(57)【要約】【課題】光の伝送損失が小さく、信頼性の高い光導波路モジュール、かかる光導波路モジュールを簡便に製造することができる光導波路モジュールの製造方法、およびかかる光導波路モジュールを備える電子機器を提供すること。【解決手段】光導波路モジュール１は、光Ｌを伝送するコア部２１と、光Ｌの光路を変更するミラー２３ａ、２３ｂとを備える光導波路基板２と、光導波路基板２に設けられ、発光部４１１を備える発光素子４および受光部５１１を備える受光素子５と、発光部４１１および受光部５１１に対応して設けられ、発光素子４からミラー２３ａへ光Ｌを導く中心部７１ａおよびミラー２３ｂから受光素子５へ光Ｌを導く中心部７１ｂとを有し、中心部７１ａは、横断面の面積が、発光部４１１からミラー２３ａに向かう方向に沿って漸減し、中心部７１ｂは、横断面の面積が、ミラー２３ｂから受光部５１１に向かう方向に沿って漸減している。【選択図】図２
2013253996.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を伝送するコア部と、前記光の光路を変更する光路変更部とを備える光導波路基板と、
該光導波路基板の一方の面側に設けられ、発光部または受光部を備える光素子と、
前記発光部または受光部に対応して設けられ、前記光素子と前記光路変更部との間で前記光を導く導光部とを有し、
前記導光部は、その中心軸に対してほぼ垂直な方向での断面の面積が、前記中心軸に沿った方向で変化していることを特徴とする光導波路モジュール。
【請求項２】
前記導光部は、その一端部が前記発光部または受光部に接触している請求項１に記載の光導波路モジュール。
【請求項３】
前記導光部は、その他端部が前記光路変更部に接触している請求項１または２に記載の光導波路モジュール。
【請求項４】
前記光導波路基板は、その一部を前記コア部に至るまで欠損させることにより形成された欠損部を備え、
前記光路変更部は、前記コア部の中心軸に対して傾斜し、少なくとも前記コア部の前記欠損部に臨む面で構成されている請求項１ないし３のいずれかに記載の光導波路モジュール。
【請求項５】
前記面に金属膜を備える請求項４に記載の光導波路モジュール。
【請求項６】
前記導光部の外周部に設けられ、前記導光部より屈折率が低い低屈折率部を有する請求項１ないし５のいずれかに記載の光導波路モジュール。
【請求項７】
前記コア部の中心軸と前記導光部の中心軸とのなす角度は、８０〜１００°である請求項１ないし６のいずれかに記載の光導波路モジュール。
【請求項８】
前記光素子は、受光部を備える受光素子であり、
前記導光部は、その中心軸に対してほぼ垂直な方向での断面の面積が、前記受光部に向かって減少している請求項１ないし７のいずれかに記載の光導波路モジュール。
【請求項９】
前記光素子は、発光部を備える発光素子であり、
前記導光部は、その中心軸に対してほぼ垂直な方向での断面の面積が、前記光路変更部に向かって減少している請求項１ないし７のいずれかに記載の光導波路モジュール。
【請求項１０】
請求項９に記載の光導波路モジュールを製造する光導波路モジュールの製造方法であって、
前記光導波路基板と、前記発光素子と、感光用光の作用により屈折率が高くなるよう変化する感光性樹脂組成物とを用意する第１の工程と、
前記発光部が前記光路変更部に対応するように、前記発光素子を前記光導波路基板の一方の面側に位置決めする第２の工程と、
前記位置決めした際に形成される空隙に、前記感光性樹脂組成物を充填した状態で、前記コア部の前記光路変更部と反対側より前記感光用光を導入し、前記光路変更部で光路変更させた後、前記感光性樹脂組成物を透過させ、前記発光素子の前記発光部を包含する領域に照射する第３の工程とを有し、
該第３の工程において、前記感光用光として、前記光路変更部で光路変更された後に発散するような条件の光を導入し、前記感光性樹脂組成物の前記感光用光が透過した透過領域内において、前記感光性樹脂組成物を反応させて、前記感光用光が透過しない非透過領域より屈折率を高めることにより、前記導光部を形成することを特徴とする光導波路モジュールの製造方法。
【請求項１１】
前記感光用光の波長は、前記発光素子が発する前記光の波長と異なる請求項１０に記載の光導波路モジュールの製造方法。
【請求項１２】
前記感光性樹脂組成物は、ベースポリマーと、該ベースポリマーより屈折率の高いモノマーとを含み、前記透過領域内において、前記モノマーの反応を進行させることにより、前記非透過領域から、未反応の前記モノマーを前記透過領域に拡散させ、結果として、前記透過領域の屈折率を前記非透過領域の屈折率より高くして、前記導光部を形成する請求項１０または１１に記載の光導波路モジュールの製造方法。
【請求項１３】
請求項１ないし９のいずれかに記載の光導波路モジュールを備えることを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光導波路モジュール、光導波路モジュールの製造方法および電子機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、情報化の波とともに、大容量の情報を高速で通信可能な広帯域回線（ブロードバンド）の普及が進んでいる。また、これらの広帯域回線に情報を伝送する装置として、ルーター装置、ＷＤＭ(Wavelength Division Multiplexing)装置等の伝送装置が用いられている。これらの伝送装置内には、ＬＳＩのような演算素子、メモリーのような記憶素子等が組み合わされた信号処理基板が多数設置されており、各回線の相互接続を担っている。
【０００３】
