光モジュール、光モジュールの製造方法、及び、光通信装置
【課題】光電気複合ケーブルの接合が可能であり、小型化が可能な光モジュールを提供する。
【解決手段】基板１１と、基板１１の第１主面１１Ａ側に備えられた光素子２１と、基板１１に設けられる基板１１の第２主面１１Ｂ側から光芯線２３を挿入するための貫通孔１２とを備える光モジュール１０を構成する。光モジュール１０は、第２主面１１Ｂ側から電気芯線２４を接続するための第１電極１８と、第１主面１１Ａ側に形成される光素子２１と接続する第２電極１４と、基板１１の側面１１Ｃに設けられる第２電極１４と電気的に接続する第３電極１５とを備える。
【解決手段】基板１１と、基板１１の第１主面１１Ａ側に備えられた光素子２１と、基板１１に設けられる基板１１の第２主面１１Ｂ側から光芯線２３を挿入するための貫通孔１２とを備える光モジュール１０を構成する。光モジュール１０は、第２主面１１Ｂ側から電気芯線２４を接続するための第１電極１８と、第１主面１１Ａ側に形成される光素子２１と接続する第２電極１４と、基板１１の側面１１Ｃに設けられる第２電極１４と電気的に接続する第３電極１５とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術は、光通信等に用いられる光モジュール、光モジュールの製造方法、及び、光通信装置に係わる。
【背景技術】
【０００２】
近年、取り扱う情報量の増加に伴い、情報伝送路として光芯線（光ファイバ等）が使用される場合が多くなっている。この場合、例えば光芯線の一端は、光モジュールを介して情報処理用の半導体素子等に接続される（例えば、特許文献１参照）。この方法では、光素子と半導体素子との電気接続は、ワイヤーボンドによる直接接続が行われている。
また、光芯線とともに、電気信号を送受信するための電気芯線が接続された光モジュールとして、光電気複合ケーブルが接続された光モジュールが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−３４９３０７号公報
【特許文献２】特開２０１０−２３７６４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の光モジュールに光電気複合ケーブルが接続される場合には、光芯線を光素子に接続し、さらに電気芯線を光素子に接続する必要がある。電気芯線と光素子との電気的な接続には、光素子への直接はんだ付け、ワイヤーボンドによる直接接続、又は、電気コネクタを用いた接続等が用いられる。
光素子と光芯線との光接続においては、レンズなどの光学部品が必要となり、複雑な光学系になりやすい。そして、光素子からの光を光ファイバに光学結合させて組み立てる際には、非常に高精度な光アライメントが必要となる。電気芯線と光素子との電気接続と、光ファイバと光素子との光接続とは、光モジュールにおいて別々に行われているため、装置の小型化が困難である。
【０００５】
本技術においては、光電気複合ケーブルを接合する場合においても小型化が可能な光モジュール、及び、この光モジュールを備える光通信装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本技術の光モジュールは、基板と、基板の第１主面側に備えられた光素子と、基板に設けられる基板の第２主面側から光芯線を挿入するための貫通孔とを備える。また、基板に設けられる第２主面側から電気芯線を接続するための第１電極と、基板の第１主面側に形成される光素子と接続する第２電極と、基板の側面に設けられる第２電極と電気的に接続されている第３電極とを備える。
また、本技術の光通信装置は、上記光モジュールと、この光モジュールを搭載する回路基板と、この回路基板上に搭載される光素子用の駆動用素子を備える。
【０００７】
また、本技術の光モジュールの製造方法は、基板に光芯線を挿入するための貫通孔と、第３電極形成用の貫通孔とを形成する工程を有する。そして、基板及第３電極形成用の貫通孔内に導体層を形成し、基板に電気芯線を接続するための第１電極、及び、光素子を接続するための第２電極を形成し、第３電極形成用の貫通孔内に第２電極から連続する第３電極を形成する工程を有する。さらに、第２電極上に光素子を搭載する工程と、第３電極形成用の貫通孔内で切断し、孔内の第３電極を基板の側面に露出させる工程とを有する。
【０００８】
上述の光モジュールによれば、光電気複合ケーブルが接続される際に、基板に設けられた貫通孔内に光芯線が挿入され、基板の第１電極に電気芯線が接続される。このため、光芯線と電気芯線とを有する光電気複合ケーブルと光モジュールとの接続が、光モジュールの基板内において行われる。さらに、光素子と接続する電極が基板側面の電極と電気的に接続される。この構成によれば、光モジュールの外部に、光素子の電気信号の出入力のための構成が不要となる。従って、上述の光モジュールの小型化と同時に、この光モジュールを搭載する通信装置の小型化が可能となる。
【発明の効果】
【０００９】
本技術によれば、光電気複合ケーブルの接続する場合において小型化が可能な光モジュール及び光通信装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】Ａは、光モジュールの第１実施形態の構成を示す断面図である。Ｂは、光モジュールの第１実施形態の構成を示す平面図である。
【図２】Ａ〜Ｆは、図１に示す光モジュールの製造方法を説明するための図である。
【図３】Ａ〜Ｆは、図１に示す光モジュールの製造方法を説明するための図である。
【図４】Ｇ〜Ｉは、図１に示す光モジュールの製造方法を説明するための図である。
【図５】Ｇ〜Ｉは、図１に示す光モジュールの製造方法を説明するための図である。
【図６】Ａ，Ｂは、図１に示す光モジュールの製造方法を説明するための図である。
【図７】Ａは、光モジュールの第２実施形態の構成を示す断面図である。Ｂは、光モジュールの第２実施形態の構成を示す平面図である。
【図８】Ａ、Ｂは、光モジュールの接続方法を説明するための図である。
【図９】Ａ〜Ｆは、図７に示す光モジュールの製造方法を説明するための図である。
【図１０】Ａ〜Ｆは、図７に示す光モジュールの製造方法を説明するための図である。
【図１１】Ａは、光モジュールの第３実施形態の構成を示す断面図である。Ｂは、光モジュールの第３実施形態の構成を示す平面図である。
【図１２】Ａ〜Ｆは、図１１に示す光モジュールの製造方法を説明するための図である。
【図１３】Ａ〜Ｆは、図１１に示す光モジュールの製造方法を説明するための図である。
【図１４】Ｇ〜Ｉは、図１１に示す光モジュールの製造方法を説明するための図である。
【図１５】Ｇ〜Ｉは、図１１に示す光モジュールの製造方法を説明するための図である。
【図１６】光通信装置の第１実施形態の構成を示す図である。
【図１７】光通信装置の第１実施形態の構成を示す図である。
【図１８】光通信装置の第２実施形態の構成を示す図である。
【図１９】光通信装置の第２実施形態の変形例の構成を示す図である。
【図２０】光通信装置の第３実施形態の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本技術を実施するための最良の形態の例を説明するが、本技術は以下の例に限定されるものではない。
なお、説明は以下の順序で行う。
１．光モジュールの第１実施形態
２．第１実施形態の光モジュールの製造方法
３．光モジュールの第２実施形態
４．第２実施形態の光モジュールの製造方法
５．光モジュールの第３実施形態６．第３実施形態の光モジュールの製造方法
７．光通信装置の第１実施形態
８．光通信装置の第２実施形態
９．光通信装置の第３実施形態
【００１２】
〈１．光モジュールの第１実施形態〉
以下、光モジュールの具体的な実施の形態について説明する。
図１Ａ，Ｂに、第１実施形態の光モジュールの概略構成図を示す。図１Ａは、光モジュール１０の断面図であり、図１Ｂは、光モジュール１０の光素子２１の搭載面側の平面図である。なお、図１Ｂにおいて、光素子２１は搭載位置のみを破線で示している。
【００１３】
図１に示す光モジュール１０は、基板１１と、この基板１１に搭載された光素子２１とからなる。光素子２１は、基板１１の第１主面１１Ａ側に搭載されている。そして、基板１１の第２主面１１Ｂ側から光電気複合ケーブル２２が接続されている。光電気複合ケーブル２２は、光信号用の光芯線２３と、電気信号用の電気芯線２４とを備える。
【００１４】
光素子２１は、発光素子の場合には発光面を、また、受光素子の場合には受光面を基板１１側に向けて搭載される。図１に示す光モジュール１０では、光素子２１は２つの発光点又は受光点をもつアレイ素子の例を示している。光モジュール１０を光送信モジュールとして使用する場合には、図示しない情報処理装置から出力される電気信号を光素子２１において光信号に変換し、光芯線２３に光を射出する。また、この光芯線２３の他端には、他の光受信モジュールが接続される。
【００１５】
基板１１には、例えば、シリコン基板等の半導体基板、石英・ガラス基板、セラミック基板等の絶縁材料、及び、導電材料が用いられる。特に基板１１として、公知の半導体製造プロセスを適用することができ、高精度な加工が可能なため、シリコン材料を用いることが好ましい。
【００１６】
また、基板１１には、第１貫通孔１２及び第２貫通孔１３が形成されている。第１貫通孔１２は、光電気複合ケーブル２２の光芯線２３を挿入するための孔である。また、第２貫通孔１３は、光電気複合ケーブル２２の電気芯線２４を挿入するための孔である。そして、第２貫通孔１３の内面には、電気芯線２４と電気的な接続をするための第１電極１８が形成されている。
【００１７】
基板１１の第１主面１１Ａ側には、光素子２１を接続するための第２電極１４が形成されている。光素子２１は、導電性の接続バンプ１９を介したフリップチップ実装により、第２電極１４に光素子２１の電極が接続されて基板１１上に搭載される。ここで、光素子２１の発光素子及び受光素子は面型デバイスであり、発光素子は例えばＶＣＳＥＬ（Vertical Cavity Surface Emitting Laser）、受光素子は例えば面型のＰＤ（Photo Detector）である。光素子２１が発光素子であれば、光素子２１の発光点からの出射光が光芯線２３へと入射され、光素子２１が受光素子であれば光芯線２３からの出射光が光素子２１の受光点へと入射される。
【００１８】
また、光素子２１を基板１１にフリップチップ実装する際には、光素子２１の発光点又は受光点と、第１貫通孔１２の中心位置とが合うように位置合わせが行われる。また、光芯線２３の端面が光素子２１の発光点又は受光点と近接して配置される。
第１貫通孔１２は、光芯線２３の大きさより若干大きく、かつ光芯線２３が第１貫通孔１２内において挿入された光芯線２３の位置が不揃いとならい大きさで形成される。つまり、第１貫通孔１２の開口径と光芯線２３の径との差は小さい方がよく、抵抗なく光芯線２３の挿入が可能な範囲で小さい方が好ましい。
【００１９】
上記の構成のように、発光点又は受光点と第１貫通孔１２の中心位置とを合わせることにより、光芯線２３と光素子２１との光接続を良好にすることができる。さらに、第１貫通孔１２に光芯線２３を挿入することにより、光素子２１と光芯線２３との位置合わせが可能となり、光素子２１と光芯線２３との光結合効率を容易に高くすることができる。
【００２０】
基板１１の第１主面１１Ａと光素子２１との間隙、及び、第１貫通孔１２内の光芯線２３との間隙には、使用する光の波長に対してほぼ透明な光学樹脂２５が充填されている。光学樹脂２５により第１貫通孔１２内壁と光芯線２３とが保持され、光素子２１と光芯線２３との間にも光学樹脂２５が空隙なく存在するため、良好な光学結合が達成される。さらに、光学樹脂２５は、基板１１の第２主面１１Ｂ側に形成され、光芯線２３を保持する構造としてもよい。これにより、光芯線２３と基板との接続が強固になる。光学樹脂２５としては、例えば、熱硬化型樹脂や紫外線硬化型樹脂を用いる。
【００２１】
また、光モジュール１０の第２貫通孔１３には、光電気複合ケーブル２２の電気芯線２４が挿入されている。そして、第２貫通孔１３内に形成された第１電極１８と光電気複合ケーブル２２からの電気芯線２４とが、導電材２６により接続されている。図１に示すように、電気芯線２４と光芯線２３とを近接させた状態で、それぞれ基板１１に接続することにより、光モジュール１０と光電気複合ケーブル２２との接続強度を向上させることができる。特に、強度の小さい光芯線２３の断裂や基板１１からの脱離等を防ぐために、光芯線２３にかかる応力を、近接して接続する強度の大きい電気芯線２４に分散させることができる。
【００２２】
また、光モジュール１０は、基板１１の側面１１Ｃに、第１主面上の第２電極１４から連続し、光素子２１と外部機器との電気接続を行うための第３電極１５、及び、第４電極１６を備える。また、基板１１の側面１１Ｃに、第２貫通孔１３内に形成されている第１電極１８から連続し、光電気複合ケーブル２２の電気芯線２４と外部機器との電気接続を行うための第５電極１７を備える。
この第３電極１５、第４電極１６、及び、第５電極１７は、基板１１の同一側面１１Ｃ上に形成されている。また、第３電極１５、第４電極１６、及び、第５電極１７は、基板１１の側面１１Ｃに形成された凹部の内面全面に設けられた導体層から構成されている。
【００２３】
第３電極１５及び第４電極１６からの電気信号は、光素子２１が実装されている第２電極１４へと伝搬される。このため、光素子２１が発光素子であれば、第３電極１５及び第４電極１６からの電気信号が光素子２１へと供給される。そして、光素子２１において電気−光変換され、光素子２１から光芯線２３に光信号が出力される。また、光素子２１が受光素子であれば、光芯線２３から出射される光信号が光素子２１に受光され、光素子２１において光−電気変換される。そして、電気信号が、第２電極１４から第３電極１５及び第４電極１６を通じて、光モジュール１０に接続された外部機器へと出力される。
【００２４】
また、基板１１の第１主面１１Ａ、第２主面１１Ｂ、側面１１Ｃ、及び、第２貫通孔１３の内面には、絶縁層２７が形成されている。特に、基板１１をシリコン基板等で形成する場合には、第２貫通孔１３内においては、第２貫通孔１３の内面に図示しない絶縁層が形成され、この絶縁層上に形成された導体層により第１電極１８が形成されている。
【００２５】
上述の第１実施形態の光モジュール１０によれば、光電気複合ケーブル２２が接続された構成において、基板１１の第１貫通孔１２に光芯線２３が、又、第２貫通孔１３に電気芯線２４が、同時に接続されている。この光実装の構造を用いることにより、光モジュール１０に対して、簡便な光と電気との接続が可能となる。また、例えば従来の光芯線と電気芯線とが同時に接続された構成の光モジュールの構造と比較して、小型化が可能である。
【００２６】
なお、上述の第１実施形態の光モジュール１０は、２本の光芯線２３及び２本の電気芯線２４を有する光電気複合ケーブル２２を用いた例で示しているが、光芯線２３及び電気芯線２４の本数に制限はない。また、図１に示されている基板の形状や導体層のパターン等はこの構成に限るものではなく、さまざまな構造及びパターンが可能である。
【００２７】
〈２．第１実施形態の光モジュールの製造方法〉
次に、上述の第１実施形態の光モジュールの製造方法について図２及び図３を用いて説明する。図２は、図１Ｂに示す光モジュール１０の平面図のＡ−Ａ’線断面図に相当し、図３は、図１Ｂに示す光モジュール１０の平面図のＢ−Ｂ’線断面図に相当する。
【００２８】
まず、図２Ａに示すように、基板１１に第１貫通孔１２及び第２貫通孔１３を形成する。同時に図３Ａに示すように、基板１１に第３貫通孔３１を形成する。
基板１１の材料としては、例えばシリコン基板等の半導体基板、石英・ガラス基板、セラミック基板等の絶縁材料、及び、導電材料を用いる。基板１１をシリコン基板とする場合には、基板１１上に形成される電極及び配線の高速信号伝送特性を良好にするため、高抵抗シリコン材料であることが好ましい。
【００２９】
第１貫通孔１２は、光芯線の接続部と対応する位置に形成する。第２貫通孔１３は、電気芯線の接続部と対応する位置に形成する。第３貫通孔３１は、第３電極１５、第４電極１６、及び、第５電極１７に対応する位置に形成する。
第１貫通孔１２、第２貫通孔１３及び第３貫通孔３１の形成は、例えばＲＩＥ（Reactive-Ion-Etching）等のドライエッチング、又は、ウェットエッチング等の方法が適用可能である。特に、ＤＲＩＥ（Deep-Reactive-Ion-Etching）等の異方性エッチングが好まし
い。
【００３０】
第１貫通孔１２は、後の工程で光芯線を挿入する。ここで、光芯線を貫通孔内部で精度よく保持することにより、光芯線と光素子との光結合効率の安定を確保する。このため、第１貫通孔１２の開口径と、挿入する光芯線の径との差が小さい方がよい。第１貫通孔１２の開口径と光芯線の径の差が小さいことにより、孔内での光芯線の保持精度を向上させることができる。
【００３１】
一方、上記のように、第１貫通孔１２の開口径と光芯線の径の差が小さいと、光芯線の第１貫通孔１２への挿入が困難になる場合がある。このため、例えば、図６Ａに示すように、第１のエッチング工程として、基板１１の第１主面１１Ａ（光芯線を挿入する側の面と反対面）側から、例えばＤＲＩＥを内面が垂直に形成される条件で用いて、異方性エッチングを行う。この第１のエッチング工程により、内面が垂直な第１貫通孔１２Ａを形成する。次に、第２のエッチング工程として、基板１１の第２主面１１Ｂ（光芯線を挿入する面）側から、例えばＤＲＩＥを等方性エッチングとなる条件で用いて、光芯線を挿入する入口付近の基板１１をエッチングする。この第２のエッチング工程により、図６Ｂに示すように、光芯線を挿入する入口付近の第２主面側に、開口部が広がった第１貫通孔１２Ｂを形成する。
【００３２】
