JP2002267863A

JP2002267863A - 光モジュールおよび電気・光配線基板

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Publication number: JP2002267863A
Application number: JP2001071177A
Authority: JP
Inventors: Katsumi Tezuka; 克己手塚; Masao Funada; 雅夫舟田; Hidenori Yamada; 秀則山田; Takeshi Kamimura; 健上村; Junji Okada; 純二岡田; Shinya Kyozuka; 信也経塚; Kazuhiro Sakasai; 一宏逆井; Tsutomu Hamada; 勉浜田; Shinobu Koseki; 忍小関; Hironori Ishida; 裕規石田
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2001-03-13
Filing date: 2001-03-13
Publication date: 2002-09-18

Abstract

(57)【要約】【課題】安価で取り付け容易な光モジュールおよび電
気・光配線基板を提供する。【解決手段】この光モジュールは、発光素子や受光素
子などの電気・光変換素子３と、電気・光変換素子３を
搭載するモジュール用基板２と、電気・光変換素子３と
光学的に結合されるかさ上げ用導光路１とを備える。か
さ上げ用導光路１は、モジュール用基板２に形成された
スルーホール４を通して電気・光変換素子３と光学的に
結合される。モジュール用基板２には、電気・光配線基
板に安定して取り付け可能なように、支持補強体５が設
けられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光素子が搭載され
た光モジュールおよび電気配線と光配線とを備えた電気
・光配線基板に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、電気・光変換素子のような光素
子を搭載した光モジュールを電気・光配線基板に取り付
けるときは、電気・光配線基板上の電子素子の搭載位置
や配線経路を考慮しながら、両者の接合を行う。また、
導光路のような光信号が伝送される導波路を配線基板上
に形成するときも、配線基板の最表層に他の電子素子や
導体配線と並存できるような形で導光路を配置し、配線
を行うことが一般的である。

【０００３】一方、電子回路を構成する配線基板は、半
導体の集積化および回路機能の増大化に伴い、多種多様
な部品により配線は微細化されてきている。また、多数
の導体配線が基板平面上を占有することにより、基板面
積が増大し、基板の大型化を来たしている。基板の大型
化は、配線基板のコスト増大を招くだけではなく、導体
回路による並行配線長の増大と配線抵抗の増加をもたら
す。それにより、伝送遅延や接続配線間容量の増大等が
生じ、機器の性能そのものに影響を及ぼすようになって
きている。

【０００４】この点に関連して、例えば特開２０００−
８１５２４号公報には、基板の多層化により配線収納を
複数の層（たとえば最表層と最裏層）に分ける方法が提
案されている。また、例えば特開平５−２６４８３３号
公報には、フォトリソグラフィー技術を用いて導光路の
形成を行う方法が提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ように配線収納を複数の層に分ける方法においては、各
層間を接続するための多数の貫通スルーホール（Ｖｉａ
Ｈｏｌｅ）が存在し、これにより高密度化が阻害され
るという問題がある。また、フォトリソグラフィー技術
を用いる方法は、加工工程が複雑であり、導光路の形成
が高価なものとなってしまうという問題がある。さら
に、導光路を基板に内蔵できたとしても、導光路間の接
続を行うための位置合わせが難しいという問題もある。
このようなことから、光モジュールと電気・光配線基板
との接合技術および導光路を含めた配線形成方法につい
て改善が待たれている。

【０００６】従って本発明の目的は、安価で取り付け容
易な光モジュールおよび電気・光配線基板を提供するこ
とにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的は、光素子と、
前記光素子を搭載したモジュール用基板と、前記モジュ
ール用基板に搭載された光素子と光学的に結合されるか
さ上げ用導光路とを備えた光モジュールにより、達成さ
れる。前記モジュール用基板には、支持補強体を取り付
けることができる。また、前記かさ上げ用導光路は、前
記モジュール用基板に形成されたスルーホールを通して
前記光素子と光学的に結合され得る。さらに、前記かさ
上げ用導光路の前記光素子側とは反対側の端部は、例え
ば円錐状あるいは斜め傾斜の先細り形状とすることがで
きる。

【０００８】本発明に係る電気・光配線基板は、電気配
線および光配線を備えたものであって、前記光配線が他
の導光路の先端を受容する凹部を備えて構成される。こ
の凹部は、すり鉢状の形状を有することができる。ま
た、前記光配線は、熱硬化性樹脂でコーティングされて
いることが好ましい。さらに、この光配線は、単シグナ
ル型導光路またはバス型導光路として形成することがで
きる。

