(57)【要約】      （修正有）【課題】伝送特性に優れた光導波路および光回路基板を提供することを課題とする。【解決手段】上面および下面を有する下部クラッド１、下部クラッド１の上面に位置するコア２、および下部クラッド１の上面にコア２を被覆するように位置している上部クラッド３を有する積層体４と、上部クラッド３の上面から下部クラッド１にかけて位置しているとともに、下部クラッド１の上面に対して傾斜しており且つ間隙を介して対向している第１分断面８ａおよび第２分断面８ｂを有するキャビティ６と、を含んでおり、第１分断面８ａは、コア２の部位に光信号の反射面７を有し、下部クラッド１の上面に対する第２分断面８ｂの鋭角側の第２傾斜角度は、下部クラッド１の上面に対する第１分断面８ａの鋭角側の第１傾斜角度よりも小さい。【選択図】図１
2020086169.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面および下面を有する下部クラッド、該下部クラッドの上面に位置するコア、および前記下部クラッドの上面に前記コアを被覆するように位置している上部クラッドを有する積層体と、
前記上部クラッドの上面から前記下部クラッドにかけて位置しているとともに、前記下部クラッドの上面に対して傾斜しており且つ間隙を介して対向している第１分断面および第２分断面を有するキャビティと、を含んでおり、
前記第１分断面は、前記コアの部位に光信号の反射面を有し、
前記下部クラッドの上面に対する前記第２分断面の鋭角側の第２傾斜角度は、前記下部クラッドの上面に対する前記第１分断面の鋭角側の第１傾斜角度よりも小さいことを特徴とする光導波路。
【請求項２】
前記第２傾斜角度は、３５°よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の光導波路。
【請求項３】
前記キャビティの底部は、前記下部クラッド内に位置していることを特徴とする請求項１または２に記載の光導波路。
【請求項４】
前記キャビティは、前記上部クラッドの上面から前記第１分断面にかけて、断面視で前記上部クラッドの上面と交わる角度および前記第１分断面と交わる角度のいずれもが９０度以上である側面を有していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の光導波路。
【請求項５】
前記積層体は、上面から下面にかけて位置している一対の貫通孔を有していることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の光導波路。
【請求項６】
請求項５に記載の光導波路と、
上面に位置する一対の電極を有する配線基板と、を含んでおり、
前記一対の電極が対応する前記一対の貫通孔の下側開口の直下に位置する状態で、前記光導波路が前記配線基板の上面に位置していることを特徴とする光回路基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、光導波路および光導波路を含む光回路基板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
多くの情報を高速で伝送できる高機能な光導波路の開発が進められている。なお、光導波路は、コア、およびコアを包囲するクラッドを有している。コアは、例えば四角断面を有する線状構造を有している。コアおよびクラッドには、傾斜した端面が位置している。端面におけるコアの部位は、伝送される光信号の進行方向を変える反射面として機能する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１８−６０１２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
