(57)【要約】  【課題】  集積回路素子の設置する部位の熱膨張を抑制させた光伝送基板および光モジュールを提供する。  【解決手段】  光伝送基板は、基板と、前記基板上に位置し、集積回路素子を設けるための上面と、平面からなる複数の側面と、を有する台座部と、前記台座部の前記複数の全側面上に連続して設けられ、前記台座部の熱膨張率よりも低い第１の金属層と、前記基板上に位置し、前記金属層を介して外部の光電変換素子と光学的に結合する光導波路と、を具備する【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に位置し、集積回路素子を設けるための上面と、平面からなる複数の側面と、を有する台座部と、
前記台座部の前記複数の全側面上に連続して設けられ、前記台座部の熱膨張率よりも低い第１の金属層と、
前記基板上に位置し、前記第１の金属層を介して外部の光電変換素子と光学的に結合する光導波路と、
を具備する光伝送基板。
【請求項２】
前記基板と前記台座部との間に、前記台座部の熱膨張率よりも低い第２の金属層をさらに具備し、
前記第２の金属層は、前記第１の金属層と接触して設けられる請求項１記載の光伝送基板。
【請求項３】
前記光導波路の光軸に対して、前記複数の側面のうち少なくとも１つの傾斜角は、略４５度である請求項１または２記載の光伝送基板。
【請求項４】
前記台座部は角錐台形状である請求項１乃至３のいずれか記載の光伝送基板。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか記載の光伝送基板と、
前記第１の金属層の上方に設けられた光電変換素子と、
前記台座部上に設けられ、前記光電変換素子と電気信号を授受する集積回路素子と、
を具備する光モジュール。
【請求項６】
前記台座部上に設けられ、前記光電変換素子と前記集積回路素子と電気的に接続する駆動回路素子をさらに具備する請求項５記載の光モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光伝送基板および光モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、コンピュータの情報処理能力の向上化にともなって、マイクロプロセッサとして使用される半導体大規模集積回路素子（ＬＳＩ，ＶＬＳＩ）等の集積回路（ＩＣ）では、トランジスタの集積度が高められており、ＩＣの動作速度は、クロック周波数でＧＨｚのレベルまで達している。それに伴い、電気素子間を電気的に接続する電気配線についても高密度化および微細化されたものが要求されている。
【０００３】
しかしながら、電気配線の高密度化および微細化は、電気信号のクロストークおよび伝搬損失が生じやすい。このことから、半導体素子に入出力される電気信号を光信号に変換し、さらに、その光信号を実装基板に形成した光導波路などの光配線によって伝送される光伝送技術が検討されている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、光導波路と、発光素子などの光電変換素子と、ＬＳＩなどの集積回路素子と、を具備する光伝送基板が開示されている。集積回路素子は、駆動素子などを介して光電変換素子に電気信号を伝送させるはたらきを有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１２０９５６公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし集積回路素子は発熱量が大きいため、集積回路素子を設置するための設置領域の熱膨張率が大きい場合、その設置領域が熱膨張する傾向があった。
【０００７】
本発明の目的は、集積回路素子の設置する部位の熱膨張を抑制させた光伝送基板および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】
【０００８】
本発明の一実施形態にかかる光伝送基板は、基板と、前記基板上に位置し、集積回路素子を設けるための上面と、平面からなる複数の側面と、を有する台座部と、前記台座部の前記複数の全側面上に連続して設けられ、前記台座部の熱膨張率よりも低い第１の金属層と、前記基板上に位置し、前記第１の金属層を介して外部の光電変換素子と光学的に結合する光導波路と、を具備する。
