(57)【要約】【課題】  配線基板上への面発光レーザの実装技術として、面発光レーザへの熱的ダメージを無くし、その特性の信頼性を確保することのできる実装技術としての、光モジュールとその製造方法を提供する。 【解決手段】  配線基板２上に面発光レーザ３を接続実装してなる光モジュール１である。面発光レーザ３が、その端子６を配線基板２の端子５に対して、導電性粒子８を含有した光硬化性樹脂９によって接続されている。光硬化性樹脂９の側方には、光硬化性樹脂９を硬化させた半導体レーザ４が設けられている。【選択図】    図１ 
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線基板上に面発光レーザを接続実装してなる光モジュールであって、
前記面発光レーザが、その端子を前記配線基板の端子に対して導電性粒子を含有した光硬化性樹脂により接続されてなり、
前記光硬化性樹脂の側方には、前記光硬化性樹脂を硬化させた半導体レーザが設けられていることを特徴とする光モジュール。
【請求項２】
前記面発光レーザと配線基板との間の、面発光レーザの光路には、導電性粒子を含有しない光硬化型樹脂が設けられていることを特徴とする請求項１記載の光モジュール。
【請求項３】
面発光レーザの端子が、面発光レーザの出射口を挟んで二方向に配列されており、前記半導体レーザが、前記面発光レーザの端子が配列された二列のそれぞれの外側に配設されていることを特徴とする請求項１又は２記載の光モジュール。
【請求項４】
配線基板上に面発光レーザを接続実装する光モジュールの製造方法であって、
配線基板上に面発光レーザを、その端子が前記配線基板の端子に接触するように位置決めした状態で導電性粒子を含有した光硬化性樹脂を介して設ける工程と、
前記光硬化性樹脂に半導体レーザからレーザ光を照射し、該光硬化性樹脂を硬化させて前記配線基板と面発光レーザとの端子間を接続固定する工程と、を有することを特徴とする光モジュールの製造方法。
【請求項５】
前記の配線基板上に面発光レーザを設ける工程において、前記面発光レーザと配線基板との間の、面発光レーザの光路に導電性粒子を含有しない光硬化型樹脂を設けるようにし、
その後の工程において、面発光レーザからレーザ光を照射し、前記光路の光硬化性樹脂を硬化させて前記配線基板と面発光レーザとの間を接続固定することを特徴とする請求項４記載の光モジュールの製造方法。
【請求項６】
前記光硬化性樹脂に半導体レーザからレーザ光を照射する工程において、予め配線基板と面発光レーザとの間隙を覆うようにして反射板を設けておき、前記半導体レーザからのレーザ光の照射を、前記反射板と対向する側から前記導電性粒子を含有した光硬化性樹脂を通って該反射板に向けて照射することを特徴とする請求項４又は５記載の光モジュールの製造方法。
【請求項７】
前記の配線基板上に面発光レーザを設ける工程の前に、前記半導体レーザを前記配線基板上の所定位置に固定しておく工程を有することを特徴とする請求項４〜６のいずれか一項に記載の光モジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配線基板上に面発光レーザを実装してなる光モジュールとその製造方法に関する。 
【背景技術】
【０００２】
従来、電気配線を形成した基板への半導体チップの実装方法として、電気配線基板上に半導体チップをその導体バンプを介して搭載実装する、フリップチップ実装と言われる方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
一方、光素子の実装においても、例えば半導体レーザ等の光素子を、光導波路を有した基板にフリップチップ実装したものが知られている（例えば、特許文献２参照）。
このような光素子のフリップチップ実装では、その接合時において、光の結合や光路をとるため、アンダーフィルや光硬化性樹脂が使用されており、また電気的導通をとるため、バンプ形成による接合などがなされている。
【特許文献１】特開平７−１４８８０号公報
【特許文献２】特開２００２−９８８６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、この光素子のフリップチップ実装では、光結合のための接合と電気的導通のための接合とは通常別工程で行うことから、加熱によって電気的導通を得た後、アンダーフィルを注入して再度加熱するといった工程をたどっている。
しかしながら、このようにして加熱工程を何度も行うと、光素子に与えられるダメージが大きくなってしまい、特性の信頼性が損なわれてしまう。
