(57)【要約】【課題】より細かい故障箇所の特定が可能な半導体パッケージ、半導体装置、及びその検査方法を提供すること。【解決手段】本発明にかかる半導体パッケージ１は、ＬＳＩチップ５と発光素子チップ６Ａとがパッケージ基板４に実装されたものであって、発光素子チップ６Ａから出力される出力光信号が、パッケージ基板４に形成された出力光信号分岐構造によって分岐され、分岐された出力光信号のうち少なくともふたつが半導体パッケージ１の外部に出射される構造を有する。また、ＬＳＩチップ５と受光素子チップ６Ｂとがパッケージ基板４に実装されたものであって、半導体パッケージ１に入力される入力光信号が、パッケージ基板４に形成された入力光信号分岐構造によって分岐され、分岐された入力光信号のうちの少なくともひとつが受光素子チップ６Ｂに入力され、別の少なくともひとつが半導体パッケージ１の外部に出射される構造を有する。【選択図】図１
2011081115.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子と光素子とが基板に実装された半導体パッケージであって、
前記光素子から出力される出力光信号が、前記基板上あるいは前記基板内部に形成された出力光信号分岐構造によって分岐され、分岐された前記出力光信号のうち少なくともふたつが前記半導体パッケージの外部に出射される構造を有する半導体パッケージ。
【請求項２】
半導体素子と光素子とが基板に実装された半導体パッケージであって、
前記半導体パッケージに入力される入力光信号が、前記基板上あるいは前記基板内部に形成された入力光信号分岐構造によって分岐され、分岐された前記入力光信号のうちの少なくともひとつが前記光素子に入力され、別の少なくともひとつが前記半導体パッケージの外部に出射される構造を有する半導体パッケージ。
【請求項３】
前記半導体パッケージに入力される入力光信号が、前記基板上あるいは前記基板内部に形成された入力光信号分岐構造によって分岐され、分岐された前記入力光信号のうちの少なくともひとつが前記光素子に入力され、別の少なくともひとつが前記半導体パッケージの外部に出射される構造をさらに有する請求項１に記載の半導体パッケージ。
【請求項４】
前記出力光信号分岐構造が、透過ミラー又は導波路タップを用いて形成されていることを特徴とする請求項１又は３に記載の半導体パッケージ。
【請求項５】
前記入力光信号分岐構造が、透過ミラー又は導波路タップを用いて形成されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の半導体パッケージ。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の半導体パッケージがボードに実装された半導体装置であって、
前記ボードには電気配線と光配線が形成されており、前記光配線を伝播する光信号が、前記光配線に形成された光信号分岐構造によって分岐され、分岐された前記光信号の少なくともひとつが、前記半導体装置の外部に出射する構造を有することを特徴とする半導体装置。
【請求項７】
前記光信号分岐構造が、透過ミラー又は導波路タップを用いて形成されていることを特徴とする請求項６に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記半導体装置の外部から前記ボードに形成された前記光配線に光信号を入力することを可能にする外部光信号入力構造をさらに有することを特徴とする請求項６又は７に記載の半導体装置。
【請求項９】
請求項６乃至８のいずれか１項に記載の半導体装置の検査を行う検査方法であって、
前記ボードに実装されている前記半導体パッケージ内の前記光素子を発光させ、
前記半導体装置の外部に出射される光信号を観測することによって前記半導体装置の検査を行う検査方法。
【請求項１０】
請求項８に記載の半導体装置の検査を行う検査方法であって、
前記ボードに形成されている前記外部光信号入力構造を通して外部光源から光信号を入力し、
前記半導体装置の外部に出射される光信号を観測することによって前記半導体装置の検査を行う検査方法。
【請求項１１】
前記半導体装置の外部に出射される光信号を、カメラを用いて撮像し、撮像された画像を解析することによって故障の有無を検出することを特徴とする請求項９又は１０に記載の検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体パッケージ、半導体装置、及びその検査方法に関し、特に詳しくは光インターコネクションの分野、特に、光インタフェイスを内蔵した半導体パッケージ、この半導体パッケージをボードに実装した半導体装置、及びその検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インターネットの普及などに伴い、サーバやルータなどの機器が扱う情報量は急激に増大しており、これらの機器を構成するＬＳＩなどの半導体部品の間でやり取りされる信号の伝送容量が、今後、急速な増大を続けることが予測されている。このような背景から、ＬＳＩなどの半導体部品の間の信号伝送の高速・大容量化が重要な課題となっている。
【０００３】
従来、ＬＳＩ等の半導体部品は、電気配線で互いに接続されており、ＬＳＩ等の間では電気配線を介した電気信号の伝送が行われている。しかし、ＬＳＩ等の間でやり取りされる信号の今後の高速・大容量化に対応するには、従来の電気信号伝送には以下のような問題がある。
（１） 電気配線では、信号の伝送レートが高くなるほど、損失、反射、クロストーク等による信号波形の劣化が著しくなり、伝送エラーの確率が増大する。波形整形回路等を用いることにより、劣化した信号波形をある程度修復できるが、信号の伝送レートが増大するほど波形整形回路が複雑・大規模化して消費電力が増大する。
（２） 電気配線間のクロストークを低減するには、配線間隔を広げるか、配線間にシールドを設ける必要があるため、配線の実装密度を低下させ、装置の小型化を困難にする。
（３） 電気配線は電磁ノイズの影響を受けるため、電磁ノイズの影響を低減するためにシールド等が必要であり、配線の実装密度を低下させ、装置の小型化を困難にする。
【０００４】
従来の電気配線には上記のような問題があるため、ＬＳＩ等の半導体部品の間を光配線で接続して光信号の伝送を行う「光インターコネクション技術」への期待が高まっている。光配線は、電気配線に比べて以下の優位性がある。
（１） 光配線では高周波損失、反射の影響が無視できるほど小さく、クロストークもないため、信号の劣化が非常に小さい。そのため、波形整形回路が不要であり、消費電力が小さい。
（２） 光配線はクロストークがないため、光配線の間隔を広く取る必要はなく、光配線間のシールドも不要である。そのため、配線の高密度な実装が可能であり、装置の小型化を可能にする。
（３） 光配線は電磁ノイズの影響を受けないので、ノイズに対するシールド等も不要である。そのため、配線の高密度な実装が可能であり、装置の小型化を可能にする。
【０００５】
光配線には電気配線に対する上記の優位性があるため、光インターコネクションを用いれば、今後のＬＳＩ等の間の高速・大容量の信号伝送を高密度、かつ、低電力で実現することが可能になると期待されている。
