(57)【要約】【課題】より高効率に基板の面内方向と垂直方向の光路変換を行うことができ、かつ容易に製造することができる光電気集積配線基板を提供する。【解決手段】光電気集積配線基板が、基板と、基板の両面間を貫通する貫通孔と、基板の少なくとも一方の面上において貫通孔の開口位置を含む領域に設けられかつコア部とコア部を囲むクラッド部とを具備する光配線層と、貫通孔の開口位置にて光配線層に設けられかつ光配線層の配線方向と貫通孔の延在方向の間で光路を変換可能な光路変換ミラーとを有し、光配線層のコア部が光路変換ミラーの位置を一端とするコア幅移行領域を具備し、コア幅移行領域においてコア部の幅が光路変換ミラーの位置へ向かって単調増加または単調減少にて変化する。【選択図】図１
2007293308.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板の両面間を貫通する貫通孔と、
前記基板の少なくとも一方の面上において前記貫通孔の開口位置を含む領域に設けられかつコア部と前記コア部を囲むクラッド部とを具備する光配線層と、
前記貫通孔の開口位置にて前記光配線層に設けられかつ前記光配線層の配線方向と前記貫通孔の延在方向の間で光路を変換可能な光路変換ミラーとを有し、
前記光配線層のコア部が前記光路変換ミラーの位置を一端とするコア幅移行領域を具備し、前記コア幅移行領域においてコア部の幅が前記光路変換ミラーの位置へ向かって単調増加または単調減少にて変化する光電気集積配線基板。
【請求項２】
前記光路変換ミラーが前記貫通孔の延在方向から前記光配線層の配線方向へと光路を変換する場合、前記光配線層のコア部の幅が、前記コア幅移行領域において前記光路変換ミラーの位置へ向かって単調増加にて変化し、前記光路変換ミラーの位置において前記貫通孔の開口の幅またはこれより広い幅となる、請求項１に記載の光電気集積配線基板。
【請求項３】
前記光路変換ミラーが前記光配線層の配線方向から前記貫通孔の延在方向へと光路を変換する場合、前記光配線層のコア部の幅が、前記コア幅移行領域において前記光路変換ミラーの位置へ向かって単調減少にて変化し、前記光路変換ミラーの位置において前記貫通孔の開口の幅またはこれより狭い幅となる、請求項１に記載の光電気集積配線基板。
【請求項４】
前記光配線層のコア部が、前記光路変換ミラーの位置を一端とするコア高さ移行領域を具備し、前記コア高さ移行領域において前記光路変換ミラーの位置へ向かってコア部の高さが単調増加にて変化して前記基板側に向かって延び、前記クラッド部を貫通して前記貫通孔の開口面まで到達する、請求項１〜３のいずれかに記載の光電気集積配線基板。
【請求項５】
前記貫通孔の内部に透明樹脂が設けられている、請求項１〜４のいずれかに記載の光電気集積配線基板。
【請求項６】
基板と、
前記基板の両面間を貫通する貫通孔と、
前記基板の一方の面上において前記貫通孔の開口位置を含む領域に設けられかつコア部と前記コア部を囲むクラッド部とを具備する光配線層と、
前記基板の一方の面上における前記貫通孔の開口位置にて前記光配線層に設けられかつ前記光配線層の配線方向と前記貫通孔の延在方向の間で光路を変換可能な光路変換ミラーと、
前記基板の他方の面上における前記貫通孔の開口位置に前記貫通孔の開口に向けて配設された発光素子とを有し、
前記光配線層のコア部が前記光路変換ミラーの位置を一端とするコア幅移行領域を具備し、前記コア幅移行領域においてコア部の幅が前記光路変換ミラーの位置へ向かって単調増加にて変化し、前記光路変換ミラーの位置において前記貫通孔の開口の幅またはこれより広い幅となる、光電気集積配線システム。
【請求項７】
基板と、
前記基板の両面間を貫通する貫通孔と、
前記基板の一方の面上において前記貫通孔の開口位置を含む領域に設けられかつコア部と前記コア部を囲むクラッド部とを具備する光配線層と、
前記基板の一方の面上における前記貫通孔の開口位置にて前記光配線層に設けられかつ前記光配線層の配線方向と前記貫通孔の延在方向の間で光路を変換可能な光路変換ミラーと、
前記基板の他方の面上における前記貫通孔の開口位置に前記貫通孔の開口に向けて配設された受光素子とを有し、
前記光配線層のコア部が前記光路変換ミラーの位置を一端とするコア幅移行領域を具備し、前記コア幅移行領域においてコア部の幅が前記光路変換ミラーの位置へ向かって単調減少にて変化し、前記光路変換ミラーの位置において前記貫通孔の開口の幅またはこれより狭い幅となる、光電気集積配線システム。
【請求項８】
前記光配線層のコア部の高さが、前記光路変換ミラーの位置を一端とするコア高さ移行領域を具備し、前記コア高さ移行領域において前記光路変換ミラーの位置へ向かってコア部の高さが単調増加にて連続的に変化して前記基板側に向かって延び、前記クラッド部を貫通して前記貫通孔の開口面まで到達する、請求項６または７に記載の光電気集積配線システム。
【請求項９】
前記貫通孔の内部に透明樹脂が設けられている、請求項６〜８のいずれかに記載の光電気集積配線システム。
【請求項１０】
請求項４に記載の光電気集積配線基板の製造方法において、
前記基板の両面間を貫通する貫通孔を形成する工程と、
前記基板の少なくとも一方の面上に下部クラッド部を形成し、前記貫通孔のコア周縁から前記貫通孔の延長方向にすり鉢状に拡がる空間を形成するべく前記下部クラッド部を部分的に除去し、前記下部クラッド部上、および前記下部クラッド部を部分的に除去した空間内にコア部を形成し、前記コア部上に上部クラッド部を形成することにより光配線層を形成する工程と、
前記貫通孔の開口位置において前記光配線層に前記光路変換ミラーを形成する工程とを含むことを特徴とする光電気集積配線基板の製造方法。
【請求項１１】
前記光配線層を形成する工程に先立って、前記貫通孔内に透明樹脂を充填する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１０に記載の光電気集積配線基板の製造方法。
【請求項１２】
第１の基板と、
前記第１の基板の両面間を貫通する貫通孔と、
前記第１の基板に対して平行に配置された第２の基板と、
前記第２の基板の一方の面上にて前記第１の基板の前記貫通孔の一方の開口位置に対向する位置を含む領域に設けられかつコア部と前記コア部を囲むクラッド部とを具備する光配線層と、
前記貫通孔の一方の開口位置に対向する位置にて前記光配線層に設けられかつ前記光配線層の配線方向と前記貫通孔の延在方向の間で光路を変換可能な光路変換ミラーとを有し、
前記光配線層のコア部が前記光路変換ミラーの位置を一端とするコア幅移行領域を具備し、前記コア幅移行領域においてコア部の幅が前記光路変換ミラーの位置へ向かって単調増加または単調減少にて変化する光電気集積配線基板。
【請求項１３】
前記光路変換ミラーが前記貫通孔の延在方向から前記光配線層の配線方向へと光路を変換する場合、前記光配線層のコア部の幅が、前記コア幅移行領域において前記光路変換ミラーの位置へ向かって単調増加にて変化し、前記光路変換ミラーの位置において前記貫通孔の開口の幅またはこれより広い幅となる、請求項１２に記載の光電気集積配線基板。
【請求項１４】
前記光路変換ミラーが前記光配線層の配線方向から前記貫通孔の延在方向へと光路を変換する場合、前記光配線層のコア部の幅が、前記コア幅移行領域において前記光路変換ミラーの位置へ向かって単調減少にて変化し、前記光路変換ミラーの位置において前記貫通孔の開口の幅またはこれより狭い幅となる、請求項１２に記載の光電気集積配線基板。
【請求項１５】
前記第１の基板の前記貫通孔の内部に透明樹脂が設けられている、請求項１２〜１４のいずれかに記載の光電気集積配線基板。
【請求項１６】
第１の基板と、
前記第１の基板の両面間を貫通する貫通孔と、
前記第１の基板に対して平行に配置された第２の基板と、
前記第２の基板の一方の面上にて前記第１の基板の前記貫通孔の一方の開口位置に対向する位置を含む領域に設けられかつコア部と前記コア部を囲むクラッド部とを具備する光配線層と、
前記貫通孔の一方の開口位置に対向する位置にて前記光配線層に設けられかつ前記光配線層の配線方向と前記貫通孔の延在方向の間で光路を変換可能な光路変換ミラーと、
前記第１の基板における前記第２の基板と反対側の面上にて前記貫通孔の他方の開口位置に前記貫通孔の開口に向けて配設された発光素子とを有し、
前記光配線層のコア部が前記光路変換ミラーの位置を一端とするコア幅移行領域を具備し、前記コア幅移行領域においてコア部の幅が前記光路変換ミラーの位置へ向かって単調増加にて変化し、前記光路変換ミラーの位置において前記貫通孔の開口の幅またはこれより広い幅となる、光電気集積配線システム。
【請求項１７】
第１の基板と、
前記第１の基板の両面間を貫通する貫通孔と、
前記第１の基板に対して平行に配置された第２の基板と、
前記第２の基板の一方の面上にて前記第１の基板の前記貫通孔の一方の開口位置に対向する位置を含む領域に設けられかつコア部と前記コア部を囲むクラッド部とを具備する光配線層と、
前記貫通孔の一方の開口位置に対向する位置にて前記光配線層に設けられかつ前記光配線層の配線方向と前記貫通孔の延在方向の間で光路を変換可能な光路変換ミラーと、
前記第１の基板における前記第２の基板と反対側の面上にて前記貫通孔の他方の開口位置に前記貫通孔の開口に向けて配設された受光素子とを有し、
前記光配線層のコア部が前記光路変換ミラーの位置を一端とするコア幅移行領域を具備し、前記コア幅移行領域においてコア部の幅が前記光路変換ミラーの位置へ向かって単調減少にて変化し、前記光路変換ミラーの位置において前記貫通孔の開口の幅またはこれより狭い幅となる、光電気集積配線システム。
【請求項１８】
