JP3628547B2 - 電気・光機能モジュール - Google Patents
電気・光機能モジュールInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気・光配線基板と電気・光機能デバイスから成る電気・光機能モジュールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電気・光機能モジュールとして、図４に示すように、シリコン基板１の上面に光導波路２や電気配線３を形成し、そこに光導波路４を有する光デバイス５や電気デバイス６をはんだバンプ７で電気接続した構成が検討されている（文献：K.P.Jackson et.al.,"A Compact Multichannel Transceiver Module Using Planar-Processed Optical Waveguide and Flip-Chip Optoelectronics Components",IEEE 42nd ECTC,pp.93-97,May 18-20,1992.)。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図４に示したような光導波路２や電気配線３を形成したシリコン基板１上に光デバイス５や電気デバイス６をバンプ接続して搭載する一体構成のモジュール構成では、電気・光機能が一義的なものとなり、所望の機能に柔軟性高く変更対処することは、困難であった。
【０００４】
本発明は以上のような点に鑑みてなされたものであり、その目的は、電気・光機能の変更が容易な電気・光機能モジュールを提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための第１の発明の電気・光機能モジュールは、第１の電気配線、第１の光導波路、および該第１の電気配線が近傍に位置し前記第１の光導波路が内壁に位置する凹形状のくぼみを形成した電気・光配線基板と、第２の電気配線および第２の光導波路が形成され、且つ該第２の電気配線に電気的に結合すると共に該第２の光導波路に光結合するよう電気・光デバイスが搭載されている電気・光機能デバイスとからなり、前記電気・光配線基板の前記くぼみ内に、前記電気・光機能デバイスの前記電気・光デバイスを位置づけることにより、前記第２の電気配線が前記第１の電気配線に電気的に結合すると共に前記第２の光導波路が前記第１の光導波路に光結合するようにし、前記電気・光機能デバイスの周辺と前記電気・光配基板の前記くぼみの周辺との間を着脱自在に接着させる粘着材を具備するよう構成した。
【０００６】
第２の発明は、第１の発明において、前記電気・光配線基板は、前記第１の光導波路が上部及び下部クラッド層と該両クラッド層に囲まれたコアから成り、前記第１の電気配線が前記上部クラッド層の上面に形成され、前記くぼみが前記第１の光導波路の一部において前記上部クラッド層から前記コアに達するまでもしくは前記上部クラッド層から前記下部クラッド層に達するまでを除去するように形成されているよう構成した。
【０００７】
第３の発明は、第１又は第２の発明において、前記電気・光配線基板の前記くぼみは、複数個形成されているよう構成した。
【０００８】
第４の発明は、第１乃至第３のいずれか１つの発明において、前記電気・光機能デバイスは、前記第２の光導波路がクラッド層と該クラッド層の上面に形成されたコアから成り、前記第２の電気配線が該クラッド層の上面に形成され、前記電気・光デバイスの導波路が前記第２の光導波路に光結合し且つその電気接続部が前記第２の電気配線にバンプ接続されるよう前記クラッド層上に前記電気・光デバイスが搭載されているよう構成した。
【０００９】
【発明の実施の形態】
［第１の実施形態］
図１は本発明の第１の実施形態の電気・光機能モジュールを示す図である。１００は電気・光配線基板であって、基板１１０の上面に下部クラッド層１１１、コア１１２〜１１４、上部クラッド層１１５からなる光導波路を形成すると共に、上部クラッド層１１５の上面に一対の電気配線１２０を形成し、さらに、上部クラッド層１１５から、コア１１２〜１１４および下部クラッド層１１１までの一部を除去して□形状で凹形のくぼみ１３０を形成したものである。
