特開 2022-191845 半導体パッケージ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022191845

(43)【公開日】2022-12-28

(54)【発明の名称】半導体パッケージ

(51)【国際特許分類】

   G02B 6/12 20060101AFI20221221BHJP

   G02B 6/42 20060101ALI20221221BHJP

【ＦＩ】

G02B6/12 301

G02B6/42

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021100308

(22)【出願日】2021-06-16

(71)【出願人】

【識別番号】000000158

【氏名又は名称】イビデン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100122622

【弁理士】

【氏名又は名称】森 徳久

(72)【発明者】

【氏名】清水 敬介

(72)【発明者】

【氏名】池田 大介

【テーマコード（参考）】

2H137

2H147

【Ｆターム（参考）】

2H137AB01

2H137AB12

2H137AC02

2H137AC04

2H137BA01

2H137BB02

2H137BB12

2H137BB25

2H137BB33

2H137BC51

2H137BC73

2H137CC06

2H147AB04

2H147AB05

2H147AC02

2H147BG02

2H147BG05

2H147CA01

2H147CA13

2H147CB01

2H147CB06

2H147CC15

2H147CD13

2H147DA09

2H147DA10

2H147FD15

(57)【要約】      （修正有）

【課題】電気信号の伝送損失がない半導体パッケージの提供。
【解決手段】実施形態の半導体パッケージ１は、第１面２ａと第１面２ａと反対側の第２面２ｂとを有するプリント配線板２と、プリント配線板２の第１面２ａ上に実装されているロジックＩＣ１０と、プリント配線板２の第１面２ａ上に配置されているコネクタ３０と、プリント配線板２の第１面２ａ側に埋まっていて、ロジックＩＣ１０とコネクタ３０間に配置されている光導波路４０と、光導波路４０とロジックＩＣ１０間に配置されている光信号の伝送方向を変更するための第１ミラー５０と、光導波路とコネクタ間に配置されている光信号の伝送方向を変更するための第２ミラー６０、とを有する。ロジックＩＣ１０は光信号を電気信号に変換する機能を有する。ロジックＩＣ１０とコネクタ３０は第１ミラー５０と光導波路と第２ミラー６０を介して光学的に接続されている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１面と前記第１面と反対側の第２面とを有するプリント配線板と、
前記プリント配線板の前記第１面上に実装されているロジックＩＣと、
前記プリント配線板の前記第１面上に配置されているコネクタと、
前記プリント配線板の前記第１面側に埋まっていて、前記ロジックＩＣと前記コネクタ間に配置されている光導波路と、
前記光導波路と前記ロジックＩＣ間に配置されている光信号の伝送方向を変更するための第１ミラーと、
前記光導波路と前記コネクタ間に配置されている光信号の伝送方向を変更するための第２ミラー、とを有する半導体パッケージであって、
前記ロジックＩＣは光信号を電気信号に変換する機能を有し、前記ロジックＩＣと前記コネクタは前記第１ミラーと前記光導波路と前記第２ミラーを介して光学的に接続されている。

【請求項2】

請求項１の半導体パッケージであって、前記光導波路の長さは３０ｍｍ以上、７０ｍｍ以下である。

【請求項3】

請求項１の半導体パッケージであって、前記光導波路は前記第１面に平行に形成されている。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書によって開示される技術は、半導体パッケージに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１は、基板の一の面に光学素子とＩＣチップが実装されたＩＣチップ実装用基板を開示する。基板には、基板を貫通する光信号伝送用光路が形成されている。光学素子に入出力される光信号は光信号伝送用光路を介して伝送される。光学素子とＩＣチップは、基板に設けられた半田接続部、導体回路、バイアホール、スルーホール等を介して電気的に接続される。そのため、光学素子とＩＣチップの間では、半田接続部、導体回路、バイアホール、スルーホール等を介して電気信号が伝送される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００２－３２９８９１号公報

【発明の概要】

【0004】

［特許文献１の課題］
特許文献１のＩＣチップ実装用基板では、基板に設けられた導体回路、バイアホール、スルーホール等が光学素子とＩＣチップの間の電気的な経路として機能する。しかしながら、特許文献１の構成では電気的な経路が長いため（例えば２００ｍｍ程度）、電気信号の伝送損失が大きいと考えられる。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の半導体パッケージは、第１面と前記第１面と反対側の第２面とを有するプリント配線板と、前記プリント配線板の前記第１面上に実装されているロジックＩＣと、前記プリント配線板の前記第１面上に配置されているコネクタと、前記プリント配線板の前記第１面側に埋まっていて、前記ロジックＩＣと前記コネクタ間に配置されている光導波路と、前記光導波路と前記ロジックＩＣ間に配置されている光信号の伝送方向を変更するための第１ミラーと、前記光導波路と前記コネクタ間に配置されている光信号の伝送方向を変更するための第２ミラー、とを有する。前記ロジックＩＣは光信号を電気信号に変換する機能を有する。前記ロジックＩＣと前記コネクタは前記第１ミラーと前記光導波路と前記第２ミラーを介して光学的に接続されている。

