JP4298608B2 - Manufacturing method of optical component supporting substrate, manufacturing method of optical component supporting substrate with optical component - Google Patents

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Description

本発明は、光部品支持基板の製造方法、光部品付き光部品支持基板の製造方法に関するものである。 The present invention, manufacturing process of the optical component supporting base plate, to a manufacturing method of the optical component with optical components supporting base plate.

近年、インターネットに代表される情報通信技術の発達や、情報処理装置の処理速度の飛躍的向上などに伴って、画像等の大容量データを送受信するニーズが高まりつつある。かかる大容量データを情報通信設備を通じて自由にやり取りするためには10Gbps以上の情報伝達速度が望ましく、そのような高速通信環境を実現しうる技術として光通信技術に大きな期待が寄せられている。一方、機器内の配線基板間での接続、配線基板内の半導体チップ間での接続、半導体チップ内での接続など、比較的短い距離における信号伝達経路に関しても、高速で信号を伝送することが近年望まれている。このため、従来一般的であった金属ケーブルや金属配線から、光ファイバや光導波路を用いた光伝送へと移行することが理想的である考えられている。   In recent years, with the development of information communication technology represented by the Internet and the dramatic improvement in the processing speed of information processing apparatuses, there is an increasing need for transmitting and receiving large-capacity data such as images. An information transmission speed of 10 Gbps or higher is desirable to exchange such a large amount of data freely through an information communication facility, and great expectations are placed on optical communication technology as a technology that can realize such a high-speed communication environment. On the other hand, signals can be transmitted at high speeds even on signal transmission paths at relatively short distances, such as connections between wiring boards in equipment, connections between semiconductor chips in wiring boards, connections within semiconductor chips, etc. It has been desired in recent years. For this reason, it is considered that it is ideal to shift from a conventional metal cable or metal wiring to optical transmission using an optical fiber or an optical waveguide.

ここで、光学素子が搭載されるとともに、その光学素子と光ファイバや光導波路との間で光通信を行う配線基板が従来提案されている(例えば、特許文献1,2参照)。特許文献1,2には、光学素子を実装した外部基板を配線基板上にはんだバンプにて接続してリフローする際のセルフアライメント作用により、外部基板と配線基板とを所定の位置に配置できる、という技術が開示されている。また、光ファイバ同士を接続するための手段として、光ファイバコネクタと呼ばれる器具が従来提案されている(例えば、非特許文献1参照)。
特開2002−236228号公報 特開平8−250542号公報 フジクラ技報 第97号 1999年10月
Here, a wiring board that mounts an optical element and performs optical communication between the optical element and an optical fiber or an optical waveguide has been conventionally proposed (for example, see Patent Documents 1 and 2). In Patent Documents 1 and 2, the external board and the wiring board can be arranged at predetermined positions by the self-alignment action when the external board on which the optical element is mounted is connected to the wiring board with solder bumps and reflowed. This technique is disclosed. Moreover, as a means for connecting optical fibers, an instrument called an optical fiber connector has been conventionally proposed (for example, see Non-Patent Document 1).
JP 2002-236228 A JP-A-8-250542 Fujikura Technical Review No. 97 October 1999

ところが、上記特許文献1,2の技術では、光学素子を実装した外部基板と配線基板との位置合わせ(光軸合わせ)をはんだリフローにより行っているにすぎない。そのため、位置合わせ精度が十分ではなく、光学素子と光導波路との間で光軸ズレが生じやすく、ひいては光の伝送ロスが生じやすい。従って、この手法では今後予想される高速度化・高密度化等に十分に対応できないものと考えられる。また、配線基板が樹脂基板であるような場合には、光学素子及びその動作回路の放熱性が悪くなる結果、発光波長にズレが発生するおそれがある。ゆえに、この場合には安定した動作特性が得られなくなる。   However, in the techniques of Patent Documents 1 and 2 described above, alignment (optical axis alignment) between the external substrate on which the optical element is mounted and the wiring substrate is merely performed by solder reflow. For this reason, the alignment accuracy is not sufficient, and an optical axis shift is likely to occur between the optical element and the optical waveguide, which in turn tends to cause a light transmission loss. Therefore, it is considered that this method cannot sufficiently cope with the higher speed and higher density expected in the future. Further, when the wiring substrate is a resin substrate, the heat dissipation of the optical element and its operation circuit is deteriorated, and as a result, the emission wavelength may be shifted. Therefore, in this case, stable operating characteristics cannot be obtained.

なお、前記配線基板を仮にセラミック配線基板とした場合には、放熱性の問題はある程度解消される反面、加工性が悪いことから高コスト化を招くおそれがある。   If the wiring board is a ceramic wiring board, the problem of heat dissipation is solved to some extent, but the workability is poor, and therefore there is a risk of increasing the cost.

また、非技術文献1に記載された光ファイバコネクタを配線基板と光ファイバとの接続に応用することが考えられるが、光ファイバコネクタ自体は樹脂成形品であるため放熱性に劣る。ゆえに、この場合には光学素子及びその動作回路の放熱性が悪くなる結果、やはり発光波長にズレが発生するおそれがある。   In addition, it is conceivable to apply the optical fiber connector described in Non-Technical Document 1 to the connection between the wiring board and the optical fiber, but the optical fiber connector itself is a resin molded product and therefore has poor heat dissipation. Therefore, in this case, there is a possibility that the emission wavelength is shifted as a result of the deterioration of the heat dissipation of the optical element and its operation circuit.

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、光軸ズレがなく確実な位置合わせをすることができ、光の伝送ロスが小さい光部品支持基板の製造方法、光部品付き光部品支持基板の製造方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, its object can be the optical axis deviation is a reliable alignment without manufacturing method of the transmission loss of light is small optical component supporting board, and to provide a manufacturing method of the optical component with optical components supporting base plate.

そして上記課題を解決するための手段としては、主面を有するとともに、少なくとも前記主面側において開口する第1凹部を有する基板と、前記第1凹部内に充填され、前記第1凹部よりも小径かつ少なくとも前記主面側において開口する第2凹部を有する金属充填部と、前記第2凹部に嵌合されることで支持され、前記基板の前記主面側にてその一部が突出し、光伝送機能、集光機能及び光反射機能のうちの少なくとも1つを有する光部品の有する位置合わせ凹部に対して嵌合可能な位置合わせ用ガイド部材と、前記基板の主面側に搭載され、発光部及び受光部のうちの少なくとも一方を有し、光軸が前記光部品の光軸に対して合うように前記光部品と光結合される光学素子とを備え、前記第2凹部は前記第1凹部を完全に満たすように金属ペーストを充填してなる前記金属充填部を精密ドリルで精密穴加工することにより形成された精密加工穴であり、前記位置合わせ用ガイド部材は前記精密加工穴に嵌着されたガイドピンであることを特徴とする光部品支持基板がある。この課題解決手段において「光部品」という部材は、光部品支持基板とは別体で構成された部材であって、光部品支持基板と位置合わせされる対象物であり、必須構成要素ではない。 And as means for solving the above-mentioned problems, the substrate has a main surface and has a first recess opening at least on the main surface side, and the first recess is filled with a smaller diameter than the first recess. And a metal filling portion having a second recess opening at least on the main surface side, and being supported by being fitted into the second recess, and a part of the metal protrusion protrudes on the main surface side of the substrate to transmit light. An alignment guide member that can be fitted into an alignment recess of an optical component having at least one of a function, a light collecting function, and a light reflection function; and a light emitting unit mounted on the main surface side of the substrate And an optical element optically coupled to the optical component such that the optical axis is aligned with the optical axis of the optical component, and the second recess is the first recess To fully meet the gold A precision machining hole formed by precision drilling the metal-filled portion formed by filling a paste in precision drills, and this said alignment guide member is a guide pin which is fitted in the precision machining hole There is an optical component supporting substrate characterized by the following. In this problem solving means, the member “optical component” is a member formed separately from the optical component support substrate, and is an object to be aligned with the optical component support substrate, and is not an essential component.

また、上記課題を解決するための別の手段としては、主面を有するとともに、少なくとも前記主面側において開口する第1凹部を有する基板と、光伝送機能、集光機能及び光反射機能のうちの少なくとも1つを有し、位置合わせ凹部を有する光部品と、前記第1凹部内に充填され、前記第1凹部よりも小径かつ少なくとも前記主面側において開口する第2凹部を有する金属充填部と、前記第2凹部に嵌合されることで支持され、前記基板の前記主面側にてその一部が突出し、前記光部品の有する位置合わせ凹部に対して嵌合する位置合わせ用ガイド部材と、前記基板の主面側に搭載され、発光部及び受光部のうちの少なくとも一方を有し、光軸が前記光部品の光軸に対して合うように前記光部品と光結合される光学素子とを備え、前記第2凹部は前記第1凹部を完全に満たすように金属ペーストを充填してなる前記金属充填部を精密ドリルで精密穴加工することにより形成された精密加工穴であり、前記位置合わせ用ガイド部材は前記精密加工穴に嵌着されたガイドピンであることを特徴とする光部品付き光部品支持基板がある。 Further, as another means for solving the above-mentioned problem, among the substrate having a main surface and having a first recess opening at least on the main surface side, and among the light transmission function, the light collecting function, and the light reflecting function, And an optical component having an alignment recess, and a metal filling portion having a second recess that is filled in the first recess and has a smaller diameter than the first recess and opens at least on the main surface side. And a guide member for alignment which is supported by being fitted into the second recess, and a part of which protrudes on the main surface side of the substrate and fits into the alignment recess of the optical component And an optical component that is mounted on the main surface side of the substrate and has at least one of a light emitting portion and a light receiving portion, and is optically coupled to the optical component so that the optical axis is aligned with the optical axis of the optical component. The second concave Is a precision machined hole formed by machining a precision hole with a precision drill in the metal filled part filled with a metal paste so as to completely fill the first recess, and the alignment guide member is the precision that it is a fitted to the guide pins of the processing hole there is an optical component with optical component supporting substrate, wherein.

従って、これらの発明によると、金属充填部を介して基板に支持された位置合わせ用ガイド部材が、光部品の有する位置合わせ凹部に対して嵌合することで、より積極的にかつ高い精度で光軸が合った状態となる。ゆえに、光の伝送ロスが小さく、高速度化・高密度化等に十分に対応しうる光部品支持基板を実現することができる。また、第2凹部が形成される箇所に金属充填部を設けた本発明の場合、例えば当該箇所に樹脂充填部を設けた場合に比べて以下の利点がある。即ち、数百℃の高温に遭遇したとしても、金属は樹脂ほど熱変形しないため、第2凹部の位置精度悪化や形状悪化を回避することができる。ゆえに、位置合わせ用ガイド部材を高い位置精度で確実に支持することができる。このことは光の伝送ロスの低減にも寄与する。   Therefore, according to these inventions, the alignment guide member supported by the substrate via the metal filling portion fits into the alignment recess of the optical component, thereby more positively and with high accuracy. The optical axis is aligned. Therefore, it is possible to realize an optical component supporting substrate that has a small light transmission loss and can sufficiently cope with high speed and high density. Moreover, in the case of the present invention in which the metal filling portion is provided at the place where the second recess is formed, for example, there are the following advantages compared to the case where the resin filling portion is provided at the place. That is, even if a high temperature of several hundred degrees Celsius is encountered, since the metal is not thermally deformed as much as the resin, it is possible to avoid the deterioration of the position accuracy and the shape of the second recess. Therefore, the alignment guide member can be reliably supported with high positional accuracy. This also contributes to a reduction in light transmission loss.

光部品支持基板を構成する基板としては、例えば、樹脂基板、セラミック基板、ガラス基板または金属基板が使用可能であり、特にセラミック基板が好ましい。樹脂基板に比較して熱伝導性の高いセラミック基板を用いた場合には、発生した熱が効率よく放散される。そのため、放熱性の悪化に起因する発光波長のズレが回避され、動作安定性・信頼性に優れた光部品支持基板を実現することができる。かかるセラミック基板の好適例を挙げると、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化珪素、窒化ほう素、ベリリア、ムライト、低温焼成セラミック等からなる基板がある。これらの中でもガラスセラミック基板等に代表される低温焼成セラミック基板を選択することがよい。   As the substrate constituting the optical component supporting substrate, for example, a resin substrate, a ceramic substrate, a glass substrate, or a metal substrate can be used, and a ceramic substrate is particularly preferable. When a ceramic substrate having a higher thermal conductivity than that of the resin substrate is used, the generated heat is efficiently dissipated. Therefore, the shift of the emission wavelength due to the deterioration of the heat dissipation property can be avoided, and an optical component supporting substrate excellent in operational stability and reliability can be realized. Preferable examples of such ceramic substrates include substrates made of alumina, aluminum nitride, silicon nitride, boron nitride, beryllia, mullite, low-temperature fired ceramics, and the like. Among these, it is preferable to select a low-temperature fired ceramic substrate typified by a glass ceramic substrate.

また、樹脂基板の好適例としては、例えば、EP樹脂(エポキシ樹脂)、PI樹脂(ポリイミド樹脂)、BT樹脂(ビスマレイミド−トリアジン樹脂)、PPE樹脂(ポリフェニレンエーテル樹脂)等からなる基板を挙げることができる。そのほか、これらの樹脂とガラス繊維(ガラス織布やガラス不織布)やポリアミド繊維等の有機繊維との複合材料からなる基板を使用してもよい。金属基板の好適例としては、例えば、銅基板、銅合金からなる基板、銅以外の金属単体からなる基板、銅以外の合金からなる基板などを挙げることができる。   Moreover, as a suitable example of a resin substrate, the board | substrate which consists of EP resin (epoxy resin), PI resin (polyimide resin), BT resin (bismaleimide-triazine resin), PPE resin (polyphenylene ether resin) etc. is mentioned, for example. Can do. In addition, a substrate made of a composite material of these resins and organic fibers such as glass fibers (glass woven fabric or glass nonwoven fabric) or polyamide fibers may be used. Preferable examples of the metal substrate include a copper substrate, a substrate made of a copper alloy, a substrate made of a single metal other than copper, and a substrate made of an alloy other than copper.

