JP2004333922A - 光電気配線基板およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】光信号の結合効率が高い光電気配線基板を提供すること。
【解決手段】光電気配線基板は、光素子を搭載する樹脂層と、樹脂層上に形成され光素子へ接続される電気配線層と、樹脂層内に形成され光素子に授受する光信号を伝搬する光導波路を備え、樹脂層はその表面に凹部と凸部を有し、電気配線層は凹部に形成され、光導波路は凸部に露出して光素子と近接する端部を有する。
【選択図】 図１
【解決手段】光電気配線基板は、光素子を搭載する樹脂層と、樹脂層上に形成され光素子へ接続される電気配線層と、樹脂層内に形成され光素子に授受する光信号を伝搬する光導波路を備え、樹脂層はその表面に凹部と凸部を有し、電気配線層は凹部に形成され、光導波路は凸部に露出して光素子と近接する端部を有する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、光電気配線基板およびその製造方法に関し、詳しくは、光配線と電気配線が形成された光電気配線基板とその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
情報処理装置の高速化に伴う放射ノイズ増大、等長配線、多層化による基板コストの増大等、電気配線基板の課題を克服する手段として、近年、光電気配線基板が注目されている。
光電気配線基板は高速動作部を光配線で構成し、また、電力供給部と低速動作部は従来通り電気配線によって構成するものである。
このように高速動作部を光配線に置き換えることによって、放射ノイズ、基板の多層化などの問題を解決することができる。
【０００３】
従来の光電気配線基板としては、例えば、図６および図７に示されるようなものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
図６および図７に示される従来の光電気配線基板は、光ファイバ１０１と、光ファイバ１０１を固定する導電性突起部１０２と、光配線層を形成する樹脂層１０３と、光配線層を貫通して形成される導電性突起電極１０４と、導電性突起電極１０４に配線された電気配線１０５と、光配線層の光ファイバ１０１に形成されたミラー１０６と、導体層１０７を含む基板１０８と、リード１０９により導電性突起電極１０４に接続された発光素子１１０から構成されている。
【０００４】
光ファイバ１０１は樹脂層１０３に埋め込まれ、さらに導電性突起部１０２によって固定されることにより光配線層を構成している。また、導電性突起部１０２は基板１０８に形成された導体層１０７と導通するように構成されている。基板１０８の導体層１０７を介して伝達された電気信号は、導電性突起電極１０４およびリード１０９を介して発光素子１１０に伝達され、電気信号に対応した光信号が発光素子１１０から放射される。発光素子１１０から放射された光信号は光配線層を進み、ミラー１０６によって反射されることにより進路を９０度曲げられ、光ファイバ１０１内を伝播して光検出器（図示せず）に受光され電気信号に変換される。
【０００５】
また、この発明に関連する他の従来技術としては、ポリシラン化合物に紫外光を照射することにより照射部の屈折率を照射量に応じて低下させる手法が知られている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−７４６２号公報
【非特許文献１】
堀 彰弘、外１名、「フォトブリーチングポリマ材料を用いた光導波路技術の検討」、第１２回マイクロエレクトロニクスシンポジウム予稿集、２００２年１０月、第２２３〜２２６頁
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
図６および図７に示される従来の光電気配線基板では、発光素子１１０のリード１０９の長さに、リード１０９が接続される電極パッドの厚み（図示せず）を加えた距離分だけ発光素子と光配線層との間に空隙が存在する
【０００８】
一般的に発光素子から放射される光信号は広がりを有するため、発光素子から放射された光信号は、光配線層を通過しミラー１０６によって反射されて光ファイバ１０１に結合するまでに、光信号のスポット径が光ファイバ１０１のコア径よりも広がってしまい結合効率が低下する。
【０００９】
例えば、発光素子１１０の放射角を３０度（半値全角）、マルチモード光ファイバ１０１のコア径を２０μｍ、発光素子１１０から光ファイバ１０１のコアまでの距離を５０μｍとすると、光ファイバ１０１の端部における光信号のスポット径は約２６μｍとなり、光ファイバ１０１のコア径に対して光信号のスポット径が大きくなってしまう。
さらに作製時の公差により、発光素子と光ファイバの光軸は数μｍ程度ずれることがあり、この場合、光信号の結合効率がさらに低下する恐れがある。
【００１０】
ここで、集光レンズを発光素子１１０とミラー１０６の間に配置することにより、光ファイバの端部における光信号のスポット径を縮小し、結合効率を改善することは可能である。しかし、作製公差を考慮して光電気配線基板上にμｍオーダーの精度で集光レンズを配置することは非常に困難である。
【００１１】
この発明は以上のような事情を考慮してなされたものであり、光信号の結合効率が高い光電気配線基板を提供するものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この発明は、光素子を搭載する樹脂層と、樹脂層上に形成され光素子へ接続される電気配線層と、樹脂層内に形成され光素子に授受する光信号を伝搬する光導波路を備え、樹脂層はその表面に凹部と凸部を有し、電気配線層は凹部に形成され、光導波路は凸部に露出して光素子と近接する端部を有する光電気配線基板を提供するものである。
【００１３】
つまり、この発明による光電気配線基板は、光導波路の端部が樹脂層の凸部に露出して光素子と近接する。
このため、光導波路の端部と光素子との距離が凸部の高さ分だけ短くなり、光導波路の端部と光素子との光信号の結合効率が改善される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
この発明による光電気配線基板は、光素子を搭載する樹脂層と、樹脂層上に形成され光素子へ接続される電気配線層と、樹脂層内に形成され光素子に授受する光信号を伝搬する光導波路を備え、樹脂層はその表面に凹部と凸部を有し、電気配線層は凹部に形成され、光導波路は凸部に露出して光素子と近接する端部を有することを特徴とする。
【００１５】
この発明による光電気配線基板において、光素子としては、例えば、電気信号を光信号に変換する発光素子や光信号を電気信号に変換する受光素子などを挙げることができる。
【００１６】
また、この発明による光電気配線基板において、樹脂層は光照射により親水性と可溶性を発現する樹脂からなっていてもよい。
このような樹脂としては、例えば、一般にフォトブリーチングポリマ材料（ｐｈｏｔｏｂｌｅａｃｈｉｎｇ ｐｏｌｙｍｅｒ ｍａｔｅｒｉａｌ）と呼ばれるものを用いることができる。フォトブリーチングポリマ材料の具体例としては、例えば、フォトブリーチ性ポリシラン（以下、単にポリシランと称する）を挙げることができる。
