(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの主面間に信号光の光路として貫通孔を設けた基板と、
前記貫通孔の両端開口間に設けられた光伝送体であって、第１の屈折率をもつ少なくとも１つの高屈折率部と前記第１の屈折率よりも小さい第２の屈折率をもつ少なくとも１つの低屈折率部とを具備し、
前記信号光を集光させるべく前記高屈折率部と前記低屈折率部との接合面が少なくとも一方の開口の近傍に形成されかつ前記信号光の光軸方向において前記低屈折率部側が凹形状となっており、
前記凹形状は前記貫通孔の開口周縁から該貫通孔の内部に向かって窪みその中心点は貫通孔の軸上に位置する、光伝送体とを有する光伝送基板。
【請求項２】
前記低屈折率部の両端にそれぞれ前記高屈折率部を配置することにより前記両端開口の各々の近傍に前記接合面をそれぞれ形成した請求項１に記載の光伝送基板。
【請求項３】
前記接合面を形成する前記貫通孔の開口の近傍は、前記接合面によって前記信号光の伝搬方向が変えられるとき、その集光点が前記貫通孔の外側となるような位置である請求項１又は２に記載の光伝送基板。
【請求項４】
前記光伝送体の熱膨張率が、前記基板の熱膨張率の８０〜１２０％の範囲内である、請求項１〜３のいずれかに記載の光伝送基板。
【請求項５】
少なくとも前記信号光の出射側の開口を含む前記主面上に設けられ、かつ前記光伝送体と光学的に結合する光導波路をさらに有する請求項１〜４のいずれかに記載の光伝送基板。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれかに記載の光伝送基板を複数積層した多層光伝送基板。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれかに記載の光伝送基板と、
前記光伝送基板の少なくとも一方の前記主面上に設けられ、かつ前記光伝送体と光学的に結合する光半導体デバイスとを有する光伝送装置。
【請求項８】
請求項１又は２に記載の光伝送基板を製造する方法であって、
前記貫通孔内に透明樹脂を溶融状態にて充填し、その硬化収縮により凹部を形成して前記第２の屈折率をもつ前記低屈折率部を設ける工程と、
前記低屈折率部の前記凹部と接するように透明樹脂を溶融状態にて前記貫通孔内に充填し、硬化させることにより前記第１の屈折率をもつ前記高屈折率部を設ける工程とを含む光伝送基板の製造方法。
【請求項９】
請求項１〜４のいずれかに記載の光伝送基板である第１の基板と、
前記第１の基板と平行に配置された第２の基板と、
前記第２の基板における前記第１の基板と対向する主面上に設けられ、かつ前記第１の基板における前記光伝送体と光学的に結合する光導波路とを有する複合光伝送基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器内の電気信号配線と光信号配線を構成する光電気混載回路用の基板において、基板の表面と裏面を光学的に接続する光伝送体を形成した貫通孔を有する光伝送基板及びその製造方法、並びに光伝送装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
情報処理における処理量を増加させ処理スピードを向上させるために、半導体デバイスの動作速度及び信号の入出力端子数は、将来に渡って増加の傾向にある。同時にその半導体デバイスを搭載する回路基板の信号配線数も著しく増大しており、配線密度も高くなる傾向にある。
それに伴って、回路基板に形成された電気配線における信号の減衰及び隣接する配線間のクロストークが顕著に増加し、深刻な問題となっている。とりわけマイクロプロセッサに代表される大規模な半導体集積回路においては、ＧＨｚレベルの信号を低消費電力で安定して入出力させることが大きな課題である。【０００３】
この課題を解決するために、半導体デバイスに入出力される電気信号を光信号に変換し、その光信号を回路基板に形成した光導波路等の光配線によって伝送させる光伝送技術が検討されている。
光配線を用いた光伝送技術においては、回路基板の表面及び裏面に形成された光導波路だけでなく、回路基板の表面と裏面の間に設けた貫通孔を利用した信号光の伝送経路も提案されている。このような伝送経路は、例えば、光導波路に対して垂直に回路基板を貫通する孔に透明樹脂を充填して形成される。この信号光の光路としての貫通孔を用いることによって、従来の電気配線基板と同様に、光信号についても三次元的伝送を可能とした光伝送基板を構成できる。光伝送基板は、通常は電気配線も混在する形態であるので、より一般的には光電気混載回路基板とも称される。【０００４】
図７は、従来の光路用貫通孔を具備する光電気混載回路基板の代表例を示す概略図である（例えば、特許文献１に開示）。図７（ａ）が光伝送基板の全体断面図であり、図７（ｂ）が光路用貫通孔の拡大断面図である。
図７（ａ）に示す通り、基板１０２の一方の面には面型発光受光素子１０３ａ、１０３ｂが実装され、基板の他方の面には光導波路１０４が形成されている。光導波路１０４の二つの端面には４５度マイクロミラー１０５ａ、１０５ｂが形成されている。面型発光受光素子１０３ａ、１０３ｂと光導波路と１０４は、基板１０２を貫通する光路用貫通孔１０１ａ、１０１ｂによりそれぞれ光結合されている。【０００５】
図７（ｂ）に示す通り、光路用貫通孔１０１ａ、１０１ｂは、その内壁にメッキ処理により形成された導体層からなるクラッド部１１１と、内部空間に充填された透明樹脂または空気からなるコア部１１２とにより形成されている。
図７の例においては、光路用貫通孔に入射した信号光が、クラッド部１１１とコア部１１２の界面で全反射されて伝搬することにより、面型発光受光素子１０３ａ、１０３ｂと光導波路１０４とをそれぞれ光接続すると提案されている。【０００６】
次に図８は、従来の光路用貫通孔を具備する光電気混載回路基板の別の代表例を示す概略断面図である（例えば、特許文献２に開示）。
図８に示す通り、基板２０２Ａには、面型発光素子２０３Ａが実装され、その発光点と対向する方向に光路用貫通孔２０１Ａが形成されている。光路用貫通孔２０１Ａの下方には、所定の間隔を空けて別の基板２０２Ｂが配置（半田接続部２０５Ｃを介して電気的に接続）されている。別の基板２０２Ｂの表面には、光導波路２０４Ｂが形成されている。さらに、光導波路２０４Ｂの端面は、光路用貫通孔２０１Ａの下端開口の直下に位置しかつ光路変換ミラー２０５Ｂとなっている。なお、信号光を受光する受光素子においても同様の光路構成を提案している。【０００７】
