(57)【要約】【課題】従来からの一般的な電気回路基板などの回路基板に対して、特別な設計変更を何ら施すことなく、複数層から成る回路基板や光電融合回路基板を構成でき、比較的低コストで回路基板や光電融合回路基板を製造することである。【解決手段】第1の基板100に素子ないしは部品102を実装し、第1の基板100とは別の第2の基板104に素子ないしは部品106を実装し、第1の基板100と第2の基板104との間に空隙部110を形成しつつ、基板100、104に素子ないしは部品102、106を実装するときにかかる温度より低い温度で第1の基板100と第2の基板104を接合して光電融合回路基板などの回路基板を構成する。【選択図】図1
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも二つ以上の回路基板を接続して形成する回路基板の製造方法であって、第1の基板に素子ないしは部品を実装する第1の工程と、第1の基板とは別の第2の基板に素子ないしは部品を実装する第2の工程と、第1の基板と第2の基板との間に空隙部を形成しつつ、第1の工程及び第2の工程で基板に素子ないしは部品を実装するときにかかる温度より低い温度で第1の基板と第2の基板を接合する第3の工程を含むことを特徴とする回路基板の製造方法。
【請求項２】
前記第1の工程及び第2の工程の少なくとも一方における素子ないしは部品の少なくとも一部の実装が、素子ないしは部品の電極材である金属と、第1の基板ないしは第2の基板に形成した素子ないしは部品を実装する位置の金属との直接接合で行われる請求項1記載の回路基板の製造方法。
【請求項３】
前記電気回路基板では、低融点金属（ハンダ）ないしは金属バンプによる接合で素子ないしは部品を実装し、前記光回路基板では、低融点金属（ハンダ）ないしは金属バンプないしは金属と金属の直接接合による接合で素子ないしは部品を実装する請求項1または2記載の回路基板の製造方法。
【請求項４】
前記電気回路基板及び光回路基板に素子ないしは部品の実装を行う温度より低い温度で接続可能な低融点金属（ハンダ）を接続媒体として、電気回路基板と光回路基板を接続する請求項1ないし3のいずれかに記載の回路基板の製造方法。
【請求項５】
前記接続媒体は、球ないしは柱の形状の核（コア）となる構造の周囲に金属層が形成され、かつ金属層の周囲に低融点金属（ハンダ）が形成された構造を有し、前記核（コア）となる構造は前記低融点金属（ハンダ）のリフロー時に変形しない構造である請求項4記載の回路基板の製造方法。
【請求項６】
電気回路基板と光回路基板を接続して形成された光電融合回路基板であって、前記光回路基板に実装された光デバイスが前記電気回路基板と光回路基板の接合により両者の間に形成された空隙部に配置されることを特徴とする光電融合回路基板。
【請求項７】
前記電気回路基板と光回路基板の接続用の接続媒体として低融点金属（ハンダ）を用い、前記低融点金属（ハンダ）の一部は、電気回路基板と光回路基板の間で信号を伝送するために機能し、残りの低融点金属（ハンダ）は電気回路基板と光回路基板の接合強度を保持するために機能する様に構成された請求項6記載の光電融合回路基板。
【請求項８】
前記電気回路基板及び前記光回路基板の少なくとも一方には、電気回路基板と光回路基板の接続用の接続媒体を配置・搭載するための金属パッドが形成されている請求項6または7記載の光電融合回路基板。
【請求項９】
前記接続媒体は、球ないしは柱の形状の核（コア）となる構造の周囲に金属層が形成され、かつ金属層の周囲に低融点金属（ハンダ）が形成された構造を有し、前記核（コア）となる構造は前記低融点金属（ハンダ）のリフロー時に変形しない構造である請求項7または8記載の光電融合回路基板。
【請求項１０】
前記光回路基板は電気回路基板と電気的に接続が得られるように形成され、電気回路基板の信号の一部ないしは全てを光回路基板を用いた光信号の授受によって配線されるように構成されている請求項6ないし9のいずれかに記載の光電融合配線基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の回路基板を接続して形成する回路基板の製造方法、及び電気回路と光回路（光インターコネクション）が混載された光電融合回路基板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
