專利名稱：光電混裝配線模塊、制造方法及組裝件的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及將用于受光發(fā)光的半導體器件內置于設有光波導部和電配線部的光電混裝配線板內的受光發(fā)光器件內置型光電混裝配線模塊(module)、其制造方法及其組裝件。
背景技術：
近些年，為了實現(xiàn)通信的大容量化、信號處理的高速化，而作為超越電配線界限的方法目前正在進行通過光波導管來連結集成電路之間的光連接技術的開發(fā)。在以往的光連接技術方面，作為在基板內當作光波導管而進行光配線的配線基板，有一種配線基板如特開2000-340907號公報中所說明的那樣，在配線基板內埋設形成有纖維狀的光波導體。
另外，有關實行受光發(fā)光器件和光波導管的光耦合的結構，有一種結構如特開平5-67770號公報中所說明的那樣，將安裝有發(fā)光器件的光電子IC芯片安裝于具備有光波導管和反射鏡的光配線基板內。
另外，如特開平2000-332301號公報中所說明的那樣，表示出這樣的結構，這種結構是對光波導管的端部進行加工，使之對平面發(fā)光器件的輸入輸出光成45度的角度，并且作為在45度端面上附著有金屬膜等的反射鏡，在向光波導管的中心層進行90度的光程變換之后使平面發(fā)光器件的輸入輸出光進行光耦合。
但是，以往在采用反射鏡向光學器件和光波導管的中心層進行90度的光程變換使之進行光耦合的結構方面，必須在光波導管上構成反射鏡。另外，在同時采用表面安裝技術以電連接為目的向形成有光波導管的基板上安裝光學器件之外的半導體器件和電路部件的場合下，在采用普通的易熔質焊料的制造工藝尤其是回流工藝的過程中因焊料中的焊劑等而使光耦合部受到污染，并且也會產生光耦合效率下降這樣的問題。因此，與光波導管進行光耦合的光學器件的表面安裝必須采用特殊的工藝，這種工藝不使用焊劑。
還有，如果想要解決這種問題的同時在光學器件和其驅動用或信號放大用的半導體器件之間傳送頻率高的信號，則還必須在近距離內進行電配線。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是，為解決上述以往的問題而提供在光學器件和光波導管之間不使用反射鏡等的光學器件而可以進行光耦合的受光發(fā)光器件內置型光電混裝配線模塊、其制造方法及其組裝件。
為達到上述目的，本發(fā)明的受光發(fā)光器件內置型光電混裝配線模塊的特征為，包括含有芯部和覆蓋部的光波導路層、在上述光波導路層的至少一方的主面上所形成的第1及第2配線圖、配置在上述光波導路層的內部并且與上述光波導路層的芯部進行光學連接且與上述第1配線圖進行電連接的受光器件、配置在上述光波導路層的內部并且與上述光波導路層的芯部進行光學連接且與上述第2配線圖進行電連接的發(fā)光器件。
本發(fā)明的受光發(fā)光器件內置型光電混裝配線模塊的制造方法，其特征為在含有芯部和覆蓋部的光波導路層上形成貫穿孔，在分離型薄膜的一個主面上形成多個配線圖，在上述配線圖上安裝受光器件及發(fā)光器件，通過對上述分離型薄膜進行位置對準使上述配線圖朝向上述光波導路層一側，來與上述光波導路層重疊并進行加壓，將上述受光器件或發(fā)光器件配置到上述光波導路層的貫穿孔內，在上述貫穿孔內填充對傳輸上述芯部的光透明的樹脂，使上述樹脂硬化。
本發(fā)明的受光發(fā)光器件內置型光電混裝配線模塊的組裝件，其特征為具備含有芯部和覆蓋部的光波導路層、在上述光波導路層的至少一方的主面上形成的第1及第2配線圖、配置在上述光波導路層的內部、與上述光波導路層的芯部進行光學連接且與上述第1配線圖進行電連接的受光器件、配置在上述光波導路層的內部、與上述光波導路層的芯部進行光學連接且與上述第2配線圖進行電連接的發(fā)光器件、在上述光波導路層上安裝的驅動器件及放大器件，上述發(fā)光器件通過上述第2配線圖與驅動器件進行電連接，上述受光器件通過上述第1配線圖與放大器件進行電連接。


圖1是表示本發(fā)明的實施方式1的第1受光發(fā)光器件內置型光電混裝配線模塊概況的剖面圖。
圖2是表示本發(fā)明的實施方式1的第2受光發(fā)光器件內置型光電混裝配線模塊概況的剖面圖。
圖3是圖2的I-I線剖面圖。
圖4是相當于圖2的I-I線剖面圖的另一個示例的剖面圖。
圖5是表示本發(fā)明的實施方式1的第3受光發(fā)光器件內置型光電混裝配線模塊概況的剖面圖。
圖6是表示本發(fā)明的實施方式1的第4受光發(fā)光器件內置型光電混裝配線模塊概況的剖面圖。
圖7是表示本發(fā)明的實施方式2的受光發(fā)光器件內置型光電混裝配線模塊的制造方法概況的過程剖面圖。
圖8是表示本發(fā)明的實施方式3的受光發(fā)光器件內置型光電混裝配線模塊的組裝件概況的剖面圖。
圖9是表示本發(fā)明的實施方式3的受光發(fā)光器件內置型光電混裝配線模塊的組裝件電路的的模式圖。
