貫通電極を備えた光伝送路固定部材の製造方法
【課題】光電変換素子アレイ部材との電気的接続を可能とし、電子部品として機能する貫通電極を備えた光伝送路固定部材を提供する。また、光伝送路を差し込みやすく、且つ、高精度にアライメントすることが可能な貫通電極を備えた光伝送路固定部材を提供する。
【解決手段】第１貫通孔と、第２貫通孔とが厚さ方向に沿って形成された基板１を準備して、前記第２貫通孔の両側の開口部を塞いだ状態で、前記第１貫通孔の側壁に電解めっきにより導電材を配設して貫通電極１０を形成し、前記基板の少なくとも片側に電解めっきにより導電材を配設して、前記貫通電極に電気的に接続する配線部２０を形成して製造した光伝送路固定部材１００を、第２貫通孔に光伝送路１１０を差し込み、基板１５５の片側に複数の光電変換素子１５１及び配線部１５７を備えた光電変換素子アレイ部材１００に積層する。
【解決手段】第１貫通孔と、第２貫通孔とが厚さ方向に沿って形成された基板１を準備して、前記第２貫通孔の両側の開口部を塞いだ状態で、前記第１貫通孔の側壁に電解めっきにより導電材を配設して貫通電極１０を形成し、前記基板の少なくとも片側に電解めっきにより導電材を配設して、前記貫通電極に電気的に接続する配線部２０を形成して製造した光伝送路固定部材１００を、第２貫通孔に光伝送路１１０を差し込み、基板１５５の片側に複数の光電変換素子１５１及び配線部１５７を備えた光電変換素子アレイ部材１００に積層する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバ、光導波路、光導波管などの光伝送路を固定する光伝送路固定部材に関する。特に、貫通電極を備えた光伝送路固定部材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ブロードバンドの普及と共に、光ファイバを用いた大容量の高速通信網が国内外で構築され、一般家庭にまで普及するに至っている。光ファイバを用いた通信においては、光電変換素子のアレイが形成された部材と、複数の光ファイバを固定する部材とで構成される接続モジュールが必要となる。
【０００３】
光ファイバのコア径は、数十マイクロメートルと極めて細いため、高精度の光通信を構築するためには、光信号を電気信号に変換する光電変換素子のアレイと光ファイバとの高精度な接続が接続モジュールにおいて極めて重要である。このような接続は、高度にアライメントされた光ファイバを固定する部材（以下、光伝送路固定部材という）により実現される。
【０００４】
このような光伝送路固定部材として、特許文献１には、光ファイバの光軸と平面型光導波路の光軸とがほぼ一致するように、光軸の垂直方向に対して傾斜角θで傾斜させた端面を有する光ファイバと、光軸の垂直方向に対して傾斜角θと略同一の角度で傾斜させた平面型光導波路とがガラス部材とシリコン基板との間に固定された光伝送路固定部材が開示されている。
【０００５】
また、特許文献２には、光ファイバと光電変換素子の光軸および距離のアライメントを同時に且つ高精度で実現するために、アライメント用穴を設けた光伝送路固定部材と、アライメント用穴を設けた光電変換素子アレイ部材とを備える接続モジュールにおいて、それぞれのアライメント用穴の開口部に嵌まるようにして光伝送路固定部材と光電変換素子アレイ部材との間にアライメント用ボールを設けることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−１７７５１号公報
【特許文献２】特開２００７−１７８０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このような光モジュールにおいても高密度実装による高機能化が望まれているが、各部材を面方向に２次元実装することは限界に達しつつあり、より高機能化を実現するためには面方向に垂直な方向に部材を実装する３次元実装構造が必要となっている。しかし、従来の光伝送路固定部材は、単に光ファイバのような光伝送路を固定する機能を有するのみであり、より高機能化することが困難であった。また、光ファイバのような光伝送路は非常に細いため、従来の光伝送路固定部材では、光伝送路を部材自体に通すのが難しい。
【０００８】
本発明は、上述の問題を解決するもので、光電変換素子アレイ部材との電気的接続を可能とし、電子部品として機能する貫通電極を備えた光伝送路固定部材を提供する。また、本発明は、光伝送路を差し込みやすく、且つ、高精度にアライメントすることが可能な貫通電極を備えた光伝送路固定部材を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一実施形態によると、第１貫通孔と、第２貫通孔とが厚さ方向に沿って形成された基板を準備する工程と、前記第２貫通孔の両側の開口部を塞いだ状態で、前記第１貫通孔の側壁に電解めっきにより導電材を配設する電解めっき工程と、前記基板の少なくとも片側に電解めっきにより導電材を配設して、前記貫通電極に電気的に接続する配線部を形成する工程と、を備えることを特徴とする貫通電極を備えた光伝送路固定部材の製造方法が提供される。
【００１０】
本発明の一実施形態に係る光伝送路固定部材の製造方法は、第２貫通孔の両側の開口部を塞いだ状態で、第１貫通孔の側壁及び基板の少なくとも片側に導電材を配設する電解めっき工程を備えることにより、第２貫通孔の側壁に導電材を配設した貫通電極と、貫通電極に電気的に接続する配線部とを形成することができる。このため、第１貫通孔は光伝送路を高精度にアライメントして固定する治具として機能し、配線部は光電変換素子アレイ部材との電気的接続を可能にする、電子部品として機能する貫通電極を備えた光伝送路固定部材を提供することができる。
【００１１】
前記基板の両側に開口部を有する中空構造となるように、前記導電材が前記第１貫通孔の側壁に沿って配設されてもよい。
【００１２】
本発明の一実施形態に係る光伝送路固定部材の製造方法は、導電材を第１貫通孔に完全に充填するものではなく、導電材を第１貫通孔の側壁に沿って配設するため、貫通電極の導電性を確保しつつ、製造にかかる時間と製造コストを低減することができる。
【００１３】
前記第１貫通孔の側壁に配設された導電材と、前記基板の片側に配設された導電材とは、同時に形成されてもよい。
【００１４】
本発明の一実施形態に係る光伝送路固定部材の製造方法は、第１貫通孔の側壁に配設された導電材と、基板の片側に配設された導電材とを同一の電解めっき工程により形成することにより、貫通電極と配線部とが同時に形成可能なため、製造にかかる時間と製造コストを低減することができる。
【００１５】
前記第２貫通孔の片側の開口部の径が前記基板内部の前記第２貫通孔の径よりも大きくなるテーパー部を形成する工程をさらに備えてもよい。
【００１６】
本発明の一実施形態に係る光伝送路固定部材の製造方法は、第２貫通孔の片側の開口部の径が基板内部の第２貫通孔の径よりも大きくなるテーパー部を形成することにより、基板内部の第２貫通孔部位では光伝送路を高精度にアライメントして固定し、テーパー部では光伝送路を第２貫通孔に挿入しやすくした貫通電極を備えた光伝送路固定部材を提供することができる。
【００１７】
前記導電材は、前記第１貫通孔の側壁に薄膜状に形成されてもよい。
【００１８】
