(57)【要約】【課題】  光伝送路からの光信号を増幅して、他の光伝送路に送る実装体であって、光伝送路との接続部において高い精度の直角度が要求されない、取り扱い性に優れた実装体を提供する。【解決手段】  光−電気変換素子１０ａ、球状半導体素子１２ａおよび１２ｂ、ならびに電気−光変換素子１０ｂを電気的な接続部１４を介して接続し、光−電気変換素子１０ａに入射した光が球状半導体素子１２ａおよび１２ｂで増幅されて、電気−光変換素子１０ｂから射出される、実装体１００を構成する。【選択図】図１
2005039230.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射した光信号に対応する光信号を射出する実装体であり、
少なくとも２つの光電変換素子、および
電子回路を形成している少なくとも１つの球状半導体素子
を含み、
光電変換素子の少なくとも１つが光信号を電気信号に変換する素子であり、少なくとも１つが電気信号を光信号に変換する素子であり、
少なくとも１つの光電変換素子が、略球状の半導体材料の表面に形成された光電変換部を有する球状光電変換素子であり、
球状半導体素子が光信号を電気信号に変換する素子と電気信号を光信号に変換する素子との間に位置し、
素子同士が電気的に接続されている、実装体。
【請求項２】
回路基板をさらに含み、前記光電変換素子と前記球状半導体素子が当該回路基板の表面に実装され、当該光電変換素子と当該球状半導体素子とが、当該回路基板の配線によって電気的に接続されている、請求項１に記載の実装体。
【請求項３】
素子同士が、電気的な接続部を介して接触することにより電気的に接続されている、請求項１に記載の実装体。
【請求項４】
前記光電変換素子として、ｎ個の球状光電変換素子（ｎは２以上の整数である）と、
前記球状半導体素子として、ｘ個の球状半導体素子（ｘは１以上の整数である）とを含み、
ａ個（ａは１以上の整数であって、ａ＜ｎである）の球状光電変換素子が光信号を電気信号に変換するものであり、
（ｎ−ａ）個の球状光電変換素子が電気信号を光信号に変換するものである、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の実装体。
【請求項５】
ｎが２であり、ｘが１以上であって、２つの球状光電変換素子を両端として、球状光電変換素子と球状半導体素子とが一列に配置されている、請求項４に記載の実装体。
【請求項６】
ｎが３以上であり、ｘが１以上であって、１つの方向から入射した光信号を、２以上の方向に分岐する、請求項４に記載の実装体。
【請求項７】
前記球状光電変換素子が、光信号を電気信号に変換する素子であって、複数の光伝送路から射出される光信号を受光するものである、請求項１に記載の実装体。
【請求項８】
前記球状光電変換素子に電気的に接続されている球状半導体素子が、受光した光信号の波長に応じて受光した光信号を最適な増幅率で増幅する電子回路を形成している、請求項７に記載の実装体。
【請求項９】
前記球状光電変換素子が、電気信号を光信号に変換する素子であって、複数の光伝送路に光信号を射出するものである、請求項１に記載の実装体。
【請求項１０】
実装体の一部または全部が、透明な樹脂によって覆われている、請求項１〜９のいずれか１項に記載の実装体。
【請求項１１】
透明な樹脂が、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、スチレン−アクリロニトリル共重合体、およびエポキシ樹脂から成る群より選択される、少なくとも１つの樹脂を含む、請求項１０に記載の実装体。
【請求項１２】
受動部品が実装されている、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の実装体。
【請求項１３】
コア層とクラッド層から成る光伝送路であって、コア層内に請求項１〜１２のいずれか１項に記載の実装体が配置されている、光伝送路。
【請求項１４】
屈曲した部分を有し、当該屈曲した部分に前記実装体が配置されている、請求項１３に記載の光伝送路。
【請求項１５】
分岐した部分を有し、当該分岐した部分に前記実装体が配置されている、請求項１３に記載の光伝送路。
【請求項１６】
コア層とクラッド層から成る光伝送路を有する２以上の積層された層を含み、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の実装体が２つの層にまたがって配置されていて、１つの層の光伝送路を他の層の光伝送路に分岐又は変換している、多層構造の光伝送路。
【請求項１７】
光伝送路を有する回路基板であって、当該光伝送路がコア層とクラッド層から成り、コア層内に請求項１〜１２のいずれか１項に記載の実装体が配置されている、光電気回路基板。
【請求項１８】
複数の光伝送路を有する回路基板であって、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の実装体が当該複数の光伝送路をつなぎ、少なくとも１つの光伝送路から射出された光に対応する光信号を、別の光伝送路に入射させる、光電気回路基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、球状光電変換素子および電子回路を形成している球状半導体素子とを相互に電気接続した実装体、ならびにこれを利用した光伝送路および光電気回路基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
高速通信の必要な携帯電話、ノートパソコンおよびＰＤＡ等に代表される電子機器の分野では、より高速化された製品が、より小型で、より薄く、且つより軽量化された形態にて提供されることが望まれている。そのため、当該分野の製品における小型化等は急速に進んでいる。さらに、これらの製品には小型化等に加えて、より高性能であること、および多機能であることもまた要求されている。その要求に対応するために、半導体素子の超小型化および新たな構造の開発等がすすめられるとともに、電子部品の実装技術等が飛躍的に進歩し、その結果、電子回路の高密度化および高速化は飛躍的に進展してきた。
【０００３】
しかしながら、電子機器による通信速度は、通常の電気信号の送受信を実施する限りにおいては限界がある。そこで、最近では、光ファイバー等を利用して必要な情報を光信号として送受信することが実施されている。
【０００４】
ところで、半導体素子の分野では半導体チップの球状化が提案されており、高密度半導体分野および医療分野等の各種分野において応用開発が進められている。例えばアメリカのボールセミコンダクター社は、直径約１ｍｍの球体の表面に半導体回路を形成し、カード型の電子機器等のような超小型の電子機器に応用することを提案している（例えば、特許文献１及び２参照）。また、このような球状半導体素子同士を相互に接続する技術、および球状半導体素子を配線基板上へ直接的に実装する技術等に関しても、種々の提案がなされている（例えば、特許文献３および４参照）。さらにまた、球状半導体素子を用いた太陽電池も提案されている（例えば、特許文献５参照）。これらはいずれも半導体が球状であることを利用して電子回路の高速化および小型化等を実現しようとする。
【０００５】
【特許文献１】米国特許第5,955,776号明細書
【特許文献２】米国特許第6,004,396号明細書
【特許文献３】特開２０００−２１６３３５号公報（第１図）
【特許文献４】特開２０００−３４９２２４号公報（第２図）
