(57)【要約】  貫通孔に設けられる光伝送体の伝搬特性が良好かつ均一となる光伝送基板を提供する。  複数の誘電体シート10を積層して形成される基板1と、複数の誘電体シートの各々において誘電体シートを貫通する貫通孔10a内に形成される感光性高分子材料からなる円柱形状の屈折率分布体11であって、径方向において屈折率が周囲部よりも高く大径端面と小径端面とをもつ円すい台形状のコア部12を具備する屈折率分布体とを有し、隣接する２層の誘電体シートの各々における屈折率分布体において、一方のコア部の大径端面と他方のコア部の小径端面とが対向しかつ光学的に結合されている。
2007114316.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の誘電体シートを積層して形成される基板と、
前記複数の誘電体シートの各々において前記誘電体シートを貫通する貫通孔内に形成される感光性高分子材料からなる円柱形状の屈折率分布体であって、径方向において屈折率が周囲部よりも高く大径端面と小径端面とをもつ円すい台形状のコア部を具備する前記屈折率分布体とを有し、
隣接する２層の前記誘電体シートの各々における前記屈折率分布体において、一方のコア部の大径端面と他方のコア部の小径端面とが対向しかつ光学的に結合されている、光伝送基板。
【請求項２】
径方向における前記コア部と前記周囲部の境界において屈折率が階段状に変化している、請求項１記載の光伝送基板。
【請求項３】
前記コア部において屈折率が中心から径方向外方に向かって同心円状に漸次低くなる、請求項１記載の光伝送基板。
【請求項４】
前記屈折率分布体の端部において、前記貫通孔の開口周縁から前記貫通孔内に陥没する凹部をさらに有し、前記凹部内に透光性部材が設けられている、請求項１〜３のいずれか記載の光伝送基板。
【請求項５】
前記基板の一方の面上に形成された光導波路をさらに有し、前記一方の面を形成する前記誘電体シートにおける前記屈折率分布体の前記コア部が、前記光導波路に光学的に結合されている、請求項１〜４のいずれか記載の光伝送基板。
【請求項６】
貫通孔を設けた誘電体シートの前記貫通孔に感光性高分子材料を充填する工程と、前記感光性高分子材料に、径方向において屈折率が周囲部よりも高い円すい台状のコア部を形成することにより円柱形状の屈折率分布体を形成する工程と、前記屈折率分布体が形成された前記誘電体シートを複数積層する工程とを含む、光伝送基板の製造方法。
【請求項７】
前記貫通孔に充填された前記感光性高分子材料の端部に凹部を設ける工程と、前記屈折率分布体を形成した後に前記凹部内に透光性部材を充填する工程とをさらに含む、請求項６記載の光伝送基板の製造方法。
【請求項８】
請求項１〜５のいずれか記載の光伝送基板と、前記光伝送基板の一方の面上に形成された第１の導体パターンと、他方の面上に形成された第２の導体パターンと、前記基板を貫通して前記第１の導体パターンと前記第２の導体パターンとを接続する貫通導体と、前記一方の面上にて前記第１の導体パターンに電気的に接続される光半導体素子と、前記他方の面上に形成された光導波路とを有し、
前記一方の面を形成する前記誘電体シートにおける前記屈折率分布体のコア部が前記光半導体素子に光学的に結合し、
前記他方の面を形成する前記誘電体シートにおける前記屈折率分布体のコア部が前記光導波路に光学的に結合される、光電子混載基板。
【請求項９】
請求項１〜５のいずれか記載の光伝送基板と第２の基板とを重ね合わせた二層基板と、
前記二層基板における前記光伝送基板側の面上に形成された第１の導体パターンと、前記第２の基板側の面上に形成された第２の導体パターンと、前記二層基板を貫通して前記第１の導体パターンと前記第２の導体パターンとを接続する貫通導体と、前記光伝送基板側の面上にて前記第１の導体パターンに電気的に接続される光半導体素子と、前記光伝送基板と前記第２の基板の間に形成された光導波路とを有し、
前記二層基板における光伝送基板側の面を形成する前記誘電体シートにおける前記屈折率分布体のコア部が前記光半導体素子に光学的に結合し、
前記光伝送基板の前記光導波路側の面を形成する前記誘電体シートにおける前記屈折率分布体のコア部が前記光導波路に光学的に結合される、光電子混載基板。
【請求項１０】
請求項１〜５のいずれか記載の光伝送基板と、前記光伝送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光伝送基板に対向する面上に形成された光導波路とを有し、
前記光伝送基板における前記第２の基板に対向する前記誘電体シートにおける前記屈折率分布体のコア部が前記光導波路に光学的に結合される、複合光伝送基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光インターコネクション等に使用される光伝送基板およびその製造方法に関するものであり、特に、基板の貫通孔に設けられる光伝送体の伝送特性を良好かつ均一としたものに関する。また、本発明は、その光伝送基板を用いた光電子混載基板に関するものである。
【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および電気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、電気配線密度も高くなる傾向にある。それに従って、実装基板に形成された電気配線における信号の減衰およ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】
そ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、その光信号に対応する光を、実装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。【０００４】
その光信号と電気信号との変換を行なう光電変換部では、送信出力側において主に化合物半導体で構成される半導体レーザ（ＬＤ）や発光ダイオード（ＬＥＤ）等の発光用の光半導体素子が、受信入力側においてシリコン（Ｓｉ）や化合物半導体によるフォトダイオード（ＰＤ）等の受光用の光半導体素子が用いられる。【０００５】
ところで、半導体レーザには各種のタイプがあるが、近年ではその結晶成長面で良好な結晶が得られることから、発光部が素子基板の主面に対して垂直方向に光を出射させる面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）が、高性能かつ低コストな送信用光源として広く用いられつつある。一方、フォトダイオードも、受光部がその結晶面上にある面受光型のものが一般的に用いられている。【０００６】
従来の光伝送基板では、基板面に対し平行に基板上または基板内部に配置された光配線として、高屈折率の材料からなるコア部の周囲を低屈折率の材料からなるクラッド部で覆うことにより形成した光導波路を設けたものが知られている。そのような光導波路は、光学ガラスまたは単結晶もしくは高分子の光学材料を用いて作製されている。【０００７】