【０００９】また本発明に係る電気・光配線基板の作製
方法は、複数の電気配線層および絶縁層をビルドアップ
工法により多層化するものであって、前記電気配線層お
よび絶縁層の少なくとも一方に光配線が敷設される。こ
の光配線の敷設は、例えばＮＣ制御可能な布線装置を用
いて行うことができる。このように構成することによ
り、安価で取り付け容易な光モジュールおよび電気・光
配線基板を得ることができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
説明する。図１は、本発明に係る光モジュールの一実施
例を示す断面図である。本実施例では、図のように、光
素子として発光素子や受光素子などの電気・光変換素子
３が、モジュール用基板２に搭載されている。モジュー
ル用基板２には、スルーホール４が形成されている。か
さ上げ用導光路１は、このスルーホール４を通して、電
気・光変換素子３と光学的に結合されるように固定され
る。この固定は、機械的な接続、接着剤等を使った化学
的な接続等により行うことができる。また、好適には、
金属あるいは強化プラスチック等からなる支持補強体５
がモジュール用基板２に取り付けられる。これにより、
光モジュールを後述する電気・光配線基板に接続すると
きの安定性を高めることができる。

【００１１】ここで、かさ上げ用導光路１のかさ上げ部
の長さは、任意に設定することが可能であるが、一般的
に電気・光配線基板上に配置される電気部品の高さ以上
にする必要があるため、数百μｍ〜数ｍｍの範囲で形成
される。また、かさ上げ用導光路１の太さは、数百μｍ
が妥当である。このように、電気・光変換素子３の搭載
されたモジュール用基板２をかさ上げ用導光路１でかさ
上げすることにより、後述する電気・光配線基板上に配
置される電気部品をまたいで、光モジュールを容易に取
り付け可能となる。

【００１２】図２および図３は、それぞれ、かさ上げ用
導光路１の電気・光変換素子３側とは反対側の端部形状
の一例を示す図である。この端部は先細り形状を有して
おり、図２に示すように円錐状の加工、あるいは図３に
示すように斜め加工（例えば、４５度程度）が施され
る。

【００１３】図４は、多層化された電気配線基板の基本
構造の一例を示す図である。光配線は、このような電気
配線基板に敷設されるが、これについては後述する。一
般に、多層化配線基板の製造方法としては、樹脂とガラ
ス繊維によって成形されたプリプレグ材に張られた銅箔
をエッチング等により加工して電気配線８を形成した電
気配線層６と、銅箔の無いプリプレグの絶縁層７とを組
み合わせ、これらを接着剤と加熱応力により一体成形す
る方法がとられる。

【００１４】図４において光配線（導光路）を布線でき
る層は、銅箔付きのプリプレグからなる電気配線層６お
よびプリプレグからなる絶縁層７である。また、導光路
の布線は、ビルドアップ工法におけるコア層、積み上げ
層であってもよく、既存の電気配線層と交叉してもかま
わない。このビルドアップ工法は、予め加工されたコア
層に、化学的なめっき手法と絶縁層積み上げ方法により
多層化するもので、この際も、配線層となるコア層と絶
縁層のいずれにも導光路を敷設することが可能である。

【００１５】多層基板の内層（絶縁層を含め）を形成す
る段階での導光路の敷設は、次のような方法で行われ
る。まず、敷設する導光路として、例えば、プラスチッ
ク光ファイバ（ＰＯＦ：ＰｌａｓｔｉｃＯｐｔｉｃａ
ｌＦｉｂｅｒ）のようなコア部の外装に、エポキシ樹
脂等からなる接着剤を半硬化状態（Ｂ−ｓｔａｇｅ）で
コーティングしておく。または、あらかじめ半硬化状態
のコア部のみで形成されたものを準備しておく。これ
を、例えばＮＣ布線機を用いて、基板上にあらかじめプ
ログラムされたＮＣ情報によって接着配線していく。こ
の際、１００℃前後の熱を加えながら基板に密着してい
く。

【００１６】以下、この導光路の敷設について、さらに
詳述する。まず、あらかじめ導光路を糸巻きのようなも
ので束ねたものとして準備しておき、布線装置の先端に
挿して準備しておく。次に、この布線装置を用いて機械
的にＸＹ制御を行いながら、導光路の敷設を行う。この
敷設は、プリント配線板の積層前に実施されるため、内
外層を問わず、電気配線との交差や配線容量を気にする
ことなく行うことができる。また、必要に応じて、配線
層以外の絶縁層にも導光路を敷設することができる。