かかる基板は、絶縁層と導体部とを備えた配線基板であることがよい。前記導体部は基板表面に形成されていてもよく、基板内部に形成されていてもよい。これらの導体部の層間接続を図るために、基板内部にビアホール導体が形成されていてもよい。なお、かかる導体部やビアホール導体は、例えば、金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、白金(Pt)、タングステン(W)、モリブデン(Mo)などからなる導電性金属ペーストを印刷または充填することにより形成される。そして、このような導体部には電気信号が流れるようになっている。なお、このような配線基板に加えて、例えば、樹脂絶縁層と導体層とを交互に積層してなるビルドアップ層を、基板上に備えるビルドアップ配線基板を用いることも許容される。   Such a substrate is preferably a wiring substrate including an insulating layer and a conductor portion. The conductor portion may be formed on the substrate surface or may be formed inside the substrate. In order to achieve interlayer connection between these conductor portions, via hole conductors may be formed inside the substrate. In addition, for the conductor part and via hole conductor, for example, a conductive metal paste made of gold (Au), silver (Ag), copper (Cu), platinum (Pt), tungsten (W), molybdenum (Mo), etc. is printed. Or it is formed by filling. And an electric signal flows through such a conductor part. In addition to such a wiring board, for example, it is allowed to use a build-up wiring board provided with a build-up layer formed by alternately laminating resin insulating layers and conductor layers on the board.

特に前記基板が低温焼成セラミック基板である場合、低融点金属である銀(Ag)または銅(Cu)からなる導体部を有していることが好ましい。この種の金属を用いて形成された導体部は低抵抗であるため、その使用によって光部品支持基板の高性能化を達成しやくなるからである。また、この種の金属は比較的低温であってもセラミックと同時に焼成可能だからである。   In particular, when the substrate is a low-temperature fired ceramic substrate, it preferably has a conductor portion made of silver (Ag) or copper (Cu), which is a low melting point metal. This is because the conductor portion formed using this type of metal has a low resistance, so that the use thereof makes it easy to achieve high performance of the optical component supporting substrate. In addition, this kind of metal can be fired simultaneously with the ceramic even at a relatively low temperature.

前記基板の形状は特に限定されないが、少なくとも1つの主面を有するものであることがよく、例えば平板状の基板を用いることが好適である。基板は少なくとも前記主面側において開口する第1凹部を有している。第1凹部は主面側においてのみ開口する(即ち開口部を1つ有する)非貫通穴であってもよく、主面とは反対側の面側においても開口する(即ち開口部を2つ有する)貫通穴であってもよい。第1凹部の大きさ、形状等については特に限定されず、後述する金属充填部が形成可能かつ位置合わせ用ガイド部材が支持可能な程度であればよい。   Although the shape of the said board | substrate is not specifically limited, It is good to have at least 1 main surface, for example, it is suitable to use a flat board | substrate. The substrate has a first recess opening at least on the main surface side. The first recess may be a non-through hole that opens only on the main surface side (that is, has one opening), and also opens on the surface side opposite to the main surface (that is, has two openings). ) A through hole may be used. The size, shape, and the like of the first recess are not particularly limited as long as the metal filling portion described later can be formed and the alignment guide member can be supported.

前記金属充填部は前記第1凹部内に位置しており、具体的には第1凹部内の内側面に接するようにして位置している。前記金属充填部は、前記第1凹部よりも小径かつ少なくとも前記主面側において開口する第2凹部を有している。従って、第2凹部は主面側においてのみ開口する(即ち開口部を1つ有する)非貫通穴であってもよいほか、主面とは反対側の面側においても開口する(即ち開口部を2つ有する)貫通穴であっても構わない。第2凹部の大きさ、形状等については特に限定されず、後述する位置合わせ用ガイド部材を支持可能な程度であればよい。また、第1凹部の中心線と第2凹部の中心線とは、必ずしも合っていなくてよい。   The metal filling portion is located in the first concave portion, and specifically, is located so as to be in contact with the inner side surface in the first concave portion. The metal filling portion has a second recess having a smaller diameter than the first recess and opening at least on the main surface side. Therefore, the second recess may be a non-through hole that opens only on the main surface side (that is, has one opening), and also opens on the surface side opposite to the main surface (that is, the opening portion is open). It may be a through hole. The size, shape, and the like of the second recess are not particularly limited as long as the alignment guide member described later can be supported. In addition, the center line of the first recess and the center line of the second recess do not necessarily match.

ここで前記第2凹部は精密加工穴であることが好ましい。精密加工穴であると、光軸合わせの際の基準となる位置合わせ用ガイド部材を、正しい位置にて支持することができるからである。   Here, the second recess is preferably a precision machined hole. This is because, if the hole is a precision machined hole, the alignment guide member serving as a reference for optical axis alignment can be supported at the correct position.

金属充填部を形成する材料としては特に限定されず、加工性、コスト性、耐熱性、放熱性などを考慮して、任意の金属材料を選択することが可能である。好適な金属の例としては、例えば、金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、白金(Pt)、ニッケル(Ni)、チタン(Ti)、鉄(Fe)、マグネシウム(Mg)、スズ(Sn)、鉛(Pb)、アルミニウム(Al)、コバルト(Co)、タングステン(W)、モリブデン(Mo)などを挙げることができる。勿論、これらの合金(例えば鉄/ニッケル合金など)であってもよい。なお、導電性の有無は問わない。   The material for forming the metal filling portion is not particularly limited, and any metal material can be selected in consideration of workability, cost, heat resistance, heat dissipation, and the like. Examples of suitable metals include, for example, gold (Au), silver (Ag), copper (Cu), platinum (Pt), nickel (Ni), titanium (Ti), iron (Fe), magnesium (Mg), Tin (Sn), lead (Pb), aluminum (Al), cobalt (Co), tungsten (W), molybdenum (Mo), and the like can be given. Of course, these alloys (for example, iron / nickel alloy) may be used. In addition, the presence or absence of electroconductivity is not ask | required.

前記基板として銅または銀からなる導体部を有する低温焼成セラミック基板を選択した場合、前記金属充填部は前記導体部と同じ金属材料からなること、つまり銅または銀からなることが好ましい。導体部及び金属充填部に使用される金属が同種であれば、導体部の形成時に併せて金属充填部を形成することが可能となり、生産性の向上や製造コストの低減を達成しやすくなるからである。また、比較的安価な金属材料である銅や銀を用いることは、低コスト化を達成するうえで好都合だからである。しかも、銅や銀であれば第2凹部の加工形成も比較的容易だからである。   When a low-temperature fired ceramic substrate having a conductor portion made of copper or silver is selected as the substrate, the metal filling portion is preferably made of the same metal material as that of the conductor portion, that is, made of copper or silver. If the metal used for the conductor part and the metal filling part is of the same type, it becomes possible to form the metal filling part together with the formation of the conductor part, and it becomes easy to achieve improvement in productivity and reduction in manufacturing cost. It is. In addition, it is convenient to use copper or silver, which is a relatively inexpensive metal material, to achieve cost reduction. In addition, if copper or silver is used, it is relatively easy to form the second recess.

第1凹部内に金属充填部を充填する好適な方法としては、印刷装置を用いた金属ペーストの印刷や、ディスペンス装置を用いた金属ペーストのディスペンシングや、めっきなどの手法を挙げることができる。   Suitable methods for filling the metal filling portion in the first recess include printing of metal paste using a printing device, dispensing of metal paste using a dispensing device, and plating.

光部品支持基板を構成する位置合わせ用ガイド部材は、光部品の有する位置合わせ凹部に対して嵌合可能な構造を有している。前記位置合わせ用ガイド部材は、前記第2凹部に嵌合されることで、金属充填部を介して基板に支持される。このような支持状態において、位置合わせ用ガイド部材の一部は基板の主面側にて突出する。ここで位置合わせ用ガイド部材の形状については特に限定されないが、例えばピン状のもの(ガイドピン)が好ましく、その材料としてはある程度硬質な金属がよい。かかるガイドピンは精密加工穴に嵌着されることが好ましい。また、位置合わせ用ガイド部材の直径(特に基板の主面側にて突出する部分の直径)については、光部品の有する位置合わせ凹部と嵌合できるように、当該位置合わせ凹部とほぼ同径であることが好ましい。前記位置合わせ用ガイド部材の数については特に限定されないが、位置合わせ精度の向上及び固定強度の向上という観点からすると、単数よりは複数であることがよい。   The alignment guide member constituting the optical component support substrate has a structure that can be fitted into the alignment recess of the optical component. The alignment guide member is supported by the substrate through the metal filling portion by being fitted into the second recess. In such a support state, a part of the alignment guide member protrudes on the main surface side of the substrate. Here, the shape of the alignment guide member is not particularly limited, but, for example, a pin-shaped member (guide pin) is preferable, and a material that is hard to some extent is preferable. Such guide pins are preferably fitted into precision machined holes. Also, the diameter of the alignment guide member (particularly the diameter of the portion protruding on the main surface side of the substrate) is substantially the same as that of the alignment recess so that it can be fitted with the alignment recess of the optical component. Preferably there is. The number of the alignment guide members is not particularly limited. However, from the viewpoint of improving alignment accuracy and fixing strength, it is preferable that the number of alignment guide members is more than one.

位置合わせ用ガイド部材がガイドピンである場合において、ガイドピンの端部は、軸線方向に対して垂直な平坦面を有していることがよい。このような平坦面があると、例えば、ガイドピンの端部を画像認識してそこを位置合わせの基準とするような場合に、画像認識を行いやすくなるというメリットがある。ただし、ガイドピン端部の外縁を面取りしておくことが好ましい。そして、この構成であると、光部品の位置合わせ凹部に対してガイドピンを嵌合させやすくすることができる。   In the case where the alignment guide member is a guide pin, the end portion of the guide pin preferably has a flat surface perpendicular to the axial direction. Such a flat surface has an advantage that, for example, when the image of the end portion of the guide pin is recognized and used as a reference for alignment, image recognition can be easily performed. However, it is preferable to chamfer the outer edge of the end portion of the guide pin. And if it is this structure, it can be made easy to fit a guide pin with respect to the alignment recessed part of an optical component.

本発明の光部品支持基板は、光部品と光結合されるべき光学素子を備えていてもよい。ただし、本発明において光学素子は任意の構成要素である。前記光学素子は例えば基板の主面上に1つまたは2つ以上搭載される。その搭載方法としては、例えば、ワイヤボンディングやフリップチップボンディング等の手法、異方導電性材料を用いた手法などを採用することができる。発光部を有する光学素子(即ち発光素子)としては、例えば、発光ダイオード(Light Emitting Diode;LED)、半導体レーザダイオード(Laser Diode ;LD)、面発光レーザ(Vertical Cavity Surface Emitting Laser;VCSEL)等を挙げることができる。これらの発光素子は、入力した電気信号を光信号に変換した後、その光信号を所定部位に向けて発光部から出射する機能を備えている。一方、受光部を有する光学素子(即ち受光素子)としては、例えば、pinフォトダイオード(pin Photo Diode;pin PD)、アバランシェフォトダイオード(APD)等を挙げることができる。これらの受光素子は、光信号を受光部にて入射し、その入射した光信号を電気信号に変換して出力する機能を有している。なお、前記光学素子は発光部及び受光部の両方を有するものであってもよい。前記光学素子に使用する好適な材料としては、例えば、Si、Ge、InGaAs、GaAsP、GaAlAsなどを挙げることができる。このような光学素子(特に発光素子)は、動作回路によって動作される。光学素子及び動作回路は、例えば、基板に形成された導体部を介して電気的に接続される。   The optical component support substrate of the present invention may include an optical element to be optically coupled to the optical component. However, in the present invention, the optical element is an arbitrary component. For example, one or more optical elements are mounted on the main surface of the substrate. As the mounting method, for example, a method such as wire bonding or flip chip bonding, a method using an anisotropic conductive material, or the like can be employed. As an optical element (that is, light emitting element) having a light emitting portion, for example, a light emitting diode (LED), a semiconductor laser diode (LD), a surface emitting laser (Vertical Cavity Surface Emitting Laser; VCSEL), etc. Can be mentioned. These light emitting elements have a function of converting an inputted electric signal into an optical signal and then emitting the optical signal from a light emitting unit toward a predetermined portion. On the other hand, examples of the optical element having a light receiving portion (that is, a light receiving element) include a pin photodiode (pin PD) and an avalanche photodiode (APD). These light receiving elements have a function of causing an optical signal to be incident on the light receiving unit, converting the incident optical signal into an electric signal, and outputting the electric signal. The optical element may have both a light emitting part and a light receiving part. Suitable materials used for the optical element include, for example, Si, Ge, InGaAs, GaAsP, GaAlAs and the like. Such an optical element (particularly a light emitting element) is operated by an operation circuit. The optical element and the operation circuit are electrically connected through a conductor portion formed on the substrate, for example.

前記光学素子は、基板に対して直接的に搭載されていてもよいほか、基板とは別体の支持体を介して間接的に搭載されていてもよい。光学素子を直接的に搭載した構造の好適例としては、例えば、基板に設けたキャビティの内底面に光学素子を直接的に搭載した構造などを挙げることができる。ただし、間接的に搭載する場合においては、支持体に前記位置合わせ用ガイド部材が嵌合可能な位置合わせ用穴を設け、その位置合わせ用穴を利用して位置合わせをしつつ基板との固定を図ることが好ましい。   The optical element may be directly mounted on the substrate, or may be indirectly mounted via a support separate from the substrate. As a suitable example of the structure in which the optical element is directly mounted, for example, a structure in which the optical element is directly mounted on the inner bottom surface of the cavity provided in the substrate can be exemplified. However, when mounting indirectly, the support is provided with an alignment hole in which the alignment guide member can be fitted, and fixed to the substrate while performing alignment using the alignment hole. It is preferable to aim for.

