(57)【要約】【課題】  光電変換モジュールにおいて光電変換素子の封止用樹脂の封止性能と光結合素子の光学特性とをともに高く確保し、該光電変換モジュールを高精度に簡易に製造する。【解決手段】  封止用樹脂前駆体１５を、インタポーザ基板１０の光電変換素子１１と駆動回路１２及びワイヤ１３を覆う様にポッティングして塗布する。次に、あらかじめ透明樹脂で平板状の領域の一部に光結合素子１６１を形成した光結合部１６を、インタポーザ基板１０に対面させて近づける。次に、光結合部１６を封止用樹脂前駆体１５に接触させて、光電変換素子１１に対する光結合素子１６１の位置を調整しながら、光結合部１６を最適な位置に配置させる。次に、封止用樹脂前駆体１５を熱処理または光照射処理して封止用樹脂１５１へと硬化させて光電変換モジュール１を完成させる。【選択図】    図１
2006120961.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電変換素子を搭載した基板に流動性を有する封止用樹脂前駆体を設けて光電変換素子を封止用樹脂前駆体で覆い、
光結合素子と前記光結合素子の周縁に一体化された平板状の領域とが透明樹脂で形成された光結合部を、前記光電変換素子に対面させて前記封止用樹脂前駆体に接触させながら、前記光結合素子の前記光電変換素子に対する位置を合わせて前記基板に対する前記光結合部の位置を合わせ、
位置を合わせた前記光結合部と前記基板とを固定して前記封止用樹脂前駆体を硬化処理して封止用樹脂に硬化させることを特徴とする光電変換モジュール製造方法。
【請求項２】
光結合素子と前記光結合素子の周縁に一体化された平板状の領域とが透明樹脂で形成された光結合部に流動性を有する封止用樹脂前駆体を設け、
基板に搭載された光電変換素子に前記光結合部を対面させて前記光電変換素子を覆うように前記封止用樹脂前駆体を接触させながら、前記光結合素子の前記光電変換素子に対する位置を合わせて前記基板に対する前記光結合部の位置を合わせ、
位置を合わせた前記光結合部と前記基板とを固定して前記封止用樹脂前駆体を硬化処理して封止用樹脂に硬化させることを特徴とする光電変換モジュール製造方法。
【請求項３】
光結合素子と前記光結合素子の周縁に一体化された平板状の領域とが透明樹脂で形成された光結合部を前記光電変換素子に対面させながら、前記光結合素子の前記光電変換素子に対する位置を合わせて前記基板に対する前記光結合部の位置を合わせ、
位置を合わせた前記光結合部と前記基板とを固定して前記光結合部と前記基板との間に流動性を有する封止用樹脂前駆体を注入し、
注入した封止用樹脂前駆体を硬化処理して封止用樹脂に硬化させることを特徴とする光電変換モジュール製造方法。
【請求項４】
前記光結合部は、前記平板状の領域の一面から前記光結合素子を囲むように突出した側壁を有し、
前記側壁を前記基板に隣接または接触させながら前記基板に対する前記光結合部の位置を合わせる請求項１から請求項３のいずれかに記載の光電変換モジュール製造方法。
【請求項５】
前記光結合素子は、透明な樹脂で形成され、
前記平板状の領域及び前記側壁は、不透明な樹脂で形成されている請求項４に記載の光電変換モジュール製造方法。
【請求項６】
前記平板状の領域は、前記光結合素子と一体化された透明な平板と前記側壁と一体に形成された不透明な平板とを重ねて形成されている請求項５に記載の光電変換モジュール製造方法。
【請求項７】
前記光結合部は、前記平板状の領域に貫通穴をもち、突起部を有する押さえ治具に対して、前記貫通穴に前記突起部を突き抜けて差し込んだ状態で、前記基板に対する前記光結合部の位置を合わせ、
前記封止用樹脂前駆体を硬化処理して封止用樹脂に硬化させた後、前記封止用樹脂及び前記光結合素子から前記押さえ治具を取り外す請求項１から請求項６のいずれかに記載の光電変換モジュール製造方法。
【請求項８】
前記封止用樹脂前駆体を塗布する際に、前記光電変換素子を覆う第１の封止用樹脂前駆体と、前記光結合部に接触する第２の封止用樹脂前駆体とを重ねて塗布する請求項１から請求項７のいずれかに記載の光電変換モジュール製造方法。
【請求項９】
基板と光電変換素子と光結合部と封止用樹脂とを備え、
前記基板は前記光電変換素子を搭載し、
前記光結合部は、光結合素子と前記光結合素子の周縁に一体化された平板状の領域とを有し、前記光結合素子は前記光電変換素子に対して間隔を開けて対向して配置され、
前記封止用樹脂は、前記基板及び前記光電変換素子と前記光結合部との間に充填されて前記基板及び前記光電変換素子と前記光結合部とを固定し、少なくとも前記光結合部と前記光電変換素子との間の光路を透明に形成されていることを特徴とする光電変換モジュール。
【請求項１０】
前記光結合部は、前記平板状の領域の一面から前記光結合素子を囲むように突出して先端を前記基板に隣接または接触させた側壁を有する請求項９に記載の光電変換モジュール。
【請求項１１】
前記光結合素子は透明な樹脂で形成され、前記平板状の領域及び前記側壁は不透明な樹脂で形成されている請求項１０に記載の光電変換モジュール。
【請求項１２】
前記平板状の領域は、前記光結合素子と一体化された透明な平板と前記側壁と一体に形成された不透明な平板とを重ねて形成されている請求項１１に記載の光電変換モジュール。
【請求項１３】
前記光結合部は、前記平板状の領域を貫通して前記封止用樹脂に達する位置合わせ穴をもつ請求項９から請求項１２のいずれかに記載の光電変換モジュール。
【請求項１４】
