(57)【要約】      （修正有）【課題】低コストで高効率の光結合を実現する光配線実装構造を提供する。【解決手段】光配線実装構造７０Ａは、光導波路３６が形成された光配線基板３２の一部が第１の厚さに形成された第１導波路３１を有する光デバイス３０Ａと、第１導波路の先端部を受け取って、光導波路を外部光配線に光学的に接続する光結合部品４０Ａと、を有する。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光導波路が形成された光配線基板の一部が第１の厚さに形成された第１導波路を有する光デバイスと、
前記第１導波路の先端部を受け取って、前記光導波路を外部光配線に光学的に接続する光結合部品と、
を有する光配線実装構造。
【請求項２】
前記第１導波路は、前記先端部に前記第１の厚さよりも厚い第２の厚さのチップ端を有し、
前記光結合部品は、前記チップ端を受け取って前記光導波路と前記外部光配線とを光学的に接続することを特徴とする請求項１に記載の光配線実装構造。
【請求項３】
前記第１導波路は、前記チップ端に光を入出力する光入出力部を有し、
前記光結合部品は、前記チップ端を受け取る挿入口と、前記挿入口から前記光結合部品の内部へ斜め下方に延びる差し込み溝とを有し、
前記チップ端は前記差し込み溝に収容されていることを特徴とする請求項２に記載の光配線実装構造。
【請求項４】
前記光結合部品は、前記外部光配線を保持するコネクタと嵌合する嵌合面に、結合空間と、前記結合空間の内壁に形成されたレンズとを有し、
前記第１導波路の前記光入出力部は、前記レンズの焦点位置にあることを特徴とする請求項３に記載の光配線実装構造。
【請求項５】
前記第１導波路は、前記チップ端に光を前記光導波路の光軸に沿った方向に入出力する光入出力部を有し、
前記光結合部品は、前記チップ端を前記光結合部品の設置面と平行な方向で受け取る収容口を有することを特徴とする請求項２に記載の光配線実装構造。
【請求項６】
モジュール基板と、
前記モジュール基板に搭載される光デバイスと、
を有し、
前記光デバイスは、光導波路が形成される光配線基板と、前記光配線基板の一部を前記光配線基板の厚さよりも薄い第１の厚さに形成した第１導波路とを有し、前記第１導波路の先端付近に光入出力部を有することを特徴とする光モジュール。
【請求項７】
電子部品を搭載する基板と、
前記基板上で前記電子部品の近傍に配置される光デバイスと、
前記基板の端部に配置されて外部光配線を保持するコネクタと嵌合する嵌合面を有する光結合部品と、
を有し、
前記光デバイスは、光導波路が形成された光配線基板の一部を前記光配線基板の厚さよりも薄い第１の厚さに形成した第１導波路を有し、前記第１導波路の先端が前記光結合部品に収容されている、
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、光配線実装構造、光モジュール、及び電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
サーバやスーパーコンピュータにおけるＬＳＩチップ間のデータ通信では、電気配線による電気信号伝送が行われている。広帯域信号伝送では、長距離であるほど、電気配線での損失やクロストークによる波形劣化のため、伝送が困難になってきている。そこで、電気信号を光信号に変換し、ＬＳＩチップ間を光配線で接続する光インターコネクトが注目されている。将来的には、高速電気配線はパッケージ上の配線距離程度に限定されることが予測される。
【０００３】
光インターコネクトの形態としては、微小の光電気変換部品であるチップ形態の光トランシーバをＬＳＩの直近に配置する構造が望ましい。チップ形態の微小光トランシーバを実現する技術として、シリコンフォトニクスと呼ばれる技術が開発されている。これは、シリコン基板上に光制御機能を有する微小な要素をＣＭＯＳプロセスで形成する技術である。光制御機能を有する要素としては、光変調器、光検出器等があり、それらを接続する細線導波路がすでに実現している。細線導波路を外部光配線としての光ファイバとを接続するために、チップ上への光インタフェースの形成技術もいくつかの方式が開発されている。
【０００４】
