(57)【要約】【課題】光素子と光導波路との相対的な位置精度を向上可能な光電複合基板の製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】光電複合基板の製造方法であって、半田端子を設けた光素子を、プリント板に光信号の経路を形成するための光導波路に位置合わせして固定し、前記光素子が固定された前記光導波路を前記プリント板に取り付け、前記半田端子を、前記プリント板に搭載されるパッケージの電極または前記プリント板の電極に溶着する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半田端子を設けた光素子を、プリント板に光信号の経路を形成するための光導波路に位置合わせして固定し、
前記光素子が固定された前記光導波路を前記プリント板に取り付け、
前記半田端子を、前記プリント板に搭載されるパッケージの電極または前記プリント板の電極に溶着する、
光電複合基板の製造方法。
【請求項２】
前記光素子を前記光導波路に位置合わせした状態で光を照射し、前記光によって硬化する光硬化性樹脂により、前記光素子を前記光導波路に固定する、
請求項１に記載の光電複合基板の製造方法。
【請求項３】
前記光素子には、前記パッケージの電極または前記プリント板の電極に対する前記半田端子の相対的な位置関係に応じて、前記パッケージまたは前記プリント板に設けられた複数の接触端子間の導通状態を変化させる位置検出部材が設けられており、前記接触端子間の導通状態に基づいて位置合わせした前記光素子を前記光導波路に固定する、
請求項１または２に記載の光電複合基板の製造方法。
【請求項４】
前記光素子と前記光導波路との間に、前記光導波路と略同一の屈折率の樹脂を更に充填する、
請求項１から３の何れか一項に記載の光電複合基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、光電複合基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンピュータ等の電子機器は、高速化の一途を辿っている。このため、近年では、例えば特許文献１に記載されているように、電子機器内に備わっているＬＳＩやＩＣチップ間の通信を光信号で実現する光電複合基板の技術開発が進められている。なお、インターネット等の通信分野においては、例えば特許文献２に記載されているように、光信号を使った通信が行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−３３２３０１号公報
【特許文献２】特開２００４−８５７５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
光電複合基板を製造する際は、例えば、光素子を駆動する駆動素子と共に光素子を実装したパッケージを予め用意する。そして、光素子の位置を、プリント板に取り付けた光導波路の位置に合わせた状態で、パッケージをプリント板に実装する。パッケージは、半田ボール等の電気接続手段を介してプリント板に実装される。
【０００５】
ところで、半田ボール等の電気接続手段は、電気的に接触していれば電気信号を伝送可能である。一方、光素子と光導波路との接続部分は、光軸が所定の位置に無いと光信号を伝送することができない。よって、光素子と光導波路との接続部分に要求される位置精度は、半田ボール等の電気接続手段に要求される位置精度よりも高い。しかし、光素子を実装したパッケージをプリント板に実装する際は、リフローの際の熱変形等により生ずる光素子と光導波路との間の不可避的な位置ずれにより、光素子と光導波路との接続が不良になる可能性があった。
【０００６】
そこで、本願は、光素子と光導波路との相対的な位置精度を向上可能な光電複合基板の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本願は、次のような光電複合基板の製造方法を開示する。
半田端子を設けた光素子を、プリント板に光信号の経路を形成するための光導波路に位置合わせして固定し、
前記光素子が固定された前記光導波路を前記プリント板に取り付け、
前記半田端子を、前記プリント板に搭載されるパッケージの電極または前記プリント板の電極に溶着する、
光電複合基板の製造方法。
【発明の効果】
【０００８】
上記光電複合基板の製造方法であれば、光素子と光導波路との相対的な位置精度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】光電複合基板の製造方法の処理フロー図の一例である。
【図２】半田ボールを設けた光素子を光導波路に固定する工程を示した図の一例である。
【図３】インターポーザー付導波路シートをプリント板に取り付ける工程を示した図の一例である。
