(57)【要約】【課題】特別な部材を用いることなく、また特別な加工を行うことなく、光ファイバの光素子に対する位置合わせを行うことができる光電気基板、光モジュール及び光電気基板の製造方法を提供する。【解決手段】本発明の光電気基板は、電気回路を構成する配線基板（１０）の配線パターン（１１）が、光ファイバ（１３）の端面（Ｅ）を所定位置に配置して当該光ファイバ（１３）を支持する位置決め用配線パターン（１１ａ）と、光ファイバ（１３）の端面（Ｅ）と光素子（２１）との間の光伝送経路を形成する反射面（１２）を有する反射面用配線パターン（１１ｂ）を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光素子に対する光信号の出射面又は受光面となる端面を有する光ファイバと、
電気回路を構成する配線パターンが形成された配線基板と、を備えた光電気基板であって、
前記配線パターンは、前記光ファイバの端面を所定位置に配置して当該光ファイバを支持する位置決め用配線パターンを有し、
前記配線基板上に前記光ファイバの端面と前記光素子との間の光伝送経路を形成する反射面を有する反射部が形成された光電気基板。
【請求項２】
前記反射部は、前記配線基板の配線パターンの一部で構成され、当該配線パターンの一部の表面が鏡面研磨されて前記反射面が形成された請求項１に記載の光電気基板。
【請求項３】
前記反射部は、前記配線基板の配線パターンの一部で構成され、当該配線パターンの一部の表面に金属層を設けて前記反射面が形成された請求項１に記載の光電気基板。
【請求項４】
前記反射部の一部が、前記光ファイバの端面に接触されて、前記光ファイバが前記反射面に対して位置決めされるよう構成された請求項１乃至３のいずれか一項に記載の光電気基板。
【請求項５】
前記反射面は、前記光ファイバの端面における伝搬軸に対して４５°傾斜している請求項１乃至４のいずれか一項に記載の光電気基板。
【請求項６】
前記光ファイバの端面が、当該端面における伝搬軸に対して、前記反射面の傾斜面と同じ方向に傾斜している請求項１乃至５のいずれか一項に記載の光電気基板。
【請求項７】
前記位置決め用配線パターンは、前記光ファイバの両側から保持する並行な直線状の配線パターンであり、前記位置決め用配線パターンにおける前記光ファイバとの両側の接触面は、前記配線基板における配線パターンの形成面から離れるに従って互いに遠ざかるよう傾斜している請求項１乃至６のいずれか一項に記載の光電気基板。
【請求項８】
前記反射部は、前記配線基板の配線パターンの一部で構成され、当該配線パターンの一部にめっき処理を施した構成を有する請求項１乃至６のいずれか一項に記載の光電気基板。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれかに一項に記載の光電気基板と、
前記光電気基板に設けられた光ファイバの端面との間で光信号の伝送を行う光素子と、
を備えた光モジュール。
【請求項１０】
前記光素子は、面発光型半導体レーザ又は面受光型フォトダイオードである請求項９に記載の光モジュール。
【請求項１１】
前記光素子が、前記光ファイバの端面と接触して、前記光素子が前記端面に対して位置決めされるよう構成された請求項９又は１０に記載の光モジュール。
【請求項１２】
前記光素子と前記光ファイバとの光伝送経路に、前記光素子の光信号と同じ波長の光を透過する光透過材が充填されている請求項９乃至１１のいずれか一項に記載の光モジュール。
【請求項１３】
請求項１乃至８のいずれかに一項に記載の光電気基板のための製造方法であって、
光ファイバの端面を所定位置に配置して当該光ファイバを支持する位置決め用配線パターンをエッチング処理により形成する工程を含む光電気基板の製造方法。
【請求項１４】
配線基板に形成された配線パターンの少なくとも一部に対して一部にめっき処理を行い、めっき処理を行った後に光素子と光ファイバとの間の光伝送経路を形成する反射面を形成する工程をさらに含む請求項１３に記載の光電気基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光伝送技術において用いられる光電気基板、光モジュール及び光電気基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
２０１１年７月に地上デジタル放送への完全移行が実施され、一般家庭にも高画質な映像を受信・録画できるデジタルＴＶやＢｌｕ−ｒａｙディスクインターフェースが普及してきている。また、最近ではＦｕｌｌＨＤの解像度（１９２０×１０２０画素）の４倍の解像度を持つ４Ｋ２Ｋ対応超高精細テレビの開発も進められており、デジタルインターフェースで伝送されるデータの高速化・高容量化が進んでいる。しかしながら、高速化に伴い従来の電気信号を用いた伝送では、伝送経路における減衰等の影響で波形品質が悪化し、高精度の信号伝送が困難になってきている。この問題を回避し、数十ＧＨｚの高速信号を伝送するために、電気信号を光信号に変換して伝送する光伝送技術が注目されている。また、このような光伝送技術を一部のデジタル家電にも利用することが提案されている。
【０００３】
光伝送を行う場合、送信側で電気信号から光信号に変換し、受信側では光信号から電気信号に変換する光モジュールを用いる必要がある。光伝送技術のデジタル家電への普及に向けて、光伝送において必須である光モジュールの低価格化が強く望まれている。
【０００４】
従来、光伝送技術に用いられる光モジュールとして、図１１に示す構造のものが知られている（特許文献１参照。）。
【０００５】
