(57)【要約】【課題】  光の出射又は受光を効果的に行うことができ、低コストな光電変換装置及びその実装構造、インターポーザー、並びに光情報処理装置を提供すること。【解決手段】  インターポーザーに光電変換素子が実装されてなる光電変換装置において、前記インターポーザーが光透過性であって、前記光電変換素子の光電変換部との対向位置に光コリメーション又は光集束作用をなすレンズを有し、前記光電変換素子が前記光電変換部の引き出し電極を有し、この引き出し電極が前記インターポーザーの配線電極に接続されていることを特徴とする、光電変換装置。本発明の光電変換装置が、前記インターポーザーを介して実装基板に実装されている、光電変換装置の実装構造。本発明の光電変換装置を構成するインターポーザー。本発明の光電変換装置と、光導波路とを有する、光情報処理装置。【選択図】          図１
2005252041.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インターポーザーに光電変換素子が実装されてなる光電変換装置において、
前記インターポーザーが光透過性であって、前記光電変換素子の光電変換部との対向  位置に光コリメーション又は光集束作用をなすレンズ部を有し、
前記光電変換素子が前記光電変換部の引き出し電極を有し、この引き出し電極が前記  インターポーザーの配線電極に接続されている
ことを特徴とする、光電変換装置。
【請求項２】
前記光電変換素子が前記インターポーザーの一方の面側に配され、前記レンズ部が前記光電変換素子とは反対の面側に配されている、請求項１に記載した光電変換装置。
【請求項３】
前記レンズ部が前記インターポーザーと一体成形されている、請求項１に記載した光電変換装置。
【請求項４】
前記インターポーザーが、前記配線電極に接続された外部端子を有している、請求項１に記載した光電変換装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載した光電変換装置が、前記インターポーザーを介して実装基板に実装されている、光電変換装置の実装構造。
【請求項６】
前記光電変換素子が前記実装基板と非接触となっている、請求項５に記載した光電変換装置の実装構造。
【請求項７】
光透過性であって、光電変換素子の光電変換部と対向する位置に光コリメーション又は光集束作用をなすレンズ部を有し、更に配線電極を有し、この配線電極と前記光電変換素子における前記光電変換部の引き出し電極とが接続されて光電変換装置を構成する、インターポーザー。
【請求項８】
一方の面側に前記光電変換素子が配され、前記レンズ部が前記光電変換素子とは反対の面側に配されている、請求項７に記載したインターポーザー。
【請求項９】
前記レンズ部が一体成形されている、請求項７に記載したインターポーザー。
【請求項１０】
前記配線電極に接続された外部端子を有している、請求項７に記載したインターポーザー。
【請求項１１】
請求項１〜４のいずれか１項に記載した光電変換装置と、光導波路とを有する、光情報処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電変換装置及びその実装構造、インターポーザー、並びに光情報処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、ＬＳＩ（大規模集積回路）等の半導体チップ間の信号伝搬は、全て基板配線を介した電気信号によりなされている。しかし、昨今のＭＰＵ高機能化に伴い、チップ間にて必要とされるデータ授受量は著しく増大し、結果として様々な高周波問題が浮上している。それらの代表的なものとして、ＲＣ信号遅延、インピーダンスミスマッチ、ＥＭＣ／ＥＭＩ、クロストーク等が挙げられる。
【０００３】
上記の問題を解決するため、これまで実装業界などが中心となり、配線配置の最適化や新素材開発などの様々な手法を駆使し、解決に当たってきた。
【０００４】
しかし近年、上記の配線配置の最適化や新素材開発等の効果も物性的限界に阻まれつつあり、今後システムの更なる高機能化を実現するためには、単純な半導体チップの実装を前提としたプリント配線板の構造そのものを見直す必要が生じてきている。近年、これら諸問題を解決すべく様々な抜本対策が提案されているが、以下にその代表的なものを記す。
【０００５】
・マルチチップモジュール（ＭＣＭ）化による微細配線結合
高機能チップを、セラミック・シリコンなどの精密実装基板上に実装し、マザーボード（多層プリント基板）上では形成不可能である微細配線結合を実現する。これによって配線の狭ピッチ化が可能となり、バス幅を広げることでデータ授受量が飛躍的に増大する。
【０００６】
・各種半導体チップの封止、一体化による電気配線結合
各種半導体チップをポリイミド樹脂などを用いて二次元的に封止、一体化し、その一体化された基板上にて微細配線結合を行う。これによって配線の狭ピッチ化が可能となり、バス幅を広げることでデータ授受量が飛躍的に増大する。
【０００７】
・半導体チップの三次元結合
各種半導体チップに貫通電極を設け、それぞれを貼り合わせることで積層構造とする。これにより、異種半導体チップ間の結線が物理的に短絡化され、結果として信号遅延などの問題が回避される。但しその一方、積層化による発熱量増加、半導体チップ間の熱応力などの問題が生じる。
【０００８】
