(57)【要約】【課題】実装基板に対して素子を短時間で正確に実装する素子の実装方法、および光導波路と素子との光結合効率が高く、品質の高い光通信を行い得る光モジュールを提供すること。【解決手段】本発明の素子の実装方法は、無機材料製のインターポーザー基板（実装基板）３上に電気素子４および光素子５をフェイスダウンでフリップチップ実装する方法であって、インターポーザー基板３の実装領域３０上にフラックス活性剤を含む液滴９を形成する工程と、液滴９上に各素子４、５を載置し、液滴９の表面張力を利用して各素子を実装領域３０に位置決めする工程と、液滴９を乾燥させ、各素子４、５とインターポーザー基板３とが密着した積層体１００を得る工程と、プレート８で積層体１００を挟み、加熱により溶融金属を溶融して各素子４、５とインターポーザー基板３とを金属接合する工程と、を有する。【選択図】図４
2014057019.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無機材料で構成された実装基板上に素子をフェイスダウンで実装する方法であって、
前記実装基板の実装領域上にフラックス活性剤を含む液滴を形成する工程と、
前記液滴上に前記素子を載置し、前記液滴の表面張力を利用して前記素子を前記実装領域に位置決めする工程と、
前記液滴を乾燥させる工程と、
加熱により前記素子と前記実装基板とを溶融金属を介して接合する工程と、
前記フラックス活性剤を洗い流す工程と、を有することを特徴とする素子の実装方法。
【請求項２】
前記実装領域の前記液滴を構成する液体に対する親液性が、前記実装領域の周囲の前記液体に対する親液性よりも大きくなるよう、前記実装領域に対する親液処理および前記実装領域の周囲に対する撥液処理のうちの少なくとも一方を施す請求項１に記載の素子の実装方法。
【請求項３】
前記フラックス活性剤は、有機酸類、アミノ酸類、アミン類、および、アミノ酸類またはアミン類のハロゲン化物のうちの少なくとも１種である請求項１または２に記載の素子の実装方法。
【請求項４】
前記液滴を構成する液体は、水を主成分とするものである請求項１ないし３のいずれかに記載の素子の実装方法。
【請求項５】
前記無機材料は、シリコン系材料である請求項１ないし４のいずれかに記載の素子の実装方法。
【請求項６】
前記実装基板上に複数の前記素子を接着した後、前記素子同士が離れるように前記実装基板を切断し、分割する工程を有する請求項１ないし５のいずれかに記載の素子の実装方法。
【請求項７】
無機材料で構成された実装基板と、前記実装基板の一方の面側に設けられた光導波路と、前記実装基板の他方の面側にフェイスダウンで実装された電気素子および光素子と、を有する光モジュールであって、
前記電気素子および前記光素子がそれぞれ請求項１ないし６のいずれかに記載の素子の実装方法により実装されたものであることを特徴とする光モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、素子の実装方法および光モジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子を実装基板上に配置し、これらを電気的に接続する方法（実装方法）には様々な方式が検討されているが、中でも実装スペースを小さく抑えられるとともに接続長を短くすることができるという観点からフリップチップ接続が広く採用されている。フリップチップ接続では、下面にはんだバンプや金バンプを備える半導体素子を実装基板上にフェイスダウンで載置し、その後、はんだを溶融させて形成される金属接合に基づいて半導体素子と実装基板とを機械的および電気的に接続する。
【０００３】
近年、携帯電話等のモバイル機器の高機能化および小型化が急速に進んでおり、それに伴って実装基板上に実装される半導体素子についても実装の高密度化が求められている。このため、実装される半導体素子の数が多くなり、間隔も狭まっているため、実装工程が複雑になる。その結果、実装工程に長時間を要することとなる。特に、実装の高密度化に伴って要求される実装位置精度も高くなっているため、位置合わせにかかる時間の短縮に課題を抱えている。
【０００４】
そこで、実装工程の短時間化を図る試みがいくつか提案されている。例えば特許文献１には、実装基板側に設けられた素子取り付け用のランドと半導体素子側の端子部とを同一形状にした上で、溶融したはんだの表面張力を利用してランドと端子部の位置を一致させる（セルフアライメント）とともにこれらを接続することが開示されている。
【０００５】
このようなセルフアライメントを確実に行うためには、溶融したはんだが所定の領域に対して確実に濡れ広がる必要がある。しかしながら、はんだを確実に濡れ広げるには、この領域の表面状態のみならず、溶融したはんだの組成や温度、周囲の雰囲気等を考慮しなければならず、多くの困難を伴う。このため、実装位置精度が低下して歩留まりの低下を招くことが懸念される。
【０００６】
また、はんだの濡れ性を高めるためには、この領域にフラックスを均等に塗布する必要があるが、その作業に手間と時間がかかる。これは塗布されるフラックスの量に偏りが生じた場合、はんだの濡れ広がり方に影響を及ぼし、その結果、セルフアライメントの精度が低下するからである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−１５０３８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、実装基板に対して素子を短時間で正確に実装する素子の実装方法、および光導波路と素子との光結合効率が高く、品質の高い光通信を行い得る光モジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
このような目的は、下記（１）〜（７）の本発明により達成される。
（１）  無機材料で構成された実装基板上に素子をフェイスダウンで実装する方法であって、
前記実装基板の実装領域上にフラックス活性剤を含む液滴を形成する工程と、
前記液滴上に前記素子を載置し、前記液滴の表面張力を利用して前記素子を前記実装領域に位置決めする工程と、
前記液滴を乾燥させる工程と、
加熱により前記素子と前記実装基板とを溶融金属を介して接合する工程と、
前記フラックス活性剤を洗い流す工程と、を有することを特徴とする素子の実装方法。
【００１０】
（２）  前記実装領域の前記液滴を構成する液体に対する親液性が、前記実装領域の周囲の前記液体に対する親液性よりも大きくなるよう、前記実装領域に対する親液処理および前記実装領域の周囲に対する撥液処理のうちの少なくとも一方を施す上記（１）に記載の素子の実装方法。
【００１１】
（３）  前記フラックス活性剤は、有機酸類、アミノ酸類、アミン類、および、アミノ酸類またはアミン類のハロゲン化物のうちの少なくとも１種である上記（１）または（２）に記載の素子の実装方法。
【００１２】
（４）  前記液滴を構成する液体は、水を主成分とするものである上記（１）ないし（３）のいずれかに記載の素子の実装方法。
【００１３】
（５）  前記無機材料は、シリコン系材料である上記（１）ないし（４）のいずれかに記載の素子の実装方法。
【００１４】
（６）  前記実装基板上に複数の前記素子を接着した後、前記素子同士が離れるように前記実装基板を切断し、分割する工程を有する上記（１）ないし（５）のいずれかに記載の素子の実装方法。
【００１５】
（７）  無機材料で構成された実装基板と、前記実装基板の一方の面側に設けられた光導波路と、前記実装基板の他方の面側にフェイスダウンで実装された電気素子および光素子と、を有する光モジュールであって、
