(57)【要約】【課題】光回路基板や光電融合配線基板において光結合効率を良好にするのに好適に用いられ得る微粒子から成る増反射膜の形成方法である。【解決手段】微粒子１４から成る増反射膜を光導波路層２などの基板上に形成する方法である。微粒子１４を流体とともに光導波路層２などの基板の所望の位置に移送し、所望の位置に微粒子１４を付着させて増反射膜を形成する。【選択図】　　図１
2004012824.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
微粒子から成る増反射膜を基板上に形成する方法であって、微粒子を流体とともに基板の所望の位置に移送し、該基板の所望の位置に該微粒子を付着させて増反射膜を形成することを特徴とする増反射膜の形成方法。
【請求項２】
少なくとも、前記基板の所望の位置に揮発溶媒を含む材料を塗布する工程と、該材料中の揮発溶媒が完全に揮発する前に、該所望の位置に、該基板の屈折率より大きな屈折率を有する微粒子を流体とともに移送して付着させる工程と、該微粒子を含む該材料を完全に乾燥させる工程とを有することを特徴とする請求項１記載の増反射膜の形成方法。
【請求項３】
ノズルを使用して前記微粒子を前記基板の所望の位置に移送することを特徴とする請求項１または２記載の増反射膜の形成方法。
【請求項４】
コアンダ効果を利用したノズルを使用して前記微粒子を前記基板の所望の位置に移送することを特徴とする請求項３記載の増反射膜の形成方法。
【請求項５】
コアンダ効果を利用した気流式分級機を使用して前記微粒子を確保して前記基板の所望の位置に移送することを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の増反射膜の形成方法。
【請求項６】
コアンダ効果と慣性力を利用した気流式分級機を使用して前記微粒子を確保して前記基板の所望の位置に移送することを特徴とする請求項５記載の増反射膜の形成方法。
【請求項７】
混合機を用いて、比較的屈折率の小さな母粒子と比較的屈折率の大きい微小粒子を混合し、比較的屈折率の小さな母粒子の表面に、比較的屈折率の大きい複数の微小粒子を付着或いは埋め込ませて前記微粒子を作ることを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の増反射膜の形成方法。
【請求項８】
前記基板の所望の位置に対向した個所に空隙を有するマスクを該基板の直上に設置して、該マスクを介して前記微粒子を流体とともに基板の所望の位置に移送することを特徴とする請求項１乃至７の何れかに記載の増反射膜の形成方法。
【請求項９】
請求項１乃至８の何れかに記載の増反射膜の形成方法を利用する光回路基板の製造方法であって、前記基板は光導波路層として形成され、前記増反射膜は、発光デバイスから光導波路層に向けて出射される光を光導波路層に結合させる光拡散体、或いは光導波路層中を伝播する光を散乱させて受光デバイスに入射させる光集光体を構成するように形成されることを特徴とする光回路基板の製造方法。
【請求項１０】
前記光回路基板は、支持基板上にシート状の光導波路層と該光導波路層を挟む１対のクラッド層を有し、その表面或いは内部に発光デバイス及び受光デバイスが配置され、さらに、前記光拡散体が発光デバイスに対向した位置に配置され、前記光集光体が受光デバイスに対向した位置に配置される様に構成されることを特徴とする請求項９記載の光回路基板の製造方法。
【請求項１１】
少なくとも、前記支持基板の表面に、光導波路層を形成した後、該光導波路層上に揮発溶媒を含むクラッド層剤を塗布する工程と、該クラッド層剤中の揮発溶媒が完全に揮発する前に、該光導波路層上の増反射膜部に該当する位置にクラッド層の屈折率より大きな屈折率を有する微粒子を流体とともに移送する工程と、前記微粒子を含むクラッド層剤を完全に乾燥させる工程を有することを特徴とする請求項１０記載の光回路基板の製造方法。
【請求項１２】
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、少なくとも電気配線層と光配線層の２層から構成され、該電気配線層の表面或いは内部に、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る光電融合配線基板の製造方法であって、前記光配線層は、シート状の２次元光回路基板として、請求項９乃至１１の何れかに記載の光回路基板の製造方法で作製されることを特徴とする光電融合配線基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、微粒子から成る増反射膜の形成方法、光回路基板の製造方法および光電融合配線基板の製造方法に関し、特に、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微粒子から成る増反射膜を持つ光回路基板の製造方法、及びこの製造方法を利用する光電融合配線基板の製造方法に関する。
