JP2012194401A - 光電気混載基板およびその製法 - Google Patents

Abstract

【課題】光導波路ユニットのコアと電気回路ユニットの光学素子との調芯作業が不要であり、かつ、量産性に優れている光電気混載基板およびその製法を提供する。
【解決手段】光導波路ユニットＷと、光学素子１０が実装された電気回路ユニットＥとを結合させてなる光電気混載基板であって、光導波路ユニットＷは、オーバークラッド層３の表面に形成された電気回路ユニット位置決め用の嵌合穴３ａを備え、その嵌合穴３ａは、コア２の一端面２ａに対して所定位置に位置決め形成されている。電気回路ユニットＥは、上記嵌合穴３ａに嵌合する突起部１１ａを備え、その突起部１１ａは、光学素子１０に対して所定位置に位置決め形成されている。そして、上記嵌合穴３ａに上記突起部１１ａが嵌合した状態で、光導波路ユニットＷと電気回路ユニットＥとが結合している。
【選択図】図１

Description

本発明は、光導波路ユニットと、光学素子が実装された電気回路ユニットとを備えた光電気混載基板およびその製法に関するものである。

最近の電子機器等では、伝送情報量の増加に伴い、電気配線に加えて、光配線が採用されている。すなわち、電気配線が形成された電気回路基板に、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等の光学素子が実装された電気回路ユニットと、上記光信号を伝送する光配線として光導波路が形成された光導波路ユニットとを備えた光電気混載基板が、上記電子機器等に組み込まれている。

上記光電気混載基板では、上記発光素子から発光された光を、上記光導波路ユニットのコア（光配線）の一端面（光入口）に入射させ、また、上記コアの他端面（光出口）から出射した光を、上記受光素子に受光させる必要がある。そのため、上記光学素子（発光素子，受光素子）とコアとを調芯する必要がある。

そこで、上記光学素子とコアとの調芯方法が、従来より提案されている。その一例として、光導波路ユニットを固定し、その光導波路ユニットのコアの一端面（光入口）に対して、発光素子から光を発光させた状態で、その発光素子の位置を変化させつつ、上記コアの他端面（光出口）から出射した光の強度をモニタリングし、その強度が最大となった位置を、調芯位置として決定する方法がある（特許文献１参照）。また、他の例として、位置決め用の孔部が形成されたコネクタを光導波路ユニットに取り付け、上記孔部に嵌合する位置決め用のピンを電気回路ユニットに取り付け、上記孔部とピンとを嵌合することにより、光学素子と光導波路ユニットのコアとを自動的に調芯する方法がある（特許文献２参照）。

特開平５−１９６８３１号公報 特開２００９−２２３０６３号公報

しかしながら、上記特許文献１の調芯方法では、高精度な調芯が可能であるものの、手間と時間とを要し、量産性に欠ける。また、上記特許文献２の調芯方法では、孔部とピンとの嵌合という簡単な方法で位置合わせが可能であるものの、コネクタおよびピンそれぞれの作製の際の寸法誤差だけでなく、光導波路ユニットに対するコネクタの取り付け位置の位置ずれ，電気回路ユニットに対する位置決め用のピンの取り付け位置の位置ずれ等も生じるため、それら寸法誤差および位置ずれが累積することで、調芯精度が悪化する。そこで、調芯精度を高めようとすると、上記寸法誤差や位置ずれが発生しないよう、寸法精度の管理が必要となるため、コストが高くなるとともに、量産性に欠けたものとなる。

本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、光導波路ユニットのコアと電気回路ユニットの光学素子との調芯作業が不要であり、かつ、量産性に優れている光電気混載基板およびその製法の提供をその目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明は、光導波路ユニットと、光学素子が実装された電気回路ユニットとを結合させてなる光電気混載基板であって、上記光導波路ユニットが、アンダークラッド層と、このアンダークラッド層の表面に形成された光路用のコアと、このコアを被覆するオーバークラッド層と、このオーバークラッド層の表面に形成された電気回路ユニット位置決め用の嵌合穴とを備え、上記電気回路ユニットが、電気回路基板と、この電気回路基板上の所定部分に実装された光学素子と、上記嵌合穴に嵌合する突起部とを備え、上記光導波路ユニットの上記嵌合穴が、上記コアの端面に対して所定位置に位置決め形成され、上記電気回路ユニットの上記突起部が、上記光学素子に対して所定位置に位置決め形成され、上記光導波路ユニットと上記電気回路ユニットとの結合が、上記光導波路ユニットの上記嵌合穴に、上記電気回路ユニットの上記突起部を嵌合させた状態でなされている光電気混載基板を第１の要旨とする。

