JP2015106099A - 光配線部品、光モジュール、光電気混載基板および電子機器 - Google Patents
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Abstract
【課題】設計自由度が高く製造が容易な光配線部品、前記光配線部品を備えた信頼性の高い光モジュール、光電気混載基板および電子機器を提供すること。
【解決手段】光電気混載基板1は、層状の光導波路11と、この光導波路11の上面に設けられ、発光素子および受光素子を搭載し得るよう構成された複数の光素子搭載部15、16と、光導波路11の下面に設けられた電気配線17、18と、光導波路11の上面に設けられ、電気素子を搭載し得るよう構成された電気素子搭載部19と、を備えている。このうち、複数の光素子搭載部15は、第1の光素子搭載部群41と第2の光素子搭載部群42の2つに群分けされており、第1の光素子搭載部群41から延伸する複数のコア部(第1のコア部)114と第2の光素子搭載部群42から延伸する複数のコア部(第2のコア部)114とが同一平面上で互いに交差するよう構成されている。
【選択図】図1
【解決手段】光電気混載基板1は、層状の光導波路11と、この光導波路11の上面に設けられ、発光素子および受光素子を搭載し得るよう構成された複数の光素子搭載部15、16と、光導波路11の下面に設けられた電気配線17、18と、光導波路11の上面に設けられ、電気素子を搭載し得るよう構成された電気素子搭載部19と、を備えている。このうち、複数の光素子搭載部15は、第1の光素子搭載部群41と第2の光素子搭載部群42の2つに群分けされており、第1の光素子搭載部群41から延伸する複数のコア部(第1のコア部)114と第2の光素子搭載部群42から延伸する複数のコア部(第2のコア部)114とが同一平面上で互いに交差するよう構成されている。
【選択図】図1
Description
本発明は、光配線部品、光モジュール、光電気混載基板および電子機器に関するものである。
光搬送波を使用してデータを移送する光通信技術が開発され、近年、この光搬送波を、一地点から他地点に導くための手段として、光導波路が普及しつつある。この光導波路は、線状のコア部と、その周囲を覆うように設けられたクラッド部と、を有している。コア部は、光搬送波の光に対して実質的に透明な材料によって構成され、クラッド部は、コア部より屈折率が低い材料によって構成されている。
光導波路では、コア部の一端から導入された光が、クラッド部との境界で反射しながら他端に伝送(搬送)される。光導波路の入射側には半導体レーザー等の発光素子が配置され、出射側にはフォトダイオード等の受光素子が配置される。発光素子から入射された光は光導波路を伝搬し、受光素子により受光され、受光した光の明滅パターンもしくはその強弱パターンに基づいて通信を行う。
このような光導波路と発光素子および受光素子とを光結合させるにあたり、光導波路のコア部の途中に形成したミラーを介してコア部の光路を変換し、光導波路の主面に垂直な方向に光路を導くことによって光結合させる構造が検討されている。例えば特許文献1には、ビルドアップ基板と、ビルドアップ基板上に設けられた光導波路と、光導波路上に配置された発光素子と、を有する光モジュールが開示されており、このうち、発光素子と光導波路内のコアとが、光導波路に形成されたミラーを介して光学的に接続されている。
このような構造の光モジュールについては、光通信の伝送容量の増大を背景に小型化の要請が強くあり、そのため、光導波路に並列して形成された複数のコアの間隔を狭める試みがなされている。これにより、光モジュールの単位面積当たりの伝送容量については増大が図られる。しかしながら、コアの間隔を狭めると、コアに合わせて発光素子を配置したとき、発光素子同士が互いに干渉し合う場合があり、このような立体障害が光モジュールの小型化を阻む要因の1つになっている。
そこで、1つの発光素子において、複数の発光部を近接配置したものが開発されている。特許文献1には、複数の発光部を近接配置してなる発光素子アレイが開示されている。具体的には、特許文献1の図6には、発光部およびそれに対応する電極がそれぞれ行列状に配置されてなる発光素子アレイが図示されている。
ところが、このような発光素子アレイは、コアの本数が多くなればなるほどそれに合わせて大型化することが避けられない。このため、光モジュールにおいて、一定の面積でかつある程度まとまった領域を発光素子アレイ搭載用の領域として確保する必要があり、光モジュールの設計自由度が大きく低下する。
また、各発光部に対応して設けられる電極についても、間隔が狭くなり、電極に対応して設けられるランド部の間隔を狭くせざるを得ない。ところが、多数のランド部がまとまった領域内に集中して配置された場合、各ランド部に接続される電気配線の敷設スペースを確保することが困難になる。
本発明の目的は、設計自由度が高く製造が容易な光配線部品、前記光配線部品を備えた信頼性の高い光モジュール、光電気混載基板および電子機器を提供することにある。
このような目的は、下記(1)〜(9)の本発明により達成される。
(1) コア部とクラッド部とが形成された層状の光導波路と、
前記光導波路の一方の面側に設けられ、それぞれ光素子を搭載し得る複数の光素子搭載部からなる第1の光素子搭載部群および第2の光素子搭載部群と、
を有する光配線部品であって、
前記各光素子搭載部は、それぞれ前記光素子接続用のランド部を備えており、
前記コア部は、前記第1の光素子搭載部群に含まれる前記各光素子搭載部から延伸するようそれぞれ配設された第1のコア部と、前記第2の光素子搭載部群に含まれる前記各光素子搭載部から延伸するようそれぞれ配設された第2のコア部と、を含んでおり、前記第1のコア部と前記第2のコア部とが同一平面上で互いに交差するよう構成されていることを特徴とする光配線部品。
(1) コア部とクラッド部とが形成された層状の光導波路と、
前記光導波路の一方の面側に設けられ、それぞれ光素子を搭載し得る複数の光素子搭載部からなる第1の光素子搭載部群および第2の光素子搭載部群と、
を有する光配線部品であって、
前記各光素子搭載部は、それぞれ前記光素子接続用のランド部を備えており、
前記コア部は、前記第1の光素子搭載部群に含まれる前記各光素子搭載部から延伸するようそれぞれ配設された第1のコア部と、前記第2の光素子搭載部群に含まれる前記各光素子搭載部から延伸するようそれぞれ配設された第2のコア部と、を含んでおり、前記第1のコア部と前記第2のコア部とが同一平面上で互いに交差するよう構成されていることを特徴とする光配線部品。
(2) 前記第1の光素子搭載部群は、含まれる前記各光素子搭載部がそれぞれ発光素子を搭載し得るよう構成され、前記第2の光素子搭載部群は、含まれる前記各光素子搭載部がそれぞれ受光素子を搭載し得るよう構成されている上記(1)に記載の光配線部品。
(3) 前記各光素子搭載部は、列状に配置された複数の前記ランド部を備えている上記(1)または(2)に記載の光配線部品。
(4) 前記第1の光素子搭載部群の前記各光素子搭載部における前記ランド部の配列方向と、前記第2の光素子搭載部群の前記各光素子搭載部における前記ランド部の配列方向と、が互いに非平行になるよう構成されている上記(3)に記載の光配線部品。
(5) 前記第1のコア部および前記第2のコア部は、その長さが互いに等しくなるよう構成されている上記(1)ないし(4)のいずれかに記載の光配線部品。
(6) さらに、前記光導波路を貫通する貫通配線を有しており、
