(57)【要約】【課題】光軸ズレがなく確実な位置合わせが可能なため光の伝送ロスが小さく、しかもワイヤボンディング等の導通構造を用いずに部品間の導通を図ることが可能な光電気複合配線構造体を提供すること。【解決手段】本発明の光電気複合配線構造体１０は、光学素子搭載基板４１と、電気配線基板１１と、導電性の位置合わせ用ガイド部材３１とを備える。光学素子搭載基板本体４２には、光学素子搭載基板側位置合わせ凹部４８が形成される。電気配線基板本体２２には電気配線基板側位置合わせ凹部２８が形成される。位置合わせ用ガイド部材３１は、光学素子搭載基板側位置合わせ凹部４８及び電気配線基板側位置合わせ凹部２８に対して嵌合している。光学素子搭載基板側導体４６及び電気配線基板側導体１５，１６，１７は、位置合わせ用ガイド部材３１を介して導通される。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学素子搭載基板側位置合わせ凹部が形成された光学素子搭載基板本体と、前記光学素子搭載基板本体に形成された光学素子搭載基板側導体と、前記光学素子搭載基板本体上に搭載され、発光部及び受光部のうちの少なくとも一方を有する光学素子とを有する光学素子搭載基板と、
電気配線基板側位置合わせ凹部が形成された電気配線基板本体と、前記電気配線基板本体に形成された電気配線基板側導体とを有する電気配線基板と、
前記光学素子搭載基板側位置合わせ凹部及び前記電気配線基板側位置合わせ凹部に対して嵌合可能な導電性の位置合わせ用ガイド部材と
を備え、前記光学素子搭載基板側導体及び前記電気配線基板側導体が前記導電性の位置合わせ用ガイド部材を介して導通されていることを特徴とする光電気複合配線構造体。
【請求項２】
前記光学素子搭載基板本体及び前記電気配線基板本体は、第１凹部を有するセラミック基板からなり、前記第１凹部の内部には前記光学素子搭載基板側導体または前記電気配線基板側導体に接続される導電性充填体が配置され、前記導電性充填体には、前記第１凹部よりも小径であって、前記光学素子搭載基板側位置合わせ凹部または前記電気配線基板側位置合わせ凹部として機能する第２凹部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光電気複合配線構造体。
【請求項３】
前記第２凹部は精密加工穴であり、前記導電性の位置合わせ用ガイド部材は前記精密加工穴に嵌合された導電性金属からなるガイドピンであることを特徴とする請求項２に記載の光電気複合配線構造体。
【請求項４】
前記導電性の位置合わせ用ガイド部材は、前記光学素子搭載基板側導体及び前記電気配線基板側導体におけるグランド用導体または電源用導体に導通されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光電気複合配線構造体。
【請求項５】
請求項２乃至５のいずれか１項に記載の光電気複合配線構造体の製造方法において、
後に前記光学素子搭載基板本体となるセラミック未焼結体、及び、後に前記電気配線基板本体となるセラミック未焼結体をそれぞれ作製する未焼結体作製工程と、
穴加工を行うことにより前記セラミック未焼結体にそれぞれ前記第１凹部を形成する第１穴明け工程と、
前記セラミック未焼結体を焼結させて前記光学素子搭載基板本体及び前記電気配線基板本体とする焼成工程と、
前記第１凹部内に前記導電性充填体を設ける充填工程と、
前記充填工程後に穴加工を行うことにより前記導電性充填体に前記第２凹部を形成する第２穴明け工程と、
前記第２凹部に対して前記導電性の位置合わせ用ガイド部材を嵌合させることにより、光学素子搭載基板と電気配線基板とを位置合わせする位置合わせ工程と
を含むことを特徴とする光電気複合配線構造体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電気複合配線構造体及びその製造方法に係り、特には光学素子搭載基板と電気配線基板との位置合わせ及び導通のための構造に特徴を有する光電気複合配線構造体及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、インターネットに代表される情報通信技術の発達や、情報処理装置の処理速度の飛躍的向上などに伴って、画像等の大容量データを送受信するニーズが高まりつつある。かかる大容量データを情報通信設備を通じて自由にやり取りするためには１０Ｇｂｐｓ以上の情報伝達速度が望ましく、そのような高速通信環境を実現しうる技術として光通信技術に大きな期待が寄せられている。
【０００３】
一方、機器内の配線基板間での接続、配線基板内の半導体チップ間での接続、半導体チップ内での接続など、比較的短い距離における信号伝達経路に関しても、高速で信号を伝送することが近年望まれている。このため、従来一般的であった金属ケーブルや金属配線から、光ファイバや光導波路を用いた光伝送へと移行することが理想的である考えられている。
【０００４】
特に光導波路は、光ファイバと比較して配線自由度が高い等の利点を有することから、近年注目を集めている。それゆえ最近では、光導波路を主基板の表面に対してほぼ平行な状態で接合した構造の主配線基板が提案されるに至っている。この種の主配線基板には、光学素子を備える光学素子実装パッケージが実装される（例えば、特許文献１参照）。前記特許文献１では、光学素子を実装したパッケージを主配線基板上にはんだバンプにて接続してリフローする際のセルフアライメント作用により、パッケージと主配線基板とを所定の位置に配置できる、という技術が開示されている。より詳細には、リフロー時のアライメント作用によって、パッケージ側にある光学素子と、主配線基板側にある光導波路の端部の光路変換部との位置合わせ（光軸合わせ）が行われる、という技術が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２５０８３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、上記特許文献１の技術では、光学素子を実装したパッケージ（光学素子搭載基板）と主配線基板（電気配線基板）との位置合わせをはんだリフローにより行っているにすぎない。そのため、位置合わせ精度が十分ではなく、光学素子と光導波路との間で光軸ズレが生じやすく、ひいては光の伝送ロスが生じやすい。従って、この手法では今後予想される高速度化・高密度化等に十分に対応できないものと考えられる。
【０００７】
また、上記特許文献１の構成を採用した場合、光学素子を実装したパッケージ（光学素子搭載基板）と主配線基板（電気配線基板）との間を、例えばボンディングワイヤ等の導通構造によって導通する必要がある。しかしながら、ワイヤボンディングが必要な分だけ工数が増える結果、高コストになる。また、ワイヤボンディングを実施してしまうと、例えば光学素子を実装したパッケージ（光学素子搭載基板）を取り外して交換するような修正作業を行うことが面倒になる。さらに、ボンディングワイヤは極めて細い金属線材からなるので、大きな電流を流したい用途には不向きである。
【０００８】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、光軸ズレがなく確実な位置合わせが可能なため光の伝送ロスが小さく、しかもワイヤボンディング等の導通構造を用いずに部品間の導通を図ることが可能な光電気複合配線構造体及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
