JPH10133046A - Optical element packaging substrate and hybrid optical integrated circuit - Google Patents

Optical element packaging substrate and hybrid optical integrated circuit

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JPH10133046A
JPH10133046A JP28554896A JP28554896A JPH10133046A JP H10133046 A JPH10133046 A JP H10133046A JP 28554896 A JP28554896 A JP 28554896A JP 28554896 A JP28554896 A JP 28554896A JP H10133046 A JPH10133046 A JP H10133046A
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solder
optical
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element mounting
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裕二 赤堀
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泰文 山田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To lower the floating capacity of optical element mounting sections, to assure fixing strength and to facilitate the mounting of plural optical elements by setting the height of first solder pattern surfaces on the surfaces of terrace parts higher than the height of the surfaces of second solder patterns on electrode parts. SOLUTION: The optical element mounting section 23 parts have the terrace parts (silicon terrace parts) 1a provided with projecting parts having flat front surfaces and recessed parts (electrode parts) 1b formed to be made lower than the front surfaces of the terrace parts 1a. Further, first ground surface metallic patterns and the first solder patterns 14 are successively laminated atop the terrace parts 1a. The surfaces of the electrode parts 1b include insulating film layers partly formed with apertures and these apertures and are formed with the electrode patterns successively laminated with such second ground surface metallic patterns to cover the wider regions and such solder patterns as to cover the wider regions. The height of the surfaces of the first solder patterns 14 on the terrace parts 1a is set higher than the height of the second solder pattern surfaces on the electrode parts 1b.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光導波路を有する
基板上に、半田バンプを介して、一つあるいは複数の光
素子を搭載する光素子実装基板およびハイブリッド光集
積回路に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical element mounting substrate and a hybrid optical integrated circuit in which one or a plurality of optical elements are mounted on a substrate having an optical waveguide via solder bumps.

【0002】[0002]

【従来の技術】図14ないし図15は、光素子実装基
板、およびそれを用いたハイブリッド光集積回路の一例
として、特開平8-78657 号に開示されたものを示す。図
14は、この光素子実装基板の斜視図、図15はこの光
素子実装基板の断面図、図16は光素子を搭載したハイ
ブリッド光集積回路の側面図である。
2. Description of the Related Art FIGS. 14 and 15 show an optical element mounting substrate and an example of a hybrid optical integrated circuit using the same, which is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-78657. FIG. 14 is a perspective view of the optical element mounting board, FIG. 15 is a cross-sectional view of the optical element mounting board, and FIG. 16 is a side view of a hybrid optical integrated circuit on which the optical element is mounted.

【0003】図14に示すように、光素子実装基板は、
矩形状のシリコン基板1 を有する。この基板1の一面
に、幅方向に沿って互いに対向する2つの凸部(シリコ
ンテラス部)1aが設けられている。また、これらの凸
部をはさむようにして、基板1の表面の一端部側に設け
られた光導波路部21と、シリコン基板1の表面の他端
部側に積層された誘電体層3と、該誘電体層3上に積層
された電気配線パタン4とを有する。このシリコン基板
1の一面には、上端が平坦な2つの凸部1aと、該2つ
のシリコンテラス部1aを挟むようにして位置いした2
つの凹部(シリコンテラス部1a以外の平坦な面からな
る)1bとが設けられている。第一の凹部1b上には光
導波路2を有する光導波路部21が設けられ、他方の凹
部1b上には誘電体層3および電気配線パタン4が順次
積層された領域(電気配線部22として機能)が設けれ
ている。光素子搭載部23は、2つのシリコンテラス部
1aとその間に挟まれた誘電体層3とで構成されてお
り、さらに誘電体層3上の電気配線パタンには電極5が
形成されている。
As shown in FIG. 14, an optical element mounting board is
It has a rectangular silicon substrate 1. On one surface of the substrate 1, two convex portions (silicon terrace portions) 1a facing each other in the width direction are provided. Further, an optical waveguide portion 21 provided on one end side of the surface of the substrate 1 so as to sandwich these convex portions, a dielectric layer 3 laminated on the other end side of the surface of the silicon substrate 1, And an electric wiring pattern 4 laminated on the dielectric layer 3. On one surface of the silicon substrate 1, two convex portions 1a having a flat upper end and two silicon terrace portions 1a are sandwiched therebetween.
And two concave portions (consisting of a flat surface other than the silicon terrace portion 1a) 1b. An optical waveguide portion 21 having an optical waveguide 2 is provided on the first concave portion 1b, and a region (functioning as the electric wiring portion 22) in which the dielectric layer 3 and the electric wiring pattern 4 are sequentially laminated on the other concave portion 1b. ) Is provided. The optical element mounting portion 23 is composed of two silicon terraces 1a and a dielectric layer 3 interposed therebetween, and furthermore, an electrode 5 is formed on an electric wiring pattern on the dielectric layer 3.

【0004】本素子搭載部の電極5の構造は、図15に
示すように、電気配線パタン4上の一部に開口部を有す
る絶縁膜層6、該絶縁膜層6の開口部を含んでそれより
も広い領域を覆うように形成した下地メタルパタン7、
および下地メタルパタン7を含んでそれよりも広い領域
を覆うように形成した半田パタン8が順次積層されて形
成されている。
As shown in FIG. 15, the structure of the electrode 5 of the element mounting portion includes an insulating film layer 6 having an opening on a part of the electric wiring pattern 4 and an opening of the insulating film layer 6. A base metal pattern 7 formed so as to cover a wider area,
And a solder pattern 8 formed so as to cover a wider area including the base metal pattern 7.

【0005】ところで、シリコン基板1の凸部分である
シリコンテラス部1aは、図16に示すように、半導波
路コア2a中心までの高さと搭載される光素子のコア9
aまでの高さとが一致するように高精度な加工が可能で
あるため、光素子搭載時の高さ方向の基準面として機能
する。さらに搭載される光素子9に対しては良好なヒー
トシンクとして機能する。
As shown in FIG. 16, the silicon terrace 1a, which is a convex portion of the silicon substrate 1, has a height up to the center of the half-waveguide core 2a and a core 9 of an optical element to be mounted.
Since high-precision processing is possible so that the height up to a coincides with the height a, it functions as a reference plane in the height direction when the optical element is mounted. Further, it functions as a good heat sink for the mounted optical element 9.

【0006】光素子実装基板の形成工程は、図14およ
び図15に示されるように、まずシリコン基板1の一部
を除去してシリコンテラス部1aを形成する。つぎに光
導波路2を形成し、その不要部分をエッチングにより除
去して、誘電体層3を形成する。さらに、誘電体層3上
に電気配線パタン4を形成した後、この上を絶縁膜層6
で覆う。そして電極5を形成する部分にコンタクトホー
ルを開ける。さらに、半田リフローの際に、半田パタン
8が電気配線パタン4側へ拡散するのを防ぐ為に、コン
タクトホールを含んでそれよりも広い領域を覆うよう
に、下地メタルパタン7で覆う。最後に、下地メタルパ
タン7を含んでそれよりも広い領域を覆うように半田パ
タン8を積層する。
In the step of forming the optical element mounting substrate, as shown in FIGS. 14 and 15, first, a part of the silicon substrate 1 is removed to form a silicon terrace 1a. Next, the optical waveguide 2 is formed, and unnecessary portions thereof are removed by etching to form the dielectric layer 3. Further, after an electric wiring pattern 4 is formed on the dielectric layer 3, an insulating film layer 6 is formed thereon.
Cover with. Then, a contact hole is formed in a portion where the electrode 5 is to be formed. Furthermore, in order to prevent the solder pattern 8 from diffusing toward the electric wiring pattern 4 at the time of solder reflow, it is covered with the base metal pattern 7 so as to cover a wider area including the contact hole. Finally, a solder pattern 8 is laminated so as to cover a wider area including the base metal pattern 7.

【0007】つぎに、図14ないし図25を参照しなが
ら、上記光素子実装基板上への光素子搭載方法について
説明する。図14は、光素子実装基板上で光素子9をア
ライメントした時の様子を示した断面図である。
Next, a method for mounting an optical element on the optical element mounting board will be described with reference to FIGS. FIG. 14 is a cross-sectional view showing a state when the optical element 9 is aligned on the optical element mounting board.

【0008】この光素子実装基板では、シリコンテラス
部1a表面から光導波路コア2a中心までの高さは、搭
載する光素子9の表面から光素子のコア9aまでの高さ
に一致するように製作してある。したがって、光素子9
と光導波路2との高さ方向の位置合わせは、光素子9を
シリコンテラス部1a面上に置くだけで完了する。一
方、光素子9と光導波路2との横方向の位置合わせは、
図14に示すように、あらかじめシリコンテラス部1a
表面に形成したアライメントマーク10と光素子9側に
形成したアライメントマーク13とを合わせるだけで容
易に達成できる。なお、アライメント時には、図14に
示すように、基板側電極5上に形成した半田パタン8の
上面と光素子側電極1と2の間には、ギャップgがある
ため電気的には接触していない。
In this optical device mounting substrate, the height from the surface of the silicon terrace portion 1a to the center of the optical waveguide core 2a is manufactured so as to match the height from the surface of the optical device 9 to be mounted to the core 9a of the optical device. I have. Therefore, the optical element 9
The alignment of the optical waveguide 9 with the optical waveguide 2 is completed only by placing the optical element 9 on the surface of the silicon terrace 1a. On the other hand, the lateral alignment between the optical element 9 and the optical waveguide 2 is as follows.
As shown in FIG. 14, the silicon terrace 1a is
It can be easily achieved only by aligning the alignment mark 10 formed on the surface with the alignment mark 13 formed on the optical element 9 side. At the time of alignment, as shown in FIG. 14, there is a gap g between the upper surface of the solder pattern 8 formed on the substrate-side electrode 5 and the optical element-side electrodes 1 and 2, so that they are in electrical contact. Absent.

