(57)【要約】【課題】光送受信部のサブマウントに高精度で実装できるフレキシブル光導波路と、光素子を基板の電気配線側に高精度で実装できるフレキシブル光電気混載基板とを提供すること。【解決手段】フレキシブル光導波路は、基板上に、光が伝播するコアと、コアを包囲し、コアより屈折率が小さいクラッドと、光の伝播方向における少なくとも一方の端部に形成された４５°ミラーとを有する。４５°ミラーを有する端部において、クラッドの端部と４５°ミラーとの間に、クラッドより断面積が小さいクラッド延設部が設けられ、クラッドの端部から４５°ミラーに至る領域（クラッド延設部を除く）がコアと同じ材料で形成されている。フレキシブル光電気混載基板は、このフレキシブル光導波路において、基板の裏面に電気配線を有し、４５°ミラーの位置における基板の電気配線側に光素子が実装される。【選択図】図１
2010072075.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、光が伝播するコアと、該コアを包囲し、該コアより屈折率が小さいクラッドと、光の伝播方向における少なくとも一方の端部に形成された４５°ミラーとを有するフレキシブル光導波路であって、該４５°ミラーを有する端部において、該クラッドの端部と該４５°ミラーとの間に、該クラッドより断面積が小さいクラッド延設部が設けられており、該クラッドの端部から該４５°ミラーに至る領域（クラッド延設部を除く）が該コアと同じ材料で形成されていることを特徴とするフレキシブル光導波路。
【請求項２】
前記クラッドの端部から前記４５°ミラーに至る領域（クラッド延設部を除く）の少なくとも一方の側面部が前記クラッドと同じ材料で形成されている請求項１記載のフレキシブル光導波路。
【請求項３】
裏面に電気配線を有する基板上に、光が伝播するコアと、該コアを包囲し、該コアより屈折率が小さいクラッドと、光の伝播方向における少なくとも一方の端部に形成された４５°ミラーとを有し、該４５°ミラーの位置における該基板の該電気配線側に光素子が実装されるフレキシブル光電気混載基板であって、該４５°ミラーを有する端部において、該クラッドの端部と該４５°ミラーとの間に、該クラッドより断面積が小さいクラッド延設部が設けられており、該クラッドの端部から該４５°ミラーに至る領域（クラッド延設部を除く）が該コアと同じ材料で形成されていることを特徴とするフレキシブル光電気混載基板。
【請求項４】
前記光素子を実装するためのパッドに対して鉛直方向に前記基板の上方に位置する部分を含めて、前記クラッド延設部の両側に位置する領域が前記コアと同じ材料で形成されている請求項３記載のフレキシブル光電気混載基板。
【請求項５】
前記クラッドの端部から前記４５°ミラーに至る領域（クラッド延設部を除く）の少なくとも一方の側面部が前記クラッドと同じ材料で形成されている請求項３記載のフレキシブル光電気混載基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フレキシブル光導波路およびフレキシブル光電気混載基板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光通信システムの実用化に伴い、その基本構成としての光導波路に関する技術が注目を集めている。光導波路とは、代表的には、屈折率が高いコアを屈折率が低いクラッドが取り囲んだ埋め込み型構造をなすか、あるいは、屈折率が低い下部クラッドの上に屈折率が高いコアを形成し、上部クラッドを空気層としたリッジ型構造をなし、光導波路のコアに入射した光は該コアと該クラッドとの界面や該コアと該空気層との界面で反射しながら該コア中を伝播する。
【０００３】
最近、光導波路と電子回路とを１枚の基板上に混載した光電気混載モジュールが開発されている。光電気混載モジュールは、裏面に電気配線を有する基板上に光導波路が形成されており、光導波路の両端部に４５°ミラーを形成して、一方の４５°ミラーの位置における基板の電気配線側に実装した発光素子から発光された光を光導波路のコアに導いて伝播させ、他方の４５°ミラーの位置における基板の電気配線側に実装した受光素子により受光するように構成されている。この場合、光導波路のコアと、４５°ミラーを介して、発光素子や受光素子との間で光を低損失で授受するためには、発光素子や受光素子を基板の電気配線側に正確に実装することが求められる。
【０００４】
しかし、基板がポリイミドフィルムから構成されるフレキシブル光電気混載基板の場合には、基板自体が柔軟性を有するので、発光素子や受光素子を基板の電気配線側に実装する際に、基板に撓みが生じ、実装精度が低下するという問題点があった。
【０００５】
そこで、例えば、特許文献１には、フレキシブル光電気混載基板ではないが、フレキシブル光導波路において、光の伝播方向の少なくとも一方の端部に、クラッドまたはコアを補強する補強部材を埋設することにより、フレキシブル光導波路を光送受信部のサブマウントに実装する際に、接合部におけるコアの位置ずれを防止して、高精度で実装できる技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００７−３３８３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、特許文献１に開示されている技術を用いて、補強部材を比較的硬いコア材料で形成しても、その周囲が比較的柔らかいクラッド材料で埋められているので、フレキシブル光導波路を光送受信部のサブマウントに実装する際の実装精度は、依然として不充分であり、また、特許文献１に開示されている技術をフレキシブル光電気混載基板に応用した場合、光素子を基板の電気配線側に実装する際に、基板に撓みが生じることを防止できず、実装精度を充分に向上させることができないという問題点があった。
【０００７】