【００１０】
２００は電気・光機能デバイスであって、フィルム状のクラッド層２１０の上面にコア２１１〜２１３を形成して光導波路を構成し、さらにそのクラッド層２１０の上面に一対の電気配線２２０を形成し、電気・光デバイス２３０をその光導波路２３１〜２３３がコア２１１〜２１３に光結合し且つ電気接続部が電気配線２２０に接続するようはんだバンプ２４０を用いて搭載したものである。２５０はクラッド層２１０の上面周縁の電気配線２２０を除く部分に貼付した粘着材であり、その内縁の形状大きさが、電気・光配線基板１００のくぼみ１３０の形状大きさに対応している。
【００１１】
この電気・光機能モジュールは、電気・光機能デバイス２００を表裏反転して、その電気配線２２０が電気・光配線基板１００の電気配線１２０の上に接触し、コア２１１〜２１３が電気・光配線基板１００のコア１１２〜１１４に光結合するように位置決めをして、その電気・光配線基板１００のくぼみ１３０に電気・光デバイス２３０をはめ込むことにより組み立てられ、両者は粘着材２５０によって一体化される。
【００１２】
この電気・光機能モジュールでは、電気・光配線基板１００の電気配線１２０から所定の電気信号を印加することによって電気・光機能デバイス２００の電気・光デバイス２３０を制御し、所望の電気・光動作を行わせることができる。例えば、電気・光デバイス２３０がレーザの場合にはコア２１１〜２１３からコア１１２〜１１４にレーザ光を射出したり、また光切替器の場合にはコア１１２をコア１１３又はコア１１４に選択的に光結合するよう切り替えたりできる。さらに、電気・光機能デバイス２００は粘着材２５０により接着されているのでその着脱が自在であり、異なった機能の電気・光機能デバイス２００を予め複数個用意しておけば、複数の用途に応じた電気・光機能モジュールを実現できる。
【００１３】
［第２の実施形態］
図２は本発明の第２の実施形態の電気・光配線基板１００の製造方法を示す図である。まず、基板１１０の上面にフッ素化ポリイミドからなる下部クラッド層１１１を形成する（図２の(a)）。次に、その下部クラッド層１１１よりも屈折率の大きなフッ素化ポリイミドを用いてコア層を形成した後、フォトレジストや金属マスクを用いてケミカルエッチングあるいはリアクティブイオンエッチング等でパターン形成し、コア１１２〜１１４を形成する（図２の(b)）。次に、コア１１２〜１１４よりも屈折率の小さなフッ素化ポリイミドを用いて上部クラッド層１１５を形成する（図２の(c)）。さらに、スパッタ法等により、配線層として銅層を形成し、フォトレジストを用いてケミカルエッチングあるいはイオンミーリング法等でパターン形成し、一対の電気配線１２０を形成する（図２の(d)）。最後に、フォトレジストや金属マスクを用いてケミカルエッチングあるいはリアクティブイオンエッチング等でパターン形成し、上部クラッド層１１５から下部クラッド層１１１に達するまでの中央部を除去して、凹形状のくぼみ１３０を形成する（図２の(e)）。このとき、下部クラッド層１１１は、電気光機能デバイス２００に搭載する電気・光デバイス２３０の厚みに応じて、その中央部の全部が除去されるようにしても、また一部が除去されるようにしても、さらに全く除去されないようにしても良い。
【００１４】
［第３の実施形態］
図３は本発明の第３の実施形態の電気・光機能デバイス２００の製造方法を示す図である。まず、ベース基板２６０上にフッ素化ポリイミドを用いてクラッド層２１０を形成する（図３の(a)）。次に、そのクラッド層２１０よりも屈折率の大きなフッ素化ポリイミドを用いてコア層を形成した後、フォトレジストや金属マスクを用いてケミカルエッチングあるいはリアクティブイオンエッチング等でパターン形成し、コア２１１〜２１３を形成する（図３の(b)）。次に、スパッタ法等により、配線層として銅層を形成し、フォトレジストを用いてケミカルエッチングあるいはイオンミーリング法等でパターン形成し、一対の電気配線２２０を形成する（図３の(c)）。次に、ベース基板２６０から全体を剥離してフィルム状の電気・光機能デバイス２００を形成する（図３の(d)）。次に、電気・光デバイス２３０の光導波路２３１〜２３３がコア２１１〜２１３に光結合するように、その電気・光デバイス２３０を位置付けてから、はんだバンプ２４０でその電気・光デバイス２３０を電気配線２２０に電気接続する（図３の(e)）。最後に、クラッド層２１０の周辺部の電気配線２２０を除く部分にに粘着材２５０を貼付する（図３の(f)）。
