(57)【要約】【課題】光の伝送ロスが少なくて高性能な光学素子搭載装置を確実に得ることができる製造方法を提供すること。【解決手段】本発明の光学素子搭載装置３１は、光学素子５１、マイクロレンズアレイ４１、位置合わせ基準部５５等を備える。光学素子５１は、発光部５４が配置された主面５３を有する。マイクロレンズアレイ４１は、複数の光路に対応して配置された複数のマイクロレンズ４３を有する。このような光学素子搭載装置３１を製造する場合、まず、光学素子５１の主面５３上に位置合わせ基準部５５を形成する。次に、位置合わせ基準部５５を基準として位置合わせを行いつつ、光学素子５１の主面５３側にマイクロレンズアレイ４１を設ける。【選択図】  図２
2004288713.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受光部及び発光部のうちの少なくともいずれかが配置された主面を有する光学素子と、
複数の光路に対応して配置された複数のマイクロレンズを有するマイクロレンズアレイと
を備えた光学素子搭載装置の製造方法において、
前記光学素子の主面上に位置合わせ基準部を形成する工程と、
前記位置合わせ基準部を基準として位置合わせを行いつつ、前記光学素子の前記主面側に前記マイクロレンズアレイを設ける工程と
を含むことを特徴とする光学素子搭載装置の製造方法。
【請求項２】
受光部及び発光部のうちの少なくともいずれかが配置された主面を有する光学素子と、
複数の光路に対応して配置された複数のマイクロレンズを有するマイクロレンズアレイと
を備えた光学素子搭載装置の製造方法において、
前記光学素子の主面上に位置合わせ基準部を形成する工程と、
複数のマイクロレンズが形成された基板状のマイクロレンズアレイを用意する工程と、
前記位置合わせ基準部を基準として位置合わせを行いつつ、前記光学素子の前記主面側に前記基板状のマイクロレンズアレイを設置固定する工程と
を含むことを特徴とする光学素子搭載装置の製造方法。
【請求項３】
受光部及び発光部のうちの少なくともいずれかが配置された主面を有する光学素子と、
複数の光路に対応して配置された複数のマイクロレンズを有するマイクロレンズアレイと
を備えた光学素子搭載装置の製造方法において、
前記光学素子の主面上に第１位置合わせ基準部を形成する工程と、
複数のマイクロレンズが形成された基板状のマイクロレンズアレイを用意し、その基板状のマイクロレンズアレイに第２位置合わせ基準部を形成する工程と、
前記第１位置合わせ基準部を基準としてそれに前記第２位置合わせ基準部を整合させることで位置合わせを行いつつ、前記光学素子の前記主面側に前記基板状のマイクロレンズアレイを設置固定する工程と
を含むことを特徴とする光学素子搭載装置の製造方法。
【請求項４】
前記第１位置合わせ基準部は、前記光学素子の主面上に金属薄膜により形成された第１位置合わせマークであり、前記第２位置合わせ基準部は、前記基板状のマイクロレンズアレイに形成された第２位置合わせマークであることを特徴とする請求項３に記載の光学素子搭載装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学素子とマイクロレンズアレイとを備えた光学素子搭載装置の製造方法に係り、特には光学素子とマイクロレンズアレイとの位置合わせ方法に特徴を有する製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、インターネットに代表される情報通信技術の発達や、情報処理装置の処理速度の飛躍的向上などに伴って、画像等の大容量データを送受信するニーズが高まりつつある。かかる大容量データを情報通信設備を通じて自由にやり取りするためには１０Ｇｂｐｓ以上という情報伝達速度が望ましく、そのような高速通信環境を実現しうる技術として光通信技術に大きな期待が寄せられている。一方、機器内の配線基板間での接続、配線基板内の半導体チップ間での接続、半導体チップ内での接続など、比較的短い距離における信号伝達経路に関しても、高速で信号を伝送することが近年望まれている。このため、従来一般的であった金属ケーブルや金属配線から、光導波路などを用いた光伝送へと移行することが理想的であると考えられている。
【０００３】
そして従来、例えば、発光素子（ＶＣＳＥＬ等）を搭載した送信側光パッケージ及び受光素子（ＰＤ等）を搭載した受信側光パッケージが表面に実装され、それらパッケージ間を光導波路で光学的に接続することにより、高速信号線の光化を図った光プリント配線板が提案されている（例えば、特許文献１参照）。その具体例を図１６に示す。
【０００４】
基板１１１の第１主面１１２にはキャビティ１１３が形成され、そのキャビティ１１３の底面にはＶＣＳＥＬ１１４が搭載されている。ＶＣＳＥＬ１１４は発光面１１５を有しており、その発光面１１５内には複数の発光部１１６がアレイ状に配置されている。一方、基板１１１の第２主面１１７にはＶＣＳＥＬ１１４を動作させるためのドライバＩＣ１１８が搭載されている。ＶＣＳＥＬ１１４及びドライバＩＣ１１８は、基板１１１の有する図示しない導体回路を介して電気的に接続されている。キャビティ１１３内には透明な樹脂からなる封止樹脂層１１９が充填形成されており、その封止樹脂層１１９の表面には複数のマイクロレンズ１２０が形成されている。これらのマイクロレンズ１２０は各発光部１１６に対応した位置にあるため、発光部１１６が光を発すると、それらの光がマイクロレンズ１２０を通過する際に集光されてコリメート光（平行光）に変換される。かかるコリメート光は、光プリント配線板１２１−光パッケージ１２２間の空隙を空気伝搬した後、光プリント配線板１２１上の光導波路１２３の一方側の端部（光路変換部）に達する。そして、光は光導波路１２３を伝搬して他方側の端部（光路変換部）に達した後、逆の経路を辿ってＰＤの受光部に入射するようになっている。