前記貫通配線は、前記各ランド部に対応して設けられ、かつ、前記各ランド部と電気的に接続されている上記(1)ないし(5)のいずれかに記載の光配線部品。
前記貫通配線は、前記各ランド部に対応して設けられ、かつ、前記各ランド部と電気的に接続されている上記(1)ないし(5)のいずれかに記載の光配線部品。
(7) 上記(1)ないし(6)のいずれかに記載の光配線部品と、前記光素子搭載部に搭載された光素子と、を有することを特徴とする光モジュール。
(8) 電気配線が敷設された電気配線基板と、前記電気配線基板の一方の面側に設けられた上記(1)ないし(6)のいずれかに記載の光配線部品と、を有することを特徴とする光電気混載基板。
(9) 上記(1)ないし(6)のいずれかに記載の光配線部品を備えることを特徴とする電子機器。
本発明によれば、設計自由度が高く製造が容易な光配線部品が得られる。
また、本発明によれば、上記光配線部品を備えているため信頼性の高い光モジュール、光電気混載基板および電子機器が得られる。
また、本発明によれば、上記光配線部品を備えているため信頼性の高い光モジュール、光電気混載基板および電子機器が得られる。
以下、本発明の光配線部品、光モジュール、光電気混載基板および電子機器について添付図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。
<光配線部品、光モジュールおよび光電気混載基板>
図4は、従来の光電気混載基板を一部透過して示す平面図である。なお、以下の説明では、図4の紙面表側方向を「上」といい、紙面裏側方向を「下」という。
図4は、従来の光電気混載基板を一部透過して示す平面図である。なお、以下の説明では、図4の紙面表側方向を「上」といい、紙面裏側方向を「下」という。
図4に示す光電気混載基板9は、層状の光導波路91と、この光導波路91の上面に設けられ、発光素子および受光素子を搭載し得るよう構成された光素子搭載部95、96と、光導波路91の下面に設けられた電気配線97、98と、光導波路91の上面に設けられ、例えばICやLSI等の電気素子を搭載し得るよう構成された電気素子搭載部99と、を備えている。
光導波路91には、交差しないよう並列した複数のコア部914が形成されており、これらのコア部914はY方向に沿って延伸している。また、これらのコア部914の一方の端部は、前述した光素子搭載部95まで延伸しており、光素子搭載部95に搭載される発光素子や受光素子と光学的に接続されるよう構成されている。
また、光素子搭載部95は、光素子搭載用の複数のランド部951を備えており、このランド部951に各光素子の端子が電気的に接続されるようになっている。また、各ランド部951は、光導波路91を厚さ方向に貫通する貫通配線(図示せず)を介して電気配線97と電気的に接続されている。図4に示す光素子搭載部95は、4つの発光部を備えた発光素子(いわゆる発光素子アレイ)と、4つの受光部を備えた受光素子(受光素子アレイ)と、をそれぞれ2つずつ搭載し得るよう構成されている。搭載される素子において発光部や受光部はそれぞれの素子内で直線状に配列しており、各光素子搭載部95は、搭載される各素子における発光部や受光部の配列方向が互いに平行になるよう設定されている。なお、図4に示す4つの光素子搭載部95は、この配列方向がX方向とほぼ平行になるよう設定されている。
コア部914の他方の端部は、光素子搭載部95とは別の光素子搭載部96まで延伸しており、この光素子搭載部96に搭載される発光素子や受光素子と光学的に接続されるよう構成されている。この光素子搭載部96は、X方向に沿って発光素子と受光素子とが交互に並ぶよう設定されている。また、光素子搭載部96は、上述した光素子搭載部95と同様、複数のランド部961を備え、このランド部961に各光素子の端子が電気的に接続されるよう構成されている。
また、電気素子搭載部99は、電気素子搭載用の複数のランド部991を備えており、電気素子をフリップチップ実装し得るよう構成されている。
このような従来の光電気混載基板9では、4つの光素子搭載部95が1つのまとまった領域に集約されている。このため、光電気混載基板9では、これらの光素子搭載部95のために比較的広くてまとまったスペースを確保する必要があり、電気回路や光回路の設計において自由度の低下を招いていた。
また、4つの光素子搭載部95が図4に示すような配置で1か所に集約されていると、光導波路91のコア部914同士を並列させればよく、光回路の構築は比較的容易であるものの、光素子搭載部95から引き出される電気配線97の配線密度が極めて高くなってしまう。その結果、電気回路の駆動周波数を十分に高めることができず、電気配線97の形成にも多くの困難を伴うこととなる。
さらに、図4の場合、発光素子搭載用の光素子搭載部95と受光素子搭載用の光素子搭載部95とが1つの領域に集約されているが、発光素子と受光素子が近接配置されていると、これらの素子の動作を制御する電気素子(図示せず)についても互いに近接して配置せざるを得ない。これは、距離をとることによって電気配線97の配線長が長くなり、電気回路の駆動周波数、S/N比といった特性の悪化を招くおそれがあるからである。また、電気素子同士を近接して配置した場合、相互にノイズの影響を受け易くなるとともに、素子配置の自由度が大幅に低下する。
このように従来の光電気混載基板9は、電気配線97の形成や電気素子搭載部の配置等において多くの課題を有していた。
上記のような課題に鑑み、本発明者は、電気回路や光回路の設計自由度が高く、製造が容易で信頼性の高い光電気混載基板の構成について鋭意検討を重ねた。そして、光素子搭載部の配置と光回路の経路を最適化することにより上記課題を解決し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。
≪第1実施形態≫
まず、本発明の光配線部品、光モジュールおよび光電気混載基板の第1実施形態について説明する。
まず、本発明の光配線部品、光モジュールおよび光電気混載基板の第1実施形態について説明する。
図1は、本発明の光電気混載基板の第1実施形態を一部透過して示す平面図、図2は、図1に示す光電気混載基板に光素子および電気素子を搭載した状態を一部透過して示す平面図である。なお、以下の説明では、図1、2中の紙面表側方向を「上」といい、紙面裏側方向を「下」という。
図1に示す光電気混載基板1は、層状の光導波路11と、この光導波路11の上面に設けられ、発光素子および受光素子を搭載し得るよう構成された光素子搭載部15、16と、光導波路11の下面に設けられた電気配線17、18と、光導波路11の上面に設けられ、電気素子を搭載し得るよう構成された電気素子搭載部19と、を備えている。
図2は、このような光電気混載基板1が備える4つの光素子搭載部に、2つの発光素子(Tx)21および2つの受光素子(Rx)22を搭載した状態を示す。この発光素子21は4つの発光部を備えたものであり、受光素子22は4つの受光部を備えたものである。また、図2は、光電気混載基板1が備える16個の光素子搭載部15に、8つの発光素子(Tx)23および8つの受光素子(Rx)24を搭載した状態を示す。この発光素子23は1つの発光部を備えたものであり、受光素子24は1つの受光部を備えたものである。さらに、図2は、光電気混載基板1が備える2つの電気素子搭載部に、それぞれ電気素子25を搭載した状態を示す。
光導波路11には、同一平面上で互いに交差する複数のコア部114が形成されており、これらのコア部114はY方向に沿って延伸している。また、これらのコア部114の一方の端部は、前述した光素子搭載部15まで延伸しており、光素子搭載部15に搭載される発光素子21および受光素子22と光学的に接続されるよう構成されている。