各信号処理基板には、演算素子や記憶素子等が電気配線で接続された回路が構築されているが、近年、処理する情報量の増大に伴って、各基板では、極めて高いスループットで情報を伝送することが要求されている。しかしながら、情報伝送の高速化に伴い、クロストークや高周波ノイズの発生、電気信号の劣化等の問題が顕在化しつつある。このため、電気配線がボトルネックとなって、信号処理基板のスループットの向上が困難になっている。また、同様の課題は、スーパーコンピューターや大規模サーバー等でも顕在化しつつある。
【０００４】
一方、光搬送波を使用してデータを移送する光通信技術が開発され、近年、この光搬送波を、一地点から他地点に導くための手段として、光導波路が普及しつつある。この光導波路は、線状のコア部と、その周囲を覆うように設けられたクラッド部とを有している。コア部は、光搬送波の光に対して実質的に透明な材料によって構成され、クラッド部は、コア部より屈折率が低い材料によって構成されている。
【０００５】
光導波路では、コア部の一端から導入された光が、クラッド部との境界で反射しながら他端に伝送（搬送）される。光導波路の入射側には、半導体レーザー等の発光素子が配置され、出射側には、フォトダイオード等の受光素子が配置される。発光素子から入射された光は光導波路を伝搬し、受光素子により受光され、受光した光の明滅パターンもしくはその強弱パターンに基づいて通信を行う。
【０００６】
このような光導波路で信号処理基板内の電気配線を置き換えることにより、前述したような電気配線の問題が解消され、信号処理基板のさらなる高スループット化が可能になると期待されている。
【０００７】
例えば、特許文献１には、プリント基板上に、光送信用ＩＣ（発光素子）、光受信用ＩＣ（受光素子）および光導波路が設けられた構成の装置が開示されている。
【０００８】
かかる装置では、プリント基板と各ＩＣとの間に形成された空隙や、プリント基板に形成されたスルーホール内に、空気が存在する。このため、光通信に用いる光が、この空気中の水分等により、例えば、吸収、乱反射等されることにより減衰し、光の伝送損失が高くなるという問題がある。
【０００９】
また、発光素子から発光された光をミラーで反射させて光導波路に導入し、さらに、この導入された光をミラーで反射させて受光素子に受光させることで光を伝搬するが、これらミラーを介して光を伝搬する際に光が散乱し、これに起因して、光の伝送損失が高くなるという問題もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００５−２９４４０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的は、光の伝送損失が小さく、信頼性の高い光導波路モジュール、かかる光導波路モジュールを簡便に製造することができる光導波路モジュールの製造方法、およびかかる光導波路モジュールを備える電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
このような目的は、下記（１）〜（１３）に記載の本発明により達成される。
（１）  光を伝送するコア部と、前記光の光路を変更する光路変更部とを備える光導波路基板と、
該光導波路基板の一方の面側に設けられ、発光部または受光部を備える光素子と、
前記発光部または受光部に対応して設けられ、前記光素子と前記光路変更部との間で前記光を導く導光部とを有し、
前記導光部は、その中心軸に対してほぼ垂直な方向での断面の面積が、前記中心軸に沿った方向で変化していることを特徴とする光導波路モジュール。
【００１３】
（２）  前記導光部は、その一端部が前記発光部または受光部に接触している上記（１）に記載の光導波路モジュール。
【００１４】
（３）  前記導光部は、その他端部が前記光路変更部に接触している上記（１）または（２）に記載の光導波路モジュール。
【００１５】
（４）  前記光導波路基板は、その一部を前記コア部に至るまで欠損させることにより形成された欠損部を備え、
前記光路変更部は、前記コア部の中心軸に対して傾斜し、少なくとも前記コア部の前記欠損部に臨む面で構成されている上記（１）ないし（３）のいずれかに記載の光導波路モジュール。
【００１６】
（５）  前記面に金属膜を備える上記（４）に記載の光導波路モジュール。
（６）  前記導光部の外周部に設けられ、前記導光部より屈折率が低い低屈折率部を有する上記（１）ないし（５）のいずれかに記載の光導波路モジュール。
【００１７】
（７）  前記コア部の中心軸と前記導光部の中心軸とのなす角度は、８０〜１００°である上記（１）ないし（６）のいずれかに記載の光導波路モジュール。
【００１８】
（８）  前記光素子は、受光部を備える受光素子であり、
前記導光部は、その中心軸に対してほぼ垂直な方向での断面の面積が、前記受光部に向かって減少している上記（１）ないし（７）のいずれかに記載の光導波路モジュール。
【００１９】
（９）  前記光素子は、発光部を備える発光素子であり、
前記導光部は、その中心軸に対してほぼ垂直な方向での断面の面積が、前記光路変更部に向かって減少している上記（１）ないし（７）のいずれかに記載の光導波路モジュール。
【００２０】
（１０）  上記（９）に記載の光導波路モジュールを製造する光導波路モジュールの製造方法であって、
前記光導波路基板と、前記発光素子と、感光用光の作用により屈折率が高くなるよう変化する感光性樹脂組成物とを用意する第１の工程と、
前記発光部が前記光路変更部に対応するように、前記発光素子を前記光導波路基板の一方の面側に位置決めする第２の工程と、
前記位置決めした際に形成される空隙に、前記感光性樹脂組成物を充填した状態で、前記コア部の前記光路変更部と反対側より前記感光用光を導入し、前記光路変更部で光路変更させた後、前記感光性樹脂組成物を透過させ、前記発光素子の前記発光部を包含する領域に照射する第３の工程とを有し、