本発明の光部品支持基板と位置合わせされる光部品は、光伝送機能、集光機能及び光反射機能のうちの少なくとも1つを有している。具体例を挙げると、光伝送機能を有する光部品としては、例えば光導波路や光ファイバなどがある。なお、光導波路を支持する基材も、光伝送機能を有する光部品に該当する。光ファイバと光ファイバを支持する光ファイバコネクタとからなる光部品も、光伝送機能を有する光部品に該当する。集光機能を有する光部品としては、例えばマイクロレンズアレイ等に代表されるレンズ部品などがある。光反射機能を有する光部品としては、例えば光路変換部品などがある。なお、光路変換部が形成された光ファイバコネクタは、光反射機能を有する光部品であるということができる。光路変換部が形成された光導波路は、光伝送機能及び光反射機能を有する光部品であるということができる。なお、本発明の光部品支持基板には、光部品が1つのみ支持されていてもよく、2つ以上の光部品が支持されていてもよい。   The optical component aligned with the optical component support substrate of the present invention has at least one of a light transmission function, a light collecting function, and a light reflecting function. As a specific example, examples of the optical component having an optical transmission function include an optical waveguide and an optical fiber. In addition, the base material which supports an optical waveguide also corresponds to the optical component which has an optical transmission function. An optical component including an optical fiber and an optical fiber connector that supports the optical fiber also corresponds to an optical component having an optical transmission function. Examples of the optical component having a condensing function include a lens component represented by a microlens array. As an optical component having a light reflection function, for example, there is an optical path conversion component. In addition, it can be said that the optical fiber connector in which the optical path changing part is formed is an optical component having a light reflecting function. It can be said that the optical waveguide in which the optical path conversion unit is formed is an optical component having an optical transmission function and an optical reflection function. Note that only one optical component may be supported on the optical component support substrate of the present invention, or two or more optical components may be supported.

前記光導波路とは、光信号が伝搬する光路となるコア及びそのコアを取り囲むクラッドを有した板状またはフィルム状の部材を指し、例えば、ポリマ材料等からなる有機系の光導波路、石英ガラスや化合物半導体等からなる無機系の光導波路等がある。前記ポリマ材料としては、感光性樹脂、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂などを選択することができ、具体的には、フッ素化ポリイミド等のポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、UV硬化性エポキシ樹脂、PMMA(ポリメチルメタクリレート)、重水素化PMMA、重水素フッ素化PMMA等のアクリル樹脂、ポリオレフィン系樹脂などが好適である。   The optical waveguide refers to a plate-like or film-like member having a core serving as an optical path through which an optical signal propagates and a clad surrounding the core. For example, an organic optical waveguide made of a polymer material, quartz glass, There are inorganic optical waveguides made of compound semiconductors and the like. As the polymer material, a photosensitive resin, a thermosetting resin, a thermoplastic resin, or the like can be selected. Specifically, a polyimide resin such as a fluorinated polyimide, an epoxy resin, a UV curable epoxy resin, a PMMA ( Polymethyl methacrylate), acrylic resins such as deuterated PMMA, deuterated fluorinated PMMA, polyolefin resins, and the like are suitable.

前記光ファイバコネクタとは、本来的には光ファイバ部同士を接続するための手段であるが、ここでは光ファイバ側と基板側とを接続するための手段として用いられる。なお、かかる光ファイバコネクタは、単心光ファイバコネクタであっても、多心光ファイバコネクタであってもよい。また、光ファイバコネクタは、基板側との接続を図るという本来的な機能に加えて、例えば光を反射して光路を変換する等といった付加的な機能を有していてもよい。   The optical fiber connector is essentially a means for connecting the optical fiber portions, but here, it is used as a means for connecting the optical fiber side and the substrate side. Such an optical fiber connector may be a single-core optical fiber connector or a multi-fiber optical fiber connector. The optical fiber connector may have an additional function of reflecting light and converting an optical path, for example, in addition to the original function of connecting to the substrate side.

また、上記課題を解決するための別の手段としては、主面を有するとともに、少なくとも前記主面側において開口する第1凹部を有する基板と、前記第1凹部内に充填され、前記第1凹部よりも小径かつ少なくとも前記主面側において開口する第2凹部を有する金属充填部と、前記第2凹部に嵌合されることで支持され、前記基板の前記主面側にてその一部が突出し、光伝送機能、集光機能及び光反射機能のうちの少なくとも1つを有する光部品の有する位置合わせ凹部に対して嵌合可能な位置合わせ用ガイド部材と、前記基板の主面側に搭載され、発光部及び受光部のうちの少なくとも一方を有し、光軸が前記光部品の光軸に対して合うように前記光部品と光結合される光学素子とを備える光部品支持基板の製造方法において、穴加工を行うことにより前記基板に前記第1凹部を形成する第1穴あけ工程と、前記第1凹部内に金属ペーストを充填して前記第1凹部を完全に満たす前記金属充填部を形成する金属充填部形成工程と、前記金属充填部形成工程の後、精密ドリルを用いた精密穴加工を行うことにより前記金属充填部に前記第2凹部としての精密加工穴を形成する第2穴あけ工程と、前記第2凹部としての精密加工穴に前記位置合わせ用ガイド部材としてのガイドピンを嵌合支持させるガイド部材取付工程とを含むことを特徴とする光部品支持基板の製造方法、がある。なお、この課題解決手段において「光部品」という部材は、光部品支持基板とは別体で構成された部材であって、光部品支持基板と位置合わせされる対象物であるため、必須構成要素ではない。 Further, as another means for solving the above-mentioned problem, a substrate having a main surface and having a first recess opening at least on the main surface side, and filling the first recess, the first recess A metal filling portion having a second recess having a smaller diameter and opening at least on the main surface side, and being supported by being fitted to the second recess, and a part thereof protrudes on the main surface side of the substrate. An alignment guide member that can be fitted into an alignment recess of an optical component having at least one of a light transmission function, a light collecting function, and a light reflection function, and is mounted on the main surface side of the substrate. A method of manufacturing an optical component support substrate , comprising: an optical element having at least one of a light emitting portion and a light receiving portion, and an optical element optically coupled to the optical component such that an optical axis is aligned with the optical axis of the optical component In the drilling The first drilling step and the first by filling a metal paste in the recess completely fill the first recess wherein the metal-filled portion forming step of forming a metal-filled portion forming the first concave portion on the substrate by And a second drilling step of forming a precision drilled hole as the second recess in the metal filler by performing precision drilling using a precision drill after the metal filler forming step, and the second recess And a guide member attaching step of fitting and supporting a guide pin as the alignment guide member in the precision machined hole as a manufacturing method of an optical component supporting substrate. In this problem solving means, the member “optical component” is a member that is formed separately from the optical component support substrate and is an object to be aligned with the optical component support substrate. is not.

そして本発明の製造方法によれば、上記構成を有する光部品支持基板を簡単かつ確実に、しかも低コストで製造することができる。   According to the manufacturing method of the present invention, the optical component supporting substrate having the above-described configuration can be manufactured easily and reliably at a low cost.

また、上記課題を解決するための別の手段としては、主面を有するとともに、少なくとも前記主面側において開口する第1凹部を有する基板と、光伝送機能、集光機能及び光反射機能のうちの少なくとも1つを有し、位置合わせ凹部を有する光部品と、前記第1凹部内に充填され、前記第1凹部よりも小径かつ少なくとも前記主面側において開口する第2凹部を有する金属充填部と、前記第2凹部に嵌合されることで支持され、前記基板の前記主面側にてその一部が突出し、前記光部品の有する位置合わせ凹部に対して嵌合する位置合わせ用ガイド部材と、前記基板の主面側に搭載され、発光部及び受光部のうちの少なくとも一方を有し、光軸が前記光部品の光軸に対して合うように前記光部品と光結合される光学素子とを備える光部品付き光部品支持基板の製造方法において、穴加工を行うことにより前記基板に前記第1凹部を形成する第1穴あけ工程と、前記第1凹部内に金属ペーストを充填して前記第1凹部を完全に満たす前記金属充填部を形成する金属充填部形成工程と、前記金属充填部形成工程の後、精密ドリルを用いた精密穴加工を行うことにより前記金属充填部に前記第2凹部としての精密加工穴を形成する第2穴あけ工程と、前記第2凹部としての精密加工穴に前記位置合わせ用ガイド部材としてのガイドピンを嵌合支持させるガイド部材取付工程と、前記ガイド部材取付工程の後、前記位置合わせ用ガイド部材としてのガイドピンを前記位置合わせ凹部に対して嵌合させることにより、前記光部品の位置合わせを行いつつ前記光部品を前記基板に支持固定させる支持固定工程とを含むことを特徴とする光部品付き光部品支持基板の製造方法、がある。 Further, as another means for solving the above-mentioned problem, among the substrate having a main surface and having a first recess opening at least on the main surface side, and among the light transmission function, the light collecting function, and the light reflecting function, And an optical component having an alignment recess, and a metal filling portion having a second recess that is filled in the first recess and has a smaller diameter than the first recess and opens at least on the main surface side. And a guide member for alignment which is supported by being fitted into the second recess, and a part of which protrudes on the main surface side of the substrate and fits into the alignment recess of the optical component And an optical component that is mounted on the main surface side of the substrate and has at least one of a light emitting portion and a light receiving portion, and is optically coupled to the optical component so that the optical axis is aligned with the optical axis of the optical component. with an optical component comprising an element The method of manufacturing a component support substrate, a first drilling step of forming the first concave portion on the substrate by performing drilling, the metal paste was filled completely fill the first recess within the first recess a metal-filled portion forming step of forming the metal-filled portion, after the metal filling portion forming step, the precision machining hole as the second recess in the metal filling unit by performing the precise drilling using a precision drill A second drilling step to be formed; a guide member mounting step for fitting and supporting a guide pin as the positioning guide member in the precision machined hole as the second recess ; and the positioning after the guide member mounting step. the guide pin of the use guide member may be fitted to the positioning recess, thereby supporting and fixing the optical component to the substrate while performing position alignment of the optical components Method of manufacturing an optical component with optical component supporting substrate which comprises a lifting fixing step, there is.

そして本発明によれば、上記構成を有する光部品付き光部品支持基板を簡単かつ確実に、しかも低コストで製造することができる。   And according to this invention, the optical component supporting substrate with an optical component which has the said structure can be manufactured easily and reliably, and also at low cost.

以下、上記構成の光部品支持基板の製造方法を工程に沿って説明する。   Hereinafter, the manufacturing method of the optical component supporting substrate having the above-described configuration will be described along the steps.

光部品に対しては、位置合わせ凹部形成工程を行うことで、前記位置合わせ凹部をあらかじめ形成しておくことが好ましい。ここで、位置合わせ凹部形成工程における穴加工の方法としては周知の技術を採用することができ、具体例としては、ドリル加工、パンチ加工、エッチング加工、レーザ加工などがある。ただし、低コストという観点からすると、ドリル加工やパンチ加工といった機械的加工が好ましい。また、ここで行われる穴加工は、例えば精密ドリルなどを用いた精密穴加工であることがより好ましい。このような加工法によって位置合わせ凹部を形成しておけば、高い精度で光軸合わせを行うことができるからである。なお、位置合わせ凹部は、光部品の表裏両面に開口する貫通穴であってもよいほか、裏面側のみにて開口する非貫通穴であってもよい。また、位置合わせ凹部形成工程後に、必要に応じて仕上げ加工を行うことにより位置合わせ凹部の穴径を微調整してもよい。   For the optical component, it is preferable that the alignment recess is formed in advance by performing an alignment recess forming step. Here, a well-known technique can be adopted as a hole processing method in the alignment recess forming step, and specific examples include drilling, punching, etching, and laser processing. However, from the viewpoint of low cost, mechanical processing such as drilling or punching is preferable. Moreover, it is more preferable that the hole processing performed here is a precision hole processing using a precision drill etc., for example. This is because if the alignment recess is formed by such a processing method, the optical axis can be aligned with high accuracy. The alignment recess may be a through hole that opens on both the front and back surfaces of the optical component, or may be a non-through hole that opens only on the back surface side. Moreover, you may finely adjust the hole diameter of a positioning recessed part by performing a finishing process as needed after a positioning recessed part formation process.

前記第1穴明け工程では、穴加工を行うことにより前記基板に前記第1凹部を形成する。ここで、第1穴明け工程における穴加工の方法としては周知の技術を採用することができ、具体例としては、ドリル加工、パンチ加工、レーザ加工などがある。ただし、低コストという観点からすると、ドリル加工やパンチ加工といった機械的加工が好ましく、特にはパンチ加工が好ましい。   In the first drilling step, the first recess is formed in the substrate by drilling. Here, a well-known technique can be adopted as the hole drilling method in the first drilling step, and specific examples include drilling, punching, and laser processing. However, from the viewpoint of low cost, mechanical processing such as drilling or punching is preferable, and punching is particularly preferable.

特に前記基板が銅または銀からなる導体部を有する低温焼成セラミック基板である場合、セラミック未焼結体に対して穴明けを行うことにより、前記第1凹部を形成することが好適である。未焼結のセラミック材料に対して穴加工を行う理由は、以下のとおりである。即ち、セラミック材料は完全に焼結すると極めて硬くなる性質があるため、加工が難しくなり、加工コストも高くなる。これに対して、それほど硬くない未焼結状態のセラミック材料に対する穴加工は、比較的簡単にかつ低コストで行うことが可能だからである。   In particular, when the substrate is a low-temperature fired ceramic substrate having a conductor portion made of copper or silver, it is preferable to form the first recess by drilling a ceramic unsintered body. The reason for drilling the unsintered ceramic material is as follows. That is, since ceramic materials have the property of becoming extremely hard when completely sintered, processing becomes difficult and processing costs increase. On the other hand, it is because drilling a ceramic material in a green state that is not so hard can be performed relatively easily and at low cost.

