CN1472558A - 光电混装配线模块、制造方法及组装件 - Google Patents
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Abstract
一种受光发光器件内置型光电混装配线模块，包括含有芯部和覆盖部的光波导路层、在上述光波导路层的至少一方的主面上所形成的第1及第2配线图、配置在上述光波导路层的内部并且与上述光波导路层的芯部进行光学连接且与上述第1配线图进行电连接的受光器件、以及配置在上述光波导路层的内部并且与上述光波导路层的芯部进行光学连接且与上述第2配线图进行电连接的发光器件。据此，可以进行光波导管和受光发光器件之间的正确的光学耦合。
Description
技术领域
本发明涉及将用于受光发光的半导体器件内置于设有光波导部和电配线部的光电混装配线板内的受光发光器件内置型光电混装配线模块(module)、其制造方法及其组装件。
背景技术
近些年，为了实现通信的大容量化、信号处理的高速化，而作为超越电配线界限的方法目前正在进行通过光波导管来连结集成电路之间的光连接技术的开发。在以往的光连接技术方面，作为在基板内当作光波导管而进行光配线的配线基板，有一种配线基板如特开2000-340907号公报中所说明的那样，在配线基板内埋设形成有纤维状的光波导体。
另外，有关实行受光发光器件和光波导管的光耦合的结构，有一种结构如特开平5-67770号公报中所说明的那样，将安装有发光器件的光电子IC芯片安装于具备有光波导管和反射镜的光配线基板内。
另外，如特开平2000-332301号公报中所说明的那样，表示出这样的结构，这种结构是对光波导管的端部进行加工，使之对平面发光器件的输入输出光成45度的角度，并且作为在45度端面上附着有金属膜等的反射镜，在向光波导管的中心层进行90度的光程变换之后使平面发光器件的输入输出光进行光耦合。
但是，以往在采用反射镜向光学器件和光波导管的中心层进行90度的光程变换使之进行光耦合的结构方面，必须在光波导管上构成反射镜。另外，在同时采用表面安装技术以电连接为目的向形成有光波导管的基板上安装光学器件之外的半导体器件和电路部件的场合下，在采用普通的易熔质焊料的制造工艺尤其是回流工艺的过程中因焊料中的焊剂等而使光耦合部受到污染，并且也会产生光耦合效率下降这样的问题。因此，与光波导管进行光耦合的光学器件的表面安装必须采用特殊的工艺，这种工艺不使用焊剂。
还有，如果想要解决这种问题的同时在光学器件和其驱动用或信号放大用的半导体器件之间传送频率高的信号，则还必须在近距离内进行电配线。
发明内容
本发明的目的是，为解决上述以往的问题而提供在光学器件和光波导管之间不使用反射镜等的光学器件而可以进行光耦合的受光发光器件内置型光电混装配线模块、其制造方法及其组装件。
为达到上述目的，本发明的受光发光器件内置型光电混装配线模块的特征为，包括
含有芯部和覆盖部的光波导路层、
在上述光波导路层的至少一方的主面上所形成的第1及第2配线图、
配置在上述光波导路层的内部并且与上述光波导路层的芯部进行光学连接且与上述第1配线图进行电连接的受光器件、
配置在上述光波导路层的内部并且与上述光波导路层的芯部进行光学连接且与上述第2配线图进行电连接的发光器件。
本发明的受光发光器件内置型光电混装配线模块的制造方法，其特征为：
在含有芯部和覆盖部的光波导路层上形成贯穿孔，
在分离型薄膜的一个主面上形成多个配线图，在上述配线图上安装受光器件及发光器件，
通过对上述分离型薄膜进行位置对准使上述配线图朝向上述光波导路层一侧，来与上述光波导路层重叠并进行加压，将上述受光器件或发光器件配置到上述光波导路层的贯穿孔内，
在上述贯穿孔内填充对传输上述芯部的光透明的树脂，
使上述树脂硬化。
本发明的受光发光器件内置型光电混装配线模块的组装件，其特征为：具备
含有芯部和覆盖部的光波导路层、
在上述光波导路层的至少一方的主面上形成的第1及第2配线图、
配置在上述光波导路层的内部、与上述光波导路层的芯部进行光学连接且与上述第1配线图进行电连接的受光器件、
配置在上述光波导路层的内部、与上述光波导路层的芯部进行光学连接且与上述第2配线图进行电连接的发光器件、
在上述光波导路层上安装的驱动器件及放大器件，
上述发光器件通过上述第2配线图与驱动器件进行电连接，上述受光器件通过上述第1配线图与放大器件进行电连接。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式1的第1受光发光器件内置型光电混装配线模块概况的剖面图。
图2是表示本发明的实施方式1的第2受光发光器件内置型光电混装配线模块概况的剖面图。
