電気的に接続し、前記信号増幅用素子は、前記側面側電極と接合材を介して電気的に接続している光導波路型モジュール。 An optical waveguide substrate on which an optical waveguide is formed; a photoelectric element that is optically connected to the optical waveguide and transmits and receives an optical signal; an interposer substrate; and a signal amplifying element. An electrode, a side electrode, a connection wiring connecting the surface electrode and the side electrode, the surface electrode is electrically connected to the photoelectric element, and the signal amplification element is An optical waveguide module electrically connected to a side electrode through a bonding material. 前記光電素子と光学的に接続する凸型の曲面形状を有するレンズをさらに備え、前記レンズの凸型の曲面形状が、前記光導波路と対向している請求項1に記載した光導波路型モジュール。 The optical waveguide module according to claim 1, further comprising a lens having a convex curved shape that is optically connected to the photoelectric element, wherein the convex curved shape of the lens faces the optical waveguide. 前記インターポーザ基板は、裏面側電極と前記側面側電極と前記裏面電極を接続する外部配線とを有し、
前記外部配線は、少なくとも前記側面側電極近傍で切断可能な部位を有する
請求項1または2に記載した光導波路型モジュール。
The interposer substrate has a back surface side electrode, the side surface side electrode, and external wiring connecting the back surface electrode,
The optical waveguide module according to claim 1, wherein the external wiring has a portion that can be cut at least in the vicinity of the side electrode.
前記接合材は、導電性接着剤である請求項1から3のいずれか1項に記載した光導波路型モジュール。 The optical waveguide module according to any one of claims 1 to 3, wherein the bonding material is a conductive adhesive. 前記側面側電極は、前記インターポーザ基板の裏面側に回り込んでおり、
前記接合材は、金ワイヤおよび金リボンのいずれか一方であり、前記裏面側に回り込んだ前記側面側電極と前記信号増幅用素子を接続している
請求項1から4のいずれか1項に記載した光導波路型モジュール。
The side surface electrode wraps around the back side of the interposer substrate,
5. The method according to claim 1, wherein the bonding material is one of a gold wire and a gold ribbon, and connects the side-side electrode that wraps around to the back surface side and the signal amplification element. The described optical waveguide type module.
前記外部配線は、金ワイヤおよび金リボンのいずれか一方である請求項3に記載した光導波路型モジュール。 The optical waveguide module according to claim 3, wherein the external wiring is one of a gold wire and a gold ribbon. 表面側電極と、側面側電極と、前記表面側電極と前記側面型電極を接続する接続配線と、前記側面側電極と裏面側電極を外部を通して接続する外部配線を有するインターポーザ基板の表面側電極に光電素子を電気的接続し、
前記外部配線を介して前記光電素子に給電し、前記光電素子の動作特性を計測し、前記光電素子の前記光導波路基板に対する位置を調整しながら、前記動作特性が最も良好となる最適位置を決定し、
前記光電素子を前記最適位置に前記光導波路基板と共に固定する
光導波路型モジュールの製造方法。
A surface side electrode of an interposer substrate having a front surface side electrode, a side surface side electrode, a connection wiring connecting the front surface side electrode and the side surface type electrode, and an external wiring connecting the side surface side electrode and the back surface side electrode through the outside. Electrically connect the photoelectric elements,
Electric power is supplied to the photoelectric element through the external wiring, the operating characteristic of the photoelectric element is measured, and the optimum position where the operating characteristic is the best is determined while adjusting the position of the photoelectric element with respect to the optical waveguide substrate. And
A method for manufacturing an optical waveguide module, wherein the photoelectric element is fixed together with the optical waveguide substrate at the optimum position.
前記光電素子を前記最適位置に固定した後に、前記外部配線を少なくとも側面側電極近傍で切除する請求項7に記載した光導波路型モジュールの製造方法。 8. The method of manufacturing an optical waveguide module according to claim 7, wherein after the photoelectric element is fixed at the optimum position, the external wiring is cut off at least in the vicinity of the side electrode. 前記光電素子を前記最適位置に固定した後に、前記信号増幅用素子と前記側面側電極と接合材を介して電気的に接続する請求項7に記載した光導波路型モジュールの製造方法。 8. The method of manufacturing an optical waveguide module according to claim 7, wherein after the photoelectric element is fixed at the optimum position, the signal amplification element, the side electrode and the side electrode are electrically connected through a bonding material. 前記光電素子にレンズを形成し、
その後に前記レンズが形成された光電素子を前記インターポーザ基板の表面に固定する
請求項7から9のいずれか1項に記載した光導波路型モジュールの製造方法。
Forming a lens on the photoelectric element;
The method for manufacturing an optical waveguide module according to any one of claims 7 to 9, wherein the photoelectric element on which the lens is formed is fixed to the surface of the interposer substrate.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2000008729A1 (en) * 1998-08-05 2000-02-17 Seiko Epson Corporation Optical module and method of manufacture thereof
JP2009003253A (en) * 2007-06-22 2009-01-08 Hitachi Ltd Structure of photo-electric hybrid substrate and photo-electric package
JP2012088393A (en) * 2010-10-15 2012-05-10 Sumitomo Electric Ind Ltd Collet and method for manufacturing optical device

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000008729A1 (en) * 1998-08-05 2000-02-17 Seiko Epson Corporation Optical module and method of manufacture thereof
JP2009003253A (en) * 2007-06-22 2009-01-08 Hitachi Ltd Structure of photo-electric hybrid substrate and photo-electric package
JP2012088393A (en) * 2010-10-15 2012-05-10 Sumitomo Electric Ind Ltd Collet and method for manufacturing optical device

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