本発明の一実施形態に係る光伝送路固定部材の製造方法は、導電材を第１貫通孔に完全に充填するものではなく、導電材を第１貫通孔の側壁に薄膜状に形成するため、貫通電極の導電性を確保しつつ、製造にかかる時間と製造コストを低減することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によると、光電変換素子アレイ部材との電気的接続を可能とし、電子部品として機能する貫通電極を備えた光伝送路固定部材が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】一実施形態に係る本発明の光伝送路固定部材１００を説明する図である。
【図２】一実施形態に係る本発明の光伝送路固定部材１００を光電変換素子アレイ部材１５０に接続した様子を示す断面図である。
【図３】一実施形態に係る本発明の光伝送路固定部材１００の製造方法を説明する模式図である。
【図４】一実施形態に係る本発明の光伝送路固定部材１００の製造方法を説明する模式図である。
【図５】一実施形態に係る本発明の光伝送路固定部材１００の製造方法を説明する模式図である。
【図６】一実施形態に係る本発明の光伝送路固定部材１００の製造方法を説明する模式図である。
【図７】一実施例に係る本発明の光伝送路固定部材２００のＳＥＭ像であり、（ａ）は貫通孔２３０のテーパー部２３１を斜め上方から撮影した写真であり、（ｂ）は光伝送路固定部材２００の断面写真である。
【図８】参考例の光伝送路固定部材９００のＳＥＭ像であり、（ａ）は貫通孔９３０のテーパー部９３１を斜め上方から撮影した写真であり、（ｂ）は光伝送路固定部材９００の断面写真である。
【図９】一実施例に係る本発明の光伝送路固定用の貫通孔を上方から光学顕微鏡により撮影した写真である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照して本発明に係る貫通電極を備えた光伝送路固定部材の製造方法について説明する。但し、本発明の貫通電極を備えた光伝送路固定部材の製造方法は多くの異なる態様で実施することが可能であり、以下に示す実施の形態及び実施例の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、本実施の形態及び実施例で参照する図面において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００２２】
特許文献１のような従来の光伝送路固定部材は、基板の厚み方向と垂直な方向に光ファイバ等の光伝送路を配置していたため、光伝送路固定部材に積極的に電子部品として機能するような加工を施すことが困難であった。本発明者は、基板の厚み方向と平行な方向に光伝送路を配置することにより、光伝送路固定部材と光電変換素子アレイ部材とを面接触させ、配線部を設けた光伝送路固定部材と光電変換素子アレイ部材との電気的な接続を実現することを想到し、発明に至った。さらに、本発明者は、光伝送路固定部材に貫通電極を配設することにより、配線部を設けた面とは反対側の光伝送路固定部材の面にまで電気的な導通を付与し、電子部品として機能性を向上させることに想到した。
【００２３】
（光伝送路固定部材）
本実施形態に係る光伝送路固定部材は、基板と、基板の厚さ方向に沿って穿設され、側壁に導電材が配設された中空構造の貫通電極と、基板の厚さ方向に沿って穿設された光伝送路固定用の貫通孔と、基板の片側に配置され貫通電極と電気的に接続する配線部と、を備える。
【００２４】
図１は、本発明の一実施形態に係る貫通電極を備えた光伝送路固定部材１００（以下、光伝送路固定部材１００という）の模式図である。図１（ａ）は光伝送路固定部材１００の斜視図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）の鎖線Ｘ−Ｘ’における光伝送路固定部材１００の断面図である。光伝送路固定部材１００は、貫通電極１０、貫通電極１０に電気的に接続された配線部２０及び光伝送路固定用の貫通孔３０を基板１に備える。
【００２５】
図１（ｂ）に示したように、貫通電極１０は導電材２１により内部を完全には充填されておらず、貫通孔の側壁に沿った薄膜状の導電材２１を配設したのみの、基板の両側が開口した中空構造を有する。このような構成を有することにより、貫通電極１０は光伝送路固定部材１００の両面に対する導電性を確保しつつ、製造にかかる時間と製造コストを低減することができる。
【００２６】
また、図１（ｂ）に示したように、光伝送路固定部材１００において、光伝送路固定用の貫通孔３０は、片側の開口部の径が基板１内部の径よりも大きくなるテーパー部３１を備える。テーパー部３１は光伝送路を貫通孔３０に挿入しやすくするための構造である。貫通孔３０は光伝送路を高精度にアライメントして固定する治具として機能させるため、光伝送路の径よりもわずかに大きな径を有することが好ましい。貫通孔３０の径は、例えば光伝送路の径の１１０％程度としてもよい。また、テーパー部３１においては、光伝送路の挿入を開始する側の開口部の径を、貫通孔３０の径の１５０％〜３００％程度の値とすることにより、光伝送路を挿入しやすくすることができる。光伝送路の挿入をさらに容易にするために、テーパー部３１の形状を徐々に拡径する部位を含み、かつ基板１の外側に向かって凸状の曲面となるようにしておくことが好ましい。徐々に拡径する部位が、貫通孔の全体の深さの値の２／３以下であることが好ましい。
【００２７】
（光モジュール）
光モジュールは、基板の厚さ方向沿って形成された貫通電極及び光伝送路固定用の複数の貫通孔を備え、基板の両側に貫通電極と電気的に接続された配線部を有する光伝送路固定部材と、基板の片側に複数の光電変換素子及び配線部を備えた光電変換素子アレイ部材とが積層して構成され、光伝送路の配線部と光電変換素子アレイ部材の配線部とがバンプを介して電気的に接続されており、複数の貫通孔は複数の光電変換素子に対応する位置に配置するものである。複数の貫通孔にはそれぞれ光伝送路が挿入される。
【００２８】
図２は、本発明の一実施形態に係る光伝送路固定部材１００を光電変換素子アレイ部材１５０に接続した様子を示す断面図である。光電変換素子アレイ部材１５０は、例えば光電変換素子１５１が配設されたアレイ部材１５３を支持基板１５５が支持する構造を有する。また、光電変換素子アレイ部材１５０は光伝送路固定部材１００との接続面に配線部１５７を備える。光伝送路１１０は、光伝送路固定部材１００のテーパー部３１から貫通孔３０に挿入されて固定される。光伝送路１１０の固定には接着剤などを用いてもよい。また、光伝送路１１０は光電変換素子アレイ部材１５０に配設された光電変換素子１５１に接続し、光電変換素子１５１との間で光信号を送受信する。
【００２９】
光電変換素子１５１は、光信号と電気信号とを変換する素子であって、公知のものを用いることができる。図示しないが、光電変換素子１５１と配線部１５７とは電気的に接続されている。また、光電変換素子アレイ部材１５０は貫通電極を備えて、光電変換素子１５１からの電気信号を光電変換素子アレイ部材１５０の裏面から取り出してもよい。本実施形態においては、光伝送路固定部材１００に配設された配線部２０と、光電変換素子アレイ部材１５０に配設された配線部１５７とは、バンプ１７０を介して電気的に接続することができる。このような構成を有することにより、本実施形態においては、例えば光電変換素子１５１からの電気信号を光電変換素子アレイ部材１５０から光伝送路固定部材１００を介して、外部へ取り出すこともでき、また、光伝送路固定部材１００を介して入力された電気信号を光電変換素子１５１から光信号として光伝送路１１０に供給することもできる。
