(57)【要約】【課題】光結合部が接着剤で覆われることがなく、形成が容易な信頼性の高い光−電気複合基板及びその製造方法を提供する。【解決手段】基板に光信号を伝達させる導波路と、この導波路に光信号を送受信させる光学素子とを備えた光−電気複合基板において、導波路２と光学素子４，５との間の光結合部に光信号を伝達させる樹脂層１３を設けた。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に光信号を伝達させる導波路と、この導波路に光信号を送受信させる光学素子とを備えた光−電気複合基板において、
前記導波路と前記光学素子との間の光結合部に前記光信号を伝達させる樹脂層を設けたことを特徴とする光−電気複合基板。
【請求項２】
基板に光信号を伝達させる導波路と、この導波路に光信号を送受信させる光学素子とを備えた光−電気複合基板において、
基板の一方の面に樹脂層を形成して厚膜化した後、光信号を伝達させる導波路を形成し、かつ、前記基板に、導波路と光学素子間の光結合を行う貫通孔を形成し、この貫通孔に前記光信号を伝達させる樹脂層を充填形成し、導波路側から当該樹脂層に至る４５°ミラーを形成したことを特徴とする光−電気複合基板。
【請求項３】
基板に光信号を伝達させる導波路と、この導波路に光信号を送受信させる光学素子とを備えた光−電気複合基板において、
基板の一方の面に導波路のクラッド層と同一の層を形成して厚膜化した後、光信号を伝達させる導波路を形成し、かつ、前記基板に、導波路と光学素子間の光結合を行う貫通孔を形成し、この貫通孔にクラッド層と同一の樹脂層を充填形成し、導波路側から当該樹脂層に至る４５°ミラーを形成したことを特徴とする光−電気複合基板。
【請求項４】
前記４５°ミラーに反射膜を形成し、この反射膜が形成されたミラーの背面の空間に樹脂を充填したことを特徴とする請求項２又は３記載の光−電気複合基板。
【請求項５】
基板に光信号を伝達させる導波路と、この導波路に光信号を送受信させる光学素子とを備えた光−電気複合基板の製造方法において、
前記導波路と前記光学素子との間の光結合部に前記光信号を伝達させる樹脂層を設ける過程を備えることを特徴とする光−電気複合基板の製造方法。
【請求項６】
基板に光信号を伝達させる導波路と、この導波路に光信号を送受信させる光学素子とを備えた光−電気複合基板の製造方法において、
基板の一方の面に樹脂層を形成して厚膜化した後、光信号を伝達させる導波路を形成し、かつ、前記基板に、導波路と光学素子間の光結合を行う貫通孔を形成し、この貫通孔に前記光信号を伝達させる樹脂層を充填形成し、導波路側から当該樹脂層に至る４５°ミラーを形成することを特徴とする光−電気複合基板の製造方法。
【請求項７】
基板に光信号を伝達させる導波路と、この導波路に光信号を送受信させる光学素子とを備えた光−電気複合基板の製造方法において、
基板の一方の面に導波路のクラッド層と同一の層を形成して厚膜化した後、光信号を伝達させる導波路を形成し、かつ、前記基板に、導波路と光学素子間の光結合を行う貫通孔を形成し、この貫通孔にクラッド層と同一の樹脂層を充填形成し、導波路側から当該樹脂層に至る４５°ミラーを形成することを特徴とする光−電気複合基板の製造方法。
【請求項８】
前記４５°ミラーに反射膜を形成し、この反射膜が形成されたミラーの背面の空間に樹脂を充填することを特徴とする請求項６又は７記載の光−電気複合基板。
【請求項９】
前記導波路に４５°ミラーを作製した後に、外層としての基板を積層することを特徴とする請求項５乃至８のいずれか一項記載の光−電気複合基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気基板上に光信号を伝達させる導波路を有する光−電気複合基板及びその製造方法に係り、その導波路中に光路を９０°変換する４５°ミラーを有する光−電気複合基板及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、電気によって信号の送受信を行うとともに、電気での伝送速度の限界を越えた高速の送受信では、光によって信号の送受信を行う光−電気複合基板が知られている（例えば、特開２０００−３３２３０１）。
