(57)【要約】      （修正有）【課題】曲率半径が小さいレンズを高精度に位置決めして形成したプリント基板を提供する。【解決手段】プリント基板１３０は、基材１３２と、基材１３２における一方の面に形成された裏面電極１３１を有する。まず、基材１３２および裏面電極１３１を貫通し、裏面電極１３１における内径が基材１３２における内径より小さいスルーホール１０１が形成される。つぎに、スルーホール１０１における基材１３２の部分に、基材１３２に対する撥液性を有し硬化可能な液体が滴下される。このとき、滴下された液滴は、スルーホール１０１における基材１３２の部分の内面および裏面電極１３１によって支持される。つぎに、滴下された液滴を硬化させることによりレンズ１６０が形成される。【選択図】図１
2016224288.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材と、前記基材の一方の面に形成された電極層と、を有するプリント基板の製造方法であって、
前記基材および前記電極層を貫通する貫通穴であって、前記電極層における内径が前記基材における内径より小さい貫通穴を形成し、
前記基材に対する撥液性を有し硬化可能な液体を、前記貫通穴における前記基材の部分に前記電極層とは反対側から滴下し、
前記貫通穴における前記基材の部分に滴下した前記液体を硬化させることによりレンズを形成する、
ことを特徴とする製造方法。
【請求項２】
前記電極層における前記基材とは反対側の面に、前記貫通穴を囲み段差を有する段差部を形成し、
前記貫通穴における前記電極層の部分に、硬化可能な液体を前記基材とは反対側から滴下し、
前記貫通穴における前記電極層の部分に滴下した前記液体を硬化させることにより前記レンズと異なるレンズを形成する、
ことを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
基材と、
前記基材の一方の面に形成された電極層と、
前記基材および前記電極層を貫通する貫通穴であって、前記電極層における内径が前記基材における内径より小さい貫通穴と、
前記貫通穴における前記基材の部分に、前記基材に対する撥液性を有し硬化可能な液体を滴下し、前記液体を硬化させることにより形成されたレンズと、
を備えることを特徴とするプリント基板。
【請求項４】
基材と、前記基材の一方の面に形成された電極層と、前記基材および前記電極層を貫通する貫通穴であって、前記電極層における内径が前記基材における内径より小さい貫通穴と、前記基材に対する撥液性を有し硬化可能な液体を、前記貫通穴における前記基材の部分に滴下し、前記貫通穴における前記基材の部分に滴下した前記液体を硬化させることにより形成されたレンズと、を備えるプリント基板と、
前記プリント基板における前記電極層の側の面に設けられた光導波路であって、導波した光を前記貫通穴へ出射する光導波路と、
前記プリント基板における前記電極層とは反対側の面に設けられた受光素子であって、前記光導波路から出射されて前記貫通穴を通過する際に前記レンズによって集光された光を受光する受光素子と、
を備えることを特徴とする光デバイス。
【請求項５】
基材と、前記基材の一方の面に形成された電極層と、前記基材および前記電極層を貫通する貫通穴であって、前記電極層における内径が前記基材における内径より小さい貫通穴と、前記基材に対する撥液性を有し硬化可能な液体を、前記貫通穴における前記基材の部分に滴下し、前記貫通穴における前記基材の部分に滴下した前記液体を硬化させることにより形成されたレンズと、を備えるプリント基板と、
前記プリント基板における前記電極層とは反対側の面に設けられ、光を前記貫通穴へ出射する発光素子と、
前記プリント基板における前記電極層の側の面に設けられた光導波路であって、前記発光素子から出射されて前記貫通穴を通過する際に前記レンズによって集光された光を入射して導波する光導波路と、
を備えることを特徴とする光デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、製造方法、プリント基板および光デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、サーバ間やボード間の通信などの比較的近距離の通信への光の適用が進められている。また、光受信デバイスや光送信デバイスに用いられるプリント基板にスルーホールを設け、該スルーホールにレンズを形成する技術が知られている（たとえば、下記特許文献１〜３参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２００７／１０５４１９号
【特許文献２】特開２０１３−２０５６０３号公報
【特許文献３】国際公開第２０１２／０４３４１７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した従来技術では、プリント基板を用いた光受信デバイスや光送信デバイスにおいて、曲率半径が小さいレンズを高精度に位置決めして形成することが困難という問題がある。レンズの曲率半径が大きかったりレンズの位置決め精度が低かったりすると、たとえば、光の結合効率が低くなり、光受信デバイスや光送信デバイスにおける光伝送特性が低くなる場合がある。
【０００５】
