(57)【要約】【課題】電子機器が正常に作動することが可能な光回路基板を提供することを課題とする。【解決手段】表面に第１パッド１５を有する配線基板１０と、第１パッド１５が位置する領域を含む配線基板１０表面に位置する下部クラッド層２１、下部クラッド層２１上に位置しているコア２２、および平坦な上面を有する上部クラッド層２３を有しており、コア２２が反射面２６ａを有する光導波路２０と、光導波路２０に位置し第１パッド１５を底面とするビアホール２４と、光導波路２０上に位置し平坦な下面を有しており下面において反射面２６ａと対向する位置に発光部３２および受光部３３の少なくとも一方を備えるとともに、第１パッド１５と対向する位置に第２パッド３１を有する光学素子３０とを備えており光学素子３０の下面と上部クラッド層２３の上面とが互いに当接し、第１パッド１５と第２パッド３１とがビアホール２４内で導電材料１６により固着されている。【選択図】図１
2018163186.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に複数の第１パッドを有する配線基板と、
前記第１パッドが位置する領域を含む前記配線基板表面に位置する下部クラッド層、該下部クラッド層上に位置しているコア、および前記下部クラッド層上に前記コアを被覆するように位置しており平坦な上面を有する上部クラッド層を有しており、前記コアが前記上面に対して斜め方向に延在する反射面を有する光導波路と、
該光導波路に位置しており前記第１パッドを底面とする複数のビアホールと、
前記光導波路上に位置し、平坦な下面を有しており該下面において前記反射面と対向する位置に発光部および受光部の少なくとも一方を備えるとともに、前記第１パッドと対向する位置に複数の第２パッドを有する光学素子と、を備えており、
前記光学素子の下面と前記上部クラッド層の上面とが互いに当接しており、前記第１パッドと前記第２パッドとが前記ビアホール内で導電材料により固着されていることを特徴とする光回路基板。
【請求項２】
前記光導波路が前記上部クラッド層の上面においてさらに凹部を有しており、前記発光部および受光部の少なくとも一方が、前記下面から突出しているとともに、前記凹部内に位置していることを特徴とする請求項１に記載の光回路基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、光導波路を備える光回路基板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
携帯型のゲーム機や通信機器に代表される電子機器の高機能化が進むに伴い、多くの情報を高速で伝送できる光導波路を備えた光回路基板の開発が進められている。なお、光回路基板は、配線基板と、配線基板上に設けられており、下部クラッド層、反射面を備えるコア、および上部クラッド層を有する光導波路と、光導波路上に実装された光学素子とを備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１９４４０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
光回路基板では、光信号が光学素子と光導波路との間で伝送される。そのため、光導波路上に実装された光学素子が光導波路に対して傾いてしまうと、光損失が大きくなり光信号が正確に伝送されない場合がある。これにより、電子機器が正常に作動しない虞がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示における光回路基板は、表面に複数の第１パッドを有する配線基板と、第１パッドが位置する領域を含む配線基板表面に位置する下部クラッド層、下部クラッド層上に位置しているコア、および下部クラッド層上にコアを被覆するように位置しており平坦な上面を有する上部クラッド層を有しており、コアが上面に対して斜め方向に延在する反射面を有する光導波路と、光導波路に位置しており第１パッドを底面とする複数のビアホールと、光導波路上に位置し、平坦な下面を有しており下面において反射面と対向する位置に発光部および受光部の少なくとも一方を備えるとともに、第１パッドと対向する位置に複数の第２パッドを有する光学素子とを備えており、光学素子の下面と上部クラッド層の上面とが互いに当接しており、第１パッドと第２パッドとが前記ビアホール内で導電材料により固着されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００６】
