(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光偏向部を備えた光導波路を有する光導波層を備え、且つ、基板表面にハンダバンプを有する光電変換素子を実装するための光電変換素子実装用電極パッドが形成された光電複合基板の製造方法であって、
実装ランドを形成するための開口部の中心点と、対応する光電変換素子が有するハンダバンプ形成用電極パッドの中心点とを一致させたときに、前記ハンダバンプ形成用電極パッドの輪郭と前記光電変換素子の受発光部の輪郭とが最も近接する輪郭上の点を結ぶ線分の中点付近に、前記開口部の輪郭が位置するフォトマスクを用いて、基板表面に実装ランドを形成する工程、
基板表面に予め形成された実装ランドをソルダレジストで覆う工程、
前記光偏向部上に基準点を設定する工程、
前記光電変換素子が実装された際に光電変換素子の受発光部の中心が前記光偏向部に重なるように前記ソルダレジスト上に前記基準点からの前記光電変換素子実装用電極パッドの中心の座標を特定する工程、
前記特定された座標を基準として前記ソルダレジストの一部を開口し、実装ランドを露出させて光電変換素子実装用電極パッドを形成する工程を備えることを特徴とする光電複合基板の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の光電複合基板の製造方法において、
前記光電変換素子が実装された際に光電変換素子の受発光部の中心が前記光偏向部に重なるように前記ソルダレジスト上に前記基準点からの前記光電変換素子実装用電極パッドの中心の座標を特定する工程が、前記実装される光電変換素子の受発光部の中心からの光電変換素子が有するハンダバンプ形成用電極パッドの中心の座標を特定し、前記特定された座標を用いて行なうことを特徴とする光電複合基板の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の光電複合基板の製造方法において、
前記特定された座標を基準として前記ソルダレジストの一部を開口し、実装ランドを露出させて光電変換素子実装用電極パッドを形成する工程をレーザ加工により行なうことを特徴とする光電複合基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光回路と電気回路を共に有する光電複合基板の製造方法に関するものである。詳しくは、光電複合基板上に光電変換素子を高精度に且つ簡便に実装することができる光電複合基板の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、通信インフラストラクチャの急速な広帯域化、コンピュータ等の情報処理能力の飛躍的な向上に伴い、非常に高速な情報伝送路を有する情報処理回路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、プリント基板のような回路基板に光回路なるものを混載させた光電複合基板が開発されている。光電複合基板には、光偏向部、グレーティング部等の光結合器が形成され、レーザダイオード、フォトダイオード等の光電変換素子を基板上に形成された光電変換素子を実装するための電極パッド（以下、光電変換素子実装用電極パッドともいう）に実装することにより前記結合器を介して光回路と電気回路との間で信号のやりとりが実現されている。
【０００３】
通常、光電変換素子実装用電極パッドはプリント配線板上に電子部品を実装するための電極パッドを形成する方法と同様の方法により形成されている。
【０００４】
具体的には、基板表面に通常のフォトレジスト法を用いて電気回路及び実装ランドを形成した後、基板上に設けられた基準点に基づきフォトマスクをアライメントし、前記フォトマスクに形成されたマスクパターンにより実装ランドの周縁部に紫外線硬化性樹脂被膜等のソルダレジスト層を形成することにより光電変換素子実装用電極パッドが形成される。
【０００５】
しかしながら、前記基板上に設けられた基準点に基づきフォトマスクをアライメントし、フォトレジスト法を用いて光電変換素子実装用電極パッドを形成し、光電変換素子を実装する場合には、光導波路を形成する際の加熱工程により生じる樹脂の収縮や樹脂基板自身の収縮、或いはフォトマスクのアライメント時の位置ずれにより実装される光電変換素子の受発光部中心がずれ、光が光導波層において効率よく入出射するような位置に高精度に光電変換素子を実装することは困難であった。
【０００６】
前記問題を解決して光電変換素子を高精度に実装する技術として以下の特許文献１には、予め設けられた基板上の位置合わせマークと光偏向部との位置関係に基づき、マスクパターンをアライメントし、ソルダレジスト層を形成することにより回路を形成する方法が開示されている。
【０００７】
しかしながら、前記方法によっても前記回路はフォトマスクにより形成されているためにフォトマスク自身のずれが発生し、高精度に光電変換素子実装用電極パッドを形成することは困難であり、その結果として、光電変換素子からの発光が光偏向部に入射、又は光偏向部からの出射光が光電変換素子に出射される際に数十μｍ程度の光軸のズレが発生し、光回路と電気回路間の信号のやりとりにおいて過大な漏れ損失を生むという問題があった。
【特許文献１】特開２００５−１７３９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上記問題点を改善するためになされたものであり、フォトマスクを用いてソルダレジスト層を形成する場合に発生する光電変換素子実装用電極パッドの位置ズレにより生じる問題を解消し、光電変換素子と光電複合基板上の光偏向部の光軸とを高精度に整合させることができ、パッシブアライメントにより高効率な光回路−電気回路間結合を実現できる光電複合基板の製造方法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】