ポリシランは、ケイ素原子が連続して５個以上連なった構造を有する有機ケイ素ポリマーであり、具体的には下記の化１に示すような構造を有するポリマーである。
【００１７】
【化１】
【００１８】
ただし、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３はそれぞれ１価の炭化水素基、アルコキシ基、水素原子を、ｎ、ｍはそれぞれ０以上で、かつ、ｎ＋ｍは５以上の整数を表わす。
このようなポリシランは、一般に２５０ｎｍ以上の紫外領域に吸収を有し、酸素存在下で紫外光を照射するとそのケイ素−ケイ素（Ｓｉ−Ｓｉ）結合が一部切断され、シロキサン（Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ）結合やシラノール（Ｓｉ−ＯＨ）基に変換される。
これにより、ポリシランの紫外吸収が減少するとともに、親水性とアルカリ溶液に対する可溶性が発現される。
【００１９】
親水性は、後述する光電気配線基板の製造方法で触れるように、樹脂層上に無電解メッキ法によって電気配線層を形成する際に利用され、可溶性は樹脂層に凹部と凸部を形成する際に利用される。
このため、光照射により親水性と可溶性とを発現するポリシランを樹脂層の材料として用いると、電気配線層、並びに、凹部および凸部を容易に形成できるようになり、特に、光照射を利用することから微細加工を行ううえで非常に有用となる。
【００２０】
また、上記ポリシランは、紫外光を照射することにより、屈折率が低下するという特性もある。屈折率の低下は、後述する光電気配線基板の製造方法で触れるように、樹脂層内に光導波路を形成する際に利用される。
このため、光照射により屈折率の低下が発現するポリシランを樹脂層の材料として用いると、光導波路を容易に形成できるようになり、特に、光照射を利用することから微細加工を行ううえで非常に有用となる。
【００２１】
また、この発明による光電気配線基板において、電気配線層としては、例えば、銅、アルミ、金などからなるものを用いることができる。
【００２２】
また、この発明による光電気配線基板において、光導波路とは光信号を閉じ込めて伝搬させる光信号の通り道を意味し、例えば、樹脂層中に形成された屈折率の高い部分から構成できる。
樹脂層中に屈折率の高い部分を形成すると、屈折率の高い部分に入射した光信号は屈折率が低い部分との界面で全反射しながらその中を伝搬するようになる。
【００２３】
また、この発明による光電気配線基板において、光導波路の端部は基板に対して電気配線層よりも高い位置に形成されていてもよい。
このような構成によれば、光電気配線基板上に光素子が実装された際に、光導波路の端面と光素子との距離がより一層短くなる。
【００２４】
また、この発明による光電気配線基板において、光導波路は光信号を案内するための光学素子を備えていてもよい。
ここで、光学素子としては、例えば、金属膜からなるミラーを用いることができる。
【００２５】
この発明は別の観点からみると、上述のこの発明による光電気配線基板を製造するための方法であって、基板上に樹脂層を形成し、樹脂層の表面に凹部と凸部を形成し、凹部の表面上に電気配線層を形成し、電気配線層の下を通って端部が凸部に露出するように光導波路を樹脂層内に形成する工程を備える光電気配線基板の製造方法を提供するものでもある。
【００２６】
この発明による上記製造方法において、基板としては、平滑性に優れた基板を好適に用いることができ、例えば、石英やポリイミドからなる基板を用いることができる。
また、この発明による上記製造方法において、光導波路を形成する工程は、光信号を案内するための光学素子を光導波路に形成する工程を含んでいてもよい。
【００２７】
また、この発明はさらに別の観点からみると、この発明による上述の光電気配線基板を製造するための方法であって、樹脂層は第１樹脂層、第２樹脂層および第３樹脂層からなり、光導波路は第１光導波路、第２光導波路および第３光導波路からなり、基板上に第１樹脂層を積層し、第１樹脂層内に基板と平行に延びる第１光導波路を形成し、第１樹脂層上に第２樹脂層を積層し、第２樹脂層上に電気配線層を形成し、第２樹脂層に第１光導波路の端部から第２樹脂層の表面へ立ち上がる第２光導波路を形成し、第２樹脂層上に第３樹脂層を積層し、第３樹脂層を部分的に除去して電気配線層を露出させ、残る第３樹脂層に第２光導波路の端部から第３樹脂層の表面へ延びる第３光導波路を形成する工程を備える光電気配線基板の製造方法を提供するものでもある。
【００２８】
この発明による上記製造方法において、第１光導波路を形成する工程は、光信号を案内するための光学素子を第１光導波路の端部に形成する工程を含んでいてもよい。
【００２９】
また、この発明による上記製造方法において、第１、第２および第３樹脂層は光照射により親水性と可溶性と屈折率変化とを発現する樹脂からなり、第１、第２および第３光導波路は光照射による第１、第２および第３樹脂層の屈折率変化をそれぞれ利用して形成され、電気配線層は光照射による第２樹脂層の親水性を利用して形成され、第３樹脂層は光照射による第３樹脂層の可溶性を利用して部分的に除去されてもよい。
【００３０】
以下にこの発明の実施の形態を図面に示す実施例に基づいて詳細に説明する。
図１はこの発明の実施例による光電気配線基板の構成を概略的に示す断面図である。
【００３１】
図１に示されるように、この発明の実施例による光電気配線基板１は、発光素子としての面発光レーザ１６および受光素子１７を搭載する樹脂層３と、樹脂層３上に形成され面発光レーザ１６および受光素子１７へ接続される電気配線層４と、樹脂層３内に形成され面発光レーザ１６および受光素子１７に授受する光信号を伝搬する光導波路５を備え、樹脂層３はその表面に凹部３ａと凸部３ｂを有し、電気配線層４は凹部３ａに形成され、光導波路５は凸部３ｂに露出して面発光レーザ１６および受光素子１７と近接する端部５ａ，５ｂを有している。
ここで、樹脂層３は基板２上に積層されている。また、光導波路５の端部５ａ，５ｂは基板２に対して電気配線層４よりも高い位置に形成されている。
【００３２】
樹脂層３は、基板２上に積層された第１樹脂層６と、第１樹脂層６上に積層 された第２樹脂層７と、第２樹脂層７から突出するように第２樹脂層７上に部分的に積層された第３樹脂層８とから構成されている。図１を見ると分かるように、凹部３ａと凸部３ｂは第３樹脂層８の有無によって形成されている。
また、第１樹脂層６は、さらに第１−１樹脂層６ａ、第１−２樹脂層６ｂおよび第１−３樹脂層６ｃから構成されている。
【００３３】
光導波路５は基板２と平行に延びる第１光導波路９、第１光導波路９の両端から第２および第３樹脂層７，８の界面へ立ち上がる第２光導波路１０ａ，１０ｂおよび第２光導波路１０ａ，１０ｂの端部から第３樹脂層８の表面へ延びる第３光導波路１１ａ，１１ｂから構成されている。
第１光導波路９は第１−２樹脂層６ｂの一部に形成され、第２光導波路１０ａ，１０ｂは第２樹脂層７の一部にそれぞれ形成され、第３光導波路１１ａ，１１ｂは第３樹脂層８の一部にそれぞれ形成されている。
【００３４】
