JP2020067616A - 光導波路付き基材および電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】光導波路の揺動を低減させ、高品質の光通信を行い得る光導波路付き基板、および、かかる光導波路付き基板を備える信頼性の高い電子機器を提供すること。【解決手段】光導波路付き基材１は、主面を有する基材２と、主面に設けられている光導波路３と、光導波路の端部に装着されているコネクター４と、光導波路を覆う保護剤６と、を有し、光導波路のうち、端部以外の一部が、主面に固定されている固定部３２をなしており、光導波路のうち、端部と固定部との間の一部が、基材から離間している離間部３３をなしており、保護剤は、主面に接するとともに、離間部の側面を覆っていることを特徴とする。【選択図】図２

Description

本発明は、光導波路付き基材および電子機器に関するものである。

スーパーコンピューターや大規模サーバーは、一般的に、ＣＰＵ（中央演算処理装置）やＬＳＩ（大規模集積回路）のような電子部品が実装された多数のボードで構成されている。これらのボード間は、電気配線の他、近年、光ファイバーのような光配線で接続されることも多くなっている。

一方、ボードに実装された電子部品同士は、依然、電気配線で接続されることが多い。このため、ボード間でデータを伝送するためには、まず、各ボードに光電変換素子を設け、電気配線を伝送されてきた電気信号を光信号に変換する。そして、光電変換素子からボードの端（エッジ）までの間には、表面実装可能な光導波路を設けることにより、変換された光信号がボードの端まで導かれる。さらに、光導波路は、ボードの端に設けられた光コネクターを介して、ボード間の光通信を担う光ファイバーに接続されている。このように、光導波路、光コネクターおよび光ファイバーを介することにより、ボード間での光通信が行われ、相互にデータを伝送することができる。

特許文献１には、パッケージ基板と、このパッケージ基板に配置された薄膜化導波路と、この薄膜化導波路と接続された光ファイバーと、を有する光配線実装構造が開示されている。そして、この光配線実装構造では、薄膜化導波路を保護膜で覆うことが開示されている。

特開２０１７−１９８７７８号公報

しかしながら、特許文献１に記載の光配線実装構造では、薄膜化導波路の延在方向のうち、その大部分がパッケージ基板から浮いた状態になっている。このため、この浮いた部分は物理的に不安定な状態になりやすく、例えば空気の流れによって揺動するおそれがある。特にスーパーコンピューターや大規模サーバーのラック内では、ファンによる強制的な気流が生成されていることから、薄膜化導波路の揺動が継続して発生する傾向がある。このような揺動は、薄膜化導波路の内部に応力を発生させ、薄膜化導波路を伝搬する光信号の伝送効率が低下する原因となる。

本発明の目的は、光導波路の揺動を低減させ、高品質の光通信を行い得る光導波路付き基板、および、かかる光導波路付き基板を備える信頼性の高い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）〜（６）の本発明により達成される。
（１） 主面を有する基材と、
前記主面に設けられている光導波路と、
前記光導波路の端部に装着されているコネクターと、
前記光導波路を覆う保護剤と、
を有し、
前記光導波路のうち、前記端部以外の一部が、前記主面に固定されている固定部をなしており、
前記光導波路のうち、前記端部と前記固定部との間の一部が、前記基材から離間している離間部をなしており、
前記保護剤は、前記主面に接するとともに、前記離間部の側面を覆っていることを特徴とする光導波路付き基材。

（２） 前記保護剤の弾性率は、前記光導波路の弾性率より小さい上記（１）に記載の光導波路付き基材。

（３） 前記コネクターは、前記基材に固定されており、
前記保護剤は、前記コネクターに接するように設けられている上記（１）または（２）に記載の光導波路付き基材。

（４） 前記保護剤は、前記基材、前記光導波路および前記コネクターで囲まれる領域に充填されている上記（３）に記載の光導波路付き基材。

（５） 前記固定部は、接着剤を介して前記主面に固定されており、
前記保護剤の弾性率は、前記接着剤の弾性率より小さい上記（１）ないし（４）のいずれかに記載の光導波路付き基材。

