(57)【要約】【課題】  光入射端面における導光路（例えばコア）の断面の大きさと隣り合う光入射端面間のピッチとが、光導波路間のピッチによって制限されない構造を有し、光導波路間の挟ピッチ化による高密度集積化を可能にする光導波路アレイ、及びその光導波路アレイを歩留まりよく低コストで大量生産できる製造方法を提供すること。【解決手段】  複数の光導波路２が並置され、光導波路２の両端に光入射端面３と光出射端面４とが４５度傾斜反射面として形成され、これらに対向して発光素子５と受光素子７とがそれぞれ配置される光導波路アレイ１０Ａにおいて、各光導波路２の両端を長さ方向にずらして配置し、光が導波される方向が互いに逆向きである光導波路２ａと２ｂとを交互に配置し、この結果生じたスペースを利用して、光入射部９の光導波路（導光路）２の幅を光入射端面３に向かって拡大する。光導波路アレイは、金型を用いて射出成形などで作製する。【選択図】          図１
2005201937.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光入射部から光出射部へ光を導く導光路を有する光導波路の複数個が並置されている光導波路アレイにおいて、
一辺側において、前記複数の光導波路のうち互いに隣接した光導波路の各光入射部同  士、又は光入射部と光出射部とが互いにずれた位置に配置され、
これらの光導波路の少なくとも一方の前記光入射部において、前記導光路の断面が光  入射端面に向かって拡大されている
ことを特徴とする、光導波路アレイ。
【請求項２】
前記導光路の幅が拡大されることによって、前記断面が拡大されている、請求項１に記載した光導波路アレイ。
【請求項３】
前記幅が直線的に拡大されている、請求項２に記載した光導波路アレイ。
【請求項４】
前記隣接した光導波路の長さ方向において、前記各光入射部同士の位置、又は前記光入射部と光出射部の位置がずれている、請求項１に記載した光導波路アレイ。
【請求項５】
前記隣接した光導波路が互いに逆方向に光を導波する、請求項１に記載した光導波路アレイ。
【請求項６】
前記光入射端面が傾斜反射面を有し、光源からの入射光が、前記傾斜反射面で反射された後に前記導光路を通って前記光出射部へ向かうように構成されている、請求項１に記載した光導波路アレイ。
【請求項７】
前記導光路の断面の形状が台形である、請求項１に記載した光導波路アレイ。
【請求項８】
前記光導波路がコアとクラッドとの接合体からなる、請求項１に記載した光導波路アレイ。
【請求項９】
前記光導波路がポリマー系材料によって形成されている、請求項１に記載した光導波路アレイ。
【請求項１０】
請求項１〜８のいずれか１項に記載した光導波路アレイの製造方法であって、前記導光路に対応した形状を有する型を作製する工程と、前記型を用いて前記導光路を成形する工程とを有する、光導波路アレイの製造方法。
【請求項１１】
基板に感光性樹脂層を形成する工程と、
所定のパターンのマスクを用いてシンクロトロン放射光により前記感光性樹脂層を露  光する工程と、
前記感光性樹脂層の感光した部分を除去する現像工程と、
前記感光性樹脂層の除去された部分に金属を堆積させる工程と、
前記感光性樹脂層の感光していない部分を除去して導光路用金型であるマスタ金型を  形成する工程と、
前記マスタ金型から凹凸形状を転写して、前記マスタ金型に対応するマザー金型を形  成する工程と、
前記マザー金型から凹凸形状を転写して、前記導光路の構成材料を前記導光路アレイ  状に成形する工程と
を有し、
前記マスクを用いて前記感光性樹脂層を露光する工程が、前記感光性樹脂層に対して  傾斜した角度で前記シンクロトロン放射光を照射して前記感光性樹脂層を露光する工程
を含む、請求項１０に記載した光導波路アレイの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光情報処理装置、例えば半導体チップ間の光配線等に用いられる光導波路アレイ及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＬＳＩ（大規模集積回路）等の半導体チップ間の信号伝達は、すべて基板配線を介した電気信号によってなされてきた。しかしながら、昨今のＭＰＵ（Microprocessor Unit）の高機能化にともない、チップ間にて必要となるデータの授受量は著しく増大し、信号の高速化や信号配線の高密度化が必要となっており、結果として様々な高周波問題が浮上している。それらの代表的なものとして、配線の抵抗と容量による信号遅延、インピーダンスミスマッチ、或いはノイズやクロストークの発生などのＥＭＣ／ＥＭＩ（Electro-Magnetic Compatibility／Interference；電子機器が電磁波妨害を与えたり、受けたりすることを防止する、電磁環境に対する適合性）等が挙げられる。このような問題を解決するため、配線配置の最適化や新素材開発などの様々な手法が開発されてきた。
【０００３】
しかし、上記の配線配置の最適化や新素材開発などの効果も物性的限界に阻まれており、さらなるシステムの高機能化を実現するためには単純な半導体チップの実装を前提とした実装ボードの構成そのものを見直す必要が生じてきている。そこで、これら諸問題を解決すべく、例えば、マルチチップモジュール（ＭＣＭ）化による微細配線結合、ポリイミド樹脂などを用いた二次元的な各種半導体チップの封止・一体化による電気配線結合、基板貼り合わせによる半導体チップの三次元的結合等の開発がなされている。
【０００４】
ＭＣＭ化による微細配線結合は、高機能チップを、セラミックやシリコンなどの精密実装基板に実装し、従来のマザーボード（多層プリント基板）上では形成不可能な微細配線結合を実現する。これによって配線の狭ピッチ化が可能となり、バス幅を広げることでデータ授受量を飛躍的に増大させることができる。
【０００５】
チップの封止・一体化による電気配線結合は、ポリイミド樹脂などを用いて各種半導体チップなどを二次元的に封止・一体化し、一体化された基板上にて微細配線結合を行う。これによって配線の狭ピッチ化が可能となり、バス幅を広げることでデータ授受量を飛躍的に増大させることができる。
【０００６】
基板貼り合わせによる半導体チップの三次元結合は、各種チップに貫通電極を設け、それぞれを貼り合せることで積層構造とする。これにより、異種チップ間の結線が短縮され、信号遅延などの問題が回避される。但し、積層化による発熱量増加やチップ間熱応力などの新たな問題が生じる。
【０００７】
更に、より根本的に信号授受の高速化および大容量化を実現する技術として、図２１に示すような光配線による光信号伝送結合技術が開発されている（例えば、後述の非特許文献１参照。）。この技術は、電気信号を光信号に変換し、チップ間の伝送速度そのものを大幅に向上させるものである。また、光信号は電磁波に関する対策を全く必要とせず、比較的自由な配線設計が可能となる。但し、新たに、変換による時間的ロスや光素子コストなどの問題が生じるので、この対策が重要となる。なお、以下、本明細書において、発光素子および受光素子を区別しない場合に、これらを光素子と呼ぶことがある。
【０００８】
チップ間の信号伝送に対応する光配線技術には様々な方式のものが提案されており、例えばアクティブインタポーザー方式（後述の非特許文献１のｐ．１２５、図７参照。）、自由空間伝送方式（後述の非特許文献１のｐ．１２３、図５参照。）、光コネクタ接続方式（後述の非特許文献１のｐ．１２２、図４参照。）、光導波路埋め込み方式（後述の非特許文献１のｐ．１２４、図６参照。）および光導波路表面実装方式（後述の非特許文献２参照。）などがある。
【０００９】
アクティブインタポーザー方式は、ボード上に光導波路を実装し、光導波路の入射側末端および出射側末端に光ファイバコネクタを取りつけ、ボード間の伝送は光ファイバにて行う。光素子はトランシーバモジュールの裏面に実装し、導波路の４５度全反射ミラーに対し精密に位置決めする。
【００１０】
この方式の利点は、既存のボードシステムの上に展開できることや、光ファイバを用いるため、ボード内外を問わず幅広い適用が可能であることである。しかし、構造が大掛かりなためコスト高になること、光軸合わせが困難であること、電気伝送経路の短縮が難しく高周波伝送に不向きであること、そして伝送媒体として光ファイバを採用しているため、多バス化に限界が有ることが問題点である。
【００１１】
自由空間伝送方式は、光伝送路として光配線基板（石英）をボード裏面に実装し、光配線基板内において光をジグザグに反射させ、信号を伝播させる。光軸合わせを容易にするため、数枚のレンズを組み合わせたハイブリッド光学系を構成する。
【００１２】
この方式の利点は、光素子アレイと自由空間伝送により、原理的には数千レベルの多チャンネル化（多重伝送）が可能であることや、ハイブリッド光学系を構成しているため光軸合わせが容易であることである。しかし、光配線基板（石英）が高価であることや、反射による信号伝播は、波形が乱れやすく、伝播損失が大きくなることが問題点である。また、新規開発技術が数多く盛り込まれているため、信頼性に関する実績がほとんど無いという問題点もある。
【００１３】
光コネクタ接続方式は、ＬＳＩチップの周囲に小型の光ファイバコネクタを取りつけ、ＬＳＩチップ間の伝送は光ファイバにて行い、ＬＳＩ実装後に光路を自在に設定できる光伝送モジュールシステムを構成する。
【００１４】
この方式の利点は、光コネクタにより光素子と光路との結合精度が保証されており、コストのかかる光軸合わせ工程が不要であること、光ファイバを用いているため、ボード間などの中距離伝送が可能であること、そして既存のボードシステム上に展開できることである。しかし、光コネクタモジュールの小型化に限界があり、ＬＳＩチップと光コネクタとの間の電気配線の短縮化が困難であるため、高周波伝送用としては不向きであることや、伝送媒体として光ファイバを採用しているため、多バス化に限界が有ることや、構成部品数が多く、バス当りのコストダウンが困難であることが問題点である。
【００１５】
光導波路埋め込み方式は、光素子をＬＳＩ裏面に直接貼り付け、光導波路をプリント基板に埋め込み、既存のボードシステムの形態を維持しながら光配線を設ける方法である。また、光素子と光路との結合にマイクロレンズを採用することで、光軸ずれ許容量を一般実装精度レベルまで緩和させている。
【００１６】
この方式の利点は、光素子をＬＳＩチップの裏面（電極形成面）に直接実装しているため、ＬＳＩチップと光素子との間の電気配線経路を極限まで短くできることや、コリメート光結合により一般実装精度での光軸合わせが可能であることである。しかし、光配線をプリント基板内に設けるため、ボードの製造・コストダウンが困難であること、光素子の放熱対策が不明であること、そしてプリント基板が脆弱であるため、マイクロレンズと光導波路との間の光結合損失が変動する可能性が有ることが問題点である。
【００１７】
光導波路表面実装方式は、図３および図４に示した後述の本発明の実施の形態１に基づく光配線システムで行われているように、光素子をＬＳＩチップの裏面に固定し、光導波路をプリント基板の表面上に実装し、既存のボード構造をそのまま維持しながら光配線を併設する方法である。また、光素子と光路との結合にマイクロレンズを採用することで、光軸ずれ許容量を一般実装精度レベルまで緩和させている。
