(57)【要約】【課題】  光信号を伝播する光ピンを光導波路に穿設された挿入孔に挿入して光接続する光接続構造においてパッシブアライメントによる光結合を可能とした光接続構造及び光回路基板を提供する。【解決手段】  光導波路２０の光軸２１Ｚ上に穿設された挿入孔４１ａの内壁面が、互いに平行でない少なくとも２つの平面を備えると共に、挿入孔４１ａの水平断面は２つの平面によって形成される２つの辺３３ａ、３３ｂ又はその延長線が交わって形成される頂点が光導波路２０の光軸上２１Ｚに位置するように形成され、それによって光ピン４１ａを２方向から挟持させることにより正確な位置合わせが行われるようにされたことを特徴とする光接続構造及びそのような構造を備えた光回路基板を提供する。【選択図】  図１
2006154109.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光信号を伝播する光導波路の光軸上の途中に穿設された挿入孔に、光信号を伝播する光ピンであってその一端面が反射面とされた光ピンを挿入して前記光導波路と光接続する光接続構造において、
前記挿入孔の内壁面は、互いに平行でない少なくとも２つの平面を備えると共に、前記挿入孔の水平断面は前記２つの平面によって形成される２つの辺又はその延長線が交わって形成される頂点が前記光導波路の光軸上に位置するように形成され、それによって前記光ピンを２方向から挟持させることにより正確な位置合わせが行われるようにされたことを特徴とする光接続構造。
【請求項２】
請求項１に記載の光接続構造において、
前記光ピンを前記２つの平面に押し当てる手段を備えてなることを特徴とする光接続構造。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の光接続構造において、
前記挿入孔の水平断面形状が、三角形、四角形を含む多角形、扇型又はホームベース型のいずれかであることを特徴とする光接続構造。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の光接続構造において、
前記光導波路の光路と前記挿入孔とが平面又は曲面で接していることを特徴とする光接続構造。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の光接続構造において、
前記挿入孔には所定の屈折率を有するマッチングオイルが充填されていることを特徴とする光接続構造。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の光接続構造において、
前記光導波路が光ファイバであることを特徴とする光接続構造。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載の光接続構造において、
前記光導波路が樹脂にて形成されていることを特徴とする光接続構造。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１項に記載の光接続構造を備えた光回路基板において、
前記光導波路により構成される光配線層が２層以上積層されていることを特徴とする光回路基板。
【請求項９】
請求項８に記載の光回路基板において、
当該光回路基板は、電気回路と光回路を備えて構成され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】
本発明は、光接続構造及び光回路基板に関し、さらに詳しくは、光デバイスと光回路内の光導波路とを簡易に効率よくかつ常に安定して光結合する光接続構造及び光回路基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の情報化社会に伴いネットワーク上を流れる情報量は増加の一途をたどり、交換機など電子機器の情報処理能力の高速化が求められてきている。しかし、電気信号では高密度化に伴う配線間でのクロストークや雑音、反射、配線距離が長尺することによる伝搬遅延が問題となっている。そのため、この問題を解決する手段として電気プリント板の基板間および基板内での信号を光化することが注目されている。光は電気信号にくらべ、信号伝搬時における雑音の問題がなく、並列実装が行えるため、高速大容量伝送・超高密度の配線技術として適している。
【０００３】