【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つれ、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、チップ内およ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、処理速度が上がるにつれ、ＥＭＩ（電磁放射干渉ノイズ）という問題点が顕在化してきた。すなわち、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信号を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。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、これへ光を出射或いはこ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。
（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。
（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。
【０００５】
しかしながら、これらの方法は以下の問題点があり、実現するには不適である。すなわち、
１）光素子と光路変更部との光軸合わせが困難である。
２）部品点数が多い。
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。
【０００６】
この様な問題点を解消しようとする提案が、特開平１０−２０６６７７号公報に開示されている。この提案では、光シートと呼ばれるクラッド層で挟まれた光導波路層が用いられており、光シートに対して垂直に送信デバイス（たとえば、レーザーダイオード）が配置され、光シート端面に受信デバイス（たとえば、フォトダイオード）が配置されている。そして、この送信デバイスが配置されているクラッド層の光導波路層に接する面に光拡散体を配置する提案もある。また、このクラッド層とは別のクラッド層の光導波路層と接する面に、光導波路層側に頂角を持つ傾斜面からなる凹状の円錐形状の光路変更部を配置する提案もある。上記送信デバイスから出射された信号は、光拡散体によって拡散され、光路変更部で反射され、光シート内を伝播する。更に、この光路変更部の傾斜面にアルミなどの金属で形成された通常の光反射膜を設けて、光の伝送効率を上げている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この提案においては、通常の金属の光反射膜を持つ光路変更部で光路変更された光信号の強度は、金属薄膜の吸収による光の損失が大きく、光シート内で減衰するため、受信デバイスで受信できない可能性がある。また、受信デバイスを光シート端面に配置している場合、この傾向は一層強くなる。
【０００８】
本発明の目的は、上記の問題点に鑑み、光回路基板や光電融合配線基板において光結合効率を良好にするのに好適に用いられ得る微粒子から成る増反射膜の形成方法、微粒子から成る増反射膜を用いて光結合効率を良好にした光回路基板の製造方法及び光電融合配線基板の製造方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の増反射膜の形成方法は、微粒子から成る増反射膜を基板上に形成する方法であって、微粒子を流体（代表的には乾燥空気、窒素ガスなどの気体であるが、液体を使える場合もある）とともに基板の所望の少なくとも１つの位置に移送し、該基板の所望の位置に該微粒子を付着させて増反射膜を形成することを特徴とする。この増反射膜は、微粒子がほぼ規則的に整列されて１層或いは複数層積層されて成ったり、微粒子が或る程度ランダムに堆積されて成ったりする。主に干渉現象を用いる前者の場合は、微粒子の径はほぼ均一であるのが良いが、後者のランダム堆積の場合はこの均一条件は緩和され得る。
【００１０】
典型的には、増反射膜は、基板の所望個所上に、該基板の屈折率より大きな屈折率を有する多数の微粒子が密に供給、配置されて成る。多数の微粒子は、１種類の物質の微粒子のみであったり、複数種類の物質の微粒子を含んだりし得る。後者の場合、前記微粒子が、比較的屈折率の小さい母粒子の表面に、比較的屈折率の大きい複数の微小粒子を付着或いは埋め込ませた粒子であったりする。これら複数の物質からなる微粒子は、予め乾式混合機により混合されたりする。また、前記微粒子の径と屈折率は、所望の作用を達成できるように、反射・拡散する光の波長等に応じて設定されたりする。
【００１１】
以下の様な、より具体的な態様も可能である。
