(57)【要約】【課題】  高速、低消費電力のモジュール間通信を実現する実用的な光導波路実装ボードとその製造方法を提供する。【解決手段】  ボード基板１上に形成された各光導波路２の一端に発光素子３が直接接合され、他端に受光素子４が直接接合されている。ボード基板１上に固定された各ドライバー回路３１，４１は、各モジュールの実装の際に各モジュールの端子が接触するモジュール接続端子５に各ビア５２を介して接続されている。各光導波路２は、空間光変調素子７４を使用してパターンをコア材層２２の表面に直接描くダイレクトイメージング露光により形成される。【選択図】  図１
2017021074.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＳＩチップモジュールを含む複数のモジュールが実装される実装ボードを製造する方法であって、モジュール間の信号の授受を光導波路で行う光導波路実装ボードを製造する方法であり、
ボード基板上に、複数対の発光素子及び受光素子を固定する素子固定工程と、
各対の発光素子及び受光素子の対向領域を覆う状態で感光性材料を塗布して感光性材料層を形成する塗布工程と、
感光性材料の感光波長の光を感光性材料層に照射して感光性材料層を露光する露光工程と、
露光工程の後、感光性材料層を現像して各光導波路を形成する現像工程と
を有しており、
露光工程は、各対の発光素子と受光素子とをつないだ状態で各光導波路が形成されるよう所定のパターンの光を空間光変調素子により感光性材料層の表面に直接描いて露光する工程であることを特徴とする光導波路実装ボード製造方法。
【請求項２】
前記複数のモジュールの実装の際に各モジュールの端子が接触する各モジュール接続端子を前記ボード基板上に固定する端子固定工程と、
前記端子固定工程で固定された前記各モジュール接続端子を、前記発光素子又は前記受光素子に電気的に接続する端子接続工程とを有することを特徴とする請求項１に記載の光導波路実装ボード製造方法。
【請求項３】
前記ボード基板に、各発光素子を駆動する発光素子ドライバー回路と、各受光素子を駆動する受光素子ドライバー回路とを固定するドライバー回路固定工程を有しており、
前記端子接続工程は、前記各モジュール接続端子を、発光素子ドライバー回路を介して前記発光素子に電気的に接続するか又は受光素子ドライバー回路を介して前記受光素子に電気的に接続する工程であることを特徴とする請求項２の光導波路実装ボード製造方法。
【請求項４】
前記ボード基板は金属製であり、
前記塗布工程は、前記感光性材料層を前記ボード基板に対して接触させて形成する工程であることを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載の光導波路実装ボード製造方法。
【請求項５】
前記塗布工程の前に、前記感光性材料よりも屈折率の小さな材料であるクラッド材を前記ボード基板に塗布してクラッド層を形成するクラッド層形成工程を有していることを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載の光導波路実装ボード製造方法。
【請求項６】
クラッド層は、前記各光導波路の形状でのパターン化はされないことを特徴とする請求項５に記載の光導波路実装ボード製造方法。
【請求項７】
前記空間光変調素子は、デジタルミラーデバイスであることを特徴とする請求項１乃至６いずれかに記載の光導波路実装ボード製造方法。
【請求項８】
ＬＳＩチップモジュールを含む複数のモジュールが実装され、モジュール間の信号の授受を光導波路で行う光導波路実装ボードであり、
ボード基板と、
ボード基板上に対向して配置された複数対の発光素子及び受光素子と、
各対の前記発光素子の光出射面及び前記受光素子の受光面に接合された光導波路と
を備えており、
ボード基板上には、各モジュールの実装の際に各モジュールの端子が接触するモジュール接続端子が設けられており、
各モジュール接続端子は、発光素子又は受光素子に電気的に接続されていることを特徴とする光導波路実装ボード。
【請求項９】
前記各光導波路の一端は、前記各発光素子の出射面に対して空気の層を介在させることなく接合されており、前記各光導波路の端部は、前記各発光素子との接合面を越えて前記各発光素子の当該接合面に隣接した面を覆っており、
前記各光導波路の他端は、前記各受光素子の受光面に対して空気の層を介在させることなく接合されており、前記各光導波路の端部は、前記各受光素子との接合面を越えて前記各受光素子の当該接合面に隣接した面を覆っていることを特徴とする請求項８記載の光導波路実装ボード。
【請求項１０】
前記ボード基板は金属又は前記各光導波路の材料に比べて低屈折率の材料で形成されていて、前記各光導波路は前記ボード基板に接触して設けられていることを特徴とする請求項８又は９記載の光導波路実装ボード。
【請求項１１】
前記ボード基板にヒートシンクが設けられていることを特徴とする請求項１０記載の光導波路実装ボード。
【請求項１２】
前記各光導波路と前記ボード基板との間には、前記各光導波路の材料に比べて低屈折率の材料で形成されたクラッド層が設けられていることを特徴する請求項８又は９記載の光導波路実装ボード。
【請求項１３】
前記クラッド層は、前記各光導波路の形状でのパターン化はされていないことを特徴とする請求項１２に記載の光導波路実装ボード。
【請求項１４】
前記ボード基板は絶縁材料で形成されており、
前記ボード基板と前記各発光素子の間及び前記ボード基板と前記各受光素子との間には、ヒートシンクが設けられていることを特徴とする請求項１２又は１３記載の光導波路実装ボード。
【請求項１５】
前記ボード上には、
各発光素子を駆動する発光素子ドライバー回路と、
各受光素子を駆動する受光素子ドライバー回路と
が設けられており、
前記各モジュール接続端子は、発光素子ドライバー回路を介して前記発光素子に電気的に接続されているか、又は受光素子ドライバー回路を介して前記受光素子に電気的に接続されていることを特徴とする請求項８又は９の光導波路実装ボード。
【請求項１６】
前記各発光素子及び前記各発光素子ドライバーは、前記ボード基板とは反対の側の面に、前記各発光素子と前記各発光素子ドライバーとを電気的に接続する配線が設けられており、
前記各受光素子及び前記各受光素子ドライバーは、前記ボード基板とは反対の側の面に、前記各受光素子と前記各受光素子ドライバーとを電気的に接続する配線が設けられていることを特徴とする請求項１５記載の光導波路実装ボード。
【請求項１７】
前記ボード基板は金属製であり、前記光導波路は前記ボード基板に接触して設けられており、
前記ボード基板にはヒートシンクが設けられていることを特徴とする請求項１６記載の光導波路実装ボード。
【請求項１８】
前記各発光素子及び前記各発光素子ドライバーは、前記ボード基板の側の面に、前記各発光素子と前記各発光素子ドライバーとを電気的に接続する配線が設けられており、
前記各受光素子及び前記各受光素子ドライバーは、前記ボード基板の側の面に、前記各受光素子と前記各受光素子ドライバーとを電気的に接続する配線が設けられていることを特徴とする請求項１５記載の光導波路実装ボード。
【請求項１９】
前記ボード基板は絶縁材料で形成されているか、又は前記各発光素子、前記各受光素子及び前記配線は絶縁層を介して前記ボード基板に固定されていることを特徴とする請求項１８記載の光導波路実装ボード。
【請求項２０】
前記各光導波路は、直線状に延びる形状であって、角度を持って屈曲する部位を有していないことを特徴とする請求項８乃至１９いずれかに記載の光導波路実装ボード。
【請求項２１】