【０００５】
このような光パッケージ１２２を製造する手順について述べる。まず、基板１１１の第１主面１１２側にあるキャビティ１１３の底面に、ＶＣＳＥＬ１１４を搭載する。次に、キャビティ１１３に透明な樹脂を充填して封止した後、第２主面１１７側にドライバＩＣ１１８を搭載する。次に、封止樹脂層１１９の表面にディスペンサで液状の感光性樹脂を微小量滴下する。滴下された感光性樹脂は表面張力の作用により半球状になるため、前記感光性樹脂を光硬化させることにより、マイクロレンズ１２０を形成することができる。
【０００６】
【特許文献１】
エレクトロニクス実装学会誌  Ｖｏｌ．５  Ｎｏ．５（２００２）、「マイクロレンズを用いた光Ｉ／Ｏパッケージ技術」（４７８頁〜４８１頁）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の光パッケージ１２２の製造方法では、ディスペンス法を採用していることから、発光部１１６（または受光部）に対応した位置にマイクロレンズ１２０を形成することが基本的に難しい。このため、マイクロレンズ１２０が光路から外れやすく（即ち光軸ズレが起こりやすく）なり、光の伝送ロスが拡大するという問題がある。
【０００８】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、光の伝送ロスが少なくて高性能な光学素子搭載装置を確実に得ることができる製造方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段、作用及び効果】
そして、上記課題を解決する手段としては、受光部及び発光部のうちの少なくともいずれかが配置された主面を有する光学素子と、複数の光路に対応して配置された複数のマイクロレンズを有するマイクロレンズアレイとを備えた光学素子搭載装置の製造方法において、前記光学素子の主面上に位置合わせ基準部を形成する工程と、前記位置合わせ基準部を基準として位置合わせを行いつつ、前記光学素子の前記主面側に前記マイクロレンズアレイを設ける工程とを含むことを特徴とする光学素子搭載装置の製造方法がある。
【００１０】
従って、この製造方法によれば、光学素子の主面上にある位置合わせ基準部を基準として位置合わせを行いつつマイクロレンズアレイを設けることから、従来方法に比べて、発光部または受光部に対応した位置にマイクロレンズを配置しやすくなる。よって、マイクロレンズが高い精度で光軸合わせされ、光の伝送ロスが少なくなる結果、高性能な光学素子搭載装置を確実に得ることができるようになる。
【００１１】
前記光学素子搭載装置を構成する光学素子としては、発光部が主面に配置された光学素子（即ち発光素子）や、受光部が主面に配置された光学素子（即ち受光素子）がある。発光素子としては、例えば、発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ；ＬＥＤ）、半導体レーザダイオード（Ｌａｓｅｒ  Ｄｉｏｄｅ  ；ＬＤ）、面発光レーザ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ｃａｖｉｔｙ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｌａｓｅｒ；ＶＣＳＥＬ）等を挙げることができる。これらの発光素子は、入力した電気信号を光信号に変換した後、その光信号を光導波路の所定部位に向けて発光部から出射する機能を備えている。一方、受光素子としては、例えば、ｐｉｎフォトダイオード（ｐｉｎ  Ｐｈｏｔｏ  Ｄｉｏｄｅ；ｐｉｎＰＤ）、アバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）等を挙げることができる。これらの受光素子は、光導波路の所定部位から出射された光信号を受光部にて入射し、その入射した光信号を電気信号に変換して出力する機能を有している。従って、発光素子の発光部や受光素子の受光部は、光導波路に対して光学的に接続（即ち、光導波路と互いの光軸を合わせた状態で接続）される。なお、前記光学素子は発光部及び受光部の両方を有するものでもよい。前記光学素子に使用する好適な材料としては、例えば、Ｓｉ、Ｇｅ、ＩｎＧａＡｓ、ＧａＡｓＰ、ＧａＡｌＡｓなどがある。
【００１２】
光学素子において主面に存在する発光部の数、または主面に存在する受光部の数は、１つであっても２つ以上であってもよい。本発明の構成を採る場合には２つ以上であることが好適であり、特にはｎ×ｍ個格子状に配置されていることが好適である。
【００１３】
また、前記光学素子搭載装置を構成するマイクロレンズアレイは、複数の光路に対応して配置された複数のマイクロレンズを有するとともに、光学素子の主面側に設けられている。マイクロレンズアレイは、無機系または有機系の光透過性材料を用いて形成されている。前記複数のマイクロレンズは、１００μｍ以下の直径を有し、マイクロレンズアレイの表面上または内部に形成されている。複数のマイクロレンズは、発光部及び受光部と同数かつ同位置に配置される。例えば、発光部をｎ×ｍ個格子状に配置したＶＣＳＥＬを光学素子として用いた場合には、発光部と同数のマイクロレンズをｎ×ｍ個格子状に配置したマイクロレンズアレイが用いられる。