【特許文献５】特開２００１−１８５７４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
電子機器の分野において、光通信が採用される傾向にあることに鑑みて、本発明者らは、球状半導体素子を光通信技術において用いることを検討した。光通信においては、通信回線の途中で光信号を増幅することが必要な場合がある。そのため、ファイバーケーブルから光信号を取り出し、これを電気信号に変換して光信号を増幅する別の回路（増幅回路）が、光通信システムに設けられることがある。増幅回路を設けることは、速度劣化およびコスト上昇等を招くことがある。また、増幅回路においては、受光素子と光ファイバーとの接合に際して、光ファイバーから射出される光信号と受光素子との間において、高い精度で直角度が要求されるため、所望の接合精度を得ることは一般に困難である。
【０００７】
また、上記した文献に開示された技術は、半導体素子が球状であることの特徴を生かして優れた効果を発揮することを可能にしているものの、十分に実用的な実装構造を採用するものではなく、その用途は限られていた。さらに、球状半導体素子の形状的な特徴は十分に認識されておらず、製品に搭載する半導体素子は平面状の超薄型チップ半導体で足りるとの考え方が主流であることからも、球状半導体素子は、実際のところ、普及するに至っていない。
【０００８】
本発明は、かかる実情に鑑みてなされたものであり、球状半導体素子の特性を利用して光通信システムにおいて有用かつ実用的な実装体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、入射した光信号に対応する光信号を射出する実装体であって、
少なくとも２つの光電変換素子、および
電子回路を形成している少なくとも１つの球状半導体素子
を含み、
光電変換素子の少なくとも１つが光信号を電気信号に変換する素子であり、少なくとも１つが電気信号を光信号に変換する素子であり、
少なくとも１つの光電変換素子が、略球状の半導体材料の表面に形成された光電変換部を有する球状光電変換素子であり、
球状半導体素子が光信号を電気信号に変換する素子と電気信号を光信号に変換する素子との間に位置し、
素子同士が電気的に接続されている、実装体を提供する。
【００１０】
ここで、「実装体」とは、少なくとも１つの半導体素子が別の半導体素子または部品と電気的に接続されて、全体として１つの機能を発揮する集合体を意味する。本発明により提供される実装体は基本的な機能として、光信号を入射させて、これに対応する光信号を射出する機能を少なくとも有し、さらに、球状半導体素子の有する機能に応じて、例えば、入射した光信号を増幅する機能、または入射した光信号のうち特定波長の光信号を射出する機能を有する。上記において、「入射した光信号に対応する光信号を射出する」とは、光信号が実装体に入射しなければ、実装体から光が射出されないこと、換言すれば、射出される光は入射される光に依存することを意味する。
【００１１】
本発明の実装体は、少なくとも２つの光電変換素子を含む。光電変換素子には、光信号を電気信号に変換する素子と、電気信号を光信号に変換する素子とがある。本明細書においては、これらを総称して「光電変換素子」と呼ぶ。本発明の実装体を構成する光電変換素子は、光電変換に必要な構成に加えて、電気信号を他の素子に送る又は他の素子から受け取るための回路等を含む。本発明の実装体においては、２つの光電変換素子のうち、少なくとも１つが光信号を電気信号に変換する素子であり、少なくとも１つが電気信号を光信号に変換する素子である。これらの素子は、本発明の実装体の基本機能である、入射した光信号に対応する光信号を射出するという機能を実現するために必要とされる。本明細書においては、これらの素子を総称して「光電変換素子」という用語を使用し、光信号を電気信号に変換する素子を便宜的に「光−電気変換素子」のように示し、電気信号を光信号に変換する素子を便宜的に「電気−光変換素子」のように示すことがある。
【００１２】
本発明の実装体において、光−電気変換素子と電気−光変換素子との間には、電子回路を形成している球状半導体素子が少なくとも１つ配置され、また、少なくとも１つの光電変換素子が球状光電変換素子である。したがって、本発明の実装体は、少なくとも２つの球状素子が連なった形態を有し、それにより本発明の実装体は、例えば、湾曲または屈曲した経路に適合するように構成することが可能となる。なお、ここでいう「球状」には、完全な真球だけでなく、同等の効果を奏する楕円等の形も含まれることに留意されたい。
【００１３】
また、少なくとも１つの光電変換素子が球状であることによって、本発明の実装体は次の利点または特徴を有する。例えば、光−電気変換素子が球状である場合には、平面状である場合と比較して、多くの方向からの光に対して垂直な面を与え得る。そのため、光ファイバーと光−電気変換素子との接触部にて、入射光の光路と光−電気変換素子とがなす角度が９０度からずれる場合でも、「ずれ」に対する許容度は高くなる。同様のことは、電気−光変換素子が球状である場合にも当て嵌まる。したがって、入射側および射出側のいずれか一方または両方の光電変換素子が球状であれば、光ファイバーと実装体との接続が容易となる。本発明の実装体においては、すべての光電変換素子が球状であることが好ましい。
【００１４】
また、球状の電子回路素子に複数の光素子を取り付ける手法等により、球状の光−電気変換素子を複数の光伝送路から射出される光を受光できるように構成する場合には、球の全方位性を利用して、光の入射する方向を限定することなく複数の方向から、光を１つの素子に入射させ得る。したがって、そのような光−電気変換素子を利用すれば、光スイッチ回路を有する実装体を構成できる。同様に、球状の全方位性を利用して、複数の方向に光を射出する球状の電気−光変換素子を構成する場合には、光を所望の複数の方向に光信号を射出する実装体を構成できる。
【００１５】
本発明の実装体において、素子同士は電気的に接続されている。ここで、「素子」という用語は、実装体を構成する光電変換素子および球状半導体素子の両方を指すために用いられる。また、「素子同士が電気的に接続される」とは、実装体の機能等に応じて、所望の回路が形成されるように接続されることをいう。素子同士は、例えば、回路基板に各素子を実装し、回路基板に形成されている配線によって、電気的に接続してよい。その場合には、回路基板も実装体を構成する要素となる。あるいは、バンプ（bump）のような電気的な接続部を介して素子と素子とを接触させることにより、素子同士を電気的に接続させてよい。
【００１６】
本発明の実装体は、少なくとも２つの球状素子を有する限りにおいて、例えば、通常の平面型の半導体素子または光電変換素子を含んでよい。好ましくは、本発明の実装体を構成する光電変換素子および半導体素子は、すべて球状である。そのような実装体は、
ｎ個の球状光電変換素子（ｎは２以上の整数である）と、
電子回路を形成しているｘ個の球状半導体素子（ｘは１以上の整数である）とを含み、
ａ個（ａは１以上の整数であって、ａ＜ｎである）の球状光電変換素子が光−電気変換素子であり、
（ｎ−ａ）個の球状光電変換素子が電気−光変換素子であり、
前記ｘ個の球状半導体素子が光−電気変換素子と電気−光変換素子との間に位置し、
素子同士が電気的に接続されている
実装体として特定される。
【００１７】