また、光素子搭載部15は、光素子搭載用の複数のランド部151を備えており、このランド部151に発光素子21および受光素子22の端子が電気的に接続されるようになっている。なお、図2に示す発光素子21は、上述したように4つの発光部を備えた発光素子アレイであり、この発光素子アレイにおいて発光部は直線状に配列している。そして、発光素子21が搭載される光素子搭載部15は、この発光部の配列方向がX方向と平行になるよう、換言すれば、発光部ごとに対応して設けられるランド部151の配列方向がX方向と平行になるよう設定されている。同様に、図2に示す受光素子22は、上述したように4つの受光部を備えた受光素子アレイであり、この受光素子アレイにおいて受光部は直線状に配列しているので、受光素子22が搭載される光素子搭載部15は、この受光部(ランド部151)の配列方向がX方向と平行になるよう設定されている。
コア部114の他方の端部は、光素子搭載部16まで延伸しており、この光素子搭載部16に搭載される発光素子23および受光素子24と光学的に接続されるよう構成されている。この光素子搭載部16は、X方向と平行に並んでおり、このように並んだ光素子搭載部16に対して発光素子23と受光素子24とが交互に配置されている。また、光素子搭載部16は、光素子搭載用の複数のランド部161を備えており、このランド部161に発光素子23および受光素子24の端子が電気的に接続されるようになっている。そして、各ランド部161は、光導波路11を厚さ方向に貫通する貫通配線(図示せず)を介して電気配線18と電気的に接続されている。
また、電気素子搭載部19は、電気素子搭載用の複数のランド部191を備えており、電気素子をフリップチップ実装し得るよう構成されている。各ランド部191は、光導波路11を厚さ方向に貫通する貫通配線(図示せず)を介して電気配線18と電気的に接続されている。
また、光導波路は、下方からクラッド層、コア層およびクラッド層の順で積層されてなる積層体で構成されている。このうち、コア層は、図1に示すような平面視において線状をなすコア部と、それ以外の領域である側面クラッド部と、を有している。
また、光導波路は、積層体の一部を除去してなる空洞部を備えており、この空洞部117の内壁面の一部がコア部の光路を変更するミラー(光路変換部)を構成している。ミラーにより、X方向に沿って延伸しているコア部の光路を厚さ方向(Z方向)に変換し、この光路を光素子に結合させることができる。
ここで、図1に示す光電気混載基板1では、発光素子21を搭載し得る2つの光素子搭載部15の組を第1の光素子搭載部群41とし、受光素子22を搭載し得る2つの光素子搭載部15の組を第2の光素子搭載部群42とする。光素子搭載部群とは、複数の光素子搭載部15がまとまって配置され「群」を形成している状態を指すものである。そして、同一の光素子搭載部群に属する光素子搭載部15同士の離間距離と、互いに異なる光素子搭載部群に属する光素子搭載部15同士の離間距離とを比較したとき、前者の離間距離が後者の離間距離より小さいという条件を満たすように、光電気混載基板1において各光素子搭載部15が配置されている。すなわち、光素子搭載部群とは、それに属する光素子搭載部15が上記のような条件を満たすものである。
また、第1の光素子搭載部群41に含まれる各光素子搭載部15から光素子搭載部16へと延伸する各コア部114をそれぞれ第1のコア部51とし、第2の光素子搭載部群42に含まれる各光素子搭載部15から光素子搭載部16へと延伸する各コア部114をそれぞれ第2のコア部52とする。そして、図1に示す光電気混載基板1では、異なる光素子搭載部群から延伸するコア部114同士、すなわち第1のコア部51と第2のコア部52とが、同一平面上で互いに交差している。
このような光電気混載基板1では、光素子搭載部15を複数の組に分けて配置しているので、組ごとに光素子搭載部15を分散させることができ、複数の光素子搭載部15を設けるためにまとまったスペースを確保する必要がなくなる。このため、光電気混載基板1内の電気回路や光回路を設計するにあたって、設計自由度を高めることができる。なお、組ごとに光素子搭載部15を分散させることにより、光素子搭載部15の配置が著しく分散してしまい、かえって電気回路や光回路の設計の難易度が増してしまうのを避けることができる。
また、光素子搭載部15を組ごとに分散配置することによって、光素子の動作を制御する電気素子についても分散配置することができる。このため、光素子と電気素子とをより近づけて配置することができ、電気配線17の配線長を短くすることができる。これにより、制御の高速化が図られるとともに、制御信号の遅延やズレ等を抑えることができる。併せて、電気素子同士をより離して配置することができるので、相互にノイズの影響を受け難く、素子配置の自由度を高めることができる。
なお、光素子搭載部15に載置される発光素子21や受光素子22には、近年、所定のパターンで配列した複数の発光部や複数の受光部を備えるアレイ状の光素子が用いられることが多い。そして、このような光素子アレイの動作を制御する電気素子についても、近年、多数の発光部や受光部の動作を同時に制御し得るものが多用されている。したがって、光素子搭載部15を組ごとに配置することにより、例えば各光素子搭載部群41、42に搭載されている光素子の動作を、各組に対応して設けられた電気素子で制御させることができる。これにより、電気回路の効率化を図ることができる。
また、光素子搭載部15を組ごとに分散配置することにより、光素子搭載部15から引き出される電気配線17の配線密度を下げることができる。その結果、電気配線17の線径を太くしたり線間距離を長くしたりすることができ、電気回路の駆動周波数、処理速度、S/N比を高めるとともに、発熱等を抑えることができる。また、製造がより容易になるため、製造歩留まりが向上するとともに、故障確率が低下し信頼性が向上する。
以下、このような光電気混載基板1の各部についてさらに詳述する。なお、本発明では、光電気混載基板1から基板3を除く部位を「光配線部品」といい、光配線部品の光素子搭載部15に光素子(発光素子21または受光素子22)が搭載されたものを「光モジュール」という。また、図1では、光素子搭載部15および電気素子搭載部19の外縁の一例をそれぞれ一点鎖線で示している。
(光導波路)
光導波路は、層状をなし、内部において光信号を伝送し得る部材である。光導波路11は、クラッド層、コア層およびクラッド層が下方からこの順で積層されてなる積層体と、この積層体に形成されたミラーと、を有している。
光導波路は、層状をなし、内部において光信号を伝送し得る部材である。光導波路11は、クラッド層、コア層およびクラッド層が下方からこの順で積層されてなる積層体と、この積層体に形成されたミラーと、を有している。
また、コア層は、図1に示すように、複数のコア部114と、各コア部114にそれぞれ隣接して併設され(すなわち、コア層113においてコア部114同士の間を埋めるように設けられ)、コア部114より屈折率の低い側面クラッド部115と、を有している。これにより、コア部114はクラッド部(側面クラッド部115および各クラッド層111、112)で囲まれることとなり、光を伝搬することができる。
コア部114の屈折率は、クラッド部の屈折率より大きければよいが、その差は0.3%以上であるのが好ましく、0.5%以上であるのがより好ましい。一方、上限値は特に設定されないが、好ましくは5.5%程度とされる。屈折率差が前記下限値未満の場合、光を伝搬する効果が低下するおそれがあり、一方、屈折率差が前記上限値を上回る場合、光の伝送効率のそれ以上の向上は期待できない。
