(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下方向に設けられた貫通孔と、電子部品の実装領域と前記貫通孔に少なくとも一部が重なっている受発光素子の実装領域とを含む上面を有している絶縁基体と、
前記貫通孔内に設けられた光スルーホールと、
前記絶縁基体の前記上面または内部に設けられており、平面視において前記電子部品の実装領域から前記受発光素子の実装領域にかけて配置された信号配線と、
前記絶縁基体の前記内部において前記電子部品の実装領域の下方から前記受発光素子の実装領域の下方にかけて前記信号配線の下方に層状に設けられた第１の接地導体とを備えており、
該第１の接地導体が、前記貫通孔に達して該貫通孔を囲んでいることを特徴とする光配線基板。
【請求項２】
前記絶縁基体がセラミックスから成ることを特徴とする請求項１記載の光配線基板。
【請求項３】
前記絶縁基体の前記内部において前記電子部品の実装領域の下方から前記受発光素子の実装領域の下方にかけて前記第１の接地導体の下方に層状に設けられており、前記貫通孔に達して該貫通孔を囲んでいる第２の接地導体をさらに備えており、
前記第１の接地導体および前記第２の接地導体が、前記貫通孔の内壁に設けられた内壁導体によって電気的に接続されていることを特徴とする請求項１記載の光配線基板。
【請求項４】
請求項１に記載された光配線基板と、
前記貫通孔の上方に位置するように前記光スルーホールに対応して前記絶縁基体の前記受発光素子の実装領域に実装されており、前記信号配線に電気的に接続された受発光素子と、
前記絶縁基体の前記電子部品の実装領域に実装されており、前記信号配線に電気的に接続された電子部品とを備えていることを特徴とする光配線モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばスーパーコンピュータまたはサーバー・ルータ等に用いられる光配線基板および光配線モジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、情報分野における技術発展に伴うＩＰトラフィックまたは情報処理量の増加によって、大容量かつ高速のデータ伝送が行なわれるようになってきた。それに伴って、電子機器間または電子機器内のモジュールにおける配線の集積化が要求されている。これに伴ってノイズ対策等の課題も顕在化してきた。また、近年、省エネルギー化の流れから、例えばデータセンタに設けられるサーバー等の電子機器における消費電力の低減が求められている。そこで、電子機器内に設けられた複数の素子間の配線として従前の電気配線に代えて光配線を有する配線基板が用いられるようになってきた。
【０００３】
光配線基板としては、貫通孔を有する絶縁基体と、貫通孔内に設けられた光スルーホールと、絶縁基体に設けられた信号配線と、信号配線の下方に設けられた層状の接地導体とを含んでいるものがある。光配線基板上には、受発光素子が、光スルーホールを覆うように実装されて、信号配線に電気的に接続される。また、電子部品も、光配線基板上に実装されて、信号配線に電気的に接続される。信号配線および接地導体によって、高周波信号配線が構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開2002−189137号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
例えば電子部品等によって発生した熱が例えば接地導体等によって光スルーホールの近
傍にまで伝わることがある。光スルーホールの近傍における熱分布に偏りがある場合、光スルーホールに歪み等の変形が生じる可能性がある。光スルーホールに歪み等の変形が生じた場合、光配線基板における光伝送の特性が低下する可能性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一つの態様による光配線基板は、上下方向に設けられた貫通孔を有する絶縁基体と、貫通孔内に設けられた光スルーホールと、絶縁基体の上面または内部に設けられた信号配線と、絶縁基体の内部において信号配線の下方に層状に設けられた第１の接地導体とを備えている。絶縁基体は、電子部品の実装領域と、貫通孔に少なくとも一部が重なっている受発光素子の実装領域とを含む上面を有している。信号配線は、平面視において電子部品の実装領域から受発光素子の実装領域にかけて配置されている。第１の接地導体は、電子部品の実装領域の下方から受発光素子の実装領域の下方にかけて設けられており、貫通孔に達してこの貫通孔を囲んでいる。
