JP4476743B2 - 光部品支持基板及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、光部品支持基板及びその製造方法に関するものである。

近年、インターネットに代表される情報通信技術の発達や、情報処理装置の処理速度の飛躍的向上などに伴って、画像等の大容量データを送受信するニーズが高まりつつある。かかる大容量データを情報通信設備を通じて自由にやり取りするためには１０Ｇｂｐｓ以上の情報伝達速度が望ましく、そのような高速通信環境を実現しうる技術として光通信技術に大きな期待が寄せられている。一方、機器内の配線基板間での接続、配線基板内の半導体チップ間での接続、半導体チップ内での接続など、比較的短い距離における信号伝達経路に関しても、高速で信号を伝送することが近年望まれている。このため、従来一般的であった金属ケーブルや金属配線から、光ファイバや光導波路を用いた光伝送へと移行することが理想的である考えられている。
ここで、光学素子が搭載されるとともに、その光学素子と光ファイバや光導波路との間で光通信を行う配線基板が従来提案されている（例えば、特許文献１，２参照、非特許文献１）。特許文献１，２には、光学素子を実装した外部基板を配線基板上にはんだバンプにて接続してリフローする際のセルフアライメント作用により、外部基板と配線基板とを所定の位置に配置できる、という技術が開示されている。また、非特許文献１には、光学素子を実装したポリイミドテープをドリル加工してガイドピン穴を貫通形成し、そのガイドピン穴に位置合わせ用のガイドピンを支持させ、光ファイバの先端に設けたＭＴコネクタと光学素子とを前記ガイドピンを基準として位置合わせした光モジュール構造が開示されている。なお、特許文献１，２の位置合わせ構造が、リフロー時のセルフアライメント作用による消極的なものであるとすると、非特許文献１の位置合わせ構造は、ガイドピンの嵌合による積極的なものであるといえる。従って、非特許文献１の位置合わせ構造によれば、光軸合わせの精度を向上しやすくなるものと考えられている。
特開２００２−２３６２２８号公報 特開平８−２５０５４２号公報 ２００２ ＩＣＥＰ Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｐ．２１１−２１５ 「Optical Packaging Module with Tape-Platform Technology」

ところが、非特許文献１に記載の構造を実現するためには、基材であるポリイミドテープに直接精密ドリル加工を施してガイドピン穴を形成する必要があるが、かかる基材は十分な剛性を有しておらず変形等を起こしやすい。ゆえに、ガイドピン穴の精度が悪くなりやすく、ガイドピンの位置精度を高くすることができないという欠点がある。

そこで、ガラスクロス等のような無機繊維材料を基材としてそれに樹脂を含浸させた構造の樹脂基板を用いれば、低熱膨張・高剛性となる結果、ガイドピン穴の精度の悪化が防止できるものと考えられる。しかしながら、この種の樹脂基板を用いた場合には、樹脂よりも硬質なガラスクロスの存在によって、精密ドリル加工が難しくなる。よって、前記光モジュールを製造するときの困難さが増してしまう。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、部品同士を確実に位置合わせでき、しかも製造が容易な光部品支持基板及びその製造方法を提供することにある。

そして上記課題を解決するための手段としては、主面を有する樹脂基板と、前記樹脂基板を貫通するように設けられた貫通穴と、前記貫通穴の内壁面に形成されためっき部とを有するスルーホール部と、前記樹脂基板の前記主面側にてその一部が突出し、光伝送機能、集光機能及び光反射機能のうちの少なくとも１つを有する光部品の有する位置合わせ凹部に対して嵌合可能な位置合わせ用ガイド部材とを備え、前記主面にて開口するガイド部材支持穴が、前記スルーホール部のある箇所に対応して形成されるとともに前記めっき部の内周面の一部を削り取ることにより形成されためっき部中央孔であり、そのガイド部材支持穴に前記位置合わせ用ガイド部材が嵌合されて支持されていることを特徴とする光部品支持基板がある。また、別の手段としては、主面を有する樹脂基板と、前記樹脂基板を貫通するように設けられた貫通穴と、前記貫通穴の内壁面に形成されためっき部と、前記めっき部内に充填された充填剤とを有するスルーホール部と、前記樹脂基板の前記主面側にてその一部が突出し、光伝送機能、集光機能及び光反射機能のうちの少なくとも１つを有する光部品の有する位置合わせ凹部に対して嵌合可能な位置合わせ用ガイド部材とを備え、前記主面にて開口するガイド部材支持穴が、前記スルーホール部のある箇所に対応して形成されるとともに前記充填剤の中心部を削り取ることにより形成され、そのガイド部材支持穴に前記位置合わせ用ガイド部材が嵌合されて支持されていることを特徴とする光部品支持基板もある。なお、「樹脂基板」は、無機繊維材料を含んで構成されたものであることがよく、さらには無機繊維材料からなる基材に樹脂を含浸させたコア部を有するものであることがよい。