また、本発明は、光導波路ユニットと、光学素子が実装された電気回路ユニットとを結合させる上記光電気混載基板の製法であって、上記光導波路ユニットの作製が、アンダークラッド層を形成する工程と、このアンダークラッド層の表面に、光路用のコアを形成する工程と、上記コアを被覆するようオーバークラッド層を形成する工程とを備え、このオーバークラッド層を形成する工程において、上記コアの端面に対して位置決めされた所定位置に、電気回路ユニット位置決め用の嵌合穴を形成することが行われ、上記電気回路ユニットの作製が、電気回路基板を形成する工程と、この電気回路基板上の所定部分に光学素子を実装する工程とを備え、上記電気回路基板を形成する工程において、上記光学素子の実装予定位置に対して位置決めされた所定位置に、上記嵌合穴に嵌合させる突起部を形成することが行われ、上記光導波路ユニットと上記電気回路ユニットとを結合させ光電気混載基板にすることが、上記光導波路ユニットの上記嵌合穴に、上記電気回路ユニットの上記突起部を嵌合させることにより行われる光電気混載基板の製法を第２の要旨とする。

本発明の光電気混載基板は、光導波路ユニットと、光学素子が実装された電気回路ユニットとを、結合させたものとなっている。上記光導波路ユニットでは、コアの端面と、電気回路ユニット位置決め用の嵌合穴とが、互いに位置決めされた位置関係になっている。また、上記電気回路ユニットでは、光学素子と、上記光導波路ユニットの嵌合穴に嵌合する突起部とが、互いに位置決めされた位置関係になっている。そのため、上記光導波路ユニットの嵌合穴に、上記電気回路ユニットの突起部が嵌合した状態、すなわち、光導波路ユニットと電気回路ユニットとが結合した状態では、光導波路ユニットのコアと、電気回路ユニットの光学素子とが、自動的に調芯された状態になる。しかも、上記光導波路ユニットの嵌合穴は、その光導波路ユニットを構成するオーバークラッド層の表面に形成されたものであり、上記電気回路ユニットの突起部は、その電気回路ユニットに形成されたものであることから、上記嵌合穴と上記突起部との嵌合に、コネクタ等の他の部品は設けられていない。そのため、光導波路ユニットと電気回路ユニットとの結合に、上記コネクタ等の他の部品による寸法誤差や位置ずれの累積がなく、光導波路ユニットのコアと電気回路ユニットの光学素子との調芯は、高精度になっている。本発明の光電気混載基板は、以上のように、上記光導波路ユニットの嵌合穴と上記電気回路ユニットの突起部とを嵌合するという簡単な作業により、コアと光学素子とが自動的に高精度に調芯される構造となっていることから、手間と時間とを要する調芯作業が不要であるため、量産性に優れている。また、上記嵌合穴と上記突起部との嵌合に、コネクタ等の他の部品が不要であることから、そのコネクタ等の寸法精度の管理も不要であるため、この点からも、量産性に優れている。

特に、上記電気回路ユニットに、上記光導波路ユニットの端部が嵌合する凹部が形成され、その凹部内に、上記突起部に形成されている場合には、上記光導波路ユニットの端部を、上記電気回路ユニットの上記凹部に嵌合させることにより、上記電気回路ユニットに対する上記光導波路ユニットの位置ずれが、より確実に防止されるため、コアと光学素子との調芯を、より確実に維持することができる。

本発明の光電気混載基板の製法は、光導波路ユニットと、光学素子が実装された電気回路ユニットとを、結合させることにより行われる。上記光導波路ユニットを作製する工程では、コアの端面に対して位置決めされた所定位置に、電気回路ユニット位置決め用の嵌合穴を形成している。また、上記電気回路ユニットを作製する工程では、光学素子に対して位置決めされた所定位置に、上記光導波路ユニットの嵌合穴に嵌合させる突起部を形成している。そのため、上記光導波路ユニットの上記嵌合穴に、上記電気回路ユニットの上記突起部を嵌合させ、上記光導波路ユニットと上記電気回路ユニットとを結合させると、光導波路ユニットのコアと、電気回路ユニットの光学素子とを、自動的に調芯することができる。しかも、上記光導波路ユニットの嵌合穴は、その光導波路ユニットを構成するオーバークラッド層の表面に形成され、上記電気回路ユニットの突起部は、その電気回路ユニットを構成する電気回路基板の一部に形成されることから、上記嵌合穴と上記突起部との嵌合に、コネクタ等の他の部品を要しない。そのため、光導波路ユニットと電気回路ユニットとの結合に、上記コネクタ等の他の部品による寸法誤差や位置ずれの累積が生じず、光導波路ユニットのコアと電気回路ユニットの光学素子との調芯が、高精度になる。本発明の光電気混載基板の製法は、以上のように、上記光導波路ユニットの嵌合穴と上記電気回路ユニットの突起部とを嵌合するという簡単な作業により、コアと光学素子とが自動的に高精度に調芯されることから、手間と時間とを要する調芯作業が不要であるため、量産性に優れている。また、上記嵌合穴と上記突起部との嵌合に、コネクタ等の他の部品を要しないことから、そのコネクタ等の寸法精度の管理も不要であるため、この点からも、量産性に優れている。

