JP2006140178A - Method of manufacturing circuit board, and photoelectric fusion circuit board - Google Patents

Method of manufacturing circuit board, and photoelectric fusion circuit board Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To enable to constitute a circuit board having a plurality of layers and a photoelectric fusion circuit board without performing a special design change in any way in the circuit board, such as a general electric circuit board from former, and to enable to manufacture the circuit board and the photoelectric fusion circuit board at a comparatively low cost. <P>SOLUTION: The method of manufacturing the circuit board, such as the photoelectric fusion circuit board includes the steps of mounting the element or the component 102 in the first board 100, mounting the element or the component 106 in the second board 104 with another first board 100, and joining the first board 100 and the second board 104 at lower temperature than temperature applied when the element or the component 102, 106 is mounted in the boards 100, 104 while forming an air gap part 110 between the first board 100 and the second board 104. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、複数の回路基板を接続して形成する回路基板の製造方法、及び電気回路と光回路(光インターコネクション)が混載された光電融合回路基板に関するものである。 The present invention relates to a method of manufacturing a circuit board formed by connecting a plurality of circuit boards, and an optoelectronic circuit board in which an electric circuit and an optical circuit (optical interconnection) are mixedly mounted.

今日の携帯電話や個人情報端末の急速な普及に伴い、機器の更なる小型・軽量化また高機能化が求められている。しかし、小型・軽量化また高機能化により回路基板の高速化と高集積化が進み、信号遅延、EMI(Electromagnetic Interference:電磁干渉ノイズ)の発生などの問題への対応が急務となっている。 With the rapid spread of today's mobile phones and personal information terminals, there is a demand for further downsizing, weight reduction and higher functionality of devices. However, miniaturization, weight reduction, and higher functionality have led to higher speed and higher integration of circuit boards, and there is an urgent need to deal with problems such as signal delay and EMI (Electromagnetic Interference).

これらの問題を解決する手段として、従来の電気配線において問題となっていた信号遅延、信号劣化、及び配線から放射される電磁干渉ノイズが克服ないし低減され、かつ高速伝送が可能である光配線技術が期待されている。こうした状況において、この光配線の利点を用い、電気配線基板上の電気配線の一部を光配線に置き換える様にした光電気配線基板の製造方法の例が提案されている(特許文献1参照)。この製造方法では、図9に示した様に、予め製造した光導波路基板6を電気配線基板7に貼り合せて製造する。そのため、特に、表面に素子ないしは部品が実装されたような凹凸のある電気配線基板7に対しては、光導波路基板6を真空プレスで貼り合せることができず、適用できる電気配線基板が制限されてしまう。この制限を回避するため、ここでは、予め電気配線基板に実装される素子ないしは部品の位置に対応した光導波路5を除去し、その後、電気配線基板7と真空プレスで貼り合せ光電気配線基板を製造する方法が開示されている。また、電気配線基板7に実装する素子ないしは部品を予め埋め込み、その後、光導波路基板6を真空プレスで貼り合せて光電気配線基板を製造する方法も開示されている。なお、図9において、1は支持基板、2は第1クラッド層、3はコア層、4は第2クラッド層、そして8は真空プレス板である。
特開2003-161853号公報
As a means to solve these problems, optical wiring technology that can overcome or reduce signal delay, signal degradation, and electromagnetic interference noise radiated from wiring, which has been a problem in conventional electrical wiring, and enables high-speed transmission. Is expected. Under such circumstances, an example of a method for manufacturing an opto-electric wiring board in which a part of the electric wiring on the electric wiring board is replaced with the optical wiring using the advantages of the optical wiring is proposed (see Patent Document 1). . In this manufacturing method, as shown in FIG. 9, the optical waveguide substrate 6 manufactured in advance is bonded to the electric wiring substrate 7 for manufacturing. For this reason, in particular, the optical waveguide substrate 6 cannot be bonded by a vacuum press to the uneven electrical wiring substrate 7 with elements or components mounted on the surface, and the applicable electrical wiring substrate is limited. End up. In order to avoid this limitation, here, the optical waveguide 5 corresponding to the position of the element or component mounted on the electrical wiring board in advance is removed, and then the electrical wiring board is bonded to the electrical wiring board 7 by a vacuum press. A method of manufacturing is disclosed. Also disclosed is a method of manufacturing an opto-electric wiring board by embedding elements or components to be mounted on the electric wiring board 7 in advance, and then bonding the optical waveguide board 6 with a vacuum press. In FIG. 9, 1 is a support substrate, 2 is a first cladding layer, 3 is a core layer, 4 is a second cladding layer, and 8 is a vacuum press plate.
Japanese Patent Laid-Open No. 2003-161853

しかしながら、上記特許文献1の製造方法のように、素子ないしは部品の大きさの光導波路層を除去することは、工程が煩雑かつ困難であるだけではなく、光導波路層に制限を与えることになる。また電気配線基板に実装する素子ないしは部品を予め埋め込む方法では、発熱する部品を埋め込んで光電気配線基板を形成すると、埋め込まれたデバイスの信頼性が低下する懸念がある。 However, as in the manufacturing method of Patent Document 1 above, removing the optical waveguide layer having the element or component size not only makes the process complicated and difficult, but also limits the optical waveguide layer. . Further, in the method of previously embedding elements or components to be mounted on the electric wiring board, there is a concern that the reliability of the embedded device may be lowered if the photoelectric wiring board is formed by embedding heat-generating components.

そこで上記課題に鑑み、本出願に係る第1の発明の回路基板の製造方法は、少なくとも二つ以上の回路基板を接続して形成する回路基板の製造方法であって、第1の基板に素子ないしは部品を実装する第1の工程と、第1の基板とは別の第2の基板に素子ないしは部品を実装する第2の工程と、第1の基板と第2の基板との間に空隙部を形成しつつ、第1の工程及び第2の工程で基板に素子ないしは部品を実装するときにかかる温度より低い温度で第1の基板と第2の基板を接合する第3の工程を含むことを特徴とする。ここにおいて、前記少なくとも二つ以上の回路基板はどの様なものであってもよいが、典型的には、光回路基板と電気回路基板を含んで光電融合回路基板を構成する。 Accordingly, in view of the above problems, the circuit board manufacturing method of the first invention according to the present application is a circuit board manufacturing method in which at least two or more circuit boards are connected to each other, and the element is formed on the first substrate. A first step of mounting a component or a component, a second step of mounting an element or component on a second substrate different from the first substrate, and a gap between the first substrate and the second substrate A third step of bonding the first substrate and the second substrate at a temperature lower than the temperature required when the element or component is mounted on the substrate in the first step and the second step while forming the portion. It is characterized by that. Here, the at least two or more circuit boards may be any kind, but typically, an optoelectronic circuit board is configured by including an optical circuit board and an electric circuit board.

また、上記課題に鑑み、本出願に係る第2の発明の光電融合回路基板は、電気回路基板と光回路基板を接続して形成された光電融合回路基板であって、前記光回路基板に実装された光デバイスが前記電気回路基板と光回路基板の接合により両者の間に形成された空隙部に配置されることを特徴とする。ここにおいて、前記電気回路基板に実装された電子デバイスなどが前記空隙部に配置される様にしてもよい。また、前記電気回路基板では、低融点金属(ハンダ)ないしは金属バンプによる接合で素子ないしは部品を実装し、前記光回路基板では、低融点金属(ハンダ)ないしは金属バンプないしは金属と金属の直接接合による接合で素子ないしは部品を実装することができる。 Further, in view of the above problems, the photoelectric fusion circuit board according to the second invention of the present application is a photoelectric fusion circuit board formed by connecting an electric circuit board and an optical circuit board, and is mounted on the optical circuit board. The optical device is arranged in a gap formed between the electric circuit substrate and the optical circuit substrate by bonding. Here, an electronic device or the like mounted on the electric circuit board may be disposed in the gap portion. In the electric circuit board, an element or a component is mounted by bonding with a low melting point metal (solder) or a metal bump. On the optical circuit board, a low melting point metal (solder) or metal bump or a metal and metal is directly bonded. Elements or components can be mounted by bonding.

