JP3343837B2 - 電気光混載モジュールの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光通信装置等に用いて
好適な、光導波路と端面型光素子とを光結合してなる電
気光混載モジュールの製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】端面型光素子として一般的な発光素子を
対象に、従来の電気光混載モジュールの光導波路−端面
型光素子間光結合構造について説明する。

【０００３】図１６および図１７は、このような電気光
混載モジュールの一例を示すもので、図１６は斜視図、
図１７は図１６中のｘ−ｘ′に沿う断面図である。図
中、４１はＳｉ基板、４２は端面型光素子、４２′は端
面型光素子４２の発光部中心、４３は光素子設置領域、
４３′は前記光素子設置領域４３上に形成した導体層、
４３′′は導体層４３′上に形成した半田層、４４は光
導波路、４５は上部光導波路クラッド、４６は光導波路
コア、４７は下部光導波路クラッドである。

【０００４】従来の電気光混載モジュールの光導波路−
端面型光素子間光結合構造においては、光導波路コア４
６の光軸と半田層４３′′の上面との距離が、半田層４
３′′に接触している端面型光素子４２の底面と該光素
子の発光部中心４２′との間の距離に等しくなるよう
に、製造されている。すなわち、Ｓｉ基板４１上に石英
系ガラスから成る下部光導波路クラッド層４７、光導波
路コア層４６、および上部光導波路クラッド層４５を１
５００℃もの高温処理により形成した後に、上部光導波
路クラッド層４５上面に光導波路形成用のエッチングマ
スクを形成して反応性イオンエッチングを行い、光導波
路４４と端面型光素子４２の設置領域４３とを形成す
る。この例では、この光素子設置領域４３の表面はＳｉ
基板４１の上面と同一面である。なお、前記説明では、
パターニング前と後との光導波路４４の各層の符号とし
ては、図示の都合から同一番号を付した。次に、前記光
素子設置領域４３上に金属導体（例えばＡｕ／Ｎｉ／Ｃ
ｒ）を蒸着して導体層４３′を形成し、その上に薄膜半
田層（例えばＡｕ／Ｓｎ共晶半田）４３′′を形成す
る。その後に、図示していない位置合わせ装置を用い
て、光素子設置領域４３の前記半田層４３′′上に端面
型光素子４２を設置する。すなわち、光素子設置領域４
３の表面に平行な面内における端面型光素子４２の光軸
と光導波路４４の光軸とを一致させ、端面型光素子４２
の底面を半田層４３′′に接触させ、次に半田層４
３′′を加熱・溶融することにより、端面型光素子４２
を導体層４３′および半田層４３′′を介して基板４１
上に固定させる。これにより、光結合構造が完成され
る。

【０００５】この方法では、光導波路４４を構成する石
英系ガラスに比べて基板４１を構成するＳｉの方が反応
性イオンエッチングにおけるエッチング速度が小さいた
めに、Ｓｉ基板４１の上面がエッチングストップ層とな
り、光素子設置領域４３を高精度に深掘加工できる。そ
のため、光導波路４４に対する端面型光素子４２の高さ
方向の光軸調整は、端面型光素子４２を光素子設置領域
４３の表面上に形成した半田層４３′′の上面に接触さ
せるだけで行うことができ、位置合わせが容易になると
いった利点がある。

【０００６】図１８および図１９は、他の従来の電気光
混載モジュールの光導波路−端面型光素子間光結合構造
を示すものであり、図１８は斜視図であり、図１９は図
１８のｘ−ｘ′に沿う断面図を示している。図中、５０
は従来の電気光混載配線板、５１は多層セラミック基
板、５１′は銅ポリイミド多層配線層、５２は端面型光
素子、５２′は端面型光素子５２の発光部中心、５３は
光素子設置領域、５３′前記光素子設置領域５３上に形
成された導体層、５３′′は導体層５３′上に形成され
た半田層、５４はポリマ光導波路、５５はポリマ上部光
導波路クラッド、５６はポリマ光導波路コア、５７はポ
リマ下部光導波路クラッドである。