【００３０】
本実施形態に係る光伝送路固定部材１００は、光伝送路１１０を挿入するためのテーパー部３１を配線部２０が形成された基板１の面とは反対側の面に配設するため、光伝送路１１０の挿入時に光伝送路１１０が配線部２０に直接触れることはない。したがって、光伝送路１１０の貫通孔３０への挿入時に、光伝送路１１０による配線部２０の損傷を防止することができる。
【００３１】
以上説明したように、本実施形態に係る光伝送路固定部材は、光電変換素子アレイ部材との電気的接続を可能とし、光伝送路固定部材を電子部品として機能させることができる。また、本実施形態に係る光伝送路固定部材は、光伝送路を差し込みやすく、且つ、高精度にアライメントすることができる。
【００３２】
（製造方法）
上述した本発明の一実施形態に係る光伝送路固定部材１００の製造方法について以下に説明する。本発明の光伝送路固定部材の製造には、公知の半導体製造方法及び材料を用いることができる。特にＭＥＭＳの製造方法及び材料を好適に用いることができる。図３〜図６は、光伝送路固定部材１００の製造方法を説明する模式図である。
【００３３】
光伝送路固定部材１００用の基板１を準備する。基板１は、挿入される光伝送路を固定し、かつインターポーザーのコアとなるものである。基板１の厚さに制限はないが、取り扱い性を考慮して、例えば１００μｍ〜８００μｍの範囲とすることが好ましい。本実施形態において、基板１は特に制限はないが、シリコン、炭化シリコン、ガリウム砒素等の半導体基板、ガラス、サファイア、石英、樹脂等の絶縁性基板等を用いることができる。なかでもドライエッチングによる微細加工に適したシリコン基板を用いることが好ましい（図３（ａ））。
【００３４】
基板１の両面にレジスト５１を塗布して（図３（ｂ））、マスク５３及びマスク５３’を形成する。マスク５３を用いてシリコン基板１を反対側に形成されたマスク５３’が露出するまでエッチングして（図３（ｃ））、貫通電極１０用の貫通孔１５及び光伝送路固定用の貫通孔３０となる貫通孔３５を形成する。貫通孔１５の径は、仕様に応じて適宜設定すればよく、例えば、１０μｍ〜２００μｍの範囲としてもよい。貫通孔３５の径は、挿入する光伝送路の径よりも大きく設定しておくとよい。その後、マスク５３及びマスク５３’を除去し、貫通孔１５及び貫通孔３５を備えた基板１を得る（図３（ｄ））。エッチングには、ＤＲＩＥ（Ｄｅｅｐ Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）を好適に用いることができる。本実施形態においては、上記のようなＭＥＭＳの製造技術を用いるため、貫通孔１５及び貫通孔３５の位置精度及び加工精度が高いものとなる。したがって、貫通孔３０に固定される光伝送路のアライメントを精度の高いものとすることができる。
【００３５】
つづいて、貫通孔１５及び貫通孔３５が形成された基板１の両面にいわゆる感光性ドライフィルムレジストと呼ばれるフィルム状のレジスト５１をラミネートして（図４（ａ））、フォトリソグラフィにより導電材を配設する位置を開口させてマスク５３及びマスク５３’を形成する（図４（ｂ））。ここで、マスク５３は、貫通孔３０のテーパー部３１を形成するためのものであり、貫通孔３０の径の１５０％〜３００％程度の径となるように貫通孔３５の位置に形成される。
【００３６】
マスク５３’が形成された基板１の面に対してドライエッチングを行う（図４（ｃ））。本実施形態においては、光伝送路の挿入をさらに容易にするために、徐々に拡径する部位を含み、かつ基板１の外側に向かって凸状となるようにテーパー部３１を形成するために、等方性のエッチングガスを用いながら、イオンを異方性に照射することが好ましい。テーパー部３１は、このような等方性と異方性のバランスを制御することにより形成することができる。
【００３７】
通常の等方性のエッチングガスを用いたエッチングでは、マスク下にアンダーカットを生じ断面視において、基板の内側に凸状の曲面となった等方性のエッチング面が形成される。これに対して、例えば、エッチャントの指向性を高めると断面視において、略垂直に近い異法性の高いエッチング面が形成される。エッチャントの指向性を制御することで、エッチング面が変化することが分かる。したがって、エッチャントの指向性を制御して等方性の成分よりも異方性の成分が富んだ状態を実現することで、徐々に拡径する部位を含み、かつ基板の外側に凸状の曲面となったテーパー部３１を形成することができる。徐々に拡径する部位が、貫通孔の全体の深さの値の２／３以下であることが好ましい。
【００３８】
例えば、等方性のエッチングガスとして、六フッ化硫黄（SF6）などを用い、通常のＤＲＩＥよりも高周波パワーを高くして、圧力を高くする（低真空条件）ことにより実現することができる。これらの条件及び処理時間を調整することにより所望の曲率を有するテーパー部３１を形成することができる。貫通孔３５にテーパー部３１を形成した基板１からマスク５３及びマスク５３’を除去する（図４（ｄ））。テーパー部３１により拡径された貫通孔３５の光伝送路挿入側の開口径を、貫通孔３５の径の１５０％〜３００％程度となるように形成する。
【００３９】
次に、基板１を熱酸化処理あるいはＣＶＤ法により絶縁膜（例えば、SiO2）３を形成する（図５（ａ））。絶縁膜３の厚さに制限はないが、所望の電気絶縁性が得られるように設定し、例えば、０．１μｍ〜２μｍの範囲とするとよい。絶縁膜３を形成した基板１は、その後の電解めっきのために、シード層６１を形成する（図５（ｂ））。シード層６１は、バリア層（密着層を兼ねる）と導電層とを積層したもの、導電層を単層としたものなどを用いることができる。バリア層（密着層を兼ねる）としては、Ｔｉ、ＴｉＮ、Ｃｒなどを用いることができる。導電層としては、Ｃｕ、Ａｕなどを用いることができる。典型的には、シード層６１は基板１側にＴｉ層、その上にＣｕ層（以下、Ｃｕ／Ｔｉ層）、Ｃｕ層／ＴｉＮ層又はＣｕ／Ｃｒ層などにより構成することができる。シード層６１の厚さに制限はないが、例えば、０．１μｍ〜１μｍの範囲とするとよい。基板１の厚さによっては、貫通孔１５の側壁全体にシード層６１を形成するために、貫通孔１５の開口部の両側からシード層６１を成膜する処理を行うとよい。シード層６１の成膜方法は、ＰＶＤ、スパッタ法などの真空成膜法から適宜選択できる。
【００４０】
シード層６１を形成した基板１の両面にいわゆる感光性ドライフィルムレジストと呼ばれるフィルム状のレジスト５１をラミネートして（図５（ｃ））、フォトリソグラフィにより導電材を配設する位置を開口させてマスク５５を形成する（図５（ｄ））。ここで、マスク５５は貫通電極１０の側面に薄膜状の導電材２１を配設し、配線部２０を形成するためのものである。シード層６１に給電する電解めっきを施して貫通孔１５の側壁および基板１上に導電材２１を配設して、貫通電極１０および配線部２０を形成する（図６（ａ））。導電材２１としては、例えば銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）等を用いることができる。なかでも銅（Ｃｕ）は材料コストが低く好ましい。導電材を貫通孔１５内に充填するように配設してもよいが、薄膜状の導電材２１を貫通孔１５の側壁に沿って配設することが生産効率上好ましい。導電材２１の厚さに制限はないが、例えば、１μｍ〜２０μｍの範囲の薄膜状とするとよい。好ましくは、５μｍ〜１５μｍの範囲の薄膜状とするとよい。
