(57)【要約】      （修正有）【課題】アンダーフィルの余剰分が配線パッドを覆うことを未然に防止できるようにした光電変換サブマウント基板を提供する。【解決手段】基板１と、コア層２及びクラッド層３からなる光導波路４と、光導波路４と光学的に結合する光素子５と、光素子５と光導波路４との間の隙間に充填されるアンダーフィルと、基板１の表面に形成された配線パッド１０とを備える。クラッド層３の光素子５側の端部３ａと光反射層１１との間の導波路用溝１ｂは、アンダーフィルの充填用凹部１ｄに設定されている。基板１の表面の流出防止構造は、アンダーフィルを滴下する滴下用凹部１４と、滴下用凹部１４と充填用凹部１ｄに設定された導波路用溝１ｂとを繋ぐ第１の流路用凹部１６Ａとで構成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、前記基板の表面に形成された導波路用溝の内部に配置されるコア層、及びこのコア層を被覆するクラッド層とからなる光導波路と、前記導波路用溝の端部に形成された光反射層に対向する前記基板の表面に近接して配置され、前記光反射層を介して前記コアと光学的に結合する光素子と、前記光素子と前記光導波路との間の隙間に充填されるアンダーフィルと、前記基板の表面に形成された配線パッドとを備え、
前記クラッド層の光素子側の端部と前記光反射層との間の前記導波路用溝は、前記アンダーフィルの充填用凹部に設定されて、
前記基板の表面に、前記アンダーフィルが前記基板の表面から前記配線パッドに到達するのを防止する流出防止構造が設けられ、
前記流出防止構造は、
アンダーフィルを滴下する滴下用凹部と、前記滴下用凹部と前記充填用凹部に設定された前記導波路用溝とを繋いで、前記滴下用凹部のアンダーフィルを前記充填用凹部に流すための第１の流路用凹部とで構成されていることを特徴とする光電変換サブマウント基板。
【請求項２】
前記基板の表面に、過剰なアンダーフィルが溜まる溜まり用凹部がさらに設けられ、
前記充填用凹部に設定された前記導波路用溝と前記溜まり用凹部を繋いで、前記充填用凹部の過剰なアンダーフィルを前記溜まり用凹部に流すための第２の流路用凹部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の光電変換サブマウント基板。
【請求項３】
前記基板に複数組の光素子と光導波路が設けられ、前記滴下用凹部は、複数組の前記充填用凹部毎に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の光電変換サブマウント基板。
【請求項４】
前記基板に複数組の光素子と光導波路が設けられ、前記滴下用凹部は、前記複数組の充填用凹部よりも少ない個数で形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の光電変換サブマウント基板。
【請求項５】
前記滴下用凹部から複数の前記充填用凹部までの第１の流路用凹部は、ほぼ等距離に形成されていることを特徴とする請求項４に記載の光電変換サブマウント基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光と電気の信号を相互に変換する光電変換サブマウント基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、通信インフラの急速な広帯域化、コンピュータ等の情報処理能力の飛躍的な増大等に伴って、非常に高速な情報伝送路を有する情報処理回路へのニーズが高まっている。このような背景のもと、電気信号の伝送速度限界を突破する一つの手段として、光信号による伝送が考えられており、電気回路に光回路を混載することが種々検討されている。そして、光信号を電気信号に、またはその逆に変換するユニットとして光電変換サブマウント基板が知られている。
【０００３】