前記光電融合回路基板において、光回路基板が電気回路基板と電気的に接続が得られるように形成され、電気回路基板の信号の一部ないしは全てを光回路基板を用いた光信号の授受によって配線されるように構成した場合、光回路基板を用いることにより、電気信号を光信号に変換するための発光素子や光信号を電気信号に変換するための受光素子の配置に制限されることがなく、かつ光回路基板に用いる光導波路層を二次元光導波路層として、その光導波路層の全域を使い柔軟に光信号伝送を再構成できる光電融合基板を実現でき、電気回路基板の信号の一部または全てを二次元光導波路回路を用いた光信号の授受によって配線させて電子機器を動作させることができる。 In the optoelectronic circuit board, the optical circuit board is formed so as to be electrically connected to the electric circuit board, and part or all of the signals of the electric circuit board are wired by transmitting and receiving optical signals using the optical circuit board. When configured as described above, by using an optical circuit board, there is no limitation on the arrangement of light emitting elements for converting electrical signals into optical signals and light receiving elements for converting optical signals into electrical signals. In addition, the optical waveguide layer used for the optical circuit board can be used as a two-dimensional optical waveguide layer, and a photoelectric fusion substrate that can flexibly reconfigure optical signal transmission using the entire area of the optical waveguide layer can be realized. Alternatively, the electronic device can be operated by wiring all of them by exchanging optical signals using a two-dimensional optical waveguide circuit.

本発明によれば、回路基板間に空隙部を設けるので、従来からの一般的な電気回路基板などの回路基板に対して、特別な設計変更を何ら施すことなく、複数層から成る回路基板や光電融合回路基板を構成でき、比較的低コストで回路基板や光電融合回路基板を製造することができる。 According to the present invention, since the air gap is provided between the circuit boards, a circuit board composed of a plurality of layers can be used without any special design change with respect to a conventional circuit board such as a general electric circuit board. An optoelectronic circuit board can be constructed, and a circuit board and an optoelectronic circuit board can be manufactured at a relatively low cost.

本発明の実施の形態を説明する。本発明の典型的な一実施形態では、電気回路基板に実装した電子デバイスからの信号の一部ないしは全てを光回路基板に実装した光デバイスにより光信号とし、光信号の授受により配線される光電融合回路基板の構成及びその低コストな製造方法として、これら電気回路基板及び光回路基板に実装した素子(デバイス)ないしは部品の接続強度を劣化させることなく、かつ両基板間に空隙部を形成するように接続可能な接続媒体を介して基板の接合を行っている。 An embodiment of the present invention will be described. In a typical embodiment of the present invention, a part or all of a signal from an electronic device mounted on an electric circuit board is converted into an optical signal by the optical device mounted on the optical circuit board, and a photoelectric circuit wired by sending and receiving the optical signal is used. As a structure of a fusion circuit board and a low-cost manufacturing method thereof, a gap is formed between the boards without deteriorating the connection strength of elements (devices) or components mounted on the electric circuit board and the optical circuit board. In this way, the substrates are bonded via a connectable connection medium.

以下に、添付図面を参照し、実施例を挙げて本発明の実施の形態を具体的に説明する。
(実施例1)
図1は、本発明の実施例1による光電融合回路基板の断面を示した図である。図1において、100は光回路基板、102は発光素子や受光素子などの光デバイス、104は電気回路基板、106はLSIなどの電子デバイス、108はハンダボール、そして110は空隙部である。光デバイス102は、駆動時に発生する熱を効率よく放散するために光回路基板100表面に実装し、さらに電気回路基板106と光回路基板100をハンダボール108で接続した後にも熱放散が効率よく行われるように空隙部110に配置されている。
Embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to the accompanying drawings.
(Example 1)
FIG. 1 is a view showing a cross section of the optoelectronic circuit board according to Example 1 of the present invention. In FIG. 1, 100 is an optical circuit board, 102 is an optical device such as a light emitting element or a light receiving element, 104 is an electric circuit board, 106 is an electronic device such as LSI, 108 is a solder ball, and 110 is a gap. The optical device 102 is mounted on the surface of the optical circuit board 100 in order to efficiently dissipate heat generated during driving, and heat dissipation is also efficient after the electrical circuit board 106 and the optical circuit board 100 are connected by the solder balls 108. Arranged in the gap 110 as is done.

次に、本実施例で用いた光回路基板について詳細に説明する。図2は本実施例で用いた光回路基板を示したものである。図2(a)のA-A’断面図が図2(b)である。図2において、200は二次元光導波路のクラッド層、202は二次元光導波路のコア層、204は光路変換構造体、206は発光素子装置、そして208は受光素子である。発光素子装置206と受光素子208と光路変換構造体204は、発光素子装置206より出射された光が、発光素子装置206近傍に配置された光路変換構造体204により光路変換され、光路変換された光が二次元光導波路のコア層202内を伝播し、伝播した光が受光素子208近傍に配置された光路変換構造体204により光路変換され、受光素子208に結合するような位置関係にある。シート状の二次元光導波路は、屈折率の異なる材料の組み合わせによりコア層とそれを挟む第1および第2のクラッド層より構成される。なお、図2ではコア層202の上部にクラッド層を形成していないが、必要に応じて形成してもよい。本実施例においては、屈折率1.60のポリシラン系樹脂をコア層202に用い、屈折率1.55のポリシラン系樹脂をクラッド層200に用いた。また、光路変換構造体204として、半径40mmの半球状の構造体を用いた。 Next, the optical circuit board used in this example will be described in detail. FIG. 2 shows the optical circuit board used in this example. FIG. 2B is a sectional view taken along the line A-A ′ of FIG. In FIG. 2, reference numeral 200 denotes a cladding layer of a two-dimensional optical waveguide, 202 denotes a core layer of the two-dimensional optical waveguide, 204 denotes an optical path conversion structure, 206 denotes a light emitting element device, and 208 denotes a light receiving element. In the light emitting element device 206, the light receiving element 208, and the optical path changing structure 204, the light emitted from the light emitting element device 206 is optically changed by the optical path changing structure 204 arranged in the vicinity of the light emitting element device 206, and the optical path is changed. Light is propagated through the core layer 202 of the two-dimensional optical waveguide, and the propagated light is optically path-converted by the optical path conversion structure 204 disposed in the vicinity of the light receiving element 208 and is coupled to the light receiving element 208. A sheet-like two-dimensional optical waveguide is composed of a core layer and a first and a second cladding layer sandwiching the core layer by a combination of materials having different refractive indexes. In FIG. 2, the clad layer is not formed on the core layer 202, but may be formed as necessary. In this example, a polysilane resin having a refractive index of 1.60 was used for the core layer 202, and a polysilane resin having a refractive index of 1.55 was used for the cladding layer 200. In addition, a hemispherical structure with a radius of 40 mm was used as the optical path changing structure 204.