第１、第２および第３光導波路９，１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂは、第１−２樹脂層６ｂ、第１−３樹脂層６ｃ、第２樹脂層７および第３樹脂層８の一部の屈折率を他の部分よりも相対的に高めることにより形成されたコアからそれぞれ構成されている。
したがって、第１、第２および第３樹脂層６，７，８のうち、第１、第２および第３光導波路９，１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂが形成されていない部分は、コアとなる第１、第２および第３光導波路９，１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂよりも屈折率が低いクラッドである。
【００３５】
第１光導波路９の両端には４５度の傾斜面１２ａ，１２ｂが形成されており、この傾斜面１２ａ，１２ｂの表面には金属膜からなるミラー１３ａ，１３ｂがそれぞれ形成されている。
また、樹脂層３の凹部３ａに形成された電気配線層４は、電気配線パターン１４と、電気配線パターン１４と電気的に接続された電極パッド１５ａ，１５ｂとから構成されている。
面発光レーザ１６および受光素子１７は、それらの電極パッド１６ｂ，１７ｂが光電気配線基板１上の電極パッド１５ａ，１５ｂとハンダ１８を介して電気的に接続されている。
面発光レーザ１６の発光部１６ａは第３光導波路１１ａの端部５ａと対向し、受光素子１７の受光部１７ａは第３光導波路１１ｂの端部５ｂと対向している。
【００３６】
電気配線パターン１４を介して電極パッド１５ａへ伝達された電気信号は面発光レーザ１６の発光部１６ａから光信号として放射されて第３光導波路１１ａの端部５ａへ入射し、第３および第２光導波路１１ａ，１０ａ内を伝搬してミラー１３ａへ到達する。
ミラー１３ａへ到達した光信号はその光路を９０度曲げられて第１光導波路９内を伝搬し、もう一方のミラー１３ｂによって再びその光路を９０度曲げられ、第２および第３光導波路１０ｂ，１１ｂ内を伝搬して第３光導波路１１ｂの端部５ｂから放射される。
第３光導波路１１ｂの端部５ｂから放射された光信号は受光素子１７の受光部１７ａに入射し、受光素子１７ａによって再び電気信号に変換され、変換された電気信号は電極パッド１５ｂを介して電気配線パターン１４へ伝達され、光電気配線基板１上の他の部品（図示せず）へ伝達される。
【００３７】
上述の通り、面発光レーザ１６の発光部１６ａおよび受光素子１７の受光部１７ａは、第２樹脂層７から突出した第３樹脂層８の表面に露出する第３光導波路１１ａ，１１ｂの端部５ａ，５ｂとそれぞれ対向している。
このため、面発光レーザ１６の発光部１６ａおよび受光素子１７の受光部１７ａと、第３光導波路１１ａ，１１ｂの端部５ａ，５ｂとの距離は第３樹脂層８の厚みＴ分だけ従来よりもそれぞれ短くなる。
この結果、面発光レーザ１６の発光部１６ａから放射された光信号は、そのスポット径が第３光導波路１１ａの端部５ａのサイズよりも小さい状態で第３光導波路１１ａへ入射することとなり、面発光レーザ１６と光配線基板１との光信号の結合効率が改善される。
また、第３光導波路１１ｂの端部５ｂから放射された光信号は、そのスポット径が小さい状態で受光素子１７の受光部１７ａに入射することとなり、受光素子１７と光配線基板１との光信号の結合効率も改善される。
【００３８】
例えば、面発光レーザ１６の放射角を３０度（半値全角）、第３光導波路１１ａの端部５ａのサイズを２０×２０μｍ、面発光レーザ１６から第３光導波路１１ａの端部５ａまでの距離を５μｍに設定すると、第３光導波路１１ａの端部５ａでのスポット径は約２．７μｍとなり、第３光導波路１１ａの端部５ａのサイズに対して十分に小さくなり、面発光レーザ１６から放射された光信号を高い効率で第３光導波路１１ａへ結合させることができる。
また、上記設定では、作製時の公差により面発光レーザ１６と第３光導波路１１ａとの間に、基板２と平行な方向へ５μｍ程度の位置ズレが生じたとしても、面発光レーザ１６から放射された光信号のスポットが第３光導波路１１ａの端部５ａから外れてしまうことがない。
したがって、この発明による光電気配線基板１の構成は、製造許容誤差を緩和するうえでも有用である。
【００３９】
ところで、面発光レーザ１６と第３光導波路１１ａの端部５ａとの距離Ｄは、次式により表わすことができる。
Ｄ＝（電極パッド５ａの厚み＋電極パッド１６ｂの厚み＋ハンダ１８の厚み）−（面発光レーザ１６の突起部１６ｃの厚み＋第３樹脂層８の厚みＴ）＋（高さ公差）
【００４０】
この式を用いることにより、必要となる第３樹脂層８の厚さＴを決定できる。例えば、電極パッド５ａと電極パッド１６ｂの厚みを共に２０μｍ、ハンダ１８の厚みを２０μｍ、面発光レーザ１６の突起部１６ｃの厚みを５μｍ、高さ公差を５μｍ、面発光レーザ１６と第３光導波路１１ａの端部５ａとの距離Ｄを１０μｍと設定すると、必要となる第３樹脂層８の厚さＴは５０μｍとなる。
【００４１】
以下に、図１に示される光電気配線基板の製造方法について図２〜図５に基づいて説明する。
まず、図２（ａ）に示されるように、石英からなる基板２上に第１−１樹脂層６ａ（クラッド材）としてポリシラン（日本ペイント株式会社製、品名：グラシアＷＧ、品番：ＷＧ−００４（以下、「クラッド用ポリシラン」と称する））を塗布し、約３５０℃でベーク処理する。
一般にポリシランは約３５０℃でベーク処理を施すことにより無機化が進み化学的に安定な膜となる。したがって、約３５０℃でベーク処理された後は、紫外光が照射されても親水性、可溶性および屈折率の低下が発現しない。
【００４２】
次に、図２（ｂ）に示されるように、第１−１樹脂層６ａ上に第１−２樹脂層６ｂ（コア材）として、クラッド用ポリシランとは化学的組成の異なるポリシラン（日本ペイント株式会社製、品名：グラシアＷＧ、品番：ＷＧ−００５（以下、「コア用ポリシラン」と称する））をスピンコート法で塗布し、約２５０℃でプリベーク処理を行って膜中の溶剤を揮発させる。
次に、図２（ｃ）に示されるように、第１光導波路９（図１参照）と対応するパターンの遮光部２０ａを有するマスク２０を用い、第１光導波路９とする部分以外に紫外光１００を照射し、照射された部分に親水性を発現させると共に、屈折率の低下を発現させて第１光導波路９を形成する。
【００４３】
なお、第１−１樹脂層６ａと、第１−２樹脂層６ｂに化学的組成が異なるポリシランを用いるのは、第１−１樹脂層６ａと第１−２樹脂層６ｂとの間に屈折率差を確保するためである。
すなわち、第１−２樹脂層６ｂはその一部を第１光導波路９（コア）とする必要があるため、第１−２樹脂層６ｂの屈折率はクラッドとなる第１−１樹脂層６ａよりも高くなければならないのである。
また、約２５０度でプリベーク処理を行った後に紫外光１００を照射しているが、一般にポリシランは、上述のように約３５０度でベーク処理するまでは化学的に安定にならないため、プリベーク処理後であっても紫外光１００を照射することにより照射部分に親水性、可溶性および屈折率の低下が発現する。
【００４４】
次に、図２（ｄ）に示されるように、第１−２樹脂層６ｂ上に第１−３樹脂層６ｃ（クラッド材）としてクラッド用ポリシランをスピンコート法で塗布し、約２５０℃でプリベーク処理を行う。
