(57)【要約】【課題】光ファイバの伝送損失をより一層抑えることができる光モジュールの実装体を提供する。【解決手段】本発明の光モジュールの実装体は、電気絶縁性基材（１０）を厚み方向に貫通するように形成されたビアホール（１４）の内周面に導電層（１５）を有するビア（１３）と、ビアホール内に配置された光ファイバ（１６）と、光ファイバをビアホール内で保持するように光ファイバと導電層との間に設けられた樹脂部材（１７）と、光ファイバを通じて光信号を伝送するように電気絶縁性基材の一方の主面に配置された光素子（１８）とを備える。【選択図】図１
2013222095.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気絶縁性基材と、
前記電気絶縁性基材の一方の主面に設けられた第１の配線パターンと、
前記電気絶縁性基材の他方の主面に設けられた第２の配線パターンと、
前記第１の配線パターンと前記第２の配線パターンとを電気的に接続するビアであって、前記電気絶縁性基材を厚み方向に貫通するように形成されたビアホールの内周面に導電層を有するビアと、
前記ビアホール内に配置された光ファイバと、
前記光ファイバを前記ビアホール内で保持するように前記光ファイバと前記導電層との間に設けられた樹脂部材と、
前記光ファイバを通じて光信号を伝送するように前記電気絶縁性基材の一方の主面に配置された光素子と、
を備える光モジュールの実装体。
【請求項２】
前記樹脂部材は、光透過性を有する、請求項１に記載の光モジュールの実装体。
【請求項３】
前記導電層の内周面は、前記電気絶縁性基材の他方の主面から一方の主面に向けて開口面積が小さくなるようにテーパ状に形成されている、請求項１又は２に記載の光モジュールの実装体。
【請求項４】
前記光素子は複数の発光点又は複数の受光点を有する請求項１〜３のいずれか１つに記載の光モジュールの実装体。
【請求項５】
前記光ファイバは、多芯テープファイバである、請求項４に記載の光モジュールの実装体。
【請求項６】
前記光素子と前記光ファイバとの間に隙間を有する、請求項１〜５のいずれか１つに記載の光モジュールの実装体。
【請求項７】
前記光素子と前記光ファイバとの間に光透過材が配置されている、請求項１〜６のいずれか１つ記載の光モジュールの実装体。
【請求項８】
前記樹脂部材は、前記ビアホール内からはみ出して前記電気絶縁性基材の他方の主面に接触するように設けられている、請求項１〜７に記載の光モジュールの実装体。
【請求項９】
前記電気絶縁性基材の他方の主面に積層された第２の電気絶縁性基材をさらに備え、
前記第２の電気絶縁性基材には、前記ビアホールと連通する第２のビアホールが形成され、
前記光ファイバを前記第２のビアホール内で保持するように前記第２のビアホールの内周面と前記光ファイバとの間に、前記樹脂部材とは異なる第２の樹脂部材が設けられている、請求項１〜７のいずれか１つに記載の光モジュールの実装体。
【請求項１０】
第１の電気絶縁性基材と、
前記第１の電気絶縁性基材の一方の主面に設けられた第１の配線パターンと、
前記第１の電気絶縁性基材の他方の主面に設けられた第２の配線パターンと、
前記第１の配線パターンと前記第２の配線パターンとを電気的に接続するビアであって、前記第１の電気絶縁性基材を厚み方向に貫通するように形成された第１のビアホールの内周面に第１の導電層を有する第１のビアと、
第２の電気絶縁性基材と、
前記第２の電気絶縁性基材の一方の主面に設けられた第３の配線パターンと、
前記第２の電気絶縁性基材の他方の主面に設けられた第４の配線パターンと、
前記第３の配線パターンと前記第４の配線パターンとを電気的に接続するビアであって、前記第２の電気絶縁性基材を厚み方向に貫通するように形成された第２のビアホールの内周面に第２の導電層を有する第２のビアと、
前記第１のビアホール内に一端部が配置され、前記第２ビアホール内に他端部が配置された光ファイバと、
前記光ファイバの一端部を前記第１のビアホール内で保持するように前記光ファイバの一端部と前記第１の導電層との間に設けられた第１の樹脂部材と、
前記光ファイバの他端部を前記第２のビアホール内で保持するように前記光ファイバの他端部と前記第２の導電層との間に設けられた第２の樹脂部材と、
前記光ファイバに光信号を出射するように前記第１の電気絶縁性基材の一方の主面に配置された第１の光素子と、
前記第１の光素子から出射され前記光ファイバを通じて伝送された光信号を受光するように前記第２の電気絶縁性基材の一方の主面に配置された第２の光素子と、
を備える光モジュールの実装体。
【請求項１１】
前記第１の光素子は面発光型半導体レーザであり、前記第２の光素子は、面受光型フォトダイオードである、請求項１０に記載の光モジュールの実装体。
【請求項１２】
前記第１の光素子は複数の発光点を有し、前記第２の光素子は複数の受光点を有する請求項１１に記載の光モジュールの実装体。
【請求項１３】
前記光ファイバは、多芯テープファイバである、請求項１２に記載の光モジュールの実装体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光信号の伝送を行う光モジュールの実装体に関する。
【背景技術】
【０００２】
