JP6507725B2 - 光通信装置、光通信モジュール、及び光通信装置の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、光通信装置、光通信モジュール、及び光通信装置の製造方法に関する。
従来より、プリント回路基板、光ＣＭＯＳダイ、電子ＣＭＯＳダイ、金属配線、光源モジュール、光Ｉ／Ｏ、ワイヤーボンド、光エポキシ、及び光ファイバーを備えるハイブリッド集積光トランシーバがある（例えば、特許文献１の段落００２６と図２Ａ及び図２Ｃ参照）。
フォトニクスダイは、例えば、導波路、変調器、光検出器、グレーティング結合器、タップ及び結合器といった能動及び受動光装置を有するシリコンチップを備える（例えば、特許文献１の段落００２８と図２Ａ及び図２Ｃ参照）。変調された光信号は、光Ｉ／Ｏの下に位置するグレーティング結合器を介してフォトニクスダイの外に送信される（例えば、特許文献１の段落００３４と図２Ａ及び図２Ｃ参照）。
ところで、従来の光トランシーバでは、光Ｉ／Ｏと光ファイバは、フォトニクスダイに対して傾けた状態で取り付けられている。これは、フォトニクスダイの導波路を横方向に伝送される光信号をグレーティング結合器で上方向に回折させる際に、光信号は垂直には向きを変えず、斜め方向に向きを変えるので、光信号が向きを変える方向に合わせて光Ｉ／Ｏ及び光ファイバを取り付けるためである。
このように、光ファイバをフォトニクスダイに対して傾けた状態で取り付ける場合には、グレーティング結合器と光ファイバとの間での光信号の損失を低減するために、光ファイバの角度を正確に管理することが重要である。
しかしながら、光Ｉ／Ｏだけで光ファイバを取り付けるには、光Ｉ／Ｏの形状、及び、光Ｉ／Ｏの取り付け位置等に高い精度が必要になるため、製造コストが増大するという課題があった。
そこで、光ファイバの取り付け精度を維持しつつ製造コストを低減した光通信装置、光通信モジュール、及び光通信装置の製造方法を提供することを目的とする。
本発明の実施の形態の光通信装置は、電気信号を入力又は出力するトランシーバ側端子と、光信号を入力又は出力するグレーティングカプラとを有する光トランシーバに表面実装される光通信装置であって、前記トランシーバ側端子に対応する信号端子を有する電子回路チップと、半導体基板によって作製され、前記半導体基板を厚さ方向に貫通し、前記グレーティングカプラに対向する光ファイバが挿通される貫通孔を有するガイドチップと、前記電子回路チップと前記ガイドチップを保持するモールド樹脂部であって、前記信号端子に対する前記貫通孔の位置を、前記トランシーバ側端子に対する前記グレーティングカプラの位置に合わせた状態で、前記グレーティングカプラで光が入力又は出力される角度に前記貫通孔が傾くように、前記電子回路チップに対して前記ガイドチップを傾けて保持するモールド樹脂部とを含む。
光ファイバの取り付け精度を維持しつつ製造コストを低減した光通信装置、光通信モジュール、及び光通信装置の製造方法を提供することができる。
以下、本発明の光通信装置、光通信モジュール、及び光通信装置の製造方法を適用した実施の形態について説明する。
＜実施の形態＞
図１は、実施の形態の光通信装置１００及び光通信モジュール２００を光トランシーバ５００に実装した状態を示す断面図である。図１では図示するように直交座標系の一例であるＸＹＺ座標系を定義する。また、以下では、説明の便宜上、Ｚ軸正方向側にある面を上面と称し、Ｚ軸負方向側にある面を下面と称す。
図１は、実施の形態の光通信装置１００及び光通信モジュール２００を光トランシーバ５００に実装した状態を示す断面図である。図１では図示するように直交座標系の一例であるＸＹＺ座標系を定義する。また、以下では、説明の便宜上、Ｚ軸正方向側にある面を上面と称し、Ｚ軸負方向側にある面を下面と称す。
光通信装置１００は、電子回路チップ１１０、ガイドチップ１２０、及びモールド樹脂部１３０を含む。光通信モジュール２００は、光通信装置１００に光ファイバ１４０を追加した構成を有する。図１では、光通信装置１００を含む光通信モジュール２００は、光トランシーバ５００にフリップチップ実装（表面実装）されている。
光トランシーバ５００は、シリコン基板上に半導体製造技術を用いて、光変調器５０１、フォトディテクタ５０２、グレーティングカプラ５０３、パッド５０４、及び導波路５０５等の光送受信機として必要な要素を形成し、シリコン基板をダイシングしてチップ状にしたものである。
光トランシーバ５００は、光半導体チップの一例である。グレーティングカプラ５０３は、導波路５０５に形成され、周期的に屈折率が変化する素子であり、導波路５０５内を伝送される光信号を斜め上の方向に回折して出力する。パッド５０４は、トランシーバ側端子の一例である。
電子回路チップ１１０は、ドライバ部１１１、ＴＩＡ(Trans Impedance Amplifier)部１１２、バンプ１１３を有する。電子回路チップ１１０は、例えば、シリコン基板等の半導体基板上に、半導体製造技術を用いて、ＬＳＩ(Large Scale Integrated circuit：大規模集積回路)によって実現される電子回路を形成し、ダイシングした直方体状のチップである。