【０００６】
光インターコネクションでは、電気信号と光信号の相互変換を行う光インタフェイスが必要である。光インタフェイスは、光素子と、光素子を駆動する駆動回路とで構成される。ここで光素子とは、発光素子であるレーザーダイオードなどや、受光素子であるフォトダイオードなどである。また、駆動回路とは、光素子を駆動するドライバやレシーバなどである。光インタフェイスをＬＳＩ等と電気的に接続することにより、ＬＳＩ等が出力する電気信号を光信号に変換したり、光信号を電気信号に変換してＬＳＩ等に入力することが可能になる。光インタフェイスの光入出力信号は、光ファイバや光導波路等の光配線を用いて伝送される。
【０００７】
将来のＬＳＩ間の高速・大容量な光インターコネクションのための光インタフェイスの実装形態として、ＬＳＩパッケージのパッケージ基板に光インタフェイスを搭載する方式が提案されている（非特許文献１）。そのような構成により、光インタフェイス内蔵ＬＳＩパッケージが実現可能になる。
【０００８】
この従来例による、光インタフェイス内蔵ＬＳＩパッケージと、その光インタフェイス内蔵ＬＳＩパッケージをボードに実装した半導体装置の構成について、図４を用いて説明する。図４は、従来の半導体装置の構成を示す図である。図４（ａ）は、従来の半導体装置の上面図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）のIVB−IVB断面図である。
【０００９】
図４に示すように、従来の半導体装置４００は、第１の光インタフェイス内蔵ＬＳＩパッケージ１０１と第２の光インタフェイス内蔵ＬＳＩパッケージ１０２とが、ボード１０３の上に実装されている。第１の光インタフェイス内蔵ＬＳＩパッケージ１０１と第２の光インタフェイス内蔵ＬＳＩパッケージ１０２は、同様の構造をしている。具体的には、パッケージ基板１０４の上面に、ＬＳＩチップ１０５、発光素子チップ１０６Ａ、及び受光素子チップ１０６Ｂが配置されている。ＬＳＩチップ１０５、発光素子チップ１０６Ａ、及び受光素子チップ１０６Ｂは、フリップチップ接続などにより、パッケージ基板１０４の電気配線１０７に電気的、かつ、機械的に接続されている。これにより、ＬＳＩチップ１０５が、パッケージ基板１０４の電気配線１０７を介して、発光素子チップ１０６Ａと受光素子チップ１０６Ｂとにそれぞれ電気的に接続される。
【００１０】
パッケージ基板１０４の下面には、はんだボール１０８が配置されている。はんだボール１０８は、ＬＳＩチップ１０５と電気的に接続されており、給電やＧＮＤ接続などに用いられる。パッケージ基板１０４は、はんだボール１０８を介して、ボード１０３の電気配線１０９と、電気的、かつ、機械的に接続される。
【００１１】
ボード１０３には光導波路１１０も形成されている。また、パッケージ基板１０４を垂直方向に貫く光の通り道が、光ビア１１１を用いて実現されている。これにより、パッケージ基板１０４の上面に実装された発光素子チップ１０６Ａに形成されている発光素子と、ボード上光導波路１１０との光結合が、光ビア１１１を介して実現される。さらに、受光素子チップ１０６Ｂに形成されている受光素子と、ボード上光導波路１１０との光結合が、光ビア１１１を介して実現される。
【００１２】
なお、光ビア１１１の代わりに、光ピン等を用いる構成も提案されている。あるいは、パッケージ基板１０４の下面、すなわちＬＳＩチップ１０５が配置されている面とは反対の面に、発光素子チップ１０６Ａと受光素子チップ１０６Ｂとを実装することにより、光ビア１１１等を用いない構造の光インタフェイス内蔵ＬＳＩパッケージも提案されている。
【００１３】
このように構成された従来の半導体装置４００では、ＬＳＩチップ１０５から出力された電気信号は、パッケージ基板１０４の電気配線１０７を通って発光素子チップ１０６Ａに入力され、光信号に変換されて発光素子チップ１０６Ａから出射される。発光素子チップ１０６Ａから出射された光信号は、パッケージ基板１０４に形成された光ビア１１１を通ってパッケージ基板１０４の下面側に伝播する。そして、ボード１０３の光導波路１１０に形成されたミラー１１２Ａで光路変換されてボード１０３の光導波路１１０に入射し、光導波路１１０を伝播する。
【００１４】
ボード１０３の光導波路１１０を伝播した光信号は、ミラー１１２Ｂで光路変換されて第２の光インタフェイス内蔵ＬＳＩパッケージ１０２に入射する。そして、光ビア１１１を通ってパッケージ基板１０４の上面側に伝播し、受光素子チップ１０６Ｂに入射する。受光素子チップ１０６Ｂに入射した光信号は、電気信号に変換されて受光素子チップ１０６Ｂから出力され、パッケージ基板１０４の電気配線１０７を通ってＬＳＩチップ１０５に入力される。
【００１５】
このようにして光インタフェイス内蔵のＬＳＩパッケージを実現することで、別々のパッケージに実装されたＬＳＩの間で、ボード１０３の光導波路１１０を介しての光信号のやり取りが実現される。
【００１６】
図４に示すような、光インタフェイス内蔵ＬＳＩパッケージをボードに実装した半導体装置４００は、光導波路を有するボードに、光インタフェイス内蔵ＬＳＩパッケージをリフロー等の方法で実装することにより、組み立てられる。このような半導体装置においては、組立の工程で様々な故障が起こる可能性がある。発生する故障は様々であり、光インタフェイス内蔵ＬＳＩパッケージ１０１、１０２そのものに故障が発生する場合、ボード上光導波路１１０そのものに故障が発生する場合、そして、光インタフェイス内蔵ＬＳＩパッケージ１０１、１０２とボード上光導波路１１０との光結合に故障が発生する場合に分類される。
【００１７】
光インタフェイス内蔵ＬＳＩパッケージ１０１、１０２そのものに発生する故障としては、例えば、リフローの際に高温にさらされることによる、発光素子チップ１０６Ａや受光素子チップ１０６Ｂの劣化や、発光素子チップ１０６Ａや受光素子チップ１０６Ｂとパッケージ基板１０４との接続部（バンプ等）の劣化などの可能性が考えられる。
【００１８】
また、ボード上光導波路１１０そのものに発生する故障については、例えば、リフロー時の高温によるボード上光導波路１１０の劣化や、装置組み立てなどの際にボード上光導波路１１０を機械的に傷つけてしまうことによる断線などの可能性が考えられる。
【００１９】
また、光インタフェイス内蔵ＬＳＩパッケージ１０１、１０２とボード上光導波路１１０との光結合の故障については、光インタフェイス内蔵ＬＳＩパッケージ１０１、１０２をボード１０３に実装する際の位置ずれや高さずれによる光結合効率の低下や、光インタフェイス内蔵ＬＳＩパッケージ１０１、１０２とボード１０３との間にほこり等の異物が混入することによる光結合効率の悪化などの可能性が考えられる。
【００２０】
これらの故障は、光インタフェイス内蔵ＬＳＩパッケージをボードに実装する組立工程で発生する。そのため、半導体装置を組み立てた後には、故障が有るか無いかの検査を行い、故障が発生した場合には、故障箇所を特定することが非常に重要である。故障箇所を特定することは、そのような故障が発生しなくなるように製品を改良するために不可欠である。しかし、半導体装置組み立て後は、個々の部品が接続されてしまっているため、検査は半導体装置全体で行われる。そのため、個々の部品を詳細に検査することは困難である。