しかし、キャリアが電子に代わり光子となることからその取り扱いに大きな違いが生じる。例えば、キャリアが電子の場合にはハンダによって接合してしまえば電子の移動は互いの伝送路の位置ずれに関係なく行われ信号の送受信ができるが、光子の場合には発光素子から出射された光は広がり、直進する、といった性質のため、はんだのような材料が無く、厳密な位置調整が必要となる。このため、光配線同士や光デバイスと光配線との光結合をどのように行うかが非常に重要となる。また、光信号の光路変換も重要な課題となる。光回路基板との光結合を考えると、その構成上光デバイスと光配線の光軸は互いに直交する。このため、光信号を光配線内に伝播させるもしくは伝播してきた信号を受光するためには９０度光路変換技術が必要不可欠となる。
【０００４】
かかる光路変換を可能とするために先端を４５度にカットした光ファイバを光ピンとした光回路基板が提案されている。この光ピンを用いた実装例を図１０に示す。図示された実装例では光回路基板１１０上に光導波路１２０が設けられており、この光導波路１２０はコアとクラッドを有する４つの光配線１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ、１２１ｄを備えて構成されている。そして、各光配線１２１ａ〜１２１ｄの所望の位置にはレーザやドリル等で穿設された円筒のホール１３１ａ、１３１ｂ、１３１ｃ、１３１ｄが配置されている。一方、アレイ状の光ピンパッケージ１４０は、光ファイバにより形成された光ピン４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄを備えて構成されている。そして、光ピン４１ａ〜４１ｄの挿入側の先端部は光路変換のため４５度にカットされた平面とされている。光ピン４１ａ〜４１ｄを円筒のホール１３１ａ〜１３１ｄのそれぞれに挿入し、接着・固定することで各光配線１２１ａ〜１２１ｄと光接続されるようになっている。これにより、各種の光デバイスとの光結合を実現することを可能としている。この方法によれば任意の場所で光信号の送受信が可能となる。また、光ピン４１ａ〜４１ｄが導波路構造を有しているため多層化など光配線までの光路長の影響を受けることがない。さらに、光ピン４１ａ〜４１ｄは、その先端を４５度に加工したものだけでなく、先端を様々な形にカットすることで光路分岐やスプリッタ機能などを付与することが可能となる。本出願人はこの点を見出し、特許出願を行った（特許公開２００４−１５７４３８。）これにより、1対1の通信のみでなく1対多といった自由度の高い光回路を構成することも可能となった。
【０００５】
【特許文献１】特開平２００４−１５７４３８号公報
【非特許文献１】「光ＳＭＴ向けスルーホールへの光ピン挿入実験」  Ｏｐｔｉｃｓ  Ｊａｐａｎ ２００１  講演予稿集、６ｐＤ１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した光ピンによる光結合法では、基板に円筒状のホールを穿設して光ピンを挿入するため、ホールの作製精度・ホール内壁の加工状態・ホール内の光ピンの位置ずれによって光結合効率が決まってしまうという問題があった。ホール内の光ピンの位置ずれに関しては、使用する光ピン・光配線のコア径によって異なるが、光回路では光配線は距離が長くても１ｍ程度であるため、伝送特性などを考慮してもアライメントなどの観点からマルチモードタイプの光配線を使うことが一般的である。例をあげると、光ピンをＧＩ−ＭＭＦ（５０／１２５）、光配線をコア径４０×４０の矩形導波路としたとき、最大結合効率から１ｄＢダウンするまでの幅が、光導波路の光配線の光軸方向（「Ｚ軸方向」とする。）に対して直交かつ基板と平行な方向(「Ｘ軸方向」とする。)・垂直方向(「Ｙ軸方向」とする。)の位置ずれ幅は、ともに約±１６μｍ、光軸方向（Ｚ軸方向）の位置ずれ幅は１００μｍ以上、回転方向は±６度程度という解析結果が報告されている。
【０００７】
ここで、実際の実装に関して考えると、Ｙ軸方向に関しては、あらかじめ、光ピンの突き出し量をカメラでモニタリングする方法や、程度の長さの光ファイバを封止後、光ピンの先端をブレードや研磨で加工する方法が考えられる。基板内蔵タイプ場合、挿入量を事前に設定し接着する方法や、ホールに底を作り、光ピンの挿入量を調節する方法なども考えられる。これに対してＺ軸方向に関しては広い位置ずれ量が許容されるため問題は少ない。
【０００８】
しかし、現段階では光ピンによる光結合法でもＸ軸方向のアクティブアライメントは必要とされていた。光ピンの場合、光ピンと光配線のＸ軸方向の位置ずれはホール径で決まる。光ピンを光配線と精度よく結合していくためには、ホールの直径と光ピンの直径を近づけていけばよい。しかし、同時にホール径が小さくなるため、挿入が難しくなり接触による光ピンの破損にもつながるおそれがある。従って、これを手作業で行うのは極めて困難であり、機械的にも専用のモニタを用いるなどの対処が必要となると考えられる。このため、生産性や歩留まり高などの問題が懸念される。一方、ホール径を大きくすれば、その径に比例して挿入のしやすさは向上するが、その分ホールによる光ピンの位置ずれの抑制効果は薄くなる。
