(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パターニングされた電気配線を有する基板に形成され、前記基板を厚み方向に貫通する孔内に第二の光反応性材料を充填し、さらに、前記孔の一方の開口側から前記第二の光反応性材料を部分的に露光して硬化部分と可溶性部分を形成し、次に、前記第二の光反応性材料の可溶性部分を溶解除去して前記孔内に凹部を有する充填部を形成し、前記凹部内に、光透過性を有し、前記充填部よりも高屈折率の第二の充填材料を充填した後に、前記第二の充填材料を硬化させてマイクロ凸レンズを形成することを特徴とする光電気混載基板の製造方法。
【請求項２】
前記基板の片面に光透過性を有する支持フィルムを貼付して前記孔の一方の開口を閉塞させた後、他方の開口から前記孔内に前記第二の光反応性材料を注入し、
前記支持フィルムを介して前記第二の光反応性材料を露光することを特徴とする請求項１に記載の光電気混載基板の製造方法。
【請求項３】
前記マイクロ凸レンズを形成する際に、前記マイクロ凸レンズが形成される領域と前記孔の内周側面との間を露光し、前記マイクロ凸レンズを前記孔の内周側面に接続する接続部を形成することを特徴とする請求項１に記載の光電気混載基板の製造方法。
【請求項４】
前記露光は、中央の光透過率が低く、外周側の方が高い凹レンズ状のレンズパターンが光減衰パターン内に複数個配置されているマスクを用いる請求項１に記載の光電気混載基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光電気混載基板に関し、特に、マイクロ凸レンズを有する光電気混載基板とその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年では、インターネット等の通信データ量が飛躍的に増大しており、信号処理装置内の電気信号と光ファイバ内を電送される光信号とを相互に変換し、光信号を用いた高速大容量通信を実現する技術の重要性が増している。
電気信号と光信号を相互に変換するために、光信号の受発信素子と光導波路の間に、光信号を集光するマイクロレンズが配置されている構造の光電気混載基板が提案されている。【０００３】
このようなマイクロレンズの形成方法には、金型を用いる方法や、レンズ材料を滴下して形成する方法や、円柱状に形成したレンズ材料を加熱、軟化させて形成する方法や、マスクを透過した露光光でレンズ材料を露光する方法等があるが、従来の各製造方法では、光電気混載基板とは別にマイクロレンズを形成し、これを光電気混載基板上に搭載させるため、マイクロレンズの実装コストが高く、また、基板に対するマイクロレンズの位置合わせが困難であった。
マスクを用いたマイクロレンズの形成方法は、例えば下記文献１に記載されている。
【特許文献１】特開平８−２８６００２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は上記従来技術の問題点を解決するために創作されたものであり、基板に直接マイクロレンズを形成する技術を提供することを第一の課題とする。
また、マイクロレンズを基板内に内蔵させることができる技術を提供することを第二の課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するため、本発明は、パターニングされた電気配線を有する基板に形成され、前記基板を厚み方向に貫通する孔内に第二の光反応性材料を充填し、さらに、前記孔の一方の開口側から前記第二の光反応性材料を部分的に露光して硬化部分と可溶性部分を形成し、次に、前記第二の光反応性材料の可溶性部分を溶解除去して前記孔内に凹部を有する充填部を形成し、前記凹部内に、光透過性を有し、前記充填部よりも高屈折率の第二の充填材料を充填した後に、前記第二の充填材料を硬化させてマイクロ凸レンズを形成することを特徴とする光電気混載基板の製造方法である。
また、本発明は、前記基板の片面に光透過性を有する支持フィルムを貼付して前記孔の一方の開口を閉塞させた後、他方の開口から前記孔内に前記第二の光反応性材料を注入し、前記支持フィルムを介して前記第二の光反応性材料を露光することを特徴とする光電気混載基板の製造方法である。
また、本発明は、前記マイクロ凸レンズを形成する際に、前記マイクロ凸レンズが形成される領域と前記孔の内周側面との間を露光し、前記マイクロ凸レンズを前記孔の内周側面に接続する接続部を形成することを特徴とする光電気混載基板の製造方法である。
また、本発明は、前記露光は、中央の光透過率が低く、外周側の方が高い凹レンズ状のレンズパターンが光減衰パターン内に複数個配置されているマスクを用いる光電気混載基板の製造方法である。
【０００６】