【0006】

本発明の実施形態の半導体パッケージでは、ロジックＩＣは光信号を電気信号に変換する機能を有する。ロジックＩＣとコネクタは第１ミラーと光導波路と第２ミラーを介して光学的に接続されており、ロジックＩＣとコネクタ間で光信号が伝送され、電気信号は伝送されない。実施形態の半導体パッケージでは電気信号が伝送される電気的な経路が省略されるため、電気信号の伝送損失が生じない。電気信号の伝送損失がない半導体パッケージが提供される。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】実施形態の半導体パッケージを模式的に示す断面図。

【図2】実施形態の半導体パッケージにおける光学的な経路を模式的に示す断面図。

【発明を実施するための形態】

【0008】

［実施形態］
図１は、実施形態の半導体パッケージ１を示す断面図である。半導体パッケージ１は、プリント配線板２と、ロジックＩＣ１０と、コネクタ３０と、光導波路４０とを有している。

【0009】

プリント配線板２は、例えばコア基板上に導体層と樹脂絶縁層を交互に積層して形成されるビルドアップ層を有する配線板である。プリント配線板２は、第１面２ａと、第１面２ａと反対側の第２面２ｂとを有する。第１面２ａは、ロジックＩＣ１０等の電子部品を実装する面である。第２面２ｂは、プリント配線板２をマザーボード（図示しない）上に実装するための面である。樹脂絶縁層は熱硬化性樹脂を用いて形成される。樹脂絶縁層はシリカ等の無機粒子を含んでもよいし、ガラスクロス等の補強材を含んでもよい。導体層は主に銅を用いて形成される。導体層は図示しない配線等を含んでいる。プリント配線板２の厚みは例えば１ｍｍ程度である。

【0010】

ロジックＩＣ１０は、光信号と電気信号とを変換する機能を有し、入力された光信号を電気信号に変換して動作するＩＣチップである。ロジックＩＣ１０は、プリント配線板２の第１面２ａ上に実装されている。ロジックＩＣ１０は、例えばＣＰＵである。ロジックＩＣ１０は、光－電気変換を行う受光素子と、電気－光変換を行う発光素子と、光信号と電気信号の間の変換を制御する制御回路を内蔵している。受光素子は例えばフォトダイオードである。発光素子は例えばレーザダイオードである。ロジックＩＣ１０は、光信号を入出力するための光入出力部１６を備える。光入出力部１６は、プリント配線板２に対向する側（下側）に設けられる。ロジックＩＣ１０は、はんだバンプ１４と光透過部材５２（後述）を介して第１面２ａ上に実装されている。

【0011】

ロジックＩＣ１０は、光入出力部１６から入力される（受信される）光信号を電気信号に変換し、変換された電気信号を用いて駆動する。ロジックＩＣ１０が駆動されることで出力される電気信号は、光信号に変換されて光入出力部１６から外部に出力される（送信される）。

【0012】

コネクタ３０は、光導波路（光ファイバ）を接続する部品である。実施形態では、コネクタ３０はプリント配線板２の第１面２ａ上に実装されている。コネクタ３０は、光ファイバ３２とハウジング３４とを備える。光ファイバ３２は光信号を伝送する部材である。光ファイバ３２の長さは例えば１００ｍｍ以上である。ハウジング３４は光ファイバ３２の端部に接続されている。ハウジング３４は第１面２ａ上に実装可能な形状を有する。ハウジング３４の内部には光ファイバ３２の端部から出力される光信号を案内するとともに、ハウジング３４に入力される光信号を光ファイバ３２の端部に案内するための経路（図示省略）が形成されている。

【0013】

光導波路４０は、光信号を伝送する部材で形成される伝送路である。光導波路４０は光ファイバによって形成されている。光導波路４０はロジックＩＣ１０とコネクタ３０間に形成されている。光導波路４０はロジックＩＣ１０とコネクタ３０を光学的に接続する。光導波路４０は、プリント配線板２の第１面２ａ側に埋まっている。光導波路４０は、第１面２ａに沿って延びており、第１面２ａに平行に形成されている。光導波路４０の長さは３０ｍｍ以上７０ｍｍ以下である。改変例では光導波路４０の長さは７０ｍｍ以上であってもよいし３０ｍｍ以下であってもよい。

【0014】

光導波路４０とロジックＩＣ１０の間には第１ミラー５０と光透過部材５２が備えられている。光透過部材５２は光信号を透過する部材である。光透過部材５２は、例えば透明な樹脂で形成される光ピンである。光透過部材５２の下端は第１ミラー５０の直上に設けられている。光透過部材５２の上端はプリント配線板２の第１面２ａから突出している。光透過部材５２の上端は後述のロジックＩＣ１０の光入出力部１６の直下に設けられている。光入出力部１６と光透過部材５２は光学的に接続されている。