【０００９】
実際上、どの程度のホール径となるのか一つ例を挙げてみる。上述したように、現在光ピンとして想定されているのはＧＩ−ＭＭＦ(５０／１２５μｍ)である。光回路用の光源としては低コスト、アレイ化などに優れた特長をもつＶＣＳＥＬを採用することが好ましい。光配線は安価で加工性に優れた高分子光導波路が注目されている。一般的なもので、コア径は矩形で「４０μｍ」とした。現状で、ＶＣＳＥＬの広がり角は、単一モードＶＣＳＥＬでも半角１２度（＠１／ｅ２）程度ある。発光面は２〜３μｍ程度のため、光ピンとの結合に関してはほぼ問題なく結合ができる。この為、光源からの光をできるだけ低損失で伝えるには、ホール内での光ピンの位置ずれが重要になってくる。結合効率を１dB以内に収めるためには、単純に計算してもホール径は約１５７μm(１６+１６+１２５)となる。光ピンの直径を考えれば容易に挿入することは難しい。その他にもホールの深さ方向や回転方向のずれも加わることになるため、それらを加味するとさらに厳密なホール径が必要となる。
【００１０】
また、作製されるホールは作製過程によってはテーパー形状を有し、上面の直径に比べ下面の直径が小さくなる。この為、現実的にはある程度大きなホール径に光ピンを挿入し、その後ホール内で結合効率を測定しながらの位置合わせ(アクティブアライメント)といった作業が必須であった。
【００１１】
このように、従来の光ピンによる結合法では、光配線との結合にアクティブアライメントの要素が含まれていた。しかし、前述したように光回路の問題点を考えると、光デバイスと光配線とは完全にパッシブアライメントで結合されることが望ましい。従来の電気配線からなる電気プリント板は、表面実装技術・セルフアライメント効果などにより、実装時の低コスト・大量生産化を実現している。光回路でも光ピンの特徴を生かしつつ、さらにパッシブアライメントによる光結合法を検討する必要がある。
【００１２】
本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたもので、その目的は、光信号を伝播する光ピンを光導波路の光軸上の途中に穿設された挿入孔に挿入して前記光導波路と光接続する光接続構造において、光ピンの特徴を生かし、かつ、光配線とのパッシブアライメントによる光結合を可能とした光接続構造及び光回路基板を提供することを目的とする。
また、本発明は、集積化・多層化に対応することが可能な光接続構造及び光回路基板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】
【００１３】
上記課題を解決するために請求項１に記載の本発明は、光信号を伝播する光導波路の光軸上の途中に穿設された挿入孔に、光信号を伝播する光ピンであってその一端面が反射面とされた光ピンを挿入して光導波路と光接続する光接続構造において、挿入孔の内壁面は、互いに平行でない少なくとも２つの平面を備えると共に、挿入孔の水平断面は２つの平面によって形成される２つの辺又はその延長線が交わって形成される頂点が光導波路の光軸上に位置するように形成され、それによって光ピンを２方向から挟持させることにより正確な位置合わせが行われるようにされたことを特徴とする光接続構造を提供する。
【００１４】
本発明に係る光接続構造は、光配線である光導波路上の光軸上に光ピンを挿入するための挿入穴を穿設する。この挿入孔には従来とは異なり互いに平行でない少なくとも２つの平面が形成されている。この２つの平面で光ピンを挟持することにより光導波路の光軸との正確な位置合わせを行わしめる。より具体的には、挿入孔をその水平断面が少なくとも１つのＶ字形状を有するようにして形成する。そして、挿入する光ピンはそのようにして形成された挿入孔の２つの内側面（Ｖ字面）に挟持されるようにして配置する。これにより、光ピンは、挿入孔内のＶ字面で固定されるため、Ｘ軸方向での位置ずれもなく常に一定の結合効率を保つことが可能となる。
【００１５】
上記課題を解決するために請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載の光接続構造において、光ピンを２つの平面に押し当てる手段を備えてなることを特徴とする。
光ピンを挿入した後Ｖ字面に軽く押さえつけるようにされているので光ピンをＶ字面に確実に収めることができる。
【００１６】
上記課題を解決するために請求項３に記載の本発明は、請求項１又は２に記載の光接続構造において、挿入孔の水平断面形状が、三角形、四角形を含む多角形、扇型又はホームベース型のいずれかであることを特徴とする。
