JP2004177521A - 光電気複合回路基板 - Google Patents

Abstract

【課題】光電気複合回路基板に関し、基板間や装置間などの比較的短距離の伝送を対象とした光伝送用の光電気複合回路基板に於いて、光ファイバと光素子との間をレンズを用いることなく光結合することを可能にし、従って、組み立て時にレンズの精密な位置合わせも不要にしようとする。
【解決手段】光ファイバを内蔵する為の溝などが形成されたコア基板５１、一列に並べ接着剤で接着固定した光ファイバ５５のクラッド面或いは接着剤面とコア基板５１の絶縁層面或いは電気配線表面とを同じ高さに整列させて溝に配置し且つ接着固定した光ファイバ５５、整列させた面と反対側のコア基板５１の表面から形成され光ファイバ５５のコア５５Ｂを斜めにカットし且つカットした面が金属膜ミラー６１で覆われたＶ状溝、光ファイバ５５と面を揃えた側の電気配線を用いて搭載された面発光型半導体レーザや面受光型受光素子とを備える。
【選択図】 図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバをはじめ、面発光型半導体レーザ、面受光型受光素子、電子デバイスなどを内蔵し、光伝送モジュールとして好適な光電気複合回路基板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、電気信号を光信号に変換し、その光信号を送受信する為の光伝送モジュールは、基幹系光通信や装置間信号伝送に多用されつつある。
【０００３】
従来の光伝送モジュールとしては、基板上に無機材料で光導波路を形成して半導体レーザ等の光部品を搭載したもの、或いは、基板上にポリマ導波路を形成したもの等が知られている。
【０００４】
図９は石英導波路を用いた光伝送モジュールを例示する要部斜面図である（例えば、非特許文献１参照。）
【０００５】
図に於いて、１はＳｉ基板、１ＡはＳｉ基板に於けるテラス型部分、２は石英導波路、３はボンディング・パッド、４はフォトダイオードからなるモニタ、５は半導体レーザからなる送信器、６はフィルタ、７はフォトダイオードからなる受信器をそれぞれ示している。
【０００６】
この光伝送モジュールに於いては、例えば、火炎堆積法を適用してＳｉ基板１上に石英導波路２を形成すると共に光部品を実装したものであって、波長１．５〔μｍ〕の光信号を入力した場合、フィルタ６を通過して受信器７に到達し、また、送信器５から波長１．３〔μｍ〕の光信号が放射された場合、フィルタ６で反射されてから出力されることなどが明らかにされている。
【０００７】
図１０はＳｉ基板そのものを導波路として用いた光伝送モジュールを例示する要部切断側面図である（例えば、非特許文献２参照）。
【０００８】
図１０（Ａ）に於いて、１１は第１のＳｉ基板、１２は入射側直線状グレーティング、１３は出射側直線状グレーティング、１４はリレー・レンズ、１５Ａ及び１５Ｂは第２のＳｉ基板、１６及び１７はレンズ、１８は光源、１９は受光器をそれぞれ示している。
【０００９】
図１０（Ｂ）に於いて、１５は第２のＳｉ基板、２０はＬＳＩをそれぞれ示していて、図１０（Ａ）に於いて用いた記号と同記号は同部分を表すか或いは同じ意味を持つものとする。
【００１０】
図１０（Ｂ）は、図１０（Ａ）に見られる第２のＳｉ基板１５Ａと１５Ｂとを一体化し、ＬＥＤからなる光源１８から波長１．５〔μｍ〕の光信号を放射し、レンズ１６から図１０（Ａ）に於ける第１のＳｉ基板１１に入射させ、Ｓｉ基板１１中を反射を繰り返しながら進行した光信号をＰＤからなる受光器１９で受信するようにしてある。尚、波長１．５〔μｍ〕の光はＳｉを透過する。
【００１１】
図１１は光ファイバを用いた光伝送モジュールを例示する要部切断側面図である（例えば、非特許文献３参照。）。
【００１２】
図に於いて、２１は支持基板、２２はＯＩＩＣ（ｏｐｔｉｃａｌｌｙ ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｅｄ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔｓ）、２３はドライバ、２４はＬＳＩからなる論理部、２５はレシーバ、２６はＶＣＳＥＬ（ｖｅｒｔｉｃａｌ ｃａｖｉｔｙ ｓｕｒｆａｃｅ ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｌａｓｅｒ）、２７はフォトダイオード、２８はＰＯＦ（ｐｌａｓｔｉｃ ｏｐｔｉｃａｌ ｆｉｂｅｒ）をそれぞれ示している。
【００１３】
非特許文献１及び２について説明した従来例では、何れＳｉ基板を用いることが必須であり、基板が限定されてしまう旨の問題があり、また、非特許文献３について説明した従来例では、空間に出射される光を光ファイバの端面で受光する構成になっている為、構造が大きくなり、また、光ファイバを安定に固定する為の部材が必要になるなどの問題がある。
【００１４】
