(57)【要約】【課題】多層構造基板にパッケージ機能を持たせることで、簡易な構造でありながら光学装置の高機能化、小型薄型化を図ること。【解決手段】本発明は、複数の絶縁層が積層され、層間に配線パターンＰが形成されている多層構造基板１０と、多層構造基板１０の一部を切り欠くことで層間の配線パターンＰを露出させる凹部１０ａと、凹部１０ａ内に実装され、凹部１０ａによって露出する配線パターンＰと電気的に導通する発光素子２０と、発光素子２０に対して光路を構成し、光を多層構造基板１０の表面に沿って導く光導波部材３０とを有する光学装置である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の絶縁層が積層され、層間に配線パターンが形成されている多層構造基板と、
前記多層構造基板の一部を切り欠くことで層間の配線パターンを露出させる凹部と、
前記凹部内に実装され、前記凹部によって露出する配線パターンと電気的に導通する光学素子と、
前記光学素子に対して光路を構成し、光を前記多層構造基板の表面に沿って導く光導波部材と
を有する光学装置。
【請求項２】
前記凹部内には前記光学素子を駆動する回路を備えた電子部品が実装され、当該電子部品の実装面において前記凹部によって露出する配線パターンと電気的に導通している
請求項１記載の光学装置。
【請求項３】
前記光学素子は、前記凹部内に実装される支持基板を介して前記凹部内に実装されている
請求項１または２記載の光学装置。
【請求項４】
前記光学素子は、実装面と対向する面から光を出射する
請求項１から３のうちいずれか１項に記載の光学装置。
【請求項５】
前記光学素子は、複数の光を出射し、
前記光導波部材は、前記光学素子から出射される複数の光を各々導く複数の光導波路を備えている
請求項１から４のうちいずれか１項に記載の光学装置。
【請求項６】
前記光導波部材には、外部との間で光を伝送する光ファイバが接続されている
請求項１から５のうちいずれか１項に記載の光学装置。
【請求項７】
前記光導波部材には、外部との間で光を拡散もしくは収束させるレンズ部材が接続されている
請求項１から５のうちいずれか１項に記載の光学装置。
【請求項８】
前記光導波部材における光を導く光導波路の一部に溝が形成され、当該溝に光ファイバが接続されている
請求項１から４のうちいずれか１項に記載の光学装置。
【請求項９】
前記光導波部材の一端に斜め加工面が設けられ、前記斜め加工面によって前記光学素子との間の光路方向を変換する
請求項１から８のうちいずれか１項に記載の光学装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、層間に配線パターンが形成された多層構造基板を用いて電気部品および光学部品を実装する光学装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光伝送デバイスは、例えば、特許文献１に示すように、別途準備されたパッケージ上に配線基板や光学部品を実装し、封止する構造が主流となっている。また、面発光または面受光型素子を用いる場合、例えば、引用文献２に示すように、高度な位置調整を要する光路変換部品を搭載する構造が挙げられる。
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−２４２５０５号公報
【特許文献２】特開２００３−１９５１２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、引用文献１に記載の構造では、パッケージを別途作製する必要があり、このパッケージへの実装工程が必要になるなど、部品点数の増加や小型化を図る上で困難な構成となっている。また、引用文献２に記載の構造では、高度な位置調整を要する何らかの光路変換部品を搭載する必要があり、しかも、光路変換以外の機能を持たせることが困難である。
【０００５】
本発明は、層間に配線パターンが形成された多層構造基板を用い、この基板にパッケージ機能を持たせることで簡易な構造でありながら高機能、かつ小型薄型化を図ることができる光学装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、複数の絶縁層が積層され、層間に配線パターンが形成されている多層構造基板と、多層構造基板の一部を切り欠くことで層間の配線パターンを露出させる凹部と、凹部内に実装され、凹部によって露出する配線パターンと電気的に導通する光学素子と、光学素子に対して光路を構成し、光を多層構造基板の表面に沿って導く光導波部材とを有する光学装置である。