２０１１年７月にアナログ放送から地上デジタル放送への完全移行が実施され、それに伴い一般家庭にもフルハイビジョン（Ｆｕｌｌ  ＨＤ）の高画質な映像を受信・録画できるデジタルテレビやブルーレイディスクレコーダが普及してきている。また、最近ではＦｕｌｌ  ＨＤの解像度（１９２０×１０２０画素）の４倍の解像度をもつ４Ｋ２Ｋ対応の超高精細テレビの開発も進められている。このようなデジタル家電で利用する機器間インターフェース及び機器内インターフェースでは、大容量のデータを数十ＧＨｚで高速に伝送するために、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。
【０００３】
光伝送を行う場合、機器内のシステムＬＳＩからの出力信号が電気信号であるため、送信側では電気信号から光信号に、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は、光モジュールの低価格化が強く要望されている。
【０００４】
光伝送技術に用いられる光モジュールの実装体として、例えば、図１０Ａ及び図１０Ｂに示す構造のものが知られている（例えば、特許文献１：特開平６−７５１３７号公報参照）。
【０００５】
図１０Ａに示す従来の光モジュールの実装体は、アルミナ基板１０１を備えている。アルミナ基板１０１の表面には、レーザダイオード１０２とフォトダイオード１０３とが配置されている。アルミナ基板１０１には、レーザダイオード１０２及びフォトダイオード１０３の下方にそれぞれ貫通穴１０１ａ、１０１ｂが形成されている。貫通穴１０１ａ、１０１ｂの内周面には、封止ガラス１０４ａ，１０４ｂが形成されている。当該封止ガラス１０４ａ，１０４ｂにより、フェイスプレート１０５ａ，１０５ｂが貫通穴１０１ａ，１０１ｂ内で保持されている。
【０００６】
アルミナ基板１０１の裏面には、図１０Ｂに示すエポキシ板１０６が取り付けられている。エポキシ板１０６の内部には、光ファイバ１０７が埋め込まれている。エポキシ板１０６及び光ファイバ１０７の端面は、フォトダイオード１０３の下方に位置し、アルミナ基板１０１の裏面に対して４５度傾斜している。当該端面には、光信号を屈折させる多層膜干渉フィルタ１０８ｂが形成されている。また、エポキシ板１０６及び光ファイバ１０７の内部においてレーザダイオード１０２の下方には、光信号を屈折させる多層膜干渉フィルタ１０８ａが多層膜干渉フィルタ１０８ｂと平行に形成されている。レーザダイオード１０２から出射された光信号は、フェイスプレート１０８ａを通じて光ファイバ１０７内に入射され、多層膜干渉フィルタ１０８ａ，１０８ｂにより屈折され、フェイスプレート１０８ｂを通じてフォトダイオード１０３に入射される。
【０００７】
前記従来の光モジュールの実装体によれば、レーザダイオード１０２から出射された光信号をレンズ等の集束光学系を使わずにフォトダイオード１０３に伝送することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平６-７５１３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、前記従来の光モジュールの実装体では、光ファイバの伝送損失を十分に抑えることはできなかった。
【００１０】
従って、本発明の目的は、前記課題を改善することにあって、光ファイバの伝送損失をより一層抑えることができる光モジュールの実装体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一態様にかかる光モジュールの実装体は、
電気絶縁性基材と、
前記電気絶縁性基材の一方の主面に設けられた第１の配線パターンと、
前記電気絶縁性基材の他方の主面に設けられた第２の配線パターンと、
前記第１の配線パターンと前記第２の配線パターンとを電気的に接続するビアであって、前記電気絶縁性基材を厚み方向に貫通するように形成されたビアホールの内周面に導電層を有するビアと、
前記ビアホール内に配置された光ファイバと、
前記光ファイバを前記ビアホール内で保持するように前記光ファイバと前記導電層との間に設けられた樹脂部材と、
前記光ファイバを通じて光信号を伝送するように前記電気絶縁性基材の一方の主面に配置された光素子と、
を備える。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の一態様にかかる光モジュールの実装体によれば、前記構成を有することにより、光ファイバの伝送損失をより一層抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる光モジュールの実装体の構成を模式的に示す断面図である。
【図２】光ファイバの断面図である。
【図３】本発明の第２実施形態にかかる光モジュールの実装体の構成を模式的に示す断面図である。
【図４】本発明の第３実施形態にかかる光モジュールの実装体の構成を模式的に示す断面図である。
【図５】本発明の第４実施形態にかかる光モジュールの実装体の構成を模式的に示す一部拡大断面図である。
【図６】本発明の第５実施形態にかかる光モジュールの実装体の構成を模式的に示す一部拡大断面図である。
【図７】本発明の第６実施形態にかかる光モジュールの実装体の構成を模式的に示す一部拡大断面図である。
【図８】本発明の第７実施形態にかかる光モジュールの実装体の構成を模式的に示す断面図である。
【図９】本発明の第８実施形態にかかる光モジュールの実装体の構成を模式的に示す断面図である。
【図１０Ａ】従来の光モジュールの実装体の断面図である。
【図１０Ｂ】図１０Ａの光モジュールの実装体が備える、光ファイバが埋め込まれたエポキシ板を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（本発明の基礎となった知見）