さらに、図８の例では、光路用貫通孔２０１Ａの開口と面型発光素子２０３Ａとの間の空隙２０８Ａの端部にマイクロレンズ２０６Ａが配置されている。このマイクロレンズ２０６Ａは、信号光を集光させる働きがあり、信号光の伝送損失を低減することができるとされている。なお、マイクロレンズ２０６Ａは、光学レンズを接着固定するか、または光学レンズ用樹脂を滴下し表面張力により半球体に硬化させて形成すると提案されている。
【特許文献１】特開２０００−８１５２４号公報
【特許文献２】特開２００２−３２９８９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に開示された図７の従来例では、下記に示すように光路用貫通孔１０１ａ、１０１ｂと面型発光受光素子１０３ａ、１０３ｂとの光結合の結合効率は十分ではなかった。図７の従来例では、光路用貫通孔１０１ａのコア部１１２の径が、面型発光受光素子１０３ａの受光面の径と同等またはそれより大きい場合には、光路用貫通孔１０１ａを通過して拡散しながら面型発光受光素子１０３ａに至る信号光は当然、受光面の径より大きく拡がるため、受光されずに損失となる光量が大きくなってしまう。【０００９】
また、面型発光受光素子１０３ｂが発光素子、例えば一般的な面発光レーザ（VCSEL）の場合には、特許文献１の実施形態で示された全反射１０度より大きい半値全角２０〜３０度の広がりを持って空気層を介して光路用貫通孔１０１ｂに向かって出射される。そして、光路用貫通孔１０１ｂのコア部が透明樹脂で構成される場合は、空気との比屈折率の差分だけ幾分小さくなった角度で伝搬し、コア部が空気の場合はその角度のままコア部を全反射しながら伝搬する。
その後、光導波路１０４の下部クラッドに到達した時点で再度拡散し、４５度マイクロミラー１０５ｂのコア部に到達する。４５度マイクロミラー１０５ｂにおいては、その角度をほぼ維持しながら全反射するため、反射された光量の多くが上部と下部のクラッド層へ放出されることになる。
従って、図７の従来例は、光路用貫通孔のコア部の径が面型発光受光素子の受光面の径よりも小さい組み合わせで効果が発揮される構成であり、他の組み合わせにおいては信号光の減衰が大きくなる。従って、光路用貫通孔と面型発光受光素子における、組合せ上ないしは寸法上の制限が大きくなるという問題がある。【００１０】
次に、特許文献２等に開示された図８に示す従来例は、光路用貫通孔２０１Ａと光導波路２０４Ｂとの光結合に問題がある。
まず、図８に示す従来例では、樹脂組成物で構成された光路用貫通孔２０１Ａの下端開口からの出射光は伝搬する方向に拡散し、伝搬距離が伸びるに従ってそのビーム径は大きくなる。このことは、樹脂組成物の屈折率が通常１．４〜１．６程度と、空気の屈折率１よりも高いことから材料的に回避し難い。そして、図８のように所定の間隔を空けてその拡散光を光導波路２０４Ｂに入射させる構成では、広がったビーム径に対して光導波路の断面サイズを相当大きくしない限り、そのわずか一部しか光導波路に入射しない。仮に光導波路の断面サイズを大きくすればその伝搬モードが増えるが、モード分散が大きくなるため光導波路の伝送帯域が制限されることとなる。【００１１】
また、特許文献２では、マイクロレンズ２０６Ａを形成することによって、マイクロレンズ２０６Ａのない場合に比べて光路用貫通孔２０１Ａの下端開口からの出射光を光導波路２０４Ｂに向かって集光することができ、より高い結合効率が期待できると提案されている。しかしながら、そのためには、光路用貫通孔２０１Ａと光導波路２０４Ｂの位置合わせを十分高い精度で行うことが必要である。一般に回路基板は十数ｍｍ〜数ｃｍ角であり、大きくても数ｍｍ角である発光素子や受光素子と比較して桁違いにサイズが大きく、たわみが生じ易くかつ熱膨張によるサイズ変動が大きい。このため、回路基板同士を正確に位置決めして接合しかつこれを保持することは困難となる。例えば、光導波路２０４Ｂが、断面３０〜１００μｍ角のマルチモード光導波路である場合、出射光と光導波路の位置決め接合精度はμｍのレベルが要求される。十数ｍｍ〜数ｃｍ角の回路基板同士をその精度で位置決めし接合することは、極めて困難である。従って、マイクロレンズ２０６Ａにより集光してもその出射光を別の基板上の光導波路に入射する構造では、高効率の光結合を実現することはできない。【００１２】
加えて、特許文献２のマイクロレンズ２０６Ａは、図８で示すように、樹脂組成物で充填された光路用貫通孔２０１Ａと空隙２０８Ａで形成される光信号伝送用光路２１０Ａの端部（空隙２０８Ａの開口外側に突出）において、ソルダーレジスト層２０９Ａの縁部に対しマイクロレンズ２０６Ａの周縁を接合された形態で設けられている（特許文献２  段落００７１）。このように空隙２０８Ａの端部に設ける場合は、光学レンズを接着剤により取り付けざるを得ない（特許文献２  段落０１３９）。しかしながら、光学レンズの光軸が光信号伝送用光路２１０Ａの光軸に一致するようにその位置決め精度を確保することは、非常に困難である。【００１３】
また特許文献２では、マイクロレンズ２０６Ａが、樹脂組成物で充填された光路用貫通孔２０１Ａと空隙２０８Ａで形成される光信号伝送用光路２１０Ａの内部であってもよいとされている。ただし、特許文献２における光信号伝送用光路２１０Ａの内部とは、光路用貫通孔２０１Ａに充填された樹脂組成物の端部である（特許文献２  段落００７３）。この樹脂組成物は、いずれの実施形態でも両端開口間に完全に充填されている。従って、特許文献２に図示はされていないが、樹脂組成物の端部に設けられるマイクロレンズ２０６Ａは、光路用貫通孔２０１Ａの開口面すなわち基板２０２Ａの表面から外側に突出するものとなる。このことは、開示された製造方法からも明らかである。その製造方法によれば、樹脂組成物で充填された光路用貫通孔２０１Ａの開口にレンズ用樹脂を滴下し、表面張力で半球状に硬化させて形成するとされている（特許文献２  段落０１４０）。従って、レンズ用樹脂を滴下する際に、マイクロレンズの光軸が光信号伝送用光路の光軸に一致するように位置決め精度を確保することは、非常に困難である。【００１４】
