(57)【要約】  光素子と光導波路との光結合損失が小さく、高品質の光通信が可能な光導波路モジュール、かかる光導波路モジュールを効率よく製造可能な光導波路モジュールの製造方法、および、前記光導波路モジュールを備え、高品質の光通信が可能な電子機器を提供することを目的とし、コア部と、前記コア部の側面を覆うように設けられたクラッド部と、前記コア部の途中または延長線上に設けられ、前記コア部の光路を前記クラッド部の外部へと変換する光路変換部と、を備える光導波路と、前記クラッド部の外部に設けられた光素子と、前記光導波路と前記光素子との間に設けられ、前記光路変換部と前記光素子とを繋ぐ光路に沿って形成された貫通孔を備える基板と、前記光素子と前記基板との隙間に設けられた透明な封止部と、を有し、前記封止部の一部が前記貫通孔内に挿入され、この挿入部が前記光路を通過する信号光を収束させるレンズを構成していることを特徴とする光導波路モジュールを提供する。
2012043417.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コア部と、前記コア部の側面を覆うように設けられたクラッド部と、前記コア部の途中または延長線上に設けられ、前記コア部の光路を前記クラッド部の外部へと変換する光路変換部と、を備える光導波路と、
前記クラッド部の外部に設けられた光素子と、
前記光導波路と前記光素子との間に設けられ、前記光路変換部と前記光素子とを繋ぐ光路に沿って形成された貫通孔を備える基板と、
前記光素子と前記基板との隙間に設けられた透明な封止部と、を有し、
前記封止部の一部が前記貫通孔内に挿入され、この挿入部が前記光路を通過する信号光を収束させるレンズを構成していることを特徴とする光導波路モジュール。
【請求項２】
前記レンズの面は、前記光導波路側に向かって突出する凸型湾曲面を含んでいる請求項１に記載の光導波路モジュール。
【請求項３】
前記封止部は、樹脂材料で構成されている請求項１または２に記載の光導波路モジュール。
【請求項４】
前記光路変換部および前記光素子の受発光部の少なくとも一方に前記レンズの焦点が位置するよう構成されている請求項１ないし３のいずれかに記載の光導波路モジュール。
【請求項５】
コア部と、前記コア部の側面を覆うように設けられたクラッド部と、前記コア部の途中または延長線上に設けられ、前記コア部の光路を前記クラッド部の外部へと変換する光路変換部と、を備える光導波路と、
前記クラッド部の外部に設けられた光素子と、
前記光導波路と前記光素子との間に設けられ、前記光路変換部と前記光素子とを繋ぐ光路に沿って形成された貫通孔を備える基板と、
前記光素子と前記基板との隙間に設けられた透明な封止部と、
前記貫通孔内に設けられたレンズと、を有する光導波路モジュールの製造方法であって、
前記基板の一方の面側に前記光素子を搭載した後、前記光素子と前記基板との隙間にペースト状の封止材を供給する工程と、
前記封止材を前記貫通孔内に侵入させた後、前記封止材を固化して前記封止部および前記レンズを得る工程と、を有することを特徴とする光導波路モジュールの製造方法。
【請求項６】
前記封止材を、その自重または前記貫通孔による毛細管現象により前記貫通孔内に侵入させる請求項５に記載の光導波路モジュールの製造方法。
【請求項７】
前記封止材を、前記貫通孔の両端間に設けた圧力差に伴い、前記貫通孔内に侵入させる請求項５に記載の光導波路モジュールの製造方法。
【請求項８】
請求項１ないし４のいずれかに記載の光導波路モジュールを備えることを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光導波路モジュール、光導波路モジュールの製造方法および電子機器に関するものである。
本願は、２０１０年１０月１日に、日本に出願された特願２０１０−２２４４１１号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
近年、情報化の波とともに、大容量の情報を高速で通信可能な広帯域回線（ブロードバンド）の普及が進んでいる。また、これらの広帯域回線に情報を伝送する装置として、ルーター装置、ＷＤＭ(Wavelength Division Multiplexing)装置等の伝送装置が用いられている。これらの伝送装置内には、ＬＳＩのような演算素子、メモリーのような記憶素子等が組み合わされた信号処理基板が多数設置されており、各回線の相互接続を担っている。【０００３】
各信号処理基板には、演算素子や記憶素子等が電気配線で接続された回路が構築されているが、近年、処理する情報量の増大に伴って、各基板では、極めて高いスループットで情報を伝送することが要求されている。しかしながら、情報伝送の高速化に伴い、クロストークや高周波ノイズの発生、電気信号の劣化等の問題が顕在化しつつある。このため、電気配線がボトルネックとなって、信号処理基板のスループットの向上が困難になっている。また、同様の課題は、スーパーコンピューターや大規模サーバー等でも顕在化しつつある。【０００４】
一方、光搬送波を使用してデータを移送する光通信技術が開発され、近年、この光搬送波を、一地点から他地点に導くための手段として、光導波路が普及しつつある。この光導波路は、線状のコア部と、その周囲を覆うように設けられたクラッド部とを有している。コア部は、光搬送波の光に対して実質的に透明な材料によって構成され、クラッド部は、コア部より屈折率が低い材料によって構成されている。【０００５】
光導波路では、コア部の一端から導入された光が、クラッド部との境界で反射しながら他端に搬送される。光導波路の入射側には、半導体レーザー等の発光素子が配置され、出射側には、フォトダイオード等の受光素子が配置される。発光素子から入射された光は光導波路を伝搬し、受光素子により受光され、受光した光の明滅パターンもしくはその強弱パターンに基づいて通信を行う。【０００６】
このような光導波路により信号処理基板内の電気配線を置き換えられると、前述したような電気配線の問題が解消され、信号処理基板のさらなる高スループット化が可能になると期待されている。【０００７】
ところで、電気配線を光導波路に置き換える際には、電気信号と光信号との相互変換を行うべく、発光素子と受光素子とを備え、これらの間を光導波路で光学的に接続してなる光導波路モジュールが用いられる。【０００８】
例えば、特許文献１には、プリント基板と、プリント基板上に搭載された発光素子と、プリント基板の下面側に設けられた光導波路と、を有する光インターフェースが開示されている。そして、光導波路と発光素子との間は、プリント基板に形成された、光信号を伝送するための貫通孔であるスルーホールを介して光学的に接続されている。【０００９】
しかしながら、上述したような光インターフェースでは、発光素子と光導波路との光結合において、光結合損失が大きいことが課題となっている。具体的には、発光素子の発光部から出射した信号光がスルーホールを通過して光導波路に入射する際、信号光が放射状に発散してしまうため、全ての信号光が光導波路に入射しない。このため、信号光の一部は光通信に寄与せず、光結合損失の増加を招いている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００５−２９４４０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的は、光素子と光導波路との光結合損失が小さく、高品質の光通信が可能な光導波路モジュール、かかる光導波路モジュールを効率よく製造可能な光導波路モジュールの製造方法、および、前記光導波路モジュールを備え、高品質の光通信が可能な電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
このような目的は、下記（１）〜（８）の本発明により達成される。
（１）  コア部と、前記コア部の側面を覆うように設けられたクラッド部と、前記コア部の途中または延長線上に設けられ、前記コア部の光路を前記クラッド部の外部へと変換する光路変換部と、を備える光導波路と、
前記クラッド部の外部に設けられた光素子と、
前記光導波路と前記光素子との間に設けられ、前記光路変換部と前記光素子とを繋ぐ光路に沿って形成された貫通孔を備える基板と、
前記光素子と前記基板との隙間に設けられた透明な封止部と、を有し、