【０００４】
また、導電性粒子を熱硬化樹脂に混ぜたものを用い、接合する方式も考えられる。この方式を採用すれば、光結合のための機械的な接合と電気的な接合とを一度の加熱で同時に行えるため、光素子に与えられる熱的ダメージは低減されるものの、依然として無視できない熱的ダメージが光素子に与えられてしまう。
ところで、今後の高速大容量通信時代に対応する光電気混載基板を実現するためには、例えば面発光レーザのような脆弱な光素子の配線基板上への実装が必須となっている。したがって、実装の際の、光素子への熱的ダメージをいかにして無くすかが、面発光レーザなどの光素子における特性の信頼性を確保する実装技術として、重要になってきているのである。
【０００５】
本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、配線基板上に面発光レーザを実装するに際して、面発光レーザへの熱的ダメージを無くし、その特性の信頼性を確保することのできる実装技術としての、光モジュールとその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的を達成するため本発明の光モジュールは、配線基板上に面発光レーザを接続実装してなる光モジュールであって、前記面発光レーザが、その端子を前記配線基板の端子に対して導電性粒子を含有した光硬化性樹脂により接続されてなり、前記光硬化性樹脂の側方には、前記光硬化性樹脂を硬化させた半導体レーザが設けられていることを特徴としている。
この光モジュールによれば、導電性粒子を含有した光硬化性樹脂が半導体レーザによる光照射をうけて硬化し、前記面発光レーザが配線基板上に接続実装されているので、配線基板の端子と面発光レーザの端子との間が加熱工程を経ることなく接続されていることにより、面発光レーザへの熱的ダメージが無くなり、面発光レーザの特性の信頼性が確保される。
【０００７】
また、前記光モジュールにおいては、前記面発光レーザと配線基板との間の、面発光レーザの光路に、導電性粒子を含有しない光硬化型樹脂が設けられているのが好ましい。
このようにすれば、光硬化型樹脂によって面発光レーザの光路における屈折率の調整が可能となり、また、配線基板上への面発光レーザの実装強度が高まる。
【０００８】
また、前記光モジュールにおいては、面発光レーザの端子が、面発光レーザの出射口を挟んで二方向に配列されており、前記半導体レーザが、前記面発光レーザの端子が配列された二列のそれぞれの外側に配設されているのが好ましい。
このようにすれば、半導体レーザが端子の列のそれぞれの外側に配設されているので、これら半導体レーザからの光照射をうけて各端子間に設けられた光硬化性樹脂が容易に硬化するようになる。また、半導体レーザによって面発光レーザが補強され、これにより光モジュールの機械的強度が高まる。
【０００９】
本発明の光モジュールの製造方法は、配線基板上に面発光レーザを接続実装する光モジュールの製造方法であって、配線基板上に面発光レーザを、その端子が前記配線基板の端子に接触するように位置決めした状態で導電性粒子を含有した光硬化性樹脂を介して設ける工程と、前記光硬化性樹脂に半導体レーザからレーザ光を照射し、該光硬化性樹脂を硬化させて前記配線基板と面発光レーザとの端子間を接続固定する工程と、を有することを特徴としている。
この光モジュールの製造方法によれば、半導体レーザによるレーザ光の照射によって導電性粒子を含有した光硬化性樹脂を硬化し、前記面発光レーザを配線基板上に接続実装しているので、加熱を行うことなく配線基板の端子と面発光レーザの端子との間を接続することにより、面発光レーザへの熱的ダメージを無くし、面発光レーザの特性の信頼性を確保することが可能になる。
【００１０】
また、前記光モジュールの製造方法においては、前記の配線基板上に面発光レーザを設ける工程において、前記面発光レーザと配線基板との間の、面発光レーザの光路に導電性粒子を含有しない光硬化型樹脂を設けるようにし、その後の工程において、面発光レーザからレーザ光を照射し、前記光路の光硬化性樹脂を硬化させて前記配線基板と面発光レーザとの間を接続固定するのが好ましい。
このようにすれば、光硬化型樹脂によって面発光レーザの光路における屈折率の調整が可能となり、また、配線基板上への面発光レーザの実装強度が高まる。さらに、前記光硬化型樹脂の硬化を実装する面発光レーザで行うことから、この光硬化型樹脂の硬化のために別に光源を用意する必要がなく、これにより生産性の向上や製造コストの低減化を図ることが可能になる。