前記多数の光導波路のうち少なくとも二つの光導波路は、同じ高さの位置で交差しており、当該交差の角度は９０°±５°であることを特徴とする請求項８乃至２０いずれかに記載の光導波路実装ボード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この出願の発明は、サーバーを始めとする各種コンピュータに搭載されている実装ボードに関するものであり、ＬＳＩチップモジュールを含む複数のモジュールが実装される実装ボードに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、インターネットの急速な普及に伴い、通信インフラに流れる情報量（トラフィック量）が爆発的に増大にしている。この背景には、スマートフォンやタブレットＰＣといったモバイル端末の普及、ＳＮＳに見られる個人間のデータ通信の増大、動画やゲームのような大容量のコンテンツ配信の増加、アプリケーションやサービスをネットワーク上のサーバー群で実現するクラウドコンピューティングの進展等があるといわれている。このような傾向は、今後さらに加速すると見られており、映画やビデオ等のオンデマンド配信、ビックデータの利用、ＩｏＴ(Internet of Things, もののインターネット）といったより高度なＩＣＴ環境の実現を考慮すると、２０２０年にはトラフィック量は現在の１０倍以上になると予測されている。
【０００３】
このようなトラフィック需要の爆発的増大に対して通信インフラの側が追いついていけるのかという問題が指摘され始めており、通信の広帯域化、バックボーンの大容量化といった通信インフラ基盤の整備をさらに進める必要があるとされている。
ＩＣＴ環境の中核を担うサーバー技術においては、トラフィック量の爆発的増大への対応は急務の課題となっている。トラフィック量の増大への対応としては、サーバーの通信速度やデータ処理速度の向上の点に目が向けられがちであるが、実は、消費電力の点も非常に深刻な問題となりつつある。
【０００４】
ある報告によると、２０１４年現在、米国の全消費電力の２％はサーバーによるものであるとされている。実際、サーバーを数千から数万台以上設置するデータセンターを新たに１個造る場合、大規模工場並みの電力供給を必要とし、併せて発電所１個の建造が新たに必要であるというような指摘もされるほどである。ＣＯ２削減への世界的な取り組みが進展し、産業の各分野で省電力化が叫ばれる中、ＩＣＴの世界ではこのような要請に反して電力消費が益々増えていくという状況にある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−２４１０４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
サーバーにおける電力消費の問題を検討してみると、消費電力増加の要因には、高機能化に伴いプロセッサやメモリの搭載数が増加していること、各デバイス自体の消費電力が増大していること等が挙げられるが、配線部分における電力消費が実はかなりの部分を占めている。
配線部分の消費電力を少なくする方法として、回路を光配線化することが考えられる。実際、光通信の技術をデバイス構造に持ち込むことは、光コンピューティングに見られるように古くから盛んに研究されてきた。デバイスの実装構造に関しては、ＳＯＣ(System on a Chip)やＳｉＰ(System in Package)といったチップモジュール内の配線構造として光配線を採用する提案が多くされている。例えば、シリコン基板上にプロセッサやメモリ、Ｉ／Ｏ等を作り込んでＳＯＣを構成する際、一緒にＧａＮ系の発光素子や受光素子も作り込み（いわゆるGaN-on-Si）、モジュール内の信号の授受を光導波路で行う構造が多く研究されている。発光素子としてＶＣＳＥＬ（垂直共振器面発光レーザー）素子が使用できるため、チップに発光素子を付設して直接光信号を出力する構造とすることが検討されている。
【０００７】
しかしながら、プロセッサやメモリを製造するシリコン系の製造プロセスと、ＧａＮ系半導体レーザーのようなＧａＮ系の素子の製造プロセスとでは、プロセスルールは元より、使用される材料、要求されるプロセス環境その他、プロセスの諸条件は大きく異なる。このため、二つの系統の素子構造を一つのＳｉ基板上に作り込んでいくことは多くの困難性が伴うものと予想され、実用化はかなり先の話であると考えられる。
【０００８】
また、従来検討されている光配線構造では、発光素子から光導波路への光信号の入力や光導波路から受光素子への光信号の入力にミラーが使用される。即ち、発光素子から出射した光をミラーで反射させてから光導波路の入射面に入射させたり、光導波路から出射した光をミラーで反射させてから受光素子の入射面に入射させたりする構造となっている。
しかしながら、ＧａＮ系半導体レーザーのような発光素子に用いられる発光材料は高屈折率材である場合が多く、また光導波路のコア材として検討されている樹脂材料も高屈折率材である場合が多い。従って、発光素子から光導波路及び光導波路から受光素子に各々ミラーを介して光を入射させる構造であると、光は、高屈折率の媒質中から低屈折率の媒質（空気）にいったん出射しなければならない。周知のように、光は、高屈折率の媒質中から低屈折率の媒質中には出射しづらい。このため、上記検討されている構造では、導波路−素子間での光の損失が大きい。これを補うために大出力の発光素子を使用する必要があり、消費電力の増大や熱発生の問題が無視できなくなる可能性がある。
【０００９】
また、上記検討されている光配線構造はモジュール内の構造である一方、サーバーにおける配線部分の電力消費としては、モジュール間の配線の電力消費の方が遙かに大きい。従って、この部分の消費電力を削減する実用的な構造が開発されないと、サーバーの消費電力を大幅に削減することは難しい。
さらに、マザーボードのような組み込みボード上の配線を光配線化する場合にも、既存のアーキテクチャはなるべく変更せず、そのまま採用できる構造であることが好ましい。また、光配線によりデータ処理の高速化が可能になるとしても、光のオンオフ波形の歪みのために信号のエラー（伝送品質の劣化）が生じると、実用化の大きな障害になってしまう。
【００１０】
本願発明は、上述した諸々の点を考慮して為されたものであり、トラフィック需要の爆発的な増加が今後も続くと予想されるＩＣＴ環境に対応すべく、次世代の通信インフラの基盤技術として好適に採用される実装技術を提案するものであり、高速、低消費電力のモジュール間通信を実現する実用的な光導波路実装ボードとその製造方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、この出願の請求項１記載の発明は、ＬＳＩチップモジュールを含む複数のモジュールが実装される実装ボードを製造する方法であって、モジュール間の信号の授受を光導波路で行う光導波路実装ボードを製造する方法であり、
ボード基板上に、複数対の発光素子及び受光素子を固定する素子固定工程と、
各対の発光素子及び受光素子の対向領域を覆う状態で感光性材料を塗布して感光性材料層を形成する塗布工程と、
感光性材料の感光波長の光を感光性材料層に照射して感光性材料層を露光する露光工程と、
露光工程の後、感光性材料層を現像して各光導波路を形成する現像工程と
を有しており、
露光工程は、各対の発光素子と受光素子とをつないだ状態で各光導波路が形成されるよう所定のパターンの光を空間光変調素子により感光性材料層の表面に直接描いて露光する工程であるという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項２記載の発明は、前記請求項１の構成において、前記複数のモジュールの実装の際に各モジュールの端子が接触する各モジュール接続端子を前記ボード基板上に固定する端子固定工程と、
前記端子固定工程で固定された前記各モジュール接続端子を、前記発光素子又は前記受光素子に電気的に接続する端子接続工程とを有する。
また、上記課題を解決するため、請求項３記載の発明は、前記請求項２の構成において、前記ボード基板に、各発光素子を駆動する発光素子ドライバー回路と、各受光素子を駆動する受光素子ドライバー回路とを固定するドライバー回路固定工程を有しており、
前記端子接続工程は、前記各モジュール接続端子を、発光素子ドライバー回路を介して前記発光素子に電気的に接続するか又は受光素子ドライバー回路を介して前記受光素子に電気的に接続する工程であるという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項４記載の発明は、前記請求項１乃至３いずれかの構成において、前記ボード基板は金属製であり、