上記製造方法は、前記基板（光導波路層などである）の表面の所望個所（凹部などに加工されていてもよい）に、揮発溶媒を含む材料（クラッド層剤などである）を該所望個所に塗布する工程と、材料中の揮発溶媒が完全に揮発する前に、基板上の該所望個所に基板の屈折率より大きな屈折率を有する微粒子を流体とともに移送して付着させる工程と、微粒子を含む上記材料を完全に乾燥させて増反射膜を形成する工程とを有し得る。
【００１２】
また、微粒子の供給方法として、流体ノズルを使用できる。通常、ノズル内では速度分布があり、基板に到達する微粒子の粒度分布もこれに応じて変化する。つまり、ノズル内の流速分布は、中央部が最も速く、ノズル内壁付近の流速が最も遅い。また、微粒子の慣性力は微粒子の体積に比例する。そして、粒径が大きい微粒子（つまり、慣性が大きい微粒子）は、ノズル中央部に集中し、粒径の小さな微粒子は、ノズル内壁部分に集中する。このようなノズルを用いた場合は、基板内で平均粒径や粒度分布がばらついた増反射膜ができるので、所望の反射率を有する増反射膜を基板全面で一様に得られない可能性がある。
【００１３】
そこで、この問題を解決する方法として、コアンダ効果（壁付着現象）を利用したノズルを用いるのが好適である。コアンダ効果により、ノズルの側壁に別のノズルから流体のみを供給または吸引することで微粒子と流体の流れを偏向させ、ノズル側壁のみに沿って流すことが可能となる（図４参照）。つまり、通常のノズルでは、光配線基板全面に微粒子を供給する場合、ノズル径が大きくなるためにノズル内部での速度分布に依存した粒度分布があり、更にノズル出口で微粒子は拡散してしまうが、コアンダ効果を利用したノズルでは、コアンダ効果により流体の流れる幅が小さくなり、その為、流体内での粒度分布が狭い範囲に閉じ込められてシャープになり、この流れを各所望の位置に持っていくことで、基板内で、一様な粒度分布を有する増反射膜を所望の複数箇所に形成することが可能となる。こうして、この噴流を、基板の大きさの範囲内で偏向させることによって、基板全面でほぼ一様な反射率を有する微粒子から成る増反射膜が得られる。
【００１４】
また、微粒子の供給方法として、コアンダ効果を利用した気流式分級にによって微粒子を供給することもできる。このコアンダ効果に加えて慣性力を応用した気流式分級機を用いると、ほぼ一定の粒径を有した微粒子からなる増反射膜が得られる。コアンダ効果による壁付着流れと慣性力による流れにより、微粒子の粒子径によって流体の流れる流路が変わる。この流れに対して、所望の平均粒径、粒度分布になるように分級エッジを配置して分級したのが気流式分級機であり、この分級機を利用すると、基板内でほぼ同一の粒径を有する微粒子が得られ、同一の反射率を有する増反射膜を備えた光導波路層などの基板が得られる。
【００１５】
また、前記基板の所望の位置に対向した個所に空隙を有するマスクを基板の直上に設置して、このマスクを介して微粒子を流体とともに基板の所望の位置に移送する様にしてもよい。
【００１６】
また、上記目的を達成する本発明の増反射膜の形成方法を利用する光回路基板の製造方法は、上記の増反射膜の形成方法を利用する製造方法であって、前記基板は光導波路層として形成され、前記増反射膜は、発光デバイスから光導波路層に向けて出射される光を光導波路層に結合させる光拡散体、或いは光導波路層中を伝播する光を散乱させて受光デバイスに入射させる光集光体（受光体）を構成するように形成されることを特徴とする。
【００１７】
前記光回路基板は、支持基板上にシート状の光導波路層と該光導波路層を挟む１対のクラッド層を有し、その表面或いは内部に発光デバイス及び受光デバイスが配置され、さらに、前記光拡散体が発光デバイスに対向した位置に配置され、前記光集光体が受光デバイスに対向した位置に配置される様に構成され得る。
【００１８】
また、上記光回路基板の製造方法は、少なくとも、前記支持基板の表面に、光導波路層を形成した後、光導波路層上に揮発溶媒を含むクラッド層剤を塗布する工程と、クラッド層剤中の揮発溶媒が完全に揮発する前に、光導波路層上の増反射膜部に該当する位置にクラッド層の屈折率より大きな屈折率を有する微粒子を流体とともに移送する工程と、前記微粒子を含むクラッド層剤を完全に乾燥させる工程を有し得る。前記支持基板の表面に、第１のクラッド層および光導波路層を形成した後に、光導波路層上に揮発溶媒を含むクラッド層剤を塗布してもよい。さらに、前記発光デバイス或いは受光デバイスを光導波路層表面或いは内部に設置する工程を含んでもよい。
【００１９】
前記２次元光回路基板はシート状の光導波路層と該光導波路層を挟む１対のクラッド層から形成され得るが、場合によっては、クラッド層は無くてもよい。また、前記光拡散体或いは集光体の増反射膜は、平坦形状、或いは光導波路層の内側或いは外側に突出した形状の面部分に設けられ得る。
【００２０】
