JP2021092627A

JP2021092627A - 光モジュール及びその製造方法

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Publication number: JP2021092627A
Application number: JP2019222297A
Authority: JP
Inventors: 柳沢　賢司; Kenji Yanagisawa; 賢司柳沢; 公一戸谷; Koichi Toya
Original assignee: Shinko Electric Industries Co Ltd
Current assignee: Shinko Electric Industries Co Ltd
Priority date: 2019-12-09
Filing date: 2019-12-09
Publication date: 2021-06-17
Anticipated expiration: 2039-12-09
Also published as: US20210173159A1; JP7358224B2; US11372175B2

Abstract

【課題】光信号の損失を低減することができる光モジュール及びその製造方法を提供する。【解決手段】光モジュール１は、第１電極を有する配線基板１００と、配線基板の上に設けられた光導波路２００と、光導波路の上に設けられ、第２電極を有する光素子３００と、第１電極に第２電極を接合する第１導電性接合材１６０と、光素子を光導波路に固定する固定部材６００と、を有し、光導波路は、コア層２２０と、コア層の配線基板側に設けられた第１クラッド層２１０と、コア層の配線基板とは反対側に設けられた第２クラッド層２３０と、コア層または第２クラッド層に設けられた光路変換ミラー２５１と、を有し、光素子は、光路変換ミラーを介してコア層の一端に光結合されており、固定部材の軟化点は、第１導電性接合材の融点よりも高い。【選択図】図２

Description

本開示は、光モジュール及びその製造方法に関する。

配線基板の上に光導波路が設けられ、光導波路の上に光素子が設けられた光モジュールがある。光素子の電極が配線基板の電極に接合されて、光素子が配線基板に固定されている。光モジュールでは、光素子が送信又は受信する光信号が光導波路を伝播する。光素子と光導波路との間にアンダーフィル樹脂が設けられることもある（特許文献１）。

特開２０１７−１０２３１２号公報特開２０１６−１２６０３９号公報特開２０００−３４７０５１号公報特開２０１５−２３０４８１号公報

従来の光モジュールにおいて、光素子が出力又は入力する光信号に損失が生じることがある。

本開示は、光信号の損失を低減することができる光モジュール及びその製造方法を提供することを目的とする。

本開示の一形態によれば、第１電極を有する配線基板と、前記配線基板の上に設けられた光導波路と、前記光導波路の上に設けられ、第２電極を有する光素子と、前記第１電極に前記第２電極を接合する第１導電性接合材と、前記光素子を前記光導波路に固定する固定部材と、を有し、前記光導波路は、コア層と、前記コア層の前記配線基板側に設けられた第１クラッド層と、前記コア層の前記配線基板とは反対側に設けられた第２クラッド層と、前記コア層または前記第２クラッド層に設けられた光路変換ミラーと、を有し、前記光素子は、前記光路変換ミラーを介して前記コア層の一端に光結合されており、前記固定部材の軟化点は、前記第１導電性接合材の融点よりも高い光モジュールが提供される。

本開示によれば、光信号の損失を低減することができる。

実施形態に係る光モジュールの概要を示す平面図である。実施形態に係る光モジュールを示す断面図である。実施形態に係る光モジュールの製造方法を示す断面図（その１）である。実施形態に係る光モジュールの製造方法を示す断面図（その２）である。実施形態に係る光モジュールの製造方法を示す断面図（その３）である。実施形態に係る光モジュールの製造方法を示す断面図（その４）である。実施形態に係る光モジュールの製造方法を示す断面図（その５）である。実施形態に係る光モジュールの製造方法を示す断面図（その６）である。実施形態に係る光モジュールの製造方法を示す断面図（その７）である。実施形態に係る光モジュールの製造方法を示す断面図（その８）である。変形例における固定部材の配置を示す平面図である。

本願発明者らは、光素子が送信又は受信する光信号に損失が生じる原因を究明すべく鋭意検討を行った。この結果、従来は認識されていない光素子と光導波路との間での位置ずれが生じ得ることが判明した。上記のように、光素子の電極は配線基板に設けられた電極に接合されている。この接合は高精度で行うことができる。従って、光素子の搭載直後においては、光素子と光導波路とは高精度で位置合わせされている。ところが、光素子の搭載の後で、配線基板の上に電子回路チップが搭載され、この搭載の際にリフローが行われる。例えば、光素子が発光素子であれば、ドライバのチップが搭載され、光素子が受光素子であれば、トランスインピーダンスアンプ（TransImpedance Amplifier：ＴＩＡ）のチップが搭載される。このため、電子回路チップの搭載の際に、光素子の電極を配線基板の電極に接合しているはんだが溶融し、光素子の位置がずれたり、光素子が傾いたりして、光素子と光導波路との間での位置ずれが生じ得る。光素子と光導波路との間にアンダーフィル樹脂が設けられていたとしても、光素子と光導波路との間に設けられるアンダーフィル樹脂は低温で軟化するため、このような位置ずれを抑制することはできない。光素子と光導波路との間での位置ずれは、光素子のチャンネル数が多いほど顕著である。