本発明は上記のように構成されており、光反応性材料が光硬化性材料である場合は、露光光が照射された部分が硬化して硬化部分となり、照射されない部分が可溶性部分となる。光反応性材料が光溶解性材料である場合は、一旦仮硬化させた後、マスクを用いて露光すると、露光光が照射された部分が可溶性部分となり、照射されなかった部分が硬化部分となる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明では、処理対象物の孔内に配置した光反応性材料にマスクを透過した露光光を照射して硬化部分と可溶性部分を形成し、その光反応性材料でマイクロ凸レンズを形成したり、マスクを透過した露光光により、光反応性樹脂から凹部を有する充填部を形成し、凹部内に熱硬化性樹脂などの液状の充填材料を配置し、硬化させてマイクロ凸レンズを形成している。【０００８】
処理対象物とマスクの位置合わせは容易であるから、処理対象物とは別に形成したマイクロ凸レンズを実装する場合に比べて、マイクロ凸レンズを正確な位置に配置することができる。
また、処理対象物内の配線層や保護層等のパターニングと同様の露光、現像工程によってマイクロ凸レンズを形成できるので、作業性が高い。
また、マイクロ凸レンズが光電気混載基板内に内蔵されているので、光電気混載基板の取扱いが容易になる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】(ａ)〜(ｃ)：本発明の第一例の光電気混載基板の製造工程を説明するための図面であって、(ａ)金属層形成、(ｂ)孔形成、(ｃ)支持フィルム貼付
【図２】(ａ)〜(ｃ)：本発明の第一例の光電気混載基板の製造工程を説明するための図面であって、(ａ)第一の光反応性材料の充填、(ｂ)支持部で支持されたマイクロ凸レンズの形成、(ｃ)未硬化の第一の光反応性材料除去
【図３】(ａ)〜(ｃ)：本発明の第一例の光電気混載基板の製造工程を説明するための図面であって、(ａ)第一の充填材料の充填、(ｂ)硬化、(ｃ)研磨
【図４】(ａ)〜(ｃ)：本発明の第一例の光電気混載基板の製造工程を説明するための図面であって、(ａ)金属層のパターニング、(ｂ)保護層形成、(ｃ)光導波路の形成
【図５】(ａ)、(ｂ)：本発明の第一例の光電気混載基板の製造工程を説明するための図面であって、(ａ)切れ込みの形成、(ｂ)反射部の形成
【図６】(ａ)〜(ｂ)：本発明の変形例の光電気混載基板の製造工程を説明するための図面であって、(ａ)孤立するマイクロ凸レンズの形成、(ｂ)残存する第一の光反応性材料の除去、(ｃ)第一の充填材料の充填
【図７】(ａ)〜(ｃ)：本発明の変形例の光電気混載基板の製造工程を説明するための図面であって、(ａ)支持フィルムの除去、(ｂ)金属層のパターニング、(ｃ)光導波路及び反射部の形成
【図８】(ａ)〜(ｃ)：本発明の第二例の光電気混載基板の製造工程を説明するための図面であって、(ａ)第一例の場合とは反対側の面への支持フィルムの貼付、(ｂ)第二の光反応性材料の充填、(ｃ)凹部を有する充填部の形成
【図９】(ａ)〜(ｃ)：本発明の第二例の光電気混載基板の製造工程を説明するための図面であって、(ａ)未硬化の第二の光反応性材料の除去、(ｂ)第二の充填材料の注入と硬化、(ｃ)研磨
【図１０】(ａ)：第一、第二例の光電気混載基板に光電変換基板の一例が搭載された状態を説明するための図  (ｂ)：第一、第二例の光電気混載基板に光電変換基板の他の例が搭載された状態を説明するための図
【図１１】(ａ)：第三例の光電気混載基板に光電変換基板の一例が搭載された状態を説明するための図  (ｂ)：第一、第二例の光電気混載基板に光電変換基板の他の例が搭載された状態を説明するための図
【図１２】(ａ)：マイクロ凸レンズを形成するためのマスクの一例  (ｂ)マイクロ凸レンズを形成するためのマスクの他の例
【図１３】(ａ)、(ｂ)：二回以上の露光工程で支持部とマイクロ凸レンズを形成する例を説明するための図
【符号の説明】
【００１０】
１ａ〜１ｄ、２ａ〜２ｃ、３ａ〜３ｃ……光電気混載基板
１１……孔
１３……充填部
１４……接続部
１５……マイクロ凸レンズ
３４〜３７……配線層
４６、６６……支持フィルム
６５……凹部
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図５（ｂ）の符号１ａは、本発明の第一例の光電気混載基板を示している。
この光電気混載基板１ａは、多層基板部３０と、レンズ部１０とを有している。多層基板部３０は、一乃至複数層の基板と、絶縁層や電気配線である配線層が積層された構造であり、ここでは、多層基板部３０は、ベース層３１を有しており、ベース層３１の表面と裏面には、パターニングされた配線層３４、３５が配置され、ベース層３１の表面と裏面には、配線層３４、３５を覆うように、絶縁層３２、３３がそれぞれ配置され、更に、各絶縁層３２、３３の表面にはパターニングされた配線層３６、３７がそれぞれ配置されている。異なる層の配線層３４〜３７の間は、ベース層３１や絶縁層３２、３３によって互いに分離されている。【００１２】
この例では、絶縁層３２、３３と配線層３４、３５は、ベース層３１の片面上に一層ずつしか形成されておらず、絶縁層３２、３３上の配線層３６、３７を含めても配線層３４〜３７は片面二層であるが、絶縁層と配線層を更に積層し、片面三層以上の多層基板も本発明の多層基板部３０に含まれる。【００１３】