ドライバ部１１１は、入力された電気信号に基づき光変調器５０１を駆動する電気信号を生成する。
ＴＩＡ部１１２は、フォトディテクタから出力される電流信号を電圧信号に変換するトランスインピーダンスアンプである。
バンプ１１３は、電子回路チップ１１０の下面に形成され、ドライバ部１１１及びＴＩＡ部１１２に接続されている。バンプ１１３は、リフロー処理によって光トランシーバ５００のパッド５０４に接合される。これにより、ドライバ部１１１及びＴＩＡ部１１２は、それぞれ、光変調器５０１及びフォトディテクタ５０２に接続される。バンプ１１３は、信号端子の一例である。また、バンプ１１３が接続される電子回路チップ１１０の端子を信号端子の一例として捉えてもよい。
バンプ１１３は、例えばＳｎ−Ａｇ（錫銀）のようなはんだバンプである。このようなはんだ系のバンプを用いれば、フリップチップ実装時に加熱して溶融させることで、はんだの表面張力によるセルフアライメント効果が得られる。なお、バンプ１１３は光トランシーバ５００側に設けられていてもよい。
ガイドチップ１２０は、半導体基板を加工して形成したものであり、ここでは、シリコン基板を用いてガイドチップを作製する形態について説明する。
ガイドチップ１２０は、貫通孔１２１及び凸部１２２を有する。また、ガイドチップ１２０は、互いに平行ではない上面１２０Ａ及び実装面１２０Ｂを有する。
ガイドチップ１２０は、薄い直方体状のシリコンチップの上面側を斜めに切削することにより、実装面１２０Ｂに対して上面１２０Ａが角度を有する（平行ではない）形状を有する。なお、実装面１２０Ｂは、結晶の成長方向に垂直な方向に広がる面である。
また、ガイドチップ１２０は、実装面１２０Ｂの一端から下側に（シリコンチップの結晶成長方向に）突出する凸部１２２を有する。このため、ガイドチップ１２０の断面形状は、図１に示す通りの形状になっている。
貫通孔１２１は、ガイドチップ１２０の上面１２０Ａから実装面１２０Ｂまでシリコンチップの結晶成長方向に平行に貫通している。ガイドチップ１２０は、貫通孔１２１内に光ファイバ１４０の先端１４０Ａが挿通された状態で光ファイバ１４０を保持する。
このようなガイドチップ１２０を実装面１２０Ｂを下側にして平面上に配置すると、凸部１２２があるため、凸部１２２がある側は、凸部１２２がない側に比べて凸部１２２が支点となって持ち上げられ、Ｚ軸及びＸＹ平面に対して傾いた状態になる。ガイドチップ１２０は、凸部１２２によって傾けられた状態で、モールド樹脂部１３０に保持されている。すなわち、ガイドチップ１２０は、電子回路チップ１１０に対して傾けられた状態で、モールド樹脂部１３０に保持されている。
ガイドチップ１２０を電子回路チップ１１０に対して傾けるのは、ガイドチップ１２０に対して導波路５０５が電子回路チップ１１０の側に伸延しているからである。従って、図１に示す構成の場合、ガイドチップ１２０は、導波路５０５がガイドチップ１２０に対して伸延する方向に傾けられていればよい。
なお、光ファイバ１４０が貫通孔１２１に差し込まれる位置は、図１に示すように光通信装置１００を光トランシーバ５００に実装した状態で、光ファイバ１４０の先端が、グレーティングカプラ５０３に突き当たるように設定される。
モールド樹脂部１３０は、電子回路チップ１１０とガイドチップ１２０とを保持するモールド樹脂部である。モールド樹脂部１３０は、電子回路チップ１１０に対して傾いた状態でガイドチップ１２０を保持する。モールド樹脂部１３０の上面１３０Ａは、電子回路チップ１１０の上面１１０Ａ及びガイドチップ１２０の上面１２０Ａと面一である。このような構成は、バックグラインドによって電子回路チップ１１０、ガイドチップ１２０、及びモールド樹脂部１３０の上面を削って平坦化することによって得られる。
モールド樹脂部１３０によって保持された状態で、電子回路チップ１１０に対するガイドチップ１２０の位置は、電子回路チップ１１０のバンプ１１３に対する貫通孔１２１の位置が、パッド５０４に対するグレーティングカプラ５０３の位置に合うように設定されている。
また、電子回路チップ１１０は、上面１１０Ａが光トランシーバ５００の上面５００Ａと平行になるようにモールド樹脂部１３０によって保持されている。これに対して、ガイドチップ１２０は、貫通孔１２１が光ファイバ１４０の伸延方向を向くように、電子回路チップ１１０に対して傾けた状態でモールド樹脂部１３０によって保持されている。
図１中には、光トランシーバ５００に含まれる導波路５０５のうちの一部のみを示すが、導波路５０５は、グレーティングカプラ５０３の下側に位置し、Ｘ軸方向に伸延している。導波路５０５は、図１中の右側にあるグレーティングカプラ５０３と、図１中の左側にあるフォトディテクタ５０２等の光学素子とを接続する光信号の伝送路である。
導波路５０５の内でＸ軸正方向に伝送され、グレーティングカプラ５０３で回折されて光ファイバ１４０に入射する光は、導波路５０５から直角にＺ軸正方向に回折するのではなく、Ｚ軸正方向に対して、例えば、Ｘ軸正方向に約８度から約１２度傾いた方向に回折する。
このため、ガイドチップ１２０は、グレーティングカプラ５０３で光ファイバ１４０に回折される光の角度に合わせて傾けられている。これは、グレーティングカプラ５０３と光ファイバ１４０との間での光の損失を低減するためである。