【００１８】
この方式の利点は、光素子をＬＳＩチップの裏面（電極形成面）に直接実装しているため、ＬＳＩチップと光素子との間の電気配線経路を極限まで短くできることや、コリメート光結合により一般実装精度での光軸合わせが可能であることである。また、構造がシンプルであるためコストダウンが可能で、既存のボードシステム上に展開できる利点もある。ただ、若干の懸案点として、光素子をＬＳＩチップに直接貼りつけるため、専用ＬＳＩの開発が必要であることや、高温のＬＳＩチップの熱によって光素子が劣化する心配があることが挙げられる。
【００１９】
ＬＳＩチップ間の光伝送に関して言えば、上記の５つの方式のうち、最後に述べた表面実装方式が最も適当な方式であると考えられる。その理由は、次の５つである。
【００２０】
第１に、既存のボードシステムをそのまま利用できる構造であることである。これまで培われてきたボード構造に変更を加えると、性能、信頼性および高周波性能の確認等に膨大な労力を要する不都合が生じる。よって、光導波路埋め込み型ボードなどのように、既存のボードを流用できない構造は望ましくない。
【００２１】
第２に、既存の実装プロセスをそのまま利用できる構造であることである。すなわち、はんだリフロー、アンダーフィル樹脂封止等、光素子実装後の高温プロセスを考慮した材料や部品を採用すべきである。
【００２２】
第３に、大掛かりな構造物を極力排除した構造であることである。この理由は、一般にボード剛性は低いため、大掛かりな部品を設けると、光路構造が外部応力により変形し、光軸ずれを引き起しやすいからである。従って、図２１に示したトランシーバモジュールを金属ポスト構造で設ける方式などは避けるべきである。
【００２３】
第４に、高密度化が可能である光配線構造であることである。すなわち、ボード上のチップ間光配線に特化する場合には、高密度化が不可能である光ファイバは採用すべきではないと考えられる。光ファイバを用いた光コネクタ接続方式は、ボード間通信に適したシステムとして考えるべきである。
【００２４】
第５に、ＬＳＩチップと光素子との間の配線長を短くできる構造であることである。すなわち、ＬＳＩチップと光素子との電気配線を短くできない構造では、高周波電気信号が光素子に到達する前に劣化し、電気信号を光信号に変換する効果が無くなるためである。従って、この電気配線距離を短くできる方式を採用する必要がある。
【００２５】
図２２は、図３に示した光導波路表面実装方式において、第１の半導体チップ３１と第２の半導体チップ３２とを光導波路アレイ１０Ｅを用いた光配線によって結合する際の、一般的な構成を示すものである。図２２（ａ）は、プリント配線基板３３の側から見た平面図であり、図２２（ｂ）は、図２２（ａ）に示したＥ−Ｅ線における断面図であり、図２２（ｃ）は、発光素子アレイ６Ｅと受光素子アレイ８Ｅとの配置関係、およびこれらのアレイの基板上における発光素子５および受光素子７の位置を示す平面図である。なお、図２２（ｂ）では、図３の向きに合わせて、図２２（ａ）とは上下を反転して示している。また、図２２（ａ）では６チャンネルの入出力に相当する光導波路アレイを示したが、この数は作図上の便宜的なものであり、チャンネル数を特に限定するものではない。
【００２６】
光導波路アレイ１０Ｅでは、図２２（ａ）に示すように、複数の光導波路２がその幅方向に並置され、図２２（ｂ）に示すように、各光導波路２は、両端に光入射端面３と光出射端面４とが４５度傾斜反射面として形成され、これらの傾斜反射面に対向して発光素子５と受光素子７とがそれぞれ配置されている。
【００２７】
その動作を説明すると、次の通りである。第１の半導体チップ３１から出力された電気信号は、図示を省略した付属回路と発光素子５とによって光信号に変換される。発光素子５からの光信号は、光入射端面３の４５度傾斜反射面に入射し、ここで全反射されて光導波路２ａ内を光出射端面側へ進み、光出射端面４の４５度傾斜反射面で再び全反射され、対向して設けられた受光素子７によって受光される。光信号は、受光素子７によって電気信号に変換され、電気信号として第２の半導体チップに伝達される。このように１個の発光素子５と１本の光導波路２と１個の受光素子７とが１組になって１つの信号伝送路を形成している。
【００２８】
光導波路アレイ１０Ｅでは、複数（図では１２本）の光導波路２が幅方向に並置され、信号伝送路アレイが形成されている。その際、すべての光導波路２の両端面が一直線上に揃った構造になっており、この結果、半導体チップ３１と３２の上では、すべての発光素子５と受光素子７とが一直線上に配置される。
【００２９】
更に、図２２（ｃ）に示すように、発光素子５と受光素子７とは、それぞれ発光素子５同士が隣接して設けられた発光素子アレイ６Ｅ、および受光素子７同士が隣接して設けられた受光素子アレイ８Ｅとして配置される。この結果、光導波路アレイも２つの領域に二分されており、図の上半分の領域には、光信号が第１の半導体チップ３１から第２の半導体チップ３２に向けて送信される第１の光導波路２ａのみが配置され、下半分の領域には、光信号が第２の半導体チップ３２から第１の半導体チップ３１に向けて送信される第２の光導波路２ｂのみが配置されている。
【００３０】
上記の構造は、光導波路アレイの作製工程上の必要性と、光入射部および光出射部に対向して設置される発光素子および受光素子の作製工程上の必要性とから必然的に生じた構造であり、これが、現在、光導波路を高密度に集積することを困難にする原因になっている。以下、上記の構造が形成される理由と、その結果、生じる不都合について説明する。
【００３１】
光導波路アレイの作製工程では、光導波路アレイを形成した後、光入射端面および光出射端面として末端部に４５度傾斜反射面を形成する。この４５度傾斜反射面は、通常、図２３（ａ）に示すように、Ｖ字形のブレードを有する円板ブレードソーによる切削などの機械的加工で形成する（後述の非特許文献３参照。）。この機械的加工では、隣接する光導波路は区別されることなく一続きに加工されるので、これらの光導波路の４５度傾斜反射面は隣接した位置に形成される。通常は、図２３（ｂ）に示すように、光導波路の長さ方向と直交する方向に円板ブレードソーを移動させながら加工を行うので、４５度傾斜反射面は光導波路と直交する一本の直線上に形成され、４５度傾斜反射面間の距離は光導波路間のピッチと一致する。
【００３２】
図２２（ｂ）を用いて既述したように、光導波路２に光を送り出す発光素子５や、光導波路２から光を受光する受光素子７は、それぞれ、光入射端面３および光出射端面４に対向した位置に近接させて配置することが必要である。従って、傾斜反射面が一直線上に一列に形成されると、発光素子や受光素子もまた、傾斜反射面間の距離と同じピッチで一直線上に一列に配置せざるを得なくなる。
【００３３】
一方、現在の半導体製造技術によると、特性の異なる発光素子５と受光素子７とを混在させて同一基板上に形成することは好ましくない。従って、発光素子５や受光素子７の多数個を半導体チップ等の上に一列に配置する方法としては、発光素子５が一列に並んだ発光素子アレイ６Ｅを１つの基板上に形成し、また受光素子７が一列に並んだ受光素子アレイ８Ｅを別の基板上に形成し、発光素子５と受光素子７とが一列に並ぶようにこれらの基板を固定する方式が好ましい。
【００３４】
この際、これらの基板もまたダイシング等の機械的加工により直線状に加工されるから、２種類の基板が入り組み合うことが必要な構造、例えば一直線上に発光素子と受光素子とが交互に並ぶ構造は、形成できない。形成できるのは、いくつかの発光素子アレイ６Ｅと受光素子アレイ８Ｅとを一列に並べた構造に限られる。その最も簡単な例が図２２（ｃ）に示した構造である。
【００３５】
このように、傾斜反射面が一直線上に形成され、それに応じて発光素子５が発光素子５同士が隣接して一列に形成された発光素子アレイ６Ｅの状態で配置され、その結果、発光素子５に対向して一直線上に隣接して並んでいる傾斜反射面が光入射端面３として用いられることによって、図２２（ａ）および（ｃ）に示した構造が必然的につくられる。この構造をとることで次のような不都合が生じる。
【００３６】
第１は、光入射端面３は、発光素子５からの光信号を効率よく安定して確実に取り込むために、その大きさや形状等を工夫することが望まれるが、光入射端面３同士が隣接して光導波路の幅方向に一列に配置されると、スペース的にそのような工夫を行う余地がなくなり、光入射端面３の幅は光導波路間のピッチの大きさ未満に制限されることである。このため、光入射端面３の幅を確保するために、光導波路間の挟ピッチ化が制限され、光導波路配列の高密度集積化に限界が生じることになる。
【００３７】
第２は、発光素子５によって光導波路配列の高密度集積化が制限されることである。光導波路自体は、例えば幅５μｍのものを１０μｍのピッチで形成できるなど、挟ピッチ化に大きな技術的困難はない。一方、発光素子５は、例えば、ＶＣＳＥＬ（Vertical Cavity Surface-Emitting Laser；垂直共振器面発光レーザー）を用いる場合、隣接する発光素子５の間の光干渉や、素子発熱によるクロストークの悪影響を避けるため、発光素子５同士の距離を１００μｍより小さくすることはできない。ここで、光干渉とは、光が１０°程度の広がりをもちつつ進むため隣接する光信号伝送路に信号干渉することであり、また、素子発熱によるクロストークとは、素子が発生した熱が隣接する素子に伝わり、この熱に起因して隣接素子の特性が変化することをいう。
【００３８】
上述した構造では、発光素子５が光導波路の幅方向に一列に並んでいるため、発光素子５の配列ピッチはそのまま光導波路間の配列ピッチとなる。このため、発光素子５の配列ピッチとして１００μｍを確保するために、光導波路を１００μｍ以下のピッチで配列して高密度アレイ化することが不可能となる。この結果、現在、光導波路表面実装方式による半導体チップ間の光伝送チャンネル数は、数十チャンネルレベルにとどまっており、不十分な状態にある。
【００３９】
第３は、半導体チップの入出力パッドと発光素子５および受光素子７を接続するための電気配線距離が長くなってしまい、高周波対策が困難になることである。
【００４０】
図２２（ｃ）に示すように、例えば半導体チップ３１などの半導体チップの端子配列では、一般に、特定の回路に接続する入力パッド３７と出力パッド３８とは、近接して配置される場合が多い。一方、光素子の配列は、発光素子アレイ６Ｅと受光素子アレイ８Ｅとの２つの領域に大きく二分されており、特定の回路に接続する発光素子５と受光素子７とは遠く離れて配置されている（図２２（ｃ）において、実際には数十個〜数百個以上の光素子が並ぶので、特定の回路に接続する発光素子５と受光素子７とは遠く離れて配置されることになる）。このため必然的に、入力パッドと受光素子７とを結ぶ電気配線３９Ｅ、または出力パッドと発光素子５とを結ぶ電気配線４０Ｅのいずれか或いは両方が長くなり、高周波対策が困難になる。
【００４１】
なお、等方エッチング等によって、光導波路アレイの傾斜反射面を各光導波路ごとに選択的に形成する方法も検討されているが、精度や確実性などが不十分であり、現時点では等方エッチング等によって光導波路ごとに傾斜反射面を形成することは量産化不可能であるとみなされている。