光導波路には、光信号の発光部または受光部を有する光素子が実装されることがある。実装時のアライメント方法として、アクティブアライメントという方法がある。この方法は、光導波路において光信号の方向を変更する二つの反射面のうち、一方の反射面の上方から光源部が移動しながら光信号を発光し、他方の反射面上方に配置したセンサー部によって、コア内を伝播してきた光信号を受光して伝送特性が最適となる光源の位置を検出する。この検出結果をもとにして、光素子の実装位置を決定する。なお、光導波路は、第１分断面および第２分断面を有するキャビティを有しており、第１分断面におけるコアの部位が反射面として機能する。しかしながら、光導波路の小型化に伴い第１分断面と第２分断面との間隙が狭くなると、アライメント時に光信号が第２分断面に当たり反射してコア内に侵入し、センサー部がこの反射光を受光してしまい最適な光源の位置として誤検出してしまう場合がある。このため、光素子の実装位置を正確に決定することができないおそれがある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示における光導波路は、上面および下面を有する下部クラッド、下部クラッドの上面に位置するコア、および下部クラッドの上面にコアを被覆するように位置している上部クラッドを有する積層体と、上部クラッドの上面から下部クラッドにかけて位置しているとともに、下部クラッドの上面に対して傾斜しており且つ間隙を介して対向している第１分断面および第２分断面を有するキャビティと、を含んでおり、第１分断面は、コアの部位に光信号の反射面を有し、下部クラッドの上面に対する第２分断面の鋭角側の第２傾斜角度は、下部クラッドの上面に対する第１分断面の鋭角側の第１傾斜角度よりも小さいことを特徴とするものである。
【０００６】
本開示における光回路基板は、上記構成の光導波路と、上面に位置する一対の電極を有する配線基板と、を含んでおり、一対の電極が対応する一対の貫通孔の下側開口の直下に位置する状態で、光導波路が配線基板の上面に位置していることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
本開示の構造によれば、光信号の伝送特性に優れた光導波路を提供することができる。
【０００８】
本開示の構造によれば、上記構成の光導波路を含んでいるため、伝送特性に優れた光回路基板を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本開示の光導波路の実施形態例を示す概略断面図である。
【図２】図２は、本開示の光導波路の実施形態例を示す概略上面図である。
【図３】図３は、本開示の光導波路の実施形態例の要部を示す概略断面図である。
【図４】図４は、本開示の光回路基板の実施形態例を示す概略断面図である。
【図５】図５は、本開示の光導波路の別の実施形態例を示す概略上面図である。
【図６】図６は、本開示の光導波路のさらに別の実施形態例を示す概略上面図である。
【図７】図７は、本開示の光導波路のさらに別の実施形態例を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１および図２を基にして、本開示の光導波路２０の実施形態例を説明する。図１は、図２に示すＸ−Ｘ間を通る断面図である。光導波路２０は、下部クラッド１、コア２、および上部クラッド３を含む積層体４と、貫通孔５と、キャビティ６と、反射面７とを含んでいる。
【００１１】
下部クラッド１は、例えば１０〜２０μｍの厚みを有する平板形状である。下部クラッド１は、例えばエポキシ樹脂やポリイミド樹脂を含む感光性シートあるいは感光性ペーストを、例えば基板の上面に被着あるいは塗布した後、露光および現像により所定の形状に整形して熱硬化することにより形成される。
【００１２】
コア２は、例えば２０〜４０μｍの厚みを有しており、四角形状の断面をもつ細長い線形状である。コア２は、例えばエポキシ樹脂やポリイミド樹脂を含む感光性シートを、真空状態で下部クラッド１上に被着して露光および現像により線形状に整形した後、熱硬化することで形成される。コア２用の感光性シートを構成する樹脂の屈折率は、下部クラッド１および上部クラッド３用の感光性シートやペーストを構成する樹脂の屈折率よりも大きいものを用いる。
【００１３】
上部クラッド３は、コア２を被覆する状態で下部クラッド１の上面に位置している。上部クラッド３は、コア２の上方において、例えば１０〜２０μｍの厚みを有しており、平坦な上面を有している。
【００１４】
上部クラッド３の上面において、後述する光学素子Ｄの発光部Ｄ１もしくは受光部Ｄ２と対向する領域の表面の粗さは、算術平均粗さＲａが１０ｎｍ以下であれば、光信号が乱反射して拡散することを低減するのに有利である。
【００１５】
また、これ以外の領域の表面の粗さは、算術平均粗さＲａが３０〜１００ｎｍであれば、例えば光学素子Ｄから上部クラッド３の上面にかけて樹脂で一体的に封止する場合に、樹脂と上部クラッド３の上面との接触面積を増やすことで密着強度を向上させることに有利である。
【００１６】