なお、前記屈折率差とは、コア部114の屈折率をA、クラッド部の屈折率をBとしたとき、次式で表される。
屈折率差(%)=|A/B−1|×100
屈折率差(%)=|A/B−1|×100
また、コア部114の横断面における屈折率分布は、いかなる形状の分布であってもよい。例えば、屈折率が不連続的に変化したいわゆるステップインデックス(SI)型の分布であってもよく、屈折率が連続的に変化したいわゆるグレーデッドインデックス(GI)型の分布であってもよい。SI型の分布であれば屈折率分布の形成が容易であり、GI型の分布であれば屈折率の高い領域に信号光が集まる確率が高くなるため伝送効率が向上する。
なお、GI型の屈折率分布は、屈折率が連続的に変化している分布であるが、例えばコア層113中の屈折率について、コア部114の幅方向の位置を横軸、屈折率を縦軸にとったとき、コア部114の中心付近に極大を有する連続曲線からなる分布であるのが好ましい。このような屈折率分布を有するコア部114では、光信号がコア部114の中心付近を伝搬することとなる。このため、上述したように伝送効率が向上する。また、後述するようにコア部114同士が交差している場合、交差部において光信号の混信を抑制することができる。このため、コア部114が複数の交差部を通過するよう構成されている場合でも、光通信の品質が低下し難いため、光回路の設計自由度を特に高めることができるという利点がある。
さらに、上記連続曲線は、コア部114と側面クラッド部115との境界付近に極小を有する曲線であるのが好ましい。このような屈折率分布によれば、コア部114の中心付近と側面クラッド部115との境界付近との屈折率差が特に大きくなるため、コア部114の中心付近に光信号を閉じ込める作用が特に増強される。その結果、伝送効率が特に高くなるとともに、交差部において光信号の混信を特に抑制することができる。
また、コア部114の平面視形状は、直線状または曲線状であってもよく、途中で分岐していてもよい。
なお、コア部114の横断面形状は特に限定されず、例えば、真円、楕円形、長円形等の円形、三角形、四角形、五角形、六角形等の多角形であってもよいが、四角形(矩形状)であることにより、安定した品質のコア部114を効率よく製造することができる。
また、コア部114の幅および高さ(コア層113の厚さ)は、特に限定されないが、それぞれ、1〜200μm程度であるのが好ましく、5〜100μm程度であるのがより好ましく、10〜70μm程度であるのがさらに好ましい。これにより、光導波路11の伝送効率の低下を抑えつつコア部114の高密度化を図ることができる。
一方、複数のコア部114が並列しているとき、コア部114同士の間に位置する側面クラッド部115の幅は、5〜250μm程度であるのが好ましく、10〜200μm程度であるのがより好ましく、10〜120μm程度であるのがさらに好ましい。これにより、コア部114同士の間で光信号が混在(クロストーク)するのを防止しつつコア部114の高密度化を図ることができる。
また、複数のコア部114が並列している部分では、コア部114の幅WCOと側面クラッド部の幅WCLとの比(WCO/WCL)が0.1〜10の範囲内であるのが好ましく、0.1〜5の範囲内にあるのがより好ましく、0.2〜4の範囲内にあるのがさらに好ましい。このようにWCOとWCLの比を最適化することにより、伝送効率の低下抑制とコア部114の高密度化とを特に高度化することができる。
上述したようなコア層の構成材料(主材料)は、例えば、アクリル系樹脂、メタクリル系樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレン、エポキシ系樹脂やオキセタン系樹脂のような環状エーテル系樹脂、ポリアミド、ポリイミド、ポリベンゾオキサゾール、ポリシラン、ポリシラザン、シリコーン系樹脂、フッ素系樹脂、ポリウレタン、ポリオレフィン系樹脂、ポリブタジエン、ポリイソプレン、ポリクロロプレン、PETやPBTのようなポリエステル、ポリエチレンサクシネート、ポリサルフォン、ポリエーテル、また、ベンゾシクロブテン系樹脂やノルボルネン系樹脂等の環状オレフィン系樹脂のような各種樹脂材料の他、石英ガラス、ホウケイ酸ガラスのようなガラス材料等を用いることができる。なお、樹脂材料は、異なる組成のものを組み合わせた複合材料であってもよい。
また、これらの中でも特に(メタ)アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリイミド系樹脂、フッ素系樹脂、およびポリオレフィン系樹脂からなる群から選択される少なくとも1種が好ましく、(メタ)アクリル系樹脂またはエポキシ系樹脂がより好ましい。これらの樹脂材料は、光の透過性が高いことから、特に伝送損失の小さい光導波路11が得られる。
一方、クラッド層は、コア層の下部および上部に位置する。
クラッド層の平均厚さは、コア層113の平均厚さの0.05〜1.5倍程度であるのが好ましく、0.1〜1.25倍程度であるのがより好ましい。具体的には、クラッド層111、112の平均厚さは、それぞれ1〜200μm程度であるのが好ましく、3〜100μm程度であるのがより好ましく、5〜60μm程度であるのがさらに好ましい。これにより、光導波路11が必要以上に厚膜化するのを防止しつつ、クラッド部としての機能が確保される。
クラッド層の平均厚さは、コア層113の平均厚さの0.05〜1.5倍程度であるのが好ましく、0.1〜1.25倍程度であるのがより好ましい。具体的には、クラッド層111、112の平均厚さは、それぞれ1〜200μm程度であるのが好ましく、3〜100μm程度であるのがより好ましく、5〜60μm程度であるのがさらに好ましい。これにより、光導波路11が必要以上に厚膜化するのを防止しつつ、クラッド部としての機能が確保される。
また、クラッド層の構成材料としては、例えば、前述したコア層の構成材料と同様の材料を用いることができるが、特に(メタ)アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリイミド系樹脂、フッ素系樹脂、およびポリオレフィン系樹脂からなる群から選択される少なくとも1種であるのが好ましく、(メタ)アクリル系樹脂またはエポキシ系樹脂がより好ましい。
また、光導波路11の横断面の厚さ方向の屈折率分布についても、SI型、GI型の分布であってもよい。このうち、GI型の分布は、光導波路11の厚さ方向の位置を縦軸、屈折率を横軸にとったとき、コア部114の中心付近に極大を有する連続曲線からなる分布であるのが好ましい。さらに、上記連続曲線は、コア部114とクラッド層111、112との境界付近に極小を有する曲線であるのが好ましい。このような曲線からなる屈折率分布によれば、光導波路11の伝送効率が特に高くなるとともに、交差部において光信号の混信を特に抑制することができる。
また、光導波路11に形成されている複数のコア部114は、そのうちの少なくとも2つ(第1のコア部51の少なくとも1つと第2のコア部52の少なくとも1つ)が互いに交差している。この交差部114Cは、コア部114同士が同一平面上で交差してなるものであるが、この交差部114Cを通過する光信号は、それが伝搬してきたコア部114に交差するコア部114に混信することなく、そのまま直進する。このため、交差部114Cにおける光信号の混信を考慮することなく、自由に光回路を構築することができる。その結果、光回路を構成するコア部114の延長を短くすることができ、光通信の大容量化、高速化、高品質化を図ることができる。
