JP2016206377A - 光導波路装置及びその製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】下側に突出する発光部又は受光部を備えた光素子を信頼性よく搭載できる構造の光導波路装置を提供する。
【解決手段】配線基板１０と、配線基板１０の上に、第１クラッド層３２、コア層３４及び第２クラッド層３６が順に形成された光導波路３０と、コア層３４に形成された光路変換ミラーＭと、光路変換ミラーＭの上の第２クラッド層３６に形成された開口部３７と、第２クラッド層３６の上に、少なくとも一端が開口部３７の内側に配置されるように搭載された光素子４０と、第１クラッド層３６の開口部３７内に配置され、光素子４０の下側に突出する発光部４４又は受光部とを含む。
【選択図】図１１

Description

本発明は、光導波路装置及びその製造方法に関する。
従来、電気信号を扱う配線基板の上に光信号を扱う光導波路が形成された光導波路装置がある。光導波路装置は光電気複合基板であり、電気信号の伝達速度の限界を補うために、高速部分を光信号で伝達することができる。
光導波路の端側には光路変換ミラーが配置されており、光素子が光導波路の光路変換ミラーに光結合されるように配線基板に実装される。
特開２０１４−８９２６２号公報 ＷＯ２００２／０７３２５６号公報
後述する予備的事項の欄で説明するように、下側に突出する発光部を備えた発光素子を光導波路のクラッド層の上に搭載すると、発光素子の発光部がクラッド層及び光路変換ミラーを下側に押し込んだ状態となる。
このため、光導波路の光路変換ミラーが変形して傾斜角度がずれることがある。その結果、発光素子と光路変換ミラーとの光結合の特性が劣化し、高い信頼性を得られなくなる課題がある。
下側に突出する発光部又は受光部を備えた光素子を信頼性よく搭載できる構造の光導波路装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
以下の開示の一観点によれば、配線基板と、前記配線基板の上に、第１クラッド層、コア層及び第２クラッド層が順に形成された光導波路と、前記コア層に形成された光路変換ミラーと、前記光路変換ミラーの上の前記第２クラッド層に形成された開口部と、前記第２クラッド層の上に、少なくとも一端が前記開口部の内側に配置されるように搭載された光素子と、前記第１クラッド層の開口部内に配置され、前記光素子の下側に突出する発光部又は受光部とを有する光導波路装置が提供される。
また、その開示の他の観点によれば、配線基板を用意する工程と、前記配線基板の上に第１クラッド層を形成する工程と、前記第１クラッド層の上にコア層を形成する工程と、前記コア層に光路変換ミラーを形成する工程と、前記光路変換ミラーの上に開口部を備えた第２クラッド層を前記第１クラッド層及び前記コア層の上に形成する工程と、下側から突出する発光部又は受光部を備えた光素子を用意する工程と、前記発光部又は受光部が前記第２クラッド層の開口部内に配置され、かつ前記光素子の少なくとも一端が前記開口部の内側に配置されるように、前記第２クラッド層の上に前記光素子を搭載する工程とを有する光導波路装置の製造方法が提供される。
以下の開示によれば、光導波路装置では、配線基板の上に、第１クラッド層、コア層及び第２クラッド層が順に形成された光導波路が形成されている。コア層には光路変換ミラーが形成されている。
さらに、光路変換ミラーの上の第２クラッド層に開口部が形成されている。そして、下側に突出する発光部又は受光部を備えた光素子が光導波路の上に搭載され、光素子の発光部又は受光部が第２クラッド層の開口部内に配置されている。
これにより、光素子の発光部又は受光部が光導波路の第２クラッド層を押し込まないため、光路変換ミラーが変形して傾斜角度がずれるおそれがない。よって、光素子と光路変換ミラーとの光結合の高い信頼性を確保することができる。
また、光素子の一端を開口部の内側に配置することにより、開口部にアンダーフィル樹脂を容易に充填することができる。