本発明者らは、従来の光モジュールの実装体において光ファイバの伝送損失を十分に抑えられない原因を鋭意検討した結果、以下の知見を得た。
【００１５】
従来の光モジュールの実装体においては、光ファイバ１０７がエポキシ板１０１に埋め込まれている。エポキシ板１０１に通常用いられる熱硬化性のエポキシ樹脂の熱膨張係数は６２ｐｐｍである。一方、光ファイバ１０７に通常用いられる石英ガラスを主成分とする光ファイバの熱膨張係数は１０ｐｐｍ以下である。すなわち、エポキシ板１０１と光ファイバ１０７とは、熱膨張係数が大きく異なる。このため、周囲の温度変化により熱収縮が繰り返し起こった場合に、熱応力や熱ひずみが発生し、それらに起因して光信号が散乱し、光ファイバの伝送損失が大きくなる。
【００１６】
この課題に対して、本発明者らは、電気絶縁性基材に形成されるビアに光ファイバを挿入することにより、ビアがガイドとなって光素子と光ファイバとの光軸合わせを受動的に調整することができることを見出した。また、本発明者らは、樹脂部材により光ファイバをビアの内部に保持することにより、光素子と光ファイバとの光軸合わせを精度よく且つ容易に行え、その結果、光ファイバの伝送損失を、従来の光モジュールの実装体よりも抑えられることを見出した。これらの知見に基づき、本発明者らは、以下の本発明に想到した。
【００１７】
本発明の第１態様によれば、電気絶縁性基材と、
前記電気絶縁性基材の一方の主面に設けられた第１の配線パターンと、
前記電気絶縁性基材の他方の主面に設けられた第２の配線パターンと、
前記第１の配線パターンと前記第２の配線パターンとを電気的に接続するビアであって、前記電気絶縁性基材を厚み方向に貫通するように形成されたビアホールの内周面に導電層を有するビアと、
前記ビアホール内に配置された光ファイバと、
前記光ファイバを前記ビアホール内で保持するように前記光ファイバと前記導電層との間に設けられた樹脂部材と、
前記光ファイバを通じて光信号を伝送するように前記電気絶縁性基材の一方の主面に配置された光素子と、
を備える光モジュールの実装体を提供する。
【００１８】
本発明の第２態様によれば、前記樹脂部材は、光透過性を有する、第１態様に記載の光モジュールの実装体を提供する。
【００１９】
本発明の第３態様によれば、前記導電層の内周面は、前記電気絶縁性基材の他方の主面から一方の主面に向けて開口面積が小さくなるようにテーパ状に形成されている、第１又は２態様に記載の光モジュールの実装体を提供する。
【００２０】
本発明の第４態様によれば、前記光素子は複数の発光点又は複数の受光点を有する第１〜３態様のいずれか１つに記載の光モジュールの実装体を提供する。
【００２１】
本発明の第５態様によれば、前記光ファイバは、多芯テープファイバである、第４態様に記載の光モジュールの実装体を提供する。
【００２２】
本発明の第６態様によれば、前記光素子と前記光ファイバとの間に隙間を有する、第１〜５態様のいずれか１つに記載の光モジュールの実装体を提供する。
【００２３】
本発明の第７態様によれば、前記光素子と前記光ファイバとの間に光透過材が配置されている、第１〜６態様のいずれか１つ記載の光モジュールの実装体を提供する。
【００２４】
本発明の第８態様によれば、前記樹脂部材は、前記ビアホール内からはみ出して前記電気絶縁性基材の他方の主面に接触するように設けられている、第１〜７態様に記載の光モジュールの実装体を提供する。
【００２５】
本発明の第９態様によれば、前記電気絶縁性基材の他方の主面に積層された第２の電気絶縁性基材をさらに備え、
前記第２の電気絶縁性基材には、前記ビアホールと連通する第２のビアホールが形成され、
前記光ファイバを前記第２のビアホール内で保持するように前記第２のビアホールの内周面と前記光ファイバとの間に、前記樹脂部材とは異なる第２の樹脂部材が設けられている、第１〜７態様のいずれか１つに記載の光モジュールの実装体を提供する。
【００２６】
本発明の第１０態様によれば、第１の電気絶縁性基材と、
前記第１の電気絶縁性基材の一方の主面に設けられた第１の配線パターンと、
前記第１の電気絶縁性基材の他方の主面に設けられた第２の配線パターンと、
前記第１の配線パターンと前記第２の配線パターンとを電気的に接続するビアであって、前記第１の電気絶縁性基材を厚み方向に貫通するように形成された第１のビアホールの内周面に第１の導電層を有する第１のビアと、
第２の電気絶縁性基材と、
前記第２の電気絶縁性基材の一方の主面に設けられた第３の配線パターンと、
前記第２の電気絶縁性基材の他方の主面に設けられた第４の配線パターンと、
前記第３の配線パターンと前記第４の配線パターンとを電気的に接続するビアであって、前記第２の電気絶縁性基材を厚み方向に貫通するように形成された第２のビアホールの内周面に第２の導電層を有する第２のビアと、
前記第１のビアホール内に一端部が配置され、前記第２ビアホール内に他端部が配置された光ファイバと、
前記光ファイバの一端部を前記第１のビアホール内で保持するように前記光ファイバの一端部と前記第１の導電層との間に設けられた第１の樹脂部材と、
前記光ファイバの他端部を前記第２のビアホール内で保持するように前記光ファイバの他端部と前記第２の導電層との間に設けられた第２の樹脂部材と、
前記光ファイバに光信号を出射するように前記第１の電気絶縁性基材の一方の主面に配置された第１の光素子と、
