(57)【要約】【課題】光導波路のミラー部と発光素子の位置合わせを高度に制御しなくても、光信号をロスすることなく光導波路内へ伝播させることのできる構造で、低コストで製造できる光電気混載基板を提供する。【解決手段】電気回路が敷設された基板上に発光素子が実装され、その反対面に、コアとクラッドからなる光導波路が形成されている光電気混載基板であって、１個の発光素子に対応する光導波路の受光部近傍に、端部に斜めミラー部を有する複数本のコアが、コアの幅方向に離間して並設されていることを特徴とする光電気混載基板。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気回路が敷設された基板上に発光素子が実装され、その反対面に、コアとクラッドからなる光導波路が形成されている光電気混載基板であって、１個の発光素子に対応する光導波路の受光部近傍に、端部に斜めミラー部を有する複数本のコアが、コアの幅方向に離間して並設されていることを特徴とする光電気混載基板。
【請求項２】
前記光導波路は、コアの高さに対するコアの幅が１以下である請求項１に記載の光電気混載基板。
【請求項３】
隣り合う前記コアの離間距離が、５μｍ以上である請求項１または２に記載の光電気混載基板。
【請求項４】
前記光導波路の斜めミラー部は、基板に対する傾斜角が４５°未満となるように形成されている請求項１〜３のいずれかに記載の光電気混載基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子に対する光導波路のコアの斜めミラー部の位置決めを高精度に制御しなくても光信号の損失が少ない構造であって、コスト的に有利な光電気混載基板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
最近、光導波路と電子回路とを１枚の基板上に混載した光電気混載基板が開発されている。光電気混載基板は、基板の片面に電気配線を有し、反対側の片面に光導波路が形成されたものである。この光導波路の両端部に４５°ミラーがあり、一方の４５°ミラーの位置に基板の電気配線側に発光素子、他方の４５°ミラーの位置に受光素子が実装されている。電気配線側の発光素子から発光された光を、４５°ミラー部で９０°光路を変更させて光導波路のコアの中を伝播させ、他方の４５°ミラーの位置における基板の電気配線側の受光素子により受光するように構成されている。例えば、特許文献１には、発光素子からの出射光をミラーで光路変換して、光導波路のコア内を伝搬させる光電子回路基板（光電気混載基板）が示されている。
【０００３】
通常の光電気混載基板においては、一対の発光素子および受光素子に対して１本の光導波路が形成されているが、この場合、光導波路のコアと４５°ミラーを介して、発光素子や受光素子との間で光を低損失で授受するためには、コアの４５°ミラーの位置と、発光素子および受光素子との位置が、基板の上下で確実に対応していなければならないため、位置決めに高精度制御が必要である。
【０００４】
また、光導波路のコアは、発光素子の出射光モードフィールド径よりも大口径で、受光素子の有効受光径よりも小口径となるように、その大きさが決定される。これは、コアへの入射時およびコアからの出射時の各々の素子との光結合損失を最小化するためである。
【０００５】
さらに、発光素子としてＶＣＳＥＬ（Vertical Cavity Surface Emitting Laser;面発光レーザー）を用いた場合、モードフィールドは円形であるため、光導波路のコアの４５°ミラー部も略円形とするのが理想であるが、断面円形状のコアは工業的作製が困難である。現在は、モードフィールドが円形である光を受けるために、コアの長手方向に垂直な断面が、モードフィールド径と略同等長さの辺を有する正方形となるように作製されている。
【０００６】
光導波路の、例えば受光部についてコアの４５°ミラーの位置と発光素子の位置を基板の上下で確実に対応させるということは、コアの４５°ミラーの中心と、発光素子からの出射光の中心とが、基板の上下においてほぼ同じ位置にあることが必要であり、位置決めに高精度制御が必要である。
【０００７】
現在は、一般的に、出射光のモードフィールド径の１０％以下の精度が要求されている。例えば、８５０ｎｍのＶＣＳＥＬを用いた場合、モードフィールド径は約５０μｍとなるので、５μｍまでの位置ずれは許容されるが、それ以上、４５°ミラーの中心位置と、出射光の中心位置とがずれてしまった場合には、不良品となる。
【０００８】
このように、光電気混載基板を工業的に生産する場合、電気回路と光導波路回路との位置を５μｍの精度で合わせなければならないため、高度なアライメント精度を有する装置が必要となる。その結果、装置のコストが上昇し、生産速度が低下し、歩止まりも低下するため、結果として光電気混載基板のコストが高くなってしまう、という問題があった。しかし、前記した特許文献１には、発光素子と光導波路のミラーとの位置合わせについて、何ら考慮されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００８−２５０００７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