【００１４】
前記光学素子搭載装置は、光学素子のほかに、光学素子を動作させる電子部品をさらに備えていてもよい。このような電子部品の具体例としては、発光素子の動作回路の機能を有する半導体集積回路（いわゆるドライバＩＣ）や、受光素子に接続される半導体集積回路（いわゆるレシーバＩＣ）などがある。そのほか前記電子部品は、各種のチップ部品（例えばチップトランジスタ、チップダイオード、チップ抵抗、チップキャパシタ、チップコイルなど）などであってもよい。
【００１５】
前記光学素子搭載装置は、光学素子が支持固定される光学素子支持体をさらに備えていてもよい。かかる光学素子支持体の形成や材料は特に限定されないが、例えば板状であることがよく、主として樹脂やセラミックのような絶縁材料を用いて形成されていることがよい。
【００１６】
前記光学素子支持体は１つまたは２つ以上の光学素子を収容しうる収容凹部を有し、前記収容凹部の底面には前記光学素子が支持固定されていることがよい。この構成であると、収容凹部の開口部を塞ぐようにマイクロレンズアレイを設けることにより、光学素子を全体的に覆う（つまりパッケージングする）ことが可能である。よって、封止部材などを別途設けなくても、光学素子を保護することができるからである。また、この構成であると、光学素子を気密的に塞ぐことも比較的簡単なため、湿気等に強く信頼性に優れた光学素子搭載装置を実現しやすくなる。
【００１７】
ここで、前記光学素子支持体は、前記光学素子が電気的に接続される導体回路を有する配線構造体であることがよい。なお、光学素子のほかに電子部品があるような場合には、その電子部品についても前記導体回路に電気的に接続されることがよい。なお、光学素子及び電子部品は、配線構造体における同じ面に設けられていてもよく、異なる面に設けられていてもよい。なお、配線構造体の好適例としては、導体回路を複数層に有する多層配線基板などを挙げることができる。
【００１８】
また、上記構成の光学素子搭載装置の製造方法は、例えば、前記光学素子の主面上に位置合わせ基準部を形成する工程と、複数のマイクロレンズが形成された基板状のマイクロレンズアレイを用意する工程と、前記位置合わせ基準部を基準として位置合わせを行いつつ、前記光学素子の前記主面側に前記基板状のマイクロレンズアレイを設置固定する工程とを含むものであってもよい。
【００１９】
この製造方法の場合、光学素子の主面側に設置固定されるマイクロレンズアレイが基板状であって、しかもその基板状のマイクロレンズアレイにはあらかじめ複数のマイクロレンズが形成されている。よって、従来のディスペンス法とは異なり、複数のマイクロレンズを一括して複数の発光部または受光部に対して高い精度で光軸合わせすることが可能である。よって、光の伝送ロスが少なくて高性能な光学素子搭載装置を簡単にかつ効率よく得ることができる。
【００２０】
また、上記構成の光学素子搭載装置の製造方法は、例えば、前記光学素子の主面上に第１位置合わせ基準部を形成する工程と、複数のマイクロレンズが形成された基板状のマイクロレンズアレイを用意し、その基板状のマイクロレンズアレイに第２位置合わせ基準部を形成する工程と、前記第１位置合わせ基準部を基準としてそれに前記第２位置合わせ基準部を整合させることで位置合わせを行いつつ、前記光学素子の前記主面側に前記基板状のマイクロレンズアレイを設置固定する工程とを含むものであってもよい。
【００２１】
この製造方法の場合も同様に、光学素子の主面側に設置固定されるマイクロレンズアレイが基板状であって、しかもその基板状のマイクロレンズアレイにはあらかじめ複数のマイクロレンズが形成されている。よって、従来のディスペンス法とは異なり、複数のマイクロレンズを一括して複数の発光部または受光部に対して高い精度で光軸合わせすることが可能である。ゆえに、光の伝送ロスが少なくて高性能な光学素子搭載装置を簡単にかつ効率よく得ることができる。
【００２２】
また、光学素子側ばかりでなくマイクロレンズアレイ側にも位置合わせ基準部を設けそれらの整合により位置合わせを行う方法であるため、光学素子側の位置合わせ基準部のみを用いた位置合わせ方法に比べて、位置合わせの容易性及び確実性が向上する。
【００２３】
前記第１位置合わせ基準部及び前記第２位置合わせ基準部は、互いを整合させることで光学素子及びマイクロレンズアレイの位置合わせが可能なものであればよく、その形状、大きさ等については特に限定されない。例えば、前記第１位置合わせ基準部及び前記第２位置合わせ基準部は、互いに嵌合関係とはならない平面的なものであってもよく、互いに嵌合関係となる立体的なものであってもよい。平面的なものの場合において「第１位置合わせ基準部を基準としてそれに第２位置合わせ基準部を整合」させた状態とは、例えば、マイクロレンズアレイを介して光学素子をその主面側から見たときに、基準である第１位置合わせ基準部に第２位置合わせ基準部が重なり合って見えるような状態をいう。立体的なものの場合において「第１位置合わせ基準部を基準としてそれに第２位置合わせ基準部を整合」させた状態とは、基準である第１位置合わせ基準部に第２位置合わせ基準部が嵌合している状態をいう。
