JP4971248B2 - 光電気混載モジュールの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、光導波路と、光学素子が実装された電気回路とが混載している光電気混載モジュールの製造方法に関するものである。

光電気混載モジュールは、例えば、図９に示すように、電気回路基板Ｅと光導波路Ｗ₀ とを個別に作製し、両者を接着剤５により貼り合わせ、上記光導波路Ｗ₀ の両端部に対応する上記電気回路基板Ｅの部分に発光素子１１および受光素子１２をそれぞれ実装して製造される（例えば、特許文献１参照）。上記電気回路基板Ｅは、ステンレス製基板１の表面に、絶縁層２を介して、電気回路３を形成して構成され、この電気回路３の一部は、上記発光素子１１，受光素子１２を実装するための実装用パッド３ａとなっている。上記光導波路Ｗ₀ は、上記ステンレス製基板１の裏面側から順に、アンダークラッド層８６，コア８７，オーバークラッド層８８が形成されて構成されている。さらに、上記光導波路Ｗ₀ の両端の近傍部には、Ｖ字状の切欠部が形成され、そのＶ字の一側面は、上記電気回路基板Ｅに対して４５°傾斜した傾斜面に形成され、その傾斜面に位置するコア８７の端部が光路変換ミラー８７ａになっている。この光電気混載モジュールでは、発光素子１１から発光された光（光信号）Ｌを発光素子１１側のコア８７端部に入射させることができるよう、上記電気回路基板Ｅの発光素子１１側に、光伝播用の貫通孔４が形成されている。また、発光素子１１から発光され光導波路Ｗ₀ のコア８７を通って受光素子１２側の光路変換ミラー８７ａに到来した光Ｌを受光素子１２で受光できるよう、上記電気回路基板Ｅの受光素子１２側にも、光伝播用の貫通孔４が形成されている。また、なお、図９において、符号１１ａは、上記発光素子１１の発光部であり、符号１１ｂは、その発光素子１１のバンプ（電極）である。また、符号１２ａは、上記受光素子１２の受光部であり、符号１２ｂは、その受光素子１２のバンプ（電極）である。

上記光電気混載モジュールにおける光Ｌの伝播は、つぎのようにして行われる。まず、発光素子１１の発光部１１ａから光Ｌが下方に発光される。その光Ｌは、電気回路基板Ｅの光伝播用の貫通孔４を通過した後、光導波路Ｗ₀ の一端部（図９では左端部）のアンダークラッド層８６を通り抜け、コア８７の一端部に入射する。つづいて、その光Ｌは、コア８７の一端部の光路変換ミラー８７ａで反射して（光路が９０°変換して）、コア８７内を、軸方向に進む。そして、その光Ｌは、コア８７内を進みコア８７の他端部（図９では右端部）まで伝播する。つづいて、その光Ｌは、上記他端部の光路変換ミラー８７ａで上方に反射し（光路が９０°変換し）、アンダークラッド層８６を通り抜けて出射され、受光素子１２の受光部１２ａで受光される。
特開２００４−３０２３４５号公報

しかしながら、上記発光素子１１の発光部１１ａから発光された光Ｌは、図９に示すように拡散する。このため、発光素子１１とコア８７の一端部の光路変換ミラー８７ａとの間の距離が長いと、場合によって、その光Ｌが光路変換ミラー８７ａから外れコア８７内に導かれないことがある。同様に、コア８７の他端部の光路変換ミラー８７ａで反射した光Ｌも拡散するため、場合によって、その光Ｌが受光素子１２の受光部１２ａから外れ受光されないことがある。これらのため、従来の光電気混載モジュールでは、光Ｌの伝播損失が大きくなるという問題がある。

ところで、上記光電気混載モジュールの製造では、発光素子１１および受光素子１２を実装する際に、通常、上記電気回路基板Ｅに形成された光伝播用の貫通孔４を通して、コア８７の両端部の光路変換ミラー８７ａの位置を、画像認識装置等により認識して、実装位置を確認する。このため、上記発光素子１１等の実装の際には、既に、光導波路Ｗ₀ が形成されている必要がある。一方、上記発光素子１１等の実装の際には、そのバンプ１１ｂを加熱溶融し（２３０〜２５０℃程度）、電気回路３の実装用パッド３ａに接続する。このため、上記発光素子１１等を実装する際の加熱により、光導波路Ｗ₀ に熱応力が作用し、光導波路Ｗ₀ が歪む。その結果、コア８７の両端部の光路変換ミラー８７ａに対する発光素子１１等のアライメント（位置決め）精度が低下した状態となり、光Ｌの伝播損失が大きくなる。

本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、光の伝播損失を小さくすることができる光電気混載モジュールの製造方法の提供をその目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明の光電気混載モジュールの製造方法では、電気回路基板と、この電気回路基板の回路形成面に実装された光学素子と、上記電気回路基板の回路形成面と反対側の面に積層形成された光導波路とを備え、上記光導波路が上記電気回路基板の回路形成面と反対側の面から順にアンダークラッド層とコアとを形成してなり、上記コアの端部に、光を反射して上記コアと上記光学素子との間の光伝播を可能とする反射部が形成され、上記光学素子が上記コアの端部に対応する上記電気回路基板の回路形成面の部分に位置決めされ、上記コアと上記光学素子との間の光伝播用の貫通孔が上記光学素子に対応する上記電気回路基板の部分に形成され、上記コアの端部近傍部分が、上記反射部から上記光学素子に向かって延設され、その延設部が上記光伝播用の貫通孔内に位置決めされ、その延設部の先端面が上記光学素子の受発光部に対面している光電気混載モジュールを製造する。

