(57)【要約】【課題】光素子と光導波路との距離を短くして両者の間にレンズを設ける必要をなくし、光素子と光導波路とを容易に光結合できる光結合器及び光素子内蔵基板を提供する。【解決手段】光結合器は、ＶＣＳＥＬ（面発光レーザ）１０１及びドライバＩＣ１０２が内臓された光素子内蔵基板１００と、光ファイバ１１が一体化されて光素子内蔵基板１００に密着して配置された光導波路基板１１０とにより構成されている。光素子内蔵基板１００及び光導波路基板１１０はいずれも板状で表面が略平坦であるので、ＶＣＳＥＬ１０１と反射ミラー１１２との間隔が約１００μｍと小さくなっている。また、光素子内蔵基板１００及び光導波路基板１１０は、スルーホール内に挿入されたピン１２０により位置決めされる。【選択図】  図２
2004294857.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光素子が内蔵された光素子内蔵基板と、
反射ミラー及び光導波路を有し、前記光素子内蔵基板に密着して配置されて前記反射ミラーが前記光素子と光結合した板状の光導波路基板と
を有することを特徴とする光結合器。
【請求項２】
板状の基板と、
前記基板に内蔵された光素子と、
前記基板の少なくとも一方の面上に形成されて前記光素子と電気的に接続された端子と
を有することを特徴とする光素子内蔵基板。
【請求項３】
前記板状の基板が、
前記光素子が実装されたコア基板と、
前記光素子に対応する部分が開口されて前記コア基板に接続された補強用基板と、
前記補強用基板の開口部内に充填されて前記光素子を封止する封止材と
により構成されていることを特徴とする請求項２に記載の光素子内蔵基板。
【請求項４】
前記基板内に、前記光素子と接続した集積回路が内蔵されていることを特徴とする請求項３に記載の光素子内蔵基板。
【請求項５】
前記板状の基板が、
第１の面に前記光素子が実装され、第２の面に前記集積回路が実装されたコア基板と、
前記光素子に対応する部分が開口されて前記コア基板の第１の面に接合された第１の補強用基板と、
前記第１の補強用基板の開口部内に充填されて前記光素子を封止する第１の封止材と、
前記集積回路に対応する部分が開口されて前記コア基板の第２の面に接合された第２の補強用基板と、
前記第２の補強用基板の開口部内に充填されて前記集積回路を封止する第２の封止材と
により構成されていることを特徴とする請求項４に記載の光素子内蔵基板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主に基板内、基板間又は装置間等の比較的短距離の光伝送に使用する光結合器及び光素子内蔵基板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
情報通信技術及び情報処理技術の発達と共にＣＰＵを初めとする半導体装置の高速化及び高密度化が促進されており、それに伴い電気配線による信号の遅延やノイズの問題が大きくなってきている。このような問題を解決するために、電子回路間を光で結合する技術が開発されている（例えば、Ｌ．  Ｖａｎｗａｓｓｅｎｈｏｖｅ，  ｅｔ，  ａｌ．  ”Ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｉｏｎ  ｏｆ  ２−Ｄ  Ｐｌａｓｔｉｃ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｆｉｂｅｒ  ｂａｓｅｄ  Ｏｐｔｉｃａｌ  ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ  ｂｅｔｗｅｅｎ  ＣＭＯＳ  ＩＣ’ｓ”，  ＯＦＣ２００１  ＷＤＤ７４（非特許文献１）、エレクトロニクス実装学会誌，Ｖｏｌ．５，  Ｎｏ．５，  ＡＵＧ，  ２００２（非特許文献２）、Ｒｅａｌ  Ｗｏｒｌｄ  Ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ  Ｐｒｏｊｅｃｔ，  次世代情報処理基盤技術開発事業総合報告（非特許文献３）等）。
【０００３】
図１は、従来の光結合器の一例を示す模式図である。メイン基板１０には無機材料又はポリマーにより光導波路１１が形成されている。光導波路１１の両端部にはそれぞれ基板面に対し４５°の角度で反射ミラー１２が配置されており、反射ミラー１２の上方にはレンズ１３が配置されている。