圖10是表示本發(fā)明的實施方式4的受光發(fā)光器件內置型光電混裝配線模塊結構概況的剖面圖。
圖11是圖10的II-II線剖面圖。
圖12是表示本發(fā)明的實施方式5的受光發(fā)光器件內置型光電混裝配線模塊結構概況的剖面圖。
圖13是表示本發(fā)明的實施方式5的另一個受光發(fā)光器件內置型光電混裝配線模塊結構概況的剖面圖。
圖14是表示本發(fā)明的實施方式6的受光發(fā)光器件內置型光電混裝配線模塊結構概況的剖面圖。
圖15是表示本發(fā)明的實施方式6的光波導管芯部和受光器件之間的光學耦合的剖面圖。
具體實施例方式
本發(fā)明是，將芯(core)部埋入覆蓋(clad)部以形成光波導路層，在光波導路層的至少一方的主面上形成配線圖，受光器件和發(fā)光器件也埋入作為覆蓋部的樹脂，并各自與配線圖進行電連接。據(jù)此，不用在光波導管端面上設置采用了反射鏡的90度的光程變換部而可以實行光波導管和受光發(fā)光器件之間的光學耦合。另外，可以采用表面安裝技術進行將電路部件電連接到形成有光波導管的基板上的安裝，表面安裝技術是采用含有焊劑等的焊料的技術。
另外，上述模塊最好是受光器件及發(fā)光器件在下述狀態(tài)下配置到光波導路層內，該狀態(tài)是在與形成有光波導路層芯部的面平行的方向進行光輸入輸出的狀態(tài)。據(jù)此，通過在與形成有光波導路層芯部的面平行的方向上與受光發(fā)光器件進行光輸入輸出，而不用在光波導管和受光發(fā)光器件之間設置對光的行進方向予以變換的光程變換部，就可以進行光學耦合。
另外，上述模塊最好是發(fā)光器件由平面發(fā)光型激光器來構成。采用平面發(fā)光型激光器，而使從發(fā)光器件放射的光強度分布與端面射出型相比較可集中到狹小的角度內，因此會使光波導管的芯部和發(fā)光器件之間的光耦合效率得到提高。
另外，上述模塊最好是光波導路層的芯部端面通過透光性樹脂材料與受光器件或上述發(fā)光器件進行光學連接。由于通過透光性樹脂材料將光波導管的芯部端面與受光發(fā)光器件進行光耦合，因而會減少在光波導管芯部端面或者與受光器件或發(fā)光器件進行光學連接的面上的光信號反射，與此同時可以使光波導管芯部和受光器件或發(fā)光器件之間的光學耦合效率得到提高，再者也可以對受光器件或發(fā)光器件的環(huán)境進行保護。
另外，上述模塊最好是在光波導路層的另一方的主面上形成有第3配線圖。另外，最好是在第3配線圖上安裝有電路部件。
另外，上述模塊最好是在上述光波導路層的至少單側具備有由混合物構成的絕緣性基板，該混合物含有無機填充物和熱固性樹脂。
在本發(fā)明中，上述芯部也可以存在多個。這是為了高密度化。也可以使上述多個芯部之中至少2個配置于同一平面上。另外，也可以使上述多個芯部之中至少3個配置于同一平面上。另外，也可以使上述多個芯部之中至少3個配置于大致同一的直線上。
上述光波導路層也可以存在多個。這是為了高密度化。上述光波導路層的芯部端面最好是凹型或凸型形狀。原因是容易進行光學接合。
在本發(fā)明的模塊方面，受光器件和發(fā)光器件及光波導路層最好都埋設在電絕緣層中。這樣一來，在將其埋設在電絕緣層中時可以正確地進行受光器件、發(fā)光器件及光波導路層的位置對準，并且可以成為使用性優(yōu)良的模塊。
采用本發(fā)明的制造方法，可以輕易地制造出本發(fā)明的受光發(fā)光器件內置型光電混裝配線模塊。
采用本發(fā)明的組裝件，可以縮短受光器件或發(fā)光器件與驅動器件或放大器件之間的配線長度，并且能夠提高傳輸特性的頻率響應截止頻率。
另外，在上述組裝件中，最好是上述發(fā)光器件的陽極端和陰極端的雙方通過上述第2配線圖與驅動器件進行電連接，并且上述受光器件的陽極端和陰極端的雙方通過上述第1配線圖與放大器件進行電連接。可以進一步縮短受光器件或發(fā)光器件與驅動器件或放大器件之間的配線長度，并且能夠進一步提高傳輸特性的頻率響應截止頻率。
本發(fā)明的模塊，可以不在光波導管端面上設置采用了反射鏡的90度的光程變換部而實行光波導管和受光發(fā)光器件之間的光學耦合。另外，可以采用表面安裝技術進行將電路部件電連接到形成有光波導管的基板上的安裝，表面安裝技術是采用含有焊劑等的焊料的技術。
另外，通過在形成有光波導路層芯部的面上以平行方向與受光發(fā)光器件進行光輸入輸出，而可以不在光波導管和受光發(fā)光器件之間設置對光的行進方向予以變換的光程變換部，就可以進行光學耦合。另外，采用平面發(fā)光型激光器，而使從發(fā)光器件放射的光強度分布與端面射出型相比較集中到狹小的角度內，因此使光波導管的芯部和發(fā)光器件之間的光耦合效率得到提高。
另外，本發(fā)明的組裝件可以縮短受光器件或發(fā)光器件與驅動器件或放大器件之間的配線長度，并且能夠提高傳輸特性的頻率響應截止頻率。