また、光配線と電気配線を混載した従来の光電子混載基板では、上記の光半導体素子と光導波路との光結合構造を有したものが知られている。このような光電子混載基板においては、信号光の入出力方向と実装基板上に形成された光導波路とがおおよそ直交する位置関係にあるため、高い結合光量を得るために様々な提案がなされている。【０００８】
図１０は、光導波路を形成した従来の光伝送基板の代表例を示す断面図であり、特許文献１に開示された光・電気配線基板の例である。図１０に示す例によれば、基板100上に光配線層（光導波路）103と電気配線105とが形成されている。送信側において、レーザダイオード101から出射した信号光は、図中に破線で示すように、光配線層103を構成する上部クラッド部103ｂへ垂直に入射し、コアパターン（コア部）103ａを通過して下部クラッド部103ｃへ入射する。そして、下部クラッド部103ｃ内で光配線層103内に配置されたミラー部材104で伝搬方向を光配線層103の配線方向に変換され、光配線層103のコアパターン103ａに入射する構成となっている。【０００９】
受信側においても同様に、光配線層103のコアパターン103ａを伝搬してきた光信号が一旦下部クラッド部103ｃに至った後にミラー部材104で光配線層103に対して上方へ垂直に方向を変換されて、同様にコアパターン103ａおよび上部クラッド部103ｂを通過した後にフォトダイオード102へ入射する構成となっている。【００１０】
また、特許文献２には、複数積層された誘電体層に貫通孔を設けその貫通孔に光導波路としての短尺光ファイバが埋め込まれた従来の光伝送基板の例が開示されている。【００１１】
また、特許文献３には、貫通孔に光導波路が形成された誘電体層が複数積層された従来の光伝送基板および光電子混載基板の例が開示されている。
【特許文献１】特開2003−50329号公報
【特許文献２】特開2004−54003号公報
【特許文献３】特開2004−279687号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、図１０に示す特許文献１の構成においては、レーザダイオード101およびフォトダイオード102の面型光半導体デバイスと光配線層103の光導波路との光結合の効率を高くできないという問題点があった。すなわち、レーザダイオード101から出射する信号光は半値全角で数十度程度に広がるため、光配線層103を通過して直下のミラー部材104に至った時点では、信号光のスポットサイズが出射点の数倍以上に拡大している。【００１３】
また、ミラー部材104で光路が変換された後も、その反射面を覆うように形成されている下部クラッド部103ｃを伝搬する間に信号光は放射状に広がってしまう。そのため、光配線層103のコアパターン103ａに至った時点では光信号のスポットサイズは出射点の数倍から数十倍に拡大することになり、断面サイズを数十μｍ角として形成されるコアパターン103ａよりもはるかに大きなサイズになってしまう。【００１４】
従って、信号光はコアパターン103ａに効率良く入射せず、光配線層103内の信号光の伝送レベルも自ずと低くなってしまい、信号対雑音比（Ｓ／Ｎ比）や信号変調のダイナミックレンジが高く取れないという問題点があった。【００１５】
そのような問題点を回避するために信号光の伝送レベルを上げようとすると、レーザダイオード101への注入電流を上げて光出力を上げることが必要になり、そのためにレーザダイオード101での消費電力は増すこととなる。そしてその場合には、信号伝送におけるエネルギー効率が低くならざるを得なくなるという問題点があった。【００１６】
また同時に、レーザダイオード101への注入電流を上げるとレーザダイオード101における発熱が増加するため、複雑な放熱構造を追加しなければならなくなったり、信頼性を低下させてしまったりすることとなる。さらには、基板100からの放熱がこの光・電気配線基板を用いたシステムの動作に悪影響を及ぼしてしまうという問題点もあった。【００１７】
また、特許文献２に開示されている光伝送基板では、貫通孔に短尺光ファイバを埋め込んでいるが、現実的に多くの光配線を必要とする光伝送基板においては工数が多すぎるために量産性が悪いという問題点があった。また、貫通孔に短尺光ファイバを埋め込む代わりに、貫通孔に光導波路状の光伝送体を直接形成する方法も知られているが、その場合も、光伝送基板の厚さが厚くなると光伝送方向に均一な構造を有した光伝送体を形成することが困難となる。その結果、光伝送損失が大きくなるという問題点があった。【００１８】
また、特許文献３に開示されている光伝送基板では、複数積層された誘電体層の貫通孔に光導波路を形成する際、複数の誘電体層を積層した後に各層間から書込みビームを照射することにより積層全体に亘って連続的なコア部を形成していた。このような場合、各層の貫通孔に形成された光導波路の接続部のずれに対する光結合効率のトレランスが一般的に小さいために、その後の製造工程等で隣接する光導波路がずれてしまうと光の伝送損失が大きくなり、また隣接する層の光導波路を意図的にずらした配置とする設計には対応できないという問題点があった。【００１９】
本発明は上記のような従来の技術における問題点を考慮してなされたものであり、その目的は、基板の厚さに関わらず、貫通孔に設けられる光伝送体の伝搬特性が良好かつ均一となる光伝送基板およびその製造方法ならびにそれを用いた光電子混載基板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明の光伝送基板は、複数の誘電体シートを積層して形成される基板と、前記複数の誘電体シートの各々において前記誘電体シートを貫通する貫通孔内に形成される感光性高分子材料からなる円柱形状の屈折率分布体であって、径方向において屈折率が周囲部よりも高く大径端面と小径端面とをもつ円すい台形状のコア部を具備する前記屈折率分布体とを有し、隣接する２層の前記誘電体シートの各々における前記屈折率分布体において、一方のコア部の大径端面と他方のコア部の小径端面とが対向しかつ光学的に結合されているものである。【００２１】
また、上記の光伝送基板は、径方向における前記コア部と前記周囲部の境界において屈折率が階段状に変化しているものである。【００２２】
また、上記の光伝送基板は、前記コア部において屈折率が中心から径方向外方に向かって同心円状に漸次低くなるものである。【００２３】
また、上記の光伝送基板は、前記屈折率分布体の端部において、前記貫通孔の開口周縁から前記貫通孔内に陥没する凹部をさらに有し、前記凹部内に透光性部材が設けられているものである。【００２４】
また、上記の光伝送基板は、前記基板の一方の面上に形成された光導波路をさらに有し、前記一方の面を形成する前記誘電体シートにおける前記屈折率分布体の前記コア部が、前記光導波路に光学的に結合されているものである。【００２５】