また、上記目的を達成する本発明の光電融合配線基板の製造方法は、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、少なくとも電気配線層と光配線層の２層から構成され、電気配線層の表面或いは内部に、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る光電融合配線基板の製造方法であって、前記光配線層は、シート状の２次元光回路基板として、上記の光回路基板の製造方法で作製されることを特徴とする。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を明らかにすべく、具体的な実施例を添付図面に基づいて説明する。
【００２２】
（実施例１）
図１（ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施例１の光回路基板１の製造方法を説明する断面図であり、図２は、この製造方法を用いて作製した光回路基板１を示す断面図である。図２は、図３の斜視図に示している光電融合配線基板１００（光回路基板１を含む）のＡ−Ａ’部の拡大断面図でもある。
【００２３】
まず、図２の光回路基板１について説明する。
図２に示すように、光回路基板１は、相対的に屈折率の大きい光導波路層２と、その光導波路層２を挟む相対的に屈折率の小さいクラッド層３からなるシート状の光回路基板１である。本実施例では、光導波路層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、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）を使用している。その厚さは、光導波路層２が０．５ｍｍ、クラッド層３が０．５ｍｍであるが、このサイズに限るものではない。
【００２４】
更に、光回路基板１の上部には、レーザーダイオード（面発光レーザなど）のような発光デバイス４が配置されている。この発光デバイス４から出射される光信号６は、シート垂直方向から光回路基板１に入射される。発光デバイス４から出射した光の光路上には、２次元光導波路層２とクラッド層３の境界面の光導波路層２側に、光信号６を２次元光導波路層２内に向けて拡散させる散乱層７が備えられている。この散乱層７内には、発光デバイス４から出射された光信号６が散乱されるように散乱用微粒子８が分散されている。
【００２５】
さらに、この散乱層７と対向する位置には、クラッド層３の一部が２次元光導波路層２側へ突出して２次元光導波路層２とクラッド層３の接する境界面が、例えば、円錐状になっている光拡散体９が形成されている。
【００２６】
この光拡散体９（クラッド層３の材料から成る）の円錐状境界面には、散乱層７で散乱された光信号６の光強度の減衰を小さくして２次元光導波路層２に光信号６が効率良く伝播するように作用する微粒子からなる増反射膜１１が備えられている。微粒子からなる増反射膜１１は、微粒子がほぼ規則的に整列されて１層乃至複数層、密に、積層されたものであったり、微粒子が或る程度ランダムに堆積されたものであったりする。ここへ入射する光の増反射・拡散原理は、単層或いは多層の薄膜での多重反射による干渉の特性を利用するものや、拡散現象を利用するものである。
【００２７】
前者の干渉現象を利用する場合、増反射拡散光が、各境界面からの反射光同士が干渉する干渉作用により明るくなる様に、発光デバイス４の発振波長、発光デバイス４から増反射膜１１へ入る光の角度範囲、微粒子と光導波路層２の屈折率の関係（所望の機能を果たせるように微粒子の屈折率の方が大きい）、微粒子の平均粒径や径の均一性などを設定する。後者の拡散現象を利用する場合、屈折、反射作用により光が適当に拡散される様に、発光デバイス４の発振波長や放射角、発光デバイス４から増反射膜１１へ入る光の角度範囲、微粒子と光導波路層２の屈折率の関係、微粒子の平均粒径や径のバラツキなどを設定する。
【００２８】
増反射膜１１が整列積層構造を持つ場合も、ランダム堆積構造を持つ場合も、利用割合の強弱は場合に応じて変化するが、上記干渉現象と拡散現象を混合的に利用して増反射作用と拡散作用を共に伴う。すなわち、整列積層構造を持つ場合でも、微粒子の径は或る程度のバラツキを持つのが通常であるので拡散作用を伴うことになり、膜１１は増反射光拡散膜となる。また、ランダム堆積構造を持つ場合でも、微粒子の堆積は或る程度の規則性を持つのが通常であるので増反射作用を伴うことになり、膜１１は増反射光拡散膜となる。
【００２９】
上記の如き構造により、散乱層７で散乱された光信号６は、この光拡散体９の増反射膜１１で高効率で反射され、２次元光導波層２内を伝播する。この際、光拡散体９の増反射膜１１により、光強度が減衰するのを防止することができる。
【００３０】