【００４５】
次に、図２（ｅ）に示されるように、先端に約４５度の傾斜面を有するダイヤモンドソー２１により第１−３樹脂層６ｃおよび第１−２樹脂層６ｂを掘削し、第１光導波路９の両端部に約４５度の傾斜面１２ａ，１２ｂを形成する。
次に、図３（ｆ）に示されるように、得られた基板２に無電解メッキ法による金属メッキ浴処理を施し、傾斜面１２ａ，１２ｂに金属膜からなるミラー１３ａ，１３ｂを形成する。ここで、傾斜面１２ａ，１２ｂには先の工程での紫外光照射により親水性が発現しているため、傾斜面１２ａ，１２ｂにのみミラー１３ａ，１３ｂがそれぞれ形成される。
その後、約３５０℃でポストベーク処理を行い、第１−２樹脂層６ｂおよび第１−３樹脂層６ｃを化学的に安定させる。
【００４６】
次に、図３（ｇ）に示されるように、第１−３樹脂層６ｃ上に第２樹脂層７としてコア用ポリシランをスピンコート法で塗布し、約２５０℃でプリベーク処理を行う。
次に、図３（ｈ）に示されるように、電気配線パターン１４および電極パッド１５ａ，１５ｂ（図１参照）のパターンに対応した開口部２２ａを有するマスク２２を用い、電気配線パターン１４および電極パッド１５ａ，１５ｂを形成する部分に紫外光１００を照射し、照射された部分に親水性を発現させる。
【００４７】
次に、図３（ｉ）に示されるように、得られた基板２に無電解メッキ法による金属メッキ浴処理を施し、先の工程で親水性を発現させた部分に電気配線パターン１４および電極パッド１５ａ，１５ｂを形成する。
次に、図４（ｊ）に示されるように、第２光導波路１０ａ，１０ｂ（図１参照）と対応するパターンの遮光部２３ａを有するマスク２３を用い、第２光導波路１０ａ，１０ｂとする部分以外に紫外光１００を照射し、照射された部分に屈折率の低下を発現させて第２光導波路１０ａ，１０ｂを形成する。
その後、約３５０℃でポストベーク処理を行い、第２樹脂層７を化学的に安定させる。
【００４８】
次に、図４（ｋ）に示されるように、第２樹脂層７上に第３樹脂層８としてコア用ポリシランをスピンコート法で塗布し、約２５０℃でプリベーク処理を行う。
次に、図４（ｌ）に示されるように、凸部３ｂ（図１参照）に対応したパターンの遮光部２４ａを有するマスク２４を用い、凹部３ａ（図１参照）を形成する部分に紫外光１００を照射し、照射された部分に可溶性を発現させる。
次に、図４（ｍ）に示されるように、先の工程で可溶性が発現した第３樹脂層８の一部をアルカリ現像液を用いて溶解除去し、凹部３ａと凸部３ｂを形成する。
【００４９】
次に、図５（ｎ）に示されるように、第３光導波路１１ａ，１１ｂ（図１参照）と対応するパターンの遮光部２５ａを有するマスク２５を用い、第３光導波路１１ａ，１１ｂとする部分以外に紫外光１００を照射し、照射された部分に屈折率の低下を発現させて第３光導波路１１ａ，１１ｂを形成する。
最後に、図５（ｏ）に示されるように、約３５０℃でポストベーク処理を行って第３樹脂層８を化学的に安定させ、図１に示される光電気配線基板１を得る。
なお、この実施例では光電気配線基板１上に発光素子として面発光レーザ１６を実装したが、面発光レーザ１６以外に端面発光型レーザが実装されてもよい。
また、この実施例ではコア用ポリシランとクラッド用ポリシランの２種類の組成のポリシランを用いて樹脂層３を形成したが、紫外線照射、ポストベーク処理を第１−１樹脂層、第１−３樹脂層に施して屈折率を低下させることにより、コア用ポリシラン、もしくはクラッド用ポリシランのどちらか一方のみを使用して樹脂層を形成することも可能である。
【００５０】
【発明の効果】
この発明によれば、光導波路の端部が樹脂層の凸部に露出して光素子と近接するので、光導波路の端部と光素子との距離が凸部の高さ分だけ短くなり、光導波路の端部と光素子との光信号の結合効率が改善される。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例による光電気配線基板の概略的な構成を示す断面図である。
【図２】図１に示される光導波路素子の製造工程を示す工程図である。
【図３】図１に示される光導波路素子の製造工程を示す工程図である。
【図４】図１に示される光導波路素子の製造工程を示す工程図である。
【図５】図１に示される光導波路素子の製造工程を示す工程図である。
【図６】従来の光電気配線基板の概略的な構成を示す平面図である。
【図７】図５に示される従来の光電気配線基板の概略的な構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１・・・光電気配線基板
２・・・基板
３・・・樹脂層
３ａ・・・凹部
３ｂ・・・凸部
４・・・電気配線層
５・・・光導波路
５ａ・・・光導波路の端部
６・・・第１樹脂層
６ａ・・・第１−１樹脂層
６ｂ・・・第１−２樹脂層
６ｃ・・・第１−３樹脂層
７・・・第２樹脂層
８・・・第３樹脂層
９・・・第１光導波路
１０ａ，１０ｂ・・・第２光導波路
１１ａ，１１ｂ・・・第３光導波路
１２ａ，１２ｂ・・・傾斜面
１３ａ，１３ｂ・・・金属膜
１４・・・電気配線パターン
１５ａ，１５ｂ，１６ｂ，１７ｂ・・・電極パッド
１６・・・面発光レーザ
１６ａ・・・発光部
１６ｃ・・・突起部
１７・・・受光素子
１８・・・ハンダ
【発明の属する技術分野】
この発明は、光電気配線基板およびその製造方法に関し、詳しくは、光配線と電気配線が形成された光電気配線基板とその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
情報処理装置の高速化に伴う放射ノイズ増大、等長配線、多層化による基板コストの増大等、電気配線基板の課題を克服する手段として、近年、光電気配線基板が注目されている。
光電気配線基板は高速動作部を光配線で構成し、また、電力供給部と低速動作部は従来通り電気配線によって構成するものである。
このように高速動作部を光配線に置き換えることによって、放射ノイズ、基板の多層化などの問題を解決することができる。
【０００３】
従来の光電気配線基板としては、例えば、図６および図７に示されるようなものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
図６および図７に示される従来の光電気配線基板は、光ファイバ１０１と、光ファイバ１０１を固定する導電性突起部１０２と、光配線層を形成する樹脂層１０３と、光配線層を貫通して形成される導電性突起電極１０４と、導電性突起電極１０４に配線された電気配線１０５と、光配線層の光ファイバ１０１に形成されたミラー１０６と、導体層１０７を含む基板１０８と、リード１０９により導電性突起電極１０４に接続された発光素子１１０から構成されている。
【０００４】
光ファイバ１０１は樹脂層１０３に埋め込まれ、さらに導電性突起部１０２によって固定されることにより光配線層を構成している。また、導電性突起部１０２は基板１０８に形成された導体層１０７と導通するように構成されている。基板１０８の導体層１０７を介して伝達された電気信号は、導電性突起電極１０４およびリード１０９を介して発光素子１１０に伝達され、電気信号に対応した光信号が発光素子１１０から放射される。発光素子１１０から放射された光信号は光配線層を進み、ミラー１０６によって反射されることにより進路を９０度曲げられ、光ファイバ１０１内を伝播して光検出器（図示せず）に受光され電気信号に変換される。
