(57)【要約】【課題】光素子を基板に実装した状態で光素子及び光導波路の検査が可能な光電子回路基板を提供する。【解決手段】光電子回路基板１は、光回路と電子回路を有する第１及び第２の基板１０、１１と、第１及び第２の基板１０、１１間に設けられた光導波路１３とを有し、光導波路１３のクラッドに設けた光導波路側開口１３５、及び第１の基板１０に設けた基板側開口１４を介して光信号が洩れ、その洩れ光２ａをＣＣＤカメラ３で観察することで、光電子回路基板１の検査することができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子回路を有し、光信号を第１の面側から第２の面側に通過させる発光側開口、及び前記光信号を前記第２の面側から前記第１の面側へ通過させる受光側開口が形成された基板と、
前記基板の前記第１の面側に実装され、前記発光側開口に対向する位置に設けられて前記光信号を発光する発光素子、及び前記受光側開口に対向する位置に設けられて前記光信号を受光する受光素子と、
コアと前記コアの周囲に設けられたクラッドからなり、前記基板の前記第２の面側に設けられ、前記発光側開口を前記第１の面側から前記第２の面側に通過する前記光信号の光路を変換する第１の光路変換面、前記第１の光路変換面により変換された前記光信号が前記受光側開口を前記第２の面側から前記第１の面側に通過するように前記光信号の光路を変換する第２の光路変換面、及び前記コアが露出するように前記クラッドに設けられ、開口径が前記光信号の波長乃至２倍の前記コア幅の検査用開口を有し、前記検査用開口に露出した前記コアから検査用の光を出力する光導波路とを備えた光電子回路基板。
【請求項２】
前記光導波路の前記検査用開口は、前記基板側に設けられ、
前記基板は、前記検査用開口に対応した位置に前記検査用開口の前記開口径に等しいかそれよりも大きい開口径を有する基板側検査用開口が形成された請求項１に記載の光電子回路基板。
【請求項３】
更に、前記基板の前記第２の面側に前記光導波路を介して他の基板を備え、
前記光導波路の前記検査用開口は、前記他の基板側に設けられ、
前記他の基板は、前記光導波路の前記検査用開口に対応した位置に前記検査用開口の前記開口径に等しいかそれよりも大きい開口径を有する基板側検査用開口を備えた請求項１に記載の光電子回路基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電子回路基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
光を情報の伝送媒体として利用した光通信技術が広く普及してきている。このような光通信技術においては、情報を示す信号により光を変調した光信号を伝送するため、従来、基板上に光導波路を配置した光集積回路が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この光集積回路は、実装基板と、実装基板上の一方の側に配置された４つの面発光半導体レーザ素子と、実装基板上の他方の側に配置された４つのフォトダイオードと、面発光半導体レーザ素子およびフォトダイオード上に配置され、面発光半導体レーザ素子およびフォトダイオードに対向する位置に４５度の角度で傾斜した反射面を有する光導波路とを備えて構成されている。光導波路は、４本のコアを、コアの屈折率よりも小さい屈折率のクラッドで覆った構造を有し、上面にシリコン基板が形成されている。
【０００４】
４つの面発光半導体レーザ素子から出射された光信号は、光導波路の一方の反射面で反射した後、対応するコア内を全反射しつつ伝搬し、光導波路の他方の反射面で反射して４つのフォトダイードにそれぞれ入射する。
【特許文献１】特開２００４−３０２４０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、光素子を基板に実装した状態で光素子及び光導波路の検査が可能な光電子回路基板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記目的を達成するため、以下の光電子回路基板を提供する。
【０００７】