前記金属充填部形成工程では、前記第1凹部内に金属を充填して前記金属充填部を形成する。金属を充填する方法としては、上記のように、印刷装置を用いた金属ペーストの印刷や、ディスペンス装置を用いた金属ペーストのディスペンシングや、めっきなどの手法を挙げることができる。   In the metal filling portion forming step, the metal filling portion is formed by filling the first recess with metal. Examples of the method of filling the metal include printing of a metal paste using a printing apparatus, dispensing of a metal paste using a dispensing apparatus, and plating.

特に前記基板が銅または銀からなる導体部を有する低温焼成セラミック基板である場合、前記第1穴明け工程の後、前記セラミック未焼結体に前記導体部を形成する導体部形成工程と、前記第1凹部内に金属を充填して前記金属充填部を形成する金属充填部形成工程とを行うことが好ましい。なお、導体部形成工程及び金属充填部形成工程はどちらを先に実施してもよく、同時に実施してもよい。導体部形成工程及び金属充填部形成工程を同時に実施する方法であると、工数を減らすことができるので、生産性を向上させることができる。   Particularly when the substrate is a low-temperature fired ceramic substrate having a conductor portion made of copper or silver, a conductor portion forming step of forming the conductor portion in the ceramic green body after the first drilling step; It is preferable to perform a metal filling portion forming step of filling the first recess with metal to form the metal filling portion. In addition, whichever part formation process and metal filling part formation process may be implemented first, you may implement simultaneously. Since the number of steps can be reduced when the conductor portion forming step and the metal filling portion forming step are simultaneously performed, the productivity can be improved.

前記基板が銅または銀からなる導体部を有する低温焼成セラミック基板である場合には、前記導体部形成工程及び前記金属充填部形成工程の後、さらに前記セラミック未焼結体を焼結させて、前記低温焼成セラミック基板とする焼成工程を行うことが好ましい。この工程を経ると、セラミックが焼結するばかりでなく、同時に導体部及び金属充填部も焼結する。焼成温度や焼成時間等については、選択した低温焼成セラミックの種類に応じて適宜設定される。   When the substrate is a low-temperature fired ceramic substrate having a conductor portion made of copper or silver, after the conductor portion forming step and the metal filling portion forming step, further sintering the ceramic unsintered body, It is preferable to perform a firing step to obtain the low-temperature fired ceramic substrate. Through this step, not only the ceramic is sintered, but also the conductor portion and the metal filling portion are sintered at the same time. The firing temperature, firing time, and the like are appropriately set according to the type of the selected low-temperature fired ceramic.

前記第2穴明け工程では、前記金属充填部形成工程の後(焼成工程を行う場合には焼成工程の後)、穴加工を行うことにより前記金属充填部に前記第2凹部を形成する。第2穴明け工程における穴加工の方法としては周知の技術を採用することができるが、この場合には精密穴加工を行うことが望ましい。このような加工法によって第2凹部を形成しておけば、光軸合わせの際の基準となる位置合わせ用ガイド部材を、所望とする正しい位置にて支持することができるからである。精密穴加工の具体的手法としては、ドリル加工、パンチ加工、レーザ加工などがあるが、コスト性などを考慮すると精密ドリルを使用したドリル加工が最も好ましい。なお、第2穴明け工程後に上記の研磨工程を行うようにしてもよく、この場合には第2穴明け工程によって発生したバリ等を確実に除去することができる。第2穴明け工程後に、必要に応じて仕上げ加工を行うことにより穴径を微調整してもよい。   In the second drilling step, after the metal filling portion forming step (after the firing step in the case of performing the firing step), the second recess is formed in the metal filling portion by performing hole processing. As a method of drilling in the second drilling step, a well-known technique can be adopted. In this case, it is desirable to perform precision drilling. This is because if the second concave portion is formed by such a processing method, the alignment guide member serving as a reference for optical axis alignment can be supported at a desired correct position. Specific methods for precision hole drilling include drilling, punching, and laser processing. In consideration of cost and the like, drilling using a precision drill is most preferable. In addition, you may make it perform said grinding | polishing process after a 2nd drilling process, In this case, the burr | flash etc. which were generated by the 2nd drilling process can be removed reliably. You may finely adjust a hole diameter by performing a finishing process as needed after a 2nd drilling process.

前記ガイド部材取付工程では、前記第2凹部に前記位置合わせ用ガイド部材を嵌合支持させる。これにより、位置合わせ用ガイド部材の少なくとも一部が、基板の主面側にて突出した状態となる。   In the guide member attaching step, the positioning guide member is fitted and supported in the second recess. As a result, at least a part of the alignment guide member protrudes on the main surface side of the substrate.

前記支持固定工程では、前記ガイド部材取付工程の後、前記位置合わせ用ガイド部材を光部品の位置合わせ凹部に対して嵌合させるようにする。その結果、前記光部品及び前記光学素子の光軸合わせを行いつつ、併せて前記光部品を前記基板に支持固定させることができる。そして、以上の工程を実施する本発明の製造方法によれば、所望の光部品付き光部品支持基板を簡単かつ確実に、しかも低コストで製造することができる。   In the supporting and fixing step, after the guide member attaching step, the alignment guide member is fitted into the alignment recess of the optical component. As a result, it is possible to support and fix the optical component to the substrate while aligning the optical axes of the optical component and the optical element. And according to the manufacturing method of this invention which implements the above process, a desired optical component supporting substrate with an optical component can be manufactured easily and reliably at low cost.

なお、光学素子を備える光部品支持基板、光部品付き光部品支持基板である場合には、例えば、前記支持固定工程の前に部品搭載工程を行って、基板の主面側に光学素子を搭載することがよい。この場合、基板に支持固定された位置合わせ用ガイド部材を基準として位置合わせを行うことが好ましい。より具体的には、位置合わせ用ガイド部材の先端部における平坦面を画像認識し、そこを基準として位置合わせを行いながら、前記基板の主面側に前記光学素子を搭載することが好ましい。なお、基板に光学素子を搭載しない場合、このような搭載工程は省略可能である。   In the case of an optical component support board having an optical element or an optical component support board with an optical component, for example, the component mounting process is performed before the support fixing process, and the optical element is mounted on the main surface side of the substrate. It is good to do. In this case, it is preferable to perform alignment with reference to an alignment guide member supported and fixed to the substrate. More specifically, it is preferable to mount the optical element on the main surface side of the substrate while recognizing an image of a flat surface at the tip of the alignment guide member and performing alignment based on the image. If no optical element is mounted on the substrate, such a mounting step can be omitted.

[第1実施形態] [First Embodiment]

図1〜図9には、本発明を具体化した第1実施形態の光導波路付き光部品支持基板10(光部品付き光部品支持基板)が示されている。   1 to 9 show an optical component supporting substrate 10 with an optical waveguide (optical component supporting substrate with an optical component) according to a first embodiment of the present invention.

図1に示されるように、本実施形態の光導波路付き光部品支持基板10は、VCSEL14(光学素子)、ガラスセラミック基板11(基板)、ガイドピン44(位置合わせ用ガイド部材)等によって構成されている。   As shown in FIG. 1, an optical component supporting substrate 10 with an optical waveguide according to this embodiment includes a VCSEL 14 (optical element), a glass ceramic substrate 11 (substrate), guide pins 44 (alignment guide members), and the like. ing.

低温焼成セラミック基板の一種であるガラスセラミック基板11は、上面12(主面)及び下面13を有する略矩形状の板部材である。かかるガラスセラミック基板11は複数のセラミック層21〜25からなる、いわゆる多層配線基板であって、金属配線層26(導体部)を備えている。例えば、上面12(主面)に位置する金属配線層26の一部には、各種電子部品を実装するための複数の接続パッド29が形成されている。金属配線層26はガラスセラミック基板11の内層にも形成されている。このガラスセラミック基板11はビアホール導体27も備えており、層の異なる金属配線層26同士はビアホール導体27(導体部)を介して層間接続されている。また、ガラスセラミック基板11の下面13には複数の接続端子28が設けられている。本実施形態の場合、金属配線層26、ビアホール導体27及び接続パッド29は、いずれも銅(Cu)からなる。   A glass ceramic substrate 11, which is a kind of low-temperature fired ceramic substrate, is a substantially rectangular plate member having an upper surface 12 (main surface) and a lower surface 13. Such a glass ceramic substrate 11 is a so-called multilayer wiring board composed of a plurality of ceramic layers 21 to 25 and includes a metal wiring layer 26 (conductor portion). For example, a plurality of connection pads 29 for mounting various electronic components are formed on a part of the metal wiring layer 26 located on the upper surface 12 (main surface). The metal wiring layer 26 is also formed on the inner layer of the glass ceramic substrate 11. The glass ceramic substrate 11 also includes a via-hole conductor 27, and the metal wiring layers 26 of different layers are connected to each other through via-hole conductors 27 (conductor portions). A plurality of connection terminals 28 are provided on the lower surface 13 of the glass ceramic substrate 11. In the present embodiment, the metal wiring layer 26, the via-hole conductor 27, and the connection pad 29 are all made of copper (Cu).

図1,図2に示されるように、ガラスセラミック基板11の上面12における略中央部には、矩形状のキャビティ41が形成されている。同キャビティ41の内底面には、光学素子(発光素子)の一種であるVCSEL14が、発光面を上方に向けた状態で搭載されている。このVCSEL14は、一列に並べられた複数(ここでは4つ)の発光部15を発光面内に有している。従って、これらの発光部15は、ガラスセラミック基板11の上面12に対して直交する方向(即ち図1の上方向)に、所定波長のレーザ光を出射するようになっている。VCSEL14の有する複数の端子(図示略)は、同じく同キャビティ41の内底面42に設けられた接続パッド29上にそれぞれ接合されている。なお、VCSEL14のような発光素子に代えて、フォトダイオードのような受光素子を搭載した構成としてもよい。   As shown in FIGS. 1 and 2, a rectangular cavity 41 is formed at a substantially central portion of the upper surface 12 of the glass ceramic substrate 11. On the inner bottom surface of the cavity 41, a VCSEL 14 which is a kind of optical element (light emitting element) is mounted with the light emitting surface facing upward. The VCSEL 14 has a plurality of (here, four) light emitting units 15 arranged in a line in the light emitting surface. Accordingly, these light emitting portions 15 emit laser light having a predetermined wavelength in a direction orthogonal to the upper surface 12 of the glass ceramic substrate 11 (that is, the upward direction in FIG. 1). A plurality of terminals (not shown) of the VCSEL 14 are respectively joined on connection pads 29 provided on the inner bottom surface 42 of the cavity 41. Note that a light receiving element such as a photodiode may be mounted instead of the light emitting element such as the VCSEL 14.

また、キャビティ41の内底面においてVCSEL14の近傍には、VCSEL14を駆動するための動作回路用IC16(いわゆるドライバIC)が配置されている。動作回路用IC16の有する複数の端子(図示略)は、同キャビティ41の内底面に設けられた接続パッド29上にそれぞれ接合されている。従って、VCSEL14と動作回路用IC16とが、金属配線層26などを介して電気的に接続されている。   An operation circuit IC 16 (so-called driver IC) for driving the VCSEL 14 is disposed in the vicinity of the VCSEL 14 on the inner bottom surface of the cavity 41. A plurality of terminals (not shown) of the operating circuit IC 16 are respectively joined to connection pads 29 provided on the inner bottom surface of the cavity 41. Therefore, the VCSEL 14 and the operating circuit IC 16 are electrically connected via the metal wiring layer 26 and the like.

図1,図2に示されるように、この光導波路付き光部品支持基板10における外周部の4箇所には、第1凹部56が設けられている。第1凹部56は円形かつ等断面形状であって、ガラスセラミック基板11の上面12のみに開口する非貫通穴である。本実施形態の場合、第1凹部56の直径は1.0mm〜2.0mm程度になるように設定されている。   As shown in FIGS. 1 and 2, first concave portions 56 are provided at four locations on the outer peripheral portion of the optical component supporting substrate 10 with an optical waveguide. The first recess 56 is circular and has an equal cross-sectional shape, and is a non-through hole that opens only on the upper surface 12 of the glass ceramic substrate 11. In the case of this embodiment, the diameter of the 1st recessed part 56 is set so that it may become about 1.0 mm-2.0 mm.

これらの第1凹部56の内部には銅充填部57(金属充填部)が設けられており、その銅充填部57のほぼ中心部にはピン支持穴46(第2凹部)が設けられている。なお、第1凹部56の内部にダミーのビアホール導体が設けられ、そのダミーのビアホール導体のほぼ中心部にピン支持穴46が設けられている、と把握してもよい。ピン支持穴46は円形かつ等断面形状であって、ガラスセラミック基板11の上面12のみにて開口している。本実施形態の場合、ピン支持穴46の直径は第1凹部56よりも小さく、約0.7mmに設定されている。   A copper filling portion 57 (metal filling portion) is provided inside the first recessed portion 56, and a pin support hole 46 (second recessed portion) is provided substantially at the center of the copper filling portion 57. . It may be understood that a dummy via-hole conductor is provided inside the first recess 56, and a pin support hole 46 is provided at substantially the center of the dummy via-hole conductor. The pin support hole 46 is circular and has an equal cross-sectional shape, and is opened only on the upper surface 12 of the glass ceramic substrate 11. In the case of this embodiment, the diameter of the pin support hole 46 is smaller than the first recess 56 and is set to about 0.7 mm.

4つあるピン支持穴46の内部には、ステンレス鋼からなる断面円形状のガイドピン44(位置合わせ用ガイド部材)が、上面12側に一端を突出させた状態で嵌着支持されている。これらのガイドピン44は、軸線方向に対して垂直な平坦面を両端部に備えている。ガイドピン44の端部の外縁は面取りされている。本実施形態において具体的には、JIS C 5981に規定するガイドピン「CNF125A−21」(直径0.699mm)を使用している。   Inside the four pin support holes 46, a guide pin 44 (positioning guide member) made of stainless steel and having a circular cross section is fitted and supported with one end protruding toward the upper surface 12 side. These guide pins 44 are provided with flat surfaces perpendicular to the axial direction at both ends. The outer edge of the end portion of the guide pin 44 is chamfered. Specifically, in this embodiment, a guide pin “CNF125A-21” (diameter 0.699 mm) defined in JIS C 5981 is used.