上述した状況の下、本発明が解決すべき課題は、光送受信部のサブマウントに高精度で実装できるフレキシブル光導波路と、光素子を基板の電気配線側に高精度で実装できるフレキシブル光電気混載基板とを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、種々検討の結果、光の伝播方向における少なくとも一方の端部に形成された４５°ミラーの近傍において、クラッドの端部から４５°ミラーに至る領域（コアの周囲を除く）を比較的硬いコアと同じ材料で形成すれば、フレキシブル光導波路を光送受信部のサブマウントに高精度で実装できること、また、フレキシブル光電気混載基板において、光素子を基板の電気配線側に高精度で実装できることを見出して、本発明を完成した。
【０００９】
すなわち、本発明は、基板上に、光が伝播するコアと、該コアを包囲し、該コアより屈折率が小さいクラッドと、光の伝播方向における少なくとも一方の端部に形成された４５°ミラーとを有するフレキシブル光導波路であって、該４５°ミラーを有する端部において、該クラッドの端部と該４５°ミラーとの間に、該クラッドより断面積が小さいクラッド延設部が設けられており、該クラッドの端部から該４５°ミラーに至る領域（クラッド延設部を除く）が該コアと同じ材料で形成されていることを特徴とするフレキシブル光導波路を提供する。
【００１０】
本発明のフレキシブル光導波路において、前記クラッドの端部から前記４５°ミラーに至る領域（クラッド延設部を除く）の少なくとも一方の側面部は、前記クラッドと同じ材料で形成されていてもよい。
【００１１】
また、本発明は、裏面に電気配線を有する基板上に、光が伝播するコアと、該コアを包囲し、該コアより屈折率が小さいクラッドと、光の伝播方向における少なくとも一方の端部に形成された４５°ミラーとを有し、該４５°ミラーの位置における該基板の該電気配線側に光素子が実装されるフレキシブル光電気混載基板であって、該４５°ミラーを有する端部において、該クラッドの端部と該４５°ミラーとの間に、該クラッドより断面積が小さいクラッド延設部が設けられており、該クラッドの端部から該４５°ミラーに至る領域（クラッド延設部を除く）が該コアと同じ材料で形成されていることを特徴とするフレキシブル光電気混載基板を提供する。
【００１２】
本発明のフレキシブル光電気混載基板において、前記光素子を実装するためのパッドに対して鉛直方向に前記基板の上方に位置する部分を含めて、前記クラッド延設部の両側に位置する領域が前記コアと同じ材料で形成されていてもよい。あるいは、前記クラッドの端部から前記４５°ミラーに至る領域（クラッド延設部を除く）の少なくとも一方の側面部が前記クラッドと同じ材料で形成されていてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のフレキシブル光導波路は、光の伝播方向における少なくとも一方の端部に形成された４５°ミラーの近傍において、クラッドの端部と４５°ミラーとの間に、クラッドより断面積が小さいクラッド延設部が設けられており、クラッドの端部から４５°ミラーに至る領域（クラッド延設部を除く）がコアと同じ材料（クラッドを構成する材料より比較的硬い材料）で形成されているので、フレキシブル光導波路を光送受信部のサブマウントに実装する際に、基板が撓むことがなく、接合部におけるコアの位置ずれを防止して、フレキシブル光導波路を高精度で実装できる。
【００１４】
本発明のフレキシブル光電気混載基板は、光の伝播方向における少なくとも一方の端部に形成された４５°ミラーの近傍において、クラッドの端部と４５°ミラーとの間に、クラッドより断面積が小さいクラッド延設部が設けられており、クラッドの端部から４５°ミラーに至る領域（クラッド延設部を除く）がコアと同じ材料（クラッドを構成する材料より比較的硬い材料）で形成されているので、４５°ミラーの位置における基板の電気配線側に光素子を実装する際に、基板が撓むことがなく、光素子の位置ずれを防止して、光素子を高精度で実装できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
≪フレキシブル光導波路≫
本発明のフレキシブル光導波路（以下「フレキシブル光導波路」ということがある。）は、基板上に、光が伝播するコアと、該コアを包囲し、該コアより屈折率が小さいクラッドと、光の伝播方向における少なくとも一方の端部に形成された４５°ミラーとを有するフレキシブル光導波路であって、該４５°ミラーを有する端部において、該クラッドの端部と該４５°ミラーとの間に、該クラッドより断面積が小さいクラッド延設部が設けられており、該クラッドの端部から該４５°ミラーに至る領域（クラッド延設部を除く）が該コアと同じ材料で形成されていることを特徴とする。
【００１６】
なお、本発明のフレキシブル光導波路において、光の伝播方向における一方の端部にのみ４５°ミラーを形成する場合には、他方の端部に光ファイバ固定溝を形成して光導波路に光ファイバを接続すればよい。
【００１７】
本発明のフレキシブル光導波路は、基板上に形成された光導波路を有し、光の伝播方向における少なくとも一方の端部に形成された４５°ミラーを有するので、この端部を光送受信部のサブマウントに実装すれば、４５°ミラーの位置における基板の裏面から入射した光が該４５°ミラーで反射され、光導波路のコア中を伝播した後、光の伝播方向における他方の端部に４５°ミラーが形成されている場合には、該４５°ミラーで反射され、該４５°ミラーの位置における基板の裏面から出射することにより、また、光の伝播方向における他方の端部に光ファイバが接続されている場合には、該光ファイバに入射することにより、光信号の授受を行うことができる。あるいは、光の伝播方向における一方の端部に接続された光ファイバから入射した光が光導波路のコア中を伝播した後、光の伝播方向における他方の端部に形成された４５°ミラーで反射され、該４５°ミラーの位置における基板の裏面から出射することにより、光信号の授受を行うことができる。