本開示の光回路基板によれば、光学素子と光導波路との間で光信号伝送の安定性が向上する。これにより、電子機器を正常に作動させることが容易な光回路基板を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、本開示の光回路基板の第１実施形態の一例を示す概略断面図である。
【図２】図２は、本開示の光回路基板の第２実施形態の一例を示す概略断面図である。
【図３】図３は、本開示の光回路基板の要部を示す概略平面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図１〜図３を基にして、本開示の光回路基板の実施形態の一例を説明する。第１実施形態である光回路基板Ａは、配線基板１０と、光導波路２０と、光学素子３０と、を備えている。配線基板１０は、光導波路２０および光学素子３０を位置決めして固定し、光学素子３０と外部（マザーボード等）とを電気的に接続する機能を有する。光導波路２０を介して光学素子３０と外部（光学装置等）との間で光信号が伝送される。光学素子３０において光信号と電気信号との変換が行われる。
【０００９】
配線基板１０は、絶縁基板１１と配線導体１２とを備えている。絶縁基板１１は、コア用の絶縁層１１ａとビルドアップ用の絶縁層１１ｂとを有している。コア用の絶縁層１１ａは、複数のスルーホール１３を有している。コア用の絶縁層１１ａは、例えば、絶縁基板１１の剛性を確保して平坦性を保持する等の機能を有する。コア用の絶縁層１１ａは、例えばガラスクロスにエポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂等を含浸した半硬化状態のプリプレグを、加熱しながら平坦にプレス加工することで形成される。
【００１０】
ビルドアップ用の絶縁層１１ｂは、複数のビアホール１４を備えている。ビルドアップ用の絶縁層１ｂは、例えば、後で詳しく説明する配線導体１２等の引き回し用スペースを確保する等の機能を有する。ビルドアップ用の絶縁層１１ｂは、例えばエポキシ樹脂やポリイミド樹脂等を含む樹脂フィルムを、真空下でコア用の絶縁層１１ａに貼着して熱硬化することで形成される。
【００１１】
配線導体１２は、コア用の絶縁層１１ａの表面、ビルドアップ用の絶縁層１１ｂの表面、スルーホール１３の内部およびビアホール１４の内部に位置している。スルーホール１３の内部に位置する配線導体１２は、コア用の絶縁層１１ａの上下表面に位置する配線導体１２間を導通している。ビアホール１４の内部に位置する配線導体１２は、ビルドアップ用の絶縁層１１ｂの表面に位置する配線導体１２と、コア用の絶縁層１１ａの表面に位置する配線導体１２間を導通している。配線導体１２は、例えばセミアディティブ法やサブトラクティブ法により、銅めっき等の良導電性金属により形成されている。
【００１２】
配線基板１０は、上面に複数の第１パッド１５を有している。第１パッド１５は、後述する光学素子３０の第２パッド３１と、例えば半田等の導電材料１６を介して接続される。また、配線基板１０は、上面に複数の部品接続パッド１７および下面に複数の基板接続パッド１８を有している。部品接続パッド１７は、例えば半導体素子等の電子部品Ｓが接続される。基板接続パッド１８は、例えば外部回路基板（不図示）が接続される。第１パッド１５、部品接続パッド１７、および基板接続パッド１８は、配線導体１２の一部から成り、配線導体１２の形成時に同時に形成される。
【００１３】
光導波路２０は、第１パッド１５が位置する領域を含む配線基板１０の上面に位置している。光導波路２０は、下部クラッド層２１、コア２２、および上部クラッド層２３を備えている。また、光導波路２０は、第１パッド１５を底面とする複数のビアホール２４を有している。ビアホール２４は、例えばレーザー加工により形成される。また、ビアホール２４は、下部クラッド層２１および上部クラッド層２３を形成するときに、露光および現像により形成しても構わない。
【００１４】
下部クラッド層２１は、例えば１０〜２０μｍの厚みを有する平坦な形状である。下部クラッド層２１は、例えばエポキシ樹脂やポリイミド樹脂から成る感光性シートあるいは感光性ペーストを、配線基板１０上に被着あるいは塗布した後、露光および現像により所定の形状に形成して熱硬化することで形成される。