【0009】アライメント終了後、半田パタン8をリフ
ローすると、図18に示すように、絶縁膜層6上にあっ
た半田パタン8は弾かれて下地メタルパタン7上に集ま
る。さらに溶融した半田は表面張力により下地メタルパ
タン7上で半田バンプ11となって盛り上がる。この時
の半田バンプ11の高さhが、ギャップg間を埋めるの
に十分な高さがあると、図25に示すように、基板側電
極5と光素子側電極12との間が、半田バンプ11によ
り電気的に接続され、同時に光素子9が、光素子実装基
板上に固定され、ハイブリッド光集積回路が構成され
る。
After the alignment is completed, when the solder pattern 8 is reflowed, the solder pattern 8 on the insulating film layer 6 is repelled and gathers on the base metal pattern 7 as shown in FIG. Further, the molten solder rises as solder bumps 11 on the underlying metal pattern 7 due to surface tension. If the height h of the solder bump 11 at this time is sufficiently high to fill the gap g, as shown in FIG. 25, the space between the substrate-side electrode 5 and the optical element-side electrode 12 becomes The optical elements 9 are electrically connected by the bumps 11 and are simultaneously fixed on the optical element mounting substrate, thereby forming a hybrid optical integrated circuit.

【0010】このような光素子実装基板と光素子9とで
構成されるハイブリッド光集積回路では、光素子9は、
光素子搭載部23の誘電体層3上に形成した電極5と半
田バンプ11を介して電気的に接続しているので、シリ
コン基板1と電極5との間に寄生する浮遊容量を大幅に
低減することができる。このために、10Ggit/s
におよぶ高速動作が可能となる。
In the hybrid optical integrated circuit composed of such an optical element mounting substrate and the optical element 9, the optical element 9
Since the electrode 5 formed on the dielectric layer 3 of the optical element mounting portion 23 is electrically connected to the electrode 5 via the solder bump 11, the stray capacitance parasitic between the silicon substrate 1 and the electrode 5 is significantly reduced. can do. For this purpose, 10 Ggit / s
High speed operation is possible.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した従来
の構成では、図25に示すように、光素子9はシリコン
テラス部1a上に直接接触した状態で、半田バンプ11
を介して光素子実装基板に搭載固定されていた。
However, in the above-mentioned conventional configuration, as shown in FIG. 25, the optical element 9 is in direct contact with the silicon terrace 1a while the solder bump 11
And was fixedly mounted on the optical element mounting substrate via the.

【0012】しかし、この構造においては、光素子9と
光素子実装基板との固定が微小な半田バンプ11のみに
よりなされるため、固定強度の面から信頼性に問題があ
った。そこで、さらに固定強度を確保するためには、光
素子搭載後に光素子9がシリコンテラス部1aと接する
部分で、接着剤等による補強を必要とした。
However, in this structure, since the optical element 9 and the optical element mounting board are fixed by only the small solder bumps 11, there is a problem in reliability in terms of fixing strength. Therefore, in order to further secure the fixing strength, the portion where the optical element 9 contacts the silicon terrace portion 1a after mounting the optical element needs to be reinforced by an adhesive or the like.

【0013】さらに、複数の光素子を搭載する場合、既
に接着剤で固定された光素子があると、その後に搭載す
る光素子の数にわたって半田リフローが繰り返されるた
め、熱による接着剤の機能劣化という問題があった。特
にシリコンが基板となる場合においては、その熱伝導度
が大きいため、搭載する光素子ごとに局部的に半田をリ
フローすることが困難であった。
Further, when a plurality of optical elements are mounted, if there is an optical element already fixed with an adhesive, solder reflow is repeated over the number of optical elements mounted thereafter, so that the function of the adhesive deteriorates due to heat. There was a problem. In particular, when silicon is used as the substrate, it is difficult to locally reflow the solder for each mounted optical element because of its high thermal conductivity.

【0014】また、アレイ光素子を搭載する際に、光素
子実装基板や光素子に反りがあると、単にシリコンテラ
ス部表面に光素子を接触させただけでは、アレイ光素子
の個々のコア9aとの光軸合わせが困難となるばかりで
なく、さらにシリコンテラス部の接触が十分でない部分
がでてくるため、均一にヒートシンクとして機能しなく
なるという解決すべき課題があった。
If the optical element mounting substrate or the optical element is warped when the array optical element is mounted, the individual cores 9a of the array optical element can be obtained simply by bringing the optical element into contact with the surface of the silicon terrace. Not only is it difficult to align the optical axis with the silicon terrace portion, but also there is a portion where the contact with the silicon terrace portion is not sufficient, so that there is a problem to be solved in that the portion does not function uniformly as a heat sink.

【0015】本発明は、上記課題を解決し、光素子搭載
部の浮遊容量を十分に低減し、なおかつ固定強度を確保
するとともに、複数の光素子搭載を容易にする光素子実
装基板を提供することを目的とする。あわせて、この低
浮遊容量、光素子固定の信頼性およびヒートシンクのす
べての要求を満足するハイブリッド光集積回路を提供す
ることを目的とする。
The present invention solves the above-mentioned problems, and provides an optical element mounting board which sufficiently reduces stray capacitance of an optical element mounting portion, secures fixed strength, and facilitates mounting of a plurality of optical elements. The purpose is to: It is another object of the present invention to provide a hybrid optical integrated circuit that satisfies all of the requirements for low stray capacitance, reliability of fixing an optical element, and a heat sink.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】したがって、上記課題を
解決するために、請求項1の本発明にもとづく光素子実
装基板は、同一の基板上に光導波路部と光素子搭載部と
電気配線部とを備えた光素子実装基板において、光素子
搭載部は、上面が平坦な凸部が設けられたテラス部と、
表面がテラス部上面より低くなるように形成された電極
部とを備え、さらに、テラス部の上面には、第1の下地
メタルパタンと第1の半田パタンとが順次積層され、一
方電極部の表面には、電気配線部に連なる電気配線パタ
ンの上に、一部に開口部が形成された絶縁膜層と、絶縁
膜層の開口部を含み、かつ開口部よりも広い領域を覆う
ようにして形成された第2の下地メタルパタンと、第2
の下地メタルパタンを含んで前記第2の下地メタルパタ
ンよりも広い領域を覆うようにして形成された第2の半
田パタンとが順次積層されてなる電極パタンが形成さ
れ、さらに、テラス部面上の第1の半田パタン表面の高
さが、電極部上の該第2の半田パタン表面の高さよりも
高く設定されたことを特徴とする。
Therefore, in order to solve the above-mentioned problems, an optical element mounting board according to the present invention of claim 1 comprises an optical waveguide section, an optical element mounting section and an electric wiring section on the same substrate. In the optical element mounting substrate provided with, the optical element mounting portion, a terrace portion provided with a convex portion having a flat upper surface,
An electrode portion formed so that the surface thereof is lower than the upper surface of the terrace portion. Further, a first base metal pattern and a first solder pattern are sequentially laminated on the upper surface of the terrace portion, and On the surface, an insulating film layer having an opening formed in part on an electric wiring pattern connected to the electric wiring portion, and including an opening of the insulating film layer and covering an area wider than the opening. A second base metal pattern formed by
An electrode pattern is formed by sequentially laminating a second solder pattern formed so as to cover an area wider than the second base metal pattern including the base metal pattern of The height of the surface of the first solder pattern is set higher than the height of the surface of the second solder pattern on the electrode portion.

【0017】請求項1の光素子実装基板は、好ましくは
請求項2に記載されているように、前記同一の基板が、
表面に凹凸を有するシリコン基板であり、またテラス部
は該シリコン基板の凸部からなり、さらに電極部は該シ
リコン基板の凹部とその上に形成した誘電体層とを有す
るものであってもよい。
Preferably, in the optical device mounting board according to the first aspect, the same board is provided as described in the second aspect.
A silicon substrate having irregularities on the surface, the terrace portion may be formed of a convex portion of the silicon substrate, and the electrode portion may have a concave portion of the silicon substrate and a dielectric layer formed thereon. .

【0018】好ましくは、請求項3に記載されているよ
うに、上記請求項1または請求項2に記載の光素子実装
基板において、第1の半田パタンの厚さと第2の半田パ
タンの厚さとが等しい値に設定されたものとすることも
できる。
Preferably, as described in claim 3, in the optical element mounting board according to claim 1 or 2, the thickness of the first solder pattern and the thickness of the second solder pattern are different from each other. May be set to equal values.

【0019】好ましくは、請求項4に記載されているよ
うに、上記請求項1ないし3のいずれか一項に記載の光
素子実装基板において、光導波路部が同一の基板上に形
成された光ファイバ整列溝で構成されるものとしてもよ
い。
Preferably, as set forth in claim 4, in the optical element mounting substrate according to any one of claims 1 to 3, the optical waveguide portion is formed on the same substrate. It may be constituted by a fiber alignment groove.

【0020】好ましくは、請求項5に記載されているよ
うに、請求項1ないし請求項3のいずれか一項に記載の
光素子実装基板は、光導波路が同一の基板の凹部上に形
成された下部クラッド層、コア層、および上部クラッド
層からなる石英ガラス系光導波路で構成されるものとし
てもよい。
Preferably, as described in claim 5, in the optical element mounting substrate according to any one of claims 1 to 3, the optical waveguide is formed on a concave portion of the same substrate. It may be constituted by a silica glass optical waveguide comprising a lower clad layer, a core layer, and an upper clad layer.

【0021】つぎに、請求項6に記載の本発明にもとづ
くハイブリッド光集積回路は、光導波路部、光素子搭載
部、および電気配線部を設けた光素子実装基板と、光素
子搭載部に搭載された光素子とを備えたハイブリッド光
集積回路において、光素子搭載部は、上面が平坦な凸部
を備えたテラス部と、表面がテラス部表面より低くなる
ように形成された電極部とを有し、また電極部上には、
電気配線部の電気配線パタンと接続された電極パタンが
形成され、さらに光素子は、テラス部と厚さd1の半田
パタンにより接続固定され、かつ電極部と厚さd2の半
田バンプにより接続固定されており、また厚さd1と厚
さd2との間に、d1<d2となる関係が成立すること
を特徴とする。
A hybrid optical integrated circuit according to a sixth aspect of the present invention includes an optical element mounting substrate provided with an optical waveguide section, an optical element mounting section, and an electric wiring section, and a hybrid optical integrated circuit mounted on the optical element mounting section. In the hybrid optical integrated circuit including the optical element, the optical element mounting portion includes a terrace portion having a convex portion having a flat upper surface, and an electrode portion formed so that the surface is lower than the surface of the terrace portion. And on the electrode part,
An electrode pattern connected to the electric wiring pattern of the electric wiring portion is formed, and the optical element is connected and fixed to the terrace portion by a solder pattern having a thickness of d1, and connected and fixed to the electrode portion by a solder bump having a thickness of d2. And the relationship d1 <d2 is established between the thickness d1 and the thickness d2.