該第３の工程において、前記感光用光として、前記光路変更部で光路変更された後に発散するような条件の光を導入し、前記感光性樹脂組成物の前記感光用光が透過した透過領域内において、前記感光性樹脂組成物を反応させて、前記感光用光が透過しない非透過領域より屈折率を高めることにより、前記導光部を形成することを特徴とする光導波路モジュールの製造方法。
【００２１】
（１１）  前記感光用光の波長は、前記発光素子が発する前記光の波長と異なる上記（１０）に記載の光導波路モジュールの製造方法。
【００２２】
（１２）  前記感光性樹脂組成物は、ベースポリマーと、該ベースポリマーより屈折率の高いモノマーとを含み、前記透過領域内において、前記モノマーの反応を進行させることにより、前記非透過領域から、未反応の前記モノマーを前記透過領域に拡散させ、結果として、前記透過領域の屈折率を前記非透過領域の屈折率より高くして、前記導光部を形成する上記（１０）または（１１）に記載の光導波路モジュールの製造方法。
【００２３】
（１３）  上記（１）ないし（９）のいずれかに記載の光導波路モジュールを備えることを特徴とする電子機器。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、光の光路の途中において、本来、空隙が形成される部分をなくすとともに、当該部分に導光部を設けたので、光通信における光の伝送損失を特に小さくすることができる。このため、信頼性の高い光導波路モジュールおよび電子機器が得られる。
【００２５】
また、上記導光部を感光性樹脂組成物を用いて形成するのに際し、予め形成された光導波路のコア部に感光用光を導入して、この感光用光を利用するようにしたので、導光部を発光部に正確に対応させて形成することが容易である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１は、本発明の光導波路モジュールの第１実施形態の概略を示す側面図である。
【図２】図１に示す光導波路モジュールを部分的に拡大して示す縦断面図である。
【図３】光導波路モジュールの製造工程を説明するための縦断面図である。
【図４】第２実施形態の光導波路モジュールの発光素子側の部分を拡大して示す縦断面図である。
【図５】第３実施形態の光導波路モジュールの発光素子側の部分を拡大して示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の光導波路モジュール、光導波路モジュールの製造方法および電子機器について添付図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００２８】
＜第１実施形態＞
まず、本発明の光導波路モジュールの第１実施形態について説明する。
【００２９】
図１は、本発明の光導波路モジュールの第１実施形態の概略を示す側面図、図２は、図１に示す光導波路モジュールを部分的に拡大して示す縦断面図である。なお、以下の説明では、図１および図２中の上側を「上」といい、下側を「下」という。
【００３０】
図１に示す光導波路モジュール１は、主に、光導波路基板２と、この光導波路基板２の上面に間隔を空けて接合された配線基板３ａ、３ｂと、一方の配線基板３ａ上に搭載された発光素子４および発光素子用ＩＣ４０と、他方の配線基板３ｂ上に搭載された受光素子５および受光素子用ＩＣ５０とを有する。
【００３１】
発光素子４からの光Ｌは、光導波路基板（光回路）２内を伝送され、受光素子５により受光される。すなわち、光導波路基板２を介して、発光素子４と受光素子５との間において、光通信がなされる。
【００３２】
光導波路基板２は、図２に示すように、光導波路２０と、この光導波路２０の上下面にそれぞれ設けられた保護層２９とを備える。
【００３３】
光導波路２０は、線状のコア部２１と、コア部２１の周囲を覆うように設けられた筒状のクラッド部２２とを有しており、コア部２１の一端に入射された光Ｌをコア部２１とクラッド部２２との界面で反射させ、他端に伝送（伝搬）することができる。
【００３４】
光導波路２０の横断面形状は、好ましくは正方形または矩形（長方形）のような四角形とされる。コア部２１の幅および高さは、特に限定されないが、１〜２００μｍ程度であるのが好ましく、５〜１００μｍ程度であるのがより好ましく、１０〜６０μｍ程度であるのがさらに好ましい。
【００３５】
また、コア部２１とクラッド部２２とは、互いに光の屈折率が異なり、その屈折率の差は、０．５％以上であるのが好ましく、０．８％以上であるのがより好ましい。一方、上限値は、特に設定されなくてもよいが、好ましくは５．５％程度とされる。屈折率の差が前記下限値未満であると光を伝送する効果が低下する場合があり、前記上限値を超えても、光の伝送効率のそれ以上の増大は期待できない。
【００３６】
なお、前記屈折率差とは、コア部２１の屈折率をＡ、クラッド部２２の屈折率をＢとしたとき、次式で表される。
屈折率差（％）＝｜Ａ／Ｂ−１｜×１００
【００３７】
コア部２１、クラッド部２２の各構成材料は、それぞれ上記の屈折率差が生じる材料であれば特に限定されないが、具体的には、アクリル系樹脂、メタクリル系樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレン、エポキシ樹脂、ポリアミド、ポリイミド、ポリベンゾオキサゾール、ポリシラン、ポリシラザン、また、ベンゾシクロブテン系樹脂やノルボルネン系樹脂等の環状オレフィン系樹脂のような各種樹脂材料の他、石英ガラス、ホウケイ酸ガラスのようなガラス材料等を用いることができる。
【００３８】
保護層２９は、光導波路２０の上下面を保護する機能を有する。
この保護層２９の平均厚さは、特に限定されないが、５〜２００μｍ程度であるのが好ましく、１０〜１００μｍ程度であるのがより好ましい。これにより、保護層２９は、光導波路２０を保護する機能を十分に発揮することができる。また、光導波路基板２全体として可撓性を付与する場合には、その可撓性が低下するのを防止することができる。
