(57)【要約】  光導波路基板、および光電気混載基板において、部品削減と工程簡略化と共に高位置精度且つ高歩留まりで作製可能な、光導波路と光接続部に設ける位置決め構造体、およびそれを用いた基板の製造方法を提供する。光導波路基板において、ミラー部材をクラッド層１１上の任意の位置にパタン形成すると同時に、ミラーパタン１３外周部の任意の位置に凸形状を有する位置決め用パタン１４をそれぞれ形成し、ミラーパタン１３をテーパ状に加工する。次に、所望の位置に貫通穴を有するマスク部材１００と、位置決め用パタン１４とを勘合によって位置決めした状態で、ミラーパタンの傾斜部２２と位置決め用パタン１４表面に金属膜を形成する。さらに、位置決め用パタン１４とフォトマスク１６とを位置決めした状態で、ミラーパタン１３と隣接したクラッド層１１上に、配線コアパタン２０を形成する。
2011049087.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成された第１クラッド層と、該第１クラッド層上に形成された配線コアと、前記基板の上方から入出力される光の経路を前記基板に平行な方向に変換し前記配線コアと光接続するミラー部と、該ミラー部および該配線コアの周囲を覆うように形成された第２クラッド層を含んで成る光導波路層を有する光導波路基板の製造方法において、
前記第１クラッド層上に、前記ミラー部を形成するためのミラーパタンと、少なくとも２つの位置決め用パタンとを同時に形成する工程と、
前記ミラーパタンの一側面をテーパ状に加工しテーパ部を有するミラーパタンを形成する工程と、
前記位置決め用パタンと勘合するように設けられた第１開口部と、前記ミラーパタンの少なくともテーパ部が露出するように設けられた第２開口部とを具備してなるマスク部材を用いて、前記位置決め用パタンと前記第１開口部とを勘合によって位置決めした状態で、前記第２開口部により露出した前記テーパ部を含む前記ミラーパタンの表面に金属膜を形成する工程とを有することを特徴とする光導波路基板の製造方法。
【請求項２】
基板を準備する工程と、
前記基板上に第１クラッド層を形成する工程と、
前記第１クラッド層上に、感光性ポリマ材料からなる第１コア部材を設ける工程と、
前記第１コア部材を加工して、前記第１クラッド層上に、前記基板の上方から入出力される光の経路を前記基板に平行な方向に変換するミラー部を形成するためのミラーパタンと、少なくとも２つの凸形状を有する位置決め用パタンとを同時に形成する工程と、
前記ミラーパタンの一側面をテーパ状に加工しテーパ部を有するミラーパタンを形成する工程と、
前記位置決め用パタンと勘合するように設けられた第１開口部と、前記ミラーパタンの少なくともテーパ部が露出するように設けられた第２開口部とを具備してなるマスク部材を用いて、前記位置決め用パタンと前記第１開口部とを勘合によって位置決めした状態で、前記第２開口部により露出した前記テーパ部を含む前記ミラーパタンの表面に金属膜を形成する工程と、
前記第１クラッド層、前記ミラーパタン及び前記位置決め用パタンを含む表面上に、前記第１クラッド層を構成する材料よりも屈折率が高く、感光性ポリマ材料からなる第２コア部材を設ける工程と、
コアパタン形成用マスク部材を用いて、前記位置決め用パタンと該コアパタン形成用マスク部材とを位置決めした状態で前記第２コア部材を加工して、前記第１クラッド層上に前記ミラーパタンの端部に隣接する配線コアを形成する工程と、
前記第１クラッド層および前記配線コアを覆うように第２クラッド層を形成し、前記第１および第２クラッド層とそれらに囲まれて成る前記配線コアからなる光導波路層を形成する工程とを有することを特徴とする光導波路基板の製造方法。
【請求項３】
前記ミラーパタンのテーパ部は、前記配線コアに対向する側の一側面に形成されることを特徴とする請求項１記載の光導波路基板の製造方法。
【請求項４】
前記位置決め用パタンは、前記ミラーパタンと前記基板の端部との間の領域内に形成されることを特徴とする請求項１記載の光導波路基板の製造方法。
【請求項５】
前記第１および第２クラッド層、ミラーパタンを構成する部材、配線コアを構成する部材のそれぞれは、紫外光波長帯に吸収ピークを有するポリマ材料であり、前記第１および第２クラッド層、ミラーパタンを構成する部材、配線コアを構成する部材は、それぞれ前記紫外光波長帯の波長光を用いたフォトリソグラフィによってパタン形成されることを特徴とする請求項１記載の光導波路基板の製造方法。
【請求項６】
前記第１および第２開口部を有するマスク部材は、厚さ０．３ｍｍ以下の薄膜金属加工基板で作製されることを特徴とする請求項１記載の光導波路基板の製造方法。