前記封止部の一部が前記貫通孔内に挿入され、この挿入部が前記光路を通過する信号光を収束させるレンズを構成していることを特徴とする光導波路モジュール。【００１３】
（２）  前記レンズの面は、前記光導波路側に向かって突出する凸型湾曲面を含んでいる上記（１）に記載の光導波路モジュール。【００１４】
（３）  前記封止部は、樹脂材料で構成されている上記（１）または（２）に記載の光導波路モジュール。【００１５】
（４）  前記光路変換部および前記光素子の受発光部の少なくとも一方に前記レンズの焦点が位置するよう構成されている上記（１）ないし（３）のいずれかに記載の光導波路モジュール。
なお、上記光路変換部とは、光路変換部および光路変換部近傍を意味する。同様に、上記受発光部とは受発光部および受発光部近傍を意味する。【００１６】
（５）  コア部と、前記コア部の側面を覆うように設けられたクラッド部と、前記コア部の途中または延長線上に設けられ、前記コア部の光路を前記クラッド部の外部へと変換する光路変換部と、を備える光導波路と、
前記クラッド部の外部に設けられた光素子と、
前記光導波路と前記光素子との間に設けられ、前記光路変換部と前記光素子とを繋ぐ光路に沿って形成された貫通孔を備える基板と、
前記光素子と前記基板との隙間に設けられた透明な封止部と、
前記貫通孔内に設けられたレンズと、を有する光導波路モジュールの製造方法であって、
前記基板の一方の面側に前記光素子を搭載した後、前記光素子と前記基板との隙間にペースト状の封止材を供給する工程と、
前記封止材を前記貫通孔内に侵入させた後、前記封止材を固化して前記封止部および前記レンズを得る工程と、を有することを特徴とする光導波路モジュールの製造方法。【００１７】
（６）  前記封止材を、その自重または前記貫通孔による毛細管現象により前記貫通孔内に侵入させる上記（５）に記載の光導波路モジュールの製造方法。【００１８】
（７）  前記封止材を、前記貫通孔の両端間に設けた圧力差に伴い、前記貫通孔内に侵入させる上記（５）に記載の光導波路モジュールの製造方法。【００１９】
（８）  上記（１）ないし（４）のいずれかに記載の光導波路モジュールを備えることを特徴とする電子機器。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、光素子と光導波路との間にレンズを備えることにより、光素子と光導波路との光結合損失を小さくすることができるため、光搬送波のＳ／Ｎ比が高く、高品質の光通信が可能な光導波路モジュールが得られる。【００２１】
また、本発明によれば、このような光導波路モジュールを効率よく製造することができる。【００２２】
また、本発明によれば、このような光導波路モジュールを備えることにより、高品質の光通信が可能な信頼性の高い電子機器が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の光導波路モジュールの第１実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】図２の部分拡大図である。
【図４】図２に示す光導波路モジュールの他の構成例を示す縦断面図である。
【図５】レンズおよび貫通孔の他の構成例を示す縦断面図である。
【図６】本発明の光導波路モジュールの第２実施形態を示す縦断面図である。
【図７】レンズおよび貫通孔の他の構成例を示す縦断面図である。
【図８】レンズおよび貫通孔の他の構成例を示す縦断面図である。
【図９】貫通孔の他の構成例を示す縦断面図である。
【図１０】図２に示す光導波路モジュールを製造する方法を説明するための図（縦断面図）である。
【図１１】図２に示す光導波路モジュールを製造する方法を説明するための図（縦断面図）である。
【図１２】図２に示す光導波路モジュールを製造する方法を説明するための図（縦断面図）である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の光導波路モジュール、光導波路モジュールの製造方法および電子機器について添付図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００２５】
＜光導波路モジュール＞
≪第１実施形態≫
まず、本発明の光導波路モジュールの第１実施形態について説明する。
【００２６】
図１は、本発明の光導波路モジュールの第１実施形態を示す斜視図、図２は、図１のＡ−Ａ線断面図、図３は、図２の部分拡大図である。なお、以下の説明では、図２、３の上側を「上」、下側を「下」という。また、各図では、厚さ方向を強調して描いている。
【００２７】
図１に示す光導波路モジュール１０は、光導波路１と、その上方に設けられた回路基板２（基板）と、回路基板２上に搭載された発光素子３（光素子）と、を有している。
【００２８】
光導波路１は、長尺の帯状をなしており、回路基板２および発光素子３は、光導波路１の一方の端部（図２の左側の端部）に設けられている。
【００２９】
発光素子３は、電気信号を光信号に変換し、発光部３１から光信号を出射して光導波路１に入射させる素子である。図２に示す発光素子３は、その下面に設けられた発光部３１と、発光部３１に通電する電極３２とを有している。発光部３１は、図２の下方に向けて光信号を出射する。なお、図２に示す矢印は、発光素子３から出射した信号光の光路の例である。
【００３０】
また、回路基板２と発光素子３との間隙には、透明な封止材（封止部）６１が充填されている。
【００３１】
一方、光導波路１のうち、発光素子３の位置に対応してミラー（光路変換部）１６が設けられている。このミラー１６は、図２の左右方向に延伸する光導波路１の光路を、光導波路１の外部へと変換するものであり、図２では、発光素子３の発光部３１と光学的に接続されるよう、光路を９０°変換する。このようなミラー１６を介することにより、発光素子３から出射した信号光を光導波路１のコア部１４に入射させることができる。また、図示しないものの、光導波路１の他方の端部には、受光素子が設けられる。この受光素子も光導波路１と光学的に接続されており、光導波路１に入射された信号光は受光素子に到達する。その結果、光導波路モジュール１０において光通信が可能になる。
【００３２】
また、回路基板２には、ミラー１６と発光部３１とを繋ぐ光路が通過する部位に、厚さ方向に貫通する貫通孔２４が形成されている。
【００３３】
ここで、前述した封止材６１は、その一部が変形し、この貫通孔２４内に挿入されるよう構成されている。そして、封止材６１のうち、貫通孔２４内に挿入された一部分は、ミラー１６と発光部３１とを繋ぐ光路において、光路を変換するレンズとして機能する。図２、３では、封止材６１の一部分がレンズ１００となる。
【００３４】
このレンズ１００は、発光部３１から光導波路１に入射する信号光を収束光または平行光に変換することにより、信号光の発散を抑制し、ミラー１６の有効領域に対してより多くの信号光を到達させる。したがって、このようなレンズ１００を設けることにより、発光素子３と光導波路１との光結合効率が向上する。
【００３５】
以下、光導波路モジュール１０の各部について詳述する。
（光導波路）
図１に示す光導波路１は、下方からクラッド層（第１クラッド層）１１、コア層１３、およびクラッド層（第２クラッド層）１２をこの順で積層してなる帯状の積層体を有している。このうちコア層１３には、図１に示すように、平面視で直線状をなす１本のコア部１４と、このコア部１４の側面に隣接する側面クラッド部１５とが形成されている。コア部１４は、帯状の積層体の長手方向に沿って延伸しており、かつ、積層体の幅のほぼ中央に位置している。なお、図１において、コア部１４にはドットを付している。
【００３６】
図２に示す光導波路１では、ミラー１６を介して入射された光を、コア部１４とクラッド部（各クラッド層１１、１２および各側面クラッド部１５）との界面で全反射させ、他方の端部に伝搬させることができる。これにより、出射端で受光した光の明滅パターンおよび光の強弱パターンの少なくとも一方に基づいて光通信を行うことができる。
【００３７】
コア部１４とクラッド部との界面で全反射を生じさせるためには、界面に屈折率差が存在する必要がある。コア部１４の屈折率は、クラッド部の屈折率より大きければよく、その差は特に限定されないものの、クラッド部の屈折率の０．５％以上であるのが好ましく、０．８％以上であるのがより好ましい。一方、上限値は、特に設定されなくてもよいが、好ましくは５．５％程度とされる。屈折率の差が前記下限値未満であると光を伝達する効果が低下する場合があり、前記上限値を超えても、光の伝送効率のそれ以上の増大は期待できない。
