JP2016012004A - 光導波路、光電気混載基板および電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】温度変化が生じた場合でも、損失が少なく、信頼性の高い光導波路、かかる光導波路を備えた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】光導波路１は、長尺状のコア部１４と、コア部１４の端部１４１を囲うように設けられた側面クラッド部１５と、が形成されたコア層１３と、コア層１３の一部に設けられた空洞部１７０Ａ（光反射部）であって、空洞部１７０Ａとコア層１３との境界に位置しコア部１４の光軸Ｃ１に対して斜めに接する傾斜面１７１（境界面）を備え、コア部１４を伝搬する光が傾斜面１７１において反射されるように構成されている空洞部１７０Ａと、を有し、コア層１３をその厚さ方向から見た平面視において、コア部１４の端部１４１のうち、長手方向の端１４１ａおよび短手方向の端１４１ｂが、それぞれ空洞部１７０Ａの内側に位置している。【選択図】図３

Description

本発明は、光導波路、光電気混載基板および電子機器に関するものである。

近年、光信号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によって例えば信号処理基板内の電気配線が置き換えられると、高周波ノイズの発生、電気信号の劣化といった電気信号に特有の課題が解消され、信号処理基板のさらなる高スループット化が可能になると期待されている。

電気配線を光導波路に置き換える際には、電気信号と光信号との相互変換を行う必要があることから、発光素子および受光素子とこれらの間を光学的に接続する光導波路とを備えた光導波路モジュールが開発されている。

例えば、特許文献１には、プリント基板と、プリント基板上に搭載された発光素子と、プリント基板の下面側に設けられた光導波路と、を有する光インターフェースが開示されている。そして、光導波路と発光素子との間は、プリント基板に形成された、光信号を伝送するための貫通孔であるスルーホールを介して光学的に接続されている。

上述したような光インターフェースにおいては、発光素子の発光部から出射した信号光を光導波路のコア部に入射させるべく、光導波路に形成されたミラーで光路を変換する必要がある。

このようなミラーとしては、例えば、コア部の一部を除去して空洞部を形成し、その空洞部の内壁面を反射面として利用することにより、コア部の光路を変換するものが知られている。

特開２００５−２９４４０７号公報

ところが、コア部の一部を除去して空洞部を形成したり、その空洞部に材料を充填する等して光反射部を形成したとき、光導波路周辺の温度が変化した場合において、コア部やその周辺のクラッド部の応力分布が変化し易くなる。

本発明の目的は、温度変化が生じた場合でも、損失が少なく、信頼性の高い光導波路、かかる光導波路を備えた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） 長尺状のコア部と、前記コア部の少なくとも一方の端部を囲うように設けられた側面クラッド部と、が形成されたコア層と、
前記コア層の一部に設けられた光反射部であって、前記光反射部と前記コア層との境界に位置し前記コア部の光軸に対して斜めに接する境界面を備え、前記コア部を伝搬する光が前記境界面において反射されるように構成されている光反射部と、
を有し、
前記コア層をその厚さ方向から見た平面視において、前記端部のうち、前記コア部の長手方向の端および短手方向の端が、それぞれ前記光反射部の内側に位置していることを特徴とする光導波路。

（２） 前記光反射部は、前記コア部より屈折率が低い低屈折率材料で構成されている上記（１）に記載の光導波路。

（３） 前記光反射部は、前記コア層の一部に設けられた空洞で構成されている上記（１）または（２）に記載の光導波路。

（４） 前記コア層には、並列する複数の前記コア部が形成されており、
前記光反射部は、前記境界面が前記複数のコア部の光軸に対して斜めに接し、前記複数のコア部を伝搬する光が前記境界面において反射されるように構成されており、
前記平面視において、前記複数のコア部の前記端部の前記長手方向の端および前記短手方向の端が、それぞれ前記光反射部の内側に位置している上記（１）ないし（３）のいずれかに記載の光導波路。

（５） 前記コア部は、その幅が相対的に広い広幅部と、前記コア部の長手方向において前記広幅部に隣接し前記広幅部より幅が相対的に狭い狭幅部と、を有し、
前記平面視において、前記端部が、前記広幅部の一部または全部と重なっている上記（１）ないし（４）のいずれかに記載の光導波路。

（６） 前記平面視において、前記端部の前記長手方向の端と前記光反射部の外縁との最短距離は、前記短手方向の端と前記光反射部の外縁との最短距離よりも長い上記（１）ないし（５）のいずれかに記載の光導波路。

（７） 前記平面視において、前記端部の前記長手方向の端と前記光反射部の外縁との最短距離は、前記光反射部の前記コア部の長手方向における最大長さの５〜９０％である上記（１）ないし（６）のいずれかに記載の光導波路。

（８） 上記（１）ないし（７）のいずれかに記載の光導波路を備えることを特徴とする光電気混載基板。

（９） 上記（１）ないし（７）のいずれかに記載の光導波路を備えることを特徴とする電子機器。

本発明によれば、温度変化が生じた場合でも、損失が少なく、信頼性の高い光導波路が得られる。

また、本発明によれば、かかる光導波路を備える信頼性の高い光電気混載基板および電子機器が得られる。

本発明の光導波路の第１実施形態を示す斜視図である。 図１に示す光導波路のうち、光反射部およびコア部の輪郭を透視して示す図である。 図３（ａ）は、図１に示す光導波路の平面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。 図３に示す光導波路のうち、光反射部を太線で強調して示す図である。 従来の光導波路を示す平面図および断面図である。 従来の光導波路を示す平面図および断面図である。 本発明の光導波路の第２実施形態を示す斜視図であって、光反射部およびコア部の輪郭を透視して示す図である。 図８（ａ）は、図７に示す光導波路の平面図であり、図８（ｂ）は、図８（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。 図９（ａ）は、本発明の光導波路の第３実施形態を示す平面図であり、図９（ｂ）は、図９（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。 本発明の光導波路の第４実施形態を示す平面図である。 本発明の光導波路の第５実施形態を示す平面図である。 本発明の光導波路の第６実施形態を示す平面図である。 本発明の光導波路の第７実施形態を示す平面図である。 図１４（ａ）は、本発明の光導波路の第８実施形態を示す平面図であり、図１４（ｂ）は、図１４（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。 本発明の光電気混載基板の実施形態を示す縦断面図である。

以下、本発明の光導波路、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。

＜光導波路＞
≪第１実施形態≫
まず、本発明の光導波路の第１実施形態について説明する。

図１は、本発明の光導波路の第１実施形態を示す斜視図である。図２は、図１に示す光導波路のうち、光反射部およびコア部の輪郭を透視して示す図である。図３（ａ）は、図１に示す光導波路の平面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。図４は、図３に示す光導波路のうち、光反射部を太線で強調して示す図である。図５、６は、それぞれ従来の光導波路を示す平面図および断面図である。なお、以下の説明では、図３（ｂ）における下方を「下」といい、図３（ｂ）における上方を「上」という。また、図３、４では、コア部に対してドットを付している。

図１に示す光導波路１は、帯状をなしており、光入射部と光出射部との間で光信号を伝送し、光通信を行う。

光導波路１は、図３（ｂ）に示すように、下からクラッド層１１、コア層１３およびクラッド層１２を積層してなる積層体１０を備えている。コア層１３中には、長尺状のコア部１４とその側面に隣接して設けられた側面クラッド部１５とが形成されている。なお、図２〜４では、クラッド層１２越しにコア層１３を透視したときに見えるコア部１４や側面クラッド部１５を図示している。

コア部１４の幅および高さ（コア層１３の厚さ）は、特に限定されないが、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い。これにより、コア部１４の伝送効率を高めつつコア部１４の高密度化を図ることができる。すなわち、単位面積当たりに敷設可能なコア部１４の数を多くすることができるので、小面積であっても大容量の光通信を行うことができる。

また、光導波路１の幅方向における屈折率分布および厚さ方向における屈折率分布は、それぞれ、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。

また、コア部１４は、平面視で直線状であっても曲線状であってもよい。さらに、コア部１４は、途中で分岐していたり互いに交差していたりしてもよい。

さらに、コア部１４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１４を効率よく製造することができる。

一方、クラッド層１１は、コア層１３の下方に設けられ、クラッド層１２は、コア層１３の上方に設けられている。

クラッド層１１、１２の平均厚さは、コア層１３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１１、１２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１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。