前記第１の光素子から出射され前記光ファイバを通じて伝送された光信号を受光するように前記第２の電気絶縁性基材の一方の主面に配置された第２の光素子と、
を備える光モジュールの実装体を提供する。
【００２７】
本発明の第１１態様によれば、前記第１の光素子は面発光型半導体レーザであり、前記第２の光素子は、面受光型フォトダイオードである、第１０態様に記載の光モジュールの実装体を提供する。
【００２８】
本発明の第１２態様によれば、前記第１の光素子は複数の発光点を有し、前記第２の光素子は複数の受光点を有する第１１態様に記載の光モジュールの実装体を提供する。
【００２９】
本発明の第１３態様によれば、前記光ファイバは、多芯テープファイバである、第１２態様に記載の光モジュールの実装体を提供する。
【００３０】
以下、本発明の実施形態について、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符号を付し、重複する説明は省略する。
【００３１】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態にかかる光モジュールの実装体の構造を模式的に示す断面図である。図１において、本第１実施形態にかかる光モジュールの実装体は、回路基板１を備えている。
【００３２】
回路基板１は、電気絶縁性基材１０と、電気絶縁性基材１０の上面（一方の主面）に設けられた第１の配線パターン１１と、電気絶縁性基材１０の下面（他方の主面）に設けられた第２の配線パターン１２とを備えている。電気絶縁性基材１０には、第１の配線パターン１１と第２の配線パターン１２とを電気的に接続する複数のビア１３が形成されている。
【００３３】
ビア１３は、電気絶縁性基材１０を厚み方向に貫通するように形成されたビアホール１４の内周面に、電気信号を伝送可能な導電層１５を有している。また、ビアホール１４内には、光ファイバ１６が配置されている。導電層１５と光ファイバ１６との間には、光ファイバ１６をビアホール１４内で保持するように樹脂部材１７が設けられている。また、電気絶縁性基材１０の上面には、光ファイバ１６を通じて光信号を伝送するように光素子１８が配置されている。
【００３４】
次に、各部材の好ましい材料等について説明する。
【００３５】
電気絶縁性基材１０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、電気絶縁性基材１０として、ガラス織物にエポキシ樹脂を含浸された基板（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）、多孔質のフィルム基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ったフレキシブル基板、セラミックス基板などを用いることができる。また、図１には図示されていないが、電気絶縁性基材１０の最外層にはソルダーレジスト層が形成されていてもよい。
【００３６】
また、電気絶縁性基材１０は、フィラーと絶縁性樹脂との混合物により構成されてもよい。この場合、フィラー及び絶縁性樹脂の材料を適宜選択することによって、電気絶縁性基材１０の線膨張係数、熱伝導度、誘電率などを容易に制御することができる。
【００３７】
フィラーとしては、例えば、アルミナ、マグネシア、窒化ホウ素、窒化アルミ、窒化珪素、ポリテトラフルオロエチレン、及びシリカなどを用いることができる。フィラーとしてシリカを用いた場合、誘電率が低い電気絶縁性基材を得ることができる。また、当該電気絶縁性基材は、比重が軽くなるため、高周波用途に好適に使用することができる。また、フィラーとして窒化珪素やポリテトラフルオロエチレン（例えば、”テフロン”（デュポン社の登録商標））を用いても、誘電率が低い電気絶縁性基材を得ることができる。
【００３８】
絶縁性樹脂としては、誘電正接の低いフッ素樹脂、例えば、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン樹脂）、ＰＰＯ（ポリフェニレンオキサイド樹脂）（ＰＰＥ（ポリフェニレンエーテル樹脂）ともいう）、液晶ポリマーを含むもしくはそれらの樹脂を変性させた樹脂を用いることが好ましい。この場合、電気絶縁性基材１０の低誘電率、低誘電損失化することができ、高周波特性を向上させることができる。
【００３９】
また、電気絶縁性基材１０には、分散剤、着色剤、カップリング剤、又は離型剤が含まれてもよい。電気絶縁性基材１０が分散剤を含むことによって、絶縁性樹脂中のフィラーをより均一に分散させることができる。また、電気絶縁性基材１０が着色剤を含むことによって、電気絶縁性基材１０を着色することができるため、自動認識装置の利用が容易となる。また、電気絶縁性基材１０がカップリング剤を含むことによって、絶縁性樹脂とフィラーとの接着強度を高くすることができるため、電気絶縁性基材１０の絶縁性を向上させることができる。
【００４０】
第１及び第２の配線パターン１１，１２は、電気伝導性を有する物質、例えば、金属箔や、導電性樹脂組成物、金属板を加工したリードフレームにより形成することができる。第１及び第２の配線パターン１１，１２を金属箔やリードフレームにより形成する場合、例えば、金属箔やリードフレームをエッチングすることにより、微細な配線パターンを容易に形成することができる。また、第１及び第２の配線パターン１１，１２の形成は、パターンニングした離型フィルム上の金属箔を電気絶縁性基材１０に転写することにより行うこともできる。この場合、配線パターンの取扱いが容易である。また、第１及び第２の配線パターン１１，１２の形成は、導電性樹脂組成物をスクリーン印刷することにより行うこともできる。