上述のように、第１貫通孔１２は、垂直な第１貫通孔１２Ａを形成する第１のエッチング工程と、挿入側に開口が広がった第１貫通孔１２Ｂを形成する第２のエッチング工程により形成することができる。この方法によれば、光芯線を挿入する際、入口側の第１貫通孔１２Ｂは、第２のエッチング工程により広く形成されているため、光芯線の挿入が容易となる。さらに、第１貫通孔１２の内部は、第１のエッチング工程により垂直な第１貫通孔１２Ａが形成されているため、光芯線２３の保持精度を高く維持できる。
【００３３】
なお、第２貫通孔１３の形成は、上記の第１のエッチング工程のみによる貫通孔形成工程でよい。また、第１貫通孔１２においても、上述の第２のエッチング工程は必須ではなく、光電気複合ケーブルの接続における作業性等を考慮して適宜追加することができる。
【００３４】
次に、図２Ｂ及び図３Ｂに示すように、基板１１の第１主面１１Ａ上の所定の位置、第２貫通孔１３及び第３貫通孔３１の内面に、導体層を形成する。第２貫通孔１３及び第３貫通孔３１内に形成する導体層は、貫通孔内を埋め込まずに、壁面上のみに導体層を形成する。
基板１１に形成する導体層は、例えば、銅等を用いて形成した後、導電層を酸化等から保護するため表面に金等によるめっき層を形成する。また、導体層の形成は、例えば、無電解めっき、電解めっき等のめっき法や、スパッタや蒸着等の従来公知の方法を用いる。ここで、貫通孔内を導体層で埋め込まないため、貫通孔内に露出する導体層の表面に金めっき層を形成することができる。
【００３５】
この工程により、基板１１の第１主面１１Ａ上に第２電極１４を形成する。同時に、第２貫通孔１３の内面に第１電極１８を形成し、第３貫通孔３１の内面に第４電極１６を形成する。また、第３貫通孔３１の第４電極１６と同時に、第３電極１５及び第５電極１７に対応する位置の第３貫通孔３１にも導体層を形成する。
【００３６】
なお、基板１１がシリコン基板等の半導体基板又は導電性基板の場合には、図２Ｂ及び図３Ｂに示す工程の前に、例えば配線間のショートや信号伝送特性を良好にするため、基板１１の表面に絶縁層を形成する工程を付加する。この絶縁層形成工程としては、例えば熱酸化による酸化膜（シリコン基板の場合にはＳｉＯ２）の形成、ＣＶＤ法によるＳｉＮ膜の形成、又は、樹脂等の絶縁膜を表面に付加する方法等を用いる。
【００３７】
次に、図２Ｃ及び図３Ｃに示すように、基板１１の第１主面１１ＡＳ上の所望の場所を覆うように絶縁層２７を形成する。絶縁層２７としては、例えば、ポリイミド、エポキシ、シリコーン材料等の絶縁材料を用いる。絶縁層２７が感光性材料からなる場合には、液状材料の塗布やフィルム材料により基板１１の表面を被覆した後に、リソグラフィ工程によるパターニングを行う。また、絶縁層２７が非感光性材料からなる場合には、基板１１の表面を非感光性材料で被覆した後、非感光性材料をエッチングして所望のパターンを形成する。
なお、絶縁層２７は必須の構成ではないが、絶縁層２７を設けることにより、配線の保護や配線の信号伝送特性の安定性を確保できるため、設けることが好ましい。
【００３８】
次に、図２Ｄ及び図３Ｄに示すように、基板１１に光素子２１を搭載する。まず、基板１１に形成した第２電極１４上、又は、光素子２１の電極上に接続バンプ１９を形成する。そして、この接続バンプ１９を介して、光素子２１の電極と、基板１１に形成した第２電極１４とを電気的に接続し、基板１１上に光素子２１を搭載する。
【００３９】
光素子２１は、発光部及び受光部が基板１１の第１主面１１Ａ側に面し、さらに、発光部及び受光部が第１貫通孔１２の中心部に位置するように搭載される。
接続バンプ１９の材料は、例えば、はんだ材料や金等の導電性材料である。接続バンプ１９がはんだ材料であれば、光素子２１を搭載する際にはんだを溶融させ、光素子２１の電極と基板１１の第２電極１４とを接続する。また、接続バンプ１９が金であれば、例えば、光素子２１の電極上に金バンプを形成し、基板１１の第２電極１４に金の表面処理を施し、金−金接続により光素子２１を搭載する。
【００４０】
次に、図２Ｅ及び図３Ｅに示すように、光素子２１の搭載後、光電気複合ケーブルを搭載する前に、基板１１をダイシング等により所望の大きさに個片化する。この個片化工程では、図２Ｅに破線で示すように、第２貫通孔１３の間の基板を切断することで個片化を行う。また、図３Ｅに破線で示すように、第３貫通孔３１を形成した部分において個片化を行う。第３貫通孔３１を切断することにより、第３貫通孔３１の内面に形成されている導体層が基板１１の側面に露出される。この導体層は、第３貫通孔３１の内面に露出する面に、既に酸化等から保護するためのめっき層が形成されている。このため、この工程により、基板１１の側面１１Ｃに形成される、光モジュール１０の外部機器との接続用電極とすることができる。
【００４１】
上述のように、第３貫通孔３１の切断により露出された導体層が、基板１１の側面１１Ｃ上において、第３電極１５、第４電極１６及び第５電極１７となる。また、この第３貫通孔３１により、基板１１の側面１１Ｃとは反対側の側面にも導体層が露出する。この導体層が不要となる場合には、第３貫通孔３１内の導体層よりも光素子２１側の位置において基板１１を切断して除去する。
【００４２】
以上の個片化工程により図２Ｆ及び図３Ｆに示すように、基板１１の第１主面１１Ａ上に光素子２１が搭載された光モジュール１０を製造することができる。そして、基板１１に、光電気複合ケーブルの光芯線を挿入するための第１貫通孔１２が形成される。また、電気芯線を挿入するための第２貫通孔１３と、第２貫通孔１３内に電気芯線と電気接続する第１電極１８が形成される。さらに、光素子２１と接続する第２電極１４と、第２電極１４から外部機器に接続するための第３電極１５及び第４電極１６と、第１電極１８から外部機器に接続するための第５電極１７が形成される。
【００４３】
次に、光モジュール１０の個片化工程の後、光電気複合ケーブル２２を光モジュール１０に搭載する工程について、図４及び図５を用いて説明する。図４は、図１Ｂに示す光モジュール１０の平面図のＡ−Ａ’線断面図に相当し、図５は、図１Ｂに示す光モジュール１０の平面図のＢ−Ｂ’線断面図に相当する。
【００４４】
まず、図４Ｇ及び図５Ｇに示すように、光電気複合ケーブル２２を挿入する前に、第１貫通孔１２、光素子２１と基板１１との間隙、及び、基板１１の第２主面１１Ｂ上の第１貫通孔１２周囲に、液状の光学樹脂２５を塗布する。このとき、第１貫通孔１２内等ボイドが入らないように光学樹脂２５を充填する。また、第２貫通孔１３内の第１電極１８上に液状の導電材２６を塗布する。
光学樹脂２５の材料には、例えば、熱硬化型又は紫外線硬化型のエポキシ樹脂、アクリル樹脂、及びシリコーン系樹脂等の材料を使用する。導電材２６の材料には、例えば熱硬化型の銀ペースト等の導電性ペースト材料等を使用する。
【００４５】
次に、図４Ｈ及び図５Ｈに示すように、光電気複合ケーブル２２の光芯線２３を第１貫通孔１２に挿入する。同時に、光電気複合ケーブル２２の電気芯線２４を第２貫通孔１３に挿入する。
光芯線２３の第１貫通孔１２への挿入では、光素子２１が破損しないように光芯線２３の端部が光素子２１の発光部又は受光部に接触しない位置であり、かつ信号の受送信が容易な近接した位置に、光芯線２３が位置決めされる。光芯線２３の端部が光素子２１の発光部又は受光部に近接することにより、光素子２１と光芯線２３との光結合効率が大きく、且つばらつきの少ない安定した光学的な接合を得ることができる。
【００４６】
さらに、図４Ｉ及び図５Ｉに示すように、光電気複合ケーブル２２を挿入後、加熱工程により光学樹脂２５及び導電材２６を硬化して、光芯線２３及び電気芯線２４を固定する。光学樹脂２５が紫外線硬化型材料であれば、さらに紫外線照射工程により光学樹脂２５を硬化させる。
以上の工程により、図１に示す構成の、光電気複合ケーブル２２が接続された光モジュール１０を製造することができる。
【００４７】
上述の図４及び図５に示す工程により、光モジュール１０を構成する基板１１を用いて、従来位置合わせが煩雑な光芯線２３と光素子２１との光学アライメントを容易に達成することができる。そして、光芯線２３の接続と同時に、電気芯線２４の電気接続も容易に達成することができる。さらに、光芯線２３と電気芯線２４の接続が、同一基板１１の貫通孔により行われ、基板１１上の導体層を介して、光素子２１や電気芯線２４と外部機器との電気接続が可能となる。このため、光モジュール１０の外部に、電気接続のための導線を形成する必要等がなく、光モジュール１０及び光モジュール１０を含む装置の小型化が可能である。
【００４８】
なお、上述の製造方法において図２Ｅ及び図３Ｅに示す個片化の工程は、図４Ｈ及び図５Ｈに示す光電気複合ケーブル２２の搭載後でもよい。但し、光電気複合ケーブル２２が長い場合には、光電気複合ケーブル２２の搭載後に工程の取扱いが煩雑となるため、光電気複合ケーブル２２の搭載前に個片化することが好ましい。
【００４９】
〈３．光モジュールの第２実施形態〉
次に、光モジュールの第２実施形態について説明する。
図７Ａ，Ｂに、第２実施形態の光モジュールの概略構成図を示す。図７Ａは、光モジュール２０の断面図であり、図７Ｂは、光モジュール２０の光素子２１の搭載面側の平面図である。なお、図７Ｂにおいて、光素子２１は搭載位置のみを破線で示している。また、以下の実施形態の説明において、上述の第１実施形態と同様の構成には、同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
【００５０】
図７に示す光モジュール２０は、基板１１と、この基板１１に搭載された光素子２１とからなる。光素子２１は、基板１１の第１主面１１Ａ側に搭載されている。そして、基板１１の第２主面１１Ｂ側から光電気複合ケーブル２２が接続されている。光電気複合ケーブル２２は、光信号用の光芯線２３と、電気信号用の電気芯線２４とを備える。
【００５１】
基板１１の第１主面１１Ａ側には、第２電極１４が形成されている。そして、第２電極１４と光素子２１の電極とが接続バンプ１９を介して電気接続されている。さらに、基板１１の第１主面１１Ａと光素子２１と間隙、及び、第１貫通孔１２内の光芯線２３との間隙には、光学樹脂２５が形成されている。
また、光モジュール２０の第２貫通孔１３に第１電極１８が形成され、第２貫通孔１３に挿入された電気芯線２４と第１電極１８とが導電材２６により電気接続されている。
【００５２】
第２実施形態の光モジュール２０では、基板１１の側面１１Ｃに、第１主面上の第２電極１４から連続し、光素子２１と外部機器との電気接続を行うための第３電極１５を備える。また、基板１１の側面１１Ｃに、第２貫通孔１３内に形成されている第１電極１８から連続し、光電気複合ケーブル２２の電気芯線２４と外部機器との電気接続を行うための第５電極１７を備える。第３電極１５、及び、第５電極１７は、基板１１の側面１１Ｃに形成された凹部の内面全面に設けられた導体層から構成されている。
【００５３】
さらに、光モジュール２０は、第１主面上の第２電極１４から連続し、光素子２１と外部機器との電気接続を行うための第４電極３２を備える。第４電極３２は、基板１１の第１主面１１Ａ上に形成された導体層から構成されている。ここで、第４電極３２を構成する導体層は、基板１１の側面１１Ｃには形成されていない。そして、第４電極３２上に、外部機器との接続用の導電性バンプ３３が設けられている。
【００５４】
基板１１の側面１１Ｃに電極を形成した構成、例えば、第３電極１５及び第５電極１７では、光モジュール２０を外部機器にはんだ等で実装する際に、図８Ａに示す構造となる。図８Ａは、外部機器の回路基板４１上に、絶縁層４３と光モジュール２０との接続用の電極４２とを備える。そして、電極４２上に、光モジュール２０の第３電極１５が、はんだや導電性ペースト等からなる導電材３４により接続されている。
【００５５】
図８Ａに示す構造は、例えば光モジュール２０に接続される外部機器が送信側装置であり、この送信側装置からＧＨｚ以上の高速信号が伝搬される場合、導電材３４による接合部が高周波伝送の観点からスタブ構造となる。このため、このスタブ構造に起因する余分な寄生容量が発生し、高周波信号伝搬の損失につながる可能性がある。
【００５６】
これに対し、基板１１の第１主面１１Ａに導電性バンプ３３を備える電極を形成した構成、例えば、第４電極３２では、光モジュール２０を外部機器にはんだ等で実装する際に、図８Ｂに示す構造となる。
図８Ｂは、外部機器の回路基板４１上に、絶縁層４３と光モジュール２０との接続用の電極４２とを備える。回路基板４１の電極４２は、搭載する光モジュール２０の第１主面１１Ａ側に近接して設ける。そして、光モジュール２０の第４電極３２上に形成された導電性バンプ３３と電極４２とが、はんだや導電性ペースト等からなる導電材３５により接続されている。
【００５７】
図８Ｂに示す構造は、高速信号が伝搬される場合においても、基板１１の側面１１Ｃに形成された電極を使用しないため、スタブ構造とはならない。このため、小さな寄生容量での信号伝搬が可能となる。従って、第４電極３２上に導電性バンプ３３を形成する構成では、ＧＨｚを超えるような高速信号に対して良好な伝送特性が得られる。
【００５８】
なお、光モジュール２０と外部機器との接続において、電源やグラウンド、制御信号等の低速信号等を伝搬する場合には、図８Ｂに示す構成を適用する必要がなく、機械的な強度が比較的大きく得られる図８Ａに示す構成であってもよい。
光モジュール２０と回路基板４１との接続構造としては、必要に応じて図８Ａに示す構成と図８Ｂに示す構成とを混在して搭載することが好ましい。
【００５９】
〈４．第２実施形態の光モジュールの製造方法〉
次に、上述の第２実施形態の光モジュールの製造方法について図９及び図１０を用いて説明する。図９は、図７Ｂに示す光モジュール２０の平面図のＡ−Ａ’線断面図に相当し、図１０は、図７Ｂに示す光モジュール２０の平面図のＢ−Ｂ’線断面図に相当する。
【００６０】
まず、図９Ａ及び図１０Ａに示すように、基板１１に第１貫通孔１２及び第２貫通孔１３を形成する。同時に図示しない第３貫通孔を基板１１に形成する。
次に、図９Ｂに示すように、基板１１の第１主面１１Ａ上の所定の位置及び第２貫通孔１３の内面に、導体層を形成する。また、図示しない第３貫通孔の内面に導体層を形成する。同時に、図１０Ｂに示すように、基板１１の第１主面１１Ａ上の所定の位置に導体層を形成する。
この工程により、基板１１の第１主面１１Ａ上に第２電極１４、及び、第２電極１４と連続する第４電極３２を形成する。同時に、第２貫通孔１３の内面に第１電極１８を形成し、図示しない第３貫通孔の内面に第３電極１５、第５電極１７を形成する。図１０Ｂに示すように、基板１１の第１主面１１Ａ上において、第１貫通孔１２を介して対向する第２電極１４の一方は、第１貫通孔１２側の端部が第２電極１４となり、反対側の端部が第４電極３２となる。
【００６１】
次に、図９Ｃ及び図１０Ｃに示すように、基板１１上の所望の場所を覆うように絶縁層２７を形成する。絶縁層２７は、図１０Ｃに示すように、第２電極１４に対応する部分、及び、第４電極３２に対応する部分を開口して導電体層上に形成する。 そして、図９Ｄ及び図１０Ｄに示すように、第２電極１４上に光素子２１の電極を、接続バンプ１９を介して接続することにより、基板１１の第１主面１１Ａに光素子２１を搭載する。
【００６２】
次に、図９Ｅ及び図１０Ｅに示すように、第４電極３２上に導電性バンプ３３を形成する。導電性バンプ３３の材料は、例えば、はんだ材料や金等の導電性材料である。
さらに、図９Ｅ及び図１０Ｅに破線で示すように第２貫通孔１３の間の基板を切断して光モジュール２０を個片化する。また、図示しない第３貫通孔の形成部を切断することにより、光モジュール２０を個片化する。第３貫通孔を切断することにより、第３貫通孔の内面の導体層が露出され、基板１１の側面１１Ｃ上に、第３電極１５及び第５電極１７が形成される。
【００６３】
以上の個片化工程により図９Ｆ及び図１０Ｆに示すように、基板１１の第１主面上に光素子２１が搭載された光モジュール２０を製造することができる。この光モジュール２０では、第２電極１４から外部機器に接続するための第３電極１５が、基板１１の側面１１Ｃ上に形成される。また、第４電極３２が基板１１の第１主面１１Ａ上に形成され、この第４電極３２上に、第２電極１４から外部機器に接続するための導電性バンプ３３が形成される。
【００６４】
次に、上述の工程により形成された光モジュール２０に、図４及び図５に示す第１実施形態と同様に、光電気複合ケーブル２２を接続することで、図７に示す構成の光電気複合ケーブル２２が接続された光モジュール２０を製造することができる。
【００６５】
〈５．光モジュールの第３実施形態〉
次に、光モジュールの第３実施形態について説明する。
図１１Ａ，Ｂに、第２実施形態の光モジュールの概略構成図を示す。図１１Ａは、光モジュール３０の断面図であり、図１１Ｂは、光モジュール３０の光素子２１の搭載面側の平面図である。なお、図１１Ｂにおいて、光素子２１は搭載位置のみを破線で示している。なお、以下の実施形態の説明において、上述の第１実施形態及び第２の実施の形態と同様の構成には、同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
【００６６】
図１１に示す光モジュール３０は、基板１１と、この基板１１に搭載された光素子２１とからなる。光素子２１は、基板１１の第１主面１１Ａ側に搭載されている。基板１１の第１主面１１Ａ側には、第２電極１４が形成されている。そして、第２電極１４と光素子２１の電極とが接続バンプ１９を介して電気接続されている。
【００６７】
光モジュール３０には、基板１１の第２主面１１Ｂ側から光電気複合ケーブル２２が接続されている。光電気複合ケーブル２２は、光信号用の光芯線２３と、電気信号用の電気芯線２４とを備える。そして、基板１１に形成された第１貫通孔１２に光芯線２３が挿入されている。第１主面１１Ａと光素子２１と間隙、及び、第１貫通孔１２内の光芯線２３との間隙には、光学樹脂２５が形成されている。
