CN109997062A - 光电混载基板 - Google Patents

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Abstract

本发明提供能够进一步减小光的传播损失的光电混载基板。本发明的光电混载基板(A1、B1)具备：电路基板(E)；发光元件(11)、受光元件(12)，它们安装在上述电路基板(E)的第1面；以及光波导(W)，其层叠形成于上述电路基板(E)的、与上述第1面相反的一侧的第2面，且具有光路用的芯(7)，上述光波导(W)的芯(7)具有：端部，其形成有光反射面(7a、7b)，该光反射面(7a、7b)能够反射光(L)而进行上述芯(7)与上述发光元件(11)、受光元件(12)之间的光传播；延伸设置部(7A、7B)，其从上述芯(7)的端部侧朝向上述发光元件(11)、受光元件(12)延伸设置；以及主部(7D)，其作为该延伸设置部(7A、7B)的延伸设置源，该芯(7)的延伸设置部(7A、7B)和作为该延伸设置部(7A、7B)的延伸设置源的芯(7)的主部(7D)的与各自的轴向成直角的截面形状互不相同。

Description

光电混载基板
技术领域
本发明涉及一种具备电路基板、安装在该电路基板上的光元件、以及层叠形成在上述电路基板上的光波导的光电混载基板。
背景技术
在最近的电子设备等中，随着传输信息量的增加，除了采用电配线之外，还采用了光配线。作为这样的电子设备，例如，提出了如下那样的光电混载基板(第1以往例)。该光电混载基板具备：电路基板，其是在绝缘层的表面(第1面)形成电配线而成的；光波导〔第1包层、芯(光配线)、第2包层〕，其层叠在该电路基板的上述绝缘层的背面〔第2面：与电配线的形成面(第1面)相反的一侧的面〕；以及发光元件和受光元件，它们安装在上述电配线的形成面中的与上述光波导的两端部相对应的部分。在该光电混载基板中，光波导的两端部形成为相对于上述芯的长度方向(光的传播的方向)倾斜了45°的倾斜面，芯的位于上述倾斜面的部分成为光反射面。另外，上述绝缘层具有透光性，光可透过上述绝缘层在上述发光元件与第1端部的光反射面之间以及在上述受光元件与第2端部(与第1端部相反的一侧的端部)的光反射面之间传播。
上述光电混载基板中的光的传播如以下这样进行。首先，光从发光元件朝向第1端部的光反射面发出。该光在通过上述绝缘层之后，穿透光波导的第1端部的第1包层，并在芯的第1端部的光反射面反射(将光路变换90°)而在芯内沿着长度方向前进。然后，在该芯内传播的光在芯的第2端部的光反射面反射(将光路变换90°)，朝向受光元件前进。接下来，该光穿透第2端部的第1包层而射出，并在通过上述绝缘层之后被受光元件接收。
然而，从上述发光元件发出来的光和在第2端部的光反射面反射后的光会发生扩散。因此，一般而言，虽然上述发光元件的发光部的发光面形成得较小、上述受光元件的受光部的受光面形成得较宽阔，但有效地传播的光的量还是较少，光的传播损失较大。
因此，为了减小光的传播损失，提出了如下的光电混载基板(第2以往例)(例如，参照专利文献1)：在光波导中，使芯从芯的与上述光反射面相对应的端部侧朝向上述发光元件、受光元件延伸设置，缩短其延伸设置部的顶端面与上述发光元件的发光部之间的距离、以及上述延伸设置部的顶端面与上述受光元件的受光部之间的距离。即，在该光电混载基板中，缩短了从上述发光元件的发光部到上述延伸设置部的顶端面的距离，因此，能够在从上述发光元件的发光部的发光面发出来的光没扩散多少的时候，使该光入射到上述芯的延伸设置部的顶端面。另外，同样地，由于缩短了从上述延伸设置部的顶端面到上述受光元件的受光部的距离，因此，能够在从上述芯的延伸设置部的顶端面射出的光没扩散多少的时候，利用上述受光元件的受光部的受光面接收该光。因此，能够减小光的传播损失。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2010-140055号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而，最近，寻求进一步减小光的传播损失。上述专利文献1的光电混载基板在这点仍存在改善的余地。
本发明是鉴于这样的状况而做成的，提供能够进一步减小光的传播损失的光电混载基板。
用于解决问题的方案
本发明的光电混载基板构成为具备：电路基板；光元件，其安装在上述电路基板的第1面；光波导，其层叠形成于上述电路基板的、与上述第1面相反的一侧的第2面，且具有光路用的芯，其中，上述光波导的芯具有：端部，其形成为光反射面，该光反射面能够反射光而进行上述芯与上述光元件之间的光传播；延伸设置部，其从该芯的端部侧朝向上述光元件延伸设置；以及主部，其作为上述延伸设置部的延伸设置源，上述芯的延伸设置部和上述芯的主部的与各自的轴向成直角的截面的形状互不相同。
此外，在本发明中，上述截面形状呈相似形时的截面的尺寸互不相同，因此，视作截面的形状互不相同。
本发明人等为了在形成有上述芯的延伸设置部的光电混载基板中进一步减小光的传播损失而反复进行了研究。在该过程中，对于上述芯的延伸设置部和作为其延伸设置源的芯的主部，构思了使它们的与各自的轴向成直角的截面的形状互不相同。以往，将重点放在缩短上述芯的延伸设置部的顶端面与光元件之间的距离，因此，将芯的延伸设置部形成为与作为其延伸设置源的芯的主部相同的尺寸，未达到如上述那样使彼此的截面形状不同的构思。因此，上述芯的延伸设置部和作为其延伸设置源的芯的主部都形成为相同的截面形状。
因此，如本发明人等的上述构思那样，当使芯的延伸设置部的截面形状和作为其延伸设置源的芯的主部的截面形状彼此不同时，能够增大上述芯的延伸设置部的形状的自由度。因此，发现了：能够根据光元件的种类、光电混载基板的构造等形成上述芯的延伸设置部的形状，以进一步减小光的传播损失。