例えば、ｎ＝２、ｘ＝１である場合には、１つの光−電気変換素子と１つの電気−光変換素子との間に１つの球状半導体が位置する構成の実装体が得られる。そのような実装体は、すべての素子が一直線上に並んだ形態であってよく、あるいは各素子の中心を結んだときに、角度α（α≠１８０°）が形成されるような形態（即ち、折れ曲がった）であってよい。また、ｎ＝２とし、ｘの数を２以上とすることによって、上述した形態に加えて他の様々な形態の実装体を構成することができ、例えば、ジグザグ（zigzag）形態のものを構成することも可能である。
【００１８】
光電変換素子の数は３以上（即ち、ｎ≧３）であってよい。その場合、光−電気変換素子の数を１とし（ａ＝１）、電気−光変換素子の数を２以上（（ｎ―ａ）≧２）としてよく、それにより、１つの方向から入射した光信号を２以上の方向に分岐して射出する実装体を得ることができる。
【００１９】
本発明の実装体は、その一部または全部が透明な樹脂によって覆われていてよい。実装体の少なくとも一部を透明な樹脂で被覆することにより、光の入射および射出に影響を及ぼすことなく、複数の素子が樹脂によって一体化された構造体として実装体を得ることができる。そのような実装体は、取り扱い性に優れ、また、樹脂によって光電変換素子および球状半導体素子が保護されるため、信頼性が高く、長期間にわたって無故障が要求される光通信およびエネルギー供給の分野において都合良く使用される。
【００２０】
本発明の実装体には受動部品が実装されていてよい。受動部品は具体的には、コイル、抵抗、またはコンデンサである。樹脂で実装体の少なくとも一部を覆う場合、樹脂は受動部品をも覆っていてよく、例えば、受動部品が樹脂の中に埋め込まれていてよい。
【００２１】
本発明はまた、上記本発明の実装体を含む光伝送路を提供する。具体的には、本発明の光伝送路は、コア層とクラッド層とから成り、コア層内に前記本発明の実装体が配置された構成を有する。ここで、「コア層内に実装体が配置される」とは、実装体がコア層にのみ位置する形態だけでなく、実装体がコア層とクラッド層にまたがるように位置する形態をも含む意味である。この光伝送路は、コア層内に配置された実装体によって、例えば、光伝送路内を進行する光信号が伝送路内で増幅される、あるいは所定の位置より先の経路において特定波長の光信号のみが進行することを可能にする。
【００２２】
本発明の光伝送路が屈曲部を有する場合、本発明の実装体を屈曲した部分に配置させることが望ましい。常套的な光伝送路において、例えば直角光路変換を実施する場合には、図７（ｃ）に示すように、光伝送路を光路方向に対し４５°カットして光信号を反射させる必要がある。このカット面には、反射効率を向上させるために、必要に応じて金属膜が形成される。光伝送路のカットおよび金属膜の形成は、工程の複雑化を招き、また、伝送損失が大きくなるという点で不利である。本発明の実装体を屈曲部に配置すると、図７（Ｂ）に示すように、光信号の進行方向が９０度曲がるときに、伝送すべき信号を電気信号として素子間で伝達させるので、光伝送路のカットが不要となり、また、伝送損失を小さくしうる。
【００２３】
本発明の光伝送路が分岐した部分を有する場合、本発明の実装体を分岐した部分に配置させることが望ましい。その場合、実装体は、２以上の電気−光変換素子を有するものであり、または複数の方向に光信号を射出できる電気−光変換素子を有するものである。常套的な伝送路において、光路分岐を要する場合には、図８（Ｂ）に示すように、信号損失を小さくするために分岐部において曲率半径を大きくする必要がある。本発明の実装体を分岐路に配置させると、光信号を分岐部において電気信号として伝送できるので、図８（Ａ）に示すように、急な角度で分岐を形成することが可能となる。
【００２４】
本発明はまた、電気的な回路基板に光伝送路が形成された光電気回路基板を提供する。具体的には、本発明の光電気回路基板は、光伝送路を有する回路基板であって、当該光伝送路がコア層とクラッド層から成り、コア層内に上記本発明の実装体が配置されている構成を有する。あるいは、本発明の光電気回路基板は、複数の光伝送路を有する回路基板であって、上記本発明の実装体が当該複数の光伝送路をつなぎ、少なくとも１つの光伝送路から射出された光に対応する光信号を、別の光伝送路に入射させる構成を有する。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の実装体は、光−電気変換素子および／または電気−光変換素子を球状素子とすることによって、光を入射させる（即ち、受光する）部分および／または光を射出する部分を球面としたものである。それにより、この実装体を光ファイバーのような光伝送路と接続する場合に、従来の光電変換素子と比較して、直角度に関する要求を緩和することができ、光伝送路との接続が容易となる。また、本発明の実装体は、光−電気変換素子および／または電気−光変換素子と接続された球状半導体素子を含み、したがって、少なくとも２つの球状素子を含む構造となる。この実装体が、例えば、屈曲または分岐した部分に球状半導体素子が位置するように配置されると、実装体に入射した光が、例えば、屈曲または分岐した部分にて電気信号として伝達され得る。したがって、本発明の実装体を、屈曲または分岐した部分を有する光伝送路に配置すると、伝送損失を小さくして光を伝送することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１を示す側面図である。本実施の形態は、光増幅機能を有する実装体の一例である。この形態の実装体は、例えば、高速および高容量のデータ通信のための光増幅用中継器として使用される。
【００２７】
この実装体１００は、光伝送路である２つの光ファイバー２０および２２の間に配置されて、一方の光ファイバー２０から射出された光信号を増幅した後、他方の光ファイバー２２に入射させる。実装体１００は、２つの球状光電変換素子を有し、一方が光−電気変換素子１０ａであり、他方が電気−光変換素子１０ｂである。実装体１００はまた、これらの２つの光電変換素子１０ａおよび１０ｂの間に位置する、増幅器として作用する球状半導体素子１２ａおよび１２ｂを有する。これらの４つの素子は直線状に並べられ、隣接する素子同士は電気的な接続部１４を介して電気的に接続されている。実装体１００は、その全体が透明な樹脂１６で被覆されている。透明な樹脂は、光ファイバー２０および２２とほぼ同じ直径を有する円柱体を形成している。また、実装体１００は、球状半導体素子１２ａに設けられた外部電極１８を有する。この外部電極１８は、増幅用球状半導体素子１２ａと外部電源（図示せず）とを接続するために設けられる。図示した形態においては、外部電源から、増幅用球状半導体素子１２ａおよび１２ｂを作動させる電力が供給される。
【００２８】
光電変換素子は、公知の方法（例えば、特許文献１および２に記載の方法）に従って、図１３（Ａ）に示すように、球状のｎ＋層、ｐ＋層およびドーピング領域、ならびに電極１３１０等を形成することによって製造される。図１３（Ａ）に示す素子は、ＰＩＮ（ｐ−intrinsic−ｎ）ダイオードの一例である。図示したドーピング領域の寸法は一例であり、これより大きくてもよい。ドーピング領域が大きいほど受光領域が大きくなり、受光領域はより多くの方向からの光信号と直角をなすことができる。あるいは、図１３（Ｂ）に示すように、ＬＥＤを構成する積層体を作製し、これを図中の破線で示すように球状に切削することによって、矢印の方向に光を射出する電気−光変換素子（ＬＥＤ）を得ることができる。あるいはまた、図１３（Ｃ）に示すように、半導体材料から成る球状体に公知の方法で電子回路を形成し、これに光素子１３００を実装する方法によって、光電変換素子を製造してよい。図１３（Ｃ）においては３つの光素子が実装されており、したがって、３つの経路からの光を受光できるようになっている。光素子の数および位置は図示したものに限られない。例えば、より多くの光素子を、受光しようとする光の方向に応じて実装してよい。