図１（ａ）〜（ｃ）は予備的事項に係る光導波路装置の問題点を説明するための断面図である。 図２（ａ）及び（ｂ）は実施形態の光導波路装置の製造方法を示す断面図（その１）である。 図３（ａ）及び（ｂ）は実施形態の光導波路装置の製造方法を示す断面図及び平面図（その２）である。 図４（ａ）及び（ｂ）は実施形態の光導波路装置の製造方法を示す断面図及び平面図（その３）である。 図５（ａ）及び（ｂ）は実施形態の光導波路装置の製造方法を示す断面図及び平面図（その４）である。 図６（ａ）〜（ｃ）は実施形態の光導波路装置の製造方法を示す断面図及び平面図（その５）である。 図７（ａ）〜（ｃ）は実施形態の光導波路装置の製造方法を示す断面図及び平面図（その６）である。 図８（ａ）及び（ｂ）は図７（ｂ）の構造体を得るための別の方法を示す断面図である。 図９（ａ）〜（ｃ）は実施形態の光導波路装置の製造方法を示す断面図及び平面図（その７）である。 図１０（ａ）及び（ｂ）は実施形態の光導波路装置の製造方法を示す断面図及び平面図（その８）である。 図１１（ａ）〜（ｃ）は実施形態の光導波路装置を示す断面図及び平面図である。 図１２は図１１の発光素子に制御素子が接続された様子を示す断面図である。 図１３は実施形態の光導波路装置に係る第２クラッド層の開口部の第１の変形例を示す平面図である。 図１４は実施形態の光導波路装置に係る第２クラッド層の開口部の第２の変形例を示す平面図である。 図１５は実施形態の光導波路装置に係る第２クラッド層の開口部の別の態様を示す平面図である。 図１６（ａ）及び（ｂ）は実施形態の光導波路装置において第２クラッド層の開口部をレーザで形成する態様を示す断面図である。
以下、実施の形態について、添付の図面を参照して説明する。
実施形態を説明する前に、基礎となる予備的事項について説明する。図１（ａ）に示すように、予備的事項に係る光導波路装置では、配線層２００を備えた配線基板１００の上に光導波路３００が配置されている。光導波路３００はコア層３４０が第１クラッド層３２０及び第２クラッド層３６０で囲まれた構造を有する。
コア層３４０の端部には光路変換ミラーＭが設けられている。また、第１クラッド層３２０及び第２クラッド層３６０には、配線層２００の接続パッドＰに到達するコンタクトホールＣＨが形成されている。
そして、図１（ｂ）に示すように、光素子として、発光素子４００を用意する。発光素子４００は下側に接続端子４２０と発光部４４０とを備えている。発光素子４００の発光部４４０は、本体の下面から下側に突出して形成されている。発光素子４００の発光部４４０の突出する高さは２μｍ〜５μｍ程度である。
そして、発光素子４００の接続端子４２０を配線基板１００のコンタクトホールＣＨ内に配置し、はんだ４６０を介して配線層２００の接続パッドＰに接続する。これにより、光素子４００の発光部４４０が光導波路３００の光路変換ミラーＭに光結合される。
発光素子４００の接続端子４２０の高さは、発光素子４００を搭載する際に、発光素子４００の本体の下面が第２クラッド層３６０の上面に接触する程度の高さに設定されている。
このとき、発光素子４００の発光部４４０は本体の下面から突出しているため、発光素子４００の発光部４４０が第２クラッド層３６０を下側に押し込んだ状態となる。このため、第２クラッド層３６０とその下の光路変換ミラーＭとが変形し、光路変換ミラーＭの傾斜角度がずれてしまうことがある。
その結果、発光素子４００と光路変換ミラーＭとの光結合の特性が劣化し、高い信頼性を得られなくなる課題がある。
また、リフロー加熱して発光素子４００を搭載する際に、加熱された発光素子４００の発光部４４０が第２クラッド層３６０に接触した状態で光路変換ミラーＭにより近づくため、熱の影響によって光路変換ミラーＭの光反射特性が劣化する懸念がある。
受光素子を搭載する場合においても、受光素子の受光部が本体の下面から突出しているため、同様な不具合が生じる。
以下に説明する実施形態では、前述した不具合を解消することができる。
（実施形態）
図２〜図１０は実施形態の光導波路装置の製造方法を示す図、図１１は実施形態の光導波路装置の製造方法を示す図である。以下、光導波路装置の製造方法を説明しながら、光導波路装置の構造を説明する。
実施形態の光導波路装置の製造方法では、まず、図２（ａ）に示すような配線基板１０を用意する。配線基板１０では、基板１２の両面に配線層２０がそれぞれ形成されている。
基板１２には厚み方向に貫通するスルーホールＴＨが設けられており、スルーホールＴＨ内に貫通電極２２が充填されている。両面側の配線層２０は貫通電極２２を介して相互接続されている。基板１２の上面側の配線層２０は、その一端に接続パッドＰを備えている。
また、基板１２の下面側に、配線層２０の接続部上に開口部１４ａが設けられたソルダレジスト層１４が形成されている。
なお、スルーホールＴＨの側壁に形成されたスルーホールめっき層を介して両面側の配線層２０が相互接続され、スルーホールＴＨの残りの孔に樹脂が充填されていてもよい。
また、基板１２はリジット基板であってもよいし、あるいはフレキシブル基板でもよい。リジット基板とする場合は、基板１２は例えばガラスエポキシ樹脂などから形成される。