【００３９】
保護層２９の構成材料としては、特に限定されないが、例えば、ポリイミド、ポリイミドアミド、ポリイミドアミドエーテル、ポリエステルイミドおよびポリイミドエーテル等が挙げられる。
【００４０】
また、本実施形態では、光導波路基板２は、その下面からコア部２１を超えて、上側の保護層２９に至るまでの部分を欠損させることにより形成された欠損部２８ａ、２８ｂを備える。少なくともコア部２１の欠損部２８ａ、２８ｂに臨む面は、それぞれ、コア部２１と欠損部２８ａ、２８ｂ内の空気との屈折率差に基づいて光を反射するミラー（光の光路を変更する光路変更部）２３ａ、２３ｂを構成している。
【００４１】
また、欠損部２８ａ、２８ｂは、光導波路基板２の縦断面において直角三角形状をなすように形成されており、ミラー２３ａ、２３ｂは、コア部２１の中心軸に対してほぼ４５°で傾斜している。したがって、図２中の矢印で示すように、発光素子４から下方に向かって発せられた光Ｌは、その直下のミラー２３ａにより、その光路がほぼ９０°で変更（屈曲）された後、コア部２１内を伝送され、受光素子５の直下のミラー２３ｂで上方に向かって光路がほぼ９０°で変更された後、受光素子５に入射する。
【００４２】
このようなミラー２３ａ、２３ｂを設けることにより、光導波路基板２の主面（上面および／または下面）を発光素子４および受光素子５を搭載する領域として用いることができるので、光導波路モジュール１の小型化を図ることができるとともに、高密度実装にも寄与する。
【００４３】
このような光導波路基板２の上面には、接着剤層６を介して、配線基板３ａ、３ｂが接合されている。この接着剤層６には、例えば、エポキシ系接着剤、アクリル系接着剤、フェノール樹脂系接着剤、シアネート樹脂系接着剤、マレイミド樹脂系接着剤等を用いることができる。また、接着剤層６には、上記接着剤で構成されるシート材を用いることもできる。
【００４４】
配線基板３ａ、３ｂは、それぞれ、平板状の基部３１と、この基部３１の上下面にそれぞれ設けられた金属層３２とを備える。
【００４５】
基部３１は、絶縁性を有する材料で構成されている。この基部３１は、可撓性を有していてもよく、剛性を有するもののいずれであってもよい。
【００４６】
可撓性を有する基部３１は、例えば、ポリイミド系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂等の各種樹脂材料で構成することができるが、なかでもポリイミド系樹脂を主材料として構成するのが好ましい。この場合、耐熱性が高く、優れた可撓性を有する基部３１が得られる。
【００４７】
一方、剛性を有する基部３１は、例えば、紙、ガラス布、樹脂フィルム等のコア材に、フェノール系樹脂、ポリエステル系樹脂、エポキシ系樹脂、シアネート樹脂、ポリイミド系樹脂、フッ素系樹脂等の樹脂材料を含浸させて構成することができる。
【００４８】
基部３１の平均厚さは、特に限定されないが、光導波路モジュール１の薄型化の観点から、好ましくは５〜５００μｍ程度、より好ましくは１０〜２００μｍ程度とされる。
【００４９】
各金属層３２は、所定のパターンで形成された配線部（導体部）を含んでおり、基部３１を貫通して設けられた導体ポスト（図示せず）を介して、互いに電気的に接続されている。これにより、光導波路モジュール１内に、電気回路が構築されている。
【００５０】
各金属層３２の構成材料としては、例えば、銅、銅系合金、アルミニウム、アルミニウム系合金等の各種金属材料が挙げられる。各金属層３２の平均厚さは、特に限定されないが、通常、３〜１２０μｍ程度が好ましく、５〜７０μｍ程度がより好ましい。
【００５１】
このような配線基板３ａには、発光素子４からの光Ｌの光路に対応する部分に、またはまた、配線基板３ｂには、受光素子５への光Ｌの光路に対応する部分に、それぞれ、光スルーホール３３ａ、３３ｂが配線基板３ａ、３ｂを貫通して形成されている。
【００５２】
前述したように、配線基板３ａには、発光素子４と発光素子用ＩＣ４０とが配線部に電気的に接続されるように搭載され、配線基板３ｂには、受光素子５と受光素子用ＩＣ５０とが配線部に電気的に接続されるように搭載されている。
【００５３】
発光素子４は、発光部４１１を備える素子本体４１とバンプ４２とを備え、バンプ４２が配線基板３ａの金属層３２（配線部の端子）に接合されている。また、発光素子用ＩＣ４０は、所定の回路が形成された素子本体４０１とバンプ４０２とを備え、バンプ４０２が配線基板３ａの金属層３２（配線部の端子）に接合されている。これにより、発光素子４は、発光素子用ＩＣ４０と金属層３２を介して電気的に接続され、その動作が発光素子用ＩＣ４０により制御される。
【００５４】
受光素子５は、受光部５１１を備える素子本体５１とバンプ５２とを備え、バンプ５２が配線基板３ｂの金属層３２（配線部の端子）に接合されている。また、受光素子用ＩＣ５０は、所定の回路が形成された素子本体５０１とバンプ５０２とを備え、バンプ５０２が配線基板３ｂの金属層３２（配線部の端子）に接合されている。これにより、受光素子５は、受光素子用ＩＣ５０と金属層３２を介して電気的に接続され、受光素子用ＩＣ５０は、受光素子５による検出信号を増幅するよう動作する。
【００５５】
したがって、光導波路モジュール１では、これらの光素子（発光素子４および受光素子５）と電気素子（発光素子用ＩＣ４０および受光素子用ＩＣ５０）とが協調して動作することにより、光信号と電気信号の相互変換が確実に行われ、高速かつ低ノイズでの信号処理を容易に行うことができる。
【００５６】