前記貫通孔の内部に透明樹脂が設けられている、請求項１６または１７に記載の光電気集積配線システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気配線層を具備し電子回路部品を実装する基板に、光半導体デバイスを実装するための光配線層を組み込んだ光電気集積配線基板およびこれを用いた光電気集積配線システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、コンピュータの処理能力向上を図るべく、マイクロプロセッサとして用いられる半導体大規模集積回路（ＬＳＩ）等の電気素子ではトランジスタの集積度が高められ、その動作速度はクロック周波数でＧＨｚ領域に達している。それに伴い、電気素子間を電気的に接続する電気配線は高密度化・微細化の一途をたどっている。
【０００３】
マイクロプロセッサの高速化に伴う電気配線の微細化は、クロストークや伝播損失を増すこととなるため、高密度化の限界あるいは駆動と受信回路の複雑化といった問題をもたらしており、それらの問題がコンピュータの高性能化の障害となっている。
【０００４】
これらの問題を解決する技術として、従来のプリント配線基板上の銅からなる配線導体による電気配線の一部を光ファイバまたは光導波路による光配線に置き換えて、素子間の配線に電気配線に代えて光配線を利用することが行なわれている。光配線は無誘導であり、信号線となるコア部はマルチモードでも断面が５０μm角程度のサイズであるため、光配線を用いれば信号伝送の高速化が可能なだけでなく、信号間のクロストークの低減や配線の微細化・高密度化が可能になる。
【０００５】
しかしながら、光配線として光ファイバを用いる場合には、その屈曲性に限界があることから、複雑な形状の光配線には対応しきれず、配線の設計の自由度が低くなってしまい、高密度配線や基板の小型化に十分には対応できないという問題がある。そのため、光配線としては、設計の自由度が大きい光導波路を用いた構成が有効である。
【０００６】
光導波路は、光信号が伝搬する信号線となるコア部と、コア部の周囲に配置されて光信号をコア部に閉じ込めるクラッド部とで構成され、基板の表面に平行な方向に形成されている。コア部の形成方法はフォトリソグラフィ技術によるドライエッチングや感光性のコア材料を使用した露光および現像による形成方法等があるが、いずれもその形状や寸法精度はフォトマスクパターンで決定されるため、設計の自由度は高くなる。
【０００７】
このような光導波路を光配線に用いた光導波路基板に受発光素子等の光部品や電気部品を実装する際には、従来の電気部品に用いられている表面実装技術を用いて実装できることが望ましい。そのため光部品としては、例えば、発光素子に省電力化や面アレイ化に有利な面発光型の縦キャビティ型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ：Vertical Cavity Surface Emitting Laser）が、受光素子に面受光型の半導体受光素子（ＰＤ：Photo Diode）が使用される。
【０００８】
基板表面に平行な方向に形成されている光導波路とその基板の表面に実装されるＶＣＳＥＬやＰＤ等の光部品とを光結合させるには、ミラー等の光路変換手段を用いて、基板表面に平行な方向と基板表面に垂直な方向との間でほぼ９０度に光路を曲げる必要がある。その光路変換手段の形成方法には、これまでいくつかの提案がなされており、半導体チップ切り分け用のダイシングソーやレーザにより光導波路端面に４５度の切れ込みを入れる方法や、別途ミラー部材を用意して配設する方法などがある。
【０００９】
また、基板表面に垂直な方向の構造としては、光導波路の直上に受発光素子を配設する場合は垂直方向に特別な構造を必要としないが、基板表面上に光導波路を形成しその直上に受発光素子を設ける場合は、同じ基板表面上に電気配線と光導波路とを共存配置させることとなり互いの配線が制約されることとなっていた。そこで、特許文献１では、多層基板の上面に面型発光素子と面型受光素子とを実装し、各素子の実装位置において多層基板に光路となる貫通穴をそれぞれ穿設し、多層基板の下面において一方の貫通穴と他方の貫通穴の下端位置に光路変換ミラーをそれぞれ配置し、一対の光路変換ミラーの間に光導波路を形成した光電気集積配線基板が開示されている。
また、その他に特許文献２〜４にも同様の技術が開示されている。
また、特許文献５には、このような光路変換ミラーを備えた光導波路の光路変換ミラー部においてコアの幅を緩やかに変化させた光導波路の例が開示されている。
【特許文献１】特開２０００−８１５２４号公報
【特許文献２】特開２０００−２９８２１６号公報
【特許文献３】特開２００１−１８８１５０号公報
【特許文献４】特開２００４−５４００３号公報
【特許文献５】特開平６−１７４９５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、基板上に形成されたコア部およびクラッド部からなる光配線層と、基板内であって光配線層に対して垂直方向に設けられた貫通孔と、光配線層のコア部と貫通孔との間で光路を変換する光路変換ミラーとを含む、特許文献１〜４に開示されている従来の光電気集積配線基板では、貫通孔の大きさは基板の厚みによっても制限されるため、設計上貫通孔を小さくしたい場合でも小さくできないという問題があり、特許文献１ではそれが光路変換部での損失増加の原因となり、特許文献２では貫通孔部分の作製が困難になるという問題があった。また、これらの文献に開示されている構成においては水平方向と垂直方向のコアを９０度で正確に結ぶ必要があるため光路変換するミラー角度の精度が厳しく、ミラー面の表面荒れなどによる光の散乱に対する許容量も小さいという問題があった。またＶＣＳＥＬやＰＤなどの光半導体受発光素子との結合部において、光がある放射角を持って広がることにより損失が大きくなるという欠点があった。
【００１１】
また、特許文献５の光導波路装置では、機能部品を用いて基板の面内方向のみで光路変換を行う構造となっているため、光導波路配線の設計自由度や光部品や電気部品の実装位置の自由度が制限され、自由な光配線の引き回しや高速電気配線に不可欠な短い配線長の電気部品の高集積化が困難であるという問題があった。
【００１２】
さらに、特許文献１〜特許文献４に開示されているような従来の光電気集積配線基板では、光路変換部において、コア部と貫通孔の開口部との間の領域の全体にわたってクラッド部が挟まることとなり、光路変換部におけるそのクラッド部が光を放射させてしまうために光路変換部での光の伝搬損失を増大させてしまうという問題点があった。
【００１３】
また、このような従来の光電気集積配線基板では、製造においては、貫通孔を設けた基板に対し通常はプレーナ技術を用いて光配線層が形成されるために、特許文献５に開示されているようなテーパ状の光導波路を例えばパターニングのような技術を用いて製造することは困難であるという問題点があった。
【００１４】
本発明は以上のような従来の技術における問題を解決すべく案出されたものであり、その目的は、より高効率に基板の面内方向と垂直方向の光路変換を行うことができ、かつ容易に製造することができる、光電気集積配線基板およびその製造方法並びに光電気集積配線システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記の目的を達成する本発明は以下の通りの構成である。
本発明による光電気集積配線基板は、基板と、前記基板の両面間を貫通する貫通孔と、前記基板の少なくとも一方の面上において前記貫通孔の開口位置を含む領域に設けられかつコア部と前記コア部を囲むクラッド部とを具備する光配線層と、前記貫通孔の開口位置にて前記光配線層に設けられかつ前記光配線層の配線方向と前記貫通孔の延在方向の間で光路を変換可能な光路変換ミラーとを有し、前記光配線層のコア部が前記光路変換ミラーの位置を一端とするコア幅移行領域を具備し、前記コア幅移行領域においてコア部の幅が前記光路変換ミラーの位置へ向かって単調増加または単調減少にて変化する。
【００１６】
さらに、本発明の光電気集積配線基板は、前記光路変換ミラーが前記貫通孔の延在方向から前記光配線層の配線方向へと光路を変換する場合、前記光配線層のコア部の幅が、前記コア幅移行領域において前記光路変換ミラーの位置へ向かって単調増加にて変化し、前記光路変換ミラーの位置において前記貫通孔の開口の幅またはこれより広い幅となる。
【００１７】
また、本発明の光電気集積配線基板は、前記光路変換ミラーが前記光配線層の配線方向から前記貫通孔の延在方向へと光路を変換する場合、前記光配線層のコア部の幅が、前記コア幅移行領域において前記光路変換ミラーの位置へ向かって単調減少にて変化し、前記光路変換ミラーの位置において前記貫通孔の開口の幅またはこれより狭い幅となる。
【００１８】
さらに、本発明の光電気集積配線基板は、前記光配線層のコア部が、前記光路変換ミラーの位置を一端とするコア高さ移行領域を具備し、前記コア高さ移行領域において前記光路変換ミラーの位置へ向かってコア部の高さが単調増加にて変化して前記基板側に向かって延び、前記クラッド部を貫通して前記貫通孔の開口面まで到達する。
【００１９】
さらに、本発明の光電気集積配線基板は、前記貫通孔の内部に透明樹脂が設けられている。
【００２０】
本発明による光電気集積配線システムは、基板と、前記基板の両面間を貫通する貫通孔と、前記基板の一方の面上において前記貫通孔の開口位置を含む領域に設けられかつコア部と前記コア部を囲むクラッド部とを具備する光配線層と、前記基板の一方の面上における前記貫通孔の開口位置にて前記光配線層に設けられかつ前記光配線層の配線方向と前記貫通孔の延在方向の間で光路を変換可能な光路変換ミラーと、前記基板の他方の面上における前記貫通孔の開口位置に前記貫通孔の開口に向けて配設された発光素子とを有し、前記光配線層のコア部が前記光路変換ミラーの位置を一端とするコア幅移行領域を具備し、前記コア幅移行領域においてコア部の幅が前記光路変換ミラーの位置へ向かって単調増加にて変化し、前記光路変換ミラーの位置において前記貫通孔の開口の幅またはこれより広い幅となる。
【００２１】