１つの側面では、本発明は、曲率半径が小さいレンズを高精度に位置決めして形成することができる製造方法、プリント基板および光デバイスを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明の一側面によれば、基材と、前記基材の一方の面に形成された電極層と、を有するプリント基板を製造する際に、前記基材および前記電極層を貫通する貫通穴であって、前記電極層における内径が前記基材における内径より小さい貫通穴を形成し、前記基材に対する撥液性を有し硬化可能な液体を、前記貫通穴における前記基材の部分に前記電極層とは反対側から滴下し、前記貫通穴における前記基材の部分に滴下した前記液体を硬化させることによりレンズを形成する製造方法、プリント基板および光デバイスが提案される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の一側面によれば、曲率半径が小さいレンズを高精度に位置決めして形成することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、実施の形態１にかかる光デバイスの一例を示す正面断面図である。
【図２】図２は、実施の形態１にかかるレンズの特性の一例を示す図である。
【図３】図３は、実施の形態１にかかるプリント基板の一例を示す図である。
【図４】図４は、実施の形態１にかかる光デバイスの製造工程の一例を示す正面断面図（その１）である。
【図５】図５は、実施の形態１にかかる光デバイスの製造工程の一例を示す正面断面図（その２）である。
【図６】図６は、実施の形態１にかかる光デバイスの上面の一例を示す平面図である。
【図７】図７は、実施の形態１にかかる光デバイスの他の例を示す正面断面図である。
【図８】図８は、実施の形態２にかかる光デバイスの一例を示す正面断面図である。
【図９】図９は、実施の形態２にかかる光デバイスの製造工程の一例を示す正面断面図（その１）である。
【図１０】図１０は、実施の形態２にかかる光デバイスの製造工程の一例を示す正面断面図（その２）である。
【図１１】図１１は、実施の形態２にかかる光デバイスの製造工程の一例を示す正面断面図（その３）である。
【図１２】図１２は、実施の形態２にかかる光デバイスの他の例を示す正面断面図である。
【図１３】図１３は、実施の形態２にかかる光デバイスのさらに他の例を示す正面断面図である。
【図１４】図１４は、各実施の形態にかかる光デバイスにおける結合損失量のシミュレーション結果の一例を示す図（その１）である。
【図１５】図１５は、各実施の形態にかかる光デバイスにおける結合損失量のシミュレーション結果の一例を示す図（その２）である。
【図１６】図１６は、各実施の形態にかかる光デバイスにおける結合損失量のシミュレーション結果の一例を示す図（その３）である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に図面を参照して、本発明にかかる製造方法、プリント基板および光デバイスの実施の形態を詳細に説明する。
【００１０】
（実施の形態１）
（実施の形態１にかかる光デバイス）
図１は、実施の形態１にかかる光デバイスの一例を示す正面断面図である。図１に示すように、実施の形態１にかかる光デバイス１００は、光導波路１１０と、接着層１２０と、プリント基板１３０と、受光素子１４０と、ＴＩＡ１５０と、レンズ１６０と、を備える光受信デバイスである。
【００１１】
光導波路１１０は、コア１１１と、クラッド１１２と、を含む。コア１１１は、クラッド１１２により囲まれている。また、コア１１１は、クラッド１１２より屈折率が高い。光導波路１１０へ入射された光は、コア１１１の内部において、コア１１１とクラッド１１２との境界面で反射しながら伝播する。コア１１１の経は、一例としては５０［μｍ］程度とすることができる。
【００１２】
また、光導波路１１０には、４５度ミラー１１３が形成されている。４５度ミラー１１３は、コア１１１における光の伝播方向に対して反射面が４５度になるように形成されている。そして、４５度ミラー１１３は、コア１１１を伝播した光を反射させて受光素子１４０へ向けて出射する。４５度ミラー１１３は、たとえば、コア１１１およびクラッド１１２の一部を削り取り研磨することによって形成することができる。
【００１３】
接着層１２０は、光導波路１１０とプリント基板１３０とを接着する層である。接着層１２０には、一例としては、両面が接着可能な接着シート等を用いることができる。
【００１４】
プリント基板１３０は、裏面電極１３１と、基材１３２と、表面電極１３３と、を含むＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔｓ：フレキシブルプリント基板）である。基材１３２には、たとえばポリイミドなどの柔軟性を有する材料を用いることができる。裏面電極１３１は、たとえば基材１３２の一方の面（裏面）に形成された接地電極の電極層である。ただし、裏面電極１３１は、接地電極に限らず信号電極等を含んでもよい。表面電極１３３は、基材１３２の他方の面（表面）に形成された信号電極である。
【００１５】
接着層１２０およびプリント基板１３０における、４５度ミラー１１３と受光素子１４０との間の部分には、光を通過させるためのスルーホール１０１（貫通穴）が形成されている。スルーホール１０１は、プリント基板１３０に対して受光素子１４０を設置可能なように、受光素子１４０の電極１４１，１４２の間の距離より狭く形成される。
【００１６】
また、スルーホール１０１は、裏面電極１３１、基材１３２および表面電極１３３のそれぞれに、たとえば円柱形状の穴を設けることによって形成される。ただし、基材１３２および表面電極１３３のそれぞれに設けられる穴は円柱形状に限らず、多角柱形状など各種の形状とすることができる。
【００１７】
また、スルーホール１０１には、４５度ミラー１１３から出射された光を受光素子１４０の受光部１４３へ集光するレンズ１６０が形成されている。レンズ１６０は、インクジェット法によってプリント基板１３０に直接形成されたマイクロレンズである。レンズ１６０の材料には、たとえばリフロー耐性を有し、ＵＶ（紫外線）の照射により硬化するＵＶ硬化樹脂を用いることができる。レンズ１６０と受光素子１４０との間の距離は、たとえば基材１３２および表面電極１３３の厚さによって調整することができる。