【００１１】
また、前記光モジュールの製造方法においては、前記光硬化性樹脂に半導体レーザからレーザ光を照射する工程において、予め配線基板と面発光レーザとの間隙を覆うようにして反射板を設けておき、前記半導体レーザからのレーザ光の照射を、前記反射板と対向する側から前記導電性粒子を含有した光硬化性樹脂を通って該反射板に向けて照射するのが好ましい。
このようにすれば、反射板で反射したレーザ光が光硬化性樹脂を照射するので、半導体レーザから出射するレーザ光の利用効率が高まり、したがって省エネルギー化が可能になる。
【００１２】
また、前記光モジュールの製造方法においては、前記の配線基板上に面発光レーザを設ける工程の前に、前記半導体レーザを前記配線基板上の所定位置に固定しておく工程を有するのが好ましい。
このようにすれば、予め半導体レーザを所定位置に固定しておくので、後に面発光レーザを配線基板上にて位置決めする際、予め固定した半導体レーザを面発光レーザの位置決め用として用いることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を詳しく説明する。 
図１（ａ）、（ｂ）は、本発明の光モジュールの一実施形態を示す図であって、図１（ａ）は光モジュールの側断面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線矢視図である。図１（ａ）中において符号１は光モジュールであり、この光モジュール１は、半導体素子（図示せず）とこれに接続する電気回路（図示せず）とを形成するとともに、光導波路等の光伝送部（図示せず）を形成した配線基板２と、この配線基板２上に設けられた面発光レーザ３および半導体レーザ４とを備えて構成されたものである。
【００１４】
配線基板２には、図１（ａ）に示すように、前記電気回路に電気的に接続する端子としてのパッド５が複数形成されている。これらパッド５は、後述するように、面発光レーザ３の端子であるバンプ６に対応して形成されたものである。なお、パッド５が形成された箇所の間には、前記面発光レーザ３からの光を伝送するための光伝送部（図示せず）が形成されている。
【００１５】
面発光レーザ３は、例えば中心にレーザ光を放出する元となる活性層を有し、その上下に屈折率の異なる材料を交互に積み重ねた多層膜反射鏡を有してなるもので、一方の面の中心部にレーザ光を出射する出射口７を形成したものである。また、この面発光レーザ３には、出射口７を形成した側の面に前記のバンプ６が複数形成されている。これらバンプ６は、本実施形態では図１（ｂ）に示すように前記出射口７を挟んで二方向に３個ずつ配列されている。したがって、前記の配線基板２に形成されたパッド５も、これらバンプ６の位置に対応して６個が形成されており、互いに対応するパッド５とバンプ６とが接するようにして配置されている。
【００１６】
これら配線基板２と面発光レーザ３との間において、前記のパッド５とバンプ６との間には、図１（ａ）に示したように、これらパッド５とバンプ６とが接するようにして導電性粒子８を含有した光硬化性樹脂（光硬化型樹脂）９が設けられている。導電性粒子８としては、例えば銀や金、銅、ニッケル等の金属、あるいは炭素などの微粒子が用いられている。また、このような導電性粒子８を含有して用いられる光硬化性樹脂９は、例えば紫外線（ＵＶ）や電子線（ＥＶ）の照射を受けることによって架橋し硬化するものである。具体的には、モノマータイプのものとして、単官能アクリレートや多官能アクリレート、エポキシアクリレート、ウレタンアクリレートなどが、また、オリゴマータイプのものとして、ポリエステルアクリレート、ポリエーテルアクリレート、反応性ポリアクリレート、カルボキシル変性型反応性ポリアクリレート、ポリブタジエンアクリレート、シリコンアクリレート、アミノプラスト樹脂アクリレート等が用いられる。なお、この光硬化性樹脂９としては、全体に光が照射されてその硬化反応が良好に進むよう、十分な光透過性を有するものが好ましい。また、このような導電性粒子８を含有した光硬化性樹脂９としては、例えば公知の異方性導電樹脂（Anisotropic Conductive Past；ＡＣＰ）をそのまま用いることができる。
【００１７】