前記封止用樹脂前駆体は、前記光電変換素子を覆う第１の封止用樹脂前駆体と、前記光結合部に接触する第２の封止用樹脂前駆体とを有する請求項９から請求項１３のいずれかに記載の光電変換モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電気信号と光信号とを変換する光電変換モジュール及び該光電変換モジュールを製造する光電変換モジュール製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光伝送、光計測、光メモリ等の各種分野において電気信号と光信号とを変換する光電変換モジュールは、光電気変換素子または光電変換素子（以下両者を区別せずに光電変換素子と称する。）と電子回路素子とをパッケージ化したマルチチップモジュールとして構成され、OE-MCMとも呼ばれる。光電変換モジュールは、光電変換素子、光結合素子、光実装基板、発光光電変換素子用ドライバ電子回路素子、受光光電変換素子用増幅電子回路素子、論理電子回路素子、これら全体を封止するパッケージ、端子、MCM基板等によって構成される。このような光電変換モジュールにおいては、高効率に光結合するために光電変換素子と外部の光ファイバ等とを高精度に光実装することが求められる。
【０００３】
特許文献１では、外部につながる光ファイバと、光ファイバに対して位置調整された光電変換素子と光電変換素子を駆動する電気回路素子や周辺部品とを不透明かつ硬化性に優れたエポキシ樹脂等でモールドした光送受信モジュールが提案されている。
【０００４】
特許文献１では、外部の光ファイバの一部をモールド部材に直接挿入して一体化することにより高精度に光実装しているため、外部の光ファイバと光電変換素子とを高効率で光結合できる。一方、外部の光ファイバの一部をモールド部材に直接挿入して一体化することにより、外部の光ファイバと光電変換素子とを脱着できないため、プリント基板への実装にあたりリフロー炉を量産で用いることが困難であり、ロボット半田付けや手半田付け等による少量生産しかできず、また、組み付けにコネクタを必須とする機器内光伝送におけるボード間光伝送等の装置に用いることができない。
【０００５】
ここで、光ファイバではなく光コネクタを光電変換素子とともに封止して一体化することにより、光電変換素子と外部の光ファイバとを脱着できる。一方、高価な光コネクタを光電変換素子とともに封止すると、材料コストが増大するとともに光コネクタという大きい部材を高精度に光実装する組付けコストが増大する。
【０００６】
特許文献２では、基板に搭載した受光素子及び発光素子に、レンズを設けた部材を隣接させて、外部の光ファイバからの光をレンズにより受光素子に集光し、発光素子からの光を外部の光ファイバに集光する光トランシーバが提案されている。特許文献２では、受光素子及び発光素子とレンズとを別々に形成して組み合わせているため、組み付け時の位置調整が必要であり高効率の光結合が実現できず、装置構成が複雑となる。
【特許文献１】特開２０００−２２８５５５号公報
【特許文献２】特開２００２−２０２４３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
光電変換モジュールの光電変換素子を封止する封止用樹脂に一体的に光結合素子を形成して、外部の光ファイバや光コネクタと光電変換素子とを光結合すれば、外部の光ファイバや光コネクタを光電変換素子とともに封止する必要がなく、組み付け時の位置調整も不要となる。ここで、一般に、光結合素子を形成する樹脂は、良好な光学特性を発現するために成形精度が高くかつ変形しにくい比較的に硬度の高い材料であることが好ましい。一方、ワイヤボンド実装を用いて光電変換素子を光実装する場合の封止用樹脂は、熱衝撃、熱サイクル時のワイヤへの応力、及びワイヤボンド部への応力を小さくして信頼性を確保するため、ある程度変形しやすい比較的に硬度の低い材料であることが好ましい。このように、光結合素子と封止用樹脂とに要求される性質は異なるため、光結合素子を封止用樹脂と一体に形成する場合、光結合素子の光学特性を優先すると、封止用樹脂としての信頼性が確保できず、封止用樹脂としての信頼性確保を優先すると、光結合素子としての光学特性に劣り光利用効率を大きくできない。
【０００８】
本発明は、外部の光ファイバ等と光電変換素子との間で光結合する光結合素子を組み込んだ光電変換モジュールにおいて、光電変換素子の封止用樹脂の封止性能と光結合素子の光学特性とをともに高く確保できる光電変換モジュール及び該光電変換モジュールを高精度に簡易に製造できる光電変換モジュール製造方法を提供すること目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明の第１の光電変換モジュール製造方法は、光電変換素子を搭載した基板に流動性を有する封止用樹脂前駆体を設けて光電変換素子を封止用樹脂前駆体で覆い、光結合素子と光結合素子の周縁に一体化された平板状の領域とが透明樹脂で形成された光結合部を、光電変換素子に対面させて封止用樹脂前駆体に接触させながら、光結合素子の光電変換素子に対する位置を合わせて基板に対する光結合部の位置を合わせ、位置を合わせた光結合部と基板とを固定して封止用樹脂前駆体を硬化処理して封止用樹脂に硬化させる。
【００１０】
この発明の第２の光電変換モジュール製造方法は、光結合素子と光結合素子の周縁に一体化された平板状の領域とが透明樹脂で形成された光結合部に流動性を有する封止用樹脂前駆体を設け、基板に搭載された光電変換素子に光結合部を対面させて光電変換素子を覆うように封止用樹脂前駆体を接触させながら、光結合素子の光電変換素子に対する位置を合わせて基板に対する光結合部の位置を合わせ、位置を合わせた光結合部と基板とを固定して封止用樹脂前駆体を硬化処理して封止用樹脂に硬化させる。
【００１１】
この発明の第３の光電変換モジュール製造方法は、光結合素子と光結合素子の周縁に一体化された平板状の領域とが透明樹脂で形成された光結合部を光電変換素子に対面させながら、光結合素子の光電変換素子に対する位置を合わせて基板に対する光結合部の位置を合わせ、位置を合わせた光結合部と基板とを固定して光結合部と基板との間に流動性を有する封止用樹脂前駆体を注入し、注入した封止用樹脂前駆体を硬化処理して封止用樹脂に硬化させる。
【００１２】