【００６８】
さらに、第３実施形態の光モジュール３０では、図１１Ａに示すように、光モジュール３０は、基板１１の第２主面１１Ｂ側に、光電気複合ケーブル２２の電気芯線２４を接続するための第１電極３６を備える。そして、この第１電極３６に光電気複合ケーブル２２からの電気芯線２４が、導電材２６により接続されている。
上述の第１及び第２実施形態の光モジュールが、第２貫通孔内に電気芯線２４と接続する第１電極を形成する構成であるのに対し、第３実施形態の光モジュール３０は、電気芯線２４と接続する第１電極３６が基板１１の第２主面１１Ｂ側に形成されている。
【００６９】
また、光モジュール３０は、図１１Ｂに示すように、基板１１の側面１１Ｃに、第１主面上の第２電極１４から連続し、光素子２１と外部機器との電気接続を行うための第３電極１５を備える。また、第１主面上の第２電極１４から連続し、光素子２１と外部機器との電気接続を行うための第４電極３２と、第４電極３２上に設けられた外部機器との接続用の導電性バンプ３３とを備える。
【００７０】
さらに、基板１１の側面１１Ｃに、第２主面１１Ｂ上に形成されている第１電極３６から連続し、光電気複合ケーブル２２の電気芯線２４と外部機器との電気接続を行うための第５電極３７を備える。第１電極３６から第５電極３７への接続は、基板１１の第２主面１１Ｂ上に形成された導体層からなる。なお、図１１Ｂは基板１１の第１主面１１Ａに形成されている構成を実線で示し、第２主面１１Ｂに形成されている構成を破線で示している。
第５電極３７は、第３電極１５と同様に、基板１１の側面１１Ｃに形成された凹部の内面全面に設けられた導体層から構成されている。
【００７１】
上述のように、基板１１に第１貫通孔１２を形成し、この第１貫通孔１２に光芯線２３を挿入することにより、容易に光芯線２３と光素子２１との位置合わせが可能となり、光接続の信頼性、光結合効率を高くすることができる。
また、電気芯線２４においては、基板１１の第１電極３６と接続でき、この第１電極３６から外部機器への接続用の第５電極３７への導体層が形成されていればよいため、貫通孔内に挿入する必要はない。このため、上述の第３実施形態の光モジュール３０の構成とすることにより、第２貫通孔の形成、貫通孔内への導電性ペーストの埋め込み、及び、電気芯線の挿入等の工程が削減できるため、製造工程の簡略化が可能となる。
【００７２】
〈６．第３実施形態の光モジュールの製造方法〉
次に、上述の第３実施形態の光モジュールの製造方法について図１２及び図１３を用いて説明する。図１２は、図１１Ｂに示す光モジュール３０の平面図のＡ−Ａ’線断面図に相当し、図１３は、図１１Ｂに示す光モジュール３０の平面図のＢ−Ｂ’線断面図に相当する。
【００７３】
まず、図１２Ａ及び図１３Ａに示すように、基板１１に第１貫通孔１２を形成する。同時に図示しない第３貫通孔を基板１１に形成する。
次に、図１２Ｂに示すように、基板１１の第１主面１１Ａ上の所定の位置に導体層を形成する。また、図示しない第３貫通孔の内面に導体層を形成する。さらに、図１２Ｂに示すように、基板１１の第２主面１１Ｂ上の所定の位置に導体層を形成する。
同時に、図１３Ｂに示すように、基板１１の第１主面１１Ａ上の所定の位置に導体層を形成する。
この工程により、基板１１の第１主面１１Ａ上に第２電極１４、及び、第２電極１４と連続する第４電極３２を形成する。同時に、図示しない第３貫通孔の内面に第３電極１５を形成し、基板１１の第２主面１１Ｂ上に第１電極３６を形成する。また、図１３Ｂに示すように、基板１１の第１主面１１Ａ上に、第２電極１４と連続した第４電極３２を形成する。
【００７４】
次に、図１２Ｃ及び図１３Ｃに示すように、基板１１上の所望の場所を覆うように絶縁層２７を形成する。絶縁層２７は、図１３Ｃに示すように、第２電極１４に対応する部分、及び、第４電極３２に対応する部分を開口して導電体層上に形成する。
そして、図１２Ｄ及び図１３Ｄに示すように、基板１１に形成した第２電極１４上に、接続バンプ１９を介して光素子２１の電極を接続することにより、基板１１に光素子２１を搭載する。
【００７５】
次に、図１２Ｅ及び図１３Ｅに示すように、第４電極３２上に導電性バンプ３３を形成する。さらに、図１２Ｅ及び図１３Ｅに破線で示すように第１貫通孔１２の間の基板、図示しない第３貫通孔の形成部分を切断することにより、光モジュール３０の個片化を行う。第３貫通孔を切断することにより、第３貫通孔の内面の導体層が露出され、基板１１の側面１１Ｃ上に、第３電極１５及び第５電極３７が形成される。
【００７６】
以上の個片化工程により図１２Ｆ及び図１３Ｆに示すように、基板１１の第１主面上に光素子２１が搭載された光モジュール３０を製造することができる。この光モジュール３０では、光電気複合ケーブル２２の電気芯線２４を接続するための第１電極３６が基板１１の第２主面１１Ｂ上に形成されている。
さらに、第２電極１４から外部機器に接続するための第３電極１５が、基板１１の側面１１Ｃ上に形成される。また、第４電極３２が基板１１の第１主面１１Ａ上に形成され、この第４電極３２上に、第２電極１４から外部機器に接続するための導電性バンプ３３が形成される。
【００７７】
次に、光モジュール３０の個片化工程の後、光電気複合ケーブル２２を光モジュール３０に搭載する工程について、図１４及び図１５を用いて説明する。図１４は、図１１Ｂに示す光モジュール３０の平面図のＡ−Ａ’線断面図に相当し、図１５は、図１１Ｂに示す光モジュール３０の平面図のＢ−Ｂ’線断面図に相当する。
【００７８】
まず、図１４Ｇ及び図１５Ｇに示すように、光電気複合ケーブル２２を挿入する前に、第１貫通孔１２、光素子２１と基板１１との間隙、及び、基板１１の第２主面１１Ｂ上の第１貫通孔１２の周囲に、液状の光学樹脂２５を塗布する。このとき、第１貫通孔１２内等ボイドが入らないように光学樹脂２５を充填する。
また、第１電極３６上に、電気芯線との電気接続を得るための液状の導電材２６を塗布する。
【００７９】
次に、図１４Ｈ及び図１５Ｈに示すように、光電気複合ケーブル２２の光芯線２３を第１貫通孔１２へ挿入する。同時に、光電気複合ケーブル２２の電気芯線２４を、第１電極３６上の導電材２６と接触させる。
さらに、図４Ｉ及び図５Ｉに示すように、光芯線２３を挿入後、加熱工程により光学樹脂２５及び導電材２６を硬化して、光芯線２３及び電気芯線２４を固定する。光学樹脂２５が紫外線硬化型材料であれば、さらに紫外線照射工程により光学樹脂２５を硬化させる。
以上の工程により、図１１に示す構成の、光電気複合ケーブル２２が接続された光モジュール３０を製造することができる。
【００８０】
〈７．光通信装置の第１実施形態〉
次に、光通信装置の第１実施形態について説明する。
図１６に、本実施形態の光通信装置の概略構成図を示す。図１６では、上述の第２実施形態の光モジュール２０を光通信装置に搭載した例を示している。
【００８１】
図１６に示す光通信装置４０は、回路基板４１上に、光モジュール２０、及び、光素子２１の駆動用素子４４が搭載されている。
光モジュール２０は、基板１１上に光素子２１が搭載されている。そして、光電気複合ケーブル２２が接続されている。なお、図１６では、光モジュール２０の光芯線２３と光素子２１との光接合部、第２電極１４、第４電極３２、及び、導電性バンプ３３の構成のみを示し、電気芯線、第１電極及び第５電極等の構成は省略している。
【００８２】
回路基板４１は、例えば有機多層基板等や多層セラミック基板等からなる絶縁基板４９と、この絶縁基板４９に形成された導体層５１，５５及び絶縁層４３，５２等からなる。絶縁基板４９には複数のスルーホールが形成され、このスルーホール内に形成された導体層５１を通じて絶縁基板４９両面に形成された導体層５１が接続されている。そして、絶縁基板４９両面の導体層５１上に、絶縁層５２が形成されている。さらに、絶縁層５２上に、回路基板４１の表面に露出する導体層５５が形成されている。導体層５１と導体層５５とは、絶縁層５２を貫通するビアにより接続されている。また、導体層５５の電極等となる部分を除き、導体層５５上は絶縁層４３が被覆されている。
【００８３】
また、回路基板４１表面の導体層５５に、光モジュール２０を搭載するための電極４２と、光通信装置４０の電源等に接続するための入出力端子５３が形成されている。回路基板４１の入出力端子５３と駆動用素子４４との間には、電源のデカップリングコンデンサ等の駆動用素子４４に付随する受動素子４５が搭載されている。
【００８４】
駆動用素子４４は、ワイヤーボンド４６により回路基板４１上に実装されている。そして、駆動用素子４４とワイヤーボンド４６とを覆う封止材４７により封止されている。なお、駆動用素子４４の実装方法としては、ワイヤーボンド４６以外にも、例えばフリップチップ実装や、ＷＬＰ（Wafer-Level-Package）やＣＳＰ（Chip-Size-Package）などの各工法を用いてもよい。
【００８５】
光モジュール２０の基板への搭載方法は、例えば、光モジュール２０の第４電極３２上に形成された導電性バンプ３３を、はんだを介して回路基板４１の電極４２へと接続する。この構成は、上述の図８Ｂと同じ構成である。
また、光モジュール２０の基板への搭載方法は、例えば、光モジュール２０の基板１１の側面に形成された電極を、はんだを介して回路基板４１の電極４２へと接続する、上述の図８Ａと同じ構成としてもよい。この方法は、例えば一般的なはんだ実装（ＳＭＴ：Surface-Mount-Technology）工程によって、受動素子４５とともに実装することが可能になる。
【００８６】
上述の第２実施形態の光モジュールの製造方法を参照すると、光電気複合ケーブル２２が光モジュールに接続された後、光モジュールが光電気複合ケーブル２２とともに回路基板４１に搭載される。この工程以降において、例えば、光通信装置４０への光モジュール２０の搭載時に、光電気複合ケーブル２２の取扱いが困難になる場合には、回路基板４１に光モジュール２０と搭載した後に、光電気複合ケーブル２２を光モジュール２０に接続してもよい。これは、第１実施形態及び第３実施形態の光モジュールについても同様である。
【００８７】
また、光通信装置４０では、光電気複合ケーブル２２と回路基板４１とを保持するよう、ケーブル保持材４８が設けられている。光電気複合ケーブル２２の固定が光モジュール２０のみであると、取扱い上、固定部が弱い場合には、光電気複合ケーブル２２の光モジュール２０からの脱離や破損等が起こりやすい。ケーブル保持材４８を設けることにより、これを防ぐことができる。このとき、ケーブル保持材４８は、例えば絶縁性又は導電性材料の接着剤により形成する。
【００８８】
光通信装置４０が送信側装置の場合、入出力端子５３から回路基板４１へ入力された電気信号が、駆動用素子４４へと入力される。そして、駆動用素子４４において光素子２１を駆動するために必要な信号に変換され、変換された信号が駆動用素子４４から出力される。駆動用素子４４から出力された信号は、回路基板４１の電極４２、導体層５１，５５や光モジュール２０の電極等を介して、光素子２１に入力される。そして、発光素子である光素子２１により電気−光信号変換されて、光電気複合ケーブル２２の光芯線２３を通じて光信号が出力される。
【００８９】
また、光通信装置４０が受信側装置の場合、光芯線２３を通じて入力された光信号が、受光素子である光素子２１に入射され、光素子２１において光−電気変換される。そして、光素子２１から、光モジュール２０の電極や回路基板４１の電極４２、導体層５１，５５等を通じて、電気信号が駆動用素子４４に入力される。さらに、駆動用素子４４において必要な信号に変換された電気信号が出力される。駆動用素子４４から出力された信号は、回路基板４１の電極４２、導体層５１，５５等を介して、入出力端子５３から装置の外部へ出力される。
【００９０】
〈８．光通信装置の第２実施形態〉
次に、光通信装置の第２実施形態について説明する。
図１８に、本実施形態の光通信装置の概略構成を示す。図１８では、上述の第２実施形態の光モジュールを光通信装置に搭載した例を示している。なお、以下の説明において、上述の光通信装置の第１実施形態と同様の構成には、同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
【００９１】
図１８に示す光通信装置６０は、回路基板６１上に、光モジュール２０、及び、光素子２１の駆動用素子４４が搭載されている。
光モジュール２０は、基板１１の第１主面上に光素子２１が搭載されている。そして、光電気複合ケーブル２２が接続されている。なお、図１８では、光モジュール２０の光芯線２３と光素子２１との光接合部、第２電極１４、第４電極３２の構成のみを示しその他の構成は図示を省略している。
【００９２】
回路基板６１は、例えば有機多層基板や多層セラミック基板等からなる絶縁基板４９と、この絶縁基板４９に形成された導体層５１，５５及び絶縁層４３，５２等からなる。絶縁基板４９には複数のスルーホールが形成され、このスルーホール内に形成された導体層５１を通じて絶縁基板４９両面に形成された導体層５１が接続されている。そして、絶縁基板４９両面の導体層５１上に、絶縁層５２が形成されている。さらに、絶縁層５２上に、回路基板６１の表面に露出する導体層５５が形成されている。導体層５１と導体層５５とは、絶縁層５２を貫通するビアにより接続されている。また、導体層５５の電極等となる部分を除き、導体層５５上は絶縁層４３が被覆されている。
【００９３】
回路基板６１の第２面側には、光モジュール２０、駆動用素子４４、及び、受動素子４５が搭載されている。そして、回路基板６１の第１主面側には、能動素子６３、及び、受動素子４５が搭載されている。
【００９４】
光モジュール２０は、基板１１の第２主面側が回路基板６１に接続されている。そして、光電気複合ケーブル２２が、回路基板６１の第１主面側から光モジュール２０に接続されている。
つまり、図１８に示す構成では、回路基板６１の第２主面側から絶縁基板４９まで光モジュール２０の基板１１が埋め込まれている。これにより、光モジュール２０の基板１１の第２主面側が回路基板６１に接続する形で、回路基板６１に光モジュール２０が実装される。このとき、光モジュール２０に接続される光電気複合ケーブル２２は、回路基板６１の第１主面側から、光モジュール２０の基板１１の第１貫通孔１２まで導かれる。光電気複合ケーブル２２は、基板１１の第２主面上から回路基板６１の第１主面側まで形成されたケーブル保持材６２により保持されている。そして、光電気複合ケーブル２２は、回路基板６１の第１主面側から第２主面側までを貫通し、回路基板６１の第２主面側に配置されている光素子２１に接続される。
【００９５】
上述のように、回路基板６１は、第１主面から第２主面までを貫通する貫通孔を有する。そして、この貫通孔内に、第２主面側から光モジュール２０が接続される。これにより、貫通孔の回路基板６１の第１主面側から、光モジュール２０の基板１１に設けられた第１貫通孔１２が露出する構成となる。そして、光電気複合ケーブル２２が、回路基板６１の第１主面側から、回路基板６１の貫通孔と、光モジュール２０の基板１１の第１貫通孔１２とを通り、光モジュール２０に接続されている。
【００９６】
また、光モジュール２０は、基板１１の第１主面上に形成された第４電極３２において、駆動用素子４４の電極５６とワイヤーボンド６４により接続されている。また、駆動用素子４４の電極５６と、回路基板６１とがワイヤーボンド６５により接続されている。そして、封止材４７により、光モジュール２０、駆動用素子４４、及び、受動素子４５が回路基板６１の第２主面側で封止されている。
【００９７】
一般的な光通信装置では、光素子２１と駆動用素子４４との間には、光モジュール２０及び基板１１の配線や電極、回路基板６１の配線や電極等、多数の配線や接続部が付加される。また、光モジュール２０の基板１１と回路基板６１とで、各々異なる２種類の信号配線が採用されることがある。
このような構成の場合、異なる２種類の信号配線の配線接続部において、インピーダンス不連続反射点が生じることがある。また、電気信号経路が長くなることで、余計な信号ロスや寄生容量等が発生し、高速電気信号を伝搬する際に、波形劣化や信号損失等が発生することがある。
【００９８】
このため、上述の第２実施形態の光通信装置６０の構成では、光モジュール２０の基板１１の第１面上に形成された第４電極３２と、駆動用素子４４上の電極５６とをワイヤーボンド６４で電気的に接続する。このように、光モジュール２０と駆動用素子４４との間の信号配線経路を短縮することで、信号透過性の劣化要因を削減することが可能となる。
【００９９】
［変形例］
次に、光通信装置の第２実施形態の変形例について説明する。
光素子２１の電極と駆動用素子４４の電極とを、直接ワイヤーボンドで接続することにより、さらに光モジュール２０と駆動用素子４４との間の信号配線経路を短縮することも可能である。例えば、図１９に示すように、光モジュール２０の光素子２１上に形成された電極に、ワイヤーボンド６６を接続する。そして、このワイヤーボンド６６を駆動用素子４４上の電極５６上に接続する。この構成により、上述の図１８に示す第２実施形態において、基板１１上の第４電極３２と、駆動用素子４４上の電極５６とをワイヤーボンド６４で電気的に接続する構成に替えることができる。
【０１００】
〈９．光通信装置の第３実施形態〉
次に、光通信装置の第３実施形態について説明する。
図２０に、本実施形態の光通信装置の概略構成を示す。なお、以下の説明において、上述の光通信装置の第１実施形態及び第２実施形態と同様の構成には、同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
【０１０１】
図２０に示す第３実施形態の光通信装置７０は、光モジュール２０に２つの光素子２１Ａ，Ｂを備える構成である。