なお、クラッド層１１、１２は、必要に応じて設けられればよく、省略することもできる。この場合でも、例えば外気がクラッド層として機能する。

光導波路１には、その一部を除去することによって形成された凹部１７０が設けられている。すなわち、光導波路１は、積層体１０とそれに形成された凹部１７０とを備えたものである。図１に示す凹部１７０は、コア部１４の長手方向の途中に位置している。凹部１７０の内側面の一部は、コア部１４の光軸Ｃ１（図３（ｂ）参照）に対して傾斜しつつ接する傾斜面１７１になっている。すなわち、凹部１７０のうち、コア層１３に対応する部分（コア層１３の延長に含まれる部分）の内側面が、傾斜面１７１である。この傾斜面１７１は、凹部１７０とコア部１４との境界面といえる。

また、凹部１７０内は、空洞になっている。換言すれば、凹部１７０は、コア部１４より屈折率が低い空気で満たされているといえる。したがって、凹部１７０のうち、コア層１３に対応する部分を「空洞部１７０Ａ」とすると、この空洞部１７０Ａとコア部１４との境界面では、凹部１７０の構成材料とコア部１４の構成材料との屈折率差に基づいて光の反射が生じる。その結果、かかる境界面を面内に含んでいる傾斜面１７１は、コア部１４の光路を変換するミラーとして機能する。すなわち、傾斜面１７１は、例えばコア部１４内において図３（ｂ）の右端から入射して左方に向かう光を、下に向けて反射することにより、伝搬方向を変換することができる。したがって、空洞部１７０Ａは、「光反射部」であるといえる。なお、図４では、空洞部１７０Ａ（光反射部）の輪郭を太線で示すとともに、空洞部１７０Ａ（光反射部）の空間を互いに交差する斜線により示している。

凹部１７０の縦断面形状は、図３（ｂ）に示すように、上底が下底より長い台形をなしている。なお、この縦断面形状は、特に限定されず、例えば三角形や平行四辺形等であってもよい。

また、傾斜面１７１は、図１、２に示すように、クラッド層１２からコア層１３を経てクラッド層１１の途中に至るまでの間に連続して形成された平坦面である。また、凹部１７０の内側面のうち、傾斜面１７１に対向する位置には、別の傾斜面１７２が設けられている。この傾斜面１７２も、傾斜面１７１と同様、クラッド層１２からコア層１３を経てクラッド層１１の途中に至るまでの間に連続して形成された平坦面である。

一方、凹部１７０の内側面のうち、コア部１４の光軸とほぼ平行な２つの面は、それぞれクラッド層１２の上面に対してほぼ垂直な直立面１７３、１７４である。

上述したような２つの傾斜面１７１、１７２と２つの直立面１７３、１７４とにより、凹部１７０の内側面が構成されている。

また、凹部１７０の開口の形状は、図３（ａ）に示すように長方形をなしている。なお、この開口の形状は、特に限定されず、例えばその他の四角形（台形、平行四辺形等を含む。）、五角形、六角形のような多角形であってもよく、長円形のような円形であってもよい。

なお、傾斜面１７１および傾斜面１７２とクラッド層１２の上面とが接してなる線分（稜線）は、それぞれ凹部１７０の長方形をなす開口の短辺に相当する。一方、直立面１７３および直立面１７４とクラッド層１２の上面とが接してなる線分（稜線）は、それぞれ凹部１７０の長方形をなす開口の長辺に相当する。

傾斜面１７１は、上述したように、コア部１４の光軸に対して傾斜しつつ接しているが、傾斜面１７１の傾斜角度に応じて光軸の変換方向が変わることになる。このため、傾斜面１７１の傾斜角度は、光導波路１の外部に設けられコア部１４と光学的に接続される光学部品の位置に応じて適宜設定される。

ここで、図３（ａ）に示すように、コア部１４は、その左端が傾斜面１７１に接しており、傾斜面１７１における光の反射に基づいてコア部１４の光路が変換される。傾斜面１７１は、前述したように、凹部１７０の内側面の一部である。凹部１７０近傍では、空洞（あるいは低屈折率材料）とコア部１４や側面クラッド部１５とが隣接しているため、応力が発生したとき、応力の分布が複雑になり易い。そして、光導波路１が置かれた環境の温度が変化した場合には、凹部１７０近傍の応力分布がより変化し易くなり、その結果、コア部１４において大きな応力変化が生じるおそれがある。このような応力変化は、特に傾斜面１７１における光の反射効率に悪影響を及ぼすことが懸念される。

そこで、本発明者は、凹部１７０が積層体１０に及ぼす機械的な影響について鋭意検討を重ねた。そして、凹部１７０のうち、特にコア層１３に対応する部分の空洞部１７０Ａと、コア部１４の端部との位置関係を最適化することにより、空洞部１７０Ａが積層体１０に及ぼす機械的な影響を低減させ得ることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、光導波路１では、周囲の温度が変化した場合に、図４に太線で示す空洞部１７０Ａの輪郭近傍において特に応力分布が変化し易い。その結果、空洞部１７０Ａの輪郭近傍におけるこの応力分布の変化がコア部１４に波及し、傾斜面１７１における光の反射効率の低下といった不具合を招くおそれがある。

そこで、本発明では、図３（ａ）に示すように、光導波路１を平面視したとき（コア層１３をその厚さ方向から平面視したとき）、コア部１４の端部１４１のうち、コア部１４の長手方向（図３では左右方向）の端１４１ａと、短手方向（図３（ａ）では上下方向）の端１４１ｂとが、それぞれ空洞部１７０Ａ（光反射部）の内側に位置するようにしている。このようにすれば、図４に太線で示す空洞部１７０Ａの輪郭とコア部１４の端部１４１との距離を、比較的長く確保することができる。上述したように、空洞部１７０Ａの輪郭近傍では特に応力分布が変化し易く、しかも、コア部１４の端部１４１は傾斜面１７１に隣接することになるため、凹部１７０の輪郭とコア部１４の端部１４１との距離を長くとることにより、応力分布の変化が側面クラッド部１５等を伝わってコア部１４の端部１４１に波及するのを抑制することができる。その結果、傾斜面１７１における光の反射効率の低下を抑制することができる。

なお、コア部１４の長手方向とは、コア部１４が延在する方向のことを指し、短手方向とは、長手方向に直交する方向のことを指す。

ここで、コア部１４の端部１４１とは、コア部１４の長手方向における一方の端およびその近傍の部分のことをいう。具体的には、図３に示すコア部１４の長手方向の端１４１ａから、コア部１４の長手方向に沿って長さＬ１の範囲を指す。コア部１４の端部１４１とは、コア部１４の長手方向の端１４１ａから、コア部１４の厚さｔの距離の部分と定義される。この端部１４１は、傾斜面１７１に隣接する部分に近いことから、この部分に応力分布の変化が及ぶと、傾斜面１７１における反射特性に大きく影響してしまう。したがって、本発明によれば、コア部１４の端部１４１に生じる応力変化を抑えることにより、傾斜面１７１における反射特性の低下を最小限に抑えられる。

なお、本発明では、上述したように、光導波路１を平面視したとき、コア部１４の端部１４１における長手方向の端１４１ａと短手方向の端１４１ｂとが、それぞれ空洞部１７０Ａの内側にあればよいが、コア部１４と空洞部１７０Ａとがこのような位置関係にあるとき、傾斜面１７１にはコア部１４が露出することになる。したがって、傾斜面１７１は、側面クラッド部１５に比べて屈折率が高いコア部１４と空気とが隣接する境界面を含むことになるので、十分な反射特性が確保される。

よって、本発明によれば、温度が変化した場合等に傾斜面１７１における反射特性が低下するのを抑制するとともに、傾斜面１７１において十分な屈折率差を確保してそれによる高い反射特性を得ることができる。その結果、光導波路１では、外部の光学部品と光学的に接続する際、高い光結合効率で接続することが可能になる。