また、これら配線基板２と面発光レーザ３との間において、配線基板２の光伝送部（図示せず）と面発光レーザ３の出射口７との間、すなわち面発光レーザ３の光路となる部分には、導電性粒子を含有しない光硬化性樹脂（光硬化型樹脂）１０が設けられている。光硬化性樹脂１０としては、前記光硬化性樹脂９と同様、紫外線（ＵＶ）や電子線（ＥＶ）の照射を受けることによって架橋し硬化するものが用いられる。ただし、ここで用いられる光硬化性樹脂１０としては、面発光レーザ３の光路を形成する材料となることから、特に光透過性が十分良好であるのはもちろん、その屈折率についても、配線基板２の光伝送部における光入射部の屈折率とほぼ同一の屈折率であるものが好適に用いられる。このようなものを用いれば、光硬化性樹脂１０と光伝送部における光入射部との屈折率差に起因する光の伝送損失が、最小限に抑えられるからである。
【００１８】
また、配線基板２上において、前記面発光レーザ３の側方には、一対の半導体レーザ４が配設されている。これら半導体レーザ４は、面発光レーザ３のバンプ（端子）６の列の外側、すなわち、図１（ａ）に示したように出射口７を挟んで２列に形成されたバンプ６のそれぞれの外側に配設されたものである。ここで、配線基板２と面発光レーザ３との間の隙間は、数１０μｍ程度と非常に狭く形成されている。したがって、この狭い隙間に光を確実に照射させることができる光源として、本発明では一般的な光源でなく、特に出射口が小さい半導体レーザ４が用いられているのである。このような半導体レーザ４は、その出射口１１を内側、すなわちバンプ６の列側に向け、かつ、配線基板２と面発光レーザ３との間の隙間に位置するようにして配置されており、後述するように面発光レーザ３の実装に先立って配線基板２上に接着等により固定されている。なお、この半導体レーザ４としては、光硬化性樹脂９が感光によって硬化する波長域のレーザ光を出射することのできるものであれば、特に限定されることなく種々のものが使用可能である。
【００１９】
次に、このような構成の光モジュール１の製造方法に基づき、本発明の光モジュールの製造方法の一実施形態について説明する。
まず、図１（ａ）に示したような、パッド５を形成した配線基板２を用意するとともに、パッド５と対応する位置にバンプ６を形成した面発光レーザ３を用意する。
続いて、図２（ａ）に示すように面発光レーザ３のバンプ６上に導電性粒子８を含有した光硬化性樹脂９を塗布する。この光硬化性樹脂９の塗布については、例えば面発光レーザ３をそのバンプ６が上向きになるようにして置き、ディスペンス法によってこれらバンプ６上に光硬化性樹脂９を塗布するといった手法が採用される。
また、これとは別に、配線基板２上の、面発光レーザ３の出射口７と対応した位置に、例えばディスペンス法によって光硬化性樹脂１０を塗布する。
【００２０】
次いで、配線基板２に対して面発光レーザ３を、その出射口７が配線基板２の光伝送部に対向し、かつ、バンプ６が配線基板２のパッド５に対向するように位置決めする。そして、その状態から、図２（ｂ）に示すように面発光レーザ３を配線基板２上に載置することにより、導電性粒子８を含有した光硬化性樹脂９、および光硬化性樹脂１０を介して面発光レーザ３を配線基板２上に設ける。これにより、面発光レーザ３のバンプ６はその一部がパッド５に対して直接接触し、残部が導電性粒子８を含有した光硬化性樹脂９を介して間接的に接触するようになる。なお、面発光レーザ３については、特にこれを加圧することなく、その自重のみでバンプ６がパッド５に接するようにする。ただし、光硬化性樹脂９、１０の粘度が高い場合などでは、これら光硬化性樹脂９、１０が押されてバンプ６がパッド５に接するまで、面発光レーザ３に対して僅かな荷重をかけるようにしてもよい。
【００２１】
次いで、別に用意した一対の半導体レーザ４を配線基板２上に載せ、それぞれ面発光レーザ３のバンプ６の列の外側に配置するとともに、その出射口１１を配線基板２と面発光レーザ３との間の隙間に向けさせる。なお、必要に応じて、例えば予め半導体レーザ４と配線基板２との間に接着剤を塗布しておくことにより、半導体レーザ４を配線基板２に固定するようにしてもよい。
その後、このような状態のもとで半導体レーザ４からレーザ光を出射させることにより、導電性粒子８を含有した光硬化性樹脂９を硬化させる。また、これとは別に面発光レーザ３からレーザ光を出射させることにより、光硬化性樹脂１０を硬化させる。このように光硬化性樹脂９、光硬化性樹脂１０をそれぞれ硬化させることにより、図１（ａ）に示したように面発光レーザ３を配線基板２上に実装、固定した光モジュール１が得られる。
【００２２】
このようにして得られた光モジュール１にあっては、導電性粒子８を含有した光硬化性樹脂９が半導体レーザ４による光照射をうけて硬化し、面発光レーザ３が配線基板２上に接続実装されているので、配線基板２のパッド５と面発光レーザ３のバンプ６との間が加熱工程、さらには加圧工程も経ることなく接続されていることにより、面発光レーザ３への熱的ダメージや機械的ダメージが無くなり、したがって面発光レーザ３の特性の信頼性が十分確保されたものとなる。