本発明の光伝送基板の製造方法は、貫通孔を設けた誘電体シートの前記貫通孔に感光性高分子材料を充填する工程と、前記感光性高分子材料に、径方向において屈折率が周囲部よりも高い円すい台状のコア部を形成することにより円柱形状の屈折率分布体を形成する工程と、前記屈折率分布体が形成された前記誘電体シートを複数積層する工程とを含むものである。【００２６】
また、上記の光伝送基板の製造方法は、前記貫通孔に充填された前記感光性高分子材料の端部に凹部を設ける工程と、前記屈折率分布体を形成した後に前記凹部内に透光性部材を充填する工程とをさらに含むものである。【００２７】
本発明の第１の光電子混載基板は、上記いずれかの光伝送基板と、前記光伝送基板の一方の面上に形成された第１の導体パターンと、他方の面上に形成された第２の導体パターンと、前記基板を貫通して前記第１の導体パターンと前記第２の導体パターンとを接続する貫通導体と、前記一方の面上にて前記第１の導体パターンに電気的に接続される光半導体素子と、前記他方の面上に形成された光導波路とを有し、前記一方の面を形成する前記誘電体シートにおける前記屈折率分布体のコア部が前記光半導体素子に光学的に結合し、前記他方の面を形成する前記誘電体シートにおける前記屈折率分布体のコア部が前記光導波路に光学的に結合されるものである。【００２８】
本発明の第２の光電子混在基板は、上記いずれかの光伝送基板と第２の基板とを重ね合わせた二層基板と、前記二層基板における前記光伝送基板側の面上に形成された第１の導体パターンと、前記第２の基板側の面上に形成された第２の導体パターンと、前記二層基板を貫通して前記第１の導体パターンと前記第２の導体パターンとを接続する貫通導体と、前記光伝送基板側の面上にて前記第１の導体パターンに電気的に接続される光半導体素子と、前記光伝送基板と前記第２の基板の間に形成された光導波路とを有し、前記二層基板における光伝送基板側の面を形成する前記誘電体シートにおける前記屈折率分布体のコア部が前記光半導体素子に光学的に結合し、前記光伝送基板の前記光導波路側の面を形成する前記誘電体シートにおける前記屈折率分布体のコア部が前記光導波路に光学的に結合されるものである。【００２９】
本発明の複合光伝送基板は、上記いずれかの光伝送基板と、前記光伝送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光伝送基板に対向する面上に形成された光導波路とを有し、前記光伝送基板における前記第２の基板に対向する前記誘電体シートにおける前記屈折率分布体のコア部が前記光導波路に光学的に結合されるものである。
【発明の効果】
【００３０】
本発明の光伝送基板によれば、複数の誘電体シートを積層して形成される基板の各誘電体シートの貫通孔内に円柱形状の屈折率分布体が設けられ、この屈折率分布体のコア部は、屈折率が周囲部よりも高く大径端面と小径端面とをもつ円すい台形状であり、さらに、隣接する２層の各々における屈折率分布体のコア部同士が、一方の大径端面と他方の小径端面とを対向させかつこれらが光学的に結合されている。斯かる構成によれば、信号光がコア部に閉じ込められて伝搬するため、基本的に伝搬損失を極めて小さくすることができる。【００３１】
加えて、隣接するコア部同士がサイズの異なる小径端面と大径端面によって光結合されるため、コア部同士が多少ずれた場合でも、小径端面が大径端面の周縁内側に入る確率が高くなり、屈折率分布体の接続部におけるコア部のずれに対するトレランスが大きくなる。これにより、各接合部における光結合のばらつきも少なくなる。従って、接続部におけるコア部のずれがあっても伝搬損失を抑制することができ、かつ、複数連結された屈折率分布体全体において伝搬特性を均一なものとすることができる。これに対し、同サイズの端面をもつコア部同士を光結合させる場合、わずかなずれでも双方の端面の接触面積が大きく変わるため光結合にも大きく影響し、各接合部における光結合のばらつきも大きくなる。【００３２】
また、隣接するコア部同士が小径端面と大径端面によって光結合されるため、各誘電体シートの屈折率分布体を基板面内方向に少しずつずらして配置することができる。この結果、基板内部において基板の垂直方向に対し斜め方向にも光配線することが可能となる。そのように斜め方向にも光配線することができる構成を利用すれば、基板への入射方向もしくは基板からの出射方向に応じて、例えばその入射方向もしくは出射方向にできるだけ近い角度で光が伝搬するように各誘電体シートの屈折率分布体を適切にずらして配置できる。これにより、光の入射部もしくは出射部における伝搬損失をさらに低減することができる。【００３３】
このように、本発明によれば、基板の厚さに関わらず、伝搬特性が良好な光伝送基板が得られる。また、多数の光伝送基板を製造した際の、各光伝送基板の伝搬特性が均一となる。【００３４】
また、本発明の光伝送基板の屈折率分布体において径方向における前記コア部と前記周囲部の境界において屈折率が階段状に変化しているときは、信号光は屈折率の境界で反射されて中心部の高屈折率領域に閉じ込められて伝搬するので、屈折率分布体が一様な屈折率を持つ場合に比べてより高効率な信号光伝搬を実現することができる。【００３５】
また、本発明の光伝送基板の屈折率分布体のコア部において屈折率が中心から径方向外方に向かって同心円状に漸次低くなるときには、信号光は屈折率分布体の中心部分を蛇行しながら閉じ込められて伝搬するので、より広帯域の信号光伝搬を行なうことができる。【００３６】
また、本発明の光伝送基板において、屈折率分布体の端部に凹部が設けられかつ透光性部材が設けられているときは、隣接する屈折率分布体のコア部の端面間の間隔が空くから、これらのコア部のずれに対するトレランスがさらに緩和されるとともに、これらのコア部の端面間が空いていても透光性部材が充填されているから各コア部の端面での信号光の反射が抑制される。これにより、伝搬損失をさらに抑制できるとともに複数連結された屈折率分布体全体間で伝搬特性をさらに均一なものとすることができる。【００３７】
また、本発明の光伝送基板において、基板の一方の面上に形成された光導波路をさらに有し、この一方の面を形成する最外層の誘電体シートにおける屈折率分布体のコア部と光学的に結合されているときは、各誘電体シートの屈折率分布体を複数連結した光伝送体により、基板の一方の面と他方の面とを良好かつ均一な伝搬特性で光結合することが可能となる。【００３８】
本発明の光伝送基板の製造方法によれば、誘電体シートの貫通孔に感光性高分子材料を充填する工程とし、感光性高分子材料に対し屈折率が周囲部よりも高い円すい台状のコア部を形成することにより円柱形状の屈折率分布体を形成する工程と、屈折率分布体が形成された誘電体シートを複数積層する工程とを含むことから、所定の厚さの光伝送基板を製造するにあたり、適宜の層数を設定して１枚当たりの誘電体シートの厚さを決定して、各誘電体シートに対して同じ工程を適用して屈折率分布体を形成することができる。これら特性の揃った複数の誘電体シートを積層することにより、基板全体にわたって複数の屈折率分布が連結されて伝搬特性の均一な光伝送体を形成することができる。その際、１つの屈折率分布体のコア部の径が上端と下端で異なるようにするから、隣接する屈折率分布体においてコア部の径が一方に対し他方が広くなっていることとなる。これにより、誘電体シートを積層するときに所定の位置からずれて積層されても、隣接するコア部の一方の端面に対し径が広い他方の端面がその位置ずれに対する光結合のトレランスを緩和する働きをするため、信号光の伝搬損失の低下を抑制する。この結果、伝搬損失が小さくて伝搬特性が多数間で均一なものを製造することができる光伝送基板の製造方法となる。【００３９】