更に、最外層の配線層３６、３７の表面には、それらの配線層３６、３７を覆うように、保護層４５（ソルダーレジスト層ともいう）がそれぞれ配置されており、光電気混載基板１ａと外部の電気部品との間が短絡しないようにされている。【００１４】
ベース層３１や絶縁層３２、３３は、エポキシなどの樹脂の他、セラミックスを用いることができる。配線層３４〜３７はパターニングされた銅などの金属膜を用いることができる。【００１５】
多層基板部３０には、厚み方向を貫通するスルーホール(貫通孔)４１が形成されており、その内周面には無電解メッキ層から成る導電性の層間接続層４２が形成されている。スルーホール４１の内部であって、層間接続層４２で囲まれた空間内は樹脂充填物４３が充填されている。【００１６】
層間接続層４２は、各配線層３４〜３７の一部と接触し、異なる層に位置する配線層３４〜３７間を相互に電気的に接続しており、層間接続層４２を介して異なる層の配線層３４、３７間に電気信号が伝達されるように構成されている。【００１７】
次に、多層基板部３０には、スルーホール４１よりも大径の孔１１が形成されており、レンズ部１０は、この孔１１内に配置されている。
レンズ部１０は、光を集光する集光部１２と、孔１１内部の集光部１２以外の部分を充填する充填部１３とを有している。【００１８】
集光部１２は、孔１１の一端に配置されており、充填部１３は、孔１１内では、集光部１２の反対側に位置している。
集光部１２は、一乃至複数個のマイクロ凸レンズ１５と、マイクロ凸レンズ１５の側面に配置された支持部１４を有している。【００１９】
マイクロ凸レンズ１５は孔１１の内周側面とは離間されているが、支持部１４は孔１１の内周側面に接触し、接触した部分に固定されており、従って、各マイクロ凸レンズ１５は支持部１４によって孔１１の内周側面に固定されている。【００２０】
また、集光部１２と充填部１３とは互いに密着しており、充填部１３は孔１１の内周側面と接触し、接触した部分に固定されている。各マイクロ凸レンズ１５と充填部１３とは密着し、マイクロ凸レンズは密着部に固定されており、従って、マイクロ凸レンズ１５は充填部１３によっても孔１１の内周側面に固定されている。【００２１】
多層基板部３０の表面には、マイクロ凸レンズ１５の光軸５６と交叉する位置を横断して、各マイクロ凸レンズ１５毎に、光導波路４７が延設されている。
各光導波路４７と各マイクロ凸レンズ１５の光軸５６とが交叉する位置には、光導波路４７毎に反射部４９が配置されている。【００２２】
各光導波路４７は、同一の平面を含む互いに平行な平面内に位置しており、各光導波路４７内を光信号が伝播され、反射部４９に入射すると、光信号は光導波路４７が位置する平面とは略垂直方向に反射され、逆に、光導波路４７が位置する平面とは略垂直方向から反射部４９に光信号が入射しても略垂直方向に反射され、光信号が光導波路４７の内部に導入さるように構成されている。【００２３】
集光部１２、特にマイクロ凸レンズ１５の構成材料の屈折率は充填部１３の構成材料の屈折率よりも高く、且つ、マイクロ凸レンズ１５は中央が厚く、中央寄りよりも外周寄りの方が薄い半球に近い形状であり、厚く膨らんだ部分が充填部と密着している。従って、マイクロ凸レンズ１５を通って充填部１３に入射する光信号と、充填部１３を通ってマイクロ凸レンズ１５に入射する光信号は、両方とも集光される。【００２４】
マイクロ凸レンズ１５は、光導波路４７が位置する平面と略垂直方向に反射された光信号の進行方向に位置しており、反射された光信号は光軸５６と平行な方向からマイクロ凸レンズ１５に入射し、集光され、充填部１３を通過して多層基板部３０の外部に放出される。【００２５】
逆に、光信号が充填部１３を通過し、光軸５６と平行な方向からマイクロ凸レンズ１５に入射し、マイクロ凸レンズ１５によって集光された光信号の進行方向には反射部４９が位置しており、集光された光信号が、光導波路４７が位置する平面とは略垂直な方向から反射部４９に入射すると略垂直方向に反射され、光導波路４７内に導入される。
本発明の光電気混載基板１ａ(及び後述する各光電気混載基板１ｂ〜１ｄ)には、種々の電気又は光部品や基板を搭載することができる。【００２６】
図１０(ａ)、(ｂ)の符号２ａ、３ａは、光電変換基板６、７が搭載された状態の光電気混載基板をそれぞれ示している。
光電変換基板６、７は、それぞれ発受光素子８２、９２を有している。光電変換基板６、７は、その内部や表面にパターニングされた配線層８４、９４がそれぞれ配置されており、発受光素子８２、９２はその配線層８４、９４に接続され、駆動ＩＣ（ドライバＩＣ又はアンプＩＣ）８３、９３等の電子部品との間で電気信号を伝達できるように構成されている。【００２７】
先ず、図１０(ａ)を説明すると、同図の光電変換基板６は、基板内部に凹部７７を有しており、発受光素子８２は、その凹部７７内に配置されている。
