(57)【要約】【課題】光配線デバイス及びその製造方法の提供。【解決手段】光配線デバイスは、第一基板、第二基板、光導波路、電気配線、及び、スイッチングデバイスを備える。第一基板は、電気配線回路、電気信号を光信号に変換するための電気−光コンバータ、及び、光を発する発光デバイスを有する。第二基板は、電気配線回路、光信号を電気信号に変換する光−電気コンバータ、及び、発光デバイスからの光を受信する受光デバイスを有する。光導波路は、発光デバイスと受光デバイスとを光学的に接続する。電気配線は、第一及び第二基板の電気配線回路を電気的に接続する。スイッチングデバイスは、データの高速信号が光学基板を介して伝送され、データの低速信号が電気配線を介して伝送されるよう判断する。【選択図】図１
2010504571.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光インターコネクトデバイスであって、
前記光インターコネクトデバイスは、第一基板、第二基板、光導波路、電気配線、及び、スイッチングデバイスを備え、
前記第一基板は、電気配線回路、電気・光変換素子、及び、発光素子を有し、
前記電気・光変換素子は、前記電気配線回路と接続され、且つ、電気信号を光信号に変換し、
前記発光素子は、前記電気・光変換素子と接続され、且つ、光を発し、
前記第二基板は、電気配線回路、光・電気変換素子、及び、受光素子を有し、
前記光・電気変換素子は、前記第二基板の電気配線回路と接続され、且つ、光信号を電気信号に変換し、
前記受光素子は、前記電気・光変換素子と接続され、且つ、前記発光素子からの光を受信し、
前記光導波路は、前記発光素子と前記受光素子とを光学的に接続し、
前記電気配線は、前記第一基板の電気配線回路と前記第二基板の電気配線回路とを電気的に接続し、
前記スイッチングデバイスは、データの高速信号が光学基板を介して伝送され、データの低速信号が電気配線を介して伝送されるよう判断する
光インターコネクトデバイス。
【請求項２】
前記スイッチングデバイスは、サイクル決定部、第一計数器、第一コンパレータ、第一保持デバイス、第二計数器、第二コンパレータ、第二保持デバイス、加算器、及び、セレクタを備え、
前記サイクル決定部は、サイクルを決定し、
前記第一計数器は、決定されたサイクルにおける第一群の移行数をカウントし、
前記第一コンパレータは、カウントされた前記第一群の移行数と前記第一コンパレータに保持されている数とを比較し、
前記第一保持デバイスは、前記サイクルの間、第一コンパレータからの結果を保持し、
前記第二計数器は、前記サイクルにおける第二群の移行数をカウントし、
前記第二コンパレータは、カウントされた前記第一群の移行数と前記第二コンパレータに保持されている数とを比較し、
前記第二保持デバイスは、前記サイクルの間、第二コンパレータからの結果を保持し、
前記加算器は、前記第一及び第二保持デバイスから受信した結果を加算し、
前記セレクタは、前記加算器で加算された結果を、サイクルに基づいて受信する
請求項１に記載の光インターコネクトデバイス。
【請求項３】
ブースターデバイスを更に備え、
前記ブースターデバイスは、前記発光素子及び前記受光素子のうち少なくとも一方に供給される電圧を生成する
請求項１に記載の光インターコネクトデバイス。
【請求項４】
フレキシブル基板を更に備え、
前記フレキシブル基板は、前記光導波路及び前記電気配線を備えている
請求項１に記載の光インターコネクトデバイス。
【請求項５】
前記発光素子は、端面型の発光素子であり、且つ、前記第一基板に向かう方向へ下向きのエピタキシャル面を有し、
前記受光素子は、端面型の受光素子であり、且つ、前記第二基板から離れる方向へ上向きのエピタキシャル面を有している
請求項１に記載の光インターコネクトデバイス。
【請求項６】
前記発光素子は、端面型の発光素子であり、且つ、前記第一基板に向かう方向へ下向きのエピタキシャル面を有し、
前記受光素子は、端面型の受光素子であり、且つ、前記第二基板に向かう方向へ下向きのエピタキシャル面を有している
請求項１に記載の光インターコネクトデバイス。
【請求項７】
前記発光素子は、端面型の発光素子であり、且つ、前記第一基板に向かう方向へ下向きのエピタキシャル面を有し、
前記受光素子は、端面型の受光素子であり、且つ、前記第二基板から離れる方向の反射面、及び、前記第二基板に向かう方向へ下向きのエピタキシャル面を有し、
前記受光素子の光反射面は、前記発光素子からの光信号をエピタキシャル面に反射するよう位置している
請求項１に記載の光インターコネクトデバイス。
【請求項８】
前記光導波路は、前記発光素子と向き合う第一端部及び前記受光部と向き合う第二端部を有し、
前記光導波路は、第一及び第二基板において、第二端部が第一端部よりも高くなるように位置し、
前記発光素子及び前記受光素子は、前記光導波路の前記第一及び第二端部の高低差に対応して、前記発光素子及び前記受光素子の光軸の高さが異なるように位置している
請求項１に記載の光インターコネクトデバイス。
【請求項９】
第一フレキシブル基板、及び、第二フレキシブル基板を更に備え、
前記第一フレキシブル基板は、前記光導波路を有し、
前記第二フレキシブル基板は、前記電気配線を有し、
前記第一フレキシブル基板は、前記第一フレキシブル基板の端部で前記第二フレキシブル基板に固定されている
請求項１に記載の光インターコネクトデバイス。
【請求項１０】
前記光導波路は、前記発光素子と向き合う端部を有し、
前記端部の断面積が、前記光導波路の他の部分の断面積よりも大きい
請求項１に記載の光インターコネクトデバイス。
【請求項１１】
レギュレータデバイスを更に備え、
前記レギュレータデバイスは、前記光・電気変換素子及び前記受光素子のうち少なくとも一方に電圧を供給し、
前記レギュレータは、前記受光素子に供給される電圧よりも小さい電圧を、前記光・電気変換素子に供給する
請求項１に記載の光インターコネクトデバイス。
【請求項１２】
光インターコネクトデバイスであって、
前記光インターコネクトデバイスは、基板、光導波路、電気配線、及び、スイッチングデバイスを備え、
前記基板は、第一電気配線部及び第二電気配線部を有し、
前記第一電気配線部は、電気信号を光信号に変換する電気・光変換素子、及び、前記電気・光変換素子に接続され、且つ、光を発する発光素子を有し、
前記第二電気配線部は、光信号を電気信号に変換する光・電気変換素子、及び、前記光・電気変換素子と接続され、且つ、前記発光素子からの光を受信する受光素子を有し、
前記光導波路は、前記第一電気配線部の発光素子と、前記第二電気配線部の受光素子とを光学的に接続し、
前記電気配線は、前記第一電気配線部と前記第二電気配線部とを電気的に接続し、
前記スイッチングデバイスは、データの高速信号が光学基板を介して伝送され、データの低速信号が電気配線を介して伝送されるよう判断する
光インターコネクトデバイス。
【請求項１３】
複数の補強基板を更に備え、
前記複数の補強基板は、前記基板上に設けられ、
前記基板は、フレキシブル基板であり、
前記補強基板は、前記発光素子と前記光導波路とが互いに向き合う端部、及び、前記受光素子と前記光導波路とが互いに向き合う端部において、前記フレキシブル基板を支持するように位置している
請求項１２に記載の光インターコネクトデバイス。
【請求項１４】
前記スイッチングデバイスは、サイクル決定部、第一計数器、第一コンパレータ、第一保持デバイス、第二計数器、第二コンパレータ、第二保持デバイス、加算器、及び、セレクタを備え、
前記サイクル決定部は、サイクルを決定し、
前記第一計数器は、決定されたサイクルにおける第一群の移行数をカウントし、
前記第一コンパレータは、カウントされた前記第一群の移行数と前記第一コンパレータに保持されている数とを比較し、
前記第一保持デバイスは、前記サイクルの間、第一コンパレータからの結果を保持し、
前記第二計数器は、前記サイクルにおける第二群の移行数をカウントし、
前記第二コンパレータは、カウントされた前記第一群の移行数と前記第二コンパレータに保持されている数とを比較し、
前記第二保持デバイスは、前記サイクルの間、第二コンパレータからの結果を保持し、
前記加算器は、前記第一及び第二保持デバイスから受信した結果を加算し、
前記セレクタは、前記加算器で加算された結果を、サイクルに基づいて受信する
請求項１２に記載の光インターコネクトデバイス。
【請求項１５】
ブースターデバイスを更に備え、
前記ブースターデバイスは、前記発光素子及び前記受光素子のうち少なくとも一方に供給される電圧を生成する
請求項１２に記載の光インターコネクトデバイス。
【請求項１６】
フレキシブル基板を更に備え、
前記フレキシブル基板は、前記光導波路及び前記電気配線を備えている
請求項１２に記載の光インターコネクトデバイス。
【請求項１７】
前記発光素子は、端面型の発光素子であり、且つ、前記第一基板に向かう方向へ下向きのエピタキシャル面を有し、
前記受光素子は、端面型の受光素子であり、且つ、前記第二基板から離れる方向へ上向きのエピタキシャル面を有している
請求項１２に記載の光インターコネクトデバイス。
【請求項１８】
前記発光素子は、端面型の発光素子であり、且つ、前記第一基板に向かう方向へ下向きのエピタキシャル面を有し、
前記受光素子は、端面型の受光素子であり、且つ、前記第二基板に向かう方向へ下向きのエピタキシャル面を有している
請求項１２に記載の光インターコネクトデバイス。
【請求項１９】
前記発光素子は、端面型の発光素子であり、且つ、前記第一基板に向かう方向へ下向きのエピタキシャル面を有し、
前記受光素子は、端面型の受光素子であり、且つ、前記第二基板から離れる方向の反射面、及び、前記第二基板に向かう方向へ下向きのエピタキシャル面を有し、
前記受光素子の光反射面は、前記発光素子からの光信号をエピタキシャル面に反射するよう位置している
請求項１２に記載の光インターコネクトデバイス。
【請求項２０】
前記光導波路は、前記発光素子と向き合う第一端部及び前記受光部と向き合う第二端部を有し、
前記光導波路は、第一及び第二基板において、第二端部が第一端部よりも高くなるように位置し、
前記発光素子及び前記受光素子は、前記光導波路の前記第一及び第二端部の高低差に対応して、前記発光素子及び前記受光素子の光軸の高さが異なるように位置している
請求項１２に記載の光インターコネクトデバイス。
【請求項２１】
第一フレキシブル基板、及び、第二フレキシブル基板を更に備え、
前記第一フレキシブル基板は、前記光導波路を有し、
前記第二フレキシブル基板は、前記電気配線を有し、
前記第一フレキシブル基板と前記第二フレキシブル基板とが間隔を空けて離れるようにして、前記第一フレキシブル基板は、前記第一フレキシブル基板の端部で前記第二フレキシブル基板に固定されている
請求項１に記載の光インターコネクトデバイス。
【請求項２２】
レギュレータデバイスを更に備え、
前記レギュレータデバイスは、電気・光変換素子及び発光素子のうち少なくとも一方に電圧を供給し、
前記レギュレータは、前記発光素子に供給される電圧よりも小さい電圧を、前記電気・光変換素子に供給する
請求項１２に記載の光インターコネクトデバイス。
【請求項２３】
レギュレータデバイスを更に備え、
前記レギュレータデバイスは、前記光・電気変換素子及び前記受光素子のうち少なくとも一方に電圧を供給し、
前記レギュレータは、前記受光素子に供給される電圧よりも小さい電圧を、前記光・電気変換素子に供給する
請求項１２に記載の光インターコネクトデバイス。
【請求項２４】
光導波路の形成方法であって、
電気配線基板上で、光を発する発光素子、及び、光を受信する受光素子を用意する工程、
前記発光素子における発光点の位置を示すためのアライメントマーク、及び、前記受光素子における受光点の位置を示すためのアライメントを設ける工程、
基板上に前記発光素子及び前記受光素子を実装する工程、及び、
前記発光素子と前記受光素子とを光学的に接続する３次元光導波路を、前記アライメントマークに従って形成する工程
を含む光導波路の形成方法。
【請求項２５】
前記３次元光導波路は、中間部、発光部、及び、受光部を備え、
前記発光部は、前記中間部と前記発光素子の発光点とを光学的に接続し、
前記受光部は、前記中間部と前記受光素子の受光点とを光学的に接続し、
前記アライメントマークを設ける工程は、前記発光素子における発光点を示すためのアライメントマーク、前記受光素子における受光点を示すためのアライメントマーク、及び、少なくとも一つの、前記３次元光導波路の光軸を示すアライメントマーク、を設ける工程を更に含み、
前記３次元光導波路の形成工程は、前記発光素子の発光点と前記受光点との間、前記発光素子を示すアライメントマークに係る発光部と前記発光部との間、及び、前記受光素子を示すアライメントマークに係る受光部と前記受光部との間、に中間部を形成する工程を更に含んでいる
請求項２４に記載の光導波路の形成方法。
【請求項２６】
前記発光素子の発光点と前記受光素子の受光点との高さが、前記３次元光導波路の光軸の高さと揃うようにして、前記発光素子及び前記受光素子用の複数の電気パッドを、前記基板上に設ける工程を更に含んでいる
請求項２４に記載の光導波路の形成方法。
【請求項２７】
前記発光素子の発光点と前記受光素子の受光点との高さが、前記３次元光導波路の光軸の高さと揃うようにして、前記発光素子及び前記受光素子のうち少なくとも一方用のバンプを、前記基板上に少なくとも一つ設ける工程を更に含んでいる
請求項２４に記載の光導波路の形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、２００６年９月１９日に出願された米国特許出願第６０／８４５５０１号明細書、２００６年１０月２３日に出願された米国特許出願第６０／８５３４２１号明細書、及び、２００６年１１月２９日に出願された米国特許出願第６０／８６７７１６号明細書を基礎として優先権主張するものである。これらの出願の全内容が、参照により本願明細書に組み込まれる。
【０００２】
本発明は、光インターコネクトデバイス、及び、光インターコネクトデバイスの製造方法に関する。本発明はまた、光学部品と光導波路との間で光配線を形成する方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
特許文献１には、光学部品と光導波路とを機械的に整列させ、光学部品及び光導波路間での接続損失を減らす方法が開示されている。特許文献２には、半導体集積回路装置と、半導体集積回路装置に接続された外部装置との間の信号伝送手段を変換するシステムが開示されており、データ信号は光学的に伝送され、電源及び駆動信号は電気的に伝送される。これらの引例の全内容が、参照により本願明細書に組み込まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０８−３６１２２
【特許文献２】特開平１０−１３５４０７
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様によれば、光インターコネクトデバイスは、第一基板、第二基板、光導波路、電気配線、及び、スイッチングデバイスを備える。上記第一基板は、電気配線回路、電気・光変換素子、及び、発光素子を有し、上記電気・光変換素子は、上記電気配線回路と接続され、且つ、電気信号を光信号に変換し、上記発光素子は、上記電気・光変換素子と接続され、且つ、光を発する。上記第二基板は、電気配線回路、光・電気変換素子、及び、受光素子を有し、上記光・電気変換素子は、上記第二基板の電気配線回路と接続され、且つ、光信号を電気信号に変換し、上記受光素子は、上記電気・光変換素子と接続され、且つ、上記発光素子からの光を受信する。上記光導波路は、上記発光素子と上記受光素子とを光学的に接続する。上記電気配線は、上記第一基板の電気配線回路と上記第二基板の電気配線回路とを電気的に接続する。上記スイッチングデバイスは、データの高速信号が光学基板を介して伝送され、データの低速信号が電気配線を介して伝送されるよう判断する。
【０００６】
本発明の別の態様によれば、光インターコネクトデバイスは、基板、光導波路、電気配線、及び、スイッチングデバイスを備える。上記基板は、第一電気配線部及び第二電気配線部を有する。上記第一電気配線部は、電気信号を光信号に変換する電気・光変換素子、及び、上記電気・光変換素子に接続され、且つ、光を発する発光素子を有する。上記第二電気配線部は、光信号を電気信号に変換する光・電気変換素子、及び、上記光・電気変換素子と接続され、且つ、上記発光素子からの光を受信する受光素子を有する。上記光基板は、上記第一電気配線部の発光素子と、上記第二電気配線部の受光素子とを光学的に接続する。上記電気配線は、上記第一電気配線部と上記第二電気配線部とを電気的に接続する。上記スイッチングデバイスは、データの高速信号が光学基板を介して伝送され、データの低速信号が電気配線を介して伝送されるよう判断する。
【０００７】
本発明の更に別の態様によれば、光導波路の形成方法は、電気配線基板上で光を発する発光素子、及び、光を受信する受光素子を用意する工程、上記発光素子における発光点の位置を示すためのアライメントマーク、及び、上記受光素子における受光点の位置を示すためのアライメントを設ける工程、基板上に上記発光素子及び上記受光素子を実装する工程、及び、上記発光素子と上記受光素子とを光学的に接続する３次元光導波路を、上記アライメントマークに従って形成する工程を含む。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
上記詳細な説明を以下の添付図面と関連させて参照することで、本発明のより完全な評価及び付随する多くの利点に関して、更に理解が深まるであろう。
【図１】光インターコネクトデバイスの構造を示す側面図である。
【図２】本発明の別の実施形態に係る光インターコネクトデバイスを示す側面図である。
【図３】本発明の別の実施形態に係る光インターコネクトデバイスを示す側面図である。
【図４−１】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の一実施形態に係る光インターコネクトデバイスの構造の一例を示す側面図である。
【図４−２】（ｃ）及び（ｄ）は、本発明の一実施形態に係る光インターコネクトデバイスの構造の一例を示す側面図である。
【図４−３】（ｅ）は、本発明の一実施形態に係る光インターコネクトデバイスの構造の一例を示す側面図である。
【図５−１】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の一実施形態に係る光インターコネクトデバイスの製造方法を示す模式図であって、導波路シートは多数の導波路を有し、リジッド実装基板は多数の小基板を有し、導波路シートとリジッド実装基板とは互いに積層され、積層された基板上には電気及び光学部品が実装され、光インターコネクトデバイスはユニット毎に切り出される。
【図５−２】（ｅ）は、本発明の一実施形態に係る光インターコネクトデバイスの製造方法を示す平面図であって、導波路シートは多数の導波路を有し、リジッド実装基板は多数の小基板を有し、導波路シートとリジッド実装基板とは互いに積層され、積層された基板上には電気及び光学部品が実装され、光インターコネクトデバイスはユニット毎に切り出される。
【図６】（ａ）〜（ｅ）は、本発明の実施形態に係る光インターコネクトデバイスの製造方法を示す模式図であって、導波路シートは多数の導波路を有し、フレキシブル実装基板は多数の小基板を有し、導波路シートとフレキシブル実装基板とは互いに積層され、積層された基板上には電気及び光学部品が実装され、光インターコネクトデバイスはユニット毎に切り出される。
【図７−１】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施形態に係る光インターコネクトデバイスの製造方法を示す断面図であって、開始工程、図７−１（ａ）に示した基板上に２Ｄ光学基板が形成された後の図、及び、図１（ｂ）に示した２Ｄ光学基板が基板上に固定された後の図を含む。
【図７−２】（ｄ）は、本発明の実施形態に係る光インターコネクトデバイスの製造方法を示す断面図及び平面図であって、図７−１（ｃ）に示した基板上に光学部品が実装された後の図を含む。
【図７−３】（ｅ）は、本発明の実施形態に係る光インターコネクトデバイスの製造方法を示す断面図及び平面図であって、３Ｄ光導波路が形成された後の図を含む。
【図８−１】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の一実施形態に係る光インターコネクトデバイスの製造方法を示す断面図であって、開始工程、図８−１（ａ）に示した基板上に下部クラッド層が形成された後の図、及び、図８−１（ｂ）に示した基板が他の基板上に固定された後の図を含む。
【図８−２】（ｄ）及び（ｅ）は、本発明の一実施形態に係る光インターコネクトデバイスの製造方法を示す断面図及び平面図であって、図８−１（ｃ）に示した基板上に光学部品が実装された後の図、及び、３Ｄ光導波路が形成された後の図を含む。
【図８−３】（ｆ）は、本発明の一実施形態に係る光インターコネクトデバイスの製造方法を示す断面図及び平面図であって、図８−２（ｅ）に示した基板表面に上部クラッド層が形成された後の図を含む。
【図９−１】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の一実施形態に係る光インターコネクトデバイスの製造方法を示す断面図であって、開始工程、図９−１（ａ）に示した基板上に下部クラッド層が形成された後の図、図９−１（ｂ）に示した下部クラッド層上に金属層が形成された後の図、及び、図９−１（ｂ）に示した下部クラッド層上に光導波路アライメントマークが形成された後の図を含む。
【図９−２】（ｅ）及び（ｆ）は、本発明の一実施形態に係る光インターコネクトデバイスの製造方法を示す断面図及び平面図であって、図９−１（ｄ）に示した基板上にコア層が形成された後の図、及び、図９−２（ｅ）に示したコア層上にマスクが形成された後の図を含む。
【図９−３】（ｇ）及び（ｈ）は、本発明の一実施形態に係る光インターコネクトデバイスの製造方法を示す断面図及び平面図であって、図９−２（ｆ）に示されたマスクを使用し、マスクの下にある部分を除いてコアが取り除かれ、続いてマスクが剥がされた後の図、及び、図９−３（ｇ）に示した基板が他の基板上に固定された後の図を含む。
【図９−４】（ｉ）は、本発明の一実施形態に係る光インターコネクトデバイスの製造方法を示す断面図及び平面図であって、図９−３（ｈ）に示した基板上に光学部品が実装された後の図を含む。
【図９−５】（ｊ）及び（ｋ）は、本発明の一実施形態に係る光インターコネクトデバイスの製造方法を示す断面図及び平面図であって、３Ｄコアが形成された後の図、及び、図９−５（ｊ）に示した基板上に上部クラッド層が形成された後の図を含む。
【図１０−１】（ａ）は、本発明の一実施形態に係る光インターコネクトデバイスの製造方法を示す断面図及び平面図であって、コア層上にマスクが形成された後の図を含む。
【図１０−２】（ｂ）及び（ｃ）は、本発明の一実施形態に係る光インターコネクトデバイスの製造方法を示す断面図及び平面図であって、図１０−１（ａ）に示されたマスクを使用し、マスクの下にある部分を除いてコアが取り除かれ、続いてマスクが剥がされた後の図、及び、図１０−２（ｂ）に示した基板が他の基板上に固定された後の図を含む。