そして、上記課題を解決しうる手段としては、光学素子搭載基板側位置合わせ凹部が形成された光学素子搭載基板本体と、前記光学素子搭載基板本体に形成された光学素子搭載基板側導体と、前記光学素子搭載基板本体上に搭載され、発光部及び受光部のうちの少なくとも一方を有する光学素子とを有する光学素子搭載基板と、電気配線基板側位置合わせ凹部が形成された電気配線基板本体と、前記電気配線基板本体に形成された電気配線基板側導体とを有する電気配線基板と、前記光学素子搭載基板側位置合わせ凹部及び前記電気配線基板側位置合わせ凹部に対して嵌合可能な導電性の位置合わせ用ガイド部材とを備え、前記光学素子搭載基板側導体及び前記電気配線基板側導体が前記導電性の位置合わせ用ガイド部材を介して導通されていることを特徴とする光電気複合配線構造体、がある。
【００１０】
従って、本発明によると、位置合わせ用ガイド部材がそれぞれの位置合わせ凹部に対して嵌合することで、より積極的にかつ高い精度で光学素子搭載基板と電気配線基板とを位置合わせすることができる。ゆえに、光の伝送ロスが小さく、高速度化・高密度化等に十分に対応しうる光電気複合配線構造体を実現することができる。しかも、位置合わせ用ガイド部材が光学素子搭載基板側と電気配線基板側とを導通する導通構造としても機能するため、ボンディングワイヤ等の導通構造を用いて各部品を導通する必要がなくなる。よって、ワイヤボンディング工程等が不要になる結果、全体の工数が減り、低コスト化を達成することができる。また、この光電気複合配線構造体は個別に作製しておいた各部品を組み立てることで得ることができるため、低コスト化に向いている。しかも、各部品を個別に作製可能となる結果、それぞれの部品を形成する材料の選択の余地が広くなる。
【００１１】
前記光学素子搭載基板及び前記電気配線基板の形成材料としては、例えば、樹脂、セラミック、ガラス、金属などを挙げることができるが、なかでも特にセラミックが好ましい。樹脂に比較して熱伝導性の高いセラミックを用いた場合には、発生した熱が効率よく放散され、動作安定性・信頼性が向上する。とりわけ光学素子搭載基板においては、放熱性の悪化に起因する発光波長のズレが回避される結果、動作安定性・信頼性が向上する。基板形成材料として好適なセラミックの例を挙げると、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化珪素、窒化ほう素、ベリリア、ムライト、低温焼成ガラスセラミック、ガラスセラミック等がある。これらの中でもアルミナや窒化アルミニウムを基板形成材料として選択することが特に好ましい。
【００１２】
また、基板形成材料として好適な樹脂の例としては、例えば、ＥＰ樹脂（エポキシ樹脂）、ＰＩ樹脂（ポリイミド樹脂）、ＢＴ樹脂（ビスマレイミド−トリアジン樹脂）、ＰＰＥ樹脂（ポリフェニレンエーテル樹脂）等を挙げることができる。そのほか、これらの樹脂とガラス繊維（ガラス織布やガラス不織布）やポリアミド繊維等の有機繊維、シリカフィラー等の無機フィラーとの複合材料を基板形成材料として使用してもよい。基板形成材料として好適な金属の例としては、例えば、銅、銅合金、銅以外の金属単体、銅以外の合金などを挙げることができる。
【００１３】
前記光学素子搭載基板本体は光学素子搭載基板側導体を備え、前記電気配線基板本体は電気配線基板側導体を備えている。前記導体は基板本体の表面に形成されていてもよく、内部に形成されていてもよい。なお、かかる導体（導体回路やビアホール導体など）は、例えば、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、白金（Ｐｔ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）などからなる導電性金属ペーストを印刷または充填することにより形成される。なお、導体層やビアホール導体は、めっき等により形成されてもよい。そして、このような導体には電気信号や電源電流が流れるようになっている。
【００１４】
前記光学素子搭載基板の光学素子搭載基板本体上には、１つまたは２つ以上の光学素子が搭載されている。その搭載方法としては、例えば、フリップチップボンディング等の手法、異方導電性材料を用いた手法などを採用することができる。発光部を有する光学素子（即ち発光素子）としては、例えば、発光ダイオード（Light Emitting Diode；ＬＥＤ）、半導体レーザダイオード（Laser Diode ；ＬＤ）、面発光レーザ（Vertical Cavity Surface Emitting Laser；ＶＣＳＥＬ）等を挙げることができる。これらの発光素子は、入力した電気信号を光信号に変換した後、その光信号を所定部位に向けて発光部から出射する機能を備えている。一方、受光部を有する光学素子（即ち受光素子）としては、例えば、ｐｉｎフォトダイオード（pin Photo Diode；pin ＰＤ）、アバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）等を挙げることができる。これらの受光素子は、光信号を受光部にて入射し、その入射した光信号を電気信号に変換して出力する機能を有している。なお、前記光学素子は発光部及び受光部の両方を有するものであってもよい。前記光学素子に使用する好適な材料としては、例えば、Ｓｉ、Ｇｅ、ＩｎＧａＡｓ、ＧａＡｓＰ、ＧａＡｌＡｓなどを挙げることができる。このような光学素子（特に発光素子）は、動作回路によって動作される。光学素子及び動作回路は、例えば、光学素子搭載基板に形成された光学素子搭載基板側導体を介して電気的に接続されている。
【００１５】
前記電気配線基板上には各種の電子部品が実装されていてもよいし、前記電気配線基板の内部には各種の電子部品が内蔵されていてもよい。その具体例を挙げると、半導体集積回路チップ、半導体パッケージ、各種のチップ部品（例えばチップトランジスタ、チップダイオード、チップ抵抗、チップキャパシタ、チップコイル）などがある。これらの電子部品は、いずれも電気配線基板に形成された電気配線基板側導体に電気的に接続されている。
【００１６】
上記光電気複合配線構造体においては、前記光学素子搭載基板本体及び前記電気配線基板本体は、第１凹部を有するセラミック基板からなり、前記第１凹部の内部には前記光学素子搭載基板側導体または前記電気配線基板側導体に接続される導電性充填体が配置され、前記導電性充填体には、前記第１凹部よりも小径であって、前記光学素子搭載基板側位置合わせ凹部または前記電気配線基板側位置合わせ凹部として機能する第２凹部が形成されていることが、好ましい。
【００１７】
従って、この構成によれば、位置合わせ凹部として機能する第２凹部に位置合わせ用ガイド部材を嵌合支持させることができる。このとき、位置合わせ用ガイド部材に対して導電性充填体が接触するため、位置合わせ用ガイド部材及び導電性充填体を介して光学素子搭載基板側導体と電気配線基板側導体とを導通することができる。また、光学素子搭載基板本体及び電気配線基板本体が、放熱性に優れるセラミック基板からなるため、光電気複合配線構造体の動作安定性・信頼性を向上させることができる。
【００１８】
前記光学素子搭載基板本体及び前記電気配線基板本体は、表面及び裏面を有する平板状のセラミック基板からなることが好ましい。前記第１凹部は、セラミック基板の表面または裏面のみにて開口する（即ち開口部を１つ有する）非貫通穴であってもよいほか、セラミック基板の表面及び裏面の両方において開口する（即ち開口部を２つ有する）貫通穴であっても構わない。
【００１９】
第２凹部被形成部である導電性充填体は、前記第１凹部内に位置し、前記第１凹部よりも小径である第２凹部を有している。第２凹部は非貫通穴であっても貫通穴であっても構わない。第２凹部の大きさ、形状等については特に限定されず、後述する位置合わせ用ガイド部材を嵌合支持可能な程度であればよい。また、第１凹部の中心線と第２凹部の中心線とは、必ずしも合っていなくてよい。
