TWI294262B - A light reception/emission device built-in module with optical and electrical wiring combined therein and method of making the same - Google Patents

Description

1294262 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明，係有關在設有光導波路部及電氣配線部之光 電混載配線板内藏受光發光用之半導體元件而構成的受光 發光元件内藏光電混載配線模組、其製造方法、及其構裝 體。 【先前技術】 近年來，為了實現通訊之大容量化、訊號處理之高速 化’而超越電氣配線之極限之方法中，正在開發一種將積 體電路間以光導波路來連接之光互連技術。習知之光互連 技術中，有關在基板内進行作為光導波路之光配線的配線 基板，如日本特開2000 — 340907號公報所揭示，有一種在 配線基板内埋设纖維狀光導波路體而形成之配線基板。 又，有關進行受光發光元件與光導波路之光結合的構 成，如日本特開平5- 6777G號公報所揭示，有—種將構裝 有發光元件之光電子IC晶片，構裝於具有光導波路及反射 鏡之光配線基板而構成者。 又’如日本特開平2_~3咖1號公報所揭示的另一 種構成，係將光導波路之端部加卫成其與面發光元件 入輸出光形成45。之角度，並在45。 " )i而面附者上金屬膜著 之反射鏡，用來使面發光元件之輪 、 核心層進行90。之光路轉換後再進行光結合。 反路之 1294262 【發明内容】 然而’在使用反射鏡往習知之光元件及光導波路之核 心層進行90。之光路轉換並進行光結合之構成中，必須在 光導波路構成反射鏡。又，當將光元件以外之半導體元件 、電路零件，為了做電氣連接而同時使用表面構裝技術來 構裝於形成有光導波路之基板上時，在使用通常之共晶焊 接之製程中，尤其在錫膏熔焊製程中，光結合部由於焊接 中之助焊劑等而被污染，使光結合效率降低。因此，與光 導波路作光結合之光元件之表面構裝，必須使用不使用助 焊劑等之特別之製程。 再者，在解決上述技術問題的同時，若欲使頻率高之 訊號在光元件、與其驅動用或訊號放大用之半導體元件之 間傳送，則必須在短距離作電氣上之配線。 本發明之目的在於，為了解決上述習知之問題，提供 一種受光發光元件内藏光電混載配線模組，其在光元件與 光導波路之間不使用反射鏡等光學元件即可進行光結合， 並提供其製造方法、及其構裝體。 為了達成前述目的’本發明之受光發光元件内藏光電 混載配線模組’其特徵在於包含：光導波路層，含有核心 部及外殼部；第1及第2配線圖案，形成於光導波路層之 至J 一主面，受光元件’配置於光導波路層之内部，與光 導波路層之核心部作光學連接，且以電氣連接於第1配線 圖案；及發光元件，配置於光導波路層之内部，與光導波 路層之核心部作光學連接，且以電氣連接於第2配線圖案。 1294262 又，本發明之受光發光元件内藏光電混載配線模組之 製造方法，其特徵在於：係於含有核心部及外殼部之光導 波路層形成貫通孔；於離型薄膜之一主面形成複數個配線 圖案，於配線圖案構裝受光元件及發光元件；將離型薄膜 ，以配線圖案朝向光導波路層側之方式對準，重疊於光導 波路層並予以加壓，而使受光元件或發光元件配置於光導 波路層之貫通孔内；於貫通孔内填充相對於在核心部傳播 之光呈透明的樹脂；使樹脂硬化。 又，本發明之受光發光元件内藏光電混載配線模組之 構裝體，其特徵在於··係具有··光導波路層，含有核心部 及外殼部；第1及第2配線圖案，形成於光導波路層之至 少一主面；受光元件，配置於光導波路層之内部，與光導 波路層之核心部作光學連接，且以電氣連接於第丨配線圖 案；發光元件，配置於光導波路層之内部，與光導波路層 2配線圖案；及 之核心部作光學連接，且以電氣連接於第 構裝於光導波路層之驅動元件及放大元件；且發光元件 係透過第2配線圖案以電氣連接於驅動元件，^光元件 係透過第1配線圖案以電氣連接於放大元件。 本發明，係將核心部埋進外殼部内

之光學結合。又， 合°又’可對電路零件進行構裝， 光發光元件間 亦即，將電路 1294262 零件，藉由表面構裝技術（使用含有助焊劑等之焊料）以電 氣連接於形成有光導波路之基板上。 又，該模組，最好將受光元件及發光元件，以平行於 形成有光導波路層核心部之面的方向，在進行光輸入輸出 之位置，配置於光導波路層内。因此，藉由在平行於形成 有光導波路層核心部之面的方向與受光發光元件進行光之 輸入輸出，不須在光導波路與受光發光元件間設置轉換光 行進方向之光路轉換部，即可作光學結合。 又，該模組，其發光元件最好由面發光型雷射所構成 由於疋面發光型雷射，從發光元件放射之光強度分布， 與端面出射型相比集中於較窄的角度，故光導波路之核心 部與發光元件間之光結合效率提高。 