JP2007199657A - 光配線モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】光半導体素子に設けられる光素子に、不所望に光が入射することを防止すること。
【解決手段】光導波路部材２を含む光配線基板２０と、この光配線基板２０に対してフリップチップ実装される第１及び第２の光半導体素子３とを有する光配線モジュール１であって、光導波路部材２は、クラッド層６，８と、クラッド層６，８上に積層され、光路変換手段４０を有する複数のコア層７と、を含んで構成され、光配線基板２０上には、第１の光半導体素子３に設けられる光素子４と、第２の光半導体素子３の光素子４との間に設けられ、非光透過性の樹脂から成る遮光部材６２が配置されていることを特徴とする光配線モジュール１。
【選択図】図１

Description

本発明は、光配線モジュールに関し、たとえば電気配線またはその一部を光配線に適用し得る技術に関する。

企業、家庭で取り扱う通信情報量が膨大になり、電気信号で配信できない量になりつつある。つまり電気で高速信号（高周波デジタル信号）の送受信をするためには、プリエンファシスおよびイコライジングの技術が必要であり、このための回路を付加しなければならない。この回路のため消費電力が増大し、シリコンチップの発熱が増え、冷却システムが膨大になる。このような問題を解決するために、多量の情報の配信に適した光信号を用いた技術が開示されており、光信号を装置間の通信に用いる技術、さらにバックプレーンおよびボードなどシリコンチップにより近いところまで光信号を用いる技術が種々開示されている。

光信号をシリコンチップ付近まで到達させるためには、シリコンチップが実装される基板内の光導波路を導光する光を、シリコンチップに設けられる受光素子に導く必要がある。したがってシリコンチップに設けられる発光素子または受光素子と、シリコンチップが実装される基板内の光導波路との位置合わせ精度を高精度にする必要がある。簡単に高精度に位置合わせするための技術として、基板の予め定める位置に凹部を形成し、この凹部に発光素子などを実装して、発光素子の位置決めを容易にする技術が開示されている（たとえば特許文献１参照）。

特開２００５−２６５８８５号公報

光配線基板に複数の光半導体素子を実装して、光配線モジュールの全体として小形化する技術が望まれているが、複数の光半導体素子を高密度に実装する場合、隣接する光半導体素子までの距離が小さくなる。これによって複数の光半導体素子が光配線基板に実装されて構成される光配線モジュールの場合、各光半導体素子に設けられる発光素子から出射する光、または受光素子に入射する光が、隣接する光半導体素子へ不所望に光が入射し、クロストークが発生するおそれがある。このクロストークの発生を防止するために、従来の技術の基板に形成される凹部を用いて、光が周囲に不所望に外周に出射することをある程度防止することはできるが、凹部を基板の所望の位置に高精度に形成することは困難である。したがってこのような従来の技術では、クロストークの発生を確実に防止することができない。

したがって本発明の目的は、隣接する光半導体素子に設けられる受光素子または発光素子に、不所望に光が入射することを防止する光配線モジュールを提供することである。

本発明は、光導波路部材を含む光配線基板と、この光配線基板に対してフリップチップ実装される第１及び第２の光半導体素子とを有する第１の光配線モジュールであって、前記光導波路部材は、クラッド層と、クラッド層上に積層され、光路変換手段を有する複数のコア層と、を含んで構成され、前記光配線基板上には、第１の光半導体素子に設けられる光素子と、第２の光半導体素子の光素子との間に設けられ、非光透過性の樹脂から成る遮光部材が配置されていることを特徴とする。

また本発明は、光導波路部材を含む光配線基板と、該光配線基板に対してフリップチップ実装され、前記光配線基板との対向面上に複数の光素子を備えた光半導体素子と、を有する第２の光配線モジュールであって、前記光導波路部材は、クラッド層と、クラッド層上に積層され、光路変換手段を有する複数のコア層と、を含んで構成され、前記光半導体素子の前記対向面上で、且つ隣り合う前記光素子間に、非光透過性の樹脂から成る遮光部材が配置されることを特徴とする。

さらに本発明は、光導波路部材を含む光配線基板と、該光配線基板の上面に対してフリップチップ実装され、前記光配線基板との対向面上に複数の光素子を備えた光半導体素子と、を有する第３の光配線モジュールであって、前記光導波路部材は、クラッド層と、クラッド層上に積層され、光路変換手段を有する複数のコア層と、を含んで構成され、前記光配線基板の上面で、且つ前記隣接する光素子間に、非光透過性の樹脂から成る遮光部材が配置されていることを特徴とする。

また本発明は、上記第２の光配線モジュールにおいて、前記遮光部材の表面は、前記光素子の表面よりも前記光配線基板側に位置していることを特徴とする。

また本発明は、上記第３の光配線モジュールにおいて、前記遮光部材の表面は、前記光素子の表面よりも前記光半導体素子側に位置していることを特徴とする。

さらに本発明は、上記第２または第３の光配線モジュールにおいて、前記遮光部材は、前記光素子の外周を囲繞することを特徴とする。

また本発明は、上記第１〜第３の光配線モジュールにおいて、前記光素子は、発光素子または受光素子であることを特徴とする。

さらに本発明は、上記第１の光配線モジュールにおいて、前記遮光部材は、前記第１および第２の光半導体素子を、その外周に沿って囲繞することを特徴とする。

また本発明は、上記第１乃至第３の光配線モジュールのいずれかにおいて、前記遮光部材は、前記第１及び／または第２の光半導体素子と前記光配線基板との間隙に設けられていることを特徴とする。

