JP2001042145A

JP2001042145A - 光電気配線基板

Info

Publication number: JP2001042145A
Application number: JP21431799A
Authority: JP
Inventors: Hajime Sakata; 肇坂田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1999-07-28
Filing date: 1999-07-28
Publication date: 2001-02-16

Abstract

(57)【要約】【課題】電気−光変換素子を効率的かつ簡易に光導波路
と結合させられる光電気配線基板である。【解決手段】光電気配線基板上に光導波路１３が形成さ
れている。多層反射膜を有した電気−光変換素子１１、
１２が光導波路１３上に配置され、かつ、光の方向を折
り曲げる光路変換器が電気−光変換素子１１、１２直下
の光導波路１３中に集積化されて形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、クロックや管理制
御などの信号伝送、プロセッサ、メモリ、グラフィック
スなどのデータ伝送を行うために配線がなされたボード
やマルチチップモジュールなどの配線基板に関するもの
で、特に伝送の一部を光で担う光電気配線基板に関する
ものである。

【０００２】

【従来技術】従来、ボードやマルチチップモジュールな
どの実装基板上において、搭載部品を相互接続する配線
としては電気配線が専ら使われている。しかしながら、
搭載部品の中でも特にプロセッサ、クロック発振器、グ
ラフィクスＬＳＩ、メモリなどからの或はこれらへの信
号伝送は、高速広帯域な信号を扱うため、設計および実
装上、様々な制限や問題が生じてきている。たとえば、
以下のような制限や問題がある。

【０００３】・信号伝送の高速化制限電気配線では、浮遊容量と抵抗の積で決まる時定数だけ
信号伝播に遅延が生じる。従って、伝達情報の広帯域
化、配線の微細化に伴い、全体の処理速度がトランジス
タのスイッチング速度でなく、配線の遅延によって決ま
ってしまうようになる。この信号遅延は大きな問題とな
っている。

【０００４】・配線の高密度化制限線路間の相互インダクタンスを介した電磁誘導により、
信号が相互に干渉し合う。線路間隔が狭いほど、また、
信号の変化が高速になればなるほど、電磁干渉は顕著と
なる。

【０００５】・電磁放射の問題クロック周波数の高周波化に伴い、線路からの電磁放射
が生じやすくなる。デジタル信号であれば、その高調波
も電磁放射の要因となる。そのため、ノイズや信号劣
化、外部に対する電磁波障害も起きやすくなる。

【０００６】・消費電力の問題配線の長距離化とクロック周波数の上昇により、配線容
量（線路やボンディングパッドの浮遊容量）の充放電エ
ネルギが大きくなり、これが消費電力を支配する状況に
なってきている。

【０００７】・配線容積／重量の問題配線抵抗やインピーダンス整合のために線路幅を広くす
る必要がある。また、配線数の増加に伴い、実装、ケー
ブルの数量が増大、煩雑化している。

【０００８】電気配線においては、上記制限や問題に対
して、配線材料を導電率の高い金属に置き換えたり、基
板に誘電率の低い材料を選択したりしている。しかし、
材料の違いによる性能改善の範囲は限られる。さらに、
上記低抵抗化、低誘電率化は、必ずしも電磁ノイズの解
決とはならない。むしろ損失がある場合の方が電磁ノイ
ズ発生を抑える効果もあり、仕様との兼合いを考えなけ
ればならず、問題解決は複雑である。

【０００９】電気配線もマイクロストリップラインのよ
うな伝送線路で構成すれば、１００ＭＨｚオーダーの高
周波をベースに信号伝送が可能となる。こういった手法
によれば、電磁界を或る程度閉じ込めて伝送できるた
め、電磁ノイズの問題も軽減される。しかしながら、配
線のために、信号線路の下層および両脇などにグラウン
ド線や電源線を配する必要があり、その間隔や間隙の誘
電率にも制限がある。そのため、設計上制限が大きく、
また、或る程度の線路幅をとるので高集積化には不向き
である。

