(57)【要約】【課題】高機能な光導波路および光回路基板を提供することを課題とする。【解決手段】下部クラッド１、下部クラッド１上に位置するコア２、および下部クラッド１上にコア２を被覆するように位置する上部クラッド３を含む積層体４と、積層体４に互いに対向し合うように位置しているビアホール５と、上部クラッド３の上面から下部クラッド１にかけて位置しており、コア２を上部クラッド３の上面に対して斜め方向に分断する分断面８を有するキャビティ６と、コア２に位置しており分断面８の一部により構成される反射面７と、を備えており、キャビティ６は、ビアホール５同士が対向し合う領域内から領域外にかけて位置しているとともに、ビアホール５同士が対向し合う方向における領域内のキャビティ６の開口径が、領域外のキャビティ６の開口径よりも小さい。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
下部クラッド、該下部クラッド上に位置するコア、および前記下部クラッド上に前記コアを被覆するように位置する上部クラッドを含む積層体と、
該積層体に互いに対向し合うように位置しているビアホールと、
前記上部クラッドの上面から前記下部クラッドにかけて位置しており、前記コアを前記上部クラッドの上面に対して斜め方向に分断する分断面を有するキャビティと、
前記コアに位置しており前記分断面の一部により構成される反射面と、を備えており、
前記キャビティは、前記ビアホール同士が対向し合う領域内から領域外にかけて位置しているとともに、前記ビアホール同士が対向し合う方向における前記領域内の前記キャビティの開口径が、前記領域外の前記キャビティの開口径よりも小さいことを特徴とする光導波路。
【請求項２】
前記キャビティの開口が、前記領域内に一つの頂点を有する三角形状であることを特徴とする請求項１に記載の光導波路。
【請求項３】
前記領域外において、前記キャビティは、平面視で前記開口の隅部分において曲線状であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光導波路。
【請求項４】
前記キャビティは、前記上部クラッドの上面から前記反射面を有する前記分断面にかけて位置しており、断面視で前記上部クラッドの上面と交わる角度および前記分断面と交わる角度のいずれもが９０度以上である側面を有していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の光導波路。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の光導波路と、
表面に間隔をあけて並ぶパッドを有する配線基板と、を含んでおり、
前記パッドが前記ビアホールの下側の開口直下に位置する状態で、前記光導波路が前記配線基板上に位置し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】
本開示は、光導波路および光導波路を含む光回路基板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
サーバーやスーパーコンピューター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高機能な光導波路、およびこのような光導波路を備えた高機能な光回路基板の開発が進められている。なお、光導波路は、下部クラッド、反射面を備えるコア、および上部クラッドを有する積層体と、光学素子を光導波路に実装するために平面視でコアを挟んで互いに対向し合う状態で積層体に位置するビアホールとを含んでいる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第２９８５７９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
電子機器の高機能化に伴い、複数の光学素子が光導波路に実装されるため光学素子の小型化が進んでいる。これに対応して、ビアホール同士の配置間隔も小さくなってきている。ところで、上述の反射面は、光学素子の直下に位置しており、対向し合うビアホール間の領域内から領域外にかけて位置するキャビティの分断面の一部により構成される。しかしながら、ビアホール同士の配置間隔を小さくすると、キャビティを位置させる領域を確保することが困難になるため、光学素子の小型化に対応することが難しく、光導波路の高機能化が困難になる虞がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示における光導波路は、下部クラッド、下部クラッド上に位置するコア、および下部クラッド上にコアを被覆するように位置する上部クラッドを含む積層体と、積層体に互いに対向し合うように位置しているビアホールと、上部クラッドの上面から下部クラッド内にかけて位置しており、コアを上部クラッドの上面に対して斜め方向に分断する分断面を有するキャビティと、コアに位置しており分断面の一部により構成される反射面と、を備えており、キャビティは、ビアホール同士が対向し合う領域内から領域外にかけて位置しているとともに、ビアホール同士が対向し合う方向における領域内のキャビティの開口径が、領域外のキャビティの開口径よりも小さいことを特徴とするものである。
【０００６】