特に、上記電気回路ユニットに、上記光導波路ユニットの端部が嵌合する凹部を形成し、その凹部内に、上記突起部を形成する場合には、上記光導波路ユニットの端部を、上記電気回路ユニットの上記凹部に嵌合させることにより、上記電気回路ユニットに対する上記光導波路ユニットの位置ずれを、より確実に防止することができる。

本発明の光電気混載基板の一実施の形態を模式的に示し、（ａ）はその縦断面図であり、（ｂ）は（ａ）を矢印Ｂから見た矢視図である。 上記光電気混載基板を構成する光導波路ユニットを模式的に示し、（ａ）はその縦断面図であり、（ｂ）は（ａ）を矢印Ｂから見た矢視図である。 上記光電気混載基板を構成する電気回路ユニットを模式的に示し、（ａ）はその縦断面図であり、（ｂ）は（ａ）を矢印Ｂから見た矢視図である。 （ａ）〜（ｅ）は、上記光電気混載基板の製法における光導波路ユニットの作製工程を模式的に示す説明図である。 （ａ）〜（ｆ）は、上記光電気混載基板の製法における電気回路ユニットの作製工程を模式的に示す説明図である。

つぎに、本発明の実施の形態を図面にもとづいて詳しく説明する。

図１（ａ）は、本発明の光電気混載基板の一実施の形態を模式的に示す縦断面図であり、図１（ｂ）は、その底面図〔図１（ａ）を矢印Ｂから見た矢視図〕である。この光電気混載基板は、電気回路ユニット位置決め用の嵌合穴３ａを有する光導波路ユニットＷと、その嵌合穴３ａに嵌合する突起部１１ａを有する電気回路ユニットＥとを、個別に作製し、上記光導波路ユニットＷの上記嵌合穴３ａに、上記電気回路ユニットＥの上記突起部１１ａを嵌合することにより、上記光導波路ユニットＷと上記電気回路ユニットＥとを結合して一体化したものとなっている。ここで、光導波路ユニットＷにおいて、上記嵌合穴３ａは、コア２の一端面（傾斜面）２ａに対して所定位置（両ユニットＷ，Ｅの結合時に光導波路ユニットＷのコア２の一端面２ａが電気回路ユニットＥの光学素子１０と対面するよう予め設定された位置）に位置決め形成されている。また、上記電気回路ユニットＥにおいて、上記嵌合穴３ａに嵌合する上記突起部１１ａは、光学素子１０に対して所定位置（両ユニットＷ，Ｅの結合時に電気回路ユニットＥの光学素子１０が光導波路ユニットＷのコア２の一端面２ａと対面するよう予め設定された位置）に位置決め形成されている。このため、上記光電気混載基板では、上記嵌合穴３ａと上記突起部１１ａとの嵌合により、コア２の一端面２ａと光学素子１０とが、適正に位置決めされ、調芯された状態になっている。すなわち、コア２の一端面２ａで光を反射して、コア２と光学素子１０との間で光伝達が可能な状態になっている。図１（ａ）において、一点鎖線Ａは、光の伝達路を示しており、その光伝達が上記調芯により、損失なくなされていることを示している。

より詳しく説明すると、上記光導波路ユニットＷは、その縦断面図を図２（ａ）に、その底面図〔図２（ａ）を矢印Ｂから見た矢視図〕を図２（ｂ）に示すように、アンダークラッド層１と、このアンダークラッド層１の表面に所定パターンの線状に形成された光路用のコア２と、このコア２を被覆した状態で上記アンダークラッド層１の表面に形成されたオーバークラッド層３とを備えている。また、光導波路ユニットＷの一端縁〔図２（ａ），（ｂ）では左端縁〕は、上記コア２の軸方向に対して４５°傾斜した傾斜面に形成され、その傾斜面に位置するコア２の一端面２ａが光反射面になっている。そして、上記オーバークラッド層３の表面に、コア２の一端面２ａに対して所定位置に位置決めされた状態で、上記電気回路ユニット位置決め用の嵌合穴３ａが形成されている。この実施の形態では、その嵌合穴３ａは、円柱状であり、コア２を挟んで対称な位置に２個形成されている。これら２個の嵌合穴３ａは、上記コア２の一端面（光反射面）２ａに対して所定位置に位置決め形成されている。

一方、上記電気回路ユニットＥは、その縦断面図を図３（ａ）に、その底面図〔図３（ａ）を矢印Ｂから見た矢視図〕を図３（ｂ）に示すように、基板１１と、この基板１１の表面に形成された絶縁層１２と、この絶縁層１２の表面に形成された光学素子実装用パッド１３ａを含む電気回路１３と、上記光学素子実装用パッド１３ａに実装された光学素子１０とを備えている。また、電気回路ユニットＥには、上記光学素子１０の下方に対応する部分に、光路用の貫通孔１５が形成されている。そして、この実施の形態では、上記基板１１の一部分が、上記光導波路ユニットＷの嵌合穴３ａ〔図２（ａ），（ｂ）参照〕に嵌合する突起部１１ａに形成され、その突起部１１ａを残して、周りの上記基板１１の略四角形状の部分が、除去され、凹部１１ｂに形成されている。その凹部１１ｂは、上記光導波路ユニットＷの一端部が嵌合可能に、その一端部に対応する形状に形成されている。また、上記突起部１１ａは、上記光学素子１０に対して、所定位置に位置決め形成されている。さらに、上記突起部１１ａの形状は、この実施の形態では、円錐台状に形成されている。