【００１０】上記・乃至・に挙げた問題は、情報の高
速、大容量化および処理の複雑化に伴い、今後さらに深
刻さを増してくるため、電気信号で伝送を行う限り問題
は完全には解決しない。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】光を伝送手段として用
いれば、上記課題は本質的に大幅に改善される。それ
は、以下の理由による。

【００１２】・低損失・広帯域性光線路は吸収、反射、散乱による伝播損失はあるもの
の、インピーダンスを考慮しなければならない電気線路
とは伝送特性が異なる。また、伝送距離と伝送周波数は
トレードオフであるが、光線路は、電気線路と比較して
何れも優位にある。

【００１３】・耐電磁干渉性光は電磁誘導を生じないし、電磁放射も生じない。従っ
て、電磁環境の厳しい条件の下で使用されるのに適して
いる。

【００１４】・グラウンド不要性光子は電荷を持たず配線容量を充電する必要はない。よ
って、配線の抵抗と容量で決まる時定数による伝播遅延
がなく、充放電にともなう電力消費のようなものもな
い。

【００１５】・小形・軽量光線路を構成する誘電体あるいは高分子材料は、銅、
金、アルミなどの金属に比べて軽い。ケーブルの例で説
明すると、同じケーブルでも光ファイバは電気ケーブル
とは比較にならないくらい小径かつ軽量になっている。

【００１６】・非干渉性光線は交差しても信号の干渉を生じない。

【００１７】上記の利点を利用して、特開平９−９６７
４６号公報では、基板上の光導波路に、電気から光への
信号変換素子として光変調器を配置し、光から電気への
信号変換素子として光検出器を配置して、光の信号伝送
を行う構成が提案されている。しかしながら、レーザ光
源からの出射光を光導波路に導入するため、光導波路端
面に光を結合する必要があり、レーザ光源と光導波路端
面の位置合わせおよびその安定化が難しく、コスト高、
大型化につながる。さらに、光検出器による受光によれ
ば、信号光は終端してしまうため、バス配線などのよう
に複数の部品間を接続する用途の実現は困難である。

【００１８】本発明は、上記従来技術の有する問題点に
鑑み成されたものである。その目的は、光電気配線基板
上に光信号の伝送を行う光導波路を備えて、（１）電気
−光変換素子（本明細書においては、電気から光に変換
する素子のみでなく光から電気に変換する素子も指す用
語として用いている）を効率的かつ簡易に光導波路と結
合させられる、（２）複数の電気−光変換素子を同一光
導波路上に配置できる、（３）任意の配線基板上に電気
−光変換素子の形成が可能である、（４）作製が容易で
且つ制御性が高い、（５）低コスト化が可能である、
（６）高速広帯域の配線が可能である、（７）バス配線
などのように複数の部品間を接続する用途にも使える、
といった特徴を持つ光電気配線基板を提供することにあ
る。

【００１９】

【課題を解決するための手段と作用】上記目的を達成す
るために、本発明の光電気配線基板は、光導波路が形成
された光電気配線基板であって、多層反射膜を有した電
気−光変換素子が該光導波路上に配置され、かつ、光の
方向を折り曲げる光路変換器ないし結合器が該電気−光
変換素子直下の光導波路中に集積化されて形成されてい
ることを特徴とする。

【００２０】この基本構成に基づいて、以下の如き好適
な形態が可能である。前記電気−光変換素子のうち、発
光素子は活性層が多層反射膜で挟まれた構造の垂直共振
器形面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）である。ＶＣＳＥＬは
光導波路上に容易に制御性よく配置でき、アレイ化も容
易で、駆動電流も小さくてよい。

【００２１】前記電気−光変換素子のうち、受光素子
は、光吸収層の前面に多層反射膜が形成された構造の光
検出器であったり、光吸収層を挟むように両側に多層反
射層が形成された構造の光検出器であったりする。これ
により、伝播光の一部を透過して検出し、残りは再び光
路変換器を介して光導波路中を導波させる受光素子や、
光吸収効率の良い受光素子が実現できる。