【００２０】
導電性充填体は、基板を形成するセラミック材料よりも加工性のよい材料からなることが好ましい。ここで「加工性のよい」材料とは、具体的には、穴明けのための加工（例えばドリル加工、パンチ加工、エッチング加工、レーザ加工など）が相対的に容易な材料のことを指す。例えば、基板を形成するセラミック材料よりも硬度の低い材料などは、一般に加工性のよい材料であるということができる。かかる材料を用いた場合、高精度の穴明けを簡単にかつ低コストで行うことができる。
【００２１】
前記導電性充填体は、例えば、シリコンやロウ材などの導電性金属を用いて形成したり、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、白金（Ｐｔ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）などの導電性金属をフィラーとして含む導電性樹脂ペーストを用いて形成することができる。なお、かかる導電性樹脂ペーストは加工性に極めて優れているので、これを使用すれば高精度の穴明けを簡単にかつ低コストで行うことができる。
【００２２】
ここで前記第２凹部は精密加工穴であることが好ましい。精密加工穴であると、光軸合わせの際の基準となる位置合わせ用ガイド部材を、正しい位置にて支持することができるからである。
【００２３】
前記位置合わせ用ガイド部材は、光学素子搭載基板や電気配線基板の位置合わせ凹部に嵌合して支持されるようになっている。ここで位置合わせ用ガイド部材の形状については特に限定されないが、例えばピン状のもの（ガイドピン）が好ましい。ピン状であると嵌脱をスムーズに行うことができるからである。
【００２４】
前記位置合わせ用ガイド部材は少なくとも導電性を有している必要があり、その好適例としては導電性金属からなるガイドピンを挙げることができる。導電性金属の例としては、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、白金（Ｐｔ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、鉄（Ｆｅ）、クロム（Ｃｒ）、スズ（Ｓｎ）、鉛（Ｐｂ）、チタン（Ｔｉ）などがある。勿論、導電性を有したものであれば、先に列挙した金属の化合物を用いてもよく、先に列挙した金属２種以上からなる合金を用いてもよい。なお、前記位置合わせ用ガイド部材は、必ずしも導電性金属のみからなるものでなくてもよく、一部に導電性を有しない材料を含んで構成されていてもよい。例えば、樹脂やセラミックなどからなる基体の表面に、めっき等の手法によって導電性金属層を被覆形成した構造の位置合わせ用ガイド部材であってもよい
【００２５】
また、前記位置合わせ用ガイド部材はある程度高い機械的強度を有することが好ましい。位置合わせ用ガイド部材に変形が生じると、高精度の位置合わせ状態が維持されなくなるおそれがある。しかし、ある程度高い機械的強度を有する位置合わせ用ガイド部材であれば、その心配がないからである。導電性に加えてある程度高い機械的強度を有する金属の好適例としては、例えば、鉄を主成分とする鋼などを挙げることができる。
【００２６】
また、位置合わせ用ガイド部材の直径については、光学素子搭載基板や電気配線基板の位置合わせ凹部と嵌合できるように、当該位置合わせ凹部の内径とほぼ同じである必要がある。また、１つの光電気複合配線構造体における位置合わせ用ガイド部材の使用数については特に限定されないが、位置合わせ精度の向上及び固定強度の向上という観点からすると、単数よりは複数であることがよい。なお、導体の一部として機能しうる位置合わせ用ガイド部材が複数存在していると、半導体集積回路素子の多端子化が進んだ場合に有利な構成となる。
【００２７】
前記導電性の位置合わせ用ガイド部材は、前記光学素子搭載基板側導体及び前記電気配線基板側導体におけるグランド用導体または電源用導体に導通されていることが好ましい。即ち、位置合わせ用ガイド部材は、一般的なボンディングワイヤに比べて大径に形成することが可能なため、構造的にみて大きな電流を流すのに適しているからである。勿論、位置合わせ用ガイド部材は、光学素子搭載基板側導体及び電気配線基板側導体における信号用導体に導通されていても構わない。
【００２８】
上記光電気複合配線構造体は、さらに光導波路層を備えていてもよい。前記光導波路層を構成する光導波路層本体は、板状またはフィルム状の部材であって、光信号が伝搬する光路となるコア及びそのコアを取り囲むクラッドを有している。光導波路層を形成材料の面から大別すると、ポリマ材料等からなる有機系の光導波路層と、石英ガラスや化合物半導体等からなる無機系の光導波路層とがある。前記ポリマ材料としては、感光性樹脂、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂などを選択することができ、具体的には、フッ素化ポリイミド等のポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、ＵＶ硬化性エポキシ樹脂、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）、重水素化ＰＭＭＡ、重水素フッ素化ＰＭＭＡ等のアクリル樹脂、ポリオレフィン系樹脂などが好適である。有機系の光導波路層の利点は、可撓性を有するフィルム状に形成可能なこと、取扱性に優れること、比較的安価なこと等である。一方、無機系の光導波路層の利点は耐熱性に優れること等である。そして、このような光導波路層本体には、位置合わせ用ガイド部材が嵌合可能な光導波路層側位置合わせ凹部が形成されることが好ましい。
【００２９】
上記光電気複合配線構造体は、さらに光路変換部品を備えていてもよい。前記光路変換部品は、光透過性材料からなり、光を反射して光路を変換しうる部位を有することが好ましい。この場合、光導波路層においてコアの途上または端部の位置には穴部が設けられ、光路変換部品本体の一部はその穴部に挿入配置される。光路変換部品本体の一部は、光導波路層に設けられた穴部の中に挿入可能な大きさ、形状を有する突起であることがよい。その好適例としては、傾斜面を有する断面略直角三角形状の突起を挙げることができる。前記傾斜面は略直角三角形状における最も長い辺に位置している。この場合には、傾斜面が実質的に光路変換部品本体の光反射部位となる。
【００３０】
光路変換部品本体のみを備える光路変換部品であっても光を反射して光路を変換することは十分可能であるが、より好ましくは前記光路変換部品本体の一部に光反射体を形成することがよい。この構成によると、光を効率よく反射することが可能となり、光の伝送ロスをいっそう低減することができる。光反射体は前記光路変換部品本体の内部または表面に形成されることがよい。なお、光路変換部品本体の表面に光反射体を形成した構造のほうが製造しやすいため、低コスト化に有利である。具体的には、前記光路変換部品本体は、前記コアの延びる方向に対して傾斜した位置関係の傾斜面を有するとともに、前記傾斜面の表面上には、前記光反射体である金属膜が形成されていることが好ましい。金属膜の形成に使用される金属材料としては、例えば、金、銀、銅、ニッケル、ロジウム等のような、光沢を有する金属を挙げることができる。光沢を有する金属は光を効率よく反射しうるため、光路変換部品としての用途に適するからである。金属膜は光を９０％以上反射することがよく、特には光を全反射することがよい。そして、このような光路変換部品本体には、位置合わせ用ガイド部材が嵌合可能な光路変換部品側位置合わせ凹部が形成されることが好ましい。