さらに本発明は、上記第１乃至第３の光配線モジュールのいずれかにおいて、前記光路変換手段は、光を反射する反射手段であることを特徴とする。

また本発明は、上記第１乃至第３の光配線モジュールのいずれかにおいて、前記反射手段は、前記光素子より前記反射手段に対して入射した光を前記コア層に沿った方向に向けて反射する機能、または前記コア層より前記反射手段に対して入射した光を前記光素子に向けて反射する機能を有することを特徴とする。

さらに本発明は、上記第１乃至第３の光配線モジュールのいずれかにおいて、前記反射手段が設けられる前記コア層の表面及び前記反射手段の表面は、前記クラッド層の表面に対して傾斜していることを特徴とする。

また本発明は、上記第１乃至第３の光配線モジュールのいずれかにおいて、前記反射手段が設けられる前記コア層の表面及び前記反射手段の表面は、前記反射手段によって反射された光の進行方向とは逆方向に突出する凸曲面形状に形成されていることを特徴とする。

さらに本発明は、上記第１乃至第３の光配線モジュールのいずれかにおいて、前記反射手段が設けられる前記コア層の表面の前記クラッド層の表面に対する傾斜角度が４１度以上４９度以下に規定されることを特徴とする。

また本発明は、上記第１乃至第３の光配線モジュールのいずれかにおいて、前記光素子と、前記光導波路部材の前記クラッド層とが非接触の状態に保持されていることを特徴とする。

さらに本発明は、上記第１乃至第３の光配線モジュールのいずれかにおいて、少なくとも前記光素子と前記光路変換手段との間には、光透過性の樹脂から成る透光部材が設けられていることを特徴とする。

また本発明は、上記第１乃至第３の光配線モジュールのいずれかにおいて、前記透光部材は、前記第１および／または第２の光半導体素子と前記光配線基板とを機械的に接続することを特徴とする。

さらに本発明は、上記第１乃至第３の光配線モジュールのいずれかにおいて、前記クラッド層は、前記光素子と対向する位置に、前記光素子からの光、または前記光素子に向かう光を集光する集光手段を含むことを特徴とする。

また本発明は、上記第１乃至第３の光配線モジュールのいずれかにおいて、前記集光手段は、前記クラッド層と一体に形成されることを特徴とする。

さらに本発明は、上記第１乃至第３の光配線モジュールのいずれかにおいて、前記光素子と、前記光路変換手段上に位置する前記光導波路部材の前記クラッド層とが接触している状態に保持されていることを特徴とする。

本発明によれば、隣り合う光素子間の領域または隣接する光半導体素子間の領域に遮光部材を設けることにより、隣接する光半導体素子に関して、第１の光半導体素子の光素子から出射される光が、第２の光半導体素子またはその光素子に不所望に光が入射したり、あるいは、第１の光半導体素子の光素子に対して入射される光が、第２の光半導体素子またはその光素子に不所望に入射したりすることを良好に防ぎ、クロストークの発生を防止することができる。これによって光配線基板に接続される光半導体素子の単位面積あたりの個数を増加させて、隣接する光半導体素子までの距離が小さくなった場合であっても、隣接する光半導体素子の光素子の入出光に起因してクロストークが発生することを防止することができる。したがって光半導体素子を高密度に光配線基板に実装することができ、光配線モジュールを小形化することができる。

また本発明によれば、遮光部材は、各光半導体素子または各光素子の外周を囲繞するものであるから、クロストークの発生をより一層抑制することが可能となる。遮光部材を光半導体素子または各光素子の外周に沿って囲繞するだけで、クロストークを抑制する条件を満たすので、遮光部材の製造工程を簡単化することができる。

さらに本発明によれば、各光半導体素子と光配線基板との間隙には、発光部および受光部を除き、遮光部材が設けられているので、クロストークの発生を簡単に抑制することが可能となる。たとえば複数のミラー片および回折格子を用いてクロストークの発生を抑制する先行技術に比べて、光配線モジュールの製造を簡単化でき、製造コストの低減を図ることができる。

さらに本発明によれば、反射手段が設けられるコア層の表面（反射面）及び前記反射手段の表面は、前記反射手段によって反射された光の進行方向とは逆方向に突出する凸曲面形状に形成されているので、前記反射手段の表面及び前記コア層の前記反射面を平坦状に形成するものに比べて集光特性を高めることができる。したがって、光半導体素子の光素子に対する反射手段の位置決め精度を、従来技術のものより高めることなく光路変換を実現できる。それ故、光配線基板の製造を一層簡単化でき、製造コストの低減を一層図ることができる。

さらに本発明によれば、前記反射手段が設けられる前記コア層の表面及び前記反射手段の表面は、前記クラッド層の表面に対して傾斜しており、該傾斜角度が４１度以上４９度以下に規定されることで、光導波路部材を薄肉化しつつ光を直線状に伝播することが可能となる。その結果、光配線基板を多層化する際に、基板の厚み方向寸法を低減することができ、該光配線基板を搭載する装置への汎用性を高めることが可能となる。

さらに本発明によれば、前記光半導体素子の前記光素子と、前記光配線基板の前記クラッド層とが非接触の状態に保持されているので、熱膨張などに起因して前記光半導体素子と前記光配線基板との間に熱応力が印加されても、前記光素子が前記光配線基板の表面に接触して前記光素子が損傷することが抑制される。