なお、グレーティングカプラ５０３に対して光ファイバ１４０を上述のような角度に傾けておけば、光ファイバ１４０からグレーティングカプラ５０３に光信号が入射する際にも同様に光の損失が低減される。このようにガイドチップ１２０を傾斜させる角度を傾斜角と称する。傾斜角は、一例として、Ｚ軸に対して貫通孔１２１の中心軸が傾斜する角度で表すこととする。
実施の形態の光通信装置１００は、ガイドチップ１２０を電子回路チップ１１０に対して回折光の角度だけ傾けた状態でモールド樹脂部１３０に保持させ、リフロー処理で電子回路チップ１１０のバンプ１１３をパッド５０４に接合することにより、光ファイバ１４０とグレーティングカプラ５０３の位置決めを行えるようにしている。また、位置決めされることにより、光ファイバ１４０とグレーティングカプラ５０３は、高精度に結合される。
ガイドチップ１２０は半導体チップ製であり、モールド樹脂部１３０によって電子回路チップ１１０と位置決めが行われている。また、バンプ１１３とパッド５０４は、リフロー処理で接合されるため、はんだの表面張力によるセルフアライメント効果により、光ファイバ１４０とグレーティングカプラ５０３の位置合わせが高い精度で行われる。
実施の形態では、このように位置決め精度が高く、低コストな光ファイバ１４０とグレーティングカプラ５０３の位置決めを行える光通信装置１００及び光通信モジュール２００を提供する。
次に、光通信装置１００及び光通信モジュール２００の製造方法について説明する。
図２は、ガイドチップ３２０を示す図である。ガイドチップ３２０は、図１に示すガイドチップ１２０を作製するために用いられる。
ガイドチップ３２０は、穴部３２１及び凸部３２２を有する。また、ガイドチップ３２０は、上面３２０Ａ及び実装面３２０Ｂを有する。ガイドチップ３２０の製造方法については後述するが、ガイドチップ３２０は、シリコン基板をダイシングしたシリコンチップによって実現される。
実装面３２０Ｂは、図１に示すガイドチップ１２０の実装面１２０Ｂに対応する面である。穴部３２１は、上面３２０Ａ側をバックドリル加工で切削することにより、図１に示す貫通孔１２１になる。凸部３２２は、図１に示す凸部１２２と同一である。
ガイドチップ３２０は、図２（Ａ）に示すように平面視で正方形であり、一辺の長さは５００μｍである。穴部３２１の深さは１２５μｍであり、直径は光ファイバ１４０の直径に合わせて１２５μｍに設定される。穴部３２１は、２５０μｍピッチで４つ形成されている。凸部３２２の高さは６６μｍ、幅は３０μｍである。
なお、これらの値は一例に過ぎないが、このような寸法のガイドチップ３２０を用いると、傾斜角が８度のガイドチップ１２０を作製することができる。
図３乃至図２０は、実施の形態の光通信装置１００の製造方法を段階的に示す図である。図２１は、セルフアライメント効果を説明する図である。図２２は、実施の形態の変形例の光通信装置１００及び光通信モジュール２００を示す図である。
図３（Ａ）、図４（Ａ）、図５（Ａ）、図６（Ａ）、図７（Ａ）、図８（Ａ）、図９（Ａ）、図１０（Ａ）、図１１（Ａ）は平面図であり、図３（Ｂ）、図４（Ｂ）、図５（Ｂ）、図６（Ｂ）、図７（Ｂ）、図８（Ｂ）、図９（Ｂ）、図１０（Ｂ）、図１１（Ｂ）は断面図である。
まず、ガイドチップ３２０（図２参照）となるシリコン基板３００の上に、例えばＳｉＯ２（二酸化シリコン）膜３１０を例えばＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition:化学気相堆積)法によって１００ｎｍ成膜する（図３）。
次に、ＳｉＯ２膜３１０の上にフォトレジストを塗布し、露光処理及び現像処理を行い、フォトレジストパターン３１１を形成する（図４）。
次に、例えばＣＦ４（四フッ化メタン）ガスを用いてＳｉＯ２膜３１０を反応性イオンエッチング(Reactive Ion Etching : RIE)法によりエッチングし、その後フォトレジストパターン３１１を除去することにより、後に凸部３２２（図２参照）を形成するためのＳｉＯ２マスク３１０Ａを形成する（図５）。
次に、ＳｉＯ２マスク３１０Ａを利用して、例えばＨＢｒ（臭化水素）ガスを用いてシリコン基板３００をＲＩＥ法によって６６μｍエッチングし、その後ＳｉＯ２マスク３１０Ａを例えばウェットエッチング等により除去することで、シリコン基板３００の表面に凸部３２２を形成する（図６）。
次に、シリコン基板３００と凸部３２２との上に、例えばＳｉＯ２膜３１３を例えばＣＶＤ法により１００ｎｍ成膜し（図７）、ＳｉＯ２膜３１３の上にフォトレジストを塗布し、露光処理及び現像処理を行うことにより、フォトレジストパターン３１４を形成する（図８）。フォトレジストパターン３１４には、後に穴部３２１（図２参照）を形成する位置に、孔部３１４Ａが形成されている。孔部３１４Ａはフォトレジストパターン３１４を貫通している。
次に、例えばＣＦ４ガスを用いてＳｉＯ２膜３１３をＲＩＥ法によってエッチングし、その後フォトレジストパターン３１４を除去することにより、ガイドチップ３２０に穴部３２１を形成するためのＳｉＯ２マスク３１３Ａを形成する（図９）。ＳｉＯ２マスク３１３Ａには、後に穴部３２１（図２参照）を形成する位置に、孔部３１３Ｂが形成されている。孔部３１３ＢはＳｉＯ２マスク３１３Ａを貫通している。