【０００４】
メイン基板１０の上にはサブ基板１５ａ，１５ｂがはんだバンプ１４により実装されている。サブ基板１５ａの上側には論理回路が形成されたＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ  Ｓｃａｌｅ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ  ：大規模集積回路）１６ａが搭載されており、下側にはＶＣＳＥＬ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ｃａｖｉｔｙ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｌａｓｅｒ：面発光レーザ）１７及びドライバＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ：集積回路）１８が搭載されている。また、サブ基板１５ｂの上側には論理回路が形成されたＬＳＩ１６ｂが搭載されており、下側にはフォトダイオード１９及びレシーバＩＣ２０が搭載されている。
【０００５】
ＶＣＳＥＬ１７及びフォトダイオード１９の下方にはレンズ２１が配置されている。これらのレンズ２１は、その光軸がメイン基板１０側のレンズ１３の光軸と一致するように調整されている。
【０００６】
このように構成された光結合器において、ＶＣＳＥＬ１７は、ドライバＩＣ１８から入力された電気信号を光信号に変換して出力する。ＶＣＳＥＬ１７から出力された光はレンズ２１，１３を透過して反射ミラー１２に到達し、反射ミラー１２により反射されて光導波路１１内に導入される。そして、光信号は光導波路１１内を進行し、光導波路１１の他方の端部に配置された反射ミラー１２により基板面に対し垂直方向に反射され、レンズ１３，２１を透過してフォトダイオード１９に伝達される。フォトダイオード１９は、受光した光信号を電気信号に変換してレシーバＩＣ２０に出力する。このようにして、ＶＣＳＥＬ１７からフォトダイオード１９へ光信号が伝送される。
【０００７】
光導波路が設けられた基板の替わりに光ファイバを使用し、ＶＣＳＥＬ又はフォトダイオードと光ファイバとを光結合する光結合器もある。
【０００８】
【非特許文献１】
Ｌ．  Ｖａｎｗａｓｓｅｎｈｏｖｅ，  ｅｔ，  ａｌ．  ”Ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｉｏｎ  ｏｆ  ２−Ｄ  Ｐｌａｓｔｉｃ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｆｉｂｅｒ  ｂａｓｅｄ  Ｏｐｔｉｃａｌ  ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ  ｂｅｔｗｅｅｎ  ＣＭＯＳ  ＩＣ’ｓ”，  ＯＦＣ２００１  ＷＤＤ７４
【非特許文献２】
エレクトロニクス実装学会誌，Ｖｏｌ．５，  Ｎｏ．５，  ＡＵＧ，  ２００２
【非特許文献３】
Ｒｅａｌ  Ｗｏｒｌｄ  Ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ  Ｐｒｏｊｅｃｔ，  次世代情報処理基盤技術開発事業総合報告
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本願発明者等は、上述した従来の光結合器には以下に示す問題点があると考える。すなわち、従来の光結合器では、ＶＣＳＥＬ１７及びフォトダイオード１９等の光素子と光導波路１１（又は、反射ミラー１２）との距離が比較的離れているので、光の結合損失を小さくするためにレンズ１３，２１が必要になる。従って、従来の光結合器は部品数が多く、製造工程が複雑である。
【００１０】
また、従来の光結合器では、ＶＣＳＥＬ１７及びフォトダイオード１９等の光素子と、レンズ１３，２１と、反射ミラー１２との位置合わせを精密に行うことが必要であり、煩雑である。
【００１１】
