JP5322873B2 - Optical module - Google Patents
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Description
本発明は、光路を変換する光接続部を具備する光伝送路、光伝送基板および光モジュールに関する。 The present invention relates to an optical transmission path, an optical transmission board, and an optical module that include an optical connection unit that converts an optical path.
近年、コンピュータの情報処理能力の向上化にともなって、マイクロプロセッサとして使用される半導体大規模集積回路素子(LSI,VLSI)等の集積回路(IC)では、トランジスタの集積度が高められており、ICの動作速度は、クロック周波数でGHzのレベルまで達している。それに伴い、電気素子間を電気的に接続する電気配線についても高密度化および微細化されたものが要求されていた。 In recent years, with the improvement of information processing capability of computers, in an integrated circuit (IC) such as a semiconductor large scale integrated circuit element (LSI, VLSI) used as a microprocessor, the degree of integration of transistors has been increased. The operating speed of the IC has reached the GHz level at the clock frequency. Along with this, there has been a demand for higher density and finer electrical wiring for electrically connecting electrical elements.
しかしながら、電気配線の高密度化および微細化は、電気信号のクロストークおよび伝搬損失が生じやすい。このことから、半導体素子に入出力される電気信号を光信号に変換し、さらに、その光信号を実装基板に形成した光導波路などの光配線によって伝送される光伝送技術が検討されている。 However, increasing the density and miniaturization of electrical wiring tends to cause crosstalk and propagation loss of electrical signals. For this reason, an optical transmission technique in which an electrical signal inputted to and outputted from a semiconductor element is converted into an optical signal, and the optical signal is transmitted through an optical wiring such as an optical waveguide formed on a mounting substrate has been studied.
光配線を用いた光伝送技術においては、回路基板の表面などに形成される光導波路のように、光を基板に対して略平行に伝送させるだけでなく、例えば、光を基板に対して略垂直に伝送させることで、光信号についても電気信号と同様に三次元的な伝送をおこなう光伝送技術が検討されている。 In optical transmission technology using optical wiring, not only light is transmitted substantially parallel to the substrate, such as an optical waveguide formed on the surface of a circuit board, but for example, light is substantially transmitted to the substrate. An optical transmission technique that performs three-dimensional transmission of an optical signal in the same manner as an electrical signal by transmitting the signal vertically has been studied.
例えば、特許文献1には、光導波路上にはんだボールを設け、はんだボール上に端子を接続して光電変換素子を実装させることが開示されている。 For example, Patent Document 1 discloses that a photoelectric conversion element is mounted by providing a solder ball on an optical waveguide and connecting a terminal on the solder ball.
しかし、特許文献1に開示された技術では、光電変換素子を実装する際、熱または振動によって光電変換素子の位置ずれが生じることがあった。また、光電変換素子実装後も、長期の使用により、光電変換素子の位置ずれが生じることがあった。このような位置ずれにより、光電変換素子と光導波路との間で光の伝搬損失が生じる問題があった。 However, in the technique disclosed in Patent Document 1, when the photoelectric conversion element is mounted, the position of the photoelectric conversion element may be shifted due to heat or vibration. Further, even after the photoelectric conversion element is mounted, the photoelectric conversion element may be displaced due to long-term use. Due to such a positional shift, there is a problem that a light propagation loss occurs between the photoelectric conversion element and the optical waveguide.
本発明の目的は、光の伝搬損失を低減させた光伝送路、光伝送基板および光モジュールを提供することにある。 An object of the present invention is to provide an optical transmission line, an optical transmission board, and an optical module in which the propagation loss of light is reduced.