光電変換基板６は、受光素子８２がマイクロ凸レンズ１５の光軸５６の延長線上に位置するように配置されている。【００２８】
光電変換基板６は、凸レンズ８１を有しており、この凸レンズ８１は発受光素子８２の真上位置に配置されている。凹部７７内は光信号に対して透明な充填材料７８で充填されている。【００２９】
発受光素子８２が受光素子として動作する場合、光電気混載基板１ａ中の光導波路４７内を走行し、反射部４９で反射された光信号は、集光部１２と凸レンズ８１によって集光され、発受光素子８２に入射し、電気信号に変換される。【００３０】
発受光素子８２が発光素子として動作する場合、配線層８４から入力された電気信号は発受光素子８２によって光信号に変換され、発信される。発受光素子８２から射出された光信号は、凸レンズ８１と集光部１２とで集光され、反射部４９で反射されて光導波路４７中に導入される。
マイクロ凸レンズ１５は発受光素子８２毎に配置されており、各発受光素子８２から発信された光信号は、マイクロ凸レンズ１５によってそれぞれ集光される。【００３１】
図１０(ｂ)の光電変換基板７は、凹部７７と凸レンズ８１を有さず、発受光素子９２と駆動ＩＣ９３が表面に露出されているが、光信号の送受信動作は図１０(ａ)の場合と同じである。【００３２】
光電気混載基板１ａの配線層３６と光電変換基板６７の配線層８４、９４の間は導電性のパンプ８５、９５によって電気的に接続されており、光電変換基板６、７と光電気混載基板１ａ間では、光信号は、レンズ部１０を介して一方向又は双方向に伝達されるのに対し、電気信号は、バンプ８５、９５を介して一方向又は双方向に伝達されるように構成されている。【００３３】
なお、光電気混載基板１ａの表面やレンズ部１０と光導波路４７の間には保護層４５、４６が配置されているが、この保護層４５、４６は、光信号が透過する透明性を有しており、光信号の伝達は妨げられない。
また、光電気混載基板１ａにも、半導体素子やコンデンサ等の電子部品を搭載し、電子回路を構成させることができる。【００３４】
上記のような光電気混載基板１ａの製造工程を説明する。
先ず、図１（ａ）に示すように、ベース層３１の両面に、配線層３４、３５と絶縁層３２、３３とがこの順序で配置され、等等に、絶縁層３２、３３の表面に金属層５１、５２が配置された処理対象物１０１を用意する。図１（ａ）及び後述する各図は部分断面図である。【００３５】
図１（ａ）の処理対象物１０１には、所定位置に予めスルーホール４１が穿設されており、スルーホール４１の内周側面には層間接続層４２が配置され、更に、層間絶縁層４２で囲まれた空間内には樹脂充填物４３が配置されている。【００３６】
スルーホール４１は金属層５１、５２も貫通しており、スルーホール４１の上下端部において、層間接続層４２はスルーホール４１内に露出する金属層５１、５２と接触し、電気的に接続されている。従って、後述するように、金属層５１、５２をパターニングして配線層３６、３７を形成すると、層間接続層４２と、これに接触している配線層３６、３７とが電気的に接続される。【００３７】
スルーホール４１はベース層３１上の配線層３４、３５も貫通しており、金属層５１、５２の場合と同様に、層間接続層４２はスルーホール４１の内周面に露出する配線層３４、３５と接触し、配線層３４、３５と層間接続層４２とが電気的に接続される。その結果、層が異なる各配線層３４〜３７は、層間接続層４２によって相互に電気的に接続されている。【００３８】
次に、図１（ｂ）に示すように、上記処理対象物１０１を厚み方向に貫通する大径の孔１１を形成する。
この状態の処理対象物１０２では、孔１１の両端が開放されており、次に、図１（ｃ）に示すように、処理基板１０２の片面に支持フィルム５５を貼付すると、孔１１の一端が支持フィルム５５で閉塞され、他端が開放された容器状の空間を有する処理基板１０３が得られる。【００３９】
予め、マイクロ凸レンズ１５の材料となる液状の光硬化性材料から成る第一の光反応性材料を用意しておき、その処理対象物１０３を、支持フィルム５５が鉛直下方、孔１１の開放端が鉛直上方に向くように配置し、液状の第一の光反応性材料を孔１１内に注入する。第一の光反応性材料、及び後述する第二の光反応性材料は、ここでは有機材料を用いているが、無機材料を用いることもできるし、光硬化性材料であっても光溶解性材料であってもよい。また、第一、第二の充填材量も有機材料を用いているが、無機材料を用いてもよい。【００４０】
図２（ａ）の符号１０４はその状態の処理対象物を示しており、孔１１底面は支持フィルム５５で閉塞されており、液密になっているから、第一の光反応性材料５７は孔１１の内部から漏洩しない。
処理対象物１０４の下方位置であって、支持フィルム５５に近接する位置にはマスク５８を配置し、図２（ｂ）に示すように、マスク５８に露光光４４を照射する。【００４１】
マスク５８は露光光４４を部分的に透過させるように後述する遮光部が設けられており、支持フィルム５５は露光光４４に対する透光性を有しているから、マスク５８と支持フィルム５５を透過した露光光４４は第一の光反応性材料５７に入射する。【００４２】