【０００７】上記従来の電気光混載モジュールの光導波
路−端面型光素子間光結合構造は、次のようにして実現
されている。すなわち、銅ポリイミド多層配線層５１′
上に、４００℃以下の熱処理により、ポリマ下部光導波
路クラッド層５７、ポリマ光導波路コア層５６、ポリマ
上部光導波路クラッド層５５を形成した後に、ポリマ上
部光導波路クラッド層５５の上面にポリマ光導波路形成
用のエッチングマスクを形成して、ポリマ上部光導波路
クラッド層５５の上面に反応性イオンエッチングを行
い、ポリマ光導波路５４と端面型光素子５２の設置領域
５３とを形成する。なお、前記説明では、パターニング
前と後との光導波路５４の各層の符号としては、図示の
都合から同一番号を付した。前記銅ポリイミド多層配線
層５１′内には予め金属導体（例えばＡｕ／Ｎｉ／Ｃ
ｕ）を形成しておく。したがって、前記反応性イオンエ
ッチングにより、前記金属導体からなる導体層５３′が
表面に現われる。この導体層５３′上に薄膜半田層（例
えばＡｕ／Ｓｎ共晶半田）５３′′を形成した後に、図
示していない位置合わせ装置を用いて、光素子設置領域
５３上の前記半田層５３′′上に端面型光素子５２を設
置する。すなわち、光素子設置領域５３と平行な面内に
おける端面型光素子５２の光軸と光導波路５４の光軸を
一致させ、端面型光素子５２の底面を半田層５３′′に
接触させ、半田層５３′′を加熱・溶融することによ
り、端面型光素子５２を固定させる。これによって光結
合構造が完成される。

【０００８】この方法では、高密度電気配線である銅ポ
リイミド多層配線層に光導波路を積層一体化するため、
電気光混載配線板上で多数のＬＳＩや光素子と電気的あ
るいは光学的に接続することができるといった利点があ
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１６
および図１７を用いて説明した従来の電気光混載モジュ
ールでは、光導波路４４の形成に１５００℃もの高温処
理が必要なため、銅ポリイミド多層配線層上に光導波路
を積層一体化させることができず、多数のＬＳＩや光素
子との電気的接続に必要な高密度電気配線の形成が困難
であるという問題がある。また、光素子設置領域４３は
Ｓｉ基板上に形成されるため、光素子設置領域内および
その下には高密度電気配線を形成できないといった問題
もある。

【００１０】また、図１８および図１９を用いて説明し
た他の従来の電気光混載配線板を用いた電気光混載モジ
ュールでは、反応性イオンエッチング条件を基板面全体
に渡って高精度に制御することが困難なため、光素子設
置領域５３上の金属導体上にポリマが残存しないように
エッチングを行うと、ポリマ光導波路５４が積層されて
いない部分の銅ポリイミド多層配線層５１′がオーバエ
ッチングされて、多層配線層５１′上の電気配線や導体
パッド、あるいは多層配線層５１′が侵食される可能性
がある。また、光素子設置領域５３上に形成した金属導
体層５３′がオーバエッチングされると、導体厚が減少
し、端面型光素子５２の底面を導体層５３′上に形成し
た半田層５３′′に接触させるだけでは、端面型光素子
５２のポリマ光導波路５４との高さ方向の光軸調整が困
難になることに加え、光素子設置領域５３上に順次形成
した金属導体層５３′と半田層５３′′との接着強度が
弱くなり、端面型光素子５２の固定が難しくなる、とい
う問題がある。さらに、端面型光素子５２は熱伝導性の
劣る銅ポリイミド多層配線層５１′上に搭載されるた
め、放熱性が悪く光信号特性を劣化させるといった問題
がある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明の請求項１の電気光混載モジュールの製造方
法は、基板上に絶縁体層と第１の導体層とが多層化され
てなる電気配線層が形成され、該多層電気配線層上に、
光導波路コアを該光導波路コアよりも屈折率の低い上部
および下部光導波路クラッドが挟んでなる光導波路が積
層された電気光混載配線板と、前記電気光混載配線板の
前記光導波路と光結合されている端面型光素子と、を有
する電気光混載モジュールの製造方法であって、前記絶
縁体層をポリマから構成し、該絶縁体層からなる前記多
層配線層の上面と平行に金属からなる第２の導体層を形
成し、該第２の導体層上に該第２の導体層と同一寸法以
上で平行に、該第２の導体と異なる材料でかつ前記光導
波路材料に比べて反応性イオンエッチング速度の小さい
第１の金属層を形成する工程と、前記多層配線層の上面
であって、前記第１の金属層を覆わずに平行に、かつ前
記下部光導波路クラッドを積層しない位置に、前記光導
波路材料に比べて反応性イオンエッチング速度の小さい
第２の金属層を形成する工程と、前記第２の金属層が形
成された側の前記絶縁層の上面に、前記下部光導波路ク
ラッドとなるポリマからなる下部光導波路クラッド層、
前記光導波路コアとなるポリマからなる光導波路コア
層、および前記上部光導波路クラッドとなるポリマから
なる上部光導波路クラッド層を、各々前記多層配線層の
上面に平行に、かつ前記光導波路コアの光軸中心と前記
第２の導体層に形成する半田層の表面との間の距離が、
該半田層に搭載する前記端面型光素子の前記半田層接触
面から該端面型光素子の活性部中心までの距離と等しく
なるように、積層する工程と、前記上部光導波路クラッ
ド層の上面に、前記第１，第２の金属層を覆わず平行
に、前記光導波路材料に比べて反応性イオンエッチング
速度の小さい第３の金属層を形成する工程と、前記上部
光導波路クラッド層の上面に対して垂直に反応性イオン
エッチングを行い、前記第３の金属層が形成されていな
い前記上部光導波路クラッド層、前記光導波路コア層、
前記下部光導波路クラッド層、さらに前記第２，第３の
金属層が形成されていない前記多層配線層をエッチング
して、前記光導波路と前記光素子の設置領域とを同時に
形成する工程と、前記第１，第２，第３の金属層を除去
する工程と、前記光素子設 置領域上の第２の導体の上
に、該第２の導体と平行に前記半田層を形成する工程
と、を有し、前記光素子設置領域には光伝搬方向に対し
て垂直な側壁が形成されるとともに、前記端面型光素子
の発光部側の側面が前記側壁に平行に形成され、前記ポ
リマ導波路のチャネル間の端部を結び、その下部の前記
多層配線層の上面と平行な線が、前記側壁と平行とな
り、前記ポリマ導波路のチャネル間を結ぶ面と前記側壁
とが平行とならないように設定する、ことを特徴とす
る。