今日の携帯電話や個人情報端末の急速な普及に伴い、機器の更なる小型・軽量化また高機能化が求められている。しかし、小型・軽量化また高機能化により回路基板の高速化と高集積化が進み、信号遅延、EMI（Electromagnetic Interference：電磁干渉ノイズ）の発生などの問題への対応が急務となっている。
【０００３】
これらの問題を解決する手段として、従来の電気配線において問題となっていた信号遅延、信号劣化、及び配線から放射される電磁干渉ノイズが克服ないし低減され、かつ高速伝送が可能である光配線技術が期待されている。こうした状況において、この光配線の利点を用い、電気配線基板上の電気配線の一部を光配線に置き換える様にした光電気配線基板の製造方法の例が提案されている（特許文献1参照）。この製造方法では、図9に示した様に、予め製造した光導波路基板6を電気配線基板7に貼り合せて製造する。そのため、特に、表面に素子ないしは部品が実装されたような凹凸のある電気配線基板7に対しては、光導波路基板6を真空プレスで貼り合せることができず、適用できる電気配線基板が制限されてしまう。この制限を回避するため、ここでは、予め電気配線基板に実装される素子ないしは部品の位置に対応した光導波路5を除去し、その後、電気配線基板7と真空プレスで貼り合せ光電気配線基板を製造する方法が開示されている。また、電気配線基板7に実装する素子ないしは部品を予め埋め込み、その後、光導波路基板6を真空プレスで貼り合せて光電気配線基板を製造する方法も開示されている。なお、図9において、1は支持基板、2は第1クラッド層、3はコア層、4は第2クラッド層、そして8は真空プレス板である。
【特許文献１】特開2003-161853号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献1の製造方法のように、素子ないしは部品の大きさの光導波路層を除去することは、工程が煩雑かつ困難であるだけではなく、光導波路層に制限を与えることになる。また電気配線基板に実装する素子ないしは部品を予め埋め込む方法では、発熱する部品を埋め込んで光電気配線基板を形成すると、埋め込まれたデバイスの信頼性が低下する懸念がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
そこで上記課題に鑑み、本出願に係る第1の発明の回路基板の製造方法は、少なくとも二つ以上の回路基板を接続して形成する回路基板の製造方法であって、第1の基板に素子ないしは部品を実装する第1の工程と、第1の基板とは別の第2の基板に素子ないしは部品を実装する第2の工程と、第1の基板と第2の基板との間に空隙部を形成しつつ、第1の工程及び第2の工程で基板に素子ないしは部品を実装するときにかかる温度より低い温度で第1の基板と第2の基板を接合する第3の工程を含むことを特徴とする。ここにおいて、前記少なくとも二つ以上の回路基板はどの様なものであってもよいが、典型的には、光回路基板と電気回路基板を含んで光電融合回路基板を構成する。
【０００６】
また、上記課題に鑑み、本出願に係る第2の発明の光電融合回路基板は、電気回路基板と光回路基板を接続して形成された光電融合回路基板であって、前記光回路基板に実装された光デバイスが前記電気回路基板と光回路基板の接合により両者の間に形成された空隙部に配置されることを特徴とする。ここにおいて、前記電気回路基板に実装された電子デバイスなどが前記空隙部に配置される様にしてもよい。また、前記電気回路基板では、低融点金属（ハンダ）ないしは金属バンプによる接合で素子ないしは部品を実装し、前記光回路基板では、低融点金属（ハンダ）ないしは金属バンプないしは金属と金属の直接接合による接合で素子ないしは部品を実装することができる。
【０００７】