また、本発明の光伝送基板の製造方法によれば、貫通孔に充填された感光性高分子材料の端部に凹部を設ける工程と、屈折率分布体を形成した後に凹部内に透光性部材を充填する工程とをさらに含むときには、その端部に設けられる凹部の透光性部材が、誘電体シートの積層ずれに対する光結合のトレランスをより緩和し、コア部の端面での信号光の反射を抑制し、かつ凹部形状の不安定性による光学特定の不均一を抑制する働きをするため、信号光の伝搬損失の低下を抑制し、信号光の伝搬特性を安定にすることができる。この結果、伝搬損失がさらに小さくて伝搬特性が多数間でさらに均一なものを製造することができる光伝送基板の製造方法となる。【００４０】
本発明の光電子混載基板によれば、上記の光伝送基板の両面にそれぞれ形成された導体パターンと、基板を貫通して各基板面上の導体パターン同士を接続する貫通導体と、一方の面上の導体パターンに電気的に接続される光半導体素子と、他方の面上に形成された光導波路とを有し、一方の面を形成する最外層の誘電体シートの屈折率分布体のコア部が光半導体素子に光学的に結合し、他方の面を最外層の誘電体シートの屈折率分布体のコア部が光導波路に光学的に結合されるから、両面にそれぞれ配置された光半導体素子と光導波路との間で伝搬損失の小さい良好な光伝送が可能となる。【００４１】
さらに本発明の光電子混載基板によれば、上記の光伝送基板と第２の基板とを重ねた二層基板の両面にそれぞれ形成された導体パターンと、基板を貫通して各基板面上の導体パターン同士を接続する貫通導体と、一方の面上の導体パターンに電気的に接続される光半導体素子と、層間に形成された光導波路とを有し、二層基板の光伝送基板側の最外層の誘電体シートの屈折率分布体のコア部が光半導体素子に光学的に結合し、光伝送基板の光導波路側の最外層の誘電体シートの屈折率分布体のコア部が光導波路に光学的に結合されるから、光半導体素子と光導波路との間で伝搬損失の小さい良好な光伝送が可能となる。【００４２】
さらに上記の構成の光電子混載基板を利用して、発光用の光半導体素子と受光用の光半導体素子との間で光導波路を介して信号光を伝搬させると、受信側の受信レベルが向上するため、光半導体素子間で高速かつ誤り率の小さい良好な情報アクセスをすることができる。あるいは、送信側の送信レベルを抑制できるため、光半導体デバイスの駆動電流を低減して発熱を小さくすることができ、信頼性を向上させることができる。【００４３】
本発明の複合光伝送基板によれば、上記いずれかの光伝送基板と、これに平行に配置された第２の基板と、この第２の基板における光伝送基板に対向する面上に形成された光導波路とを有し、光伝送基板における第２の基板に対向する誘電体シートにおける屈折率分布体のコア部が光導波路に光学的に結合されるから、光伝送基板と別の第２の基板との間における光伝搬の伝送損失を低減し、良好な伝搬特性が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４４】
以下、本発明の光伝送基板およびその製造方法並びに光電子混載基板について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１は本発明の光伝送基板の実施形態の一例を、図２は本発明の光伝送基板の実施形態の他の例を模式的に示す要部断面図である。また、図３（ａ）〜（ｅ）は、図１または図２に示す光伝送基板の製造方法の実施形態の一例を模式的に示す工程ごとの要部断面図である。また、図４（ａ）、（ｂ）は、図３に示す光伝送基板の製造工程における露光および現像の工程をさらに詳細に示す要部断面図である。また、図５は本発明の光伝送基板の実施形態の他の例を模式的に示す要部断面図である。また、図６は本発明の光伝送基板の実施形態の他の例を模式的に示す要部断面図である。また、図７は本発明の光電子混載基板の実施形態の一例を示す模式的な要部断面図である。また、図８は本発明の光電子混載基板の実施形態の他の例を示す模式的な要部断面図である。【００４５】
図１〜図７において、１は光伝送基板であり、２は光伝送基板の基板であり、そして２ａ、２ｂは基板の一方の面および他方の面である。１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｎは基板を構成する誘電体シートであり、１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｎは誘電体シートにおける屈折率分布体であり、１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｎは屈折率分布体のコア部であり、そして１３Ａ、１３Ｂは屈折率分布体の周囲部である。１３Ａ１は第１の感光性高分子材料であり、１３Ａ２は第１の感光性高分子材料に形成された貫通孔である。１４Ａ１、１４Ａ２、１４Ｂ１、１４Ｂ２は屈折率分布体の凹部の透光性部材である。３は各屈折率分布体を連結した光伝送体である。４Ａ、４Ｂ、４Ｃは基板の面上の光導波路であり、４Ａ１、４Ａ３、４Ｂ１、４Ｂ３は光導波路のクラッド部であり、そして４Ａ２、４Ｂ２は光導波路のコア部である。５Ａ、５Ｂは基板の面上の光路変換体であり、５Ａ１、５Ｂ１は光路変換体の基体であり、そして５Ａ２、５Ｂ２は光路変換体の反射面（光路変換面）である。７ａ、７ｂ、７ｃは、基板の面上の導体パターンであり、７ｄは基板を貫通する貫通導体であり、そして８は光半導体素子である。３０はフォトマスク、３０ａは遮光部、３０ｂは透光部である。【００４６】
図１に示す本発明の光伝送基板の実施の形態の一例は、基板２を有し、基板２は、誘電体シート１０Ａ、１０Ｂを含む複数の誘電体シートを積層して形成されている。複数の誘電体シートの各々は同じ構成を有している。隣接する誘電体シート１０Ａと誘電体シート１０Ｂを例として説明する。誘電体シート１０Ａには、両面間を貫通する貫通孔１０Ａ１が設けられ、貫通孔１０Ａ１内には感光性高分子材料からなる円柱形状の屈折率分布体１１Ａが形成されている。屈折率分布体１１Ａは、中心軸近傍領域に設けられたコア部１２Ａとその周囲に同心状に設けられた周囲部１３Ａとを具備し、径方向においてコア部１２Ａは周囲部１３Ａよりも屈折率が高い。さらに、コア部１２Ａは、図示のように軸方向断面がテーパ形状となる円すい台形状に形成される。この円すい台の両端面のうち幅（直径）の大きい方を大径端面１２Ａ１と、幅の小さい方を小径端面１２Ａ２と称することとする。なお、大径端面と小径端面の各幅の間には、本発明の作用効果を奏することが可能な最小限の差があればよい。また、屈折率分布体１１Ａ全体が、幾何学的に精確な軸対称の円すい台でなくともよい。【００４７】