【０００７】
このような本発明では、多層構造基板の一部を切り欠いて凹部を構成し、層間の配線パターンを露出させ、この凹部内に光学素子を実装することから、配線基板としての多層構造基板が電子部品や光学部品のパッケージとしての役目も果たすことになる。
【０００８】
具体的には、凹部内に光学素子を駆動する回路を備えた電子部品を実装し、凹部によって露出する配線パターンと電気的に導通させる。また、光導波部材によって光学素子に対して光路を構成し、光を多層構造基板の表面に沿って導くことで、光を外部に出力したり、外部から入力する伝達を行う。
【０００９】
光学素子としては、凹部内の配線パターンに直接接続されるもののほか、支持基板を介して実装されるものもある。また、光学素子は、実装面と対向する面から光を出射する、いわゆる面発光型であったり、複数の発光点を持つものであったりする。
【００１０】
また、光導波部材には、外部との間で光を伝送する光ファイバが接続されていたり、外部との間で光を拡散もしくは収束させるレンズ部材が接続されていたりする。また、光導波部材には、光導波路の一部に溝が形成され、この溝に光ファイバを接続するものでもある。さらに、光導波部材の一端に斜め加工面が設けられ、この斜め加工面によって光学素子との間の光路方向を変換するものでもある。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、層間に配線パターンが形成された多層構造基板がパッケージとしての役目も果たすことから、簡易な構造でありながら光学装置の高機能化、小型薄型化を図ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を図に基づき説明する。なお、本実施形態では光学素子として発光素子を用いる場合を例とするが、受光素子を用いる場合や発光素子と受光素子との両方を用いる場合でも適用可能である。
【００１３】
＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態に係る光学装置の斜視図、図２は、第１実施形態に係る光学装置の断面図である。すなわち、第１実施形態に係る光学装置は、多層構造基板１０、支持基板２１を介して実装される光学素子２０、光導波部材３０を有する構成となっている。
【００１４】
多層構造基板１０は、少なくとも２つの層（絶縁層）が積層されたもので、層間に配線パターンＰが形成されている。この多層構造基板１０には、最上層を含む少なくとも１つの層の一部を切り欠くことで凹部１０ａが構成され、凹部１０ａのある部分とない部分とで段差構造がつくられている。
【００１５】
多層構造基板１０の凹部１０ａ内には、凹部１０ａによって露出する配線パターンＰと電気的に導通する状態で支持基板２１が実装され、この支持基板２１上に発光素子２０が実装されている。発光素子２０は、例えば実装面と対向する面から光を出射する面発光型が用いられている。
【００１６】
発光素子２０の上方には、出射した光を多層構造基板１０の表面に沿った方向へ光路変換して伝達できる第一の光伝送経路が実装されている。第一の光伝送経路は、光を伝達する光導波路を備えた光導波部材３０が用いられている。
【００１７】
光導波部材３０は、その一端に例えば斜め４５度に加工された加工面３０ｂが形成されており、下側の発光素子２０から出射される光を加工面３０ｂで水平方向（多層構造基板１０の表面方向）に反射し、光路変換を行っている。ここで、光導波部材３０の一端の斜め加工面３０ｂはダイシング等で容易に製作可能である。また、光導波部材３０に設けられる光導波路３０ａにピッチ変換や分岐などの機能を持たせることで、簡単に高機能化を図ることもできる。
【００１８】
第一の光伝送経路には第二の光伝送経路が接続されている。第二の光伝送経路としては、光ファイバ４０が用いられている。第二の光伝送路を光ファイバ４０とすることで、発光素子２０から出射された光信号を少ない損失で、かつ、長い距離でも他のデバイスへ伝達することができるようになる。
【００１９】