【０００７】
本発明の他の態様による光配線モジュールは、上記構成の光配線基板と、貫通孔の上方に位置するように光スルーホールに対応して絶縁基体の受発光素子の実装領域に実装されており、信号配線に電気的に接続された受発光素子と、絶縁基体の電子部品の実装領域に実装されており、信号配線に電気的に接続された電子部品とを備えている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の一つの態様による光配線基板において、電子部品の実装領域の下方から受発光素子の実装領域の下方にかけて信号配線の下方に層状に設けられた第１の接地導体が貫通孔に達してこの貫通孔を囲んでいることによって、例えば絶縁基体上に実装される電子部品等によって発生する熱が貫通孔を囲むように伝わり、貫通孔内に設けられた光スルーホールの近傍における熱分布の偏りが低減されて、光スルーホールにおける歪み等の変形が低減されている。したがって、本発明の一つの態様による光配線基板は、光伝送の特性が向上した光配線モジュールを実現することが可能となる。
【０００９】
本発明の他の態様による光配線モジュールは、上記構成の光配線基板を備えていることによって、光スルーホールにおける歪み等の変形が低減されており、光伝送の特性に関して向上している。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】（ａ）は本発明の実施形態における光配線モジュールを示す平面図であり、（ｂ）は（ａ）に示された光配線モジュールを模式的に示す縦断面図である。
【図２】図１に示された光配線モジュールが電気信号を光信号に変換するものである場合の回路ブロック図の例を示している。
【図３】図１に示された光配線モジュールが光信号を電気信号に変換するものである場合の回路ブロック図の例を示している。
【図４】図１（ａ）に示された光配線モジュールにおける絶縁基体がセラミックスから成る場合の貫通孔を形成する工程を説明する図である。
【図５】図１（ｂ）に示された光配線モジュールの他の例を模式的に示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の例示的な実施形態について図面を参照して説明する。
【００１２】
図１（ａ）および（ｂ）に示されているように、本発明の実施形態における光配線モジュールは、光配線基板１と、光配線基板１に実装された受発光素子２および電子部品３とを含んでいる。図１（ａ）および（ｂ）において、光配線モジュールは、仮想のｘｙｚ空間に設けられており、以下、便宜的に、図１において、上方向とは、仮想のｚ軸の正方向のことをいう。なお、図１（ａ）において、受発光素子２および電子部品３は省略されており、受発光素子２の実装領域および電子部品３の実装領域が二点鎖線によって示されている。受発光素子２の実装領域が符号11ａによって示されており、電子部品３の実装領域が符号11ｂによって示されている。
【００１３】
光配線基板１は、絶縁基体11と、絶縁基体11の上面または内部に設けられた複数の信号配線12と、絶縁基体11の内部に設けられた接地導体（第１の接地導体）13と、絶縁基体11において上下方向に設けられた複数の光スルーホール14とを含んでいる。なお、図１（ａ）および（ｂ）は、複数の信号配線12が絶縁基体11の上面に形成されている構造を示している。
【００１４】
絶縁基体11は、複数の受発光素子２の実装領域11ａと、電子部品３の実装領域11ｂと複数の貫通孔11ｃとを有している。複数の実装領域11ａは、絶縁基体11の上面に設けられており、平面視において列状に配置されている。図１（ａ）において、複数の実装領域11ａも、仮想のｙ軸方向に配列されている。電子部品３の実装領域11ｂは、絶縁基体11の上面に設けられている。複数の貫通孔11ｃは、絶縁基体11の内部において上下方向に形成されているとともに、複数の実装領域11ａに対応して平面視において列状に配置されている。図１（ａ）において、複数の貫通孔11ｃは、仮想のｙ軸方向に配列されている。複数の貫通孔11ｃのそれぞれは、その中心が実装領域11ａ内に位置するように、平面視において少なくともその一部が実装領域11ａに重なっている。
【００１５】
絶縁基体11は、酸化アルミニウム質焼結体、ムライト質焼結体、炭化珪素質焼結体、窒
化アルミニウム質焼結体、窒化珪素質焼結体またはガラスセラミックス焼結体等のセラミックス、若しくはエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂またはフッ素系樹脂等の樹脂から成る。