屈折率分布体１１Ａは、その屈折率の分布が同心状に中心部で高く周囲部で低くなっており、そのような屈折率の分布によって信号光をコア部に閉じこめつつ中心軸に沿って伝搬させるものである。このような屈折率分布体の一例として、コア部の屈折率が周囲部に対して例えば数％高く、屈折率がコア部と周囲部との境界で階段状に低くなっている階段状屈折率分布体がある。また、別の例として、コア部における屈折率が中心軸から周囲に向かって漸次低下している傾斜状屈折率分布体とがある。また、誘電体シート１０Ａとしては、電子工業用のプリント基板に使用されるガラスエポキシ等の周知の材料や、アルミナ等のセラミックスを積層したものを用いる。【００４８】
隣接する誘電体シート１０Ｂも誘電体シート１０Ａと同じ構成であり、貫通孔１０Ｂ１内にコア部１２Ｂと周囲部１３Ｂをもつ屈折率分布体１１Ｂが形成されている。そして、隣接する誘電体シート１０Ａと１０Ｂの各々の屈折率分布体１１Ａと１１Ｂにおいて、一方のコア部の大径端面と他方のコア部の小径端面とが対向しかつ光学的に結合されている。図１の例では、誘電体シート１０Ｂにおけるコア部１２Ｂの大径端面１２Ｂ１と、誘電体シート１０Ａにおけるコア部１２Ａの小径端面１２Ａ２とが対向しかつ光学的に結合されている。積層された複数の誘電体シートに含まれる隣接する２層の接続部の全てにおいて、軸方向の大径端面と小径端面の位置関係は同じである。すなわち、各屈折率分布体の円すい台形状のコア部は全て同じ向きに配置される。【００４９】
隣接する屈折率分布体のコア部同士が光学的に結合されることにより、基板２を構成する全ての誘電体シート１０Ａ、１０Ｂ．．の屈折率分布体１１Ａ、１１Ｂ．．が順次連結されることになる。こうして、基板２の一方の面２ａから他方の面２ｂまで貫通する光伝送体３が形成される。これにより、基板２の厚さに関わらず、適切な層数の誘電体シートを積層することにより、基板２を貫通する光伝送体３を形成することができる。図１の光伝送基板１では、各誘電体シートにおける屈折率分布体のコア部が全て同軸上に配置され（コア部を円すい台形状としたことによるトレランス分のばらつきは含まれる）光結合している。従って、形成される光伝送体３は基板２の面２ａ、２ｂに対して垂直となる。【００５０】
図１に示す本発明の光伝送基板は、次のような作用効果を奏する。なお、隣接する誘電体シート１０Ａと１０Ｂおよび各々の屈折率分布体１１Ａと１１Ｂを例として説明するが、基板２に含まれる任意の隣接する２層の誘電体シートおよび屈折率分布体についても同様である。屈折率分布体１１Ａ（屈折率分布体１１Ｂも同様）では、コア部１２Ａに光が閉じ込められて伝搬するため基本的に伝搬損失を低くすることができる。このようなコア部１２Ａを具備する屈折率分布体１１Ａを良好に形成することができるのは、その製造工程において、誘電体シート１０Ａを積層する前にコア部１２Ａを形成することによる（製造方法については、図３において詳述する）。例えば、特許文献３のように、複数の誘電体シート１０Ａ等を積層し基板２を形成してから、各誘電体シートのコア部を形成するのでは、基板２が厚くなりすぎてコア部の大径端面と小径端面の幅の差が大きくなりすぎたり、いずれかの端面が形成されなかったりといった不具合が生じるからである。その場合、基板２を貫通する良好な伝搬特性ともつ光伝送体３は得られないこととなる。【００５１】
さらに、屈折率分布体１１Ａのコア部１２Ａの小径端面１２Ａ２と屈折率分布体１１Ｂのコア部１２Ｂの大径端面１２Ｂ１とが対向しかつ光学的に結合されており、小径端面１２Ａ２の幅より大径端面１２Ｂ１の幅が広いことにより、誘電体シート１０Ａと誘電体シート１０Ｂとの積層のずれに対するコア部１２Ａとコア部１２Ｂとの接続部の光結合のトレランス（許容度）を緩和する作用がある。すなわち、接続部においてコア部同士のずれがあっても伝搬損失を抑制することができるとともに多数間で伝搬特性を均一なものとすることができる。これは、屈折率分布体のコア部が大径端面と小径端面をもつ円すい台形状であることにより可能となったものである。【００５２】
上記のような伝搬特性の良好なコア部をもつ屈折率分布体を、トレランスの緩和された光結合により複数連結することにより、伝搬特性の良好な光伝送体３を得ることができる。【００５３】
ただし、小径端面１２Ａ２と大径端面１２Ｂ１との幅の差が大きくなりすぎると、コア部１２Ａとコア部１２Ｂとの接続部の損失が急に増大する。従って、一層の誘電体シート１０Ａ、１０Ｂの厚さを適切なものとし、さらにコア部１２Ａを形成する際の露光・現像条件を適切にすることにより大径端面１２Ａ１と小径端面１２Ａ２の幅の差を適切なものとすることが好ましい。一例として、誘電体シート１０Ａの厚さが５００μｍのとき、大径端面の径は２００μｍ、小径端面の径は１５０μｍが好適である。【００５４】
図２は、本発明の光伝送基板の実施形態の他の例を模式的に示す要部断面図である。図２に示す他の例の光伝送基板１は、基板２を構成する各誘電体シート１０Ａ、１０Ｂ．．の構成は、図１の光伝送基板の誘電体シートと同じであるが、各誘電体シートの積層形態が異なる。図１の光伝送基板では、基板２に形成される光伝送体３は基板２の面２ａ、２ｂに対して垂直であったが、図２の光伝送基板１では、基板２に形成される光伝送体３が基板２の面２ａ、２ｂに垂直な方向対して傾斜している。例えば、隣接する誘電体シート１０Ａと１０Ｂは、各々の屈折率分布体１１Ａと１１Ｂの軸をずらして積層されている。これは、屈折率分布体１１Ａのコア部１２Ａと屈折率分布体１１Ｂのコア部１２Ｂとが同軸上になく、ずれていることを意味する。コア部１２Ａとコア部１２Ｂを適切にずらすことにより、コア部１２Ａの小径端面１２Ａ２の周縁の一部とコア部１２Ｂの大径端面１２Ｂ１の周縁の一部がほぼ重なることとなる。そして、基板２に含まれる任意の隣接する２層の誘電体シートの全てが、その接続部においてコア部同士を同じ方向に同じ距離だけずらして積層される。これにより、図示のように基板２の面２ａ、２ｂに対して所定の角度で傾斜した光伝送体３を形成することができる。これは、屈折率分布体のコア部が大径端面と小径端面をもつ円すい台形状であることにより可能となったものである。【００５５】
図２の形態の光伝送基板１によれば、基板２を貫通する光伝送体３を所望する方向へ傾けて配置する設計が可能となる。これにより基板２内部における光配線の設計自由度が向上する。また、図２に示すように、Ｘ１側からＸ２側に各屈折率分布体を滑らかにずらした配置とすることにより、Ｘ１方向からの光を入射させＸ２方向に光を出射させたり、その逆の経路で光を進行させたりすることができる。これにより、基板２に対する入射方向もしくは出射方向が限定されている光に対しても、できるだけ近い角度で基板２内を伝搬可能なように対応できる。その結果、光の入射部もしくは出射部における伝搬損失を低減し、伝搬損失をさらに低減できる。【００５６】