挿入孔は、少なくとも光ピンを安定して挟持するだけのＶ字面を有していればよく、他はどのような形をしていてもかまわない。従って、光ピンの挿入の容易化を図ることが可能となる。
【００１７】
上記課題を解決するために請求項４に記載の本発明は、請求項１から３のいずれか１項に記載の光接続構造において、光導波路の光路と挿入孔とが平面又は曲面で接していることを特徴する。
光導波路の光路と接する部分おける挿入孔の水平断面形状は必ずしも角である必要はない。すなわち、光導波路の光路と挿入孔とが平面又は曲面で接していてもかまわない。
【００１８】
上記課題を解決するために請求項５に記載の本発明は、請求項１から４のいずれか１項に記載の光接続構造において、挿入孔には所定の屈折率を有するマッチングオイルが充填されていることを特徴とする。
挿入孔内にはあらかじめ光導波路や光ピンから構成される光配線と同程度の屈折率を持つマッチングオイルを充填しておく。これにより、光配線及び光ピンからの伝播光は２分岐せず直進して光結合される。
【００１９】
上記課題を解決するために請求項６に記載の本発明は、請求項１から５のいずれか１項に記載の光接続構造において、光導波路が光ファイバであることを特徴とする。
【００２０】
上記課題を解決するために請求項７に記載の本発明は、請求項１から６のいずれか１項に記載の光接続構造において、光導波路が樹脂にて形成されていることを特徴とする。
これにより、光導波路を光回路基板に容易に形成することができる。
【００２１】
上記課題を解決するために請求項８に記載の本発明は、請求項１から７のいずれか１項に記載の光接続構造を備えた光回路基板において、光導波路により構成される光配線層が２層以上積層されていることを特徴とする。
【００２２】
上記課題を解決するために請求項９に記載の本発明は、請求項８に記載の光回路基板において、光回路基板は、電気回路と光回路を備えて構成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明に係る光接続構造及び光回路基板によれば、挿入孔の内壁面は、互いに平行でない少なくとも２つの平面を備えると共に、挿入孔の水平断面は２つの平面によって形成される２つの辺又はその延長線が交わって形成される頂点が光導波路の光軸上に位置するように形成され、それによって光ピンを２方向から挟持させることにより正確な位置合わせが行われるようにされている、より具体的には、光導波路上に穿設された挿入孔の内壁面を光導波路の光軸方向に向かうＶ字面としたので、光ピンの位置ずれを抑制、挿入を容易にすることができ、正確な光結合が可能となる。これにより光ピンによる光結合方式のパッシブアライメント化を可能とし、安価で大量一括生産が可能な光回路を有した電子機器の提供が可能となる。
【００２４】
また、本発明に係る光接続構造及び光回路基板によれば、挿入孔内に配置された光ピンを安定させ、位置ずれによる結合効率の減少を防ぐと共に、光ピンの挿入がきわめて容易に行うことが可能となる。これにより、光コネクタや各種の光デバイスと光回路基板内の光配線とパッシブアライメントによる光結合が可能となり、安価でかつ高性能な光回路基板の提供が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明に係る光接続構造及び光回路基板について図面を参照しながら以下詳細に説明する。
図１（ａ）は、本発明に係る光接続構造を備えた光回路基板の一実施形態を説明する斜視図、（ｂ）はその平面図で、光ピンによる基板内伝送の実装例を示したものである。
図示された光回路基板１０は、概略として、コアとクラッドから形成される４つの光配線２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄを有する光導波路２０を備えて形成されている。もちろん、光配線２１ａ〜２１ｄの数はこれに限定されるものではなく、任意の数を設けることが可能である。
【００２６】
そして、光回路基板１０には図示しない電気回路が実装されている。この光導波路２０は電気配線が積層されたプリント基板の上部又は下部あるいはその内部に設けることが可能である。光導波路２０をプリント基板最上面や最下面に設ける場合は、一度電気配線が施されたプリント基板を作製し、そのプリント基板を土台として感光手法や転写技術を用いて樹脂により光導波路２０を作製する方法や、光導波路２０とプリント基板を別に作製し、両者を貼り合わせる方法等が考えられる。樹脂は、例えば、紫外線の照射により硬化するようなものを使用すればマスクを当てることにより紫外線の照射部分を硬化させる等、その形状を適宜調整することで所望の光導波路２０を形成することができる。また、図５に示すように、光導波路２０をプリント基板内に設ける場合には、作製した光導波路２０を電気配線が積層されたプリント基板で挟めばよい。もちろん、プリント基板内もしくはプリント基板上面にコアとクラッドを有する光導波構造が作製できるのであれば光導波路２０の作製方法はこれらに限るものではなく、いかなる方法によるものであってもよい。また、光導波路２０は光ファイバにより形成することもできる。