すなわち、通常、これらの位置合わせには、アクティブアライメントと呼ばれる方法が用いられる。アクティブアライメントでは光源（レーザ）から光を出力した状態でレンズ及び反射ミラー等の位置を変化させて、光導波路の出力側端部から出射される光量が最大となる位置を求める。このように、アクティブアライメントは、実際に光源を動作させて位置合わせ作業を行うことが必要であり、処理が複雑である。
【００１２】
以上から、本発明の目的は、光素子と光導波路との距離を短くして両者の間にレンズを設ける必要をなくし、光素子と光導波路とを容易に光結合できる光結合器及び光素子内蔵基板を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記した課題は、光素子が内蔵された板状の光素子内蔵基板と、反射ミラー及び光導波路を有し、前記光素子内蔵基板に密着して配置されて前記反射ミラーが前記光素子と光結合した光導波路基板とを有することを特徴とする光結合器により解決する。
【００１４】
前記光素子と前記反射ミラーとの間隔は１００μｍ以下であることが好ましい。
【００１５】
前記光素子内蔵基板は、例えば、板状の基板と、この基板に内蔵された光素子と、基板の少なくとも一方の面上に形成されて前記光素子と電気的に接続された端子とを有している。
【００１６】
前記光素子内蔵基板には、前記光素子とともに、光素子と接続した集積回路が内蔵されていることが好ましい。
【００１７】
前記光素子内蔵基板は、例えば、光素子が実装されたコア基板と、光素子に対応する部分が開口されてコア基板に接合された補強用基板と、該補強用基板の開口部内に充填されて光素子を封止する封止材とにより構成されている。
【００１８】
また、前記光素子内蔵基板は、第１の面上に前記光素子が実装され、第２の面に集積回路が実装されたコア基板と、光素子に対応する部分が開口されてコア基板の第１の面に接合された第１の補強用基板と、第１の補強用基板の開口部内に充填されて前記光素子を封止する第１の封止材と、集積回路に対応する部分が開口されてコア基板の第２の面に接合された第２の補強用基板と、前記第２の補強用基板の開口部内に充填されて前記集積回路を封止する第２の封止材とにより構成されていてもよい。
【００１９】
光素子として、例えばＥＬＯ（エピタキシャルリフトオフ）法により形成した半導体レーザ又は受光素子を使用すれば、光素子内蔵基板の厚さを数１００μｍ〜数ｍｍとすることができる。
【００２０】
光導波路基板には、例えば基板面に対し４５°に配置された反射ミラーと、該反射ミラーに接続して形成された光導波路とが設けられている。光導波路は、光ファイバ又はポリマー光導波路フィルム等により構成されている。反射ミラーは、例えば光導波路の端部をカットしてＶ溝を形成し、Ｖ溝面に金属膜を被着することにより形成することができる。
【００２１】
光素子内蔵基板と光導波路基板との間には、屈折率マッチング用の有機材料（屈折率マッチング剤）が充填されていることが好ましい。これにより、基板と空気との屈折率の差による反射を防止することができる。
【００２２】
また、光素子内蔵基板及び光導波路基板の所定の位置にそれぞれスルーホールを設けておくことが好ましい。これにより、スルーホールにピンを挿入するだけで光素子と反射ミラーとの位置決めが完了し、アクティブアライメント工程が不要になる。光素子内蔵基板及び光導波路基板のずれか一方に凸部を設け、他方に凹部を設けておいてもよい。この場合も、凹部に凸部を挿入するだけで、光素子と反射ミラーとの位置決めが完了する。
【００２３】
本発明においては、半導体レーザ及びフォトダイオード等の光素子を光素子内蔵基板内に内蔵している。従って、光素子内蔵基板の表面は基本的に平坦であり、光素子内蔵基板と光導波路基板とを密着して配置することができる。これにより、光素子と反射ミラーとの距離が例えば１００μｍ以下と極めて短くなり、レンズを用いなくても結合損失を小さくすることができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について、添付の図面を参照して説明する。
【００２５】
図２は本発明の実施の形態の光結合器を示す模式的断面図、図３は同じくその光結合器の組み立て図である。
【００２６】