図１２はマイクロレンズを用いる光伝送モジュールを例示する要部切断側面図であり、（Ａ）は全体を、（Ｂ）は一部の拡大詳細をそれぞれ示している（例えば、非特許文献４参照）。
【００１５】
図に於いて、３１はポリマ導波路、３２はＶＣＳＥＬ、３３はドライバＩＣ、３４はＬＳＩ、３５はＰＤ、３６はレシーバＩＣ、３７はマイクロレンズ、３７Ａ及び３７Ｂはマイクロレンズ、３８はＶＣＳＥＬやＰＤなどの光素子、３９はソルダ・バンプをそれぞれ示している。
【００１６】
図１３はマイクロレンズ及びミラーを用いる光伝送モジュールを例示する要部切断説明図であり、（Ａ）は要部切断平面を、（Ｂ）は要部切断側面をそれぞれ示している（例えば、非特許文献５参照。）。
【００１７】
図に於いて、４１はＰＥＴＩＴ（ｐｈｏｔｏｎｉｃ／ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｔｉｅｄ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）用ケース、４２はＶＣＳＥＬ、４３は平板マイクロレンズ（ＰＭＬ：ｐｌａｎａｒ ｍｉｃｒｏ ｌｅｎｓ）、４４はｐｉｎ−ＰＤ、４５はＭＴ（ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｌｙ ｔｒａｎｓｆｅｒａｂｌｅ）型コネクタ互換ガイド孔、４６はＶ溝つきハウジング、４７は４５度ミラー、４８はガイドピン、４９は光ファイバ（１２芯）をそれぞれ示している。
【００１８】
非特許文献４について説明した従来例では、有機基板に光導波路であるポリマ導波路３１を内蔵し、マイクロレンズ３７Ａ及び３７Ｂを用いてポリマ導波路３１とＶＣＳＥＬやＰＤなどの光素子３７との光結合を行うものであり、また、非特許文献５について説明した従来例では、空間に出射する光を平板マイクロレンズ４３及び精密プラスチック成形で作製した光を垂直に曲げる４５度ミラー４７を用いて光ファイバ４９に結合するものであり、何れもマイクロレンズや精密なミラーを用いているので、光素子と導波路とを光学的に結合させること、及び、それを長期に亙って維持するのは簡単なことではない。
【００１９】
光伝送モジュールについては、前記した諸文献に見られる技術だけでなく、他に多くの発明が開示されている。
【００２０】
基板表面に光ファイバを回路状に載置固定した光回路基板であって、光ファイバの端部が基板表面に対して９０度の方向に最も光を屈折或いは反射できる角度を有するように切断されていて、その切断面の真下に基板を貫通する穴があり、その穴の内壁は金属化されている（例えば特許文献１参照。）。
【００２１】
この発明では、レンズに代えて内壁を金属化した穴に依って光を伝播させようとするものであり、レンズを用いることなく光伝送路を形成することができる旨の特徴はあるが、光の散乱が少ない平滑な金属膜を穴の内壁に形成することは容易でない。
【００２２】
４５度傾斜端面をもつ複数の光ファイバ及びそれぞれの該光ファイバの端部を挿入固定する溝が配列形成された基板と、それぞれの該溝に挿着された該光ファイバの４５度傾斜端面に対応する箇所にレンズ部が配列形成され該基板の表面に貼着される平板レンズ部材と、それぞれの該レンズ部に対応する箇所に設けた孔及び駆動または増幅回路を有して該平板レンズ部材の表面に形成された回路基板層と、出射光或いは入射光が該孔を通るように該回路基板層上に実装された光／電変換素子とを備えたことを特徴とする光／電変換素子−光ファイバ結合モジュールが開示されている（例えば、特許文献２参照）。
【００２３】
本例では、傾斜端面をもつ光ファイバからの入出力光を平板レンズを用いて受発光素子と結合しているが、部材として平板レンズが必要であり、また、これを設置する為には高精度のアライメントが必要になる旨の問題がある。
【００２４】
光−電子間の相互変換に依って通信システムや計測システム等をなす装置に於いて、該システムに必要な光能動素子、光受動素子、及び少なくとも前記光能動素子を駆動する電子回路等を設けた種類の基板を少なくとも３層以上積層し、且つ、各積層基板間の光素子同士を基板中に設置した光ファイバで結合したことを特徴とする光−電子複合積層基板装置が開示されている。この場合、光結合について、光ファイバ端に球レンズを設ける構成が開示されている（例えば、特許文献３参照）。
【００２５】
本例では、光導波路又は光ファイバとＶＣＳＥＬやＰＤとをレンズを用いて結合しているので、部材としてレンズが必要であり、また、これを組み立てる際には高精度のアライメントが必要になる旨の問題がある。
【００２６】
基板上に光回路を形成する方法として、光導波路を光ファイバとし、ツールを用いて光ファイバを基板上に接着層を介して施設することを特徴とするものが知られている（例えば、特許文献４参照）。
【００２７】
本例のように、光ファイバの端部を基板に於ける所定位置に固定するに際し、基板表面に接着剤を用いて固定する場合、光ファイバ端部が光ファイバの接着剤面からの高さに最も分布を生じ易い部分であり、接着剤層が非常に薄くないと端部の位置や角度にばらつきを発生する旨の問題がある。