ここで、光ファイバ４０から成る第二の光伝送経路を光導波部材３０である第一の光伝送経路に接続するには、光導波部材３０における光導波路３０ａの延長上となる一端に溝を形成しておき、この溝に光ファイバ４０を挿入することによって行う。溝の大きさ、位置は溝に挿入された光ファイバ４０が光導波路３０ａのコアと光学的に結合できるように調整しておく。このような構造を用いると、高精度な位置合わせをする必要なく、自動的に光ファイバ４０のコアと光導波路３０ａのコアとの光学的結合が可能となる。これにより生産時のコストを削減することが可能となる。
【００２０】
また、発光素子２０が複数の光を出射する、いわゆる多点発光型の場合、各発光点から出射される光に対応して第一の光伝送経路である光導波部材３０には複数の光導波路３０ａが設けられている。また、第二の光伝送経路である光ファイバ４０も複数の光導波路３０ａに対応して複数本接続されている。
【００２１】
また、段差構造となる多層構造基板１０には、最上層を覆うように薄膜基板１５が固定されている。これにより、多層構造基板１０上に実装された支持基板２１、発光素子２０、第一の光伝送経路である光導波部材３０が多層構造基板１０の内部に封止される状態となる。
【００２２】
このような構造によって、段差構造を持つ多層構造基板１０が部材実装用の基板となるとともに部材を封止するパッケージとしての役目も果たし、従来のように別途パッケージを用意する必要がなくなる。このため、基板自体がパッケージとなってコスト削減、小型化を図ることができるようになる。
【００２３】
＜第１実施形態の具体例＞
本実施形態では、多層構造基板１０として、セラミックスを用いた４層基板を用いており、最上部の層（第１層１１）は、周辺約１ｍｍを残してくり抜き、枠状としている。第２層１２の層上には信号配線や電源配線などの配線パターンＰが作製されており、かつ、一部が部分的にくり抜かれて凹部１０ａを構成している。また、第２層１２の層上には、コンデンサ５１などの電子部品が実装されている。
【００２４】
第２層１２に形成した凹部１０ａ内となる第３層１３の配線パターンＰが露出している部分には、ドライバＩＣ５０および支持基板２１であるＳｉ（シリコン）プラットフォームが実装されている。Ｓｉプラットフォームには段差加工が施されており、低くなっている部分には面発光アレイ素子である発光素子２０が実装されている。Ｓｉプローブラットフォームによって発光素子２０の高さ位置を設定するとともに、発光素子２０の冷却、ならびに電気的な接地を兼ねることになる。
【００２５】
また、Ｓｉプラットフォーム上には高分子薄膜光導波路から成る第一の光伝送経路（光導波部材３０）が実装されている。この高分子薄膜光導波路の一端は４５度斜め加工が施されており、面発光アレイ素子（発光素子２０）から放射された光は、この４５度斜め加工した加工面３０ｂにより全反射で光路変換され、光導波路３０ａのコアへと光学的に結合するように位置調整されている。
【００２６】
また、高分子薄膜光導波路の他端には溝加工が施されている。この溝には光ファイバ４０が実装されており、光導波路３０ａのコアを通った光が光ファイバ４０のコアへと光学的に結合するように溝の幅、深さが調整されている。
【００２７】
多層構造基板１０の第１層１１の基板上には、厚さ約１ｍｍの樹脂基板から成る薄膜基板１５が接着固定されており、セラミックス４層の多層構造基板１０とこの樹脂基板１５とで、光ファイバ４０を除く多層構造基板１０上に実装された電子部品および光学部品を簡易的に封止している。
【００２８】
図２に示すように、多層構造基板１０の層間や層表面、層裏面には配線パターンＰが形成され、必要に応じて他の層間や層表面、層裏面の配線パターンＰとビアホールによって電気的導通がとられている。
【００２９】
多層構造基板１０はコンデンサ５１等の電子部品を実装し、回路を構成するための配線パターンＰを備えているとともに、電子部品や光学部品のパッケージとしての役目も果たしている。このため、最上層である第１層１１は枠状になっており、その下の層（第２層１２）の端部を露出させた状態で配置されている。第２層１２の端部の露出部分には配線パターンＰと導通する端子Ｔが形成されており、外部のインタフェースとの接続によって電気信号の入出力を行うことができるようになっている。
【００３０】
多層構造基板１０をパッケージとして利用し、さらに薄型化を図る観点から、第２層１２の一部に第３層１３の配線パターンＰを露出させる凹部１０ａが設けられている。この凹部１０ａ内にドライバＩＣ５０や支持基板２１を介した発光素子２０を実装することで、ドライバＩＣ５０や支持基板２１の実装面で第３層１３の配線パターンＰと必要に応じて電気的な導通を得るとともに、枠となる第１層１１より低い位置にこれらの部材を収めることができるようになっている。