従って、この光部品支持基板のガイド部材支持穴は、樹脂基板においてスルーホール部のある箇所に対応して配置されており、それゆえ樹脂基板自体を直接穴加工することなく形成可能である。よって、たとえ無機繊維材料を含んでいたとしても精密穴加工を簡単にかつ低コストで行うことができ、製造が容易な光部品支持基板を提供することが可能となる。また、無機繊維材料を含んで樹脂基板を構成した場合には、その低熱膨張化及び高剛性化が図られるため、ガイド部材支持穴及び位置合わせ用ガイド部材の位置精度を向上させることができる。このため、部品同士を確実な位置合わせできる光部品支持基板を提供することが可能となる。

光部品支持基板を構成する樹脂基板は、無機繊維材料からなる基材に、ＥＰ樹脂（エポキシ樹脂）、ＰＩ樹脂（ポリイミド樹脂）、ＢＴ樹脂（ビスマレイミド−トリアジン樹脂）、ＰＰＥ樹脂（ポリフェニレンエーテル樹脂）等の樹脂を含浸させたコア部を有するものが好適である。なお、無機繊維材料としては、ガラスクロス等を挙げることができる。

前記樹脂基板は、樹脂絶縁層と金属導体層とを交互に積層してなるビルドアップ層をコア部の表層に有するビルドアップ配線基板であってもよい。なお、ビルドアップ層はコア部の片側のみに存在していてもよく、両側に存在していてもよい。ガイド部材支持穴の一部がビルドアップ層にも設けられるような場合、ビルドアップ層は無機繊維材料を含んで構成されていないことが好ましい。また、前記樹脂基板の形状は特に限定されないが、少なくとも１つの主面を有するものであることがよく、例えば平板状の樹脂基板を用いることが好適である。

光部品支持基板を構成するスルーホール部は樹脂基板に設けられている。かかるスルーホール部は、コア部を貫通する貫通穴または樹脂基板を貫通する貫通穴に、少なくとも金属を含む材料を設けた構造を有している。より具体的には、前記貫通穴の内壁面に銅、銀、ニッケル等のめっきを析出させた構造、前記貫通穴内に金属を含む充填剤を充填した構造、あるいは前記貫通穴の内壁面にめっきを析出させたうえで充填剤を充填した構造などが挙げられる。なお、穴加工の容易性の観点からすると、前記スルーホール部は無機繊維材料を含んでいないことが好ましい。また、前記スルーホール部は、導体間の導通に関与するものであってもよく、特に導通に関与しないものであってもよい。

光部品支持基板を構成する樹脂基板は、ガイド部材支持穴を所定箇所に有している。ガイド部材支持穴は主面側においてのみ開口する（即ち開口部を１つ有する）非貫通穴であってもよく、主面とは反対側の面側においても開口する（即ち開口部を２つ有する）貫通穴であってもよい。ガイド部材支持穴の大きさについては特に限定されず、位置合わせ用ガイド部材が支持可能な程度であればよい。

かかるガイド部材支持穴は、スルーホール部のある箇所に対応して形成されている。ガイド部材支持穴の好適例としては、例えば、スルーホール部に充填された充填剤の一部を削り取ることにより形成されたものや、スルーホール部における貫通穴に施されためっきの内周面を削り取ることにより形成されたもの等がある。