【００２８】
【特許文献１】
特開平１１−２４８９７６号公報
【特許文献２】
特開平６−１５１９０３号公報
【特許文献３】
特開昭６１−１８６９０８号公報
【特許文献４】
特開平１−１８０５０５号公報
【非特許文献１】
光通信技術の最新資料集ＩＩＩ オプトロニクス社 平成１０年 第１版 ｐ１２２
【非特許文献２】
沖電気、Ｒｅａｌ Ｗｏｒｌｄ Ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ Ｐｒｏｊｅｃｔ，次世代情報処理基盤技術開発事業総合報告
【非特許文献３】ゲント大、Ｌ Ｖａｎｗａｓｓｅｎｈｏｖｅ，ｅｔ，ａｌ．“Ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ２−Ｄ Ｐｌａｓｔｉｃ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｆｉｂｅｒ ｂａｓｅｄ Ｏｐｔｉｃａｌ ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ ｂｅｔｗｅｅｎ ＣＭＯＳ ＩＣ’ｓ”ＯＦＣ２００１ ＷＤＤ７４
【非特許文献４】
ＮＴＴ、エレクトロニクス実装学会誌 Ｖｏｌ．５，Ｎｏ５．ＡＵＧ，２００２
【非特許文献５】
ＮＥＣ、Ｒｅａｌ Ｗｏｒｌｄ Ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ Ｐｒｏｊｅｃｔ、次世代情報処理基板技術開発事業総合報告、エレクトロニクス実装学会誌 Ｖｏｌ．５，Ｎｏ５．ＡＵＧ，２００２
【００２９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明では、基板間や装置間などの比較的短距離の伝送を対象とした光伝送用の光電気複合回路基板に於いて、光ファイバとＶＣＳＥＬやＰＤ等の光素子との間をレンズを用いることなく光結合することを可能にし、従って、組み立て時にレンズの精密な位置合わせも不要にしようとする。
【００３０】
【課題を解決するための手段】
本発明に依る光電気複合回路基板に於いては、少なくとも電気配線、マーカ、光ファイバを内蔵する為の溝が形成されてなるコア基板と、一列に並べ接着剤で相互に接着固定した光ファイバに於けるクラッド面或いは接着剤面と前記コア基板に於ける絶縁層面或いは電気配線表面とを略同じ高さに整列させて前記溝に配置すると共に接着固定した光ファイバと、前記整列させた面と反対側のコア基板表面から形成され少なくとも光ファイバのコアを斜めにカットし且つ該カットした面が金属膜で覆われたＶ状溝と、前記光ファイバと面を揃えた側の電気配線、又は、前記光ファイバと面を揃えた側に形成したジルドアップ配線を用いて搭載された面発光型半導体レーザ或いは面受光型受光素子などの光素子とを備えてなることが基本になっている。
【００３１】
前記手段を採ることに依り、光ファイバとＶＣＳＥＬやＰＤ等の光素子との間をレンズを用いることなく光結合することが可能となり、従って、組み立て時にレンズの精密な位置合わせも不要となり、その結果、部材のコスト、及び、プロセスのコストを共に低減させることが可能となり、その製造面の優位性は極めて高い。
【００３２】
【発明の実施の形態】
本発明に於いて使用されるコア基板は、精密に切削加工され、また、精密な接着剤プロセスが施される。即ち、石英光ファイバを内蔵する為、切削加工精度が高く、また、面内方向で低熱膨張であることが望ましく、例えば、ガラス、セラミック、少なくとも面内方向で低熱膨張である芳香族ポリアミド樹脂からなる層を有する有機樹脂などが知られている。
【００３３】
コア基板に形成するマーカは、光ファイバ設置用の溝を形成する場合、ファイバ・コア部の斜めカットを行う場合、その斜めカット面を用いて光を入出力する所定位置へ受発光素子を搭載する場合などに利用するものであり、マーカをコア基板の両面に形成する加工プロセスは高精度で実施することが必要であって、貫通孔を形成することが好ましい。また、表裏両面を高精度に位置合わせできる露光機を用いて表裏両面にパターンを形成する方法を採っても良い。
【００３４】
受発光素子は、面発光型半導体レーザ（ＶＣＳＥＬ）並びに面受光型受光素子（ＰＤ）であることが好ましく、これ等の素子は、マーカを利用し、光ファイバのクラッド面を整列させた側の斜めカット面を用いて光を入出力させる所定の位置に搭載する。
【００３５】
前記ＶＣＳＥＬの光出射角が３０度以下であって、光ファイバのクラッド径が１２５〔μｍ〕以上、また、コア径が５０〔μｍ〕以上であれば、厚さ２５〔μｍ〕以下のビルドアップ層を介して実装しても良く、コア径が６２．５〔μｍ〕以上であれば厚さ４０〔μｍ〕のビルドアップ層、コア径が１００〔μｍ〕以上であれば１００〔μｍ〕以下のビルドアップ層を介して実装することができる。
【００３６】