図1に示されるように、ガラスセラミック基板11の上面12(主面)側には、フィルム状の光導波路31(光部品)が配置されている。この光導波路31を構成する基材32は、コア33及びそれを上下から取り囲むクラッド34を有している。実質的にコア33は光信号が伝搬する光路となる。本実施形態の場合、コア33及びクラッド34は、屈折率等の異なる透明なポリマ材料、具体的には屈折率等の異なるPMMA(ポリメチルメタクリレート)により形成されている。光路となるコア33の本数は発光部15の数と同じく4つであって、それらは直線的にかつ平行に延びるように形成されている。   As shown in FIG. 1, a film-like optical waveguide 31 (optical component) is disposed on the upper surface 12 (main surface) side of the glass ceramic substrate 11. A base material 32 constituting the optical waveguide 31 has a core 33 and a clad 34 surrounding the core 33 from above and below. The core 33 substantially becomes an optical path through which the optical signal propagates. In the case of the present embodiment, the core 33 and the clad 34 are formed of transparent polymer materials having different refractive indexes, specifically, PMMA (polymethyl methacrylate) having different refractive indexes. The number of cores 33 serving as an optical path is four, the same as the number of light emitting portions 15, and they are formed so as to extend linearly and in parallel.

光導波路31における所定の箇所には、光導波路31の上面にて開口するV字溝35が形成されている。このV字溝35の先端はコア33のある深さにまで及んでいる。V字溝35の内面はガラスセラミック基板11の上面12に対して約45°の角度を持つ傾斜面となっていて、その傾斜面には光を全反射可能な金属からなる薄膜37が蒸着されている。その結果、光を90°の角度で反射する光路変換用ミラーが構成されている。光導波路31の四隅には円形状の位置合わせ穴36が貫通形成されている。これらの位置合わせ穴36は、ガイドピン44の大きさに対応して直径約0.7mmに設定されている。そして、光導波路31の有する各位置合わせ穴36には、ガラスセラミック基板11側にて突出する各ガイドピン44が嵌合されている。その結果、ガラスセラミック基板11の上面12(主面)上にて、光導波路31が位置合わせされた状態で固定されている。ここで「位置合わせされた状態で固定」とは、具体的には、VCSEL14の各発光部15の光軸と光導波路31の各コア33の光軸とが合い、VCSEL14と光導波路31とが光結合された状態で、光導波路31が支持固定されていることをいう。   A V-shaped groove 35 that opens on the upper surface of the optical waveguide 31 is formed at a predetermined location in the optical waveguide 31. The tip of the V-shaped groove 35 extends to a certain depth of the core 33. The inner surface of the V-shaped groove 35 is an inclined surface having an angle of about 45 ° with respect to the upper surface 12 of the glass ceramic substrate 11, and a thin film 37 made of a metal capable of totally reflecting light is deposited on the inclined surface. ing. As a result, an optical path changing mirror that reflects light at an angle of 90 ° is configured. Circular alignment holes 36 are formed through the four corners of the optical waveguide 31. These alignment holes 36 have a diameter of about 0.7 mm corresponding to the size of the guide pins 44. And each guide pin 44 which protrudes in the glass-ceramic board | substrate 11 side is fitted by each alignment hole 36 which the optical waveguide 31 has. As a result, the optical waveguide 31 is fixed in an aligned state on the upper surface 12 (main surface) of the glass ceramic substrate 11. Here, “fixed in an aligned state” specifically means that the optical axis of each light emitting section 15 of the VCSEL 14 and the optical axis of each core 33 of the optical waveguide 31 are aligned, and the VCSEL 14 and the optical waveguide 31 are It means that the optical waveguide 31 is supported and fixed in an optically coupled state.

このように構成された光導波路付き光部品支持基板10の一般的な動作について簡単に述べておく。   A general operation of the optical component supporting substrate 10 with the optical waveguide configured as described above will be briefly described.

VCSEL14は、ガラスセラミック基板11側からの電力供給により、動作可能な状態となる。ガラスセラミック基板11上の動作回路用IC16からVCSEL14に電気信号が出力されると、VCSEL14は入力した電気信号を光信号(レーザ光)に変換した後、その光信号を上方に向けて、発光部15から出射する。光導波路31の下面から入射した光信号は、光路変換ミラーにおいて進行方向を90°変更し、図示しない受光側に向かってコア33内を進行する。   The VCSEL 14 becomes operable by supplying power from the glass ceramic substrate 11 side. When an electrical signal is output from the operating circuit IC 16 on the glass ceramic substrate 11 to the VCSEL 14, the VCSEL 14 converts the input electrical signal into an optical signal (laser light), and then directs the optical signal upward to form a light emitting unit. 15 is emitted. An optical signal incident from the lower surface of the optical waveguide 31 changes its traveling direction by 90 ° in the optical path conversion mirror, and proceeds in the core 33 toward the light receiving side (not shown).

次に、上記構成の光導波路付き光部品支持基板10の製造方法を説明する。   Next, the manufacturing method of the optical component supporting substrate 10 with an optical waveguide having the above-described configuration will be described.

まず、以下の手順によりガラスセラミック基板11を作製する。   First, the glass ceramic substrate 11 is produced by the following procedure.

セラミック粉末、有機バインダ、溶剤、可塑剤などを均一に混合・混練してなる原料スラリーを作製し、この原料スラリーを用いてドクターブレード装置によるシート成形を行って、所定厚みのグリーンシート61,62,63,64,65を複数枚形成する(図3参照)。グリーンシート61〜65における所定部分にパンチ加工を施して、ビアホール用孔30、キャビティ用孔68及び第1凹部56を形成する。   A raw material slurry is prepared by uniformly mixing and kneading ceramic powder, an organic binder, a solvent, a plasticizer, and the like, and the raw material slurry is used to form a sheet by a doctor blade device, thereby obtaining green sheets 61 and 62 having a predetermined thickness. , 63, 64, 65 are formed (see FIG. 3). A predetermined portion of the green sheets 61 to 65 is punched to form the via hole 30, the cavity hole 68, and the first recess 56.

この段階ではまだセラミックが未焼結状態であるので、穴加工を比較的簡単にかつ低コストで行うことができる。第1穴明け工程では、焼成工程を経た時点における第1凹部56の内径が、ピン支持穴46(第2凹部)の内径(約0.7mm)及びガイドピン44の直径(約0.7mm)よりも大きくなるように設定して、穴加工を行う。具体的には、1.2mm〜2.4mm程度に設定して第1凹部56の穴加工を行う。その理由は、セラミックは焼成工程を経ることで収縮し、それに伴って第1凹部56も小径化しかつ位置ズレするため、このことを計算に入れて第1凹部56を大きめに形成しておく必要があるからである。   At this stage, since the ceramic is still unsintered, drilling can be performed relatively easily and at low cost. In the first drilling step, the inner diameter of the first recess 56 at the time of passing through the firing process is such that the inner diameter (about 0.7 mm) of the pin support hole 46 (second recess) and the diameter of the guide pin 44 (about 0.7 mm). Is set to be larger than that, and drilling is performed. Specifically, the hole processing of the first recess 56 is performed by setting the thickness to about 1.2 mm to 2.4 mm. The reason is that the ceramic shrinks through the firing process, and accordingly, the first concave portion 56 is also reduced in diameter and misaligned. Therefore, it is necessary to make the first concave portion 56 larger by taking this into account. Because there is.

そして次に、ペースト印刷装置を用いてビアホール用孔30の中にビアホール導体用の銅ペースト69を充填するとともに、同時に当該銅ペースト69を第1凹部56にも充填する(図4参照)。また、グリーンシート62,63の表面に銅ペースト69を印刷することにより、後に金属配線層26等となる印刷層を形成する。そして、これら複数枚のグリーンシート61〜65を積層してプレスすることにより一体化し、グリーンシート積層体とする。次に、周知の手法に従って乾燥工程や脱脂工程などを行った後、さらにセラミックが焼結しうる700℃〜1000℃程度の温度にて焼成工程を行う。これにより、グリーンシート積層体(セラミック未焼結体)を焼結させ、図5に示すようなキャビティ41を有するガラスセラミック基板11とする。この時点でセラミックは硬質化しかつ収縮すると同時に、銅ペースト69も焼結して硬質化する。ただし、焼結した銅ペースト69からなる銅充填部57のほうが、ガラスセラミック基板11に比べて硬度が低い。ゆえに、銅充填部57に対する機械加工のほうが、ガラスセラミック基板11に対する機械加工に比べて困難性が小さい。言い換えると、銅充填部57はガラスセラミック基板11に比べて加工性に優れているということになる。なお、接続端子28については焼成工程後の時点で形成を行ってもよい。   Then, the via hole conductor 30 is filled with the via hole conductor copper paste 69 using the paste printing apparatus, and at the same time, the copper paste 69 is filled into the first recess 56 (see FIG. 4). Also, a copper paste 69 is printed on the surfaces of the green sheets 62 and 63, thereby forming a print layer that will later become the metal wiring layer 26 and the like. And these green sheets 61-65 are laminated | stacked and integrated by pressing and it is set as a green sheet laminated body. Next, after performing a drying process, a degreasing process, etc. according to a well-known method, a baking process is performed at the temperature of about 700 degreeC-1000 degreeC which can further sinter a ceramic. As a result, the green sheet laminate (ceramic unsintered body) is sintered to form a glass ceramic substrate 11 having a cavity 41 as shown in FIG. At this point, the ceramic hardens and shrinks, and at the same time, the copper paste 69 also sinters and hardens. However, the copper filling portion 57 made of the sintered copper paste 69 has a lower hardness than the glass ceramic substrate 11. Therefore, the machining for the copper filling portion 57 is less difficult than the machining for the glass ceramic substrate 11. In other words, the copper filling portion 57 is superior in workability compared to the glass ceramic substrate 11. Note that the connection terminals 28 may be formed after the firing step.

一方、光導波路31については、従来公知の手法に従ってクラッド34及びコア33を順次積層形成した後、精密ドリルを用いた精密穴加工を行って、所定の4箇所に位置合わせ穴36を形成しておく(位置合わせ凹部形成工程)。そして、さらにV溝加工及びその部分へのスパッタ等を行うことにより、金属薄膜37からなる光路変換ミラーを形成する。光路変換ミラーの形成時には位置合わせ穴36の位置を基準とすることがよく、これにより位置合わせ精度をいっそう向上させることができる。従って、光路変換部形成工程は位置合わせ凹部形成工程の後に実施されることがよい。   On the other hand, the optical waveguide 31 is formed by sequentially laminating the clad 34 and the core 33 according to a conventionally known method, and then performing precision hole processing using a precision drill to form alignment holes 36 at predetermined four locations. (Positioning recess forming step). Further, by performing V-groove processing and sputtering on the portion, an optical path conversion mirror made of the metal thin film 37 is formed. When forming the optical path conversion mirror, it is preferable to use the position of the alignment hole 36 as a reference, whereby the alignment accuracy can be further improved. Therefore, the optical path changing portion forming step is preferably performed after the alignment recess forming step.

続く第2穴明け工程では、精密ドリル49を用いた精密穴加工を行って銅充填部57にピン支持穴46(第2凹部)を形成する(図6参照)。このような加工法によれば、光軸合わせの際の基準となるガイドピン44を、所望とする正しい位置にて支持可能なピン支持穴46とすることができる。また、上述したように、銅充填部57は加工性に優れた部分であるため、ピン支持穴46を比較的簡単に加工形成することができる。さらに、周知の手法により仕上げ加工を行って、ピン支持穴46の穴径を0.700mmとなるように微調整する。このときの加工に要求される精度は、具体的には±0.001mmである。   In the subsequent second drilling step, the pin support hole 46 (second concave portion) is formed in the copper filling portion 57 by performing precision drilling using the precision drill 49 (see FIG. 6). According to such a processing method, the guide pin 44 serving as a reference at the time of optical axis alignment can be a pin support hole 46 that can be supported at a desired correct position. Further, as described above, since the copper filling portion 57 is a portion excellent in workability, the pin support hole 46 can be formed and processed relatively easily. Further, finishing is performed by a known method, and the hole diameter of the pin support hole 46 is finely adjusted to be 0.700 mm. Specifically, the accuracy required for processing at this time is ± 0.001 mm.

続くガイド部材支持工程では、ピン支持穴46にガイドピン44の一端側を嵌合支持させる(図7参照)。その結果、ガイドピン44の一部がガラスセラミック基板11の上面12から突出した状態となる。   In the subsequent guide member support step, one end side of the guide pin 44 is fitted and supported in the pin support hole 46 (see FIG. 7). As a result, a part of the guide pin 44 protrudes from the upper surface 12 of the glass ceramic substrate 11.

続く搭載工程では、あらかじめキャビティ41の内底面上にある接続パッド29にはんだを供給しておく。そして、キャビティ41の内底面の上方においてVCSEL14及び動作回路用IC16を接続パッド29に対して位置合わせする。その際、既に立設支持状態にある1つまたは複数のガイドピン44の上端平坦面をCCDカメラ等の撮像手段で撮像し、その撮像データに基づき画像処理を行って、平坦面を円形領域として画像認識する。そして、この画像認識された円形領域を基準(より具体的には例えば前記円形領域の中心を原点)として設定し、VCSEL14及び動作回路用IC16のX−Y方向の位置を微調整する(図8参照)。VCSEL14及び動作回路用IC16の位置が決定したら、これらを下降させてキャビティ41の内底面に押し付け、仮固定する。この状態ではんだリフローを行い、VCSEL14及び動作回路用IC16の端子を接続パッド29にはんだ付けする。なお、この手法によれば、VCSEL14等のX−Y方向の位置精度を確実に向上させることができる。   In the subsequent mounting process, solder is supplied to the connection pads 29 on the inner bottom surface of the cavity 41 in advance. Then, the VCSEL 14 and the operation circuit IC 16 are aligned with the connection pad 29 above the inner bottom surface of the cavity 41. At that time, the upper flat surface of one or a plurality of guide pins 44 that are already in the standing support state is imaged by an imaging means such as a CCD camera, and image processing is performed based on the imaging data so that the flat surface is a circular region. Recognize images. Then, the image-recognized circular area is set as a reference (more specifically, for example, the center of the circular area is the origin), and the position of the VCSEL 14 and the operation circuit IC 16 in the XY direction is finely adjusted (FIG. 8). reference). When the positions of the VCSEL 14 and the operation circuit IC 16 are determined, they are lowered, pressed against the inner bottom surface of the cavity 41, and temporarily fixed. In this state, solder reflow is performed, and the terminals of the VCSEL 14 and the operation circuit IC 16 are soldered to the connection pads 29. In addition, according to this method, the positional accuracy of the VCSEL 14 and the like in the XY directions can be reliably improved.