図１１に示す従来の光モジュールにおいては、配線リード付樹脂基板１０１に光素子搭載ブロック１０３が設けられている。光素子搭載ブロック１０３は、シリコン等の液晶材料、石英ガラス等のガラス材料、セラミックス、又はプラスチック等の基板で形成されている。光素子搭載ブロック１０３には、Ｖ型構造の溝である光ファイバガイド１０３（ａ）が形成されている。この光ファイバガイド１０３（ａ）は、光ファイバと光素子であるフォトダイオードとを正確に光軸合わせし、両者が光学的に接続されるよう案内するとともに、両者の光軸が一致した状態を保持するために形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−２０１６６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前述のように、従来の光モジュールにおいては、光素子を搭載し、光ファイバとの光軸合わせを行うために光素子搭載ブロックという特別な部材を設ける必要があり、さらにそのような光素子搭載ブロックにおいて正確な光軸合わせのためにＶ型構造の溝を精度高く加工する必要があった。その結果、従来の光モジュールにおいては、製造における工数が増加し、製造工程におけるリードタイムが長くなり、部品点数が多く、コストが高くなるという課題があった。
【０００８】
したがって、本発明の目的は、前記従来の課題を解決するものであり、特別な部材を用いることなく、また特別な加工を行うことなく、光ファイバの光素子に対する光軸合わせである位置合わせを簡単な構成で、確実に行うことができる光電気基板、光モジュール及び光電気基板の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様である光電気基板は、
光素子に対する光信号の出射面又は受光面となる端面を有する光ファイバと、
電気回路を構成する配線パターンが形成された配線基板と、を備えており、
前記配線パターンは、前記光ファイバの端面を所定位置に配置して当該光ファイバを支持する位置決め用配線パターンを有し、
前記配線基板上に前記光ファイバの端面と前記光素子との間の光伝送経路を形成する反射面を有する反射部が形成されている。
【００１０】
また、本発明の一態様である光モジュールは、本発明の一態様である光電気基板と、
前記光電気基板に設けられた光ファイバの端面との間で光信号の伝送を行う光素子と、を備えている。
【００１１】
さらに、本発明の一態様である光電気基板の製造方法は、本発明の一態様である光電気基板のための製造方法であって、
光ファイバの端面を所定位置に配置して当該光ファイバを支持する位置決め用配線パターンをエッチング処理により形成する工程を含むものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、特別な部材を用いることなく、また特別な加工を行うことなく、光ファイバの光素子に対する位置合わせを簡単な構成で、確実に行うことができる光電気基板、光モジュール及び光電気基板の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る第１実施形態の光電気基板の構成を模式的に示す斜視図である。
【図２】本発明に係る第１実施態様の光電気基板の構造を模式的に示す断面図である。
【図３】本発明に係る第２実施形態の光電気基板の構成を模式的に示す断面図である。
【図４】本発明に係る第３実施形態の光電気基板の構成を模式的に示す断面図である。
【図５】本発明に係る第４実施形態の光電気基板の構成を模式的に示す斜視図である。
【図６】本発明に係る第４実施形態の光電気基板の位置決め用配線パターンと光ファイバの配置の一例を示す断面図である。
【図７】本発明に係る第５実施形態の光電気基板の反射面形成用配線パターンに施されためっき層を模式的に示す断面図である。
【図８】本発明に係る第６実施形態の光モジュールの構成を模式的に示す斜視図である。
【図９】本発明に係る第７実施形態の光モジュールの構成を模式的に示す断面図である。
【図１０】本発明に係る第８実施形態の光モジュールの構成を模式的に示す断面図である。
【図１１】従来の光モジュールの構成を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
前述の「背景技術」の欄で説明したように、従来の光モジュールにおいては、光ファイバを保持して光軸合わせを行うために、特別な部材を用いて特別な加工を行う必要があり、製造における工数が増加し、製造工程におけるリードタイムが長くなり、部品点数が多く、コストが高くなるという課題を有していた。
【００１５】
また、本発明者は、従来の光モジュールにおいては、光素子と光ファイバとの間の光伝送経路における光の方向を変更するために用いられる反射面に、レンズやミラー等の高価な部材を使用していることが、従来の光モジュールの低コスト化の妨げになっていることに注目した。
【００１６】
そこで、本発明者は、配線基板の電気回路を形成するための配線パターンを、光ファイバの位置決めを行うガイドとして使用して、光ファイバの光軸合わせを可能とするとともに、光素子と光ファイバとの間の光伝送経路を形成する反射面を配線パターンに形成することにより、高価で特別な部材を使用することなく、確実に光伝送経路を確保することができることを見出し、本発明に至った。
【００１７】
本発明に係る第１の態様の光電気基板は、
光素子に対する光信号の出射面又は受光面となる端面を有する光ファイバと、
電気回路を構成する配線パターンが形成された配線基板と、を備えており、
前記配線パターンは、前記光ファイバの端面を所定位置に配置して当該光ファイバを支持する位置決め用配線パターンを有し、