【図４】パッケージを搭載する工程を示した図の一例である。
【図５】光電複合基板を示した図の第１例である。
【図６】光電複合基板を示した図の第２例である。
【図７】比較例における、光導波路をプリント板に取り付ける工程を示した図の一例である。
【図８】比較例における、パッケージを搭載する工程を示した図の一例である。
【図９】比較例に係る光電複合基板の製造方法で製造した光電複合基板の第１例である。
【図１０】比較例に係る光電複合基板の製造方法で製造した光電複合基板の第２例である。
【図１１】比較例に係る光電複合基板の製造方法で製造した光電複合基板の第３例である。
【図１２】第１変形例において用いるインターポーザーとパッケージを示した図の一例である。
【図１３】第１変形例において用いるパッケージが所定の位置にある場合の、各接触端子と位置検出部材との位置関係を上側から示した図の一例である。
【図１４】第１変形例において用いるパッケージが所定の位置に無い場合の、各接触端子と位置検出部材との位置関係を上側から示した図の一例である。
【図１５】第２変形例において用いるパッケージが所定の位置にある場合の、各接触端子と位置検出部材との位置関係を上側から示した図の一例である。
【図１６】第２変形例において用いるパッケージが所定の位置に無い場合の、各接触端子と位置検出部材との位置関係を上側から示した図の一例である。
【図１７】第３変形例において用いるパッケージが所定の位置にある場合の、各接触端子と位置検出部材との位置関係を上側から示した図の一例である。
【図１８】第３変形例において用いるパッケージが所定の位置に無い場合の、各接触端子と位置検出部材との位置関係を上側から示した図の一例である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、実施形態について説明する。以下に示す実施形態は、単なる例示であり、本願で開示する光電複合基板の製造方法の技術的範囲を以下の態様に限定するものではない。
【００１１】
＜光電複合基板の製造方法の実施形態＞
図１は、光電複合基板の製造方法の処理フロー図の一例である。以下、実施形態に係る光電複合基板の製造方法について、図１の処理フロー図に沿って説明する。
【００１２】
本実施形態では、まず、半田端子を設けた光素子を、プリント板に光信号の経路を形成するための光導波路に位置合わせして固定する（Ｓ１０１）。図２は、半田ボール（本願でいう「半田端子」の一例である）を設けた光素子を光導波路に固定する工程を示した図の一例である。
【００１３】
半田端子を設けた光素子を、プリント板に光信号の経路を形成するための光導波路に位置合わせして固定する際は、例えば、図２に示すようなインターポーザー１を予め用意する。インターポーザー１は、プリント板に搭載されるパッケージの電極またはプリント板の電極に光素子２を電気的に接続するための半田ボール３を光素子２に設けた部品である。なお、インターポーザー１は、図２に示したように、ＣＳＰ（Chip Size Package）あ
るいはＷＬＰ（Wafer Level Package）のような形態であってもよいが、その他の形態で
あってもよい。
【００１４】
光素子２を光導波路４に固定する際は、光素子２の光軸が光導波路４のミラー５に当たるようにインターポーザー１を動かし、光素子２の位置合わせを行う。この位置合わせは、例えば、光導波路４に予め形成した穴、ピン又はマーク等のガイド類を用いたり、光学顕微鏡を用いたり、或いは、光素子２が配置されている側の反対側から光導波路４を透視したりすることにより、高精度な位置合わせを実現してもよい。位置合わせを行った後、光素子２を光導波路４に固定する。光素子２の固定は、インターポーザー１に付着させておいた樹脂或いは接着剤等の材料６を用いて行う。なお、紫外線等の光硬化性樹脂を材料６として用いる場合、位置合わせを行った状態で光による樹脂硬化が可能となり、位置を高精度に合わせた状態での固定が実現できる。光素子２を光導波路４に固定することにより、インターポーザー付導波路シートが完成する。
【００１５】
半田端子を設けた光素子を光導波路に固定した後は、光素子が固定された光導波路をプリント板に取り付ける（Ｓ１０２）。図３は、インターポーザー付導波路シート７をプリント板８に取り付ける工程を示した図の一例である。例えば、図３に示したようなインターポーザー付導波路シート７を完成させた後は、完成させたインターポーザー付導波路シート７をプリント板８に取り付ける。インターポーザー付導波路シート７は、例えば、図３に示すような接着シート９で固定してもよいし、或いはインターポーザー付導波路シート７またはプリント板８に塗布した接着剤等を用いて固定してもよい。また、取り付けの際は、例えば、プリント板８に予め形成した穴、ピン又はマーク等のガイド類を用いて位置合わせを行ってもよい。