続く支持固定工程では、ガラスセラミック基板11の上面12から突出する各ガイドピン44を、光導波路31における各位置合わせ穴36に対して嵌合させる(図9参照)。その結果、光導波路31及びVCSEL14の光軸合わせを行いつつ、併せて光導波路31をガラスセラミック基板11に支持固定させることができる。そして、以上のようにして本実施形態の光導波路付き光部品支持基板10が完成する。   In the subsequent supporting and fixing step, each guide pin 44 protruding from the upper surface 12 of the glass ceramic substrate 11 is fitted into each alignment hole 36 in the optical waveguide 31 (see FIG. 9). As a result, it is possible to support and fix the optical waveguide 31 to the glass ceramic substrate 11 while aligning the optical axes of the optical waveguide 31 and the VCSEL 14. And the optical component support substrate 10 with an optical waveguide of this embodiment is completed as mentioned above.

従って、本実施形態によれば以下の効果を得ることができる。   Therefore, according to the present embodiment, the following effects can be obtained.

(1)本実施形態では、ガイドピン44と位置合わせ穴36との嵌合関係をもって光軸合わせを達成しつつ、ガラスセラミック基板11に光導波路31を支持固定した構成となっている。よって、リフロー時のセルフアライメント作用のみに頼る従来の消極的な光軸合わせに比べて、より積極的にかつ高い精度で光軸が合った状態となる。ゆえに、光の伝送ロスが小さく、高速度化・高密度化等に十分に対応しうる光導波路付き光部品支持基板10を実現することができる。   (1) In this embodiment, the optical waveguide 31 is supported and fixed to the glass ceramic substrate 11 while achieving optical axis alignment with the fitting relationship between the guide pin 44 and the alignment hole 36. Therefore, the optical axis is more positively and accurately aligned as compared with the conventional passive optical axis alignment that relies only on the self-alignment action during reflow. Therefore, it is possible to realize the optical component supporting substrate 10 with an optical waveguide that has a small light transmission loss and can sufficiently cope with high speed and high density.

(2)また、本実施形態では、樹脂基板に比較して熱伝導性の高いガラスセラミック基板11を用いている。それゆえ、VCSEL14及び動作回路用IC16の発する熱が効率よく放散される。よって、放熱性の悪化に起因する発光波長のズレも回避され、動作安定性・信頼性に優れた光導波路付き光部品支持基板10を実現することができる。   (2) In the present embodiment, the glass ceramic substrate 11 having a higher thermal conductivity than the resin substrate is used. Therefore, the heat generated by the VCSEL 14 and the operation circuit IC 16 is efficiently dissipated. Therefore, the shift of the emission wavelength due to the deterioration of the heat dissipation property is avoided, and the optical component supporting substrate 10 with an optical waveguide excellent in operational stability and reliability can be realized.

(3)また、第2凹部であるピン支持穴46が形成される箇所に銅充填部57を設けた本実施形態の場合、例えば当該箇所に樹脂充填部を設けた場合に比べて以下の利点がある。即ち、樹脂材料に比較して、銅は耐熱性に優れるばかりでなく、熱膨張係数も相対的に小さい。よって、数百℃の高温に遭遇したとしても、銅充填部57には樹脂充填部ほど大きな熱変形は生じない。そのため、ピン支持穴46の位置精度悪化や形状悪化を回避することがで、ガイドピン44を高い位置精度で確実に支持することができる。このことは光の伝送ロスの低減にも確実に寄与する。   (3) Further, in the case of the present embodiment in which the copper filling portion 57 is provided at a location where the pin support hole 46 which is the second recess is formed, for example, the following advantages compared with the case where the resin filling portion is provided at the location. There is. That is, compared with the resin material, copper not only has excellent heat resistance, but also has a relatively small coefficient of thermal expansion. Therefore, even when a high temperature of several hundred degrees Celsius is encountered, the copper filling portion 57 does not deform as much as the resin filling portion. Therefore, it is possible to avoid the deterioration of the positional accuracy and the shape of the pin support hole 46, and to reliably support the guide pin 44 with high positional accuracy. This surely contributes to reduction of light transmission loss.

(4)また、本実施形態の製造方法によれば、所望の光導波路付き光部品支持基板10を簡単かつ確実に、しかも低コストで製造することができる。
[第2実施形態(参考例)
(4) Moreover, according to the manufacturing method of this embodiment, the desired optical component supporting substrate 10 with an optical waveguide can be manufactured easily and reliably at low cost.
[Second Embodiment (Reference Example) ]

次に、本発明を具体化したものではないが、参考例としての第2実施形態の光導波路付き光部品支持基板110(光部品付き光部品支持基板)を図10〜図14に基づいて説明する。 Next, although not embodying the present invention, an optical component supporting substrate 110 with an optical waveguide (optical component supporting substrate with an optical component) of a second embodiment as a reference example will be described with reference to FIGS. To do.

図10に示されるように、本実施形態の光導波路付き光部品支持基板110は、VCSEL14(光学素子)、受光部18を有するフォトダイオード17(光学素子)、樹脂基板111(基板)、ガイドピン44(位置合わせ用ガイド部材)等によって構成されている。   As shown in FIG. 10, the optical component supporting substrate 110 with an optical waveguide of this embodiment includes a VCSEL 14 (optical element), a photodiode 17 (optical element) having a light receiving unit 18, a resin substrate 111 (substrate), a guide pin. 44 (positioning guide member) and the like.

本実施形態で使用される樹脂基板111は、上面12(主面)及び下面13を有する平面視略矩形状の板部材であって、コア基板112(コア部)の両面の表層にビルドアップ層113,114を有するいわゆるビルドアップ配線基板である。前記コア部112は、基材であるガラスクロスにエポキシ樹脂を含浸させた構造を有している。なお、エポキシ樹脂の代わりに、例えばポリイミド樹脂、ビスマレイミド−トリアジン樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂等を含浸させたものを使用してもよい。   The resin substrate 111 used in the present embodiment is a plate member having a substantially rectangular shape in plan view having an upper surface 12 (main surface) and a lower surface 13, and build-up layers on both surface layers of the core substrate 112 (core portion). This is a so-called build-up wiring board having 113 and 114. The core portion 112 has a structure in which a glass cloth as a base material is impregnated with an epoxy resin. Instead of the epoxy resin, for example, a resin impregnated with polyimide resin, bismaleimide-triazine resin, polyphenylene ether resin or the like may be used.

上面側表層にあるビルドアップ層113は、樹脂絶縁層121と金属導体層122とによって構成されている。コア基板112のコア上面に形成された樹脂絶縁層121は、その厚さが約30μmであって、例えば連続多孔質PTFEにエポキシ樹脂を含浸させた樹脂−樹脂複合材料からなる。樹脂絶縁層121の表面上には、銅めっきからなる金属導体層122がパターン形成されている。   The build-up layer 113 on the upper surface side layer is constituted by a resin insulating layer 121 and a metal conductor layer 122. The resin insulating layer 121 formed on the upper surface of the core of the core substrate 112 has a thickness of about 30 μm and is made of, for example, a resin-resin composite material in which continuous porous PTFE is impregnated with an epoxy resin. A metal conductor layer 122 made of copper plating is patterned on the surface of the resin insulating layer 121.

下面側表層にあるビルドアップ層114は、樹脂絶縁層131,133と金属導体層132,134とによって構成されている。コア基板112のコア下面に形成された1層めの樹脂絶縁層131は、その厚さが約30μmであって、例えば連続多孔質PTFEにエポキシ樹脂を含浸させた樹脂−樹脂複合材料からなる。1層めの樹脂絶縁層131の表面上には、銅めっきからなる金属導体層132がパターン形成されている。また、1層めの樹脂絶縁層131上には、同様の材料からなる厚さ約30μmの2層めの樹脂絶縁層133が形成されている。2層めの樹脂絶縁層133の表面上には、銅めっきからなる金属導体層134がパターン形成されている。   The build-up layer 114 on the lower surface layer is composed of resin insulating layers 131 and 133 and metal conductor layers 132 and 134. The first resin insulating layer 131 formed on the lower surface of the core of the core substrate 112 has a thickness of about 30 μm, and is made of, for example, a resin-resin composite material obtained by impregnating continuous porous PTFE with an epoxy resin. A metal conductor layer 132 made of copper plating is patterned on the surface of the first resin insulating layer 131. On the first resin insulation layer 131, a second resin insulation layer 133 made of the same material and having a thickness of about 30 μm is formed. A metal conductor layer 134 made of copper plating is patterned on the surface of the second resin insulating layer 133.

コア基板112における複数箇所には、コア上面及びコア下面を貫通する内部導通用のスルーホール部115が形成されている。これらのスルーホール部115は、ビルドアップ層113,114によって埋められており、樹脂基板111の表面にて開口部を露出させていない。これらのスルーホール部115は、スルーホール形成用孔116の内壁面にスルーホールめっき部117を設けた構造を有している。本実施形態の場合、スルーホールめっき部117は銅めっきからなり、その析出厚さは約20μmに設定されている。スルーホール部115内には、エポキシ樹脂をベースとしてそれに硬化剤及びフィラーを添加したペーストの硬化体である充填材118が充填されている。そして、これらのスルーホール部115は、上面側表層にあるビルドアップ層113の導体と、下面側表層にあるビルドアップ層114の導体とを電気的に接続する役割を果たしている。   Through holes 115 for internal conduction that penetrate the core upper surface and the core lower surface are formed at a plurality of locations on the core substrate 112. These through-hole portions 115 are filled with the build-up layers 113 and 114, and the openings are not exposed on the surface of the resin substrate 111. These through-hole portions 115 have a structure in which a through-hole plating portion 117 is provided on the inner wall surface of the through-hole forming hole 116. In the case of this embodiment, the through-hole plating part 117 consists of copper plating, and the deposition thickness is set to about 20 μm. The through-hole portion 115 is filled with a filler 118 that is a cured body of a paste in which an epoxy resin is used as a base and a curing agent and a filler are added thereto. These through-hole portions 115 serve to electrically connect the conductor of the buildup layer 113 on the upper surface layer and the conductor of the buildup layer 114 on the lower surface layer.

ビルドアップ層113の樹脂絶縁層121の所定箇所には、ビア凹部内に銅めっきを析出させた構造のビアホール部138が形成されている。それらのビアホール部138の直上には、複数のはんだバンプ139が設けられている。そして、これらのはんだバンプ139を介して、VCSEL14及びフォトダイオード17が樹脂基板111の上面12側にはんだ付けされている。なお、樹脂基板111の上面においてはんだバンプ139が形成されていない箇所は、ソルダーレジスト137で覆われている。   A via hole portion 138 having a structure in which copper plating is deposited in a via recess is formed at a predetermined position of the resin insulating layer 121 of the buildup layer 113. A plurality of solder bumps 139 are provided immediately above the via hole portions 138. The VCSEL 14 and the photodiode 17 are soldered to the upper surface 12 side of the resin substrate 111 through these solder bumps 139. Note that a portion where the solder bump 139 is not formed on the upper surface of the resin substrate 111 is covered with a solder resist 137.

本実施形態の樹脂基板111は、離間した複数の箇所にピン支持用のスルーホール部155を有している。前記スルーホール部155は、スルーホール形成用孔156(第1凹部)の内壁面に、銅めっきからなるスルーホールめっき部157(金属充填部)を析出させた構造を有している。スルーホール形成用孔156は、直径が0.75mm〜0.85mm程度であって、樹脂基板111の上面12及び下面13にて開口している。スルーホールめっき部157のほぼ中央部には、上面12及び下面13にて開口するめっき部中央孔146(第2凹部)が形成されている。本実施形態の場合、めっき部中央孔146の直径はスルーホール形成用孔156よりも小さく、約0.7mmに設定されている。そして、これらのピン支持用のスルーホール部155内には、ステンレス鋼からなる断面円形状のガイドピン44(位置合わせ用ガイド部材)が、上面12側に一端を突出させた状態で嵌合支持されている。これらのガイドピン44の突出部分は、フィルム状の光導波路31(光部品)が有する位置合わせ穴36(位置合わせ凹部)に対して嵌合している。その結果、樹脂基板111の上面12上にて、光導波路31が位置合わせされた状態で固定されている。   The resin substrate 111 according to this embodiment has through hole portions 155 for supporting pins at a plurality of spaced locations. The through-hole portion 155 has a structure in which a through-hole plating portion 157 (metal filling portion) made of copper plating is deposited on the inner wall surface of the through-hole forming hole 156 (first concave portion). The through-hole forming hole 156 has a diameter of about 0.75 mm to 0.85 mm, and is opened on the upper surface 12 and the lower surface 13 of the resin substrate 111. A plating portion center hole 146 (second recess) that opens at the upper surface 12 and the lower surface 13 is formed in the substantially central portion of the through-hole plating portion 157. In the case of the present embodiment, the diameter of the plated portion central hole 146 is smaller than the through hole forming hole 156 and is set to about 0.7 mm. And in these through hole portions 155 for supporting pins, a guide pin 44 (alignment guide member) made of stainless steel having a circular cross section is fitted and supported with one end protruding toward the upper surface 12 side. Has been. The protruding portions of these guide pins 44 are fitted into alignment holes 36 (alignment recesses) of the film-shaped optical waveguide 31 (optical component). As a result, the optical waveguide 31 is fixed in an aligned state on the upper surface 12 of the resin substrate 111.