【００４１】
金属箔としては、銅箔を用いることが好ましい。銅箔には、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１０との密着性を高めるために粗化処理が施されることが好ましい。また、この場合、銅箔表面の粗度は小さい方が好ましい。これにより、数ＧＨｚ以上の高速信号を取り扱う場合においても、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、銅箔表面には、亜鉛めっき、クロメート処理、シランカップリング処理が行われてもよい。これにより、銅箔と電気絶縁性基材１０との密着性を高め、銅箔の酸化を防止することができる。
【００４２】
また、第１及び第２の配線パターン１１，１２をリードフレームにより形成する場合、当該リードフレームとして、電気抵抗が低く、厚みのある金属を使用することができる。また、第１及び第２の配線パターン１１，１２の表面には、めっき処理を行うことが好ましい。これにより、耐食性や電気伝導性を向上させることができる。
【００４３】
ビアホール１４は、光ファイバ１６の直径よりも大きい任意の大きさに形成されている。ビアホール１４は、パンチ加工、ドリル加工、レーザ加工などによって形成することができる。レーザ加工の光源としては、炭酸ガスレーザ、ＹＡＧレーザ、エキシマレーザなどを用いることができる。レーザ加工によれば、小径のビアホール１４を短時間で形成することができる。一方、ドリル加工やパンチング加工によりビアホール１４を形成する場合には、汎用性のある既存の設備を用いることができる。
【００４４】
導電層１５は、例えば、ビアホール１４の内周面にめっきされた筒状の金属導体の層である。導電層１５としては、例えば、金、銀、銅、又はニッケルなどの金属導体を用いることができる。
【００４５】
光ファイバ１６は、例えば、図２に示すように、コア１６ａをクラッド１６ｂにより被覆した構造を有する光ファイバを用いることができる。コア１６ａとしては、例えば、石英ガラスを用いることができる。クラッド１６ｂとしては、例えば、紫外線硬化型樹脂を用いることができる。コア１６ａの直径は、例えば１２５μｍであり、クラッド１６ｂの直径は、例えば２５０μｍである。
【００４６】
また、クラッド１６ｂの周囲にプラスチック樹脂を配置して、コア１６ａを二重に被覆するようにしてもよい。これにより、光ファイバ１６の強度を向上させることができる。この場合において、プラスチック樹脂の直径は、例えば９００μｍである。
【００４７】
なお、光ファイバ１６としては、前記構造のものに限定されず、目的に応じて種々の構造の光ファイバを用いることができる。例えば、光ファイバ１６として、多芯テープファイバを用いてもよい。
【００４８】
また、光ファイバには、コアの先端部がクラッドにより被覆されていないものも存在する。このような光ファイバを光ファイバ１６として用いてもよい。この場合、ビアホール１４の直径は、コア１６ａの直径よりも大きくすればよい。
【００４９】
樹脂部材１７は、光ファイバ１６による光信号の伝送に悪影響を与えないように、光透過性の樹脂で構成されることが好ましい。樹脂部材１７としては、例えば、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、ＵＶ硬化樹脂等の光硬化性樹脂などを用いることができる。熱硬化性及び光硬化性の樹脂を用いた場合、その材料として、ポリイミド樹脂、フッ素系樹脂、及び耐熱性エポキシ樹脂が挙げられる。また、樹脂部材１７の材料は、アクリル系の樹脂であってもよい。
【００５０】
また、樹脂部材１７の材料として、熱硬化性樹脂とＵＶ硬化性樹脂との混合物を用いてもよい。このような混合物に光を照射した場合、ＵＶ硬化性樹脂の硬化反応が開始して前記混合物が半硬化し、前記硬化反応により生じる反応熱により熱硬化性樹脂の硬化が促進されて前記混合物が本硬化する。すなわち、樹脂部材１７の材料として前記混合物を用いた場合には、製造プロセスを簡略化することができる。なお、オーブン等を用いて前記混合物の本硬化を行うようにてもよい。これにより、信頼性を高めることができる。
【００５１】
また、樹脂部材１７の材料が熱硬化性樹脂である場合、樹脂の硬化温度は低温であることが好ましい。これにより、電気絶縁性基材１０に反りが発生することを抑えることができる。また、樹脂部材１７には、前記樹脂成分以外に、光信号の波長よりも小さい粒子径の微粒子を混ぜてもよい。これにより、樹脂部材１７の屈折率と線膨張係数をコントロールすることができる。
【００５２】
なお、樹脂部材１７の屈折率は１．５以下で且つ光ファイバ１６のクラッド１６ｂと同等の屈折率であることが好ましい。また、樹脂部材１７の線膨張係数は、電気絶縁性基材１０と同等であることが好ましい。これにより、樹脂部材１７と電気絶縁性基材１０との線膨張係数の差によって発生する応力・ひずみによる光ファイバ１６へのマイクロクラックやマイクロベンディング・ロスによる損失を少なくすることができる。
【００５３】
