(57)【要約】【目的】ＥＭＩ（電磁と放射干渉ノイズ）を軽減することができる２次元光導波デバイスを提供すること。【構成】支持基板上に、電子デバイス、発光デバイス、受光デバイスが配置された光電融合配線基板であって、少なくとも第１層と第２層の２層から構成され、該第１層には前記電子デバイス、発光デバイス、受光デバイスが配置されると共にこれらを結合する電気配線が配置され、該第２層には前記発光デバイス、受光デバイスと光基板シート状の光導波路層と該光導波路層を挟む一対のクラッド層と前記一対のクラッド層を更に挟む一対の剥離層を含み、前記第１の層の上に該剥離層を介して積層することによって２次元光導波デバイスを構成する。【選択図】　　　図１
2004109217.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持基板上に機能の異なる複数の層が積層された複合基板であって、少なくとも１つの層の表裏には、支持基板から機能層を分離できる剥離層が形成されて成ることを特徴とする複合基板。
【請求項２】
前記非破壊で支持基板から分離する方法が、剥離層が硬化シリコーンオイルから成り、物理的に層全体或は層の一部を引き剥がすことであることを特徴とする請求項１記載の複合基板。
【請求項３】
支持基板上に、電子デバイス、発光デバイス、受光デバイスが配置された光電融合配線基板であって、少なくとも第１層と第２層の２層から構成され、該第１層には前記電子デバイス、発光デバイス、受光デバイスが配置されると共にこれらを結合する電気配線が配置され、該第２層には前記発光デバイス、受光デバイスと光基板シート状の光導波路層と該光導波路層を挟む一対のクラッド層と前記一対のクラッド層を更に挟む一対の剥離層を含み、前記第１の層の上に該剥離層を介して積層されて成ることを特徴とする２次元光導波デバイス。
【請求項４】
前記２次元光導波シート上に、発光デバイス及び受光デバイスが配置され、該発光デバイスからの光が該光導波路層中に伝播するように、該発光デバイスと対向する位置に光拡散体が設けられていることを特徴とする請求項３記載の２次元光導波デバイス。
【請求項５】
前記２次元光導波シート上に、発光デバイス及び受光デバイスが配置され、前記光導波路層中の光を前記２次元光基板上の受光デバイスに入射させるように、該受光デバイスが設置された該光導波路層の面と対向する光導波路層の面に集光体が設けられていることを特徴とする請求項３又は４記載の２次元光導波デバイス。
【請求項６】
前記剥離層の主成分がシリコーンオイルを硬化させたものから成り、前記光電融合基板から剥離する方法が、該剥離層のみを物理的に引き剥がすことによることを特徴とする請求項３〜５の何れかに記載の２次元光導波デバイス。
【請求項７】
前記一対の剥離層の１つの剥離層がシリコーンオイルを硬化させたものから成り、別の剥離層がガラスであり、少なくとも前記ガラスから成る剥離層と接するクラッド層がフッ素化ポリイミドを熱硬化させたものから成ることを特徴とする請求項３〜６の何れかに記載の２次元光導波デバイス。
【請求項８】
物理的な力に前記シリコーンオイルを硬化させた剥離層により前記光電融合配線基板から２次元光導波デバイスの前記発光デバイス、受光デバイスを配置された側の２次元光導波デバイスを取り出し、前記２次元光導波デバイスの別の面を水に浸すことによって、光電融合配線基板から２次元光導波デバイスを取り出すことを特徴とする光電融合配線基板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気配線や光配線が混在した光電インタコネクト分野に用いられる複合基板、２次元光導波デバイス及び光電融合配線基板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
携帯電話や個人情報端末（ＰＤＡ）　は、処理速度の速いことと小型・軽量であることが同時に求められる。しかしながら、処理速度が上がるに連れて電子回路基板内における配線遅延の影響が大きくなることが指摘されている。これを防ぐには、チップ内及びチップ間の配線を極力短くすることが最も単純な方法である。このことは、基板の小型化にも繋がるため、これまで多くの提案がなされてきた。
【０００３】
しかしながら、処理速度が上がるに連れ、ＥＭＩ（電磁放射干渉ノイズ）という問題点が顕在化してきた。即ち、電子部品同士が近接して配置されることから配線は短くなるが、配線密度は高くなる。この結果、近接した信号線に高速の信号が流れた場合、相互の電磁誘導により電磁波が干渉し合ってノイズを発生して信号が正しく伝送できなくなる。特に、モバイル端末では、低電圧化が進む影響で、従来より大電流で駆動されるケースが増えており、ＥＭＩの影響が大きくなってきている。