【００４１】
貫通孔１５の側壁と基板１への導電材２１の配設は、別々の工程で行ってもよいが、同一の電解めっき工程で行うことで、生産効率が向上する。なお、同一の電解めっき工程で貫通孔１５の側壁と基板１への導電材２１の配設を行うため、各導電材の厚さは略同じ値となる。その後、基板１からマスク５５を除去する（図６（ｂ））。このようにすることにより、導電材２１が配設されていない光伝送路固定用の貫通孔３０が形成される。なお、本実施形態においては、貫通孔３５にシード層６１を形成した貫通孔３０の例を示したが、本発明に係る光伝送路固定部材１００の光伝送路固定用の貫通孔は、光伝送路を高精度にアライメントして固定できればよく、シード層６１を形成しなくてもよい。
【００４２】
必要に応じて基板１上にさらに多層配線層（図示せず）を形成して、光伝送路固定部材１００を得る。多層配線層（図示せず）は、公知のビルドアップ配線形成技術を用いて形成することができる。多層配線層（図示せず）は、基板１の両側に形成されてもよい。さらに電極パッド等を任意に作製することもできる。
【００４３】
以上説明したように、本実施形態に係る光伝送路固定部材の製造方法は、光電変換素子アレイ部材との電気的接続を可能とし、電子部品として機能する貫通電極を備えた光伝送路固定部材を提供することができる。また、本実施形態に係る光伝送路固定部材は、光伝送路を差し込みやすく、且つ、高精度にアライメントすることが可能な貫通電極を備えた光伝送路固定部材を提供することができる。
【実施例】
【００４４】
上述した本発明に係る貫通電極を備えた光伝送路固定部材の製造方法について、実施例を用いて発明の要部をより詳細に説明する。
【００４５】
厚さ５００μｍのシリコン基板に、貫通電極形成用の第１貫通孔を１５０μｍ×１６０μｍの矩形開口、光ファイバ固定用の第２貫通孔をφ９０μｍの円形開口としてＤＲＩＥにより形成した。シリコン基板の両面にドライフィルムレジスト（ニチゴーモートン社製）をラミネートし、第２貫通孔の周囲をフォトリソグラフィにより開口させた。ドライフィルムレジストの開口はφ１８０μｍであった。このドライフィルムレジストをマスクとして、等法性のエッチングガスとしてSF6を用いてエッチングを行った。
【００４６】
エッチングは以下の条件で行った。
〔エッチング条件〕
ガス流量：５００ｓｃｃｍ
処理圧力：２〜３Ｐａ
ＲＦ電源：６００Ｗ
処理時間：１５分
【００４７】
以上のようにしてテーパー部を形成した。図７は、実施例に係る光伝送路固定部材２００の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）像であり、図７（ａ）は貫通孔２３０のテーパー部２３１を斜め上方から撮影した写真であり、（ｂ）は光伝送路固定部材２００の断面写真である。エッチングを行ったシリコン基板１の表面からおよそ２０μｍ〜３０μｍの深さの位置まで、等方性エッチングによるエッチング面に類似した加工面が現れていることが分かる。この領域を第１領域２３１ａと呼ぶこととする。第１領域２３１ａよりも貫通孔２３０の深い位置では、徐々に拡径する部位を含み、かつ基板の外側に向かって凸状となっている形状となっている。この領域を第２領域２３１ｂと呼ぶこととする。第２領域２３１ｂにおいて、エッチングを開始した側の開口は約φ１８０μｍであり、図示したように徐々に拡径する部位を含み、かつ基板の外側に向かって凸状となっている形状であることが確認できる。
【００４８】
（参考例）
参考例として、実施例と同様の条件で、エッチングの処理時間を５分間行った。参考例の光伝送路固定部材９００のＳＥＭ像であり、（ａ）は貫通孔９３０のテーパー部９３１を斜め上方から撮影した写真であり、（ｂ）は光伝送路固定部材９００の断面写真である。実施例と比べると、参考例においては、エッチングを行ったエッチング面は異方性エッチングに類似した加工面が現れており、第１領域９３１ａはエッチングにより角部を有するような形状となり、第１領域９３１ａと第２領域９３１ｂとの境界にはエッジ９３１ｃが観察される。また、第２領域２３１ｂでは、孔径は同程度であり、徐々に拡径する部位が顕著には観察されない。
【００４９】
図９は、貫通孔を上方から光学顕微鏡により撮影した写真である。実施例の光伝送路固定部材２００においては、テーパー部２３１の第１領域２３１ａと第２領域２３１ｂの表面が滑らかに接続されているので、上方から貫通孔２３０を観察した時に第１領域２３１ａと第２領域２３１ｂの境界がエッジとして観察されない。一方、参考例の光伝送路固定部材９００においては、テーパー部９３１の第１領域９３１ａと第２領域９３１ｂの境界に環状の線が観察され、エッジ９３１ｃが存在することが分かる。したがって、実施例の光伝送路固定部材２００においては、テーパー部２３１が上記のような形状であることから、挿入された光ファイバがテーパー部２３１をガイドとして貫通孔２３０内に導かれ、容易に光ファイバの挿入が行えるものと考えられる。
【符号の説明】
【００５０】
１：基板、１０：貫通電極、１５：貫通孔、２０：配線部、２１：導電材、３０：貫通孔、３１：テーパー部、３５：貫通孔、５１：レジスト、５３：マスク、５３’：マスク、５５：マスク、６１：シード層、１００：光伝送路固定部材、１１０：光伝送路、１５０：光電変換素子アレイ部材、１５１：光電変換素子、１５３：アレイ部材、１５５：支持基板、１５７：配線部、１７０：バンプ、２００：光伝送路固定部材、２３０：貫通孔、２３１：テーパー部、２３１ａ：第１領域、２３１ｂ：第２領域、９００：光伝送路固定部材、９３０：貫通孔、９３１：テーパー部、９３１ａ：第１領域、９３１ｂ：第２領域、エッジ：９３１ｃ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバ、光導波路、光導波管などの光伝送路を固定する光伝送路固定部材に関する。特に、貫通電極を備えた光伝送路固定部材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ブロードバンドの普及と共に、光ファイバを用いた大容量の高速通信網が国内外で構築され、一般家庭にまで普及するに至っている。光ファイバを用いた通信においては、光電変換素子のアレイが形成された部材と、複数の光ファイバを固定する部材とで構成される接続モジュールが必要となる。
【０００３】
光ファイバのコア径は、数十マイクロメートルと極めて細いため、高精度の光通信を構築するためには、光信号を電気信号に変換する光電変換素子のアレイと光ファイバとの高精度な接続が接続モジュールにおいて極めて重要である。このような接続は、高度にアライメントされた光ファイバを固定する部材（以下、光伝送路固定部材という）により実現される。
【０００４】
このような光伝送路固定部材として、特許文献１には、光ファイバの光軸と平面型光導波路の光軸とがほぼ一致するように、光軸の垂直方向に対して傾斜角θで傾斜させた端面を有する光ファイバと、光軸の垂直方向に対して傾斜角θと略同一の角度で傾斜させた平面型光導波路とがガラス部材とシリコン基板との間に固定された光伝送路固定部材が開示されている。