次に、ＳｉＯ２マスク３１３Ａを用いて、例えばＨＢｒガスを用いてシリコン基板３００をＲＩＥ法によって１２５μｍエッチングし、シリコン基板３００の表面から穴部３２１を形成する（図１０）。穴部３２１はシリコン基板３００を貫通しない。
なお、ここではシリコン基板３００を貫通しない穴部３２１を形成する形態について説明するが、穴部３２１の代わりにシリコン基板３００を貫通する孔部を形成してもよい。
次に、ＳｉＯ２マスク３１３Ａを例えばウェットエッチング等により除去し、シリコン基板３００を５００μｍ角にダイシングすることにより、図１１に示すガイドチップ３２０が得られる。
次に、電子回路チップ１１０とガイドチップ１２０（図１参照）に対してインサートモールド成型を行うことによりモールド樹脂部１３０（図１参照）を形成する工程について説明する。
まず、例えばステンレス製の支持基板４００の上に、例えば粘着シート４０１を張り付け、所定の位置に電子回路チップ１１０を粘着シート４０１に張り付ける。このとき、電子回路チップ１１０のバンプ下部電極１１３Ａが下面に位置するようにする。
バンプ下部電極１１３Ａとしては、例えばＡｌ（アルミニウム）製のバンプ下部電極(Under Bump Metal(UBM))を用いることができる。
次に、例えばマイクロディスペンサ等を用いて、ガイドチップ３２０を配置する場所にガイドチップ３２０の表面を覆う程度の量（例えば０．０３ｍｍ３程度）のフォトレジスト４０２を塗布する（図１２）。
次に、ガイドチップ３２０の実装面３２０Ｂ及び凸部３２２を下に向けた状態で、フォトレジスト４０２が穴部３２１に入り込むように、ガイドチップ３２０を粘着シート４０１に張り付ける（図１３）。
なお、フリップチップ実装用のマウンタを用いて、正確に位置決めを行って電子回路チップ１１０とガイドチップ３２０を粘着シート４０１に張り付けておく。
次に、インサートモールド成型を行い、電子回路チップ１１０とガイドチップ３２０の上面及び側面を覆うように粘着シート４０１上にモールド樹脂組成物を供給し、熱処理によってモールド樹脂組成物を硬化させる。このインサートモールド成型により、支持基板４００の上に、電子回路チップ１１０とガイドチップ３２０が埋め込まれたモールド樹脂部３３０が得られる（図１４）。モールド樹脂部３３０は、樹脂基板である。
次に、モールド樹脂部３３０を粘着シート４０１及び支持基板４００から取り外し、ガイドチップ３２０の穴部３２１の内部等に残っているフォトレジスト４０２を除去する。
そして、次に、モールド樹脂部３３０によって保持された電子回路チップ１１０、ガイドチップ３２０、及びモールド樹脂部３３０の実装面側に、後に行う電解めっき処理のシード層として、例えばＴｉ／Ｃｕ（チタン／銅）シード層１１３Ｃを、例えばスパッタ法によってそれぞれ１００ｎｍ、２５０ｎｍ形成する（図１５）。Ｔｉ／Ｃｕシード層１１３Ｃは、Ａｌ製のバンプ下部電極１１３Ａの上にも形成される。
次に、Ｔｉ／Ｃｕシード層１１３Ｃの上にフォトレジストを塗布し、露光処理及び現像処理を行い、後にはんだバンプ１１３Ｂ（図１７参照）を形成する際に用いるレジストパターン４０３を形成する（図１６）。
次に、例えば電解めっき法によって、例えばＮｉ／Ｓｎ−Ａｇめっき層をそれぞれ５μｍ、１０μｍ成膜し、はんだバンプ１１３Ｂを形成する（図１７）。バンプ下部電極１１３Ａ、Ｔｉ／Ｃｕシード層１１３Ｃ、及びはんだバンプ１１３Ｂの積層体は、図１に示すバンプ１１３と同じバンプ１１３である。
次に、レジストパターン４０３を剥離し、電子回路チップ１１０、ガイドチップ３２０、及びモールド樹脂部３３０の実装面でバンプ１１３以外の部分に表出しているＴｉ／Ｃｕシード層１１３Ｃ（シード層）をウェットエッチング処理によって除去する。
さらに、その後、熱処理を行うことで、半球状のバンプ１１３（はんだバンプ）が形成される（図１８）。
次に、電子回路チップ１１０、ガイドチップ３２０、及びモールド樹脂部３３０の実装面とは反対側の側を、ガイドチップ３２０の穴部３２１が貫通するまでバックグラインド処理で切削する（図１９）。これにより、図１８に示すガイドチップ３２０及びモールド樹脂部３３０は、それぞれ、図１に示すガイドチップ１２０及びモールド樹脂部１３０になる。ガイドチップ３２０の穴部３２１は、貫通孔１２１になる。
このようにして得られた電子回路チップ１１０、ガイドチップ１２０、及びモールド樹脂部１３０を含む基板を適当なサイズでダイシングすることで、電子回路チップ１１０とガイドチップ１２０がモールド樹脂部１３０によって一体的に保持された基板型の光通信装置１００が得られる。
以上のような製造工程により、実施の形態の光通信装置１００を作製することができる。
この基板型の光通信装置１００を別途用意した光トランシーバ５００に図２０に示すようにフリップチップボンディングすることで、光トランシーバ５００に形成されたグレーティングカプラ５０３とガイドチップ１２０の貫通孔１２１の位置合わせが完了する。
このように光トランシーバ５００の上に、電子回路チップ１１０とガイドチップ１２０が一体化された基板をフリップチップ実装し、ガイドチップ１２０の貫通孔１２１に光ファイバ１４０を差し込むことで、容易に高い位置精度で光ファイバ１４０とグレーティングカプラ５０３との結合を実現することができる。
