(57)【要約】【課題】従来に比べて部品点数の削減および組立時の工数の削減を図れる光通信モジュールおよびその製造方法を提供する。【解決手段】パッケージの一部を構成する合成樹脂製の基板１０にはパッケージへ導入される光ファイバに光結合するコア部１２が埋設されている。基板１０は、一表面に収納凹所１０ａが形成されており、収納凹所１０ａの内底面に、多層膜フィルタ３１、受信用フォトダイオード３２、送信用レーザダイオード３３、モニタ用フォトダイオード３４それぞれが位置決めされる４つの位置決め部たる位置決め凹部１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆが形成されており、コア部１２に対して容易に光結合することができる。また、基板１０は、収納凹所１０ａの内底面上に、各電気集積回路素子３５，３６などが配設されるとともに、複数の電気回路パターン１６が形成されている。【選択図】　　　図１
2004117730.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部の光ファイバに光結合し光回路を形成するコア部が埋設されパッケージの一部を構成する合成樹脂製の基板と、基板の一表面側に設けられ光回路に光結合する光半導体素子と、光半導体素子と協働する電気集積回路素子とを備え、前記基板には、光半導体素子と電気集積回路素子とを電気的に接続する電気回路パターンが形成されるとともに、光半導体素子を位置決めする位置決め部が形成されてなることを特徴とする光通信モジュール。
【請求項２】
前記光半導体素子および前記電気集積回路素子および前記電気回路パターンを覆うように前記基板に気密的に固着されたカバーと、前記基板の側面に設けられ前記電気集積回路素子に電気的に接続された外部接続端子とを備えてなることを特徴とする請求項１記載の光通信モジュール。
【請求項３】
前記カバーは、前記基板との対向面に前記電気集積回路素子が配置されるとともに、前記電気集積回路素子と前記光半導体素子とを電気的に接続する電気回路パターンの一部が形成されてなることを特徴とする請求項２記載の光通信モジュール。
【請求項４】
前記カバーと前記基板とが凹凸嵌合し、前記カバーと前記基板との互いの合わせ面に前記電気回路パターンが延設されてなることを特徴とする請求項３記載の光通信モジュール。
【請求項５】
前記基板と前記カバーとで前記パッケージが構成され、前記パッケージの外面側に放熱板が設けられてなることを特徴とする請求項２または請求項３記載の光通信モジュール。
【請求項６】
前記基板と前記カバーとで前記パッケージが構成され、前記パッケージの外面に被着され前記外部接続端子と電気的に接続された金属膜を備えてなることを特徴とする請求項２または請求項３記載の光通信モジュール。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の光通信モジュールの製造方法であって、前記基板を形成するにあたって、キャリア基板の一面側にフォトレジストを塗布してパターニングする過程を複数回繰り返すことで前記コア部のコア材料の注入溝および前記位置決め部が一表面側に形成され光導波路の下部クラッド層を兼ねる合成樹脂製のベースのマスタ型を形成する工程と、前記マスタ型を電気めっきにより転写して金型を形成する工程と、当該金型を用いてベースを成形する工程と、ベースにおける注入溝にベースよりも屈折率の高い前記コア材料を注入して前記コア部を形成する工程と、前記コア部よりも屈折率の低い合成樹脂からなり前記コア部を覆う上部クラッド層をベースの前記一表面側に形成する工程と、上部クラッド層を形成した後で前記電気回路パターンを形成する工程とを備えることを特徴とする光通信モジュールの製造方法。
【請求項８】
前記電気回路パターンを形成する工程では、前記基板の前記一表面に導電性薄膜を形成する過程と、導電性薄膜のうち前記電気回路パターンに対応した部分と周辺の不要部分との境界領域へレーザビームを照射して縁切りする過程と、導電性薄膜のうち前記電気回路パターンに対応した部分にめっきを施す過程と、導電性薄膜のうち不要部分を除去する過程とを有することを特徴とする請求項７記載の光通信モジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信に用いる光通信モジュールおよびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、光導波路および電気回路を備えた光通信モジュールにおいては、光導波路および光学部品の位置精度を確保するために、光導波路および光学部品を電気回路の構成部品やパッケージとは別部品として、プレーナ光波回路（ＰｌａｎａｒＬｉｇｈｔｗａｖｅ　Ｃｉｒｃｕｉｔ　：ＰＬＣ）を形成したシリコン基板などの基板上に形成したり配置している（例えば、特許文献１〜４参照）。
【０００３】
特許文献１に開示されている光通信モジュールは、図１１に示すように、光半導体素子７０がＰＬＣを形成した基板８０上に配置され、当該基板８０がパッケージ９０内に収納されている。同様に、特許文献２に開示されている光通信モジュールは、図１２に示すように、光半導体素子であるレーザダイオード７１がＰＬＣを形成した基板（シリコン基板）８０上に配置され、当該基板８０がパッケージ９０内に収納されている。また、特許文献３に開示されている光通信モジュールは、図１３に示すように、光半導体素子７２〜７４がＰＬＣを形成した基板８０上に配置され、当該基板８０がパッケージ９０内に収納されている。また、特許文献４に開示されている光通信モジュールは、図１４に示すように、それぞれ光半導体素子であるレーザダイオード７５およびフォトダイオード７６，７７がＰＬＣを形成した基板８０上に配置され、当該基板８０がパッケージ９０内に収納されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平９−２７４１２１号公報（第４頁−第５頁、図１〜図３）
