JP4267982B2 - 光導波路付き配線基板 - Google Patents

Description

本発明は、表面付近に光導波路を有する光導波路付き配線基板に関する。

信号伝送速度や信号処理速度を高めるため、配線基板の電気配線に例えば高周波信号を流す試みが行われている。しかし、電気配線に高周波信号を流した場合、その付近にノイズや電磁波が発生するため、周囲で誤動作などを招くおそれがある。かかる問題を解決するため、電気配線またはその一部を光配線に置き換えた光導波路付き配線基板が検討されている。
例えば、基板上に十分な密着強度でシロキサンポリマからなる光導波路を形成するため、基板と光導波路との間に同様のポリマからなるバッファ層を配置した光導波路基板が提案されている(例えば、特許文献１参照)。
また、長期間使用した際でもクラックの発生を防ぐため、基板上に応力緩和層を介して、下部クラッド層、コア、および上部クラッド層を形成した高分子光導波路も提案されている(例えば、特許文献２参照)。

特開２００２−３４１１６２号公報 (第１〜７頁、図１) 特開２００１−２６４５６２号公報 (第１〜６頁、図１)

前記光導波路基板や高分子光導波路によれば、基板上に光導波路を形成する際、かかる光導波路に応力が残りにくい点において、信頼性を有する。
しかしながら、例えば基板の表面上に形成した光導波路の上に光素子や動作素子を搭載する場合、かかる光導波路を形成する上部クラッド層と上記素子との間における応力が残留する。このため、上部クラッド層にクラックが生じたり、上記光素子の搭載すべき位置がずれて、光導波路との間における光信号の授受が不安定になり得る、という問題があった。

本発明は、以上において説明した背景技術の問題点を解決し、絶縁性基板とその表面上方に配置する光導波路との間における応力の緩和を一層向上し、信頼性の高い光導波路付き配線基板を提供する、ことを課題とする。

本発明は、上記課題を解決するため、絶縁性基板とその表面上方に配置する光導波路との間における応力を、かかる光導波路の上下においてそれぞれ緩和する、ことに着想して成されたものである。
即ち、本発明の光導波路付き配線基板（請求項１）は、表面を有する絶縁性基板と、かかる絶縁性基板の表面上方に配置され且つ熱膨張率が上記絶縁性基板の熱膨張率よりも高い光導波路と、上記絶縁性基板の表面と光導波路との間およびかかる光導波路の上方に形成され、且つ熱膨張率が上記絶縁性基板と上記光導波路との中間である下緩和層および上緩和層と、を含み、前記下緩和層および上緩和層の何れか一方の表面上に、光素子および該光素子に導通する動作素子が実装され、上記下緩和層には、上記動作素子と導通するビア導体が貫通している、ことを特徴とする。
尚、上記絶縁性基板は、例えば熱膨張率が約１５ｐｐｍ／Ｋ以下のセラミックまたは樹脂からなる。また、上記光導波路は、例えばクラッドおよびこれに内蔵されるコアの２重構造体で、熱膨張率が約６０〜１２０ｐｐｍ／Ｋのアクリル系、エポキシ系、またはポリシラン系樹脂からなる。
更に、上・下緩和層は、例えばワニスをスピンコートし更に硬化したもの、具体的にはドライフィルムを貼り付けてプレス硬化したもので、熱膨張率が約２０〜６５ｐｐｍ／Ｋである。

また、本発明には、前記上緩和層は、前記光導波路の両端に位置する反射ミラー面の上方の位置に一対の透孔を形成しており、かかる一対の透孔の上方で且つ上緩和層の表面上に前記光素子がそれぞれ実装されている、光導波路付き配線基板（請求項２）も含まれる。
上記光素子は、光電変換素子の発光素子および受光素子であって、例えばＳｉやＧａＡｓなどからなり、その熱膨張率は、約６ｐｐｍ／Ｋ以下である。
付言すれば、前記上緩和層は、前記光導波路の両端に位置する反射ミラー面の上方の位置に一対の透孔を形成しており、かかる一対の透孔の上方で且つ上緩和層の表面上に、前記絶縁性基板の熱膨張率よりも低い熱膨張率である光素子がそれぞれ実装されている、光導波路付き配線基板も含まれ得る。