このような光導波路モジュール１において、発光素子４、配線基板３ａおよび光導波路基板２とで画成される空隙（光スルーホール３３ａおよび発光素子４の下部空間）には、充填部７ａが形成されている。一方、受光素子５、配線基板３ｂおよび光導波路基板２とで画成される空隙（光スルーホール３３ｂおよび受光素子５の下部空間）には、充填部７ｂが形成されている。
【００５７】
光導波路モジュール１（本発明の光導波路モジュール）では、本来、空隙が形成される部分に、充填部７ａ、７ｂを設けたことにより、空隙内に存在する空気中の水分等により、光通信に用いられる光が、例えば、吸収、乱反射等されることにより減衰することを防止または抑制することができる。したがって、光導波路モジュール１は、光の伝送損失が小さく、信頼性の高いものとなる。
【００５８】
また、充填部７ａは、発光素子４の発光部４１１に対応して設けられた中心部７１ａと、この中心部７１ａの外側に設けられ、中心部７１ａより屈折率が低い外周部（低屈折率部）７２ａとで構成されている。同様に、充填部７ｂは、受光素子５の受光部５１１に対応して設けられた中心部７１ｂと、この中心部７１ｂの外側に設けられ、中心部７１ｂより屈折率が低い外周部（低屈折率部）７２ｂとで構成されている。
【００５９】
各充填部７ａ、７ｂをかかる構成とすることにより、光通信に用いられる光Ｌは、中心部７１ａ、７１ｂ内を導かれるようになり、充填部７ａ、７ｂ外に漏出するのを確実に防止または抑制することができる。このため、光導波路モジュール１における光通信の確実性をより高めることができる。
【００６０】
すなわち、中心部７１ａは、発光素子４から発せられた光Ｌをミラー２３ａに導く導光部を構成し、中心部７１ｂは、コア部２１を伝送され、ミラー２３ｂで反射された（光路が変更された）光Ｌを受光素子５に導く導光部を構成する。
【００６１】
特に、本発明では、各中心部７１ａ、７１ｂが、その中心軸に対してほぼ垂直な方向での断面（横断面）の面積が、この中心軸に沿った方向（上下方向）で変化していることに特徴を有する。本実施形態では、図２に示すように、中心部７１ａは、その横断面の面積が、発光部４１１からミラー２３ａに向かう方向に沿って漸減するような円錐台形状（逆円錐台形状）をなしており、一方、中心部７１ｂは、その横断面の面積が、ミラー２３ｂから受光部５１１に向かう方向に沿って漸減するような円錐台形状をなしている。
【００６２】
このような構成により、発光素子４の発光部４１１から発せられた光Ｌが、中心部７１ａの中心軸に対して若干傾いていた場合でも、この光Ｌを確実に中心部７１ａ内に受けることができるようになっており、一方、ミラー２３ｂで反射された光Ｌが、中心部７１ｂの中心軸に対して若干傾いていた場合でも、この光を確実に中心部７１ｂ内に受けることができるようになっている。
【００６３】
さらに、中心部７１ａは、その上端が発光素子４の発光部４１１に接触して設けられており、発光素子４の発光部４１１から発せられた光Ｌをより確実に中心部７１ａ内に受けることができるようになっている。一方、中心部７１ｂは、その上端が受光素子５の受光部５１１に接触して設けられており、中心部７１ｂ内を導かれる光Ｌを確実に受光部５１１に伝えることができるようになっている。
【００６４】
また、各中心部７１ａ、７１ｂは、その下端が光導波路基板２に接触しており、中心部７１ａ内を導かれた光Ｌを光導波路基板２に伝え、光導波路基板２内を伝送された光Ｌを中心部７１ｂに伝えることができるようになっている。
【００６５】
なお、図示の構成では、各中心部７１ａ、７１ｂの中心軸Ｏａ、Ｏｂとコア部２１の中心軸Ｏｃとのなす角度θａ、θｂは、ほぼ９０°をなしているが、発光素子４や受光素子５を搭載する位置、ミラー２３ａ、２３ｂのコア部２１の中心軸Ｏｃに対する傾き等によっては、角度θａ、θｂは、８０〜１００°程度の範囲で設定することもできる。これにより、光導波路モジュール１の構成の幅が広がる。
【００６６】
ただし、角度θａ、θｂをほぼ９０°とすること、すなわち、光通信に用いる光Ｌの光路を光導波路基板２の上面と直交するようにすることにより、各中心部７１ａ、７１ｂと光導波路基板２との界面における光Ｌの不要な反射等を防止することができる。その結果、光の伝送損失をより低減することができる。
【００６７】
このような充填部７ａ、７ｂは、それぞれ、中心部７１ａと外周部７２ａとが一体的に形成され、中心部７１ｂと外周部７２ｂとが一体的に形成されている。かかる充填部７ａ、７ｂは、例えば、感光用光の作用（露光）により屈折率が変化する感光性樹脂組成物を用いることにより形成することができる。
【００６８】
なお、中心部７１ａと外周部７２ａとが別体で、中心部７１ｂと外周部７２ｂとが別体で構成されていてもよい。この場合、各部は、例えば、前述したコア部２１およびクラッド部２２の構成材料として挙げた材料を組み合わせて形成することができる。
【００６９】
以上説明したような光導波路モジュール１は、例えば、次のようにして製造することができる。
図３は、光導波路モジュール１の製造工程を説明するための縦断面図である。
【００７０】
＜１＞  まず、光導波路基板２、配線基板３ａ、３ｂ、発光素子４、発光素子用ＩＣ４０、受光素子５、受光素子用ＩＣ５０、接着剤層６を形成するための接着剤および充填部７ａ、７ｂを形成するための感光性樹脂組成物７０を用意する。
【００７１】
光導波路基板２は、例えば、光導波路２０の両面に保護層２９を設け、所定の位置に、レーザー加工、研削加工等を施すことにより欠損部２８ａ、２８ｂを形成することにより製造される。
【００７２】
また、配線基板３ａ、３ｂは、それぞれ、例えば、平板状の基部の両面に金属層が形成された積層板（例えば、両面銅張り板）を用意し、エッチング、レーザ加工等を施して、金属層を所定のパターンに形成するとともに、レーザー加工、機械加工等を施して、光スルーホール３３ａ、３３ｂを形成することにより製造される。
【００７３】