【００２２】前記光導波路中に形成された前記集積型光
路変換器は、光導波路伝播光を光導波路面に垂直な方向
に曲げることで電気−光変換素子へ入射させ、かつ、電
気−光変換素子からの出射光および多層反射膜からの反
射光を光導波路面内方向に曲げることで光導波路へ導入
させる様な構造を有する。これにより、光導波路上に配
置された電気−光変換素子を効率的かつ簡易に光導波路
と結合させられる。この集積型光路変換器は、光導波路
中に形成された突起状反射鏡もしくは回折格子から好適
に構成される。

【００２３】前記電気−光変換素子である発光素子に
は、搭載部品のバッファＣＭＯＳから、直接、駆動信号
が印加される様に構成されたり、電気−光変換素子であ
る多層反射膜による共振器構造を持つ受光素子は、該受
光素子に生じた電圧変化を検出することで受信を行う様
に構成され得る。この場合、発光素子用駆動回路、受光
素子用増幅回路が不要となって、構成が簡単になる。

【００２４】勿論、前記電気−光変換素子である発光素
子および受光素子と隣接もしくは集積されて発光素子用
駆動回路および受光素子用増幅回路がそれぞれ設けられ
てもよい。

【００２５】光電気配線基板は、光導波路を含む層とは
別に、グラウンド層および電源層を含んだ電気配線層が
多層に形成され得る。また、前記光導波路は、クロック
信号、管理制御信号、および複数のデータの伝送に充て
られる様に構成され得る。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ、本発明
の実施例を説明していく。

【００２７】［第１実施例］図１は本発明による第１実
施例の光電気配線基板を上から見た様子を示し、光電気
配線基板上において、電気−光変換素子である面発光レ
ーザ１１と光検出器１２が光導波路１３上に実装されて
いる。光導波路１３に近接して、面発光レーザ１１の駆
動回路１４および光検出器１２の増幅回路１５がチップ
となって、光電気配線基板に集積されている。電気−光
変換素子１１、１２と回路１４、１５は素子−回路間配
線１６で繋がれている。

【００２８】面発光レーザ１１は、図２にも示すよう
に、垂直共振器構造を有する。すなわち、高反射率（通
常９９％以上）の多層反射膜２２、２４が活性層２３を
挟むように成膜されている。よく知られている様に、こ
の構造の面発光レーザ１１においては、活性層２３で発
生する光のうち多層反射膜２２、２４で共振される波長
の光が増幅され発振に至り、出射光２９を生じる。

【００２９】光導波路１３脇に形成した駆動回路チップ
１４から面発光レーザ１１への駆動信号の伝送、およ
び、増幅回路チップ１５への光検出器１２からの信号伝
送を行う電気配線１６は、光電気配線基板上に設ける
か、あるいは光電気配線基板内部に形成した多層電気配
線を通して行われる。

【００３０】本実施例における面発光レーザ１１は以下
の様に作製される。先ず、図２に示すように、ｎ−Ｇａ
Ａｓ基板２１上に、ｎ−ＡｌＡｓ／ＡｌＧａＡｓ３０組
からなる多層反射膜２２、ＡｌＧａＡｓスペーサで挟み
こまれたＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ多重量子井戸からなる
活性層２３、ｐ−ＡｌＡｓ／ＡｌＧａＡｓ２０組からな
る多層反射膜２４が一回のエピタキシャル成長で形成さ
れる。本実施例では、発振波長が８３０ｎｍとなるよう
に、活性層２３で決まるホトルミネセンス波長と、多層
反射膜２２、２４の反射波長帯と、多層反射膜２２、２
４間の間隔から決まるファブリペロエタロン波長とを制
御している。また、ｐ側の多層反射膜２４の上層には、
電極２７との導通を良好に図るためにｐ−ＧａＡｓ層が
形成されている。