【００１２】本発明の請求項２の電気光混載モジュール
の製造方法は、前記請求項１の製造方法において、前記
端面型光素子の活性部側の側面を前記光導波路端部側に
ある前記光素子設置領域の側壁に平行に接触させ、しか
も該光素子設置領域の表面に平行な面に投影した前記光
導波路の光軸と前記端面型光素子の活性部中心を通る光
軸とを一致させ、前記端面型光素子の底面を前記半田層
の表面に平行に接触させて該半田層ならびに前記端面型
光素子を加熱し、前記半田層を溶融することにより、前
記電気光混載配線板に前記端面型光素子を固定する、こ
とを特徴とする。

【００１３】

【００１４】

【００１５】

【作用】前記構成の本発明による電気光混載モジュール
の製造方法によれば、次のような電気光混載モジュール
を容易に提供することができる。すなわち、銅ポリイミ
ド多層配線層の適用により電気配線を高密度化できる。
しかも、端面型光素子を搭載する光素子設置領域の表面
上に形成した金属導体層および光導波路を積層しない部
分の銅ポリイミド多層配線層が、ポリマ光導波路材料よ
りも反応性イオンエッチングに対するエッチング速度の
小さい金属マスクで覆われるため、反応性イオンエッチ
ングを行っても侵食されない。従って、光素子設置領域
上に形成した金属導体層および光導波路を積層しない部
分の銅ポリイミド多層配線層を傷めることがなく、しか
も、端面型光素子の底面を光素子設置領域上に形成した
半田層に接触させるだけで、高さ方向の光軸位置合わせ
が容易に行える光結合構造が実現できる。さらに、本願
発明では、前記光素子設置領域には光伝搬方向に対して
垂直な側壁が形成されるとともに、前記端面型光素子の
発光部側の側面が前記側壁に平行に形成され、前記ポリ
マ導波路のチャネル間の端部を結び、その下部の前記多
層配線層の上面と平行な線が、前記側壁と平行となり、
前記ポリマ導波路のチャネル間を結ぶ面と前記側壁とが
平行とならないように設定しているので、光導波路の光
軸と光素子の光軸とを正確に一致させることができ、し
かも光導波路の接続端面と光素子の接続端面との間に共
振を発生させずに良好な接続特性を得ることができる。

【００１６】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。

【００１７】（実施例１）図１および図２に、本発明の
電気光混載モジュールの第１の実施例の光導波路−端面
型光素子間光結合構造を示す。図１は斜視図であり、図
２は図１のｘ−ｘ′線に沿う断面図である。図中、１０
は電気光混載配線板、１１は多層セラミック基板、１
１′は銅ポリイミド多層配線層、１２は端面型光素子、
１２′は光素子１２の発光部中心、１３は端面型光素子
１２を搭載する溝状の光素子設置領域、１３′は前記光
素子設置領域１３の上に形成した（第２の）導体層、１
３′′は前記導体層１３′上に形成した半田層、１
３′′′は前記光素子設置領域１３の側壁、１４はポリ
マ光導波路、１５はポリマ上部光導波路クラッド、１６
はポリマ光導波路コア、１７はポリマ下部光導波路クラ
ッドである。