さらに本発明によれば、前記光半導体素子の前記光素子と前記光路変換手段との間には、透光性の樹脂から成る透光部材が設けられているので、光半導体素子と光配線基板とが非接触の状態に保持することが容易になる。

さらに本発明によれば、前記透光部材は、前記光半導体素子と前記光配線基板とを機械的に接続するので、前記光半導体素子の前記光配線基板に対する実装強度が大きくなり、前記光半導体素子と前記光配線基板との間に熱応力が印加されても、不所望に前記光半導体素子の前記光配線基板に対する相対位置が変位することを防ぐことができる。

さらに本発明によれば、前記クラッド層は、前記光素子と対向する位置に、前記光素子からの光、または前記光素子に向かう光を集光する集光手段を含む。したがって集光特性を高めることができ、光素子に対する光路変換手段の位置決めに求められる精度を緩和することができ、光配線基板の生産性の向上に寄与することが可能となる。

さらに本発明によれば、集光手段は、クラッド層と一体に形成されるので、集光手段を別体で設けるよりも、集光手段を容易に製造することができる。それ故、光配線基板の製造を一層簡単化でき、製造コストの低減を一層図ることができる。

さらに本発明によれば、前記光半導体素子に設けられる前記光素子と、前記光路変換手段上に位置する前記光導波路部材の前記クラッド層とが接触している状態に保持することにより、光素子と光路変換手段との距離を短くすることができる。したがって、光素子と光路変換手段との光の結合効率を向上することができる。

以下、図面を参照しながら本発明を実施するための形態を、複数の形態について説明する。各形態で先行する形態で説明している事項に対応している部分には同一の参照符を付し、重複する説明を略する場合がある。構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分は、先行して説明している形態と同様とする。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組合せることも可能である。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る光配線モジュール１を示す斜視図であって、一部を断面で示す。図２は、光配線モジュール１を示す平面図である。図３は、図２の部分拡大断面図である。

光配線モジュール１は、大略的に、光配線基板２０と、光配線基板２０に対してＡｕ等のバンプ２４を介してフリップチップ実装される複数（本実施の形態では４個）の光半導体素子３と、光半導体素子３の周囲を取り囲むように光配線基板２０上に形成される遮光部材６２と、を備えた構成を有する。かかる光配線モジュール１は、光半導体素子３から発せられる光素子４（例えば、発光素子）の光を、光配線基板２０を介して他の光半導体素子３の光素子４（例えば、受光素子）に入射させることにより、異なる光半導体素子３間で光信号を伝送する機能を有する。

光配線モジュール１を構成する光配線基板２０は、支持基板５と、該支持基板５に固着される光導波路部材２とを含んで構成される。

支持基板５は、その上面に光導波路部材２や、図示しないプリント基板などが実装される。また支持基板５は、絶縁材料、例えば合成樹脂、アルミナ系セラミックおよびガラスセラミック等により形成され、例えば平板状や直方体状等の種々の形状に形成される。

光導波路部材２は、第１及び第２クラッド層６，８と、第１クラッド層６と第２クラッド層８との間に介在される複数のコア層７と、光半導体素子３に電気的に接続される複数の貫通電極１０とを有し、この光導波路部材２の厚みｈ１が、たとえば５０μｍ以上１００μｍ以下に形成されている。

第１及び第２クラッド層６，８のうち、第２クラッド層８がコア層７と支持基板５との間に介在され、第１クラッド層６が第２クラッド層８よりも光半導体素子３側に位置するように配置されている。

また、コア層７及び貫通電極１０の周辺に位置する光配線基板の領域（周辺部９）は、透光性材料、たとえばエポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリシラノール樹脂、ポリシラン、およびガラス（石英を含む）の少なくともいずれか一つによって形成されており、互いに同質材料で形成されている。一方、第１および第２クラッド層６，８は、コア層７および周辺部９とは屈折率が小さい透光性材料から成り、たとえばエポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリシラノール樹脂、ポリシラン、およびガラス（石英を含む）の少なくともいずれか一つによって形成される。一方、貫通電極１０は、銅、銀、金、アルミニウム、ニッケル、クロム、鉄、タングステンまたはモリブデン等の導電材料により形成される。

各コア層７は、光を進行させるべき方向（例えば、Ｘ方向）に沿ってたとえば長尺に形成され、基板厚み方向（Ｚ方向と表記する）およびＸ方向にそれぞれ直交するＹ方向に沿った方向に所定のピッチで間隔を空けて配列されている。ここでＸおよびＹ方向を含む仮想平面をＸＹ平面と称す。

各コア層７は、そのＸ方向の端部に光路変換手段４０を有している。光路変換手段４０は、コア層７の端面である傾斜部１３と、該傾斜部１３に対して被着される反射手段としての反射膜１４とを有している。

反射膜１４は、光半導体素子３に設けられる光素子４（例えば、発光素子）から発せられる光をコア層７に向かって反射する機能、コア層７を伝播した光を光半導体素子３に設けられる光素子４（例えば、受光素子）に向かって反射する機能を有する。このような反射膜１４は、たとえばアルミニウムなどの反射材料を蒸着法等の薄膜形成技術を用いて傾斜部１３に被着させることにより形成される。なお、本実施形態においては、コア層７の傾斜部１３は、第１クラッド層６の表面に対する傾斜角度αが、例えば４１度以上４９度以下に規定されている。