以上のように、特許文献２には、光伝送損失を低減するために集光作用のあるマイクロレンズを設けることが開示されているが、その設置箇所が光信号伝送用光路の端部の場合であれ内部の場合であれ、マイクロレンズの光軸と信号光の光軸とを精度よく一致させて設ける手法については提示されておらず、実質的に利用可能な技術として十分ではない。【００１５】
以上述べたように、従来技術で提案されている光路用貫通孔では、基板を貫通する形態の発光素子及び受光素子と光導波路との光結合において、基板を貫通した後の出射光ビームの広がりにより光伝送損失を生じるという問題、レンズを使って集光させても別の基板上の光導波路との高精度位置決めは困難であるという問題、並びにレンズ自体の高精度の位置決めも困難であるという問題が十分に解決されていない。この結果、高い結合光量が得られず、正確かつ高効率な光信号伝送が実現できなかった。【００１６】
本発明は、上記の問題を解決することにより、基板の一方の主面に形成した光導波路と、それに対し基板を貫通する位置に実装した発光素子または受光素子との結合、あるいは基板の対向する２つの主面にそれぞれ設けた光導波路同士の結合において、光結合効率を向上させることを目的とする。また、このように光結合効率を向上させた基板の製造方法、並びに、当該基板上に発光素子及び／または受光素子を実装した光伝送装置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】
【００１７】
本発明は、上記目的を達成するべく以下の構成を提供する。
（１）本発明による光伝送基板は、２つの主面間に信号光の光路として貫通孔を設けた基板と、前記貫通孔の両端開口間に設けられた光伝送体であって、第１の屈折率をもつ少なくとも１つの高屈折率部と前記第１の屈折率よりも小さい第２の屈折率をもつ少なくとも１つの低屈折率部とを具備し、前記信号光を集光させるべく前記高屈折率部と前記低屈折率部との接合面が少なくとも一方の開口の近傍に形成されかつ前記信号光の光軸方向において前記低屈折率部側が凹形状となっており、前記凹形状は前記貫通孔の開口周縁から該貫通孔の内部に向かって窪みその中心点は貫通孔の軸上に位置する。
【００１８】
（２）上記に加えて、光伝送基板は、前記低屈折率部の両端にそれぞれ前記高屈折率部を配置することにより前記両端開口の各々の近傍に前記接合面をそれぞれ形成したものである。
【００１９】
（３）上記に加えて、光伝送基板は、前記接合面を形成する前記貫通孔の開口の近傍が、前記接合面によって信号光の伝搬方向が変えられるとき、その集光点が前記貫通孔の外側となるような位置である。
【００２０】
（４）上記に加えて、光伝送基板は、前記光伝送体の熱膨張率が、前記基板の熱膨張率の８０〜１２０％の範囲内のものである。
【００２１】
（５）上記に加えて、光伝送基板は、少なくとも前記信号光の出射側の開口を含む前記主面上に設けられ、かつ前記光伝送体と光学的に結合する光導波路をさらに有するものである。
【００２２】
（６）本発明による多層光伝送基板は、上記いずれかの光伝送基板を複数積層したものである。
【００２３】
（７）本発明による光伝送装置は、上記いずれかの光伝送基板と、前記光伝送基板の少なくとも一方の前記主面上に設けられ、かつ前記光伝送体と光学的に結合する光半導体デバイスとを有するものである。
【００２４】
（８）本発明による光伝送基板の製造方法は、基板の貫通孔内に透明樹脂を溶融状態にて充填し、その硬化収縮により凹部を形成して前記第２の屈折率をもつ前記低屈折率部を設ける工程と、前記低屈折率部の前記凹部と接するように透明樹脂を溶融状態にて前記貫通孔内に充填し、硬化させることにより前記第１の屈折率をもつ前記高屈折率部を設ける工程とを含むものである。
【００２５】
（９）本発明による複合光伝送基板は、請求項１〜５のいずれかに記載の光伝送基板である第１の基板と、前記第１の基板と平行に配置された第２の基板と、前記第２の基板における前記第１の基板と対向する主面上に設けられ、かつ前記第１の基板における前記光伝送体と光学的に結合する光導波路とを有する。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の光伝送基板は、基板を貫通する貫通孔内に少なくとも１つの高屈折率部と少なくとも１つの低屈折率部とを形成した光伝送体を有する。この光伝送体は、貫通孔の少なくとも一方の開口近傍に高屈折率部と低屈折率部との接合面を形成しており、この接合面は信号光の光軸方向において低屈折率部側で凹形状となる屈折率界面である。この屈折率界面はレンズ面と同じ役割を果たす。すなわち、光伝送体を伝搬する信号光は、この屈折率界面において光軸に近づくように集光作用を受ける。よって、この接合面近傍の開口から光伝送体に入射する信号光は、その広がり角度が低減されて光伝送体内を伝搬することとなる。また、この接合面近傍の開口において光伝送体から出射する信号光は、その広がり角度を低減されて光伝送体から出射することとなる。【００２７】
これにより、基板の一方の主面に発光素子もしくは受光素子を実装し、かつ他方の主面に端部を４５度に加工された光路変換ミラーを設けた場合に、基板の厚みに加えて受発光素子と基板表面との間の必要な距離を確保すると同時に、受発光素子と光路変換ミラーとの光結合において信号光を光軸方向に集光させることが可能となる。
つまり、前述の特許文献１及び２の構成では、信号光が拡散するために受発光素子または光導波路との光結合において多くの損失が生じていたが、本発明によれば同様の光結合において十分高い効率を容易に実現できる。
例えば、基板上に形成した光導波路に入射し伝搬する光量、及び基板上の光導波路を伝搬してから受光素子に入射する光量が、自ずと高くなる。このことは、信号光の処理を容易とし、高効率の光信号伝送を可能とする。
最終的に、光回路を含む光電気混載回路の動作が安定すると共に、余分なエネルギー消費が減ることで長寿命が実現できることになる。【００２８】
加えて、本発明の光伝送基板の光伝送体は基板の両端開口間に設けられるため、上記の屈折率界面は必ず貫通孔の内部に位置する。従って、レンズ面である屈折率界面の光軸を貫通孔の軸方向に一致させることは容易である。これは、基板に平行な方向への位置ずれが生じないためである。