【０００５】
また、この発明に関連する他の従来技術としては、ポリシラン化合物に紫外光を照射することにより照射部の屈折率を照射量に応じて低下させる手法が知られている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−７４６２号公報
【非特許文献１】
堀 彰弘、外１名、「フォトブリーチングポリマ材料を用いた光導波路技術の検討」、第１２回マイクロエレクトロニクスシンポジウム予稿集、２００２年１０月、第２２３〜２２６頁
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
図６および図７に示される従来の光電気配線基板では、発光素子１１０のリード１０９の長さに、リード１０９が接続される電極パッドの厚み（図示せず）を加えた距離分だけ発光素子と光配線層との間に空隙が存在する
【０００８】
一般的に発光素子から放射される光信号は広がりを有するため、発光素子から放射された光信号は、光配線層を通過しミラー１０６によって反射されて光ファイバ１０１に結合するまでに、光信号のスポット径が光ファイバ１０１のコア径よりも広がってしまい結合効率が低下する。
【０００９】
例えば、発光素子１１０の放射角を３０度（半値全角）、マルチモード光ファイバ１０１のコア径を２０μｍ、発光素子１１０から光ファイバ１０１のコアまでの距離を５０μｍとすると、光ファイバ１０１の端部における光信号のスポット径は約２６μｍとなり、光ファイバ１０１のコア径に対して光信号のスポット径が大きくなってしまう。
さらに作製時の公差により、発光素子と光ファイバの光軸は数μｍ程度ずれることがあり、この場合、光信号の結合効率がさらに低下する恐れがある。
【００１０】
ここで、集光レンズを発光素子１１０とミラー１０６の間に配置することにより、光ファイバの端部における光信号のスポット径を縮小し、結合効率を改善することは可能である。しかし、作製公差を考慮して光電気配線基板上にμｍオーダーの精度で集光レンズを配置することは非常に困難である。
【００１１】
この発明は以上のような事情を考慮してなされたものであり、光信号の結合効率が高い光電気配線基板を提供するものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この発明は、光素子を搭載する樹脂層と、樹脂層上に形成され光素子へ接続される電気配線層と、樹脂層内に形成され光素子に授受する光信号を伝搬する光導波路を備え、樹脂層はその表面に凹部と凸部を有し、電気配線層は凹部に形成され、光導波路は凸部に露出して光素子と近接する端部を有する光電気配線基板を提供するものである。
【００１３】
つまり、この発明による光電気配線基板は、光導波路の端部が樹脂層の凸部に露出して光素子と近接する。
このため、光導波路の端部と光素子との距離が凸部の高さ分だけ短くなり、光導波路の端部と光素子との光信号の結合効率が改善される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
この発明による光電気配線基板は、光素子を搭載する樹脂層と、樹脂層上に形成され光素子へ接続される電気配線層と、樹脂層内に形成され光素子に授受する光信号を伝搬する光導波路を備え、樹脂層はその表面に凹部と凸部を有し、電気配線層は凹部に形成され、光導波路は凸部に露出して光素子と近接する端部を有することを特徴とする。
【００１５】
この発明による光電気配線基板において、光素子としては、例えば、電気信号を光信号に変換する発光素子や光信号を電気信号に変換する受光素子などを挙げることができる。
【００１６】
また、この発明による光電気配線基板において、樹脂層は光照射により親水性と可溶性を発現する樹脂からなっていてもよい。
このような樹脂としては、例えば、一般にフォトブリーチングポリマ材料（ｐｈｏｔｏｂｌｅａｃｈｉｎｇ ｐｏｌｙｍｅｒ ｍａｔｅｒｉａｌ）と呼ばれるものを用いることができる。フォトブリーチングポリマ材料の具体例としては、例えば、フォトブリーチ性ポリシラン（以下、単にポリシランと称する）を挙げることができる。
ポリシランは、ケイ素原子が連続して５個以上連なった構造を有する有機ケイ素ポリマーであり、具体的には下記の化１に示すような構造を有するポリマーである。
【００１７】
【化１】
ただし、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３はそれぞれ１価の炭化水素基、アルコキシ基、水素原子を、ｎ、ｍはそれぞれ０以上で、かつ、ｎ＋ｍは５以上の整数を表わす。
このようなポリシランは、一般に２５０ｎｍ以上の紫外領域に吸収を有し、酸素存在下で紫外光を照射するとそのケイ素−ケイ素（Ｓｉ−Ｓｉ）結合が一部切断され、シロキサン（Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ）結合やシラノール（Ｓｉ−ＯＨ）基に変換される。
これにより、ポリシランの紫外吸収が減少するとともに、親水性とアルカリ溶液に対する可溶性が発現される。
【００１９】
親水性は、後述する光電気配線基板の製造方法で触れるように、樹脂層上に無電解メッキ法によって電気配線層を形成する際に利用され、可溶性は樹脂層に凹部と凸部を形成する際に利用される。
このため、光照射により親水性と可溶性とを発現するポリシランを樹脂層の材料として用いると、電気配線層、並びに、凹部および凸部を容易に形成できるようになり、特に、光照射を利用することから微細加工を行ううえで非常に有用となる。
【００２０】
また、上記ポリシランは、紫外光を照射することにより、屈折率が低下するという特性もある。屈折率の低下は、後述する光電気配線基板の製造方法で触れるように、樹脂層内に光導波路を形成する際に利用される。
このため、光照射により屈折率の低下が発現するポリシランを樹脂層の材料として用いると、光導波路を容易に形成できるようになり、特に、光照射を利用することから微細加工を行ううえで非常に有用となる。
【００２１】
また、この発明による光電気配線基板において、電気配線層としては、例えば、銅、アルミ、金などからなるものを用いることができる。
【００２２】
また、この発明による光電気配線基板において、光導波路とは光信号を閉じ込めて伝搬させる光信号の通り道を意味し、例えば、樹脂層中に形成された屈折率の高い部分から構成できる。
樹脂層中に屈折率の高い部分を形成すると、屈折率の高い部分に入射した光信号は屈折率が低い部分との界面で全反射しながらその中を伝搬するようになる。
【００２３】
また、この発明による光電気配線基板において、光導波路の端部は基板に対して電気配線層よりも高い位置に形成されていてもよい。
このような構成によれば、光電気配線基板上に光素子が実装された際に、光導波路の端面と光素子との距離がより一層短くなる。
【００２４】
また、この発明による光電気配線基板において、光導波路は光信号を案内するための光学素子を備えていてもよい。