図７（ａ）（ｂ）は、従来の光電変換サブマウント基板の斜視図である。この光電変換サブマウント基板は、基板１と、基板１の基材３１の表面に形成されたコア層２、及びコア層２を被覆して形成されたクラッド層３からなる光導波路４を備えている。また、光導波路４と光学的に結合する光素子５と、光導波路４のコア層２と光学的に結合する光ファイバー（外部導波路）２０を備えている（特許文献１参照）。
【０００４】
この光電変換サブマウント基板では、基材３１のコア溝３１ｄにコア層２を形成するために、コア溝３１ｄの近傍のコア樹脂滴下部３１ｅにコア樹脂を滴下し、連結溝３１ｆを介してコア溝３１ｄにコア樹脂を充填するようになっている。これにより、コア樹脂をコア溝３１ｄに均一な高さで充填できるとするものである。
【０００５】
ところで、光導波路４のコア層２の上方に光素子５を配置して、光反射層を介してコア層２と光素子５とを光学的に結合するようにした光電変換サブマウント基板がある。
【０００６】
このような光電変換サブマウント基板では、光素子５と光導波路４との間の隙間にアンダーフィルを充填することで、光素子５がアンダーフィルによって基板１に固定され、丈夫で光電変換性能のよいものとすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１１−８１２９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、光素子５の位置と近い距離に配線パッドが設けられている場合、光素子５と光導波路４との間の隙間に充填されたアンダーフィルの余剰分が流れ出て、配線パッドを覆ってしまうおそれがあった。このように、配線パッドがアンダーフィルの余剰分で覆われると、配線パッドにワイヤーボンドができないから、基板１が不良品となって、歩留まり率が低下するという問題がある。
【０００９】
本発明は前記問題を解消するためにされたもので、アンダーフィルの余剰分が配線パッドを覆うことを未然に防止できるようにした光電変換サブマウント基板を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決するために、本発明の光電変換サブマウント基板は、基板と、前記基板の表面に形成された導波路用溝の内部に配置されるコア層、及びこのコア層を被覆するクラッド層とからなる光導波路とを備えている。また、前記導波路用溝の端部に形成された光反射層に対向する前記基板の表面に近接して配置され、前記光反射層を介して前記コアと光学的に結合する光素子を備えている。さらに、前記光素子と前記光導波路との間の隙間に充填されるアンダーフィルと、前記基板の表面に形成された配線パッドを備えている。前記クラッド層の光素子側の端部と前記光反射層との間の前記導波路用溝は、前記アンダーフィルの充填用凹部に設定されている。前記基板の表面に、前記アンダーフィルが前記基板の表面から前記配線パッドに到達するのを防止する流出防止構造が設けられている。前記流出防止構造は、アンダーフィルを滴下する滴下用凹部と、前記滴下用凹部と前記充填用凹部に設定された前記導波路用溝とを繋いで、前記滴下用凹部のアンダーフィルを前記充填用凹部に流すための第１の流路用凹部とで構成されていることを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、滴下用凹部に滴下したアンダーフィルは、第１の流路用凹部を介して充填用凹部に正確かつスムーズに充填され、充填用凹部から光素子の方向に盛り上がりながら、光素子との間の隙間に充填されるようになる。したがって、この隙間に異物が入り込むのが防止でき、光の屈折率の変動も防止できるとともに、アンダーフィルの接着性によって光素子の実装強度が向上するようになる。特に、充填用凹部のほぼ中心部に光反射層と光素子の入射・出射部が位置するから、充填用凹部で盛り上がったアンダーフィルは、真っ先に光反射層と光素子の入射・出射部との間に充填される。このため、異物の入り込みと光の屈折率の変動を確実に防止できるようになる。
【００１２】