【００２４】
互いに嵌合関係とはならない平面的な第１位置合わせ基準部及び第２位置合わせ基準部の例としては、金属やインク等の薄膜からなる位置合わせマークなどを挙げることができる。この場合、当該マークは周囲の部材と識別可能なように、周囲の部材の色と異なっていることがよい。具体的には、前記第１位置合わせ基準部は、前記光学素子の主面上に金属薄膜により形成された第１位置合わせマークであり、前記第２位置合わせ基準部は、前記基板状のマイクロレンズアレイに形成された第２位置合わせマークであることが好ましい。なお、第２位置合わせマークは、マイクロレンズアレイの表面に形成されていてもよく、内部に形成されていてもよい。第１位置合わせ基準部は、発光部または受光部がある位置を避けて光学素子の主面上に１つ以上設けられることが好ましい。また、位置合わせマークである金属薄膜は、スパッタ、ＣＶＤ、めっき、印刷等といった周知の手法により形成される。
【００２５】
また、互いに嵌合関係となる立体的な第１位置合わせ基準部及び第２位置合わせ基準部の例としては、第１位置合わせ基準部を凹状としかつ第２位置合わせ基準部を凸状とした構成や、第２位置合わせ基準部を凹状としかつ第１位置合わせ基準部を凸状とした構成などがある。なお、このような凹凸同士の嵌合関係があると、光学素子とマイクロレンズアレイ基板とが面方向に位置ズレ不能な状態で相互に確実に固定される。凸状の位置合わせ部は周知の手法（例えば、ペースト印刷、めっき、エッチング、研削加工、金型成形等）によって形成することが可能である。凹状の位置合わせ部も周知の手法（例えばドリリング、パンチング、ダイシング、レーザ加工、エッチング、金型成形等）によって形成することが可能である。
【００２６】
ここで、配線構造体等のような光学素子支持体を用いる場合には、その表面上（収容凹部があるような場合にはその底面）に光学素子を支持固定する工程を実施しておくことがよい。具体的には、例えば、配線構造体の有する導体回路上に光学素子をはんだ付けすることにより光学素子を固定する。光学素子を動作させる電子部品についても同様である。なお、第１位置合わせ基準部の形成は、光学素子を支持固定する工程の前に実施されてもよく、後で実施されてもよい。
【００２７】
マイクロレンズアレイにおける複数のマイクロレンズは、第２位置合わせ基準部の形成前に既に形成されていてもよく、第２位置合わせ基準部の形成後に形成されてもよく、あるいは第２位置合わせ基準部の形成時に同時に形成されてもよい。マイクロレンズの形成方法としては特に限定されず、周知の手法を採用することが可能であるが、好ましくは成形型を用いた方法を採用することがよい。微小量の樹脂をディスペンサで滴下する方法（ディスペンス法）に比べて、成形型を用いた方法によれば、所望形状のマイクロレンズを高精度に形成することが可能である。従って、集光性能の高いマイクロレンズが得やすくなるからである。
【００２８】
続いて、第１位置合わせ基準部を基準としてそれに第２位置合わせ基準部を整合させることで位置合わせを行いつつ、前記光学素子と前記マイクロレンズアレイとを互いに固定する工程を実施する。このとき、光学素子とマイクロレンズアレイとは、互いに直接的に固定されてもよく、別の部材（例えば配線構造体等のような光学素子支持体）を介して間接的に固定されてもよい。固定の方法としては特に限定されないが、例えば、接着剤やロウ材などを用いる方法などがある。
【００２９】
【発明の実施の形態】
［第１の実施の形態］
【００３０】
以下、本発明を具体化し第１の実施形態の光学素子搭載装置付き配線基板を図１〜図１１に基づき詳細に説明する。
【００３１】
図１に示されるように、本実施形態の光学素子搭載装置付き配線基板１０を構成する主配線基板１１（配線基板）は、第１主面１２及び第２主面１３を有する略矩形状の板部材である。主配線基板１１はいわゆるセラミック多層配線基板であって、第２主面１３及び内層に金属配線層からなる導体回路１６を備えている。この主配線基板１１はビアホール導体（図示略）も備えており、層の異なる導体回路１６同士はビアホール導体を介して層間接続されている。主配線基板１１の第２主面１３には複数のパッド１４が設けられている。それらのパッド１４上には、送信側光パッケージ３１、受信側光パッケージ３２、ＩＣパッケージ１５等の能動部品や、図示しない各種の受動部品が表面実装されている。これらの部品に対しては、主配線基板１１の導体回路１６等を介して電流（電気信号）が流れるようになっている。
【００３２】
図１〜図３に示されるように、主配線基板１１の第２主面１３には、略矩形状のポリマ光導波路フィルム２１が図示しない接着剤層を介して接合されている。このフィルム２１は、コア２３及びそれを上下から取り囲むクラッド２４を有している。実質的にコア２３は光信号が伝搬する光路となる。本実施形態の場合、コア２３及びクラッド２４は、屈折率等の異なる透明なポリマ材料、具体的には屈折率等の異なるＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）により形成されている。コア２３を形成する材料は、クラッド２４を形成する材料よりも数％ほど屈折率が高くなるように設定される。コア２３及びクラッド２４の厚さは、それぞれ数十μｍ程度に設定されている。フィルム２１の左端は受信側光パッケージ３２と主配線基板１１との空隙に位置する一方、フィルム２１の右端は送信側光パッケージ３１と主配線基板１１との空隙に位置している。フィルム２１の両端部には４５°の傾斜面がそれぞれ設けられ、それらの傾斜面には光沢のある金属薄膜からなる光路変換部２２が形成されている。