上部クラッド３は、例えばエポキシ樹脂やポリイミド樹脂から成る感光性シートあるいは感光性ペーストを、コア２を被覆するように下部クラッド１の上面に被着あるいは塗布して露光および現像した後、熱硬化することで形成される。
【００１７】
貫通孔５は、上面視においてコア２の長手方向と垂直な方向に、互いに対向し合う状態
で積層体４に位置している。図２の例では、二つの貫通孔５が、コア２を挟んで向かい合っており、コア２に反射面７ａが位置している。これは、光学素子Ｄの二つの電極Ｄ３および光学素子Ｄの発光部Ｄ１もしくは受光部Ｄ２の配置と対応している。すなわち、光学素子Ｄは、上面視において各電極Ｄ３と各貫通孔５とが重なり、発光部Ｄ１もしくは受光部Ｄ２と反射面７ａとが重なるように配置される。
【００１８】
コア２からそれぞれの貫通孔５までの距離は、互いに同じ程度である。貫通孔５は、積層体４の上面と下面とを貫通している。言い換えれば、貫通孔５は、上部クラッド３の上面から下部クラッド１の下面にかけて位置している。
【００１９】
貫通孔５は、例えばレーザー加工やブラスト加工等により形成される。また、貫通孔５は、下部クラッド１および上部クラッド３を形成するときに、露光および現像により形成しても構わない。貫通孔５の開口径は、例えば５０〜８０μｍに設定されている。対向し合う貫通孔５の開口中心の間隔は、例えば８０〜１１０μｍに設定されている。
【００２０】
キャビティ６は、上面透視において、コア２の一部と重なる二つの領域に位置している。キャビティ６は、断面視において、上部クラッド３の上面から下部クラッド１にかけて位置しており、コア２を下部クラッド１の上面に対して斜め方向に分断する第１分断面８ａおよび第２分断面８ｂを有している。
【００２１】
なお、キャビティ６の底部は、下部クラッド１の底面にまで達していても構わないが、キャビティ６の底部が、下部クラッド１内に位置している場合には、後述するキャビティ６の加工時にレーザー光によってキャビティ６以外の部分が損傷することを抑制できる点で有利である。
【００２２】
図３に示すように、下部クラッド１の上面に対する第２分断面８ｂの鋭角側の第２傾斜角度θ２は、下部クラッド１の上面に対する第１分断面８ａの第１傾斜角度θ１よりも小さい。言い換えれば、第２分断面８ｂと下部クラッド１の上面との交点を通る垂線に対する第２分断面８ｂの傾きは、第１分断面８ａと下部クラッド１の上面との交点を通る垂線に対する第１分断面８ａの傾きよりも大きいといえる。
【００２３】
第１傾斜角度θ１は、例えば４５°を有しており、第２傾斜角度θ２は、例えば３３°に設定されている。このため、光導波路２０の上方から第２分断面８ｂに光信号が当たって反射した場合でも、間隙を介して対向する第１分断面８ａを介してコア２へ浸入する光信号を低減することが可能になる。つまり、反射面７によって反射してコア２へ浸入する光信号の光量に対して、第２分断面８ｂによって反射してコア２へ浸入する光信号の光量が少なくなる。
【００２４】
キャビティ６は、上部クラッド３の上面に位置する開口９を有している。コア２の長手方向に平行な開口径Ｌ１は、例えば４０〜８０μｍに設定されている。コア２の長手方向に垂直な開口径Ｌ２は、例えば７０〜１１０μｍに設定されている。
【００２５】
キャビティ６は、例えばレーザー加工により形成される。上記のような第１傾斜角度θ１と第２傾斜角度θ２とが異なる角度となるようにするためには、レーザー光の入射方向に対して、積層体４を例えば４０°〜６０°程度傾けた状態でレーザー光を照射すればよい。なお、分断面８に、例えばプラズマ処理やブラスト処理等により表面処理を行っても構わない。
【００２６】
反射面７は、第１分断面８ａにおけるコア２の部位に位置している。反射面７は、例えば光導波路２０に接続される光学素子Ｄの直下に位置する第１反射面７ａ、および光導波
路２０に接続されるコネクタＣの直下に位置する第２反射面７ｂを含んでいる。反射面７は、光学素子Ｄから発光された光信号の向きを変更してコネクタＣに光信号を伝送させる機能を有している。あるいは、コネクタＣから送信された光信号の向きを変更して光学素子Ｄに光信号を受光させる機能を有している。
【００２７】
なお、コア２の中心軸と反射面７の中心位置とは一致しており、この中心軸および中心位置を基準にして光信号が伝送される。ここで、中心軸とは、四角形状のコア２の断面の１対の対角線が交わる位置を指す。また、中心位置とは、四角形状の反射面７の１対の対角線が交わる位置を指す。