【０００９】
上述の目的を達成するために、本発明の請求項１に係る光電複合基板の製造方法は、光光偏向部を備えた光導波路を有する光導波層を備え、且つ、基板表面にハンダバンプを有する光電変換素子を実装するための光電変換素子実装用電極パッドが形成された光電複合基板の製造方法であって、基板表面に予め形成された実装ランドをソルダレジストで覆う工程、前記光偏向部上に基準点を設定する工程、前記光電変換素子が実装された際に光電変換素子の受発光部の中心が前記光偏向部に重なるように前記ソルダレジスト上に前記基準点からの前記光電変換素子実装用電極パッドの中心の座標を特定する工程、前記特定された座標を基準として前記ソルダレジストの一部を開口し、実装ランドを露出させて光電変換素子実装用電極パッドを形成する工程を備えることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の請求項２に係る光電複合基板の製造方法は請求項１に記載の光電複合基板の製造方法において、前記光電変換素子が実装された際に光電変換素子の受発光部の中心が前記光偏向部に重なるように前記ソルダレジスト上に前記基準点からの前記光電変換素子実装用電極パッドの中心の座標を特定する工程が、前記実装される光電変換素子の受発光部の中心からの光電変換素子が有するハンダバンプ形成用電極パッドの中心の座標を特定し、前記特定された座標を用いて行なうことを特徴とする光電複合基板の製造方法とする。
【００１１】
また、本発明の請求項３に係る光電複合基板の製造方法は請求項１又は請求項２に記載の光電複合基板の製造方法において、前記特定された座標を基準として前記ソルダレジストの一部を開口し、実装ランドを露出させて光電変換素子実装用電極パッドを形成する工程をレーザ加工により行なうことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１の光電複合基板の製造方法を用いることにより、光電変換素子と光電複合基板の光偏向部の光軸とを高精度に整合させることができ、従って、高効率な光回路−電気回路間結合を容易に実現できる光電複合基板が得られる。
【００１３】
また、請求項２の光電複合基板の製造方法を用いることにより、光電変換素子の受発光部と光電変換素子が有するハンダバンプ形成用電極パッドとの配置に基づく正確な座標に基づいて光電変換素子を実装することができるために、光電変換素子と光電複合基板の光偏向部の光軸とを高精度に整合させる光電複合基板が容易に得られる。
【００１４】
また、請求項３の光電複合基板の製造方法を用いることにより、基板に機械的な応力を加えることなく前記光電変換素子実装用電極パッドを形成することができるためにより高精度に光偏向部の光軸とを高精度に整合させることができる光電複合基板が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の光電複合基板の製造方法は、光偏向部を備えた光導波路を有する光導波層を備え、且つ、基板表面にハンダバンプを有する光電変換素子を実装するための光電変換素子実装用電極パッドが形成された光電複合基板の製造方法であって、基板表面に予め形成された実装ランドをソルダレジストで覆う工程、前記光偏向部上に基準点を設定する工程、前記光電変換素子が実装された際に光電変換素子の受発光部の中心が前記光偏向部に重なるように前記ソルダレジスト上に前記基準点からの前記光電変換素子実装用電極パッドの中心の座標を特定する工程、前記特定された座標を基準として前記ソルダレジストの一部を開口し、実装ランドを露出させて光電変換素子実装用電極パッドを形成する工程を備えることを特徴とする。
【００１６】
図１〜図６に基づき、本発明の実施の形態の一例を説明する。
【００１７】
図１は表面に光電変換素子が実装された本発明に係る光電複合基板の一例の断面模式図を示す。
【００１８】
図１中１は光導波層、２は電気回路層、３は光導波路、４は光偏向部、５は光電変換素子、６はハンダバンプ、７は実装ランド、８はソルダレジスト、９ａ，９ｂは電気回路、１０は光電複合基板、１１は光電変換素子実装用電極パッドであり、また、５ａは光電変換素子５の受発光部、５ｂ及び５ｃは光電変換素子５に設けられたハンダパンプが形成される電極パッド（以下、ハンダバンプ形成用電極パッドともいう）である。
【００１９】
なお、前記受発光部とは光電変換素子の光の入出路になる部分であり、前記ハンダバンプ形成用電極パッドとは光電変換素子に設けられたハンダバンプを形成するための電極パッドを意味する。
【００２０】
光電複合基板１０の表面には図１に示すように光電変換素子５が実装されており、光電変換素子５により、電気及び光信号の変換を行ない、光電複合基板１０に設けられた光導波路３又は電気回路９ａ等により信号伝達を行なう。
【００２１】
光導波層１への光信号の入出力は光電複合基板１０の表面に実装される光電変換素子５の受発光部５ａを通じて行われる。光電変換素子５としては、例えば、レーザダイオード、ＬＥＤ等の発光素子や、フォトダイオード、フォトトランジスタ等の受光素子等が挙げられる。
【００２２】
本発明に係る光電複合基板の製造方法としては、光電変換素子実装用電極パッドを形成するための後述する部分を除いては、例えば、特開２００４−３４１４５４号公報や特開２００４−１６３９１４号公報等に記載されたような従来から知られている光電複合基板の製造方法を用いることができる。
【００２３】
その製造方法の一例について、図２、図３に基づいて、以下に説明する。
【００２４】
はじめに、光導波層１を形成する工程を説明する（図２（Ａ）〜（Ｆ））。
【００２５】