【００２７】
一方、光導波路２０と光接続する光ピンパッケージ４０は、光ファイバによって形成された光ピン４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄを備えている。光ピン４１ａ〜４１ｄは、コア４２ａの周囲を屈折率が段階的に変化するクラッド４２ｂによって覆ったいわゆるＧＩ型の光ファイバであり、その挿入側の先端部は挿入方向であるＹ軸の負方向（図１（ａ）参照）から光導波路２０の光軸方向であるＺ軸の正方向への光路変換のため４５度にカットされている。そして、光ピン４１ａ〜４１ｄを挿入孔３１ａ〜３１ｄのそれぞれに挿入し接着・固定することで各光配線２１ａ〜２１ｄと光接続されるようになっている。尚、光ピン４１ａ〜４１ｄは、いかなる作製方法によって作成してもかまわない。この場合、先端を研磨する方法が一般的ではあるが、ダイシングブレードやレーザを用いる方法でも可能である。また、光ピン４１ａ〜４１ｄはアレイ状でも単独でもかまわない。
【００２８】
光導波路２０の光配線２１ａ〜２１ｄには、光ピン４１ａ〜４１ｄを挿入して両者を光接続するための挿入孔３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄが設けられている。挿入孔３１ａ〜３１ｄは、レーザやエッチング等により、光導波路２０が配置された光回路基板１０の所定の層までＹ軸方向に沿って穿設されている。挿入孔３１ａ〜３１ｄの内壁面は、互いに平行でない少なくとも２つの平面を備えており、挿入孔３１ａ〜３１ｄの水平断面はその２つの平面によって形成される２つの辺が交わって形成される頂点が光導波路２０の光軸上に位置するようにされている。より具体的には、図２（ａ）に示すように、挿入孔３１ａの水平断面が有する互いに平行でない２つの平面３３ａ、３３ｂによって形成される２つの辺によりいわゆるＶ字形状が形成されており、そのＶ字の角部が光導波路２０の光配線２１ａの光軸２１Ｚ上に位置するようにして配置されている。そして、この挿入孔３１ａに光ピン４１ａを挿入して２つの内側面３３ａ、３３ｂ（Ｖ字面）に挟持されるように収めると、光ピン４１ａは挿入孔３１ａ内のＶ字面でしっかりと固定されるため、光配線２１ａのＸ軸方向における位置ずれもなく常に一定の結合効率を保つことが可能となる。これによりパッシブアライメント化が可能となる。尚、挿入孔３１ａ〜３１ｄは、レーザやエッチングなどによって加工できるものであれば方法は問わない。ここで、従来例における円筒ホール１３１ａを図２（ｂ）に示す。尚、１４１ａは光ピン、１２１ａはコアを示している。
【００２９】
光回路基板１０がいわゆる基板内蔵タイプのような場合には、挿入孔３１ａ〜３１ｄは従来のプリント基板で言えばブラインドビアホール形式のように光導波路２０が形成された層でホールが終わっている（底がある）ような形状が望ましい。しかし、あらかじめ光配線にホールを作製しておくか、最下部の場合は充て板などを用いることをすれば底ができるので挿入孔３１ａ〜３１ｄは貫通穴であってもかまわない。
【００３０】
また、挿入孔３１ａ〜３１ｄは、光ピン４１ａ〜４１ｄを安定させるような上述したＶ字面を有していれば、他はどのような形をしていてもよい。例えば、図３に種々の形状をした挿入孔３１〜３１ｄの例を示す。図３（ａ）は三角型、（ｂ）は後部に矩形パターンを設けたホームベース型、（ｃ）は後部に円形パターンを設けた扇形、（ｄ）は四角形を４５度回転させた四角型である。（ｂ）及び（ｃ）のように後部を円径や矩形にしたものは挿入面積を広く取ることができるので光ピン４１ａ〜４１ｄの挿入孔３１〜３１ｄへの挿入が容易となる。また、四角いマスクを４５度に回転させてＶ字面を作製する方法によれば、特別なマスクを必要とせずに簡易に（ｄ）のような挿入孔３１〜３１ｄを形成することができる。
【００３１】
さらに、挿入孔３１ａの２つの辺３３ａ、３３ｂが交わって形成されるいわゆるＶ字の角度は光ピン４１ａ〜４１ｄを安定して指示できる範囲であればどのような角度でもよい。光ファイバを保持する一般的なＶ溝では６０度であるが、例えば３０度から１２０度、好ましくは４５度から９０度であればよい。