前記電気素子および前記光素子がそれぞれ上記（１）ないし（６）のいずれかに記載の素子の実装方法により実装されたものであることを特徴とする光モジュール。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、実装基板に対して素子を短時間で正確に実装することができる。
また、本発明によれば、光導波路と素子との光結合効率が高く、品質の高い光通信を行い得る光モジュールが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の素子の実装方法により製造される光モジュールを示す斜視図である。
【図２】図１に示す光モジュールのＸ−Ｘ線断面図（ａ）およびその部分拡大図（ｂ）である。
【図３】図１に示す光モジュールに含まれる光導波路の一部を示す斜視図である。
【図４】光モジュールの製造方法を模式的に説明するための図である。
【図５】電気素子の下面の平面図（ａ）および電気素子実装用の実装領域の平面図（ｂ）の一例である。
【図６】複数の光モジュールを一括して製造する際に本発明の素子の実装方法を適用した例を説明するための平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の素子の実装方法および光モジュールについて添付図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００１９】
本発明の素子の実装方法は、実装基板上にフラックス活性剤を含む液滴を形成する工程と、この液滴上に素子を載置し、液滴の表面張力を利用して素子を実装領域に位置決めする工程と、液滴を乾燥させる工程と、加熱により素子と実装基板とを溶融金属を介して接合する工程と、を有している。
【００２０】
このような各工程を有することにより、セルフアライメントの作用によって素子を自発的に実装領域に正確に配置することができる。これにより、実装作業の簡素化および短時間化を図ることができる。また、実装に用いられる液滴中にはフラックス活性剤が添加されているため、溶融金属を介して実装基板上に素子を接合する際、金属酸化物等の接合を阻害する成分が除去され、素子と実装領域との間を強固にかつ低抵抗で接合することができる。
【００２１】
以下、本発明の素子の実装方法について説明するが、まず、本発明の素子の実装方法により製造されるものの一例である光モジュールについて説明し、次いで本発明の素子の実装方法の実施形態について説明する。
【００２２】
＜光モジュール＞
図１は、本発明の素子の実装方法により製造される光モジュールを示す斜視図、図２は、図１に示す光モジュールのＸ−Ｘ線断面図（ａ）およびその部分拡大図（ｂ）である。
【００２３】
図１に示す光モジュール１０は、プリント配線板２と、その上に積層された層状の光導波路１と、その上に積層されたインターポーザー基板３と、その上に搭載された電気素子４および光素子５と、を有している。
【００２４】
以下、光モジュール１０の各部について詳述する。
（光導波路）
図３は、図１に示す光モジュールに含まれる光導波路の一部を示す斜視図である。
【００２５】
図１に示す光導波路１は、層状をなし、内部において光信号を伝送し得る部材であり、図３に示すようにクラッド層１１、コア層１３およびクラッド層１２が下方からこの順で積層されてなるものである。このうち、コア層１３には複数の長尺状のコア部と、このコア部にそれぞれ隣接して併設され（すなわち、コア層１３においてコア部の間を埋めるように設けられ）、コア部より屈折率の低い側面クラッド部と、を有している。
図３は、この図１に示す光導波路１の一部を拡大して示す図である。
【００２６】
（（コア層））
図３に示す光導波路１が有するコア層１３は、平面視において並列に設けられた２本のコア部１４と、各コア部１４にそれぞれ隣接して併設された側面クラッド部１５と、を有している。これにより、各コア部１４は、それぞれクラッド部（側面クラッド部１５および各クラッド層１１、１２）で囲まれることとなる。その結果、各コア部１４には信号光が閉じ込められ、その信号光を伝搬することができる。
【００２７】
コア部１４の横断面における屈折率分布は、いかなる形状の分布であってもよい。具体的には、屈折率が不連続的に変化したいわゆるステップインデックス（ＳＩ）型の分布であってもよく、屈折率が連続的に変化したいわゆるグレーデッドインデックス（ＧＩ）型の分布であってもよい。ＳＩ型の分布であれば屈折率分布の形成が容易であり、ＧＩ型の分布であれば屈折率の高い領域に信号光が集まる確率が高くなるため伝送効率が向上する。
【００２８】
また、コア部１４は、平面視で直線状であっても曲線状であってもよい。また、コア部１４は、途中で交差していたり、分岐していたりしていてもよい。
【００２９】
なお、コア部１４の横断面形状は特に限定されず、例えば、真円、楕円形、長円形等の円形、三角形、四角形、五角形、六角形等の多角形であってもよいが、四角形（矩形状）であることにより、コア部１４を形成し易い利点がある。
【００３０】
コア部１４の幅および高さ（コア層１３の厚さ）は、特に限定されないが、それぞれ、１０〜２００μｍ程度であるのが好ましく、１５〜１００μｍ程度であるのがより好ましく、２０〜７０μｍ程度であるのがさらに好ましい。これにより、光導波路１の伝送効率の低下を抑えつつコア部１４の高密度化を図ることができる。その結果、光導波路１の伝送容量の増大を図ることができる。
【００３１】
一方、２本のコア部１４同士の間に位置する側面クラッド部１５の幅は、５〜１００μｍ程度であるのが好ましく、１０〜８０μｍ程度であるのがより好ましい。これにより、２本のコア部１４同士の間で光信号が混在（クロストーク）するのを防止しつつ、光導波路１の高密度化を図ることができる。
【００３２】
また、側面クラッド部１５の幅は、その側面クラッド部１５に隣接するコア部１４の幅よりも狭いことが好ましい。側面クラッド部１５の幅をこのように設定することにより、クロストークを抑制するとともに、光導波路１の高密度化を図ることができる。
【００３３】
具体的には、側面クラッド部１５の幅は、隣接するコア部１４の幅の５〜９５％程度であるのが好ましく、１０〜９０％程度であるのがより好ましい。
【００３４】
上述したようなコア層１３の構成材料（主材料）は、例えば、アクリル系樹脂、メタクリル系樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレン、エポキシ系樹脂やオキセタン系樹脂のような環状エーテル系樹脂、ポリアミド、ポリイミド、ポリベンゾオキサゾール、ポリシラン、ポリシラザン、シリコーン系樹脂、フッ素系樹脂、ポリウレタン、ポリオレフィン系樹脂、ポリブタジエン、ポリイソプレン、ポリクロロプレン、ＰＥＴやＰＢＴのようなポリエステル、ポリエチレンサクシネート、ポリサルフォン、ポリエーテル、また、ベンゾシクロブテン系樹脂やノルボルネン系樹脂等の環状オレフィン系樹脂のような各種樹脂材料の他、石英ガラス、ホウケイ酸ガラスのようなガラス材料等を用いることができる。なお、樹脂材料は、異なる組成のものを組み合わせた複合材料であってもよい。
【００３５】
また、これらの中でも特に（メタ）アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリイミド系樹脂、フッ素系樹脂、およびポリオレフィン系樹脂からなる群から選択される少なくとも１種が好ましく、（メタ）アクリル系樹脂またはエポキシ系樹脂がより好ましい。これらの樹脂材料は、光の透過性が高いことから、特に伝送損失の小さい光導波路１が得られる。
【００３６】
（（クラッド層））
一方、クラッド層１１、１２は、コア層１３の下部および上部に位置する。