すなわち、本発明は、上記光電気混載モジュールを製造する方法であって、上記光伝播用の貫通孔が所定領域に形成された電気回路基板を作製する工程と、上記アンダークラッド層と上記反射部および上記延設部をもつコアとを備えた光導波路を作製する工程と、上記電気回路基板の上記貫通孔形成領域に対面した状態で光学素子を実装する工程と、上記光学素子を実装した後，上記光導波路のコアの延設部を上記電気回路基板の上記貫通孔内に位置決めした状態で，上記光導波路のアンダークラッド層を上記電気回路基板の回路形成面と反対側の面に接着する工程とを備えている光電気混載モジュールの製造方法を要旨とする。

本発明の光電気混載モジュールの製造方法により得られた光電気混載モジュールでは、コアの端部近傍部分が、反射部から光学素子に向かって延設され、その延設部が光伝播用の貫通孔内に位置決めされ、その先端面が上記光学素子の受発光部に対面しているため、コアの延設部の先端面と光学素子との間の距離を短くすることができる。これにより、例えば、上記光学素子が発光素子である場合には、上記発光素子の発光部から発光された光があまり拡散しないうちに、その光を上記コアの延設部の先端面に入射させることができる。さらに、その光は、上記コアの延設部内を通って、確実にコアの反射部まで導かれる。そして、その光は、上記反射部で反射され、コア内の奥方に進むことができる。また、上記コアの延設部の先端面から光が出射される場合（上記光学素子が受光素子である場合）も同様に、コア内の奥方からコアの反射部まで進んできた光は、その反射部で反射された後、上記コアの延設部内を通って、確実にその先端面まで導かれる。そして、その先端面から出射された光があまり拡散しないうちに、その光を受光素子の受光部で受光することができる。このように、上記光電気混載モジュールでは、光伝播の確実性が向上するため、光の伝播損失を小さくすることができる。

また、本発明の光電気混載モジュールの製造方法では、光導波路のコアの端部近傍部分を、反射部から光学素子に向かう延設部に形成するため、その延設部の先端面と光学素子との間の距離を短くすることができる。それにより、光の伝播損失を小さくすることができる。このため、上記貫通孔から上記コアの延設部の先端面を確認して光学素子を実装しなくても、上記貫通孔形成領域に対面した状態で光学素子を実装すれば、充分な光の伝播効率を得ることができる。これにより、上記電気回路基板の回路形成面に光学素子を実装した後に、上記電気回路基板の回路形成面と反対側の面に、上記光導波路を接着することができる。このように、本発明の光電気混載モジュールの製造方法では、加熱が必要な上記光学素子の実装工程後に、上記電気回路基板に上記光導波路を接着することができるため、光導波路に上記加熱による悪影響がない。

つぎに、本発明の実施の形態を図面にもとづいて詳しく説明する。

図１は、本発明の光電気混載モジュールの製造方法により得られた光電気混載モジュールの第１の実施の形態を示している。この光電気混載モジュールは、その表面に電気回路３が形成された電気回路基板Ｅと、その電気回路３形成面に実装された発光素子１１および受光素子１２と、上記電気回路基板Ｅの電気回路３形成面（表面）と反対側の面（裏面）に接着剤５により接着された光導波路Ｗ₁ とを備えている。上記光導波路Ｗ₁ は、上記電気回路基板Ｅの裏面側から順に、アンダークラッド層６，コア７，オーバークラッド層８が形成され構成されている。この光導波路Ｗ₁ の両端の近傍部には、Ｖ字状の切欠部が形成され、そのＶ字の一側面は、上記電気回路基板Ｅに対して４５°傾斜した傾斜面に形成されている。そして、その傾斜面に位置するコア７の端部が光反射部７ａになっている。上記発光素子１１は、上記コア７の一端部の光反射部７ａに対応する部分に位置決めされ、上記受光素子１２は、上記コア７の他端部の光反射部７ａに対応する部分に位置決めされている。さらに、上記発光素子１１および受光素子１２に対応する電気回路基板Ｅの部分に、光伝播用の貫通孔４が形成されている。

そして、上記コア７の発光素子１１側の端部近傍部分は、発光素子１１から発光された光Ｌを、拡散度合いの低い状態で入射させることができるよう、上記光伝播用の貫通孔４内において、上記発光素子１１に向かって延設された延設部７ｂに形成されている。そして、その延設部７ｂは、上記アンダークラッド層６を通ってアンダークラッド層６から上方に突出し、その先端面７ｃは、発光素子１１の発光部１１ａに対面している。また、上記コア７の受光素子１２側の端部近傍部分は、上記発光素子１１から発光されコア７を通って受光素子１２側の光反射部７ａに到来した光Ｌを、拡散度合いの低い状態で上記受光素子１２に伝播できるよう、上記光伝播用の貫通孔４内において、上記受光素子１２に向かって延設された延設部７ｙに形成されている。そして、その延設部７ｙは、上記アンダークラッド層６を通ってアンダークラッド層６から上方に突出し、その先端面７ｚは、受光素子１２の受光部１２ａに対面している。上記延設部７ｂ，７ｙは、上記のように上記光伝播用の貫通孔４内に位置決めされている。