【図１０−３】（ｄ）は、本発明の一実施形態に係る光インターコネクトデバイスの製造方法を示す断面図及び平面図であって、図１０−２（ｃ）に示した基板上に光学部品が実装された後の図を含む。
【図１０−４】（ｅ）及び（ｆ）は、本発明の一実施形態に係る光インターコネクトデバイスの製造方法を示す断面図及び平面図であって、製造方法に従って３Ｄコアが形成された後の図、及び、図１０−４（ｅ）に示した基板上に上部クラッド層が形成された後の図を含む。
【図１１】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の一実施形態に係る光インターコネクトデバイスの製造方法を示す断面図及び平面図であって、開始工程、図１１（ａ）に示した基板上に２Ｄ光学基板が形成された後の図、及び、図１１（ｂ）に示した基板上に光学部品が実装された後の図を含む。
【図１２】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の一実施形態に係る光インターコネクトデバイスの製造方法を示す断面図及び平面図であって、下部クラッド層が形成された後の図、図１２（ａ）に示した未完成の基板がフレキシブル基板上に積層された後の図、及び、図１２（ｂ）に示した基板上に光学部品が実装された後の図を含む。
【図１３】レーザーダイオードと向かい合った３Ｄ光導波路を示す平面図である。
【図１４】（ａ）は、フォトダイオードと向かい合った３Ｄ光導波路を示す平面図であり、（ｂ）は、レーザーダイオード及びフォトダイオードと向かい合った３Ｄ光導波路を示す平面図である。
【図１５】３Ｄ光導波路の一例を示す平面図である。
【図１６】（ａ）及び（ｂ）は、基板上に光学部品を実装する工程を示す側面図である。
【図１７−１】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の一実施形態に係る光インターコネクトデバイスの製造方法を示す断面図及び平面図であって、クラッド層上に光導波路アライメントマークが形成された後の図、図１７−１（ａ）に示した基板上にコア層が形成された後の図、及び、図１７―１（ｂ）に示した基板上にマスクが形成された後の図を含む。
【図１７−２】（ｄ）及び（ｅ）は、本発明の一実施形態に係る光インターコネクトデバイスの製造方法を示す断面図及び平面図であって、図１７−１（ｃ）に示したマスクを使用して３Ｄ光導波路が形成された後の図、及び、図１７−２（ｄ）に示した基板がフレキシブル基板上に積層された後の図を含む。
【図１７−３】（ｆ）は、本発明の一実施形態に係る光インターコネクトデバイスの製造方法を示す平面図であって、光学部品用の実装パッドが形成された後の図を含む。
【図１８】フォトダイオードの一形態を示す側面図である。
【図１９】（ａ）及び（ｂ）は、第一基板、第二基板、又は、フレキシブル基板へのコネクタの取り付け例を示す側面図である。
【図２０】（ａ）及び（ｂ）は、第一基板、第二基板、又は、プリント配線基板への半導体素子の実装例を示す側面図である。
【図２１】フレキシブル基板への補強層の取り付け例を示す側面図である。
【図２２】（ａ）及び（ｂ）は、レーザーダイオード及びフォトダイオードの実装例を示す模式図である。
【図２３】本発明の一実施形態に係る光電伝送デバイスを示す平面図である。
【図２４】本発明の一実施形態に係るスイッチングデバイスを示す模式図である。
【図２５】本発明の一実施形態に係るスイッチングデバイスにおける演算結果の一例を示す説明図である。
【図２６】本発明の別の実施形態に係る光電伝送デバイスを示す平面図である。
【図２７】本発明の別の実施形態に係るスイッチングデバイスを示す模式図である。
【図２８】（ａ）〜（ｄ）は、それぞれレーザーダイオード又はフォトダイオードの表面を示す平面図である。
【図２９−１】（ａ）〜（ｃ）は、発光素子及び受光素子の接続方法の例を示す側面図である。
【図２９−２】（ｄ）〜（ｆ）は、発光素子及び受光素子の接続方法の例を示す側面図である。
【図３０】発光素子及び受光素子の接続方法の、別の一例を示す側面図である。
【図３１】発光素子又は受光素子上のパッドを示す平面図である。
【図３２】本発明のレーザーダイオードの一例を示す側面図である。
【図３３】本発明の光配線の一例を示す。
【図３４】本発明の一実施形態に係る電気消費を抑える構造の一例を示す模式図である。
【図３５】本発明の一実施形態に係る電源及び電圧の構造を示す模式図である。
【図３６】本発明の一実施形態に係る、ブースター回路を有する光電回路である。
【図３７】本発明の一実施形態に係る面発光素子を示す平面図及び模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。各図面において、同じ参照番号は対応する要素又は同じ要素を表す。
【００１０】
図１は、本発明の一実施形態に係る光インターコネクトデバイスを示す側面図である。第一リジッド基板（以下、「第一電気配線基板」ともいう）８５上には、レーザーダイオード８１６及びその駆動回路（ドライバ）８２９が、第二リジッド基板（以下、「第二電気配線基板」ともいう）８６上には、フォトダイオード８１７及びその制御回路８３０（プリアンプ及びコンパレータ、以下「プリアンプ」という）が形成又は実装されている。
【００１１】
駆動回路は、電気−光変換回路のメイン回路として働き、駆動回路に加えて、スイッチング回路、パラレル−シリアル接続回路、ＭＡＸ／ＤＥＭＡＸ回路等、複数の部品を備えていてもよい。電気−光変換回路は、他の部品を備えていない駆動回路であってもよい。プリアンプ及びコンパレータを有する制御回路は、光−電気変換回路のメイン回路として働き、制御回路に加えて、スイッチング回路、ＭＡＸ／ＤＥＭＡＸ回路等、複数の部品を備えていてもよい。光−電気変換回路は、他の部品を備えていない制御回路であってもよい。
【００１２】
電気−光変換回路は、デジタル電気信号をアナログ電流に変換し、レーザーダイオード８１６等の発光素子に供給する。光−電気変換回路は、フォトダイオード等の受光素子から出力された微弱な電気信号を、一定のパルスを有するデジタル信号に増幅する。光−電気変換デバイスは、上述の機能を有するチップ部品であってもよい。電気−光変換デバイスも、上述の機能を有するチップ部品であってもよい。
【００１３】
両基板は、フレキシブルポリイミド基板８４上に形成された３次元光導波路（以下、「３Ｄ光導波路」という）８１８を介して光学的に接続されているか、又は、電気配線８７を介して電気的に接続されている。図１に示すように、通常、電気配線８７はポリイミド基板８４上に形成されるが、別のフレキシブル基板上に形成されていてもよい。リジッド基板８５、８６は、底面に形成されたＢＧＡ８８等の電気インターフェースを介してラインカード等の実装基板に接続されている。また、レーザーダイオード８１６は端面発光型であり、フォトダイオード８１７は端面受光型であるため、３Ｄ光導波路８１８とダイレクトに光学接続することができる。従って、標準的な面発光／面受光型の光インターコネクトデバイスに比べ、光回路を単純化することができる。
【００１４】
図２は、図１により説明した光インターコネクトデバイスの、別の実施形態を示す側面図であるが、電気インターフェースは着脱式の電気コネクタ端子８９として形成されている。フレキシブル電気基板８２７がリジッド基板８５、８６と電気的に接続されており、各端部は、コネクタ８２８と接続可能なように端子として処理されている。
【００１５】
図３は、図２により説明した光インターコネクトデバイスの構造例を示す側面図であるが、光学及び電気部品の実装にリジッド−フレキシブル基板８０５が使用されている。二つの基板間に電気配線部品が必要ないので、構造を単純化することができる。
【００１６】
図４−１（ａ）〜図４−２（ｃ）は、図２により説明した光インターコネクトデバイスの構造例を示す側面図であるが、光学及び電気部品を実装する実装基板は、単一のフレキシブル電気基板８２７である。フレキシブル電気基板８２７中、レーザーダイオード８１６、及び、光−電気変換回路又は光−電気変換素子８２９を形成又は実装する領域を第一電気配線部とする。フォトダイオード８１７、及び、光−電気変換回路又は光−電気変換素子８３０を形成又は実装する領域を第二電気配線部とする。部品を実装する基板部は、スチフナー８０等で補強されていてもよい。全ての部品が単一のフレキシブル基板に集積されているため、小型化が可能であり、製造コストを抑えることができる。
【００１７】
図４−１（ａ）に示す通り、光導波路８１８はフレキシブル電気基板８２７上に形成してもよい。また、図４−１（ｂ）に示す通り、フレキシブル基板８４上に光導波路８１８を形成した基板と、フレキシブル電気基板８２７とは、プリプレグ等の接着材層を用いて相互に接着されていてもよい。図４−１（ｂ）に示す通り、フレキシブル基板８２７と電気基板８２７との間に空間が形成されていてもよい。図４−２（ｃ）に示す通り、光導波路８１８とフレキシブル電気基板８２７とをプリプレグ等の接着剤層を用いて相互に接着してもよい。図４−２（ｃ）に示す通り、光導波路８１８と電気基板８２７との間に空間が形成されていてもよい。
【００１８】
図４−３（ｅ）は、光導波路を支持するフレキシブル基板と、電気配線を支持する別のフレキシブル基板とが、固定部材を介して端部で接続されている例を示す側面図である。図４−３（ｅ）によれば、リジッド基板６はレーザーダイオード１０２等の発光素子を備えており、別のリジッド基板７は、フォトダイオード等の受光素子１０３を備えている。光導波路を有するフレキシブル基板２０００と電気配線を有する別のフレキシブル基板２００１とは、固定部材２００２を介して各端部で相互に結合されており、それによって二つのフレキシブル基板２０００、２００１間に空間が形成されている。
【００１９】
図５−１（ａ）〜図５−２（ｅ）は、本発明の実施形態に係る光インターコネクトデバイスの製造方法を示す模式図及び平面図であり、実装基板はリジッド基板である。図５−１（ａ）は、多数の光導波路９００が形成された導波路シート９０１を示す。導波路シート９０１には、電気及び光学部品が将来的に実装される領域と重なる部分を除くように、スルーホール９０２が形成されている。図５−１（ｂ）はリジッド実装基板９０４を示し、リジッド実装基板上には導波路シート９０１を積層する。該リジッド実装基板上には、実装パッドと電気及び光学部品の電気配線とを配置する実装領域９０５を形成する。光導波路と重なる領域には、導波路ウインドウ９０３を形成する。
【００２０】
まず、図５−１（ｃ）に示す通り、プリプレグ等を用いて導波路シート９０１を実装基板９０４に積層する。次に、図５−１（ｄ）に示す通り、電気及び光学部品９０６を実装領域９０５に実装し、保護用のポッティング樹脂で封止する。最後に、図５−２（ｅ）に示す通り、光インターコネクトデバイスをユニット毎に切り出して、それぞれが実装基板９０４、光導波路９００、並びに、光学及び電気部品９０６を有する光インターコネクトデバイスを完成させる。
【００２１】
図６（ａ）〜図６（ｅ）は、本発明の別の実施形態に係る光インターコネクトデバイスの製造方法を示す模式図であり、実装基板はフレキシブル基板である。図６（ａ）は導波路シート９０１を示し、多数の光導波路９００が形成されている。導波路シート９０１には、電気及び光学部品が将来的に実装される領域と重なる部分を除くように、スルーホール９０２を形成する。図６（ｂ）はフレキシブル実装基板９０４を示し、基板上には導波路シート９０１を積層する。該基板上には、実装パッドと、電気及び光学部品の電気配線９０７とを配置する実装領域９０５を形成する。
【００２２】
まず、図６（ｃ）に示す通り、プリプレグ等を用いて導波路シート９０１を実装基板９０４に積層する。次に、図６（ｄ）に示す通り、電気及び光学部品９０６を実装領域９０５に実装し、保護用のポッティング樹脂で封止する。最後に、図６（ｅ）に示す通り、光インターコネクトデバイスをユニット毎に切り出して、それぞれが実装基板９０４、光導波路９００、並びに、光学及び電気部品９０６を有する光インターコネクトデバイスを完成させる。
【００２３】
図７−１（ａ）〜図７−３（ｅ）は、本発明の別の実施形態に係る光配線の製造方法を示す断面図及び平面図である。ポリイミド基板１等のフレキシブル基板を出発材料として用意する（図７−１（ａ））。基板１上に、下部クラッド層２、コア層３及び上部クラッド層４を塗布形成する（図７−１（ｂ））。本工程では、フレキシブル２次元光学基板５（以下、「２Ｄ光学基板」という）を完成させる。
【００２４】
下部クラッド層、コア層及び上部クラッド層としては、以下の表１に示す材料の組合せが用いられてもよい。
【００２５】
【表１】
2010504571.tif 000003
【００２６】
続いて、フレキシブル２Ｄ光学基板５を第一基板６及び第二基板７上に固定する（図７−１（ｃ））。第一基板６及び第二基板７の材料としては、ポリイミド等のフレキシブル基板、又は、ガラス布で強化したリジッド基板を使用できる。その後、発光位置を基準として形成されたアライメントマーク１０を有するレーザーダイオード８を第一基板に実装し、受光位置を基準として形成されたアライメントマーク１１を有するフォトダイオード９を第二基板に実装する（図７−２（ｄ））。
【００２７】
本例では、レーザーダイオードのアライメントマーク１０は発光位置中央の真上に形成され、フォトダイオードのアライメントマーク１１は受光位置中央の真上に形成されている。その後、アライメントマーク１０とアライメントマーク１１とを結ぶ直線と平行且つ２５μｍ離れた位置からＣＯ２レーザーを照射し、少なくとも上部クラッド層とコア層とを取り除いて、３Ｄ光導波路１２（約５０μｍ幅）を形成する（図７−３（ｅ））。
【００２８】
本例１では、光学部品の発光及び受光位置を識別するアライメントマークを基準として３Ｄ光導波路を形成する。従って、レーザーダイオード８やフォトダイオード９等の光学部品と３Ｄ光導波路とを正確に配置させることができ、導波路と光学部品との間の接続損失を減らすことができる。
【００２９】
図８−１（ａ）〜図８−２（ｄ）は、本発明の別の実施形態に係る光インターコネクトデバイスを示す断面図及び平面図である。ポリイミド基板２１等のフレキシブル基板を出発材料として用意する（図８−１（ａ））。基板２１上には、例えば、エポキシ系ポリマー樹脂を塗布することで下部クラッド層２２を形成する（図８−１（ｂ））。その後、上記未完成の基板２１を第一基板２６及び第二基板２７に積層する（図８−１（ｃ））。続いて、発光位置を基準として形成されたアライメントマーク２１０を有するレーザーダイオード２８を第一基板上に実装し、受光位置を基準として形成されたアライメントマーク２１１を有するフォトダイオード２９を第二基板上に実装する（図８−２（ｄ））。
【００３０】
本例では、レーザーダイオードのアライメントマーク２１０を発光位置中央の真上に形成し、フォトダイオードのアライメントマーク２１１を受光位置中央の真上に形成している。その後、アライメントマーク２１０と２１１とを結ぶ線上に、インクジェット法により、幅５０μｍ、高さ５０μｍの３Ｄコア２１２を形成する。３Ｄコア２１２は、上記下部クラッド層２１よりも屈折率の高いエポキシ系ポリマー樹脂で形成される（図８−２（ｅ））。コアが乾燥したら、下部クラッド層を形成するのに使用されたのと同じエポキシ系ポリマー樹脂を、下部クラッド層及びコアに塗布する。これにより、コア２１２が下部クラッド層２１と上部クラッド層２４とに囲まれた３Ｄ光導波路を形成する（図８（ｊ））。
【００３１】
本例では、コアを形成する材料はアライメントマーク２１０及び２１１を基準として塗布される。そのため、レーザーダイオード２８、フォトダイオード２９、及び、３Ｄ光導波路を正確に配置させることができ、導波路と光学部品との間の接続損失を減らすことができる。
【００３２】
図９−１（ａ）〜図９−５（ｋ）は、本発明の更に別の実施形態に係る光インターコネクトデバイスの製造方法を示す断面図及び平面図である。ポリイミド基板３１等のフレキシブル基板を出発材料として用意する（図９−１（ａ））。基板３１上には、エポキシ系ポリマー樹脂を塗布することで下部クラッド層３２を形成する（図９−１（ｂ））。下部クラッド層上には、銅、金、アルミ、チタン、ニッケル、クロム等の金属を蒸着させることで金属層３９を形成する（図９−１（ｃ））。その後、金属層にエッチングレジストを形成し、露光、現像、エッチングすることで、下部クラッド層に光導波路アライメントマーク３００を形成する（図９−１（ｄ））。
【００３３】
続いて、光導波路アライメントマーク３００が形成された下部クラッド層上に、下部クラッド層３１よりも屈折率の高いエポキシ系ポリマー樹脂を塗布して、コア層３３を形成する。コア層が形成された後、形成されたコア層上に、露光、現像してマスク３０１を形成するためのエッチングレジストを形成する（図９−２（ｆ））。
【００３４】
後述する反応イオンエッチング工程により、基板３１の両側の表面端部を除いた部分に３Ｄ光導波路が形成されるように、マスク３０１を形成するのである。マスク３０１の位置は、光導波路アライメントマーク３００に基づいて決定される。マスクが形成されると、コア層のマスクが形成されていない部分は反応イオンエッチング法により取り除かれる。これにより、３Ｄ光導波路３２０は、基板３１の両側面近傍を除いた部分に形成される（図９−３（ｇ）は、マスクを取り除いた後の基板を示す）。
【００３５】
その後、未完成の基板を第一基板３６及び第二基板３７上に固定する（図９−３（ｈ））。続いて、発光位置を基準として形成されたアライメントマーク３１０を有するレーザーダイオード３８を第一基板に実装し、受光位置を基準として形成されたアライメントマーク３１１を有するフォトダイオード３９を第二基板に実装する（図９−４（ｉ））。光学部品が実装されると、光導波路アライメントマーク３００とレーザーダイオードのアライメントマーク３１０とに基づき、ＣＯ２レーザーによって２Ｄコア層部分３３−１を取り除き、第一接続３Ｄ光導波路３３１を形成する。
【００３６】
３Ｄ光導波路３２０とレーザーダイオード３８との間に位置する第一接続３Ｄ光導波路３３１は、レーザーダイオードの発光位置と正確に接続しており、３Ｄ光導波路３２０とも接続されている。同様に、第二接続３Ｄ光導波路３３２も、３Ｄ光導波路３２０とフォトダイオード３９との間に形成されている（図９−５（ｊ））。その後、下部クラッド層に使われたのと同じエポキシ系ポリマー樹脂を塗布して、コア３２０、３３１、３３２及び下部クラッド層上に、上部クラッド層３４を形成する（図９−５（ｋ））。
【００３７】
本例では、３Ｄ光導波路３２０とレーザーダイオードとを接続している第一接続３Ｄ導波路３３１は、発光位置に基づくアライメントマーク３１０と、３Ｄ光導波路を形成するための光導波路アライメントマーク３００とを基準として形成されている。そのため、レーザーダイオード及び第一接続３Ｄ光導波路、並びに、３Ｄ光導波路及び第一接続３Ｄ光導波路が正確に配置されるので、接続損失が減少する。また、フォトダイオードと第二接続３Ｄ光導波路との間の接続損失も減少する。
【００３８】
本例では、第一接続３Ｄ光導波路及び第二接続３Ｄ光導波路の少なくとも一方の端が、３Ｄ光導波路３２０の延長線とずらして形成されている。このように、延長線とずらして形成することで、フォトダイオードは漏光の影響を受けにくくなる。アライメントマーク３００は下部クラッド３２に形成されているが、コア層３３等、他の層に形成されていてもよい。又は、金属パターンの代わりに導波路パターンを用いてもよい。
【００３９】
図１０−１（ａ）〜図１０−４（ｅ）は、本発明の更に別の実施形態に係る光インターコネクトデバイスの製造方法を示す断面図及び平面図である。本例では、図９−１（ａ）〜図９−２（ｅ）を参照して説明した例と同じ工程が行われるため、ここでは残りの工程を説明する。
【００４０】
コア層を形成した後、上記コア層上に、露光、現像してマスク４０１を形成するためのエッチングレジストを形成する（図１０−１（ａ））。後述する反応イオンエッチング法を用いることにより、基板４１の中央に、後に３Ｄ光導波路が形成可能となるようにマスクが成形される。図９−１（ａ）〜図９−５（ｋ）で示した例のように、マスク４０１の位置は光導波路アライメントマーク（図示せず）に基づいて決定される。マスクを形成したら、反応イオンエッチング法により、コア層のマスクが形成されていない部分を取り除く。これにより、３Ｄ光導波路４２０を基板４１の中央に形成する（図１０−２（ｂ）は、マスクを取り除いた後の基板を示す）。
【００４１】
その後、未完成の基板を第一基板４６及び第二基板４７上に固定する（図１０−２（ｃ））。続いて、発光位置を基準として形成されたアライメントマーク４１０を有するレーザーダイオード４８を第一基板上に実装し、受光位置を基準として形成されたアライメントマーク４１１を有するフォトダイオード４９を第二基板上に実装する（図１０−３（ｄ））。光学部品が実装されると、光導波路アライメントマークと、レーザーダイオードのアライメントマーク４１０とに基づき、下部クラッド層より屈折率の高いエポキシ系ポリマー樹脂を、インクジェット法によって下部クラッド層に塗布する。これにより、３Ｄ光導波路４２０とレーザーダイオード４８との間に第一接続３Ｄ光導波路４３１を形成する。
【００４２】
同様にして、３Ｄ光導波路４２０とフォトダイオード４９との間に第二接続３Ｄ光導波路４３２を形成する（図１０−４（ｅ））。その後、下部クラッド層に使用したのと同じエポキシ系ポリマー樹脂を塗布して、コア４２０、４３１、４３２及び下部クラッド層上に、上部クラッド層４４を形成する（図１０−４（ｆ））。
【００４３】
本例では、３Ｄ光導波路４２０とレーザーダイオードとを接続している第一接続３Ｄ導波路４３１は、発光位置を基準とするアライメントマーク４１０と、３Ｄ光導波路を形成するための光導波路アライメントマークとを基準として形成されている。そのため、レーザーダイオード及び第一接続３Ｄ光導波路、並びに、３Ｄ光導波路及び第一接続３Ｄ光導波路が正確に配置されるので、接続損失が減少する。また、フォトダイオード及び第二接続３Ｄ光導波路も正確に配置されるので、接続損失が減少する。
【００４４】
本例では、第一接続３Ｄ光導波路及び第二接続３Ｄ光導波路の少なくとも一方の端が、３Ｄ光導波路４２０の延長線とずらして形成されている。このように、延長線とずらして形成することで、フォトダイオードは漏光の影響を受けにくくなる。
【００４５】
図１１（ａ）〜図１１（ｃ）は、本発明の更に別の実施形態に係る光インターコネクトデバイスの製造方法を示す断面図及び平面図である。フレキシブル基板５００を出発材料として用意し、図７−１（ａ）〜図７−３（ｅ）に示した例のようにして、フレキシブル基板上に、下部クラッド層、コア層、及び、上部クラッド層を積層する。続いて、下部クラッド層、コア層及び上部クラッド層を形成した領域を挟んで、発光位置を基準として形成されたアライメントマーク５１０を有するレーザーダイオード５３８と、受光位置を基準として形成されたアライメントマーク５１１を有するフォトダイオード５３９とを実装する。レーザーダイオードを実装した部分（図１１（ｃ）中、光導波路の左側）を第一領域（第一電気配線部）といい、フォトダイオードを実装した部分（図１１（ｃ）中、光導波路の右側）を第二領域（第二電気配線部）という。
【００４６】
その後、図７−１（ａ）〜図７−３（ｅ）で示した例と同様に、光学部品のアライメントマーク５１０、５１１を基準として、コア層と上部クラッド層とに溝を形成し、３Ｄ導波路を形成する（図７−３（ｅ）参照）。第一領域及び第二領域間でのデータ伝送は、３Ｄ光導波路を介して行われる。