【特許文献２】
特開平１１−１７６９６６号公報（第４頁−第５頁、図１、図２）
【特許文献３】
特開２００１−３０５３６４号公報（第３頁、図１、図２）
【特許文献４】
特開２００２−９４１７０号公報（第４頁−第５頁、図１、図２）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記各従来構成の光通信モジュールでは、光半導体素子をシリコン基板などの比較的高価な基板８０上に配置し当該基板８０とは別部品のパッケージ９０内に収納しているので、部品点数が多く、光接続や電気接続を行う組立時に工数が多くなるという不具合があった。
【０００６】
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、従来に比べて部品点数の削減および組立時の工数の削減を図れる光通信モジュールおよびその製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、上記目的を達成するために、外部の光ファイバに光結合し光回路を形成するコア部が埋設されパッケージの一部を構成する合成樹脂製の基板と、基板の一表面側に設けられ光回路に光結合する光半導体素子と、光半導体素子と協働する電気集積回路素子とを備え、前記基板には、光半導体素子と電気集積回路素子とを電気的に接続する電気回路パターンが形成されるとともに、光半導体素子を位置決めする位置決め部が形成されてなることを特徴とするものであり、コア部と光半導体素子と電気回路パターンとがパッケージの一部を構成する基板に配置されているので、従来のようにプレーナ光波回路（ＰＬＣ）が形成され光半導体素子が配置されたシリコン基板などの基板とパッケージとが別部品である場合に比べて部品点数を削減できて低コスト化を図れ、また、光半導体素子を位置決めする位置決め部が基板に形成されているので、組立時に位置合わせが必要となる工程が簡単になる。なお、請求項１における光半導体素子は、発光ダイオード、レーザダイオード（半導体レーザ）のような発光素子、フォトダイオードのような受光素子を含む概念である。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記光半導体素子および前記電気集積回路素子および前記電気回路パターンを覆うように前記基板に気密的に固着されたカバーと、前記基板の側面に設けられ前記電気集積回路素子に電気的に接続された外部接続端子とを備えているので、前記パッケージ内への塵や埃などの異物の侵入を防止することができ、光通信モジュールの信頼性が向上する。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項２の発明において、前記カバーは、前記基板との対向面に前記電気集積回路素子が配置されるとともに、前記電気集積回路素子と前記光半導体素子とを電気的に接続する電気回路パターンの一部が形成されているので、前記基板の厚み方向に直交する面内における前記パッケージの小型化が可能となる。また、前記カバーに配置された前記電気集積回路素子を前記光半導体素子に隣接して前記基板上に配置する場合に比べて、前記電気集積回路素子と前記光半導体素子との間で前記基板を通じて伝わる熱を少なくでき、互いの熱によるそれぞれの動作特性への影響を少なくすることができる。
【００１０】
請求項４の発明は、請求項３の発明において、前記カバーと前記基板とが凹凸嵌合し、前記カバーと前記基板との互いの合わせ面に前記電気回路パターンが延設されているので、前記カバーに配置された前記電気集積回路素子と前記基板に配置された光半導体素子との間の電気的な接続の信頼性が向上するとともに、前記パッケージの気密性のアップによる信頼性の向上が図れる。
【００１１】
請求項５の発明は、請求項２または請求項３の発明において、前記基板と前記カバーとで前記パッケージが構成され、前記パッケージの外面側に放熱板が設けられているので、放熱性を高めることができ、前記各素子の発熱による前記基板の変形を防止することができるから、光結合部の位置ずれが生じるのを防止できて光結合効率の低下を抑制できるとともに光回路での伝送損失の増加を抑制することができ、さらに前記各素子の特性変動を抑制することができる。
【００１２】
請求項６の発明は、請求項２または請求項３の発明において、前記基板と前記カバーとで前記パッケージが構成され、前記パッケージの外面に被着され前記外部接続端子と電気的に接続された金属膜を備えているので、金属膜がシールド膜としての機能と遮光膜としての機能とを有することとなり、シールド効果による高周波ノイズの防止と遮光効果による前記各素子の誤動作防止を図ることができる。
【００１３】
請求項７の発明は、請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の光通信モジュールの製造方法であって、前記基板を形成するにあたって、キャリア基板の一面側にフォトレジストを塗布してパターニングする過程を複数回繰り返すことで前記コア部のコア材料の注入溝および前記位置決め部が一表面側に形成され光導波路の下部クラッド層を兼ねる合成樹脂製のベースのマスタ型を形成する工程と、前記マスタ型を電気めっきにより転写して金型を形成する工程と、当該金型を用いてベースを成形する工程と、ベースにおける注入溝にベースよりも屈折率の高い前記コア材料を注入して前記コア部を形成する工程と、前記コア部よりも屈折率の低い合成樹脂からなり前記コア部を覆う上部クラッド層をベースの前記一表面側に形成する工程と、上部クラッド層を形成した後で前記電気回路パターンを形成する工程とを備えることを特徴とし、従来に比べて部品点数の削減および組立時の工数の削減を図れる光通信モジュールを提供することができる。また、前記マスタ型を電気めっきにより転写して形成した金型を利用することで量産化対応による低コスト化が可能となる。