あるいは、フレキシブル基板とする場合は、基板１２は例えばポリイミドフィルムなどから形成される。また、基板１２の両面側において、配線層２０の積層数は任意に設定することができる。
配線基板１０のスルーホールＴＨはドリルやレーザなどで形成され、両面側の配線層２０及び貫通電極２２はフォトリソグラフィ及びめっき技術などを使用して形成される。
次いで、図２（ｂ）に示すように、配線基板１０上の光導波路形成領域に、第１クラッド層を得るための感光性樹脂層（不図示）を形成し、フォトリソグラフィに基づいて露光／現像を行う。
その後に、感光性樹脂層を１００℃〜１４０℃程度の加熱処理によって硬化させる。これにより、配線基板１０上の光導波路形成領域に第１クラッド層３２が形成される。第１クラッド層３２の厚みは、例えば１０μｍ〜３０μｍ程度である。
感光性樹脂層としては、ＵＶ硬化型エポキシ樹脂などが好適に使用される。感光性樹脂層の形成方法としては、半硬化状態（Ｂ−ステージ）の感光性樹脂シートを貼付してもよいし、あるいは、液状の感光性樹脂を塗布してもよい。
後述するコア層及び第２クラッド層を形成する工程においても同様な樹脂が好適に使用される。
続いて、図３（ａ）に示すように、第１クラッド層３２の上にコア層を得るための感光性樹脂層（不図示）を形成する。さらに、フォトリソグラフィに基づいて露光／現像を行った後に、感光性樹脂層を１００℃〜１４０℃程度の加熱処理によって硬化させる。これにより、第１クラッド層３２の上にコア層３４が形成される。
このとき、図３（ｂ）の平面図に示すように、第１クラッド層３２の上にコア層３４が複数の帯状パターンとして並んで形成される。コア層３４の幅は３０μｍ〜４０μｍ程度に設定され、コア層３４の厚みは３０μｍ〜８０μｍ程度に設定される。
図３（ａ）は、図３（ｂ）の平面図のＩ―Ｉの破線に沿った断面に相当する。後述する図４〜図５においても同じである。
次いで、図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、コア層３４の両端側の光路変換ミラーが配置される部分を切削装置の回転ブレードによって厚み方向に切削する。図４（ａ）及び（ｂ）では、コア層３４の一端側の領域が部分的に示されている。
これにより、光路を９０°変換するための光路変換傾斜面Ｓを備えたＶ字状の分断部３４ａを形成する。光路変換傾斜面Ｓは、配線基板１０の表面に対して好適には４５°で傾斜して形成される。切削以外にも、レーザなどによって光路変換傾斜面Ｓを備えた分断部３４ａを形成することができる。
また、分断部３４ａは、コア層３４を分断するように形成されていればよく、第１クラッド層３２の厚みの途中まで形成されてもよい。
次いで、図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、マスク蒸着などにより、コア層３４の分断部３４ａの光路変換傾斜面Ｓに光反射性の金属層を部分的に形成して光路変換ミラーＭを得る。光反射性の金属として、金又はアルミニウムなどがある。
次に、図６（ａ）〜（ｃ）を参照して、第１クラッド層３２及びコア層３４の上に、第２クラッド層３６をパターニングする方法について説明する。図６（ａ）は図６（ｃ）の平面図のＩＩ―ＩＩの破線に沿った断面に相当する。また、図６（ｂ）は図６（ｃ）の平面図のＩＩＩ―ＩＩＩの破線に沿った断面に相当する。
後述する図７においても同じである。また、図６（ｃ）の平面図は透視的に描かれており、後の平面図においても同じである。
図６（ａ）に示すように、第１クラッド層３２及びコア層３４の上に、第２クラッド層を得るための感光性樹脂層（不図示）を形成する。さらに、フォトリソグラフィに基づいて露光／現像を行った後に、感光性樹脂層を１００℃〜１４０℃程度の加熱処理によって硬化させる。
これにより、第１クラッド層３２の上に、コア層３４を被覆する第２クラッド層３６が形成される。第２クラッド層３６の厚みは、例えば１０μｍ〜３０μｍ程度である。
このとき、図６（ａ）に図６（ｃ）を加えて参照すると、第２クラッド層３６は、所要部に開口部３７が配置されてパターニングされる。第２クラッド層３６の開口部３７は、楕円状の第１開口部３７ａと、第１開口部３７ａの両端にそれぞれ繋がる細長四角状の第２開口部３７ｂとから形成される。
第２クラッド層３６の第１開口部３７ａは、コア層３４に形成された光路変換ミラーＭを含む領域の上に配置される。第２クラッド層３６の第１開口部３７ａは、後述するように、光素子として発光素子を搭載する際に、発光素子の突出する発光部が第２クラッド層３６に当たらないようにするために形成される。
このため、第２クラッド層３６の第１開口部３７ａの面積は発光素子の発光部の面積より一回り大きく設定される。また、第１開口部３７ａのコア層３４の上面まで深さは、発光素子の発光部の突出高さよりも深く形成される。