また、本実施形態では、感光性樹脂組成物７０として、感光用光ＥＬの作用により屈折率が高くなるよう変化するものを用意する。かかる感光性樹脂組成物７０としては、例えば、特殊な配合の樹脂組成物を用いることができる。
【００７４】
この樹脂組成物には、ベースポリマーと、このベースポリマーより屈折率の高いモノマーとを含み、感光用光ＥＬを透過させた透過領域内において、モノマーの反応を進行させることにより、感光用光ＥＬを透過させない非透過領域から、未反応のモノマーを透過領域に拡散させ、結果として、透過領域の屈折率が非透過領域の屈折率より高くなるようなものがある。
【００７５】
ベースポリマーとしては、例えば、ノルボルネン系樹脂やベンゾシクロブテン系樹脂等の環状オレフィン系樹脂、アクリル系樹脂、メタクリル系樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレン、エポキシ系樹脂やオキセタン系樹脂のような環状エーテル系樹脂、ポリアミド、ポリイミド、ポリベンゾオキサゾール、シリコーン系樹脂、フッ素系樹脂等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて（ポリマーアロイ、ポリマーブレンド（混合物）、共重合体など）用いることができる。
【００７６】
これらの中でも、特に、環状オレフィン系樹脂を主とするものが好ましい。ベースポリマーとして環状オレフィン系樹脂を用いることにより、優れた光伝送性能や耐熱性を有する中心部７１ａを形成することができる。
【００７７】
さらに、環状オレフィン系樹脂としては、耐熱性、透明性等の観点から、ノルボルネン系樹脂を使用することが好ましい。また、ノルボルネン系樹脂は、高い疎水性を有するため、吸水による寸法変化等を生じ難い中心部７１ａを形成することができる。
【００７８】
一方、モノマーとしては、ベースポリマーより屈折率が高いものであれば如何なるものも使用することができ、例えば、下記式（１）で表わされるオキセタン（３−エチル−３−（フェノキシメチル）オキセタン；ＰＯＸ）、下記式（２）で表わされるフェニルエチルノルボルネン、およびダイフェノールノルボルネン等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００７９】
【化１】
2013253996.tif 000003
【００８０】
なお、特に好ましいベースポリマーとモノマーとの組み合わせとしては、ノルボルネン系樹脂と、上記式（１）で表わされるオキセタンとの組み合わせや、ノルボルネン系樹脂と、上記式（２）で表わされるフェニルエチルノルボルネンとの組み合わせ等が挙げられる。これらの組み合わせによれば、特に優れた光伝送性能や耐熱性を有する中心部７１ａを形成することができる。
【００８１】
＜２＞  次に、発光素子４および発光素子用ＩＣ４０を配線基板３ａ上に搭載（接合）する。一方、受光素子５および受光素子用ＩＣ５０を配線基板３ｂ上に搭載（接合）する。
【００８２】
次いで、発光部４１１がミラー２３ａに対応するように、発光素子４および発光素子用ＩＣ４０を搭載した配線基板３ａを位置決めしつつ、光導波路基板２の上面に接着剤を用いて接合する。
【００８３】
このとき、発光素子４、配線基板３ａおよび光導波路基板２により、空隙が画成されるので、この空隙に、前述した感光性樹脂組成物７０を充填する。発光素子４と配線基板３ａとの間には、バンプ４２同士の間に隙間が存在するため、この隙間から空隙内に感光性樹脂組成物７０を充填することが可能である。
【００８４】
なお、発光素子４および発光素子用ＩＣ４０を搭載した配線基板３ａを、光導波路基板２の上面に接合する前に、光スルーホール３３ａおよび発光素子４の下部空間内に、予め、感光性樹脂組成物７０を充填しておいてもよい。
【００８５】
＜３＞  次に、この状態で、コア部２１のミラー２３ａと反対側より感光用光ＥＬを導入する。この感光用光ＥＬを、ミラー２３ａで反射（光路変更）させた後、感光性樹脂組成物７０を透過させ、発光素子４の発光部４１１を包含する領域に照射する（図３（ａ）参照）。これにより、感光性樹脂組成物７０の感光用光ＥＬが透過した透過領域では、屈折率が高くなり、中心部（導光部）７１ａが形成され、感光用光ＥＬが透過しない非透過領域が中心部７１ａより屈折率の低い外周部７２ａとなる。
【００８６】
なお、感光用光ＥＬは、ミラー２３ｂの上方から照射し、ミラー２３ｂで反射（屈曲）させてコア部２１内に導入してもよく、ミラー２３ｂの左方からミラー２３ｂを透過させてコア部２１内に導入してもよい。
【００８７】
この場合、感光用光ＥＬの光路と、発光素子４からの光Ｌの光路とをほぼ一致させることができるため、中心部７１ａを発光部４１１に正確に対応させて形成することが可能となる。
【００８８】
また、感光性樹脂組成物７０として、前述したような特殊な配合の樹脂組成物を用いると、次のような効果も得られる。
【００８９】
この場合、透過領域内の中心軸（光軸）およびその近傍からモノマーの反応（ペースポリマーの架橋、モノマーの重合等）が始まるため、透過領域内においても、モノマー濃度の差が生じ、中心軸に向かって未反応のモノマーが集まる。また、これとほぼ同時に、非透過領域からは、透過領域に未反応のモノマーが集まってくる。このようなことから、形成された中心部７１ａにおいては、中心軸から外周部７２ａに向かって連続的に低くなるような屈折率分布が形成される。
【００９０】
したがって、このような中心部７１ａでは、その中心軸および近傍において、光が集中的に導光（伝送）されるようになる。このため、中心部７１ａから外周部７２ａへの光の漏出が低減され、光の伝送損失をより確実に防止することができる。
【００９１】