また、本発明による光電気集積配線システムは、基板と、前記基板の両面間を貫通する貫通孔と、前記基板の一方の面上において前記貫通孔の開口位置を含む領域に設けられかつコア部と前記コア部を囲むクラッド部とを具備する光配線層と、前記基板の一方の面上における前記貫通孔の開口位置にて前記光配線層に設けられかつ前記光配線層の配線方向と前記貫通孔の延在方向の間で光路を変換可能な光路変換ミラーと、前記基板の他方の面上における前記貫通孔の開口位置に前記貫通孔の開口に向けて配設された受光素子とを有し、前記光配線層のコア部が前記光路変換ミラーの位置を一端とするコア幅移行領域を具備し、前記コア幅移行領域においてコア部の幅が前記光路変換ミラーの位置へ向かって単調減少にて変化し、前記光路変換ミラーの位置において前記貫通孔の開口の幅またはこれより狭い幅となる。
【００２２】
さらに、本発明の光電気集積配線システムは、前記光配線層のコア部の高さが、前記光路変換ミラーの位置を一端とするコア高さ移行領域を具備し、前記コア高さ移行領域において前記光路変換ミラーの位置へ向かってコア部の高さが単調増加にて連続的に変化して前記基板側に向かって延び、前記クラッド部を貫通して前記貫通孔の開口面まで到達する。
【００２３】
さらに、本発明の光電気集積配線システムは、前記貫通孔の内部に透明樹脂が設けられている。
【００２４】
本発明による、コア高さ移行領域を有する光電気集積配線基板の製造方法は、前記基板の両面間を貫通する貫通孔を形成する工程と、前記基板の少なくとも一方の面上に下部クラッド部を形成し、前記貫通孔のコア部周縁から前記貫通孔の延長方向にすり鉢状に拡がる空間を形成するべく前記下部クラッド部を部分的に除去し、前記下部クラッド部上、および前記下部クラッド部を部分的に除去した空間内にコア部を形成し、前記コア部上に上部クラッド部を形成することにより光配線層を形成する工程と、前記貫通孔の開口位置において前記光配線層に前記光路変換ミラーを形成する工程とを含む。
【００２５】
さらに、前記光配線層を形成する工程に先立って、前記貫通孔内に透明樹脂を充填する工程をさらに含む。
【００２６】
本発明による光電気集積配線基板のさらに別の形態では、所定の間隔を空けて互いに平行に配置された第１の基板と第２の基板を備え、第１の基板には貫通孔が設けられ、第２の基板には、上記の光電気集積配線システムと同様の光配線層が設けられる。第２の基板の一方の面上の光配線層は、第１の基板の貫通孔の開口位置に対向する位置を含む領域に設けられ、この貫通孔の開口位置に対向する位置に光路変換ミラーを設けられる。光路変換ミラーにより、光配線層の配線方向と貫通孔の延在方向の間で光路変換可能である。光配線層のコア部は、光路変換ミラーの位置を一端とするコア幅移行領域を具備し、コア幅移行領域においてコア部の幅が光路変換ミラーの位置へ向かって単調増加または単調減少にて変化する。この光電気集積配線基板を用いた光電気集積配線システムにおいては、第１の基板の他方の面上において貫通孔の他方の開口位置に発光素子または受光素子が配設される。また、貫通孔の内部に透明樹脂を充填してもよい。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の光電気集積配線基板によれば、基板と、その両面間を貫通する貫通孔と、一方の面上の貫通孔開口位置を含む領域に設けられる光配線層と、貫通孔開口位置にて光配線方向と貫通孔延在方向の間で光路を変換可能な光路変換ミラーとを有し、光配線層のコア部が、光路変換ミラーの位置を一端とするコア幅移行領域においてコア部の幅が光路変換ミラーの位置へ向かって単調増加または単調減少にて変化する。このように、必要に応じて選択的にコア部の幅を変化させることでより、貫通孔の大きさに関わらず低損失で高効率な光路変換を可能にするとともに、光配線パターンの設計の自由度が大きく光配線の高密度化にも有利な光電気配線基板が実現される。
【００２８】
さらに、コア幅移行領域を必要十分な長さとすることによりコア部の幅を貫通孔の大きさにあわせて緩やかに変化させることができるから、光路変換部において光を滑らかに曲げる作用がある。加えて、光を閉じ込める領域の幅が異なっていても滑らかに伝送モードを変換する働きをするので、光路変換部で伝搬損失を小さくすることができる。
【００２９】
また、本発明の光電気集積配線基板によれば、貫通孔の延在方向から光配線層の配線方向へ進む光路の場合に、コア幅が光路変換ミラーの位置へ向かって単調増加にて変化しており、光路変換ミラーの位置において貫通孔の開口幅以上の幅となる。これにより、基板の厚みや貫通孔の大きさによらず、貫通孔の大きさにあった最適な光配線層のコア幅に移行させることができる。このことは、結果的に光路変換ミラー面も貫通孔に合わせて大きくすることとなる。これにより、高効率に光を基板の垂直方向から基板の面内方向へと光路変換することができ、光路変換部での損失を小さくできる。
【００３０】
また、本発明の光電気集積配線基板によれば、光配線層の配線方向から貫通孔の延在方向に進む光路の場合に、コア幅が光路変換ミラーの位置へ向かって単調減少にて変化しており、光路変換ミラーの位置において貫通孔開口幅以下の幅となる。このことは、結果的に、基板の厚みや貫通孔の大きさによらず、光路変換ミラーで反射された光の広がりを考慮して光路変換ミラーを小さくすることとなる。これにより、高効率に光を基板の面内方向から垂直方向へと光路変換することができ、光路変換部での損失を小さくできる。
【００３１】
また、本発明の光電気集積配線基板によれば、光配線層のコア部が、光路変換ミラーの位置を一端とするコア高さ移行領域において光路変換ミラーの位置へ向かってコア部の高さが単調増加にて変化し、クラッド部を貫通して貫通孔の開口面まで到達する。これにより、光路変換部において貫通孔の開口部に接続されるコア部が、光配線層と貫通孔との接続部で光を閉じ込める働きをする。従って、従来のような、光路変換部においてクラッド部が介在することによる放散がなく、損失を小さくできる。
【００３２】
また、本発明の光電気集積配線基板によれば、貫通孔の内部に透明樹脂が設けられていることにより、貫通孔開口部における反射を少なくし光路変換部での光の散乱を少なくする働きをする。これにより、隣接する他のコア部との光のクロストークを小さくすることができるので、光配線の高密度化に有利となる。
【００３３】
本発明の光電気集積配線システムによれば、発光素子から発せられた光が貫通孔を基板に対し垂直方向に通り、光路変換ミラーを介してコア幅が貫通孔の開口幅と同じまたは開口幅より広い光配線層のコア幅移行領域の一端へと基板面内方向に光路変換される。
あるいは、本発明の光電気集積配線システムによれば、光配線層のコア部を通ってきた基板面内方向の光が、コア幅が貫通孔の開口幅と同じまたは開口幅より狭い光配線層のコア幅移行領域の一端にて光路変換ミラーを介して貫通孔のコア部へと基板に対し垂直方向に光路変換され、貫通孔を通って受光素子で受光される。これにより、全体の損失が小さくなり、良好な光伝送が可能となる。
【００３４】
本発明の光電気集積配線基板の製造方法によれば、基板の両面間を貫通する貫通孔を形成する工程と、基板の少なくとも一方の面上に下部クラッド部を形成し、貫通孔の開口周縁から貫通孔の延長方向にすり鉢状に拡がる空間を形成するべく下部クラッド部を部分的に除去し、下部クラッド部上、および下部クラッド部を部分的に除去した空間内にコア部を形成し、コア部上に上部クラッド部を形成することにより光配線層を形成する工程と、貫通孔の開口位置において前記光配線層に前記光路変換ミラーを形成する工程とを含む。この製造方法では、下部クラッド部の一部を除去後にその除去した空間内にコア部を埋め込むため、除去する下部クラッド部の形状を制御することにより基板に対し垂直方向に所望形状のコア部を容易に形成することができる。また、貫通孔の形成後にコア部を形成すべき領域の下部クラッド部を除去するから、貫通孔の中心等を基準にその下部クラッド部の除去領域の位置合わせができる。従って、例えば貫通孔を設ける位置にずれが生じていても位置を補正することができ、コア部を適切に形成することができる点で有利である。
【００３５】
また、この製造方法では、貫通孔の開口部までコア部が接続されるから、製造の際に光路変換ミラーの位置が多少ずれても光路変換部においてコア部に光が閉じ込められる構成であるため、光路変換部における損失の増加に対してそのずれは寛容となるので光路変換部の製造が容易であるという利点もある。
【００３６】
また、この製造方法によれば、光配線層を形成する前に貫通孔の内部に透明樹脂を充填することにより、下部クラッド部を除去する際に、その形成面の凹凸が小さくなるため、光が乱反射する等の露光への悪影響を小さくすることができる。従って、下部クラッド部を除去する際のその領域の形状の制御性が良好になるという利点がある。
【００３７】
本発明における光電気集積配線基板及び光電気集積配線システムにおいて、第１の基板と第２の基板の２枚の基板を有する形態では、種々の用途に適用される光電気配線混載回路を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
以下、本発明の光電気集積配線基板、光電気集積配線システムおよび光電気集積配線基板の製造方法について、実施形態の一例を示す図面を参照しつつ説明する。
【００３９】
（１）光電気集積配線基板の第１の実施形態
図１（ａ）、（ｂ）はそれぞれ本発明の光電気集積配線基板の第１の実施形態の一例を示す平面図（上部クラッド部を透明として内部のコア部を示したもの）およびＡ−Ａ’線断面図である。図２（ａ）、（ｂ）はそれぞれ図１の平面図およびＡ−Ａ’線断面図のＢ部分拡大図であり、図３（ａ）、（ｂ）はそれぞれ図１の平面図およびＡ−Ａ’線断面図のＣ部分拡大図である。なお、各断面図は、平面図に示された面を上面に向けて示している。これらの図では、基板の一般的な面積に対して、厚さを誇張して描いている（以下の図において同じ）。
