JP2011118163A - Optoelectric module, method of manufacturing the same, and photoelectric module substrate - Google Patents
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Abstract
【課題】効率的に製造することができ、光電気モジュール基板の組み立てに容易に利用できる光電気モジュールを提供する。
【解決手段】支持基板11の一方の面に光導波路24が形成され、光導波路24の一方側と他方側とにそれぞれ光素子32a、32bが搭載され、支持基板11の一方の面には接続パターン12a、12bが、他方の面には実装用のパッド14a、14bが接続パターン12a、12bと電気的に接続して形成され、光導波路24は、第1のクラッド層18a、コア20a、20b、第2のクラッド層18bが積層して形成され、光素子32a、32bは、光導波路24の表層である第2のクラッド層18b上に、コア20a、20bに位置合わせし、接続パターン12a、12bと電気的に接続して搭載されている。
【選択図】図9Provided is an optoelectric module that can be efficiently manufactured and can be easily used for assembling an optoelectric module substrate.
An optical waveguide is formed on one surface of a support substrate, optical elements are mounted on one side and the other side of the optical waveguide, respectively, and connected to one surface of the support substrate. The pads 12a and 14b for mounting are formed on the other surface of the patterns 12a and 12b in electrical connection with the connection patterns 12a and 12b, and the optical waveguide 24 includes the first cladding layer 18a and the cores 20a and 20b. The second cladding layer 18b is formed by laminating, and the optical elements 32a and 32b are aligned with the cores 20a and 20b on the second cladding layer 18b which is the surface layer of the optical waveguide 24, and the connection pattern 12a, It is mounted in electrical connection with 12b.
[Selection] Figure 9
Description
本発明は光を用いる電子部品間の信号伝送に用いられる光電気モジュール及びその製造方法、並びに光電気モジュールを用いた光電気モジュール基板に関する。 The present invention relates to a photoelectric module used for signal transmission between electronic components using light, a method for manufacturing the same, and a photoelectric module substrate using the photoelectric module.
半導体集積回路(IC)間において信号を伝送するモジュール基板として、光を利用して信号を伝送する方法を用いる基板が検討されている。光を利用する信号の伝送方法では、第1のICから出力された電気信号を光信号に変換し、変換された光信号を光導波路を介して伝送させ、伝送された光信号を電気信号に変換して第2のICに入力する。この伝送方法による場合は、モジュール基板に光導波路を組み込む必要があり、従来は、光導波路として光ファイバーを用いる方法や、基板内部や基板上に光導波路を配置し、光導波路を介してIC間で信号を伝送する方法が提案されている。 As a module substrate for transmitting a signal between semiconductor integrated circuits (ICs), a substrate using a method for transmitting a signal using light has been studied. In the signal transmission method using light, the electrical signal output from the first IC is converted into an optical signal, the converted optical signal is transmitted through an optical waveguide, and the transmitted optical signal is converted into an electrical signal. Convert and input to the second IC. In the case of this transmission method, it is necessary to incorporate an optical waveguide into the module substrate. Conventionally, an optical fiber is used as the optical waveguide, or an optical waveguide is disposed inside or on the substrate, and between the ICs via the optical waveguide. A method for transmitting a signal has been proposed.
光導波路を備える光電気モジュール基板は、光導波路、光素子(受発光素子)、ドライバIC、アンプICといった複数の部品から構成される光電気モジュールを備えるから、光電気モジュール基板の量産を可能にするには、光電気モジュール基板の組み立て部品の量産を可能にし、かつ組み立て部品を実装等する際における取り扱いを容易にする必要がある。
本発明は、複数の部品からなる光電気モジュールを効率的に製造することを可能にし、かつ光電気モジュールを部品化することによって、光電気モジュール基板の組み立てに容易に利用することができる光電気モジュール及びその製造方法、並びに光電気モジュールを用いた光電気モジュール基板を提供することを目的とする。
An optoelectric module substrate with an optical waveguide includes an optoelectric module composed of multiple components such as an optical waveguide, an optical element (light emitting / receiving element), a driver IC, and an amplifier IC, enabling mass production of the optoelectric module substrate. To achieve this, it is necessary to enable mass production of the assembly parts of the photoelectric module substrate and to facilitate handling when mounting the assembly parts.
INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention makes it possible to efficiently manufacture an optoelectric module composed of a plurality of parts, and by making the optoelectric module into parts, the optoelectricity can be easily used for assembling an optoelectric module substrate. It is an object of the present invention to provide a module, a manufacturing method thereof, and an optoelectric module substrate using the optoelectric module.