【００３１】
ここで、ドライバＩＣ５０は、実装面（裏面）で第３層１３の配線パターンＰ（例えば、接地）と導通しているとともに、ボンディングワイヤーによって第２層１２の配線パターンＰおよび発光素子２０と電気的に接続されている。これにより、第２層１２の端部に形成された端子Ｔから入力される信号（電源を含む）によってドライバＩＣ５０が駆動され、ドライバＩＣ５０の出力によって発光素子２０の発光が制御される。
【００３２】
発光素子２０は実装面と対向する面から光を上方に出射する。出射された光は第一の光伝送経路である光導波部材３０のクラッド部を透過し、光導波路３０ａのコアの端部である斜め４５度の加工面３０ｂで全反射する。全反射した光は光導波路３０ａのコアを伝搬し、多層構造基板１０の表面方向に沿って進んでいく。さらに、この光は光導波路３０ａの端部に接続された光ファイバ４０に入射し、光ファイバ４０を介して外部に送られることになる。
【００３３】
本実施形態では、電子部品を実装し、電気的な回路を構成する多層構造基板１０内に電子部品および光学部品を組み込み、薄膜基板１５によって封止してパッケージ化することから、別途のパッケージを用意する必要がなくなる。しかも、多層構造基板１０の厚さ＋薄膜基板１５の厚さだけの非常に薄い光学装置（数ｍｍ厚）を提供できるようになる。
【００３４】
＜第２実施形態＞
図３は、第２実施形態に係る光学装置の斜視図、図４は、第２実施形態に係る光学装置の断面図である。すなわち、第２実施形態に係る光学装置は、多層構造基板１０、光学素子２０、光導波部材３０を有する構成となっている。
【００３５】
多層構造基板１０は、少なくとも２つの層（絶縁層）が積層されたもので、層間に配線パターンＰが形成されている。この多層構造基板１０には、最上層を含む少なくとも１つの層の一部を切り欠くことで凹部１０ａが構成され、凹部１０ａのある部分とない部分とで段差構造がつくられている。
【００３６】
多層構造基板１０の凹部１０ａ内には、凹部１０ａによって露出する配線パターンＰと電気的に導通する状態で発光素子２０が実装されている。発光素子２０は、例えば実装面と対向する面から光を出射する面発光型を用いる。
【００３７】
発光素子２０の上方には、出射した光を多層構造基板１０の表面に沿った方向へ光路変換して伝達できる第一の光伝送経路が実装されている。第一の光伝送経路は、光を伝達する光導波路を備えた光導波部材３０を用いる。
【００３８】
光導波部材３０は、その一端に例えば斜め４５度に加工された加工面３０ｂが形成されており、下側の発光素子２０から出射される光を加工面３０ｂで水平方向（多層構造基板１０の表面方向）に反射し、光路変換を行っている。ここで、光導波部材３０の一端の斜め加工面３０ｂはダイシング等で容易に製作可能である。また、光導波部材３０に設けられる光導波路３０ａにピッチ変換や分岐などの機能を持たせることで、簡単に高機能化を図ることもできる。
【００３９】
第一の光伝送経路には第二の光伝送経路が接続されている。第二の光伝送経路は、光ファイバ４０が用いられている。第二の光伝送路を光ファイバ４０とすることで、発光素子２０から出射された光信号を少ない損失で、かつ、長い距離でも他のデバイスへ伝達することができるようになる。
【００４０】
ここで、光ファイバ４０から成る第二の光伝送経路を光導波部材３０である第一の光伝送経路に接続するには、光導波部材３０における光導波路３０ａの延長上となる一端に溝を形成しておき、この溝に光ファイバ４０を挿入することによって行う。溝の大きさ、位置は溝に挿入された光ファイバ４０が光導波路３０ａのコアと光学的に結合できるように調整しておく。このような構造を用いると、高精度な位置合わせをする必要なく、自動的に光ファイバ４０のコアと光導波路３０ａのコアとの光学的結合が可能となる。これにより生産時のコストを削減することが可能となる。
【００４１】
また、発光素子２０が複数の光を出射する、いわゆる多点発光型の場合、各発光点から出射される光に対応して第一の光伝送経路である光導波部材３０には複数の光導波路３０ａが設けられている。また、第二の光伝送経路である光ファイバ４０も複数の光導波路３０ａに対応して複数本接続されている。
【００４２】