光インタフェースの一例として、シリコンフォトニクス技術で導波路層に形成された回折格子が用いられている。外部光配線となる光ファイバは、ファイバホルダーを用いて回折格子の回折角度に合わせて保持され、光配線基板上の回折格子に直接接続されている（たとえば、特許文献１参照）。また、短冊形状のフレキシブル光導波路が知られている（たとえば、特許文献２及び３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−２４３６４９号公報
【特許文献２】国際公開（ＷＯ）２００９／０７８３９９号明細書
【特許文献３】特開２００１−１８８１４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の光インタフェースの構成では、回折格子での光の入出射角に合わせてファイバホルダーを基板上にほぼ垂直に立てながらホルダーの角度と位置を高精度に調整し、接着固定する。この構成では位置と角度の調整が困難なうえ、低コストかつ低背実装の実現が難しい。別部品としてフレキシブル光導波路を用いる場合は、コストが高くなるだけでなく複数個所での接続により結合損失が大きくなる。
【０００７】
本発明は、低コストで高効率の光結合を実現する光配線実装技術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】
【０００８】
一つの態様では、光配線実装構造は、
光導波路が形成された光配線基板の一部が第１の厚さに形成された第１導波路を有する光デバイスと、
前記第１導波路の先端部を受け取って、前記光導波路を外部光配線に光学的に接続する光結合部品と、
を有する。
【発明の効果】
【０００９】
一つの側面として、低コストで高効率の光結合が実現される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態の光配線実装構造が適用されるシステムボードの概略図である。
【図２】第１実施形態の光デバイスを用いた光モジュールと光配線実装構造の概略図である。
【図３】第１実施形態の薄膜化導波路を示す概略図である。
【図４】第１実施形態の薄膜化導波路の光入出力部の近傍を示す三面図である。
【図５】第１実施形態の光配線実装構造で用いられる光結合部品の概略図である。
【図６】第１実施形態の光結合部品への薄膜化導波路の実装状態の一例を示す図である。
【図７】光ファイバを保持するコネクタと光結合部品の嵌合状態を示す図である。
【図８】光ファイバと薄膜化導波路に形成された回折格子の結合状態を示す図である。
【図９】第１実施形態の光結合部品の変形例を用いた光配線実装構造の図である。
【図１０】第１実施形態の光結合部品の別の変形例を用いた光配線実装構造の図である。
【図１１】第２実施形態で用いられる光デバイスの薄膜化導波路の概略図である。
【図１２】第２実施形態の薄膜化導波路と光結合部品を用いた光配線実装構造を示す図である。
【図１３】第２実施形態の変形例である光デバイスの薄膜化導波路の先端部を示す図である。
【図１４】図１３の薄膜化導波路の概略図である。
【図１５】図１４の薄膜化導波路と光結合部品を用いた光配線実装構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は実施形態の光配線実装構造７０が適用されるシステムボード１の概略図である。図１（Ａ）がシステムボード１の上面図、図１（Ｂ）がＡ−Ａ'断面図である。システムボード１の面内で互いに直交する方向をＸ方向及びＹ方向とし、Ｘ−Ｙ面に垂直な方向をＺ方向とする。
【００１２】
システムボード１は電子機器の一例であり、スーパーコンピュータやサーバ等の大型計算装置に用いられる。この例で、光配線実装構造７０は、光モジュール１０に搭載される光デバイス３０に形成された光配線と、外部配線である光ファイバ２３を光結合部品４０を用いて光接続する。
【００１３】
ＬＳＩチップ５が電子部品の一例としてパッケージ基板３に搭載されており、複数の光モジュール１０がＬＳＩチップ５の近傍に配置される。図示の便宜上、単一のパッケージ基板３が描かれているが、複数のパッケージ基板３がボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）４によってボード基板２に搭載されていてもよい。
【００１４】