なお、上記絶縁層１２の表面には、上記光学素子実装用パッド１３ａを含む電気回路１３とともに、上記突起部１１ａを位置決め形成する際の目印（アライメントマーク）として利用される突起部位置決め用回路１４が形成されている。この突起部位置決め用回路１４は、上記突起部１１ａに対応する位置の裏面側に形成されている。さらに、これら光学素子実装用パッド１３ａ，電気回路１３，突起部位置決め用回路１４の表面には、めっき層（図示せず）が形成されている。上記光学素子１０は、この実施の形態では、フリップチップタイプの素子が用いられており、その発光部または受光部は、光学素子１０の実装側の面〔図３（ａ）では下面）に形成されている。

そして、上記光電気混載基板は、図１（ａ），（ｂ）に示すように、上記光導波路ユニットＷの上記嵌合穴３ａに、上記電気回路ユニットＥの上記突起部１１ａが嵌合されている状態で、光導波路ユニットＷと電気回路ユニットＥとが結合され一体化されている。ここで、先に述べたように、光導波路ユニットＷに形成された上記嵌合穴３ａは、コア２の一端面２ａに対して所定位置に位置決め形成されている。また、電気回路ユニットＥに形成された突起部１１ａは、光学素子１０に対して所定位置に位置決め形成されている。そのため、上記嵌合穴３ａと突起部１１ａとの嵌合により、コア２の一端面２ａと光学素子１０とは、適正に位置決めされ、自動的に調芯された状態になっている。

さらに、この実施の形態では、電気回路ユニットＥの上記突起部１１ａが円錐台状に形成されているため、上記嵌合穴３ａの内径や上記突起部１１ａの外径に寸法収縮等が発生しても、上記嵌合穴３ａと突起部１１ａとは、同軸的に嵌合し、その軸に直角な平面方向の、光導波路ユニットＷと電気回路ユニットＥとの位置ずれが防止される。

上記光電気混載基板は、下記の（１）〜（３）の工程を経て製造される。
（１）上記光導波路ユニットＷを作製する工程〔図４（ａ）〜（ｅ）参照〕。
（２）上記電気回路ユニットＥを作製する工程〔図５（ａ）〜（ｆ）参照〕。
（３）上記光導波路ユニットＷを上記電気回路ユニットＥに結合する工程。

〔（１）光導波路ユニットＷの作製工程〕
上記（１）の光導波路ユニットＷの作製工程について説明する。まず、アンダークラッド層１を形成する際に用いる平板状の基台２０〔図４（ａ）参照〕を準備する。この基台２０の形成材料としては、例えば、ガラス，石英，シリコン，樹脂，金属等があげられる。なかでも、ステンレス製基板が好ましい。ステンレス製基板は、熱に対する伸縮耐性に優れ、上記光導波路装置の製造過程において、様々な寸法が設計値に略維持されるからである。また、基台２０の厚みは、例えば、２０μｍ〜１ｍｍの範囲内に設定される。

ついで、図４（ａ）に横断面図で示すように、上記基台２０の表面の所定領域に、フォトリソグラフィ法により、アンダークラッド層１を形成する。このアンダークラッド層１の形成材料としては、感光性エポキシ樹脂等の感光性樹脂が用いられる。アンダークラッド層１の厚みは、例えば、５〜５０μｍの範囲内に設定される。

つぎに、図４（ｂ）に横断面図で示すように、上記アンダークラッド層１の表面に、フォトリソグラフィ法により、所定パターンのコア２およびアライメントマーク（図示せず）を同時に形成する。すなわち、上記コア２とアライメントマークとは、互いに位置決めされた位置関係になっている。

上記コア２およびアライメントマークの形成材料としては、例えば、上記アンダークラッド層１と同様の感光性樹脂があげられ、上記アンダークラッド層１およびオーバークラッド層３〔図４（ｃ）参照〕の形成材料よりも屈折率が大きい材料が用いられる。この屈折率の調整は、例えば、上記アンダークラッド層１，コア２，オーバークラッド層３の各形成材料の種類の選択や組成比率を調整して行うことができる。コアの数は、１本でも複数本でもよい〔図４（ｂ）では１本〕。コア２のパターンは、例えば、直線状，分岐状，交差状等があげられ、それらが混在していてもよい〔図４（ｂ）では直線状〕。コア２の厚みは、例えば、２０〜１００μｍの範囲内に設定される。コア２の幅は、例えば、２０〜１００μｍの範囲内に設定される。