【００４２】
【非特許文献１】日経エレクトロニクス、”光配線との遭遇”、2001年12月3日, p.122〜125, 図4〜7
【非特許文献２】安藤泰博、”光インタコネクション技術の動向と次世代装置実装技術”、NTT R&D, Vol.48, No.3, p.271-280(1999)
【非特許文献３】電子情報通信学会論文誌Ｃ, Vol.J84-C, No.9, p.745-755, 2001年9月
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００４３】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、光入射端面における導光路（例えばコア）の断面の大きさと隣り合う光入射端面間の距離とが、光導波路間のピッチによって制限されない構造を有し、光導波路配列の挟ピッチ化による高密度集積化を可能にする光導波路アレイ、及びその光導波路アレイを歩留まりよく低コストで大量生産できる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】
【００４４】
本発明は、光入射部から光出射部へ光を導く導光路を有する光導波路の複数個が並置されている光導波路アレイにおいて、
一辺側において、前記複数の光導波路のうち互いに隣接した光導波路の各光入射部同  士、又は光入射部と光出射部とが互いにずれた位置に配置され、
これらの光導波路の少なくとも一方の前記光入射部において、前記導光路の断面が光  入射端面に向かって拡大されている
ことを特徴とする、光導波路アレイに係わるものである。
【００４５】
また、前記光導波路アレイの製造方法であって、前記導光路に対応した形状を有する型を作製する工程と、前記型を用いて前記導光路を成形する工程とを有する、光導波路アレイの製造方法にも係わるものである。
【発明の効果】
【００４６】
一般に、光導波路のような、同じ長さの細長い線状または棒状の物体の複数個を、両端を揃えて隙間なく集合させると、その物体を最も密に集合させた集合体が得られる。光導波路アレイにおいても、光導波路の実装密度を高めるためにそのような構造を有する集合体とすることが望ましく、例えば、図２２に示したような、多数の光導波路を幅方向に並置した面状の光導波路アレイなどが用いられる。
【００４７】
しかしながら、両端を完全に揃えてしまうと、隙間、つまり、光導波路によって占められていない領域、さらに言いかえれば、何らかの目的に利用可能なスペース領域が全く存在しないため、例えば、前記光入射端面における前記導光路の幅を拡大することなども不可能になってしまう。これは、図２２を用いて既述した通りである。
【００４８】
その逆に、光導波路アレイにおける光導波路の配列に多少のずれを設けると、そのずれた部分に隙間、つまり光導波路によって占められておらず、何らかの目的に利用可能なスペース領域が生成する。例えば、光導波路をその長さ方向に少しずらせると、光導波路アレイの両端部にのみ隙間を形成することができ、光導波路アレイの実装密度を低下させることなく、前記光入射部を光信号を効率よく確実に取り込める形状とするために利用できるスペース領域を生み出すことができる。
【００４９】
本発明は上記の一般的な考察に基づいており、本発明の光導波路アレイによれば、一辺側において、前記複数の光導波路のうち互いに隣接した光導波路の各光入射部同士、又は光入射部と光出射部とが互いにずれた位置に配置されているので、前記光入射部の周囲には、前記隣接した光導波路あるいはその光入射部または光出射部が配置されないスペース領域が存在し、この領域を利用して、前記光入射部において前記導光路の断面が光入射端面に向かって拡大されるように、前記光入射部が形成されている。前記光入射端面においての前記導光路の前記断面が拡大されていることで、光源からの光が前記導光路に取り込まれる効率や確実性を高めることができる。更に、光軸のずれによる光の損失量が減少し、前記光源と前記光入射部との位置決め誤差の許容度が増すので、前記光源と前記光導波路アレイとのアライメントが容易になり、信頼性や歩留まりや量産性が向上し、低コスト化を実現できる。
【００５０】
また、図２２に示したように、前記光入射部が隣接する光導波路の光入射部と揃った位置に形成されると、これらの光入射端面間の距離は光導波路間のピッチと同じになるが、本発明の光導波路アレイでは、これら光入射部がずれた位置に形成されているので、このずれ量を大きくすることで、これら光入射端面間の距離を光導波路間のピッチに制限されずに大きくすることができる。これにより、これらの光入射端面に対向して設置される発光素子の間の距離を大きくすることができ、発光素子同士の光干渉やクロストークを抑制することができる。
【００５１】
以上のように、本発明の光導波路アレイでは、前記光入射端面における前記導光路（例えばコア）の前記断面の大きさと、隣り合う光入射端面間の距離とが、光導波路間のピッチによって制限されないので、これらへの影響を心配せずに、光導波路配列の挟ピッチ化による光導波路アレイの高密度集積化を進めることができる。
【００５２】
本発明の光導波路アレイの製造方法によれば、前記導光路に対応した形状を有する型を作製する工程と、前記型を用いて前記導光路を成形する工程とを有するので、複雑に入り組んだ端部形状を有する前記光導波路アレイを歩留まりよく大量生産することができ、製造コストを低下させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５３】
本発明の光導波路アレイに入射される光は、特に限定されるものではないが、例えば、半導体レーザー素子等からのレーザー光を挙げることができる。
【００５４】
本発明の光導波路アレイにおいて、前記導光路の幅が拡大されることによって、前記断面が拡大されているのがよい。前記断面を拡大する方法としては、前記導光路の高さを高くしてもよいが、前記断面の幅を大きくする方が製造上容易である。この際、前記幅を大きくするやり方は特に限定されるものではないが、直線的に拡大されていると、前記導光路の側面の傾斜が光の進む方向に対して一定であるので、光の損失を生じにくく、好ましい。
【００５５】
また、前記隣接した光導波路の長さ方向において、前記各光入射部同士の位置、又は前記光入射部と光出射部の位置がずれているのがよい。前述したように、光導波路をその長さ方向に少しずらせると、光導波路アレイの実装密度を低下させることなく、光導波路アレイの両端部にのみ隙間を形成することができ、前記光入射部が利用できるスペース領域を得ることができる。
【００５６】
更に、長さ方向のずれを大きくすることによって、光導波路間のピッチに制限されずに、前記光入射端面間の距離を大きくすることができる。これにより、これらの光入射端面に対向して設置される発光素子の間の距離を大きくすることができ、発光素子同士の光干渉やクロストークを抑制することができる。
【００５７】
また、前記隣接した光導波路が逆方向に光を導波するのがよい。このようにすると、前記光導波路アレイの端部では、前記光導波路の幅方向に前記光入射部と前記光出射部とが、交互に配置されることになる。この結果、前記光入射部同士の間の距離が大きくなると共に、前記光出射部近傍のスペースをも利用できる利点が生じる。この例のように、前記光入射部と前記光出射部との交互配置を取り入れると、前記光入射部同士のみが隣接して並ぶ場合に比べて、前記光入射部が利用できるスペースは大きくなる。
【００５８】
また、前記光入射端面が傾斜反射面を有し、前記光源からの入射光が、前記傾斜反射面で反射された後に前記導光路を通って前記光出射部へ向かうように構成されているのがよい。このようにすると、前記光源を前記光導波路アレイの長さ方向ではなく底面側で対向する位置に配置することができ、前記光源からの光を、前記隣接する光導波路の前記光入射端面などに邪魔されることなく、前記傾斜反射面に入射させることができる。
【００５９】
また、前記導光路の断面の形状が台形であるのがよい。これによって、比較的大きなアスペクト比を有する前記導光路であっても、前記型を用いて射出成形やスタンピング成形によって形成した後、前記型を容易に離型させることができ、前記導光路を射出成形やスタンピング成形によって作製することが可能になる。これにより、前記光導波路アレイの製造コストを低下させることができる。
【００６０】
また、前記光導波路がコアとクラッドとの接合体からなるのがよい。この場合には、前記コアが前記導光路に相当する。前記クラッドは、前記コアの１つ１つに独立して設けられていてもよいし、複数の前記コアに対し一体として設けられていてもよい。また、前記クラッドの一部又は全部が省略され、空気層や基板によって代替されていてもよい。
【００６１】
また、前記光導波路アレイは、ポリマー系材料によって形成されているのがよい。これは、光導波路の材料としてポリマー系材料を用いることで、射出成形やスタンピング成形による前記導光路、例えばコアの作製が可能になり、従来の石英系光導波路を用いる場合に比べて、前記光導波路アレイの作製プロセスを簡易化できるからである。このように、安価な設備投資と低い製造コストで、光導波路を作製することが可能になり、クラッド材としても有利である。
【００６２】
本発明の光導波路アレイの製造方法は、
基板に感光性樹脂層を形成する工程と、
所定のパターンのマスクを用いてシンクロトロン放射光により前記感光性樹脂層を露  光する工程と、
前記感光性樹脂層の感光した部分を除去する現像工程と、
前記感光性樹脂層の除去された部分に金属を堆積させる工程と、
前記感光性樹脂層の感光していない部分を除去して導光路用金型であるマスタ金型を  形成する工程と、
前記マスタ金型から凹凸形状を転写して、前記マスタ金型に対応するマザー金型を形  成する工程と、
前記マザー金型から凹凸形状を転写して、前記導光路の構成材料を前記導光路アレイ  状に成形する工程と
を有し、
前記マスクを用いて前記感光性樹脂層を露光する工程が、前記感光性樹脂層に対して  傾斜した角度で前記シンクロトロン放射光を照射して前記感光性樹脂層を露光する工程
を含む製造方法であるのがよい。
【００６３】
本発明の光導波路アレイの製造方法によれば、前記型を用いて前記導光路の構成材料を前記導光路アレイ状に成形する。上記の製造方法では、前記感光性樹脂層をシンクロトロン放射光で露光し、現像することで前記型の原型を作製する。この際、前記マスクを用いて前記シンクロトロン放射光を斜め方向から照射することによって傾斜反射面を作製するので、マスク開口部の端部の位置を変えることにより、各導波路ごとに傾斜反射面を所望の位置に設ける工程を一括処理によって行うことができ、能率的である。このような加工は、従来の機械加工では不可能であったものである。
【００６４】
前記シンクロトロン放射光は、例えばレーザー光と比較するとエネルギーの高い光であり、厚さ１０μｍ程度の前記感光性樹脂層を完全に露光することができ、前記傾斜反射面に相当する傾斜面を有する開口部を、前記感光性樹脂層に高精度に形成することができる。なお、他の光源を用いて露光すると、厚さ１０μｍの前記感光性樹脂層を貫通して完全に露光することはできない。