【００４７】
本例では、フレキシブル基板上に下部クラッド層、コア層及び上部クラッド層を形成しているが、下部クラッド層、コア層及び上部クラッド層からなる別の基板を用意し、プリプレグ等の接着剤を用いてフレキシブル基板５に積層してもよい。
【００４８】
図１２（ａ）〜図１２（ｃ）は、本発明の更に別の実施形態に係る光インターコネクトデバイスの製造方法を示す断面図及び平面図である。下部クラッド層６０２をフレキシブル保持基板６７０上に塗布形成する（図１２（ａ））。その後、クラッド層を形成した基板とフレキシブル基板６００とをプリプレグ６８０を介して積層する（図１２（ｂ））。続いて、保持基板６７０を挟んで、発光位置を基準として形成されたアライメントマーク６１０を有するレーザーダイオード６３８と、受光位置を基準として形成されたアライメントマーク６１１を有するフォトダイオード６３９とを実装する。レーザーダイオードを実装した部分（図１２（ｃ）中、光導波路の左側）を第一領域と言い、フォトダイオードを実装した部分（図１２（ｃ）中、光導波路の右側）を第二領域と言う。第一領域及び第二領域間でのデータ伝送は、３Ｄ光導波路を介して行われる。この後、図８−２（ｅ）に示したのと同様の工程で、３Ｄ光導波路を形成する。
【００４９】
本発明の更に別の実施形態に係る光インターコネクトデバイスの製造方法を説明する。本例は、図９−１（ａ）〜図９−５（ｋ）で示した例と実質的に同じである。先の例では、光導波路を有する基板は二つの基板上に積層されている。一方、本例では、図１２（ａ）〜図１２（ｃ）に示した例のように、光導波路を有する基板は一つの基板上に積層されている。
【００５０】
本例の製造工程は、図９−１（ａ）〜図９−３（ｇ）に示したものと同様である。その後、図９−１（ａ）〜図９−３（ｇ）に示した工程により作製された未完成の基板を、図１２（ａ）〜図１２（ｃ）に示した例と同様にして、一つの基板上に積層する。続いて、未完成の基板を挟んで、光学部品をフレキシブル基板上に実装する（図１２（ｃ）参照）。光学部品実装後の製造手順は、図９−５（ｊ）〜図９−５（ｋ）に示したものと同様である。
【００５１】
本発明の更に別の実施形態に係る光インターコネクトデバイスの製造方法を説明する。本例は、図１０−１（ａ）〜図１０−４（ｆ）で示した例と実質的に同じである。先の例では、光導波路を有する基板を二つの基板上に積層している。一方、本例では、図１２（ａ）〜図１２（ｃ）に示した例のように、光導波路を有する基板を一つの基板上に積層している。
【００５２】
本例の製造工程は、図１０−１（ａ）〜図１０−２（ｂ）に示したものと同様である。続いて、図１０−１（ａ）〜図１０−２（ｂ）に示した工程により作製された未完成の基板を、図１２（ａ）〜図１２（ｃ）に示した例と同様にして、一つの基板上に積層する。その後、未完成の基板を水平に挟んで、光学部品をフレキシブル基板上に実装する（図１２（ｃ）参照）。光学部品実装後の製造手順は、図１０−４（ｅ）〜図１０−４（ｆ）に示したものと同様である。
【００５３】
上述の例で説明した３Ｄ光導波路の端面（光学部品と向かい合う面）は略長方形である。しかしながら、図１３及び図１４に示すようなテーパー状であってもよい。図１３は、レーザーダイオードと向かい合う３Ｄ光導波路を示す平面図である。図１３によれば、レーザーダイオード（図中、左側）に向かう開口部は、導波路の他の部分よりも幅が広くなっている。このような構造であると、３Ｄ光導波路とレーザーダイオードとの位置ずれ許容誤差が大きくなる。
【００５４】
図１４（ａ）は、フォトダイオード（図中、右側）と向かい合う３Ｄ光導波路を示す平面図である。図１４（ａ）では、フォトダイオードに向かう開口部は、導波路の他の部分よりも幅が狭くなっている。３Ｄ光導波路から伝送される光のスポット径が大きいため、３Ｄ光導波路とフォトダイオードとの位置ずれ許容誤差は大きくなる。図１４（ｂ）は、レーザーダイオード（図中、左側）に向かう開口部が導波路の他の部分よりも幅が広くなっており、フォトダイオード（図中、右側）に向かう開口部が導波路の他の部分よりも幅が狭くなっている３Ｄ光導波路を示す。
【００５５】
図１５は、フォトダイオードと向かい合う端部が分割されており、各分割３Ｄ光導波路がフォトダイオードと接続されている３Ｄ光導波路を示す平面図である。そうすることで、導波路の一つから出力された光をフォトダイオードに入力させることができる。従って、導波路とフォトダイオードとの位置ずれ許容誤差が大きくなる。本例では二本分岐しているが、分岐は二本以上であってもよい。
【００５６】
上述の例によれば、光学部品は、第一基板、第二基板、及び／又は、フレキシブル保持基板に実装される。しかしながら、図１６（ａ）に示すように、光学部品を実装するためのリジッド基板又はフレキシブル基板７００にフォトダイオードやレーザーダイオード等の光学部品７０１を実装し、その後、フレキシブル保持基板及び光学部品を、第一基板、第二基板、又は、フレキシブル保持基板に実装してもよい。
【００５７】
電気回路は、第一基板（第一領域）及び第二基板（第二領域）間でデータを伝送する際、光伝送と電気伝送との両方が使用可能となるように、第一基板（第一領域）と第二基板（第二領域）との間に形成されていてもよい。
【００５８】
光学部品と基板との接続は、はんだバンプ（フリップチップ接続）を介したものに限定されない。ワイヤボンディング等の表面実装法を採用してもよい。
【００５９】
上述の例では、光学部品のアライメントマークは発光位置又は受光位置いずれかの真上に形成されているが、アライメントマークの位置や数は、図７−１（ａ）〜図１０−４（ｆ）で示した例に記載のものに限定されない。
【００６０】
上述の例では、３Ｄ光導波路は光学部品のアライメントマークに基づいて形成されている。しかしながら、３Ｄ光導波路を形成するための光導波路アライメントマーク１１００を基準として、光学部品を配置してから、第一基板、第二基板又はフレキシブル保持基板上に実装してもよい。このような例としては、図１７−１（ａ）〜図１７−３（ｆ）に示したものが挙げられる。
【００６１】
下部クラッド層上に、光導波路アライメントマーク１１００を形成する（図１７−１（ａ）参照）。その後、コア層１１０３を形成する（図１７−１（ｂ）参照）。続いて、図９−１（ａ）〜図９−５（ｋ）に示した例と同様に、光導波路アライメントマーク１１００を基準としてコア層上にマスク１３０１を形成する（図１７−１（ｃ）参照）。そして、マスク１３０１を用いて３Ｄ光導波路１１５０を形成する（図１７−２（ｄ）参照）。未完成の基板を、プリプレグ１１００を介してフレキシブル保持基板６７０上に積層する（図１７−２（ｅ）参照）。その後、光導波路アライメントマーク１１００に従い、導電部（部品実装パッド）１１２０をフレキシブル保持基板６７０上に形成する（図１７−３（ｆ）参照）。
【００６２】
導電パターン１１２０に関しては、例えば、導体部に積層されたソルダーレジストにＣＯ２レーザーを照射してパッド開口部を形成する。そのような部品実装パッドを介して、光学部品（レーザーダイオード及びフォトダイオードを含む）を表面に実装する。図１７−１（ａ）〜図１７−３（ｆ）に示した例では、３Ｄ光導波路アライメントマーク１１００を基準として３Ｄ光導波路を形成し、光学部品を実装しているため、３Ｄ光導波路及び光学部品は正確に配置されている。
【００６３】
上述の例で説明した３Ｄ光導波路は、図１３、図１４（ａ）及び図１４（ｂ）に示した形状であってもよい。
【００６４】
レーザーダイオードは端面発光型であることが好ましく、フォトダイオードは端面受光型であることが好ましい。
【００６５】
レーザーダイオードはシングルモードパルス型であってもよく、光導波路はマルチモードであってもよい。そうすると、光導波路及び光学部品を容易に配置できる。
【００６６】
図１８は、フォトダイオードが異なる構造を有している例を示す側面図である。図に示す通り、本例のフォトダイオードでは、入射された光が、受光部に向かい合ったミラーで反射され、フォトダイオードの上部に形成された受光部へ到達する（光の経路は図の通り）。また、本例では、フレキシブル基板１００の各端部にコネクタ１０１が形成されており、コネクタ１０１を介して、他の基板（例えば、マザーボード）と電気的に接続されている。
【００６７】
上述の各例においては、図１８に示すようなフォトダイオードを使用してもよい。さらに、上述の各例においては、図１９（ａ）に示す通り、基板が他の基板（例えば、マザーボード）と電気的に接続されるように、第一基板及び第二基板の端面にコネクタが配設されていてもよい。光導波路と光学部品とが一つの基板（フレキシブル基板、リジッド基板、部分リジッドフレキシブル基板等）上に実装されている、図１７−１（ａ）〜図１７−１（ｃ）に示した例のような場合も、図１９（ｂ）に示す通り、基板が他の基板（例えば、マザーボード）と電気的に接続されるように、コネクタが基板の各端面に配設されていてもよい。
【００６８】
上述の各例においては、第一基板、第二基板、第一領域又は第二領域上に、半導体素子を実装していてもよい（図２０（ａ）及び図２０（ｂ）参照）。半導体間における信号伝送の一部が、光導波路を介して行われる。プリント配線板１０６、第一基板１０６−１及び第二基板１０６−２上に電気回路を形成する。図２０（ｂ）に示す例では、電気回路は光導波路上にも形成される。
【００６９】
信号は、光導波路を介して半導体素子から半導体素子へ伝送され、電源とグランドとは電気配線を介して半導体素子から半導体素子へ伝送される。所定の速度（例えば１Ｇｂ／ｓ）以上の信号も、光導波路を介して半導体素子から半導体素子へ伝送される（所定の速度より遅い信号は、電気配線を介して半導体素子から半導体素子へ伝送される）。このとき、プリント配線板（第一基板及び第二基板を含む）には、信号速度を決定する回路又は素子が実装されている。
【００７０】
図２１は、光学部品を実装した面の反対側の面に補強層１０７が取り付けられている例を示す。このような構造であると、光学部品をフレキシブル基板上に容易に実装できる。接続損失を減らすため、光学部品（レーザーダイオード及びフォトダイオード）と光導波路との間でフレキシブル基板１００が反らないように、補強層１０７を取り付けるのが好ましい。例えば、フレキシブル基板１００の光学部品を実装した面の反対側の面において、光学部品の真下及び少なくとも光導波路の端部の真下にあたる領域に、板状の補強層が形成又は積層されるのが好ましい。
【００７１】
図２２（ａ）は、図２２（ｂ）に示すフォトダイオード（端面受光部品）及びレーザーダイオード（端面発光部品）を用いた例を示す模式図である。フォトダイオードは底面付近に発光スポットを有しており、おもて面が下を向いて実装されている。フォトダイオードは、図２２（ｂ）に示す通り、受光スポットの反対側に反射面を有しており、おもて面が上を向いて実装されている。図示の通り、受光素子（フォトダイオード）には、素子基板上に反射面（ミラー）が形成されている。図２２（ｂ）に示す通り、受光素子はＰ電極とＮ電極とを一つの面上に有していてもよく、発光素子もＰ電極とＮ電極とを一つの面上に有していてもよい。
【００７２】
アライメントマークを有するレーザーダイオードと、アライメントマークを有するフォトダイオードとは、例えば、表面実装型ＬＤ／ＰＤモジュール（Ｔｈｅ  Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｒｅｐｏｒｔ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ  ｏｆ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ  ｏｆ  Ｊａｐａｎ，ＯＰＥ９４−３９，１９９４年８月発行，１３頁）において、又は、フォトダイオードをＰＬＣプラットフォームに実装する場合に、マーカーに基づくパッシブアライメント（ｐａｓｓｉｖｅ  ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）（Ｔｈｅ  Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ  ｏｆ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ，１９９７年  Ｎａｔｉｏｎａｌ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，Ｃ−３−５６，２４１頁）において参照される。
【００７３】
上述の例（図７−３（ｅ）、図８−３（ｆ）、図９−５（ｋ）、図１０−４（ｆ）、図１１（ｃ）、図１２（ｃ））、図１８、図１９（ａ）、図１９（ｂ）、図２０（ａ）、図２０（ｂ）、図２１、及び、図２２（ａ）で示した実施形態には、レーザーダイオードの駆動回路（ドライバ）８２９とフォトダイオードの制御回路（プリアンプ及びコンパレータ）８３０とが備えられてもよい。更に、後述のスイッチングデバイス（１２ａ）が備えられてもよい（図２３参照）。スイッチングデバイス（１２ａ）に加え、スイッチ（１３０ａ）が備えられてもよい（図２３参照）。
【００７４】
図１〜図４−２（ｃ）で示した例には、後述のスイッチングデバイスが備えられてもよい。スイッチングデバイス（１２ａ）に加え、スイッチ（１３０ａ）が備えられてもよい（図２３参照）。
【００７５】
図２８（ａ）、図２８（ｂ）、図２８（ｃ）及び図２８（ｄ）は、それぞれレーザーダイオード又はフォトダイオードの表面を示す。これらの図には、パッドが図示されている。図２８（ａ）及び図２８（ｃ）に示すように、一つ又は二つのパッドを形成する場合、光学部品を表面実装することは難しい。そのため、図２８（ｂ）及び図２８（ｄ）に示すように、Ｐ電極及びＮ電極以外にダミーパッドを形成することが好ましい。ダミーパッドは、パッドの総数が３以上となるように形成されることが好ましい。図１〜図４−２（ｄ）、図７−３（ｅ）、図８−３（ｆ）、図９−５（ｋ）、図１０−４（ｆ）、図１１（ｃ）、図１２（ｃ）、図１７−３（ｆ）、図１９（ａ）、図１９（ｂ）、図２０（ａ）、図２０（ｂ）、及び、図２１において、レーザーダイオード及びフォトダイオードは、図２８（ｂ）及び図２８（ｄ）に示す種類のレーザーダイオード及びフォトダイオードが好ましい。
【００７６】
図２８（ａ）及び図２８（ｃ）に示す通り、レーザーダイオード又はフォトダイオードのＰ電極及びＮ電極は、一つの面上に形成されてもよく（図２８（ａ））、別の面上に形成されてもよい（図２８（ｃ））。図２９−１及び図２９−２には、光学部品と光導波路との様々な接続方法が示されている。
【００７７】
図２９−１（ａ）は、発光スポット（発光部）が底面付近にある端面発光型レーザーダイオードと、受光部（受光領域）が上面（フレキシブル基板と向き合う面の反対側の面）にあるフォトダイオードとの組み合わせである。図２９−１（ａ）に示すレーザーダイオードでは、ＩｎＰ基板又はＧａＡｓ基板上にエピタキシャル層を形成する。レーザーダイオードは、エピタキシャル層が形成された面がフレキシブル基板と向き合うようにフリップチップ実装されている。
【００７８】
フォトダイオードは、Ｐ電極が上面に、Ｎ電極が底面（実装面、基板と向き合う面の反対側の面）に形成された種類のフォトダイオードである。図２９−１（ａ）に示す通り、フォトダイオードでは、受光部を形成した面の反対側の面に、ミラーが形成されている。端部から入力された光はミラーに反射され、受光部（Ｐ電極）に到達する。その後、光はＰ電極に接続されたパッド上の配線９０９を介して、フレキシブル基板の電気配線に伝送される。
【００７９】
図２９−１（ｂ）は、発光スポット（発光部）が底面付近にある端面発光型レーザーダイオードと、受光部（受光領域、Ｐ電極）が底面（フレキシブル基板に向き合う面）に形成されたフォトダイオードとの組み合わせである。図２９−１（ｂ）に示すレーザーダイオードは、エピタキシャル層を形成した面がフレキシブル基板と向き合うようにフリップチップ実装されている。
【００８０】
図２９−１（ｂ）に示すフォトダイオードは、エピタキシャル層を形成した面がフレキシブル基板と向き合うようにフリップチップ実装されている。図に示したフォトダイオードでは、受光部（受光領域、Ｐ電極）、Ｎ電極及びミラーが同じ面に形成される。フォトダイオードの端部から入力された光はミラーで反射され、底面に形成された受光部（Ｐ電極）に到達する。その後、光はパッドとバンプとを介して、フレキシブル基板の電気配線に伝送される。
【００８１】
図２９−１（ｃ）は、発光スポット（発光部）が底面付近にある端面発光型レーザーダイオードと、受光部（受光領域、Ｐ電極）が底面（フレキシブル基板に向き合う面）に形成されたフォトダイオードとの組み合わせである。図２９−１（ｃ）に示すレーザーダイオードは、エピタキシャル層を形成した面がフレキシブル基板と向き合うようにフリップチップ実装されている。
【００８２】
図２９−１（ｃ）に示したフォトダイオードは、Ｐ電極とＮ電極とが同じ面に形成された種類のフォトダイオードである。ミラーは、Ｐ電極及びＮ電極が形成された面の反対側の面に形成される。このフォトダイオードは、Ｐ電極とＮ電極とが形成された面がフレキシブル基板と向き合うようにフリップチップ実装されている。フォトダイオード上のＰ電極及びＮ電極、並びに、レーザーダイオード上のＰ電極及びＮ電極は、はんだバンプを介してフレキシブル基板の電気配線と接続されている。
【００８３】
図２９−１（ｃ）では、レーザーダイオード上の発光スポットの高さとミラーの高さとが異なっている。そのため、光導波路の入力部と出力部とが、異なる高さに配置されている。入力部はレーザーダイオードの発光部の高さと揃えられ、出力部はフォトダイオードのミラーの位置と揃えられている。
【００８４】
図２９−２（ｄ）に示す例では、出力側のコアの高さをフォトダイオードのミラーの高さと揃えるため、光導波路の出力側において、光導波路とフレキシブル基板との間に高さ調整部材が置かれている。
【００８５】
図２９−２（ｅ）に示す例では、出力側のコアの高さをフォトダイオードのミラーの高さと揃えるため、光導波路とフレキシブル基板との間に高さ調整接合材を置いている。
【００８６】
図２９−２（ｆ）に示す例では、出力側のコアの高さをフォトダイオードのミラーの高さと揃えるため、フレキシブル基板と向き合う側において、光導波路のクラッド層の厚さを調整している。
【００８７】
図３０は、発光スポット（発光部）が底面付近にある端面発光型レーザーダイオードと、受光部（受光領域、Ｐ電極）が底面（フレキシブル基板に向き合う面）に形成されたフォトダイオードとの組み合わせである。図３０に示すレーザーダイオードは、エピタキシャル層を形成した面がフレキシブル基板と向き合うようにフリップチップ実装されている。
【００８８】
図３０に示したフォトダイオードは、Ｐ電極（エピタキシャル層）とＮ電極とが同じ面に形成された種類のフォトダイオードである。ミラーは、Ｐ電極及びＮ電極が形成された面の反対側の面に形成される。このフォトダイオードは、Ｐ電極とＮ電極とが形成された面がフレキシブル基板と向き合うようにフリップチップ実装されている。
【００８９】
図３０では、フォトダイオードはフレキシブル基板に形成されたキャビティに実装されている。キャビティの深さは、光導波路のコアの高さとフォトダイオードのミラー位置が揃うように設定されている。
【００９０】
図３１は、Ｐ電極及びＮ電極、回路を介してＰ電極に接続するパッド、回路を介してＮ電極に接続するパッド、並びに、ダミーパッドを示す。フリップチップ実装用のバンプは、Ｐ電極パッド、Ｎ電極パッド、及び、ダミーパッド上に形成される。
【００９１】
図１〜図４−２（ｄ）、図７−３（ｅ）、図８−３（ｆ）、図９−５（ｋ）、図１０−４（ｆ）、図１１（ｃ）、図１２（ｃ）、図１７−３（ｆ）、図１９（ａ）、図１９（ｂ）、図２０（ａ）、図２０（ｂ）、及び、図２１において、フォトダイオード、レーザーダイオード、及び、それらを接続する光導波路は、図２９−１（ａ）、図２９−１（ｂ）、図２９−１（ｃ）、図２９−２（ｄ）、図２９−２（ｅ）、図２９−２（ｆ）、又は、図３０に示したいずれの実施形態のものであってもよい。
【００９２】
上述の説明においては、電子部品は、はんだバンプを介してフリップチップ実装されていたが、金スタッドバンプを介してフリップチップ実装されていてもよい。例えば、光導波路は、厚さ２５μｍの下部クラッド層、厚さ５０μｍのコア層、及び、厚さ２５μｍの上部クラッド層を有していてもよい。この光導波路は、厚さ１０μｍの接着剤層を介して基板に接着されていてもよい。従って、導波路の光軸は、基板の表面から約６０μｍのところに位置していてもよい。
【００９３】
レーザーダイオードは、エピタキシャル構造を形成した面から約５μｍのところに発光点を有していてもよい。このような場合、例えば、直径８０μｍの接着パッド又は直径９０μｍのはんだボールを用いて、基板の表面から約５５μｍのところにレーザーダイオードが実装されてもよい。
【００９４】
一方、フォトダイオードは、エピタキシャル構造を基板の表面から離して、上向きで実装されていてもよく、約１５μｍのところに受光点を有していてもよい。このような場合、例えば、直径８０μｍの接着パッド又は直径８０μｍのはんだボールを用いて、基板の表面から４５μｍ（６０μｍ−１５μｍ）のところにフォトダイオードを実装していてもよい。
【００９５】
表２に、発光／受光素子の高さと、接着パッド及びはんだボールの直径との関係を示した実験結果を表す。
【００９６】
【表２】
2010504571.tif 000004
【００９７】
図１〜図４−２（ｄ）、図７−３（ｅ）、図８−３（ｆ）、図９−５（ｋ）、図１０−４（ｆ）、図１１（ｃ）、図１２（ｃ）、図１７−３（ｆ）、図１９（ａ）、図１９（ｂ）、図２０（ａ）、図２０（ｂ）、及び、図２１において、レーザーダイオードは横マルチモード励起型であってもよく、光導波路はマルチモード伝送型であってもよい。
【００９８】
図１〜図４−２（ｄ）、図７−３（ｅ）、図８−３（ｆ）、図９−５（ｋ）、図１０−４（ｆ）、図１１（ｃ）、図１２（ｃ）、図１７−３（ｆ）、図１９（ａ）、図１９（ｂ）、図２０（ａ）、図２０（ｂ）、及び、図２１において、レーザーダイオードは図３２に示したような光学部品であってもよい。レーザーダイオードは、発光領域から出力された光を、基板に形成されたミラー（反射面）で約９０°転換させ、レーザーダイオードの端面から光を発する。
【００９９】
図２９−１（ａ）、図２９−１（ｂ）、図２９−１（ｃ）、図２９−２（ｄ）、図２９−２（ｅ）、図２９−２（ｆ）、図３０、及び、図３２において、点線は光の経路を示す。
【０１００】
図３３は、本発明に係る光配線の別の一例を示す。モバイル機器で使用される光配線では、消費される電気量を十分に抑制する必要がある。電力消費を抑えるためには、電気−光変換回路、発光素子、光−電気変換回路、及び、受光素子等のアクティブ素子を駆動させるのに、低い電圧を用いることが効果的である。電気−光変換回路及び光−電気変換回路は、約１．２Ｖで駆動させてもよい。しかし、発光及び受光素子が正常に動作するには、少なくとも約２Ｖ以上のバイアス電圧が必要である。通常、電気−光変換回路及び光−電気変換回路、又は、全てのアクティブ素子は、３．３Ｖの単一電源を用いている。電力消費を減らすために、電源電圧を下げることも試されてきた。発光及び受光素子の最小負荷電圧は、約２．２Ｖである。