【００３１】
もっとも、このような光反射体は光導波路層本体の一部に形成されていてもよく、具体的には、光導波路層本体に加工されたＶ字溝の内面に光反射体である金属膜を形成するようにしてもよい。かかる構成であると、光路変換部品を省略することが可能となる。
【００３２】
上記光電気複合配線構造体は、さらにマイクロレンズアレイを備えていてもよい。マイクロレンズアレイとは、マイクロレンズアレイ本体に、光透過性材料からなる１つまたは２つ以上のマイクロレンズを形成した部材をいう。マイクロレンズアレイを備えたものであると、光がマイクロレンズを通過する際に集光されるので、光の伝送ロスをよりいっそう低減することができる。マイクロレンズは１００μｍ以下の直径を有することがよい。マイクロレンズは光路変換部品本体と共通の光透過性材料を用いて一体形成されることが好ましい。そして、このようなマイクロレンズアレイ本体には、位置合わせ用ガイド部材が嵌合可能なマイクロレンズアレイ側位置合わせ凹部が形成されることが好ましい。
【００３３】
また、上記課題を解決する別の手段としては、請求項２乃至５のいずれか１項に記載の光電気複合配線構造体の製造方法において、後に前記光学素子搭載基板本体となるセラミック未焼結体、及び、後に前記電気配線基板本体となるセラミック未焼結体をそれぞれ作製する未焼結体作製工程と、穴加工を行うことにより前記セラミック未焼結体にそれぞれ前記第１凹部を形成する第１穴明け工程と、前記セラミック未焼結体を焼結させて前記光学素子搭載基板本体及び前記電気配線基板本体とする焼成工程と、前記第１凹部内に前記導電性充填体を設ける充填工程と、前記充填工程後に穴加工を行うことにより前記導電性充填体に前記第２凹部を形成する第２穴明け工程と、前記第２凹部に対して前記導電性の位置合わせ用ガイド部材を嵌合させることにより、光学素子搭載基板と電気配線基板とを位置合わせする位置合わせ工程とを含むことを特徴とする光電気複合配線構造体の製造方法、がある。
【００３４】
従って、本発明の製造方法によれば、上記構成を有する光電気複合配線基板を確実にかつ低コストで製造することができる。
【００３５】
以下、上記の製造方法を工程に沿って説明する。
【００３６】
未焼結体作製工程では、後に前記光学素子搭載基板本体となるセラミック未焼結体、及び、後に前記電気配線基板本体となるセラミック未焼結体をそれぞれ従来周知の手法により作製する。この場合、具体的にはプレス成形法やシート成形法を採用することができる。
【００３７】
第１穴明け工程では、穴加工を行うことにより前記セラミック未焼結体に前記第１凹部を形成する。セラミック材料は完全に焼結すると極めて硬くなる性質があるため、加工が難しくなり、加工コストも高くなる。これに対して、それほど硬くない未焼結状態のセラミック材料に対する穴加工は、比較的簡単にかつ低コストで行うことが可能だからである。ここで、第１穴明け工程における穴加工の方法としては周知の技術を採用することができ、具体例としては、ドリル加工、パンチ加工、レーザ加工などがある。ただし、低コストという観点からすると、ドリル加工やパンチ加工といった機械的加工が好ましく、特にはパンチ加工が好ましい。
【００３８】
前記第１穴明け工程では、前記焼成工程を経た時点における前記第１凹部の内径が、前記第２凹部の内径及び前記位置合わせ用ガイド部材の直径よりも大きくなるように設定して、前記第１凹部の穴加工を行うことが好ましい。その理由は、セラミックは焼成工程を経ることで収縮し、それに伴って第１凹部も小径化しかつ位置ズレするため、それを計算に入れて第１凹部を大きめに形成しておく必要があるからである。
【００３９】
前記焼成工程では、前記セラミック未焼結体を高温で加熱することにより焼結させて、前記光学素子搭載基板本体及び前記電気配線基板本体とする。この時点でセラミックは硬質化する。焼成温度や焼成時間等については、選択したセラミックの種類に応じて適宜設定される。
【００４０】
充填工程では、前記第１凹部内に前記導電性充填体を設ける。その場合の手法としては特に限定されないが、例えば、第１凹部内に未硬化状態の導電性材料を充填した後、その導電性材料を硬化させること等が好ましい。この方法によれば、第１凹部との間に隙間がなくなり、第１凹部の内壁面に対する導電性充填体の密着性がよくなる。よって、第１凹部内に導電性充填体を確実に保持することができ、ひいては位置合わせ用ガイド部材を確実に保持することができる。
【００４１】
例えば、導電性金属をフィラーとして含む導電性樹脂ペーストを用いる場合、印刷等の手法によって導電性樹脂ペーストを充填することがよい。さらに、未硬化状態の材料の充填を伴わない方法、例えば、完全硬化状態のまたはある程度硬化した状態の導電性成形体を第１凹部内に嵌め込む、といった方法などを採用してもよい。
【００４２】
前記第２穴明け工程では、前記樹脂充填工程後に穴加工を行うことにより前記導電性樹脂充填体に前記第２凹部を形成する。第２穴明け工程における穴加工の方法としては周知の技術を採用することができるが、この場合には精密穴加工を行うことが望ましい。このような加工法によって第２凹部を形成しておけば、光軸合わせの際の基準となる位置合わせ用ガイド部材を、所望とする正しい位置にて支持することができるからである。精密穴加工の具体的手法としては、ドリル加工、パンチ加工、レーザ加工などがあるが、コスト性などを考慮すると精密ドリルを使用したドリル加工が最も好ましい。なお、第２穴明け工程後に研磨工程を行うようにしてもよく、この場合には第２穴明け工程によって発生したバリ等を確実に除去することができる。また、第２穴明け工程後に、必要に応じて仕上げ加工を行うことにより穴径を微調整してもよい。
【００４３】
前記位置合わせ工程では、前記第２凹部に対して前記導電性の位置合わせ用ガイド部材を嵌合させることにより、光学素子搭載基板と電気配線基板とを位置合わせする。このとき、位置合わせ用ガイド部材及び導電性充填体を介して光学素子搭載基板側導体と電気配線基板側導体とが導通し、所望の光電気複合配線基板が完成する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４４】
［第１実施形態］
【００４５】
以下、本発明を具体化した第１実施形態の光電気複合配線構造体１０を、図１〜図４に基づき詳細に説明する。
【００４６】
図１には、本実施形態の光電気複合配線構造体１０が示されている。この光電気複合配線構造体１０は、光インターポーザ４１（光学素子搭載基板）、電気配線基板１１、光導波路層６１、光路変換部品７１、マイクロレンズアレイ８１、ガイドピン３１（位置合わせ用ガイド部材）という複数の部品によって構成されている。
【００４７】
図２に示されるように、電気配線基板１１は、上面１２及び下面１３を有する略矩形平板状の電気配線基板本体２２からなる。かかる電気配線基板１１は、いわゆるセラミック多層配線基板であって、上面１２及び内層に導体回路１６，１７（電気配線基板側導体）を備えている。導体回路１６は信号用導体であり、導体回路１７は電源用導体である。この電気配線基板１１は層間接続用のビアホール導体１５（電気配線基板側導体）を備えている。電気配線基板本体２２の下面１３には、複数の接続パッド１４が多数設けられている。
【００４８】
図１，図２に示されるように、電気配線基板本体２２における複数の箇所には、第１凹部２４が設けられている。第１凹部２４は円形かつ等断面形状であって、電気配線基板本体２２の上面１２のみにて開口している。本実施形態の場合、第１凹部２４の直径は１．０ｍｍ〜２．０ｍｍ程度になるように設定されている。また、本実施形態では、発光側及び受光側にそれぞれ４つずつ第１凹部２４が配置されている。