なお、上記電気回路基板Ｅは、この実施の形態では、ステンレス製基板１の表面に、絶縁層２を介して、電気回路３を形成して構成され、この電気回路３の一部は、上記発光素子１１，受光素子１２を実装するための実装用パッド３ａとなっている。また、図１において、符号１１ｂは、上記発光素子１１のバンプ（電極）であり、符号１２ｂは、受光素子１２のバンプ（電極）である。

そして、上記光電気混載モジュールにおける光伝播は、つぎのようにして行われる。すなわち、上記発光素子１１は、コア７の一端側の延設部７ｂの先端面７ｃに対して光Ｌを発光する光学素子であり、その発光部１１ａから発光された光Ｌは、上記電気回路基板Ｅの光伝播用の貫通孔４に入り、その貫通孔４内において、上記コア７の延設部７ｂの先端面７ｃに入射する。ついで、その光Ｌは、コア７の一端側の延設部７ｂ内を進んだ後、上記光反射部７ａで反射して、コア７内を図の右方に進む。そして、その光Ｌは、コア７の他端部の光反射部７ａまで伝播する。つづいて、その光Ｌは、上記他端部の光反射部７ａで上方に反射し、コア７の他端側の延設部７ｙを通り抜けてその先端面７ｚから出射される。そして、その光Ｌは、上記電気回路基板Ｅの光伝播用の貫通孔４を出た後、受光素子１２の受光部１２ａで受光される。

上記光電気混載モジュールでは、発光素子１１の発光部１１ａとコア７の一端側の延設部７ｂの先端面７ｃとの間の距離、および受光素子１２の受光部１２ａとコア７の他端側の延設部７ｙの先端面７ｚとの間の距離が短くなっている。このため、上記光電気混載モジュールにおける光伝播では、コア７の一端側では、発光素子１１の発光部１１ａから発光された光Ｌがあまり拡散しないうちに、その光Ｌを上記コア７の延設部７ｂの先端面７ｃに入射させることができる。また、コア７の他端側では、延設部７ｙの先端面７ｚから出射された光Ｌがあまり拡散しないうちに、その光Ｌを受光素子１２の受光部１２ａで受光することができる。このように、上記光電気混載モジュールでは、光伝播の確実性が向上するため、光の伝播損失を小さくすることができる。

このような光電気混載モジュールの製造方法は、まず、上記電気回路基板Ｅと光導波路Ｗ₁ とを個別に作製し、ついで、上記電気回路基板Ｅの電気回路３に光学素子（発光素子１１および受光素子１２）を実装した後、上記電気回路基板Ｅと光導波路Ｗ₁ とを接着剤５により接着することが行われる。この光電気混載モジュールの製造方法について、以下、順に詳しく説明する。

まず、上記電気回路基板Ｅの作製工程について説明する。この実施の形態では、まず、上記ステンレス製基板１〔図２（ａ）参照〕を準備する。このステンレス製基板１としては、通常、厚みが２０μｍ〜１ｍｍの範囲内のものが用いられる。

ついで、図２（ａ）に示すように、上記ステンレス製基板１の表面の所定位置に、フォトリソグラフィ法により所定パターンの絶縁層２を形成する。この絶縁層２は、後の工程〔図２（ｃ）参照〕でステンレス製基板１に形成される光伝播用の貫通孔４の部分を除いて形成される。すなわち、上記絶縁層２の形成は、つぎのようにして行われる。まず、上記ステンレス製基板１の表面の所定位置に、感光性ポリイミド樹脂，感光性エポキシ樹脂等の感光性樹脂を塗布し、感光性樹脂層を形成する。ついで、絶縁層２のパターンに対応する開口パターンが形成されているフォトマスクを介して、上記開口パターンに対応する上記感光性樹脂層の部分を照射線により露光する。つぎに、現像液を用いて現像を行うことにより、未露光部分を溶解させて除去し、残存した感光性樹脂層を絶縁層２のパターンに形成する。その後、そのパターン形成された感光性樹脂層の表面等に残存する現像液を加熱処理により除去する。これにより、上記パターン形成された感光性樹脂層を絶縁層２に形成する。絶縁層２の厚みは、通常、５〜１５μｍの範囲内に設定される。

つぎに、図２（ｂ）に示すように、上記絶縁層２の表面に、実装用パッド３ａを含む電気回路３を所定パターンに形成する。すなわち、この電気回路３の形成は、つぎのようにして行われる。まず、上記絶縁層２の表面に、スパッタリングまたは無電解めっき等により金属層（厚み６００〜２６００Å程度）を形成する。この金属層は、後の電解めっきを行う際のシード層（電解めっき層形成の素地となる層）となる。ついで、上記ステンレス製基板１，絶縁層２および金属層（シード層）からなる積層体の両面に、ドライフィルムレジストを貼着した後、上記金属層が形成されている側のドライフィルムレジストに、フォトリソグラフィ法により電気回路３のパターンの溝部を形成し、その溝部の底に上記金属層の表面部分を露呈させる。つぎに、電解めっきにより、上記溝部の底に露呈した上記金属層の表面部分に、電解めっき層（厚み５〜２０μｍ程度）を積層形成する。そして、上記ドライフィルムレジストを水酸化ナトリウム水溶液等により剥離する。その後、上記電解めっき層が形成されていない金属層部分をソフトエッチングにより除去し、残存した電解めっき層とその下の金属層とからなる積層部分を電気回路３に形成する。