これに対し前述の特許文献２では、樹脂組成物を充填した光路用貫通孔の両端開口の外側にレンズが設けられるため、光路用貫通孔の軸方向とレンズの光軸を一致させることは極めて困難である。特許文献２では、レンズを接着または樹脂材料の滴下硬化により形成するとしているが、このような形成方法では、基板に平行な方向に位置ずれが生じやすい。【００２９】
さらに、本発明の光伝送基板は、光伝送体の両端近傍の双方に接合面が形成されるため、光伝送体への入射直後と、光伝送体からの出射直前の双方において信号光が集光作用を受けるため、結合損失をより低減させることができる。
またさらに、本発明の光伝送基板は、光伝送体の熱膨張率と基板の熱膨張率をほぼ一致させることにより、温度変動に対しても光伝送体と基板との一体性を保持することができる。【００３０】
さらに、本発明の光伝送基板において、信号光の出射側の開口を含む主面上に光導波路を設けた場合は、前述の特許文献２に記載のように別の基板上に光導波路を設ける場合と比べて、信号光の入射側との光結合における位置決めの精度を容易に確保できる。特に、光導波路はμｍオーダーの高精度でパターン形成が可能なフォトマスクプロセスを用いて加工されるため、光路用貫通孔に対して十分高精度な位置精度で形成が可能である。【００３１】
さらに、本発明の多層光伝送基板は、本発明の光伝送基板を複数積層することにより、厚い多層基板であっても２つの主面間の光伝送効率を向上させられることに加え、種々の用途に適用される光電気配線混載回路基板を構成できる。
またさらに、本発明の光伝送装置は、本発明の光伝送基板上に光素子を搭載することにより、発光素子からの出射光及び／または受光素子への入射光が光伝送体を通過する際の広がり角を低減して光伝送効率を高めることができる。【００３２】
さらに、本発明の光伝送基板の製造方法は、貫通孔内に低屈折率の透明樹脂を溶融状態にて充填し、その硬化収縮により凹部を形成して低屈折率部を設ける。この凹部は、透明樹脂と貫通孔内壁との表面張力により自然に形成されるため、人為的な処理を行うことなく凹部の中心を貫通孔の軸上に位置させることができる。さらに低屈折率部の凹部と接するように高屈折率の透明樹脂を溶融状態にて貫通孔内に充填し、硬化させて高屈折率部を設ける。この製造方法によれば、貫通孔の軸方向と光伝送体の光軸方向とが自然に一致することとなる。従って、前述の特許文献２に開示されたように光路用貫通孔の外側に樹脂を滴下し硬化させてレンズを形成する場合と異なり、基板に平行な方向におけるレンズの位置決めが不要である。【００３３】
さらに、本発明の複合光伝送基板は、上記の光伝送体を備えた光伝送基板を第１の基板とし、第１の基板に平行に第２の基板を配置し、第２の基板の一方の主面上に光導波路を設けている。本発明の複合光伝送基板は、特許文献２と同様に第２の基板上に光導波路を設けているが、特許文献２では第１の基板においてレンズの光軸と貫通孔の軸とを一致させることが困難であるのに対し、本発明では第１の基板においてレンズ面である屈折率界面の光軸と貫通孔の軸とを容易に一致させることができる。従って、２つの基板を備えた複合光伝送基板においても光伝送効率を向上させることができ、種々の用途に適用される光電気配線混載回路基板を構成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、本発明による光伝送基板の実施形態を図面を参照しつつ説明する。
図１は、本発明による光伝送基板の第１の実施形態の概略構成を示す部分断面図である。図１中、太線は信号光７を、破線は光軸Ａを模式的に示している。
図１では、基板２（ここでは基板基材部分を意味する）の２つの主面２ａ、２ｂの間に、これらの主面に対し垂直に貫通孔２ｃが設けられる。この貫通孔２ｃは、その内部空間に光伝送体１が形成されることにより２つの主面間を結合する信号光の光路となる。貫通孔２ｃの軸方向は、光伝送体１の光軸Ａの方向となる。貫通孔２ｃの両端開口２ｄ１、２ｄ２はそれぞれ各主面上に位置しており、光伝送体１はこれらの両端開口間に所定の樹脂を充填することにより形成される。【００３５】
光伝送体１は、第１の屈折率ｎ１をもつ高屈折率部１ａ１、１ａ２と、第１の屈折率ｎ１よりも小さい第２の屈折率ｎ２をもつ低屈折率部１ｂとを有する。典型的には、高屈折率部及び低屈折率部は、それぞれ適宜の屈折率をもつ透明樹脂から構成される。高屈折率部及び低屈折率部の屈折率の比較は、例えば、屈折式ニアフィールド（ＲＮＦ）法による屈折率分布測定によりおこなうことができる。具体的には、図１の場合、円柱状である光伝送体１の中心軸を含むように光伝送体１を切断し、さらに、光伝送体１を高屈折率部１ａ１、１ａ２および低屈折率部１ｂに切り分け、それらを、例えば、オプトサイエンス社のＯＷＡ−９５００等を用いて測定することにより屈折率分布を測定できる。図１の例では、貫通孔２ｃの軸方向に沿って低屈折率部１ｂが中間部に配置され、その両端に２つの高屈折率部１ａ１、１ａ２がそれぞれ配置されている。高屈折率部１ａ１、１ａ２の端部は、それぞれ貫通孔２ｃの両端開口２ｄ１、２ｄ２に位置する平坦面を形成する。【００３６】
光伝送体１内部における高屈折率部１ａ１と低屈折率部１ｂとの接合面１ｃ１、及び、高屈折率部１ａ２と低屈折率部１ｂとの接合面１ｃ２は、それぞれ両端開口２ｄ１、２ｄ２の近傍に形成され、かつ信号光の光軸Ａの方向において低屈折率部１ｂ側を凹形状とする曲面に形成される。言い換えるならば、高屈折率部１ａ１、１ａ２側が凸形状の曲面となる。ここで、曲面とは少なくとも一部分が湾曲した面のことをいう。また、低屈折率部１ｂ側が凹形状であるとは、柱状である光伝送体１の中心軸を含むように光伝送体を切断した場合、その断面における高屈折率部１ａ１と低屈折率部１ｂとの境界線が全体として（例えば、走査型電子顕微鏡や光学顕微鏡などの視野の範囲内に光伝送体１の幅が入る程度の縮尺にて観察したとき）、前記境界線が低屈折率部側にせりだしていることをいう。
接合面１ｃ１、１ｃ２は屈折率界面であり、レンズ面と同じ作用をもつ。これらの接合面１ｃ１、１ｃ２は必ず貫通孔２ｃの内部に位置するため、レンズ面の光軸Ａを貫通孔２ｃの軸方向に一致させることが容易である。これに対し前述の特許文献２では、樹脂組成物を充填した光路用貫通孔の両端開口の外側にレンズを設けるため位置決めが困難である。【００３７】
基板２の一方の主面２ａ（説明の便宜上この面を「表面」とする）上には電極８、ソルダーレジスト９の各層が形成されている。【００３８】
