JP7113325B2 - Optical module structure - Google Patents
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Description
本発明は、電気信号を光信号に変換して光信号を送信あるいは受信する光モジュール構造に関するものである。 The present invention relates to an optical module structure for converting an electrical signal into an optical signal and transmitting or receiving the optical signal.
従来、図6に示すように、光モジュール50には、発光(送信)側光モジュール50Aおよび受光(受信)側光モジュール50Bの各々の第1基板51の表面に形成された溝内に設けられた内部導波路52と、この溝の先端部に形成された光路変換用のミラー部53とが設けられている。
Conventionally, as shown in FIG. 6, the
また、発光側光モジュール50Aの第1基板51の表面には、ミラー部53を介して内部導波路52のコア部に光信号を発光する発光素子(光素子)54Aが実装されている。また、同様に、受光側光モジュール50Bの第1基板51の表面には、ミラー部53を介して内部導波路52のコア部からの光信号を受光する受光素子(光素子)54Bが実装されている。
A light-emitting element (optical element) 54A for emitting an optical signal is mounted on the surface of the
さらに、発光素子54Aおよび受光素子54Bにおけるそれぞれの内部導波路52のコア部には、外部導波路(光ファイバ)55が光学的に結合されている。
Furthermore, an external waveguide (optical fiber) 55 is optically coupled to the core portion of the
それぞれの第1基板51の表面には、発光素子54Aの発光面または受光素子54Bの受光面を実装面として、バンプを介在させて発光素子54Aまたは受光素子54Bがフリップチップ実装されている。また、それぞれの第1基板51は、それぞれ別の第2基板(インタポーザ基板)56の表面に設置されている。それぞれの第2基板56の表面には、発光素子54Aに電気信号を送信するためのIC回路が形成された信号処理部(IC基板)57A、または、受光素子54Bからの電気信号を受信するためのIC回路が形成された信号処理部(IC基板)57Bが実装されている。発光素子54Aと信号処理部57Aとはループ状のボンディングワイヤ58で電気的に接続されており、受光素子54Bと信号処理部57Bとはループ状のボンディングワイヤ58で電気的に接続されている。また、信号処理部57A、57Bを他の回路装置に電気的に接続するためのコネクタ59がそれぞれのモジュール50A、50Bに設けられており、それぞれのコネクタ59と信号処理部57A、57Bとは、ループ状のボンディングワイヤ60で電気的に接続されている。
On the surface of each
このような光モジュール50において、10Gbs以上の高速伝送を実現するための手法としては、電気信号を送信する配線1ライン当たりの高速化、または、複数の電気信号を同時に伝送する多チャンネル化が考えられる。
In such an
配線1ライン当たりの高速化の場合には、ボンディングワイヤ58のインダクタンス成分によるインピーダンス不整合によって、信号反射による遅延での高周波信号の劣化が無視できなくなる。ここで、インダクタンス成分は、ボンディングワイヤ58の長さに比例するものであるために、配線1ライン当たりの高速化のためには、ボンディングワイヤ58の長さを短くする必要がある。
In the case of increasing the speed per wiring line, the impedance mismatch due to the inductance component of the
また、多チャンネル化の場合には、複数の配線を並列して配置するために、それぞれの配線間で電気信号が相互干渉するクロストークの増加が問題となる。一般にクロストークは配線間の容量結合によって起こり、低減するための対策としては、配線長さの短縮、配線間隔の増加、GND回路(グランド回路)でのシールド等が挙げられる。 Further, in the case of multi-channel communication, since a plurality of wirings are arranged in parallel, there is a problem of an increase in crosstalk caused by mutual interference of electric signals between wirings. Generally, crosstalk is caused by capacitive coupling between wires, and measures to reduce it include shortening the wire length, increasing the space between wires, shielding with a GND circuit (ground circuit), and the like.