また、第１開口部３７ａの両端に繋がる２つの第２開口部３７ｂは、配線基板１０の接続パッドＰを含む領域の上にそれぞれ配置される。第２クラッド層３６の第２開口部３７ｂは、接続パッドＰの少なくとも一部を含む領域に配置されていればよい。
第２クラッド層３６の第２開口部３７ｂは、後述するように、コンタクトホール内の接続パッドＰに発光素子の接続端子を接続した後に、コンタクトホール内にアンダーフィル樹脂を流し込むための流路として機能する。
このため、第２クラッド層３６の第２開口部３７ｂは、接続パッドＰ上に配置されるコンタクトホールに連通するように配置される。
また、第２クラッド層３６の第２開口部３７ｂの長さは搭載される発光素子の幅よりも長く設定され、発光素子が搭載される際にその外側に第２クラッド層３６の第２開口部３７ｂの一部が露出するようにする。
図６（ｃ）の平面図の例では、配線層２０の接続パッドＰの直径が第２クラッド層３６の第２開口部３７ｂの幅よりも大きく設定されている。例えば、配線層２０の接続パッドＰの直径は６０μｍ〜８０μｍであり、第２クラッド層３６の第２開口部３７ｂの幅が３０μｍ〜４０μｍ程度である。
このため、図６（ｃ）の平面図の例では、第２クラッド層３６の第２開口部３７ｂは、接続パッドＰの一部が第２開口部３７ｂの側壁から外側にはみ出すようにして接続パッドＰの上に配置される。
あるいは、接続パッドＰの直径を第２クラッド層３６の第２開口部３７ｂの幅よりも小さくして、第２クラッド層３６の第２開口部３７ｂ内に接続パッドＰの全体が配置されるようにしてもよい。
次いで、図７（ａ）〜（ｃ）に示すように、レーザにより第２クラッド層３６及び第１クラッド層３２を加工することにより、配線基板１０の配線層２０の接続パッドＰに到達するコンタクトホールＣＨを形成する。
図７（ｃ）に示すように、コンタクトホールＣＨは、第２クラッド層３６の第２開口部３７ｂの側壁から外側にはみ出した状態で、接続パッドＰ上に配置される。コンタクトホールＣＨは第２クラッド層３６の第２開口部３７ｂに連通して形成される。
これにより、図７（ａ）に示すように、配線基板１０の上に、下から順に、第１クラッド層３２、コア層３４及び第２クラッド層が形成された光導波路３０が得られる。
なお、前述した図６〜図７の製造方法では、フォトリソグラフィに基づいて第２クラッド層３６に開口部３７を形成した後に、レーザで第２クラッド層３６及び第１クラッド層３２を開口してコンタクトホールＣＨを形成している。
この製造方法の他に、図８（ａ）に示すように、前述した図２（ｂ）の工程で、第１クラッド層３２にフォトリソグラフィによりコンタクトホールＣＨを同時に形成してもよい。あるいは、前述した図２（ｂ）の工程の後に、レーザで第１クラッド層３２にコンタクトホールＣＨを形成してもよい。
その後に、図８（ｂ）に示すように、前述した図６（ｂ）の工程で、コンタクトホールＣＨに連通するように、第２クラッド層３６に第１、第２開口部３７ａ，３７ｂを形成する。これにより、図７（ａ）及び（ｂ）と同一構造の光導波路３０を得ることができる。
この方法では、コンタクトホールＣＨの領域上の第２クラッド層３６の第２開口部３７ｂは、コンタクトホールＣＨの側壁となるように半円状に外側に突出して形成される。
次に、図９（ａ）〜（ｃ）を参照して、上記した図７（ａ）〜（ｃ）の構造体に光素子を搭載する方法について説明する。光素子としては、発光素子又は受光素子が使用されるが、発光素子を例に挙げて説明する。
前述した図６と同様に、図９（ａ）は図９（ｃ）の平面図のＩＶ―ＩＶの破線に沿った断面に相当する。図９（ｂ）は図９（ｃ）の平面図のＶ―Ｖの破線に沿った断面に相当する。後述する図１０及び図１１においても同じである。また、図９（ｃ）は透視的に描かれている。
図９（ａ）及び（ｂ）に示すように、下面に接続端子４２と発光部４４とを備えた発光素子４０を用意する。接続端子４２は金バンプなどのバンプ電極から形成される。また、発光部４４は発光素子４０の本体の下面から下側に突出して形成される。発光素子４０の発光部４４の突出する高さは２μｍ〜５μｍ程度である。
そして、発光素子４０の接続端子４２をコンタクトホールＣＨ内の接続パッドＰに配置し、リフロー加熱を行ってはんだ４４により接続する。
これにより、発光素子４０の発光部４４がコア層３４の光路変換ミラーＭに光結合される。
このとき、発光素子４０の発光部４４の下の第２クラッド層３６に第１開口部３７ａが配置されているため、発光素子４０の突出する発光部４４は第２クラッド層３６の第１開口部３７ａに収容される。これにより、発光素子４０の発光部４４が第２クラッド層３６を下側に押し込んで光路変換ミラーＭが変形する不具合が解消される。
