(57)【要約】【課題】光軸ズレがなく確実な位置合わせをすることができ、光の伝送ロスが小さい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、電気配線基板１１、光導波路層６１、光路変換部品７１、位置合わせ用ガイド部材３１を備える。光学素子搭載基板４１は、光学素子搭載基板側位置合わせ凹部４８が形成された光学素子搭載基板本体４２を有する。電気配線基板１１は、電気配線基板側位置合わせ凹部２８が形成された電気配線基板本体２２を有する。光導波路層６１は、光導波路層側位置合わせ凹部６８が形成された光導波路層本体６２を有する。光路変換部品７１は、光路変換部品側位置合わせ凹部７８が形成された光路変換部品本体７２を有する。位置合わせ用ガイド部材３１は、上記各凹部１１，４１，６１，７１に対して嵌合可能である。【選択図】  図２
2005084165.tif 000002
【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位置合わせ用ガイド部材と
を備えたことを特徴とする光電気複合配線構造体。
【請求項２】
前記光路変換部品は、前記光路変換部品本体に形成された光反射体をさらに有す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】
マイクロレンズアレイ側位置合わせ凹部が形成されたマイクロレンズアレイ本体と、光透過性材料からなり、前記マイクロレンズアレイ本体に形成されたマイクロレンズとを有するマイクロレンズアレイをさらに備えるとともに、前記位置合わせ用ガイド部材が前記マイクロレンズアレイ側位置合わせ凹部に対して嵌合可能になっていることを特徴とする請求項１または２に記載の光電気複合配線構造体。
【請求項４】
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、
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位置合わせ用ガイド部材と
を備えたことを特徴とする、光学素子搭載基板と光導波路層と光路変換部品とからなる構造体。
【請求項５】
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、
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位置合わせ用ガイド部材と
を備えたことを特徴とする、光学素子搭載基板と光路変換部品とからなる構造体。
【請求項６】
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位置合わせ用ガイド部材と
を備えたことを特徴とする、光路変換部品と光導波路層とからなる構造体。
【請求項７】
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し、前記光路変換部品側位置合わせ凹部に対して、別体で構成された位置合わせ用ガイド部材が嵌合可能であることを特徴とする、位置合わせ構造を有する光路変換部品。
【請求項８】
マイクロレンズアレイ側位置合わせ凹部が形成されたマイクロレンズアレイ本体と、光透過性材料からなり、前記マイクロレンズアレイ本体に形成されたマイクロレンズとを有し、前記マイクロレンズアレイ側位置合わせ凹部に対して、別体で構成された位置合わせ用ガイド部材が嵌合可能であることを特徴とする、位置合わせ構造を有するマイクロレンズアレイ。
【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、光学素子搭載基板と光導波路層と光路変換部品とからなる構造体、光学素子搭載基板と光路変換部品とからなる構造体、光路変換部品と光導波路層とからなる構造体、位置合わせ構造を有する光路変換部品、位置合わせ構造を有するマイクロレンズアレイ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外部基板と配線基板との位置合わせ（光軸合わせ）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】
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をすることができ、光の伝送ロスが小さい光電気複合配線構造体、光学素子搭載基板と光導波路層と光路変換部品とからなる構造体、光学素子搭載基板と光路変換部品とからなる構造体、光路変換部品と光導波路層とからなる構造体を提供することにある。また、本発明の別の目的は、上記の構造体を実現するのに好適な、位置合わせ構造を有する光路変換部品、位置合わせ構造を有するマイクロレンズアレイを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
そこで上記課題を解決するための手段としては、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位置合わせ用ガイド部材とを備えたことを特徴とする光電気複合配線構造体、がある。
【０００９】
従って、上記発明によると、位置合わせ用ガイド部材が各部品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を実現することができる。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られるため、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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
前記光学素子搭載基板及び前記電気配線基板は、絶縁層と導体層とを備えていることがよい。前記導体層は基板表面に形成されていてもよく、基板内部に形成されていてもよい。これらの導体層の層間接続を図るために、基板内部にビアホール導体が形成されていてもよい。なお、かかる導体層やビアホール導体は、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、このような導体層には電気信号が流れるようになっている。
【００１３】
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、ワイヤボンディングや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導体層を介して電気的に接続されている。
【００１４】
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。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導体層に電気的に接続されている。
【００１５】
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。
【００１６】