【００４９】
第１凹部２４の内部には、導電性充填体２３が充填形成されている。本実施形態では、導電性粒子である銅に銀をコーティングしたフィラーをエポキシ樹脂中に分散させた導電性樹脂ペーストによって導電性充填体２３が形成されている。そして、図２において左側に位置する導電性充填体２３に対しては、電源用導体として割り当てられた導体回路１７が、電気配線基板１１の内層にて電気的に接続されている。図２において右側に位置する導電性充填体２３に対しては、信号用導体として割り当てられた導体回路１６が、電気配線基板１１の内層にてビアホール導体１５を介して電気的に接続されている。
【００５０】
導電性充填体２３のほぼ中心部には、第２凹部（電気配線基板側位置合わせ凹部）である位置合わせ穴２８が設けられている。位置合わせ穴２８は円形かつ等断面形状であって、電気配線基板本体２２の上面１２のみにて開口している。本実施形態の場合、位置合わせ穴２８の直径は上記第１凹部２４よりも小さく、約０．７ｍｍに設定されている。８つある位置合わせ穴２８の内部には、ステンレス鋼からなる断面円形状のガイドピン３１（位置合わせ用ガイド部材）が、上面１２側に一端を突出させた状態で嵌合支持されている。本実施形態において具体的には、ＪＩＳ  Ｃ  ５９８１に規定するガイドピン「ＣＮＦ１２５Ａ−２１」（直径０．６９９ｍｍ）を使用している。なお、このガイドピン３１はステンレス鋼からなるため、好適な強度と好適な導電性とを兼ね備えている。
【００５１】
図１，図２，図３に示されるように、電気配線基板１１の上面１２には、光導波路層６１が配設されている。この光導波路層６１は、フィルム状を呈する有機系の光導波路層本体６２からなり、下層のクラッド６４、コア６３及び上層のクラッド６４を有している。コア６３は、実質的に光信号が伝搬する光路となる部分であって、下層のクラッド６４及び上層のクラッド６４により取り囲まれている。本実施形態の場合、クラッド６４及びコア６３は、屈折率等の異なる透明なポリマ材料、具体的には屈折率等の異なるＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）により形成されている。かかるＰＭＭＡは熱可塑性を有している。図３に示されるように、本実施形態の場合、光路となるコア６３は２つであって、それらは直線的にかつ平行に延びるように形成されている。なお、コア６３の数は１つであってもよく、３つ以上であってもよい。コア６３を形成する材料は、クラッド６４を形成する材料よりも数％ほど屈折率が高くなるように設定される。クラッド６４及びコア６３の厚さはそれぞれ数十μｍ程度に設定され、結果として光導波路層本体６２の厚さは１５０μｍ〜２００μｍ程度になっている。
【００５２】
コア４３の途上には、光導波路本体６２の上面及び下面にて開口する部品挿入穴６５が貫通形成されている。本実施形態の部品挿入穴６５は、２つのコア６３を横切る（跨ぐ）ようにして形成されている（図３参照）。一方の部品挿入穴６５は発光側の光インターポーザ４１の直下に位置している、他方の部品挿入穴６５は受光側の光インターポーザ４１の直下に位置している。なお、光導波路層６１の厚さ方向から見たときの部品挿入穴６５の形状は略矩形状であり、その一辺の寸法は約１５０μｍに設定されている。また、部品挿入穴６５の深さは、１５０μｍ〜２００μｍ程度に設定されている。
【００５３】
光導波路層本体６２における複数の箇所には、上面及び下面を貫通する円形状の位置合わせ穴６８（光導波路層側位置合わせ凹部）が形成されている。これらの位置合わせ穴６８は、ガイドピン３１の大きさに対応して直径約０．７ｍｍに設定されている。そして、各位置合わせ穴６８には前記各ガイドピン３１が嵌合支持されている。
【００５４】
また、図１〜図３には本実施形態にて使用される光路変換部品７１が示されている。この光路変換部品７１は、光導波路層６１とマイクロレンズアレイ８１との間に配置されている。この光路変換部品７１を構成する光路変換部品本体７２は、上面及び下面を有する平板状の部材であって、光透過性材料（本実施形態ではＰＭＭＡ）からなる。光路変換部品本体７２の下面側略中央部には、上記部品挿入穴６５に挿入可能な断面略直角三角形状の突起７３が一体形成されている。光路変換部品本体７２の厚さ方向から見たときの突起７３の形状は略矩形状であり、同じ方向から見たときの部品挿入穴６５の形状と等しくなっている。その突起７３における約４５°の傾斜面７４には、光反射体としての金属膜７５が形成されている。本実施形態では、光沢のあるロジウムを用いて厚さ０．１μｍ〜１０μｍ程度の金属膜７５を形成している。かかる金属膜７５は光を全反射しうるものである。突起７３の高さは、部品挿入穴６５の深さと略等しく１５０μｍ〜２００μｍ程度に設定されている。
【００５５】
光路変換部品本体７２における四隅には、上面及び下面を貫通する円形状の位置合わせ穴７８（光路変換部品側位置合わせ凹部）がそれぞれ形成されている。これらの位置合わせ穴７８は、ガイドピン３１の大きさに対応して直径約０．７ｍｍに設定されている。そして、各位置合わせ穴７８には前記各ガイドピン３１が嵌合支持されている。
【００５６】
また、図１〜図３には、本実施形態にて使用されるマイクロレンズアレイ８１が示されている。このマイクロレンズアレイ８１は、光路変換部品７１と光インターポーザ４１との間に配置されている。このマイクロレンズアレイ８１を構成するマイクロレンズアレイ本体８２は、上面及び下面を有する平板状の部材であって、光透過性材料（本実施形態ではＰＭＭＡ）からなる。マイクロレンズアレイ本体８２の上面側略中央部には、直径１００μｍ程度の半球状のマイクロレンズ８３が２つ一体形成されている。
【００５７】
マイクロレンズアレイ本体８２における四隅には、上面及び下面を貫通する円形状の位置合わせ穴８８（マイクロレンズアレイ側位置合わせ凹部）がそれぞれ形成されている。これらの位置合わせ穴８８は、ガイドピン３１の大きさに対応して直径約０．７ｍｍに設定されている。そして、各位置合わせ穴８８には前記各ガイドピン３１が嵌合支持されている。
【００５８】
また、図１〜図３には、本実施形態における光インターポーザ４１が示されている。これらの光インターポーザ４１は、マイクロレンズアレイ本体８２の上面に配置されている。図２等に示されるように、光インターポーザ４１は、上面及び下面を有する略矩形平板状の光インターポーザ本体４２からなる。かかる光インターポーザ本体４２は、下面側にキャビティを有するセラミック配線基板であって、ビアホール導体４５や導体回路４６（いずれも光学素子搭載基板側導体）を備えている。光インターポーザ本体４２下面のキャビティ内には、光学素子がフェースダウンの態様で実装されている。より詳細には、発光側の光インターポーザ４１においては発光素子の一種であるＶＣＳＥＬ５１が実装され、受光側の光インターポーザ４１においては受光素子の一種であるフォトダイオード５６が実装されている。
【００５９】
ＶＣＳＥＬ５１は、発光面を下方に向けた状態で搭載されていて、一列に並べられた複数（ここでは２つ）の発光部５２をその発光面内に有している。従って、これらの発光部２２は、図１，図２の下方向に、所定波長のレーザ光を出射するようになっている。フォトダイオード５６は、受光面を下方に向けた状態で搭載されていて、一列に並べられた複数（ここでは２つ）の受光部５７をその受光面内に有している。従って、これらの受光部５７は、図１の下側から上側に向かうレーザ光を受けやすいような構成となっている。
【００６０】