光導波層１の形成は、従来から光電複合基板の製造方法において用いられている光導波層の形成方法が特に限定なく用いられるが、具体的な一例としては、以下のような方法が挙げられる。
【００２６】
すなわち、金属箔１０１上に第１の透明材質層１２を形成した後（図２（Ａ））、光導波路３を形成するために第２の透明材質層１３を形成するためのワニスを塗布する（図２（Ｂ））。そして、前記ワニスを加熱乾燥させた後、光導波路３を形成するためのスリットを有するフォトマスク１１１により光導波路３を形成させる部分のみを感光させて硬化させることにより光導波路３が形成される（図２（Ｃ），（Ｄ））。
【００２７】
金属箔１０１としては、厚み９〜７０μｍ程度の銅箔、アルミニウム箔、ニッケル箔等が用いられる。
【００２８】
なお、金属箔１０１には、後述する各フォトマスクをアライメントする際の位置決めの基準となる基準マークを設けておくことが好ましい。
【００２９】
金属箔１０１上に第１の透明材質層１２を形成する際には、金属箔１０１を第１の透明材質層１２が形成される面に対して反対側の面で金属板や樹脂板、セラミック板等の剛体の支持体に粘着剤などで剥離自在に固定しておくことが取り扱い性を高めるために好ましい。
【００３０】
金属箔１０１上に第１の透明材質層１２を形成させる方法としては、熱・光硬化性等の透明材質のワニス等を金属箔１０１上に塗布し、硬化させる方法等が用いられる。
【００３１】
第１の透明材質層１２の形成に用いられる透明材質としては無機、有機を問わず各種の透明材質が使用され、例えば、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３等の無機材料や、（メタ）アクリル系樹脂やポリカ―ボネート系樹脂或いはエポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂等の透明樹脂材料が用いられる。
【００３２】
前記透明材質のワニスを金属箔１０１上に塗布する方法としては、スピンコート法、ロール転写法、スプレー法等が用いられるが、ロール転写法、スピンコート法を用いることがワニスを均一な膜厚で塗布することができる点から好ましい。
【００３３】
次に、形成された第１の透明材質層１２上に第２の透明材質層１３を形成する（図２（Ｂ））。
【００３４】
第２の透明材質層１３は硬化後の屈折率が第１の透明材質層１２の屈折率と異なる第２の透明材質成分を第１の透明材質層１２の表面に形成する。
【００３５】
第２の透明材質層１３を形成するための成分としては第１の透明材質層１２の形成に用いられる各種透明材質と同様の各種透明材質が用いられるが、前記のように硬化後の屈折率が第１の透明材質層１２の屈折率と異なるものを用いることが必要である。光導波層は伝送させる光の周波数において透明な性質を持つことが必要であり、通常、屈折率の高い材質（高屈折率材質）と屈折率の低い材質（低屈折率材質）の２つの透明材質からなる。高屈折率材質からなる導波路に光を入射させると、低屈折率材質との界面において全反射条件を満たすものだけが１００％反射され、光は高屈折率材質からなる導波路のみに閉じこめられる。従って、このような屈折率の異なる材質により導波路を形成することで所望の方向に光を伝搬させることができる。
【００３６】
第２の透明材質層１３は、例えば、第１の透明材質層１２の表面に透明材質層１３を形成するためのワニス状の光硬化性樹脂等を第１の透明材質層１２を形成するのと同様の方法により塗布した後、加熱乾燥すること等により形成される。
【００３７】
次に、光導波路３を形成しようとする部分のみにスリットが形成されたフォトマスク１１１を用いて第２の透明材質層１３を選択的に露光し、硬化させることにより光導波路３が形成される（図２（Ｃ）、（Ｄ））。
【００３８】
なお、第２の透明樹脂層１３の上には、透明樹脂層１３を保護するために必要に応じて透明性の保護シート、例えばＰＥＴシート等を貼り付けておくことが好ましい。前記保護シートは透明性であるために保護シートの上にフォトマスクをコンタクトさせ、露光することも可能である。このような保護シートは、露光後は剥離除去される。
【００３９】
フォトマスク１１１は金属箔１０１上にあらかじめ設けられた基準マーク等を基準とし、フォトマスク１１１に設けられている基準マークと合わせることによりアライメントして載置される。
【００４０】
そして、前記選択的に露光された部分の光硬化性樹脂のみが硬化されて光導波路３が形成される。
【００４１】
次に、光導波路３に光偏向部４を形成させる（図２（Ｅ））。
【００４２】
光偏向部４は光電変換素子５から出射した光の進行方向を光導波路３内を光が伝播するように方向変換したり、或いは光導波路３内を屈折しながら直進してきた光の進行方向を受光素子としての光電変換素子５に受光されるように光の方向を変換させる機能を有する。光偏向部４は、一般的には４５°の傾きで形成され、９０°の反射が利用される。
【００４３】
光偏向部４を形成する方法としては、特に限定されないが、例えば、ダイシングブレードによりＶ字型に切削する方法や紫外線レーザ光によるアブレーション加工による方法、或いは型を用いて転写する方法等の各種の方法が挙げられる。
【００４４】
なお、光偏向部４には、反射効率を高めるためにその表面に金属薄膜が形成されていることが好ましい。
【００４５】
金属薄膜の形成方法としては、例えば、銀ペーストなど金属粒子を含有するペーストを印刷法で光偏向部４の表面に塗布する方法や、金属蒸着やスパッタリングによって光偏向部４の表面に選択的に金属を堆積させる方法等が挙げられる。前記金属粒子を形成する金属としては銀、金、アルミニウムなどの高反射率金属が用いられる。
【００４６】
次に第２の透明材質層１３のフォトマスク１１１により露光されなかった部分（非露光部）１３１が溶剤洗浄して除去される。前記溶剤洗浄に用いられる溶剤としては、前記非露光部のみを選択的に溶解する溶媒であれば特に限定されない。