例如，光元件若是发光元件，由于从发光元件的发光部发出来的光扩散，因此，将供该光入射的延伸设置部的顶端面形成得较宽，从而能够使更多光向该顶端面入射，因此，能够进一步减小光的传播损失。另外，光元件若是受光元件，由于从该受光元件侧的延伸设置部的顶端面射出的光扩散，因此，将射出该光的延伸设置部的顶端面形成得较小，从而能够在受光元件的受光部的受光面中以使光的扩展更小的状态进行受光，因此，能够进一步减小光的传播损失。
发明的效果
本发明的光电混载基板形成有从芯的端部侧朝向光元件延伸设置的延伸设置部，因此，能够缩短芯的延伸设置部的顶端面与光元件之间的距离。由此，能够在光在芯的延伸设置部的顶端面与光元件之间没扩散多少的时候，进行光的传播，因此，有效地传播的光的量较多，能够减小光的传播损失。而且，本发明的光电混载基板的芯的延伸设置部和作为其延伸设置源的芯的主部的与各自的轴向成直角的截面的形状互不相同，因此，能够增大上述芯的延伸设置部的形状的自由度。因此，能够根据光元件的种类、光电混载基板的构造等形成上述芯的延伸设置部的形状，以进一步减小光的传播损失。
例如，上述延伸设置部若是发光元件侧的延伸设置部，则将该延伸设置部的顶端面形成得较宽，从而能够使更多光向该顶端面入射，能够进一步减小光的传播损失。另外，上述延伸设置部若是受光元件侧的延伸设置部，则将该延伸设置部的顶端面形成得较小，从而能够在受光元件的受光部的受光面中以使光的扩展更小的状态进行受光，因此，能够进一步减小光的传播损失。
尤其是，上述电路基板具备：绝缘层，其具有透光性；和电配线，其形成在该绝缘层的第1面，上述绝缘层的与上述第1面相反的一侧的第2面是层叠形成有上述光波导的上述电路基板的第2面，在上述芯的延伸设置部的顶端面与上述绝缘层的上述第2面抵接的情况下，能够利用上述绝缘层在物理方面和化学方面这两方面保护上述延伸设置部的顶端面。因此，能够适当地维持上述延伸设置部的顶端面的状态，能够维持进一步减小光的传播损失的状态。
并且，在上述光元件是发光元件、上述芯的延伸设置部的顶端面的面积大于该发光元件的发光部的发光面的面积的情况下，即使从发光元件的发光部的发光面发出来的光扩散，由于上述延伸设置部的顶端面(光入射面)较宽，因此，也能够使更多光向该延伸设置部的顶端面入射。因此，能够进一步减小光的传播损失。
另外，在上述光元件是受光元件、上述芯的延伸设置部的顶端面的面积小于该受光元件的受光部的受光面的面积的情况下，即使从上述延伸设置部的顶端面射出来的光扩散，由于该延伸设置部的顶端面(光射出面)较小，因此，也能够在受光元件的受光部的受光面中以使光的扩展更小的状态进行受光。因此，能够进一步减小光的传播损失。
而且，在上述芯的延伸设置部的侧周面处于与上述光波导的包层接触的状态、上述芯的延伸设置部的与上述包层之间的界面部形成为由上述包层的形成材料与上述芯的形成材料混合而成的混合层的情况下，若没有形成该混合层，则上述芯的延伸设置部与上述包层之间的界面有时会形成为粗面，若形成上述混合层，则该混合层的两面不会形成为粗面。并且，在上述延伸设置部中前进的光不是在该界面(粗面)反射，而是在上述混合层的两面中的朝向芯的内侧的面反射，因此，该反射变得适当。其结果，能够维持光的传播效率，能够维持进一步减小光的传播损失的状态。
并且，在上述芯的延伸设置部朝向该延伸设置部的顶端面去而逐渐变细的情况下，上述延伸设置部的侧周面成为倾斜面，因此，能够通过该倾斜面处的光的反射，适当地引导光。例如，上述延伸设置部若是发光元件侧的延伸设置部，则能够通过使从该延伸设置部的顶端面入射来的光在上述倾斜面处反射，来效率良好地向芯端部的光反射面引导。因此，能够进一步减小光的传播损失。另外，上述延伸设置部若是受光元件侧的延伸设置部，则能够通过使经芯端部的光反射面反射后的光在上述倾斜面处反射，来效率良好地向上述延伸设置部的顶端面引导。因此，能够进一步减小光的传播损失。
另外，在上述光反射面的靠上述光元件侧的端部位于上述芯的延伸设置部的区域的情况下，能够在发光元件侧的延伸设置部中将经上述光反射面反射后的光效率良好地向上述延伸设置部的顶端面引导，因此，能够进一步减小光的传播损失。
附图说明
图1是示意性地表示使用了本发明的光电混载基板的第1实施方式的光电混载模块的纵剖视图。
图2的(a)～(c)是示意性地表示上述光电混载基板的电路基板的形成工序的说明图，图2的(d)是示意性地表示上述光电混载基板的金属层的形成工序的说明图。
图3的(a)～(d)是示意性地表示上述光电混载基板的光波导的形成工序的说明图。
图4的(a)是示意性地表示上述光波导的形成工序的说明图，图4的(b)是示意性地表示上述光电混载基板的光元件的安装工序的说明图。
图5是示意性地表示本发明的光电混载基板的第2实施方式的纵剖视图。
图6的(a)、(b)是示意性地表示上述光电混载基板的光波导的形成工序的一部分的说明图。
图7是示意性地表示本发明的光电混载基板的第3实施方式的纵剖视图。
图8是示意性地表示本发明的光电混载基板的第4实施方式的纵剖视图。
图9是示意性地表示上述光电混载基板的光波导的形成工序的一部分的说明图。
图10是示意性地表示本发明的光电混载基板的第5实施方式的纵剖视图。
图11的(a)是示意性地表示以往的光电混载基板的光波导中的、经激光加工的光反射面的放大剖视图，图11的(b)是示意性地表示本发明的上述第5实施方式的光波导中的、经激光加工的光反射面的放大剖视图。
具体实施方式
接着，基于附图详细地说明本发明的实施方式。