下面，對本發(fā)明的實施方式，采用圖1到圖15予以詳細的說明。在各圖中，相同符號表示相同的部件。還有，本發(fā)明并不限定于下述的實施方式。
(實施方式1)圖1是表示本發(fā)明的實施方式1的將受光發(fā)光器件內置型光電混裝配線模塊結構概況的剖面圖。
在圖1中，受光器件101及發(fā)光器件103分別與設置于光波導路層104上的配線圖121a的一端進行電連接并安裝在其上，配線圖121a的另一端露到光波導路層104的外部。光波導管芯部105和受光器件101及發(fā)光器件103分別進行光學耦合。另外，受光器件101及發(fā)光器件103埋設在光波導路層104內。在光波導路層104的另一個表面上形成有配線圖121b、121c。
光波導管芯部105由在受光器件101及發(fā)光器件103的受光發(fā)光波長中對各個波長透明的聚合物來構成。尤其是，可以采用聚甲基丙烯酸甲酯、聚酰亞胺、多晶硅烷(ポリシラン)、苯環(huán)丁烯樹脂、環(huán)氧樹脂、硅氧烷樹脂、聚碳酸酯等。受光器件101及發(fā)光器件103可以采用GaAs系列、InP系列等的化合物半導體器件，受光發(fā)光波長例如可以采用780nm、850nm、1.3μm、1.5μm的波長。
光波導管的制作除了由光刻法和刻蝕法的方法和由紫外線硬化而的方法之外，可以采用由電子和激光等的光束而做出的直接繪圖和注入成型或加壓成型等來進行制作。光波導管中心層采用上述方法可以形成矩形狀的光波導管中心層，并且可以采用中心尺寸為8～10μm左右的單模式尺寸或從40μm到數(shù)個100μm的多模式尺寸的材料。特別是，在上述光波導管的制作過程中與受光器件及發(fā)光器件進行光學耦合的光波導管中心層的端面，在實施過非球面狀的端面處理的場合下，由此可以使受光發(fā)光器件和光波導管中心層的光學耦合效率得到提高。
在光波導路層104內所設置的受光器件101及發(fā)光器件103在下述狀態(tài)下配置到光波導路層104內，該狀態(tài)是在與形成有光波導管芯部105的面平行的方向上進行光輸入輸出的狀態(tài)。
特別是，與光波導管芯部105進行光學耦合的發(fā)光器件103的光射出面是在與光波導管芯部105的光軸從垂直到10度以下的角度的配置下進行安裝的。在成10度以下的角度的場合下，可以使從發(fā)光器件103所射出的光在光波導管芯部105的端面上進行反射返回到發(fā)光器件103，也就是說會減少返回的光的影響。在10度以上的場合下也可以減少返回的光的影響，但是會使光波導管中心層和發(fā)光器件之間的光學耦合效率下降，因此角度最好不超過10°，1～3°是最好的。
發(fā)光器件可以采用端面射出型或表面射出型的半導體激光器，在表面射出型的場合下發(fā)光器件由發(fā)光部和副載體(carrier)部來構成，發(fā)光部設置有采用由GaAs、InP、In GaAs、InGaAsP等構成的半導體而制作出的活性層，副載體部是從熱膨脹系數(shù)與發(fā)光部的熱膨脹系數(shù)幾乎相等的Si、AlN、SiC等中選出的，并且在副載體部的側面上設置有表面射出型的發(fā)光部。
發(fā)光部的電極可通過設置于副載體部的電極與配線圖連接。在由表面射出型的發(fā)光器件來構成的場合下，由于從發(fā)光器件放射的光強度分布與端面射出型相比較可集中到狹小的角度內，所以會使光波導管的芯部和發(fā)光器件之間的光耦合效率得到提高。另外，在端面射出型的半導體激光器方面，在半導體激光器的射出端裝有光點大小變換功能的場合下，由于光強度分布集中到狹小的角度內，因而可以使光波導管的芯部和發(fā)光器件之間的光耦合效率得到提高。
光波導路層104包括有光波導管芯部105和光波導管覆蓋層106，光波導管芯部105由在受光器件101及發(fā)光器件103和受光發(fā)光波長中對各波長透明的聚合物來構成。尤其是，可以采用聚甲基丙烯酸甲酯、氟化聚酰亞胺、苯環(huán)丁烯樹脂、環(huán)氧樹脂、硅氧烷樹脂、聚碳酸酯等。在光波導管覆蓋層106上也可以采用與光波導管中心層相同的聚甲基丙烯酸甲酯、氟化聚酰亞胺、苯環(huán)丁烯樹脂、環(huán)氧樹脂、硅氧烷樹脂。聚碳酸酯等，但是需要調節(jié)光波導管覆蓋層和光波導管中心層的材料折射率之差以使其折射率比光波導管覆蓋層的折射率更高。
在光波導管覆蓋層106上使用氟化聚酰亞胺的場合下，光波導管中心層可以采用將折射率調節(jié)到比光波導管覆蓋層的折射率更高的折射率差調節(jié)用氟化聚酰亞胺。另外，在光波導管覆蓋層上采用多晶硅烷(ポリシラン)的場合下，使用通過光照射使折射率產生變化的材料，例如使用通過紫外線照射使折射率變高的材料，并通過掩蔽(mask)和曝光形成其折射率比光波導管覆蓋層的折射率更高的光波導管中心層。