次に、本実施例で示した光回路基板の作製方法を説明する。図3は、二次元光導波路を有する光回路基板の製造方法を説明する模式図である。同図において、300は基板、302はクラッド層、304は光路変換構造体材料、306はフォトマスク、308及び310は第1形状を有する構造体、312及び314は第2形状を有する構造体、316は反射膜材料、318は反射膜、320はコア層、322は発光素子装置、324は受光素子、326は素子駆動用パッド、そして328は接続用パッドである。 Next, a method for manufacturing the optical circuit board shown in this embodiment will be described. FIG. 3 is a schematic diagram for explaining a method of manufacturing an optical circuit board having a two-dimensional optical waveguide. In the figure, 300 is a substrate, 302 is a cladding layer, 304 is an optical path changing structure material, 306 is a photomask, 308 and 310 are structures having a first shape, 312 and 314 are structures having a second shape, 316 is a reflective film material, 318 is a reflective film, 320 is a core layer, 322 is a light emitting element device, 324 is a light receiving element, 326 is an element driving pad, and 328 is a connection pad.

まず図3(a)に示すように、基板(例えばSiウエハ)300上にクラッド層材料であるポリシラン系樹脂をスピンコーターを用いて塗布し、ベーキングを行い、膜厚20mmのクラッド層302を形成する。その後、図3(b)に示すように、光路変換構造体材料である感光性を有した熱可塑性材料304をスピンコーターを用いて塗布し、フォトマスク306(半径25mmの円形パターン及び半径125mmの円形パターンを有する)を用いて露光する。そして、図3(c)に示すように、現像過程を経て、半径25
mm、高さ17 mm及び半径125mm、高さ17mmの円柱状の第1形状を有する構造体308及び310を形成する。この状態で、図3(d)に示すように、150
℃のホットプレート上で4分間加熱し、感光性を有した熱可塑性材料で形成した前記第1形状を有する構造体308及び310に対して、熱処理による溶融・再固化を行い、半径25
mmの半球状に変形した第2形状を有する構造体312と底面半径125mm、高さ75mmの楕円半球状に変形した第2形状を有する構造体314を形成する。
First, as shown in FIG. 3A, a polysilane resin, which is a clad layer material, is applied onto a substrate (for example, Si wafer) 300 using a spin coater and baked to form a clad layer 302 having a thickness of 20 mm. To do. Thereafter, as shown in FIG. 3 (b), a photosensitive thermoplastic material 304, which is an optical path conversion structure material, is applied using a spin coater, and a photomask 306 (a circular pattern with a radius of 25 mm and a radius of 125 mm) is applied. With a circular pattern). Then, as shown in FIG.
Structures 308 and 310 having a cylindrical first shape of mm, height 17 mm, radius 125 mm, and height 17 mm are formed. In this state, as shown in FIG.
The structure 308 and 310 having the first shape formed of a thermoplastic material having photosensitivity, heated on a hot plate at 4 ° C. for 4 minutes, melted and re-solidified by heat treatment, and had a radius of 25
A structure 312 having a second shape deformed into a hemispherical shape of mm and a structure 314 having a second shape deformed into an elliptical hemispherical shape having a bottom radius of 125 mm and a height of 75 mm are formed.

次に、図3(e)に示すように、電子ビーム蒸着装置を用いて反射膜材料316であるCr
/ Au(Crの厚さ:50nm、Auの厚さ:300nm)を蒸着する。続いて、図3(f)に示すように、スピンコーターを用いてフォトレジストを塗布し、露光・現像過程を経た後、半球状に変形した第2形状を有する構造体312及び314の表面のみを覆うようにレジストマスク(図示せず)を形成し、その後Au、Crの順でウエットエッチングを行う。こうして、半球状に変形した第2形状を有する構造体312及び314の表面のみに反射膜318が形成される。
Next, as shown in FIG. 3 (e), Cr is a reflective film material 316 using an electron beam evaporation apparatus.
/ Au (Cr thickness: 50 nm, Au thickness: 300 nm) is deposited. Subsequently, as shown in FIG. 3 (f), only the surfaces of the structures 312 and 314 having the second shape deformed into a hemisphere after applying a photoresist using a spin coater and undergoing exposure / development processes. A resist mask (not shown) is formed so as to cover, and then wet etching is performed in the order of Au and Cr. Thus, the reflective film 318 is formed only on the surfaces of the structures 312 and 314 having the second shape deformed into a hemisphere.

続いて、図3(g)に示すように、クラッド層302よりも屈折率の大きいポリシラン系樹脂をスピンコーターを用いて塗布し、ベーキングを行い、コア層320を形成する。次に、図3(h)に示す如く、半球状の第2形状を有する構造体312に発光素子装置322からの出射光が結合するように、また半球状の第2形状を有する構造体312に結合した伝播光が受光素子324に結合するように発光素子装置322及び受光素子324をコア層320上に実装するため、コア層320上に素子駆動用パッド(Ti(厚さ)/Au(厚さ)=0.05mm/0.7mm)326を形成する。また、電気回路基板との接続(信号は流れない)のための接続用パッド328(Ti(厚さ)/Au(厚さ)=0.05/0.7mm)を形成する。 Subsequently, as shown in FIG. 3 (g), a polysilane-based resin having a refractive index larger than that of the cladding layer 302 is applied using a spin coater and baked to form the core layer 320. Next, as shown in FIG. 3 (h), the structure 312 having the hemispherical second shape is coupled to the structure 312 having the hemispherical second shape so that the emitted light from the light emitting element device 322 is coupled. In order to mount the light emitting element device 322 and the light receiving element 324 on the core layer 320 so that the propagating light coupled to the light receiving element 324 is coupled, an element driving pad (Ti (thickness) / Au ( Thickness) = 0.05 mm / 0.7 mm) 326. Further, a connection pad 328 (Ti (thickness) / Au (thickness) = 0.05 / 0.7 mm) for connection to an electric circuit board (signal does not flow) is formed.

続いて、図3(i)に示すように、発光素子装置322及び受光素子324を素子駆動用パッド326上にフリップチップボンダーを用いて実装し、二次元光導波路回路を得る。本実施例で用いたフリップチップ実装方法は、発光素子装置322及び受光素子324に形成した駆動用電極である金薄膜(厚さ0.5mm)とコア層320上に形成した素子駆動用パッド326(Ti(厚さ)/Au(厚さ)=0.05/0.7mm)の金薄膜同士による200℃の直接接合(接合前に金薄膜表面にArプラズマ処理を施した)で行っている。光デバイス実装に、AuとAuによる直接接合を適用することにより、アライメント精度の高い実装が達成でき、光デバイス(発光素子)からの出射光の光導波路層への結合効率、及び光導波路層を伝播した光の光デバイス(受光素子)への結合効率を高めることが可能となる。 Subsequently, as shown in FIG. 3 (i), the light emitting element device 322 and the light receiving element 324 are mounted on the element driving pad 326 using a flip chip bonder to obtain a two-dimensional optical waveguide circuit. The flip-chip mounting method used in this example is a device driving pad 326 (thickness 0.5 mm) that is a driving electrode formed on the light emitting element device 322 and the light receiving element 324 and an element driving pad 326 (on the core layer 320). Ti (thickness) / Au (thickness) = 0.05 / 0.7mm) is performed by direct bonding at 200 ° C between gold thin films (the surface of the gold thin film was subjected to Ar plasma treatment before bonding). By applying direct bonding of Au and Au to optical device mounting, mounting with high alignment accuracy can be achieved, and the coupling efficiency of the emitted light from the optical device (light emitting element) to the optical waveguide layer, and the optical waveguide layer The coupling efficiency of the propagated light to the optical device (light receiving element) can be increased.