【００２８】
このように、本開示の光導波路２０は、下部クラッド１の上面にコア２を被覆するように位置している上部クラッド３を有する積層体４と、間隙を介して対向している第１分断面８ａおよび第２分断面８ｂを有するキャビティ６と、を含んでいる。第１分断面８ａは、コア２の部位に反射面７を有し、下部クラッド１の上面に対する第２分断面８ｂの鋭角側の第２傾斜角度θ２は、下部クラッド１の上面に対する第１分断面８ａの鋭角側の第１傾斜角度θ１よりも小さい。
【００２９】
これにより、例えば上記のアクティブアライメント時に、光信号が第２分断面８ｂに当たって反射した場合でも、間隙を介して対向する第１分断面８ａを介してコア２へ浸入する光信号を低減することが可能になる。このため、センサー部が受光するこの光信号を最適な光源の位置から発光されたものとして誤検出することを抑制することが可能になる。その結果、最適な光源の位置を正確に検出して光素子の実装位置を正確に決定することが可能になり、光信号の伝送特性に優れた光導波路を提供することができる。
【００３０】
次に、図４を基にして、本開示の光導波路２０を有する光回路基板４０の実施形態例を説明する。なお、上述の光導波路２０に関しては詳細な説明を省略する。
【００３１】
光回路基板４０は、配線基板３０と、光導波路２０と、を備えている。配線基板３０は、光導波路２０、光学素子ＤおよびコネクタＣを位置決めして固定し、光学素子Ｄと外部（マザーボード等）とを電気的に接続する機能を有する。また、光導波路２０を介して光学素子Ｄと外部（光学装置等）との間で光信号が伝送される。光学素子Ｄは、例えば垂直共振器面発光レーザーやフォトダイオード等が挙げられ、光信号と電気信号との変換を行う。
【００３２】
配線基板３０は、絶縁基板３１と配線導体３２とを備えている。絶縁基板３１は、コア用の絶縁層３１ａとビルドアップ用の絶縁層３１ｂとを有している。コア用の絶縁層３１ａは、複数のスルーホール３３を有している。
【００３３】
コア用の絶縁層３１ａは、例えば、絶縁基板３１の剛性を確保して平坦性を保持する等の機能を有している。コア用の絶縁層３１ａは、例えばガラスクロスにエポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂等を含浸した半硬化状態のプリプレグを、加熱しながら平坦にプレス加工することで形成される。
【００３４】
ビルドアップ用の絶縁層３１ｂは、複数のビアホール３４を備えている。ビルドアップ用の絶縁層３１ｂは、例えば、後で詳しく説明する配線導体３２等の引き回し用スペースを確保する等の機能を有する。ビルドアップ用の絶縁層３１ｂは、例えばエポキシ樹脂やポリイミド樹脂等を含む樹脂フィルムを、真空下でコア用の絶縁層３１ａに貼着して熱硬化することで形成される。
【００３５】
配線導体３２は、コア用の絶縁層３１ａの表面、ビルドアップ用の絶縁層３１ｂの表面
、スルーホール３３の内部およびビアホール３４の内部に位置している。スルーホール３３の内部に位置する配線導体３２は、コア用の絶縁層３１ａの上下表面に位置する配線導体３２間を導通している。ビアホール３４の内部に位置する配線導体３２は、ビルドアップ用の絶縁層３１ｂの表面に位置する配線導体３２と、コア用の絶縁層３１ａの表面に位置する配線導体３２間を導通している。配線導体３２は、例えばセミアディティブ法やサブトラクティブ法により、銅めっき等の良導電性金属により形成されている。
【００３６】
配線基板３０は、上面に複数の第１電極３５を有している。第１電極３５は、光学素子Ｄの電極Ｄ３と、貫通孔５内の導電材料を介して接続される。導電材料としては、例えば半田が挙げられる。また、配線基板３０は、上面に複数の第２電極３６および下面に複数の第３電極３７を有している。第２電極３６は、例えば半導体素子等の電子部品Ｓと接続される。第３電極３７は、例えばマザーボードが接続される。第１電極３５、第２電極３６、および第３電極３７は、配線導体３２の一部から成り、配線導体３２の形成時に同時に形成される。
【００３７】
配線基板３０は、光導波路２０が実装される領域に支持層３８を有している。支持層３８は、例えば積層体４にレーザー光を照射してキャビティ６を形成するときに、レーザー光が積層体４を貫通して配線基板３０を損傷することを防止する遮蔽板として機能する。支持層３８は、例えば配線導体３２の一部から成り、配線導体３２の形成時に同時に形成される。
【００３８】