另外，如圖2所示光波導管的芯部端面也可以通過透光性樹脂109與受光器件或發(fā)光器件進行光學連接。這種場合下，透光性樹脂109采用對進行發(fā)送或接收的光信號透明的材料，并且可以使用硅系列或丙烯酸(アクリレ一ト)系列的樹脂材料等，但最好是具有與光波導管中心層的折射率類似的折射率的透光性樹脂材料。特別是，使用聚甲基丙烯酸甲酯、聚酰亞胺、苯環(huán)丁烯樹脂、環(huán)氧樹脂、硅氧烷樹脂、聚碳酸酯等的折射率與光波導管芯部相同的材料，這是最為理想的。在這種結構的場合下，會減少光波導管芯部端面或者受光器件或發(fā)光器件進行光學連接的面上的光信號的反射，與此同時可以使光波導管芯部和受光器件或發(fā)光器件之間的光學耦合效率得到提高，還有也可以從環(huán)境上對受光器件或發(fā)光器件進行保護。透光性樹脂材料在至少形成于光波導管的芯部端面和與受光器件或發(fā)光器件進行光學連接的面之間的狀況下會產生效果，并且也可以將其填充在受光器件或發(fā)光器件的周圍。這種場合下，由于可以從外界空氣遮斷受光發(fā)光器件，因而可以防止由濕度等而引起的受光發(fā)光器件可靠性的降低。
圖3是圖2的I-I線剖面圖。在該示例中，光波導管芯部105和受光器件101及發(fā)光器件103分別在同一平面上并聯(lián)排列3個。這樣一來，就可以實現(xiàn)高密度化、高集成化。標識131是采用與光波導管芯部105相同的方法所形成的標識，并且所用的材料與光波導管芯部105相同，折射率也相同。另外，其大小形成為光波導管芯部105幅度的1～5倍直徑的圓形。以該標識131為位置基準進行位置對準并安裝以使受光器件101及發(fā)光器件103和光波導管芯部105進行光學耦合。
圖4是相當于圖2的I-I線剖面圖的另一個示例的剖面圖。在該示例中，光波導管芯部105在同一平面上并聯(lián)排列4個，并且配置有1個受光器件101及發(fā)光器件103。在本例中，4個芯部端面配置在同一直線上。這樣一來，就可以進一步實現(xiàn)高密度化、高集成化。
如圖5所示，其結構也可以在光波導路層的至少單側具備有由混合物構成的絕緣性基板129，該含有無機填充物和熱固性樹脂。
這種場合下，由于使已成為一體的光波導路層104和絕緣性基板129的剛性得到提高，因而可以減少光波導路層104的內部所埋設設置的受光發(fā)光器件101、103的因來自外部應力的影響而引起的受光發(fā)光器件的裂縫和破壞等。104是在絕緣性基板129上所形成的內部鍍金屬夾層柱(インナ一ビアホ一ル)，141是在絕緣性基板129的表面上所設置的配線圖。絕緣性基板129的厚度最好是50μm～400μm的范圍。
作為無機填充物，可以從Al2O3、MgO、BN、SiC、AlN及SiO2中選擇，并且通過采用這些無機填充物而能夠獲得在散熱性方面優(yōu)良的受光發(fā)光器件內置型光電混裝配線模塊。還有，無機填充物的含量最好摻合70～95的重量百分數(shù)。作為熱固性樹脂，例如對環(huán)氧樹脂最好摻合5～30的重量百分數(shù)。
通過選擇無機填充物來對電絕緣性基板的熱膨脹系數(shù)進行調節(jié)，而可以使受光發(fā)光器件的熱膨脹系數(shù)相匹配，因此能夠得到可靠性高的受光發(fā)光器件內置型光電混裝配線模塊。
還有，如圖6所示在光波導路層104的兩側設置有由混合物構成的絕緣性基板129a、129b的場合下，并且該混合物含有無機填充物和熱固性樹脂，可以抑制因光波導路層和絕緣性基板之間的熱膨脹系數(shù)差而引起的彎折的產生。絕緣性基板129a、129b的厚度最好分別是50μm～400μm的范圍。絕緣性基板129a、129b的材料可以使用與在上述圖5中所說明的材料相同的物質。
在絕緣性基板方面，由于采用在多層實施過電配線圖的材料，因而可以在已成為一體光波導路層和絕緣性基板上裝載電路部件，并且由于可抑制彎折的產生，所以能夠穩(wěn)定地裝載電路部件。
另外，通過在光波導路層的至少單側采用陶瓷基板，該陶瓷基板使用由Al2O3、MgO、BN、SiC、AlN構成的無機材料，而可以使光波導路層和陶瓷基板的層疊體的剛性得以進一步提高，與此同時通過對無機材料進行選擇，可以使之與受光發(fā)光器件的熱膨脹系數(shù)相匹配，防止因熱膨脹系數(shù)之差而引起的向受光發(fā)光器件的應力的產生，并且能夠得到可靠性高的受光發(fā)光器件內置型光電混裝配線模塊。
由于在絕緣性基板上對進行發(fā)送或接收的光信號采用非透光性材料，因而可以防止從外部向光波導路層射入的雜音影響。因此，在光波導路層的兩側設置有由非透光材料構成的絕緣性基板的場合下，與在光波導路層的單側設置有由非透光材料構成的絕緣性基板的情形相比，可以減少因光而引起的來自周圍的雜音影響。另外，對于來自發(fā)光器件的由雜散光而引起的噪音也可以防止。