しかし、ボンディングワイヤ58では、GND回路でのシールドができず、配線間隔を増加すると光モジュールが大型化するというデメリットが発生する。したがって、多チャンネル化を考慮する際にも、ボンディングワイヤ58の長さを短くする必要がある。
However, the
従来の別の光モジュールとして、ボンディングワイヤ接続による発光側光モジュール構造体40A-1の断面図を図7に示す(例えば、特許文献1参照)。
As another conventional optical module, FIG. 7 shows a cross-sectional view of a light-emitting side
光モジュール構造体40A-1において、第1基板1の表面には、発光素子12aのバンプ12cの近傍から斜め下方向に傾斜する傾斜面1eと、この傾斜面1eの下端から水平となる水平面1fとにより構成される凹段部1gが形成されている。
In the
発光素子12aのバンプ12cに接続されたメタル回路(銅や金のスパッタリングによりパターニングされた回路)12dは、傾斜面1eと水平面1fに沿って形成されており、メタル回路12dにおける水平面1f上の端部がランド12eとなっている。このような構成を採用することにより、水平面1fのランド12eの高さ位置を、信号処理部4aの発光素子12a側のランド4cの高さ位置に近づけるように低い位置に形成することができる。
A metal circuit (a circuit patterned by sputtering copper or gold) 12d connected to the
また、発光素子12a側のランド12eと、信号処理部4aの発光素子12a側のランド4cとは、ループ状のボンディングワイヤ26で電気的に接続されている。
The
さらに、信号処理部4aのコネクタ7側のランド4dと、第2基板6の表面のコネクタ7のランド7aとは、ループ状のボンディングワイヤ27で電気的に接続されている。
Furthermore, the
そして、コネクタ7のランド7aは、第2基板6の貫通穴配線6aを介して、第2基板6の裏面側に配置されたコネクタ7に電気的に接続されている。
The
図7において、第1基板1に形成した凹段部1gを用いて発光素子12a側のランド12eの高さ位置を低くすることにより、信号処理部4aの発光素子12a側のランド4cとの高低差Hを小さくすることができる。その結果、ボンディングワイヤ26の長さを短くできるので、高周波信号の劣化を抑えることができ、高速伝送が可能となる。
In FIG. 7, by lowering the height position of the
しかしながら、近年、この光モジュールを用いて、8K映像もしくはデータセンターのような超大容量データを高速伝送するためのシステムの開発が進んでいる。このようなシステムでは、50Gbs以上の高速伝送が必要とされており、このような超大容量データの伝送方式として、4値パルス振幅変調(PAM4)の方式が用いられる。 However, in recent years, the development of systems for high-speed transmission of ultra-large-capacity data such as 8K video or data centers using this optical module is progressing. Such a system requires high-speed transmission of 50 Gbs or more, and a 4-value pulse amplitude modulation (PAM4) system is used as a transmission system for such ultra-large-capacity data.
図8は、従来の4値パルス振幅変調(PAM4)方式による発光側光モジュール構造体の平面図である。PAMとは、Pulse Amplitude Modulationの略である。従来の2値パルス振幅変調(PAM2)が0と1から成るビット列をそのまま2つの電圧レベルのパルス信号として変調して伝送する。これに対し、PAM4は、0と1から成るビット列を00、01、10、11の4つの電圧レベルのパルス信号として変調して伝送する方式であり、従来の2倍のデータ伝送が可能になる。 FIG. 8 is a plan view of a light emitting side optical module structure based on a conventional four-level pulse amplitude modulation (PAM4) system. PAM is an abbreviation for Pulse Amplitude Modulation. Conventional binary pulse amplitude modulation (PAM2) modulates and transmits a bit string of 0s and 1s as pulse signals of two voltage levels. In contrast, PAM4 modulates a bit string consisting of 0s and 1s as pulse signals of four voltage levels, 00, 01, 10, and 11, and is capable of transmitting twice as much data as before. .
このようなPAM4の方式に適用される光モジュールでは、2値を4値に変調するためにドライバ回路やレシーバ回路を組み込んだ通信LSI801が新たに必要となり、光モジュールを構成するチップ数の増加に伴い光モジュールが大型化する。
An optical module applied to such a PAM4 system requires a
さらに、高速化、高周波化に伴い、Siベンチ基板802とIC基板803とを接続するボンディングワイヤ804、あるいは、通信LSI801とIC基板803とを接続するボンディングワイヤ805などの配線によって伝送損失が増大するという課題がある。
Furthermore, with the increase in speed and frequency, transmission loss increases due to wiring such as
よって、本発明は、従来の課題を解決するもので、光モジュールを構成するチップ間を接続する経路を短くすることにより、高周波信号の劣化を抑えて伝送速度の向上を可能とし、小型化が可能な光モジュール構造体を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention solves the problems of the prior art, and by shortening the path connecting the chips that make up the optical module, it is possible to suppress the degradation of high-frequency signals, improve the transmission speed, and reduce the size of the module. It is an object to provide a possible optical module structure.