本実施の形態の光結合器は、ＶＣＳＥＬ１０１及びドライバＩＣ１０２を内蔵した薄板状の光素子内蔵基板１００と、光ファイバ１１１及び反射ミラー１１２を有し、光素子内蔵基板１００に密着して配置された薄板状の光導波路基板１１０とにより構成されている。これらの光素子内蔵基板１００及び光導波路基板１１０には位置合わせ用スルーホール１０８，１１８が設けられており、ピン１２０をスルーホール１０８，１１８に挿入して、光素子内蔵基板１００のＶＣＳＥＬ１０１と光導波路基板１１０の反射ミラー１１２の反射点との位置合わせを行うようになっている。
【００２７】
図２に示すように、光素子内蔵基板１００は、コア基板１００ａと補強用基板１００ｂとをプリプレグ１０５により接合した構造を有している。ＶＣＳＥＬ１０１及びドライバＩＣ１０２は、コア基板１００ａの裏面に形成された導電パターン１０３に電気的に接続されている。本実施の形態では、ＶＣＳＥＬ１０１として光が接続端子側（コア基板側）に出力される裏面発光型ＶＣＳＥＬを使用する。また、本実施の形態では、４個のＶＣＳＥＬ１０１が図２の紙面に垂直な方向に並んで配置されている。ＶＣＳＥＬ１０１及びドライバＩＣ１０２は、補強用基板１００ｂに設けられた開口部の内側に配置されており、封止材１０４により封止されている。
【００２８】
光素子内蔵基板１００の裏面側にはパッド電極１０６が形成されており、このパッド電極１０６は補強用基板１００ｂに設けられたビアホール１０７及び導電パターン１０３を介してＶＣＳＥＬ１０１及びドライバＩＣ１０２に電気的に接続されている。この光素子内蔵基板１００はメイン基板（図示せず）に接続され、メイン基板からパッド電極１０６を介して駆動信号及び駆動電力が供給される。
【００２９】
一方、光導波路基板１１０は、コア基板１１０ａと、コア基板１１０ａに設けられた溝内に配置された光ファイバ１１１と、光ファイバ１１１の端部近傍に設けられた反射ミラー１１２と、コア基板１１０ａを上下方向から挟む２枚の補強用基板１１３ａ，１１３ｂとにより構成されている。なお、光ファイバ１１１は、図７（ａ）に側面図、図７（ｂ）に上面図を示すように、４本の信号伝送用光ファイバ１１１ａと４本のスペーサ用光ファイバ１１１ｂとを交互に配置し、テープ状に束ねて構成されている。
【００３０】
このように構成された本実施の形態の光結合器において、ＶＣＳＥＬ１０１から出力された光信号はコア基板１００ａを透過して光導波路基板１１０に到達し、反射ミラー１１２により反射されて光ファイバ１１１内に導入される。
【００３１】
光素子内蔵基板１００及び光導波路基板１１０の厚さは、いずれも数１００μｍ〜数ｍｍである。また、ＶＣＳＥＬ１０１と反射ミラー１１２の反射点との距離は１００μｍ以下である。従って、ＶＣＳＥＬ１０１と反射ミラー１１２の反射点との間の距離が極めて短く、両者の間にはレンズが設けられていない。
【００３２】
上述の如く、本実施の形態では、ＶＣＳＥＬ１０１と反射ミラー１１２の反射点との距離が１００μｍ以下と小さいので、レンズがなくても結合損失が小さい。但し、結合損失をより小さくするために、光ファイバ１１１にはコア径が４０μｍ以上のものを使用することが好ましい。
【００３３】
以下、本実施の形態の光結合器の製造方法について説明する。
【００３４】
光素子内蔵基板１００の製造方法について、図４〜図５に示す断面図を参照して説明する。まず、コア基板１０１ａとして、図４（ａ）に示すように、樹脂厚が４７μｍの片面銅箔付きアラミドフィルム（例えば、旭化成（株）のアラミカ）を用意する。そして、フォトリソグラフィ法により銅箔をパターニングして、位置合わせ用マーカー、パターン配線及びチップ接合用パッド電極等の導電パターン１０３を形成する。
【００３５】
次に、図４（ｂ）に示すように、マーカーを目印にしてドリル又はレーザにより穴あけを行って、ＶＣＳＥＬ搭載部にレーザ光が通るスルーホール１３１を開口する。但し、コア基板１０１ａのレーザ光に対する透光性が高い場合は、スルーホール１３１を設けなくてもよい。
【００３６】
その後、図４（ｃ）に示すように、ＰｂＳｂ系はんだ、ＡｇＳｎ系はんだ、ＣｕＳｎ系はんだ及びＡｕＳｎ系はんだ、又はＡｕ／Ｓｎ、Ａｇ／Ｓｎ及びＣｕ／Ｓｎ等の多層薄膜により、ＶＣＳＥＬ１０１及び駆動用ドライバＩＣ１０２を基板１０１ａ上にフリップチップ実装する。
【００３７】
なお、ＶＣＳＥＬ１０１及びドライバＩＣ１０２は厚さが薄いものを使用することが好ましい。例えば、公知のＥＬＯ（エピタキシャルリフトオフ）法を使用することにより、厚さが１０μｍ程度のＶＣＳＥＬを形成することができる。