前記光路変換部品は光路変換部品本体を有しており、その光路変換部品本体は、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光路変換部品であることが好ましい。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、光路変換部品本体はその穴部に挿入配置される。光路変換部品本体は、光導波路構造体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光路変換部品本体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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
このような構成に代えて、例えば、光路変換部品本体の上面にマイクロレンズを形成してもよい。上記構成によれば、マイクロレンズアレイ本体がなくなる分だけ薄く形成可能となり、光導波路層と光学素子との距離の増大を回避することができる。また、部品点数の増加を防止することができる。
【００２０】
上記光電気複合配線構造体を構成する各部品はそれぞれ位置合わせ凹部を備えている。具体的には、光学素子搭載基板においては光学素子搭載基板本体に光学素子搭載基板側位置合わせ凹部が形成されている。電気配線基板においては電気配線基板本体に電気配線基板側位置合わせ凹部が形成されている。光導波路層においては光導波路層本体に光導波路層側位置合わせ凹部が形成されている。光路変換部品においては光路変換部品本体に光路変換部品側位置合わせ凹部が形成されている。マイクロレンズアレイを備える場合においては、マイクロレンズ本体にマイクロレンズアレイ側位置合わせ凹部が形成されている。そして、これらの位置合わせ用凹部に対しては、位置合わせ用ガイド部材が嵌合可能となっている。
【００２１】
前記位置合わせ凹部が形成される上記各部品（光学素子搭載基板、電気配線基板、光導波路層、光路変換部品、マイクロレンズアレイ）は、表面及び裏面を有する平板状であることが好ましい。また、各部品における位置合わせ凹部は、各部材における表面または裏面にて開口する（即ち開口部を１つ有する）非貫通穴であってもよいほか、表面及び裏面の両方にて開口する（即ち開口部を２つ有する）貫通穴であっても構わない。
【００２２】
位置合わせ凹部は従来周知の穴加工技術を用いて形成することが可能であり、その具体例としては、ドリル加工、パンチ加工、エッチング加工、レーザ加工などがある。特にドリル加工やパンチ加工といった機械的加工であれば、低コスト化を達成しやすくなる。この場合、精密ドリルなどを用いた精密穴加工を採用することが望ましく、この手法によれば高い精度で光軸合わせを行うことができる位置合わせ凹部を得ることが可能となる。位置合わせ凹部を形成した後には、必要に応じて仕上げ加工を行うことにより、位置合わせ凹部の穴径を微調整してもよい。穴径の微調整は位置合わせ精度の向上に確実に寄与する。
【００２３】
前記位置合わせ用ガイド部材は、各部品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）が好ましく、その材料としてはある程度硬質な金属がよい。なお、金属のなかでも導電性を有する金属であれば、ガイドピン自体を導体の一部として機能させることができる。よって、この場合には、ガイドピンを介して部材間の電気的導通を図ることが可能となる。導電性金属の好適例としては、例えば、鉄を主成分とする鋼などがある。また、位置合わせ用ガイド部材の直径（特に基板の主面側にて突出する部分の直径）については、各部品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。
【００２４】
前記各部品（光学素子搭載基板、電気配線基板、光導波路層、光路変換部品、マイクロレンズアレイ）に位置合わせ凹部を形成する場合には、例えば下記のようにしてもよい。
【００２５】
まず、凹部が形成されるべき部品（便宜上ここでは「第１凹部被形成部品」と呼ぶ。）に第１凹部を加工形成する。この場合における第１凹部は、後に形成される第２凹部（位置合わせ凹部）よりも大径である必要がある。次に、第１凹部被形成部品に形成した第１凹部内に、第１凹部被形成部品を形成する主材料よりも加工性のよい材料からなる第２凹部被形成部を設ける。具体的にいうと、例えば第１凹部被形成部品がアルミナ等のセラミック基板であれば、そのセラミック基板に形成した第１凹部内に、当該セラミックよりも加工性のよい材料（例えば、樹脂、金属、ガラス、シリコン、ロウ材、マシナブルセラミックスなど）からなる第２凹部被形成部を充填する。そして次に、第２凹部被形成部に穴加工を行い、第２凹部（位置合わせ凹部）を形成する。
【００２６】
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、第１凹部被形成部品を形成する主材料よりも硬度の低い材料などは、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。
【００２７】
また、上記課題を解決するための別の手段としては、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、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位置合わせ用ガイド部材とを備えたことを特徴とする、光学素子搭載基板と光導波路層と光路変換部品とからなる構造体、がある。また別の手段としては、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、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位置合わせ用ガイド部材とを備えたことを特徴とする、光学素子搭載基板と光路変換部品とからなる構造体、がある。さらに別の手段としては、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位置合わせ用ガイド部材とを備えたことを特徴とする、光路変換部品と光導波路層とからなる構造体、がある。
【００２８】
従って、これらの発明によると、位置合わせ用ガイド部材が各部品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構造体をそれぞれ実現することができる。上記の構造体は、いずれもさらにマイクロレンズアレイを備えていてもよい。
【００２９】
また、上記課題を解決するための別の手段としては、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し、前記光路変換部品側位置合わせ凹部に対して、別体で構成された位置合わせ用ガイド部材が嵌合可能であることを特徴とする、位置合わせ構造を有する光路変換部品、がある。
【００３０】
例えば、同様の位置合わせ凹部を有する１つまたは２つ以上の別部品があり、これ（またはこれら）と位置合わせをする必要がある場合には、位置合わせ用ガイド部材を、光路変換部品側位置合わせ凹部に嵌合支持させるとともに、別部品の位置合わせ凹部にも嵌合支持させる。その結果、より積極的にかつ高い精度で部品同士の光軸を合わせることができる。ゆえに、複数の部品からなる上記の構造体を比較的容易に実現することができる。
【００３１】
また、上記課題を解決するための別の手段としては、マイクロレンズアレイ側位置合わせ凹部が形成されたマイクロレンズアレイ本体と、光透過性材料からなり、前記マイクロレンズアレイ本体に形成されたマイクロレンズとを有し、前記マイクロレンズアレイ側位置合わせ凹部に対して、別体で構成された位置合わせ用ガイド部材が嵌合可能であることを特徴とする、位置合わせ構造を有するマイクロレンズアレイ、がある。