一方、２次元光導波デバイス１の上面には、フォトダイオードやＰＩＮフォトダイオードやアバランシェフォトダイオードのような受光デバイス５も配置されている。この受光デバイス５と対向する位置に、２次元光導波層２とクラッド層３の境界面の一部が２次元光導波層２側へ突出して形成された光受光体１０が備えられている。光拡散体９と同様に、光受光体１０にも、微粒子からなる増反射膜１１が備えられている。２次元光導波層２内を伝播して来る光信号６は、この光受光体１０の増反射膜１１で反射され、光路を変え、受光デバイス５へと伝播する。この際、光受光体１０も、微粒子からなる増反射膜１１を有しているので、光信号６の光強度の減衰を小さくできる。従って、光拡散体９の増反射膜１１と光受光体１０の増反射膜１１により、光信号６の光強度の減衰を小さくできるので、受光デバイス５は、微弱な光強度の光信号６でも電気信号に変換することが可能となる。
【００３１】
次に、散乱層７、光拡散体９、光受光体１０について、より具体的に説明する。散乱層７は、発光デバイス４からの光信号６を散乱して光拡散体９方向に拡散させる為のものである。本実施例では、クラッド層３と同じＰＭＭＡのシートにシリカ８を分散させた散乱層７を用いている。このシリカ８の１次平均粒径は、３０ｎｍ程度である。光を散乱できる微粒子であれば、このシリカの代わりに用いてもよい。また、散乱層７の大きさは、使用する発光デバイス４の放射光の指向性、光拡散体９の大きさを考慮して決めればよい。更には、使用する発光デバイス４の放射光が十分大きな放射角を持つ様な場合には、散乱層７を省くこともできる。
【００３２】
上記した様に、光拡散体９と光受光体１０は同じ構造であり、微粒子からなる増反射膜１１を有している。本実施例では、ここで使用される微粒子もシリカである。その屈折率は、好適に増反射作用が行われる様に２次元光導波層２とクラッド層３（勿論、２次元光導波層２の屈折率は、クラッド層３の屈折率より大きくなっている）よりも高くなければならない。この屈折率の関係がある微粒子であれば、シリカ以外の微粒子を使用しても構わない。微粒子の径としては、０．０１μｍから１μｍの範囲のものを用いることができる。
【００３３】
散乱層７、光拡散体９、光受光体１０で使用するシリカは、一般的な酸化珪素や光学ガラスの他に、珪素ハロゲン化物やアルコキシドの蒸気相酸化により生成された乾式シリカ、またはヒュームドシリカと称される乾式シリカ、及びアルコキシドや水ガラス等から製造される湿式シリカが使用可能である。乾式シリカは、製造工程において、例えば、塩化アルミニウムや塩化チタン等の他の金属ハロゲン化合物を珪素ハロゲン化合物と共に用いることによって、シリカと他の金属酸化物の複合微粉体を得ることも可能であり、それらも使用可能である。
【００３４】
本実施例の光拡散体９と光受光体１０は、図２に示すように円錐形状であるが、２次元光導波層２とクラッド層３の境界面が２次元光導波層２側へ適当に突出している形状であれば構わない。更には、充分な増反射光拡散作用が果たされるのであれば、２次元光導波層２がクラッド層３側へ突出している凹形状や、単なる平坦面でもよい。
【００３５】
このように、散乱層７、微粒子からなる増反射膜１１を有する光拡散体９と光受光体１０により、発光デバイス４から出射された光信号６は、受光デバイス５で結合効率良く電気信号に変換される。
【００３６】
次に、図１に基づいて本実施例の光回路基板１の製造方法について説明する。先ず、図１（ａ）に示すように、光導波路層２内部に対して突出した光散乱体９の部分を有する光導波路層２の該部分に、スピンコート法やディップ法を用いてクラッド層３剤を塗布する。ここでは、クラッド層剤を或る程度、乾燥させておく。つまり、クラッド層剤中の有機溶剤を完全に揮発させない程度に乾燥させる。これは、この次の工程で供給する増反射膜１１となる微粒子１４が光拡散体９の部分以外の場所に散布されることを防ぐためである。
【００３７】
次に、図１（ｂ）に示すように、光導波路層２の直上に、微粒子１４を光拡散体９の部分に供給するためのマスク２０を設置する。このマスク２０は、光導波路層２とほぼ同じ平面サイズを有する。本実施例では光導波路層２は３０ｍｍ□であるので、マスク２０の大きさもこれに準ずる。このマスク２０は、光拡散体９の部分に対向する部分が空隙になっているものである。この空隙の大きさや形状は、形成すべき光拡散体９の態様に応じて設定する。
【００３８】
そして、このマスク２０の直上に、微粒子１４を供給するノズル２１を設置する。このノズル２１の平面サイズもマスク２０と同様、光導波路層２とほぼ同じ大きさを有する。また、このノズル２１内部の形状も、２次元光導波路層２の形状に合わせた形状である。このノズル２１により、図１（ｂ）の矢印で示すように、流体（乾燥空気、窒素など）と微粒子１４が供給され、マスク２０を介して微粒子１４のみが光導波路層２の光拡散体９の部分へ供給される。
【００３９】