第１から第３の光電変換モジュール製造方法のいずれかにおいて、光結合部は、平板状の領域の一面から光結合素子を囲むように突出した側壁を有し、側壁を基板に隣接または接触させながら基板に対する光結合部の位置を合わせるとよく、さらに、光結合素子は、透明な樹脂で形成され、平板状の領域及び側壁は、不透明な樹脂で形成されているとよく、またさらに、平板状の領域は、光結合素子と一体化された透明な平板と側壁と一体に形成された不透明な平板とを重ねて形成されているとよい。
【００１３】
さらに、上記いずれかの光電変換モジュール製造方法において、光結合部は、平板状の領域に貫通穴をもち、突起部を有する押さえ治具に対して、貫通穴に突起部を突き抜けて差し込んだ状態で、基板に対する光結合部の位置を合わせ、封止用樹脂前駆体を硬化処理して封止用樹脂に硬化させた後、封止用樹脂及び光結合素子から押さえ治具を取り外すとよい。
【００１４】
また、さらに、上記いずれかの光電変換モジュール製造方法において、封止用樹脂前駆体を塗布する際に、光電変換素子を覆う第１の封止用樹脂前駆体と、光結合部に接触する第２の封止用樹脂前駆体とを重ねて塗布するとよい。
【００１５】
この発明の光電変換モジュールは、基板と光電変換素子と光結合部と封止用樹脂とを備え、基板は光電変換素子を搭載し、光結合部は、光結合素子と光結合素子の周縁に一体化された平板状の領域とを有し、光結合素子は光電変換素子に対して間隔を開けて対向して配置され、封止用樹脂は、基板及び光電変換素子と光結合部との間に充填されて基板及び光電変換素子と光結合部とを固定し、少なくとも光結合部と光電変換素子との間の光路を透明に形成されている。
【００１６】
さらに、上記の光電変換モジュールにおいて、光結合部は、平板状の領域の一面から光結合素子を囲むように突出して先端を基板に隣接または接触させた側壁を有するとよい。またさらに、光結合素子は透明な樹脂で形成され、平板状の領域及び側壁は不透明な樹脂で形成されているとよい。またさらに、平板状の領域は、光結合素子と一体化された透明な平板と側壁と一体に形成された不透明な平板とを重ねて形成されているとよい。
【００１７】
また、上記いずれかの光電変換モジュールにおいて、光結合部は、平板状の領域を貫通して封止用樹脂に達する位置合わせ穴をもつとよい。また、上記いずれかの光電変換モジュールにおいて、封止用樹脂前駆体は、光電変換素子を覆う第１の封止用樹脂前駆体と、光結合部に接触する第２の封止用樹脂前駆体とを有するとよい。
【発明の効果】
【００１８】
第１の光電変換モジュール製造方法によれば、光電変換素子と光結合部とを高精度に位置調整して位置決めした光利用効率の高い光電変換モジュールを製造できるとともに、封止用樹脂に対して光結合部を固定して高精度に位置決めされた光電変換モジュールを容易に製造できる。さらに、光結合素子の機械的信頼性及び熱的信頼性を向上するのに適した材料で光結合部を形成できるとともに、光結合素子をあらかじめ検査して光結合素子の不良による歩留まりの低下を抑制して低コストで光電変換モジュールを製造できる。
【００１９】
第２の光電変換モジュール製造方法によれば、光電変換素子と光結合部とを高精度に位置調整して位置決めした光利用効率の高い光電変換モジュールを製造でき、封止用樹脂に対して光結合部を固定して高精度に位置決めされた光電変換モジュールを容易に製造できる。さらに、光結合素子の機械的信頼性及び熱的信頼性を向上するのに適した材料で光結合部を形成できるとともに、光結合素子をあらかじめ検査して光結合素子の不良による歩留まりの低下を抑制して低コストで光電変換モジュールを製造できる。またさらに、ポッティング時にワイヤを破損させることを防止できるため、封止用樹脂前駆体に粘性の高い材料を用いる等、材料選択の幅が広がり、高速にポッティングできるため製造時間を短縮してより低コストかつ短時間で光電変換モジュールを製造できる。
【００２０】
第３の光電変換モジュール製造方法によれば、光電変換素子と光結合部とを高精度に位置調整して位置決めした光利用効率の高い光電変換モジュールを製造でき、封止用樹脂に対して光結合素子を固定して高精度に位置決めされた光電変換モジュールを容易に製造できる。さらに、光結合素子の機械的信頼性及び熱的信頼性を向上するのに適した材料で光結合部を形成できるとともに、光結合素子をあらかじめ検査して光結合素子の不良による歩留まりの低下を抑制して低コストで光電変換モジュールを製造できる。
【００２１】
また、側壁を用いることにより、側壁の先端を基板に隣接または密着させて光結合部の位置を簡単に制御でき、光利用効率の高い光電変換モジュールを短時間に製造できる。またさらに、側壁の先端を基板に隣接または密着させることにより、封止用樹脂前駆体の流出を防止できるため、流動性の高い材料等の高い封止能力をもつ封止用樹脂前駆体を用いて電気的動作の信頼性の高い光電変換モジュールを製造できる。
【００２２】
さらに、不透明な樹脂で形成した平板状の領域及び側壁を用いることにより、光電変換素子にノイズとして進入する外光を遮断して不良動作を低減した光電変換モジュールを製造できるとともに、光結合素子の光学特性を維持したまま、平板状の領域や側壁の遮光性や機械的強度や熱的強度等を高めた光電変換モジュールを容易に製造できる。また、光結合素子と一体化された透明な平板と、側壁と一体に形成された不透明な平板とを重ねて形成した平板状の領域を用いることにより、簡易に形成した光結合部を用いて安価に光電変換モジュールを製造できる。
【００２３】
また、さらに、光結合部を突起部を有する押さえ治具に搭載して封止用樹脂前駆体を硬化させることにより、光電変換モジュールと外部の素子とを高い光利用効率で光結合できる封止用樹脂の位置決め穴を、突起部により少ない工程で簡単に形成して光電変換モジュールを製造できる。
【００２４】
また、光電変換素子に接触する第１の封止用樹脂前駆体には、光電変換素子の封止に適した材料を選択でき、光結合素子に接触する第２の封止用樹脂前駆体には、光結合素子の光学特性や信頼性を高める材料等かならずしも光変換素子の封止に適さない材料を選択して、より高効率に光結合できる光電変換モジュールを製造できる。
【００２５】