【０００４】
これを防ぐ方法として、本質的に電磁無誘導の利点を有する光配線を用いる方法が提案されている。
【０００５】
こうした光配線として２次元の光導波路を使用する方法があり、これへ光を出射或はそれから光を入射する方法に関しては以下の方法が提案されている。
【０００６】
（１）ミラーやプリズムを光路変更部に配置する方法であり、これは、例えば、特開平８−２２０３５７号公報（「光学接続装置およびその製造方法」）や、ＳＰＩＥ　Ｏｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　　Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｓ　ａｎｄ　Ｐａｃｋａｇｉｎｇ，ＣＲ６２（１９９６），３２９に開示がある。
【０００７】
（２）グレーティングやホログラムを光路変更部に配置する方法である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらには以下の問題があり、実現するには不適である。即ち、
１）光軸合わせが困難である。
【０００９】
２）部品点数が多い。
【００１０】
３）任意の方向へ光信号を送信したり、任意の方向からの光信号を受信することは極めて困難である。
【００１１】
このような光電融合配線基板は、電気配線が配置されたプリント配線基板と光配線から構成されるために高コストになってしまうという問題がある。
【００１２】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、ＥＭＩ（電磁と放射干渉ノイズ）を軽減することができる複合基板、２次元光導波デバイス及び光電融合配線基板を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、支持基板上に機能の異なる複数の層が積層された複合基板を、少なくとも１つの層の表裏には、支持基板から機能層を分離できる剥離層を形成して構成したことを特徴とする。
【００１４】
又、本発明は、支持基板上に、電子デバイス、発光デバイス、受光デバイスが配置された光電融合配線基板を、少なくとも第１層と第２層の２層から構成され、該第１層には前記電子デバイス、発光デバイス、受光デバイスが配置されると共にこれらを結合する電気配線が配置され、該第２層には前記発光デバイス、受光デバイスと光基板シート状の光導波路層と該光導波路層を挟む一対のクラッド層と前記一対のクラッド層を更に挟む一対の剥離層を含み、前記第１の層の上に該剥離層を介して積層して構成したことを特徴とする。
【００１５】
更に、本発明は、物理的な力に前記シリコーンオイルを硬化させた剥離層により前記光電融合配線基板から２次元光導波デバイスの前記発光デバイス、受光デバイスを配置された側の２次元光導波デバイスを取り出し、前記２次元光導波デバイスの別の面を水に浸すことによって、光電融合配線基板から２次元光導波デバイスを取り出すことを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１７】
＜実施の形態１＞
図１は本発明に係る２次元導波デバイスの断面図であり、図２に示している光電融合配線基板の２次元光導波デバイス１部分のＡ−Ａ’部の拡大断面図である。
【００１８】
図１に示すように、この２次元光導波デバイス１は、相対的に屈折率の大きい２次元光導波路層２と、その光導波路層を挟む相対的に屈折率の小さいクラッド層と、更に、光電融合配線基板からこの２次元光導波デバイス１を剥離するための剥離層４から成る２次元光導波シート（２次元光基板）を含む。２次元光導波層とクラッド層３は、光を伝播する役割を果たす。
【００１９】
一方、剥離層４は、光電融合配線基板から２次元光導波シートを剥離するためのものである。本実施の形態では、２次元光導波層２としてポリイミド等の有機樹脂を用い、クラッド層３として、この有機樹脂より屈折率の小さいポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）を、剥離層４としてシリコ−ンオイルを使用している。その厚さは、２次元光導波層２が０．５ｍｍ、クラッド層３が０．５ｍｍ、剥離層４が０．５ｍｍであるが、このサイズに限るものではない。
【００２０】