本発明の一実施形態にかかる光モジュールは、表面に電気配線が形成された基板と、光の進行方向を変換させる光路変換面を有するコアと、前記基板上に形成された、前記コアの周囲を覆うとともに、前記コアの屈折率よりも低い屈折率を有し、前記電気配線が露出した貫通孔を有するクラッドと、透過平面視にて前記光路変換面および前記貫通孔を含む前記クラッドの表面が凹部の底面として露出するように、前記基板とは反対側の前記クラッド上に設けられた樹脂層と、を有する光伝送基板と、前記貫通孔内に設けられた、前記電気配線と電気的に接続する、導電性材料である電気接続部と、前記凹部内に位置し、前記電気接続部に実装された、前記光伝送路との対向面に発光部または受光部を有する光電変換素子と、を具備し、前記光電変換素子が前記凹部内に位置することにより、当該光電変換素子の位置ずれを抑制する。 An optical module according to an embodiment of the present invention includes a substrate having an electrical wiring formed on a surface thereof, a core having an optical path changing surface for changing a traveling direction of light, and a periphery of the core formed on the substrate. A clad having a refractive index lower than the refractive index of the core and having a through hole in which the electric wiring is exposed, and a surface of the clad including the optical path conversion surface and the through hole in a transmission plan view Is exposed as the bottom surface of the recess, and an optical transmission board having a resin layer provided on the clad on the side opposite to the board, and the electrical wiring provided in the through hole and electrically An electrical connection part that is a conductive material, and a photoelectric conversion element that is located in the recess and is mounted on the electrical connection part and having a light emitting part or a light receiving part on a surface facing the optical transmission path; , comprising a said light By converting element is positioned in the recess, to suppress positional deviation of the photoelectric conversion element.
前記樹脂層は前記クラッドと同じ材料から構成されることが好ましい。 The resin layer is preferably made of the same material as the cladding.
本発明の一実施形態にかかる光モジュールは、前記クラッドは、前記コアと前記クラッドの表面との間に位置する上部クラッドの厚みが、前記コアと前記基板との間に位置する下部クラッドの厚みよりも小さい。
In the optical module according to one embodiment of the present invention, the thickness of the upper cladding positioned between the core and the surface of the cladding is equal to the thickness of the lower cladding positioned between the core and the substrate. Smaller than .
前記光モジュールは、前記電気配線と接続し、前記貫通孔の内壁面に設けられた貫通電極をさらに具備することが好ましい。
The optical module preferably further includes a through electrode connected to the electrical wiring and provided on an inner wall surface of the through hole.
前記光モジュールは、前記凹部の底面上に設けられ、前記貫通電極と接続する底面電極をさらに具備することが好ましい。
Preferably, the optical module further includes a bottom electrode provided on the bottom surface of the recess and connected to the through electrode.
前記貫通電極は、前記クラッドおよび前記コアの界面に入り込んだ突出部をさらに有することが好ましい。 It is preferable that the through electrode further has a protruding portion that has entered the interface between the cladding and the core.
本発明の一実施形態にかかる光モジュールは、前記光電変換素子が、前記凹部の前記底面として露出した前記クラッドの表面と接触するように配置される。
The optical module according to an embodiment of the present invention is arranged such that the photoelectric conversion element is in contact with the surface of the cladding exposed as the bottom surface of the recess.
本実施形態によれば、クラッドおよび樹脂層がともに、前記クラッド表面のうち透過平面視にて光路変換面を含む表面を底面とした凹部を形成することで、凹部内に光電変換素子などの外部素子を収納することができる。これにより、光電変換素子の位置ずれを抑制して、光電変換素子と光伝送路との間で光の伝搬損失を低減させることができる。 According to the present embodiment, both the cladding and the resin layer form a recess having a bottom including a surface including the optical path conversion surface in a transmission plan view of the cladding surface. An element can be accommodated. Thereby, the position shift of a photoelectric conversion element can be suppressed and the propagation loss of light can be reduced between a photoelectric conversion element and an optical transmission line.
以下、図面を参照しながら本発明の実施態様の光伝送路を詳細に説明するが、それらの図面は実施形態の一例に過ぎず、本発明はそれらに限定されるものではない。 The optical transmission line according to the embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. However, these drawings are only examples of the embodiments, and the present invention is not limited to them.
図1に示すように、本発明の第1の実施態様の光伝送路は、コア2aとクラッド2b(上部クラッド2b1および下部クラッド2b2)から構成される光導波路2と、樹脂層6と、を具備する。なお、下部クラッド2b2はコア2aの下面を覆う部位をいい、上部クラッド2b1はコア2aの上面および側面を覆う部位をいう。 As shown in FIG. 1, the optical transmission line of the first embodiment of the present invention includes an optical waveguide 2 composed of a core 2a and a clad 2b (upper clad 2b1 and lower clad 2b2), and a resin layer 6. It has. The lower clad 2b2 refers to a portion that covers the lower surface of the core 2a, and the upper clad 2b1 refers to a portion that covers the upper surface and side surfaces of the core 2a.