【0022】好ましくは、請求項7に記載されているよ
うに、上記請求項6の発明にもとづくハイブリッド光集
積回路の光素子実装基板には、表面に凹凸を有するシリ
コン基板が含まれ、またテラス部はシリコン基板の凸部
からなり、さらに電極部はシリコン基板の凹部とその上
に形成された誘電体層とからなるものとしてもよい。
Preferably, as described in claim 7, the optical element mounting substrate of the hybrid optical integrated circuit based on the invention of claim 6 includes a silicon substrate having an uneven surface, and a terrace. The portion may be composed of a convex portion of the silicon substrate, and the electrode portion may be composed of a concave portion of the silicon substrate and a dielectric layer formed thereon.

【0023】好ましくは、請求項8に記載されているよ
うに、上記請求項6または7の発明にもとづくハイブリ
ッド光集積回路の光導波路部が前記シリコン基板上に形
成された光ファイバ整列溝からなるものとしてもよい。
Preferably, as described in claim 8, the optical waveguide of the hybrid optical integrated circuit according to the invention of claim 6 or 7 comprises an optical fiber alignment groove formed on the silicon substrate. It may be a thing.

【0024】好ましくは、請求項9に記載されているよ
うに、上記請求項6または7の発明にもとづくハイブリ
ッド光集積回路の光導波路が該シリコン基板の凹部上に
形成された下部クラッド層、コア層、および上部クラッ
ド層からなる石英ガラス系光導波路で構成される。
Preferably, as set forth in claim 9, the optical waveguide of the hybrid optical integrated circuit according to the invention of claim 6 or 7 has a lower cladding layer and a core formed on a concave portion of the silicon substrate. And a quartz glass optical waveguide composed of an upper cladding layer.

【0025】[0025]

【発明の実施の形態】BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

<実施形態例1>図1ないし図3を用いて本発明にもと
づく光素子実装基板の一例を説明する。図1は光素子実
装基板の斜視図、図2は図1のA−A′線に沿う断面
図、および図3は図1および図2に示す光素子実装基板
に光素子を実装した状態を示した断面図である。
<Embodiment 1> An example of an optical element mounting board according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 is a perspective view of the optical element mounting board, FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA 'of FIG. 1, and FIG. 3 shows a state where the optical element is mounted on the optical element mounting board shown in FIGS. FIG.

【0026】この実施形態例の光素子実装基板は、同一
の基板1上に光導波路部21と光素子搭載部23と電気
配線部22とを備える。光素子搭載23部は、上面が平
坦な凸部が設けられたテラス部(シリコンテラス部)1
aと、表面が該テラス部1a上面より低くなるように形
成された凹部(電極部)1bとを備え、さらに、前記テ
ラス部1aの上面には、第1の下地メタルパタン16と
第1の半田パタン14とが順次積層され、一方前記電極
部1bの表面には、前記電気配線部22に連なる電気配
線パタンの上に、一部に開口部が形成された絶縁膜層6
と、該絶縁膜層6の開口部を含み、かつ該開口部よりも
広い領域を覆うようにして形成された第2の下地メタル
パタン17と、該第2の下地メタルパタン17を含んで
前記第2の下地メタルパタン17よりも広い領域を覆う
ようにして形成された第2の半田パタン15とが順次積
層されてなる電極パタンが形成され、さらに、上記テラ
ス部1a上の第1の半田パタン14表面の高さが、該電
極部上の該第2の半田パタン15表面の高さよりも高く
設定されている。
The optical element mounting board of this embodiment includes an optical waveguide section 21, an optical element mounting section 23, and an electric wiring section 22 on the same substrate 1. The optical element mounting portion 23 has a terrace portion (silicon terrace portion) 1 provided with a convex portion having a flat upper surface.
a, and a concave portion (electrode portion) 1b whose surface is lower than the upper surface of the terrace portion 1a. Further, a first base metal pattern 16 and a first base metal pattern 16 are formed on the upper surface of the terrace portion 1a. On the surface of the electrode portion 1b, an insulating film layer 6 partially formed with an opening on an electric wiring pattern connected to the electric wiring portion 22 is formed.
A second base metal pattern 17 including an opening of the insulating film layer 6 and formed so as to cover a region wider than the opening; and a second base metal pattern 17 including the second base metal pattern 17. An electrode pattern is formed by sequentially laminating a second solder pattern 15 formed so as to cover an area wider than the second base metal pattern 17, and furthermore, the first solder on the terrace portion 1a is formed. The height of the surface of the pattern 14 is set higher than the height of the surface of the second solder pattern 15 on the electrode portion.

【0027】このように、光素子搭載部23において、
テラス部1a上の第1の半田パタン14表面の高さが、
電極部5上の第2の半田パタン15表面の高さよりも高
く設定されることで、搭載後の光素子固定において、図
3に示すように、光素子9の固定は、テラス部1a上に
形成した第1の半田パタン14で行い、光素子9との電
気的接続は第2の半田パタン15をリフローして形成し
た半田バンプ11で行うというように、役割分担させる
ことができ、搭載した素子の固定強度を大幅に上げるこ
とができる。
As described above, in the optical element mounting section 23,
The height of the surface of the first solder pattern 14 on the terrace 1a is
By setting the height to be higher than the height of the surface of the second solder pattern 15 on the electrode part 5, in fixing the optical element after mounting, as shown in FIG. 3, the optical element 9 is fixed on the terrace 1a. The first solder pattern 14 is formed, and the electrical connection with the optical element 9 is performed by the solder bumps 11 formed by reflowing the second solder pattern 15 so that the roles can be shared and mounted. The fixing strength of the element can be greatly increased.

【0028】すなわち、図2に示すように、この光実装
基板上に光素子9を搭載するにあたり、テラス部1a面
上の第1の半田パタン14表面を高さ方向の基準面とし
て用いることができるので、光素子9を光実装基板上に
置くだけで、高精度の高さ方向の光軸アライメントが可
能となる。さらに、光素子9の横方向に光軸合わせは、
図1に示すように、あらかじめテラス部1a表面に形成
したアライメントマーク10と、光素子9側に形成した
アライメントマーク13とを合わせることで容易に達成
できる。また、光素子9の固定は面積の広い第1の半田
パタン14によりなされるので、十分な固定強度が確保
できる。
That is, as shown in FIG. 2, when mounting the optical element 9 on this optical mounting substrate, the surface of the first solder pattern 14 on the surface of the terrace portion 1a is used as a reference surface in the height direction. Since it is possible, the optical axis alignment in the height direction can be performed with high accuracy only by placing the optical element 9 on the optical mounting substrate. Further, the optical axis alignment in the lateral direction of the optical element 9 is as follows.
As shown in FIG. 1, this can be easily achieved by aligning the alignment mark 10 formed on the surface of the terrace portion 1a in advance with the alignment mark 13 formed on the optical element 9 side. Further, since the optical element 9 is fixed by the first solder pattern 14 having a large area, sufficient fixing strength can be secured.

【0029】一方、光素子9との電気的接続は、電極5
上に形成した第2の半田パタン15がリフロー後に半田
バンプ11になり、その高さが高くなることで実現され
る。この際、第2の半田パタン15に必要となるリフロ
ー時の半田の高さの上昇は、光素子9の電極12とリフ
ロー前の第2の半田パタン15表面とのギャップgを埋
めるだけでよい。また、光素子9と光素子実装基板との
固定強度は、第1の半田パタン14により確保されるの
で、第2の半田パタン15と光素子9側電極12との接
触面積は、電気的接続を実現するのに必要最小限にまで
小さくできる。この結果、半田バンプ11形成に必要な
半田の量を大幅に低減できるため、テラス部1a面上の
第1の半田パタン14の厚みを、第2の半田パタン15
に必要なだけの厚さで、できるだけ薄くすることができ
るようになるため、半田リフローに伴う光素子9の位置
ずれを大幅に低減することができる。
On the other hand, the electrical connection with the optical element 9
The second solder pattern 15 formed above becomes the solder bump 11 after reflow, and is realized by increasing its height. At this time, the height of the solder at the time of reflow required for the second solder pattern 15 only needs to fill the gap g between the electrode 12 of the optical element 9 and the surface of the second solder pattern 15 before reflow. . In addition, since the fixing strength between the optical element 9 and the optical element mounting board is ensured by the first solder pattern 14, the contact area between the second solder pattern 15 and the optical element 9 side electrode 12 is smaller than the electrical connection area. Can be reduced to the minimum necessary for realizing. As a result, the amount of solder required for forming the solder bumps 11 can be significantly reduced, and the thickness of the first solder pattern 14 on the surface of the terrace 1a is reduced by the second solder pattern 15
The thickness of the optical element 9 can be reduced as much as possible by the thickness required for the optical element 9, so that the displacement of the optical element 9 due to the solder reflow can be greatly reduced.

【0030】さらに、本発明の光素子実装基板の光素子
搭載部23において、電極部5上の第2の半田パタン1
5表面よりも高い位置に、テラス部1a上の第1の半田
パタン14が設定されたことで、半田バンプによる複数
の光素子搭載が可能になる。
Further, in the optical element mounting portion 23 of the optical element mounting board of the present invention, the second solder pattern 1 on the electrode portion 5 is formed.
By setting the first solder pattern 14 on the terrace portion 1a at a position higher than the five surfaces, a plurality of optical elements can be mounted by solder bumps.

【0031】この点を、以下にさらに詳しく述べる。本
発明の発明者らは、既に薄膜半田による複数の光素子搭
載を可能にしている(Y.Nakasuga et a
l.‘Multi−chip Hybrid Inte
gration on PLC Platform u
sing Passive AlignmentTec
hnique’.Proc. 1996 Electr
onic Conponents and Techn
ology Conference、pp 20−25
参照)。本発明の光素子実装基板は、この方法を用いる
ことで、半田バンプによる複数の光素子搭載を可能にす
る。すなわち複数の光素子搭載の方法は、まず光素子搭
載部23においてアライメントした光素子9を、一旦テ
ラス部1a面上の第1の半田パタン14において、リフ
ロー温度よりも低い温度で圧力をかけて仮固定を行い、
これを搭載する光素子の数だけ繰り返す。そして全ての
光素子の仮固定が終了した後、今度は圧力をかけること
なく一括して半田をリフローする。この時、光素子固定
用の第1の半田パタン14と電気的接続用の第2の半田
パタン15は同時にリフローが行われ、その結果、複数
の光素子を搭載することができる。
This will be described in more detail below. The inventors of the present invention have already made it possible to mount a plurality of optical elements by thin-film soldering (Y. Nakasuga et a).
l. 'Multi-chip Hybrid Inte
Gration on PLC Platform u
sing Passive AlignmentTec
hnikue '. Proc. 1996 Electr
Sonic Components and Techn
logic Conference, pp 20-25
reference). The optical element mounting board of the present invention enables a plurality of optical elements to be mounted by solder bumps by using this method. That is, in the method of mounting a plurality of optical elements, first, the optical elements 9 aligned in the optical element mounting section 23 are once subjected to pressure at a temperature lower than the reflow temperature on the first solder pattern 14 on the terrace 1a surface. Perform temporary fixing,
This is repeated as many times as the number of mounted optical elements. Then, after the temporary fixing of all the optical elements is completed, the solder is reflowed at once without applying pressure. At this time, the first solder pattern 14 for fixing the optical element and the second solder pattern 15 for electrical connection are simultaneously reflowed, so that a plurality of optical elements can be mounted.