次に、上記構成の光導波路付き光部品支持基板110の製造方法を説明する。   Next, a method for manufacturing the optical component supporting substrate 110 with an optical waveguide having the above configuration will be described.

まず、従来周知の手法により作製された樹脂基板111を準備する。   First, a resin substrate 111 manufactured by a conventionally known method is prepared.

その具体例を挙げると、最初に銅張積層板を出発材料として銅箔のエッチングや無電解銅めっき等を行い、金属導体層122,132及びスルーホール部115を有するコア基板112を形成する。次に、コア基板112の表層にビルドアップ層113,114を積層形成し、さらにソルダーレジスト137を形成する。そして、ビアホール部138にはんだペーストを塗布してリフローすることにより、はんだバンプ139を設ける(図11参照)。   As a specific example, first, copper foil etching, electroless copper plating, or the like is performed using a copper clad laminate as a starting material to form a core substrate 112 having metal conductor layers 122 and 132 and through-hole portions 115. Next, build-up layers 113 and 114 are laminated on the surface layer of the core substrate 112, and a solder resist 137 is further formed. And solder bump 139 is provided by apply | coating a solder paste to the via-hole part 138, and reflowing (refer FIG. 11).

次に、上記の樹脂基板111に対してドリルを用いて穴加工を行うことにより、スルーホール形成用孔156を形成する(第1穴明け工程、図12参照)。このとき、スルーホール形成用孔156はビアホール部138のある箇所を避けて設けられる。本実施形態の場合、基本的にガラス、樹脂、金属等といった、セラミックほど硬質でない材料からなる樹脂基板111を加工対象物としているため、穴加工を比較的簡単にかつ低コストで行うことができる。なお、第1穴明け工程をレーザ加工により行ってもよい。   Next, a hole 156 for forming a through hole is formed by drilling the resin substrate 111 using a drill (first drilling step, see FIG. 12). At this time, the through-hole forming hole 156 is provided to avoid a place where the via hole portion 138 is present. In the case of the present embodiment, since the resin substrate 111 made of a material that is basically not as hard as ceramic, such as glass, resin, metal, or the like, is used as the object to be processed, drilling can be performed relatively easily and at low cost. . Note that the first drilling step may be performed by laser processing.

次に、上記の樹脂基板111に従来周知の手法に従って無電解銅めっきを施し、スルーホール形成用孔156の内壁面に厚さ10μm〜50μm程度のスルーホールめっき部157を形成する(スルーホールめっき部形成工程、図13参照)。めっき厚さが10μm未満であると、次の第2穴明け工程にて穴加工を行う際に、スルーホールめっき部157の殆どまたは全部が削り取られてしまう可能性があるため、好ましくない。また、めっき厚さを50μmよりも大きくしようとすると、めっき時間が長くなり、生産性が低下する可能性がある。   Next, electroless copper plating is performed on the resin substrate 111 according to a conventionally known method to form a through hole plating portion 157 having a thickness of about 10 μm to 50 μm on the inner wall surface of the through hole forming hole 156 (through hole plating). Part formation step, see FIG. If the plating thickness is less than 10 μm, it is not preferable because most or all of the through-hole plating portion 157 may be scraped off when drilling in the next second drilling step. Moreover, when it is going to make plating thickness larger than 50 micrometers, plating time will become long and productivity may fall.

次に、上記の樹脂基板111においてピン支持用のスルーホール部155に対応する箇所に精密ドリル加工を行って、スルーホールめっき部157の内周面側の一部を削り取ることにより、めっき部中央孔146を形成する(第2穴明け工程、図14参照)。このとき、本実施形態ではガラスクロスが存在せず銅めっきのみが存在する箇所を加工対象物としている。そのため、ガラスクロスが存在する部分を加工対象物とした場合に比べて、精密穴加工を比較的簡単にかつ高精度に、しかも低コストで行うことができる。そして、このような加工法によれば、光軸合わせの際の基準となるガイドピン44を、所望とする正しい位置にて支持可能なめっき部中央孔146を得ることができる。さらに、従来周知の手法により仕上げ加工を行って、めっき部中央孔146の穴径を0.700mmとなるように微調整する。このときの加工に要求される精度は、具体的には±0.001mmである。   Next, a precision drilling process is performed on the resin substrate 111 at a location corresponding to the pin-supporting through-hole portion 155, and a part on the inner peripheral surface side of the through-hole plating portion 157 is scraped off, thereby obtaining a central portion of the plating portion. Hole 146 is formed (second drilling step, see FIG. 14). At this time, in this embodiment, the place where the glass cloth does not exist and only the copper plating exists is used as the processing object. Therefore, compared with the case where the portion where the glass cloth is present is used as the processing object, the precision hole processing can be performed relatively easily, with high accuracy, and at low cost. And according to such a processing method, the plating part center hole 146 which can support the guide pin 44 used as the reference | standard at the time of optical axis alignment in the correct position desired can be obtained. Further, finish processing is performed by a conventionally known method, and fine adjustment is performed so that the hole diameter of the plated portion central hole 146 becomes 0.700 mm. Specifically, the accuracy required for processing at this time is ± 0.001 mm.

次に、めっき部中央孔146にガイドピン44の一端側を嵌合支持させる(ガイド部材取付工程)。その結果、ガイドピン44の一部が樹脂基板111の上面12から突出した状態となる。この後、第1実施形態にて説明した搭載工程及び支持固定工程を実施すれば、光導波路31とVCSEL14との光軸合わせ、光導波路31とフォトダイオード17との光軸合わせを行いつつ、併せて光導波路31を樹脂基板111に支持固定させることができる。   Next, the one end side of the guide pin 44 is fitted and supported in the plated portion central hole 146 (guide member attaching step). As a result, a part of the guide pin 44 protrudes from the upper surface 12 of the resin substrate 111. Thereafter, if the mounting process and the support fixing process described in the first embodiment are performed, the optical axis alignment between the optical waveguide 31 and the VCSEL 14 and the optical axis alignment between the optical waveguide 31 and the photodiode 17 are performed together. Thus, the optical waveguide 31 can be supported and fixed to the resin substrate 111.

上記の手順を経て完成した光導波路付き光部品支持基板110では、ガイドピン44と位置合わせ穴36との嵌合関係をもって光軸合わせを達成しつつ、樹脂基板111に光導波路31を支持固定した構成となっている。よって、リフロー時のセルフアライメント作用のみに頼る従来の消極的な光軸合わせに比べて、より積極的にかつ高い精度で光軸が合った状態となる。ゆえに、光の伝送ロスが小さく、高速度化・高密度化等に十分に対応しうる光導波路付き光部品支持基板110を実現することができる。また、本実施形態の製造方法によれば、図10の光導波路付き光部品支持基板110を簡単かつ確実に、しかも低コストで製造することができる。   In the optical component supporting substrate 110 with an optical waveguide completed through the above procedure, the optical waveguide 31 is supported and fixed to the resin substrate 111 while achieving optical axis alignment with the fitting relationship between the guide pin 44 and the alignment hole 36. It has a configuration. Therefore, the optical axis is more positively and accurately aligned as compared with the conventional passive optical axis alignment that relies only on the self-alignment action during reflow. Therefore, it is possible to realize the optical component supporting substrate 110 with an optical waveguide that has a small light transmission loss and can sufficiently cope with high speed and high density. Further, according to the manufacturing method of the present embodiment, the optical component supporting substrate 110 with an optical waveguide shown in FIG. 10 can be manufactured easily and reliably at low cost.

なお、本発明の実施形態は以下のように変更してもよい。   In addition, you may change embodiment of this invention as follows.

・ガイドピン44の本数や形状等は、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて任意に変更することが可能である。   The number and shape of the guide pins 44 can be arbitrarily changed without departing from the spirit of the present invention.

・第2穴明け工程における精密穴加工のみによって十分高精度な穴が形成できるのであれば、仕上げ加工を省略しても構わない。   -Finishing may be omitted as long as a sufficiently accurate hole can be formed only by precision drilling in the second drilling step.

・上記実施形態では、光伝送機能及び光反射機能を有する光部品として光導波路31を用いていたが、その代わりに光ファイバコネクタ等の光伝送機能を有する光部品を用いて構成してもよい。さらには、光導波路31に代えて、マイクロレンズアレイ等の集光機能を有する光部品を用いるようにしてもよい。   In the above embodiment, the optical waveguide 31 is used as an optical component having an optical transmission function and an optical reflection function. However, an optical component having an optical transmission function such as an optical fiber connector may be used instead. . Furthermore, instead of the optical waveguide 31, an optical component having a light collecting function such as a microlens array may be used.

・上記第1実施形態では、銅からなる導体部を有するガラスセラミック基板11に対して銅充填部57を形成していた。しかし、ガラスセラミック基板11が、例えば銀からなる導体部を有するものである場合には、銅充填部57に代えて銀充填部を形成するようにしてもよい。銀も銅と同じくガラスセラミックとの同時焼成が可能な金属だからである。   -In the said 1st Embodiment, the copper filling part 57 was formed with respect to the glass-ceramic board | substrate 11 which has a conductor part which consists of copper. However, when the glass ceramic substrate 11 has a conductor portion made of, for example, silver, a silver filling portion may be formed instead of the copper filling portion 57. This is because silver, like copper, is a metal that can be co-fired with glass ceramic.

次に、特許請求の範囲に記載された技術的思想のほかに、前述した実施形態によって把握される技術的思想の一部を以下に列挙する。   Next, in addition to the technical ideas described in the claims, a part of the technical ideas grasped by the embodiment described above will be listed below.

(1)主面を有するとともに、少なくとも前記主面側において開口する第1凹部を有し、銅または銀からなる導体部を有する低温焼成セラミック基板と、前記第1凹部内に前記導体部と同じ金属材料を充填してなり、前記第1凹部よりも小径かつ少なくとも前記主面側において開口する第2凹部を有する金属充填部と、コア及びそのコアを包囲するクラッドを有し、位置合わせ凹部を有する光導波路と、前記第2凹部に嵌合されることで支持され、前記基板の前記主面側にてその一部が突出し、前記位置合わせ凹部に対して嵌合可能な位置合わせ用ガイド部材とを備え、前記低温焼成セラミック基板の主面側に、発光部及び受光部のうちの少なくとも一方を有し、前記光導波路と光結合されるべき光学素子が搭載されていることを特徴とする光導波路付き光部品支持基板。   (1) A low-temperature fired ceramic substrate having a main surface and having at least a first recess opening on the main surface side and having a conductor portion made of copper or silver, and the same as the conductor portion in the first recess A metal filling portion that is filled with a metal material and has a second recess having a smaller diameter than the first recess and opening at least on the main surface side, a core and a clad surrounding the core, and an alignment recess And a guide member for alignment that is supported by being fitted to the second concave portion, a part of which protrudes on the main surface side of the substrate and can be fitted to the positioning concave portion. And at least one of a light emitting portion and a light receiving portion, and an optical element to be optically coupled to the optical waveguide is mounted on the main surface side of the low-temperature fired ceramic substrate. Waveguide with optical component support board.

(2)主面を有するとともに、少なくとも前記主面側において開口するダミービアホール用穴を有する基板と、前記ダミービアホール用穴に充填されたダミービアホール導体と、そのダミービアホール導体は、前記ダミービアホール用穴よりも小径かつ少なくとも前記主面側において開口するガイド部材支持凹部を有することと、前記ガイド部材支持凹部に嵌合されることで支持され、前記基板の前記主面側にてその一部が突出し、光伝送機能、集光機能及び光反射機能のうちの少なくとも1つを有する光部品の有する位置合わせ凹部に対して嵌合可能な位置合わせ用ガイド部材とを備えることを特徴とする光部品支持基板。   (2) A substrate having a main surface and having a dummy via hole hole opened at least on the main surface side, a dummy via hole conductor filled in the dummy via hole, and the dummy via hole conductor for the dummy via hole The guide member support recess having a smaller diameter than the hole and opening at least on the main surface side is supported by being fitted into the guide member support recess, and a part of the guide member support recess is supported on the main surface side of the substrate. An optical component comprising: an alignment guide member that protrudes and can be fitted into an alignment recess of an optical component having at least one of a light transmission function, a light collecting function, and a light reflection function Support substrate.

(3)主面を有するとともに、少なくとも前記主面側において開口するスルーホール形成用孔を有する樹脂基板と、前記スルーホール形成用孔内に充填され、前記スルーホール形成用孔よりも小径かつ少なくとも前記主面側において開口するめっき部中央孔を有するスルーホールめっき部と、前記めっき部中央孔に嵌合されることで支持され、前記樹脂基板の前記主面側にてその一部が突出し、光伝送機能、集光機能及び光反射機能のうちの少なくとも1つを有する光部品の有する位置合わせ凹部に対して嵌合可能な位置合わせ用ガイド部材とを備えることを特徴とする光部品支持基板。   (3) A resin substrate having a main surface and having a through-hole forming hole opened at least on the main surface side, and filled in the through-hole forming hole, and having a diameter smaller than that of the through-hole forming hole and at least A through-hole plating part having a plating part central hole that opens on the main surface side, and is supported by being fitted to the plating part central hole, a part of which protrudes on the main surface side of the resin substrate, An optical component support substrate comprising: an alignment guide member that can be fitted into an alignment recess of an optical component having at least one of a light transmission function, a light collecting function, and a light reflection function .