【００１７】図５は、上述のような絶縁層に導光路を敷
設した例を示す図である。図のように、絶縁層７の上面
の一部に導光路１０が敷設されている。この敷設された
導光路１０には穴あけ加工により凹部９が形成される。
この凹部９は、図１に示す光モジュールのかさ上げ用導
光路１に対応して複数設けられる。凹部９の形成は、レ
ーザーや小径ドリル等を用いて行うことができ、その形
状は例えばすり鉢状とされる。

【００１８】その後、多層配線基板としての成形は、通
常の工程と同様に、加熱押圧方式やビルドアップ方式に
より行うことができる。この際、導光路としては、ある
程度の加熱温度に耐えられるような耐熱性の高いものが
望ましい。材料としては、敷設加工容易性から、ポリオ
レフィン、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネー
ト、ポリアリレート等のプラスチック材料が一般に用い
られる。１２０〜１４０℃程度の硬化温度を前提に、そ
れ以上のガラス転移点を持つプラスチックが考えられ
る。当然無機ガラスのようなものも利用可能である。

【００１９】図６は、このようにして構成した電気・光
配線基板に光モジュールを取り付けた例を示す図であ
る。図示のように、電気・光配線基板は、複数の電気配
線層６と絶縁層７が交互に積層されている。電気配線層
６には電気配線８が施されており、特に最上層部にはス
ルーホール１２が形成されている。また、上段の絶縁層
７には、図５で示したような導光路１０が敷設されてい
る。導光路１０に形成された複数の凹部９は、本例で
は、すり鉢状の形状とされている。各凹部９には、それ
ぞれ光モジュールの対応するかさ上げ用導光路１が、ス
ルーホール１２あるいは非貫通孔のＳＶＨ（Ｓｕｒｆａ
ｃｅｖｉａＨｏｌｅ）を介して、接着剤等を用いて
接合される。

【００２０】図７は、電気・光配線基板に光モジュール
を取り付けた他の例を示す図である。本例では、図示の
ように、コア層１１の両面にビルドアップ層１４が形成
されており、このビルドアップ層１４には電気配線８が
形成されている。また、コア層１１の一部には導光路
（光配線層）１０が設けられている。導光路１０の両端
の上下に形成された凹部９には、図５に示した光モジュ
ールのかさ上げ用導光路１がそれぞれ光学的に接続可能
な様に配置される。

【００２１】図８（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、光モジ
ュールのかさ上げ用導光路１と電気・光配線基板の導光
路１０との接合部の例を示す図である。同図（ａ）は、
かさ上げ用導光路１の端部が円錐状で導光路１０に形成
されたすり鉢状の凹部９に接合される場合を示し、
（ｂ）は、４５度傾斜を有するかさ上げ用導光路１の端
部が導光路１０の端部に接合される場合を示し、（ｃ）
は、かさ上げ用導光路１の端部が４５度傾斜を有する導
光路１０の端部に接合される場合を示している。これら
の接合方法は、接合される光モジュールと電気・光配線
基板の構造に応じて適宜選択される。

【００２２】本発明では、素子の実装にあたって、電子
部品を搭載するための自動機の利用が可能である。この
自動実装により、組み立て工数の低減が可能となる。こ
のように、本発明では、電気・光変換素子を搭載した光
モジュール（ドーターボード）を、効率よく電気・光配
線基板（マザーボード）に結合することができるもので
あり、安定かつ高速のデータ通信の実現が可能となる。
また、マザーボードとドーターボードの接続構造を工夫
することにより、素子間の光学的な位置合わせが容易と
なり、光学素子の自動実装が可能となることから、製造
コストも低下できる。

【００２３】

【発明の効果】本発明によれば、安価で取り付け容易な
光モジュールおよび電気・光配線基板を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る光モジュールの一実施例を示す断
面図である。