図２０に示すように、第３実施形態の光通信装置７０は、回路基板４１上に、光モジュール２０と、光モジュールの駆動用素子として第１駆動用素子４４Ａ及び第２駆動用素子４４Ｂと、受動素子４５とを備える。
【０１０２】
第１駆動用素子４４Ａと第２駆動用素子４４Ｂとは、積層されて回路基板４１上に実装されている。第１駆動用素子４４Ａ上に第２駆動用素子４４Ｂが配置されている。
第１駆動用素子４４Ａは、その電極形成面が回路基板４１上に直接接続され、フリップチップ実装されている。
第２駆動用素子４４Ｂは、電極形成面と反対の面が第１駆動用素子４４Ａ上に接続されている。第２駆動用素子４４Ｂは、光通信装置７０の上方に電極形成面が露出されている。そして、第２駆動用素子４４Ｂの上面の電極と、回路基板４１の電極とがワイヤーボンド６７で接続されることで、回路基板４１に実装されている。
【０１０３】
光モジュール２０は、第１光素子２１Ａと第２光素子２１Ｂとを備える。ここで、光モジュール２０において、第１光素子２１Ａが搭載されている側を第１光モジュール部２０Ａとする。また、第２光素子２１Ｂが搭載されている側を第２光モジュール部２０Ｂとする。光通信装置の第３実施形態では、第１光モジュール部２０Ａに上述の第１実施形態の光モジュールの構成を適用し、第２光モジュール部２０Ｂに上述の第２実施形態の光モジュールの構成を適用している。
【０１０４】
光モジュール２０は、上述の図８Ｂに示す構成と同様に、第４電極３２上に形成された導電性バンプ３３と導電材３５を介して回路基板４１に接続されている。また、光モジュール２０に光電気複合ケーブル２２が接続されている。
【０１０５】
第１光素子２１Ａと第２光素子２１Ｂとは、基板１１上において、それぞれ回路基板４１の主面（搭載面）に対して、垂直方向で重なる位置に配置されている。図２０では、回路基板４１に近い側（下方）に第１光素子２１Ａが配置され、第１光素子２１Ａよりも回路基板４１から遠い側（上方）に第２光素子２１Ｂが配置されている。このように、第１光素子２１Ａと第２光素子２１Ｂとは、回路基板４１の同一領域内で、回路基板４１の搭載面に対して垂直方向に積層されている。
【０１０６】
ここで、第１光素子２１Ａと第２光素子２１Ｂとは、それぞれ異なる種類の光素子である。例えば、図２０に示す構成では、第１光素子２１Ａを発光素子、第２光素子２１Ｂを受光素子とする。このように、第３実施形態は、異なる種類の光素子を複数搭載する光通信装置の例である。
【０１０７】
光電気複合ケーブル２２は、送信用光芯線２３Ａと、受信用光芯線２３Ｂとを備える。そして、送信用光芯線２３Ａが、発光素子である第１光素子２１Ａに接続され、受信用光芯線２３Ｂが、受光素子である第２光素子２１Ｂに接続されている。また、光電気複合ケーブル２２は、送信側および受信側の光芯線２３が、回路基板４１の主面に対して上下に積層するようにアレイ化されている。
【０１０８】
光モジュール２０は、基板１１に形成された第４電極３２から回路基板４１の導体層を介して、回路基板４１に実装されている。このため、第１光素子２１Ａは、回路基板４１を介して、第１駆動用素子４４Ａに電気的に接続されている。このため、第１光素子（発光素子）２１Ａと接続される第１駆動用素子４４Ａは、例えば、レーザドライバ等の送信側駆動用素子から構成される。
【０１０９】
また、光モジュール２０は、回路基板４１に実装されている面と反対側の基板１１の側面に第３電極１５を備えている。この第３電極１５は、第２光素子２１Ｂと電気的に接続されている。そして、この第３電極１５と、第２駆動用素子４４Ｂとが、ワイヤーボンド６８により接続されている。即ち、第２光素子２１Ｂは、第２駆動用素子４４Ｂに電気的に接続されている。このため、第２光素子（受光素子）２１Ｂと接続される第２駆動用素子４４Ｂは、例えば、トランスインピーダンスアンプ等の受信側駆動用素子から構成される。
【０１１０】
上述の第１実施形態及び第２実施形態の光通信装置では、光通信装置が送信側装置の場合、若しくは、受信側装置の場合についての構成を説明している。これに対し、第３実施形態の光通信装置では、発光素子と受光素子とを備える光モジュールが、１つの光通信装置に実装されている。即ち、複数の光素子を、１つの光通信装置に搭載する構成について説明している。そして、第３実施形態のように、複数の光素子を、回路基板の第１主面に対して垂直方向に積層されるように配置することで、複数の光素子を回路基板の主面方向に並列配置させた場合に比べて、光通信装置の面積を小型化することが可能となる。
【０１１１】
さらに、第３実施形態では、光素子と接続される第１駆動用素子及び第２駆動用素子も、回路基板上に積層された構成である。このため、上述の光素子と同様に、複数の駆動用素子を回路基板に搭載する場合についても、回路基板の主面方向に並列配置させた場合に比べ、光通信装置の面積を小型化することが可能となる。
また、光電気複合ケーブルも、送信側および受信側の光芯線が回路基板の主面に対して上下に積層するようアレイ化されているため、幅が低減された構成となり、光通信装置の小型化に有利となる。
【０１１２】
なお、上述の第３実施形態では、第１光素子２１Ａを発光素子とし、第２光素子２１Ｂを受光素子とする例について説明しているが、この光素子の組み合わせを逆にしてもよい。つまり、第１光素子２１Ａを受光素子とし、第２光素子２１Ｂを発光素子としてもよい。この場合には、第１光素子２１Ａに接続される第１駆動用素子４４Ａが受信側駆動用素子とし、第２光素子２１Ｂに接続される第２駆動用素子４４Ｂが発信側駆動用素子とする。
また、図２０では、第１光素子２１Ａと第２光素子２１Ｂとが、上述の図１６に示す構成と同様に、基板１１にフリップチップ実装される構成を示している。しかしながら、上述の図１９に示す構成のように、第１光素子２１Ａと第２光素子２１Ｂが、直接ワイヤーボンド接続により、第１駆動用素子４４Ａと第２駆動用素子４４Ｂに接続される構成としてもよい。
【０１１３】
本実施の形態の光通信装置では、上述のように、光素子２１と駆動用素子４４との間には、光モジュール２０の配線や電極、回路基板４１の配線や電極等、多数の配線や接続部が付加されている。このような構成の場合、余計な寄生容量等が発生し、高速電気信号を伝搬するには、波形劣化や信号損失等が発生する傾向がある。このため、図１７に示すように、回路基板４１上において、光モジュール２０と駆動用素子４４との間の配線上に、整合用の受動素子５４を設ける。整合用の受動素子５４を設け、高速信号ラインにインダクタやキャパシタ、抵抗などの受動部品を追加して配置することにより、信号伝送波形を補正することが可能となる。
【０１１４】
なお、上述の光通信装置４０において、光通信装置４０の上面に部品保護のためや外部からの高周波ノイズによる影響を少なくするために、シールドケースを設けてもよい。また、光通信装置４０の入出力端子５３に替えて、例えば、回路基板４１の裏面に電気コネクタを設けてもよい。
【０１１５】
なお、本開示は以下のような構成も取ることができる。
（１）基板と、前記基板の第１主面側に備えられた光素子と、前記基板に設けられ、前記基板の第２主面側から光芯線を挿入するための貫通孔と、前記基板に設けられ、前記第２主面側から電気芯線を接続するための第１電極と、前記基板の第１主面側に形成され、前記光素子と接続する第２電極と、前記基板の側面に設けられ、前記第２電極と電気的に接続されている第３電極とを備える光モジュール。
（２）前記第１電極が、前記基板を貫通する貫通孔内に形成された導体層からなる（１）に記載の光モジュール。
（３）前記第１電極が、前記第２主面上に形成された導体層からなる（１）に記載の光モジュール。
（４）前記第１主面上に前記第２電極と電気的に接続されている第４電極と、前記第４電極上に導電性バンプを備える（１）から（３）のいずれかに記載の光モジュール。
（５）光芯線を挿入するための前記貫通孔は、前記第２主面側が前記第１主面側よりも大きい開口径を有する（１）から（４）のいずれかに記載の光モジュール。
（６）基板に光芯線を挿入するための貫通孔と、第３電極形成用の貫通孔とを形成する工程と、前記基板及び前記第３電極形成用の貫通孔内に導体層を形成し、前記基板に電気芯線を接続するための第１電極、及び、光素子を接続するための第２電極を形成し、前記第３電極形成用の貫通孔内に前記第２電極から連続する第３電極を形成する工程と、前記第２電極上に光素子を搭載する工程と、前記第３電極形成用の貫通孔内で切断し、孔内の前記第３電極を前記基板の側面に露出させる工程と、を有する光モジュールの製造方法。
（７）前記光芯線を挿入するための貫通孔と、前記第３電極形成用の貫通孔を形成する工程において、前記基板に第１電極形成用の貫通孔を形成し、前記第１電極形成用の貫通孔内に前記第１電極を形成する（６）に記載の光モジュールの製造方法。
（８）前記第２電極を形成する工程において、前記基板の第１主面上に前記第２電極と連続する第４電極を形成し、前記第４電極上に導電性バンプを形成する工程を有する（６）又は（７）に記載の光モジュールの製造方法。
（９）前記光芯線を挿入するための貫通孔を形成する工程が、前記基板の第１主面側から異方性エッチングにより貫通孔を形成する第１エッチング工程と、前記基板の第２主面側から等方性エッチングにより前記貫通孔の第２主面側の開口を広げる第２エッチング工程からなる（６）から（８）のいずれかに記載の光モジュールの製造方法。
（１０）（１）から（５）のいずれかに記載の光モジュールと、前記光モジュールを搭載する回路基板と、前記回路基板に搭載される前記光素子用の駆動用素子とを備える光通信装置。
（１１）前記光モジュールが、前記第１主面上に前記第２電極と電気的に接続されている第４電極と、前記第４電極上に導電性バンプを備え、前記第３電極と前記導電性バンプとが前記回路基板上の電極に電気的に接続されて、前記光モジュールが前記回路基板に搭載されている（１１）に記載の光通信装置。
（１２）前記駆動用素子として、第１駆動用素子と第２駆動用素子とを有し、前記第１駆動用素子上に前記第２駆動用素子が積層され、前記第１駆動用素子が、前記回路基板上にフリップチップ実装され、前記第２駆動用素子が、前記回路基板とワイヤーボンド実装され、前記基板上に、前記光素子として第１光素子と第２光素子とを有し、前記回路基板面に対して、下側に前記第１光素子が搭載され、上側に前記第２光素子が搭載され、前記第１駆動用素子と前記第１光素子とが、前記回路基板を介して電気的に接続され、前記第２駆動用素子と前記第２光素子とが、ワイヤーを介して電気的に接続され、前記光芯線が、前記回路基板面に対して上下にアレイ化されている（１０）又は（１１）に記載の光通信装置。
（１３）前記第１光素子及び前記第２光素子のうち、少なくとも一方が発光素子であり、他方が受光素子であり、前記第１駆動用素子及び前記第２駆動用素子のうち、前記発光素子に接続される前記駆動用素子が送信側駆動用素子であり、前記受光素子に接続される前記駆動用素子が受信側駆動用素子である（１２）に記載の光通信装置。
（１４）前記光モジュールが、前記基板の前記第１主面上に前記第２電極と電気的に接続されている第４電極を有し、前記回路基板の第２主面側に、前記基板の第２主面側が接続され、前記第４電極と前記前記駆動用素子とがワイヤーボンド実装により電気的に接続され、前記光芯線が前記回路基板の第１主面側から前記光モジュールに接続される（１０）に記載の光通信装置。
（１５）前記回路基板の第２主面側に、前記基板の第２主面側が接続され、前記光素子と前記前記駆動用素子とがワイヤーボンド実装により電気的に接続され、前記光芯線が前記回路基板の第１主面側から前記光モジュールに接続される（１０）に記載の光通信装置。
（１６）前記回路基板上において、前記光素子と前記駆動用素子との間に受動素子を備える（１０）から（１５）のいずれかに記載の光通信装置。
【符号の説明】
【０１１６】
１０，２０，３０ 光モジュール、１１ 基板、１１Ａ 第１主面、１１Ｂ 第２主面、１１Ｃ 側面、１２，１２Ａ，１２Ｂ 第１貫通孔、１３ 第２貫通孔、１４ 第２電極、１５ 第３電極、１６，３２ 第４電極、１７，３７ 第５電極、１８，３６ 第１電極、１９ 接続バンプ、２０Ａ 第１光モジュール部、２０Ｂ 第２光モジュール部、２１ 光素子、２１Ａ 第１光素子、２１Ｂ 第２光素子、２２ 光電気複合ケーブル、２３ 光芯線、２３Ａ 送信用光芯線、２３Ｂ 受信用光芯線、２４ 電気芯線、２５ 光学樹脂、２６，３４，３５ 導電材、２７，４３，５２ 絶縁層、３１ 第３貫通孔、３３ 導電性バンプ、４０，６０，７０ 光通信装置、４１，６１ 回路基板、４２，５６，６５ 電極、４４ 駆動用素子、４４Ａ 第１駆動用素子、４４Ｂ 第２駆動用素子、４５，５４ 受動素子、４６，６４，６５，６６，６７，６８ ワイヤーボンド、４７ 封止材、４８，６２ ケーブル保持材、４９ 絶縁基板、５１，５５ 導体層、５３ 入出力端子、６３ 能動素子
【技術分野】
【０００１】
本技術は、光通信等に用いられる光モジュール、光モジュールの製造方法、及び、光通信装置に係わる。
【背景技術】
【０００２】
近年、取り扱う情報量の増加に伴い、情報伝送路として光芯線（光ファイバ等）が使用される場合が多くなっている。この場合、例えば光芯線の一端は、光モジュールを介して情報処理用の半導体素子等に接続される（例えば、特許文献１参照）。この方法では、光素子と半導体素子との電気接続は、ワイヤーボンドによる直接接続が行われている。
また、光芯線とともに、電気信号を送受信するための電気芯線が接続された光モジュールとして、光電気複合ケーブルが接続された光モジュールが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−３４９３０７号公報
【特許文献２】特開２０１０−２３７６４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の光モジュールに光電気複合ケーブルが接続される場合には、光芯線を光素子に接続し、さらに電気芯線を光素子に接続する必要がある。電気芯線と光素子との電気的な接続には、光素子への直接はんだ付け、ワイヤーボンドによる直接接続、又は、電気コネクタを用いた接続等が用いられる。
光素子と光芯線との光接続においては、レンズなどの光学部品が必要となり、複雑な光学系になりやすい。そして、光素子からの光を光ファイバに光学結合させて組み立てる際には、非常に高精度な光アライメントが必要となる。電気芯線と光素子との電気接続と、光ファイバと光素子との光接続とは、光モジュールにおいて別々に行われているため、装置の小型化が困難である。
【０００５】
本技術においては、光電気複合ケーブルを接合する場合においても小型化が可能な光モジュール、及び、この光モジュールを備える光通信装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本技術の光モジュールは、基板と、基板の第１主面側に備えられた光素子と、基板に設けられる基板の第２主面側から光芯線を挿入するための貫通孔とを備える。また、基板に設けられる第２主面側から電気芯線を接続するための第１電極と、基板の第１主面側に形成される光素子と接続する第２電極と、基板の側面に設けられる第２電極と電気的に接続されている第３電極とを備える。
また、本技術の光通信装置は、上記光モジュールと、この光モジュールを搭載する回路基板と、この回路基板上に搭載される光素子用の駆動用素子を備える。
【０００７】
また、本技術の光モジュールの製造方法は、基板に光芯線を挿入するための貫通孔と、第３電極形成用の貫通孔とを形成する工程を有する。そして、基板及第３電極形成用の貫通孔内に導体層を形成し、基板に電気芯線を接続するための第１電極、及び、光素子を接続するための第２電極を形成し、第３電極形成用の貫通孔内に第２電極から連続する第３電極を形成する工程を有する。さらに、第２電極上に光素子を搭載する工程と、第３電極形成用の貫通孔内で切断し、孔内の第３電極を基板の側面に露出させる工程とを有する。
【０００８】
上述の光モジュールによれば、光電気複合ケーブルが接続される際に、基板に設けられた貫通孔内に光芯線が挿入され、基板の第１電極に電気芯線が接続される。このため、光芯線と電気芯線とを有する光電気複合ケーブルと光モジュールとの接続が、光モジュールの基板内において行われる。さらに、光素子と接続する電極が基板側面の電極と電気的に接続される。この構成によれば、光モジュールの外部に、光素子の電気信号の出入力のための構成が不要となる。従って、上述の光モジュールの小型化と同時に、この光モジュールを搭載する通信装置の小型化が可能となる。
【発明の効果】
【０００９】
本技術によれば、光電気複合ケーブルの接続する場合において小型化が可能な光モジュール及び光通信装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】Ａは、光モジュールの第１実施形態の構成を示す断面図である。Ｂは、光モジュールの第１実施形態の構成を示す平面図である。
【図２】Ａ〜Ｆは、図１に示す光モジュールの製造方法を説明するための図である。
【図３】Ａ〜Ｆは、図１に示す光モジュールの製造方法を説明するための図である。
【図４】Ｇ〜Ｉは、図１に示す光モジュールの製造方法を説明するための図である。
【図５】Ｇ〜Ｉは、図１に示す光モジュールの製造方法を説明するための図である。
【図６】Ａ，Ｂは、図１に示す光モジュールの製造方法を説明するための図である。
【図７】Ａは、光モジュールの第２実施形態の構成を示す断面図である。Ｂは、光モジュールの第２実施形態の構成を示す平面図である。
【図８】Ａ、Ｂは、光モジュールの接続方法を説明するための図である。
【図９】Ａ〜Ｆは、図７に示す光モジュールの製造方法を説明するための図である。
【図１０】Ａ〜Ｆは、図７に示す光モジュールの製造方法を説明するための図である。
【図１１】Ａは、光モジュールの第３実施形態の構成を示す断面図である。Ｂは、光モジュールの第３実施形態の構成を示す平面図である。