また、形成方法にもよるが、側面クラッド部１５は、コア部１４に比べて屈折率が低い反面、機械的強度がコア部１４に比べて高いことが多い。このため、コア部１４の端部１４１を空洞部１７０Ａの内側に設けることは、機械的強度が高い側面クラッド部１５に空洞部１７０Ａの輪郭を対応させることになる。したがって、応力変化による耐性を高めるという観点からも、前述した長手方向の端１４１ａおよび短手方向の端１４１ｂを空洞部１７０Ａの内側に位置させることは有用である。

なお、光導波路を平面視したとき、コア部の端部における長手方向の端と短手方向の端とが、それぞれ空洞部の内側にない場合というのは、例えば、図５、６に示すような場合である。

このうち、図５に示す光導波路９は、空洞部９７０Ａとコア部９４の端部９４１との位置関係が異なる以外、図３に示す光導波路１と同様である。この光導波路９は、図５（ａ）に示すように、コア部９４の端部９４１のうち、コア部９４の長手方向の端９４１ａと、短手方向の端９４１ｂとが、それぞれ空洞部９７０Ａ（光反射部）の外側（左側）に位置している。このような位置関係であると、コア部９４は、傾斜面９７１だけでなく傾斜面９７２にも露出することとなる。その結果、光導波路９を平面視した場合に空洞部９７０Ａの輪郭がコア部９４と交差する長さは、光導波路１を平面視した場合に空洞部１７０Ａがコア部１４と交差する長さの２倍になる。そして、傾斜面９７２側に発生する応力変化は、側面クラッド部１５を介して傾斜面９７１側にも波及し、傾斜面９７１における光の反射効率の低下を招くおそれがある。

一方、図６に示す光導波路９も、空洞部９７０Ａとコア部９４の端部９４１との位置関係が異なる以外、図３に示す光導波路１と同様である。この光導波路９では、図６（ａ）に示すように、コア部９４の端部９４１のうち、コア部９４の長手方向の端９４１ａと、短手方向の端９４１ｂとが、それぞれ空洞部９７０Ａ（光反射部）の外側（右側）に位置している。このような位置関係であると、コア部９４は、傾斜面９７１に露出しないこととなる。その結果、傾斜面９７１では、コア部９４に比べて屈折率が低い側面クラッド部９５と空気とが隣接する境界面を含むことになるので、図１に示す光導波路１に比べて反射特性は相対的に低い。

以上のことから、本発明によれば、応力変化に伴う傾斜面１７１における反射特性の低下を抑制し、かつ、傾斜面１７１における十分な屈折率差に基づいて高い反射特性を得ることができるので、外部の光学部品との間で高い光結合効率での接続を可能にする。

なお、本発明では、光導波路１を平面視したとき、コア部１４の端部１４１における長手方向の端１４１ａと短手方向の端１４１ｂとが、それぞれ空洞部１７０Ａの内側にあればよいが、どの程度内側に位置しているか等、端部１４１と空洞部１７０Ａとの位置関係の最適化についても考慮されているのが望ましい。

具体的には、コア部１４の長手方向において、コア部１４の長手方向の端１４１ａと空洞部１７０Ａの外縁（輪郭）との最短距離をＬ２（図３参照）とし、空洞部１７０Ａの最大長さをＬ３（図３参照）としたとき、最短距離Ｌ２は最大長さＬ３の５〜９０％程度であるのが好ましく、７〜８５％程度であるのがより好ましく、１０〜７０％程度であるのがさらに好ましい。最大長さＬ３に対する最短距離Ｌ２の割合をこのように設定することで、少なくとも傾斜面１７２側における応力変化の影響がコア部１４の端部１４１に波及し難くなる。このため、傾斜面１７１における反射特性の低下をより確実に抑制することができる。なお、最短距離Ｌ２が前記下限値を下回ると、各部の寸法によっては、上述した効果が限定的になってしまうおそれがあり、一方、最短距離Ｌ２が前記上限値を上回ると、各部の寸法によっては、傾斜面１７１に十分な空間が確保できないおそれがある。

なお、最短距離Ｌ２とは、光導波路１を平面視したとき、コア部１４の長手方向において、コア部１４の端部１４１の先端側（図３では端部１４１から左側）に位置する空洞部１７０Ａの外縁と端部１４１の長手方向の端１４１ａとの最短距離のことである。また、最大長さＬ３とは、光導波路１を平面視したとき、コア部１４の長手方向において空洞部１７０Ａがとり得る最も長い部分の長さのことである。

また、光導波路１の平面視において、端部１４１における短手方向の端１４１ｂと空洞部１７０Ａの外縁（輪郭）との最短距離をＬ４（図３（ａ）参照）とする。ここで、前述した最短距離Ｌ２は、最短距離Ｌ４よりも長いことが好ましい。最短距離Ｌ２と最短距離Ｌ４とをこのように設定することで、傾斜面１７１における応力変化を、より反射特性に影響し難いパターンの変化にすることができる。すなわち、光導波路１に応力変化が生じる場合、通常、短手方向よりも長手方向における伸縮に基づく応力変化がより支配的になるため、最短距離Ｌ２と最短距離Ｌ４との大小関係を前述のように規定することで、仮に傾斜面１７１近傍において応力変化が生じたとしても、それが反射特性に及ぼす影響をより小さく抑えることができる。その結果、光導波路１と外部の光学部品との間の光結合効率が著しく低下するのを抑制することができる。また、コア部１４の短手方向における空洞部１７０Ａの長さ、すなわち空洞部１７０Ａの幅が抑えられるので、例えば、後述するようにコア層１３中に複数のコア部１４を並列に形成する場合でも、空洞部１７０Ａの配置密度を上げることができ、コア部１４の高密度化に寄与することができる。

なお、最短距離Ｌ４とは、光導波路１を平面視したとき、コア部１４の短手方向において、空洞部１７０Ａの外縁と端部１４１の短手方向の端１４１ｂとの最短距離のことである。

また、最短距離Ｌ４は、最短距離Ｌ２の５〜３００％程度であるのが好ましく、７〜２００％程度であるのがより好ましく、１０〜１００％程度であるのがさらに好ましい。最短距離Ｌ２に対する最短距離Ｌ４の割合をこのように設定することで、傾斜面１７１の反射特性低下の抑制とコア部１４の高密度化とを両立させることができる。

さらに、光導波路１の平面視において、コア部１４の端部１４１における短手方向の長さ（端部１４１の幅）をｗとすると、端部１４１における短手方向の端１４１ｂと空洞部１７０Ａの外縁（輪郭）との最短距離Ｌ４は、端部１４１の幅ｗの５〜２００％程度であるのが好ましく、１０〜１００％程度であるのがより好ましい。

なお、凹部１７０内には、必要に応じて、コア部１４より屈折率が低い材料（低屈折率材料）が充填されていてもよい。この場合でも、傾斜面１７１では、凹部１７０の構成材料とコア部１４の構成材料との屈折率差に基づいて光が反射する。また、低屈折率材料が固体である場合、凹部１７０内に異物が侵入するのを防止したり、光導波路１の外部環境の影響が直接凹部１７０近傍に及び難くすることができるので、光導波路１の耐候性を高めることができる。

低屈折率材料は、コア部１４の屈折率に応じて適宜選択され、何ら限定されないが、例えば、シリコーン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂のような各種樹脂材料等が挙げられる。低屈折率材料の屈折率は、コア部１４の屈折率より低ければ低いほどよく、０．０１以上低いことが好ましい。なお、本明細書では、低屈折率材料に空気等の気体も含むものとする。

また、傾斜面１７１には、必要に応じて、光反射性を有する材料、例えば金属光沢を有する金属材料等が成膜されていてもよい。この場合は、凹部１７０内に各種材料が充填されていてもよく、その材料の屈折率等は何ら限定されない。

金属材料としては、例えば、アルミニウム、銀、ニッケルのような金属の単体または化合物等が挙げられる。

なお、凹部１７０内が空洞であることにより、凹部１７０内を何らかの固体材料で充填する場合に比べて、傾斜面１７１において隣接する材料同士の屈折率差を最大化することができるので、傾斜面１７１における反射効率を特に高めることができる。