パッケージ基板３のＬＳＩチップ５から出力される高速電気信号は、同じパッケージ基板３に搭載された光モジュール１０で高速変調された光信号として出力される。光信号は外部光配線となる光ファイバ２３により他のパッケージ基板に搭載されたＬＳＩ周辺の光モジュールに接続される。この例では、複数の光ファイバ２３がテープファイバ２０としてまとめられ、コネクタ５０に保持されている。光信号は相手方の光モジュールで再度電気信号に変換され、ＬＳＩチップ間で信号のやり取りが行われる。光モジュール１０は、システムボード１上でＬＳＩチップ５間の光信号の送受信を実現する光トランシーバとして用いられる。
【００１５】
ＬＳＩチップ５と光モジュール１０の上面にヒートシンク９を搭載してシステムボード１の動作時に冷却を行ってもよい。冷却装置として、ヒートシンク９に限らず、水冷用のクーリングプレート等を用いてもよい。
【００１６】
実施形態のひとつの特徴として、光デバイス３０はその基板の一部を薄膜化して形成された薄膜化導波路３１を有する。薄膜化導波路３１と光結合部品４０とにより、光デバイス３０を外部の光ファイバ２３に光学的に接続する光配線実装構造７０が実現され、低コストで高効率の光結合が実現される。
【００１７】
以下で、光配線実装構造７０の具体例を説明する。
＜第１実施形態＞
図２は、第１実施形態の光配線実装構造７０Ａの概略図である。図２（Ａ）が上面図、図２（Ｂ）がＡ−Ａ'断面図である。光配線実装構造７０Ａは、光デバイス３０Ａの薄膜化導波路３１の端部を、光ファイバ２３が実装されたコネクタ５０と嵌合する光結合部品４０Ａの内部に斜め下方に向けて収容した構成を有する。
【００１８】
光デバイス３０Ａは、光配線基板３２の一部を薄膜化した帯状の薄膜化導波路３１を有する。薄膜化導波路３１に光回路３３から延びる光導波路３６が形成され、光導波路３６の先端に、光入出力部としての回折格子を有する。回折格子の詳細については、図３及び図４を参照して後述する。
【００１９】
薄膜化導波路３１は、光デバイス３０Ａの光配線基板３２から連続して延び、先端はパッケージ基板３に配置された光結合部品４０に収容されている。図２の例では、薄膜化導波路３１に４本（４チャンネル）の光導波路３６が形成されているが、この例に限定されず、任意の数の光導波路３６が形成されていてもよい。薄膜化導波路３１は保護膜６１で保護されていてもよい。
【００２０】
光結合部品４０Ａは、薄膜化導波路３１の先端を受け取ることで、光デバイス３０Ａの光導波路３６とコネクタ５０に保持された光ファイバ２３を高効率で接続する。
【００２１】
図２の構成を、より詳細に説明すると、光モジュール１０は、モジュール基板１１に搭載された光デバイス３０Ａ、電気回路チップ１５、及び光源となるレーザ素子３５を有する。光モジュール１０は、ＢＧＡ４及びパッケージ基板３により、ＬＳＩチップ５と電気的に接続されている。光デバイス３０Ａには、光回路３３と、光回路３３から延びる光導波路３６がシリコンフォトニクス技術で形成されている。光回路３３は、たとえば光変調器や光検出器を含む。電気回路チップ１５には、光変調器を駆動するドライバ（図中で「ＤＲＶ」と表記）や光検出器からの電流を電圧に変換するトランスインピーダンスアンプ（図中で「ＴＩＡ」と表記）が形成されている。
【００２２】
光デバイス３０Ａと電気回路チップ１５は、たとえばシリコン貫通ビア（ＴＳＶ: Through-Silicon Via）と下部のマイクロバンプ８を用いて接続されてもよいし、別途ワイヤボンディング等で接続されてもよい。光源の詳細な構成は図示しないが、化合物半導体に形成されたレーザ素子３５を光デバイス３０Ａにフリップチップボンディング等を用いて搭載してもよい。
【００２３】
光回路３３の光変調器は、電気回路チップ１５のドライバから高速電気信号を受け、光デバイス３０Ａ上のリング変調器あるいはマッハツェンダ変調器で光源から出力された光の位相制御を行う。光検出器は、たとえばゲルマニウム（Ｇｅ）等で形成される受光素子を用い、検出された光を電流として出力する。
【００２４】