少なくとも受発光素子を含むコア基板に実装される電気部品の実装は、ベアチップ実装であり、また、封止することが必要である為、受発光素子の周辺には、受発光素子に比較して厚く積層材料を積層し、有機材料を主体とする封止剤、或いは、熱伝導性絶縁樹脂を充填する。
【００３７】
受発光素子がワイヤ・ボンディングされるものである場合には、ワイヤのチップからの高さを越える厚さの積層材料を積層することが必要であり、具体的な積層材料としては、受発光素子が存在する領域に穴を開けたプリプレグ層やコア基板などが挙げられる。
【００３８】
本発明に依る光電気複合回路基板は、光ファイバ、ＶＣＳＥＬ、ＰＤ等を内蔵するのであるが、ＶＣＳＥＬやＰＤの上部を含む近傍にＶＣＳＥＬ用ドライバＩＣ、ＰＤ用アンプＩＣ等を３次元的に実装して良く、この実装方法を採った場合には、従来の表面実装に比較し、ＶＣＳＥＬ−ドライバＩＣ間、ＰＤ−アンプＩＣ間の配線距離は著しく短縮され、高速動作性能は向上する。
【００３９】
また、本発明に依る光電気複合回路基板では、並列光信号伝送を行う為、複数の光ファイバを等間隔で整列させ接着・固定してテープ状に形成して使用する。
【００４０】
このテープ状光ファイバは、基板に内蔵して、光ファイバに作り付けた４５度ミラーを介してクラッド側壁から光を入射又は出射する構成になるので、ＶＣＳＥＬ或いはＰＤまでの光路長を短縮する為には薄いことが望ましい。
【００４１】
従って、このテープ状光ファイバのクラッド径が例えば１２５〔μｍ〕であれば、１２５〔μｍ〕間隔で並列させて１本置きに使用するようにしても良く、その場合、使用しない光ファイバは、使用する光ファイバを２５０〔μｍ〕間隔とする為のスペーサの役割を果たすことになるので、光信号を伝播する為の長さは必要としない。
【００４２】
更にまた、本発明に依る光電気複合回路基板では、光ファイバを内蔵した基板を他のボードに実装する場合も起こり得るが、基板端から延び出る光ファイバをフリーにするか、或いは、固定にするかは任意である。光ファイバとして石英ファイバを用いた場合、固定するには低弾性率の材料を用いると良い。これは、石英ファイバの熱膨張率が例えばボードに多用されているガラスエポキシ材料の熱膨張率に比較して低いことに依るものであり、石英ファイバとボードとの熱膨張率差を或程度吸収することができる。一般に、低弾性率の材料は、同じ応力に対し、より変形し易く、従って、熱膨張率差をより良く吸収することができる。低弾性率の材料としては、例えばシリコーン系材料であるＪＣＲ６１４０（東レ・ダウコーニング・シリコーン株）やエポキシ系材料である３０７４（Ｃｏｏｋｓｏｎ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｐａｃｋａｇｉｎｇ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ社）が知られている。
【００４３】
実施例１
図１は製造工程要所に於けるコア基板を表す要部平面図であり、また、図２は製造工程要所に於ける光電気複合回路基板を説明する要部説明図であり、（Ａ）は要部切断側面、（Ｂ）及び（Ｃ）はテープ状並列光ファイバを説明する要部平面及び要部正面をそれぞれ示している。
【００４４】
図１（Ａ）、（Ｂ）、図２（Ａ）参照
１００×１００×０．１５〔ｍｍ〕の両面銅張り有機コア基板５１（アラミカ旭化成製）にプレス機用穴５１Ａ、溝形成用マーカ５１Ｂ、Ｖ溝形成用マーカ５１Ｃ（裏面）、ＶＣＳＥＬ実装用マーカ５１Ｄ、スルービア５２、配線５３などを形成する。
【００４５】
ダイサを用い、溝形成用マーカ５１Ｂを利用して所定位置に幅１〔ｍｍ〕のテープ状並列ファイバ内蔵用溝５４を形成する。尚、有機コア基板５１は、室温付近に於ける面内方向の熱膨張率が４〜７〔ｐｐｍ／℃〕と低いので、低熱膨張の石英からなるファイバを内蔵するには好適である。
【００４６】
図２（Ｂ）及び（Ｃ）参照
図２の（Ｂ）は要部平面、（Ｃ）は要部切断正面であり、コア径６２．５〔μｍ〕、クラッド径１２５〔μｍ〕の石英からなるファイバ５５（Ｇ．６２．５／１２５．３５０２ フジクラ製）の８本を平面上で一列に並べ、接着剤５６で固定してテープ状並列ファイバ５７とする。
【００４７】
ファイバ５５は１本おきの４本が光信号伝送用であり、残り１本おきの４本がスペーサ用であり、また、５５Ａはクラッド、５５Ｂはコアをそれぞれ示している。
【００４８】
テープ状並列ファイバ５７は、平板上でコア基板５１の溝５４に一部を挿入して、コア基板５１の一方の面に在る配線５３の表面とクラッド５５Ａの表面とを整列させ、溝５４内に更に接着剤を充填して接着を行う。尚、記号５８は接着剤層を指示している。
【００４９】
ファイバ５７のクラッド５５Ａの表面を整列させるのは、コア基板５１の平坦な絶縁表面或いは金属表面を利用して良く、また、配線５３の表面と整列させる場合、溝５４の周辺に高さ設定用として配線５３と同じ銅からなる金属膜を残存させても良い。
【００５０】
実施例２