光素子１８は、電気信号を光信号に変換し出射するか、あるいは、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１８としては、例えば、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などの受光素子を用いることができる。
【００５４】
また、光素子１８としては、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。例えば、伝送速度が１０Ｇｂｐｓ程度の光伝送を行う場合には、発信波長が８５０ｎｍであり、発光径がφ１５μｍであるＶＣＳＥＬを光素子１８として用いることが好ましい。また、光素子１８は、複数の発光点又は受光点を有するものであってもよい。この場合、光ファイバ１６として、多芯テープファイバや複数の光ファイバを束ねたものなどを用いることで、伝送できるチャンネル数を容易に変更することができる。
【００５５】
また、光素子１８は、例えば、ワイヤーボンディング法、フリップチップ法などにより回路基板１に実装されている。光素子１８は、例えば、ボンディングワイヤやバンプ（図示せず）を介して回路基板１に物理的に接続されている。このとき、ビア１３の導電層１５は、光素子１８と電気的に接続されていてもよい。例えば、回路基板１のグランドと光素子１８のグランドとを接続することで、回路基板１と光素子１８のグランド電位が同じになり、電気的な動作をより安定して行うことができる。
【００５６】
光素子１８を回路基板１に実装する場合、光透過性の樹脂を回路基板１に塗布し、当該回路基板１上に光素子１８を固定することが好ましい。また、信頼性を確保するために、光透過性の樹脂で光素子１８を封止してもよい。光透過性の樹脂を回路基板１に塗布する際又は光透過性の樹脂で光素子１８を封止する際、ビア１３の導電層１５に樹脂部材１７を付着させてもよい。例えば、光透過性の樹脂を回路基板１に塗布する際、毛細管現象によりビア１３の内部に光透過性の樹脂を侵入させ、当該光透過性の樹脂により樹脂部材１７を形成するようにしてもよい。また、ディスペンサによりビア１３の内部に光透過性の樹脂を注入し、樹脂部材１７を形成するようにしてもよい。また、光素子１８を回路基板１に実装し、ビアホール１４に光ファイバ１６を挿入した後に、光透過性の樹脂を光素子１８と反対の面から塗布又は注入して、樹脂部材１７を形成するようにしてもよい。
【００５７】
本第１実施形態にかかる光モジュールの実装体によれば、ビア１３に光ファイバ１６を挿入することにより、ビア１３がガイドとなって光素子１８と光ファイバ１６との光軸合わせを受動的に調整することができる。また、樹脂部材１７により光ファイバ１６をビア１３の内部に保持することにより、光素子１８と光ファイバ１６との光軸合わせを精度よく且つ容易に行え、その結果、光ファイバ１６の伝送損失を、従来の光モジュールの実装体よりも抑えることができる。
【００５８】
（第２実施形態）
図３は、本発明の第２実施形態にかかる光モジュールの実装体の構造を模式的に示す断面図である。
【００５９】
本第２実施形態にかかる光モジュールの実装体が、前記第１実施形態にかかる光モジュールの実装体と異なる点は、導電層１５Ａの内周面が、電気絶縁性基材１０の下面から上面に向けて開口面積が小さくなるようにテーパ形状に形成されている点である。
【００６０】
本第２実施形態にかかる光モジュールの実装体によれば、導電層１５Ａの内周面がテーパ形状に形成されていることにより、光ファイバ１６に曲げの力が加わった場合に応力が一箇所（樹脂部材１７Ａの下端付近）に集中するのを防ぐことができる。これにより、高信頼性を有する光モジュールの実装体を実現することができる。また、ビア１３及び光ファイバ１６の直径が小さい場合でも、ビア１３に光ファイバ１６を容易に挿入することができるので、製造時の歩留まりを向上させることができる。
【００６１】
（第３実施形態）
図４は、本発明の第３実施形態にかかる光モジュールの実装体の構成を模式的に示す断面図である。
【００６２】
本第３実施形態にかかる光モジュールの実装体が、前記第１実施形態にかかる光モジュールの実装体と異なる点は、回路基板１０の下面上に第２及び第３の回路基板２０，３０が積層され、第２及び第３の回路基板２０，３０に形成されたビアホール２３，３３内に樹脂部材１７とは異なる（第２の）樹脂部材４０が設けられている点である。言い換えれば、本第３実施形態にかかる光モジュールの実装体は、回路基板１０と第２の回路基板２０と第３の回路基板３０とで構成される多層回路基板を備えている。
【００６３】
第２の回路基板２０は、電気絶縁性基材１０の下面に積層された第２の電気絶縁性基材２１と、第２の電気絶縁性基材２１の下面に形成された第３の配線パターン２２とを備えている。第２のビアホール２３は、第２の電気絶縁性基材２１に、ビアホール１４と連通するように形成されている。
【００６４】
第３の回路基板３０は、第２の回路基板２０の下面に積層された第３の電気絶縁性基材３１と、第３の電気絶縁性基材３１の下面に形成された第４の配線パターン３２とを備えている。第３のビアホール３３は、第３の電気絶縁性基材３１に、第２のビアホール２３と連通するように形成されている。
【００６５】
第２及び第３のビアホール２３，３３内には、光ファイバ１６が配置されている。第２及び第３のビアホール２３，３３の内周面と光ファイバ１６との間には、光ファイバ１６を第２及び第３のビアホール２３，３３内で保持するように樹脂部材４０が設けられている。樹脂部材４０は、光ファイバ１６による光信号の伝送に悪影響を与えないように、光透過性の樹脂で構成されることが好ましい。