【００３１】次に、内径１０μｍ−φ、外径４０μｍ−
φのドーナツ状に活性層２３下部まで反応性イオンエッ
チング法などで垂直にエッチングを行う。次いで、選択
的ウエットエッチングで活性層２３をくびらせた後、Ｓ
ｉＮｘで絶縁膜２５を成膜した後、ボリイミドからなる
埋め込み層２６を形成し、ｐ電極パターン２７を形成す
る。続いて、薄片化したｎ−ＧａＡｓ基板２１裏面にｎ
電極２８を成膜した後、アロイングを行い、ｐ電極２７
およびｎ電極２８とＧａＡｓ層とのオーミック接触を得
る。

【００３２】光検出器１２も面発光レーザ１１と同様に
作製する。ただし、活性層２３の代わりにＧａＡｓ層か
らなる光吸収層とし、多層反射膜は光吸収層上部にのみ
形成する。面発光レーザのように電流狭窄のためのくび
れ形成は必要なく、受光は電極の受光窓を通して行う。

【００３３】光導波路上には、図３に示すように、面発
光レーザ３０１と光検出器３０２とが実装される位置
に、導電層（たとえばＡｕ／Ｎｉ／Ｃｕ多層薄膜）３０
３が成膜されている。更に、その上部に半田メッキ層
（たとえばＡｕ／Ｓｎ共晶半田）３０４が成膜される。
上記の如く作製した面発光レーザ３０１と光検出器３０
２は、表面側を下にして、半田メッキ層３０４を介して
ｐ電極２７側が光導波路上の導電層３０３に実装され
る。導電層３０３および半田メッキ層３０４には、面発
光レーザ３０１および光検出器３０２のための透光窓を
開けている。

【００３４】光導波路は、多層電気配線基板３０５上に
クラッド３０６、３０７と共に形成されたコア層３０８
から成る。クラッド３０６、３０７とコア３０８とは、
互いに屈折率の異なる（コア３０８の方が大きい）透明
なポリイミドをスピナコーティングし、続いてキュアを
行うことで成膜する。面発光レーザ３０１および光検出
器３０２を実装する直下には、突起状反射鏡３０９、３
１０が形成されている。突起状反射鏡３０９、３１０
は、下層クラッド層３０６成膜後に、別個作製した三角
柱を寝かせた形状の金属ティップ（たとえばＡｕ）を下
層クラッド層３０６上に圧着接合して形成される。コア
３０８および上層クラッド３０７はその後に成膜する。

【００３５】この突起状反射鏡３０９、３１０は、集積
型光結合器ないし光路変換器として、面発光レーザ３０
１の垂直下方出射光３１１を光導波路コア３０８へ伝播
させる役目を担う。あるいは、光導波路コア３０８の伝
播光３１２を垂直上方に反射させ光検出器３０２へ向か
わせる。光検出器３０２へ入射した光は、光吸収層３１
３の前面に形成された多層反射膜３１４において一部透
過され、光吸収層３１３にて検出される。残りは多層反
射膜３１４にて反射される反射光３１５となり、突起状
反射鏡３１０を介して再び光導波路中を伝播していく。
面発光レーザ３０１直下の突起状反射鏡３０９に遭遇し
た伝播光は反射され、面発光レーザ３０１へ向かうが、
活性層３１６を挟んだ上下の高反射率の多層反射膜３１
７にて殆ど損失することなく反射され、光導波路コア３
０８を再び伝播していく。

【００３６】以上の構成により、レーザ光源の出射光を
光導波路の端面から入射させる手間がなく、レーザ光源
を光電気配線基板上ヘフリップチップ実装（レーザ光源
の電極と電気配線の電極パッドの両者が実装接合面の間
に完全に隠れた状態で実装する実装）することで、その
出射光を光導波路へ効率良く結合させることが可能とな
る。また、光導波路を伝播する光は光検出器に必要なパ
ワーのみを与え、残りは通過する。そのため、たとえ
ば、面発光レーザからの光信号を多段の光検出器で受け
ることができ、プロセッサ間、メモリ間のクロック信号
分配などを自由に行うことができる。