ついで、図２（ｃ）に示すように、ステンレス製基板１の所定位置に、エッチング等により、光伝播用の貫通孔４を形成する。その光伝播用の貫通孔４は、上記コア７の両端部に対応する位置（２個所）に形成される。すなわち、上記光伝播用の貫通孔４の形成は、つぎのようにして行われる。まず、上記ステンレス製基板１，絶縁層２および電気回路３からなる積層体の両面に、ドライフィルムレジストを貼着した後、片面側のドライフィルムレジストに、フォトリソグラフィ法により上記貫通孔４のパターンの孔部を形成し、その孔部の底に上記ステンレス製基板１の表面部分を露呈させる。つぎに、レーザまたは塩化第２鉄水溶液を用いたエッチング等により、上記孔部の底に露呈した上記ステンレス製基板１部分を穿孔し、上記光伝播用の貫通孔４を形成する。この光伝播用の貫通孔４の直径は、通常、０．０５〜０．２ｍｍの範囲内に設定される。但し、その貫通孔４の直径は、発光素子１１等のデザインに左右されるため、必ずしも上記範囲内とは限らない。このようにして、上記電気回路基板Ｅの作製工程が完了する。

つぎに、上記光導波路Ｗ₁ の作製工程について説明する。この実施の形態では、まず、図３（ａ）に示すように、別のステンレス製基板（厚み２５〜５０μｍの範囲内）２１を準備し、そのステンレス製基板２１の表面の所定位置に、フォトリソグラフィ法により所定パターンのアンダークラッド層６を形成する。このアンダークラッド層６は、後の工程〔図３（ｅ）参照〕でコア７の延設部７ｂ，７ｙに形成される部分（孔部６ａ）を除いて形成される。すなわち、このアンダークラッド層６の形成は、つぎのようにして行われる。まず、上記ステンレス製基板２１の表面の所定位置に、感光性ポリイミド樹脂，感光性エポキシ樹脂等の、アンダークラッド層６形成用の感光性樹脂が溶媒に溶解しているワニスを塗布した後、必要に応じて、それを加熱処理（５０〜１２０℃×１０〜３０分間程度）して乾燥させ、アンダークラッド層６形成用の感光性樹脂層を形成する。ついで、アンダークラッド層６のパターンに対応する開口パターンが形成されているフォトマスクを介して、上記開口パターンに対応する上記感光性樹脂層の部分を照射線により露光する。つぎに、現像液を用いて現像を行うことにより、未露光部分を溶解させて除去し、残存した感光性樹脂層をアンダークラッド層６のパターンに形成する。その後、そのパターン形成された感光性樹脂層の表面等に残存する現像液を加熱処理により除去する。これにより、上記パターン形成された感光性樹脂層をアンダークラッド層６に形成する。このアンダークラッド層６の厚みは、通常、５〜５０μｍの範囲内に設定される。また、上記アンダークラッド層６は、先に述べたように、後の工程〔図３（ｅ）参照〕でコア７の延設部７ｂ，７ｙに形成される部分を除いて形成されており、その部分は、孔部６ａに形成され、その孔部６ａの底にステンレス製基板２１が露呈している。

ついで、図３（ｂ）に示すように、上記孔部６ａの底に露呈した上記ステンレス製基板２１部分を、レーザまたは塩化第２鉄水溶液を用いたエッチング等により、穿孔し、貫通孔２１ａを形成する。

つぎに、図３（ｃ）に示すように、上記ステンレス製基板２１のアンダークラッド層６形成面（表面）と反対側の面（裏面）に、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）製フィルム等のフィルム２２を粘着させる。これにより、上記ステンレス製基板２１に形成された貫通孔２１ａの底部開口を閉蓋し、上記アンダークラッド層６の孔部６ａと上記ステンレス製基板２１の貫通孔２１ａと上記フィルム２２とからなる凹部７０を形成する。

そして、図３（ｄ）〜（ｅ）に示すように、上記アンダークラッド層６の表面の所定位置および上記凹部７０内に、フォトリソグラフィ法により所定パターンのコア７を形成する。すなわち、このコア７の形成は、つぎのようにして行われる。まず、図３（ｄ）に示すように、感光性ポリイミド樹脂，感光性エポキシ樹脂等の、コア７形成用の感光性樹脂が溶媒に溶解しているワニスを、上記アンダークラッド層６の表面に塗布するとともに、上記凹部７０に充填する。その後、必要に応じて、それを加熱処理（５０〜１２０℃×１０〜３０分間程度）して乾燥させ、コア７形成用の感光性樹脂層（上記凹部７０への充填部分を含む）７Ａを形成する。ついで、コア７のパターンに対応する開口パターンが形成されているフォトマスクを介して、上記開口パターンに対応する上記感光性樹脂層７Ａの部分を照射線により露光する。つぎに、図３（ｅ）に示すように、現像液を用いて現像を行うことにより、未露光部分を溶解させて除去し、残存した感光性樹脂層７Ａをコア７のパターンに形成する。その後、そのパターン形成された感光性樹脂層７Ａの表面等に残存する現像液を加熱処理により除去する。これにより、上記パターン形成された感光性樹脂層７Ａをコア７に形成する。このコア７は、上記凹部７０内に対応する部分を含んでおり、その部分が上記コア７の延設部７ｂ，７ｙとなっている。上記コア７は、断面四角形状に形成され、その寸法は、通常、縦５〜６０μｍ×横５〜６０μｍの範囲内に設定される。なお、上記コア７形成用の感光性樹脂は、上記アンダークラッド層６および下記オーバークラッド層８形成用の感光性樹脂よりも屈折率が大きい感光性樹脂が用いられる。この屈折率の調整は、例えば、上記アンダークラッド層６，コア７，オーバークラッド層８の各感光性樹脂の種類の選択や組成比率を調整して行うことができる。