【００１８】前記端面型光素子１２においては、例え
ば、厚さ９０μｍで、その発光部中心１２′が表面から
５μｍの位置にある５チャネルのＩｎＧａＡｓＰ系ＦＰ
レーザアレイ（チャネル間ピッチは、例えば、４００μ
ｍ）を用いる。この光素子１２と同じチャネル間ピッチ
で整列したポリマ光導波路１４は、銅ポリイミド多層配
線層１１′との親和性が高く光透過率の高いポリマ（例
えば、フッ素化ポリイミド）で構成する。そして、ポリ
マ光導波路コア１６は、例えば、厚さ幅とも５０μｍ、
上部および下部のポリマ光導波路クラッド１５，１７
は、例えば、厚さ４０μｍで幅５０μｍである。導体層
１３′（例えば、Ａｕ／Ｎｉ／Ｃｕ）上に形成された例
えば厚さ５μｍの半田層１３′′（例えば、Ａｕ／Ｓｎ
共晶半田）の上面は、銅ポリイミド多層配線層１１′の
上面から２０μｍのところに該上面に平行に設定する。
また、光素子設置領域１３側にあるポリマ光導波路１４
のチャネル間の端部を銅ポリイミド多層配線層１１′の
上面と（図面に直交する方向に）平行に結ぶ線は、光素
子設置領域１３の側壁１３′′′に平行であり、かつ側
壁１３′′′は、半田層１３′′の上面に垂直に立ち上
がっている。ここで、端面型光素子１２の発光部側の側
面は側壁１３′′′に平行にしておく。なお、ポリマ光
導波路１４のチャネル間の端部を銅ポリイミド多層配線
層１１′の上面と平行（図面に直交する方向）に結ぶ線
は、前記光素子設置領域１３の側壁１３′′′と同一平
面内になくても良い。また、ポリマ光導波路１４のチャ
ネル間の端部を結ぶ面は、光素子設置領域１３の側壁１
３′′′と平行でなくても良く、特にポリマ光導波路１
４の端部と端面型光素子１２の発光面側側面１２′′と
の間で共振を発生させないためには、ポリマ光導波路１
４のチャネル間の端部を結ぶ面が、光素子設置領域１３
の側壁１３′′′に対してわずかに（例えば８〜９°）
傾いていると良い。

【００１９】端面型光素子１２の底面と該光素子の発光
部中心１２′との間の距離（＝８５μｍ）が、半田層１
３′′の上面とポリマ光導波路コア１６の中心までの距
離と等しいことから、端面型光素子１２の底面を半田層
１３′′の上面に接触させるだけで、高さ方向のポリマ
光導波路１４の光軸と端面型光素子１２の光軸とを一致
させることができる。また、前述のように、光素子設置
領域に光伝搬方向に対して垂直な側壁を形成するととも
に、前記端面型光素子の発光部側の側面を前記側壁に平
行に形成し、前記ポリマ導波路のチャネル間の端部を結
び、その下部の前記多層配線層の上面と平行な線を、前
記側壁と平行とし、前記ポリマ導波路のチャネル間を結
ぶ面と前記側壁とが平行とならないように設定すれば、
光導波路の光軸と光素子の光軸とを正確に一致させるこ
とができ、しかも光導波路の接続端面と光素子の接続端
面との間に共振を発生させずに良好な接続特性を得るこ
とができる。

【００２０】なお、本実施例では、端面型光素子１２と
して発光素子を用いた場合について述べたが、用いる光
素子としては、導波路型受光素子や光スイッチ等の光Ｉ
Ｃでも良い。

【００２１】（実施例２）図３および図４に、本発明の
電気光混載モジュールの第２の実施例の光導波路−端面
型光素子間光結合構造を示す。図３は斜視図であり、図
４は図３のｘ−ｘ′線に沿う断面図である。図におい
て、前記図１および図２と同一要素には同一符号を付し
て説明を簡略化する。前述の図１および図２に示した構
造と、この図３および図４との相違点は、導体層１３′
の裏面（底面）が、例えば、熱伝導率の高い銅から成る
直径１００μｍの柱状導体１８を介して、多層セラミッ
ク基板１１と接続していることである。この柱状導体１
８を多層配線層１１′に貫通するように設けることで、
導体層１３′の裏面の銅ポリイミド多層配線層１１′の
熱抵抗が減少し、半田層１３′′に固定した端面型光素
子１２の放熱性を向上できる。