【００１５】
コア２２は、四角形状の断面を有しており、例えば３０〜４０μｍの厚みを有する細い帯状である。コア２２は、例えばエポキシ樹脂やポリイミド樹脂から成る感光性シートを、真空状態で下部クラッド層２１上に被着して露光および現像により帯状に形成した後、熱硬化することで形成される。コア２２形成用の感光性シートを形成する樹脂の屈折率は、下部クラッド層２１および上部クラッド層２３形成用の感光性シートやペーストを構成する樹脂の屈折率よりも大きいものを用いる。
【００１６】
コア２２は、第１反射面２６ａおよび第２反射面２６ｂを有している。第１反射面２６ａおよび第２反射面２６ｂは、上部クラッド層２３の上面から下部クラッド層２１の下面にかけて斜め方向に延在する切断面により構成される。第１反射面２６ａの上方には、光学素子３０が位置している。第１反射面２６ａは、光学素子３０から発光された光信号の向きを変更してコア２２に光信号を伝送させる。あるいは、コア２２を伝送してきた光信号の向きを変更して光学素子３０に光信号を受光させる。また、第２反射面２６ｂの上方には、光ファイバＦが接続されたコネクタＣが位置している。第２反射面２６ｂは、コネクタＣから伝送された光信号の向きを変更してコア２２に光信号を伝送させる。あるいは、コア２２を伝送してきた光信号の向きを変更してコネクタＣに光信号を伝送させる。
【００１７】
なお、コア２２の中心軸と第１反射面２６ａおよび第２反射面２６ｂの中心位置とは一致しており、この中心軸と中心位置とを基準にして光信号が伝送される。ここで、中心軸とは、四角形状のコア２２の断面の１対の対角線が交わる位置を指す。また、中心位置とは、四角形状の第１反射面２６ａおよび第２反射面２６ｂの１対の対角線が交わる位置を指す。第１反射面２６ａおよび第２反射面２６ｂは、例えば光導波路２０の直上から斜め方向にレーザー光を照射してコア２２を切断することにより形成される。あるいは、光導波路２０の直上から斜め方向にブレードを切り込ませることにより形成しても構わない。コア２２を切断した後は、例えばプラズマ処理やブラスト処理等により表面処理を行っても構わない。
【００１８】
上部クラッド層２３は、下部クラッド層２１の上面に位置しており、コア２２を被覆している。上部クラッド層２３は、コア２２上方において、例えば１０〜２０μｍの厚みを有しており、平坦な上面を有している。上部クラッド層２３の上面において、後述する光学素子３０の発光部３２もしくは受光部３３と対向する領域の表面の粗さは、算術平均粗さＲａ＝１０ｎｍ以下であれば、光信号が乱反射して拡散することを低減するのに有利である。また、これ以外の領域の表面の粗さは、算術平均粗さＲａ＝３０〜１００ｎｍであれば、例えば光学素子３０を樹脂で封止する場合に、樹脂と上部クラッド層２３の上面との密着強度を向上させることが可能になり、光学素子を外部環境から確実に保護することに有利である。
【００１９】
上部クラッド層２３は、例えばエポキシ樹脂やポリイミド樹脂から成る感光性シートあるいは感光性ペーストを、下部クラッド層２１およびコア２２を被覆するように被着あるいは塗布して露光および現像した後、熱硬化することで形成される。上部クラッド層２３の厚みは、１０〜２０μｍであっても構わない。
【００２０】
上部クラッド層２３の上面は、凹部２５を備えていても構わない。凹部２５には、例えば後述する光学素子３０の発光部３２もしくは受光部３３が位置する。凹部２５は、例えばレーザー加工により形成される。凹部２５の底面の粗さは、算術平均粗さＲａ＝１０ｎｍ以下であれば、光信号が乱反射して拡散することを低減するのに有利である。凹部２５の開口径は、光学素子３０の発光部３２もしくは受光部３３の外径よりも１０〜２０μｍ程度大きく形成しても構わない。これにより、光学素子３０の実装に有利である。
【００２１】
光学素子３０は、例えば垂直共振器面発光レーザーやフォトダイオード等が挙げられる。光学素子３０は、平坦な下面を有している。光学素子３０は、下面において第１反射面２６ａと対向する位置に発光部３２および受光部３３の少なくとも一方を有している。また、光学素子３０は、下面において第１パッド１５と対向する位置に第２パッド３１を有している。光学素子３０は、その平坦な下面と上部クラッド層２３の平坦な上面とが互いに当接した状態で、光導波路２０上に位置している。第２パッド３１と第１パッド１５とは、ビアホール２４内で例えば半田等の導電材料１６により固着されている。