そして、図４（ｃ）に横断面図で示すように、上記コア２を被覆するよう、上記アンダークラッド層１の表面に、フォトリソグラフィ法により、前記嵌合穴３ａが形成されたオーバークラッド層３を形成する。すなわち、このオーバークラッド層３の形成に用いるフォトマスクは、そのフォトマスクを上記コア２の形成工程で形成されたアライメントマークを基準に位置決めした際に、上記嵌合穴３ａに形成される部分が未露光となるようなパターンに形成されている。上記オーバークラッド層３の形成材料としては、例えば、上記アンダークラッド層１と同様の感光性樹脂があげられる。上記オーバークラッド層３の厚み（アンダークラッド層１の表面からの厚み）は、例えば、コア２の厚みを上回り１０００μｍ以下の範囲内に設定される。また、上記嵌合穴３ａの内径は、例えば、０．２５〜５．０ｍｍの範囲内に設定される。

ついで、図４（ｄ）に縦断面図で示すように、上記アンダークラッド層１の裏面から基台２０〔図４（ｃ）参照〕を剥離する。その後、図４（ｅ）に縦断面図で示すように、上記アンダークラッド層１，コア２，オーバークラッド層３からなる積層体の一端部分を、上記アライメントマークを基準とした所定位置で、回転刃による切削またはレーザ加工等により、コア２の軸方向に対して４５°傾斜した傾斜面に形成する。これにより、アンダークラッド層１，コア２，オーバークラッド層３を備え、そのオーバークラッド層３の表面に電気回路ユニット位置決め用の嵌合穴３ａが形成された光導波路ユニットＷを得る。この光導波路ユニットＷの厚みは、例えば、３０〜１１５０μｍの範囲内に設定される。ここで、上記傾斜面に位置するコア２の一端面２ａと上記オーバークラッド層３の嵌合穴３ａとは、いずれも上記アライメントマークを基準とする所定位置に形成されたものであるため、互いに位置決めされた位置関係になっている。このようにして、上記（１）の光導波路ユニットＷの作製工程が完了する。

〔（２）電気回路ユニットＥの作製工程〕
つぎに、上記（２）の電気回路ユニットＥの作製工程について説明する。まず、前記基板１１〔図５（ａ）参照〕を準備する。この基板１１の形成材料としては、例えば、金属等があげられる。なかでも、加工容易性および寸法安定性の観点から、ステンレス製基板が好ましい。また、上記基板１１の厚みは、例えば、０．０２〜０．１ｍｍの範囲内に設定される。

ついで、図５（ａ）に縦断面図で示すように、上記基板１１の表面の所定領域に、絶縁層１２に形成する。この絶縁層１２の形成は、例えば、感光性ポリイミド樹脂等の、絶縁層形成用の感光性樹脂が溶媒に溶解しているワニスを塗布した後、必要に応じて、それを加熱処理して乾燥させ、絶縁層形成用の感光性樹脂層を形成する。そして、その感光性樹脂層を、フォトマスクを介して紫外線等の照射線により露光することにより、所定形状の絶縁層１２に形成する。絶縁層１２の厚みは、例えば、５〜１５μｍの範囲内に設定される。

つぎに、図５（ｂ）に縦断面図で示すように、上記絶縁層１２の表面に、光学素子実装用パッド１３ａを含む電気回路１３と、突起部位置決め用回路１４とを、同時に形成し、電気回路基板を作製する。これら電気回路１３等の形成は、例えば、セミアディティブ法により行われる。

すなわち、まず、上記絶縁層１２の表面に、スパッタリングまたは無電解めっき等により金属層（厚み６０〜２６０ｎｍ程度）を形成する。この金属層は、後の電解めっきを行う際のシード層（電解めっき層形成の素地となる層）となる。ついで、上記基板１１，絶縁層１２およびシード層からなる積層体の両面に、感光性レジストをラミネートした後、上記シード層が形成されている側の感光性レジストに、フォトリソグラフィ法により上記電気回路１３等のパターンの孔部を同時に形成し、その孔部の底に上記シード層の表面部分を露呈させる。つぎに、電解めっきにより、上記孔部の底に露呈した上記シード層の表面部分に、電解めっき層（厚み５〜２０μｍ程度）を積層形成する。そして、上記感光性レジストを水酸化ナトリウム水溶液等により剥離する。その後、上記電解めっき層が形成されていないシード層部分をソフトエッチングにより除去し、残存した電解めっき層とその下のシード層とからなる積層部分を上記電気回路１３等に形成する。このようにして、上記基板１１，絶縁層１２、光学素子実装用パッド１３ａを含む電気回路１３，および突起部位置決め用回路１４からなる電気回路基板を得る。

そして、その電気回路基板の裏面側（基板１１側）に、感光性レジストをラミネートした後、その電気回路基板を露光機にセットし、表面側（電気回路１３側）と裏面側とをカメラで撮影し、その画像を基に、上記表面側の突起部位置決め用回路１４を目印（アライメントマーク）として、その突起部位置決め用回路１４を基準とする所定の位置に、上記裏面側における突起部形成予定部（上記突起部位置決め用回路１４に対応する部分）およびその周りの前記凹部｛光導波路ユニットＷ〔図１（ａ），（ｂ）参照〕の一端部が嵌合する凹部｝形成予定部の位置を適正に位置決めする。ついで、上記突起部位置決め用回路１４を基準としたフォトリソグラフィ法により、上記凹部形成予定部に対応する感光性レジストの部分を除去し、その除去部分の底に上記基板１１の表面部分を露呈させる。