上記目的を達成するために、本発明の一の態様の光モジュール構造体は、メイン基板と、第1突起電極を介して、前記メイン基板に電気的に接続されたインターポーザ基板と、第2突起電極を介して、前記インターポーザ基板と電気的に接続された第1の通信LSIと、前記インターポーザ基板の側面接続端子と第3突起電極を介して、前記インターポーザ基板と電気的に接続されたIC素子と、第4突起電極と側面接続端子を介して、前記IC素子と電気的に接続されたSiベンチ基板と、第5突起電極を介して、前記Siベンチ基板と電気的に接続された光素子と、前記Siベンチ基板上に形成された光導波路を介して光学的に接続された光ファイバと、を含むものである。 To achieve the above object, an optical module structure according to one aspect of the present invention comprises a main substrate, an interposer substrate electrically connected to the main substrate via first projecting electrodes, and second projections. A first communication LSI electrically connected to the interposer substrate via electrodes, and an IC element electrically connected to the interposer substrate via side connection terminals and third projecting electrodes of the interposer substrate. a Si bench substrate electrically connected to the IC element via fourth protruding electrodes and side connection terminals; and an optical element electrically connected to the Si bench substrate via fifth protruding electrodes. and an optical fiber optically connected via an optical waveguide formed on the Si bench substrate.
本発明の光モジュール構造体によれば、光モジュールを構成するチップ間を接続する経路を短くすることができ、これにより、高周波信号の劣化を抑えて伝送速度の向上を可能とし、小型化が可能な光モジュール構造体を提供することができる。 According to the optical module structure of the present invention, it is possible to shorten the path connecting the chips constituting the optical module. A possible optical module structure can be provided.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、同じ要素については、同じ符号を付しており説明を省略する場合がある。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. It should be noted that the same elements are given the same reference numerals, and their description may be omitted.
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1における光モジュール構造体である受光側光モジュールの断面図であり、図2は、本発明の実施の形態1における受光側光モジュールの平面図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a cross-sectional view of a light-receiving side optical module, which is an optical module structure according to
<構造>
本発明の実施の形態1における受光側光モジュールは、インターポーザ基板101と、2つの通信LSI105a、105bと、Siベンチ基板112との積層構造を有する。この積層構造がメイン基板108上に配置されるとともに、積層構造における図示上面に受光素子118が配置され、積層構造における図示側面にIC素子122が配置された構成が採用されている。
<Structure>
The light-receiving side optical module according to
図1に示すように、インターポーザ基板101の一方の主面(図1における上面)には通信LSI105aが配置され、他方の主面(図1における下面)には通信LSI105bが配置されている。
As shown in FIG. 1, a
インターポーザ基板101の両主面には接続端子102が形成されており、通信LSI105a、105bそれぞれの主面(インターポーザ基板101側の面)には接続端子106が形成されている。インターポーザ基板101の上面における接続端子102と、通信LSI105aの接続端子106とが、第2突起電極107を介して電気的に接続されている。また、インターポーザ基板101の下面における接続端子102と、通信LSI105bの接続端子106とが、第2突起電極107を介して電気的に接続されている。
メイン基板108の一方の主面(図1における上面)には凹状部分であるキャビティ109が形成されており、このキャビティ109の中に通信LSI105bが配置されている。すなわち、メイン基板108のキャビティ109の底面上に、通信LSI105bの他方の主面(図1における下面)が配置されている。
A
メイン基板108の上面におけるキャビティ109の外側には接続端子110が形成されている。インターポーザ基板101の下面における一部の接続端子102は、メイン基板108の接続端子110と対向して、第1突起電極111を介して電気的に接続されている。
Siベンチ基板112の一方の主面(図1における上面)には受光素子118が配置されている。Siベンチ基板112の上面には接続端子113が形成されており、受光素子118の下面には接続端子119が形成されている。Siベンチ基板112の接続端子113と受光素子118の接続端子119とが第5突起電極115を介して電気的に接続されている。Siベンチ基板と受光素子118との接続部分は、封止材120により封止されている。