電子回路チップ１１０とガイドチップ１２０は、バンプ１１３と貫通孔１２１の位置が、パッド５０４とグレーティングカプラ５０３との位置関係に対応するように、正確に位置が決められた状態でモールド樹脂部１３０によって保持されている。また、ガイドチップ１２０は、電子回路チップ１１０に対して、グレーティングカプラ５０３で光が入出力される角度に合わせた傾斜角を付けた状態でモールド樹脂部１３０によって保持されている。
このため、上述のように高い位置決め精度による光ファイバ１４０とグレーティングカプラ５０３との結合構造を、モールド樹脂部１３０に保持された電子回路チップ１１０及びガイドチップ１２０を含む光通信装置１００で容易に実現することができる。
電子回路チップ１１０とガイドチップ１２０の位置合わせは、例えば、フリップチップ実装用のマウンタを用いて行えばよく、電子回路チップ１１０とガイドチップ１２０の位置関係は、モールド樹脂部１３０によって保持されるため、位置合わせの構造を低コストで実現できる。
これは、従来のように、光Ｉ／Ｏと光ファイバをフォトニクスダイに対して傾けた状態で取り付ける構造に対して、結合構造を実現するためのコストを大幅に削減できることを意味する。
従って、実施の形態によれば、光ファイバ１４０の取り付け精度を維持しつつ、製造コストを低減した光通信装置１００、光通信モジュール２００、及び光通信装置１００の製造方法を提供することができる。
また、本実施の形態では、光トランシーバ５００のパッド５０４は、例えばＣｕ／Ｎｉ／Ａｕめっきの積層体によって構築される非はんだ系の電極である。非はんだ系のパッド５０４は、はんだバンプとしてのバンプ１１３と接合される。
このように非はんだ系のパッド５０４にすることで、電子回路チップ１１０側に形成されたバンプ１１３（Ｓｎ−Ａｇはんだを含むはんだバンプ）が溶融して接触した際に、バンプ１１３の表面張力によって光トランシーバ５００のパッド５０４に引き寄せられるセルフアライメント効果が得られる。このセルフアライメント効果により、バンプ１１３とパッド５０４の高い位置精度が得られる。
例えば、図２１（Ａ）に示すようにバンプ１１３とパッド５０４の位置がずれていても、バンプ１１３の表面張力によって光トランシーバ５００のパッド５０４に引き寄せられるセルフアライメント効果によって、図２１（Ｂ）に示すように、位置が合わせられる。
なお、ここでは、電子回路チップ１１０にはんだバンプとしてのバンプ１１３を設け、光トランシーバ５００に非はんだ系のパッド５０４を用いる形態について説明したが、逆でもよい。
また、両方がはんだ系バンプでもセルフアライメント効果は得られるので、所望の位置合わせ精度と材料の制約等から、適宜選択すればよい。
このように、実施の形態によれば、はんだバンプとしてのバンプ１１３の表面張力によって光トランシーバ５００のパッド５０４に引き寄せられるセルフアライメント効果が得られる。このため、電子回路チップ１１０とガイドチップ１２０とをモールド樹脂部１３０で位置決めしたことによる位置決め精度の高さに加えて、セルフアライメント効果によるバンプ１１３とパッド５０４の高い位置精度が得られる。この結果、光ファイバ１４０とグレーティングカプラ５０３との結合構造をより高い位置決め精度で実現することができる。
なお、本実施の形態では、図１に示すように光ファイバ１４０にフェルールのような保護構造がない形態を示したが、例えば図２２に示すようにファイバフェルール１５０が装着された光ファイバ１４０を貫通孔１２１に差し込んでもよい。このような場合には、Ｚ軸方向に沿って貫通孔１２１に挿入される光ファイバ１４０は、座屈しながら斜めに貫通孔１２１に挿入される。このため、ファイバフェルール１５０の端面を斜めに研磨する必要はない。
一般に、ファイバフェルールの端面を斜めに研磨する場合には、研磨工程によるコストが生じるが、本実施の形態ではファイバフェルール１５０の端面を斜めに研磨する必要はないため、低コスト化を図ることができる。
なお、以上では、ガイドチップ１２０の凸部１２２が電子回路チップ１１０の側に位置するように配置される形態について説明した。これは、ガイドチップ１２０に対して導波路５０５が電子回路チップ１１０の側に伸延しているからである。
従って、導波路５０５がガイドチップ１２０のＹ軸正方向側からガイドチップ１２０に対して伸延する場合は、凸部１２２をＹ軸正方向側に位置させてガイドチップ１２０を傾ければよい。
また、導波路５０５がガイドチップ１２０のＹ軸負方向側からガイドチップ１２０に対して伸延する場合は、凸部１２２をＹ軸負方向側に位置させてガイドチップ１２０を傾ければよい。
導波路５０５がその他の方向からガイドチップ１２０に対して伸延する場合は、凸部１２２がその方向側に位置させてガイドチップ１２０を傾ければよい。
また、以上では、凸部１２２を利用してガイドチップ１２０を傾斜させる形態について説明したが、例えば、インサートモールド成型を行う際に、凸部１２２の代わりにスペーサ等を用いてガイドチップ１２０を傾斜させてもよい。このような場合には、ガイドチップ１２０は、凸部１２２を含まなくてよい。