【００４７】
そして、形成された光導波路３上に、更に第１の透明材質層１２と同様の透明材質層を形成させることにより光導波層１が形成される（図２（Ｆ））。
【００４８】
このときの透明材質層の形成方法は第１の透明材質層１２の形成方法と同様の方法を用いることができる。
【００４９】
そして、形成された光導波層１は接着層１５を介して電気回路基板１６と積層される（図２（Ｇ））。
【００５０】
接着層１５は光導波層１の金属箔１０１が張られた面に対して反対側の面に設けられる。
【００５１】
接着層１５としては、例えば、プリント配線板の製造に用いられるようなプリプレグを光導波層１と電気回路基板１６との間に挟み積層成形プロセスで接着することにより設ける方法や、１液性又は２液性のエポキシ系接着剤、アクリル系接着剤等を塗布し光導波層１と電気回路基板１６とを貼り合わせて加圧・加熱することにより硬化させて形成させる方法等が挙げられる。
【００５２】
そして、このように接着層１５を介して光導波層１と電気回路基板１６とが貼り合せられる（図２（Ｈ））。
【００５３】
なお、電気回路基板１６には少なくとも表面又は内層に少なくとも１層以上の電気回路が形成されていることが本発明の製造方法により得られる光電複合基板を高密度化する点から好ましい。
【００５４】
このようにして電気回路基板１６に光導波層１が接着された基板の表面には、図２（Ｈ）に示すように金属箔１０１が露出している。
【００５５】
次に、金属箔１０１を電気回路を形成するための公知のフォトレジスト法を用いてエッチングすることにより、所望の位置に電気回路９ａ及び実装ランド７が形成される（図３（Ａ），（Ｂ））。
【００５６】
すなわち、金属箔１０１の表面に感光性レジストを塗布し、所望のパターンを形成するための透光部を有するフォトマスク１１２を通して露光し、現像した後に、金属箔１０１をエッチングすることにより電気回路９ａ及び実装ランド７を形成することができる（図３（Ｂ））。
【００５７】
なお、図４に示すようにフォトマスク１１２は、実装ランド７を形成するための開口部３１，３２の中心点同士の位置関係が、対応する光電変換素子５が有するハンダバンプ形成用電極パッド５ｂ，５ｃの中心点同士の位置関係とできるだけ一致するように設計しておくことが好ましい。
【００５８】
実装ランド７の大きさとしては、最終的に開口により光電変換素子が実装される部分が正確に位置決めされるために、隣接する実装ランド又は電気回路との絶縁性を維持できる間隔が確保できる範囲で出来るだけ大きい方が開口時の補正しろが大きくなるために好ましい。具体的には、例えば、前記絶縁性を維持する間隔は２０μｍ以上の間隔であることが好ましい。
【００５９】
さらに、基板上の光偏向部４に隣接する部分の実装ランド７の大きさとしては、図５に示すように、実装ランド７の中心点と光偏向部４上に設定される後述する基準点とを結ぶ線分方向において実装ランド７が偏向部４に重ならない範囲で最大限に大きく形成されることが好ましい。
【００６０】
具体的には、例えば、図５に示すように、ハンダバンプ形成用電極パッド５ｂ，５ｃの中心５１，５２と開口部３１，３２の中心が、また、受発光部５ａとフォトマスク１１２を基板上にアライメントした場合に光偏向部４の基準点と重なるフォトマスク上の基準点相当点４ａとが正確に位置したと仮定した場合に、ハンダバンプ形成用電極パッド５ｂ，５ｃの輪郭と受発光部５ａの輪郭の最近接する輪郭上の点を結ぶ線分ｃ１、ｃ２の中点付近を限度として実装ランドをできるだけ大きく形成することが好ましい。
【００６１】
実装ランド７は、光電変換素子５に形成されるハンダバンプの数に応じて単数又は複数形成される。
【００６２】
フォトマスク１１２は形成される実装ランド７の中心と実装される光電変換素子５のハンダバンプ形成用電極パッド５１，５２の中心とを重ねたときに受発光部１１の中央部と光偏向部４の中央部とが重なるように形成されていることが好ましい。
【００６３】
そして、例えば、前記のように形成されたフォトマスク１１２に予め形成された基準マーク１１２と金属箔１０１等に予め設けられた基準マークとを合わせること等の手段によりアライメントされることが好ましい。
【００６４】
このようにして形成される実装ランド７は次にソルダレジスト形成層２１で被覆される（図３（Ｃ））。
【００６５】
ソルダレジスト形成層２１の形成に用いられる樹脂としては、従来からプリント配線板等の分野でソルダレジスト用樹脂として用いられている光硬化性エポキシ樹脂をはじめとする各種硬化性樹脂、具体的には、例えば、タムラ化研（株）製の２液性光硬化性樹脂である商品名DSR-2200KP 19や、日立化成（株）の商品名SR9000Wのような硬化性樹脂が挙げられる。
【００６６】
そして、ソルダレジスト８はソルダレジスト形成層２１上のソルダレジスト８を形成する部分のみを露光するように形成されたフォトマスク１１３を用いて印刷法、写真法等公知の方法により形成することができる。
【００６７】
フォトマスク１１３も金属箔１０１にあらかじめ設けられた基準マークとフォトマスク１１３上に予め設けられている基準マークとを合わせる等の手段によりアライメントすることが好ましい。
【００６８】
そして、ソルダレジスト８はソルダレジスト形成層２１の露光されなかった未硬化の部分を、例えばＮａ２Ｃｏ３水溶液等のアルカリ系現像液を用いて洗浄して除去することにより形成される（図３（Ｄ））。
【００６９】
このようにして形成されるソルダレジスト８の膜厚は１０〜４０μｍ、さらには１０〜２０μｍ程度であることが好ましい。前記膜厚が薄すぎる場合にはソルダレジスト８にピンホール等の空隙が発生しやすくなる傾向があり、厚すぎる場合には後述する開口の際に必要とする加工深さが深くなりすぎるため、開口時に誤差が生じやすくなる傾向がある。