【００３８】
なお、前記屈折率差とは、コア部１４の屈折率をＡ、クラッド部の屈折率をＢとしたとき、次式で表わされる。
【００３９】
屈折率差（％）＝｜（Ａ／Ｂ）−１｜×１００
また、図１に示す構成では、コア部１４は平面視で直線状に形成されているが、途中で湾曲、分岐等していてもよく、その形状は任意である。
【００４０】
また、コア部１４の横断面形状は、正方形または矩形（長方形）のような四角形であるのが一般的であるが、特に限定されず、真円、楕円のような円形、菱形、三角形、五角形のような多角形であってもよい。
【００４１】
コア部１４の幅および高さは、特に限定されないが、それぞれ、１〜２００μｍ程度であるのが好ましく、５〜１００μｍ程度であるのがより好ましく、２０〜７０μｍ程度であるのがさらに好ましい。
【００４２】
コア層１３の構成材料は、上記の屈折率差が生じる材料であれば特に限定されないが、具体的には、アクリル系樹脂、メタクリル系樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレン、エポキシ系樹脂やオキセタン系樹脂のような環状エーテル系樹脂、ポリアミド、ポリイミド、ポリベンゾオキサゾール、ポリシラン、ポリシラザン、また、ベンゾシクロブテン系樹脂やノルボルネン系樹脂等の環状オレフィン系樹脂のような各種樹脂材料の他、石英ガラス、ホウケイ酸ガラスのようなガラス材料等である。
【００４３】
また、これらの中でも特にノルボルネン系樹脂が好ましい。これらのノルボルネン系ポリマーは、例えば、開環メタセシス重合（ＲＯＭＰ）、ＲＯＭＰと水素化反応との組み合わせ、ラジカルまたはカチオンによる重合、カチオン性パラジウム重合開始剤を用いた重合、これ以外の重合開始剤（例えば、ニッケルや他の遷移金属の重合開始剤）を用いた重合等、公知のすべての重合方法で得ることができる。
【００４４】
一方、各クラッド層１１、１２は、それぞれ、コア層１３の下部および上部に位置している。このような各クラッド層１１、１２は、各側面クラッド部１５とともに、コア部１４の外周を囲むクラッド部を構成し、これにより光導波路１は信号光を漏出させることなく伝搬させることができる導光路として機能する。
【００４５】
クラッド層１１、１２の平均厚さは、コア層１３の平均厚さ（各コア部１４の平均高さ）の０．１〜１．５倍程度であるのが好ましく、０．２〜１．２５倍程度であるのがより好ましく、具体的には、クラッド層１１、１２の平均厚さは、特に限定されないが、それぞれ、通常、１〜２００μｍ程度であるのが好ましく、３〜１００μｍ程度であるのがより好ましく、５〜６０μｍ程度であるのがさらに好ましい。これにより、光導波路１が必要以上に大型化（厚膜化）するのを防止しつつ、クラッド層としての機能が好適に発揮される。
【００４６】
また、各クラッド層１１、１２の構成材料としては、例えば、前述したコア層１３の構成材料と同様の材料を用いることができるが、特にノルボルネン系ポリマーが好ましい。
【００４７】
また、コア層１３の構成材料およびクラッド層１１、１２の構成材料を選択する場合、両者の間の屈折率差を考慮して材料を選択すればよい。具体的には、コア層１３とクラッド層１１、１２との境界において光を確実に全反射させるため、コア層１３の構成材料の屈折率がクラッド層１１、１２の屈折率に比べ十分に大きくなるように材料を選択すればよい。これにより、光導波路１の厚さ方向において十分な屈折率差が得られ、コア部１４からクラッド層１１、１２に光が漏れ出るのを抑制することができる。
【００４８】
なお、光の減衰を抑制する観点からは、コア層１３の構成材料とクラッド層１１、１２の構成材料との密着性（親和性）が高いことも重要である。
【００４９】
また、図２に示す光導波路１は、さらに、クラッド層１１の下面に設けられた支持フィルム１８およびクラッド層１２の上面に設けられたカバーフィルム１９を有している。これらの支持フィルム１８およびカバーフィルム１９は、必要に応じて設ければよく、省略されてもよい。
【００５０】
このような支持フィルム１８およびカバーフィルム１９の構成材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレン、ポリプロピレンのようなポリオレフィン、ポリイミド、ポリアミド等の各種樹脂材料等が挙げられる。
【００５１】
また、支持フィルム１８およびカバーフィルム１９の各平均厚さは、特に限定されないが、５〜２００μｍ程度であるのが好ましく、１０〜１００μｍ程度であるのがより好ましい。これにより、支持フィルム１８およびカバーフィルム１９は、適度な剛性を有するものとなるため、光導波路１の柔軟性を阻害し難くなる。また、カバーフィルム１９は、光透過を阻害し難くなる。
【００５２】
なお、支持フィルム１８とクラッド層１１との間、および、カバーフィルム１９とクラッド層１２との間は、接着または接合されているが、その方法としては、熱圧着、接着剤または粘着剤による接着等が挙げられる。
【００５３】
このうち、接着層としては、例えば、アクリル系接着剤、ウレタン系接着剤、シリコーン系接着剤の他、各種ホットメルト接着剤（ポリエステル系、変性オレフィン系）等が挙げられる。また、特に耐熱性の高いものとして、ポリイミド、ポリイミドアミド、ポリイミドアミドエーテル、ポリエステルイミド、ポリイミドエーテル等の熱可塑性ポリイミド接着剤が好ましく用いられる。このような材料で構成された接着層は、比較的柔軟性に富んでいるため、光導波路１の形状が変化したとしても、その変化に自在に追従することができる。その結果、形状変化に伴う剥離を確実に防止し得るものとなる。
【００５４】
このような接着層の平均厚さは、特に限定されないが、１〜１００μｍ程度であるのが好ましく、５〜６０μｍ程度であるのがより好ましい。
【００５５】
また、前述したように、光導波路１の途中には、ミラー１６が設けられている（図２参照）。このミラー１６は、光導波路１の途中に掘り込み加工を施し、これにより得られた空間（空洞）の内壁面で構成される。この内壁面の一部は、コア部１４を斜め４５°に横切る平面であり、この平面がミラー１６となる。ミラー１６を介して、光導波路１と発光部３１とが光学的に接続されている。
【００５６】
なお、ミラー１６には、必要に応じて反射膜を成膜するようにしてもよい。この反射膜としては、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ等の金属膜が好ましく用いられる。
【００５７】
また、ミラー１６は、例えばコア部１４の光軸を９０°曲げる屈曲導波路等の光路変換手段で代替することもできる。
【００５８】
（発光素子）
発光素子３は、前述したように、下面に発光部３１と電極３２とを有するものであるが、具体的には、面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ）のような半導体レーザーや、発光ダイオード（ＬＥＤ）等の発光素子である。
【００５９】
一方、図１、２に示す光導波路モジュール１０の回路基板２上には、発光素子３に隣り合うように半導体素子４が搭載されている。半導体素子４は、発光素子３の動作を制御する素子であり、下面には電極４２を有している。かかる半導体素子４としては、例えば、ドライバーＩＣや、トランスインピーダンスアンプ（ＴＩＡ）、リミッティングアンプ（ＬＡ）等を含むコンビネーションＩＣの他、各種ＬＳＩ、ＲＡＭ等が挙げられる。
【００６０】
なお、発光素子３と半導体素子４は、後述する回路基板２により電気的に接続されており、半導体素子４により発光素子３の発光パターンおよび発光の強弱パターンを制御し得るよう構成されている。
【００６１】
（回路基板）
光導波路１の上方には、回路基板２が設けられており、回路基板２の下面と光導波路１の上面とは接着層５を介して接着されている。
【００６２】
回路基板２は、図２に示すように、絶縁性基板２１と、その下面に設けられた導体層２２と、上面に設けられた導体層２３と、を有している。回路基板２上に搭載された発光素子３と半導体素子４とは、導体層２３を介して電気的に接続されている。
【００６３】