【００３８】
また、本実施の形態ではＶＣＳＥＬ１０１及びドライバＩＣ１０２を基板１０１ａ上にフリップチップ実装しているが、ＴＡＢ（Ｔａｐｅ  Ａｕｔｏｍａｔｅｄ  Ｂｏｎｄｉｎｇ）又はワイヤボンディングによりＶＣＳＥＬ１０１及びドライバＩＣ１０２を基板１０１ａに実装してもよい。更に、ＶＣＳＥＬ１０１は出射ビームの広がりが小さいものを使用することが好ましいが、動作速度なども考慮して選択すればよい。
【００３９】
次に、スルーホール１３１に透光性アンダーフィル１３２を充填する。透光性アンダーフィル１３２としては、例えば東レ・ダウコーニング・シリコーン（株）のＪＣＲ６１２２  を使用することができる。なお、本実施の形態においては、ＶＣＳＥＬ１０１から反射ミラー１１２までの距離が１００μｍ以下と小さいので、透光性アンダーフィル１３２に高い光透過率を要求する必要はない。
【００４０】
次に、図５（ａ）に示すように、ＶＣＳＥＬ１０１及びドライバＩＣ１０２に対応する位置に開口部が設けられたプリプレグ１０５と補強用基板１００ｂとを用意する。補強用基板１００ｂは、例えば厚さが３００μｍのアラミドフィルム（アラミカ板）である。本実施の形態では、補強用基板１００ｂの両面に銅箔が接合されたアラミドフィルムを使用し、フォトリソグラフィ法により上側の銅箔をパターニングし、配線及び位置合わせ用マーカーとなる導電パターン１３５を形成している。なお、補強用基板１００ｂは、コア基板１００ａに実装されたＶＣＳＥＬ１０１及びドライバＩＣ１０２等の部品の厚さよりも厚いものを使用する。
【００４１】
次いで、図５（ｂ）に示すように、補強用基板１００ｂとコア基板１００ａとの間にプリプレグ１０５を配置し、プリプレグ１０５により補強用基板１００ｂをコア基板１００ａに接合する。そして、補強用基板１００ｂの開口部に封止材１０４を充填して、ＶＣＳＥＬ１０１及びドライバＩＣ１０２を封止する。なお、封止材としては熱導電率が高いものが好ましい。これにより、ＶＣＳＥＬ１０１及びドライバＩＣ１０２の排熱を促進することができる。
【００４２】
その後、ＵＶ−ＹＡＧレーザで補強用基板１００ｂの下面からコア基板１００ａの導体パターン１０３に到達するビアホール１０７を形成し、銅めっきでビアホール１０７内に銅を被着する。そして、フォトリソグラフィ法により銅箔をパターニングしてＶＣＳＥＬ１０１及びドライバＩＣ１０２に電気的に接続したパッド電極１０６を形成する。そして、ドリル又はレーザにより、一方の面から他方の面に貫通する位置合わせ用スルーホール１０８を所定の位置に形成する。これにより、光素子内蔵基板１００が完成する。
【００４３】
次に、光導波路基板１１０の製造方法について、図６（ａ）〜（ｅ）を参照して説明する。まず、図６（ａ）に示すように、両面に銅箔が接合された有機コア基板１１０ａを用意する。基板１１０ａのサイズは、例えば１００×１００×０．１５ｍｍである。コア基板１１０ａとしては、例えば旭化成（株）の両面銅箔付きアラミドフィルム（商品名：アラミカ）を使用することができる。そして、フォトリソグラフィ法により銅箔をパターニングして、位置合わせ時の目印となるマーカー１１４を形成する。
【００４４】
その後、ダイサを使用し、マーカー１１４を目印としてコア基板１１０ａの一方の面（図１では下面）側の所定の位置に、深さが１２５μｍ、幅が１ｍｍの基板の端部まで延びる直線状の溝１１５を形成する。
【００４５】
一方、コア径が６２．５μｍ、クラッド径が１２５μｍの石英ファイバを用意する。例えば、フジクラ（株）の石英ファイバ（Ｇ．６２．５／１２５．３５０２  ）を使用することができる。この石英ファイバには被覆が施されており、直径が約２５０μｍとなっている。
【００４６】
信号伝送用に４本の石英ファイバを使用し、スペーサ用に４本の石英ファイバを使用する。スペーサ用の４本の石英ファイバは被覆を剥がし、コア基板１１０ａに形成した溝１１５と同じ長さに切断しておく。また、信号伝送用の４本のファイバの先端の被覆を剥いておく。
【００４７】
その後、図７（ａ）に側面図、図７（ｂ）に上面図を示すように、平板上に信号伝送用光ファイバ１１１ａとスペーサ用ファイバ１１１ｂとを交互に並べて接着剤で固定してテープ状光ファイバ１１１とする。
【００４８】