【００３７】
クラッド層１１、１２の平均厚さは、コア層１３の平均厚さの０．０５〜１．５倍程度であるのが好ましく、０．１〜１．２５倍程度であるのがより好ましい。具体的には、クラッド層１１、１２の平均厚さは、それぞれ１〜２００μｍ程度であるのが好ましく、３〜１００μｍ程度であるのがより好ましく、５〜６０μｍ程度であるのがさらに好ましい。これにより、光導波路１が必要以上に厚膜化するのを防止しつつ、クラッド部としての機能が確保される。
【００３８】
また、クラッド層１１、１２の構成材料としては、例えば、前述したコア層１３の構成材料と同様の材料を用いることができるが、特に（メタ）アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリイミド系樹脂、フッ素系樹脂、およびポリオレフィン系樹脂からなる群から選択される少なくとも１種であるのが好ましく、（メタ）アクリル系樹脂またはエポキシ系樹脂がより好ましい。
【００３９】
また、光導波路１の横断面の厚さ方向の屈折率分布についても、特に限定されず、例えばＳＩ型、ＧＩ型の分布が挙げられる。
【００４０】
光導波路１中に形成されるコア部１４の数は、特に限定されないが、２〜１００本程度であるのが好ましく、２〜５０本程度であるのがより好ましい。なお、コア部１４の数が多い場合は、必要に応じて、光導波路１を多層化してもよい。具体的には、図２に示す光導波路１とインターポーザー基板３との間に、さらにコア層とクラッド層とを交互に重ねることにより多層化することができる。
【００４１】
また、必要に応じて、光導波路１の下面には支持フィルムが、上面にはカバーフィルムが、それぞれ必要に応じて設けられていてもよい。
【００４２】
支持フィルムおよびカバーフィルムの構成材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレン、ポリプロピレンのようなポリオレフィン、ポリイミド、ポリアミド等の各種樹脂材料が挙げられる。
【００４３】
また、支持フィルムおよびカバーフィルムの平均厚さは、特に限定されないが、５〜５００μｍ程度であるのが好ましく、１０〜４００μｍ程度であるのがより好ましい。これにより、支持フィルムおよびカバーフィルムは、適度な剛性を有するものとなるため、光導波路１を確実に支持するとともに、外力や外部環境から光導波路１を確実に保護することができる。
【００４４】
（（ミラー））
図２（ａ）に示す光導波路１は、コア層１３中に形成されたミラー１７を有している。
【００４５】
具体的には、図２（ａ）に示す光導波路１には、コア層１３を厚さ方向に貫通するように、縦断面がＶ字状をなす凹部１７０が形成されている。そして、ミラー１７は、この凹部１７０の内面の一部で構成されている。ミラー１７は平面状であり、かつコア部１４の軸線（光軸）に対して４５°傾斜している。このミラー１７にコア部１４を伝搬してきた光が反射され、図２（ａ）の上方に光路が９０°変換される。また、図２（ａ）の上方から伝搬してきた光は、ミラー１７で反射されコア部１４に入射する。すなわち、ミラー１７は、コア部１４を伝搬する光の光路を変換する光路変換機能を有する。
【００４６】
なお、ミラー１７は、コア部１４の途中に形成されていてもよいが、コア部１４が光導波路１の端部まで形成されず途中で途切れており、その先に側面クラッド部１５が形成されている場合には、その側面クラッド部１５中であってコア部１４の延長線上に形成されていてもよい。またミラー１７の傾斜角度は４５°に限定されない。
【００４７】
また、必要に応じて、ミラー１７を構成する加工面の表面に反射膜が成膜されていてもよい。この反射膜としては、例えば、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ等の金属膜や、コア部１４より低屈折率の材料の膜等が挙げられる。金属膜の形成方法としては、例えば、真空蒸着のような物理蒸着法、ＣＶＤのような化学蒸着法、めっき法等が挙げられる。
【００４８】
なお、ミラー１７は、例えば湾曲させた導波路等、その他の光路変換部で代替することもできる。
【００４９】
（プリント配線板）
図１に示すプリント配線板２は、光導波路１やインターポーザー基板３を下方から支持する基板であり、絶縁性基板とその上または内部に形成された電気配線（図示せず）とを有する。
【００５０】
絶縁性基板を構成する材料としては、例えば、ポリイミド系樹脂、ポリアミド系樹脂、エポキシ系樹脂、各種ビニル系樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂等のポリエステル系樹脂等の各種樹脂材料が挙げられる。この他、紙、ガラス布、樹脂フィルム等を基材とし、この基材に、フェノール系樹脂、ポリエステル系樹脂、エポキシ系樹脂、シアネート樹脂、ポリイミド系樹脂、フッ素系樹脂等の樹脂材料を含浸させたもの、具体的には、ガラス布・エポキシ銅張積層板、ガラス不織布・エポキシ銅張積層板等のコンポジット銅張積層板に使用される絶縁性基板の他、ポリエーテルイミド樹脂基板、ポリエーテルケトン樹脂基板、ポリサルフォン系樹脂基板等の耐熱・熱可塑性の有機系リジッド基板や、アルミナ基板、窒化アルミニウム基板、炭化ケイ素基板等のセラミックス系リジッド基板等であってもよい。
【００５１】
プリント配線板２の平均厚さは、特に限定されないが、０．３〜１０ｍｍ程度であるのが好ましく、０．５〜８ｍｍ程度であるのがより好ましい。
【００５２】
また、プリント配線板２は、複数の絶縁層や導体層を積層してなる多層基板（ビルドアップ基板）であってもよい。多層基板の絶縁層は、酸化ケイ素、窒化ケイ素のようなケイ素化合物、ポリイミド系樹脂、エポキシ系樹脂のような樹脂材料等により構成される。また、成膜法としては、例えば真空蒸着、スパッタリングのような物理蒸着法、プラズマＣＶＤ、熱ＣＶＤのような化学蒸着法、塗布法、印刷法といった液相成膜法等が用いられる。
【００５３】
一方、プリント配線板２が有する電気配線（前述の導体層も含む。）は、それぞれ導電性材料で構成されている。導電性材料としては、例えば、銅、アルミニウム、ニッケル、クロム、亜鉛、錫、金、銀等の金属単体、またはこれらの金属元素を含む合金といった金属材料が挙げられる。
【００５４】
なお、プリント配線板２が有する電気配線と後述するインターポーザー基板３が有する電気配線とを接続する場合には、光導波路１に貫通孔を形成し、この貫通孔内に設けられた貫通配線を介して接続するようにすればよい。
【００５５】
（インターポーザー基板）
図１に示すインターポーザー基板（実装基板）３は、無機材料で構成された絶縁性基板３１と、その上下面にそれぞれ設けられた電気配線３２、３３と、絶縁性基板３１を貫通し電気配線３２と電気配線３３とを接続する貫通配線３４と、絶縁性基板３１を貫通し光を挿通させる貫通孔３５と、上面のうち電気配線３３以外の領域に設けられた親液性被膜３６と、を有する。
【００５６】