また、発光素子４０の発光部４４は本体から突出する高さ分だけ、光路変換ミラーＭとの距離が近くなるため、光学特性を向上させることができる。
さらには、リフロー加熱を行って発光素子４０を接続パッドＰに接続する際に、加熱された発光素子４０の発光部４４が第２クラッド層３６に接触しなくなる。このため、発光素子４０からの熱の影響による光路変換ミラーＭの劣化が防止される。
またこのとき、図９（ｃ）の平面図を参照すると、前述したように、コンタクトホールＣＨに連通する第２クラッド層３６の第２開口部３７ｂの長さは、発光素子４０の幅よりも長く設定されている。このため、発光素子４０を搭載すると、発光素子４０の外側に第２クラッド層３６の第２開口部３７ｂの両端側の一部がそれぞれ露出した状態となる。
このように、発光素子４０の少なくとも一端が第２クラッド層３６の第２開口部３７ｂの内側に配置されるようにする。
また、発光素子４０の接続端子４２の高さは、コンタクトホールＣＨの底の接続パッドＰの表面から第２クラッド層３６の第２開口部３７ｂの上端までの高さよりも低く設定されている。このため、図９（ａ）に示すように、発光素子４０の発光部４４を除く下面が第２クラッド層３６の上面に当接して、発光素子４０の高さ位置が決められて最適な平行度が確保される。
このように、発光素子４０の下面が第２クラッド層３６の上面に接した状態で、発光素子４０の外側にアンダーフィル樹脂の流路となる第２クラッド層３６の第２開口部３７ｂが露出して配置される。
次いで、図１０（ａ）及び（ｂ）に示すように、ディスペンサなどによって発光素子４０の側面近傍に液状のアンダーフィル樹脂を一括して塗布する。このとき、アンダーフィル樹脂は、毛細管現象により第２クラッド層３６の第２開口部３７ｂが流路となって第２開口部３７ｂに連通する第１開口部３７ａ及びコンタクトホールＣＨ内まで浸透していく。
これにより、図１１（ａ）〜（ｃ）に示すように、発光素子４０の下側の第２クラッド層３６の第１開口部３７ａ及び第２開口部３７ｂと、それに連通するコンタクトホールＣＨの側面と発光素子４０の接続端子４２との隙間にアンダーフィル樹脂５０が充填される。
以上により、第２クラッド層３６の第１開口部３７ａ内の光路変換ミラーＭがアンダーフィル樹脂５０によって封止される。
図１１（ｃ）の平面図では、アンダーフィル樹脂５０は斜線ハッチングされた領域に充填される。また、図１１（ａ）に示すように、発光素子４０が第２クラッド層３６と接している部分では、発光素子４０の両外側にアンダーフィル樹脂５０が残された状態となる。
このようにして、本実施形態では、発光素子４０の下面が第２クラッド層３６の上面に接して搭載されるとしても、発光素子４０の外側に、コンタクトホールＣＨに連通する第２クラッド層３６の第２開口部３７ｂの一部が露出するようにしている。
このため、第２クラッド層３６の第２開口部３７ｂから発光素子４０の下側のコンタクトホールＣＨにアンダーフィル樹脂５０を容易に充填することができる。
以上により、図１１（ａ）〜（ｃ）に示すように、実施形態の光導波路装置１が得られる。
図１１（ａ）及び（ｂ）に示すように、実施形態の光導波路装置１は、前述した図２（ａ）で説明した配線基板１０を備えている。配線基板１０の上には光導波路３０が形成されている。
光導波路３０は、第１クラッド層３２と、その上に形成されたコア層３４と、それを被覆する第２クラッド層３６とから形成され、コア層３４が第１、第２クラッド層３２，３６で囲まれた構造を有する。コア層３４の屈折率は、第１クラッド層３２及び第２クラッド層３６の屈折率よりも高くなるように設定されている。
また、光導波路３０のコア層３４の端部には光反射性の金属から形成された光路変換ミラーＭが配置されている。
図１１（ｂ）及び（ｃ）に示すように、第２クラッド層３６及び第１クラッド層３２には配線層２０の接続パッドＰに到達するコンタクトホールＣＨが形成されている。さらに、第２クラッド層３６には開口部３７が形成されている。
第２クラッド層３６の開口部３７は、光導波路３０の光路変換ミラーＭを含む領域上に配置された第１開口部３７ａと、その両端に繋がった第２開口部３７ｂとから形成される。
第２クラッド層３６の第２開口部３７ｂは、接続パッドＰを含む領域に形成され、コンタクトホールＣＨに連通している。また、第２クラッド層３６の第２開口部３７ｂは、コア層３４の延在方向と同一方向に延びる細長四角状で形成されている。
また、発光素子４０の接続端子４２がコンタクトホールＣＨに配置され、はんだ４６を介して配線層２０の接続パッドＰに接続されている。発光素子４０は、その下面に下側に突出して形成された発光部４４を備えている。