次に、一度、クラッド層３剤を熱などで完全に乾燥させ、固化させる。そして、図１（ｃ）に示すように、クラッド層３剤を再び光導波路層２上に塗布し、クラッド層３を形成する。その後、もう一方のクラッド層３を光導波路層２の反対面上に形成し（このクラッド層３は、光導波路層２を支持基板上に形成するときに、初めに形成されていてもよい）、適当な個所に散乱層７、発光デバイス４、受光デバイス５などを設置し（ここでは図示せず）、光回路基板１を得る。ここでは、光拡散体９の形成として説明したが、光受光体１０の形成も全く同じである。この様な製造方法により、増反射膜１１を有した光導波路層２が容易に得られる。
【００４０】
この２次元光導波デバイス１を有する光電融合基板１００について図３を用いて説明しておく。図３において、１００は光電融合基板、１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、散乱層７、光拡散体９、光受光体１０から成る２次元光導波デバイス、１０２はその表面に配置された電子デバイス（例えば、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＦ発振器など）、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１中を伝播する光信号６が形成する光配線である。
【００４１】
図２に示す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（例えば、図３の丸印で示す電子デバイス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４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よい。
【００４２】
ＬＳＩ１０５のロジック信号（たとえばＣＭＯＳなら３．３Ｖ）は、前記発光デバイス４を駆動するのに十分な電圧を有する。したがって、発光デバイス４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。このとき、光信号６は、散乱層７、光拡散体９、光受光体１０により、特別な光学系なしで、光シート全面に拡散伝播していく。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５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。
【００４３】
尚、図２では、発光デバイス４として、光が球面部分から放射される球状の発光デバイスが描かれ、受光デバイス５として、光を広い球面部分から受光できる球状デバイスが描かれているが、これらは全くの例示である。
【００４４】
（実施例２）
次に本発明の実施例２の光回路基板１の製造方法について説明する。
本実施例は、基本的に実施例１と同じ製造方法である。つまり、本実施例の製造方法も、光導波路層２内に突出した光拡散体９の部分にクラッド層３剤を塗布する工程、光拡散体９の部分に対向する部分に空隙を有するマスク２０を介して微粒子１４を流体と共に供給する工程、クラッド層３を形成する工程を含む。
【００４５】
本実施例と実施例１で異なる工程は、増反射膜１１を構成する微粒子の供給方法であるので、この部分について図４を用いて説明する。図４は、本実施例の２次元導波デバイス１の光導波路層２に微粒子１４を供給する工程のみを表している。この前後の工程については、実施例１と同様である。
【００４６】
本実施例の主な特徴は、微粒子を供給するノズル２１にある。本実施例では、コアンダ効果を利用したノズル２１を用いる。つまり、実施例１で使用したノズル２１を使用した場合、光導波路層２の光拡散体９の部分に散布される微粒子１４の粒径が光導波路層２中央部と外縁部では異なる。これは、ノズル内部速度分布があるためである。つまり、ノズル中央部での流速が速いため、それに準じた粒径分布が光導波路層２上に現れる。これによって、複数の光散乱体９ないし受光体１０での反射率にばらつきが生じ、各所で所望の反射率が得られず、受光デバイス５が信号を受信できなくなる恐れが生じる。そこで、所望の一定の反射率を有する光拡散体ないし受光体を確実に形成することが本実施例の目的である。
【００４７】
本実施例では、光拡散体９の部分に微粒子１４を供給するノズルに、図４に示すようなコアンダ効果（壁付着現象）を利用したノズル２１を用いる。このノズル２１では、ノズル２１の側壁から別のノズル２２の吹き出し口より流体を流入させることによって、コアンダ効果が生じる。また、このノズル２１は、ノズル２１の上流中央部から流体と微粒子を供給する。そして、ノズル２１の側壁のノズル２２から流体を供給または吸引することによって、流体と微粒子が細い流線（図４の複数の矢印で示す）となってノズル２１側壁に沿って飛翔する。つまり、別のノズル２２からの流体の流れの影響によりノズル２１内の微粒子と流体の流れが変化する。
【００４８】