そこで本発明では、光導波路のミラー部と発光素子の位置合わせを高度に制御しなくても、光信号をロスすることなく光導波路内へ伝播させることのできる構造を有することにより、低コストで製造できる光電気混載基板を提供することを課題として掲げた。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、電気回路が敷設された基板上に発光素子が実装され、その反対面に、コアとクラッドからなる光導波路が形成されている光電気混載基板であって、１個の発光素子に対応する光導波路の受光部近傍に、端部に斜めミラー部を有する複数本のコアが、コアの幅方向に離間して並設されていることを特徴とする。
【００１２】
光導波路のコアの高さに対するコアの幅が１以下である態様、隣り合うコアの離間距離が５μｍ以上である態様、光導波路の斜めミラー部の基板に対する傾斜角が４５°未満となるように形成されている態様は、いずれも本発明の光電気混載基板の好適な実施態様である。
【発明の効果】
【００１３】
光導波路の受光部近傍に複数本のコアを設けたので、発光素子からの光がコアの幅方向にずれたとしても、いずれかのコアで受光可能であるため、コアと発光素子を高精度に位置決めする必要がなくなった。このため、高度なアライメント精度を有する装置を用意する必要がなく、装置のコストダウン、生産速度の向上および歩留まりの向上を図ることができ、結果として、光電気混載基板のコストを低下させることができた。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】従来の光電気混載基板の光導波路の模式的上面図である。
【図２】本発明の光電気混載基板の光導波路の模式的上面図である。
【図３】４５°ミラー部が形成されたコアを横側から見た模式図である。
【図４】傾斜角が４５°未満の斜めミラー部が形成されたコアを横側から見た模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照しながら、本発明を説明する。図１には、従来の光電気混載基板の光導波路を上から見た模式図を示した。ｘ方向が光導波路の長手方向に直交する方向であり、ｙ方向が光導波路の長手方向である。光導波路は、コア１とクラッド２からなり、発光素子からの出射光のモードフィールド３が光導波路の端部（ミラー部）に位置合わせされている。このように高精度に位置合わせするためには、高度なアライメント精度を有する装置を用意する必要があった。
【００１６】
図２（ａ）〜（ｃ）は、本発明の光電気混載基板における光導波路の受光部近傍を上から見た模式図である。この図は、１つの発光素子から出射された光の受光部近傍に４本のコア１−１〜１−４を形成した例である。これらのコア１−１〜１−４の端部には、いずれも図示しない斜めミラーが形成されている。隣り合うコア１−１〜１−４は離間しており、その間はクラッド２で埋められている。これによって、光をコア内に閉じこめることができる。コア１−１〜１−４が離間しておらず、長さ４の幅を有する１本のコアを設けた場合は、光が拡散反射して、コア内の光の幅が長さ４の幅と同じになってしまうので、受光素子へ光路変換する際に、光のロスが多くなるため、好ましくない。
【００１７】
図２（ａ）では、出射光のモードフィールド３−１は、図２の上から２番目のコア１−２と３番目のコア１−３とに当たっているため、コア１−２とコア１−３で受光し、図示しない斜めミラーで光路が変換され、これら２本のコア内を光が伝播することとなる。図２（ｂ）では、出射光のモードフィールド３−２は、図２の１番上のコア１−１と２番目のコア１−２とに当たっているため、コア１−１とコア１−２で受光し、これら２本のコア内を光が伝播することとなる。同様に図２（ｃ）では、コア１−３とコア１−４で受光することとなる。
【００１８】
このため、出射光を受光できる部分（受光可能部）は、基板におけるｘ方向の長さとして、長さ４にまで拡大される。言い換えれば、長さ４の余裕を持って、電気回路側の発光素子と、光導波路のコアの斜めミラー部の位置合わせを行うことができる。この受光可能部の長さ４はコアの幅長さ（ｘ方向の長さ）とコアの本数に依存するので、１本のコアの幅長さを大きくしたり、コアの本数を多く作ることで、受光可能部の長さ４が長くなっていくが、この受光可能部の長さ４が長くなりすぎると、光導波路のもう一方の端部で光路変換して受光素子へ光を伝送するときに光信号のロスが生じるおそれがある。
【００１９】
従って、本発明では、コアを複数本設けつつ、長さ４を適切な範囲に収めるために、１本のコアの幅長さＬは出射光のモードフィールド径Ｒに対して、Ｒ＜ｎ×Ｌ＋（ｎ−１）×Ｐの関係を満たすことが好ましい。ここで、Ｐはコア同士の離間距離、ｎはコアの本数である。一方、コアの高さＨ（基板から鉛直方向の長さ）は、出射光のモードフィールド径Ｒに対して、Ｒ＜Ｈとなることが好ましい。コア高さＨに対するコアの幅Ｌは１以下とすることが好ましく、１未満がより好ましい。なお、本発明において、受光部近傍とは、ｎ×Ｌ＋（ｎ−１）×Ｐの長さ（図２では長さ４に相当）を有する部位である。
【００２０】