更に、本発明には、前記光素子に隣接し且つ前記光導波路と反対側の前記上緩和層の表面上に当該光素子と導通する前記動作素子が実装されている、光導波路付き配線基板（請求項３）も含まれる。
尚、上記動作素子は、これと導通する光素子に対し、電気信号から所定の光信号への変換指令、あるいは、光信号から所定の電気信号への変換指令を出して動作せしめるもので、例えば上記指令を形成する動作回路などを内蔵するＩＣチップなどの電子部品が用いられる。また、互いに導通する動作素子と光素子とは、両者同数の形態に限らず、複数の光素子に対して個別に異なる指令を出し得る１つの動作素子を用いる形態としても良い。

前記光導波路付き配線基板（請求項１）によれば、光導波路と絶縁性基板との間および当該光導波路の上方に両者の熱膨張率の中間の熱膨張率を有する下緩和層および上緩和層が個別に配置される。このため、熱膨張しにくい絶縁性基板と熱膨張し易い光導波路の間は基より、かかる光導波路と上緩和層との間における応力を低減して緩和することができる。従って、温度変化を伴う環境下で長期間にわたり使用する場合や、光導波路の上方に熱膨張率の低い光素子や動作素子を実装する場合でも、光導波路の変形やクラックなどを防止できるため、安定した光信号の授受が可能となり、信頼性の高い光導波路付き配線基板とすることが可能となる。

また、前記光導波路付き配線基板(請求項２)によれば、絶縁性基板と光導波路との間に両者の熱膨張率の中間の熱膨張率である下緩和層が位置し、且つ光導波路と光素子との間に両者の熱膨張率の中間の熱膨張率である上緩和層が位置しているため、厚み方向において段階的な熱膨張構造となる。従って、温度変化を伴う環境下において長期間使用しても、光導波路に応力が加わりにくなるため、変形やクラックなどを防止でき、安定した光信号の授受が可能となる。

更に、前記光導波路付き配線基板(請求項３)によれば、光導波路の上方に光素子と共にこれを動作せしめる動作素子が実装されるため、光素子および光導波路を介して光信号の伝送を確実に行える。また、動作素子の熱膨張率が前記絶縁性基板のそれと同等であっても、光導波路に対して応力を加えにくくできる。

以下において、本発明を実施するための形態について説明する。
図１は、本発明における１形態の光導波路付き配線基板Ｋ１の断面を示す。
かかる光導波路付き配線基板Ｋ１は、図１に示すように、平坦な表面２を有する絶縁性基板１、かかる表面２の上方に配置され且つ熱膨張率が絶縁性基板１よりも高い光導波路Ｃ、かかる光導波路Ｃと上記絶縁性基板１と間に形成される下緩和層１１、および上記光導波路Ｃの上方に形成される上緩和層２６を備える。かかる下緩和層１１および上緩和層２６の熱膨張率は、上記絶縁性基板１と光導波路Ｃとの中間である。

図１に示すように、絶縁性基板１は、熱膨張率が約６ｐｐｍ／Ｋのガラス−セラミック、熱膨張率が約７ｐｐｍ／Ｋのアルミナ、または熱膨張率が約４．５ｐｐｍ／Ｋの窒化アルミニウム(ＡｌＮ)からなるセラミック層Ｓ１〜Ｓ４を積層したものである。かかる絶縁性基板１の表面２、裏面３、およびセラミック層Ｓ１〜Ｓ４の間には、Ａｇなどからなる所定パターンの配線層６〜８などが形成されている。尚、裏面３の配線層１０は、接続端子(表面電極)である。
また、配線層６〜１０は、セラミック層Ｓ１〜Ｓ４を貫通するＡｇなどからなるビア導体ｖを介して接続されている。尚、セラミック層Ｓ１〜Ｓ４の厚みは、約０．２ｍｍ、配線層６などの厚みは、約１５μｍである。また、絶縁性基板１は、４枚のグリーンシートやその表面に印刷などにより所定パターンで形成した導電性ペーストなどを用いて、公知の製造方法で形成したものである。