【００７０】
次に、光電変換素子実装用電極パッドを形成する工程について説明する。
【００７１】
本発明の製造方法においては、光偏向部上に基準点を設定し、前記基準点に基づいて予め特定された光電変換素子の受発光部の中心とハンダバンプ形成用電極パッドとの位置関係を示す座標情報に基づいてソルダレジストを開口し光電変換素子実装用電極パッドを形成することにより、基板上の光電変換素子実装用電極パッドと実装される光電変換素子のハンダバンプ形成用電極パッドの位置を正確に合わせることができ、光電変換素子を高精度に実装することができる。その結果、光電変換素子の受発光の光軸を光偏向部に正確に入出力することができるために、高効率な光回路―電気回路間の結合を実現することができる。
【００７２】
光電変換素子５の受発光部の中心とハンダバンプ形成用電極パッド５との位置関係に基づき、ソルダレジスト８上に光偏向部上の基準点からの光電変換素子実装用電極パッドの中心の座標を特定する工程について説明する。
【００７３】
図６（Ａ）は光電複合基板１０に実装する光電変換素子５の受発光部５ａとハンダバンプ形成用電極パッド５ｂ，５ｃの配置を示す模式平面図、図６（Ｂ）は光電複合基板１０の実装ランド７及び光導波路３及び光偏向部４の配置を示した模式平面図を示す。なお、説明を簡略化するために、図６においては形成されている電気回路等の図示は省略している。
【００７４】
まず、図６（Ａ）に示すように、例えば、光電変換素子５において、受発光部５ａの中心５３を原点とする場合の各ハンダバンプ形成用電極パッドの中心点に２次元の座標（ｘｎ，ｙｎ）を与える。ここでｎは光電変換素子５を実装するために用いられるハンダバンプ形成用電極パッドの数であり、このハンダバンプ形成用電極パッドにハンダバンプを形成させて実装に用いる場合にはｎ個の座標が与えられる。図６（Ａ）においてはｎ＝２の場合を示している。
【００７５】
なお、前記座標はより高精度の実装が要求される場合には３次元の座標（ｘｎ，ｙｎ，ｚｎ）であることが好ましい。
【００７６】
前記座標の付与は、光学顕微鏡やCCDカメラと少なくとも２次元の座標系を設定・測定できるテーブルステージ等とを備えた工具顕微鏡や三次元寸法測定器等により実測して付与することが好ましいが、光電変換素子５の寸法精度が高い場合には、光電変換素子５の設計値から導出したものであってもよい。
【００７７】
次に光電複合基板１０の光偏向部４上に基準点を設定する。
【００７８】
光偏向部４は基板の光電変換素子５を実装する側（以下上方側ともいう）から観察することができるため、基板の上方から前記工具顕微鏡、三次元寸法測定器等により基準点を設定する。
【００７９】
通常、光偏向部４は４５度程度の傾斜をもって形成されているために光導波路３が四角形である場合には観察される形状は図６に示すように四角形になる。従って、基準点としてはその重心や頂点、対角線の交点、辺の中点、或いは幾何光学的な計算から算出される仮想点等を特定することにより設定することができ、光偏向部４上の特定しうる点であれば特に限定されない。
【００８０】
そして、光電複合基板の光偏向部上に設定された前記基準点からの光電変換素子の受発光部の中心点と前記各ハンダバンプ形成用電極パッドの中心点との位置関係を示す座標をソルダレジスト上に特定する。
【００８１】
本工程を更に具体的に説明する。
【００８２】
図６（Ｂ）においては、一例として、光電複合基板１０に形成された光偏向部４を観察し、光偏向部４上の四角形の対角線の交点を基準点１５１として設定している。
【００８３】
はじめに、基準点１５１からの前記各ハンダバンプ形成用電極パッドの中心点の座標を特定する。
【００８４】
なお、前記座標の特定は光電変換素子５の受発光部中心と光電複合基板１０上の基準点１５１とが、また、光電変換素子５上の各ハンダバンプ形成用電極パッドと前記各ハンダバンプ形成用電極パッドに対応するように形成されたソルダレジストで覆われた実装ランドとが重なるように特定される。
【００８５】
そして、前記特定された座標を基準として座標付近を開口することにより、光電複合基板上に光電変換素子実装用電極パッドが高精度に形成される（図３（Ｅ））。
【００８６】
前記開口はＣＣＤカメラ等の観察装置と座標の記憶装置を備え、座標系を制御し特定した位置へ高精度に加工できる機構を備えた従来から知られたＮＣ制御装置等により行なうことができる。
【００８７】
なお、加工位置精度は光を効率良く入出力するために許容できる位置ズレ量の観点から一般に１０μm以下の加工精度であることが好ましい。
【００８８】
前記開口の手段としては、レーザを用いてソルダレジストを蒸散させる方法、或いは機械的にソルダレジスト層を切削する方法等が挙げられる。レーザーを用いて開口する場合にはより加工精度が高く、また、基板に機械的な応力を加えることがない点からより好ましい。
【００８９】
前記レーザを用いてソルダレジスト層を蒸散させる方法に用いられるレーザとしてはＫｒＦ、ＡｒＦのエキシマレーザ等に代表される紫外線レーザや、Ｎｄ−ＹＡＧ、ＣＯ２レーザに代表される赤外線レーザ等が使用できる。
【００９０】
また、機械的にソルダレジスト層を切削する方法としてはドリル加工を用いる方法がある。この際先端をパッド径に一致させて平坦化しておくことが好ましい。また金属箔にダメージを与えないためには、切削深さも1μm以下で制御することが好ましい。
【００９１】
このようにして形成される開口穴の径の大きさは、ハンダバンプ形成用電極パッドの大きさにより最適な寸法が決まるために特定することはできないが、通常、ハンダバンプ形成用電極パッドの径に対して±５％以内程度の面積を有するように形成されることが好ましい。サイズの違いが大きいとリフロー後のハンダ形状がいびつになり、両パッド間の中心点同士の位置関係にズレが発生しやすくなる傾向がある。