（６） 上記（１）ないし（５）のいずれかに記載の光導波路付き基材を備えることを特徴とする電子機器。

本発明によれば、光導波路の揺動を低減させ、高品質の光通信を行い得る光導波路付き基材が得られる。

また、本発明によれば、かかる光導波路付き基材を備える信頼性の高い電子機器が得られる。

第１実施形態に係る光導波路付き基材を示す斜視図である。 図１に示す光導波路付き基材の断面図およびかかる光導波路付き基材と接続されるコネクター付き光ファイバーの一例を示す断面図である。 図２の部分拡大図である。 図３に示す光導波路の斜視図である。 図１に示す光導波路付き基材の平面図である。 図５のＡ−Ａ線断面図である。 図５のＢ−Ｂ線断面図である。 図５のＣ−Ｃ線断面図である。 図８に示す断面図の変形例である。 第２実施形態に係る光導波路付き基材を示す断面図である。 図１０に示す光導波路付き基材の変形例を示す断面図である。

以下、本発明の光導波路付き基材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。

≪第１実施形態≫
＜光導波路付き基材＞
まず、第１実施形態に係る光導波路付き基材について説明する。

図１は、第１実施形態に係る光導波路付き基材を示す斜視図である。図２は、図１に示す光導波路付き基材の断面図およびかかる光導波路付き基材と接続されるコネクター付き光ファイバーの一例を示す断面図である。図３は、図２の部分拡大図である。図４は、図３に示す光導波路の斜視図である。図５は、図１に示す光導波路付き基材の平面図である。図６は、図５のＡ−Ａ線断面図である。図７は、図５のＢ−Ｂ線断面図である。図８は、図５のＣ−Ｃ線断面図である。なお、以下の説明では、説明の便宜上、図２中の上方を「上」、下方を「下」、左方を「左」、右方を「右」として説明する。また、各図では、図２の上下方向に相当する方向を誇張して図示している。

図１に示す光導波路付き基材１は、板状をなす回路基板２（基材）と、長尺のシート状をなす光導波路３と、光導波路３の一端部３１に装着された光コネクター４と、光導波路３を覆う保護剤６と、を有している。

このうち、光導波路３は、回路基板２の上面２０ａ（主面）に載置されている。そして、光導波路３の一端部３１には光コネクター４が装着され、光コネクター４が回路基板２の上面２０ａの左端部（エッジ）に配置されている。一方、光導波路３の一端部３１から図示しない他端部側にずれた部分は、回路基板２の上面２０ａに固定された固定部３２になっている。固定部３２は、接着剤５を介して上面２０ａに接着されている。

また、光導波路３の一端部３１と固定部３２との間の一部は、上面２０ａから離間した離間部３３をなしている。すなわち、離間部３３は、上面２０ａおよび光コネクター４の双方に接することなく設けられている。そして、離間部３３は、保護剤６で覆われている。この保護剤６は、上面２０ａに接するとともに、離間部３３の側面を覆っている。

このような光導波路付き基材１によれば、回路基板２の上面２０ａから光導波路３を浮かすことにより、上面２０ａに固定された光導波路３の一端部３１に光コネクター４を装着することができる。これにより、上面２０ａに敷設された光導波路３であっても、その一端部３１に光コネクター４を装着することができ、図２に示すコネクター付き光ファイバー９に対して光導波路３を光学的に接続することができる。

なお、図２に示すコネクター付き光ファイバー９は、光ファイバー９１と、その右端部９１１に装着された光コネクター９２と、を備えている。そして、光コネクター９２と前述した光コネクター４とを互いに嵌合させることにより、光ファイバー９１と光導波路３とを光学的に接続することができる。

一方、離間部３３は、保護剤６で覆われることにより、物理的に安定する。これにより、光導波路３の揺動の低減が図られる。その結果、高品質の光通信を行い得る光導波路付き基材１を実現することができる。

以下、光導波路付き基材１の各部について詳述する。
−回路基板２−
回路基板２は、図３に示すように、第１絶縁層２１と、第１導電層２２と、第２絶縁層２３と、第２導電層２４と、第３絶縁層２５と、第３導電層２６と、ソルダーレジスト層２７と、を有し、これらが図３の下方からこの順で積層されてなる積層体で構成されている。なお、回路基板２は、このような導電層を含む積層体であってもよいが、任意の基材で代替される。このような基材としては、例えば、導電層等を含まない絶縁基板、様々な機器や装置の構造材、外装パネル等が挙げられる。

回路基板２の厚さは、特に限定されないが、例えば、０．２５〜３．２ｍｍであるのが好ましく、０．５〜１．５ｍｍであるのがより好ましい。

第１導電層２２、第２導電層２４および第３導電層２６は、それぞれ導電性を有する金属材料で構成されている。そして、第１導電層２２、第２導電層２４または第３導電層２６のいずれか１つは、電源や制御装置と接続されている。