【請求項７】
前記位置決め用パタンの上部に位置する前記第２クラッド層上に、凸形状を有する第２の位置決め用パタンと、前記ミラーパタンの上部に位置する前記第２クラッド層上に第２のミラーパタンとをそれぞれ同時に形成し、
前記第２の位置決め用パタンと勘合するように形成された開口部を有する第２のマスク部材とを位置決めした状態で、前記第２のミラーパタンにテーパ部が形成された第２のミラーパタンの表面に金属膜を形成し、さらに、前記第２のミラーパタンと隣接したクラッド層上に、第２の配線コアを多層積層することを特徴とする請求項１記載の光導波路基板の製造方法。
【請求項８】
請求項２記載の光導波路基板の製造方法を用いた光電気混載基板の製造方法であって、
前記位置決め用パタンの上部に位置する第２クラッド層上に、凸形状を有する第２の位置決め用パタンと、前記ミラーパタンの上部に位置する前記第２クラッド層上に第３の位置決め用パタンをそれぞれ形成し、
前記第３の位置決め用パタン上に、該第３の位置決め用パタンと勘合されるための凹形状を有する発光素子および受光素子、または該発光素子および受光素子がそれぞれ搭載された光モジュール基板を該第３の位置決め用パタンに勘合させて載置することを特徴とする光電気混載基板の製造方法。
【請求項９】
基板上に設けられた第１クラッド層と、該第１クラッド層上に設けられた配線コアと、
該配線コアの周囲を覆うように設けられた第２クラッド層を含んで成る光導波路層を少なくとも一層有する光導波路基板において、
前記基板主面に対しテーパ形状を成す傾斜部と該傾斜部表面に金属膜が設けられたミラーパタンと、前記ミラーパタンと前記基板の端部とで挟まれる前記第１クラッド層上の領域に、前記ミラーパタンを構成する材料を用い、前記金属膜が表面に被膜され、凸形状を有する少なくとも２つ以上の位置決め用パタンとが配設されていることを特徴とする光導波路基板。
【請求項１０】
前記位置決め用パタンの外郭が四角形であり、該四角形の内部にパタン中心部で交差した十字パタンを設けたことを特徴とする請求項９記載の光導波路基板。
【請求項１１】
前記光導波路層内に設けられた配線コアは、該配線コア内部を多モード光信号が伝播するマルチモード型光導波路であることを特徴とする請求項９記載の光導波路基板。
【請求項１２】
前記位置決め用パタンの上部に位置する前記第２クラッド層上に、凸形状を有する第２の位置決め用パタンが配設され、前記ミラーパタンの上部に位置する前記第２クラッド層上に第２のミラーパタンがそれぞれ配設され、前記第２のミラーパタンと隣接したクラッド層上に、第２の配線コアが多層積層された構造を有することを特徴とする請求項９記載の光導波路基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、伝送装置などの機器内にてチップ間やボード間で送受信される高速光信号を伝送する光導波路基板、および送受信された光信号をボード上にて一括処理する光電気混載基板において、位置決め構造体を設けた光導波路と光接続部、およびそれを用いた基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、情報通信分野において、光信号による通信トラフィックの整備が急速に行われつつあり、これまで基幹、メトロ、アクセス系といった数ｋｍ以上の比較的長い距離について光ファイバ網が展開されてきた。今後はさらに、伝送装置間（数ｍ〜数百ｍ）、或いは装置内（数ｃｍ〜数十ｃｍ）といった近距離も大容量データを遅延なく処理するために光信号を用いることが有効であり、ルータ、サーバ等の情報機器内部のＬＳＩ間またはＬＳＩ−バックプレーン間伝送の光化が進められている。機器間／内の光配線化に関して、例えばルータ／スイッチなどの伝送装置では、イーサなど外部から光ファイバを通して伝送された高周波信号をラインカードに入力する。このラインカードは１枚のバックプレーンに対して数枚で構成されており、各ラインカードへの入力信号はさらにバックプレーンを介してスイッチカードに集められ、スイッチカード内のＬＳＩにて処理した後、再度バックプレーンを介して各ラインカードに出力している。ここで、現状の装置では各ラインカードから現状数百Ｇｂpｓ以上の信号がバックプレーンを介してスイッチカードに集まる。これを現状の電気配線で伝送するには、伝播損失の関係で配線１本あたり数Ｇｂpｓ程度に分割する必要があるため、１００本以上の配線数が必要となる。【０００３】