また、アンダーフィルは、基板の表面の滴下用凹部から第１の流路用凹部を介して充填用凹部に充填され、基板の表面に溢れ出ないから、アンダーフィルが基板の表面から配線パッドに到達して、配線パッドを覆ってしまうおそれがなくなる。その結果、基板の歩留まりが向上するようになる。
【００１３】
さらに、滴下用凹部と第１の流路用凹部とは、基板の表面に導波路用溝を形成する際に、エッチング等で加工して同時に形成できるので、加工工程が増加しない。
【００１４】
前記基板の表面に、過剰なアンダーフィルが溜まる溜まり用凹部がさらに設けられている。そして、前記充填用凹部に設定された前記導波路用溝と前記溜まり用凹部を繋いで、前記充填用凹部の過剰なアンダーフィルを前記溜まり用凹部に流すための第２の流路用凹部が設けられている構成とすることができる。
【００１５】
これによれば、アンダーフィルの溜まり用凹部を設けることで、アンダーフィルの滴下量が多くなっても、充填用凹部から第２の流路用凹部を介して溜まり用凹部にアンダーフィルの余剰分を溜めることができる。したがって、アンダーフィルの余剰分が基板の表面に溢れ出なくなるから、配線パッドに、より到達しなくなる。
【００１６】
前記基板に複数組の光素子と光導波路が設けられ、前記滴下用凹部は、複数組の前記充填用凹部毎に形成されている構成とすることができる。
【００１７】
これによれば、基板に複数組の光素子と光導波路が設けられている多チャンネルタイプにあっては、滴下用凹部を充填用凹部毎、つまり光素子に対して１個ずつ形成することで、その光素子に対して適切な量のアンダーフィルの充填が可能になる。したがって、アンダーフィルの余剰分を少なくできで、基板の表面に溢れ出なくなるから、配線パッドに、より到達しなくなる。
【００１８】
前記基板に複数組の光素子と光導波路が設けられ、前記滴下用凹部は、前記複数組の充填用凹部よりも少ない個数で形成されている構成とすることができる。
【００１９】
これによれば、基板に複数組の光素子と光導波路が設けられている多チャンネルタイプにあっては、滴下用凹部を複数の充填用凹部よりも少ない個数、例えば複数の光素子に対して１個だけ形成する。これにより、１回の滴下工程で複数の充填用凹部にアンダーフィルの充填が可能になるから、滴下工程を簡素化することができる。
【００２０】
前記滴下用凹部から複数の前記充填用凹部までの第１の流路用凹部は、ほぼ等距離に形成されている構成とすることができる。
【００２１】
これによれば、滴下用凹部から複数の充填用凹部までの第１の流路用凹部をほぼ等距離にすることで、アンダーフィルの滴下量を減らすことが可能になる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、アンダーフィルの余剰分が配線パッドを覆うことを未然に防止できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に係る第１実施形態の流出防止構造を備えた多チャンネル形式の光電変換サブマウント基板であり、（ａ）は光素子を省略した斜視図、（ｂ）は（ａ）の平面図である。
【図２】図１（ｂ）に光素子を加えた平面図である。
【図３】（ａ）は図２の要部断面図、（ｂ）は滴下用凹部の要部模式斜視図である。
【図４】本発明に係る第２実施形態の流出防止構造を備えた多チャンネル形式の光電変換サブマウント基板の平面図である。
【図５】本発明に係る第３実施形態の流出防止構造を備えた多チャンネル形式の光電変換サブマウント基板の平面図である。
【図６】本発明に係る単チャンネル形式の光電変換サブマウント基板の平面図である。
【図７】従来の光電変換サブマウント基板であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は要部拡大斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、背景技術と同一構成・作用の箇所は、同一番号を付して詳細な説明を省略する。
【００２５】