第１の光電変換モジュールによれば、封止用樹脂に対して光結合部を固定して高精度に位置決めされており高効率に光結合できる。さらに、光結合部と封止用樹脂とが異なる材料で形成されているため、光結合部には光結合に適した材料で形成され、封止用樹脂は封止に適した材料で形成されることができ、さらに簡単に製造できる。
【００２６】
また、光結合部が側壁を有することにより、製造時に光結合部の突出部の先端を基板に隣接または密着させて光結合部の位置を簡単に制御でき、光利用効率を高めて短時間に製造できるとともに、側壁の先端を基板に隣接または密着させることにより、製造時に封止用樹脂の前駆体の流出を防止できるため、流動性の高い材料等の高い封止能力をもつ封止用樹脂の前駆体を用いて電気的動作の信頼性を高めることができる。
【００２７】
また、光結合素子が透明な樹脂で形成され、平板状の領域及び側壁が不透明な樹脂で形成されていることにより、光電変換素子にノイズとして進入する外光を遮断して不良動作を低減できるとともに、光結合素子の光学特性を維持したまま、平板状の領域や側壁の遮光性や機械的強度や熱的強度等を高めることができる。また、平板状の領域が、光結合素子と一体化された透明な平板と側壁と一体に形成された不透明な平板とを重ねて形成されていることにより、簡易に形成した光結合部を用いて安価に製造できる。
【００２８】
また、光結合部が位置合わせ穴をもつことにより、位置合わせ穴に外部の素子を結合して光電変換モジュールと外部の素子とを高い光利用効率で光結合できるとともに、少ない工程で位置合わせ穴を形成して製造できる。
【００２９】
また、封止用樹脂前駆体が、光電変換素子を覆う第１の封止用樹脂前駆体と、光結合部に接触する第２の封止用樹脂前駆体とを有することにより、光電変換素子に接触する第１の封止用樹脂前駆体には、光電変換素子の封止に適した材料を選択でき、光結合素子に接触する第２の封止用樹脂前駆体には、光結合素子の光学特性や信頼性を高める材料等かならずしも光変換素子の封止に適さない材料を選択して、より高効率に光結合できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
第１の実施形態の光電変換モジュール製造方法を、図１（ｅ）の構成図に示すような光電変換モジュール１を製造する場合を例に、図１（ａ）から図１（ｆ）の製造工程における断面図を用いて説明する。
【００３１】
まず、図１（ａ）に示すように、配線が形成されたインタポーザ基板１０にベアチップからなる光電変換素子１１及び駆動回路１２をダイボンド実装し、さらに、光電変換素子１１、駆動回路１２、及びインタポーザ基板１０の各電極に金のワイヤ１３をワイヤボンドにより接続する。インタポーザ基板１０は、光電変換素子１１及び駆動回路１２の配線ピッチを変換する。光電変換素子１１は、例えば列状に配置された面発光レーザ（VCSEL=Vertical Cavity Surface-Emitting Laser）であり、レーザ半導体（LD）や面受光型PINフォトディテクタ（PD）であってもよい。駆動回路１２は、例えばレーザドライバ（LDD）１２１とトランスインピーダンスアンプ（TIA）１２２とを有して光電変換素子１１を駆動する。
【００３２】
次に、図１（ｂ）に示すように、熱処理や光の照射により硬化する封止用樹脂前駆体１５を、インタポーザ基板１０の光電変換素子１１と駆動回路１２及びワイヤ１３を覆う様にポッティングして塗布する。本硬化の前処理として光結合部１６を接触させる前に、封止用樹脂前駆体１５を薬品雰囲気で処理したり、熱処理したり、UV照射や他の波長帯域の光照射をすることにより、流動性を低減させて粘弾性を増加させることが好ましい。なお、個別に分割していない複数のインタポーザ基板に対し、コータを用いて封止用樹脂前駆体１５を塗布してもよい。
【００３３】
封止用樹脂前駆体１５は、光電変換素子１１で利用される波長帯域で必要とされる透過率を有していればよく、例えば光伝送用に850nmの赤外領域の波長を用いる場合には、イミド結合やベンゼン環等の材料組成に依存して黄色味を帯びた青色帯域に吸収のある樹脂を利用できる。また、フィラーを分散して屈折率差を調整により低減し、散乱を低減してもよい。封止用樹脂前駆体１５を硬化して得られる封止用樹脂１５１の封止性能の信頼性を向上させるため、光結合素子１６１を高精度に形成する必要のある光結合部１６の硬度に比べて、ワイヤに対する応力を低減する必要のある封止用樹脂１５１の硬度を小さくすることが好ましい。ワイヤボンド実装を用いて光電変換素子を光実装する場合の封止用樹脂１５１は、熱衝撃、熱サイクル時のワイヤへの応力、及びワイヤボンド部への応力を小さくして信頼性を確保するため、ある程度変形しやすい比較的に硬度の低い材料であることが好ましい。また、封止用樹脂前駆体１５により光電変換素子１１を覆う方法としては、ポッティングによる塗布以外にも、金型を用いた射出またはトランスファー、コータによる塗布、シートを用いたリメルト方法等を用いてもよい。
【００３４】
次に、図１（ｃ）に示すように、あらかじめ透明樹脂で平板状の領域の一部に凸形状のマイクロレンズ等の光結合素子１６１を形成した光結合部１６を、インタポーザ基板１０に対面させて近づける。光結合部１６を形成する樹脂は、良好な光学特性を発現するために成形精度が高くかつ変形しにくい比較的に硬度の高い材料であることが好ましい。次に、図１（ｄ）に示すように、光結合部１６を封止用樹脂前駆体１５に接触させて、光電変換素子１１に対する光結合素子１６１の位置を調整しながら、光結合部１６を最適な位置に配置させる。硬化前の封止用樹脂前駆体１５は流動性を有するため、光結合部１６の位置を容易かつ正確に合わせることができる。次に、図１（ｅ）に示すように、封止用樹脂前駆体１５を熱処理または光照射処理して封止用樹脂１５１へと硬化させて光電変換モジュール１を完成させる。
【００３５】