本願発明者らは、このような新たな知見に基づき、電子回路チップの搭載の際に生じ得る位置ずれを抑制すべく更に鋭意検討を行った。この結果、電子回路チップの搭載の前に、ポッティング樹脂等の所定の物性を備えた固定部材、例えば樹脂製の固定部材によって光素子を光導波路に固定しておくことで、光信号の損失を抑制できることが判明した。

以下、実施形態について添付の図面を参照しながら具体的に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複した説明を省くことがある。

［光モジュールの構造］
まず、実施形態に係る光モジュールの構造について説明する。図１は、実施形態に係る光モジュールの概要を示す平面図である。図２は、実施形態に係る光モジュールを示す断面図である。

図１及び図２に示すように、実施形態に係る光モジュール１は、配線基板１００と、光導波路２００と、発光素子３００と、光学部品４００と、電子回路チップ５００と、固定部材６００とを有している。光導波路２００、光学部品４００及び電子回路チップ５００は配線基板１００上に設けられている。発光素子３００は光導波路２００上に設けられている。本開示において、配線基板の主面の法線方向をＺ軸方向とし、右手系でＺ軸方向に垂直な面内における互いに直交する２つの方向をＸ軸方向及びＹ軸方向とする。また、プラスのＺ軸方向を上方とする。また、本開示において、平面視とは、Ｚ軸方向、すなわち配線基板の主面に垂直な方向から視ることをいう。但し、光モジュールは天地逆の状態で用いることができ、任意の角度で配置することもできる。

配線基板１００において、コア基板１３０の両面に配線層及び絶縁層が積層されている。具体的には、配線基板１００において、コア基板１３０の一方の面（上面）上には、配線層１３２と、絶縁層１３３と、配線層１３４と、絶縁層１３５と、配線層１３６と、ソルダレジスト層１３７とが順次積層されている。また、コア基板１３０の他方の面（下面）上には、配線層１４２と、絶縁層１４３と、配線層１４４と、ソルダレジスト層１４５とが順次積層されている。

コア基板１３０としては、例えば、ガラスクロスにエポキシ系樹脂等の絶縁性樹脂を含浸させた所謂ガラスエポキシ基板等を用いることができる。コア基板１３０として、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維等の織布や不織布にエポキシ系樹脂やポリイミド系樹脂等を含浸させた基板等を用いてもよい。コア基板１３０の厚さは、例えば、６０μｍ〜４００μｍ程度とすることができる。コア基板１３０には、コア基板１３０を厚さ方向に貫通する貫通孔１３０ｘが設けられている。貫通孔１３０ｘの平面形状は例えば円形である。

配線層１３２は、コア基板１３０の上面上に形成されている。また、配線層１４２は、コア基板１３０の下面上に形成されている。配線層１３２と配線層１４２とは、貫通孔１３０ｘ内に形成された貫通配線１３１により電気的に接続されている。配線層１３２及び１４２は、各々所定の平面形状にパターニングされている。配線層１３２及び１４２、並びに貫通配線１３１の材料としては、例えば、Ｃｕ等を用いることができる。配線層１３２及び１４２の厚さは、例えば、１０μｍ〜３０μｍ程度とすることができる。なお、配線層１３２と配線層１４２と貫通配線１３１とは一体に形成されたものであってもよい。

絶縁層１３３は、コア基板１３０の上面上に配線層１３２を覆うように形成されている。絶縁層１３３の材料としては、例えば、エポキシ系樹脂やポリイミド系樹脂を主成分とする絶縁性樹脂等を用いることができる。絶縁層１３３の厚さは、例えば３０μｍ〜４０μｍ程度とすることができる。絶縁層１３３は、シリカ（ＳｉＯ_２）等のフィラーを含有することができる。

配線層１３４は、絶縁層１３３の上側に形成されている。配線層１３４は、絶縁層１３３を貫通し配線層１３２の上面を露出するビアホール１３３ｘ内に充填されたビア配線と、絶縁層１３３の上面上に形成された配線パターンとを含んでいる。配線層１３４は、配線層１３２と電気的に接続されている。ビアホール１３３ｘは、絶縁層１３５側に開口されている開口部の径が配線層１３２の上面によって形成された開口部の底面の径よりも大きい逆円錐台状の凹部とすることができる。配線層１３４の材料や配線層１３４を構成する配線パターンの厚さは、例えば、配線層１３２と同様とすることができる。