ここで、光学素子としては、例えば、金属膜からなるミラーを用いることができる。
【００２５】
この発明は別の観点からみると、上述のこの発明による光電気配線基板を製造するための方法であって、基板上に樹脂層を形成し、樹脂層の表面に凹部と凸部を形成し、凹部の表面上に電気配線層を形成し、電気配線層の下を通って端部が凸部に露出するように光導波路を樹脂層内に形成する工程を備える光電気配線基板の製造方法を提供するものでもある。
【００２６】
この発明による上記製造方法において、基板としては、平滑性に優れた基板を好適に用いることができ、例えば、石英やポリイミドからなる基板を用いることができる。
また、この発明による上記製造方法において、光導波路を形成する工程は、光信号を案内するための光学素子を光導波路に形成する工程を含んでいてもよい。
【００２７】
また、この発明はさらに別の観点からみると、この発明による上述の光電気配線基板を製造するための方法であって、樹脂層は第１樹脂層、第２樹脂層および第３樹脂層からなり、光導波路は第１光導波路、第２光導波路および第３光導波路からなり、基板上に第１樹脂層を積層し、第１樹脂層内に基板と平行に延びる第１光導波路を形成し、第１樹脂層上に第２樹脂層を積層し、第２樹脂層上に電気配線層を形成し、第２樹脂層に第１光導波路の端部から第２樹脂層の表面へ立ち上がる第２光導波路を形成し、第２樹脂層上に第３樹脂層を積層し、第３樹脂層を部分的に除去して電気配線層を露出させ、残る第３樹脂層に第２光導波路の端部から第３樹脂層の表面へ延びる第３光導波路を形成する工程を備える光電気配線基板の製造方法を提供するものでもある。
【００２８】
この発明による上記製造方法において、第１光導波路を形成する工程は、光信号を案内するための光学素子を第１光導波路の端部に形成する工程を含んでいてもよい。
【００２９】
また、この発明による上記製造方法において、第１、第２および第３樹脂層は光照射により親水性と可溶性と屈折率変化とを発現する樹脂からなり、第１、第２および第３光導波路は光照射による第１、第２および第３樹脂層の屈折率変化をそれぞれ利用して形成され、電気配線層は光照射による第２樹脂層の親水性を利用して形成され、第３樹脂層は光照射による第３樹脂層の可溶性を利用して部分的に除去されてもよい。
【００３０】
以下にこの発明の実施の形態を図面に示す実施例に基づいて詳細に説明する。
図１はこの発明の実施例による光電気配線基板の構成を概略的に示す断面図である。
【００３１】
図１に示されるように、この発明の実施例による光電気配線基板１は、発光素子としての面発光レーザ１６および受光素子１７を搭載する樹脂層３と、樹脂層３上に形成され面発光レーザ１６および受光素子１７へ接続される電気配線層４と、樹脂層３内に形成され面発光レーザ１６および受光素子１７に授受する光信号を伝搬する光導波路５を備え、樹脂層３はその表面に凹部３ａと凸部３ｂを有し、電気配線層４は凹部３ａに形成され、光導波路５は凸部３ｂに露出して面発光レーザ１６および受光素子１７と近接する端部５ａ，５ｂを有している。
ここで、樹脂層３は基板２上に積層されている。また、光導波路５の端部５ａ，５ｂは基板２に対して電気配線層４よりも高い位置に形成されている。
【００３２】
樹脂層３は、基板２上に積層された第１樹脂層６と、第１樹脂層６上に積層 された第２樹脂層７と、第２樹脂層７から突出するように第２樹脂層７上に部分的に積層された第３樹脂層８とから構成されている。図１を見ると分かるように、凹部３ａと凸部３ｂは第３樹脂層８の有無によって形成されている。
また、第１樹脂層６は、さらに第１−１樹脂層６ａ、第１−２樹脂層６ｂおよび第１−３樹脂層６ｃから構成されている。
【００３３】
光導波路５は基板２と平行に延びる第１光導波路９、第１光導波路９の両端から第２および第３樹脂層７，８の界面へ立ち上がる第２光導波路１０ａ，１０ｂおよび第２光導波路１０ａ，１０ｂの端部から第３樹脂層８の表面へ延びる第３光導波路１１ａ，１１ｂから構成されている。
第１光導波路９は第１−２樹脂層６ｂの一部に形成され、第２光導波路１０ａ，１０ｂは第２樹脂層７の一部にそれぞれ形成され、第３光導波路１１ａ，１１ｂは第３樹脂層８の一部にそれぞれ形成されている。
【００３４】
第１、第２および第３光導波路９，１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂは、第１−２樹脂層６ｂ、第１−３樹脂層６ｃ、第２樹脂層７および第３樹脂層８の一部の屈折率を他の部分よりも相対的に高めることにより形成されたコアからそれぞれ構成されている。
したがって、第１、第２および第３樹脂層６，７，８のうち、第１、第２および第３光導波路９，１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂが形成されていない部分は、コアとなる第１、第２および第３光導波路９，１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂよりも屈折率が低いクラッドである。
【００３５】
第１光導波路９の両端には４５度の傾斜面１２ａ，１２ｂが形成されており、この傾斜面１２ａ，１２ｂの表面には金属膜からなるミラー１３ａ，１３ｂがそれぞれ形成されている。
また、樹脂層３の凹部３ａに形成された電気配線層４は、電気配線パターン１４と、電気配線パターン１４と電気的に接続された電極パッド１５ａ，１５ｂとから構成されている。
面発光レーザ１６および受光素子１７は、それらの電極パッド１６ｂ，１７ｂが光電気配線基板１上の電極パッド１５ａ，１５ｂとハンダ１８を介して電気的に接続されている。
面発光レーザ１６の発光部１６ａは第３光導波路１１ａの端部５ａと対向し、受光素子１７の受光部１７ａは第３光導波路１１ｂの端部５ｂと対向している。
【００３６】
電気配線パターン１４を介して電極パッド１５ａへ伝達された電気信号は面発光レーザ１６の発光部１６ａから光信号として放射されて第３光導波路１１ａの端部５ａへ入射し、第３および第２光導波路１１ａ，１０ａ内を伝搬してミラー１３ａへ到達する。
ミラー１３ａへ到達した光信号はその光路を９０度曲げられて第１光導波路９内を伝搬し、もう一方のミラー１３ｂによって再びその光路を９０度曲げられ、第２および第３光導波路１０ｂ，１１ｂ内を伝搬して第３光導波路１１ｂの端部５ｂから放射される。
第３光導波路１１ｂの端部５ｂから放射された光信号は受光素子１７の受光部１７ａに入射し、受光素子１７ａによって再び電気信号に変換され、変換された電気信号は電極パッド１５ｂを介して電気配線パターン１４へ伝達され、光電気配線基板１上の他の部品（図示せず）へ伝達される。
【００３７】
上述の通り、面発光レーザ１６の発光部１６ａおよび受光素子１７の受光部１７ａは、第２樹脂層７から突出した第３樹脂層８の表面に露出する第３光導波路１１ａ，１１ｂの端部５ａ，５ｂとそれぞれ対向している。
このため、面発光レーザ１６の発光部１６ａおよび受光素子１７の受光部１７ａと、第３光導波路１１ａ，１１ｂの端部５ａ，５ｂとの距離は第３樹脂層８の厚みＴ分だけ従来よりもそれぞれ短くなる。