また、以上では、光送受信機として機能する光通信装置１００及び光通信モジュール２００を例として説明した。しかしながら、光通信装置１００及び光通信モジュール２００が受信機能を持たない光送信装置、又は、送信機能を持たない光受信装置である場合においても、同様に上述の構造を適用することができる。
また、光通信装置１００及び光通信モジュール２００は複数のチャネルを有していてもよいし、合波器、分波器等を有する波長多重通信が可能な光送受信機であってもよい。また、基板、樹脂材料、バンプ等の材料も適宜変更することができる。
以上、本発明の例示的な実施の形態の光通信装置、光通信モジュール、及び光通信装置の製造方法について説明したが、本発明は、具体的に開示された実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。
以上の実施の形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
（付記１）
電気信号を入力又は出力するトランシーバ側端子と、光信号を入力又は出力するグレーティングカプラとを有する光トランシーバに表面実装される光通信装置であって、
前記トランシーバ側端子に対応する信号端子を有する電子回路チップと、
半導体基板によって作製され、前記半導体基板を厚さ方向に貫通し、前記グレーティングカプラに対向する光ファイバが挿通される貫通孔を有するガイドチップと、
前記電子回路チップと前記ガイドチップを保持するモールド樹脂部であって、前記信号端子に対する前記貫通孔の位置を、前記トランシーバ側端子に対する前記グレーティングカプラの位置に合わせた状態で、前記グレーティングカプラで光が入力又は出力される角度に前記貫通孔が傾くように、前記電子回路チップに対して前記ガイドチップを傾けて保持するモールド樹脂部と
を含む、光通信装置。
（付記２）
前記電子回路チップの実装面とは反対側の面、前記ガイドチップの実装面とは反対側の面、及び、前記モールド樹脂部の実装面とは反対側の面は、面一である、付記１記載の光通信装置。
（付記３）
前記ガイドチップは、前記ガイドチップの前記実装面の端部において、前記実装面から突出する凸部を有し、
前記ガイドチップは、前記グレーティングカプラに接続される前記光トランシーバの導波路が伸延する側に前記凸部が位置するように配設され、
前記凸部の前記実装面から突出する高さは、前記ガイドチップが前記モールド樹脂部に保持される傾斜角を規定する、付記１又は２記載の光通信装置。
（付記４）
前記電子回路チップは、前記信号端子に配設される、はんだバンプ、又は、パッドをさらに有する、付記１乃至３のいずれか一項記載の光通信装置。
（付記５）
前記パッドは、前記トランシーバ側端子とはんだで接合される、付記４記載の光通信装置。
（付記６）
電気信号を入力又は出力するトランシーバ側端子と、光信号を入力又は出力するグレーティングカプラとを有する光トランシーバに表面実装される光通信装置であって、
前記トランシーバ側端子に対応する信号端子を有する電子回路チップと、
半導体基板によって作製され、前記半導体基板を厚さ方向に貫通し、前記グレーティングカプラに対向する光ファイバが挿通される貫通孔を有するガイドチップと、
前記電子回路チップと前記ガイドチップを保持するモールド樹脂部であって、前記信号端子に対する前記貫通孔の位置を、前記トランシーバ側端子に対する前記グレーティングカプラの位置に合わせた状態で、前記グレーティングカプラで光が入力又は出力される角度に前記貫通孔が傾くように、前記電子回路チップに対して前記ガイドチップを傾けて保持するモールド樹脂部と、
前記貫通孔に挿通される光ファイバと
を含む、光通信モジュール。
（付記７）
前記光ファイバを前記ガイドチップに固定するフェルールをさらに含む、付記６記載の光通信モジュール。
（付記８）
電気信号を入力又は出力するトランシーバ側端子と、光信号を入力又は出力するグレーティングカプラとを有する光トランシーバに実装される光通信装置の製造方法であって、
光ファイバの太さに対応した開口径と、所定の深さとを有する穴部を半導体基板に形成することにより、前記穴部を有するガイドチップを形成する工程と、
前記トランシーバ側端子に対応する信号端子を有する電子回路チップと前記ガイドチップとを支持基板に実装する工程であって、前記信号端子に対する前記穴部の位置を、前記トランシーバ側端子に対する前記グレーティングカプラの位置に合わせ、かつ、前記グレーティングカプラで光が入力又は出力される角度に前記穴部が傾くように、前記電子回路チップに対して前記ガイドチップを傾けて前記支持基板に実装するとともに、前記電子回路チップを前記支持基板に実装する工程と、
前記支持基板に実装された前記電子回路チップと前記ガイドチップとをモールド成型し、前記電子回路チップと前記ガイドチップとを保持するモールド樹脂部を形成する工程と、
前記モールド樹脂部、前記電子回路チップ、及び前記ガイドチップの前記支持基板に実装された側の反対側を、前記穴部が貫通するまでバックグラインドで切削する工程と
を含む、光通信装置の製造方法。
（付記９）
前記ガイドチップを形成する工程は、前記ガイドチップの実装面の端部に前記実装面から突出する凸部をさらに形成する工程であり、