図３（Ａ）は金属ミラーを設けた光電気複合回路基板を表す要部切断側面図であり、図１及び図２に於いて用いた記号と同記号は同部分を表すか或いは同じ意味を持つものとする。
【００５１】
斜め４５度切削部をもつブレードを取り付けたダイサを用い、図３について説明した接着剤層５８側から石英ファイバ５５の側表面に対して斜め４５度カットを行ってＶ状溝５９を形成する。勿論、この場合、Ｖ溝形成用マーカ５１Ｃを利用して位置決めする。
【００５２】
次いで、例えばスパッタリング法を適用することに依り、前記斜め４５度カットで形成されたＶ状溝内面に厚さ１〔μｍ〕のＡｕ膜を被着し、それを樹脂６０で埋め込んで金属膜ミラー６１を完成する。この構成に依り、コア基板５１の表面側から光信号を入出力させることが可能となる。
【００５３】
実施例３
図３（Ｂ）は樹脂付き銅箔を付設した光電気複合回路基板を表す要部切断側面図であり、図１乃至図３（Ａ）に於いて用いた記号と同記号は同部分を表すか或いは同じ意味を持つものとする。
【００５４】
実施例２として説明した光電気複合回路基板の両面に樹脂付き銅箔であるビルドアップ層６２（アラミカ 旭化成製）を積層する。尚、６２Ａは樹脂層、６２Ｂは銅層をそれぞれ示している。
【００５５】
樹脂層６２Ａの層厚は、多用されている１５〔μｍ〕〜８５〔μｍ〕で良く、また、銅層６２Ｂの層厚は、同じく多用されている９〔μｍ〕、１２〔μｍ〕、１８〔μｍ〕で良く、積層するには、真空プレスを利用することができ、プレス条件は、１８０〔℃〕の温度で１２０〔分〕程度にすると良い。
【００５６】
樹脂層６２Ａは、ＶＣＳＥＬやＰＤを実装する温度に耐える材料であれば、エポキシ樹脂、ＰＰＥ（ｐｏｌｙｐｈｅｎｙｌｅｎｅ ｅｔｈｅｒ）、ＢＴ（ｂｉｓｍａｌｅｉｍｉｄｅ ｔｒｉａｚｉｎｅ ｒｅｓｉｎ）などの樹脂で良い。
【００５７】
ビルドアップ層６２には、金属膜ミラー６１を利用して石英ファイバ５５に光を導入する領域には、光が通過する孔を予め形成しておくものとする。尚、樹脂層６２Ａが例えばＶＣＳＥＬの発光波長に対して透明であれば前記孔は不要であるが、銅層６２Ｂには形成することが必要である。発光波長に対して透光性を有する樹脂としては、アラミカ（旭化成製）、ユーピレックス（宇部興産製）が知られている。
【００５８】
実施例３に依れば、ファイバを内蔵した基板の両面にビルドアップ層を一層ずつ形成した光電気複合回路基板が実現される。
【００５９】
実施例４
図４（Ａ）は多層化された全ての層がＩＶＨ（ｉｎｔｅｒｓｔｉｔｉａｌ ｖｉａ−ｈｏｌｅ）で結ばれた光電気複合回路基板を表す要部切断側面図であり、図１乃至図３に於いて用いた記号と同記号は同部分を表すか或いは同じ意味を持つものとする。
【００６０】
実施例３として説明した光電気複合回路基板に於けるビルドアップ層６２にビア・ホールを形成し、無電解銅めっき、並びに、電解銅めっきを行ってコア基板５１に於ける配線５３と導通を取り、リソグラフィ技術を摘要し、ビルドアップ層６２に於ける銅層６２Ｂをエッチングして配線６２Ｃを形成し、チップ部品搭載用パッド６２Ｄを形成することで、全ての層がＩＶＨで結ばれ、４層配線をもつ光ファイバ内蔵の光電気複合回路基板が実現される。尚、パッド６２Ｄを構成する材料としては、Ａｇ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｎｉ、Ｂｉ、Ｉｎ等の金属から選択することができ、そして、パッド６２Ｄを作製する場合もリソグラフィ技術を適用することができ、レジスト成膜、パッド・パターンの露光、レジスト現像、Ｃｕめっき、接合用金属めっき、レジスト剥離などを実施すれば良い。
【００６１】
実施例５
図４（Ｂ）はＶＣＳＥＬなどを実装した光電気複合回路基板を表す要部切断側面図であり、図１乃至図４（Ａ）に於いて用いた記号と同記号は同部分を示すか或いは同じ意味を持つものとする。
【００６２】
実施例４として説明した光電気複合回路基板にＶＣＳＥＬ６３を実装する。この場合のＶＣＳＥＬ６３としては、表面発光型のフリップ・チップ実装可能なものが好適であり、例えば、表面発光型８５０〔ｎｍ〕光発光ＶＣＳＬＥ（Ｕ０４Ｔ：ＵＬＭ Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ社製）を用いることができる。
【００６３】
ＶＣＳＬＥ６３を実装する際のパッド６２Ｄとの接合用金属としては、Ａｇ−Ｓｎなど低温実装用の各種金属を用いることができる。因に、Ａｇ−Ｓｎの接合温度は２４０〔℃〕程度である。
【００６４】
ＶＣＳＬＥ６３を実装してから、ＶＣＳＥＬ用ドライバＩＣ６４のダイ・ボンディングを行い、ボンディング・ワイヤ６５を用いて所要箇所、例えば、ＶＣＳＥＬ６３やその他の配線６２Ｃとボンディングすることで、電気信号を光信号に変換し且つ送信することができる送信機能をもつ光電気複合回路基板を実現することができる。尚、ＶＣＳＥＬ用ドライバＩＣ６４としては、例えば、ＨＸＴ２３１２Ａ（Ｈｅｌｉｘ社製）を用いることができる。尚、ドライバＩＣ用としてキャパシタを設置することは任意である。