【００３７】［第２実施例］図４および図５を参照し
て、本発明による第２の実施例を説明する。光電気配線
基板は、図４に示すように、電源層およびグラウンド層
を含めて６層の電気配線層からなる多層セラミック基板
４０１上に光導波路層４０２が形成され、さらにその上
部に電気−光変換素子と電子回路が集積された光電変換
チップ４０３が形成されて成る。また、他の配線基板と
の接続用に、コネクタ４０４が実装されている。

【００３８】本実施例では、光導波路４０２と光電変換
チップ４０３とを光学的に接続する集積型光結合器とし
て、屈折率変調構造を利用する。すなわち、図５に示す
ように、面発光レーザ５０１および光検出器５０２直下
の光導波路コア５０３中に、光伝播を面内方向から垂直
方向あるいはその逆方向に折り曲げる屈折率変調構造５
０４、５０５がそれぞれ形成されている。面発光レーザ
５０１からの光信号は、図４の符号４０５に模式的に示
すように、光導波路層４０２中を伝送し、一つもしくは
複数の光検出器５０２で受信される。

【００３９】光導波路層４０２の作製は次の様に行なわ
れる。まず、多層セラミック基板４０１上に、バッファ
層として、ＰＳＧ（燐シリカガラス）層５０６を成膜
し、続いて、ＧＰＳＧ（ゲルマ燐シリカガラス）を２層
塗布する。２層のうち、光導波路コアとなるＧＰＳＧ層
５０３は、下層のＧＰＳＧ層５０７と比較してゲルマの
含有量を高く設定することで、屈折率が高くなってい
る。次に、面発光レーザ５０１および光検出器５０２直
下となる部位に、光導波路コア５０３の伸長方向と直交
するように屈折率変調構造である回折格子５０４および
５０５を形成する。回折格子５０４、５０５の作製方法
は、まず、フォトレジストを光導波路コア５０３上に塗
布後に、電子ビーム露光により回折格子パターンを潜像
させ、現像を経てエッチングマスクを得る。そして、エ
ッチングマスクを通して、イオンビームエッチングによ
り光導波路コアとなるＧＰＳＧ層５０３を回折格子状に
掘り込む。続いて、複数の電気−光変換素子を適当に繋
ぐような光導波路コア５０３の配線パターンを、同様に
フォトリソグラフィにより作製する。そして、さらに下
層クラッド５０７と同等の屈折率を有するＧＰＳＧから
なる上層クラッド５０８を回折格子を埋め込みながら成
膜して、回折格子５０４、５０５付きの光導波路コアパ
ターンを形成する。屈折率変調構造５０４、５０５の周
期Λは、光導波路の実効屈折率をｎ_０として、伝播波長
をλとすれば、Λ＝２λ／ｎ_０となる。

【００４０】多層セラミック基板４０１には、光電変換
チップ４０３のための電源、グラウンド、および信号伝
送を担う電気配線層４０６が形成されている。電気配線
層４０６間の接続に必要なヴィアホール（ｖｉａｈｏ
ｌｅ）４０７も備えられ、これは、多層セラミック基板
４０１や光導波路層４０２を通して孔を開け、そこに必
要な金属メッキを施すことで形成される。

【００４１】面発光レーザ５０１および光検出器５０２
は、Ｓｉウェハ５０９上に、導電層５１０、半田メッキ
層５１１を介して実装される。Ｓｉウェハ５０９、導電
層５１０、半田メッキ層５１１には、光入出射用に開口
５２０が形成されていて、光導波路コア５０３との光結
合ができるようになっている。ただし、発光素子の波長
をＳｉの透過波長（たとえば、１．３μｍ、１．５５μ
ｍ）で設計すれば、Ｓｉウェハ５０９には開口を形成す
る必要はなくなる。続いて、面発光レーザ５０１および
光検出器５０２が実装されたＳｉウェハ５０９を光導波
路層４０２上に接着剤５１２（たとえばエポキシ）を介
して実装する。