【００９２】
このようにして光偏向部４上の点を座標の基準として光電変換素子実装用電極パッドを形成することにより、高精度に光電変換素子を実装することができる光電複合基板が得られる。このような光電複合基板は光電変換素子実装用電極パッドが高精度に形成されているために、光電変換素子５のハンダバンプ形成用電極パッドにハンダバンプを形成させ、前記ハンダバンプを所定の光電変換素子実装用電極パッドに合わせて載置し、リフロー半田槽に供することにより、光電変換効率が高い位置に正確に光電変換素子５を実装することができる（図３（Ｆ））。
【００９３】
従って、本発明の製造方法により得られる光電複合基板上に光電変換素子を実装して得られる装置は光損失の小さい装置である。
【００９４】
量産時においても、予め、高精度の実装パッドを形成することができるために、アクティブアライメントのような工程を必要としない点で、容易な製造工程で高精度の実装ができるものである。
【実施例】
【００９５】
本発明を実施例を用いて更に詳しく説明する。なお、本発明は実施例により何ら限定されるものではない。
【００９６】
本実施例においては光電変換素子として面発光レーザダイオード（ＶＣＳＥＬ）を用いた。
【００９７】
使用したＶＣＳＥＬはフリップチップ型ＶＣＳＥＬ（ＵＬＭ８５０−０５−ＴＴ−Ｕ０１０１Ｕ／ＵＬＭ  Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ製）であり、発光波長は８５０ｎｍで１ｍＷの出力を得るための印可電流値を実測すると３．２ｍＡであった。また、発光部径は１０μmφであった。
【００９８】
なお、ＶＣＳＥＬのハンダパンプ形成用電極パッドとして、図７に示すような配置の５０μmφの円形状電極パッド６１、６２（Ｄ５０  Ｐａｄ）を使用した。
【００９９】
また、図７において、ＶＣＳＥＬの輪郭の１辺をＸ軸の基準にし、発光部６３の中心点を原点（０，０）としてＶＣＳＥＬ上に座標を設定したときの円形状電極パッド６１のμｍ表示に基づく座標は（−７２．５，−７２．５）、円形状電極パッド６２の前記座標は（７２．５，７２．５）であり、発光部６３の中心から電極パッド６１、６２の中心点までの距離は１０２．５μmであった。なお、前記座標及び距離は（株）ニコン製のMEASURING MICROSCOPE：MM-40により測定された。
【０１００】
（実施例１）
はじめに、特開２００４−３４１４５４号公報に記載の方法により、以下のように光導波層を備えた基板を作製した。
【０１０１】
（原材料）
以下で用いられる透明材質Ａは、東都化成（株）製の商品名「ＢＰＡＦ−ＤＧＥ」１００質量部、大日本インキ工業（株）製の商品名「Ｂ６５０」６６質量部、サンアプロ（株）製の商品名「ＳＡ−１０２」２質量部からなる熱硬化性エポキシ樹脂である。前記透明材質Ａを１００℃で１時間、さらに１５０℃で１時間加熱して硬化したときの屈折率は１．５１である。
【０１０２】
また、透明材質Ｂのワニスとしては、ダイセル化学工業（株）商品名「ＥＨＰＥ−３１５０」１００質量部、メチルエチルケトン７０質量部、トルエン３０質量部、ローディアジャパン（株）製商品名「ロードシルフォトイニシエータ２０７４」２質量部を混合して得られるワニスである。透明材質Ｂのワニスを乾燥して溶剤を除去し、１０Ｊ／ｃｍ２のパワーの高圧水銀ランプで照射して硬化させた後、１５０℃で１時間のアフターキュアーをした硬化樹脂の屈折率は１．５３である。
【０１０３】
さらに、接着剤Ｃのワニスとしては、東都化成（株）製商品名「ＹＤＢ５００」９０質量部、東都化成（株）製商品名「ＹＤＣＮ−１２１１」１０質量部、ジシアンジアミド３質量部、四国化成（株）製商品名「２Ｅ４ＭＺ」０．１質量部、メチルエチルケトン３０質量部、ジメチルホルムアミド８質量部からなるワニスを用いた。
【０１０４】
（基板の製造）
厚み３５μmの銅箔（古河電工（株）製商品名「ＭＰＧＴ」）を金属層として用い、金属層に透明材質Ａをロール転写法で塗布厚み５０μmに塗布し、１００℃で１時間、続いて１５０℃で１時間加熱して硬化させて透明材質層を形成した。
【０１０５】
次に前記透明材質層の上に透明材質Ｂのワニスを厚み８０μmで塗布し、加熱乾燥して厚み４０μmの感光性の透明材質層を形成した後、この上に厚み２５μmの透明ＰＥＴフィルムからなるカバーフィルムをロールで押し当てて貼り付け、積層物を得た。そして、前記積層物を６０ｍｍ角にカットした。
【０１０６】
次に、金属層に予め形成された基準マーク（線幅１００μm、サイズ５００μm角の十字形状）を基準にして表面に４０μm幅で６０ｍｍ長の線状の光スリットが２５０μm間隔で２０本平行に配置して形成されたフォトマスクを前記積層物にアライメントした後、前記カバーフィルムとフォトマスクとを接触させ、フォトマスクを通して１０Ｊ／ｃｍ２の高圧水銀ランプで露光して感光性の透明材質層を選択的に硬化させ、光導波路を形成した。
【０１０７】
次に切断刃の頂角が９０°の回転ブレードを用い金属層の基準マークを基準としてＶ溝を加工することにより光偏向部を形成した。
【０１０８】
具体的には、回転ブレードとしてディスコ社の＃５０００ブレード（型番「Ｂ１Ｅ８６３ＳＤ５０００Ｌ１００ＭＴ３８」）を用いた。
【０１０９】
そして、２０本の露光部の片端部から５ｍｍの位置に対して、回転数３００００ｒｐｍで、カバーフィルムの面から回転ブレードを加工速度０．０３ｍｍ／ｓで前記積層物に接触させて、８０μm深さで切り込み、この切り込み深さを維持したまま、２０本の露光部が全て直角に横切るように０．１ｍｍ／ｓの速度で回転ブレードを走査した。これを、反対側の露光部端部から５ｍｍの位置においても同様に実施した。結果として、５ｍｍの露光部２０本の両端にＶ溝を形成した。形成されたＶ溝の面粗度（ｒｍｓ）は６０ｎｍであった。
【０１１０】