(4)前記(3)に記載の光部品支持基板の製造方法であって、穴加工を行うことにより前記樹脂基板に前記スルーホール形成用孔を形成する第1穴明け工程と、前記スルーホール形成用孔内に銅めっきを施して前記スルーホールめっき部を形成するスルーホールめっき部形成工程と、前記スルーホールめっき部形成工程の後、穴加工を行うことにより前記スルーホールめっき部に前記めっき部中央孔を形成する第2穴明け工程と、前記めっき部中央孔に前記位置合わせ用ガイド部材を嵌合支持させるガイド部材取付工程とを含むことを特徴とする光部品支持基板の製造方法。   (4) The method for manufacturing an optical component supporting substrate according to (3), wherein a first drilling step of forming the through hole forming hole in the resin substrate by drilling, and the through hole A through-hole plating portion forming step of forming copper plating in the forming hole to form the through-hole plating portion, and after the through-hole plating portion forming step, the plating is performed on the through-hole plating portion by performing hole processing. A manufacturing method of an optical component supporting substrate, comprising: a second drilling step for forming a central hole in the portion; and a guide member attaching step for fitting and supporting the alignment guide member in the central hole in the plating portion.

本発明を具体化した第1実施形態の光導波路付き光部品支持基板を示す概略断面図。1 is a schematic sectional view showing an optical component supporting substrate with an optical waveguide according to a first embodiment embodying the present invention. 前記光部品支持基板を示す概略平面図。The schematic plan view which shows the said optical component support substrate. 第1実施形態の光導波路付き光部品支持基板の製造過程において、第1穴明け工程後のグリーンシートを示す概略断面図。The schematic sectional drawing which shows the green sheet after the 1st drilling process in the manufacture process of the optical component supporting substrate with an optical waveguide of 1st Embodiment. 前記製造過程において、導体部形成工程及び金属充填部形成工程の後のグリーンシートを示す概略断面図。In the said manufacture process, the schematic sectional drawing which shows the green sheet after a conductor part formation process and a metal filling part formation process. 前記製造過程において、焼成工程を経て得られたガラスセラミック基板を示す概略断面図。The schematic sectional drawing which shows the glass-ceramic board | substrate obtained through the baking process in the said manufacture process. 前記製造過程において、銅充填部にピン支持穴を形成する際の様子を示す概略断面図。The schematic sectional drawing which shows a mode at the time of forming a pin support hole in a copper filling part in the said manufacture process. 前記製造過程において、ピン支持穴にガイドピンを支持させる際の様子を示す概略断面図。The schematic sectional drawing which shows a mode at the time of making a pin support hole support a guide pin in the said manufacture process. 前記製造過程において、VCSEL等を搭載するときの様子を示す概略断面図。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a state when a VCSEL or the like is mounted in the manufacturing process. 前記製造過程において、ガラスセラミック基板と光導波路との位置合わせを行いつつ光導波路を支持固定する状態を示す概略断面図。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a state in which the optical waveguide is supported and fixed while the glass ceramic substrate and the optical waveguide are aligned in the manufacturing process. 本発明を具体化した第2実施形態の光導波路付き光部品支持基板を示す概略断面図。The schematic sectional drawing which shows the optical component supporting substrate with an optical waveguide of 2nd Embodiment which actualized this invention. 第2実施形態の光導波路付き光部品支持基板の製造過程において、第1穴明け工程前の樹脂基板を示す概略断面図。The schematic sectional drawing which shows the resin substrate before the 1st drilling process in the manufacture process of the optical component supporting substrate with an optical waveguide of 2nd Embodiment. 前記製造過程において、第1穴明け工程時の樹脂基板を示す概略断面図。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a resin substrate during a first drilling step in the manufacturing process. 前記製造過程において、スルーホールめっき部形成工程の後の樹脂基板を示す概略断面図。The schematic sectional drawing which shows the resin substrate after a through-hole plating part formation process in the said manufacture process. 前記製造過程において、スルーホールめっき部にめっき部中央孔を形成する際の様子を示す概略断面図。In the said manufacture process, the schematic sectional drawing which shows a mode at the time of forming a plating part center hole in a through-hole plating part.

符号の説明Explanation of symbols

10,110…光部品付き光部品支持基板としての光導波路付き光部品支持基板
11…基板としてのガラスセラミック基板
12…主面としての基板の上面
14…光学素子としてのVCSEL
15…発光部
17…光学素子としてのフォトダイオード
18…受光部
26…導体部としての金属配線層
27…導体部としてのビアホール導体
29…導体部としての接続パッド
31…光部品としての光導波路
36…位置合わせ凹部としての位置合わせ穴
41…キャビティ
44…位置合わせ用ガイド部材としてのガイドピン
46…第2凹部としてのピン支持穴
56…第1凹部
57…金属充填部としての銅充填部
111…基板としての樹脂基板
146…第2凹部としてのめっき部中央孔
156…第1凹部としてのスルーホール形成用孔
157…金属充填部としてのスルーホールめっき部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10,110 ... Optical component support substrate with an optical waveguide as an optical component support substrate with an optical component 11 ... Glass ceramic substrate as a substrate 12 ... Upper surface of the substrate as a main surface 14 ... VCSEL as an optical element
DESCRIPTION OF SYMBOLS 15 ... Light-emitting part 17 ... Photodiode as an optical element 18 ... Light-receiving part 26 ... Metal wiring layer as a conductor part 27 ... Via-hole conductor as a conductor part 29 ... Connection pad as a conductor part 31 ... Optical waveguide as an optical component 36 Alignment hole 41 as alignment recess 41 Cavity 44 Guide pin as alignment guide member 46 Pin support hole as second recess 56 First recess 57 Copper filling portion 111 as metal filling portion 111 Resin substrate as substrate 146... Plated portion central hole as second recess 156. Through hole forming hole as first recess 157. Through hole plated portion as metal filling portion

Claims (3)

主面を有するとともに、少なくとも前記主面側において開口する第1凹部を有する基板と、前記第1凹部内に充填され、前記第1凹部よりも小径かつ少なくとも前記主面側において開口する第2凹部を有する金属充填部と、前記第2凹部に嵌合されることで支持され、前記基板の前記主面側にてその一部が突出し、光伝送機能、集光機能及び光反射機能のうちの少なくとも1つを有する光部品の有する位置合わせ凹部に対して嵌合可能な位置合わせ用ガイド部材と、前記基板の主面側に搭載され、発光部及び受光部のうちの少なくとも一方を有し、光軸が前記光部品の光軸に対して合うように前記光部品と光結合される光学素子とを備える光部品支持基板の製造方法において、
穴加工を行うことにより前記基板に前記第1凹部を形成する第1穴あけ工程と、
前記第1凹部内に金属ペーストを充填して前記第1凹部を完全に満たす前記金属充填部を形成する金属充填部形成工程と、
前記金属充填部形成工程の後、精密ドリルを用いた精密穴加工を行うことにより前記金属充填部に前記第2凹部としての精密加工穴を形成する第2穴あけ工程と、
前記第2凹部としての精密加工穴に前記位置合わせ用ガイド部材としてのガイドピンを嵌合支持させるガイド部材取付工程と
を含むことを特徴とする光部品支持基板の製造方法。
A substrate having a main surface and having a first recess opened at least on the main surface side, and a second recess filled in the first recess and having a smaller diameter than the first recess and opening at least on the main surface side And a metal filling part having the above structure, and being supported by being fitted into the second recess, part of which protrudes on the main surface side of the substrate, and includes a light transmission function, a light collecting function, and a light reflecting function. An alignment guide member that can be fitted to an alignment recess of an optical component having at least one , mounted on the main surface side of the substrate, and having at least one of a light emitting unit and a light receiving unit, In a method of manufacturing an optical component support substrate comprising an optical element optically coupled to the optical component such that an optical axis is aligned with the optical axis of the optical component,
A first drilling step of forming the first recess in the substrate by drilling ;
A metal filling portion forming step of filling the first recess with a metal paste to form the metal filling portion that completely fills the first recess ;
After the metal filling portion forming step, a second drilling step of forming a precision machining hole as the second recess in the metal filling portion by performing precision hole machining using a precision drill ;
And a guide member attaching step of fitting and supporting a guide pin as the alignment guide member in the precision processing hole as the second recess.
主面を有し、少なくとも前記主面側において開口する第1凹部を有し、銅または銀からなる導体部を有する低温焼成セラミック基板と、前記第1凹部内に充填され、前記第1凹部よりも小径かつ少なくとも前記主面側において開口する第2凹部を有する金属充填部と、前記第2凹部に嵌合されることで支持され、前記基板の前記主面側にてその一部が突出し、光伝送機能、集光機能及び光反射機能のうちの少なくとも1つを有する光部品の有する位置合わせ凹部に対して嵌合可能な位置合わせ用ガイド部材と、前記基板の主面側に搭載され、発光部及び受光部のうちの少なくとも一方を有し、光軸が前記光部品の光軸に対して合うように前記光部品と光結合される光学素子とを備える光部品支持基板の製造方法において、
穴加工を行うことによりセラミック未焼結体に前記第1凹部を形成する第1穴あけ工程と、
前記第1穴あけ工程の後、金属ペーストを用いて前記セラミック未焼結体に前記導体部を形成する導体部形成工程と、
前記第1穴あけ工程の後、前記第1凹部内に前記金属ペーストを充填して前記第1凹部を完全に満たす前記金属充填部を形成する金属充填部形成工程と、
前記導体部形成工程及び前記金属充填部形成工程の後、前記セラミック未焼結体を焼結させて、前記低温焼成セラミック基板とする焼成工程と、
前記焼成工程の後、前記金属充填部に精密ドリルを用いた精密穴加工を行うことにより前記第2凹部としての精密加工穴を形成する第2穴あけ工程と、
前記第2凹部としての精密加工穴に前記位置合わせ用ガイド部材としてのガイドピンを支持させるガイド部材取付工程と
を含むことを特徴とする光部品支持基板の製造方法。
A low-temperature fired ceramic substrate having a main surface, having a first recess that opens at least on the main surface side, and having a conductor made of copper or silver; and filling the first recess, from the first recess Is supported by being fitted in the second recess, and a metal filling portion having a second recess having a small diameter and opening at least on the main surface side, and part of the substrate protrudes on the main surface side of the substrate, An alignment guide member that can be fitted to an alignment recess of an optical component having at least one of a light transmission function, a light collection function, and a light reflection function, and mounted on the main surface side of the substrate, In a method for manufacturing an optical component support substrate , comprising: an optical element having at least one of a light emitting portion and a light receiving portion, and an optical element optically coupled to the optical component such that an optical axis is aligned with an optical axis of the optical component ,
A first drilling step of forming the first recess in the ceramic green body by drilling ;
After the first drilling step, a conductor portion forming step of forming the conductor portion in the ceramic green body using a metal paste ;
After the first drilling step, the metal filling portion forming step of forming the metal filling portion that fills the first recess with the metal paste and completely fills the first recess ;
After the conductor part forming step and the metal filling part forming step, the ceramic unsintered body is sintered to form the low-temperature fired ceramic substrate, and
After the firing step, a second drilling step of forming a precision drilled hole as the second recess by performing precision drilling using a precision drill in the metal filling portion;
And a guide member mounting step of supporting a guide pin as the alignment guide member in the precision processing hole as the second recess.
主面を有するとともに、少なくとも前記主面側において開口する第1凹部を有する基板と、光伝送機能、集光機能及び光反射機能のうちの少なくとも1つを有し、位置合わせ凹部を有する光部品と、前記第1凹部内に充填され、前記第1凹部よりも小径かつ少なくとも前記主面側において開口する第2凹部を有する金属充填部と、前記第2凹部に嵌合されることで支持され、前記基板の前記主面側にてその一部が突出し、前記光部品の有する位置合わせ凹部に対して嵌合する位置合わせ用ガイド部材と、前記基板の主面側に搭載され、発光部及び受光部のうちの少なくとも一方を有し、光軸が前記光部品の光軸に対して合うように前記光部品と光結合される光学素子とを備える光部品付き光部品支持基板の製造方法において、
穴加工を行うことにより前記基板に前記第1凹部を形成する第1穴あけ工程と、
前記第1凹部内に金属ペーストを充填して前記第1凹部を完全に満たす前記金属充填部を形成する金属充填部形成工程と、
前記金属充填部形成工程の後、精密ドリルを用いた精密穴加工を行うことにより前記金属充填部に前記第2凹部としての精密加工穴を形成する第2穴あけ工程と、
前記第2凹部としての精密加工穴に前記位置合わせ用ガイド部材としてのガイドピンを嵌合支持させるガイド部材取付工程と、
前記ガイド部材取付工程の後、前記位置合わせ用ガイド部材としてのガイドピンを前記位置合わせ凹部に対して嵌合させることにより、前記光部品の位置合わせを行いつつ前記光部品を前記基板に支持固定させる支持固定工程と
を含むことを特徴とする光部品付き光部品支持基板の製造方法。
An optical component having a main surface and at least one of a light transmission function, a light condensing function, and a light reflection function, and a positioning concave portion, and a substrate having a first recess opening at least on the main surface side. And a metal filling portion having a second recess filled in the first recess, having a smaller diameter than the first recess and opening at least on the main surface side, and supported by being fitted into the second recess. A part of the substrate protruding from the main surface side of the substrate, the alignment guide member engaging with the alignment recess of the optical component, and a light emitting portion mounted on the main surface side of the substrate In a method for manufacturing an optical component supporting substrate with an optical component , comprising at least one of light receiving portions, and comprising an optical element optically coupled to the optical component such that an optical axis is aligned with the optical axis of the optical component ,
A first drilling step of forming the first recess in the substrate by drilling ;
A metal filling portion forming step of filling the first recess with a metal paste to form the metal filling portion that completely fills the first recess ;
After the metal filling portion forming step, a second drilling step of forming a precision machining hole as the second recess in the metal filling portion by performing precision hole machining using a precision drill ;
A guide member attaching step of fitting and supporting a guide pin as the alignment guide member in the precision machining hole as the second recess;
After the guide member mounting step, the optical component is supported and fixed to the substrate while the optical component is aligned by fitting a guide pin as the alignment guide member to the alignment recess. And a supporting and fixing step. A method for manufacturing an optical component supporting substrate with an optical component.
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