【００４０】
図１〜図３において、１は基板であり、１ａは基板の第１の面、１ｂは基板の第２の面である。また、２は貫通孔であり、２ａは第１の面上の開口部、２ｂは第２の面上の開口部である。また、３は光配線層であり、３ａはコア部(密な斜線を付している)、３ｂはクラッド部（下部クラッド部）、３ｃはクラッド部（上部クラッド部）、３ａ１はコア部の幅を緩やかに拡げたコア幅移行領域、３ａ２はコア部の幅を緩やかに狭めたコア幅移行領域である（コア幅移行領域３ａ１、３ａ２は明示するためにコア部とは異なる模様を付している）。また、４は光路変換ミラーであり、特に、４ａはコア幅移行領域３ａ１に対応する光路変換部、４ｂはコア幅移行領域３ａ２に対応する光路変換部である。１０は光電気集積配線基板である。
【００４１】
図１に示すように、本発明の光電気集積配線基板１０は、第１の面１ａと第２の面１ｂとを有する基板１を本体とする。基板１内には、第１の面１ａから第２の面１ｂまでほぼ垂直に貫通する貫通孔２が設けられる。貫通孔２の第１の面１ａ上には開口部２ａが、第２の面１ｂ上には開口部２ｂが形成される。基板１の両面のうち一方の面（図1の例では第１の面１ａ）上には、光配線層３が設けられる。光配線層３と貫通孔２とは、光学的に結合させられるので、光配線層３は第１の面１ａ上において貫通孔２の開口部２ａの位置を含む領域に設けられる。光配線層３は、コア部３ａとコア部３ａを囲む下部クラッド部３ｂ、上部クラッド部３ｃの３層よりなる。
【００４２】
基板１としては、例えばプリント配線基板として一般に用いられているエポキシ樹脂等よりなるプリント配線基板を用いればよい。一般的なエポキシ樹脂等のプリント配線基板は安価であるが、機械的強度は低くまた熱に弱く反りやすい。これに対しては、基板厚みが厚いほど反りは発生しにくいことに加えて、例えば両面に同じ厚さの樹脂絶縁層を形成した対称層構造を有するものとすれば、安価な基板であっても反りを効果的に防止できる。また、例えば樹脂絶縁層の厚さは、光配線層を形成できる厚さ（例えば、７０〜１００μm）とすれば、通常のソルダーレジストの厚さ（例えば、３０μm）よりも厚くなるため基板の機械的強度がさらに補強される。
【００４３】
基板１内の貫通孔２は、後述する光電気集積配線システムを構成する際に発光素子の発光部および受光素子の受光部にそれぞれ対向する位置に形成される。貫通孔２の形成は、通常のプリント板の穴あけ工程に使用されるドリルやレーザを用いて形成できる。貫通孔２は通常、円柱状であり、「貫通孔の開口部の幅」とは一般にこの直径を示している。貫通孔２のサイズは、発光素子および受光素子の各々の受発光径に合わせて光の広がりを考慮して決定する。発光素子の発光部に対応する貫通孔２は発光部より大きくし、受光素子の受光部に対応する貫通孔２は受光部より小さくするのが最も好適である。しかしながら、貫通孔２の大きさは基板１の厚みによって制限されており、一般に基板厚みが厚いほど作製できる貫通孔２の大きさは大きくなる。例えば厚みが０．８ｍｍの基板１を用いる場合は、貫通孔２の直径は１５０μｍが最小サイズとなる。また、貫通孔２の大きさを、発光部と受光部とで異ならせて作製することは基板作製プロセスを煩雑とする。本発明では、貫通孔２の大きさを所望の大きさに設計できない場合においても、後述するコア幅移行領域により調整できるため、貫通孔２の大きさに関わらず効率的な光伝送が可能となる。
【００４４】
貫通孔２内には光路として適した透明樹脂を充填することが望ましい。透明樹脂としては、光配線層３のコア部３ａまたはクラッド部３ｂ、３ｃとして用いる材料が好適である。貫通孔２の充填樹脂と光配線層３の樹脂を同一材料とすることにより、密着性が良く熱や圧力などの応力によるクラックの発生も少なく、信頼性の高いものとなる。
【００４５】
さらに光電気集積配線基板１０では、光路変換ミラー４が、貫通孔２の開口部２ａの位置にて光配線層３に設けられる。光路変換ミラー４は、光の進行方向を基板１の垂直方向と基板１の面内方向との間で相互に変換可能である。
【００４６】
光路変換ミラー４は、光配線層３を形成後、貫通孔２の開口位置に対応した部分に形成する。その場合、光配線層３のコア部３ａ(開口位置近傍ではコア幅移行領域３ａ１または３ａ２）の中心軸と貫通孔２の中心軸とが光路変換ミラー４の面上で交わるように作製するのが最も好適である。光路変換ミラー４の形成方法としては、一般的には先端が４５度または９０度に加工されたブレードを用いてダイシングソーで溝入れ加工する方法がある。それ以外にも、光配線層３のパターニング時にグレイマスクや斜め露光等により斜面を形成する方法や、プリント基板切り分け時に使用するケガキ機などを用いる方法、先端が４５度斜面をもつ治具を押し当てて型押しする方法、レーザ加工方法などもあるが、安定性や加工精度、生産性を考慮した場合、ダイシングソーが最も好適である。
【００４７】
図２および図３の部分拡大図に示すように、光路変換ミラー４は、光配線層３の途上の表面に形成された斜面の角度が基板表面に対し４５°であるＶ溝によって構成されている。Ｖ溝の表面は、空気層のままであってもよいが、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、白金（Ｐｔ）等のように光配線層３を導波する光に対して反射率の高い膜を形成することが望ましい。実質的には、Ｖ溝の２面のうち光路と交わる一方の面が光路変換ミラーとして機能する。
【００４８】
図１および図２に示すように、本発明においては、光配線層３のコア部３ａが、光路変換部４ａの光路変換ミラー４を一端とするコア幅移行領域３ａ１を有しており、このコア幅移行領域３ａ１においては光路変換ミラー４へ向かってコア部３ａの幅ｗが単調増加にて変化しており、光路変換ミラー４の位置において貫通孔２の開口幅と同じか開口幅より広くなっている。なお、「コア部の幅」ないし「コア幅」における「幅」とは、基板１の面に平行な方向であって光配線層３の配線方向に垂直な方向の幅をいう。すなわち、コア幅移行領域３ａ１においては、コア部３ａの幅が貫通孔２の開口幅に応じて緩やかに広げられている。光路変換部４ａでは、光の進行方向が貫通孔２の延在方向から光配線層３の配線方向へと変換される。なお、「単調増加」とは減少傾向とならないことを意味し、コア幅移行領域３ａ１の一部にコア幅の均一な部分があってもよい。
【００４９】
また、貫通孔２内での光の進行方向は、貫通孔の軸方向が望ましいが、軸に対して斜めに入射しても、信号光が貫通孔を通過できる範囲であれば斜めでも良い。従って、信号光が貫通孔を通過する方向を示す「貫通孔の延在方向」には、貫通孔の軸方向並びに貫通孔の軸に対して傾斜した方向の双方が含まれるものとする（以下の各実施形態においても同じ）。
【００５０】
図２（ａ）、（ｂ）のＢ部分拡大図に示すように、コア幅移行領域３ａ１は、光を基板に垂直な方向から基板の面内方向へと変換する光路変換部４ａの光路変換ミラー４を一端とし、コア部３ａの幅を貫通孔２の開口部２ａの幅に合わせて滑らかに接続するように、光路変換ミラー４へ向かってその幅を広げている。
【００５１】
図２(ｂ)に示すように、光が貫通孔２から光配線層３へ進む場合には、光配線層３のコア幅を拡大して貫通孔２の開口幅より光配線層３のコア幅の方を同じかまたは大きくする方が好ましい。
なお、図示しないが別の例として、貫通孔２内にコア部とその周囲のクラッド部とを設けた場合には、貫通孔２のコア部の幅（直径）より光配線層のコア幅の方を同じかまたは大きくする方が好ましい。
【００５２】
さらに図１および図３に示すように、本発明においては、光配線層３のコア部３ａが、光路変換部４ｂの光路変換ミラー４を一端とするコア幅移行領域３ａ２を有しており、このコア幅移行領域３ａ２においては光路変換ミラー４へ向かってコア部３ａの幅ｗが単調減少にて変化しており、光路変換ミラー４の位置においては貫通孔２の開口幅と同じか開口幅より狭くなっている。すなわち、コア幅移行領域３ａ２においては、光配線層３のコア部３ａは幅が貫通孔２の開口幅に応じて緩やかに狭められている。光路変換部４ｂでは、光の進行方向が光配線層３の配線方向から貫通孔２の延在方向へと変換される。なお、「単調減少」とは増加傾向とならないことを意味し、コア幅移行領域３ａ１の一部にコア幅の均一な部分があってもよい。
【００５３】
図３（ａ）、（ｂ）のＣ部分拡大図に示すように、コア幅移行領域３ａ２は、光を基板の面内方向から基板に垂直な方向へと変換する光路変換部４ｂの光路変換ミラー４を一端とし、コア部３ａの幅を貫通孔２の開口部の幅よりも小さくなるように滑らかに接続するように、光路変換ミラー４へ向かってその幅を狭めている。
【００５４】
図３(ｂ)に示すように、光が光配線層３から貫通孔２へ進む場合には、光配線層３のコア幅を縮小して貫通孔２の開口幅より光配線層３のコア幅の方を同じかまたは小さくする方が好ましい。
なお、図示しないが別の例として、貫通孔２内にコア部とその周囲のクラッド部とを設けた場合には、貫通孔２のコア部の幅（直径）より光配線層のコア幅の方を同じかまたは小さくする方が好ましい。
【００５５】
再び図１を参照すると、コア部３ａ全体は、幅広部分を含むコア幅移行領域３ａ１から幅狭部分を含むコア幅移行領域３ａ２まで滑らかに接続されている。コア幅移行領域３ａ１および３ａ２は、コア部３ａの全体にわたっていなくともよく、光路変換部４ａ、４ｂを一端とする必要十分な長さの領域であればよい。それ以外の領域ではコア幅は一定の幅でよい。コア幅移行領域３ａ１および３ａ２の長さは、適切な緩やかさの幅の変化が得られるように設定する。コア幅の変化の適切な緩やかさは、後述する作用効果が得られることを考慮して設定する。また、コア幅移行領域３ａ１および３ａ２のそれぞれと、一定幅の領域とはできるだけ滑らかに接続させる方が望ましく、好適には曲線とする。例えば、直線の傾きで１度以下になるような直線を順次連結して幅の変化を形成してもよい。このように、コア幅移行領域と一定幅の領域との境界は必ずしも明確である必要はない。