图1是表示使用了本发明的光电混载基板的第1实施方式的光电混载模块的纵剖视图。如图1所示，该实施方式的光电混载基板A1、B1是与光纤F的两端部连接而使用的，由上述光电混载基板A1、B1和光纤F形成了光电混载模块。各端部的光电混载基板A1、B1具备：电路基板E；光元件11、12，其安装在该电路基板E的第1面(在图1中，是上表面)；以及光波导W，其层叠形成在上述电路基板E的、与上述第1面相反的一侧的第2面(在图1中，是下表面)。对于上述光元件11、12而言，设置于第1端部(在图1中，是左端部)的光电混载基板A1的是发光元件11，设置于第2端部(在图1中，是右端部)的光电混载基板B1的是受光元件12。而且，在该实施方式中，在上述电路基板E与上述光波导W之间的、与供上述发光元件11和上述受光元件12安装的安装用焊盘2a相对应的部分，设置有加强用的金属层M。
更详细地说明的话，上述电路基板E在具有透光性的绝缘层1的第1面(在图1中，是上表面)形成有电配线2和上述安装用焊盘2a，该电配线2被覆盖层3覆盖。
上述光波导W具有光路用的芯7，该芯7具备：主部7D，其由第1包层6和第2包层8夹持；和四棱柱状的延伸设置部7A、7B，其从该芯7的主部7D的第1端部侧朝向上述发光元件11、上述受光元件12延伸设置。并且，光波导W的与上述发光元件11和上述受光元件12相对应的第1端部形成为相对于芯7的主部7D的长度方向倾斜45°的倾斜面，芯7的主部7D的位于该倾斜面的部分成为光反射面7a、7b。另外，上述光波导W的第2端部〔与光反射面7a、7b(第1端部)相反的一侧的端部〕形成为与芯7的长度方向成直角的直角面，芯7的位于该直角面的部分成为要与上述光纤F的芯10的端面连接的连接面7c。
并且，在该实施方式中，虽然上述芯7的、除了光反射面7a、7b的形成部分(端部)之外的主部7D和延伸设置部7A、7B的与其轴向成直角的截面都形成为正方形，但对于主部7D和延伸设置部7A、7B而言，上述截面(正方形)的尺寸(一边的长度)互不相同(截面形状互不相同)。这是本发明的较大的特征之一。而且，在该实施方式中，发光元件11侧(光电混载基板A1)的延伸设置部7A的截面积大于受光元件12侧(光电混载基板B1)的延伸设置部7B的截面积。并且，发光元件11侧(光电混载基板A1)的延伸设置部7A的顶端面的面积大于发光元件11的发光部11a的发光面的面积，受光元件12侧(光电混载基板B1)的延伸设置部7B的顶端面的面积小于受光元件12的受光部12a的受光面的面积。在该情况下，出于进一步减小光L的传播损失的观点考虑，优选的是，在发光元件11侧的光电混载基板A1中，在俯视时，发光元件11的发光部11a的发光面整体位于发光元件11侧的延伸设置部7A的顶端面的区域内。同样地，优选的是，在受光元件12侧的光电混载基板B1中，在俯视时，受光元件12侧的延伸设置部7B的顶端面整体位于受光元件12的受光部12a的受光面的区域内。此外，发光元件11的发光部11a的发光面通常是直径15μm左右的圆形，受光元件12的受光部12a的受光面通常是直径35μm～45μm左右的圆形。
另外，在该实施方式中，芯7的延伸设置部7A、7B的顶端面与上述电路基板E的绝缘层1的第2面(在图1中，是下表面)抵接。而且，在该实施方式中，在上述延伸设置部7A、7B的侧周面的周围形成有充满空气的空腔部20，上述延伸设置部7A、7B和空腔部20成为被上述绝缘层1、金属层M、第1包层6以及芯7的主部7D密闭的状态。
上述金属层M配置于上述电路基板E的绝缘层1与上述光波导W的第1包层6之间。并且，在上述金属层M的与上述发光元件11和上述光反射面7a之间相对应的部分、以及上述金属层M的与上述受光元件12和上述光反射面7b之间相对应的部分，形成有贯通孔5。
上述光电混载模块中的光传播如下这样进行。即，首先，在第1端部(在图1中，是左端部)的光电混载基板A1中，光L从上述发光元件11的发光部11a的发光面朝向芯7的延伸设置部7A的顶端面发出。该光L透过上述绝缘层1，从上述延伸设置部7A的顶端面向该延伸设置部7A内入射。接下来，该光L在上述芯7的主部7D的第1端部的光反射面7a反射而将光路变换90°，该光L在该芯7的主部7D内传播到第2端部的连接面7c，之后从该连接面7c射出。接下来，该光L从上述光纤F的芯10的第1端部(在图1中，是左端部)向该光纤F的芯10内入射，在该光纤F的芯10内传播到第2端部(在图1中，是右端部)，之后从该第2端部射出。接下来，该光L在第2端部(在图1中，是右端部)的光电混载基板B1中从芯7的第2端部的连接面7c向该芯7的主部7D入射。接下来，该光L传播到上述芯7的主部7D的第1端部的光反射面7b，并在该光反射面7b反射而将光路变换90°，将该光L向芯7的延伸设置部7B传播。接下来，该光L从上述延伸设置部7B的顶端面射出，在透过上述绝缘层1之后，被受光元件12的受光部12a的受光面接收。
在上述光传播中，在第1端部(在图1中，是左端部)的光电混载基板A1中，由于形成有从芯7的第1端部侧朝向发光元件11延伸设置的延伸设置部7A，因此，能够缩短该延伸设置部7A的顶端面与发光元件11的发光部11a之间的距离。由此，能够在从发光元件11的发光部11a的发光面发出来的光L没扩散多少的时候，使该光L从上述延伸设置部7A的顶端面入射。其结果，有效地入射的光L的量变多，能够减小光L的传播损失。而且，发光元件11侧(光电混载基板A1)的延伸设置部7A的顶端面(光入射面)的面积大于发光元件11的发光部11a的发光面的面积。因此，即使从发光元件11的发光部11a发出来的光L扩散，也能够使更多的光L向上述延伸设置部7A的顶端面(光入射面)入射。其结果，能够进一步减小光L的传播损失。