図３（ａ）〜（ｅ）は、図１または図２に示す光伝送基板の製造方法の実施形態の一例を模式的に示す工程ごとの要部断面図である。なお、図３（ａ）〜（ｅ）は、多層構成である光伝送基板の中の一層の誘電体シートの製造方法を示している。この製造方法により得られた誘電体シートを、公知の接合方法を用いて複数積層することにより本発明の光伝送基板が得られる。【００５７】
まず、図３（ａ）に示すように、誘電体シート１０Ａを貫通する貫通孔１０Ａ１を形成する。貫通孔１０Ａの形成方法には、例えばドリルによる孔加工や、レーザによる孔加工等を用いればよい。また、金型を用いてもよい。【００５８】
次に、図３（ｂ）に示すように、その貫通孔１０Ａａに液状の第１の感光性高分子材料１３Ａ１を充填する。第１の感光性高分子材料１３Ａ１は、完成後の屈折率分布体の周囲部を形成する材料である。この充填方法にはシリンジによる注入法や真空吸引による吸引法を用いればよい。第１の感光性高分子材料１３Ａ１を貫通孔１０Ａ１に充填する際には、貫通孔１０Ａ１から溢れ出たり、逆に不足したりすることがないように、その上下端面が誘電体シート１０Ａの上下面とそれぞれほぼ同一平面となるように充填する。
次に、それを約100℃で数分間加熱していわゆるプリベークを行なう。それによって第１の感光性高分子材料１３Ａ１の反応による硬化が進み、液状から固化する。【００５９】
次に、図３（ｃ）に示すように、フォトマスク３０を介して、誘電体シート１０Ａに垂直な方向から紫外光の照射を行なう。これにより、第１の感光性高分子材料１３Ａ１の露光を行う。フォトマスク３０には、例えば貫通孔１０Ａ１より小さい径の円形の遮光部３０ａをマスクパターンとして形成したものを用いる。なお、３０ｂは透光部である。この遮光部３０ａは、完成後の屈折率分布体の中心部に対応するマスクパターンとして形成する。【００６０】
紫外光への露光後、現像することにより、図３（ｄ）に示すように、充填した第１の感光性高分子材料１３Ａ１のうち紫外光が照射された周囲部１３Ａのみを残して中央部に貫通孔１３Ａ２が形成される。【００６１】
最後に、図３（ｅ）に示すように、コア部１２Ａとなる第２の感光性高分子材料を充填してから全体を約100℃で数十分間加熱して、いわゆるポストベークを行なう。第２の感光性高分子材料は、第１の感光性高分子材料より高い屈折率をもつものである。ポストベークにより、コア部１２Ａおよび周囲部１３Ａのそれぞれの感光性高分子材料の全体の硬化が進み、十分な硬さを持ち特性が安定した屈折率分布体１１Ａが完成する。この場合は、階段状の屈折率分布をもつ屈折率分布体である。【００６２】
なお、図３に示した製造方法を用いれば、一度の工程で誘電体シート１０Ａに多数の屈折率分布体を形成することができる。【００６３】
図４（ａ）、（ｂ）は、図３（ｃ）、（ｄ）に示した露光および現像の時の様子をさらに詳細に示す図であり、第１の感光性高分子材料として、例えばネガ型の感光性アクリル系樹脂を露光および現像したときの例を示している。図４（ａ）は、図３（ｃ）において貫通孔１０Ａ１の中央部をフォトマスク３０でマスクして紫外光を露光したときの、貫通孔１０Ａ１内の露光強度分布を模式的に示した断面図である。貫通孔１０Ａ１の一端側から紫外光を露光すると、遮光部３０ｂの直下領域においては、露光側から反対側に向かって吸収により次第に露光強度が弱くなっていく。従って、露光側の反対側の開口に近いほど露光強度は弱くなり、透光部３０ｂの直下領域であっても現像されやすくなる。その結果、このように露光された感光性アクリル系樹脂を現像すると、図４（ｂ）に示すように、感光性アクリル系樹脂に形成された貫通孔１３Ａ１の幅は、露光側より反対側において広がる傾向となる。この貫通孔１３Ａ１内に、第１の感光性高分子材料より屈折率の高い材料でコア部１２Ａを形成すると、コア部１２Ａは大径端面と小径端面をもつ円すい台形状となり、径方向において周囲部１３Ａよりも屈折率が高いものとなる。【００６４】
なお、ポジ型の感光性高分子樹脂を用いてもフォトマスク３０の遮光部３０ａと透光部３０ｂを反転させたもの用いて露光することにより、露光側より反対側の幅が狭くなる形状の貫通孔を形成することができる。これによって大径端面と小径端面をもつ円すい台形状のコア部を形成できる。【００６５】
さらに他の例として、屈折率分布体は、光を照射すると屈折率が低下するフォトブリーチング現象を生じるポリシラン系ポリマー樹脂、あるいは光を照射した部分の屈折率が高くなる感光性のアクリル系樹脂やエポキシ樹脂といった感光性高分子材料によっても形成することができる。この際に用いられる光としては波長が紫外領域である紫外光が用いられる。この場合も、貫通孔の一端から照射することにより、遠方になるほど露光強度が弱くなる。これにより、円すい台形状のコア部を形成できる。【００６６】
図３および図４に示した通り、本発明による光伝送基板の製造方法は、誘電体シートの貫通孔に感光性高分子材料を充填する工程と、感光性高分子材料に径方向において屈折率が周囲部よりも高い円すい台状のコア部を形成することにより円柱形状の屈折率分布体を形成する工程と、屈折率分布体が形成された誘電体シートを複数積層する工程とを含む構成である。【００６７】
図３および図４に示した本発明の光伝送基板の製造方法によれば、上記構成とすることから、所定の厚さに設定された基板に対して誘電体シートの層数を適宜設定することにより、誘電体シート一層あたりの厚さを設定して、誘電体シート毎に屈折率分布体のコア部を良好に形成することができる。その際、コア部の端面の径を貫通孔の上下端で異なるようにするから、誘電体シートを積層した際に隣接する屈折率分布体においてコア部の径が一方に対し他方が広くなることとなる。従って、積層の際に誘電体シートが所定の位置からずれて積層されても、狭い方のコア部（小径端面）に対し、広い方のコア部（大径端面）がその位置ずれに対する光結合のトレランスを緩和する働きをするため、信号光の伝搬損失の低下を抑制する。この結果、伝搬損失が小さくて伝搬特性が多数間で均一なものを製造することができる。【００６８】
図５は本発明の光伝送基板の実施形態の他の例を模式的に示す要部断面図である。図５の光伝送基板の構成では、図１に示す光伝送基板において、例えば、誘電体シート１０Ａの屈折率分布体１１Ａの両端部に凹部を設け、その凹部内に透光性部材１４Ａ１、１４Ａ２がそれぞれ充填されている。従って、積層された誘電体シート１０Ａの透光性部材１４Ａ２の端面と、誘電体シート１０Ｂの透光性部材１４Ｂ１の端面とが、接続部において当接することとなる。【００６９】
図５に示す光伝送基板の製造方法の一例は、図３に示した光伝送基板の製造方法において、図３（ｂ）で貫通孔１０Ａに第１の感光性高分子材料１３Ａ１を充填した後にその両端部にそれぞれ凹部を設ける工程と、図３（ｅ）で屈折率分布体１１Ａを形成した後にその凹部に透光性部材１４Ａ１、１４Ａ２を充填する工程とをさらに含む構成である。この構成において、第１の感光性高分子材料１３Ａ１の端部に凹部を設けるには、図３（ｂ）の工程において、第１の感光性高分子材料１３Ａ１を貫通孔１０Ａ１の端部になるべく面一に充填してから加熱硬化すればよい。このようにすると、第１の感光性高分子材料１３Ａ１が熱収縮するため、端部に凹部を形成することができる。【００７０】