なお、基板２の表面上に発光素子もしくは受光素子３（以下、「光素子」と称する）が設けられることにより、この光伝送基板は光伝送装置として機能することとなる。光素子３は、貫通孔２ｃの開口２ｄ１の直上に所定の間隔を空けて配置され、その発光点または受光点は光伝送体１の光軸Ａ上に位置する。光素子３の端子は、スタッドバンプやハンダボールあるいは導電性樹脂などの導電性接合材５によって電極８に接合され、基板２に実装される。これにより光素子３の光電変換動作が可能になる。【００３９】
光素子３と高屈折率部１ａ１の間には間隙６が存在する。この間隙６は、図１の例では空気であるが、適宜の透明樹脂を充填してもよい。間隙６が空気の場合は、当然高屈折率部１ａ１より屈折率が小さいが、間隙６に透明樹脂を充填する場合も高屈折率部１ａ１より十分小さい屈折率とすることが好ましい。【００４０】
さらに、基板２の他方の主面２ｂ（説明の便宜上、この面を「裏面」とする）上には光導波路４が設けられている。光導波路４は、基板２側から順に層状の下部クラッド４ｂ、断面矩形のコア４ａ、層状の上部クラッド４ｃから構成されており、その端面には光導波路４の軸方向に対して略４５度に加工された光路変換ミラー４ｄが形成される。光路変換ミラー４ｄは、貫通孔２ｃの開口２ｄ２の直下に位置し、光伝送体１の光軸Ａ上にコア４ａが位置するように配置される。【００４１】
以上のように構成された図１の光伝送基板もしくは光伝送装置における光伝送は、次の通り行われる。
光素子３が発光素子（例えば面発光レーザ（VCSEL））の場合、その発光点から出射した信号光７は、間隙６で放射状に広がりながら貫通孔２ｃの開口２ｄ１において光伝送体１の高屈折率部１ａ１に入射する。その際は間隙６に存在する空気または樹脂と高屈折率部１ａ１との比屈折率差に応じて信号光７が光軸Ａに対して近づくように屈折し、拡がり角が狭まる。
次に、信号光７は、高屈折率部１ａ１と低屈折率部１ｂとの接合面１ｃ１を通過し低屈折率部１ｂに入射する。この接合面１ｃ１は、断面形状が略円弧であり、すなわち立体的には曲面となっている。よって、高屈折率部１ａ１側から低屈折率部１ｂ側に入射する光は、接合面１ｃ１の曲面形状と比屈折率差に応じてさらに光軸Ａに対して近づくように屈折し、拡がり角が狭まる。
このように、光伝送体１の外部から光伝送体１の内部である高屈折率部に入射しさらに低屈折率部へ入射していく場合についても、信号光の拡がり角を狭める効果が得られるため、この場合についても「集光」と称することとする。【００４２】
低屈折率部１ｂを伝搬した信号光７は、もう１つの高屈折率部１ａ２に入射するが、最初の場合と同様にその接合面１ｃ２の曲面形状と比屈折率差に応じて光軸Ａに対し集光される。
そして信号光７は、貫通孔２ｃの開口２ｄ２において高屈折率部１ａ２から光導波路４の下部クラッド４ｂに入射する。このときも光導波路の下部クラッド４ｂとの比屈折率差に応じてさらに光軸Ａに対して集光され、下部クラッド４ｂを通過してコア４ａに入射する。その後、信号光７は、光路変換ミラー４ｄで反射して光路を略９０度変換され、光導波路４のコア４ａの軸方向に伝搬する。【００４３】
このように、基板２の表面上に実装した発光素子から出射した信号光７は、基板２の両端開口間に形成した光伝送体１内を集光しながら伝搬した後に、最終的に基板２の裏面上に形成した光導波路４に到達し、光路変換の後にさらに伝搬していく。光伝送体１内部の接合面１ｃ１、１ｃ２及びその両端開口２ｄ１、２ｄ２における集光作用により、発光素子３からの出射光の広がり並びに光伝送体１からの出射光の広がりが修正され、伝送損失が低減される。【００４４】
ここで、接合面１ｃ１、１ｃ２をそれぞれ設ける貫通孔２ｃの「両端開口の近傍」の位置とは、接合面１ｃ１、１ｃ２によって信号光の伝搬方向が変えられ、その集光点が貫通孔２ｃの外側となるような位置をいう。【００４５】
なお、図示しないが、別の実施形態として、図１の形態の高屈折率部１ａ１、１ａ２のうちいずれか一方のみを設けた光伝送体としてもよい。高屈折率部を設けない側の光伝送体の端部は、貫通孔開口面まで低屈折率部とする。よって、高屈折率部と低屈折率部との接合面は１つのみとなる。この場合は、高屈折率部を設けた側の貫通孔開口面と、１つの接合面において上記の集光作用が得られる。【００４６】
図２（ａ）〜（ｅ）は、図１に示した本発明の光伝送基板の製造方法の例を工程順に示した部分断面図である。
図２（ａ）に示す通り、基板２の表面２ａ上には、回路及び実装構造に合わせて公知のフォトリソグラフィ工程やエッチング工程により電極層８とソルダーレジスト層９が形成されている。なお、裏面２ｂ上にも、後の工程で設ける光導波路以外の箇所に電極層とソルダーレジスト層を形成してもよい。基板２は、プリント配線基板に限らず、基板内部の絶縁層にアルミナ等を用いたセラミック配線基板や、シリコンやガラス等に電気配線を形成した基板を用いてもよい。汎用的なガラスエポキシ配線基板でもよい。なお、基板２として、電気配線層と絶縁層とが交互に積層された多層基板を用い、基板２の内部に電気配線層が形成されていてもよい。
さらに、後の工程で設置される光素子の発光点または受光点に対向する位置に、基板２を貫通する貫通孔２ｃが設けられる。貫通孔２ｃの加工には、ドリル又はレーザを用いる。その直径は、通常、直径１００〜２００μｍである。【００４７】
次に、図２（ｂ）に示す通り、基板２の表面２ａを鉛直上方に向けて配置し、第２の屈折率ｎ２をもつ低屈折率透明樹脂１ｂ’をシリンジ等を用いて貫通孔２ｃに滴下する。貫通孔２ｃ内を完全に低屈折率透明樹脂１ｂ’で充填するために、表面側の開口２ｄ１の外側に盛り上がるまで滴下することが望ましい。
低屈折率透明樹脂１ｂ’としては、光導波路用の材料として提供されているポリシラン（屈折率１．６程度）、アクリル（屈折率１．５程度）、エポキシ（屈折率１．５程度）（いずれも波長８５０ｎｍにて）の樹脂材料を用いることができ、クラッドに用いられる比較的低屈折率の材料が好適である。これらの透明樹脂材料の滴下時の粘度は１０００〜２０００（ｍＰ・ｓ）が好適である。この範囲の粘度であれば、貫通孔２ｃ外へ流れ出たり、貫通孔２ｃ内に滲入しなかったりすることはなく、貫通孔２ｃ内に隙間なく滲入して裏面側の開口２ｄ２まで到達する。そして、基板２の裏面２ｂと同一平面上にある端面が低屈折率透明樹脂１ｂ’により形成される。【００４８】