図1において下部クラッド2b2の厚みよりも上部クラッド2b1の厚みが小さいが、あくまで好適な一例である。通常、上部クラッド2b1の厚みと下部クラッド2b2の厚みとは同等にされるが、上部クラッド2b1の厚みを小さくする(例えば、下部クラッド2b2の厚みの1/2以下)ことで、コア2a内への光とじこめ効果を満足させるとともに、後述する光電変換素子7と光導波路2との間の距離を短縮化して光伝搬損失を低減することができる。 In FIG. 1, the thickness of the upper clad 2b1 is smaller than the thickness of the lower clad 2b2, but this is only a preferable example. Usually, the thickness of the upper clad 2b1 and the thickness of the lower clad 2b2 are made equal, but by reducing the thickness of the upper clad 2b1 (for example, ½ or less of the thickness of the lower clad 2b2), the core 2a is brought into the core 2a. In addition to satisfying the light confinement effect, the distance between the photoelectric conversion element 7 and the optical waveguide 2 described later can be shortened to reduce the light propagation loss.
コア2aは、光路変換面4を有する。図1の場合、光路変換面4はコア2aの端に設けられているが、本発明ではこれに限定されず、例えば、コア2aの途中に設けられてもよい。 The core 2 a has an optical path conversion surface 4. In the case of FIG. 1, the optical path conversion surface 4 is provided at the end of the core 2a. However, the present invention is not limited to this, and may be provided in the middle of the core 2a, for example.
光路変換面4は、図1に示すように、コア2aの延出方向に対して傾斜した傾斜面であることが好ましい。傾斜面は、外部からの光の進行方向をコア2a中の光の進行方向に変換する、あるいは、コア2a中の光の進行方向を外部への光の進行方向に変換する役割を果たす。例えば光軸方向に対して45度に傾斜する傾斜面によって光の光路方向を90度変更させる。 As shown in FIG. 1, the optical path conversion surface 4 is preferably an inclined surface inclined with respect to the extending direction of the core 2a. The inclined surface plays a role of converting the traveling direction of light from the outside into the traveling direction of light in the core 2a, or converting the traveling direction of light in the core 2a into the traveling direction of light to the outside. For example, the optical path direction of light is changed by 90 degrees by an inclined surface inclined at 45 degrees with respect to the optical axis direction.
光路変換面4には、金(Au),銀(Ag),白金(Pt),アルミニウム(Al),銅(Cu)等の様に、コア2aを導波する光に対して反射率の高い膜がその表面に形成されていることが好ましい。 The optical path conversion surface 4 has a high reflectance with respect to light guided through the core 2a, such as gold (Au), silver (Ag), platinum (Pt), aluminum (Al), copper (Cu), and the like. It is preferable that the film is formed on the surface.
光路変換面4の作製において、まず、コア2aに対して、型押し、エッチング、ダイシングまたはレーザ加工などによって傾斜面を有する溝構造が作製される。そして、傾斜面の上に、反射率の高い膜を形成し、さらに溝構造に、クラッド2bよりも屈折率の高い高屈折率体を充填させることにより光路変換面4を作製することができる。 In the production of the optical path conversion surface 4, first, a groove structure having an inclined surface is produced for the core 2a by embossing, etching, dicing, laser processing, or the like. Then, the optical path conversion surface 4 can be produced by forming a film having a high reflectance on the inclined surface and further filling the groove structure with a high refractive index body having a higher refractive index than that of the cladding 2b.
クラッド2b上(図1においては上部クラッド2b1の表面上)には樹脂層6が設けられる。樹脂層6としては、エポキシ樹脂、ポリイミドなどが挙げられる。樹脂層6としては、クラッド2bとの接着性に優れることから、クラッド2bと同じ材料から構成されることが好ましい。 A resin layer 6 is provided on the cladding 2b (on the surface of the upper cladding 2b1 in FIG. 1). Examples of the resin layer 6 include epoxy resin and polyimide. The resin layer 6 is preferably made of the same material as the clad 2b because it has excellent adhesion to the clad 2b.