【００１８】
本発明のフレキシブル光導波路の代表例を図１、図２および図４〜図７に示す。本発明のフレキシブル光導波路は、この代表例に限定されるものではなく、その構成を適宜変更することができる。図１は、フレキシブル光導波路を上方から見た部分平面図である。また、図２は、図１に示すフレキシブル光導波路を図１のＡ−Ａ線で切断して矢印方向から見た部分断面図である。図４は、図１に示すフレキシブル光導波路を図１のＢ−Ｂ線で切断して矢印方向から見た部分断面図である。図５は、図１に示すフレキシブル光導波路を図１のＣ−Ｃ線で切断して矢印方向から見た部分断面図である。図６は、図１に示すフレキシブル光導波路を図１のＤ−Ｄ線で切断して矢印方向から見た部分断面図である。図７は、図１に示すフレキシブル光導波路を図１のＥ−Ｅ線で切断して矢印方向から見た部分断面図である。なお、図１、図２および図４〜図７は、光の伝播方向における少なくとも一方の端部のうち、４５°ミラーを形成した側の端部を示している。
【００１９】
図１に示すように、フレキシブル光導波路を上方から見ると、基板（図１に現れていない。）上には、光を伝播するコア２と、コア２を包囲し、コア２より屈折率が小さいクラッド３とが形成されている。また、光の伝播方向における少なくとも一方の端部には、光を反射する４５°ミラー４が形成されている。そして、４５°ミラー４を有する端部において、クラッド３の端部５と４５°ミラー４との間に、クラッド３より断面積が小さいクラッド延設部６が設けられている。さらに、クラッド３の端部５から４５°ミラー４に至る領域７（クラッド延設部６を除く）がコア２と同じ材料で形成されている。
【００２０】
図２に示すように、フレキシブル光導波路を図１のＡ−Ａ線で切断して矢印方向から見ると、基板１上には、光を伝播するコア２と、コア２を上下に挟み、コア２より屈折率が小さいクラッド３と、クラッド３より断面積が小さいクラッド延設部６とが形成されている。ただし、クラッド延設部６の厚さは、クラッド３の厚さと略同じである。また、光の伝播方向における少なくとも一方の端部には、光を反射する４５°ミラー４が形成されている。
【００２１】
図４に示すように、フレキシブル光導波路を図１のＢ−Ｂ線で切断して矢印方向から見ると、基板１上には、クラッド３と、クラッド３の端部５から４５°ミラー４に至る領域７とが形成されている。また、光の伝播方向における少なくとも一方の端部には、光を反射する４５°ミラー４が形成されている。そして、クラッド３の端部５から４５°ミラー４に至る領域７は、コア２と同じ材料で形成されている。
【００２２】
図５に示すように、フレキシブル光導波路を図１のＣ−Ｃ線で切断して矢印方向から見ると、基板１上には、クラッド３と、クラッド３より断面積が小さいクラッド延設部６とが形成されている。ただし、クラッド延設部６の厚さは、クラッド３の厚さと略同じである。また、光の伝播方向における少なくとも一方の端部には、光を反射する４５°ミラー４が形成されている。
【００２３】
図６に示すように、フレキシブル光導波路を図１のＤ−Ｄ線で切断して矢印方向から見ると、基板１上には、光を伝搬するコア２と、コア２を包囲し、クラッド３より断面積が小さいクラッド延設部６が形成されている。そして、クラッド延設部６の両側、すなわちクラッド３の端部５から４５°ミラー４に至る領域７は、コア２と同じ材料で形成されている。
【００２４】
図７に示すように、フレキシブル光導波路を図１のＥ−Ｅ線で切断して矢印方向から見ると、基板１上には、光を伝搬するコア２と、コア２を包囲し、コア２より屈折率が小さいクラッド３とが形成されている。
【００２５】
本発明のフレキシブル光導波路の代表例の４５°ミラー近傍の構成を図８および図９に示す（ただし、光素子１０は、フレキシブル光電気混載基板の場合に実装されるものであり、フレキシブル光導波路の場合は、光素子１０およびパッド１１は存在しない。）。図８に示すように、クラッド３の端部５から４５°ミラー４に至る領域（クラッド延設部６を除く）は、コア２と同じ材料で形成されている。しかし、本発明のフレキシブル光導波路の他の代表例では、例えば、図９に示すように、クラッド３の端部５から４５°ミラー４に至る領域（クラッド延設部６を除く）の少なくとも一方の側面部８がクラッド３と同じ材料で形成されていてもよい。なお、側面部８以外の残りの領域７は、コア２と同じ材料で形成されている。
【００２６】
このように、本発明のフレキシブル光導波路は、光の伝播方向における少なくとも一方の端部に形成された４５°ミラーの近傍において、クラッドの端部から４５°ミラーに至る領域（クラッド延設部を除く）が比較的硬いコアと同じ材料で形成されているので、フレキシブル光導波路を光送受信部のサブマウントに実装する際に、基板が撓むことがなく、接合部におけるコアの位置ずれを防止して、フレキシブル光導波路を高精度で実装できるという顕著な効果を奏する。
【００２７】
本発明のフレキシブル導波路において、基板材料や、クラッド材料およびコア材料は、硬化前または硬化後に可撓性を有する限り、特に限定されるものではなく、従来公知の光導波路用材料を用いることができる。なお、一般に、コア材料は、クラッド材料の硬化物より比較的硬い硬化物を与える。
【００２８】
以下、図１０および図１１を参照しながら、本発明のフレキシブル光導波路の製造方法の代表例について詳しく説明するが、本発明のフレキシブル光導波路の製造方法は下記の代表例に限定されるものではなく、適宜変更して実施することができる。なお、図１０および図１１は、光の伝播方向に沿って基板に垂直に切断した断面図（図１のＡ−Ａ線で切断した矢印方向から見た場合に相当）であり、光の伝播方向における少なくとも一方の端部のうち、４５°ミラーを形成する側の端部を示している。