さらに、これら高周波線路に対して波形成形回路や、反射、或いは配線間クロストークの対策が必要である。今後、さらにシステムの大容量化が進み、Ｔｂpｓ以上の情報を処理する装置になると、従来の電気配線では配線本数やクロストーク対策等の課題がますます深刻となってくる。これに対し、装置内ラインカード〜バックプレーン〜スイッチカードのボード間、さらにはボード内チップ間の信号伝送線路を光化することによって、１０Ｇｂｐｓ以上の高周波信号を低損失で伝播可能となるため、配線本数が少なくすむことと、高周波信号に対しても上記の対策が必要無くなるため有望である。【０００４】
このような高速光インターコネクション回路を実現し、機器内に適用するためには、安価な作製手段で性能および部品実装性に優れる、光導波路を信号配線に用いた光配線基板が必要となる。光導波路を用いた光配線基板の一例として、光導波路層と光路変換ミラー部材とを一体形成した光導波路基板の例が特許文献１に開示されている。この例では、電気配線を有する基板と、基板の少なくとも一方の面に位置するコアとクラッドを有する光配線層と、上記基板と上記光配線層の間に埋め込まれたミラー部材とを有した光・電気配線基板としている。また同基板は、基板上に上記ミラー部材を配置する工程と、上記基板上に上記ミラー部材を覆うかたちで光配線層を形成する工程とを含む製造方法を用いて作製される。このように、光配線基板上にミラー部材を配置し、ミラー部材を覆うかたちで光配線層を形成することで、基板上の任意の位置にミラー部材を配置でき、実装レイアウトのフレキシブル性が向上する。また、ミラー部材を別体で作製し、基板上に載置することで、ミラー作製工程に伴う基板作製歩留まりの悪化を回避することができる。【０００５】
また、光導波路基板の製造方法に関する従来技術の他の一例として、光導波路への偏向ミラー製造方法の例が特許文献２に開示されている。本例では、少なくとも片面が所望の傾斜角となっているダイシングブレードにて、光導波路に傾斜面を有する溝を切り込んで光導波路に偏向ミラーを形成するにあたり、ダイシングブレードとして上記溝の深さの値以上の幅の平面部を刃先先端面に有しているものを用いた、光導波路への偏向ミラーの製造方法としている。本例の方法とすることで、一回のダイシングで偏向ミラーのテーパ面と配線コア端面を形成できるため、少ない作製工程で偏向ミラーを具備した光導波路基板を作製可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−５０３２９号公報
【特許文献２】特開２００６−２３５１２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に開示されている別体作製ミラー部材を基板上に実装し、光導波路で埋め込んだ製造方法および構造においては、別体で作製ミラーをμｍオーダーの高位置精度で各々実装することは困難であり、部品及び工程数、さらにはタクトタイムも大きくなる。【０００８】
また、高効率で光を反射するためにミラー部材は金属である必要があるが、この場合ミラー部材を埋め込んだ有機光導波路の線膨張係数差やメタル界面での密着不良によるコア剥離によって歩留まりや信頼性を悪化させる恐れがある。【０００９】
また、特許文献２に開示されている光導波路への偏向ミラーの製造方法では、ミラーの傾斜面が基板平行面に対して順テーパ形状となっているため、光導波路から入出力される光を偏向するため、ミラーの傾斜面に金属などの反射膜を形成する必要がある。この反射膜を形成する際に、光導波路の端面に反射膜が被着しないように、マスクなどの位置合せ精度を考慮しながら、ミラーの傾斜面と光導波路端面との距離を十分に離隔する必要がある。これによって、光導波路の端面からの入出射光のビーム拡がりによる光損失が増大する懸念が生じる。また反対に、ミラーの傾斜面と光導波路端面との距離を近づけるためには、反射膜を形成する際に光導波路の端面に反射膜が被着しないように、予めミラーの傾斜面以外の部分をレジスト膜などで保護することも可能である。しかしながら本方法ではレジスト形成やパタンニングのフォトリソグラフィ工程、およびレジスト膜上被着反射膜やレジスト膜の除去工程が必要となり、プロセス工程が多い上、レジスト膜残りや膜除去時のコアの剥離などによって歩留まりや信頼性を悪化させる恐れがある。【００１０】