［１］電子回路を有し、光信号を第１の面側から第２の面側に通過させる発光側開口、及び前記光信号を前記第２の面側から前記第１の面側へ通過させる受光側開口が形成された基板と、前記基板の前記第１の面側に実装され、前記発光側開口に対向する位置に設けられて前記光信号を発光する発光素子、及び前記受光側開口に対向する位置に設けられて前記光信号を受光する受光素子と、コアと前記コアの周囲に設けられたクラッドからなり、前記基板の前記第２の面側に設けられ、前記発光側開口を前記第１の面側から前記第２の面側に通過する前記光信号の光路を変換する第１の光路変換面、前記第１の光路変換面により変換された前記光信号が前記受光側開口を前記第２の面側から前記第１の面側に通過するように前記光信号の光路を変換する第２の光路変換面、及び前記コアが露出するように前記クラッドに設けられ、開口径が前記光信号の波長乃至２倍の前記コア幅の検査用開口を有し、前記検査用開口に露出した前記コアから検査用の光を出力する光導波路とを備えた光電子回路基板。
【０００８】
［２］前記光導波路の前記検査用開口は、前記基板側に設けられ、前記基板は、前記検査用開口に対応した位置に前記検査用開口の前記開口径に等しいかそれよりも大きい開口径を有する基板側検査用開口が形成された前記［１］に記載の光電子回路基板。
【０００９】
［３］更に、前記基板の前記第２の面側に前記光導波路を介して他の基板を備え、前記光導波路の前記検査用開口は、前記他の基板側に設けられ、前記他の基板は、前記光導波路の前記検査用開口に対応した位置に前記検査用開口の前記開口径に等しいかそれよりも大きい開口径を有する基板側検査用開口を備えた前記［１］に記載の光電子回路基板。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１の光電子回路基板によると、光素子を基板に実装した状態で光素子及び光導波路の検査が可能になる。
【００１１】
請求項２の光電子回路基板によると、光素子を実装した第１の面側から検査用の光を観察することができる。
【００１２】
請求項３の光電子回路基板によると、基板に実装される電子部品等の実装密度を上げることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る光電子回路基板の概略の構成を示し、（ａ）は、斜視図、（ｂ）は、（ａ）のＡ―Ａ線断面図、（ｃ）は、（ａ）のＢ―Ｂ線断面図、（ｄ）は、（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。
【００１４】
この光電子回路基板１は、光回路と電子回路を有するものであり、各種の電子部品、電源回路部品等を含む電子回路を有する第１及び第２の基板１０、１１と、第１の基板１０の上面（第１の面）側に実装された第１及び第２の光モジュール１２Ａ、１２Ｂと、第１及び第２の基板１０、１１間に設けられ、第１及び第２の光モジュール１２Ａ、１２Ｂ間を光学的に接続する光導波路１３とを備えて構成されている。
【００１５】
第１の光モジュール１２Ａは、複数の発光素子１２０ａが一例に配列された発光素子アレイ１２０と、発光素子１２０ａを駆動する駆動回路等を有する。第２の光モジュール１２Ｂは、複数の受光素子１２１ａが一列に配列された発光素子アレイ１２１と、受光素子１２１ａからの出力信号を増幅するアンプ等を有する。第１及び第２の光モジュール１２Ａ、１２Ｂは、それぞれパッケージ化されており、それらの詳細な構成は後述する。
【００１６】
（第１の基板）
第１の基板１０は、例えば、厚みが０．５ｍｍのガラスエポキシ樹脂等の絶縁性材料から形成された基材と、この基材の上面に形成され、各種の電子部品や電源回路部品等が電気的に接続された導電性パターンとを有する。
【００１７】
また、第１の基板１０は、４つの発光素子１２０ａにそれぞれ対向した位置に後述する４つの発光側開口が形成され、４つの受光素子１２１ａにそれぞれ対向した位置に後述する４つの受光側開口が形成されている。なお、４つの発光側開口と４つの受光側開口は、それぞれ共通する１つの開口であっても良い。また、第１の基板１０は、図１（ａ）に示すように、検査用の光を取り出すための貫通孔による基板側開口１４を有する。基板側開口１４の開口径は、後述する光導波路側開口１３５の開口径に等しいかそれよりも大きければよく、本実施の形態では、５×５ｍｍとする。
【００１８】
（第２の基板）
第２の基板１１は、例えば、厚みが１ｍｍのガラスエポキシ樹脂等の絶縁性材料から形成された基材と、この基材の下面に形成され、各種の電子部品や電源回路部品等が電気的に接続された導電性パターンとを有する。