【０００３】
図３は、この光−電気複合基板の構成を示す。
【０００４】
本構成では、電気配線１Ａを有するプリント基板３Ａの上に、接着層６を介して、導波路２を有するプリント基板３Ｂが接合され、その上に、さらに接着層６を介してプリント基板３Ｃが接合されている。その上には、電気配線１Ｂが形成され、この電気配線１Ｂには、電気−光信号変換用の半導体レーザー素子ＬＤ４と、光−電気信号変換用の受光ダイオード素子ＰＤ５とが配置されている。７はＰＤ用ドライバ、８はＬＤ用ドライバである。
【０００５】
上記導波路２はポリイミドやエポキシなどの材料で形成され、パターン形成にはマスクとＵＶ露光方式を用いたＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ　Ｉｏｎ　Ｅｔｃｈｉｎｇ）や、金型による成形法などが用いられる。
【０００６】
この光−電気複合基板を用いて伝送される信号のうち、数Ｇｂｐｓ以上の高速信号は、導波路２を用いて伝達され、電気−光、光−電気の信号変換にはＬＤ４、ＰＤ５が使われる。ここでＬＤ４から導波路２へ、また導波路２からＰＤ５へ光結合するためには９０°光路変換が必要であるが、これには導波路２の端面に形成された４５°のミラー１１が用いられる。
【０００７】
図４は、ミラー１１の一般的な形成法を示す。導波路２を有するプリント基板（内層板）３Ｂが、切断用のプレート１０上に載置され、切断用のカッターブレード９を用いて当該内層板３Ｂが切断される。この切断には半導体などの個片化に使うダイサーが用いられるが、このブレード９は断面がＶ字状になっており、その形状が転写されて４５°のミラー１１が形成される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
この内層板３Ｂには、図５に示すように、プリント基板３Ａ及びプリント基板３Ｃが各接着層６を介して接合される。このとき、接着剤がはみ出して、光結合部２Ａが接着層６で覆われると、信号伝送ができなくなる。特に、光結合部２Ａは０．１ｍｍ以下と非常に狭いために、わずかな接着剤のはみ出しも許されず、プロセス的には困難なものであった。
【０００９】
また、プリント基板３Ｂ上に、導波路２を直接形成する場合には、光結合を行うための貫通孔１２が存在するため、ダイサーブレード９を受ける部分がなく、形成そのものが困難なものであった。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、上述した従来技術が有する課題を解消し、光結合部が接着剤で覆われることがなく、形成が容易な信頼性の高い光−電気複合基板及びその製造方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、基板に光信号を伝達させる導波路と、この導波路に光信号を送受信させる光学素子とを備えた光−電気複合基板において、前記導波路と前記光学素子との間の光結合部に前記光信号を伝達させる樹脂層を設けたことを特徴とする。
【００１２】
請求項２記載の発明は、基板に光信号を伝達させる導波路と、この導波路に光信号を送受信させる光学素子とを備えた光−電気複合基板において、基板の一方の面に樹脂層を形成して厚膜化した後、光信号を伝達させる導波路を形成し、かつ、前記基板に、導波路と光学素子間の光結合を行う貫通孔を形成し、この貫通孔に前記光信号を伝達させる樹脂層を充填形成し、導波路側から当該樹脂層に至る４５°ミラーを形成したことを特徴とする。
【００１３】
請求項３記載の発明は、基板に光信号を伝達させる導波路と、この導波路に光信号を送受信させる光学素子とを備えた光−電気複合基板において、基板の一方の面に導波路のクラッド層と同一の層を形成して厚膜化した後、光信号を伝達させる導波路を形成し、かつ、前記基板に、導波路と光学素子間の光結合を行う貫通孔を形成し、この貫通孔にクラッド層と同一の樹脂層を充填形成し、導波路側から当該樹脂層に至る４５°ミラーを形成したことを特徴とする。