【００２１】
たとえば図４に示した従来の半導体装置４００における検査は、ボード１０３の電気配線１０９から第１の光インタフェイス内蔵ＬＳＩパッケージ１０１の発光素子チップ１０６Ａに電気信号を入力し、第２の光インタフェイス内蔵ＬＳＩパッケージ１０２からボード１０３の電気配線１０９に出力される電気信号を検査するだけである。そのため、もし、第２の光インタフェイス内蔵ＬＳＩパッケージ１０２からボード１０３の電気配線１０９に出力された電気信号に異常があった場合、第１の光インタフェイス内蔵ＬＳＩパッケージ１０１に異常があるのか、ボード上光導波路１１０に異常があるのか、第２の光インタフェイス内蔵ＬＳＩパッケージ１０２に異常があるのか、第１の光インタフェイス内蔵ＬＳＩパッケージ１０１とボード上光導波路１１０との光結合に異常があるのか、第２の光インタフェイス内蔵ＬＳＩパッケージ１０２とボード上光導波路１１０との光結合に異常があるのか、の切り分けができない。
【００２２】
このようなことから、半導体装置組み立て後の検査によって故障箇所を細かく特定できるようにすることは、重要な課題であった。このような課題を解決するためには、製品組み立て後にも可能な限り故障の発生箇所を特定できるように装置や部品そのものの構造を工夫し、組み立て後の検査方法も工夫することが必要である。光インタフェイス内蔵ＬＳＩパッケージをボードに実装した半導体装置について、そのような故障の箇所の細かい特定を可能にすることを試みた、半導体装置の構造と検査方法の従来例として、たとえば、特許文献１に記載されているものがある。
【００２３】
この従来例による、光インタフェイス内蔵ＬＳＩパッケージをボードに実装した半導体装置と、その検査方法について、図５を用いて説明する。図５は、従来の別の半導体装置の構成を示す図である。図５（ａ）は、従来の別の半導体装置の上面図である。図５（ｂ）は図５（ａ）のVB−VB断面図であり、図５（ｃ）は図５（ａ）のVC−VC断面図である。
【００２４】
図５に示すように、この従来例による半導体装置５００では、第１の光インタフェイス内蔵ＬＳＩパッケージ１０１と第２の光インタフェイス内蔵ＬＳＩパッケージ１０２とが、ボード１０３の上に実装されている。第１の光インタフェイス内蔵ＬＳＩパッケージ１０１と第２の光インタフェイス内蔵ＬＳＩパッケージ１０２は、同様の構造を有している。具体的には、パッケージ基板１０４の上面に、ＬＳＩチップ１０５が配置されている。また、パッケージ基板１０４の下面に、発光素子チップ１１３と受光素子チップ１１４とが配置されている。ＬＳＩチップ１０５、発光素子チップ１１３、及び受光素子チップ１１４は、ボンディングワイヤなどにより、パッケージ基板１０４の電気配線１０７に電気的に接続されている。これにより、ＬＳＩチップ１０５が、パッケージ基板１０４の電気配線１０７を介して、発光素子チップ１１３と受光素子チップ１１４とにそれぞれ電気的に接続される。
【００２５】
パッケージ基板１０４の下面には、はんだボール１０８が配置されている。はんだボール１０８は、ＬＳＩチップ１０５と電気的に接続されており、給電やＧＮＤ接続などに用いられる。パッケージ基板１０４は、はんだボール１０８を介して、ボード１０３の電気配線１０９と、電気的、かつ、機械的に接続される。
【００２６】
一方、ボード１０３には、第１のボード上光導波路１１５Ａ、１１５Ｂ、及び第２のボード上光導波路１１６Ａ、１１６Ｂが形成されている。第１のボード上光導波路１１５Ａは、分岐構造１１７で分岐される。分岐構造１１７で分岐された分岐導波路１１８は、図５（ｂ）に示すように、その一端にミラー１２３と取り出し用開口１１９を有する。一方、第２のボード上光導波路１１６Ｂは、合流構造１２０により、合流光導波路１２１と合流する。合流光導波路１２１は、図５（ｃ）に示すように、その一端にミラー１２５と導入用開口１２２を有する。
【００２７】
ここで、このように構成された従来の半導体装置５００の検査方法について、説明を行う。まず、第１の検査方法について、図５（ａ）及び図５（ｂ）を参照しながら説明する。第１の検査では、まず、ボード１０３の電気配線１０９から、第１の光インタフェイス内蔵ＬＳＩパッケージ１０１の発光素子チップ１１３に電気信号を入力し、発光素子チップ１１３を発光させる。発光素子チップ１１３から出射された光信号は、ミラー１１２Ａで光路変換され、第１のボード上光導波路１１５Ａを伝播する。そして、第１のボード上光導波路１１５Ａを伝播した光信号は、分岐構造１１７で分岐され、一部の光信号が分岐導波路１１８を伝播する。分岐導波路１１８を伝播した光信号は、ミラー１２３で光路変換され、第１の検査用光信号１２４として、取り出し用開口１１９から、ボード１０３の外に出射される。この第１の検査用光信号１２４が正常に出力されれば、第１の光インタフェイス内蔵ＬＳＩパッケージ１０１と、第１のボード上光導波路１１５Ａとが正常であると判断される。
【００２８】
一方、分岐構造１１７で分岐されたもう一方の光信号は、第１のボード上光導波路１１５Ｂを伝播して第２の光インタフェイス内蔵ＬＳＩパッケージ１０２に入力される。そして、入力された光信号は、第２の光インタフェイス内蔵ＬＳＩパッケージ１０２の受光素子チップ１１４で受光され、電気信号に変換されてボード１０３の電気配線１０９に出力される。第２の光インタフェイス内蔵ＬＳＩパッケージ１０２から、ボード１０３の電気配線１０９に出力信号が正常に出力されれば、第１の光インタフェイス内蔵ＬＳＩパッケージ１０１、第１のボード上光導波路１１５Ａ、１１５Ｂ、及び第２の光インタフェイス内蔵ＬＳＩパッケージ１０２が正常であると判断される。
【００２９】
この第１の検査において、第１の検査用光信号１２４が正常に出力されなかった場合には、第１の光インタフェイス内蔵ＬＳＩパッケージ１０１、第１のボード上光導波路１１５Ａ、及び第１の光インタフェイス内蔵ＬＳＩパッケージ１０１と第１のボード上光導波路１１５Ａとの光結合のいずれかに異常があると判断できる。また、この第１の検査において、第１の検査用光信号１２４は正常に出力されたが、第２の光インタフェイス内蔵ＬＳＩパッケージ１０２からは、ボード１０３の電気配線１０９に出力信号が正常に出力されなかった場合には、第１のボード上光導波路１１５Ｂ、第２の光インタフェイス内蔵ＬＳＩパッケージ１０２、及び第２の光インタフェイス内蔵ＬＳＩパッケージ１０２と第１のボード上光導波路１１５Ｂとの光結合のいずれかに異常がある、と判断できる。
【００３０】
次に、従来例による第２の検査方法について、図５（ａ）及び図５（ｃ）を参照しながら説明する。この第２の検査では、外部光源を用いて第２の検査用光信号１２６を発生させ、導入用開口１２２から第２の検査用光信号１２６を入射する。導入用開口１２２から入射された第２の検査用光信号１２６は、ミラー１２５で光路変換され、合流光導波路１２１を伝播し、合流構造１２０を通過して第２のボード上光導波路１１６Ａを伝播する。そして、第２のボード上光導波路１１６Ａを伝播した光信号は、第１の光インタフェイス内蔵ＬＳＩパッケージ１０１の受光素子チップ１１４で受光され、電気信号に変換されて、ボード１０３の電気配線１０９に出力される。第１の光インタフェイス内蔵ＬＳＩパッケージ１０１からボード１０３の電気配線１０９に出力信号が正常に出力されれば、第２のボード上光導波路１１６Ａと、第一の光インタフェイス内蔵ＬＳＩパッケージ１０１とが正常であると判断できる。