以在上面所說明的受光發(fā)光器件內置型光電混裝配線模塊上對電路部件進行電連接為目的并予以安裝的場合下，由于光波導管和受光發(fā)光器件之間的光耦合部配置于模塊內，因而即使采用表面安裝技術也不會對光波導管和受光發(fā)光器件之間的光耦合部產生影響，該表面安裝技術使用含有焊劑等的焊料。另外，由于光波導管和受光發(fā)光器件之間的光學耦合只在受光發(fā)光器件內置型光電混裝配線模塊內進行，所以在安裝電路部件時沒有必要進行光學耦合就可以實行電連接，并且可以采用現(xiàn)有的表面安裝技術、設備將其他的電路部件裝載到模塊上。還有，作為電路部件，例如可以使用電容器、電感器、電阻、半導體芯片、CSP(芯片尺寸組件)等。
(實施方式2)圖7A-I是表示本發(fā)明的實施方式2的受光發(fā)光器件內置型光電混裝配線模塊制造方法概況的剖面圖。下面，對于本實施方式的受光發(fā)光器件內置型光電混裝配線模塊的制造方法，參照圖7A-I的同時予以說明。
首先如圖7A所示，準備好在光波導管芯部105的周圍形成光波導管覆蓋層106的光波導路層104。光波導路層104可以采用薄膜狀的光波導薄膜。在聚碳酸酯等的成為光波導管下部覆蓋層的薄膜上，設置凹部，凹部用來通過使用金屬模具的壓力機而形成光波導管中心層，在凹部中填充成為光波導管中心層并且折射率比波導管覆蓋層的折射率更高的聚合物，并且可以使用光波導薄膜和紫外線照射硬化型光波導薄膜，光波導管膜是采用與光波導管下部覆蓋層相同的材料形成光波導管上部覆蓋并由加壓成型而成的，紫外線照射硬化型光波導管膜采用通過紫外線照射使折射率變高的樹脂材料。
其次如圖7B所示，在光波導路層104的所希望位置上形成第1貫穿孔115。第1貫穿孔例如可以通過激光加工或采用金屬模具所做出的加工來形成。由于激光加工可以在微小的間隔之間形成第1貫穿孔115并且不會產生切屑，所以是較為理想的。在激光加工過程中若使用二氧化碳激光器和激態(tài)復合物激光器，則會易于加工。
在第1貫穿孔115的側面露出有光波導管芯部105的端面。理想的是，第1貫穿孔115用來安裝下面所說明的受光器件或發(fā)光器件，并且形成在使光波導管芯部105和受光器件或發(fā)光器件進行光學耦合的區(qū)域。另外，同時將分離型薄膜119上形成有配線圖121a、121c的區(qū)域與形成有第1貫穿孔115的光波導路層104進行位置對準并使之重疊。
在分離型薄膜119上例如可以使用聚對苯二甲酸乙二醇酯和聚乙烯硫化物。配線圖121a、121c例如可以通過在分離型薄膜119上粘接銅箔之后實行光致蝕刻工藝及刻蝕工藝來形成。除銅箔之外，也可以采用金屬薄膜。此時，會在與貫穿孔115相對應并且裝載受光器件或發(fā)光器件的區(qū)域上描繪與受光器件或發(fā)光器件的電極配置相應的配線圖121a、121c。
然后如圖7c所示，通過對分別進行位置對準并重疊后的區(qū)域實行加壓加熱，而得到光波導管104和配線圖121a、121c的層疊體。
然后如圖7D所示，在配線圖121a、121c上裝載受光器件及發(fā)光器件使之與光波導管芯部105進行光學耦合。此時，通過預先在配線圖121a、121c或光波導路層104上形成位置對準用的調節(jié)標識，可以容易地裝載受光器件及發(fā)光器件。接著，在裝載受光器件及發(fā)光器件之后使分離型薄膜119剝離。還有，該分離型薄膜119也可以在最終完成模塊后予以剝離。
然后如圖7E所示，通過印刷法等在第1貫穿孔中填充透光性樹脂109。在透光性樹脂109為光硬化型或光與加熱并用硬化型的場合下，向第1貫穿孔115填充透光性樹脂109之后通過光照射將其硬化。另外，在熱硬化型的場合下，在下述的加熱工藝過程中對其進行硬化。
作為透光性樹脂，可以使用折射率與光波導管中心層相匹配的材料。例如，透光性樹脂的折射率可以在光波導管中心層折射率的±0.05的范圍內進行選擇。最好是±0.01。例如，若使用氟化環(huán)氧樹脂系列和丙烯系列、溴化環(huán)氧樹脂系列和含硫乙烯樹脂系列等，則可以在1.40到1.71的范圍內以±0.005的準確度自由地控制折射率。除去通過紫外線和加熱等進行硬化的材料之外，也可以使用凝膠狀的不進行硬化的材料。
然后如圖7F所示，通過激光加工等形成第2貫穿孔117，并且如圖7G所示，在第2貫穿孔117中填充導電性樹脂組成物123。然后如圖7H所示，通過對銅箔127進行位置對準使之重疊并實行加壓和加熱，使導電性樹脂組成物123中的熱固性樹脂硬化，形成鍍金屬夾層導體125。加熱是在使導電性樹脂組成物123中的熱固性樹脂進行硬化的溫度以上的溫度(例如150℃～260℃)下來進行的。通過該工藝，使銅箔127和光波導路層104機械性的接上。
另外，通過鍍金屬夾層導體125可使銅箔進行電連接。然后如圖7I所示，通過對銅箔127進行加工形成配線圖。這樣，就可以形成在第1實施方式中所說明的受光發(fā)光器件內置型光電混裝配線模塊。
根據(jù)上述制造方法，可以容易地制造出在第1實施方式中所說明的受光發(fā)光器件內置型光電混裝配線模塊。另外，在上述制造工藝過程中使透光性樹脂硬化后，在使用成凝膠狀的材料的場合下可使因溫度變化而引起的向受光發(fā)光器件的應力得到緩解，因而能夠獲得可靠性高的受光發(fā)光器件內置型光電混裝配線模塊。