【００２９】
まず、図１０（ａ）に示すように、例えば、リン青銅などの金属または合金を切削することにより、コア溝に対応する凹部１３、クラッド延設部の両側に位置する領域に対応する凹部（図１０（ａ）に現れていない。）および４５°ミラーを形成する領域に対応する凹部１４を形成して、第１の型（凹型）１２を作製する。
【００３０】
次いで、ガラス基板上に、間隙を開けて、第１の型１２を載置する。この状態で、ガラス基板と第１の型１２との間隙に、例えば、二液硬化型シリコーン系ゴムなどの硬化性シリコーン材料を注入して充填する。あるいは、第１の型１２上に、例えば、二液硬化型シリコーン系ゴムなどの硬化性シリコーン材料を適量滴下した後、ガラス基板を載置して加圧することにより、ガラス基板と第１の型１２との間隙に硬化性シリコーン材料を充填してもよい。このとき、ガラス基板と第１の型１２との間隙を適宜調整する必要があるが、ガラス基板と第１の型１２との間に、例えば、シリコーン系ゴムシートなどのスペーサを置いて調整すればよい。あるいは、スペーサを用いることに代えて、第１の型１２に、スペーサの役割を果たす複数個の凸部を設けておいてもよい。
【００３１】
そして、ガラス基板と第１の型１２との間隙に注入して充填した硬化性シリコーン材料を硬化させた後、第１の型１２を取り除いて、図１０（ｂ）に示すように、コア溝に対応する凸部１６、クラッド延設部の両側に位置する領域に対応する凸部（図１０（ｂ）に現れていない。）および４５°ミラーを形成する領域に対応する凸部１７を有する第２の型（凸型）１５を作製する。
【００３２】
なお、第２の型１５を作製する際には、第１の型１２から第２の型１５が容易に離型するように、第１の型１２上に、剥離剤を塗布しておいてもよい。剥離剤としては、従来公知の剥離剤を用いればよく、特に限定されるものではない。
【００３３】
次いで、図１０（ｂ）に示すように、例えば、ポリイミドフィルムなどの基板１上に、コア溝に対応する凸部１６が対向するように、より詳しくは、クラッド延設部の両側に位置する領域に対応する凸部および４５°ミラーを形成する領域に対応する凸部１７が基板１に接触するように、第２の型１５を載置する。この状態で、図１０（ｃ）に示すように、基板１と第２の型１５との間隙にクラッド材料を注入して充填する。あるいは、ポリイミドフィルムなどの基板１上に、クラッド材料を適量滴下した後、第２の型１５を凸部１７が基板１に接触するように載置することにより、基板１と第２の型１５との間隙にクラッド材料を充填してもよい。
【００３４】
そして、基板１と第２の型１５との間隙に注入して充填したクラッド材料を硬化させた後、第２の型１５を取り除いて、図１０（ｄ）に示すように、基板１上に、コア溝１８を有するクラッド３を形成する。ただし、図１０（ｄ）には、一部しか現れていないが、コア溝１８の端部の底面側および側面側には、クラッド３の端部から伸びるクラッド延設部の底面部および側面部が設けられている。
【００３５】
なお、第２の型１５がシリコーン系ゴムで形成され、クラッド３が熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂あるいは紫外線（または光）硬化性樹脂で形成されている場合には、第２の型１５を用いて、数十回程度、コア溝１８を有するクラッド３を形成すると、熱や経年変化などにより、第２の型１５が劣化してくることがある。また、コア溝１８を有するクラッド３を形成した後、クラッド材料の残滓により汚染されることがある。これらの場合には、第１の型１２から第２の型１５を再度作製して用いればよい。
【００３６】
次いで、図１０（ｅ）に示すように、コア溝１８にコア材料を注入して充填し、また、クラッド延設部の両側に位置する領域（図１０（ｅ）に現れていない。）および４５°ミラーを形成する領域１９にコア材料を滴下し、これらのコア材料を硬化させてコア２を形成すると共に、クラッド延設部の両側に位置する領域および４５°ミラーを形成する領域１９をコア２と同じ材料で埋める。なお、図１０（ｅ）において、コア２は、１個しか形成されていないが、フレキシブル光導波路の用途などに応じて、２個またはそれ以上形成されていてもよい。また、コア２は、紙面に対して左右方向に伸びる直線上に形成されているが、フレキシブル光導波路の用途などに応じて、所定のパターン状に形成されていてもよい。
【００３７】
そして、図１１（ｆ）に示すように、表面全体にクラッド材料を塗布し、図１１（ｇ）に示すように、クラッド延設部の両側に位置する領域（図１１（ｇ）に現れていない。）および４５°ミラーを形成する領域を被覆するフォトマスク２０を介して、紫外線を照射することにより、このクラッド材料を硬化させた後、フォトマスク２０を取り除き、未硬化部分を適当な溶剤で洗い流すことにより、図１１（ｈ）に示すように、コア２を埋め込むようにクラッド３を形成すると共に、クラッド延設部６の上面部を形成する。
【００３８】
なお、図１１（ｈ）には、一部しか現れていないが、コア２の端部には、クラッド３の端部から伸びるクラッド延設部６が設けられており、クラッド延設部６は、クラッド３より断面積が小さく（図１を参照）、コア２の端部を包囲している。ただし、クラッド延設部６の厚さは、クラッド３の厚さと略同じである。
【００３９】
次いで、図１１（ｉ）に示すように、クラッド延設部６の両側に位置する領域の凹部（図１１（ｉ）に現れていない。）および４５°ミラーを形成する領域の凹部にコア材料を滴下し、これらのコア材料を硬化させて、光導波路構造を形成する。
【００４０】
そして、図１１（ｊ）に示すように、４５°ミラーを形成する領域に形成されたコア材料の硬化物を、例えば、先端が９０°のＶ型のブレードを備えたダイシングソーで切削して、４５°ミラー４を形成する。
【００４１】