【００６６】
本発明の第３態様にかかる光モジュールの実装体によれば、光ファイバ１６をビアホール１４内で保持する樹脂部材１７と、光ファイバ１６を第２及び第３のビアホール２３，３３内で保持する樹脂部材４０とに異なる樹脂部材を用いている。これにより、例えば、樹脂部材４０に第２及び第３の電気絶縁性基材２１，３１と接着力が高い樹脂部材を用いるなど、樹脂部材１７，４０のそれぞれに適した樹脂部材を用いることにより、光ファイバ１６と回路基板１との熱膨張係数が異なる場合に生じる応力・ひずみを緩和しつつ、光ファイバ１６を安定的に固定することができる。その結果、より信頼性に優れた光モジュールの実装体を提供することができる。
【００６７】
なお、本第３実施形態にかかる光モジュールの実装体は、例えば、以下のようにして製造することができる。
【００６８】
まず、ビアホール１４と第２及び第３のビアホール２３，３３とが互いに連通するとともに、それらの内周面に導電層が形成された多層回路基板を用意する。
次いで、光素子１８を回路基板１に実装するとともに、ビアホール１４と第２及び第３のビアホール２３，３３に光ファイバ１６を挿入する。
【００６９】
次いで、第３の電気絶縁性基材３１の下面側からドリルやレーザによって、第２及び第３のビアホール２３，３３の内周面上の導電層を除去する（当該除去方法は、一般的にバックドリル加工と呼ばれている）。
【００７０】
次いで、光ファイバ１６と導電層１５との間に、樹脂部材１７を充填する。
次いで、光ファイバ１６と第２及び第３のビアホール２３，３３の内周面との間に、樹脂部材４０を充填する。
以上により、本第３実施形態にかかる光モジュールの実装体を製造することができる。
【００７１】
なお、前記第３実施形態では、第２の回路基板２０の下面に第３の回路基板３０を設けたが、第３回路基板３０を設ける必要はない。また、前記第３実施形態では、第２の回路基板２０の下面に第３の配線パターン２２を設けたが、第３の配線パターン２２を設ける必要はない。光ファイバ１６をビアホール１４内で保持する樹脂部材１７と、光ファイバ１６を第２のビアホール２３内で保持する樹脂部材４０とに異なる樹脂部材を用いることで、前記と同様の効果を得ることができる。
【００７２】
（第４実施形態）
図５は、本発明の第４実施形態にかかる光モジュールの実装体の構造を模式的に示す一部拡大断面図である。
【００７３】
本第４実施形態にかかる光モジュールの実装体が、前記第１実施形態にかかる光モジュールの実装体と異なる点は、光素子１８と光ファイバ１６との間に隙間５０を設けている点である。
【００７４】
光ファイバ１６の先端部が光素子１８に接触していると、当該接触部分に圧力がかかり、光素子１８が破損するおそれがある。また、光ファイバ１６のコア１６ａには、通常、石英ガラスが用いられる。石英ガラスは、非常に脆く、容易にクラックが発生するという性質を有する。このため、光ファイバ１６の先端部が光素子１８に接触していると、光ファイバ１６のコア１６ａが破損するおそれがある。
【００７５】
本第４実施形態にかかる光モジュールの実装体によれば、光素子１８と光ファイバ１６との間に隙間５０を設けているので、光素子１８や光ファイバ１６のコア１６ａが破損することを抑えることができる。これにより、製造時の歩留まりを向上させることができる。
【００７６】
（第５実施形態）
図６は、本発明の第５実施形態にかかる光モジュールの実装体の構造を模式的に示す一部拡大断面図である。
【００７７】
本第５実施形態にかかる光モジュールの実装体が、前記第４実施形態にかかる光モジュールの実装体と異なる点は、光素子１８と光ファイバ１６との間に光透過材５１が配置されている点である。
【００７８】
本第５実施形態にかかる光モジュールの実装体によれば、光素子１８と光ファイバ１６との間に光透過材５１を設けているので、光ファイバ１６と光素子１８との接触をより確実に抑えることができる。従って、光素子１８や光ファイバ１６のコア１６ａが破損することを抑えることができ、製造時の歩留まりを向上させることができる。
【００７９】
なお、樹脂部材１７を光透過性の樹脂で構成した場合には、樹脂部材１７と光透過材５１とを一体に形成してもよい。この場合、部品点数を減らすことができる。また、樹脂部材１７を形成するのと同時に光透過材５１を形成することができ、製造工程も減らすことができる。
【００８０】
（第６実施形態）
図７は、本発明の第６実施形態にかかる光モジュールの実装体の構造を模式的に示す一部拡大断面図である。
【００８１】
本第６実施形態にかかる光モジュールの実装体が、前記第５実施形態にかかる光モジュールの実装体と異なる点は、樹脂部材１７Ｂがビアホール１４内からはみ出して電気絶縁性基材１０の下面に接触するように設けられている点である。
【００８２】
本第６実施形態にかかる光モジュールの実装体によれば、樹脂部材１７Ｂがビアホール１４内からはみ出して電気絶縁性基材１０の下面に接触するように設けられているので、より強固に光ファイバ１６を固定することができる。また、電気絶縁性基材１０に反りがあったり、電気絶縁性基材１０がフレキシブル性の高い基板であっても、安定して光伝送用の経路を確保することができる。
【００８３】
（第７実施形態）
図８は、本発明の第７実施形態にかかる光モジュールの実装体の構造を模式的に示す一部拡大断面図である。図８において、本第７実施形態にかかる光モジュールの実装体は、第１の回路基板１Ｍと、第２の回路基板１Ｎと、を備えている。