另外，在第2端部(在图1中，是右端部)的光电混载基板B1中，由于形成有从芯7的第1端部侧朝向受光元件12延伸设置的延伸设置部7B，因此，能够缩短该延伸设置部7B的顶端面与受光元件12的受光部12a之间的距离。由此，能够在从上述延伸设置部7B的顶端面射出来的光L没扩散多少的时候，利用上述受光元件12的受光部12a的受光面接收该光L。因此，有效地接收到的光L的量变多，能够减小光L的传播损失。而且，受光元件12侧(光电混载基板B1)的延伸设置部7B的顶端面(光射出面)的面积小于受光元件12的受光部12a的受光面的面积。因此，即使从该延伸设置部7B的顶端面(光射出面)射出的光L扩散，也能够在受光元件12的受光部12a的受光面中以使光L的扩展更小的状态进行受光。其结果，能够进一步减小光L的传播损失。
在此，上述芯7的延伸设置部7A、7B的侧周面与空气(空腔部20)接触。上述延伸设置部7A、7B的折射率是超过1的值，上述空气的折射率是1。由于该折射率差，在上述延伸设置部7A、7B传播的光L不透过延伸设置部7A、7B的侧周面而是在该侧周面反射，不会从延伸设置部7A、7B泄漏。
另外，上述光反射面7a、7b的外侧也是空气，因此，由于芯7的主部7D与空气之间的折射率差，光L不透过上述光反射面7a、7b，而是在该光反射面7a、7b反射。
并且，在上述光电混载基板A1、B1中，上述延伸设置部7A、7B和空腔部20成为被上述绝缘层1、金属层M、第1包层6以及芯7的主部7D密闭的状态，因此，能够在物理方面和化学方面这两方面保护上述延伸设置部7A、7B。尤其是，上述延伸设置部7A、7B的顶端面与上述绝缘层1的第2面(在图1中，是下表面)抵接，因此，该延伸设置部7A、7B的顶端面也能够利用上述绝缘层1得到物理方面和化学方面这两方面的保护。因此，能够适当地维持上述延伸设置部7A、7B的顶端面的状态，能够维持进一步减小光L的传播损失的状态。
接着，对上述光电混载基板A1、B1的制造方法进行说明。此外，由于上述光电混载基板A1、B1的制造方法不论是光电混载基板A1还是光电混载基板B1都相同，因此，在说明该制造方法的图2～图4中，对安装有受光元件12的光电混载基板B1进行图示。
〔光电混载基板A1、B1的电路基板E的形成〕
首先，准备用于形成上述金属层M的金属片材Ma〔参照图2的(a)〕。作为该金属片材Ma的形成材料，可列举出例如不锈钢、42合金等，其中，出于尺寸精度等观点考虑，优选不锈钢。上述金属片材Ma(金属层M)的厚度设定于例如10μm～100μm的范围内。
接下来，如图2的(a)所示，在上述金属片材Ma的第1面〔在图2的(a)中，是上表面〕涂敷感光性绝缘树脂，利用光刻法形成预定图案的绝缘层1。作为该绝缘层1的形成材料，可列举出例如聚酰亚胺、聚醚腈、聚醚砜、聚对苯二甲酸乙二酯、聚萘二甲酸乙二酯、聚氯乙烯等合成树脂，硅系溶胶凝胶材料等。上述绝缘层1的厚度设定于例如10μm～100μm的范围内。
接着，如图2的(b)所示，利用例如半加成法、减成法等形成上述电配线2和安装用焊盘2a。
接下来，如图2的(c)所示，在上述电配线2的部分涂敷由聚酰亚胺树脂等构成的感光性绝缘树脂，利用光刻法形成覆盖层3。这样一来，在上述金属片材Ma的第1面形成电路基板E。
〔光电混载基板A1、B1的金属层M的形成〕
之后，如图2的(d)所示，通过对上述金属片材Ma实施蚀刻等，将该金属片材Ma的长度方向的顶端部侧部分〔与光波导W(参照图1)的第2端部相对应的部分〕S去除，并且，在该金属片材Ma形成贯通孔5。这样一来，将上述金属片材Ma形成为金属层M。
〔光电混载基板A1、B1的光波导W的形成〕
然后，为了在上述电路基板E和上述金属层M的层叠体的背面(与电路基板E的第2面相当的面)形成光波导W(参照图1)，首先，如图3的(a)所示，在上述层叠体的背面(在图中，是下表面)涂敷作为第1包层6的形成材料的感光性树脂，利用光刻法形成为第1包层6。该第1包层6以将上述金属层M的长度方向的顶端部侧部分S的去除部分填埋了的状态形成，并以未填埋上述金属层M的贯通孔5的状态形成。由此，利用该贯通孔5、上述第1包层6的与该贯通孔5相对应的部分(贯通孔6a)、以及上述绝缘层1的与上述贯通孔5相对应的部分，形成凹部21。上述第1包层6的厚度〔从金属层M的背面(在图中，是下表面)算起的厚度〕设定于例如5μm～80μm的范围内。此外，在光波导W的形成时(上述第1包层6、下述芯7、下述第2包层8的形成时)，上述层叠体的背面朝上。
接下来，如图3的(b)所示，向上述凹部21填充作为芯7的延伸设置部7A、7B的形成材料的感光性树脂，利用光刻法形成芯7的延伸设置部7A、7B。此时，在该延伸设置部7A、7B的侧周面与上述凹部21的周壁之间形成有环状的槽22。上述延伸设置部7A、7B的长度设定于例如20μm～300μm的范围内。
接着，如图3的(c)所示，在第1包层6的表面(在图中，是下表面)层叠作为芯7的主部7D的形成材料的感光性干膜、或涂敷感光性树脂，利用光刻法形成芯7的主部7D。由此，上述环状的槽22的开口面被封堵，该槽22成为所述空腔部20。另外，上述芯7的主部7D的顶端部(第2端部)形成为与该芯7的长度方向成直角的面，成为要与上述光纤F的芯10(参照图1)的端面连接的连接面7c。另外，对于上述芯7的主部7D的尺寸，例如，宽度设定于20μm～100μm的范围内，厚度设定于20μm～100μm的范围内，长度设定于0.5cm～100cm的范围内。上述芯7的延伸设置部7A、7B的折射率和主部7D的折射率相同，它们的折射率比上述第1包层6和下述第2包层8〔参照图3的(d)〕的折射率大。
然后，如图3的(d)所示，以覆盖上述芯7的主部7D的方式在上述第1包层6的表面(在图中，是下表面)涂敷第2包层8的形成材料，利用光刻法形成第2包层8。该第2包层8的厚度〔从芯7的顶面(在图中，是下表面)算起的厚度〕设定于例如3μm～50μm的范围内。作为上述第2包层8的形成材料，例如，可举出与上述第1包层6同样的感光性树脂。