つぎに、図５（ｃ）に縦断面図で示すように、その露呈した基板１１の部分を、塩化第２鉄水溶液を用いてエッチングすることにより除去する。これにより、上記基板１１の部分に、上記凹部１１ｂと上記突起部１１ａとを形成する。これら凹部１１ｂおよび突起部１１ａは、上記セミアディティブ法により光学素子実装用パッド１３ａと同時に形成した突起部位置決め用回路１４を基準に形成されているため、上記凹部１１ｂおよび突起部１１ａは、上記光学素子実装用パッド１３ａに対して所定位置に位置決め形成される。また、上記突起部１１ａの高さは、上記基板１１の厚みと同等であり、その外径は、それが嵌合する前記嵌合穴３ａ〔図１（ａ）参照〕の内径と同等ないしそれよりも僅かに大きく設定される。

ついで、図５（ｄ）に縦断面図で示すように、上記光学素子実装用パッド１３ａの中央部分に対応する上記電気回路基板（絶縁層１２）の部分に、光路用の貫通孔１５を、レーザ加工等により形成する。

つぎに、電解めっき処理を施すことにより、図５（ｅ）に縦断面図で示すように、上記光学素子実装用パッド１３ａを含む電気回路１３，および突起部位置決め用回路１４の表面に、めっき層１６を形成する。その後、上記感光性レジストを水酸化ナトリウム水溶液等により剥離する。なお、上記めっき層１６の成分としては、金，ニッケル等があげられる。また、そのめっき層１６の厚みは、通常、０．２〜０．５μｍの範囲内に設定される。

そして、図５（ｆ）に縦断面図で示すように、光学素子実装用パッド１３ａの表面に、上記めっき層１６を介して、上記光学素子１０を実装する。その後、必要に応じて、上記光学素子１０およびその周辺部を、樹脂封止（図示せず）する。これにより、上記突起部１１ａを有する電気回路ユニットＥを得る。ここで、先に述べたように、図５（ｃ）の工程で形成された凹部１１ｂおよび突起部１１ａが、上記光学素子実装用パッド１３ａに対して所定位置に位置決め形成されているため、その光学素子実装用パッド１３ａに実装した光学素子１０と上記凹部１１ｂおよび突起部１１ａとは、互いに位置決めされた位置関係になっている。このようにして、上記（２）の電気回路ユニットＥの作製工程が完了する。

〔（３）光導波路ユニットＷと電気回路ユニットＥとの結合工程〕
つぎに、光導波路ユニットＷと電気回路ユニットＥとの結合工程について説明する。この結合は、上記電気回路ユニットＥの凹部１１ｂに、上記光導波路ユニットＷの一端部を嵌合させるとともに、上記凹部１１ｂ内の突起部１１ａを、上記光導波路ユニットＷの嵌合穴３ａに嵌合させ、上記光導波路ユニットＷと上記電気回路ユニットＥとを一体化する〔図１（ａ），（ｂ）参照〕。その後、必要に応じて、上記光導波路ユニットＷと上記電気回路ユニットＥとを接着剤または粘着テープ等により固定してもよい。このようにして、上記（３）の光導波路ユニットＷと電気回路ユニットＥとの結合工程が完了し、目的とする光電気混載基板が完成する。

ここで、先に述べたように、上記光導波路ユニットＷでは、コア２の一端面２ａと電気回路ユニット位置決め用の嵌合穴３ａとが互いに位置決めされた位置関係になっている。また、上記光学素子１０が実装された電気回路ユニットＥでは、光学素子１０と上記嵌合穴３ａに嵌合する突起部１１ａとが互いに位置決めされた位置関係になっている。そのため、上記のように、上記嵌合穴３ａに上記突起部１１ａを嵌合させて、上記光電気混載基板を作製すると、コア２の一端面２ａと光学素子１０とが、自動的に調芯される。その結果、上記光電気混載基板を作製には、手間と時間とを要する調芯作業が不要となる。すなわち、上記光電気混載基板は、量産性に優れたものとなっている。

さらに、この実施の形態では、電気回路ユニットＥに、光導波路ユニットＷの一端部が嵌合する凹部１１ｂが形成されているため、その凹部１１ｂに光導波路ユニットＷの一端部が嵌合することにより、上記電気回路ユニットＥに対する上記光導波路ユニットＷの位置ずれが、より確実に防止され、コア２と光学素子１０との調芯を、より確実に維持することができる。