本実施例で示した光回路基板に実装した発光素子装置から出射された光は、光路変換構造体に結合し光路変換され、二次元光導波路層内を伝播するが、発光素子及び光路変換構造体としては、種々の形態のものを採用できる。例えば、四角錐形状の突起部に対して、5つのVCSELを配置した発光素子装置の形態を採り得る。ここでは、中心に配置したVCSEL からの出射光は、四角錘形状の光路変換構造体全体に光ビーム径の広がった光として結合して光路変換され、二次元光導波路層内を広がり角を有した拡散光として伝播する。また、周囲に配置したVCSEL
からの出射光は、四角錘形状の光路変換構造体の斜面に光ビーム径の絞られた平行光として結合して光路変換され、二次元光導波路層内を指向性を有したビーム光として伝播する。その他、この光路変換構造体の形状として、楔形形状、円錐形状、多角錘形状などであってもよい。
The light emitted from the light emitting element device mounted on the optical circuit board shown in the present embodiment is coupled to the optical path conversion structure and is optically path-converted and propagates in the two-dimensional optical waveguide layer. Various forms can be adopted as the body. For example, it is possible to adopt a form of a light emitting element device in which five VCSELs are arranged with respect to a quadrangular pyramidal protrusion. Here, the light emitted from the VCSEL arranged at the center is coupled to the entire quadrangular pyramid-shaped optical path conversion structure as light having a widened light beam diameter, and is optically path-converted to have a spread angle in the two-dimensional optical waveguide layer. Propagates as diffused light. In addition, VCSEL arranged around
The light emitted from the light is coupled as parallel light with a narrowed light beam diameter onto the slope of the optical path conversion structure having a quadrangular pyramid shape, and is optically path-converted, and propagates in the two-dimensional optical waveguide layer as directional beam light. To do. In addition, the shape of the optical path conversion structure may be a wedge shape, a conical shape, a polygonal pyramid shape, or the like.

図2と図3に示した二次元光導波路層を有する光回路基板は、外部へ放出される光を減少させることが可能なため、光信号の伝送効率を上げることが可能となる。また、反射膜318を有した半球状に変形した第2形状を有する構造体312が配置されているため、半球状の構造体312の上面から入射された光は、効率よく散乱され、コア層320全域に伝搬させられる。また、コア層320を伝搬してきた光は、半球状に変形した第2形状を有する構造体314により散乱され、半球状の構造体314の上方へ出射させることができる。 Since the optical circuit board having the two-dimensional optical waveguide layer shown in FIGS. 2 and 3 can reduce the light emitted to the outside, the transmission efficiency of the optical signal can be increased. Further, since the structure 312 having the second shape deformed into a hemisphere having the reflective film 318 is disposed, the light incident from the upper surface of the hemisphere structure 312 is efficiently scattered, and the core layer Propagated throughout 320. In addition, the light propagating through the core layer 320 is scattered by the structure 314 having the second shape deformed into a hemisphere, and can be emitted above the hemispheric structure 314.

この様な二次元光導波路層を有した光回路基板においては、ビーム光伝播と拡散光伝播のいずれかを選択することが可能となり、特にビーム光伝播においては光パワーロスを抑制して高速伝送が可能となり、また拡散光伝播では二次元光導波路層の広い領域ないしは全域に伝送が可能となる。この様に、ビーム光伝播と拡散光伝播を選択することにより、光信号伝送領域の構成及び再構成が可能となる。 In an optical circuit board having such a two-dimensional optical waveguide layer, it is possible to select either light beam propagation or diffused light propagation. In particular, in light beam propagation, optical power loss is suppressed and high-speed transmission is possible. In addition, diffusion light propagation allows transmission over a wide area or the entire area of the two-dimensional optical waveguide layer. In this way, the optical signal transmission region can be configured and reconfigured by selecting the beam light propagation and the diffused light propagation.

本実施例では、クラッド層及びコア層材料の組み合わせとして、それぞれ屈折率の異なるポリシラン系樹脂を用いたが、これに限定されるものではなく、コア層材料がクラッド層材料と比較して屈折率が大きい材料であれば、ポリイミド樹脂やアクリル樹脂などを用いた組み合わせであってもよい。また屈折率の値も実施例の値に限定されない。 In this example, polysilane resins having different refractive indexes were used as the combination of the cladding layer and the core layer material. However, the present invention is not limited to this, and the core layer material has a refractive index compared to the cladding layer material. If the material is large, a combination using a polyimide resin, an acrylic resin, or the like may be used. Further, the value of the refractive index is not limited to the value of the example.

また、本実施例では、基板としてSiウエハを用いたが、これに限定されるものではなく、ガラス基板やセラミック基板であってもよい。また、基板として、コア層材料と比較して屈折率の小さな樹脂フィルムであってもよく、この樹脂フィルム自身をクラッド層として機能させ、折り曲げ可能な二次元光導波素子が得られる。 In this embodiment, the Si wafer is used as the substrate. However, the present invention is not limited to this, and a glass substrate or a ceramic substrate may be used. Further, the substrate may be a resin film having a refractive index smaller than that of the core layer material. The resin film itself functions as a cladding layer, and a foldable two-dimensional optical waveguide element is obtained.

また、本実施例では、クラッド層の層厚を20 mmとしたが、これに限定されるものではなく、任意の層厚であってもよい。また、本実施例では、第1形状を有する構造体308及び310を半径25
mm、高さ17 mm及び半径125 mm、高さ17
mmの円柱形状としたが、これに限定されるものではなく、楕円柱、角柱などの形状、また任意のサイズでもよい。
In the present embodiment, the thickness of the clad layer is 20 mm. However, the thickness is not limited to this and may be any layer thickness. In the present embodiment, the structures 308 and 310 having the first shape have a radius of 25.
mm, height 17 mm, radius 125 mm, height 17
Although the cylindrical shape of mm is used, the shape is not limited to this, and the shape may be an elliptical column, a rectangular column, or any other size.

また、本実施例においては、半径25 mmの半球状の入射側光路変換構造体及び底面半径125mm、高さ75mmの楕円半球状の出射側光路変換構造体を用いたが、これに限定されるものではなく、発光素子の放射角、光導波路層の屈折率及び光導波路層厚との兼ね合いにより、任意の大きさを選定できる。また、本実施例では、光路変換構造体を半球状としたが、これに限定されるものではなく、楔形形状、円錐形状、或いは四角錐等の多角錘形状であってもよい。 In this embodiment, a hemispherical incident side optical path changing structure with a radius of 25 mm and an elliptical hemispherical outgoing side optical path changing structure with a bottom radius of 125 mm and a height of 75 mm are used. However, the present invention is not limited to this. Instead, any size can be selected according to the trade-off between the emission angle of the light emitting element, the refractive index of the optical waveguide layer, and the thickness of the optical waveguide layer. In this embodiment, the optical path conversion structure is hemispherical, but is not limited thereto, and may be a wedge shape, a cone shape, or a polygonal pyramid shape such as a quadrangular pyramid.

また、本実施例で示した光路変換構造体の形成方法は一例であり、必ずしもこの方法で形成する必要はない。また、本実施例では、光導波路層を二次元光導波路層(フィルム状の光導波路)としたが、これに限定されるものではなく、ライン導波路(一次元光導波路)或いは該二次元光導波路層(フィルム状の光導波路)と該ライン導波路(一次元光導波路)の両者を混載した構造を有する光導波路層であってもよい。 In addition, the method of forming the optical path conversion structure shown in this embodiment is an example, and it is not always necessary to form this method. In this embodiment, the optical waveguide layer is a two-dimensional optical waveguide layer (film-shaped optical waveguide). However, the present invention is not limited to this, and a line waveguide (one-dimensional optical waveguide) or the two-dimensional optical waveguide is not limited thereto. It may be an optical waveguide layer having a structure in which both a waveguide layer (film-shaped optical waveguide) and the line waveguide (one-dimensional optical waveguide) are mounted together.