【００１４】
請求項４記載の発明は、請求項２又は３記載のものにおいて、前記４５°ミラーに反射膜を形成し、この反射膜が形成されたミラーの背面の空間に樹脂を充填したことを特徴とする。
【００１５】
請求項５記載の発明は、基板に光信号を伝達させる導波路と、この導波路に光信号を送受信させる光学素子とを備えた光−電気複合基板の製造方法において、前記導波路と前記光学素子との間の光結合部に前記光信号を伝達させる樹脂層を設ける過程を備えることを特徴とする。
【００１６】
請求項６記載の発明は、基板に光信号を伝達させる導波路と、この導波路に光信号を送受信させる光学素子とを備えた光−電気複合基板の製造方法において、基板の一方の面に樹脂層を形成して厚膜化した後、光信号を伝達させる導波路を形成し、かつ、前記基板に、導波路と光学素子間の光結合を行う貫通孔を形成し、この貫通孔に前記光信号を伝達させる樹脂層を充填形成し、導波路側から当該樹脂層に至る４５°ミラーを形成することを特徴とする。
【００１７】
請求項７記載の発明は、基板に光信号を伝達させる導波路と、この導波路に光信号を送受信させる光学素子とを備えた光−電気複合基板の製造方法において、基板の一方の面に導波路のクラッド層と同一の層を形成して厚膜化した後、光信号を伝達させる導波路を形成し、かつ、前記基板に、導波路と光学素子間の光結合を行う貫通孔を形成し、この貫通孔にクラッド層と同一の樹脂層を充填形成し、導波路側から当該樹脂層に至る４５°ミラーを形成することを特徴とする。
【００１８】
請求項８記載の発明は、請求項６又は７記載のものにおいて、前記４５°ミラーに反射膜を形成し、この反射膜が形成されたミラーの背面の空間に樹脂を充填することを特徴とする。
【００１９】
請求項９記載の発明は、請求項５乃至８のいずれか一項記載のものにおいて、前記導波路に４５°ミラーを作製した後に、外層としての基板を積層することを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による光−電気複合基板及びその製造方法の一実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００２１】
図１は、本実施形態による光−電気複合基板を示す。電気配線１Ａを有するプリント基板３Ａの上に、接着層６を介して、導波路２が形成され、その上に、後述する透明樹脂層１３を介してプリント基板３Ｃが接合されている。その上には、電気配線１Ｂが形成され、この電気配線１Ｂには、電気−光信号変換用の半導体レーザー素子ＬＤ４と、光−電気信号変換用の受光ダイオード素子ＰＤ５とが配置されている。７はＰＤ用ドライバ、８はＬＤ用ドライバである。
【００２２】
上記導波路２はポリイミドやエポキシなどの材料で形成され、パターン形成にはマスクとＵＶ露光方式を用いたＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ　Ｉｏｎ　Ｅｔｃｈｉｎｇ）や、金型による成形法などが用いられる。
【００２３】
この光−電気複合基板を用いて伝送される信号は、通常、電気配線１Ｂから電気配線１Ａに流れ、その信号のうち、数Ｇｂｐｓ以上の高速信号は、導波路２を用いて伝達され、この場合、電気−光、光−電気の信号変換にはＬＤ４、ＰＤ５が使われる。ここでＬＤ４から導波路２へ、また導波路２からＰＤ５へ光結合するためには９０°光路変換が必要であるが、これには導波路２の端面に形成された４５°のミラー１１が用いられる。
【００２４】
このミラー１１の形成手順を、図２Ａ〜図２Ｇを参照して説明する。
【００２５】
まず、図２Ａに示すように、プリント基板３Ｃの下面に厚膜化するための透明樹脂層１３が形成される。この樹脂層１３の材料は導波路２のクラッド層と同一のものが望ましい。透明樹脂層１３を形成した後に、図２Ｂに示すように、導波路２を形成し、図２Ｃに示すように、導波路２の形成側とは反対側から透明樹脂層１３に至る光結合用の貫通孔１２を形成する。