前記塗布工程は、前記感光性材料層を前記ボード基板に対して接触させて形成する工程であるという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項５記載の発明は、前記請求項１乃至３いずれかの構成において、前記塗布工程の前に、前記感光性材料よりも屈折率の小さな材料であるクラッド材を前記ボード基板に塗布してクラッド層を形成するクラッド層形成工程を有しているという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項６記載の発明は、前記請求項５の構成において、クラッド層は、前記各光導波路の形状でのパターン化はされないという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項７記載の発明は、前記請求項１乃至６いずれかの構成において、前記空間光変調素子は、デジタルミラーデバイスであるという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項８記載の発明は、ＬＳＩチップモジュールを含む複数のモジュールが実装され、モジュール間の信号の授受を光導波路で行う光導波路実装ボードであり、
ボード基板と、
ボード基板上に対向して配置された複数対の発光素子及び受光素子と、
各対の前記発光素子の光出射面及び前記受光素子の受光面に接合された光導波路と
を備えており、
ボード基板上には、各モジュールの実装の際に各モジュールの端子が接触するモジュール接続端子が設けられており、
各モジュール接続端子は、発光素子又は受光素子に電気的に接続されているという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項９記載の発明は、前記請求項８の構成において、前記各光導波路の一端は、前記各発光素子の出射面に対して空気の層を介在させることなく接合されており、前記各光導波路の端部は、前記各発光素子との接合面を越えて前記各発光素子の当該接合面に隣接した面を覆っており、
前記各光導波路の他端は、前記各受光素子の受光面に対して空気の層を介在させることなく接合されており、前記各光導波路の端部は、前記各受光素子との接合面を越えて前記各受光素子の当該接合面に隣接した面を覆っているという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項１０記載の発明は、前記請求項８又は９の構成において、前記ボード基板は金属又は前記各光導波路の材料に比べて低屈折率の材料で形成されていて、前記各光導波路は前記ボード基板に接触して設けられているという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項１１記載の発明は、前記請求項１０の構成において、前記ボード基板にヒートシンクが設けられているという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項１２記載の発明は、前記請求項８又は９の構成において、前記各光導波路と前記ボード基板との間には、前記各光導波路の材料に比べて低屈折率の材料で形成されたクラッド層が設けられているという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項１３記載の発明は、前記請求項１２の構成において、前記クラッド層は、前記各光導波路の形状でのパターン化はされていないという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項１４記載の発明は、前記請求項１２又は１３の構成において、前記ボード基板は絶縁材料で形成されており、
前記ボード基板と前記各発光素子の間及び前記ボード基板と前記各受光素子との間には、ヒートシンクが設けられているという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項１５記載の発明は、前記請求項８又は９の構成において、前記ボード上には、
各発光素子を駆動する発光素子ドライバー回路と、
各受光素子を駆動する受光素子ドライバー回路と
が設けられており、
前記各モジュール接続端子は、発光素子ドライバー回路を介して前記発光素子に電気的に接続されているか、又は受光素子ドライバー回路を介して前記受光素子に電気的に接続されているという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項１６記載の発明は、前記請求項１５の構成において、前記各発光素子及び前記各発光素子ドライバーは、前記ボード基板とは反対の側の面に、前記各発光素子と前記各発光素子ドライバーとを電気的に接続する配線が設けられており、
前記各受光素子及び前記各受光素子ドライバーは、前記ボード基板とは反対の側の面に、前記各受光素子と前記各受光素子ドライバーとを電気的に接続する配線が設けられているという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項１７記載の発明は、前記請求項１６の構成において、前記ボード基板は金属製であり、前記光導波路は前記ボード基板に接触して設けられており、
前記ボード基板にはヒートシンクが設けられているという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項１８記載の発明は、前記請求項１５の構成において、前記各発光素子及び前記各発光素子ドライバーは、前記ボード基板の側の面に、前記各発光素子と前記各発光素子ドライバーとを電気的に接続する配線が設けられており、
前記各受光素子及び前記各受光素子ドライバーは、前記ボード基板の側の面に、前記各受光素子と前記各受光素子ドライバーとを電気的に接続する配線が設けられているという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項１９記載の発明は、前記請求項１８の構成において、前記ボード基板は絶縁材料で形成されているか、又は前記各発光素子、前記各受光素子及び前記配線は絶縁層を介して前記ボード基板に固定されているという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項２０記載の発明は、前記請求項８乃至１９いずれかの構成において、前記各光導波路は、直線状に延びる形状であって、角度を持って屈曲する部位を有していないという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項２１記載の発明は、前記請求項８乃至２０いずれかの構成において、前記多数の光導波路のうち少なくとも二つの光導波路は、同じ高さの位置で交差しており、当該交差の角度は９０°±５°であるという構成を有する。
【発明の効果】
【００１２】
以下に説明する通り、本願の請求項１記載の発明によれば、光導波路実装ボードの製造において、空間光変調素子を使用したダイレクトイメージング露光により各光導波路のパターンを形成する点で、光導波路実装ボードの製造に特に適した方法となっている。
また、請求項２記載の発明によれば、上記効果に加え、各発光素子のドライバー回路及び各受光素子のドライバー回路がボード基板に固定されるので、モジュール側に各ドライバー回路を設ける必要がない。このため、モジュール内のスペース利用の点で有利であり、また光導波路を採用した組み込みボードの製造が容易に行える。
また、請求項３記載の発明によれば、上記効果に加え、クラッド層を形成しないので、製造工程が簡略化される。その一方、光導波路からの光の漏洩は防止されるので、伝送損失は少ない。
また、請求項５記載の発明によれば、上記効果に加え、クラッド層を形成するので、ボード基板の材料選定の自由度が高くなる。
また、請求項６記載の発明によれば、上記効果に加え、クラッド層について光導波路のようなパターン化はしないので、製造が簡略化され、コストも安くなる。
また、請求項８記載の発明によれば、光導波路実装ボードにおいて、モジュール間の信号の授受が各光導波路で行われるため、電力のロスが格段に少なくなり、トラフィック需要の爆発的増加が続くと見られる次世代の通信インフラ基盤技術として好適なものとなる。また、通信速度も格段に速くなるので、この点でも次世代の通信インフラ基盤技術として好適なものとなる。そして、モジュール接続端子を備えているので、モジュールの実装が容易であり、従来の製造工程を大きく変更することなく実施できる。