導電性を有する金属材料としては、例えば、銅、金、アルミニウム等の単体またはこれらのいずれかを含む合金等が挙げられる。

また、第１導電層２２、第２導電層２４および第３導電層２６は、それぞれ所定のパターンに形成されている。これにより、第１導電層２２、第２導電層２４および第３導電層２６は、それぞれ配線や端子として用いられる。このようなパターンは、第１絶縁層２１上、第２絶縁層２３上または第３絶縁層２５上に金属層を形成した後、エッチング等によって金属層を加工することにより形成される。

第１絶縁層２１は、第１導電層２２を外部から絶縁するとともに第１導電層２２を保護する。また、第２絶縁層２３は、第１導電層２２と第２導電層２４との間を絶縁する。さらに、第３絶縁層２５は、第２導電層２４と第３導電層２６との間を絶縁する。このような絶縁層を設けることにより、第１導電層２２、第２導電層２４および第３導電層２６の意図しない短絡を抑制することができる。

ソルダーレジスト層２７は、第３導電層２６の少なくとも一部を覆うように設けられている。これにより、第３導電層２６を外部から絶縁するとともに第３導電層２６を保護する。

第１絶縁層２１、第２絶縁層２３および第３絶縁層２５の構成材料としては、例えば、エポキシ系樹脂、シアネート系樹脂、フェノール系樹脂、ポリイミド系樹脂、環状ポリオレフィン樹脂、液晶ポリマー樹脂、ポリエステル系樹脂、フッ素系樹脂等の各種樹脂材料が挙げられる。

また、回路基板２には、必要に応じて、発光素子、受光素子のような光部品、ＣＰＵ（中央演算処理装置）、ＭＰＵ（マイクロプロセッサーユニット）、ＬＳＩ、ＩＣ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、コンデンサー、コイル、抵抗、ダイオード等の電子部品、電気コネクター等が搭載されていてもよい。

−光コネクター４−
図１〜図３に示すように、光導波路３の一端部３１には、光コネクター４が装着されている。光コネクター４は、各種コネクター規格に準拠した部位を含んでいてもよい。コネクター規格としては、例えば、小型ＭＴ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コネクター等が挙げられる。

光コネクター４の構成材料としては、特に限定されないが、例えば、無機充填物が充填された樹脂材料が挙げられる。このうち、樹脂材料としては、例えば、熱硬化性エポキシ樹脂、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）等が挙げられ、無機充填物としては、例えば、粒状シリカやガラスフィラー、アルミナ、ホワイトカーボン、ベントナイト等が挙げられる。

このような光コネクター４は、コネクター付き光ファイバー９の光コネクター９２と嵌合する。または、図示しないクリップ等の付勢部材を用いて光コネクター４と光コネクター９２とが互いに押し付けられる状態で保持される。これにより、光導波路３と光ファイバー９１との間が光学的に接続される。

光コネクター４は、接着剤４５を介して回路基板２の上面２０ａに接着されている。
接着剤４５としては、例えば、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、ポリエステル系、変性オレフィン系の各種ホットメルト接着剤等が挙げられる。

なお、光コネクター４は、接着剤４５以外の手段を用いて回路基板２に固定されていてもよい。このような手段としては、例えば、光コネクター４と回路基板２とを嵌合させる手段が挙げられる。また、光コネクター４は、上面２０ａではなく、回路基板２（基材）の端面に固定されていてもよい。

図１〜図３に示す光コネクター４は、外形形状がブロック状をなしており、図３の左右方向に貫通する貫通孔４１を備えている。そして、光導波路３の一端部３１は、貫通孔４１に挿入されている。一端部３１と貫通孔４１との間には、接着剤が塗布され、互いに接着されている。

また、光コネクター４には、貫通孔４１に隣り合うように、２つのガイド孔４２、４２が形成されている。このガイド孔４２、４２に図示しないガイドピンを挿入することにより、ガイドピンを介して光コネクター９２と光コネクター４との位置決めがなされる。これにより、光ファイバー９１と光導波路３との位置合わせを容易に行い、双方が光学的に接続される。

図２の上下方向における光コネクター４の長さ（高さ）は、特に限定されないが、１．０〜１０．０ｍｍであるのが好ましく、２．０〜８．０ｍｍであるのがより好ましい。

光コネクター４の構成材料としては、特に限定されないが、例えば、無機充填物が充填された樹脂材料が挙げられ、この樹脂材料としては、例えば、熱硬化性エポキシ樹脂、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）が用いられる。また、無機充填物としては、例えば、粒状シリカ、ガラスフィラー、アルミナ、ホワイトカーボン、ベントナイト等が用いられる。