【００４２】図６は、図４および図５中の光電変換チッ
プ４０３を説明する図である。面発光レーザ６０２と光
検出器６０３が実装されたＳｉウェハ６０１には、それ
ぞれ駆動回路６０４と増幅回路６０５が形成されてい
る。面発光レーザ６０２と光検出器６０３は、それぞれ
駆動回路６０４と増幅回路６０５に隣接して実装される
ため、チップ間配線は極端に短くなっている（不図
示）。また、駆動回路６０４と増幅回路６０５はヴィア
ホール４０７を通して多層セラミック基板４０１に接続
される。

【００４３】プロセッサ、メモリ、グラフィックＬＳＩ
などの高周波部品４０８は、光電気配線基板４０１、４
０２に実装する際、駆動回路６０４および増幅回路６０
５の端子に実装される。図６では、駆動回路６０４への
電気信号入力６０６および増幅回路６０５からの電気信
号出力６０７がそれぞれ模式化して描かれている。面発
光レーザ、光検出器などの電気−光変換素子を通して、
高速な信号およびデータは光電気配線基板上を光にて伝
送される。無論、直流回路あるいは低周波回路に相当す
る配線は、光導波路下層に存在する電気配線層４０６を
介して伝送される。ただし、低周波であってもデジタル
信号等においては、その高調波が電磁ノイズを発生しや
すいため、光導波路を通して伝送することが好ましい。

【００４４】［第３実施例］以下、図７を用いて、本発
明による第３の実施例を説明する。面発光レーザ７０１
は、高反射率（通常９９％以上）の多層反射膜７０２で
活性層７０３を挟むように構成した垂直共振器構造を持
つ。光検出器７０４は、面発光レーザ７０１と同様に、
多層反射膜７０５および７０６で光吸収層７０７が挟ま
れる構造を持っている。ただし、前面の多層反射膜７０
５の反射率は、８０〜９０％程度になるように多層膜の
層数を制御している。

【００４５】面発光レーザ７０１と光検出器７０４は、
同一ウェハ上に結晶成長されていて、光検出器７０４の
前面多層膜反射鏡７０５のみ、反射率を下げる目的でエ
ッチングされている（符号７３０の部分参照）。前面多
層反射膜７０２、７０５上には、コンタクト層となるｐ
−ＧａＡｓ層７０８も結晶成長されている。更にコンタ
クト電極７０９が蒸着されている。ただし、図７におい
ては、ｎ−ＧａＡｓウェハ側（図の上側）は省略してあ
る。

【００４６】光導波路上には、面発光レーザ７０１と光
検出器７０４とが配置される位置に、導電層（たとえば
Ａｕ／Ｎｉ／Ｃｕ多層薄膜）７１０が成膜されている。
更に、その上部に半田メッキ層（たとえばＡｕ／Ｓｎ共
晶半田）７１１が成膜される。同一ウェハ上に作製した
面発光レーザ７０１と光検出器７０４とは、表面側（同
一ウェハの反対側）を下にして、半田メッキ層７１１を
介してｐ電極７０９側が光導波路上の導電層７１０に実
装される。導電層７１０および半田メッキ層７１１に
は、面発光レーザ７０１および光検出器７０４のための
透光窓が開けられている。

【００４７】光導波路は、光電気配線基板７１２上にク
ラッド７１３、７１４と共に形成されたコア層７１５か
らなる。クラッド７１３、７１４とコア７１５とは互い
に屈折率の異なる（コア７１５の方が大きい）透明なポ
リイミドをスピナコーティングし、続いてキュアを行う
ことで成膜する。面発光レーザ７０１および光検出器７
０４を実装する直下には、周期的な突起からなる反射鏡
７１６、７１７が形成されている。周期的反射鏡７１
６、７１７の作製は次の様に行なわれる。まず、下層ク
ラッド層７１３を成膜後に、金属薄膜（たとえばＡｕ）
を成膜し、フォトレジストを塗布後、二光束干渉露光法
により回折格子を形成する。続いて、この回折格子の形
成されたフォトレジストマスクを通して金属薄膜をエッ
チングすることで周期的反射鏡７１６、７１７が得られ
る。コア７１５および上層クラッド７１４はその後に成
膜する。