图3是图2的I-I线剖面图。
图4是相当于图2的I-I线剖面图的另一个示例的剖面图。
图5是表示本发明的实施方式1的第3受光发光器件内置型光电混装配线模块概况的剖面图。
图6是表示本发明的实施方式1的第4受光发光器件内置型光电混装配线模块概况的剖面图。
图7是表示本发明的实施方式2的受光发光器件内置型光电混装配线模块的制造方法概况的过程剖面图。
图8是表示本发明的实施方式3的受光发光器件内置型光电混装配线模块的组装件概况的剖面图。
图9是表示本发明的实施方式3的受光发光器件内置型光电混装配线模块的组装件电路的的模式图。
图10是表示本发明的实施方式4的受光发光器件内置型光电混装配线模块结构概况的剖面图。
图11是图10的II-II线剖面图。
图12是表示本发明的实施方式5的受光发光器件内置型光电混装配线模块结构概况的剖面图。
图13是表示本发明的实施方式5的另一个受光发光器件内置型光电混装配线模块结构概况的剖面图。
图14是表示本发明的实施方式6的受光发光器件内置型光电混装配线模块结构概况的剖面图。
图15是表示本发明的实施方式6的光波导管芯部和受光器件之间的光学耦合的剖面图。
具体实施方式
本发明是，将芯(core)部埋入覆盖(clad)部以形成光波导路层，在光波导路层的至少一方的主面上形成配线图，受光器件和发光器件也埋入作为覆盖部的树脂，并各自与配线图进行电连接。据此，不用在光波导管端面上设置采用了反射镜的90度的光程变换部而可以实行光波导管和受光发光器件之间的光学耦合。另外，可以采用表面安装技术进行将电路部件电连接到形成有光波导管的基板上的安装，表面安装技术是采用含有焊剂等的焊料的技术。
另外，上述模块最好是受光器件及发光器件在下述状态下配置到光波导路层内，该状态是在与形成有光波导路层芯部的面平行的方向进行光输入输出的状态。据此，通过在与形成有光波导路层芯部的面平行的方向上与受光发光器件进行光输入输出，而不用在光波导管和受光发光器件之间设置对光的行进方向予以变换的光程变换部，就可以进行光学耦合。
另外，上述模块最好是发光器件由平面发光型激光器来构成。采用平面发光型激光器，而使从发光器件放射的光强度分布与端面射出型相比较可集中到狭小的角度内，因此会使光波导管的芯部和发光器件之间的光耦合效率得到提高。
另外，上述模块最好是光波导路层的芯部端面通过透光性树脂材料与受光器件或上述发光器件进行光学连接。由于通过透光性树脂材料将光波导管的芯部端面与受光发光器件进行光耦合，因而会减少在光波导管芯部端面或者与受光器件或发光器件进行光学连接的面上的光信号反射，与此同时可以使光波导管芯部和受光器件或发光器件之间的光学耦合效率得到提高，再者也可以对受光器件或发光器件的环境进行保护。
另外，上述模块最好是在光波导路层的另一方的主面上形成有第3配线图。另外，最好是在第3配线图上安装有电路部件。
另外，上述模块最好是在上述光波导路层的至少单侧具备有由混合物构成的绝缘性基板，该混合物含有无机填充物和热固性树脂。
在本发明中，上述芯部也可以存在多个。这是为了高密度化。也可以使上述多个芯部之中至少2个配置于同一平面上。另外，也可以使上述多个芯部之中至少3个配置于同一平面上。另外，也可以使上述多个芯部之中至少3个配置于大致同一的直线上。
上述光波导路层也可以存在多个。这是为了高密度化。上述光波导路层的芯部端面最好是凹型或凸型形状。原因是容易进行光学接合。
在本发明的模块方面，受光器件和发光器件及光波导路层最好都埋设在电绝缘层中。这样一来，在将其埋设在电绝缘层中时可以正确地进行受光器件、发光器件及光波导路层的位置对准，并且可以成为使用性优良的模块。
采用本发明的制造方法，可以轻易地制造出本发明的受光发光器件内置型光电混装配线模块。
采用本发明的组装件，可以缩短受光器件或发光器件与驱动器件或放大器件之间的配线长度，并且能够提高传输特性的频率响应截止频率。
另外，在上述组装件中，最好是上述发光器件的阳极端和阴极端的双方通过上述第2配线图与驱动器件进行电连接，并且上述受光器件的阳极端和阴极端的双方通过上述第1配线图与放大器件进行电连接。可以进一步缩短受光器件或发光器件与驱动器件或放大器件之间的配线长度，并且能够进一步提高传输特性的频率响应截止频率。
本发明的模块，可以不在光波导管端面上设置采用了反射镜的90度的光程变换部而实行光波导管和受光发光器件之间的光学耦合。另外，可以采用表面安装技术进行将电路部件电连接到形成有光波导管的基板上的安装，表面安装技术是采用含有焊剂等的焊料的技术。