【００６５】
次に、本発明の好ましい実施の形態を、図面参照下に具体的かつ詳細に説明する。
【００６６】
実施の形態１
図３は、光導波路表面実装方式によって、第１の半導体チップ３１と第２の半導体チップ３２とを実施の形態１に基づく光導波路アレイ１０Ａを用いた光配線によって結合する際の、第１の半導体チップ３１付近の実装状態を示す斜視図である。図３に示すように、第１の半導体チップ３１は、例えばウエハレベルＣＳＰ（Chip Scale Package）であり、裏面（電極形成面）ではんだバンプ３５などを介してプリント配線板などの実装基板３３の上に実装されている。半導体チップ３１の裏面（電極形成面）と実装基板３３との間は、モールド樹脂３６により封止されている。
【００６７】
発光素子アレイ６Ａと受光素子アレイ８Ａとは、第１の半導体チップ３１の裏面に固定される。更に、光導波路アレイ１０Ａの光入射部および光出射部がこれらの光素子に対向するように、光導波路アレイ１０Ａが実装基板３３の上に固定され、既存の電気配線のボード構造をそのまま維持しながら、光配線が併設されている。
【００６８】
図４は、上記の光配線システムの主要部を、第１の半導体チップ３１の裏面側から見た平面図である。なお、図４には１５チャンネルの入出力に相当する光導波路アレイが示されているが、この数は作図上の便宜的なものであり、チャンネル数を特に限定するものではない。
【００６９】
図１は、光配線システムの主要部の構成をより詳細に示すもので、図１（ａ）は、第１の半導体チップ３１の裏面側から見た平面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示したＡ−Ａ線における断面図であり、図１（ｃ）は、発光素子アレイ６Ａと受光素子アレイ８Ａとの配置関係、およびこれらのアレイ基板上における発光素子５および受光素子７の位置関係を示す平面図である。なお、図１（ｂ）では、前述した図３の向きに合わせて、図１（ａ）とは上下を反転して示している。また、図１（ａ）では６チャンネルの入出力に相当する光導波路アレイが示されているが、図４同様、この数は作図上の便宜的なものであり、チャンネル数を特に限定するものではない。
【００７０】
また、図１（ａ）に示す光導波路は、コア（前記導光路）とクラッドとの接合体からなるものでも、クラッドの一部または全部が省略され、空気層や基板などで代替されているものでもかまわない。そこで、図１（ａ）では、光導波路として導光路（コア）のみを示し、クラッドは図示を省略している。従って、例えば、図中の２ａは、厳密には、「第１の光導波路の導光路（コア）」というべきところであるが、通常は、その機能の観点から「第１の光導波路」と呼び、導光路（コア）そのものを示したい場合にのみ「第１の光導波路の導光路（コア）」と呼ぶことにする。この用語の使い分けは、図１（ｂ）についても同様であり、後述する実施の形態２〜４についても同様である。
【００７１】
光導波路アレイ１０Ａでは、図１（ａ）に示すように、複数の光導波路２がその幅方向に並置され、図１（ｂ）に示すように、各光導波路２は、両端に光入射端面３と光出射端面４とが４５度傾斜反射面として形成され、これらの傾斜反射面に対向して発光素子５と受光素子７とがそれぞれ配置されている。
【００７２】
その動作を説明すると、次の通りである。第１の半導体チップ３１から出力された電気信号は、図示を省略した付属回路と発光素子５とによって光信号に変換される。発光素子５からの光信号は、光入射端面３の４５度傾斜反射面に入射し、ここで全反射されて光導波路２ａ内を光出射端面側へ進み、光出射端面４の４５度傾斜反射面で再び全反射され、対向して設けられた受光素子７によって受光される。光信号は、受光素子７によって電気信号に変換され、電気信号として第２の半導体チップに伝送される。このように１個の発光素子５と１本の光導波路２と１個の受光素子７とが１組になって１つの信号伝送路を形成している。
【００７３】
上記のように、各信号伝送路の基本構成とその機能は、図２２（ｂ）に示した従来例と同じである。光導波路アレイ１０Ａが、図２２（ａ）に示した従来の光導波路アレイ１０Ｅと異なる最も大きな特徴は、第１に、各光導波路２の両端が揃っておらず、光導波路２の長さ方向にずれていることであり、第２に、光が導波される方向が互いに逆向きである光導波路２ａと２ｂとが交互に配置されていることであり、第３に、第１および第２の特徴によって生じた光入射部９の近傍のスペースを利用して、光入射部９の光導波路（導光路）２の幅が拡大されていることである。以下、この構造が可能になった理由と、この構造によって生じる利点について説明する。
【００７４】
本実施の形態に基づく光導波路アレイの製造方法では、後述するように、前記型を用いて導光路の構成材料を導光路アレイ状に成形するが、この型の原型を感光性樹脂層をシンクロトロン放射光で露光し、現像することにより作製する。この際、マスクを用いてシンクロトロン放射光を斜め方向から照射することによって傾斜反射面を作製するので、マスク開口部の端部の位置を変えることにより、各導波路ごとに４５度傾斜反射面を所望の位置に設けることができる。この点が従来の方法との基本的な相違点である。
【００７５】
上記の結果、図１（ａ）に示すように、各光導波路２の両端、とくに光入射端面３を互いにずらせて形成し、光入射端面３の近傍にスペース領域を生み出すことができる。
【００７６】
更に、光が導波される方向が逆である２つの光導波路２ａと２ｂとを交互に配置することができる。この構造は、既述したように、各光導波路の４５度傾斜反射面が一直線上に形成される従来の光導波路アレイ１０Ｅでは、４５度傾斜反射面に対向して発光素子５と受光素子７とを一直線上に交互に配置することができないため、不可能であった構造である。本実施の形態によれば、４５度傾斜反射面をずらせて形成するので、発光素子５と受光素子７とを一直線上に配置する必要がなくなり、この構造が可能になる。
【００７７】
具体的に説明すると、光導波路２を２つのグループに分け、例えば、図の上から数えて奇数番目のグループは、図の左方向へずらせて、光信号が第１の半導体チップ３１から第２の半導体チップ３２に向けて送信される第１の光導波路２ａとし、偶数番目のグループは図の右方向へずらせて、光信号が第２の半導体チップ３２から第１の半導体チップ３１に向けて送信される第２の光導波路２ｂとする。このようにすると、例えば第１の半導体チップ３１の側では、光入射端面３は左方向へずれ、光出射端面４は右方向へずれるので、図１（ｃ）に示すように、発光素子アレイ６Ａが形成された基板を左側に配置し、受光素子アレイ８Ａが形成された基板を右側に配置すれば、光入射端面３に発光素子５を対向させ、光出射端面４に受光素子７を対向させることができる。同様に、第２の半導体チップ３２の側では、受光素子アレイ８Ａが形成された基板を左側に配置し、発光素子アレイ６Ａが形成された基板を右側に配置すれば、
【００７８】
図１（ａ）に示すように、光入射端面３と光出射端面４とが交互に配置されると、光出射端面４は拡大する必要がないから、光出射端面４近傍のスペースも、光入射端面３における導光路（コア）２の幅を広げるために利用することができる。
【００７９】
図２は、図１では模式的に示されている導光路（コア）２の形状を、より実際の形状に近づけて示したもので、図２（ａ）は、４本の導光路（コア）が並置されている状態を示す平面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）に示したＸ−Ｘ線における断面図であり、図２（ｃ）は、図２（ａ）に示したＹ−Ｙ線における断面図である。但し、図２（ｃ）は、図２（ａ）と図２（ｂ）に比べ４倍に拡大して示している。
【００８０】
導光路（コア）２は、例えば、長さが４０ｍｍ、幅が５μｍ、高さが１５μｍの極めて細長い形状を有する。断面の形状は、側壁が垂直方向から５°程度傾斜した台形であるのが、射出成形やスタンパ成形で形成した後、前記型から離型する際の離型性を向上させるのに好適である。
【００８１】
また、導光路（コア）２の構成材料は、特に限定されるものではないが、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）などのポリマー系材料であるのがよい。導光路（コア）２の材料としてポリマー系材料を用いることで、射出成形やスタンピング成形による作製が可能になり、従来の石英系光導波路を用いる場合に比べて、光導波路アレイ１０Ａの作製プロセスを簡易化し、低コスト化することができる。
【００８２】
上記の導光路（コア）２の間のピッチは１０μｍで、隣接する導光路（コア）２の間隔は５μｍである。最も近い２つの光入射端面３の間の距離は、発光素子５同士の光干渉やクロストークを抑制するために、１００μｍ以上とすることが必要である。図２（ａ）から明らかなように、１つの光導波路の光入射端面３と、１つおいて隣接する光導波路の光入射端面３との距離は、導光路（コア）２の長さ方向におけるこれらの光入射端面３の間のずれを大きくすることにより、導光路（コア）２の配列ピッチに制限されることなく、大きくすることができる。
【００８３】
導光路（コア）２の両端面は４５度傾斜反射面になっており、光出射端面４の投影サイズ（発光素子５または受光素子７が固定されている半導体チップの電極形成面への投影サイズ。以下、同様。）は１５μｍ×５μｍである。これに対し、光入射部９において、導光路（コア）２の幅は、近傍のスペースを利用して光入射端面３に向かって直線的に３倍に増加しており、この結果、光入射端面３の投影サイズは１５μｍ×１５μｍに拡大されている。
【００８４】
光入射部９で導光路（コア）の断面が拡大されている領域の側壁の傾きは、側壁（クラッドとの境界面）で反射されずにクラッドへ透過してしまい、光量の損失や迷光による妨害の原因となる漏れ出し光の発生を抑止できるように、十分小さくする必要がある。その場合でも、導光路（コア）の断面が拡大されている領域の長さは、高々数百μｍ程度で、導光路（コア）の全長のごく一部に過ぎない。
【００８５】
図２（ｃ）に示すように、光入射端面３の投影図形は、直径１０μｍ程度の発光素子５を余裕をもって包含している。従って、この発光素子５からの光が平行光束になっていれば、光入射端面３はその光の入射領域を完全にカバーしているばかりでなく、光の広がりや光軸ずれが多少あっても、その影響を受けにくい。一方、導光路の拡大を行わない場合の光入射端面３の投影サイズは１５μｍ×５μｍで、直径１０μｍ程度の発光素子５からの光を完全に取り込めないばかりでなく、光源からの光の広がりや光源の位置ずれの影響を強く受けやすい。
【００８６】
図５は、発光素子５と光導波路２の光入射端面３との間を、直径１００μｍの凸レンズを用いたコリメート光学系で結合し、実装位置のずれやボード変形による光軸のずれに対する許容度を更に高め、±１０μｍとした例である。なお、基板１や凸レンズの構成材料は、用いる光を透過するものであればよく、特に限定されるものではないが、通常はガラス基板やプラスチック基板が好適である。
【００８７】