【００４８】この周期的反射鏡７１６、７１７は、集積
型光結合器ないし光路変換器として、面発光レーザ７０
１の垂直下方出射光７１８を光導波路コア７１５へ伝播
させる役目を担う。あるいは、光導波路コア７１５の伝
播光７１９を垂直上方に反射させ光検出器７０４へ向か
わせる。周期的反射鏡７１６、７１７の突起周期は、第
２実施例と同様である。

【００４９】光検出器７０４は多層反射膜７０５、７０
６で挟まれた共振器構造となっているため、伝播波長に
強い感度を有する。ただし、光吸収層７０７の前面に形
成された多層反射膜７０５は反射率を高くしていない
為、光検出器７０４の共振波長の帯域幅は比較的広く、
面発光レーザ７０１の発振波長が多少変動しても、その
感度に影響はない。以上の効果で、集積型光結合器７１
７を経た伝播光７１９は、光吸収層７０７にて検出され
る。そして、多層反射膜７０５で反射された残りの光７
２０は、周期的反射鏡７１７を介して再び光導波路中を
伝播していく。面発光レーザ７０１直下の突起状反射鏡
７１６に遭遇した伝播光は、ここで反射され面発光レー
ザ７０１へ向かうが、高反射率の多層反射膜７０２にて
殆ど損失することなく反射され、再び光導波路コア７１
５を伝播していく。こうして、バス配線型の信号光の送
出・検出ができる。

【００５０】面発光レーザ７０１は動作電流のオーダが
ｍＡ程度と低いため、本実施例では、搭載部品のバッフ
ァＣＭＯＳからの電気信号およびデータを、直接、面発
光レーザに印加することで、光伝送を行っている。更に
は、多層反射膜７０５、７０６による共振器構造に起因
して光検出器７０４の検出感度ないし光吸収効率が向上
するため、光検出器に生じた電圧変化を検出することで
受信を行う。従って、発光素子用駆動回路および受光素
子用増幅回路は不要となる。光電気配線基板における電
気−光変換はこれらの面発光レーザと共振器付き光検出
器で達成されるため、光電気配線基板の小型化および省
電力化を進めることができる。

【００５１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明による光電
気配線基板を用いることにより、配線基板からの電磁放
射ノイズ発生が抑圧され、配線路の線幅、距離にかかわ
らず、低電力での高速信号伝送が行える。そして、光導
波路の幅は数μｍから数１０μｍであり得て、且つ、光
導波路同士が互いに電磁的に非干渉であるため、配線基
板上に高密度な配線が可能な実装を実現できる。

【００５２】また、本発明によれば、光導波路と電気−
光変換素子とを容易に結合可能なため、量産性に優れた
光電気配線基板を作製できる。さらに、本発明による光
電気配線基板は、多層電気基板の併用も容易に行え、用
途とニーズに応じて任意に対応できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による光電気配線基板を説明する平面図
である。