さらに、上記のように信号授受の高速化及び大容量化を実現するために、光配線による光伝送結合技術が開発されている（例えば、後記の非特許文献１及び非特許文献２参照。）。光配線は、電子機器間、電子機器内のボード間又はボード内のチップ間など、種々の個所に適用可能である。例えば図１５に示すように、チップ間のような短距離間の信号の伝送には、チップが搭載されているプリント配線基板５０上に光導波路５１を形成し、発光素子（例えば面発光レーザー）５２によって信号変調された光（例えばレーザー光）を光導波路５１へ入射させ、入射した光は光導波路５１を導波し、光導波路５１から出射された光は、受光素子（例えばフォトダイオード）５３によって受光される。このように、光導波路５１を信号変調されたレーザー光等の伝送路とした光伝送・通信システムを構築することができる。
【０００９】
一方、上記したような発光素子５２や受光素子５３は、例えば図１６に示すように、ＧａＡｓ等の基板５４上に実装され、これら素子５２、５３を駆動するための回路５５とは、素子５２又は５３に接続された引き出し電極５６及びＧａＡｓ基板５４に形成された貫通電極５７を介して電気的に接続されている。例えば、貫通電極５７は、基板５４に貫通孔を形成後、酸化絶縁膜を孔側壁の全面に成膜し（図示省略）、電極となる金属をエピタキシャル成長させることによって作製することができる。
【００１０】
また、レーザー光等の信号光５８は広がったビーム形状となるので、発光素子５２からの信号光５８を平行光化して効果的に光導波路５１へ入射させるため或いは光導波路５１から出射された光５８を集光して効果的に受光素子５３へ受光させるために、発光素子５２及び受光素子５３に対応する位置にそれぞれレンズ等の光学部品５９が配されている。
【００１１】
【非特許文献１】日経エレクトロニクス、“光配線との遭遇”２００１年１２月３日の１２２頁、１２３頁、１２４頁、１２５頁、図４、図５、図６、図７
【非特許文献２】NTT R&D, vol.48, no.3, pp.271-280 (1999)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上記した従来例のように、発光素子５２又は受光素子５３と、これらの素子５２、５３を駆動するための回路５５とを電気的に接続するために、ＧａＡｓ等の基板５４に貫通電極５７を形成するのは、貫通孔の形成工程において、素子５２、５３がダメージを受ける可能性がある。また、高アスペクト比の貫通孔に金属を埋め込むような深ビアめっきプロセスは、困難である。さらに、ＧａＡｓ基板５４の素子５２、５３が実装された面とは反対の面にパッド電極６０を形成する必要があり、これはコストが高くなりかつ形成が困難である。
【００１３】
また、レンズ等の光学部品５９を配するに際し、発光素子５２又は受光素子５３との位置合わせが困難である。
【００１４】
本発明は、上述したような問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、光の出射又は受光を効果的に行うことができ、低コストな光電変換装置及びその実装構造、インターポーザー、並びに光情報処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
即ち、本発明は、インターポーザーに光電変換素子が実装されてなる光電変換装置において、
前記インターポーザーが光透過性であって、前記光電変換素子の光電変換部との対向  位置に光コリメーション又は光集束作用をなすレンズ部を有し、
前記光電変換素子が前記光電変換部の引き出し電極を有し、この引き出し電極が前記  インターポーザーの配線電極に接続されている
ことを特徴とする、光電変換装置に係るものである。また、本発明の光電変換装置が、前記インターポーザーを介して実装基板に実装されている、光電変換装置の実装構造に係るものである。
【００１６】
また、光透過性であって、光電変換素子の光電変換部と対向する位置に光コリメーション又は光集束作用をなすレンズ部を有し、更に配線電極を有し、この配線電極と前記光電変換素子における前記光電変換部の引き出し電極とが接続されて光電変換装置を構成する、インターポーザーに係るものである。
【００１７】
さらに、本発明の光電変換装置と、光導波路とを有する、光情報処理装置に係るものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の光電変換装置において、前記インターポーザーは光透過性であって、前記光電変換素子の前記光電変換部との対向位置に光コリメーション又は光集束作用をなす前記レンズ部を有し、前記光電変換素子が前記光電変換部の前記引き出し電極を有し、この引き出し電極が前記インターポーザーの前記配線電極に接続されている。そして、本発明の光電変換装置の実装構造によれば、本発明の光電変換装置が、前記インターポーザーを介して実装基板に実装されているので、上述した従来例のように、前記光電変換素子とこの素子を駆動するための回路とを電気的に接続するための貫通電極を形成する必要がない。従って、前記光電変換素子がダメージを受けることなく、容易かつ低コストである。
【００１９】
また、前記インターポーザーが光コリメーション又は光集束作用をなす前記レンズ部を有するので、前記光電変換素子の前記光電変換部との位置合わせは容易であり、また光の出射又は入射を効果的に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明において、前記光電変換素子が前記インターポーザーの一方の面側に配され、前記レンズ部が前記光電変換素子とは反対の面側に配されていることが好ましい。
【００２１】