続いて、図２（ｃ）に示す通り、薄い板状工具の端部を基板２の表面２ａに押し当てて、基板面と平行に移動させることによって表面２ａ上に盛り上がった低屈折率透明樹脂１ｂ’を取り除く。この操作により、基板２の表面２ａと同一平面上にある端面が低屈折率透明樹脂１ｂ’により形成される。その後、図２（ｃ）の状態から基板２全体を加熱し、低屈折率透明樹脂を硬化させる。【００４９】
硬化後は、図２（ｄ）に示す通り、低屈折率透明樹脂１ｂ’の加熱硬化時の収縮によって両端面が凹形状の曲面１ｃ１’、１ｃ２’となる。これらの凹形状は、低屈折率透明樹脂１ｂ’の貫通孔２ｃ内壁に対する表面張力により決定されるため、通常は貫通孔２ｃの軸上に凹形状の中心点が自然に定まる。凹形状の曲率は、低屈折率透明樹脂１ｂ’の粘度により調整可能である。こうして低屈折率部１ｂが形成される。【００５０】
続いて、図２（ｅ）に示す通り、図２（ｄ）で形成された凹形状の曲面１ｃ１’、１ｃ２’に対して高屈折率透明樹脂を滴下する。高屈折率透明樹脂としては、光導波路用の材料として提供されているポリシラン（屈折率１．６程度）、アクリル（屈折率１．５程度）、エポキシ（屈折率１．５程度）（いずれも波長８５０ｎｍにて）の樹脂材料を用いることができ、コアに用いられる比較的高屈折率の材料が好適である。滴下時の粘度は、前述の低屈折率透明樹脂と同程度が好適である。滴下した際には図２（ｂ）と同様に盛り上がりを形成し、その後、図２（ｃ）と同様に薄い板状工具によって平らにする。
その後、基板２全体を加熱し、高屈折率透明樹脂を硬化させる。硬化時の収縮によって再び凹形状の曲面ができるが、本工程を何度か繰り返すことによって最終的に平坦な端面が形成できる。最終的に得られた高屈折率透明樹脂の２つの端面はそれぞれ、基板２の表面２ａ及び裏面２ｂと同一平面上にある。こうして、高屈折率部１ａ１、１ａ２並びに接合面１ｃ１、１ｃ２が形成される。
なお、別の実施例として、高屈折率透明樹脂の端面が基板２の表面２ａ及び裏面２ｂより盛り上がっていてもよい。その場合、高屈折率透明樹脂はレンズとなるため、集光効果がより高くなる。【００５１】
以上の図２（ｅ）までの工程で貫通孔２ｃ内の光伝送体が完成する。光伝送体と基板との一体性を保持するために、光伝送体の熱膨張率は、基板の熱膨張率の８０〜１２０％の範囲内とすることが好適である。上記の低屈折率透明樹脂及び高屈折率透明樹脂として、このような熱膨張率条件を満たす材料を選択する。例えば、光伝送体が光硬化性エポキシ樹脂から形成される場合、基板をエポキシ系基板（例えばガラスエポキシ基板等）とする。【００５２】
最後に、図２（ｆ）に示す通り、基板２の裏面２ｂに光導波路４を形成する。光導波路４の形成順は、次のステップｆ１〜ｆ４の通りであり、公知技術である。
・ステップｆ１：クラッド材料をスピンコーティングなどで塗布して加熱硬化させ下部クラッド層４ｂを形成する。
・ステップｆ２：コア材を同様に塗布した後で、フォトマスクを介してコアとなるパターンのみを紫外線露光によって硬化させ、有機溶剤による現像を行って非露光部分を除去する。コア層４ａを形成する。コア層４ａの断面形状は、５０〜１００μｍ角の矩形である。
・ステップｆ３：再度クラッド材料を同様に塗布して加熱硬化させて上部及び側面のクラッド層４ｃを形成する。
・ステップｆ４：最後に、端面の角度が９０度であるダイシングブレードを用いて光導波路４の端部を切除し、光軸Ａに対して４５度の角度である光路変換機能をもつ光路変換ミラー４ｄを形成する。【００５３】
図３は、本発明による光伝送基板の第２の実施形態の概略構成を示す部分断面図である。
図３の実施形態は、図１に示した実施形態と同様に、基板２に貫通孔２ｃが空けられ、表面２ａ上に電極８及びソルダーレジスト９の各層が設けられ、裏面２ｂ上に光導波路４が設けられている。表面２ａの貫通孔２ｃの開口２ｄ１に対向する位置に光素子３が設置されることにより光伝送装置として機能する。【００５４】
図３の形態において、図１の形態との相違点は、貫通孔２ｃ内に形成された光伝送体１０の構造である。光伝送体１０は、第１の屈折率ｎ１をもつ高屈折率部１０ａと、第１の屈折率ｎ１よりも小さい第２の屈折率ｎ２をもつ低屈折率部１０ｂ１、１０ｂ２とを有する。高屈折率部及び低屈折率部は、それぞれ適宜の屈折率をもつ透明樹脂から構成される。図３の例では、貫通孔２ｃの軸方向に沿って高屈折率部１０ａが中間部に配置され、その両端に２つの低屈折率部１０ｂ１、１０ｂ２がそれぞれ配置されている。低屈折率部１０ｂ１、１０ｂ２の端部は、それぞれ貫通孔２ｃの両端開口２ｄ１、２ｄ２に位置する平坦面を形成する。【００５５】
光伝送体１０内部における低屈折率部１０ｂ１と高屈折率部１０ａとの接合面１０ｃ１、及び、低屈折率部１０ｂ２と高屈折率部１０ａとの接合面１０ｃ２は、それぞれ両端開口２ｄ１、２ｄ２の近傍に形成され、かつ信号光の光軸Ａの方向において低屈折率部１０ｂ１、１０ｂ２側を凹形状とする曲面に形成される。言い換えるならば、高屈折率部１０ａ側が凸形状の曲面となる。
接合面１０ｃ１、１０ｃ２は屈折率界面であり、図１の形態と同様にレンズ面と同じ作用をもつ。図３の形態においても、これらの接合面１０ｃ１、１０ｃ２は必ず貫通孔２ｃの内部に位置するため、レンズ面の光軸Ａを貫通孔２ｃの軸方向に一致させることが容易である。【００５６】
図３の形態の光伝送体１０の製造方法は、例えば、次の通りである。先ず、予め両凸の円筒形状に仮硬化した高屈折率透明樹脂を用意しておき、基板２に空けた貫通孔２ｃ内に挿入し、再度加熱硬化することにより高屈折率部１０ａを形成する。あるいは、高屈折率透明樹脂を貫通孔２ｃ内に適量だけ滴下し滲入させた後、その両端面に金型を押し当てて加熱硬化させることにより高屈折率部１０ａを形成する。高屈折率部１０ａを形成した後、前述の図１の形態の製造方法における図２（ｅ）の工程と同様にして、低屈折率透明樹脂を滴下及び硬化させて低屈折率部１０ｂ１、１０ｂ２を形成する。【００５７】
図３の形態の光伝送体１０の別の製造方法は、次の通りである。先ず、貫通孔２ｃに嵌合しかつ滑動可能な程度の直径であって第１の屈折率ｎ１をもつ高屈折率樹脂製の微小ボールを貫通孔２ｃ内に１個挿入し、続いて同じ屈折率ｎ１の高屈折率透明樹脂を適量だけ滴下し滲入させ、さらにもう１個の高屈折率樹脂製の微小ボールを挿入する。その後、加熱硬化させることにより高屈折率部１０ａを形成する。高屈折率部１０ａを形成した後、前述の図１の形態の製造方法における図２（ｅ）の工程と同様にして、低屈折率透明樹脂を滴下及び硬化させて低屈折率部１０ｂ１、１０ｂ２を形成する。【００５８】