ここで、用いる感光用光ＥＬの波長は、発光素子４が発する光の波長と異なるのが好ましい。これにより、光導波路モジュール１を使用している際に、充填部７ａ、７ｂ内で感光性樹脂組成物７０の屈折率の変化が生じるのを防止することができる。その結果、光導波路モジュール１の光通信における特性が変化するのを防止して、その信頼性を高めることができる。
【００９２】
具体的には、感光用光ＥＬの波長は、４００ｎｍ以上であるのが好ましく、４００〜５００ｎｍ程度であるのがより好ましい。
【００９３】
また、本実施形態では、感光用光ＥＬを、コア部２１のミラー２３ａと反対側より導入する構成としている。これにより、感光用光ＥＬは、ミラー２３ａにまで到達し、その後、ミラー２３ａで前記空隙に充填された感光性樹脂組成物７０に向かって反射（光路変更）される。ここで、感光用光ＥＬは、コア部２１内を反射しつつミラー２３ａにまで到達するため、ミラー２３ａに到達する際の入射角は一定のものではない。そのため、ミラー２３ａで反射された感光用光ＥＬは、図３に示すように、感光性樹脂組成物７０を透過する際に、発散するような光路をとる。そのため、形成される中心部７１ａは、図２に示すような逆円錐台形状をなすものとなる。
【００９４】
＜４＞  一方、光スルーホール３３ｂおよび受光素子５の下部空間に、感光性樹脂組成物７０を充填し、感光性樹脂組成物７０に対して、感光用光ＥＬを照射する（図３（ｂ）参照）。これにより、透過領域が中心部７１ｂとなり、非透過領域が外周部７２ｂとなる。
【００９５】
本実施形態では、受光素子５（受光部５１１）に向かって集光するような感光用光ＥＬを用いる。これにより、図２に示すような円錐台形状の中心部７１ｂを形成することができる。
【００９６】
＜５＞  次に、受光部５１１がミラー２３ｂに対応するように、受光素子５および受光素子用ＩＣ５０を搭載し、充填部７ｂが形成された配線基板３ｂを位置決めしつつ、光導波路基板２の上面に接着剤を用いて接合する（図３（ｃ）参照）。
【００９７】
なお、光スルーホール３３ｂおよび受光素子５の下部空間への中心部７１ｂおよび外周部７２ｂの形成は、前記工程＜４＞、＜５＞の他、以下のようにして形成することができる。
【００９８】
すなわち、まず、光スルーホール３３ｂおよび受光素子５の下部空間に、感光性樹脂組成物７０を充填した状態で、受光部５１１がミラー２３ｂに対応するように、受光素子５および受光素子用ＩＣ５０を搭載し、充填部７ｂが形成された配線基板３ｂを位置決めしつつ、光導波路基板２の上面に接着剤を用いて接合する。
【００９９】
次いで、ミラー２３ｂを介して、レンズ等を用いて集光された感光用光ＥＬを感光性樹脂組成物７０に対して照射することにより、透過領域を中心部７１ｂとし、非透過領域を外周部７２ｂとする。
【０１００】
かかる工程によっても、光スルーホール３３ｂおよび受光素子５の下部空間に中心部７１ｂおよび外周部７２ｂを形成することができる。
以上のような工程を経て、光導波路モジュール１が製造される。
【０１０１】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の光導波路モジュールの第２実施形態について説明する。
【０１０２】
図４は、第２実施形態の光導波路モジュールの発光素子側の部分を拡大して示す縦断面図である。
【０１０３】
以下、第２実施形態の光導波路モジュールについて、第１実施形態の光導波路モジュールとの相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
【０１０４】
第２実施形態の光導波路モジュール１では、光スルーホール３３ａの直下の部分（各層）が除去されていること以外は、前記第１実施形態の光導波路モジュール１と同様である。
【０１０５】
すなわち、図４に示すように、光スルーホール３３ａに対応する接着剤層６、光導波路基板２の保護層２９および上側のクラッド部２２が除去され、この除去部分にも充填部７ａが形成されている。各層の除去は、例えば、レーザー加工等により容易に行うことができる。
【０１０６】
したがって、第２実施形態では、中心部７１ａは、その上端が発光部４１１に接触し、その下端が、コア部２１に接触している。
【０１０７】
このような構成においても、前記第１実施形態と同様の作用・効果を得ることができる。特に、第２実施形態では、発光素子４からの光が透過しなければならない層の数が減少する。その結果、各層を透過する際の光の吸収、反射等がなくなるため、光の伝送損失をより低減することが可能となる。
【０１０８】
また、充填部７ａは、発光素子４の下部空間内から、配線基板３ａを貫通して、光導波路基板２内に至って設けられることになるため、発光素子４および配線基板３ａを光導波路基板２に対してピン止めするような効果も得られる。これにより、発光素子４および配線基板３ａの光導波路基板２に対する位置ズレを防止することができ、さらなる光導波路モジュール１の信頼性の向上に寄与する。
【０１０９】
なお、除去する層は、本実施形態のように、接着剤層６、保護層２９および上側のクラッド部２２の３層を除去する場合に限らず、少なくとも上側の１層が除去されていれば良く、例えば、接着剤層６の１層であっても良く、接着剤層６および保護層２９の２層であってもよい。
【０１１０】
＜第３実施形態＞
次に、本発明の光導波路モジュールの第３実施形態について説明する。
【０１１１】
図５は、第３実施形態の光導波路モジュールの発光素子側の部分を拡大して示す縦断面図である。
【０１１２】
以下、第３実施形態の光導波路モジュールについて、第１および２実施形態の光導波路モジュールとの相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
【０１１３】
第３実施形態の光導波路モジュール１では、光導波路基板２の構成が異なること以外は、前記第２実施形態の光導波路モジュール１と同様である。
【０１１４】