前記配線基板上に前記光ファイバの端面と前記光素子との間の光伝送経路を形成する反射面を有する反射部が形成されている。
上記のように構成された本発明に係る第１の態様の光電気基板は、特別な部材を用いることなく、また特別な加工を行うことなく、光ファイバの光素子に対する位置合わせを簡単な構成で、確実に行うことができるものであり、部品点数が少なく、コストを抑制することができる構成である。
【００１８】
本発明に係る第２の態様の光電気基板においては、前記の第１の態様における前記反射部が、前記配線基板の配線パターンの一部で構成され、当該配線パターンの一部の表面が鏡面研磨されて前記反射面を形成した構成としてもよい。
【００１９】
本発明に係る第３の態様の光電気基板においては、前記の第１の態様における前記反射部が、前記配線基板の配線パターンの一部で構成され、当該配線パターンの一部の表面に金属層を設けて前記反射面が形成された構成としてもよい。
【００２０】
本発明に係る第４の態様の光電気基板においては、前記の第１の態様における前記反射部の一部が、前記光ファイバの端面に接触されて、前記光ファイバが前記反射面に対して位置決めされるよう構成されてもよい。
【００２１】
本発明に係る第５の態様の光電気基板においては、前記の第１乃至第４の態様のいずれかの態様において前記反射面が、前記光ファイバの端面における伝搬軸に対して４５°傾斜した構成としてもよい。
【００２２】
本発明に係る第６の態様の光電気基板においては、前記の第１乃至第５の態様のいずれかの態様における前記光ファイバの端面が、当該端面における伝搬軸に対して、前記反射面の傾斜面と同じ方向に傾斜した構成としてもよい。
【００２３】
本発明に係る第７の態様の光電気基板においては、前記の第１乃至第６の態様のいずれかの態様における前記位置決め用配線パターンが、前記光ファイバの両側から保持する並行な直線状の配線パターンであり、前記位置決め用配線パターンにおける前記光ファイバとの両側の接触面が、前記配線基板における配線パターンの形成面から離れるに従って互いに遠ざかるよう傾斜した構成としてもよい。
【００２４】
本発明に係る第８の態様の光電気基板においては、前記の第１乃至第７の態様のいずれかの態様における前記反射部が、前記配線基板の配線パターンの一部で構成され、当該配線パターンの一部にめっき処理を施した構成としてもよい。
【００２５】
本発明に係る第９の態様の光モジュールにおいては、前記の第１乃至第８の態様のいずれかの態様における光電気基板と、
前記光電気基板に設けられた光ファイバの端面との間で光信号の伝送を行う光素子と、を備えている。
このように構成された本発明に係る第９の態様の光モジュールは、特別な部材を用いることなく、また特別な加工を行うことなく、光ファイバの光素子に対する位置合わせを簡単な構成で、確実に行うことができ、部品点数が少なく、コストを抑制することができる構成である。
【００２６】
本発明に係る第１０の態様の光モジュールにおいては、前記の第９の態様の前記光素子が、面発光型半導体レーザ又は面受光型フォトダイオードであってもよい。
【００２７】
本発明に係る第１１の態様の光モジュールにおいては、前記の第９又は第１０の態様の前記光素子が、前記光ファイバの端面と接触して、前記光素子を前記端面に対して位置決めされるよう構成してもよい。
【００２８】
本発明に係る第１２の態様の光モジュールにおいては、前記の第９乃至第１１のいずれかの態様における前記光素子と前記光ファイバとの光伝送経路に、前記光素子の光信号と同じ波長の光を透過する光透過材を充填してもよい。
【００２９】
本発明に係る第１３の態様の光電気基板の製造方法においては、前記の第１乃至第８の態様のいずれかの態様における光電気基板のための製造方法であって、
光ファイバの端面を所定位置に配置して当該光ファイバを支持する位置決め用配線パターンをエッチング処理により形成する工程を含むものである。
このような工程を含む本発明に係る第１３の態様の光電気基板の製造方法は、特別な部材を用いることなく、また特別な加工を行うことなく、光ファイバの光素子に対する位置合わせを簡単な構成で確実に、且つ容易に行うことができ、製造における工数の削減、及び製造工程におけるリードタイムの短縮を図ることができる。
【００３０】
本発明に係る第１４の態様の光電気基板の製造方法は、前記の第１３の態様において、配線基板に形成された配線パターンの少なくとも一部に対して一部にめっき処理を行い、めっき処理を行った後に光素子と光ファイバとの間の光伝送経路を形成する反射面を形成する工程を含めてもよい。
【００３１】
上記の概括的かつ特定の態様は、光電気基板、光モジュール、及び光電気基板の製造方法において実現してもよく、並びに光電気基板、光モジュール及び光電気基板の製造方法の任意の組み合わせにより実現してもよい。
【００３２】
以下、本発明に係る各実施形態について、添付の図面を参照しながら説明する。なお、以下の全ての図において、同一又は相当部分には、同一の符号を付し、重複する説明は省略する。また、各図においては、説明を容易なものとするため、各要素の寸法を誇張して示している。
【００３３】
（第１実施形態）
図１は、本発明に係る第１実施形態の光電気基板の構造を模式的に示す斜視図である。図２は、第１実施態様の光電気基板の構造を模式的に示す断面図である。図１及び図２に示す第１実施形態の光電気基板１は、光電気基板１の一部を示すものであり、光電気基板１には電気回路を構成する配線パターン１１が形成され、その配線パターン１１とともに光ファイバ１３が設けられた構成である。以下、光電気基板１について詳述する。
【００３４】