また、前記レンズ部が前記インターポーザーと一体成形されていることが好ましい。これにより、部品点数が増えることがなく、生産性が高い。
【００２２】
また、前記インターポーザーが、前記配線電極に接続された外部端子を有していることが好ましく、前記外部端子と前記実装基板の電極とを電気的に接続すればよい。
【００２３】
さらに、本発明に基づく光電変換装置の実装構造は、前記光電変換素子が前記実装基板と非接触とすることができる。これにより、使用時に発生した熱を効果的に放熱することができ、熱によって前記光電変換素子がダメージを受けるのを防止することが可能となる。
【００２４】
以下、本発明の好ましい実施の形態を図面を参照して説明する。
【００２５】
第１の実施の形態
図１は、本発明に基づく光電変換装置の概略断面図である。図１に示すように、本発明に基づく光電変換装置１は、インターポーザー２に光電変換素子３が実装されている。
【００２６】
インターポーザー２は光透過性であり、材質としては例えば石英などが好適である。そして、光電変換素子３の光電変換部４との対向位置に光コリメーション又は光集束作用をなすレンズ部５を有している。また、光電変換素子３と接続するための配線電極６を有する。
【００２７】
光電変換素子３は、例えば５０μｍ厚のＧａＡｓ等からなる基板７上に光電変換部４が配され、更に光電変換部４の引き出し電極８を有する。そして、この引き出し電極８と、インターポーザー２の配線電極６とがはんだバンプ９ａを介して接続されている。なお、光電変換部４としては、後述する光導波路に光を入射させるための発光素子（例えばレーザー光）、或いは光導波路からの出射光を受光する受光素子（例えばフォトダイオード）が挙げられる。基板７としては、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、Ｓｉ等、波長や用途により種々に適用可能である。また、引き出し電極８はアノードであり、光電変換部４と接続されていない電極４０はカソードである。光電変換部４は、基板７上に後付けで配しても良いが、基板７としてＧａＡｓ等を用いる場合には、ＧａＡｓを成長させて光電変換部４を作製することもできる。
【００２８】
具体的には、光電変換素子３がインターポーザー２の一方の面側に配され、レンズ部５が光電変換素子３とは反対の面側に配されている。また、光電変換素子３とインターポーザー２との間にエポキシ等のアンダーフィラーを充填してもよい。
【００２９】
また、インターポーザー２は、配線１０によって配線電極６に接続された外部端子１１を有しており、この外部端子１１を介して再配線基板又はプリント配線板などの実装基板１２の電極１３と接続されている。接続方法としては、図示するように、例えばはんだバンプ９ｂ等を用いて電気的に接続すればよい。これにより、本発明に基づく光電変換装置１を、インターポーザー２を介して実装基板１２に実装することができる。
【００３０】
ここで、光電変換素子３が実装基板１２と非接触となっていることが好ましい。これにより、使用時に発生した熱を効果的に放熱することができ、熱によって光電変換素子３がダメージを受けるのを防止することが可能となる。光電変換素子３と実装基板１２とを非接触とするには、図示するように、例えば光電変換素子３とインターポーザー２とを接続するはんだバンプ９ａの径を、インターポーザー２と実装基板１２とを接続するはんだバンプ９ｂの径より小さくすればよい。具体的には、光電変換素子３とインターポーザー２とを接続するはんだバンプ９ａの径を約φ５０μｍとし、インターポーザー２と実装基板１２とを接続するはんだバンプ９ｂの径を約φ１００μｍとすることができる。
【００３１】
次に、本発明に基づくインターポーザー２の製造方法の一例を図２〜図３を参照して説明する。
【００３２】
まず、図２（ａ）に示すように、石英等の光透過性の基板１４上にＣｕ層１５を形成する。次に、図２（ｂ）に示すように、Ｃｕ層１５上に更にレジスト１６を塗布し、図２（ｃ）に示すように、露光してパターニングする。そして、図２（ｄ）に示すように、レジスト１６を除去する。これにより、石英基板１４の一方の面側に配線電極６、配線１０及び外部端子１１を作製することができる。
【００３３】
次に、図３（ｅ）に示すように、石英基板１４の配線電極６とは反対の面側に、厚膜レジスト１７を塗布し（例えば厚さ３０〜４０μｍ）、３次元露光を行う。そして、一般的なドライエッチングによりレジスト１７を除去すれば、レンズ部５を基板１４と一体成形することができる。このような一体成形の場合、部品点数が増えることがなく、生産性が高い。
【００３４】
以上のようにして、図３（ｆ）に示すように、一方の面側には配線電極６、配線１０及び外部端子１１を有し、他方の面側にはレンズ部５を有する、本発明に基づくインターポーザー２を作製することができる。
【００３５】
ここで、上記に一方の面側に配線電極６、配線１０及び外部端子１１を形成した後、他方の面側にレンズ部５を形成する例を挙げたが、図２（ａ）〜（ｄ）の配線６、１０、１１形成プロセスと図３（ｅ）〜（ｆ）のレンズ部５形成プロセスとが逆であってもよい。
【００３６】
次に、本発明に基づく光電変換装置の実装プロセスの一例を図４を参照して説明する。
【００３７】