本発明は、この２次元光導波基板又は２次元光導波デバイス１を光電融合配線基板から取り出すことが目的である。その取り出し法について説明する。
【００２１】
本実施の形態の場合、物理的な力によって２次元光導波デバイス１を光電融合配線基板から取り出す。先ず、図２に示すように、光電融合配線基板上に刻印された２次元光導波デバイス１の位置を示す印を目印にこの部分を切り出す。次に、図１に示すように、この切り出した光電融合配線基板に物理的な力（この場合は、引張力）を加えることにより、剥離層４から電気配線基板が剥離され、２次元光導波デバイス１が取り出される。
【００２２】
この剥離層４として、シリコーンオイルを使用する場合、２次元光基板の一対のクラッド層３の両面に、例えば、スピンコート法等によりシロキサンの一種であるシリコーン（シリコーンオイル）を塗布し、１５０℃で３０分〜１時間程度加熱処理を行って硬化させることにより得られる。
【００２３】
このような剥離層４を有する光電融合配線基板では、光電融合配線基板から２次元光導波デバイス１を取り出すことができる。このことにより、２次元光導波デバイス１の再利用ができるようになる。
【００２４】
又、この２次元光導波デバイスを再利用する場合は、光電融合配線基板、プリント配線板等に接着剤で接着すれば良い。又、この２次元光導波デバイスに、発光デバイス、受光デバイスを実装してプリント配線板に接着しても良い。
【００２５】
次に、２次元光導波デバイス１について説明する。
【００２６】
図１に示すように、２次元光導波デバイス１は、上記の２次元光導波シート、発光デバイス６、受光デバイス７から構成されている。
【００２７】
図１に示すように、２次元光導波デバイス１の上方には、レーザーダイオード（面発光レーザ等）のような発光デバイス６が配置されている。この発光デバイス６から出射される光信号６は、シート垂直方向から２次元光導波デバイス１に入射される。本発明では、発光デバイス６として球状の発光デバイス６を用いるので、２次元光導波シートの光導波路層全面に光が伝播する。
【００２８】
一方、２次元光導波デバイス１の上面には、受光デバイス７（フォトダイオード、ＰＩＮフォトダイオード、アバランシェフォトダイオード等）も配置されていて、光導波路層を伝播する光信号を電気信号に変換する。
【００２９】
又、本実施の形態では、発光デバイス、受光デバイスとして球状光デバイスを用いているが、この球状光デバイスについて説明する。
【００３０】
球状光デバイスの模式図を図５に示した。
【００３１】
図５において、２０１は球状ｐ型Ｓｉ基板、２０２はｐ型ＡｌＧａＡｓＮクラッド層、２０３アンドープＧａＡｓＮ活性層、２０４はｎ型ＡｌＧａＡｓＮクラッド層である。ここで、ＧａＡｓＮ系の化合物半導体を用いたのは、１）バンドギャップが小さく且つ温度特性に優れていること、２）Ｓｉと格子整合し易いことからである。基板を含め他の材料系を用いても良い。
【００３２】
このボールＩＣの極点部には、カソード２０５とビアホール２０７を介して接続されたアノード２０６が形成されている。本実施の形態では、発光デバイスと受光デバイスを同構造のものを用いたが、異なる構造としても良い。カソード２０５は光の入出力を行うため、窓構造やメッシュ構造となっていることが望ましい。
【００３３】
発光デバイスとして動作させる場合には、カソード２０５及びアノード２０６間に順バイアスを掛けることによりキャリアがＰＮ接合に注入されて発光する。発光した光は光出射窓から広角に放射される。
【００３４】
受光デバイスとして動作させる場合には、カソード２０５及びアノード２０６間に逆バイアスを掛けることにより、光入射窓から広角から入射した光は、ＰＮ接合で吸収され電気信号として近接した電子デバイスに取り込まれる。
【００３５】
発光デバイスの場合も受光デバイスの場合も、その表面は球面形状を有しているため、広い角度で出射及び入射が可能である。
【００３６】
又、本実施の形態では、発光デバイス、受光デバイスとして、球状光デバイスを用いているが、この形状に限定されることはなく、発光デバイスで出射された光信号が結合効率良く受光デバイスで電気信号に変換される構成であれば良い。
【００３７】
本実施の形態に係る２次元光導波デバイス１の構成としては、図１に示した構成に加えて、光散乱体、光拡散体、光受光体を含む場合もある。光散乱体は、発光デバイス６から出射された光を光導波路層に散乱するためのものである。光拡散体は、発光デバイス６から出射された光を反射して、２次元光導波路層２へ伝播するためのものである。又、光受光体は、２次元光導波路層２を伝播した光を受光デバイス７へ伝播するためのものである。