【００２６】
つぎに、図２Ｄに示すように、この貫通孔１２に透明樹脂層１３と同じ透明樹脂１３を充填し、図２Ｅに示すように、透明樹脂１３の表面を研磨して平坦化する。その後に、図２Ｆに示すように、導波路２側から、図４相当のダイサーブレード９を用いて４５°のミラー１１を作製し、この導波路２の下面に接着剤６を介して外装となるプリント基板３Ａを積層する。
【００２７】
上記構成においては、図２Ｂに示すように、導波路２を形成し、その後に、図２Ｃに示すように、導波路２の形成側とは反対側から透明樹脂層１３に至る光結合用の貫通孔１２を形成することが望ましい。最初に貫通孔１２を形成し、その後に、貫通孔１２を含むプリント基板３Ｃの下面に厚膜化するための透明樹脂層１３を形成した場合には、透明樹脂層１３が平坦化されず、凹凸のある透明樹脂層１３に導波路２が形成されることになるからである。
【００２８】
また、貫通孔１２に充填する樹脂は、導波路２を構成するクラッドと同一の屈折率とする必要がある。貫通孔１２は通常ルータなどの機械加工でおこなわれるが、加工面は粗いものとなる。しかし、この貫通孔１２に屈折率が同一のものを充填することで、光の散乱を防止することができ、信号の損失を低減できるからである。要するに、貫通孔１２に充填される樹脂は、クラッドと同一のものでなくてもよく、十分透明で屈折率がクラッドと同一ならばよい。
【００２９】
本実施形態では、プリント基板３Ａに導波路２を作製し、導波路２と反対側に貫通孔１２を形成し、この貫通孔１２に導波路２を構成するクラッドと同一の材料を充填し、その後に、導波路２側から４５°ミラーを作製したため、従来のように、接着剤がはみ出して、光結合部２Ａが接着層６で覆われるといった不都合が解消され、形成が容易な信頼性の高い光−電気複合基板が製造される。また、４５°ミラーを作製する場合、図２Ｆに示すように、導波路２側から、図４相当のダイサーブレード９を用いて、透明樹脂層１３に至る４５°ミラー１１を作製するため、従来の切断用のプレート１０などが不要になり、形成そのものが容易になる。さらに、従来の基板製造プロセスを大幅に変更せずに製造可能となるため、製造コストを低減できるなどの効果が得られる。
【００３０】
別の実施形態として、図１に示すように、４５°ミラー１１を形成した部分の背面が空間となるため、その部分に更に樹脂１４を充填してもよい。そうすることによって、基板全体の剛性を向上させることができる。ただし、このときには４５°ミラー１１の外面に、反射膜として、金（Ａｕ）などの反射率の高い素材をコーティングすることが望ましい。
【００３１】
以上、一実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。
【００３２】
【発明の効果】
本発明では、基板積層時の接着剤はみ出しなどの弊害が生じず、また導波路、及び４５°ミラーの作製が容易となる。また剛性が高い光−電気複合基板を構成することができる。さらに、従来の基板製造プロセスを大幅に変更せずに製造可能となるため、製造コストを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による光−電気複合基板の一実施形態を示す断面図。
【図２】Ａ〜Ｇは、同じく製造手順を示す図。
【図３】従来の光−電気複合基板を示す断面図。
【図４】従来の４５°ミラーの形成手順を示す図。
【図５】接着剤のはみ出しを説明する図。
【符号の説明】
１　電気配線
２　導波路
３Ａ，３Ｂ，３Ｃ　プリント基板
４　ＬＤ
５　ＰＤ
６　接着層
７　ＰＤ用ドライバ
８　ＬＤ用ドライバ
９　カッターブレード
１１　４５°ミラー
１２　貫通孔
１３　透明樹脂
１４　樹脂
【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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