図３は、薄膜化導波路３１の構成を示す図である。図３（Ａ）が上面図、図３（Ｂ）がＡ−Ａ'断面図である。光デバイス３０Ａの薄膜化導波路３１は、チップ本体の光配線基板３２から延設されて、先端にチップ端３４を有する。薄膜化導波路３１のチップ端３４に相当する領域で、各光導波路３６の先端に回折格子３７が形成されている。図３（Ｂ）で白矢印で示すように、回折格子３７は光導波路３６を伝搬する光を薄膜化導波路３１の主面に対して垂直または垂直に近い角度で反射し、同様の角度で入射する光を光導波路３６に導波する。
【００２５】
薄膜化導波路３１に形成される保護膜６１は、たとえばポリイミド、シリコーン等の柔軟性のある樹脂膜である。図３の例では、薄膜化導波路３１の裏面を保護膜６１で被覆しているが、光導波路３６及び回折格子３７の形成面を含む薄膜化導波路３１の全面をコーティングしてもよい。
【００２６】
光デバイス３０Ａの光配線基板３２は、たとえばシリコン基板であり、薄膜化導波路３１の部分で、シリコン基板は１０〜３０μｍの厚さに薄膜化されている。薄膜化導波路３１の基板部分の厚さが１０μｍより小さくなると、応力がかかったときに破損するおそれがある。厚さが３０μｍを超えると、薄膜化導波路３１のフレキシブルさを十分に担保することができなくなる。一例として、薄膜化導波路３１でシリコン基板の厚さを２０μｍとする。
【００２７】
光配線基板３２の厚さは、光デバイス３０の小型化と強度の両方を満たす範囲で適宜設計され、たとえば３００〜５００μｍである。チップ端３４でのシリコン基板の厚さは、薄膜化導波路３１の先端を光結合部品４０Ａの内部に挿入することのできる任意の厚さであり、たとえば１００〜１５０μｍである。
【００２８】
薄膜化のプロセスは、図示は省略するが、ウェハ上の各チップ領域に光デバイス３０Ａの光回路３３や光導波路３６及び回折格子３７を形成した後に、ウェハの裏面から薄化する。ＳＯＩ（Silicon on Insulator）基板を用いる場合は、シリコン基板上の埋め込み酸化膜を下部クラッドとして用い、ＳＯＩ層で光導波路３６と回折格子３７を形成してもよい。または、シリコン基板上にシリコン酸化膜（ＳｉＯ2）を堆積して下部クラッド層を形成してからシリコン膜を成長して光導波路３６と回折格子３７を形成してもよい。あるいは、ＳｉＯ2の一部にゲルマニウム（Ｇｅ）等の不純物を注入して光導波路３６と回折格子３７を形成してもよい。
【００２９】
各チップ領域に光デバイス３０Ａが形成されたウェハの裏面を、グラインド及びＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing；化学的機械研磨）により、たとえば厚さ５００μｍに薄化する。チップ本体の光配線基板３２となる領域を覆うレジストパターンを形成し、ボッシュプロセスに代表されるＤＲＩＥ（Deep Reactive Ion Etching：深堀り反応性イオンエッチング）で、チップ端３４の厚さ（たとえば１５０μｍ）までエッチングする。このレジストパターンを除去して、チップ本体の光配線基板３２とチップ端３４を覆うレジストパターンを形成して、シリコン基板の厚さを２０μｍまで薄膜化する。
【００３０】
各チップ領域に光デバイス３０を形成する際に、シリコン基板上の薄膜化導波路３１となる箇所にあらかじめＳｉＯ2等でエッチングストッパ膜を形成してから、シリコン膜を２０μｍ程度成長してもよい。成長したシリコン膜上に下部クラッド層を堆積し、光導波路３６、回折格子３７、及び光回路３３等を形成してもよい。この場合は、ウェハ裏面からのエッチングで、均一な薄さの薄膜化導波路３１を形成することができる。
【００３１】
薄膜化導波路３１の輪郭（外枠）の加工は、通常のフォトリソグラフィ技術で行うことができる。エッチングストッパ膜が形成されているときは、エッチングストッパ膜を除去してから再加工することで、通常のフォトリソグラフィ技術で高精度な寸法精度で薄膜化導波路３１を形成できる。
【００３２】
薄膜化導波路３１の光軸方向（たとえばＸ方向）の長さは、光デバイス３０Ａと光結合部品４０Ａとの位置関係に応じて適宜設計され、たとえば２０ｍｍ〜３０ｍｍである。薄膜化導波路３１の幅は、たとえば４本の光導波路３６が２５０μｍピッチで形成されている場合は、両側に余剰の幅を残して、１.２ｍｍ〜２ｍｍである。この場合、コネクタ５０に２５０μｍピッチで実装される光ファイバ２３と接続される。
【００３３】
回折格子３７が形成されたチップ端３４は、光結合部品４０の内部に収容され、回折格子３７と外部光配線である光ファイバ２３との光結合が実現する。