−光導波路３−
光導波路３は、シート状をなしており、かつ、細長い長尺状をなしている。そして、図３および図４に示す光導波路３は、クラッド層３４、コア層３０およびクラッド層３５が下方からこの順で積層された積層体を備えている。

また、コア層３０には、図４に示すように、並列に設けられた２本の長尺状のコア部３０１と、各コア部３０１の側面に隣接する側面クラッド部３０２と、が形成されている。これらのコア部３０１が、光導波路３において光信号を伝送する伝送路として機能する。

図４に示す２本のコア部３０１は、それぞれ、コア部３０１よりも屈折率が低いクラッド部（側面クラッド部３０２および各クラッド層３４、３５）で囲まれており、コア部３０１に光を閉じ込めて伝搬することができる。

コア部３０１の横断面における屈折率分布は、いかなる分布であってもよい。この屈折率分布は、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３０１は、長軸が直線状であっても曲線状であってもよい。さらに、コア部３０１は、途中で分岐または交差していてもよい。

なお、コア部３０１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、コア部３０１を形成し易い利点がある。

コア部３０１の幅および高さ（コア層３０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３の伝送効率の低下を抑えつつコア部３０１の高密度化を図ることができる。

一方、図４に示すように複数のコア部３０１が並列しているとき、コア部３０１同士の間に位置する側面クラッド部３０２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３０１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３０１の高密度化を図ることができる。

上述したようなコア層３０の主材料は、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を用いることができる。また、これらの樹脂材料と、石英ガラス、ホウケイ酸ガラスのようなガラス材料と、の複合材料であってもよい。

また、クラッド層３４、３５の主材料としては、例えば、前述したコア層３０の主材料と同様の材料を用いることができる。

なお、光導波路３は、特に、その全体が樹脂材料で構成されているのが好ましい。これにより、光導波路３は、可撓性に富んだものとなり、離間部３３を形成しつつ、一端部３１に光コネクター４を無理なく装着することができる。

光導波路３の幅は、特に限定されないが、１〜１００ｍｍ程度であるのが好ましく、２〜１０ｍｍ程度であるのがより好ましい。

また、光導波路３中に形成されるコア部３０１の数は、特に限定されないが、１〜１００本程度であるのが好ましい。なお、コア部３０１の数が多い場合は、必要に応じて、光導波路３を多層化してもよい。具体的には、図４に示す光導波路３の上に、さらにコア層とクラッド層とを交互に重ねることにより多層化することができる。

また、図３および図４に示す光導波路３は、さらに、最下層として支持フィルム３６を、最上層としてカバーフィルム３７を、それぞれ備えている。

支持フィルム３６およびカバーフィルム３７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３６およびカバーフィルム３７の厚さは、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、支持フィルム３６およびカバーフィルム３７は、適度な剛性を有するものとなるため、コア層３０を確実に支持するとともに、外力や外部環境からコア層３０およびクラッド層３４、３５を確実に保護することができる。

なお、支持フィルム３６やカバーフィルム３７は、それぞれ必要に応じて設けられればよく、省略されていてもよい。

ここで、前述したように、光導波路３の固定部３２は、接着剤５を介して回路基板２の上面２０ａに接着、固定されている。一方、光導波路３の一端部３１には、光コネクター４が装着されている。光コネクター４は、図２における上下方向の長さ、すなわち厚さが、接着剤５の厚さよりも厚い。このため、光導波路３の固定部３２と一端部３１は、図２の上下方向においてその位置が異なる必要がある。すなわち、光導波路３の一端部３１は、上面２０ａからの距離が、固定部３２よりも大きい。その結果、光導波路３の離間部３３は、上面２０ａからの距離を変えつつ、固定部３２と一端部３１とをつなぐように配置されている必要がある。換言すれば、十分な厚さがある光コネクター４に対して、回路基板２の上面２０ａに接着、固定されている光導波路３を接続するため、離間部３３は、上面２０ａから離れるとともに、固定部３２側から一端部３１側に向かうにつれて、上面２０ａからの距離が徐々に大きくなるように配置されている。