光部品支持基板を構成する位置合わせ用ガイド部材は、光部品の有する位置合わせ凹部に対して嵌合可能な構造を有している。前記位置合わせ用ガイド部材は、前記ガイド部材支持穴に嵌合されることでスルーホール部を介して樹脂基板に支持される。このような支持状態において、位置合わせ用ガイド部材の一部は樹脂基板の主面側にて突出する。ここで位置合わせ用ガイド部材の形状については特に限定されないが、例えばピン状のもの（ガイドピン）が好ましく、その材料としてはある程度硬質な金属がよい。かかるガイドピンは精密加工穴に嵌着されることが好ましい。その理由は、精密加工穴であると、光軸合わせの際の基準となる位置合わせ用ガイド部材を、正しい位置にて支持することができるからである。また、位置合わせ用ガイド部材の直径（特に樹脂基板の主面側にて突出する部分の直径）については、光部品の有する位置合わせ凹部と嵌合できるように、当該位置合わせ凹部とほぼ同径であることが好ましい。前記位置合わせ用ガイド部材の数については特に限定されないが、位置合わせ精度の向上及び固定強度の向上という観点からすると、単数よりは複数であることがよい。
位置合わせ用ガイド部材がガイドピンである場合において、ガイドピンの端部は、軸線方向に対して垂直な平坦面を有していることがよい。このような平坦面があると、例えば、ガイドピンの端部を画像認識してそこを位置合わせの基準とするような場合に、画像認識を行いやすくなるというメリットがある。ただし、ガイドピン端部の外縁を面取りしておくことが好ましい。そして、この構成であると、光部品の位置合わせ凹部に対してガイドピンを嵌合させやすくすることができる。
本発明の光部品支持基板は、光部品と光結合されるべき光学素子を備えていてもよい。ただし、本発明において光学素子は任意の構成要素である。前記光学素子は樹脂基板の主面上に１つまたは２つ以上搭載される。その搭載方法としては、例えば、ワイヤボンディングやフリップチップボンディング等の手法、異方導電性材料を用いた手法などを採用することができる。発光部を有する光学素子（即ち発光素子）としては、例えば、発光ダイオード（Light Emitting Diode；ＬＥＤ）、半導体レーザダイオード（Laser Diode ；ＬＤ）、面発光レーザ（Vertical Cavity Surface Emitting Laser；ＶＣＳＥＬ）等を挙げることができる。これらの発光素子は、入力した電気信号を光信号に変換した後、その光信号を所定部位に向けて発光部から出射する機能を備えている。一方、受光部を有する光学素子（即ち受光素子）としては、例えば、ｐｉｎフォトダイオード（pin Photo Diode；pin ＰＤ）、アバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）等を挙げることができる。これらの受光素子は、光信号を受光部にて入射し、その入射した光信号を電気信号に変換して出力する機能を有している。なお、前記光学素子は発光部及び受光部の両方を有するものであってもよい。前記光学素子に使用する好適な材料としては、例えば、Ｓｉ、Ｇｅ、ＩｎＧａＡｓ、ＧａＡｓＰ、ＧａＡｌＡｓなどを挙げることができる。このような光学素子（特に発光素子）は、動作回路によって動作される。光学素子及び動作回路は、例えば、樹脂基板に形成された導体を介して電気的に接続される。なお、前記光学素子は、樹脂基板に対して直接的に搭載されていてもよいほか、樹脂基板とは別体の支持体を介して間接的に搭載されていてもよい。

本発明の光部品支持基板と位置合わせされるべき光部品は、光伝送機能、集光機能及び光反射機能のうちの少なくとも１つを有している。具体例を挙げると、光伝送機能を有する光部品としては、例えば光導波路や光ファイバなどがある。なお、光導波路を支持する基材も、光伝送機能を有する光部品に該当する。光ファイバと光ファイバを支持する光ファイバコネクタとからなる光部品も、光伝送機能を有する光部品に該当する。集光機能を有する光部品としては、例えばマイクロレンズアレイ等に代表されるレンズ部品などがある。光反射機能を有する光部品としては、例えば光路変換部品などがある。なお、光路変換部が形成された光ファイバコネクタは、光反射機能を有する光部品であるということができる。光路変換部が形成された光導波路は、光伝送機能及び光反射機能を有する光部品であるということができる。なお、本発明の光部品支持基板には、光部品が１つのみ支持されていてもよく、２つ以上の光部品が支持されていてもよい。
前記光導波路とは、光信号が伝搬する光路となるコア及びそのコアを取り囲むクラッドを有した板状またはフィルム状の部材を指し、例えば、ポリマ材料等からなる有機系の光導波路、石英ガラスや化合物半導体等からなる無機系の光導波路等がある。前記ポリマ材料としては、感光性樹脂、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂などを選択することができ、具体的には、フッ素化ポリイミド等のポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、ＵＶ硬化性エポキシ樹脂、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）、重水素化ＰＭＭＡ、重水素フッ素化ＰＭＭＡ等のアクリル樹脂、ポリオレフィン系樹脂などが好適である。
前記光ファイバコネクタとは、本来的には光ファイバ部同士を接続するための手段であるが、ここでは光ファイバ側と基板側とを接続するための手段として用いられる。なお、かかる光ファイバコネクタは、単心光ファイバコネクタであっても、多心光ファイバコネクタであってもよい。また、光ファイバコネクタは、基板側との接続を図るという本来的な機能に加えて、例えば光を反射して光路を変換する等といった付加的な機能を有していてもよい。
そして上記課題を解決するための別の手段としては、上記の光部品支持基板の製造方法であって、前記スルーホール部を有する樹脂基板を準備する準備工程と、前記スルーホール部に対応する箇所に穴加工を行うことにより、前記樹脂基板に前記ガイド部材支持穴を形成する穴明け工程と、前記ガイド部材支持穴に前記位置合わせ用ガイド部材を嵌合支持させるガイド部材取付工程とを含むことを特徴とする光部品支持基板の製造方法がある。