【０１０１】
図３４は、本発明における電力消費を減らすための構造例を示す。電気−光変換回路及び発光素子（光−電気変換回路及び受光素子）へ別々に最小電源電圧が供給される。例えば、電気−光変換回路へは１．２Ｖが供給され、発光素子へは３．３Ｖが供給される。従って、電流に電圧を乗じて得られる電力の消費量を、十分に減少させられる。
【０１０２】
図３５は、異なる電源電圧を供給する方法の一例を示す。独立したレギュレータを電気−光（光−電気）変換回路の外側に配置し、複数の電源電圧を供給する。レギュレータは配線の外側に配置してもよく、複数の電源電圧は、電力入力部を介して供給されてもよい。
【０１０３】
図３６では、電圧コンバータ（ブースター回路）を電気−光（光−電気）変換回路の内側に配置している。例えば、回路を駆動するために、１．２Ｖの低電圧を電気−光（光−電気）変換回路に供給する。同時に、電気−光（光−電気）回路内のブースター回路で３．３Ｖに高電圧化された電圧を、発光素子に供給する。電気−光変換回路は電気信号を光信号に変換する。光−電気変換回路は、光信号を電気信号に変換する。
【０１０４】
図３７は、内部に反射面を有し、端面発光型素子のように機能する、面発光素子を示す模式図である。底面にある第一反射面は、異方性ウェットエッチングで形成可能である。反射面の角度が約５５°である場合、反射光は、水平面に対して約２０°の角度で発光素子の側面に進む。垂直側面の場合、屈折率が約３．６の素子では、側面において全反射が起こり、反射光は素子の外側へ伝送されない。放射光を素子の外側へ伝送するには、側面が傾斜している必要がある（第二反射面）。
【０１０５】
発光した光を水平面と平行に進行させるためには、斜面の角度θ２が、下記式：
ｎ１ｃｏｓ（２（θ１−４５）＋θ２）＝ｎ２ｃｏｓθ２
（式中、ｎ１：素子の屈折率、ｎ２：周囲媒体の屈折率、θ１：第一反射面の角度）
をほぼ満たしている必要がある。空気が周囲媒体の場合、θ２は約６３°であり、屈折率１．４の樹脂が周囲媒体の場合、θ２は約５８°である。
【０１０６】
・スイッチング素子（スイッチング回路）
図２３は、本発明の一実施形態に係る光電伝送デバイスを示す平面図である。本実施形態に係る光電伝送デバイスは、第一基板（１ａ）、第二基板（２ａ）、及び、第一基板（１ａ）と第二基板（２ａ）との間で信号を伝送する伝送基板（３ａ）から構成される。
【０１０７】
第一基板（１ａ）上には、ロジック（１１ａ）、スイッチング素子（１２ａ）、ドライバ（１３ａ）、及び、レーザーダイオード（１４ａ）等の部品が実装されている。第二基板（２ａ）上には、フォトダイオード（２１ａ）、アンプ（２２ａ）、及び、スイッチ（１３０ａ）等の部品が実装されている。伝送基板（３ａ）上には、第一基板（１ａ）と第二基板（２ａ）との間で信号を伝送するための電気回路及び光導波路が形成されている。
【０１０８】
レーザーダイオードは端面発光型であることが好ましく、フォトダイオードは端面受光型であることが好ましい。また、レーザーダイオードはシングルモードであることが好ましく、光導波路はマルチモードであることが好ましい。
【０１０９】
スイッチング素子（１２ａ）は、第一基板（１ａ）から第二基板（２ａ）へと信号を伝送する際に使用する手段（光学的又は電気的手段）を決定する部品である。
【０１１０】
図２４に示す通り、スイッチング素子（１２ａ）は、レベルコンバータ（１２１ａ）、サイクル決定素子（１２２ａ）、第一計数器（１２３−１ａ）、第二計数器（１２３−２ａ）、第一コンパレータ（１２４−１ａ）、第二コンパレータ（１２４−２ａ）、第一保持回路（１２５−１ａ）、第二保持回路（１２５−２ａ）、加算器（１２６ａ）、セレクタ（１２７ａ）、遅延ライン（１２８ａ）、及び、バッファ（１２９ａ）から構成される。
【０１１１】
図２４及び図２５を参照し、各部品の役割を説明する。
図２５は、スイッチング素子に入力された後にカウントされる２サイクル分のデータに関する情報を示す説明図である。
【０１１２】
レベルコンバータは、入力素子に入力されたデータがスイッチング素子で処理されるようにデータを変換する。スイッチング素子で処理される前の入力データ（３００ａ）のＶｃｃ及びグランドレベルは、データ等により一様でない場合がある。レベルコンバータ（１２１ａ）は、入力データ（３００ａ）のＶｃｃ及びグランドを所定のＶｃｃ（一定）及びグランド（一定）に変換する。
【０１１３】
例えば、Ｖｃｃが３．３Ｖ、グランドが０．８Ｖである入力データは、レベルコンバータによってＶｃｃが２．２Ｖ、グランドが０．２Ｖのデータに変換される。また、Ｖｃｃが１．８Ｖ、グランドが１．２Ｖの入力データも、レベルコンバータによってＶｃｃが２．２Ｖ、グランドが０．２Ｖのデータに変換される。これ以外の電圧を有するデータについても、レベルコンバータによってＶｃｃが２．２Ｖ、グランドが０．２Ｖのデータに変換される。Ｖｃｃが２．２Ｖ、グランドが０．２Ｖであるというこれらの所定値は、電圧の一例に過ぎない。
【０１１４】
上述の通り、レベルコンバータは、入力信号（３００ａ）をスイッチング素子で処理できるデータに変換するものであるから、入力データ（３００ａ）がすでにスイッチング素子で処理可能な場合、レベルコンバータは不要である。
【０１１５】
レベルコンバータにより変換されたデータは、遅延ライン（１２８ａ）及びバッファ（１２９ａ）を介してセレクタ（１２７ａ）へ伝送される。データはバッファ（１２９ａ）に保持された後、サイクル決定素子（１２２ａ）から入力された信号（クロック信号）に従って、サイクル毎にセレクタへ出力される。
【０１１６】
レベルコンバータで処理されたデータはセレクタ（１２７ａ）へ伝送されるとともに、このデータが高速信号であるか、低速信号であるかの情報を得るため、第一計数器（１２３−１ａ）及び第二計数器（１２３−２ａ）へ伝送される。
【０１１７】
データが計数器に到達すると、グランドからＶｃｃへ移行する数がカウントされる。伝送されたデータが高速信号であるか低速信号であるかを判断するためには、数に関する情報とともに時間も利用される。従って、サイクル（Ｔ）に関する情報は、サイクル決定素子（１２２ａ）から第一計数器（１２３−１ａ）及び第二計数器（１２３−２ａ）へ入力される（図２５の（１）参照）。
【０１１８】
第一計数器（１２３−１ａ）及び第二計数器（１２３−２ａ）は、サイクル（Ｔ）に基づき、所定時間内にグランドからＶｃｃへ移行する数（移行数）をカウントする（Ｖｃｃからグランドへ移行する場合に数をカウントしてもよい）。例えば、第一計数器は、サイクル決定素子から受信したデータが高レベル（Ｖｃｃ）である場合に、数をカウントする。第二計数器は、サイクル決定素子から受信したデータが低レベル（グランド）である場合に、数をカウントする。図２５の（２）に示す通り、第一計数器及び第二計数器には同じデータが連続的に伝送される。
【０１１９】
連続して入力されるデータの移行数は、第一計数器及び第二計数器を用いて、サイクル（Ｔ）毎に連続的にカウントされる。第一計数器は、サイクル（Ｔ）の前半１／２内の移行数をカウントし、第二計数器は後半１／２内の移行数をカウントする。図中、２サイクル分の波形が例として示されている（図２５の（２）中、左側のサイクル（Ｔ）におけるデータを左データといい、右側のサイクル（Ｔ）におけるデータを右データという）。しかし実際には、連続したデータが計数器に伝送される。
【０１２０】
左データの移行数は、サイクル（Ｔ）の前半１／２内においては（６）であり、後半１／２内においては（７）である。右データの移行数は、サイクル（Ｔ）の前半１／２内においては（１）であり、後半１／２内においては（０）である。左データと右データとは連続していて、１サイクルずれたデータである。第一計数器が低レベルにおける数をカウントし、第二計数器が高レベルにおける数をカウントしてもよい。サイクル（Ｔ）は固定でも可変でもよいが、可変サイクルであることが好ましい。
【０１２１】
第一計数器において、１サイクル内の高レベル時にカウントされる数情報（左データの最終の数情報：（６）；右データの最終の数情報：（１））が第一コンパレータ（１２４−１ａ）に伝送される。
【０１２２】
第一コンパレータでは、第一計数器から受信した数情報と第一コンパレータに保持されていた数（例えば、（５））とが比較される。その後、受信した数情報が第一コンパレータに保持されていた数以上の場合、第一コンパレータ（１２４−１ａ）から第一保持回路（１２５−１ａ）及び加算器（１２６ａ）へ、第一計数器において移行数をカウントされているデータは高速信号であるという信号が出力される。判断結果は、第一保持回路（１２５−１ａ）及び加算器（１２６ａ）において、１サイクルの間、保持される。
【０１２３】
第二計数器（１２３−２ａ）、第二コンパレータ（１２４−２ａ）、第二保持回路（１２５−２ａ）、及び、加算器（１２６ａ）においても同様である。すなわち、第二計数器では、１サイクル内の低レベル時にカウントされる数情報（左データの最終の数情報：（７）；右データの最終の数情報：（０））が第二コンパレータ（１２４−２ａ）に伝送される。
【０１２４】
第二コンパレータでは、第二計数器から受信した数情報と第二コンパレータに保持されていた数（例えば、（５））とが比較される。その後、受信した数情報が第二コンパレータに保持されていた数以上の場合、第二コンパレータ（１２４−２ａ）から第二保持回路（１２５−２ａ）及び加算器（１２６ａ）へ、第二計数器において移行数をカウントされているデータは高速信号であるという信号が出力される。判断結果は、第二保持回路（１２５−２ａ）及び加算器（１２６ａ）において、１サイクルの間、保持される。
【０１２５】
ここまでは、高速であると判断された例について説明した。以下、低速であると判断される例について説明する。
【０１２６】
カウント終了後（第一計数器においてサイクル内の前半１／２が終了した後、及び、第二計数器において１サイクルが終了した後）、第一計数器及び第二計数器はリセットされる（移行数が（０）となる）。第一保持回路、第二保持回路、及び、加算器に保持されたデータ（高速の場合は（１）、低速の場合は（０））は、サイクル毎に（０）にリセットされる。その後、第一計数器でカウントされた移行数が、１サイクル（サイクル（Ｔ）の前半１／２）の間で第一コンパレータに保持されている数情報に到達しない場合、第一保持回路及び加算器に保持される第一の判断結果は低速（（０））となる。
【０１２７】
第二の結果も同様に判断される。第二計数器でカウントされた移行数が、１サイクル（サイクル（Ｔ）の後半１／２）の間で第二コンパレータに保持された数情報に到達しない場合、第二保持回路及び加算器に保持される第二の判断結果は低速（（０））である。
【０１２８】
第一保持回路を介して加算器に入力された判断結果（第一の判断結果）及び第二保持回路を介して加算器に入力された別の判断結果（第二の判断結果）に基づいて、加算器は加算判断結果を生成する。第一の判断結果と第二の判断結果とのいずれか一方が高速（（１））である場合、加算判断結果は高速であると判断される。
【０１２９】
バッファ（１２９ａ）は、サイクル決定素子（１２２ａ）からのクロック信号に基づき、セレクタ（１２７ａ）へデータを出力する。セレクタ（１２７ａ）は、サイクル決定素子（１２２ａ）からのクロック信号に基づき、加算器が生成した加算判断結果を受信する。その後、バッファ（１２９ａ）からセレクタ（１２７ａ）に到達したデータは、加算判断結果に基づいて、伝送基板上の光回路又は電気回路のいずれかに出力される。
【０１３０】
このとき、加算器において高速信号であると判断されたデータは、ドライバ及びレーザーダイオードを介して伝送基板上の光回路に出力される。また、低速信号であると判断されたデータは、電気回路に出力される。電気伝送される場合、ドライバＩＣ、レーザーダイオード、フォトダイオード、及びアンプのスイッチを切り、光伝送回路を遮断することが好ましい。
【０１３１】
さらに、加算器は加算判断結果をスイッチ（１３０ａ）に出力する（信号（２０３ａ））。伝送基板上の光導波路を介して第二基板へ伝送されたデータは、フォトダイオード（２１ａ）及びアンプ（２２ａ）を介してスイッチ（１３０ａ）に到達する（図２４の（２００ａ）、経路（２００ａ））。伝送基板上の電気回路を介して第二回路へ伝送されたデータもスイッチ（１３０ａ）に到達する（図２４の（２０１ａ）、経路（２０１ａ））。
【０１３２】
スイッチ（１３０ａ）は、加算器からの信号（２０３ａ）（「識別信号」とも言う）に基づいて、データをスイッチへ伝送する際に経路（２００ａ）又は経路（２０１ａ）のいずれが使用されたかを識別する。その後、識別結果に従って、スイッチは経路（２００ａ）及び経路（２０２ａ）、又は、経路（２０１ａ）及び経路（２０２ａ）のいずれか同士を接続し、第二基板上に形成された１つの経路（２０２ａ）にデータを出力する。
【０１３３】
上記説明では、データ速度を判断するのに１サイクルを用いたが、１／２サイクルを用いることもできる。すなわち、サイクル決定素子（１２２ａ）からのクロック信号に基づいて、バッファ（１２９ａ）及びセレクタ（１２７ａ）が１／２サイクル毎に駆動するよう回路を組んでもよい。セレクタは、１／２サイクル毎に加算器の判断結果を受信する。（第一の判断結果及び第二の判断結果を加算することで、加算器が加算判断結果を生成するのではない。第一の判断結果及び第二の判断結果それぞれに基づいて、セレクタが１／２サイクル毎にデータを出力する。）
【０１３４】
上記説明は、第一基板から第二基板への伝送方法についての説明である。ロジックやスイッチング素子等の部品は、第二基板上に実装されていてもよい。
【０１３５】
第二基板から第一基板へも、スイッチング素子を用い、データに応じて選択する光又は電気回路を介して伝送してもよい。
【０１３６】
第二基板から第一基板への伝送は、電気回路のみを介して行ってもよい。
【０１３７】
図２６は、本発明の別の実施形態に係る光電伝送デバイスを示す平面図である。本実施形態では、ロジック（１１ａ）、スイッチング素子（１２ａ）、ドライバ（１３ａ）、レーザーダイオード（１４ａ）、フォトダイオード（２１ａ）、アンプ（２２ａ）、及び、光導波路（２６ａ）が一枚のフレキシブル基板（２５ａ）上に実装されている。
【０１３８】
ロジック（１１ａ）、スイッチング素子（１２ａ）、ドライバ（１３ａ）及びレーザーダイオード（１４ａ）等の部品が実装された第一領域と、フォトダイオード（２１ａ）及びアンプ（２２ａ）等の部品が実装された第二領域とは、光導波路を挟んで配置されている。第一領域と第二領域との間のデータ伝送は、光導波路（２６ａ）、又は、第一領域と第二領域とを接続する電気回路を用いて行われる。先の実施形態のように、光導波路はフレキシブル基板（２５ａ）（先の実施形態における伝送基板（３ａ）に相当）上に形成されてもよく、別のフレキシブル基板上に形成された後でフレキシブル基板（２５ａ）上に積層されてもよい。
【０１３９】
図２７は、本実施形態のスイッチング素子を有する回路を示す模式図である。本実施形態では、入力データ（３００ａ）はスイッチング素子で処理可能であるので、先の実施形態におけるレベルコンバータ（１２１ａ）は備えられていない。さらに、セレクタ（１２７ａ）から出力されたデータ（２００ａ、２０１ａ）は、スイッチ（１３０ａ）を経由することなく経路（２０２ａ）に接続される。また、バッファ（１２９ａ）も備えられていない。
【０１４０】
データ速度を判断するため、計数器、コンパレータ、保持回路、及び、加算器において処理（処理時間）が行われる。その結果、バッファが備えられていない本実施形態においては、加算判断結果が生成される前に入力データ（３００ａ）がセレクタに到達する。よって、バッファが備えられていない本実施形態では、現在のサイクルより１サイクル前での判断結果を用いて、セレクタから光回路又は電気回路にデータが伝送される。
【０１４１】
図２５によれば、左データは右データ（左データより１サイクル前に伝送されたデータ）での判断結果を用いてセレクタから出力される。通常、高速であっても低速であっても同じ速度の信号がしばらく続くため、セレクタから伝送基板へデータが伝送された場合に間違った経路を介して伝送されてしまうのは、データ速度が高速から低速へ、又は、低速から高速へ変化した際の最初のサイクル分のデータ程度である。
【０１４２】
先の実施形態と同様に、本実施形態ではレベルコンバータ（１２１ａ）、バッファ（１２９ａ）、及び、スイッチ（１３０ａ）が備えられていてもよい。
【０１４３】
バッファはセレクタ回路に組み込まれていてもよい。
【０１４４】
バッファ（１３０ａ）又は遅延ライン（１２９ａ）のいずれかが設けられていてもよい。データは、バッファ（１３０ａ）及び遅延ライン（１２９ａ）を通過せずに直接セレクタ（１２７ａ）へ伝送されてもよい。
【０１４５】
図２３及び図２６によれば、ロジック（１１ａ）は基板上に実装されているが、実装しなくてもよい。
【０１４６】
本発明の実施形態に係る光電伝送デバイスは、モバイル機器に好適に用いられる。第一基板（第一領域）を本体（キーボードを備える部分）として使用し、第二基板（第二領域）をディスプレイとして使用するのが好ましい。
【０１４７】
スイッチング素子は、ドライバに組み込まれていてもよい。
【０１４８】
光伝送回路と電気伝送回路とを切り替えるために、モバイル機器が有しているオン／オフ信号（例えば、スリープモード用のオン／オフ信号）が用いられてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１４９】
本発明に係る上述の実施形態は、電気及び光回路が集積された構造を有する光インターコネクトデバイス、並びに、光インターコネクトデバイスの製造方法に関する。光インターコネクトデバイスの製造方法は、光学部品に形成されたアライメントマークを基準として光導波路を形成する方法、又は、光導波路に形成されたアライメントマークに基づいて光学部品用の実装パッドを形成する方法を含んでいるが、これらに限定はされない。
【０１５０】
本発明に関しては、上記説明を参考として様々な態様、変形を実施することが可能であるのは明白である。従って、添付の特許請求の範囲内において、ここで具体的に記載したもの以外であっても実施することができる。
【符号の説明】
【０１５１】
１、２１、３１、４１、８４  ポリイミド基板
２、２２、３２、６０２  下部クラッド層
３、３３、１１０３  コア層
４、２４、３４、４４  上部クラッド層
５  フレキシブル２Ｄ光学基板
６、７  リジッド基板
６、２６、３６、４６、１０６−１  第一基板
７、２７、３７、４７、１０６−２  第二基板
８、２８、３８、４８、１０２、５３８、６３８  レーザーダイオード
９、２９、３９、４９、１０３、５３９、６３９  フォトダイオード
１０、１１、２１０、２１１、３１０、３１１、４１０、４１１、５１０、５１１、６１０、６１１  アライメントマーク
１２、３２０、４２０、８１８、１１５０  ３Ｄ光導波路
３３−１  ２Ｄコア層部分
３９  金属層
８０  スチフナー
８５  第一リジッド基板（第一電気配線基板）
８６  第二リジッド基板（第二電気配線基板）
８７  電気配線
８８  ＢＧＡ（Ｂａｌｌ  Ｇｒｉｄ  Ａｒｒａｙ）
８９  電気コネクタ端子
１００、５００、６００、７００、２０００、２００１  フレキシブル基板
１０１、８２８  コネクタ
１０６  プリント配線板
１０７  補強層
２１２  ３Ｄコア
３００、１１００  光導波路アライメントマーク
３０１、４０１、１３０１  マスク
３３１、４３１  第一接続３Ｄ光導波路
３３２、４３２  第二接続３Ｄ光導波路
６７０  フレキシブル保持基板
６８０、１１１０  プリプレグ
７０１、９０６  光学部品
８０５  リジッド−フレキシブル基板
８１６  レーザーダイオード
８１７  フォトダイオード
８２７  フレキシブル電気基板
８２９  駆動回路、光−電気変換素子
８３０  制御回路、光−電気変換素子
９００  光導波路
９０１  導波路シート
９０２  スルーホール
９０３  導波路ウインドウ
９０４  リジッド実装基板
９０５  実装領域
９０６  光学及び電気部品
９０７  電気配線
９０９  配線
１１２０  導電部
２００２  固定部材
１ａ  第一基板
２ａ  第二基板
３ａ  伝送基板
１１ａ  ロジック
１２ａ  スイッチング素子
１３ａ  ドライバ
１４ａ  レーザーダイオード
２１ａ  フォトダイオード
２２ａ  アンプ
１２１ａ  レベルコンバータ
１２２ａ  サイクル決定素子
１２３−１ａ  第一計数器
１２３−２ａ  第二計数器
１２４−１ａ  第一コンパレータ
１２４−２ａ  第二コンパレータ
１２５−１ａ  第一保持回路
１２５−２ａ  第二保持回路
１２６ａ  加算器
１２７ａ  セレクタ
１２８ａ  遅延ライン
１２９ａ  バッファ
１３０ａ  スイッチ
２００ａ、２０１ａ、２０２ａ  経路
２０３ａ  信号
３００ａ  入力データ
【図１】
2010504571.tif 000005
【図２】
2010504571.tif 000006
【図３】
2010504571.tif 000007
【図４−１】
2010504571.tif 000008
【図４−２】
2010504571.tif 000009
【図４−３】
2010504571.tif 000010
【図５−１】
2010504571.tif 000011
【図５−２】
2010504571.tif 000012
【図６】
2010504571.tif 000013
【図７−１】
2010504571.tif 000014
【図７−２】
2010504571.tif 000015
【図７−３】
2010504571.tif 000016
【図８−１】
2010504571.tif 000017
【図８−２】
2010504571.tif 000018
【図８−３】
2010504571.tif 000019
【図９−１】
2010504571.tif 000020
【図９−２】
2010504571.tif 000021
【図９−３】
2010504571.tif 000022
【図９−４】
2010504571.tif 000023
【図９−５】
2010504571.tif 000024
【図１０−１】
2010504571.tif 000025
【図１０−２】
2010504571.tif 000026
【図１０−３】
2010504571.tif 000027
【図１０−４】
2010504571.tif 000028
【図１１】
2010504571.tif 000029
【図１２】
2010504571.tif 000030
【図１３】
2010504571.tif 000031
【図１４】
2010504571.tif 000032
【図１５】
2010504571.tif 000033
【図１６】
2010504571.tif 000034
【図１７−１】
2010504571.tif 000035
【図１７−２】
2010504571.tif 000036
【図１７−３】
2010504571.tif 000037
【図１８】
2010504571.tif 000038
【図１９】
2010504571.tif 000039
【図２０】
2010504571.tif 000040
【図２１】
2010504571.tif 000041
【図２２】
2010504571.tif 000042
【図２３】
2010504571.tif 000043