しかしながら、後述する保護剤６のような離間部３３を支持する媒体が何も設けられない場合、離間部３３は、物理的に浮遊したような状態になってしまう。このため、そこに外力が加わると、離間部３３が揺動しやすい。そして、離間部３３の揺動に伴って発生する応力が、一端部３１や固定部３２に集中する懸念がある。このような応力の集中は、コア部３０１を伝搬する光の伝送効率を低下させ、光通信におけるＳ／Ｎ比低下の原因にもなり得る。特にこの光導波路付き基材１がスーパーコンピューター等のラック内で使用される場合、空冷ファン等を用いた強制排気に伴い、強い気流が生じていることがある。このような場合、気流にあおられた離間部３３が常時揺動することになる。その結果、光導波路３の伝送効率が変動し、光通信の品質が低下するという課題がある。加えて、気流にあおられた光導波路３に損傷等が発生することも懸念される。

−保護剤６−
そこで、本実施形態では、前述したように、離間部３３が保護剤６で覆われている。この保護剤６は、回路基板２の上面２０ａに接するとともに、離間部３３の側面を覆っている。

すなわち、本実施形態に係る光導波路付き基材１は、前述したように、上面２０ａ（主面）を有する回路基板２（基材）と、上面２０ａに設けられている光導波路３と、光導波路３の一端部３１に装着されている光コネクター４と、光導波路３を覆う保護剤６と、を有しているが、光導波路３のうち、一端部３１以外の一部が、上面２０ａに固定されている固定部３２をなしており、光導波路３のうち、一端部３１と固定部３２との間の一部が、回路基板２から離間している離間部３３をなしている。そして、保護剤６は、上面２０ａに接するとともに、離間部３３の側面を覆っている。

このような保護剤６によって覆われることにより、離間部３３の揺動を効果的に抑えることができる。すなわち、保護剤６は、離間部３３を覆うとともに、回路基板２の上面２０ａにも接しているため、離間部３３を支持し、離間部３３を揺動しにくくすることができる。また、保護剤６の一部が上面２０ａに接していることで、保護剤６が物理的に固定される。これにより、保護剤６全体が揺動してしまうことが抑制され、揺動に応じて光導波路３の伝送損失が増大するのを抑制することができる。

また、光導波路３が気流等にあおられにくくなるため、光導波路３に損傷等が発生したり、光コネクター４に対する光導波路３の相対的な変位が発生したり確率を低下させることができる。

また、保護剤６は、物理的な衝撃や熱衝撃、温度変化等の緩衝作用も有する。このため、例えば光導波路付き基材１に落下衝撃が加わったり、急激な温度変化が加わったりした場合でも、これらの影響が光導波路３に短時間で及ぶことを緩和する。すなわち、光導波路３に加わる衝撃を減衰させたり、温度変化を緩和させたりすることが可能になる。これにより、光導波路３における伝送効率の変動が抑えられるとともに、光導波路３の構成材料への悪影響も抑制することができる。

さらには、上記作用に基づき、光導波路３が引っ張られることが抑制されるため、光コネクター４に対する光導波路３の相対的な変位が抑制される。これにより、光導波路３と光ファイバー９１との接続界面において、光導波路３の端面の位置が変位しにくくなる。その結果、光導波路３と光ファイバー９１との光結合効率を良好に維持することができる。

保護剤６の構成材料としては、例えば、ウレタン系樹脂、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、メタクリル系樹脂、シリコーン系樹脂等が挙げられる。また、保護剤６には、このような樹脂材料の他、充填剤、酸化防止剤、熱伝導剤、金属粉末、硬化遅延剤、ゴム成分、可塑剤等の各種添加剤が添加されていてもよい。

また、保護剤６の弾性率は、光導波路３の弾性率よりも小さいことが好ましい。これにより、保護剤６によって被覆されることに伴う、光導波路３への悪影響が抑制される。すなわち、保護剤６の被覆条件等によっては、保護剤６に覆われることに伴って、かえって光導波路３に対して大きな応力を発生させてしまうのを抑制することができる。また、保護剤６において振動や物理的衝撃をより減衰させやすくなるため、これらの影響が光導波路３に及ぶことを抑制することができる。

なお、このような弾性率の大小関係は、５０℃における弾性率に基づくものである。また、保護剤６の弾性率および光導波路３の弾性率は、それぞれ以下のような測定方法により測定される。