このようにして、本実施の形態によれば、発光素子５からの光が導光路２に取り込まれる効率や確実性を高めることができる。光軸のずれによる光の損失量が減少し、発光素子５と光入射端面３との位置決め誤差の許容度が増すので、発光素子５と光導波路アレイ１０Ａとのアライメントが容易になり、多数の光素子と光導波路アレイとの間の一括パッシブアライメントが可能になり、量産性や歩留まりが向上する。
【００８８】
本実施の形態に基づく光導波路アレイ１０Ａは、下記の特徴も有している。
【００８９】
図２でもふれたように、１つの光導波路の光入射端面３と、１つおいて隣接する光導波路の光入射端面３とが、光導波路の長さ方向にずれた位置に形成されているので、このずれ量を大きくすることで、これらの光入射端面３の間の距離を光導波路間のピッチに制限されずに大きくすることができる。この操作をｎ本（図１（ａ）では３本）の光導波路について行い、１本目の導波路と幅方向の距離が十分取れたら、光入射端面３の長さ方向の位置を１本目と同じ位置に戻せばよい。後はｎ本を繰り返しの単位として同じ操作を繰り返すだけである。
【００９０】
この結果、図１（ｃ）と図２２（ｃ）とを比べるとわかるように、これらの光入射端面３に対向して設置される発光素子５の間の距離ｄを十分に大きくすることができ、発光素子同士の光干渉やクロストークを抑制することができる。また、発光素子の性能低下を招かずに、光導波路配列を挟ピッチ化して、光導波路アレイ１０Ａの高密度集積化を実現することができる。
【００９１】
また、半導体チップの入出力パッドと発光素子５および受光素子７を接続するための電気配線距離を短くでき、高周波対策が容易になる。なぜなら、図１（ａ）に示すように、光導波路アレイ１０Ａでは、光が導波される方向が逆向きである光導波路２ａと２ｂとが交互に配置されているので、これらの１組を特定の回路に接続する入力と出力に割り当てて、図１（ｃ）に示すように、これに対応する発光素子５と受光素子７とを近接させて配置することができる。この結果、入力パッド３７と受光素子７とを結ぶ電気配線３９Ａ、および出力パッド３８と発光素子５とを結ぶ電気配線４０Ａのいずれをも短くすることができ、高周波対策が容易になる。
【００９２】
次に、上記の光導波路アレイ１０Ａの製造方法について、図６〜図９を参照しながら説明する。図６〜図９は、図１（ａ）のＡ−Ａ線の位置に相当する断面図である。
【００９３】
最初に、図６（ａ）〜図８（ｈ）に示す工程によって、光導波路アレイ１０Ａを製造するためのマスタ金型１３を製造する。
【００９４】
まず、図６（ａ）に示すように、基板２１の上に感光性樹脂層１１を形成する。感光性樹脂層１１を構成する感光性樹脂としては、例えばＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）を用いることができる。感光性樹脂層１１の膜厚は、形成する光導波路２の高さに相当し、例えば１５μｍ程度とする。
【００９５】
次に、図６（ｂ）に示すように、感光性樹脂層１１の近傍に、各光導波路２のパターンで開口するマスク２２を設置する。マスク開口部の長さは、傾斜反射面が形成されている末端部を除いた光導波路２の長さとする。
【００９６】
次に、図６（ｃ）に示すように、マスク２２を用いて、感光性樹脂層１１の表面に対して垂直にシンクロトロン放射光２３を照射して感光性樹脂層１１を露光する。これにより開口部の下方に感光性樹脂層１１の露光領域１１ａが形成され、マスク２２の下方に未露光領域１１ｄが残される。露光領域１１ａは、傾斜反射面が形成されている末端部を除いた光導波路２に相当する。
【００９７】
次に、図７（ｄ）に示すようにして、一方の末端部の傾斜反射面を形成するための露光を行う。即ち、シンクロトロン放射光２３を照射する方向を、感光性樹脂層１１の表面に垂直な方向から約４５°だけ光導波路の長さ方向に傾け、マスク２２を用いてシンクロトロン放射光２３を照射し、感光性樹脂層１１を露光する。実際の操作としては、シンクロトロン放射光２３の向きを変える代わりに、基板２１の向きを逆向きに約４５°傾けて照射を行うのがよい。
【００９８】
これにより、マスク２２の下方の、光導波路の傾斜反射面を形成する末端部に相当する感光性樹脂層１１にシンクロトロン放射光２３が照射され、新たな露光領域１１ｂが形成される。露光領域１１ｂと残された未露光領域１１ｅとの境界面は、感光性樹脂層１１の表面に対して斜めに４５°の角度をもって形成されており、これが傾斜反射面に相当する。
【００９９】
次に、図７（ｅ）に示すようにして、もう一方の末端部の傾斜反射面を形成するための露光を行う。即ち、シンクロトロン放射光２３を照射する方向を、感光性樹脂層１１の表面に垂直な方向から、図７（ｄ）に示した工程とは逆向きに約４５°傾け、マスク２２を用いてシンクロトロン放射光２３を照射し、感光性樹脂層１１を露光する。実際の操作としては、シンクロトロン放射光２３の向き変える代わりに、基板２１の向きを逆向きに４５°傾けて照射を行うのがよい。
【０１００】
これにより、マスク２２の下方の、光導波路のもう一方の傾斜反射面を形成する末端部に相当する感光性樹脂層１１にシンクロトロン放射光２３が照射され、新たな露光領域１１ｃが形成される。露光領域１１ｃと残された未露光領域１１ｆとの境界面は、感光性樹脂層１１の表面に対して４５°の角度をもって形成されており、これがもう一方の傾斜反射面に相当する。
【０１０１】
次に、図７（ｆ）に示すように、所定の現像液による現像処理を行い、感光性樹脂層１１の露光領域（露光領域１１ａと露光領域１１ｂと露光領域１１ｃ）を除去する。この結果、未露光領域１１ｅおよび１１ｆのみが残され、感光性樹脂層１１の露光領域が除去された部分に開口部２４が形成される。
【０１０２】
次に、図８（ｇ）に示すように、例えばニッケル電鋳メッキ処理などにより、開口部２４にニッケルなどの金属を堆積させた後、表面を平坦化して、金属層１２を形成する。
【０１０３】
次に、図８（ｈ）に示すように、感光性樹脂層１１の未露光領域１１ｅおよび１１ｆを溶解除去する。この結果、基板２１の上に光導波路２と同一の形状の金属層１２が複数形成された、光導波路アレイを製造するためのマスタ金型１３が得られる。マスタ金型１３において、各光導波路２の４５度傾斜反射面となる面は、シンクロトロン放射光２３を約４５°傾けて斜め方向から露光した際に形成された、露光領域１１ｂと未露光領域１１ｅとの境界面、および露光領域１１ｃと未露光領域１１ｆとの境界面が、それぞれ転写されて形成された面である。
【０１０４】
次に、図８（ｉ）〜図９（ｍ）に示す工程によって、マスタ金型１３から光導波路アレイ１０Ａを製造する。
【０１０５】
まず、図８（ｉ）に示すように、例えばニッケル電鋳メッキ処理などにより、基板２１およびマスタ金型１３の上にマザー金型１４を形成する。マザー金型１４の表面には、マスタ金型１３の凸部が転写されて凹部が形成されている。
【０１０６】
次に、図８（ｊ）に示すように、マザー金型１４からマスタ金型１３および基板２１を離型する。この際、マザー金型１４とマスタ金型１３との界面に予め酸化被膜などを形成しておくことで、両者の界面での剥離をしやすくすることができる。
【０１０７】
次に、図９（ｋ）に示すように、マザー金型１４にクラッド（または基板とその上に形成したクラッドとの複合体）１５を密着させる。
【０１０８】
次に、図９（ｌ）に示すように、上記のマザー金型１４とクラッド１５とを射出成形キャビティ内に固定し、このキャビティ内に、例えば溶融状態のＰＭＭＡなどの有機材料を射出して、マザー金型１４の凹部が転写された、複数の導光路（コア）２からなる光導波路アレイ１０Ａを形成する。
【０１０９】
次に、図９（ｍ）に示すように、マザー金型１４から光導波路アレイ１０Ａを離型する。光導波路アレイ１０Ａは、図１（ａ）および（ｂ）に示したように構成され、複数の光導波路２が形成され、各光導波路２の両端に４５度傾斜反射面からなる光入射端面３および光出射端面４が設けられている。
【０１１０】
各光導波路２において、４５度傾斜反射面からなる光入射端面３および光出射端面４は、シンクロトロン放射光２３を斜めに４５度傾けて照射したときに感光性樹脂層１１に形成された露光領域１１ｂと未露光領域１１ｅ、および露光領域１１ｃと未露光領域１１ｆとの界面が転写されて形成された面である。なお、本実施の形態では、図７のアンダーカット側に傾斜反射面を形成する露光方法を説明したが、逆に非アンダーカット側に傾斜反射面を形成する露光方法を用いてもよい。
【０１１１】
本実施形態に基づく光導波路アレイの製造方法において用いるシンクロトロン放射光２３は、光速に近い速度で運動する電子の軌道が磁場により曲げられたときに放射される、赤外から紫外、Ｘ線に広い波長分布をもつ電磁波である。シンクロトロン放射光光源としては、軌道の直径が数ｋｍの大型の装置から数ｍの小型の装置まで用いることができる。
【０１１２】
シンクロトロン放射光２３は、例えばレーザー光と比較すると強度は低いがエネルギーの高い光であり、厚さが１０μｍ程度の感光性樹脂層１１を基板２１に達する位置まで完全に露光することができ、４５度傾斜反射面に相当する傾斜面を有する開口部２４を感光性樹脂層１１に高精度に形成することができる。
【０１１３】
シンクロトロン放射光２３ではなく、半導体レーザーやその他の通常の光源を用いて露光すると、１０μｍ程度の厚さのために、感光性樹脂層１１を基板２１に達する位置まで完全に露光することはできない。
【０１１４】
以上のように、本実施形態に係る光導波路アレイの製造方法によれば、従来のような円板ブレードソーなどによる機械的加工により４５度傾斜反射面を形成する方法では困難であった、光導波路の長さ方向に光入射部または光出射部をずらした微細で複雑な光導波路アレイ１０Ａを一括処理で容易に能率的に形成することが可能である。この結果、上述した光導波路１０Ａの高密度集積化に寄与することができる。
【０１１５】
また、本実施形態に基づく光導波路アレイの製造方法では、高価な円板ブレードソーなどによる機械的加工工程は不要であり、製造コストを低下させることができる。
【０１１６】
実施の形態２
本実施の形態においても、図３に示した光導波路表面実装方式によって、第１の半導体チップ３１と第２の半導体チップ３２とを光導波路アレイを用いた光配線で結合する。
【０１１７】
図１０は、実施の形態２に基づく光導波路アレイ１０Ｂを用いる光配線システムの主要部の構成を詳細に示すもので、図１０（ａ）は、第１の半導体チップ３１の裏面側から見た平面図であり、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）に示したＢ−Ｂ線における断面図であり、図１０（ｃ）は、発光素子アレイ６Ｂと受光素子アレイ８Ｂとの配置関係、およびこれらのアレイ基板上における発光素子５および受光素子７の位置関係を示す平面図である。なお、図１０（ｂ）では、図３に対応して、図１０（ａ）とは上下を反転して示している。
【０１１８】
光導波路アレイ１０Ｂでは、図１０（ａ）に示すように、複数の光導波路２がその幅方向に並置され、図１０（ｂ）に示すように、各光導波路２は、両端に光入射端面３と光出射端面４とが４５度傾斜反射面として形成され、これらの傾斜反射面に対向して発光素子５と受光素子７とがそれぞれ配置されている。
【０１１９】