第一の光反応性材料５７は露光光４４が照射されると硬化する樹脂であり、マスク５８のパターンに応じた照射形状の露光光４４が照射されるから、第一の光反応性材料５７はマスク５８のパターンに応じた形状の硬化部分から成る集光部１２が形成される。【００４３】
図２（ｂ）の符号１０５は、集光部１２が形成された状態の処理対象物を示している。
本発明では、紫外線や可視光の他、電子線等であっても、第一(及び後述する第二)の光反応性材料をマスクのパターンに応じた形状に形成する電磁波、粒子線を広く含む。【００４４】
この例で使用したマスク５８は、図１２(ａ)に示したようなパターンであり、ガラス基板上に、露光光４４を遮光する遮光部１５１が所定パターンで配置されている。遮光部１５１と遮光部１５１の間は、露光光４４が通過する透光部１５２である。【００４５】
このマスク５８は、円形の遮光部１５１と円形の透光部１５２とが交互に同心状に配置された複数のレンズパターン１５３と、各レンズパターンの周囲に位置し、直線状の遮光部１５１と透光部１５２が交互に配置された光減衰パターン１５４とを有している。【００４６】
前記マスク５８の、光減衰パターン１５４内における、遮光部１５１に対する透光部１５２の面積割合は、レンズパターン１５３内における遮光部１５１に対する透光部１５２の面積割合以下にされており、従って、光減衰パターン１５４を透過した露光光４４の光量は、各レンズパターン１５３をそれぞれ透過した露光光４４の光量以下になるようにされている。【００４７】
前記マスク５８は、レンズパターン１５３の内部では、透光部１５２の幅は同心円の中心に近い方が広く、逆に、遮光部１５１の幅は同心円の外周に近い方が広くされており、従って、レンズパターン１５３の内部における遮光部１５１に対する透光部１５２の面積割合は、同心円の中心に近い方が大きく、同心円の外周に近い方が小さくなるようにされている。【００４８】
上記のような面積比により、マスク５８と透過した露光光４４の光量は、光減衰パターン１５４を透過した部分で弱く、各レンズパターン１５３の中心に近づくに連れて大きくなり、光減衰パターン１５４を透過した露光光４４よりも、各レンズパターン１５３の中心に近い位置を透過した露光光４４の方が光量が大きく、第一の光反応性材料５７の深部にまで到達する。【００４９】
その結果、図２（ｂ）のように、レンズパターン１５３を透過した露光光４４が照射された部分では、中央が厚い凸レンズ状に硬化され、その部分でマイクロ凸レンズ１５が形成される。【００５０】
マイクロ凸レンズ１５の周囲の光減衰パターン１５４を透過した部分では、露光光４４が同じ光量で到達し、均一に硬化され、その結果、マイクロ凸レンズ１５よりも薄い一定厚みの板状の支持部１４が形成され、マイクロ凸レンズ１５と支持部１４によって集光部１２が構成される。【００５１】
支持部１４は、孔１１の内周面と接触し、孔１１の内周面に固定されており、マイクロ凸レンズ１５を孔１１内で固定している。マイクロ凸レンズ１５は、図２（ｂ）の状態では、支持フィルム５５上にも固定されている。【００５２】
マスク５８を透過した露光光４４の光量は、レンズパターン１５３の中心を透過した部分の露光光であっても、第一の光反応性材料５７を深さ方向全部硬化させる光量よりも少なくされており、集光部１２上には未硬化の第一の光反応性材料５７が残留している。【００５３】
その状態の処理対象物１０５を洗浄し、未硬化の第一の光反応性材料５７を除去すると、図２（ｃ）に示すように、孔１１内の集光部１２よりも上の部分に空洞６１が形成された処理基板１０６が得られる。【００５４】
次に、図３（ａ）に示すように、空洞６１内に、液状の第一の充填材料６２を注入する。
ここで、孔１１が集光部１２によって閉塞されている場合には、支持フィルム５５を除去しておいても第一の充填材料６２は漏洩しないが、集光部１２によって閉塞されていない場合は支持フィルム５５は除去せずに残しておき、支持フィルム５５によって孔１１底面を閉塞させておく。【００５５】
いずれにしろ、図３（ａ）に示すように、空洞６１が第一の充填材料６２で充填された処理対象物１０７を形成する。第一の充填材料６２は、処理対象物１０７の表面よりも盛上がる程度に孔１１内部に配置する。
その状態で第一の充填材料６２を硬化させると、図３（ｂ）に示すように、第一の充填材料６２の硬化物６３が、孔１１内の集光部１２上に形成される。【００５６】
第一の充填材料６２は熱硬化性、光硬化性の他、いかなる硬化性であってもよいが、硬化物６３には、光信号を通過させる透光性が必要である。
硬化物６３の底面は集光部１２と密着しており、上部は処理対象物１０８の表面よりも上方に盛上がっている。【００５７】
次に、硬化物６３を有する処理対象物１０８を表面研磨し、硬化物６３のうちの処理対象物１０８表面よりも盛上がった部分を除去すると、図３（ｃ）に示すように、表面が平坦な充填部１３が孔１１内の集光部１２上に配置された処理対象物１０９が得られる。【００５８】