まず、図４（ａ）に示すように、図２〜図３のようにして作製した本発明に基づくインターポーザー２の配線電極６と、光電変換素子３の引き出し電極８とをはんだバンプ（例えば約φ５０μｍ）９ａを用い、高融点はんだ（２５０℃程度）によって接続し、本発明に基づく光電変換装置１を作製する。このとき、本発明に基づくインターポーザー２が光透過性であるので、インターポーザー２のレンズ部５と光電変換素子３の光電変換部４との位置合わせは容易に行うことができる。また、セルフアライメント効果（実装位置ばらつき±１μｍ以下）により、本発明に基づくインターポーザー２と光電変換素子３とのアライメントが容易である。さらに、加工精度の高い本発明に基づくインターポーザー２と、光電変換素子３におけるＧａＡｓ等の基板７との接合であるため、はんだ９ａのサイズ及びピッチを小さくすることができる。
【００３８】
次に、図４（ｂ）に示すように、本発明に基づくインターポーザー２の配線電極６に接続された外部端子１１と、実装基板１２の電極１３とをはんだバンプ（例えば約φ１００μｍ）９ｂを用い、低融点はんだ（１５０℃程度）によって接続する。
【００３９】
以上のようにして、本発明に基づく光電変換装置１を、インターポーザー２を介して実装基板１２に実装することができる。なお、図示するように、光電変換素子３とインターポーザー２とを接続するはんだバンプ９ａの径を、インターポーザー２と実装基板１２とを接続するはんだバンプ９ｂの径より小さくする等して、光電変換素子３を実装基板１２と非接触とすることが好ましい。これにより、使用時に発生した熱を効果的に放熱することができ、熱によって光電変換素子３がダメージを受けるのを防止することが可能となる。また例えば、図示省略したが、実装基板１２上に実装したアンプ素子等の他の素子と、光電変換素子３との間に間隙を設けることができるので、アンプ素子等の他の素子の熱が直接光電変換素子３に伝導しなくなり、熱により特性が悪化し易い光電変換部４としての発光素子（例えばレーザー）や受光素子（例えばフォトダイオード）の特性が安定する。
【００４０】
本発明に基づく光電変換装置において、インターポーザー２は光透過性であって、光電変換素子３の光電変換部４との対向位置に光コリメーション又は光集束作用をなすレンズ部５を有し、光電変換素子３が光電変換部４の引き出し電極８を有し、この引き出し電極８がインターポーザー２の配線電極６に接続されている。そして、本発明に基づく光電変換装置１の実装構造によれば、本発明に基づく光電変換装置１が、インターポーザー２を介して実装基板１２に実装されているので、上述した従来例のように、光電変換素子３とこの素子３を駆動するための回路とを電気的に接続するための貫通電極を形成する必要がない。従って、光電変換素子３がダメージを受けることなく、容易かつ低コストである（以下、他の実施の形態も同様）。
【００４１】
また、本発明に基づくインターポーザー２が光コリメーション又は光集束作用をなすレンズ部５を有するので、光電変換素子３の光電変換部４との位置合わせは容易であり、また光の出射又は入射を効果的に行うことができる（以下、他の実施の形態も同様）。
【００４２】
第２の実施の形態
図５は、本発明に基づく光情報処理装置の概略断面図である。図５に示すように、本発明に基づく光情報処理装置１８は、本発明に基づく光電変換装置１と、光導波路１９とを有する。光導波路１９は特に限定されず、従来公知のものが使用可能であるが、例えば、クラッド２０ａ、２０ｂと、これらクラッド２０ａ、２０ｂ間に挟持されたコア層２１とを有し、また光入射部及び光出射部にそれぞれレンズ部材２２を有する。更に、光導波路１９のコア層２１の光入射部及び光出射部は、４５°ミラー面に形成されている。
【００４３】
本発明に基づく光情報処理装置１８のメカニズムは、前記光電変換部としての発光素子４ａによって信号変調された光（例えばレーザー光）２３が、インターポーザー２のレンズ部５でコリメーションされる。この信号光２３は、更に光導波路１９の光入射部に形成されたレンズ部材２２によって集光され、光導波路１９のコア層２１へ効果的に入射される。入射した光２３は光導波路１９を導波し、光導波路１９の光出射部に形成されたレンズ部材２２によってコリメーションされて、光導波路１９から出射される。そして、出射光２３は、インターポーザー２のレンズ部５によって集光されて、前記光電変換部としての受光素子４ｂに効果的に受光される。このように、光導波路１９を信号変調されたレーザー光等の伝送路とした光伝送・通信システムを構築することができる。
【００４４】
第３の実施の形態
本発明に基づく光情報処理装置は、上記したように、本発明に基づく光電変換装置と、光導波路とを有し、その構造は本発明の内容を逸脱しない限り適宜選択可能であるが、例えば、ソケットと、前記ソケット内に設置された光導波路とを有する構造に好適に用いることができる。
【００４５】
図６は、前記ソケットの概略斜視図である。図６（ａ）は、前記ソケットの前記光導波路が設置される面側から見た概略斜視図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）の反対の面側から見た概略斜視図である。
【００４６】
図６に示すように、ソケット２４には、前記光導波路を位置決めして固定するための、凹凸構造からなる位置決め手段が設けられている。具体的には、前記凹凸構造が、前記光導波路を嵌め込んでその幅方向を位置決めするための凹部２５と、前記光導波路の長さ方向を位置決めするための突起部２６とを有している。また、凹部２５の深さは、前記光導波路の厚さよりも大きい。
【００４７】
また、ソケット２４の前記凹凸構造の凸面２７には、ソケット２４の表及び裏面とを導通するための導通手段、例えばターミナルピン２８が設けられている。そして、この凹凸構造の凸面２７上に、後述するように、本発明に基づく光電変換装置１が実装された再配線基板が固定される。