また、コアの本数は、（出射光のモードフィールド径）／（コア幅長さ＋コア離間距離）以上となるので、２本以上が好ましく、３本以上がより好ましく、５本以下が好ましく、４本以下がより好ましい。なお、所定以上の本数のコアを設けても光の導波に関与しないコアが増えるだけなので、上限を設ける必要は無い。
【００２１】
隣り合うコア同士の離間距離は５μｍ以上とすることが好ましい。隣り合うコア同士の間にはクラッドが形成されており、このクラッドの幅長さがコア同士の離間距離に相当する。５μｍ以上であれば、コアの内部への光閉じ込め効果が充分発現する。ただし、この離間距離が大きくなり過ぎると、発光素子からの出射光がクラッド部に当たってしまうため、受光ロスが発生するので、コア同士の離間距離は２０μｍ以下とすることが好ましく、１０μｍ以下がより好ましい。コアとコアとの間のクラッド以外のクラッド部においては、コアを包囲することができればよく、従来の仕様と同程度の大きさで構わない。
【００２２】
本発明の各コアの端部には、発光素子からの出射光をコアの長手方向（図２のｙ方向）に光路変換することのできる斜めミラーが形成されている。この斜めミラーの基板に対する傾斜角は、通常、４５°とすることが知られており、本発明においても４５°であってもよい。図３は、傾斜角４５°の斜めミラー部５が形成されているコアを横側から見た模式図である。クラッドは省略したが、コアを包囲するクラッドも傾斜角４５°でカットされている。図３において、コアの長手方向に垂直な断面の形状が、出射光のモードフィールド径と略同等の長さの辺を有する正方形とした場合、発光素子（図示しない）からの出射光を受光できる範囲は、図３の長さ６の矢印で示した範囲（発光素子の許容位置）であり、出射光がこの範囲に入るように、発光素子と４５°ミラー部５の位置合わせを高精度に行う必要がある。
【００２３】
一方、図４に示すように、斜めミラー部７の基板に対する傾斜角θを４５°未満にする構成を採用することもできる。なお、この図４においても、クラッドは省略したが、コアを包囲するクラッドもコアと同じ４５°未満の傾斜角θでカットされている。図４においては、傾斜角θを４５°未満にすることにより斜めミラー部７のミラー（斜辺）の長さが長くなるので、長さ８の矢印で示した範囲（発光素子の許容位置）に発光素子があればよく、発光素子と斜めミラー部７との位置決めが、図３の４５°ミラーの場合よりも、遙かに容易となる。
【００２４】
前記したコアを複数本設ける構成は、基板の幅方向、すなわち図２におけるｘ方向でのコアと発光素子との位置合わせを簡便にする構成であり、図４に示したように、斜めミラー部の基板に対する傾斜角を４５°未満にする構成は、光導波路の長手方向、すなわち図２におけるｙ方向でのコアと発光素子との位置合わせを簡便にする構成である。両方の構成を採用することが好ましく、コアと発光素子との位置合わせが一層容易になって、光電気混載基板のコストダウンが可能となる。
【００２５】
以上の通り、本発明では、１個の発光素子と、この発光素子からの出射光を受光する部分、すなわち、光導波路の一端部におけるコアの斜めミラー部との位置合わせを容易にする構成について説明したが、光導波路のもう一方の端部の斜めミラー部と受光素子との位置合わせは、高度に制御してもよいし、本発明の上記と同様の構成を採用してもよい。また、光導波路のもう一方の端部において、直接、光ファイバー等に接続することも可能である。
【００２６】
本発明では、上記したように、コアを複数本設ける構成あるいはコアの斜めミラー部の傾斜角を４５°未満にする構成を採用したところに特徴がある。このため、これらの特徴以外の、電気回路、基板、コア、クラッド等の材料や構造については特に限定されず、従来公知の光電気混載基板の材料や構造をいずれも採用することができる。また、フィルム基板を用いたフレキシブル光電気混載基板とすることも可能である。さらに、光電気混載基板の製造方法についても特に限定されず、公知の方法が採用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明の光電気混載基板は、発光素子と光導波路のコアの位置合わせを高度に制御しなくても、発光素子からの出射光を複数本のコアで確実に受光可能に構成したため、低コストで製造することができる。
【００２８】
従って、携帯電話のヒンジ部配線やパソコンのヒンジ部配線等の小型化、耐ノイズ対策、高帯域が要求される分野に適応可能である。
【符号の説明】
【００２９】
１  １−１〜１−４  光導波路のコア
２  クラッド
３  出射光のモードフィールド
４  受光可能部の長さ
５  ４５°ミラー部
６  発光素子の許容位置
７  傾斜角θが４５°未満の斜めミラー部
８  発光素子の許容位置
【図３】
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【図４】
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【図１】
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【図２】
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