前記電子回路チップと前記ガイドチップとを支持基板に実装する工程では、前記グレーティングカプラに接続される前記光トランシーバの導波路が伸延する側に配置される前記凸部が前記支持基板に当接することにより、前記ガイドチップが傾けられる、付記８記載の光通信装置の製造方法。
以上の実施の形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
（付記１）
電気信号を入力又は出力するトランシーバ側端子と、光信号を入力又は出力するグレーティングカプラとを有する光トランシーバに表面実装される光通信装置であって、
前記トランシーバ側端子に対応する信号端子を有する電子回路チップと、
半導体基板によって作製され、前記半導体基板を厚さ方向に貫通し、前記グレーティングカプラに対向する光ファイバが挿通される貫通孔を有するガイドチップと、
前記電子回路チップと前記ガイドチップを保持するモールド樹脂部であって、前記信号端子に対する前記貫通孔の位置を、前記トランシーバ側端子に対する前記グレーティングカプラの位置に合わせた状態で、前記グレーティングカプラで光が入力又は出力される角度に前記貫通孔が傾くように、前記電子回路チップに対して前記ガイドチップを傾けて保持するモールド樹脂部と
を含む、光通信装置。
（付記２）
前記電子回路チップの実装面とは反対側の面、前記ガイドチップの実装面とは反対側の面、及び、前記モールド樹脂部の実装面とは反対側の面は、面一である、付記１記載の光通信装置。
（付記３）
前記ガイドチップは、前記ガイドチップの前記実装面の端部において、前記実装面から突出する凸部を有し、
前記ガイドチップは、前記グレーティングカプラに接続される前記光トランシーバの導波路が伸延する側に前記凸部が位置するように配設され、
前記凸部の前記実装面から突出する高さは、前記ガイドチップが前記モールド樹脂部に保持される傾斜角を規定する、付記１又は２記載の光通信装置。
（付記４）
前記電子回路チップは、前記信号端子に配設される、はんだバンプ、又は、パッドをさらに有する、付記１乃至３のいずれか一項記載の光通信装置。
（付記５）
前記パッドは、前記トランシーバ側端子とはんだで接合される、付記４記載の光通信装置。
（付記６）
電気信号を入力又は出力するトランシーバ側端子と、光信号を入力又は出力するグレーティングカプラとを有する光トランシーバに表面実装される光通信装置であって、
前記トランシーバ側端子に対応する信号端子を有する電子回路チップと、
半導体基板によって作製され、前記半導体基板を厚さ方向に貫通し、前記グレーティングカプラに対向する光ファイバが挿通される貫通孔を有するガイドチップと、
前記電子回路チップと前記ガイドチップを保持するモールド樹脂部であって、前記信号端子に対する前記貫通孔の位置を、前記トランシーバ側端子に対する前記グレーティングカプラの位置に合わせた状態で、前記グレーティングカプラで光が入力又は出力される角度に前記貫通孔が傾くように、前記電子回路チップに対して前記ガイドチップを傾けて保持するモールド樹脂部と、
前記貫通孔に挿通される光ファイバと
を含む、光通信モジュール。
（付記７）
前記光ファイバを前記ガイドチップに固定するフェルールをさらに含む、付記６記載の光通信モジュール。
（付記８）
電気信号を入力又は出力するトランシーバ側端子と、光信号を入力又は出力するグレーティングカプラとを有する光トランシーバに実装される光通信装置の製造方法であって、
光ファイバの太さに対応した開口径と、所定の深さとを有する穴部を半導体基板に形成することにより、前記穴部を有するガイドチップを形成する工程と、
前記トランシーバ側端子に対応する信号端子を有する電子回路チップと前記ガイドチップとを支持基板に実装する工程であって、前記信号端子に対する前記穴部の位置を、前記トランシーバ側端子に対する前記グレーティングカプラの位置に合わせ、かつ、前記グレーティングカプラで光が入力又は出力される角度に前記穴部が傾くように、前記電子回路チップに対して前記ガイドチップを傾けて前記支持基板に実装するとともに、前記電子回路チップを前記支持基板に実装する工程と、
前記支持基板に実装された前記電子回路チップと前記ガイドチップとをモールド成型し、前記電子回路チップと前記ガイドチップとを保持するモールド樹脂部を形成する工程と、
前記モールド樹脂部、前記電子回路チップ、及び前記ガイドチップの前記支持基板に実装された側の反対側を、前記穴部が貫通するまでバックグラインドで切削する工程と
を含む、光通信装置の製造方法。
（付記９）
前記ガイドチップを形成する工程は、前記ガイドチップの実装面の端部に前記実装面から突出する凸部をさらに形成する工程であり、
前記電子回路チップと前記ガイドチップとを支持基板に実装する工程では、前記グレーティングカプラに接続される前記光トランシーバの導波路が伸延する側に配置される前記凸部が前記支持基板に当接することにより、前記ガイドチップが傾けられる、付記８記載の光通信装置の製造方法。
１００ 光通信装置
１１０ 電子回路チップ
１１１ ドライバ部
１１２ ＴＩＡ部
１１３ バンプ
１２０ ガイドチップ
１２０Ａ 上面
１２０Ｂ 実装面
１２１ 貫通孔
１２２ 凸部