一方、発光側の光インターポーザ４１の上面略中央部には、ドライバＩＣ５３がフェースアップの態様で実装されている。ドライバＩＣ５３及びＶＣＳＥＬ５１は、高速信号伝達部であるビアホール導体４５を介して互いに導通している。受光側の光インターポーザ４１の上面略中央部には、レシーバＩＣ５８がフェースアップの態様で実装されている。レシーバＩＣ５８及びフォトダイオード５６は、高速信号伝達部であるビアホール導体４５を介して互いに導通している。
【００６１】
図１，図２に示されるように、光インターポーザ本体４２における四隅には、第１凹部４４が設けられている。第１凹部４４は円形かつ等断面形状であって、光インターポーザ４２の上面及び下面の両方にて開口している。本実施形態の場合、第１凹部４４の直径は１．０ｍｍ〜２．０ｍｍ程度になるように設定されている。
【００６２】
第１凹部４４の内部には、上述した導電性樹脂ペーストの充填によって導電性充填体４３が形成されている。図２に示されるように、このような導電性充填体４３に対しては、前記導体回路４６の一端が接続されている。導体回路４６の他端には接続パッドが形成されるとともに、その接続パッド上にはドライバＩＣ５３及びレシーバＩＣ５８の端子がそれぞれ接続されている。本実施形態においては、図２の右側に位置する導体回路４６は、信号用導体に対応しているため、ドライバＩＣ５３及びレシーバＩＣ５８の信号端子に接続されている。図２の左側に位置する導体回路４６は、電源用導体に対応しているため、ドライバＩＣ５３及びレシーバＩＣ５８の電源端子に接続されている。
【００６３】
また、導電性充填体４３のほぼ中心部には、第２凹部（光インターポーザ側位置合わせ凹部）である位置合わせ穴４８が設けられている。位置合わせ穴４８は円形かつ等断面形状であって、光インターポーザ本体４２の上面及び下面の両方にて開口している。本実施形態の場合、位置合わせ穴４８の直径は上記第１凹部４４よりも小さく、約０．７ｍｍに設定されている。そして、各位置合わせ穴４８には前記各ガイドピン３１が嵌合支持されている。
【００６４】
そして、電気配線基板１１側と光インターポーザ４１側とは、導電性のガイドピン３１を介して互いに導通されている。よって、電気配線基板１１側から光インターポーザ４１側への電力の供給が可能となっている。また、電気配線基板１１−光インターポーザ４１間での信号のやり取りが可能となっている。
【００６５】
このように構成された光電気複合配線構造体１０の一般的な動作について簡単に述べておく。
【００６６】
ＶＣＳＥＬ５１及びフォトダイオード５６は、ガイドピン３１を経由した電気配線基板１１側からの電力供給により、動作可能な状態となる。電気配線基板１１側からの電気信号が、ガイドピン３１及びドライバＩＣ５３を経てＶＣＳＥＬ５１に伝送されると、ＶＣＳＥＬ５１はその電気信号を光信号（レーザ光）に変換した後、その信号を含む光を下方に向けて出射する。光はまずマイクロレンズアレイ８１のマイクロレンズ８３を通過する。その際の集光作用により光のスポットサイズが小さくなるため、光の伝送ロスが低減される。マイクロレンズアレイ８１を通過した光は、次に光路変換部品７１の上面からその内部に入射し、傾斜面７４上の金属膜７５に到る。そこで、光は約４５°進行方向を変換した後、さらに光路変換部品７１の突起７３内を通過してその側面から出射し、光導波路層６１のコア６３内に入射する。その後、光はコア６３の内部をその長手方向に沿って伝搬し、受光側の光路変換部品７１に到る。受光側の光路変換部品７１において、まず光は、突起７３の側面からその内部に入射し、傾斜面７４上の金属膜７５に到る。そこで、光は約４５°進行方向を変換した後、さらに突起７３内を通過して、光路変換部品７１の上面から出射する。光路変換部品７１を通過した光は、次にマイクロレンズアレイ８１の下面側から入射し、マイクロレンズ８３を通過して上面側から出射する。その際の集光作用により光のスポットサイズが小さくなるため、光の伝送ロスが低減される。そして、最終的に光は、フォトダイオード５６の受光部５７に入射する。フォトダイオード５６は受光した光信号を電気信号に変換してレシーバＩＣ５８に出力する。レシーバＩＣ５８は、それを元の電気信号の状態に戻し増幅して出力するようになっている。なお、出力された電気信号は、ガイドピン３１を経て電気配線基板１１側に伝送される。
【００６７】
次に、上記構成の光電気複合配線構造体１０の製造方法についてその一例を説明する。
【００６８】
まず、以下の手順により、あらかじめ光路変換部品７１を作製しておく（光路変換部品作製工程）。まずＰＭＭＡを材料として金型成形を行い、突起７３を有する光路変換部品７１を一体形成する。このとき同時に位置合わせ穴７８を形成してもよい。次に、ロジウムを含むペーストを作製し、同ペーストを突起７３の傾斜面７４に塗布し、かつ乾燥させて硬化する。その結果、厚さ数μｍの金属膜７５を形成し、光路変換部品７１を完成させる。なお、金型成形後に精密ドリル加工を行って、位置合わせ穴７８を形成しても勿論よい。
【００６９】
また、ＰＭＭＡを材料として金型成形を行うことにより、マイクロレンズ８３を有するマイクロレンズアレイ８１をあらかじめ作製しておく（マイクロレンズアレイ作製工程）。このとき同時に位置合わせ穴８８を形成してもよいが、金型成形後に精密ドリル加工を行うことで位置合わせ穴８８を形成しても勿論よい。
【００７０】
また、以下の手順により、あらかじめ光導波路層６１を作製しておく（光導波路層作製工程）。図示しないベース材上に、周知の手法によって下層のクラッド６４用の樹脂材料（ＰＭＭＡ）を５０μｍ〜７０μｍほど塗布しかつ乾燥させて、まず下層のクラッド６４を形成する。同様の手法によって、下層のクラッド６４の表面上にコア６３を塗布形成し、さらにコア６３及び下層のクラッド６４の表面上に上層のクラッド６４を塗布形成する。この後、全体を所定温度で所定時間加熱して、光導波路層６１を構成するクラッド６４及びコア６３を硬化させる。次に、光導波路層６１に対し炭酸ガスレーザによるレーザ穴明け加工を施すことにより、図３のような矩形状の部品挿入穴６５を２箇所に形成する。なお、レーザ穴明け加工の代わりに、フォトリソグラフィを利用したエッチング加工を行ってもよい。具体的には、クラッド６４やコア６３の形成材料を塗布、乾燥した後に、その上面にフォトマスクを形成し、この状態でそれぞれ露光及び現像を行うようにする。
【００７１】
また、以下の手順により、あらかじめセラミックからなる光インターポーザ４１を作製しておく。アルミナ粉末、有機バインダ、溶剤などを均一に混合・混練してなる原料を作製し、この原料を用いてプレス成形を行うことによりセラミック未焼結体である成形体を形成する。この成形体における所定部分にパンチ加工を施して、ビアホール用孔及び第１凹部４４を形成する。
【００７２】
この段階ではまだセラミックが未焼結状態であるので、穴加工を比較的簡単にかつ低コストで行うことができる。第１穴明け工程では、焼成工程を経た時点における第１凹部４４の内径が、位置合わせ穴４８（第２凹部）の内径（約０．７ｍｍ）及びガイドピン３１の直径（約０．７ｍｍ）よりも大きくなるように設定して、穴加工を行う。具体的には、１．２ｍｍ〜２．４ｍｍ程度に設定する。その理由は、セラミックは焼成工程を経ることで収縮し、それに伴って第１凹部４４も小径化しかつ位置ズレするため、このことを計算に入れて第１凹部４４を大きめに形成しておく必要があるからである。
【００７３】