【００１９】
（光導波路）
光導波路１３は、図１（ｂ）、（ｃ）に示すように、例えば、全体の厚みが０．２ｍｍであり、例えば、５０×５０μｍの断面矩形状を有する４本のコア１３２と、これらのコア１３２の周囲に形成されてコア１３２より屈折率が小さいクラッド１３１とで構成される。
【００２０】
また、光導波路１３は、図１（ｄ）に示すように、第１の基板１０側に設けられた基板側開口１４に対応した位置に光導波路側開口１３５を有する。光導波路側開口１３５は、光導波路１３のコア１３２が露出するように構成されており、その開口径は、例えば、信号光の波長（例えば８５０ｎｍ）乃至コア１３２の２倍のコア幅程度であり、本実施の形態では、５０×５０μｍとする。
【００２１】
（光導波路の製造法）
次に、光導波路１３の製造方法の一例について説明する。光導波路１３は、例えば、一般によく用いられるフォトリソグラフィ法やＲＩＥ（反応性イオンエッチング）を利用した方法で作製可能である。特に、本出願人が既に提案した特開２００４−２９５０７号公報等に記載されている鋳型を用いた作製工程により効率的に製造することができる。以下に、その作製工程を説明する。
【００２２】
まず、４本のコア１３２に対応する凸部が形成された原盤を、例えば、フォトリソグラフィ法を用いて作製する。次に、原盤の凸部が形成された面に、例えば、５００〜７０００ｍＰａ・ｓ程度の粘度で、紫外領域や可視領域において光透過性を有する硬化性樹脂、例えば、分子中にメチルシロキサン基、エチルシロキサン基、フェニルシロキサン基を含む硬化性オルガノポリシロキサンの層を塗布等により設け、その後、硬化させて硬化層を構成する。次に、硬化層を原盤から剥離し、凸部に対応する凹部を有した鋳型を作製する。
【００２３】
次に、鋳型に、この鋳型との密着性に優れる樹脂、例えば、脂環式アクリル樹脂フィルム、脂環式オレフィン樹脂フィルム、三酢酸セルロースフィルム、フッ素樹脂フィルム等からなるクラッド用フィルム基材を密着させる。次に、鋳型の凹部に、例えば、紫外線硬化性又は熱硬化性のモノマー、オリゴマー若しくはモノマーとオリゴマーの混合物、エポキシ系、ポリイミド系、アクリル系の紫外線硬化性樹脂等からなる硬化性樹脂を充填する。次に、凹部内の硬化性樹脂を硬化させてコア１３２とした後、鋳型を剥離する。これにより、クラッド用フィルム基材上に４本のコア１３２が残される。
【００２４】
次に、クラッド用フィルム基材のコア１３２が形成された面側にコア１３２を覆うようにクラッド１３１を設ける。このとき、第１の基板１０の基板側開口１４に対応した位置に、コア１３２が露出するように、クラッド１３１が形成されない光導波路側開口１３５を設ける。クラッド１３１として、例えば、フィルム、クラッド用硬化性樹脂を塗布して硬化させた層、高分子材料の溶剤溶液を塗布し乾燥してなる高分子膜等が挙げられる。
【００２５】
最後に、光導波路のコア１３２が露出する面をダイサーによって所定の角度に切削して光路変換面を形成する。更にコア１３２に平行にダイサーで切り出すことにより、クラッド用フィルム基材及びクラッド層をクラッド１３１とした光導波路１３が完成する。その後、本発明に係わる検査用の開口（光導波路側開口１３５）を例えばレーザー加工などの方法にて形成する。
【００２６】
（光モジュール）
図２は、本発明の第１の実施の形態に係る光電子回路基板の概略を示し、図２（ａ）は、図１（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。
【００２７】
第１の光モジュール１２Ａは、基板１２９の上面に実装された制御部１２７Ａと、端子１２４、ワイヤ１２６及び制御部１２７Ａを封止するエポキシ樹脂等の封止樹脂１２８Ａとを備える。
【００２８】
第１の光モジュール１２Ａの発光素子アレイ１２０は、図２（ａ）に示すように、基板１２９の基板下面に実装され、ワイヤ１２２、パッド１２３を介して基板１２９に設けられた制御部１２７Ａに電気的に接続されている。ワイヤ１２２及び発光素子アレイ１２０は光素子（１２０ａ，１２１ａ）と光導波路１３間の屈折率整合が可能な光学樹脂材料１２８Ｂにて封止される。
【００２９】
発光素子アレイ１２０の発光素子１２０ａは、面型発光ダイオードや面型レーザ等の複数の発光素子（面型光素子）を用いることができる。本実施の形態においては、発光素子１２０ａとして、ＶＣＳＥＬ（面発光レーザ）を用いる。