ここで、絶縁性基板２１には、発光素子３の発光部３１と光導波路１のミラー１６とを繋ぐ光路に沿って形成された貫通孔２４が形成されている。貫通孔２４は、前記光路に沿って絶縁性基板２１を厚さ方向に貫通するよう構成されている。
【００６４】
また、図３に示す絶縁性基板２１おいて貫通孔２４は、その両開口部の形状が平面視で円形をなしており、かつ、その横断面積は厚さ方向に沿って一定である。換言すれば、貫通孔２４は円柱状をなしている。
【００６５】
なお、貫通孔２４の両開口部の形状は特に限定されず、真円、楕円、長円等の円形のほか、三角形、四角形、六角形等の多角形等であってもよい。
【００６６】
また、絶縁性基板２１は可撓性を有しているのが好ましい。可撓性を有する絶縁性基板２１は、回路基板２と光導波路１との密着性向上に寄与するとともに、形状変化に対する優れた追従性を有するものとなる。その結果、光導波路１が可撓性を有している場合には、光導波路モジュール１０全体も可撓性を有するものとなり、実装性に優れたものとなる。また、光導波路モジュール１０を湾曲させた際には、絶縁性基板２１と導体層２２、２３との剥離や、回路基板２と光導波路１との剥離を確実に防止することができ、剥離に伴う絶縁性の低下や伝送効率の低下を防止する。
【００６７】
絶縁性基板２１のヤング率（引張弾性率）は、一般的な室温環境下（２０〜２５℃前後）で１〜２０ＧＰａ程度であるのが好ましく、２〜１２ＧＰａ程度であるのがより好ましい。ヤング率の範囲がこの程度であれば、絶縁性基板２１は、上述したような効果を得る上で十分な可撓性を有するものとなる。
【００６８】
このような絶縁性基板２１を構成する材料としては、例えば、ポリイミド系樹脂、ポリアミド系樹脂、エポキシ系樹脂、各種ビニル系樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂等のポリエステル系樹脂等の各種樹脂材料が挙げられるが、中でもポリイミド系樹脂を主材料とするものが好ましく用いられる。ポリイミド系樹脂は、耐熱性が高く、優れた透光性および可撓性を有していることから、絶縁性基板２１の構成材料として特に好適である。
【００６９】
なお、絶縁性基板２１の具体例としては、ポリエステル銅張フィルム基板、ポリイミド銅張フィルム基板、アラミド銅張フィルム基板等に使用されるフィルム基板が挙げられる。
【００７０】
また、絶縁性基板２１の平均厚さは、５〜５０μｍ程度であるのが好ましく、１０〜４０μｍ程度であるのがより好ましい。このような厚さの絶縁性基板２１であれば、その構成材料によらず、十分な可撓性を有するものとなる。また、絶縁性基板２１の厚さが前記範囲内であれば、光導波路モジュール１０の薄型化が図られる。
【００７１】
さらには、絶縁性基板２１の厚さが前記範囲内であれば、信号光の発散によって伝送効率が低下するのを防止することができる。例えば、発光素子３の発光部３１から出射した信号光は、一定の出射角で発散しつつ回路基板２を通過してミラー１６に入射するが、発光部３１とミラー１６との離間距離が大き過ぎる場合、信号光が発散し過ぎてしまい、ミラー１６に到達する光量が減少するおそれがある。これに対し、絶縁性基板２１の平均厚さを前記範囲内とすることにより、発光部３１とミラー１６との離間距離を確実に小さくすることができるため、信号光は広く発散してしまう前にミラー１６に到達する。その結果、ミラー１６に到達する光量の減少を防止し、発光素子３と光導波路１との光結合に伴う損失（光結合損失）を十分に低下させることができる。
【００７２】
なお、絶縁性基板２１は、上述した可撓性基板以外に、比較的剛性の高い剛性基板であってもよい。
【００７３】
このような絶縁性基板２１は、耐屈曲性が高くなり、屈曲に伴う発光素子３の損傷を防止する。
【００７４】
絶縁性基板２１のヤング率（引張弾性率）は、一般的な室温環境下（２０〜２５℃前後）で５〜５０ＧＰａ程度であるのが好ましく、１２〜３０ＧＰａ程度であるのがより好ましい。ヤング率の範囲がこの程度であれば、絶縁性基板２１は、上述したような効果をより確実に発揮することができる。
【００７５】
このような絶縁性基板２１を構成する材料としては、例えば、紙、ガラス布、樹脂フィルム等を基材とし、この基材に、フェノール系樹脂、ポリエステル系樹脂、エポキシ系樹脂、シアネート樹脂、ポリイミド系樹脂、フッ素系樹脂等の樹脂材料を含浸させたものが挙げられる。
【００７６】
具体的には、ガラス布・エポキシ銅張積層板、ガラス不織布・エポキシ銅張積層板等のコンポジット銅張積層板に使用される絶縁性基板の他、ポリエーテルイミド樹脂基板、ポリエーテルケトン樹脂基板、ポリサルフォン系樹脂基板等の耐熱・熱可塑性の有機系リジッド基板や、アルミナ基板、窒化アルミニウム基板、炭化ケイ素基板等のセラミックス系リジッド基板等が挙げられる。
【００７７】
また、絶縁性基板２１が上述したような材料で構成される場合、その平均厚さは、好ましくは３００μｍ〜３ｍｍ程度、より好ましくは５００μｍ〜２．５ｍｍ程度とされる。
【００７８】
なお、絶縁性基板２１は、１枚の基板であってもよいが、複数層の基板を積層してなる多層基板（ビルドアップ基板）であってもよい。この場合、多層基板の層間には、パターニングされた導体層を含み、この導体層には任意の電気回路が形成されていてもよい。これにより、絶縁性基板２１中に高密度の電気回路を構築することができる。
【００７９】
また、絶縁性基板２１には、厚さ方向に貫通する１つまたは複数の貫通孔が設けられていてもよく、これらの貫通孔には導電性材料が充填されているか、または、貫通孔の内壁面に沿って導電性材料の被膜が成膜されていてもよい。この導電性材料は、絶縁性基板２１の両面の間を電気的に接続する貫通ビアとなる。
【００８０】
また、絶縁性基板２１に設けられた導体層２２および導体層２３は、それぞれ導電性材料で構成されている。各導体層２２、２３には、所定のパターンが形成されており、このパターンは配線として機能する。絶縁性基板２１に貫通ビアが形成されている場合、貫通ビアと各導体層２２、２３とが接続され、これにより、導体層２２と導体層２３とが一部で導通する。
【００８１】
各導体層２２、２３に用いられる導電性材料としては、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）等の各種金属材料が挙げられる。
【００８２】
また、各導体層２２、２３の平均厚さは、配線に要求される導電率等に応じて適宜設定されるものの、例えば１〜３０μｍ程度とされる。
【００８３】
また、各導体層２２、２３に形成される配線パターンの幅も、配線に要求される導電率や各導体層２２、２３の厚さ等に応じて適宜設定されるものの、例えば２〜１０００μｍ程度であるのが好ましく、５〜５００μｍ程度であるのがより好ましい。
【００８４】
なお、このような配線パターンは、例えば、一旦全面に形成された導体層をパターニングする（例えば、銅張基板の銅箔を部分的にエッチングする）方法、別途用意した基板上にあらかじめパターニングされた導体層を転写する方法等により形成される。
【００８５】
また、図３に示す各導体層２２、２３は、発光素子３の発光部３１とミラー１６との間の光路に干渉しないよう設けられた開口部２２１、２３１を有している。その結果、開口部２２１には導体層２２の厚さに相当する高さの空隙が、開口部２３１には導体層２３の厚さに相当する高さの空隙がそれぞれ生じている。また、各開口部２２１、２３１は、それぞれ絶縁性基板２１に形成された貫通孔２４と連通するものになる。
【００８６】
また、発光素子３や半導体素子４と導体層２３との間は、各種ハンダ、各種ろう材等により電気的かつ機械的に接続される。
【００８７】
ハンダおよびろう材としては、例えば、Ｓｎ−Ｐｂ系の鉛ハンダの他、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系、Ｓｎ−Ｚｎ−Ｂｉ系、Ｓｎ−Ｃｕ系、Ｓｎ−Ａｇ−Ｉｎ−Ｂｉ系、Ｓｎ−Ｚｎ−Ａｌ系の各種鉛フリーハンダ、ＪＩＳに規定された各種低温ろう材等が挙げられる。
【００８８】
なお、発光素子３や半導体素子４としては、例えばＢＧＡ(Ball Grid Array)タイプやＬＧＡ(Land Grid Array)タイプ等のパッケージ仕様の素子が用いられる。
【００８９】