上記目的を達成するために、本発明は次の構成を備える。
すなわち、光電気モジュールについては、支持基板の一方の面に光導波路が形成され、該光導波路の一方側と他方側とにそれぞれ光素子が搭載され、前記支持基板の一方の面には接続パターンが、他方の面には実装用のパッドが前記接続パターンと電気的に接続して形成され、前記光導波路は、第1のクラッド層、コア、第2のクラッド層が積層して形成され、前記光素子は、前記光導波路の表層である前記第2のクラッド層上に、前記コアに対して所定の位置となるよう位置合わせし、前記接続パターンと電気的に接続して搭載されていることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention comprises the following arrangement.
That is, for the photoelectric module, an optical waveguide is formed on one surface of the support substrate, and optical elements are mounted on one side and the other side of the optical waveguide, respectively, and a connection pattern is formed on one surface of the support substrate. However, a mounting pad is formed on the other surface in electrical connection with the connection pattern, and the optical waveguide is formed by laminating a first cladding layer, a core, and a second cladding layer, The optical element is mounted on the second cladding layer, which is a surface layer of the optical waveguide, so as to be positioned at a predetermined position with respect to the core and electrically connected to the connection pattern. It is characterized by that.
また、前記コアには、光の投入射面である端面がコアの長手方向(光信号の進行方向)に対して垂直面となり、端面に対向する面が、前記光素子に向けて開いた傾斜面となる溝が形成され、前記傾斜面がミラーとして形成されていることを特徴とする。前記傾斜面は、金などの反射率の高い金属をスパッタリング等によって被着されてミラー面となる。金等のミラー材を被着することなく、コアの基材によってミラー面とすることも可能である。 In addition, an end surface, which is a light incident surface, is perpendicular to the longitudinal direction of the core (advancing direction of the optical signal), and a surface facing the end surface is inclined toward the optical element. A groove serving as a surface is formed, and the inclined surface is formed as a mirror. The inclined surface becomes a mirror surface when a highly reflective metal such as gold is deposited by sputtering or the like. A mirror surface can be formed by a core base material without depositing a mirror material such as gold.
また、光電気モジュールの製造方法として、一方の面に接続パターンが形成され、他方の面に実装用のパッドが前記接続パターンと電気的に接続して形成された、大判の支持基板を形成する工程と、前記支持基板の前記一方の面を第1のクラッド層によって被覆する工程と、前記第1のクラッド層上にコア層を形成する工程と、前記コア層をパターニングし、個々の単位基板ごとにコアを形成する工程と、前記コアに、光の投入射面である端面がコアの長手方向に対して垂直面となり、端面に対向する面が傾斜面となる溝を加工する工程と、前記傾斜面をミラーとする加工を施す工程と、前記溝加工が施されたコアを埋没させて、第2のクラッド層によって基板の表面を被覆する工程と、前記第1のクラッド層と前記第2のクラッド層に、前記接続パターンと電気的に接続される接続配線を形成する工程と、前記第2のクラッド層が形成された大判の基板を単位基板ごとに個片化する工程と、個片化された単位基板に、前記接続配線に電気的に接続して光素子を搭載する工程と、を備えることを特徴とする。
前記接続配線を形成する工程においては、ビア穴あけ、めっきによる導体層の形成といった、従来の配線基板の製造工程における操作が利用できる。
In addition, as a method for manufacturing an optoelectric module, a large-sized support substrate is formed in which a connection pattern is formed on one surface and a mounting pad is formed on the other surface in electrical connection with the connection pattern. A step of coating the one surface of the support substrate with a first cladding layer, a step of forming a core layer on the first cladding layer, patterning the core layer, and individual unit substrates A step of forming a core for each of the steps, and a step of forming a groove in the end surface, which is a light incident surface of the core, perpendicular to the longitudinal direction of the core, and a surface facing the end surface is an inclined surface. A step of processing the inclined surface as a mirror, a step of burying the grooved core and covering the surface of the substrate with a second cladding layer, the first cladding layer and the first 2 clad layers before Forming a connection wiring electrically connected to the connection pattern, dividing the large substrate on which the second cladding layer is formed into individual unit substrates, and dividing the unit substrate into individual unit substrates And a step of mounting an optical element by being electrically connected to the connection wiring.
In the step of forming the connection wiring, operations in the conventional manufacturing process of the wiring substrate such as via drilling and formation of a conductor layer by plating can be used.