絶縁層１３５は、絶縁層１３３の上面上に配線層１３４を覆うように形成されている。絶縁層１３５の材料や厚さは、例えば、絶縁層１３３と同様とすることができる。絶縁層１３５は、シリカ等のフィラーを含有することができる。

配線層１３６は、絶縁層１３５の上側に形成されている。配線層１３６は、絶縁層１３５を貫通し配線層１３４の上面を露出するビアホール１３５ｘ内に充填されたビア配線と、絶縁層１３５の上面上に形成された配線パターン１３６Ａ及び１３６Ｂとを含んでいる。配線パターン１３６Ａは、発光素子３００及び電子回路チップ５００に接続される。配線パターン１３６Ｂは、配線パターン１３６Ａから絶縁され、電子回路チップ５００に接続される。配線層１３６は、配線層１３４と電気的に接続されている。ビアホール１３５ｘは、ソルダレジスト層１３７側に開口されている開口部の径が配線層１３４の上面によって形成された開口部の底面の径よりも大きい逆円錐台状の凹部とすることができる。配線層１３６の材料や厚さは、例えば、配線層１３４と同様とすることができる。配線パターン１３６Ａは第１電極の一例である。

ソルダレジスト層１３７は、配線基板１００の上側の最外層であり、絶縁層１３５の上面上に、配線層１３６を覆うように選択的に形成されている。ソルダレジスト層１３７は、例えば、エポキシ系樹脂やアクリル系樹脂等の感光性樹脂等から形成することができる。ソルダレジスト層１３７の厚さは、例えば１５μｍ〜３５μｍ程度とすることができる。

ソルダレジスト層１３７は、複数の開口部１３７ｘを有し、開口部１３７ｘの底部には配線層１３６の上面の一部が露出している。例えば、開口部１３７ｘの底部には配線パターン１３６Ａの上面が露出している。開口部１３７ｘの平面形状は、例えば、円形とすることができる。必要に応じ、開口部１３７ｘ内に露出する配線層１３６の上面に金属膜を形成したり、ＯＳＰ（Organic Solderability Preservative）処理等の酸化防止処理を施したりしてもよい。金属膜の例としては、Ａｕ層や、Ｎｉ／Ａｕ層（Ｎｉ層とＡｕ層をこの順番で積層した金属膜）、Ｎｉ／Ｐｄ／Ａｕ層（Ｎｉ層とＰｄ層とＡｕ層をこの順番で積層した金属膜）等を挙げることができる。

開口部１３７ｘ内に露出する配線層１３６の複数箇所上にそれぞれ導電性接合材１７０が設けられている。複数の導電性接合材１７０は、配線パターン１３６Ａ上に設けられた導電性接合材１７０Ａを含む。導電性接合材１７０は、例えば、はんだバンプである。はんだバンプの材料としては、例えばＰｂを含む合金、ＳｎとＣｕの合金、ＳｎとＡｇの合金、ＳｎとＡｇとＣｕの合金等を用いることができる。導電性接合材１７０Ａは第２導電性接合材の一例である。

絶縁層１４３は、コア基板１３０の下面上に配線層１４２を覆うように形成されている。絶縁層１４３の材料や厚さは、例えば、絶縁層１３３と同様とすることができる。絶縁層１４３は、シリカ等のフィラーを含有することができる。

配線層１４４は、絶縁層１４３の下側に形成されている。配線層１４４は、絶縁層１４３を貫通し配線層１４２の下面を露出するビアホール１４３ｘ内に充填されたビア配線と、絶縁層１４３の下面上に形成された配線パターンとを含んでいる。配線層１４４は、配線層１４２と電気的に接続されている。ビアホール１４３ｘは、ソルダレジスト層１４５側に開口されている開口部の径が配線層１４２の下面によって形成された開口部の底面の径よりも大きい円錐台状の凹部とすることができる。配線層１４４の材料や厚さは、例えば、配線層１３２と同様とすることができる。

ソルダレジスト層１４５は、配線基板１００の下側の最外層であり、絶縁層１４３の下面上に、配線層１４４を覆うように形成されている。ソルダレジスト層１４５の材料や厚さは、例えば、ソルダレジスト層１３７と同様とすることができる。ソルダレジスト層１４５は、開口部１４５ｘを有し、開口部１４５ｘ内には配線層１４４の下面の一部が露出している。開口部１４５ｘの平面形状は、例えば、円形とすることができる。開口部１４５ｘ内に露出する配線層１４４は、マザーボード等の実装基板（図示せず）と電気的に接続するためのパッドとして用いることができる。必要に応じ、開口部１４５ｘ内に露出する配線層１４４の下面に前述の金属膜を形成したり、ＯＳＰ処理等の酸化防止処理を施したりしてもよい。