また、段差構造となる多層構造基板１０には、最上層を覆うように薄膜基板１５が固定されている。これにより、多層構造基板１０上に実装された支持基板２１、発光素子２０、第一の光伝送経路である光導波部材３０が内部に封止される状態となる。
【００４３】
このような構造によって、段差構造を持つ多層構造基板１０が部材実装用の基板となるとともに部材を封止するパッケージとしての役目も果たし、従来のように別途パッケージを用意する必要がなくなる。このため、基板自体がパッケージとなってコスト削減、小型化を図ることができるようになる。
【００４４】
＜第２実施形態の具体例＞
多層構造基板１０として、セラミックスを用いた４層基板を用いており、最上部の層（第１層１１）は、周辺約１ｍｍを残してくり抜き、枠状としている。第２層１２の層上には信号配線や電源配線などの配線パターンＰが作製されており、かつ、一部が部分的にくり抜かれて凹部１０ａを構成している。また、第２層１２の層上には、コンデンサ５１などの電子部品が実装されている。
【００４５】
第２層１２に形成した凹部１０ａ内となる第３層１３の配線パターンＰが露出している部分には、ドライバＩＣ５０および発光素子２０ならびに光導波部材３０が実装されている。発光素子２０は、面発光アレイ素子である。
【００４６】
光導波部材３０は、高分子薄膜光導波路から成る第一の光伝送経路である。この高分子薄膜光導波路の一端は４５度斜め加工が施されており、面発光アレイ素子（発光素子２０）から放射された光は、この４５度斜め加工した加工面３０ｂにより全反射で光路変換され、光導波路３０ａのコアへと光学的に結合するように位置調整されている。
【００４７】
また、高分子薄膜光導波路の他端には溝加工が施されている。この溝には光ファイバ４０が実装されており、光導波路３０ａのコアを通った光が光ファイバ４０のコアへと光学的に結合するように溝の幅、深さが調整されている。
【００４８】
多層構造基板１０の第１層１１の基板上には、厚さ約１ｍｍの樹脂基板から成る薄膜基板１５が接着固定されており、セラミックス４層の多層構造基板１０とこの樹脂基板１５とで、光ファイバ４０を除く多層構造基板１０上に実装された電子部品および光学部品を簡易的に封止している。
【００４９】
図４に示すように、多層構造基板１０の層間や層表面、層裏面には配線パターンＰが形成され、必要に応じて他の層間や層表面、層裏面の配線パターンＰとビアホールによって電気的導通がとられている。
【００５０】
多層構造基板１０はコンデンサ５１等の電子部品を実装し、回路を構成するための配線パターンＰを備えているとともに、電子部品や光学部品のパッケージとしての役目も果たしている。このため、最上層である第１層１１は枠状になっており、その下の層（第２層１２）の端部を露出させた状態で配置されている。第２層１２の端部の露出部分には配線パターンＰと導通する端子Ｔが形成されており、外部のインタフェースとの接続によって電気信号の入出力を行うことができるようになっている。
【００５１】
多層構造基板１０をパッケージとして利用し、さらに薄型化を図る観点から、第２層１２の一部に第３層１３の配線パターンＰを露出させる凹部１０ａが設けられている。この凹部１０ａ内にドライバＩＣ５０や発光素子２０、光導波部材３０を実装することで、ドライバＩＣ５０や支持基板２１の実装面で第３層１３の配線パターンＰと必要に応じて電気的な導通を得るとともに、枠となる第１層１１より低い位置にこれらの部材を収めることができるようになっている。
【００５２】
ここで、ドライバＩＣ５０は、実装面（裏面）で第３層１３の配線パターンＰ（例えば、接地）と導通しているとともに、ボンディングワイヤーによって第２層１２の配線パターンＰおよび発光素子２０と電気的に接続されている。これにより、第２層１２の端部に形成された端子Ｔから入力される信号（電源を含む）によってドライバＩＣ５０が駆動され、ドライバＩＣ５０の出力によって発光素子２０の発光が制御される。
【００５３】
発光素子２０は実装面と対向する面から光を上方に出射する。出射された光は第一の光伝送経路である光導波部材３０のクラッド部を透過し、光導波路３０ａのコアの端部である斜め４５度の加工面３０ｂで全反射する。全反射した光は光導波路３０ａのコアを伝搬し、多層構造基板１０の表面方向に沿って進んでいく。さらに、この光は光導波路３０ａの端部に接続された光ファイバ４０に入射し、光ファイバ４０を介して外部に送られることになる。
【００５４】