又’遠模組’其光導波路層之核心部端面最好透過透 光性樹脂材料與受光元件或該發光元件以光學的方式連接 。藉由使光導波路之核心部端面，透過透光性樹脂材料與 受光發光元件作光結合，可降低光導波路核心部端面、或 者是受光元件或發光元件以光學的方式所連接的面上之光 訊號之反射’並且提高光導波路核心部、與受光元件或發 光7L件間之光學結合效率，進一步能對受光元件或發光元 件之環境作保護。 又’該模組，最好在光導波路層之另一主面形成有第 3配線圖案。又，最好在第3配線圖案上構裝有電路零件。 又’該模組，最好在該光導波路層之至少一側具有由 一種含有無機填料及熱硬化性樹脂之混合物所構成的絕緣 性基板。 1294262 本發明中，亦可存在複數個該核心部。這是為求高密 度化。亦可該複數個核心部中至少2個配置於同一平面。 又，亦可該複數個核心部端面中至少3個配置於同一平面 又亦可”亥複數個核心部端面中至少3個配置於大致同 一直線上。 亦可有複數個光導波路層存在。這是為求高密度化。 該光導波路層之核心部端面最好為凹型或凸型形狀。這是 為了使光學接合容易進行。

=本發明之模組，其受光元件、與發光元件及光導波路 1最好均埋設於電氣絕緣層。藉此，當埋設於電氣絕緣層 %，能正確進行受光元件、發光元件及光導波路層之對準 ，而且能做出處理性佳之模組。 依據本發明之製造方法，能容易製造本發明之受光發 光元件内藏光電混載配線模組。 依據本發明之構裝體，能縮短受光元件或發光元件、

與驅動元件或放大元件間之配線長度，亦能提高傳送特性 之頻率特性之遮斷頻率。 山又咸構裝體，最好其該發光元件之陽極端子及陰才 ▲子之兩方透過该帛2配線圖案以電氣連接於驅動元件 /又光70件之陽極端子及陰極端子之兩方透過該第1配矣 圖本以電氣連接於放大元件。藉此，能進一步縮短受光) 件或發光f件與驅動元件或放大元件間之配線長度，亦， 進一步提兩傳送特性之頻率特性之遮斷頻率。 本發明之模組’係不須在光導波路端面設置使用反肩 11 1294262 :二::路:換::::行光導波路與受光發光元件 …，拉“ 零件進行構裝，亦即，將電 \ 0表面構裝技術（使用含有助焊劑等之焊料）以 電氣連接於形成有光導波路之基板上。 又，藉由在平行於形成有光導波路層核心部之面的方 ，與受光發光元件進行光之輸人輸出，不須在光導波路與 u s件間α置用以轉換光行進方向之光路轉換部即 可作光予結合。又，由於是面發光型雷射，從發光元件放 射之光強度分布，與端面出射型相比集中於較窄的角度， 故光導波路之核心部與發光元件間之光結合效率提高。 又，本發明之構裝體，能縮短受光元件或發光元件 、與驅動元件或放大元件間之配線長度，亦能提高傳送特 性之頻率特性之遮斷頻率。 【實施方式】 以下，就本發明之實施例，使用圖丨至圖15來詳細說 明。各圖中，相同符號代表相同零件。又，本發明並非限 定於後述實施例者。 實施例1 圖1 ’係表示本發明實施例丨之受光發光元件内藏光 電混載配線模組之構成概略的截面圖。 圖1中’受光元件101及發光元件1〇3，係分別以電 氣連接之方式構裝於光導波路層1 〇4所設之配線圖案121 a 之一端’配線圖案121a之他端，係露出光導波路層1Q4之 12 I294262 外部。光導波路核心部l〇5與受光元件101、及光導波路 核心部105與發光元件103分別作光學結合。又，受光元 件101及發光元件103埋設於光導波路層104内。光導波 路層104之另一表面形成有配線圖案121b，121c。 光導波路核心部105，係由受光元件1〇1及發光元件 103之受光發光波長中對於各波長呈透明的高分子所構成 。尤其，能使用 PMMA(polymethyl methacrylate)、聚醯亞 胺、聚矽烷（polysilane)、苯並環丁烯（BCB)樹脂、環氧樹 脂、石夕氧烧（siloxane)樹脂、聚碳酸酯等。受光元件ιοί及 發光元件103，係能使用GaAs系、InP系等化合物半導體 元件，受光發光波長則能使用例如780nm、850nm、1 J/z m 、1 ·5 v m 〇 光導波路，係可使用微影成像及蝕刻之方法或紫外線 硬化之方法來製作，亦能使用以電子、雷射等光束來直接 4田、、’θ之方法、射出成型或模壓成形（press molding)等方法來 製作。光導波路核心層，係能使用上述方法來形成矩形狀 光導波路核心層，核心尺寸能約為8〜1〇ym之單模尺寸 ，或約為40/zm〜數百之多模尺寸。尤其，在上述光 導波路之製程中，對用來與受光元件及發光元件進行光學 結合之光導波路核心層之端面，若施以非球面狀之端面處 理，則能提高受光發光元件與光導波路核心層之光學結合 效率。 設於光導波路層104内之受光元件101及發光元件 103，係以與形成有光導波路核心部105之面平行的方向、 13 1294262 以進行光輸入輸出之形態，配置於光導波路層1〇4内。 