この結果、面発光レーザ１６の発光部１６ａから放射された光信号は、そのスポット径が第３光導波路１１ａの端部５ａのサイズよりも小さい状態で第３光導波路１１ａへ入射することとなり、面発光レーザ１６と光配線基板１との光信号の結合効率が改善される。
また、第３光導波路１１ｂの端部５ｂから放射された光信号は、そのスポット径が小さい状態で受光素子１７の受光部１７ａに入射することとなり、受光素子１７と光配線基板１との光信号の結合効率も改善される。
【００３８】
例えば、面発光レーザ１６の放射角を３０度（半値全角）、第３光導波路１１ａの端部５ａのサイズを２０×２０μｍ、面発光レーザ１６から第３光導波路１１ａの端部５ａまでの距離を５μｍに設定すると、第３光導波路１１ａの端部５ａでのスポット径は約２．７μｍとなり、第３光導波路１１ａの端部５ａのサイズに対して十分に小さくなり、面発光レーザ１６から放射された光信号を高い効率で第３光導波路１１ａへ結合させることができる。
また、上記設定では、作製時の公差により面発光レーザ１６と第３光導波路１１ａとの間に、基板２と平行な方向へ５μｍ程度の位置ズレが生じたとしても、面発光レーザ１６から放射された光信号のスポットが第３光導波路１１ａの端部５ａから外れてしまうことがない。
したがって、この発明による光電気配線基板１の構成は、製造許容誤差を緩和するうえでも有用である。
【００３９】
ところで、面発光レーザ１６と第３光導波路１１ａの端部５ａとの距離Ｄは、次式により表わすことができる。
Ｄ＝（電極パッド５ａの厚み＋電極パッド１６ｂの厚み＋ハンダ１８の厚み）−（面発光レーザ１６の突起部１６ｃの厚み＋第３樹脂層８の厚みＴ）＋（高さ公差）
【００４０】
この式を用いることにより、必要となる第３樹脂層８の厚さＴを決定できる。例えば、電極パッド５ａと電極パッド１６ｂの厚みを共に２０μｍ、ハンダ１８の厚みを２０μｍ、面発光レーザ１６の突起部１６ｃの厚みを５μｍ、高さ公差を５μｍ、面発光レーザ１６と第３光導波路１１ａの端部５ａとの距離Ｄを１０μｍと設定すると、必要となる第３樹脂層８の厚さＴは５０μｍとなる。
【００４１】
以下に、図１に示される光電気配線基板の製造方法について図２〜図５に基づいて説明する。
まず、図２（ａ）に示されるように、石英からなる基板２上に第１−１樹脂層６ａ（クラッド材）としてポリシラン（日本ペイント株式会社製、品名：グラシアＷＧ、品番：ＷＧ−００４（以下、「クラッド用ポリシラン」と称する））を塗布し、約３５０℃でベーク処理する。
一般にポリシランは約３５０℃でベーク処理を施すことにより無機化が進み化学的に安定な膜となる。したがって、約３５０℃でベーク処理された後は、紫外光が照射されても親水性、可溶性および屈折率の低下が発現しない。
【００４２】
次に、図２（ｂ）に示されるように、第１−１樹脂層６ａ上に第１−２樹脂層６ｂ（コア材）として、クラッド用ポリシランとは化学的組成の異なるポリシラン（日本ペイント株式会社製、品名：グラシアＷＧ、品番：ＷＧ−００５（以下、「コア用ポリシラン」と称する））をスピンコート法で塗布し、約２５０℃でプリベーク処理を行って膜中の溶剤を揮発させる。
次に、図２（ｃ）に示されるように、第１光導波路９（図１参照）と対応するパターンの遮光部２０ａを有するマスク２０を用い、第１光導波路９とする部分以外に紫外光１００を照射し、照射された部分に親水性を発現させると共に、屈折率の低下を発現させて第１光導波路９を形成する。
【００４３】
なお、第１−１樹脂層６ａと、第１−２樹脂層６ｂに化学的組成が異なるポリシランを用いるのは、第１−１樹脂層６ａと第１−２樹脂層６ｂとの間に屈折率差を確保するためである。
すなわち、第１−２樹脂層６ｂはその一部を第１光導波路９（コア）とする必要があるため、第１−２樹脂層６ｂの屈折率はクラッドとなる第１−１樹脂層６ａよりも高くなければならないのである。
また、約２５０度でプリベーク処理を行った後に紫外光１００を照射しているが、一般にポリシランは、上述のように約３５０度でベーク処理するまでは化学的に安定にならないため、プリベーク処理後であっても紫外光１００を照射することにより照射部分に親水性、可溶性および屈折率の低下が発現する。
【００４４】
次に、図２（ｄ）に示されるように、第１−２樹脂層６ｂ上に第１−３樹脂層６ｃ（クラッド材）としてクラッド用ポリシランをスピンコート法で塗布し、約２５０℃でプリベーク処理を行う。
【００４５】
次に、図２（ｅ）に示されるように、先端に約４５度の傾斜面を有するダイヤモンドソー２１により第１−３樹脂層６ｃおよび第１−２樹脂層６ｂを掘削し、第１光導波路９の両端部に約４５度の傾斜面１２ａ，１２ｂを形成する。
次に、図３（ｆ）に示されるように、得られた基板２に無電解メッキ法による金属メッキ浴処理を施し、傾斜面１２ａ，１２ｂに金属膜からなるミラー１３ａ，１３ｂを形成する。ここで、傾斜面１２ａ，１２ｂには先の工程での紫外光照射により親水性が発現しているため、傾斜面１２ａ，１２ｂにのみミラー１３ａ，１３ｂがそれぞれ形成される。
その後、約３５０℃でポストベーク処理を行い、第１−２樹脂層６ｂおよび第１−３樹脂層６ｃを化学的に安定させる。
【００４６】
次に、図３（ｇ）に示されるように、第１−３樹脂層６ｃ上に第２樹脂層７としてコア用ポリシランをスピンコート法で塗布し、約２５０℃でプリベーク処理を行う。
次に、図３（ｈ）に示されるように、電気配線パターン１４および電極パッド１５ａ，１５ｂ（図１参照）のパターンに対応した開口部２２ａを有するマスク２２を用い、電気配線パターン１４および電極パッド１５ａ，１５ｂを形成する部分に紫外光１００を照射し、照射された部分に親水性を発現させる。
【００４７】
次に、図３（ｉ）に示されるように、得られた基板２に無電解メッキ法による金属メッキ浴処理を施し、先の工程で親水性を発現させた部分に電気配線パターン１４および電極パッド１５ａ，１５ｂを形成する。
次に、図４（ｊ）に示されるように、第２光導波路１０ａ，１０ｂ（図１参照）と対応するパターンの遮光部２３ａを有するマスク２３を用い、第２光導波路１０ａ，１０ｂとする部分以外に紫外光１００を照射し、照射された部分に屈折率の低下を発現させて第２光導波路１０ａ，１０ｂを形成する。
その後、約３５０℃でポストベーク処理を行い、第２樹脂層７を化学的に安定させる。
【００４８】
次に、図４（ｋ）に示されるように、第２樹脂層７上に第３樹脂層８としてコア用ポリシランをスピンコート法で塗布し、約２５０℃でプリベーク処理を行う。
次に、図４（ｌ）に示されるように、凸部３ｂ（図１参照）に対応したパターンの遮光部２４ａを有するマスク２４を用い、凹部３ａ（図１参照）を形成する部分に紫外光１００を照射し、照射された部分に可溶性を発現させる。
次に、図４（ｍ）に示されるように、先の工程で可溶性が発現した第３樹脂層８の一部をアルカリ現像液を用いて溶解除去し、凹部３ａと凸部３ｂを形成する。
【００４９】
次に、図５（ｎ）に示されるように、第３光導波路１１ａ，１１ｂ（図１参照）と対応するパターンの遮光部２５ａを有するマスク２５を用い、第３光導波路１１ａ，１１ｂとする部分以外に紫外光１００を照射し、照射された部分に屈折率の低下を発現させて第３光導波路１１ａ，１１ｂを形成する。