【００１４】
請求項８の発明は、請求項７の発明において、前記電気回路パターンを形成する工程では、前記基板の前記一表面に導電性薄膜を形成する過程と、導電性薄膜のうち前記電気回路パターンに対応した部分と周辺の不要部分との境界領域へレーザビームを照射して縁切りする過程と、導電性薄膜のうち前記電気回路パターンに対応した部分にめっきを施す過程と、導電性薄膜のうち不要部分を除去する過程とを有するので、前記位置決め部を有する前記基板の前記一表面側に精度良く電気回路パターンを形成することができる。また、導電性薄膜の不要部分全体にレーザビームを照射する場合に比べてレーザビームの照射時間を短縮することができて生産性を向上でき、しかもめっき材料の無駄が少なくなって低コスト化を図れる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
（実施形態１）
本実施形態の光通信モジュールは、図２に示すように、光回路を形成するコア部１２が埋設された合成樹脂製の基板１０と、基板１０の一表面側（図２における上面側）に固着される合成樹脂製のカバー２０とで構成されるパッケージ１を備えており、基板１０の側面に複数本の外部接続端子１７（図１参照）が設けられている。また、パッケージ１は、外部から導入されコア部１２に光結合する２本の光ファイバ２（図２には１本しか図示されていない）を保持している。ここにおいて、パッケージ１は、基板１０の上記一表面に、各光ファイバ２のそれぞれの被覆３を剥いだ端部を位置決めする２つの位置決め溝１４ａ，１４ｂ（図１参照）と、各位置決め溝１４ａ，１４ｂに連通し光ファイバ２を当該光ファイバ２の被覆３を含めて固定する固定溝１５ａ，１５ｂ（図１参照）とが形成されている。なお、固定溝１５ａ，１５ｂは、位置決め溝１４ａ，１４ｂよりも深さ寸法および幅寸法が大きく設定されており、各固定溝１５ａ，１５ｂの内底面には、カバー２０における対向面から突設された突起２８とともに光ファイバ２の被覆３を保持する保持突起１８が突設されている。ここに、各光ファイバ２はパッケージ１に対して接着剤で接着してもよい。
【００１６】
コア部１２は、図１に示すように、上述の各光ファイバ２およびパッケージ１内に収納された受信用のフォトダイオード（以下、受信用フォトダイオードと称す）３２およびパッケージ１内に収納され受信用フォトダイオード３２と離間して配置された送信用のレーザダイオード（以下、送信用レーザダイオードと称す）３３それぞれに光結合する平面形状に形成されている。また、コア部１２の途中には所定の透過特性を有する多層膜フィルタ３１が挿入されている。ここにおいて、多層膜フィルタ３１の透過特性は、第１の規定波長（本実施形態では、１．３１μｍ）の光信号を選択的に透過させ且つ第２の規定波長（本実施形態では、１．５５μｍ）の光信号を反射するように設定されており、基板１０の上記一表面に形成された位置決め溝１４ａにより位置決めされた光ファイバ２からコア部１２へ入射した光は多層膜フィルタ３１へ導かれる。
【００１７】
しかして、本実施形態の光通信モジュールでは、位置決め溝１４ａにより位置決めされた光ファイバ２からコア部１２へ入射された第１の規定波長の光信号は多層膜フィルタ３１を透過して受信用フォトダイオード３２へ導かれて受信用フォトダイオード３２にて電気信号に変換され、また、コア部１２へ入射された第２の規定波長の光信号は多層膜フィルタ３１にて反射され位置決め溝１４ｂにより位置決めされた光ファイバ２へ導かれる。
【００１８】
ここにおいて、受信用フォトダイオード３２から出力される電気信号は、パッケージ１内に収納された電気集積回路素子３５と電子部品３７とで構成される第１の信号処理回路にて増幅され、第１の信号処理回路から出力される信号は外部接続端子１７を通して外部機器（図示せず）へ取り出すことができる。また、送信用レーザダイオード３３は、パッケージ１内に収納された電気集積回路素子３６と電子部品３８とで構成される第２の信号処理回路から与えられる電気信号にて発振して光信号を送信する。送信用レーザダイオード３３から出力されコア部１２へ入射した光信号は多層膜フィルタ３１を透過し位置決め溝１４ａに位置決めされている光ファイバ２を通して送信される。第２の信号処理回路は、外部接続端子１７を通して外部機器から受信した制御信号を上記電気信号に変換して送信用レーザダイオード３３へ与えるように構成されている。なお、パッケージ１内には、送信用レーザダイオード３３の出力などを監視するモニタ用のフォトダイオード（以下、モニタ用フォトダイオードと称す）３４も収納されている。また、本実施形態では、受信用フォトダイオード３２、送信用レーザダイオード３３およびモニタ用フォトダイオード３４それぞれが光半導体素子を構成しており、電気集積回路素子３５，３６が光半導体素子と協働する電気集積回路素子を構成している。
【００１９】
ところで、基板１０は、上記一表面に収納凹所１０ａが形成されており、収納凹所１０ａの内底面に、多層膜フィルタ３１、受信用フォトダイオード３２、送信用レーザダイオード３３、モニタ用フォトダイオード３４それぞれが位置決めされる４つの位置決め凹部１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆが形成されており、コア部１２に対して容易に光結合（光接続）することができるようになっている。すなわち、多層膜フィルタ３１は、位置決め凹部１０ｃに図２の上方から挿入することで基板１０およびコア部１２に対して位置決めされてコア部１２と光結合可能となる。同様に、受信用フォトダイオード３２は、位置決め凹部１０ｄに図２の上方から挿入することで基板１０およびコア部１２に対して位置決めされてコア部１２と光結合可能となり、送信用レーザダイオード３３は、位置決め凹部１０ｅに図２の上方から挿入することで基板１０およびコア部１２に対して位置決めされてコア部１２と光結合可能となり、モニタ用フォトダイオード３４は、位置決め凹部１０ｆに図２の上方から挿入することで基板１０に対して位置決めされることになる。なお、本実施形態では、位置決め凹部１０ｄ〜１０ｆそれぞれが光半導体素子を位置決めする位置決め部を構成しているが、各位置決め部は、凹部と凸部との少なくとも一方により光半導体素子を位置決めできる形状に形成すればよい。