A
通信LSI105aの他方の主面(図1における上面)と、Siベンチ基板112の他方の主面(図1における下面)との間には、厚み調整用放熱シート121が配置されており、厚み調整用放熱シート121を介して通信LSI105aとSiベンチ基板112とが接合されている。
Between the other main surface (upper surface in FIG. 1) of the
インターポーザ基板101とSiベンチ基板112の側面側(図1における左側面側)にIC素子122が配置されている。本実施の形態1では、IC素子122として、例えばTIA素子を採用している。TIA素子は、トランスインピーダンスアンプ(Transimpedance Amplifier)(以下,TIAと略す)は,光通信システムの受信系に用いられるIC素子である。IC素子122の主面(図1における右側の面)には、複数の接続端子123が形成されている。
An
インターポーザ基板101の側面(図1における左側面)には側面接続端子104が形成されている。ここで、インターポーザ基板101の側面とは、インターポーザ基板101において互いに対向する主面(図1における上面および下面)の端部を接続する面のことである。インターポーザ基板101の側面接続端子104とIC素子122の1つの接続端子123とが互いに対向して、第3突起電極124aを介して電気的に接続されている。
Siベンチ基板112の側面(図1における左側面)には側面接続端子114が形成されている。ここで、Siベンチ基板112の側面とは、Siベンチ基板112において互いに対向する主面(図1における上面および下面)の端部を接続する面のことである。Siベンチ基板112の側面接続端子114とIC素子122の他の1つの接続端子123とが互いに対向して、第4突起電極124bを介して電気的に接続されている。
A
メイン基板108とインターポーザ基板101との接続部分、インターポーザ基板101と通信LSI105a、105bとの接続部分、IC素子122とインターポーザ基板101およびSiベンチ基板112との接続部分は、封止材125で封止されている。
A connection portion between the
Siベンチ基板112には光導波路116が設けられており、光導波路116を介して、受光素子118と光ファイバ126とが光学的に接続されている。
An
<寸法>
本実施の形態1の光モジュールを構成するそれぞれの部材は、形状、サイズが限定されるものではないが、例えば、以下の寸法構成にて形成されてもよい。
メイン基板108: 10mm×10mm×厚さ1.0mm
インターポーザ基板101: 6mm×6mm×厚さ0.4mm
通信LSI105a,105b: 5mm×5mm×厚さ0.4mm
Siベンチ基板112: 3mm×3mm×厚さ0.4mm
IC素子122: 2mm×2mm×厚さ0.25mm
受光素子118: 1mm×1mm×厚さ0.15mm
<Dimensions>
Each member constituting the optical module of the first embodiment is not limited in shape and size, but may be formed with the following dimensional configuration, for example.
Main substrate 108: 10 mm x 10 mm x thickness 1.0 mm
Interposer substrate 101: 6 mm x 6 mm x thickness 0.4 mm
Si bench substrate 112: 3 mm × 3 mm × thickness 0.4 mm
IC element 122: 2mm x 2mm x thickness 0.25mm
Light receiving element 118: 1 mm x 1 mm x thickness 0.15 mm
この時、IC素子122の接続端子ピッチ127、すなわちIC素子122においてインターポーザ基板101と接続される接続端子123と、IC素子122においてSiベンチ基板112と接続される接続端子123との間隔寸法は1.5mmである。
At this time, the
また、インターポーザ基板101と通信LSI105aを接続する第2突起電極107の接合高さは50μmである。
The junction height of the second projecting
このような寸法構成では、通信LSI105aとSiベンチ基板112の間に配置される厚み調整用放熱シート121の厚みを0.65mmとすることで、インターポーザ基板101の側面接続端子104とSiベンチ基板112の側面接続端子114との間隔寸法も1.5mmに調整することが可能となる。これにより、IC素子122の2つの接続端子123間の距離と、インターポーザ基板の側面接続端子104とSiベンチ基板112の側面接続端子114との間の距離と、が等しくなる。よって、インターポーザ基板101およびSiベンチ基板112の側面にIC素子122を接続配置することができる。厚み調整用放熱シート121は、接続端子123間の距離と、側面接続端子104と114との間の距離とを調整する厚み調整用シートとしての役割を有しており、その厚みは上述の調整すべき距離に応じて設定される。
In such a dimensional configuration, the
このように、本実施の形態1の光モジュールでは、光モジュールを構成する素子間を接続する経路を短くすることができ、高周波信号の劣化を抑えて伝送速度の向上を可能とし、小型化が可能な光モジュール構造体を提供することができる。 As described above, in the optical module of the first embodiment, the path connecting the elements constituting the optical module can be shortened, the deterioration of the high-frequency signal can be suppressed, the transmission speed can be improved, and the size can be reduced. A possible optical module structure can be provided.
本実施の形態1の光モジュールを構成するそれぞれの構成部材のさらに詳細について、以下に説明する。 Further details of each component constituting the optical module of the first embodiment will be described below.