前記光電融合回路基板において、光回路基板が電気回路基板と電気的に接続が得られるように形成され、電気回路基板の信号の一部ないしは全てを光回路基板を用いた光信号の授受によって配線されるように構成した場合、光回路基板を用いることにより、電気信号を光信号に変換するための発光素子や光信号を電気信号に変換するための受光素子の配置に制限されることがなく、かつ光回路基板に用いる光導波路層を二次元光導波路層として、その光導波路層の全域を使い柔軟に光信号伝送を再構成できる光電融合基板を実現でき、電気回路基板の信号の一部または全てを二次元光導波路回路を用いた光信号の授受によって配線させて電子機器を動作させることができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、回路基板間に空隙部を設けるので、従来からの一般的な電気回路基板などの回路基板に対して、特別な設計変更を何ら施すことなく、複数層から成る回路基板や光電融合回路基板を構成でき、比較的低コストで回路基板や光電融合回路基板を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の実施の形態を説明する。本発明の典型的な一実施形態では、電気回路基板に実装した電子デバイスからの信号の一部ないしは全てを光回路基板に実装した光デバイスにより光信号とし、光信号の授受により配線される光電融合回路基板の構成及びその低コストな製造方法として、これら電気回路基板及び光回路基板に実装した素子（デバイス）ないしは部品の接続強度を劣化させることなく、かつ両基板間に空隙部を形成するように接続可能な接続媒体を介して基板の接合を行っている。
【００１０】
以下に、添付図面を参照し、実施例を挙げて本発明の実施の形態を具体的に説明する。
（実施例1）
図1は、本発明の実施例1による光電融合回路基板の断面を示した図である。図1において、100は光回路基板、102は発光素子や受光素子などの光デバイス、104は電気回路基板、106はLSIなどの電子デバイス、108はハンダボール、そして110は空隙部である。光デバイス102は、駆動時に発生する熱を効率よく放散するために光回路基板100表面に実装し、さらに電気回路基板106と光回路基板100をハンダボール108で接続した後にも熱放散が効率よく行われるように空隙部110に配置されている。
【００１１】
次に、本実施例で用いた光回路基板について詳細に説明する。図2は本実施例で用いた光回路基板を示したものである。図2(a)のA-A’断面図が図2(b)である。図2において、200は二次元光導波路のクラッド層、202は二次元光導波路のコア層、204は光路変換構造体、206は発光素子装置、そして208は受光素子である。発光素子装置206と受光素子208と光路変換構造体204は、発光素子装置206より出射された光が、発光素子装置206近傍に配置された光路変換構造体204により光路変換され、光路変換された光が二次元光導波路のコア層202内を伝播し、伝播した光が受光素子208近傍に配置された光路変換構造体204により光路変換され、受光素子208に結合するような位置関係にある。シート状の二次元光導波路は、屈折率の異なる材料の組み合わせによりコア層とそれを挟む第1および第2のクラッド層より構成される。なお、図2ではコア層202の上部にクラッド層を形成していないが、必要に応じて形成してもよい。本実施例においては、屈折率1.60のポリシラン系樹脂をコア層202に用い、屈折率1.55のポリシラン系樹脂をクラッド層200に用いた。また、光路変換構造体204として、半径40mmの半球状の構造体を用いた。
【００１２】
次に、本実施例で示した光回路基板の作製方法を説明する。図3は、二次元光導波路を有する光回路基板の製造方法を説明する模式図である。同図において、300は基板、302はクラッド層、304は光路変換構造体材料、306はフォトマスク、308及び310は第1形状を有する構造体、312及び314は第2形状を有する構造体、316は反射膜材料、318は反射膜、320はコア層、322は発光素子装置、324は受光素子、326は素子駆動用パッド、そして328は接続用パッドである。
【００１３】