【００２２】（実施例３）図５ないし図１２は、本発明
の電気光混載モジュールの製造方法の一例を示したもの
である。図中、２０は本発明の電気光混載配線板（図１
２）、２１は多層セラミック基板、２１′は銅ポリイミ
ド多層配線層、２３は溝状の光素子設置領域、２３′は
光素子設置領域２３の上に形成した（第２の）導体層、
２３′′は該導体層２３′上に形成したと半田層、２
３′′′は光素子設置領域２３の壁面、２４はポリマ光
導波路、２５′はポリマ上部光導波路クラッド層、２
６′はポリマ光導波路コア層、２７′はポリマ下部光導
波路クラッド層、２８は柱状導体、２９は銅ポリイミド
多層配線層２１′内の導体層２３′上に形成した第１の
金属層、２９′は銅ポリイミド多層配線層２１′の表面
に形成した第２の金属層、２９′′はポリマ上部光導波
路クラッド層２５′上に形成した第３の金属層である。

【００２３】まず、例えば、アルミナからなる多層セラ
ミック基板２１上に、スピンコートとキュアにより感光
性ポリイミド層を形成し、その上に電解および無電解メ
ッキにより銅配線（第１の導体層）を形成し、これを繰
り返して銅ポリイミド多層配線層２１′を形成する。な
お、層間の銅配線は、電解および無電解メッキにより形
成した銅から成るヴィアで接続してある。銅ポリイミド
多層配線層２１′の上面から２５μｍの位置には、上面
と平行に例えばＡｕ／Ｎｉ／Ｃｕから成る第２の導体層
２３′を、さらに導体層２３′上には例えばＴｉから成
る第１の金属層２９を、例えば４０００Å程度電解およ
び無電解メッキ、あるいは蒸着により形成する。また、
第２の導体層２３′の裏面と多層セラミック基板２１と
の間に銅から成る柱状導体２８を電解および無電解メッ
キにより形成する（図５、図６）。

【００２４】次に、銅ポリイミド多層配線層２１′の表
面において、ポリマ光導波路２４を積層しない部分のう
ち第１の金属層２９を覆わない部分に、例えばＴｉから
成る第２の金属層２９′を例えば４００００Å程度、蒸
着により形成する（図７、図８）。

【００２５】次に、銅ポリイミド多層配線層２１′の表
面に、フッ素化ポリイミドより成る厚さ４０μｍのポリ
マ下部光導波路クラッド層２７′、厚さ５０μｍのポリ
マ光導波路コア層２６′、厚さ４０μｍのポリマ上部光
導波路クラッド層２５′を、スピンコート・キュアして
順次積層した後、ポリマ上部光導波路クラッド層２５′
の表面のうちポリマ光導波路２４を形成する位置にの
み、例えばＴｉから成る第３の金属層２９′′を例えば
４０００Å程度、蒸着により形成する（図９、図１
０）。

【００２６】次に、前記第３の金属層２９′′をマスク
として、ポリマ上部光導波路クラッド層２５′の表面か
ら第１の金属層２９が現われるまで、反応性イオンエッ
チングを行い、ポリマ光導波路２４と光素子設置領域２
３を同時に形成する。さらに、第１，第２および第３の
金属層２９、２９′、２９′′をフッ酸等で除去した後
に、導体層２３′上に例えばＡｕ／Ｓｎ共晶半田から成
る薄膜半田層２３′′を、蒸着により、例えば５μｍ形
成して、本発明の電気光混載配線板２０が完成する（図
１１、図１２）。なお、ポリマ光導波路２４のチャネル
間の端部を銅ポリイミド多層配線層２１′の上面と（図
面に直交する方向に）平行に結ぶ線は、光素子設置領域
２３の側壁２３′′′と同一平面内でなくても良い。ま
た、ポリマ光導波路２４のチャネル間の端部を結ぶ面
は、光素子設置領域２３の側壁２３′′′と平行でなく
ても良く、特に、ポリマ光導波路２４の端部と端面型光
素子の発光面側の側面との間で共振を発生させないため
には、ポリマ光導波路２４のチャネル間の端部を結ぶ面
が、光素子設置領域２３の側壁２３′′′に対してわず
かに（例えば８〜９°）傾いていても良い。また、第
１，第２および第３の金属層２９，２９′，２９′′と
してＴｉ以下の金属（Ａｌなど）を用いても良い。