【図２】かさ上げ用導光路の電気・光変換素子側とは反
対側の端部形状の一例を示す図である。

【図３】かさ上げ用導光路の電気・光変換素子側とは反
対側の端部形状の他の例を示す図である。

【図４】多層化された電気配線基板の基本構造の一例を
示す図である。

【図５】絶縁層に導光路を敷設した例を示す図である。

【図６】電気・光配線基板に光モジュールを取り付けた
例を示す図である。

【図７】電気・光配線基板に光モジュールを取り付けた
他の例を示す図である。

【図８】（ａ）〜（ｃ）はそれぞれかさ上げ用導光路と
導光路との接合部の例を示す図である。

【符号の説明】

１かさ上げ用導光路２モジュール用基板３電気・光変換素子４、１２スルーホール５支持補強体６電気配線層７絶縁層８電気配線９凹部１０光配線（導光路）１１コア層１４ビルドアップ層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者山田秀則神奈川県足柄上郡中井町境430 グリーンテクなかい富士ゼロックス株式会社内 (72)発明者上村健神奈川県足柄上郡中井町境430 グリーンテクなかい富士ゼロックス株式会社内 (72)発明者岡田純二神奈川県足柄上郡中井町境430 グリーンテクなかい富士ゼロックス株式会社内 (72)発明者経塚信也神奈川県足柄上郡中井町境430 グリーンテクなかい富士ゼロックス株式会社内 (72)発明者逆井一宏神奈川県足柄上郡中井町境430 グリーンテクなかい富士ゼロックス株式会社内 (72)発明者浜田勉神奈川県足柄上郡中井町境430 グリーンテクなかい富士ゼロックス株式会社内 (72)発明者小関忍神奈川県足柄上郡中井町境430 グリーンテクなかい富士ゼロックス株式会社内 (72)発明者石田裕規神奈川県足柄上郡中井町境430 グリーンテクなかい富士ゼロックス株式会社内 (72)発明者高梨紀神奈川県足柄上郡中井町境430 グリーンテクなかい富士ゼロックス株式会社内 (72)発明者三浦昌明神奈川県足柄上郡中井町境430 グリーンテクなかい富士ゼロックス株式会社内 (72)発明者小林健一神奈川県足柄上郡中井町境430 グリーンテクなかい富士ゼロックス株式会社内 (72)発明者久保寺忠神奈川県海老名市本郷2274番地富士ゼロックス株式会社海老名事業所内 (72)発明者脇田城治神奈川県海老名市本郷2274番地富士ゼロックス株式会社海老名事業所内 (72)発明者清水崇彦埼玉県岩槻市府内３丁目７番１号富士ゼロックス株式会社岩槻事業所内Ｆターム(参考） 2H037 AA01 BA02 BA11 BA31 CA07 CA10 CA40 DA14 2H047 KA03 KA13 KB08 KB09 LA09 MA07 QA05 TA05 TA43 TA44 TA47 5E338 AA03 BB02 BB19 BB63 BB75 CC01 CC10 CD11 CD40 EE32 5E346 AA06 AA12 AA15 AA43 BB01 BB20 EE31 FF45 GG28 GG40 HH31

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光素子と、前記光素子を搭載したモジュ
ール用基板と、前記モジュール用基板に搭載された光素
子と光学的に結合されるかさ上げ用導光路とを備えたこ
とを特徴とする光モジュール。
【請求項２】前記モジュール用基板に支持補強体が取
り付けられたことを特徴とする請求項１記載の光モジュ
ール。
【請求項３】前記かさ上げ用導光路が、前記モジュー
ル用基板に形成されたスルーホールを通して前記光素子
と光学的に結合されることを特徴とする請求項１または
２記載の光モジュール。
【請求項４】前記かさ上げ用導光路の前記光素子側と
は反対側の端部が、先細り形状を有することを特徴とす
る請求項１〜３のいずれかに記載の光モジュール。
【請求項５】電気配線および光配線を備えた電気・光
配線基板であって、前記光配線が他の導光路の先端を受
容する凹部を備えたことを特徴とする電気・光配線基
板。
【請求項６】前記凹部がすり鉢状の形状を有すること
を特徴とする請求項５記載の電気・光配線基板。
【請求項７】前記光配線が、熱硬化性樹脂でコーティ
ングされていることを特徴とする請求項５または６記載
の電気・光配線基板。
【請求項８】前記光配線が、単シグナル型導光路また
はバス型導光路として形成されることを特徴とする請求
項５〜７のいずれかに記載の電気・光配線基板。
【請求項９】複数の電気配線層および絶縁層をビルド
アップ工法により多層化する電気・光配線基板の作製方
法であって、前記電気配線層および絶縁層の少なくとも
一方に光配線が敷設されることを特徴とする電気・光配
線基板の作製方法。
【請求項１０】前記光配線の敷設が、ＮＣ制御可能な
布線装置を用いて行われることを特徴とする請求項９記
載の電気・光配線基板の作製方法。