以上のように構成された図３の光伝送基板もしくは光伝送装置における光伝送は、次の通り行われる。図中、太線は信号光７を、破線は光軸Ａを模式的に示している。
光素子３が発光素子（例えば面発光レーザ（VCSEL））の場合、その発光点から出射した信号光７は、間隙６で放射状に広がりながら貫通孔２ｃの開口２ｄ１において光伝送体１の低屈折率部１０ｂ１に入射する。その際は間隙６に存在する空気または樹脂と低屈折率部１０ｂ１との比屈折率差に応じて信号光７が光軸Ａに対して近づくように屈折し、拡がり角が狭まる。間隙６に樹脂を充填する場合、低屈折率部１０ｂ１より小さい屈折率をもつ材料とする。【００５９】
次に、低屈折率部１０ｂ１と高屈折率部１０ａとの接合面１０ｃ１を通過し高屈折率部１０ａに入射する。この接合面１０ｃ１は、断面形状が略円弧であり、すなわち立体的には曲面となっている。よって、低屈折率部１０ｂ１側から高屈折率部１０ａ側に入射する光は、接合面１０ｃ１の曲面形状と比屈折率差に応じてさらに光軸Ａに対して近づくように屈折し、拡がり角が狭まる。
このように、光伝送体１０の外部から光伝送体１０の内部である低屈折率部に入射しさらに高屈折率部へ入射していく場合についても、信号光の拡がり角を狭める効果が得られるため、この場合についても「集光」と称することとする。【００６０】
高屈折率部１０ａを伝搬した信号光７は、もう１つの低屈折率部１０ｂ２に入射するが、最初の場合と同様にその接合面１０ｃ２の曲面形状と比屈折率差に応じて光軸Ａに対し集光される。
そして貫通孔２ｃの開口２ｄ２において低屈折率部１０ｂ２から光導波路４の下部クラッド４ｂに入射する。このときも光導波路の下部クラッド４ｂとの比屈折率差に応じてさらに光軸Ａに対して集光され、下部クラッド４ｂを通過してコア４ａに入射する。その後、光路変換ミラー４ｄで反射して光路を略９０度変換され、光導波路４のコア４ａの軸方向に伝搬する。【００６１】
ここで、接合面１０ｃ１、１０ｃ２をそれぞれ設ける貫通孔２ｃの「両端開口の近傍」の位置とは、接合面１０ｃ１、１０ｃ２によって信号光の伝搬方向が変えられ、その集光点が貫通孔２ｃの外側となるような位置をいう。【００６２】
なお、図示しないが、別の実施形態として、図３の形態の低屈折率部１０ｂ１、１０ｂ２のうちいずれか一方のみを設けた光伝送体としてもよい。低屈折率部を設けない側は、貫通孔開口面まで高屈折率部とする。よって、高屈折率部と低屈折率部との接合面は１つのみとなる。この場合は、低屈折率部を設けた側の貫通孔開口面と、１つの接合面において上記の集光作用が得られる。【００６３】
図４は、図１に示した光伝送基板の変形形態の概略構成を示す部分断面図である。
基板２の貫通孔２ｃ内に形成した光伝送体１の構造は、図１の光伝送基板と同じであり、低屈折率部１ｂを挟んで両端にそれぞれ高屈折率部１ａ１、１ａ２が設けられている。図１の形態と異なる点は、基板２の２つの主面２ａ、２ｂ上に光導波路４、４０がそれぞれ形成されている点である。光導波路４の端部における光路変換ミラー４ｄ２は開口２ｄ２に対向する位置に、光導波路４０の端部における光路変換ミラー４ｄ１は開口２ｄ１に対向する位置に配置される。【００６４】
図４のように構成された光伝送基板における光伝送は、次の通り行われる。図中、太線は信号光７を、破線は光軸Ａを模式的に示している。
光導波路４０を伝搬してきた信号光は、端面に設けた光路変換ミラー４ｄ１によって９０度の光路変換を受ける。その後、信号光は広がりつつ伝搬し、開口２ｄ１において光伝送体１の高屈折率部１ａ１に入射する。その後は、図１の形態と同様に、高屈折率部１ａ１と低屈折率部１ｂの屈折率界面、及び、低屈折率部１ｂと高屈折率部１ａ２の屈折率界面において集光され、さらに、開口２ｄ２において光導波路４の下部クラッド４ｂに入射し、端部に設けた光路変換ミラー４ｄ２で光路変換した後にコア４ａを伝搬する。【００６５】
図５は、図１に示した光伝送基板の変形形態を適用した光伝送装置の概略構成を示す部分断面図である。
基板２の貫通孔２ｃ内に形成した光伝送体１の構造は、図１の光伝送基板と同じであり、低屈折率部１ｂを挟んで両端にそれぞれ高屈折率部１ａ１、１ａ２が設けられている。図１の形態と異なる点は、基板２の２つの主面２ａ、２ｂ上にそれぞれ、光素子３、３０、電極８、８０及びソルダーレジスト９、９０がそれぞれ設置されている点である。光素子３は、図１の形態と同様に開口２ｄ１の直上に配置される。光素子３０は開口２ｄ２の直下に配置され、その発光点または受光点が、光伝送体１の光軸Ａ上に位置するように配置される。光素子３０の端子は、スタッドバンプやハンダボールあるいは導電性樹脂などの導電性接合材５０によって電極８０に接合される。これによって光素子３０の光電変換動作が可能になる。【００６６】
図５のように構成された光伝送基板もしくは光伝送装置における光伝送は、次の通り行われる。図中、太線は信号光７を、破線は光軸Ａを模式的に示している。
光素子３が発光素子（例えば面発光レーザ（VCSEL））の場合、その発光点から出射した信号光７は、間隙６で放射状に広がりながら貫通孔２ｃの開口２ｄ１において光伝送体１の高屈折率部１ａ１に入射する。その際は間隙６に存在する空気または樹脂と高屈折率部１ａ１との比屈折率差に応じて信号光７が光軸Ａに対して集光される。
次に、高屈折率部１ａ１と低屈折率部１ｂとの接合面１ｃ１を通過し低屈折率部１ｂに入射する。この接合面１ｃ１は、断面形状が略円弧であり、すなわち立体的には曲面となっている。よって、高屈折率部１ａ１側から低屈折率部１ｂ側に入射する光は、接合面１ｃ１の曲面形状と比屈折率差に応じてさらに光軸に対して集光される。【００６７】
低屈折率部１ｂを伝搬した信号光７は、もう１つの高屈折率部１ａ２に入射するが、最初の場合と同様にその接合面１ｃ２の曲面形状と比屈折率差に応じて光軸に対し集光される。
そして貫通孔２ｃの開口２ｄ２において高屈折率部１ａ２から間隙６０に入射する。このときも間隙６０との比屈折率差に応じてさらに光軸に対して集光され、受光素子である光素子３０の受光点に入射する。【００６８】