図１０（ｂ）に示すように、１個の発光素子５と１本の光導波路２と１個の受光素子７とが１組になって１つの信号伝送路を形成しており、その信号伝送路の基本構成とその機能は、実施の形態１と同じである。その他、光導波路２の構成材料や作製方法なども同様であるので、相違点にのみ注目して下記に説明する。
【０１２０】
光導波路アレイ１０Ｂを、図１（ａ）に示した光導波路アレイ１０Ａと比べると、光が導波される方向が逆向きである光導波路２ａと２ｂとが交互に配置されていること、光入射端面３および光出射端面４が光導波路の長さ方向にずれた位置に配置されていること、およびこれによって生じた光入射部９の近傍のスペース領域を利用して、光入射部９の光導波路（導光路）の幅が拡大されていることは共通しているが、光入射部同士の位置が光導波路の長さ方向において揃っていることが異なっている。
【０１２１】
従って、光導波路アレイ１０Ｂは、実施の形態１で既述した光導波路アレイ１０Ａの効果と同様の効果を有するものの、次の２点で劣っている。
【０１２２】
光導波路アレイ１０Ａや１０Ｂのように、光導波路２ａの両側に光導波路２ｂが配置され、光導波路２ａの光入射端面３に比べ光導波路２ｂの光出射端面４が長さ方向において光導波路アレイの中心側（図の右方向）にずれて形成されると、光出射端面４の延長線上（図の左方向）にスペース領域が形成されるので、このスペース領域を利用して、光導波路２ａの光入射端面３における導光路（コア）の幅を拡幅できる。
【０１２３】
一例として、図２に示したように、幅５μｍの光導波路（導光路）が、隣接する光導波路（導光路）との間隔も５μｍ（ピッチは１０μｍ）で配列している場合を考え、スペース領域において拡幅する光導波路（導光路）も、隣接する光導波路（導光路）との間隔が５μｍになるまで拡幅できるものとする。この場合、光導波路アレイ１０Ａの構造では、隣にある光導波路（導光路）２ａに限界まで接近すると、最大で２５μｍ（５倍）に拡幅することができる。それに対し、光導波路アレイ１０Ｂの構造では、図１０（ａ）に示すように、拡幅した光導波路（導光路）同士がぶつかり合う関係になるので、拡幅できる導光路の幅は１５μｍ（３倍）に限定される。
【０１２４】
従って、本実施の形態においても、発光素子５からの光が導光路２に取り込まれる効率や確実性を高めることができ、また、光軸のずれによる光の損失量が減少し、発光素子５と光入射端面３との位置決め誤差の許容度が増すので、発光素子５と光導波路アレイ１０Ｂとのアライメントが容易になるものの、その効果は、実施の形態１に比べれば小さい。
【０１２５】
また、光入射端面３の間の距離は光が、光が導波される方向が逆向きの光導波路２ａと２ｂとが交互に配置されていることで、光導波路間のピッチの２倍になるものの、光導波路間のピッチによって決定される点では従来と同様である。例えば、上記の数値例の場合、光入射端面３の間の距離は２０μｍになるが、これらに対向して設置される発光素子５の間の光干渉や熱クロストークを抑制するために必要な１００μｍには足らない。従って、発光素子５の間の光干渉や熱クロストークを十分には抑制できず、発光素子５の間の光干渉や熱クロストークを十分に抑制する必要がある場合には、光導波路間のピッチを大きくすることによって対処するしかなく、発光素子５の間の光干渉や熱クロストークによって、光導波路の実装密度が制限される。
【０１２６】
このような問題点があるとしても、光導波路アレイ１０Ｂの利点は、図１０（ａ）に示した簡単な構造で効果が得られる点である。
【０１２７】
また、光導波路アレイ１０Ｂでは、光導波路アレイ１０Ａと同様に、光が導波される方向が逆向きの光導波路２ａと２ｂとが交互に配置されているので、これらの１組を入力と出力に割り当てて、対応する発光素子５と受光素子７とを近接させて配置することができる。この結果、入力パッド３７と受光素子７とを結ぶ電気配線３９Ｂ、または出力パッド３８と発光素子５とを結ぶ電気配線４０Ｂのいずれをも短くすることができ、高周波対策が容易になる。
【０１２８】
また、光導波路アレイ１０Ｂは、光導波路アレイ１０Ａと同様に、前記型を用いた射出成型などによって作製されるから、高価な円板ブレードソーなどによる機械的加工工程は不要であり、製造コストを低下させることができる。また、前記型はシンクロトロン放射光による一括処理によって容易に能率的に形成することが可能である。
【０１２９】
実施の形態３
本実施の形態においても、図３に示した光導波路表面実装方式によって、第１の半導体チップ３１と第２の半導体チップ３２とを光導波路アレイを用いた光配線によって結合する。
【０１３０】
図１１は、実施の形態３に基づく光導波路アレイ１０Ｃを用いる光配線システムの主要部の構成を詳細に示すもので、図１１（ａ）は、第１の半導体チップ３１の裏面側から見た平面図であり、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）に示したＣ−Ｃ線における断面図であり、図１１（ｃ）は、発光素子アレイ６Ｃと受光素子アレイ８Ｃとの配置関係、およびこれらのアレイ基板上における発光素子５および受光素子７の位置関係を示す平面図である。なお、図１１（ｂ）では、図３に対応して、図１１（ａ）とは上下を反転して示している。
【０１３１】
光導波路アレイ１０Ｃでは、図１１（ａ）に示すように、複数の光導波路２がその幅方向に並置され、図１１（ｂ）に示すように、各光導波路２は、両端に光入射端面３と光出射端面４とが４５度傾斜反射面として形成され、これらの傾斜反射面に対向して発光素子５と受光素子７とがそれぞれ配置されている。
【０１３２】
図１１（ｂ）に示すように、１個の発光素子５と１本の光導波路２と１個の受光素子７とが１組になって１つの信号伝送路を形成しており、その信号伝送路の基本構成とその機能は、実施の形態１と同じである。その他、光導波路２の構成材料や作製方法なども同様であるので、相違点にのみ注目して下記に説明する。
【０１３３】
図１（ａ）に示した光導波路アレイ１０Ａでは、光が導波される方向が互いに逆向きである光導波路２ａと２ｂとが交互に配置されている。それに対して、図１１（ａ）に示した光導波路アレイ１０Ｃでは、光導波路２ａ３本（一般的にはｎ本）が１組になったものと、光導波路２ｂ３本（一般的にはｎ本）が１組になったものとが、交互に配置されていると見なすことができる。
【０１３４】
図１１（ａ）に示すように、光導波路２ａが並置されると、光導波路２ａの一方の側面（図１１（ａ）では上側側面）は他の光導波路２ａで塞がれていて利用できないので、光導波路２ａの光入射部９における導光路（コア）は他方側（図１１（ａ）では下側側面）の側壁だけが傾斜をもって作られ、拡幅されている。この際、重要なのは、図示されている３本の光導波路２ａの光入射部９はいずれも３本の光導波路２ｂの光出射端面４の延長線上（図の左側）に形成されたスペース領域に面しており、このスペース領域を利用することで光入射端面３における導光路（コア）の幅を拡幅できること、ｎの数を大きくすることで（原理的には）いくらでも導光路の幅を拡幅できるスペース領域を形成できることである。
【０１３５】
このように、本実施の形態によれば、光入射端面３における導光路（コア）の幅を拡幅し、発光素子５からの光が導光路２に取り込まれる効率や確実性を高めることができる。光軸のずれによる光の損失量が減少し、発光素子５と光入射端面３との位置決め誤差の許容度が増すので、発光素子５と光導波路アレイ１０Ａとのアライメントが容易になり、多数の光素子と光導波路アレイとの間の一括パッシブアライメントが可能になり、量産性や歩留まりが向上する。この際、図５に示した凸レンズを用いたコリメート光学系で発光素子５と光導波路２の光入射端面３との間を結合するのがよい。
本実施の形態
【０１３６】
本実施の形態に基づく光導波路アレイ１０Ｃは、下記の特徴も有している。
【０１３７】
図２でもふれたように、１つの光導波路の光入射端面３と、隣接する光導波路の光入射端面３とが、光導波路の長さ方向にずれた位置に形成されているので、このずれ量を大きくすることで、これらの光入射端面３の間の距離を光導波路間のピッチに制限されずに大きくすることができる。この結果、図１１（ｃ）と図２２（ｃ）とを比べるとわかるように、これらの光入射端面３に対向して設置される発光素子５の間の距離ｄを十分に大きくすることができ、発光素子同士の光干渉やクロストークを抑制することができる。また、発光素子の性能低下を招かずに、光導波路配列を挟ピッチ化して、光導波路アレイ１０Ａの高密度集積化を実現することができる。
【０１３８】
また、半導体チップの入出力パッドと発光素子５および受光素子７を接続するための電気配線距離を短くでき、高周波対策が容易になる。なぜなら、図１１（ａ）に示すように、光導波路アレイ１０Ｃでは、光が導波される方向が逆向きである光導波路２ａと２ｂとは光導波路３本分しか離れていないので、これらの１組を特定の回路に接続する入力と出力に割り当てて、図１１（ｃ）に示すように、これに対応する発光素子５と受光素子７とを近接させて配置することができる。この結果、入力パッド３７と受光素子７とを結ぶ電気配線３９Ａ、および出力パッド３８と発光素子５とを結ぶ電気配線４０Ａのいずれをも短くすることができ、高周波対策が容易になる。
【０１３９】
また、光導波路アレイ１０Ｃは、光導波路アレイ１０Ａと同様に、前記型を用いた射出成型などによって作製されるから、高価な円板ブレードソーなどによる機械的加工工程は不要であり、製造コストを低下させることができる。また、前記型はシンクロトロン放射光による一括処理によって容易に能率的に形成することが可能である。
【０１４０】
実施の形態４
本発明に基づく光導波路アレイは、信号源からの光を効率よく取り込んでヘッドマウントディスプレイなどのスクリーンに出射する光情報処理装置、例えば、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）およびＢ（青）の三原色光を表示するフルカラーディスプレイに適用することもできる。
【０１４１】
図１２は、そのような光情報処理装置の主要部の構成を示すもので、図１（ａ）は、半導体チップ４１の裏面側から見た平面図であり、図４１（ｂ）は、図４１（ａ）に示したＤ−Ｄ線における断面図である。なお、図４１（ｂ）では、図４１（ａ）とは上下を反転して示している。また、図４１（ａ）ではＲＧＢ４チャンネル分の出力に相当する光導波路アレイが示されているが、この数は作図上の便宜的なものであり、チャンネル数を特に限定するものではない。
【０１４２】
図１２（ａ）に示した光導波路アレイ１０Ｄでは、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）およびＢ（青）に対応して、赤色光、緑色光および青色光を導波する光導波路２Ｒ、２Ｇおよび２Ｂ各１本で１つの組を構成するように配置し、それぞれの光入射端面３Ｒ、３Ｇおよび３Ｂにそれぞれ対向して発光素子５Ｒ、５Ｇおよび５Ｂを配置し、かつ光出射端面４Ｒ、４Ｇおよび４Ｂからスクリーン４２へ各ＲＧＢ色の信号光を出射し、単位画素を形成する。
【０１４３】
この際、光導波路２Ｒ、２Ｇおよび２Ｂが導波する光の方向は同じであるから、光入射端面３Ｒ、３Ｇおよび３Ｂにおいて導光路の幅を拡幅できない光導波路が生じる。このような場合、発光素子５Ｒ、５Ｇおよび５Ｂのうち、最も発光強度の強い発光素子を、この導光路の幅を拡幅できない光導波路に割り当てればよい。