【００６５】
実施例６
図５（Ａ）はＶＣＳＥＬなどを実装した光電気複合回路基板を表す要部切断側面図であり、図１乃至図４に於いて用いた記号と同記号は同部分を示すか或いは同じ意味を持つものとする。
【００６６】
実施例５として説明した光電気複合回路基板に１００〔μｍ〕程度に薄板化したドライバＩＣ６４を搭載し、ボンディング・ワイヤ６５の高さをドライバＩＣ６４の上方１５０〔μｍ〕以下に抑えてボンディングする。
【００６７】
ＶＣＳＥＬ６３の下方に透光性アンダー・フィル剤６６を充填してから、ＶＣＳＥＬ６３、ドライバＩＣ６４、キャパシタなどが設置された領域に対応する収容穴６８Ａが形成され、且つ、配線が形成されたコア基板６８（アラミカ 旭化成社製）をプリプレグ層６７を介して積層する。
【００６８】
透光性アンダー・フィル剤６６としては、例えばＪＣＲ６１４０、ＪＣＲ６１２２（東レ・ダウコーニング・シリコーン社製）などを用いて良い。
【００６９】
積層したコア基板６８に形成されている収容穴６８Ａ内に封止剤６９を充填する。封止剤６９としては、有機パッケージで多用されているものを用いることができ、熱伝導性の樹脂であることが好ましい。封止剤６９の上方には、放熱用のフィンを設置しても良い。
【００７０】
実施例７
図５（Ｂ）はＰＤ及びＰＤ用アンプＩＣなどを実装した光電気複合回路基板を表す要部切断側面図であり、図１乃至図５（Ａ）に於いて用いた記号と同記号は同部分を示すか或いは同じ意味を持つものとする。
【００７１】
実施例６として説明した光電気複合回路基板に於けるＶＣＳＥＬ６３に代えてＰＤ７０を、そして、ドライバＩＣ６４に代えてＰＤ用アンプＩＣ７１をそれぞれ搭載したものであり、光ファイバから導入された光信号を受信する機能をもっている。
【００７２】
実施例８
図６（Ａ）は高速ＬＳＩを搭載したインターポーザ型の光電気複合回路基板を表す要部切断側面図であり、図１乃至図５に於いて用いた記号と同記号は同部分を示すか或いは同じ意味を持つものとする。
【００７３】
実施例８は、実施例１乃至６に於いて、光ファイバを内蔵したコア基板５１に高速ＬＳＩを実装する為の領域を確保し、高速ＬＳＩ用の配線や実装用パッドを形成し、高速ＬＳＩ７２を実装することで、高速ＬＳＩ７２からの電気信号を光信号に変換して送信することができるインターポーザ型の光電気複合回路基板を実現した。尚、記号７３は光ファイバに接続したコネクタを示している。
【００７４】
実施例９
図６（Ｂ）は高速ＬＳＩを搭載したインターポーザ型の光電気複合回路基板を表す要部切断側面図であり、図１乃至図６（Ａ）に於いて用いた記号と同記号は同部分を示すか或いは同じ意味を持つものとする。
【００７５】
実施例９は、実施例７に於いて、光ファイバを内蔵したコア基板５１に高速ＬＳＩを実装する為の領域を確保し、高速ＬＳＩ用の配線や実装用パッドを形成して高速ＬＳＩ７２を実装することで、光ファイバ５５からの高速光信号を電気信号に変換して高速ＬＳＩ７２に伝送することができるインターポーザ型の光電気複合回路基板を実現した。
【００７６】
実施例１０
図７（Ａ）は基板内光配線用の光電気複合回路基板を表す要部切断側面図であり、図１乃至図６に於いて用いた記号と同記号は同部分を表すか或いは同じ意味を持つものとする。
【００７７】
実施例１０は、実施例８として説明した送信モジュール７４と実施例９として説明した受信モジュール７５を同一基板上に形成することで、基板内光配線を実現したものである。
【００７８】
実施例１１
図７（Ｂ）はドライバＩＣをスタック状に搭載した光電気複合回路基板を表す要部切断側面図であり、図１乃至図７（Ａ）に於いて用いた記号と同記号は同部分を表すか或いは同じ意味を持つものとする。
【００７９】
実施例１１は、実施例６に於いて、ＶＣＳＥＬ用ドライバＩＣ６４やキャパシタをＶＣＳＥＬ６３と同一配線層に実装することなくビルドアップ層を積層し、配線やＩＶＨを形成し、表面出射型ＶＣＳＥＬ７６の直上にＶＣＳＥＬ用ドライバＩＣ７７を実装し、また、必要に応じて近傍にキャパシタを設置する構造を採っている。
【００８０】
実施例１１に依れば、ＶＣＳＥＬ７６とＶＣＳＥＬ用ドライバＩＣ７７とはスタック状に実装してあるから、配線を短くすることができ、高速化を必要とする場合に用いて好適である。
【００８１】
実施例１２
図８はドライバＩＣをスタック状に搭載した光電気複合回路基板の他の例を表す要部切断側面図であり、図１乃至図７（Ｂ）に於いて用いた記号と同記号は同部分を表すか或いは同じ意味を持つものとする。
【００８２】
実施例１２は、実施例１１に見られる表面出射型ＶＣＳＥＬ７６自体の基板に貫通孔を形成し、その貫通孔を導電材料で埋めて導電プラグ７８を形成することで、ＶＣＳＥＬ７６の裏面に電気配線を引き出した構成とし、光出射部７６Ａが下向きになるようにＶＣＳＥＬ７６を設置してエポキシ樹脂で固定し、インナービア、配線、パッドなどを形成してからＶＣＳＥＬ駆動用ドライバＩＣ７７をフリップ・チップ実装するものである。