かくして、図１１（ｊ）に示すように、基板１上に、光が伝播するコア２と、コア２を包囲し、コア２より屈折率が小さいクラッド３と、光の伝播方向における少なくとも一方の端部に形成された４５°ミラー４とを有するフレキシブル光導波路が得られる。特に、図１１（ｊ）には、一部しか現れていないが、４５°ミラー４を有する端部において、クラッド３の端部と４５°ミラー４との間に、クラッド３より断面積が小さいクラッド延設部６が設けられており、クラッド３の端部から４５°ミラー４に至る領域（クラッド延設部を除く）がコア２と同じ材料で形成されている。
【００４２】
なお、上記では、図１０（ａ）に示すマスター型（第１の型１２）を用いて、１個のフレキシブル光導波路を製造する方法について説明したが、複数個のフレキシブル光導波路に対応するマスター型（第１の型）を用いて、複数個のフレキシブル光導波路を製造することもできる。この場合、基板１上にクラッド３を形成した段階で、例えば、ダイシングすることにより、個々のチップに切り出して、その後は、上記と同様にして、個々のフレキシブル光導波路を製造すればよい。
【００４３】
また、図１０（ｂ）に示す樹脂製の型（第２の型１５）をロール表面に貼り付けて、凹版印刷の要領で、フレキシブル光導波路を大量生産することができる。
【００４４】
≪フレキシブル光電気混載基板≫
本発明のフレキシブル光電気混載基板（以下「フレキシブル光電気混載基板」ということがある。）は、裏面に電気配線を有する基板上に、光が伝播するコアと、該コアを包囲し、該コアより屈折率が小さいクラッドと、光の伝播方向における少なくとも一方の端部に形成された４５°ミラーとを有し、該４５°ミラーの位置における該基板の該電気配線側に光素子が実装されるフレキシブル光電気混載基板であって、該４５°ミラーを有する端部において、該クラッドの端部と該４５°ミラーとの間に、該クラッドより断面積が小さいクラッド延設部が設けられており、該クラッドの端部から該４５°ミラーに至る領域（クラッド延設部を除く）が該コアと同じ材料で形成されていることを特徴とする。
【００４５】
なお、本発明では、基本的には、基板の電気配線側に光素子を実装していない状態をフレキシブル光電気混載基板というが、基板の電気配線側に光素子を実装した状態を含めてフレキシブル光電気混載基板ということがある。
【００４６】
また、本発明のフレキシブル光電気混載基板において、光の伝播方向における一方の端部にのみ４５°ミラーを形成する場合には、他方の端部に光ファイバ固定溝を形成して光導波路に光ファイバを接続すればよい。
【００４７】
本発明のフレキシブル光電気混載基板は、裏面に電気配線を有する基板上に形成された光導波路を有し、光の伝播方向における少なくとも一方の端部に形成された４５°ミラーを有するので、該４５°ミラーの位置における基板の電気配線側に光素子（発光素子または受光素子）を実装すれば、発光素子から出射した光が４５°ミラーで反射され、光導波路のコア中を伝播した後、光の伝播方向における他方の端部に４５°ミラーが形成されている場合には、該４５°ミラーで反射され、受光素子に入射することにより、また、光の伝播方向における他方の端部に光ファイバが接続されている場合には、該光ファイバに入射することにより、光信号の授受を行うことができる。あるいは、光の伝播方向における一方の端部に接続された光ファイバから入射した光が光導波路のコア中を伝播した後、光の伝播方向における他方の端部に形成された４５°ミラーで反射され、受光素子に入射することにより、光信号の授受を行うことができる。
【００４８】
裏面に電気配線を有する基板は、従来公知の技術を用いて作製できるが、例えば、基板上に接着剤層を介して銅箔を貼り合わせた３層ＣＣＬや基板上にメッキ処理などを行って直接銅箔を形成した２層ＣＣＬを用いて、銅箔を所望の回路パターンにエッチングすることにより得ることができる。銅箔のエッチングは、フレキシブル光導波路を製造する工程の前後のいずれかで行われるが、フレキシブル光導波路を製造する工程の前に行う方が好ましい。銅箔のエッチングに用いる薬剤などにより導波路材料が変性して光学特性が劣化する可能性があるからである。基板としては、従来公知のフレキシブル基板を用いることができるが、耐熱性や耐薬品性の観点から、ポリイミドフィルムが最も好ましい。
【００４９】
本発明のフレキシブル光電気混載基板の代表例を図１および図３に示す。本発明のフレキシブル光電気混載基板は、この代表例に限定されるものではなく、その構成を適宜変更することができる。図１は、フレキシブル光電気混載基板を上方から見た部分平面図である。また、図３は、図１に示すフレキシブル光電気混載基板を図１のＡ−Ａ線で切断して矢印方向から見た部分断面図である。なお、図１および図３は、光の伝播方向における少なくとも一方の端部のうち、４５°ミラーを形成した側の端部を示している。
【００５０】
図１に示すように、フレキシブル光電気混載基板を上方から見ると、裏面に電気配線を有する基板（図１に現れていない。）上には、光を伝播するコア２と、コア２を包囲し、コア２より屈折率が小さいクラッド３とが形成されている。また、光の伝播方向における少なくとも一方の端部には、光を反射する４５°ミラー４が形成されている。そして、４５°ミラー４を有する端部において、クラッド３の端部５と４５°ミラー４との間に、クラッド３より断面積が小さいクラッド延設部６が設けられている。また、クラッド３の端部５から４５°ミラー４に至る領域（クラッド延設部６を除く）がコア２と同じ材料で形成されている。
【００５１】
図３に示すように、フレキシブル光電気混載基板を図１のＡ−Ａ線で切断して矢印方向から見ると、裏面に電気配線９を有する基板１上には、光を伝播するコア２と、コア２を上下に挟み、コア２より屈折率が小さいクラッド３と、クラッド３より断面積が小さいクラッド延設部６とが形成されている。ただし、クラッド延設部６の厚さは、クラッド３の厚さと略同じである。また、光の伝播方向における少なくとも一方の端部には、光を反射する４５°ミラー４が形成されている。そして、４５°ミラー４の位置における基板１の電気配線９側には、光素子１０が電気配線９のパッド１１に実装される。ただし、パッド１１は、図３に現れておらず、点線で表されている。