【００４８】
ソケット２４の材質としては絶縁性樹脂であれば、従来公知の材料を用いることができ、例えばガラス入りＰＥＳ（ポリエチレンスルフィド）樹脂、ガラス入りＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）樹脂等が挙げられる。このようなソケット２４の材料は、その種類、絶縁性、信頼性等のデータが既に多く存在し、また扱っているメーカーも多岐に渡る。従って、機能、コスト、信頼性等の全てにおいて受け入れ易い構造物であり、既存のプリント配線板実装プロセスとの融合も図り易い。
【００４９】
ソケット２４の製造方法は特に限定されないが、例えば、前記凹凸構造を有する金型を用いて成形により容易に作製することができる。
【００５０】
図７は、上記のソケット２４を用いた本発明に基づく光情報処理装置１８の概略斜視図である。図７（ａ）は、本発明に基づく光情報処理装置１８の概略斜視図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）のＡ−Ａ’線概略断面図である。
【００５１】
図７に示すように、ソケット２４を用いた本発明に基づく光情報処理装置１８は、一対のソケット２４と、このソケット２４に設置された光導波路１９とを有し、この一対のソケット２４間に光導波路１９が架け渡されている。なお、光導波路１９は、図示省略したが、その内部に並列に配置された複数のコア層を備える。このとき、光導波路１９は、後述するプリント配線板とは非接触となっているので、使用時において発生する熱により、光導波路１９が破壊されるのを効果的に防止することができる。
【００５２】
また、ソケット２４の前記凹凸構造の凸面２７上に、一方の面側に本発明に基づく光電変換装置１が実装され、かつ他方の面側に前記光電変換部を駆動するための回路２９及び半導体チップ３０ａ、３０ｂが実装されてなる再配線基板３１が固定されている。
【００５３】
再配線基板３１は、図７（ｂ）に示すように、一方の面側には半導体チップ３０ａ、３０ｂ及び前記光電変換部を駆動するための回路２９が実装されており、他方の面側には本発明に基づく光電変換装置１が実装されている。ここで、本発明に基づく光電変換装置１において、前記光電変換部としては、光導波路１９に光入射を行う発光素子（例えばレーザー光）４ａと、光導波路１９からの出射光を受光する受光素子（例えばフォトダイオード）４ｂが用いられている。なお、図示省略したが、再配線基板３１の周辺部には再配線電極が設けられている。
【００５４】
そして、凹部２５に光導波路１９が設置されてなる一対のソケット２４と、再配線基板３１とを固定するに際し、再配線基板３１の本発明に基づく光電変換装置１が実装された面側をソケット２４の凸面２７と接するように構成し、またソケット２４のターミナルピン２８と再配線基板３１の再配線電極（図示省略）とを電気的に接続するように固定する。
【００５５】
また、ソケット２４の凹部２５の深さを、光導波路１９の厚さ（例えば１ｍｍ）よりも大きく形成する（例えば前記深さを２ｍｍとする。）ことにより、図７に示すように、光導波路１９の一方の面３２側と、本発明に基づくインターポーザー２との間に空間３３を形成することができる。
【００５６】
上記したように、ソケット２４上に、再配線基板３１を介して半導体チップ３０ａ、３０ｂを実装し、及び光導波路１９の一方の面３２側と、本発明に基づくインターポーザー２との間に空間３３を形成することにより、光情報処理装置１８の使用時に半導体チップ３０ａ、３０ｂが発熱しても、この熱によって光導波路１９が破壊されるのを効果的に防ぐことができる。
【００５７】
この動作のメカニズムは、一方の半導体チップ３０ａから発信される電気信号が光信号に変換されて、発光素子４ａからレーザー光による光信号として出射される。出射された光信号は、光導波路１９の対応する一つのコア層２１の光入射部に入射し、光導波路１９が延伸する導波方向に導波され、他方のコア層２１の光出射部から出射する。そして、光導波路１９から出射された光信号は、対応する受光素子４ｂに受光されて電気信号に変換され、他方の半導体チップ３０ｂに電気信号として伝送される。ここで、発光素子４ａ及び受光素子４ｂはそれぞれ、再配線基板３１に実装された対応する駆動回路２９と、インターポーザー２を介して接続され、制御されている。また、前記光信号はインターポーザー２のレンズ部５及び光導波路１９のレンズ部材２２により、コリメーション又は集光されて、効果的に出射又は入射が行われる。
【００５８】
本実施の形態の光情報処理装置１８は、光導波路１９が光配線として用いられる光配線システムを構成することができる。即ち、この光情報処理装置１８をプリント配線板に電気的に接続された状態で固定する。
【００５９】
本発明に基づく光電変換装置１において、インターポーザー２は光透過性であって、光電変換素子３の光電変換部４ａ、４ｂとの対向位置に光コリメーション又は光集束作用をなすレンズ部５を有し、光電変換素子３が光電変換部４ａ、４ｂの引き出し電極８を有し、この引き出し電極８がインターポーザー２の配線電極６に接続されている。そして、本発明に基づく光電変換装置１の実装構造によれば、本発明に基づく光電変換装置１が、インターポーザー２を介して再配線基板３１に実装されているので、上述した従来例のように、光電変換素子３とこの素子３を駆動するための回路２９とを電気的に接続するための貫通電極を、基板７に形成する必要がない。従って、光電変換素子３がダメージを受けることなく、容易かつ低コストである。