【０００５】
また、特許文献２には、光ファイバと光電変換素子の光軸および距離のアライメントを同時に且つ高精度で実現するために、アライメント用穴を設けた光伝送路固定部材と、アライメント用穴を設けた光電変換素子アレイ部材とを備える接続モジュールにおいて、それぞれのアライメント用穴の開口部に嵌まるようにして光伝送路固定部材と光電変換素子アレイ部材との間にアライメント用ボールを設けることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−１７７５１号公報
【特許文献２】特開２００７−１７８０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このような光モジュールにおいても高密度実装による高機能化が望まれているが、各部材を面方向に２次元実装することは限界に達しつつあり、より高機能化を実現するためには面方向に垂直な方向に部材を実装する３次元実装構造が必要となっている。しかし、従来の光伝送路固定部材は、単に光ファイバのような光伝送路を固定する機能を有するのみであり、より高機能化することが困難であった。また、光ファイバのような光伝送路は非常に細いため、従来の光伝送路固定部材では、光伝送路を部材自体に通すのが難しい。
【０００８】
本発明は、上述の問題を解決するもので、光電変換素子アレイ部材との電気的接続を可能とし、電子部品として機能する貫通電極を備えた光伝送路固定部材を提供する。また、本発明は、光伝送路を差し込みやすく、且つ、高精度にアライメントすることが可能な貫通電極を備えた光伝送路固定部材を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一実施形態によると、第１貫通孔と、第２貫通孔とが厚さ方向に沿って形成された基板を準備する工程と、前記第２貫通孔の両側の開口部を塞いだ状態で、前記第１貫通孔の側壁に電解めっきにより導電材を配設する電解めっき工程と、前記基板の少なくとも片側に電解めっきにより導電材を配設して、前記貫通電極に電気的に接続する配線部を形成する工程と、を備えることを特徴とする貫通電極を備えた光伝送路固定部材の製造方法が提供される。
【００１０】
本発明の一実施形態に係る光伝送路固定部材の製造方法は、第２貫通孔の両側の開口部を塞いだ状態で、第１貫通孔の側壁及び基板の少なくとも片側に導電材を配設する電解めっき工程を備えることにより、第２貫通孔の側壁に導電材を配設した貫通電極と、貫通電極に電気的に接続する配線部とを形成することができる。このため、第１貫通孔は光伝送路を高精度にアライメントして固定する治具として機能し、配線部は光電変換素子アレイ部材との電気的接続を可能にする、電子部品として機能する貫通電極を備えた光伝送路固定部材を提供することができる。
【００１１】
前記基板の両側に開口部を有する中空構造となるように、前記導電材が前記第１貫通孔の側壁に沿って配設されてもよい。
【００１２】
本発明の一実施形態に係る光伝送路固定部材の製造方法は、導電材を第１貫通孔に完全に充填するものではなく、導電材を第１貫通孔の側壁に沿って配設するため、貫通電極の導電性を確保しつつ、製造にかかる時間と製造コストを低減することができる。
【００１３】
前記第１貫通孔の側壁に配設された導電材と、前記基板の片側に配設された導電材とは、同時に形成されてもよい。
【００１４】
本発明の一実施形態に係る光伝送路固定部材の製造方法は、第１貫通孔の側壁に配設された導電材と、基板の片側に配設された導電材とを同一の電解めっき工程により形成することにより、貫通電極と配線部とが同時に形成可能なため、製造にかかる時間と製造コストを低減することができる。
【００１５】
前記第２貫通孔の片側の開口部の径が前記基板内部の前記第２貫通孔の径よりも大きくなるテーパー部を形成する工程をさらに備えてもよい。
【００１６】
本発明の一実施形態に係る光伝送路固定部材の製造方法は、第２貫通孔の片側の開口部の径が基板内部の第２貫通孔の径よりも大きくなるテーパー部を形成することにより、基板内部の第２貫通孔部位では光伝送路を高精度にアライメントして固定し、テーパー部では光伝送路を第２貫通孔に挿入しやすくした貫通電極を備えた光伝送路固定部材を提供することができる。
【００１７】
前記導電材は、前記第１貫通孔の側壁に薄膜状に形成されてもよい。
【００１８】
本発明の一実施形態に係る光伝送路固定部材の製造方法は、導電材を第１貫通孔に完全に充填するものではなく、導電材を第１貫通孔の側壁に薄膜状に形成するため、貫通電極の導電性を確保しつつ、製造にかかる時間と製造コストを低減することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によると、光電変換素子アレイ部材との電気的接続を可能とし、電子部品として機能する貫通電極を備えた光伝送路固定部材が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】一実施形態に係る本発明の光伝送路固定部材１００を説明する図である。
【図２】一実施形態に係る本発明の光伝送路固定部材１００を光電変換素子アレイ部材１５０に接続した様子を示す断面図である。
【図３】一実施形態に係る本発明の光伝送路固定部材１００の製造方法を説明する模式図である。
【図４】一実施形態に係る本発明の光伝送路固定部材１００の製造方法を説明する模式図である。
【図５】一実施形態に係る本発明の光伝送路固定部材１００の製造方法を説明する模式図である。
【図６】一実施形態に係る本発明の光伝送路固定部材１００の製造方法を説明する模式図である。
【図７】一実施例に係る本発明の光伝送路固定部材２００のＳＥＭ像であり、（ａ）は貫通孔２３０のテーパー部２３１を斜め上方から撮影した写真であり、（ｂ）は光伝送路固定部材２００の断面写真である。
【図８】参考例の光伝送路固定部材９００のＳＥＭ像であり、（ａ）は貫通孔９３０のテーパー部９３１を斜め上方から撮影した写真であり、（ｂ）は光伝送路固定部材９００の断面写真である。
【図９】一実施例に係る本発明の光伝送路固定用の貫通孔を上方から光学顕微鏡により撮影した写真である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照して本発明に係る貫通電極を備えた光伝送路固定部材の製造方法について説明する。但し、本発明の貫通電極を備えた光伝送路固定部材の製造方法は多くの異なる態様で実施することが可能であり、以下に示す実施の形態及び実施例の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、本実施の形態及び実施例で参照する図面において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００２２】
特許文献１のような従来の光伝送路固定部材は、基板の厚み方向と垂直な方向に光ファイバ等の光伝送路を配置していたため、光伝送路固定部材に積極的に電子部品として機能するような加工を施すことが困難であった。本発明者は、基板の厚み方向と平行な方向に光伝送路を配置することにより、光伝送路固定部材と光電変換素子アレイ部材とを面接触させ、配線部を設けた光伝送路固定部材と光電変換素子アレイ部材との電気的な接続を実現することを想到し、発明に至った。さらに、本発明者は、光伝送路固定部材に貫通電極を配設することにより、配線部を設けた面とは反対側の光伝送路固定部材の面にまで電気的な導通を付与し、電子部品として機能性を向上させることに想到した。