尤其’與光導波路核心部1〇5進行光學結合之發光元 件103之光出射面’係構裝成其與光導波路核心部1〇5之 光軸所成的角度從垂直至1〇。以下。在1〇。以下之角度時 ，可降低返光之影響，該返光，係指從發光元件1〇3出射 之光在光導波路核心部105之端面反射而返回發光元件 103在10以上之情形，亦能降低返光之影響，但光導 波路核心層與發光元件間之光學結合效率降低，故角度希 望小於10° ，以Γ〜3。為佳。 發光兀件，係能使用端面出射型或表面出射型之半導 體雷射，在表面出射型之情形，係發光元件由設有活性層 之發光部及副載體部所構成，該活性層是以由、hp 、InGaAs、InGaAsP等所構成之半導體來製作成，該副載 體部是從熱膨脹係數與發光部之熱膨脹係數大致相等之以 、AIN、SiC #當中選出的；且副载體部之側面設有表面出 射型之發光部。 發光部之電極，係透過設於副载體部之電極，與配線 圖案連接。以表面出射型之發光元件來構成之情形，從發 光元件放射之光強度分布’與端面出射型相比，集中於較 窄之角度 '故光導波路之核心部與發光元件fs1之光結合效 率能提高。又，端面出射型之半導體雷射，在半導體雷射 之出射端裝有光點尺寸轉換功能之情形’光強度分布=中 M M Μ Μ之核心部與發光元件間之 光結合效率。 1294262 光導波路層104，係包含光導波路核心部105及光導 ~ 波路外殼層106，光導波路核心部1〇5則由受光元件1〇1 及發光元件103之受光發光波長中對各波長呈透明的高分 子所構成。尤其，可使用PMMA、氟化聚醯亞胺、苯並環 丁烯樹脂、環氧樹脂、矽氧烷樹脂、聚碳酸酯等。與光導 波路核心層同樣地，亦能將PMMA、氟化聚醯亞胺、苯並 環丁烯樹脂、環氧樹脂、矽氧烷樹脂、聚碳酸酯等使用於 光導波路外殼層106，但須調整光導波路外殼層與光導波 路核心層之材料之折射率差，使光導波路核心層之折射率 鲁 比光導波路外殼層之折射率為高。 在光導波路外殼層1〇6使用氟化聚醯亞胺時，光導波 路核心層能使用折射率差調整氟化聚醯亞胺，其折射率已 調整為比光導波路外殼層之折射率為高。又，在光導波路 外设層使用聚矽烷時，使用折射率隨光照射而能改變之材 料，例如，使用折射率經紫外線照射能變高之材料，並藉 由光罩及曝光來形成折射率比光導波路外殼層之折射率為 高之光導波路核心層。 ® 又，如圖2所示，光導波路之核心部端面，係亦能透 過透光性樹脂109，與受光元件或發光元件作光學的連接 。在此情形，透光性樹脂1〇9，係使用對於待發送或接收 之光Λ就呈透明之材肖’能使用石夕類或丙稀酸細仙⑹類 之树月曰材料等’但以折射率近似於光導波路核心層之折射 率的透光性樹脂材料為佳。尤其，最佳的是使肖PMMA、 聚醯亞胺、苯並壞丁烯樹脂、環氧樹脂、矽氧烷樹脂、聚 15 1294262 碳酸醋等折射率與光導波路核心部相同之材料。在具有上 述構成之情形’能降低光導波路核心部端面、或受光元件 或發光元件之要作光學連接之面上之光訊號之反射，並且 提南光導波路核心部與受光元件間、或光導波路核心部與 發光兀件間之光學結合效率，亦可保護發光元件或發光元 件避免冗環境之影響。透光性樹脂材料，係在至少光導波 路之核心部端面、與受光元件，或光導波路之核心部端面 與叙光元件作光學連接之面之間形成之情形有作用，亦可 填充於文光元件或發光元件之周圍。在此情形，能使受光 發光元件與外氣隔絕開，故能防止受光發光元件之可靠性 因溼度等而降低。 圖3，係圖2之I — I線之截面圖。在此例中，光導波 路核心部105、受光元件101、及發光元件1〇3，各有3個 以並排為共平面之方式排列著。藉此，能高密度化、高集 積化。標記（marker)131，係以與光導波路核心部1〇5相同 之製程來形成之標記，其與光導波路核心部1〇5有相同之 材料、及相同之折射率。又，其大小，係呈圓形，直徑為 光導波路核心部105寬度之丨〜5倍。以該標記131為位置 基準，將受光元件101及發光元件1〇3、與光導波路核心 部105以光學結合之方式對準構裝。 圖4，係相當於圖2之I — I線截面圖之另一例之截面 圖。在此例中，光導波路核心部1〇5，有4個以並拂成共 平面之方式排列著，受光元件1〇1及發光元件1〇3配置有 在此例中，4個核心部端面配置於同一直線上。藉此 1294262 ，更加高密度化、高集積化。 人亦可如圖5所示，在光導波路層之至少一側，具有由 含有無機填料及熱硬化性樹脂之混合物所構成之絕緣性美 板 129 。 ^ 在此情形，成為一體之光導波路層1〇4及絕緣性基板 ^29之剛性提高，能降低起因於埋設於光導波路㉟104内 邛之文光發光元件1〇1，1〇3之外部應力所造成之受光發光 凡件之破裂、破壞等。14〇，係形成於絕緣性基板I”之内 部導通孔（inner via hole)，141，係設於絕緣性基板129表 面之配線圖案。絕緣性基板129之厚度，以在5〇"茁〜_ 从m之範圍為佳。 