【図１２】Ａ〜Ｆは、図１１に示す光モジュールの製造方法を説明するための図である。
【図１３】Ａ〜Ｆは、図１１に示す光モジュールの製造方法を説明するための図である。
【図１４】Ｇ〜Ｉは、図１１に示す光モジュールの製造方法を説明するための図である。
【図１５】Ｇ〜Ｉは、図１１に示す光モジュールの製造方法を説明するための図である。
【図１６】光通信装置の第１実施形態の構成を示す図である。
【図１７】光通信装置の第１実施形態の構成を示す図である。
【図１８】光通信装置の第２実施形態の構成を示す図である。
【図１９】光通信装置の第２実施形態の変形例の構成を示す図である。
【図２０】光通信装置の第３実施形態の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本技術を実施するための最良の形態の例を説明するが、本技術は以下の例に限定されるものではない。
なお、説明は以下の順序で行う。
１．光モジュールの第１実施形態
２．第１実施形態の光モジュールの製造方法
３．光モジュールの第２実施形態
４．第２実施形態の光モジュールの製造方法
５．光モジュールの第３実施形態６．第３実施形態の光モジュールの製造方法
７．光通信装置の第１実施形態
８．光通信装置の第２実施形態
９．光通信装置の第３実施形態
【００１２】
〈１．光モジュールの第１実施形態〉
以下、光モジュールの具体的な実施の形態について説明する。
図１Ａ，Ｂに、第１実施形態の光モジュールの概略構成図を示す。図１Ａは、光モジュール１０の断面図であり、図１Ｂは、光モジュール１０の光素子２１の搭載面側の平面図である。なお、図１Ｂにおいて、光素子２１は搭載位置のみを破線で示している。
【００１３】
図１に示す光モジュール１０は、基板１１と、この基板１１に搭載された光素子２１とからなる。光素子２１は、基板１１の第１主面１１Ａ側に搭載されている。そして、基板１１の第２主面１１Ｂ側から光電気複合ケーブル２２が接続されている。光電気複合ケーブル２２は、光信号用の光芯線２３と、電気信号用の電気芯線２４とを備える。
【００１４】
光素子２１は、発光素子の場合には発光面を、また、受光素子の場合には受光面を基板１１側に向けて搭載される。図１に示す光モジュール１０では、光素子２１は２つの発光点又は受光点をもつアレイ素子の例を示している。光モジュール１０を光送信モジュールとして使用する場合には、図示しない情報処理装置から出力される電気信号を光素子２１において光信号に変換し、光芯線２３に光を射出する。また、この光芯線２３の他端には、他の光受信モジュールが接続される。
【００１５】
基板１１には、例えば、シリコン基板等の半導体基板、石英・ガラス基板、セラミック基板等の絶縁材料、及び、導電材料が用いられる。特に基板１１として、公知の半導体製造プロセスを適用することができ、高精度な加工が可能なため、シリコン材料を用いることが好ましい。
【００１６】
また、基板１１には、第１貫通孔１２及び第２貫通孔１３が形成されている。第１貫通孔１２は、光電気複合ケーブル２２の光芯線２３を挿入するための孔である。また、第２貫通孔１３は、光電気複合ケーブル２２の電気芯線２４を挿入するための孔である。そして、第２貫通孔１３の内面には、電気芯線２４と電気的な接続をするための第１電極１８が形成されている。
【００１７】
基板１１の第１主面１１Ａ側には、光素子２１を接続するための第２電極１４が形成されている。光素子２１は、導電性の接続バンプ１９を介したフリップチップ実装により、第２電極１４に光素子２１の電極が接続されて基板１１上に搭載される。ここで、光素子２１の発光素子及び受光素子は面型デバイスであり、発光素子は例えばＶＣＳＥＬ（Vertical Cavity Surface Emitting Laser）、受光素子は例えば面型のＰＤ（Photo Detector）である。光素子２１が発光素子であれば、光素子２１の発光点からの出射光が光芯線２３へと入射され、光素子２１が受光素子であれば光芯線２３からの出射光が光素子２１の受光点へと入射される。
【００１８】
また、光素子２１を基板１１にフリップチップ実装する際には、光素子２１の発光点又は受光点と、第１貫通孔１２の中心位置とが合うように位置合わせが行われる。また、光芯線２３の端面が光素子２１の発光点又は受光点と近接して配置される。
第１貫通孔１２は、光芯線２３の大きさより若干大きく、かつ光芯線２３が第１貫通孔１２内において挿入された光芯線２３の位置が不揃いとならい大きさで形成される。つまり、第１貫通孔１２の開口径と光芯線２３の径との差は小さい方がよく、抵抗なく光芯線２３の挿入が可能な範囲で小さい方が好ましい。
【００１９】
上記の構成のように、発光点又は受光点と第１貫通孔１２の中心位置とを合わせることにより、光芯線２３と光素子２１との光接続を良好にすることができる。さらに、第１貫通孔１２に光芯線２３を挿入することにより、光素子２１と光芯線２３との位置合わせが可能となり、光素子２１と光芯線２３との光結合効率を容易に高くすることができる。
【００２０】
基板１１の第１主面１１Ａと光素子２１との間隙、及び、第１貫通孔１２内の光芯線２３との間隙には、使用する光の波長に対してほぼ透明な光学樹脂２５が充填されている。光学樹脂２５により第１貫通孔１２内壁と光芯線２３とが保持され、光素子２１と光芯線２３との間にも光学樹脂２５が空隙なく存在するため、良好な光学結合が達成される。さらに、光学樹脂２５は、基板１１の第２主面１１Ｂ側に形成され、光芯線２３を保持する構造としてもよい。これにより、光芯線２３と基板との接続が強固になる。光学樹脂２５としては、例えば、熱硬化型樹脂や紫外線硬化型樹脂を用いる。
【００２１】
また、光モジュール１０の第２貫通孔１３には、光電気複合ケーブル２２の電気芯線２４が挿入されている。そして、第２貫通孔１３内に形成された第１電極１８と光電気複合ケーブル２２からの電気芯線２４とが、導電材２６により接続されている。図１に示すように、電気芯線２４と光芯線２３とを近接させた状態で、それぞれ基板１１に接続することにより、光モジュール１０と光電気複合ケーブル２２との接続強度を向上させることができる。特に、強度の小さい光芯線２３の断裂や基板１１からの脱離等を防ぐために、光芯線２３にかかる応力を、近接して接続する強度の大きい電気芯線２４に分散させることができる。
【００２２】
また、光モジュール１０は、基板１１の側面１１Ｃに、第１主面上の第２電極１４から連続し、光素子２１と外部機器との電気接続を行うための第３電極１５、及び、第４電極１６を備える。また、基板１１の側面１１Ｃに、第２貫通孔１３内に形成されている第１電極１８から連続し、光電気複合ケーブル２２の電気芯線２４と外部機器との電気接続を行うための第５電極１７を備える。
この第３電極１５、第４電極１６、及び、第５電極１７は、基板１１の同一側面１１Ｃ上に形成されている。また、第３電極１５、第４電極１６、及び、第５電極１７は、基板１１の側面１１Ｃに形成された凹部の内面全面に設けられた導体層から構成されている。
【００２３】
第３電極１５及び第４電極１６からの電気信号は、光素子２１が実装されている第２電極１４へと伝搬される。このため、光素子２１が発光素子であれば、第３電極１５及び第４電極１６からの電気信号が光素子２１へと供給される。そして、光素子２１において電気−光変換され、光素子２１から光芯線２３に光信号が出力される。また、光素子２１が受光素子であれば、光芯線２３から出射される光信号が光素子２１に受光され、光素子２１において光−電気変換される。そして、電気信号が、第２電極１４から第３電極１５及び第４電極１６を通じて、光モジュール１０に接続された外部機器へと出力される。
【００２４】
また、基板１１の第１主面１１Ａ、第２主面１１Ｂ、側面１１Ｃ、及び、第２貫通孔１３の内面には、絶縁層２７が形成されている。特に、基板１１をシリコン基板等で形成する場合には、第２貫通孔１３内においては、第２貫通孔１３の内面に図示しない絶縁層が形成され、この絶縁層上に形成された導体層により第１電極１８が形成されている。
【００２５】
上述の第１実施形態の光モジュール１０によれば、光電気複合ケーブル２２が接続された構成において、基板１１の第１貫通孔１２に光芯線２３が、又、第２貫通孔１３に電気芯線２４が、同時に接続されている。この光実装の構造を用いることにより、光モジュール１０に対して、簡便な光と電気との接続が可能となる。また、例えば従来の光芯線と電気芯線とが同時に接続された構成の光モジュールの構造と比較して、小型化が可能である。
【００２６】
なお、上述の第１実施形態の光モジュール１０は、２本の光芯線２３及び２本の電気芯線２４を有する光電気複合ケーブル２２を用いた例で示しているが、光芯線２３及び電気芯線２４の本数に制限はない。また、図１に示されている基板の形状や導体層のパターン等はこの構成に限るものではなく、さまざまな構造及びパターンが可能である。
【００２７】
〈２．第１実施形態の光モジュールの製造方法〉
次に、上述の第１実施形態の光モジュールの製造方法について図２及び図３を用いて説明する。図２は、図１Ｂに示す光モジュール１０の平面図のＡ−Ａ’線断面図に相当し、図３は、図１Ｂに示す光モジュール１０の平面図のＢ−Ｂ’線断面図に相当する。
【００２８】
まず、図２Ａに示すように、基板１１に第１貫通孔１２及び第２貫通孔１３を形成する。同時に図３Ａに示すように、基板１１に第３貫通孔３１を形成する。
基板１１の材料としては、例えばシリコン基板等の半導体基板、石英・ガラス基板、セラミック基板等の絶縁材料、及び、導電材料を用いる。基板１１をシリコン基板とする場合には、基板１１上に形成される電極及び配線の高速信号伝送特性を良好にするため、高抵抗シリコン材料であることが好ましい。
【００２９】
第１貫通孔１２は、光芯線の接続部と対応する位置に形成する。第２貫通孔１３は、電気芯線の接続部と対応する位置に形成する。第３貫通孔３１は、第３電極１５、第４電極１６、及び、第５電極１７に対応する位置に形成する。
第１貫通孔１２、第２貫通孔１３及び第３貫通孔３１の形成は、例えばＲＩＥ（Reactive-Ion-Etching）等のドライエッチング、又は、ウェットエッチング等の方法が適用可能である。特に、ＤＲＩＥ（Deep-Reactive-Ion-Etching）等の異方性エッチングが好まし
い。
【００３０】
第１貫通孔１２は、後の工程で光芯線を挿入する。ここで、光芯線を貫通孔内部で精度よく保持することにより、光芯線と光素子との光結合効率の安定を確保する。このため、第１貫通孔１２の開口径と、挿入する光芯線の径との差が小さい方がよい。第１貫通孔１２の開口径と光芯線の径の差が小さいことにより、孔内での光芯線の保持精度を向上させることができる。
【００３１】
一方、上記のように、第１貫通孔１２の開口径と光芯線の径の差が小さいと、光芯線の第１貫通孔１２への挿入が困難になる場合がある。このため、例えば、図６Ａに示すように、第１のエッチング工程として、基板１１の第１主面１１Ａ（光芯線を挿入する側の面と反対面）側から、例えばＤＲＩＥを内面が垂直に形成される条件で用いて、異方性エッチングを行う。この第１のエッチング工程により、内面が垂直な第１貫通孔１２Ａを形成する。次に、第２のエッチング工程として、基板１１の第２主面１１Ｂ（光芯線を挿入する面）側から、例えばＤＲＩＥを等方性エッチングとなる条件で用いて、光芯線を挿入する入口付近の基板１１をエッチングする。この第２のエッチング工程により、図６Ｂに示すように、光芯線を挿入する入口付近の第２主面側に、開口部が広がった第１貫通孔１２Ｂを形成する。
【００３２】
上述のように、第１貫通孔１２は、垂直な第１貫通孔１２Ａを形成する第１のエッチング工程と、挿入側に開口が広がった第１貫通孔１２Ｂを形成する第２のエッチング工程により形成することができる。この方法によれば、光芯線を挿入する際、入口側の第１貫通孔１２Ｂは、第２のエッチング工程により広く形成されているため、光芯線の挿入が容易となる。さらに、第１貫通孔１２の内部は、第１のエッチング工程により垂直な第１貫通孔１２Ａが形成されているため、光芯線２３の保持精度を高く維持できる。
【００３３】
なお、第２貫通孔１３の形成は、上記の第１のエッチング工程のみによる貫通孔形成工程でよい。また、第１貫通孔１２においても、上述の第２のエッチング工程は必須ではなく、光電気複合ケーブルの接続における作業性等を考慮して適宜追加することができる。
【００３４】
次に、図２Ｂ及び図３Ｂに示すように、基板１１の第１主面１１Ａ上の所定の位置、第２貫通孔１３及び第３貫通孔３１の内面に、導体層を形成する。第２貫通孔１３及び第３貫通孔３１内に形成する導体層は、貫通孔内を埋め込まずに、壁面上のみに導体層を形成する。
基板１１に形成する導体層は、例えば、銅等を用いて形成した後、導電層を酸化等から保護するため表面に金等によるめっき層を形成する。また、導体層の形成は、例えば、無電解めっき、電解めっき等のめっき法や、スパッタや蒸着等の従来公知の方法を用いる。ここで、貫通孔内を導体層で埋め込まないため、貫通孔内に露出する導体層の表面に金めっき層を形成することができる。
【００３５】
この工程により、基板１１の第１主面１１Ａ上に第２電極１４を形成する。同時に、第２貫通孔１３の内面に第１電極１８を形成し、第３貫通孔３１の内面に第４電極１６を形成する。また、第３貫通孔３１の第４電極１６と同時に、第３電極１５及び第５電極１７に対応する位置の第３貫通孔３１にも導体層を形成する。
【００３６】
なお、基板１１がシリコン基板等の半導体基板又は導電性基板の場合には、図２Ｂ及び図３Ｂに示す工程の前に、例えば配線間のショートや信号伝送特性を良好にするため、基板１１の表面に絶縁層を形成する工程を付加する。この絶縁層形成工程としては、例えば熱酸化による酸化膜（シリコン基板の場合にはＳｉＯ２）の形成、ＣＶＤ法によるＳｉＮ膜の形成、又は、樹脂等の絶縁膜を表面に付加する方法等を用いる。
【００３７】
次に、図２Ｃ及び図３Ｃに示すように、基板１１の第１主面１１ＡＳ上の所望の場所を覆うように絶縁層２７を形成する。絶縁層２７としては、例えば、ポリイミド、エポキシ、シリコーン材料等の絶縁材料を用いる。絶縁層２７が感光性材料からなる場合には、液状材料の塗布やフィルム材料により基板１１の表面を被覆した後に、リソグラフィ工程によるパターニングを行う。また、絶縁層２７が非感光性材料からなる場合には、基板１１の表面を非感光性材料で被覆した後、非感光性材料をエッチングして所望のパターンを形成する。
なお、絶縁層２７は必須の構成ではないが、絶縁層２７を設けることにより、配線の保護や配線の信号伝送特性の安定性を確保できるため、設けることが好ましい。
【００３８】
次に、図２Ｄ及び図３Ｄに示すように、基板１１に光素子２１を搭載する。まず、基板１１に形成した第２電極１４上、又は、光素子２１の電極上に接続バンプ１９を形成する。そして、この接続バンプ１９を介して、光素子２１の電極と、基板１１に形成した第２電極１４とを電気的に接続し、基板１１上に光素子２１を搭載する。
【００３９】
光素子２１は、発光部及び受光部が基板１１の第１主面１１Ａ側に面し、さらに、発光部及び受光部が第１貫通孔１２の中心部に位置するように搭載される。
接続バンプ１９の材料は、例えば、はんだ材料や金等の導電性材料である。接続バンプ１９がはんだ材料であれば、光素子２１を搭載する際にはんだを溶融させ、光素子２１の電極と基板１１の第２電極１４とを接続する。また、接続バンプ１９が金であれば、例えば、光素子２１の電極上に金バンプを形成し、基板１１の第２電極１４に金の表面処理を施し、金−金接続により光素子２１を搭載する。
【００４０】
次に、図２Ｅ及び図３Ｅに示すように、光素子２１の搭載後、光電気複合ケーブルを搭載する前に、基板１１をダイシング等により所望の大きさに個片化する。この個片化工程では、図２Ｅに破線で示すように、第２貫通孔１３の間の基板を切断することで個片化を行う。また、図３Ｅに破線で示すように、第３貫通孔３１を形成した部分において個片化を行う。第３貫通孔３１を切断することにより、第３貫通孔３１の内面に形成されている導体層が基板１１の側面に露出される。この導体層は、第３貫通孔３１の内面に露出する面に、既に酸化等から保護するためのめっき層が形成されている。このため、この工程により、基板１１の側面１１Ｃに形成される、光モジュール１０の外部機器との接続用電極とすることができる。
【００４１】
上述のように、第３貫通孔３１の切断により露出された導体層が、基板１１の側面１１Ｃ上において、第３電極１５、第４電極１６及び第５電極１７となる。また、この第３貫通孔３１により、基板１１の側面１１Ｃとは反対側の側面にも導体層が露出する。この導体層が不要となる場合には、第３貫通孔３１内の導体層よりも光素子２１側の位置において基板１１を切断して除去する。
【００４２】
以上の個片化工程により図２Ｆ及び図３Ｆに示すように、基板１１の第１主面１１Ａ上に光素子２１が搭載された光モジュール１０を製造することができる。そして、基板１１に、光電気複合ケーブルの光芯線を挿入するための第１貫通孔１２が形成される。また、電気芯線を挿入するための第２貫通孔１３と、第２貫通孔１３内に電気芯線と電気接続する第１電極１８が形成される。さらに、光素子２１と接続する第２電極１４と、第２電極１４から外部機器に接続するための第３電極１５及び第４電極１６と、第１電極１８から外部機器に接続するための第５電極１７が形成される。
【００４３】
次に、光モジュール１０の個片化工程の後、光電気複合ケーブル２２を光モジュール１０に搭載する工程について、図４及び図５を用いて説明する。図４は、図１Ｂに示す光モジュール１０の平面図のＡ−Ａ’線断面図に相当し、図５は、図１Ｂに示す光モジュール１０の平面図のＢ−Ｂ’線断面図に相当する。
【００４４】