最後に、図５（ｏ）に示されるように、約３５０℃でポストベーク処理を行って第３樹脂層８を化学的に安定させ、図１に示される光電気配線基板１を得る。
なお、この実施例では光電気配線基板１上に発光素子として面発光レーザ１６を実装したが、面発光レーザ１６以外に端面発光型レーザが実装されてもよい。
また、この実施例ではコア用ポリシランとクラッド用ポリシランの２種類の組成のポリシランを用いて樹脂層３を形成したが、紫外線照射、ポストベーク処理を第１−１樹脂層、第１−３樹脂層に施して屈折率を低下させることにより、コア用ポリシラン、もしくはクラッド用ポリシランのどちらか一方のみを使用して樹脂層を形成することも可能である。
【００５０】
【発明の効果】
この発明によれば、光導波路の端部が樹脂層の凸部に露出して光素子と近接するので、光導波路の端部と光素子との距離が凸部の高さ分だけ短くなり、光導波路の端部と光素子との光信号の結合効率が改善される。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例による光電気配線基板の概略的な構成を示す断面図である。
【図２】図１に示される光導波路素子の製造工程を示す工程図である。
【図３】図１に示される光導波路素子の製造工程を示す工程図である。
【図４】図１に示される光導波路素子の製造工程を示す工程図である。
【図５】図１に示される光導波路素子の製造工程を示す工程図である。
【図６】従来の光電気配線基板の概略的な構成を示す平面図である。
【図７】図５に示される従来の光電気配線基板の概略的な構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１・・・光電気配線基板
２・・・基板
３・・・樹脂層
３ａ・・・凹部
３ｂ・・・凸部
４・・・電気配線層
５・・・光導波路
５ａ・・・光導波路の端部
６・・・第１樹脂層
６ａ・・・第１−１樹脂層
６ｂ・・・第１−２樹脂層
６ｃ・・・第１−３樹脂層
７・・・第２樹脂層
８・・・第３樹脂層
９・・・第１光導波路
１０ａ，１０ｂ・・・第２光導波路
１１ａ，１１ｂ・・・第３光導波路
１２ａ，１２ｂ・・・傾斜面
１３ａ，１３ｂ・・・金属膜
１４・・・電気配線パターン
１５ａ，１５ｂ，１６ｂ，１７ｂ・・・電極パッド
１６・・・面発光レーザ
１６ａ・・・発光部
１６ｃ・・・突起部
１７・・・受光素子
１８・・・ハンダ
Claims (9)
- 光素子を搭載する樹脂層と、樹脂層上に形成され光素子へ接続される電気配線層と、樹脂層内に形成され光素子に授受する光信号を伝搬する光導波路を備え、樹脂層はその表面に凹部と凸部を有し、電気配線層は凹部に形成され、光導波路は凸部に露出して光素子と近接する端部を有する光電気配線基板。
- 光導波路の端部は基板に対して電気配線層よりも高い位置に形成される請求項１に記載の光電気配線基板。
- 光導波路は光信号を案内するための光学素子を備える請求項１又は２に記載の光電気配線基板。
- 樹脂層は光照射により親水性と可溶性とを発現する樹脂からなる請求項１〜３のいずれか１つに記載の光電気配線基板。
- 請求項１〜４のいずれか１つに記載の光電気配線基板を製造するための方法であって、基板上に樹脂層を積層し、樹脂層の表面に凹部と凸部を形成し、凹部の表面上に電気配線層を形成し、電気配線層の下を通って端部が凸部に露出するように光導波路を樹脂層内に形成する工程を備える光電気配線基板の製造方法。
- 光導波路を形成する工程は、光信号を案内するための光学素子を光導波路に形成する工程を含む請求項５に記載の光電気配線基板の製造方法。
- 請求項１〜４のいずれか１つに記載の光電気配線基板を製造するための方法であって、樹脂層は第１樹脂層、第２樹脂層および第３樹脂層からなり、光導波路は第１光導波路、第２光導波路および第３光導波路からなり、基板上に第１樹脂層を積層し、第１樹脂層内に基板と平行に延びる第１光導波路を形成し、第１樹脂層上に第２樹脂層を積層し、第２樹脂層上に電気配線層を形成し、第２樹脂層に第１光導波路の端部から第２樹脂層の表面へ立ち上がる第２光導波路を形成し、第２樹脂層上に第３樹脂層を積層し、第３樹脂層を部分的に除去して電気配線層を露出させ、残る第３樹脂層に第２光導波路の端部から第３樹脂層の表面へ延びる第３光導波路を形成する工程を備える光電気配線基板の製造方法。
- 第１光導波路を形成する工程は、光信号を案内するための光学素子を第１光導波路の端部に形成する工程を含む請求項７に記載の光電気配線基板の製造方法。
- 第１、第２および第３樹脂層は光照射により親水性と可溶性と屈折率変化とを発現する樹脂からなり、第１、第２および第３光導波路は光照射による第１、第２および第３樹脂層の屈折率変化をそれぞれ利用して形成され、電気配線層は光照射による第２樹脂層の親水性を利用して形成され、第３樹脂層は光照射による第３樹脂層の可溶性を利用して部分的に除去される請求項７又は８に記載の光電気配線基板の製造方法。
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| JP2003130380A JP2004333922A (ja) | 2003-05-08 | 2003-05-08 | 光電気配線基板およびその製造方法 |
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| JP2004333922A true JP2004333922A (ja) | 2004-11-25 |
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| JP (1) | JP2004333922A (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1658981A1 (en) | 2004-11-18 | 2006-05-24 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Protector for ink cartridge |
| JP2006323317A (ja) * | 2005-05-20 | 2006-11-30 | Sumitomo Bakelite Co Ltd | 光導波路構造体 |
| JP2006323320A (ja) * | 2005-05-20 | 2006-11-30 | Sumitomo Bakelite Co Ltd | 光導波路構造体 |
| JP2008281816A (ja) * | 2007-05-11 | 2008-11-20 | Shinko Electric Ind Co Ltd | 光導波路及びその製造方法、及び光電気混載基板の製造方法 |
| JP2010085438A (ja) * | 2008-09-29 | 2010-04-15 | Kyocera Corp | 光伝送基板および光モジュール、ならびに光伝送基板の製造方法 |
-
2003
- 2003-05-08 JP JP2003130380A patent/JP2004333922A/ja active Pending
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