【００５２】
本発明のフレキシブル光電気混載基板の代表例の４５°ミラー近傍の構成を図８および図９に示す（ただし、光素子１０を電気配線のパッド１１に実装した状態を示す。）。図８に示すように、クラッド３の端部５から４５°ミラー４に至る領域（クラッド延設部６を除く）は、コア２と同じ材料で形成されている。より詳しくは、少なくとも光素子１０を実装するためのパッド１１に対して鉛直方向に基板１の上方に位置する部分を含めて、クラッド延設部６の両側に位置する領域がコア２と同じ材料で形成されている。しかし、本発明のフレキシブル光電気混載基板の他の代表例では、例えば、図９に示すように、クラッド３の端部５から４５°ミラー４に至る領域（クラッド延設部６を除く）の少なくとも一方の側面部８がクラッド３と同じ材料で形成されていてもよい。なお、側面部８以外の残りの部分は、コア２と同じ材料で形成されている。
【００５３】
このように、本発明のフレキシブル光電気混載基板は、光の伝播方向における少なくとも一方の端部に形成された４５°ミラーの近傍において、クラッドの端部から４５°ミラーに至る領域（クラッド延設部を除く）が比較的硬いコアと同じ材料で形成されているので、４５°ミラーの位置における基板の電気配線側に光素子を実装する際に、基板が撓むことがなく、光素子の位置ずれを防止して、光素子を高精度で実装できるという顕著な効果を奏する。
【００５４】
本発明のフレキシブル光電気混載基板において、基板材料や、クラッド材料およびコア材料は、硬化前または硬化後に可撓性を有する限り、特に限定されるものではなく、従来公知の光導波路用材料を用いることができる。なお、一般に、コア材料は、クラッド材料の硬化物より比較的硬い硬化物を与える。
【００５５】
本発明のフレキシブル光電気混載基板は、裏面に電気配線を有する基板を用いること以外は、本発明のフレキシブル光導波路と同様にして製造することができる。それゆえ、ここでは、その説明を省略する。
【実施例】
【００５６】
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はもとより下記の実施例により制限を受けるものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。
【００５７】
まず、フレキシブル光導波路を作製する際にクラッド材料およびコア材料として用いたＵＶ硬化型エポキシ樹脂の調製について説明する。
【００５８】
≪ＵＶ硬化型エポキシ樹脂（１）の調製≫
ポリテトラメチレンエーテルグリコールのジグリシジルエーテル（ジャパンエポキシレジン株式会社製、商品名「ｊＥＲ（登録商標）ＹＬ７２１７」；数平均分子量７００〜８００）４１質量部、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（ジャパンエポキシレジン株式会社製、商品名「ｊＥＲ（登録商標）８２８ＥＬ」）５５質量部、光重合開始剤であるトリアリールスルホニウムヘキサフルオロリン酸塩（ザ・ダウ・ケミカル・カンパニー製、商品名「ＵＶＩ−６９９２」）４質量部を、自転・公転ミキサー（株式会社シンキー製、商品名「あわとり練太郎（登録商標）」）を用いて混合し、クラッド材料として用いたＵＶ硬化型エポキシ樹脂（１）を調製した。
【００５９】
レオメーター（株式会社レオテック製、商品名「ＲＣ２０−ＣＰＳ」）を用いて、ＵＶ硬化型エポキシ樹脂（１）の粘度を温度２３℃で測定したところ、１８０ｍＰａ・ｓであった。また、プリズムカプラ（サイロン・テクノロジ・インコーポレイテッド製、商品名「ＳＰＡ−４０００」）を用いて、ＵＶ硬化型エポキシ樹脂（１）の硬化後の屈折率を測定したところ、波長８５０ｎｍにおける屈折率は１．５３であった。
【００６０】
≪ＵＶ硬化型エポキシ樹脂（２）の調製≫
ポリテトラメチレンエーテルグリコールのジグリシジルエーテル（ジャパンエポキシレジン株式会社製、商品名「ｊＥＲ（登録商標）ＹＬ７２１７」；数平均分子量７００〜８００）９質量部、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（ジャパンエポキシレジン株式会社製、商品名「ｊＥＲ（登録商標）８２８ＥＬ」）４５質量部、臭素化ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（ジャパンエポキシレジン株式会社製、商品名「ｊＥＲ（登録商標）５０５０」）４５質量部、光重合開始剤であるトリアリールスルホニウムヘキサフルオロリン酸塩（ザ・ダウ・ケミカル・カンパニー製、商品名「ＵＶＩ−６９９２」）１質量部を、自転・公転ミキサー（株式会社シンキー製、商品名「あわとり練太郎（登録商標）」）を用いて混合し、コア材料として用いたＵＶ硬化型エポキシ樹脂（２）を調製した。
【００６１】
レオメーター（株式会社レオテック製、商品名「ＲＣ２０−ＣＰＳ」）を用いて、ＵＶ硬化型エポキシ樹脂（２）の粘度を温度２３℃で測定したところ、８３，６８０ｍＰａ・ｓであった。また、プリズムカプラ（サイロン・テクノロジ・インコーポレイテッド製、商品名「ＳＰＡ−４０００」）を用いて、ＵＶ硬化型エポキシ樹脂（２）の硬化後の屈折率を測定したところ、波長８５０ｎｍにおける屈折率は１．５８であった。
【００６２】
次に、フレキシブル光導波路を実際に作製した実施例および比較例について説明する。
【００６３】
≪実施例１≫