<接続端子>
接続端子102、106、113、119、123は、導電性材料により形成される。このような導電性材料としては、例えばアルミニウムを用いてもよく、また銅のようにアルミニウムよりも導電率が高い金属を用いてもよく、銅にニッケル/金めっき処理を施して酸化しにくい状態にしてもよい。接続端子110は導電性材料により形成される。このような導電性材料としては、例えば銅などを用いてもよく、さらに銅などにニッケル/金めっき処理を施して酸化しにくい状態にしてもよい。側面接続端子104、114は導電性材料により形成される。このような導電性材料としては、例えば銅などを用いてもよく、銅などにニッケル/金めっき処理を施して酸化しにくい状態にしてもよい。
<Connection terminal>
The
<突起電極>
第2突起電極107、第1突起電極111、第5突起電極115、第3突起電極124a、および第4突起電極124bは、導電性材料により形成される。このような導電性材料として、例えば半田などを用いてもよく、銅や金のような金属を用いてもよい。
<Protruding electrode>
The second projecting
<インターポーザ基板>
インターポーザ基板101は、例えばセラミック基板などによって形成されているが、Si基板、ビルドアップ基板、アラミドエポキシ基板などを用いてもよい。
<Interposer board>
The
<メイン基板>
メイン基板108は、例えばガラスエポキシ基板などによって形成されているが、ビルドアップ基板、アラミドエポキシ基板、セラミック基板などを用いてもよい。光モジュールが他の構成部材上に配置されるような場合において、他の構成部材にメイン基板の機能が備えられるような場合であってもよい。
<Main board>
The
<キャビティ>
キャビティ109のサイズは、例えば6mm×6mm×厚さ0.4mmであり、通信LSI105bがキャビティ109内に収まり、同じ厚さにすることにより、第2突起電極107と第1突起電極111の接合高さがともに50μmとなり、インターポーザ基板101とメイン基板108とを最短経路で接続することができる。なお、キャビティ109内に通信LSI105bの厚み全体が収まるような場合に限らず、キャビティ109内に通信LSI105bの厚みの一部が収まるような場合であってもよい。
<Cavity>
The size of the
<厚み調整用放熱シート>
厚み調整用放熱シート121は、上述したようにSiベンチ基板112と通信LSI105aとの間の距離を調整する厚み調整用としての役割と、Siベンチ基板112および通信LSI105a等から伝達される熱を放熱する役割とを有する。厚み調整用放熱シート121は、例えばフィルムなどによって形成されてもよく、またペースト、シリコーンなどを用いてもよい。他の積層体、通信LSI105a、105b、インターポーザ基板101、メイン基板108、およびSiベンチ基板112より柔らかい材料を厚み調整用放熱シート121に用いてもよい。このように柔らかい材料を用いることにより、それぞれの接続部分に生じる応力を厚み調整用放熱シート121にて緩和することができ、接続の信頼性を向上することができる。
<Heat release sheet for thickness adjustment>
The thickness adjusting
なお、厚み調整用放熱シート121を用いなくても、IC素子122の2つの接続端子123間の距離と、インターポーザ基板の側面接続端子104とSiベンチ基板112の側面接続端子114との間の距離と、が等しくなるような場合には、厚み調整用放熱シート121を用いなくてもよい。
The distance between the two
<通信LSI>
インターポーザ基板101の両面に2つの通信LSI105a、105bが配置されている構造を例として説明したが、このような構造に限られない。このような構造に代えて、例えば、インターポーザ基板101の一方の主面に2つの通信LSI105a、105bを配置してもよい。また、光モジュールが、通信LSI105を1つのみ備える場合であってもよく、3つ以上備える場合であってもよい。通信LSI105を1つのみ備える場合には、インターポーザ基板101の一方の主面(図1における上面)に通信LSI105が配置されてもよい。なお、通信LSIは通信用のIC素子の一例である。
<Communication LSI>
Although the structure in which the two
<受光素子>
本実施の形態1の受光側光モジュールでは、光ファイバ126と光導波路116を経由した光信号を光-電気変換するフォトダイオードとして受光素子118が用いられる場合を例としている。例えば、光モジュール構造体が発光側光モジュールであるような場合には受光素子118に代えて発光素子が用いられる。発光素子としては、VCSEL(ビクセル)素子もしくはLED素子を用いてもよい。ここでVCSEL素子とは、Vertical Cavity Surface EmittingLaser(垂直共振器面発光レーザ)の略称であり、基板面に対して垂直方向に光を共振させ、面と垂直方向に出射させる半導体レーザの一種である。受光素子118および発光素子は光素子の一例であり、光モジュール構造体は光素子を備えていればよい。
<Light receiving element>
In the light-receiving-side optical module of
<IC素子>
本実施の形態1の受光側光モジュールでは、受光素子118で光-電気変換され、この電気信号をインピーダンス変換、増幅して出力するトランスインピーダンスアンプとして、IC素子122が用いられる場合を例としている。光モジュール構造体が発光側光モジュールである場合には、IC素子が発光素子を駆動させるためのドライバ素子であってもよい。
<IC element>
In the light-receiving-side optical module of
<Siベンチ基板>
Siベンチ基板112を用いることにより、Siの結晶方位を利用して表面に高精度のエッチング溝加工が可能となり、平坦性も良好となる。
<Si bench substrate>
By using the
<光導波路、光ファイバ>
IC素子122と光学的に結合する光導波路116と、光導波路116と光学的に結合する光ファイバ126が配置されているが、光導波路116を必ずしも設ける必要はない。
<Optical waveguide, optical fiber>
An
<製法>
このような受光側光モジュールを作製する製造工程の一例を図3に示す。
<Manufacturing method>
FIG. 3 shows an example of a manufacturing process for manufacturing such a light-receiving side optical module.