光電変換モジュール１は、図１（ｆ）に示すように、インタポーザ基板１０の配線と主基板１７の電気配線１７１とをハンダボール等のハンダバンプ１７２を用いてリフローにより接合されて主基板１７に実装される。光電変換モジュール１は、主基板１７から送られる電気信号に従って駆動回路１２により光電変換素子１１を駆動して発光させ、光電変換素子１１から出射される光を封止用樹脂１５１を透過させて光結合部１６で集光して光結合部１６に接続された光コネクタから光ファイバに送り出す。また、光電変換モジュール１は、光ファイバ端部に取り付けられた光コネクタを光結合部１６に接続し、光ファイバからの光を光結合部１６で集光して封止用樹脂１５１を透過させて光電変換素子１１に導き、光電変換素子１１で受光した光を電気信号に変えて駆動回路１２で信号処理して主基板１７に伝達するものであってもよく、送信及び受信を行うものであってもよい。
【００３６】
この光電変換モジュール製造方法によれば、硬化前の封止用樹脂前駆体１５に光結合素子１６１を成形した光結合部１６を接触させるため、封止用樹脂前駆体の硬化後に光結合部を成形する方法に比較して光電変換素子１１と光結合部１６とを高精度に位置調整して位置決めでき、光利用効率の高い光電変換モジュール１を製造でき、封止用樹脂１５１に対して光結合部１６を固定して高精度に位置決めされた光電変換モジュール１を容易に製造できる。この光電変換モジュール製造方法によれば、封止用樹脂１５１とは別にあらかじめ光結合素子１６１を成形した光結合部１６を結合させるため、光結合素子１６１の機械的信頼性及び熱的信頼性を向上さるのに適した材料を幅広く選択して光結合部１６を形成して光電変換モジュール１を製造でき、光結合素子１６１をあらかじめ検査して光結合素子１６１の不良による歩留まりの低下を抑制して低コストで光電変換モジュール１を製造でき、光結合素子１６１の材料及び形状の成形に適した射出成形、トランスファ成形、UV硬化、熱硬化等の種々の成形方法を幅広く選択して高精度に成形及び屈折率制御して光伝送効率の高い光電変換モジュール１を製造できる。
【００３７】
なお、インタポーザ基板１０と光結合部１６との間に封止用樹脂１５１と異なる補助樹脂を設けてもよい。補助樹脂は、例えば封止用樹脂１５１より強度の高い樹脂で形成され、光電変換モジュール１の強度を向上したり、光電変換素子１１とマイクロレンズ等の光結合素子との位置精度を高めて光学的特性を向上させたり、光結合素子１６１の位置変動を低減して光学的信頼性を向上させたり、光電変換モジュール１と光コネクタ等の外部の素子とを強固に固定して高い光利用効率で光結合させたりできる。また、補助樹脂は、例えば静電気対策やα線対策を施して電気的信頼性を向上させる材料を用いたものであってもよい。なお、補助樹脂は封止用樹脂１５１を通過する光を遮断しない位置において不透明であってもよい。封止用樹脂１５１及び補助樹脂の形成時は、同時であっても異なっていてもよい。
【００３８】
なお、封止用樹脂１５１は、光結合素子１６１と光電変換素子１１との間の光路を透明としたものであれば、他の部分にフィラーや炭素等を混合して封止性能や強度を向上させた不透明部分と一体化または複合化したものであってもよい。封止用樹脂１５１の一部に封止性能や強度を向上させたり静電気対策やα線対策を施した不透明部分を設けることにより、光電変換モジュール１の強度を向上したり、光電変換素子１１と光結合素子１６１との位置精度を高めて光学的特性を向上させたり、光結合素子１６１の位置変動を低減して光学的信頼性を向上させたり、光電変換モジュール１と光コネクタ等の外部の素子とを強固に固定して高い光利用効率で光結合させたり、静電気対策やα線対策を施して電気的信頼性を向上させたりできる。
【００３９】
なお、封止用樹脂１５１と光電変換素子１１との間には、光路以外を遮断しない位置にギャップ部材や側壁部材を設けて、封止用樹脂１５１と光電変換素子１１との位置精度や形状精度を制御することが好ましい。封止用樹脂１５１の側壁は、ダイシングにより簡単に形状制御して形成してもよく、個々の光電変換モジュールの大きさに合わせた金型や障壁部材により形状制御して形成してもよい。
【００４０】
第２の実施形態の光電変換モジュール製造方法を、図２（ｅ）の構成図に示すような光電変換モジュール２を製造する場合を例に、図２（ａ）から図２（ｅ）の製造工程における断面図を用いて説明する。
【００４１】
まず、図２（ａ）に示すように、第１の実施形態と同様に、インタポーザ基板１０にベアチップからなる光電変換素子１１及び駆動回路１２をダイボンド実装し、さらに、光電変換素子１１、駆動回路１２、及びインタポーザ基板１０の各電極に金のワイヤ１３をワイヤボンドにより接続する。インタポーザ基板１０、光電変換素子１１、及び駆動回路１２は第１の実施形態と同様である。
【００４２】
次に、図２（ｂ）に示すように、熱処理や光の照射により硬化する封止用樹脂前駆体１５を、インタポーザ基板１０の光電変換素子１１と駆動回路１２及びワイヤ１３を覆う様にポッティングする。本硬化の前処理として光結合部２６を接触させる前に、封止用樹脂前駆体１５を薬品雰囲気で処理したり、熱処理したり、UV照射や他の波長帯域の光照射をすることにより、流動性を低減させて粘弾性を増加させることが好ましい。なお、個別に分割していない複数のインタポーザ基板に対し、コータを用いて封止用樹脂前駆体１５を塗布してもよい。封止用樹脂前駆体１５の材質は、第１の実施形態と同様である。
【００４３】
次に、図２（ｃ）に示すように、光結合部２６を押さえ治具２０に搭載してインタポーザ基板１０に対面させて近づける。光結合部２６は、あらかじめ透明樹脂で平板状の領域の一部に凸形状のマイクロレンズ等の光結合素子２６１を形成しており、平板状の領域の光結合素子２６１に近接した貫通穴２６２を有する。押さえ治具２０には、光電変換モジュール１と光コネクタ等の外部の素子との位置決めを行う位置決め穴２０１を形成するための位置決め穴用金型部２０２が一体的または複合的に形成されている。押さえ治具２０の位置決め穴用金型部２０２を光結合部２６の貫通穴２６２に差し込むことにより、押さえ治具２０に光結合部２６を搭載する。