【００１６】
複数の信号配線12は、複数の受発光素子２の実装領域11ａから電子部品３の実装領域11ｂにかけて設けられており、複数の受発光素子２および電子部品３に電気的に接続されている。複数の信号配線12のそれぞれは、平面視において受発光素子２の実装領域11ａ内であって貫通孔11ｃの近傍に位置する端部12ａを有しており、端部12ａにおいて接合部材によって受発光素子２に電気的に接続されている。
【００１７】
接地導体13は、絶縁基体11の内部において電子部品３の実装領域11ｂの下方から受発光素子２の実装領域11ａの下方にかけて複数の信号配線12の下方に、層状（面状等）に設けられている。接地導体13は、信号配線12とともに高周波信号配線を構成している。なお、図示された高周波信号配線は、マイクロストリップ線路である。高周波信号配線がマイクロストリップ線路であり、信号配線12および接地導体13の間における容量結合を形成するために、接地導体13は信号配線12の直下に設けられている必要がある。なお、本実施形態において、接地導体13は、貫通孔11ｃに達するように延在して貫通孔11ｃを囲んでいる。
【００１８】
複数の光スルーホール14のそれぞれは、貫通孔11ｃ内に設けられており、例えば樹脂またはガラスから成り、互いに異なる光屈折率を有するコア部14ａおよびクラッド部14ｂを含んでいる。コア部14ａは、クラッド部14ｂによって囲まれており、クラッド部14ｂよりも大きな光屈折率を有している。なお、光スルーホール14は、例えば、所望の波長の光が透過する樹脂が高反射率部材によってコーティングされた構造であってもよい。
【００１９】
複数の受発光素子２は、複数の光スルーホール14に対応して複数の実装領域11ａに実装されており、端部12ａにおいて信号配線12に電気的に接続されている。ここで、“受発光素子”とは、電気信号を光信号に変換する発光素子、または光信号を電気信号に変換する受光素子のことをいう。受発光素子２は、電気信号を光信号に変換する場合は例えば外部共振器型垂直面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ：Vertical Cavity Surface Emitting LASER）であり、光信号を電気信号に変換する場合は例えばフォトダイオード（ＰＤ）である。
【００２０】
電子部品３は、実装領域11ｂに実装されており、複数の信号配線12に電気的に接続されており、複数の信号配線12を介して複数の受発光素子２に電気的に接続されている。電子部品３は、送信機能を有する場合は例えばドライバ回路素子であり、受信機能を有する場合は例えばレシーバ回路素子（ＴＩＡ：Trans Impedance Amplifier）である。
【００２１】
図１（ａ）および（ｂ）に示された光配線モジュールが電気信号を光信号に変換する場合の信号処理について図２を参照して説明する。
【００２２】
図２において、受発光素子２は例えばＶＣＳＥＬ素子であり、電子部品３は例えばドライバ回路素子である。ここでは、受発光素子２および電子部品３をＶＣＳＥＬ素子２およびドライバ回路素子３として説明する。光配線モジュールに入力された電気信号１ｓは、ドライバ回路素子３によってＶＣＳＥＬ素子２の駆動用の電気信号３ｓに変換される。ＶＣＳＥＬ素子２は、入力された電気信号３ｓに応じて光信号２ｓを出力する。すなわち、ＶＣＳＥＬ素子２は、入力された電気信号３ｓを光信号２ｓに変換する機能を有している。ＶＣＳＥＬ素子２から出力された光信号２ｓは、光スルーホール14によって伝送される。
【００２３】
次に、図１（ａ）および（ｂ）に示された光配線モジュールが光信号を電気信号に変換する場合の信号処理について図３を参照して説明する。
【００２４】
図３において、受発光素子２は例えばＰＤ素子であり、電子部品３は例えばレシーバ回路素子である。ここでは、受発光素子２および電子部品３をＰＤ素子２およびレシーバ回路素子３として説明する。光配線モジュールに入力された光信号１ｓは、光配線モジュールの光スルーホール14に入射される。光信号１ｓは、光スルーホール14によって伝送されてＰＤ素子２に入射される。ＰＤ素子２は、入力された光信号１ｓに応じて電気信号２ｓを出力する。すなわち、ＰＤ素子２は、入力された光信号１ｓを電気信号２ｓに変換する機能を有している。電気信号２ｓは、レシーバ回路素子３によって増幅されて電気信号３ｓとして出力される。
【００２５】