ついで、図４（ａ）に示すように、上記コア７を被覆した状態で、上記アンダークラッド層６の表面に、フォトリソグラフィ法により所定パターンのオーバークラッド層８を形成する。すなわち、このオーバークラッド層８の形成は、つぎのようにして行われる。まず、上記コア７を被覆するように、オーバークラッド層８形成用の感光性樹脂が溶媒に溶解しているワニスを塗布した後、必要に応じて、それを加熱処理（５０〜１２０℃×１０〜３０分間程度）して乾燥させ、オーバークラッド層８形成用の感光性樹脂層を形成する。ついで、オーバークラッド層８のパターンに対応する開口パターンが形成されているフォトマスクを用いたフォトリソグラフィ法により、所定パターンのオーバークラッド層８を形成する。このオーバークラッド層８の厚みは、通常、１０〜２０００μｍの範囲内に設定される。なお、上記オーバークラッド層８の形成材料としては、例えば、上記アンダークラッド層６と同様の感光性樹脂があげられる。

つぎに、図４（ｂ）に示すように、上記フィルム２２〔図４（ａ）参照〕を剥離した後、上記ステンレス製基板２１〔図４（ａ）参照〕を塩化第２鉄水溶液を用いたエッチング等により除去する。これにより、上記ステンレス製基板２１の貫通孔２１ａ内に形成されていたコア７部分（コア７の延設部７ｂ，７ｙの先端部分）が、アンダークラッド層６から突出した状態で現れる。このコア７の突出高さは、上記ステンレス製基板２１の厚みと同等である。このように、コア７の延設部７ｂ，７ｙを形成することが本発明の特徴の一つである。

そして、図４（ｃ）に示すように、上記コア７の両端部に対応する部分を、上記オーバークラッド層８側から、レーザ加工または刃先角度９０°の回転刃等を用いた切削加工等により、上記コア７の軸方向に対して４５°傾斜した傾斜面に形成する。そして、その傾斜面に位置するのコア７の端部が光反射部（光路変換ミラー）７ａとして作用する。この光反射部７ａでは、コア７の屈折率の方が、上記光反射部７ａの外側にある空気の屈折率よりも大きいため、光反射部７ａに当たった光は、その大部分が反射する。このようにして、上記光導波路Ｗ₁ の作製工程が完了する。

つぎに、上記光学素子実装工程について説明する。すなわち、この光学素子（発光素子１１および受光素子１２）の実装は、つぎのようにして行われる。まず、図５に示すように、上記電気回路基板Ｅを、電気回路３側の面を上に向けて実装機のステージ上にセットする。そして、その電気回路基板Ｅの一端側（例えば図５の左側）の上記光伝播用の貫通孔４の形成領域に対面した状態で、一方の光学素子（例えば発光素子１１）を実装用パッド３ａに実装する。また、他端側（例えば図５の右側）も同様に、上記光伝播用の貫通孔４の形成領域に対面した状態で、他方の光学素子（例えば受光素子１２）を実装用パッド３ａに実装する。上記発光素子１１としては、ＶＣＳＥＬ（Vertical Cavity Surface Emitting Laser）等があげられ、受光素子１２としては、ＰＤ（Photo Diode ）等があげられる。また、上記発光素子１１および受光素子１２の実装方法としては、フリップチップ，半田リフロー，半田パンプと半田ペーストのスクリーン印刷によるＣ４接合等があげられる。なかでも、実装の際の位置ずれが小さくできる観点から、超音波や加熱によるフリップチップが好ましく、より好ましくは、上記電気回路基板Ｅに熱によるダメージを与えないようにする観点から、超音波によるフリップチップである。このようにして、上記光学素子実装工程が完了する。

つぎに、上記電気回路基板Ｅと光導波路Ｗ₁ との接着工程について説明する。すなわち、まず、図６に示すように、上記光学素子実装工程の後、上記電気回路基板Ｅの電気回路３形成面と反対側の面（ステンレス製基板１の裏面）に接着剤５を塗布する。ついで、光導波路Ｗ₁ 〔図６では、図４（ｃ）の光導波路Ｗ₁ を上下逆さまにしている〕のコア７の延設部７ｂ，７ｙを、上記接着剤５の塗布面側から、上記電気回路基板Ｅに形成された光伝播用の貫通孔４内に位置決めし、その状態で、光導波路Ｗ₁ のアンダークラッド層６を、上記塗布した接着剤５を介して、上記電気回路基板Ｅのステンレス製基板１の裏面に接着する。これにより、上記コア７の延設部７ｂ，７ｙの先端面７ｃ，７ｚを、発光素子１１の発光部１１ａ，受光素子１２の受光部１２ａに対面させる。このように、上記発光素子１１および受光素子１２を実装した後に、コア７の延設部７ｂ，７ｙを利用して、上記電気回路基板Ｅに対する光導波路Ｗ₁ の位置決めを行うことが本発明の特徴の一つである。このようにして、上記電気回路基板Ｅと光導波路Ｗ₁ との接着工程が完了し、目的とする光電気混載モジュール（図１参照）が得られる。