【００１８】
たとえば、スルーホール１０１は、基材１３２および表面電極１３３の部分の内径より、裏面電極１３１の部分の内径の方が小さくなるように形成されている。このため、受光素子１４０の側からスルーホール１０１を見ると、基材１３２の穴の内側に裏面電極１３１がリング状に露出している。レンズ１６０は、この裏面電極１３１の露出している部分を支持台１７１とし、基材１３２の穴の内周に接するように形成されている。
【００１９】
一例としては、スルーホール１０１における基材１３２の部分の内径を約１００［μｍ］とし、スルーホール１０１における裏面電極１３１の部分の内径を約８０［μｍ］または９０［μｍ］とすることができる。
【００２０】
受光素子１４０およびＴＩＡ１５０は、プリント基板１３０の表面に対して、たとえばフリップチップ実装により設けられている。受光素子１４０は、電極１４１，１４２と、受光部１４３と、を含む。また、受光素子１４０は、受光部１４３が４５度ミラー１１３の方向へ向くようにプリント基板１３０の表面に設けられている。また、受光素子１４０は、電極１４１，１４２によって表面電極１３３と接続されている。
【００２１】
受光素子１４０は、４５度ミラー１１３から出射された光を受光部１４３によって受光する。そして、受光素子１４０は、受光した光の強度に応じた電気信号を、表面電極１３３を介してＴＩＡ１５０へ出力する。受光素子１４０は、一例としては波長が８５０［ｎｍ］の光を受光可能なＰＤ（Ｐｈｏｔｏ  Ｄｉｏｄｅ：フォトダイオード）により実現することができる。受光素子１４０によって高速な光信号を受信する場合は、受光部１４３の経は極小となる。一例としては、受光部１４３の経は２５［μｍ］程度とすることができる。
【００２２】
ＴＩＡ１５０（Ｔｒａｎｓｉｍｐｅｄａｎｃｅ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ：インピーダンス変換増幅器）は、電極１５１，１５２を有し、電極１５１，１５２によって表面電極１３３と接続されている。また、ＴＩＡ１５０は、受光素子１４０から表面電極１３３を介して出力された電気信号を電流値の信号から電圧値の信号に変換する。そして、ＴＩＡ１５０は、電圧値の信号に変換した電気信号を、該電気信号を処理する回路へ出力する。
【００２３】
たとえば、光導波路１１０と受光素子１４０との間には接着層１２０およびプリント基板１３０の厚さの分の距離が有るため、４５度ミラー１１３からスルーホール１０１へ出射された光が拡散する。これに対して、スルーホール１０１にレンズ１６０を設けることにより光を集光し、受光素子１４０における結合効率を向上させることができる。
【００２４】
（実施の形態１にかかるレンズの特性）
図２は、実施の形態１にかかるレンズの特性の一例を示す図である。図２に示す液滴２０１は、レンズ１６０を形成するための硬化前の液滴（液体）である。液滴２０１には、一例としては、粘度が３０［ｍＰａ・ｓ］より小さいアクリレート系のＵＶ硬化樹脂を用いることができる。図２において、ｙｓは、基材１３２の表面張力である。ｙｌｓは、液滴２０１と基材１３２との界面張力である。ｙｌは、液滴２０１の表面張力である。θは、基材１３２に対する液滴２０１の接触角である。液滴２０１の均衡状態においては、下記（１）式および下記（２）式が成り立つ。
【００２５】
ｙｓ＝ｙｌ・ｃｏｓθ＋ｙｓｌ          …（１）
【００２６】
ｃｏｓθ＝（ｙｓ−ｙｓｌ）／ｙｌ      …（２）
【００２７】
基材１３２に用いられるポリイミドの一般的な表面張力（ｙｓ）は、たとえば２０［ｍＮ／ｍ］程度である。液滴２０１に用いられるＵＶ硬化樹脂の一般的な表面張力（ｙｌ）は、たとえば４０［ｍＮ／ｍ］程度である。このため、上記（１）式および上記（２）式より、ｃｏｓθは１／２以下（接触角は６０度以上）となり、液滴２０１と、基材１３２に用いられるポリイミドと、互いに撥液の関係にあるといえる。
【００２８】
インクジェット法を用いてレンズ１６０を形成する場合は、レンズ１６０の曲率半径は、基材１３２に対する液滴２０１の接触角で決まる。上述のように、液滴２０１と、基材１３２に用いられるポリイミドと、は互いに撥液の関係にあることから、基材１３２に対する液滴２０１の接触角を大きくすることにより、レンズ１６０の曲率半径を小さくすることができる。このため、４５度ミラー１１３から出射された光を、極小径の受光部１４３に対して短い焦点距離で集光することができる。
【００２９】
（実施の形態１にかかるプリント基板）
図３は、実施の形態１にかかるプリント基板の一例を示す図である。図３において、図１に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図３に示す正面断面図３０１および平面図３０２は、それぞれ図１に示したプリント基板１３０の正面断面および平面を示す。また、正面断面図３０１および平面図３０２は、スルーホール１０１にレンズ１６０を形成する前のプリント基板１３０を示している。
【００３０】
図３に示す例では、受光素子１４０が、複数（たとえば４個）の受光部を有するＰＤアレイである場合について説明する。平面図３０２に示すように、プリント基板１３０の基材１３２の表面には、たとえば、表面電極１３３に加えて、表面電極３２１〜３２７が配列されている。また、基材１３２の表面には、スルーホール１０１に加えて、スルーホール３３１〜３３３が形成されている。スルーホール３３１〜３３３においても、スルーホール１０１と同様に、基材１３２の穴の内側に裏面電極１３１がリング状に露出しており、裏面電極１３１の露出している部分を支持台としてそれぞれレンズが形成される。