【００２３】
（光伝送路固定部材）
本実施形態に係る光伝送路固定部材は、基板と、基板の厚さ方向に沿って穿設され、側壁に導電材が配設された中空構造の貫通電極と、基板の厚さ方向に沿って穿設された光伝送路固定用の貫通孔と、基板の片側に配置され貫通電極と電気的に接続する配線部と、を備える。
【００２４】
図１は、本発明の一実施形態に係る貫通電極を備えた光伝送路固定部材１００（以下、光伝送路固定部材１００という）の模式図である。図１（ａ）は光伝送路固定部材１００の斜視図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）の鎖線Ｘ−Ｘ’における光伝送路固定部材１００の断面図である。光伝送路固定部材１００は、貫通電極１０、貫通電極１０に電気的に接続された配線部２０及び光伝送路固定用の貫通孔３０を基板１に備える。
【００２５】
図１（ｂ）に示したように、貫通電極１０は導電材２１により内部を完全には充填されておらず、貫通孔の側壁に沿った薄膜状の導電材２１を配設したのみの、基板の両側が開口した中空構造を有する。このような構成を有することにより、貫通電極１０は光伝送路固定部材１００の両面に対する導電性を確保しつつ、製造にかかる時間と製造コストを低減することができる。
【００２６】
また、図１（ｂ）に示したように、光伝送路固定部材１００において、光伝送路固定用の貫通孔３０は、片側の開口部の径が基板１内部の径よりも大きくなるテーパー部３１を備える。テーパー部３１は光伝送路を貫通孔３０に挿入しやすくするための構造である。貫通孔３０は光伝送路を高精度にアライメントして固定する治具として機能させるため、光伝送路の径よりもわずかに大きな径を有することが好ましい。貫通孔３０の径は、例えば光伝送路の径の１１０％程度としてもよい。また、テーパー部３１においては、光伝送路の挿入を開始する側の開口部の径を、貫通孔３０の径の１５０％〜３００％程度の値とすることにより、光伝送路を挿入しやすくすることができる。光伝送路の挿入をさらに容易にするために、テーパー部３１の形状を徐々に拡径する部位を含み、かつ基板１の外側に向かって凸状の曲面となるようにしておくことが好ましい。徐々に拡径する部位が、貫通孔の全体の深さの値の２／３以下であることが好ましい。
【００２７】
（光モジュール）
光モジュールは、基板の厚さ方向沿って形成された貫通電極及び光伝送路固定用の複数の貫通孔を備え、基板の両側に貫通電極と電気的に接続された配線部を有する光伝送路固定部材と、基板の片側に複数の光電変換素子及び配線部を備えた光電変換素子アレイ部材とが積層して構成され、光伝送路の配線部と光電変換素子アレイ部材の配線部とがバンプを介して電気的に接続されており、複数の貫通孔は複数の光電変換素子に対応する位置に配置するものである。複数の貫通孔にはそれぞれ光伝送路が挿入される。
【００２８】
図２は、本発明の一実施形態に係る光伝送路固定部材１００を光電変換素子アレイ部材１５０に接続した様子を示す断面図である。光電変換素子アレイ部材１５０は、例えば光電変換素子１５１が配設されたアレイ部材１５３を支持基板１５５が支持する構造を有する。また、光電変換素子アレイ部材１５０は光伝送路固定部材１００との接続面に配線部１５７を備える。光伝送路１１０は、光伝送路固定部材１００のテーパー部３１から貫通孔３０に挿入されて固定される。光伝送路１１０の固定には接着剤などを用いてもよい。また、光伝送路１１０は光電変換素子アレイ部材１５０に配設された光電変換素子１５１に接続し、光電変換素子１５１との間で光信号を送受信する。
【００２９】
光電変換素子１５１は、光信号と電気信号とを変換する素子であって、公知のものを用いることができる。図示しないが、光電変換素子１５１と配線部１５７とは電気的に接続されている。また、光電変換素子アレイ部材１５０は貫通電極を備えて、光電変換素子１５１からの電気信号を光電変換素子アレイ部材１５０の裏面から取り出してもよい。本実施形態においては、光伝送路固定部材１００に配設された配線部２０と、光電変換素子アレイ部材１５０に配設された配線部１５７とは、バンプ１７０を介して電気的に接続することができる。このような構成を有することにより、本実施形態においては、例えば光電変換素子１５１からの電気信号を光電変換素子アレイ部材１５０から光伝送路固定部材１００を介して、外部へ取り出すこともでき、また、光伝送路固定部材１００を介して入力された電気信号を光電変換素子１５１から光信号として光伝送路１１０に供給することもできる。
【００３０】
本実施形態に係る光伝送路固定部材１００は、光伝送路１１０を挿入するためのテーパー部３１を配線部２０が形成された基板１の面とは反対側の面に配設するため、光伝送路１１０の挿入時に光伝送路１１０が配線部２０に直接触れることはない。したがって、光伝送路１１０の貫通孔３０への挿入時に、光伝送路１１０による配線部２０の損傷を防止することができる。
【００３１】
以上説明したように、本実施形態に係る光伝送路固定部材は、光電変換素子アレイ部材との電気的接続を可能とし、光伝送路固定部材を電子部品として機能させることができる。また、本実施形態に係る光伝送路固定部材は、光伝送路を差し込みやすく、且つ、高精度にアライメントすることができる。
【００３２】
（製造方法）
上述した本発明の一実施形態に係る光伝送路固定部材１００の製造方法について以下に説明する。本発明の光伝送路固定部材の製造には、公知の半導体製造方法及び材料を用いることができる。特にＭＥＭＳの製造方法及び材料を好適に用いることができる。図３〜図６は、光伝送路固定部材１００の製造方法を説明する模式図である。
【００３３】
光伝送路固定部材１００用の基板１を準備する。基板１は、挿入される光伝送路を固定し、かつインターポーザーのコアとなるものである。基板１の厚さに制限はないが、取り扱い性を考慮して、例えば１００μｍ〜８００μｍの範囲とすることが好ましい。本実施形態において、基板１は特に制限はないが、シリコン、炭化シリコン、ガリウム砒素等の半導体基板、ガラス、サファイア、石英、樹脂等の絶縁性基板等を用いることができる。なかでもドライエッチングによる微細加工に適したシリコン基板を用いることが好ましい（図３（ａ））。
【００３４】
基板１の両面にレジスト５１を塗布して（図３（ｂ））、マスク５３及びマスク５３’を形成する。マスク５３を用いてシリコン基板１を反対側に形成されたマスク５３’が露出するまでエッチングして（図３（ｃ））、貫通電極１０用の貫通孔１５及び光伝送路固定用の貫通孔３０となる貫通孔３５を形成する。貫通孔１５の径は、仕様に応じて適宜設定すればよく、例えば、１０μｍ〜２００μｍの範囲としてもよい。貫通孔３５の径は、挿入する光伝送路の径よりも大きく設定しておくとよい。その後、マスク５３及びマスク５３’を除去し、貫通孔１５及び貫通孔３５を備えた基板１を得る（図３（ｄ））。エッチングには、ＤＲＩＥ（Ｄｅｅｐ Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）を好適に用いることができる。本実施形態においては、上記のようなＭＥＭＳの製造技術を用いるため、貫通孔１５及び貫通孔３５の位置精度及び加工精度が高いものとなる。したがって、貫通孔３０に固定される光伝送路のアライメントを精度の高いものとすることができる。