【００１５】
［その他の実施形態］
なお、以上説明した電気・光配線基板１００や電気・光機能デバイス２００では、コアが１層であったが多層にすることもできる。また、電気・光配線基板１００の凹形状のくぼみ１３０が１個の□形状であったが、その形状は任意であり、その数も任意である。くぼみ１３０を複数個にすれば、電気・光配線基板１００に複数個の電気・光機能デバイス２００を嵌合でき、より高機能な電気・光機能モジュールを実現することができる。また、電気・光デバイス２３０は、１個に限られるものではなく、複数個を電気・光機能デバイス２００に搭載でき、また電気・光配線基板１００の側に搭載することもできる。また、光導波路材料としてフッ素化ポリイミドを用いた例を説明したが、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂等の高分子材料や石英等を用いることもでき、またこれらとポリイミドとを用いた多層構成とすることもできる。また、電気配線の材料として、銅に限らず金、ニッケル、アルミニウム、ポリシリコン、あるいはこれらの多層膜からなる導電材料を適用できる。また、電気・光機能デバイス２００は、フィルム状にして適用したが、ベース基板２６０を取り去らずそのまま使用することもできる。さらに、ここでは粘着材２５０を電気・光機能デバイス２００の側に貼付したが、電気・光配線基板１００の側に貼付することもできる
【００１６】
【発明の効果】
以上から本発明によれば、電気・光配線基板と電気・光機能デバイスを別構成としたので、任意の機能をもつ電気・光機能デバイスを電気・光配線基板に対して交換可能に組み合わせることができ、所望の電気・光機能に柔軟性高く変更対処することが可能になるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態の電気・光機能モジュールを示す斜視図である。
【図２】第２の実施形態の電気・光配線基板の製法を示す図である。
【図３】第３の実施形態の電気・光機能デバイスの製法を示す図である。
【図４】従来の電気・光機能モジュールの説明図である。
【符号の説明】
１００：電気・光配線基板、１１０：基板、１１１：下部クラッド層、１１２〜１１４：コア、１２０：電気配線、１３０：くぼみ
２００：電気・光機能デバイス、２１０：クラッド層（フィルム）、２１１〜２１３：コア、２２０：電気配線、２３０：電気・光デバイス、２４０：はんだバンプ、２５０：粘着材、２６０：基板。
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気・光配線基板と電気・光機能デバイスから成る電気・光機能モジュールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電気・光機能モジュールとして、図４に示すように、シリコン基板１の上面に光導波路２や電気配線３を形成し、そこに光導波路４を有する光デバイス５や電気デバイス６をはんだバンプ７で電気接続した構成が検討されている（文献：K.P.Jackson et.al.,"A Compact Multichannel Transceiver Module Using Planar-Processed Optical Waveguide and Flip-Chip Optoelectronics Components",IEEE 42nd ECTC,pp.93-97,May 18-20,1992.)。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図４に示したような光導波路２や電気配線３を形成したシリコン基板１上に光デバイス５や電気デバイス６をバンプ接続して搭載する一体構成のモジュール構成では、電気・光機能が一義的なものとなり、所望の機能に柔軟性高く変更対処することは、困難であった。
【０００４】