另外，通过在形成有光波导路层芯部的面上以平行方向与受光发光器件进行光输入输出，而可以不在光波导管和受光发光器件之间设置对光的行进方向予以变换的光程变换部，就可以进行光学耦合。另外，采用平面发光型激光器，而使从发光器件放射的光强度分布与端面射出型相比较集中到狭小的角度内，因此使光波导管的芯部和发光器件之间的光耦合效率得到提高。
另外，本发明的组装件可以缩短受光器件或发光器件与驱动器件或放大器件之间的配线长度，并且能够提高传输特性的频率响应截止频率。
下面，对本发明的实施方式，采用图1到图15予以详细的说明。在各图中，相同符号表示相同的部件。还有，本发明并不限定于下述的实施方式。
(实施方式1)
图1是表示本发明的实施方式1的将受光发光器件内置型光电混装配线模块结构概况的剖面图。
在图1中，受光器件101及发光器件103分别与设置于光波导路层104上的配线图121a的一端进行电连接并安装在其上，配线图121a的另一端露到光波导路层104的外部。光波导管芯部105和受光器件101及发光器件103分别进行光学耦合。另外，受光器件101及发光器件103埋设在光波导路层104内。在光波导路层104的另一个表面上形成有配线图121b、121c。
光波导管芯部105由在受光器件101及发光器件103的受光发光波长中对各个波长透明的聚合物来构成。尤其是，可以采用聚甲基丙烯酸甲酯、聚酰亚胺、多晶硅烷(ポリシラン)、苯环丁烯树脂、环氧树脂、硅氧烷树脂、聚碳酸酯等。受光器件101及发光器件103可以采用GaAs系列、InP系列等的化合物半导体器件，受光发光波长例如可以采用780nm、850nm、1.3μm、1.5μm的波长。
光波导管的制作除了由光刻法和刻蚀法的方法和由紫外线硬化而的方法之外，可以采用由电子和激光等的光束而做出的直接绘图和注入成型或加压成型等来进行制作。光波导管中心层采用上述方法可以形成矩形状的光波导管中心层，并且可以采用中心尺寸为8～10μm左右的单模式尺寸或从40μm到数个100μm的多模式尺寸的材料。特别是，在上述光波导管的制作过程中与受光器件及发光器件进行光学耦合的光波导管中心层的端面，在实施过非球面状的端面处理的场合下，由此可以使受光发光器件和光波导管中心层的光学耦合效率得到提高。
在光波导路层104内所设置的受光器件101及发光器件103在下述状态下配置到光波导路层104内，该状态是在与形成有光波导管芯部105的面平行的方向上进行光输入输出的状态。
特别是，与光波导管芯部105进行光学耦合的发光器件103的光射出面是在与光波导管芯部105的光轴从垂直到10度以下的角度的配置下进行安装的。在成10度以下的角度的场合下，可以使从发光器件103所射出的光在光波导管芯部105的端面上进行反射返回到发光器件103，也就是说会减少返回的光的影响。在10度以上的场合下也可以减少返回的光的影响，但是会使光波导管中心层和发光器件之间的光学耦合效率下降，因此角度最好不超过10°，1～3°是最好的。
发光器件可以采用端面射出型或表面射出型的半导体激光器，在表面射出型的场合下发光器件由发光部和副载体(carrier)部来构成，发光部设置有采用由GaAs、InP、In GaAs、InGaAsP等构成的半导体而制作出的活性层，副载体部是从热膨胀系数与发光部的热膨胀系数几乎相等的Si、AlN、SiC等中选出的，并且在副载体部的侧面上设置有表面射出型的发光部。
发光部的电极可通过设置于副载体部的电极与配线图连接。在由表面射出型的发光器件来构成的场合下，由于从发光器件放射的光强度分布与端面射出型相比较可集中到狭小的角度内，所以会使光波导管的芯部和发光器件之间的光耦合效率得到提高。另外，在端面射出型的半导体激光器方面，在半导体激光器的射出端装有光点大小变换功能的场合下，由于光强度分布集中到狭小的角度内，因而可以使光波导管的芯部和发光器件之间的光耦合效率得到提高。
光波导路层104包括有光波导管芯部105和光波导管覆盖层106，光波导管芯部105由在受光器件101及发光器件103和受光发光波长中对各波长透明的聚合物来构成。尤其是，可以采用聚甲基丙烯酸甲酯、氟化聚酰亚胺、苯环丁烯树脂、环氧树脂、硅氧烷树脂、聚碳酸酯等。在光波导管覆盖层106上也可以采用与光波导管中心层相同的聚甲基丙烯酸甲酯、氟化聚酰亚胺、苯环丁烯树脂、环氧树脂、硅氧烷树脂。聚碳酸酯等，但是需要调节光波导管覆盖层和光波导管中心层的材料折射率之差以使其折射率比光波导管覆盖层的折射率更高。
在光波导管覆盖层106上使用氟化聚酰亚胺的场合下，光波导管中心层可以采用将折射率调节到比光波导管覆盖层的折射率更高的折射率差调节用氟化聚酰亚胺。另外，在光波导管覆盖层上采用多晶硅烷(ポリシラン)的场合下，使用通过光照射使折射率产生变化的材料，例如使用通过紫外线照射使折射率变高的材料，并通过掩蔽(mask)和曝光形成其折射率比光波导管覆盖层的折射率更高的光波导管中心层。