【００３１】
次に、第２の光インタフェイス内蔵ＬＳＩパッケージ１０２の発光素子チップ１１３を発光させる。第２の光インタフェイス内蔵ＬＳＩパッケージ１０２の発光素子チップ１１３から出射された光信号は、第２のボード上光導波路１１６Ｂを伝播する。そして第２のボード上光導波路１１６Ｂを伝播した光信号は、合流構造１２０を通過して第２のボード上光導波路１１６Ａを伝播し、第１の光インタフェイス内蔵ＬＳＩパッケージ１０１に入力される。入力された光信号は、第１の光インタフェイス内蔵ＬＳＩパッケージ１０１の受光素子チップ１１４に受光され、電気信号に変換されて、ボード１０３の電気配線１０９に出力される。第１の光インタフェイス内蔵ＬＳＩパッケージ１０１からボード１０３の電気配線１０９に出力信号が正常に出力されれば、第２の光インタフェイス内蔵ＬＳＩパッケージ１０２、第２のボード上光導波路１１６Ｂ、１１６Ａ、及び第１の光インタフェイス内蔵ＬＳＩパッケージ１０１が正常であると判断できる。
【００３２】
これら第２の検査において、第２の検査用光信号１２６を入力したときに第１の光インタフェイス内蔵ＬＳＩパッケージ１０１からボード１０３の電気配線１０９に出力信号が正常に出力されなかった場合には、第２のボード上光導波路１１６Ａ、第１の光インタフェイス内蔵ＬＳＩパッケージ１０１、及び第１の光インタフェイス内蔵ＬＳＩパッケージ１０１と第２のボード上光導波路１１６Ａとの光結合のいずれかに異常がある、と判断できる。一方、第１の光インタフェイス内蔵ＬＳＩパッケージ１０１からボード１０３の電気配線１０９に出力される出力信号が、第２の検査用光信号１２６を入射したときには正常に出力されたが、第２の光インタフェイス内蔵ＬＳＩパッケージ１０２の発光素子チップ１１３を発光させたときには正常に出力されなかった場合には、第２の光インタフェイス内蔵ＬＳＩパッケージ１０２、第２のボード上光導波路１１６Ｂ、第２の光インタフェイス内蔵ＬＳＩパッケージ１０２と第２のボード上光導波路１１６Ｂとの光結合のいずれかに異常があることが分かる。
【００３３】
このようにして、図５に示した半導体装置５００の検査を実施し、異常があった場合には、異常の発生箇所を、図４の半導体装置４００の例よりも細かく把握することを可能にしている。
【００３４】
光導波路を有するボードに光インタフェイス内蔵ＬＳＩパッケージを搭載した半導体装置において、この従来例のように、ボード上光導波路を伝播する光信号を分岐し、分岐した光信号を調べることによって検査を行う半導体装置およびその検査方法は、特許文献１以外にも、特許文献２〜４に記述されている。特許文献１〜４に記述されている半導体装置およびその検査方法は、詳細はそれぞれ異なるが、ボード上光導波路を伝播する光信号を分岐し、分岐した光信号を調べることによって検査を行う点で共通しており、特許文献１と同様の効果が得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３５】
【特許文献１】特開２００８−２２５１８５号公報
【特許文献２】特開２００９−１４８５９号公報
【特許文献３】特開２００９−５８７４７号公報
【特許文献４】特開２００９−６９１８６号公報
【非特許文献】
【００３６】
【非特許文献１】K. Oda, T. Matsubara, K. Watanabe, K. Tanaka, and M. Maetani, "Optical Connection between Optical Via Hole in BGA Package and Optical Waveguide on Board," IEICE Trans. Electron., vol., E92-C, no. 2, pp. 239-246, 2009.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００３７】
しかしながら、従来の検査方法では、ボード上光導波路を伝播する光信号から分岐された光信号と、受信側の光インタフェイス内蔵ＬＳＩパッケージの出力しか検査しない。そのため、この検査で何らかの異常が観測された場合、光インタフェイス内蔵ＬＳＩパッケージそのものに異常があるのか、ボード上光導波路そのものに異常があるのか、光インタフェイス内蔵ＬＳＩパッケージとボード上光導波路との光結合に異常があるのか、を切り分けることが不可能である、という課題があった。
【００３８】
本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、より細かい故障箇所の特定が可能な半導体パッケージ、半導体装置、及びその検査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】
【００３９】
本発明の第１の態様にかかる半導体パッケージは、半導体素子と光素子とが基板に実装された半導体パッケージであって、前記光素子から出力される出力光信号が、前記基板上あるいは前記基板内部に形成された出力光信号分岐構造によって分岐され、分岐された前記出力光信号のうち少なくともふたつが前記半導体パッケージの外部に出射される構造を有するものである。
【００４０】
また、本発明の第２の態様にかかる半導体パッケージは、半導体素子と光素子とが基板に実装された半導体パッケージであって、前記半導体パッケージに入力される入力光信号が、前記基板上あるいは前記基板内部に形成された入力光信号分岐構造によって分岐され、分岐された前記入力光信号のうちの少なくともひとつが前記光素子に入力され、別の少なくともひとつが前記半導体パッケージの外部に出射される構造を有するものである。
【発明の効果】
【００４１】
本発明によれば、より細かい故障箇所の特定が可能な半導体パッケージ、半導体装置、及びその検査方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】実施の形態１に係る半導体パッケージの構成を示す図である。
【図２】実施の形態１に係る半導体装置の構成を示す図である。
【図３】実施の形態２に係る半導体装置の構成を示す図である。
【図４】従来の半導体装置の構成を示す図である。
【図５】従来の別の半導体装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略及び簡略化がなされている。また、説明の明確化のため、必要に応じて重複説明は省略されている。尚、各図において同一の符号を付されたものは同様の要素を示しており、適宜、説明が省略されている。
【００４４】
実施の形態１．
始めに、図１を用いて、本実施の形態１に係る半導体パッケージについて説明する。図１は、実施の形態１に係る半導体パッケージの構成を示す図である。本実施の形態に係る半導体パッケージは、半導体素子と光素子とが基板に実装された、光インタフェイス内蔵の半導体パッケージである。図１（ａ）は、実施の形態１に係る半導体パッケージの上面図を示している。図１（ｂ）は、図１（ａ）のIB−IB断面図であり、図１（ｃ）は図１（ａ）のIC−IC断面図である。