【００３４】
図４は、チップ端３４での光インタフェース（入出力部）の構成を示す三面図である。光導波路３６の一端側に回折格子３７が形成され、他端は光回路３３（図３参照）に接続されている。光導波路３６と回折格子３７は、たとえばシリコン細線で形成されている。回折格子３７で、光はチップ端３４の表面に対して垂直または斜め上方に入出力される。光インタフェースとして回折格子３７を用いる利点として、ウェハ製造時にプロセス途中での検査が可能になる点がある。ウェハ製造時に光デバイス（各チップ）の不具合がわかるため、ウェハ製造プロセスの条件決定が簡易になり、前工程段階で不良品を除外することができる。
【００３５】
回折格子３７及び光導波路３６は、保護膜３９で被覆されている。保護膜３９は、ＳｉＯ2などの透明な材料であればよく、スパッタリング等を用いて回折格子３７及び光導波路３６上にＳｉＯ２膜を堆積し、表面をＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）等で平坦化する。保護膜３９として上部クラッド層の一部を利用してもよい。保護膜３９をさらに透明な樹脂膜（たとえば図２の保護膜６１）でコーティングしてもよい。
【００３６】
図５は、光結合部品４０Ａの模式図である。図５（Ａ）が概略斜視図、図５（Ｂ）がパッケージ基板３と平行な面で切った水平断面図、図５（Ｃ）がＸ方向に見た正面図、図５（Ｄ）がＡ位置でのＸ方向の縦断面図である。
【００３７】
光結合部品４０Ａは、透明な材料で形成された本体４３の上面に形成されたチップ端挿入口４５と、チップ端挿入口４５から本体４３の内部に向かって斜め下方に延びる差し込み溝４６を有する。本体４３はまた、コネクタ５０と嵌合する嵌合面４３ａに、結合空間４２を有する。結合空間４２の内壁にレンズ４１が形成されている。
【００３８】
光結合部品４０Ａは、ガラス、プラスチック等で形成することができ、たとえば、透明樹脂の射出成型を行うことで、高精度かつ低コストで光結合部品４０Ａが作製される。薄膜化導波路３１の先端のチップ端３４を、チップ端挿入口４５からスロープ４６ｓに沿って差し込み溝４６に挿入することで、回折格子３７の位置を一意にレンズ４１の焦点位置に合わせることができる。
【００３９】
図６は、光結合部品４０Ａへの薄膜化導波路３１の実装状態を示す。図６の例では、光デバイス３０Ａは、パッケージ基板３にリフローで実装されている。図示は省略するが、光デバイス３０Ａは電気回路チップ１５（図２参照）とパッケージ基板３上でブリッジ接続されていてもよい。
【００４０】
光デバイス３０Ａの光配線基板３２の一部を薄膜化した薄膜化導波路３１は、パッケージ基板３上を光結合部品４０Ａまで引き出されている。薄膜化導波路３１の先端のチップ端３４は、チップ端挿入口４５から光結合部品４０Ａに挿入され、差し込み溝４６内に収容される。チップ端３４を含む薄膜化導波路３１の先端部分の全体が、光学接着剤４９に埋め込まれている。
【００４１】
図６の例で、光結合部品４０Ａの高さは５ｍｍ以下であり、光結合部品４０Ａに収容される箇所の薄膜化導波路３１の曲げ半径は２ｍｍ以上である。シリコン基板を２０μｍの薄さにした場合、曲げ半径が２ｍｍＲでも応力破壊は発生せず、チップ端３４を光結合部品４０Ａの上面から斜め下方に挿入することが可能である。長期にわたって使用する際に水成分などによりシリカ（ＳｉＯ2）に応力がかかる場合でも、光学接着剤４９で封止することで信頼性が担保される。さらに、薄膜化導波路３１の樹脂の保護膜６１まで光学接着剤４９で封止することで、光結合部品４０Ａと薄膜化導波路３１の境界での急峻な曲げ半径の発生が抑制され、破損の発生を回避できる。
【００４２】
実装方法としては、光結合部品４０Ａを接着剤等でパッケージ基板３上の所定の位置に固定し、光デバイス３０Ａのチップ端３４を差し込み溝４６に差し込み、上部から光学接着剤４９で固定する。薄膜化導波路３１の余長により撓みが生じ得るが、光結合部品４０Ａに収容される先端部を除いて、７ｍｍＲ以上の曲げ半径で薄膜化導波路３１を光結合部品４０に接続する。これにより、応力を低減した状態で配線実装が実現する。
【００４３】