次に、前記光回路基板と電気回路基板の接続、つまり光電融合回路基板の作製について詳細に説明する。図4は、本実施例による光電融合回路基板の製造方法を説明する模式図である。同図において、600は電気回路基板(多層配線基板)、602は電子デバイス、604はAuスタッドバンプ、606は低融点金属ボール(ハンダボール)、608は光回路基板、610は光電融合回路基板、612は空隙部、614は電気的接続を担うハンダボール、そして616は接続強度の保持及び空隙部612の厚さ保持を担うハンダボールである。 Next, the connection between the optical circuit board and the electric circuit board, that is, the production of the optoelectronic circuit board will be described in detail. FIG. 4 is a schematic diagram for explaining a method of manufacturing a photoelectric fusion circuit board according to this embodiment. In the figure, 600 is an electric circuit board (multilayer wiring board), 602 is an electronic device, 604 is an Au stud bump, 606 is a low melting point metal ball (solder ball), 608 is an optical circuit board, 610 is an optoelectronic circuit board, 612 is a gap, 614 is a solder ball that is responsible for electrical connection, and 616 is a solder ball that is responsible for maintaining connection strength and maintaining the thickness of the gap 612.

まず、図4(a)に示すように、両表面に素子(デバイス)ないしは部品を実装可能な電気回路基板600にAuスタッドバンプ(金属バンプ)604を形成した電子デバイス602を超音波を用いた手法で実装する(図4においては片面実装)。また、図示していないが必要なコンデンサや抵抗などの部品を低融点金属(ハンダ)を用いて実装する。前記部品実装で用いた低融点金属(ハンダ)はSnAg系ハンダであり、窒素雰囲気下230℃で30秒間リフローを行った。 First, as shown in FIG. 4 (a), an electronic device 602 in which Au stud bumps (metal bumps) 604 are formed on an electric circuit board 600 on which elements (devices) or components can be mounted on both surfaces is used. Mount using the method (in Fig. 4, single-sided mounting). Although not shown, necessary components such as a capacitor and a resistor are mounted using a low melting point metal (solder). The low melting point metal (solder) used in the component mounting was SnAg solder and reflowed at 230 ° C. for 30 seconds in a nitrogen atmosphere.

その後、光回路基板608と接続するための接続媒体として機能するSnPb系の共晶ハンダボール606を、電気回路基板600の光回路基板608と相対する面に形成した素子駆動用パッド及び接続用パッドに配置し、その後窒素雰囲気下215℃で30秒リフローを行い、電気回路基板表面にハンダボール606を搭載する。ここで用いるハンダボール606は、空隙部612を均一に作製するために、リフロー温度においても変形することのない球状樹脂を核とし、その表面に金属層及びハンダ層をほぼ均一に形成したものを用いることが好ましい。本実施例では、粒子径300mmの積水化学工業製ミクロパールSOL(商品名)を用いた。 Thereafter, an element driving pad and a connection pad, in which SnPb-based eutectic solder balls 606 functioning as a connection medium for connecting to the optical circuit board 608 are formed on the surface of the electric circuit board 600 facing the optical circuit board 608. Then, reflow is performed at 215 ° C. for 30 seconds in a nitrogen atmosphere, and solder balls 606 are mounted on the surface of the electric circuit board. The solder ball 606 used here has a spherical resin that does not deform even at the reflow temperature as a core, and has a metal layer and a solder layer formed almost uniformly on the surface in order to uniformly produce the gap 612. It is preferable to use it. In this example, Sekisui Chemical Co., Ltd. micropearl SOL (trade name) having a particle diameter of 300 mm was used.

一方、図4(b)に示すように、上述のAu薄膜とAu薄膜の200℃直接接合で光デバイスを二次元光導波路層に実装した光回路基板608を作製する(作製方法の一例は図3に示される)。次に、図4(c)に示すように、電気回路基板600に搭載したハンダボール606を光回路基板表面に形成した素子駆動用パッド及び接続用パッドに配置し、その後窒素雰囲気下215℃で30秒リフローを行い、電気回路基板と光回路基板を接続し、光電融合回路基板を得る。ここで、光回路基板608表面に実装された発熱デバイスである光デバイスは、電気回路基板600と光回路基板608の接続面に形成された空隙部612に配置されているため、接続後も効率よく熱放散させることが可能となり、光電融合回路基板の信頼性向上につながる。また、ハンダボール606のリフローが起こる際、セルフアライメントが行われて、回路基板は正確に位置調整されて接続されることになる。 On the other hand, as shown in FIG. 4 (b), an optical circuit board 608 is fabricated in which an optical device is mounted on a two-dimensional optical waveguide layer by direct bonding of the above-mentioned Au thin film and Au thin film at 200 ° C. 3). Next, as shown in FIG. 4 (c), solder balls 606 mounted on the electric circuit board 600 are placed on the element driving pads and connection pads formed on the optical circuit board surface, and then at 215 ° C. in a nitrogen atmosphere. Reflow for 30 seconds to connect the electric circuit board and the optical circuit board to obtain a photoelectric fusion circuit board. Here, since the optical device, which is a heat generating device mounted on the surface of the optical circuit board 608, is disposed in the gap portion 612 formed on the connection surface between the electric circuit board 600 and the optical circuit board 608, it is efficient even after connection. It is possible to dissipate heat well, leading to improved reliability of the optoelectronic circuit board. Further, when reflow of the solder balls 606 occurs, self-alignment is performed, and the circuit board is accurately adjusted and connected.

また、図5(a)に示すように、電気回路基板700の両面に電子デバイス702が実装された場合においても、光回路基板704と相対する電気回路基板700の面に実装された電子デバイス702は、電子デバイスの厚さ以上の核を有するハンダボール706を用いて接続することにより、空隙部708に配置することが可能であり、両面に実装するような高密度実装電気回路基板と光回路基板の融合による光電融合回路基板を得られる。また、図5(b)に示すように、空隙部710の厚さは、空隙部710に配置されるデバイス(図5(b)では光デバイス)712の厚さ以上である必要は必ずしもなく、熱放散を効率よく行うことができる構造であればよい。図5(b)の例では、光デバイス712の下方部が光導波路層内に埋め込まれているので、空隙部710の厚さは、空隙部710に配置されるデバイス712の厚さ以下であってもよい。 Further, as shown in FIG. 5 (a), even when the electronic device 702 is mounted on both surfaces of the electric circuit board 700, the electronic device 702 mounted on the surface of the electric circuit board 700 opposite to the optical circuit board 704 is provided. Can be placed in the gap portion 708 by connecting using solder balls 706 having a core equal to or greater than the thickness of the electronic device. An optoelectronic circuit board can be obtained by fusing the substrates. Further, as shown in FIG. 5 (b), the thickness of the gap 710 does not necessarily need to be equal to or greater than the thickness of the device 712 (optical device in FIG. 5 (b)) disposed in the gap 710, Any structure that can efficiently dissipate heat may be used. In the example of FIG. 5B, since the lower part of the optical device 712 is embedded in the optical waveguide layer, the thickness of the gap 710 is equal to or less than the thickness of the device 712 disposed in the gap 710. May be.

本実施例で用いた球状樹脂を核とするハンダボール606は、電気回路基板600と光回路基板608を接続後に、電気回路基板600に実装された電子デバイス602と光回路基板608に実装された光デバイスとを電気的に接続するために機能するハンダボール614と、電気回路基板600と光回路基板608との接合強度を保ち、かつ空隙部612を均一の厚さで形成するために機能するハンダボール616とに機能的に区別される。 Solder balls 606 having a spherical resin core used in this example were mounted on the electronic device 602 and the optical circuit board 608 mounted on the electric circuit board 600 after the electric circuit board 600 and the optical circuit board 608 were connected. The solder ball 614 that functions to electrically connect the optical device and the bonding strength between the electric circuit board 600 and the optical circuit board 608 are maintained, and the gap 612 functions to form a uniform thickness. It is functionally distinguished from solder balls 616.