【００５６】
一般的に、光配線層３はコア部３ａおよびクラッド部３ｂ、３ｃのそれぞれの屈折率を調整することで良好な光伝搬が可能となる。光配線層３のコア部３ａおよびクラッド部３ｂ、３ｃの形状や寸法は、例えば、マルチモード光導波路を考えた場合であれば、コア部３ａの厚みを約５０μｍとし、下部クラッド部３ｂおよび上部クラッド部３ｃの厚みをそれぞれ約３０μｍおよび２０μｍとして、約１００μｍの厚みの光配線層３とすればよい。
【００５７】
光配線層３として、クラッド部３ｂ、３ｃの間に所定の形状および寸法のコア部３ａを作製する材料としては、一般に光導波路用材料として用いられるポリシラン、アクリル、ポリイミド、エポキシ、シロキサン、ポリシラン、ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）、メタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）等のポリマー材料が好適に使用できる。このようなポリマー材料は、低温プロセスによる光配線層３の作製が可能で、大面積化への対応も容易であり、しかも低コストで作製することができるため、種々の基板に形成できる点で好適である。
【００５８】
特にエポキシ樹脂を用いた場合、基板１として一般的に用いられるガラスエポキシ基板と同系列の材料であることから、密着性が良く、剥がれなどの不良が無く、信頼性が高いものとなる。エポキシ樹脂には感光性材料も多く、後述する直接露光法により効率的な作製プロセスを採用できるという点からも樹脂絶縁層の材料として適している。
感光性エポキシの他に、感光性ポリイミドもまた、耐久性に富み、従来、保護膜や封止樹脂として用いられ、後述する直接露光法による作製プロセスを適用できることから好適である。
【００５９】
なお、光配線層３を作製する方法としては、直接露光法、反応性イオンエッチング法、屈折率変化法（フォトブリーチング法）等がある。いずれの方法でも作製可能であるが、最も簡便で安定した作製方法として直接露光法があげられる。直接露光法では、コア部３ａおよびクラッド部３ｂ、３ｃに相当する材料を塗布・露光・現像することにより必要なパターンを得ることができる。例えばネガ型の感光性エポキシ樹脂を用いた場合、材料を塗布し、必要な箇所を露光する形のマスクを用意して露光することにより、露光された部分の樹脂は硬化され、露光されていない部分の樹脂は現像により除去されることにより、所望のパターンが得られる。この方法をそれぞれ所定の屈折率を有する感光性エポキシ材料を用いて、クラッド部３ｂ、３ｃとコア部３ａの両方に適用することにより、基板全体で必要な箇所にのみ光配線層３を形成することができる。
【００６０】
同様に、本発明におけるコア幅移行領域３ａ１、３ａ２においてコア幅を緩やかに変化させることもフォトマスクパターンの設計のみで行えるため、従来の技術で非常に簡便に作製できる。また、光配線層３のコア部３ａ、３ａ１、３ａ２のパターンは必要に応じて曲げることもできる。この場合、曲げによる損失が発生することになるが、曲率半径をできるだけ大きくしたり、コアとクラッドの材料の比屈折率差を調整したりすることにより、曲げ損失を小さくできる。光配線層のコア部を曲げることにより、基板設計の自由度は向上する。また、光配線層３内でコア幅だけでなくコアピッチを変化させることにより、光配線層３の占有面積を調整でき、電気素子の実装に必要な実装部分や電気配線の面積も確保できるという利点がある。
【００６１】
図１〜図３に示す光電気集積配線基板１０によれば、上記構成とすることから次のような作用効果が得られる。
光路変換部４ａにおいては、光路変換ミラー４の位置を一端とするコア幅移行領域３ａ１が、貫通孔２から出た光を効率的にコア部３ａへと導く。コア幅移行領域３ａ１では、貫通孔２の幅以上の広い幅からコア部３ａの幅まで緩やかに変化しているから、光を滑らかに曲げ、かつ光を閉じ込める領域の幅が異なっていても滑らかに伝送モードを変換する働きをする。この結果、光路変換部４ａで伝搬損失を小さくすることができる。
【００６２】
また、光路変換部４ｂにおいては、光路変換ミラー４の位置を一端とするコア幅移行領域３ａ２が、光配線層３のコア部３ａからきた光を貫通孔２の開口部２ａの位置へと導く。コア幅移行領域３ａ２では、コア部３ａの幅から貫通孔２の幅以下の狭い幅まで緩やかに変化しているから、光を滑らかに曲げ、かつ光を閉じ込める領域の幅が異なっていても滑らかに伝送モードを変換する働きをする。この結果、光路変換部４ｂで伝搬損失を小さくすることができる。
【００６３】
また、この例のように貫通孔２の内部に透明樹脂が設けられていると、透明樹脂は貫通孔２の開口部２ｂにおける反射を少なくし光路変換部４ａ、４ｂでの光の散乱を少なくする作用があるため、隣接する他のコア部との光のクロストークを小さくすることができるので光配線の高密度化に有利である。
【００６４】
（２）光電気集積配線基板の第２の実施形態
図４（ａ）、（ｂ）および（ｃ）はそれぞれ、本発明の光電気集積配線基板の第２の実施形態の一例を示す平面図、Ｅ１−Ｅ１’線断面図およびＥ２−Ｅ２’線断面図である。図５（ａ）、（ｂ）および（ｃ）はそれぞれ、本発明の光電気集積配線基板の第２の実施形態の別の例を示す平面図、Ｆ１−Ｆ１’線断面図およびＦ２−Ｆ２’線断面図である。図１〜図３と共通する構成要素は同じ符号を用いている。さらに、３ａ’は延長コア部であり、２ｃは貫通孔内のコア部、２ｄは貫通孔内の周囲部である。
【００６５】
図４に示す第２の実施形態の一例は、図１に示した光電気集積配線基板１０のコア幅移行領域３ａ１と光路変換部４ａの構成に対し、さらにコア高さ移行領域３ａ３を設けている。図５に示す実施形態の別の一例は、図１に示した光電気集積配線基板１０のコア幅移行領域３ａ２と光路変換部４ｂの構成に対し、さらにコア高さ移行領域３ａ３を設けている。コア高さ移行領域３ａ３以外の構成については、図１に示した光電気集積配線基板１０と同様である。なお、「コア高さ」とは、基板の面に垂直な方向のコアの厚さをいう。
【００６６】
図４（ａ）の平面図は、基板１の第１の面１ａ上の光路変換部４ａ近傍を示している。図４（ｂ）のＥ１−Ｅ１’線断面図に示すように、光配線層３のコア部３ａが、光路変換ミラー４の位置を一端とするコア高さ移行領域３ａ３を有する。コア高さ移行領域３ａ３においては、光路変換ミラー４の位置へ向かってコア部３ａの高さｈが単調増加にて変化しかつ基板１側に向かって延びている。そして、基板１側に向かって延びた延長コア部３ａ’は、下部クラッド部３ｂを貫通し、光路変換ミラー４の位置において貫通孔２の開口部２ａの面まで到達している。図４の形態は、光路変換部４ａにおけるものであり、光は貫通孔２の延在方向から光路変換ミラー４により光配線層３のコア部３ａへ光路を変換させられる。この光路変換の途上の大部分は、貫通孔２のコア部２ｃ、光配線層３の延長コア部３ａ’および光配線層３のコア部３ａによって占められ、下部クラッド部３ｂはほとんど介在しない。なお、図４の例では、下部クラッド部３ｂがちょうど貫通孔２のコア部２ｃの周縁上で終端しているが、下部クラッド部３ｂが、多少、貫通孔２のコア部２ｃの周縁の内外にずれても、本発明の作用効果は得られる。
また図４（ｃ）のＥ２−Ｅ２’線断面図は、貫通孔２の軸を含むコア幅方向の断面を示している。
【００６７】
なお、図４では、光が貫通孔２から光配線層３へ進む場合であるから、前述の図２の例と同様のコア幅移行領域３ａ１が設けられているが、この場合、貫通孔２内にコア部２ｃとその周囲のクラッド部２ｄが設けられているため、貫通孔２のコア部２ｃの幅（直径）より光配線層のコア部３ａの幅を同じかまたは大きくする方が好ましい。
【００６８】
図５（ａ）の平面図は、基板１の第１の面１ａ上の光路変換部４ｂ近傍を示している。図５（ｂ）のＦ１−Ｆ１’線断面図に示すように、光配線層３のコア部３ａが、光路変換ミラー４の位置を一端とするコア高さ移行領域３ａ３を有する。コア高さ移行領域３ａ３においては、光路変換ミラー４の位置へ向かってコア部３ａの高さｈが単調増加にて変化しかつ基板１側に向かって延びている。そして、基板１側に向かって延びた延長コア部３ａ’は、下部クラッド部３ｂを貫通し、光路変換ミラー４の位置において貫通孔２の開口部２ａの面まで到達している。図５の形態は、光路変換部４ｂにおけるものであり、光は光配線層３のコア部３ａから光路変換ミラー４により貫通孔２の延在方向へ光路を変換させられる。この光路変換の途上の大部分は、光配線層３のコア部３ａ、光配線層３の延長コア部３ａ’および貫通孔２のコア部２ｃによって占められ、下部クラッド部３ｂはほとんど介在しない。なお、図５の例では、下部クラッド部３ｂがちょうど貫通孔２のコア部２ｃの周縁上で終端しているが、下部クラッド部３ｂが、多少、貫通孔２のコア部２ｃの周縁の内外にずれても、本発明の作用効果は得られる。
また図５（ｃ）のＦ２−Ｆ２’線断面図は、貫通孔２の軸を含むコア幅方向の断面を示している。
【００６９】
なお、図５では、光が光配線層３から貫通孔２へ進む場合であるから、前述の図３の例と同様のコア幅移行領域３ａ２が設けられているが、この場合、貫通孔２内にコア部２ｃとその周囲のクラッド部２ｄが設けられているため、貫通孔２のコア部２ｃの幅（直径）より光配線層のコア部３ａの幅を同じかまたは小さくする方が好ましい。
【００７０】
図４および図５の形態では、光配線層３は、貫通孔２の開口部２ａの位置の下部クラッド部３ｂが除去されており、延長コア部３ａ’が貫通孔の開口部２ａと接している。加えて、光配線層３のコア幅については、図１に示した形態と同様に貫通孔２の開口幅に応じて図４の形態では光路変換ミラー４の方へ向かって緩やかに広がるように、そして図５の形態では光路変換ミラー４の方へ向かって緩やかに狭まるように変化している。
【００７１】