無機填料，能從Al2〇3、Mg〇、BN、SiC、A1N及Si〇 中選擇，藉由使用該等無機填科，能獲得放熱性佳之受光 發光元件内藏光電混載配線模組。又，無機填料之含有量 ，以70〜95重量百分率來調配為佳。熱硬化性樹脂，例如 %氧樹脂，以5〜30重量百分率來調配為佳。能藉由選擇 無機填料來調節電氣絕緣性基板之熱膨脹係數，使其與受 光發光元件之熱膨脹係數一致，而獲得可靠性高的受光發 光元件内藏光電混載配線模組。 再者，如圖6所示，若在光導波路層1〇4之兩側設有 由含有無機填料及熱硬化性樹脂之混合物所構成之絕緣性 基板129a，129b，則能阻止由於光導波路層與絕緣性基板間 之熱膨脹係數差所產生之彎曲現象。絕緣性基板129a，129b 之厚度’分別以在50 # m〜400 // m之範圍為佳。絕緣性基 17 1294262 板129a，129b之材料，可使用與在前述圖5所說明之材料 相同之物質。 藉由在絕緣性基板使用被施加多層之電氣配線圖案者 ’ 能在成為一體之光導波路層及絕緣性基板上搭載電路 零件’又因彎曲之產生受到阻止，故能穩定搭載電路零件 又，在光導波路層之至少一側使用由無機材料（由 Al2〇3、MgO、BN、Sic、A1N所構成）構成之陶瓷基板，藉 此’能進一步提高光導波路層及陶瓷基板之積層體之剛性 ，並且藉由選擇無機材料，使得與受光發光元件之熱膨脹 係數一致，能防止熱膨脹係數之差使受光發光元件產生應 力，而獲彳于可#性高之受光發光元件内藏光電混载配線模 組。 ' ——....... '…------'''' 在絕緣性基板使用相對發送或接收之光訊號呈非透光 性材料，#此能防止㈣部往光導波路層a射之雜訊之影 響。因此，若在光導波路層之兩側設有由非透光性材料構 成之絕緣性基板，則與在料波路層之—側設有由非透光 性材料構成之絕緣性基板的情形相比，較能降低光所引起 之來自周圍之雜訊之影響…亦能防止來自發光元件之 迷光所引起之雜訊。 若在上述說明之受光發光 將電路零件以電氣連接為目的 光發光元件間之光結合部是配 使用含有助焊劑等之焊料的表 元件内藏光電混載配線模組 予以構裝，則光導波路與受 置於模組内，故即便採用了 面構裝技術，亦不會對光導 18 1294262 波路與受光發光元件間之光結合部產生影響。又，光導波 路與受光發光元件間之光學結合，是僅在受光發光元件内 藏光電混載配線模組内進行，故構裝電路零件時，不必作 光學結合即可作電氣連接，而能使用既有之表面構裝技術 、設備，將其他電路零件搭载於模組上。又，電路零件= 例如使用電容器、電感器、電阻器、半導体晶片、(晶 片級封裝）等。 實施例2 圖7 A至圖71，係顯示本發明實施例2之受光發光元修 件内藏光電混載配線模組之製造方法之概略的截面圖。以 下麥閱圖7A至圖71說明本實施例之受光發光元件内藏 光電混載配線模組之製造方法。 首先，如圖7A所示，在光導波路核心部1〇5之周圍 準備形成有光導波路外殼層1〇6之光導波路層1〇4。光導 波路層104可使用薄膜狀光導波路薄膜。可在作為聚碳酸 S旨等光導波路下部外殼層之薄膜設置凹部’該凹部是用於赢 以使用模具之模星來形成光導波路核心層，在凹部填充彳· 為光導波路核心層、折射率比導波路外殼層之折射率為高 之^分子’使用光導波路薄膜或紫外線照射硬化型光導波 路薄膜’該光導波路薄膜’係由模壓成形、以與光導波路 下β外设層相同材料形成有光導波路上部外殼層；該紫外 線照射硬化型光導姑敗键岔 ’、 溥膜，係使用折射率經紫外線照射 會變高之樹脂材料。 ” ” 其认’如圖7Β所示，在光導波路I 104之所希望之 19 1294262 位置形成第1貫通孔115。第1貫通孔，係例如能以雷射 加工或模具加工來形成。雷射加工，係能以微細的節距形 成第1貫通孔115，不產生切屑，故較佳。雷射加工中， 使用二氧化碳雷射或準分子雷射，加工容易。 在第1貫通孔115之側面有光導波路核心部1 〇5之端 面路出。第1貝通孔115最好形成一種將後述之受光元件 或發光元件加以構裝，使光導波路核心部丨與受光元件 或發光元件作光學結合之區域。又，同時，將離型薄膜 119上形成有配線圖案i2la，i21c者，與形成有第丨貫通孔 115之光導波路層1〇4對準重疊。 離型薄膜119例如可使用，PET或聚苯硫醚（p〇ly phenylene sulfide，PPS)之薄膜。配線圖案 121a，12k，係例如 能在離型薄膜119黏接㈣後，進行微影成像步驟及钮刻 步驟來形成。除銅箱以外’亦可使用金屬薄膜。此時，與 貫通孔115相對應’在搭載受光元件或發光元件之區域， 轉寫上與受光元件或發光元件之電極配置相對應之配線圖 案 121a，121c。 然後’如圖7C所示’將各部分對準重疊而成者予以 加壓加熱，藉以獲得光導波路1G4及配線圖案ma，i2ic之 積層體。 