本実施形態の光配線基板１において、信号配線12の下方に設けられた接地導体13が貫通孔11ｃに達して貫通孔11ｃを囲んでいることによって、例えば絶縁基体11上に実装される電子部品３等によって発生する熱が貫通孔11ｃを囲むように伝わり、貫通孔11ｃ内に設けられた光スルーホール14の近傍における熱分布の偏りが低減されて、光スルーホール14における歪み等の変形が低減されている。したがって、本実施形態の光配線基板１は、光伝送の特性が向上した光配線モジュールを実現することが可能となる。
【００２６】
なお、光スルーホール14が樹脂から成る場合は、特に熱による光スルーホール14の変形が生じやすく、本実施形態の光配線基板１のように光スルーホール14の近傍における熱分布の偏りが低減されていることによって、光伝送の特性が向上した光配線モジュールを実現することが可能となる。
【００２７】
また、絶縁基体11が樹脂から成る場合は、特に熱による光スルーホール14の近傍の絶縁基体11の変形が生じやすく、本実施形態の光配線基板１のように光スルーホール14の近傍における熱分布の偏りが低減されていることによって、光伝送の特性が向上した光配線モジュールを実現することが可能となる。
【００２８】
なお、本実施形態の光配線基板１において、信号配線12の下方に設けられた接地導体13が貫通孔11ｃに達するように延在して貫通孔11ｃを囲んでいることによって、信号配線12と接地導体13とにより構成されている高周波信号配線の特性に関しても向上している。つまり、接地導体13が信号配線12に対して十分に長いため、信号配線12から接地導体13への電磁界の広がりが十分に確保されている。そのため、信号配線12と接地導体13とによる、高周波信号配線であるマイクロストリップ線路の特性がよい。
【００２９】
本実施形態の光配線モジュールは、上記構成の光配線基板１を含んでいることによって、光スルーホール14における歪み等の変形が低減されており、光伝送の特性に関して向上している。
【００３０】
なお、本実施形態の光配線基板１において、絶縁基体11がセラミックスから成るとともに貫通孔11ｃが焼成後の絶縁基体11にレーザ光を照射することによって形成される場合、信号配線12の下方に設けられた接地導体13が貫通孔11ｃが形成される位置に達するように延在していることによって、図４に示すように、レーザ光の一部が接地導体13によって反射されて、貫通孔11ｃの内壁を効率よく削ることが可能となる。したがって、本実施形態の光配線基板１は、光伝送の特性が向上した光配線モジュールを実現することが可能となる。
【００３１】
以下、本実施形態における他の例の光配線基板１について図５を参照して説明する。他
の例の光配線基板１において、図１（ｂ）に示された光配線基板１と異なる構成は、第１の接地導体13に加えて第２の接地導体15をさらに含んでいること、貫通孔11ｃの内壁に設けられた内壁導体16をさらに含んでいることである。その他の構成は、図１（ｂ）に示された光配線基板１と同様である。
【００３２】
第２の接地導体15は、絶縁基体11の内部において第１の接地導体13の下方に設けられており、貫通孔11ｃに達するように延在している。第１および第２の接地導体13および15は、貫通孔11ｃの内壁に設けられた内壁導体16によって電気的に接続されている。
【００３３】
他の例における光配線基板１は、第２の接地導体15および内壁導体16をさらに含んでおり、第１および第２の接地導体13および15が内壁導体16によって電気的に接続されていることによって、接地電位が安定化する。
【００３４】
他の例の光配線基板１においては、第１および第２の接地導体13および15がともに貫通孔11ｃに達するように延在して貫通孔11ｃを囲んでいることによって、貫通孔11ｃの内壁に設けられた内壁導体16によって互いに電気的に接続されている。
【００３５】
なお、図１（ｂ）および図５等に示された光配線基板１において、第１または第２の接地導体13または15は、電子部品３を下方から覆うように延在していてもよい。第１または第２の接地導体13または15が電子部品３を下方から覆うように延在していると、光配線モジュールが実装される基板からのノイズが低減される。
【符号の説明】
【００３６】
１  光配線基板
11  絶縁基体
11ａ  受発光素子の実装領域
11ｂ  電子部品の実装領域
11ｃ  貫通孔
12  信号配線
13  接地導体（第１の接地導体）
14  光スルーホール
15  第２の接地導体
２  受発光素子
３  電子部品
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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