【0032】また、仮固定を行う第1の半田パタン14
の厚さは、薄いほどよく、これは半田をリフローする際
の半田の変形による位置ずれを少なく抑制することがで
きるためである。
Further, the first solder pattern 14 for temporarily fixing
The thinner the better, the better, because it is possible to reduce the displacement due to the deformation of the solder when reflowing the solder.

【0033】ここで、上記基板1を、表面に凹凸を有す
るシリコン基板とし、また前記テラス部1aは該シリコ
ン基板の凸部からなり、さらに前記電極部1bは該シリ
コン基板の凹部とその上に形成した誘電体層とを有する
ものとする。
Here, the substrate 1 is a silicon substrate having irregularities on the surface, the terrace portion 1a is composed of a convex portion of the silicon substrate, and the electrode portion 1b is composed of a concave portion of the silicon substrate and a concave portion of the silicon substrate. And a formed dielectric layer.

【0034】このように、上記基板1をシリコン基板に
することで、テラス1a部がシリコン基板の凸部から構
成されることになるため、テラス部1aを光素子9のヒ
ートシンクとして機能させることが可能となる。この光
素子実装基板上に光素子9を搭載すれば、図3に示すよ
うに、光素子9とシリコンテラス部1aとは第1の半田
パタン14を介して、熱的にも接続されているので、ヒ
ートシンク効果は一層向上する。また、電気配線パタン
4および電極5は、シリコン基板凹部1b上の誘電体層
3上に形成されているので、低容量化した電気配線およ
び電極形成が可能となり、高速動作に適した光素子実装
基板を実現することができる。
As described above, when the substrate 1 is a silicon substrate, the terrace 1a is constituted by a convex portion of the silicon substrate. Therefore, the terrace 1a can function as a heat sink for the optical element 9. It becomes possible. When the optical element 9 is mounted on the optical element mounting board, as shown in FIG. 3, the optical element 9 and the silicon terrace 1a are also thermally connected via the first solder pattern 14. Therefore, the heat sink effect is further improved. Further, since the electric wiring pattern 4 and the electrode 5 are formed on the dielectric layer 3 on the silicon substrate concave portion 1b, it is possible to form electric wiring and electrodes with reduced capacitance, and to mount an optical element suitable for high-speed operation. A substrate can be realized.

【0035】また、この実施形態例では、図2に示され
るように、第1の半田パタン14の厚さと第2の半田パ
タン15の厚さとが等しい値に設定されている。しか
し、同一の厚さh1に設定してあるにもかかわらず、半
田リフロー後の半田厚さが、図3に示すように、第1の
半田パタン14では厚さh1のまま、第2の半田パタン
15では半田バンプとなって厚さh2になるというよう
に、同一の光素子実装基板上で異なった半田の厚さを実
現できるので、第1の半田パタン14と第2の半田パタ
ン15とを同一工程で形成することが可能となり、光素
子実装基板の製造工程を簡略化することができる。
In this embodiment, as shown in FIG. 2, the thickness of the first solder pattern 14 and the thickness of the second solder pattern 15 are set to the same value. However, even though the thickness is set to the same thickness h1, the solder thickness after the solder reflow is the same as the thickness h1 in the first solder pattern 14 as shown in FIG. In the pattern 15, since different solder thicknesses can be realized on the same optical element mounting board, such as a solder bump having a thickness h2, the first solder pattern 14 and the second solder pattern 15 Can be formed in the same process, and the manufacturing process of the optical element mounting substrate can be simplified.

【0036】この点を、以下にさらに詳しく説明する。
図4は、最初に形成したAu/Sn半田パタンの厚みh
1を4μmに一定とした場合の、円形をした下地メタル
パタン26の直径dmと、同じく円形をした半田パタン
27の直径dsの比ds/dmに対する、半田リフロー
後の半田バンプ28の高さh2の関係を示したものであ
る。すなわち、図4の(a)は半田直径/下地メタル直
径ds/dmとリフロー後の半田高さh2との関係を示
すグラフ、(b)は半田リフロー前後の半田パタンの高
さの変化を説明するための模式的断面図である。図4か
ら、半田リフロー後の半田バンプ28の高さh2は、下
地メタルパタン26と半田パタン27の面積比で決定で
きることがわかる。よって、図1および図2に示すシリ
コンテラス部1a表面に形成する第1の半田パタン14
は、半田リフロー後も半田の高さが変わらないds/d
m=1となるようにパタン化すればよい。一方電極5上
の第2の半田パタン15は、半田リフロー後において、
必ずギャップgよりも半田バンプ28の高さが高くなる
ようなds/dmを選択してパタン化すればよい。例え
ば、ギャップgが10μmの場合は、ds/dmの値を
1.5以上にすればよい。
This will be described in more detail below.
FIG. 4 shows the thickness h of the first formed Au / Sn solder pattern.
The height h2 of the solder bump 28 after the solder reflow with respect to the ratio ds / dm between the diameter dm of the circular base metal pattern 26 and the diameter ds of the circular solder pattern 27 when 1 is fixed to 4 μm. This shows the relationship. That is, FIG. 4A is a graph showing the relationship between the solder diameter / base metal diameter ds / dm and the solder height h2 after reflow, and FIG. 4B illustrates the change in the height of the solder pattern before and after solder reflow. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view for performing FIG. 4 shows that the height h2 of the solder bump 28 after the solder reflow can be determined by the area ratio between the base metal pattern 26 and the solder pattern 27. Therefore, the first solder pattern 14 formed on the surface of the silicon terrace portion 1a shown in FIGS.
Means ds / d where the solder height does not change after solder reflow
What is necessary is just to pattern it so that m = 1. On the other hand, after the solder reflow, the second solder pattern 15 on the electrode 5
It is only necessary to select ds / dm so that the height of the solder bump 28 is always higher than the gap g and pattern it. For example, when the gap g is 10 μm, the value of ds / dm may be set to 1.5 or more.

【0037】すなわち、図4から最初の半田の厚みh1
を一定にして、下地メタルパタン26と半田パタン27
の面積比を変えるだけで、半田リフロー後の半田バンプ
28の高さh2を制御できることがわかる。
That is, the thickness h1 of the first solder from FIG.
And the underlying metal pattern 26 and the solder pattern 27
It can be understood that the height h2 of the solder bump 28 after the solder reflow can be controlled only by changing the area ratio of the solder bump 28.

【0038】このため、図2に示す光素子実装基板を形
成する時に、光素子9を固定するためのシリコンテラス
部1a上の第1の半田パタン14と、半田バンプ11と
なって電気的接続を得るための電極5上の第2の半田パ
タン15というように、機能を違えた各々の半田パタン
の形成を一回の工程で実現することができるため、従来
の光素子実装基板の製造工程を削減することができる。
Therefore, when the optical element mounting substrate shown in FIG. 2 is formed, the first solder pattern 14 on the silicon terrace 1a for fixing the optical element 9 and the solder bump 11 are electrically connected. Since the formation of each of the solder patterns having different functions, such as the second solder pattern 15 on the electrode 5 for obtaining the same, can be realized in a single process, the conventional optical element mounting substrate manufacturing process Can be reduced.

【0039】この実施形態例では、上記光導波路部21
は、上記基板1上に形成された光ファイバ整列溝からな
る。したがって、光素子実装基板の作用に加え、光導波
路部21が、シリコン基板1上に形成した光ファイバ整
列溝で構成されることで、光ファイバによる、高速動作
に対応した光素子実装基板を実現することができる。
In this embodiment, the optical waveguide 21
Consists of optical fiber alignment grooves formed on the substrate 1. Therefore, in addition to the function of the optical element mounting board, the optical waveguide section 21 is constituted by the optical fiber alignment grooves formed on the silicon substrate 1, thereby realizing the optical element mounting board corresponding to the high-speed operation using the optical fibers. can do.

【0040】また、光導波路部21が、シリコン基板1
の凹部形成された下部クラッド層、コア層および上部ク
ラッド層からなる石英ガラス系光導波路で構成されるこ
とで、低損失な光導波路を有し、さらに高速動作に対応
した光素子実装基板を実現することができる。
The optical waveguide section 21 is formed on the silicon substrate 1.
By using a silica glass optical waveguide consisting of a lower cladding layer, a core layer, and an upper cladding layer with a concave part, a low-loss optical waveguide is realized, and an optical element mounting board that supports high-speed operation is realized. can do.

【0041】さらに、本実施形態例では、図5に示すよ
うに、光素子9の固定は、テラス部1a面上における光
素子固定用の薄膜半田パタン29で行い、光素子との電
気的接続は厚膜の半田バンプ30で行うようにした。こ
の結果、電気的接続を行う半田バンプは、低容量化を図
るために接合部の面積を小さく設定しつつ、薄膜半田パ
タンにより光素子と光素子実装基板の固定強度を確保で
きるので、電気配線の特性向上と固定強度の向上とを同
時に満たすハイブリッド光集積回路を実現できる。
Further, in this embodiment, as shown in FIG. 5, the fixing of the optical element 9 is performed by a thin-film soldering pattern 29 for fixing the optical element on the surface of the terrace portion 1a, and the electrical connection with the optical element is performed. Was carried out with a thick solder bump 30. As a result, the solder bumps for electrical connection can secure the fixing strength between the optical element and the optical element mounting board by the thin-film solder pattern while setting the area of the bonding portion small in order to reduce the capacitance. A hybrid optical integrated circuit that satisfies both the improvement in characteristics and the improvement in fixing strength can be realized.