また、請求項９記載の発明によれば、上記効果に加え、各光導波路に対して各発光素子及び各受光素子が直接接合されているので、低屈折率の空気を実質的に経由することなく各発光素子から各光導波路に入射し、また各光導波路から各受光素子に入射する。このため、損失の少ない高効率の信号の送受信が行える。尚、各光導波路の端部が各発光素子との接合面、各受光素子との接合面を超えて延びているので、各発光素子の出射面や各受光素子の受光面が光導波路で完全に覆われていることになり、損失のない信号の送受信が行える。
また、請求項１０記載の発明によれば、上記効果に加え、クラッド層に相当する層を有しないので、構造や製造が簡略化され、また低コストの製品となる。
また、請求項１１、１４又は１７記載の発明によれば、上記効果に加え、放熱性の点で優れたものになり、発光素子や受光素子等の特性の劣化が効果的に防止される。
また、請求項１２記載の発明によれば、上記効果に加え、クラッド層が設けられているので、ボード基板の材料選定の自由度が高くなる。
また、請求項１３記載の発明によれば、上記効果に加え、クラッド層は光導波路のようにはパターン化されていないので、製造が簡略化され、コストも安くなる。
また、請求項１５記載の発明によれば、上記効果に加え、各発光素子のドライバー回路及び各受光素子のドライバー回路を備えているので、モジュール内に各ドライバー回路を実装する必要がない。このため、モジュール内のスペース利用の点で有利であり、また光導波路を採用した組み込みボードの製造が容易に行える。
また、請求項２０記載の発明によれば、上記効果に加え、各光導波路において角度を持って屈曲する部位が存在しないので、信号の送受信の品質が劣化することがない。
また、請求項２１記載の発明によれば、上記効果に加え、少なくとも二つの光導波路が９０°±５°で交差するので、多くのモジュールを限られたスペースで実装することを可能にしつつ構造が簡略化され、製造も容易となる。また、交差による伝送品質の劣化も生じない。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第一の実施形態に係る光導波路実装ボードの断面概略図である。
【図２】第一の実施形態に係る光導波路実装ボードの平面概略図である。
【図３】第一の実施形態の光導波路実装ボードの一部の詳細構造を示した平面概略図である。
【図４】第一の実施形態の光導波路実装ボード製造方法について示した断面概略図である。
【図５】第一の実施形態の光導波路実装ボード製造方法について示した平面概略図である。
【図６】実施形態の光導波路実装ボード製造方法における露光工程をより具体的に示した図であり、ＤＩ露光装置の斜視概略図である。
【図７】ＤＩ露光装置の主要部の断面概略図である。
【図８】第二の実施形態の光導波路実装ボードの断面概略図である。
【図９】第三の実施形態の光導波路実装ボードの断面概略図である。
【図１０】実施形態の光導波路実装ボードを使用した実装ボードユニットの断面概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
次に、この出願の発明を実施するための形態（以下、実施形態という。）について説明する。
この出願の発明は、ＬＳＩチップモジュールを含む複数のモジュールが実装される実装ボードであって、モジュール間の信号の授受を光導波路で行う実装ボード（以下、光導波路実装ボードという。）の発明である。尚、以下の説明において、「実装ボード」とは、モジュール等を実装していない状態のものを意味するものとする。実装ボードに各モジュールやその他の電子部品を実装することで、マザーボードのような組み込みボードとなる。また、「モジュール」は広い意味で使用されており、ＭＣＭのように複数のチップがパッケージになっているモジュールであっても良いし、一つのチップのみがパッケージ化されているものであっても良い。
【００１５】
図１及び図２は、第一の実施形態に係る光導波路実装ボードの概略図であり、図１は断面概略図、図２は平面概略図である。また、図３は第一の実施形態の光導波路実装ボードの一部の詳細構造を示した平面概略図である。実施形態の光導波路実装ボードは、ボード基板１と、ボード基板１上に形成された複数の光導波路２と、各光導波路２の一端に接合された発光素子３と、各光導波路２の他端に接合された受光素子４とを備えたものとなっている。
ボード基板１は、各モジュールを搭載して機能させるベースとなる部材である。この実施形態では、ボード基板１は、ガラスエポキシのような樹脂製又は低温同時焼成セラミックのようなセラミックス製であり、各モジュール間を絶縁する材料で構成されている。
【００１６】
発光素子３には、半導体レーザーが用いられている。例えば、ＡｌＧａＮＩｎＰ系の半導体レーザー又はＧａＡｓ系の半導体レーザー等が使用される。ＡｌＧａＮＩｎＰ半導体レーザーの場合、発振波長は６５０ｎｍ程度である。各発光素子３は、ベアチップ又はサブマウント上に固定された状態となっており、メタライズによってボード基板１に対して固定されている。メタライズには、例えばアルミニウム合金が使用される。
受光素子４には、ＩｎＧａＡｓのような半導体フォトダイオードが使用されている。同様に、各発光素子３は、ベアチップの状態かサブマウントに搭載された状態でボード基板１に固定されている。固定には、同様にメタライズが用いられる。
【００１７】
このような発光素子３及び受光素子４は、各光導波路２の端面に対して直接接合されている。以下、この点について説明する。
「直接接合」とは、図１に示すように、発光素子３の出射面が光導波路２の端面に接触しており、両者の間に空気の層が実質的に形成されていないことである。具体的に説明すると、発光素子３は出射面が各光導波路２に向くよう固定されている。光導波路２の端面は、発光素子３の出射面に接しており、両者の間に隙間が形成されていない。そして、光導波路２の断面積は発光素子３の出射面（光出射領域）の面積より大きく、図１に示すように、光導波路２は、発光素子３の出射面との接合面を越えて延びて当該接合面に隣接した面（この例では上面及び側面）を覆っている。
【００１８】
受光素子４についても同様の構造である。受光素子４は、受光面が光導波路２に向くよう固定されており、受光面に対して光導波路２の端面が接触している。そして、光導波路２の断面積は、受光素子４の受光面の面積より大きく、光導波路２は受光面との接合面を越えて延びて受光素子４の上面及び側面を覆っている。
このように、光導波路２の端面は、発光素子３の出射面及び受光素子４の受光面に接触し且つ出射面及び受光面を覆っている。このため、出射面と光導波路２との間及び受光面と光導波路２との間には、実質的に空気の層（隙間）は存在しない。
【００１９】
このような各発光素子３及び各受光素子４には、ドライバー回路３１，４１が付設されている。この実施形態では、ドライバー回路３１，４１は、発光素子３及び受光素子４のそれぞれに設けられており、ボード基板１上に固定されている。以下、発光素子３のドライバー回路３１を「発光素子ドライバー」と呼び、受光素子４のドライバー回路４１を「受光素子ドライバー」と呼ぶ。
【００２０】
発光素子ドライバー３１は、送信すべき信号に従って発光素子３を駆動する回路である。送信すべき信号は、実装されるプロセッサのクロック周波数に応じたオンオフ信号である。発光素子ドライバー３１は、発光素子３の駆動電圧を供給する電源回路、オンオフを制御する発信制御回路を含む。受光素子ドライバー４１は、受光素子４が受光して光電変換した信号を増幅し、閾値を適用してオンオフ信号に変換する回路である。発光素子ドライバー３１と発光素子３は、配線３２によって結線され、受光素子ドライバー４１と受光素子４は配線４２によって結線されている。以下、これら配線３２，４２をドライバー配線と呼ぶ。ドライバー配線３２，４２は、例えばＳＡＰ（Semi Additive Process）により形成される。
【００２１】