光導波路２０は、第１電極３５が位置する領域を含む配線基板３０の上面に位置している。光導波路２０に位置する貫通孔５は、第１電極３５を底部としている。言い換えれば、光導波路２０は、第１電極３５が対応する貫通孔５の下側開口の直下に位置する状態で配線基板３０の上面に位置している。
【００３９】
このように、本開示の光回路基板４０は、配線基板３０の上面に伝送特性に優れた光導波路２０が位置していることから光回路基板の伝送特性の向上が可能になる。
【００４０】
なお、本開示は、上述の実施形態の一例に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲であれば種々の変更は可能である。
【００４１】
本例では配線基板３０が、ソルダーレジストを有していない一例を示したが、配線基板３０が、絶縁基板３１の上面および下面の両方またはいずれか片方の面に、第２電極３６および第３電極３７を露出する開口を備えるソルダーレジストを有していても構わない。これにより、例えば電子部品Ｓを実装する際の熱処理により、配線導体３２が受けるダメージを軽減できる。複数の開口は、互いに異なる形状でも構わない。異なる形状の開口は、例えば電子部品Ｓを実装する際の補助的なアライメントマークとして兼用することが可能である。
【００４２】
また、本例においては一つの光導波路２０に一つのコア２が位置している場合を示したが、図５に示すように、複数のコア２が位置していても構わない。この場合は、より多くの光信号を伝送することが可能になり光導波路２０および光回路基板４０のさらなる高機能化に有利である。
【００４３】
また、図６に示すように、キャビティ６の開口９の隅部分１０は、平面視で曲線状であっても構わない。隅部分１０の曲率半径は、例えば５〜１０μｍに設定されている。このような場合、光導波路２０が、外圧や熱を受けた際に、隅部分１０に生じる応力を４０〜６０％に低減することができる。これにより、隅部分１０において積層体４にクラックが生じることを抑制して、信頼性に優れた高機能な光導波路２０を提供することができる。
【００４４】
また、図７に示すように、キャビティ６は、上部クラッド３の上面から第１分断面８ａにかけて、断面視で上部クラッド３の上面と交わる角度および第１分断面８ａと交わる角度のいずれもが９０度以上である側面１１を有していても構わない。このような場合、上部クラッド３の上面と第１分断面８ａとが鋭角に交わる部分を無くすことで、積層体４に欠けが生じたり、欠けを起因としたクラックが反射面７まで伝播したりすることを抑制することが可能になる。これにより、光信号の伝送特性に優れた光導波路２０を提供することができる。
【００４５】
なお、側面１１と上部クラッド３の上面とが交わる角度の上限値、および側面１１と第１分断面８ａとが交わる角度の上限値は、上部クラッド３の上面と第１分断面８ａとがなす角度による。この角度が、例えば４５度である場合には、前述の上限値は１３５度になる。
【００４６】
上述のような、曲線状を有する隅部分１０、および側面１１は、キャビティ６を形成した後に、例えば上部クラッド３の上面と第１分断面８ａとが交わる領域にレーザーを照射することで形成される。なお、光導波路２０は、これらの形状の両方を備えるものであっても構わない。
【符号の説明】
【００４７】
１            下部クラッド
２            コア
３            上部クラッド
４            積層体
５            貫通孔
６            キャビティ
７            反射面
８ａ          第１分断面
８ｂ          第２分断面
１１          側面
２０          光導波路
３０          配線基板
３５          電極
４０          光回路基板
θ１          第１傾斜角度
θ２          第２傾斜角度
【図１】
2020086169.tif 000003
【図２】
2020086169.tif 000004
【図３】
2020086169.tif 000005
【図４】
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【図５】
2020086169.tif 000007
【図６】
2020086169.tif 000008
【図７】
2020086169.tif 000009