【００３２】
ところで、Ｖ字面を形成する挿入孔３１ａ〜３１ｄに円筒状の光ピン４１ａ〜４１ｄを挿入すると光配線２１ａ〜２１ｄとの間に隙間ができるので屈折率差が生じるおそれがある。そのため、光導波路２０の光配線２１ａ〜２１ｄや光ピン４１ａ〜４１ｄとほぼ同等の屈折率を有するマッチングオイルが充填されている。これにより、光ピン４１ａ〜４１ｄと光配線２１ａ〜２１ｄとの間に隙間があっても屈折率差により生じる光の位相変化及び誤差を最小化される。マッチングオイルは、光ピン４１ａ〜４１ｄ及び光配線２１ａ〜２１ｄとほぼ同等の屈折率を有するものであれば特に種類は問わない。この場合、熱硬化型や光硬化型の樹脂を用いることで光ピン４１ａ〜４１ｄを挿入孔３１ａ〜３１ｄ内に接着・固定することができるので光ピン４１ａ〜４１ｄの接着・固定のプロセスを簡略化することができる。
【００３３】
また、挿入孔３１ａ〜３１ｄの２つの辺３３ａ、３３ｂが交わって形成されるＶ字の先端である角部も特にその形状は問わない。図４に挿入孔３１ａの先端形状の一例を示す。（ａ）は挿入孔３１ａのＶ字の先端部３５ａが平坦（平面）とされ、そして、挿入孔３１ａの水平断面のうち、光ピン４１ａを挟持する挿入孔３１ａの２つの平面３３ａ、３３ｂによって形成される２つの辺の延長線が交わって形成される頂点が光導波路２０の光軸２１Ｚ上に位置するようにされたものである。このように、挿入孔３１ａのＶ字の先端部３５ａを平坦にすることで先端をＶ字による影響はなくなるため、光は屈折率差があっても光配線２１ａ内を真っ直ぐ伝播する。従って、この場合にはマッチングオイルを充填する必要が無くなる。これに対して、図４（ｂ）に示すように、挿入孔の先端３５ａが丸みを帯びていている。この場合にはマッチングオイルを用いれば特に問題は無い。このように、光導波路２０の光路と接する部分の挿入孔挿入孔３１ａ〜３１ｄの形状は平面又は曲面であってもよい。尚、先端面の広さは光ピン４１ａ〜４１ｄの安定を妨げない程度が条件となる。
【００３４】
光ピン４１ａ〜４１ｄを挿入孔３１ａ〜３１ｄに正確に位置合わせして配置するには、基板内蔵タイプの場合、光ピン４１ａ〜４１ｄを挿入孔３１ａ〜３１ｄに挿入した後、Ｖ字面に軽く押さえつけるようにすることで光ピン４１ａ〜４１ｄをＶ字面に収めることができる。例えば、光回路基板１０に光導波路２０の光軸方向（Ｚ軸方向）に沿って先端に行くほど幅が細くなるようにした図示しない溝部を設けておく。一方、光ピンパッケージ４０にはその溝部内でスライドする図示しないスライド片を設ける。そして、光回路基板１０の挿入孔３１ａ〜３１ｄに光ピンパッケージ４０の光ピン４１ａ〜４１ｄを挿入すると同時に前記溝部内に前記スライド片を挿入し、光ピンパッケージ４０を光導波路２０の光軸方向（Ｚ軸方向）に沿ってスライドさせるとスライド片が溝部の挟持されるようにしておく。これにより、光ピン４１ａ〜４１ｄは、Ｖ字面に押し当てられる。このようにすれば光ピン４１ａ〜４１ｄをＶ字面に確実に収めることができる。すなわち、光ピン４１ａ〜４１ｄをテープファイバなどを用いて多芯化（マルチ化）した場合でもＶ字面によるパッシブアライメントの効果によりＸ軸方向（マルチの場合は回転も含む）における位置ずれもなく全チャンネルで安定した結合効率を得ることが可能となる。
【００３５】
その他としては、光ピン４１ａ〜４１ｄを挿入孔３１ａ〜３１ｄに挿入した後、光ピンパッケージ４０を軽くＶ字面に押し当てるように移動させるか、光ピンパッケージ４０を軽く抑えたまま光回路基板１０を斜めにして重力を用いて光ピンをＶ字面に収めることができる。さらに、ピンパッケージ４０を光回路基板１０にハンダ付けするためのパッドを予めピンパッケージ４０を実装すべき本来の位置よりも僅かにＶ字面側にオフセットさせた位置に配置しておき、リフロー時に溶けたハンダの表面張力によってピンパッケージ４０を引き込むいわゆるセルフアライメント効果を利用して光ピンをＶ字面に収めることもできる。
【００３６】
光ピン４１ａ〜４１ｄの斜めにカットされた端面をコーティングし、あるいは金、銀等をはじめとする金属製素材によって金属膜を蒸着させることによって光の反射効率を高めることができる。すなわち、光ピン４１ａ〜４１ｄの４５度面に金属膜を蒸着させて金属コーティングを施す等により、マッチングオイル内での９０度光路変換を可能とし、同時に４５度面の透過光も軽減される。また、光ピンの端面からＶ字面と反対側の光配線の端面までの距離が、光結合効率の許容範囲内(＜１００μｍ程度)であるならば、光の伝播方向がＶ字面方向と逆方向となるように光ピン４１ａ〜４１ｄを配置してもかまわない。