はじめに図3(a)に示すように、インターポーザ基板101のそれぞれの主面に接続端子102を形成するとともに、両主面間を貫通接続するスルーホール103を形成し、さらに側面に側面接続端子104を形成する。
First, as shown in FIG. 3A,
次に図3(b)に示すように、インターポーザ基板101の両主面に2つの通信LSI105a、105bを重ね合わせ、インターポーザ基板101の接続端子102と通信LSI105a、105bの接続端子106とを第2突起電極107を介して電気的に接続する。その後、メイン基板108に形成したキャビティ109内に通信LSI105bを配置するとともに、インターポーザ基板101の接続端子102とメイン基板108の接続端子110とを第1突起電極を介して電気的に接続する。
Next, as shown in FIG. 3B, two
キャビティ109の深さを調整することによって、インターポーザ基板101の接続端子102とメイン基板108の接続端子110とのギャップを調整することが可能となり、第1突起電極111を介して最短経路での接続が可能となる。
By adjusting the depth of the
一方、図3(c)に示すように、Siベンチ基板112の主面に接続端子113を形成し、側面に側面接続端子114を形成し、接続端子113上に第5突起電極115を形成する。さらに、Siベンチ基板112に光導波路116とV溝117とを形成する。
On the other hand, as shown in FIG. 3(c), a
次に図3(d)に示すように、Siベンチ基板112の上に受光素子118を配置し、Siベンチ基板112の接続端子113と受光素子118の接続端子119とを第5突起電極115を介して電気的に接続し、封止材120で接続部分を封止して固定する。
Next, as shown in FIG. 3(d), the
次に図3(e)に示すように、厚み調整用放熱シート121を介して通信LSI105aの上にSiベンチ基板112を配置して接合する。
Next, as shown in FIG. 3(e), the
このとき、厚み調整用放熱シート121の厚さを調整することによって、インターポーザ基板101の側面接続端子104とSiベンチ基板112の側面接続端子114との間の距離を所定の距離に調整することが可能となる。
At this time, the distance between the
次に図3(f)に示すように、インターポーザ基板101とSiベンチ基板112の側面側にIC素子122を配置する。インターポーザ基板101の側面接続端子104とIC素子122の接続端子123とを第3突起電極124aを介して電気的に接続し、Siベンチ基板112の側面接続端子114とIC素子122の接続端子123とを第4突起電極124bを介して電気的に接続する。
Next, as shown in FIG. 3F,
最後に図3(g)に示すように、封止材125によりそれぞれの接続部分を封止して固定する。Siベンチ基板112のV溝117に光ファイバ126を配置し、受信側光モジュールが完成する。
Finally, as shown in FIG. 3G, each connecting portion is sealed and fixed with a sealing
<効果>
本実施の形態1の光モジュールによれば、光モジュールを構成する受光素子118、Siベンチ基板112、IC素子122、インターポーザ基板101、通信LSI105a、105b、メイン基板108間を接続する経路を短くすることができる。これにより、高周波信号の劣化を抑えて伝送速度を高めることができる。また、厚み調整用放熱シート121の厚みを調整することで接合部分の応力を緩和して信頼性の高い小型の光モジュール構造体を提供することができる。
<effect>
According to the optical module of the first embodiment, the paths connecting the
(実施の形態2)
本発明の実施の形態2における光モジュール構造体として受光側光モジュールの断面図を図4に示す。本発明の実施の形態2の光モジュールにおいて、実施の形態1の光モジュールとの相違点を中心に以下に説明し、実質的同様の部分についてはその説明を省略する。
(Embodiment 2)
FIG. 4 shows a sectional view of a light-receiving side optical module as an optical module structure according to
インターポーザ基板401に形成された側面接続端子404が、IC素子422に形成された接続端子429と、第3突起電極424を介して電気的に接続されている。
第3突起電極424の外径(例えば、図4における上下方向の長さ寸法)に対して、インターポーザ基板401の厚みが同じまたはそれ以下になるように、インターポーザ基板401を薄く形成している。
The
これにより、インターポーザ基板401の主面間を貫通するスルーホール403のアスペクト比(図4における幅/高さの比)が大きくなり、スルーホール403の抵抗値を低くすることができる。よって、光モジュールにおける高周波信号の劣化を抑えることが可能となる。
As a result, the aspect ratio (ratio of width/height in FIG. 4) of the through
さらに、Siベンチ基板412の主面(図4における上面)に形成された接続端子413と、側面(図4における左側面)に形成された側面接続端子414を繋ぐ配線の少なくとも一部が、主面および側面に対して傾斜した傾斜部428を形成している。このような傾斜部428を設けることにより、傾斜部428が設けられない場合に比して、Siベンチ基板412上の配線長が短くなり、伝送損失を抑えることが可能となる。
Furthermore, at least part of the wiring connecting the
ここで傾斜とは、接続端子413が形成された面(主面)が、側面接続端子414が形成された面(側面)に対して傾斜していることである。