【００２９】
光−電気変換素子１０ａにおいては、電気信号を球状半導体素子１２ａに伝達できるように、所定の電子回路を形成する。電気−光変換素子１０ｂにおいても、球状半導体素子１２ｂから送られる電気信号を受信できるように、所定の電子回路を形成する。したがって、図示した形態の光−電気変換素子１０ａにおいて、光電変換部は、略左側半分の球面の一部または全部に位置し、好ましくは光ファイバー２０に最も近い位置に形成される。電気−光変換素子１０ｂにおいて、光電変換部は、略右側半分の球面の一部または全部に形成され、好ましくは光ファイバー２２に最も近い位置に形成される。
【００３０】
球状半導体素子１２ａおよび１２ｂもまた、公知の方法に従って、所定の機能を有する電子回路を形成するように製造される。図示した形態においては、球状半導体素子１２ａおよび１２ｂの電子回路は、増幅機能を有するように形成される。球状半導体素子の数は２に限定されず、信号の増幅に必要な利得によって決めることが好ましい。
【００３１】
図示した実装体において、隣接する素子同士を接続する、電気的な接続部１４は、例えば、はんだまたは導電性接着剤である。図示した実装体において、２つの素子の間に位置する電気的な接続部１４は２つである。電気的な接続部１４の数はこれより多くてよい。
【００３２】
素子同士を電気的に接続することは、他の方法により実施してよい。例えば、図１４に示すように、球状の素子と素子との間にＡＣＦ（anisotropic conductive film；異方性導電性膜）１４００を挟み、適切な圧力および温度にて、加熱および加圧する方法によって素子同士を接続してよい。この方法によれば、素子同士を簡便に接続して、安定的に固定することができる。
【００３３】
あるいは、素子同士は、隣接する２つの球状の素子の一方または両方に金属バンプを設ける工程、半硬化した状態の熱硬化性樹脂から成る絶縁接着性フィルムを２つの素子の間に挟む工程、金属バンプがフィルムを貫通し、かつ熱硬化性樹脂が硬化するように加熱加圧処理を施す工程を含む方法により、接続することもできる。この方法もまた、簡便かつ確実な接続固定を可能にする。金属バンプは例えば金から成る。熱硬化性樹脂は、例えばエポキシ樹脂である。
【００３４】
実装体１００には、電気的な接続部１４とは別に、球状半導体素子１２ａに給電するための外部電極１８が設けられている。この外部電極１８を介して素子１２ａおよび１２ｂを作動させるための電力を外部電源（図示せず）から供給する。外部電極１８は外部電源との接続が確保されるよう、その一部は樹脂１６で被覆されておらず、露出している。外部電極１８の露出した部分は、適当なリード線により外部電極と接続される。あるいは外部電極１８の露出した部分に一対のコネクタを設け、リード線をコネクタにより接続し電力供給してもよい。
【００３５】
外部電極１８は、一般の金属電極（例えば、金電極）であってよい。この外部電極１８において光の通過が必要とされる場合には、電極１８はＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ−Ｏｘｉｄｅ）等から成る透明電極であることが望ましい。
【００３６】
図示した形態において、４つの球状の素子は、その全体が透明な樹脂１６で覆われている。透明な樹脂１６は、光ファイバー２０および２２と略同じ直径を有する円柱形に成形されており、それにより、光ファイバー２０および２２との接合が容易になる。また、円柱形の樹脂部の両端は、球状の光電変換素子１０ａおよび１０ｂと光ファイバー２０および２２の端面において、各ファイバーの光路と素子との間で高精度な直角度が得られるように、高精度に加工されている。尤も、前述のとおり、光電変換素子１０ａおよび１０ｂは、ともに球状であって直角度のずれをある程度許容するため、平面型の光電変換素子を用いる場合と比較して、直角度に対する要求は緩和され、したがって、樹脂の加工精度もある程度緩和される。これは本発明の重要な特徴である。
【００３７】
透明な樹脂１６とは、例えば、透明度の高いアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、スチレン−アクリロニトリル共重合体（ＡＳ樹脂）、およびエポキシ樹脂等から選択される１または複数の樹脂である。尤も、樹脂１６はこれらに限定されるものではなく、透明で且つ良好な成形性を有する樹脂を任意に使用できる。樹脂１６による被覆は、所定の数の光電変換素子１０ａおよび１０ｂ、ならびに半導体素子１２ａおよび１２ｂを所定の形状（図示した形態では直線）となるように並べて、素子同士を接続した後に実施する。樹脂による被覆は、例えば、一直線に繋げた素子を筒状の金型内に入れて固定した後、溶融樹脂を流し込む方法により実施される。あるいは、樹脂を塗布する方法を採用して、実装体を樹脂で被覆してよい。いずれの方法を採用する場合にも、被覆後の樹脂に気泡が残存しないようにする必要がある。気泡が存在すると乱反射により光伝送効率が低下するためである。気泡を除くために、樹脂が溶融している間または硬化していない間に加圧または真空脱泡処理等を施すことが望ましい。成型および塗布等は、各素子の損傷を防止するために、できるだけ低い温度で実施することが望ましい。また、樹脂１６の融点は、素子同士を接続している電気的な接続部（即ち、導電性接着剤等）の融点または軟化点よりも低いことを要する。
【００３８】
このように、本実施の形態により、光ファイバー２０および２２とほぼ同じ太さを有する円柱状の中継器を作成できる。このような構造とすることで、光ファイバーの中継器を大きくすることなくコンパクトで設置容易な構造とすることができる。また、素子同士を接触させることによって最短配線が実現されるため、伝送速度を落とすことなく、信号を伝送することができる。
【００３９】
図示した形態は、本発明の実装体の一例であり、様々な変更をこれに加えてよい。例えば、球状半導体素子への電力供給は、電磁誘導により実施してよく、その場合には、コイル状パターンを球状半導体素子１２ａに形成しておいてもよい。特に多くの光ファイバーを束ねて使用する場合には、電磁誘導による給電を利用することにより、外部電極およびリード線等が不要となるため実装体がかさばらないという利点がある。
【００４０】
球状半導体素子は、増幅機能に加えて、演算機能、発信機能および記録機能から選択される１または複数の機能を有してよい。この形態の変形例において、光信号を増幅する必要がない場合には、球状半導体素子は、例えば単純配線を提供するものであってよい。あるいは、球状半導体素子は、３Ｒ機能（波形整形（Re-shaping）、タイミング再生（Re-timing）、および線形増幅（Re-generating））を有するものであってよい。
【００４１】
また、電気−光電変換素子および光−電気変換素子のいずれか一方が球状であり、かつ少なくとも１つの球状半導体素子を含む限りにおいて、平面型の光電変換素子または半導体素子を用いて実装体を形成してよい。ただし、平面型の素子を使用する場合には、素子の連結方向で電気的な信号を伝えられるように、電気的な接続手段としてスルーホールまたは配線等を連結方向に設ける必要がある。
【００４２】