另外，如图2所示光波导管的芯部端面也可以通过透光性树脂109与受光器件或发光器件进行光学连接。这种场合下，透光性树脂109采用对进行发送或接收的光信号透明的材料，并且可以使用硅系列或丙烯酸(アクリレ一ト)系列的树脂材料等，但最好是具有与光波导管中心层的折射率类似的折射率的透光性树脂材料。特别是，使用聚甲基丙烯酸甲酯、聚酰亚胺、苯环丁烯树脂、环氧树脂、硅氧烷树脂、聚碳酸酯等的折射率与光波导管芯部相同的材料，这是最为理想的。在这种结构的场合下，会减少光波导管芯部端面或者受光器件或发光器件进行光学连接的面上的光信号的反射，与此同时可以使光波导管芯部和受光器件或发光器件之间的光学耦合效率得到提高，还有也可以从环境上对受光器件或发光器件进行保护。透光性树脂材料在至少形成于光波导管的芯部端面和与受光器件或发光器件进行光学连接的面之间的状况下会产生效果，并且也可以将其填充在受光器件或发光器件的周围。这种场合下，由于可以从外界空气遮断受光发光器件，因而可以防止由湿度等而引起的受光发光器件可靠性的降低。
图3是图2的I-I线剖面图。在该示例中，光波导管芯部105和受光器件101及发光器件103分别在同一平面上并联排列3个。这样一来，就可以实现高密度化、高集成化。标识131是采用与光波导管芯部105相同的方法所形成的标识，并且所用的材料与光波导管芯部105相同，折射率也相同。另外，其大小形成为光波导管芯部105幅度的1～5倍直径的圆形。以该标识131为位置基准进行位置对准并安装以使受光器件101及发光器件103和光波导管芯部105进行光学耦合。
图4是相当于图2的I-I线剖面图的另一个示例的剖面图。在该示例中，光波导管芯部105在同一平面上并联排列4个，并且配置有1个受光器件101及发光器件103。在本例中，4个芯部端面配置在同一直线上。这样一来，就可以进一步实现高密度化、高集成化。
如图5所示，其结构也可以在光波导路层的至少单侧具备有由混合物构成的绝缘性基板129，该含有无机填充物和热固性树脂。
这种场合下，由于使已成为一体的光波导路层104和绝缘性基板129的刚性得到提高，因而可以减少光波导路层104的内部所埋设设置的受光发光器件101、103的因来自外部应力的影响而引起的受光发光器件的裂缝和破坏等。104是在绝缘性基板129上所形成的内部镀金属夹层柱(インナ一ビアホ一ル)，141是在绝缘性基板129的表面上所设置的配线图。绝缘性基板129的厚度最好是50μm～400μm的范围。
作为无机填充物，可以从Al2O3、MgO、BN、SiC、AlN及SiO2中选择，并且通过采用这些无机填充物而能够获得在散热性方面优良的受光发光器件内置型光电混装配线模块。还有，无机填充物的含量最好掺合70～95的重量百分数。作为热固性树脂，例如对环氧树脂最好掺合5～30的重量百分数。
通过选择无机填充物来对电绝缘性基板的热膨胀系数进行调节，而可以使受光发光器件的热膨胀系数相匹配，因此能够得到可靠性高的受光发光器件内置型光电混装配线模块。
还有，如图6所示在光波导路层104的两侧设置有由混合物构成的绝缘性基板129a、129b的场合下，并且该混合物含有无机填充物和热固性树脂，可以抑制因光波导路层和绝缘性基板之间的热膨胀系数差而引起的弯折的产生。绝缘性基板129a、129b的厚度最好分别是50μm～400μm的范围。绝缘性基板129a、129b的材料可以使用与在上述图5中所说明的材料相同的物质。
在绝缘性基板方面，由于采用在多层实施过电配线图的材料，因而可以在已成为一体光波导路层和绝缘性基板上装载电路部件，并且由于可抑制弯折的产生，所以能够稳定地装载电路部件。
另外，通过在光波导路层的至少单侧采用陶瓷基板，该陶瓷基板使用由Al2O3、MgO、BN、SiC、AlN构成的无机材料，而可以使光波导路层和陶瓷基板的层叠体的刚性得以进一步提高，与此同时通过对无机材料进行选择，可以使之与受光发光器件的热膨胀系数相匹配，防止因热膨胀系数之差而引起的向受光发光器件的应力的产生，并且能够得到可靠性高的受光发光器件内置型光电混装配线模块。
由于在绝缘性基板上对进行发送或接收的光信号采用非透光性材料，因而可以防止从外部向光波导路层射入的杂音影响。因此，在光波导路层的两侧设置有由非透光材料构成的绝缘性基板的场合下，与在光波导路层的单侧设置有由非透光材料构成的绝缘性基板的情形相比，可以减少因光而引起的来自周围的杂音影响。另外，对于来自发光器件的由杂散光而引起的噪音也可以防止。