まず図3(a)に示すように、基板（例えばSiウエハ）300上にクラッド層材料であるポリシラン系樹脂をスピンコーターを用いて塗布し、ベーキングを行い、膜厚20mmのクラッド層302を形成する。その後、図3(b)に示すように、光路変換構造体材料である感光性を有した熱可塑性材料304をスピンコーターを用いて塗布し、フォトマスク306（半径25mmの円形パターン及び半径125mmの円形パターンを有する）を用いて露光する。そして、図3(c)に示すように、現像過程を経て、半径25
mm、高さ17 mm及び半径125mm、高さ17mmの円柱状の第1形状を有する構造体308及び310を形成する。この状態で、図3(d)に示すように、150
℃のホットプレート上で4分間加熱し、感光性を有した熱可塑性材料で形成した前記第1形状を有する構造体308及び310に対して、熱処理による溶融・再固化を行い、半径25
mmの半球状に変形した第2形状を有する構造体312と底面半径125mm、高さ75mmの楕円半球状に変形した第2形状を有する構造体314を形成する。
【００１４】
次に、図3(e)に示すように、電子ビーム蒸着装置を用いて反射膜材料316であるCr
/ Au（Crの厚さ：50nm、Auの厚さ：300nm）を蒸着する。続いて、図3(f)に示すように、スピンコーターを用いてフォトレジストを塗布し、露光・現像過程を経た後、半球状に変形した第2形状を有する構造体312及び314の表面のみを覆うようにレジストマスク（図示せず）を形成し、その後Au、Crの順でウエットエッチングを行う。こうして、半球状に変形した第2形状を有する構造体312及び314の表面のみに反射膜318が形成される。
【００１５】
続いて、図3(g)に示すように、クラッド層302よりも屈折率の大きいポリシラン系樹脂をスピンコーターを用いて塗布し、ベーキングを行い、コア層320を形成する。次に、図3(h)に示す如く、半球状の第2形状を有する構造体312に発光素子装置322からの出射光が結合するように、また半球状の第2形状を有する構造体312に結合した伝播光が受光素子324に結合するように発光素子装置322及び受光素子324をコア層320上に実装するため、コア層320上に素子駆動用パッド（Ti（厚さ）/Au（厚さ）=0.05mm/0.7mm）326を形成する。また、電気回路基板との接続（信号は流れない）のための接続用パッド328（Ti（厚さ）/Au（厚さ）=0.05/0.7mm）を形成する。
【００１６】
続いて、図3(i)に示すように、発光素子装置322及び受光素子324を素子駆動用パッド326上にフリップチップボンダーを用いて実装し、二次元光導波路回路を得る。本実施例で用いたフリップチップ実装方法は、発光素子装置322及び受光素子324に形成した駆動用電極である金薄膜（厚さ0.5mm）とコア層320上に形成した素子駆動用パッド326（Ti（厚さ）/Au（厚さ）=0.05/0.7mm）の金薄膜同士による200℃の直接接合（接合前に金薄膜表面にArプラズマ処理を施した）で行っている。光デバイス実装に、AuとAuによる直接接合を適用することにより、アライメント精度の高い実装が達成でき、光デバイス（発光素子）からの出射光の光導波路層への結合効率、及び光導波路層を伝播した光の光デバイス（受光素子）への結合効率を高めることが可能となる。
【００１７】
本実施例で示した光回路基板に実装した発光素子装置から出射された光は、光路変換構造体に結合し光路変換され、二次元光導波路層内を伝播するが、発光素子及び光路変換構造体としては、種々の形態のものを採用できる。例えば、四角錐形状の突起部に対して、5つのVCSELを配置した発光素子装置の形態を採り得る。ここでは、中心に配置したVCSEL からの出射光は、四角錘形状の光路変換構造体全体に光ビーム径の広がった光として結合して光路変換され、二次元光導波路層内を広がり角を有した拡散光として伝播する。また、周囲に配置したVCSEL
からの出射光は、四角錘形状の光路変換構造体の斜面に光ビーム径の絞られた平行光として結合して光路変換され、二次元光導波路層内を指向性を有したビーム光として伝播する。その他、この光路変換構造体の形状として、楔形形状、円錐形状、多角錘形状などであってもよい。
【００１８】