さらには、交差部114Cを設けることにより、光回路の設計自由度をより高めることができる。例えば図1、2に示すような光回路の場合、第1の光素子搭載部群41には複数の発光素子21が、第2の光素子搭載部群42には複数の受光素子22が、それぞれ配置されている一方、光素子搭載部16には、発光素子23と受光素子24とが交互に列状に配置されている。このような光回路において仮に交差部114Cを設けることなく光回路を設計する場合、コア部114を大幅に迂回させる必要が生じ、コア部114の延長が非常に長くなってしまう。これに対し、本発明では、交差部114Cを設けたことによって、このような必要がなくなるため、光回路の設計自由度を高めることができる。その結果、使用される電気素子25の仕様に応じて、最適な光回路を高い柔軟性で実現可能な光電気混載基板1が得られる。
また、交差部114Cを設けることにより、光回路の設計自由度をより高めることができるが、この際、第1のコア部51の長さと第2のコア部52の長さとが互いに等しくなっているのが好ましい。このように設計することにより、第1のコア部51と第2のコア部52との間における光信号のタイミングのズレを抑えることができる。
さらに、第1のコア部51の長さも互いに等しいことが好ましく、同様に、第2のコア部52の長さも互いに等しいことが好ましい。
なお、交差部114Cの屈折率は、その周囲にあるコア部114の屈折率より高いのが好ましい。この屈折率差に基づき、交差部114Cに進入した信号光は、その信号光が伝搬してきたコア部114と交差するコア部114には特に進入し難くなる。その結果、光導波路11では、交差部114Cにおいて光信号の混信を抑制することができる。
交差部114Cの最大の屈折率は、交差部114C以外のコア部114における最大の屈折率より0.001〜0.05程度高いのが好ましく、0.002〜0.03程度高いのがより好ましい。
また、交差するコア部114のうち、少なくとも一方の屈折率分布がGI型の分布である場合、交差部114Cにおけるコア部114の光軸の交差角は10〜90°であるのが好ましく、20〜90°であるのがより好ましい。交差角がこの範囲内であれば、混信の発生を十分に抑えることができる。なお、この交差角とは、交差する光軸同士がなす内角のうち、角度が小さい方の内角をいう。
一方、交差するコア部114の双方の屈折率分布がSI型の分布である場合、交差部114Cにおけるコア部114の光軸の交差角は30〜90°であるのが好ましく、40〜90°であるのがより好ましく、45〜90°であるのがさらに好ましい。交差角がこの範囲内であれば、混信の発生を十分に抑えることができる。
また、1つの交差部114Cでは3つ以上のコア部114が交差していてもよいが、交差角が前記範囲内に収まるよう交差数が適宜調整される。また、交差部におけるコア部114同士の交差角は、互いに等しくても異なっていてもよい。
また、本発明に係る交差部114Cを通過する際の光信号の伝送損失は、1つの交差部114Cあたり0.2dB以下であるのが好ましく、0.1dB以下であるのがより好ましく、0.05dB以下であるのがさらに好ましい。このように伝送損失が小さい交差部114Cを含む光導波路11は、複数の交差部114Cを形成しても光信号の伝送効率が低下し難いため、複雑なパターンの光回路であっても高品質な光通信を実現可能なものとなる。このため、光回路の設計自由度を特に高めることができる。
なお、特に交差角が90°の場合は、交差部114Cを通過する際の光信号の伝送損失は、1つの交差部114Cあたり0.1dB以下であるのが好ましく、0.05dB以下であるのがより好ましく、0.03dB以下であるのがさらに好ましい。
なお、必要に応じて、光導波路11の下面には支持フィルムが、上面にはカバーフィルムが、それぞれ積層されていてもよい。
支持フィルムおよびカバーフィルムの構成材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレン、ポリプロピレンのようなポリオレフィン、ポリイミド、ポリアミド等の各種樹脂材料が挙げられる。
また、支持フィルムおよびカバーフィルムの平均厚さは、特に限定されないが、5〜500μm程度であるのが好ましく、10〜400μm程度であるのがより好ましい。
また、光導波路1に設けられた空洞部は、クラッド層の下面から掘り込み加工等により形成されたものであり、縦断面形状が三角形をなしている。また、ミラーは、空洞部の内壁面の一部で構成された平面であって、コア部114の途中を斜めに横断する平面であり、この平面はコア部114の光軸に対して45°傾斜している。コア部114を伝搬してきた光は、ミラーにより反射され、その光路が上方に90°変換される。また、上方から伝搬してきた光は、ミラーで反射されコア部114に入射される。
なお、ミラー118とコア部114の光軸とがなす角度は、45°に限定されず、コア部114の光路を変換して光導波路11の外部と光接続し得る角度であればよく、例えば、30〜60°程度であるのが好ましく、42〜47°程度であるのがより好ましい。
また、必要に応じて、空洞部の内面に反射膜が成膜されていてもよい。この反射膜としては、例えば、Au、Ag、Al等の金属膜や、コア部114より低屈折率の材料の膜等が挙げられる。
また、ミラーはコア部114の途中ではなく、側面クラッド部115内であってコア部114の延長線上に設けられてもよい。
なお、空洞部には、必要に応じて、何らかの材料が充填されていてもよい。この場合、充填される材料の屈折率は、コア部114の屈折率より小さいのが好ましい。
また、ミラーは、例えば湾曲させた導波路等、その他の構造の光路変換部で代替することもできる。
また、光導波路11には、必要に応じて光コネクターが装着されていてもよい。光コネクターの構造は、特に限定されず、例えば各種コネクター規格に準拠したものも用いられる。具体的には、PMTコネクター、JIS C 5981に規定されたMTコネクター、16MTコネクター、2次元配列型MTコネクター、MPOコネクター、MPXコネクター等に準じたものが挙げられる。
(光素子搭載部)
光素子搭載部15、16は、前述したように、光素子搭載用の複数のランド部151、161を備えている。このランド部151、161は、導電性材料で構成された導体層であり、その平面視形状は、例えば発光素子21、23や受光素子22、24の端子に対応した形状とすることができる。
光素子搭載部15、16は、前述したように、光素子搭載用の複数のランド部151、161を備えている。このランド部151、161は、導電性材料で構成された導体層であり、その平面視形状は、例えば発光素子21、23や受光素子22、24の端子に対応した形状とすることができる。
なお、光電気混載基板1に設けられる光素子搭載部群の数は、特に限定されず、3つ以上であってもよい。
一方、1つの光素子搭載部群中に設けられる光素子搭載部15の数も、特に限定されず、3つ以上であってもよいが、光素子搭載部15から引き出される電気配線17の配線密度や光素子搭載部群が占める面積の観点から、2〜8つ程度であるのが好ましく、2〜6つ程度であるのがより好ましい。
(光素子)
発光素子21、23および受光素子22、24は、それぞれ素子本体と、素子本体の下面に設けられた発光部および受光部と、端子と、を有している。発光素子21、23および受光素子22、24の端子とランド部151、161との間が、はんだ等の接合金属、金属ペースト、導電フィルム等を介して電気的かつ機械的に接続されている。