【００４４】
次に、図２（ｄ）に示すように、押さえ治具２０を移動させて光電変換素子１１に対する光結合素子２６１の位置及び位置決め穴用金型部２０２の位置等を調整しながら、光結合部２６を最適な位置に配置させる。硬化前の封止用樹脂前駆体１５は流動性を有するため、光結合部２６の位置を容易かつ正確に合わせることができる。次に、図２（ｅ）に示すように、封止用樹脂前駆体１５を熱処理または光照射処理して封止用樹脂２５１へと硬化させると同時に、位置決め穴用金型部２０２により位置決め穴２０１を形成した後、光結合部２６及び封止用樹脂２５１から押さえ治具２０を取り外して光電変換モジュール２を完成させる。光電変換モジュール２の実装状態及び動作は第１の実施形態の光電変換モジュール１と同様である。
【００４５】
この光電変換モジュール製造方法によれば、第１の実施形態と同様の効果に加えて、封止用樹脂２５１の形成と同時に、光電変換モジュール２と光コネクタ等の外部の素子とを位置決めする位置決め穴２０１を形成することにより、光電変換モジュール２と外部の素子とを高い光利用効率で光結合できる位置決め穴２０１を少ない工程で簡単に形成して光電変換モジュール２を製造できる。
【００４６】
第３の実施形態の光電変換モジュール製造方法を、図３（ｅ）の構成図に示すような光電変換モジュール３を製造する場合を例に、図３（ａ）から図３（ｅ）の製造工程における断面図を用いて説明する。
【００４７】
まず、図３（ａ）に示すように、第１の実施形態と同様に、インタポーザ基板１０にベアチップからなる光電変換素子１１及び駆動回路１２をダイボンド実装し、さらに、光電変換素子１１、駆動回路１２、及びインタポーザ基板１０の各電極に金のワイヤ１３をワイヤボンドにより接続する。
【００４８】
次に、図３（ｂ）に示すように、光結合部２６を押さえ治具２０に搭載してインタポーザ基板１０に対面させて近づける。光結合部２６及び押さえ治具２０は第２の実施形態と同様である。押さえ治具２０を移動させて光電変換素子１１に対する光結合素子２６１の位置及び位置決め穴用金型部２０２の位置等を調整しながら、光結合部２６を最適な位置に配置させる。封止用樹脂前駆体３５を接触させていないため、光結合部２６の位置を容易かつ正確に合わせることができる。
【００４９】
次に、図３（ｃ）に示すように、インタポーザ基板１０と光結合素子２６１との間の空間に、熱処理や光の照射により硬化する封止用樹脂前駆体３５を注入し、光電変換素子１１と駆動回路１２及びワイヤ１３を覆う。インタポーザ基板１０と光結合部２６との間に保持される封止用樹脂前駆体３５は、第１の実施形態と同様の性質をもつ一方、低粘性で流動性の高い材料であってもよく、毛管現象や真空注液で注入でき、また、インタポーザ基板１０の裏面から注入してもよい。また、封止用樹脂前駆体３５は、インタポーザ基板１０と光結合部２６との間に保持される量で十分なため、材料の無駄を少なくしてより低コストに光電変換モジュール３を製造できる。
【００５０】
次に、図３（ｄ）に示すように、インタポーザ基板１０と光結合素子２６１との間の空間の側面を側面形状制御用金型３０で覆うことにより、注入された封止用樹脂前駆体３５の側面形状を成形する。次に、封止用樹脂前駆体３５を熱処理または光照射処理して封止用樹脂３５１へと硬化させると同時に位置決め穴２０１を形成し、押さえ治具２０を取り外して図３（ｄ）に示すように光電変換モジュール３を完成させる。光電変換モジュール３の主基板への実装状態及び動作は、第１の実施形態の光電変換モジュール１と同様である。
【００５１】
この光電変換モジュール製造方法によれば、第２の実施形態では封止用樹脂前駆体１５が存在する状態で光電変換素子１１と光結合部２６との位置を調整するのに対し、第３の実施形態では封止用樹脂前駆体３５が存在しない状態で光電変換素子１１と光結合部２６との位置を調整する点で異なるが、光電変換素子１１と光結合部２６とを高精度に位置調整して位置決めできる点で共通し、第２の実施形態と同様の硬化を得ることができる。
【００５２】
第４の実施形態の光電変換モジュール製造方法を、図４（ｆ）の構成図に示すような光電変換モジュール４を製造する場合を例に、図４（ａ）から図４（ｆ）の製造工程における断面図を用いて説明する。
【００５３】
まず、図４（ａ）に示すように、第１の実施形態と同様に、インタポーザ基板１０に光電変換素子１１及び駆動回路１２をダイボンド実装し、さらに、光電変換素子１１、駆動回路１２、及びインタポーザ基板１０の各電極に金のワイヤ１３をワイヤボンドにより接続する。
【００５４】
一方、図４（ｂ）に示すように、光結合部２６を押さえ治具２０に搭載し、熱処理や光の照射により硬化する封止用樹脂前駆体１５を光結合部１６を覆う様にポッティングし、封止用樹脂前駆体１５に短時間のUV照射処理を行って粘度を増加させて流動性を低減させて光結合部１６に密着させる。光結合部２６及び押さえ治具２０は第２の実施形態と同様である。封止用樹脂前駆体１５の材質は第１の実施形態と同様である。なお、封止用樹脂前駆体１５の流動性が小さい場合や封止用樹脂前駆体１５が少量の場合にはUV照射処理をしなくてもよい。
【００５５】
次に、図４（ｃ）に示すように、押さえ治具２０を移動させて光結合部２６をインタポーザ基板１０に対面させて近づけ、図４（ｄ）及び図４（ｅ）に示すように、押さえ治具２０を移動させて光電変換素子１１に対する光結合素子２６１の位置及び位置決め穴用金型部２０２の位置等を調整しながら、光結合部２６を最適な位置に配置させるとともに、光電変換素子１１、駆動回路１２、ワイヤ１３等を封止用樹脂前駆体１５で覆う。封止用樹脂１５１は流動性を有するため、光結合部１６の位置を容易かつ正確に合わせることができる。
【００５６】
次に、図４（ｆ）に示すように、封止用樹脂前駆体１５を熱処理または光照射処理して封止用樹脂１５１へと硬化させると同時に位置決め穴２０１を形成し、押さえ治具２０を取り外して光電変換モジュール４を完成させる。光電変換モジュール４の実装状態及び動作は、第１の実施形態と同様である。