【図２４】
2010504571.tif 000044
【図２５】
2010504571.tif 000045
【図２６】
2010504571.tif 000046
【図２７】
2010504571.tif 000047
【図２８】
2010504571.tif 000048
【図２９−１】
2010504571.tif 000049
【図２９−２】
2010504571.tif 000050
【図３０】
2010504571.tif 000051
【図３１】
2010504571.tif 000052
【図３２】
2010504571.tif 000053
【図３３】
2010504571.tif 000054
【図３４】
2010504571.tif 000055
【図３５】
2010504571.tif 000056
【図３６】
2010504571.tif 000057
【図３７】
2010504571.tif 000058
【手続補正書】
【提出日】平成21年6月12日(2009.6.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光インターコネクトデバイスであって、
前記光インターコネクトデバイスは、第一基板、第二基板、光導波路、電気配線、及び、スイッチングデバイスを備え、
前記第一基板は、電気配線回路、電気・光変換素子、及び、発光素子を有し、
前記電気・光変換素子は、前記電気配線回路と接続され、且つ、電気信号を光信号に変換し、
前記発光素子は、前記電気・光変換素子と接続され、且つ、光を発し、
前記第二基板は、電気配線回路、光・電気変換素子、及び、受光素子を有し、
前記光・電気変換素子は、前記第二基板の電気配線回路と接続され、且つ、光信号を電気信号に変換し、
前記受光素子は、前記光・電気変換素子と接続され、且つ、前記発光素子からの光を受信し、
前記光導波路は、前記発光素子と前記受光素子とを光学的に接続し、
前記電気配線は、前記第一基板の電気配線回路と前記第二基板の電気配線回路とを電気的に接続し、
前記スイッチングデバイスは、データの高速信号が光導波路を介して伝送され、データの低速信号が電気配線を介して伝送されるよう判断する
光インターコネクトデバイス。
【請求項２】
前記スイッチングデバイスは、サイクル決定部、第一計数器、第一コンパレータ、第一保持デバイス、第二計数器、第二コンパレータ、第二保持デバイス、加算器、及び、セレクタを備え、
前記サイクル決定部は、サイクルを決定し、
前記第一計数器は、決定されたサイクルにおける第一群の移行数をカウントし、
前記第一コンパレータは、カウントされた前記第一群の移行数と前記第一コンパレータに保持されている数とを比較し、
前記第一保持デバイスは、前記サイクルの間、第一コンパレータからの結果を保持し、
前記第二計数器は、前記サイクルにおける第二群の移行数をカウントし、
前記第二コンパレータは、カウントされた前記第二群の移行数と前記第二コンパレータに保持されている数とを比較し、
前記第二保持デバイスは、前記サイクルの間、第二コンパレータからの結果を保持し、
前記加算器は、前記第一及び第二保持デバイスから受信した結果を加算し、
前記セレクタは、前記加算器で加算された結果を、サイクルに基づいて受信する
請求項１に記載の光インターコネクトデバイス。
【請求項３】
ブースターデバイスを更に備え、
前記ブースターデバイスは、前記発光素子及び前記受光素子のうち少なくとも一方に供給される電圧を生成する
請求項１に記載の光インターコネクトデバイス。
【請求項４】
フレキシブル基板を更に備え、
前記フレキシブル基板は、前記光導波路及び前記電気配線を備えている
請求項１に記載の光インターコネクトデバイス。
【請求項５】
前記発光素子は、端面発光型の発光素子であり、且つ、前記第一基板に向かう方向へ下向きのエピタキシャル面を有し、
前記受光素子は、端面受光型の受光素子であり、且つ、前記第二基板から離れる方向へ上向きのエピタキシャル面を有している
請求項１に記載の光インターコネクトデバイス。
【請求項６】
前記発光素子は、端面発光型の発光素子であり、且つ、前記第一基板に向かう方向へ下向きのエピタキシャル面を有し、
前記受光素子は、端面受光型の受光素子であり、且つ、前記第二基板に向かう方向へ下向きのエピタキシャル面を有している
請求項１に記載の光インターコネクトデバイス。
【請求項７】
前記発光素子は、端面発光型の発光素子であり、且つ、前記第一基板に向かう方向へ下向きのエピタキシャル面を有し、
前記受光素子は、端面受光型の受光素子であり、且つ、前記第二基板から離れる方向へ上向きの反射面、及び、前記第二基板に向かう方向へ下向きのエピタキシャル面を有し、
前記受光素子の反射面は、前記発光素子からの光信号をエピタキシャル面に反射するよう位置している
請求項１に記載の光インターコネクトデバイス。
【請求項８】
前記光導波路は、前記発光素子と向き合う第一端部及び前記受光素子と向き合う第二端部を有し、
前記光導波路は、第一及び第二基板において、第二端部が第一端部よりも高くなるように位置し、
前記発光素子及び前記受光素子は、前記光導波路の前記第一及び第二端部の高低差に対応して、前記発光素子及び前記受光素子の光軸の高さが異なるように位置している
請求項１に記載の光インターコネクトデバイス。
【請求項９】
第一フレキシブル基板、及び、第二フレキシブル基板を更に備え、
前記第一フレキシブル基板は、前記光導波路を有し、
前記第二フレキシブル基板は、前記電気配線を有し、
前記第一フレキシブル基板は、前記第一フレキシブル基板の端部で前記第二フレキシブル基板に固定されている
請求項１に記載の光インターコネクトデバイス。
【請求項１０】
前記光導波路は、前記発光素子と向き合う端部を有し、
前記端部の断面積が、前記光導波路の他の部分の断面積よりも大きい
請求項１に記載の光インターコネクトデバイス。
【請求項１１】
レギュレータを更に備え、
前記レギュレータは、前記光・電気変換素子及び前記受光素子のうち少なくとも一方に電圧を供給し、
前記レギュレータは、前記受光素子に供給される電圧よりも小さい電圧を、前記光・電気変換素子に供給する
請求項１に記載の光インターコネクトデバイス。
【請求項１２】
光インターコネクトデバイスであって、
前記光インターコネクトデバイスは、基板、光導波路、電気配線、及び、スイッチングデバイスを備え、
前記基板は、第一電気配線部及び第二電気配線部を有し、
前記第一電気配線部は、電気信号を光信号に変換する電気・光変換素子、及び、前記電気・光変換素子に接続され、且つ、光を発する発光素子を有し、
前記第二電気配線部は、光信号を電気信号に変換する光・電気変換素子、及び、前記光・電気変換素子と接続され、且つ、前記発光素子からの光を受信する受光素子を有し、
前記光導波路は、前記第一電気配線部の発光素子と、前記第二電気配線部の受光素子とを光学的に接続し、
前記電気配線は、前記第一電気配線部と前記第二電気配線部とを電気的に接続し、
前記スイッチングデバイスは、データの高速信号が光導波路を介して伝送され、データの低速信号が電気配線を介して伝送されるよう判断する
光インターコネクトデバイス。
【請求項１３】
複数の補強基板を更に備え、
前記複数の補強基板は、前記基板上に設けられ、
前記基板は、フレキシブル基板であり、
前記補強基板は、前記発光素子と前記光導波路とが互いに向き合う端部、及び、前記受光素子と前記光導波路とが互いに向き合う端部において、前記フレキシブル基板を支持するように位置している
請求項１２に記載の光インターコネクトデバイス。
【請求項１４】
前記スイッチングデバイスは、サイクル決定部、第一計数器、第一コンパレータ、第一保持デバイス、第二計数器、第二コンパレータ、第二保持デバイス、加算器、及び、セレクタを備え、
前記サイクル決定部は、サイクルを決定し、
前記第一計数器は、決定されたサイクルにおける第一群の移行数をカウントし、
前記第一コンパレータは、カウントされた前記第一群の移行数と前記第一コンパレータに保持されている数とを比較し、
前記第一保持デバイスは、前記サイクルの間、第一コンパレータからの結果を保持し、
前記第二計数器は、前記サイクルにおける第二群の移行数をカウントし、
前記第二コンパレータは、カウントされた前記第二群の移行数と前記第二コンパレータに保持されている数とを比較し、
前記第二保持デバイスは、前記サイクルの間、第二コンパレータからの結果を保持し、
前記加算器は、前記第一及び第二保持デバイスから受信した結果を加算し、
前記セレクタは、前記加算器で加算された結果を、サイクルに基づいて受信する
請求項１２に記載の光インターコネクトデバイス。
【請求項１５】
ブースターデバイスを更に備え、
前記ブースターデバイスは、前記発光素子及び前記受光素子のうち少なくとも一方に供給される電圧を生成する
請求項１２に記載の光インターコネクトデバイス。
【請求項１６】
フレキシブル基板を更に備え、
前記フレキシブル基板は、前記光導波路及び前記電気配線を備えている
請求項１２に記載の光インターコネクトデバイス。
【請求項１７】
前記発光素子は、端面発光型の発光素子であり、且つ、前記基板に向かう方向へ下向きのエピタキシャル面を有し、
前記受光素子は、端面受光型の受光素子であり、且つ、前記基板から離れる方向へ上向きのエピタキシャル面を有している
請求項１２に記載の光インターコネクトデバイス。
【請求項１８】
前記発光素子は、端面発光型の発光素子であり、且つ、前記基板に向かう方向へ下向きのエピタキシャル面を有し、
前記受光素子は、端面受光型の受光素子であり、且つ、前記基板に向かう方向へ下向きのエピタキシャル面を有している
請求項１２に記載の光インターコネクトデバイス。
【請求項１９】
前記発光素子は、端面発光型の発光素子であり、且つ、前記基板に向かう方向へ下向きのエピタキシャル面を有し、
前記受光素子は、端面受光型の受光素子であり、且つ、前記基板から離れる方向へ上向きの反射面、及び、前記基板に向かう方向へ下向きのエピタキシャル面を有し、
前記受光素子は、前記発光素子からの光信号をエピタキシャル面に反射するよう位置している
請求項１２に記載の光インターコネクトデバイス。
【請求項２０】
前記光導波路は、前記発光素子と向き合う第一端部及び前記受光素子と向き合う第二端部を有し、
前記光導波路は、前記基板において、第二端部が第一端部よりも高くなるように位置し、
前記発光素子及び前記受光素子は、前記光導波路の前記第一及び第二端部の高低差に対応して、前記発光素子及び前記受光素子の光軸の高さが異なるように位置している
請求項１２に記載の光インターコネクトデバイス。
【請求項２１】
第一フレキシブル基板、及び、第二フレキシブル基板を更に備え、
前記第一フレキシブル基板は、前記光導波路を有し、
前記第二フレキシブル基板は、前記電気配線を有し、
前記第一フレキシブル基板と前記第二フレキシブル基板とが間隔を空けて離れるようにして、前記第一フレキシブル基板は、前記第一フレキシブル基板の端部で前記第二フレキシブル基板に固定されている
請求項１に記載の光インターコネクトデバイス。
【請求項２２】
レギュレータを更に備え、
前記レギュレータは、前記電気・光変換素子及び前記発光素子のうち少なくとも一方に電圧を供給し、
前記レギュレータは、前記発光素子に供給される電圧よりも小さい電圧を、前記電気・光変換素子に供給する
請求項１２に記載の光インターコネクトデバイス。
【請求項２３】
レギュレータを更に備え、
前記レギュレータは、前記光・電気変換素子及び前記受光素子のうち少なくとも一方に電圧を供給し、
前記レギュレータは、前記受光素子に供給される電圧よりも小さい電圧を、前記光・電気変換素子に供給する
請求項１２に記載の光インターコネクトデバイス。
【請求項２４】
光導波路の形成方法であって、
電気配線基板上で、光を発する発光素子、及び、光を受信する受光素子を用意する工程、
前記発光素子における発光点の位置を示すためのアライメントマーク、及び、前記受光素子における受光点の位置を示すためのアライメントマークを設ける工程、
基板上に前記発光素子及び前記受光素子を実装する工程、及び、
前記発光素子と前記受光素子とを光学的に接続する３次元光導波路を、前記アライメントマークに従って形成する工程
を含む光導波路の形成方法。
【請求項２５】
前記３次元光導波路は、中間部、発光部、及び、受光部を備え、
前記発光部は、前記中間部と前記発光素子の発光点とを光学的に接続し、
前記受光部は、前記中間部と前記受光素子の受光点とを光学的に接続し、
前記アライメントマークを設ける工程は、前記発光素子における発光点を示すためのアライメントマーク、前記受光素子における受光点を示すためのアライメントマーク、及び、少なくとも一つの、前記３次元光導波路の光軸を示すアライメントマーク、を設ける工程を更に含み、
前記３次元光導波路の形成工程は、前記発光素子の発光点と前記受光点との間、前記発光素子を示すアライメントマークに係る発光部と前記発光部との間、及び、前記受光素子を示すアライメントマークに係る受光部と前記受光部との間、に中間部を形成する工程を更に含んでいる
請求項２４に記載の光導波路の形成方法。
【請求項２６】
前記発光素子の発光点と前記受光素子の受光点との高さが、前記３次元光導波路の光軸の高さと揃うようにして、前記発光素子及び前記受光素子用の複数の電気パッドを、前記基板上に設ける工程を更に含んでいる
請求項２４に記載の光導波路の形成方法。
【請求項２７】
前記発光素子の発光点と前記受光素子の受光点との高さが、前記３次元光導波路の光軸の高さと揃うようにして、前記発光素子及び前記受光素子のうち少なくとも一方用のバンプを、前記基板上に少なくとも一つ設ける工程を更に含んでいる
請求項２４に記載の光導波路の形成方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、２００６年９月１９日に出願された米国特許出願第６０／８４５５０１号明細書、２００６年１０月２３日に出願された米国特許出願第６０／８５３４２１号明細書、及び、２００６年１１月２９日に出願された米国特許出願第６０／８６７７１６号明細書を基礎として優先権主張するものである。これらの出願の全内容が、参照により本願明細書に組み込まれる。
【０００２】
本発明は、光インターコネクトデバイス、及び、光インターコネクトデバイスの製造方法に関する。本発明はまた、光学部品と光導波路との間で光配線を形成する方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
特許文献１には、光学部品と光導波路とを機械的に整列させ、光学部品及び光導波路間での接続損失を減らす方法が開示されている。特許文献２には、半導体集積回路装置と、半導体集積回路装置に接続された外部装置との間の信号伝送手段を変換するシステムが開示されており、データ信号は光学的に伝送され、電源及び駆動信号は電気的に伝送される。これらの引例の全内容が、参照により本願明細書に組み込まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０８−３６１２２号公報
【特許文献２】特開平１０−１３５４０７号公報
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様によれば、光インターコネクトデバイスは、第一基板、第二基板、光導波路、電気配線、及び、スイッチングデバイスを備える。上記第一基板は、電気配線回路、電気・光変換素子、及び、発光素子を有し、上記電気・光変換素子は、上記電気配線回路と接続され、且つ、電気信号を光信号に変換し、上記発光素子は、上記電気・光変換素子と接続され、且つ、光を発する。上記第二基板は、電気配線回路、光・電気変換素子、及び、受光素子を有し、上記光・電気変換素子は、上記第二基板の電気配線回路と接続され、且つ、光信号を電気信号に変換し、上記受光素子は、上記光・電気変換素子と接続され、且つ、上記発光素子からの光を受信する。上記光導波路は、上記発光素子と上記受光素子とを光学的に接続する。上記電気配線は、上記第一基板の電気配線回路と上記第二基板の電気配線回路とを電気的に接続する。上記スイッチングデバイスは、データの高速信号が光導波路を介して伝送され、データの低速信号が電気配線を介して伝送されるよう判断する。
【０００６】
本発明の別の態様によれば、光インターコネクトデバイスは、基板、光導波路、電気配線、及び、スイッチングデバイスを備える。上記基板は、第一電気配線部及び第二電気配線部を有する。上記第一電気配線部は、電気信号を光信号に変換する電気・光変換素子、及び、上記電気・光変換素子に接続され、且つ、光を発する発光素子を有する。上記第二電気配線部は、光信号を電気信号に変換する光・電気変換素子、及び、上記光・電気変換素子と接続され、且つ、上記発光素子からの光を受信する受光素子を有する。上記光導波路は、上記第一電気配線部の発光素子と、上記第二電気配線部の受光素子とを光学的に接続する。上記電気配線は、上記第一電気配線部と上記第二電気配線部とを電気的に接続する。上記スイッチングデバイスは、データの高速信号が光導波路を介して伝送され、データの低速信号が電気配線を介して伝送されるよう判断する。
【０００７】
本発明の更に別の態様によれば、光導波路の形成方法は、電気配線基板上で光を発する発光素子、及び、光を受信する受光素子を用意する工程、上記発光素子における発光点の位置を示すためのアライメントマーク、及び、上記受光素子における受光点の位置を示すためのアライメントマークを設ける工程、基板上に上記発光素子及び上記受光素子を実装する工程、及び、上記発光素子と上記受光素子とを光学的に接続する３次元光導波路を、上記アライメントマークに従って形成する工程を含む。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
上記詳細な説明を以下の添付図面と関連させて参照することで、本発明のより完全な評価及び付随する多くの利点に関して、更に理解が深まるであろう。
【図１】光インターコネクトデバイスの構造を示す側面図である。
【図２】本発明の別の実施形態に係る光インターコネクトデバイスを示す側面図である。
【図３】本発明の別の実施形態に係る光インターコネクトデバイスを示す側面図である。
【図４−１】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の一実施形態に係る光インターコネクトデバイスの構造の一例を示す側面図である。
【図４−２】（ｃ）及び（ｄ）は、本発明の一実施形態に係る光インターコネクトデバイスの構造の一例を示す側面図である。
【図４−３】（ｅ）は、本発明の一実施形態に係る光インターコネクトデバイスの構造の一例を示す側面図である。
【図５−１】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の一実施形態に係る光インターコネクトデバイスの製造方法を示す模式図であって、導波路シートは多数の導波路を有し、リジッド実装基板は多数の小基板を有し、導波路シートとリジッド実装基板とは互いに積層され、積層された基板上には電気部品及び光学部品が実装される。
【図５−２】（ｅ）は、本発明の一実施形態に係る光インターコネクトデバイスの製造方法を示す平面図であって、図５−１（ａ）〜（ｄ）に示した方法で製造された光インターコネクトデバイスはユニット毎に切り出される。
【図６】（ａ）〜（ｅ）は、本発明の実施形態に係る光インターコネクトデバイスの製造方法を示す模式図であって、導波路シートは多数の導波路を有し、フレキシブル実装基板は多数の小基板を有し、導波路シートとフレキシブル実装基板とは互いに積層され、積層された基板上には電気部品及び光学部品が実装され、光インターコネクトデバイスはユニット毎に切り出される。
【図７−１】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施形態に係る光インターコネクトデバイスの製造方法を示す断面図であって、開始工程を示す図、図７−１（ａ）に示した基板上に２Ｄ光学基板が形成された後の図、及び、図７−１（ｂ）に示した２Ｄ光学基板が基板上に固定された後の図を含む。
【図７−２】（ｄ）は、本発明の実施形態に係る光インターコネクトデバイスの製造方法を示す断面図及び平面図であって、図７−１（ｃ）に示した基板上に光学部品が実装された後の図を含む。
【図７−３】（ｅ）は、本発明の実施形態に係る光インターコネクトデバイスの製造方法を示す断面図及び平面図であって、３Ｄ光導波路が形成された後の図を含む。
【図８−１】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の一実施形態に係る光インターコネクトデバイスの製造方法を示す断面図であって、開始工程を示す図、図８−１（ａ）に示した基板上に下部クラッド層が形成された後の図、及び、図８−１（ｂ）に示した基板が他の基板上に固定された後の図を含む。
【図８−２】（ｄ）及び（ｅ）は、本発明の一実施形態に係る光インターコネクトデバイスの製造方法を示す断面図及び平面図であって、図８−１（ｃ）に示した基板上に光学部品が実装された後の図、及び、３Ｄ光導波路が形成された後の図を含む。
【図８−３】（ｆ）は、本発明の一実施形態に係る光インターコネクトデバイスの製造方法を示す断面図及び平面図であって、図８−２（ｅ）に示した基板表面に上部クラッド層が形成された後の図を含む。
【図９−１】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の一実施形態に係る光インターコネクトデバイスの製造方法を示す断面図であって、開始工程を示す図、図９−１（ａ）に示した基板上に下部クラッド層が形成された後の図、図９−１（ｂ）に示した下部クラッド層上に金属層が形成された後の図、及び、図９−１（ｂ）に示した下部クラッド層上に光導波路アライメントマークが形成された後の図を含む。
【図９−２】（ｅ）及び（ｆ）は、本発明の一実施形態に係る光インターコネクトデバイスの製造方法を示す断面図及び平面図であって、図９−１（ｄ）に示した基板上にコア層が形成された後の図、及び、図９−２（ｅ）に示したコア層上にマスクが形成された後の図を含む。
【図９−３】（ｇ）及び（ｈ）は、本発明の一実施形態に係る光インターコネクトデバイスの製造方法を示す断面図及び平面図であって、図９−２（ｆ）に示されたマスクを使用し、マスクの下にある部分を除いてコアが取り除かれ、続いてマスクが剥がされた後の図、及び、図９−３（ｇ）に示した基板が他の基板上に固定された後の図を含む。
【図９−４】（ｉ）は、本発明の一実施形態に係る光インターコネクトデバイスの製造方法を示す断面図及び平面図であって、図９−３（ｈ）に示した基板上に光学部品が実装された後の図を含む。
【図９−５】（ｊ）及び（ｋ）は、本発明の一実施形態に係る光インターコネクトデバイスの製造方法を示す断面図及び平面図であって、３Ｄコアが形成された後の図、及び、図９−５（ｊ）に示した基板上に上部クラッド層が形成された後の図を含む。
【図１０−１】（ａ）は、本発明の一実施形態に係る光インターコネクトデバイスの製造方法を示す断面図及び平面図であって、コア層上にマスクが形成された後の図を含む。
【図１０−２】（ｂ）及び（ｃ）は、本発明の一実施形態に係る光インターコネクトデバイスの製造方法を示す断面図及び平面図であって、図１０−１（ａ）に示されたマスクを使用し、マスクの下にある部分を除いてコアが取り除かれ、続いてマスクが剥がされた後の図、及び、図１０−２（ｂ）に示した基板が他の基板上に固定された後の図を含む。