樹脂層6は、図1に示すように、クラッド2bの表面2bcを底面とする凹部3aを形成する。なお、図2に示すように透過平面視(透過上面視)した場合、クラッド2bの表面2bcは、光路変換面4を含む。これにより、図3に示すように、面発光レーザ(VCSEL)またはフォトダイオード(PD)などの光路変換素子7を凹部3a内に設けることができ、光電変換素子7の位置ずれを抑制して、光電変換素子7と光導波路2との間で光の伝搬損失を低減させることができる。 As shown in FIG. 1, the resin layer 6 forms a recess 3a having the bottom surface of the surface 2bc of the clad 2b. As shown in FIG. 2, the surface 2bc of the clad 2b includes the optical path conversion surface 4 when viewed in a transmission plan view (transmission top view). Thereby, as shown in FIG. 3, the optical path conversion element 7 such as a surface emitting laser (VCSEL) or a photodiode (PD) can be provided in the recess 3a, and the positional deviation of the photoelectric conversion element 7 is suppressed. Light propagation loss can be reduced between the photoelectric conversion element 7 and the optical waveguide 2.
図3に示すように、光電変換素子7の光導波路2との対向面は、クラッド2bの表面2bcと接触することが好ましい。これにより、光路変換素子7と光路変換面4との間の距離を通常よりもさらに短縮化することができ、その間の光の伝搬損失を低減させることが可能となる。 As shown in FIG. 3, the surface of the photoelectric conversion element 7 facing the optical waveguide 2 is preferably in contact with the surface 2bc of the clad 2b. Thereby, the distance between the optical path conversion element 7 and the optical path conversion surface 4 can be further shortened than usual, and the propagation loss of light during that time can be reduced.
凹部3aの深さ、つまり、樹脂層6の厚みは、光電変換素子7の厚みに対して0.1倍以上であることが好ましい。これにより、光電変換素子7の位置ずれを低減させることができる。例えば、厚みが300μmのVCSELの場合、凹部3aの深さは30μmとすることができる。 The depth of the recess 3 a, that is, the thickness of the resin layer 6 is preferably 0.1 times or more with respect to the thickness of the photoelectric conversion element 7. Thereby, the position shift of the photoelectric conversion element 7 can be reduced. For example, in the case of a VCSEL having a thickness of 300 μm, the depth of the recess 3 a can be set to 30 μm.
図2に示すように、光伝送路を平面視した場合、凹部3aの平面視形状は、光電変換素子7を凹部3aの内部に収納可能な形状であることが好ましい。例えば、光電変換素子7の平面視形状が矩形状の場合、凹部3aの平面視形状も矩形状であることが好ましい。 As shown in FIG. 2, when the optical transmission line is viewed in plan, the shape of the recess 3 a in plan view is preferably a shape that can accommodate the photoelectric conversion element 7 in the recess 3 a. For example, when the planar view shape of the photoelectric conversion element 7 is rectangular, it is preferable that the planar view shape of the recess 3a is also rectangular.
凹部3aの平面視形状が矩形状である場合、凹部3aの縦の長さと横の長さは、光電変換素子の縦の長さと横の長さと略等しいことが好ましい。これにより、光電変換素子7の位置ずれを低減させることができる。ここで、「略等しい」とは、それぞれの長さ同士の差が、凹部3aの長さの1%以内であることをいう。例えば、縦の長さが1000μmで横の長さが1000μmのVCSELの場合、凹部3aの縦の長さは1010μm、横の長さは1010μmとすることができる。 When the shape of the recess 3a in plan view is rectangular, it is preferable that the vertical length and the horizontal length of the recess 3a are substantially equal to the vertical length and the horizontal length of the photoelectric conversion element. Thereby, the position shift of the photoelectric conversion element 7 can be reduced. Here, “substantially equal” means that the difference between the lengths is within 1% of the length of the recess 3a. For example, in the case of a VCSEL having a vertical length of 1000 μm and a horizontal length of 1000 μm, the vertical length of the recess 3 a can be 1010 μm and the horizontal length can be 1010 μm.
図3には、光電変換素子7として面発光型レーザ(VCSEL)を用いた場合の光の伝搬方向をAとして表す。光電変換素子7から出射された光は、光路変換面4で約90度、光の進行方向が変換され、コア2a内を伝搬する。なお、光電変換素子7とコア2aとの間には少なくとも上部クラッド2b1が介在していることが好ましい。これにより、コア2aの上部からの光の漏れを抑制できる。 In FIG. 3, A represents the light propagation direction when a surface emitting laser (VCSEL) is used as the photoelectric conversion element 7. The light emitted from the photoelectric conversion element 7 is changed in the light traveling direction by about 90 degrees on the optical path conversion surface 4 and propagates in the core 2a. It is preferable that at least the upper cladding 2b1 is interposed between the photoelectric conversion element 7 and the core 2a. Thereby, the leakage of the light from the upper part of the core 2a can be suppressed.