(實施方式3)圖8是表示本發(fā)明的實施方式3的受光發(fā)光器件內置型光電混裝配線模塊的組裝件結構概況的剖面圖。下面，對于本實施方式的受光發(fā)光器件內置型光電混裝配線模塊的組裝件結構，參照圖8的同時予以說明。在本實施方式中，受光器件101通過配線圖121與放大器件111進行電連接，發(fā)光器件103通過配線圖121與驅動器件113進行電連接。
特別是，發(fā)光器件103及受光器件101和放大器件111、驅動器件113如圖9所示，受光器件101的陽極101a及陰極101b端的2個端子都與放大器件進行電連接，并且發(fā)光器件103的陽極103a及陰極103b端的2個端子都與驅動器件進行電連接。受光器件101和發(fā)光器件103最好通過光波導管105進行光學連接。
在這些結構中，在將放大器件111及驅動器件113與受光器件101及發(fā)光器件103對向配置的場合下，可以縮短配線長度，并且可以提高傳輸特性的頻率響應截止頻率。另外，即使在將放大器件111及驅動器件113配置到不與受光101及發(fā)光器件103對向的位置的時，也會使配線比在驅動器件113和發(fā)光器件103或者放大器件111和受光器件101之間傳送的電信號的波長更短，在這種場合下不會使高頻區(qū)域內的傳送特性惡化而可以進行動作。在放大器件111及驅動器件113和受光器件101及發(fā)光器件103之間設置有多層基板的場合下，也是同樣的。
就是說，如果是具有各裝置的配置關系的模塊，并且該裝置具有圖9所示的電路圖結構，本發(fā)明就不會對圖8所示的模塊構造進行限定。例如，由于對放大器件111和受光器件101進行電連接，所以采用其他的配線圖及鍍金屬夾層導體也可以。但是，在考慮到傳送特性的場合下，因為想要盡量縮短配線長度，所以圖8所示的那種模塊結構是較為理想的。
另外，在光波導路層104的單側或兩側設置有由混合物構成的絕緣性多層基板的場合下，并且該混合物含有無機填充物和熱固性樹脂，由于在這種結構中也可以縮短配線長度，這種結構是在絕緣性多層基板的內部配置放大器件111及驅動器件113并且在近距離內對放大器件111及驅動器件113和受光器件101及發(fā)光器件103進行連接的結構，所以在配線比所傳送的電信號的波長更短的狀況下，不會使高頻區(qū)域內的傳送特性惡化而可以進行動作。
特別是，在放大器件111、驅動器件113、受光器件101及發(fā)光器件103以裸芯片的狀態(tài)埋設裝載于光波導路層內和絕緣性多層基板內的場合下，可以通過從外界空氣將其遮斷，來防止由濕度等而引起的可靠性的降低。
另外，在使放大器件111及驅動器件113和受光器件101及發(fā)光器件103的熱膨脹系數(shù)相匹配的前提下，作為無機填充物與Al2O3、MgO、BN、SiC、AlN等材料摻合樹脂成分來形成絕緣性多層基板。據(jù)此，可以減少因溫度變化而產生的應力。另外，在溫度變化的過程中也可以防止其特性的變化。
另外，在發(fā)光器件和驅動器件之間設置有電阻元件的結構的場合下，在使發(fā)光器件和驅動器件間的電配線長度比所傳送的信號的波長更長時也不會使高頻區(qū)域內的傳送特性惡化而可以進行動作。
在從受光器件輸出到受光器件和放大器件之間的電信號中所包括的頻帶寬度方面，即使在配置有分流用電容器的結構的場合，并且該分流用電容器具有阻抗比受光器件的輸出阻抗更低的特性，以及使受光器件和放大器件之間的電配線長度比所傳送的信號的波長更長的場合下，也不會使高頻區(qū)域內的傳送特性惡化而可以進行動作。
作為配置電容器的結構，也可以采用芯片狀的電容器來構成并使之埋設在絕緣性多層基板內，另外通過在絕緣性多層基板內部設置對置電極來設置電容元件，也能夠得到同樣的效果。在通過在絕緣性多層基板內部設置對置電極來形成電容元件的場合，以及采用在對置電極的間隔上設置電容率比絕緣性多層基板更高的材料的結構或者將對置電極的間隔構成為數(shù)10μm左右并且使對置電極的尺寸比傳送的信號波長的1/4更小進行設置的場合下，即使在更高的頻率區(qū)域內也不會使傳送特性惡化而可以進行動作。
如上所述，作為本實施示例的組裝件可以不在光學器件和光波導管之間使用反射鏡等的光學器件而進行光耦合，并且能夠采用一般的表面安裝技術在混裝形成有光配線和電配線的配線基板上安裝電路部件，使光學器件和其驅動用或信號放大用的半導體器件之間的用于傳送信號的信號在數(shù)GHz以上的頻率中也可以進行動作。