さらに、貫通孔２はその内部に透明樹脂を充填することが好適である。さらに好適には、図４および図５に示すように、屈折率が高い円筒状のコア部２ｃが中心軸近傍に配置され、その外側をそれよりも屈折率が低い筒状の周囲部２ｄで取り囲むようにして構成する。貫通孔２にコア部２ｃが設けられる場合は、光配線層３の延長コア部３ａ’が、貫通孔２の開口部２ａの面内においてコア部２ｃと接続されることが好適である。
【００７２】
貫通孔２のコア部２ｃおよびクラッド部２ｄは、紫外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、あるいは光を照射した部分が硬化する感光性のアクリル系樹脂やエポキシ樹脂等を用いて形成することができる。例えば、ポリシランを使用する場合は貫通孔２にこれらの感光性ポリマー材料を充填し、加熱硬化させた後、フォトマスク（貫通孔より小さい径の円形パターンの遮光部を具備する）を介して紫外光を照射して紫外光照射部の屈折率を低下させ、最後にポストベークを行うことにより貫通孔２内の透明樹脂に屈折率の異なったコア部２ｃとクラッド部２ｄを形成することができる。
【００７３】
図４および図５に示す光電気集積配線基板によれば、上記構成とすることから、光路変換部４ａおよび４ｂにおいて貫通孔２の開口部２ａに接する延長コア部３ａ’が、貫通孔２と光配線層３との接続部である光路変換部４ａおよび４ｂで光を閉じ込める働きをする。また、光路変換部４ａ、４ｂにおいて下部クラッド部をほぼ介在させないようにすることも可能であるため、光が放散せず損失が小さい。さらに、図１に示した形態と同様にコア幅が貫通孔２のコア部２ｃの幅にあわせて緩やかに変化しているから、光を滑らかに曲げ、かつ光を閉じ込める領域の幅が異なっていても滑らかに伝送モードを変換する働きをするので、光路変換部４ａおよび４ｂで伝搬損失を小さくすることができる。
【００７４】
また、この例のように貫通孔２の内部に透明樹脂が設けられていると、透明樹脂は貫通孔２の開口部において反射を少なくし光路変換部４ａでの光の散乱を少なくする働きをするため、隣接する他のコア部との光のクロストークを小さくすることができるので光配線の高密度化に有利である。
【００７５】
また、この例にように貫通孔２の内部に充填されている透明樹脂の屈折率が貫通孔２の中心軸近傍において周辺部近傍よりも高いと、貫通孔２における光の閉じ込めが良好となるため、貫通孔２における光の伝搬損失を小さくできる他、貫通孔２近傍からの光の漏洩を少なくすることができるので光配線の高密度化に一層有利である。
【００７６】
（３）光電気集積配線基板（第２の実施形態）の製造方法
図６（ａ）〜（ｆ）は、図４および図５に示した光電気集積配線基板の製造方法の一例の各工程を示す基板の部分断面図であり、基板１の第１の面１ａを含む部分を示している。以下、図４および図５中の符号を用いて説明する。
図６（ａ）に示すように、基板１の第１の面１ａと第２の面１ｂとをほぼ垂直に貫通する貫通孔２を形成する。図示のように、貫通孔２の内部に透明樹脂を充填することが好適であり、さらに、透明樹脂の中心部に高屈折率のコア部２ｃを、その周囲に低屈折率の周囲部２ｄを形成することが好適である。
【００７７】
次に、図６（ｂ）に示すように、前記基板１の第１の面１ａ上に下部クラッド部３ｂを形成する。貫通孔２の開口部２ａ上も下部クラッド部３ｂにより被覆する。
【００７８】
次に図６（ｃ）に示すように、貫通孔２の開口部２ａのコア部２ｃ周縁から貫通孔２の延長方向にすり鉢状に拡がる空間を形成する。これは、下部クラッド部３ｂの一部を除去した除去部３ｂ１を設けることにより行う。下部クラッド部３ｂの除去部３ｂ１は、上面から見て円形状であって断面が下に凸の台形状であるすり鉢状とする。また、除去部３ｂ１を除去した後の下部クラッド部３ｂの表面は、断面で見て上に凸の滑らかな曲線となるような曲面とする。
【００７９】
下部クラッド部３ｂがすり鉢状となるように除去部３ｂ１を除去するには、周知のテーパ状のエッチング技術を用いればよい。また、このような除去部３ｂ１のパターン形成には、貫通孔２の位置を基準にマスク露光してもよいし、反対面である第２の面１ｂ側から貫通孔２を通して露光するようにしてもよい。後者であれば、マスク位置合わせなしに正確に除去部３ｂ１に位置決めをすることができるという利点がある。マスク露光によりパターン形成する材料としては、下部クラッド部３ｂ自体を感光性樹脂として直接、露光および現像を行うか、またはフォトレジスト等の感光性樹脂を下部クラッド部３ｂ上に形成し、パターン形成されたそのフォトレジスト等の感光性樹脂をマスクに下部クラッド部３ｂをエッチングすればよい。
【００８０】
また、除去部３ｂ１を除去した後の下部クラッド部３ｂの表面を、断面で見て上に凸の曲線からなるテーパ形状とするには、下部クラッド部３ｂ自体を感光性樹脂とする場合には、そのようなテーパ形状に現像されるような露光強度分布で露光すればよい。例えば、透過率が除々に変化する遮光部を有するフォトマスク（例として、グレイマスク）を用いればよい。また、下部クラッド部３ｂ上にフォトレジスト等を設ける場合には、エッチングの際のフォトレジストのパターンの端部の後退を利用して下部クラッド部３ｂをエッチングすればよい。
【００８１】
次に、図６（ｄ）に示すように、下部クラッド部３ｂ上と、下部クラッド部３ｂから除去部３ｂ１を除去した空間内に、コア部３ａおよび延長コア部３ａ’の材料を被覆しまたは充填する。この工程で、コア部３ａは所望する形状に加工される。コア幅移行領域３ａ１、３ａ２およびコア高さ移行領域３ａ３の形状を含め、コア部３ａの全体形状が形成される。
【００８２】
次に、図６（ｅ）に示すように、コア部３ａ上に上部クラッド部３ｃを形成することにより光配線層が完成する。
【００８３】
最後に、図６（ｆ）に示すように、貫通孔２の開口部２ａの位置において光配線層３に光路変換ミラー４を形成する。
【００８４】
図６に示す光電気集積配線基板の製造方法によれば、上記構成とすることから、次のような作用効果がある。図６（ｃ）及び（ｄ）の工程において、下部クラッド部３ｂの一部を除去してから、その除去された空間内に延長コア部３ａ’を埋め込むため、除去する下部クラッド部３ｂの形状を制御することにより、基板１の垂直方向に所望する形状の延長コア部３ａ’を容易に形成することができる。また、貫通孔２を形成してから延長コア部３ａ’を形成すべき領域の下部クラッド部３ｂを除去するから、貫通孔２の中心等を基準にその下部クラッド部３ｂの除去部３ｂ１の位置合わせができる。従って、例えば貫通孔２を設ける位置にずれが生じていても位置を補正する等してそのような延長コア部３ａ’を適切に形成することができる。
【００８５】
また、貫通孔２の開口部２ａまで延長コア部３ａ’が接続されるから、製造の際に光路変換ミラー４の位置が多少ずれても光路変換部４ａ、４ｂにおいて延長コア部３ａ’に光が閉じ込められる構成である。従って、光路変換部４ａ、４ｂにおける損失の増加に対してそのずれが寛容となるので光路変換部４ａ、４ｂの製造が容易であるという利点もある。
【００８６】
また、図６（ａ）の工程において貫通孔２の内部に透明樹脂を充填すると、下部クラッド部３ｂを除去する際に、その形成面の凹凸が小さくなるため、光が乱反射する等の露光への悪影響を小さくすることができる。従って、下部クラッド部３ｂを除去する際のその除去部３ｂ１の形状の制御性が良好になるという利点がある。
【００８７】
（４）光電気集積配線基板のその他の構成要素
図示しないが、本発明の光電気集積配線基板においては、その他の構成要素として基板１の第１の面１ａおよび／または第２の面１ｂに電気配線層が設けられる。さらに、基板１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１の内部に電気配線層が形成されていてもよい。多層基板を用いる際、基板１は内部の電気配線を通じて両面で電気的な接合が得られている。高速化や高集積化が求められている基板では必然的に電気配線が複雑になり、基板は多層化され、基板厚みも増すことになる。基板１の第１の面１ａおよび第２の面１ｂ上の電気配線層の配線パターンは、通常のプリント基板製造工程中に、銅箔や銅箔付き樹脂のフォトリソグラフィ工程やエッチング工程により形成される。
【００８８】
これも図示しないが、電気配線層上には、ソルダーレジストが形成される場合がある。通常は一般的なソルダーレジスト材料でよいが、ソルダーレジストとしての機能と光導波路としての機能を兼用させる場合には透明な樹脂絶縁材料とする。透明な樹脂絶縁層の材料としては、一般に光導波路用材料として用いられるポリシラン、アクリル、ポリイミド、エポキシ、シロキサン、ポリシラン、ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）、メタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）等のポリマー材料が好適に使用できる。
【００８９】
これらのポリマー材料は、低温プロセスによる光配線層３の作製が可能で、大面積化への対応も容易であり、しかも低コストで作製することができるため、種々の基板１に形成できる点で好適である。特にエポキシ樹脂を用いた場合、基板として一般的に用いられるガラスエポキシ基板と同系列の材料であることから、密着性が良く、剥がれなどの不良が無く、信頼性が高いものとなる。また、エポキシ樹脂は、ソルダーレジスト材料でも一般的に用いられており、光導波路とソルダーレジストの双方の機能を兼ね備えたものを比較的容易に見出せる。加えて、エポキシ樹脂には感光性材料も多く、効率的な作製プロセスを採用できるという点からも樹脂絶縁層の材料として適している。
感光性エポキシの他に、感光性ポリイミドもまた、耐久性に富み、従来、保護膜や封止樹脂として用いられていることから好適である。
【００９０】
（５）光電気集積配線システムの一実施形態