第２クラッド層３６の第１開口部３７ａの面積は、発光素子４０の発光部４４の面積よりも大きく設定されている。また、第２クラッド層３６の第１開口部３７ａの深さは、発光素子４０の発光部４４の突出高さよりも深く設定されている。
そして、発光素子４０の突出する発光部４４が第２クラッド層３６の第１開口部３７ａに収容され、第２クラッド層３６に接触していない。
第２クラッド層３６の第２開口部３７ｂの長さは、発光素子４０の幅よりも長く設定されている。これにより、発光素子４０の両外側に第２クラッド層３６の第２開口部３７ｂの一部がはみ出して露出している。
このように、発光素子４０の少なくとも一端が第２クラッド層３６の第２開口部３７ｂの内側に配置されるようにする。
また、発光素子４０の接続端子４２の高さは、コンタクトホールＣＨの底の接続パッドＰの表面から第２クラッド層３６の第２開口部３７ｂの上端までの高さよりも低く設定されている。このため、発光素子４０の下面は第２クラッド層３６の上面に接して、発光素子４０の高さ位置が決められて最適な平行度が確保されている。
さらに、図１１（ｂ）及び（ｃ）に示すように、第２クラッド層３６の第１開口部３７ａ、第２開口部３７ｂ、及びコンタクトホールＣＨの側壁と発光素子４０の接続端子４２との隙間に、発光素子４０の下側を封止するアンダーフィル樹脂５０が充填されている。
発光素子４０としては、面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ：Vertical Cavity Surface Emitting Laser）が好適に使用される。また、光素子として、受光素子を使用する場合は、フォトダイオードが好適に使用される。
そして、発光素子４０の発光部４４が光路変換ミラーＭと光結合される。あるいは、光素子として、受光素子を使用する場合は、受光素子の下面に突出して形成された受光部が光路変換ミラーＭと光結合される。
前述したように、実施形態の光導波路装置１では、発光素子４０の突出する発光部４４は第２クラッド層３６の第１開口部３７ａに収容される。このため、発光素子４０の発光部４４が第２クラッド層３６を押し込んで光路変換ミラーＭが変形する不具合が解消される。
これにより、発光素子４０と光路変換ミラーＭとの光結合の高い信頼性を確保することができる。
また、発光素子４０の発光部４４は本体から突出する高さ分だけ、光路変換ミラーＭとの距離が近くなるため、光学特性を向上させることができる。
さらには、リフロー加熱を行って発光素子４０を接続パッドＰに接続する際に、加熱された発光素子４０の発光部４４が第２クラッド層３６に接触しないため、発光素子４０からの熱の影響による光路変換ミラーＭの劣化が防止される。
また、アンダーフィル樹脂５０は発光素子４０の外側に配置された第２クラッド層３６の第２開口部３７ｂが流路となってコンタクトホールＣＨ内に充填される。
各コンタクトホールＣＨが第２クラッド層３６の第２開口部３７ｂに連通しているため、全てのコンタクトホールＣＨにアンダーフィル樹脂５０を信頼性よく充填することができる。
これにより、後に加熱処理が行われるとしても、コンタクトホールＣＨ内で空気が膨張することがなく、発光素子４０と配線基板１０の接続パッドＰとの電気的な接続の信頼性を確保することができる。
また、発光素子４０を搭載する際に、光導波路３０の上面に発光素子４０の下面を当接させるため、高さや平行度を容易に最適化することができ、光学特性を向上させることができる。
図１２には、図１１（ａ）の発光素子４０に制御素子６０が接続された様子が示されている。図１２に示すように、発光素子４０の横方向の配線基板１０の上には、配線層２０の接続部上に開口部１５ａが設けられたソルダレジスト層１５が形成されている。
そして、制御素子６０の接続端子６２が配線層２０の接続部にはんだ６４を介して接続されている。さらに、制御素子６０の下側にアンダーフィル樹脂５０ａが充填されている。
このようにして、発光素子４０は配線基板１０の配線層２０を介して制御素子６０に電気的に接続されている。
次に、図１１及び図１２を参照して、実施形態の光導波路装置１の光伝搬について説明する。図１２において、光素子として、発光素子４０が使用される場合は、制御素子６０がドライバ素子として配置される。そして、ドライバ素子から出力される電気信号が発光素子に供給され、発光素子の発光面から下側に光が出射される。
発光素子４０から出射される光は、アンダーフィルム樹脂５０を透過して光路変換ミラーＭ（図１１（ａ））に到達する。さらに、光路変換ミラーＭで光が反射され、光路が９０°変換されてコア層３４に入射する。