また、前記傾斜面をミラーとする加工として、前記傾斜面に金を被着形成することは、金の反射率が高いこと、金が耐環境性に優れる点で有効である。
また、前記接続配線を形成する工程においては、前記第1のクラッド層と前記第2のクラッド層に前記接続パターンと電気的に接続するビアを形成し、前記第2のクラッド層の表面に前記光素子に接続される接続パッドを形成することを特徴とする。
また、前記接続配線を形成する工程の後工程として、前記第2のクラッド層の表面を保護膜によって被覆する工程を備えることを特徴とする。光素子が使用する波長域において保護膜を光が透過しない場合には、保護膜と光とが交差する部分の保護膜を除去して、開口部を形成する。
In addition, as a process using the inclined surface as a mirror, it is effective to deposit gold on the inclined surface in that the reflectance of gold is high and that the gold is excellent in environmental resistance.
In the step of forming the connection wiring, a via that is electrically connected to the connection pattern is formed in the first cladding layer and the second cladding layer, and the surface of the second cladding layer is formed with the via. A connection pad connected to the optical element is formed.
Further, as a subsequent step of the step of forming the connection wiring, a step of covering the surface of the second cladding layer with a protective film is provided. When light does not pass through the protective film in the wavelength region used by the optical element, the protective film at the portion where the protective film and light intersect is removed to form an opening.
また、光電気モジュール基板として、実装基板上に、光導波路、及び光導波路の一方側と他方側とに光素子が搭載された光電気モジュールと、半導体パッケージと、前記光電気モジュールと前記半導体パッケージとの間に介在するドライバICまたはアンプICとが搭載され、前記光電気モジュールは、支持基板の一方の面に光導波路が形成され、前記支持基板の一方の面には接続パターンが、他方の面には実装用のパッドが前記接続パターンと電気的に接続して形成され、前記光導波路は、第1のクラッド層、コア、第2のクラッド層が積層して形成され、前記光素子は、前記光導波路の表層である前記第2のクラッド層上に、前記コアに対して所定の位置となるよう位置合わせし、前記接続パターンと電気的に接続して搭載されていることを特徴とする。 Further, as an optoelectric module substrate, an optical waveguide on a mounting substrate, an optoelectric module in which an optical element is mounted on one side and the other side of the optical waveguide, a semiconductor package, the optoelectric module, and the semiconductor package A driver IC or an amplifier IC interposed between the optical module and the photoelectric module, an optical waveguide is formed on one surface of the support substrate, a connection pattern is formed on one surface of the support substrate, and the other A mounting pad is formed on the surface in electrical connection with the connection pattern, the optical waveguide is formed by laminating a first clad layer, a core, and a second clad layer, and the optical element is And mounted on the second cladding layer, which is a surface layer of the optical waveguide, so as to be positioned at a predetermined position with respect to the core and electrically connected to the connection pattern. It is a sign.
本発明に係る光電気モジュールは、支持基板上に光導波路が支持され、光導波路の表層となる第2のクラッド層に光素子が搭載されて提供されることから、取り扱い性が良好であり、光電気モジュール基板に搭載する実装用部品として好適に使用することができる。また、本発明に係る光電気モジュールの製造方法によれば、従来の配線基板の製造等に用いられている設備を利用して、光電気モジュールを容易に量産することができる。 The optoelectric module according to the present invention is provided with an optical waveguide supported on a support substrate and an optical element mounted on the second clad layer that is a surface layer of the optical waveguide, and thus has good handleability, It can be suitably used as a mounting component to be mounted on the photoelectric module substrate. In addition, according to the method for manufacturing an optoelectric module according to the present invention, the optoelectric module can be easily mass-produced using equipment used for manufacturing a conventional wiring board.
以下、まず、本発明に係る光電気モジュールの製造方法について説明する。
本発明に係る光電気モジュールの製造方法においては、従来の配線基板の製造工程と同様に、大判の基板を加工対象とし、光電気モジュールとなる単位基板を多数個取りする製造方法によって光電気モジュールを製造する。
図1〜9は、大判に形成した光電気モジュールの製造工程を示す。これらの図は、大判の基板の一つの単位基板部分の構成を示している。
Hereinafter, first, a method for manufacturing an optoelectric module according to the present invention will be described.
In the method for manufacturing an optoelectric module according to the present invention, an optoelectric module is manufactured by a manufacturing method in which a large-sized substrate is processed and a large number of unit substrates are taken as an optoelectric module, in the same manner as a conventional wiring substrate manufacturing process Manufacturing.
1 to 9 show a manufacturing process of a large-sized photoelectric module. These drawings show the configuration of one unit substrate portion of a large-sized substrate.