この別のノズル２２から流入させる流量によって、ノズル２１内の微粒子が飛翔する方向が変わり、上記コアンダ効果により細い流線になる。このことにより、ノズル２１下部のマスク２０を介して光導波路層２全体に微粒子１４が行き渡る。このようなノズル２１を用いると、ノズル２１も光導波路層２も移動させることなく、各光拡散体９の部分に微粒子を供給することが可能となり、光導波路層２内の複数の光拡散体９での微粒子の粒径分布が一様になる。こうして、反射率が一様な複数の光拡散体９ないし受光体１０を持つ光導波路層２が得られる。
【００４９】
（実施例３）
次に、本発明の実施例３の光回路基板１の製造方法について説明する。
本実施例も、基本的に実施例１、実施例２と同じ製造方法である。つまり、本実施例の製造方法も、実施例１と同様に、光導波路層２内に突出した光拡散体９の部分にクラッド層３剤を塗布する工程、光拡散体９の部分に対向する部分に空隙を有するマスク２０を介して微粒子を供給する工程、クラッド層３を形成する工程を含む。
【００５０】
本実施例と実施例１で異なる工程は、増反射膜１１を構成する微粒子の供給方法であり、実施例２と異なるのは、コアンダ効果を用いたノズルが、別種のノズル、つまり、気流式分級機を用いたノズルであるので、この部分について説明をする。本実施例では、実施例２と同様にコアンダ効果を利用した気流式分級機を用いる。従って、本実施例では、実施例２と異なって、より粒径の揃った微粒子により、より均一な反射率を有する光拡散体ないし集光体を得られる。
【００５１】
次に、図５に基づいて本実施例の２次元導波デバイス１の製造方法について説明する。図５は、本実施例に用いるコアンダ効果を用いたノズルを具備している気流式分級機を示している。この気流式分級機では、コアンダ効果と微粒子の慣性力を利用して、微粒子を含む流体（この微粒子を含む流体は図５の水平方向左向きの矢印で示すように供給されると共に、図５の上方から流体が供給される）の流域幅を拡大させ、分級エッジにより、微粒子の分級をしている。コアンダブロック３０と微粉分級エッジ３１の流域には、主にコアンダ効果を受けて微粉が分級される。他方、粗粉ブロック３２と粗粉分級エッジ３３の間には、慣性力の大きい粗粉が分級される。そして、本実施例では、微粉分級エッジ３１と粗粉分級エッジ３３の間に流れて分級された微粒子を、光拡散体９の部分に対向する部分に空隙を有するマスク２０を介して光導波路層２上に供給して増反射膜１１の形成に利用する。この微粒子の粒径は揃っているので、一様の反射率を有する複数の光拡散体ないし集光体が得られる。エッジ３１と３３は、流体の流れる幅に応じて図５の紙面内で動かすことが可能で、この２つのエッジを流体の幅に応じて動かすことによって光導波路層２上に供給する流路を好適に調整できる。
【００５２】
このように、この工程では、ほぼ一様な粒径を有する微粒子を得ると同時に、増反射膜となる微粒子を光導波路層２の光拡散体９に供給しているので（この際、図５の上下方向に伸びた真ん中のノズルの径が光導波路層全面の大きさがあって、光導波路層全面に渡ってマスクを介して微粒子が供給される）、容易に一様な増反射膜を有する光導波路層２が得られる。
【００５３】
（実施例４）
次に、本発明の実施例４の光回路基板１の製造方法について説明する。
本実施例は、実施例１と実施例３の組み合わせである。つまり、先に、実施例３で用いた分級機で、粒径の揃った微粒子を得、次に実施例１で用いたノズルでマスクを介して光導波路層２の光拡散体部分へ、こうして確保した粒径の揃った微粒子を供給する。このときの分級機及びノズルの使用条件は、実施例１、実施例３に準ずる。
【００５４】
（実施例５）
次に、本発明の実施例５の光回路基板１の製造方法について説明する。
本実施例は、基本的に実施例１と同じ製造方法である。つまり、本実施例で製造される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、散乱層７、光拡散体９、光受光体１０、発光デバイス４、受光デバイス５から構成される。本実施例が実施例１と異なるところは、光拡散体９と光受光体（光集光体）１０の表面に具備する増反射膜１１の構造である。以下に、実施例１で製造される２次元光導波デバイス１との相違点のみを説明する。
【００５５】
本実施例の特徴は、増反射膜１１の形成に使用される微粒子が複数の種類の微小粒子から構成されていることである。この複数の微小粒子からなる微粒子を使用するのは、増反射膜１１が多層膜構造と同じ機能を有する様にして高い反射率を実現する為である。つまり、本実施例の製造方法の特徴は、実施例１の第１の工程の前段で行う前工程にあり、この第１の工程以降の工程は、実施例１と共通である。
【００５６】
複数の微小粒子からなる微粒子は、複数の粒子、例えば、平均粒径１０μｍの母粒子１２（例えばＰＭＭＡ粒子）に微小粒子１３（例えばシリカ（１次平均粒径数十ｎｍ））を混合し、ＰＭＭＡ粒子１２表面にシリカ粒子１３を付着、或いは埋め込ませて形成される（図６参照）。この様な微粒子を、光拡散体９や光受光体１０の２次元光導波路層２側に突出した部分に、整列して或いはランダムに塗布、配置する。これは、本質的に実施例１で述べた増反射膜１１の構造と同じである。この様な構造により、クラッド層３と母粒子１２と微小粒子１３の多層膜構造からなる干渉作用を利用したり、母粒子１２と微小粒子１３から成る微粒子の屈折・反射作用を利用したりすることができる。