図７（ａ）、（ｂ）は、それぞれ図１〜図３に示した本発明の光電気集積配線基板１０を用いた光電気集積配線システムの実施形態の一例を示す平面図およびＤ−Ｄ’線断面図である。図１〜図３と共通する構成要素については同じ符号を用いている。さらに、５は発光素子、６は受光素子である。２０は光電気集積配線システムである。
【００９１】
発光素子５は、第２の面１ｂ上の貫通孔２の開口部２ｂに対してその発光部を対向させて配置されている。発光素子５の対向する貫通孔２の第１の面１ａ上の開口部２ａの位置には光路変換部４ａと、光配線層３のコア幅移行領域３ａ１が設けられている。一方、受光素子６は、第２の面１ｂ上のもう１つの貫通孔２の開口部２ｂに対してその発光部を対向させて配置されている。受光素子６の対向する貫通孔２の第１の面１ａ上の開口部２ａの位置には光路変換部４ｂと、光配線層３のコア幅移行領域３ａ２が設けられている。発光素子５および受光素子６はまた、第２の面１ｂ上の電気配線（図示せず）と接続されている。
【００９２】
第２の面１ｂ上の発光素子５から発せられた光が貫通孔２を基板に垂直方向に通り、光路変換部４ａの光路変換ミラー４を介してコア幅が貫通孔の開口幅と同じかまたは開口幅より広い光配線層のコア幅移行領域３ａ１の一端へと基板面内方向に光路変換される。このとき、貫通孔２の大きさに関わらず、効率的に光配線層へ光路変換できる。そして、光配線層３のコア部３ａを通ってきた基板面内方向の光が、コア幅が貫通孔の開口幅と同じかまたは開口幅より狭い光配線層３のコア幅移行領域３ａ２の一端から光路変換部４ｂの光路変換ミラー４を介して貫通孔２のコア部へと基板に垂直方向へ光路変換され、貫通孔２を通って受光素子６で受光される。このとき、貫通孔２の大きさに関わらず、受光素子６の受光部で効率的に受光される。これにより、全体の損失が小さくなり、良好な光伝送が可能となる。
【００９３】
例えば、発光素子５に発光部が直径１００μmで２５０μmピッチの４チャンネルアレイのＶＣＳＥＬを使用し、受光素子６に受光部が直径６０μｍで２５０μｍピッチの４チャンネルアレイのＰＤを使用する場合は、厚さ０．８ｍｍの基板上に直径１５０μm、ピッチ２５０μmとして各々発光部および受光部に対して貫通孔２を形成すればよい。
【００９４】
前述の図３および図５に示した構成は、特に、図７において光配線層３から光路変換部４ｂを介し、貫通孔２を通って受光素子６で受光される場合に有利である。一般的に受光素子は、高速仕様のものほど受光径が小さくなる傾向があり、その径に入らない光は無駄となる。そこで受光素子の受光径に近づけるように信号光の径を絞り、単位面積当たりのエネルギーを大きくすることが効果的である。その方法として、本発明のようにコア幅移行領域３ａ２および／またはコア高さ移行領域３ａ３において予め集光して貫通孔に導入してやれば、必然的に反対側から出射する光の径も絞られるため、信号光の損失を低減できる。なお、この場合、貫通孔内がコア／クラッド構造であるのがさらに好ましいが、コア／クラッド構造でなくても効果は得られる。
【００９５】
（６）光電気集積配線基板及び光電気集積配線システムのその他の実施形態
図８（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、本発明の光電気集積配線基板及びこれを用いた光電気集積配線システムのさらに別の実施形態の一例を示す平面図およびＧ−Ｇ’線断面図である。
【００９６】
図８に示す光電気集積配線システム３０は、複数の光電気集積配線基板１１、４０、５０を用いて構成されている。２枚の光電気集積配線基板４０、５０は、１枚の光電気集積配線基板１１の一方の面に対して所定の間隔を空けて平行に配設されている。光電気集積配線基板１１は、例えばマザーボードであり、２枚の光電気集積配線基板４０、５０は、例えばドーターボードである。図示しないが、光電気集積配線基板１１、４０、５０の両面上には適宜電気配線が配設されている。
【００９７】
光電気集積配線基板４０は、第１の基板４１を備え、その２つの面４１ａ、４１ｂ間を貫通する貫通孔４２を設けている。さらに、光電気集積配線基板１１に対向する面４１ｂ上には適宜の半田ボールが設けられ、一方、光電気集積配線基板１１上には、対応する位置に半田ボール実装用開口部(図示せず)が設けられている。これにより、光電気集積配線基板４０上の電気配線と光電気集積配線基板１１上の電気配線とを電気的に接続することができる。
【００９８】
同様に、光電気集積配線基板５０は、第１の基板５１を備え、その２つの面５１ａ、５１ｂ間を貫通する貫通孔５２を設けている。さらに、光電気集積配線基板１１に対向する面５１ｂ上には適宜の半田ボールが設けられ、一方、光電気集積配線基板１１上には、対応する位置に半田ボール実装用開口部(図示せず)が設けられている。これにより、光電気集積配線基板５０上の電気配線と光電気集積配線基板１１上の電気配線とを電気的に接続することができる。
【００９９】
貫通孔４２、５２は、それぞれ光路となるので、上述の図１〜図３に示した光電気集積配線基板１０の貫通孔２と同様に、透明樹脂を充填されることが好適である。
【０１００】
光電気集積配線基板１１は、第２の基板１を具備し、２つの面１ａ、１ｂのうち第１の基板４１、５１と対向する面１ａ上に、光配線層３を設けている。光配線層３は、上述の図１〜図３に示した光電気集積配線基板１０の光配線層３と同じ構成である（但し、図８では、図１〜図３に示した貫通孔２は設けられていない）。すなわち、３ａはコア部、３ｂはクラッド部（下部クラッド部）、３ｃはクラッド部（上部クラッド部）、３ａ１はコア部の幅を緩やかに拡げたコア幅移行領域、３ａ２はコア部の幅を緩やかに狭めたコア幅移行領域である。また、４は光路変換ミラーであり、特に、４ａはコア幅移行領域３ａ１に対応する光路変換部、４ｂはコア幅移行領域３ａ２に対応する光路変換部である。
【０１０１】
光電気集積配線基板１１の光配線層３は、光電気集積配線基板４０、５０の貫通孔４２、５２の一方の開口部４２ｂ、５２ｂの位置に対向する位置を含む領域に設けられている。そして、光路変換部４ａは、貫通孔４２の開口部４２ｂに対向する位置に配置され、光路変換部４ｂは、貫通孔５２の開口部５２ｂに対向する位置に配置されている。これにより、光電気集積配線基板４０、５０の貫通孔４２、５２の各々と、光配線層３とが、光学的に結合させられる。
【０１０２】
図８（ａ）（ｂ）に示すように、コア幅移行領域３ａ１は、光を、基板４１に対し垂直な方向から基板１の面内方向へと変換する光路変換部４ａの光路変換ミラー４を一端とする。コア幅移行領域３ａ１は、コア部３ａの幅を、貫通孔４２の開口部４２ｂの幅に合わせるように、光路変換ミラー４へ向かってその幅を広げている。図８(ｂ)に示すように、光が貫通孔４２から光配線層３へ進む場合には、光配線層３のコア幅を拡大して貫通孔４２の開口幅より光配線層３のコア幅の方を同じかまたは大きくする方が好ましい。
なお、図示しないが別の例として、貫通孔４２内にコア部とその周囲のクラッド部とを設けた場合には、貫通孔４２のコア部の幅（直径）より光配線層のコア幅の方を同じかまたは大きくする方が好ましい。
【０１０３】
また、図８（ａ）（ｂ）に示すように、コア幅移行領域３ａ２は、光を、基板１の面内方向から基板５１に対し垂直な方向へと変換する光路変換部４ｂの光路変換ミラー４を一端とする。コア幅移行領域３ａ２は、コア部３ａの幅を、貫通孔５２の開口部５２ｂの幅に合わせるように、光路変換ミラー４へ向かってその幅を狭めている。図８(ｂ)に示すように、光が光配線層３から貫通孔５２へ進む場合には、光配線層３のコア幅を縮小して貫通孔５２の開口幅より光配線層３のコア幅の方を同じかまたは小さくする方が好ましい。
なお、図示しないが別の例として、貫通孔５２内にコア部とその周囲のクラッド部とを設けた場合には、貫通孔５２のコア部の幅（直径）より光配線層のコア幅の方を同じかまたは小さくする方が好ましい。
【０１０４】
図８に示す光電気集積配線基板１１、４０及び５０を上記構成とすることから次のような作用効果が得られる。
光路変換部４ａにおいては、光路変換ミラー４の位置を一端とするコア幅移行領域３ａ１が、貫通孔４２の開口部４２ｂから出た光を効率的にコア部３ａへと導く。コア幅移行領域３ａ１では、貫通孔４２の開口幅以上の広い幅からコア部３ａの幅まで緩やかに変化しているから、光を滑らかに曲げ、かつ光を閉じ込める領域の幅が異なっていても滑らかに伝送モードを変換する働きをする。この結果、光路変換部４ａで伝搬損失を小さくすることができる。
【０１０５】
また、光路変換部４ｂにおいては、光路変換ミラー４の位置を一端とするコア幅移行領域３ａ２が、光配線層３のコア部３ａからきた光を貫通孔５２の開口５２ｂの位置へと導く。コア幅移行領域３ａ２では、コア部３ａの幅から貫通孔５２の開口幅以下の狭い幅まで緩やかに変化しているから、光を滑らかに曲げ、かつ光を閉じ込める領域の幅が異なっていても滑らかに伝送モードを変換する働きをする。この結果、光路変換部４ｂで伝搬損失を小さくすることができる。
【０１０６】
光電気集積配線システム３０は、光電気集積配線基板１１、４０及び５０を用いて構成されている。発光素子５が、光電気集積配線基板４０の他方の面４１ａ上に配置され、その発光部は、貫通孔４２の他方の開口部４２ａに対向している。発光素子５は、面４１ａ上の電気配線(図示せず)と接続されている。さらに、受光素子６が、光電気集積配線基板５０の他方の面５１ａ上に配置され、その受光部は、貫通孔５２の他方の開口部５２ａに対向している。受光素子６は、面５１ａ上の電気配線（図示せず）と接続されている。
【０１０７】