【００３２】
例えば、同様の位置合わせ凹部を有する１つまたは２つ以上の別部品があり、これ（またはこれら）と位置合わせをする必要がある場合には、位置合わせ用ガイド部材を、マイクロレンズアレイ側位置合わせ凹部に嵌合支持させるとともに、別部品の位置合わせ凹部にも嵌合支持させる。その結果、より積極的にかつ高い精度で部品同士の光軸を合わせることができる。ゆえに、複数の部品からなる上記の構造体を比較的容易に実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
［第１実施形態］
【００３４】
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７に基づき詳細に説明する。
【００３５】
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。
【００３６】
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を備えている。導体回路１６は信号層であり、導体回路１７は電源層である。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。
【００３７】
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。
【００３８】
第１凹部２４の内部には、導電性充填体２３（第２凹部被形成部）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、電源層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、信号層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。
【００３９】
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。
【００４０】
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は熱硬化性を有している。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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
第１凹部４４の内部には、タングステンペーストの充填によって導電性充填体４３（第２凹部被形成部）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の左側に位置する導体回路４６は、信号層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の右側に位置する導体回路４６は、電源層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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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とともに、同時に当該タングステンペーストを第１凹部４４にも充填する。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。ただし、焼結したタングステン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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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とともに、同時に当該タングステンペーストを第１凹部２４にも充填する。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。ただし、焼結したタングステン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。
【００６６】
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。
【００６７】
まず、ガイドピン３１を電気配線基板１１に支持させる。
【００６８】
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）。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。その結果、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。
【００６９】
なお、上記位置合わせ工程の手順については上記のものに限定されず、例えば下記のような手順に変更してもよい。
【００７０】
図５に示される変更例１では、まず、光路変換部品７１、マイクロレンズアレイ８１及び光インターポーザ４１の３部品を、ガイドピン３１を介して互いに固定した構造体を製造しておく。そしてこの後、前記構造体から突出するガイドピン３１の下端側を光導波路層６１の位置合わせ穴６８に嵌合支持させ、さらに電気配線基板１１の位置合わせ穴２８に嵌合支持させるようにする。
【００７１】
図６に示される変更例２では、まず、光導波路層４１、光路変換部品７１、マイクロレンズアレイ８１及び光インターポーザ４１の４部品を、ガイドピン３１を介して互いに固定した構造体を製造しておく。そしてこの後、前記構造体から突出するガイドピン３１の下端側を電気配線基板１１の位置合わせ穴２８に嵌合支持させるようにする。
【００７２】
図７に示される変更例３では、まず、光導波路層４１、光路変換部品７１及びマイクロレンズアレイ８１の３部品を、ガイドピン３１を介して互いに固定した構造体を製造しておく。そしてこの後、前記構造体から突出するガイドピン３１の上端側を光インターポーザ４１の位置合わせ穴４８に嵌合支持させる。また、ガイドピン３１の下端側を電気配線基板１１の位置合わせ穴２８に嵌合支持させるようにする。
【００７３】
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。
【００７４】
（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。
【００７５】
（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。
【００７６】
（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。
【００７７】
［第２実施形態］
【００７８】
次に、図８，図９に基づいて、第２実施形態の光電気複合配線構造体１０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。
【００７９】