図示した実装体において、すべての素子が完全に樹脂の中に埋まっているが、樹脂は必ずしもすべての素子を覆う必要はない。例えば、樹脂は複数の素子のうち一部の素子のみを被覆し、一部の素子を被覆していなくともよい（即ち、一部の素子はむき出しの状態にあってよい）。あるいは、各素子の一部のみが樹脂で被覆されて、各素子の他の部分が露出してもよい。例えば、樹脂は、光電変換素子の光電変換部のみを被覆してよく、その場合でも実装体の信頼性は向上する。また、実装体は、例えば、各素子の半分が半円柱形の樹脂成形体に埋まっている構成を有してよい。あるいは、樹脂は薄膜の形態にて各素子の表面を被覆してよい。その場合には、樹脂の端部を加工して光ファイバーとの接続部を形成することは困難であるから、適当なコネクタを用いて、光ファイバーの光路と光電変換素子との間の直角度を確保する必要がある。
【００４３】
この実装体は、コイル、コンデンサ、および抵抗等の受動部品をさらに含んでよい。受動部品は、この実装体において、別の回路を形成して実装体に付加的な機能を与える。受動部品は通常の方法により、例えば、増幅用球状半導体素子に実装してよい。さらに、別の能動素子を実装してよく、その場合、能動素子として公知の平面型半導体素子を用いてもよい。
【００４４】
この形態の実装体は、半導体光増幅器（ＳＯＡ：Semiconductor Optical Amplifier）として作用する１つの球状半導体素子に置き換えることができる。そのような球状半導体素子を１つだけ使用する場合には、より短い距離で２つの光ファイバーを連結することができる。
【００４５】
（実施の形態２）
図２は、本発明の実施の形態２を模式的に示す平面図である。図２は、光ファイバーの分岐部において、本発明の実装体２００を使用する形態を示している。光ファイバーを用いて信号を伝送する場合には、これを分岐させる必要がしばしば生じる。その際に光学的に信号を分岐するだけでは信号強度が低下し、信号伝送に不都合が生じることがある。かかる不都合を避ける又は軽減するために、本発明の実装体を使用することができる。図示した形態において、光ファイバー２０を通って伝送される光信号は、分岐ジョイント２４で分割され、右方の光ファイバー２２ａおよび２２ｂにそれぞれ伝送される。本発明の実装体２００は、光増幅用中継器として、分岐ジョイント２４と光ファイバー２２ａおよび２２ｂとの間に設けられて、分岐された光信号を増幅して、光ファイバー２２ａおよび２２ｂにそれぞれ光を伝送する役割をする。このように本発明の実装体を配置することにより、光信号を分岐された後も、安定して信号が伝送されることを可能にする。
【００４６】
実装体２００の構成は、実施の形態１の実装体１００のそれとほぼ同じであるが、外部電極を有しておらず、代わりにコイル１９が設けられている点において異なる。コイル１９は、電磁誘導により球状半導体素子１２ａに電力供給するために設けられている。したがって、実装体２００は、これを電源と接続する必要がないから、さらにコンパクトな形態として提供される。その他の要素および構成は実装体１００のそれらと同じであるから、その詳細な説明は省略する。
【００４７】
（実施の形態３）
図３は、本発明の実施の形態３を模式的に示す平面図である。図３は、本発明の実装体３００を用いて光ファイバーを分岐する別の形態を示す。
【００４８】
この実施の形態においては、光ファイバー２０からの光信号を右方に複数本（図３では３本）の光ファイバー２２ａ、２２ｂおよび２２ｃに分岐して送信している。本発明の実装体３００において、電気−光変換素子１０ｃは３つの方向に光を射出するように構成されている。この実装体３００においても、電気−光変換素子１０ｃは球状であるため、例えば、図１３（Ｃ）に示すように光素子を３箇所に実装する、あるいは光ファイバー２２ａ、２２ｂおよび２２ｃに近い側の半球面全体を発光部とすることにより、複数箇所から光信号を引き出して、光ファイバーに結合することが可能である。実装体３００を被覆する樹脂１６は、光を射出する側において３本のファイバーの光路とそれぞれ直角をなすような形状に加工されている。実装体３００のその他の要素および構成は、実装体１００のそれらと同じであるから、その詳細な説明は省略する。
【００４９】
（実施の形態４）
図４は本発明の実施の形態４を模式的に示す平面図である。図４は、本発明の実装体４００を光スイッチとして使用する形態を示している。
【００５０】
この実施の形態においては、複数本（図４では３本）の光ファイバー２０ａ−ｃから伝送される光信号が、その経路に応じて、複数本（図４では３本）の光ファイバー２２ａ−ｃから選択される所定の経路に向けて射出される。したがって、光−電気変換素子１０ｄは、複数の経路からの光を受光できるように、例えば、図１３（Ａ）に示すドーピング領域を３箇所に形成する方法、または図１３（Ｃ）に示すように光素子を３箇所に実装する方法で作製される。また、電気−光変換素子１０ｃは、実施の形態３と同様、複数の方向に光を射出できるように作製される。球状半導体素子１２ｃの電子回路は、入射光の経路に応じて射出光の経路を決定するスイッチング機能を有するように形成されている。図示した実装体４００は、樹脂で被覆されていないが、必要に応じて樹脂で実装体の一部または全部を被覆してよい。実装体４００のその他の要素および構成は、実装体１００のそれらと同じであるから、その詳細な説明は省略する。
【００５１】
（実施の形態５）
図５は本発明の実施の形態５を模式的に示す平面図である。図５は、本発明の実装体５００を光スイッチとして使用する別の形態を示している。
【００５２】
この実施の形態においては、複数本（図５では４本）の光ファイバー２０ａ−ｄから伝送される光信号が、その経路に応じて、複数本（図５では４本）の経路２２ａ−ｄから選択される所定の経路に向けて射出される。実施の形態４と異なり、各光ファイバーに接続されている光電変換素子１０ｅ−ｌは１つの大きい球状半導体素子１２ｄの周囲に配置されている。このような実装体も、光−電気変換素子と電気−光変換素子との間に球状半導体素子が位置する構成であるといえるから、本発明に含まれる。
【００５３】
図示した実装体５００において、光電変換素子１０ｅ、１０ｆ、１０ｇおよび１０ｈが光−電気変換素子であり、光電変換素子１０ｉ、１０ｊ、１０ｋおよび１０ｌが電気−光変換素子である。また、球状半導体素子１２ｄの電子回路は、入射する光信号の経路に応じて、所定の電気−光変換素子を選択して、これから光信号を射出させるようなスイッチング機能を有する。実装体５００において、光電変換素子１０ｅ−ｌと球状半導体素子１２ｄとは、実施の形態１と同様、電気的な接続部１４により接続されている。また、球状半導体素子１２ｄには、外部電源と接続するための外部電極（図示せず）が設けられている。球状半導体素子１２ｄには、外部電極に代えてコイルを設けてもよい。図示した実装体５００は、樹脂で被覆されていないが、必要に応じて樹脂で実装体の一部または全部を被覆してよい。
【００５４】
（実施の形態６）
図６は本発明の実施の形態６を模式的に示す平面図である。図６は、本発明の実装体６００を波長スイッチとして使用する形態を示している。
【００５５】
この実施の形態においては、複数本（図６では３本）の光ファイバー２０ａ、２０ｂおよび２０ｃから伝送される光信号が、各ファイバーの先端に取り付けられた波長フィルター６０ａ、６０ｂおよび６０ｃを通過して、光−電気変換素子１０ｄにより電気信号に変換される。その後、電気信号は、球状半導体素子１２ｅにおいて、波長に応じて最適な増幅率で増幅された後、電気−光変換素子１０ｂで光信号に変換されて、光ファイバー２２から射出される。即ち、本発明の実装体は、受信した信号の経路を、特定の波長を有するものとして認識し、その波長に応じて適当な増幅率で増幅して射出するように機能する。換言すれば、本発明の実装体は、経路の情報を波長の情報に変換して提供する。