図７は、テープファイバ２０でまとめられた光ファイバ２３をコネクタ５０に実装し、光結合部品４０Ａと嵌合させた状態を示す。コネクタ５０は、たとえば標準多心光コネクタであるＭＴ（Mechanically Transferrable）コネクタである。光結合部品４０Ａのガイド穴４８の位置をコネクタ５０のガイド穴５１の位置に合わせ、ガイドピン５２で固定する。ガイドピン５２で固定される位置で、光結合部品４０Ａの各レンズ４１は、コネクタ５０に保持された光ファイバ２３のコア端面と対向する。この構成により、位置ずれを抑制し、多心ファイバと高効率で光結合できる。
【００４４】
なお、光結合部品４０Ａのガイド穴４８に替えて、ガイド突起を設けてもよい。射出成型で光結合部品４０Ａにガイド突起を形成し、ガイド突起をコネクタ５０のガイド穴５１に差し込むことで、コネクタ５０と光結合部品４０Ａを部品精度で正確に嵌合できる。
【００４５】
図８は、光結合部品４０Ａとコネクタ５０の嵌合部の拡大図である。光ファイバ２３のコア２１の端面から結合空間４２に出射した光は、レンズ４１によりチップ端３４に形成された回折格子３７に入射する。また、光導波路３６を伝搬し回折格子３７で反射された光は、レンズ４１によりコア２１の端面に入射する。
【００４６】
薄膜化導波路３１の先端のチップ端３４を、図示される角度で光結合部品４０Ａの差し込み溝４６に収容することで、回折格子３７に入出し回折格子３７から出射される光の方向を、光ファイバ２３の配列と平行にすることができる。また、差し込み溝４６内の収容位置で、回折格子３７を光結合部品４０Ａのレンズ４１の焦点位置に保持することで、レンズ４１と回折格子３７の間の入出力光の開口数を調整して光ファイバ２３と高効率に結合することができる。上述したように、チップ端３４はウェハプロセスで高精度に形成され、光結合部品４０Ａは射出成型技術で高精度に作製されている。したがって、部品の寸法精度で高精度の位置決めが可能である。
【００４７】
光結合部品４０Ａとチップ端３４の間にわずかなクリアランスが発生するが、透明な光学接着剤４９を充填することで、空気反射を防止して結合効率を高めることができる。
【００４８】
図９は、第１実施形態の変形例として、光結合部品４０Ｂを用いた光配線実装構造７０Ｂを示す。光結合部品４０Ｂは、本体４３の両側から延びるアーム状のフック４３１を有する。フック４３１の先端部を、たとえばコネクタ５０の後端部にひっかけることで、光ファイバ２３が実装されたコネクタ５０をパッケージ基板３上で安定保持することができる。テープファイバ２０の自重でコネクタ５０がパッケージ基板３上で揺らいだり、光結合部品４０Ｂの嵌合面からずれることを抑制し、低背でコンパクトな接続が実現する。
【００４９】
図１０は、第１実施形態のさらに別の変形例として、光結合部品４０Ｃを用いた光配線実装構造７０Ｃを示す。光結合部品４０Ｃは、本体４３の薄膜化導波路３１の挿入側に、パッケージ基板３の上面と係合するフック４３２を有する。光結合部品４０Ｃは、フック４３２によりパッケージ基板３の端面に安定して保持される。フック４３２は、薄膜化導波路３１とともに光学接着剤４９で固定される。図１０の構成は、図９の構成よりも低い位置に光結合部品４０Ｃを配置することができ、薄膜化導波路３１を、図９よりも大きな曲率半径で実装することができる。
【００５０】
図９のフック４３１も、図１０のフック４３２も、射出成型により本体４３と同時に形成することができる。これらの変形例で、薄膜化導波路３１の先端のチップ端３４を光結合部品４０Ｂまたは４０Ｃの内部に斜めに挿入することで、低コストで高効率の光結合を実現することができる。
＜第２実施形態＞
図１１は、第２実施形態で用いる光デバイス３０Ｂの薄膜化導波路３１１を示す。薄膜化導波路３１１は回折格子を有さず、光導波路３６が薄膜化導波路３１１の先端まで延びている。チップ端３４の端面で、光導波路３６の端面３６ｅが露出する。この光導波路３６の端面３６ｅが光入出力部となる。
【００５１】
薄膜化導波路３１１は、第１実施形態と同様に、光デバイス３０Ｂの光配線基板３２の一部を薄膜化して形成されており、樹脂等の保護膜６１で保護されている。第１実施形態では、回折格子３７により光を導波面に対して斜め上方に入出力していたが、第２実施形態では、光は光導波路３６の露出した端面から光導波路３６の光軸に沿った方向に入出力される。
【００５２】