光伝送路は、例えば基板1上に設けられる。図1に示すように、基板1の表面に電気配線5が設けられている場合、クラッド2bは、電気配線5が露出するように、凹部3aの底面となるクラッド2bの表面2bcから基板1まで設けられた貫通孔3bを有することが好ましい。これにより、図3に示すように、光電変換素子7の電極7bと、電気配線5と、の間に、はんだボールなどの電気接続部8を設けることができ、前述したように、発光部または受光部7aとクラッド2bの表面2bcとを接触させることができる。従来であれば、光導波路2の上に設けていた電気接続部8を光導波路2内に設けることができ、光電変換素子7の発光部または受光部7aと光路変換面4との間の距離を短縮化できる。 The optical transmission path is provided on the substrate 1, for example. As shown in FIG. 1, when the electrical wiring 5 is provided on the surface of the substrate 1, the cladding 2 b extends from the surface 2 bc of the cladding 2 b serving as the bottom surface of the recess 3 a to the substrate 1 so that the electrical wiring 5 is exposed. It is preferable to have the provided through hole 3b. Thereby, as shown in FIG. 3, an electrical connection portion 8 such as a solder ball can be provided between the electrode 7b of the photoelectric conversion element 7 and the electrical wiring 5, and as described above, The light receiving portion 7a and the surface 2bc of the clad 2b can be brought into contact with each other. Conventionally, the electrical connection portion 8 provided on the optical waveguide 2 can be provided in the optical waveguide 2, and the distance between the light emitting portion or the light receiving portion 7 a of the photoelectric conversion element 7 and the optical path conversion surface 4. Can be shortened.
なお、電気接続部8としては、高速信号伝送用途として適した導電性部材であれば使用することが可能である。たとえば、金、銀、銅などの金属部材、さらにその形態としてはボールに限らず、柱状、バンプ状などであってもよい。 As the electrical connection portion 8, any conductive member suitable for high-speed signal transmission can be used. For example, a metal member such as gold, silver, or copper, and the form thereof is not limited to a ball, and may be a columnar shape or a bump shape.
貫通孔3bの深さ(クラッド2bの表面2bcから基板1の上面(電気配線5の上面))は、コアの厚みに対して1.2〜2倍であることが好ましい。これにより、光の受発光点7aと光路変換面との距離の低減できる。 The depth of the through hole 3b (from the surface 2bc of the clad 2b to the upper surface of the substrate 1 (the upper surface of the electric wiring 5)) is preferably 1.2 to 2 times the thickness of the core. Thereby, the distance between the light emitting / receiving point 7a and the optical path conversion surface can be reduced.
貫通孔3bの深さは、例えば、10〜100μmである。 The depth of the through hole 3b is, for example, 10 to 100 μm.
図2に示すように、光伝送路を平面視した場合、貫通孔3bの平面視形状は、円形であることが好ましい。これにより、はんだボールなどの電気接続部8と貫通孔3bとの等方的な接続信頼性が得られる。 As shown in FIG. 2, when the optical transmission line is viewed in plan, the plan view shape of the through hole 3b is preferably circular. Thereby, isotropic connection reliability between the electrical connection portion 8 such as a solder ball and the through hole 3b is obtained.
コア2aおよびクラッド2bは、感光性を有するエポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂など直接露光法が使用可能な樹脂、または、ポリシランなどの屈折率変化法が使用可能な樹脂などが挙げられる。なお、直接露光法とは、下部クラッド2bの形成後、コアの材料を塗工してマスク露光によりコア2aを形成し、その上面および側面にさらに上部クラッド2b1を塗工形成して光導波路を作製する方法である。また、屈折率変化法とは、UV(紫外線)照射により屈折率が低下するポリシラン系ポリマー材料等の特性を利用して、コアとなる部位以外にUV照射を行ない、コア2aとなる部位以外の屈折率を低下させることによって光導波路を作製する方法である。 Examples of the core 2a and the clad 2b include resins that can be used for direct exposure methods such as photosensitive epoxy resins, acrylic resins, and polyimide resins, or resins that can be used for refractive index change methods such as polysilane. In the direct exposure method, after the formation of the lower clad 2b, the core material is applied and the core 2a is formed by mask exposure, and the upper clad 2b1 is further applied and formed on the upper surface and side surfaces thereof to form an optical waveguide. It is a manufacturing method. In addition, the refractive index change method is a method of performing UV irradiation on a portion other than the core to make use of characteristics such as a polysilane polymer material whose refractive index is lowered by UV (ultraviolet) irradiation, and other than the portion serving as the core 2a. This is a method for producing an optical waveguide by lowering the refractive index.