図2と図3に示した二次元光導波路層を有する光回路基板は、外部へ放出される光を減少させることが可能なため、光信号の伝送効率を上げることが可能となる。また、反射膜318を有した半球状に変形した第2形状を有する構造体312が配置されているため、半球状の構造体312の上面から入射された光は、効率よく散乱され、コア層320全域に伝搬させられる。また、コア層320を伝搬してきた光は、半球状に変形した第2形状を有する構造体314により散乱され、半球状の構造体314の上方へ出射させることができる。
【００１９】
この様な二次元光導波路層を有した光回路基板においては、ビーム光伝播と拡散光伝播のいずれかを選択することが可能となり、特にビーム光伝播においては光パワーロスを抑制して高速伝送が可能となり、また拡散光伝播では二次元光導波路層の広い領域ないしは全域に伝送が可能となる。この様に、ビーム光伝播と拡散光伝播を選択することにより、光信号伝送領域の構成及び再構成が可能となる。
【００２０】
本実施例では、クラッド層及びコア層材料の組み合わせとして、それぞれ屈折率の異なるポリシラン系樹脂を用いたが、これに限定されるものではなく、コア層材料がクラッド層材料と比較して屈折率が大きい材料であれば、ポリイミド樹脂やアクリル樹脂などを用いた組み合わせであってもよい。また屈折率の値も実施例の値に限定されない。
【００２１】
また、本実施例では、基板としてSiウエハを用いたが、これに限定されるものではなく、ガラス基板やセラミック基板であってもよい。また、基板として、コア層材料と比較して屈折率の小さな樹脂フィルムであってもよく、この樹脂フィルム自身をクラッド層として機能させ、折り曲げ可能な二次元光導波素子が得られる。
【００２２】
また、本実施例では、クラッド層の層厚を20 mmとしたが、これに限定されるものではなく、任意の層厚であってもよい。また、本実施例では、第1形状を有する構造体308及び310を半径25
mm、高さ17 mm及び半径125 mm、高さ17
mmの円柱形状としたが、これに限定されるものではなく、楕円柱、角柱などの形状、また任意のサイズでもよい。
【００２３】
また、本実施例においては、半径25 mmの半球状の入射側光路変換構造体及び底面半径125mm、高さ75mmの楕円半球状の出射側光路変換構造体を用いたが、これに限定されるものではなく、発光素子の放射角、光導波路層の屈折率及び光導波路層厚との兼ね合いにより、任意の大きさを選定できる。また、本実施例では、光路変換構造体を半球状としたが、これに限定されるものではなく、楔形形状、円錐形状、或いは四角錐等の多角錘形状であってもよい。
【００２４】
また、本実施例で示した光路変換構造体の形成方法は一例であり、必ずしもこの方法で形成する必要はない。また、本実施例では、光導波路層を二次元光導波路層（フィルム状の光導波路）としたが、これに限定されるものではなく、ライン導波路（一次元光導波路）或いは該二次元光導波路層（フィルム状の光導波路）と該ライン導波路（一次元光導波路）の両者を混載した構造を有する光導波路層であってもよい。
【００２５】
次に、前記光回路基板と電気回路基板の接続、つまり光電融合回路基板の作製について詳細に説明する。図4は、本実施例による光電融合回路基板の製造方法を説明する模式図である。同図において、600は電気回路基板（多層配線基板）、602は電子デバイス、604はAuスタッドバンプ、606は低融点金属ボール（ハンダボール）、608は光回路基板、610は光電融合回路基板、612は空隙部、614は電気的接続を担うハンダボール、そして616は接続強度の保持及び空隙部612の厚さ保持を担うハンダボールである。
【００２６】
まず、図4(a)に示すように、両表面に素子（デバイス）ないしは部品を実装可能な電気回路基板600にAuスタッドバンプ（金属バンプ）604を形成した電子デバイス602を超音波を用いた手法で実装する（図4においては片面実装）。また、図示していないが必要なコンデンサや抵抗などの部品を低融点金属（ハンダ）を用いて実装する。前記部品実装で用いた低融点金属（ハンダ）はSnAg系ハンダであり、窒素雰囲気下230℃で30秒間リフローを行った。