したがって、本発明の目的は、伝送装置などの機器内にてチップ間やボード間で送受信される高速光信号を伝送する光導波路基板、および送受信された光信号をボード上にて一括処理する光電気混載基板において、部品削減と工程を簡略化すると共に高位置精度且つ高歩留まりで作製可能な、光導波路と光接続部に設ける位置決め構造体、およびそれを用いた基板の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明では上記課題を解決するために、基板上に積層されたクラッド層に囲まれてクラッド層よりも屈折率が高く、感光性ポリマ材料からなる配線コアから形成された光導波路層と、光素子から入出力される光を基板垂直方向に折り曲げ、配線コアと光接続するためのミラー部で構成された光導波路基板において、ミラー部材をクラッド層上の任意の位置にパタン形成すると同時に、ミラーパタン外周部の任意の位置に少なくとも２つ以上の凸形状を有する位置決め用パタンをそれぞれ形成し、ミラーパタンをテーパ状に加工する。
そののち、所望の位置に貫通穴を有するマスク部材と、位置決め用パタンとを勘合によって位置決めした状態で、ミラーパタンの傾斜部と位置決め用パタンに金属膜を形成する。
さらに、位置決め用パタンとフォトマスクとを位置決めした状態で、ミラーパタンと隣接したクラッド層上に、配線コアパタンを形成する製造方法を用いた光導波路基板とする。【００１２】
また、前記位置決め用パタンの上部に位置し、位置決め用パタンを囲んだクラッド層上に、凸形状を有する第２の位置決め用パタンを形成すると同時に、前記ミラーパタンの上部に位置するクラッド層上に第２のミラーパタンをそれぞれ形成し、第２の位置決め用パタンとマスク部材とを位置決めした状態で、第２のミラーパタンと隣接したクラッド層上に、第２の配線コアパタンを多層積層する製造方法を用いた光導波路基板とする。【００１３】
さらに、前記位置決め用パタンの上部に位置し、位置決め用パタンを囲んだクラッド層上に、凸形状を有する第２の位置決め用パタンを形成すると同時に、前記ミラーパタンの上部に位置するクラッド層上に第３の位置決め用パタンをそれぞれ形成し、第３の位置決め用パタン上に、該パタンと勘合されるための凹形状を有する発光および受光素子、または発光および受光素子がそれぞれ搭載された光モジュール基板を載置する製造方法を用いた光電気混載基板とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の製造方法を用いることで、所望の位置に貫通穴を有するマスク部材と、ミラーパタンを形成する際に同時に設けた位置決め用パタンとを勘合によって位置決めした状態で、ミラーパタンのテーパ部と位置決め用パタンに金属膜を形成できる。これによって、従来のレジスト膜などを用いたフォトリソグラフィ工程が不要のため、簡便な手法且つ高歩留まりで光導波路のミラー部を作製できる。また、ミラー部および光反射膜作製工程と配線コア形成工程を別々に分けることによって、光反射膜を形成する際に、光導波路の端面に反射膜が被着する恐れが無く、これによって、ミラーの傾斜面と光導波路端面との距離を極近接して形成可能となり、光導波路の端面からの入出射光のビーム拡がりによる光損失が増大する懸念性を回避できる。また、ミラーパタンを形成する際に同時に設けた位置決め用パタンを基準に、配線コアをリソグラフィによって形成することによって、ミラーパタンミラーと配線コアを相対的にμｍオーダーの高位置精度で形成が容易に可能となる。さらに、この製造方法を用いて基板上に順次ビルドアップでクラッド層、ミラーパタン、配線コアを積層、加工を繰り返し形成することによって、一貫した基板プロセスで光配線が作製できるため、部品及び工程数の大幅な削減が図れ、多層化にも有利である。【００１５】
さらに、前記位置決め用パタンの上部のクラッド層上に第２の位置決め用パタンを形成すると同時に、ミラーパタンの上部のクラッド層上に第３の位置決め用パタンをそれぞれ形成したのち、凹形状を有する光素子、または光素子がそれぞれ搭載された光モジュール基板を載置する製造方法を用いることによって、光素子と、ミラーパタンおよび配線コアとが、第３の位置決め用パタンにより簡便且つμｍオーダーの高位置精度で光学接続可能な光電気混載基板が完成される。【００１６】
このことから、本発明によって、伝送装置などの機器内にてチップ間やボード間で送受信される高速光信号を伝送する光導波路基板、および送受信された光信号をボード上にて一括処理する光電気混載基板において、部品削減と工程を簡略化すると共に高位置精度且つ高歩留まりで作製可能な、光導波路と光接続部に設ける位置決め構造体、およびそれを用いた基板の製造方法を提供できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１Ａ】本発明の第一の実施例である光配線基板の製造方法を説明する図である。
【図１Ｂ】本発明の第一の実施例である光配線基板の製造方法を説明する図である。
【図１Ｃ】本発明の第一の実施例である光配線基板の製造方法を説明する図である。
【図１Ｄ】本発明の第一の実施例である光配線基板の製造方法を説明する図である。