【０１４４】
実施の形態１〜４で説明した、光入射部９で導光路（コア）の断面が拡大されている領域の側壁の傾きは、最適範囲が存在することを指摘しておく。
【０１４５】
図１３は、オキセタン樹脂からなる光導波路において、傾斜した側壁をもつ光導波路内で光が導波される場合の、導光路の長さＬと光の損失との関係をシミュレーションして求めた結果を示すグラフである。図１３で、Ｗin は光入射端面の幅を示し、２００μｍから６００μｍまで１００μｍずつ変化させた。Ｗout は光出射端面の幅で、５０μｍで一定とした。
【０１４６】
図１３のグラフからわかるように、どのＷin の値でもコアの長さＬを小さくしすぎると、急激に損失が増大することがわかる。しかも、この損失の急激な増加が起こる長さＬは、Ｗin（正確にはＷin−Ｗout）にほぼ比例する。これは、導光路の側面の傾斜がきつくなり、導光路の側面と導光路の幅方向中心線がなす角（図１３に示したα）が大きくなりすぎると、壁面に深い角度で入射して全反射せずにクラッドに漏れ出す光が増えるためと考えられる。シミュレーションによると、オキセタン樹脂からなる光導波路では、光の損失を２ｄＢ以内に抑えるには、αは３．５°以下であるのがよい。
【０１４７】
一方、傾斜を小さくしすぎると、光入射部や発光素子アレイが不必要に大型化して問題が生じる。従って、光導波路の材質や許容される光の損失に応じて適宜、適切な傾斜を選択する必要がある。
【０１４８】
実施の形態５
図３に示した実装基板に光導波路アレイを固定する表面実装方式の代わりに、光導波路アレイ１０Ａ〜１０Ｃを位置決めして設置するための位置決め手段と設置部とを有し、光導波路２に光入射を行うための発光素子５と、光導波路２からの出射光を受けるための受光素子７との少なくとも一方が光導波路２に対応して配置されるソケットを用い、一対のソケット間に光導波路アレイを架け渡した光電複合装置を形成し、これにより光配線システムを構成する例を下記に説明する。
【０１４９】
図１４は、ソケットの概略斜視図である。図１４（ａ）は、光導波路２が設置される面側からソケットを見た概略斜視図であり、図１４（ｂ）は、図１４（ａ）の反対の面側から見た概略斜視図である。
【０１５０】
光導波路アレイとして光導波路アレイ１０Ａを用いるものとすると、図１４に示すように、ソケット５１には、光導波路アレイ１０Ａを位置決めして固定するための、凹凸構造からなる位置決め手段が設けられている。具体的には、凹凸構造が、光導波路アレイ１０Ａを嵌め込んでその幅方向を位置決めするための凹部５２と、光導波路アレイ１０Ａの長さ方向を位置決めするための突起部５３とを有している。また、凹部５２の深さは、光導波路アレイ１０Ａの厚さよりも大きい。
【０１５１】
また、ソケット５１の凹凸構造の凸面５４には、ソケット５１の表及び裏面とを導通するための導通手段、例えばターミナルピン５５が設けられている。そして、この凹凸構造の凸面５４上に、後述するように、発光素子５及び／又は受光素子７が実装されたインターポーザーが固定される。
【０１５２】
ソケット５１の材質としては絶縁性樹脂であれば、従来公知の材料を用いることができ、例えばガラス入りＰＥＳ（ポリエチレンスルフィド）樹脂、ガラス入りＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）樹脂等が挙げられる。このようなソケット５１の材料は、その種類、絶縁性、信頼性等のデータが既に多く存在し、また扱っているメーカーも多岐に渡る。従って、機能、コスト、信頼性等の全てにおいて受け入れ易い構造物であり、既存のプリント配線板実装プロセスとの融合も図り易い。
【０１５３】
ソケット５１の製造方法は特に限定されないが、例えば、前記凹凸構造を有する金型を用いて成形により容易に作製することができる。
【０１５４】
図１５は、ソケット５１を用いた光電複合装置５６の概略斜視図（ａ）と、図１５（ａ）の分解図（ｂ）とである。
【０１５５】
図１５に示すように、光電複合装置５６は、一対のソケット５１と、このソケット５１に設置された光導波路アレイ１０Ａとを有し、この一対のソケット５１間に光導波路アレイ１０Ａが架け渡されている。なお、光導波路アレイ１０Ａは、ここでは図示省略したが、図１に示したように並列に配置された複数の光導波路２を備える。このとき、光導波路アレイ１０Ａは、後述するプリント配線板とは非接触となっているので、半導体集積回路チップの放熱により、光導波路アレイ１０Ａが破壊されるのを効果的に防止することができる。
【０１５６】
また、ソケット５１の前記凹凸構造の凸面５４上に、半導体集積回路チップ７１ａ、７１ｂと、発光素子（図示省略）（例えばレーザー）及び／又は受光素子（図示省略）が実装されたインターポーザー７０が固定されている。
【０１５７】
インターポーザー７０は、例えば図１６に示すように、一方の面側には半導体集積回路チップ７１が実装されており（図１６（ａ））、他方の面側には光導波路アレイ１０Ａに光入射を行うための発光素子アレイ６Ａ、及び／又は光導波路アレイ１０Ａからの出射光を受けるための受光素子アレイ８Ａが実装され、周辺部には再配線電極７２が設けられている（図１６（ｂ））。なお、発光素子アレイ６Ａ及び受光素子アレイ８Ａは、それぞれ、各光導波路２の光入出射部に対応する位置に配置された複数の発光素子５及び受光素子７を備える（図示省略）。各発光素子５および受光素子７の間隙には、発光素子および受光素子と半導体集積回路チップとの間の電気的接続を行う貫通電極が配置されている（図示省略）。
【０１５８】
そして、凹部５２に光導波路アレイ１０Ａが設置されてなる一対のソケット５１と、インターポーザー７０とを固定するに際し、インターポーザー７０の発光素子アレイ６Ａ及び／又は受光素子アレイ８Ａが実装された面側をソケット５１の凸面５４と接するように構成し、またソケット５１のターミナルピン５５とインターポーザー７０の再配線電極７２とを電気的に接続するように固定する。
【０１５９】
また、前述したように、ソケット５１の凹部５２の深さを、光導波路アレイ１０Ａの厚さよりも大きく形成することにより、図１５（ａ）に示すように、光導波路アレイ１０Ａの一方の面７３側と、インターポーザー７０の発光素子アレイ６Ａ及び／又は受光素子アレイ８Ａが実装されている面側との間に空間を形成することができる。
【０１６０】
上記したように、ソケット５１上に、インターポーザー７０を介して半導体集積回路チップ７１を実装し、光導波路アレイ１０Ａの一方の面７３側と、インターポーザー７０の発光素子アレイ６Ａ及び／又は受光素子アレイ８Ａが実装されている面側との間に空間７５を形成することにより、光電複合装置５６の使用時に半導体集積回路チップ７１が発熱しても、この熱によって光導波路アレイ１０Ａが破壊されるのを効果的に防ぐことができる。
【０１６１】
この動作メカニズムは、次の通りである。一方の半導体チップ７１ａから発信される電気信号は、発光素子アレイ６Ａのこの出力に対応する発光素子５（図示省略）によって光信号に変換され、例えばレーザー光による光信号として出射される。出射された光信号は、光導波路アレイ１０Ａの対応する光導波路２（図示省略）の光入射部に入射し、この光導波路２の中を伝播し、光導波路２の光出射部から出射される。そして、光導波路２から出射された光信号は、受光素子アレイ８Ａのこの出力に対応する受光素子７（図示省略）に受光されて電気信号に変換され、他方の半導体チップ７１ｂに電気信号として伝送される。
【０１６２】
光電複合装置５６は、光導波路２が光配線として用いられる光配線システムを構成することができる。即ち、この光電複合装置５６をプリント配線板に電気的に接続された状態で固定する。
【０１６３】
光電複合装置５６によれば、光導波路アレイ１０Ａがソケット５１の凹部５２に設置された状態でプリント配線板に電気的に接続することができるので、既存のプリント配線板の実装構造をそのまま利用できる構造である。従って、プリント配線板上にソケット５１が設置できる領域を設ければ、その他の一般の電気配線は従来通りのプロセスで形成することが可能である。
【０１６４】
また、光導波路２が高温プロセスに弱くても、例えば、プリント配線板にソケット５１を固定し、更にはんだリフロー、アンダーフィル樹脂封止などの高温プロセスを含む、全ての実装プロセスを完了した後、ソケット５１の凹部５２に光導波路アレイ１０Ａを設置することができるので、光導波路２が高温によるダメージをこうむることなしにその実装を行うことが可能である。
【０１６５】
また、プリント配線板と比較して剛性の高い樹脂によってソケット５１を作製でき、このソケット５１上で、発光素子５及び／又は受光素子７及び光導波路２の間の光結合を行うことができるため、光結合に必要とされる実装精度を容易に確保できる。例えば、現状のモールド技術により、数μｍオーダーの組立て精度は確保可能である。従って、光バスの高密度化も可能となる。
【０１６６】
さらに、半導体集積回路チップ７１と、発光素子アレイ６Ａ及び／又は受光素子アレイ８Ａとを、インターポーザー７０を介してその上下面に近接させて設置することができるので、半導体集積回路チップ７１と、発光素子５及び／又は受光素子７との間の配線長を短くすることができる。従って、電気信号のノイズ対策、クロストーク対策も容易となり、光変調速度も向上させることが可能となる。
【０１６７】
また、従来例による電気配線構造では、プリント配線板に光導波路を直接設けていたので、半導体集積回路チップ７１の高機能化に伴って半導体集積回路チップ７１から引き出されるピンや配線数が増大すると、光導波路２によってプリント配線板の設計の自由度を阻害している。これにより、プリント配線板の高機能化が困難となり、結果として、全ての機能をワンチップに納めるＳＯＣ（system on chip）化に頼る状況となっていた。これに対し、光電複合装置５６によれば、光導波路アレイ１０Ａがソケット５１の凹部５２に設置された状態でプリント配線板に電気的に接続することができるので、プリント配線板の高密度配線とその設計の自由度を確保しながら光配線システムを安価かつ高い自由度でプリント配線板上に展開することが可能となり、プリント配線板上での高速分散処理、電子機器トータルでの高機能化、及び開発の短ＴＡＴ（turn around time）化等が期待できる。
【０１６８】
次に、光電複合装置５６の製造方法の一例について、図１７〜図１９を参照して説明する。なお、図１７及び図１８は、図１５（ａ）に示した光電複合装置５６のＺ−Ｚ線に相当する位置における断面図である。
【０１６９】
まず、図１７（ａ）及び（ｂ）に示すように、プリント配線板６１上に、一対のソケット５１を実装する。このとき、プリント配線板６４上の電極（図示省略）と、ソケット５１のターミナルピン５５とを位置合わせして、前記電極とソケット５１が電気的に接続されるように実装する。
【０１７０】
次に、図示省略したが、プリント配線板６４上にその他の電子部品等の実装及び電気配線の形成を行う。
【０１７１】