絶縁性基板３１を構成する無機材料としては、例えば、シリコン、ゲルマニウムのような単体の半導体材料、炭化ケイ素、III−Ｖ族半導体、II−VI族半導体のような化合物半導体材料、アルミナ、ジルコニア、窒化ケイ素、ガラスセラミックス、低温同時焼成セラミックス（ＬＴＣＣ）のようなセラミックス材料、石英ガラス、ホウケイ酸ガラスのようなガラス材料等が挙げられるが、これらの中でも特にシリコンまたは炭化ケイ素等のシリコン系材料が好ましく用いられ、シリコンがより好ましく用いられる。いわゆるシリコンインターポーザー基板がそれであるが、シリコンインターポーザー基板を用いることにより、既存の半導体製造プロセスを用いて素子のみでなく、インターポーザー基板までも一体的に製造することができる。このため、インターポーザー基板３上に複数の素子を搭載してデバイスの高密度化を図りつつ、生産性を高めることができる。また併せて、シリコン系材料は表面処理を容易に行える、素子の材料との間で物理的特性の差が小さいので実装後の不具合が抑えられる、という利点を有する。このため、前述したようにフラックス活性剤を含む液体を実装領域のみに供給して液滴を形成する際の制御が容易になる。その結果、セルフアライメントにおける位置精度の向上を図ることができる。なお、無機材料としてシリコンを用いる場合、前述の貫通配線３４は特にＴＳＶ（Through Silicon Via）と呼ばれる。このような貫通配線３４を用いることにより、インターポーザー基板３同士を積層することができ、素子の実装領域の３次元化が図られるため、さらなる高密度実装が可能になる。
【００５７】
絶縁性基板３１の平均厚さは、特に限定されないが、１０〜１０００μｍ程度であるのが好ましく、１５〜５００μｍ程度であるのがより好ましい。また、絶縁性基板３１の平面視形状は例えば四角形とされ、その一辺は１０〜３００ｍｍ程度とされる。
【００５８】
電気配線３２、３３も一般的な半導体製造プロセスで製造可能である。電気配線３２、３３の構成材料としては、前述したプリント配線板が有する電気配線の構成材料が用いられるが、好ましくは銅または銅合金とされる。
【００５９】
また、電気配線３３には、その一部を厚膜化してなる端子部３３１が形成されている。この端子部３３１は電気配線３３と各素子との電気的接続を担うバンプとして用いられる。
【００６０】
電気配線３３の平均厚さは、０．５〜２０μｍ程度であるのが好ましく、１〜１５μｍ程度であるのがより好ましい。また、端子部３３１の高さは、０．５〜２０μｍ程度であるのが好ましく、１〜１５μｍ程度であるのがより好ましい。
【００６１】
さらに、貫通配線３４は、例えば絶縁性基板３１に貫通孔を形成した後、この貫通孔に導電性材料を供給することにより製造される。
【００６２】
また、インターポーザー基板３の上面のうち、電気配線３３以外の領域には、親液性被膜３６が設けられている。この親液性被膜３６を設けることにより、インターポーザー基板３の上面の性質が親液性に統一される。これにより、後述するセルフアライメントの際に、インターポーザー基板３の上面に載置される液滴の形状制御が容易になる。
【００６３】
親液性被膜３６を構成する材料は、使用する液体の組成や被膜の下地の組成に応じて適宜選択される。例えば、使用する液体が水を主成分とするものである場合、親液性被膜３６の構成材料としては親水基を有する材料が好ましく用いられる。具体的には、テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）、ポリシラザン、各種シランカップリング剤のような有機ケイ素化合物、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４のような無機ケイ素化合物、アルミニウムとアルミナのニ層膜（Ａｌ／Ａｌ２Ｏ３）、タンタルと酸化タンタルの二層膜（Ｔａ／Ｔａ２Ｏ５）等が挙げられる。
【００６４】
さらに、親液性被膜３６のうち、電気素子４や光素子５が搭載されている領域以外の領域には、撥液性被膜３７が設けられている。この撥液性被膜３７を設けることにより、後述するセルフアライメントの際に、インターポーザー基板３の上面に載置される液滴の形状制御が容易になる。
【００６５】
撥液性被膜３７を構成する材料は、使用する液体の組成や被膜の下地の組成に応じて適宜選択され、例えば、シランカップリング剤、オルガノシロキサン、シリコーン樹脂のような有機ケイ素化合物、フッ素樹脂のようなフッ素化合物、ポリオレフィンのような炭化水素化合物、レジスト、ワックス等が挙げられる。
【００６６】
また、親液性被膜３６や撥液性被膜３７のパターニングは、例えばフォトリソグラフィー技術とデポジット技術やエッチング技術を組み合わせて行うことができる。
【００６７】
（素子）
図１に示すインターポーザー基板３には、２つの電気素子４と４つの光素子５とがフェイスダウンでフリップチップ実装されている。なお、フェイスダウンとは、各素子４、５の端子部が実装基板側（インターポーザー基板３側）を向いている配置のことをいう。
【００６８】
電気素子４としては、例えば、ドライバーＩＣ、トランスインピーダンスアンプ（ＴＩＡ）、リミッティングアンプ（ＬＡ）、またはこれらの素子を複合したコンビネーションＩＣ、ＬＳＩ、さらにはその他のＩＣ、ＬＳＩ、ＭＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、コンデンサー、コイル、抵抗、ダイオード、圧電素子、センサー素子、ＭＥＭＳ（micro electro mechanical systems）素子等が挙げられる。
【００６９】
光素子５としては、例えば、面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ）、発光ダイオード（ＬＥＤ）のような発光素子、フォトダイオード（ＰＤ、ＡＰＤ）のような受光素子、さらにはＭＥＭＳ素子等が挙げられる。
【００７０】
ここで、各電気素子４は、ベアチップである素子本体４１と、その下面に設けられた電気配線４２と、を有している。また、電気配線４２には、その一部を厚膜化してなる端子部４２１が形成されている。この端子部４２１は電気配線４２とインターポーザー基板３との電気的接続を担うバンプとして用いられる。さらに、端子部４２１は、例えば銅または銅合金からなる下層と金または金−ニッケル合金からなる上層の２層で構成されているのが好ましい。
【００７１】
素子本体４１は、シリコン、炭化ケイ素、化合物半導体等の各種半導体材料で構成されている。
【００７２】
また、各光素子５は、ベアチップである素子本体５１と、その下面に設けられた電気配線５２と、受発光部５３と、を有している。また、電気配線５２には、その一部を厚膜化してなる端子部５２１が形成されている。この端子部５２１は電気配線５２とインターポーザー基板３との電気的接続を担うバンプとして用いられる。また、電気配線５２は受発光部５３と接続されている。なお、受発光部５３は、光素子５が発光素子の場合は発光部であり、受光素子の場合は受光部である。
素子本体５１は、シリコン、化合物半導体等の各種半導体材料で構成されている。
【００７３】
電気配線４２、５２の平均厚さは、０．５〜２０μｍ程度であるのが好ましく、１〜１５μｍ程度であるのがより好ましい。また、端子部４２１、５２１の突出高さは、０．５〜２０μｍ程度であるのが好ましく、１〜１５μｍ程度であるのがより好ましい。
【００７４】
なお、上述した電気素子４や光素子５は本発明の素子の実装方法に適用される素子の一例であり、これ以外の素子を実装する際にも用いられることは言うまでもない。
【００７５】
また、電気素子４や光素子５の下面にも、親液性被膜３６と同等の親液性被膜４４、５４を形成しておくのが好ましい。この親液性被膜４４、５４を設けることにより、各素子４、５の下面の性質が親液性に統一される。これにより、後述するセルフアライメントの際に各素子４、５の位置精度を特に高めることができる。
【００７６】
そして、端子部４２１、５２１とインターポーザー基板３の端子部３３１との間は、はんだ、低温ろう材等の溶融金属の固化物６により接合されている（図２（ｂ）参照）。溶融金属の固化物６としては、例えば、Ｓｎ−Ｐｂ系、Ｓｎ−Ａｇ系、Ｓｎ−Ｚｎ系、Ｓｎ−Ｂｉ系、Ｓｎ−Ｚｎ−Ｂｉ系、Ｓｎ−Ｓｂ系、Ｓｎ−Ａｇ−Ｂｉ系、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系、Ｓｎ−Ｃｕ系、Ｓｎ−Ａｇ−Ｉｎ−Ｂｉ系、Ｓｎ−Ｚｎ−Ａｌ系の合金等が挙げられる。