【００５６】
この実施の形態において、光ファイバー２０ａ−ｃの先端には、特定の波長を通過させるフィルタ６０ａ−ｃがそれぞれ取り付けられている。フィルター６０ａは、波長λ１の光信号のみを通過させ、フィルター６０ｂは、波長λ２の光信号のみを通過させ、フィルター６０ｃは、波長λ３の光信号のみを通過させる。したがって、光−電気変換素子１２ｅが波長λ１の光信号を受光した場合には、球状半導体素子１２ｅは光ファイバー２０ａからの光信号を受け取っていると認識するとともに、この信号を増幅して電気−光変換素子１０ｂに伝送する。光ファイバー２２からは波長λ１の光が射出され、それを受信装置（図示せず）が受光することにより、光ファイバー２０ａから光が射出されたことを認識できる。
【００５７】
この実装体６００において、光−電気変換素子１０ｄは、図４に示す光−電気変換素子１０ｄと同様に、複数の経路からの光信号を受光できるように構成されている。電気−光変換素子１０ｂは、図１に示す電気−光変換素子１０ｂと同じものである。素子同士は、実施の形態１と同様、電気的な接続部１４により接続されている。また、球状半導体素子１２ｅには、外部電源と接続するための外部電極（図示せず）が設けられている。球状半導体素子１２ｅには、外部電極に代えてコイルを設けてもよい。図示した実装体６００は、樹脂で被覆されていないが、必要に応じて樹脂で実装体の一部または全部を被覆してよい。
【００５８】
（実施の形態７）
図７（Ａ）および（Ｂ）はそれぞれ、本発明の実施の形態７として、本発明の光伝送路を模式的に示す平面図および側面図であり、図７（Ｃ）は従来の光伝送路を模式的に示す平面図である。図７（Ａ）および（Ｂ）は、コア層７２とクラッド層７４とから成る光伝送路７０であって、コア層に本発明の実装体７００が配置されている光伝送路７００を示す。
【００５９】
図示した形態において、本発明の実装体７００は、一部がコア層７２に位置し、一部が下側のクラッド層７４に位置している。実装体のコア層内の位置は、コア層内を通過する光信号の大部分を受光でき、実装体７００から射出される光信号以外の成分が、実装体７００を越えて伝送されないように配置されている限りにおいて、特に限定されない。この形態の変形例において。実装体は、例えば、クラッド層にまたがらないようにコア層内にのみ位置させてよい。
【００６０】
この光伝送路７０は、図７（Ｂ）に示すように、直角に光路が屈曲する部分を２カ所含む。図７（Ｃ）に示すように、従来の光伝送路においては、光伝送路を屈曲部で光路方向に対して４５°の角度でカットし、光信号をカット面（ミラー面）にて反射させることによって、光路を変換させる必要があった。これに対し、本発明の実装体７００を図示するように屈曲部に配置すると、矢印ｘの方向に進行する光信号を光−電気変換素子７１０ａにて電気信号に変換し、電気信号として矢印ｙの方向に伝送させ、さらに電気−光変換素子７１０ｂにて電気信号を光信号に変換した後、これを矢印ｚの向きに射出させることができる。即ち、本発明の実装体を使用すると、光の反射を利用して光路変換をする必要がなくなり、光路変換に伴う伝送損失を小さくすることができる。また、本発明の光伝送路は、屈曲部においてカット等する必要がなく、簡易に屈曲した光伝送路を形成できるという利点を有する。
【００６１】
本発明の実装体は、光電変換素子を球形とすることによって、任意の方向からの光信号を入射させ、また任意の方向に光信号を射出するように構成することができる。したがって、光伝送路が直角以外の角度で屈曲する場合でも、本発明の実装体を用いて、光電変換部の位置を屈曲部の角度に応じて調整することにより、伝送損失を小さくして光路変換することが可能である。
【００６２】
本発明の光伝送路７０に配置される実装体７００の構成は、実施の形態２で説明した実装体２００に類似している。球状半導体素子７１２の数は、１つに限定されず、光路の長さおよび使用する素子の寸法に応じて２以上としてよい。素子同士は、電気的な接続部７１４によって接続されている。球状半導体素子７１２は、増幅機能を有し、コイル７１９が形成されて、電磁誘導により給電される。球状半導体素子７１２は、光路変換のみを目的とする場合には、単純配線であってもよい。図示した実装体７００は樹脂により被覆されておらず、コア層と直接的に接している。この実装体は、一例にすぎず、本発明の光伝送路に配置する実装体は樹脂で被覆されていてよい。
【００６３】
（実施の形態８）
図８（Ａ）は、本発明の実施の形態８として、本発明の光伝送路を模式的に示す平面図であり、図８（Ｂ）は従来の光伝送路を模式的に示す平面図である。この形態の光伝送路８０は、実施の形態７の光伝送路と同様、コア層とクラッド層とを有するものであり、コア層に本発明の実装体８００が配置されている。
【００６４】
この光伝送路８０は、図８（Ａ）に示すように、分岐部を有する。図８（Ｂ）に示すように、従来の光伝送路においては、信号損失を小さくするために曲率半径を大きくする必要があった。そのため、分岐部の面積を大きくする必要があった。これに対し、本発明の実装体８００を図示するように分岐部に球状半導体素子８１２ａ−ｄが位置するように配置すると、分岐部において、光信号は電気信号として分岐され伝送される。そのため、光信号を分岐させる場合よりも信号損失を有意に小さくすることができる。また、光を分岐せずに、電気信号を分岐するので、分岐部の形状が信号損失に及ぼす影響を小さくすることができ、それにより分岐部の面積を小さくすることが可能となる。
【００６５】
図示した実装体８００は、１つの光−電気変換素子８１０ａと、２つの電気−光変換素子８１０ｂおよび８１０ｃを有し、それらの間に４つの球状半導体素子８１２ａ−ｄが配置された構成を有する。球状半導体素子８１２ａは、光−電気変換素子８１０ａからの電気信号を増幅する機能を有する。球状半導体素子８１２ｄは、球状半導体素子８１２ａからの信号を球状半導体素子８１２ｂおよび８１２ｃに分岐する機能を有する。球状半導体素子８１２ｂおよび８１２ｃはそれぞれ、分岐された電気信号を電気−光変換素子８１０ｂおよび８１０ｃに伝送する。電気−光変換素子８１０ｂおよび８１０ｃは、それぞれ電気信号を光信号に変換して、矢印の方向に光を射出する。球状半導体素子８１２ａ−ｄへの給電は、球状半導体素子８１２ａに設けたコイル８１９を用いて、電磁誘導により行われる。素子同士は、電気的な接続部８１４によって接続されている。図示した形態において、実装体８００は樹脂で被覆されていない。この実装体は一例にすぎず、分岐部に配置される実装体は樹脂で被覆されていてよい。
【００６６】
図示した実装体は、１方向からの光信号を２方向に分岐するものである。分岐の数は、電気−光変換素子および球状半導体素子の数を増やすことによって、３以上とすることも可能である。また、球状半導体素子（例えば、図示した形態においては符号１２ｄで示される素子）にスイッチング機能を付与することによって、光信号を選択的に分岐することも可能である。
【００６７】
（実施の形態９）
図９は、本発明の実施の形態９として、本発明の光電気回路基板を模式的に示す側面図である。図９においては、回路基板９５０の構造を示すため、回路基板９５０のみを断面図で示している。この形態の光電気回路基板９４０は、回路基板９５０の上に光伝送路９０が形成され、そのコア層９２内に本発明の実装体９００が配置された構成を有する。
【００６８】