【００２０】
また、基板１０は、上記収納凹所１０ａの内底面上に、上述の各電気集積回路素子３５，３６や電子部品３７，３８などが配設されるとともに、複数の電気回路パターン１６が形成されており、受信用フォトダイオード３２と電気集積回路素子３５とは電気回路パターン１６を介して電気的に接続され、送信用レーザダイオード３３と電気集積回路素子３６とは別の電気回路パターン１６を介して電気的に接続されている。また、上記各信号処理回路と外部接続端子１７との間も電気回路パターン１６を介して電気的に接続されている。
【００２１】
上述のカバー２０は、上記各光半導体素子および電気集積回路素子３５，３６および電気回路パターン１６を覆うように基板１０に気密的に固着されている。ここに、カバー２０は基板１０の収納凹所１０ａと対応する部位に凹所２０ａが形成されている。したがって、カバー２０における凹所２０ａの周壁２０ｂと、基板１０における収納凹所１０ａの周壁１０ｂとの互いの先端面が合わせ面となっており、両合わせ面が図示しない接着剤を介して固着されている。
【００２２】
しかして、本実施形態の光通信モジュールでは、コア部１２と光半導体素子（受信用フォトダイオード３２、送信用レーザダイオード３３、モニタ用フォトダイオード３４）と電気回路パターン１６とがパッケージ１の一部を構成する基板１０に配置されているので、図１１〜図１４に示した各従来構成のようにプレーナ光波回路（ＰＬＣ）が形成され光半導体素子が配置されたシリコン基板などの基板８０とパッケージ９０とが別部品である場合に比べて部品点数を削減できて低コスト化を図れ、また、多層膜フィルタ３１を位置決めする位置決め凹部１０ｃおよび各光半導体素子それぞれを位置決めする位置決め凹部１０ｄ〜１０ｆが基板１０に形成されているので、組立時に位置合わせが必要となる工程が簡単になる。また、基板１０が熱の影響により収縮したり膨張したりしてもコア部１２とコア部１２に光結合している各光半導体素子との光相対的な位置精度が保たれるので、周囲温度の変化やパッケージ１内の部品の発熱に起因した温度変動の影響による光結合効率の低下を抑制することができる。
【００２３】
なお、基板１０においてコア部１２を除いた大部分はコア部１２に比べて屈折率の低い合成樹脂により形成されている。また、カバー２０の材料としては、基板１０と同じ合成樹脂を用いることが好ましく、基板１０と同じ合成樹脂を採用することにより、温度変動に起因して基板１０の周壁１０ｂとカバー２０の周壁２０ｂとの互いの先端面の間に隙間が生じるのを防止することができ、パッケージ１内への塵や埃などの異物の侵入を防止することができ、光通信モジュールの信頼性が向上する。また、各光半導体素子はボンディングワイヤＷ（図２参照）を介して電気回路パターン１６と電気的に接続されている。
【００２４】
（実施形態２）
本実施形態の光通信モジュールの基本構成は実施形態１と略同じであって、図３に示すように、実施形態１にて説明した電気集積回路素子３６がカバー２０における凹所２０ａの内底面に配置され、凹所２０ａの内底面に形成された電気回路パターン１６を介して送信用レーザダイオード３３（図１参照）と電気的に接続されている点などが相違する。ここにおいて、基板１０およびカバー２０それぞれに形成された電気回路パターン１６において外部接続端子１７に接続される電気回路パターン１６は基板１０とカバー２０との合わせ面（各周壁１０ｂ，２０ｂそれぞれの先端面）まで延設されている（つまり、電気回路パターン１６は立体配線されている）。なお、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００２５】
しかして、本実施形態の光通信モジュールでは、カバー２０における基板１０との対向面に、電気集積回路素子３６が配置されるとともに、電気集積回路素子３６と送信用レーザダイオード３３とを電気的に接続する電気回路パターン１６の一部が形成されているので、基板１０の厚み方向（図３の上下方向）に直交する面内におけるパッケージ１の小型化が可能となる。また、カバー２９に配置された電気集積回路素子３６を光半導体素子に隣接して基板１０上に配置する場合に比べて、電気集積回路素子３６と光半導体素子との間で基板１０を通じて伝わる熱を少なくでき、互いの熱によるそれぞれの動作特性への影響を少なくすることができる。
【００２６】
以下、本実施形態の光通信モジュールの基本となる製造方法について図４〜図７を参照しながら説明する。
【００２７】
まず、シリコン基板からなるキャリア基板４０の一表面上にスピンコート法などによりフォトレジストを塗布して第１のレジスト層４１を形成することによって、図４（ａ）に示す構造が得られる。なお、第１のレジスト層４１の厚みを面内で均一にするためには、キャリア基板４０として、表面が平滑で表面粗さが小さく、且つ熱や吸湿に起因した寸法変化の小さな基板を用いることが望ましいので、本実施形態では、キャリア基板４０としてシリコン基板を用いている。
【００２８】