【０００９】
前記基板と前記台座部との間に、前記台座部の熱膨張率よりも低い第２の金属層をさらに具備し、前記第２の金属層は、前記第１の金属層と接触して設けられることが好ましい。
【００１０】
前記光導波路の光軸に対して、前記複数の側面のうち少なくとも１つの傾斜角は、略４５度であることが好ましい。
【００１１】
前記台座部は角錐台形状であることが好ましい。
【００１２】
本発明の一実施形態にかかる光モジュールは、前記光伝送基板と、前記第１の金属層の上方に設けられた光電変換素子と、前記台座部上に設けられ、前記光電変換素子と電気信号を授受する集積回路素子と、を具備する。
【００１３】
前記光モジュールは、前記台座部上に設けられ、前記光電変換素子と前記集積回路素子と電気的に接続する駆動回路素子をさらに具備することが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本実施形態によれば、台座部の全側面上に、台座部よりも熱膨張率の低い第１の金属層が連続して設けられるため、第１の金属層が台座部の熱膨張を抑制することができる。そのため、台座部の熱膨張によって、光路変換のための光反射面の傾斜角が変化することによる光の伝送損失を抑制することができる。
【００１５】
さらに、台座部の下面にも、台座部よりも熱膨張率の低い第２の金属層が設けられ、第１の金属層と第２の金属層とが接触していることにより、台座部の熱膨張をより十分に抑制することができる
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１の実施形態の光伝送基板の透過上面図である。
【図２】Ａ−Ａ’にそって切断した図１の光伝送基板の断面図である。
【図３】図１の光伝送基板に対して、集積回路素子６と光電変換素子７と駆動回路素子８とを設置して得られた本発明の第１の実施形態の光モジュールの透過上面図である。
【図４】Ａ−Ａ’にそって切断した図３の光モジュールの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照しながら本発明の実施態様の光伝送基板を詳細に説明するが、それらの図面は実施形態の一例に過ぎず、本発明はそれらに限定されるものではない。
【００１８】
図１に示すように光伝送基板は、基板１と、台座部３と、第１の金属層と、光導波路４とから構成される。
【００１９】
以下に各構成について説明する。
【００２０】
＜基板１＞
基板１は、厚みが０．２〜２ｍｍであり、ガラスエポキシ基板、ＢＴレジン基板、ポリイミド基板などが使用される。基板１は、単層でも積層でもよい。
【００２１】
基板１としては、ベース基体とビルドアップ層とから構成され、貫通導体を有するビルドアップ基板が好適に用いられる。貫通導体としては、中央が中空となった形状でも、また中央が導電ペーストなどにより埋められた構成でもかまわない。貫通導体の形成は、めっき法、金属膜の蒸着法、導電性樹脂の注入法などの方法が用いられる。貫通導体が設けられていることにより、熱を貫通導体から外部へ放出することが可能となる。
【００２２】
ビルドアップ層は、樹脂絶縁層と導電層とから構成される。樹脂絶縁層は、熱硬化性エポキシ樹脂などから構成され、厚みは１０〜５０μｍである。厚みが薄いためレーザーで微細な穴あけも可能であり、積層して複雑な電気配線パターンを引き回したり、狭い範囲に集約したりすることができる。ビルドアップ層中の導電層は、基体に形成された貫通電極などと電気的に接続されている。
【００２３】
＜台座部３＞
台座部３は、基板１上に位置し、集積回路素子６を設けるための上面３ａと、平面からなる複数の側面３ｂと、を有する。
【００２４】
台座部３は、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリシランなどの樹脂材料から構成される。
【００２５】
台座部３は、後述する光導波路４と同じ樹脂材料からなることが好ましい。これにより、台座部３を光導波路４の作製と同じ工程により台座部３を作製できる。具体的には、基板１上に樹脂材料を積層したのち、ダイシングブレードにより積層した樹脂材料の一部の四方に基板１まで到達する溝を作成することにより、溝によって分断された台座部３と光導波路４とを作製することができる。なお、溝の内壁面が台座部３の側面３ｂとなる。