そして次に、ペースト印刷装置を用いてビアホール用孔の中にビアホール導体用のタングステンペーストを充填する。このとき、当該タングステンペーストが第１凹部４４に充填されないように成形体上に所定のマスクを配置してもよい。また、成形体の表面にタングステンペーストを印刷することにより、後に導体回路４６となる印刷層を形成する。次に、周知の手法に従って乾燥工程や脱脂工程などを行った後、さらにセラミックが焼結しうる温度にて焼成工程を行う。これにより成形体を焼結させ、キャビティを有する光インターポーザ本体４２とする。この時点でセラミックは硬質化しかつ収縮すると同時に、タングステンペーストも焼結して硬質化する。
次に、ペースト印刷装置を用いて第１凹部４４の中に上記導電性樹脂ペーストを充填し、所定の温度に加熱して同ペーストを硬化させることにより、導電性充填体４３とする。ここで、硬化した導電性樹脂ペーストからなる導電性充填体４３のほうが、アルミナに比べて硬度が低い。ゆえに、導電性充填体４３に対する機械加工のほうが、アルミナに対する機械加工に比べて困難性が小さい。
【００７４】
そして得られた光インターポーザ本体４２に、ＶＣＳＥＬ５１及びドライバＩＣ５３をはんだ付けして発光側の光インターポーザ４１を完成させるとともに、フォトダイオード５６及びドライバＩＣ５８をはんだ付けして受光側の光インターポーザ４１を完成させる。
【００７５】
また、以下の手順により、あらかじめ電気配線基板１１を作製しておく。アルミナ粉末、有機バインダ、溶剤、可塑剤などを均一に混合・混練してなる原料スラリーを作製し、この原料スラリーを用いてドクターブレード装置によるシート成形を行って、所定厚みのグリーンシートを形成する。グリーンシートにおける所定部分にはパンチ加工を施し、ビアホール用孔及び第１凹部２４を形成する。この段階ではまだセラミックが未焼結状態であるので、穴加工を比較的簡単にかつ低コストで行うことができる。第１穴明け工程では、焼成工程を経た時点における第１凹部２４の内径が、位置合わせ穴２８（第２凹部）の内径（約０．７ｍｍ）及びガイドピン３１の直径（約０．７ｍｍ）よりも大きくなるように設定して、穴加工を行う。具体的には、１．２ｍｍ〜２．４ｍｍ程度に設定する。その理由は、セラミックは焼成工程を経ることで収縮し、それに伴って第１凹部２４も小径化しかつ位置ズレするため、このことを計算に入れて第１凹部２４を大きめに形成しておく必要があるからである。
【００７６】
そして次に、ペースト印刷装置を用いてビアホール用孔の中にビアホール導体用のタングステンペーストを充填する。このとき、当該タングステンペーストが第１凹部２４に充填されないようにグリーンシート上に所定のマスクを配置してもよい。また、グリーンシートの表面にタングステンペーストを印刷することにより、後に導体回路１６，１７となる印刷層を形成する。そして、これら複数枚のグリーンシートを積層してプレスすることにより一体化し、グリーンシート積層体とする。次に、周知の手法に従って乾燥工程や脱脂工程などを行った後、さらにセラミックが焼結しうる温度にて焼成工程を行う。これにより、グリーンシート積層体（セラミック未焼結体）を焼結させ、電気配線基板本体２２とする。この時点でセラミックは硬質化しかつ収縮すると同時に、タングステンペーストも焼結して硬質化する。
次に、ペースト印刷装置を用いて第１凹部２４の中に上記導電性樹脂ペーストを充填し、所定の温度に加熱して同ペーストを硬化させることにより、導電性充填体２３とする。ここで、硬化した導電性樹脂ペーストからなる導電性充填体２３のほうが、アルミナに比べて硬度が低い。ゆえに、導電性充填体２３に対する機械加工のほうが、アルミナに対する機械加工に比べて困難性が小さい。言い換えると、導電性充填体２３はアルミナに比べて加工性に優れているということになる。
【００７７】
次に、下記のような手順で順番に各部品を位置合わせしつつ固定する。
【００７８】
まず、ガイドピン３１を電気配線基板１１に支持させる。
【００７９】
専用の治具などを用いて、電気配線基板１１の各位置合わせ穴２８（第２凹部）にガイドピン３１を圧入するようにして嵌合支持させる（図４参照）。このとき、ガイドピン３１に対して導電性充填体２３が密接に接触する。その結果、ガイドピン３１が導電性充填体２３を介して電気配線基板側導体（ビアホール導体１５や導体回路１６，１７）に電気的に接続される。次に、光導波路層６１の各位置合わせ穴６８に対してガイドピン３１を嵌合支持させるようにして、電気配線基板１１の上面に光導波路層６１を積層配置する。続いて、光路変換部品７１の各位置合わせ穴７８に対してガイドピン３１を嵌合支持させるようにして、光導波路層６１の上面に光路変換部品７１を積層配置する。このとき、併せて光路変換部品７１の一部（突起７３）を光導波路層６１の部品挿入穴６５内に挿入させる。その結果、突起７３の反射面７４にて形成された金属膜７５がコア６３の途上に配置され、かつ、金属膜７５及びコア６３の光軸が合った状態となる。続いて、マイクロレンズアレイ８１の各位置合わせ穴８８に対してガイドピン３１を嵌合支持させるようにして、光路変換部品７１の上面にマイクロレンズアレイ８１を積層配置する。その結果、コア６３、金属膜７５及びマイクロレンズ８３の光軸が合った状態となる。そして最後に、光インターポーザ４１の各位置合わせ穴４８に対してガイドピン３１を嵌合支持させるようにして、マイクロレンズアレイ８１の上面に光インターポーザ９１を積層配置する。このとき、ガイドピン３１に対して導電性充填体４３が密接に接触する。その結果、ガイドピン３１が導電性充填体４３を介して光学素子搭載基板側導体（ビアホール導体４５や導体回路４６）に電気的に接続される。
【００８０】
そして以上の結果、コア６３、金属膜７５、マイクロレンズ８３及び発光部５２（または受光部５７）の光軸が合った状態となり、所望の光電気複合配線構造体１０が完成する。
【００８１】
従って、本実施形態によれば以下の効果を得ることができる。
【００８２】
（１）本実施形態の光電気複合配線構造体１０では、ガイドピン３１が各部品の位置合わせ穴２８，４８，６８，７８，８８に対して嵌合することで、より積極的にかつ高い精度で部品同士の光軸が合った状態となる。ゆえに、光の伝送ロスが小さく、高速度化・高密度化等に十分に対応しうる光電気複合配線構造体１０を実現することができる。
【００８３】
（２）この光電気複合配線構造体１０は、個別に作製しておいた各部品を組み立てることで得られるため、低コスト化に向いている。また、本実施形態の場合、各部品は接着剤等を用いることなくガイドピン３１を介して固定されているにすぎないので、必要に応じて着脱することが可能である。従って、一部の部品に不良があるような場合であっても、その不良部品のみを取り外して交換する修正作業を容易に行うことができる。勿論このことは光電気複合配線構造体１０の低コストにも寄与しうる。
【００８４】
（３）この光電気複合配線構造体１０によると、各部品を個別に作製することが可能となり、その結果としてそれぞれの部品を形成する材料の選択の余地が広くなる。具体的にいうと、電気配線基板１１や光インターポーザ４１と、光導波路層６１とを別部品として構成できるため、光導波路層６１に高い耐熱性を付与しなくてもよくなり、その材料の選択の余地が広くなる。
【００８５】
（４）本実施形態では、本来的には位置合わせ用ガイド部材であるガイドピン３１を、光インターポーザ４１側と電気配線基板１１側とを導通する導通構造としても機能させている。そのため、ボンディングワイヤ等の導通構造を用いて各部品を導通する必要がなくなる。よって、ワイヤボンディング工程等が不要になる結果、全体の工数が減り、低コスト化を達成することができる。また、いったんボンディングワイヤで接合してしまうと上記修正作業が煩雑になるが、本実施形態によればそのような問題が解消される。即ち、上記修正作業を容易に行うことができ、光電気複合配線構造体１０の低コストを図ることができる。
【００８６】
［第２実施形態］
【００８７】