【図１０−３】（ｄ）は、本発明の一実施形態に係る光インターコネクトデバイスの製造方法を示す断面図及び平面図であって、図１０−２（ｃ）に示した基板上に光学部品が実装された後の図を含む。
【図１０−４】（ｅ）及び（ｆ）は、本発明の一実施形態に係る光インターコネクトデバイスの製造方法を示す断面図及び平面図であって、製造方法に従って３Ｄコアが形成された後の図、及び、図１０−４（ｅ）に示した基板上に上部クラッド層が形成された後の図を含む。
【図１１】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の一実施形態に係る光インターコネクトデバイスの製造方法を示す断面図及び平面図であって、開始工程を示す図、図１１（ａ）に示した基板上に２Ｄ光学基板が形成された後の図、及び、図１１（ｂ）に示した基板上に光学部品が実装された後の図を含む。
【図１２】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の一実施形態に係る光インターコネクトデバイスの製造方法を示す断面図及び平面図であって、下部クラッド層が形成された後の図、図１２（ａ）に示した未完成の基板がフレキシブル基板上に積層された後の図、及び、図１２（ｂ）に示した基板上に光学部品が実装された後の図を含む。
【図１３】レーザーダイオードと向かい合った３Ｄ光導波路を示す平面図である。
【図１４】（ａ）は、フォトダイオードと向かい合った３Ｄ光導波路を示す平面図であり、（ｂ）は、レーザーダイオード及びフォトダイオードと向かい合った３Ｄ光導波路を示す平面図である。
【図１５】３Ｄ光導波路の一例を示す平面図である。
【図１６】（ａ）及び（ｂ）は、基板上に光学部品を実装する工程を示す側面図である。
【図１７−１】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の一実施形態に係る光インターコネクトデバイスの製造方法を示す断面図及び平面図であって、クラッド層上に光導波路アライメントマークが形成された後の図、図１７−１（ａ）に示した基板上にコア層が形成された後の図、及び、図１７−１（ｂ）に示した基板上にマスクが形成された後の図を含む。
【図１７−２】（ｄ）及び（ｅ）は、本発明の一実施形態に係る光インターコネクトデバイスの製造方法を示す断面図及び平面図であって、図１７−１（ｃ）に示したマスクを使用して３Ｄ光導波路が形成された後の図、及び、図１７−２（ｄ）に示した基板がフレキシブル基板上に積層された後の図を含む。
【図１７−３】（ｆ）は、本発明の一実施形態に係る光インターコネクトデバイスの製造方法を示す平面図であって、光学部品用の実装パッドが形成された後の図を含む。
【図１８】フォトダイオードの一形態を示す側面図である。
【図１９】（ａ）及び（ｂ）は、第一基板、第二基板、又は、フレキシブル基板へのコネクタの取り付け例を示す側面図である。
【図２０】（ａ）及び（ｂ）は、第一基板、第二基板、又は、プリント配線基板への半導体素子の実装例を示す側面図である。
【図２１】フレキシブル基板への補強層の取り付け例を示す側面図である。
【図２２】（ａ）及び（ｂ）は、レーザーダイオード及びフォトダイオードの実装例を示す模式図である。
【図２３】本発明の一実施形態に係る光電伝送デバイスを示す平面図である。
【図２４】本発明の一実施形態に係るスイッチングデバイスを示す模式図である。
【図２５】本発明の一実施形態に係るスイッチングデバイスにおける演算結果の一例を示す説明図である。
【図２６】本発明の別の実施形態に係る光電伝送デバイスを示す平面図である。
【図２７】本発明の別の実施形態に係るスイッチングデバイスを示す模式図である。
【図２８】（ａ）〜（ｄ）は、それぞれレーザーダイオード又はフォトダイオードの表面を示す平面図である。
【図２９−１】（ａ）〜（ｃ）は、発光素子及び受光素子の接続方法の例を示す側面図である。
【図２９−２】（ｄ）〜（ｆ）は、発光素子及び受光素子の接続方法の例を示す側面図である。
【図３０】発光素子及び受光素子の接続方法の、別の一例を示す側面図である。
【図３１】発光素子又は受光素子上のパッドを示す平面図である。
【図３２】本発明のレーザーダイオードの一例を示す側面図である。
【図３３】本発明の光配線の一例を示す。
【図３４】本発明の一実施形態に係る電気消費を抑える構造の一例を示す模式図である。
【図３５】本発明の一実施形態に係る電源及び電圧の構造を示す模式図である。
【図３６】本発明の一実施形態に係る、ブースター回路を有する光電回路である。
【図３７】本発明の一実施形態に係る面発光素子を示す平面図及び模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。各図面において、同じ参照番号は対応する要素又は同じ要素を表す。
【００１０】
図１は、本発明の一実施形態に係る光インターコネクトデバイスを示す側面図である。第一リジッド基板（以下、「第一電気配線基板」ともいう）８５上には、レーザーダイオード８１６及びその駆動回路（ドライバ）８２９が、第二リジッド基板（以下、「第二電気配線基板」ともいう）８６上には、フォトダイオード８１７及びその制御回路８３０（プリアンプ及びコンパレータ、以下「プリアンプ」という）が形成又は実装されている。
【００１１】
駆動回路は、電気−光変換回路のメイン回路として働き、駆動回路に加えて、スイッチング回路、パラレル−シリアル接続回路、ＭＡＸ／ＤＥＭＡＸ回路等、複数の部品を備えていてもよい。電気−光変換回路は、他の部品を備えていない駆動回路であってもよい。プリアンプ及びコンパレータを有する制御回路は、光−電気変換回路のメイン回路として働き、制御回路に加えて、スイッチング回路、ＭＡＸ／ＤＥＭＡＸ回路等、複数の部品を備えていてもよい。光−電気変換回路は、他の部品を備えていない制御回路であってもよい。
【００１２】
電気−光変換回路は、デジタル電気信号をアナログ電流に変換し、レーザーダイオード８１６等の発光素子に供給する。光−電気変換回路は、フォトダイオード等の受光素子から出力された微弱な電気信号を、一定のパルスを有するデジタル信号に増幅する。光−電気変換デバイスは、上述の機能を有するチップ部品であってもよい。電気−光変換デバイスも、上述の機能を有するチップ部品であってもよい。
【００１３】
両基板は、フレキシブルポリイミド基板８４上に形成された３次元光導波路（以下、「３Ｄ光導波路」という）８１８を介して光学的に接続されているか、又は、電気配線８７を介して電気的に接続されている。図１に示すように、通常、電気配線８７はポリイミド基板８４上に形成されるが、別のフレキシブル基板上に形成されていてもよい。リジッド基板８５、８６は、底面に形成されたＢＧＡ８８等の電気インターフェースを介してラインカード等の実装基板に接続されている。また、レーザーダイオード８１６は端面発光型であり、フォトダイオード８１７は端面受光型であるため、３Ｄ光導波路８１８とダイレクトに光学接続することができる。従って、標準的な面発光／面受光型の光インターコネクトデバイスに比べ、光回路を単純化することができる。
【００１４】
図２は、図１により説明した光インターコネクトデバイスの、別の実施形態を示す側面図であるが、電気インターフェースは着脱式の電気コネクタ端子８９として形成されている。フレキシブル電気基板８２７がリジッド基板８５、８６と電気的に接続されており、各端部は、コネクタ８２８と接続可能なように端子として処理されている。
【００１５】
図３は、図２により説明した光インターコネクトデバイスの構造例を示す側面図であるが、光学部品及び電気部品の実装にリジッド−フレキシブル基板８０５が使用されている。二つの基板間に電気配線部品が必要ないので、構造を単純化することができる。
【００１６】
図４−１（ａ）〜図４−２（ｄ）は、図２により説明した光インターコネクトデバイスの構造例を示す側面図であるが、光学部品及び電気部品を実装する実装基板は、単一のフレキシブル電気基板８２７である。フレキシブル電気基板８２７中、レーザーダイオード８１６、及び、電気−光変換回路又は電気−光変換素子８２９を形成又は実装する領域を第一電気配線部とする。フォトダイオード８１７、及び、光−電気変換回路又は光−電気変換素子８３０を形成又は実装する領域を第二電気配線部とする。部品を実装する基板部は、スチフナー８０等で補強されていてもよい。全ての部品が単一のフレキシブル基板に集積されているため、小型化が可能であり、製造コストを抑えることができる。
【００１７】
図４−１（ｂ）に示す通り、光導波路８１８はフレキシブル電気基板８２７上に形成してもよい。また、図４−１（ａ）に示す通り、フレキシブル基板８４上に光導波路８１８を形成した基板と、フレキシブル電気基板８２７とは、プリプレグ等の接着材層を用いて相互に接着されていてもよい。図４−２（ｃ）に示す通り、フレキシブル基板８４とフレキシブル電気基板８２７との間に空間８４０が形成されていてもよい。図４−２（ｄ）に示す通り、光導波路８１８とフレキシブル電気基板８２７とをプリプレグ等の接着剤層を用いて相互に接着してもよい。図４−２（ｄ）に示す通り、光導波路８１８とフレキシブル電気基板８２７との間に空間８４０が形成されていてもよい。
【００１８】
図４−３（ｅ）は、光導波路を支持するフレキシブル基板と、電気配線を支持する別のフレキシブル基板とが、固定部材を介して端部で接続されている例を示す側面図である。図４−３（ｅ）によれば、リジッド基板６はレーザーダイオード１０２等の発光素子を備えており、別のリジッド基板７は、フォトダイオード１０３等の受光素子を備えている。光導波路を有するフレキシブル基板２０００と電気配線を有する別のフレキシブル基板２００１とは、固定部材２００２を介して各端部で相互に結合されており、それによって二つのフレキシブル基板２０００、２００１間に空間が形成されている。
【００１９】
図５−１（ａ）〜図５−２（ｅ）は、本発明の実施形態に係る光インターコネクトデバイスの製造方法を示す模式図及び平面図であり、実装基板はリジッド基板である。図５−１（ａ）は、多数の光導波路９００が形成された導波路シート９０１を示す。導波路シート９０１には、電気部品及び光学部品が将来的に実装される領域と重なる部分を除くように、スルーホール９０２が形成されている。図５−１（ｂ）はリジッド実装基板９０４を示し、リジッド実装基板上には導波路シート９０１を積層する。該リジッド実装基板上には、実装パッドと電気部品及び光学部品の電気配線とを配置する実装領域９０５を形成する。光導波路と重なる領域には、導波路ウインドウ９０３を形成する。
【００２０】
まず、図５−１（ｃ）に示す通り、プリプレグ等を用いて導波路シート９０１を実装基板９０４に積層する。次に、図５−１（ｄ）に示す通り、電気部品及び光学部品９０６を実装領域９０５に実装し、保護用のポッティング樹脂で封止する。最後に、図５−２（ｅ）に示す通り、光インターコネクトデバイスをユニット毎に切り出して、それぞれが実装基板９０４、光導波路９００、並びに、光学部品及び電気部品９０６を有する光インターコネクトデバイスを完成させる。
【００２１】
図６（ａ）〜図６（ｅ）は、本発明の別の実施形態に係る光インターコネクトデバイスの製造方法を示す模式図であり、実装基板はフレキシブル基板である。図６（ａ）は導波路シート９０１を示し、多数の光導波路９００が形成されている。導波路シート９０１には、電気部品及び光学部品が将来的に実装される領域と重なる部分を除くように、スルーホール９０２を形成する。図６（ｂ）はフレキシブル実装基板９０４を示し、基板上には導波路シート９０１を積層する。該基板上には、実装パッドと、電気部品及び光学部品の電気配線９０７とを配置する実装領域９０５を形成する。
【００２２】
まず、図６（ｃ）に示す通り、プリプレグ等を用いて導波路シート９０１を実装基板９０４に積層する。次に、図６（ｄ）に示す通り、電気部品及び光学部品９０６を実装領域９０５に実装し、保護用のポッティング樹脂で封止する。最後に、図６（ｅ）に示す通り、光インターコネクトデバイスをユニット毎に切り出して、それぞれが実装基板９０４、光導波路９００、並びに、光学部品及び電気部品９０６を有する光インターコネクトデバイスを完成させる。
【００２３】
図７−１（ａ）〜図７−３（ｅ）は、本発明の別の実施形態に係る光インターコネクトデバイスの製造方法を示す断面図及び平面図である。ポリイミド基板１等のフレキシブル基板を出発材料として用意する（図７−１（ａ））。基板１上に、下部クラッド層２、コア層３及び上部クラッド層４を塗布形成する（図７−１（ｂ））。本工程では、フレキシブル２次元光学基板５（以下、「２Ｄ光学基板」という）を完成させる。
【００２４】
下部クラッド層、コア層及び上部クラッド層としては、以下の表１に示す材料の組合せが用いられてもよい。
【００２５】
【表１】
2010504571.tif 000059
【００２６】
続いて、フレキシブル２Ｄ光学基板５を第一基板６及び第二基板７上に固定する（図７−１（ｃ））。第一基板６及び第二基板７の材料としては、ポリイミド等のフレキシブル基板、又は、ガラス布で強化したリジッド基板を使用できる。その後、発光位置を基準として形成されたアライメントマーク１０を有するレーザーダイオード８を第一基板に実装し、受光位置を基準として形成されたアライメントマーク１１を有するフォトダイオード９を第二基板に実装する（図７−２（ｄ））。
【００２７】
本例では、レーザーダイオードのアライメントマーク１０は発光位置中央の真上に形成され、フォトダイオードのアライメントマーク１１は受光位置中央の真上に形成されている。その後、アライメントマーク１０とアライメントマーク１１とを結ぶ直線と平行且つ２５μｍ離れた位置からＣＯ２レーザーを照射し、少なくとも上部クラッド層とコア層とを取り除いて、３Ｄ光導波路１２（約５０μｍ幅）を形成する（図７−３（ｅ））。
【００２８】
本例では、光学部品の発光及び受光位置を識別するアライメントマークを基準として３Ｄ光導波路を形成する。従って、レーザーダイオード８やフォトダイオード９等の光学部品と３Ｄ光導波路とを正確に配置させることができ、導波路と光学部品との間の接続損失を減らすことができる。
【００２９】
図８−１（ａ）〜図８−３（ｆ）は、本発明の別の実施形態に係る光インターコネクトデバイスの製造方法を示す断面図及び平面図である。ポリイミド基板２１等のフレキシブル基板を出発材料として用意する（図８−１（ａ））。基板２１上には、例えば、エポキシ系ポリマー樹脂を塗布することで下部クラッド層２２を形成する（図８−１（ｂ））。その後、上記未完成の基板２１を第一基板２６及び第二基板２７に積層する（図８−１（ｃ））。続いて、発光位置を基準として形成されたアライメントマーク２１０を有するレーザーダイオード２８を第一基板上に実装し、受光位置を基準として形成されたアライメントマーク２１１を有するフォトダイオード２９を第二基板上に実装する（図８−２（ｄ））。
【００３０】
本例では、レーザーダイオードのアライメントマーク２１０を発光位置中央の真上に形成し、フォトダイオードのアライメントマーク２１１を受光位置中央の真上に形成している。その後、アライメントマーク２１０と２１１とを結ぶ線上に、インクジェット法により、幅５０μｍ、高さ５０μｍの３Ｄコア２１２を形成する。３Ｄコア２１２は、上記下部クラッド層２２よりも屈折率の高いエポキシ系ポリマー樹脂で形成される（図８−２（ｅ））。コアが乾燥したら、下部クラッド層を形成するのに使用されたのと同じエポキシ系ポリマー樹脂を、下部クラッド層及びコアに塗布する。これにより、コア２１２が下部クラッド層２２と上部クラッド層２４とに囲まれた３Ｄ光導波路を形成する（図８−３（ｆ））。
【００３１】
本例では、コアを形成する材料はアライメントマーク２１０及び２１１を基準として塗布される。そのため、レーザーダイオード２８、フォトダイオード２９、及び、３Ｄ光導波路を正確に配置させることができ、導波路と光学部品との間の接続損失を減らすことができる。
【００３２】
図９−１（ａ）〜図９−５（ｋ）は、本発明の更に別の実施形態に係る光インターコネクトデバイスの製造方法を示す断面図及び平面図である。ポリイミド基板３１等のフレキシブル基板を出発材料として用意する（図９−１（ａ））。基板３１上には、エポキシ系ポリマー樹脂を塗布することで下部クラッド層３２を形成する（図９−１（ｂ））。下部クラッド層上には、銅、金、アルミ、チタン、ニッケル、クロム等の金属を蒸着させることで金属層３１３を形成する（図９−１（ｃ））。その後、金属層にエッチングレジストを形成し、露光、現像、エッチングすることで、下部クラッド層に光導波路アライメントマーク３００を形成する（図９−１（ｄ））。
【００３３】
続いて、光導波路アライメントマーク３００が形成された下部クラッド層上に、下部クラッド層３２よりも屈折率の高いエポキシ系ポリマー樹脂を塗布して、コア層３３を形成する（図９−２（ｅ））。コア層が形成された後、形成されたコア層上に、露光、現像してマスク３０１を形成するためのエッチングレジストを形成する（図９−２（ｆ））。
【００３４】
後述する反応イオンエッチング工程により、基板３１の両側の表面端部を除いた部分に３Ｄ光導波路が形成されるように、マスク３０１を形成するのである。マスク３０１の位置は、光導波路アライメントマーク３００に基づいて決定される。マスクが形成されると、コア層のマスクが形成されていない部分は反応イオンエッチング法により取り除かれる。これにより、３Ｄ光導波路３２０は、基板３１の両側面近傍を除いた部分に形成される（図９−３（ｇ）は、マスクを取り除いた後の基板を示す）。
【００３５】
その後、未完成の基板を第一基板３６及び第二基板３７上に固定する（図９−３（ｈ））。続いて、発光位置を基準として形成されたアライメントマーク３１０を有するレーザーダイオード３８を第一基板に実装し、受光位置を基準として形成されたアライメントマーク３１１を有するフォトダイオード３９を第二基板に実装する（図９−４（ｉ））。光学部品が実装されると、光導波路アライメントマーク３００とレーザーダイオードのアライメントマーク３１０とに基づき、ＣＯ２レーザーによって２Ｄコア層部分３３−１及び３３−２を取り除き、第一接続３Ｄ光導波路３３１を形成する。
【００３６】
３Ｄ光導波路３２０とレーザーダイオード３８との間に位置する第一接続３Ｄ光導波路３３１は、レーザーダイオードの発光位置と正確に接続しており、３Ｄ光導波路３２０とも接続されている。同様に、第二接続３Ｄ光導波路３３２も、３Ｄ光導波路３２０とフォトダイオード３９との間に形成されている（図９−５（ｊ））。その後、下部クラッド層に使われたのと同じエポキシ系ポリマー樹脂を塗布して、コア３２０、３３１、３３２及び下部クラッド層上に、上部クラッド層３４を形成する（図９−５（ｋ））。
【００３７】
本例では、３Ｄ光導波路３２０とレーザーダイオードとを接続している第一接続３Ｄ導波路３３１は、発光位置に基づくアライメントマーク３１０と、３Ｄ光導波路を形成するための光導波路アライメントマーク３００とを基準として形成されている。そのため、レーザーダイオード及び第一接続３Ｄ光導波路、並びに、３Ｄ光導波路及び第一接続３Ｄ光導波路が正確に配置されるので、接続損失が減少する。また、フォトダイオードと第二接続３Ｄ光導波路との間の接続損失も減少する。
【００３８】
本例では、第一接続３Ｄ光導波路及び第二接続３Ｄ光導波路の少なくとも一方の端が、３Ｄ光導波路３２０の延長線とずらして形成されている。このように、延長線とずらして形成することで、フォトダイオードは漏光の影響を受けにくくなる。アライメントマーク３００は下部クラッド３２に形成されているが、コア層３３等、他の層に形成されていてもよい。又は、金属パターンの代わりに導波路パターンを用いてもよい。
【００３９】
図１０−１（ａ）〜図１０−４（ｆ）は、本発明の更に別の実施形態に係る光インターコネクトデバイスの製造方法を示す断面図及び平面図である。本例では、図９−１（ａ）〜図９−２（ｅ）を参照して説明した例と同じ工程が行われるため、ここでは残りの工程を説明する。
【００４０】
コア層を形成した後、上記コア層４３上に、露光、現像してマスク４０１を形成するためのエッチングレジストを形成する（図１０−１（ａ））。後述する反応イオンエッチング法を用いることにより、基板４１の中央に、後に３Ｄ光導波路が形成可能となるようにマスクが成形される。図９−１（ａ）〜図９−５（ｋ）で示した例のように、マスク４０１の位置は光導波路アライメントマーク（図示せず）に基づいて決定される。マスクを形成したら、反応イオンエッチング法により、コア層のマスクが形成されていない部分を取り除く。これにより、３Ｄ光導波路４２０を基板４１の中央に形成する（図１０−２（ｂ）は、マスクを取り除いた後の基板を示す）。
【００４１】
その後、未完成の基板を第一基板４６及び第二基板４７上に固定する（図１０−２（ｃ））。続いて、発光位置を基準として形成されたアライメントマーク４１０を有するレーザーダイオード４８を第一基板上に実装し、受光位置を基準として形成されたアライメントマーク４１１を有するフォトダイオード４９を第二基板上に実装する（図１０−３（ｄ））。光学部品が実装されると、光導波路アライメントマークと、レーザーダイオードのアライメントマーク４１０とに基づき、下部クラッド層より屈折率の高いエポキシ系ポリマー樹脂を、インクジェット法によって下部クラッド層４２に塗布する。これにより、３Ｄ光導波路４２０とレーザーダイオード４８との間に第一接続３Ｄ光導波路４３１を形成する。
【００４２】
同様にして、３Ｄ光導波路４２０とフォトダイオード４９との間に第二接続３Ｄ光導波路４３２を形成する（図１０−４（ｅ））。その後、下部クラッド層に使用したのと同じエポキシ系ポリマー樹脂を塗布して、コア４２０、４３１、４３２及び下部クラッド層上に、上部クラッド層４４を形成する（図１０−４（ｆ））。
【００４３】
本例では、３Ｄ光導波路４２０とレーザーダイオードとを接続している第一接続３Ｄ導波路４３１は、発光位置を基準とするアライメントマーク４１０と、３Ｄ光導波路を形成するための光導波路アライメントマークとを基準として形成されている。そのため、レーザーダイオード及び第一接続３Ｄ光導波路、並びに、３Ｄ光導波路及び第一接続３Ｄ光導波路が正確に配置されるので、接続損失が減少する。また、フォトダイオード及び第二接続３Ｄ光導波路も正確に配置されるので、接続損失が減少する。
【００４４】
本例では、第一接続３Ｄ光導波路及び第二接続３Ｄ光導波路の少なくとも一方の端が、３Ｄ光導波路４２０の延長線とずらして形成されている。このように、延長線とずらして形成することで、フォトダイオードは漏光の影響を受けにくくなる。
【００４５】
図１１（ａ）〜図１１（ｃ）は、本発明の更に別の実施形態に係る光インターコネクトデバイスの製造方法を示す断面図及び平面図である。フレキシブル基板５００を出発材料として用意し、図７−１（ａ）〜図７−３（ｅ）に示した例のようにして、フレキシブル基板上に、下部クラッド層５０２、コア層５０３、及び、上部クラッド層５０４を積層する。続いて、下部クラッド層、コア層及び上部クラッド層を形成した領域を挟んで、発光位置を基準として形成されたアライメントマーク５１０を有するレーザーダイオード５３８と、受光位置を基準として形成されたアライメントマーク５１１を有するフォトダイオード５３９とを実装する。レーザーダイオードを実装した部分（図１１（ｃ）中、光導波路の左側）を第一領域（第一電気配線部）といい、フォトダイオードを実装した部分（図１１（ｃ）中、光導波路の右側）を第二領域（第二電気配線部）という。