【００２６】
台座部３としては、上面３ａと下面３ｃとが平行で、かつ、側面３ｂが斜面であることが好ましく、角錐台形状が好ましい。角錐台形状としては、図１および２に示すような四角錐台形状が挙げられる。角錐台形状の場合、側面が全て斜面であるため、第１の金属層５を設けた場合、台座部３の側面上の第１の金属層５全てを光路変換面とすることができる。また、それに併せて、コア部４ａを複数設けることが可能となる。また、側面が斜面であることにより、後述する第１の金属側５の熱膨張抑制効果を十分に発揮させることが可能となる。
【００２７】
台座部３の側面３ｂは、コア部４ａの光軸に対して略４５度傾斜していることが好ましい。このような傾斜角を有する側面３ｂ上に第１の金属層５が設けられることにより、略９０度の光路変換をすることが可能となる。なお、略４５度とは、前述の光路変換が可能であればよく、４３〜４７度は許容とする。
【００２８】
＜第１の金属層５＞
第１の金属層５は、台座部３の複数の全側面３ｂ上に連続して設けられ、台座部３の熱膨張率よりも低い。例えば、台座部３を形成する樹脂がエポキシ樹脂の場合、第１の金属層としては、台座部３の熱膨張率よりも低い金属である銅を用いる。また、使用する台座部３の熱膨張率よりも低いのであれば、銅の他に、例えば、金、銀、アルミニウム、ニッケルなどの金属から構成される。
【００２９】
このように、図３のように集積回路素子６を上面３ａに設けた場合、集積回路素子６からの熱が伝達して発生する台座部３の熱膨張を、側面３ｂに設けられた第１の金属層５が、側面３ｂから台座部３を押さえ込み、十分に熱膨張を抑えることができる。とくに集積回路素子を設けた設置領域が光路を変換させる光反射面をも有する場合、熱膨張によって光反射面の角度も変化することになり、光の損失が増大する課題が考えられる。しかし、上述のように、台座部３の全側面３ｂ上に、第１の金属層５を連続して設けることで、台座部３の熱膨張が抑制され、光反射面の傾斜角の変化を抑制し、光の伝送損失を抑制することができる。
【００３０】
第１の金属層５を台座部３の側面３ｂ上に作製する方法としては、スパッタリング法、塗布法、メッキ法などが挙げられる。第１の金属層５の膜厚は５０〜５００ｎｍが好ましい。
【００３１】
＜光導波路４＞
光導波路は、その内部にコア部４ａを有し、コア部４ａの周囲を囲むようにして設けられたクラッド部４ｂを有する。コア部４ａは、その周囲のクラッド部４ｂよりも屈折率が大きいため（好ましくは周囲の屈折率に対して比屈折率差が１〜３％）、光信号を閉じ込めることができる。
【００３２】
コア４ａは、端部が外部に露出しており、その露出した端部は、外部との光学的結合を行う。
【００３３】
光導波路４は、一般的な光導波路の製造方法と同様に、直接露光法、屈折率変化法によって作製される。
【００３４】
コア部４ａの断面サイズとしては、例えば、３５〜１００μｍ角である。
【００３５】
図１に示すように、複数のコア部４ａは、それぞれ同一方向に光軸を有している。その際、コア部４ａ同士の間隔は、１０〜２５μｍである。なお、図１の場合、複数のコア部４ａの光軸方向は、四方向であるが、本発明はこれに限定されない。
【００３６】
図１および２において示すように、台座部３の下面３ｃ、つまり台座部３と基板１との間には、第２の金属層２が設けられる。第２の金属層２は、図２に示すように、第１の金属層５と接触している。第２の金属層２は、台座部３の熱膨張率よりも低い。このような第２の金属層２が設けられることにより、台座部３の全側面３ｂを第１の金属層５が保持するとともに、台座部３の下面３ｃを第２の金属層２が保持することで、より十分に台座部３の熱膨張を抑制することが可能となる。とくに、第２の金属層２および第１の金属層５との接触面同士がなす角度は特に鋭角であることが好ましく、これにより、第２の金属層２および第１の金属層５が台座部３の熱膨張を十分に抑え込むことができる。
【００３７】