【００１６】
光素子が固定された光導波路をプリント板に取り付けた後は、半田端子を、プリント板に搭載されるパッケージの電極またはプリント板の電極に溶着する（Ｓ１０３）。図４は、パッケージを搭載する工程を示した図の一例である。光素子２が固定された光導波路４を、例えば、図４に示すように、インターポーザー１が上側となるようにプリント板８に取り付けた後は、プリント板８にパッケージ１０を搭載する。そして、インターポーザー１の半田ボール３を、プリント板８に搭載されるパッケージ１０の電極１１に溶着する。パッケージ１０は、プリント板８に取り付けたインターポーザー付導波路シート７の光素子２を覆うような状態でプリント板８に実装される部品であり、光素子２を駆動するための半導体素子である光駆動素子１７が搭載されている。パッケージ１０の光駆動素子１７は、半田ボール１２を経由してプリント板８と電気的に接続される。
【００１７】
なお、パッケージ１０をプリント板８に実装する際は、光素子２に設けた半田ボール３がパッケージ１０の電極１１の位置に合うようにするため、プリント板８に予め形成した穴、ピン又はマーク等のガイド類を用いて位置合わせを行ってもよい。また、本実施形態では、半田ボール１２を使った実装を行っているが、パッケージ１０は、例えば、異方性導電フィルムや異方性導電ペーストを使ってプリント板８に実装してもよい。また、光素子２と光導波路４との間には、光導波路４と略同一の屈折率の樹脂を充填することで、光信号の損失を抑制するようにしてもよい。光素子２と光導波路４との間に樹脂を充填する場合、樹脂の充填は、例えば、光素子を光導波路に位置合わせして固定する際に合わせて行う。また、光素子２は、パッケージ１０の電極に半田で直接溶着させてもよい。また、光素子２は、光導波路４のクラッド層内への埋め込み量を、光素子２のＮＡ（開口数）や光素子２とミラー５との間の距離に基づいて決定してもよい。
【００１８】
図５は、光電複合基板を示した図の第１例である。光電複合基板１８では、半田ボール１２を経由して光駆動素子１７と電気的に接続されるプリント板８上の各種回路が、光導波路４を流れる光信号により、他の回路と通信可能である。
【００１９】
ところで、本実施形態に係る光電複合基板の製造方法は、光素子２が固定された光導波路４を、インターポーザー１が下側となるようにプリント板に取り付けてもよい。図６は、光電複合基板を示した図の第２例である。第２例に係る光電複合基板の製造方法は、例えば、ステップＳ１０１により完成させたインターポーザー付導波路シート７を、インターポーザー１が下側となるようにプリント板８'に取り付ける。インターポーザー付導波
路シート７は、例えば、図６に示す接着シート９を用いて取り付けてもよいし、或いは樹脂や接着剤等を用いて取り付けてもよい。インターポーザー付導波路シート７をプリント板８’に取り付ける際は、光素子２に設けた半田ボール３がプリント板８’の電極の位置に合うよう、プリント板８’に予め形成した穴、ピン又はマーク等のガイド類を用いて位置合わせを行ってもよい。
【００２０】
以上に示す一連の工程（Ｓ１０１〜Ｓ１０３）を実行する光電複合基板の製造方法であれば、光素子と光導波路との位置関係が保持された状態で、光素子に設けた半田端子の電気接続が行われるため、光素子と光導波路との相対的な位置精度が向上する。光素子と光導波路との接続（光軸合わせ）は、半田端子と電極とを電気接続する場合よりも位置合わせの要求精度が遥かに高い。例えば、光素子と光導波路とを接続する際に要求される位置合わせの精度は、約５〜１０μｍである。一方、半田端子と電極とを電気接続する際に要求される位置合わせの精度は、約５０〜１００μｍである。すなわち、光素子と光導波路とを接続する際に要求される位置合わせの精度は、半田端子と電極とを電気接続する際に要求される位置合わせの精度の約１０倍である。しかしながら、上記実施形態に係る光電複合基板の製造方法であれば、光素子を光導波路に固定した後で、光導波路をプリント板に取り付け、光素子に設けた半田端子を電極に溶着しているので、熱変形等に起因する光素子と光導波路との間の位置ずれが生じない。また、半田のフラックスにより光素子が汚染される虞も無い。このため、光素子と光導波路とを高精度に位置合わせ可能であり、光素子と光導波路との接続を良好にすることができる。
【００２１】
以下、上記実施形態に係る光電複合基板の製造方法以外の方法で光電複合基板を製造する方法の一例（以下、「比較例」という）を示す。図７は、比較例における、光導波路１０４をプリント板１０８に取り付ける工程を示した図の一例である。比較例では、光素子等が設けられていない光導波路１０４をプリント板１０８に取り付ける。