また、傾斜面１７１は、前述したようにコア部１４と光学的に接続される光学部品の位置に応じて適宜設定されるが、コア層１３の下面を基準面としたとき、基準面と傾斜面１７１とがなす角度（鋭角側）は、３０〜６０°程度であるのが好ましく、４０〜５０°程度であるのがより好ましい。傾斜角度を前記範囲内に設定することにより、傾斜面１７１においてコア部１４の光路を効率よく変換し、光路変換に伴う損失を抑制することができる。

また、基準面と傾斜面１７２とがなす角度（鋭角側）は、特に限定されないが、２０〜９０°程度であるのが好ましく、傾斜面１７１の傾斜角度と同じにするのがより好ましい。これにより、凹部１７０近傍に応力が発生したとき、応力が偏在し難くなり、応力集中による不具合の発生を特に抑制することができる。なお、基準面と傾斜面１７１、１７２とがなす角度（鋭角側）とは、基準面と傾斜面１７１、１７２とがなす角度のうち、凹部１７０側とは反対側における角度のことをいう。

一方、基準面と直立面１７３、１７４とがなす角度（鋭角側）は、それぞれ好ましくは６０〜９０°程度とされ、より好ましくは７０〜９０°程度とされ、さらに好ましくは８０〜９０°程度とされる。基準面と直立面１７３、１７４とがなす角度を前記範囲内に設定することにより、特にクラッド層１１とコア層１３との界面にかかる応力を抑制することができる。なお、各図では、ほぼ９０°として図示している。また、基準面と直立面１７３、１７４とがなす角度（鋭角側）とは、基準面と直立面１７３、１７４とがなす角度のうち、凹部１７０側とは反対側における角度のことをいう。

また、直立面１７３、１７４を備える凹部１７０は、その占める幅が最小限に抑えられるので、複数の凹部１７０を隣り合わせて形成したとき、その間隔を最小化することができる。したがって、基準面と直立面１７３、１７４とがなす角度を前記範囲内に収めることは、狭いピッチで併設されたコア部１４に対しても凹部１７０を高密度に配置し得るという点で有用である。また、基準面と直立面１７３、１７４とがなす角度を前記範囲内に収めることにより、直立面１７３、１７４近傍において各層を構成する材料の物性差による応力集中が特に抑えられるため、光導波路１の信頼性を特に高めることができる。

なお、凹部１７０の最大深さは、積層体１０の厚さから適宜設定されるものであり、特に限定されないが、光導波路１の機械的強度や可撓性といった観点から、好ましくは１〜５００μｍ程度とされ、より好ましくは５〜４００μｍ程度とされる。そして、凹部１７０は、少なくともコア層１３に達していればよく、クラッド層１１には達していなくてもよい。

また、コア部１４のピッチは、３〜５００μｍ程度であるのが好ましく、５〜３００μｍ程度であるのがより好ましい。これにより、コア部１４同士の間でのクロストークを十分に抑えつつ、コア部１４が高密度に集積された光導波路１が得られる。

上述したようなコア層１３およびクラッド層１１、１２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等を用いることができる。なお、環状オレフィン系樹脂としては、例えば、特開２０１０−０９０３２８号公報に記載されたものが用いられる。

また、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。これらは、比較的加工が容易であるため、凹部１７０が形成されるコア層１３やクラッド層１１、１２の構成材料として好適である。

なお、上述した端部１４１は、コア部１４の長手方向の少なくとも一方の端部に適用されていればよく、双方の端部に適用されていてもよい。また、上述した端部１４１がコア部１４の一方の端部に適用され、他方の端部にはコネクター等が装着されコネクターを介して外部の光学部品に接続されていてもよい。

また、光導波路１には、複数のコア部１４と複数の凹部１７０とが形成されていてもよい。コア部１４の本数は、特に限定されないが、例えば１〜１００本程度とされる。

なお、コア層１３中にコア部１４と側面クラッド部１５とを形成する方法としては、例えば、露光により屈折率が変化する屈折率変調能（例えばフォトブリーチングやモノマーディフュージョンによる屈折率変調）を有する組成物を用い、この組成物からなる膜に所望のパターンで露光処理を施す方法等が挙げられる。なお、フォトブリーチングとは、エネルギー付与に伴って分子中の結合が切れることにより屈折率が変化する現象であり、モノマーディフュージョンとは、互いに屈折率が異なるポリマーとモノマーとを用い、エネルギー付与に伴って、ポリマー中に分散したモノマーを偏在させて屈折率の分布を形成する現象のことである。

≪第２実施形態≫
次に、本発明の光導波路の第２実施形態について説明する。

図７は、本発明の光導波路の第２実施形態を示す斜視図であって、光反射部およびコア部の輪郭を透視して示す図である。図８（ａ）は、図７に示す光導波路の平面図であり、図８（ｂ）は、図８（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。なお、以下の説明では、図８（ｂ）における下方を「下」といい、図８（ｂ）における上方を「上」という。また、図８では、コア部に対してドットを付している。

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。

第２実施形態に係る光導波路１は、コア部１４の平面視形状が異なる以外、第１実施形態に係る光導波路１と同様である。

すなわち、図７、８に示す光導波路１は、平面視においてコア部１４の端部１４１の幅が、コア部１４の長手方向において端部１４１に隣接する部位の幅よりも広くなっている。ここで、図７、８に示す端部１４１を「広幅部１４５」とし、この広幅部１４５に隣接する部位を、広幅部１４５より相対的に幅が狭い部位であることから「狭幅部１４６」とする。換言すれば、本実施形態では、コア部１４の端部１４１の全部が広幅部１４５に対応している。なお、図８（ａ）では、クラッド層１２を透過するように図示している。

このような光導波路１では、広幅部１４５（端部１４１）が、コア部１４に光を入射する入射部またはコア部１４からの光が出射する出射部として機能する。一方、狭幅部１４６は、コア部１４に入射した光が伝搬する機能を有する。本実施形態のように、コア部１４に対して、相対的に幅が広い広幅部１４５と相対的に幅が狭い狭幅部１４６とを設けることにより、コア部１４に対する光の入出射効率と伝送効率とを両立させることができる。すなわち、光が入射する広幅部１４５では、広い入射面を有するので、拡散する光であっても受光し易く、受光漏れを減少させ易い。また、広幅部１４５に隣接するように狭幅部１４６が設けられているため、広幅部１４５から出射する光についても、それほど拡散することなく出射し、外部の光学部品に対する光結合効率の著しい低下を抑えることができる。一方、狭幅部１４６では、伝搬角が小さくなるため、いわゆる高次モードの発生を抑えることができ、漏れ光が減少させ易い。このため、より長距離での伝送効率を高めることができる。したがって、広幅部１４５と狭幅部１４６とを備えることで、外部の光学部品に対する光結合効率と伝送効率とが両立した光導波路１が得られる。

また、広幅部１４５の幅（短手方向の長さ）は、狭幅部１４６の幅の１．０１〜５倍程度であるのが好ましく、１．０５〜３倍程度であるのがより好ましい。これにより、広幅部１４５の幅と狭幅部１４６の幅とのバランスが最適化されるため、広幅部１４５における光結合効率を維持しつつ、狭幅部１４６における伝送効率の低下を抑えることができる。また、光導波路１にコア部１４を複数形成する場合に、その形成密度が低下し難くなる。したがって、広幅部１４５の幅が前記下限値を下回ると、広幅部１４５を設ける意味が薄れてしまうので、光結合効率の向上が不十分になるおそれがある。一方、広幅部１４５の幅が前記上限値を上回ると、狭幅部１４６の幅によっては、広幅部１４５と狭幅部１４６との間で幅の差が大きくなり過ぎて伝送損失が発生し易くなるとともに、広幅部１４５の幅が広くなり過ぎて、コア部１４の形成可能な密度が低下するおそれがある。

なお、本実施形態においても、光導波路１を平面視したとき、コア部１４の端部１４１のうち、コア部１４の長手方向の端１４１ａと、短手方向の端１４１ｂとが、それぞれ空洞部１７０Ａの内側に位置している。これにより、光導波路１の周囲の温度が変化した場合であっても、傾斜面１７１における光の反射効率の低下を抑制し、外部の光学部品に対する光結合効率の低下をより確実に抑えることができる。
その他、第２実施形態においても、第１実施形態と同様の作用、効果が得られる。