【００３３】
図１，図２に示されるように、送信側光パッケージ３１（光学素子搭載装置）を構成する多層配線基板３３（光学素子支持体）は、導体回路３４を複数層に有している。これらの導体回路３４はビアホール導体３５を介して層間接続されている。多層配線基板３３の主面３６側には収容凹部であるキャビティ３７が設けられており、そのキャビティ３７の周囲には端子形成用パッド３８が形成されている。そして、これらの端子形成用パッド３８上には、外部接続端子としてのはんだボール３９が設けられている。キャビティ３７の底面に配置された導体回路３４の一部には部品接続用パッド４０が形成されている。それらの部品接続用パッド４０上には、ＶＣＳＥＬ５１（光学素子）及びその駆動回路であるドライバＩＣ５２がはんだ付けされている。
【００３４】
なお、図１，図３に示されるように、受信側光パッケージ３２（光学素子搭載装置）についても、基本的には送信側光パッケージ３１（光学素子搭載装置）と同様の構造を備えている。ただし、ＶＣＳＥＬ５１（光学素子）及びドライバＩＣ５２の代わりに、フォトダイオード６１及びレシーバＩＣ６２がキャビティ３７内に収容されている。
【００３５】
図７等に示されるように、ＶＣＳＥＬ５１は略矩形状であって、１つの面が発光面５３（主面）となっている。発光面５３（主面）の略中央部には、発光部５４が３×４個格子状に配置されている。従って、これらの発光部５４は、主配線基板１１の第２主面１３に対して直交する方向（即ち図１，図２の上方向）に、所定波長のレーザ光を出射するようになっている。また、発光面５３（主面）の四隅部には、立体的な第１位置合わせ基準部としての窪み５５がそれぞれ形成されている。即ち、このＶＣＳＥＬ５１は４つの窪み５５を備えている。これらの窪み５５は略四角錐状のエッチング穴である。
【００３６】
図２等に示されるように、多層配線基板３３の主面３６側には、キャビティ３７の開口部を塞ぐようなかたちでマイクロレンズアレイ基板４１が配設されている。マイクロレンズアレイ基板４１の外周部は、接着剤を用いてキャビティ３７の開口部の周囲に接合されている。その結果、ＶＣＳＥＬ５１及びドライバＩＣ５２が気密封止されている。マイクロレンズアレイ基板４１の外面４２（主配線基板側面）には、半球状のマイクロレンズ４３が３×４個格子状に配置されている。これら複数のマイクロレンズ４３は、前記複数の発光部５４に対応した位置にある。一方、マイクロレンズアレイ基板４１の内面４４（光学素子側面）における４箇所には、第２位置合わせ基準部である半球状の突起４５が形成されている。そして、これらの突起４５はＶＣＳＥＬ５１の有する窪み５５と嵌合関係にある。ゆえに、各発光部５４と各マイクロレンズ４３との光軸が合った状態でＶＣＳＥＬ５１とマイクロレンズアレイ基板４１とが位置ズレ不能に固定されている。なお、マイクロレンズアレイ基板４１の内面４４（光学素子側面）とＶＣＳＥＬ５１の発光面５３（主面）とは直接接合しておらず、両者の間には２０μｍ程度の隙間が空いている。
【００３７】
図３等に示されるフォトダイオード６１は略矩形状であって、１つの面が受光面６３（主面）となっている。受光面６３（主面）の略中央部には、受光６４が３×４個格子状に配置されている。従って、これらの受光部６４には、主配線基板１１の第２主面１３に対して直交する方向（即ち図１，図３の下方向）に発せられるレーザ光を受けやすいようになっている。また、受光面６３（主面）の四隅部には、第１位置合わせ基準部である略四角錐状の窪み５５がそれぞれ形成されている。そして、これらの窪み５５には、マイクロレンズアレイ基板４１の有する各突起４５が嵌合している。その結果、各受光部６４と各マイクロレンズ４３との光軸が合った状態で、フォトダイオード６１とマイクロレンズアレイ基板４１とが位置ズレ不能に固定されている。
【００３８】
このように構成された光学素子搭載装置付き配線基板１０の一般的な動作について簡単に述べておく。
【００３９】
ＶＣＳＥＬ５１、ドライバＩＣ５２、フォトダイオード６１及びレシーバＩＣ６２は、主配線基板１１の導体回路１６、はんだボール３９、ビアホール導体３５、導体回路３４等を介した電力供給により、動作可能な状態となる。ドライバＩＣ５２では主配線基板１１側から送られてきた電気信号を処理してＶＣＳＥＬ５１に出力する。ＶＣＳＥＬ５１は入力した電気信号を光信号（レーザ光）に変換した後、そのレーザ光をポリマ光導波路フィルム２１の光路変換部２２に向けて発光部５４から出射する。ここで、マイクロレンズアレイ基板４１の有する各マイクロレンズ４３は各発光部５４に対応した位置にある。それゆえ、出射されたレーザ光は、外面４２側にあるマイクロレンズ４３を通過する際に集光されてコリメート光に変換される。そして、レーザ光は送信側光パッケージ３１と主配線基板１１との空隙を空気伝搬した後、主配線基板１１上のポリマ光導波路フィルム２１の一方の端部にある光路変換部２２に達し、そこで進行方向を９０°変更する。そして、レーザ光はコア２３の内部をその長手方向に沿って伝搬した後、ポリマ光導波路フィルム２１の他方の端部にある光路変換部２２において、再び進行方向を９０°変更する。そして、レーザ光は受信側光パッケージ３２と主配線基板１１との空隙を空気伝搬した後、マイクロレンズアレイ基板４１の外面４２側にあるマイクロレンズ４３に達し、そこを通過する際に集光される。そして、当該レーザ光がフォトダイオード６１の受光部６４に入射すると、フォトダイオード６１は受光した光信号を電気信号に変換してレシーバＩＣ６２に出力する。レシーバＩＣ６２は、それを元の電気信号の状態に戻して主配線基板１１側に出力するようになっている。