光導波路２００は、絶縁層１３５の上面上でソルダレジスト層１３７が形成されてない領域に形成されている。光導波路２００は、第１クラッド層２１０と、コア層２２０と、第２クラッド層２３０と、金属膜２５１及び２５２とを備えている。

第１クラッド層２１０は、絶縁層１３５の上面上に形成されている。第１クラッド層２１０は、例えば、ポリイミド系樹脂、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリノルボルネン系樹脂等のポリマーにより形成できる。第１クラッド層２１０の厚さは、例えば、１０μｍ〜３０μｍ程度とすることができる。

コア層２２０は、第１クラッド層２１０の上面上に選択的に形成されている。図１の例では、Ｘ方向に延在する細長状の４本のコア層２２０がＹ方向に並置されているが、これは一例であり、コア層２２０の数は１本、２本又は３本であってもよく、５本以上であってもよい。並置されるコア層２２０のピッチは、例えば、２００μｍ〜３００μｍ程度とすることができる。コア層２２０は、第１クラッド層２１０と同様の材料により形成できる。コア層２２０の厚さは、例えば、１５μｍ〜３５μｍ程度とすることができる。コア層２２０の短手方向の断面形状は、例えば、正方形とすることができる。

第２クラッド層２３０は、第１クラッド層２１０の上面上にコア層２２０の周囲を覆うように形成されている。第２クラッド層２３０は、第１クラッド層２１０と同様の材料により形成できる。第２クラッド層２３０の厚さは、例えば、１０μｍ〜３０μｍ程度とすることができる。なお、本開示での第２クラッド層２３０の厚さは、平面視でコア層２２０と重なり合っている部分の厚さ、すなわちコア層２２０上の部分の厚さである。

上記のように、第１クラッド層２１０、コア層２２０及び第２クラッド層２３０は同一の材料から形成できるが、コア層２２０の屈折率は、第１クラッド層２１０及び第２クラッド層２３０の屈折率よりも高い。コア層２２０に、例えば、Ｇｅ等の屈折率制御用添加剤を含むことにより、コア層２２０の屈折率を第１クラッド層２１０及び第２クラッド層２３０の屈折率よりも高くすることができる。第１クラッド層２１０及び第２クラッド層２３０の屈折率は例えば１．５、コア層２２０の屈折率は例えば１．６とすることができる。

光導波路２００には、コア層２２０を露出する溝部２４１及び２４２が形成されている。溝部２４１は溝部２４２よりソルダレジスト層１３７の開口部１３７ｘ側に形成されている。溝部２４１及び２４２は、コア層２２０の上面からコア層２２０を貫通して第１クラッド層２１０の厚さ方向の途中まで形成され、コア層２２０を分断するようにして形成されている。

溝部２４１は、光路を９０度変換するための傾斜面２４１Ａと、傾斜面２４１Ａと交差する側壁面２４１Ｂとを有している。例えば、側壁面２４１Ｂが光導波路２００（コア層２２０）の延在方向と直交する垂直面に形成され、傾斜面２４１Ａが光導波路２００（コア層２２０）の延在方向に対して所定の角度、例えば４５度傾斜して形成されている。すなわち、傾斜面２４１Ａは、コア層２２０を伝播する光の進行方向に対して４５度傾斜して形成されている。このため、溝部２４１の断面形状は、略直角三角形状に形成されている。傾斜面２４１Ａは側壁面２４１Ｂよりソルダレジスト層１３７の開口部１３７ｘ側に設けられている。なお、側壁面２４１Ｂは垂直面である必要はなく、例えば光導波路２００の内側に多少傾いた傾斜面であってもよい。すなわち、溝部２４１を断面視略Ｖ字状に形成するようにしてもよい。

溝部２４１内において、傾斜面２４１Ａに金属膜２５１が形成されている。金属膜２５１は、少なくとも傾斜面２４１Ａにてコア層２２０を覆っている。金属膜２５１が、傾斜面２４１Ａにてコア層２２０に加えて、第１クラッド層２１０を覆っていてもよい。例えば、金属膜２５１の厚さは０．２μｍ〜０．５μｍであり、金属膜２５１の材料には、良好な光反射性を有するＡｕ、Ａｇ及びＡｌ等を用いることができる。金属膜２５１は光路変換ミラーの一例である。