(支持基板の製造工程)
図1(a)及び(b)は、光電気モジュールの支持体となる支持基板11を形成した状態を示す。支持基板11は、樹脂基板10の一方の面(光素子を搭載する面)に、光素子と電気的に接続される接続パターン12a、12bが形成され、他方の面に実装用のパッド14a、14bが形成されたもので、接続パターン12a、12bとパッド14a、14bとは、樹脂基板10を厚さ方向に貫通する導通部(スルーホール)16を介して電気的に接続されている。
本実施形態の支持基板11は、図1(b)に示すように、光導波路を形成する領域を挟む、一方側と他方側に、それぞれ4つずつ接続パターン12a、12bを露出させて形成したものである。接続パターン12a、12bの配置位置、配置数は、光電気モジュールに搭載される光素子の端子位置、端子数に合わせて設定される。
(Support substrate manufacturing process)
FIGS. 1A and 1B show a state in which a
As shown in FIG. 1B, the
支持基板11は、基板の両面に配線パターンを形成し、基板を厚さ方向に貫通する導通部を設ける一般的な配線基板の製造方法によって製造することができる。たとえば、樹脂基板10の、接続パターン12a、12bとパッド14a、14bを形成する位置にドリル加工等により貫通孔を形成し、貫通孔の内側面にめっきを施して導通部16を形成した後、基板の両面にめっき等により導体層を形成し、必要であれば貫通孔に絶縁樹脂を充填し、導体層をパターンエッチングすることにより、導通部16によって電気的に接続された状態に接続パターン12a、12bとパッド14a、14bとを形成することができる。
接続パターン12a、12b、パッド14a、14b及び導通部16を形成する方法は上記例に限らず、樹脂基板の両面に銅箔を被着した両面銅張り基板を用いる方法も可能である。接続パターン12a、12b、パッド14a、14bは、セミアディティブ法等の他の製造工程によることもできる。
The
The method of forming the
接続パターン12a、12b、パッド14a、14b及び導通部16を備える支持基板11の製造工程は、一般的な配線基板の製造工程とまったく同様であり、従来の配線基板を製造する設備を利用して製造することができる。また、支持基板11の製造に用いる樹脂基板等についても、プリント基板等に従来使用されている基板材料を使用することができる。
The manufacturing process of the
(第1のクラッド層を形成する工程)
次に、接続パターン12a、12bが形成された面(樹脂基板10の一方の面)の全面を光導波路のクラッド部分となる、第1のクラッド層18aによって被覆する(図2)。
第1のクラッド層18aは、光素子が使用する波長域において光透過性を有する樹脂フィルムを、樹脂基板10の一方の面の全面を覆うようにラミネートして形成する。第1のクラッド層18aは、樹脂フィルムをラミネートするかわりに、クラッド材となるペースト状も樹脂材をコーティングして形成することもできる。
(Step of forming the first cladding layer)
Next, the entire surface on which the
The
(コア層を形成する工程)
次に、第1のクラッド層18aの表面に光導波路のコアとなるコア層20を形成する(図3)。コア層20は、コアとなる樹脂フィルムを第1のクラッド層18aの全面を覆うようにラミネートして形成する。樹脂フィルムを用いるかわりに、ペースト状のコア材をコーティングしてコア層20を形成することもできる。コア層20は、露光及び現像操作によりパターニングして光導波路のコア20aとする。したがって、コア層20には感光性レジストと同様の感光性を備えるコア材が用いられる。
(Process of forming the core layer)
Next, the
光導波路のコアは、クラッド材にくらべて使用波長域における屈折率が大きいことが必要である。コア層20を形成するコア材には、光素子の波長域において光透過性を有するとともに、光素子の波長域における屈折率がクラッドにくらべて大きい材料を選択して使用する。クラッド用及びコア用の樹脂材は、市版されている樹脂材から適宜選択することができる。
The core of the optical waveguide needs to have a higher refractive index in the operating wavelength range than the clad material. For the core material forming the
(コア層をパターニングする工程)
図4は、コア層20をパターニングしてコア20a、20bを形成した状態を示す。図4(a)は断面図、図4(b)は平面図である。コア20a、20bは、コア層20を露光及びパターニングして形成されるから、コア層20を露光するパターンを適宜設定することによって、任意のパターンにコア層20を露光して任意の平面配置にコア20a、20bを形成することができる。
(Process of patterning the core layer)
FIG. 4 shows a state in which the
図4では、光導波路を挟む一方側と他方側にそれぞれ配置された接続パターン12a、12b(接続パターンのパッド部分は正方形の頂点位置に配置されている)の対向する接続パターン12a、12bを結ぶ直線配置に一対のコア20a、20bを形成している。本例は、2本(2チャンネル)のコア20a、20bを備える光導波路を形成する例であるが、露光及び現像操作によれば、任意の本数にコアを形成することができる。
コア層20を露光及び現像する操作は、配線基板における露光及び現像操作と同様に、大判の基板(ワーク)に対し一括して露光及び現像する操作であり、この方法によって、効率的にコアを形成することができる。