図１に示すように、光導波路Ｃは、断面矩形のクラッド２０と、かかるクラッド２０に内蔵された断面正方形を呈する複数のコア２２との２重構造体であり、左右の両端には４５度の反射ミラー面２４が対称に形成されている。かかるクラッド２０およびコア２２は、熱膨張率が約７０〜９０ｐｐｍ／Ｋのアクリル系樹脂(例えばＰＭＭＡ)、熱膨張率が約６０〜７０ｐｐｍ／Ｋのエポキシ系樹脂、または熱膨張率が約１００〜１２０ｐｐｍ／Ｋのポリシラン系樹脂からなり、光の屈折率においてクラッド２０は、コア２２よりも約０．３〜５％低い。
尚、コア２２の一辺は、約５０μｍである。また、反射ミラー面２４は、光の反射が可能な範囲で、３０〜６０度の傾斜角が適宜選定される。

図１に示すように、絶縁性基板１の表面２上には、厚みが約４０μｍの下緩和層１１が形成され、かかる下緩和層１１の表面１２に上記光導波路Ｃが形成されている。かかる光導波路Ｃを除いた表面１２上には、接続端子の配線４と、接続配線５とが形成され、配線４と前記絶縁性基板１の配線層６との間は、かかる下緩和層１１を貫通するビア導体ｖを介して接続されている。光導波路Ｃは、下緩和層１１の表面１２に直に接着するか、かかる表面１２に立設する図示しない複数の金属ピンを貫通させることで位置固定されている。
図１に示すように、両端の反射ミラー面２４付近を除く光導波路Ｃの上方には、厚みが約４０μｍの上緩和層２６が形成されている。下緩和層１１および上緩和層２６は、例えばエポキシ系またはエポキシアクリレート系樹脂やワニスをスピンコートして硬化したものであり、それらの熱膨張率は、絶縁性基板１と光導波路Ｃとの中間(約２０〜６５ｐｐｍ／Ｋ)である。

図１に示すように、左側の配線４と接続配線５の一端とに、ハンダｈを介してＩＣチップ(動作素子)１４ａの接続端子１３，１５を接続することで、かかるＩＣチップ１４ａを下緩和層１１の表面１２上に実装している。また、接続配線５の他端にハンダｈを介して発光素子(光素子)１６の接続端子１７を接続することで、かかる発光素子１６を表面１２上に実装している。尚、発光素子１６の図示しない発光部は、光導波路Ｃの左端の反射ミラー面２４の真上に位置している。
図１に示すように、右側の配線４と接続配線５の一端とに、ハンダｈを介してＩＣチップ(動作素子)１４ｂの接続端子１３，１５を接続することで、かかるＩＣチップ１４ｂを下緩和層１１の表面１２上に実装している。また、接続配線５の他端にハンダｈを介して受光素子(光素子)１８の接続端子１９を接続することで、かかる受光素子１８を表面１２上に実装している。尚、受光素子１８の図示しない受光部は、光導波路Ｃの右端の反射ミラー面２４の真上に位置している。

ＩＣチップ１４ａ，１４ｂは、配線４やビア導体ｖなどを介して、絶縁性基板１内から所要の電力を予め供給されている。図１で左側のＩＣチップ１４ａは、所定の動作を指示する電気信号を、接続配線５、ハンダｈ、および接続端子１７を介して、発光素子１６に伝送する。そして、図１中の矢印で示すように、発光素子１６から発光された光信号は、左側の反射ミラー面２４に反射して光導波路Ｃのコア２２中をその周面に多重反射しつつ右方向に伝送される。かかる光信号は、コア２２中から右側の反射ミラー面２４に反射して、受光素子１８に伝送され、電気信号に変換された後、接続配線５などを経て右側のＩＣチップ１４ｂに伝送される。この結果、ＩＣチップ１４ａ，１４ｂ間の信号伝送を、上記経路で且つ光信号を介して高速度で行うことができる。

尚、図１において、ＩＣチップ１４ａ，１４ｂおよび発光素子１６と受光素子１８とを、それぞれ左右反対に配置(実装)することで、上記と反対の経路で光信号を介したＩＣチップ１４ａ，１４ｂ間の信号伝送を高速度行うこともできる。
また、図１において、ＩＣチップ１４ａ，１４ｂの奥行き方向に隣接して新たなＩＣチップ１４ｂ，１４ａを前記同様に配置(実装)し、且つ発光素子１６および受光素子１８の奥行き方向に隣接して新たな受光素子１８および発光素子１６を前記同様に配置しても良い。かかる複数組のＩＣチップ１４ａ，１４ｂ、発光素子１６、および受光素子１８と、光導波路Ｃの複数のコア２２とにより、図１で左右の双方から電気信号を光信号を介して反対側に高速度で伝送可能となる。