溝部２４２は、光路を９０度変換するための傾斜面２４２Ａと、傾斜面２４２Ａと交差する側壁面２４２Ｂとを有している。例えば、側壁面２４２Ｂが光導波路２００（コア層２２０）の延在方向と直交する垂直面に形成され、傾斜面２４２Ａが光導波路２００（コア層２２０）の延在方向に対して所定の角度、例えば４５度傾斜して形成されている。すなわち、傾斜面２４２Ａは、コア層２２０を伝播する光の進行方向に対して４５度傾斜して形成されている。このため、溝部２４２の断面形状は、略直角三角形状に形成されている。側壁面２４２Ｂは傾斜面２４２Ａよりソルダレジスト層１３７の開口部１３７ｘ側に設けられている。なお、側壁面２４２Ｂは垂直面である必要はなく、例えば光導波路２００の内側に多少傾いた傾斜面であってもよい。すなわち、溝部２４２を断面視略Ｖ字状に形成するようにしてもよい。

溝部２４２内において、傾斜面２４２Ａに金属膜２５２が形成されている。金属膜２５２は、少なくとも傾斜面２４２Ａにてコア層２２０を覆っている。金属膜２５２が、傾斜面２４２Ａにてコア層２２０に加えて、第１クラッド層２１０を覆っていてもよい。例えば、金属膜２５２の厚さは０．２μｍ〜０．５μｍであり、金属膜２５２の材料には、良好な光反射性を有するＡｕ、Ａｇ及びＡｌ等を用いることができる。

第２クラッド層２３０は、溝部２４１及び２４２を埋め、金属膜２５１及び２５２を覆うように形成されている。

光導波路２００に、配線パターン１３６Ａの上面を露出する開口部２６０が形成されている。そして、開口部２６０内に露出する配線パターン１３６Ａ上に導電性接合材１６０が設けられている。導電性接合材１６０は、例えば、はんだバンプである。はんだバンプの材料としては、例えばＰｂを含む合金、ＳｎとＣｕの合金、ＳｎとＡｇの合金、ＳｎとＡｇとＣｕの合金等を用いることができる。導電性接合材１６０は第１導電性接合材の一例である。

発光素子３００は、基部３１０と、発光部３２０と、バンプ３３０とを有しており、光導波路２００に光を出射する。バンプ３３０は、例えばＡｕバンプであり、開口部２６０内で導電性接合材１６０と電気的に接続されている。導電性接合材１６０はバンプ３３０を配線パターン１３６Ａに機械的に固定している。発光部３２０は、金属膜２５１の表面に光を照射可能な位置に配置されている。発光部３２０としては、例えば、面発光レーザ（Vertical Cavity Surface Emitting Laser：ＶＣＳＥＬ）、発光ダイオード（Light Emitting Diode：ＬＥＤ）等を用いることができる。発光素子３００は光素子の一例であり、バンプ３３０は第２電極の一例である。

光導波路２００と発光素子３００との間に、発光素子３００が発光部３２０から出力する光が透過可能なアンダーフィル樹脂３４０が充填されている。アンダーフィル樹脂３４０は、発光部３２０の出射面を保護する。

固定部材６００は、発光素子３００を光導波路２００に固定する。固定部材６００は、例えばポッティング樹脂等の樹脂製である。固定部材６００の軟化点は、導電性接合材１６０の融点より高い。例えば、導電性接合材１６０の融点は１５０℃〜２４０℃程度であり、固定部材６００の軟化点は２５０℃以上である。固定部材６００は、少なくとも、Ｙ方向において、発光素子３００の両端部に設けられていることが好ましい。この場合、固定部材６００は、Ｙ方向において、発光素子３００の両端部を光導波路２００に固定できる。更に、固定部材６００は、Ｘ方向において、発光素子３００の金属膜２５１から離間する側の端部に設けられていることが好ましい。この場合、固定部材６００は、Ｘ方向において、発光素子３００の金属膜２５１から離間する側の端部を光導波路２００に固定できる。固定部材６００は、複数箇所に互いに分離して設けられていてもよく、一体となって連続的に設けられていてもよい。

発光部３２０から出射された光は、アンダーフィル樹脂３４０及び第２クラッド層２３０を透過し、金属膜２５１により反射され、コア層２２０に向けて導かれる。この光は、コア層２２０内を伝播し、金属膜２５２により反射され、光学部品４００に向けて導かれる。

光学部品４００は、金属膜２５２の表面により反射された光の経路にレンズ（図示せず）を有している。レンズを通過した光は、例えば光ファイバ（図示せず）に導入され、光ファイバにより伝送される。光学部品４００は、配線基板１００上に、光導波路２００の一部を覆うように設けられている。

電子回路チップ５００は、発光素子３００を駆動する駆動回路（ドライバ）を含む本体５１０と、駆動回路に接続された複数の外部電極５２０とを有している。複数の外部電極５２０は、それぞれが導電性接合材１７０を介して、配線基板１００の配線層１３６に接続されている。複数の外部電極５２０は、導電性接合材１７０Ａによって配線パターン１３６Ａに接合された外部電極５２０Ａを含む。外部電極５２０Ａは、導電性接合材１７０Ａと、配線パターン１３６Ａと、導電性接合材１６０とを介して、発光素子３００のバンプ３３０に電気的に接続されている。外部電極５２０Ａは第３電極の一例である。導電性接合材１７０の融点は、固定部材６００の軟化点より低い。例えば、導電性接合材１７０の融点は１５０℃〜２４０℃程度である。