【００４０】
次に、上記構成の送信側光パッケージ３１（光学素子搭載装置）の製造方法を図４〜図１１に基づいて説明する。受信側光パッケージ３２の製造方法については、送信側光パッケージ３１の製造方法と基本的に同じであるので、ここでは説明を省略する。
【００４１】
まず、以下のような手順でマイクロレンズアレイ基板４１を作製しておく。即ち、図４に示されるような一対の成形型７１，７２を用意する。成形型７１の成形面及び成形型７２の成形面には、それぞれ複数の略半球状の凹部が設けられている。そして、光透過性材料からなる樹脂板４６（例えばアクリル板）を用意し、この樹脂板４６を前記一対の成形型７１，７２間に配置する。この状態で加熱しながら樹脂板４６の厚さ方向にプレス圧を加えることにより、一方の面に複数のマイクロレンズ４３を形成し、他方の面に複数の突起４５を形成する。つまり、マイクロレンズアレイ基板４１に突起４５を形成する工程の際、共通の成形型７１，７２を用いて型押しを行うことにより、同時に複数のマイクロレンズ４３を形成する（図５参照）。このような成形型７１，７２を用いた方法によれば、所望形状のマイクロレンズ４３を高精度に形成することができる。しかも、マイクロレンズ４３に対する突起４５の位置精度が極めて高くなるため、マイクロレンズ４３の光軸合わせ精度の向上、及び工数削減による生産性の向上を達成することができる。
【００４２】
また、光学素子支持体である多層配線基板３３を周知の手法に従って作製しておく（図８参照）。例えば、セラミック原料を主成分とするグリーンシートを形成し、グリーンシートにおける所定部分に穴加工を施した後、その中にビアホール導体形成用の金属ペーストを充填する。また、グリーンシートの表面に金属ペーストを印刷することにより、後に導体回路３４やパッド３８，４０となる印刷層を形成する。そして、これら複数枚のグリーンシートを積層プレスして一体化し、グリーンシート積層体とする。このグリーンシート積層体を、周知の手法に従って乾燥、脱脂、焼成することにより、多層配線基板３３とする。なお、キャビティ３７は焼成前の段階で形成されていることがよい。そして、キャビティ３７の底面にある部品接続用パッド４０上にＶＣＳＥＬ５１及びドライバＩＣ５２を載置した後、リフローを行ってそれらをはんだ付けする（図９参照）。なお、ＶＣＳＥＬ５１の実装を行う前の段階で、湿式エッチングを行うことにより、発光面５３にあらかじめ窪み５５を形成しておく。本実施形態のＶＣＳＥＬ５１は、Ｓｉ等のような半導体材料からなるため、好適な形状の窪み５５をエッチングによって比較的簡単に形成することができる。
【００４３】
続いて、キャビティ３７の開口部の周囲にあらかじめ接着剤を塗布した後、多層配線基板３３の主面３６側の上方にマイクロレンズアレイ基板４１を配置する。このとき、マイクロレンズアレイ基板４１において突起４５が設けられている面を、多層配線基板３３側に向けるようにする（図１０参照）。そして、マイクロレンズアレイ基板４１を多層配線基板３３に近づけていき、各突起４５と各窪み５５とを嵌合させる（図１１参照）。その結果、各発光部５４と各マイクロレンズ４３との確実な光軸合わせを行いつつ、ＶＣＳＥＬ５１とマイクロレンズアレイ基板４１とを互いに位置ズレ不能に固定する。このとき、マイクロレンズアレイ基板４１が主面３６に接着されてキャビティ３７の開口部が完全に塞がれる結果、ＶＣＳＥＬ５１及びドライバＩＣ５２が気密封止される。
【００４４】
この後、端子形成用パッド３８上にはんだボール３９を設ければ、所望の送信側光パッケージ３１が完成する。さらに、このようにして製造された送信側光パッケージ３１や受信側光パッケージ３２を、ポリマ光導波路フィルム２１を備える主配線基板１１の第２主面１３上に表面実装すれば、所望の光学素子搭載装置付き配線基板１０を得ることができる。
【００４５】
従って、本実施形態の製造方法によれば以下の効果を得ることができる。
【００４６】
（１）本実施形態では、第１位置合わせ基準部である窪み５５及び第２位置合わせ基準部である突起４５を嵌合させることで位置合わせを行いつつ、ＶＣＳＥＬ５１とマイクロレンズアレイ基板４１とを互いに固定する工程を経て、送信側光パッケージ３１を製造している。同様に、窪み５５及び突起４５を嵌合させることで位置合わせを行いつつ、フォトダイオード６１とマイクロレンズアレイ基板４１とを互いに固定する工程を経て、受信側光パッケージ３２を製造している。従って、この製造方法によれば、ディスペンス法によりマイクロレンズ４３を形成する従来方法に比べて、発光部５４または受光部６４に対応した位置にマイクロレンズ４３を配置しやすくなる。しかも、この製造方法の場合、従来のディスペンス法とは異なり、複数のマイクロレンズ４３を一括して複数の発光部５４または受光部６４に対して高い精度で光軸合わせすることが可能である。また、光学素子側ばかりでなくマイクロレンズアレイ基板４１側にも位置合わせ基準部を設け、それらの嵌合により位置合わせを行う方法であるため、位置合わせの容易性及び確実性が向上する。