以上のような光信号を伝送する光導波路Ｃを用いる高速度の信号伝送を、温度変化を伴う環境下で長期間にわたり行っても、かかる光導波路Ｃと絶縁性基板１との間に下緩和層１１が位置し、且つ当該光導波路Ｃの上方に上緩和層２６が位置しているため、光導波路Ｃに加わる応力が確実に緩和される。即ち、熱膨張し易い光導波路Ｃは、熱膨張しにくい絶縁性基板１との間の下緩和層１１により受ける応力を低減されるだけでなく、それらと反対側の上緩和層２６によっても受ける応力が相殺されて低減される。このため、光導波路Ｃのクラッド２０やコア２２に変形や割れが生じにくくなり、安定した光信号の伝送が可能となるため、信頼性の高い光導波路付き配線基板Ｋ１となる。
尚、光導波路付き配線基板Ｋ１は、その絶縁性基板１の裏面３に設けた配線層１０を介して、図示しないマザーボードなどのプリント基板上に実装される。

図２は、前記配線基板Ｋ１の変形形態である光導波路付き配線基板Ｋ２の断面を示す。かかる配線基板Ｋ２は、図２に示すように、絶縁性基板３０と、その表面(第１主面)４２ａに形成された下緩和層４６と、その表面４６ａの中央付近に形成された光導波路Ｃと、かかる光導波路Ｃの両端部を除く上方に形成された上緩和層２６と、を備えている。
図２に示すように、絶縁性基板３０は、熱膨張率が約１５ｐｐｍ／Ｋの例えばエポキシ系樹脂とガラスクロスの複合材料とからなるコア基板３１、その表面３２上方に形成した絶縁層３８，４２、およびコア基板３１の裏面３３に形成したソルダーレジスト層(絶縁層)３９を含んでいる。コア基板３１は、厚みが約０．８ｍｍで、その表面３２と裏面３３との間を貫通する複数のスルーホール３４には、ほぼ円筒形で銅メッキ膜からなるスルーホール導体３５が個別に形成され、かかるスルーホール導体３５の内側に充填樹脂３６が形成されている。

図２に示すように、コア基板３１の表面３２には、銅メッキ膜からなり且つ所定パターンを有する配線層４０が形成され、前記スルーホール導体３５の上端と導通している。また、絶縁層３８，４２間には、上記同様の配線層４４が、絶縁層４２と下緩和層４６との間には、上記同様の配線層４８が形成されている。更に、配線層４０，４４，４８間は、絶縁層３８，４２に形成したフィルドビア導体ｖ(以下、ビア導体ｖとする)を介して導通されている。尚、絶縁層３８，４２の厚みは約４０μｍであり、配線層４０などの厚みは約１５μｍである。
一方、図２に示すように、コア基板３１の裏面３３には、銅メッキ膜からなる所定パターンの配線層４１が形成され、かかる配線層４１は、前記スルーホール導体３５の下端と接続されている。かかる配線層４１と裏面３３の下方には、厚みが約３０μｍのソルダーレジスト層３９が形成され、その表面(第２主面)４９に開口する開口部４３の底面には、上記配線層４１から延びた配線４５が位置する。かかる配線(接続端子)４５は、その表面にＮｉメッキおよびＡｕメッキが被覆され、図示しないマザーボードなどのプリント基板との接続に活用される。

下緩和層４６は、厚みが約４０μｍで、エポキシ系の樹脂フィルムを貼り付けるか、ワニスをスピンコートした後で硬化させたもので、図２に示すように、かかる下緩和層４６の表面４６ａ上の左右の両端部には、銅メッキ膜からなる接続端子の配線４７が形成され、上記配線層４８とフィルドビア導体ｖを介して導通されている。左右の各配線４７に隣接する表面４６ａ上には、銅メッキ膜からなる前記同様の接続配線５がそれぞれ形成されている。
また、図２に示すように、下緩和層４６の表面４６ａの中央付近には、前記同様の光導波路Ｃが配置されている。かかる光導波路Ｃの反射ミラー面２４を含む両端部を除いた上方には、前記同様の上緩和層２６が形成されている。尚、下緩和層４６、配線４７、接続配線５、および前記絶縁性基板３０は、公知のセミアデティブ法、サブトラクティブ法、フォトリソグラフィ技術などで形成される。