【００４６】
その後、図７−１（ａ）〜図７−３（ｅ）で示した例と同様に、光学部品のアライメントマーク５１０、５１１を基準として、コア層と上部クラッド層とに溝を形成し、３Ｄ導波路を形成する（図７−３（ｅ）参照）。第一領域及び第二領域間でのデータ伝送は、３Ｄ光導波路を介して行われる。
【００４７】
本例では、フレキシブル基板上に下部クラッド層、コア層及び上部クラッド層を形成しているが、下部クラッド層、コア層及び上部クラッド層からなる別の基板を用意し、プリプレグ等の接着剤を用いてフレキシブル基板５００に積層してもよい。
【００４８】
図１２（ａ）〜図１２（ｃ）は、本発明の更に別の実施形態に係る光インターコネクトデバイスの製造方法を示す断面図及び平面図である。下部クラッド層６０２をフレキシブル保持基板６７０上に塗布形成する（図１２（ａ））。その後、クラッド層を形成した基板とフレキシブル基板６００とをプリプレグ６８０を介して積層する（図１２（ｂ））。続いて、保持基板６７０を挟んで、発光位置を基準として形成されたアライメントマーク６１０を有するレーザーダイオード６３８と、受光位置を基準として形成されたアライメントマーク６１１を有するフォトダイオード６３９とを実装する。レーザーダイオードを実装した部分（図１２（ｃ）中、光導波路の左側）を第一領域と言い、フォトダイオードを実装した部分（図１２（ｃ）中、光導波路の右側）を第二領域と言う。第一領域及び第二領域間でのデータ伝送は、３Ｄ光導波路を介して行われる。この後、図８−２（ｅ）に示したのと同様の工程で、３Ｄ光導波路を形成する。
【００４９】
本発明の更に別の実施形態に係る光インターコネクトデバイスの製造方法を説明する。本例は、図９−１（ａ）〜図９−５（ｋ）で示した例と実質的に同じである。先の例では、光導波路を有する基板は二つの基板上に積層されている。一方、本例では、図１２（ａ）〜図１２（ｃ）に示した例のように、光導波路を有する基板は一つの基板上に積層されている。
【００５０】
本例の製造工程は、図９−１（ａ）〜図９−３（ｇ）に示したものと同様である。その後、図９−１（ａ）〜図９−３（ｇ）に示した工程により作製された未完成の基板を、図１２（ａ）〜図１２（ｃ）に示した例と同様にして、一つの基板上に積層する。続いて、未完成の基板を挟んで、光学部品をフレキシブル基板上に実装する（図１２（ｃ）参照）。光学部品実装後の製造手順は、図９−５（ｊ）〜図９−５（ｋ）に示したものと同様である。
【００５１】
本発明の更に別の実施形態に係る光インターコネクトデバイスの製造方法を説明する。本例は、図１０−１（ａ）〜図１０−４（ｆ）で示した例と実質的に同じである。先の例では、光導波路を有する基板を二つの基板上に積層している。一方、本例では、図１２（ａ）〜図１２（ｃ）に示した例のように、光導波路を有する基板を一つの基板上に積層している。
【００５２】
本例の製造工程は、図１０−１（ａ）〜図１０−２（ｂ）に示したものと同様である。続いて、図１０−１（ａ）〜図１０−２（ｂ）に示した工程により作製された未完成の基板を、図１２（ａ）〜図１２（ｃ）に示した例と同様にして、一つの基板上に積層する。その後、未完成の基板を水平に挟んで、光学部品をフレキシブル基板上に実装する（図１２（ｃ）参照）。光学部品実装後の製造手順は、図１０−４（ｅ）〜図１０−４（ｆ）に示したものと同様である。
【００５３】
上述の例で説明した３Ｄ光導波路の端面（光学部品と向かい合う面）は略長方形である。しかしながら、図１３及び図１４に示すようなテーパー状であってもよい。図１３は、レーザーダイオードと向かい合う３Ｄ光導波路を示す平面図である。図１３によれば、レーザーダイオード（図中、左側）に向かう開口部は、導波路の他の部分よりも幅が広くなっている。このような構造であると、３Ｄ光導波路とレーザーダイオードとの位置ずれ許容誤差が大きくなる。
【００５４】
図１４（ａ）は、フォトダイオード（図中、右側）と向かい合う３Ｄ光導波路を示す平面図である。図１４（ａ）では、フォトダイオードに向かう開口部は、導波路の他の部分よりも幅が狭くなっている。３Ｄ光導波路から伝送される光のスポット径が大きいため、３Ｄ光導波路とフォトダイオードとの位置ずれ許容誤差は大きくなる。図１４（ｂ）は、レーザーダイオード（図中、左側）に向かう開口部が導波路の他の部分よりも幅が広くなっており、フォトダイオード（図中、右側）に向かう開口部が導波路の他の部分よりも幅が狭くなっている３Ｄ光導波路を示す。
【００５５】
図１５は、フォトダイオードと向かい合う端部が分割されており、各分割３Ｄ光導波路がフォトダイオードと接続されている３Ｄ光導波路を示す平面図である。そうすることで、導波路の一つから出力された光をフォトダイオードに入力させることができる。従って、導波路とフォトダイオードとの位置ずれ許容誤差が大きくなる。本例では三本に分岐しているが、分岐は二本以上であればよい。
【００５６】
上述の例によれば、光学部品は、第一基板、第二基板、及び／又は、フレキシブル保持基板に実装される。しかしながら、図１６（ａ）に示すように、光学部品を実装するためのリジッド基板又はフレキシブル基板７００にフォトダイオードやレーザーダイオード等の光学部品７０１を実装し、その後、リジッド基板又はフレキシブル基板及び光学部品を、第一基板、第二基板、又は、フレキシブル保持基板に実装してもよい。
【００５７】
電気回路は、第一基板（第一領域）及び第二基板（第二領域）間でデータを伝送する際、光伝送と電気伝送との両方が使用可能となるように、第一基板（第一領域）と第二基板（第二領域）との間に形成されていてもよい。
【００５８】
光学部品と基板との接続は、はんだバンプ（フリップチップ接続）を介したものに限定されない。ワイヤボンディング等の表面実装法を採用してもよい。
【００５９】
上述の例では、光学部品のアライメントマークは発光位置又は受光位置いずれかの真上に形成されているが、アライメントマークの位置や数は、図７−１（ａ）〜図１０−４（ｆ）で示した例に記載のものに限定されない。
【００６０】
上述の例では、３Ｄ光導波路は光学部品のアライメントマークに基づいて形成されている。しかしながら、３Ｄ光導波路を形成するための光導波路アライメントマーク１１００を基準として、光学部品を配置してから、第一基板、第二基板又はフレキシブル保持基板上に実装してもよい。このような例としては、図１７−１（ａ）〜図１７−３（ｆ）に示したものが挙げられる。
【００６１】
下部クラッド層上に、光導波路アライメントマーク１１００を形成する（図１７−１（ａ）参照）。その後、コア層１１０３を形成する（図１７−１（ｂ）参照）。続いて、図９−１（ａ）〜図９−５（ｋ）に示した例と同様に、光導波路アライメントマーク１１００を基準としてコア層上にマスク１３０１を形成する（図１７−１（ｃ）参照）。そして、マスク１３０１を用いて３Ｄ光導波路１１５０を形成する（図１７−２（ｄ）参照）。未完成の基板を、プリプレグ１１１０を介してフレキシブル保持基板６７０上に積層する（図１７−２（ｅ）参照）。その後、光導波路アライメントマーク１１００に従い、導電部（部品実装パッド）１１２０をフレキシブル保持基板６７０上に形成する（図１７−３（ｆ）参照）。
【００６２】
導電部１１２０に関しては、例えば、導体部に積層されたソルダーレジストにＣＯ２レーザーを照射してパッド開口部を形成する。そのような部品実装パッドを介して、光学部品（レーザーダイオード及びフォトダイオードを含む）を表面に実装する。図１７−１（ａ）〜図１７−３（ｆ）に示した例では、３Ｄ光導波路アライメントマーク１１００を基準として３Ｄ光導波路を形成し、光学部品を実装しているため、３Ｄ光導波路及び光学部品は正確に配置されている。
【００６３】
上述の例で説明した３Ｄ光導波路は、図１３、図１４（ａ）及び図１４（ｂ）に示した形状であってもよい。
【００６４】
レーザーダイオードは端面発光型であることが好ましく、フォトダイオードは端面受光型であることが好ましい。
【００６５】
レーザーダイオードはシングルモードパルス型であってもよく、光導波路はマルチモードであってもよい。そうすると、光導波路及び光学部品を容易に配置できる。
【００６６】
図１８は、フォトダイオードが異なる構造を有している例を示す側面図である。図に示す通り、本例のフォトダイオードでは、入射された光が、受光部に向かい合ったミラーで反射され、フォトダイオードの上部に形成された受光部へ到達する（光の経路は図の通り）。また、本例では、フレキシブル基板１００の各端部にコネクタ１０１が形成されており、コネクタ１０１を介して、他の基板（例えば、マザーボード）と電気的に接続されている。
【００６７】
上述の各例においては、図１８に示すようなフォトダイオードを使用してもよい。さらに、上述の各例においては、図１９（ａ）に示す通り、基板が他の基板（例えば、マザーボード）と電気的に接続されるように、第一基板及び第二基板の端面にコネクタが配設されていてもよい。光導波路と光学部品とが一つの基板（フレキシブル基板、リジッド基板、部分リジッドフレキシブル基板等）上に実装されている、図１７−１（ａ）〜図１７−１（ｃ）に示した例のような場合も、図１９（ｂ）に示す通り、基板が他の基板（例えば、マザーボード）と電気的に接続されるように、コネクタが基板の各端面に配設されていてもよい。
【００６８】
上述の各例においては、第一基板、第二基板、第一領域又は第二領域上に、半導体素子１０５を実装していてもよい（図２０（ａ）及び図２０（ｂ）参照）。半導体間における信号伝送の一部が、光導波路１０４を介して行われる。プリント配線板１０６、第一基板１０６−１及び第二基板１０６−２上に電気回路を形成する。図２０（ｂ）に示す例では、電気回路は光導波路上にも形成される。
【００６９】
信号は、光導波路を介して半導体素子から半導体素子へ伝送され、電源とグランドとは電気配線を介して半導体素子から半導体素子へ伝送される。所定の速度（例えば１Ｇｂ／ｓ）以上の信号も、光導波路を介して半導体素子から半導体素子へ伝送される（所定の速度より遅い信号は、電気配線を介して半導体素子から半導体素子へ伝送される）。このとき、プリント配線板（第一基板及び第二基板を含む）には、信号速度を決定する回路又は素子が実装されている。
【００７０】
図２１は、光学部品を実装した面の反対側の面に補強層１０７が取り付けられている例を示す。このような構造であると、光学部品をフレキシブル基板上に容易に実装できる。接続損失を減らすため、光学部品（レーザーダイオード及びフォトダイオード）と光導波路との間でフレキシブル基板１００が反らないように、補強層１０７を取り付けるのが好ましい。例えば、フレキシブル基板１００の光学部品を実装した面の反対側の面において、光学部品の真下及び少なくとも光導波路の端部の真下にあたる領域に、板状の補強層が形成又は積層されるのが好ましい。
【００７１】
図２２（ａ）は、図２２（ｂ）に示すフォトダイオード（端面受光部品）及びレーザーダイオード（端面発光部品）を用いた例を示す模式図である。レーザーダイオードは底面付近に発光スポットを有しており、おもて面が下を向いて実装されている。フォトダイオードは、図２２（ｂ）に示す通り、受光スポットの反対側に反射面を有しており、おもて面が上を向いて実装されている。図示の通り、受光素子（フォトダイオード）には、素子基板上に反射面（ミラー）が形成されている。図２２（ｂ）に示す通り、受光素子はＰ電極とＮ電極とを一つの面上に有していてもよく、発光素子もＰ電極とＮ電極とを一つの面上に有していてもよい。
【００７２】
アライメントマークを有するレーザーダイオードと、アライメントマークを有するフォトダイオードとは、例えば、表面実装型ＬＤ／ＰＤモジュール（Ｔｈｅ  Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｒｅｐｏｒｔ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ  ｏｆ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ  ｏｆ  Ｊａｐａｎ，ＯＰＥ９４−３９，１９９４年８月発行，１３頁）において、又は、フォトダイオードをＰＬＣプラットフォームに実装する場合に、マーカーに基づくパッシブアライメント（ｐａｓｓｉｖｅ  ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）（Ｔｈｅ  Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ  ｏｆ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ，１９９７年  Ｎａｔｉｏｎａｌ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，Ｃ−３−５６，２４１頁）において参照される。
【００７３】
上述の例（図７−３（ｅ）、図８−３（ｆ）、図９−５（ｋ）、図１０−４（ｆ）、図１１（ｃ）、図１２（ｃ））、図１８、図１９（ａ）、図１９（ｂ）、図２０（ａ）、図２０（ｂ）、図２１、及び、図２２（ａ）で示した実施形態には、レーザーダイオードの駆動回路（ドライバ）８２９とフォトダイオードの制御回路（プリアンプ及びコンパレータ）８３０とが備えられてもよい。更に、後述のスイッチングデバイス（１２ａ）が備えられてもよい（図２３参照）。スイッチングデバイス（１２ａ）に加え、スイッチ（１３０ａ）が備えられてもよい（図２３参照）。
【００７４】
図１〜図４−２（ｃ）で示した例には、後述のスイッチングデバイスが備えられてもよい。スイッチングデバイス（１２ａ）に加え、スイッチ（１３０ａ）が備えられてもよい（図２３参照）。
【００７５】
図２８（ａ）、図２８（ｂ）、図２８（ｃ）及び図２８（ｄ）は、それぞれレーザーダイオード又はフォトダイオードの表面を示す。これらの図には、パッドが図示されている。図２８（ａ）及び図２８（ｃ）に示すように、一つ又は二つのパッドを形成する場合、光学部品を表面実装することは難しい。そのため、図２８（ｂ）及び図２８（ｄ）に示すように、Ｐ電極及びＮ電極以外にダミーパッドを形成することが好ましい。ダミーパッドは、パッドの総数が３以上となるように形成されることが好ましい。図１〜図４−２（ｄ）、図７−３（ｅ）、図８−３（ｆ）、図９−５（ｋ）、図１０−４（ｆ）、図１１（ｃ）、図１２（ｃ）、図１７−３（ｆ）、図１９（ａ）、図１９（ｂ）、図２０（ａ）、図２０（ｂ）、及び、図２１において、レーザーダイオード及びフォトダイオードは、図２８（ｂ）及び図２８（ｄ）に示す種類のレーザーダイオード及びフォトダイオードが好ましい。
【００７６】
図２８（ａ）及び図２８（ｃ）に示す通り、レーザーダイオード又はフォトダイオードのＰ電極及びＮ電極は、一つの面上に形成されてもよく（図２８（ａ））、別の面上に形成されてもよい（図２８（ｃ））。図２９−１及び図２９−２には、光学部品と光導波路との様々な接続方法が示されている。
【００７７】
図２９−１（ａ）は、発光スポット（発光部）が底面付近にある端面発光型レーザーダイオードと、受光部（受光領域）が上面（フレキシブル基板と向き合う面の反対側の面）にあるフォトダイオードとの組み合わせである。図２９−１（ａ）に示すレーザーダイオードでは、ＩｎＰ基板又はＧａＡｓ基板上にエピタキシャル層を形成する。レーザーダイオードは、エピタキシャル層が形成された面がフレキシブル基板と向き合うようにフリップチップ実装されている。
【００７８】
フォトダイオードは、Ｐ電極が上面に、Ｎ電極が底面（実装面、基板と向き合う面）に形成された種類のフォトダイオードである。図２９−１（ａ）に示す通り、フォトダイオードでは、受光部を形成した面の反対側の面に、ミラーが形成されている。端部から入力された光はミラーに反射され、受光部（Ｐ電極）に到達する。その後、光はＰ電極に接続されたパッド上の配線９０９を介して、フレキシブル基板の電気配線に伝送される。
【００７９】
図２９−１（ｂ）は、発光スポット（発光部）が底面付近にある端面発光型レーザーダイオードと、受光部（受光領域、Ｐ電極）が底面（フレキシブル基板に向き合う面）に形成されたフォトダイオードとの組み合わせである。図２９−１（ｂ）に示すレーザーダイオードは、エピタキシャル層を形成した面がフレキシブル基板と向き合うようにフリップチップ実装されている。
【００８０】
図２９−１（ｂ）に示すフォトダイオードは、エピタキシャル層を形成した面がフレキシブル基板と向き合うようにフリップチップ実装されている。図に示したフォトダイオードでは、受光部（受光領域、Ｐ電極）、Ｎ電極及びミラーが同じ面に形成される。フォトダイオードの端部から入力された光はミラーで反射され、底面に形成された受光部（Ｐ電極）に到達する。その後、光はパッドとバンプとを介して、フレキシブル基板の電気配線に伝送される。
【００８１】
図２９−１（ｃ）は、発光スポット（発光部）が底面付近にある端面発光型レーザーダイオードと、受光部（受光領域、Ｐ電極）が底面（フレキシブル基板に向き合う面）に形成されたフォトダイオードとの組み合わせである。図２９−１（ｃ）に示すレーザーダイオードは、エピタキシャル層を形成した面がフレキシブル基板と向き合うようにフリップチップ実装されている。
【００８２】
図２９−１（ｃ）に示したフォトダイオードは、Ｐ電極とＮ電極とが同じ面に形成された種類のフォトダイオードである。ミラーは、Ｐ電極及びＮ電極が形成された面の反対側の面に形成される。このフォトダイオードは、Ｐ電極とＮ電極とが形成された面がフレキシブル基板と向き合うようにフリップチップ実装されている。フォトダイオード上のＰ電極及びＮ電極、並びに、レーザーダイオード上のＰ電極及びＮ電極は、はんだバンプを介してフレキシブル基板の電気配線と接続されている。
【００８３】
図２９−１（ｃ）では、レーザーダイオード上の発光スポットの高さとミラーの高さとが異なっている。そのため、光導波路の入力部と出力部とが、異なる高さに配置されている。入力部はレーザーダイオードの発光部の高さと揃えられ、出力部はフォトダイオードのミラーの位置と揃えられている。
【００８４】
図２９−２（ｄ）に示す例では、出力側のコアの高さをフォトダイオードのミラーの高さと揃えるため、光導波路の出力側において、光導波路とフレキシブル基板との間に高さ調整部材９１０が置かれている。
【００８５】
図２９−２（ｅ）に示す例では、出力側のコアの高さをフォトダイオードのミラーの高さと揃えるため、光導波路とフレキシブル基板との間に高さ調整接合材を置いている。
【００８６】
図２９−２（ｆ）に示す例では、出力側のコアの高さをフォトダイオードのミラーの高さと揃えるため、フレキシブル基板と向き合う側において、光導波路のクラッド層の厚さを調整している。
【００８７】
図３０は、発光スポット（発光部）が底面付近にある端面発光型レーザーダイオードと、受光部（受光領域、Ｐ電極）が底面（フレキシブル基板に向き合う面）に形成されたフォトダイオードとの組み合わせである。図３０に示すレーザーダイオードは、エピタキシャル層を形成した面がフレキシブル基板と向き合うようにフリップチップ実装されている。
【００８８】
図３０に示したフォトダイオードは、Ｐ電極（エピタキシャル層）とＮ電極とが同じ面に形成された種類のフォトダイオードである。ミラーは、Ｐ電極及びＮ電極が形成された面の反対側の面に形成される。このフォトダイオードは、Ｐ電極とＮ電極とが形成された面がフレキシブル基板と向き合うようにフリップチップ実装されている。
【００８９】
図３０では、フォトダイオードはフレキシブル基板に形成されたキャビティに実装されている。キャビティの深さは、光導波路のコアの高さとフォトダイオードのミラー位置が揃うように設定されている。
【００９０】
図３１は、Ｐ電極及びＮ電極、回路を介してＰ電極に接続するパッド、回路を介してＮ電極に接続するパッド、並びに、ダミーパッドを示す。フリップチップ実装用のバンプは、Ｐ電極パッド、Ｎ電極パッド、及び、ダミーパッド上に形成される。
【００９１】
図１〜図４−２（ｄ）、図７−３（ｅ）、図８−３（ｆ）、図９−５（ｋ）、図１０−４（ｆ）、図１１（ｃ）、図１２（ｃ）、図１７−３（ｆ）、図１９（ａ）、図１９（ｂ）、図２０（ａ）、図２０（ｂ）、及び、図２１において、フォトダイオード、レーザーダイオード、及び、それらを接続する光導波路は、図２９−１（ａ）、図２９−１（ｂ）、図２９−１（ｃ）、図２９−２（ｄ）、図２９−２（ｅ）、図２９−２（ｆ）、又は、図３０に示したいずれの実施形態のものであってもよい。
【００９２】
上述の説明においては、電子部品は、はんだバンプを介してフリップチップ実装されていたが、金スタッドバンプを介してフリップチップ実装されていてもよい。例えば、光導波路は、厚さ２５μｍの下部クラッド層、厚さ５０μｍのコア層、及び、厚さ２５μｍの上部クラッド層を有していてもよい。この光導波路は、厚さ１０μｍの接着剤層を介して基板に接着されていてもよい。従って、導波路の光軸は、基板の表面から約６０μｍのところに位置していてもよい。
【００９３】
レーザーダイオードは、エピタキシャル構造を形成した面から約５μｍのところに発光点を有していてもよい。このような場合、例えば、直径８０μｍの接着パッド又は直径９０μｍのはんだボールを用いて、基板の表面から約５５μｍのところにレーザーダイオードが実装されてもよい。
【００９４】
一方、フォトダイオードは、エピタキシャル構造を基板の表面から離して、上向きで実装されていてもよく、約１５μｍのところに受光点を有していてもよい。このような場合、例えば、直径８０μｍの接着パッド又は直径８０μｍのはんだボールを用いて、基板の表面から４５μｍ（６０μｍ−１５μｍ）のところにフォトダイオードを実装していてもよい。
【００９５】
表２に、発光／受光素子の高さと、接着パッド及びはんだボールの直径との関係を示した実験結果を表す。
【００９６】
【表２】
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【００９７】
図１〜図４−２（ｄ）、図７−３（ｅ）、図８−３（ｆ）、図９−５（ｋ）、図１０−４（ｆ）、図１１（ｃ）、図１２（ｃ）、図１７−３（ｆ）、図１９（ａ）、図１９（ｂ）、図２０（ａ）、図２０（ｂ）、及び、図２１において、レーザーダイオードは横マルチモード励起型であってもよく、光導波路はマルチモード伝送型であってもよい。
【００９８】
図１〜図４−２（ｄ）、図７−３（ｅ）、図８−３（ｆ）、図９−５（ｋ）、図１０−４（ｆ）、図１１（ｃ）、図１２（ｃ）、図１７−３（ｆ）、図１９（ａ）、図１９（ｂ）、図２０（ａ）、図２０（ｂ）、及び、図２１において、レーザーダイオードは図３２に示したような光学部品であってもよい。レーザーダイオードは、発光領域から出力された光を、基板に形成されたミラー（反射面）で約９０°転換させ、レーザーダイオードの端面から光を発する。
【００９９】
図２９−１（ａ）、図２９−１（ｂ）、図２９−１（ｃ）、図２９−２（ｄ）、図２９−２（ｅ）、図２９−２（ｆ）、図３０、及び、図３２において、点線は光の経路を示す。
【０１００】