【００４５】
図１において、本実施の形態に係る半導体パッケージ１には、ＬＳＩチップ５と、発光素子チップ６Ａと、受光素子チップ６Ｂとが、搭載されている。ＬＳＩチップ５、発光素子チップ６Ａ、及び受光素子チップ６Ｂは、パッケージ基板４の上面に配置されている。ＬＳＩチップ５、発光素子チップ６Ａ、及び受光素子チップ６Ｂは、フリップチップ接続などにより、パッケージ基板４の電気配線７に電気的、かつ、機械的に接続されている。これにより、ＬＳＩチップ５が、パッケージ基板４の電気配線７を介して発光素子チップ６Ａと受光素子チップ６Ｂとにそれぞれ電気的に接続される。ＬＳＩチップ５、発光素子チップ６Ａ、及び受光素子チップ６Ｂは、フリップチップ接続に限らず、それ以外の任意の実装方法、たとえば、ワイヤボンディングやＴＡＢ（Tape Automated Bonding）などで実装されていてもよい。
【００４６】
ＬＳＩチップ５は、半導体素子である電気集積回路を含んでいる。このＬＳＩチップ５に形成されている電気集積回路は、発光素子チップ６Ａを駆動するための駆動回路でもよいし、受光素子チップ６Ｂを駆動するための駆動回路でもよいし、他の任意の処理を行う回路が含まれていてもよい。発光素子チップ６Ａ及び受光素子チップ６Ｂは、光素子を含んでいる。具体的には、発光素子チップ６Ａには発光素子が形成されている。また、受光素子チップ６Ｂには受光素子が形成されている。発光素子チップ６Ａに形成される発光素子の個数と、受光素子チップ６Ｂに形成される受光素子の個数は、任意でよい。
【００４７】
ＬＳＩチップ５から出力された電気信号は、パッケージ基板４の電気配線７を通って発光素子チップ６Ａに入力され、発光素子チップ６Ａに形成されている発光素子によって光信号に変換される。受光素子チップ６Ｂに入射された光信号は、受光素子チップ６Ｂに形成されている受光素子によって電気信号に変換され、パッケージ基板４の電気配線７を通ってＬＳＩチップ５に入力される。このように、半導体パッケージ１は、ＬＳＩパッケージのパッケージ基板４に光インタフェイスを搭載した、光インタフェイス内蔵ＬＳＩパッケージである。
【００４８】
パッケージ基板４には、発光素子チップ６Ａの近傍に、光導波路１１、透過ミラー１３、ミラー１４、及び光ビア１２が形成されている。これらは、発光素子チップ６Ａから出力される出力光信号が、基板上あるいは基板内部に形成された出力光信号分岐構造によって分岐され、分岐された出力光信号のうちの少なくともふたつが半導体パッケージ１の外部に出射されるよう、構成されている。
【００４９】
具体的には、図１（ｂ）に示すように、半導体パッケージ１の発光素子チップ６Ａから出力された光信号を、パッケージ基板４の光導波路１１に入射させ、この光導波路１１を伝播する光信号を、透過ミラー１３により分岐させる。分岐させた光信号の一方は、光ビア１２を通ってパッケージ基板４の下面側に伝播させ、半導体パッケージ１の外部に出射させる。分岐させた光信号の他方は、ミラー１４により光路変換させて、半導体パッケージ１の外部に外部出射光１８として出射させる。
【００５０】
また、パッケージ基板４には、受光素子チップ６Ｂの近傍に、光導波路１１、透過ミラー２１、ミラー２２、及び光ビア１２が形成されている。これらは、半導体パッケージ１に入力される入力光信号が、基板上あるいは基板内部に形成された入力光信号分岐構造によって分岐され、分岐された入力光信号のうちの少なくともひとつが受光素子チップ６Ｂに入力され、別の少なくともひとつが半導体パッケージ１の外部に出射されるよう、構成されている。
【００５１】
具体的には、図１（ｃ）に示すように、半導体パッケージ１に入力された光信号を、光ビア１２を通ってパッケージ基板４の上面側に伝播させ、透過ミラー２１で分岐させる。分岐させた光信号の一方は、パッケージ基板４の光導波路１１に入射させ、この光導波路１１を伝播する光信号を、ミラー２２で光路変換させて、受光素子チップ６Ｂに入射させる。分岐させた光信号の他方は、半導体パッケージ１の外部に外部出射光２０として出射させる。
【００５２】
なお、ここでは、パッケージ基板４の表面に光導波路１１を形成しているが、光導波路１１はパッケージ基板４の内部に形成してもよい。また、光信号を分岐するために透過ミラー１３、２１を用いているが、たとえば導波路タップを用いるなど、他の任意の分岐構造を用いてもよく、同様の効果が得られる。
【００５３】
このように、半導体パッケージ１は、光素子から出力される出力光信号が、基板上あるいは基板内部に形成された出力光信号分岐構造によって分岐され、分岐された出力光信号のうち少なくともふたつがパッケージの外部に出射される構造を有する。また、半導体パッケージ１は、パッケージに入力される入力光信号が、基板上あるいは基板内部に形成された入力光信号分岐構造によって分岐され、分岐された入力光信号のうちの少なくともひとつが光素子に入力され、別の少なくともひとつがパッケージの外部に出射される構造を有する。
【００５４】
すなわち、本実施の形態では、光信号の発信側、受信側ともに、半導体パッケージ１の中で光信号を分岐して半導体パッケージ１の外部に出射する構造となっている。詳細については後述するが、半導体パッケージ１をこのような構造にすることによって、この半導体パッケージ１をボードに実装した後の段階での検査において異常が発生した場合、故障個所を従来よりも細かく特定することができるという効果がある。
【００５５】
なお、半導体パッケージ１には、１個のＬＳＩチップ５、１個の発光素子チップ６Ａ、１個の受光素子チップ６Ｂが搭載されているとしたが、複数のＬＳＩチップ５が搭載されていてもよいし、複数の発光素子チップ６Ａが搭載されていてもよいし、複数の受光素子チップ６Ｂが搭載されていてもよい。また、半導体パッケージ１には、発光素子チップ６Ａと受光素子チップ６Ｂの両方が搭載されているとしたが、発光素子チップ６Ａだけでもよいし、受光素子チップ６Ｂだけでもよい。また、発光素子チップ６Ａには発光素子だけでなく、任意の電子デバイスや電気回路、たとえば発光素子を駆動する駆動回路が形成されていてもよい。同様に、受光素子チップ６Ｂには受光素子だけでなく、任意の電子デバイスや電気回路、たとえば受光素子を駆動する駆動回路が形成されていてもよい。
【００５６】
続いて、このように構成された半導体パッケージ１をボードに実装した半導体装置について、図２を用いて説明する。図２は、実施の形態１に係る半導体装置の構成を示す図である。図２（ａ）は、実施の形態１に係る半導体装置の上面図、図２（ｂ）は、図２（ａ）のIIB−IIB断面図をそれぞれ示している。なお、図２（ａ）のIIC−IIC断面は、IIB−IIB断面と左右対称となる。IIC−IIC断面の左右を反転させたものは、図２（ｂ）のカッコ内に示すが、以下では代表してIIB−IIB断面の構成をもとに説明を行う。
【００５７】