図１２は、光デバイス３０Ｂの薄膜化導波路３１１を外部配線に接続する光配線実装構造７０Ｄを示す。光配線実装構造７０Ｄでは、光結合部品４０Ｄを用いて光導波路３６を光ファイバ等の外部配線に光結合する。光結合部品４０Ｄは、パッケージ基板３の表面と水平に延びる収容口４５１を有し、チップ端３４は収容口４５１に収容される。第１実施形態と同様に、光結合部品４０Ｄはコネクタ５０との嵌合面４３ａに結合空間４２を有し、結合空間４２の内壁にレンズ４１を有する。チップ端３４を収容口４５１に挿入することで、露出した光導波路３６の端面３６ｅが、レンズ４１の焦点位置にくる。チップ端３４の全体は、光学接着剤４９で収容口４５１に固定されている。
【００５３】
たとえばシリコンフォトニクス導波路では、高屈折率の細線導波路で光を閉じ込めているため開口数は高く、一般的なシングルモードファイバとの結合において接続損失が発生する。図１２では、光結合部品４０Ｄのレンズ４１により開口数を変化させて、結合効率を高めることができる。
【００５４】
図１２の構成は、薄膜化導波路３１１の平行実装が可能になり、第１実施形態よりも低背の実装が実現する。低コストで高効率の光結合が行われる点は、第１実施形態と同様である。
【００５５】
図１３は、第２実施形態の変形例として、光デバイス３０Ｃの薄膜化導波路３１２の先端部を三面図で示す。薄膜化導波路３１２は、光導波路３６の先端にテーパ３６ｔを有する。テーパ３６ｔは、光導波路３６の幅方向（Ｙ方向）だけではなく、高さ方向（Ｚ方向）にも先細りになっていてもよい。テーパ３６ｔは、光導波路３６よりも屈折率が低く、図示しない上部及び下部のクラッド層よりも屈折率の高い透明層６２で囲まれている。テーパ３６ｔと透明層６２で、スポットサイズ変換器（ＳＳＣ：Spot Size Converter）を形成する。スポットサイズ変換器ＳＳＣは、光導波路３６のモードフィールド径を光ファイバのモードフィールド径に変換する。
【００５６】
図１４は、薄膜化導波路３１２の概略図である。薄膜化導波路３１２は、第１実施形態と同様に、光デバイス３０Ｃの光配線基板３２の一部を薄膜化して形成されており、樹脂等の保護膜６１で保護されている。薄膜化導波路３１２の先端にチップ端３４が形成されており、チップ端３４の先端にスポットサイズ変換器ＳＳＣが配置される。
【００５７】
図１５は、光デバイス３０Ｃの薄膜化導波路３１２を外部配線に接続する光配線実装構造７０Ｅを示す。光配線実装構造７０Ｅでは、光結合部品４０Ｅを用いて光導波路３６を光ファイバ等の外部配線に光結合する。光結合部品４０Ｅは、光結合部品４０Ｅを導波方向に貫通する収容口４５２を有する。収容口４５２はパッケージ基板３の表面と水平に延びて、薄膜化導波路３１２のチップ端３４を収容する。
【００５８】
光配線実装構造７０Ｅでは、スポットサイズ変換器ＳＳＣはバットジョイントで外部配線である光ファイバに接続される。あるいは、貫通型の収容口４５２に替えて、収容口がコネクタ５０との嵌合面４３ａの近傍まで延設される構成としてもよい。あるいは図１２と同様に、光結合部品４０Ｅにレンズ４１を形成して、ＳＳＣとレンズ４１の両方を用いて光結合してもよい。いずれの場合も、チップ端３４はパッケージ基板３の表面と平行な方向に挿入される。薄膜化導波路３１２は光結合部品４０Ｅに平行実装され、低コストで高効率の低背実装が実現する。
【００５９】
第２実施形態の光結合部品４０Ｄや光結合部品４０Ｅに、図５に示したガイド穴４８を形成し、ガイドピン５２でコネクタ５０と位置決めしてもよい。これにより、光導波路３６の端面３６ｅやスポットサイズ変換器ＳＳＣの端面と、光ファイバのコア端面を位置合わせすることができる。光結合部品４０Ｄ及び／または４０Ｅに、図９のフック４３１を形成してもよい。
【００６０】
以上述べた第１実施形態と第２実施形態の構成は、シリコンフォトニクス技術を想定した例示であるが、これらの構成に限定されない。第１実施形態、第２実施形態ともに、シングルモードだけではなくマルチモードにも適用できる。
【００６１】
以上の説明に対し、以下の付記を提示する。
（付記１）
光導波路が形成された光配線基板の一部が第１の厚さに形成された第１導波路を有する光デバイスと、
前記第１導波路の先端部を受け取って、前記光導波路を外部光配線に光学的に接続する光結合部品と、