【0042】さらに、ハイブリッド光集積回路を構成す
る前の状態において、光素子固定用の半田パタン31と
電気的接続用の半田パタン32は、光素子実装基板33
側かもしくは光素子9側のどちらにでも形成することが
できる。すなわち、以下に述べる4つの場合が可能にな
る。
Further, in the state before the hybrid optical integrated circuit is formed, the solder pattern 31 for fixing the optical element and the solder pattern 32 for the electrical connection are mounted on the optical element mounting board 33.
It can be formed on either the side or the optical element 9 side. That is, the following four cases are possible.

【0043】第1の場合は、図6に示すように、光素子
固定用半田パタン31と電気的接続用半田パタン32
が、共に光素子実装基板側に形成されてもよい。
In the first case, as shown in FIG. 6, an optical element fixing solder pattern 31 and an electrical connection solder pattern 32 are used.
However, both may be formed on the optical element mounting substrate side.

【0044】第2の場合は、図7に示すように、光素子
固定用半田パタン31と電気的接続用半田パタン32
が、共に光素子側に形成されてもよい。
In the second case, as shown in FIG. 7, a solder pattern 31 for fixing an optical element and a solder pattern 32 for electrical connection are used.
May be formed on the optical element side.

【0045】第3の場合は、図8に示すように、光素子
固定用半田パタン31は光素子実装基板側に、電気的接
続用半田パタン32は光素子側に形成されてもよい。
In the third case, as shown in FIG. 8, the optical element fixing solder pattern 31 may be formed on the optical element mounting board side, and the electrical connection solder pattern 32 may be formed on the optical element side.

【0046】第4の場合は、図9に示すように、光素子
固定用半田パタン31は光素子側に、電気的接続用半田
パタン32は光素子実装基板側に形成されてもよい。
In the fourth case, as shown in FIG. 9, the optical element fixing solder pattern 31 may be formed on the optical element side, and the electrical connection solder pattern 32 may be formed on the optical element mounting board side.

【0047】すなわち、図5に示すハイブリッド光集積
回路の構造していることで、最初に形成する半田を、光
素子実装基板側か光素子側かのどちらにでも形成しても
よいため、製造工程に見合った半田パタンの形成を、自
由度よく選択することができる。
In other words, the structure of the hybrid optical integrated circuit shown in FIG. 5 allows the solder to be formed first to be formed on either the optical element mounting substrate side or the optical element side. The formation of the solder pattern suitable for the process can be selected with a high degree of freedom.

【0048】図5に示すハイブリッド光集積回路の構成
は概略以下の通りである。
The configuration of the hybrid optical integrated circuit shown in FIG. 5 is roughly as follows.

【0049】このハイブリッド光集積回路は、光導波路
部21、光素子搭載部23、および電気配線部22を設
けた光素子実装基板(図1ないし図3参照)と、該光素
子搭載部に搭載された光素子9とを備える(図5参
照)。また、既に述べたように、上記光素子搭載部は、
上面が平坦な凸部を備えたテラス部1aと、表面が該テ
ラス部表面より低くなるように形成された電極部1bと
を有する。上記電極部1b上には、電気配線部の電気配
線パタンと接続された電極パタンが形成され、さらに、
光素子9は、前記テラス部1aと厚さd1の半田パタン
29により接続固定され、かつ電極部と厚さd2の半田
バンプ30により接続固定されており、また厚さd1と
厚さd2との間に、d1<d2となる関係が成立する。
This hybrid optical integrated circuit has an optical element mounting board (see FIGS. 1 to 3) provided with an optical waveguide section 21, an optical element mounting section 23, and an electric wiring section 22, and is mounted on the optical element mounting section. (See FIG. 5). Also, as described above, the optical element mounting portion is
It has a terrace portion 1a having a convex portion with a flat upper surface, and an electrode portion 1b formed so that the surface is lower than the surface of the terrace portion. An electrode pattern connected to the electric wiring pattern of the electric wiring part is formed on the electrode part 1b.
The optical element 9 is connected and fixed to the terrace portion 1a by a solder pattern 29 having a thickness d1, and is also fixed and connected to an electrode portion by a solder bump 30 having a thickness d2. A relation of d1 <d2 is established between them.

【0050】さらに、本実施形態例では、光素子実装基
板には、表面に凹凸を有するシリコン基板1が含まれ、
テラス部1aはシリコン基板の凸部からなり、さらに電
極部1bは前記シリコン基板の凹部とその上に形成され
た誘電体層とからなる。 すなわち、ハイブリッド光集
積回路を構成する光素子実装基板をシリコン基板にする
ことで、テラス部がシリコン基板の凸部から構成される
ことになるため、図5においてテラス部1aを光素子9
のヒートシンクとして機能させることが可能となる。こ
のハイブリッド光集積回路を構成する光素子9は、シリ
コンテラス部1aと光素子固定用半田パタン31を介し
て、熱的にも接続されているので、ヒートシンク効果は
一層向上する。また、電気配線パタン4および電極5
は、シリコン基板凹部1b上の誘電体層3上に形成され
ているので、低容量化した電気配線および電極形成が可
能となり、高速動作に適したハイブリッド光集積回路を
実現することができる。
Further, in the present embodiment, the optical element mounting substrate includes the silicon substrate 1 having the unevenness on the surface.
The terrace portion 1a is composed of a convex portion of a silicon substrate, and the electrode portion 1b is composed of a concave portion of the silicon substrate and a dielectric layer formed thereon. In other words, when the optical element mounting substrate that constitutes the hybrid optical integrated circuit is a silicon substrate, the terrace is composed of a convex portion of the silicon substrate.
Can function as a heat sink. The optical element 9 constituting this hybrid optical integrated circuit is thermally connected to the silicon terrace portion 1a via the optical element fixing solder pattern 31, so that the heat sink effect is further improved. The electric wiring pattern 4 and the electrode 5
Is formed on the dielectric layer 3 on the silicon substrate concave portion 1b, it is possible to form low-capacity electric wiring and electrodes, and to realize a hybrid optical integrated circuit suitable for high-speed operation.

【0051】また、光導波路部21は、シリコン基板1
上に形成された光ファイバ整列溝24とすることができ
る。この場合、光ファイバによる、高速動作に対応した
ハイブリッド光集積回路を実現することができる。ある
いは、上記光導波路21を、シリコン基板の凹部上に形
成された下部クラッド層、コア層、および上部クラッド
層からなる石英ガラス系光導波路で構成されるものとし
てもよい。この場合、低損失な光導波路を有し、さらに
高速動作に対応したハイブリッド光集積回路を実現する
ことが可能となる。
The optical waveguide section 21 is formed on the silicon substrate 1.
The optical fiber alignment groove 24 formed above can be used. In this case, a hybrid optical integrated circuit corresponding to high-speed operation using an optical fiber can be realized. Alternatively, the optical waveguide 21 may be formed of a silica glass optical waveguide including a lower clad layer, a core layer, and an upper clad layer formed on a concave portion of a silicon substrate. In this case, it is possible to realize a hybrid optical integrated circuit having a low-loss optical waveguide and further supporting high-speed operation.

【0052】以下、図面を参照して本発明の光素子実装
基板およびハイブリッド光集積回路の実施例をより一層
詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定され
るものではない。
Hereinafter, embodiments of the optical element mounting substrate and the hybrid optical integrated circuit of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings, but the present invention is not limited to these embodiments.

【0053】(実施例1)図10,図11,および図1
2は、本発明による光素子実装基板を用いて、光素子9
としてLDを搭載した第1の実施例を示すものである。
図10はこの実施例1の光素子実装基板の斜視図、図1
1は図10のB−B′線に沿う断面図、さらに図12は
光素子実装基板に光素子を搭載して構成したハイブリッ
ド光集成回路を説明するための断面図である。
(Embodiment 1) FIGS. 10, 11, and 1
2 is an optical element 9 using the optical element mounting board according to the present invention.
1 shows a first embodiment in which an LD is mounted.
FIG. 10 is a perspective view of the optical element mounting board according to the first embodiment.
1 is a cross-sectional view taken along the line BB 'in FIG. 10, and FIG. 12 is a cross-sectional view for explaining a hybrid optical integrated circuit configured by mounting an optical element on an optical element mounting board.

【0054】本実施例では、図10に示すように、光素
子実装基板は、その表面に凹凸を有するシリコン基板1
において、上端が平坦な凸部を備えた2つのシリコンテ
ラス部1aの部分と、シリコンテラス部以外の凹部1b
とが設けられている。シリコンテラス部1aの高さは1
0μmに設定し、その表面にはアライメントマーク10
が形成してある。一方の凹部1b上には、光導波路2が
下部クラッド層、コア層および上部クラッド層からなる
石英ガラス系光導波路で形成されて光導波路部21が構
成され、他方の凹部1b上には誘電体層3が形成され、
誘電体層3の上には厚さ2μmのAu蒸着膜からなる電
気配線パタン4が形成されて、電気配線部22が構成さ
れている。さらに電気配線パタン4の一部には、光素子
9を搭載して電気的接続をとるために電極5が形成され
た光素子搭載部23が構成されている。図11に示すよ
うに、シリコンテラス部1a上では、Ti/Pt/Au
からなる第1の下地メタルパタン16と厚さ4μmの第
1のAu/Sn半田パタン14が面積を同じにして順次
積層されてある。電極5の構成は、電気配線パタン4上
の一部に開口部を有するSiO2 スパッタ膜からなる絶
縁膜層6、絶縁膜層6の開口部を含んでそれよりも広い
領域を覆うように形成したTi/Pt/Auからなる直
径50μmの第2の下地メタルパタン17、および第2
の下地メタルパタン17を含んでそれよりも広い領域を
覆うように形成した直径90μmで厚さ4μ mの第2
のAu/Sn半田パタン15が順次積層されて形成して
ある。なお、第1の半田パタン14と第2の半田パタン
15は、同時に形成した。
In this embodiment, as shown in FIG. 10, the optical element mounting substrate is a silicon substrate 1 having an uneven surface.
, Two silicon terrace portions 1a having a convex portion having a flat upper end, and a concave portion 1b other than the silicon terrace portion.
Are provided. The height of the silicon terrace 1a is 1
0 μm, and an alignment mark 10
Is formed. On one concave portion 1b, the optical waveguide 2 is formed of a silica glass optical waveguide composed of a lower cladding layer, a core layer, and an upper cladding layer to form an optical waveguide portion 21. On the other concave portion 1b, a dielectric material is formed. Layer 3 is formed,
An electric wiring pattern 4 made of a 2 μm-thick Au vapor-deposited film is formed on the dielectric layer 3 to form an electric wiring section 22. Further, an optical element mounting portion 23 on which the electrode 5 is formed for mounting the optical element 9 and making electrical connection is formed in a part of the electric wiring pattern 4. As shown in FIG. 11, on the silicon terrace portion 1a, Ti / Pt / Au
And a first Au / Sn solder pattern 14 having a thickness of 4 μm are sequentially laminated with the same area. The electrode 5 was formed so as to cover an insulating film layer 6 made of a SiO2 sputtered film having an opening on a part of the electric wiring pattern 4 and a wider area including the opening of the insulating film layer 6. A second base metal pattern 17 made of Ti / Pt / Au and having a diameter of 50 μm;
A second metal layer having a diameter of 90 μm and a thickness of 4 μm formed so as to cover a wider area including the base metal pattern 17 of FIG.
Au / Sn solder patterns 15 are sequentially laminated. The first solder pattern 14 and the second solder pattern 15 were formed at the same time.