本実施形態では、電子部品を実装し、電気的な回路を構成する多層構造基板１０内に電子部品および光学部品を組み込み、薄膜基板１５によって封止してパッケージ化することから、別途のパッケージを用意する必要がなくなる。しかも、多層構造基板１０の厚さ＋薄膜基板１５の厚さだけの非常に薄い光学装置（数ｍｍ厚）を提供できるようになる。さらに、第１実施形態と比較して、支持基板２１（図１、図２参照）であるＳｉプラットフォームが不要のため、部品点数の削減を図ることができる。
【００５５】
＜第３実施形態＞
図５は、第３実施形態に係る光学装置の斜視図、図６は、第３実施形態に係る光学装置の断面図である。すなわち、第１実施形態に係る光学装置は、多層構造基板１０、支持基板２１を介して実装される光学素子２０、光導波部材３０を有する構成となっている。
【００５６】
多層構造基板１０は、少なくとも２つの層（絶縁層）が積層されたもので、層間に配線パターンＰが形成されている。この多層構造基板１０には、最上層を含む少なくとも１つの層の一部を切り欠くことで凹部１０ａが構成され、凹部１０ａのある部分とない部分とで段差構造がつくられている。
【００５７】
多層構造基板１０の凹部１０ａ内には、凹部１０ａによって露出する配線パターンＰと電気的に導通する状態で支持基板２１が実装され、この支持基板２１上に発光素子２０が実装されている。発光素子２０は、例えば実装面と対向する面から光を出射する面発光型を用いる。
【００５８】
発光素子２０の上方には、出射した光を多層構造基板１０の表面に沿った方向へ光路変換して伝達できる第一の光伝送経路が実装されている。第一の光伝送経路は、光を伝達する光導波路を備えた光導波部材３０を用いる。
【００５９】
光導波部材３０は、その一端に例えば斜め４５度に加工された加工面３０ｂが形成されており、下側の発光素子２０から出射される光を加工面３０ｂで水平方向（多層構造基板１０の表面方向）に反射し、光路変換を行っている。ここで、光導波部材３０の一端の斜め加工面３０ｂはダイシング等で容易に製作可能である。また、光導波部材３０に設けられる光導波路３０ａにピッチ変換や分岐などの機能を持たせることで、簡単に高機能化を図ることもできる。
【００６０】
第一の光伝送経路には第二の光伝送経路が接続されている。第二の光伝送経路は、複数のレンズ６０ａが端部に配置されたレンズアレイ６０が用いられている。第二の光伝送路をレンズアレイ６０にすることで、発光素子２０から出射された光信号を拡散もしくは収束させ、外部の光学部材との光学的な結合を確実に行うことができるようになる。
【００６１】
また、発光素子２０が複数の光を出射する、いわゆる多点発光型の場合、各発光点から出射される光に対応して第一の光伝送経路である光導波部材３０には複数の光導波路３０ａが設けられている。また、第二の光伝送経路であるレンズアレイ６０も複数のレンズ６０ａが配置されている。
【００６２】
本実施形態では、レンズアレイ６０のレンズ６０ａとしてある程度の大きさのものを用いて所望のレンズ特性を持たせる観点から、レンズ６０ａのピッチに合わせて第一の光伝送経路である光導波部材３０の光導波路３０ａのピッチ変換を行っている。つまり、発光素子２０の発光点のピッチは、発光素子２０の製造上、１つの基板（ウェハ）から多くの個数をとる観点から非常に狭くなっている。一方、レンズ６０ａのピッチは発光素子２０の発光点のピッチより大きくなっている。このため、光導波部材の光導波路３０ａのピッチは、発光素子２０側で狭く、途中からピッチ変換によって広くなって、レンズアレイ６０側でレンズ６０ａのピッチと一致させている。
【００６３】
また、段差構造となる多層構造基板１０には、最上層を覆うように薄膜基板１５が固定されている。これにより、多層構造基板１０上に実装された支持基板２１、発光素子２０、第一の光伝送経路である光導波部材３０が内部に封止される状態となる。
【００６４】
このような構造によって、段差構造を持つ多層構造基板１０が部材実装用の基板となるとともに部材を封止するパッケージとしての役目も果たし、従来のように別途パッケージを用意する必要がなくなる。このため、基板自体がパッケージとなってコスト削減、小型化を図ることができるようになる。
【００６５】
＜第３実施形態の具体例＞