≪第３実施形態≫
次に、本発明の光導波路の第３実施形態について説明する。

図９（ａ）は、本発明の光導波路の第３実施形態を示す平面図であり、図９（ｂ）は、図９（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。なお、以下の説明では、図９（ｂ）における下方を「下」といい、図９（ｂ）における上方を「上」という。また、図９では、コア部に対してドットを付している。

以下、第３実施形態について説明するが、以下の説明では、第１、第２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。

第３実施形態に係る光導波路１は、凹部１７０の平面視形状が異なる以外、第１、第２実施形態に係る光導波路１と同様である。

すなわち、図９に示す光導波路１は、平面視において凹部１７０の開口の形状が丸みを帯びている。より具体的には、図９に示す凹部１７０の開口は、角部が丸みを帯びた長方形をなしている。凹部１７０の開口がこのような丸みを帯びた形状をなしていることにより、光導波路１の周囲の温度が変化した場合に、開口近傍における応力分布の変化がより抑えられる。このため、コア部１４に波及する応力分布の変化量の低減が図られ、傾斜面１７１における光の反射効率の低下をより小さく抑えることができる。

また、図９に示す凹部１７０では、クラッド層１２とコア層１３との界面における凹部１７０の断面形状、コア層１３とクラッド層１１との界面における凹部１７０の断面形状、および、凹部１７０の底面の形状も、それぞれ丸みを帯びた形状であるのが好ましい。これにより、各界面や底面においても、応力分布の変化をより抑えることができる。その結果、傾斜面１７１における光の反射効率の低下をより小さく抑えることができる。

なお、凹部１７０の開口形状、断面形状および底面形状の最小曲率半径は、それぞれ１〜５００μｍ程度であるのが好ましく、３〜４００μｍ程度であるのがより好ましく、１０〜３５０μｍ程度であるのがさらに好ましい。これにより、傾斜面１７１における光の反射効率の低下をより十分に抑えることができる。また、開口形状等の最小曲率半径が前記上限値を上回った場合には、開口等の面積が広くなり過ぎて、複数の凹部１７０を形成する場合の形成密度が低下するおそれがある。
また、第３実施形態においても、第１、第２実施形態と同様の作用、効果が得られる。

≪第４実施形態≫
次に、本発明の光導波路の第４実施形態について説明する。

図１０は、本発明の光導波路の第４実施形態を示す平面図である。なお、図１０では、コア部に対してドットを付している。

以下、第４実施形態について説明するが、以下の説明では、第１〜第３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。

第４実施形態に係る光導波路１は、コア部１４の本数と凹部１７０の平面視形状とが異なる以外、第１〜第３実施形態に係る光導波路１と同様である。

すなわち、図１０に示す光導波路１は、２本のコア部１４を備えている。各コア部１４は、広幅部１４５と狭幅部１４６とを備えている。また、コア部１４の端部１４１と広幅部１４５とが一致している。

一方、光導波路１は、その平面視において、２本のコア部１４の端部１４１が、いずれも図１０に示す空洞部１７０Ａの内側に位置するように構成されている。すなわち、１つの空洞部１７０Ａが、複数のコア部１４の端部１４１に跨るように設けられている。そして、各コア部１４の端部１４１のうち、コア部１４の長手方向の端１４１ａと、短手方向の端１４１ｂとが、それぞれ空洞部１７０Ａ（光反射部）の内側に位置している。これにより、光導波路１の周囲の温度が変化した場合であっても、傾斜面１７１における光の反射効率の低下を抑制し、外部の光学部品に対する光結合効率の低下をより確実に抑えることができる。

また、本実施形態では、１つの空洞部１７０Ａにおいて、複数のコア部１４の光路変換を担っている。このため、傾斜面１７１の傾斜角度や表面粗さ等が、コア部１４ごとで揃い易くなり、コア部１４ごとの光路変換角度のバラツキが抑えられる。その結果、各コア部１４における外部の光学部品に対する光結合効率の均一化を図り、光導波路１の信頼性をより高めることができる。また、空洞部１７０Ａの形成作業の回数が削減されるので、光導波路１の製造工程の簡略化を図ることができる。

なお、１つの空洞部１７０Ａが跨るコア部１４の本数は、特に限定されず、３本以上であってもよい。
また、第４実施形態においても、第１〜第３実施形態と同様の作用、効果が得られる。

≪第５実施形態≫
次に、本発明の光導波路の第５実施形態について説明する。

図１１は、本発明の光導波路の第５実施形態を示す平面図である。なお、図１１では、コア部に対してドットを付している。

以下、第５実施形態について説明するが、以下の説明では、第１〜第４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。

第５実施形態に係る光導波路１は、コア部１４の端部１４１（広幅部１４５）の平面視形状が異なる以外、第４実施形態に係る光導波路１と同様である。

すなわち、図１１に示す光導波路１も、図１０に示す光導波路１と同様、２本のコア部１４を備えているものの、この２本のコア部１４の端部１４１同士が繋がっている点で相違している。これにより、第２実施形態に比べて、この端部１４１（広幅部１４５）の幅をより広げることができる。その結果、広幅部１４５における入出射効率が高くなり、外部の光学部品に対する光結合効率をより高めることができる。

また、前記各実施形態と同様、端部１４１（広幅部１４５）が、空洞部１７０Ａの内側に位置している。これにより、端部１４１のうち、コア部１４の長手方向の端１４１ａと、短手方向の端１４１ｂとが、それぞれ空洞部１７０Ａの内側に位置している。これにより、光導波路１の周囲の温度が変化した場合であっても、傾斜面１７１における光の反射効率の低下を抑制し、外部の光学部品に対する光結合効率の低下をより確実に抑えることができる。

さらに、傾斜面１７１の多くの領域がコア部１４の断面で占められることになる。このため、例えば機械加工やレーザー加工等により凹部１７０を形成する場合に、構成材料の違いによる加工レートのバラツキが発生し難くなる。その結果、より面精度の高い傾斜面１７１が得られることとなり、傾斜面１７１における光の反射効率を高めることに寄与する。
なお、第５実施形態においても、第１〜第４実施形態と同様の作用、効果が得られる。

≪第６実施形態≫
次に、本発明の光導波路の第６実施形態について説明する。

図１２は、本発明の光導波路の第６実施形態を示す平面図である。なお、図１２では、コア部に対してドットを付している。

以下、第６実施形態について説明するが、以下の説明では、第１〜第５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。

第６実施形態に係る光導波路１は、コア部１４の広幅部１４５の平面視形状が異なる以外、第３実施形態に係る光導波路１と同様である。

すなわち、図１２に示す広幅部１４５は、図９に示す広幅部１４５に比べて、コア部１４の長手方向における長さが長くなっている。このため、光導波路１の平面視において、広幅部１４５の一部は空洞部１７０Ａの輪郭から外側にはみ出すことになっている。しかしながら、この場合であっても、コア部１４の端部１４１は、空洞部１７０Ａの内側に位置している。すなわち、本実施形態では、端部１４１が広幅部１４５の一部と重なっており、端部１４１（広幅部１４５の一部）は空洞部１７０Ａの内側に位置しているものの、広幅部１４５の他部は空洞部１７０Ａの外側にはみ出している。このため、本実施形態においても、第３実施形態と同様の作用、効果が得られる。

≪第７実施形態≫
次に、本発明の光導波路の第７実施形態について説明する。

図１３は、本発明の光導波路の第７実施形態を示す平面図である。なお、図１３では、コア部に対してドットを付している。

以下、第７実施形態について説明するが、以下の説明では、第１〜第６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。

第７実施形態に係る光導波路１は、凹部１７０の幅（短手方向の長さ）が、凹部１７０の開口から底面に向かうにつれて徐々に短くなるように構成されている。これに対し、第３実施形態に係る光導波路１は、凹部１７０の幅が、凹部１７０の開口から底面に向かうにつれて一定になるように構成されている。

すなわち、図９に示す凹部１７０では、その内側面が傾斜面１７１、１７２と直立面１７３、１７４とに分かれているのに対し、図１２に示す凹部１７０では、その内側面が全て傾斜面になっており、図９における直立面１７３、１７４に対応して、傾斜面１７３’、１７４’が設けられている。このような図１２に示す凹部１７０は、比較的形成し易いことから、製造効率の観点から有用である。