【0015】

第１ミラー５０は光導波路４０とロジックＩＣ１０の間で伝送される光信号の伝送方向を変更するための反射部材である。第１ミラー５０は光導波路４０の端部と光透過部材５２の間に配置されている。このため、光導波路４０は第１ミラー５０を介してロジックＩＣ１０と光学的に接続される。光導波路４０の端部から出力される光信号は、第１ミラー５０によって伝送方向が変更されて光透過部材５２を介してロジックＩＣ１０の光入出力部１６に入力される。反対に、ロジックＩＣ１０の光入出力部１６から出力される光信号は、第１ミラー５０によって伝送方向が変更されて光透過部材５２を介して光導波路４０の端部に入力される。

【0016】

光導波路４０とコネクタ３０の間には第２ミラー６０と光透過部材６２が備えられている。光透過部材６２は光信号を透過する部材である。光透過部材６２は、例えば透明な樹脂で形成される光ピンである。光透過部材６２はコネクタ３０のハウジング３４の下側のプリント配線板２内に設けられている。ハウジング３４と光透過部材６２は光学的に接続されている。

【0017】

第２ミラー６０は光導波路４０とコネクタ３０の間で伝送される光信号の伝送方向を変更するための反射部材である。第２ミラー６０は光導波路４０の端部と光透過部材６２の間に配置されている。このため、光導波路４０は第２ミラー６０を介してコネクタ３０と光学的に接続される。光導波路４０の端部から出力される光信号は、第２ミラー６０によって伝送方向が変更されて光透過部材６２を介してコネクタ３０に入力される。反対に、コネクタ３０から出力される光信号は、第２ミラー６０によって伝送方向が変更されて光透過部材６２を介して光導波路４０の端部に入力される。

【0018】

上記のように、実施形態では、ロジックＩＣ１０とコネクタ３０は光透過部材５２と第１ミラー５０と光導波路４０と第２ミラー６０と光透過部材６２を介して光学的に接続されている。ロジックＩＣ１０とコネクタ３０間で光信号を伝送することができる。

【0019】

図２は、実施形態の半導体パッケージ１における光学的な経路９０を示す。光信号は、光学的な経路９０を介して、コネクタ３０の光ファイバ３２とロジックＩＣ１０の光入出力部１６間で伝送される。光学的な経路９０は、光透過部材５２と第１ミラー５０と光導波路４０と第２ミラー６０と光透過部材６２とハウジング３４と光ファイバ３２によって形成される。光学的な経路９０全体の長さは光ファイバ３２の長さに応じて変化する。

【0020】

上記の通り実施形態のロジックＩＣ１０は光信号を電気信号に変換する機能を有する。ロジックＩＣ１０とコネクタ３０は、第１ミラー５０と光導波路４０と第２ミラー６０を介して光学的に接続されている。ロジックＩＣ１０とコネクタ３０間で光信号が伝送されるが電気信号は伝送されない。実施形態の半導体パッケージ１では電気信号が伝送される電気的な経路が存在しないため、電気信号の伝送損失が生じない。電気信号の伝送損失がない半導体パッケージ１が提供される。

【0021】

［実施形態の半導体パッケージ１の製造方法］
実施形態の半導体パッケージ１の製造方法が説明される。実施形態の半導体パッケージ１は、以下の各工程によって形成される。コア基板上に導体層と樹脂絶縁層を交互に積層することによってプリント配線板２が形成される。プリント配線板２の第１面２ａ側に、光導波路４０を内蔵するための凹部が形成される。形成された凹部内に光導波路４０が配置される。この際、凹部内には光透過部材５２と第１ミラー５０と第２ミラー６０と光透過部材６２も配置される。

【0022】

その後、凹部に配置された光導波路４０上に樹脂絶縁層が形成される。光透過部材５２の上端部は第１面２ａから突出する。

【0023】

プリント配線板２の第１面２ａ上に、はんだバンプ１４、光透過部材５２を介してロジックＩＣ１０が実装される。ロジックＩＣ１０の光入出力部１６は、第１面２ａから突出する光透過部材５２の上端と光学的に接続される。これにより、ロジックＩＣ１０は、第１ミラー５０を介して光導波路４０と光学的に接続される。

【0024】

プリント配線板２の第１面２ａ上にコネクタ３０が実装される。コネクタ３０のハウジング３４が光透過部材６２上に固定される。これにより、コネクタ３０と光導波路４０が第２ミラー６０を介して光学的に接続される。この結果、ロジックＩＣ１０とコネクタ３０が、第１ミラー５０と光導波路４０と第２ミラー６０を介して光学的に接続される。実施形態の半導体パッケージ１が得られる。

【符号の説明】

【0025】

１ ：半導体パッケージ
２ ：プリント配線板
２ａ ：第１面
２ｂ ：第２面
１０ ：ロジックＩＣ
３０ ：コネクタ
４０ ：光導波路
５０ ：第１ミラー
６０ ：第２ミラー

【図1】

【図2】