コア層20をパターニングしてコア20a、20bのみを第1のクラッド層18a上に残した状態で、コア20a、20bは矩形の断面形状となる。
In FIG. 4, connecting
The operation of exposing and developing the
In a state where the
(ミラーを形成する工程)
次に、コア20a、20bにミラーを作り込む。このミラーはコアと光素子とを光学的に接続するためのものである。
図5は、コア20a、20bに45度傾斜面となる溝21を形成した状態を示す(溝形成工程)。図5(a)に示すように、溝21はコア20a、20bの端面がコア20a、20bの長手方向に対して垂直面となり、コア20a、20bの端面に対向する面が、45度傾斜面となる。45度傾斜面は、上方(第1のクラッド層18aとは反対面側)が開放し、コア20a、20bの長手方向に対して45度傾斜する。なお、図5に示すコア20a、20bは、実際に光を透過させる最終的なコア部であり、図4に示すコア20a、20bは最終的なコア部を形成する前段階の状態である。
(Process of forming a mirror)
Next, a mirror is built in the
FIG. 5 shows a state in which the
溝21は、0度と45度切断が可能な片刃の切削刃を備える切削ブレードを用いて形成する。溝21を形成する際に、切削ブレードの先端を第1のクラッド層18aに入り込ませ、溝21を形成することによって、コア20a、20bが長手方向に分離されて単独のコア部となるようにする。
図5(b)は、コア20a、20bが形成されている領域では、厚さ方向の全体に溝21が形成され、第1のクラッド層18aが露出している領域では、切削ブレードの先端が通過した部位のみに溝21aが形成されることを示す。
コア20a、20bに溝21を加工する操作も、大判の基板に対して切削ブレードを位置決めして通過させることによって、一括して溝加工することができる。
なお、溝を形成する方法として、切削ブレードを使用するかわりに、片面が垂直面となる変形のV字形に、物理的あるいは化学的にエッチングする方法によることも可能である。また、切削ブレードとレーザ加工を併用することもできる。
The
In FIG. 5B, in the region where the
The operation of processing the
As a method for forming the groove, instead of using a cutting blade, it is also possible to use a method of physically or chemically etching into a deformed V shape in which one side is a vertical surface. Moreover, a cutting blade and laser processing can also be used together.
図6は、溝加工によって形成した溝21の45度傾斜面に金をスパッタリングしてミラー22を形成した状態を示す(ミラーを形成する工程)。
溝21のミラーを形成する領域を露出させ、ミラーする領域を除く領域部分をマスクして溝21の露出する表面に金をスパッタリングすることによって、溝21の45度傾斜面をミラー22とすることができる。図6(b)においては、マスクが若干位置ずれしてもコア20a、20bの45度傾斜面の全面に確実に金が被着されるように、45度傾斜面よりも若干幅広にスパッタリング領域を設定して金を被着させた例である。
FIG. 6 shows a state in which the
By exposing the region of the
45度傾斜面に金をスパッタリングしてミラー22としたのは、金は光の反射特性と耐環境性に優れているからである。アルミニウム等の金以外の金属をミラー22に使用することもできる。
ミラー22を形成する方法はスパッタリング法に限られるものではなく、蒸着法、めっき法等を利用することもできる。スパッタリング法、めっき法等による場合も、大判の基板に対してスパッタリング等を施すことによって、大判の基板に形成されているコアの45度傾斜面に、一括してミラー22を形成することができる。
The reason why the
The method of forming the
(第2のクラッド層を形成する工程)
ミラーを形成した後、大判の基板(ワーク)の全表面を第2のクラッド層18bによって被覆する(図7)。第2のクラッド層18bは、前述した第1のクラッド層18aと同一材料を用いて形成する。第2のクラッド層18bは、コア20a、20bが厚さ方向に完全に埋没するように厚さを設定して形成する。第2のクラッド層18bは、樹脂フィルム状に形成したクラッド材をラミネートして形成することもできるし、ペースト状のクラッド材をコーティングして形成することもできる。
(Step of forming the second cladding layer)
After forming the mirror, the entire surface of the large substrate (work) is covered with the
第2のクラッド層18bによってコア20a、20bを被覆することによって、図7(b)に示すように、コア20a、20bは、第1のクラッド層18aと第2のクラッド層18bによって包囲された状態、すなわちコアを中心とし、クラッドによってコアが被覆された光導波路24が形成される。
ミラー22は第2のクラッド層18bによって封止され、ミラー22が外部環境に曝されることが防止され、ミラー22の耐環境性が良好となる。
By covering the
The
(接続配線を形成する工程)
第2のクラッド層18bを形成した後、第2のクラッド層18bの表面に光素子を搭載するための接続パッド27a、27bを形成する。接続パッド27a、27bは、ビア26を介して接続パターン12a、12bと電気的に接続される(図8)。