なお、このような第７実施形態においても、第１〜第６実施形態と同様の作用、効果が得られる。

≪第８実施形態≫
次に、本発明の光導波路の第８実施形態について説明する。

図１４（ａ）は、本発明の光導波路の第８実施形態を示す平面図であり、図１４（ｂ）は、図１４（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。なお、図１４では、コア部に対してドットを付している。

以下、第８実施形態について説明するが、以下の説明では、第１〜第７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。

前述した第３実施形態に係る光導波路１（図９）では、平面視において傾斜面１７１と対向するように傾斜面１７２が設けられているのに対し、第８実施形態に係る光導波路１（図１４）では、傾斜面１７２に対応して、直立面１７２’が設けられている。このような図１４に示す凹部１７０は、凹部１７０を形成する際に、加工量が少なくて済むことから、製造効率の観点から有用である。

なお、このような第８実施形態においても、第１〜第７実施形態と同様の作用、効果が得られる。

＜光電気混載基板＞
次に、本発明の光電気混載基板の実施形態について説明する。
図１５は、本発明の光電気混載基板の実施形態を示す縦断面図である。

図１５に示す光電気混載基板１００は、光導波路１と、その上方に積層された電気配線基板５と、これらの間に介挿され両者を接着する接着層９０と、を有している。以下、光電気混載基板１００の各部の構成について順次説明する。

なお、図１５に示す光導波路１は、積層体１０に加え、積層体１０の下方に設けられた支持フィルム２と、積層体１０の上方に設けられたカバーフィルム３と、を備えている。これらのフィルムを設けることで、積層体１０を外部環境や外力から保護することができ、光導波路１の信頼性をより高めることができる。

支持フィルム２およびカバーフィルム３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２およびカバーフィルム３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。これにより、外力や外部環境から積層体１０をより確実に保護することができる。

図１５に示す電気配線基板５は、コア基板５１とその両面に積層されたビルドアップ層５２とを備えた多層基板５０と、この多層基板５０を貫通する貫通孔５３と、を有している。

コア基板５１の構成材料としては、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。

また、コア基板５１には、その両面に積層されたビルドアップ層５２同士を電気的に接続する貫通配線が形成されている。

一方、ビルドアップ層５２は、絶縁層５２１と導体層５２２とを交互に積層することにより形成される。導体層５２２にはパターニングが施され、電気配線が形成されている。また、絶縁層５２１には、その両面に設けられた電気配線同士を接続する貫通配線が形成されている。

これらの導体層５２２および貫通配線は、それぞれ、銅、アルミニウム、ニッケル、クロム、亜鉛、錫、金、銀のような金属単体、またはこれらの金属元素を含む合金等の導電性材料で構成される。

また、絶縁層５２１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。

このようにして、ビルドアップ層５２内には、面方向のみでなく厚さ方向にも広がる電気回路を構築することができ、電気回路の高密度化を図ることができる。

なお、このような多層基板５０は、いかなる工法で形成されたものであってもよいが、一例としてアディティブ法、セミアディティブ法、サブトラクティブ法等の各種ビルドアップ工法により形成される。

また、本発明の光電気混載基板が備える電気配線基板は、上述した電気配線基板５のような多層基板を含むものに限定されず、例えば多層基板を単層の電気配線基板（リジッド基板）で代替したものであってもよく、ポリイミド基板、ポリエステル基板、アラミドフィルム基板のような各種フレキシブル基板で代替したものであってもよい。また、多層基板５０は、コア基板５１を含まないコアレスの多層基板で代替することもできる。なお、フレキシブル基板の場合、それ自体が十分な光透過性を有しているので、光スルーホールとして機能する貫通孔５３は形成されていなくてもよい。

また、図１５に示す電気配線基板５は、多層基板５０の上面に設けられたソルダーレジスト層５４を有している。なお、ソルダーレジスト層５４のうち、導体層５２２との接続部には開口が形成されている。

ソルダーレジスト層５４は、各種樹脂材料で構成され、必要に応じて無機フィラーを含む。ソルダーレジスト層５４の平均厚さは、特に限定されないが１０〜１００μｍ程度であるのが好ましく、２０〜５０μｍ程度であるのがより好ましい。

以上のような光導波路１と電気配線基板５とが接着層９０を介して接着されることにより、光電気混載基板１００が得られる。

また、この光電気混載基板１００に光素子６を搭載することにより、光モジュール１０００が得られる。図１５に示す光素子６は、素子本体６０と、素子本体６０の下面に設けられた受発光部６１および端子６２と、端子６２から下方に突出するよう設けられたバンプ６３と、を有している。なお、受発光部とは、受光部または発光部、あるいはその双方の機能を有するものを指す。

光素子６は、受発光部６１の光軸とコア部１４の光軸とが傾斜面１７１を介して一致するよう配置されている。これにより、光導波路１と光素子６とが光学的に接続され、光導波路１を伝搬する光信号を光素子６に受光させたり、光素子６から出射された光信号を光導波路１に入射したりすることができる。

また、バンプ６３は、導体層５２２に接続されている。これにより、光素子６が機械的に固定されるとともに、光素子６の端子６２と導体層５２２とが電気的に接続され、光素子６の動作を電気配線基板５側から制御し得るよう構成されている。

光素子６としては、例えば、面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ）、発光ダイオード（ＬＥＤ）、有機ＥＬ素子等の発光素子、フォトダイオード（ＰＤ、ＡＰＤ）等の受光素子が挙げられる。

また、図１５に示す光電気混載基板１００には、図示しない電気素子が搭載されていてもよい。電気素子としては、例えば、ＩＣ、ＬＳＩ、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、接着層９０は、光路上にあるため、透光性を有しているものが好ましい。接着層９０の構成材料としては、例えば、エポキシ系樹脂、イミド系樹脂、シリコーン系樹脂、フェノール系樹脂、ユリア系樹脂等の樹脂材料が挙げられる。

このような光電気混載基板１００および光モジュール１０００では、傾斜面１７１を介して受発光部６１とコア部１４とを光学的に接続する際、光結合効率を高めることができる。これにより、光通信におけるＳ／Ｎ比の低下を抑制し、高品質な光通信を実現することができる。したがって、光電気混載基板１００および光モジュール１０００は、信頼性の高いものとなる。

＜電子機器＞
上述したような本発明に係る光導波路は、外部の光学部品に対する光結合効率が高いものとなる。このため、本発明の光導波路を備えることにより、高品質の光通信を行い得る信頼性の高い電子機器（本発明の電子機器）が得られる。

本発明の光導波路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導波路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図られ、また、電子機器の低コスト化に貢献することができる。

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、本発明の光導波路、光電気混載基板および電子機器について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、前記各実施形態に係る光導波路および光電気混載基板には、任意の構成物が付加されていてもよい。

次に、本発明の具体的実施例について説明する。
１．光導波路の製造
（実施例１）
（１）ノルボルネン系樹脂の合成
水分および酸素濃度がいずれも１ｐｐｍ以下に制御され、乾燥窒素で満たされたグローブボックス中において、ヘキシルノルボルネン（ＨｘＮＢ）７．２ｇ（４０．１ｍｍｏｌ）、ジフェニルメチルノルボルネンメトキシシラン１２．９ｇ（４０．１ｍｍｏｌ）を５００ｍＬバイアル瓶に計量し、脱水トルエン６０ｇと酢酸エチル１１ｇを加え、シリコン製のシーラーを被せて上部を密栓した。

次に、１００ｍＬバイアルビン中にＮｉ触媒１．５６ｇ（３．２ｍｍｏｌ）と脱水トルエン１０ｍＬを計量し、スターラーチップを入れて密栓し、触媒を十分に撹拌して完全に溶解させた。

このＮｉ触媒溶液１ｍＬをシリンジで正確に計量し、上記２種のノルボルネンを溶解させたバイアル瓶中に定量的に注入し室温で１時間撹拌したところ、著しい粘度上昇が確認された。この時点で栓を抜き、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）６０ｇを加えて撹拌を行い、反応溶液を得た。