充填部１３と集光部１２は互いに密着しており、それらでレンズ部１０が構成されている。マイクロ凸レンズ１５の底面と支持部１４の底面は平坦であるから、レンズ部１０に略垂直に照射される光信号はその内部に垂直に入射する。【００５９】
また、レンズ部１０の表面は平坦であるから、照射された光信号は散乱されずにレンズ部１０の内部に入射し、また、発散されずにレンズ部１０の外部に出射される。【００６０】
充填部１３を構成する材料(硬化した第一の充填材料)の屈折率は、マイクロ凸レンズ１５を構成する材料(硬化した第一の光反応性材料)の屈折率よりも小さく、マイクロ凸レンズ１５を通過する光信号は、凸レンズ形状のマイクロ凸レンズ１５によって集光されるのは上述した通である。【００６１】
この例及び後述する各実施例において、マイクロ凸レンズ１５の屈折率は、充填部１３の屈折率に対し、１．０５倍以上高くするのが望ましい。一例として、マイクロ凸レンズ１５は屈折率１．５８４のエポキシ樹脂、充填部１３は屈折率１．４４８のエポキシ樹脂で形成することができる。【００６２】
マイクロ凸レンズ１５や充填部１３を構成する樹脂の種類は、光信号を透過させる透明性を有し、上記屈折率の大小関係を満たす樹脂であればよく、エポキシ樹脂の他、シリコン樹脂やアクリル樹脂等の種々の樹脂を用いることができる。【００６３】
支持フィルム５５は、充填物６３の研磨の前又は後で除去することができる。支持フィルム５５を除去した後、金属膜５１、５２をパターニングし、図４（ａ）に示すように、絶縁層３２、３３上に配線層３６、３７を有する処理対象物１１０を得る。【００６４】
次に、処理対象物１１０上に樹脂層を形成し、パターニングし、図４（ｂ）に示すように、その樹脂層から成る保護層(ソルダーレジスト膜)４５、４６を有する処理対象物１１１を得る。【００６５】
保護層４５、４６には所定位置に開口３８が形成されており、開口３８底面には、最外層の配線層３６(又は３７)の表面が露出されている。開口３８以外の部分では、最外層の配線層３６、３７は覆われている。【００６６】
次に、処理対象物１１１の片面に光導波路を貼付する。ここでは、図４（ｃ）に示すように、三層構造の光導波路４７が、集光部１２が位置する側の面に貼付されており、その処理対象物１１２をダイシング装置等により切削加工し、図５（ａ）に示すように、光導波路４７のマイクロ凸レンズ１５の光軸５６の延長線上の部分に、光導波路４７に対して略４５°の傾斜面５４を有する切れ込み５０を形成する。【００６７】
この状態の処理対象物１１３を成膜装置内に搬入し、切れ込み５０の内部や光導波路４７の表面を含む処理対象物１１３の片面に金属層を形成した後、切れ込み５０の外部に位置する金属層を除去すると、図５（ｂ）に示すように、切れ込み５０の傾斜面５４の表面に残部の金属層から成る反射層５３が形成され、本発明の第一例の光電気混載基板１ａが得られる。【００６８】
同図符号４９は、切れ込み５０と、その傾斜面５４と、反射層５３とから成る反射部を示しており、マイクロ凸レンズ１５から反射部４９に入射する光信号や、光導波路４７から反射部４９に入射する光信号は、反射層５３の表面ではなく底面で反射され、進行方向が略９０°変えられるように構成されている。【００６９】
上記第一例の光電気混載基板１ａでは、マイクロ凸レンズ１５は、支持部１４によって孔１１内に固定されていたが、本発明の光電気混載基板１ａは、必ずしも支持部４を設ける必要はない。【００７０】
例えば、図２（ａ）のような、支持フィルム５５によって底面が閉塞された孔１１内が第一の光反応性材料５７によって充填された上記処理対象物１０４を得た後、上記のマスク５８とは異なり、支持部１４が形成されないようなパターンを有するマスクによって、第一の光反応性材料５７を露光する。【００７１】
例えば、図１２(ｂ)のマスク５９は、上記マスク５８と同じ複数のレンズパターン１５３を有しており、そのレンズパターン１５３の外部には、遮光部１５１から成る遮光パターン１５５が配置されている。従って、レンズパターン１５３の外部では露光光４４が透過しないように構成されており、このマスク５９を透過した露光光４４が第一の光反応性材料５７に照射され、照射された部分が硬化すると、図６（ａ）に示すように、支持部を有さない孤立したマイクロ凸レンズ１５が形成される。【００７２】
このマイクロ凸レンズ１５は支持フィルム４６上に固定されているが、その周囲は未硬化の第一の光反応性材料１３が充満しており、マイクロ凸レンズ１５は孔１１の内周面に固定されていない。【００７３】
次いで、この処理対象物１２５を洗浄し、未硬化の第一の光反応性材料５７を除去すると、図６（ｂ）に示すように、孔１１の内部には、支持フィルム４６上に固定されたマイクロ凸レンズ１５を有する処理対象物１２６が得られる。【００７４】
この処理対象物１２６の孔１１内に表面が盛上がる程度に第一の充填材料を注入し、硬化させると、図６（ｃ）に示すように、孔１１内に第一の充填材料の硬化物６３が形成された処理対象物１２７が得られる。【００７５】