【００２７】
その後、光回路基板608と接続するための接続媒体として機能するSnPb系の共晶ハンダボール606を、電気回路基板600の光回路基板608と相対する面に形成した素子駆動用パッド及び接続用パッドに配置し、その後窒素雰囲気下215℃で30秒リフローを行い、電気回路基板表面にハンダボール606を搭載する。ここで用いるハンダボール606は、空隙部612を均一に作製するために、リフロー温度においても変形することのない球状樹脂を核とし、その表面に金属層及びハンダ層をほぼ均一に形成したものを用いることが好ましい。本実施例では、粒子径300mmの積水化学工業製ミクロパールＳＯＬ（商品名）を用いた。
【００２８】
一方、図4(b)に示すように、上述のAu薄膜とAu薄膜の200℃直接接合で光デバイスを二次元光導波路層に実装した光回路基板608を作製する（作製方法の一例は図3に示される）。次に、図4(c)に示すように、電気回路基板600に搭載したハンダボール606を光回路基板表面に形成した素子駆動用パッド及び接続用パッドに配置し、その後窒素雰囲気下215℃で30秒リフローを行い、電気回路基板と光回路基板を接続し、光電融合回路基板を得る。ここで、光回路基板608表面に実装された発熱デバイスである光デバイスは、電気回路基板600と光回路基板608の接続面に形成された空隙部612に配置されているため、接続後も効率よく熱放散させることが可能となり、光電融合回路基板の信頼性向上につながる。また、ハンダボール606のリフローが起こる際、セルフアライメントが行われて、回路基板は正確に位置調整されて接続されることになる。
【００２９】
また、図5(a)に示すように、電気回路基板700の両面に電子デバイス702が実装された場合においても、光回路基板704と相対する電気回路基板700の面に実装された電子デバイス702は、電子デバイスの厚さ以上の核を有するハンダボール706を用いて接続することにより、空隙部708に配置することが可能であり、両面に実装するような高密度実装電気回路基板と光回路基板の融合による光電融合回路基板を得られる。また、図5(b)に示すように、空隙部710の厚さは、空隙部710に配置されるデバイス（図5(b)では光デバイス）712の厚さ以上である必要は必ずしもなく、熱放散を効率よく行うことができる構造であればよい。図5(b)の例では、光デバイス712の下方部が光導波路層内に埋め込まれているので、空隙部710の厚さは、空隙部710に配置されるデバイス712の厚さ以下であってもよい。
【００３０】
本実施例で用いた球状樹脂を核とするハンダボール606は、電気回路基板600と光回路基板608を接続後に、電気回路基板600に実装された電子デバイス602と光回路基板608に実装された光デバイスとを電気的に接続するために機能するハンダボール614と、電気回路基板600と光回路基板608との接合強度を保ち、かつ空隙部612を均一の厚さで形成するために機能するハンダボール616とに機能的に区別される。
【００３１】
以上の方法で製造した光電融合基板は、熱放散に関して有利であるだけでなく、ごく一般的な電気回路基板に対して、基板の平坦化や素子ないしは部品の実装面を制限する措置等の特別な設計変更を何ら施すことなく、これを光回路基板と融合させることが可能となり、低コストで光電融合基板を製造することが可能となる。本実施例では、Auスタッドバンプを介して電子デバイスを超音波を用いた手法で実装したが、これに限定されるものではなく、ハンダを用いた接続やハンダとAuスタッドバンプを用いた実装等でもよい。このことは、光回路基板への光デバイスの実装についても言い得る。ただし、特にハンダを用いる場合は、電気回路基板と光回路基板の接続時に用いるハンダリフロー温度より高い温度でリフローを行う必要のあるハンダを用いることが、接続信頼性の観点から好ましい。
【００３２】