光伝送路９０の構成は、図７および図８を参照して説明した光伝送路と同様に、コア層９２およびクラッド層９４を有する。また、実装体９００は、光伝送路内で、光信号の増幅等の目的で設けられ、球状の光−電気変換素子９１０ａ、球状の電気−光変換素子９１０ｂ、およびそれらの間に位置する球状半導体素子９１２を有する。図示した形態において、実装体９００を構成する各素子は、回路基板の表面に位置する配線層９５２に端子９５８を接続することにより実装され、素子同士は配線層９５２を介して電気的に接続されている。この接続手法は、上述の実装体のいずれとも異なる。図示した形態において、３つの素子は隣接する素子同士が接触するように配置されているが、この接触は、配線層９５２を電気的な接続部とする場合、必ずしも必要ではない。したがって、この接続手法を採用する場合には、素子と素子との間には隙間があってもよく、そのことは、実装体の配置および光伝送路の設計において有利に作用することがある。例えば、複数の素子が一体となった実装体を配置するのに十分な広さの空間がない場合を想定すれば、この接続方法が有利であることが理解されよう。この形態の変形例において、実装体を構成する素子同士は、実施の形態１のように電気的な接続部を介して接触することにより接続されてもよい。さらに別の変形例において、配線層を介する接続は、電気的な接続部を介した接触による接続とともに採用してよい。
【００６９】
回路基板９５０は、複数の配線層９５２と複数の電気絶縁層９５４とを含み、配線層同士がインナービア９５６で接続された構成を有する公知の多層基板である。この形態の変形例において、多層基板に代えて、両面基板または片面基板を使用してよい。
【００７０】
実施の形態９の光電気回路基板９４０を製造する方法の一例を図１０を参照して説明する。まず、球状の素子に、配線層と各素子を接続するための端子を形成する。端子は、例えば、図１０（Ａ）に示すように、基板の上に配置した金属球状体１０１０を、接着剤または半田等により、光−電気変換素子９１０ａの表面に付着させて、端子９５８を形成する。図１０（Ａ）では、２つの端子を一度に形成している。３以上の端子を一度に形成してよいが、２つの端子を球面上の配線に形成する場合には許容製造公差を大きくし得るという利点がある。次に、図１０（Ｂ）に示すように、光−電気変換素子９１０ａを、端子が入る窪みを有する基板１０１２の上に、複数個、整列させる。整列させた素子９１０ａは、図１０（Ｃ）に示すように、円盤形状の基板１０１４の表面に転写させる。転写は、例えば、基板１０１４の表面に粘着剤を塗布し、これを整列した素子９１０ａに接触させてから、引き上げる方法により実施される。その結果、図１０（Ｄ）に示すように、基板１０１４の表面に光−電気変換素子９１０の一群が形成される。図１０（Ａ）〜図１０（Ｃ）に示す工程を繰り返して、電気−光変換素子９１０ｂおよび球状半導体素子９１２に端子を形成し、これを円盤形状の基板１０１４に転写して、基板１０１４の表面に３種類の素子９１０ａ、９１０ｂおよび９１２の群を形成する。
【００７１】
図１０（Ｅ）は、多層基板９５０に、光伝送路の下側クラッド層９４を形成する工程を示す。クラッド層９４は、例えば、未硬化の熱硬化性樹脂または紫外線硬化性樹脂を用いて形成される。次に、所望の位置に実装体９００を実装する。具体的には、図１０（Ｆ）に示すように、図１０（Ｄ）に示す基板１０１４を回転させるとともに、クラッド層９４を塗布した多層基板９５０を適宜水平方向で移動させることによって、光−電気変換素子９１０ａを配線層９５２と位置あわせし、それから基板１０１４を降下させて、素子９１０ａを実装する。素子９１０ａは、基板１０１４をクラッド層９４に向かって押し付けることにより、未硬化のクラッド層９４により保持されるとともに、配線層９５２に接合される。したがって、基板１０１４を上昇させると、弱い粘着力で基板１０１４に保持されていた素子９１０ａは基板１０１４から離れる。同様にして、球状半導体素子９１２および電気−光変換素子９１０ｂを多層基板９５０に実装する。次いで、熱または紫外線を照射して、クラッド層９４を硬化させる。それから、図１０（Ｇ）に示すように、コア層９２を塗布する。コア層９２は、例えばエッチング等により所望のパターンに形成される。それから、上側クラッド層９４を塗布して、熱または紫外線を照射し、それにより、実施の形態９の光電気回路基板９４０を得る。
【００７２】
図示した製造方法は一例にすぎず、球状素子を実装する他の公知の技術を用いて、本発明の光電気回路基板を製造してよい。また、この製造方法を応用することによって、実施の形態１の実装体を製造することも可能である。例えば、図１０（Ｄ）に示す基板を用いて、素子を順に積み重ねると、端子９５８を電気的な接続部とする実装体を得ることができる。
【００７３】
（実施の形態１０）
図１１は、本発明の実施の形態１０として、本発明の光電気回路基板の別の形態を模式的に示す側面図である。図示した光電気回路基板１１４０において、本発明の実装体１１００は、２つの光伝送路１１２０ａおよび１１２０ｂを光学的に接続している。
【００７４】
光伝送路１１２０ａおよび１１２０ｂは、例えば光ファイバーである。図示した形態において、光伝送路１１２０ａおよび１１２０ｂは、適当な支持部材１１３０（例えば、接着剤または樹脂層）により支持されている。回路基板１１５０は、実施の形態９における回路基板９５０と同様の構成を有する多層基板である。
【００７５】
この光電気回路基板１１４０は、実装体１１００が光伝送路の内部に配置されていないという点で、実施の形態９と異なる。この回路基板において、実装体１１００は、光伝送路１１２０ａから射出された光信号を電気に変換する光−電気変換素子１１１０ａ、増幅機能を有する球状半導体素子１１１２、および電気信号を光信号に変換して、光伝送路１１２０ｂに向かって射出する電気−光変換素子１１１０ｂから成る。実装体１１００は、実施の形態９と同様に、回路基板１１５０の配線層１１５２に実装され、素子同士は配線層１１５２を介して接続されている。さらに、この実装体１１００において、素子同士は電気的な接続部１１１４を介して接触することによっても、電気的に接続されている。
【００７６】
この形態は、図１〜４を参照して説明した実施の形態１〜４を、回路基板上にて実現した形態であるともいえる。したがって、実施の形態１〜４に関連して説明したように、実装体は、１つの光伝送路から射出される光を複数の光伝送路に分岐するように構成してよく、あるいは光スイッチとして機能するように構成してよい。
【００７７】
（実施の形態１１）
図１２は、本発明の実施の形態１１として、２層構造の光伝送路の一形態を模式的に示す斜視図である。図１２は、２層構造の光伝送路１２２０において、矢印ｘの方向から第１の光伝送路１２４０の一方の端部に入射した光信号が、他方の端部から矢印ｙの方向に射出されるとともに、本発明の実装体１２００により分岐されて、第２の光伝送路１２６０から射出される状態を示している。この光伝送路１２２０は、実施の形態８の一変形例ともいえ、光信号を３次元的に分岐している点において、実施の形態８と異なる。
【００７８】
光伝送路１２２０において、第１の光伝送路１２４０は、コア層１２４２およびクラッド層１２４４を有し、必要な場合には下側にさらにクラッド層を有してよい。第２の光伝送路１２６０もまた、コア層１２６２およびクラッド層１２６４を有し、必要な場合には上側にさらにクラッド層を有してよい。層１２２５は、図示するように球状半導体素子１２１０ｂが位置する部分を除いては、２つの光伝送路を分離するために設けられており、通常はクラッド層である。
【００７９】