本開示における光回路基板は、上記構成の光導波路と、表面に間隔をあけて並ぶパッドを有する配線基板とを含んでおり、パッドがビアホールの下側の開口直下に位置する状態で、光導波路が配線基板上に位置していることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
本開示の光導波路によれば、ビアホール同士の配置間隔を小さくしつつキャビティを位置させることが可能であるため、高機能な光導波路を提供することができる。
【０００８】
本開示の光回路基板によれば、上記構成の高機能な光導波路を含んでいるため、高機能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】
【０００９】
【図１】図１は、本開示の光導波路の実施形態例を示す概略断面図である。
【図２】図２は、本開示の光導波路の実施形態例を示す概略上面図である。
【図３】図３は、本開示の光回路基板の実施形態例を示す概略断面図である。
【図４】図４は、本開示の光導波路の別の実施形態例を示す概略上面図である。
【図５】図５は、本開示の光導波路のさらに別の実施形態例を示す概略上面図である。
【図６】図６は、本開示の光導波路のさらに別の実施形態例を示す概略上面図である。
【図７】図７は、本開示の光導波路のさらに別の実施形態例を示す概略上面図である。
【図８】図８は、本開示の光導波路のさらに別の実施形態例を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１および図２を基にして、本開示の光導波路２０の実施形態例を説明する。図１は、図２に示すＸ−Ｘ間を通る断面図である。光導波路２０は、下部クラッド１、コア２、および上部クラッド３を含む積層体４と、ビアホール５と、キャビティ６と、反射面７とを含んでいる。
【００１１】
下部クラッド１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１は、例えばエポキシ樹脂やポリイミド樹脂を含む感光性シートあるいは感光性ペーストを、例えば基板等の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整形して熱硬化することにより形成される。
【００１２】
コア２は、四角形状の断面を有しており、例えば２０〜４０μｍの厚みを有する細い帯状である。コア２は、例えばエポキシ樹脂やポリイミド樹脂を含む感光性シートを、真空状態で下部クラッド１上に被着して露光および現像により帯状に整形した後、熱硬化することで形成される。コア２用の感光性シートを構成する樹脂の屈折率は、下部クラッド１および上部クラッド３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。
【００１３】
上部クラッド３は、下部クラッド１の上に位置しており、コア２を被覆している。上部クラッド３は、コア２の上方において、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３の上面において、後述する光学素子Ｄの発光部Ｄ１もしくは受光部Ｄ２と対向する領域の表面の粗さは、算術平均粗さＲａが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が３０〜１００ｎｍであれば、例えば光学素子Ｄから上部クラッド３の上面にかけて樹脂で一体的に封止する場合に、樹脂と上部クラッド３の上面との接触面積を増やすことで密着強度を向上させることに有利である。上部クラッド３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、コア２を被覆するように下部クラッド１の上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。
【００１４】
ビアホール５は、上面視においてコア２の延伸方向と垂直な方向に、互いに対向し合う状態で積層体４に位置している。図２の例では、二つのビアホール５が、コア２を挟んで向かい合っており、コア２に反射面７ａが位置している。これは、光学素子Ｄの二つの電極Ｄ３および光学素子Ｄの発光部Ｄ１もしくは受光部Ｄ２の配置と対応している。すなわち、光学素子Ｄは、上面視において各電極Ｄ３と各ビアホール５とが重なり、発光部Ｄ１もしくは受光部Ｄ２と反射面７ａとが重なるように配置される。コア２からそれぞれのビアホール５までの距離は、互いに同じ程度である。ビアホール５は、積層体４の上面と下
面とを貫通している。言い換えれば、ビアホール５は、上部クラッド３の上面から下部クラッド１の下面にかけて位置している。
【００１５】
ビアホール５は、例えばレーザー加工やブラスト加工等により形成される。また、ビアホール５は、下部クラッド１および上部クラッド３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。ビアホール５の開口径は、例えば５０〜８０μｍに設定されている。対向し合うビアホール５の開口中心の間隔は、例えば８０〜１１０μｍに設定されている。
【００１６】
キャビティ６は、上面視において、互いに対向し合うビアホール５同士の間の領域内から領域外にかけて位置している。また、キャビティ６は、断面視において、上部クラッド３の上面から下部クラッド１にかけて位置しており、コア２を上部クラッド３の上面に対して斜め方向に分断する分断面８を有している。
【００１７】