図３３は、本発明に係る光配線の別の一例を示す。モバイル機器で使用される光配線では、消費される電気量を十分に抑制する必要がある。電力消費を抑えるためには、電気−光変換回路、発光素子、光−電気変換回路、及び、受光素子等のアクティブ素子を駆動させるのに、低い電圧を用いることが効果的である。電気−光変換回路及び光−電気変換回路は、約１．２Ｖで駆動させてもよい。しかし、発光及び受光素子が正常に動作するには、少なくとも約２Ｖ以上のバイアス電圧が必要である。通常、電気−光変換回路及び光−電気変換回路、又は、全てのアクティブ素子は、３．３Ｖの単一電源を用いている。電力消費を減らすために、電源電圧を下げることも試されてきた。発光及び受光素子の最小負荷電圧は、約２．２Ｖである。
【０１０１】
図３４は、本発明における電力消費を減らすための構造例を示す。電気−光変換回路及び発光素子（光−電気変換回路及び受光素子）へ別々に最小電源電圧が供給される。例えば、電気−光変換回路へは１．２Ｖが供給され、発光素子へは３．３Ｖが供給される。従って、電流に電圧を乗じて得られる電力の消費量を、十分に減少させられる。
【０１０２】
図３５は、異なる電源電圧を供給する方法の一例を示す。独立したレギュレータを電気−光（光−電気）変換回路の外側に配置し、複数の電源電圧を供給する。レギュレータは配線の外側に配置してもよく、複数の電源電圧は、電力入力部を介して供給されてもよい。
【０１０３】
図３６では、電圧コンバータ（ブースター回路）を電気−光（光−電気）変換回路の内側に配置している。例えば、回路を駆動するために、１．２Ｖの低電圧を電気−光（光−電気）変換回路に供給する。同時に、電気−光（光−電気）回路内のブースター回路で３．３Ｖに高電圧化された電圧を、発光素子に供給する。電気−光変換回路は電気信号を光信号に変換する。光−電気変換回路は、光信号を電気信号に変換する。
【０１０４】
図３７は、内部に反射面を有し、端面発光型素子のように機能する、面発光素子を示す模式図である。底面にある第一反射面は、異方性ウェットエッチングで形成可能である。反射面の角度が約５５°である場合、反射光は、水平面に対して約２０°の角度で発光素子の側面に進む。垂直側面の場合、屈折率が約３．６の素子では、側面において全反射が起こり、反射光は素子の外側へ伝送されない。放射光を素子の外側へ伝送するには、側面が傾斜している必要がある（第二反射面）。
【０１０５】
発光した光を水平面と平行に進行させるためには、斜面の角度θ２が、下記式：
ｎ１ｃｏｓ（２（θ１−４５）＋θ２）＝ｎ２ｃｏｓθ２
（式中、ｎ１：素子の屈折率、ｎ２：周囲媒体の屈折率、θ１：第一反射面の角度）
をほぼ満たしている必要がある。空気が周囲媒体の場合、θ２は約６３°であり、屈折率１．４の樹脂が周囲媒体の場合、θ２は約５８°である。
【０１０６】
・スイッチング素子（スイッチング回路）
図２３は、本発明の一実施形態に係る光電伝送デバイスを示す平面図である。本実施形態に係る光電伝送デバイスは、第一基板（１ａ）、第二基板（２ａ）、及び、第一基板（１ａ）と第二基板（２ａ）との間で信号を伝送する伝送基板（３ａ）から構成される。
【０１０７】
第一基板（１ａ）上には、ロジック（１１ａ）、スイッチング素子（１２ａ）、ドライバ（１３ａ）、及び、レーザーダイオード（１４ａ）等の部品が実装されている。第二基板（２ａ）上には、フォトダイオード（２１ａ）、アンプ（２２ａ）、及び、スイッチ（１３０ａ）等の部品が実装されている。伝送基板（３ａ）上には、第一基板（１ａ）と第二基板（２ａ）との間で信号を伝送するための電気回路及び光導波路が形成されている。
【０１０８】
レーザーダイオードは端面発光型であることが好ましく、フォトダイオードは端面受光型であることが好ましい。また、レーザーダイオードはシングルモードであることが好ましく、光導波路はマルチモードであることが好ましい。
【０１０９】
スイッチング素子（１２ａ）は、第一基板（１ａ）から第二基板（２ａ）へと信号を伝送する際に使用する手段（光学的手段又は電気的手段）を決定する部品である。
【０１１０】
図２４に示す通り、スイッチング素子（１２ａ）は、レベルコンバータ（１２１ａ）、サイクル決定素子（１２２ａ）、第一計数器（１２３−１ａ）、第二計数器（１２３−２ａ）、第一コンパレータ（１２４−１ａ）、第二コンパレータ（１２４−２ａ）、第一保持回路（１２５−１ａ）、第二保持回路（１２５−２ａ）、加算器（１２６ａ）、セレクタ（１２７ａ）、遅延ライン（１２８ａ）、及び、バッファ（１２９ａ）から構成される。
【０１１１】
図２４及び図２５を参照し、各部品の役割を説明する。
図２５は、スイッチング素子に入力された後にカウントされる２サイクル分のデータに関する情報を示す説明図である。
【０１１２】
レベルコンバータは、入力素子に入力されたデータがスイッチング素子で処理されるようにデータを変換する。スイッチング素子で処理される前の入力データ（３００ａ）のＶｃｃ及びグランドレベルは、データ等により一様でない場合がある。レベルコンバータ（１２１ａ）は、入力データ（３００ａ）のＶｃｃ及びグランドを所定のＶｃｃ（一定）及びグランド（一定）に変換する。
【０１１３】
例えば、Ｖｃｃが３．３Ｖ、グランドが０．８Ｖである入力データは、レベルコンバータによってＶｃｃが２．２Ｖ、グランドが０．２Ｖのデータに変換される。また、Ｖｃｃが１．８Ｖ、グランドが１．２Ｖの入力データも、レベルコンバータによってＶｃｃが２．２Ｖ、グランドが０．２Ｖのデータに変換される。これ以外の電圧を有するデータについても、レベルコンバータによってＶｃｃが２．２Ｖ、グランドが０．２Ｖのデータに変換される。Ｖｃｃが２．２Ｖ、グランドが０．２Ｖであるというこれらの所定値は、電圧の一例に過ぎない。
【０１１４】
上述の通り、レベルコンバータは、入力データ（３００ａ）をスイッチング素子で処理できるデータに変換するものであるから、入力データ（３００ａ）がすでにスイッチング素子で処理可能な場合、レベルコンバータは不要である。
【０１１５】
レベルコンバータにより変換されたデータは、遅延ライン（１２８ａ）及びバッファ（１２９ａ）を介してセレクタ（１２７ａ）へ伝送される。データはバッファ（１２９ａ）に保持された後、サイクル決定素子（１２２ａ）から入力された信号（クロック信号）に従って、サイクル毎にセレクタへ出力される。
【０１１６】
レベルコンバータで処理されたデータはセレクタ（１２７ａ）へ伝送されるとともに、このデータが高速信号であるか、低速信号であるかの情報を得るため、第一計数器（１２３−１ａ）及び第二計数器（１２３−２ａ）へ伝送される。
【０１１７】
データが計数器に到達すると、グランドからＶｃｃへ移行する数がカウントされる。伝送されたデータが高速信号であるか低速信号であるかを判断するためには、数に関する情報とともに時間も利用される。従って、サイクル（Ｔ）に関する情報は、サイクル決定素子（１２２ａ）から第一計数器（１２３−１ａ）及び第二計数器（１２３−２ａ）へ入力される（図２５の（１）参照）。
【０１１８】
第一計数器（１２３−１ａ）及び第二計数器（１２３−２ａ）は、サイクル（Ｔ）に基づき、所定時間内にグランドからＶｃｃへ移行する数（移行数）をカウントする（Ｖｃｃからグランドへ移行する場合に数をカウントしてもよい）。例えば、第一計数器は、サイクル決定素子から受信したデータが高レベル（Ｖｃｃ）である場合に、数をカウントする。第二計数器は、サイクル決定素子から受信したデータが低レベル（グランド）である場合に、数をカウントする。図２５の（２）に示す通り、第一計数器及び第二計数器には同じデータが連続的に伝送される。
【０１１９】
連続して入力されるデータの移行数は、第一計数器及び第二計数器を用いて、サイクル（Ｔ）毎に連続的にカウントされる。第一計数器は、サイクル（Ｔ）の前半１／２内の移行数をカウントし、第二計数器は後半１／２内の移行数をカウントする。図中、２サイクル分の波形が例として示されている（図２５の（２）中、左側のサイクル（Ｔ）におけるデータを左データといい、右側のサイクル（Ｔ）におけるデータを右データという）。しかし実際には、連続したデータが計数器に伝送される。
【０１２０】
左データの移行数は、サイクル（Ｔ）の前半１／２内においては（６）であり、後半１／２内においては（７）である。右データの移行数は、サイクル（Ｔ）の前半１／２内においては（１）であり、後半１／２内においては（０）である。左データと右データとは連続していて、１サイクルずれたデータである。第一計数器が低レベルにおける数をカウントし、第二計数器が高レベルにおける数をカウントしてもよい。サイクル（Ｔ）は固定でも可変でもよいが、可変サイクルであることが好ましい。
【０１２１】
第一計数器において、１サイクル内の高レベル時にカウントされる数情報（左データの最終の数情報：（６）；右データの最終の数情報：（１））が第一コンパレータ（１２４−１ａ）に伝送される。
【０１２２】
第一コンパレータでは、第一計数器から受信した数情報と第一コンパレータに保持されていた数（例えば、（５））とが比較される。その後、受信した数情報が第一コンパレータに保持されていた数以上の場合、第一コンパレータ（１２４−１ａ）から第一保持回路（１２５−１ａ）及び加算器（１２６ａ）へ、第一計数器において移行数をカウントされているデータは高速信号であるという信号が出力される。判断結果は、第一保持回路（１２５−１ａ）及び加算器（１２６ａ）において、１サイクルの間、保持される。
【０１２３】
第二計数器（１２３−２ａ）、第二コンパレータ（１２４−２ａ）、第二保持回路（１２５−２ａ）、及び、加算器（１２６ａ）においても同様である。すなわち、第二計数器では、１サイクル内の低レベル時にカウントされる数情報（左データの最終の数情報：（７）；右データの最終の数情報：（０））が第二コンパレータ（１２４−２ａ）に伝送される。
【０１２４】
第二コンパレータでは、第二計数器から受信した数情報と第二コンパレータに保持されていた数（例えば、（５））とが比較される。その後、受信した数情報が第二コンパレータに保持されていた数以上の場合、第二コンパレータ（１２４−２ａ）から第二保持回路（１２５−２ａ）及び加算器（１２６ａ）へ、第二計数器において移行数をカウントされているデータは高速信号であるという信号が出力される。判断結果は、第二保持回路（１２５−２ａ）及び加算器（１２６ａ）において、１サイクルの間、保持される。
【０１２５】
ここまでは、高速であると判断された例について説明した。以下、低速であると判断される例について説明する。
【０１２６】
カウント終了後（第一計数器においてサイクル内の前半１／２が終了した後、及び、第二計数器において１サイクルが終了した後）、第一計数器及び第二計数器はリセットされる（移行数が（０）となる）。第一保持回路、第二保持回路、及び、加算器に保持されたデータ（高速の場合は（１）、低速の場合は（０））は、サイクル毎に（０）にリセットされる。その後、第一計数器でカウントされた移行数が、１サイクル（サイクル（Ｔ）の前半１／２）の間で第一コンパレータに保持されている数情報に到達しない場合、第一保持回路及び加算器に保持される第一の判断結果は低速（（０））となる。
【０１２７】
第二の結果も同様に判断される。第二計数器でカウントされた移行数が、１サイクル（サイクル（Ｔ）の後半１／２）の間で第二コンパレータに保持された数情報に到達しない場合、第二保持回路及び加算器に保持される第二の判断結果は低速（（０））である。
【０１２８】
第一保持回路を介して加算器に入力された判断結果（第一の判断結果）及び第二保持回路を介して加算器に入力された別の判断結果（第二の判断結果）に基づいて、加算器は加算判断結果を生成する。第一の判断結果と第二の判断結果とのいずれか一方が高速（（１））である場合、加算判断結果は高速であると判断される。
【０１２９】
バッファ（１２９ａ）は、サイクル決定素子（１２２ａ）からのクロック信号に基づき、セレクタ（１２７ａ）へデータを出力する。セレクタ（１２７ａ）は、サイクル決定素子（１２２ａ）からのクロック信号に基づき、加算器が生成した加算判断結果を受信する。その後、バッファ（１２９ａ）からセレクタ（１２７ａ）に到達したデータは、加算判断結果に基づいて、伝送基板上の光回路又は電気回路のいずれかに出力される。
【０１３０】
このとき、加算器において高速信号であると判断されたデータは、ドライバ及びレーザーダイオードを介して伝送基板上の光回路に出力される。また、低速信号であると判断されたデータは、電気回路に出力される。電気伝送される場合、ドライバＩＣ、レーザーダイオード、フォトダイオード、及びアンプのスイッチを切り、光伝送回路を遮断することが好ましい。
【０１３１】
さらに、加算器は加算判断結果をスイッチ（１３０ａ）に出力する（信号（２０３ａ））。伝送基板上の光導波路を介して第二基板へ伝送されたデータは、フォトダイオード（２１ａ）及びアンプ（２２ａ）を介してスイッチ（１３０ａ）に到達する（図２４の（２００ａ）、経路（２００ａ））。伝送基板上の電気回路を介して第二回路へ伝送されたデータもスイッチ（１３０ａ）に到達する（図２４の（２０１ａ）、経路（２０１ａ））。
【０１３２】
スイッチ（１３０ａ）は、加算器からの信号（２０３ａ）（「識別信号」とも言う）に基づいて、データをスイッチへ伝送する際に経路（２００ａ）又は経路（２０１ａ）のいずれが使用されたかを識別する。その後、識別結果に従って、スイッチは経路（２００ａ）及び経路（２０２ａ）、又は、経路（２０１ａ）及び経路（２０２ａ）のいずれか同士を接続し、第二基板上に形成された１つの経路（２０２ａ）にデータを出力する。
【０１３３】
上記説明では、データ速度を判断するのに１サイクルを用いたが、１／２サイクルを用いることもできる。すなわち、サイクル決定素子（１２２ａ）からのクロック信号に基づいて、バッファ（１２９ａ）及びセレクタ（１２７ａ）が１／２サイクル毎に駆動するよう回路を組んでもよい。セレクタは、１／２サイクル毎に加算器の判断結果を受信する。（第一の判断結果及び第二の判断結果を加算することで、加算器が加算判断結果を生成するのではない。第一の判断結果及び第二の判断結果それぞれに基づいて、セレクタが１／２サイクル毎にデータを出力する。）
【０１３４】
上記説明は、第一基板から第二基板への伝送方法についての説明である。ロジックやスイッチング素子等の部品は、第二基板上に実装されていてもよい。
【０１３５】
第二基板から第一基板へも、スイッチング素子を用い、データに応じて選択する光又は電気回路を介して伝送してもよい。
【０１３６】
第二基板から第一基板への伝送は、電気回路のみを介して行ってもよい。
【０１３７】
図２６は、本発明の別の実施形態に係る光電伝送デバイスを示す平面図である。本実施形態では、ロジック（１１ａ）、スイッチング素子（１２ａ）、ドライバ（１３ａ）、レーザーダイオード（１４ａ）、フォトダイオード（２１ａ）、アンプ（２２ａ）、及び、光導波路（２６ａ）が一枚のフレキシブル基板（２５ａ）上に実装されている。
【０１３８】
ロジック（１１ａ）、スイッチング素子（１２ａ）、ドライバ（１３ａ）及びレーザーダイオード（１４ａ）等の部品が実装された第一領域と、フォトダイオード（２１ａ）及びアンプ（２２ａ）等の部品が実装された第二領域とは、光導波路を挟んで配置されている。第一領域と第二領域との間のデータ伝送は、光導波路（２６ａ）、又は、第一領域と第二領域とを接続する電気回路を用いて行われる。先の実施形態のように、光導波路はフレキシブル基板（２５ａ）（先の実施形態における伝送基板（３ａ）に相当）上に形成されてもよく、別のフレキシブル基板上に形成された後でフレキシブル基板（２５ａ）上に積層されてもよい。
【０１３９】
図２７は、本実施形態のスイッチング素子を有する回路を示す模式図である。本実施形態では、入力データ（３００ａ）はスイッチング素子で処理可能であるので、先の実施形態におけるレベルコンバータ（１２１ａ）は備えられていない。さらに、セレクタ（１２７ａ）から出力されたデータ（２００ａ、２０１ａ）は、スイッチ（１３０ａ）を経由することなく経路（２０２ａ）に接続される。また、バッファ（１２９ａ）も備えられていない。
【０１４０】
データ速度を判断するため、計数器、コンパレータ、保持回路、及び、加算器において処理（処理時間）が行われる。その結果、バッファが備えられていない本実施形態においては、加算判断結果が生成される前に入力データ（３００ａ）がセレクタに到達する。よって、バッファが備えられていない本実施形態では、現在のサイクルより１サイクル前での判断結果を用いて、セレクタから光回路又は電気回路にデータが伝送される。
【０１４１】
図２５によれば、左データは右データ（左データより１サイクル前に伝送されたデータ）での判断結果を用いてセレクタから出力される。通常、高速であっても低速であっても同じ速度の信号がしばらく続くため、セレクタから伝送基板へデータが伝送された場合に間違った経路を介して伝送されてしまうのは、データ速度が高速から低速へ、又は、低速から高速へ変化した際の最初のサイクル分のデータ程度である。
【０１４２】
先の実施形態と同様に、本実施形態ではレベルコンバータ（１２１ａ）、バッファ（１２９ａ）、及び、スイッチ（１３０ａ）が備えられていてもよい。
【０１４３】
バッファはセレクタ回路に組み込まれていてもよい。
【０１４４】
バッファ（１２９ａ）又は遅延ライン（１２８ａ）のいずれかが設けられていてもよい。データは、バッファ（１２９ａ）及び遅延ライン（１２８ａ）を通過せずに直接セレクタ（１２７ａ）へ伝送されてもよい。
【０１４５】
図２３及び図２６によれば、ロジック（１１ａ）は基板上に実装されているが、実装しなくてもよい。
【０１４６】
本発明の実施形態に係る光電伝送デバイスは、モバイル機器に好適に用いられる。第一基板（第一領域）を本体（キーボードを備える部分）として使用し、第二基板（第二領域）をディスプレイとして使用するのが好ましい。
【０１４７】
スイッチング素子は、ドライバに組み込まれていてもよい。
【０１４８】
光伝送回路と電気伝送回路とを切り替えるために、モバイル機器が有しているオン／オフ信号（例えば、スリープモード用のオン／オフ信号）が用いられてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１４９】
本発明に係る上述の実施形態は、電気及び光回路が集積された構造を有する光インターコネクトデバイス、並びに、光インターコネクトデバイスの製造方法に関する。光インターコネクトデバイスの製造方法は、光学部品に形成されたアライメントマークを基準として光導波路を形成する方法、又は、光導波路に形成されたアライメントマークに基づいて光学部品用の実装パッドを形成する方法を含んでいるが、これらに限定はされない。
【０１５０】
本発明に関しては、上記説明を参考として様々な態様、変形を実施することが可能であるのは明白である。従って、添付の特許請求の範囲内において、ここで具体的に記載したもの以外であっても実施することができる。
【符号の説明】
【０１５１】
１、２１、３１、４１、８４  ポリイミド基板
２、２２、３２、５０２、６０２  下部クラッド層
３、３３、４３、５０３、１１０３  コア層
４、２４、３４、４４、５０４  上部クラッド層
５  フレキシブル２Ｄ光学基板
６、７  リジッド基板
６、２６、３６、４６、１０６−１  第一基板
７、２７、３７、４７、１０６−２  第二基板
８、２８、３８、４８、１０２、５３８、６３８、８１６  レーザーダイオード
９、２９、３９、４９、１０３、５３９、６３９、８１７  フォトダイオード
１０、１１、２１０、２１１、３１０、３１１、４１０、４１１、５１０、５１１、６１０、６１１  アライメントマーク
１２、３２０、４２０、８１８、１１５０  ３Ｄ光導波路
３３−１、３３−２  ２Ｄコア層部分
８０  スチフナー
８５  第一リジッド基板（第一電気配線基板）
８６  第二リジッド基板（第二電気配線基板）
８７  電気配線
８８  ＢＧＡ（Ｂａｌｌ  Ｇｒｉｄ  Ａｒｒａｙ）
８９  電気コネクタ端子
１００、５００、６００、７００、２０００、２００１  フレキシブル基板
１０１、８２８  コネクタ
１０４  光導波路
１０５  半導体素子
１０６  プリント配線板
１０７  補強層
２１２  ３Ｄコア
３００、１１００  光導波路アライメントマーク
３０１、４０１、１３０１  マスク
３１３  金属層
３３１、４３１  第一接続３Ｄ光導波路
３３２、４３２  第二接続３Ｄ光導波路
６７０  フレキシブル保持基板
６８０、１１１０  プリプレグ
７０１  光学部品
８０５  リジッド−フレキシブル基板
８２７  フレキシブル電気基板
８２９  駆動回路、光−電気変換素子
８３０  制御回路、光−電気変換素子
８４０  空間
９００  光導波路
９０１  導波路シート
９０２  スルーホール
９０３  導波路ウインドウ
９０４  リジッド実装基板
９０５  実装領域
９０６  光学部品及び電気部品
９０７  電気配線
９０９  配線
９１０  高さ調整部材
１１２０  導電部
２００２  固定部材
１ａ  第一基板
２ａ  第二基板
３ａ  伝送基板
１１ａ  ロジック
１２ａ  スイッチング素子
１３ａ  ドライバ
１４ａ  レーザーダイオード
２１ａ  フォトダイオード
２２ａ  アンプ
１２１ａ  レベルコンバータ
１２２ａ  サイクル決定素子
１２３−１ａ  第一計数器
１２３−２ａ  第二計数器
１２４−１ａ  第一コンパレータ
１２４−２ａ  第二コンパレータ
１２５−１ａ  第一保持回路
１２５−２ａ  第二保持回路
１２６ａ  加算器
１２７ａ  セレクタ
１２８ａ  遅延ライン
１２９ａ  バッファ
１３０ａ  スイッチ
２００ａ、２０１ａ、２０２ａ  経路
２０３ａ  信号
３００ａ  入力データ
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
2010504571.tif 000061
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３】
2010504571.tif 000062
【手続補正５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４−１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４−１】
2010504571.tif 000063
【手続補正６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４−２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４−２】
2010504571.tif 000064
【手続補正７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図９−１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図９−１】
2010504571.tif 000065
【手続補正８】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１０−２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１０−２】
2010504571.tif 000066
【手続補正９】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１７−２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１７−２】
2010504571.tif 000067
【国際調査報告】
2010504571.tif 000068