第２の金属層２は、図１において示すように基板１の表面一面に設けられてもよく、また、電気配線として用いるためにパターニングされていてもよいが、とくに、前述の熱膨張抑制効果が十分に得られること、また、金属反射部４を伝達してきた熱を広い範囲に分散させることができることから、基板１の表面一面に設けられていることが好ましい。
【００３８】
第２の金属層２の表面のうち、台座部３の下面３ｃと接触する表面は粗面化処理されていることが好ましい。これにより、第２の金属層２の表面の凹凸が台座部３との密着性を向上させて台座部３をより強固に保持するため、前述した、第２の金属層２による熱膨張抑制効果がより十分に発揮される。
【００３９】
粗面化処理としては、酸化処理が挙げられ、例えば、次亜塩素酸ナトリウム等による表面処理が挙げられる（処理温度６０〜９０度）。
【００４０】
第２の金属層２の表面の凹凸の表面粗さＲｚ（十点平均粗さ）は１〜１５μｍであることが好ましい。
【００４１】
第２の金属層２は、台座部３の熱膨張率よりも低い熱膨張率を有していれば、第１の金属層５と同様のものが用いてもよい。
【００４２】
第２の金属層２の厚みは５〜２５μｍであることが好ましい。
【００４３】
図３および４において、図１に示す光伝送基板に対して、集積回路素子６と光電変換素子７と駆動回路素子８とを実装させた光モジュールを示す。
【００４４】
（光電変換素子７）
光電変換素子７としては、面型発光素子（ＶＣＳＥＬ）または面型受光素子（ＰＩＮ−ＰＤ）などが挙げられる。
【００４５】
光電変換素子７は、ＶＣＳＥＬの場合、複数の発光点を有していてもよく、また、ＰＩＮ−ＰＤの場合、複数の受光点を有していてもよい。複数の発光点または受光点はそれぞれ、光路変換面３ｂを介してコア部４ａと光学的に結合している。
【００４６】
（集積回路素子６）
集積回路素子６としては、例えば、ＬＳＩなどがあげられる。集積回路素子６は光電変換素子７と電気的に接続される。具体的には、図３および４に示すように、ＶＣＳＥＬとＬＳＩとの間に駆動回路素子８であるドライバＩＣを設けた場合、ドライバＩＣにＬＳＩから電気信号が出されてドライバＩＣが駆動し、ドライバＩＣによって駆動したＶＣＳＥＬが発光する。また、ＰＩＮ−ＰＤとＬＳＩとの間に駆動回路素子８であるレシーバＩＣを設けた場合、ＰＩＮ−ＰＤで受光した光信号に基づく電気信号がレシーバＩＣに出力され、レシーバＩＣの出力がＬＳＩに入力される。
【００４７】
上述の光電変換素子７または集積回路素子６は、実装部９として金属バンプ、半田などによって実装される。
【００４８】
なお、光導波路４上または台座部上には、ソルダレジスト層が設けられていてもよい（不図示）。ソルダレジスト層は、ラミネート法またはスピンコート、ドクターブレードに代表される塗布法を用いることで作製する。
【００４９】
また、光導波路４とソルダレジスト層との間、および台座部３とソルダレジスト層との間には、導体からなり、パターニングされた配線層が設けられていてもよい（不図示）。配線層が設けられていることで、光電変換素子７を光導波路３上に直接実装し、集積回路素子６および駆動回路素子８を光導波路３上に直接実装することが可能となる。なお、配線層の厚みは０．３〜３μｍが好ましい。
【００５０】
台座部３上の配線層は、第１の金属層５と接していることが好ましい。これにより、集積回路素子６から発生した熱を配線層から第１の金属層５へ伝達でき、より熱を放出しやすくなる。また、第１の金属層と配線層が、台座部３の上面と側面とから台座部３を保持し、台座部３の熱膨張を抑制することができる。
【００５１】
なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更を施すことは何等差し支えない。
【符号の説明】
【００５２】
１：基板
２：第２の金属層
３：台座部
３ａ：台座部３の上面
３ｂ：台座部３の側面
３ｃ：台座部３の下面
４：光導波路
４ａ：コア部
４ｂ：クラッド部
４ｃ：光導出面
５：第１の金属層
６：集積回路素子
７：光電変換素子
８：駆動回路素子
９：実装部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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