そして、このテープ状光ファイバ１１１を図６（ｂ）に示すようにコア基板１１０ａの溝１１５内に配置して接着剤で接合し、コア基板１１０ａの表面とテープ状光ファイバ１１１の面とを同一にする。
【００４９】
次に、図６（ｃ）に示すように、マーカー１１４を目印にし、斜め４５°の切削面を有するブレードを取り付けたダイサでテープ状ファイバ１１１を所定の位置でカットして、基板面に対し４５°の面を有するＶ溝を形成する。次いで、Ｖ溝の面に厚さが０．０５μｍのＣｒ（クロム）と厚さが１μｍのＡｌ（アルミニウム）とをこの順にスパッタして、金属膜ミラー１１２を形成する。その後、Ｖ溝内に樹脂１１６を充填して金属膜ミラー１１２を封止する。
【００５０】
次に、図６（ｄ）に示すように、コア基板１１０ａの上下面にそれぞれ補強用樹脂フィルム１１３ａ，１１３ｂを接合する。補強用樹脂フィルム接合時のプレス条件は、例えば１８０℃、１２０分間である。なお、補強用樹脂フィルム１１３ａ，１１３ｂはアラミドフィルムに限定されるものではなく、例えば、エポキシ樹脂、ポリフェニルエーテル樹脂（ＰＰＥ）又はビスマレイミドトリアジン樹脂（ＢＴ）等を使用してもよい。また、補強用樹脂フィルム１２６ａ，１２６ｂとして、例えば絶縁層の厚さが２６μｍ、銅箔の厚さが９μｍ、１２μｍ又は１８μｍの片面銅箔付きアラミドフィルムを使用し、銅箔をパターニングして、加工時の目印となるマーカーや、はんだ等により光素子内蔵基板１００と接合するための導電パターン等を形成してもよい。
【００５１】
次いで、図６（ｅ）に示すように、ドリル又はレーザにより、一方の面から他方の面に貫通する位置決め用スルーホール１１８を所定の位置に形成する。これにより、光導波路基板１１０が完成する。
【００５２】
このようにして、光素子内蔵基板１００と光導波路基板１１０とを製造した後、位置決め用スルーホール１０８，１１８にピン１２０を挿入して、光素子内蔵基板１００と光導波路基板１１０とを重ねる合わせ、接着剤等により固定する。このとき、光素子内蔵基板１００と光導波路基板１１０との間に屈折率マッチング剤を充填して、基板と空気との屈折率の差による反射を防止することが好ましい。
【００５３】
上述したように、本実施の形態においては、コア基板１００ａにＶＣＳＥＬ１０１及びドライバＩＣ１０２を搭載し、コア基板１００ａに補強用基板１００ｂを接合し、補強用基板１００ｂの開口部内に封止材１０４を充填してＶＣＳＥＬ１０１を形成する。また、本実施の形態においては、コア基板１１０ａの溝１１５内にテープ状の光ファイバ１１１を配置し、光ファイバ１１１をコア基板１１０ａと一体化する。このようにして形成した光素子内臓基板１００及び光導波路基板１１０は表面が平坦であり、相互に密着して配置することができる。従って、光素子内蔵基板１００内のＶＣＳＥＬ１０１と光導波路基板１１０の反射ミラー１１２の反射点との間隔が１００μｍ以下と極めて小さく、両者の間にレンズを設けなくとも結合損失が小さくなる。
【００５４】
また、本実施の形態では、ピン１０８を光素子内蔵基板１００及び光導波路基板１１０のスルーホール１０８，１１８に挿入するだけでＶＣＳＥＬ１０１と反射ミラー１１２の反射点との位置合わせが完了するので、ＶＣＳＥＬ１０１と反射ミラー１１２とを光結合する際の作業性が極めて優れている。
【００５５】
更に、本実施の形態では、光素子内蔵基板１００及び光導波路基板１１０がいずれも薄板状であるので、取り扱いが容易であるとともに、メイン基板に１又は複数の複数の光素子内蔵基板１００又は光導波路基板１１０を接合することができる。
【００５６】
なお、上記実施の形態ではピン１２０により光素子内蔵基板１００と光導波路基板１１０との位置合わせを行う場合について説明したが、例えば図８に示すように、光導波路基板１１０の下面にパッド１３７を設けておき、このパッド１３７上にはんだボール１３８を形成し、はんだボール１３８を光素子内蔵基板１００のスルーホール１０８内に挿入して、光素子内蔵基板１００と光導波路基板１１０との位置決めを行うようにしてもよい。
【００５７】
また、上記実施の形態では光素子内蔵基板にＶＣＳＥＬ１０１及びドライバＩＣ１０２が内蔵されている場合について説明したが、図９に示すように、フォトダイオード１４１及びレシーバＩＣ１４２を内蔵してもよい。また、ドライバＩＣ又はレシーバＩＣを光素子内臓基板１００には内蔵せず、光素子内蔵基板１００の上又はメイン基板上に搭載してもよい。受光素子は、ＰＩＮ型及びＭＳＭ（Ｍｅｔａｌ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ−Ｍｅｔａｌ  ）型などから選択することができる。