まず、硬化後の保護剤６の試験片および光導波路３の試験片をそれぞれ用意する。硬化後の保護剤６の試験片サイズは、縦２０ｍｍ、横５ｍｍ、厚さ０．１ｍｍとし、光導波路３の試験片サイズは、縦２０ｍｍ、横５ｍｍ、厚さ０．０４ｍｍとする。そして、この試験片を動的粘弾性測定装置にセットし、測定温度を２０から２００℃、引っ張りモード、周波数１０Ｈｚ、自動静荷重の各条件で貯蔵弾性率Ｅ’を測定する。測定結果を５０℃における保護剤６の弾性率および５０℃における光導波路３の弾性率とする。

また、保護剤６の５０℃における弾性率は、０．１ＧＰａ（１００ＭＰａ）以下であるのが好ましく、１ｋＰａ以上１０ＭＰａ以下であるのがより好ましく、５ｋＰａ以上５ＭＰａ以下であるのがさらに好ましい。保護剤６の弾性率を前記範囲内に設定することにより、光導波路３において発生しやすい振動、例えば振動数が１Ｈｚ〜１０００Ｈｚ程度の振動を、保護剤６において効果的に減衰させることができる。その結果、光導波路３の可撓性を阻害することなく、光導波路付き基材１に耐振動性、耐衝撃性、耐熱衝撃性等を高めることができる。

さらに、保護剤６の５０℃における弾性率と、光導波路３の５０℃における弾性率と、の差は、特に限定されないが、１００ｋＰａ以上であるのが好ましく、５００ｋＰａ以上１０ＭＰａ以下であるのがより好ましい。これにより、光導波路３に発生しやすい振動を保護剤６においてより効果的に減衰させることができる。

光導波路３のうち、保護剤６で覆われている部分の長さ、すなわち図２に示す離間部３３の長さＬ１は、特に限定されないが、１０〜１５００ｍｍであるのが好ましく、２０〜１０００ｍｍであるのがより好ましく、２０〜６０ｍｍであるのがさらに好ましい。離間部３３の長さをこのような範囲に設定することにより、固定部３２と一端部３１とをつなぐように離間部３３を曲げるとき、その曲げ半径を抑えるとともに、離間部３３の揺動しやすさも併せて抑えることができる。すなわち、離間部３３の曲げに伴って発生する応力と、離間部３３の揺動に伴って発生する応力の双方を抑えることができる。その結果、光導波路３における伝送損失の増大をより確実に抑制することができる。

なお、保護剤６は、離間部３３の側面、すなわち図２の上面および下面と、これらの面をつなぐ面と、を含めた離間部３３の表面に接するように設けられている。これにより、離間部３３を包むように保護剤６が設けられることになるため、離間部３３に発生する全方向の振動モードを減衰させることができる。その結果、光導波路３における伝送損失が増大しにくい光導波路付き基材１が得られる。

また、保護剤６は、少なくとも離間部３３を覆っていればよいが、光コネクター４に接しているのが好ましい。具体的には、図２では、光コネクター４は回路基板２（基材）に固定されており、その光コネクター４の上面に被さるように保護剤６が広がっている。加えて、光コネクター４の右面にも保護剤６が接している。これにより、保護剤６が光コネクター４によっても支持されることになるため、保護剤６自体の揺動について、より確実に抑制することができる。また、光コネクター４の、上面２０ａに対する固定を補強することもできる。

特に、光コネクター４の上面に保護剤６が被さっていることにより、機械的に光コネクター４を回路基板２と一体化させやすくなる。すなわち、光コネクター４に直接外力が加わりにくくなるため、光コネクター４が外力を受けて脱落するといった不具合が発生しにくくなる。これにより、取り扱い性が良好な光導波路付き基材１を実現することができる。

さらには、保護剤６は、図６に示すように、光導波路３の一端部３１の端面を平面視したとき、光コネクター４を囲むように配置されている。すなわち、図６に示す光コネクター４の外縁のうち、回路基板２側に接している部分を除くすべての部分が保護剤６で覆われている。これにより、光コネクター４を覆うように保護剤６が配置されることになるため、保護剤６によって光コネクター４と光導波路３を機械的に一体化させるという効果も得られる。その結果、光導波路付き基材１の耐振動性、耐衝撃性等をさらに高めることができる。

また、保護剤６は、回路基板２（基材）、光導波路３および光コネクター４で囲まれる領域８に充填されているのが好ましい。具体的には、図２において、回路基板２の上面２０ａ、光導波路３の下面、および、光コネクター４の右面で囲まれる略三角形の領域８に対し、保護剤６が充填されているのが好ましい。領域８に保護剤６が充填されたとき、その保護剤６は、回路基板２、光導波路３および光コネクター４という３つの部材にそれぞれ接することができる。このため、保護剤６がより安定的に支持され、離間部３３の振動をより確実に減衰させることができる。