また、導体層２３とハンダ（またはろう材）とが接触することにより、導体層２３を構成する金属成分の一部がハンダ側に溶解する現象が生じるおそれがある。この現象は、特に銅製の導体層２３に対して生じる場合が多いことから「銅食われ」と呼ばれている。銅食われが発生すると、導体層２３が薄くなったり、欠損したりする等の不具合を招き、導体層２３の機能を損なうおそれがある。
【００９０】
そこで、ハンダと接する導体層２３の表面には、あらかじめ、ハンダの下地として銅食われ防止膜（下地層）を形成しておくのが好ましい。この銅食われ防止膜の形成により、銅食われが防止され、導体層２３の機能を長期にわたって維持することができる。
【００９１】
銅食われ防止膜の構成材料としては、例えば、ニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、スズ（Ｓｎ）、パラジウム（Ｐｄ）等が挙げられ、銅食われ防止膜は、これらの金属組成１種からなる単層であってもよく、２種以上を含む複合層（例えば、Ｎｉ−Ａｕ複合層、Ｎｉ−Ｓｎ複合層等）であってもよい。
【００９２】
銅食われ防止膜の平均厚さは、特に限定されないが、０．０５〜５μｍ程度であるのが好ましく、０．１〜３μｍ程度であるのがより好ましい。これにより、銅食われ防止膜そのものの電気抵抗を抑制しつつ、十分な銅食われ防止作用を発現させることができる。
【００９３】
なお、発光素子３や半導体素子４と導体層２３との電気的接続は、上述したような接続方法の他、ワイヤーボンディング、異方性導電フィルム（ＡＣＦ）、異方性導電ペースト（ＡＣＰ）等を用いた製造方法で行われてもよい。
【００９４】
このうち、ワイヤーボンディングによれば、発光素子３や半導体素子４と回路基板２との間で熱膨張差が生じたとしても、柔軟性の高いボンディングワイヤーによって熱膨張差を吸収することができるので、接続部に対する応力集中が防止される。
【００９５】
また、回路基板２と光導波路１との間は接着層５により接着されているが、接着層５を構成する接着剤としては、例えば、エポキシ系接着剤、アクリル系接着剤、ウレタン系接着剤、シリコーン系接着剤の他、各種ホットメルト接着剤（ポリエステル系、変性オレフィン系）等が挙げられる。また、特に耐熱性の高いものとして、ポリイミド、ポリイミドアミド、ポリイミドアミドエーテル、ポリエステルイミド、ポリイミドエーテル等の熱可塑性ポリイミド接着剤が挙げられる。
【００９６】
なお、光導波路モジュール１０は、光導波路１の他方の端部にも、回路基板２を有していてもよく、他の光学部品との接続を担うコネクター等を有していてもよい。
【００９７】
図４は、図２に示す光導波路モジュールの他の構成例を示す縦断面図である。
図４（ａ）に示す光導波路モジュール１０では、光導波路１の他方の端部（図２、４の右側の端部）の上面にも回路基板２が設けられている。また、この回路基板２上には、受光素子７と半導体素子４とが搭載されている。また、光導波路１には、受光素子７の受光部７１の位置に対応してミラー１６が形成されている。
【００９８】
このような光導波路モジュール１０では、光導波路１からミラー１６を介して出射した信号光が、受光素子７の受光部７１に到達すると、光信号から電気信号への変換がなされる。このようにして光導波路１の両端部間における光通信が行われる。
【００９９】
一方、図４（ｂ）に示す光導波路モジュール１０では、光導波路１の他方の端部に、他の光学部品との接続を担うコネクター２０が設けられている。コネクター２０としては、光ファイバーとの接続に用いられるＰＭＴコネクター等が挙げられる。コネクター２０を介して光導波路モジュール１０を光ファイバーに接続することで、より長距離の光通信が可能になる。
【０１００】
なお、図４では、光導波路１の一方の端部と他方の端部とで１対１の光通信を行う場合について説明したが、光導波路１の他方の端部には、光路を複数に分岐することができる光スプリッターを接続するようにしてもよい。
【０１０１】
（レンズ）
ここで、発光素子３と回路基板２との隙間および発光素子３の側方には、封止材６１が配されている。これにより、導体層２３に開口部２３１を形成したことによる空隙にも封止材６１が充填されている。
【０１０２】
一方、半導体素子４と回路基板２との隙間および半導体素子４の側方には、封止材６２が配されている。
【０１０３】
このような封止材６１、６２は、それぞれ発光素子３および半導体素子４の耐候性（耐熱性、耐湿性、気圧変化に対する耐久性等）を高めるとともに、振動、外力、異物付着等から発光素子３および半導体素子４を確実に保護することができる。
【０１０４】
封止材６１、６２としては、透明な材料であればよく、例えば、アクリル系樹脂、メタクリル系樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレン、エポキシ系樹脂やオキセタン系樹脂のような環状エーテル系樹脂、ポリアミド、ポリイミド、ポリベンゾオキサゾール、ポリシラン、ポリシラザン、ベンゾシクロブテン系樹脂やノルボルネン系樹脂等の環状オレフィン系樹脂のような各種樹脂材料が挙げられる。このうち、熱や光を用いて容易に硬化し、レンズ１００を高精度に製造可能であるという観点で、樹脂材料が好ましく用いられる。
【０１０５】
また、開口部２３１に充填された封止材６１は、その一部が絶縁性基板２１に形成された貫通孔２４内にも侵入している。図３の場合、封止材６１の一部が、貫通孔２４内の深さ方向の途中まで侵入している。そして、侵入した部分の先端面は、図３の下方に向かって突出した凸条湾曲面で構成されており、貫通孔２４を通過する光を収束するレンズとして機能している。すなわち、封止材６１は、その一部を変形させてなるレンズ１００を有しているのである。
【０１０６】
封止材６１は、後述するようにペースト状の材料を貫通孔２４内に侵入させた後、材料を固化させることにより形成される。したがって、ペースト状の材料と貫通孔２４の内面との間に表面張力が働き、それに伴って侵入部（挿入部）の先端面には、自ずと、光導波路１側に向かって突出する湾曲面が形成される。この湾曲面に基づいて、レンズ１００は、透過する信号光を収束させることができる。
【０１０７】
このようなレンズ１００がない場合、発光部３１から出射した信号光が光導波路１に入射するまでの間で、信号光が発散し、ミラー１６の有効領域からはみ出てしまう信号光が発生する。このとき、はみ出た信号光は損失となり、ミラー１６で反射される信号光の光量が少なくなるため、光信号のＳ／Ｎ比が低下してしまう。
【０１０８】
これに対し、レンズ１００を設けることにより、光導波路１の表面に信号光の収束（収斂）機能が付与される。その結果、より多くの信号光をミラー１６に入射させることにより信号光の損失の発生が抑制され、光通信のＳ／Ｎ比を高めることができる。そして、信頼性が高く高品質な光通信を提供し得る光導波路モジュール１０が得られる。
【０１０９】
また、図３に示すレンズ１００は、封止材６１と一体化しているため、発光素子３やミラー１６に対する位置が高い精度で保持される。このため、レンズ１００を備えた光導波路モジュール１０は、優れた耐候性を有するものとなる。
【０１１０】
レンズ１００を構成する湾曲面の形状は、通過する信号光を収束し得る形状であればいかなる形状であってもよく、例えば、球面の他、放物線回転体、双曲線回転体、高次曲線回転体のような非球面等であってもよい。
【０１１１】
また、レンズ１００の平面視における面積は、貫通孔２４の横断面積に応じて変化するため、この横断面積は、レンズ１００の光学性能等を考慮して適宜設定される。具体的には、貫通孔２４の横断面積は、０．０１〜１０ｍｍ２程度とされ、より好ましくは０．０１〜１ｍｍ２程度とされる。なお、レンズ１００の平面視における面積は、この貫通孔２４の横断面積にほぼ等しくなる。
【０１１２】
さらに、レンズ１００の平面視における面積は、発光素子３の発光部３１の面積（受光素子７の受光部７１の面積）の１．２〜１０倍程度であるのが好ましく、２〜５倍程度であるのがより好ましい。
【０１１３】
また、レンズ１００は、その焦点が、ミラー１６近傍に位置するよう構成されているのが好ましい。このような構成のレンズ１００は、発光素子３の発光部３１から放射状に出射した信号光を、平行光または収束光に変換し、それ以上発散しないように確実に光路変換することができる。その結果、信号光の発散に伴う損失を確実に抑制することができる。
【０１１４】