図７は、本発明の光電気混載モジュールの製造方法により得られた光電気混載モジュールの第２の実施の形態を示している。この実施の形態では、光導波路Ｗ₂ が上記第１の実施の形態と異なっている。すなわち、この実施の形態の光導波路Ｗ₂ は、コア７の両端部およびそれに対応するオーバークラッド層８の傾斜面の表面に、金属膜９が、めっきまたは蒸着により形成されている。この光導波路Ｗ₂ では、光反射部７ａの外側表面が上記金属膜９で被覆されているため、光反射部７ａでの光の反射率が高く、上記光電気混載モジュールにおける光の伝播効率が高くなっている。それ以外の部分は上記第１の実施の形態と同様であり、同様の部分には同じ符号を付している。

上記金属膜９の形成は、例えば、上記第１の実施の形態の光導波路Ｗ₁ 〔図４（ｃ）参照〕が作製された後、その光導波路Ｗ₁ のコア７の両端部等の傾斜面以外の部分をレジスト層によりマスキングした状態（上記傾斜面のみを露呈した状態）で、上記めっきまたは蒸着により行われる。その後、上記レジスト層が除去され、光導波路Ｗ₂ が作製される。上記金属膜９の厚みは、例えば、５０ｎｍ〜５μｍの範囲内に設定される。上記金属膜９の形成材料としては、例えば、ニッケル，銅，銀，金，クロム，アルミニウム，亜鉛，錫，コバルト，タングステン，白金，パラジウムおよびこれらの２種以上の元素を含む合金材料等があげられる。

図８は、本発明の光電気混載モジュールの製造方法により得られた光電気混載モジュールの第３の実施の形態を示している。この実施の形態では、光導波路Ｗ₃ が上記第１の実施の形態と異なっている。すなわち、この実施の形態の光導波路Ｗ₃ は、電気回路基板Ｅに形成された光伝播用の貫通孔４の下端に対応するアンダークラッド層６の部分に、上記光伝播用の貫通孔４と一体化する凹部６ｂが形成されている。そして、コア７の延設部７ｂ，７ｙの先端面７ｃ，７ｚが、上記アンダークラッド層６に形成した凹部６ｂの底面より少しだけ突出している。これにより、上記光電気混載モジュールでは、上記光伝播用の貫通孔４と上記アンダークラッド層６に形成した凹部６ｂとが一体化した一体化貫通孔Ｈ内に、上記コア７の延設部７ｂ，７ｙが設けられた状態になっている。このように、本発明において「光伝播用の貫通孔」とは、本来の光伝播用の貫通孔４だけでなく、その本来の光伝播用の貫通孔４と上記アンダークラッド層６に形成した凹部６ｂとからなる一体化貫通孔Ｈも含む意味である。それ以外の部分は上記第１の実施の形態と同様であり、同様の部分には同じ符号を付している。

なお、上記各実施の形態では、電気回路基板Ｅの作製に、ステンレス製基板１を用いているが、そのステンレス製基板１に代えて、他の金属材料または樹脂材料等からなる基板１を用いてもよい。その基板１が絶縁性を有するものである場合は、上記絶縁層２を形成することなく、上記基板１に直接、電気回路３を形成してもよい。上記絶縁層２は、上記金属製基板１のような通電性を有する基板１と電気回路３との短絡を防止するためのものである。

また、上記各実施の形態では、光導波路Ｗ₁ ，Ｗ₂ ，Ｗ₃ の作製にも、ステンレス製基板２１を用いているが、そのステンレス製基板２１に代えて、他の金属材料または樹脂材料等からなる基板２１を用いてもよい。

また、上記各実施の形態では、オーバークラッド層８を形成したが、このオーバークラッド層８は、場合によって、形成しなくてもよい。

つぎに、実施例について従来例と併せて説明する。但し、本発明は、実施例に限定されるわけではない。

〔電気回路基板の作製〕
ステンレス製基板（厚み２０μｍのＳＵＳ３０４箔）の表面に、まず、フォトリソグラフィ法により、感光性ポリイミド樹脂からなる絶縁層（厚み１０μｍ）を所定パターンに形成した。ついで、上記絶縁層の表面にスパッタリングにより、銅／ニッケル／クロム合金からなるシード層を形成した。つぎに、上記ステンレス製基板，絶縁層およびシード層からなる積層体の両面に、ドライフィルムレジストを貼着した後、上記シード層が形成されている側の上記ドライフィルムレジストに、フォトリソグラフィ法により、実装用パッドを含む電気回路のパターンの溝部を形成し、その溝部の底に上記シード層の表面部分を露呈させた。つぎに、電解銅めっきにより、上記溝部の底に露呈した上記シード層の表面部分に、電解銅めっき層（厚み２０μｍ）を積層形成した。そして、上記ドライフィルムレジストを水酸化ナトリウム水溶液により剥離した。その後、上記電解銅めっき層が形成されていないシード層部分をソフトエッチングにより除去し、残存した電解銅めっき層とその下のシード層とからなる積層部分を電気回路に形成した。さらに、上記ステンレス製基板，絶縁層および電気回路からなる積層体の両面に、ドライフィルムレジストを貼着した後、片面側の上記ドライフィルムレジストに、フォトリソグラフィ法により光伝播用の貫通孔のパターンの孔部を形成し、その孔部の底に上記ステンレス製基板の表面部分を露呈させた。つぎに、塩化第２鉄水溶液を用いたエッチングにより、上記孔部の底に露呈した上記ステンレス製基板部分を穿孔し、上記光伝播用の貫通孔を２個形成した。その後、上記実装用パッドの表面に、金／ニッケル合金めっき層を形成した。