【００２２】
図８は、比較例における、パッケージを搭載する工程を示した図の一例である。比較例では、光導波路１０４をプリント板１０８に取り付けた後、光素子１０２が実装されているパッケージ１１０をプリント板１０８に搭載する。これにより、パッケージ１１０の光駆動素子１１７は、半田ボール１１２を経由してプリント板１０８と電気的に接続され、光素子１０２は光導波路１０４と接続される。
【００２３】
図９は、比較例に係る光電複合基板の製造方法で製造した光電複合基板の第１例である。例えば、光素子１０２を実装したパッケージ１１０を、光導波路１０４を取り付けたプリント板１０８に実装する場合、プリント板１０８およびパッケージ１１０がリフロー等の熱で変形する。また、実装を行う機械の振動等により、位置合わせの精度が低下する場合もある。よって、光素子１０２の光軸が光導波路１０４のミラー１０５に当たるようにパッケージ１１０の位置合わせを行っても、半田ボール１１２の溶着後には位置ずれが不可避的に発生する。
【００２４】
そこで、例えば、光素子１０２と光導波路１０４のミラー１０５との間にレンズを配置し、位置合わせの要求精度を緩和することが考えられる。
【００２５】
図１０は、比較例に係る光電複合基板の製造方法で製造した光電複合基板の第２例であ
る。位置合わせの要求精度を緩和したい場合、例えば、図１０に示すように、光素子１０２と光導波路１０４のミラー１０５との間に集光タイプのレンズ１１３を配置する。集光タイプのレンズ１１３が配置されていれば、光素子１０２と光導波路１０４とを接続する際に要求される位置合わせの精度は、約１０〜２０μｍであり、レンズ１１３を用いない場合に比べて位置合わせの要求精度が緩和される。
【００２６】
図１１は、比較例に係る光電複合基板の製造方法で製造した光電複合基板の第３例である。位置合わせの要求精度を緩和したい場合、例えば、図１１に示すように、光素子１０２と光導波路１０４のミラー１０５との間に平行光タイプのレンズ１１４を配置する。平行光タイプのレンズ１１４が配置されていれば、相対するレンズ間の相対位置の要求精度は約５０μｍとなり、レンズ１１４を用いない場合に比べて位置合わせの要求精度が緩和される。
【００２７】
しかしながら、集光タイプのレンズ１１３を使った場合、位置合わせの要求精度の緩和量は小さい。また、平行光タイプのレンズ１１４を使った場合、レンズ１１４と光導波路１０４との間の相対位置の要求精度が約５〜１０μｍであることに変わりないため、部品点数が多くなる割に、位置合わせの要求精度の緩和のメリットは小さい。
【００２８】
一方、上記実施形態に係る光電複合基板の製造方法であれば、光素子を光導波路に固定した後、光素子に設けた半田端子の溶着を行っているため、半田端子を溶着する際のリフロー等による熱変形により、光素子と光導波路との間の相対位置がずれることが無い。このため、光素子と光導波路とを高精度に位置合わせすることが可能であり、レンズ１１３，１１４等を省略して部品点数を削減することができる。
【００２９】
＜光電複合基板の製造方法の変形例＞
以下、光電複合基板の製造方法の第１変形例について説明する。第１変形例では、下記に示すインターポーザー及びパッケージを用いて光電複合基板を製造する。図１２は、第１変形例において用いるインターポーザーとパッケージを示した図の一例である。第１変形例に用いるインターポーザー２１は、半田ボール３の横に、導電性の材料によって形成された位置検出部材１５が設けられている。また、第１変形例において用いるパッケージ３０は、位置検出部材１５に対応する位置に、位置検出用の接触端子１６が複数設けられている。各接触端子１６は、パッケージ３０に接続される検出回路またはパッケージ３０に設けられた検出回路と電気的に接続することが可能である。当該検出回路は、各接触端子１６間の導通の有無を検出する。
【００３０】
第１変形例では、上記実施形態に係る光電複合基板の製造方法のステップＳ１０３において、パッケージ１０の位置合わせを以下のようにして行う。その他のステップについては、上記実施形態に係る光電複合基板の製造方法と同様である。
【００３１】
図１３は、第１変形例において用いるパッケージ３０が所定の位置にある場合の、各接触端子１６と位置検出部材１５との位置関係を上側から示した図の一例である。また、図１４は、第１変形例において用いるパッケージ３０が所定の位置に無い場合の、各接触端子１６と位置検出部材１５との位置関係を上側から示した図の一例である。パッケージ３０が所定の位置にある場合、例えば、図１３に示すように、特定の位置検出部材１５に対応して設けられた全ての接触端子１６が、当該特定の位置検出部材１５に接触する。一方、パッケージ３０が所定の位置にない場合、例えば、図１４に示すように、特定の位置検出部材１５に対応して設けられた全ての接触端子１６のうち何れか一又は複数の接触端子１６が、当該特定の位置検出部材１５に接触しない。よって、パッケージ３０の位置合わせに際し、特定の位置検出部材１５に対応して設けられた全ての接触端子１６間の導通の有無を検出回路で検出することにより、パッケージ３０が所定の位置にあるか否かを確認