図１に示すように、本発明に係る第１実施形態の光電気基板１には、配線パターン１１が形成されており、配線パターン１１とともに光信号を伝送する光ファイバ１３が設けられている。光信号と電気信号との変換を行う光素子２１に対する出射面又は受光面となる光ファイバ１３の端面Ｅは、配線パターン１１の一部である位置決め用配線パターン１１（ａ）により所定位置に保持されている。また、光電気基板１には配線パターン１１の一部により反射面用配線パターン１１（ｂ）が形成されている。この反射面用配線パターン１１（ｂ）は、光素子２１と光ファイバ１３の端面Ｅとの間の光伝送経路間に配置される反射面１２を有する反射部となる。
なお、本明細書では光ファイバ１３と接触して保持する配線パターン１１を位置決め用配線パターン１１（ａ）と定義する。また、反射面１２を形成する反射部となる配線パターン１１を反射面用配線パターン１１（ｂ）と定義する。
【００３５】
光素子２１としては、半導体レーザや発光ダイオードなどの発光素子を用いる場合や、フォトダイオードなどの受光素子を用いる場合があるが、以下の第１実施形態においては、例示として発光素子を用いた場合について説明する。
【００３６】
図２に示すように、光素子２１から出射された光１５は、反射部である反射面用配線パターン１１（ｂ）の反射面１２において屈折されて、光ファイバ１３の端面Ｅにおけるコア１３（ａ）に入射される。このとき、光ファイバ１３の端面Ｅにおけるコア１３（ａ）が受光した光１５の方向は、端面Ｅにおけるコア１３（ａ）の伝搬軸に一致する。図２に示すように、第１実施形態においては、配線基板１０の位置決め用配線パターン１１（ａ）により保持された光ファイバ１３の伝搬軸に対して、反射面１２が所定角度を有して配設されており、光素子２１から出射された光１５が反射面１２で屈折されて、光ファイバ１３の端面Ｅに確実に入射される構成である。
なお、光素子２１として受光素子を用いた場合には、光ファイバ１３の端面Ｅから出射された光が反射面１２において屈折されて、光素子２１に受光される構成となる。
【００３７】
次に、この光電気基板１を構成する部材について説明する。
＜光ファイバ＞
光ファイバ１３は、中心部にあるコア１３（ａ）と、そのコア１３（ａ）を被覆するクラッド１３（ｂ）を備える。光ファイバ１３の中心部のコア１３（ａ）は、例えば、石英ガラスで形成されており、直径がφ５０μｍやφ１２５μｍのものが用いられる。コア１３（ａ）は、紫外線硬化型のクラッド１３（ｂ）で被覆されており、例えば、クラッド１３（ｂ）の直径がφ１２５μｍやφ２５０μｍのものを用いている。また、上記のような単芯の光ファイバのみならず、複数の単芯の光ファイバをテープ状に並設した多芯テープファイバを用いてもよい。光ファイバ１３の種類としては、特に限定されるものではなく、目的に応じて種々の光ファイバ１３を用いることができる。なお、本明細書では一例として、光ファイバ１３のコア１３（ａ）の直径がφ５０μｍ及びクラッド１３（ｂ）の直径がφ１２５μｍのもので説明する。
【００３８】
＜配線パターン＞
配線パターン１１としては、例えば、銅箔を使用することができる。銅箔は、コストが安く、電気伝導性が高いという利点がある。また、銅箔を用いる場合、銅箔表面には電気絶縁性基材１４との密着性を高めるためにエッチングや金属めっき等を用いて行う粗化処理を施していてもよく、その粗度は小さい方がよい（例えば、２〜３μｍ以下）。粗度を２〜３μｍ以下にすることにより、数ＧＨｚ以上の高速信号を取り扱う場合でも表皮効果による波形劣化の影響を小さくすることができる。また、電気絶縁性基材１４と接触する側の銅箔表面には、電気絶縁性基材１４との密着を高めて酸化を防止するために亜鉛めっき処理、クロメート処理、シランカップリング処理を施してもよい。配線パターン１１の材料としては、Ｃｕの他に、Ａｇ、Ａｌ、Ｎｉ等の金属を用いて形成してもよい。所望の配線パターン１１を形成するためには、化学薬品を使用して金属表面を除去し、配線パターンを形成するエッチングによるサブトラクティブ法あるいは選択的にめっきするアディティブ法により形成することができる。または、スクリーン印刷法やインクジェット法により配線パターンを形成することもできる。もしくは、スパッタリングにより所望の金属薄膜を形成しその後エッチングによって配線パターンを形成してもよい。
【００３９】
前述のように、第１実施形態の光電気基板１においては、光ファイバ１３の位置決めを行うガイドとして、配線基板１０に電気回路を形成するための配線パターン１１を用いている。位置決め用配線パターン１１（ａ）としては、直線部分を有する並行な２本の配線パターンを有し、２本の直線状の配線パターン間の間隔は光ファイバ１３の直径と同等か、若しくは光ファイバ１３の直径よりも多少短く、例えば直径の約６０〜８０％の範囲内に設定されている。このように構成された位置決め用配線パターン１１（ａ）は、光ファイバ１３の位置決め用のガイドとして使用することが可能となり、光ファイバ１３の位置合わせ（光軸あわせ）をパッシブアライメントとすることができる。即ち、光ファイバ１３を位置決め用配線パターン１１（ａ）との間に配置するだけで、位置合わせ（光軸あわせ）を行うことができる構成となる。
【００４０】
なお、上記の第１実施形態においては、位置決め用配線パターン１１（ａ）が、光ファイバ１３を位置決めするためにのみ用いた例について説明したが、本発明はこの構成に限定されるものではなく、位置決め用配線パターン１１（ａ）が電気回路の一部として機能するよう構成してもよい。位置決め用配線パターン１１（ａ）としては、例えば、差動伝送回路の一部として用いることも可能である。
【００４１】
＜配線基板＞