そして、得られた光偏向部の表面に粒径１０ｎｍ以下の銀粒子が分散された銀ペーストを滴下し、１２０℃で１時間加熱し溶剤を除去することにより、Ｖ溝の傾斜面に金属薄膜が形成された偏向部を形成した。
【０１１１】
次にカバーフィルムを剥離除去し、トルエンとフレオン代替の水系洗浄剤（花王（株）製の商品名クリーンスルー）で現像して、非露光部を除去し、水で洗浄後乾燥した。
【０１１２】
そして、基板の透明材質層の形成側にさらに、透明材質Ａを厚み５０μmで塗布し、１００℃で１時間、続いて１５０℃で１時間加熱硬化させ、透明材質層を形成した。
【０１１３】
次に、形成された前記透明材質層上に接着剤Ｃのワニスを４０μm厚に塗布して１５０℃で乾燥し、接着剤の層を得た。
【０１１４】
そして電気回路を設けたＦＲ−５タイプのプリント配線基板を接着層の面に重ねて１７０℃で真空プレスし、両者を接着した。
【０１１５】
次に、金属層のビアホールを形成する箇所にサイズ１００μmφのコンフォーマルマスク孔及び基準ガイドを形成した後、エキシマレーザを照射して開口径１００μmφのビアホールを形成し、ついで、過マンガン酸デスミアによる表面処理、過酸化水系によるソフトエッチング処理を施した後、パネルメッキによってビアホールに電気導通部を形成することにより表面に銅箔が張られた光電複合基板を製造した。
【０１１６】
次に、得られた光電複合基板の表面の銅箔のパターニングを以下の方法により行なうことで、実装ランド及び電気回路の形成を行った。
【０１１７】
はじめに、銅箔表面に感光性のレジスト材料を塗布しフォトマスクをアライメントして載置した。そして前記フォトマスクを介して紫外線を照射することによりレジスト材料を硬化させた。そして、未硬化部分を現像除去し、銅箔上にエッチングレジストを形成した。
【０１１８】
次に、前記基板をエッチング液に通して不要な銅箔部を溶解し、最後にエッチングレジストを除去して実装ランド及び電気回路を形成した。
【０１１９】
前記フォトマスクのアライメントは、金属層に形成済みの基準マークを用いた。
【０１２０】
実装ランドの形成はＶＣＳＥＬを実装する側（入射側光偏向部）にのみ行った。
【０１２１】
なお、ＶＣＳＥＬの円形状電極パッドの径が５０μmφで発光部の径が１０μmφ、両者中心間の距離が１０２．５μｍであることから、両者の輪郭の最近接する部分の線分は７２．５μｍであった。そして、前記線分の中線と実装ランドの輪郭が重なるように実装ランドを形成した。このとき形成された実装ランドは一辺１２２．５μm（５０μm＋７２．５μm）の矩形形状で実装ランドを形成した。この際開口時に許容されるズレの許容量は３６．２５μmとなる。
【０１２２】
次に、前記形成された実装ランド上にソルダレジスト層を以下の方法で形成した。液状レジスト材料 DSR-2200KP 19を８００gと硬化剤CA-2200KP 11を２００ｇを混合し、３０分間程度撹拌したものをスクリーン印刷により基板上に塗布した。これを７５℃２５分間でプリベークした後、実装ランドが覆われるように設計されたフォトマスクを通して、４００ｍＪ／ｃｍ２のエネルギー密度で紫外線を照射した。その後、１．０質量％のＮａ２ＣＯ３水溶液を３０℃でスプレー圧０．２ＭＰａで噴射し、未露光部を洗い流した後、１５０℃３０分間で硬化させた。その厚みは２０μｍであった。
【０１２３】
そして、ＫｒＦエキシマレーザ（Lumonics製）を用い、加工サンプルステージとして２軸テーブルステージ（ＴＨＫ社製のAX2020P4Y）を用い、プログラム可能なNC制御装置と接続した。機械的な位置決め精度は±１μmである。
【０１２４】
また５倍の対物レンズとレンズ鏡筒（中央精機 TV-IE）、及び２／３サイズＣＣＤによって加工位置をカメラで視認出来るようした。
【０１２５】
前記装置を用いて、得られた光電複合基板の光偏向部を観察し、その仮想対角線の中心を原点（０，０）とし、Ｘ軸として基板の底辺を選択することにより光電複合基板上の座標系を設定した。
【０１２６】
次に、予め測定していたＶＣＳＥＬの円形状電極パッド６２、６３の座標（―７２．５，７２．５）、（７２．５，７２．５）をＮＣ制御プログラムに入力し、前記円形電極パッド６２、６３の座標の中心点にＫｒＦエキシマレーザを用いて１ｍｍφ抜きのステンレスマスクを用いてパターン露光することにより開口することにより光電変換用素子実装用電極パッドを形成した。なお、前記２つの座標系は前記ＮＣ制御プログラムにより一致されている。
【０１２７】
前記ＫｒＦエキシマレーザの照射エネルギー密度は１パルスあたり１０ｍＪ、周波数は１００Hz、照射パルス数は２０パルスで行った。加工後の抜き径はレジスト表面で１０２μmφ、裏面（銅箔表面）で９８μmφであった。
【０１２８】
完成した光電複合基板に対しＶＣＳＥＬの実装を試みた。ＶＣＳＥＬの円形状電極パッド６２、６３にハンダバンプを形成し、前記光電変換用素子実装用電極パッドに載置し、リフロー処理を施した。なお、リフロー条件は標準的なプロファイルを用い、ピーク温度２３０℃、２１０℃以上４０秒とした。
【０１２９】
そして、ＶＣＳＥＬに３．２ｍＡの直流電流を流して出力１ｍＷで発光させ、反対端の光偏向部上でコア径１００μmφ、公称ＮＡ０．２６のファイバで受光し、パワーメータにより受光パワーを計測した。
【０１３０】
前記計測の結果、受光パワーは０．３４ｍＷであり、４．５ｄＢの損失を受けたことがわかった。導波路の損失は１０ｍｍ当たり０．１５ｄＢであることから、６０ｍｍ分である０．９ｄＢを除くと、光偏向部での損失が３．６ｄＢと算出され、結果として一つの光偏向部あたりの損失は１．８ｄＢであることがわかった。空気層との界面における反射損失を含んでいることを考慮すると、良好な光−電気結合が実現されていると言える。
【０１３１】