以在上面所说明的受光发光器件内置型光电混装配线模块上对电路部件进行电连接为目的并予以安装的场合下，由于光波导管和受光发光器件之间的光耦合部配置于模块内，因而即使采用表面安装技术也不会对光波导管和受光发光器件之间的光耦合部产生影响，该表面安装技术使用含有焊剂等的焊料。另外，由于光波导管和受光发光器件之间的光学耦合只在受光发光器件内置型光电混装配线模块内进行，所以在安装电路部件时没有必要进行光学耦合就可以实行电连接，并且可以采用现有的表面安装技术、设备将其他的电路部件装载到模块上。还有，作为电路部件，例如可以使用电容器、电感器、电阻、半导体芯片、CSP(芯片尺寸组件)等。
(实施方式2)
图7A-I是表示本发明的实施方式2的受光发光器件内置型光电混装配线模块制造方法概况的剖面图。下面，对于本实施方式的受光发光器件内置型光电混装配线模块的制造方法，参照图7A-I的同时予以说明。
首先如图7A所示，准备好在光波导管芯部105的周围形成光波导管覆盖层106的光波导路层104。光波导路层104可以采用薄膜状的光波导薄膜。在聚碳酸酯等的成为光波导管下部覆盖层的薄膜上，设置凹部，凹部用来通过使用金属模具的压力机而形成光波导管中心层，在凹部中填充成为光波导管中心层并且折射率比波导管覆盖层的折射率更高的聚合物，并且可以使用光波导薄膜和紫外线照射硬化型光波导薄膜，光波导管膜是采用与光波导管下部覆盖层相同的材料形成光波导管上部覆盖并由加压成型而成的，紫外线照射硬化型光波导管膜采用通过紫外线照射使折射率变高的树脂材料。
其次如图7B所示，在光波导路层104的所希望位置上形成第1贯穿孔115。第1贯穿孔例如可以通过激光加工或采用金属模具所做出的加工来形成。由于激光加工可以在微小的间隔之间形成第1贯穿孔115并且不会产生切屑，所以是较为理想的。在激光加工过程中若使用二氧化碳激光器和激态复合物激光器，则会易于加工。
在第1贯穿孔115的侧面露出有光波导管芯部105的端面。理想的是，第1贯穿孔115用来安装下面所说明的受光器件或发光器件，并且形成在使光波导管芯部105和受光器件或发光器件进行光学耦合的区域。另外，同时将分离型薄膜119上形成有配线图121a、121c的区域与形成有第1贯穿孔115的光波导路层104进行位置对准并使之重叠。
在分离型薄膜119上例如可以使用聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚乙烯硫化物。配线图121a、121c例如可以通过在分离型薄膜119上粘接铜箔之后实行光致蚀刻工艺及刻蚀工艺来形成。除铜箔之外，也可以采用金属薄膜。此时，会在与贯穿孔115相对应并且装载受光器件或发光器件的区域上描绘与受光器件或发光器件的电极配置相应的配线图121a、121c。
然后如图7c所示，通过对分别进行位置对准并重叠后的区域实行加压加热，而得到光波导管104和配线图121a、121c的层叠体。
然后如图7D所示，在配线图121a、121c上装载受光器件及发光器件使之与光波导管芯部105进行光学耦合。此时，通过预先在配线图121a、121c或光波导路层104上形成位置对准用的调节标识，可以容易地装载受光器件及发光器件。接着，在装载受光器件及发光器件之后使分离型薄膜119剥离。还有，该分离型薄膜119也可以在最终完成模块后予以剥离。
然后如图7E所示，通过印刷法等在第1贯穿孔中填充透光性树脂109。在透光性树脂109为光硬化型或光与加热并用硬化型的场合下，向第1贯穿孔115填充透光性树脂109之后通过光照射将其硬化。另外，在热硬化型的场合下，在下述的加热工艺过程中对其进行硬化。
作为透光性树脂，可以使用折射率与光波导管中心层相匹配的材料。例如，透光性树脂的折射率可以在光波导管中心层折射率的±0.05的范围内进行选择。最好是±0.01。例如，若使用氟化环氧树脂系列和丙烯系列、溴化环氧树脂系列和含硫乙烯树脂系列等，则可以在1.40到1.71的范围内以±0.005的准确度自由地控制折射率。除去通过紫外线和加热等进行硬化的材料之外，也可以使用凝胶状的不进行硬化的材料。
然后如图7F所示，通过激光加工等形成第2贯穿孔117，并且如图7G所示，在第2贯穿孔117中填充导电性树脂组成物123。然后如图7H所示，通过对铜箔127进行位置对准使之重叠并实行加压和加热，使导电性树脂组成物123中的热固性树脂硬化，形成镀金属夹层导体125。加热是在使导电性树脂组成物123中的热固性树脂进行硬化的温度以上的温度(例如150℃～260℃)下来进行的。通过该工艺，使铜箔127和光波导路层104机械性的接上。