続いて、リソグラフィ技術（露光および現像）により、コア部１２の形成予定領域に対応する部位に溝４２が形成されるとともに、各位置決め溝１４ａ，１４ｂおよび各位置決め凹部１０ｃ〜１０ｆに対応する部位ではキャリア基板４０の上記一表面を露出させる開口部が形成されるように第１のレジスト層４１をパターニングし、ベーキングを行うことによって、図４（ｂ）に示す構造が得られる。なお、第１のレジスト層４１の材料となるフォトレジストとしては、紫外線またはＸ線により露光された部分が現像時に除去されるポジ型のフォトレジストを採用してもよいし、露光されていない部分が現像時に除去されるネガ型のフォトレジストを採用するのが良く、透過する光の強度を部分的に変更できるグレースケールマスクや、照射強度を制御可能なレーザを用いることにより、深さの異なる溝４２や開口部（各位置決め凹部１０ｃ〜１０ｆに対応する部位に形成される開口部）を容易に形成することができる。
【００２９】
次に、キャリア基板４０の上記一表面側の全面にスピンコート法によりフォトレジストを塗布して第２のレジスト層４３を形成することによって、図４（ｃ）に示す構造が得られる。続いて、リソグラフィ技術（露光および現像）により第２のレジスト層４３のうち基板１０の周壁１０ｂに対応する部位が残るようにパターニングすることで第１のレジスト層４１と第２のレジスト層４３とからなるマスタ型４４を形成することによって、図４（ｄ）に示す構造が得られる。なお、第２のレジスト層４３の材料としては、第１のレジスト層４１と同様に、ポジ型、ネガ型のいずれのフォトレジストを採用してもよい。ここに、第１のレジスト層４１と第２のレジスト層４３との一方をネガ型、他方をポジ型とすることで、第２のレジスト層４３の現像時に第１のレジスト層４１が侵食されるのを防止することができる。また、第１のレジスト層４１の現像後にベーキング処理を行うことで、第２のレジスト層４３の現像時に第１のレジスト層４１が侵食されるのを防止することもできる。
【００３０】
マスタ型４４を形成した後、電気めっきによる電鋳を行うために、マスタ型４４上に金属材料（例えば、ニッケル、銀、銅、クロム、コバルトなど）からなる第１の導電性薄膜（図示せず）を被着し、電気めっきを行うことで第１の金型５１が形成され、図４（ｅ）に示す構造が得られる。なお、第１の導電性薄膜の成膜方法としては、例えば、スパッタ法、蒸着法、化学めっき法などを採用すればよいが、電気めっき時にマスタ型４４の表面から導電性薄膜が剥がれない程度の密着性が必要であり、上述の成膜方法の中ではスパッタ法が最も適している。ただし、スパッタ法による成膜時にはスパッタリング前にマスタ型４４の表面をプラズマにより活性化する処理を行う必要がある。また、電気めっきに用いる金属材料としては、例えば、ニッケル、クロム、コバルト、銅、ニッケル合金などを用いればよいが、表面硬度、耐食性、耐熱性など成形金型として必要な物性を確保するために、少量の添加剤を添加することが好ましい。
【００３１】
続いて、キャリア基板４０を除去し、マスタ型４４を剥離することにより第１の金型５１を離型した後、図５（ａ）に示すように、第１の金型５１を上型とし、図５（ａ）における下側の第２の金型５２を下型として、成形を行うことで合成樹脂成形品からなるベース１１が形成され、離型することによって、図５（ｂ）に示す構造が得られる。ここにおいて、ベース１１の一表面側（図５（ｂ）の上面側）には、実施形態１にて説明した位置決め溝１４ａ，１４ｂ、位置決め凹部１０ｃ〜１０ｆ（図１参照）およびコア部１２のコア材料を注入する注入溝１０ｇが形成されている。なお、注入溝１０ｇは上述のマスタ型４４における溝４２に対応している。本実施形態では、第１の導電性薄膜の材料と電気めっきに用いる材料の主成分とを同じにしてあり、第１の導電性薄膜が第１の金型５１の一部を構成しているが、第１の導電性薄膜の材料と電気めっきに用いる材料とを異ならせてもよい。また、キャリア基板４０およびマスタ型４４を除去した後に選択エッチングにより第１の金型５１に被着している第１の導電性薄膜を除去するようにしてもよい。また、キャリア基板４０の除去方法としては、物理的に剥がす方法や、薬品により溶解除去する方法などを採用すればよい。また、マスク型４４の剥離には、有機溶剤や市販のレジスト専用剥離剤を用いればよく、レジスト残渣が残る場合には、アルカリ水溶液またはプラズマにより除去すればよい。また、第２の金型５２は機械加工により形成してある。また、ベース１１の成形方法としては、射出成形や圧縮成形などを行えばよい。ここに、ベース１１は光導波路の下部クラッド層を兼ねているので、成形材料としては光導波路のクラッドに適した材料（例えば、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、エポキシ樹脂など）を用いればよい。
【００３２】
ベース１１を離型した後、図５（ｃ）に示すように、ベース１１においてコア部１２の形成予定領域に対応した注入溝１０ｇへコア部１２の構成材料（以下、コア材料と称す）となる合成樹脂（例えば、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、エポキシ樹脂など）をディスペンサ４６などを用いて注入して注入溝１０ｇを埋め込む。なお、コア材料として、ベース１１よりも屈折率の高い合成樹脂を用いることは勿論である。また、本実施形態では、注入溝１０ｇへコア材料を注入する際にディスペンサ４６を利用しているので、注入溝１０ｇ以外の部分にコア材料が付着するのを防止することができる。また、位置決め凹部１０ｃ〜１０ｆにはダミー部品を挿入したりマスキングを行ってコア材料の侵入を防ぐようにすることが望ましい。
【００３３】
その後、注入溝１０ｇへ注入されたコア材料を紫外線硬化または熱硬化させることによってコア部１２が形成され、図５（ｄ）に示す構造が得られる。
【００３４】
次に、コア部１２を覆うようにクラッド材料を塗布し、紫外線硬化または熱硬化させ上部クラッド層１３を形成することで基板１０が形成され、図５（ｅ）に示す構造が得られる。なお、本実施形態では、下部クラッド層を兼ねるベース１１とコア部１２と上部クラッド層１３とで光導波路を構成する。また、上部クラッド層１３は別部品として接着するようにしてもよい。