【図１Ｅ】本発明の第一の実施例である光配線基板の製造方法を説明する図である。
【図１Ｆ】本発明の第一の実施例である光配線基板の製造方法を説明する図である。
【図１Ｇ】本発明の第一の実施例である光配線基板の製造方法を説明する図である。
【図２】本発明の第二の実施例である光導波路基板の上面及び断面図である。
【図３】本発明の第三の実施例である光導波路基板の上面及び断面図である。
【図４】本発明の第四の実施例である光導波路基板の上面及び断面図である。
【図５】本発明の第五の実施例である光電気混載基板の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に、図面を用いて、本発明の実施の形態を詳細に述べる。
【実施例１】
【００１９】
図１Ａ−図１Ｇは、本発明の第一の実施例である光導波路基板の製造方法を説明する図である。【００２０】
図１Ａは基板１０上に厚さ約３０μｍのクラッド層１１を形成し、その上にクラッド層１１よりも高屈折率で厚さ約５０μｍのコア部材１２を塗布またはラミネートによって形成した状態を示す図である。【００２１】
本実施例では、基板材料としてプリント基板で一般的に用いられるガラスエポキシを用い、クラッド層１１及びコア部材１２の材料として、作製工程の簡略化及びプリント基板との親和性の面から、紫外光波長帯に吸収ピークを有し、同紫外光を照射することで硬化し、フォトリソグラフィにてパタニング可能な感光性ポリマを用いている。【００２２】
次に図１Ｂのように、クラッド層１１の上面のコア部材１２をパタンが設けられたフォトマスク１６を用いて、パタン開口部に紫外光２４を照射するフォトリソグラフィによって直方体形状のミラー部材１３を露光、現像し形成している。この時、前記コアパタンの形成と同時に、同ミラー部材１３の外周部の任意の位置（本例では四隅）に位置決め用パタン１４を上記フォトリソグラフィにて形成している。図１Ｂでは、図示の都合上、露光時の断面を示している。紫外光が照射されたコア部材１２と、照射されていないコア部材１２とは、ハッチングの種類で区別している。露光後の現像により、紫外光が照射されたコア部材１２の領域を除くコア部材１２は、除去される。すなわち、この図では、ミラー部材１３および位置決め用パタン１４以外のコア部材１２が除去される。なお、ここではコアパタン形成にフォトマスク１６によるフォトリソグラフィを用いたが、別の作製手法としてフォトマスクを用いない直接描画リソグラフィによっても同様にパタン形成可能である。【００２３】
次に図１Ｃのように、直方体形状のミラー部材１３のそれぞれ側面に対し、金属ブレード１７を用いたダイシングによって傾斜部２２を有するミラーパタン１３を形成している。なお、傾斜部２２形成の手法として本例のダイシングによる切削の他に、高出力レーザ照射による物理加工を用いても良い。【００２４】
次に図１Ｄのように、所望の位置に貫通穴が設けられたマスク部材１００の貫通穴と、位置決め用パタン１４とを勘合によって位置決めし、ミラーパタン１３の傾斜部２２と位置決め用パタン１４表面に光反射用の金属膜１８をコーティングする。金属膜はＣｒおよび最上部の表面にＡｕなどの使用波長光に対しての反射率が高い材料を形成し、ミラーパタン１３の傾斜部２２の上面からクラッド１１表面に渡って覆うように形成している。なお、マスク部材１００は、厚さ約５０μｍの位置決め用１４パタンの段差を利用して貫通穴との勘合がし易いように、厚さ０．０５〜０．３mm厚の薄膜金属加工基板を用いるのが有用である。なお、薄膜金属加工基板の膜厚の上限値は、前述のように貫通穴との勘合のし易さ、および貫通穴の加工精度の面から決定され、一方、下限値は、マスク部材の強度の面から決定される。また、位置決め用パタン１４とマスク部材１００の貫通穴とのギャップ３７ａは光学部材としての必要精度と作製公差を考慮して、１０〜２０μｍ以下程度とすることが望ましいが、ミラーパタン１３と貫通穴とのギャップについてはそれよりも大きくしても良い。【００２５】
次に図１Ｅのようにミラーパタン１３の上からミラーと同材料系のコア部材１９を塗布またはラミネートによって形成している。【００２６】
その後、図１Ｆのように、図１Ｂで説明した手順と同様に、前記コア部材１９を開口パタン１０１が設けられたフォトマスク１６を用いた紫外線２４照射フォトリソグラフィによって配線コアパタン２０を露光、現像し基板上に一括形成している。なお、図１Ｆでは図示の都合上、露光時の状態および露光後の現像によりパタンが形成された状態の両方を同時に示している。すなわち、露光時の紫外線４２とフォトマスク１６が図示され、同時に、露光後の現像によりパタンニングされた配線コアパタン２０が図示されている。