電子回路チップ５００は発光素子３００よりも厚く形成されている。また、光学部品４００は電子回路チップ５００よりも厚く形成されている。

［光モジュールの製造方法］
次に、実施形態に係る光モジュール１の製造方法について説明する。図３〜図１０は、実施形態に係る光モジュール１の製造方法を示す断面図である。

まず、図３に示すように、配線基板１００を準備する。配線基板１００は、例えば、周知のビルドアップ工法を用いて作製することができる。

次いで、同じく図３に示すように、第１クラッド層２１０及びコア層２２０を形成する。第１クラッド層２１０は、例えば、液状又はペースト状の樹脂材料を、絶縁層１３５の上面に塗布した後、紫外線照射及び加熱し硬化させることにより形成できる。液状又はペースト状の樹脂材料の塗付に代えて、フィルム状の樹脂材料をラミネートしてもよい。第１クラッド層２１０の材料や厚さは前述の通りである。コア層２２０は、例えば、液状又はペースト状の樹脂材料を、第１クラッド層２１０の上面の全面に塗布した後、紫外線照射及び加熱し硬化させ、その後フォトリソグラフィ法でパターニングすることにより形成できる。液状又はペースト状の樹脂材料の塗付に代えて、フィルム状の樹脂材料をラミネートしてもよい。コア層２２０の材料や厚さは前述の通りである。

その後、図４に示すように、溝部２４１及び２４２を形成する。例えば、溝部２４１及び２４２は、例えば切削装置の回転ブレード（図示せず）を用いて形成することができる。溝部２４１及び２４２をレーザ光の照射により形成してもよい。

続いて、同じく図４に示すように、溝部２４１の傾斜面２４１Ａ上に金属膜２５１を形成し、溝部２４２の傾斜面２４２Ａ上に金属膜２５２を形成する。金属膜２５１及び２５２は、例えば蒸着法又はスパッタリング法により形成することができる。

次いで、図５に示すように、第２クラッド層２３０を、溝部２４１及び２４２を埋め、金属膜２５１及び２５２を覆うようにして形成する。これにより、コア層２２０の周囲は、第１クラッド層２１０及び第２クラッド層２３０に覆われる。第２クラッド層２３０は、第１クラッド層２１０と同様の方法により形成できる。第２クラッド層２３０の材料や厚さは前述の通りである。

その後、図６に示すように、光導波路２００に開口部２６０を形成する。開口部２６０は、例えば、ＣＯ_２レーザを用いたレーザ加工法により形成できる。開口部２６０内に、配線パターン１３６Ａの上面が露出する。

続いて、図７に示すように、発光素子３００を光導波路２００上に搭載する。発光素子３００の搭載の際には、配線パターン１３６Ａの開口部２６０から露出する上面上に導電性接合材１６０を設ける。また、例えば、吸着ヘッド及びヒータを備えたチップマウンタ装置を用い、吸着ヘッドに発光素子３００を吸着させる。このとき、発光素子３００はバンプ３３０が下側になって吸着ヘッドに吸着される。さらに、ヒータに通電し、吸着ヘッドを通じて、バンプ３３０を含む発光素子３００を加熱する。この時、バンプ３３０の温度は、導電性接合材１６０の融点より高くする。そして、バンプ３３０を開口部２６０に挿入し、導電性接合材１６０に接触させる。この結果、導電性接合材１６０が溶融し始める。導電性接合材１６０が溶融した状態で光導波路２００に対する発光素子３００の位置合わせを行い、位置合わせが完了すると、ヒータへの通電を停止する。この結果、導電性接合材１６０が凝固し始める。導電性接合材１６０の凝固が完了すると、吸着ヘッドを発光素子３００から離す。このようにして、発光素子３００は光導波路２００に対して位置合わせが行われた状態で、導電性接合材１６０により配線パターン１３６Ａに固定される。なお、発光素子３００を光導波路２００上に搭載する際の加熱は、配線基板１００が載置されたステージ（図示せず）側から行ってもよい。