図１は第１実施形態の流出防止構造を備えた多チャンネル形式の光電変換サブマウント基板であり、（ａ）は光素子５を省略した斜視図、（ｂ）は（ａ）の平面図である。図２は図１（ｂ）に光素子５を加えた平面図である。図３（ａ）は図２の要部断面図、図３（ｂ）は滴下用凹部１４の要部模式斜視図である。
【００２６】
光電変換サブマウント基板は、基板１と、基板１の表面に形成されたコア層２、及びコア層２を被覆して形成されたクラッド層３からなる光導波路（内部導波路）４と、光導波路４と光学的に結合する光素子５を備えている。
【００２７】
また、光素子５と光導波路４との間の隙間に充填されたアンダーフィル６〔図３（ａ）参照〕と、基板１の表面に形成された配線パッド１０と、基板１の表面に形成された深いＶ字状の溝１ａに固定される光ファイバー（外部導波路）２０を備えている。
【００２８】
本実施形態では、基板１に光導波路４と光素子５とが複数組（本例では２組）で設けられた多チャンネル形式となっているが、図６のように、光導波路４と光素子５とが１組で設けられている単チャンネル形式であっても可能である。以下では、組数と関係の無い箇所は、１組の光導波路４と光素子５だけの説明とする。
【００２９】
基板１は、例えばシリコン（Ｓｉ）基板であり、基板１の表面には、光導波路４を設けるための浅いＶ字状の溝（導波路用溝）１ｂが形成されている。なお、基板１の表面と裏面には、薄い酸化膜（ＳｉＯ２）１ｃがそれぞれ形成されており、基板１の表面や裏面と言うときは、酸化膜１ｃの表面や裏面の意味であると理解されたい。
【００３０】
光導波路４は、光信号を伝送するためのものであり、コア層２及びクラッド層３により構成される。コア層２及びクラッド層３としては、例えば、屈折率の高い樹脂組成物をコア層２の材料とし、屈折率の低い樹脂組成物をクラッド層３の材料とすることができる。具体的には、コア層２及びクラッド層３の材料として、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、フッ素化樹脂、ポリイミド等を挙げることができる。例えばエポキシ樹脂を用いる場合には、コア層２の材料として高屈折率のビスフェノール型エポキシ化合物の配合割合を高めたものを用い、クラッド層３の材料として低屈折率の脂環式エポキシ化合物の配合割合を高めたものを用いることができる。
【００３１】
コア層２は、Ｖ字状の溝１ｂの内部に、光ファイバー２０のコアと同芯となるように直線状に形成されている。クラッド層３は、溝１ｂ内のコア層２の周囲を被覆して封止しており、その上端面は基板１の表面よりも突出して形成されている。
【００３２】
光素子５と光学的に結合する側のコア層２の一端部側の溝１ｂの端部には、光を反射させるために、４５°ミラーの光反射層１１が設けられている。コア層２の他端部には、基板１のＶ字状の溝１ａの光ファイバー２０のコアが光学的に結合されている。
【００３３】
光素子５は、光信号と電気信号とを相互に変換する素子である。この光素子５は、光反射層１１の上方で、光反射層１１を介して光導波路４のコア層２と光学的に結合するように、クラッド層３と僅かの隙間を開けた状態で、基板１に実装されている。この光素子５は、光反射層１１に対向する基板１の表面に近接して、金属製の配線パッド１０に半田ボール５ａを介して電気的に接続されている。
【００３４】
光素子５と光導波路４との間の隙間には、この隙間を埋めるようにアンダーフィル６が充填されている。
【００３５】
アンダーフィル６は、光素子５を基板１に接着して実装するためのものである。アンダーフィル６としては、例えば、樹脂溶液等が用いられ、樹脂溶液中の溶媒が蒸発して乾燥することにより樹脂が固化し、光素子５が基板１に固定されるものである。アンダーフィル６の材料としては、例えば、熱硬化型のエポキシ樹脂、アクリル樹脂、シリコーンゴム、シリコーンゲル等を用いることができる。
【００３６】
ここで、溶液状態のアンダーフィル６を、光素子５と光導波路４との間の隙間に充填する際に、この隙間からアンダーフィル６の余剰分が基板１の表面に流れ出すことがある。