まず、図４Ｇ及び図５Ｇに示すように、光電気複合ケーブル２２を挿入する前に、第１貫通孔１２、光素子２１と基板１１との間隙、及び、基板１１の第２主面１１Ｂ上の第１貫通孔１２周囲に、液状の光学樹脂２５を塗布する。このとき、第１貫通孔１２内等ボイドが入らないように光学樹脂２５を充填する。また、第２貫通孔１３内の第１電極１８上に液状の導電材２６を塗布する。
光学樹脂２５の材料には、例えば、熱硬化型又は紫外線硬化型のエポキシ樹脂、アクリル樹脂、及びシリコーン系樹脂等の材料を使用する。導電材２６の材料には、例えば熱硬化型の銀ペースト等の導電性ペースト材料等を使用する。
【００４５】
次に、図４Ｈ及び図５Ｈに示すように、光電気複合ケーブル２２の光芯線２３を第１貫通孔１２に挿入する。同時に、光電気複合ケーブル２２の電気芯線２４を第２貫通孔１３に挿入する。
光芯線２３の第１貫通孔１２への挿入では、光素子２１が破損しないように光芯線２３の端部が光素子２１の発光部又は受光部に接触しない位置であり、かつ信号の受送信が容易な近接した位置に、光芯線２３が位置決めされる。光芯線２３の端部が光素子２１の発光部又は受光部に近接することにより、光素子２１と光芯線２３との光結合効率が大きく、且つばらつきの少ない安定した光学的な接合を得ることができる。
【００４６】
さらに、図４Ｉ及び図５Ｉに示すように、光電気複合ケーブル２２を挿入後、加熱工程により光学樹脂２５及び導電材２６を硬化して、光芯線２３及び電気芯線２４を固定する。光学樹脂２５が紫外線硬化型材料であれば、さらに紫外線照射工程により光学樹脂２５を硬化させる。
以上の工程により、図１に示す構成の、光電気複合ケーブル２２が接続された光モジュール１０を製造することができる。
【００４７】
上述の図４及び図５に示す工程により、光モジュール１０を構成する基板１１を用いて、従来位置合わせが煩雑な光芯線２３と光素子２１との光学アライメントを容易に達成することができる。そして、光芯線２３の接続と同時に、電気芯線２４の電気接続も容易に達成することができる。さらに、光芯線２３と電気芯線２４の接続が、同一基板１１の貫通孔により行われ、基板１１上の導体層を介して、光素子２１や電気芯線２４と外部機器との電気接続が可能となる。このため、光モジュール１０の外部に、電気接続のための導線を形成する必要等がなく、光モジュール１０及び光モジュール１０を含む装置の小型化が可能である。
【００４８】
なお、上述の製造方法において図２Ｅ及び図３Ｅに示す個片化の工程は、図４Ｈ及び図５Ｈに示す光電気複合ケーブル２２の搭載後でもよい。但し、光電気複合ケーブル２２が長い場合には、光電気複合ケーブル２２の搭載後に工程の取扱いが煩雑となるため、光電気複合ケーブル２２の搭載前に個片化することが好ましい。
【００４９】
〈３．光モジュールの第２実施形態〉
次に、光モジュールの第２実施形態について説明する。
図７Ａ，Ｂに、第２実施形態の光モジュールの概略構成図を示す。図７Ａは、光モジュール２０の断面図であり、図７Ｂは、光モジュール２０の光素子２１の搭載面側の平面図である。なお、図７Ｂにおいて、光素子２１は搭載位置のみを破線で示している。また、以下の実施形態の説明において、上述の第１実施形態と同様の構成には、同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
【００５０】
図７に示す光モジュール２０は、基板１１と、この基板１１に搭載された光素子２１とからなる。光素子２１は、基板１１の第１主面１１Ａ側に搭載されている。そして、基板１１の第２主面１１Ｂ側から光電気複合ケーブル２２が接続されている。光電気複合ケーブル２２は、光信号用の光芯線２３と、電気信号用の電気芯線２４とを備える。
【００５１】
基板１１の第１主面１１Ａ側には、第２電極１４が形成されている。そして、第２電極１４と光素子２１の電極とが接続バンプ１９を介して電気接続されている。さらに、基板１１の第１主面１１Ａと光素子２１と間隙、及び、第１貫通孔１２内の光芯線２３との間隙には、光学樹脂２５が形成されている。
また、光モジュール２０の第２貫通孔１３に第１電極１８が形成され、第２貫通孔１３に挿入された電気芯線２４と第１電極１８とが導電材２６により電気接続されている。
【００５２】
第２実施形態の光モジュール２０では、基板１１の側面１１Ｃに、第１主面上の第２電極１４から連続し、光素子２１と外部機器との電気接続を行うための第３電極１５を備える。また、基板１１の側面１１Ｃに、第２貫通孔１３内に形成されている第１電極１８から連続し、光電気複合ケーブル２２の電気芯線２４と外部機器との電気接続を行うための第５電極１７を備える。第３電極１５、及び、第５電極１７は、基板１１の側面１１Ｃに形成された凹部の内面全面に設けられた導体層から構成されている。
【００５３】
さらに、光モジュール２０は、第１主面上の第２電極１４から連続し、光素子２１と外部機器との電気接続を行うための第４電極３２を備える。第４電極３２は、基板１１の第１主面１１Ａ上に形成された導体層から構成されている。ここで、第４電極３２を構成する導体層は、基板１１の側面１１Ｃには形成されていない。そして、第４電極３２上に、外部機器との接続用の導電性バンプ３３が設けられている。
【００５４】
基板１１の側面１１Ｃに電極を形成した構成、例えば、第３電極１５及び第５電極１７では、光モジュール２０を外部機器にはんだ等で実装する際に、図８Ａに示す構造となる。図８Ａは、外部機器の回路基板４１上に、絶縁層４３と光モジュール２０との接続用の電極４２とを備える。そして、電極４２上に、光モジュール２０の第３電極１５が、はんだや導電性ペースト等からなる導電材３４により接続されている。
【００５５】
図８Ａに示す構造は、例えば光モジュール２０に接続される外部機器が送信側装置であり、この送信側装置からＧＨｚ以上の高速信号が伝搬される場合、導電材３４による接合部が高周波伝送の観点からスタブ構造となる。このため、このスタブ構造に起因する余分な寄生容量が発生し、高周波信号伝搬の損失につながる可能性がある。
【００５６】
これに対し、基板１１の第１主面１１Ａに導電性バンプ３３を備える電極を形成した構成、例えば、第４電極３２では、光モジュール２０を外部機器にはんだ等で実装する際に、図８Ｂに示す構造となる。
図８Ｂは、外部機器の回路基板４１上に、絶縁層４３と光モジュール２０との接続用の電極４２とを備える。回路基板４１の電極４２は、搭載する光モジュール２０の第１主面１１Ａ側に近接して設ける。そして、光モジュール２０の第４電極３２上に形成された導電性バンプ３３と電極４２とが、はんだや導電性ペースト等からなる導電材３５により接続されている。
【００５７】
図８Ｂに示す構造は、高速信号が伝搬される場合においても、基板１１の側面１１Ｃに形成された電極を使用しないため、スタブ構造とはならない。このため、小さな寄生容量での信号伝搬が可能となる。従って、第４電極３２上に導電性バンプ３３を形成する構成では、ＧＨｚを超えるような高速信号に対して良好な伝送特性が得られる。
【００５８】
なお、光モジュール２０と外部機器との接続において、電源やグラウンド、制御信号等の低速信号等を伝搬する場合には、図８Ｂに示す構成を適用する必要がなく、機械的な強度が比較的大きく得られる図８Ａに示す構成であってもよい。
光モジュール２０と回路基板４１との接続構造としては、必要に応じて図８Ａに示す構成と図８Ｂに示す構成とを混在して搭載することが好ましい。
【００５９】
〈４．第２実施形態の光モジュールの製造方法〉
次に、上述の第２実施形態の光モジュールの製造方法について図９及び図１０を用いて説明する。図９は、図７Ｂに示す光モジュール２０の平面図のＡ−Ａ’線断面図に相当し、図１０は、図７Ｂに示す光モジュール２０の平面図のＢ−Ｂ’線断面図に相当する。
【００６０】
まず、図９Ａ及び図１０Ａに示すように、基板１１に第１貫通孔１２及び第２貫通孔１３を形成する。同時に図示しない第３貫通孔を基板１１に形成する。
次に、図９Ｂに示すように、基板１１の第１主面１１Ａ上の所定の位置及び第２貫通孔１３の内面に、導体層を形成する。また、図示しない第３貫通孔の内面に導体層を形成する。同時に、図１０Ｂに示すように、基板１１の第１主面１１Ａ上の所定の位置に導体層を形成する。
この工程により、基板１１の第１主面１１Ａ上に第２電極１４、及び、第２電極１４と連続する第４電極３２を形成する。同時に、第２貫通孔１３の内面に第１電極１８を形成し、図示しない第３貫通孔の内面に第３電極１５、第５電極１７を形成する。図１０Ｂに示すように、基板１１の第１主面１１Ａ上において、第１貫通孔１２を介して対向する第２電極１４の一方は、第１貫通孔１２側の端部が第２電極１４となり、反対側の端部が第４電極３２となる。
【００６１】
次に、図９Ｃ及び図１０Ｃに示すように、基板１１上の所望の場所を覆うように絶縁層２７を形成する。絶縁層２７は、図１０Ｃに示すように、第２電極１４に対応する部分、及び、第４電極３２に対応する部分を開口して導電体層上に形成する。 そして、図９Ｄ及び図１０Ｄに示すように、第２電極１４上に光素子２１の電極を、接続バンプ１９を介して接続することにより、基板１１の第１主面１１Ａに光素子２１を搭載する。
【００６２】
次に、図９Ｅ及び図１０Ｅに示すように、第４電極３２上に導電性バンプ３３を形成する。導電性バンプ３３の材料は、例えば、はんだ材料や金等の導電性材料である。
さらに、図９Ｅ及び図１０Ｅに破線で示すように第２貫通孔１３の間の基板を切断して光モジュール２０を個片化する。また、図示しない第３貫通孔の形成部を切断することにより、光モジュール２０を個片化する。第３貫通孔を切断することにより、第３貫通孔の内面の導体層が露出され、基板１１の側面１１Ｃ上に、第３電極１５及び第５電極１７が形成される。
【００６３】
以上の個片化工程により図９Ｆ及び図１０Ｆに示すように、基板１１の第１主面上に光素子２１が搭載された光モジュール２０を製造することができる。この光モジュール２０では、第２電極１４から外部機器に接続するための第３電極１５が、基板１１の側面１１Ｃ上に形成される。また、第４電極３２が基板１１の第１主面１１Ａ上に形成され、この第４電極３２上に、第２電極１４から外部機器に接続するための導電性バンプ３３が形成される。
【００６４】
次に、上述の工程により形成された光モジュール２０に、図４及び図５に示す第１実施形態と同様に、光電気複合ケーブル２２を接続することで、図７に示す構成の光電気複合ケーブル２２が接続された光モジュール２０を製造することができる。
【００６５】
〈５．光モジュールの第３実施形態〉
次に、光モジュールの第３実施形態について説明する。
図１１Ａ，Ｂに、第２実施形態の光モジュールの概略構成図を示す。図１１Ａは、光モジュール３０の断面図であり、図１１Ｂは、光モジュール３０の光素子２１の搭載面側の平面図である。なお、図１１Ｂにおいて、光素子２１は搭載位置のみを破線で示している。なお、以下の実施形態の説明において、上述の第１実施形態及び第２の実施の形態と同様の構成には、同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
【００６６】
図１１に示す光モジュール３０は、基板１１と、この基板１１に搭載された光素子２１とからなる。光素子２１は、基板１１の第１主面１１Ａ側に搭載されている。基板１１の第１主面１１Ａ側には、第２電極１４が形成されている。そして、第２電極１４と光素子２１の電極とが接続バンプ１９を介して電気接続されている。
【００６７】
光モジュール３０には、基板１１の第２主面１１Ｂ側から光電気複合ケーブル２２が接続されている。光電気複合ケーブル２２は、光信号用の光芯線２３と、電気信号用の電気芯線２４とを備える。そして、基板１１に形成された第１貫通孔１２に光芯線２３が挿入されている。第１主面１１Ａと光素子２１と間隙、及び、第１貫通孔１２内の光芯線２３との間隙には、光学樹脂２５が形成されている。
【００６８】
さらに、第３実施形態の光モジュール３０では、図１１Ａに示すように、光モジュール３０は、基板１１の第２主面１１Ｂ側に、光電気複合ケーブル２２の電気芯線２４を接続するための第１電極３６を備える。そして、この第１電極３６に光電気複合ケーブル２２からの電気芯線２４が、導電材２６により接続されている。
上述の第１及び第２実施形態の光モジュールが、第２貫通孔内に電気芯線２４と接続する第１電極を形成する構成であるのに対し、第３実施形態の光モジュール３０は、電気芯線２４と接続する第１電極３６が基板１１の第２主面１１Ｂ側に形成されている。
【００６９】
また、光モジュール３０は、図１１Ｂに示すように、基板１１の側面１１Ｃに、第１主面上の第２電極１４から連続し、光素子２１と外部機器との電気接続を行うための第３電極１５を備える。また、第１主面上の第２電極１４から連続し、光素子２１と外部機器との電気接続を行うための第４電極３２と、第４電極３２上に設けられた外部機器との接続用の導電性バンプ３３とを備える。
【００７０】
さらに、基板１１の側面１１Ｃに、第２主面１１Ｂ上に形成されている第１電極３６から連続し、光電気複合ケーブル２２の電気芯線２４と外部機器との電気接続を行うための第５電極３７を備える。第１電極３６から第５電極３７への接続は、基板１１の第２主面１１Ｂ上に形成された導体層からなる。なお、図１１Ｂは基板１１の第１主面１１Ａに形成されている構成を実線で示し、第２主面１１Ｂに形成されている構成を破線で示している。
第５電極３７は、第３電極１５と同様に、基板１１の側面１１Ｃに形成された凹部の内面全面に設けられた導体層から構成されている。
【００７１】
上述のように、基板１１に第１貫通孔１２を形成し、この第１貫通孔１２に光芯線２３を挿入することにより、容易に光芯線２３と光素子２１との位置合わせが可能となり、光接続の信頼性、光結合効率を高くすることができる。
また、電気芯線２４においては、基板１１の第１電極３６と接続でき、この第１電極３６から外部機器への接続用の第５電極３７への導体層が形成されていればよいため、貫通孔内に挿入する必要はない。このため、上述の第３実施形態の光モジュール３０の構成とすることにより、第２貫通孔の形成、貫通孔内への導電性ペーストの埋め込み、及び、電気芯線の挿入等の工程が削減できるため、製造工程の簡略化が可能となる。
【００７２】
〈６．第３実施形態の光モジュールの製造方法〉
次に、上述の第３実施形態の光モジュールの製造方法について図１２及び図１３を用いて説明する。図１２は、図１１Ｂに示す光モジュール３０の平面図のＡ−Ａ’線断面図に相当し、図１３は、図１１Ｂに示す光モジュール３０の平面図のＢ−Ｂ’線断面図に相当する。
【００７３】
まず、図１２Ａ及び図１３Ａに示すように、基板１１に第１貫通孔１２を形成する。同時に図示しない第３貫通孔を基板１１に形成する。
次に、図１２Ｂに示すように、基板１１の第１主面１１Ａ上の所定の位置に導体層を形成する。また、図示しない第３貫通孔の内面に導体層を形成する。さらに、図１２Ｂに示すように、基板１１の第２主面１１Ｂ上の所定の位置に導体層を形成する。
同時に、図１３Ｂに示すように、基板１１の第１主面１１Ａ上の所定の位置に導体層を形成する。
この工程により、基板１１の第１主面１１Ａ上に第２電極１４、及び、第２電極１４と連続する第４電極３２を形成する。同時に、図示しない第３貫通孔の内面に第３電極１５を形成し、基板１１の第２主面１１Ｂ上に第１電極３６を形成する。また、図１３Ｂに示すように、基板１１の第１主面１１Ａ上に、第２電極１４と連続した第４電極３２を形成する。
【００７４】
次に、図１２Ｃ及び図１３Ｃに示すように、基板１１上の所望の場所を覆うように絶縁層２７を形成する。絶縁層２７は、図１３Ｃに示すように、第２電極１４に対応する部分、及び、第４電極３２に対応する部分を開口して導電体層上に形成する。
そして、図１２Ｄ及び図１３Ｄに示すように、基板１１に形成した第２電極１４上に、接続バンプ１９を介して光素子２１の電極を接続することにより、基板１１に光素子２１を搭載する。
【００７５】
次に、図１２Ｅ及び図１３Ｅに示すように、第４電極３２上に導電性バンプ３３を形成する。さらに、図１２Ｅ及び図１３Ｅに破線で示すように第１貫通孔１２の間の基板、図示しない第３貫通孔の形成部分を切断することにより、光モジュール３０の個片化を行う。第３貫通孔を切断することにより、第３貫通孔の内面の導体層が露出され、基板１１の側面１１Ｃ上に、第３電極１５及び第５電極３７が形成される。
【００７６】
以上の個片化工程により図１２Ｆ及び図１３Ｆに示すように、基板１１の第１主面上に光素子２１が搭載された光モジュール３０を製造することができる。この光モジュール３０では、光電気複合ケーブル２２の電気芯線２４を接続するための第１電極３６が基板１１の第２主面１１Ｂ上に形成されている。
さらに、第２電極１４から外部機器に接続するための第３電極１５が、基板１１の側面１１Ｃ上に形成される。また、第４電極３２が基板１１の第１主面１１Ａ上に形成され、この第４電極３２上に、第２電極１４から外部機器に接続するための導電性バンプ３３が形成される。
【００７７】
次に、光モジュール３０の個片化工程の後、光電気複合ケーブル２２を光モジュール３０に搭載する工程について、図１４及び図１５を用いて説明する。図１４は、図１１Ｂに示す光モジュール３０の平面図のＡ−Ａ’線断面図に相当し、図１５は、図１１Ｂに示す光モジュール３０の平面図のＢ−Ｂ’線断面図に相当する。
【００７８】
まず、図１４Ｇ及び図１５Ｇに示すように、光電気複合ケーブル２２を挿入する前に、第１貫通孔１２、光素子２１と基板１１との間隙、及び、基板１１の第２主面１１Ｂ上の第１貫通孔１２の周囲に、液状の光学樹脂２５を塗布する。このとき、第１貫通孔１２内等ボイドが入らないように光学樹脂２５を充填する。
また、第１電極３６上に、電気芯線との電気接続を得るための液状の導電材２６を塗布する。
【００７９】
次に、図１４Ｈ及び図１５Ｈに示すように、光電気複合ケーブル２２の光芯線２３を第１貫通孔１２へ挿入する。同時に、光電気複合ケーブル２２の電気芯線２４を、第１電極３６上の導電材２６と接触させる。