次いで、図８に示すように、固定部材６００を形成する。固定部材６００の形成では、例えば、未硬化の樹脂を発光素子３００の側面及び光導波路２００の上面に接するように塗布し、加熱により硬化（キュア）させる。固定部材６００用の樹脂としては、硬化温度が導電性接合材１６０の融点よりも低く、かつ硬化した後の軟化点が導電性接合材１６０の融点よりも高いものを用いる。導電性接合材１６０の融点よりも低い温度で樹脂を硬化させて固定部材６００に変化させることで、樹脂の硬化時における導電性接合材１６０の溶融に起因する発光素子３００の位置ずれ及び傾きを防止することができる。固定部材６００用の樹脂としては、例えばポッティング樹脂を用いることができる。固定部材６００用の樹脂は、例えばエポキシ系の樹脂である。固定部材６００用の樹脂がアクリル系又はシリコーン系の樹脂であってもよい。

続いて、同じく図８に示すように、光導波路２００と発光素子３００との間に、アンダーフィル樹脂３４０を充填する。アンダーフィル樹脂３４０の材料としては、発光素子３００が発光部３２０から出力する光が透過可能な材料を用いる。アンダーフィル樹脂３４０は、例えばエポキシ系の樹脂である。

次いで、図９に示すように、電子回路チップ５００を配線基板１００上に搭載する。電子回路チップ５００の搭載の際には、配線層１３６の開口部１３７ｘから露出する上面上に導電性接合材１７０を設ける。また、外部電極５２０が導電性接合材１７０と接するようにして、電子回路チップ５００が配線基板１００上に載置される。配線基板１００の載置には、例えば、吸着ヘッドを備えたチップマウンタ装置を用いることができる。配線基板１００の載置後、リフローにより導電性接合材１７０を溶融、凝固させる。導電性接合材１７０としては、その融点が固定部材６００の軟化点よりも低いものを用いる。導電性接合材１７０の材料が導電性接合材１６０の材料と同じであってもよい。固定部材６００の軟化点より低い温度でリフローを行うことで、固定部材６００により発光素子３００が光導波路２００に固定された状態が維持される。このため、リフロー中に、導電性接合材１６０が溶融したり、アンダーフィル樹脂３４０が軟化したりしたとしても、発光素子３００の位置ずれ及び傾きは防止される。

その後、図１０に示すように、光学部品４００を配線基板１００上に搭載する。

実施形態に係る光モジュール１では、固定部材６００の軟化点が導電性接合材１６０及び１７０の融点よりも高いため、電子回路チップ５００の搭載時に導電性接合材１６０が溶融したとしても、発光素子３００の位置ずれ及び傾きを防止することができる。従って、発光素子３００の位置ずれ及び傾きに起因する光信号の損失を抑制することができる。また、固定部材６００用の樹脂の硬化温度が導電性接合材１６０の融点よりも低いため、導電性接合材１６０の融点よりも低い温度で樹脂を硬化させることで、樹脂の硬化時における導電性接合材１６０の溶融に起因する発光素子３００の位置ずれ及び傾きを防止することができる。

また、電子回路チップ５００は発光素子３００よりも厚い。このため、電子回路チップ５００を発光素子３００よりも先に搭載すると、発光素子３００を搭載する際に吸着ヘッドを移動させることができる範囲が電子回路チップ５００により制限される。同様に、光学部品４００を電子回路チップ５００よりも先に搭載すると、電子回路チップ５００を搭載する際に吸着ヘッドを移動させることができる範囲が光学部品４００により制限される。本実施形態では、発光素子３００を電子回路チップ５００よりも先に搭載し、電子回路チップ５００を光学部品４００よりも先に搭載するため、吸着ヘッドの移動範囲の制限を抑制することができる。

なお、アンダーフィル樹脂３４０が設けられなくてもよい。

また、発光素子３００に代えてフォトダイオード等の受光素子が用いられてもよい。この場合、電子回路チップ５００として、ＴＩＡのチップを用いることができる。また、光路変換ミラーの一例である金属膜２５１及び２５２が第２クラッド層２３０に形成されてもよい。

次に、実施形態の種々の変形例について説明する。これら変形例は、固定部材の配置の点で実施形態と相違する。図１１は、変形例における固定部材の配置を示す平面図である。

第１変形例では、図１１（ａ）に示すように、平面視で、発光素子３００のＹ方向の両側面に接するように固定部材６００が設けられており、固定部材６００は発光素子３００のＸ方向の側面に接していない。

第２変形例では、図１１（ｂ）に示すように、平面視で、発光素子３００のＸ方向で光学部品４００から離間する側の側面の２箇所に接するように固定部材６００が設けられており、固定部材６００は発光素子３００のＹ方向の側面及びＸ方向で光学部品４００側の側面に接していない。平面視で、固定部材６００は、Ｙ方向で全てのコア層２２０を間に挟むようにして２箇所に配置されている。

第３変形例では、図１１（ｃ）に示すように、平面視で、発光素子３００のＸ方向で光学部品４００から離間する側の側面の全体に接し、更に、Ｙ方向の両側面の一部分に接するように固定部材６００が設けられており、固定部材６００はＸ方向で光学部品４００側の側面に接していない。