接続パターン12a、12bと電気的に接続する接続パッド27a、27bを形成するには、第1のクラッド層18aと第2のクラッド層18bを厚さ方向に貫通し、底面に接続パターン12a、12bが露出するビア穴を形成し、サブトラクト法あるいはセミアディティブ法等により、ビア26を介して接続パターン12a、12bと電気的に接続して接続パッド27a、27bを形成すればよい。
(Process of forming connection wiring)
After forming the
In order to form the
ビア穴をあける場合は、第2のクラッド層18bの上方から、たとえばCO2レーザを用いて、第2のクラッド層18bと第1のクラッド層18aを貫通するように形成する。
セミアディティブ法によってビア26と接続パッド27a、27bを形成するには、無電解銅めっきにより、ビア穴の底面、内側面及び第2のクラッド層18bの表面にめっきシード層を形成する工程、めっきシード層の表面に接続パッド27a、27bを形成する部位を露出させたレジストパターンを形成する工程、めっきシード層をめっき給電層とする電解銅めっきを施し、ビア穴とめっきシード層の露出部分にめっきを盛り上げる工程、めっき後、レジストパターンを除去し、レジストパターンを除去して露出しためっきシード層の部分をエッチングして除去する工程によって形成することができる。
When forming a via hole, the via hole is formed so as to penetrate the
In order to form the via 26 and the
第1のクラッド層18aと第2のクラッド層18bにビア穴を形成し、下層の接続パターン12a、12bと電気的に接続する接続パッド27a、27bを形成する方法は、一般的な配線基板の製造工程において、ビアを介して層間の配線パターンを電気的に接続する方法と同様である。
接続パッド27a、27bを形成した後、ニッケルめっき金めっき等の所要の表面処理を施すことも、従来の配線基板の製造工程と同様に行うことができる。また、接続パッド27a、27bを外面に露出させるように、第2のクラッド層18bの表面をソルダーレジスト等の保護膜によって被覆してもよい。
A method of forming via holes in the first
After forming the
(光素子を搭載する工程)
図9は、接続パッド27a、27bに電気的に接続して光素子32を搭載し、光電気モジュール30を完成した状態を示す。図9(b)では、光素子32a、32bの搭載位置を破線によって示している。
光素子32a、32bは、ミラー22と光素子32a、32bに形成されている受発光素子の平面位置とを位置合わせし、接続パッド27a、27bにはんだ33により接合して搭載される。光導波路24を挟む一方側と他方側の位置に光素子32a、32bを位置合わせして搭載したことにより、光電気モジュール30は、光素子32a、32bが光導波路24を介して光学的に接続されて提供される。
(Process for mounting optical elements)
FIG. 9 shows a state where the optical element 32 is mounted by being electrically connected to the
The
光電気モジュール30は支持基板11の一方の面に光導波路24が設けられ、光導波路24を構成する表層のクラッド層上に光素子32a、32bが搭載されたモジュール部品として形成される。
光導波路24のコア20a、20bから投射される光、コア20a、20bに入射する光は、表層側のクラッド層(第2のクラッド層18b)を透過して光素子32a、32bに投入射される。
第2のクラッド層18bの表面はソルダーレジスト28によって被覆されて保護されているが、光素子32a、32bとミラー22との間で光が透過する部位についてはソルダーレジスト28に開口部28aを設けて光の透過が阻害されないようにしている。ソルダーレジスト28が光素子32a、32bの波長域において透明であれば開口部28aを設ける必要はない。なお、支持基板11の下面もソルダーレジスト29によって被覆され、パッド14a、14bには実装用の接続端子としてはんだボール34が接合される。
The
The light projected from the
The surface of the second
図9に示す光電気モジュール30は、独立した個片のモジュール品として形成された状態を示す。実際の工程においては、図10(a)に示すように、光電気モジュール30となる単位基板30aを縦横に整列した配置に形成した大判の基板35から、単位基板30aを個片に切り離し(図10(b)、切り離した単位基板30aごとに光素子32a、32bを搭載して光電気モジュール30とする(図10(c))。
The
図10に示すように、大判の基板35を使用し、光素子32a、32bが搭載される状態に基板を仕上げて単位基板30aを多数個取りする製造方法は、従来の配線基板の製造工程と同様の製造工程によるものであり、配線基板の製造設備を利用して光電気モジュールを製造することができる。この製造方法によれば、光電気モジュールの量産が可能となり、光電気モジュールの製造コストを効率的に低減することができる。
As shown in FIG. 10, a manufacturing method using a
(光電気モジュール基板)
図11(a)及び(b)は、光電気モジュール30を使用して組み立てた光電気モジュール基板40の断面図及び平面図である。光電気モジュール基板40は、実装基板42の素子搭載面に、光電気モジュール30を実装し、光電気モジュール30を挟む一方側と他方側に、ドライバIC44a、アンプIC44bと、半導体パッケージ46a、46bを搭載して組み立てられている。
光電気モジュール30は接続端子であるはんだボール34を実装基板42の電極に接合して実装される。半導体パッケージ46a、46bは、ロジック半導体やASIC等の電子部品461、462を搭載して形成され、パッケージ基板に電子部品を搭載した状態で実装基板42に実装される。