実施形態の光導波路実装ボードは、モジュールの実装の際にモジュールの端子が接続されるモジュール接続端子５を備えている。実施形態の光導波路実装ボードに実装されるモジュールには任意のものを選定し得るが、実施形態ではインターポーザー９を介して実装するモジュールが想定されている。即ち、モジュール接続端子５は、インターポーザー９のバンプ９１が接触する端子となっている。
【００２２】
図１に示すように、各ドライバー３１，４１の上側には、絶縁性の中間ベース５１が設けられている。中間ベース５１は、各モジュールを搭載するための台座として機能するプレート状の部材である。中間ベース５１は、例えばガラスエポキシのような樹脂製、又は低温同時焼成セラミックのようなセラミックス製である。
図１及び図２に示すように、中間ベース５１には多数のビア５２が形成されている。各ビア５２には、Ａｕ、Ｃｕ、Ｔｉ又はこれらの合金等で形成された配線材料が充填されている。各ビア５２は、インターポーザー９が実装されると、裏面の各バンプ９１に導通した状態になる。
【００２３】
尚、上記の例では各ビア５２の上端部がモジュール接続端子５である。この場合、インターポーザー９の裏面の各バンプ９１と同じ位置関係で各ビア５２及び各ドライバー３１，４１が設けられることが好ましいが、スペース上の都合で難しい場合が多い。このため、バンプ９１の固着位置とビア５２とをつなぐ電気配線が中間ベース５１の上面に形成される場合があり得る。この場合は、電気配線のバンプとの接続部がモジュール接続端子になる。
【００２４】
各光導波路２は、光ファイバでいえばコアに相当するものであり、透光性即ち発光素子３の波長の光を良く透過する材料であって高屈折率の材料で形成されている。この実施形態では、各光導波路２は、感光性材料の層をフォトリソグラフィによってパターン化することで形成されるので、各光導波路２の材料は、フォトリソグラフィが可能な感光性であることも必要である。この種の高屈折率材料は、材料メーカーから適宜入手することができる。例えば、発光素子３がＡｌＧａＮＩｎＰのような波長６５０ｎｍ程度の半導体レーザーである場合、光導波路２の材料として重水素化ＰＭＭＡ等の樹脂材料が使用でき、例えば住友ベークライト株式会社から入手することができる。
【００２５】
各光導波路２とボード基板１との間に、クラッド層２１が設けられている。クラッド層２１は、光導波路（コア層）２より屈折率の低い材料のものとされる。光導波路２の材料として上記重水素化ＰＭＭＡである場合、クラッド層２１の材料は、例えばＵＶ硬化エポキシ樹脂とされる。尚、クラッド層２１に代えて、アルミや銅（これらの合金を含む）のような金属の層を反射層として介在させても良い。
【００２６】
クラッド層２１は、光導波性の向上のために各光導波路２とボード基板１との間に介在されていれば足りるとの考えから、光導波路２のようなパターン化はされていない。従って、クラッド層２１は光導波路２の構成要素ではないとすることもできる。具体的には、クラッド層２１は、各発光素子３と各受光素子４とが向かい合う領域内の全面を覆うものとなっている。「向かい合う領域」とは、各発光素子３及び各受光素子４が互いに平行に並んだ二つの直線で挟まれた領域ということである。この場合、一つの直線上に発光素子３と受光素子４とが交互に並んでいる場合もある。
【００２７】
尚、図１に示すように、光導波路２のボード基板２とは反対側（この例では上側）には、特にクラッド層は設けられていない。光導波路２は、空気よりも十分に高い屈折率の材料とされるので、クラッド層は不要との考えからである。尚、光導波路２の保護のために上からカバーする層を設けても良いが、この場合、カバーする層の屈折率は、光導波路２よりも十分に低いものとされる。
【００２８】
また、図２に示すように、この実施形態の光導波路実装ボードにおいて、各光導波路２は、直線状に延びて各対の発光素子３及び受光素子４をつないだものである。図２において、３×３の計９本の光導波路２が示されている。
そして、図２に示すように、二つの光導波路２が互いに直角に交差した部分が形成されている。即ち、この実施形態では、多数の光導波路２は直角格子状（碁盤目状）となっている。この構造は、高密度実装を考慮した上で導波路の構造を簡略化するため、同一平面上で二つの光導波路２を交差させることにし、その場合でも伝送品質の劣化がないようにするための工夫である。
【００２９】
限られたスペース内で多くのモジュールを搭載する高密度の光導波路実装ボードの場合、光導波路２でつなぐ箇所も多くなり、光導波路２の数も多くなる。この結果、光導波路２を交差せざるを得なくなる。この場合、従来の電気配線では交差を立体的にして互いに異なる高さとし間に絶縁層を介在させているので、これと同様の構造とすると、光導波路２を異なる高さとして上下にすれ違うような構造となる。しかしながら、このような構造は非常に複雑になり、製造も大変である。発明者の研究によると、光導波路２の場合、同一平面上で交差させても信号は光で送られるので、特に問題がないことが判明した。このため、実施形態では、同一平面上で二つの光導波路２を交差させる構造とし、高密度実装を可能にしつつ構造を簡略化し、製造を容易にしている。尚、二つの光導波路２の交差の角度が９０°から大きく外れると、交差部分で光が他方の光導波路に進入（混線）し易くなり、伝送品質の劣化が生じ易くなるので、交差の角度は、９０°±５°にすることが好ましい。
【００３０】
このような光導波路実装ボードの放熱構造について説明すると、図１に示すように、各発光素子３及び各発光素子ドライバー３１とボード基板１との間、各受光素子４及び各受光素子ドライバー４１とボード基板１との間には、各々ヒートシンク６が設けられている。各発光素子３、各受光素子４及び各ドライバー３１，４１は、直接的にはヒートシンク６に対してメタライズによって固定されている。
【００３１】
ヒートシンク６は、銅のような熱伝導性が良好な金属で形成されたプレート状のものであり、不図示の放熱フィンが付設されている。放熱フィンは、例えば、ヒートシンク６のうちボード基板１とは反対側において露出している部位に設けられる。発光素子３や受光素子４、光導波路２では、一部のエネルギーが熱となる。この熱は、ヒートシンク６に伝えられ、ヒートシンク６から放出される。
【００３２】
尚、ボード基板１には、コンピュータの筐体やサーバーラック等への取り付けのための部位やソケットへの装着用の端子、各種インターフェースの入出力ポート等が必要に応じて設けられる。
上記光導波路実装ボードは、サーバー用、ＰＣ用等の各種コンピュータの製造現場に持ち込まれ、各モジュールを実装したり、コンデンサ等の単体の電子部品を実装したり、増設用等の各種スロットを取り付けたりすることで所望の組み込みボードが完成する。完成した組み込みボードは、そのまま製品として出荷されたり、さらに筐体やラックマウント用のフレーム等に装着されたりする。
【００３３】
光導波路実装ボードを使用した組み込みボードでは、実装されたモジュール間の信号の授受が光導波路２を経由して行われる。即ち、あるモジュールの送信用のバンプ９１から出力される信号は、ビア５２を介して発光素子ドライバー３１に送られ、発光素子ドライバー３１が信号に従って発光素子３をオンオフさせる。この光信号が光導波路２を通して伝送され、受光素子４で受光される。受光素子４の光電変換出力は、受光素子ドライバー４１で受信信号とされ、ビア５２経由で相手側のモジュールの入力用のバンプに入力される。
【００３４】
モジュール間の信号の授受が光導波路２で行われるため、従来のプリント配線（電気配線）の場合に比べて電力のロスが格段に少ない。このため、この組み込みボードを搭載したサーバーは、従来に比べて電力消費量が格段に少なくなり、トラフィック需要の爆発的増加が続くと見られる次世代の通信インフラ基盤技術として好適なものとなる。また、当然ながら通信速度も格段に速くなるので、この点でも次世代の通信インフラ基盤技術として好適なものとなる。
【００３５】
また、実施形態の光導波路実装ボードは、モジュール接続端子５を備えているので、ユーザー（モジュールを実装して組み込みボードを製造するメーカー）は、モジュール接続端子５に端子（バンプ等）を接触させてモジュールを搭載するだけで実装が完了する。このため、従来のプリント配線ボードを使用していた製造工程を大きく変更することなく実施できる。