なお、キャビティ６は、上部クラッド３の上面に位置する開口９を有している。対向し合うビアホール５同士の間の領域内における開口径Ｌ１は、領域外における開口径Ｌ２よりも小さい。このため、ビアホール５同士の配置間隔が小さくなっても、キャビティ６がビアホール５同士の間の領域内に位置することができる。開口径Ｌ１は、例えば１０〜４０μｍに設定されている。開口径Ｌ２は、例えば７０〜１１０μｍに設定されている。キャビティ６は、例えばレーザー加工等により形成される。なお、分断面８に、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】
反射面７は、コア２に位置している。反射面７は、例えば光導波路２０に接続される光学素子Ｄの直下に位置する第１反射面７ａ、および光導波路２０に接続されるコネクタＣの直下に位置する第２反射面７ｂを含んでいる。第１反射面７ａは、キャビティ６の分断面８の一部により構成されている。反射面７は、光学素子Ｄから発光され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機能を有している。あるいは、コネクタＣから送信された光信号の向きを変更して光学素子Ｄに光信号を受光させる機能を有している。
【００１９】
なお、コア２の中心軸と反射面７の中心位置とは一致しており、この中心軸および中心位置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２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、四角形状の反射面７の１対の対角線が交わる位置を指す。
【００２０】
このように、本開示の光導波路２０は、上部クラッド３の上面に開口９を有するキャビティ６を有している。そして、対向し合うビアホール５同士の間の領域内における開口径Ｌ１は、領域外における開口径Ｌ２よりも小さい。これにより、対向し合うビアホール５同士の配置間隔が小さい場合でも、キャビティ６を位置させることが可能になるため、高機能な光導波路２０を提供することができる。また、領域外における開口径Ｌ２が比較的大きいので、コア２の幅方向全体に渡って反射面７を位置させることに関しては有利である。この場合、領域内における開口径Ｌ１と、領域外における開口径Ｌ２との差は、３０〜１００μｍ程度になるように設定される。
【００２１】
次に、図３を基にして、本開示の光導波路２０を有する光回路基板４０の実施形態例を説明する。なお、上述の光導波路２０に関しては詳細な説明を省略する。
【００２２】
光回路基板４０は、配線基板３０と、光導波路２０と、を備えている。配線基板３０は、光導波路２０、光学素子ＤおよびコネクタＣを位置決めして固定し、光学素子Ｄ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。また、光導波路２０を介して光学素子Ｄ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Ｄ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、光信号と電気信号との変換を行う。
【００２３】
配線基板３０は、絶縁基板３１と配線導体３２とを備えている。絶縁基板３１は、コア用の絶縁層３１ａとビルドアップ用の絶縁層３１ｂとを有している。コア用の絶縁層３１ａは、複数のスルーホール３３を有している。
【００２４】
コア用の絶縁層３１ａは、例えば、絶縁基板３１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３１ａ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。
【００２５】
ビルドアップ用の絶縁層３１ｂは、複数のビアホール３４を備えている。ビルドアップ用の絶縁層３１ｂは、例えば、後で詳しく説明する配線導体３２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３１ｂ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３１ａに貼着して熱硬化することで形成される。
【００２６】
配線導体３２は、コア用の絶縁層３１ａの表面、ビルドアップ用の絶縁層３１ｂの表面、スルーホール３３の内部およびビアホール３４の内部に位置している。スルーホール３３の内部に位置する配線導体３２は、コア用の絶縁層３１ａの上下表面に位置する配線導体３２間を導通している。ビアホール３４の内部に位置する配線導体３２は、ビルドアップ用の絶縁層３１ｂの表面に位置する配線導体３２と、コア用の絶縁層３１ａの表面に位置する配線導体３２間を導通している。配線導体３２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。
【００２７】
配線基板３０は、上面に複数の第１パッド３５を有している。第１パッド３５は、光学素子ＤのパッドＤ３と、半田等の導電材料を介して接続される。また、配線基板３０は、上面に複数の第２パッド３６および下面に複数の第３パッド３７を有している。第２パッド３６は、例えば半導体素子等の電子部品Ｓと接続される。第３パッド３７は、例えばマザーボードが接続される。第１パッド３５、第２パッド３６、および第３パッド３７は、配線導体３２の一部から成り、配線導体３２の形成時に同時に形成される。
【００２８】