また、レンズ１００は、その焦点が、発光素子３の発光部３１近傍に位置するよう構成されているのが好ましい。このような構成のレンズ１００は、ミラー１６からはみ出る信号光を減らし、信号光の光結合損失を確実に抑えることができる。
【０１１５】
以上、貫通孔２４内にレンズ１００が載置されることで、発光素子３の発光部３１とミラー１６との光結合効率を高めることができ、信頼性が高く高品質な光通信を提供し得る光導波路モジュール１０が得られる。
【０１１６】
また、レンズ１００は、封止材６１の一部を変形させて形成されたものであるため、その製造および実装が極めて容易であるとともに、発光素子３やミラー１６に対する位置を確実に維持することができる。このため、このようなレンズ１００は、耐候性の高い光導波路モジュール１０を効率よく製造することを可能にする。
また、レンズ１００は、図５に示すような縦断面形状をなすものであってもよい。
【０１１７】
図５は、レンズおよび貫通孔の他の構成例を示す縦断面図である。なお、図５に示すレンズおよび貫通孔は、下記の点で相違する以外、図３に示すものと同じである。
【０１１８】
図５（ａ）に示す貫通孔２４には、貫通孔２４の深さ方向の途中から下端に至る間の内面において撥液処理が施されている。図５（ａ）において撥液処理が施されている領域を、撥液処理領域２４１とする。
【０１１９】
このように撥液処理領域２４１を有することにより、貫通孔２４の上端から侵入した封止材６１は、撥液処理領域２４１に至るまで侵入すると、それ以上の侵入は困難になる。このようにして撥液処理領域２４１を適宜設定することで、封止材６１の侵入深さを自在に制御することができる。その結果、レンズ１００を配置する深さを制御することができる。
【０１２０】
撥液処理としては、封止材６１の組成に応じて適宜設定されるものの、例えば、フッ素系撥液膜、シリコーン系撥液膜、シランカップリング剤被膜のような各種被膜を成膜する処理、各種表面改質処理等が挙げられる。
【０１２１】
なお、図５（ａ）に示す貫通孔２４の内面のうち、撥液処理領域２４１以外の領域には、必要に応じて親液処理を施すようにしてもよい。これにより、封止材６１の侵入が促進され、目的とする形状のレンズ１００が形成され易くなる。
【０１２２】
親液処理としては、封止材６１の組成に応じて適宜設定されるものの、例えば、プラズマ処理、電子線処理のような各種表面改質処理、シランカップリング剤被膜のような各種被膜を成膜する処理等が挙げられる。
【０１２３】
一方、封止材６１は、図５（ｂ）に示すように、貫通孔２４の全体を埋めるよう配されていてもよい。貫通孔２４の全体に充填された封止材６１は、貫通孔２４の下端から光導波路１側に突出し、その先端面が湾曲面を構成する。その結果、貫通孔２４の下方にレンズ１００が形成される。
【０１２４】
なお、図５（ｂ）の場合、接着層５には、貫通孔２４の位置に対応して開口部を形成するようにすればよい。これにより、レンズ１００と接着層５との干渉が防止される。
【０１２５】
また、このようなレンズ１００は、受光素子側に設けるようにしてもよい。図４（ａ）には、受光素子７側にレンズ１００を設けた場合を示している。図４（ａ）の受光素子７側に設けられたレンズ１００は、回路基板２と受光素子７との隙間に供給された封止材６１のうち、貫通孔２４内に侵入した一部で構成されている。このようなレンズ１００を設けたことにより、光導波路１を伝搬し、ミラー１６で反射された信号光が回路基板２に入射する際、レンズ１００によって収束される。その結果、受光素子７の受光部７１に入射する信号光の光量が増加する。したがって、受光素子側にレンズ１００を設けたことで、出射側における光結合損失を抑制することができる。また、入射側および出射側の双方にレンズ１００を設けた場合、信号光の伝搬効率を特に高めることができる。
【０１２６】
なお、上述した発光素子３側のレンズ１００における特徴等は、受光素子７側のレンズ１００にも全て適用可能である。
【０１２７】
≪第２実施形態≫
次に、本発明の光導波路モジュールの第２実施形態について説明する。
図６は、本発明の光導波路モジュールの第２実施形態を示す縦断面図である。
【０１２８】
以下、第２実施形態について説明するが、第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。なお、図６において、第１実施形態と同様の構成部分については、先に説明したのと同様の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【０１２９】
図６に示す光導波路モジュール１０は、貫通孔２４の形状が異なる以外、第１実施形態と同様である。
【０１３０】
図６に示す貫通孔２４は、発光素子３の発光部３１とミラー１６とを繋ぐ光路の下方に沿ってその横断面積が徐々に拡張するよう構成されている。
【０１３１】
この貫通孔２４にも、第１実施形態と同様に封止材６１の一部が侵入しており、この侵入部（挿入部）がレンズ１００を構成している。このような貫通孔２４では、その深さ方向によって横断面積が異なるため、封止材６１の侵入深さを変えることで、必然的に、レンズ１００の平面視における面積も前記横断面積に応じて異なることとなる。したがって、本実施形態では、貫通孔２４に対する封止材６１の侵入深さを変えることのみで、レンズ１００の面積を容易に調整することができるという利点が得られる。
また、レンズ１００は、図７、８に示すような縦断面形状をなすものであってもよい。
【０１３２】
図７は、レンズおよび貫通孔の他の構成例を示す縦断面図である。なお、図７に示すレンズおよび貫通孔は、下記の点で相違する以外、図３に示すものと同じである。
【０１３３】
図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）にそれぞれ示すレンズ１００は、貫通孔２４内において配置する深さが異なっており、それに応じて面積も異なっている。
【０１３４】
前述したように、レンズ１００を製造するにあたっては、ペースト状の材料を貫通孔２４内に侵入させた後、材料を固化させる方法でレンズ１００を形成することができるため、レンズ１００の面積が大きくなるほど、鉛直下方に垂れ下がる形状になり易い。したがって、図７（ａ）に示すレンズ１００に比べて、図７（ｂ）、（ｃ）に示すレンズ１００はその面積が大きく、それとともにレンズ１００の湾曲面の曲率半径が小さくなっている。その結果、図７（ｂ）、（ｃ）に示すレンズ１００は、図７（ａ）に示すレンズ１００に比べて焦点距離が短いものとなる。
【０１３５】
このように本実施形態では、貫通孔２４に対する封止材６１の侵入深さを変えることのみで、レンズ１００の面積を容易に調整するとともに、その曲率半径、すなわち焦点距離をも容易に調整することができるという利点が得られる。
【０１３６】
なお、図７（ｃ）の場合、接着層５には、貫通孔２４の位置に対応して開口部を形成するようにすればよい。これにより、レンズ１００と接着層５との干渉が防止される。
【０１３７】
図８は、レンズおよび貫通孔の他の構成例を示す縦断面図である。なお、図８に示すレンズおよび貫通孔は、下記の点で相違する以外、図３に示すものと同じである。
【０１３８】
図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の貫通孔２４は、発光素子３の発光部３１とミラー１６とを繋ぐ光路に対する内面の傾斜角度がそれぞれ異なっており、それに応じて貫通孔２４内に設けられるレンズ１００の曲率半径も異なっている。このような曲率半径の相違は、レンズ１００がペースト状の材料を固化して製造されることに起因するものであり、換言すれば、貫通孔２４の内面の傾斜角度を変えることのみで、レンズ１００の曲率半径、すなわち焦点距離を容易に調整することができる。
【０１３９】
具体的には、光路に対する貫通孔２４の内面の傾斜角度を大きくすればするほど、レンズ１００の曲率半径が小さくなり、焦点距離を短くすることができる。
また、貫通孔２４は、図９に示すような縦断面形状をなすものであってもよい。
【０１４０】
図９は、貫通孔の他の構成例を示す縦断面図である。なお、図９に示す貫通孔は、下記の点で相違する以外、図６に示すものと同じである。
【０１４１】
図９（ａ）、（ｂ）に示す貫通孔２４は、円柱状の貫通孔と円錐台形状の貫通孔とを連結してなるものである。
【０１４２】