〔アンダークラッド層およびオーバークラッド層の形成材料〕
下記の一般式（１）で示されるビスフェノキシエタノールフルオレンジグリシジルエーテル（成分Ａ）３５重量部、脂環式エポキシ樹脂である３’，４’−エポキシシクロヘキシルメチル−３，４−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート（ダイセル化学社製、セロキサイド２０２１Ｐ）（成分Ｂ）４０重量部、シクロヘキセンオキシド骨格を有する脂環式エポキシ樹脂である（３’，４’−エポキシシクロヘキサン）メチル−３’，４’−エポキシシクロヘキシル−カルボキシレート（ダイセル化学社製、セロキサイド２０８１）（成分Ｃ）２５重量部、４，４’−ビス〔ジ（βヒドロキシエトキシ）フェニルスルフィニオ〕フェニルスルフィド−ビス−ヘキサフルオロアンチモネートの５０％プロピオンカーボネート溶液（成分Ｄ）２重量部とを混合することにより、アンダークラッド層およびオーバークラッド層の形成材料を調製した。

〔コアの形成材料〕
上記成分Ａ：７０重量部、１，３，３−トリス｛４−〔２−（３−オキセタニル）〕ブトキシフェニル｝ブタン：３０重量部、上記成分Ｄ：１重量部を乳酸エチルに溶解することにより、コアの形成材料を調製した。

〔光導波路の作製〕
別のステンレス製基板（厚み３５μｍのＳＵＳ３０４箔）を準備し、その表面に、上記アンダークラッド層の形成材料を塗布し、塗布層（厚み１５μｍ）を形成した。その後、フォトリソグラフィ法により、正方形（縦５０μｍ×横５０μｍ）の開口を有する孔部（深さ１５μｍ）が２個形成されたアンダークラッド層（厚み１５μｍ）を形成した。そして、その孔部の底にステンレス製基板を露呈させた。

ついで、塩化第２鉄水溶液を用いたエッチングにより、上記孔部の底に露呈した上記ステンレス製基板部分を穿孔し、貫通孔を形成した。つぎに、上記ステンレス製基板のアンダークラッド層形成面と反対側の面に、粘着層付きＰＥＴ製フィルムをラミネートした。これにより、上記ステンレス製基板に形成された貫通孔の底部開口を閉蓋し、上記アンダークラッド層の孔部と上記ステンレス製基板の貫通孔と上記粘着層付きＰＥＴ製フィルムとからなる凹部を形成した。そして、上記コアの形成材料を、上記アンダークラッド層の表面に塗布（厚み５０μｍ）するとともに、上記凹部に充填した。その後、フォトリソグラフィ法により、上記アンダークラッド層の表面の所定位置および上記凹部内に、所定パターンのコア（幅５０μｍ×高さ５０μｍ×長さ７０ｍｍ）を形成した。上記凹部内に対応するコア部分がコアの延設部である。

つぎに、上記コアを被覆するように、上記オーバークラッド層の形成材料を塗布した。その後、フォトリソグラフィ法により、上記粘着層付きＰＥＴ製フィルム表面からの厚みが１００μｍになるよう、オーバークラッド層を形成した。

そして、上記粘着層付きＰＥＴ製フィルムを剥離した後、上記ステンレス製基板を塩化第２鉄水溶液を用いたエッチングにより除去した。これにより、上記ステンレス製基板の貫通孔内に形成されていたコア部分が、アンダークラッド層から突出した状態で現われた。

そして、上記コアの両端部に対応する部分を、上記オーバークラッド層側から、エキシマレーザ（光源ＫｒＦ：波長２４８ｎｍ）によるレーザ加工により、上記ステンレス製基板に対して４５°傾斜した傾斜面に形成した。その傾斜面のコア部分が光反射部である。その後、上記傾斜面に、銀を蒸着させた。

〔発光素子および受光素子の実装〕
上記電気回路基板を、電気回路側の面を上に向けて実装機のステージ上にセットした。そして、超音波フリップチップ接合方式により、実装用パッドに発光素子および受光素子を実装した。上記発光素子としては、ＶＣＳＥＬ（Ulm Photonics 社製、850-05-1×1 ）を用い、上記受光素子としては、ＰＤ（Roithner laser Technik社製、TPD-8D12-014）を用いた。