なお、保護剤６は、全体が単一の相であってもよいが、部分的に異なる相が含まれていてもよい。異なる相とは、構成材料および物性のいずれか一方または双方が異なっていることをいう。

また、図２では、固定部３２を覆わないように保護剤６の配置が設定されているが、保護剤６の配置はこれに限定されない。

図９は、図８に示す断面図の変形例である。図９に示すように、保護剤６は、固定部３２を覆うように配置されていてもよい。これにより、保護剤６は、離間部３３のみでなく、固定部３２についても覆うことになる。その結果、離間部３３に発生する振動をより確実に減衰させることができる。

−接着剤５−
本実施形態に係る光導波路付き基材１では、図２および図８に示すように、光導波路３の固定部３２が、接着剤５を介して上面２０ａに接着、固定されている。接着剤５を介して固定部３２を接着することにより、高い密着性を維持しながら光導波路３を固定することができる。これにより、光導波路３を良好に固定することができる。

この場合、前述した保護剤６の弾性率は、接着剤５の弾性率より小さいことが好ましい。これにより、接着剤５による光導波路３の安定的な固定と、保護剤６による振動の減衰と、を効果的に両立させることができる。

なお、このような弾性率の大小関係は、５０℃における弾性率に基づくものである。また、接着剤５の弾性率は、前述したような測定方法により測定される。

接着剤５としては、例えば、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、エポキシ系接着剤の他、ポリエステル系、変性オレフィン系の各種ホットメルト接着剤等が挙げられる。

また、接着剤５の厚さは、特に限定されないが、例えば、１〜１００μｍであるのが好ましく、５〜６０μｍであるのがより好ましい。

なお、接着剤５は、必要に応じて設けられればよく、例えば光導波路３を上面２０ａに直接形成することができる場合には、省略されてもよい。また、接着剤５に代えて、保護剤６を用いて光導波路３を上面２０ａに固定するようにしてもよい。その際、保護剤６が光導波路３と上面２０ａとの間に介在してもよいし、保護剤６が光導波路３とともに上面２０ａを覆うことによって光導波路３を固定するようにしてもよい。

−コネクター付き光ファイバー９−
以上のような光導波路付き基材１は、図２および図５に示すように、コネクター付き光ファイバー９に接続するように用いられる。

コネクター付き光ファイバー９は、図５に示すように、並列する２本の光ファイバー９１と、その右端部９１１に装着された光コネクター９２と、を備えている。そして、光コネクター９２と前述した光コネクター４とを互いに嵌合させることにより、各光ファイバー９１と、光導波路３の各コア部３０１と、をそれぞれ光学的に接続することができる。

なお、２本の光ファイバー９１については、これらを別の部材を用いて一体化させてなる光ファイバーアレイで代替されてもよい。また、コネクター付き光ファイバー９に代えて、コネクター付き光導波路を用いるようにしてもよく、それ以外の光コネクター４と係合可能な任意の光部品を用いるようにしてもよい。

また、光コネクター９２と光コネクター４とを互いに係合させる方法は、前述したガイドピンやガイド孔４２、４２を用いる方法に代えて、例えばクリップを用いる方法等が挙げられ、特に限定されない。

≪第２実施形態≫
次に、本発明の光導波路付き基材の第２実施形態について説明する。
図１０は、第２実施形態に係る光導波路付き基材を示す断面図である。

以下、第２実施形態について説明するが、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１０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付している。

図１０に示す光導波路付き基材１Ａは、光コネクター４が回路基板２の下面２０ｂに固定されている以外、図２に示す光導波路付き基材１と同様である。すなわち、図１０に示す光導波路付き基材１Ａでは、回路基板２の上面２０ａではなく、下面２０ｂの端（エッジ）に光コネクター４が固定されている。一方、光導波路３の固定部３２については、図２と同様、回路基板２の上面２０ａに接着、固定されている。その結果、光導波路３は、回路基板２の上面２０ａ側から下面２０ｂ側にかけて敷設されている。また、それに伴い、回路基板２には厚さ方向に貫通する貫通孔２８が設けられ、この貫通孔２８に離間部３３が挿通されている。

また、図１０に示す光導波路付き基材１Ａにおいても、離間部３３を覆うように保護剤６が設けられている。そして、保護剤６は、回路基板２の下面２０ｂ（主面）に接するとともに、離間部３３の側面を覆っている。
また、図１１は、図１０に示す光導波路付き基材の変形例を示す断面図である。