フォトマスク１６の位置決めは、位置合せ用マーク１４のパタンと、フォトマスク１６のパタンとを重ねた状態で観察しながら行なう。本発明の製造方法のように、ミラーパタン１３を作製した後にフォトリソグラフィによって配線コアパタンを形成することで、上記構造を容易且つ高位置精度にて作製可能である。【００２７】
最後に、図１Ｇのように、ミラーパタン１３及び配線コアパタン２０上にクラッド材料２１を塗布又はラミネートによって形成する。本クラッド層２１により約８０μｍの厚さとし、ミラーパタン１３及び配線コアパタン２０のスペース部分を埋めるとともに、配線コアパタン２０を囲った光導波路層２５を形成する。
【実施例２】
【００２８】
図２は、本発明の第二の実施例である光導波路基板の上面及び断面図である。ここでは本発明の光導波路基板について、光導波路層を２層積層した場合の例を示す。【００２９】
はじめに、基板１０上に実施例１で説明した図１Ａ〜図１Ｇの手順でミラーパタン１３、位置決め用パタン１４及び配線コアパタン２０がそれぞれクラッド層２１で囲われた第一の光導波路層２５を形成する。次にクラッド層２１上に、図１Ａ〜図１Ｂと同様の手順で、フォトリソグラフィによってミラー部材のパタン形成と同時に、位置決め用パタン２６を形成する。この際、第一の光導波路層２５内の位置決め用パタン１４を観察しながら、フォトマスクのパタンと位置合せすることによって、第一の光導波路層２５と、その上部に形成するパタンとが相対的に精度良く位置決め可能である。【００３０】
次に図１Ｃ〜図１Ｄと同様の手順で、ダイシングによって傾斜部を有するミラーパタン２８を形成した後、貫通穴が設けられたマスク部材の貫通穴と、位置決め用パタン２６とを勘合によって位置決めし、ミラーパタン２８と位置決め用パタン２６表面に光反射用の金属膜をコーティングする。【００３１】
最後に図１Ｅ〜図１Ｇと同様の手順にて、フォトリソグラフィによって配線コアパタン２７を形成後、ミラーパタン２８及び配線コアパタン２７をクラッド層２９で囲うことによって、第二の光導波路層３０を積層形成する。【００３２】
なお、ここでは光導波路層を２層積層した場合の、製造方法について記載したが、更に３層以上多層積層する場合においても、上記図１Ａ〜図１Ｇで説明した同様の手順を繰り返すことで作製可能である。
【実施例３】
【００３３】
図３は、本発明の第三の実施例である光導波路基板の上面及び断面図である。ここでは本発明の光導波路基板上に、発光および受光素子をそれぞれ搭載した場合の例を示す。【００３４】
本構造の作製手段としては、まず基板１０上に実施例１で説明した図１Ａ〜図１Ｇの手順でミラーパタン１３、位置決め用パタン１４及び配線コアパタン２０がそれぞれクラッド層２１で囲われた第一の光導波路層２５を形成する。次にクラッド層２１上に、図１Ａ〜図１Ｂと同様の手順で、第一の光導波路層２５内の位置決め用パタン１４を観察しながら、フォトリソグラフィによって位置決め用パタン２６を形成すると同時に、ミラーパタン１３の傾斜部上部に位置するクラッド層２１上に、凸形状の第３の位置決め用パタン３１を形成する。【００３５】
その後、上記第３の位置決め用パタン３１と、凹形状を有する発光素子アレイ３２および受光素子アレイ３５とを勘合して実装することにより、簡便且つ光導波路基板上の所望の位置に発光および受光素子アレイが精度良く位置決めされた、光電気混載基板が完成される。【００３６】
なお、第３の位置決め用パタン３１と発光素子アレイ３２および受光素子アレイ３５の凹形状部とのギャップ３７ｂは光学部材としての必要精度と作製公差を考慮して、１０〜２０μｍ以下程度とすることが望ましい。また、第３の位置決め用パタン３１の材料は特に規定しないが、加工性や使用波長光に対する透過性の観点から、ミラーパタン１３や配線コアパタン２０と同様の材料系、すなわち紫外光波長帯に吸収ピークを有するポリマ材料であることが望ましい。さらに、使用する発光素子アレイ３２および受光素子アレイ３５は、基板表面実装に好適な面発光レーザおよび面受光フォトダイオードが好適である。
【実施例４】
【００３７】
図４は、本発明の第四の実施例である光導波路基板の上面及び断面図である。ここでは位置決め用パタン１４の各構造バリエーションの例を示す。図４のように、位置決め用パタン１４の構造としては、実施例２のように光導波路層を多層積層形成する際に、フォトマスクを介して位置決め用パタン１４が明確に見易いように金属反射膜でパタン形成されていることと、パタン全体の回転ずれをなるべく抑えるために、位置決め用パタン１４の外郭が四角形であり、四角形の内部にパタン中心部で交差した十字パタンを設けることが望ましい。【００３８】