【００３１】
たとえば、表面電極１３３，３２１およびスルーホール１０１は、受光素子１４０の第１の受光部（たとえば受光部１４３）に対応する。また、表面電極３２２，３２３およびスルーホール３３１は、受光素子１４０の第２の受光部に対応する。また、表面電極３２４，３２５およびスルーホール３３２は、受光素子１４０の第３の受光部に対応する。また、表面電極３２６，３２７およびスルーホール３３３は、受光素子１４０の第４の受光部に対応する。また、図３においては図示しないが、受光素子１４０の第１〜第４の受光部に対応して光導波路１１０に第１〜第４のコアが設けられる。
【００３２】
また、基材１３２には、アライメント用のマーカ３１１，３１２が形成されている。マーカ３１１，３１２は、たとえば、貫通穴、加工痕、印字など、画像処理によりアライメントに利用可能なマーカである。たとえば、マーカ３１１，３１２は、プリント基板１３０におけるスルーホール１０１，３３１〜３３３の形成や、プリント基板１３０に対する受光素子１４０やＴＩＡ１５０の実装の際の位置合わせに用いられる。
【００３３】
スルーホール１０１，３３１〜３３３は、たとえば、マーカ３１１，３１２に対応するマスクを用いて、表面電極１３３，３２１〜３２７の側から基材１３２および裏面電極１３１をエッチング等で削ることにより形成することができる。これにより、スルーホール１０１，３３１〜３３３を精度よく形成することができる。
【００３４】
（実施の形態１にかかる光デバイスの製造工程）
図４および図５は、実施の形態１にかかる光デバイスの製造工程の一例を示す正面断面図である。図４，図５において、図１に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。実施の形態１にかかる光デバイス１００は、たとえば図４，図５に示す工程を用いて製造することができる。図４，図５に示す各工程は、たとえば、光導波路１１０、プリント基板１３０、受光素子１４０、ＴＩＡ１５０などの各部品を画像処理によって認識しつつ組み立てを行うロボットなどの製造装置によって行われる。
【００３５】
まず、図４に示すように、裏面電極１３１が下方、表面電極１３３が上方になるようにプリント基板１３０が設置される。そして、レンズ１６０をインクジェット法で形成することによってプリント基板１３０にレンズ１６０が集積される。インクジェット法には、ピエゾ方式やサーマル方式などの各種の方式のインクジェット法を用いることができる。たとえば、プリント基板１３０に形成したスルーホール１０１の支持台１７１にのせるように液滴２０１が滴下される。そして、支持台１７１にのった液滴２０１に対してＵＶ照射４０１を行って液滴２０１を硬化させることによりレンズ１６０が形成される。
【００３６】
つぎに、図５に示すように、受光素子１４０およびＴＩＡ１５０が、表面電極１３３と電気的に接続するようにプリント基板１３０の表面に実装される。このとき、プリント基板１３０に対する受光素子１４０およびＴＩＡ１５０の位置調整は、たとえば図３に示したマーカ３１１，３１２に基づく画像処理によって行うことができる。そして、プリント基板１３０の裏面電極１３１の側に、接着層１２０を介して光導波路１１０を設けることにより、たとえば図１に示した光デバイス１００を製造することができる。
【００３７】
レンズ１６０における焦点距離等の光学的な特性は、たとえば液滴２０１の量によって調整することができる。レンズ１６０を所望の光学特性とする液滴２０１の量は、たとえば実験やシミュレーションによって特定し、液滴２０１を滴下するインクジェット装置に設定しておくことができる。インクジェット法を用いることで、液滴２０１の量を精度よく制御できるため、液滴２０１の光学的な特性を精度よく調整することができる。液滴２０１は、複数回に分けて滴下することによって量を調整することも可能である。
【００３８】
たとえば、スルーホール１０１の支持台１７１および基材１３２によるダム構造にのせるように滴下された液滴２０１は、レベリング現象により最も安定するダム中心、すなわちスルーホール１０１の穴中心に自動的に移動する。これにより、液滴２０１を硬化させて形成されるレンズ１６０の中心と、スルーホール１０１の穴中心と、の位置精度の公差をほぼなくすことができる。
【００３９】
また、受光素子１４０などの光素子の実装は、プリント基板１３０のマーカ３１１，３１２を基準に行うことができる。そして、プリント基板１３０のスルーホール１０１とマーカ３１１，３１２とはエッチング等によりともに高精度に形成できるため、受光素子１４０とレンズ１６０との間の位置ずれを抑えることができる。
【００４０】
このため、光デバイス１００の製造が容易になる。また、プリント基板１３０にレンズ１６０を集積することで、プリント基板１３０とレンズ１６０とを一個の部材として扱えるため、組み立て前の部材点数を減らすことが可能になる。したがって、たとえば部品コスト、管理コスト、組み立てコスト等の低減を図ることができる。
【００４１】
（実施の形態１にかかる光デバイスの上面）
図６は、実施の形態１にかかる光デバイスの上面の一例を示す平面図である。図６において、図３に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。受光素子１４０およびＴＩＡ１５０をプリント基板１３０の表面に実装することにより、図６に示すように受光素子１４０およびＴＩＡ１５０を表面電極１３３，３２１〜３２７によって互いに接続することができる。
【００４２】
（実施の形態１にかかる光デバイスの他の例）