【図２】本発明による光電気配線基板を構成する面発光
レーザの構造を示す断面図である。

【図３】本発明による光電気配線基板における電気−光
変換素子および光導波路の構成を示す断面図である。

【図４】本発明による光電気配線基板の他の実施例を説
明する斜視図である。

【図５】本発明による他の実施例の光電気配線基板にお
ける電気−光変換素子および光導波路の構成を示す断面
図である。

【図６】本発明による面発光レーザ、光検出器、駆動回
路、増幅回路を実装した光電変換チップを説明する斜視
図である。

【図７】本発明による更に他の実施例の光電気配線基板
における電気−光変換素子および光導波路の構成を示す
断面図である。

【符号の説明】

１１、３０１、５０１、６０２、７０１面発光レー
ザ１２、３０２、５０２、６０３、７０４光検出器１３、４０２光導波路（光導波路層）１４、６０４駆動回路チップ１５、６０５増幅回路チップ１６素子−回路間配線２１レーザ基板２２、２４、３１４、３１７、７０２、７０５、７０６
多層反射膜２３、３１６、７０３活性層２５絶縁膜２６埋込み層２７、２８、７０９電極２９出射光３０３、５１０、７１０導電層３０４、５１１、７１１半田メッキ層３０５、４０１、７１２多層基板（多層電気配線基
板）３０６、３０７、５０７、５０８、７１３、７１４
光導波路クラッド３０８、５０３、７１５光導波路コア３０９、３１０、５０４、５０５、７１６、７１７
集積型光結合器（光路変換器）３１１、７１８レーザ出射光３１２、７１９光導波路伝播光３１３、７０７光吸収層３１５、７２０反射光４０３光電変換チップ４０４コネクタ４０５光信号４０６電気配線層４０７ヴィアホール４０８高周波部品５０６バッファ層５０９、６０１Ｓｉウェーハ５１２接着剤５２０透光窓（開口）６０６電気信号入力６０７電気信号出力７０８コンタクト層７３０多層反射膜７０５のエッチング部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光導波路が形成された光電気配線基板であ
って、多層反射膜を有した電気−光変換素子が該光導波
路上に配置され、かつ、光の方向を折り曲げる光路変換
器が該電気−光変換素子直下の光導波路中に集積化され
て形成されていることを特徴とする光電気配線基板。
【請求項２】前記電気−光変換素子のうち、発光素子は
活性層が多層反射膜で挟まれた構造の垂直共振器形面発
光レーザ（ＶＣＳＥＬ）であることを特徴とする請求項
１記載の光電気配線基板。
【請求項３】前記電気−光変換素子のうち、受光素子は
光吸収層の前面に多層反射膜が形成された構造の光検出
器であることを特徴とする請求項１または２記載の光電
気配線基板。
【請求項４】前記電気−光変換素子のうち、受光素子は
光吸収層を挟むように両側に多層反射層が形成された構
造の光検出器であることを特徴とする請求項１または２
記載の光電気配線基板。
【請求項５】前記光導波路中に形成された前記集積型光
路変換器は、光導波路伝播光を光導波路面に垂直な方向
に曲げることで電気−光変換素子へ入射させ、かつ、電
気−光変換素子からの出射光および多層反射膜からの反
射光を光導波路面内方向に曲げることで光導波路へ導入
させることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載
の光電気配線基板。
【請求項６】前記集積型光路変換器は、光導波路中に形
成された突起状反射鏡からなることを特徴とする請求項
１乃至５の何れかに記載の光電気配線基板。
【請求項７】前記集積型光路変換器は、光導波路中に形
成された回折格子からなることを特徴とする請求項１乃
至５の何れかに記載の光電気配線基板。
【請求項８】前記電気−光変換素子である発光素子に
は、搭載部品のバッファＣＭＯＳから、直接、駆動信号
が印加される様に構成されていることを特徴とする請求
項１乃至７の何れかに記載の光電気配線基板。
【請求項９】前記電気−光変換素子である多層反射膜に
よる共振器構造を持つ受光素子は、該受光素子に生じた
電圧変化を検出することで受信を行う様に構成されてい
ることを特徴とする請求項１乃至８の何れかに記載の光
電気配線基板。
【請求項１０】前記電気−光変換素子である発光素子お
よび受光素子と隣接もしくは集積されて発光素子用駆動
回路および受光素子用増幅回路がそれぞれ設けられてい
ることを特徴とする請求項１乃至７の何れかに記載の光
電気配線基板。
【請求項１１】光電気配線基板は、光導波路を含む層と
は別に、グラウンド層および電源層を含んだ電気配線層
が多層に形成されていることを特徴とする請求項１乃至
１０の何れかに記載の光電気配線基板。
【請求項１２】前記光導波路は、クロック信号、管理制
御信号、および複数のデータの伝送に充てられる様に構
成されていることを特徴とする請求項１乃至１１の何れ
かに記載の光電気配線基板。