【００７７】
＜光モジュールの製造方法＞
次いで、本発明の素子の実装方法の実施形態を適用し、図１に示す光モジュール１０を製造する方法について説明する。
【００７８】
図４は、光モジュールの製造方法を模式的に説明するための図である。なお、図４（ａ）〜（ｃ）は斜視図であり、図４（ｄ）、（ｅ）は側面図である。
【００７９】
図１に示す光モジュール１０を製造する方法は、インターポーザー基板（実装基板）３上にフラックス活性剤を含む液滴９を形成する工程と、この液滴９上に電気素子４および光素子５を載置し、インターポーザー基板３上の各実装領域３０に位置決めする工程と、液滴９を乾燥させる工程と、加熱により電気素子４および光素子５とインターポーザー基板３とを溶融金属を介して接合する工程と、フラックス活性剤を洗い流す工程と、を有する。以下、各工程について順次説明する。
【００８０】
［１］
［１−１］  まず、フラックス活性剤を含む液体（以下、単に「液体」ともいう。）９０を用意する。この液体９０は、溶質または分散質であるフラックス活性剤と、溶媒または分散媒と、必要に応じて添加される添加物と、を含む。
【００８１】
このうち、フラックス活性剤としては、例えば、有機酸類、アミノ酸類、アミン類、および、アミノ酸類またはアミン類のハロゲン化物のうちの少なくとも１種が好ましく用いられる。これらは、金属酸化物と結合することにより、金属酸化物を効率よく除去することができる。このため、これらのフラックス活性剤を含む液体を用いることで、電気素子４や光素子５をインターポーザー基板３上に実装する際、溶融金属の接合力を高めることができる。
【００８２】
有機酸類としては、例えば、二塩基性カルボン酸であるマロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、マレイン酸、またはこれらの無水物、オキシ酸であるグリコール酸、ジグリコール酸、リンゴ酸、酒石酸、クエン酸、またはこれらの無水物、ギ酸、アスコルビン酸等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上の混合物が用いられる。
【００８３】
アミノ酸類としては、例えば、アラニン、グルタミン酸、アミノ安息香酸、アミノサリチル酸、馬尿酸、ニコチン酸等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上の混合物が用いられる。また、アミノ酸類のハロゲン化物としては、例えば、エチルアミン、プロピルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、エチレンジアミン、アニリンのようなハロゲン化水素酸塩が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上の混合物が用いられる。
【００８４】
アミン類としては、例えば、ｎ−プロピルアミン、ｎ−ブチルアミン、ジエチルアミン、ジ−ｎ−プロピルアミン、トリエチルアミン、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、アニリンのような芳香族系アミンまたはその誘導体、ピリジン、ピロリジン、イミダゾール、インドール、トリアゾールのような複素環式アミンまたはその誘導体、メチルエタノールアミン、エタノールアミンのようなアルカノールアミンまたはその誘導体等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上の混合物が用いられる。また、アミン類のハロゲン化物としては、例えば、イソプロピルアミン臭化水素酸塩、ブチルアミン塩化水素酸塩、シクロヘキシルアミン臭化水素酸塩、エチレンジアミン臭化水素酸塩、ジエチレントリアミン塩酸塩、トリエチレンテトラミン臭化水素酸塩等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上の混合物が用いられる。
【００８５】
これらの中でも、フラックス活性剤としては特にアミノ酸ハロゲン化物または有機酸類が好ましく用いられ、グルタミン酸塩酸塩、ギ酸およびクエン酸のうちのいずれかがより好ましく用いられる。これらのフラックス活性剤は、液体９０の表面張力をそれほど低下させないで、かつ十分なフラックス活性を発揮するので、後述するセルフアライメント作用において特に有用なものである。
【００８６】
一方、溶媒（分散媒も含む。以下同じ。）としては、例えば、超純水、純水、イオン交換水、ＲＯ水、蒸留水、水道水のような各種水の他、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコールのようなアルコール類、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、グリセリンのようなグリコール類、アセトン、メチルエチルケトンのようなケトン類等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上の混合物が用いられる。これらの中でも溶媒としては水または水を主成分とするものが好ましく用いられる。水は、各種溶媒の中でも特に極性が大きい（誘電率が大きい）ため、親液処理や撥液処理を施した面における挙動を制御し易い媒質である。このため、後述するセルフアライメントにおいて、インターポーザー基板３の上面に載置される液滴の形状制御を容易にする媒質であるといえる。
【００８７】
この場合、液体９０中の水の比率は、５０質量％以上であるのが好ましく、６０質量％以上であるのがより好ましい。
【００８８】
また、液体９０の２０℃における表面張力は、１０〜３００ｍＮ／ｍ程度であるのが好ましく、２０〜２００ｍＮ／ｍ程度であるのがより好ましい。液体９０の表面張力を前記範囲内に設定することにより、セルフアライメントにおける実装位置精度をより向上させることができる。すなわち、表面張力が前記下限値を下回る場合、液滴９の形状が不定形となり、位置精度が低下するおそれがある。一方、表面張力が前記上限値を上回る場合、実装領域３０における液滴９の接触角が大きくなり過ぎて、やはり位置精度が低下するおそれがある。
【００８９】
また、液体９０中のフラックス活性剤の含有率は、特に限定されないが、１〜３０質量％程度であるのが好ましく、３〜１５質量％程度であるのがより好ましく、５〜１０質量％程度であるのがさらに好ましい。フラックス活性剤を含むことにより溶媒の表面張力は低下するが、含有率を前記範囲内に設定することにより、液滴９の形状制御とフラックス活性の確保とを高度に両立させることができる。すなわち、フラックス活性剤の含有率が前記下限値を下回る場合、フラックス活性が十分に得られず、溶融金属を介した接合の接合力が低下するおそれがあり、一方、フラックス活性剤の含有率が前記上限値を上回る場合、液体９０の表面張力が低下し、実装領域３０における液滴９の形状が悪化したり、液滴９が実装領域３０からはみ出したりして、セルフアライメント作用が十分に得られないおそれがある。
【００９０】
また、添加物としては、例えば、ロジン系樹脂、界面活性剤、艶消し剤、難燃剤、酸化防止剤、消泡剤、防かび剤、防腐剤、防菌剤、分散剤、固着剤、防錆剤、ｐＨ調整剤、着色顔料、着色染料等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上の混合物が用いられる。
【００９１】
液体９０中の添加物の含有率は、特に限定されないが、０．０３〜５質量％程度であるのが好ましく、０．０５〜３質量％程度であるのがより好ましい。
これらの成分を混合することにより、フラックス活性剤を含む液体９０が得られる。