また、貫通電極１０の表面には接続パッド１１が形成されており、該接続パッド１１がバンプ２４を介して光半導体素子３に接続されている。この接続パッド１１は、第１クラッド層６の表面と同一平面、つまりＸＹ平面上に配設される。

なお、以上のような光配線基板２０は、次のように形成される。まず、転写シートを準備し、該転写シート上に第１クラッド層６の構成材料（例えば、感光性樹脂）を塗布し、これをフォトリソグラフィ技術やエッチング技術等によって加工して第１クラッド層６を形成する。次に、第１クラッド層６上にコア層の構成材料（例えば、感光性樹脂）を塗布し、これをフォトリソグラフィ技術やエッチング技術等によって加工するとともに、工具等による押圧加工により傾斜部１３に相当する斜面を形成した上、該斜面にアルミニウム等の反射材料を物理蒸着法等を用いて被着させて反射膜１４を形成することによりコア層７が形成される。続いて、第２クラッド層８の構成材料（例えば、感光性樹脂）をコア層７や第１クラッド層８上に塗布し、必要であればこれをフォトリソグラフィ技術やエッチング等によって加工して第２クラッド層６を形成する。次に、レーザ加工等を用いて貫通電極１０が設けられる貫通孔を形成し、該貫通孔内に銅ペースト等の導電ペーストを充填し、これを加熱することによって貫通電極１０が形成され、光導波路部材２が転写シート上に形成される。最後に、光導波路部材２を別途準備した支持基板５に対して転写し、転写シートを光導波路部材２より引き剥がすことにより光配線基板２０が形成される。

そして、上述した光配線基板２０上には遮光部材６２が被着されている。遮光部材６２は、光半導体素子３に設けられる発光素子や受光素子等の光素子４と、隣接する光半導体素子３の光素子４との間に設けられており、半導体素子３側に突出するように形成されている。

また、遮光部材６２は、非光透過性の樹脂により形成されている。非光透過性の樹脂とは、たとえばエポキシ樹脂、シアネート樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂、ポリイミド樹脂などにカーボン粉末、グラファイト粉末などを混合した樹脂が一例として考えられる。また、非光透過性の樹脂としては、染色剤や着色剤を用いて黒くした樹脂材料や、エポキシ系樹脂にシリカ系フィラーおよびカーボン粉末を混合した樹脂が他の例として考えられる。

このような非光透過性樹脂は、使用する波長の光（たとえば８５０ｎｍ）に対する樹脂１ｃｍあたりの光投入量に対する光透過量の割合が−３０ｄＢ以下のものであることが好ましく、さらに望ましくは−４０ｄＢ以下のものが良い。

樹脂の光投入量は、例えば、第１及び第２の光ファイバを準備し、両光ファイバ間に樹脂を介在させ、第１光ファイバから第２光ファイバにレーザやＬＥＤ等の光を伝送させ、第２光ファイバからの出射光の光量をパワーメータにて測定することにより求められる。他方、樹脂の光透過量の測定方法としては、例えば、第１及び第２の光ファイバ間に樹脂を介在させない状態で第１光ファイバから第２光ファイバに光を伝送させて第２光ファイバからの出射光の光量を測定することにより求められる。そして、この測定によって得られた２つの光量を用いて樹脂の光投入量に対する光透過量の割合が求められる。

このような非光透過性樹脂により形成された遮光部材６２は、上述した如く、隣接する光半導体素子３の光素子との間に設けられていることから、光素子４（例えば、発光素子）から発せられる光、光素子４（例えば、受光素子）に向かう光が良好に外部と遮光される。その結果、光半導体素子３の光素子４の光が不所望に他の光半導体素子３や他の光素子４に向かって出射されたり、あるいは、光半導体素子３の光素子４に対して他の光素子４からの光が不所望に入射したりすることが良好に防止される。

本実施の形態では、遮光部材６２は、光半導体素子３の外周を囲繞するように形成されており、図２に示すように、ＸＹ平面において、光半導体素子３の外周から所定距離δ離間して配置されている。所定距離δ（図２参照）は、各光半導体素子３から出射する光が不所望に外方に散乱することを防ぐ距離に設定され、たとえば０．３μｍ以上１０μｍ以下に設定される。なお、光を良好に遮光する観点から、遮光部材６２の突出寸法ｈ２（図３参照）は、第１クラッド層６の表面から光半導体素子３までの高さ寸法ｈ３よりも大きくなるように設定される。

このような遮光部材６２は、各光半導体素子３を光配線基板２０に実装する前に、光配線基板２０に設けてもよいし、各光半導体素子３を光配線基板２０に実装した後に、光配線基板２０に設けてもよい。

各光半導体素子３を光配線基板２０に実装する前に、遮光部材６２を光配線基板２０に設ける加工方法としては、たとえば感光性を有する樹脂材料（たとえばドライフィルムレジスト）を基板に貼り合わせ、フォトリソグラフィ技術を用いて露光現像して所望の空隙部を形成する。次に、遮光部材６２の前駆体、または液状樹脂から成る遮光部材６２の前駆体を形成した空隙部に充填する。充填は表面に塗布してもよいし、スクリーン印刷してもよく、ディスペンサーを用いて所定量の樹脂を注入してもよい。次に充填した遮光部材６２の前駆体を乾燥あるいは硬化させ、遮光部材６２を構成し、全体をアルカリ溶液に浸漬してドライフイルムレジストを剥離除去する。これによって遮光部材６２を形成する。また、遮光部材６２はシート状の樹脂を金型などで打ち抜き加工して光配線基板２０に接着することによって形成することも可能である。