〔電気回路基板と光導波路との接着〕
上記発光素子および受光素子を実装した電気回路基板の電気回路形成面と反対側の面に、上記コアと同じ屈折率をもつ光硬化性接着剤を塗布した。ついで、光導波路のコアの延設部を、上記電気回路基板に形成された光伝播用の貫通孔内に位置決めし、その状態で、光導波路のアンダークラッド層を、上記塗布した接着剤を介して、上記電気回路基板のステンレス製基板の裏面に接着した。このようにして、光電気混載モジュールを製造することができた。この光電気混載モジュールでは、発光素子の発光部とコアの延設部の先端面との間の距離、および受光素子の受光部とコアの他端側の延設部の先端面との間の距離が、いずれも４０μｍであった。

〔従来例〕
上記実施例の光電気混載モジュールにおいて、コアの延設部が形成されていないものを従来例とした。この光電気混載モジュールでは、発光素子の発光部とコアの一端部の光反射部との間の距離、および受光素子の受光部とコアの他端部の光反射部との間の距離が、いずれも１００μｍであった。

〔光の伝播損失および結合損失〕
上記実施例および従来例の光電気混載モジュールにおける光の伝播損失をつぎのようにして求めた。すなわち、まず、上記ＶＣＳＥＬおよびＰＤを実装する前に、上記ＶＣＳＥＬ自体が発光する光量Ｉ₀ を上記ＰＤを用いて測定した。ついで、上記ＶＣＳＥＬおよびＰＤを実装をした後、上記光電気混載モジュールにおいて、上記ＶＣＳＥＬから発光された光を、上記光導波路のコアに通して上記ＰＤで受光した際の光量Ｉを測定した。そして、その比（Ｉ₀ ／Ｉ）を算出し、その値を光電気混載モジュールにおける光の伝播損失とした。また、カットバック法により求めた、上記光導波路の中間部における光の伝播損失は０．１ｄＢ／ｃｍであった。この値と上記光電気混載モジュールにおける光の伝播損失とから上記光電気混載モジュールにおける結合損失を算出した。そして、その結果を下記の表１に併せて表記した。

上記結果から、実施例では、従来例と比較して、光の伝播損失も結合損失も小さくなっている。これは、実施例の方が、従来例よりも、光学素子とコア先端面との距離が小さいからである。

本発明の光電気混載モジュールの製造方法により得られた光電気混載モジュールの第１の実施の形態を模式的に示す断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、上記光電気混載モジュールの製造方法の第１の実施の形態における電気回路基板の作製工程を模式的に示す説明図である。 （ａ）〜（ｅ）は、上記光電気混載モジュールの製造方法の第１の実施の形態における光導波路の作製工程を模式的に示す説明図である。 （ａ）〜（ｃ）は、上記光導波路の作製工程の続きを模式的に示す説明図である。 上記電気回路基板の作製工程につづく光学素子の実装工程を模式的に示す説明図である。 上記電気回路基板と上記光導波路との接着工程を模式的に示す説明図である。 本発明の光電気混載モジュールの製造方法により得られた光電気混載モジュールの第２の実施の形態を模式的に示す断面図である。 本発明の光電気混載モジュールの製造方法により得られた光電気混載モジュールの第３の実施の形態を模式的に示す断面図である。 従来の光電気混載モジュールを模式的に示す断面図である。

符号の説明

Ｅ 電気回路基板
Ｗ₁ 光導波路
６ アンダークラッド層
７ コア
７ａ 光反射部
７ｂ，７ｙ 延設部
７ｃ，７ｚ 先端面
１１ 発光素子
１１ａ 発光部
１２ 受光素子
１２ａ 受光部

Claims (3)

1. 電気回路基板と、この電気回路基板の回路形成面に実装された光学素子と、上記電気回路基板の回路形成面と反対側の面に積層形成された光導波路とを備え、上記光導波路が上記電気回路基板の回路形成面と反対側の面から順にアンダークラッド層とコアとを形成してなり、上記コアの端部に、光を反射して上記コアと上記光学素子との間の光伝播を可能とする反射部が形成され、上記光学素子が上記コアの端部に対応する上記電気回路基板の回路形成面の部分に位置決めされ、上記コアと上記光学素子との間の光伝播用の貫通孔が上記光学素子に対応する上記電気回路基板の部分に形成され、上記コアの端部近傍部分が、上記反射部から上記光学素子に向かって延設され、その延設部が上記光伝播用の貫通孔内に位置決めされ、その延設部の先端面が上記光学素子の受発光部に対面している光電気混載モジュールを製造する方法であって、上記光伝播用の貫通孔が所定領域に形成された電気回路基板を作製する工程と、上記アンダークラッド層と上記反射部および上記延設部をもつコアとを備えた光導波路を作製する工程と、上記電気回路基板の上記貫通孔形成領域に対面した状態で光学素子を実装する工程と、上記光学素子を実装した後，上記光導波路のコアの延設部を上記電気回路基板の上記貫通孔内に位置決めした状態で，上記光導波路のアンダークラッド層を上記電気回路基板の回路形成面と反対側の面に接着する工程とを備えていることを特徴とする光電気混載モジュールの製造方法。
2. 上記光学素子が、上記コアの延設部の先端面に対して光を発光する発光素子であり、上記反射部が上記発光素子から発光された光を反射する請求項１記載の光電気混載モジュールの製造方法。
3. 上記光学素子が、上記コアの延設部の先端面からの光を受光する受光素子であり、上記反射部が上記コア内からの光を反射する請求項１記載の光電気混載モジュールの製造方法。

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