【００５７】
この光電変換モジュール製造方法によれば、第２の実施形態と同様の効果を得られるとともに、封止用樹脂前駆体１５を光結合部２６側にポッティングさせることにより、ポッティング時にワイヤ１３を破損させることを防止できるため、封止用樹脂前駆体１５に粘性の高い材料を用いる等、材料選択の幅が広がり、高速にポッティングできるため製造時間を短縮してより低コストで光電変換モジュールを製造できる。μm程度の調整を必要とする光結合部２６と光電変換素子１１との位置調整をする工程の時間は長時間を要し、一方、封止用樹脂前駆体１５がワイヤ１３を覆う工程の時間も長時間を要するため、光結合部２６と光電変換素子１１との位置調整の工程と封止用樹脂前駆体１５がワイヤ１３を覆う工程とを同時に行うことにより、ワイヤ１３の存在するインタポーザ基板１０側に封止用樹脂前駆体１５をポッティングする場合に比較して全体の製造時間を短縮することができる。
【００５８】
第５の実施形態の光電変換モジュール製造方法を、図５（ｅ）の構成図に示すような光電変換モジュール５を製造する場合を例に、図５（ａ）から図５（ｅ）の製造工程における断面図を用いて説明する。
【００５９】
まず、図５（ａ）に示すように、第１の実施形態と同様に、インタポーザ基板１０にベアチップからなる光電変換素子１１及び駆動回路１２をダイボンド実装し、さらに、光電変換素子１１、駆動回路１２、及びインタポーザ基板１０の電気配線１７１の各電極に金のワイヤ１３をワイヤボンドにより接続する。次に、図５（ｂ）に示すように、熱処理や光の照射により硬化する封止用樹脂前駆体１５を、インタポーザ基板１０の光電変換素子１１と駆動回路１２及びワイヤ１３を覆う様にポッティングする。封止用樹脂前駆体１５は第１の実施形態と同様の材質を有する。
【００６０】
次に、図５（ｃ）に示すように、あらかじめ透明樹脂で平板状の領域の一部に凸形状のマイクロレンズ等の光結合素子５６１を形成し、さらに平板状の領域の一面から光結合素子５６１を囲むように突出した側壁５６２を一体化または複合化して形成した光結合部５６を、インタポーザ基板１０に対面させて近づける。次に、図５（ｄ）に示すように、光結合部５６の側壁５６２の先端を基板に隣接または密着させて、光電変換素子１１に対する光結合素子５６１の位置を調整しながら、光結合部５６を最適な位置に配置させる。封止用樹脂１５１は流動性を有するため、光結合部５６の位置を容易かつ正確に合わせられる。光結合部５６の側壁５６２の先端を基板に隣接または密着させることにより、光結合部５６の位置を簡単に制御でき、光利用効率の高い光電変換モジュール５を短時間に製造できる。次に、図５（ｅ）に示すように、封止用樹脂前駆体１５を熱処理または光照射処理して封止用樹脂１５１へと硬化させて光電変換モジュール５を完成させる。光電変換モジュール５の実装状態及び動作は、第１の実施形態と同様である。
【００６１】
この光電変換モジュール製造方法によれば、第１の実施形態と同様の効果に加えて、光結合部５６の側壁５６２の先端を基板に隣接または密着させることにより、光結合部５６の位置を簡単に制御でき、光利用効率の高い光電変換モジュール５を短時間に製造できる。この光電変換モジュール製造方法によれば、光結合部５６の側壁５６２を封止用樹脂前駆体１５と異なる材料で形成することができ、例えば、封止用樹脂前駆体１５に変形しやすい材料や接着強度の低い材料を用いる場合にも、光結合部５６の側壁５６２を強固な材料で形成すれば光結合部５６とインタポーザ基板１０とを強固に固定でき、位置精度に対する信頼性を向上させ光学的特性に関する信頼性の高い光電変換モジュール５を製造できるとともに、封止用樹脂前駆体１５に変形しやすい材料や接着強度の低い材料等の高い封止能力の材料を用いて電気的動作の信頼性の高い光電変換モジュール５を製造できる。この光電変換モジュール製造方法によれば、光結合部５６の側壁５６２の先端を基板に隣接または密着させることにより、封止用樹脂前駆体１５の流出を防止できるため、流動性の高い材料等の高い封止能力の封止用樹脂前駆体１５を用いて電気的動作の信頼性の高い光電変換モジュール５を製造できる。
【００６２】
なお、図６に示すように、光結合部５６は、透明な光結合素子５６３と、光結合素子５６３の周縁の不透明な平板状の領域５６４及び側壁５６５とを一体化または複合化して形成したものであってもよい。平板状の領域５６４は貫通した穴をもつ平板で、穴にはめこまれた光結合素子５６３の周辺を同一平面で保持し、側壁５６５は平板状の領域５６４の周縁から突出して光結合素子５６３の周囲の全部または一部を囲う。平板状の領域５６４及び側壁５６５は、吸収が大きい材料または、散乱により光透過性に劣る吸収の小さい材料で不透明に形成され、光電変換素子１１にノイズとして進入する外光を遮断して不良動作を低減する。平板状の領域５６４及び側壁５６５の不透明材料には、フィラー、カーボン、紫外線吸収剤、その他多くの不透明要因となる材料を混合して特性を簡単に制御できる。例えば、フィラーを含有させると平板状の領域５６４及び側壁５６５の機械的及び熱的強度を高めて光学的信頼性を向上させることができ、アルファ線対策、静電気対策、紫外線対策となる材料を含有させると電気的信頼性を向上させることができる。光結合素子５６３と平板状の領域５６４及び側壁５６５とは、あらかじめ２色成形等の連続成形プロセスを組み合わせて一体化されている。
【００６３】
光結合素子５６３を透明に形成し、平板状の領域５６４及び側壁５６５を不透明に形成することにより、光電変換素子１１にノイズとして進入する外光を遮断して不良動作を低減した光電変換モジュール５を製造できる。光結合素子５６３と平板状の領域５６４及び側壁５６５とを異なる材料で形成することにより、光結合素子５６３の光学特性を維持したまま、平板状の領域５６４及び側壁５６５の遮光性や機械的強度や熱的強度等を高めた光電変換モジュールを容易に製造できる。
【００６４】