次いで、コア層３４に入射した光は、コア層３４内で全反射を繰り返して伝播し、他端側の光路変換ミラーＭで光路が９０°変換されて受光素子の受光部に入射する。
逆に、光素子として、受光素子が使用される場合は、制御素子６０がアンプ素子として配置される。この場合は、上記した光経路と逆方向に光伝搬され、受光素子の受光部に光が入射される。さらに、受光素子は光信号を電気信号に変換し、アンプ素子に電気信号が供給される。
（その他の実施形態）
図１３及び図１４は、前述した図７の第２クラッド層３６の第１開口部３７ａ及び第２開口部３７ｂの変形例を示す平面図である。前述した図７では、第２クラッド層３６の第１開口部３７ａの両端に繋がる２つの第２開口部３７ｂは、他の第２開口部３７ｂと相互に分離されて配置されている。
図１３の第１の変形例に示すように、図７の第２クラッド層３６の各第２開口部３７ｂの一端を縦方向に配置される共通開口部３７ｘで繋ぐことにより、全ての第１開口部３７ａ、全ての第２開口部３７ｂ、及び全てのコンタクトホールＣＨが連通するようにしてもよい。
また、図１４の第２の変形例のように、第１開口部３７ａの両端に繋がる２つ第２開口部３７ｂが、２つのコンタクトホールＣＨを含む領域に一括して配置された第３開口部３７ｃに繋がっていてもよい。この場合は、２つのコンタクトホールＣＨの全体が一つの第２クラッド層３６の第３開口部３７ｃに配置され、コンタクトホールＣＨは第１クラッド層３２のみに形成される。
このように、第２クラッド層３６の第１開口部３７ａ及び第２開口部３７ｂは、光導波路３０に干渉しないように、光路変換ミラーＭを含む領域に配置されてコンタクトホールＣＨに連通していればよく、各種の形状を採用することができる。
第２クラッド層３６の第２開口部３７ｂがコンタクトホールＣＨに連通していることで、第２クラッド層３６の第２開口部３７ｂを流路としてアンダーフィル樹脂５０を第１開口部３７ａ及びコンタクトホールＣＨに充填することができる。
図１５には、第２クラッド層の開口部の別の態様が示されている。図１５に示すように、コンタクトホールＣＨ内にアンダーフィル樹脂５０を充填する必要がない場合は、第２クラッド層３６の第１開口部３７ａに繋がってコンタクトホールＣＨに連通する第２開口部３７ｂを省略してもよい。
この態様の場合は、第２クラッド層３６に形成される開口部３７は、コア層３４の光路変換ミラーＭを含む領域上に配置される楕円状の第１開口部３７ａと、第１開口部３７ａに繋がってコア層３４の延在方向に延びる長方形状の第４開口部３７ｄとによって形成される。
そして、同様に発光素子４０が搭載され、第２クラッド層３６の第４開口部３７ｄの一部が発光素子４０から露出する。さらに、露出した部分の第４開口部３７ｄから第１開口部３７ａにアンダーフィル樹脂が充填される。
また、この態様の場合であっても、コンタクトホールＣＨ内に予め先入れ用の樹脂を塗布しておき、発光素子の接続端子を樹脂を介して接続パッドに接続することで、コンタクトホールＣＨ内にも樹脂を充填することも可能である。
（その他の製造方法）
前述した図６（ａ）〜（ｃ）の工程では、フォトリソグラフィに基づいて第２クラッド層３６に開口部３７を形成している。この方法の他に、図１６（ａ）に示すように、非感光性樹脂から第２クラッド層３６を形成し、レーザによって凹状の開口部３７を形成してもよい。
この場合、第２クラッド層３６の複数の開口部３７に対応する開口部が設けられたマスクを介して面発光レーザによって一括してレーザ照射される。これにより、レーザ加工によって複数の開口部３７を一括して形成することができる。
図１６（ａ）に示すように、レーザによって第２クラッド層３６に開口部３７を形成する場合は、第２クラッド層３６の厚みの途中まで凹状の開口部３７が形成される。第２クラッド層３６の開口部３７の深さは、発光素子４０の発光部４４の突出高さよりも深く形成される。
コア層３４の分断部３４ａ内に第２クラッド層３６が残され、光路変換ミラーＭが第２クラッド層３６で被覆された状態となる。
また、第２クラッド層３６の開口部３７の底部において、コア層３４の上に薄膜の第２クラッド層３６が残される。
そして、図１６（ｂ）に示すように、前述した図９（ａ）〜図１１（ｃ）の工程と同様に、第２クラッド層３６の上に発光素子４０を搭載した後に、第２クラッド層３６の開口部３７にアンダーフィル樹脂５０を充填する。
図１６（ｂ）の構造では、光導波路３０の光路変換ミラーＭが第２クラッド層３６で保護されてアンダーフィル樹脂５０と接触しないため、信頼性の面で有利になる。