図示しないが、本発明による光伝送基板のさらに別の実施形態として、上記の各実施形態に示した光伝送基板を複数積層することにより、多層光伝送基板を構成してもよい。ただし、光導波路は、外部に面した基板の主面上に設けることが一般的である。多層光伝送基板における各層の基板に設けた光伝送体の光軸を一致させて配置することにより、厚い多層基板であっても損失を低減して伝送することができる。【００６９】
図６は、図１に示した光伝送基板を適用した複合光伝送基板の一実施例の概略構成を示す部分断面図である。本発明の複合光伝送基板は、互いに所定の間隔を空けて配置された２枚またはそれ以上の光伝送基板からなる。なお、３枚以上の光伝送基板からなる複合光伝送基板においては、それらの基板のうち隣り合う少なくとも２枚の光伝送基板が図６に示した形態をとる。【００７０】
図６を参照すると、第１の基板２は、図１の光伝送基板とほぼ同じであり貫通孔２ｃ内の光伝送体１の構造は、図１のそれと同じであり、低屈折率部１ｂを挟んで両端にそれぞれ高屈折率部１ａ１、１ａ２が設けられている。第１の基板２の一方の主面２ａ上には光素子３、電極８及びソルダーレジスト９がそれぞれ配置されている。光素子３は、貫通孔２ｃの開口の直上に配置される。【００７１】
一方、第１の基板２の他方の主面２ｂ上には、図１の形態と異なり光導波路は設けられていない。その替わりに、第２の基板２０が、第１の基板２に対して平行に所定の間隔を空けて配置され、第２の基板の一方の主面２０ａは、第１の基板２の主面２ｂに対向している。一実施例では、第１の基板をドーターボードとし、第２の基板をマザーボードとし、双方の基板上の電気配線は、例えば、図示しない適宜の半田接続部を介して電気的に接続されている。別の例では、第１の基板をマザーボードとし、第２の基板をドーターボードとしてもよい。【００７２】
第２の基板の主面２０ａ上には光導波路４及び光路変換ミラー４ｄが設けられている。光導波路４は、基板２０側から順に層状の下部クラッド４ｂ、断面矩形のコア４ａ、層状の上部クラッド４ｃから構成されており、光導波路４の端面に対向するように、光導波路４の軸方向に対して略４５度に加工された光路変換ミラー４ｄが配置されている。光路変換ミラー４ｄは、貫通孔２ｃの開口の直下であって光伝送体１の光軸Ａ上に位置するように配置される。【００７３】
図６のように構成された複合光伝送基板もしくは光伝送装置における光伝送は、次の通り行われる。図中、太線は信号光７を、破線は光軸Ａを模式的に示している。光素子３が発光素子（例えば面発光レーザ（VCSEL））の場合、その発光点から出射した信号光７は、間隙６で放射状に広がりながら貫通孔２ｃの開口において光伝送体１の高屈折率部１ａ１に入射する。その際は間隙６に存在する空気または樹脂と高屈折率部１ａ１との比屈折率差に応じて信号光７が光軸Ａに対して集光される。
次に、高屈折率部１ａ１と低屈折率部１ｂとの接合面１ｃ１を通過し低屈折率部１ｂに入射する。この接合面１ｃ１は、断面形状が略円弧であり、すなわち立体的には曲面となっている。よって、高屈折率部１ａ１側から低屈折率部１ｂ側に入射する光は、接合面１ｃ１の曲面形状と比屈折率差に応じてさらに光軸に対して集光される。【００７４】
低屈折率部１ｂを伝搬した信号光７は、もう１つの高屈折率部１ａ２に入射するが、最初の場合と同様にその接合面１ｃ２の曲面形状と比屈折率差に応じて光軸に対し集光される。
そして貫通孔２ｃの開口において高屈折率部１ａ２から間隙６０に入射する。このときも間隙６０との比屈折率差に応じてさらに光軸に対して集光され、光路変換ミラー４ｄで反射して光路を略９０度変換され、光導波路４のコア４ａの軸方向に伝搬する。【００７５】
図６の複合光伝送基板の作製方法は、例えば次の通りである。
第１工程では、第２の基板２０（例えばマザーボード）の一方の主面２０ａ上に光導波路４を作製する。第２工程では、第１の基板２（例えばドーターボード）に光伝送体１を作製する。なお、第１工程と第２工程は、独立して行えるため順不同である。第３工程では、第１の基板２に光素子３を実装する。最後に、第４工程で、第１の基板を第２の基板上に搭載する。【００７６】
なお、図６に示した実施形態では、第１の基板２に対して図１に示した光伝送体１と同じものを形成したが、別の実施形態として、図３に示した光伝送体１０を形成してもよい。また、第１の基板２の主面１ａ上に光素子３を実装する替わりに、図４に示した実施形態のように光導波路４０を形成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明による光伝送基板の第１の実施形態を示す断面図である。
【図２】本発明による光伝送基板の製造方法の各工程を示す断面図である。
【図３】本発明による光伝送基板の第２の実施形態を示す断面図である。
【図４】本発明による光伝送基板の第１の実施形態の適用例を示す断面図である。
【図５】本発明による光伝送基板の第１の実施形態の別の適用例を示す断面図である。
【図６】本発明による複合光伝送基板の実施形態を示す断面図である。
【図７】従来の光伝送基板の例を示す図であり、（ａ）が断面図、（ｂ）が光路用貫通孔の断面図である。
【図８】従来の光伝送基板の例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００７８】
１、１０  光伝送体
１ａ、１０ａ  高屈折率部
１ｂ、１０ｂ  低屈折率部
１ｃ１、１ｃ２、１０ｃ１、１０ｃ２  接合面
２  基板（第１の基板）
２ａ  表面（一方の主面）
２ｂ  裏面（他方の主面）
２ｃ  貫通孔
２ｄ１、２ｄ２  貫通孔の開口
３、３０  半導体光素子（発光素子もしくは受光素子）
４  光導波路
４ａ  コア（層）
４ｂ  下部クラッド（層）
４ｃ  上部クラッド（層）
４ｄ  光路変換ミラー
５、５０  導電性接合材
６、６０  間隙（空気もしくは透明樹脂）
７  信号光
８、８０  電極（層）
９、９０  ソルダーレジスト（層）
２０  第２の基板
２０ａ  表面（一方の主面）
２０ｂ  裏面（他方の主面）
Ａ  光軸
【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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