(Optoelectric module board)
11A and 11B are a cross-sectional view and a plan view of the
The
図11に示す光電気モジュール基板40は、半導体パッケージ46a、46b間の信号伝送が、光導波路24を内蔵する光電気モジュール30を介してなされるから、外部からの信号伝送に対する擾乱を回避し、高速の信号伝送が可能なモジュール基板として提供される。
図11に示す光電気モジュール基板40において特徴的な構成は、光電気モジュール30が、半導体パッケージ46a、46bやドライバIC44a、アンプIC44bと同様の実装用部品として扱われて搭載されている点にある。光電気モジュール30は光導波路24を内蔵した実装用部品として、容易に取り扱うことができ、半導体パッケージと組み合わせて種々の形態の光電気モジュール基板を組み立てることができる。
The
A characteristic configuration of the
図12は、図11に示す光電気モジュール基板40の変形例である。図11に示す光電気モジュール基板40においては、変換用IC44a、44bを実装基板42上に実装しているが、図12に示す光電気モジュール基板401では、半導体パッケージ47a、47bにドライバIC44a、ドライバIC44bを搭載している。
実装基板42に実装する半導体パッケージは、パッケージ基板に複数の電子部品を搭載する設計とすることが可能であり、複数の部品を搭載して図12の形態とすることは容易である。
FIG. 12 is a modification of the
The semiconductor package to be mounted on the mounting
(光電気モジュール基板の他の例)
図13、14は、光電気モジュール30を使用して組み立てた光電気モジュール基板の他の例を示す。
図13に示す光電気モジュール基板402は、4つの半導体パッケージ48a、48b、48c、48dを四角形配置(格子点位置の配置)とし、隣り合った半導体パッケージ間に光電気モジュール30を配して組み立てた例である。
図14に示す光電気モジュール基板403は、4つの半導体パッケージ49a、49b、49c、49dを並列(横並び)に配置し、半導体パッケージ49a〜49dの並び方向の一方側に、直列状に光電気モジュール30を配置して組み立てた例である。光電気モジュール30はドライバIC・アンプIC45とブリッジIC50を介して、それぞれの半導体パッケージ49a〜49dに接続する。
このように、本発明に係る光電気モジュール30を使用すれば、半導体パッケージのさまざまな配置に対応して光電気モジュール基板を組み立てることができる。
(Another example of optoelectric module board)
13 and 14 show another example of the photoelectric module substrate assembled using the
The
The
As described above, when the
10 樹脂基板
11 支持基板
12a、12b 接続パターン
14a、14b パッド
16 導通部
18a 第1のクラッド層
18b 第2のクラッド層
20 コア層
20a、20b コア
21 溝
22 ミラー
24 光導波路
27a、27b 接続パッド
30 光電気モジュール
30a 単位基板
32a、32b 光素子
35 大判の基板
40、401、402、403 光電気モジュール基板
42 実装基板
44a ドライバIC
44b アンプIC
46a、46b、47a、47b、48a、48b、48c、48d、49a、49b、49c、49d 半導体パッケージ
DESCRIPTION OF
44b Amplifier IC
46a, 46b, 47a, 47b, 48a, 48b, 48c, 48d, 49a, 49b, 49c, 49d Semiconductor package
Claims (8)
前記支持基板の一方の面には接続パターンが、他方の面には実装用のパッドが前記接続パターンと電気的に接続して形成され、
前記光導波路は、第1のクラッド層、コア、第2のクラッド層が積層して形成され、
前記光素子は、前記光導波路の表層である前記第2のクラッド層上に、前記コアに位置合わせし、前記接続パターンと電気的に接続して搭載されていることを特徴とする光電気モジュール。 An optical waveguide is formed on one surface of the support substrate, and optical elements are respectively mounted on one side and the other side of the optical waveguide,
A connection pattern is formed on one surface of the support substrate, and a mounting pad is electrically connected to the connection pattern on the other surface,
The optical waveguide is formed by laminating a first cladding layer, a core, and a second cladding layer,
The optical element is mounted on the second cladding layer, which is a surface layer of the optical waveguide, in alignment with the core and electrically connected to the connection pattern. .