図７は、実施の形態１にかかる光デバイスの他の例を示す正面断面図である。図７において、図１に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図７に示すように、実施の形態１にかかる光デバイス１００は、光導波路１１０と、接着層１２０と、プリント基板１３０と、ドライバ７１０と、発光素子７２０と、レンズ１６０と、を備える光送信デバイスであってもよい。
【００４３】
ドライバ７１０は、発光素子７２０を駆動するドライバＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）である。また、ドライバ７１０は、電極７１１，７１２によって表面電極１３３と接続されている。たとえば、ドライバ７１０は、入力された電気信号を電圧値の信号から電流値の信号に変換し、電流値の信号に変換した電気信号を、表面電極１３３を介して発光素子７２０へ出力する。
【００４４】
発光素子７２０は、電極７２１，７２２と、発光部７２３と、を含む。また、発光素子７２０は、発光部７２３が４５度ミラー１１３の方向へ向くようにプリント基板１３０の表面に設けられている。また、発光素子７２０は、電極７２１，７２２によって表面電極１３３と接続されている。
【００４５】
発光素子７２０は、ドライバ７１０から表面電極１３３を介して出力された電気信号に応じた強度の光を、発光部７２３によって４５度ミラー１１３へ向けて出射する。発光素子７２０は、一例としては波長が８５０［ｎｍ］の光を発振可能なＶＣＳＥＬ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ｃａｖｉｔｙ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｌａｓｅｒ：垂直共振器面発光レーザ）などのＬＤ（Ｌａｓｅｒ  Ｄｉｏｄｅ：レーザダイオード）により実現することができる。
【００４６】
レンズ１６０は、発光素子７２０から出射された光を、光導波路１１０のコア１１１のうちの４５度ミラー１１３が形成された部分に集光する。４５度ミラー１１３は、レンズ１６０によって集光された光を、コア１１１における光の伝播方向に反射させることによりコア１１１へ入射させる。これにより、発光素子７２０から出射された光がコア１１１によって伝播する。
【００４７】
たとえば、光導波路１１０と受光素子１４０との間には接着層１２０およびプリント基板１３０の厚さの分の距離が有るため、発光素子７２０からスルーホール１０１へ出射された光が拡散する。これに対して、スルーホール１０１にレンズ１６０を設けることにより光を集光し、コア１１１（４５度ミラー１１３）における結合効率を向上させることができる。
【００４８】
このように、実施の形態１にかかる製造方法によれば、プリント基板１３０に、基材１３２の部分より裏面電極１３１の部分の方が狭いスルーホール１０１が設けられる。そして、基材１３２に対する撥液性を有する液滴２０１が、スルーホール１０１における基材１３２の部分に滴下される。これにより、接触角が大きい、すなわち曲率半径が小さい液滴２０１が形成され、液滴２０１を硬化させることで、曲率半径が小さいレンズ１６０を形成することができる。
【００４９】
また、滴下された液滴２０１は、レベリング現象によってスルーホール１０１の中心に自動的に移動するため、液滴２０１を硬化させることで、レンズ１６０を高精度に位置決めして形成することができる。また、スルーホール１０１において基材１３２の部分より裏面電極１３１の部分の方が狭くなっていることで形成される支持台１７１により、液滴２０１がスルーホール１０１を通り抜けることを回避することができる。
【００５０】
（実施の形態２）
実施の形態２について、実施の形態１と異なる部分について説明する。
【００５１】
（実施の形態２にかかる光デバイス）
図８は、実施の形態２にかかる光デバイスの一例を示す正面断面図である。図８において、図１に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図８に示すように、実施の形態２にかかる光デバイス１００は、レンズ１６０（第１のレンズ）に加えてレンズ８１０（第２のレンズ）を備えている。レンズ８１０は、プリント基板１３０の裏面電極１３１をダム構造として利用して形成されている。また、レンズ８１０は、たとえばレンズ１６０と同軸上に形成されている。
【００５２】
たとえば、裏面電極１３１における基材１３２とは反対側の面には、スルーホール１０１における裏面電極１３１の部分を囲み段差を有する段差部８０１が形成されている。これにより、裏面電極１３１に２重のエッジ（内側のエッジと外側のエッジ）が形成される。レンズ８１０は、裏面電極１３１の段差部８０１によって形成された２重のエッジのうちの内側のエッジによって支持されるように形成されている。レンズ８１０は、たとえば、４５度ミラー１１３から出射された光を効率よく集光できるように、レンズ経および高さが設計される。
【００５３】
レンズ１６０，８１０を用いることで、たとえばレンズ１６０のみを用いる場合と比べてより短い距離で光を受光素子１４０に集光することができる。このため、たとえば受光素子１４０における光の結合効率を向上させることができる。または、レンズ１６０の高さを抑え、装置の小型化を図ることができる。
【００５４】
（実施の形態２にかかる光デバイスの製造工程）
図９〜図１１は、実施の形態２にかかる光デバイスの製造工程の一例を示す正面断面図である。図９〜図１１において、図１に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。実施の形態２にかかる光デバイス１００は、たとえば図９〜図１１に示す工程を用いて製造することができる。図９〜図１１に示す各工程は、たとえば、光導波路１１０、プリント基板１３０、受光素子１４０、ＴＩＡ１５０などの各部品を画像処理によって認識しつつ組み立てを行うロボットなどの製造装置によって行われる。