図２において、本実施の形態に係る半導体装置２００は、２つの半導体パッケージ１がボード３の上に実装されている。半導体パッケージ１のパッケージ基板４の下面には、図２（ｂ）に示すように、はんだボール８が配置されている。はんだボール８は、ＬＳＩチップ５と電気的に接続されており、給電やＧＮＤ接続などに用いられる。パッケージ基板４は、はんだボール８を介して、ボード３の電気配線９と、電気的、かつ、機械的に接続される。パッケージ基板４とボード上電気配線９との接続は、はんだボール８を用いた接続方法に限らず、それ以外の方法、たとえばソケットを用いるなど、任意の接続方法を使ってもよい。
【００５８】
ここで、説明の便宜上のため、図２中左側に実装された半導体パッケージ１を第１の光インタフェイス内蔵ＬＳＩパッケージ１Ａ、図２中右側に実装された半導体パッケージ１を第２の光インタフェイス内蔵ＬＳＩパッケージ１Ｂとする。従って、第１の光インタフェイス内蔵ＬＳＩパッケージ１Ａと第２の光インタフェイス内蔵ＬＳＩパッケージ１Ｂが、ボード３の上に実装されている。
【００５９】
ボード３には、光導波路１０、透過ミラー１７、及びミラー１５、１６も形成されている。これらは、光導波路１０を伝播する光信号が、ボード３に形成された光信号分岐構造によって分岐され、分岐された光信号の少なくともひとつが、半導体装置２００の外部に出射するよう、構成されている。
【００６０】
具体的には、図２（ｂ）に示すように、第１の光インタフェイス内蔵ＬＳＩパッケージ１Ａから出射された光信号を、ミラー１５で光路変換させてボード上光導波路１０に入射させ、この光導波路１０を伝播する光信号を、透過ミラー１７で分岐させる。分岐させた光信号の一方は、第２の光インタフェイス内蔵ＬＳＩパッケージ１Ｂに入力させる。分岐させた光信号の他方は、ミラー１６により光路変換させて、外部出射光１９としてボード３の外部に出射させる。
【００６１】
なお、ここでは、ボード３の表面に光導波路１０を形成しているが、光導波路１０はボード３の内部に形成してもよい。また、光信号を分岐するために透過ミラー１７を用いているが、たとえば導波路タップを用いるなど、他の任意の分岐構造を用いてもよく、同様の効果が得られる。また、光インタフェイス内蔵ＬＳＩパッケージ１Ａ，１Ｂとボード上光導波路１０との光結合効率を向上するため、パッケージ基板４とボード３のミラー１５との間や、パッケージ基板４とボード３の透過ミラー１７との間にレンズを配置してもよい。また、コネクタを用いる結合方法など、任意の結合方法を用いてもよい。
【００６２】
このように、ボード３は、光配線を伝播する光信号が光信号分岐構造によって分岐され、分岐された光信号の少なくともひとつが、半導体装置２００の外部に出射される構造を有する。上記のように構成された半導体装置２００では、別々のパッケージに実装されたＬＳＩの間で、ボード上光導波路１０を介しての光信号のやり取りが実現される。
【００６３】
第１の光インタフェイス内蔵ＬＳＩパッケージ１ＡのＬＳＩチップ５から出力された電気信号は、パッケージ基板４の電気配線７を通って発光素子チップ６Ａに入力され、発光素子チップ６Ａに形成されている発光素子によって光信号に変換される。第１の光インタフェイス内蔵ＬＳＩパッケージ１Ａの発光素子チップ６Ａの発光素子から出射された光信号は、パッケージ基板４の光導波路１１に入射される。そして、パッケージ基板４の光導波路１１を伝播する光信号は、透過ミラー１３により分岐される。分岐された光信号の一方は、光ビア１２を通ってパッケージ基板４の下面側に伝播し、ボード３のミラー１５で光路変換されてボード上光導波路１０に入射する。透過ミラー１３で分岐された光信号の他方は、ミラー１４で光路変換されて、外部出射光１８として、第１の光インタフェイス内蔵ＬＳＩパッケージ１Ａの外部に出射される。
【００６４】
第１の光インタフェイス内蔵ＬＳＩパッケージ１Ａからボード上光導波路１０に出射された光信号は、ボード上光導波路１０を伝播し、ボード３に形成された透過ミラー１７により分岐される。分岐された光信号の一方は、第２の光インタフェイス内蔵ＬＳＩパッケージ１Ｂに入射する。透過ミラー１７で分岐された光信号の他方は、ボード３に形成された第２のミラー１６によって光路変換されて、外部出射光１９としてボード３の外部に出射される。
【００６５】
ボード上光導波路１０から第２の光インタフェイス内蔵ＬＳＩパッケージ１Ｂに入射した光信号は、第２の光インタフェイス内蔵ＬＳＩパッケージ１Ｂの光ビア１２を通ってパッケージ基板４の上面側に伝播し、透過ミラー２１で分岐される。分岐された光信号の一方は、外部出射光２０として、第２の光インタフェイス内蔵ＬＳＩパッケージ１Ｂの外部に出射される。透過ミラー２１で分岐された光信号の他方は、第２の光インタフェイス内蔵ＬＳＩパッケージ１Ｂの光導波路１１を伝播し、ミラー２２で光路変換されて、受光素子チップ６Ｂに入射される。第２の光インタフェイス内蔵ＬＳＩパッケージ１Ｂの受光素子チップ６Ｂに入射された光信号は、受光素子チップ６Ｂに形成された受光素子によって電気信号に変換され、パッケージ基板４の電気配線７を通ってＬＳＩチップ５に入力される。
【００６６】
ここで、上記のように構成された半導体装置２００の検査方法について、説明を行う。本実施の形態において、半導体装置２００の検査は次のように実施する。
【００６７】
まず、ボード３の電気配線９から、第１の光インタフェイス内蔵ＬＳＩパッケージ１Ａの発光素子チップ６Ａに電気信号を入力することにより、発光素子チップ６Ａに形成されている発光素子を発光させる。半導体装置２００に故障がなければ、第１の光インタフェイス内蔵ＬＳＩパッケージ１Ａの発光素子チップ６Ａから出射された光信号は、ボード上光導波路１０を伝播して第２の光インタフェイス内蔵ＬＳＩパッケージ１Ｂの受光素子チップ６Ｂに入力され、電気信号に変換され、ボード３の電気配線９に出力される。ボード３の電気配線９に出力された電気信号を検査することにより、半導体装置２００に故障があるかないかを判定できる。
【００６８】
この検査において異常が観測された場合には、半導体装置２００のどこかに故障箇所がある。本実施の形態においては、第１の光インタフェイス内蔵ＬＳＩパッケージ１Ａから外部に出射される第１の外部出射光１８、ボード３から外部に出射される第２の外部出射光１９、第２の光インタフェイス内蔵ＬＳＩパッケージ１Ｂから外部に出射される第３の外部出射光２０を観測することにより、故障箇所の特定を行う。
【００６９】
第１の外部出射光１８、第２の外部出射光１９、及び第３の外部出射光２０の観測は、目視で行うことによって異常を検出してもよいし、ＣＣＤカメラ等で撮像して異常を検出してもよい。ＣＣＤカメラ等で撮像した場合には、撮像した画像から目視で異常のあるなしを調べてもよい。また、パターン認識などの技術を用いて撮像された画像データを解析して、各ｃｈの外部出射光の強度を測定することにより、あらかじめ設定したしきい値よりも弱い外部出射光が観測されたｃｈを不具合ｃｈと判断する方法を用いるなど、他の任意の方法で不具合ｃｈを見出してよい。
【００７０】
第１の外部出射光１８に異常が観測された場合には、第１の光インタフェイス内蔵ＬＳＩパッケージ１Ａの内部に故障箇所があると、特定あるいは高い確度で推定できる。
【００７１】
第１の外部出射光１８に異常がなく、第２の外部出射光１９に異常がある場合には、ボード上光導波路１０に故障があるか、第１の光インタフェイス内蔵ＬＳＩパッケージ１Ａとボード上光導波路１０との光結合に異常があると、特定あるいは高い確度で推定できる。