【００３５】
上述の光導波路を形成した後、基板１０の上記一表面側に第２の導電性薄膜からなるめっき下地層４７を成膜することによって、図６（ａ）に示す構造が得られる。なお、めっき下地層４７の材料としては、例えば、銅、ニッケル、銀などを採用すればよく、めっき下地層４７の成膜方法としては、スパッタ法、蒸着法、化学めっき法などを採用すればよい。ここに、めっき下地層４７の厚さが薄すぎると後の電気めっきの際に析出がなされず、厚すぎると次工程であるレーザビームによるめっき下地層４７のパターニングが困難となるので、めっき下地層４７の厚さは、０．１μｍ〜１０μｍの範囲で設定することが望ましい。
【００３６】
基板１０の上記一表面側にめっき下地層４７を形成した後、めっき下地層４７のうち基板１０上に形成する電気回路パターン１６に対応する部分（以下、回路部と称す）４７ａと周辺の不要部分（以下、非回路部と称す）４７ｂとの境界領域にレーザビームＢなどの電磁波を照射してめっき下地層４７の一部を除去するパターニングを行うことによって、図６（ｂ）に示す構造が得られる。
【００３７】
続いて、めっき下地層４７のうち回路部４７ａに対してのみ電流を流して電気めっきを行って電気回路パターン１６を形成することによって、図６（ｃ）に示す構造が得られる。なお、めっき下地層４７における非回路部４７ｂには電流を流さないので、非回路部４７ｂがめっきされることはない。また、電気めっきの材料としては、例えば、銅、ニッケル、銀などを採用すればよい。
【００３８】
次に、めっき下地層４７のうち非回路部４７ｂをエッチング液によるエッチングやプラズマなどによるドライエッチングにより除去することによって、図６（ｄ）に示す構造が得られる。なお、エッチング終了後に、必要に応じて或いは用途に応じて電気回路パターン１６に金めっきや半田めっきなどの表面処理を行ってもよい。
【００３９】
その後、基板１０の上記一表面側へ多層膜フィルタ３１を実装し、受信用フォトダイオード３２、送信用レーザダイオード３３、モニタ用フォトダイオード３４などの光半導体素子を実装してから、ワイヤボンディングを行うことでボンディングワイヤＷを介して電気回路パターン１６と電気的に接続する。さらにその後、基板１０の上記一表面側へ電気集積回路素子３５，３６や電子部品３７，３８などを実装し、電気回路パターン１６と電気的に接続することによって、図７（ａ）に示す構造が得られる。なお、光半導体素子および電気部品（電気集積回路素子３５，３６など）の実装の順番は特に限定するものではない。ただし、多層膜フィルタ３１と光半導体素子とは高精度に位置決めする必要があるので、各光半導体素子を動作させて光導波路のコア部１２へ光を伝搬させ光学測定を行いながら位置決めを行う必要がある。
【００４０】
次に、光ファイバ２を基板１０の位置決め溝１４ａ，１４ｂ（図１参照）により位置決めし、図７（ｂ）の上側に示すカバー２０を基板１０へ接着剤（図示せず）を用いて固着することによって、図３に示す構造が得られる。なお、光ファイバ２は位置決め溝１４ａ，１４ｂにより高精度に位置決めできるので、光ファイバ２へ光を伝搬させながら位置決めを行う必要がなく、無調整で実装することが可能である。
【００４１】
以上説明した製造方法によれば、基板１０を形成するにあたって、キャリア基板４０の一面側にフォトレジストを塗布してパターニングする過程を複数回繰り返すことでコア部１２のコア材料の注入溝１０ｇおよび各光半導体素子それぞれの位置決め部たる位置決め凹部１０ｃ〜１０ｆが一表面側に形成され光導波路の下部クラッド層を兼ねる合成樹脂製のベース１１のマスタ型４４を形成する工程と、マスタ型４４を電気めっきにより転写して金型５１を形成する工程と、当該金型５１を用いてベース１１を成形する工程と、ベース１１における注入溝１０ｇにベース１１よりも屈折率の高い上記コア材料を注入してコア部１２を形成する工程と、コア部１２よりも屈折率の低い合成樹脂からなりコア部１２を覆う上部クラッド層１３をベース１１の上記一表面側に形成する工程と、上部クラッド層１３を形成した後で電気回路パターン１６を形成する工程とを備えるので、従来に比べて部品点数の削減および組立時の工数の削減を図れる光通信モジュールを提供することができる。また、上述のマスタ型４４を電気めっきにより転写して形成した第１の金型５１を利用することで量産化対応による低コスト化が可能となるという利点がある。
【００４２】
また、電気回路パターン１６を形成する工程では、基板１０の上記一表面に導電性薄膜からなるめっき下地層４７を形成する過程と、めっき下地層４７のうち電気回路パターン１６に対応した回路部４７ａと非回路部４７ｂとの境界領域へレーザビームＢを照射して縁切りする過程と、回路部４７ａに対応した部分にめっきを施す過程と、非回路部４７ｂを除去する過程とを有するので、基板１０の上記一表面側に精度良く電気回路パターン１６を形成することができる。また、めっき下地層４７の非回路部４７ｂ全体にレーザビームＢを照射する場合に比べてレーザビームＢの照射時間を短縮することができて生産性を向上でき、しかもめっき材料の無駄が少なくなって低コスト化を図れるという利点がある。
【００４３】
なお、以上説明した製造方法は他の実施形態の光通信モジュールの製造方法にも適用できる。また、上述の製造方法では、キャリア基板４０の一面側にフォトレジストを塗布してパターニングする過程を２回繰り返すことでマスタ型４４を形成しており、固定溝１５ａ，１５ｂに対応する部位を形成していないが、繰り返し回数と露光マスクを適宜設計することでマスタ型４４に固定溝１５ａ，１５ｂに対応する部位を形成できることは勿論である。
【００４４】