【００５５】
まず、図９に示すように、裏面電極１３１が下方、表面電極１３３が上方になるようにプリント基板１３０が設置される。このとき、プリント基板１３０には、裏面電極１３１における基材１３２とは反対側の面に段差部８０１が形成されている。段差部８０１は、たとえばエッチング等により形成することができる。
【００５６】
そして、レンズ１６０をインクジェット法で形成することによってプリント基板１３０にレンズ１６０が集積される。たとえば、プリント基板１３０に形成したスルーホール１０１の支持台１７１にのせるように液滴２０１が滴下される。そして、支持台１７１にのった液滴２０１に対してＵＶ照射４０１を行って液滴２０１を硬化させることによりレンズ１６０が形成される。
【００５７】
つぎに、図１０に示すように、裏面電極１３１が上方、表面電極１３３が下方になるようにプリント基板１３０が設置される。そして、レンズ８１０をインクジェット法で形成することによってプリント基板１３０にレンズ８１０が集積される。たとえば、プリント基板１３０に形成したスルーホール１０１の段差部８０１にのせるように液滴１００１が滴下される。そして、段差部８０１にのった液滴１００１に対してＵＶ照射１００２を行って液滴１００１を硬化させることによりレンズ８１０が形成される。図１０に示す例では、段差部８０１によって形成された内側のエッジによってレンズ８１０が支持されるように液滴１００１の量が調整されている。
【００５８】
つぎに、図１１に示すように、裏面電極１３１が下方、表面電極１３３が上方になるようにプリント基板１３０が設置される。そして、受光素子１４０およびＴＩＡ１５０が、表面電極１３３と電気的に接続するようにプリント基板１３０の表面に実装される。
【００５９】
この際、レンズ８１０が裏面電極１３１より下方に突出する場合は、凹部１１１１を有する治具１１０１を用いて、レンズ８１０が凹部１１１１に入るようにプリント基板１３０を治具１１０１に設置して受光素子１４０およびＴＩＡ１５０の実装を行ってもよい。これにより、レンズ８１０に負荷をかけずに受光素子１４０およびＴＩＡ１５０の実装を行うことができる。
【００６０】
（実施の形態２にかかる光デバイスの他の例）
図１２は、実施の形態２にかかる光デバイスの他の例を示す正面断面図である。図１２において、図８に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図１２に示すように、レンズ８１０は、たとえばレンズ８１０を形成するための液滴１００１の量を図８に示した例より多くすることにより、裏面電極１３１の段差部８０１によって形成された外側のエッジによって支持されるように形成してもよい。
【００６１】
これにより、たとえばレンズ８１０を裏面電極１３１の内側のエッジによって支持する場合（たとえば図８参照）に比べてレンズ８１０のレンズ経および高さを大きくすることが可能になる。
【００６２】
（実施の形態２にかかる光デバイスのさらに他の例）
図１３は、実施の形態２にかかる光デバイスのさらに他の例を示す正面断面図である。図１３において、図８に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図１３に示すように、裏面電極１３１におけるスルーホール１０１の周囲には、基材１３２の側とは反対側に凸の凸部１３０１が形成されていてもよい。凸部１３０１は、たとえば、４５度ミラー１１３の側から見て、スルーホール１０１を囲むようにリング状に形成されている。
【００６３】
そして、レンズ８１０は、裏面電極１３１の凸部１３０１によって形成された２重のエッジのうちの外側のエッジによって支持されるように形成してもよい。これにより、たとえばレンズ８１０を裏面電極１３１の段差部８０１によって形成されるエッジによって支持する場合（たとえば図８，図１２参照）に比べてレンズ８１０のレンズ経および高さを大きくすることが可能になる。
【００６４】
図８，図１２，図１３に示したように、裏面電極１３１に段差部８０１や凸部１３０１を設けておくことで、裏面電極１３１におけるスルーホール１０１の部分に複数のエッジを形成することができる。そして、液滴１００１の量を調整することにより、複数のエッジのうちのいずれのエッジでレンズ８１０を支持するかを変更し、レンズ８１０の光学特性を調整することができる。
【００６５】
これにより、たとえば設計変更の際に、プリント基板１３０の形状を変更しなくても、液滴１００１の量の調整によりレンズ８１０の光学特性を調整することが可能になり、柔軟な設計変更が可能になる。
【００６６】
このように、実施の形態２にかかる製造方法によれば、裏面電極１３１における基材１３２とは反対側の面に、スルーホール１０１における裏面電極１３１の部分を囲み段差を有する段差部（段差部８０１）が形成される。そして、スルーホール１０１における裏面電極１３１の部分に、基材１３２とは反対側から液滴１００１を滴下して段差部８０１によって支持させ、液滴１００１を硬化させることでレンズ８１０を高精度に位置決めして形成することができる。
【００６７】
レンズ１６０に加えてレンズ８１０を形成することで、より短い距離で光を受光素子１４０に集光することができる。このため、たとえば受光素子１４０における光の結合効率を向上させることができる。または、レンズ１６０の高さを抑え、装置の小型化を図ることができる。
【００６８】
また、実施の形態２にかかる光デバイス１００において、たとえば図７に示したように、受光素子１４０およびＴＩＡ１５０に代えてドライバ７１０および発光素子７２０を設け、光デバイス１００を光送信デバイスとしてもよい。