次いで、硬化物６３の処理対象物１２７の表面よりも盛上がった部分を研磨装置等により研磨除去し、図７（ａ）に示すように、表面が平坦な充填部１３を形成した後、その処理対象物１２８の金属層５１、５２をパターニングすると、図７（ｂ）に示すように、最外層にパターニングされた配線層３６、３７を有する処理対象物１２９が得られる。【００７６】
第一の充填材料の硬化によって硬化物６３が形成された後は、孤立したマイクロ凸レンズ１５は、硬化物６３によって孔１１の内周面に固定されており、支持フィルム４６を除去してもマイクロ凸レンズ１５は孔１１内から脱落しない。【００７７】
次いで、図７（ｃ）に示すように、最外層の配線層３６、３７と密着してパターニングされた保護層４５、４６を形成し、光導波路４７を貼付し、反射部４９を形成すると、本発明の変形例である光電気混載基板１ｄが得られる。【００７８】
この変形例の光電気混載基板１ｄは、第一例の光電気混載基板１ａ(及び後述する第二、第三例の光電気混載基板１ｂ、１ｃ)に替え、光電変換基板６、７を搭載し、光電変換基板６、７を有する光電気混載基板を構成させることができる。
以上は、先ず、マイクロ凸レンズ１５を形成し、次に、充填部１３を形成したが、本発明方法はそれに限定されるものではない。【００７９】
上記第一例や変形例の光電気混載基板１ａ、１ｄと同じ位置にマイクロ凸レンズ１５を配置する場合について説明すると、図１（ｂ）に示すような、厚み方向を貫通する孔１１が形成された状態の処理対象物１０２を形成した後、図８（ａ）に示すように、上記第一例及び変形例の光電気混載基板１ａ、１ｄを形成したときとは反対側の面に支持フィルムを貼付する。
同図符号１３３はその状態の処理対象物を示しており、孔１１の一端は、支持フィルム６６によって閉塞されている。【００８０】
この処理対象物１３３は、支持フィルム６６を鉛直下方、孔１１の開放端側を鉛直上方に向けて配置し、図８（ｂ）に示すように、孔１１の内部に液状の第二の光反応性材料を６７を注入する。ここでは、第二の光反応性材料に光硬化性材料を用いている。【００８１】
図８（ｂ）は、図２（ａ）、や図３(５)とは逆に、紙面上方が鉛直下方、紙面下方が鉛直上方であるように記載されており、第二の光反応性材料６７が孔１１内に配置された処理対象物１３４の鉛直下方の支持フィルム６６近傍にマスク６８を配置し、図８（c）に示すように、マスク６８に露光光を照射する。【００８２】
支持フィルム６６は露光光４４に対して透明であり、マスク６８と支持フィルム６６を透過した露光光４４は第二の光反応性材料６７に照射され、マスク６８のパターンに応じた形状に硬化された充填部１３が形成される。【００８３】
前記マスク６８は、中央の光透過率が低く、外周側の方が高い凹レンズ状のレンズパターンが光減衰パターン内に複数個配置されており、そのレンズパターンを透過した露光光４４が照射された位置では、充填部１３に凹部６５が形成される。充填部１３は信号光に対して透明である。【００８４】
図８（c）の符号１３５は、凹部６５を有する充填部１３が形成された状態の処理対象物を示しており、この充填部１３上には、未硬化の第二の光反応性材料６７が残存している。
次いで、洗浄によって未硬化の第二の光反応性材料６７を除去すると、図9（ａ）に示すように、充填部１３上に空洞６９を有する処理対象物１３６が得られる。【００８５】
この処理対象物１３６の空洞６９を鉛直上方、充填部１３側を鉛直下方に向け、空洞６９内に液状の第二の充填材料を注入し、硬化させる。第二の充填材料は、第一の充填材料６２と同様に、熱硬化性、光硬化性の他、いかなる硬化性であってもよい。【００８６】
第二の充填材料は、処理対象物１３７の表面よりも高く盛上がるまで充填し、第二の充填材料を硬化させると、図9（ｂ）に示すように、表面が盛上がった硬化物７０を有する処理対象物１３７が得られる。硬化物７０は、光信号を通過させる透光性を有している。
図9（ｃ）に示すように、この硬化物７０の盛上がり部分を研磨装置等により研磨除去し、平坦にし、第二の充填材料の硬化物７０から成る集光部１２を形成する。【００８７】
集光部１２のうち、充填部１３の凹部６５内に充填された部分は凸レンズ形状になり、この部分によってマイクロ凸レンズ１５が構成される。他方、充填部１３の凹部６５の周囲は平坦な面に形成されており、集光部１２のうち、その平坦な面上に位置する部分は平板形状になり、この部分によって支持部１４が形成される。
集光部１２は充填部１３に密着しており、マイクロ凸レンズ１５は充填部１３と支持部１４によって孔１１の内部に固定されている。【００８８】
マイクロ凸レンズを構成する材料である第二の充填材料の硬化物７０の屈折率は、充填部を構成する材料である第二の光反応性材料の硬化物である充填部１３の屈折率よりも高く、マクロ凸レンズ１５と充填部１３を通過する光は、マイクロ凸レンズ１５と充填部１３の境界で集光される。【００８９】