さらに、図４Ｉ及び図５Ｉに示すように、光芯線２３を挿入後、加熱工程により光学樹脂２５及び導電材２６を硬化して、光芯線２３及び電気芯線２４を固定する。光学樹脂２５が紫外線硬化型材料であれば、さらに紫外線照射工程により光学樹脂２５を硬化させる。
以上の工程により、図１１に示す構成の、光電気複合ケーブル２２が接続された光モジュール３０を製造することができる。
【００８０】
〈７．光通信装置の第１実施形態〉
次に、光通信装置の第１実施形態について説明する。
図１６に、本実施形態の光通信装置の概略構成図を示す。図１６では、上述の第２実施形態の光モジュール２０を光通信装置に搭載した例を示している。
【００８１】
図１６に示す光通信装置４０は、回路基板４１上に、光モジュール２０、及び、光素子２１の駆動用素子４４が搭載されている。
光モジュール２０は、基板１１上に光素子２１が搭載されている。そして、光電気複合ケーブル２２が接続されている。なお、図１６では、光モジュール２０の光芯線２３と光素子２１との光接合部、第２電極１４、第４電極３２、及び、導電性バンプ３３の構成のみを示し、電気芯線、第１電極及び第５電極等の構成は省略している。
【００８２】
回路基板４１は、例えば有機多層基板等や多層セラミック基板等からなる絶縁基板４９と、この絶縁基板４９に形成された導体層５１，５５及び絶縁層４３，５２等からなる。絶縁基板４９には複数のスルーホールが形成され、このスルーホール内に形成された導体層５１を通じて絶縁基板４９両面に形成された導体層５１が接続されている。そして、絶縁基板４９両面の導体層５１上に、絶縁層５２が形成されている。さらに、絶縁層５２上に、回路基板４１の表面に露出する導体層５５が形成されている。導体層５１と導体層５５とは、絶縁層５２を貫通するビアにより接続されている。また、導体層５５の電極等となる部分を除き、導体層５５上は絶縁層４３が被覆されている。
【００８３】
また、回路基板４１表面の導体層５５に、光モジュール２０を搭載するための電極４２と、光通信装置４０の電源等に接続するための入出力端子５３が形成されている。回路基板４１の入出力端子５３と駆動用素子４４との間には、電源のデカップリングコンデンサ等の駆動用素子４４に付随する受動素子４５が搭載されている。
【００８４】
駆動用素子４４は、ワイヤーボンド４６により回路基板４１上に実装されている。そして、駆動用素子４４とワイヤーボンド４６とを覆う封止材４７により封止されている。なお、駆動用素子４４の実装方法としては、ワイヤーボンド４６以外にも、例えばフリップチップ実装や、ＷＬＰ（Wafer-Level-Package）やＣＳＰ（Chip-Size-Package）などの各工法を用いてもよい。
【００８５】
光モジュール２０の基板への搭載方法は、例えば、光モジュール２０の第４電極３２上に形成された導電性バンプ３３を、はんだを介して回路基板４１の電極４２へと接続する。この構成は、上述の図８Ｂと同じ構成である。
また、光モジュール２０の基板への搭載方法は、例えば、光モジュール２０の基板１１の側面に形成された電極を、はんだを介して回路基板４１の電極４２へと接続する、上述の図８Ａと同じ構成としてもよい。この方法は、例えば一般的なはんだ実装（ＳＭＴ：Surface-Mount-Technology）工程によって、受動素子４５とともに実装することが可能になる。
【００８６】
上述の第２実施形態の光モジュールの製造方法を参照すると、光電気複合ケーブル２２が光モジュールに接続された後、光モジュールが光電気複合ケーブル２２とともに回路基板４１に搭載される。この工程以降において、例えば、光通信装置４０への光モジュール２０の搭載時に、光電気複合ケーブル２２の取扱いが困難になる場合には、回路基板４１に光モジュール２０と搭載した後に、光電気複合ケーブル２２を光モジュール２０に接続してもよい。これは、第１実施形態及び第３実施形態の光モジュールについても同様である。
【００８７】
また、光通信装置４０では、光電気複合ケーブル２２と回路基板４１とを保持するよう、ケーブル保持材４８が設けられている。光電気複合ケーブル２２の固定が光モジュール２０のみであると、取扱い上、固定部が弱い場合には、光電気複合ケーブル２２の光モジュール２０からの脱離や破損等が起こりやすい。ケーブル保持材４８を設けることにより、これを防ぐことができる。このとき、ケーブル保持材４８は、例えば絶縁性又は導電性材料の接着剤により形成する。
【００８８】
光通信装置４０が送信側装置の場合、入出力端子５３から回路基板４１へ入力された電気信号が、駆動用素子４４へと入力される。そして、駆動用素子４４において光素子２１を駆動するために必要な信号に変換され、変換された信号が駆動用素子４４から出力される。駆動用素子４４から出力された信号は、回路基板４１の電極４２、導体層５１，５５や光モジュール２０の電極等を介して、光素子２１に入力される。そして、発光素子である光素子２１により電気−光信号変換されて、光電気複合ケーブル２２の光芯線２３を通じて光信号が出力される。
【００８９】
また、光通信装置４０が受信側装置の場合、光芯線２３を通じて入力された光信号が、受光素子である光素子２１に入射され、光素子２１において光−電気変換される。そして、光素子２１から、光モジュール２０の電極や回路基板４１の電極４２、導体層５１，５５等を通じて、電気信号が駆動用素子４４に入力される。さらに、駆動用素子４４において必要な信号に変換された電気信号が出力される。駆動用素子４４から出力された信号は、回路基板４１の電極４２、導体層５１，５５等を介して、入出力端子５３から装置の外部へ出力される。
【００９０】
〈８．光通信装置の第２実施形態〉
次に、光通信装置の第２実施形態について説明する。
図１８に、本実施形態の光通信装置の概略構成を示す。図１８では、上述の第２実施形態の光モジュールを光通信装置に搭載した例を示している。なお、以下の説明において、上述の光通信装置の第１実施形態と同様の構成には、同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
【００９１】
図１８に示す光通信装置６０は、回路基板６１上に、光モジュール２０、及び、光素子２１の駆動用素子４４が搭載されている。
光モジュール２０は、基板１１の第１主面上に光素子２１が搭載されている。そして、光電気複合ケーブル２２が接続されている。なお、図１８では、光モジュール２０の光芯線２３と光素子２１との光接合部、第２電極１４、第４電極３２の構成のみを示しその他の構成は図示を省略している。
【００９２】
回路基板６１は、例えば有機多層基板や多層セラミック基板等からなる絶縁基板４９と、この絶縁基板４９に形成された導体層５１，５５及び絶縁層４３，５２等からなる。絶縁基板４９には複数のスルーホールが形成され、このスルーホール内に形成された導体層５１を通じて絶縁基板４９両面に形成された導体層５１が接続されている。そして、絶縁基板４９両面の導体層５１上に、絶縁層５２が形成されている。さらに、絶縁層５２上に、回路基板６１の表面に露出する導体層５５が形成されている。導体層５１と導体層５５とは、絶縁層５２を貫通するビアにより接続されている。また、導体層５５の電極等となる部分を除き、導体層５５上は絶縁層４３が被覆されている。
【００９３】
回路基板６１の第２面側には、光モジュール２０、駆動用素子４４、及び、受動素子４５が搭載されている。そして、回路基板６１の第１主面側には、能動素子６３、及び、受動素子４５が搭載されている。
【００９４】
光モジュール２０は、基板１１の第２主面側が回路基板６１に接続されている。そして、光電気複合ケーブル２２が、回路基板６１の第１主面側から光モジュール２０に接続されている。
つまり、図１８に示す構成では、回路基板６１の第２主面側から絶縁基板４９まで光モジュール２０の基板１１が埋め込まれている。これにより、光モジュール２０の基板１１の第２主面側が回路基板６１に接続する形で、回路基板６１に光モジュール２０が実装される。このとき、光モジュール２０に接続される光電気複合ケーブル２２は、回路基板６１の第１主面側から、光モジュール２０の基板１１の第１貫通孔１２まで導かれる。光電気複合ケーブル２２は、基板１１の第２主面上から回路基板６１の第１主面側まで形成されたケーブル保持材６２により保持されている。そして、光電気複合ケーブル２２は、回路基板６１の第１主面側から第２主面側までを貫通し、回路基板６１の第２主面側に配置されている光素子２１に接続される。
【００９５】
上述のように、回路基板６１は、第１主面から第２主面までを貫通する貫通孔を有する。そして、この貫通孔内に、第２主面側から光モジュール２０が接続される。これにより、貫通孔の回路基板６１の第１主面側から、光モジュール２０の基板１１に設けられた第１貫通孔１２が露出する構成となる。そして、光電気複合ケーブル２２が、回路基板６１の第１主面側から、回路基板６１の貫通孔と、光モジュール２０の基板１１の第１貫通孔１２とを通り、光モジュール２０に接続されている。
【００９６】
また、光モジュール２０は、基板１１の第１主面上に形成された第４電極３２において、駆動用素子４４の電極５６とワイヤーボンド６４により接続されている。また、駆動用素子４４の電極５６と、回路基板６１とがワイヤーボンド６５により接続されている。そして、封止材４７により、光モジュール２０、駆動用素子４４、及び、受動素子４５が回路基板６１の第２主面側で封止されている。
【００９７】
一般的な光通信装置では、光素子２１と駆動用素子４４との間には、光モジュール２０及び基板１１の配線や電極、回路基板６１の配線や電極等、多数の配線や接続部が付加される。また、光モジュール２０の基板１１と回路基板６１とで、各々異なる２種類の信号配線が採用されることがある。
このような構成の場合、異なる２種類の信号配線の配線接続部において、インピーダンス不連続反射点が生じることがある。また、電気信号経路が長くなることで、余計な信号ロスや寄生容量等が発生し、高速電気信号を伝搬する際に、波形劣化や信号損失等が発生することがある。
【００９８】
このため、上述の第２実施形態の光通信装置６０の構成では、光モジュール２０の基板１１の第１面上に形成された第４電極３２と、駆動用素子４４上の電極５６とをワイヤーボンド６４で電気的に接続する。このように、光モジュール２０と駆動用素子４４との間の信号配線経路を短縮することで、信号透過性の劣化要因を削減することが可能となる。
【００９９】
［変形例］
次に、光通信装置の第２実施形態の変形例について説明する。
光素子２１の電極と駆動用素子４４の電極とを、直接ワイヤーボンドで接続することにより、さらに光モジュール２０と駆動用素子４４との間の信号配線経路を短縮することも可能である。例えば、図１９に示すように、光モジュール２０の光素子２１上に形成された電極に、ワイヤーボンド６６を接続する。そして、このワイヤーボンド６６を駆動用素子４４上の電極５６上に接続する。この構成により、上述の図１８に示す第２実施形態において、基板１１上の第４電極３２と、駆動用素子４４上の電極５６とをワイヤーボンド６４で電気的に接続する構成に替えることができる。
【０１００】
〈９．光通信装置の第３実施形態〉
次に、光通信装置の第３実施形態について説明する。
図２０に、本実施形態の光通信装置の概略構成を示す。なお、以下の説明において、上述の光通信装置の第１実施形態及び第２実施形態と同様の構成には、同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
【０１０１】
図２０に示す第３実施形態の光通信装置７０は、光モジュール２０に２つの光素子２１Ａ，Ｂを備える構成である。
図２０に示すように、第３実施形態の光通信装置７０は、回路基板４１上に、光モジュール２０と、光モジュールの駆動用素子として第１駆動用素子４４Ａ及び第２駆動用素子４４Ｂと、受動素子４５とを備える。
【０１０２】
第１駆動用素子４４Ａと第２駆動用素子４４Ｂとは、積層されて回路基板４１上に実装されている。第１駆動用素子４４Ａ上に第２駆動用素子４４Ｂが配置されている。
第１駆動用素子４４Ａは、その電極形成面が回路基板４１上に直接接続され、フリップチップ実装されている。
第２駆動用素子４４Ｂは、電極形成面と反対の面が第１駆動用素子４４Ａ上に接続されている。第２駆動用素子４４Ｂは、光通信装置７０の上方に電極形成面が露出されている。そして、第２駆動用素子４４Ｂの上面の電極と、回路基板４１の電極とがワイヤーボンド６７で接続されることで、回路基板４１に実装されている。
【０１０３】
光モジュール２０は、第１光素子２１Ａと第２光素子２１Ｂとを備える。ここで、光モジュール２０において、第１光素子２１Ａが搭載されている側を第１光モジュール部２０Ａとする。また、第２光素子２１Ｂが搭載されている側を第２光モジュール部２０Ｂとする。光通信装置の第３実施形態では、第１光モジュール部２０Ａに上述の第１実施形態の光モジュールの構成を適用し、第２光モジュール部２０Ｂに上述の第２実施形態の光モジュールの構成を適用している。
【０１０４】
光モジュール２０は、上述の図８Ｂに示す構成と同様に、第４電極３２上に形成された導電性バンプ３３と導電材３５を介して回路基板４１に接続されている。また、光モジュール２０に光電気複合ケーブル２２が接続されている。
【０１０５】
第１光素子２１Ａと第２光素子２１Ｂとは、基板１１上において、それぞれ回路基板４１の主面（搭載面）に対して、垂直方向で重なる位置に配置されている。図２０では、回路基板４１に近い側（下方）に第１光素子２１Ａが配置され、第１光素子２１Ａよりも回路基板４１から遠い側（上方）に第２光素子２１Ｂが配置されている。このように、第１光素子２１Ａと第２光素子２１Ｂとは、回路基板４１の同一領域内で、回路基板４１の搭載面に対して垂直方向に積層されている。
【０１０６】
ここで、第１光素子２１Ａと第２光素子２１Ｂとは、それぞれ異なる種類の光素子である。例えば、図２０に示す構成では、第１光素子２１Ａを発光素子、第２光素子２１Ｂを受光素子とする。このように、第３実施形態は、異なる種類の光素子を複数搭載する光通信装置の例である。
【０１０７】
光電気複合ケーブル２２は、送信用光芯線２３Ａと、受信用光芯線２３Ｂとを備える。そして、送信用光芯線２３Ａが、発光素子である第１光素子２１Ａに接続され、受信用光芯線２３Ｂが、受光素子である第２光素子２１Ｂに接続されている。また、光電気複合ケーブル２２は、送信側および受信側の光芯線２３が、回路基板４１の主面に対して上下に積層するようにアレイ化されている。
【０１０８】
光モジュール２０は、基板１１に形成された第４電極３２から回路基板４１の導体層を介して、回路基板４１に実装されている。このため、第１光素子２１Ａは、回路基板４１を介して、第１駆動用素子４４Ａに電気的に接続されている。このため、第１光素子（発光素子）２１Ａと接続される第１駆動用素子４４Ａは、例えば、レーザドライバ等の送信側駆動用素子から構成される。
【０１０９】
また、光モジュール２０は、回路基板４１に実装されている面と反対側の基板１１の側面に第３電極１５を備えている。この第３電極１５は、第２光素子２１Ｂと電気的に接続されている。そして、この第３電極１５と、第２駆動用素子４４Ｂとが、ワイヤーボンド６８により接続されている。即ち、第２光素子２１Ｂは、第２駆動用素子４４Ｂに電気的に接続されている。このため、第２光素子（受光素子）２１Ｂと接続される第２駆動用素子４４Ｂは、例えば、トランスインピーダンスアンプ等の受信側駆動用素子から構成される。
【０１１０】
上述の第１実施形態及び第２実施形態の光通信装置では、光通信装置が送信側装置の場合、若しくは、受信側装置の場合についての構成を説明している。これに対し、第３実施形態の光通信装置では、発光素子と受光素子とを備える光モジュールが、１つの光通信装置に実装されている。即ち、複数の光素子を、１つの光通信装置に搭載する構成について説明している。そして、第３実施形態のように、複数の光素子を、回路基板の第１主面に対して垂直方向に積層されるように配置することで、複数の光素子を回路基板の主面方向に並列配置させた場合に比べて、光通信装置の面積を小型化することが可能となる。
【０１１１】
さらに、第３実施形態では、光素子と接続される第１駆動用素子及び第２駆動用素子も、回路基板上に積層された構成である。このため、上述の光素子と同様に、複数の駆動用素子を回路基板に搭載する場合についても、回路基板の主面方向に並列配置させた場合に比べ、光通信装置の面積を小型化することが可能となる。
また、光電気複合ケーブルも、送信側および受信側の光芯線が回路基板の主面に対して上下に積層するようアレイ化されているため、幅が低減された構成となり、光通信装置の小型化に有利となる。
【０１１２】
なお、上述の第３実施形態では、第１光素子２１Ａを発光素子とし、第２光素子２１Ｂを受光素子とする例について説明しているが、この光素子の組み合わせを逆にしてもよい。つまり、第１光素子２１Ａを受光素子とし、第２光素子２１Ｂを発光素子としてもよい。この場合には、第１光素子２１Ａに接続される第１駆動用素子４４Ａが受信側駆動用素子とし、第２光素子２１Ｂに接続される第２駆動用素子４４Ｂが発信側駆動用素子とする。
また、図２０では、第１光素子２１Ａと第２光素子２１Ｂとが、上述の図１６に示す構成と同様に、基板１１にフリップチップ実装される構成を示している。しかしながら、上述の図１９に示す構成のように、第１光素子２１Ａと第２光素子２１Ｂが、直接ワイヤーボンド接続により、第１駆動用素子４４Ａと第２駆動用素子４４Ｂに接続される構成としてもよい。
【０１１３】
本実施の形態の光通信装置では、上述のように、光素子２１と駆動用素子４４との間には、光モジュール２０の配線や電極、回路基板４１の配線や電極等、多数の配線や接続部が付加されている。このような構成の場合、余計な寄生容量等が発生し、高速電気信号を伝搬するには、波形劣化や信号損失等が発生する傾向がある。このため、図１７に示すように、回路基板４１上において、光モジュール２０と駆動用素子４４との間の配線上に、整合用の受動素子５４を設ける。整合用の受動素子５４を設け、高速信号ラインにインダクタやキャパシタ、抵抗などの受動部品を追加して配置することにより、信号伝送波形を補正することが可能となる。