図２に示すように、左側の配線４７と接続配線５の一端とに、ハンダｈを介してＩＣチップ(動作素子)１４ａの接続端子１３，１５を接続することで、かかるＩＣチップ１４ａを下緩和層４６の表面４６ａ上に実装している。また、接続配線５の他端にハンダｈを介して発光素子(光素子)１６の接続端子１７を接続することで、かかる発光素子１６を表面４６ａ上に実装している。尚、発光素子１６の発光部は、光導波路Ｃの左端の反射ミラー面２４の真上に位置している。
図２に示すように、右側の配線４７と接続配線５の一端とに、ハンダｈを介してＩＣチップ(動作素子)１４ｂの接続端子１３，１５を接続することで、かかるＩＣチップ１４ｂを下緩和層４６の表面上４６ａに実装している。また、接続配線５の他端にハンダｈを介して受光素子(光素子)１８の接続端子１９を接続することで、かかる受光素子１８を表面４６ａ上に実装している。尚、受光素子１８の受光部は、光導波路Ｃの右端の反射ミラー面２４の真上に位置している。
上記ＩＣチップ１４ａおよび発光素子１６とＩＣチップ１４ｂおよび受光素子１８とは、互いに隣接し且つ光導波路Ｃを含めて平面視で直線状に配列される。

ＩＣチップ１４ａ，１４ｂは、配線４７やビア導体ｖなどを介して、絶縁性基板３０内から所要の電力を予め供給されている。図２で左側のＩＣチップ１４ａは、所定の動作を指示する電気信号を、接続配線５、ハンダｈ、および接続端子１７を介して、発光素子１６に伝送する。そして、図２中の矢印で示すように、発光素子１６から発光された光信号は、左側の反射ミラー面２４に反射して光導波路Ｃのコア２２中をその周面に多重反射しつつ右方向に伝送される。かかる光信号は、コア２２中から右側の反射ミラー面２４に反射して、受光素子１８に伝送され、電気信号に変換された後、接続配線５などを経て右側のＩＣチップ１４ｂに伝送される。この結果、ＩＣチップ１４ａ，１４ｂ間の信号伝送を、上記経路で光信号を介して高速度で行うことができる。

尚、図２においても、ＩＣチップ１４ａ，１４ｂおよび発光素子１６と受光素子１８とを、左右反対に配置(実装)することで、上記と反対の経路で光信号を介たしＩＣチップ１４ａ，１４ｂ間の信号伝送を高速度で行うこともできる。
また、図２においても、ＩＣチップ１４ａ，１４ｂの奥行き方向に隣接して新たなＩＣチップ１４ｂ，１４ａを前記同様に配置し、且つ発光素子１６および受光素子１８の奥行き方向に隣接して新たな受光素子１８および発光素子１６を前記同様に配置しても良い。かかる複数組のＩＣチップ１４ａ，１４ｂ、発光素子１６、および受光素子１８と、光導波路Ｃの複数のコア２２とにより、図２にても左右の双方から電気信号を光信号を介して反対側に高速度で伝送可能となる。

以上のような光信号を伝送する光導波路Ｃを用いる高速度の信号伝送を、温度変化を伴う環境下で長期間行っても、かかる光導波路Ｃと絶縁性基板３０との間に下緩和層４６が位置し、且つ当該光導波路Ｃの上方に上緩和層２６が位置しているため、光導波路Ｃに加わる応力が確実に緩和される。即ち、熱膨張率の高い光導波路Ｃは、熱膨張率の低い絶縁性基板３０との間の下緩和層４６で受ける応力を低減されるだけでなく、それらと反対側の上緩和層２６によっも受ける応力を相殺して低減される。従って、光導波路Ｃのクラッド２０やコア２２に変形や割れが生じにくくなり、安定した光信号の伝送が可能となるため、信頼性の高い光導波路付き配線基板Ｋ２となる。