以上の方法で製造した光電融合基板は、熱放散に関して有利であるだけでなく、ごく一般的な電気回路基板に対して、基板の平坦化や素子ないしは部品の実装面を制限する措置等の特別な設計変更を何ら施すことなく、これを光回路基板と融合させることが可能となり、低コストで光電融合基板を製造することが可能となる。本実施例では、Auスタッドバンプを介して電子デバイスを超音波を用いた手法で実装したが、これに限定されるものではなく、ハンダを用いた接続やハンダとAuスタッドバンプを用いた実装等でもよい。このことは、光回路基板への光デバイスの実装についても言い得る。ただし、特にハンダを用いる場合は、電気回路基板と光回路基板の接続時に用いるハンダリフロー温度より高い温度でリフローを行う必要のあるハンダを用いることが、接続信頼性の観点から好ましい。 The photoelectric fusion substrate manufactured by the above method is not only advantageous in terms of heat dissipation, but also special measures such as flattening of the substrate and measures for restricting the mounting surface of elements or components with respect to a general electric circuit substrate. Without any design change, it can be fused with the optical circuit board, and a photoelectric fusion board can be manufactured at low cost. In this embodiment, the electronic device is mounted by the method using the ultrasonic wave through the Au stud bump, but is not limited to this, the connection using the solder, the mounting using the solder and the Au stud bump, etc. But you can. This can also be said about the mounting of the optical device on the optical circuit board. However, particularly when using solder, it is preferable from the viewpoint of connection reliability to use solder that needs to be reflowed at a temperature higher than the solder reflow temperature used when connecting the electric circuit board and the optical circuit board.

また、本実施例で用いたハンダ及びハンダリフロー条件は一例であり、これに限定されるものではない。電気回路基板と光回路基板の接続時に用いるハンダリフロー温度より高い温度でリフローを行う必要のあるハンダをそれぞれの基板に素子ないしは部品を実装する際に用いることが、接続信頼性の観点から好ましく、この組み合わせを満足するものであればどの様なものでもよい。また、電気回路基板及び光回路基板にデバイスを実装する際にハンダを用いない場合は、電気回路基板と光回路基板の接続に用いるハンダリフロー温度が、実装したデバイスの接続が断絶される等の接続状態の劣化を招かないものであれば、どのようなものでもよい。 Also, the solder and solder reflow conditions used in this embodiment are merely examples, and the present invention is not limited to these. From the viewpoint of connection reliability, it is preferable to use solder that needs to be reflowed at a temperature higher than the solder reflow temperature used when connecting the electric circuit board and the optical circuit board when mounting elements or components on each board. Any material satisfying this combination may be used. In addition, when solder is not used when mounting a device on an electric circuit board and an optical circuit board, the solder reflow temperature used for connecting the electric circuit board and the optical circuit board is disconnected from the mounted device. Any device that does not cause deterioration of the connection state may be used.

また、本実施例では樹脂を核とするハンダボールを用いたが、これに限定されるものではなく、接続時に変形することのない金属等を核とするハンダボールであってもよい。また、ハンダボールの粒子径も限定されるものではなく、空隙部に配置するデバイスの高さ(厚み)や配置態様(一部埋め込まれているか否か等)に応じて適宜選択すればよい。また、本実施例では電気回路基板の片方の面に光回路基板を接続させたが、これに限定されるものではなく、図6に示すように、電気回路基板800の両面に光回路基板802を接続してもよい。 In this embodiment, a solder ball having a resin as a core is used. However, the present invention is not limited to this, and a solder ball having a metal or the like that does not deform at the time of connection may be used. Further, the particle diameter of the solder ball is not limited, and may be appropriately selected according to the height (thickness) of the device arranged in the gap and the arrangement mode (whether or not part of the device is embedded). In this embodiment, the optical circuit board is connected to one surface of the electric circuit board. However, the present invention is not limited to this, and as shown in FIG. May be connected.

(実施例2)
実施例1に示した二次元光導波路層を有する光回路基板と電気回路基板を組み合わせて作製した光電融合基板を図7に示す。図7において、900はCPU、902、904、906および908はRAM、910および912は電子デバイス(LSI)、914は発光素子装置、916は受光素子、918は伝送線路(電気配線)、920はビーム光、922は拡散光、924は二次元光導波路層を有する光回路基板、そして926および928は電気回路基板である。図7(a)は、図7(b)の光電融合基板を矢印の方向から見た図であり、図7(a)においては二次元光導波路層を有する光回路基板924および電気回路基板928は図示していない。
(Example 2)
FIG. 7 shows a photoelectric fusion substrate produced by combining the optical circuit substrate having the two-dimensional optical waveguide layer shown in Example 1 and the electric circuit substrate. In FIG. 7, 900 is a CPU, 902, 904, 906 and 908 are RAMs, 910 and 912 are electronic devices (LSI), 914 is a light emitting element device, 916 is a light receiving element, 918 is a transmission line (electrical wiring), 920 is Beam light, 922 is diffused light, 924 is an optical circuit board having a two-dimensional optical waveguide layer, and 926 and 928 are electric circuit boards. FIG. 7 (a) is a view of the photoelectric fusion substrate of FIG. 7 (b) viewed from the direction of the arrow. In FIG. 7 (a), an optical circuit substrate 924 and an electric circuit substrate 928 having a two-dimensional optical waveguide layer are shown. Is not shown.

図9は光電融合回路基板の断面図である。ここでは、CPU1000は、電気回路基板1002上にAuスタッドバンプ1004による超音波フリップチップボンディングにより実装されている。CPU1000と二次元光導波路層を有した光回路基板1006に実装された発光素子装置1008との電気的接続は、電気回路基板1002に形成された内部配線1010及びハンダボール(粒子径300mm)1012を介して行われている。また、電子デバイス1014も、CPU1000と同様に、内部配線1010及びハンダボール1012を介して発光素子装置1008ないしは別の光素子装置(図示せず)と電気的に接続されている。また、電気的接続に寄与するハンダボール1012と同じものを、電気回路基板1002と光回路基板1006との接続強度を保つため且つ空隙部1018を均一の厚さで形成するために機能するハンダボール(粒子径300mm)1016として、電気回路基板1002及び光回路基板1006の外周部に500mmピッチで一周配置してある。 FIG. 9 is a cross-sectional view of an optoelectronic circuit board. Here, the CPU 1000 is mounted on the electric circuit board 1002 by ultrasonic flip chip bonding using Au stud bumps 1004. The electrical connection between the CPU 1000 and the light emitting device 1008 mounted on the optical circuit board 1006 having the two-dimensional optical waveguide layer is made by connecting the internal wiring 1010 and the solder balls (particle diameter 300 mm) 1012 formed on the electric circuit board 1002. Is done through. Similarly to the CPU 1000, the electronic device 1014 is also electrically connected to the light emitting element device 1008 or another optical element device (not shown) via the internal wiring 1010 and the solder ball 1012. Also, the same solder ball 1012 that contributes to electrical connection is used to maintain the connection strength between the electric circuit board 1002 and the optical circuit board 1006 and to form the gap 1018 with a uniform thickness. (Particle diameter 300 mm) 1016 is arranged around the outer periphery of the electric circuit board 1002 and the optical circuit board 1006 at a pitch of 500 mm.