【００２７】（実施例４）図１３ないし図１５は、本発
明の電気光混載モジュールにおける端面型光素子の搭載
方法の一例を示した実施例である。図中、３０は本発明
の電気光混載配線板、３１は多層セラミック基板、３
１′は銅ポリイミド多層配線層、３２は端面型光素子、
３２′は端面型光素子３２のストライプ、３２′′は端
面型光素子３２の発光面側側面、３３は光素子設置領
域、３３′は光素子設置領域３３の側壁、３３′′は半
田層、３４はポリマ光導波路、３８は柱状導体である。

【００２８】図１および図２で説明したように、端面型
光素子３２の底面と該光素子の発光部中心との間の距離
は、半田層３３′′の上面からポリマ光導波路３４の光
軸までの距離と等しい。また、光素子設置領域３３側に
あるポリマ光導波路３４のチャネル間の端部を銅ポリイ
ミド多層配線層３１′の上面と平行に結ぶ線は、光素子
設置領域３３の側壁３３′と平行であり、かつ該側壁３
３′は、半田層３３′′の上面に対して垂直である。な
お、ポリマ光導波路３４のチャネル間の端部を銅ポリイ
ミド多層配線層３１′の上面と平行に結ぶ線は、光素子
設置領域３３の側壁３３′と同一平面内になくても良
い。また、ポリマ光導波路３４のチャネル間の端部を結
ぶ面は、光設置領域３３の側壁３３′と平行でなくても
良く、特にポリマ光導波路３４の端部と端面型光素子３
２の発光面側側面３２′′との間で共振を発生させない
ためには、ポリマ光導波路３４のチャネル間の端部を結
ぶ面が、光素子設置領域３３の側壁３３′に対してわず
かに（例えば８〜９°）傾いていても良い。

【００２９】まず、端面型光素子３２のストライプ３
２′の長手方向の中心を、ポリマ光導波路３４の幅の中
心と一致するように、例えば、図示していない位置合わ
せ装置を用いて、調整しながら、光素子３２の発光面側
側面３２′′を光素子設置領域３３の側壁３３′に平行
に押し付ける（図１３）。次に、端面型光素子３２の底
面を半田層３３′′′の上面に押し付ける（図１４）。
最後に、加熱により半田層３３′′を溶融させて、端面
型光素子３２を固定されることにより、端面型光素子３
２が電気光混載配線板３０に搭載される（図１５）。こ
のようにして構成した電気光混載モジュールとして、ポ
リマ光導波路３４のチャネル間の端部を結ぶ面が、光素
子設置領域３３の側壁３３’に対して平行な場合につい
て製造した結果、一例として高さ方向の光軸位置ずれが
１μｍ以下、それに垂直な面内方向の位置ずれは２μｍ
以下で、端面型光素子３２を電気光混載配線板３０に搭
載でき、光結合構造間の光結合損失として８〜９ｄＢ
（λ＝１．３μｍ）が得られた。

【００３０】なお、本実施例では、端面型光素子３２と
して発光素子を用いた場合について述べたが、用いる光
素子としては、導波路型受光素子や光スイッチ等の光Ｉ
Ｃでも良い。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は銅ポリイ
ミド多層配線層にポリマ光導波路を積層一体化した電気
光混載配線板を用いて高密度電気配線を実現するととも
に、光素子設置領域上に形成した半田層の表面と光導波
路の光軸との間の距離を端面型光素子の底面と活性部中
心までの距離に等しくし、しかも半田層を形成するため
の金属導体層上、およびポリマ光導波路を積層しない部
分の銅ポリイミド多層配線層上に、ポリマ光導波路材料
よりも反応性イオンエッチングに対するエッチング速度
が小さく、エッチングストップ層効果のある金属マスク
を設けて反応性イオンエッチングを行うことにより、光
素子設置領域上の金属導体層と銅ポリイミド多層配線層
の侵食を防いだ。この結果、光素子設置領域上に形成し
た半田層の表面と光導波路の光軸との間の距離が、反応
性イオンエッチングによって変化することがなくなるこ
とから、半田層表面に端面型光素子の底面を接触させる
だけで、高さ方向の光導波路の光軸と端面型光素子の光
軸を一致させることができる。さらに、本願発明では、
前記光素子設置領域には光伝搬方向に対して垂直な側壁
が形成されるとともに、前記端面型光素子の発光部側の
側面が前記側壁に平行に形成され、前記ポリマ導波路の
チャネル間の端部を結び、その下部の前記多層配線層の
上面と平行な線が、前記側壁と平行となり、前記ポリマ
導波路のチャネル間を結ぶ面と前記側壁とが平行となら
ないように設定しているので、光導波路の光軸と光素子
の光軸とを正確に一致させることができ、しかも光導波
路の接続端面と光素子の接続端面との間に共振を発生さ
せずに良好な接続特性を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の電気光混載モジュール
の要部の斜視図である。