【００３７】
次に、光ピン４１ａ〜４１ｄによる実装法として基板内接続の適用例を図５及び図６に示す。基板内接続による実装では電気プリント板５０と光回路基板１０とで構成される光電気混在基板１１を用いた表面実装型が考えられている。図５（ａ）（ｂ）は、発光素子４０ａやドライバを搭載するＬＳＩ４０ｂ等の各種デバイスをパッケージ化してＩＣのピンのように光ピン４１ａを取り付けた光ピンパッケージ４０を表面実装する際の各工程における断面図である。ここで、符号１１は、光導波路２０が形成された光回路基板１０の上に電気配線が施された電気プリント基板５０を貼り合わせて形成された光電気混在基板である。そして、光電気混在基板１１には光導波路２０に至る深さの挿入孔３１ａが穿設されている。もちろん挿入孔３１ａはこれまで説明してきたような形状を備えている。そして、光ピンパッケージ４０を、光電気混在基板１１上に表面実装し、光ピン４１ａと光配線２１ａと光接続する。
【００３８】
これに対して、図６に示すのは、上述の光電気混在基板１１の挿入孔３１ａに予め４１ａを挿入・固定・カットして配設した光電子混在基板１１の光ピン４１ａ上に光デバイス４０ｃを実装する工程における断面図である。予め光電気混在基板１１に光導波路２０に至る深さに穿設された挿入孔３１ａに光ピン４１ａとなる光ファイバを挿入し固定する（図６（ａ））。もちろん挿入孔３１ａはこれまで説明してきたような形状を備えている。そして、光電気混在基板１１の表面から突出する部分の光ピン４１ａをカットする（図６（ｂ））。最後に、カットされた光ピン４１ａ上に光でデバイスを実装する（図６（ｃ））。
図５及び図６に示すいずれの実装方法も生産性・汎用性にも長けている。
【００３９】
次に、多層化した光回路基板１０ａ、１０ｂと電気プリント板５０を備えて構成される光電気混在基板１１への実装例を図７に示す。
図示された光電気混在基板１１は、光導波路２０ａを備えた光回路基板１０ａと、光導波路２０ｂを備えた光回路基板１０ｂが積層されると共にその上にさらに電気プリント基板５０が積層されて形成されている。光電気混在基板１１の両側にはそれぞれ光導波路２０ｂのコア２１ｅに至る深さの挿入孔３１ａ、３１ｅが穿設されている。また、光電気混在基板１１には光導波路２０ａのコア２１ａに至る深さの挿入孔３１ｆが穿設されている。そして、挿入孔３１ａには光ピン４１ａが挿入・固定され、挿入孔３１ｆには光ピン４１ｆが挿入・固定されていると共にその上には発光素子４０ｄが表面実装されている。一方、挿入孔３１ｅには光ピン４１ｅが挿入・固定され、その上には受光素子４０ｅが表面実装されている。尚、光電気混在基板１１には発光素子４０ｄや受光素子４０ｅの動作を制御するドライバ等を搭載するＬＳI４０ｂが表面実装されている。尚、いうまでもないが、挿入孔３１ａ、３１ｅ、光ピン４１ａ、４１ｅ等はこれまで説明してきた性質・形状のものである。但し、光ピン４１ｆはその先端が凹型のＶ字形状とされると共にそれが挿入される挿入穴３１ｆの底部には山形の反射面が形成されている。山形の反射面の頂部は光導波路２０ａのコア２１ａの高さの約半分ほどの高さとされており、この構成により発光素子より発生された光は光ピン４１ｆを通って挿入穴３１ｆの底部の山形の反射面に至り、コア２１ａの左右方向に光路変換されるようになっている。尚、この場合、光ピン４１ｆが挿入される挿入穴３１ｆのＶ字面の先端側が図７における右側のコア２１ａに位置しているとすれば光ピン４１ｆはＶ字面に軽く押し付けられて配置されるので図上僅かに右側に偏って位置することなり、その結果、左右の光路長が同一ではなくなるため分岐比率は厳密には均等とはならない。
以上のように、光配線層を多層化した場合には挿入孔挿入孔３１ａ、３１ｅ、３１ｆを任意の階層まで設けることで対応できる。
【実施例】
【００４０】
さて、これまで説明してきた挿入孔４１ａを備えた光導波路２０を有する光回路基板１０と光ピン４１ａとの光結合について光線追跡法による解析を行った。光線数は１０，０００本としている。図８は解析時のモデルを示したものである。光導波路２０としてマルチモードの光ファイバ２１ｇ(コア径５０μｍ)を用いると共に、挿入孔３１ａの２つの平面３３ａ、３３ｂにより形成されるＶ字面に当接する光ファイバ２１ｇの端面は先端を９０度にＶ字にカットしたものを用いた。また、比較の対象として、従来の円筒ホール１３１ａを端面に有する光配線には、光ファイバ２１ｈを用いると共に、先端を円形(半径１３０μｍ)にカットしたものを用いた。挿入孔３１ａはＶ字面に光ピン４１ａを収めた状態を基準とし、円筒ホール１３１ａはその中心に光ピン１４１ａの中心が来る位置を基準とした。