Here, the inclination means that the surface (main surface) on which the
本実施の形態2の光モジュールでは、IC素子422自体に設けられているそれぞれの端子を再配線して、インターポーザ基板401の側面接続端子404とSiベンチ基板412の側面接続端子414の間隔と同じになるように、IC素子422の接続端子(再配線接続端子)429を形成している。
In the optical module of the second embodiment, each terminal provided on the
<再配線>
IC素子422の再配線の形成工程を図5(a)~図5(f)に示す。
<Rewiring>
5(a) to 5(f) show the steps of forming the rewiring of the
図5(a)~図5(c)はIC素子422の断面図であり、図5(d)~図5(f)はIC素子422の平面図である。
5(a) to 5(c) are cross-sectional views of the
はじめに、図5(a)、図5(d)に示すように、IC素子422には複数の端子423が配置されている。
First, as shown in FIGS. 5A and 5D, an
次に、図5(b)、図5(e)に示すように、再配線層430を形成し、IC素子422の接続端子の間隔が所定の間隔となるように調整し、IC素子422の外側に複数の接続端子(再配線接続端子)429を配置する。
Next, as shown in FIGS. 5(b) and 5(e), a
最後に、図5(c)、図5(f)に示すように、接続端子429に第3突起電極424を形成することにより、再配線が完成する。
Finally, as shown in FIGS. 5(c) and 5(f), the rewiring is completed by forming the third projecting
なお、再配線とは、IC素子422の外側に、外面に平行に配置された接続端子429があることである。
Note that rewiring means that the
<効果>
本実施の形態2の光モジュールによれば、光モジュールを構成する素子間を接続する経路を短くすることができ、高周波信号の劣化を抑えて伝送速度を高めることができる。また、IC素子が汎用部品であっても、再配線によって接続端子の間隔寸法を調整することで側面接続端子との接続が可能となり、小型の光モジュール構造を提供することができる。
<effect>
According to the optical module of the second embodiment, it is possible to shorten the path connecting the elements constituting the optical module, suppress deterioration of the high-frequency signal, and increase the transmission speed. Moreover, even if the IC element is a general-purpose component, it can be connected to the side connection terminals by adjusting the interval between the connection terminals by rewiring, and a compact optical module structure can be provided.
なお、上記様々な実施の形態のうちの任意の実施の形態を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。 By appropriately combining any of the various embodiments described above, the respective effects can be obtained.
本発明は、添付図面を参照しながら好ましい実施の形態に関連して充分に記載されているが、この技術の熟練した人々にとっては種々の変形や修正は明白である。そのような変形や修正は、添付した請求の範囲による本発明の範囲から外れない限りにおいて、その中に含まれると理解されるべきである。 Although the invention has been fully described in connection with preferred embodiments and with reference to the accompanying drawings, various variations and modifications will become apparent to those skilled in the art. Such variations and modifications are to be included therein insofar as they do not depart from the scope of the invention as set forth in the appended claims.
本発明の光モジュール構造体は、光通信を使用する多くの機器に適用できる。デジタル映像機器、放送用機器など多くのデータを通信する機器で利用できる。 The optical module structure of the present invention can be applied to many devices using optical communication. It can be used in equipment that communicates large amounts of data, such as digital video equipment and broadcasting equipment.