発光素子５から発せられた光は、貫通孔４２を基板４１に対し垂直方向に通り、光路変換部４ａの光路変換ミラー４を介して、光配線層３のコア幅移行領域３ａ１の一端へと基板１の面内方向に光路変換される。このとき、貫通孔４２の大きさに関わらず、効率的に光配線層３へ光路変換できる。そして、光配線層３のコア部３ａを通ってきた基板１の面内方向の光が、光配線層３のコア幅移行領域３ａ２の一端から光路変換部４ｂの光路変換ミラー４を介して、貫通孔５２へと基板５１に対し垂直方向に光路変換される。このとき、貫通孔５２の大きさに関わらず、効率的に貫通孔５２へ光路変換できる。そして、貫通孔５２を通って受光素子６で受光される。これにより、全体の損失が小さくなり、良好な光伝送が可能となる。
【０１０８】
光電気集積配線システム３０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１と電気配線とを備えた光電気集積配線基板１１の一方の面１ａ上に光配線層３を作製した後、光路変換ミラー４を作製する。第２工程では、第１の基板４１、５１と電気配線とを備えた光電気集積配線基板４０、５０にそれぞれ貫通孔４２、５２を設ける（必要に応じて透明樹脂を充填する）。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、光電気集積配線基板４０、５０に光素子５、６をそれぞれを実装する。最後に、第４工程で、光電気集積配線基板４０、５０を光電気集積配線基板１１上に搭載する。
【実施例】
【０１０９】
以下、本発明の実施例について説明する。なお、ここで示す例は、本発明の一例示に過ぎず、これに限定されるものではない。
図１に示した本発明の光電気集積配線基板１０の具体的な作製プロセスの実施例を説明する。必要に応じて図１〜図３中の符号を用いる。
【０１１０】
（i）基板における電気配線層の作製工程
まず、基板１として、厚み０．８ｍｍのガラスエポキシ基板を用いる。基板には必要な電気配線層が基板最表面の銅箔にフォトリソグラフィを行いエッチングすることで、すでに形成されている。また、基板は多層構造となっており、基板作製時には所定の穴あけおよびめっき工程などを経ており、基板内部のビアを通して基板の両面で電気的な接合が得られた形となっている。本基板を用意する工程は、従来のプリント配線板作製時となんら変わりなく、通常の工程を経て形成される。
【０１１１】
（ii）貫通孔の作製工程
次に、この基板１に貫通孔２を穿設する工程を行う。実施例の光電気集積配線基板に実装する予定の発光素子５、受光素子６は、それぞれ受発光部の直径１００μｍ、２５０μｍピッチの４チャンネルアレイとする。穴あけ工程は従来のビア形成時のドリルを用いて、受発光素子の受発光部に対応した位置に、それぞれ直径１５０μｍの穴を２５０μｍピッチで４つずつ開けて貫通孔２を形成した。
【０１１２】
（iii）貫通孔内の透明樹脂の充填工程
次に、形成された貫通孔２内部に透明樹脂を充填する。透明樹脂には、絶縁層および光配線層３として用いるものと同じエポキシ樹脂を使用する。貫通孔２に樹脂充填後紫外光照射およびベークを行い、樹脂を硬化させる。
【０１１３】
（iv）下部クラッド部の形成工程
次に、第１の面１ａにおけるソルダーレジストおよび光配線層３と、第２の面１ｂにおけるソルダーレジストとを形成する。まず、第１の面１ａ上（図示しない電気配線層上）に下部クラッド部３ｂとなるエポキシ樹脂を５５μm塗布する。第１の面１ａ上に形成されている電気配線層は厚みが２５μmであり、一方、下部クラッド部３ｂは第１の面１ａからの厚みが５５μmであるため、電気配線層は下部クラッド部３ｂで覆われた形となる。電気配線層の存在する部分では下部クラッド部３ｂの厚みは３０μmとなり、下部クラッド部３ｂの上面は平坦に形成される。
【０１１４】
下部クラッド部３ｂ塗布後、プレベークを行い、露光を行う。適宜のフォトマスクを用いて、光配線層３およびソルダーレジストとして残す部分のみが露光し、それ以外のソルダーレジストを設けず開口部とすべき部分は露光しないようにする。その後、露光しなかった部分を現像により除去する。これにより下部クラッド部３ｂが形成される。同時に、ソルダーレジストの全厚のほぼ半分が形成される。
【０１１５】
（v）コア部の形成工程
ついで、下部クラッド部３ｂ上およびその除去部の内部にコア部３ａを形成するべく、屈折率が下部クラッド部３ｂよりわずかに高いエポキシ樹脂を５０μm塗布する。プレベーク後、フォトマスクを用いてコア部３ａとして残す場所に露光を行い、コア部３ａ以外は露光されずに現像により除去される。この際、コア幅移行領域３ａ１では、貫通孔２の位置でのコア幅が１５０μｍであり、そこから緩やかにコア幅が狭められていく。一方、コア幅移行領域３ａ２では、貫通孔２の位置でのコア幅が３５μｍとなっている。
【０１１６】
パターンの一例では、１５０μｍから３５μｍまで幅が一律に緩やかに減少する場合もある。この場合、コア幅移行領域３ａ１とコア幅移行領域３ａ２の境界はなく連続的に移行する。
別のパターン例では、コア幅移行領域３ａ１においてコア幅が１５０μｍから５０μｍまで狭められ、この一定の５０μｍのコア幅で基板１上を引き回したのちコア幅移行領域３ａ２において５０μｍから３５μｍまでコア幅を狭めた。このとき、連続的にコア幅が変化するコア幅移行領域３ａ１、３ａ２の長さをそれぞれ１０ｍｍとした場合、コア幅を変化させたことによる損失増加はみられなかった。コア幅を変化させる部分の長さは更に短くすることも可能である。また、コア部３ａとクラッド部３ｂ、３ｃの屈折率を調整することでその長さを調整することも可能である。
【０１１７】
（vi）上部クラッド部の形成工程
次に、上部クラッド部３ｃとして下部クラッド部３ｂと同じエポキシ樹脂を２０μmの厚みで塗布し、プレベークを行い、下部クラッド部３ｂと同様にフォトマスクを用いて露光・現像を行う。これにより上部クラッド部３ｃが形成され、第１の面１ａにおける光配線層３が完成する。同時に、第２の面１ｂ側のソルダーレジストも形成される。光配線層３およびソルダーレジストの厚さは１００μmとなる。
【０１１８】
（vii）光路変換ミラーの形成工程
次に、第１の面１ａの光配線層３の中途の貫通孔２の開口部２ａの開口位置に対応する光配線層３の表面に対しダイシングソーにより断面がＶ字型の加工を行う。ダイシングソーには、ブレードとして先端が９０度に加工された厚みが２００μｍのものを使用し、深さは光配線層３の表面より約８５μm未満とする。従って、仮に電気配線層（厚さ約２５μm）が加工ライン上に形成されているとしても断線されず、自由な電気配線の引き回しが可能となる。
以上により、本発明の光電気集積配線基板１０が得られる。
【０１１９】
さらに、本発明の光電気集積配線システム２０は、光電気集積配線基板１０を用いて次のようにして形成される。上記により形成された光電気集積配線基板１０に、発光素子５を光路変換部４ａに対応した貫通孔２の第２の面１ｂ上の開口部２ｂ上に、その発光部と開口部２ｂが対向する形で実装する。またさらに、受光素子６を光路変換部４ｂに対応した貫通孔２の第２の面１ｂ上の開口部２ｂ上に、その受光部と開口部２ｂが対向する形で実装する。これにより光電気集積配線システム２０が完成する。
【０１２０】
本発明によれば、より高効率に基板の面内方向と垂直方向の光路変換を行うことができ、かつ容易に製造することができる光電気集積配線基板および光電気集積配線システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１２１】
【図１】（ａ）、（ｂ）は、それぞれ本発明の光電気集積配線基板の第１の実施の形態の一例を模式的に示す平面図（上部クラッド部を透明として内部のコア部を示したもの）およびＡ−Ａ’線断面図である。
【図２】（ａ）、（ｂ）は、それぞれ本発明の光電気集積配線基板の実施の形態の一例を模式的に示す平面図およびＡ−Ａ’線断面図のＢ部分拡大図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）は、それぞれ本発明の光電気集積配線基板の実施の形態の一例を模式的に示す平面図およびＡ−Ａ’線断面図のＣ部分拡大図である。
【図４】（ａ）、（ｂ）および（ｃ）はそれぞれ、本発明の光電気集積配線基板の第２の実施形態の一例を示す平面図、Ｅ１−Ｅ１’線断面図およびＥ２−Ｅ２’線断面図である。
【図５】（ａ）、（ｂ）および（ｃ）はそれぞれ、本発明の光電気集積配線基板の第２の実施形態の別の例を示す平面図、Ｆ１−Ｆ１’線断面図およびＦ２−Ｆ２’線断面図である。
【図６】（ａ）〜（ｆ）は、図４および図５に示した光電気集積配線基板の製造方法の一例の各工程を示す基板の部分断面図である。
【図７】（ａ）、（ｂ）は、それぞれ本発明の光電気集積配線システムの実施の形態の一例を模式的に示す平面図およびＤ−Ｄ’線断面図である。
【図８】（ａ）、（ｂ）は、それぞれ本発明の光電気集積配線システムの実施の形態の別の例を模式的に示す平面図およびＧ−Ｇ’線断面図である。
【符号の説明】
【０１２２】
１  基板
１ａ  第１の面
１ｂ  第２の面
２  貫通孔
２ａ  第１の面の開口部
２ｂ  第２の面の開口部
２ｃ  貫通孔内コア部
２ｄ  貫通孔内周囲部
３  光配線層
３ａ  コア部
３ａ１  コア幅移行領域（光路変換ミラー方向へコア幅拡大）
３ａ２  コア幅移行領域（光路変換ミラー方向へコア幅縮小）
３ａ３  コア高さ移行領域（光路変換ミラー方向へコア高さ拡大）
３ａ’  延長コア部
３ｂ  下部クラッド部
３ｃ  上部クラッド部
４  光路変換ミラー
４ａ  光路変換部
４ｂ  光路変換部
５  発光素子
６  受光素子
１０、１１  光電気集積配線基板
２０、３０  光電気集積配線システム
４０、５０  光電気集積配線基板
【図１】
2007293308.tif 000003
【図２】
2007293308.tif 000004
【図３】
2007293308.tif 000005
【図４】
2007293308.tif 000006
【図５】
2007293308.tif 000007
【図６】
2007293308.tif 000008
【図７】
2007293308.tif 000009
【図８】
2007293308.tif 000010