【０１１４】
なお、上述の光通信装置４０において、光通信装置４０の上面に部品保護のためや外部からの高周波ノイズによる影響を少なくするために、シールドケースを設けてもよい。また、光通信装置４０の入出力端子５３に替えて、例えば、回路基板４１の裏面に電気コネクタを設けてもよい。
【０１１５】
なお、本開示は以下のような構成も取ることができる。
（１）基板と、前記基板の第１主面側に備えられた光素子と、前記基板に設けられ、前記基板の第２主面側から光芯線を挿入するための貫通孔と、前記基板に設けられ、前記第２主面側から電気芯線を接続するための第１電極と、前記基板の第１主面側に形成され、前記光素子と接続する第２電極と、前記基板の側面に設けられ、前記第２電極と電気的に接続されている第３電極とを備える光モジュール。
（２）前記第１電極が、前記基板を貫通する貫通孔内に形成された導体層からなる（１）に記載の光モジュール。
（３）前記第１電極が、前記第２主面上に形成された導体層からなる（１）に記載の光モジュール。
（４）前記第１主面上に前記第２電極と電気的に接続されている第４電極と、前記第４電極上に導電性バンプを備える（１）から（３）のいずれかに記載の光モジュール。
（５）光芯線を挿入するための前記貫通孔は、前記第２主面側が前記第１主面側よりも大きい開口径を有する（１）から（４）のいずれかに記載の光モジュール。
（６）基板に光芯線を挿入するための貫通孔と、第３電極形成用の貫通孔とを形成する工程と、前記基板及び前記第３電極形成用の貫通孔内に導体層を形成し、前記基板に電気芯線を接続するための第１電極、及び、光素子を接続するための第２電極を形成し、前記第３電極形成用の貫通孔内に前記第２電極から連続する第３電極を形成する工程と、前記第２電極上に光素子を搭載する工程と、前記第３電極形成用の貫通孔内で切断し、孔内の前記第３電極を前記基板の側面に露出させる工程と、を有する光モジュールの製造方法。
（７）前記光芯線を挿入するための貫通孔と、前記第３電極形成用の貫通孔を形成する工程において、前記基板に第１電極形成用の貫通孔を形成し、前記第１電極形成用の貫通孔内に前記第１電極を形成する（６）に記載の光モジュールの製造方法。
（８）前記第２電極を形成する工程において、前記基板の第１主面上に前記第２電極と連続する第４電極を形成し、前記第４電極上に導電性バンプを形成する工程を有する（６）又は（７）に記載の光モジュールの製造方法。
（９）前記光芯線を挿入するための貫通孔を形成する工程が、前記基板の第１主面側から異方性エッチングにより貫通孔を形成する第１エッチング工程と、前記基板の第２主面側から等方性エッチングにより前記貫通孔の第２主面側の開口を広げる第２エッチング工程からなる（６）から（８）のいずれかに記載の光モジュールの製造方法。
（１０）（１）から（５）のいずれかに記載の光モジュールと、前記光モジュールを搭載する回路基板と、前記回路基板に搭載される前記光素子用の駆動用素子とを備える光通信装置。
（１１）前記光モジュールが、前記第１主面上に前記第２電極と電気的に接続されている第４電極と、前記第４電極上に導電性バンプを備え、前記第３電極と前記導電性バンプとが前記回路基板上の電極に電気的に接続されて、前記光モジュールが前記回路基板に搭載されている（１１）に記載の光通信装置。
（１２）前記駆動用素子として、第１駆動用素子と第２駆動用素子とを有し、前記第１駆動用素子上に前記第２駆動用素子が積層され、前記第１駆動用素子が、前記回路基板上にフリップチップ実装され、前記第２駆動用素子が、前記回路基板とワイヤーボンド実装され、前記基板上に、前記光素子として第１光素子と第２光素子とを有し、前記回路基板面に対して、下側に前記第１光素子が搭載され、上側に前記第２光素子が搭載され、前記第１駆動用素子と前記第１光素子とが、前記回路基板を介して電気的に接続され、前記第２駆動用素子と前記第２光素子とが、ワイヤーを介して電気的に接続され、前記光芯線が、前記回路基板面に対して上下にアレイ化されている（１０）又は（１１）に記載の光通信装置。
（１３）前記第１光素子及び前記第２光素子のうち、少なくとも一方が発光素子であり、他方が受光素子であり、前記第１駆動用素子及び前記第２駆動用素子のうち、前記発光素子に接続される前記駆動用素子が送信側駆動用素子であり、前記受光素子に接続される前記駆動用素子が受信側駆動用素子である（１２）に記載の光通信装置。
（１４）前記光モジュールが、前記基板の前記第１主面上に前記第２電極と電気的に接続されている第４電極を有し、前記回路基板の第２主面側に、前記基板の第２主面側が接続され、前記第４電極と前記前記駆動用素子とがワイヤーボンド実装により電気的に接続され、前記光芯線が前記回路基板の第１主面側から前記光モジュールに接続される（１０）に記載の光通信装置。
（１５）前記回路基板の第２主面側に、前記基板の第２主面側が接続され、前記光素子と前記前記駆動用素子とがワイヤーボンド実装により電気的に接続され、前記光芯線が前記回路基板の第１主面側から前記光モジュールに接続される（１０）に記載の光通信装置。
（１６）前記回路基板上において、前記光素子と前記駆動用素子との間に受動素子を備える（１０）から（１５）のいずれかに記載の光通信装置。
【符号の説明】
【０１１６】
１０，２０，３０ 光モジュール、１１ 基板、１１Ａ 第１主面、１１Ｂ 第２主面、１１Ｃ 側面、１２，１２Ａ，１２Ｂ 第１貫通孔、１３ 第２貫通孔、１４ 第２電極、１５ 第３電極、１６，３２ 第４電極、１７，３７ 第５電極、１８，３６ 第１電極、１９ 接続バンプ、２０Ａ 第１光モジュール部、２０Ｂ 第２光モジュール部、２１ 光素子、２１Ａ 第１光素子、２１Ｂ 第２光素子、２２ 光電気複合ケーブル、２３ 光芯線、２３Ａ 送信用光芯線、２３Ｂ 受信用光芯線、２４ 電気芯線、２５ 光学樹脂、２６，３４，３５ 導電材、２７，４３，５２ 絶縁層、３１ 第３貫通孔、３３ 導電性バンプ、４０，６０，７０ 光通信装置、４１，６１ 回路基板、４２，５６，６５ 電極、４４ 駆動用素子、４４Ａ 第１駆動用素子、４４Ｂ 第２駆動用素子、４５，５４ 受動素子、４６，６４，６５，６６，６７，６８ ワイヤーボンド、４７ 封止材、４８，６２ ケーブル保持材、４９ 絶縁基板、５１，５５ 導体層、５３ 入出力端子、６３ 能動素子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板の第１主面側に備えられた光素子と、
前記基板に設けられ、前記基板の第２主面側から光芯線を挿入するための貫通孔と、
前記基板に設けられ、前記第２主面側から電気芯線を接続するための第１電極と、
前記基板の第１主面側に形成され、前記光素子と接続する第２電極と、
前記基板の側面に設けられ、前記第２電極と電気的に接続されている第３電極と、を備える
光モジュール。
【請求項２】
前記第１電極が、前記基板を貫通する貫通孔内に形成された導体層からなる請求項１に記載の光モジュール。
【請求項３】
前記第１電極が、前記第２主面上に形成された導体層からなる請求項１に記載の光モジュール。
【請求項４】
前記第１主面上に前記第２電極と電気的に接続されている第４電極と、前記第４電極上に導電性バンプを備える請求項１に記載の光モジュール。
【請求項５】
光芯線を挿入するための前記貫通孔は、前記第２主面側が前記第１主面側よりも大きい開口径を有する請求項１に記載の光モジュール。
【請求項６】
基板に光芯線を挿入するための貫通孔と、第３電極形成用の貫通孔とを形成する工程と、
前記基板及び前記第３電極形成用の貫通孔内に導体層を形成し、前記基板に電気芯線を接続するための第１電極、及び、光素子を接続するための第２電極を形成し、前記第３電極形成用の貫通孔内に前記第２電極から連続する第３電極を形成する工程と、
前記第２電極上に光素子を搭載する工程と、
前記第３電極形成用の貫通孔内で切断し、孔内の前記第３電極を前記基板の側面に露出させる工程と、を有する
光モジュールの製造方法。
【請求項７】
前記光芯線を挿入するための貫通孔と、前記第３電極形成用の貫通孔を形成する工程において、前記基板に第１電極形成用の貫通孔を形成し、前記第１電極形成用の貫通孔内に前記第１電極を形成する請求項６に記載の光モジュールの製造方法。
【請求項８】
前記第２電極を形成する工程において、前記基板の第１主面上に前記第２電極と連続する第４電極を形成し、前記第４電極上に導電性バンプを形成する工程を有する請求項６に記載の光モジュールの製造方法。
【請求項９】
前記光芯線を挿入するための貫通孔を形成する工程が、前記基板の第１主面側から異方性エッチングにより貫通孔を形成する第１エッチング工程と、前記基板の第２主面側から等方性エッチングにより前記貫通孔の第２主面側の開口を広げる第２エッチング工程からなる請求項６に記載の光モジュールの製造方法。
【請求項１０】
基板、前記基板の第１主面側に備えられた光素子、前記基板に設けられ前記基板の第２主面側から光芯線を挿入するための貫通孔、前記基板に設けられ前記第２主面側から電気芯線を接続するための第１電極、前記基板の第１主面側に形成され前記光素子と接続する第２電極、及び、前記基板の側面に設けられ前記第２電極と電気的に接続されている第３電極を有する光モジュールと、
前記光モジュールを搭載する回路基板と、
前記回路基板に搭載される前記光素子用の駆動用素子と、を備える
光通信装置。
【請求項１１】
前記光モジュールが、前記第１主面上に前記第２電極と電気的に接続されている第４電極と、前記第４電極上に導電性バンプを備え、前記第３電極と前記導電性バンプとが前記回路基板上の電極に電気的に接続されて、前記光モジュールが前記回路基板に搭載されている請求項１０に記載の光通信装置。
【請求項１２】
前記駆動用素子として、第１駆動用素子と第２駆動用素子とを有し、
前記第１駆動用素子上に前記第２駆動用素子が積層され、
前記第１駆動用素子が、前記回路基板上にフリップチップ実装され、
前記第２駆動用素子が、前記回路基板とワイヤーボンド実装され、
前記基板上に、前記光素子として第１光素子と第２光素子とを有し、
前記回路基板面に対して、下側に前記第１光素子が搭載され、上側に前記第２光素子が搭載され、
前記第１駆動用素子と前記第１光素子とが、前記回路基板を介して電気的に接続され、
前記第２駆動用素子と前記第２光素子とが、ワイヤーを介して電気的に接続され、
前記光芯線が、前記回路基板面に対して上下にアレイ化されている
請求項１０に記載の光通信装置。
【請求項１３】
前記第１光素子及び前記第２光素子のうち、少なくとも一方が発光素子であり、他方が受光素子であり、
前記第１駆動用素子及び前記第２駆動用素子のうち、前記発光素子に接続される前記駆動用素子が送信側駆動用素子であり、前記受光素子に接続される前記駆動用素子が受信側駆動用素子である
請求項１２に記載の光通信装置。
【請求項１４】
前記光モジュールが、前記基板の前記第１主面上に前記第２電極と電気的に接続されている第４電極を有し、
前記回路基板の第２主面側に、前記基板の第２主面側が接続され、
前記第４電極と前記前記駆動用素子とがワイヤーボンド実装により電気的に接続され、
前記光芯線が前記回路基板の第１主面側から前記光モジュールに接続される
請求項１０に記載の光通信装置。
【請求項１５】
前記回路基板の第２主面側に、前記基板の第２主面側が接続され、
前記光素子と前記前記駆動用素子とがワイヤーボンド実装により電気的に接続され、
前記光芯線が前記回路基板の第１主面側から前記光モジュールに接続される
請求項１０に記載の光通信装置。
【請求項１６】
前記回路基板上において、前記光素子と前記駆動用素子との間に受動素子を備える請求項１０に記載の光通信装置。
【請求項１】
基板と、
前記基板の第１主面側に備えられた光素子と、
前記基板に設けられ、前記基板の第２主面側から光芯線を挿入するための貫通孔と、
前記基板に設けられ、前記第２主面側から電気芯線を接続するための第１電極と、
前記基板の第１主面側に形成され、前記光素子と接続する第２電極と、
前記基板の側面に設けられ、前記第２電極と電気的に接続されている第３電極と、を備える
光モジュール。
【請求項２】
前記第１電極が、前記基板を貫通する貫通孔内に形成された導体層からなる請求項１に記載の光モジュール。
【請求項３】
前記第１電極が、前記第２主面上に形成された導体層からなる請求項１に記載の光モジュール。
【請求項４】
前記第１主面上に前記第２電極と電気的に接続されている第４電極と、前記第４電極上に導電性バンプを備える請求項１に記載の光モジュール。
【請求項５】
光芯線を挿入するための前記貫通孔は、前記第２主面側が前記第１主面側よりも大きい開口径を有する請求項１に記載の光モジュール。
【請求項６】
基板に光芯線を挿入するための貫通孔と、第３電極形成用の貫通孔とを形成する工程と、
前記基板及び前記第３電極形成用の貫通孔内に導体層を形成し、前記基板に電気芯線を接続するための第１電極、及び、光素子を接続するための第２電極を形成し、前記第３電極形成用の貫通孔内に前記第２電極から連続する第３電極を形成する工程と、
前記第２電極上に光素子を搭載する工程と、
前記第３電極形成用の貫通孔内で切断し、孔内の前記第３電極を前記基板の側面に露出させる工程と、を有する
光モジュールの製造方法。
【請求項７】
前記光芯線を挿入するための貫通孔と、前記第３電極形成用の貫通孔を形成する工程において、前記基板に第１電極形成用の貫通孔を形成し、前記第１電極形成用の貫通孔内に前記第１電極を形成する請求項６に記載の光モジュールの製造方法。
【請求項８】
前記第２電極を形成する工程において、前記基板の第１主面上に前記第２電極と連続する第４電極を形成し、前記第４電極上に導電性バンプを形成する工程を有する請求項６に記載の光モジュールの製造方法。
【請求項９】
前記光芯線を挿入するための貫通孔を形成する工程が、前記基板の第１主面側から異方性エッチングにより貫通孔を形成する第１エッチング工程と、前記基板の第２主面側から等方性エッチングにより前記貫通孔の第２主面側の開口を広げる第２エッチング工程からなる請求項６に記載の光モジュールの製造方法。
【請求項１０】
基板、前記基板の第１主面側に備えられた光素子、前記基板に設けられ前記基板の第２主面側から光芯線を挿入するための貫通孔、前記基板に設けられ前記第２主面側から電気芯線を接続するための第１電極、前記基板の第１主面側に形成され前記光素子と接続する第２電極、及び、前記基板の側面に設けられ前記第２電極と電気的に接続されている第３電極を有する光モジュールと、
前記光モジュールを搭載する回路基板と、
前記回路基板に搭載される前記光素子用の駆動用素子と、を備える
光通信装置。
【請求項１１】
前記光モジュールが、前記第１主面上に前記第２電極と電気的に接続されている第４電極と、前記第４電極上に導電性バンプを備え、前記第３電極と前記導電性バンプとが前記回路基板上の電極に電気的に接続されて、前記光モジュールが前記回路基板に搭載されている請求項１０に記載の光通信装置。
【請求項１２】
前記駆動用素子として、第１駆動用素子と第２駆動用素子とを有し、
前記第１駆動用素子上に前記第２駆動用素子が積層され、
前記第１駆動用素子が、前記回路基板上にフリップチップ実装され、
前記第２駆動用素子が、前記回路基板とワイヤーボンド実装され、
前記基板上に、前記光素子として第１光素子と第２光素子とを有し、
前記回路基板面に対して、下側に前記第１光素子が搭載され、上側に前記第２光素子が搭載され、
前記第１駆動用素子と前記第１光素子とが、前記回路基板を介して電気的に接続され、
前記第２駆動用素子と前記第２光素子とが、ワイヤーを介して電気的に接続され、
前記光芯線が、前記回路基板面に対して上下にアレイ化されている
請求項１０に記載の光通信装置。
【請求項１３】
前記第１光素子及び前記第２光素子のうち、少なくとも一方が発光素子であり、他方が受光素子であり、
前記第１駆動用素子及び前記第２駆動用素子のうち、前記発光素子に接続される前記駆動用素子が送信側駆動用素子であり、前記受光素子に接続される前記駆動用素子が受信側駆動用素子である
請求項１２に記載の光通信装置。
【請求項１４】
前記光モジュールが、前記基板の前記第１主面上に前記第２電極と電気的に接続されている第４電極を有し、
前記回路基板の第２主面側に、前記基板の第２主面側が接続され、
前記第４電極と前記前記駆動用素子とがワイヤーボンド実装により電気的に接続され、
前記光芯線が前記回路基板の第１主面側から前記光モジュールに接続される
請求項１０に記載の光通信装置。
【請求項１５】
前記回路基板の第２主面側に、前記基板の第２主面側が接続され、
前記光素子と前記前記駆動用素子とがワイヤーボンド実装により電気的に接続され、
前記光芯線が前記回路基板の第１主面側から前記光モジュールに接続される
請求項１０に記載の光通信装置。
【請求項１６】
前記回路基板上において、前記光素子と前記駆動用素子との間に受動素子を備える請求項１０に記載の光通信装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【公開番号】特開２０１２−２２６３４２（Ｐ２０１２−２２６３４２Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−８４６０３（Ｐ２０１２−８４６０３）
【出願日】平成２４年４月３日（２０１２．４．３）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年４月３日（２０１２．４．３）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
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