従来の電気配線基板では、低速でのデータ転送においては問題とならないが、大容量・高速での伝送が必要となる場合には、EMIの影響や配線遅延などにより、常に安定したデータ転送をすることに困難が生じる場合がある。この様な場合に、図7に示した様な光電融合基板を用いることで、安定した大容量・高速伝送が可能となる。例えば、CPUからの電気信号を発光素子を介して光信号に変換し、その信号をRAMやLSIと電気的に接続された受光器へ伝送する信号伝送方法について説明する。 With conventional electrical wiring boards, there is no problem with low-speed data transfer, but when high-capacity and high-speed transmission is required, stable data transfer is always possible due to the effects of EMI and wiring delays. Can be difficult. In such a case, by using a photoelectric fusion substrate as shown in FIG. 7, stable large-capacity and high-speed transmission becomes possible. For example, a signal transmission method for converting an electrical signal from a CPU into an optical signal via a light emitting element and transmitting the signal to a light receiver electrically connected to a RAM or LSI will be described.

図7に示す様に、CPU900に電気的に接続された発光素子装置914は二次元導波路層924内或いはその上に設けられており、発光素子装置914から出射されたレーザ光が光路変換構造体(図示せず)に結合し二次元光導波路層924内を伝播する。図7においては、発光素子装置914として3つのVCSELと1つの凹レンズ及び2つの凸レンズを集積したものを用いている。それぞれのVCSELの出射光が凸レンズを介して光路変換構造体に結合し光路変換された場合は、指向性を有したビーム光伝播を得ることが可能となり、またVCSELの出射光が凹レンズを介して光路変換構造体に結合し光路変換された場合は、広がり角を有した拡散光伝播が可能となる。この様にして二次元光導波路層924内を伝播したレーザ光は、受光素子816近傍に設けられた光路変換構造体(図示せず)に結合し、受光素子916へと導かれる。受光素子916は、それぞれのRAMやLSIと接続されており、光信号を電気信号へと変換する。図7においては、RAM902へは高速の信号をビーム光920の伝播で送信し、またRAM904、RAM906、RAM908へは拡散光922の伝播として3つのRAMへ同時に伝送している。 As shown in FIG. 7, the light emitting element device 914 electrically connected to the CPU 900 is provided in or on the two-dimensional waveguide layer 924, and the laser light emitted from the light emitting element device 914 is converted into an optical path conversion structure. It is coupled to a body (not shown) and propagates in the two-dimensional optical waveguide layer 924. In FIG. 7, a light emitting element device 914 in which three VCSELs, one concave lens, and two convex lenses are integrated is used. When the output light of each VCSEL is coupled to the optical path conversion structure through a convex lens and is converted into a light path, it becomes possible to obtain beam light propagation having directivity, and the output light of the VCSEL passes through the concave lens. When the optical path is changed by being coupled to the optical path conversion structure, it is possible to propagate diffused light having a spread angle. The laser light propagated in the two-dimensional optical waveguide layer 924 in this manner is coupled to an optical path conversion structure (not shown) provided in the vicinity of the light receiving element 816 and guided to the light receiving element 916. The light receiving element 916 is connected to each RAM or LSI, and converts an optical signal into an electrical signal. In FIG. 7, a high-speed signal is transmitted to the RAM 902 by propagation of the beam light 920, and is simultaneously transmitted to the three RAMs as propagation of the diffused light 922 to the RAM 904, RAM 906, and RAM 908.

また、本実施例では二次元光導波路層が電気回路基板の間に内蔵された形状となっているが、これに限定されるものではなく、電気回路基板の上部あるいは下部、またはそれぞれの組み合わせの形状を取ってもよい。また、本実施例では二次元光導波路層は単層であったが、多層としてもよい。 Further, in this embodiment, the two-dimensional optical waveguide layer has a shape built in between the electric circuit boards. However, the present invention is not limited to this, and the upper part or the lower part of the electric circuit board, or a combination of the two. It may take a shape. In this embodiment, the two-dimensional optical waveguide layer is a single layer, but may be a multilayer.

また、本実施例では粒子径300mmのハンダボールを用いたが、これに限定されるものではなく、空隙部に配置されるデバイスの高さ(厚み)に応じて適宜選択すればよい。なお、信号は必ず光により伝送する必要はなく、電気配線を介しても伝送できる様に、選択の柔軟性を持たせてある。 In the present embodiment, a solder ball having a particle diameter of 300 mm is used. However, the present invention is not limited to this, and may be appropriately selected according to the height (thickness) of the device disposed in the gap. Note that the signal does not necessarily have to be transmitted by light, and the selection flexibility is provided so that the signal can also be transmitted through the electrical wiring.

この様に二次元光導波路層を用いることにより、従来の信号線で問題となっていた配線自身がアンテナとなりコモンモードノイズ輻射による回路の誤動作などを生じていた電磁放射ノイズを大幅に低減でき、EMIの問題を改善することとができた。また、ビーム光伝播と拡散光伝播のいずれかを選択することが可能となり、ビーム光伝播においては光パワーロスを抑制して高速伝送が可能となり、また拡散光伝播では二次元光導波路層の広い領域ないしは全域に伝送が可能となった。この様に、ビーム光伝播と拡散光伝播を選択することにより、光信号伝送領域の再構成が可能となった。 By using the two-dimensional optical waveguide layer in this way, the electromagnetic radiation noise that caused the malfunction of the circuit due to common mode noise radiation etc. can be greatly reduced by the wiring itself that has become a problem with conventional signal lines becoming an antenna, It was possible to improve the EMI problem. In addition, it is possible to select either light beam propagation or diffused light propagation, which enables high-speed transmission by suppressing optical power loss in beam light propagation, and a wide area of the two-dimensional optical waveguide layer in diffused light propagation. Or transmission became possible in the whole area. In this way, the optical signal transmission region can be reconfigured by selecting the beam light propagation and the diffused light propagation.

本発明の第1の実施例の光電融合回路基板を説明する断面図である。1 is a cross-sectional view illustrating a photoelectric integrated circuit board according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施例における二次元光導波路層を有する光回路基板を説明する図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an optical circuit board having a two-dimensional optical waveguide layer in a first example of the present invention. 本発明の第1の実施例における二次元光導波路層を有する光回路基板の製造方法を説明する断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a method for manufacturing an optical circuit board having a two-dimensional optical waveguide layer in the first embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施例における電気回路基板と二次元光導波路層を有する光回路基板とによる光電融合回路基板の製造方法を説明する断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a method for manufacturing a photoelectric fusion circuit board using an electric circuit board and an optical circuit board having a two-dimensional optical waveguide layer in the first embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施例における光電融合回路基板の構造の一例を説明する断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view for explaining an example of the structure of the photoelectric integrated circuit board in the first embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施例における光電融合回路基板の構造の一例を説明する断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view for explaining an example of the structure of the photoelectric integrated circuit board in the first embodiment of the present invention. 本発明の第2の実施例における光電融合回路基板を説明する図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a photoelectric fusion circuit board in a second embodiment of the present invention. 本発明の第2の実施例における光電融合基板の内部の一部を説明する断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view for explaining a part of the inside of a photoelectric fusion substrate in a second embodiment of the present invention. 光電融合回路基板の製造方法の従来例を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the prior art example of the manufacturing method of a photoelectric fusion circuit board.