【００８４】
第１の回路基板１Ｍは、第１の電気絶縁性基材１０Ｍと、第１の電気絶縁性基材１０Ｍの一方の主面に設けられた第１の配線パターン１１Ｍと、第１の電気絶縁性基材１０Ｍの他方の主面に設けられた第２の配線パターン１２Ｍとを備えている。第１の電気絶縁性基材１０Ｍには、第１の配線パターン１１Ｍと第２の配線パターン１２Ｍとを電気的に接続する複数の第１のビア１３Ｍが形成されている。
【００８５】
第１のビア１３Ｍは、第１の電気絶縁性基材１０Ｍを厚み方向に貫通するように形成された第１のビアホール１４Ｍの内周面に、電気信号を伝送可能な第１の導電層１５Ｍを有している。また、第１のビアホール１４Ｍ内には、光ファイバ１６が配置されている。第１の導電層１５Ｍと光ファイバ１６との間には、光ファイバ１６を第１のビアホール１４Ｍ内で保持するように第１の樹脂部材１７Ｍが設けられている。また、第１の電気絶縁性基材１０Ｍの一方の主面には、光ファイバ１６を通じて光信号を出射するように第１の光素子の一例である面発光型半導体レーザ１８Ｍが配置されている。
【００８６】
第２の回路基板１Ｎは、第２の電気絶縁性基材１０Ｎと、第２の電気絶縁性基材１０Ｎの一方の主面に設けられた第３の配線パターン１１Ｎと、第２の電気絶縁性基材１０Ｎの他方の主面に設けられた第４の配線パターン１２Ｎとを備えている。第２の電気絶縁性基材１０Ｎには、第３の配線パターン１１Ｎと第４の配線パターン１２Ｎとを電気的に接続する複数の第２のビア１３Ｍが形成されている。
【００８７】
第２のビア１３Ｎは、第２の電気絶縁性基材１０Ｎを厚み方向に貫通するように形成された第２のビアホール１４Ｎの内周面に、電気信号を伝送可能な第２の導電層１５Ｎを有している。また、第２のビアホール１４Ｎ内には、光ファイバ１６が配置されている。第２の導電層１５Ｎと光ファイバ１６との間には、光ファイバ１６を第２のビアホール１４Ｎ内で保持するように第２の樹脂部材１７Ｎが設けられている。また、第２の電気絶縁性基材１０Ｎの一方の主面には、面発光型半導体レーザ１８Ｍから出射され光ファイバ１６を通じて伝送された光信号を受光するように第２の光素子の一例である面受光型フォトダイオード１８Ｎが配置されている。
【００８８】
本発明の第７態様にかかる光モジュールの実装体によれば、第１のビア１３Ｍに光ファイバ１６を挿入することにより、第１のビア１３Ｍがガイドとなって面発光型半導体レーザ１８Ｍと光ファイバ１６との光軸合わせを受動的に調整することができる。また、第２のビア１３Ｎに光ファイバ１６を挿入することにより、第２のビア１３Ｎがガイドとなって面受光型フォトダイオード１８Ｎと光ファイバ１６との光軸合わせを受動的に調整することができる。また、第１の樹脂部材１７Ｍにより光ファイバ１６を第１のビア１３Ｍの内部に保持することにより、面発光型半導体レーザ１８Ｍと光ファイバ１６との光軸合わせを精度よく且つ容易に行うことができる。また、第２の樹脂部材１７Ｎにより光ファイバ１６を第２のビア１３Ｎの内部に保持することにより、面受光型フォトダイオード１８Ｎと光ファイバ１６との光軸合わせを精度よく且つ容易に行うことができる。その結果、光ファイバ１６の伝送損失を、従来の光モジュールの実装体よりも抑えることができる。
【００８９】
なお、本発明は前記各実施形態に限定されるものではなく、その他種々の態様で実施できる。また、前記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により、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。
【００９０】
なお、本第１実施形態にかかる光モジュールの実装体は、例えば、図９に示すように、他の回路基板３の主面に対して起立した状態で、他の回路基板３上に実装することができる。
【産業上の利用可能性】
【００９１】
本発明にかかる光モジュールの実装体は、光ファイバの伝送損失をより一層抑えることができるので、例えば、情報伝達の高速化が求められるデジタル家電に有用である。
【符号の説明】
【００９２】
１    回路基板
１０    電気絶縁性基材
１１    第１の配線パターン
１２    第２の配線パターン
１３    ビア
１４    ビアホール
１５    導電層
１６    光ファイバ
１６ａ  コア
１６ｂ  クラッド
１７    樹脂部材
１８    光素子
２０    第２の回路基板
２１    第２の電気絶縁性基材
２２    第３の配線パターン
２３    ビアホール
３０    第３の回路基板
３１    第３の電気絶縁性基材
３２    第４の配線パターン
４０    （第２の）樹脂部材
５０    隙間
５１    光透過材
【図１】
2013222095.tif 000003
【図２】
2013222095.tif 000004
【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】
2013222095.tif 000009
【図８】
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【図９】
2013222095.tif 000011
【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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