另外，通过镀金属夹层导体125可使铜箔进行电连接。然后如图7I所示，通过对铜箔127进行加工形成配线图。这样，就可以形成在第1实施方式中所说明的受光发光器件内置型光电混装配线模块。
根据上述制造方法，可以容易地制造出在第1实施方式中所说明的受光发光器件内置型光电混装配线模块。另外，在上述制造工艺过程中使透光性树脂硬化后，在使用成凝胶状的材料的场合下可使因温度变化而引起的向受光发光器件的应力得到缓解，因而能够获得可靠性高的受光发光器件内置型光电混装配线模块。
(实施方式3)
图8是表示本发明的实施方式3的受光发光器件内置型光电混装配线模块的组装件结构概况的剖面图。下面，对于本实施方式的受光发光器件内置型光电混装配线模块的组装件结构，参照图8的同时予以说明。在本实施方式中，受光器件101通过配线图121与放大器件111进行电连接，发光器件103通过配线图121与驱动器件113进行电连接。
特别是，发光器件103及受光器件101和放大器件111、驱动器件113如图9所示，受光器件101的阳极101a及阴极101b端的2个端子都与放大器件进行电连接，并且发光器件103的阳极103a及阴极103b端的2个端子都与驱动器件进行电连接。受光器件101和发光器件103最好通过光波导管105进行光学连接。
在这些结构中，在将放大器件111及驱动器件113与受光器件101及发光器件103对向配置的场合下，可以缩短配线长度，并且可以提高传输特性的频率响应截止频率。另外，即使在将放大器件111及驱动器件113配置到不与受光101及发光器件103对向的位置的时，也会使配线比在驱动器件113和发光器件103或者放大器件111和受光器件101之间传送的电信号的波长更短，在这种场合下不会使高频区域内的传送特性恶化而可以进行动作。在放大器件111及驱动器件113和受光器件101及发光器件103之间设置有多层基板的场合下，也是同样的。
就是说，如果是具有各装置的配置关系的模块，并且该装置具有图9所示的电路图结构，本发明就不会对图8所示的模块构造进行限定。例如，由于对放大器件111和受光器件101进行电连接，所以采用其他的配线图及镀金属夹层导体也可以。但是，在考虑到传送特性的场合下，因为想要尽量缩短配线长度，所以图8所示的那种模块结构是较为理想的。
另外，在光波导路层104的单侧或两侧设置有由混合物构成的绝缘性多层基板的场合下，并且该混合物含有无机填充物和热固性树脂，由于在这种结构中也可以缩短配线长度，这种结构是在绝缘性多层基板的内部配置放大器件111及驱动器件113并且在近距离内对放大器件111及驱动器件113和受光器件101及发光器件103进行连接的结构，所以在配线比所传送的电信号的波长更短的状况下，不会使高频区域内的传送特性恶化而可以进行动作。
特别是，在放大器件111、驱动器件113、受光器件101及发光器件103以裸芯片的状态埋设装载于光波导路层内和绝缘性多层基板内的场合下，可以通过从外界空气将其遮断，来防止由湿度等而引起的可靠性的降低。
另外，在使放大器件111及驱动器件113和受光器件101及发光器件103的热膨胀系数相匹配的前提下，作为无机填充物与Al2O3、MgO、BN、SiC、AlN等材料掺合树脂成分来形成绝缘性多层基板。据此，可以减少因温度变化而产生的应力。另外，在温度变化的过程中也可以防止其特性的变化。
另外，在发光器件和驱动器件之间设置有电阻元件的结构的场合下，在使发光器件和驱动器件间的电配线长度比所传送的信号的波长更长时也不会使高频区域内的传送特性恶化而可以进行动作。
在从受光器件输出到受光器件和放大器件之间的电信号中所包括的频带宽度方面，即使在配置有分流用电容器的结构的场合，并且该分流用电容器具有阻抗比受光器件的输出阻抗更低的特性，以及使受光器件和放大器件之间的电配线长度比所传送的信号的波长更长的场合下，也不会使高频区域内的传送特性恶化而可以进行动作。
作为配置电容器的结构，也可以采用芯片状的电容器来构成并使之埋设在绝缘性多层基板内，另外通过在绝缘性多层基板内部设置对置电极来设置电容元件，也能够得到同样的效果。在通过在绝缘性多层基板内部设置对置电极来形成电容元件的场合，以及采用在对置电极的间隔上设置电容率比绝缘性多层基板更高的材料的结构或者将对置电极的间隔构成为数10μm左右并且使对置电极的尺寸比传送的信号波长的1/4更小进行设置的场合下，即使在更高的频率区域内也不会使传送特性恶化而可以进行动作。