【００２３】
また、面発光レーザ３と配線基板２との間の、面発光レーザ３の光路となる部分に、導電性粒子を含有しない光硬化型樹脂１０を設けているので、この光硬化型樹脂１０によって面発光レーザ３の光路における屈折率の調整を行うことができ、これにより光硬化性樹脂１０と光伝送部における光入射部との屈折率差に起因する光の伝送損失を最小限に抑えることができる。また、配線基板２上への面発光レーザ３の実装強度を高めることもできる。
さらに、半導体レーザ４が面発光レーザ３のバンプ６の列のそれぞれの外側に配設されているので、これら半導体レーザ４からの光照射をうけて各端子間に設けられた光硬化性樹脂９が容易に硬化する。また、半導体レーザ４によって面発光レーザ３が補強されていることにより、光モジュール１はその機械的強度が向上したものとなっている。
【００２４】
また、このような光モジュール１の製造方法にあっては、半導体レーザ４によるレーザ光の照射によって導電性粒子８を含有した光硬化性樹脂９を硬化し、面発光レーザ３を配線基板２上に接続実装しているので、加熱や加圧を行うことなく配線基板２のパッド５と面発光レーザ３のバンプ６との間を接続することにより、面発光レーザ３への熱的ダメージや機械的ダメージを無くし、面発光レーザ３の特性の信頼性を十分に確保することができる。さらに、従来では光結合のための接合と電気的導通のための接合とを別工程で行っていたのを、前記の方法では一つの工程で行うことができ、したがって工程を簡略化して生産性の向上を図ることができる。
【００２５】
なお、前記の光モジュール１では、面発光レーザ３にバンプ６を６個形成し、配線基板２にはパッド５を６個形成したが、本発明はこれらバンプ６やパッド５についてその数が特に限定されることなく、任意の数とすることができる。
また、前記の製造方法では、面発光レーザ３側に導電性粒子８を含有した光硬化性樹脂９を塗布し、配線基板２上に光硬化性樹脂１０を塗布したが、本発明はこのような塗布法に限定されないのはもちろんである。例えば、面発光レーザ３側に導電性粒子８を含有した光硬化性樹脂９と光硬化性樹脂１０の両方を塗布してもよく、逆に配線基板２側に導電性粒子８を含有した光硬化性樹脂９と光硬化性樹脂１０の両方を塗布してもよい。また、各光硬化性樹脂９、１０の塗布法についても、ディスペンス法に代えて印刷法などの公知の塗布法を採用することができる。
【００２６】
また、前記製造方法では、配線基板２上に面発光レーザ３を配置した後、半導体レーザ４を配線基板２上に設けてこれからレーザ光を出射させるようにしたが、本発明はこれに限定されることなく、例えば配線基板２上に予め半導体レーザ４を接着等によって固定しておき、その後、面発光レーザ３を配線基板２上に接続実装するようにしてもよい。その場合に、半導体レーザ４を所定位置に固定しておくことにより、後に面発光レーザ３を配線基板２上にて位置決めする際、この半導体レーザ４を面発光レーザ３の位置決め用として用いることができ、これによって生産性の向上や位置決め精度の向上を図ることができる。
【００２７】
また、前記製造方法では、光硬化性樹脂９を硬化させる際、半導体レーザ４によって単に光硬化性樹脂９の外側から内側に向けてレーザ光を照射するようにしたが、例えば半導体レーザ４と対向する方向、すなわちその出射方向に反射板を配設しておき、その状態で導電性粒子８を含有した光硬化性樹脂９を通して前記反射板に向けてレーザ光を照射するようにしてもよい。このようにすれば、光硬化性樹脂９を透過した後、反射板で反射したレーザ光が再度光硬化性樹脂９を照射するので、半導体レーザ４から出射するレーザ光の利用効率を高めることができ、これによって省エネルギー化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】（ａ）、（ｂ）は、本発明の光モジュールの一実施形態を示す図である。
【図２】（ａ）、（ｂ）は、図１に示した光モジュールの製造工程説明図である。
【符号の説明】
【００２９】
１…光モジュール、２…配線基板、３…面発光レーザ、４…半導体レーザ、
５…パッド（端子）、６…バンプ（端子）、７…出射口、８…導電性粒子、
９…光硬化性樹脂、１０…光硬化性樹脂、１１…出射口
【図１】
2005116798.tif 000003
【図２】
2005116798.tif 000004