【００３６】
また、実施形態の光導波路実装ボードは、発光素子ドライバー３１及び受光素子ドライバー４１を備えているので、ユーザーの側で各ドライバー３１，４１を実装する必要がない。この点も、光導波路２を採用した組み込みボードの製造を容易なものにしている。例えば、各ドライバー３１，４１をインターポーザー９内に設けた構造とすることも可能である。しかしながら、インターポーザー９はボード基板１に比べてかなり面積の小さい部品であり、既にかなりの配線が高密度に設けられているので、スペースの面での余裕がない場合が多い。従って、ボード基板１上に各ドライバー３１，４１がある方が有利であり、実用性が高い。
【００３７】
尚、実装するモジュールの一つは電源モジュールであり、各ドライバー３１，４１は、電源モジュールから電力供給を受けるよう構成される。また、電源モジュールが組み込みボードとは別にコンピュータに搭載され、そこから電力供給を受けるよう構成される場合もあり得る。
また、前述したように、実施形態の光導波路実装ボードにおいて、各光導波路２は直線状に延びるものであり、９０°等のある角度を持って屈曲する部位は存在しない。９０°等の角度で屈曲する部位が存在すると、その部分で光が散乱したり乱反射したりし易く、光のオンオフの波形が劣化し易い。実施形態の場合、このような問題はない。但し、緩やかに曲がる形状とされることはあり得る。
【００３８】
次に、このような第一の実施形態の光導波路実装ボードの製造方法について説明する。以下の説明は、光導波路実装ボードの発明の実施形態についての説明でもある。
図４及び図５は、第一の実施形態の光導波路実装ボード製造方法について示した概略図であり、図４は断面概略図、図５は平面概略図である。
【００３９】
第一の実施形態の光導波路実装ボードを製造する場合、まず、図４（１）及び図５（１）に示すように、ボード基板１上にヒートシンク６及びクラッド層２１を形成する。ヒートシンク６は、メタライズによってボード基板１に固定される。図５（１）に示すように、この実施形態ではヒートシンク６は方形の枠状であり、その内側にクラッド層２１が形成される。クラッド材として選定された低屈折率材料が、ヒートシンク６の内側に塗布され、必要に応じて溶剤の揮発等の工程が行われる。この際、ヒートシンク６の内側のみにクラッド層２１を形成するため、フォトリソグラフィが採用され得るが、後の工程で形成される各光導波路２のようなパターン化はされない。また、防着用のカバーを使用して塗布することで、ヒートシンク６の内側のみにクラッド層２１が形成されるようにすることもある。尚、必要に応じてボード基板１上に予め電気配線が施される場合もある。
【００４０】
次に、図４（２）及び図５（２）に示すように、ヒートシンク６の上に各発光素子３及び各受光素子４をメタライズによって固定する。固定位置は、後で形成する各光導波路２の両端に相当する位置である。各光導波路２の形状及び位置は、組み込みボードの設計情報である各モジュールの実装位置に応じて選定される。そして、各ドライバー３１，４１も、ボード基板１上の所定位置にメタライズによって固定される。尚、図５では、便宜上、一つのモジュールの実装予定位置に固定される多数の発光素子３、受光素子４、各ドライバー３１，４１及びドライバー配線３２，４２の群をそれぞれ長方形で概略的に示している。
【００４１】
次に、図４（３）及び図５（３）に示すように、ボード基板１の表側（各モジュールを実装する側）の全面を覆う状態でコア材を塗布し、コア材層２２を形成する。コア材は、前述したように感光性であって発光素子３の出力波長の光をよく通す特性を有する材料のものが選定される。
尚、図４（３）及び図５（３）に示すように、コア材の塗布厚は、各発光素子３及び各受光素子４の高さ以上の厚さであり、従って、各発光素子３及び各受光素子４はコア材によって覆われた状態となる。また、コア材は、流動性を高めるために必要に応じて溶剤で希釈化され、塗布後、加熱等によって溶剤を揮発させる場合がある。
【００４２】
このようにしてコア材層２２を形成した後、コア材層２２の露光が行われる。実施形態の製造方法の大きな特徴点は、この際、空間光変調素子を使用して直接パターンを描くダイレクトイメージング露光（以下、ＤＩ露光という。）を採用する点である。この点について、図６及び図７を使用してより詳しく説明する。図６及び図７は、実施形態の光導波路実装ボード製造方法における露光工程をより具体的に示した図である。このうち、図６はＤＩ露光を行う装置（以下、ＤＩ露光装置という。）の斜視概略図、図７はＤＩ露光装置の主要部の断面概略図である。
【００４３】
ＤＩ露光装置は、図６に示すように、ワークとしてのボード基板１が載置されるステージ７１と、ステージ７１を水平な方向に直線移動させる直線移動機構７２と、直線移動機構７２によるステージ７１の移動経路上において所定のパターンの光を照射する照射ユニット７３等から構成されている。
照射ユニット７３は、ＤＩ露光装置の主要部を成すものであり、空間光変調素子７４（図７）を備えている。この実施形態では、空間光変調素子７４は、ＤＭＤ（Digital Mirror Device）となっている。ＤＭＤである空間光変調素子７４は、微小な方形ミラーを各々独立して姿勢制御可能な状態で敷き詰めた反射デバイスである。
【００４４】
図７に示すように、照射ユニット７３は、光源７５からの光を光ファイバ７６で導きながら平行光にして空間光変調素子７４に照射し、空間光変調素子７４からのパターン化された反射光をマイクロアレーレンズ７７を含む光学系でボード基板１に投影する構成となっている。図６に示すように、このような照射ユニット７３は、直線移動機構７２による移動路に沿って複数配置されているとともに移動路を横断する形で複数配置され、ボード基板１の幅方向をカバーしている。
【００４５】
露光工程を行う場合、ボード基板１をステージ７１に載せてステージ７１を直線移動機構７２により移動させ、各照射ユニット７３の直下の位置を通過させる。この際、各照射ユニット７３内の空間光変調素子７４を所定のタイミングで所定のシーケンスで制御し、所望のパターンでの露光が行われるようにする。ここでは、所望のパターンとは、形成すべき各光導波路２に応じたパターンである。尚、光源７５から発せられる光は、コア材の感光波長の光であることはいうまでもない。
【００４６】
尚、図６及び図７に示すＤＩ露光は、いわゆるマスクレスの露光であり、定型のパターンとしてのマスクの像を投影するものではない。投影する光のパターンは、露光装置が備えるコントローラが空間光変調素子７４を制御することで自由に変更が可能であり、一枚一枚のボード基板１に対して異なるパターンの露光をすることも可能である。このようなＤＩ露光装置は、例えば特開２０１５−５５８３２号公報に開示されている。
【００４７】
上記のようにしてＤＩ露光によりコア材層２２を露光した後、現像工程が行われる。現像工程を行うと、図４（４）及び図５（４）に示すように、所定のパターンでコア材が残留し、各光導波路２が形成される。尚、コア材は、対を成す発光素子３と受光素子４とをつないだ状態で残留するとともに各発光素子３及び各受光素子４の上面及び側面に覆い被さった状態で残留する。
尚、露光工程で行われるＤＩ露光において、照射される光のパターンは、コア材かネガ型かにより異なる。ネガ型の場合、形成する光導波路２の形状のパターンで光照射する。ポジ型の場合、形成する光導波路２のパターンが暗部（影）となるパターンで光照射する。
【００４８】
現像工程の後、適宜、洗浄や乾燥等の工程を行った後、図４（５）及び図５（５）に示すように、各素子３，４と各ドライバー３１，４１との配線、及びモジュール接続端子５の取り付けが行われる。即ち、予め多数のビア５２が所定の位置に形成されて各ビア５２に導電材料が埋め込まれている中間ベース５１を用意する。中間ベース５１は、実装予定のモジュールの数だけ用意される。
【００４９】