１…光導波路装置、１０…配線基板、１２…基板、１４，１５…ソルダレジスト、１４ａ，１５ａ…開口部、２０…配線層、２２…貫通電極、３０…光導波路、３２…第１クラッド層、３４…コア層、３４ａ…分断部、３６…第２クラッド層、３７ａ…第１開口部、３７ｂ…第２開口部、３７ｃ…第３開口部、３７ｄ…第４開口部、３７ｘ…共通開口部、４０…発光素子、４２，６２…接続端子、４４…発光部、５０，５０ａ…アンダーフィル樹脂、６０…制御素子、ＣＨ…コンタクトホール、Ｓ…光路変換傾斜面、Ｍ…光路変換ミラー、ＴＨ…スルーホール。

Claims (10)

  1. 配線基板と、
    前記配線基板の上に、第１クラッド層、コア層及び第２クラッド層が順に形成された光導波路と、
    前記コア層に形成された光路変換ミラーと、
    前記光路変換ミラーの上の前記第２クラッド層に形成された開口部と、
    前記第２クラッド層の上に、少なくとも一端が前記開口部の内側に配置されるように搭載された光素子と、
    前記第１クラッド層の開口部内に配置され、前記光素子の下側に突出する発光部又は受光部と
    を有することを特徴とする光導波路装置。
  2. 前記第２クラッド層の開口部にアンダーフィル樹脂が充填されていることを特徴とする請求項１に記載の光導波路装置。
  3. 前記配線基板の上面に形成された接続パッドと、
    前記接続パッドの上に形成されたコンタクトホールとを有し、
    前記第２クラッド層に形成された開口部は、前記光路変換ミラー上の領域に形成された第１開口部と、前記第１開口部に繋がって前記コンタクトホールに連通する第２開口部とを備え、
    前記光素子の接続端子が前記コンタクトホール内の前記接続パッドに接続され、前記第２クラッド層の開口部及び前記コンタクトホールに前記アンダーフィル樹脂が充填されていることを特徴とする請求項２に記載の光導波路装置。
  4. 前記光素子の発光部又は受光部を除く下面が、前記光導波路の第２クラッド層の上面に接していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の光導波路装置。
  5. 前記光素子は発光素子又は受光素子であり、
    前記配線基板の上に、前記光素子に電気的に接続された制御素子を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の光導波路装置。
  6. 配線基板を用意する工程と、
    前記配線基板の上に第１クラッド層を形成する工程と、
    前記第１クラッド層の上にコア層を形成する工程と、
    前記コア層に光路変換ミラーを形成する工程と、
    前記光路変換ミラーの上に開口部を備えた第２クラッド層を前記第１クラッド層及び前記コア層の上に形成する工程と、
    下側から突出する発光部又は受光部を備えた光素子を用意する工程と、
    前記発光部又は受光部が前記第２クラッド層の開口部内に配置され、かつ前記光素子の少なくとも一端が前記開口部の内側に配置されるように、前記第２クラッド層の上に前記光素子を搭載する工程と
    を有することを特徴とする光導波路装置の製造方法。
  7. 前記第２クラッド層の開口部にアンダーフィル樹脂を充填する工程を有することを特徴とする請求項６に記載の光導波路装置の製造方法。
  8. 前記配線基板は上面に接続パッドを備え、
    前記第２クラッド層を形成する工程において、前記開口部は、前記光路変換ミラー上の領域から前記接続パッド上の領域まで繋がって形成され、
    前記第２クラッド層を形成する工程の後に、前記第２クラッド層の開口部に連通し、前記接続パッドに到達するコンタクトホールを形成する工程を有し、
    前記光素子を搭載する工程において、前記光素子の接続端子を前記コンタクトホール内の前記接続パッドに接続し、
    前記アンダーフィル樹脂を充填する工程において、前記第２クラッド層の開口部から前記コンタクトホールにアンダーフィル樹脂を充填することを特徴とする請求項７に記載の光導波路装置の製造方法。
  9. 前記光素子を搭載する工程において、
    前記光素子の発光部又は受光部を除く下面を前記光導波路の第２クラッド層の上面に当接させることを特徴とする請求項６乃至８のいずれか一項に記載の光導波路装置の製造方法。
  10. 前記光素子は発光素子又は受光素子であり、
    前記配線基板の上に、前記光素子に電気的に接続される制御素子を搭載する工程を有することを特徴とする６乃至９のいずれか一項に記載の光導波路装置の製造方法。
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