【００３７】
この流れ出したアンダーフィル６の余剰分が光素子５の位置と近い距離にある配線パッド１０に到達して、配線パッド１０を覆ってしまうと、配線パッド１０にワイヤーボンドができない。そのため、基板１が不良品となって、歩留まり率が低下するという問題が生じる。
【００３８】
そこで、アンダーフィル６が基板１の表面から配線パッド１０に到達するのを防止する第１実施形態の流出防止構造を設けている。
【００３９】
先ず、クラッド層３の光素子５側の端部３ａは、図２のように、光素子５の手前までとし、光素子５との間に隙間ｔが形成されている。したがって、クラッド層３の端部３ａと光反射層１１との間の溝１ｂにはコア層２だけが存在するだけである。そのため、コア層２の周囲の溝１ｂは、基板１の端面の方向に向かって窄まるほぼＶ字状の幅広溝となり、このデッドスペースがアンダーフィル６の充填用凹部１ｄに設定されている。この充填用凹部１ｄは、光素子５の真下に位置していることになる。
【００４０】
基板１の表面には、隣り合う光導波路４，４の間に、滴下ノズル１３〔図３（ａ）参照〕からアンダーフィル６を滴下する滴下用凹部１４が設けられている。
【００４１】
この滴下用凹部１４と充填用凹部１ｄに設定された溝１ｂとをほぼＬ字状で繋いで、滴下用凹部１４のアンダーフィル６を充填用凹部１ｄに流すための第１の流路用凹部１６Ａが設けられている。第１の流路用凹部１６Ａには、充填用凹部１ｄまでの下り勾配を付けておけば、アンダーフィル６の流れがスムーズになる。なお、第１の流路用凹部１６Ａは、図２に二点鎖線ａで示したように、滴下用凹部１４と充填用凹部１ｄに設定された溝１ｂとを、最短距離で斜め状に繋ぐことも可能である。
【００４２】
滴下用凹部１４と第１の流路用凹部１６Ａ（後述する、溜まり用凹部１７、第２の流路用凹部１６Ｂも同様。）は、基板１の表面から、例えば１００μｍ程度で彫り込まれた凹部である。このような凹部は、例えばウェットエッチング、ドライエッチング、機械加工等で形成することができる。
【００４３】
第１実施形態の流出防止構造では、滴下ノズル１３から滴下用凹部１４に滴下されたアンダーフィル６は、第１の流路用凹部１６Ａを介して充填用凹部１ｄに正確かつスムーズに充填される。そして、充填用凹部１ｄから光素子５の方向に盛り上がりながら、光素子５との間の隙間に充填されるようになる。したがって、この隙間に異物が入り込むのが防止でき、光の屈折率の変動も防止できるとともに、アンダーフィル６の接着性によって光素子５の実装強度が向上するようになる。特に、充填用凹部１ｄのほぼ中心部に光反射層１１と光素子５の入射・出射部が位置するから、充填用凹部１ｄで盛り上がったアンダーフィル６は、真っ先に光反射層１１と光素子５の入射・出射部との間に充填される。このため、異物の入り込みと光の屈折率の変動を確実に防止できるようになる。
【００４４】
また、アンダーフィル６は、基板１の表面の滴下用凹部１４から第１の流路用凹部１６Ａを介して充填用凹部１ｄに充填され、基板１の表面に溢れ出ない。したがって、アンダーフィル６が基板１の表面から配線パッド１０に到達して、配線パッド１０を覆ってしまうおそれがなくなる。その結果、基板の歩留まりが向上するようになる。
【００４５】
さらに、滴下用凹部１４と第１の流路用凹部１６Ａとは、基板１の表面に溝１ｂを形成する際に、エッチング等で加工して同時に形成できるので、加工工程が増加しない利点がある。
【００４６】
図４は第２実施形態の流出防止構造であり、第１実施形態と同様に、多チャンネル形式の光電変換サブマウント基板である。
【００４７】
第１実施形態の流出防止構造と異なるのは、基板１の表面には、隣り合う光導波路４，４の外側のそれぞれに、過剰なアンダーフィル６が溜まる溜まり用凹部１７がさらに設けられている点である。
【００４８】