コア2aは、クラッド2bよりも屈折率が大きく(好ましくはクラッド2bの屈折率に対して比屈折率差が1〜3%)、光信号を閉じ込めることができる。また、コア2aおよびクラッド2bの作製は一般的な光導波路の作製方法により行われる。コア2aの断面サイズとしては、例えば、35〜100μm角である。光導波路2は、内部にコア2aが1つ設けられた場合に限定されず、複数個設けられていてもよい。 The core 2a has a higher refractive index than the clad 2b (preferably a relative refractive index difference of 1 to 3% with respect to the refractive index of the clad 2b) and can confine an optical signal. The core 2a and the clad 2b are manufactured by a general optical waveguide manufacturing method. The cross-sectional size of the core 2a is, for example, 35 to 100 μm square. The optical waveguide 2 is not limited to the case where one core 2a is provided inside, and a plurality of optical waveguides 2 may be provided.
基板1としては、ビルドアップ基板のような電気配線基板が挙げられる。 Examples of the substrate 1 include an electric wiring substrate such as a build-up substrate.
図4に、本発明の第2の実施態様の光伝送路を示す。図4に示す光伝送路は、図1に示す光伝送路に対して貫通電極11および底面電極12が追加されている。貫通電極11は、貫通孔3bの内壁面に設けられている。また、底面電極12は、凹部3aの底面上、つまり、上部クラッド2b1上に設けられている。 FIG. 4 shows an optical transmission line according to the second embodiment of the present invention. In the optical transmission line shown in FIG. 4, a through electrode 11 and a bottom electrode 12 are added to the optical transmission line shown in FIG. The through electrode 11 is provided on the inner wall surface of the through hole 3b. The bottom electrode 12 is provided on the bottom surface of the recess 3a, that is, on the upper clad 2b1.
図6に示すように、電気配線5と電気接続部8とが接続しているだけでなく、電気配線5と接続した貫通電極11も電気接続部8と接続している。そのため、光伝送路と光電変換素子7との接続信頼性を向上させることが可能である。 As shown in FIG. 6, not only the electrical wiring 5 and the electrical connection portion 8 are connected, but also the through electrode 11 connected to the electrical wiring 5 is connected to the electrical connection portion 8. Therefore, it is possible to improve the connection reliability between the optical transmission line and the photoelectric conversion element 7.
貫通電極11に対して底面電極12を設けた場合、底面電極12は光電変換素子7の電極7bと直接接続することが可能となるため、接続信頼性をより向上させることが可能である。 When the bottom electrode 12 is provided for the through electrode 11, the bottom electrode 12 can be directly connected to the electrode 7 b of the photoelectric conversion element 7, so that connection reliability can be further improved.
また、底面電極12を設けることにより、光伝送路に対して光電変換素子7を実装させる場合に、図5に示すように、底面電極12は実装マーカーとしての役割も果たすため、光伝送路に対する光電変換素子の実装精度が十分に得られる。 Further, when the photoelectric conversion element 7 is mounted on the optical transmission line by providing the bottom electrode 12, the bottom electrode 12 also serves as a mounting marker as shown in FIG. The mounting accuracy of the photoelectric conversion element can be sufficiently obtained.
図7に示すように、貫通電極11は、突出部11aを有することが好ましい。これにより、貫通電極11の光伝送路からの剥離を十分に抑制することができる
図7の場合、下部クラッド2b2とコア2aと界面13は、貫通孔3bまで延長されている。図7に示す突出部11aは、この界面13に入り込むように設けられているため、光伝送路からの剥離抑制効果が十分に得られる。
As shown in FIG. 7, the through electrode 11 preferably has a protrusion 11a. Thereby, peeling from the optical transmission line of the through electrode 11 can be sufficiently suppressed. In the case of FIG. 7, the lower clad 2b2, the core 2a, and the interface 13 are extended to the through hole 3b. Since the projecting portion 11a shown in FIG. 7 is provided so as to enter the interface 13, the effect of suppressing separation from the optical transmission path is sufficiently obtained.