本発明は以上のような点に鑑みてなされたものであり、その目的は、電気・光機能の変更が容易な電気・光機能モジュールを提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための第１の発明の電気・光機能モジュールは、第１の電気配線、第１の光導波路、および該第１の電気配線が近傍に位置し前記第１の光導波路が内壁に位置する凹形状のくぼみを形成した電気・光配線基板と、第２の電気配線および第２の光導波路が形成され、且つ該第２の電気配線に電気的に結合すると共に該第２の光導波路に光結合するよう電気・光デバイスが搭載されている電気・光機能デバイスとからなり、前記電気・光配線基板の前記くぼみ内に、前記電気・光機能デバイスの前記電気・光デバイスを位置づけることにより、前記第２の電気配線が前記第１の電気配線に電気的に結合すると共に前記第２の光導波路が前記第１の光導波路に光結合するようにし、前記電気・光機能デバイスの周辺と前記電気・光配基板の前記くぼみの周辺との間を着脱自在に接着させる粘着材を具備するよう構成した。
【０００６】
第２の発明は、第１の発明において、前記電気・光配線基板は、前記第１の光導波路が上部及び下部クラッド層と該両クラッド層に囲まれたコアから成り、前記第１の電気配線が前記上部クラッド層の上面に形成され、前記くぼみが前記第１の光導波路の一部において前記上部クラッド層から前記コアに達するまでもしくは前記上部クラッド層から前記下部クラッド層に達するまでを除去するように形成されているよう構成した。
【０００７】
第３の発明は、第１又は第２の発明において、前記電気・光配線基板の前記くぼみは、複数個形成されているよう構成した。
【０００８】
第４の発明は、第１乃至第３のいずれか１つの発明において、前記電気・光機能デバイスは、前記第２の光導波路がクラッド層と該クラッド層の上面に形成されたコアから成り、前記第２の電気配線が該クラッド層の上面に形成され、前記電気・光デバイスの導波路が前記第２の光導波路に光結合し且つその電気接続部が前記第２の電気配線にバンプ接続されるよう前記クラッド層上に前記電気・光デバイスが搭載されているよう構成した。
【０００９】
【発明の実施の形態】
［第１の実施形態］
図１は本発明の第１の実施形態の電気・光機能モジュールを示す図である。１００は電気・光配線基板であって、基板１１０の上面に下部クラッド層１１１、コア１１２〜１１４、上部クラッド層１１５からなる光導波路を形成すると共に、上部クラッド層１１５の上面に一対の電気配線１２０を形成し、さらに、上部クラッド層１１５から、コア１１２〜１１４および下部クラッド層１１１までの一部を除去して□形状で凹形のくぼみ１３０を形成したものである。
【００１０】
２００は電気・光機能デバイスであって、フィルム状のクラッド層２１０の上面にコア２１１〜２１３を形成して光導波路を構成し、さらにそのクラッド層２１０の上面に一対の電気配線２２０を形成し、電気・光デバイス２３０をその光導波路２３１〜２３３がコア２１１〜２１３に光結合し且つ電気接続部が電気配線２２０に接続するようはんだバンプ２４０を用いて搭載したものである。２５０はクラッド層２１０の上面周縁の電気配線２２０を除く部分に貼付した粘着材であり、その内縁の形状大きさが、電気・光配線基板１００のくぼみ１３０の形状大きさに対応している。
【００１１】
この電気・光機能モジュールは、電気・光機能デバイス２００を表裏反転して、その電気配線２２０が電気・光配線基板１００の電気配線１２０の上に接触し、コア２１１〜２１３が電気・光配線基板１００のコア１１２〜１１４に光結合するように位置決めをして、その電気・光配線基板１００のくぼみ１３０に電気・光デバイス２３０をはめ込むことにより組み立てられ、両者は粘着材２５０によって一体化される。
【００１２】
この電気・光機能モジュールでは、電気・光配線基板１００の電気配線１２０から所定の電気信号を印加することによって電気・光機能デバイス２００の電気・光デバイス２３０を制御し、所望の電気・光動作を行わせることができる。例えば、電気・光デバイス２３０がレーザの場合にはコア２１１〜２１３からコア１１２〜１１４にレーザ光を射出したり、また光切替器の場合にはコア１１２をコア１１３又はコア１１４に選択的に光結合するよう切り替えたりできる。さらに、電気・光機能デバイス２００は粘着材２５０により接着されているのでその着脱が自在であり、異なった機能の電気・光機能デバイス２００を予め複数個用意しておけば、複数の用途に応じた電気・光機能モジュールを実現できる。