(實施方式4)圖10是表示本發(fā)明的實施方式4的受光發(fā)光器件內置型光電混裝配線模塊結構概況的剖面圖，圖11是圖10的II-II剖面圖。下面，對于本實施方式的受光發(fā)光器件內置型光電混裝配線模塊的結構，參照圖10及圖11的同時予以說明。在本實施方式中，受光器件安裝在副載體133a上，安裝方法是經(jīng)沖擊的倒裝片安裝或正面安裝，并且與副載體133a上所形成的配線圖進行電連接。副載體由氮化鋁、碳化硅和氧化鋁等的陶瓷材料來構成，副載體133a與光波導路層104的表面上所設置的配線圖121進行電連接。受光器件101在器件表面的同一面內設置有多個受光部，并且在光波導路層104內的垂直方向上與設置多個的光波導管芯部105進行光學耦合。另一方面，發(fā)光器件103倒裝片安裝在副載體133b上。另外，發(fā)光器件103也可以采用焊料和導電性粘接劑裝片到副載體133b上，并且采用引線焊接來安裝發(fā)光器件103上的電極和副載體133b上所設置的電極。副載體133b在與安裝有發(fā)光器件103的面成垂直關系的側面上形成有電極，并且側面電極與光波導路層104的表面上所設置的配線圖121進行電連接。發(fā)光器件103例如可以使用表面射出型的激光器件等，并且在其表面上設置有多個射出光部。多個射出光部各自在光波導路層104內的垂直方向上與設置多個的光波導管芯部105進行光學耦合。光波導路層104的表面上所設置的配線圖121通過鍍金屬夾層導體125也與光波導路層104的其他面進行電連接。在圖11中圖示出，在光波導管覆蓋部106內設置有多個光波導管芯部105并且在垂直方向上設置有2級的情形。在格子狀的位置上設置有光波導管芯部105。在該結構中，同樣設置有發(fā)光器件的射出光部或受光器件的受光部使之與圖11所示的設置為格子狀的光波導管芯部105對向。另外，在設置有光波導管芯部105的光波導路層表面上設置有配線圖121。通過這種結構，可以使用多個光波導管芯部在受光器件和發(fā)光器件之間傳輸各自不同的信號，并且由于可以高密度地配置光波導管芯部，因而能夠傳輸大容量的信號。
(實施方式5)圖12及圖13是表示本發(fā)明的實施方式5的受光發(fā)光器件內置型光電混裝配線模塊結構概況的剖面圖。下面，對于本實施方式的受光發(fā)光器件內置型光電混裝配線模塊的結構，參照圖12及圖13的同時予以說明。在本實施方式中，受光器件101的受光部和光波導管芯部105和發(fā)光器件103的射出光部配置于同一平面上，受光器件101和光波導管芯部105以及發(fā)光器件103和光波導管芯部105分別進行光學耦合。受光器件101及發(fā)光器件103與光波導路層104的表面上所設置的配線圖121進行電連接。另外，受光器件101及發(fā)光器件103設置在使光波導路層104和絕緣性基板129成為一體并且貫穿形成的貫穿孔內，受光器件101及發(fā)光器件103的周圍其折射率與光波導管芯部105相匹配，并用樹脂進行填充，該樹脂對輸入輸出給受光器件101及發(fā)光器件103的光的波長透明。受光器件101及發(fā)光器件103其高度比光波導路層104的厚度更厚，并且具有與對光波導路層104和絕緣性基板129進行過一體化時的厚度相比更低的高度。特別是，在圖13中，在光波導路層104的兩側設置有絕緣性基板129a及129b，貫穿孔以它們作為一體而貫穿形成并在其孔內設置有受光器件及發(fā)光器件。受光器件101安裝在副載體133a上，例如是倒裝片安裝。受光器件101使用表面射入型的光電二極管等。安裝有受光器件的副載體133a在側面設置有電極，側面的電極與光波導路層104的表面上所設置的配線圖121進行電連接。副載體133a其尺寸比光波導路層104的厚度更厚，并且具有與對光波導路層104和絕緣性基板129進行過一體化時的厚度更低的高度。通過這種結構，可以使用這樣的器件，該器件具有使受光器件及發(fā)光器件比光波導路層更厚的尺寸，還有在受光發(fā)光器件的射出光部及受光部為端面和表面的任一個的場合下，也不會受到制約而可以構成受光發(fā)光器件內置型光電混裝配線模塊，因此會使設計的自由度得到提高。
(實施方式6)圖14是表示本發(fā)明的實施方式6的受光發(fā)光器件內置型光電混裝配線模塊結構概況的剖面圖。下面，對于本實施方式的受光發(fā)光器件內置型光電混裝配線模塊的結構，參照圖14的同時予以說明。在本實施方式中，光波導路層104設置在絕緣性基板129的內部，光波導路層104內的光波導管芯部105和受光器件101及發(fā)光器件103進行光學耦合。光波導路層104除去與上述圖1中所說明的材料相同的物質之外可以使用玻璃。在圖中，對于光波導路層104比絕緣性基板129的厚度更薄的形式已做出說明，并且在該絕緣性基板129上形成有設置為表里2層的配線圖121，但對于厚的形式來說也是可能的。這種場合下，成為在基板內設置有光波導路層的形式，該基板具有在內部設置有配線圖的3層以上的配線層。通過這種結構，可以在不受尺寸制約的情況下任意選擇光波導路層。