之后，如图4的(a)所示，例如，利用激光加工等，将芯7的主部7D的与上述芯7的延伸设置部7A、7B相对应的(在图中，位于下方的)部分(第1端部)与上述第1包层6和上述第2包层8一起，形成为相对于芯7的主部7D的长度方向倾斜45°倾斜面。上述芯7的主部7D的位于上述倾斜面的部分成为光反射面7a、7b。这样一来，在上述电路基板E和上述金属层M的层叠体的背面(在图中，是下表面)形成光波导W。
〔光电混载基板A1、B1的发光元件11和受光元件12的安装〕
然后，如图4的(b)所示，在电路基板E的安装用焊盘2a上安装发光元件11或受光元件12。这样一来，获得具有发光元件11的光电混载基板A1和具有受光元件12的光电混载基板B1。
之后，将具有发光元件11的光电混载基板A1的芯7的连接面7c借助连接器(未图示)等与光纤F的芯10(参照图1)的第1端部连接，将具有受光元件12的光电混载基板B1的芯7的连接面7c借助连接器(未图示)等与该光纤F的芯10的第2端部(与第1端部相反的一侧的端部)连接。这样一来，获得图1所示的光电混载模块。
图5是表示本发明的光电混载基板的第2实施方式的纵剖视图。该实施方式的光电混载基板A2、B2构成为在图1所示的第1实施方式中，在芯7的延伸设置部7A、7B的侧周面的周围的空腔部20(参照图1)形成有第1包层6。即，芯7的延伸设置部7A、7B的侧周面与第1包层6接触。除此之外的部分与上述第1实施方式同样，对于同样的部分标注有相同的附图标记。
关于该第2实施方式的光电混载基板A2、B2的制作，直到电路基板E的形成工序和金属层M的形成工序为止的工序是与上述第1实施方式同样地进行的〔参照图2的(a)～(d)〕。然后，在接下来的第1包层6的形成工序中，如图6的(a)所示，将第1包层6形成为用第1包层6将在金属片材Ma形成的贯通孔5以留下与芯7的延伸设置部7A、7B(参照图5)相对应的部分(贯通孔6a)的方式填埋的状态。由此，利用上述贯通孔6a、以及上述绝缘层1的与该贯通孔6a相对应的部分形成凹部25。接下来，如图6的(b)所示，将作为芯7的延伸设置部7A、7B和主部7D的形成材料的感光性树脂涂敷于上述第1包层6的表面(在图中，是下表面)，并且向上述凹部25填充，利用光刻法同时形成芯7的延伸设置部7A、7B和主部7D。之后的第2包层8的形成工序及其之后的工序与上述第1实施方式同样地进行〔参照图3的(d)、图4的(a)、(b)〕。
并且，该第2实施方式也起到与上述第1实施方式同样的作用·效果。另外，在该第2实施方式中，芯7的延伸设置部7A、7B的侧周面不是与空腔部20(参照图1)接触，而是与第1包层6接触，因此，上述延伸设置部7A、7B成为被第1包层6加强了的状态。
图7是表示本发明的光电混载基板的第3实施方式的纵剖视图。该实施方式的光电混载基板A3、B3构成为在图5所示的第2实施方式中，上述芯7的延伸设置部7A、7B以及主部7D的与上述第1包层6之间的界面部形成为混合层9，该混合层9是上述第1包层6的形成材料与上述芯7的延伸设置部7A、7B以及主部7D的形成材料混合而成的。另外，上述芯7的主部7D的与上述第2包层8之间的界面部也形成为混合层9，该混合层9是上述第2包层8的形成材料与上述芯7的形成材料混合而成的。该混合层9的折射率小于芯7的延伸设置部7A、7B以及主部7D的折射率，且大于第1包层6和第2包层8的折射率。除此之外的部分与上述第2实施方式同样，对于同样的部分标注有相同的附图标记。
关于该第3实施方式的光电混载基板A3、B3的制作，直到电路基板E的形成工序和金属层M的形成工序为止的工序是与上述第1实施方式同样地进行的〔参照图2的(a)～(d)〕。然后，在接下来的第1包层6的形成工序〔参照图6的(a)〕、芯7的延伸设置部7A、7B以及主部7D的形成工序〔参照图6的(b)〕、以及第2包层8的形成工序〔参照图3的(d)〕中，使第1包层6、芯7的延伸设置部7A、7B以及主部7D、以及第2包层8未完全硬化，设为软化状态。之后，通过进行加热，使第1包层6和第2包层8的形成材料渗入芯7的延伸设置部7A、7B以及主部7D，形成上述混合层9。存在上述芯7等的状态越软化、该混合层9的厚度越厚的倾向，另外，存在上述加热温度越高、该混合层9的厚度越薄的倾向。之后的光反射面7a、7b的形成工序及其之后的工序与上述第1实施方式同样地进行〔参照图4的(a)、(b)〕。
并且，该第3实施方式也起到与上述第2实施方式同样的作用·效果。另外，在该第3实施方式中，上述芯7的延伸设置部7A、7B以及主部7D的与上述第1包层6和第2包层8之间的界面部形成为上述混合层9。若没有形成该混合层9，则上述界面有时会形成为粗面，若形成上述混合层9，则该混合层9的两面不会形成为粗面。因此，在上述芯7的延伸设置部7A、7B以及主部7D中前进的光L不是在该界面(粗面)反射，而是在上述混合层9的两面中的朝向芯7的内侧的面反射，因此，该反射变得适当。其结果，能够维持光L的传播效率，能够维持进一步减小光L的传播损失的状态。
此外，优选的是，上述混合层9相对于芯7的延伸设置部7A、7B以及主部7D的宽度所占的比例、以及上述混合层9相对于芯7的延伸设置部7A、7B以及主部7D的厚度所占的比例处于5％～20％的范围内。其原因在于，若该比例过低，则存在无法充分发挥由上述混合层9带来的针对光L的适当反射的效果，若上述比例过高，则存在芯7的延伸设置部7A、7B以及主部7D中的光路面积变小、光L的传播损失变高的倾向。