符号の説明Explanation of symbols

100、104、600、608、700、704、800、802、926、928、1002、1006:回路基板(光回路基板、電気回路基板)
100、608、704、800、1006:光回路基板
104、600、700、802、926、928、1002:電気回路基板
102、106、206、208、322、324、602、702、712、900、902、904、906、908、910、912、914、916、1000、1008、1014:素子ないしは部品(光デバイス、電子デバイス、発光素子装置、受光素子、CPU、RAM、LSI)
108、606、614、616、706、1012、1016:接続媒体(低融点金属ボール、ハンダボール)
110、612、708、710、1018:空隙部
326:金属パッド(素子駆動用パッド)
328:金属パッド(接続用パッド)
604、1004:Auスタッドバンプ
610:光電融合回路基板
614、1012:電気的接続を担うハンダボール
616、1016:接続強度の保持及び空隙部の厚さ保持を担うハンダボール
100, 104, 600, 608, 700, 704, 800, 802, 926, 928, 1002, 1006: Circuit board (optical circuit board, electrical circuit board)
100, 608, 704, 800, 1006: Optical circuit board
104, 600, 700, 802, 926, 928, 1002: Electric circuit board
102, 106, 206, 208, 322, 324, 602, 702, 712, 900, 902, 904, 906, 908, 910, 912, 914, 916, 1000, 1008, 1014: Element or component (optical device, electronic Device, light emitting device, light receiving device, CPU, RAM, LSI)
108, 606, 614, 616, 706, 1012, 1016: Connection medium (low melting point metal balls, solder balls)
110, 612, 708, 710, 1018: Gap
326: Metal pads (element drive pads)
328: Metal pad (pad for connection)
604, 1004: Au stud bump
610: Optoelectronic circuit board
614, 1012: Solder balls for electrical connection
616, 1016: Solder balls that maintain the connection strength and maintain the thickness of the gap

Claims (10)

少なくとも二つ以上の回路基板を接続して形成する回路基板の製造方法であって、第1の基板に素子ないしは部品を実装する第1の工程と、第1の基板とは別の第2の基板に素子ないしは部品を実装する第2の工程と、第1の基板と第2の基板との間に空隙部を形成しつつ、第1の工程及び第2の工程で基板に素子ないしは部品を実装するときにかかる温度より低い温度で第1の基板と第2の基板を接合する第3の工程を含むことを特徴とする回路基板の製造方法。 A manufacturing method of a circuit board formed by connecting at least two or more circuit boards, wherein a first step of mounting an element or a component on the first board and a second step different from the first board A second step of mounting an element or component on the substrate, and forming an air gap between the first substrate and the second substrate, while the element or component is mounted on the substrate in the first step and the second step A method of manufacturing a circuit board, comprising a third step of bonding the first substrate and the second substrate at a temperature lower than the temperature required for mounting. 前記第1の工程及び第2の工程の少なくとも一方における素子ないしは部品の少なくとも一部の実装が、素子ないしは部品の電極材である金属と、第1の基板ないしは第2の基板に形成した素子ないしは部品を実装する位置の金属との直接接合で行われる請求項1記載の回路基板の製造方法。 The mounting of at least a part of the element or component in at least one of the first step and the second step is a device or a metal formed on the first substrate or the second substrate, or an element or component formed on the first substrate. 2. The method for producing a circuit board according to claim 1, wherein the method is performed by direct bonding to a metal at a position where the component is mounted. 前記電気回路基板では、低融点金属(ハンダ)ないしは金属バンプによる接合で素子ないしは部品を実装し、前記光回路基板では、低融点金属(ハンダ)ないしは金属バンプないしは金属と金属の直接接合による接合で素子ないしは部品を実装する請求項1または2記載の回路基板の製造方法。 In the electric circuit board, an element or a component is mounted by bonding with a low melting point metal (solder) or metal bump. On the optical circuit board, a low melting point metal (solder) or metal bump or bonding by direct bonding of metal and metal is used. 3. The circuit board manufacturing method according to claim 1, wherein an element or a component is mounted. 前記電気回路基板及び光回路基板に素子ないしは部品の実装を行う温度より低い温度で接続可能な低融点金属(ハンダ)を接続媒体として、電気回路基板と光回路基板を接続する請求項1ないし3のいずれかに記載の回路基板の製造方法。 4. The electrical circuit board and the optical circuit board are connected to each other using a low melting point metal (solder) that can be connected to the electrical circuit board and the optical circuit board at a temperature lower than a temperature at which an element or component is mounted. A method for producing a circuit board according to any one of the above. 前記接続媒体は、球ないしは柱の形状の核(コア)となる構造の周囲に金属層が形成され、かつ金属層の周囲に低融点金属(ハンダ)が形成された構造を有し、前記核(コア)となる構造は前記低融点金属(ハンダ)のリフロー時に変形しない構造である請求項4記載の回路基板の製造方法。 The connection medium has a structure in which a metal layer is formed around a structure serving as a core in the shape of a sphere or a column, and a low melting point metal (solder) is formed around the metal layer. 5. The method of manufacturing a circuit board according to claim 4, wherein the structure that becomes the (core) is a structure that is not deformed when the low melting point metal (solder) is reflowed. 電気回路基板と光回路基板を接続して形成された光電融合回路基板であって、前記光回路基板に実装された光デバイスが前記電気回路基板と光回路基板の接合により両者の間に形成された空隙部に配置されることを特徴とする光電融合回路基板。 An optoelectronic circuit board formed by connecting an electric circuit board and an optical circuit board, and an optical device mounted on the optical circuit board is formed between the two by bonding the electric circuit board and the optical circuit board An optoelectronic circuit board, which is disposed in a gap. 前記電気回路基板と光回路基板の接続用の接続媒体として低融点金属(ハンダ)を用い、前記低融点金属(ハンダ)の一部は、電気回路基板と光回路基板の間で信号を伝送するために機能し、残りの低融点金属(ハンダ)は電気回路基板と光回路基板の接合強度を保持するために機能する様に構成された請求項6記載の光電融合回路基板。 A low melting point metal (solder) is used as a connection medium for connecting the electric circuit board and the optical circuit board, and a part of the low melting point metal (solder) transmits a signal between the electric circuit board and the optical circuit board. 7. The optoelectronic circuit board according to claim 6, wherein the remaining low melting point metal (solder) functions so as to function to maintain the bonding strength between the electric circuit board and the optical circuit board. 前記電気回路基板及び前記光回路基板の少なくとも一方には、電気回路基板と光回路基板の接続用の接続媒体を配置・搭載するための金属パッドが形成されている請求項6または7記載の光電融合回路基板。 8. The photoelectric device according to claim 6, wherein at least one of the electric circuit board and the optical circuit board is provided with a metal pad for arranging and mounting a connection medium for connecting the electric circuit board and the optical circuit board. Fusion circuit board. 前記接続媒体は、球ないしは柱の形状の核(コア)となる構造の周囲に金属層が形成され、かつ金属層の周囲に低融点金属(ハンダ)が形成された構造を有し、前記核(コア)となる構造は前記低融点金属(ハンダ)のリフロー時に変形しない構造である請求項7または8記載の光電融合回路基板。 The connection medium has a structure in which a metal layer is formed around a structure serving as a core in the shape of a sphere or a column, and a low melting point metal (solder) is formed around the metal layer. 9. The optoelectronic circuit board according to claim 7, wherein the structure to be (core) is a structure that is not deformed when the low melting point metal (solder) is reflowed. 前記光回路基板は電気回路基板と電気的に接続が得られるように形成され、電気回路基板の信号の一部ないしは全てを光回路基板を用いた光信号の授受によって配線されるように構成されている請求項6ないし9のいずれかに記載の光電融合配線基板。 The optical circuit board is formed so as to be electrically connected to the electric circuit board, and part or all of the signals of the electric circuit board are wired by transmitting / receiving optical signals using the optical circuit board. The optoelectronic wiring board according to claim 6.
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