を有する光配線実装構造。
（付記２）
前記第１導波路は、前記先端部に前記第１の厚さよりも厚い第２の厚さのチップ端を有し、
前記光結合部品は、前記チップ端を受け取って前記光導波路と前記外部光配線とを光学的に接続することを特徴とする付記１に記載の光配線実装構造。
（付記３）
前記第１導波路は、前記チップ端に光を入出力する光入出力部を有し、
前記光結合部品は、前記チップ端を受け取る挿入口と、前記挿入口から前記光結合部品の内部へ斜め下方に延びる差し込み溝とを有し、
前記チップ端は前記差し込み溝に収容されていることを特徴とする付記２に記載の光配線実装構造。
（付記４）
前記光結合部品は、前記外部光配線を保持するコネクタと嵌合する嵌合面に、結合空間と、前記結合空間の内壁に形成されたレンズとを有し、
前記第１導波路の前記光入出力部は、前記レンズの焦点位置にあることを特徴とする付記３に記載の光配線実装構造。
（付記５）
前記第１導波路は、前記チップ端に光を前記光導波路の光軸に沿った方向に入出力する光入出力部を有し、
前記光結合部品は、前記チップ端を前記光結合部品の設置面と平行な方向で受け取る収容口を有することを特徴とする付記２に記載の光配線実装構造。
（付記６）
前記第１導波路は、前記チップ端にスポットサイズ変換器を有し、
前記光結合部品は、前記チップ端と前記外部光配線を突き合わせ接続することを特徴とする付記５に記載の光配線実装構造。
（付記７）
前記光結合部品の前記第１導波路の前記先端部を受け取る箇所に光学接着剤が充填されていることを特徴とする付記１〜６のいずれかに記載の光配線実装構造。
（付記８）
前記光結合部品は、前記外部光配線を保持するコネクタと接続する穴または突起を有することを特徴とする付記１〜７のいずれかに記載の光配線実装構造。
（付記９）
前記光結合部品は、前記光結合部品を固定するフックを有することを特徴とする付記１〜８のいずれかに記載の光配線実装構造。
（付記１０）
前記第１導波路の厚さは１０μｍ〜３０μｍであることを特徴とする付記１〜９のいずれかに記載の光配線実装構造。
（付記１１）
前記第１導波路の前記光結合部品に受け取られる前記先端部の曲げ半径は２ｍｍ以上であることを特徴とする付記１〜１０のいずれかに記載の光配線実装構造。
（付記１２）
モジュール基板と、
前記モジュール基板に搭載される光デバイスと、
を有し、
前記光デバイスは、光導波路が形成される光配線基板と、前記光配線基板の一部を前記光配線基板の厚さよりも薄い第１の厚さに形成した第１導波路とを有し、前記第１導波路の先端付近に光入出力部を有することを特徴とする光モジュール。
（付記１３）
電子部品を搭載する基板と、
前記基板上で前記電子部品の近傍に配置される光デバイスと、
前記基板の端部に配置されて外部光配線を保持するコネクタと嵌合する嵌合面を有する光結合部品と、
を有し、
前記光デバイスは、光導波路が形成された光配線基板の一部を前記光配線基板の厚さよりも薄い第１の厚さに形成した第１導波路を有し、前記第１導波路の先端が前記光結合部品に収容されていることを特徴とする電子機器。
【符号の説明】
【００６２】
１  システムボード（電子機器）
３  パッケージ基板
５  ＬＳＩチップ（電子部品）
１０  光モジュール
１１  モジュール基板
１５  電気回路チップ
２０  テープファイバ
２１  コア
２２  クラッド
２３  光ファイバ（外部光配線）
３０、３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ  光デバイス
３１、３１１，３１２  薄膜化導波路（第１導波路）
３２  光配線基板
３４  チップ端
３６  光導波路
３６ｔ  テーパ
３７  回折格子（光入出力部）
４０Ａ〜４０Ｄ  光結合部品
４１  レンズ
４２  結合空間
４３  本体
４３１、４３２  フック
４５  チップ端挿入口
４６  差し込み溝
４８  ガイド穴
５０  コネクタ
５２  ガイドピン
７０、７０Ａ〜７０Ｄ  光配線実装構造
４５１  収容口
ＳＳＣ  スポットサイズ変換器
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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