【００６９】
つぎに、上述した各実施の形態にかかる光デバイス１００における結合損失量について説明する。
【００７０】
（各実施の形態にかかる光デバイスにおける結合損失量のシミュレーション結果）
図１４〜図１６は、各実施の形態にかかる光デバイスにおける結合損失量のシミュレーション結果の一例を示す図である。図１４に示すモデル１４００は、上述した各実施の形態にかかる光デバイス１００のうちの受光素子１４０およびＴＩＡ１５０を備える光受信デバイスを模したモデルである。モデル１４００の光導波路１４１０は、光導波路１１０のコア１１１に対応する。モデル１４００のレンズ１４２０は、光デバイス１００のレンズ１６０、またはレンズ１６０，８１０の組み合わせに対応する。モデル１４００の受光素子１４３０は、光デバイス１００の受光素子１４０に対応する。
【００７１】
図１５は、レンズ１４２０に対して受光素子１４３０を移動させた場合の受光素子１４３０における光の結合量の光線追跡法によるシミュレーション結果を示している。図１５において、横軸はレンズ１４２０に対する受光素子１４３０の位置ずれ［ｍｍ］を示し、縦軸は受光素子１４３０における光の結合量［ｄＢ］を示している。横軸における位置ずれ＝０［ｍｍ］は、光の結合量が最大（結合損失量が最小）、すなわちレンズ１４２０と受光素子１４３０との間の位置ずれがない状態を示している。
【００７２】
シミュレーション結果１５０１は、レンズ１４２０に対する受光素子１４３０のＹ方向の位置ずれと光の結合量との間の関係のシミュレーション結果を示している。Ｙ方向は、光導波路１４１０における光の伝播方向（図１４における横方向）である。
【００７３】
シミュレーション結果１５０２は、レンズ１４２０に対する受光素子１４３０のＸ方向の位置ずれと光の結合量との間の関係のシミュレーション結果を示している。Ｘ方向は、受光素子１４３０における受光部の配列方向（図１４における奥行方向）である。
【００７４】
シミュレーション結果１５０１，１５０２に示すように、レンズ１４２０に対する受光素子１４３０の±１０［μｍ］の位置ずれの範囲内では、受光素子１４３０における光の結合量の低下が１［ｄＢ］程度に抑えられている。
【００７５】
図１６は、レンズ１４２０に対して光導波路１４１０を移動させた場合の受光素子１４３０における光の結合量の光線追跡法によるシミュレーション結果を示している。図１６において、横軸はレンズ１４２０に対する光導波路１４１０の位置ずれ［ｍｍ］を示し、縦軸は受光素子１４３０における光の結合量［ｄＢ］を示している。横軸における位置ずれ＝０［ｍｍ］は、光の結合量が最大（結合損失量が最小）、すなわちレンズ１４２０と光導波路１４１０との間の位置ずれがない状態を示している。
【００７６】
シミュレーション結果１６０１は、レンズ１４２０に対する光導波路１４１０のＹ方向の位置ずれと光の結合量との間の関係のシミュレーション結果を示している。シミュレーション結果１６０２は、レンズ１４２０に対する光導波路１４１０のＸ方向の位置ずれと光の結合量との間の関係のシミュレーション結果を示している。
【００７７】
シミュレーション結果１６０１，１６０２に示すように、レンズ１４２０に対する光導波路１４１０の±１０［μｍ］の位置ずれの範囲内では、受光素子１４３０における光の結合量の低下が０．５［ｄＢ］程度に抑えられている。
【００７８】
図１４〜図１６に示したように、極小経の受光素子１４０に対して、想定される実装精度（たとえば±１０［μｍ］）の位置ずれの範囲内で受光素子１４０における光の結合損失量を抑えることができることがわかる。
【００７９】
たとえば、仮に、受光素子や発光素子等の光素子と、レンズと、プリント基板と、を別の部品として形成する場合は、光素子とレンズとの間の位置ずれに加えて、レンズとプリント基板との間の位置ずれも抑えるように実装することを要する。これに対して、上述した各実施の形態によれば、インクジェット法を用いてプリント基板１３０にレンズ１６０を集積することで、プリント基板１３０に対してレンズ１６０を簡単に精度よく形成することができる。このため、光デバイス１００の製造効率を向上させることができる。
【００８０】
以上説明したように、製造方法、プリント基板および光デバイスによれば、曲率半径が小さいレンズを高精度に位置決めして形成することができる。
【００８１】
たとえば、高速な光通信には、高速の電気信号を光信号に変換する光トランシーバを要する。
【００８２】
上述した各実施の形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
【００８３】
（付記１）基材と、前記基材の一方の面に形成された電極層と、を有するプリント基板の製造方法であって、
前記基材および前記電極層を貫通する貫通穴であって、前記電極層における内径が前記基材における内径より小さい貫通穴を形成し、
前記基材に対する撥液性を有し硬化可能な液体を、前記貫通穴における前記基材の部分に前記電極層とは反対側から滴下し、
前記貫通穴における前記基材の部分に滴下した前記液体を硬化させることによりレンズを形成する、
ことを特徴とする製造方法。
【００８４】
（付記２）前記レンズは、前記貫通穴を通過する光を集光するレンズであることを特徴とする付記１に記載の製造方法。
【００８５】
（付記３）前記液体は、紫外線の照射によって硬化する液体であり、
前記貫通穴における前記基材の部分に滴下した前記液体に紫外線を照射することにより前記レンズを形成する、
ことを特徴とする付記１または２に記載の製造方法。
【００８６】
（付記４）前記電極層における前記基材とは反対側の面に、前記貫通穴を囲み段差を有する段差部を形成し、