次に、図５に基づいて、第２実施形態の光電気複合配線構造体９０について説明する。なお、ここでは第１実施形態との相違点のみについて言及し、共通点については同じ部材番号を付すのみとしてその詳細な説明を省略する。
【００８８】
本実施形態の光電気複合配線構造体９０では、光路変換部品７１及びマイクロレンズアレイ８１が省略される代わりに、光路変換部付きの光導波路層６１が使用されている。この光導波路層６１を構成する光導波路層本体４２の下面には、ダイシング加工によりＶ字溝９２が２箇所に形成されている。即ち、一方のＶ字溝９２は発光部５２の直下に位置し、他方のＶ字溝９２は図５にて示されない受光部の直下に位置している。コア６３の長手方向に対して約４５°の傾斜角度を有するＶ字溝９２の内面には、ロジウムを含むペーストにより、光反射体である金属膜９１が形成されている。
【００８９】
そして、図５において左側に位置する導電性充填体２９に対しては、グランド用導体として割り当てられた導体回路９４が、電気配線基板１１の内層にて電気的に接続されている。図５において右側に位置する導電性充填体２９に対しては、信号用導体として割り当てられた導体回路１６が、電気配線基板１１の内層にてビアホール導体１５を介して電気的に接続されている。
【００９０】
そして、このような構成であっても上記第１実施形態とほぼ同様の作用効果を奏することができる。即ち、光軸ズレがなく確実な位置合わせが可能なため光の伝送ロスが小さく、しかもワイヤボンディング等の導通構造を用いずに部品間の導通を図ることが可能な光電気複合配線構造体９０を提供することができる。特に上記構成によれば、しかも、ガイドピン３１を介して光インターポーザ４１を確実に接地させることができ、光学素子の動作の安定化を図ること等ができる。また、部品の修正作業を容易に行うことが可能となる。
【００９１】
さらに、第１実施形態では、電気配線基板１１及び光インターポーザ４１をアルミナからなるセラミック配線基板とし、それに銅フィラーを含む導電性樹脂ペーストを用いて導電性充填体２３，４３を形成していた。しかし、本実施形態では、電気配線基板１１及び光インターポーザ４１を低温焼成ガラスセラミック配線基板とし、それに銅からなる導体回路１６，１７，４６、ビアホール導体１５，４５を形成している。また、ビアホール導体用の銅ペーストの印刷によって同様に導電性充填体２９，４９を形成している。従って、本実施形態によれば、焼成工程を経てセラミックが焼結する際に同時に銅ペーストも焼結させて、導電性充填体２９，４９を形成することができるため、全体的に工数を減らすことができる。よって、低コスト化に有利となる。
【００９２】
なお、本発明の実施形態は以下のように変更してもよい。
【００９３】
・上記実施形態では、電気配線基板１１及び光インターポーザ４１がアルミナ配線基板であったが、これをアルミナ以外のセラミックからなる配線基板に変更してもよく、あるいは樹脂配線基板などに変更してもよい。
【００９４】
・第１実施形態では、電気配線基板１１、光導波路層６１、光路変換部品７１、マイクロレンズアレイ８１、光インターポーザ４１という順序で各部品を積層配置していた。各部品の積層順序は勿論これに限定されることはなく、例えば、下側から順に、電気配線基板１１、光インターポーザ４１、マイクロレンズアレイ８１、光路変換部品７１、光導波路層６１としてもよい。
【００９５】
次に、特許請求の範囲に記載された技術的思想のほかに、前述した実施形態によって把握される技術的思想を以下に列挙する。
【００９６】
（１）光学素子搭載基板側位置合わせ凹部が形成された光学素子搭載基板本体と、前記光学素子搭載基板本体に形成された光学素子搭載基板側導体と、前記光学素子搭載基板本体上に搭載され、発光部及び受光部のうちの少なくとも一方を有する光学素子とを有する光学素子搭載基板と、電気配線基板側位置合わせ凹部が形成された電気配線基板本体と、前記電気配線基板本体に形成された電気配線基板側導体とを有する電気配線基板と、光導波路層側位置合わせ凹部が形成された光導波路層本体と、前記光導波路層本体に形成されたコアと、前記コアを取り囲むべく前記光導波路層本体に形成されたクラッドとを有する光導波路層と、光透過性材料からなり、光路変換部品側位置合わせ凹部が形成された光路変換部品本体を有する光路変換部品と、前記光学素子搭載基板側位置合わせ凹部、前記電気配線基板側位置合わせ凹部、前記光導波路層側位置合わせ凹部及び前記光路変換部品側位置合わせ凹部に対して嵌合可能な導電性の位置合わせ用ガイド部材とを備え、前記光学素子搭載基板側導体及び前記電気配線基板側導体が前記導電性の位置合わせ用ガイド部材を介して導通されていることを特徴とする光電気複合配線構造体。
【００９７】
（２）光学素子搭載基板側位置合わせ凹部が形成された光学素子搭載基板本体と、前記光学素子搭載基板本体に形成された光学素子搭載基板側導体と、前記光学素子搭載基板本体上に搭載され、発光部及び受光部のうちの少なくとも一方を有する光学素子とを有する光学素子搭載基板と、電気配線基板側位置合わせ凹部が形成された電気配線基板本体と、前記電気配線基板本体に形成された電気配線基板側導体とを有する電気配線基板と、光導波路層側位置合わせ凹部が形成された光導波路層本体と、前記光導波路層本体に形成されたコアと、前記コアを取り囲むべく前記光導波路層本体に形成されたクラッドと、前記コア内を伝送される光信号の光路を変換する光路変換部とを有する光導波路層と、前記光学素子搭載基板側位置合わせ凹部、前記電気配線基板側位置合わせ凹部及び前記光導波路層側位置合わせ凹部に対して嵌合可能な導電性の位置合わせ用ガイド部材とを備え、前記光学素子搭載基板側導体及び前記電気配線基板側導体が前記導電性の位置合わせ用ガイド部材を介して導通されていることを特徴とする光電気複合配線構造体。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】本発明を具体化した第１実施形態の光電気複合配線構造体を示す概略正面図。
【図２】第１実施形態の光電気複合配線構造体の部分概略断面図。
【図３】第１実施形態の光電気複合配線構造体を構成する光導波路層、光路変換部品、マイクロレンズアレイの分解斜視図。
【図４】第１実施形態の光電気複合配線構造体の製造工程において、各部品を位置合わせする際の様子を示す部分概略断面図。
【図５】第２実施形態の光電気複合配線構造体を示す部分概略断面図。
【符号の説明】
【００９９】
１０，９０…光電気複合配線構造体
１１…電気配線基板
１５…電気配線基板側導体としてのビアホール導体
１６…電気配線基板側導体としての信号導体回路
１７…電気配線基板側導体（電源用導体）としての電源導体回路
２２…電気配線基板本体
２３，２９，４３，４９…導電性充填体
２４，４４…第１凹部としての位置合わせ穴
２８…電気配線基板側位置合わせ凹部（第１凹部）としての位置合わせ穴
３１…位置合わせ用ガイド部材としてのガイドピン
４１…光学素子搭載基板としての光インターポーザ
４２…光学素子搭載基板本体
４５…光学素子搭載基板側導体としての導体回路
４６…光学素子搭載基板側導体としてのビアホール導体
４８…光学素子搭載基板側位置合わせ凹部（第１凹部）としての位置合わせ穴
５１…光学素子（発光素子）としてのＶＣＳＥＬ
５２…発光部
５６…光学素子（受光素子）としてのフォトダイオード
５７…受光部
９４…電気配線基板側導体（グランド用導体）としてのグランド導体回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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