一方、光半導体素子３を光配線基板２０に実装した後に遮光部材６２を光配線基板２０に設ける方法としては、遮光部材６２を構成する樹脂の前駆体を光配線基板２０の所定箇所にディスペンサーを用いて塗布し、これを熱硬化させる方法が一例として考えられる。

光配線基板２０に配置される光半導体素子３は、半導体基板の一主面上に光素子４（発光素子及び／または受光素子）を備えた構成を有しており、光素子４を光配線基板２０に対向させるように光配線基板２０に対してフリップチップ実装されている。かかる光半導体素子３は、半導体基板の一主面上に、Ａｕや半田等の導電材料からなるバンプ２４を介して光配線基板２０の貫通電極１０に接続される図示しない電極パッドが形成されている。さらに光半導体素子３の半導体基板の一主面上には、複数のダミーパッドが設けられており、該ダミーパッドと光配線基板２０との間にダミーバンプ２５が介在されている。各ダミーバンプ２５は、たとえばＡｕや半田等から成っており、各バンプ２４と間隔をあけて配設されている。このようなバンプ２４およびダミーバンプ２５によって、光半導体素子３は下方より支持された形となっている。

このような光半導体素子３は、光素子４の直下領域がコア層７の傾斜部１３及び反射膜１４に位置するように光配線基板２０に対して位置合わせされている。

なお、光素子４の一例である発光素子としては、たとえば面発光型半導体レーザ
（Vertical Cavity Surface-Emitting Laser：略称ＶＣＳＥＬ）や端面発光型レーザダイオード等のレーザが挙げられる。また光素子４の一例である受光素子としては、たとえばフォトダイオードがある。

本実施形態によれば、上述したような遮光部材６２を設けることによって、隣接する光半導体素子３の光素子４に不所望に光が入射したり、光素子４から不所望に光が漏れたりすることを良好に防ぎ、クロストークの発生を防止することができる。これによって光配線基板２０に接続される光半導体素子３の単位面積あたりの個数を増加させて、隣接する光半導体素子３までの距離が小さくなった場合であっても、隣接する光半導体素子３の光素子の入出光に起因してクロストークが発生することを防止することができる。したがって光半導体素子３を高密度に光配線基板２０に実装することができ、光配線モジュール１を小形化することができる。

また本実施の形態では、遮光部材６２は、各光半導体素子３をその外周に沿って囲繞するものであるから、クロストークの発生をより一層抑制することが可能となる。この場合、隣接して他の光配線モジュール１が実装されている場合であっても、遮光部材６２によってクロストークの発生を極めて良好に防止することができる。

また本実施の形態では、コア層７の端部に傾斜部１３が形成され、該傾斜部１３に光を反射する反射膜１４が形成され、傾斜部１３と反射膜１４とでコア層７の光路変換手段４０を構成している。傾斜部１３は、第１クラッド層６の表面に対する傾斜角度が４１度以上４９度以下に規定されるので、光導波路部材２を薄肉化しても光路変換手段４０に入射した光をコア層７に良好に伝播することが可能となる。したがって、光配線基板２０を多層化する際に、その厚みを低減することができる。

また本実施の形態では、光半導体素子３に設けられる光素子４がフリップチップ実装されているので、光素子４と第１クラッド層６の表面との距離が近接しており、この間の光の減衰量がわずかである。それ故、光素子４に対しマイクロレンズを設ける場合であっても、その位置決めに求められる精度が緩和される。用途によってはマイクロレンズを設置しなくても使用できる。このように光配線モジュール１の製造を簡単化でき、製造コストの低減を図ることができる。

（第２の実施形態）
次に本発明の第２の実施形態に係る光配線モジュール１Ａに関して説明する。ここでは、第１の実施形態と異なる構成について主に説明し、第１の実施形態と共通する構成については説明を省略し、第１の実施形態と共通する構成については同一の参照符号を用いる。図４は、光配線モジュール１Ａの一部を拡大して示す断面図である。

本実施の形態の光配線モジュール１Ａは、第１の実施形態とは異なり、光路変換手段４０Ａを構成するコア層７Ａの傾斜部１３Ａ及び該傾斜部１３Ａに被着される反射膜１４Ａが凸曲面状に形成されている。

傾斜部１３Ａは、反射膜１４Ａによって反射する光の進行方向とは逆方向に突出する凸曲面形状に形成される。これによって第１の実施形態の傾斜部１３に比べて、集光特性を高めることができる。したがって、第１の実施形態に求められる光素子４と反射膜１４Ａとの位置決め精度を緩和することができる。それ故、光配線基板２０Ａの生産性を向上させ、製造コストの低減を図ることができる。

（第３の実施形態）
次に本発明の第３の実施形態に係る光配線モジュール１Ｂに関して説明する。ここでは、第１の実施形態と異なる構成について主に説明し、第１の実施形態と共通する構成については説明を省略し、第１の実施形態と共通する構成については同一の参照符号を用いる。図５は、光配線モジュール１Ｂの部分拡大断面図である。

本実施形態の光配線モジュール１Ｂは、前述の第１の実施の形態と異なり、光半導体素子３と光配線基板２０との空隙に光透過性を有する透明な樹脂から成る透光部材１０１Ｂが設けられている。