突出部11aは、貫通孔3bの加工時に生じるスミアをデスミア処理する際に、界面13に粗化液が侵入することによって、界面13に入りこんだ凹部が形成され、その上から貫通電極11を形成することにより、その凹部内に金属が入り、突出部11aが形成される。突出部11aの形状は、粗化液の組成、流量を調整することにより選択的に形成することができる。 When the smear generated during the processing of the through-hole 3b is desmeared, the protrusion 11a is formed with a recess that has entered the interface 13 due to the roughening liquid entering the interface 13, and the through electrode 11 is formed thereon. As a result, the metal enters the recess and the protrusion 11a is formed. The shape of the protrusion 11a can be selectively formed by adjusting the composition and flow rate of the roughening solution.
以下に、図8をもとに図1に示す光導波路2の作製方法の一例を示す。 An example of a method for manufacturing the optical waveguide 2 shown in FIG.
フォトリソグラフィーにより電気配線基板1に設けられた下部クラッド2b2上にコアパターン9を設けた。そして、コアパターン9にダイシング加工により45°の傾斜面を形成し、傾斜面上に金属を蒸着することで光路変換面4を形成した(図8(a))。 The core pattern 9 was provided on the lower clad 2b2 provided on the electric wiring board 1 by photolithography. Then, a 45 ° inclined surface was formed on the core pattern 9 by dicing, and a metal was deposited on the inclined surface to form the optical path conversion surface 4 (FIG. 8A).
光路変換面4とコアパターン9との間の溝に、コアパターン9と屈折率が略等しく、下部クラッド2b2よりも屈折率が高い高屈折率樹脂10を充填し、コア2aを作製した(図8(b))。なお、コア2aは、コアパターン8と高屈折率樹脂9とを含める。 A groove between the optical path conversion surface 4 and the core pattern 9 was filled with a high refractive index resin 10 having a refractive index substantially equal to that of the core pattern 9 and higher than that of the lower cladding 2b2, thereby producing the core 2a (see FIG. 8 (b)). The core 2a includes a core pattern 8 and a high refractive index resin 9.
次に、フォトリソグラフィーを用いて上部クラッド2b1を形成した(図8(c))。この際に、上部クラッド2b1の上面とコア2aの上面との間の距離は、コア2aの厚みの1/10程度とした。 Next, the upper clad 2b1 was formed using photolithography (FIG. 8C). At this time, the distance between the upper surface of the upper clad 2b1 and the upper surface of the core 2a was set to about 1/10 of the thickness of the core 2a.
さらに、マスクを用いたフォトリソグラフィーによって、上部クラッド2b1上の所望とする箇所に樹脂層6を形成した。(図8(d))。 Furthermore, the resin layer 6 was formed in the desired location on the upper clad 2b1 by photolithography using a mask. (FIG. 8D).
最後に、凹部3aの底面にレーザ加工またはドリル加工により、貫通孔3bを形成した(図8(e))。 Finally, a through hole 3b was formed on the bottom surface of the recess 3a by laser processing or drilling (FIG. 8 (e)).
なお、図8(e)の工程の後に、以下の方法を用いることにより貫通電極11および底面電極12を形成して、図4に示す第2の実施形態の光伝送路を作製することが可能である。 Note that it is possible to form the optical transmission line of the second embodiment shown in FIG. 4 by forming the through electrode 11 and the bottom electrode 12 by using the following method after the step of FIG. 8E. It is.
貫通電極11および底面電極12を形成には、めっき法、金属膜の蒸着法、導電性樹脂の注入法などの方法が用いられる。例えば、次に、パラジウム-錫の錯化合物溶液により、貫通孔3bの表面および内壁にPdを吸着した上で、HCHO、NaOH、ロッシェル塩、ポリエチレングリコール等の混合溶液を用いた無電解めっきを施す事により、光導波路2上面、貫通孔3bの内壁に厚み0.3〜3μmの銅めっきを形成する。 The through electrode 11 and the bottom electrode 12 are formed by a method such as plating, metal film vapor deposition, or conductive resin injection. For example, after Pd is adsorbed on the surface and inner wall of the through-hole 3b with a palladium-tin complex compound solution, electroless plating using a mixed solution of HCHO, NaOH, Rochelle salt, polyethylene glycol, etc. is performed. Thus, copper plating having a thickness of 0.3 to 3 μm is formed on the upper surface of the optical waveguide 2 and the inner wall of the through hole 3b.