図３は、異なる形態の光導波路付き配線基板Ｋ３の断面を示す。かかる配線基板Ｋ３は、図３に示すように、前記同様の絶縁性基板１と、その表面２上に形成した下緩和層５０と、その表面５１上の中央付近に配置した前記同様の光導波路Ｃと、かかる光導波路Ｃおよび下緩和層５０の左右の表面５１の上方に形成した上緩和層５２と、を備えている。上緩和層５２の表面５３上方には、ＩＣチップ(動作素子)５６，６０と発光素子６４および受光素子６７とが実装されている。
下緩和層５０も前記下緩和層１１などと同様の厚みおよび特性を有する。上緩和層５２は、下緩和層５０よりも厚肉で、図３に示すように、光導波路Ｃの側面および上面を覆い、光導波路Ｃの反射ミラー面２４の真上付近に一対の透孔５４，５５を形成している。かかる上緩和層５２も前記同様の特性を有する。

図３に示すように、上緩和層５２の表面５３上の両端付近には、Ｃｕなどからなる前記同様の配線４がそれぞれ形成され、上・下緩和層５２，５０を貫通するビア導体ｖを介して、絶縁性基板１の配線層６と接続されている。上記表面５３上における左右の両端付近には、配線４に隣接し且つ透孔５４，５５との間に前記同様の接続配線５がそれぞれ形成されている。
図３に示すように、左側の配線４と接続配線５の一端とに、図示しないハンダを介してＩＣチップ(動作素子)５６の接続端子５７，５８を接続することで、かかるＩＣチップ５６を上緩和層５２の表面５３上に実装している。また、接続配線５の他端にハンダを介して発光素子(光素子)６４の接続端子６５を接続し、且つ表面５３上に突出する支持片６６に先端部を支持することによって、かかる発光素子６４を表面５３上に実装している。
尚、上記発光素子６４は、Ｓｉ(熱膨張率：約３．６ｐｐｍ／Ｋ)またはＧａＡｓ(熱膨張率：約６．０ｐｐｍ／Ｋ)からなり、ＩＣチップ５６も同様である。また、発光素子６４の図示しない発光部は、光導波路Ｃの左端の反射ミラー面２４および透孔５４の真上に位置している。

図３に示すように、右側の配線４と接続配線５の一端とに、図示しないハンダを介してＩＣチップ(動作素子)６０の接続端子６１，６２を接続することで、かかるＩＣチップ６０を上緩和層５２の表面５３上に実装している。また、接続配線５の他端にハンダを介して受光素子(光素子)６７の接続端子６９を接続し、且つ表面５３上に突出する支持片６８に先端部を支持することで、かかる受光素子６７を表面５３上に実装している。尚、受光素子６７の図示しない受光部は、光導波路Ｃの右端の反射ミラー面２４および透孔５５の真上に位置している。
尚、上記受光素子６７も、Ｓｉ(熱膨張率：約３．６ｐｐｍ／Ｋ)またはＧａＡｓ(熱膨張率：約６．０ｐｐｍ／Ｋ)からなり、ＩＣチップ６０も同様である。また、光導波路Ｃのクラッド２０が断面長方形で且つその中に複数のコア２２が平行に内蔵されている場合、透孔５４，５５は、かかる複数のコア２２と直交する平面視で長方形の形態とするほか、各コア２２の反射ミラー面２４ごとにほぼ正方形とした複数個の形態としても良い。

ＩＣチップ５６，６０は、配線４やビア導体ｖなどを介して、絶縁性基板１内から所要の電力を予め供給されている。図３で左側のＩＣチップ５６は、所定の動作を指示する電気信号を、接続配線５、ハンダ、および接続端子６５を介して、発光素子６４に伝送する。
そして、図３中の矢印で示すように、発光素子６４から発光された光信号は、透孔５４を経て、左側の反射ミラー面２４に反射して光導波路Ｃのコア２２中をその周面に多重反射しつつ右方向に伝送される。かかる光信号は、コア２２中から右側の反射ミラー面２４に反射し、透孔５５を経て受光素子６７に伝送され、電気信号に変換された後、接続配線５などを経て右側のＩＣチップ６０に伝送される。従って、ＩＣチップ５６，６０間の信号伝送を、上記経路における光信号を介して高速度で行える。