第４変形例では、図１１（ｄ）に示すように、平面視で、発光素子３００の側面の全体に接するように固定部材６００が設けられている。

固定部材６００は、第４変形例のように、平面視でコア層２２０の光が伝播する部分と重なるように設けられてもよいが、固定部材６００を形成する際に用いるディスペンサの衝突に伴う損傷等を避けるために、固定部材６００は平面視でコア層２２０の光が伝播する部分と重ならないように設けられることが好ましい。

以上、好ましい実施形態等について詳説したが、上述した実施形態等に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施形態等に種々の変形及び置換を加えることができる。

１：光モジュール
１００：配線基板
２００：光導波路
３００：発光素子
３４０：アンダーフィル樹脂
４００：光学部品
５００：電子回路チップ
６００：固定部材

Claims

第１電極を有する配線基板と、
前記配線基板の上に設けられた光導波路と、
前記光導波路の上に設けられ、第２電極を有する光素子と、
前記第１電極に前記第２電極を接合する第１導電性接合材と、
前記光素子を前記光導波路に固定する固定部材と、
を有し、
前記光導波路は、コア層と、前記コア層の前記配線基板側に設けられた第１クラッド層と、前記コア層の前記配線基板とは反対側に設けられた第２クラッド層と、前記コア層または前記第２クラッド層に設けられた光路変換ミラーと、を有し、
前記光素子は、前記光路変換ミラーを介して前記コア層の一端に光結合されており、
前記固定部材の軟化点は、前記第１導電性接合材の融点よりも高いことを特徴とする光モジュール。
前記第１導電性接合材は、はんだであることを特徴とする請求項１に記載の光モジュール。
前記配線基板の上に設けられ、第３電極を有する電子回路チップと、
前記第１電極に前記第３電極を接合する第２導電性接合材と、
を有し、
前記固定部材の軟化点は、前記第２導電性接合材の融点よりも高いことを特徴とする請求項１又は２に記載の光モジュール。
前記第２導電性接合材は、はんだであることを特徴とする請求項３に記載の光モジュール。
前記固定部材は、ポッティング樹脂であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光モジュール。
前記光導波路と前記光素子との間に充填され、前記光素子が出力又は入力する光が透過するアンダーフィル樹脂を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光モジュール。
前記固定部材は、平面視で、少なくとも、前記コア層が延在する第１方向に直交する第２方向において、前記光素子の両端部を前記光導波路に固定することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光モジュール。
前記固定部材は、平面視で、前記第１方向において、前記光素子の前記光路変換ミラーから離間する側の端部を前記光導波路に固定することを特徴とする請求項７に記載の光モジュール。
前記光導波路には、前記第１クラッド層、前記コア層及び前記第２クラッド層を厚さ方向で貫通する貫通孔が形成されており、
前記第２電極は、前記貫通孔を通じて前記第１導電性接合材により前記第１電極に接合されていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の光モジュール。
第１電極を有する配線基板の上に光導波路を設ける工程と、
第２電極を有する光素子を前記光導波路の上に設け、第１導電性接合材により前記第１電極に前記第２電極を接合する工程と、
前記光素子を前記光導波路に固定する固定部材を形成する工程と、
を有し、
前記光導波路は、コア層と、前記コア層の前記配線基板側に設けられた第１クラッド層と、前記コア層の前記配線基板とは反対側に設けられた第２クラッド層と、前記コア層または前記第２クラッド層に設けられた光路変換ミラーと、を有し、
前記光素子は、前記光路変換ミラーを介して前記コア層の一端に光結合され、
前記固定部材の軟化点は、前記第１導電性接合材の融点よりも高く、
前記固定部材を形成する工程は、
未硬化の樹脂を塗布する工程と、
前記未硬化の樹脂を前記第１導電性接合材の融点よりも低い温度で硬化させて前記固定部材に変化させる工程と、
を有することを特徴とする光モジュールの製造方法。
前記第１導電性接合材として、はんだを用いることを特徴とする請求項１０に記載の光モジュールの製造方法。
前記配線基板の上に、第３電極を有する電子回路チップを、前記第１電極と前記第３電極との間に第２導電性接合材を挟んで載置する工程と、
前記第２導電性接合材の融点よりも高く、前記固定部材の軟化点よりも低い温度でリフローを行うことで、前記第２導電性接合材により前記第１電極に前記第３電極を接合する工程と、
を有することを特徴とする請求項１０又は１１に記載の光モジュールの製造方法。
前記第２導電性接合材として、はんだを用いることを特徴とする請求項１２に記載の光モジュールの製造方法。