上記工程により、第二の光反応性材料から構成された充填部１３と、第二の充填材料から構成された集光部１２を有する凸レンズ部１０は、第一の光反応性材料５７から構成された集光部１２と、第一の充填材料６２から構成された充填部１３とを有する凸レンズ部１０と、同じ構造であり、凸レンズ部１０が形成された後は、第一例の処理対象物１０９〜１１３に対する図４（ａ）〜図５（ａ）の処理と同じ処理により、本発明の第二例の光電気混載基板１ｂが得られる(図５（ｂ）)。【００９０】
図１０に示すように、第二例の光電気混載基板１ｂ上にも、第一例の光電気混載基板１ａの場合と同様に、光電変換基板６、７を搭載させ、搭載状態の光電気混載基板２ｂ、３ｂを構成させることができる。【００９１】
第一例の光電気混載基板１ａでは、集光部１２は光硬化性材料で構成されていたが、第二例の光電気混載基板１ｂでは、集光部１２は熱硬化性樹脂であっても光硬化性材料であっても、他の硬化性樹脂であってもよい。【００９２】
以上説明した光電気混載基板１ａ〜１ｃでは、充填部１３と光導波路４７の間に集光部１２が配置されていたが、本発明はそれに限定されるものではなく、支持フィルム５５、６６を配置する面を変更することで充填部１３を集光部１２と光導波路４７の間に配置することもできる。【００９３】
図１１(ａ)、(ｂ)の符号１ｃは、そのような構造の本発明の第三例の光電気混載基板を示しており、符号２ｃ、３ｃは、光電変換基板６、７が搭載された状態の光電気混載基板を示している。【００９４】
この光電気混載基板１ｃ〜３ｃでは、孔１１内で集光部１２と充填部１３の位置が入れ替っている他は、上記第一例、又は第二例の光電気混載基板１ａ〜３ａ、又は１ｂ〜３ｂと同じ構造である。【００９５】
第三例の光電気混載基板１ｃ〜３ｃでは、光導波路４７内を進行し、反射部４９で反射された光信号は、先ず、充填部１３を通過した後、マイクロ凸レンズ１５で集光され、光電変換基板６、７に入射する。逆に、光電変換基板６、７から射出された光信号は、マイクロ凸レンズ１５で集光され、充填部１３を通過して反射部４９に入射し、光導波路４７の内部に導入される。【００９６】
第二、第三例の光電気混載基板１ｂ〜３ｂ、１ｃ〜３ｃの集光部１２についても、変形例の光電気混載基板１ｄと同様に、支持部１４を設けず、マイクロ凸レンズ１５を充填部１３によって孔１１の内部に固定することができる。
なお、第三例の光電気混載基板１ｃ〜３ｃにも、本発明の第一、第二例の光電気混載基板１ａ〜３ａ、１ｂ〜３ｂと同様に、半導体素子等の電子部品が搭載されている。【００９７】
上記各光電気混載基板１ａ〜３ａ、１ｂ〜３ｂ、１ｃ〜３ｃでは、マイクロ凸レンズ１５が支持部１４によって孔１１の内周側面に固定されている限り、充填部１３を設けず、孔１１内の集光部１２以外の部分を大気で満たしていてもよい。【００９８】
支持部１４の厚みやマイクロ凸レンズ１５の厚みは、露光光４４の光量や、マスク５８、５９の遮光部１５１と透光部１５２の割合を変えることで変更することができる。【００９９】
また、支持部１４やマイクロ凸レンズ１５の厚みを変えると、マイクロ凸レンズ１５と発受光素子８２、９２の間の距離も変更することができる。
また、多層基板部３０の厚みを変えることでもマイクロ凸レンズ１５と発受光素子８２、９２の間の距離を変更することができる。【０１００】
上述した第一、第二の光反応性材料や第一、第二の充填材料は液状であったが、必ずしも液状に限定されるものではなく、孔１１内の所定場所に配置できる限り、ペースト状や粉体状のものも含まれる。【０１０１】
上記例では一回の露光工程で第一の光反応性材料から集光部１２を形成したが、二回以上の露光工程で集光部１２を形成することができる。例えば、レンズ部を有さないマスクによって露光し、図１３(ａ)のように、第一の反応性材料からマイクロ凸レンズを有さない支持部１４を形成し、可溶性部分を除去した後、再度第一の反応性材料を充填し、露光して図１３(ｂ)に示すように、支持部１４上にマイクロ凸レンズ１５を形成することができる。【０１０２】
なお、以上は第一又は第二の光反応性材料が光硬化性材料である場合を説明したが、光溶解性材料を用いても、集光部１２を形成することもできる。光溶解性材料の場合は、露光光が照射された部分が溶解性部分になり、露光光が照射されない部分が硬化部分になるので、光硬化性材料を用いた場合と同じ形状の部材を形成する場合は、マスクのパターンは光硬化性材料の場合とは反転した関係になる。要するに光硬化性材料の場合の遮光部を透光部に替え、透光部を遮光部に替えると、光硬化性材料の場合と同じ工程で集光部や充填部を形成することができる。但し、光硬化性材料の方が取扱いやコストの点で有利である。【０１０３】
以上は本発明の好ましい実施例を説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で様々な変形や変更ができる。
【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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