すなわち、図５に示すように、その上面からコア部２１を超えて、下面近傍に至るまでの部分を欠損させることにより形成された欠損部２８ａを備える。かかる構成の光導波路基板２において、少なくともコア部２１の欠損部２８ａに臨む面は、光を反射するミラー（光の光路を変更する光路変更部）２３ａを構成している。
【０１１５】
また、ミラー２３ａの表面（ミラー面）には、反射膜２３１ａが成膜されている。これにより、発光素子４からの光Ｌを反射膜２３１ａで確実に反射することができる。一方、前述したように、中心部７１ａを形成する際には、感光用光ＥＬを反射膜２３１ａで確実に反射することができる。この反射膜２３１ａとしては、例えば、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ等の金属膜が好ましく用いられる。
【０１１６】
第３実施形態では、欠損部２８ａ内にも充填部７ａが形成されており、中心部７１ａは、その上端が発光部４１１に接触し、その下端が、ミラー２３ａ（反射膜２３１ａ）に接触している。
【０１１７】
このような構成においても、前記第１および２実施形態と同様の作用・効果を得ることができる。特に、第３実施形態では、発光素子４からの光Ｌは、中心部７１ａ内を反射膜２３１ａにまで直接導かれる。その結果、各層を透過する際の光の吸収、反射等がなくなるため、光の伝送損失をさらに低減することが可能となる。
【０１１８】
また、充填部７ａとコア部２１とが直接接触する面（図５中、左側の面）は、コア部２１の中心軸Ｏｃに対してほぼ垂直であるのが好ましい。これにより、当該面において、中心部７１ａを形成する際の感光用光ＥＬや、発光素子４からの光Ｌが、屈折したり反射したり等するのを防止することができる。その結果、高い寸法制度で中心部７１ａを形成することや、光の伝送損失を低減することが可能である。
【０１１９】
なお、このような第２および第３実施形態の構成は、受光素子５側に適用することもできる。
【０１２０】
本発明の光導波路モジュールは、光信号と電気信号の双方の信号処理を行ういかなる電子機器にも適用可能であるが、例えば、ルータ装置、ＷＤＭ装置、携帯電話、ゲーム機、パソコン、テレビ、ホーム・サーバー等の電子機器類への適用が好適である。これらの電子機器では、いずれも、例えばＬＳＩ等の演算装置とＲＡＭ等の記憶装置との間で、大容量のデータを高速に伝送する必要がある。したがって、このような電子機器が本発明の光導波路モジュールを備えることにより、電気配線に特有なノイズ、信号劣化等の不具合が解消されるため、その性能の飛躍的な向上が期待できる。
【０１２１】
さらに、光導波路部分では、電気配線に比べて発熱量が大幅に削減される。このため、基板内の集積度が高められるとともに、冷却に要する電力を削減することができ、電子機器全体の消費電力を削減することができる。
【０１２２】
以上、本発明の光導波路モジュール、光導波路モジュールの製造方法および電子機器の実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。
【０１２３】
例えば、光導波路モジュールを構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。また、任意の構成物が付加されていてもよい。
【０１２４】
また、本発明の光導波路モジュールでは、前記第１〜第３実施形態の任意の構成を組み合わせることもできる。
【０１２５】
また、前記各実施形態では、発光素子および受光素子がそれぞれ１つずつ設けられた構成について説明したが、発光素子および受光素子は、それぞれ複数設けられていてもよい。この場合、光導波路には、複数のコア部が設けられる。
【０１２６】
また、前記各実施形態では、中心部（導光部）が円錐台形状をなしている場合、すなわち、中心部の横断面形状が円形の場合について示したが、これに限定されない。中心部の横断面形状は、楕円形、長円形、正方形、四角形、帯状、三角形、五角形、六角形等であってもよい。
【符号の説明】
【０１２７】
１              光導波路モジュール
２              光導波路基板
２０            光導波路
２１            コア部
２２            クラッド部
２３ａ、２３ｂ  ミラー
２３１ａ        反射膜
２８ａ、２８ｂ  欠損部
２９            保護層
３ａ、３ｂ      配線基板
３１            基部
３２            金属層
３３ａ、３３ｂ  光スルーホール
４              発光素子
４１            素子本体
４１１          発光部
４２            バンプ
４０            発光素子用ＩＣ
４０１          素子本体
４０２          バンプ
５              受光素子
５１            素子本体
５１１          受光部
５２            バンプ
５０            受光素子用ＩＣ
５０１          素子本体
５０２          バンプ
６              接着剤層
７ａ、７ｂ      充填部
７１ａ、７１ｂ  中心部
７２ａ、７２ｂ  外周部
７０            感光性樹脂組成物
Ｌ              光
ＥＬ            感光用光
Ｏａ、Ｏｂ、Ｏｃ  中心軸
θａ、θｂ      角度
【図１】
2013253996.tif 000004
【図２】
2013253996.tif 000005
【図３】
2013253996.tif 000006
【図４】
2013253996.tif 000007
【図５】
2013253996.tif 000008