【００３５】
つづいて、貫通孔１５及び貫通孔３５が形成された基板１の両面にいわゆる感光性ドライフィルムレジストと呼ばれるフィルム状のレジスト５１をラミネートして（図４（ａ））、フォトリソグラフィにより導電材を配設する位置を開口させてマスク５３及びマスク５３’を形成する（図４（ｂ））。ここで、マスク５３は、貫通孔３０のテーパー部３１を形成するためのものであり、貫通孔３０の径の１５０％〜３００％程度の径となるように貫通孔３５の位置に形成される。
【００３６】
マスク５３’が形成された基板１の面に対してドライエッチングを行う（図４（ｃ））。本実施形態においては、光伝送路の挿入をさらに容易にするために、徐々に拡径する部位を含み、かつ基板１の外側に向かって凸状となるようにテーパー部３１を形成するために、等方性のエッチングガスを用いながら、イオンを異方性に照射することが好ましい。テーパー部３１は、このような等方性と異方性のバランスを制御することにより形成することができる。
【００３７】
通常の等方性のエッチングガスを用いたエッチングでは、マスク下にアンダーカットを生じ断面視において、基板の内側に凸状の曲面となった等方性のエッチング面が形成される。これに対して、例えば、エッチャントの指向性を高めると断面視において、略垂直に近い異法性の高いエッチング面が形成される。エッチャントの指向性を制御することで、エッチング面が変化することが分かる。したがって、エッチャントの指向性を制御して等方性の成分よりも異方性の成分が富んだ状態を実現することで、徐々に拡径する部位を含み、かつ基板の外側に凸状の曲面となったテーパー部３１を形成することができる。徐々に拡径する部位が、貫通孔の全体の深さの値の２／３以下であることが好ましい。
【００３８】
例えば、等方性のエッチングガスとして、六フッ化硫黄（SF6）などを用い、通常のＤＲＩＥよりも高周波パワーを高くして、圧力を高くする（低真空条件）ことにより実現することができる。これらの条件及び処理時間を調整することにより所望の曲率を有するテーパー部３１を形成することができる。貫通孔３５にテーパー部３１を形成した基板１からマスク５３及びマスク５３’を除去する（図４（ｄ））。テーパー部３１により拡径された貫通孔３５の光伝送路挿入側の開口径を、貫通孔３５の径の１５０％〜３００％程度となるように形成する。
【００３９】
次に、基板１を熱酸化処理あるいはＣＶＤ法により絶縁膜（例えば、SiO2）３を形成する（図５（ａ））。絶縁膜３の厚さに制限はないが、所望の電気絶縁性が得られるように設定し、例えば、０．１μｍ〜２μｍの範囲とするとよい。絶縁膜３を形成した基板１は、その後の電解めっきのために、シード層６１を形成する（図５（ｂ））。シード層６１は、バリア層（密着層を兼ねる）と導電層とを積層したもの、導電層を単層としたものなどを用いることができる。バリア層（密着層を兼ねる）としては、Ｔｉ、ＴｉＮ、Ｃｒなどを用いることができる。導電層としては、Ｃｕ、Ａｕなどを用いることができる。典型的には、シード層６１は基板１側にＴｉ層、その上にＣｕ層（以下、Ｃｕ／Ｔｉ層）、Ｃｕ層／ＴｉＮ層又はＣｕ／Ｃｒ層などにより構成することができる。シード層６１の厚さに制限はないが、例えば、０．１μｍ〜１μｍの範囲とするとよい。基板１の厚さによっては、貫通孔１５の側壁全体にシード層６１を形成するために、貫通孔１５の開口部の両側からシード層６１を成膜する処理を行うとよい。シード層６１の成膜方法は、ＰＶＤ、スパッタ法などの真空成膜法から適宜選択できる。
【００４０】
シード層６１を形成した基板１の両面にいわゆる感光性ドライフィルムレジストと呼ばれるフィルム状のレジスト５１をラミネートして（図５（ｃ））、フォトリソグラフィにより導電材を配設する位置を開口させてマスク５５を形成する（図５（ｄ））。ここで、マスク５５は貫通電極１０の側面に薄膜状の導電材２１を配設し、配線部２０を形成するためのものである。シード層６１に給電する電解めっきを施して貫通孔１５の側壁および基板１上に導電材２１を配設して、貫通電極１０および配線部２０を形成する（図６（ａ））。導電材２１としては、例えば銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）等を用いることができる。なかでも銅（Ｃｕ）は材料コストが低く好ましい。導電材を貫通孔１５内に充填するように配設してもよいが、薄膜状の導電材２１を貫通孔１５の側壁に沿って配設することが生産効率上好ましい。導電材２１の厚さに制限はないが、例えば、１μｍ〜２０μｍの範囲の薄膜状とするとよい。好ましくは、５μｍ〜１５μｍの範囲の薄膜状とするとよい。
【００４１】
貫通孔１５の側壁と基板１への導電材２１の配設は、別々の工程で行ってもよいが、同一の電解めっき工程で行うことで、生産効率が向上する。なお、同一の電解めっき工程で貫通孔１５の側壁と基板１への導電材２１の配設を行うため、各導電材の厚さは略同じ値となる。その後、基板１からマスク５５を除去する（図６（ｂ））。このようにすることにより、導電材２１が配設されていない光伝送路固定用の貫通孔３０が形成される。なお、本実施形態においては、貫通孔３５にシード層６１を形成した貫通孔３０の例を示したが、本発明に係る光伝送路固定部材１００の光伝送路固定用の貫通孔は、光伝送路を高精度にアライメントして固定できればよく、シード層６１を形成しなくてもよい。
【００４２】
必要に応じて基板１上にさらに多層配線層（図示せず）を形成して、光伝送路固定部材１００を得る。多層配線層（図示せず）は、公知のビルドアップ配線形成技術を用いて形成することができる。多層配線層（図示せず）は、基板１の両側に形成されてもよい。さらに電極パッド等を任意に作製することもできる。
【００４３】
以上説明したように、本実施形態に係る光伝送路固定部材の製造方法は、光電変換素子アレイ部材との電気的接続を可能とし、電子部品として機能する貫通電極を備えた光伝送路固定部材を提供することができる。また、本実施形態に係る光伝送路固定部材は、光伝送路を差し込みやすく、且つ、高精度にアライメントすることが可能な貫通電極を備えた光伝送路固定部材を提供することができる。
【実施例】
【００４４】
上述した本発明に係る貫通電極を備えた光伝送路固定部材の製造方法について、実施例を用いて発明の要部をより詳細に説明する。
【００４５】
厚さ５００μｍのシリコン基板に、貫通電極形成用の第１貫通孔を１５０μｍ×１６０μｍの矩形開口、光ファイバ固定用の第２貫通孔をφ９０μｍの円形開口としてＤＲＩＥにより形成した。シリコン基板の両面にドライフィルムレジスト（ニチゴーモートン社製）をラミネートし、第２貫通孔の周囲をフォトリソグラフィにより開口させた。ドライフィルムレジストの開口はφ１８０μｍであった。このドライフィルムレジストをマスクとして、等法性のエッチングガスとしてSF6を用いてエッチングを行った。
【００４６】
エッチングは以下の条件で行った。
〔エッチング条件〕
ガス流量：５００ｓｃｃｍ
処理圧力：２〜３Ｐａ
ＲＦ電源：６００Ｗ
処理時間：１５分