配線基板１０の電気絶縁性基材１４としては、特に限定されるものではなく、目的に応じて種々の基板を用いることができる。例えば、配線基板１０の電気絶縁性基材１４の材料としては、ガラス織物にエポキシ樹脂を含浸させた基板（ガラス−エポキシ基板）、アラミド繊維不織布にエポキシ樹脂を含浸させた基板（アラミド−エポキシ基板）、紙にフェノール樹脂を含浸させた基板（紙−フェノール基板）を用いることができる。または、多孔質のフィルム機材に未硬化のエポキシ樹脂を空孔が残るように含浸させたフィルム基材を使用したフレキシブル基板、及びセラミックス基板等を用いることができる。さらに、図１には図示されていないが、最外層にソルダーレジスト層を形成することもできる。また、スルーホールビアやインナービアにより層間を電気的に接続されるビアが形成されていてもよく、配線基板１０は、多層配線プリント基板であってもよい。
【００４２】
＜反射面＞
反射面１２は、配線基板１０の電気回路を形成するための配線パターン１１の一部を用いて形成することができる。反射面１２は、反射面用配線パターン１１（ｂ）を配線基板１０に形成された配線パターン１１の表面の一部を斜めにカットし、そのカットされた傾斜面を鏡面研磨することにより形成することができる。鏡面研磨の方法としては、化学機械研磨（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｌａｎａｒｉｚａｔｉｏｎ）を用いることができる。またはバフ研磨などにより機械的に表面の凹凸を削ることで鏡面仕上げをすることもできる。
【００４３】
反射面１２を形成する別の方法としては、反射面用配線パターン１１（ｂ）の傾斜面の表面に金属層を設けることにより反射面１２を形成してもよい。その金属層としては、金属蒸着、スパッタリング、又はめっきにより層形成して、その金属層に反射面１２を形成する。金属層の材料としては、例えば、Ａｕ、Ｃｕがあり、配線基板１０のめっき処理工程で一般的に使用される金属を用いればよい。
【００４４】
なお、反射面１２の金属層と配線パターン１１が同じ材料で形成されている場合には、異種の金属材料間で発生する剥離等の信頼性を劣化させる問題がなく、コストアップを抑えることができる。
【００４５】
第１実施形態の光電気基板１の構成においては、反射面１２と光ファイバ１３の端面Ｅとの間隔は、小さい方がよく、例えば６０μｍ以下がよい。第１実施形態の光電気基板１においては、反射面１２にレンズを使用しない構成であり、反射面１２と光ファイバ１３の端面Ｅとの間隔が大きい場合には、その間隔を構成する空間において光が拡散してしまい、光伝送効率が悪くなる。
【００４６】
また、光ファイバ１３の端面Ｅにおける配線基板１０と接触している部位、即ち端面Ｅにおける光ファイバ１３のクラッド１３（ｂ）の配線基板１０に接触している部分が反射部の一部、若しくは反射面１２の一部に当接するよう配置してもよい。このように、光ファイバ１３の端面Ｅの一部と反射部の一部が接触するように配置することにより、反射部若しくは反射面１２が光ファイバ１３の係止部材としての機能を果たし、光ファイバ１３の位置合わせ（光軸合わせ）を容易なものとすることができる。
【００４７】
本発明に係る第１実施形態の光電気基板１においては、配線基板１０における位置決め用配線パターン１１（ａ）を光ファイバ１３の位置決めをするガイドとして使用することができる。したがって、特別な部材を用いることなく、且つ特別な加工を行うことなく、光ファイバ１３の正確な位置合わせを行うことができる。また、配線基板１０における反射面用配線パターン１１（ｂ）に反射面１２を形成することにより、高価で特別な部材を使うことなく光素子２１と光ファイバ１３との間の正確な光伝送経路を確保することができる。したがって、第１実施形態の構成によれば、従来の製造方法に比べて、製造における工数を大幅に削減することができ、製造工程におけるリードタイムが短縮することができる。さらに、第１実施形態の光電気基板１は、従来品に比べて、部品点数が少なく、コストを削減することができる構成である。
【００４８】
（第２実施形態）
以下、本発明に係る第２実施形態の光電気基板について、添付の図３を用いて説明する。図３は、第２実施形態の光電気基板の構造を模式的に示す断面図である。第２実施形態の光電気基板１において、前述の第１実施形態の光電気基板１と異なる点は、反射面１２の光ファイバ１３の伝搬軸に対する角度が特定されている点である。第２実施形態において、その他の構成は、第１実施形態の光電気基板の構成と同じである。
【００４９】
図３に示すように、第２実施形態において、反射部の反射面１２が、配線基板１０における位置決め用配線パターン（図示無し）により保持された光ファイバ１３の伝搬軸に対して、４５°の角度を有して配設されている。例えば、光素子（図示無し）から出射された光が反射面において直角に反射されて、光ファイバ１３の端面Ｅの伝搬軸の方向に入射される構成である。なお、光素子として受光素子を用いた場合には、光ファイバ１３の端面Ｅから出射された光が反射面１２において直角に反射されて、光素子に受光される構成となる。
【００５０】
上記のように構成された第２実施形態の光電気基板１によれば、光素子又は光ファイバの端面Ｅから出射された光を反射面１２において確実に直角に反射させて、光ファイバ１３の端面Ｅ又は光素子に確実に伝送することができる。
【００５１】
（第３実施形態）