図５に示す光伝送基板１は、次のような作用効果を奏する。なお、隣接する誘電体シート１０Ａと１０Ｂおよび各々の屈折率分布体１１Ａと１１Ｂを例として説明するが、基板２に含まれる任意の隣接する２層の誘電体シートおよび屈折率分布体についても同様である。隣接する屈折率分布体１１Ａのコア部１２Ａの端部と、屈折率分布体１１Ｂのコア部１２Ｂの間の間隔が空くから、これらのコア部１２Ａと１２Ｂの積層ずれに対する光結合のトレランスがさらに緩和される。【００７１】
加えて、これらのコア部１２Ａと１２Ｂの端部の間が空いていても透光性部材１４Ａ２、１４Ｂ１が充填されているから、これらのコア部１２Ａと１２Ｂの端部での信号光の反射が抑制される。この点で、透光性部材の屈折率は、コア部の屈折率と同じであることが好適である。また、透光性部材１４Ａ２、１４Ｂ１は、凹部の形状不安定性による光学特性の不均一を抑制する働きがあるため、凹部を設けても信号光の伝搬特性の安定性は確保される。これにより、伝搬損失をさらに抑制できるとともに、多数間で伝搬特性をさらに均一なものとできる。【００７２】
なお、他の例として凹部内を空洞のままとしてもよく、その場合もコア部同士の位置ずれに対する光結合のトレランスの緩和の効果は得られる。【００７３】
図６は、本発明の光伝送基板の実施形態の他の例を模式的に示す要部断面図である。図６に示す光伝送基板１は、図２に示した光伝送基板において、基板２の両面２ａ、２ｂにそれぞれ光導波路４Ａ、４Ｂをさらに形成した構成である。なお、図１に示した光伝送基板に対して光導波路４Ａ、４Ｂをさらに形成してもよい。【００７４】
図６の光伝送基板１では、基板２を貫通する光伝送体３と光導波路４Ａとは、光導波路４Ａの端部に設けられた光路変換体５Ａによって光学的に結合されている。直接的には、基板２の一方の面２ａを形成する最外層の誘電体シート１０Ａに設けられた屈折率分布体１１Ａのコア部１２Ａが、光路変換体５Ａを介して光導波路４Ａと光学的に結合されている。
同様に、光伝送体３と光導波路４Ｂとは、光導波路４Ｂの端部に設けられた光路変換体５Ｂによって光学的に結合されている。直接的には、基板２の他方の面２ｂを形成する最外層の誘電体シート１０Ｎに設けられた屈折率分布体１１Ｎのコア部１２Ｎが、光路変換体５Ｂを介して光導波路４Ｂと光学的に結合されている。【００７５】
光導波路４Ａは、コア部４Ａ２と、これを取り囲む上部クラッド部４Ａ１および下部クラッド部４Ａ３とから構成される。光路変換体５Ａは、透光性部材からなる基体５Ａ１と、基体５Ａ１に形成された反射面（光路変換面）５Ａ２とを具備する。反射面５Ａ２は、信号光の波長において高い反射率を有する金属膜、例えば６００から１５００ｎｍの波長では金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）等の金属膜をコーティングする。反射面５Ａ２は、光導波路４Ａの光伝送方向（基板に平行な方向）と、光伝送体３の光伝送方向（基板に垂直な方向に対しやや傾斜した方向）との間で光路変換させる適宜の角度で設けられる。【００７６】
図６に示す光伝送基板１は、次のような作用効果を奏する。基板２の一方の面２ａに形成された光導波路４Ａと、他方の面２ｂに形成された光導波路４Ｂとを、基板２を貫通する光伝送体３が良好かつ均一な伝搬特性で光接続するため、それら一方の面２ａおよび他方の面２ｂの光導波路４Ａと４Ｂの間で良好な光伝送をすることができる。【００７７】
図７は、本発明の光伝送基板を用いた複合光電子基板の実施形態の一例を模式的に示す要部断面図である。図７に示す複合光伝送基板１００は、図２に示した光伝送基板１における基板２と、基板２に対して平行に配置された第２の基板４１とを備えている。一実施例では、基板２をドーターボードとし、第２の基板４１をマザーボードとし、双方の基板上に電気配線が設けられる場合は、図示しない適宜の半田接続部を介して互いに電気的に接続されている。別の例では、基板２をマザーボードとし、第２の基板４１をドーターボードとしてもよい。なお、図２に示した光伝送基板の替わりに図１に示した光伝送基板を用いて図７のように複合光伝送基板を構成してもよい。【００７８】
さらに、第２の基板４１における基板２に対向する面４２ａ上には、光導波路４Ｄが形成されている。基板２に形成した光伝送体３と、第２の基板に形成した光導波路４Ｄとは、光導波路４Ｄの端部に設けられた光路変換体５Ｄによって光学的に結合されている。直接的には、基板２の他方の面２ｂを形成する最外層の誘電体シート１０Ｎに設けられた屈折率分布体のコア部１２Ｎが、光路変換体５Ｄを介して光導波路４Ｄと光学的に結合されている。【００７９】
光導波路４Ｄは、コア部と、これを取り囲む上部クラッド部および下部クラッド部とから構成される。光路変換体５Ｄは、基体に形成された反射面（光路変換面）５Ｄ２を具備する。反射面５Ｄ２は、信号光の波長において高い反射率を有する金属膜、例えば６００から１５００ｎｍの波長では金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）等の金属膜をコーティングする。反射面５Ｄ２は、光導波路４Ｄの光伝送方向（基板に平行な方向）と、光伝送体３の光伝送方向（基板に垂直な方向に対しやや傾斜した方向）との間で光路変換させる適宜の角度で設けられる。【００８０】
図７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４２（例えばマザーボード）の一方の面４２ａ上に光導波路４Ｄを作製する。第２工程では、光伝送基板１の基板２（例えばドーターボード）に屈折率分布体を作製する。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、基板２に適宜の光素子を実装する。最後に、第４工程で、基板２を第２の基板４２上に搭載する。【００８１】
図８は本発明の光電子混載基板の実施形態の一例を示す模式的な要部断面図である。図８に示す本発明の光電子混載基板２０は、図１〜図５に示した本発明の光伝送基板１のいずれかと第２の基板１Ａとを重ね合わせた二層基板である。この二層基板２０における光伝送基板１側の面上には第１の導体パターン７ａ、７ｂが形成され、第２の基板１Ａ側の面上には第２の導体パターン７ｃが形成されている。さらに、二層基板２０を貫通して第１の導体パターン７ｂと第２の導体パターン７ｃとを接続する貫通導体７ｄが形成されている。さらに、光伝送基板１側の面上にて第１の導体パターン７ａ、７ｂに電気的に接続される光半導体素子８を設け、また、光伝送基板１と第２の基板１Ａの間に光導波路４Ｃとを形成している。そして、二層基板２０における光伝送基板１側の面を形成する最外層の誘電体シート１０Ａにおける屈折率分布体のコア部１２Ａが光半導体素子８に光学的に結合する。また、光伝送基板１の光導波路４ｃ側の面を形成する誘電体シート１０Ｎにおける屈折率分布体のコア部１２Ｎが光導波路４Ｃに光学的に結合する。【００８２】