1 基板
1e 傾斜面
1f 水平面
4a 信号処理部
4c ランド
4d ランド
6 基板
6a 貫通穴配線
7 コネクタ
7a ランド
12a 発光素子
12c バンプ
12e ランド
26 ボンディングワイヤ
27 ボンディングワイヤ
50 光モジュール
50A 発光側光モジュール
50B 受光側光モジュール
51 基板
52 内部導波路
53 ミラー部
54A 発光素子
54B 受光素子
56 基板
57A 信号処理部
58 ボンディングワイヤ
59 コネクタ
60 ボンディングワイヤ
101 インターポーザ基板
102 接続端子
103 スルーホール
104 側面接続端子
105 通信LSI
105a 通信LSI
105b 通信LSI
106 接続端子
107 第2突起電極
108 メイン基板
109 キャビティ
110 接続端子
111 第1突起電極
112 Siベンチ基板
113 接続端子
114 側面接続端子
115 第5突起電極
116 光導波路
117 V溝
118 受光素子
119 接続端子
120 封止材
121 厚み調整用放熱シート
122 IC素子
123 接続端子
124a 第3突起電極
124b 第4突起電極
125 封止材
126 光ファイバ
127 接続端子ピッチ
401 インターポーザ基板
403 スルーホール
404 側面接続端子
412 Siベンチ基板
413 接続端子
414 側面接続端子
422 IC素子
423 端子
424 第3突起電極
428 傾斜部
429 接続端子
430 再配線層
801 通信LSI
802 Siベンチ基板
803 基板
804 ボンディングワイヤ
805 ボンディングワイヤ
1
105a Communication LSI
105b Communication LSI
106 connecting terminal 107 second
802
Claims (9)
第1主面と前記第1主面の反対側に位置する第2主面とを有し、前記第1主面が前記メイン基板と対向するように配置され、第1突起電極を介して、前記メイン基板に電気的に接続されたインターポーザ基板と、
前記インターポーザ基板の前記第2主面と対向するように配置され、第2突起電極を介して、前記インターポーザ基板と電気的に接続された第1の通信LSIと、
前記インターポーザ基板において前記第1主面の端部と第2主面の端部とを接続する側面に設けられた第1側面接続端子と、第3突起電極を介して、前記インターポーザ基板と電気的に接続されたIC素子と、
第3主面と前記第3主面の反対側に位置する第4主面とを有し、前記第3主面の端部と前記第4主面の端部とを接続する側面に設けられた第2側面接続端子と、第4突起電極を介して、前記IC素子と電気的に接続されたSiベンチ基板と、
第5突起電極を介して、前記Siベンチ基板と電気的に接続された光素子と、
前記Siベンチ基板上に形成された光導波路を介して光学的に接続された光ファイバと、
を含む光モジュール構造体。 main board and
having a first main surface and a second main surface opposite to the first main surface, the first main surface being arranged to face the main substrate ; an interposer substrate electrically connected to the main substrate;
a first communication LSI arranged to face the second main surface of the interposer substrate and electrically connected to the interposer substrate via second projecting electrodes;
The interposer substrate is electrically connected to the interposer substrate via a first side connection terminal provided on a side surface connecting an end portion of the first principal surface and an end portion of the second principal surface of the interposer substrate and a third projecting electrode. an IC element connected to
It has a third main surface and a fourth main surface located on the opposite side of the third main surface, and is provided on a side surface connecting an end of the third main surface and an end of the fourth main surface. a Si bench substrate electrically connected to the IC element via a second side connection terminal and a fourth projecting electrode;
an optical element electrically connected to the Si bench substrate via a fifth projecting electrode;
an optical fiber optically connected via an optical waveguide formed on the Si bench substrate;
An optical module structure comprising:
前記IC素子の前記接続端子間の距離と、前記インターポーザ基板の前記第1側面接続端子と前記Siベンチ基板の前記第2側面接続端子との間の距離と、が等しくなるように、前記インターポーザ基板と前記Siベンチ基板との間に前記放熱シートが厚み調整用シートとして配置されている、請求項4または5に記載の光モジュール構造体。 The IC element has a connection terminal connected to the third projecting electrode and a connection terminal connected to the fourth projecting electrode,
The interposer substrate is arranged such that the distance between the connection terminals of the IC element and the distance between the first side connection terminals of the interposer substrate and the second side connection terminals of the Si bench substrate are equal to each other. 6. The optical module structure according to claim 4, wherein said heat radiation sheet is arranged as a thickness adjusting sheet between said Si bench substrate and said Si bench substrate.
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