如上所述，作为本实施示例的组装件可以不在光学器件和光波导管之间使用反射镜等的光学器件而进行光耦合，并且能够采用一般的表面安装技术在混装形成有光配线和电配线的配线基板上安装电路部件，使光学器件和其驱动用或信号放大用的半导体器件之间的用于传送信号的信号在数GHz以上的频率中也可以进行动作。
(实施方式4)
图10是表示本发明的实施方式4的受光发光器件内置型光电混装配线模块结构概况的剖面图，图11是图10的II-II剖面图。下面，对于本实施方式的受光发光器件内置型光电混装配线模块的结构，参照图10及图11的同时予以说明。在本实施方式中，受光器件安装在副载体133a上，安装方法是经冲击的倒装片安装或正面安装，并且与副载体133a上所形成的配线图进行电连接。副载体由氮化铝、碳化硅和氧化铝等的陶瓷材料来构成，副载体133a与光波导路层104的表面上所设置的配线图121进行电连接。受光器件101在器件表面的同一面内设置有多个受光部，并且在光波导路层104内的垂直方向上与设置多个的光波导管芯部105进行光学耦合。另一方面，发光器件103倒装片安装在副载体133b上。另外，发光器件103也可以采用焊料和导电性粘接剂装片到副载体133b上，并且采用引线焊接来安装发光器件103上的电极和副载体133b上所设置的电极。副载体133b在与安装有发光器件103的面成垂直关系的侧面上形成有电极，并且侧面电极与光波导路层104的表面上所设置的配线图121进行电连接。发光器件103例如可以使用表面射出型的激光器件等，并且在其表面上设置有多个射出光部。多个射出光部各自在光波导路层104内的垂直方向上与设置多个的光波导管芯部105进行光学耦合。光波导路层104的表面上所设置的配线图121通过镀金属夹层导体125也与光波导路层104的其他面进行电连接。在图11中图示出，在光波导管覆盖部106内设置有多个光波导管芯部105并且在垂直方向上设置有2级的情形。在格子状的位置上设置有光波导管芯部105。在该结构中，同样设置有发光器件的射出光部或受光器件的受光部使之与图11所示的设置为格子状的光波导管芯部105对向。另外，在设置有光波导管芯部105的光波导路层表面上设置有配线图121。通过这种结构，可以使用多个光波导管芯部在受光器件和发光器件之间传输各自不同的信号，并且由于可以高密度地配置光波导管芯部，因而能够传输大容量的信号。
(实施方式5)
图12及图13是表示本发明的实施方式5的受光发光器件内置型光电混装配线模块结构概况的剖面图。下面，对于本实施方式的受光发光器件内置型光电混装配线模块的结构，参照图12及图13的同时予以说明。在本实施方式中，受光器件101的受光部和光波导管芯部105和发光器件103的射出光部配置于同一平面上，受光器件101和光波导管芯部105以及发光器件103和光波导管芯部105分别进行光学耦合。受光器件101及发光器件103与光波导路层104的表面上所设置的配线图121进行电连接。另外，受光器件101及发光器件103设置在使光波导路层104和绝缘性基板129成为一体并且贯穿形成的贯穿孔内，受光器件101及发光器件103的周围其折射率与光波导管芯部105相匹配，并用树脂进行填充，该树脂对输入输出给受光器件101及发光器件103的光的波长透明。受光器件101及发光器件103其高度比光波导路层104的厚度更厚，并且具有与对光波导路层104和绝缘性基板129进行过一体化时的厚度相比更低的高度。特别是，在图13中，在光波导路层104的两侧设置有绝缘性基板129a及129b，贯穿孔以它们作为一体而贯穿形成并在其孔内设置有受光器件及发光器件。受光器件101安装在副载体133a上，例如是倒装片安装。受光器件101使用表面射入型的光电二极管等。安装有受光器件的副载体133a在侧面设置有电极，侧面的电极与光波导路层104的表面上所设置的配线图121进行电连接。副载体133a其尺寸比光波导路层104的厚度更厚，并且具有与对光波导路层104和绝缘性基板129进行过一体化时的厚度更低的高度。通过这种结构，可以使用这样的器件，该器件具有使受光器件及发光器件比光波导路层更厚的尺寸，还有在受光发光器件的射出光部及受光部为端面和表面的任一个的场合下，也不会受到制约而可以构成受光发光器件内置型光电混装配线模块，因此会使设计的自由度得到提高。
(实施方式6)
图14是表示本发明的实施方式6的受光发光器件内置型光电混装配线模块结构概况的剖面图。下面，对于本实施方式的受光发光器件内置型光电混装配线模块的结构，参照图14的同时予以说明。在本实施方式中，光波导路层104设置在绝缘性基板129的内部，光波导路层104内的光波导管芯部105和受光器件101及发光器件103进行光学耦合。光波导路层104除去与上述图1中所说明的材料相同的物质之外可以使用玻璃。在图中，对于光波导路层104比绝缘性基板129的厚度更薄的形式已做出说明，并且在该绝缘性基板129上形成有设置为表里2层的配线图121，但对于厚的形式来说也是可能的。这种场合下，成为在基板内设置有光波导路层的形式，该基板具有在内部设置有配线图的3层以上的配线层。通过这种结构，可以在不受尺寸制约的情况下任意选择光波导路层。