【００８３】
実施例１２に依れば、実施例１１と同様、ＶＣＳＥＬ７６とＶＣＳＥＬ用ドライバＩＣ７７とはスタック状に実装され、しかも、光出射部７６Ａ側に在る電気配線はＶＣＳＥＬ７６内を通って反対側に導出された構成になっているので、電気配線をＶＣＳＥＬ７６の外側を引き回す構成に比較し、高速化の面からすると更に有利である。
【００８４】
本発明に於いては、前記説明した実施の形態を含め、多くの形態で実施することができ、以下、それを付記として例示する。
【００８５】
（付記１）
少なくとも電気配線、マーカ、光ファイバを内蔵する為の溝が形成されてなるコア基板と、
一列に並べ接着剤で相互に接着固定した光ファイバに於けるクラッド面或いは接着剤面と前記コア基板に於ける絶縁層面或いは電気配線表面とを略同じ高さに整列させて前記溝に配置すると共に接着固定した光ファイバと、
前記整列させた面と反対側のコア基板表面から形成され少なくとも光ファイバのコアを斜めにカットし且つ該カットした面が金属膜で覆われたＶ状溝と、
前記光ファイバと面を揃えた側の電気配線を用いて搭載された面発光型半導体レーザ或いは面受光型受光素子などの光素子と
を備えてなることを特徴とする光電気複合回路基板。
【００８６】
（付記２）
光ファイバを内蔵したコア基板に積層形成された絶縁層と金属箔とからなるビルドアップ配線層及びそのビルドアップ配線層上に搭載された面発光型半導体レーザ或いは面受光型受光素子などの光素子と を備えてなることを特徴とする（付記１）記載の光電気複合回路基板。
【００８７】
（付記３）
コア基板は室温付近の面内膨張率が１０×１０^−６／ｄｅｇ以下の芳香族ポリアミド樹脂を含む有機基板、ガラス基板、セラミック基板から選択されたものであること
を特徴とする（付記１）或いは（付記２）記載の光電気複合回路基板。
【００８８】
（付記４）
光ファイバは光入出力部近傍を含む一方側がコア基板に固定され、且つ、他方側が非固定、或いは、低弾性材料で覆われてなること
を特徴とする（付記１）乃至（付記３）の何れか１記載の光電気複合回路基板。
【００８９】
（付記５）
光ファイバのコアが斜めカットされた位置を基準にして配線が形成されたビルドアップ配線層
を備えてなることを特徴とする（付記２）記載の光電気複合回路基板。
【００９０】
（付記６）
面発光型半導体レーザはビルドアップ配線層に於ける配線側に在って且つＶ状溝を覆う金属膜で反射される光が光ファイバに入射される位置に設置され、前記ビルドアップ配線層に於ける絶縁層は前記金属膜と前記面発光半導体レーザとの間を材料自体を透光性にするか或いは開口を形成することで光学結合する光路をもつものであること
を特徴とする（付記２）乃至（付記５）の何れか１記載の光電気複合回路基板。
【００９１】
（付記７）
面受光型受光素子はビルドアップ配線層に於ける配線側に在って且つＶ状溝を覆う金属膜で反射される光が光ファイバから出射される位置に設置され、前記ビルドアップ配線層に於ける絶縁層は前記金属膜と前記面受光型受光素子との間を材料自体を透光性にするか或いは開口を形成することで光学結合する光路をもつものであること
を特徴とする（付記２）乃至（付記５）の何れか１記載の光電気複合回路基板。
【００９２】
（付記８）
面発光型半導体レーザ或いは面受光型受光素子などの光素子とＶ状溝を覆う金属膜との間の光路中に透光性樹脂が充填されてなること
を特徴とする（付記１）乃至（付記７）の何れか１記載の光電気複合回路基板。
【００９３】
（付記９）
光ファイバの一端側はコア基板内側に設置され且つ他端側はコア基板外側に自由端として露出され光コネクタが取り付けられてなること
を特徴とする（付記１）乃至（付記８）の何れか１記載の光電気複合回路基板。
【００９４】
（付記１０）
面発光型半導体レーザ或いは面受光型受光素子などの光素子の周囲に該光素子の厚さ以上の厚さをもつ積層材料が配設されてなること
を特徴とする（付記１）乃至（付記９）の何れか１記載の光電気複合回路基板。
【００９５】
（付記１１）
面発光型半導体レーザ或いは面受光型受光素子などの光素子が有機材料を主体とする封止剤或いは熱伝導性絶縁樹脂で封止されてなること
を特徴とする（付記１）乃至（付記１０）の何れか１記載の光電気複合回路基板。
【００９６】
（付記１２）
面発光型半導体レーザ或いは面受光型受光素子などの光素子の近傍であって、且つ、同一配線層に設置された光素子動作用ＩＣ或いは光素子動作用ＩＣとキャパシタを備えてなること
を特徴とする（付記１）乃至（付記１１）の何れか１記載の光電気複合回路基板。
【００９７】
（付記１３）
面発光型半導体レーザ或いは面受光型受光素子などの光素子の上方を含む近傍であって、且つ、異なる配線層に設置された光素子動作用ＩＣ或いは光素子動作用ＩＣとキャパシタを備えてなること
を特徴とする（付記１）乃至（付記１２）の何れか１記載の光電気複合回路基板。
【００９８】
（付記１４）
光ファイバはコア径が５０〔μｍ〕以上であって且つクラッド径が１２５〔μｍ〕のものであること