しかも、上記光導波路ユニットＷの嵌合穴３ａは、その光導波路ユニットＷを構成するオーバークラッド層３の表面に形成されたものである。また、上記電気回路ユニットＥの突起部１１ａは、その電気回路ユニットＥを構成する基板１１の一部分から形成されたものである。すなわち、上記嵌合穴３ａと上記突起部１１ａとの嵌合に、コネクタ等の他の部品は設けられていない。そのため、光導波路ユニットＷと電気回路ユニットＥとの結合に、上記コネクタ等の他の部品による寸法誤差や位置ずれの累積がなく、光導波路ユニットＷのコア２と電気回路ユニットＥの光学素子１０との調芯は、高精度になっている。また、上記嵌合穴３ａと上記突起部１１ａとの嵌合に、コネクタ等の他の部品を要しないことから、そのコネクタ等の寸法精度の管理も不要となっており、この点からも、量産性に優れている。

なお、上記実施の形態では、電気回路ユニットＥの基板１１の所定範囲を除去することにより、光導波路ユニットＷの一端部が嵌合する凹部１１ｂを形成したが、上記突起部１１ａが形成されていれば、その凹部１１ｂは形成しなくてもよい。すなわち、光導波路ユニットＷの一端部よりも広い範囲の上記基板１１の部分を除去してもよい。このようにしても、電気回路ユニットＥの上記突起部１１ａを、光導波路ユニットＷの嵌合穴３ａに嵌合することにより、コア２の一端面２ａと光学素子１０とを、自動的に調芯することができる。

また、上記実施の形態では、光電気混載基板の一端部について説明したが、他端部においても、上記実施の形態と同様の構成としてもよい。この場合は、上記光学素子１０として、例えば、一端部側に発光素子、他端部側に受光素子を実装することにより、その発光素子からの光を、コア２を介して、上記受光素子で受光するようにすることができる。

さらに、上記実施の形態では、電気回路ユニットＥの作製工程において、光学素子実装用パッド１３ａ，電気回路１３，突起部位置決め用回路１４の表面に、めっき層１６を形成したが、このめっき層１６は、必要に応じて形成され、不要な場合は、形成しなくてもよい。

つぎに、実施例について説明する。但し、本発明は、実施例に限定されるわけではない。

〔アンダークラッド層，オーバークラッド層の形成材料〕
成分Ａ（固形エポキシ樹脂）：芳香環骨格を含むエポキシ樹脂（三菱化学社製、エピコート１００２）７０重量部。
成分Ｂ（固形エポキシ樹脂）：脂環骨格を含むエポキシ樹脂（ダイセル化学工業社製、ＥＨＰＥ３１５０）３０重量部。
成分Ｃ（光酸発生剤）：トリアリールスルホチニウム塩の５０％プロピオンカーボネイト溶液（サンアプロ社製、ＣＰＩ−２００Ｋ）２重量部。
これら成分Ａ〜Ｃを乳酸エチル（武蔵野化学研究所社製）５５重量部に撹拌溶解（温度８０℃、撹拌２５０ｒｐｍ×３時間）させ、アンダークラッド層およびオーバークラッド層の形成材料（感光性樹脂組成物）を調製した。この感光性樹脂組成物の粘度は、デジタル粘度計（ブルックフィールド社製、ＨＢＤＶ−Ｉ＋ＣＰ）で測定すると、１３２０ｍＰａ・ｓであった。

〔コアの形成材料〕
成分Ｄ：Ｏ−クレゾールノボラックグリシジルエーテル（新日鐡化学社製、ＹＤＣＮ−７００−１０）１００重量部。
この成分Ｄと上記成分Ｃ１重量部とを乳酸エチル（武蔵野化学研究所社製）６０重量部に撹拌溶解（温度８０℃、撹拌２５０ｒｐｍ×３時間）させ、コアの形成材料（感光性樹脂組成物）を調製した。この感光性樹脂組成物の粘度は、上記デジタル粘度計で測定すると、１９００ｍＰａ・ｓであった。

〔実施例１〕
〔光導波路ユニットの作製〕
上記アンダークラッド層，コア，オーバークラッド層の各形成材料を用い、上記実施の形態と同様にして、電気回路ユニット位置決め用の円柱状の嵌合穴を有する光導波路ユニットを作製した。アンダークラッド層の厚みは２５μｍ、コアの厚みは５０μｍ、オーバークラッド層の厚み（アンダークラッド層の表面からの厚み）は７５μｍとした。上記嵌合穴の寸法は、内径を２．０ｍｍ、深さを７５μｍとした。

〔電気回路ユニットの作製〕
上記実施の形態と同様にして、ステンレス製基板（厚み５５μｍ），絶縁層（厚み１０μｍ），めっき層が形成された電気回路および突起部位置決め用回路（めっき層を含む厚み１２．５μｍ），上記光導波路ユニットの一端部が嵌合する四角形状の凹部，ならびに上記電気回路ユニット位置決め用の嵌合穴に嵌合する円錐台状の突起部を有する電気回路ユニットを作製した。上記突起部の寸法は、底面（大径部分）の直径を２．０ｍｍ、頂面（小径部分）の直径を１．６ｍｍ、高さを５５μｍとした。なお、光学素子として、フリップチップタイプの発光素子（ＵＬＭ Photonics社製、ＵＬＭ８５０−１０−ＴＴ−Ｃ０１０４Ｕ）を実装した。また、その光学素子を実装した後、その光学素子を透明樹脂（日東電工社製、ＬＥＤ封止用樹脂ＮＴ−８０３８）によりアンダーフィル封止した。