また、図９（ｃ）に示す貫通孔２４は、図６に示す貫通孔２４を上下反転してなるものである。
【０１４３】
また、図９（ｄ）に示す貫通孔２４は、図６に示す貫通孔２４において、深さ方向の途中で光路に対する内面の傾斜角度が変化してなるものである。
【０１４４】
また、図９（ｅ）に示す貫通孔２４は、その横断面積が下方に向かうにつれて加速的に拡張するよう構成されている。
【０１４５】
以上のような貫通孔２４を用いた場合でも、信号光を収束されるレンズ１００を容易に形成することができる。
【０１４６】
＜光導波路モジュールの製造方法＞
次に、上述したような光導波路モジュールを製造する方法の一例について説明する。
【０１４７】
図１に示す光導波路モジュール１０は、光導波路１、回路基板２、発光素子３および半導体素子４、および封止材６１、６２を用意し、これらを実装することで製造される。
【０１４８】
このうち、回路基板２は、絶縁性基板２１の両面を覆うように導体層を形成した後、不要部分を除去（パターニング）し、配線パターンを含む導体層２２、２３を残存させることで形成される。
【０１４９】
導体層の製造方法としては、例えば、プラズマＣＶＤ、熱ＣＶＤ、レーザーＣＶＤのような化学蒸着法、真空蒸着、スパッタリング、イオンプレーティング等の物理蒸着法、電解めっき、無電解めっき等のめっき法、溶射法、ゾル・ゲル法、ＭＯＤ法等が挙げられる。
【０１５０】
また、導体層のパターニング方法としては、例えばフォトリソグラフィー法とエッチング法とを組み合わせた方法が挙げられる。
【０１５１】
次に、光導波路の製造方法の一例について説明する。
光導波路１は、下方から支持フィルム１８、クラッド層１１、コア層１３、クラッド層１２およびカバーフィルム１９をこの順で積層してなる積層体（母材）と、この積層体の一部を除去することで形成されたミラー１６と、を有している。
【０１５２】
以下、光導波路の製造方法を、［１］積層体を形成する工程、［２］ミラー１６を形成する工程、に分けて説明する。
【０１５３】
［１］積層体（母材）のうち、クラッド層１１、コア層１３およびクラッド層１２の３層は、クラッド層１１、コア層１３およびクラッド層１２を順次成膜して形成する方法、あるいは、クラッド層１１、コア層１３およびクラッド層１２をあらかじめ基材上に成膜した後、それぞれを基板から剥離して貼り合わせる方法等により製造される。
【０１５４】
一方、支持フィルム１８およびカバーフィルム１９は、上述したようにして製造された３層に対して貼り合わせる方法により製造される。
【０１５５】
クラッド層１１、コア層１３およびクラッド層１２の各層は、それぞれ形成用の組成物を基材上に塗布して液状被膜を形成した後、液状被膜を均一化するとともに揮発成分を除去することにより形成される。
【０１５６】
塗布方法としては、例えば、ドクターブレード法、スピンコート法、ディッピング法、テーブルコート法、スプレー法、アプリケーター法、カーテンコート法、ダイコート法等の方法が挙げられる。
【０１５７】
また、液状被膜中の揮発成分を除去するには、液状被膜を加熱したり、減圧下に置いたり、あるいは乾燥ガスを吹き付けたりする方法が用いられる。
【０１５８】
なお、各層の形成用組成物としては、例えば、クラッド層１１、コア層１３またはクラッド層１２の構成材料を各種溶媒に溶解または分散してなる溶液（分散液）が挙げられる。
【０１５９】
ここで、コア層１３中にコア部１４と側面クラッド部１５とを形成する方法としては、例えば、フォトブリーチング法、フォトリソグラフィー法、直接露光法、ナノインプリンティング法、モノマーディフュージョン法等が挙げられる。これらの方法はいずれも、コア層１３の一部領域の屈折率を変化させる、あるいは、一部領域の組成を異ならせることにより、相対的に屈折率の高いコア部１４と相対的に屈折率の低い側面クラッド部１５とを作り込むことができる。
【０１６０】
［２］次いで、積層体に対して支持フィルム１８の下面側から一部を除去する掘り込み加工を施す。これにより得られた空間（空洞）の内壁面がミラー１６となる。
【０１６１】
積層体に対する掘り込み加工は、例えば、レーザー加工法、ダイシングソーによるダイシング加工法等により行うことができる。
以上のようにして、光導波路１が得られる。
【０１６２】
図１０〜１２は、図２に示す光導波路モジュールを製造する方法を説明するための図（縦断面図）である。
【０１６３】
以下、光導波路モジュールの製造方法を、［１］回路基板２上に発光素子３および半導体素子４を実装する工程、［２］封止材（充填材）６１、６２を供給する工程、［３］封止材６１の一部を貫通孔２４内に侵入させた後、固化する工程、［４］回路基板２と光導波路１とを接着する工程、に分けて説明する。
【０１６４】
［１］まず、回路基板２を用意する。回路基板２には、前述したように開口部２２１を有する導体層２２および開口部２３１を有する導体層２３が形成されている。また、開口部２２１、２３１に対応して絶縁性基板２１には貫通孔２４が形成されている（図１０（ａ））。
【０１６５】
次に、回路基板２上に発光素子３および半導体素子４を実装する（図１０（ｂ））。これにより、発光素子３の電極３２および半導体素子４の電極４２と、導体層２３とが機械的および電気的に接続される。
【０１６６】
［２］次に、ディスペンサー等の供給部６３により、発光素子３と回路基板２との隙間にペースト状の封止材６１を供給する。また、図示しないものの、半導体素子４と回路基板２との隙間にはペースト状の封止材６２を供給する。
【０１６７】
これらの封止材６１、６２の粘度は、特に限定されないが、室温で１０〜１０，０００ｍＰａ・ｓ程度であるのが好ましく、１００〜８，０００ｍＰａ・ｓ程度であるのがより好ましい。これにより、封止材６１、６２は、隙間に浸透するための適度な流動性と、貫通孔２４内に侵入したとき、表面張力によって所定の形状を保持し得る保形性と、を高度に両立するものとなる。
【０１６８】
［３］供給された封止材６１は、開口部２３１を充填するとともに、一部が貫通孔２４内に流動する。この際、貫通孔２４の内面に接している封止材６１は、表面張力により引っ張られるため、必然的に、下方に向かって中央部が突出する湾曲面６１０が形成される。すなわち、表面張力によって貫通孔２４の内面に近い部分が図１１の上方に引っ張られるため、相対的に内面から遠い部分（中央部）が下方に突出することとなり、信号光の収束に適した湾曲面６１０が自ずと形成されるのである。
【０１６９】
次に、封止材６１、６２を固化させる。封止材６１、６２の固化は、例えば、熱硬化法、光硬化法等の各種硬化法により行われる。これにより、封止材６１の一部に、透過する信号光を収束されるレンズ１００が形成される。
【０１７０】
［４］次いで、接着剤を用いて光導波路１上に回路基板２を積層する（図１１（ｅ）参照）。以上のようにして光導波路モジュール１０が効率よく製造される。
【０１７１】
ここで、［３］の工程において、封止材６１の一部を貫通孔２４内に侵入させる方法としては、特に限定されないものの、例えば、貫通孔２４が鉛直方向に沿うよう回路基板２を配置し、封止材６１の自重により侵入させる方法、貫通孔２４の毛細管現象を利用して封止材６１を侵入させる方法等が挙げられる。これらの方法は、封止材６１が自発的に貫通孔２４内に流動するため、特に設備等を必要としない点で有用である。また、貫通孔２４の内面に、封止材６１に対する親液処理が施されている場合には、封止材６１の流動が促進される。
【０１７２】
なお、自重により侵入と、毛細管現象による侵入とは、いずれか一方が作用する場合と、双方が作用する場合があるが、特に限定されない。
【０１７３】
一方、封止材６１の一部を貫通孔２４内に侵入させる方法としては、上記の方法以外に、回路基板２の上側（発光素子３側）から封止材６１を加圧する方法、貫通孔２４の下側（発光素子３とは反対側）から封止材６１を吸引する方法、遠心力を付与する方法といった強制的な方法が挙げられる。
【０１７４】
このうち、封止材６１を加圧する方法では、回路基板２を介して上下の空間で圧力差を設け、上方の圧力が高くなるよう設定する。具体的には、図１２（ａ）に示すように、回路基板２の上に気密空間９０を形成するための筐体９を載置するとともに、筐体９内に加圧力を付与する加圧ポンプ９１を接続する。加圧ポンプ９１により筐体９内が加圧されると、貫通孔２４を介して圧力差が緩和されるが、この際、圧力差の緩和に伴って封止材６１が貫通孔２４内に引き込まれる。その結果、前述した湾曲面６１０が形成される。このような方法によれば、比較的粘度が高く、流動性の低い封止材６１を用いた場合でも、湾曲面６１０を確実に形成することができる。また、加圧力の付与を調整することにより、封止材６１の侵入深さを自在に制御することができる。