【００９２】
［１−２］  次に、得られた液体９０を、図４（ａ）に示すようにインターポーザー基板３上の実装領域３０に供給する。なお、実装領域３０とは、電気素子４や光素子５が実装されたとき、その外形をインターポーザー基板３上に投影してなる領域であり、図４では実装領域３０にドットを付している。したがって、図１に示す光モジュール１０の場合、インターポーザー基板３上には、電気素子４実装用の２つの実装領域と、光素子５実装用の４つの実装領域と、が設定されることとなる。実装領域３０に供給された液体９０は表面張力により球形にまとまろうとし、液滴９を形成する。
【００９３】
図５は、電気素子４の下面の平面図（ａ）および電気素子４実装用の実装領域３０の平面図（ｂ）の一例である。なお、図５の実装領域３０にはドットを付している。図５の場合、電気素子４の外形は正方形であるので、実装領域３０もそれに対応した形状が適用されることとなる。
【００９４】
この際、実装領域３０において液滴９を確実に形成させるため、インターポーザー基板３の上面に表面処理を施すようにしてもよい。この表面処理としては、例えば、実装領域３０の液体９０に対する親液性を、実装領域３０の周囲の液体９０に対する親液性よりも大きくする処理が挙げられる。具体的には、実装領域３０に対する親液処理、実装領域３０の周囲に対する撥液処理、これらの処理を併用するもの等が挙げられる。このような表面処理を施すことにより、液体９０は実装領域３０において自発的にかつ選択的に液滴９を形成しようとするため、液体９０の供給位置を高度に制御する必要がなくなる。すなわち、実装領域３０からあふれるほどの液体９０を供給したとしても、許容量の液体９０のみが実装領域３０に留まり、過剰量の液体９０は排出されることとなる。このため、液滴９は、実装領域３０に沿った形状の液滴となる。また、液体９０の組成や実装領域３０の表面状態等を最適化した場合には、実装領域３０以外の領域に液体９０を供給したとしても、実装領域３０のみに液滴９を形成させることも可能になる。したがって、かかる表面処理を施すことにより、本工程の作業性を大幅に向上させることができる。
【００９５】
表面処理のうち、実装領域３０に対する親液処理としては、前述したような親液性被膜を成膜する方法、紫外線やプラズマを照射する方法、表面を酸化させる方法等が挙げられるが、前述したような親液性被膜３６を形成する方法が確実である。なお、有機ケイ素化合物で構成された親液性被膜３６を形成する場合には、例えばゾルゲル法、リフトオフ法、カップリング処理等が挙げられ、無機ケイ素化合物や無機物で構成された親液性被膜３６を形成する場合には、例えば熱酸化法、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法、スパッタリング法等が用いられる。
【００９６】
また、表面処理のうち、実装領域３０の周囲に対する撥液処理としては、前述したような撥液性被膜を成膜する方法、表面を改質する方法等が挙げられる。なお、撥液性被膜３７を形成する場合には、各種樹脂材料を含む溶液を塗布する方法、リフトオフ法、カップリング処理、各種気相成膜法等が用いられる。
【００９７】
また、実装領域３０は、各素子４、５の外形を投影した領域（以下、「投影領域」という。）に等しくてもよいが、それより狭くてもよい。例えば実装領域３０を投影領域の内側に内包されるように設定してもよい。この場合、実装領域３０の面積は、投影領域の面積の８０〜９９．９％程度であるのが好ましい。また、実装領域３０の形状は投影領域の形状と相似であるのが好ましく、さらには、実装領域３０の重心と投影領域の重心とがほぼ一致するように投影領域内での実装領域３０の位置が設定されているのが好ましい。
【００９８】
なお、実装領域３０の液体９０の親液性が実装領域３０の周囲の液体９０に対する親液性よりも大きいか否かは、例えば、各領域における液体９０の接触角を比較することによって判断することができる。例えば、実装領域３０における接触角が実装領域３０の周囲における接触角より小さい場合、実装領域３０の親液性が大きいといえる。この場合、接触角の差は２０℃において５°以上であるのが好ましく、１０°以上であるのがより好ましく、２０°以上であるのがさらに好ましい。接触角の差がこの範囲内であれば、実装領域３０において液滴９を確実に形成することができる。なお、接触角の差の上限値は特に限定されないが、溶融金属の接合性への影響を考慮した場合、９０°程度に設定されるのが好ましい。すなわち、この範囲内であれば、電気素子４や光素子５を正確にかつ強固に接合することができる。
【００９９】
また、液滴９の形成性を考慮すると、実装領域３０の周囲における液体９０の接触角は２０℃において、５５°以上であるのが好ましく、６０°以上であるのがより好ましく、６５°以上であるのがさらに好ましい。
【０１００】
なお、インターポーザー基板３には、半導体製造プロセスにより電気配線、端子部、貫通配線、貫通孔等を形成しておき、実装領域３０内に位置する端子部３３１上には、溶融金属の固化物６を付着させておく。この固化物は、後述する加熱工程において溶融し、インターポーザー基板３側の端子部３３１と各素子４、５側の端子部４２１、５２１とを金属接合する。
【０１０１】
また、電気配線や端子部等の配置を最適化することにより、実装領域３０とその周囲との間ですでに親液性の差が生じている場合には、上記表面処理を省略することができる。
【０１０２】
［２］
次に、図４（ｂ）に示すように、液滴９上に電気素子４および光素子５を載置する。この載置は、例えば、保持した各素子４、５を液滴９上で解放し、落下させる方法により行うことができる。また、解放のタイミングとしては、各素子４、５を液滴９の上方から徐々に近づけ、下面が液滴９に接触したタイミングであるのが好ましい。このとき、液滴９は実装領域３０と各素子４、５の双方に接触しているため、各素子４、５の液滴９上への移行が円滑に行える。各素子４、５の保持、移送、解放等の作業には、各素子４、５の上面を吸着し、必要に応じて吸着を解除し得る装置（例えば、チップマウンター等）を用いることができる。
【０１０３】
液滴９上に載置された各素子４、５は、しばらくの間、液滴９の揺動に伴ってその位置が揺れ動くものの、一定時間後、液滴９の形状が安定化することにより、各素子４、５の位置も所定の位置に収束する。ここで、液滴９が形成される実装領域３０は、前述したように、各素子４、５の外形を投影した領域であるため、各素子４、５の収束位置はこの実装領域３０にほぼ一致した位置となる。このようにして、実装領域３０に液滴９を形成することにより、各素子４、５の位置を、液滴９の表面張力を利用して自発的にかつ正確に決めることができる（セルフアライメント）。その結果、例えば光素子５の光軸とインターポーザー基板３の貫通孔３５の中心および光導波路１のミラー１７の光軸とが一致し、光素子５と光導波路１との光結合効率を高めることができる。
【０１０４】
［３］
次に、液滴９を乾燥させる。これにより、図４（ｃ）に示すように、液滴９と各素子４、５とが密着し、積層体１００が得られる。この際、実装領域３０と各素子４、５との間にはフラックス活性剤が残存することとなる。
【０１０５】
液滴９の乾燥は、自然乾燥でも強制乾燥でもよい。強制乾燥には、液滴９を加熱する方法、ガスを吹き付ける方法等が用いられる。
なお、本工程は必要に応じて行えばよく、省略することもできる。
【０１０６】
［４］