多層構造基板１０として、セラミックスを用いた４層基板を用いており、最上部の層（第１層１１）は、周辺約１ｍｍを残してくり抜き、枠状としている。第２層１２の層上には信号配線や電源配線などの配線パターンＰが作製されており、かつ、一部が部分的にくり抜かれて凹部１０ａを構成している。また、第２層１２の層上には、コンデンサ５１などの電子部品が実装されている。
【００６６】
第２層１２に形成した凹部１０ａ内となる第３層１３の配線パターンＰが露出している部分には、ドライバＩＣ５０および支持基板２１であるＳｉ（シリコン）プラットフォームが実装されている。Ｓｉプラットフォームには段差加工が施されており、低くなっている部分には面発光アレイ素子である発光素子２０が実装されている。Ｓｉプローブラットフォームによって発光素子２０の高さ位置を設定するとともに、発光素子２０の冷却、ならびに接地を兼ねることになる。
【００６７】
また、Ｓｉプラットフォーム上には高分子薄膜光導波路から成る第一の光伝送経路（光導波部材３０）が実装されている。この高分子薄膜光導波路の一端は４５度斜め加工が施されており、面発光アレイ素子（発光素子２０）から放射された光は、この４５度斜め加工した加工面３０ｂにより全反射で光路変換され、光導波路３０ａのコアへと光学的に結合するように位置調整されている。
【００６８】
また、高分子薄膜光導波路の他端にはレンズアレイ６０が取り付けられている。レンズアレイ６０はＬ型に設けられており、このＬ型を高分子薄膜光導波路の他端に合わせることで確実に高さ方向および光軸方向の正確な位置合わせが行われる。
【００６９】
レンズアレイ６０のレンズ６０ａは、レンズ径約４００μｍ、ピッチ約５００μｍの微小レンズアレイとなっている。光導波部材３０は、下側の発光素子２０から出射される光の光路変換を行うとともに、このレンズアレイ６０のレンズピッチに合わせるピッチ変換を行う。
【００７０】
すなわち、この高分子薄膜光導波路の一端は４５度斜め加工が施されており、面発光アレイ素子（発光素子２０）から放射された光は、この４５度斜め加工した加工面３０ｂにより全反射で光路変換され、光導波路３０ａのコアへと光学的に結合するように位置調整されている。また、光導波路３０ａの加工面３０ｂ側のピッチは発光素子２０の発光点のピッチに合わせて約２５０μｍとなっているが、途中から徐々に拡がり、レンズアレイ６０側ではレンズピッチに合わせた約５００μｍとなっている。
【００７１】
多層構造基板１０の第１層１１の基板上には、厚さ約１ｍｍの樹脂基板から成る薄膜基板１５が接着固定されており、セラミックス４層の多層構造基板１０とこの樹脂基板１５とで、レンズアレイ６０を除く多層構造基板１０上に実装された電子部品および光学部品を簡易的に封止している。
【００７２】
図６に示すように、多層構造基板１０の層間や層表面、層裏面には配線パターンＰが形成され、必要に応じて他の層間や層表面、層裏面の配線パターンＰとビアホールによって電気的導通がとられている。
【００７３】
多層構造基板１０はコンデンサ５１等の電子部品を実装し、回路を構成するための配線パターンＰを備えているとともに、電子部品や光学部品のパッケージとしての役目も果たしている。このため、最上層である第１層１１は枠状になっており、その下の層（第２層１２）の端部を露出させた状態で配置されている。第２層１２の端部の露出部分には配線パターンＰと導通する端子Ｔが形成されており、外部のインタフェースとの接続によって電気信号の入出力を行うことができるようになっている。
【００７４】
多層構造基板１０をパッケージとして利用し、さらに薄型化を図る観点から、第２層１２の一部に第３層１３の配線パターンＰを露出させる凹部１０ａが設けられている。この凹部１０ａ内にドライバＩＣ５０や支持基板２１を介した発光素子２０を実装することで、ドライバＩＣ５０や支持基板２１の実装面で第３層１３の配線パターンＰと必要に応じて電気的な導通を得るとともに、枠となる第１層１１より低い位置にこれらの部材を収めることができるようになっている。
【００７５】
ここで、ドライバＩＣ５０は、実装面（裏面）で第３層１３の配線パターンＰ（例えば、接地）と導通しているとともに、ボンディングワイヤーによって第２層１２の配線パターンＰおよび発光素子２０と電気的に接続されている。これにより、第２層１２の端部に形成された端子Ｔから入力される信号（電源を含む）によってドライバＩＣ５０が駆動され、ドライバＩＣ５０の出力によって発光素子２０の発光が制御される。
【００７６】