また、前記と同様にして得られた光電複合基板と、従来のフォトマスク法のみで形成された光電複合基板をそれぞれ１０枚用意し、それぞれに前記ＶＣＳＥＬを実装した。
【０１３２】
そして、それぞれの光電複合基板に対して一つの光偏向部当たりの損失を評価した。
【０１３３】
その結果、フォトマスク法のみで形成された光電複合基板における、一つの光偏向部当りの損失は２．５〜１０．０ｄＢの範囲であり、平均６．３ｄＢであったのに対し、本実施例で得られた光電複合基板における、一つの光偏向部当りの損失は１．３〜２．５ｄＢであり、平均１．８ｄＢであった。従って、本発明の光電複合基板の製造方法により得られる光電複合基板に光電変換素子を実装した場合には平均値、バラツキともに大幅に改善されていることがわかる。
【０１３４】
（実施例２）
実施例１と同様にして、ソルダレジストの形成まで行なった。
【０１３５】
そして、光偏向部を上部からカメラで視認し、光電複合基板の座標に対してその中心点を３．３μｍX軸方向に移動した点を基準点に設定した。
【０１３６】
なお、前記３．３μｍの値は導波層のコアの屈折率（ｎ１）が１．５３、クラッドの屈折率（ｎ０）が１．５１、光偏向部を基板表面に投影した際の形状が一辺４０μｍの正方形ＶＣＳＥＬの放射角度が１８°（1/e2 全角値）であること、偏向部を基板表面に投影した形状が１辺４０μmの正方形であること、導波路の屈折率がコア、クラッドについてそれぞれ、１．５３、１．５１であることから、幾何光学的な計算を用いてより最適な基準点を算出したものである。
【０１３７】
実施例１と同様にして得られた光電複合基板を１０枚用意し、それぞれに前記ＶＣＳＥＬを実装し、それぞれの光電複合基板に対して一つの光偏向部当たりの損失を評価した。
【０１３８】
その結果、本実施例で得られた光電複合基板における、一つの光偏向部当りの損失は１．１〜２．５ｄＢであり、平均１．６ｄＢであった。
【０１３９】
（実施例３）
実施例１と同様にして、ソルダレジストの形成までを行なった。
次にＶＣＳＥＬを１ｍＷで発光させ、基板表面の実装ランドから６０μｍの高さにおいて入射側の偏向部に光を入射させた。そして、導波路内を伝搬して出射側の偏向部から出射した光を、コア径１００μｍφ、ＮＡ０．２６のマルチモードファイバにて受光し、そのときの受光パワーをパワーメータで観測した。そして、その状態で面方向でＶＣＳＥＬを走査し、受光パワーが最大になる位置を確認した。
【０１４０】
次に、その状態を基板上部からＣＣＤカメラで観察し、受光パワーを最大にする偏向部状の点を基準点として設定した。なお、発光面の中心点相当位置は、予めVCSEL裏面のレイアウトを記録しておくことによって、表面側から外形基準で決定した。
【０１４１】
次に、ＶＣＳＥＬを除去し、ＣＣＤカメラで偏向部を観察し、設定した基準点を元にして、実施例１と同様にしてＫｒＦエキシマレーザを用いて開口した。
【０１４２】
実施例１と同様にして得られた光電複合基板を１０枚用意し、それぞれに前記ＶＣＳＥＬを実装し、それぞれの光電複合基板に対して一つの光偏向部当たりの損失を評価した。
【０１４３】
その結果、本実施例で得られた光電複合基板における、一つの光偏向部当りの損失は１．０〜２．０ｄＢであり、平均１．４ｄＢであった。
【０１４４】
このように、本発明の光電複合基板の製造方法を用いて得られる光電複合基板に光電変換素子を実装した場合、従来のフォトマスク法のみで光電変換素子を実装するための電極パッドを形成した場合に比べてより高精度に形成することができるために、光電変換素子と光電複合基板の光偏向部の光軸とを高精度に整合させることができ、従って、高効率な光回路−電気回路間結合を容易に実現できる光電複合基板が得られる。
【図面の簡単な説明】
【０１４５】
【図１】本発明に係る光電複合基板の一例を示す断面模式図。
【図２】本発明の光電複合基板の製造方法の工程を示す断面模式図。
【図３】図２の工程に続く、光電複合基板の製造方法の工程を示す断面模式図。
【図４】実装ランドを形成するためのフォトマスク及び実装される光電変換素子の電極パッド部の配置を示す平面模式図。
【図５】実装ランドを形成するためのフォトマスクの一部分を示す模式平面図。
【図６】図６（Ａ）は光電複合基板に実装する光電変換素子のハンダバンプ形成用電極パッドの配置を示す模式平面図、図６（Ｂ）は光電複合基板の実装ランド及び光導波層及び光偏向部の配置を示した模式平面図。
【図７】実施例で用いたＶＣＳＥＬのハンダパンプ形成用電極パッドの配置を示す平面模式図。
【符号の説明】
【０１４６】
１  光導波層
２  電気回路層
３  光導波路
４  光偏向部
４ａ  フォトマスク上の基準点相当点
５  光電変換素子
５ａ  受発光部
５ｂ，５ｃ  ハンダバンプ形成用電極パッド
６  ハンダバンプ
７  実装ランド
８  ソルダレジスト
９ａ、９ｂ  電気回路
１０  光電複合基板
１１  光電変換素子実装用パッド
１２  第１の透明材質層
１３  第２の透明材質層
１４  金属薄膜
１５  接着層
１６  電気回路基板
１７、１８  電気回路
２１  ソルダレジスト形成層
３１、３２  フォトマスクの開口部
３３  基準マーク
５３  受発光部の中心
６１  円形状電極パッド
６２  円形状電極パッド
６３  発光部
１０１  金属箔
１１１  光導波路を形成するためのフォトマスク
１１２  実装ランド及び電気回路を形成するためのフォトマスク
１１３  ソルダレジストを形成するためのフォトマスク
１３１  非露光部
１５１  基準点
Ｃ１，Ｃ２  中線
【図１】
0004742771.tif 000002
【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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