透光部材１０１Ｂとは、使用する波長の光（たとえば８５０ｎｍ）に対する透光部材１ｃｍあたりの光投入量に対する光の減衰量（損失）の割合が６ｄＢ以下のものである。望ましくは３ｄＢ以下のものが好適に用いられ、最適には０．５ｄＢ以下がよい。さらに、この光投入量は、例えば、第１及び第２の光ファイバを準備し、両光ファイバ間に樹脂を介在させ、第１光ファイバから第２光ファイバにレーザやＬＥＤ等の光を伝送させ、第２光ファイバからの出射光の光量をパワーメータにて測定することにより求められる。光減衰量は、第１及び第２の光ファイバ間に樹脂を介在させない状態で第１光ファイバから第２光ファイバに光を伝送させて第２光ファイバからの出射光の光量を測定することにより、光透過量を求め、上述した光投入量から光透過量を減じることによって求められる。そして、この測定によって得られた２つの光量の比によって光投入量に対する光の減衰量（損失）の割合が求められる。

このような透光部材１０１Ｂは、たとえばエポキシ樹脂、アクリル樹脂およびシリコン樹脂などをディスペンサーなどで所定量注入して硬化させることにより形成される。透光部材１０１Ｂは、各光半導体素子３と光配線基板２０との両方に当接するように設けられる。したがって各光半導体素子３と光配線基板２０とが、透光部材１０１Ｂによって機械的に接続される。

透光性部材１０１Ｂを設けることによって、光半導体素子３と第１クラッド層６とが非接触の状態に保持することが容易になる。したがって、熱膨張などに起因して光素子４が光配線基板２０に接触して損傷することを良好に防止することができる。

（第４の実施形態）
次に本発明の第４の実施形態に係る光配線モジュール１Ｃに関して説明する。ここでは、第１の実施形態と異なる構成について主に説明し、第１の実施形態と共通する構成については説明を省略し、第１の実施形態と共通する構成については同一の参照符号を用いる。図６は、光配線モジュール１Ｃの一部を拡大して示す断面図である。

本実施の形態の光配線モジュール１Ｃは、第１の実施形態とは異なり、光半導体素子３の光素子４に対向する第１クラッド層６Ｃとコア層７Ｃ位置に、光素子４に入射する光または光素子４から出射される光を集光するマイクロレンズ１００Ｃが設けられている。

マイクロレンズ１００Ｃは、第１クラッド層６Ｃとコア層７Ｃとの界面を支持基板５側に突出させて構成されている。

このようにマイクロレンズ１００Ｃを第１クラッド層６Ｃに設けることによって集光特性を高めることができ、光素子４と反射膜１４との位置決めに求められる精度を緩和でき、光配線モジュール１Ｃの生産性が向上する。

またマイクロレンズ１００Ｃは、第１クラッド層６Ｃと一体に形成されるので、マイクロレンズ１００Ｃを別体で設けるよりも、部品点数を少なくすることができ、光配線モジュール１Ｃの構成を簡素に維持することができる。それ故、製造コストを低く抑えることができる。

（第５の実施形態）
次に本発明の第５の実施形態に係る光配線モジュール１Ｄに関して説明する。ここでは、第１の実施形態と異なる構成について主に説明し、第１の実施形態と共通する構成については説明を省略し、第１の実施形態と共通する構成については同一の参照符号を用いる。図７は、光配線モジュール１Ｄの一部を拡大して示す断面図である。

本実施の形態の光配線モジュール１Ｄは、第１の実施形態と異なり、遮光部材６２Ｄが光半導体素子３と光配線基板２０との間隙に設けられ、さらに遮光部材６２Ｄは光素子４の収容する孔部６１Ｄを有し、該孔部６１Ｄと光素子４との間に透光部材１０１Ｄが充填されている。これによって、各光半導体素子３の光素子４からの出射光または光素子４への入射光の光路を確保しつつ、光素子４と第１クラッド層６とを常に非接触状態に保持できる。

この遮光部材６２Ｄは、非透光性を有するアンダーフィル樹脂から成っている。また、透光部材１０１Ｄは、光半導体素子３と光配線基板２０との両方に当接するように設けられる。したがって、各光半導体素子３と光配線基板２０とが、透光部材１０１Ｄによって機械的に接続される。換言すると、透光部材１０１Ｄは、各光半導体素子３と第１クラッド層６の表面との相対的な変位を規制するように設けられる。したがって、線膨張係数の差に起因した光半導体素子３と光配線基板２０との間の熱応力によって光半導体素子３の光配線基板２０に対する位置関係が変動することが良好に抑制される。

透光部材１０１Ｄの材料は、エポキシ樹脂、アクリル樹脂およびシリコン樹脂など透光性の樹脂であれば、いずれも使用可能である。また、透光部材１０１Ｄの樹脂は、固体であっても液体であっても良く、またゴム状であっても良い。この樹脂は、光半導体素子３の光素子４あるいは対応する光配線基板２０の表面、あるいはその両方に塗布する。その後、光半導体素子３を実装する。透光部材１０１Ｄ以外の部分は通常のアンダーフィル剤を塗布してもよい。

以上のような光配線モジュール１Ｄは、光素子４からの出射光または光素子４への入射光は、遮光部材６２Ｄの存在により、光半導体素子３の外部に漏れることが抑制されるとともに、遮光部材６２Ｄの孔部６１Ｄ及び透光部材１０１Ｄの存在により、前記入射光及び出射光の光量が低減されることが抑制される。その結果、クロストークの発生を簡単に抑制することが可能となる。たとえば複数のミラー片および回折格子を用いてクロストークの発生を抑制する先行技術に比べて、光配線モジュール１Ｄの製造を簡単化でき、製造コストの低減を図ることができる。