することができる。パッケージ３０の実装に際し、各接触端子１６間の導通状態を確認することで、パッケージ３０と光素子２との間の電気的な接触不良を防止することができる。
【００３２】
なお、図１２に示したように、第１変形例において用いるインターポーザー２１は、位置検出部材１５と接触端子１６との接触不良を防ぐため、位置検出部材１５と接触端子１６とが接触した状態においても半田ボール３が電極１１に接触しない。よって、パッケージ３０を実装する際は、パッケージ３０の位置が横方向にずれないようにしながら、パッケージ３０をインターポーザー２１側へ押し、半田ボール３を電極１１に溶着させる。
【００３３】
第１変形例に係る光電複合基板の製造方法であれば、パッケージ３０の位置合わせを容易に行うことができるため、パッケージ３０と光素子２との間の電気的な接触不良を防止することができる。
【００３４】
なお、第１変形例において用いるインターポーザーとパッケージは、例えば、下記に示すようなものであってもよい。図１５は、第１変形例を更に変形した第２変形例において用いるパッケージ３０が所定の位置にある場合の、各接触端子１６と位置検出部材１５との位置関係を上側から示した図の一例である。また、図１６は、第２変形例において用いるパッケージ３０が所定の位置に無い場合の、各接触端子１６と位置検出部材１５との位置関係を上側から示した図の一例である。第２変形例は、パッケージ３０が所定の位置にある場合、例えば、図１５に示すように、特定の位置検出部材１５に対応して設けられた全ての接触端子１６が、当該特定の位置検出部材１５を取り囲み、何れの接触端子１６も位置検出部材１５に接触しない。また、第２変形例は、パッケージ３０が所定の位置にない場合、例えば、図１６に示すように、特定の位置検出部材１５に対応して設けられた全ての接触端子１６のうち何れか複数の接触端子１６が、当該特定の位置検出部材１５に接触し得る。よって、パッケージ３０の位置合わせに際し、特定の位置検出部材１５に対応して設けられた全ての接触端子１６間の導通の有無を検出回路で検出することにより、パッケージ３０が所定の位置にあるか否かを確認することができる。
【００３５】
なお、第１変形例において用いるインターポーザーとパッケージは、例えば、下記に示すようなものであってもよい。図１７は、第１変形例を更に変形した第３変形例において用いるパッケージ３０が所定の位置にある場合の、各接触端子１６と位置検出部材１５の位置関係を上側から示した図の一例である。また、図１８は、パッケージ３０が所定の位置に無い場合の、各接触端子１６と位置検出部材１５との位置関係を上側から示した図の一例である。第３変形例は、パッケージ３０が所定の位置にある場合、例えば、図１７に示すように、特定の位置検出部材１５に対応して設けられた全ての接触端子１６が、当該特定の位置検出部材１５を取り囲み、何れの接触端子１６も位置検出部材１５に接触している。また、第３変形例は、パッケージ３０が所定の位置にない場合、例えば、図１８に示すように、特定の位置検出部材１５に対応して設けられた全ての接触端子１６のうち何れかの接触端子１６が、当該特定の位置検出部材１５に接触しない。よって、パッケージ３０の位置合わせに際し、特定の位置検出部材１５に対応して設けられた全ての接触端子１６間の導通の有無を検出回路で検出することにより、パッケージ３０が所定の位置にあるか否かを確認することができる。
【００３６】
なお、上記第１変形例から第３変形例は、光素子２をパッケージ３０と電気接続する場合のみならず、例えば、光素子２をプリント板８に電気接続する場合についても同様に適用可能である。
【符号の説明】
【００３７】
１，２１・・インターポーザー：２，１０２・・光素子：３・・半田ボール：４，１０４
・・光導波路：５，１０５・・ミラー：６・・材料：７・・インターポーザー付導波路シート：８，８’，１０８・・プリント板：９・・接着シート：１０，３０，１１０・・パッケージ：１１・・電極：１２，１１２・・半田ボール：１１３，１１４・・レンズ：１５・・位置検出部材：１６・・接触端子：１７，１１７・・光駆動素子：１８・・光電複合基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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