を特徴とする（付記１）乃至（付記１８）の何れか１記載の光電気複合回路基板。
【００９９】
（付記１５）
光ファイバは等間隔に整列させて接着・固定することでテープ状に形成してあること
を特徴とする（付記１）乃至（付記１９）の何れか１記載の光電気複合回路基板。
【０１００】
【発明の効果】
本発明に依る光電気複合回路基板に於いては、少なくとも電気配線、マーカ、光ファイバを内蔵する為の溝が形成されてなるコア基板と、一列に並べ接着剤で相互に接着固定した光ファイバに於けるクラッド面或いは接着剤面と前記コア基板に於ける絶縁層面或いは電気配線表面とを略同じ高さに整列させて前記溝に配置すると共に接着固定した光ファイバと、前記整列させた面と反対側のコア基板表面から形成され少なくとも光ファイバのコアを斜めにカットし且つ該カットした面が金属膜で覆われたＶ状溝と、前記光ファイバと面を揃えた側の電気配線を用いて搭載された面発光型半導体レーザ或いは面受光型受光素子などの光素子とを備えることが基本になっている。
【０１０１】
前記手段を採ることに依り、光ファイバとＶＣＳＥＬやＰＤ等の光素子との間をレンズを用いることなく光結合することが可能となり、従って、組み立て時にレンズの精密な位置合わせも不要となり、その結果、部材のコスト、及び、プロセスのコストを共に低減させることが可能となり、その製造面の優位性は極めて高い。
【図面の簡単な説明】
【図１】製造工程要所に於けるコア基板を表す要部平面図である。
【図２】製造工程要所に於ける光電気複合回路基板を説明する要部説明図である。
【図３】光電気複合回路基板を表す要部切断側面図である。
【図４】光電気複合回路基板を表す要部切断側面図である。
【図５】光電気複合回路基板を表す要部切断側面図である。
【図６】光電気複合回路基板を表す要部切断側面図である。
【図７】光電気複合回路基板を表す要部切断側面図である。
【図８】光電気複合回路基板を表す要部切断側面図である。
【図９】石英導波路を用いた光伝送モジュールを例示する要部斜面図である。
【図１０】Ｓｉ基板そのものを導波路として用いた光伝送モジュールを例示する要部切断側面図である。
【図１１】光ファイバを用いた光伝送モジュールを例示する要部切断側面図である。
【図１２】マイクロレンズを用いる光伝送モジュールを例示する要部切断側面図である。
【図１３】マイクロレンズ及びミラーを用いる光伝送モジュールを例示する要部切断説明図である。
【符号の説明】
５１ コア基板
５１Ａ プレス機用穴
５１Ｂ 溝形成用マーカ
５１Ｃ Ｖ溝形成用マーカ
５１Ｄ ＶＣＳＥＬ実装用マーカ
５２ スルービア
５３ 配線
５４ 溝
５５ ファイバ
５５Ａ クラッド
５５Ｂ コア
５６ 接着剤
５７ テープ状並列ファイバ
５８ 接着剤層
５９ Ｖ状溝
６０ 樹脂
６１ 金属膜ミラー
６２ ビルドアップ層

Claims (5)

1. 少なくとも電気配線、マーカ、光ファイバを内蔵する為の溝が形成されてなるコア基板と、
   一列に並べ接着剤で相互に接着固定した光ファイバに於けるクラッド面或いは接着剤面と前記コア基板に於ける絶縁層面或いは電気配線表面とを略同じ高さに整列させて前記溝に配置すると共に接着固定した光ファイバと、
   前記整列させた面と反対側のコア基板表面から形成され少なくとも光ファイバのコアを斜めにカットし且つ該カットした面が金属膜で覆われたＶ状溝と、
   前記光ファイバと面を揃えた側の電気配線を用いて搭載された面発光型半導体レーザ或いは面受光型受光素子などの光素子と
   を備えてなることを特徴とする光電気複合回路基板。
2. 光ファイバを内蔵したコア基板に積層形成された絶縁層と金属箔とからなるビルドアップ配線層及びそのビルドアップ配線層上に搭載された面発光型半導体レーザ或いは面受光型受光素子などの光素子と を備えてなることを特徴とする請求項１記載の光電気複合回路基板。
3. 面発光型半導体レーザ或いは面受光型受光素子などの光素子の周囲に該光素子の厚さ以上の厚さをもつ積層材料が配設されてなること
   を特徴とする請求項１或いは請求項２記載の光電気複合回路基板。
4. 面発光型半導体レーザ或いは面受光型受光素子などの光素子の近傍であって、且つ、同一配線層に設置された光素子動作用ＩＣ或いは光素子動作用ＩＣとキャパシタを備えてなること
   を特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１記載の光電気複合回路基板。
5. 面発光型半導体レーザ或いは面受光型受光素子などの光素子の上方を含む近傍であって、且つ、異なる配線層に設置された光素子動作用ＩＣ或いは光素子動作用ＩＣとキャパシタを備えてなること
   を特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１記載の光電気複合回路基板。

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