本実施の形態では、孔部６１Ｄに透光部材１０１Ｄを配置したが、図８に示すように、透光部材１０１Ｄを孔部６１Ｄに配置せず、孔部６１Ｄの内部を空間としても良い。

また本実施の形態において、遮光部材６２Ｄを隣接する光半導体素子３間の間隙に当接するように設けてもよい。これによって隣接する光半導体素子３までの距離が微小の場合であっても、確実に隣接する光半導体素子３間で遮光することができる。

（第６の実施形態）
次に本発明の第６の実施形態に係る光配線モジュール１Ｅに関して説明する。ここでは、第１の実施形態と異なる構成について主に説明し、第１の実施形態と共通する構成については説明を省略し、第１の実施形態と共通する構成については同一の参照符号を用いる。図９は、光配線モジュール１Ｅの一部を拡大して示す断面図である。

本実施の形態の光配線モジュール１Ｅは、第１の実施形態とは異なり、光半導体素子３に設けられる光素子４Ｅと、第１クラッド層６の表面とが接触している状態（以下、「接触状態」ということがある）に保持されている。

このような接触状態であれば、光素子４Ｅと、第１クラッド層６の表面とが非接触である状態の場合と比較して、遮光部材６２Ｅの突出寸法ｈ２を小さくしたとしても、遮光部材６２Ｅによって光素子４Ｅへの入射光あるいは光素子４Ｅからの出射光が良好に遮蔽され、その結果、クロストークを良好に防止できる。

しかも、この場合、非接触状態の場合と比較して、光素子４Ｅと反射膜１４との距離を短くすることができる。したがって、光素子４Ｅへの入射光、光素子４Ｅからの出射光が周囲に漏れることを防ぐことが可能となり、光の結合効率を向上させることができる。

（第７の実施形態）
次に本発明の第７の実施形態に係る光配線モジュール１Ｆに関して説明する。ここでは、第１の実施形態と異なる構成について主に説明し、第１の実施形態と共通する構成については説明を省略し、第１の実施形態と共通する構成については同一の参照符号を用いる。図１０は、光配線モジュール１Ｆの一部を拡大して示す断面図であり、図１１は図１０の光配線モジュール１Ｆを構成する光半導体素子３Ｆの平面図である。

本実施の形態の光配線モジュール１Ｆは、第１の実施形態とは異なり、光半導体素子３Ｆに設けられる光素子４Ｆは複数個直線状に配列されており、更に、平面視した時に遮光部材６２Ｆが各光素子４Ｆの外周を取り囲むように遮光部材６２Ｆを光配線基板２０上に被着させている。

それ故、光半導体素子３Ｆが複数の光素子４Ｆを有している場合であっても、個々の光素子４Ｆからの出射光や光素子４Ｆへの入射光が他の光素子４Ｆに対して干渉することが遮光部材６２Ｆによって良好に抑制される。

なお、遮光部材６２Ｆの表面は、光素子４Ｆの表面よりも光半導体素子３Ｆ側に位置していることが好ましい。この場合、光素子４Ｆに対する光の光路を遮光部材６２Ｆで良好に取り囲むことができるため、光の干渉がより生じにくい。

第７の実施形態においては、遮光部材６２Ｆで個々の光素子４Ｆを取り囲むようにしたが、必ずしも取り囲んでいる必要はなく、隣接する光素子４Ｆ間に遮光部材６２Ｆが介在されていれば良い。

また、第７の実施形態において、個々の光素子４Ｆを取り囲む遮光部材６２Ｆを連続的に繋げるように形成しても良い。

さらに、第７の実施形態においては、遮光部材６２Ｆを光配線基板２０上に形成するようにしたが、これに代えて、図１２に示すように、光半導体素子３Ｆの一主面上に形成するようにしても良い。この場合、遮光部材６２Ｆの表面が光素子４Ｆの表面よりも光配線基板２０側に位置していることが光を遮光する観点から好ましい。

さらに、第７の実施形態において、図１３に示すように、遮光部材６２Ｆを光半導体素子３Ｆと光配線基板２０の双方に機械的に接続するようにすれば、光素子４Ｆに対する光の光路を極めて良好に確保することができ、隣接する光素子４Ｆ間で光の干渉が極めて起こりにくい状態となる。

本発明の第１の実施形態に係る光配線モジュール１を示す斜視図であって、一部を断面で示す。 図１に示す光配線モジュール１の平面図である。 図１に示す光配線モジュール１の部分拡大断面図である。 本発明の第２の実施形態に係る光配線モジュール１Ａの断面図である。 本発明の第３の実施形態に係る光配線モジュール１Ｂの断面図である。 本発明の第４の実施形態に係る光配線モジュール１Ｃの断面図である。 本発明の第５の実施形態に係る光配線モジュール１Ｄの断面図である。 本発明の第５の実施形態に係る光配線モジュール１Ｄの変形例を示す断面図である。 本発明の第６の実施形態に係る光配線モジュール１Ｅの断面図である。 本発明の第７の実施形態に係る光配線モジュール１Ｆの断面図である。 図１０に示す光配線モジュール１Ｆを構成する光半導体素子４Ｆの平面図である。 本発明の第７の実施形態に係る光配線モジュール１Ｆの第１変形例を示す断面図である。 本発明の第７の実施形態に係る光配線モジュール１Ｆの第２変形例を示す断面図である。