ところで、上述の光通信モジュールにおいて、図３および図７（ｂ）に示すように、基板１０およびカバー２０に形成される電気回路パターン１６を立体配線し基板１０とカバー２０との合わせ面まで延設して導電性ペースト６７（図８（ａ）参照）を介して電気回路パターン１６同士を電気的に接続するとともに基板１０とカバー２０とを接着剤１９（図８（ａ）参照）を介して気密的に固着するようにすれば、カバー２０に配置された電気集積回路素子と基板１０に配置された光半導体素子との間の電気的な接続の信頼性が向上するとともに、パッケージ１の気密性のアップによる信頼性の向上が図れる。
【００４５】
また、図８（ａ），（ｂ），（ｃ）のいずれかに示したような凹凸嵌合構造を採用すれば、基板１０とカバー２０との相対的な位置決めが容易になるとともに、パッケージ１の気密性をさらにアップすることができる。図８（ａ），（ｂ）では、基板１０における周壁１０ｂの先端面に凹部１９を形成するとともに、カバー２０における周壁２０ｂの先端面に凹部１９と嵌合する凸部２９を突設してある。また、図８（ｃ）では、カバー２０における周壁２０ｂの先端面に凸部２７を突設してある。なお、周壁１０ｂは外側面に外部接続端子１７を有している部分においては凹部１９を形成せず、周壁２０ｂにおいて周壁１０ｂの外側面に外部接続端子１７を有している部分と対向している部分には凸部２９を突設しない構造となっている。
【００４６】
（実施形態３）
本実施形態の光通信モジュールの基本構成は実施形態２と略同じであって、図９に示すように、パッケージ１の外面側に放熱板６１が埋設されている点が相違する。なお、実施形態２と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００４７】
本実施形態における放熱板６１は受信用フォトダイオード３２および送信用レーザダイオード３３に接するように基板１０に設けられている。ここに、放熱板６１としては、熱伝導率が高い金属材料（例えば、アルミニウムや銅または銅合金など）からなる金属板や熱伝導率が高いセラミック材料（例えば、アルミナなど）からなるセラミック板などを採用することができる。
【００４８】
基板１０に放熱板６１を埋め込む方法としては、ベース１１の成形時にインサート成形する方法やベース１１の成形後に基板１０を加工してから接着する方法などがある。また、外部接続端子１７をリードフレームの一部により構成し、リードフレームの他の部分を放熱板とする方法も採用できる。
【００４９】
しかして、本実施形態の光通信モジュールでは、パッケージ１の外面側に放熱板６１が設けられているので、放熱性を高めることができ、各素子（光半導体素子や電気集積回路素子３５，３６や電子部品３７，３８など）の発熱による基板１０の変形を防止することができるから、光結合部の位置ずれが生じるのを防止できて光結合効率の低下を抑制できるとともに光回路での伝送損失の増加を抑制することができ、さらに各素子の特性変動を抑制することができる。
【００５０】
（実施形態４）
本実施形態の光結合装置の基本構成は実施形態２と略同じであって、図１０に示すように、パッケージ１の外面に被着され外部接続端子１７と電気的に接続された金属膜６３を備えている点が相違する。ここにおいて、金属膜６３は、基板１０およびカバー２０の両方に形成されている。なお、実施形態２と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００５１】
しかして、本実施形態の光通信モジュールでは、パッケージ１の外面に被着された金属膜６３がシールド膜としての機能と遮光膜としての機能とを有することとなり、シールド効果による高周波ノイズの防止と遮光効果による前記各素子の誤動作防止を図ることができる。
【００５２】
また、金属膜６３を電気回路パターン１６と同じ材料により構成すれば、金属膜６３を電気回路パターン１６と同時形成することが可能となり、新たな工程を追加することなく光導波路の伝送損失の増加を抑制することが可能となる。
【００５３】
【発明の効果】
請求項１の発明は、外部の光ファイバに光結合し光回路を形成するコア部が埋設されパッケージの一部を構成する合成樹脂製の基板と、基板の一表面側に設けられ光回路に光結合する光半導体素子と、光半導体素子と協働する電気集積回路素子とを備え、前記基板には、光半導体素子と電気集積回路素子とを電気的に接続する電気回路パターンが形成されるとともに、光半導体素子を位置決めする位置決め部が形成されてなるものであり、コア部と光半導体素子と電気回路パターンとがパッケージの一部を構成する基板に配置されているので、従来のようにプレーナ光波回路（ＰＬＣ）が形成され光半導体素子が配置されたシリコン基板などの基板とパッケージとが別部品である場合に比べて部品点数を削減できて低コスト化を図れるという効果があり、また、光半導体素子を位置決めする位置決め部が基板に形成されているので、組立時に位置合わせが必要となる工程が簡単になるという効果がある。
【００５４】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記光半導体素子および前記電気集積回路素子および前記電気回路パターンを覆うように前記基板に気密的に固着されたカバーと、前記基板の側面に設けられ前記電気集積回路素子に電気的に接続された外部接続端子とを備えているので、前記パッケージ内への塵や埃などの異物の侵入を防止することができ、光通信モジュールの信頼性が向上するという効果がある。
【００５５】
請求項３の発明は、請求項２の発明において、前記カバーは、前記基板との対向面に前記電気集積回路素子が配置されるとともに、前記電気集積回路素子と前記光半導体素子とを電気的に接続する電気回路パターンの一部が形成されているので、前記基板の厚み方向に直交する面内における前記パッケージの小型化が可能となるという効果がある。また、前記カバーに配置された前記電気集積回路素子を前記光半導体素子に隣接して前記基板上に配置する場合に比べて、前記電気集積回路素子と前記光半導体素子との間で前記基板を通じて伝わる熱を少なくでき、互いの熱によるそれぞれの動作特性への影響を少なくすることができるという効果がある。