第１実施形態では、光路変換部品７１とマイクロレンズアレイ８１とを別個の部品として構成していた。これに対して本実施形態では、両者の機能を兼ね備えた部品である、マイクロレンズ付き光路変換部品９１（光路変換部付きのマイクロレンズアレイ）が使用されている。即ち、このマイクロレンズ付き光路変換部品９１は、第１実施形態の光路変換部品７１の光路変換部品本体７２の上面にマイクロレンズ８３が一体形成された構成を有している。
【００８０】
従って、この構成によると、マイクロレンズアレイ本体８２がなくなる分だけ部品全体を薄く形成することが可能となる。ゆえに、光導波路層６１と光学素子との距離の増大を回避することができ、ひいては光の伝送ロスの低減につながる。また、この構成によれば部品点数の増加を防止することができる。
【００８１】
なお、本発明の実施形態は以下のように変更してもよい。
【００８２】
・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。
【００８３】
・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の第１凹部２４，４４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とにより、導電性充填体２３，４３を形成していた。しかし、タングステンペーストに代わるものとして、例えば銅ペーストなどを使用することも可能である。また、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すれば、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ることができる。
【００８４】
・上記実施形態では、位置合わせ用ガイド部材であるガイドピン３１を一種の導体としても機能させていたが、特にそのように機能させなくてもよい。この場合には、導電性を有しない材料を用いて第１凹部２４，４４を埋めて、そこに第２凹部を形成するようにしてもよい。なお、ガイドピン３１を導体として機能させない構成を採用した場合には、例えば、ボンディングワイヤを介して光インターポーザ４１側と電気配線基板１１側とを電気的に接続すればよい。
【００８５】
・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。
【００８６】
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。
【００８７】
（１）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は精密加工穴であり、前記位置合わせ用ガイド部材は前記精密加工穴に嵌合支持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１または２に記載の光電気複合配線構造体。
【００８８】
（２）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、前記光路変換部品側位置合わせ凹部及び前記マイクロレンズアレイ側位置合わせ凹部は精密加工穴であり、前記位置合わせ用ガイド部材は前記精密加工穴に嵌合支持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３に記載の光電気複合配線構造体。
【００８９】
（３）光学素子搭載基板側位置合わせ凹部が形成されたセラミック基板からなる光学素子搭載基板本体と、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セラミック基板からなる電気配線基板本体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本体には光学素子搭載基板第１凹部が形成され、その光学素子搭載基板第１凹部の内部には基板材料であるセラミックよりも加工性に優れた充填体が配置され、前記充填体には、前記光学素子搭載基板第１凹部よりも小径の前記光学素子搭載基板側位置合わせ凹部が形成されるとともに、前記電気配線基板本体には電気配線基板第１凹部が形成され、その電気配線基板第１凹部の内部には、前記充填体が配置され、前記充填体には、前記電気配線基板第１凹部よりも小径の前記電気配線基板側位置合わせ凹部が形成されていることを特徴とする光電気複合配線構造体。
【００９０】
（４）技術的思想（３）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光学素子搭載基板第１凹部及び電気配線基板第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、前記光学素子搭載基板第１凹部及び電気配線基板第１凹部内に前記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充填体に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を形成する第２穴明け工程と、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。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【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】変更例１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６】変更例２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７】変更例３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８】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。
【図９】第２実施形態の光電気複合配線構造体に用いられるマイクロレンズ付き光路変換部品の斜視図。
【符号の説明】
【００９２】
１０…光電気複合配線構造体
１１…電気配線基板
２２…電気配線基板本体
２８…電気配線基板側位置合わせ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
４８…光学素子搭載基板側位置合わせ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
６１…光導波路層
６２…光導波路層本体
６３…コア
６４…クラッド
６８…光導波路層側位置合わせ凹部としての位置合わせ穴
７１，９１…（位置合わせ構造を有する）光路変換部品
７２…光路変換部品本体
７５…光反射体
７８…光路変換部品側位置合わせ凹部としての位置合わせ穴
８１…（位置合わせ構造を有する）マイクロレンズアレイ
８２…マイクロレンズアレイ本体
８３…マイクロレンズ
８８…マイクロレンズアレイ側位置合わせ凹部としての位置合わせ穴
【図１】
2005084165.tif 000003
【図２】
2005084165.tif 000004
【図３】
2005084165.tif 000005
【図４】
2005084165.tif 000006
【図５】
2005084165.tif 000007
【図６】
2005084165.tif 000008
【図７】
2005084165.tif 000009
【図８】
2005084165.tif 000010
【図９】
2005084165.tif 000011