【００１３】
［第２の実施形態］
図２は本発明の第２の実施形態の電気・光配線基板１００の製造方法を示す図である。まず、基板１１０の上面にフッ素化ポリイミドからなる下部クラッド層１１１を形成する（図２の(a)）。次に、その下部クラッド層１１１よりも屈折率の大きなフッ素化ポリイミドを用いてコア層を形成した後、フォトレジストや金属マスクを用いてケミカルエッチングあるいはリアクティブイオンエッチング等でパターン形成し、コア１１２〜１１４を形成する（図２の(b)）。次に、コア１１２〜１１４よりも屈折率の小さなフッ素化ポリイミドを用いて上部クラッド層１１５を形成する（図２の(c)）。さらに、スパッタ法等により、配線層として銅層を形成し、フォトレジストを用いてケミカルエッチングあるいはイオンミーリング法等でパターン形成し、一対の電気配線１２０を形成する（図２の(d)）。最後に、フォトレジストや金属マスクを用いてケミカルエッチングあるいはリアクティブイオンエッチング等でパターン形成し、上部クラッド層１１５から下部クラッド層１１１に達するまでの中央部を除去して、凹形状のくぼみ１３０を形成する（図２の(e)）。このとき、下部クラッド層１１１は、電気光機能デバイス２００に搭載する電気・光デバイス２３０の厚みに応じて、その中央部の全部が除去されるようにしても、また一部が除去されるようにしても、さらに全く除去されないようにしても良い。
【００１４】
［第３の実施形態］
図３は本発明の第３の実施形態の電気・光機能デバイス２００の製造方法を示す図である。まず、ベース基板２６０上にフッ素化ポリイミドを用いてクラッド層２１０を形成する（図３の(a)）。次に、そのクラッド層２１０よりも屈折率の大きなフッ素化ポリイミドを用いてコア層を形成した後、フォトレジストや金属マスクを用いてケミカルエッチングあるいはリアクティブイオンエッチング等でパターン形成し、コア２１１〜２１３を形成する（図３の(b)）。次に、スパッタ法等により、配線層として銅層を形成し、フォトレジストを用いてケミカルエッチングあるいはイオンミーリング法等でパターン形成し、一対の電気配線２２０を形成する（図３の(c)）。次に、ベース基板２６０から全体を剥離してフィルム状の電気・光機能デバイス２００を形成する（図３の(d)）。次に、電気・光デバイス２３０の光導波路２３１〜２３３がコア２１１〜２１３に光結合するように、その電気・光デバイス２３０を位置付けてから、はんだバンプ２４０でその電気・光デバイス２３０を電気配線２２０に電気接続する（図３の(e)）。最後に、クラッド層２１０の周辺部の電気配線２２０を除く部分にに粘着材２５０を貼付する（図３の(f)）。
【００１５】
［その他の実施形態］
なお、以上説明した電気・光配線基板１００や電気・光機能デバイス２００では、コアが１層であったが多層にすることもできる。また、電気・光配線基板１００の凹形状のくぼみ１３０が１個の□形状であったが、その形状は任意であり、その数も任意である。くぼみ１３０を複数個にすれば、電気・光配線基板１００に複数個の電気・光機能デバイス２００を嵌合でき、より高機能な電気・光機能モジュールを実現することができる。また、電気・光デバイス２３０は、１個に限られるものではなく、複数個を電気・光機能デバイス２００に搭載でき、また電気・光配線基板１００の側に搭載することもできる。また、光導波路材料としてフッ素化ポリイミドを用いた例を説明したが、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂等の高分子材料や石英等を用いることもでき、またこれらとポリイミドとを用いた多層構成とすることもできる。また、電気配線の材料として、銅に限らず金、ニッケル、アルミニウム、ポリシリコン、あるいはこれらの多層膜からなる導電材料を適用できる。また、電気・光機能デバイス２００は、フィルム状にして適用したが、ベース基板２６０を取り去らずそのまま使用することもできる。さらに、ここでは粘着材２５０を電気・光機能デバイス２００の側に貼付したが、電気・光配線基板１００の側に貼付することもできる