また、本実施例で用いたハンダ及びハンダリフロー条件は一例であり、これに限定されるものではない。電気回路基板と光回路基板の接続時に用いるハンダリフロー温度より高い温度でリフローを行う必要のあるハンダをそれぞれの基板に素子ないしは部品を実装する際に用いることが、接続信頼性の観点から好ましく、この組み合わせを満足するものであればどの様なものでもよい。また、電気回路基板及び光回路基板にデバイスを実装する際にハンダを用いない場合は、電気回路基板と光回路基板の接続に用いるハンダリフロー温度が、実装したデバイスの接続が断絶される等の接続状態の劣化を招かないものであれば、どのようなものでもよい。
【００３３】
また、本実施例では樹脂を核とするハンダボールを用いたが、これに限定されるものではなく、接続時に変形することのない金属等を核とするハンダボールであってもよい。また、ハンダボールの粒子径も限定されるものではなく、空隙部に配置するデバイスの高さ（厚み）や配置態様（一部埋め込まれているか否か等）に応じて適宜選択すればよい。また、本実施例では電気回路基板の片方の面に光回路基板を接続させたが、これに限定されるものではなく、図6に示すように、電気回路基板800の両面に光回路基板802を接続してもよい。
【００３４】
（実施例2）
実施例1に示した二次元光導波路層を有する光回路基板と電気回路基板を組み合わせて作製した光電融合基板を図7に示す。図7において、900はCPU、902、904、906および908はRAM、910および912は電子デバイス（LSI）、914は発光素子装置、916は受光素子、918は伝送線路（電気配線）、920はビーム光、922は拡散光、924は二次元光導波路層を有する光回路基板、そして926および928は電気回路基板である。図7(a)は、図7(b)の光電融合基板を矢印の方向から見た図であり、図7(a)においては二次元光導波路層を有する光回路基板924および電気回路基板928は図示していない。
【００３５】
図9は光電融合回路基板の断面図である。ここでは、CPU1000は、電気回路基板1002上にAuスタッドバンプ1004による超音波フリップチップボンディングにより実装されている。CPU1000と二次元光導波路層を有した光回路基板1006に実装された発光素子装置1008との電気的接続は、電気回路基板1002に形成された内部配線1010及びハンダボール（粒子径300mm）1012を介して行われている。また、電子デバイス1014も、CPU1000と同様に、内部配線1010及びハンダボール1012を介して発光素子装置1008ないしは別の光素子装置（図示せず）と電気的に接続されている。また、電気的接続に寄与するハンダボール1012と同じものを、電気回路基板1002と光回路基板1006との接続強度を保つため且つ空隙部1018を均一の厚さで形成するために機能するハンダボール（粒子径300mm）1016として、電気回路基板1002及び光回路基板1006の外周部に500mmピッチで一周配置してある。
【００３６】
従来の電気配線基板では、低速でのデータ転送においては問題とならないが、大容量・高速での伝送が必要となる場合には、EMIの影響や配線遅延などにより、常に安定したデータ転送をすることに困難が生じる場合がある。この様な場合に、図7に示した様な光電融合基板を用いることで、安定した大容量・高速伝送が可能となる。例えば、CPUからの電気信号を発光素子を介して光信号に変換し、その信号をRAMやLSIと電気的に接続された受光器へ伝送する信号伝送方法について説明する。
【００３７】
図7に示す様に、CPU900に電気的に接続された発光素子装置914は二次元導波路層924内或いはその上に設けられており、発光素子装置914から出射されたレーザ光が光路変換構造体（図示せず）に結合し二次元光導波路層924内を伝播する。図7においては、発光素子装置914として3つのVCSELと1つの凹レンズ及び2つの凸レンズを集積したものを用いている。それぞれのVCSELの出射光が凸レンズを介して光路変換構造体に結合し光路変換された場合は、指向性を有したビーム光伝播を得ることが可能となり、またVCSELの出射光が凹レンズを介して光路変換構造体に結合し光路変換された場合は、広がり角を有した拡散光伝播が可能となる。この様にして二次元光導波路層924内を伝播したレーザ光は、受光素子816近傍に設けられた光路変換構造体（図示せず）に結合し、受光素子916へと導かれる。受光素子916は、それぞれのRAMやLSIと接続されており、光信号を電気信号へと変換する。図7においては、RAM902へは高速の信号をビーム光920の伝播で送信し、またRAM904、RAM906、RAM908へは拡散光922の伝播として3つのRAMへ同時に伝送している。