【００６０】
また、本発明に基づくインターポーザー２が光コリメーション又は光集束作用をなすレンズ部５を有するので、光電変換素子３の光電変換部４ａ、４ｂとの位置合わせは容易であり、また光の出射又は入射を効果的に行うことができる。
【００６１】
また、光導波路１９がソケット２４の凹部２５に設置された状態で前記プリント配線板に電気的に接続することができるので、既存の前記プリント配線板の実装構造をそのまま利用できる構造である。従って、前記プリント配線板上にソケット２４が設置できる領域を設ければ、その他の一般の電気配線は従来通りのプロセスで形成することが可能である。
【００６２】
また、光導波路１９が高温プロセスに弱くても、例えば、前記プリント配線板にソケット２４を固定し、更にはんだリフロー、アンダーフィル樹脂封止などの高温プロセスを含む、全ての実装プロセスを完了した後、ソケット２４の凹部２５に光導波路１９を設置することができるので、光導波路１９が高温によるダメージをこうむることなしにその実装を行うことが可能である。
【００６３】
また、前記プリント配線板と比較して剛性の高い樹脂によってソケット２４を作製でき、このソケット２４上で、発光素子４ａ又は受光素子４ｂ、及び光導波路１９間の光結合を行うことができるため、光結合に必要とされる実装精度を容易に確保できる。例えば、現状のモールド技術により、数μｍオーダーの組立て精度は確保可能である。従って、光バスの高密度化も可能となる。
【００６４】
さらに、半導体チップ３０ａ、３０ｂと、前記光電変換部としての発光素子４ａ又は受光素子４ｂとを、再配線基板３１を介してその上下面に近接させて設置することができるので、半導体チップ３０ａ、３０ｂと、発光素子４ａ又は受光素子４ｂとの間の配線長を短くすることができる。従って、電気信号のノイズ対策、クロストーク対策も容易となり、光変調速度も向上させることが可能となる。
【００６５】
また、従来例による電気配線構造では、プリント配線板に光導波路を直接設けていたので、半導体チップ３０ａ、３０ｂの高機能化に伴って半導体チップ３０ａ、３０ｂから引き出されるピンや配線数が増大すると、光導波路によってプリント配線板の設計の自由度を阻害している。これにより、プリント配線板の高機能化が困難となり、結果として、全ての機能をワンチップに収めるＳＯＣ（system on chip）化に頼る状況となっていた。これに対し、本発明に基づく光情報処理装置１８によれば、光導波路１９がソケット２４の凹部２５に設置された状態で前記プリント配線板に電気的に接続することができるので、前記プリント配線板の高密度配線とその設計の自由度を確保しながら光配線システムを安価かつ高い自由度で前記プリント配線板上に展開することが可能となり、前記プリント配線板上での高速分散処理、電子機器トータルでの高機能化、及び開発の短ＴＡＴ（turn around time）化等が期待できる。
【００６６】
次に、本発明に基づく光情報処理装置１８の製造方法の一例について、図８〜図１０を参照して説明する。なお、図８及び図９は、図７（ａ）のＡ−Ａ’線概略断面図である。
【００６７】
まず、図８（ａ）及び（ｂ）に示すように、プリント配線板３４上に、一対のソケット２４を実装する。このとき、プリント配線板３４上の電極（図示省略）と、ソケット２４のターミナルピン２８とを位置合わせして、前記電極とソケット２４が電気的に接続されるように実装する。
【００６８】
なお、図示省略したが、プリント配線板３４上には予めその他の電子部品等の実装及び電気配線を形成しておく。
【００６９】
次に、図８（ｃ）に示すように、ソケット２４の凹部２５に光導波路１９を設置し、この一対のソケット２４間に光導波路１９を架け渡しさせる。このとき、ソケット２４に設けられた前記凹凸構造としての突起部２６により、光導波路１９の長さ方向における位置決めは容易に行うことができ、また凹部２５によって光導波路１９の幅方向における位置決めは容易に行うことができる。なお、ソケット２４の凹部２５に光導波路１９を設置するので、光導波路１９とプリント配線板３４とは非接触の状態になっている。
【００７０】
このとき、図１１に幾分誇張して示すように、光導波路１９の実装時に、その光伝搬方向において、ソケット２４に固定される光導波路１９の長さが、プリント配線板３４に固定された一対のソケット２４間距離より大きいことが望ましい。図示するように、光導波路１９を撓ませた状態で固定することにより、ソケット２４のプリント配線板３４上における位置決め誤差を吸収することができ、常に安定した活効率的な光導波を行うことができる。
【００７１】
光導波路１９のソケット２４への接着固定手段としては、特に限定されるものではないが、例えば接着性樹脂を用いて行うことができる。具体的には、まず図１０（ａ）に示すように、ソケット２４の凹部２５の底面に溝３６を任意の形状で形成する。このとき、溝３６の端部がソケット２４の突起部２６の周辺部まで位置するように形成する。次に、図１０（ｂ）に示すように、ソケット２４の凹部２５に、複数のコア層２１が並んで配置されてなる光導波路１９を設置する。上述したように、光導波路１９の長さ方向及び幅方向における位置決めは、ソケット２４に設けられた突起部２６及び凹部２５によって容易に行うことができる。ここで、溝３６は突起部２６の周辺部まで位置するように形成されているので、溝３６の一部は光導波路１９に覆われない状態となる。次に、図１０（ｃ）に示すように、光導波路１９に覆われていない溝３６の一部からディスペンサー３７等を用いて接着性の樹脂を注入し、固めることによって、ソケット２４の凹部２５に光導波路１９を接着固定することができる。