图8是表示本发明的光电混载基板的第4实施方式的纵剖视图。该实施方式的光电混载基板A4、B4是在图7所示的第3实施方式中，上述芯7的延伸设置部7A、7B形成为朝向该延伸设置部7A、7B的顶端面去而逐渐变细的四棱锥台状。除此之外的部分与上述第3实施方式同样，对于同样的部分标注有相同的附图标记。
关于该第4实施方式的光电混载基板A4、B4的制作，直到电路基板E的形成工序和金属层M的形成工序为止的工序与上述第1实施方式同样地进行〔参照图2的(a)～(d)〕。然后，在接下来的第1包层6的形成工序中，如图9所示，利用灰度曝光将第1包层6形成为与芯7的延伸设置部7A、7B(参照图8)相对应的部分(贯通孔6a)如上述那样朝向顶端面去而逐渐变细。此时，未使第1包层6完全硬化，设为软化状态。之后的芯7的延伸设置部7A、7B以及主部7D的形成工序及其之后的工序与上述第3实施方式同样地进行〔参照图6的(b)、图3的(d)、图4的(a)、(b)〕。
并且，该第4实施方式也起到与上述第3实施方式同样的作用·效果。尤其是，在受光元件12侧的延伸设置部7B中，能够进一步缩小顶端面(光射出面)，因此，能够在受光元件12的受光部12a的受光面中以使光L的扩展更小的状态进行受光。因此，能够进一步减小光L的传播损失。
另外，在该第4实施方式中，上述延伸设置部7A、7B的侧周面成为倾斜面，能够利用该倾斜面处的光的反射适当地引导光L。例如，在发光元件11侧的延伸设置部7A中，能够利用上述倾斜面处的反射，将从该延伸设置部7A的顶端面入射来的光L效率良好地向光反射面7a引导。因此，能够进一步减小光L的传播损失。另外，在受光元件12侧的延伸设置部7B中，能够利用上述倾斜面处的反射，将在光反射面7b反射来的光L效率良好地向上述延伸设置部7B的顶端面引导。因此，能够进一步减小光L的传播损失。
此外，在该图8所示的第4实施方式中，芯7的延伸设置部7A、7B以及主部7D的与上述第1包层6和第2包层8之间的界面部形成为混合层9，但也可以将未形成该混合层9的光电混载基板(未图示)作为其他实施方式。
图10是表示本发明的光电混载基板的第5实施方式的纵剖视图。该实施方式是安装有受光元件12的一侧的光电混载基板B5。该光电混载基板B5构成为在图8所示的第4实施方式中，光反射面7b中的靠上述受光元件12侧的端部(图10中，是光反射面7b的上端部)位于上述芯7的延伸设置部7B的区域。除此之外的部分与上述第4实施方式同样，对于同样的部分标注有相同的附图标记。
即，在所述第2以往例的光电混载基板中，如在图11的(a)中放大地表示主要部分那样，光反射面57b的上端部位于芯57(相当于第5实施方式的芯7的主部7D)处，不位于延伸设置部57B。其理由在于，在上述第2以往例的光电混载基板中，使上述延伸设置部57B的中心轴线Q〔在图11的(a)中以单点划线表示〕与将光反射面57b的中心和受光元件12的受光部12a的受光面的中心连结的直线P〔图11的(a)中以单点划线表示〕一致，而且，将芯57和延伸设置部57B形成为相同的尺寸。在这样的第2以往例的光电混载基板中，更详细地说明的话，通过激光加工形成的上述光反射面57b在与第1包层56及第2包层58之间的界面部形成有台阶部G。其理由在于，在利用激光加工形成上述光反射面57b的情况下，在上述界面部，材料(折射率)发生变化，因此，激光的行进路径也变化。并且，在上述光反射面57b的上部(与第1包层56之间的界面部)的台阶部G中，光L的反射不适当，经其反射后的光L没有被向上述延伸设置部57B引导。因此，位于芯57的上述台阶部G成为增大光L的传播损失的原因。此外，图11的(a)是剖视图，但为了使光L的行进路径和光反射面57b明确，未施划剖面线。
因此，在该第5实施方式中，如在图11的(b)放大地表示主要部分那样，加厚芯7的延伸设置部7B的厚度〔在图11的(b)中，是横向的尺寸〕，使该延伸设置部7B的中心轴线R相对于将光反射面7b的中心和受光元件12的受光部12a的受光面的中心连结的直线P向光电混载基板B5的第1端侧〔在图10、图11的(b)中，是右侧〕偏移。由此，如上述那样，光反射面7b的上端部位于上述芯7的延伸设置部7B的区域。在利用激光加工形成这样的光反射面7b的情况下，虽然在该光反射面7b的上端部(与第1包层6之间的界面部)形成台阶部G，但该台阶部G位于芯7的几乎不影响光L的反射的延伸设置部7B，不位于芯7的影响光L的反射的主部7D。即，在该第5实施方式中，能够将经上述光反射面7b反射的光L效率良好地向上述延伸设置部7B的顶端面引导，因此，能够进一步减小光L的传播损失。此外，图11的(b)也是剖视图，但为了使光L的行进路径和光反射面7b明确，未施划剖面线。
并且，除了上述那样的作用·效果以外，在该第5实施方式中，还起到与上述第4实施方式同样的作用·效果。
此外，在该图10所示的第5实施方式中，芯7的延伸设置部7B以及主部7D的与上述第1包层6和第2包层8之间的界面部形成为混合层9，但也可以将未形成该混合层9的光电混载基板(未图示)作为其他实施方式。另外，在该图10所示的第5实施方式中，上述芯7的延伸设置部7B形成为随着向延伸设置方向(顶端面侧)去而逐渐变细的四棱锥台状，但也可以如图1、5、7所示，将在延伸设置方向(向顶端面侧)上形成为恒定尺寸的四棱柱状的光电混载基板(未图示)作为其他实施方式。
而且，在上述各实施方式中，使发光元件11侧的延伸设置部7A的尺寸大于受光元件12侧的延伸设置部7B的尺寸，但在能够利用光电混载基板的构造等进一步减小光L的传播损失的情况下，既可以将两者的尺寸设为相同，也可以使发光元件11侧的延伸设置部7A的尺寸小于受光元件12侧的延伸设置部7B的尺寸。
并且，在上述各实施方式中，使发光元件11侧的延伸设置部7A的顶端面(光入射面)的面积大于发光元件11的发光部11a的发光面的面积，但在能够利用光电混载基板的构造等进一步减小光L的传播损失的情况下，既可以将两者的尺寸设为相同，也可以使发光元件11侧的延伸设置部7A的顶端面(光入射面)的面积小于发光元件11的发光部11a的发光面的面积。