以下、本発明に係る第３実施形態の光電気基板について、添付の図４を用いて説明する。図４は、第３実施形態の光電気基板の構造を模式的に示す断面図である。第３実施形態の光電気基板１において、前述の第１実施形態の光電気基板１と異なる点は、光ファイバ１３の端面Ｅの形状である。第３実施形態において、その他の構成は、第１実施形態の光電気基板１の構成と同じである。光ファイバ１３の端面Ｅが、配線基板１０における位置決め用配線パターン（図示無し）により保持された直線状の光ファイバ１３の伝搬軸に対して所定の角度で斜めにカットされて形成されている。第３実施形態においては、光ファイバ１３の端面Ｅが反射面１２と略平行であり対向するようカットされている。光ファイバ１３の端面Ｅのカットの角度については、使用される光モジュールの仕様に応じて適宜設定される。
【００５２】
上記のように構成された第３実施形態の光電気基板１においては、光ファイバ１３の端面Ｅが当該光ファイバ１３の伝搬軸に対して所定の角度で斜めにカットされているため、光ファイバ１３の端面Ｅから出射された光が反射面１２で反射した後、光ファイバ１３の端面Ｅに戻り難い構成とすることが可能となる。その結果、第３実施形態の構成によれば、光の反射の影響を小さくすることができ、光伝送品質を向上させることができる。
【００５３】
（第４実施形態）
以下、本発明に係る第４実施形態の光電気基板について、添付の図５及び図６を用いて説明する。図５は、第４実施形態の光電気基板の構造を模式的に示す斜視図である。第４実施形態の光電気基板１において、前述の第１実施形態の光電気基板１と異なる点は、位置決め用配線パターン１１（ａ）の断面形状である。即ち、位置決め用配線パターン１１（ａ）において、光ファイバ１３と接触する面がテーパ形状を有している点である。第４実施形態において、その他の構成は、第１実施形態の光電気基板１の構成と同じである。
【００５４】
図５に示すように、第４実施形態の光電気基板１における位置決め用配線パターン１１（ａ）は、光ファイバ１３の両側から保持する並行な直線状の配線パターンであり、位置決め用配線パターン１１（ａ）における光ファイバ１３との両側の接触面は、配線基板１０の電気絶縁性基材１４の表面から離れるに従って互いに遠ざかるよう傾斜している。上記のように、第４実施形態において、並行に配置された２本の位置決め用配線パターン１１（ａ）の断面形状において、電気絶縁性基材１４からの立ち上がり面がテーパ形状であり、対向する立ち上がり面が徐々に広がるよう構成されている。即ち、位置決め用配線パターン１１（ａ）の断面形状が裾広がりの台形形状である。
【００５５】
なお、第４実施形態の光電気基板１における位置決め用配線パターン１１（ａ）を含む配線パターン１１は、化学エッチング法を用いて形成することにより、所望の断面形状を有する配線パターンとすることが可能である。例えば第二塩化銅系エッチング液を用いたサブトラクティブ法により、安価で容易に配線パターンを形成することができる。また、セミアディティブ法やフルアディティブ法を用いることで、よりファインな配線パターンを形成することができる。
上記のように位置決め用配線パターン１１（ａ）が形成されているため、所定間隔を有して並行に配置された位置決め用配線パターン１１（ａ）の間に光ファイバ１３を容易に嵌め込むことが可能となる。したがって、第４実施形態の光電気基板１においては、光ファイバ１３の位置合わせ（光軸合わせ）を容易に行うことができる。
【００５６】
図６は、第４実施形態の光電気基板１の位置決め用配線パターン１１（ａ）と光ファイバ１３の配置の一例を示す断面図である。図６に示す例においては、光ファイバ１３の外径がφ１２５μｍであり、位置決め用配線パターン１１（ａ）の高さ（厚み）が５０μｍである。このとき、並行に配置された位置決め用配線パターン１１（ａ）間の間隔は、電気絶縁性基材１４における配線パターンの形成面（配線パターンの底面）において最も狭くなっており、９０μｍに設定されている。また、並行に配置された位置決め用配線パターン１１（ａ）の突出端面（配線パターンの上面）間の間隔は、光ファイバ１３の外径（φ１２５μｍ）と略同等、若しくは光ファイバ１３の外径より多少狭く形成されている。なお、第４実施形態の光電気基板１においては、それぞれの位置決め用配線パターン１１（ａ）の底面幅は５０μｍに形成されている。
【００５７】
位置決め用配線パターン１１（ａ）間の間隔は、光ファイバ１３の外径に比して大きすぎると、当然、光ファイバ１３と位置決め用配線パターン１１（ａ）との間に隙間ができ、光ファイバ１３の位置決め精度が低下し、逆に小さすぎると、光ファイバ１３が位置決め用配線パターン１１（ａ）の間に保持されず、正確な位置決めを行うことが困難となる。
【００５８】
（第５実施形態）
以下、本発明に係る第５実施形態の光電気基板について、添付の図７を用いて説明する。図７は、第５実施形態の光電気基板における反射面用配線パターンにめっき層を形成した状態を模式的に示す断面図である。第５実施形態の光電気基板１において、前述の第１実施形態の光電気基板１と異なる点は、反射面用配線パターン１１（ｂ）にめっき層２４が形成されている点である。
図７に示すように、配線基板１０の電気絶縁性基材１４上に形成された反射面用配線パターン１１（ｂ）を覆うようにめっき層２４が形成されている。めっき層２４としては、例えば、Ａｕ、Ｎｉ、Ａｇ、Ｓｂ等の金属層で形成されている。めっき層２４の形成方法としては、例えば電界めっき法や無電解めっき法が用いられる。
【００５９】
第５実施形態の光電気基板１においては、反射面用配線パターン１１（ｂ）にめっき処理を施す際にめっき層２４の膜厚を調整することにより、反射面１２を電気絶縁性基材１４上から所望の位置に持ち上げることが可能となる。なお、めっき層２４の膜厚としては、０．０１〜５μｍの範囲内が好ましい。めっき層２４の膜厚を０．０１〜５μｍの範囲内とすることにより、反射面１２の位置を変更することが可能となり、光ファイバ１３の端面Ｅにおけるコア１３（ａ）に入る光量を調整することができる。この結果、第５実施形態の光電気基板１は、光のパワー調整が可能な構成となる。