【0055】一方、LDの表面には、Ti/Pt/Au
からなる直径50μmの電極12が形成され、さらに第
1の下地メタルパタン16と同じ面積のTi/Pt/A
uからなるLD固定用の下地メタルパタン18と、アラ
イメントマーク13が形成してある。
On the other hand, Ti / Pt / Au
An electrode 12 having a diameter of 50 μm is formed, and the Ti / Pt / A having the same area as the first base metal pattern 16 is formed.
A base metal pattern 18 made of u for fixing the LD and an alignment mark 13 are formed.

【0056】また、シリコンテラス部1a上の第1の半
田パタン14上面に置かれるLDの活性層9aと光素子
実装基板の光導波路コア2aとの高さは、一致するよう
に設定されている。以上の設計において、シリコンテラ
ス部1a上の第1の半田パタン14表面と電極5上の第
2の半田パタン15表面間のギャップは8μmとなり、
一方第2の半田パタン15リフロー後の半田バンプの高
さは、約18μmになることがわかっているので、光素
子実装基板の電極5とLDの電極12の間のギャップを
半田バンプ11で十分に接続できることがわかる。
The height of the LD active layer 9a placed on the upper surface of the first solder pattern 14 on the silicon terrace portion 1a and the height of the optical waveguide core 2a of the optical element mounting board are set so as to match. . In the above design, the gap between the surface of the first solder pattern 14 on the silicon terrace 1a and the surface of the second solder pattern 15 on the electrode 5 is 8 μm,
On the other hand, since the height of the solder bump after the reflow of the second solder pattern 15 is known to be about 18 μm, the gap between the electrode 5 of the optical element mounting board and the electrode 12 of the LD is sufficiently formed by the solder bump 11. You can see that you can connect to.

【0057】LDの実装方法は、あらかじめ付けられた
シリコンテラス部1a上のアライメントマーク10とL
D表面のアライメントマーク13を位置合わせをして、
LDをシリコンテラス部1a上に置くだけで、光軸を合
わせることができる。その後、位置ずれを抑えるためL
Dをピックアップで抑えながら半田をリフローする。こ
の時、図12に示すように、シリコンテラス部1a上の
第1の半田パタン14の面積が、その下地メタルパタン
16の面積および光素子9の固定用下地メタルパタン1
8の面積と同じに設計してあるため、第1の半田パタン
14はその厚さを変えることなく光素子9を固定するこ
とができる。一方、電極5上の第2の半田パタン17
は、半田バンプ11となって、LDの電極12と電気的
に接続できる。
The mounting method of the LD is such that the alignment mark 10 on the silicon terrace portion 1a and the L
Align the alignment mark 13 on the D surface,
The optical axis can be aligned simply by placing the LD on the silicon terrace 1a. Then, to suppress the displacement, L
Reflow solder while holding D down with a pickup. At this time, as shown in FIG. 12, the area of the first solder pattern 14 on the silicon terrace portion 1a depends on the area of the base metal pattern 16 and the base metal pattern 1 for fixing the optical element 9.
8, the first solder pattern 14 can fix the optical element 9 without changing its thickness. On the other hand, the second solder pattern 17 on the electrode 5
Become solder bumps 11 and can be electrically connected to the electrodes 12 of the LD.

【0058】この結果、図12に示すように、あらたに
シリコンテラス部1a表面において半田による光素子固
定部を有したことで、従来の半田バンプのみによる光素
子固定よりも、一層固定強度が増してかつヒートシンク
効果がより向上した信頼性のある光素子実装基板および
ハイブリッド光集積回路を提供することができる。
As a result, as shown in FIG. 12, the provision of the optical element fixing portion by solder on the surface of the silicon terrace portion 1a further increases the fixing strength compared to the conventional optical element fixing by only solder bumps. In addition, it is possible to provide a reliable optical element mounting substrate and a hybrid optical integrated circuit with improved heat sink effect.

【0059】(実施例2)図13は、第2の実施例を示
すものであり、本発明による光素子実装基板33を用い
て、光素子9として2つの活性層9aを有するLDアレ
イを搭載したハイブリッド光集積回路の断面図を示して
いる。
(Embodiment 2) FIG. 13 shows a second embodiment, in which an LD array having two active layers 9a is mounted as an optical element 9 using an optical element mounting board 33 according to the present invention. 1 shows a cross-sectional view of the hybrid optical integrated circuit shown in FIG.

【0060】構造および各設計値は、実施例1に同じで
ある。ここでは、LDアレイの2つの活性層9aの間に
おいてもシリコンテラス部1aと接するように、光素子
実装基板を形成したものである。
The structure and design values are the same as in the first embodiment. Here, the optical element mounting substrate is formed so as to be in contact with the silicon terrace portion 1a even between the two active layers 9a of the LD array.

【0061】この結果から明らかなように、アレイとな
るにしたがって発生しやすくなる光素子の反りに対応す
ることができるようになった。
As is apparent from the result, it is possible to cope with the warpage of the optical element which is likely to occur as the array is formed.

【0062】さらに光素子と接する部分の面積が多くな
るため、ヒートシンク機能が大幅に向上するようになっ
た。
Further, since the area of the portion in contact with the optical element is increased, the heat sink function is greatly improved.

【0063】また本実施例は、アレイの数に限定される
ものではなく、たとえば固定強度を上げたり、ヒートシ
ンク機能を増大させたければ、必要とする数だけのシリ
コンテラス部1aと第1の下地メタルパタン16と第1
の半田パタン14を光素子実装基板に形成し、一方光素
子側にも光素子固定用下地メタルパタン18を形成すれ
ばよい。
The present embodiment is not limited to the number of arrays. For example, if it is desired to increase the fixing strength or increase the heat sink function, the required number of silicon terraces 1a and the first underlayer are required. Metal pattern 16 and the first
The solder pattern 14 may be formed on the optical device mounting board, and the optical device fixing base metal pattern 18 may be formed on the optical device side.

【0064】(実施例3)図14,図15,図16は、
第3の実施例を示すものであり、本発明による光素子実
装基板を用いて光素子を2つ搭載する場合について示し
てある。各設計値は、ほぼ実施例1に同じである。しか
し、複数の光素子を搭載する方法では、半田リフロー時
には圧力をかけないので、リフローに伴う光素子位置ず
れを抑制するため、光素子を固定する第1の半田パタン
14の厚さは薄いほどよい。そこで、本実施例では、第
1の半田パタン14及びこれと同時に形成する第2の半
田パタン15の厚さを2μmとした。
(Embodiment 3) FIGS. 14, 15 and 16 show
9 shows a third embodiment, in which two optical elements are mounted using the optical element mounting board according to the present invention. Each design value is almost the same as in the first embodiment. However, in the method of mounting a plurality of optical elements, no pressure is applied at the time of solder reflow, so that the thickness of the first solder pattern 14 for fixing the optical elements is smaller as the thickness of the first solder pattern 14 for fixing the optical elements is reduced in order to suppress the displacement of the optical elements due to the reflow. Good. Therefore, in the present embodiment, the thickness of the first solder pattern 14 and the second solder pattern 15 formed at the same time are set to 2 μm.

【0065】複数の光素子の搭載は、まず第1の光素子
19aを、実施例1同様にアライメントマーク10で位
置決めした後、シリコンテラス部1a上に形成した第1
の半田パタン14で仮固定する。仮固定の方法は、
「Y.Nakasuga etal.‘Multi−c
hip Hybrid Integration on
PLC Platform using Passiv
e Alignment Technique’.Pr
oc. 1996 Electronic Co np
onents and Technology Con
ference、p p20−25」に述べられている
方法より、第1の半田パタン14および第2の半田パタ
ン15がリフローされる温度よりも低い温度(Au/S
n半田では、約280度以下)で、第1の光素子19a
をピックアップ20で抑えると仮固定される(図1
4)。次に、第2の光素子19bを、第1の光素子19
aと同様にして仮固定する(図15)。最後に、半田リ
フローの条件に望ましい窒素雰囲気中において、光素子
を抑えないで、第1の半田パタン14および第2の半田
パタン15すべてを一括してリフローする。この時、基
板側電極5上の第2の半田パタン15は半田バンプ11
となって光素子側の電極12と接続され、一方同時にシ
リコンテラス部1a上の第1の半田パタン14もリフロ
ーされるが、こちらは半田バンプとならない設計となっ
ているため、光軸ずれを起こすことなく、2つの光素子
を搭載することができる(図16)。
For mounting a plurality of optical elements, the first optical element 19a is first positioned with the alignment mark 10 as in the first embodiment, and then the first optical element 19a is formed on the silicon terrace portion 1a.
Is temporarily fixed with the solder pattern 14. The method of temporary fixing is
"Y. Nakasuga et al. 'Multi-c
hip Hybrid Integration on
PLC Platform using Passiv
e Alignment Technology '. Pr
oc. 1996 Electronic Company
onents and Technology Con
Reference, pp. 20-25, the temperature (Au / S) lower than the temperature at which the first solder pattern 14 and the second solder pattern 15 are reflowed.
n or less, about 280 degrees or less), and the first optical element 19a
Is temporarily fixed when it is held down by the pickup 20 (FIG. 1).
4). Next, the second optical element 19b is replaced with the first optical element 19b.
Temporarily fix in the same manner as in a (FIG. 15). Finally, in a nitrogen atmosphere which is desirable for the solder reflow condition, all of the first solder pattern 14 and the second solder pattern 15 are reflowed collectively without suppressing the optical element. At this time, the second solder pattern 15 on the substrate-side electrode 5 is
Is connected to the electrode 12 on the optical element side, and at the same time, the first solder pattern 14 on the silicon terrace portion 1a is also reflowed. Two optical elements can be mounted without raising (FIG. 16).