図１２に示す本発明の実装体１２００は、光伝送路１２４０の一方の端部に入射した光を他方の端部から射出させるための、光−電気変換素子１２１０ａ、球状半導体素子１２１２ａおよび電気−光変換素子１２１０ｂを有し、さらに、球状半導体素子１２１２ｂ、１２１２ｃおよび１２１２ｄ、ならびに電気−光変換素子１２１０ｃを有する。光−電気変換素子１２１０ａ、球状半導体素子１２１２ａおよび電気−光変換素子１２１０ｂは、例えば、光伝送路１２２０のコア層１２４２内を通過する光信号を増幅し、その場合、球状半導体素子１２１２ａは、増幅機能を有する。球状半導体素子１２１２ｂは、球状半導体素子１２１２ａおよび１２１２ｃと電気的に接続されていて、光伝送路１２４０と１２６０とを接続する役割をし、単純配線または増幅機能回路を有する。球状半導体素子１２１２ｃおよび１２１２ｄ、ならびに電気−光変換素子１２１０ｃは、光伝送路１２６０のコア層１２６２内に配置されている。球状半導体素子１２１２ｃおよび１２１２ｄは、光伝送路１２６０から所望の光信号が取り出せるように、例えば、増幅機能回路または単純配線を有する。このように球状の半導体素子を使用することにより、複数の光伝送路を三次元的に接続することが可能である。図においては理解の容易のために、素子間の電気的な接続部等は省略している。
【００８０】
実装体１２００を三次元的に配置させることは、例えば、次のようにして実施できる。まず、コア層１２４２内に素子１２１０ａ、１２１２ａおよび１２１０ｂを配置させる。次いで、素子１２１２ｂを素子１２１２ａに接続し、周囲を樹脂１２２７で被覆する。樹脂１２２７は例えばコア層を構成する樹脂であってよい。次いで、層１２２５を素子１２１２ｂの一部が露出するように形成する。続いて、クラッド層１２６４を形成し、コア層に対応する部分を除去した後、素子１２１２ｃ、１２１２ｄおよび１２１０ｃを配置し、さらにコア層１２６２を形成すると、図示するような構造の光伝送路１２２０が得られる。
【００８１】
この光伝送路１２２０は、実施の形態９のような光電気回路基板の光伝送路であってよい。即ち、光伝送路１２２０は回路基板の表面に形成されてよい。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
本発明の実装体は、球状素子の全方向性を利用して、種々の形態にて提供される。したがって、本発明の実装体は、２以上の光伝送路を効率良く光学的に接続することを可能にする。また、本発明の実装体は、光伝送路内に配置されて、少ない伝送損失で光路を変換することを可能にする。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明の実施の形態１の実装体を示す側面図である。
【図２】本発明の実施の形態２の実装体を示す側面図である。
【図３】本発明の実施の形態３の実装体を示す側面図である。
【図４】本発明の実施の形態４の実装体を示す側面図である。
【図５】本発明の実施の形態５の実装体を示す側面図である。
【図６】本発明の実施の形態６の実装体を示す側面図である。
【図７】（Ａ）および（Ｂ）は本発明の実施の形態７の光伝送路を示す側面図および平面図であり、（Ｃ）は従来の光伝送路を示す平面図である。
【図８】（Ａ）は本発明の実施の形態８の光伝送路を示す平面図であり、（Ｂ）は従来の光伝送路を示す平面図である。
【図９】本発明の実施の形態９の光電気回路基板を示す側面図である。
【図１０】本発明の実施の形態９の光電気回路基板の製造方法の一例を示す模式図である。
【図１１】本発明の実施の形態１０の光電気回路基板を示す模式図である。
【図１２】本発明の実施の形態１１の光伝送路を示す斜視図である。
【図１３】（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ、本発明の実装体を構成する球状の光電変換素子の製造方法の例を示す模式図である。
【図１４】本発明の実装体を構成する素子同士を接続する方法の一例を示す模式図である。
【符号の説明】
【００８４】
１００，２００，３００，４００，５００，６００...実装体、
１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆ，１０ｇ，１０ｈ，１０ｉ，１０ｊ，１０ｋ，１０ｌ...光電変換素子、
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１２ｅ...球状半導体素子、
１４...電気的な接続部、
１６...樹脂、
１８...外部電極、
２０，２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，２２，２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ...光ファイバー、
１９...コイル、
２２...分岐ジョイント、
６０ａ，６０ｂ，６０ｃ...波長フィルター、
７０...光伝送路、
７２...コア層、
７４...クラッド層、
７００...実装体、
７１０ａ，７１０ｂ...光電変換素子、
７１２...球状半導体素子、
７１４...電気的な接続部、
７１９...コイル、
８０...光伝送路、
８００...実装体、
８１０ａ，８１０ｂ，８１０ｃ...光電変換素子、
８１２ａ，８１２ｂ，８１２ｃ，８１２ｄ...球状半導体素子、
８１４...電気的な接続部、
８１９...コイル、
９０...光伝送路、
９２...コア層、
９４...クラッド層、
９００...実装体、
９１０ａ，９１０ｂ...光電変換素子、
９１２...球状半導体素子、
９４０...光電気回路基板、
９５０...回路基板、
９５２...配線層、
９５４...電気絶縁層、
９５６...インナービア、
９５８... 端子、
１０１０...金属球状体、
１０１２...基板、
１０１４...基板、
１１００...実装体、
１１１０ａ，１１１０ｂ...光電変換素子、
１１１２...球状半導体素子、
１１１４...電気的な接続部、
１１２０ａ，１１２０ｂ...光伝送路、
１１３０...支持部材、
１１４０...光電気回路基板、
１１５０...回路基板、
１１５２...配線層、
１２００...実装体、
１２１０ａ，１２１０ｂ，１２１０ｃ...光電変換素子、
１２１２ａ，１２１２ｂ，１２１２ｃ，１２１２ｄ...球状半導体素子、
１２２０...光伝送路、
１２２５...層、
１２２７...樹脂、
１２４０...第１の光伝送路、
１２４２...コア層、
１２４６...クラッド層、
１２６０...第２の光伝送路、
１２６２...コア層、
１２６４...クラッド層、
１３１０...電極、
１３００...光素子、
１４００...異方性導電性膜。
【図１】
2005039230.tif 000003
【図２】
2005039230.tif 000004
【図３】
2005039230.tif 000005
【図４】
2005039230.tif 000006
【図５】
2005039230.tif 000007
【図６】
2005039230.tif 000008
【図７】
2005039230.tif 000009
【図８】
2005039230.tif 000010
【図９】
2005039230.tif 000011
【図１０】
2005039230.tif 000012
【図１１】
2005039230.tif 000013
【図１２】
2005039230.tif 000014
【図１３】
2005039230.tif 000015
【図１４】
2005039230.tif 000016