【００３０】
この面発光レーザは、例えば、ｎ型ＧａＡｓ基板に、ｎ型上部反射鏡層、活性層、電流狭窄層、ｐ型下部反射鏡層、ｐ型コンタクト層、ｐ型電極を形成し、ｎ型ＧａＡｓ基板の表側にｎ型電極を形成したものである。
【００３１】
制御部１２７Ａは、４つの発光素子１２０ａを駆動する駆動回路を有し、ワイヤ１２６、端子１２４とハンダボール１２５を介して端子１１０に電気的に接続されており、封止樹脂１２８によって保護されている。
【００３２】
（第２の光モジュール）
第２の光モジュール１２Ｂは、基板１２９の上面に実装された制御部１２７Ａと、端子１２４、ワイヤ１２６及び制御部１２７Ａを封止するエポキシ樹脂等の封止樹脂１２８Ａとを備える。
【００３３】
第２の光モジュール１２Ｂの受光素子アレイ１２１は、図２（ａ）に示すように、基板１２９の基板下面に実装され、ワイヤ１２２、パッド１２３を介して基板１２９に設けられた制御部１２７Ａに電気的に接続されている。ワイヤ１２２及び受光素子アレイ１２１は光素子と導波路間の屈折率整合が可能な光学樹脂材料１２８Ｂにて封止される。
【００３４】
制御部１２７Ａは、４つの受光素子１２１ａが出力する電気信号を増幅する増幅回路を有し、ワイヤ１２６、端子１２４とハンダボール１２５を介して端子１１０に電気的に接続されており、封止樹脂１２８によって保護されている。
【００３５】
受光素子アレイ１２１の受光素子１２１ａは、例えば、面型のフォトダイオード等の面型光素子を用いることができる。本実施の形態では、受光素子として、高速応答性に優れたＧａＡｓ型のＰＩＮフォトダイオードを用いる。このＰＩＮフォトダイオードは、例えば、ＧａＡｓ基板上に、ＰＩＮ接合されたＰ層、Ｉ層及びＮ層と、Ｐ層に接続されたｐ型電極と、Ｎ層に形成されたｎ型電極とを備えている。
【００３６】
（第１の実施の形態の動作）
以下に、本発明の第１の実施の形態に関する光電子回路基板の動作について図１および図２を参照して説明する。
【００３７】
（１）光信号の送受信
ここでは、一例として、画像信号を第１の光モジュール１２Ａから第２の光モジュール１２Ｂに送信する場合について説明する。第１の光モジュール１２Ａの制御部１２７Ａの駆動回路は、画像信号に基づいて駆動信号を発光素子アレイ１２０の発光素子１２０ａに送信する。発光素子１２０ａは、駆動信号に基づいて光信号２を発光側開口１００Ａを介して光導波路３の光路変換面１３３Ａに向けて送信する。このとき、発光素子１２０ａのｐ型電極とｎ型電極間に駆動信号の電圧が印加され、発光層の発光領域から例えば、波長８５０ｎｍのレーザ光を光信号２として出力する。
【００３８】
光路変換面１３３Ａは、発光素子１２０ａから送信された光信号２の光路を変換し、光導波路１３のコア１３２に光信号２を伝播させる。このとき、光導波路側開口１３５から洩れ光２ａが第１の基板１０側に出力されるが、洩れ光２ａの光量が少ないため、画像信号の伝達には影響しない。コア１３２に伝播した光信号２は、光路変換面１３３Ｂによって光路を変換され、受光側開口１０１Ｂを通過して第２の光モジュール１２Ｂの受光素子アレイ１２１によって受光される。受光素子１２１ａは、受光した光信号２を電気信号に変換して制御部１２７Ｂに出力する。
【００３９】
制御部１２７Ｂの増幅器は、変換された電気信号を増幅し、信号処理回路は、増幅器からの信号を処理して画像信号を生成し、第１又は第２の基板１０、１１上の所定の電子部品に出力する。
【００４０】
（２）光電子回路基板の検査
まず、第１の光モジュール１２Ａの発光素子アレイ１２０から光信号２を出力する。出力された光信号２は、発光側開口１００Ａを通過したのち、光路変換面１３３Ａによって光路を変換され、光導波路１３のコア１３２を伝播する。
【００４１】
コア１３２に伝播した光信号２は、光導波路側開口１３５の露出したコア１３２から漏れ光２ａが出射する。ＣＣＤカメラ３により光導波路側開口１３５からの洩れ光２ａを観察する。なお、洩れ光２ａの観察方法は、ＣＣＤカメラ３には限定されず、他の方法でもよい。例えば、光導波路側開口１３５から光ファイバにより洩れ光２ａを導出してフォトダイオード等によって検出してもよい。
【００４２】