【００１６】
【発明の効果】
以上から本発明によれば、電気・光配線基板と電気・光機能デバイスを別構成としたので、任意の機能をもつ電気・光機能デバイスを電気・光配線基板に対して交換可能に組み合わせることができ、所望の電気・光機能に柔軟性高く変更対処することが可能になるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態の電気・光機能モジュールを示す斜視図である。
【図２】第２の実施形態の電気・光配線基板の製法を示す図である。
【図３】第３の実施形態の電気・光機能デバイスの製法を示す図である。
【図４】従来の電気・光機能モジュールの説明図である。
【符号の説明】
１００：電気・光配線基板、１１０：基板、１１１：下部クラッド層、１１２〜１１４：コア、１２０：電気配線、１３０：くぼみ
２００：電気・光機能デバイス、２１０：クラッド層（フィルム）、２１１〜２１３：コア、２２０：電気配線、２３０：電気・光デバイス、２４０：はんだバンプ、２５０：粘着材、２６０：基板。
Claims (4)
- 第１の電気配線、第１の光導波路、および該第１の電気配線が近傍に位置し前記第１の光導波路が内壁に位置する凹形状のくぼみを形成した電気・光配線基板と、
第２の電気配線および第２の光導波路が形成され、且つ該第２の電気配線に電気的に結合すると共に該第２の光導波路に光結合するよう電気・光デバイスが搭載されている電気・光機能デバイスとからなり、
前記電気・光配線基板の前記くぼみ内に、前記電気・光機能デバイスの前記電気・光デバイスを位置づけることにより、前記第２の電気配線が前記第１の電気配線に電気的に結合すると共に前記第２の光導波路が前記第１の光導波路に光結合するようにし、
前記電気・光機能デバイスの周辺と前記電気・光配基板の前記くぼみの周辺との間を着脱自在に接着させる粘着材を具備することを特徴とする電気・光機能モジュール。 - 前記電気・光配線基板は、前記第１の光導波路が上部及び下部クラッド層と該両クラッド層に囲まれたコアから成り、前記第１の電気配線が前記上部クラッド層の上面に形成され、前記くぼみが前記第１の光導波路の一部において前記上部クラッド層から前記コアに達するまでもしくは前記上部クラッド層から前記下部クラッド層に達するまでを除去するように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電気・光機能モジュール。
- 前記電気・光配線基板の前記くぼみは、複数個形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電気・光機能モジュール。
- 前記電気・光機能デバイスは、前記第２の光導波路がクラッド層と該クラッド層の上面に形成されたコアから成り、前記第２の電気配線が該クラッド層の上面に形成され、前記電気・光デバイスの導波路が前記第２の光導波路に光結合し且つその電気接続部が前記第２の電気配線にバンプ接続されるよう前記クラッド層上に前記電気・光デバイスが搭載されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載の電気・光機能モジュール。
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| JP10886299A JP3628547B2 (ja) | 1999-04-16 | 1999-04-16 | 電気・光機能モジュール |
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|---|---|
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1999
- 1999-04-16 JP JP10886299A patent/JP3628547B2/ja not_active Expired - Fee Related
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