【００４７】
以上のことから本実施形態の製造方法によれば、光の伝送ロスが少なくて高性能な送信側光パッケージ３１及び受信側光パッケージ３２を、極めて簡単にかつ効率よく得ることができる。
【００４８】
（２）また、本実施形態の製造方法では、互いに嵌合関係となる立体的な位置合わせ基準部（即ち窪み５５及び突起４５）により位置合わせを行っている。従って、光学素子とマイクロレンズアレイ基板４１との位置合わせ後に面方向への位置ズレが起こりにくくなるというメリットがある。また、ＣＣＤカメラ等を用いた画像認識等を行わなくても高精度の位置合わせを行うことができるというメリットがある。
［第２の実施の形態］
【００４９】
次に、図１２〜図１５に基づいて第２の実施形態の製造方法について説明する。ここでは、第１の実施形態と相違する点について説明する反面、第１の実施形態と同じ点については共通の部材番号を付すのみとする。
【００５０】
第１の実施形態では、立体的な位置合わせ基準部である窪み５５及び突起４５を形成し、これらを互いに嵌合させることにより、光学素子とマイクロレンズアレイ基板４１との位置合わせを行っていた。それに対して本実施形態では、平面的な位置合わせ基準部を形成し、これらを用いて光学素子とマイクロレンズアレイ基板４１との位置合わせを行うようにしている。
【００５１】
図１３，図１４に示されるように、ＶＣＳＥＬ５１（光学素子）の主面５３には、金属薄膜からなる第１位置合わせマーク８６をあらかじめ形成しておく。具体的には、ＶＣＳＥＬ５１（光学素子）の主面５３に所定のマスクを形成し、この状態で金をスパッタすることにより、円形状の第１位置合わせマーク８６を複数箇所に形成しておく。一方、図１２，図１４に示されるように、複数のマイクロレンズ４３を有するマイクロレンズアレイ基板４１には、金属薄膜からなる第２位置合わせマーク８７をあらかじめ形成しておく。具体的には、マイクロレンズアレイ基板４１の表面に所定のマスクを形成し、この状態で金をスパッタすることにより、中抜けした円形状の第２位置合わせマーク８７を複数箇所に形成しておく。なお、各第２位置合わせマーク８７は、各第１位置合わせマーク８６の位置に対応して配置されている。第２位置合わせマーク８７の中抜け部は、第１位置合わせマーク８６よりも大きくなっている。従って、ＶＣＳＥＬ５１とマイクロレンズアレイ基板４１とが位置合わせされたときには、第１位置合わせマーク８６が第２位置合わせマーク８７の中抜け部にちょうど位置するように見える。
【００５２】
そして、多層配線基板３３のキャビティ３７の底面にＶＣＳＥＬ５１及びドライバＩＣ５２をはんだ付けした後、以下のようにしてＶＣＳＥＬ５１とマイクロレンズアレイ基板４１とを固定する。即ち、図１４に示されるように、キャビティ３７の開口部の周囲にあらかじめ接着剤を塗布した後、多層配線基板３３の主面３６側の上方にマイクロレンズアレイ基板４１を配置する。
【００５３】
マイクロレンズアレイ基板４１のさらに上方には、図示しないＣＣＤカメラ等の撮像手段が配置されている。マイクロレンズアレイ基板４１は光透過性材料からなるので、ＣＣＤカメラは、第２位置合わせマーク８７のみならず、マイクロレンズアレイ基板４１を介して第１位置合わせマーク８６も捉えることができる。ＣＣＤカメラの撮像したデータは図示しないコンピュータに取り込まれる。同コンピュータは所定の画像認識処理を行い、この処理結果に基づいて第１位置合わせマーク８６を基準とした場合の第２位置合わせマーク８７の相対位置を把握する。同コンピュータはＸ−Ｙテーブル駆動手段（図示略）を介してＸ−Ｙテーブル（図示略）に接続されており、Ｘ−Ｙテーブル駆動手段に所定の駆動信号を出力するようになっている。従って、第１位置合わせマーク８６を基準として第２位置合わせマーク８７が位置ズレしている場合、同コンピュータはその位置ズレを修正する方向にＸ−Ｙテーブルを駆動する信号を出力する。このような修正作業が完了すると、第１位置合わせマーク８６が第２位置合わせマーク８７の中抜け部の中心に位置した状態となる。言い換えると、第１位置合わせマーク８６を基準としてそれに第２位置合わせマーク８７を整合させた状態となる。次に、マイクロレンズアレイ基板４１を多層配線基板３３に近づけ、マイクロレンズアレイ基板４１と多層配線基板３３とを接着させる（図１５参照）。以上のようにして、各発光部５４と各マイクロレンズ４３との確実な光軸合わせを行いつつ、ＶＣＳＥＬ５１とマイクロレンズアレイ基板４１とを固定する。
【００５４】
従って、本実施形態の製造方法であっても、光の伝送ロスが少なくて高性能な送信側光パッケージ３１及び受信側光パッケージ３２を簡単にかつ効率よく得ることができる。
【００５５】
なお、本発明の実施形態は以下のように変更してもよい。
【００５６】
・例えば、光学素子の主面上に突起（第１位置合わせ基準部）を設ける一方、マイクロレンズアレイ基板４１に前記突起と嵌合関係にある貫通孔（第２位置合わせ基準部）を設け、これらの嵌合関係をもって位置合わせを図るようにしてもよい。
【００５７】
・第２の実施形態では、スパッタによって形成された金属薄膜を第１位置合わせマーク８６として用いていたが、これに限定されず例えば光学素子の主面上にある既存の構造物を第１位置合わせマーク８６として利用してもよい。具体例を挙げると、例えば、光学素子の主面における外周部に接続用パッドがある場合、そのパッドを第１位置合わせマーク８６として利用してもよい。