１）リン青銅板（厚さ１０ｍｍ）の表面を切削し、コア溝に対応する幅５０μｍ、深さ５０μｍの凹部と、クラッド延設部の両側に位置する領域に対応する深さ７０μｍの凹部と、４５°ミラーを形成する領域に対応する深さ７０μｍの凹部とを形成して、図１０（ａ）に示すような第１の型（凹型）を作製した。
【００６４】
２）ガラス基板（厚さ２ｍｍ）上に、間隙を開けて、第１の型を載置し、ガラス基板と第１の型との間隙に、気泡を挟み込むことなく、二液硬化型シリコーン系ゴム（東レ・ダウコーニング株式会社製、商品名「ＳＩＬＰＯＴ  １８４」）を注入して充填し、室温で２４時間静置して硬化させて、シリコーン系ゴム製の第２の型（凸型）を作製した。得られた第２の型は、図１０（ｂ）に示すように、コア溝に対応する凸部、クラッド延設部の両側に位置する領域に対応する凸部（図１０（ｂ）に現れていない。）および４５°ミラーを形成する領域に対応する凸部を有していた。
【００６５】
３）図１０（ｂ）に示すように、基板としてのポリイミドフィルム（東レ・デュポン株式会社製、商品名「カプトン（登録商標）Ｈタイプ」；厚さ２５μｍ）上に、コア溝に対応する凸部が対向するように、より詳しくは、クラッド延設部の両側に位置する領域に対応する凸部および４５°ミラーを形成する領域に対応する凸部が基板に接触するように、第２の型を載置し、図１０（ｃ）に示すように、基板と第２の型との間隙に、気泡を挟み込むことなく、クラッド材料として、ＵＶ硬化型エポキシ樹脂（１）を注入して充填し、第２の型側からＵＶ照射を行って硬化させた後、第２の型を取り除いて、図１０（ｄ）に示すように、基板上に、コア溝を有するクラッドとクラッド延設部の底面部および側面部とを形成した。クラッドの厚さは、コア溝の上端面部と基板との間の間隔に等しく、７０μｍ（コア溝の下側は厚さ２０μｍ）であった。
【００６６】
４）クラッドに形成されたコア溝に、コア材料として、ＵＶ硬化型エポキシ樹脂（２）を滴下し、毛細管現象を利用して、コア溝全体にコア材料を充填すると共に、クラッド延設部の両側に位置する領域および４５°ミラーを形成する領域にＵＶ硬化型エポキシ樹脂（２）を滴下し、ＵＶ照射を行って硬化させて、図１０（ｅ）に示すように、コア溝内に幅５０μｍ、厚さ５０μｍのコアを形成すると共に、クラッド延設部の両側に位置する領域（図１０（ｅ）に現れていない。）および４５°ミラーを形成する領域を、コアと同じ材料で埋めた。
【００６７】
５）そして、図１１（ｆ）に示すように、クラッド材料として、ＵＶ硬化型エポキシ樹脂（１）をスピンコートし、図１１（ｇ）に示すように、クラッド延設部の両側に位置する領域および４５°ミラーを形成する領域を被覆するフォトマスクを介して、ＵＶ照射を行って硬化させることにより、パターニングした後、未硬化部分をアセトンで洗い流すことにより、図１１（ｈ）に示すように、厚さ２０μｍのクラッドおよびクラッド延設部の上面部を形成した。
【００６８】
６）次いで、クラッド延設部の両側に位置する領域の凹部および４５°ミラーを形成する領域の凹部にＵＶ硬化型エポキシ樹脂（２）を滴下し、ＵＶ照射を行って硬化させて、図１１（ｉ）に示すような光導波路構造を形成した。
【００６９】
なお、工程３）〜６）において、ＵＶ硬化型エポキシ樹脂の硬化は、波長３６５ｎｍの紫外線を用いて、照度１０ｍＷ／ｃｍ２で１５分間、すなわちエネルギー密度９，０００ｍＪ／ｃｍ２の条件で行った。
【００７０】
７）そして、４５°ミラーを形成する領域に形成されたＵＶ硬化型エポキシ樹脂（２）の硬化物を、先端が９０°のＶ型のブレードを備えたダイシングソー（株式会社ディスコ製、商品名「ＤＡＤ３２１」）で切削して、４５°ミラーを形成することにより、図１１（ｊ）に示すようなフレキシブル光導波路を作製した。
【００７１】
８）得られたフレキシブル光導波路について、基板の裏面から、他端に波長８５０ｎｍの光源に接続した光ファイバを用いて、一方の４５°ミラーとコアの延長部分との交点部に、波長８５０ｎｍの光を入射させると共に、他方の４５°ミラーとコアの延長部分との交点部に、他端に受光素子を接続した光ファイバを接触させることにより、コア中を伝播した光の強度を測定した。フレキシブル光導波路を挿入した場合と、フレキシブル光導波路を挿入せずに光ファイバ同士を接触させた場合との光量差から、フレキシブル光導波路の挿入損失を測定したところ、３ｄＢという小さい値であった。
【００７２】
また、ＪＰＣＡ−ＰＥ０２−０５−０１Ｓ−２００５  ７．１．２ｂに準拠して、耐折試験機（テスター産業株式会社製）を用いて、半径１ｍｍで±９０度に連続して室温で１０万回折り曲げても、クラックや断線などが発生せず、良好な外観を示した。
【００７３】
≪比較例１≫
実施例１において、クラッド延設部の両側に位置する領域に対応する凹部および４５°ミラーを形成する領域に対応する凹部を有さず、コア溝に対応する凹部だけを有する第１の型を用いたこと以外は、実施例１と同様にして、フレキシブル光導波路を作製した。このフレキシブル光導波路は、コアが４５°ミラーに至るまで伸びており、コアの周囲全体がコアを構成する材料より比較的柔らかいクラッド材料の硬化物で形成されていた。
【００７４】
得られたフレキシブル光導波路の挿入損失を、実施例１と同様にして、測定したところ、１０ｄＢという大きい値であった。
【００７５】
また、ＪＰＣＡ−ＰＥ０２−０５−０１Ｓ−２００５  ７．１．２ｂに準拠して、耐折試験機（テスター産業株式会社製）を用いて、半径１ｍｍで±９０度に連続して室温で１０万回折り曲げても、クラックや断線などが発生せず、良好な外観を示した。
【００７６】
≪比較例２≫
実施例１において、クラッド材料として、市販のＵＶ硬化型エポキシ樹脂（エヌ・ティ・ティ・アドバンステクノロジ株式会社製、商品名「Ｅ３１２９」；波長８５０ｎｍにおける硬化後の屈折率ｎ＝１．５２）を用いたこと以外は、実施例１と同様にして、フレキシブル光導波路を作製した。
【００７７】
得られたフレキシブル光導波路の挿入損失を、実施例１と同様にして、測定したところ、３ｄＢという小さい値であった。