【０１７５】
また、貫通孔２４の下方から封止材６１を吸引する方法でも、封止材６１は、図１２（ａ）と同様の振る舞いを示す。具体的には、図１２（ｂ）に示すように、回路基板２の下に気密空間９０を形成するための筐体９を載置するとともに、筐体９内を減圧する減圧ポンプ９２を接続する。減圧ポンプ９２により筐体９内が減圧されると、貫通孔２４を介して圧力差が緩和されるが、この際、圧力差の緩和に伴って封止材６１が貫通孔２４内に引き込まれる。その結果、前述した湾曲面６１０が形成される。このような方法によっても、比較的粘度が高く、流動性の低い封止材６１を用いた場合でも、湾曲面６１０を確実に形成することができる。また、吸引力を調整することにより、封止材６１の侵入深さを自在に制御することができる。
【０１７６】
また、湾曲面６１０の形状を制御するためには、封止材６１の侵入プロセス（加圧プロセスまたは吸引プロセス）と、封止材６１の固化プロセス（熱、光等の付与）とを、同時にまたは交互に行うようにすればよい。これにより、湾曲面６１０を所望の形状にすることができる。
【０１７７】
上記２つの方法において貫通孔２４の両端間に形成される圧力差は、特に限定されないが、０．００１〜０．１ＭＰａ程度であるのが好ましく、０．００５〜０．０５ＭＰａ程度であるのがより好ましい。これにより、封止材６１を適度な速さで侵入させることができるので、侵入深さの制御が容易に行える。
【０１７８】
さらに、上記工程[２]および[３]に代えて、以下の通り、工程[５]を採用することによって、湾曲面６１０を所望の形状にすることもできる。
[５]  ディスペンサー等の供給部６３により、発光素子３と回路基板２との隙間にペースト状の封止材６１を供給する。また、図示しないものの、半導体素子４と回路基板２との隙間にはペースト状の封止材６２を供給する。
これらの封止材６１、６２の粘度は、特に限定されないが、室温で１〜
１００，０００ｍＰａ・ｓ程度であるのが好ましく、５〜５０，０００ｍＰａ・ｓ程度であるのがより好ましい。
供給された封止材６１は、開口部２３１を充填するとともに、一部が貫通孔２４内に流動し、光素子実装面と反対側の面へ到達する。
次に、レンズ形状が加工された型をそのレンズ形状部と開口部２３１の位置が合うように型を配置する。ついで、封止材６１、６２を固化させる。封止材６１、６２の固化は、例えば、熱硬化法、光硬化法等の各種硬化法により行われる。硬化後、離型することにより、封止材６１の一部に、透過する信号光を収束されるレンズ１００が形成される。
【０１７９】
以上のような各方法は、封止材６１の粘度、回路基板２と発光素子３との隙間の大きさ、貫通孔２４の横断面積等の条件に応じて適宜選択される。
【０１８０】
例えば、封止材６１の粘度が低い、回路基板２と発光素子３との隙間が大きい、貫通孔２４の横断面積が広いといった場合には、封止材６１を強制的に侵入させる方法も用いられるが、好ましくは、封止材６１を自発的に侵入させる方法が用いられる。
【０１８１】
一方、封止材６１の粘度が高い、回路基板２と発光素子３との隙間が小さい、貫通孔２４の横断面積が狭いといった場合には、好ましくは、封止材６１を強制的に侵入させる方法が用いられる。
さらに、必要に応じて、上述した複数の方法を組み合わせて用いるようにしてもよい。
【０１８２】
＜電子機器＞
本発明の光導波路モジュールを備える電子機器（本発明の電子機器）は、光信号と電気信号の双方の信号処理を行ういかなる電子機器にも適用可能であるが、例えば、ルーター装置、ＷＤＭ装置、携帯電話、ゲーム機、パソコン、テレビ、ホーム・サーバー等の電子機器類への適用が好適である。これらの電子機器では、いずれも、例えばＬＳＩ等の演算装置とＲＡＭ等の記憶装置との間で、大容量のデータを高速に伝送する必要がある。したがって、このような電子機器が本発明の光導波路モジュールを備えることにより、電気配線に特有なノイズ、信号劣化等の不具合が解消されるため、その性能の飛躍的な向上が期待できる。
【０１８３】
さらに、光導波路部分では、電気配線に比べて発熱量が大幅に削減される。このため、基板内の集積度を高めて小型化が図られるとともに、冷却に要する電力を削減することができ、電子機器全体の消費電力を削減することができる。
【０１８４】
以上、本発明の光導波路モジュール、光導波路モジュールの製造方法および電子機器の実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、例えば光導波路モジュールを構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。また、任意の構成物が付加されていてもよく、複数の実施形態同士を組み合わせるようにしてもよい。
【０１８５】
また、前記各実施形態では、光導波路１が有するチャンネル（コア部）数は、１つであるが、本発明の光導波路モジュールでは、チャンネル数が２つ以上であってもよい。この場合、チャンネル数に応じてミラー、レンズ、発光素子、受光素子等の数を設定すればよい。また、発光素子および受光素子については、１つの素子に複数の発光部または複数の受光部を備えたものを用いるようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１８６】
本発明によれば、光素子と光導波路との間にレンズを備えることにより、光素子と光導波路との光結合損失を小さくすることができるため、光搬送波のＳ／Ｎ比が高く、高品質の光通信が可能な光導波路モジュールが得られる。
また、このように優れた光導波路モジュールを効率よく製造できる。
さらに、高品質の光通信が可能な電子機器を提供するもできる。
【符号の説明】
【０１８７】
１              光導波路
１０            光導波路モジュール
１１            クラッド層（第１クラッド層）
１２            クラッド層（第２クラッド層）
１３            コア層
１４            コア部
１５            側面クラッド部
１６            ミラー
１８            支持フィルム
１９            カバーフィルム
２              回路基板
２０            コネクター
２１            絶縁性基板
２２、２３      導体層
２２１、２３１  開口部
２４            貫通孔
２４１          撥液処理領域
３              発光素子
３１            発光部
３２            電極
４              半導体素子
４２            電極
５              接着層
６１、６２      封止材
６３            供給部
６１０          湾曲面
７              受光素子
７１            受光部
９              筐体
９０            気密空間
９１            加圧ポンプ
９２            減圧ポンプ
１００          レンズ
【図１】
2012043417.tif 000003
【図２】
2012043417.tif 000004
【図３】
2012043417.tif 000005
【図４】
2012043417.tif 000006
【図５】
2012043417.tif 000007
【図６】
2012043417.tif 000008
【図７】
2012043417.tif 000009
【図８】
2012043417.tif 000010
【図９】
2012043417.tif 000011
【図１０】
2012043417.tif 000012
【図１１】
2012043417.tif 000013
【図１２】
2012043417.tif 000014
【国際調査報告】
2012043417.tif 000015
2012043417.tif 000016