次に、得られた積層体１００を加熱する。これにより、溶融金属の固化物６が溶融し、インターポーザー基板３側の端子部３３１と各素子４、５側の端子部４２１、５２１との間に広がる。その後、溶融した金属が固化することにより、端子部３３１と端子部４２１、５２１との間が溶融金属の固化物６を介して接合される。また、加熱に伴って残存していたフラックス活性剤が活性化され、各端子部３３１、４２１、５２１の表面に付着している金属酸化物を除去する。これにより、溶融金属が各端子部３３１、４２１、５２１の母材に対して確実に結合し、より強固で低抵抗の金属接合が形成されることとなる。また、液滴９中にはフラックス活性剤が均一に溶解または分散しているため、実装領域３０と各素子４、５との間に残存するフラックス活性剤の濃度も均一となる。このため、溶融金属の濡れ性も均一となり、溶融金属の溶融状態が不均一になることに伴う各素子４、５の位置ずれ等が抑制されるため、より高い位置精度で各素子４、５を実装することができる。
【０１０７】
また、実装領域３０と各素子４、５との間にフラックス活性剤が均一な濃度で残存するため、溶融金属の流れ性が確実に制御される。このため、溶融金属の流れ性は、実装領域３０の表面状態、溶融金属の組成や温度、周囲の雰囲気等に左右され難くなり、これらの状態を厳密に制御することが不要になる。その結果、素子の実装作業が特に簡素化、低コスト化される。
【０１０８】
積層体１００の加熱は、ヒーターによる加熱、赤外線の照射による加熱等により行われるが、図４（ｄ）に示すように平板状のプレート８で積層体１００を挟んだ状態で加熱するのが好ましい。これにより、溶融した金属によって位置決めされた各素子４、５が再び動いてしまうのが防止される。また、この際、加熱しながら積層体１００を厚さ方向に圧縮してもよい。圧縮荷重は素子１つ当たりで１０〜３００Ｎ程度とされる。以上のようにして図４（ｅ）に示すように各素子４、５とインターポーザー基板３とが接合される。
【０１０９】
［５］
次に、実装領域３０と各素子４、５との間に残存しているフラックス活性剤を洗い流す。これにより、残存したフラックス活性剤が光モジュール１０に悪影響を及ぼすのを防止することができる。具体的には、残存したフラックス活性剤が経時的にインターポーザー基板３の端子部３３１や各素子４、５の端子部４２１を腐食させ、導通不良等を引き起こしたりするのを防止することができる。
【０１１０】
洗浄液としては、フラックス活性剤を溶解または分散させ得る液体であれば特に限定されないが、洗浄液自体の残存に伴う二次的な汚染を考慮した場合、水を用いるのが好ましい。特に液滴９が水を主成分とするものである場合には、洗浄液にも水を用いることで、確実な洗浄と洗浄後の二次的な汚染の防止とを高度に両立させることができる。
【０１１１】
洗浄方法としては、例えば、対象物を洗浄液に浸漬したり、対象物に洗浄液を吹き付けたりする方法が挙げられる。
【０１１２】
［６］
その後、プリント配線板２上に光導波路１を積層し、さらに光導波路１上に各素子４、５が搭載されたインターポーザー基板３を積層する。これにより、図１に示す光モジュール１０が得られる。
【０１１３】
プリント配線板２と光導波路１との接着、および、光導波路１とインターポーザー基板３との接着には、例えば接着剤、粘着剤、接着シート、粘着シート等が用いられる。
【０１１４】
なお、図６は、複数の光モジュール１０を一括して製造する際に本発明の素子の実装方法を適用した例を説明するための平面図である。
【０１１５】
図６に示すインターポーザー基板集合体３’は、切断線Ｃで切断して個片化することにより９個のインターポーザー基板３を同時に形成し得るものである。すなわち、９個分のインターポーザー基板３を切り出すことができる大型基板である。このようなインターポーザー基板集合体３’には、９つの個片化領域３”が設定されており、各個片化領域３”にそれぞれ２つの電気素子４と４つの光素子５を搭載することにより、最終的に、各素子４、５が搭載されたインターポーザー基板３を９個同時に製造することができる。これにより、光モジュール１０の生産性を特に高めることができる。なお、各個片化領域３”には、それぞれ実装領域３０が設定されており、上述したセルフアライメントを用いて各素子４、５を効率よく位置決めし、接合することができる。
【０１１６】
１個のインターポーザー基板集合体３’に設定される個片化領域３”の数は、特に限定されず、例えば２〜１０００個程度とされる。
【０１１７】
＜電子機器＞
上述したような本発明の光モジュールは、前述したように、インターポーザー基板３のような実装基板に対して各素子４、５を正確に実装してなるものである。このため、各素子４、５と光導波路１との光結合効率が高く、したがって、本発明の光モジュールを用いることにより高品質の光通信を行い得る信頼性の高い電子機器が得られる。
【０１１８】
本発明の光モジュールを備える電子機器としては、例えば、携帯電話、ゲーム機、ルーター装置、ＷＤＭ装置、パソコン、テレビ、ホーム・サーバー等の電子機器類が挙げられる。これらの電子機器では、いずれも、例えばＬＳＩ等の演算装置とＲＡＭ等の記憶装置との間で、大容量のデータを高速に伝送する必要がある。したがって、このような電子機器が本発明の光モジュールを備えることにより、電気配線に特有なノイズ、信号劣化等の不具合が解消され、その性能の飛躍的な向上が期待できる。
【０１１９】
さらに、光導波路部分では、電気配線に比べて発熱量が大幅に削減される。このため、冷却に要する電力を削減することができ、電子機器全体の消費電力を削減することができる。
【０１２０】
以上、本発明の素子の実装方法および光モジュールを、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【０１２１】
例えば、本発明の素子の実装方法は、電気素子のみあるいは光素子のみの実装にも用いられる。したがって、例えばシリコンインターポーザー基板上に複数の半導体チップを混載するチップ・オン・チップ技術や、セラミックスパッケージ内に複数の半導体チップを混載するチップ・イン・パッケージ技術等にも本発明を適用することができる。
【実施例】
【０１２２】
次に、本発明の具体的実施例について説明する。
１．光導波路の製造
（実施例１）
（１）まず、シリコンウエハー上に銅製の電気配線（厚さ２μｍ）と突起状の端子部（突出高さ３μｍ）とを形成した。なお、これらの形成は、スパッタリングで銅膜を成膜した後、フォトリソグラフィー技術とエッチング技術により不要部分を除去する方法で行った。
【０１２３】
次いで、シリコンウエハー上にプラズマＣＶＤ法によりテトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）を成膜した。このＴＥＯＳ膜は親水性被膜として機能する。
【０１２４】
次いで、エッチング技術により、シリコンウエハーに貫通孔を形成するとともに、貫通配線を形成した。なお、貫通配線の形成にはめっき法を用いた。
【０１２５】
次いで、ＴＥＯＳ膜の不要部分をフォトリソグラフィー技術とエッチング技術により除去し、端子部を露出させた。
【０１２６】
次いで、露出させた端子部上にリフトオフ法により厚さ６μｍのＳｎ系はんだ層を成膜した。
【０１２７】
次いで、シリコンウエハー上に設定された各素子の実装領域以外の領域に対し、リフトオフ法によりフルオロカーボンを成膜した。このフルオロカーボン膜は撥水性被膜として機能する。これによりインターポーザー基板を得た。
【０１２８】
（２）次に、電気素子のベアチップ（シリコン製）および光素子のベアチップ（ＧａＡｓ製）を用意した。なお、各素子の下面には、それぞれ電気配線と突起状の端子部（いずれも銅製）が設けられている。
【０１２９】
次いで、端子部上にリフトオフ法により厚さ２μｍのＡｕ−Ｎｉ合金層を成膜した。