符号の説明

１、１Ａ〜１Ｆ 光配線モジュール
２ 光導波路部材
２０ 光配線基板
３、３Ｆ 光半導体素子
４、４Ｅ、４Ｆ 光素子
５ 支持基板
６ 第１クラッド層
７ コア層
８ 第２クラッド層
９ 周辺部
１０ 貫通電極
１１ 接続パッド
１３、１３Ａ 傾斜部
１４、１４Ａ 反射膜
２４ バンプ
２５ ダミーバンプ
４０、４０Ａ 光路変換手段
６１Ｄ 孔部
６２、６２Ｄ〜６２Ｆ 遮光部材
１００Ｃ マイクロレンズ
１０１Ｂ、１０１Ｄ 透光部材

Claims (20)

1. 光導波路部材を含む光配線基板と、この光配線基板に対してフリップチップ実装される第１及び第２の光半導体素子とを有する光配線モジュールであって、
   前記光導波路部材は、クラッド層と、クラッド層上に積層され、光路変換手段を有する複数のコア層と、を含んで構成され、
   前記光配線基板上には、第１の光半導体素子に設けられる光素子と、第２の光半導体素子の光素子との間に設けられ、非光透過性の樹脂から成る遮光部材が配置されていることを特徴とする光配線モジュール。
2. 光導波路部材を含む光配線基板と、
   該光配線基板に対してフリップチップ実装され、前記光配線基板との対向面上に複数の光素子を備えた光半導体素子と、を有する光配線モジュールであって、
   前記光導波路部材は、クラッド層と、クラッド層上に積層され、光路変換手段を有する複数のコア層と、を含んで構成され、
   前記光半導体素子の前記対向面上で、且つ隣り合う前記光素子間に、非光透過性の樹脂から成る遮光部材が配置されていることを特徴とする光配線モジュール。
3. 光導波路部材を含む光配線基板と、
   該光配線基板の上面に対してフリップチップ実装され、前記光配線基板との対向面上に複数の光素子を備えた光半導体素子と、を有する光配線モジュールであって、
   前記光導波路部材は、クラッド層と、クラッド層上に積層され、光路変換手段を有する複数のコア層と、を含んで構成され、
   前記光配線基板の上面で、且つ前記隣接する光素子間に、非光透過性の樹脂から成る遮光部材が配置されていることを特徴とする光配線モジュール。
4. 前記遮光部材の表面は、前記光素子の表面よりも前記光配線基板側に位置していることを特徴とする請求項２に記載の光配線モジュール。
5. 前記遮光部材の表面は、前記光素子の表面よりも前記光半導体素子側に位置していることを特徴とする請求項３に記載の光配線モジュール。
6. 前記遮光部材は、前記光素子の外周を囲繞することを特徴とする請求項２〜５のいずれか１つに記載の光配線モジュール。
7. 前記光素子は、発光素子または受光素子であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の光配線モジュール。
8. 前記遮光部材は、前記第１および第２の光半導体素子を、その外周に沿って囲繞することを特徴とする請求項１記載の光配線モジュール。
9. 前記遮光部材は、前記第１及び／または第２の光半導体素子と前記光配線基板との間隙に設けられていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つに記載の光配線モジュール。
10. 前記光路変換手段は、光を反射する反射手段であることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１つに記載の光配線モジュール。
11. 前記反射手段は、前記光素子より前記反射手段に対して入射した光を前記コア層に沿った方向に向けて反射する機能、または前記コア層より前記反射手段に対して入射した光を前記光素子に向けて反射する機能を有することを特徴とする請求項１０に記載の光配線モジュール。
12. 前記反射手段が設けられる前記コア層の表面及び前記反射手段の表面は、前記クラッド層の表面に対して傾斜していることを特徴とする請求項１０または請求項１１に記載の光配線モジュール。
13. 前記反射手段が設けられる前記コア層の表面及び前記反射手段の表面は、前記反射手段によって反射された光の進行方向とは逆方向に突出する凸曲面形状に形成されていることを特徴とする請求項１０〜１２のいずれか１つに記載の光配線モジュール。
14. 前記反射手段が設けられる前記コア層の表面の前記クラッド層の表面に対する傾斜角度が４１度以上４９度以下に規定されることを特徴とする請求項１２記載の光配線モジュール。
15. 前記光素子と、前記光導波路部材の前記クラッド層とが非接触の状態に保持されていることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１つに記載の光配線モジュール。
16. 少なくとも前記光素子と前記光路変換手段との間には、光透過性の樹脂から成る透光部材が設けられていることを特徴とする請求項１〜１５のいずれか１つに記載の光配線モジュール。
17. 前記透光部材は、前記第１および／または第２の光半導体素子と前記光配線基板とを機械的に接続することを特徴とする請求項１６に記載の光配線モジュール。
18. 前記クラッド層は、前記光素子と対向する位置に、前記光素子からの光、または前記光素子に向かう光を集光する集光手段を含むことを特徴とする請求項１〜１７のいずれか１つに記載の光配線モジュール。
19. 前記集光手段は、前記クラッド層と一体に形成されることを特徴とする請求項１８に記載の光配線モジュール。
20. 前記光素子と、前記光路変換手段上に位置する前記光導波路部材の前記クラッド層とが接触している状態に保持されていることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１つに記載の光配線モジュール。
    

Images