尚、図３において、ＩＣチップ５６，６０および発光素子６４と受光素子６７とを、それぞれ左右反対に配置(実装)することで、上記と反対の経路で光信号を介したＩＣチップ５６，６０間の信号伝送を高速度行うこともできる。
また、図３において、ＩＣチップ５６，６０の奥行き方向に隣接して新たなＩＣチップ６０，５６を前記同様に配置(実装)し、且つ発光素子６４および受光素子６７の奥行き方向に隣接して新たな受光素子６７および発光素子６４を前記同様に配置しても良い。かかる複数組のＩＣチップ５６，６０、発光素子６４、および受光素子６７と、光導波路Ｃの複数のコア２２とにより、図３にて左右の双方から電気信号を光信号を介して反対側に高速度で伝送可能となる。

以上のような光導波路付き配線基板Ｋ３によれば、最も高い熱膨張率の光導波路Ｃに隣接して中間的な熱膨張率の下緩和層５０および上緩和層５２が位置し、且つこれらを介して最も熱膨張率が低い絶縁性基板１や発光素子６４および受光素子６７などが配置された厚み方向において段階的な熱膨張構造となっている。このため、温度変化を伴う環境下で長期間使用しても、光導波路Ｃには応力が加わりにくくなると共に、発光素子６４および受光素子６７の実装時およびその後にても実装位置ずれが生じにくなる。また、光導波路Ｃは、上緩和層５２に覆われているため、そのクラッド２０やコア２２が吸水しにくくなり、その屈折率が安定する。従って、光導波路Ｃのクラッド２０やコア２２に変形や割れが生じにくくなり、安定した光信号の伝送が可能となるため、信頼性が一層高まる。

ここで、前記光導波路付き配線基板Ｋ３の製造方法について説明する。
予め、複数枚のグリーンシートおよびその表面などに印刷にて導電性ペーストのパターンなどを形成し、これらを積層し且つ焼成することで、図４の部分断面図で示すように、絶縁性基板１を製作しておく。
次に、図５に示すように、絶縁性基板１の表面２上に、エポキシ系樹脂フィルムの貼り付け、またはワニスをスピンコートし且つ硬化することで、熱膨張率が約２０〜６５ｐｐｍ／Ｋで且つ前記厚みの下緩和層５０を形成する。

次いで、図６に示すように、下緩和層５０の表面５１上に光導波路Ｃを形成する。即ち、クラッド２０およびコア２２からなる複合樹脂材を表面５１に配置し、その両端を光路変換構造とすることで、両端に反射ミラー面２４を対称に有する光導波路Ｃ(厚み約１５０μｍ)を表面５１上に形成できる。
更に、図７に示すように、下緩和層５０の表面５１上および光導波路Ｃの上に、エポキシアクリレート系のワニスをスピンコートすることにより、熱膨張率が約４０〜５０ｐｐｍ／Ｋで且つ前記厚みの上緩和層５２を形成する。尚、上緩和層５２の厚みは、表面５１上で約２００μｍ、光導波路Ｃ上で約４０μｍである。

次に、図８に示すように、上緩和層５２における光導波路Ｃの一対の反射ミラー面２４の真上付近に、公知のフォトリソグラフィ技術によって透孔５４，５５を形成する。併せて、上緩和層５２および下緩和層５０の両端付近に、レーザ加工によりスルーホールを形成し、その内壁に無電解銅メッキおよび電解銅メッキを施して、図８に示すように、前記配線層６に接続するビア導体ｖを形成する。
次いで、図９に示すように、透孔５４，５５の開口部に隣接して、公知のフォトリソグラフィ技術などにより、所要本数の接続配線５および所要数の配線４を形成する。また、これらと反対側の透孔５４，５５の開口部には、上緩和層５２と同様な樹脂からなる支持片６６，６８が上記同様の技術によって突設される。

そして、図１０に示すように、右側の配線４と接続配線５の一端とに、ハンダ(図示せず)を介してＩＣチップ(動作素子)６０の接続端子６１，６２を接続することで、かかるＩＣチップ６０を上緩和層５２の表面５３上に実装する。
また、接続配線５の他端にハンダを介して受光素子(光素子)６７の接続端子６９を接続し、且つ支持片６８に先端部を支持することで、かかる受光素子６７を表面５３上に実装する。この際、受光素子６７の受光部(図示せず)は、光導波路Ｃの右端の反射ミラー面２４および透孔５５の真上に位置している。
更に、図１０に示すように、左側の配線４と接続配線５の一端とに、ハンダを介してＩＣチップ(動作素子)５６の接続端子５７，５８を接続することで、かかるＩＣチップ５６を上緩和層５２の表面５３上に実装する。また、接続配線５の他端にハンダを介して発光素子(光素子)６４の接続端子６５を接続し、且つ支持片６６に先端部を支持することで、かかる発光素子６４を表面５３上に実装する。この際、発光素子６４の発光部(図示せず)は、光導波路Ｃの左端の反射ミラー面２４および透孔５４の真上に位置している。