発光素子21、23および受光素子22、24は、それぞれ素子本体と、素子本体の下面に設けられた発光部および受光部と、端子と、を有している。発光素子21、23および受光素子22、24の端子とランド部151、161との間が、はんだ等の接合金属、金属ペースト、導電フィルム等を介して電気的かつ機械的に接続されている。
発光素子21、23としては、例えば、面発光レーザー(VCSEL)、レーザーダイオード(LD)、発光ダイオード(LED)、有機EL素子等が挙げられ、受光素子22、24としては、例えば、フォトダイオード(PD、APD)等が挙げられる。
また、発光素子21、23や受光素子22、24の搭載方法は、フリップチップボンディング法に限定されず、ダイボンディング法、ワイヤーボンディング法等であってもよい。
なお、発光素子21、23や受光素子22、24としては、例えばBGA(Ball Grid Array)タイプやLGA(Land Grid Array)タイプ等の素子が用いられる。
また、図1、2では、第1の光素子搭載部群41に複数の発光素子21を搭載し、第2の光素子搭載部群42に複数の受光素子22を搭載する場合について示しているが、各光素子搭載部群41、42に搭載される光素子の種類は、特に限定されるものではない。例えば、第1の光素子搭載部群41および第2の光素子搭載部群42に、それぞれ発光素子21と受光素子22を1つずつ搭載するようにしてもよい。
なお、1つの発光素子21および受光素子22における発光部および受光部の数は、特に限定されないが、好ましくは2〜200個程度とされ、より好ましくは4〜150個程度とされる。
(電気素子)
電気素子25としては、例えば、ドライバーIC、トランスインピーダンスアンプ(TIA)、リミッティングアンプ(LA)、またはこれらの素子を複合したコンビネーションIC、LSI、さらに、RAM、ROM、コンデンサー、コイル、抵抗、ダイオード等が挙げられる。
なお、電気素子25の搭載方法としては、例えば上述した搭載方法が挙げられる。
電気素子25としては、例えば、ドライバーIC、トランスインピーダンスアンプ(TIA)、リミッティングアンプ(LA)、またはこれらの素子を複合したコンビネーションIC、LSI、さらに、RAM、ROM、コンデンサー、コイル、抵抗、ダイオード等が挙げられる。
なお、電気素子25の搭載方法としては、例えば上述した搭載方法が挙げられる。
また、光素子や電気素子と光導波路11との間には、封止材(アンダーフィル)が充填されていてもよい。封止材としては、例えば、エポキシ系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、シリコーン系樹脂等が挙げられる。
(基板)
基板3を構成する材料としては、例えば、ポリイミド系樹脂、ポリアミド系樹脂、エポキシ系樹脂、各種ビニル系樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂等のポリエステル系樹脂等の各種樹脂材料が挙げられる。この他、紙、ガラス布、樹脂フィルム等を基材とし、この基材に、フェノール系樹脂、ポリエステル系樹脂、エポキシ系樹脂、シアネート樹脂、ポリイミド系樹脂、フッ素系樹脂等の樹脂材料を含浸させたもの、具体的には、ガラス布・エポキシ銅張積層板、ガラス不織布・エポキシ銅張積層板等のコンポジット銅張積層板に使用される絶縁性基板の他、ポリエーテルイミド樹脂基板、ポリエーテルケトン樹脂基板、ポリサルフォン系樹脂基板等の耐熱・熱可塑性の有機系リジッド基板や、アルミナ基板、窒化アルミニウム基板、炭化ケイ素基板等のセラミックス系リジッド基板等であってもよい。
基板3を構成する材料としては、例えば、ポリイミド系樹脂、ポリアミド系樹脂、エポキシ系樹脂、各種ビニル系樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂等のポリエステル系樹脂等の各種樹脂材料が挙げられる。この他、紙、ガラス布、樹脂フィルム等を基材とし、この基材に、フェノール系樹脂、ポリエステル系樹脂、エポキシ系樹脂、シアネート樹脂、ポリイミド系樹脂、フッ素系樹脂等の樹脂材料を含浸させたもの、具体的には、ガラス布・エポキシ銅張積層板、ガラス不織布・エポキシ銅張積層板等のコンポジット銅張積層板に使用される絶縁性基板の他、ポリエーテルイミド樹脂基板、ポリエーテルケトン樹脂基板、ポリサルフォン系樹脂基板等の耐熱・熱可塑性の有機系リジッド基板や、アルミナ基板、窒化アルミニウム基板、炭化ケイ素基板等のセラミックス系リジッド基板等であってもよい。
基板3の平均厚さは、特に限定されないが、好ましくは0.1〜10.0mm程度とされ、より好ましくは0.2〜8.0mm程度とされ、さらに好ましくは0.3〜5.0mm程度とされ、特に好ましくは0.5〜3.0mm程度とされる。
また、基板3は、複数の絶縁層や導体層を積層してなる多層基板(ビルドアップ基板)であってもよい。さらに、多層基板の層間または絶縁層を貫通するように任意の電気回路が形成されていてもよい。これにより、基板3に高密度の電気回路を構築することができる。
前述した電気配線17、18は、この電気回路の一部であってもよい。電気配線17、18を構成する導電性材料としては上述したものが挙げられる。
なお、多層基板の絶縁層は、酸化ケイ素、窒化ケイ素のようなケイ素化合物、ポリイミド系樹脂、エポキシ系樹脂のような樹脂材料等により構成される。また、成膜法としては、例えば真空蒸着、スパッタリングのような物理蒸着法、プラズマCVD、熱CVDのような化学蒸着法、塗布法、印刷法といった液相成膜法等が用いられる。
基板3と光導波路11との間は、接着剤で接着されている。接着剤としては、例えば、エポキシ系接着剤、アクリル系接着剤、ウレタン系接着剤、シリコーン系接着剤の他、各種ホットメルト接着剤(ポリエステル系、変性オレフィン系)等が挙げられる。
また、接着剤に代えて、粘着剤、接着シート、粘着シート等を用いることもでき、介在物を必要としない熱圧着を採用することもできる。
接着剤30の平均厚さは、特に限定されないが、1〜100μm程度であるのが好ましく、5〜60μm程度であるのがより好ましい。
なお、基板3(または光導波路11)には、必要に応じて電気コネクターが設けられていてもよい。この電気コネクターと前述した電気配線とを接続することにより、光電気混載基板1内の電気回路を外部の電気回路に対して容易に接続することができる。
電気コネクターは、各種コネクター規格に準拠したものあるいは汎用品であってもよく、例えばボード・ツー・ボードコネクター、FPC/FFCコネクター、ZIFコネクター、NON−ZIFコネクター等が挙げられる。
<光電気混載基板の製造方法>
次に、図1に示す光電気混載基板を製造する方法について説明する。
次に、図1に示す光電気混載基板を製造する方法について説明する。
まず、光導波路11を製造する。光導波路11は、クラッド層、コア層およびクラッド層をこの順に積層することによって製造されるが、このうちコア層113中にコア部114と側面クラッド部115とを形成するのには、例えばナノインプリント法、直接描画法、直接露光自己形成法等が用いられる。また、直接描画法では、光等の放射線の照射により照射領域と非照射領域との間に屈折率差を形成し得る屈折率変調能を有する被膜に向けて局所的に放射線を照射し、屈折率差を形成することによりコア部114と側面クラッド部115とを形成する。