然後，如圖7D所示，在配線圖案叫咖上搭載受 光π件及發光元件，並使該等元件與光導波路核心部ι〇5 :光學結合。此時，事先在配線圖案咖，心或光導波路 層1〇4形成對準記號，藉以能使受光元件及發光元件之搭 20 載容易進行。又，將受光元件及發光 下離型薄請。又，該離型薄請亦可在最=組: 成後撕下。 然後，如圖7E所示，在第丨貫通孔115以印刷法等填 充透光性樹脂109。透光性樹脂1〇9，在光硬化型或光及加 熱併用硬化型之情形，在透光性樹脂1〇9填充至第^貫通 孔115後，經光照射而硬化。又，在熱硬化型之情形，在 後述之加熱步驟進行硬化。 透光性樹脂，能使用折射率與光導波路核心層一致之 材料。例如，透光性樹脂之折射率能在光導波路核心層之 折射率±0.05之範圍選擇。以±〇 〇1為佳。例如，若使用 氟化環氧系或丙烯酸（acrylic)系、溴化環氧系或含硫乙烯系 等’則能在1.40至1.71之範圍以±〇 〇〇5之精度自由控制 折射率。除了因紫外線或加熱等而硬化者之外，亦可使用 凝膠狀而不硬化者。 然後，如圖7F所示，將第2貫通孔工17以雷射加工等 來形成，如圖7G所示，在第2貫通孔117填充導電性樹 月曰組成物123。然後，如圖7H所示，將銅箔127對準重疊 ，進行加壓及加熱，藉以使導電性樹脂組成物123中之熱 硬化性樹脂硬化，而形成導通孔用導體125。加熱，係以 大於導電性樹脂組成物123中熱硬化性樹脂之硬化溫度之 溫度（例如150°C〜260。〇來進行。藉由此步驟，銅箔127 與光導波路層104以機械性黏接。 又’藉由導通孔用導體125，銅箔127以電氣連接。 21 1294262 然後，如圖71所示，對銅箔127進行加工來形成配線圖案 。如此一來就形成在第1實施例所說明之受光發光元件内 藏光電混載配線模組。 依據上述之製造方法，能容易製造在第1實施例所說 明之受光發光元件内藏光電混載配線模組。又，上述製造 步驟中，透光性樹脂硬化後，在使用了凝膠狀材料的情形 ’能緩和溫度變化所產生對受光發光元件之應力，故能獲 得可靠性高之受光發光元件内藏光電混載配線模組。 實施例3 圖8，係表示本發明實施例3之受光發光元件内藏光 電混載配線模組之構裝體之構成之概略的截面圖。以下， 芩閱圖8說明本實施例之受光發光元件内藏光電混載配線 模組之構裝體之構成。本實施例中，受光元件1 〇 1，係透 過配線圖案121與放大元件111作電氣連接，發光元件 103則透過配線圖案121與驅動元件113作電氣連接。 尤其，發光元件103及受光元件1〇1、與放大元件m 、驅動元件113，係如圖9所示，受光元件101之陽極 101a及陰極i〇ib端子之2個端子均與放大元件作電氣連接 ，發光元件103之陽極103a及陰極i〇3b端子之2個端子 均與驅動元件作電氣連接。受光元件1〇1與發光元件1〇3 宜透過光導波路105作光學連接。 該等構成中，在將放大元件1丨丨及驅動元件113與受 光兀件101及發光元件103對向配置時，能縮短配線長度 ’能提高傳送特性之頻率特性之遮斷頻率。又，即使將放 22 1294262 大元件111及驅動元件113配置在其等未與受光元件1〇1 及發光元件103對向之位置，當配線比驅動元件113與發 光元件103或放大元件1U與受光元件1〇1間傳送之電氣 訊號之波長為短時，亦不會使高頻區域之傳送特性變差， 仍可運作。在放大元件！ u及驅動元# i 13貞受光元件 101及發光元件103之間設有多層基板的情形亦相同。 亦即，只要是各元件之配置關係具有圖9所示之電路 圖之構成者，本發明並未限定於圖8所示之模組構造。例 如’為了將放大元件lu及受光元# 1〇1作電氣連接，亦 可使用其他之配線圖案及導通孔用導體。不過，若考慮傳 送特性，則希望儘可能縮短配線長度，故以圖8所示之模 組之構造為佳。 又，若在光導波路層1〇4之一側或兩側設有由含有無 機填料及熱硬化性樹脂之混合物所構成之絕緣性多層基板 ，則即使將放大元件lu及驅動元件113配置於絕緣性多 層基板之内部，將放大元件U1及驅動元件113與受光元 件101及發光元件103之間以短距離連接，亦能縮短配線 長度，故當配線比待傳送之電氣訊號之波長為短時，亦不 會使高頻區域之傳送特性變差，仍能運作。 尤其，當放大元件m、驅動元件113、受光元件101 及毛光元件103以裸晶片狀態埋設搭載於光導波路層内或 矣巴緣性多層基板内時，由於將外氣阻絕於外，能防止溼度 等所造成可靠性之降低。 又’為了使放大元件ηι及驅動元件U3、與受光元 23 1294262 件101及發光元# 103之熱膨脹係數一致，將作為無機填 料之八12〇3、心〇、腿、沉、應等材料、與樹脂成分調 配來形成絕緣性多層基板。藉此，能降低溫度變化所引起 之應力。又，溫度之變化上，亦能防止特性之變化。 又，在發光元件與驅動元件間設有電阻元件之情形， 即便使發光元件與驅動元件間之電氣的配線長度比待傳送 訊號之波長為長，亦能以不使高頻區域之傳送特性變差之 方式運作。 