另外，在上述各实施方式中，使受光元件12侧的延伸设置部7B的顶端面(光入射面)的面积小于受光元件12的受光部12a的受光面的面积，但在能够利用光电混载基板的构造等进一步减小光L的传播损失的情况下，既可以将两者的尺寸设为相同，也可以使受光元件12侧的延伸设置部7B的顶端面(光入射面)的面积大于受光元件12的受光部12a的受光面的面积。
另外，在上述第1实施方式、第2实施方式以及第3实施方式(参照图1、5、7)中，将芯7的延伸设置部7A、7B形成为四棱柱状，在上述第4实施方式和第5实施方式(参照图8、9)中，将芯7的延伸设置部7A、7B形成为四棱锥台状，但只要能够利用光电混载基板的构造等进一步减小光L的传播损失，就也可以是其他形状，也可以是例如圆柱状、圆锥台状等。而且，发光元件11侧的延伸设置部7A的形状和受光元件12侧的延伸设置部7B的形状也可以互不相同。
并且，在上述各实施方式中，使芯7的延伸设置部7A、7B的顶端面与绝缘层1的第2面(在图中，是下表面)抵接，但也可以在上述延伸设置部7A、7B的顶端面与绝缘层1的第2面之间设置间隙。另外，也可以在上述绝缘层1的与上述延伸设置部7A、7B相对应的部分形成光路用的贯通孔。在该情况下，上述绝缘层1既可以具有透光性，也可以不具有透光性。
而且，在上述各实施方式中，在形成第1包层6的工序中，利用光刻法来形成用于形成芯7的延伸设置部7A、7B的贯通孔6a，但也可以是其他方法，例如，也可以是，在以未形成上述贯通孔6a的状态形成第1包层6之后，利用激光加工形成上述贯通孔6a。
另外，在上述各实施方式中，设为要与光纤F的两端部连接的光电混载基板A1～A4、B1～B5，但也可以是不隔着光纤F的光电混载基板。即，也可以设为如下这样的光电混载基板：在1个电路基板安装发光元件和受光元件这两者，在层叠于该电路基板的光波导的芯的两端部形成有光反射面。
接着，对实施例与比较例一并进行说明。但是，本发明并不限定于实施例。
实施例
〔第1包层和第2包层的形成材料〕
成分a：环氧树脂(三菱化学公司制、jER1001)60重量份。
成分b：环氧树脂(大赛璐公司制、EHPE3150)30重量份。
成分c：环氧树脂(DIC公司制、EXA-4816)10重量份。
成分d：光酸产生剂(San-Apro公司制、CPI-101A)0.5重量份。
成分e：抗氧化剂(Kyodo Chemical Co.,Ltd制、Songnox1010)0.5重量份。
成分f：抗氧化剂(三光公司制、HCA)0.5重量份。
成分g：乳酸乙脂(溶剂)50重量份。
通过混合这些成分a～g，从而调制成第1包层和第2包层的形成材料。
〔芯的形成材料〕
成分h：环氧树脂(新日铁化学公司制、YDCN-700-3)50重量份。
成分i：环氧树脂(三菱化学公司制、jER1002)30重量份。
成分j：环氧树脂(大阪燃气化学公司制、Ogsol PG-100)20重量份。
成分k：光酸产生剂(San-Apro公司制、CPI-101A)0.5重量份。
成分l：抗氧化剂(Kyodo Chemical Co.,Ltd制、Songnox1010)0.5重量份。
成分m：抗氧化剂(三光公司制、HCA)0.125重量份。
成分n：乳酸乙脂(溶剂)50重量份。
通过混合这些成分h～n，从而调制成芯的形成材料。
〔实施例1〕
使用上述形成材料而制作了未安装光元件的光电混载基板。该光电混载基板设为图1所示那样的、芯的延伸设置部的侧周面与空气(空腔部)接触的构造。并且，将发光元件侧的光电混载基板和受光元件侧的光电混载基板借助长度100cm的光纤(三喜公司制、FFP-GI20-0500)以可进行光传播的方式连接(参照图1)。另外，将发光元件侧的延伸设置部的截面(厚度30μm×宽度30μm)形成得比受光元件侧的延伸设置部的截面(厚度32μm×宽度32μm)稍小。上述延伸设置部的长度设为150μm。芯的主部的尺寸设为厚度50μm×宽度50μm、长度10cm。并且，将不锈钢层(金属层)的厚度设为20μm，将电路基板的绝缘层的厚度设为20μm。另外，将第1包层的厚度〔从金属层的背面(在图1中，是下表面)算起的厚度〕设为20μm，将第2包层的厚度〔从芯的顶面(在图1中，是下表面)算起的厚度〕设为30μm。
〔实施例2〕
在上述实施例1中，将发光元件侧的延伸设置部的截面(厚度40μm×宽度40μm)形成得比受光元件侧的延伸设置部的截面(厚度25μm×宽度25μm)大(参照图1)。除此之外的部分设为与上述实施例1同样。
〔实施例3〕
在上述实施例2中，设为芯的延伸设置部的侧周面与第1包层接触的构造(参照图5)。除此之外的部分设为与上述实施例2同样。
〔实施例4～6〕
在上述实施例3中，设为芯的延伸设置部以及主部的与上述第1包层和第2包层之间的界面部形成为混合层的构造(参照图7)。上述混合层相对于芯的延伸设置部以及主部的宽度或厚度所占的比例如后述的表1所示那样。除此之外的部分设为与上述实施例3同样。此外，对于上述混合层所占的比例，将芯的延伸设置部以及主部切断，使用测长显微镜(三丰公司制、BF-3017D)算出其截面中的比例。
〔实施例7～9〕
在上述实施例6中，设为芯的延伸设置部朝向该延伸设置部的顶端面去而逐渐变细地形成的构造(参照图8)。上述延伸设置部的顶端面的尺寸和侧周面的倾斜角度(相对于延伸设置部的轴向的倾斜角度)如后述的表1所示那样。此外，使用激光显微镜(基恩士公司制、VK-X250)测定了上述倾斜角度。除此之外的部分设为与上述实施例6同样。
〔实施例10、11〕