前記貫通穴における前記電極層の部分に、硬化可能な液体を前記基材とは反対側から滴下し、
前記貫通穴における前記電極層の部分に滴下した前記液体を硬化させることにより前記レンズと異なるレンズを形成する、
ことを特徴とする付記１〜３のいずれか一つに記載の製造方法。
【００８７】
（付記５）前記貫通穴における前記電極層の部分に滴下する前記液体の量を調整することにより、前記段差部によって形成される前記電極層の複数のエッジのうちのいずれかのエッジによって前記液体を支持させることを特徴とする付記４に記載の製造方法。
【００８８】
（付記６）前記貫通穴における前記基材の部分に前記レンズを形成した後に、
前記貫通穴における前記電極層の部分に、硬化可能な液体を前記基材とは反対側から滴下して前記段差部によって支持させ、
前記段差部によって支持させた前記液体を硬化させる、
ことを特徴とする付記４または５に記載の製造方法。
【００８９】
（付記７）前記電極層における前記基材とは反対側の面に、前記貫通穴を囲み段差を有する段差部と、前記段差部を囲む凸部と、を形成し、
前記貫通穴における前記電極層の部分に、硬化可能な液体を前記基材とは反対側から滴下し、前記貫通穴における前記電極層の部分に滴下する前記液体の量を調整することにより、前記貫通穴における前記電極層の部分に滴下した前記液体を前記段差部または前記凸部によって支持させ、
前記段差部または前記凸部によって支持させた前記液体を硬化させることにより前記レンズと異なるレンズを形成する、
ことを特徴とする付記１〜６のいずれか一つに記載の製造方法。
【００９０】
（付記８）前記貫通穴における前記電極層の部分に滴下する前記液体の量を調整することにより、前記段差部および前記凸部によって形成される前記電極層の複数のエッジのうちのいずれかのエッジによって前記液体を支持させることを特徴とする付記７に記載の製造方法。
【００９１】
（付記９）基材と、
前記基材の一方の面に形成された電極層と、
前記基材および前記電極層を貫通する貫通穴であって、前記電極層における内径が前記基材における内径より小さい貫通穴と、
前記貫通穴における前記基材の部分に、前記基材に対する撥液性を有し硬化可能な液体を滴下し、前記液体を硬化させることにより形成されたレンズと、
を備えることを特徴とするプリント基板。
【００９２】
（付記１０）基材と、前記基材の一方の面に形成された電極層と、前記基材および前記電極層を貫通する貫通穴であって、前記電極層における内径が前記基材における内径より小さい貫通穴と、前記基材に対する撥液性を有し硬化可能な液体を、前記貫通穴における前記基材の部分に滴下し、前記貫通穴における前記基材の部分に滴下した前記液体を硬化させることにより形成されたレンズと、を備えるプリント基板と、
前記プリント基板における前記電極層の側の面に設けられた光導波路であって、導波した光を前記貫通穴へ出射する光導波路と、
前記プリント基板における前記電極層とは反対側の面に設けられた受光素子であって、前記光導波路から出射されて前記貫通穴を通過する際に前記レンズによって集光された光を受光する受光素子と、
を備えることを特徴とする光デバイス。
【００９３】
（付記１１）基材と、前記基材の一方の面に形成された電極層と、前記基材および前記電極層を貫通する貫通穴であって、前記電極層における内径が前記基材における内径より小さい貫通穴と、前記基材に対する撥液性を有し硬化可能な液体を、前記貫通穴における前記基材の部分に滴下し、前記貫通穴における前記基材の部分に滴下した前記液体を硬化させることにより形成されたレンズと、を備えるプリント基板と、
前記プリント基板における前記電極層とは反対側の面に設けられ、光を前記貫通穴へ出射する発光素子と、
前記プリント基板における前記電極層の側の面に設けられた光導波路であって、前記発光素子から出射されて前記貫通穴を通過する際に前記レンズによって集光された光を入射して導波する光導波路と、
を備えることを特徴とする光デバイス。
【符号の説明】
【００９４】
１００  光デバイス
１０１，３３１〜３３３  スルーホール
１１０，１４１０  光導波路
１１１  コア
１１２  クラッド
１１３  ４５度ミラー
１２０  接着層
１３０  プリント基板
１３１  裏面電極
１３２  基材
１３３，３２１〜３２７  表面電極
１４０，１４３０  受光素子
１４１，１４２，１５１，１５２，７１１，７１２，７２１，７２２  電極
１４３  受光部
１５０  ＴＩＡ
１６０，８１０，１４２０  レンズ
１７１  支持台
２０１，１００１  液滴
３１１，３１２  マーカ
４０１，１００２  ＵＶ照射
７１０  ドライバ
７２０  発光素子
７２３  発光部
８０１  段差部
１１０１  治具
１１１１  凹部
１３０１  凸部
１４００  モデル
１５０１，１５０２，１６０１，１６０２  シミュレーション結果
【図１】
2016224288.tif 000003
【図２】
2016224288.tif 000004
【図３】
2016224288.tif 000005
【図４】
2016224288.tif 000006
【図５】
2016224288.tif 000007
【図６】
2016224288.tif 000008
【図７】
2016224288.tif 000009
【図８】
2016224288.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
2016224288.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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