各中間ベース５１には、各素子３，４及び各ドライバー３１，４１に対向する面に予めドライバー配線３２，４２がＳＡＰにより予め形成されている。そして、各中間ベース５１をボード基板１に対して所定位置で装着する。所定位置とは、各ドライバー３１，４１の端子に各ビア５２が接触し、各素子３，４と各ドライバー３１，４１が各ドライバー配線３２，４２によって結線される位置である。各中間ベース５１の固定は、例えば接着材による接着で行われる。これにより、実施形態の光導波路実装ボードが完成する。
【００５０】
尚、光導波路実装ボードがインターポーザー９付きでユーザーに提供される場合もある。この場合は、図４（５）及び図５（５）の工程の後、インターポーザー９の実装工程が行われる。即ち、各バンプ９１が中間ベース５１上の各モジュール接続端子５（各ビア５２の端部）に接触する位置にインターポーザー９を配置し、この位置でインターポーザー９を固定する。
【００５１】
上述した光導波路実装ボード製造方法は、空間光変調素子７４を使用したＤＩ露光により各光導波路２のパターンを形成する点で、光導波路実装ボードの製造に特に適した方法となっている。ＤＩ露光は、前述したようにマスクレス露光であり、パターンを直接描画する。このため、露光工程を行う前の事情又は露光工程における事情等に応じて描画するパターンを微調整しながら露光を行うことができる。
【００５２】
例えば、この種の露光では、ワーク（実施形態ではボード基板１）に複数のアライメントマークが設けられていて、露光装置は各アライメントマークをセンサーで検出しながらワークの位置を調整してアライメントを行う。この際、ボード基板１の寸法精度（ばらつき）や各アライメントマークの形成位置の精度等の問題から、設計データに基づいてアライメントを行っても十分にアライメントが行えない場合がある。また、各発光素子３及び各受光素子４が、設計上の正しい位置から少しずれた位置に固定されてしまっている場合もある。
【００５３】
このような場合、描画するパターンの方を調整して各発光素子３と各受光素子４をつなぐよう各光導波路２を形成することができる。つまり、パターンの長さや投影位置、向き等を微調整しながら露光することで、各発光素子３と各受光素子４とを正しくつなぐことができる。
さらに、多数固定される発光素子３や受光素子４の中には、不良品が混ざっている場合もある。従って、不良品を見込んで少し多く発光素子３及び受光素子４を固定しておき、事前の検査で不良品であるとされた発光素子３又は受光素子４を外した状態で光導波路２を形成することがあり得る。このような手法は、マスクを使用した通常の露光では不可能であるが、上述したＤＩ露光では可能である。
【００５４】
尚、上記製造方法において、現像後に形成される各光導波路２は、一方の端部が各発光素子３との接合面を超えて延びる状態となり、他方の端部が各受光素子４との接合面を終えて延びる状態となる。これは、このような状態となるよう露光工程における描画のパターンが選定ないし調整されるということである。この点については、各光導波路２の端部が各発光素子の出射面及び各受光素子の受光面を完全に覆う状態となるので、これらの部分での光の損失をゼロにするという効果がある。加えて、このようにしておくと、現像工程において現像液が発光素子の出射面に到達したり受光素子の受光面に到達したりすることがなくなる。このため、現像液による各素子の劣化が防止されるという効果がある。
【００５５】
次に、第二の実施形態の光導波路実装ボードについて説明する。図８は、第二の実施形態の光導波路実装ボードの断面概略図である。
第一の実施形態では、各発光素子３及び各受光素子４は、各ドライバー３１，４１に接続される端子が上面（ボード基板１とは反対側の面）に形成されていたが、第二の実施形態ではこれが逆になっている。即ち、各発光素子３及び各受光素子４は、各端子が下面（ボード基板１の側の面）に形成されており、これらをつないだ状態でドライバー配線３２，４２が設けられている。
【００５６】
より具体的に説明すると、この実施形態でも、ボード基板１は絶縁材料で形成されている。ボード基板１の表面には、各ドライバー配線３２，４２が形成されている。そして、各発光素子３と各発光素子ドライバー３１は、ドライバー配線３２によって導通した状態でボード基板１に固定され、各受光素子４及び各受光素子ドライバー４１は、ドライバー配線４２によって導通した状態でボード基板１に固定されている。各固定は、例えば接着材による接着とされる。
【００５７】
そして、この実施形態においても、各ドライバー３１，４１と各モジュール接続端子５との導通は、中間ベース５１に設けられた各ビア５２によって行われる。図８に示すように、各ビア５２は、中間ベース５１のボード基板１との対向面まで延びて中間ベース５１を貫通している。ボード基板１には、各ドライバー配線３２，４２に加え、各ビア５２と各ドライバー３１，４１とをつなぐための配線（以下、ビア接続配線という。）３３，４３が形成されている。各ドライバー３１，４１は、各ビア接続配線３３，４３と各ビア５２を介して各モジュール接続端子５に導通している。
【００５８】
その他の構成要素については、基本的に第一の実施形態と同様である。各対の発光素子３及び受光素子４をつなぐよう各光導波路２が形成され、各光導波路２とボード基板１との間にクラッド層２１が設けられている。同様に、クラッド層２１はパターン化されていない。
【００５９】
この実施形態の光導波路実装ボードを製造する場合、まず、ボード基板１の表面に各ドライバー配線３２，４２及び各ビア接続配線３３，４３をＳＡＰにより形成する。次に、各発光素子３、各受光素子４及び各ドライバー３１，４１を接着によりボード基板１に固定した後、クラッド層２１を形成する。クラッド層２１を形成した後、各素子３，４及び各ドライバー３１，４１を固定しても良い。
【００６０】
次に、コア材層２２を塗布して同様に露光工程を行い、各光導波路２を形成する。その後、予め各ビア５２が形成されて配線材料が埋め込まれている中間ベース５１を所定の位置関係で被せて固定し、各ビア５２と各ビア接続配線３３，４３を導通させる。これにより、光導波路実装ボードが完成するが、ユーザーの要望に応じてインターポーザー９の実装が行われる。
【００６１】
第二の実施形態において、ヒートシンクを設けることも可能である。ヒートシンクを設ける場合、ヒートシンクとなる金属製のプレートの表面に絶縁膜を形成し、その上に各ドライバー配線３２，４２や各ビア接続配線３３，４３を形成する。そして、このプレートをメタライズによってボード基板１に固定する。その他は、上記製造方法と同様である。
【００６２】
次に、第三の実施形態の光導波路実装ボードについて説明する。図９は、第三の実施形態の光導波路実装ボードの断面概略図である。
第三の実施形態は、第一の実施形態を変形したものとなっている。この実施形態では、上記各実施形態と異なり、ボード基板１はアルミ、アルミ合金、銅又は銅合金等の金属製となっている。各発光素子３、各受光素子４及び各ドライバー３１，４１は、ボード基板１に対してメタライズによって直接固定されている。そして、ボード基板１の裏面（下面）に、ヒートシンク６が固定されている。
【００６３】
そして、この実施形態では、光導波路２とボード基板１との間にはクラッド層は設けられておらず、光導波路２はボード基板１に直接接している。ボード基板１が銅やアルミといった金属で形成されていて反射部材として機能するため、クラッド層は不要であるとの考えからである。
その他は、基本的に第一の実施形態と同様である。製造方法についても、クラッド層の形成工程がない点、ヒートシンク６を最後にボード基板１の裏面に固定する点を除き、第一の実施形態と基本的に同様である。
【００６４】
第三の実施形態では、クラッド層がないため、製造工程が簡略化され、また低コストの製品となる。クラッド層がなくても、ボード基板１自体が反射層として機能するため、光導波路２からの光の漏洩の問題はない。光は、空気との界面又はボード基板１（金属）との界面で全反射しながら光導波路２中を導かれる。
【００６５】
また、ボード基板１を金属で形成することは、放熱性の点でも有利である。金属製のボード基板１はそれ自体が大きな熱容量を持つので、各発光素子３や各受光素子４等の温度上昇を抑える働きがある。そして、上記のようにヒートシンク６を設けておけば、放熱性はさらに向上する。ヒートシンク６はボード基板１の裏面の他、側面（端面）に固定しても良い。このような放熱構造により、各素子３，４や各ドライバー３１，４１の温度上昇がより効果的に抑えられる。