有一分流用電容器之特性，係在從受光元件輸出之電 氣訊號内之頻帶，阻抗比受光元件之輸出阻抗為低，在受 光元件與放大元件間配置有該分流用電容器時，即便使受 光元件與放大元件間之電氣的配線長度比待，傳送訊號之波 長為長’亦能以不使高頻區域之傳送特性變差之方式運作。 就配置電容器之構成而言，亦能將晶片狀之電容器埋 設於絕緣性多層基板内，又，將對向電極設置於絕緣性多 層基板内部來設置電容元件，這能獲得同樣之效果。在將 對向電極設置於絕緣性多層基板内部來形成電容元件之情 形’在對向電極之間設置誘電率比絕緣性多層基板還高之 材料，或將對向電極之間構成約數10以m而使對向電極 之尺寸比待傳送訊號之波長之1 /4為小，在這兩種情形， 即便在更高之頻率區域，仍能以不使傳送特性變差之方式 運作。 . 如上所述’本實施例之構裝體，係能在光元件與光導 波路之間以不使用反射鏡等光學元件之方式進行光結合， 24 1294262 在光配線及電氣配線混載形成之配線基板以通常之表面構 裝技術構裝電路零件，能做出一種即便光元件、與其驅動 用或訊號放大用之半導體元件間之傳送訊號用之訊號為數 GHz以上之頻率仍能運作之構裝體。 實施你丨4 圖1 〇，係表示本發明實施例4之受光發光元件内藏光 電混載配線模組之構成概略之截面圖，圖丨丨，係圖1〇之 II-II截面圖。以下參閱圖1〇及圖u說明本實施例之受光 發光元件内藏光電混載配線模組之構成。本實施例中，受 光兀件101，係透過凸塊（bump)而以覆晶式構裝或面型 (face-up)構裝於副載體133a上，並以電氣連接於副載體 13 3 a上所开> 成之配線圖案。副載體，係由氮化鋁或碳化石夕 或氧化鋁等陶瓷材料所形成，副載體133a，係以電氣連接 於光導波路層104表面所設置之配線圖案ι21。受光元件 101，係於元件表面之同一面内設有複數個受光部，與沿光 導波路層104内厚度方向所設置之複數個光導波路核心部 105作光學結合。另一方面，發光元件1〇3，係以覆晶式構 裝於副載體133b上。又，發光元件1〇3，係以焊料或導電 性黏接劑作晶片接合於副載體133b上，亦可將發光元件 103上之電極及設於副載體上之電極以打線之方式構裝。 副載體133b，係在垂直於構裝有發光元件1〇3之面的側面 形成有電極，側面電極則以電氣連接於設於光導波路層 104表面之配線圖案πι。發光元件1〇3，係例如能使用表 面出射型之雷射元件等，表面設有複數個出射光部。複數 25 1294262 個出射光部，係分別與沿光導波路層1〇4内厚度方向所設 置之複數個光導波路核心部105作光學結合。設於光導波 路層104表面之配線圖案121，係透過導通孔用導體125 亦以電氣連接於光導波路層104之另一面。圖n中，光導 波路外殼部106内設有複數個光導波路核心部1〇5，圖示 厚度方向設有2段之情形。於格子點狀之位置設有光導波 路核心部105。該構成中，以與圖u所示設置成格子點狀 之光導波路核心部105對向之方式將發光元件之出射光部 或受光元件之受光部作同樣設置。又，於設有光導波路核 心部105之光導波路層表面設有配線圖案ι21。藉由這樣 的構成’能使用複數個光導波路核心部將各不同之訊號在 受光元件與發光元件間傳送，能以高密度配置光導波路核 心部，而能傳送大容量之訊號。 (實施例5) 圖12及圖13，係表示本發明實施例5之受光發光元 件内藏光電混載配線模組之構成之概略截面圖。以下參閱 圖12及圖13說明本實施例之受光發光元件内藏光電混載 配線模組之構成。本實施例中，受光元件1〇1之受光部與 光導波路核心部105與發光元件1 〇3之出射光部以共平面 配置，受光元件101與光導波路核心部105、及發光元件 103與光導波路核心部105，係分別作光學結合。受光元件 101及發光元件103，係以電氣連接於光導波路層104表面 上所設置之配線圖案121。又，受光元件101及發光元件 103，係設於將光導波路層1〇4及絕緣性基板129成一體貫 26 1294262 穿而形成之貫通孔内，受光元件1〇1及發光元件103之周 圍則填充有，折射率與光導波路核心部105 —致、相對受 光元件101及發光元件1〇3上之輸入輸出光之波長呈透明 之樹脂。受光元件101及發光元件丨〇3之高度，比光導波 路層104之厚度為厚，且比光導波路層1 〇4及絕緣性基板 129 —體化時之厚度為低。尤其，圖13中，光導波路層 104之兩側設有絕緣性基板129a及129b，貫通孔是使光導 波路層104、絕緣性基板129a及129b成一體再加以貫穿而 形成，在該孔内設有受光元件及發光元件。受光元件1〇1 是構裝於副載體133a上，例如覆晶式構裝。受光元件1〇i 使用表面入射型之光電二極體等。構裝有受光元件之副載 體13 3 a，其側面設有電極，側面之電極則以電氣連接於光 導波路層104之表面上所設之配線圖案ι21。