【００２２】
このように、本開示の光回路基板Ａは、光学素子３０の平坦な下面と上部クラッド層２３の平坦な上面とが互いに当接しているとともに、第２パッド３１と第１パッド１５とをビアホール２４内で固着させている。このため、光学素子３０が、光導波路２０に対して傾いてしまうことを低減できる。これにより、発光部３２もしくは受光部３３と第１反射面２６ａとの位置精度の保持が容易になる。その結果、光学素子３０と光導波路２０との間で正確に光信号を伝送することが可能になり、電子機器が正常に作動可能な光回路基板Ａを提供することができる。
【００２３】
ところで、光学素子３０は、図２に示す第２実施形態のように、その下面から突出した発光部３２および受光部３３の少なくとも一方を有している場合がある。このような場合には、突出した発光部３２もしくは受光部３３が、上部クラッド層２３の上面に位置する凹部２５内に位置するようにする。このようにすることで、光学素子３０が、その平坦な下面と上部クラッド層２３の平坦な上面とを互いに当接する状態で光導波路２０上に位置することができる。なお、発光部３２もしくは受光部３３は、例えば平面視で四角形状をしている。
【００２４】
これにより、発光部３２もしくは受光部３３と第１反射面２６ａとの位置精度を保持することが容易になる。その結果、光学素子３０と光導波路２０との間で正確に光信号を伝送することが可能になり、電子機器が正常に作動可能な光回路基板Ｂを提供することができる。また、発光部３２もしくは受光部３３が凹部２５内に位置することで、発光部３２もしくは受光部３３と第１反射面２６ａとの間隔が小さくなるため光信号の拡散防止にも有利であり、光学素子３０と光導波路２０との間でより正確に光信号を伝送することができる。
【００２５】
なお、本開示は、上述の実施形態の一例に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲であれば種々の変更は可能である。例えば、本例においては凹部２５の開口径が、発光部３２もしくは受光部３３の外径よりも１０〜２０μｍ程度大きい場合を示したが、３〜５μｍ程度であっても構わない。これにより、光学素子３０の実装性が低下する虞はあるものの、光学素子３０の下面から突出した発光部３２もしくは受光部３３および凹部２５を、光学素子３０と光導波路２０との位置決め手段としても活用することで、両者の位置精度の向上に資することができる。
【００２６】
また、本例では配線基板１０が、ソルダーレジスト層を有していない一例を示したが、配線基板１０が、絶縁基板１１の上面および下面の両方またはいずれか片方の面に、部品接続パッド１７や基板接続パッド１８を露出する開口部を備えるソルダーレジスト層を有していても構わない。これにより、例えば半導体素子Ｓを実装する際の熱処理により、配線導体１２が受けるダメージを軽減できる。
【００２７】
さらに、本例では、上部クラッド層２３の上面が、光学素子３０の下面から突出する発光部３２もしくは受光部３３に対向する領域に、凹部２５を有する一例を示したが、光学素子３０の下面が別の突出部位を有している場合には、上部クラッド層２３の上面が、この突出部位に対向する領域にさらに別の凹部を有していても構わない。これにより、光学素子３０が、下面の突出部位の有無にかかわらずに、光学素子３０の平坦な下面と上部クラッド層２３の平坦な上面とを互いに当接する状態で光導波路２０上に位置することができる。
【符号の説明】
【００２８】
１０          配線基板
１５          第１パッド
１６          導電材料
２０          光導波路
２１          下部クラッド層
２２          コア
２３          上部クラッド層
２４          ビアホール
２６ａ        反射面
３０          光学素子
３１          第２パッド
３２          発光部
３３          受光部
Ａ、Ｂ        光回路基板
【図１】
2018163186.tif 000003
【図２】
2018163186.tif 000004
【図３】
2018163186.tif 000005