【0066】本実施例では、搭載する光素子を2つの場
合で説明したが、複数個を搭載する場合において、搭載
する光素子の数だけ繰り返して仮固定を行えばよく、取
り扱う光素子の数になんら限定されるものではない。
In this embodiment, the case where two optical elements are mounted has been described. However, when a plurality of optical elements are mounted, temporary fixing may be performed repeatedly by the number of mounted optical elements. It is not limited in any way.

【0067】本実施例から明らかなように、シリコンテ
ラス部1a上の第1の半田パタン14を導入したこと
で、従来の技術に比べて、半田バンプによる複数の光素
子搭載ができるようになった。
As is apparent from the present embodiment, the introduction of the first solder pattern 14 on the silicon terrace portion 1a makes it possible to mount a plurality of optical elements by solder bumps as compared with the prior art. Was.

【0068】(実施例4)図14は、図18に示す本発
明によるハイブリッド光集積回路を構成するため、第4
の実施例を示すものであり、光素子9を固定するための
第1の半田パタン14と電気的接続をとるための第2の
半田パタン15が、最初に光素子9側に形成されている
場合を示したものである。光素子実装基板の各構造およ
び設定値は実施例1と同じであり、光素子の搭載方法も
同じである。
(Embodiment 4) FIG. 14 shows a fourth embodiment of the hybrid optical integrated circuit according to the present invention shown in FIG.
In this embodiment, a first solder pattern 14 for fixing the optical element 9 and a second solder pattern 15 for making electrical connection are first formed on the optical element 9 side. It shows the case. Each structure and set values of the optical element mounting board are the same as those in the first embodiment, and the mounting method of the optical element is also the same.

【0069】すなわち、最終的に、図18に示すハイブ
リッド光集積回路の構造をとることで、最初に形成する
半田を、光素子実装基板側か光素子側かのどちらかに形
成してもよいため、製造工程に見合った半田の形成工程
を、自由度よく選択することができる。
That is, finally, by adopting the structure of the hybrid optical integrated circuit shown in FIG. 18, the solder to be formed first may be formed on either the optical element mounting substrate side or the optical element side. Therefore, a solder forming process suitable for the manufacturing process can be selected with a high degree of freedom.

【0070】よって、最初に、第1の半田パタン14と
第2の半田パタン15が、共に光素子実装基板側に形成
されてもよいし、第1の半田パタン14と第2の半田パ
タン15が、共に光素子側に形成されてもよいし、第1
の半田パタン14は光素子実装基板側に、第2の半田パ
タン15は光素子側に形成されてもよいし、第1の半田
パタン14は光素子側に、第2の半田パタン15は光素
子実装基板側に形成されてもよい。
Therefore, first, the first solder pattern 14 and the second solder pattern 15 may both be formed on the optical element mounting substrate side, or the first solder pattern 14 and the second solder pattern 15 may be formed. May be formed on the optical element side, or the first
The solder pattern 14 may be formed on the optical element mounting substrate side, the second solder pattern 15 may be formed on the optical element side, the first solder pattern 14 may be formed on the optical element side, and the second solder pattern 15 may be formed on the optical element side. It may be formed on the element mounting substrate side.

【0071】さらに、搭載する光素子は、複数個であっ
てもよいし、アレイ光素子であってもよい。
Further, a plurality of optical elements may be mounted, or an array optical element may be used.

【0072】以上より、本発明によるハイブリッド光集
積回路を構成することで、薄膜半田においては、固定強
度とヒートシンク効果を一層向上させた光集積回路を実
現することができた。さらに光素子との電気的接続は半
田バンプにより行われるため、高速動作に適した光素子
搭載を可能にした。このように、従来のハイブリッド光
集積回路に比べて、異なった機能の半田形態の共存を、
同一の光集積回路で実現することができるようになっ
た。
As described above, by configuring the hybrid optical integrated circuit according to the present invention, it was possible to realize an optical integrated circuit in which the fixing strength and the heat sink effect were further improved in thin-film solder. Furthermore, since the electrical connection with the optical element is made by solder bumps, the optical element suitable for high-speed operation can be mounted. Thus, compared to the conventional hybrid optical integrated circuit, the coexistence of solder forms with different functions,
It can be realized with the same optical integrated circuit.

【0073】(実施例5)実施例1から実施例4におい
て、光導波路部21は石英ガラス系光導波路に限定され
るものではない。たとえば、図25に示すように、光素
子実装基板にファイバ整列溝を形成して光ファイバ25
による光導波路部21を形成してもよいし、誘電体によ
り光導波路部を形成してもよい。
(Embodiment 5) In Embodiments 1 to 4, the optical waveguide section 21 is not limited to a silica glass optical waveguide. For example, as shown in FIG. 25, an optical fiber
May be formed, or the optical waveguide may be formed of a dielectric.

【0074】[0074]

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、光
導波路を有する基板上に、光素子の固定強度を十分に保
ちつつ、高速動作に適した光素子搭載が可能となる光素
子実装基板およびハイブリッド光集積回路を実現でき
る。
As described above, according to the present invention, an optical element suitable for high-speed operation can be mounted on a substrate having an optical waveguide while maintaining a sufficient fixing strength of the optical element. A mounting substrate and a hybrid optical integrated circuit can be realized.

【0075】さらに、光素子を固定するための半田パタ
ンと、半田バンプにより光素子と電気的接続をとるため
の半田パタンとを、同時に形成することが可能となる。
Further, it is possible to simultaneously form a solder pattern for fixing the optical element and a solder pattern for making electrical connection with the optical element by the solder bump.

【0076】さらに、ヒートシンク機能を大幅に改善さ
せた光素子実装基板およびハイブリッド光集積回路を実
現できる。
Further, it is possible to realize an optical element mounting board and a hybrid optical integrated circuit in which the heat sink function is greatly improved.

【0077】さらに、半田バンプによる複数個の光素子
搭載が可能となる。
Further, a plurality of optical elements can be mounted by solder bumps.

【0078】本発明により、例えば、光通信において要
求される高速高機能ハイブリッド集積回路の実現が可能
となる。
According to the present invention, for example, a high-speed and high-performance hybrid integrated circuit required for optical communication can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の光素子実装基板および該基板に搭載さ
れる光素子の概略的構成を説明するための斜視図であ
る。
FIG. 1 is a perspective view for explaining a schematic configuration of an optical element mounting substrate of the present invention and an optical element mounted on the substrate.

【図2】図1のA−A′線に沿う断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along the line AA ′ of FIG.

【図3】図1のA−A′線に沿い、かつ光素子を搭載し
た光素子実装基板の断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view of the optical device mounting board along the line AA ′ in FIG. 1 and on which the optical device is mounted.

【図4】(a)は、半田直径と下地メタル直径の比に対
するリフロー後の半田高さの関係を示すグラフ、(b)
は半田リフロー前後の状態を説明するための模式的断面
図である。
FIG. 4A is a graph showing a relationship between a solder height after reflow and a ratio of a solder diameter to a base metal diameter, and FIG.
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view for explaining a state before and after solder reflow.

【図5】本発明にもとづくハイブリッド光集積回路の一
例を説明するための断面図である。
FIG. 5 is a sectional view illustrating an example of a hybrid optical integrated circuit according to the present invention.

【図6】本発明のハイブリッド光集積回路を構成する光
素子実装基板および光素子の断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view of an optical element mounting substrate and an optical element constituting the hybrid optical integrated circuit of the present invention.

【図7】本発明のハイブリッド光集積回路を構成する光
素子実装基板および光素子の断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view of an optical element mounting substrate and an optical element constituting the hybrid optical integrated circuit of the present invention.

【図8】本発明のハイブリッド光集積回路を構成する光
素子実装基板および光素子の断面図である。
FIG. 8 is a cross-sectional view of an optical element mounting substrate and an optical element constituting the hybrid optical integrated circuit of the present invention.

【図9】本発明のハイブリッド光集積回路を構成する光
素子実装基板および光素子の断面図である。
FIG. 9 is a cross-sectional view of an optical element mounting substrate and an optical element constituting the hybrid optical integrated circuit of the present invention.

【図10】本発明の光素子実装基板および該基板に搭載
される光素子の概略的構成を説明するための斜視図であ
る(実施例1)。
FIG. 10 is a perspective view for explaining a schematic configuration of an optical element mounting substrate of the present invention and an optical element mounted on the substrate (Example 1).

【図11】図10のB−B′線に沿う断面図である。11 is a sectional view taken along the line BB 'in FIG.

【図12】図10のB−B′線に沿い、かつ光素子を搭
載した光素子実装基板の断面図である。
FIG. 12 is a cross-sectional view of the optical element mounting substrate along the line BB ′ in FIG. 10 and on which the optical element is mounted.

【図13】本発明の第2の実施例を説明するためのもの
で、ハイブリッド光集積回路の断面図である。
FIG. 13 is a cross-sectional view of a hybrid optical integrated circuit for explaining a second embodiment of the present invention.

【図14】本発明の第3の実施例を説明するためのもの
で、光素子実装基板と光素子の断面図である。
FIG. 14 is a sectional view of an optical element mounting substrate and an optical element for explaining a third embodiment of the present invention.

【図15】本発明の第3の実施例を説明するためのもの
で、光素子実装基板と光素子の断面図である。
FIG. 15 is a cross-sectional view of an optical element mounting substrate and an optical element for explaining a third embodiment of the present invention.

【図16】本発明の第3の実施例を説明するためのもの
で、ハイブリッド光集積回路の断面図である。
FIG. 16 is a cross-sectional view of a hybrid optical integrated circuit for explaining a third embodiment of the present invention.

【図17】本発明の第4の実施例を説明するためのもの
で、光素子実装基板と光素子の断面図である。
FIG. 17 is a sectional view of an optical element mounting board and an optical element for explaining a fourth embodiment of the present invention.

【図18】本発明の第4の実施例を説明するためのもの
で、ハイブリッド光集積回路の断面図である。
FIG. 18 is a cross-sectional view of a hybrid optical integrated circuit for explaining a fourth embodiment of the present invention.