【００５８】
更に、上記実施の形態では、コア基板１１０ａとテープ状の光ファイバ１１１とを一体化して光導波路基板を形成しているが、テープ状光ファイバ１１１に替えて、ポリマー光導波路フィルムを使用してもよい。
【００５９】
更にまた、上記実施の形態では光が接続端子側（コア基板側）に出力される裏面発光型ＶＣＳＥＬを使用した場合について説明したが、光が接続端子と反対側に出力される表面発光型ＶＣＳＥＬを使用することも可能である。
【００６０】
図１０は、表面発光型ＶＣＳＥＬを用いた光素子内蔵基板の例を示す模式断面図である。コア基板１００ａの上面には導電パターン１５６が形成され、下面には導電パターン１０３が形成されている。コア基板１００ａの上面側にはＶＣＳＥＬ１５１が搭載されており、下面側にはドライバＩＣ１５２が搭載されている。また、コア基板１００ａの上面側には、ＶＣＳＥＬ搭載部が開口された補強用基板１００ｃが接合されており、ＶＣＳＥＬ１５１は補強用基板１０１ｃの開口部内に充填された透光性封止材１５３により封止されている。
【００６１】
一方、コア基板１００ａの下面側には、ドライバＩＣ搭載部が開口された補強用基板１０１ｂが接合されており、ドライバＩＣ１５２は補強用基板１００ｂの開口部内に充填された封止材１５４により封止されている。補強用基板１００ｂの下面には、メイン基板等に接続するためのパッド電極１０６が形成されている。この導電パターン１０６は、補強用基板１００ｂ及びコア基板１００ａに設けられたコンタクトホールを介してＶＣＳＥＬ１５１及びドライバＩＣ１５２に電気的に接続されている。
【００６２】
このように構成された光素子内蔵基板においても、上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００６３】
（付記１）光素子が内蔵された光素子内蔵基板と、反射ミラー及び光導波路を有し、前記光素子内蔵基板に密着して配置されて前記反射ミラーが前記光素子と光結合した板状の光導波路基板とを有することを特徴とする光結合器。
【００６４】
（付記２）前記光素子内蔵基板及び前記光導波路基板にはいずれもスルーホールが設けられており、それらのスルーホールに挿入されたピンにより前記光素子と前記反射ミラーの反射点との位置決めが行われていることを特徴とする付記１に記載の光結合器。
【００６５】
（付記３）前記光素子内蔵基板及び前記光導波路基板のいずれか一方の基板は凹部を有し、他方の基板は凸部を有していて、前記凸部が前記凹部内に挿入されて前記光素子と前記反射ミラーの反射点との位置決めが行われていることを特徴とする付記１に記載の光結合器。
【００６６】
（付記４）前記反射ミラーが、前記光導波路を斜めにカットした面に形成されていることを特徴とする付記１に記載の光結合素子。
【００６７】
（付記５）板状の基板と、前記基板に内蔵された光素子と、前記基板の少なくとも一方の面上に形成されて前記光素子と電気的に接続された端子とを有することを特徴とする光素子内蔵基板。
【００６８】
（付記６）前記板状の基板が、前記光素子が実装されたコア基板と、前記光素子に対応する部分が開口されて前記コア基板に接続された補強用基板と、前記補強用基板の開口部内に充填されて前記光素子を封止する封止材とにより構成されていることを特徴とする付記５に記載の光素子内蔵基板。
【００６９】
（付記７）前記基板内に、前記光素子と接続した集積回路が内蔵されていることを特徴とする付記５に記載の光素子内蔵基板。
【００７０】
（付記８）前記板状の基板が、第１の面に前記光素子が実装され、第２の面に前記集積回路が実装されたコア基板と、前記光素子に対応する部分が開口されて前記コア基板の第１の面に接合された第１の補強用基板と、前記第１の補強用基板の開口部内に充填されて前記光素子を封止する第１の封止材と、前記集積回路に対応する部分が開口されて前記コア基板の第２の面に接合された第２の補強用基板と、前記第２の補強用基板の開口部内に充填されて前記集積回路を封止する第２の封止材とにより構成されていることを特徴とする付記７に記載の光素子内蔵基板。