前記傾斜面がミラーとして形成されていることを特徴とする請求項1記載の光電気モジュール。 The core has a groove in which an end surface, which is a light incident surface, becomes a vertical surface with respect to the optical signal traveling direction of the core, and a surface facing the end surface becomes an inclined surface opened toward the optical element. And
The photoelectric module according to claim 1, wherein the inclined surface is formed as a mirror.
前記支持基板の前記一方の面を第1のクラッド層によって被覆する工程と、
前記第1のクラッド層上にコア層を形成する工程と、
前記コア層をパターニングし、個々の単位基板ごとにコアを形成する工程と、
前記コアに、光の投入射面である端面がコアの長手方向に対して垂直面となり、端面に対向する面が傾斜面となる溝を加工する工程と、
前記傾斜面をミラーとする加工を施す工程と、
前記溝加工が施されたコアを埋没させて、第2のクラッド層によって基板の表面を被覆する工程と、
前記第1のクラッド層と前記第2のクラッド層に、前記接続パターンと電気的に接続される接続配線を形成する工程と、
前記第2のクラッド層が形成された大判の基板を単位基板ごとに個片化する工程と、
個片化された単位基板に、前記接続配線に電気的に接続して光素子を搭載する工程と、を備えることを特徴とする光電気モジュールの製造方法。 Forming a large-sized support substrate in which a connection pattern is formed on one surface and a mounting pad is electrically connected to the connection pattern on the other surface;
Covering the one surface of the support substrate with a first cladding layer;
Forming a core layer on the first cladding layer;
Patterning the core layer and forming a core for each unit substrate;
A step of forming a groove on the core, where an end surface that is a light incident surface is a surface perpendicular to the longitudinal direction of the core and a surface that faces the end surface is an inclined surface;
A step of processing the inclined surface as a mirror;
Burying the grooved core and covering the surface of the substrate with a second cladding layer;
Forming a connection wiring electrically connected to the connection pattern on the first cladding layer and the second cladding layer;
Dividing the large substrate on which the second cladding layer is formed into individual unit substrates;
And a step of mounting an optical element on the unit substrate that is electrically connected to the connection wiring.
前記第1のクラッド層と前記第2のクラッド層に前記接続パターンと電気的に接続するビアを形成し、前記第2のクラッド層の表面に前記光素子に接続される接続パッドを形成することを特徴とする請求項3または4記載の光電気モジュールの製造方法。 In the step of forming the connection wiring,
Forming a via electrically connected to the connection pattern in the first cladding layer and the second cladding layer, and forming a connection pad connected to the optical element on the surface of the second cladding layer; 5. The method of manufacturing an optoelectric module according to claim 3 or 4.
光導波路、及び光導波路の一方側と他方側とに光素子が搭載された光電気モジュールと、半導体パッケージと、前記光電気モジュールと前記半導体パッケージとの間に介在するドライバICまたはアンプICとが搭載され、
前記光電気モジュールは、
支持基板の一方の面に光導波路が形成され、
前記支持基板の一方の面には接続パターンが、他方の面には実装用のパッドが前記接続パターンと電気的に接続して形成され、
前記光導波路は、第1のクラッド層、コア、第2のクラッド層が積層して形成され、
前記光素子は、前記光導波路の表層である前記第2のクラッド層上に、前記コアに位置合わせし、前記接続パターンと電気的に接続して搭載されていることを特徴とする光電気モジュール基板。 On the mounting board,
An optical waveguide, a photoelectric module in which an optical element is mounted on one side and the other side of the optical waveguide, a semiconductor package, and a driver IC or an amplifier IC interposed between the photoelectric module and the semiconductor package Installed,
The photoelectric module is
An optical waveguide is formed on one side of the support substrate,
A connection pattern is formed on one surface of the support substrate, and a mounting pad is electrically connected to the connection pattern on the other surface,
The optical waveguide is formed by laminating a first cladding layer, a core, and a second cladding layer,
The optical element is mounted on the second cladding layer, which is a surface layer of the optical waveguide, in alignment with the core and electrically connected to the connection pattern. substrate.
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