上記十字パタンの形成方法としては、図４左上の位置決め用パタン１４のように、四角形の金属反射膜パタン１８ａを４箇所に、それぞれパタン中心部で交差する十字のパタン間ギャップが出来るように構成しても良い。また、他例として図４右上の位置決め用パタン１４ａのように、金属反射膜パタン１８ｂそのものを十字にパタンニングするか、図４右下の位置決め用パタン１４ｂのように、位置決め用パタン部材４０を十字のパタン間ギャップが出来るようにそれぞれ離間して構成しても良い。
【実施例５】
【００３９】
図５は、本発明の第五の実施例である光電気混載基板の断面図である。
構成は図のように、基板１０上に光導波路層２５が形成され、光導波路層２５上に載置された発光素子アレイ３２から出射された光が、位置決め用パタン３１ａ、ミラーパタン１３ａ、配線コア２０ａ、ミラーパタン１３ｂを介して、光導波路層２５上に載置されたコネクタを有する光ファイバアレイ５１と光接続される。一方、受信側に関しても上述の構成と同様に、光導波路層２５上に載置されたコネクタを有する光ファイバアレイ５１から出射された光が、ミラーパタン１３ｃ、配線コア２０ｂ、ミラーパタン１３ｄ、位置決め用パタン３１ｂを介して、光導波路層２５上に載置された受光素子アレイ３５と光接続される。【００４０】
また、発光素子アレイ３２および受光素子アレイ３５の上部にビア配線５２が形成された配線基板５０を介して光素子の駆動回路と増幅回路を集積したＬＳＩ５４を搭載することにより、光導波路基板上で発光素子アレイ３２および受光素子アレイ３５と、ＬＳＩ５４が電気接続された光電気混載基板を構成している。また、光素子と光導波路との光接続は、実施例３と同様に、発光素子アレイ３２と位置決め用パタン３１ａ、および受光素子アレイ３５と位置決め用パタン３１ｂとが勘合し位置決めされることによって、光学的に接続された構造としている。以上のような本発明構造によって、より小さい実装面積で高密度の光電気混載基板構造が簡便な作製手段によって得られる。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明の実施により、伝送装置などの機器内にてチップ間やボード間で送受信される高速光信号を伝送する光導波路基板、および送受信された光信号をボード上にて一括処理する光電気混載基板において、部品削減と工程を簡略化すると共に高位置精度且つ高歩留まりで作製可能な、光導波路と光接続部に設ける位置決め構造体、およびそれを用いた基板の製造方法を提供できる。
【符号の説明】
【００４２】
１０…基板、１１,２９…クラッド層、１２…コア部材、１３,１３ａ,１３ｂ,１３ｃ,１３ｄ,２８…ミラーパタン、１４,１４ａ,１４ｂ,２６,３１,３１ａ,３１ｂ…位置決め用パタン、１６…フォトマスク、１７…金属ブレード、１８,１８ａ,１８ｂ…金属反射膜、１９…コア部材、２０,２０ａ,２０ｂ,２７…配線コアパタン、２１…クラッド材料、２２…傾斜部、２４…紫外光、２５,３０…光導波路層、３２…発光素子アレイ、３５…受光素子アレイ、３７ａ,３７ｂ…ギャップ、４０…位置決め用パタン部材、５０…配線基板、５１…光ファイバアレイ、５２…ビア配線、５４…ＬＳＩ、１００…マスク部材、１０１…開口パタン。
【図１Ａ】
2011049087.tif 000003
【図１Ｂ】
2011049087.tif 000004
【図１Ｃ】
2011049087.tif 000005
【図１Ｄ】
2011049087.tif 000006
【図１Ｅ】
2011049087.tif 000007
【図１Ｆ】
2011049087.tif 000008
【図１Ｇ】
2011049087.tif 000009
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2011049087.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成25年1月18日(2013.1.18)
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成された第１クラッド層と、該第１クラッド層上に形成された配線コアと、前記基板の上方から入出力される光の経路を前記基板に平行な方向に変換し前記配線コアと光接続するミラー部と、該ミラー部および該配線コアの周囲を覆うように形成された第２クラッド層を含んで成る光導波路層を有する光導波路基板の製造方法において、