在上述实施例9中，对于安装有受光元件的一侧的光电混载基板，加厚芯的延伸设置部的厚度，使该延伸设置部的中心轴线相对于将光反射面的中心和受光元件的受光部的受光面的中心连结的直线向光电混载基板的第1端侧〔在图10、图11的(b)中，是右侧〕偏移(偏置)。由此，设为光反射面的上端部位于上述芯的延伸设置部的区域的构造〔参照图10、图11的(b)〕。其偏置量(μm)如后述的表1所示那样。此外，使用上述激光显微镜测定了上述偏置量。除此之外的部分设为与上述实施例9同样。
〔比较例1〕
在上述实施例3中，设为未形成上述芯的延伸设置部的构造。并且，设为以第1包层填埋了与上述实施例3中的延伸设置部相对应的部分的构造(第1以往例)。除此之外的部分设为与上述实施例3同样。
〔比较例2〕
在上述实施例3中，将芯的延伸设置部的尺寸(厚度50μm×宽度50μm)设为与作为其延伸设置源的芯的主部相同的尺寸(厚度50μm×宽度50μm)(第2以往例)。除此之外的部分设为与上述实施例3同样。
〔光传播损失的测定〕
准备发光元件(ULM Photonics Gmbh制、ULM850-10-TT-C0104U)和受光元件(Albis Optoelectronics AG制、PDCA04-70-GS)，测定了直接利用上述受光元件接收由上述发光元件发出来的光时的光量(M)。接下来，将上述发光元件和上述受光元件安装于上述实施例1～11和比较例1、2中，在该状态下，测定了利用上述受光元件接收由上述发光元件发出来的光时的光量(N)。并且，根据所测定的上述光量按照下述的式(1)算出光传播损失(α)，并表示在下述的表1中。
[数学式1]
α＝-10log10(N/M)···(1)
[表1]
根据上述表1的结果可知：与比较例1、2相比，实施例1～11的光传播损失较小。尤其是，可知：在实施例1～11中，发光元件侧的延伸设置部的尺寸大于受光元件侧的延伸设置部的尺寸的实施例2～11的光传播损失更小。其中，可知：在芯的延伸设置部以及主部形成有混合层实施例4～11的光传播损失更小，而且，芯的延伸设置部朝向该延伸设置部的顶端面去而逐渐变细地形成的实施例7～11的光传播损失相当小，并且，光反射面的上端部位于芯的延伸设置部的区域的实施例10、11的光传播损失特别小。
另外，在上述实施例7～11中，对于在芯的延伸设置部以及主部未形成混合层的情况，也获得呈现与上述实施例7～11同样的倾向的结果。而且，在上述实施例10、11中，对于芯的延伸设置部朝向该延伸设置部的顶端面形成为恒定的尺寸的情况，也获得呈现与上述实施例10、11同样的倾向的结果。
另外，对于在1个电路基板安装发光元件和受光元件这两者且在层叠于该电路基板的光波导的芯的两端部形成有光反射面的、不隔着光纤的光电混载基板，也获得呈现与上述实施例1～11同样的倾向的结果。
此外，在上述实施例1～11中，将芯的主部的尺寸设为厚度50μm×宽度50μm，但即使将该主部的截面形状设为无论厚度还是宽度都可在20～100μm的范围内变化的正方形或长方形，也获得呈现与上述实施例1～11同样的倾向的结果。
在上述实施例中，示出了本发明的具体的形态，但上述实施例只不过是例示，并不作限定性地解释。意图在于对本领域技术人员显而易见的各种变形都处于本发明的范围内。
产业上的可利用性
本发明的光电混载基板可利用于进一步减小光的传播损失的情况。
附图标记说明
A1、光电混载基板；B1、光电混载基板；E、电路基板；L、光；W、光波导；7、芯；7A、延伸设置部；7B、延伸设置部；7D、主部；7a、光反射面；7b、光反射面；11、发光元件；12、受光元件。

Claims (7)

1.一种光电混载基板，其具备：电路基板；光元件，其安装在上述电路基板的第1面；以及光波导，其层叠形成于上述电路基板的、与上述第1面相反的一侧的第2面，且具有光路用的芯，该光电混载基板的特征在于，
上述光波导的芯具有：端部，其形成为光反射面，该光反射面能够反射光而进行上述芯与上述光元件之间的光传播；延伸设置部，其从该芯的端部侧朝向上述光元件延伸设置；以及主部，其作为上述延伸设置部的延伸设置源，上述芯的延伸设置部和上述芯的主部的与各自的轴向成直角的截面的形状互不相同。
2.根据权利要求1所述的光电混载基板，其中，
上述电路基板具备：绝缘层，其具有透光性；以及电配线，其形成在该绝缘层的第1面，
上述绝缘层的与上述第1面相反的一侧的第2面是层叠形成有上述光波导的上述电路基板的第2面，上述芯的延伸设置部的顶端面与上述绝缘层的上述第2面抵接。
3.根据权利要求1或2所述的光电混载基板，其中，
上述光元件是发光元件，上述芯的延伸设置部的顶端面的面积大于该发光元件的发光部的发光面的面积。
4.根据权利要求1或2所述的光电混载基板，其中，
上述光元件是受光元件，上述芯的延伸设置部的顶端面的面积小于该受光元件的受光部的受光面的面积。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的光电混载基板，其中，
上述芯的延伸设置部的侧周面处于与上述光波导的包层接触的状态，上述芯的延伸设置部的与上述包层之间的界面部形成为混合层，该混合层是上述包层的形成材料与上述芯的形成材料混合而成的。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的光电混载基板，其中，
上述芯的延伸设置部朝向该延伸设置部的顶端面去而逐渐变细。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的光电混载基板，其中，
上述光反射面的靠上述光元件侧的端部位于上述芯的延伸设置部的区域。
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