ＣＣＤカメラ３により４つの洩れ光２ａが適正な光量で観察できたときは、第１の光モジュール１２Ａ側は正常に動作していることが分かる。検査終了後は、光導波路側開口１３５は封止する必要がないが、封止してもよい。
【００４３】
ＣＣＤカメラ３により適正な光量で観察できた漏れ光２ａが３つ以下のときは、第１の光モジュール１２Ａの対応する発光素子１２０ａが動作不良か、または光導波路１３の発光素子アレイ１２０側の光路変換面１３３Ａ側にごみ等が付着して光路不良であることが分かる。
【００４４】
［第２の実施の形態］
図３は、本発明の第２の実施の形態に係る光電子回路基板の概略の構成を示し、図１（ａ）のＣ−Ｃ線断面に対応する断面図である。
【００４５】
第１の実施の形態では、第１の基板１０側に光導波路側開口１３５および基板側開口１４を形成したが、本実施の形態は、第２の基板１１側に光導波路側開口１３５および基板側開口１４を形成したものであり、他は第１の実施の形態と同様に構成されている。
【００４６】
第１の基板１０は、発光素子１２０ａ及び受光素子１２１ａにそれぞれ対向した位置に発光側開口及び受光側開口が形成されているが、検査用の開口が形成されていない。
【００４７】
光導波路１３は、光伝送路の途中であって４本のコア１３２の直下にそれぞれ光導波路側開口１３５を形成している。
【００４８】
第２の基板１１は、光導波路側開口１３５に対応した位置に、例えば、５×５ｍｍの開口径の基板側開口１４を形成している。
【００４９】
この第２の実施の形態においても、発光素子アレイ１２０を駆動して光信号２を出力させ、光導波路１３の光導波路側開口１３５からの洩れ光２ａをＣＣＤカメラ３により第２の基板１１の裏面側から観察することにより、発光素子１２０ａ等の異常の有無を検査することができる。
【００５０】
［第３の実施の形態］
図４は、本発明の第３の実施の形態に係る光電子回路基板の概略の構成を示し、図１（ａ）のＣ−Ｃ線断面に対応する断面図である。
【００５１】
第２の実施の形態では、第２の基板１１を用いたが、本実施の形態は、第２の基板１１を用いない構成である。そのため、第２の実施の形態で用いた光導波路１３を封止する封止剤２００を設けていない。他は第２の実施の形態と同様に構成されている。
【００５２】
この第３の実施の形態においても、発光素子アレイ１２０を駆動して光信号２を出力させ、光導波路１３の光導波路側開口１３５からの洩れ光２ａをＣＣＤカメラ３により第１の基板１０の裏面側から観察することにより、発光素子１２０ａ等の異常の有無を検査することができる。
【００５３】
なお、本発明は、上記した実施の形態に限定されず、本発明の技術思想を逸脱あるいは変更しない範囲内で種々の変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態に係る光電子回路基板の概略の構成を示し、（ａ）は、斜視図、（ｂ）は、（ａ）のＡ―Ａ線断面図、（ｃ）は、（ａ）のＢ―Ｂ線断面図、（ｄ）は、（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。
【図２】図２（ａ）は、図１（ａ）のＤ−Ｄ線断面図である。
【図３】図３は、本発明の第２の実施の形態に係る光電子回路基板の概略の構成を示す、図１（ａ）のＣ−Ｃ線断面に対応する断面図である。
【図４】図４は、本発明の第３の実施の形態に係る光電子回路基板の概略の構成を示す、図１（ａ）のＣ−Ｃ線断面に対応する断面図である。
【符号の説明】
【００５５】
１…光電子回路基板、２…光信号、２ａ…洩れ光、３…ＣＣＤカメラ、１０…第１の基板、１１…第２の基板、１２Ａ…第１の光モジュール、１２Ｂ…第２の光モジュール、１３…光導波路、１４…基板側開口、１００Ａ…発光側開口、１０１Ｂ…受光側開口、１１０…端子、１２０…発光素子アレイ、１２０ａ…発光素子、１２１…受光素子アレイ、１２１ａ…受光素子、１２２…ワイヤ、１２３…パッド、１２４…端子、１２５…ハンダボール、１２６…ワイヤ、１２７Ａ…制御部、１２７Ｂ…制御部、１２８Ａ…封止樹脂、１２８Ｂ…光学樹脂材料、１２９…基板、１３１…クラッド、１３２…コア、１３３Ａ…光路変換面、１３３Ｂ…光路変換面、１３５…光導波路側開口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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