【図２】図１のｘ−ｘ′線に沿う断面図である。

【図３】本発明の第２の実施例の電気光混載モジュール
の要部の斜視図である。

【図４】図３のｘ−ｘ′線に沿う断面図である。

【図５】本発明の第３の実施例を説明するためのもの
で、本発明の電気光混載モジュールの製造方法の工程を
示す斜視図である。

【図６】本発明の第３の実施例を説明するためのもの
で、本発明の電気光混載モジュールの製造方法の工程を
示す図５に示した構造の断面図である。

【図７】本発明の第３の実施例を説明するためのもの
で、本発明の電気光混載モジュールの製造方法の工程を
示す斜視図である。

【図８】本発明の第３の実施例を説明するためのもの
で、本発明の電気光混載モジュールの製造方法の工程を
示す図７に示した構造の断面図である。

【図９】本発明の第３の実施例を説明するためのもの
で、本発明の電気光混載モジュールの製造方法の工程を
示す斜視図である。

【図１０】本発明の第３の実施例を説明するためのもの
で、本発明の電気光混載モジュールの製造方法の工程を
示す図９に示した構造の断面図である。

【図１１】本発明の第３の実施例を説明するためのもの
で、本発明の電気光混載モジュールの製造方法の工程を
示す斜視図である。

【図１２】本発明の第３の実施例を説明するためのもの
で、本発明の電気光混載モジュールの製造方法の工程を
示す図１１に示した構造の断面図である。

【図１３】本発明の第４の実施例を説明するためのもの
で、本発明の電気光混載モジュールの製造方法における
端面光素子の搭載の工程を示す断面図である。

【図１４】本発明の第４の実施例を説明するためのもの
で、本発明の電気光混載モジュールの製造方法における
端面光素子の搭載の工程を示す斜視図である。

【図１５】本発明の第４の実施例を説明するためのもの
で、本発明の電気光混載モジュールの製造方法における
端面光素子の搭載の工程を示す斜視図である。

【図１６】従来の電気光モジュールの要部斜視図であ
る。

【図１７】図１６のｘ−ｘ′線に沿う断面図である。

【図１８】他の従来の電気光モジュールの要部斜視図で
ある。

【図１９】図１８のｘ−ｘ′線に沿う断面図である。

【符号の説明】

１０，２０，３０ 本発明の電気光混載配線板 １１，２１，３１，５１ 多層セラミック基板 １１′，２１′，３１′，５１′ 銅ポリイミド多層配
線層 １２，３２，４２，５２ 端面型光素子 １２′，４２′，５２′ 端面型光素子の発光部中心 １３，２３，３３，４３，５３ 光素子設置領域 １３′，２３′，３３′，４３′，５３′ 光素子設置
領域上に形成した（第２の）導体層 １３′′，２３′′，３３′′，４３′′，５３′′
半田層 １３′′′，２３′′′，３３′ 光素子設置領域の側
壁 １４，２４，３４，５４ ポリマ光導波路 １５，５５ ポリマ上部光導波路クラッド １６，５６ ポリマ光導波路コア １７，５７ ポリマ下部光導波路クラッド １８，２８，３８ 柱状導体 ２５′ ポリマ上部光導波路クラッド層 ２６′ ポリマ光導波路コア層 ２７′ ポリマ下部光導波路クラッド層 ２９ 銅ポリイミド多層配線層内の導体層２３′上に形
成した第１の金属層 ２９′ 銅ポリイミド多層配線層の表面に形成した第２
の金属層 ２９′′ ポリマ上部光導波路クラッド上に形成した第
３の金属層 ３２′ 端面型光素子のストライプ ３２′′ 端面型光素子の発光面側側面 ４４ 石英系ガラス光導波路 ４１ Ｓｉ基板 ４５ 石英系上部光導波路クラッド ４６ 石英系光導波路コア ４７ 石英系下部光導波路クラッド ５０ 従来の電気光混載配線板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−226717（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−180514（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−230236（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−222230（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−132516（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−67044（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−167060（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−60952（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−105396（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−85007（ＪＰ，Ｕ) 高原秀行 ｅｔ．ａｌ．，電子情報通 信学会技術研究報告，1993年10月18日, Ｖｏｌ．93 Ｎｏ．275，ｐｐ．35−40 Ｆｕｓａｏ Ｓｈｉｍｏｋａｗａ，Ｅ ｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｍｐｏｎｅｎ ｔｓ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，1993，Ｐｒｏｃ ｅｅｄｉｎｇｓ．，43ｒｄ，ｐｐ．705 −710 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02B 6/12 - 6/14 G02B 6/42 - 6/43 H01L 27/14 - 27/15 H01S 5/022 - 5/026 H05K 1/02