【００７２】
上記のようにしてソケット２４に光導波路１９を設置した後、図９（ｄ）に示すように、ソケット２４の凸面２７上に、前記半導体チップとしての例えばＭＰＵ（micro processor unit）３０ａ又はＤＲＡＭ（dynamic random access memory）３０ｂ、及び前記光電変換部を駆動するための回路２９と、本発明に基づく光電変換装置１とが実装された再配線基板３１を固定する。このとき、再配線基板３１の本発明に基づく光電変換装置１が実装された面側をソケット２４の凸面２７と接するように構成し、またソケット２４の凸面２７に露出したターミナルピン（図示省略）と再配線基板３１の再配線電極（図示省略）とを電気的に接続するように固定する。
【００７３】
次に、図９（ｅ）に示すように、ＭＰＵ３０ａ、ＤＲＡＭ３０ｂ上にそれぞれ、アルミのフィン３５を設置する。
【００７４】
以上のようにして、本発明に基づく光情報処理装置１８を用いて、光導波路１９が光配線として用いられる光配線システムを構成することができる。
【００７５】
ここで、図１２は、本発明に基づく光情報処理装置１８をプリント配線板３４上に展開した例を示す模式図である。例えば、光導波路モジュールを規格化することで、４方向に自在に展開することが可能となる。
【００７６】
本発明に基づく光電変換装置１において、インターポーザー２は光透過性であって、光電変換素子３の光電変換部４ａ、４ｂとの対向位置に光コリメーション又は光集束作用をなすレンズ部５を有し、光電変換素子３が光電変換部４ａ、４ｂの引き出し電極８を有し、この引き出し電極８がインターポーザー２の配線電極６に接続されている。そして、本発明に基づく光電変換装置１の実装構造によれば、本発明に基づく光電変換装置１が、インターポーザー２を介して再配線基板３１に実装されているので、上述した従来例のように、光電変換素子３とこの素子３を駆動するための回路２９とを電気的に接続するための貫通電極を、基板７に形成する必要がない。従って、光電変換素子３がダメージを受けることなく、容易かつ低コストである。
【００７７】
また、本発明に基づくインターポーザー２が光コリメーション又は光集束作用をなすレンズ部５を有するので、光電変換素子３の光電変換部４ａ、４ｂとの位置合わせは容易であり、また光の出射又は入射を効果的に行うことができる。
【００７８】
また、光導波路１９がソケット２４の凹部２５に設置された状態でプリント配線板３４に電気的に接続することができるので、既存のプリント配線板３４の実装構造をそのまま利用することができる。従って、プリント配線板３４上にソケット２４が設置できる領域を設ければ、その他の一般の電気配線は従来通りのプロセスで形成することが可能である。
【００７９】
また、光導波路１９が高温プロセスに弱くても、上述したように、プリント配線板３４にソケット２４を固定し、更にはんだリフロー、アンダーフィル樹脂封止などの高温プロセスを含む、全ての実装プロセスを完了した後、ソケット２４の凹部２５に光導波路１９を設置するので、前記光導波路が高温によるダメージをこうむることなくその実装を行うことが可能である。
【００８０】
また、プリント配線板３４と比較して剛性の高い樹脂によってソケット２４を作製でき、このソケット２４上で、発光素子４ａ又は受光素子４ｂ、及び光導波路１９間の光結合を行うことができるため、光結合に必要とされる実装精度を容易に確保できる。例えば、現状のモールド技術により、数μｍオーダーの組立て精度は確保可能である。従って、光バスの高密度化も可能となる。
【００８１】
また、半導体チップ３０ａ、３０ｂと、発光素子４ａ又は受光素子４ｂとを、再配線基板３１を介してその上下面に近接させて設置することができるので、半導体チップ３０ａ、３０ｂと、発光素子４ａ又は受光素子４ｂとの間の配線長を短くすることができる。従って、電気信号のノイズ対策、クロストーク対策も容易となり、光変調速度も向上させることが可能となる。
【００８２】
また、光導波路１９がソケット２４の凹部２５に設置された状態でプリント配線板３４に電気的に接続することができるので、プリント配線板３４の高密度配線とその設計の自由度を確保しながら光配線システムを安価かつ高い自由度で前記プリント配線板上に展開することが可能となり、前記プリント配線板上での高速分散処理、電子機器トータルでの高機能化、及び開発の短ＴＡＴ（turn around time）化等が期待できる。
【００８３】
さらに、ソケット２４上に、再配線基板３１を介して半導体チップ３０ａ、３０ｂを実装し、及び光導波路１９の一方の面３２側と、本発明に基づくインターポーザー２との間に空間３３を形成することにより、光情報処理装置１８の使用時に半導体チップ３０ａ、３０ｂが発熱しても、この熱によって光導波路１９が破壊されるもの効果的に防ぐことができる。
【００８４】
以上、本発明を実施の形態について説明したが、上述の例は、本発明の技術的思想に基づき種々に変形が可能である。
【００８５】
例えば、本発明に基づくインターポーザーにおいて、前記レンズ部が前記配線電極とは反対の面側にのみ形成された例を説明したが、前記レンズ部が前記配線電極と同一の面側にも形成されていてもよい。また、前記レンズ部の形状は特に限定されず、更に石英等の基板との一体成形ではなく、後付けで設置してもよい。
【００８６】