光導波路２０は、第１パッド３５が位置する領域を含む配線基板３０の上面に位置している。光導波路２０に位置するビアホール５は、第１パッド３５を底面としている。光導波路２０は、上部クラッド３の上面に開口９を有するキャビティ６を有している。そして、対向し合うビアホール５同士の間の領域内における開口径Ｌ１は、領域外における開口径Ｌ２よりも小さい。これにより、対向し合うビアホール５同士の間隔を小さくしつつキャビティ６を位置させることができるため、光導波路２０の高機能化が可能である。
【００２９】
このように、本開示の光回路基板４０は、配線基板３０の上面に高機能な光導波路２０を位置させることから光回路基板の高機能化も可能になる。
【００３０】
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、図２においては、キャビティ６の開口９が台形状である場合を示したが、図４に示すように、対向し合うビアホール５同士の間の領域内に、頂点の一つが位置する三角形状であっても構わない。この場合は、台形状に比べて開口径Ｌ１の幅をさらに小さくして、ビアホール５の配置間隔を小さくする点で有利である。
【００３１】
また、図５に示すように、分断面８の一辺である開口辺９ａ以外の辺については、曲線状であっても構わない。これによれば、例えば開口９の角部付近に狭小な領域が生じることを抑制できるため加工性向上等の点で有利である。
【００３２】
また、本例においては一つの光導波路２０に一つのコア２が位置している場合を示したが、図６に示すように、複数のコア２が位置していても構わない。この場合は、より多くの光信号を伝送することが可能になり光導波路２０および光回路基板４０のさらなる高機能化に有利である。
【００３３】
また、本例では配線基板３０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３０が、絶縁基板３１の上面および下面の両方またはいずれか片方の面に、第２パッド３６や第３パッド３７を露出する開口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、例えば電子部品Ｓを実装する際の熱処理により、配線導体３２が受けるダメージを軽減できる。複数の開口は、互いに異なる形状でも構わない。異なる形状の開口は、例えば電子部品Ｓを実装する際のアライメントマークとして兼用することが可能である。
【００３４】
また、図７に示すように、キャビティ６は、平面視において開口９の隅部分１０が曲線状であっても構わない。隅部分１０の曲率半径は、例えば５〜１０μｍに設定されている。このような場合、光導波路２０が、外圧や熱を受けた際に、隅部分１０に生じる応力を４０〜６０％に低減することができる。これにより、隅部分１０において積層体４にクラックが生じることを抑制して、信頼性に優れた高機能な光導波路２０を提供することができる。
【００３５】
また、図８に示すように、キャビティ６は、上部クラッド３の上面から反射面７を有する分断面８にかけて位置しており、断面視で上部クラッド３の上面と交わる角度および分断面８と交わる角度のいずれもが９０度以上である側面１１を有していても構わない。このような場合、上部クラッド３の上面と反射面７を有する分断面８とが鋭角に交わる部分を無くすことで、積層体４に欠けが生じたり、欠けを起因としたクラックが反射面７まで伝播したりすることを抑制することが可能になる。これにより、光信号の向きを精度よく変更可能な伝送特性に優れた光導波路２０を提供することができる。
【００３６】
なお、側面１１と上部クラッド３の上面とが交わる角度の上限値、および側面１１と反射面７を有する分断面８とが交わる角度の上限値は、上部クラッド３の上面と反射面７を有する分断面８とが交わる角度による。上部クラッド３の上面と反射面７を有する分断面８とが交わる角度が、例えば４５度である場合には、前述の上限値は１３５度になる。
【００３７】
上述のような、曲線状を有する隅部分１０および側面１１は、キャビティ６を形成した後に、例えば上部クラッド３の上面と反射面７を有する分断面８とが交わる領域にレーザーを照射することで形成される。
【００３８】
キャビティ６について、その開口９の隅部分１０が曲線状である構造、および断面視で上部クラッド３の上面と交わる角度および分断面８と交わる角度のいずれもが９０度以上である側面１１を有する構造は、上記の加工であわせて形成することができる。光導波路２０は、これらの形状の両方を備えるものでも構わない。
【符号の説明】
【００３９】
１            下部クラッド
２            コア
３            上部クラッド
４            積層体
５            ビアホール
６            キャビティ
７            反射面
８            分断面
１０          隅部分
１１          側面
３５          （第１）パッド
４０          光回路基板
【図１】
2019008269.tif 000003
【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】
2019008269.tif 000008
【図７】
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【図８】
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