発光素子２０は実装面と対向する面から光を上方に出射する。出射された光は第一の光伝送経路である光導波部材３０のクラッド部を透過し、光導波路３０ａのコアの端部である斜め４５度の加工面３０ｂで全反射する。全反射した光は光導波路３０ａのコアを伝搬し、多層構造基板１０の表面方向に沿って進んでいく。さらに、この光は光導波路３０ａの端部に接続されたレンズアレイ６０に入射し、レンズ６０ａを介して外部に出力されることになる。
【００７７】
本実施形態では、電子部品を実装し、電気的な回路を構成する多層構造基板１０内に電子部品および光学部品を組み込み、薄膜基板１５によって封止してパッケージ化することから、別途のパッケージを用意する必要がなくなる。しかも、多層構造基板１０の厚さ＋薄膜基板１５の厚さだけの非常に薄い光学装置（数ｍｍ厚）を提供できるようになる。
【００７８】
＜他の適用例＞
上記各実施形態では、光学素子として発光素子２０を用いる光学装置（光送信モジュール）を例として説明したが、受光素子を用いる光学装置（光受信モジュール）でも適用可能である。この場合、外部から送られる光信号を光ファイバ４０（第１、第２実施形態）やレンズアレイ６０（第３実施形態）で受け、光導波部材３０で伝送し、斜め加工面３０ｂで光路変換する。そして、光学素子として配置された受光素子によって光路変換後の光を受け、電気信号に変換する。そして、ドライバＩＣ５０の代わりに配置された信号処理ＩＣによって電気信号を処理し、配線パターンＰを介して端子Ｔから後段の機器へ送ることになる。
【００７９】
また、光学素子として、発光素子２０と受光素子との両方を用いる場合であっても適用可能である。この場合、発光素子２０に対応してドライバＩＣ、受光素子に対応して信号処理ＩＣを実装し、各々との電気的接続をしておく。これにより、発光素子２０から出射した光を上記実施形態と同様に外部へ伝送するとともに、外部から伝送されてきた光を受光素子で電気信号に変換し、後段の機器に伝えるといった光信号による送受信モジュールを構成することが可能となる。
【００８０】
本実施形態では、光学装置の小型化、薄型化を図ることができるため、光ケーブルのコネクタ（プラグ）に本実施形態の光学装置をそのまま適用することができる。特に、多点発光、受光の光学素子を用いる場合でも、高分子薄膜光導波路から成る光導波部材３０を用いることで複数の光路について的確かつ容易に光路の結合を行うことができ、他チャンネル光通信を行う小型の光学装置を提供できるようになる。
【００８１】
なお、上記実施形態では、実装面と対向する面から光を出射する面発光型の発光素子２０を例として説明したが、実装面と垂直な面から光を出射する端面発光型の発光素子を用いてもよい。この場合、光導波部材３０の斜め加工面３０ｂは不要であり、光学素子から出射した光を光路変更せずに光導波部材３０の端面から取り込むようにすればよい。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】第１実施形態に係る光学装置を説明する斜視図である。
【図２】第１実施形態に係る光学装置を説明する断面図である。
【図３】第２実施形態に係る光学装置を説明する斜視図である。
【図４】第２実施形態に係る光学装置を説明する断面図である。
【図５】第３実施形態に係る光学装置を説明する斜視図である。
【図６】第３実施形態に係る光学装置を説明する断面図である。
【符号の説明】
【００８３】
１０…多層構造基板、１０ａ…凹部、１１…第１層、１２…第２層、１３…第３層、１４…第４層、１５…薄膜基板、２０…発光素子、２１…支持基板、３０…光導波部材、３０ａ…光導波路、３０ｂ…加工面、４０…光ファイバ、５０…ドライバＩＣ、６０…レンズアレイ、６０ａ…レンズ
【図２】
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【図４】
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【図６】
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【図１】
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【図３】
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【図５】
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