副載體133a 之高度，比光導波路層104之厚度為厚，且比光導波路層 104及絕緣性基板129 —體化時之厚度為低。藉由這種構 成，受光元件及發光元件能使用尺寸比光導波路層為厚者 ，而且，即便在受光發光元件之出射光部及受光部是端面 及表面中任一情形亦能以不受限制之方式構成受光發光元 件内藏光電混載配線模組，使設計之自由度提高。 實施例6 圖14，係表示本發明實施例6之受光發光元件内藏光 電混載配線模組之構成之概略截面圖。以下參閱圖14說明 本實施例之受光發光元件内藏光電混载配線模組之構成。 本實施例中，光導波路層1〇4設於絕緣性基板129之内部 27 1294262 ’光導波路層104内之光導波路核心部ι〇5、與受光元件 101及發光元件103作光學結合。光導波路層1〇4，除了使 用與鈿述圖1所說明者相同之物質外，亦能使用玻璃。圖 中，已說明··光導波路層1〇4，比表裏2層形成有配線圖 案121之絕緣性基板129之厚度還薄的形態，但亦能為厚 的形態。在此情形，將成為，具有3層以上内部設有配線 圖案之配線層的基板内設有光導波路層的形態。藉由這種 構成’能任意選擇光導波路層，而不受限於尺寸。 其次，參閱圖15說明光導波路核心部與受光元件1 〇工 之光學結合部。文光元件1〇1，係設置於光導波路外殼部 106之形成有圓形貫通孔之内部，受光元件ι〇1之周圍則 填充有相對於文光元件所接收之光之波長呈透明的透光性 樹脂109，該樹脂能使用比折射率比光導波路外殼部為高 之樹脂。透光性树脂109之折射率，係能依照貫通孔與光 導波路核心部105所接之面之曲率而任意選擇。藉此構成 ，藉由圓形貫通孔與光導波路外殼部1〇6所接之形狀所產 生之透鏡效果，能提高光導波路外殼部1〇6與受光元件 101之光學結合效率。本構成中，受光元件在發光元件之 情形亦能獲得同樣之功效。 【圖式簡單說明】 (一）圖式部分 圖丨，係表示本發明實施例丄之第i受光發光元件内 藏光電混載配線模組之概略的戴面圖。 28 1294262 圖2，係表示本發明實施例1之第2受光發光元件内 藏光電混載配線模組之概略的截面圖。 圖3 ’係圖2之I—ί線截面圖。 圖4，係與圖2之I 一 I線截面圖相當之另一例之截面 圖。 圖5，係表示本發明實施例1之第3受光發光元件内 藏光電混載配線模組之概略的截面圖。 圖6，係表示本發明實施例1之第4受光發光元件内 藏光電混載配線模組之概略的截面圖。 圖7Α〜71，係表示本發明實施例2之受光發光元件内 藏光電混載配線模組之製造方法之概略的步驟截面圖。 圖8 ’係表示本發明實施例3之受光發光元件内藏光 電混載配線模組之構裝體之概略的截面圖。 圖9 ’係表示本發明實施例3之受光發光元件内藏光 電混載配線模組之構裝體之電路的示意圖。 圖10 ’係表示本發明實施例4之受光發光元件内藏光 電混載配線模組之構成之概略的截面圖。 圖11 ’係圖1 〇之Π — Η線截面圖。 圖12，係表示本發明實施例5之受光發光元件内藏光 電混載配線模組之構成之概略的截面圖。 圖13,係表示本發明實施例5之另一受光發光元件内 藏光電混載配線模組之構成之概略的戴面圖。 圖14,係表示本發明實施例6之受光發光元件内藏光 電混載配線模組之構成之概略的戴面圖。 29 1294262 圖15，係表示本發明實施例6之光導波路核心部與受 光元件之光學結合的截面圖。 (二）元件代表符號 101 受光元件 103 發光元件 104 光導波路層 105 光導波路核心層 106 光導波路外殼層 107 電氣絕緣性基板 109 透光性樹脂 111 放大元件 113 驅動元件 115 第1貫通孔 117 第2貫通孔 119 離型薄膜 121 配線圖案 123 導電性樹脂組成物 125 導通孔用導體 127 . 銅结 129 絕緣性基板

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Claims (1)

1. 煩請委員明示，本案修正後是否變更原實質1*1 129426| 拾、申請專利範I: 1 · 一種受光發光元件内藏光電混載配線模組，包含·· 光導波路層，含有核心部及外殼部； 第1及第2配線圖案，形成於構成光導波路層之外殼 部的至少一主面； 受光元件，配置於外殼部之内部，與光導波路層之核 心部作光學連接，且以電氣連接於第1配線圖案；及 發光元件，配置於外殼部之内部，與光導波路層之核 心部作光學連接，且以電氣連接於第2配線圖案。 2·如申請專利範圍第1項之受光發光元件内藏光電 此載配線核組’其中，該受光元件及該發光元件，係在光 導波路層内配置成，在與光導波路層之形成有核心部之面 平行的方向進行光輸入輸出。 3. ”請專利範圍第i項之受光發光元件内藏光電 作匕載配線模組，其中， — 、 Μ發光兀件，係由面發光型雷射所 構烕。 4. 如申請專利範圍 < 混載^ ^ H ^ 員之党光發光元件内藏光電 此戰θ己綠杈組，其中， iS ϋ # & μ先導波路層之核心部端面，係透 過透先性樹脂材料而與 处 r , ^ 九几件及發光元件作光學連接。 5·如申請專利範圍第]β ^ 混載配線模組，其中，誃、之文光發光元件内藏光電 3配線圖案。 Μ導波路層之另面形成有第 6·如申請專利範圍第ς s 混載配線模組，其中，誃h J、之党光發光元件内藏光電 配線圖案上構裝有電路零件。