下面，对于光波导管芯部和受光器件101之间的光学耦合部，参照图15的同时予以说明。受光器件101设置在内部，这个内部是在光波导管覆盖部106上形成有圆形贯穿孔的内部，受光器件101的周围用透光性树脂109予以填充，透光性树脂109对受光器件所收到的光的波长透明，并且可以使用折射率比光波导管覆盖部更高的树脂。透光性树脂109的折射率可以根据贯穿孔和光波导管芯部105所接触的面的曲率来任意选择。通过该结构，可以采用透镜效果使光波导管覆盖部106和受光器件101之间的光学耦合效率得到提高，该透镜效果是由圆形贯穿孔和光波导管覆盖部106所接触的形状而产生的。在本结构中，在受光器件是发光器件的场合下也可以得到相同的效果。
Claims (17)
1.一种受光发光器件内置型光电混装配线模块，其特征为：包括
含有芯部和覆盖部的光波导路层、
在上述光波导路层的至少一方的主面上所形成的第1及第2配线图、
配置在上述光波导路层的内部、与上述光波导路层的芯部进行光学连接且与上述第1配线图进行电连接的受光器件、
配置在上述光波导路层的内部、与上述光波导路层的芯部进行光学连接且与上述第2配线图进行电连接的发光器件。
2.根据权利要求1中记载的模块，其特征为：
上述受光器件及上述发光器件配置在光波导路层内，以便在与形成有上述光波导路层的芯部的面平行的方向上进行光输入输出。
3.根据权利要求1中记载的模块，其特征为：
上述发光器件由平面发光型激光器来构成。
4.根据权利要求1中记载的模块，其特征为：
上述光波导路层的芯部端面通过透光性树脂材料与上述受光器件及上述发光器件进行光学连接。
5.根据权利要求1中记载的模块，其特征为：
在上述光波导路层的另一个主面上形成有第3配线图。
6.根据权利要求5中记载的模块，其特征为：
在上述第3配线图上安装有电路部件。
7.根据权利要求1中记载的模块，其特征为：
在上述光波导路层的至少单侧上具备有由混合物构成的绝缘性基板，该混合物含有无机填充物和热固性树脂。
8.根据权利要求1中记载的模块，其特征为：
上述芯部存在多个。
9.根据权利要求8中记载的模块，其特征为：
上述多个芯部之中，至少2个配置于同一平面上。
10.根据权利要求8中记载的模块，其特征为：
上述多个芯部端面之中，至少3个配置于同一平面上。
11.根据权利要求8中记载的模块，其特征为：
上述多个芯部端面之中，至少3个配置于大致相同的直线上。
12.根据权利要求1中记载的模块，其特征为：
上述光波导路层存在多个。
13.根据权利要求12中记载的模块，其特征为：
上述光波导路层的芯部端面是凹型或者凸型形状。
14.根据权利要求1中记载的模块，其特征为：
上述受光器件和发光器件及光波导路层都埋设在电绝缘层中。
15.一种受光发光器件内置型光电混装配线模块的制造方法，其特征为：
在含有芯部和覆盖部的光波导路层上形成贯穿孔，
在分离型薄膜的一个主面上形成多个配线图，在上述配线图上安装受光器件及发光器件，
通过对上述分离型薄膜进行位置对准使上述配线图朝向上述光波导路层一侧，来与上述光波导路层重叠并进行加压，将上述受光器件或发光器件配置到上述光波导路层的贯穿孔内，
在上述贯穿孔内填充对传输上述芯部的光透明的树脂，
使上述树脂硬化。
16.一种受光发光器件内置型光电混装配线模块的组装件，其特征为：具备
含有芯部和覆盖部的光波导路层、
在上述光波导路层的至少一方的主面上形成的第1及第2配线图、
配置在上述光波导路层的内部、与上述光波导路层的芯部进行光学连接且与上述第1配线图进行电连接的受光器件、
配置在上述光波导路层的内部、与上述光波导路层的芯部进行光学连接且与上述第2配线图进行电连接的发光器件、
在上述光波导路层上安装的驱动器件及放大器件，
上述发光器件通过上述第2配线图与驱动器件进行电连接，上述受光器件通过上述第1配线图与放大器件进行电连接。
17.根据权利要求16中记载的模块组装件，其特征为：
上述发光器件的阳极端子和阴极端子双方通过上述第2配线图与驱动器件进行电连接，上述受光器件的阳极端子和阴极端子双方通过上述第1配线图与放大器件进行电连接。
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