【００３８】
図４は図１と同様に本発明の２次元光導波シートを含む２次元光導波デバイス１の断面図を示したものである。
【００３９】
図４に示すように、光拡散体は、発光デバイス６と対向する位置の光導波路面上に、光受光体は、受光デバイス７と対向する位置の光導波路面上に形成される。この光拡散体は、前述したように、発光デバイス６から出射された光信号を反射することによって、効率良く光信号を光導波路層へ伝搬させることができる。又、光結合率をより良くするために光拡散体表面に増反射膜を形成することもある。更に、本実施の形態では、円錐状の光拡散体を用いているが、発光デバイス６から出射された光信号を効率良く伝搬させるためのものであれば、この形状に限定することはない。
【００４０】
このように、光拡散体で効率良く光導波路層を伝搬した光信号は、光受光体で効率良く反射して受光デバイス７へ入射し、電気信号へ変換される。この光受光体も光拡散体と同様に光結合率をより良くするために光受光体表面に増反射膜を形成することもある。又、本実施の形態では、円錐状の光受光体を用いているが、発光デバイス６から出射された光信号を効率良く伝搬させるためのものであれば、この形状に限定することはない。
【００４１】
又、図５に示すように、光散乱体を発光デバイス６の発光面に接するように設置しても良い。図５は図１と同様に本発明の２次元光導波シートを含む２次元光導波デバイス１の断面図を示したものである。
【００４２】
光散乱体は、発光デバイス６から出射した光を散乱して、光拡散体との結合効率をより良くするためのものである。この光散乱体は、２次元光導波路層２と同じ物質にシリカ等の粉体を分散したものが用いられる。光散乱体の構成もこのような構成に限定されることはなく、発光デバイス６から出射された光を効率良く光拡散体と結合できる構造のものであれば良い。
【００４３】
次に、この２次元光導波シートを含む２次元光導波デバイス１を有する光電融合基板１００について説明する。
【００４４】
図２において、１００は光電融合基板、１０１はその内部に形成された２次元光導波層２、クラッド層３、剥離層４から成る２次元光導波デバイス１、１０２はその表面に配置された電子デバイス（例えば、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＦ発振器等）、１０３はその表面に形成された電気配線、１０５はＬＳＩ、１０４は前記２次元導波デバイス１０１中を伝播する光信号６が形成する光配線である。
【００４５】
図３は図２のＡ−Ａ’部の拡大図である。
【００４６】
図３において、ＬＳＩ１０５のＩ／Ｏ部の出力電気信号（ＣＭＯＳロジック１０６）は、電気配線１０３を介して近傍の電子デバイス１０２に伝送することができる。しかし、ＣＭＯＳロジック１０６で、近接した発光デバイス６を直接駆動して出力光信号１０８を発生し、２次元光導波層２を介してこの光信号１０８を光配線１０４で伝送することも可能である。場合に応じて、どちらかの方法を選択すれば良い。
【００４７】
ＬＳＩ１０５のロジック信号（例えばＣＭＯＳならば３０３Ｖ）は、前記発光デバイス６を駆動するのに十分な電圧を有する。従って、発光デバイス６に順バイアスとなるよう該ロジック信号を印加することで、電気信号は光信号６に変換される。
【００４８】
２次元光導波層２の任意の方向から伝播してくる入力光信号１０９は、受光デバイス７５の表面に達すると内部に取り込まれ、逆バイアスをかけたＰＮ接合付近で吸収されて電気信号に変換される。変換された電気信号は、入力電気信号１０７として、近接するＬＳＩ１０５内部に取り込まれて処理される。この際、この電気信号を増幅するプリアンプを集積していれば、ＣＭＯＳコンパチブルの電圧に復元することができる。
【００４９】
本実施の形態では、発光デバイス、受光デバイスに球状デバイスを用いているが、この形状に限定されることはない。
【００５０】
＜実施の形態２＞
次に、本発明の実施の形態２に係る２次元光導波デバイス１について説明する。
【００５１】
本実施の形態は、基本的に実施の形態１と同じ構造である。つまり、本実施の形態の２次元光導波シートも２次元光導波層２、これを挟むクラッド層３、剥離層４、剥離層５から構成されている。
【００５２】
又、２次元光導波デバイス１も、２次元光導波層２、これを挟むクラッド層３、発光デバイス６、受光デバイス７５から構成されている。本実施の形態が実施の形態１と異なる点は、剥離層５と２次元光導波シートの光電融合配線基板からの剥離方法である。