〔光電気混載基板の製造〕
上記光導波路ユニットの嵌合穴に、上記電気回路ユニットの突起部を嵌合させ、上記光導波路ユニットと上記電気回路ユニットとを一体化した。その後、その両者を接着剤で固定した。

〔光伝播試験〕
上記実施例１の光電気混載基板の発光素子に電流を流し、発光素子から光を出射させた。そして、光電気混載基板のコアの他端部から光が出射されることを確認した。

〔実施例２〕
〔光導波路ユニットの作製〕
上記実施例１の光導波路ユニットにおいて、他端部にも、一端部と同様に、電気回路ユニット位置決め用の嵌合穴を有する光導波路ユニットを作製した。それ以外は、上記実施例１と同様にした。

〔電気回路ユニットの作製〕
上記実施例１と同様の電気回路ユニットを作製した。さらに、上記実施例１の電気回路ユニットにおいて、発光素子に代えて、フリップチップタイプの受光素子（Ａｌｂｉｓ社製、ＰＤＣＡ０４−７０−ＧＳ）を実装したものを作製した。

〔光電気混載基板の製造〕
上記実施例１と同様にして、光導波路ユニットの一端部に、上記発光素子が実装された電気回路ユニットを固定し、他端部に、上記受光素子が実装された電気回路ユニットを固定した。

〔信号伝送試験〕
上記実施例２の光電気混載基板の発光素子に電流を流し、発光素子から光を出射させた。そして、その光が受光素子で受光されていることを確認した。

上記実施例１，２の結果から、上記製法では、光導波路ユニットのコアと電気回路ユニットの光学素子（発光素子，受光素子）との調芯作業をしなくても、得られた光電気混載基板は、適正に光伝播することがわかる。

なお、上記電気回路ユニットに上記凹部を形成しないものを作製し、上記と同様の試験を行った場合も、調芯作業をすることなく、適正に光伝播するという結果が得られた。

本発明の光電気混載基板は、音声や画像等のデジタル信号を高速で伝送，処理する情報通信機器，信号処理装置等に用いることができる。

Ｗ 光導波路ユニット
Ｅ 電気回路ユニット
２ コア
２ａ 一端面
３ オーバークラッド層
３ａ 嵌合穴
１０ 光学素子
１１ａ 突起部

Claims (4)

1. 光導波路ユニットと、光学素子が実装された電気回路ユニットとを結合させてなる光電気混載基板であって、上記光導波路ユニットが、アンダークラッド層と、このアンダークラッド層の表面に形成された光路用のコアと、このコアを被覆するオーバークラッド層と、このオーバークラッド層の表面に形成された電気回路ユニット位置決め用の嵌合穴とを備え、上記電気回路ユニットが、電気回路基板と、この電気回路基板上の所定部分に実装された光学素子と、上記嵌合穴に嵌合する突起部とを備え、上記光導波路ユニットの上記嵌合穴が、上記コアの端面に対して所定位置に位置決め形成され、上記電気回路ユニットの上記突起部が、上記光学素子に対して所定位置に位置決め形成され、上記光導波路ユニットと上記電気回路ユニットとの結合が、上記光導波路ユニットの上記嵌合穴に、上記電気回路ユニットの上記突起部を嵌合させた状態でなされていることを特徴とする光電気混載基板。
2. 上記電気回路ユニットに、上記光導波路ユニットの端部が嵌合する凹部が形成され、その凹部内に、上記突起部が形成されている請求項１記載の光電気混載基板。
3. 光導波路ユニットと、光学素子が実装された電気回路ユニットとを結合させる請求項１記載の光電気混載基板の製法であって、上記光導波路ユニットの作製が、アンダークラッド層を形成する工程と、このアンダークラッド層の表面に、光路用のコアを形成する工程と、上記コアを被覆するようオーバークラッド層を形成する工程とを備え、このオーバークラッド層を形成する工程において、上記コアの端面に対して位置決めされた所定位置に、電気回路ユニット位置決め用の嵌合穴を形成することが行われ、上記電気回路ユニットの作製が、電気回路基板を形成する工程と、この電気回路基板上の所定部分に光学素子を実装する工程とを備え、上記電気回路基板を形成する工程において、上記光学素子の実装予定位置に対して位置決めされた所定位置に、上記嵌合穴に嵌合させる突起部を形成することが行われ、上記光導波路ユニットと上記電気回路ユニットとを結合させ光電気混載基板にすることが、上記光導波路ユニットの上記嵌合穴に、上記電気回路ユニットの上記突起部を嵌合させることにより行われることを特徴とする光電気混載基板の製法。
4. 上記電気回路ユニットに、上記光導波路ユニットの端部が嵌合する凹部を形成し、その凹部内に、上記突起部を形成する請求項３記載の光電気混載基板の製法。

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