この結果、前記図３で示した光導波路付き配線基板Ｋ３を得ることができる。
尚、絶縁性基板１を前記樹脂からなる絶縁性基板３０に置き換えて、以上のような各工程を経ることにより、全体がほぼ樹脂からなる上記配線基板Ｋ３と同様の光導波路付き配線基板を得ることも可能である。

本発明は、以上において説明した各形態に限定されるものではない。
例えば、前記光導波路Ｃは、断面正方形のクラッド２０とその内側に断面正方形の１本のコア２２とからなる形態としても良い。
また、光導波路は、マルチモードの前記光導波路Ｃのほか、シングルモードとしも良い。
更に、前記光導波路Ｃの素材は、前記アクリル樹脂などのほか、シロキサンポリマやフッ素ポリイミドとしても良い。
また、前記光導波路Ｃは、両端の前記反射ミラー面２４を省略した直角の端面とし、かかる両端面に近接して鏡面の傾斜した反射ミラー面を有する断面三角形の反射材を配置しても良い。
更に、前記配線層６などやビア導体ｖは、前記ＡｇやＣｕに限らず、Ｗ、Ｍｏ、Ａｇ−Ｃｕ、Ｃｕ−Ｗなどの金属または合金としても良い。
加えて、前記絶縁性基板３０を形成する前記ガラスクロスに替えて、樹脂繊維やその他の材料を適用しても良い。

本発明の光導波路付き配線基板の１形態を示す断面図。 上記光導波路付き配線基板の変形形態を示す断面図。 異なる形態の光導波路付き配線基板を示す断面図。 上記光導波路付き配線基板の製造工程を示す部分断面図。 図４に続く製造工程を示す部分断面図。 図５に続く製造工程を示す部分断面図。 図６に続く製造工程を示す部分断面図。 図７に続く製造工程を示す部分断面図。 図８に続く製造工程を示す部分断面図。 図９に続く製造工程を示す部分断面図。

符号の説明

１，３０…………………………絶縁性基板
２，４２ａ………………………表面
１１，４６，５０………………下緩和層
１４ａ，１４ｂ，５６，６０…ＩＣチップ(動作素子)
１６，６４………………………発光素子(光素子)
１８，６７………………………受光素子(光素子)
２４………………………………反射ミラー面
２６，５２………………………上緩和層
５３………………………………上緩和層の表面
５４，５５………………………透孔
ｖ…………………………………ビア導体
Ｃ…………………………………光導波路
Ｋ１〜Ｋ３………………………光導波路付き配線基板

Claims (3)

1. 表面を有する絶縁性基板と、
   上記絶縁性基板の表面上方に配置され且つ熱膨張率が上記絶縁性基板の熱膨張率よりも高い光導波路と、
   上記絶縁性基板の表面と光導波路との間およびかかる光導波路の上方に形成され、且つ熱膨張率が上記絶縁性基板と上記光導波路との中間である下緩和層および上緩和層と、を含み、
   上記下緩和層および上緩和層の何れか一方の表面上に、光素子および該光素子に導通する動作素子が実装され、
   上記下緩和層には、上記動作素子と導通するビア導体が貫通している、
   ことを特徴とする光導波路付き配線基板。
2. 前記上緩和層は、前記光導波路の両端に位置する反射ミラー面の上方の位置に一対の透孔を形成しており、かかる一対の透孔の上方で且つ上緩和層の表面上に前記光素子がそれぞれ実装されている、
   請求項１に記載の光導波路付き配線基板。
3. 前記光素子に隣接し且つ前記光導波路と反対側の前記上緩和層の表面上に当該光素子と導通する前記動作素子が実装されている、
   請求項２に記載の光導波路付き配線基板。

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