次にラミネート法等によりレジスト層を光導波路上面に形成し、レジスト層をパターニングする事により、貫通孔3b上面に開口部を形成する。次に、硫酸銅、硫酸、塩素イオン、金属銅溶液中でめっき層に電解をかけることにより、貫通孔3bの内壁及びレジスト開口部に厚み0.1〜10μm程度の厚みの銅めっきを形成したのち、レジストを除去し、さらに不要部分の無電解銅をプラズマ等によるエッチングで除去する事によって貫通電極11および底面電極12を形成する。 Next, a resist layer is formed on the upper surface of the optical waveguide by a laminating method or the like, and the resist layer is patterned to form an opening on the upper surface of the through hole 3b. Next, by subjecting the plating layer to electrolysis in a copper sulfate, sulfuric acid, chloride ion, or metallic copper solution, a copper plating having a thickness of about 0.1 to 10 μm was formed on the inner wall of the through hole 3b and the resist opening. Thereafter, the resist is removed, and unnecessary portions of electroless copper are removed by etching with plasma or the like, thereby forming the through electrode 11 and the bottom electrode 12.
本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更を施すことは何等差し支えない。 The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications may be made without departing from the scope of the present invention.
1:基板
2:光導波路
2a:コア
2b1:上部クラッド
2b2:下部クラッド
3a:凹部
3b:貫通孔
4:光路変換面
5:電気配線
6:樹脂層
7:光電変換素子
7a:発光部または受光部
7b:電極
8:電気接続部
9:コアパターン
10:高屈折率樹脂
11:貫通電極
12:底面電極
13:下部クラッド2b1とコア2aとの界面
1: Substrate 2: Optical waveguide 2a: Core 2b1: Upper clad 2b2: Lower clad 3a: Recess 3b: Through hole 4: Optical path conversion surface 5: Electrical wiring 6: Resin layer 7: Photoelectric conversion element 7a: Light emitting part or light receiving part 7b: Electrode 8: Electrical connection portion 9: Core pattern 10: High refractive index resin 11: Through electrode 12: Bottom electrode 13: Interface between lower clad 2b1 and core 2a
Claims (7)
光の進行方向を変換させる光路変換面を有するコアと、
前記基板上に形成された、前記コアの周囲を覆うとともに、前記コアの屈折率よりも低い屈折率を有し、前記電気配線が露出した貫通孔を有するクラッドと、
透過平面視にて前記光路変換面および前記貫通孔を含む前記クラッドの表面が凹部の底面として露出するように、前記基板とは反対側の前記クラッド上に設けられた樹脂層と、を有する光伝送基板と、
前記貫通孔内に設けられた、前記電気配線と電気的に接続する、導電性材料である電気接続部と、
前記凹部内に位置し、前記電気接続部に実装された、前記光伝送路との対向面に発光部または受光部を有する光電変換素子と、を具備し、
前記光電変換素子が前記凹部内に位置することにより、当該光電変換素子の位置ずれを抑制する光モジュール。 A substrate with electrical wiring formed on the surface;
A core having an optical path conversion surface for changing the traveling direction of light;
A clad formed on the substrate, covering the periphery of the core, having a refractive index lower than the refractive index of the core, and having a through hole in which the electrical wiring is exposed;
Light having a resin layer provided on the clad on the side opposite to the substrate so that the surface of the clad including the optical path conversion surface and the through hole is exposed as a bottom surface of the recess in a transmission plan view A transmission board;
An electrical connection part, which is a conductive material, electrically connected to the electrical wiring, provided in the through hole;
A photoelectric conversion element that is located in the concave portion and is mounted on the electrical connection portion and has a light emitting portion or a light receiving portion on a surface facing the optical transmission path ;
By the photoelectric conversion element is positioned in the recess, an optical module to suppress the positional displacement of the photoelectric conversion element.
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