使用した光ピン４１ａ、１４１ａはＳＩ−ＭＭＦ（５０／１２５）で、４５度端面にはメタルコーティングが施してある。そして、それぞれの光配線である光ファイバ２１ｇ、２１ｈについて光結合効率と光ピン４１ａ、１４１ａの位置ずれ特性について検討した。挿入孔４１ａ及び円筒ホール１３１ａ内にはマッチングオイルを用いることを想定し、光ピン４１ａ、１４１ａや光ファイバ２１ｇ、２１ｈにより構成される光配線と同等の屈折率とした。ここで、Ｙ軸は光ピン４１ａの光軸方向、Ｚ軸は光ファイバ２１ｇ、２１ｈの光軸方向、Ｘ軸はそれらと直交する方向を示している。尚、光ピン４１ａ、１４１ａ側から光を伝播させたときを送信側、光ファイバ２１ｇ、２１ｈ側から光を伝播させたときを受信側とした。
【００４１】
図９はその解析結果を示した図である。それぞれ送信側（ａ）と受信側（ｂ）時における最大光結合効率と１ｄＢダウントレランス（最大結合効率から各方向１ｄＢダウンする間での幅）である。挿入孔４１ａに関してはＸ軸、Ｚ軸ともにＶ字面に収まるので光ピン４１ａの位置ずれは無い。最大結合効率に関してもマッチングオイルを用いることで、ほぼ同等の値を得ている。結合効率の差については光ピン４１ａの端面から光ファイバ２１ｇのコア端面までの距離の違いによるものである。Ｙ軸方向・ω軸方向の１ｄＢダウントレランス幅も各モデルとも同等の値を得ている。つまり、マッチングオイルを充填することで、従来の方式と遜色なくなる。これはマッチングオイルを施すことで、端面の形状に関係なく光学的に平坦な光ファイバとほぼ近似されるためと考えられる。
【００４２】
次に、光ピン（ＧＩ−ＭＭＦ（５０／１２５）・４５度端面アルミコーティング）と端面が平坦なＧＩ−ＭＭＦ（５０/１２５）との光結合実験を行った。実験系は図８と同様である。最大結合効率を測定したところ、送信側、受信側ともに−０.５ｄＢ程度であった。
以上のように、本発明に係る光接続構造によれば、従来の光接続に比べて簡便にしかも正確に光接続を行うことが可能となる。また、この光接続構造を備えた光回路基板によれば従来の光回路基板に比べて効率的に生産することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】（ａ）は本発明に係る光接続構造を備えた光回路基板の一実施形態を説明する斜視図、（ｂ）はその平面図である。本発明の光結合装置を示した図である。
【図２】（ａ）は挿入孔の一実施形態を説明するための平面図、（ｂ）は従来の円筒ホールの平面図である。
【図３】挿入孔の断面形状の一例を示す平面図であり、（ａ）は三角型、（ｂ）はホームベース型、（ｃ）は扇形、（ｄ）は四角型を示した図である。
【図４】挿入孔の先端形状の一例を示す平面図であり、（ａ）は平面型、（ｂ）は曲面型を示した図である。
【図５】（ａ）（ｂ）は、光ピンパッケージを表面実装する際の各工程における断面図である。
【図６】（ａ）〜（ｃ）は図５と異なる方法で光デバイスを表面実装する際の各工程における断面図である。
【図７】本発明に係る光接続構造を設けた電気混在基板の断面図である。
【図８】本発明に係る光接続構造の光線追跡法による解析に供した解析モデルを示す図であり、（ａ）はその側面断面図、（ｂ）は平面断面図、（ｃ）は従来の光接続構造の光線追跡法による解析に供した解析モデルの平面断面図である。
【図９】従来の技術における光接続構造と、本発明に係る光接続構造の比較を解析した結果を示す図である。
【図１０】（ａ）は従来の光接続構造を備えた光回路基板を説明する斜視図、（ｂ）はその平面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１０      光回路基板
１１      光電気混在基板
２０      光導波路
２１ａ〜２１ｅ      コア
２１ｇ、２１ｈ      光ファイバ
２１Ｚ      光軸
３１ａ〜３１ｆ      挿入孔
３３ａ、３３ｂ      内側面
４０      光ピンパッケージ
４０ａ      発光素子
４０ｂ      ＬＳＩ
４０ｄ      発光素子
４０ｅ      受光素子
４１ａ〜４１ｆ      光ピン
５０      電気プリント板
【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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【図９】
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【図１０】
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