屈折率変調の原理には、例えばモノマーディフュージョン、フォトブリーチング、光異性化、光二量化等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせたものが用いられる。このうち、屈折率変調の原理としては、特にモノマーディフュージョンが好ましく採用される。モノマーディフュージョンでは、ポリマー中にこのポリマーと屈折率の異なる光重合性モノマーが分散してなる材料で構成された層に対して部分的に光を照射し、光重合性モノマーの重合を生起させるとともに、それに伴って光重合性モノマーを移動、偏在させることにより、層内に屈折率の偏りを生じさせてコア部114および側面クラッド部115を形成する。このような原理の屈折率変調においては、光を照射する領域を選択するのみで、いかなる形状のコア部114をも簡単に形成することができるので、複雑なパターンのコア部114を含む光導波路11を極めて効率よく製造することができる。また、このような原理で形成される屈折率分布は、光重合性モノマーの濃度分布に対応して形成されるため、形成されたコア部114の横断面における屈折率分布は滑らかな屈折率変化を伴うものとなる。その結果、製造される光導波路11は、GI型の屈折率分布を有するものとなり、伝送特性が高いものとなる。また、交差部114Cでは、光重合性モノマーの移動量が特に大きくなり、より大きな屈折率差が形成されることとなる。このため、交差部114Cの屈折率は、その周囲のコア部114の屈折率よりさらに高くなり、交差部114Cにおける伝送損失が特に小さい光導波路11が得られる。
このようなモノマーディフュージョンを生じる材料としては、例えば、特開2010−090328号公報に記載された感光性樹脂組成物等が挙げられる。
一方、フォトブリーチング、光異性化および光二量化といった原理による屈折率変調の場合、照射する光の照射量(放射線の照射量)に応じて屈折率の変化量を調整することができる。フォトブリーチングでは、光の照射によって材料中の分子構造が切断され、離脱性基が主鎖から離脱する。これにより材料の屈折率を変化させ、コア部114を形成する。また、光異性化および光二量化では、光の照射によって材料の光異性化または光二量化を生じ、材料の屈折率が変化する。これによりコア部114を形成する。
フォトブリーチングを生じる材料としては、例えば、特開2009−145867号公報に記載されたコアフィルム材料等が挙げられる。
また、光異性化を生じる材料としては、例えば、特開2005−164650号公報に記載されたノルボルネン系樹脂等が挙げられる。
また、光二量化を生じる材料としては、例えば、特開2011−105791号公報に記載された感光性樹脂組成物等が挙げられる。
なお、照射する光の照射量を徐々に変化させることにより、形成される屈折率分布も滑らかな屈折率変化を伴うものとなる。照射する光の照射量を徐々に変化させる方法としては、例えば、グレイトーンマスクやハーフトーンマスクといった多階調マスクを用いる方法、光強度に分布がある光ビームを走査する方法、領域ごとの照射時間を変化させつつ照射する方法等が挙げられる。
また、ポリマー中に屈折率調整剤を拡散させ、その際、屈折率調整剤の濃度を連続的に変化させることによって屈折率差を形成するようにしてもよい。ポリマー中に屈折率調整剤を供給する方法としては、例えば、塗布、噴霧、付着、浸漬、堆積等の方法が挙げられる。このような供給方法で屈折率調整剤を供給する際、領域ごとの供給量を調整することによって、任意の屈折率分布を形成することができる。なお、屈折率調整剤としては、例えば、特開2006−276735号公報に記載されたものが挙げられる。
その後、ミラー118を形成する。ミラー118の形成には、例えばダイシング加工、成形型の転写といった機械加工、レーザー加工、電子線加工等が用いられる。
さらに、各種蒸着法、各種めっき法、各種印刷法等により形成された導電層をフォトリソグラフィー技術とエッチング技術とを組み合わせたパターニング技術等によりパターニングし、ランド部151、161、191等を形成する。そして、光導波路11の下方に電気配線17、18を備えた基板3を積層することにより光電気混載基板1が得られる。 なお、電気配線17、18は、光導波路11の下面に直接形成するようにしてもよい。この場合、基板3を省略することができる。
≪第2実施形態≫
次に、本発明の光配線部品、光モジュールおよび光電気混載基板の第2実施形態について説明する。
次に、本発明の光配線部品、光モジュールおよび光電気混載基板の第2実施形態について説明する。
図3は、本発明の光電気混載基板の第2実施形態を一部透過して示す平面図である。なお、以下の説明では、図3中の紙面表側方向を「上」といい、紙面裏側方向を「下」という。
以下、第2実施形態について説明するが、以下の説明では第1実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。なお、図3において第1実施形態と同様の構成部分については、先に説明したのと同様の符号を賦し、その詳細な説明を省略する。
第2実施形態は、第1の光素子搭載部群41と第2の光素子搭載部群42における各光素子搭載部15の配置が異なる以外、第1実施形態と同様である。
すなわち、前述した図1に示す光電気混載基板1では、各光素子搭載部群41、42に属する複数の光素子搭載部15が含むランド部151の配列方向がそれぞれX方向と平行であるのに対し、図3に示す光電気混載基板1では、第1の光素子搭載部群41に属する複数の光素子搭載部15が含むランド部151の配列方向がX方向と非平行である。これにより、図1に示す光電気混載基板1では、第1の光素子搭載部群41に属する複数の光素子搭載部15が含むランド部151の配列方向と、第2の光素子搭載部群42に属する複数の光素子搭載部15が含むランド部151の配列方向とが互いに平行になっているのに対し、図3に示す光電気混載基板1では、第1の光素子搭載部群41に属する複数の光素子搭載部15が含むランド部151の配列方向と、第2の光素子搭載部群42に属する複数の光素子搭載部15が含むランド部151の配列方向とが互いに非平行になっている。そして、図3に示す光電気混載基板1では、図1に示す光電気混載基板1に比べて、第1の光素子搭載部群41と第2の光素子搭載部群42が占める領域の省スペース化を図ることができる。その結果、図3に示す光電気混載基板1は、より小型化することが可能になる。
また、上記のように配置することにより、各光素子搭載部群41、42に含まれる光素子搭載部15が含むランド部151の列が、交差部114Cのある方向を向くことになるため、光素子搭載部15に搭載された発光素子21内の複数の発光部と交差部114Cとの距離が互いにより近づくこととなる。同様に、光素子搭載部15に搭載された受光素子22内の複数の受光部と交差部114Cとの距離が互いにより近づくこととなる。その結果、コア部114間で光信号の遅延等がより起こり難くなり、光通信の品質のさらなる向上を図ることができる。
ここで、第1の光素子搭載部群41に属する光素子搭載部15が含むランド部151の配列軸をa1とし、第2の光素子搭載部群42に属する光素子搭載部15が含むランド部151の配列軸をa2としたとき、配列軸a1と配列軸a2とがなす角θは、5〜45°程度であるのが好ましく、10〜40°程度であるのがより好ましい。配列軸a1と配列軸a2とがなす角θが前記範囲内になるよう光素子搭載部15を配置することにより、各光素子搭載部群41、42が占める領域の省スペース化を確実に図ることができる。また、光電気混載基板1の長さや幅に応じて若干異なるものの、配列軸a1と配列軸a2とがなす角θを前記範囲内に設定することで、発光部や受光部と交差部114Cとの離間距離を特に短くすることができる。