そして、充填用凹部１ｄに設定された溝１ｂと溜まり用凹部１７を繋いで、充填用凹部１ｄの過剰なアンダーフィル６を溜まり用凹部１７に流すための第２の流路用凹部１６Ｂが設けられている。第２の流路用凹部１６Ｂには、溜まり用凹部１７までの下り勾配を付けておけば、過剰なアンダーフィル６の流れがスムーズになる。
【００４９】
第２実施形態の流出防止構造では、アンダーフィル６の溜まり用凹部１７を設けることで、アンダーフィル６の滴下量が多くなっても、充填用凹部１ｄから第２の流路用凹部１６Ｂを介して溜まり用凹部１７にアンダーフィル６の余剰分を溜めることができる。したがって、アンダーフィル６の余剰分が基板１の表面に溢れ出なくなるから、配線パッド１０に、より到達しなくなる。
【００５０】
図５は第３実施形態の流出防止構造であり、第１実施形態と同様に、多チャンネル形式の光電変換サブマウント基板である。
【００５１】
第１実施形態の流出防止構造と異なるのは、基板１の表面には、隣り合う光導波路４，４の外側に、アンダーフィル６を滴下する滴下用凹部１４がそれぞれ設けられている点である。すなわち、基板１に複数組の光素子５と光導波路４が設けられている多チャンネル形式において、滴下用凹部１４を複数組の充填用凹部１ｄ毎に形成している。
【００５２】
また、隣り合う光導波路４，４の間に、１個の溜まり用凹部１７を設けることができる。そして、各光導波路４，４の充填用凹部１ｄに設定された溝１ｂと溜まり用凹部１７をそれぞれ繋いで、充填用凹部１ｄの過剰なアンダーフィル６を溜まり用凹部１７に流すための第２の流路用凹部１６Ｂを設けることもできる。
【００５３】
第３実施形態の流出防止構造では、基板１に複数組の光素子５と光導波路４が設けられている多チャンネルタイプにあっては、滴下用凹部１４を充填用凹部１ｄ毎、つまり光素子５に対して１個ずつ形成する。これにより、その光素子５に対して適切な量のアンダーフィル６の充填が可能になる。したがって、アンダーフィル６の余剰分を少なくできで、基板１の表面に溢れ出なくなるから、配線パッド１０に、より到達しなくなる。
【００５４】
図２の第１実施形態の流出防止構造では、基板１に複数組の光素子５と光導波路４が設けられ、滴下用凹部１４は、複数組の充填用凹部１ｄよりも少ない個数で形成されている。
【００５５】
このように、基板１に複数組の光素子５と光導波路４が設けられている多チャンネルタイプにあっては、滴下用凹部１４を複数の充填用凹部１ｄよりも少ない個数、例えば複数の光素子５に対して１個だけ形成することができる。これにより、１回の滴下工程で複数の充填用凹部１ｄにアンダーフィル６の充填が可能になるから、滴下工程を簡素化することができる。
【００５６】
図２の第１実施形態の流出防止構造、図４の第２実施形態の流出防止構造、図５の第３実施形態の流出防止構造では、それぞれ滴下用凹部１４から複数の前記充填用凹部１ｄまでの第１の流路用凹部１６Ａは、ほぼ等距離に形成されている。
【００５７】
このように、滴下用凹部１４から複数の充填用凹部１ｄまでの第１の流路用凹部１６Ａをほぼ等距離にすることで、アンダーフィル６の滴下量を減らすことが可能になる。
【００５８】
前記各実施形態において、図２に二点鎖線で示すように、基板１の表面に、光素子５と光導波路４の間の隙間から流れ出したアンダーフィル６が配線パッド１０に到達するのを防止する流出防止部としての凸部２３を併せて形成することも可能である。
【符号の説明】
【００５９】
１    基板
１ｂ  溝（導波路用溝）
１ｄ  充填用凹部
２    コア層
３    クラッド層
３ａ  端部
４    光導波路
５    光素子
６    アンダーフィル
１０  配線パッド
１１  光反射層
１４  滴下用凹部
１６Ａ  第１の流路用凹部
１６Ｂ  第２の流路用凹部
１７  溜まり用凹部
２０  光ファイバー
【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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