【図19】本発明の第5の実施例を説明するためのもの
で、光素子実装基板と光素子の斜視図である。
FIG. 19 is a perspective view of an optical element mounting board and an optical element for explaining a fifth embodiment of the present invention.

【図20】従来の光素子実装基板および該基板に搭載さ
れる光素子の概略的構成を説明するための斜視図であ
る。
FIG. 20 is a perspective view for explaining a schematic configuration of a conventional optical element mounting substrate and an optical element mounted on the substrate.

【図21】図20のC−C′線に沿う断面図である。21 is a sectional view taken along the line CC ′ of FIG.

【図22】従来のハイブリッド光集積回路の側面図であ
る。
FIG. 22 is a side view of a conventional hybrid optical integrated circuit.

【図23】従来の光素子実装基板上で、光素子をアライ
メントした断面図である。
FIG. 23 is a cross-sectional view in which optical elements are aligned on a conventional optical element mounting board.

【図24】従来の光素子実装基板で半田をリフローした
時の断面図である。
FIG. 24 is a cross-sectional view of a conventional optical element mounting substrate when solder is reflowed.

【図25】従来の光素子実装基板に光素子を搭載して構
成した、ハイブリッド光集積回路の断面図である。
FIG. 25 is a cross-sectional view of a hybrid optical integrated circuit in which an optical element is mounted on a conventional optical element mounting board.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 シリコン基板 1a シリコンテラス部 1b シリコン基板凹部 2 光導波路 2a 光導波路コア 3 誘電体層 4 電気配線パタン 5 基板側電極 6 絶縁膜層 7 下地メタルパタン 8 半田パタン 9 光素子 9a 光素子のコア 10 基板側アライメントマーク 22 半田バンプ 12 光素子側電極 13 光素子側アライメントマーク 14 第1の半田パタン 15 第2の半田パタン 16 第1の下地メタルパタン 17 第2の下地メタルパタン 18 光素子固定用下地メタルパタン 19a 第1の光素子 19b 第2の光素子 20 ピックアップ 21 光導波路部 22 電気配線部 23 光素子搭載部 24 ファイバ整列溝 25 光ファイバ 26 下地メタルパタン 27 半田パタン 28 半田バンプ 29 薄膜半田パタン 30 半田バンプ 31 光素子固定用半田パタン 32 電気的接続用半田パタン 33 光素子実装基板 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Silicon substrate 1a Silicon terrace part 1b Silicon substrate concave part 2 Optical waveguide 2a Optical waveguide core 3 Dielectric layer 4 Electric wiring pattern 5 Substrate side electrode 6 Insulating film layer 7 Base metal pattern 8 Solder pattern 9 Optical element 9a Optical element core 10 Substrate side alignment mark 22 Solder bump 12 Optical element side electrode 13 Optical element side alignment mark 14 First solder pattern 15 Second solder pattern 16 First ground metal pattern 17 Second ground metal pattern 18 Optical element fixing ground Metal pattern 19a First optical element 19b Second optical element 20 Pickup 21 Optical waveguide section 22 Electrical wiring section 23 Optical element mounting section 24 Fiber alignment groove 25 Optical fiber 26 Base metal pattern 27 Solder pattern 28 Solder bump 29 Thin film solder pattern 30 Solder bump 31 For fixing optical element Solder pattern 33 optical element mounting substrate for field pattern 32 electrically connected

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 美野 真司 東京都新宿区西新宿三丁目19番2号 日本 電信電話株式会社内 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (72) Inventor Shinji Mino 3-19-2 Nishi Shinjuku, Shinjuku-ku, Tokyo Nippon Telegraph and Telephone Corporation

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 同一の基板上に光導波路部と光素子搭載
部と電気配線部とを備えた光素子実装基板であって、 該光素子搭載部は、上面が平坦な凸部が設けられたテラ
ス部と、表面が該テラス部上面より低くなるように形成
された電極部とを備え、さらに、 前記テラス部の上面には、第1の下地メタルパタンと第
1の半田パタンとが順次積層され、一方前記電極部の表
面には、前記電気配線部に連なる電気配線パタンの上
に、一部に開口部が形成された絶縁膜層と、該絶縁膜層
の開口部を含み、かつ該開口部よりも広い領域を覆うよ
うにして形成された第2の下地メタルパタンと、該第2
の下地メタルパタンを含んで前記第2の下地メタルパタ
ンよりも広い領域を覆うようにして形成された第2の半
田パタンとが順次積層されてなる電極パタンが形成さ
れ、さらに、 前記テラス部面上の前記第1の半田パタン表面の高さ
が、前記電極部上の前記第2の半田パタン表面の高さよ
りも高く設定されたことを特徴とする光素子実装基板。
1. An optical element mounting board comprising an optical waveguide section, an optical element mounting section, and an electric wiring section on the same substrate, wherein the optical element mounting section is provided with a convex portion having a flat upper surface. A terrace portion, and an electrode portion formed such that the surface is lower than the top surface of the terrace portion. Further, a first base metal pattern and a first solder pattern are sequentially formed on the top surface of the terrace portion. On the surface of the electrode part, on the electric wiring pattern connected to the electric wiring part, on the surface of the electrode part, an insulating film layer partially formed with an opening, and an opening of the insulating film layer, and A second base metal pattern formed so as to cover an area wider than the opening;
An electrode pattern is formed by sequentially laminating a second solder pattern formed so as to cover a larger area than the second base metal pattern including the base metal pattern of An optical element mounting substrate, wherein the height of the upper surface of the first solder pattern is set higher than the height of the surface of the second solder pattern on the electrode portion.
【請求項2】 前記同一の基板が、表面に凹凸を有する
シリコン基板であり、また前記テラス部は前記シリコン
基板の凸部からなり、さらに前記電極部は前記シリコン
基板の凹部とその上に形成した誘電体層とを有すること
を特徴とする請求項1に記載の光素子実装基板。
2. The method according to claim 1, wherein the same substrate is a silicon substrate having an uneven surface, the terrace portion is formed of a convex portion of the silicon substrate, and the electrode portion is formed on a concave portion of the silicon substrate. The optical element mounting substrate according to claim 1, further comprising: a dielectric layer formed on the substrate.
【請求項3】 前記第1の半田パタンの厚さと前記第2
の半田パタンの厚さとが等しい値に設定されたことを特
徴とする請求項1または請求項2に記載の光素子実装基
板。
3. The method according to claim 1, wherein the thickness of the first solder pattern and the thickness of the second solder pattern are different from each other.
3. The optical element mounting board according to claim 1, wherein the thickness of the solder pattern is set to be equal.
【請求項4】 前記光導波路部が前記同一の基板上に形
成された光ファイバ整列溝からなることを特徴とする請
求項1ないし請求項3のいずれか一項に記載の光素子実
装基板。
4. The optical element mounting board according to claim 1, wherein said optical waveguide section comprises an optical fiber alignment groove formed on said same substrate.
【請求項5】 前記光導波路が前記同一の基板の凹部上
に形成された下部クラッド層、コア層、および上部クラ
ッド層からなる石英ガラス系光導波路からなることを特
徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか一項に記載
の光素子実装基板。
5. The optical waveguide according to claim 1, wherein the optical waveguide comprises a silica glass optical waveguide including a lower clad layer, a core layer, and an upper clad layer formed on the concave portion of the same substrate. Item 4. The optical element mounting substrate according to any one of items 3.
【請求項6】 光導波路部、光素子搭載部、および電気
配線部を設けた光素子実装基板と、該光素子搭載部に搭
載された光素子とを備えたハイブリッド光集積回路であ
って、 前記光素子搭載部は、上面が平坦な凸部を備えたテラス
部と、表面が該テラス部表面より低くなるように形成さ
れた電極部とを有し、また、 前記電極部上には、前記電気配線部の電気配線パタンと
接続された電極パタンが形成され、さらに、 前記光素子は、前記テラス部と厚さd1の半田パタンに
より接続固定され、かつ前記電極部と厚さd2の半田バ
ンプにより接続固定されており、また前記厚さd1と前
記厚さd2との間に、 d1<d2 となる関係が成立することを特徴とするハイブリッド光
集積回路。
6. A hybrid optical integrated circuit comprising: an optical element mounting board provided with an optical waveguide section, an optical element mounting section, and an electric wiring section; and an optical element mounted on the optical element mounting section. The optical element mounting portion has a terrace portion having a convex portion with a flat upper surface, and an electrode portion formed such that the surface is lower than the surface of the terrace portion, and on the electrode portion, An electrode pattern connected to an electric wiring pattern of the electric wiring portion is formed, and the optical element is connected and fixed to the terrace portion by a solder pattern having a thickness of d1, and a solder having a thickness of d2 and a solder having a thickness of d2. A hybrid optical integrated circuit which is fixedly connected by bumps, and wherein a relationship of d1 <d2 is established between the thickness d1 and the thickness d2.
【請求項7】 前記光素子実装基板には、表面に凹凸を
有するシリコン基板が含まれ、また前記テラス部は前記
シリコン基板の凸部からなり、さらに前記電極部は前記
シリコン基板の凹部とその上に形成された誘電体層とか
らなることを特徴とする請求項6記載のハイブリッド光
集積回路。
7. The optical element mounting substrate includes a silicon substrate having irregularities on its surface, the terrace portion includes a convex portion of the silicon substrate, and the electrode portion includes a concave portion of the silicon substrate and a concave portion of the silicon substrate. 7. The hybrid optical integrated circuit according to claim 6, comprising a dielectric layer formed thereon.
【請求項8】 前記光導波路部が前記シリコン基板上に
形成された光ファイバ整列溝からなることを特徴とする
請求項6または請求項7に記載のハイブリッド光集積回
路。
8. The hybrid optical integrated circuit according to claim 6, wherein said optical waveguide comprises an optical fiber alignment groove formed on said silicon substrate.
【請求項9】 前記光導波路が該シリコン基板の凹部上
に形成された下部クラッド層、コア層、および上部クラ
ッド層からなる石英ガラス系光導波路で構成されること
を特徴とする請求項6または請求項7記載のハイブリッ
ド光集積回路。
9. The optical waveguide according to claim 6, wherein the optical waveguide comprises a silica glass optical waveguide including a lower clad layer, a core layer, and an upper clad layer formed on the concave portion of the silicon substrate. A hybrid optical integrated circuit according to claim 7.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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