次いで、プラズマＣＶＤ法によりテトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）を成膜した。このＴＥＯＳ膜は親水性被膜として機能する。
【０１３０】
次いで、ＴＥＯＳ膜の不要部分をフォトリソグラフィー技術とエッチング技術により除去し、端子部を露出させた。
【０１３１】
（３）次に、フラックス活性剤を含む液体を調製した。この液体の組成を以下に示す。
＜液体の組成＞
・グルタミン酸塩酸塩  ：７．５質量％
・超純水              ：残部
【０１３２】
（４）次に、この液体をインターポーザー基板上の実装領域に供給した。供給量は０．１３ｍＬ／ｍｍ２となるよう設定した。例えば実装領域が３ｍｍ２の場合、供給量は０．４ｍＬである。供給された液体は実装領域内に広がるとともに、表面張力によって半球状の液滴に成形された。
【０１３３】
（５）次に、電気素子および光素子の上面を吸着保持した状態で、各素子を各実装領域上まで移動させ、そこで各素子の下面と液滴とを接触させた。次いで、吸着を解除し、各素子を解放した。これにより、各素子は各実装領域内に位置合わせされた。
【０１３４】
（６）この状態でしばらく放置して液滴中の水を蒸発させた後、素子とインターポーザー基板とを上下面からプレートで挟み込み、２００℃で４分間加熱した。この加熱は赤外線照射により行い、加熱中は１個の素子あたり９０Ｎの圧縮力を付与した。以上のようにしてインターポーザー基板上に電気素子および光素子を実装した。
【０１３５】
（実施例２）
液体として以下の組成ものを用いた以外は、実施例１と同様にしてインターポーザー基板上に電気素子および光素子を実装した。
【０１３６】
＜液体の組成＞
・ジエチルアミン塩酸塩：１０質量％
・超純水              ：残部
【０１３７】
（実施例３）
液体として以下の組成のものを用いた以外は、実施例１と同様にしてインターポーザー基板上に電気素子および光素子を実装した。
【０１３８】
＜液体の組成＞
・Ｌ−アスコルビン酸  ：１０質量％
・界面活性剤          ：０．０１質量％
・超純水              ：残部
【０１３９】
（実施例４）
液体として以下の組成のものを用いた以外は、実施例１と同様にしてインターポーザー基板上に電気素子および光素子を実装した。
【０１４０】
＜液体の組成＞
・ギ酸                ：１２．５質量％
・界面活性剤          ：０．０１質量％
・超純水              ：残部
【０１４１】
（実施例５）
液体として以下の組成のものを用いた以外は、実施例１と同様にしてインターポーザー基板上に電気素子および光素子を実装した。
【０１４２】
＜液体の組成＞
・クエン酸            ：１５質量％
・界面活性剤          ：０．０１質量％
・超純水              ：残部
【０１４３】
（比較例１）
まず、親水性被膜や撥水性被膜の成膜を省略した以外は、実施例１と同様にしてインターポーザー基板を作製した。
【０１４４】
同様に、親水性被膜の成膜を省略した以外は、実施例と同様にして電気素子および光素子を得た。
【０１４５】
次いで、フリップチップボンダーにより電気素子および光素子をインターポーザー基板上の実装領域に実装した。この実装では超音波による溶融金属の溶融を利用した。
【０１４６】
（比較例２）
液体として超純水を使用した以外は、実施例１と同様にしてインターポーザー基板上に電気素子および光素子を実装した。
【０１４７】
２．光導波路の評価
２．１  位置精度の評価
各実施例および各比較例において実装した各素子の実装位置精度を測定し、比較した。
【０１４８】
その結果、実施例１の実装位置精度が最も高く、比較例１の実装位置精度が最も低かった。それ以外はほぼ同程度であった。
【０１４９】
また併せて、複数の素子における実装位置のバラツキの程度についても測定し、比較した。
【０１５０】
その結果、やはり実施例１の実装位置のバラツキが最も小さく、比較例１の実装位置のバラツキが最も大きかった。
【０１５１】
２．２  接合強度の評価
各実施例および各比較例において実装した各素子について、インターポーザー基板に対して垂直に引張荷重をかけ、強制的に引き離した。そして、引き離し時の最大荷重を測定し、比較した。
【０１５２】
その結果、最大荷重の大きい順に、実施例１、実施例２、実施例３、実施例５、実施例４、比較例１、比較例２と並んだ。実施例４と比較例１との間では最大荷重が１．５倍以上離れており、有意差が認められた。
【０１５３】
なお、比較例２の破断面を観察したところ、Ｓｎ系はんだ層とＡｕ−Ｎｉ合金層との間ではっきりと分離していた。このことから、比較例２における各素子とインターポーザー基板との接合界面では、Ｓｎ系はんだ層とＡｕ−Ｎｉ合金層との間で接合強度を低下させる酸化物等が残存していたものと考えられる。
【０１５４】
以上のことから、フラックス活性剤を含む液体を用いて各素子を実装することにより、実装位置精度を高めつつ、接合強度も高め得ることが認められた。
【符号の説明】
【０１５５】
１                      光導波路
１０                    光モジュール
１００                  積層体
１１、１２              クラッド層
１３                    コア層
１４                    コア部
１５                    側面クラッド部
１７                    ミラー
１７０                  凹部
２                      プリント配線板
３                      インターポーザー基板
３’                    インターポーザー基板集合体
３”                    個片化領域
３０                    実装領域
３１                    絶縁性基板
３２、３３              電気配線
３３１                  端子部
３４                    貫通配線
３５                    貫通孔
３６                    親液性被膜
３７                    撥液性被膜
４                      電気素子
４１                    素子本体
４２                    電気配線
４２１                  端子部
４４                    親液性被膜
５                      光素子
５１                    素子本体
５２                    電気配線
５２１                  端子部
５３                    受発光部
５４                    親液性被膜
６                      溶融金属の固化物
８                      プレート
９                      液滴
９０                    （フラックス活性剤を含む）液体
Ｃ                      切断線
【図１】
2014057019.tif 000003
【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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