【００６０】
（第６実施形態）
以下、本発明に係る第６実施形態の光モジュールについて、添付の図８を用いて説明する。図８は、第６実施形態の光モジュールの構造を示す斜視図である。第６実施形態の光モジュール２０は、前述の第１実施形態〜第５実施形態に記載の光電気基板１と、光信号と電気信号とを変換する光素子２１とを備えて構成されている。
【００６１】
＜光素子＞
光素子２１は、電気信号を光信号に変換して出射するか、若しくは光信号を受光して電気信号に変換するように構成されている。光素子２１としては、半導体レーザや発光ダイオードなどの発光素子、あるいは、フォトダイオード等の受光素子を用いることができる。例えば、ＶＣＳＥＬ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ｃａｖｉｔｙ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｌａｓｅｒ）と呼ばれる垂直共振器型面発光型半導体レーザや、面受光型フォトダイオードを用いることができる。伝送速度が１０Ｇｂｐｓ程度の光伝送を行う場合、例えば、ＶＣＳＥＬには発信波長が８５０ｎｍで発光径がφ１５μｍのものを用いることができる。また、光素子２１としては、複数の発光点、受光点が並行に配列された構成のものを用いることができる。この場合には、光ファイバ１３に多芯テープファイバを用いることで、伝送できるチャンネル数を容易に変更することが可能となる。
【００６２】
光素子２１は、フリップチップ法やワイヤーボンディング法により配線基板１０に実装されている。光素子２１は、ボンディングワイヤやバンプ等の接合部２２を介して配線基板１０に物理的に接続されている。このとき、光素子２１と接合部２２との周囲には充填剤であるアンダーフィルを形成してもよい。このアンダーフィルによって、光素子２１と接合部２２との接続部分に加わる応力・歪を緩和して、実装の信頼性を高めることができる。
【００６３】
本発明に係る第６実施形態の光モジュール２０によれば、例えば、発光素子としての光素子２１から出射された光が、配線基板１０の電気絶縁性基材１４上の反射面用配線パターン１１（ｂ）に形成された反射面１２を介して光ファイバ１３の端面Ｅに確実に伝送することができる。したがって、第６実施形態の構成によれば、高価なレンズやミラーといった光部品を使用することなく光素子２１と光ファイバ１３との間の光伝送を実現することができ、製造コストを大幅に低減された光モジュール２０を提供することができる。
【００６４】
（第７実施形態）
以下、本発明に係る第７実施形態の光モジュールについて、添付の図９を用いて説明する。図９は、第７実施形態の光モジュールの構造を模式的に示す断面図である。第７実施形態の光モジュール２０において、前述の第６実施形態の光モジュール２０と異なる点は、光素子２１と光ファイバ１３との位置関係である。第７実施形態において、その他の構成は、第６実施形態の光モジュール２０の構成と同じである。
図９に示すように、第７実施形態の光モジュール２０においては、光素子２１の一部が光ファイバ１３の端面Ｅの一部、例えば、端面Ｅにおけるクラッド１３（ｂ）の一部に当接している。
【００６５】
上記のように構成された第７実施形態の光モジュール２０において、光ファイバ１３を配線基板１０に位置決め（光軸合わせ）を行う場合、光ファイバ１３の端面Ｅを光素子２１の側面に突き当てながら配置することにより、光ファイバ１３の正確な位置決めを行うことができる。したがって、第７実施形態の光モジュール２０においては、光素子２１と光ファイバ１３との光軸合わせを簡便な方法で行うことができるため、製造工程に必要なリードタイムの短縮と、製造歩留まりの向上を達成することができる。
【００６６】
（第８実施形態）
以下、本発明に係る第８実施形態の光モジュールについて、添付の図１０を用いて説明する。図１０は、第８実施形態の光モジュールの構造を模式的に示す断面図である。第８実施形態の光モジュール２０において、前述の第６実施形態の光モジュール２０と異なる点は、光素子２１と光ファイバ１３との間の空間に光透過材２３を充填した点である。第８実施形態において、その他の構成は第６実施形態の光モジュール２０の構成と同じである。
図１０に示すように、光素子２１と反射面１２と光ファイバ１３の端面Ｅとの間の空間に光素子２１における光信号と同じ波長の光を透過する光透過材２３が充填されている。即ち、第８実施形態の光モジュール２０においては、少なくとも光素子２１と反射面１２と光ファイバ１３の端面Ｅとの間の光伝送経路に、光素子２１が変換する光信号と同じ波長の光を透過する光透過材２３が充填されている。
【００６７】
＜光透過材＞
第８実施形態の光モジュール２０における光透過材２３は、光ファイバ１３と光素子２１を光学的に接続可能な材料であり、光素子２１における光信号と同じ波長の光である８５０ｎｍ、１３３０ｎｍ、１５５０ｎｍ等の光が透過するものであればよい。光透過材２３としては、例えば、ポリイミド樹脂、エポキシアラミド樹脂、アクリル樹脂及び耐熱性エポキシ樹脂がある。また、光透過材２３には、前述した樹脂以外に、光透過材２３が伝送する光信号の波長より小さい粒子径の微粒子を混ぜてもよい。このように微粒子を混ぜることにより、光透過材２３の屈折率、弾性率及び線膨張係数をコントロールすることができる。例えば、光透過材２３の屈折率は、１．５以下で光ファイバ１３のクラッド１３（ｂ）と同等の屈折率であり、線膨張係数は、電気絶縁性基材１４と同等レベルにコントロールできる。その結果、電気絶縁性基材１４との線膨張係数差によって発生する応力・歪による光ファイバ１３へのマイクロクラックやマイクロベンディングによる損失を少なくすることができる。