前記第１クラッド層上に、前記ミラー部を形成するためのミラーパタンと、少なくとも２つの位置決め用パタンとを同時に形成する工程と、
前記ミラーパタンの一側面をテーパ状に加工しテーパ部を有するミラーパタンを形成する工程と、
前記位置決め用パタンと勘合するように設けられた第１開口部と、前記ミラーパタンの少なくともテーパ部が露出するように設けられた第２開口部とを具備してなるマスク部材を用いて、前記位置決め用パタンと前記第１開口部とを勘合によって位置決めした状態で、前記第２開口部により露出した前記テーパ部を含む前記ミラーパタンの表面に金属膜を形成する工程とを有することを特徴とする光導波路基板の製造方法。
【請求項２】
基板を準備する工程と、
前記基板上に第１クラッド層を形成する工程と、
前記第１クラッド層上に、感光性ポリマ材料からなる第１コア部材を設ける工程と、
前記第１コア部材を加工して、前記第１クラッド層上に、前記基板の上方から入出力される光の経路を前記基板に平行な方向に変換するミラー部を形成するためのミラーパタンと、少なくとも２つの凸形状を有する位置決め用パタンとを同時に形成する工程と、
前記ミラーパタンの一側面をテーパ状に加工しテーパ部を有するミラーパタンを形成する工程と、
前記位置決め用パタンと勘合するように設けられた第１開口部と、前記ミラーパタンの少なくともテーパ部が露出するように設けられた第２開口部とを具備してなるマスク部材を用いて、前記位置決め用パタンと前記第１開口部とを勘合によって位置決めした状態で、前記第２開口部により露出した前記テーパ部を含む前記ミラーパタンの表面に金属膜を形成する工程と、
前記第１クラッド層、前記ミラーパタン及び前記位置決め用パタンを含む表面上に、前記第１クラッド層を構成する材料よりも屈折率が高く、感光性ポリマ材料からなる第２コア部材を設ける工程と、
コアパタン形成用マスク部材を用いて、前記位置決め用パタンと該コアパタン形成用マスク部材とを位置決めした状態で前記第２コア部材を加工して、前記第１クラッド層上に前記ミラーパタンの端部に隣接する配線コアを形成する工程と、
前記第１クラッド層および前記配線コアを覆うように第２クラッド層を形成し、前記第１および第２クラッド層とそれらに囲まれて成る前記配線コアからなる光導波路層を形成する工程とを有することを特徴とする光導波路基板の製造方法。
【請求項３】
前記ミラーパタンのテーパ部は、前記配線コアに対向する側の一側面に形成されることを特徴とする請求項１記載の光導波路基板の製造方法。
【請求項４】
前記位置決め用パタンは、前記ミラーパタンと前記基板の端部との間の領域内に形成されることを特徴とする請求項１記載の光導波路基板の製造方法。
【請求項５】
前記第１および第２クラッド層、ミラーパタンを構成する部材、配線コアを構成する部材のそれぞれは、紫外光波長帯に吸収ピークを有するポリマ材料であり、前記第１および第２クラッド層、ミラーパタンを構成する部材、配線コアを構成する部材は、それぞれ前記紫外光波長帯の波長光を用いたフォトリソグラフィによってパタン形成されることを特徴とする請求項１記載の光導波路基板の製造方法。
【請求項６】
前記第１および第２開口部を有するマスク部材は、厚さ０．３ｍｍ以下の薄膜金属加工基板で作製されることを特徴とする請求項１記載の光導波路基板の製造方法。
【請求項７】
前記位置決め用パタンの上部に位置する前記第２クラッド層上に、凸形状を有する第２の位置決め用パタンと、前記ミラーパタンの上部に位置する前記第２クラッド層上に第２のミラーパタンとをそれぞれ同時に形成し、
前記第２の位置決め用パタンと勘合するように形成された開口部を有する第２のマスク部材とを位置決めした状態で、前記第２のミラーパタンにテーパ部が形成された第２のミラーパタンの表面に金属膜を形成し、さらに、前記第２のミラーパタンと隣接したクラッド層上に、第２の配線コアを多層積層することを特徴とする請求項１記載の光導波路基板の製造方法。
【請求項８】
請求項２記載の光導波路基板の製造方法を用いた光電気混載基板の製造方法であって、
前記位置決め用パタンの上部に位置する第２クラッド層上に、凸形状を有する第２の位置決め用パタンと、前記ミラーパタンの上部に位置する前記第２クラッド層上に第３の位置決め用パタンをそれぞれ形成し、
前記第３の位置決め用パタン上に、該第３の位置決め用パタンと勘合されるための凹形状を有する発光素子および受光素子、または該発光素子および受光素子がそれぞれ搭載された光モジュール基板を該第３の位置決め用パタンに勘合させて載置することを特徴とする光電気混載基板の製造方法。
【国際調査報告】
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