【００５３】
以下に、実施例の形態１に示した２次元光導波シートを含む２次元光導波デバイス１との相違点のみを説明する。
【００５４】
図６は本実施の形態に係る２次元光導波シートを含む２次元光導波デバイス１の断面図を示している。
【００５５】
本実施の形態では、クラッド層３に高分子材料、特にフッ素化ポリイミドを用い、剥離層（剥離基板）としてガラスとシリコーンオイルを用いる。本実施の形態では、２次元光導波シートの両面の剥離層が異なる。図７に示すように、発光デバイス６、受光デバイス７が設置されている２次元光導波シート側の剥離層には、シリコーンオイルを使用し、もう一方の面については、クラッド層３としてフッ素化ポリイミド、剥離層５（剥離基板）をガラス基板を用いる。ガラス基板とフッ素化ポリイミドでの表面張力を制御することによって、剥離性を変えることができる。
【００５６】
又、剥離層４としてシリコーンオイルを用いる光導波路層のクラッド層３については、フッ素化ポリイミドに限定することなく、フッ素化ポリイミドと屈折率が等価であれば、特に限定することはない。
【００５７】
次に、本実施の形態に係る２次元光導波シートの剥離方法について説明する。
【００５８】
本実施の形態でも、実施の形態１と同様に、図３に示す光電融合配線基板上に刻印された２次元光導波デバイス１の位置を示す印を目印にこの部分を切り出す。次に、この切り出した光電融合配線基板に物理的な力１０（この場合は、引張力）を加えることにより、剥離層４（シリコーンオイル）から電気配線基板が剥離される。次に、剥離層５としてガラス基板を用いた面を水に浸す。このことによって、この面については、剥離性を制御できるので、簡便に２次元光導波デバイス１が取り出される。
【００５９】
又、本実施の形態では、発光デバイスと受光デバイスに球状光デバイスを用いているが、実施の形態１と同様に、この形状に限定することはない。更に、２次元光導波シートについても、実施の形態１と同様に、光拡散体、光受光体、光散乱体を設置しても良い。
【００６０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、光電融合配線基板から２次元光導波シートを含む２次元光導波デバイスを容易に取り出すことができる。このことにより、２次元光導波デバイスを再利用することが可能となり、安価な光電融合配線基板を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る２次元光導波デバイスを含む光電融合基板の一例を示す概略的断面図である。
【図２】本発明に係る２次元導波デバイスを含む光電融合基板の一例を示す概略的斜視図である。
【図３】本発明に係る２次元光導波デバイスを含む光電融合基板の一例を示す概略的断面図である。
【図４】本発明に係る２次元光導波デバイスを含む光電融合基板の一例を示す概略的断面図である。
【図５】本発明で使用する球状光デバイスの概略的断面図である。
【図６】本発明に係る２次元光導波デバイスを含む光電融合基板の一例を示す概略的断面図である。
【符号の説明】
１，１０１　　２次元光導波デバイス
２　　　　　　　２次元光導波層
３　　　　　　　クラッド層
４　　　　　　　剥離層（シリコーンオイル）
５　　　　　　　剥離層（剥離基板）
６　　　　　　　発光デバイス
７　　　　　　　受光デバイス
８　　　　　　　光信号
９　　　　　　　２次元光導波デバイスの位置を示す印
１０　　　　　　物理的力
１１　　　　　　光拡散体
１２　　　　　　光受光体（光集光体）
１３　　　　　　光散乱体
２０　　　　　　２次元光導波シート
１００　　　　　光電融合基板
１０２　　　　　電子デバイス
１０３　　　　　電気配線
１０４　　　　　光配線
１０５　　　　　ＬＳＩ
１０６　　　　　出力電気信号
１０７　　　　　入力電気信号
１０８　　　　　出力光信号
１０９　　　　　入力光信号
２０１　　　　　球状Ｓｉ基板
２０２　　　　　ｐ型クラッド層
２０３　　　　　活性層
２０４　　　　　ｎ型クラッド層
２０５　　　　　カソード電極
２０６　　　　　アノード電極
２０７　　　　　ビアホール
２０８　　　　　光出力
【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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