   32 1294262 7·如申請專利範圍第丨項之受光發光元件内藏光電 混載配線模組，其中，該光導波路層之至少一側，係具有 絕緣性基板，該絕緣性基板由含有無機填料及熱硬化性樹 脂之混合物所構成。 - 8·如申請專利範圍第1項之受光發光元件内藏光電 、 混載配線模組’其中，該核心部有複數個。 9·如申請專利範圍第8項之受光發光元件内藏光電 混載配線模組，其中，該等複數個核心部中至少有2個， 係配置於同一平面。 鲁 10.如申明專利範圍第8項之受光發光元件内藏光電 混載配線模組，其中，該等複數個核心部端面中至少有3 個，係配置於同一平面。 11 ·如申請專利範圍第8項之受光發光元件内藏光電 混載配線模組，其中，該等複數個核心部端面中至少有3 個’係配置於大致同一直線上。 12·如申請專利範圍第i項之受光發光元件内藏光電 混載配線模組，其中，該光導波路層有複數個。 _ 13·如申請專利範圍第12項之受光發光元件内藏光 電混載配線模組，其中，該光導波路層之核心部端面，係 凹型或凸型形狀。 14. 如申請專利範圍第丨項之受光發光元件内藏光電 混載配線模組，其中，該受光元件與、與發光元件及光導 · 波路層’係均埋設於電氣絕緣層。 15. 一種受光發光元件内藏光電混載配線模組之製造 33 1294262 方法’係於含有核心部及外殼部之光導波路層形成貫通孔 ’ 於離型薄膜之一主面形成複數個配線圖案，於配線圖 案構裝受光元件及發光元件； 將離型薄膜，以配線圖案朝向構成光導波路層之外殼 部側之方式對準，重疊於外殼部並予以加壓，而使受光元 件或發光元件配置於外殼部之貫通孔内，且在外殼部上形 成該配線圖案； 於貫通孔内填充相對於在核心部傳播之光呈透明的樹 脂； 使樹脂硬化。 16. —種受光發光元件内藏光電混載配線模組之製造 方法，係於含有核心部及外殼部之光導波路層形成貫通孔 ， 於離型薄膜之一主面形成複數個配線圖案，於配線圖 案構裝受光元件及發光元件； 將離型薄膜，以配線圖案朝向構成光導波路層之外殼 部側之方式對準，重疊於外殼部並予以加壓，而使受光元 件或發光元件配置於外殼部之貫通孔内，且在外殼部之一 主面上形成該複數個配線圖案； 於貫通孔内填充相對於在核心部傳播之光呈透明的樹 脂； 使樹脂硬化； 進一步，在外殼部之另一主面上形成其他配線圖案， 34 1294262 而在該其他配線圖案上構裝驅動元件或放大元件之任一者 〇 1 7· —種受光發光元件内藏光電混載配線模組之構裝 體，係具有： - 光導波路層，含有核心部及外殼部； 第1及第2配線圖案，形成於構成光導波路層之外殼 部的至少一主面； 受光兀件，配置於外殼部之内部，與光導波路層之核 心部作光學連接，且以電氣連接於第1配線圖案； 鲁 發光元件’配置於外殼部之内部，與光導波路層之核 心部作光學連接，且以電氣連接於第2配線圖案；及 構裝於第3配線圖案上之驅動元件及構裝於第4配線 圖案上之放大元件，該第3及第4配線圖案係形成於構成 光導波路層之外殼部的另一主面；且 發光兀件’係透過第2配線圖案及第3配線圖案以電 氣連接於驅動元件’受光元件，係透過第1配線圖案及第 4配線圖案以電氣連接於放大元件。 _ 18·如申請專利範圍第17項之受光發光元件内藏光 電混載配線模組之構裝體，該發光元件之陽極端子及陰極 端子兩者，係透過第2配線圖案以電氣連接於驅動元件， 該受光元件之陽極端子及陰極端子兩者，係透過第1配線 · 圖案以電氣連接於放大元件。 19·如申請專利範圍第1項之受光發光元件内藏光電 混載配線模組，其中，該核心部的折射率高於外殼部。 35 !294262 20·如申請專利範圍第19項之受光發光元件内藏光 電混載配線模組，其中，該核心部的折射率為1 · 40至 1.71。 21·申請專利範圍第20項之受光發光元件内藏光電 混载配線模組，其中，該核心部的材料，係擇自 系樹脂、丙烯酸系樹脂、澳化俨知么斑 衣乳 脂所構成群中之任一者。 ☆爪〇歸糸树

   拾壹、囷式： 如次頁。

   36 1294262 柒、指定代表圖： (一） 本案指定代表圖為：第（1 )圖。 (二) 本代表圖之元件代表符號簡單說明： 101 受光元件 103 發光元件 104 光導波路層 105 核心部 106 外殼部 121a,121b, 121c 第1及第2 配線圖案 捌、本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學式