【００７２】
第１の外部出射光１８にも第２の外部出射光１９にも異常がなく、第３の外部出射光２０に異常が観測された場合には、ボード上光導波路１０と第２の光インタフェイス内蔵ＬＳＩパッケージ１Ｂとの光結合に異常があると、特定あるいは高い確度で推定できる。
【００７３】
第１の外部出射光１８、第２の外部出射光１９、及び第３の外部出射光２０のいずれにも異常が観測されず、第２の光インタフェイス内蔵ＬＳＩパッケージ１Ｂからボード３の電気配線９に出力された電気信号に異常が観測された場合には、第２の光インタフェイス内蔵ＬＳＩパッケージ１Ｂの内部に故障があると、特定あるいは高い確度で推定できる。
【００７４】
このようにして、本実施の形態の半導体装置２００の検査を実施し、異常があった場合には、半導体装置２００の故障箇所を、図５に示した従来の半導体装置５００よりも細かく特定することが可能である。
【００７５】
なお、本実施の形態の半導体装置２００では、個々の半導体パッケージ１の中で光信号を分岐して半導体パッケージ１の外部に出射する構造を、ボード３上の光信号を分岐してボード３の外部に出射する構造と組み合わせて用いる場合について例示的に説明したが、必ずしも組み合わせて用いなくてもよい。個々の半導体パッケージ１の中で光信号を分岐して半導体パッケージ１の外部に出射する構造を用いることによって、半導体パッケージ１そのものの異常を特定することができ、従来より細かい故障箇所の特定が可能である。ただし、前述したように、これらの構造を組み合わせて用いることによって、さらに細かい故障個所の特定が可能となる。
【００７６】
また、半導体パッケージ１の中で光信号を分岐して半導体パッケージ１の外部に出射する構造を、発信側と受信側の両方の半導体パッケージ１に適用した場合について例示的に説明したが、少なくとも片方に適用されていればよい。この場合、適用された側の半導体パッケージ１そのものの異常を特定することができ、従来より細かい故障箇所の特定が可能である。ただし、前述したように、発信側と受信側の両方の半導体パッケージ１に適用することによって、さらに細かい故障個所の特定が可能となる。
【００７７】
以上のように、本実施の形態では、個々の半導体パッケージ１の中で光信号を分岐して半導体パッケージ１の外部に出射する構造を用いている。これにより、半導体パッケージ１をボード３に実装したあとの半導体装置２００の段階での検査において異常が発生した場合、半導体パッケージ１から外部に出射される外部出射光を観察することによって、故障の箇所を従来例よりも細かく特定することができる。このように、本実施の形態によれば、より細かい故障箇所の特定が可能な半導体パッケージ、半導体装置、及びその検査方法を提供することができる。
【００７８】
さらに、本実施の形態では、ボード３上の光信号を分岐してボード３の外部に出射する構造を用いている。これにより、さらに細かい故障個所の特定が可能となる。
【００７９】
実施の形態２．
本実施の形態に係る半導体装置について、図３を用いて説明する。図３は、実施の形態２に係る半導体装置の構成を示す図である。図３（ａ）は、実施の形態２に係る半導体装置の上面図、図３（ｂ）は、図３（ａ）のIIIB−IIIB断面図をそれぞれ示している。なお、図３（ａ）のIIIC−IIIC断面は、IIIB−IIIB断面と左右対称となる。IIIC−IIIC断面の左右を反転させたものは、図３（ｂ）のカッコ内に示すが、以下では代表してIIIB−IIIB断面の構成をもとに説明を行う。
【００８０】
図３において、本実施の形態に係る半導体装置３００は、半導体パッケージ１が実施の形態１と異なる構成のボード３の上に実装されている。具体的には、本実施の形態では、ボード３に形成された光配線の構成が実施の形態１と異なっている。
【００８１】
本実施の形態では、ボード３は外部光信号入力端子３４を有する。この外部光信号入力端子３４を通して、外部光源から検査用の外部入力光信号３５を入力することができる。また、ボード３には、光導波路１０、透過ミラー１７、３７、及びミラー１６、３６が形成されている。これらは、ボード３に形成された光配線に、半導体装置３００の外部から光信号を入力することを可能にするよう、構成されている。
【００８２】
具体的には、図３（ｂ）に示すように、外部光信号入力端子３４から入力された外部入力光信号３５を、ボード３のミラー３６で光路変換させてボード上光導波路１０に入射させる。ボード上光導波路１０を伝播した光は、透過ミラー３７を透過させ、次に透過ミラー１７で分岐させる。分岐させた光信号の一方は、第２の光インタフェイス内蔵ＬＳＩパッケージ１Ｂに入射させ、他方は、ボード３のミラー１６で光路変換させて、第２の外部出射光１９としてボード３の外部に出射させる。それ以外の構造は、実施の形態１と同様であるため、説明を省略する。ただし、実施の形態１では、第１の光インタフェイス内蔵ＬＳＩパッケージ１Ａから出射された光信号を光導波路１０に入射させるのに、ミラー１５で光路変換させていたが、本実施の形態では、このミラー１５に代えて透過ミラー３７で光路変換させるようになっている。
【００８３】
このように、ボード３は、半導体装置の外部から光配線に光信号を入力することを可能にする外部光信号入力構造をさらに有する。なお、本実施の形態においては、光信号を分岐したり合流するために透過ミラー３７、１７を用いているが、たとえば導波路タップを用いるなど、他の任意の分岐構造や他の任意の合流構造を用いてもよく、同様の効果が得られる。
【００８４】
ここで、上記のように構成された半導体装置３００の検査方法について、説明を行う。実施の形態１の半導体装置２００における検査では、第１の外部出射光１８に異常がなく、第２の外部出射光１９に異常がある場合には、ボード上光導波路１０か、第１の光インタフェイス内蔵ＬＳＩパッケージ１Ａとボード上光導波路１０との光結合かに異常があると、特定あるいは高い確度で推定できるが、これらのうちのどちらの故障なのかを切り分けることができなかった。本実施の形態による半導体装置３００では、ボード上光導波路１０そのものの故障なのか、第１の光インタフェイス内蔵ＬＳＩパッケージ１Ａとボード上光導波路１０との光結合の故障なのか、を高い確度で切り分けることを可能にできる。その検査方法を以下に説明する。
【００８５】
本実施の形態では、第１の実施形態と同様の検査、すなわち、ボード３の電気配線９から第１の光インタフェイス内蔵ＬＳＩパッケージ１Ａの発光素子チップ６Ａに電気信号を入力して発光させ、第１の外部出射光１８、第２の外部出射光１９、及び第３の外部出射光２０を観測することによる検査を行うことができるだけでなく、さらに、外部光源を用いた検査も実施できる。
【００８６】
外部光源を用いた検査では、外部光源から出射される光信号を外部入力光信号３５として外部光信号入力端子３４から入射する。外部光信号入力端子３４から入射された外部入力光信号３５は、ボード３のミラー３６で光路変換されてボード上光導波路１０に入射される。ボード上光導波路１０を伝播する光信号は、透過ミラー３７を透過し、次に透過ミラー１７で分岐される。分岐された光信号の一方は、第２の光インタフェイス内蔵ＬＳＩパッケージ１Ｂに入射され、他方は、ボード３のミラー１６で光路変換され、第２の外部出射光１９としてボード３の外部に出射される。