１００ｍＬビーカーに無水酢酸９．５ｇ、過酸化水素水１８ｇ（濃度３０％）、イオン交換水３０ｇを加えて撹拌し、その場で過酢酸水溶液を調製した。次にこの水溶液全量を上記反応溶液に加えて１２時間撹拌してＮｉの還元処理を行った。

次に、処理の完了した反応溶液を分液ロートに移し替え、下部の水層を除去した後、イソプロピルアルコールの３０％水溶液を１００ｍＬ加えて激しく撹拌を行った。静置して完全に二層分離が行われた後で水層を除去した。この水洗プロセスを合計で３回繰り返した後、油層を大過剰のアセトン中に滴下して生成したポリマーを再沈殿させ、ろ過によりろ液と分別した後、６０℃に設定した真空乾燥機中で１２時間加熱乾燥を行うことにより、ポリマー＃１を得た。ポリマー＃１の分子量分布は、ＧＰＣ測定により、Ｍｗ＝１０万、Ｍｎ＝４万であった。また、ポリマー＃１中の各構造単位のモル比は、ＮＭＲによる同定により、ヘキシルノルボルネン構造単位が５０ｍｏｌ％、ジフェニルメチルノルボルネンメトキシシラン構造単位が５０ｍｏｌ％であった。

（２）コア層形成用組成物の製造
精製した上記ポリマー＃１ １０ｇを１００ｍＬのガラス容器に秤量し、これにメシチレン４０ｇ、酸化防止剤Ｉｒｇａｎｏｘ１０７６（チバガイギー社製）０．０１ｇ、シクロヘキシルオキセタンモノマー（東亜合成製 ＣＨＯＸ、ＣＡＳ＃４８３３０３−２５−９、分子量１８６、沸点１２５℃／１．３３ｋＰａ）２ｇ、重合開始剤（光酸発生剤） ＲｈｏｄｏｒｓｉｌＰｈｏｔｏｉｎｉｔｉａｔｏｒ ２０７４（Ｒｈｏｄｉａ社製、ＣＡＳ＃ １７８２３３−７２−２）（０．０２５ｇ、酢酸エチル０．１ｍＬ中）を加え均一に溶解させた後、０．２μｍのＰＴＦＥフィルターによりろ過を行い、清浄なコア層形成用組成物を得た。

（３）クラッド層形成用組成物の製造
精製した上記ポリマー＃１の各構造単位のモル比を、ヘキシルノルボルネン構造単位８０ｍｏｌ％、ジフェニルメチルノルボルネンメトキシシラン構造単位２０ｍｏｌ％にそれぞれ変更したものを、前記ポリマー＃１に代えて用いるようにした以外はコア層形成用組成物と同様にしてクラッド層形成用組成物を得た。

（４）第１クラッド層の作製
離型層を形成した基材フィルム上に、（３）で製造したクラッド層形成用組成物をドクターブレードにより均一に塗布した後、５０℃の乾燥機に１０分間投入した。溶媒を完全に除去した後、ＵＶ露光機で全面に紫外線を照射し、塗布した組成物を硬化させた。これにより、厚さ１０μｍの無色透明な第１クラッド層を得た。なお、紫外線の積算光量は５００ｍＪ／ｃｍ^２とした。

（５）コア層の作製
離型層を形成した基材フィルム上に、コア層樹脂組成物をドクターブレードにより均一に塗布した後、５０℃の乾燥機に１０分間投入した。溶媒を完全に除去して被膜とした後、得られた被膜上に、ライン、スペースの直線パターンが全面に描かれたフォトマスクを圧着した。そして、フォトマスク上から平行露光機により紫外線を照射した。なお、紫外線の積算光量は１３００ｍＪ／ｃｍ^２とした。

次いで、フォトマスクを取り去り、１５０℃のオーブンに３０分間投入した。オーブンから取り出すと、被膜には鮮明な導波路パターンが現れているのが確認された。また、得られたコア部の幅および厚さはそれぞれ５０μｍ、コア部の本数は８本とした。

（６）第２クラッド層の作製
離型層を形成した基材フィルム上に、（４）と同様にしてクラッド層形成用組成物を塗布し、厚さ１０μｍの無色透明な第２クラッド層を得た。

（７）積層体の製造
次いで、第１クラッド層上にコア層を重ねた。そして、コア層に付いていた基材フィルムを剥離した。

次いで、コア層上に第２クラッド層を重ねた。そして、第２クラッド層に付いていた基材フィルムを剥離した。

その後、第１クラッド層、コア層および第２クラッド層を加圧し、各層を互いに圧着した。これにより、積層体を得た。

（８）凹部の形成
次に、レーザー加工によりコア部の両端部にそれぞれ空洞部（光反射部）を形成した。これにより、全長１０ｃｍの光導波路を得た。なお、形成した空洞部の形状は、図１〜３に示す通りである。また、空洞部とコア部との位置関係に基づく各部の寸法は、以下に示す通りである。

＜空洞部とコア部との位置関係に基づく各部の寸法＞
・長さＬ１ ： ５０μｍ
・最短距離Ｌ２：１００μｍ
・最大長さＬ３：１５０μｍ
・最短距離Ｌ４： ２０μｍ

（実施例２）
コア層の作製に際し、紫外線を照射するのに用いるフォトマスクを変更し、図７、８に示す形状のコア部を形成するようにした以外は、実施例１と同様にして光導波路を得た。なお、コア部の端部の寸法は、広幅部の長さ５０μｍ、広幅部の幅７０μｍ、狭幅部の幅５０μｍとした。

（実施例３）
空洞部の作製に際し、レーザー加工用マスクの形状を変更し、図９に示す形状の空洞部を形成するようにした以外は、実施例２と同様にして光導波路を得た。

（実施例４〜８）
コア部の寸法、および、空洞部とコア部との位置関係に基づく各部の寸法が表１、２に示す値になるようにした以外は、それぞれ実施例３と同様にして光導波路を得た。

（実施例９）
凹部にシリコーン材料を充填するようにした以外は、実施例３と同様にして光導波路を得た。なお、シリコーン材料には、コア部より屈折率が約０．１小さいものを用いた。

（実施例１０）
（１）クラッド層形成用組成物の製造
ダイセル化学工業（株）製の脂環式エポキシ樹脂、セロキサイド２０８１ ２０ｇ、（株）ＡＤＥＫＡ製のカチオン重合開始剤、アデカオプトマーＳＰ−１７０ ０．６ｇ、およびメチルイソブチルケトン８０ｇを撹拌混合して溶液を調製した。

次いで、得られた溶液を０．２μｍ孔径のＰＴＦＥフィルターでろ過して清浄で無色透明なクラッド層形成用組成物を得た。

（２）感光性樹脂組成物の製造
エポキシ系ポリマーとして新日鐵化学（株）製のフェノキシ樹脂、ＹＰ−５０Ｓ ２０ｇ、光重合性モノマーとしてダイセル化学工業（株）製のセロキサイド２０２１Ｐ ５ｇ、および重合開始剤として（株）ＡＤＥＫＡ製のアデカオプトマーＳＰ−１７０ ０．２ｇを、メチルイソブチルケトン８０ｇ中に投入し、撹拌溶解して溶液を調製した。

次いで、得られた溶液を０．２μｍ孔径のＰＴＦＥフィルターでろ過して清浄で無色透明な感光性樹脂組成物を得た。

（３）下側クラッド層の作製
クラッド層形成用組成物をドクターブレードにより厚さ２５μｍのポリイミドフィルム上に均一に塗布した後、５０℃の乾燥機に１０分間投入した。溶媒を完全に除去した後、ＵＶ露光機で全面に紫外線を照射し、塗布した樹脂組成物を硬化させた。これにより、厚さ１０μｍの無色透明な下側クラッド層を得た。なお、紫外線の積算光量は５００ｍＪ／ｃｍ^２とした。

（４）コア層の作製
作製した下側クラッド層上に感光性樹脂組成物をドクターブレードにより均一に塗布した後、４０℃の乾燥機に５分間投入した。溶媒を完全に除去して被膜とした後、得られた被膜上に、ライン、スペースの直線パターンを描くように、マスクレス露光装置により紫外線を照射した。なお、紫外線の積算光量は１０００ｍＪ／ｃｍ^２とした。