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上に絶縁体層と第１の導体層とが多
   層化されてなる電気配線層が形成され、該多層電気配線
   層上に、光導波路コアを該光導波路コアよりも屈折率の
   低い上部および下部光導波路クラッドが挟んでなる光導
   波路が積層された電気光混載配線板と、前記電気光混載
   配線板の前記光導波路と光結合されている端面型光素子
   と、を有する電気光混載モジュールの製造方法であっ
   て、 前記絶縁体層をポリマから構成し、該絶縁体層からなる
   前記多層配線層の上面と平行に金属からなる第２の導体
   層を形成し、該第２の導体層上に該第２の導体層と同一
   寸法以上で平行に、該第２の導体と異なる材料でかつ前
   記光導波路材料に比べて反応性イオンエッチング速度の
   小さい第１の金属層を形成する工程と、 前記多層配線層の上面であって、前記第１の金属層を覆
   わずに平行に、かつ前記下部光導波路クラッドを積層し
   ない位置に、前記光導波路材料に比べて反応性イオンエ
   ッチング速度の小さい第２の金属層を形成する工程と、 前記第２の金属層が形成された側の前記絶縁層の上面
   に、前記下部光導波路クラッドとなるポリマからなる下
   部光導波路クラッド層、前記光導波路コアとなるポリマ
   からなる光導波路コア層、および前記上部光導波路クラ
   ッドとなるポリマからなる上部光導波路クラッド層を、
   各々前記多層配線層の上面に平行に、かつ前記光導波路
   コアの光軸中心と前記第２の導体層に形成する半田層の
   表面との間の距離が、該半田層に搭載する前記端面型光
   素子の前記半田層接触面から該端面型光素子の活性部中
   心までの距離と等しくなるように、積層する工程と、 前記上部光導波路クラッド層の上面に、前記第１，第２
   の金属層を覆わず平行に、前記光導波路材料に比べて反
   応性イオンエッチング速度の小さい第３の金属層を形成
   する工程と、 前記上部光導波路クラッド層の上面に対して垂直に反応
   性イオンエッチングを行い、前記第３の金属層が形成さ
   れていない前記上部光導波路クラッド層、前記光導波路
   コア層、前記下部光導波路クラッド層、さらに前記第
   ２，第３の金属層が形成されていない前記多層配線層を
   エッチングして、前記光導波路と前記光素子の設置領域
   とを同時に形成する工程と、 前記第１，第２，第３の金属層を除去する工程と、 前記光素子設置領域上の第２の導体の上に、該第２の導
   体と平行に前記半田層を形成する工程と、 を有し、 前記光素子設置領域には光伝搬方向に対して垂直な側壁
   が形成されるとともに、前記端面型光素子の発光部側の
   側面が前記側壁に平行に形成され、前記ポリマ導波路の
   チャネル間の端部を結び、その下部の前記多層配線層の
   上面と平行な線が、前記側壁と平行となり、前記ポリマ
   導波路のチャネル間を結ぶ面と前記側壁とが平行となら
   ないように設定することを特徴とする電気光混載モジュ
   ールの製造方法。
2. 【請求項２】 前記端面型光素子の活性部側の側面を前
   記光導波路端部側にある前記光素子設置領域の側壁に平
   行に接触させ、しかも該光素子設置領域の表面に平行な
   面に投影した前記光導波路の光軸と前記端面型光素子の
   活性部中心を通る光軸とを一致させ、前記端面型光素子
   の底面を前記半田層の表面に平行に接触させて該半田層
   ならびに前記端面型光素子を加熱し、前記半田層を溶融
   することにより、前記電気光混載配線板に前記端面型光
   素子を固定することを特徴とする請求項１に記載の電気
   光混載モジュールの製造方法。