【００７８】
また、ＪＰＣＡ−ＰＥ０２−０５−０１Ｓ−２００５  ７．１．２ｂに準拠して、耐折試験機（テスター産業株式会社製）を用いて、半径１ｍｍで±９０度に連続して室温で１０万回折り曲げたところ、断線が発生した。
【００７９】
≪評価≫
以上のように、実施例１のフレキシブル光導波路は、４５°ミラーを有する端部において、クラッドの端部から４５°ミラーに至る領域（クラッド延設部を除く）がコアと同じ材料で形成されているので、室温での１０万回の折り曲げに対して耐性を有し、かつ、挿入損失が小さかった。
【００８０】
これに対し、比較例１のフレキシブル光導波路は、コアが４５°ミラーに至るまで伸びており、コアの周囲全体がコアを構成する材料より比較的柔らかいクラッド材料の硬化物で形成されているので、室温での１０万回の折り曲げに対して耐性を有するが、４５°ミラーを形成するダイシング時に平坦な４５°ミラーが得られないので、挿入損失が大きかった。また、比較例２のフレキシブル光導波路は、実施例１のフレキシブル光導波路と同様の構造を有することから、４５°ミラーを形成するダイシング時に平坦な４５°ミラーが得られるので、挿入損失が小さいが、使用したクラッド材料の硬化物の特性から、室温での１０万回の折り曲げに対して耐性を有しなかった。
【００８１】
かくして、光の伝播方向における少なくとも一方の端部に形成された４５°ミラーの近傍において、クラッドの端部から４５°ミラーに至る領域（コアの周囲を除く）を比較的硬いコアと同じ材料で形成すると共に、光導波路を構成するクラッドを繰り返しの折り曲げに対して耐性を有する比較的柔らかい材料で形成すれば、光送受信部のサブマウントに高精度で実装できるフレキシブル光導波路が得られることがわかる。また、裏面に電気配線を有する基板を用いれば、同様にして、基板の電気配線側に光素子を高精度で実装できるフレキシブル光電気混載基板が得られることがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
本発明のフレキシブル光導波路は、光送受信部のサブマウントに高精度で実装できる。また、本発明のフレキシブル光電気混載基板は、基板の電気配線側に光素子を高精度で実装できる。それゆえ、本発明は、フレキシブル光導波路やフレキシブル光電気混載基板の適用が期待される様々な光学関連分野や電子機器分野で多大の貢献をなすものである。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明のフレキシブル光導波路またはフレキシブル光電気混載基板の代表例の構成を模式的に示す部分平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線で切断して矢印の方向から見た本発明のフレキシブル光導波路の断面を模式的に示す部分断面図である。
【図３】図１のＡ−Ａ線で切断して矢印の方向から見た本発明のフレキシブル光電気混載基板（ただし、光素子を実装した状態）の断面を模式的に示す部分断面図である。
【図４】図１のＢ−Ｂ線で切断して矢印の方向から見た本発明のフレキシブル光導波路の断面を模式的に示す部分断面図である。
【図５】図１のＣ−Ｃ線で切断して矢印の方向から見た本発明のフレキシブル光導波路の断面を模式的に示す部分断面図である。
【図６】図１のＤ−Ｄ線で切断して矢印の方向から見た本発明のフレキシブル光導波路の断面を模式的に示す部分断面図である。
【図７】図１のＥ−Ｅ線で切断して矢印の方向から見た本発明のフレキシブル光導波路の断面を模式的に示す部分断面図である。
【図８】本発明のフレキシブル光導波路またはフレキシブル光電気混載基板の代表例の４５°ミラー近傍の構成（フレキシブル光電子混載基板の場合は、光素子を実装した状態であり、フレキシブル光導波路の場合は、光素子およびパッドは存在しない。）を模式的に示す部分平面図である。
【図９】本発明のフレキシブル光導波路またはフレキシブル光電気混載基板の他の代表例の４５°ミラー近傍の構成（フレキシブル光電子混載基板の場合は、光素子を実装した状態であり、フレキシブル光導波路の場合は、光素子およびパッドは存在しない。）を模式的に示す部分平面図である。
【図１０】本発明のフレキシブル光導波路の製造方法の代表例を説明するための模式的な工程図（ａ）〜（ｅ）である。
【図１１】本発明のフレキシブル光導波路の製造方法の代表例を説明するための模式的な工程図（ｆ）〜（ｊ）である。
【符号の説明】
【００８４】
１    基板
２    コア
３    クラッド
４    ４５°ミラー
５    クラッドの端部
６    クラッド延設部
７    クラッドの端部から４５°ミラーに至る領域
８    クラッドの端部から４５°ミラーに至る領域の側面部
９    電気配線
１０  光素子
１１  パッド
１２  第１の型（凹型）
１３  コア溝に対応する凹部
１４  ４５°ミラーを形成する領域に対応する凹部
１５  第２の型（凸型）
１６  コア溝に対応する凸部
１７  ４５°ミラーを形成する領域に対応する凸部
１８  コア溝
１９  ４５°ミラーを形成する領域
２０  フォトマスク
【図１】
2010072075.tif 000003
【図８】
2010072075.tif 000004
【図９】
2010072075.tif 000005
【図２】
2010072075.tif 000006
【図３】
2010072075.tif 000007
【図４】
2010072075.tif 000008
【図５】
2010072075.tif 000009
【図６】
2010072075.tif 000010
【図７】
2010072075.tif 000011
【図１０】
2010072075.tif 000012
【図１１】
2010072075.tif 000013