【００５６】
請求項４の発明は、請求項３の発明において、前記カバーと前記基板とが凹凸嵌合し、前記カバーと前記基板との互いの合わせ面に前記電気回路パターンが延設されているので、前記カバーに配置された前記電気集積回路素子と前記基板に配置された光半導体素子との間の電気的な接続の信頼性が向上するとともに、前記パッケージの気密性のアップによる信頼性の向上が図れるという効果がある。
【００５７】
請求項５の発明は、請求項２または請求項３の発明において、前記基板と前記カバーとで前記パッケージが構成され、前記パッケージの外面側に放熱板が設けられているので、放熱性を高めることができ、前記各素子の発熱による前記基板の変形を防止することができるから、光結合部の位置ずれが生じるのを防止できて光結合効率の低下を抑制できるとともに光回路での伝送損失の増加を抑制することができ、さらに前記各素子の特性変動を抑制することができるという効果がある。
【００５８】
請求項６の発明は、請求項２または請求項３の発明において、前記基板と前記カバーとで前記パッケージが構成され、前記パッケージの外面に被着され前記外部接続端子と電気的に接続された金属膜を備えているので、金属膜がシールド膜としての機能と遮光膜としての機能とを有することとなり、シールド効果による高周波ノイズの防止と遮光効果による前記各素子の誤動作防止を図ることができるという効果がある。
【００５９】
請求項７の発明は、請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の光通信モジュールの製造方法であって、前記基板を形成するにあたって、キャリア基板の一面側にフォトレジストを塗布してパターニングする過程を複数回繰り返すことで前記コア部のコア材料の注入溝および前記位置決め部が一表面側に形成され光導波路の下部クラッド層を兼ねる合成樹脂製のベースのマスタ型を形成する工程と、前記マスタ型を電気めっきにより転写して金型を形成する工程と、当該金型を用いてベースを成形する工程と、ベースにおける注入溝にベースよりも屈折率の高い前記コア材料を注入して前記コア部を形成する工程と、前記コア部よりも屈折率の低い合成樹脂からなり前記コア部を覆う上部クラッド層をベースの前記一表面側に形成する工程と、上部クラッド層を形成した後で前記電気回路パターンを形成する工程とを備えるので、従来に比べて部品点数の削減および組立時の工数の削減を図れる光通信モジュールを提供することができるという効果がある。また、前記マスタ型を電気めっきにより転写して形成した金型を利用することで量産化対応による低コスト化が可能となるという利点がある。
【００６０】
請求項８の発明は、請求項７の発明において、前記電気回路パターンを形成する工程では、前記基板の前記一表面に導電性薄膜を形成する過程と、導電性薄膜のうち前記電気回路パターンに対応した部分と周辺の不要部分との境界領域へレーザビームを照射して縁切りする過程と、導電性薄膜のうち前記電気回路パターンに対応した部分にめっきを施す過程と、導電性薄膜のうち不要部分を除去する過程とを有するので、前記位置決め部を有する前記基板の前記一表面側に精度良く電気回路パターンを形成することができるという効果がある。また、導電性薄膜の不要部分全体にレーザビームを照射する場合に比べてレーザビームの照射時間を短縮することができて生産性を向上でき、しかもめっき材料の無駄が少なくなって低コスト化を図れるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態１を示し、カバーを取り外した状態の概略斜視図である。
【図２】同上を示す概略断面図である。
【図３】実施形態２を示す概略断面図である。
【図４】同上の製造方法を説明するための主要工程断面図である。
【図５】同上の製造方法を説明するための主要工程断面図である。
【図６】同上の製造方法を説明するための主要工程断面図である。
【図７】同上の製造方法を説明するための主要工程断面図である。
【図８】（ａ）は同上の要部説明図、（ｂ），（ｃ）は同上の要部の他の構成例の説明図である。
【図９】実施形態３を示す概略断面図である。
【図１０】実施形態４を示す概略断面図である。
【図１１】従来例を示す概略断面図である。
【図１２】他の従来例を示す一部破断した概略斜視図である。
【図１３】別の従来例を示す概略斜視図である。
【図１４】また別の従来例を示す一部破断した分解斜視図である。
【符号の説明】
１　パッケージ
１０　基板
１０ａ　収納凹所
１０ｃ〜１０ｆ　位置決め凹部
１０ｇ　注入溝
１１　ベース
１２　コア部
１３　上部クラッド層
１４ａ，１４ｂ　位置決め溝
１６　電気回路パターン
１７　外部接続端子
２０　カバー
３１　多層膜フィルタ
３２　フォトダイオード（受信用フォトダイオード）
３３　レーザダイオード（送信用レーザダイオード）
３４　フォトダイオード（モニタ用フォトダイオード）
３５，３６　電気集積回路素子
【図１】
2004117730.tif 000003
【図２】
2004117730.tif 000004
【図３】
2004117730.tif 000005
【図４】
2004117730.tif 000006
【図５】
2004117730.tif 000007
【図６】
2004117730.tif 000008
【図７】
2004117730.tif 000009
【図８】
2004117730.tif 000010
【図９】
2004117730.tif 000011
【図１０】
2004117730.tif 000012
【図１１】
2004117730.tif 000013
【図１２】
2004117730.tif 000014
【図１３】
2004117730.tif 000015
【図１４】
2004117730.tif 000016