下面，對于光波導管芯部和受光器件101之間的光學耦合部，參照圖15的同時予以說明。受光器件101設置在內部，這個內部是在光波導管覆蓋部106上形成有圓形貫穿孔的內部，受光器件101的周圍用透光性樹脂109予以填充，透光性樹脂109對受光器件所收到的光的波長透明，并且可以使用折射率比光波導管覆蓋部更高的樹脂。透光性樹脂109的折射率可以根據(jù)貫穿孔和光波導管芯部105所接觸的面的曲率來任意選擇。通過該結構，可以采用透鏡效果使光波導管覆蓋部106和受光器件101之間的光學耦合效率得到提高，該透鏡效果是由圓形貫穿孔和光波導管覆蓋部106所接觸的形狀而產生的。在本結構中，在受光器件是發(fā)光器件的場合下也可以得到相同的效果。
權利要求
1.一種受光發(fā)光器件內置型光電混裝配線模塊，其特征為包括含有芯部和覆蓋部的光波導路層、在上述光波導路層的至少一方的主面上所形成的第1及第2配線圖、配置在上述光波導路層的內部、與上述光波導路層的芯部進行光學連接且與上述第1配線圖進行電連接的受光器件、配置在上述光波導路層的內部、與上述光波導路層的芯部進行光學連接且與上述第2配線圖進行電連接的發(fā)光器件。
2.根據(jù)權利要求1中記載的模塊，其特征為上述受光器件及上述發(fā)光器件配置在光波導路層內，以便在與形成有上述光波導路層的芯部的面平行的方向上進行光輸入輸出。
3.根據(jù)權利要求1中記載的模塊，其特征為上述發(fā)光器件由平面發(fā)光型激光器來構成。
4.根據(jù)權利要求1中記載的模塊，其特征為上述光波導路層的芯部端面通過透光性樹脂材料與上述受光器件及上述發(fā)光器件進行光學連接。
5.根據(jù)權利要求1中記載的模塊，其特征為在上述光波導路層的另一個主面上形成有第3配線圖。
6.根據(jù)權利要求5中記載的模塊，其特征為在上述第3配線圖上安裝有電路部件。
7.根據(jù)權利要求1中記載的模塊，其特征為在上述光波導路層的至少單側上具備有由混合物構成的絕緣性基板，該混合物含有無機填充物和熱固性樹脂。
8.根據(jù)權利要求1中記載的模塊，其特征為上述芯部存在多個。
9.根據(jù)權利要求8中記載的模塊，其特征為上述多個芯部之中，至少2個配置于同一平面上。
10.根據(jù)權利要求8中記載的模塊，其特征為上述多個芯部端面之中，至少3個配置于同一平面上。
11.根據(jù)權利要求8中記載的模塊，其特征為上述多個芯部端面之中，至少3個配置于大致相同的直線上。
12.根據(jù)權利要求1中記載的模塊，其特征為上述光波導路層存在多個。
13.根據(jù)權利要求12中記載的模塊，其特征為上述光波導路層的芯部端面是凹型或者凸型形狀。
14.根據(jù)權利要求1中記載的模塊，其特征為上述受光器件和發(fā)光器件及光波導路層都埋設在電絕緣層中。
15.一種受光發(fā)光器件內置型光電混裝配線模塊的制造方法，其特征為在含有芯部和覆蓋部的光波導路層上形成貫穿孔，在分離型薄膜的一個主面上形成多個配線圖，在上述配線圖上安裝受光器件及發(fā)光器件，通過對上述分離型薄膜進行位置對準使上述配線圖朝向上述光波導路層一側，來與上述光波導路層重疊并進行加壓，將上述受光器件或發(fā)光器件配置到上述光波導路層的貫穿孔內，在上述貫穿孔內填充對傳輸上述芯部的光透明的樹脂，使上述樹脂硬化。
16.一種受光發(fā)光器件內置型光電混裝配線模塊的組裝件，其特征為具備含有芯部和覆蓋部的光波導路層、在上述光波導路層的至少一方的主面上形成的第1及第2配線圖、配置在上述光波導路層的內部、與上述光波導路層的芯部進行光學連接且與上述第1配線圖進行電連接的受光器件、配置在上述光波導路層的內部、與上述光波導路層的芯部進行光學連接且與上述第2配線圖進行電連接的發(fā)光器件、在上述光波導路層上安裝的驅動器件及放大器件，上述發(fā)光器件通過上述第2配線圖與驅動器件進行電連接，上述受光器件通過上述第1配線圖與放大器件進行電連接。
17.根據(jù)權利要求16中記載的模塊組裝件，其特征為上述發(fā)光器件的陽極端子和陰極端子雙方通過上述第2配線圖與驅動器件進行電連接，上述受光器件的陽極端子和陰極端子雙方通過上述第1配線圖與放大器件進行電連接。
全文摘要
一種受光發(fā)光器件內置型光電混裝配線模塊，包括含有芯部和覆蓋部的光波導路層、在上述光波導路層的至少一方的主面上所形成的第1及第2配線圖、配置在上述光波導路層的內部并且與上述光波導路層的芯部進行光學連接且與上述第1配線圖進行電連接的受光器件、以及配置在上述光波導路層的內部并且與上述光波導路層的芯部進行光學連接且與上述第2配線圖進行電連接的發(fā)光器件。據(jù)此，可以進行光波導管和受光發(fā)光器件之間的正確的光學耦合。
文檔編號H05K1/18GK1472558SQ0314896
公開日2004年2月4日 申請日期2003年6月30日 優(yōu)先權日2002年6月28日
發(fā)明者巖城秀樹, 田口豐, 小掠哲義, 菅谷康博, 朝日俊行, 西山東作, 井戶川義信, 義, 義信, 作, 博, 行 申請人:松下電器產業(yè)株式會社