また、前記光電変換素子と前記実装基板とを非接触とするために、前記光電変換素子と本発明に基づくインターポーザーとを接続するはんだバンプの径を、本発明に基づくインターポーザーと前記実装基板とを接続するはんだバンプの径より小さくする例を挙げたが、この他にも、以下に記す方法が挙げられる。但し、上記した異なる径のはんだバンプを用いる例が、最も安価であり、かつ容易である。
・本発明に基づくインターポーザーの前記外部端子の厚さを厚膜めっきにて形成し（  例えば厚さ１００μｍレベル）、本発明に基づくインターポーザーと、前記実装基板と  の隙間を大きくする。
・本発明に基づくインターポーザーの前記外部端子に電極スペーサーを貼り付け、本  発明に基づくインターポーザーと、前記実装基板との隙間を大きくする。
・前記実装基板の、前記光電変換素子に相当する領域にのみ窪みを設ける。
・本発明に基づくインターポーザーの、前記光電変換素子に相当する領域にのみ選択  的に、フッ酸などを用いてエッチングを行う。
【００８７】
また、本発明に基づく光電変換装置と前記実装基板との間に前記光電変換素子が存在するように、前記光電変換装置を前記実装基板に実装する例を説明したが、図１３に示すように、本発明に基づくインターポーザー２に貫通電極３９を設け、この貫通電極３９を介して本発明に基づく光電変換装置１と実装基板１２とを接続してもよい。
【００８８】
また、前記ソケットの表裏面を導通するための導通手段として、例えばターミナルピンが設けられている例を説明したが、この他にも前記ソケットに貫通電極を設け、前記ソケットと、前記プリント配線板及び前記再配線基板とをはんだによって電気的に接続してもよい。
【００８９】
また、前記ソケットは、図１４に示すように、凸面２７上に、前記再配線基板の位置決め機構３８（例えばはめあいボス等）を有していてもよく、その形状、大きさ等は特に限定されない。
【００９０】
また、ソケット２４の凹部２５に形成された突起部２６の形状、大きさ等は特に限定されない。
【００９１】
さらに、本発明において、前記光導波路は特に限定されず、従来公知のものがいずれも使用可能である。
【００９２】
なお、本発明は、レーザー光に信号を乗せた上述した光配線システムに好適であるが、これ以外にも、光源等の選択によりディスプレイ用などにも適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００９３】
本発明は、光導波路で効率良く所定の光束に集光されて出射し、或いは光導波路に効率良く入射した後に出射した信号光を次段回路の受光素子（光配線やフォトディテクタ等）に入射させるように構成した光配線等の光情報処理装置として好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】本発明の実施の形態による、本発明に基づく光電変換装置の概略断面図である。
【図２】同、本発明に基づくインターポーザーの製造方法の一例を工程順に示す概略断面図である。
【図３】同、本発明に基づくインターポーザーの製造方法の一例を工程順に示す概略断面図である。
【図４】同、本発明に基づく光電変換装置の実装プロセスの一例を工程順に示す概略断面図である。
【図５】同、本発明に基づく光情報処理装置の概略断面図である。
【図６】同、本発明に基づく光情報処理装置に好適に用いられるソケットの概略斜視図である。
【図７】同、本発明に基づく光情報処理装置の一例の概略斜視図である。
【図８】同、本発明に基づく光情報処理装置の製造方法の一例を工程順に示す概略断面図である。
【図９】同、本発明に基づく光情報処理装置の製造方法の一例を工程順に示す概略断面図である。
【図１０】同、本発明に基づく光情報処理装置の製造方法の一部工程を示す概略断面図である。
【図１１】同、本発明に基づく光情報処理装置の一部概略断面図である。
【図１２】同、本発明に基づく光情報処理装置をプリント配線板上に展開した例を示す模式図である。
【図１３】同、本発明に基づく光情報処理装置の他の例を示す概略断面図である。
【図１４】同、本発明に基づく光情報処理装置に好適に用いられるソケットの他の例の概略斜視図である。
【図１５】従来例による、光導波路の実装構造を示す概略断面図である。
【図１６】同、発光素子又は受光素子の実装例を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００９５】
１…光電変換装置、２…インターポーザー、３…光電変換素子、４…光電変換部、
５…レンズ部、６…配線電極、７…基板（ＧａＡｓ等）、８…引き出し電極、
９ａ、９ｂ…はんだバンプ、１０…配線、１１…外部端子、１２…実装基板、
１３…電極、１４…石英基板、１５…Ｃｕ層、１６…レジスト、１７…厚膜レジスト、
１８…光情報処理装置、１９…光導波路、２０ａ、２０ｂ…クラッド、２１…コア層、
２２…レンズ部材、２３…信号光、２４…ソケット、２５…凹部、２６…突起部、
２７…凸面、２８…ターミナルピン、２９…素子駆動回路、
３０ａ、３０ｂ…半導体チップ、３１…再配線基板、３３…空間、３４…プリント配線板
【図１】
2005252041.tif 000003
【図２】
2005252041.tif 000004
【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】
2005252041.tif 000016
【図１５】
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【図１６】
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