【００３８】
また、本実施例では二次元光導波路層が電気回路基板の間に内蔵された形状となっているが、これに限定されるものではなく、電気回路基板の上部あるいは下部、またはそれぞれの組み合わせの形状を取ってもよい。また、本実施例では二次元光導波路層は単層であったが、多層としてもよい。
【００３９】
また、本実施例では粒子径300mmのハンダボールを用いたが、これに限定されるものではなく、空隙部に配置されるデバイスの高さ（厚み）に応じて適宜選択すればよい。なお、信号は必ず光により伝送する必要はなく、電気配線を介しても伝送できる様に、選択の柔軟性を持たせてある。
【００４０】
この様に二次元光導波路層を用いることにより、従来の信号線で問題となっていた配線自身がアンテナとなりコモンモードノイズ輻射による回路の誤動作などを生じていた電磁放射ノイズを大幅に低減でき、EMIの問題を改善することとができた。また、ビーム光伝播と拡散光伝播のいずれかを選択することが可能となり、ビーム光伝播においては光パワーロスを抑制して高速伝送が可能となり、また拡散光伝播では二次元光導波路層の広い領域ないしは全域に伝送が可能となった。この様に、ビーム光伝播と拡散光伝播を選択することにより、光信号伝送領域の再構成が可能となった。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の第1の実施例の光電融合回路基板を説明する断面図である。
【図２】本発明の第1の実施例における二次元光導波路層を有する光回路基板を説明する図である。
【図３】本発明の第1の実施例における二次元光導波路層を有する光回路基板の製造方法を説明する断面図である。
【図４】本発明の第1の実施例における電気回路基板と二次元光導波路層を有する光回路基板とによる光電融合回路基板の製造方法を説明する断面図である。
【図５】本発明の第1の実施例における光電融合回路基板の構造の一例を説明する断面図である。
【図６】本発明の第1の実施例における光電融合回路基板の構造の一例を説明する断面図である。
【図７】本発明の第2の実施例における光電融合回路基板を説明する図である。
【図８】本発明の第2の実施例における光電融合基板の内部の一部を説明する断面図である。
【図９】光電融合回路基板の製造方法の従来例を説明する断面図である。
【符号の説明】
【００４２】
100、104、600、608、700、704、800、802、926、928、1002、1006：回路基板（光回路基板、電気回路基板）
100、608、704、800、1006：光回路基板
104、600、700、802、926、928、1002：電気回路基板
102、106、206、208、322、324、602、702、712、900、902、904、906、908、910、912、914、916、1000、1008、1014：素子ないしは部品（光デバイス、電子デバイス、発光素子装置、受光素子、CPU、RAM、LSI）
108、606、614、616、706、1012、1016：接続媒体（低融点金属ボール、ハンダボール）
110、612、708、710、1018：空隙部
326：金属パッド（素子駆動用パッド）
328：金属パッド（接続用パッド）
604、1004：Auスタッドバンプ
610：光電融合回路基板
614、1012：電気的接続を担うハンダボール
616、1016：接続強度の保持及び空隙部の厚さ保持を担うハンダボール
【図９】
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【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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