【００６６】
尚、金属以外でも、ボード基板１を光導波路２よりも低屈折率の材料で形成しておくことで、クラッド層を設けない構造とすることができる。また、上述した第一第二の実施形態のようにクラッド層２１を形成する場合でも、光導波路２の形状でのパターン化はしないので、コア及びクラッドから成る従来の光導波路に比べると格段に工程が簡略化される。その一方、ボード基板１とコアとの間にクラッド層２１があるため、ボード基板１の材料として任意のものを選定し得る。
【００６７】
ボード基板１を金属製とすることは上記のような優位性があるが、ボード基板１上に電気配線を設ける必要がある場合がある。つまり、光配線と電気配線とが混在させる構造の場合がある。この場合、ボード基板１が金属製であると、ボード基板１上に絶縁性の層を介在させた状態で電気配線を形成する必要があり、この点で、構造が複雑になったり製造工程が煩雑になったりするデメリットがある。このようなデメリットがないという点では、絶縁製のボード基板１の方が好ましい。
【００６８】
上述した各実施形態において、実装されるモジュールとしては、インターポーザー付きのものを専ら説明したが、インターポーザーを使用しない通常のＭＣＭ等のモジュールでも良いし、シングルチップのモジュールであっても良い。インターポーザーを使用したモジュールの場合、複数のインターポーザーを積層してＬＳＩを三次元で高密度実装したモジュールであっても良い。また、モジュールは、プロセッサやメモリを搭載したモジュールの他、Ｉ／Ｏモジュール、各種インターフェースモジュール、拡張用スロットモジュール等であり得る。
【００６９】
尚、光導波路実装ボードについて、光導波路２と電気配線とが混在し得ると説明したが、ボード基板１中に部品が埋め込まれた構造（部品内蔵基板構造）が採用されることもあり得る。
また、モジュール接続端子５と各ドライバー３１，４１との接続は、中間ベース５１に設けられた各ビア５２によって行う構造の他、ワイヤーボンディングによって配線しても良く、モジュール接続端子５をボード基板１上に直接設けられた部位とし、ボード基板１の表面に設けた電気配線によって各ドライバー３１，４１と導通させても良い。
【００７０】
各実施形態において、伝送品質の劣化を防止するため、光導波路２の長さを制限することがあり得る。光導波路２は、光ファイバと同様に界面での全反射を利用して光を導くものであるが、全反射の回数が多くなると、光のオンオフ波形の劣化が大きくなる傾向がある。このため、光導波路２を長くしないようにして光が少ない全反射の回数で各受光素子４に到達するようにする場合がある。回数は、例えば２〜５回程度まである。全反射の回数は発光素子３が半導体レーザーであることを前提とすると、光導波路２の長さは１０００ｍｍ程度までにしておくことが伝送品質劣化防止の観点から好ましい。
【００７１】
また、伝送品質劣化防止を伝送損失防止よりも優先することがあり得る。具体的には、光導波路（コア層）２の周囲に空気に比べて光導波路２との屈折率差の小さい材料の層をクラッド層として設ける。この場合、光は相対的に全反射しにくくなる。光が全反射しにくいということは、受光素子４に到達する光のうち、界面に到達せずに直進又はほぼ直進して受光素子４に到達した光の割合が多くなることを意味し、より劣化の少ない信号の送受信が行えるようになる。
【００７２】
尚、上記各実施形態の説明において、実装される各モジュールの端子は出力用と入力用に分かれていることを前提にしたが、出力用と入力用とに兼用された端子（バンプ等）を備えたモジュールもあり得る。この場合は、当該端子に接触するモジュール接続端子は、一組の発光素子３と受光素子４とに接続される。そして、出力と入力とで切り替えを行いながら発光素子３と受光素子４とを駆動するドライバー回路が間に設けられる。
また、実装ボードが搭載されるコンピュータとしてはサーバーが専ら説明されたが、クライアントＰＣのようなサーバー以外のコンピュータであっても良く、この場合にも省消費電力やデータ処理速度の向上のメリットを享受できる。
【００７３】
さらに、光導波路実装ボード製造方法の実施形態において、空間光変調素子７４としてＤＭＤが使用されたが、ポリゴンミラーとｆθレンズを使用して変調させるものが採用されることもあり得る。具体的には、レーザー光源からの光をポリゴンミラーによりある幅方向にスキャンさせ、この方向に長いｆθレンズによりワーク（ボード基板１）の表面に集光させる。レーザー光源の出力を所定のタイミングでオンオフさせながらワークを幅方向（スキャン方向）に垂直な方向に直線移動させることで、ワーク上に所定のパターンの光を照射（描画）することができる。この種の空間光変調素子を使用しても、本願発明を実施することができる。
【００７４】
次に、上記実施形態の光導波路実装ボードを使用した実装ボードユニットについて説明する。図１０は、実施形態の光導波路実装ボードを使用した実装ボードユニットの断面概略図である。
図１０に示す実装ボードユニットは、光導波路実装ボード１００と、光導波路実施ボード１００を収容した冷却槽１０１とを備えている。光導波路実装ボード１００は、不図示のホルダーにより冷却槽１０１内で宙に浮いた状態で保持されている。冷却槽１０１内には冷媒１０２が溜められており、光導波路実装ボード１００は、冷媒１０２に浸けられた状態となっている。
【００７５】
図１０に示すように、冷却槽１０１には冷媒用配管１０３が接続されている。冷媒用配管１０３上には、冷却槽１０１から排出された冷媒１０２を冷却して所定の低温にする冷却機構１０４が設けられている。冷媒用配管１０３には、不図示のポンプが設けられており、冷却槽１０１から少しずつ冷媒１０２を排出させるとともに、冷却機構１０４で冷却された冷媒１０２を少しずつ冷却槽１０１に流入させるよう構成されている。
【００７６】
冷媒１０２としては、必要な低温において十分な流動性を有するものであるとともに電気的には絶縁性であることが必要である。さらに、光導波路実装ボード１００の光導波路２の屈折率よりも低い屈折率を有する材料であることが必要である。このような特性を有する冷媒材料としては、例えばスリーエムジャパン株式会社から入手可能なフッ素系不活性液体やエクソンモービル社（米国）から販売されている油材料SpectraSyn Polyalphaolefins(PAO)、さらにはソルベイスペシャルティポリマーズジャパン株式会社から販売されているガルテン（登録商標）等が使用できる。
【００７７】
光導波路実装ボード１００としては、上述した各実施形態のいずれを用いることができるが、図１０では一例として第一の実施形態のものが示されている。尚、冷却槽１０１は、不図示の配線ポートを有している。配線ポートは、光導波路実装ボード１００と外部の機器との配線のためのポートであり、冷媒１０２の漏出を防止した密な状態としつつ配線を接続した構造となっている。
【００７８】
この実装ボードユニットによれば、光導波路実装ボード１００全体が冷媒１０２に浸漬されるので、より高い冷却効率で冷却しながら光導波路実装ボード１００を動作させることができる。このため、発熱による動作特性の変化等の問題をより効果的に解消することができる。
尚、一つの冷却槽１０１には複数の光導波路実装ボードが収容されて冷却されることもあり、多数の光導波路実装ボードが搭載されているラック全体が冷却槽に収容されて冷却される構成が採用されることもあり得る。
【符号の説明】
【００７９】
１  ボード基板
２  光導波路
２１  クラッド層
２２  コア材層
３  発光素子
３１  ドライバー回路
３２  ドライバー配線
４  受光素子
４１  ドライバー回路
４２  ドライバー配線
５  モジュール接続端子
５１  中間ベース
５２  ビア
６  ヒートシンク
７４  空間光変調素子
９  インターポーザー
９１  バンプ
【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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