【００７１】
（付記９）前記基板には、前記光素子に入出力される光が通る孔が設けられていることを特徴とする付記５に記載の光素子内蔵基板。
【００７２】
（付記１０）少なくとも一方の面に銅箔が接合されたコア基板を用意する第１工程と、前記コア基板の銅箔をエッチングして導電性パターンを形成する第２工程と、前記コア基板の一方の面に光素子を実装する第３工程と、前記光素子に対応する開口部が設けられた補強用基板を前記コア基板の一方の面に接合する第４工程と、前記補強用基板の開口部内に封止材を充填して前記光素子を封止する第５工程とを有することを特徴とする光素子内蔵基板の製造方法。
【００７３】
（付記１１）前記第３工程の前に、前記コア基板に、前記光素子に入出力する光が通る開口部を形成する工程を有することを特徴とする付記１０に記載の光素子内蔵基板の製造方法。
【００７４】
（付記１２）前記第５工程の後に、前記補強用基板の他方の面から前記コア基板の導電パターンに通じるスルーホールを形成する工程を有することを特徴とする付記１０に記載の光素子内蔵基板の製造方法。
【００７５】
（付記１３）前記導電性パターンのうちの少なくとも１つを位置決め用マーカーとすることを特徴とする付記１０に記載の光素子内蔵基板の製造方法。
【００７６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、光素子が光素子内蔵基板内に内蔵されているので、光素子内蔵基板の光素子と光導波路基板の反射ミラーの反射点との間隔を１００μｍ以下にすることができる。これにより、光素子と反射ミラーとの間にレンズを設けなくとも結合損失を小さくすることができ、製造コストを削減することができる。
【００７７】
また、例えば光素子内蔵基板及び光導波路基板の両方の基板の所定の位置にスルーホールを設けておくと、スルーホール内にピンを挿入することで光素子内蔵基板と光導波路基板との位置決めが完了する。従って、アクティブアライメントが不要になり、光素子内蔵基板と光導波路基板とを容易に光結合することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、従来の光結合器の一例を示す模式図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態の光結合器を示す模式的断面図である。
【図３】図３は、同じくその実施の形態の光結合器の組み立て図である。
【図４】図４は、光素子内蔵基板の製造方法を示す断面図（その１）である。
【図５】図５は、光素子内蔵基板の製造方法を示す断面図（その２）である。
【図６】図６は、光導波路基板の製造方法を示す断面図である。
【図７】図７（ａ）は、テープ状光ファイバの側面図、図７（ｂ）は同じくその上面図である。
【図８】図８は、スルーホールとはんだボールとにより光素子内蔵基板と光導波路基板との位置合わせを行う光結合器を示す模式断面図である。
【図９】図９は、フォトダイオード及びレシーバＩＣを内蔵した光素子内蔵基板を示す模式断面図である。
【図１０】図１０は、表面発光型ＶＣＳＥＬを用いた光素子内蔵基板の例を示す模式断面図である。
【符号の説明】
１０…メイン基板、
１１…光導波路、
１２，１１２…反射ミラー、
１３，２１…レンズ、
１４…はんだバンプ、
１５ａ，１５ｂ…サブ基板、
１６ａ，１６ｂ…ＬＳＩ、
１７，１０１，１５１…ＶＣＳＥＬ、
１８，１０２，１５２…ドライバＩＣ、
１９，１４１…フォトダイオード、
２０，１４２…レシーバＩＣ、
１００…光素子内蔵基板、
１００ａ，１１０ａ…コア基板、
１００ｂ，１１３ａ，１１３ｂ…補強用基板、
１０３，１３５，１５６…導電パターン、
１０４，１５３，１５４…封止材、
１０５…プリプレグ、
１０６…パッド電極、
１０７…ビアホール、
１０８，１１８，１３１…スルーホール、
１１０…光導波路基板、
１１１…光ファイバ、
１１４…マーカー、
１１５…溝、
１２０…ピン、
１３２…アンダーフィル、
１３８…はんだボール。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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