前述した図１０に示す光導波路付き基材１Ａでは、保護剤６が回路基板２の下面２０ｂ側にのみ配置されている。これに対し、図１１に示す光導波路付き基材１Ｂでは、保護剤６が回路基板２の下面２０ｂ側のみでなく、上面２０ａ側にも配置されている。その結果、図１１に示す光導波路付き基材１Ｂでは、回路基板２を貫通する貫通孔２８の内部にも保護剤６が配置されている。

保護剤６をこのように配置することにより、保護剤６と回路基板２とをより強固に一体化させることができる。すなわち、保護剤６が回路基板２に絡み合うように配置されることになるため、保護剤６が回路基板２に密着しやすくなる。このため、回路基板２によって保護剤６をより確実に支持することができ、離間部３３における振動をより確実に減衰させることができる。
以上のような第２実施形態においても、第１実施形態と同様の効果が得られる。

＜電子機器＞
上述したような本発明によれば、光導波路付き基材１、１Ａ、１Ｂにおける光導波路３の揺動を低減させることができ、高品質な光通信を行うことができる。このため、かかる光導波路付き基材１、１Ａ、１Ｂを備えることにより、信頼性の高い電子機器を実現することができる。

このような電子機器としては、例えば、スマートフォン、タブレット端末、携帯電話、ゲーム機、ルーター装置、ＷＤＭ装置、パソコン、テレビ、サーバー、スーパーコンピューター等の情報通信機器類や、医療用機器、センサー機器の他、車両、航空機、船舶の計器類、自動車制御機器、航空機制御機器、鉄道車両制御機器、船舶制御機器、宇宙船制御機器、ロケット制御機器のような移動体制御機器類、発電所、製油所、製鉄所、化学コンビナートのようなプラントを制御するプラント制御機器類等が挙げられる。

以上、本発明の光導波路付き基材および電子機器を、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、光コネクターの形状によっては、離間部の形状が図示した形状とは異なる形状になっていてもよい。

また、保護剤は、光導波路の一端部と固定部との間をすべて覆っている必要はなく、覆われていない部分があってもよい。
さらに、保護剤は、回路基板の端面に及ぶように配置されていてもよい。

１ 光導波路付き基材
１Ａ 光導波路付き基材
１Ｂ 光導波路付き基材
２ 回路基板
３ 光導波路
４ 光コネクター
５ 接着剤
６ 保護剤
８ 領域
９ コネクター付き光ファイバー
２０ａ 上面
２０ｂ 下面
２１ 第１絶縁層
２２ 第１導電層
２３ 第２絶縁層
２４ 第２導電層
２５ 第３絶縁層
２６ 第３導電層
２７ ソルダーレジスト層
２８ 貫通孔
３０ コア層
３１ 一端部
３２ 固定部
３３ 離間部
３４ クラッド層
３５ クラッド層
３６ 支持フィルム
３７ カバーフィルム
４１ 貫通孔
４２ ガイド孔
４５ 接着剤
９１ 光ファイバー
９２ 光コネクター
３０１ コア部
３０２ 側面クラッド部
９１１ 右端部
Ｌ１ 長さ

Claims (6)

1. 主面を有する基材と、
   前記主面に設けられている光導波路と、
   前記光導波路の端部に装着されているコネクターと、
   前記光導波路を覆う保護剤と、
   を有し、
   前記光導波路のうち、前記端部以外の一部が、前記主面に固定されている固定部をなしており、
   前記光導波路のうち、前記端部と前記固定部との間の一部が、前記基材から離間している離間部をなしており、
   前記保護剤は、前記主面に接するとともに、前記離間部の側面を覆っていることを特徴とする光導波路付き基材。
2. 前記保護剤の弾性率は、前記光導波路の弾性率より小さい請求項１に記載の光導波路付き基材。
3. 前記コネクターは、前記基材に固定されており、
   前記保護剤は、前記コネクターに接するように設けられている請求項１または２に記載の光導波路付き基材。
4. 前記保護剤は、前記基材、前記光導波路および前記コネクターで囲まれる領域に充填されている請求項３に記載の光導波路付き基材。
5. 前記固定部は、接着剤を介して前記主面に固定されており、
   前記保護剤の弾性率は、前記接着剤の弾性率より小さい請求項１ないし４のいずれか１項に記載の光導波路付き基材。
6. 請求項１ないし５のいずれか１項に記載の光導波路付き基材を備えることを特徴とする電子機器。

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