またさらに、光結合部５６は、図７に示すように、光結合素子５６６と、光結合素子５６３に一体に形成された透明な平板状の領域５６７と、穴の開いた不透明な平板状の領域５６８と、不透明な平板状の領域５６８の周縁から突出した側壁５６９とを有し、不透明な平板状の領域５６８の穴を光結合素子５６３の光路に一致させるように透明な平板状の領域５６７と不透明な平板状の領域５６８とを重ねて形成したものであってもよい。光結合素子５６３及び透明な平板状の領域５６７と、不透明な平板状の領域５６８及び側壁５６９とを重ね合わせることにより、簡単かつ安価に光電変換モジュール５を製造できる。
【００６５】
第６の実施形態の光電変換モジュール製造方法を、図８（ｆ）の構成図に示すような光電変換モジュール６を製造する場合を例に、図８（ａ）から図８（ｆ）の製造工程における断面図を用いて説明する。
【００６６】
まず、図８（ａ）に示すように、第１の実施形態と同様に、インタポーザ基板１０にベアチップからなる光電変換素子１１及び駆動回路１２をダイボンド実装し、さらに、光電変換素子１１、駆動回路１２、及びインタポーザ基板１０の電気配線１７１の各電極に金のワイヤ１３をワイヤボンドにより接続する。
【００６７】
次に、図８（ｂ）に示すように、熱処理や光の照射により硬化する第１の封止用樹脂前駆体６５１を、インタポーザ基板１０の光電変換素子１１と駆動回路１２及びワイヤ１３を覆う様にポッティングする。第１の封止用樹脂前駆体６５１は、第１の実施形態の封止用樹脂前駆体１５と同様の材質を有する。次に、図８（ｃ）に示すように、第１の封止用樹脂前駆体６５１を覆うように透明の第２の封止用樹脂前駆体６５２をポッティングする。第２の封止用樹脂前駆体６５２は、第１の封止用樹脂前駆体６５１と同様に低熱変形量や低透湿性等の材料特性を必要とする一方、第１の封止用樹脂前駆体６５１と異なり光電変換素子１１やワイヤ１３に接触しないため、ワイヤ１３対する応力低減に必要な柔らかさや低粘弾性を第１の封止用樹脂前駆体６５１ほど必要としない。第２の封止用樹脂前駆体６５２には、材料の架橋性を増加した材料や、ベンゼン環組成を増加した材料を用いて、硬さを大きくしたり、屈折率を大きしたり、高温時の熱変軽量を低減させる。
【００６８】
次に、図８（ｄ）に示すように、光結合部２６を押さえ治具２０に搭載してインタポーザ基板１０に対面させて近づける。光結合部２６及び押さえ治具２０は第２の実施形態と同様である。次に、図８（ｅ）に示すように、押さえ治具２０を移動させて光電変換素子１１に対するマイクロレンズ等の光結合素子２６１の位置及び位置決め穴用金型部２０２の位置等を調整しながら、光結合部２６を最適な位置に配置させる。第１の封止用樹脂前駆体６５１及び第２の封止用樹脂前駆体６５２は流動性を有するため、光結合部２６の位置を容易かつ正確に合わせられる。次に、図８（ｆ）に示すように、第１の封止用樹脂前駆体６５１及び第２の封止用樹脂前駆体６５２を熱処理または光照射処理して第１の封止用樹脂６５３及び第２の封止用樹脂６５４へと硬化させると同時に位置決め穴２０１を形成し、押さえ治具２０を取り外して光電変換モジュール６を完成させる。光電変換モジュール１の実装状態及び動作は第１の実施形態と同様である。
【００６９】
この光電変換モジュール製造方法によれば、第２の実施形態と同様の効果を得られるとともに、第１の封止用樹脂前駆体６５１と第２の封止用樹脂前駆体６５２とを重ねた２重の構造を用いるため、第１の封止用樹脂前駆体６５１には、ワイヤ１３に対する応力低減に必要な柔らかさや低粘弾性をもち光電変換素子１１及び駆動回路１２の封止に適した材料を選択でき、第２の封止用樹脂前駆体６５２には、材料の架橋性を増加した材料や、ベンゼン環組成を増加した材料を用いて、硬さを大きくしたり、屈折率を大きしたり、高温時の熱変軽量を低減させることができるため、光結合素子１６１の光学特性及び信頼性を大きく向上した光電変換モジュール６を製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】第１の実施形態の各工程における光電変換モジュールの断面図である。
【図２】第２の実施形態の各工程における光電変換モジュールの断面図である
【図３】第３の実施形態の各工程における光電変換モジュールの断面図である
【図４】第４の実施形態の各工程における光電変換モジュールの断面図である
【図５】第５の実施形態の各工程における光電変換モジュールの断面図である
【図６】第５の実施形態の他の光電変換モジュールの断面図である
【図７】第５の実施形態の他の光電変換モジュールの断面図である
【図８】第６の実施形態の各工程における光電変換モジュールの断面図である
【符号の説明】
【００７１】
１；光電変換モジュール、２；光電変換モジュール、３；光電変換モジュール、
４；光電変換モジュール、５；光電変換モジュール、６；光電変換モジュール、
１０：インタポーザ基板、１１；光電変換素子、１２；駆動回路、１３；ワイヤ、
１５；封止用樹脂前駆体、１６；光結合部、１７；主基板、２０；押さえ治具、
２６；光結合部、３０；側面形状制御用金型、３５；封止用樹脂前駆体、
５６；光結合部、１２１；レーザドライバ、１２２；トランスインピーダンスアンプ、
１５１；封止用樹脂、１６１；光結合素子、１７１；電気配線、１７２；ハンダバンプ、
２０１；位置決め穴、２６１；光結合素子、２６２；貫通穴、
２０２；位置決め穴用金型部、２５１；封止用樹脂、３５１；封止用樹脂、
５６１；光結合素子、５６２；側壁、５６３；光結合素子、５６４；平板状の領域、
５６５；側壁、５６６；光結合素子、５６７；透明な平板状の領域、
５６８；不透明な平板状の領域、５６９；側壁、６５１；第１の封止用樹脂前駆体、
６５２；第２の封止用樹脂前駆体、６５３；第１の封止用樹脂、
６５４；第２の封止用樹脂。
【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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