【００６８】
本発明に係る第８実施形態の光モジュール２０によれば、光素子２１と反射面１２と光ファイバ１３の隙間に光透過材２３を介在させることにより、光透過材２３がアンダーフィルの機能を有する。また、第８実施形態においては、光透過材２３を用いているため、光素子２１と配線パターン１１との接続を行っている接合部２２における応力・歪の集中を緩和することができ、さらに外部からのほこり等の侵入を防ぎ、優れた信頼性を有する光モジュール２０を提供することができる。
【００６９】
（第９実施形態）
以下、本発明に係る第９実施形態の光電気基板の製造方法について説明する。第９実施形態における光電気基板は、前述の各実施形態において説明した光電気基板１であり、電気絶縁性基材１４上には電気回路を構成する配線パターン１１とともに位置決め用配線パターン１１（ａ）と反射面用配線パターン１１（ｂ）が形成されている。位置決め用配線パターン１１（ａ）には光信号を伝送する光ファイバ１３が保持されており、反射面用配線パターン１１（ｂ）には光素子２１と光ファイバ１３の端面Ｅとの間の光伝送経路を形成する反射面１２が形成されている。
【００７０】
第９実施形態の光電気配線基板１の製造方法は、
（１）材料の表面を洗浄する洗浄工程と、
（２）金属箔（例えば、銅箔）の表面に粗化処理を行う材料準備工程と、
（３）ベースフィルムである電気絶縁性基材１４の表面に金属箔を配置する金属箔形成工程と、
（４）金属箔を配置したベースフィルムにレジスト（感光剤）をコーティングするコーティング工程と、
（５）配線パターン１１を形成するためのエッチングマスクにより、レジスト膜が形成された材料を被覆して、露光する露光工程と、
（６）エッチングマスクにより被覆されたレジスト膜を残し、他のレジスト膜を除去する現像工程と、
（７）エッチング液によりレジスト膜が除去された領域を溶解・除去するエッチング工程と、
（８）残存するレジスト膜を除去する剥膜工程と、
（９）洗浄を行う化学処理工程と、を含む。
【００７１】
上記の工程を有する第９実施形態の光電気基板１の製造方法によれば、エッチングにより位置決め用配線パターン１１（ａ）の断面形状が略台形となり、基板からの立ち上がり部分のテーパ形状を容易に形成することができる。
さらに、第９実施形態の光電気基板１の製造方法においては、配線パターン１１における少なくとも反射面用配線パターン１１（ｂ）を金属膜により被覆するめっき処理工程を追加してもよい。このようにめっき処理工程を追加することにより、反射面１２を形成する反射面用配線パターン１１（ｂ）に金属膜を形成して、反射面１２の位置調整を行うことが可能となる。反射面１２の位置調整は、金属膜の膜厚を０．０１〜５μｍの間で調整することにより可能となる。
上記のように、反射面用配線パターン１１（ｂ）上の金属膜の膜厚を調整することにより、例えば、光素子２１から出射された光が光ファイバ１３のコア１３（ａ）の伝搬軸に一致して確実に入射するように、反射面１２の配線基板１０からの高さを調整することができる。この結果、光ファイバ１３に対する光軸合わせがより正確となり、また光のパワー調整を行うことが可能となる。
【００７２】
さらに、上記のように反射面用配線パターン１１（ｂ）に金属膜を形成するめっき処理工程を行うことにより、用いられる光ファイバ１３の仕様に応じて位置決め用配線パターン１１（ａ）の配線基板１０からの高さを高くすることができ、より確実に光ファイバ１３の保持が可能となる。
【００７３】
本発明においては、配線基板の電気回路を形成するための配線パターンを光ファイバの位置決めを行うガイドとして使用することができるため、特殊な材料の特別な基板を用いて、光ファイバのガイド用の溝を形成するための加工を行う必要がなく、光ファイバの位置合わせを確実に、且つ容易に行うことができる。その結果、本発明によれば、製造プロセスを増加させることなく、コストが抑制された光電気基板及び光モジュールを提供することができる。
【００７４】
なお、本発明においては、前述した様々な実施形態のうちの任意の実施形態を適宜組み合わせることを含むものであり、それぞれの実施形態が有する効果を奏することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
本発明に係る光電気基板、光モジュール及び光電気基板の製造方法は、既存の配線基板に形成されている配線パターンを光ファイバの位置決めを行うガイドとして使用し、配線パターンを利用して反射面を形成しているため、低コスト化や高速化が求められる光電気基板、光モジュール及び光電気基板の製造方法として有用である。
【符号の説明】
【００７６】
１  光電気基板
１０  配線基板
１１  配線パターン
１１（ａ）  位置決め用配線パターン
１１（ｂ）  反射面用配線パターン
１２  反射面
１３  光ファイバ
１３（ａ）  コア
１３（ｂ）  クラッド
１４  電気絶縁性基材
１５  光
２０  光モジュール
２１  光素子
２２  接合部
２３  光透過材
２４  めっき層
Ｅ  端面
【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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【図１１】
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