【００５８】
・光学素子支持体である多層配線基板３３は、前記実施形態のようなセラミック多層配線基板に限定されず、樹脂多層配線基板などであってもよい。また、３層以上の導体回路３４を有する多層板のみならず、両面板や片面板などを光学素子支持体として用いることもできる。さらに、光学素子支持体は必須の構成ではないため省略することも可能である。この場合、例えば、マイクロレンズアレイ基板４１に光学素子を支持固定させるようにしてもよい。
【００５９】
次に、特許請求の範囲に記載された技術的思想のほかに、前述した実施形態によって把握される技術的思想を以下に列挙する。
【００６０】
（１）光学素子支持体と、前記光学素子支持体上に支持固定され、受光部及び発光部のうちの少なくともいずれかが配置された主面を有する光学素子と、前記光学素子支持体上に支持固定され、前記光学素子を動作させる電子部品と、複数の光路に対応して配置された複数のマイクロレンズを有するマイクロレンズアレイとを備えた光学素子搭載装置の製造方法において、前記光学素子の主面上に位置合わせ基準部を形成する工程と、前記位置合わせ基準部が形成された前記光学素子を前記光学素子支持体上に支持固定させる工程と、前記位置合わせ基準部を基準として位置合わせを行いつつ、前記光学素子の前記主面側に前記マイクロレンズアレイを設ける工程と、を含むことを特徴とする光学素子搭載装置の製造方法。
【００６１】
（２）導体回路及び収容凹部を有する配線構造体と、前記収容凹部の底面上に支持固定されるとともに、前記導体回路に電気的に接続され、複数の受光部及び複数の発光部のうちの少なくともいずれかが配置された主面を有する光学素子と、前記収容凹部の底面上に支持固定されるとともに、前記導体回路に電気的に接続され、前記光学素子を動作させる電子部品と、複数の光路に対応して配置された複数のマイクロレンズを有するマイクロレンズアレイとを備えた光学素子搭載装置の製造方法において、前記光学素子の主面上に位置合わせ基準部を形成する工程と、前記位置合わせ基準部が形成された前記光学素子を前記底面上に支持固定させる工程と、前記位置合わせ基準部を基準として位置合わせを行いつつ、前記光学素子の前記主面側に前記マイクロレンズアレイを設ける工程と、を含むことを特徴とする光学素子搭載装置の製造方法。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を具体化した第１の実施形態の光学素子搭載装置付き配線基板を示す全体概略断面図。
【図２】第１の実施形態の送信側光パッケージ（光学素子搭載装置）を示す断面図。
【図３】第１の実施形態の受信側光パッケージ（光学素子搭載装置）を示す断面図。
【図４】第１の実施形態の製造プロセスにおいて、樹脂板及び成形型を示す概略断面図。
【図５】同製造プロセスにおいて、成形型によってマイクロレンズアレイ基板を作製している状態を示す概略断面図。
【図６】同製造プロセスにおいて、突起（第２位置合わせ基準部）が形成されたマイクロレンズアレイ基板を示す概略平面図。
【図７】同製造プロセスにおいて、窪み（第１位置合わせ基準部）が形成されたＶＣＳＥＬ（光学素子）を示す概略平面図。
【図８】同製造プロセスにおいて、キャビティが設けられた多層配線基板を示す概略断面図。
【図９】同製造プロセスにおいて、多層配線基板にＶＣＳＥＬ（光学素子）及びドライバＩＣを実装した状態を示す概略断面図。
【図１０】同製造プロセスにおいて、マイクロレンズアレイ基板とＶＣＳＥＬ（光学素子）とを位置合わせしつつ接合する直前の状態を示す概略断面図。
【図１１】同製造プロセスにおいて、マイクロレンズアレイ基板とＶＣＳＥＬ（光学素子）とを位置合わせしつつ接合した状態を示す概略断面図。
【図１２】第２の実施形態の製造プロセスにおいて、第２位置合わせマーク（第２位置合わせ基準部）が形成されたマイクロレンズアレイ基板を示す概略平面図。
【図１３】同製造プロセスにおいて、第１位置合わせマーク（第１位置合わせ基準部）が形成されたＶＣＳＥＬ（光学素子）を示す概略平面図。
【図１４】同製造プロセスにおいて、マイクロレンズアレイ基板とＶＣＳＥＬ（光学素子）とを位置合わせしつつ接合する直前の状態を示す概略断面図。
【図１５】第２の実施形態の送信側光パッケージ（光学素子搭載装置）を示す断面図。
【図１６】従来技術の送信側光パッケージ（光学素子搭載装置）を示す断面図。
【符号の説明】
３１…光学素子搭載装置としての送信側光パッケージ
３２…光学素子搭載装置としての受信側光パッケージ
４１…マイクロレンズアレイとしてのマイクロレンズアレイ基板
４３…マイクロレンズ
４５…（第１）位置合わせ基準部としての突起
５１…光学素子であるＶＣＳＥＬ
５３…（光学素子であるＶＣＳＥＬの）主面
５４…発光部
５５…第２位置合わせ基準部としての窪み
６１…光学素子であるフォトダイオード
６３…（光学素子であるフォトダイオードの）主面
６４…受光部
８６…（第１）位置合わせ基準部としての第１位置合わせマーク
８７…第２位置合わせ基準部としての第２位置合わせマーク
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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