<電子機器>
上述したような本発明の光配線部品、光モジュールおよび光電気混載基板は、前述したように、電気回路や光回路の設計自由度が高く、製造が容易なものとなる。このため、電気配線の配線長を短くしたり、配線密度を下げたりすることができ、電気回路の駆動周波数、処理速度、S/N比を高めるとともに、発熱を抑えることができる。また、光配線の配線長も短くすることができるので、光通信の大容量化、高速化、高品質化が図られるとともに、使用される電気素子の仕様に応じて最適な光回路を高い柔軟性で実現することができる。したがって、本発明の光配線部品を備えることにより、信頼性の高い電子機器(本発明の電子機器)が得られる。
上述したような本発明の光配線部品、光モジュールおよび光電気混載基板は、前述したように、電気回路や光回路の設計自由度が高く、製造が容易なものとなる。このため、電気配線の配線長を短くしたり、配線密度を下げたりすることができ、電気回路の駆動周波数、処理速度、S/N比を高めるとともに、発熱を抑えることができる。また、光配線の配線長も短くすることができるので、光通信の大容量化、高速化、高品質化が図られるとともに、使用される電気素子の仕様に応じて最適な光回路を高い柔軟性で実現することができる。したがって、本発明の光配線部品を備えることにより、信頼性の高い電子機器(本発明の電子機器)が得られる。
本発明の光配線部品を備える電子機器としては、例えば、携帯電話、ゲーム機、ルーター装置、WDM装置、パソコン、テレビ、ホーム・サーバー等の電子機器類が挙げられる。これらの電子機器では、いずれも、例えばLSI等の演算装置とRAM等の記憶装置との間で、大容量のデータを高速に伝送する必要がある。したがって、このような電子機器が本発明の光配線部品を備えることにより、電気配線に特有なノイズ、信号劣化等の不具合が解消され、その性能の飛躍的な向上が期待できる。
さらに、光導波路部分では、電気配線に比べて発熱量が大幅に削減される。このため、冷却に要する電力を削減することができ、電子機器全体の消費電力を削減することができる。
以上、本発明の光配線部品、光モジュール、光電気混載基板および電子機器を、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。
例えば、基板3は、光導波路11の下面全体ではなく、一部分に積層されていてもよい。例えば、光素子搭載部15、16や電気素子搭載部19の下面にそれぞれ基板3を積層し、光素子搭載部15と光素子搭載部16との間には基板3の積層が省略されていてもよい。
また、図1、3に示すランド部151、161、191の形状は一例であり、光素子搭載部15、16に搭載される光素子や電気素子搭載部19に搭載される電気素子の仕様に応じて適宜選択される。さらに、光素子搭載部15、16において、1つの発光部や受光部に対応して設けられるランド部151、161の数も、搭載される光素子の仕様に応じて適宜選択され、3以上であってもよい。
また、各光素子搭載部群41、42に属する複数の光素子搭載部15について、互いのランド部151の配列方向は必ずしも平行でなくてもよい。
1 光電気混載基板
11 光導波路
114 コア部
114C 交差部
115 側面クラッド部
15、16 光素子搭載部
151、161 ランド部
17、18 電気配線
19 電気素子搭載部
191 ランド部
21、23 発光素子
22、24 受光素子
25 電気素子
3 基板
30 接着剤
41 第1の光素子搭載部群
42 第2の光素子搭載部群
51 第1のコア部
52 第2のコア部
9 光電気混載基板
91 光導波路
914 コア部
95、96 光素子搭載部
951、961 ランド部
97、98 電気配線
99 電気素子搭載部
991 ランド部
a1、a2 配列軸
11 光導波路
114 コア部
114C 交差部
115 側面クラッド部
15、16 光素子搭載部
151、161 ランド部
17、18 電気配線
19 電気素子搭載部
191 ランド部
21、23 発光素子
22、24 受光素子
25 電気素子
3 基板
30 接着剤
41 第1の光素子搭載部群
42 第2の光素子搭載部群
51 第1のコア部
52 第2のコア部
9 光電気混載基板
91 光導波路
914 コア部
95、96 光素子搭載部
951、961 ランド部
97、98 電気配線
99 電気素子搭載部
991 ランド部
a1、a2 配列軸
Claims (9)
- コア部とクラッド部とが形成された層状の光導波路と、
前記光導波路の一方の面側に設けられ、それぞれ光素子を搭載し得る複数の光素子搭載部からなる第1の光素子搭載部群および第2の光素子搭載部群と、
を有する光配線部品であって、
前記各光素子搭載部は、それぞれ前記光素子接続用のランド部を備えており、
前記コア部は、前記第1の光素子搭載部群に含まれる前記各光素子搭載部から延伸するようそれぞれ配設された第1のコア部と、前記第2の光素子搭載部群に含まれる前記各光素子搭載部から延伸するようそれぞれ配設された第2のコア部と、を含んでおり、前記第1のコア部と前記第2のコア部とが同一平面上で互いに交差するよう構成されていることを特徴とする光配線部品。 - 前記第1の光素子搭載部群は、含まれる前記各光素子搭載部がそれぞれ発光素子を搭載し得るよう構成され、前記第2の光素子搭載部群は、含まれる前記各光素子搭載部がそれぞれ受光素子を搭載し得るよう構成されている請求項1に記載の光配線部品。
- 前記各光素子搭載部は、列状に配置された複数の前記ランド部を備えている請求項1または2に記載の光配線部品。
- 前記第1の光素子搭載部群の前記各光素子搭載部における前記ランド部の配列方向と、前記第2の光素子搭載部群の前記各光素子搭載部における前記ランド部の配列方向と、が互いに非平行になるよう構成されている請求項3に記載の光配線部品。
- 前記第1のコア部および前記第2のコア部は、その長さが互いに等しくなるよう構成されている請求項1ないし4のいずれかに記載の光配線部品。
- さらに、前記光導波路を貫通する貫通配線を有しており、
前記貫通配線は、前記各ランド部に対応して設けられ、かつ、前記各ランド部と電気的に接続されている請求項1ないし5のいずれかに記載の光配線部品。 - 請求項1ないし6のいずれかに記載の光配線部品と、前記光素子搭載部に搭載された光素子と、を有することを特徴とする光モジュール。
- 電気配線が敷設された電気配線基板と、前記電気配線基板の一方の面側に設けられた請求項1ないし6のいずれかに記載の光配線部品と、を有することを特徴とする光電気混載基板。
- 請求項1ないし6のいずれかに記載の光配線部品を備えることを特徴とする電子機器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013248819A JP2015106099A (ja) | 2013-12-02 | 2013-12-02 | 光配線部品、光モジュール、光電気混載基板および電子機器 |
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Cited By (2)
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2013
- 2013-12-02 JP JP2013248819A patent/JP2015106099A/ja active Pending
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