図９は本発明の光電子混載基板の実施形態の他の例を示す模式的な要部断面図である。図９に示す本発明の光電子混載基板２０は、図１〜図５に示した本発明の光伝送基板１の一方の面上に第１の導体パターン７ａ、７ｂが形成され、他方の面上に第２の導体パターン７ｃが形成されている。さらに、光伝送基板１を貫通して第１の導体パターン７ｂと第２の導体パターン７ｃとを接続する貫通導体７ｄが形成されている。さらに、光伝送基板１の一方の面上には、第１の導体パターン７ａ、７ｂに電気的に接続される光半導体素子８を設け、また、光伝送基板１の他方の面上には光導波路４Ｃを形成している。そして、光伝送基板１の一方の面を形成する最外層の誘電体シート１０Ａにおける屈折率分布体のコア部１２Ａが光半導体素子８に光学的に結合する。また、光伝送基板１の他方の面を形成する誘電体シート１０Ｎにおける屈折率分布体のコア部１２Ｎが光導波路４Ｃに光学的に結合する。【００８３】
上記図８または図９の構成の光電子混載基板２０において、より具体的には、光半導体素子８は、発光デバイスである半導体レーザや発光ダイオード等、あるいは受光デバイスであるフォトダイオード等である（この例においては発光デバイスである。）光半導体素子８は、光伝送基板１上に形成された第１の導体パターン７ａ、７ｂ上において、活性領域である発光点（図示せず）を光伝送基板１に向けて搭載され、その電極（図示せず）が第１の導体パターン７ａ、７ｂに接合される。接合材料にはハンダ合金や導電性接着剤を用いることができる。光半導体素子８を搭載する際は、その電極が第１の導体パターン７ａ、７ｂに接合されるとともに、光伝送体３を介して発光点が光路変換面５Ｃ２と光学的に結合するよう、画像処理装置等を使って所定の位置に精密に位置決めされる。【００８４】
光半導体素子８に対しては、導体パターン７ａ、７ｂを通して、そのアノード電極からカソード電極への順方向に電流が印加される。それにより、発光デバイスである光半導体素子１０の活性領域から光が出射される。【００８５】
光電子混載基板２０を構成する上部の光伝送基板１には、光半導体素子８の発光点が対向する位置に、最外層の誘電体シート１０Ａの屈折率分布体のコア部１２Ａが設けられている。屈折率分布体を連結して構成される光伝送体３は、光半導体素子８の発光点と光路変換面５Ｃ２との間で光伝送基板１を貫通するように設けられている。各誘電体シートの屈折率分布体は、光半導体素子８の発光点のサイズおよびそこから放射される出射光に対して十分大きな直径をもつ。また、各誘電体シートの屈折率分布体は、光路変換面５Ｃ２にも対応する大きさとする。【００８６】
光半導体素子８が面受光型デバイスの場合は、信号光の光路が逆方向となる。すなわち、光導波路４Ｃを伝搬してきた信号光はそのコア部から出射し、光路変換面５Ｃ２で反射されて光路変換され、光伝送体３に入射する。そして、その信号光は、面受光型フォトダイオード等の面受光型デバイス８の活性領域へと達して受光される。【００８７】
ここで、本発明の光電子混載基板２０においては、光半導体素子１０が面発光型レーザダイオードまたは面受光型フォトダイオードであるときには、基板上にこれらのデバイスを活性領域を対向させて実装するだけで光結合が容易に構成できるので、特別な部品を用いずとも高効率な光結合構造を容易に実現できる。【００８８】
図８または図９の光電子混載基板２０の応用例として、面発光型デバイスの光半導体素子と面受光型デバイスの光半導体素子とを、光伝送基板１の一方の面上にそれぞれ搭載固定し、それぞれの光半導体素子に対応させて光伝送基板１内に光伝送体３を内在させ、光伝送基板１の他方の面上に設けた光導波路を介して光結合することにより、光伝送基板１内での良好な光信号の伝送が可能となる。【００８９】
図８または図９に示す本発明の光電子混載基板の実施の形態の一例によれば、光伝送基板１が一方の面２ａおよび他方の面２ｂとの間で損失の小さい良好な光伝送をすることができるものであるから、受信側の受信レベルが向上し、それにより光半導体素子間で高速かつ誤り率の小さい良好な情報アクセスをすることができる。あるいは、送信側の送信レベルの抑制により光半導体素子の駆動電流を低減することができるため発熱を小さくすることができ、信頼性を向上させることができるものとなる。
なお、本発明は以上の実施の形態の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることは何ら差し支えない。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】（ａ）本発明の光伝送基板の実施形態の一例を模式的に示す要部断面図であり、（ｂ）は、光伝送体のみを示す断面図である。
【図２】本発明の光伝送基板の実施形態の他の例を模式的に示す要部断面図である。
【図３】図１に示す本発明の光伝送基板における製造方法の実施形態の一例を模式的に示す工程ごとの要部断面図である。
【図４】（ａ）および（ｂ）は、図３に示す光伝送基板の製造工程における露光および現像の工程の途中の様子をさらに詳細に示す要部断面図である。
【図５】本発明の光伝送基板の実施形態の他の例を模式的に示す要部断面図である。
【図６】本発明の光伝送基板の実施形態の他の例を模式的に示す要部断面図である。
【図７】本発明の複合光伝送基板の実施形態の一例を模式的に示す要部断面図である。
【図８】本発明の光電子混載基板の実施形態の一例を示す模式的な要部断面図である。
【図９】本発明の光電子混載基板の実施形態の他の例を示す模式的な要部断面図である。
【図１０】従来の光伝送基板の例を示す図である。
【符号の説明】
【００９１】
１  光伝送基板
１Ａ  （２層基板の）第２の基板
２  （光伝送基板の）基板
２ａ、２ｂ  基板の面
３  光伝送体
４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄ  光導波路
４Ａ１、４Ａ３、４Ｂ１、４Ｂ３  クラッド部
４Ａ２、４Ｂ２  （光導波路の）コア部
５Ａ、５Ｂ、５Ｄ  光路変換体
５Ａ１、５Ｂ１  基体
５Ａ２、５Ｂ２  反射面
７ａ、７ｂ、７ｃ  導体パターン
７ｄ  貫通導体
８  光半導体素子
１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｎ  誘電体シート
１１Ａ、１１Ｂ  １１Ｎ  屈折率分布体
１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｎ  （屈折率分布体の）コア部
１３Ａ、１３Ｂ  周囲部
１４Ａ１、１４Ａ２、１４Ｂ１、１４Ｂ２  凹部の透光性部材
２０  二層基板
３０  フォトマスク
４１  （複合光伝送基板の）第２の基板
４２ａ、４２ｂ  第２基板の面
【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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【国際調査報告】
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