【００８７】
第２の光インタフェイス内蔵ＬＳＩパッケージ１Ｂに入力された光信号は、パッケージ基板４の透過ミラー２１で分岐される。分岐された光信号の一方は、受光素子チップ６Ｂに入力され、他方は第３の外部出射光２０として第２の光インタフェイス内蔵ＬＳＩパッケージ１Ｂの外部に出射される。第２の光インタフェイス内蔵ＬＳＩパッケージ１Ｂの受光素子チップ６Ｂに入射された光信号は、電気信号に変換され、ボード３の電気配線９に出力される。
【００８８】
この、外部光源を用いた検査では、第２の光インタフェイス内蔵ＬＳＩパッケージ１Ｂからボード３の電気配線９に正常な出力信号が出力されれば、ボード上光導波路１０も第２の光インタフェイス内蔵ＬＳＩパッケージ１Ｂも正常であると判断できる。
【００８９】
一方、第３の外部出射光２０は正常に出射されたが、第２の光インタフェイス内蔵ＬＳＩパッケージ１Ｂからボード３の電気配線９に正常な出力信号が出力されなかった場合には、第２の光インタフェイス内蔵ＬＳＩパッケージ１Ｂの内部に異常があると判断できる。また、第２の外部出射光１９は正常に出射されたが、第３の外部出射光２０は異常だった場合には、第２の光インタフェイス内蔵ＬＳＩパッケージ１Ｂとボード上光導波路１０との光結合に異常があると判断できる。また、第２の外部出射光１９が正常に出射されなかった場合は、ボード上光導波路１０に異常があると判断できる。このように外部光源を用いた検査では、ボード上光導波路１０そのものの異常を特定できる。
【００９０】
そこで、本実施の形態では、第１の光インタフェイス内蔵ＬＳＩパッケージ１Ａの発光素子チップ６Ａを発光させた検査と、外部光源を用いた検査とを両方行うことによって、ボード上光導波路１０そのものの故障なのか、第１の光インタフェイス内蔵ＬＳＩパッケージ１Ａとボード上光導波路１０との光結合の故障なのか、を高い確度で切り分けを行う。その切り分けを行うための検査方法について、以下に説明する。
【００９１】
まず、実施の形態１と同様、第１の光インタフェイス内蔵ＬＳＩパッケージ１Ａの発光素子チップ６Ａを発光させた検査を実施する。この検査において、第１の外部出射光１８に異常がなく、第２の外部出射光１９に異常がある場合には、ボード上光導波路１０か、第１の光インタフェイス内蔵ＬＳＩパッケージ１Ａとボード上光導波路１０との光結合かに異常があると特定あるいは高い確度で推定できる。そこで、第１の光インタフェイス内蔵ＬＳＩパッケージ１Ａの発光素子チップ６Ａを発光させた検査で、第１の外部出射光１８に異常がなく第２の外部出射光１９に異常があった場合、本実施の形態では、さらに、外部光源を用いた検査を実施する。
【００９２】
この外部光源を用いた検査において、第２の外部出射光１９が正常に出力された場合には、ボード上光導波路１０は正常であると判断できるので、第１の光インタフェイス内蔵ＬＳＩパッケージ１Ａとボード上光導波路１０との光結合に異常があると、特定あるいは高い確度で推定できる。一方、この外部光源を用いた検査でも第２の外部出射光１９に異常があった場合には、ボード上光導波路１０そのものに異常があると、特定あるいは高い確度で推定できる。
【００９３】
このように、本実施の形態による半導体装置３００では、半導体装置の外部から光配線に光信号を入力することを可能にする外部光信号入力構造をボード３がさらに有することによって、実施の形態１による半導体装置２００よりもさらに細かい故障箇所の特定が可能になるという効果がある。具体的には、本実施の形態による半導体装置３００では、第１の光インタフェイス内蔵ＬＳＩパッケージ１Ａに異常があるのか、第２の光インタフェイス内蔵ＬＳＩパッケージ１Ｂに異常があるのか、ボード上光導波路１０に異常があるのか、第１の光インタフェイス内蔵ＬＳＩパッケージ１Ａとボード上光導波路１０との光結合に異常があるのか、第２の光インタフェイス内蔵ＬＳＩパッケージ１Ｂとボード上光導波路１０との光結合に異常があるのか、を、特定または高い確度で推定できるという効果がある。
【００９４】
また、実施の形態１による半導体装置２００では、第１の光インタフェイス内蔵ＬＳＩパッケージ１Ａが故障していた場合には、ボード上光導波路１０と第２の光インタフェイス内蔵ＬＳＩパッケージ１Ｂに光信号が伝播しない。そのため、ボード上光導波路１０と第２の光インタフェイス内蔵ＬＳＩパッケージ１Ｂの検査ができなくなってしまう。しかし、本実施の形態では、仮に第１の光インタフェイス内蔵ＬＳＩパッケージ１Ａが故障して発光素子チップ６Ａが発光しない場合であっても、外部光源を用いた検査を行うことができる。すなわち、外部光源を用いて、外部光信号入力端子３４から検査用の外部入力光信号３５を入射することにより、ボード上光導波路１０と第２の光インタフェイス内蔵ＬＳＩパッケージ１Ｂの検査を実施することが可能になるという効果もある。
【００９５】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００９６】
本発明は、サーバやルータやコンピュータ等の機器におけるＬＳＩ等の半導体部品の間の光インターコネクションに適用可能である。
【符号の説明】
【００９７】
１  半導体パッケージ、
１Ａ  第１の光インタフェイス内蔵ＬＳＩパッケージ、
１Ｂ  第２の光インタフェイス内蔵ＬＳＩパッケージ、
３  ボード、４  パッケージ基板、５  ＬＳＩチップ、
６Ａ  発光素子チップ、６Ｂ  受光素子チップ、
７  電気配線、８  はんだボール、
９  電気配線、１０  光導波路、
１１  光導波路、１２  光ビア、１３  透過ミラー、
１４、１５、１６  ミラー、１７  透過ミラー、
１８、１９、２０  外部出射光、
２１  透過ミラー、２２  ミラー、
３４  外部光信号入力端子、３５  外部入力光信号、
３６  ミラー、３７  透過ミラー、
１０１  第１の光インタフェイス内蔵ＬＳＩパッケージ、
１０２  第２の光インタフェイス内蔵ＬＳＩパッケージ、
１０３  ボード、１０４  パッケージ基板、１０５  ＬＳＩチップ、
１０６Ａ  発光素子チップ、１０６Ｂ  受光素子チップ、
１０７  電気配線、１０８  はんだボール、
１０９  電気配線、１１０  光導波路、
１１１  光ビア、１１２Ａ  ミラー、１１２Ｂ  ミラー、
１１３  発光素子チップ、１１４  受光素子チップ、
１１５Ａ、１１５Ｂ  第１のボード上光導波路、
１１６Ａ、１１６Ｂ  第２のボード上光導波路、
１１７  分岐構造、１１８  分岐光導波路、
１１９  取り出し用開口、１２０  合流構造、
１２１  合流光導波路、１２２  導入用開口、
１２３  ミラー、１２４  第１の検査用光信号、
１２５  ミラー、１２６  第２の検査用光信号、
２００、３００、４００、５００  半導体装置
【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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