【００４７】
以上のようにしてテーパー部を形成した。図７は、実施例に係る光伝送路固定部材２００の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）像であり、図７（ａ）は貫通孔２３０のテーパー部２３１を斜め上方から撮影した写真であり、（ｂ）は光伝送路固定部材２００の断面写真である。エッチングを行ったシリコン基板１の表面からおよそ２０μｍ〜３０μｍの深さの位置まで、等方性エッチングによるエッチング面に類似した加工面が現れていることが分かる。この領域を第１領域２３１ａと呼ぶこととする。第１領域２３１ａよりも貫通孔２３０の深い位置では、徐々に拡径する部位を含み、かつ基板の外側に向かって凸状となっている形状となっている。この領域を第２領域２３１ｂと呼ぶこととする。第２領域２３１ｂにおいて、エッチングを開始した側の開口は約φ１８０μｍであり、図示したように徐々に拡径する部位を含み、かつ基板の外側に向かって凸状となっている形状であることが確認できる。
【００４８】
（参考例）
参考例として、実施例と同様の条件で、エッチングの処理時間を５分間行った。参考例の光伝送路固定部材９００のＳＥＭ像であり、（ａ）は貫通孔９３０のテーパー部９３１を斜め上方から撮影した写真であり、（ｂ）は光伝送路固定部材９００の断面写真である。実施例と比べると、参考例においては、エッチングを行ったエッチング面は異方性エッチングに類似した加工面が現れており、第１領域９３１ａはエッチングにより角部を有するような形状となり、第１領域９３１ａと第２領域９３１ｂとの境界にはエッジ９３１ｃが観察される。また、第２領域２３１ｂでは、孔径は同程度であり、徐々に拡径する部位が顕著には観察されない。
【００４９】
図９は、貫通孔を上方から光学顕微鏡により撮影した写真である。実施例の光伝送路固定部材２００においては、テーパー部２３１の第１領域２３１ａと第２領域２３１ｂの表面が滑らかに接続されているので、上方から貫通孔２３０を観察した時に第１領域２３１ａと第２領域２３１ｂの境界がエッジとして観察されない。一方、参考例の光伝送路固定部材９００においては、テーパー部９３１の第１領域９３１ａと第２領域９３１ｂの境界に環状の線が観察され、エッジ９３１ｃが存在することが分かる。したがって、実施例の光伝送路固定部材２００においては、テーパー部２３１が上記のような形状であることから、挿入された光ファイバがテーパー部２３１をガイドとして貫通孔２３０内に導かれ、容易に光ファイバの挿入が行えるものと考えられる。
【符号の説明】
【００５０】
１：基板、１０：貫通電極、１５：貫通孔、２０：配線部、２１：導電材、３０：貫通孔、３１：テーパー部、３５：貫通孔、５１：レジスト、５３：マスク、５３’：マスク、５５：マスク、６１：シード層、１００：光伝送路固定部材、１１０：光伝送路、１５０：光電変換素子アレイ部材、１５１：光電変換素子、１５３：アレイ部材、１５５：支持基板、１５７：配線部、１７０：バンプ、２００：光伝送路固定部材、２３０：貫通孔、２３１：テーパー部、２３１ａ：第１領域、２３１ｂ：第２領域、９００：光伝送路固定部材、９３０：貫通孔、９３１：テーパー部、９３１ａ：第１領域、９３１ｂ：第２領域、エッジ：９３１ｃ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１貫通孔と、第２貫通孔とが厚さ方向に沿って形成された基板を準備する工程と、
前記第２貫通孔の両側の開口部を塞いだ状態で、前記第１貫通孔の側壁に電解めっきにより導電材を配設して貫通電極を形成する電解めっき工程と、
前記基板の少なくとも片側に電解めっきにより導電材を配設して、前記貫通電極に電気的に接続する配線部を形成する工程と、
を備えることを特徴とする貫通電極を備えた光伝送路固定部材の製造方法。
【請求項２】
前記基板の両側に開口部を有する中空構造となるように、前記導電材が前記第１貫通孔の側壁に沿って配設されることを特徴とする請求項１に記載の貫通電極を備えた光伝送路固定部材の製造方法。
【請求項３】
前記第１貫通孔の側壁に配設された導電材と、前記基板の片側に配設された導電材とは、同時に形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の貫通電極を備えた光伝送路固定部材の製造方法。
【請求項４】
前記第２貫通孔の片側の開口部の径が前記基板内部の前記第２貫通孔の径よりも大きくなるテーパー部を形成する工程をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一に記載の貫通電極を備えた光伝送路固定部材の製造方法。
【請求項５】
前記導電材は、前記第１貫通孔の側壁に薄膜状に形成されることを特徴とする請求項４に記載の貫通電極を備えた光伝送路固定部材の製造方法。
【請求項１】
第１貫通孔と、第２貫通孔とが厚さ方向に沿って形成された基板を準備する工程と、
前記第２貫通孔の両側の開口部を塞いだ状態で、前記第１貫通孔の側壁に電解めっきにより導電材を配設して貫通電極を形成する電解めっき工程と、
前記基板の少なくとも片側に電解めっきにより導電材を配設して、前記貫通電極に電気的に接続する配線部を形成する工程と、
を備えることを特徴とする貫通電極を備えた光伝送路固定部材の製造方法。
【請求項２】
前記基板の両側に開口部を有する中空構造となるように、前記導電材が前記第１貫通孔の側壁に沿って配設されることを特徴とする請求項１に記載の貫通電極を備えた光伝送路固定部材の製造方法。
【請求項３】
前記第１貫通孔の側壁に配設された導電材と、前記基板の片側に配設された導電材とは、同時に形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の貫通電極を備えた光伝送路固定部材の製造方法。
【請求項４】
前記第２貫通孔の片側の開口部の径が前記基板内部の前記第２貫通孔の径よりも大きくなるテーパー部を形成する工程をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一に記載の貫通電極を備えた光伝送路固定部材の製造方法。
【請求項５】
前記導電材は、前記第１貫通孔の側壁に薄膜状に形成されることを特徴とする請求項４に記載の貫通電極を備えた光伝送路固定部材の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−５４２１３（Ｐ２０１３−５４２１３Ａ）
【公開日】平成２５年３月２１日（２０１３．３．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９２５０５（Ｐ２０１１−１９２５０５）
【出願日】平成２３年９月５日（２０１１．９．５）
【出願人】（０００００２８９７）大日本印刷株式会社 (14,506)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月２１日（２０１３．３．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月５日（２０１１．９．５）
【出願人】（０００００２８９７）大日本印刷株式会社 (14,506)
【Ｆターム（参考）】
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