１３０ モールド樹脂部
１４０ 光ファイバ
２００ 光通信モジュール
３２０ ガイドチップ
３２１ 穴部
３２２ 凸部
５００ 光トランシーバ
５０１ 光変調器
５０２ フォトディテクタ
５０３ グレーティングカプラ
５０４ パッド
５０５ 導波路
１１０ 電子回路チップ
１１１ ドライバ部
１１２ ＴＩＡ部
１１３ バンプ
１２０ ガイドチップ
１２０Ａ 上面
１２０Ｂ 実装面
１２１ 貫通孔
１２２ 凸部
１３０ モールド樹脂部
１４０ 光ファイバ
２００ 光通信モジュール
３２０ ガイドチップ
３２１ 穴部
３２２ 凸部
５００ 光トランシーバ
５０１ 光変調器
５０２ フォトディテクタ
５０３ グレーティングカプラ
５０４ パッド
５０５ 導波路
Claims (8)
- 電気信号を入力又は出力するトランシーバ側端子と、光信号を入力又は出力するグレーティングカプラとを有する光トランシーバに表面実装される光通信装置であって、
前記トランシーバ側端子に対応する信号端子を有する電子回路チップと、
半導体基板によって作製され、前記半導体基板を厚さ方向に貫通し、前記グレーティングカプラに対向する光ファイバが挿通される貫通孔を有するガイドチップと、
前記電子回路チップと前記ガイドチップを保持するモールド樹脂部であって、前記信号端子に対する前記貫通孔の位置を、前記トランシーバ側端子に対する前記グレーティングカプラの位置に合わせた状態で、前記グレーティングカプラで光が入力又は出力される角度に前記貫通孔が傾くように、前記電子回路チップに対して前記ガイドチップを傾けて保持するモールド樹脂部と
を含む、光通信装置。 - 前記電子回路チップの実装面とは反対側の面、前記ガイドチップの実装面とは反対側の面、及び、前記モールド樹脂部の実装面とは反対側の面は、面一である、請求項１記載の光通信装置。
- 前記ガイドチップは、前記ガイドチップの実装面から突出する凸部を有し、
前記ガイドチップは、前記グレーティングカプラに接続される前記光トランシーバの導波路が伸延する側に前記凸部が位置するように配設され、
前記凸部の前記ガイドチップの実装面から突出する高さは、前記ガイドチップが前記モールド樹脂部に保持される傾斜角を規定する、請求項１又は２記載の光通信装置。 - 前記電子回路チップは、前記信号端子に配設される、はんだバンプ、又は、パッドをさらに有する、請求項１乃至３のいずれか一項記載の光通信装置。
- 電気信号を入力又は出力するトランシーバ側端子と、光信号を入力又は出力するグレーティングカプラとを有する光トランシーバに表面実装される光通信モジュールであって、
前記トランシーバ側端子に対応する信号端子を有する電子回路チップと、
半導体基板によって作製され、前記半導体基板を厚さ方向に貫通し、前記グレーティングカプラに対向する光ファイバが挿通される貫通孔を有するガイドチップと、
前記電子回路チップと前記ガイドチップを保持するモールド樹脂部であって、前記信号端子に対する前記貫通孔の位置を、前記トランシーバ側端子に対する前記グレーティングカプラの位置に合わせた状態で、前記グレーティングカプラで光が入力又は出力される角度に前記貫通孔が傾くように、前記電子回路チップに対して前記ガイドチップを傾けて保持するモールド樹脂部と、
前記貫通孔に挿通される光ファイバと
を含む、光通信モジュール。 - 前記光ファイバを前記ガイドチップに固定するフェルールをさらに含む、請求項５記載の光通信モジュール。
- 電気信号を入力又は出力するトランシーバ側端子と、光信号を入力又は出力するグレーティングカプラとを有する光トランシーバに実装される光通信装置の製造方法であって、
光ファイバの太さに対応した開口径と、所定の深さとを有する穴部を半導体基板に形成することにより、前記穴部を有するガイドチップを形成する工程と、
前記トランシーバ側端子に対応する信号端子を有する電子回路チップと前記ガイドチップとを支持基板に実装する工程であって、前記信号端子に対する前記穴部の位置を、前記トランシーバ側端子に対する前記グレーティングカプラの位置に合わせ、かつ、前記グレーティングカプラで光が入力又は出力される角度に前記穴部が傾くように、前記電子回路チップに対して前記ガイドチップを傾けて前記支持基板に実装するとともに、前記電子回路チップを前記支持基板に実装する工程と、
前記支持基板に実装された前記電子回路チップと前記ガイドチップとをモールド成型し、前記電子回路チップと前記ガイドチップとを保持するモールド樹脂部を形成する工程と、
前記モールド樹脂部、前記電子回路チップ、及び前記ガイドチップの前記支持基板に実装された側の反対側を、前記穴部が貫通するまでバックグラインドで切削する工程と
を含む、光通信装置の製造方法。 - 前記ガイドチップを形成する工程は、前記ガイドチップの実装面から突出する凸部をさらに形成する工程であり、
前記電子回路チップと前記ガイドチップとを支持基板に実装する工程では、前記グレーティングカプラに接続される前記光トランシーバの導波路が伸延する側に配置される前記凸部が前記支持基板に当接することにより、前記ガイドチップが傾けられる、請求項７記載の光通信装置の製造方法。
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