次いで、露光後の被膜を１５０℃のオーブンに３０分間投入した。オーブンから取り出すと、被膜には鮮明な複数の導波路パターンが現れているのが確認された。また、得られたコア部の幅および厚さはそれぞれ５０μｍ、コア部の本数は８本とした。

（５）上側クラッド層の作製
作製したコア層上に、（３）と同様にしてクラッド層形成用組成物を塗布し、厚さ１０μｍの無色透明な上側クラッド層を得た。

（６）凹部の形成
次に、レーザー加工によりコア部の両端部にそれぞれ空洞部（光反射部）を形成した。これにより、全長１０ｃｍの光導波路を得た。なお、形成した空洞部の形状は表２に示す通りである。また、空洞部とコア部との位置関係に基づく各部の寸法も表２に示す通りである。

（比較例１）
空洞部とコア部との位置関係が図５に示す関係になるようにした以外は、実施例１０と同様にして光導波路を得た。

（比較例２）
空洞部とコア部との位置関係が図６に示す関係になるようにした以外は、実施例１０と同様にして光導波路を得た。

２．光導波路の評価
２．１ 挿入損失およびミラー損失の評価
各実施例および各比較例で得られた光導波路について、社団法人 日本電子回路工業会が規定した「高分子光導波路の試験方法（ＪＰＣＡ−ＰＥ０２−０５−０１Ｓ−２００８）」の４．６．１挿入損失の測定方法に準拠して傾斜面（ミラー）を介した光路の挿入損失を測定した。

次いで、各実施例および各比較例で得られた光導波路について、上記試験方法の４．６．２単位長さあたりの光伝搬損失の測定方法に準拠して光伝搬損失を測定した。

その結果、各実施例および各比較例で得られた光導波路のいずれにおいても、光伝搬損失はほぼ同等であることが認められた。

光導波路の挿入損失は、光伝搬損失とミラー損失との和であると考えられることから、各実施例および各比較例で得られた光導波路についてミラー損失を求めた。そして、求めたミラー損失は、以下の評価基準にしたがって評価した。

＜ミラー損失の評価基準＞
Ａ：ミラー損失が小さい（０．５ｄＢ未満）
Ｂ：ミラー損失がやや小さい（０．５ｄＢ以上１．０ｄＢ未満）
Ｃ：ミラー損失がやや大きい（１．０ｄＢ以上１．５ｄＢ未満）
Ｄ：ミラー損失が大きい（１．５ｄＢ以上２ｄＢ未満）
Ｅ：ミラー損失が非常に大きい（２ｄＢ以上）
以上の評価結果を表１、２に示す。

２．２ 温度に対する耐久性の評価
各実施例および各比較例で得られた光導波路を温度サイクル試験に供した。なお、温度サイクル試験の試験条件は以下に示す通りである。

＜温度サイクル試験の試験条件＞
・温度 ：−６０〜１５０℃
・サイクル数 ：５００サイクル（高温、低温各３０分間）
・評価特性 ：挿入損失

次いで、試験前と試験後とで挿入損失を比較した。そして、試験後の挿入損失の増分を以下の評価基準にしたがって評価した。なお、試験後の被検体について、単位長さあたりの光伝搬損失を測定したところ、試験前とほとんど変化が認められなかったことから、挿入損失の増分のほとんどはミラー損失の増加によるものと考えられる。

＜温度サイクル試験による挿入損失の増分の評価基準＞
Ａ：増分が非常に小さい（０．２ｄＢ未満）
Ｂ：増分が小さい（０．２ｄＢ以上０．５ｄＢ未満）
Ｃ：増分がやや小さい（０．５ｄＢ以上１．０ｄＢ未満）
Ｄ：増分がやや大きい（１．０ｄＢ以上１．５ｄＢ未満）
Ｅ：増分が大きい（１．５ｄＢ以上２ｄＢ未満）
Ｆ：増分が非常に大きい（２ｄＢ以上）
以上の評価結果を表１、２に示す。

表１、２から明らかなように、各実施例で得られた光導波路は、ミラー損失が比較的小さく、また、温度サイクル試験に供された後でもミラー損失の増加量が比較的小さいことが認められた。

一方、比較例１で得られた光導波路は、ミラー損失は小さいものの、温度サイクル試験に供されたことによるミラー損失の増加量が大きかった。また、比較例２で得られた光導波路は、ミラー損失が大きく、温度サイクル試験に供されたことによるミラー損失の増加量が大きかった。このように各比較例で得られた光導波路において、温度サイクル試験後のミラー損失の増加量が大きい理由は、温度変化に伴う応力変化の影響によって、ミラー（傾斜面）の形状や構成材料に何らかの変化が生じたためと考えられる。

１ 光導波路
２ 支持フィルム
３ カバーフィルム
５ 電気配線基板
６ 光素子
９ 光導波路
１０ 積層体
１１ クラッド層
１２ クラッド層
１３ コア層
１４ コア部
１５ 側面クラッド部
５０ 多層基板
５１ コア基板
５２ ビルドアップ層
５３ 貫通孔
５４ ソルダーレジスト層
６０ 素子本体
６１ 受発光部
６２ 端子
６３ バンプ
９０ 接着層
９４ コア部
９５ 側面クラッド部
１００ 光電気混載基板
１４１ 端部
１４１ａ 長手方向の端
１４１ｂ 短手方向の端
１４５ 広幅部
１４６ 狭幅部
１７０ 凹部
１７０Ａ 空洞部
１７１ 傾斜面
１７２ 傾斜面
１７２’ 直立面
１７３ 直立面
１７３’ 傾斜面
１７４ 直立面
１７４’ 傾斜面
５２１ 絶縁層
５２２ 導体層
９４１ 端部
９４１ａ 長手方向の端
９４１ｂ 短手方向の端
９７０Ａ 空洞部
９７１ 傾斜面
９７２ 傾斜面
１０００ 光モジュール
Ｃ１ 光軸

Claims (9)

1. 長尺状のコア部と、前記コア部の少なくとも一方の端部を囲うように設けられた側面クラッド部と、が形成されたコア層と、
   前記コア層の一部に設けられた光反射部であって、前記光反射部と前記コア層との境界に位置し前記コア部の光軸に対して斜めに接する境界面を備え、前記コア部を伝搬する光が前記境界面において反射されるように構成されている光反射部と、
   を有し、
   前記コア層をその厚さ方向から見た平面視において、前記端部のうち、前記コア部の長手方向の端および短手方向の端が、それぞれ前記光反射部の内側に位置していることを特徴とする光導波路。
2. 前記光反射部は、前記コア部より屈折率が低い低屈折率材料で構成されている請求項１に記載の光導波路。
3. 前記光反射部は、前記コア層の一部に設けられた空洞で構成されている請求項１または２に記載の光導波路。
4. 前記コア層には、並列する複数の前記コア部が形成されており、
   前記光反射部は、前記境界面が前記複数のコア部の光軸に対して斜めに接し、前記複数のコア部を伝搬する光が前記境界面において反射されるように構成されており、
   前記平面視において、前記複数のコア部の前記端部の前記長手方向の端および前記短手方向の端が、それぞれ前記光反射部の内側に位置している請求項１ないし３のいずれか１項に記載の光導波路。
5. 前記コア部は、その幅が相対的に広い広幅部と、前記コア部の長手方向において前記広幅部に隣接し前記広幅部より幅が相対的に狭い狭幅部と、を有し、
   前記平面視において、前記端部が、前記広幅部の一部または全部と重なっている請求項１ないし４のいずれか１項に記載の光導波路。
6. 前記平面視において、前記端部の前記長手方向の端と前記光反射部の外縁との最短距離は、前記短手方向の端と前記光反射部の外縁との最短距離よりも長い請求項１ないし５のいずれか１項に記載の光導波路。
7. 前記平面視において、前記端部の前記長手方向の端と前記光反射部の外縁との最短距離は、前記光反射部の前記コア部の長手方向における最大長さの５〜９０％である請求項１ないし６のいずれか１項に記載の光導波路。
8. 請求項１ないし７のいずれか１項に記載の光導波路を備えることを特徴とする光電気混載基板。
9. 請求項１ないし７のいずれか１項に記載の光導波路を備えることを特徴とする電子機器。

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