【００５７】
上記複数の微小粒子の混合の為にここで使用する乾式混合機としては、ヘンシェルミキサー（三井三池化工機株式会社製）、スーパーミキサー（（株）カワタ社）、レーディゲミキサー（レディゲ社）を用い、母粒子１２と微小粒子１３を０．５分乃至２０分混合することが好ましい。本実施例ではＰＭＭＡ（母粒子１２）とシリカ（微小粒子１３）を用いたが、同等の機能があれば、これらに限定されることはない。場合に応じて適宜選択すればよい。
【００５８】
本実施例の製造法で得られる構成でも、このように、散乱層７、複数の微小粒子１２、１３からなる多層膜機能構造の増反射膜１１を有する光拡散体９と光受光体１０の作用により、発光デバイス４から出射された光信号６、１０８、１０９は受光デバイス５に結合効率良く受光され、電気信号に変換される。
【００５９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の増反射膜の製造方法によれば、光導波路層などの基板上の所望個所に複雑な工程を経ずに微粒子を供給できるので、増反射膜を有する基板を容易に得られる。
【００６０】
また、コアンダ効果を利用したノズルを使用することによって、光導波路層の光拡散体などにおいて、粒径の分布が一様な微粒子を所望個所に供給できるので、光拡散体などでの反射率が一様な光回路基板等が容易に得られる。
【００６１】
また、コアンダ効果を利用した分級機を利用することにより、粒径を適当に調整するのと同時に光導波路層の光拡散体などへ微粒子を供給できるので、一様な反射率の増反射膜を有する光導波路層等が容易に得られる。
【００６２】
また、本発明の製造方法を用いた光回路基板によれば、発光デバイスと対向する２次元光導波路層の位置に、上記微粒子からなる増反射膜を有する光拡散体を有しているので、光回路基板上に設置された発光デバイスから出射した光信号が、増反射膜を有する光拡散体で光強度の減衰率が小さく反射され、２次元光導波路層内に拡散することが可能となる。このことにより、発光デバイスから出射された光信号は受光デバイスで結合効率良く電気信号に変換される。
【００６３】
更に、発光デバイスからの光を散乱する微粒子を含有する散乱層を設けたり、２次元光導波路層とクラッド層の境界面からクラッド層の一部を２次元光導波路層側に突出させ、その突出している部分の境界面に上記微粒子からなる増反射膜を形成して光拡散体を構成したり、受光デバイスと対向する位置に、上記微粒子からなる増反射膜を有する光受光体を設けたりすることで、光回路基板上に設置された発光デバイスから出射された光信号が、散乱層で十分に散乱され、微粒子からなる増反射膜を有する光拡散体で光強度の減衰率が小さく反射されて２次元光導波路層内に拡散され、さらに微粒子からなる増反射膜を有している光受光体で、光強度の減衰率が低く、光回路基板の表面に設置された受光デバイス方向に反射される様なことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による実施例１の光回路基板の製造方法を示す工程断面図である。
【図２】本発明の製造方法による光回路基板の一例を示す概略的断面図である。
【図３】本発明の製造方法による２次元導波デバイスを含む光電融合配線基板の一例を示す概略的斜視図である。
【図４】本発明による実施例２の光回路基板の製造において使用されるノズルの概略図である。
【図５】本発明による実施例３の光回路基板の製造において使用される気流式分級機の概略図である。
【図６】本発明による実施例５の光回路基板の製造において形成される増反射膜として使用する微粒子の一例を示す概略的断面図である。
【符号の説明】
１　　光回路基板（２次元光導波デバイス）
２　　光導波路層
３　　クラッド層
４　　発光デバイス
５　　受光デバイス
６　　光信号
７　　散乱層
８　　散乱用微粒子
９　　光拡散体
１０　　光受光体（光集光体）
１１　　増反射膜
１２　　母粒子
１３　　微小粒子
１４　　微粒子
２０　　マスク
２１　　ノズル
２２　　側壁のノズル
３０　　コアンダブロック
３１　　微粉分級エッジ
３２　　粗粉ブロック
３３　　粗粉分級エッジ
１００　　光電融合配線基板
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
【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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