次に、図１７（ｃ）に示すように、ソケット５１の凹部５２に光導波路アレイ１０Ａを設置し、この一対のソケット５１間に光導波路アレイ１０Ａを架け渡しさせる。このとき、ソケット５１に設けられた前記凹凸構造としての突起５３により、光導波路アレイ１０Ａの長さ方向における位置決めは容易に行うことができ、また凹部５２によって光導波路アレイ１０Ａの幅方向における位置決めは容易に行うことができる。なお、ソケット５１の凹部５２に光導波路アレイ１０Ａを設置するので、光導波路アレイ１０Ａとプリント配線板６４とは非接触の状態になっている。
【０１７２】
光導波路アレイ１０Ａのソケット５１への接着固定手段としては、特に限定されるものではないが、例えば接着性樹脂を用いて行うことできる。具体的には、まず図１９（ａ）に示すように、ソケット５１の凹部５２の底面に溝６６を任意の形状で形成する。このとき、溝の端部がソケット５１の突起５３の周辺部まで位置するように形成する。次に、図１９（ｂ）に示すように、ソケット５１の凹部５２に、複数の光導波路６７が並んで配置されてなる光導波路アレイ１０Ａを設置する。上述したように、光導波路アレイ１０Ａの長さ方向及び幅方向における位置決めは、ソケット５１に設けられた突起５３及び凹部５２によって容易に行うことができる。ここで、溝６６は突起５３の周辺部まで位置するように形成されているので、溝６６の一部は光導波路アレイ１０Ａに覆われない状態となる。次に、図１９（ｃ）に示すように、光導波路アレイ１０Ａに覆われていない溝６６の一部からディスペンサー６８等を用いて接着性の樹脂を注入し、固めることによって、ソケット５１の凹部５２に光導波路アレイ１０Ａを接着固定することができる。
【０１７３】
上記のようにしてソケット５１に光導波路アレイ９を設置した後、図１８（ｄ）に示すように、ソケット５１の凸面５４上に、前記半導体集積回路チップとしての例えばＭＰＵ７１ａまたはＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）７１ｂと、発光素子アレイ６Ａ及び／又は受光素子アレイ８Ａとが実装されたインターポーザー７０を固定する。このとき、インターポーザー７０の発光素子アレイ６Ａ及び／又は受光素子アレイ８Ａが実装された面側をソケット５１の凸面５４と接するように構成し、またソケット５１の凸面５４に露出したターミナルピン（図示省略）とインターポーザー７０の再配線電極７２とを電気的に接続するように固定する。
【０１７４】
次に、図１８（ｅ）に示すように、ＭＰＵ７１ａ、ＤＲＡＭ７１ｂ上にそれぞれ、アルミのフィン６５を設置する。
【０１７５】
以上のようにして、光電複合装置５６を用いて、光導波路６７が光配線として用いられる光配線システムを構成することができる。
【０１７６】
ここで、図２０は、光電複合装置５６をプリント配線板６４上に展開した例を示す模式図である。例えば、光導波路モジュールを規格化することで、４方向に自在に展開することが可能となる。
【０１７７】
本実施の形態によれば、光導波路アレイ１０Ａがソケット５１の凹部５２に設置された状態でプリント配線板６４に電気的に接続することができるので、既存のプリント配線板１４の実装構造をそのまま利用することができる。従って、プリント配線板６４上にソケット５１が設置できる領域を設ければ、その他の一般の電気配線は従来通りのプロセスで形成することが可能である。
【０１７８】
また、光導波路アレイ１０Ａが高温プロセスに弱くても、上述したように、プリント配線板６４にソケット５１を固定し、更にはんだリフロー、アンダーフィル樹脂封止などの高温プロセスを含む、全ての実装プロセスを完了した後、ソケット５１の凹部５２に光導波路アレイ１０Ａを設置するので、前記光導波路が高温によるダメージをこうむることなくその実装を行うことが可能である。
【０１７９】
また、プリント配線板６４と比較して剛性の高い樹脂によってソケット５１を作製でき、このソケット５１上で、前記発光素子及び／又は前記受光素子及び前記光導波路間の光結合を行うことがでるため、光結合に必要とされる実装精度を容易に確保できる。例えば、現状のモールド技術により、数μｍオーダーの組立て精度は確保可能である。従って、光バスの高密度化も可能となる。
【０１８０】
また、半導体集積回路チップ７１ａ、７１ｂと、発光素子アレイ６Ａ及び／又は受光素子アレイ８Ａとを、インターポーザー７０を介してその上下面に近接させて設置することができるので、半導体集積回路チップ７１ａ、７１ｂと、発光素子及び／又は受光素子との間の配線長を短くすることができる。従って、電気信号のノイズ対策、クロストーク対策も容易となり、光変調速度も向上させることが可能となる。
【０１８１】
また、光導波路アレイ１０Ａがソケット５１の凹部２に設置された状態でプリント配線板６４に電気的に接続することができるので、プリント配線板６４の高密度配線とその設計の自由度を確保しながら光配線システムを安価かつ高い自由度でプリント配線板上に展開することが可能となり、プリント配線板上での高速分散処理、電子機器トータルでの高機能化、及び開発の短ＴＡＴ（turn around time）化等が期待できる。
【０１８２】
さらに、ソケット５１上に、インターポーザー７０を介して半導体集積回路チップ７１ａ、７１ｂを実装し、及び光導波路アレイ１０Ａの一方の面７３側と、インターポーザー７０の発光素子アレイ６Ａ及び／又は受光素子アレイ８Ａが実装されている面側との間に空間７５を形成することにより、光電複合装置５６の使用時に半導体集積回路チップ７１が発熱しても、この熱によって光導波路アレイ１０Ａが破壊されるのを効果的に防ぐことができる。
【０１８３】
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこれらの例に何ら限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であることは言うまでもない。
【０１８４】
光導波路アレイの形状や構成等は、光導波路の光入射部が隣接する光導波路の光入射部または光出射部とずれている限りにおいて、その他種々の形態を採用することもできる。例えば、複数の光導波路が、放射状に集合していたり、幅方向に並置された面状の集合体が更に積層されていたりしてもよい。
【０１８５】
また、光導波路アレイを構成する光学材料は例示したもの以外のものを用いることができる。さらに、上述した光導波路アレイの製造方法は、上記構成の光導波路アレイを製造するための一例であり、これに限定されるものではない。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１８６】
本発明の光導波路アレイは、電子機器間、電子機器内のボード間、とりわけボード内の半導体チップ間など、種々の箇所に適用可能な光情報処理装置、例えば光配線システムにおいて、その基幹である信号伝送路をなす光導波路アレイ等として好適に用いられ、高速、高密度、低コストの光伝送・光通信システムを構築するのに寄与することができる。これ以外にも、光源等の選択によりディスプレイ用などにも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１８７】
【図１】本発明の実施の形態１に基づく光導波路アレイを用いる光配線システム主要部の平面図（ａ）と、その平面図のＡ−Ａ線における断面図（ｂ）と、発光素子５および受光素子７の位置関係を示す平面図（ｃ）である。
【図２】同、光導波路の構造を示す平面図（ａ）と断面図（ｂ、ｃ）である。
【図３】同、光導波路表面実装方式による光配線システムの実装状態を示す斜視図である。
【図４】同、光導波路表面実装方式による光配線システムの主要なシステム構成を示す平面図である。
【図５】同、発光素子と、光導波路アレイの光入射端面３との間に設けられるコリメート光学系の構成を示す説明図である。
【図６】同、光導波路アレイの作製工程を示す断面図である。
【図７】同、光導波路アレイの作製工程を示す断面図である。
【図８】同、光導波路アレイの作製工程を示す断面図である。
【図９】同、光導波路アレイの作製工程を示す断面図である。
【図１０】本発明の実施の形態２に基づく光導波路アレイを用いる光配線システム主要部の平面図（ａ）と、その平面図のＢ−Ｂ線における断面図（ｂ）と、発光素子５および受光素子７の位置関係を示す平面図（ｃ）である。
【図１１】本発明の実施の形態３に基づく光導波路アレイを用いる光配線システム主要部の平面図（ａ）と、その平面図のＣ−Ｃ線における断面図（ｂ）と、発光素子５および受光素子７の位置関係を示す平面図（ｃ）である。
【図１２】本発明の実施の形態４に基づく光導波路アレイを用いる光配線システム主要部の平面図（ａ）と、その平面図のＤ−Ｄ線における断面図（ｂ）と、発光素子５および受光素子７の位置関係を示す平面図（ｃ）である。
【図１３】傾斜した側壁をもつ光導波路を用いて光を導波する場合の、コアの長さと光の損失との関係を示すグラフである。
【図１４】本発明の実施の形態５に基づくソケットの概略斜視図である。
【図１５】同、光電複合装置の概略斜視図である。
【図１６】同、インターポーザーの概略斜視図である。
【図１７】同、光電複合装置の製造方法の一例を工程順に示す概略断面図である。
【図１８】同、光電複合装置の製造方法の一例を工程順に示す概略断面図である。
【図１９】同、光電複合装置の製造方法の一部工程の概略平面図である。
【図２０】同、光電複合装置の実装構造の一例の概略平面図である。
【図２１】光配線による光信号伝送結合技術の一例を示す説明図である。
【図２２】従来の光導波路アレイを用いる光配線システム主要部の平面図（ａ）と、その平面図のＥ−Ｅ線における断面図（ｂ）と、発光素子５および受光素子７の位置関係を示す平面図（ｃ）である。
【図２３】従来の傾斜反射面の形成方法を説明する断面図（ａ）と平面図（ｂ）である。
【符号の説明】
【０１８８】
１…基板、２…光導波路（導光路）、２Ｒ、２Ｇ、２Ｂ…光導波路、
２ａ…第１の光導波路、２ｂ…第２の光導波路、３…光入射端面、
３Ｒ、３Ｇ、３Ｂ…光入射端面、４…光出射端面、４Ｒ、４Ｇ、４Ｂ…光出射端面、
５…発光素子、５Ｒ、５Ｇ、５Ｂ…発光素子、６Ａ〜６Ｅ…発光素子アレイ、
７…受光素子、８Ａ〜８Ｅ…受光素子アレイ、９…光入射部、
１０Ａ〜１０Ｅ…光導波路アレイ、１１…感光性樹脂、
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ…露光領域、１１ｄ、１１ｅ、１１ｆ…未露光領域、
１２…金属層、１３…マスタ金型、１４…マザー金型、１５…クラッド、２１…基板、
２２…マスク、２３…シンクロトロン放射光、３１…第１の半導体チップ、
３２…第２の半導体チップ、３３…実装基板（プリント配線板）、３４…メタルポスト、３５…はんだバンプ、３６…モールド樹脂、３７…入力パッド、３８…出力パッド、
３９Ａ〜３９Ｅ、４０Ａ〜４０Ｅ…電気配線、４１…半導体チップ、４２…スクリーン、５１…ソケット、５２…凹部、５３…突起、５４…凸面、５５…ターミナルピン、
５６…光電複合装置、６４…プリント配線板、６５…フィン、６６…溝、
６８…ディスペンサー、６９…インターポーザーの位置決め機構、
７０…インターポーザー、７１…半導体集積回路チップ、７２…再配線電極、７５…空間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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