従って、この製造方法の穴明け工程では、スルーホール部に対応する箇所に穴加工を行うため、たとえ樹脂基板が無機繊維材料を含んでいたとしても、それにガイド部材支持穴を簡単にかつ精密に加工形成することができる。よって、光部品支持基板を容易に製造することができる。また、上記課題を解決するためのさらに別の手段としては、主面を有する樹脂基板と、前記樹脂基板に設けられたスルーホール部と、前記樹脂基板の前記主面側にてその一部が突出し、光伝送機能、集光機能及び光反射機能のうちの少なくとも１つを有する光部品の有する位置合わせ凹部に対して嵌合可能な位置合わせ用ガイド部材とを備え、前記主面にて開口するガイド部材支持穴が前記スルーホール部のある箇所に対応して形成され、そのガイド部材支持穴に前記位置合わせ用ガイド部材が嵌合されて支持されていることを特徴とする光部品支持基板の製造方法であって、樹脂基板に対するドリル加工により貫通穴を形成した後、その貫通穴の内周面に対してめっきを施すことにより、前記スルーホール部を有する樹脂基板を準備する準備工程と、前記スルーホール部に対応する箇所に精密ドリル加工による穴加工を行って前記めっきの内周面を削り取ることにより、前記貫通穴よりも小径の前記ガイド部材支持穴を前記樹脂基板に形成する穴明け工程と、前記ガイド部材支持穴に前記位置合わせ用ガイド部材を嵌合支持させるガイド部材取付工程とを含むことを特徴とする光部品支持基板の製造方法がある。

以下、上記の光部品支持基板の製造方法について簡単に説明する。

準備工程では、従来周知の手法に基づいて、スルーホール部を有する樹脂基板を作製して準備しておく。この場合、スルーホール部に金属ペースト等の充填剤を充填し、硬化させておいてもよい。

穴明け工程では、前記スルーホール部に対応する箇所に穴加工を行うことにより、前記樹脂基板に前記ガイド部材支持穴を形成する。穴加工の方法としては従来周知の技術を採用することができるが、この場合には精密穴加工を行うことが望ましい。精密穴加工によってガイド部材支持穴を形成しておけば、光軸合わせの際の基準となる位置合わせ用ガイド部材を、所望とする正しい位置にて支持可能となるからである。精密穴加工の具体的手法としては、ドリル加工、パンチ加工、レーザ加工などがあるが、コスト性などを考慮すると精密ドリルを使用したドリル加工が最も好ましい。なお、穴明け工程後に研磨工程を行うようにしてもよく、これによれば穴内に発生したバリ等を確実に除去することができる。なお、穴明け工程後に、必要に応じて仕上げ加工を行うことにより穴径を微調整してもよい。

例えば、準備工程及び穴明け工程を具体的に以下のように行うこともできる。１）まず、準備工程において、充填剤が充填されたスルーホール部を有する樹脂基板を準備しておく。この場合、樹脂基板に対するドリル加工により貫通穴を形成した後、その貫通穴の内周面に対してめっきを施し、さらに充填剤を充填してもよい。そして、続く穴明け工程において、前記スルーホール部に対応する箇所に精密ドリル加工を行って前記充填剤の一部を削り取ることにより、前記ガイド部材支持穴を樹脂基板に形成する。２）まず、準備工程において、樹脂基板に対するドリル加工により貫通穴を形成した後、その貫通穴の内周面に対してめっきを施すことにより、前記スルーホール部を有する樹脂基板を準備しておく。そして、続く穴明け工程において、前記スルーホール部に対応する箇所に精密ドリル加工を行って前記めっきの内周面を削り取ることにより、前記貫通穴よりも小径のガイド部材支持穴を樹脂基板に形成する。
ガイド部材取付工程では、前記ガイド部材支持穴に前記位置合わせ用ガイド部材を嵌合支持させる。これにより、位置合わせ用ガイド部材の少なくとも一部が、樹脂基板の主面側にて突出した状態となる。そして、ガイド部材取付工程の後、前記位置合わせ用ガイド部材を光部品の位置合わせ凹部に対して嵌合させるようにする。その結果、前記光部品及び前記光学素子の光軸合わせを行いつつ、併せて前記光部品を前記樹脂基板に支持固定させることができる。

［第１実施形態］

以下、本発明を具体化した第１実施形態の光導波路付き光部品支持基板１１０（光部品付き光部品支持基板）を図１〜図５に基づいて説明する。
図１に示されるように、本実施形態の光導波路付き光部品支持基板１１０は、ＶＣＳＥＬ１４（光学素子）、フォトダイオード１７（光学素子）、樹脂基板１１１（基板）、ガイドピン４４（位置合わせ用ガイド部材）等によって構成されている。
図１に示されるように、本実施形態で使用される樹脂基板１１１は、上面１２（主面）及び下面１３を有する平面視略矩形状の板部材であって、コア基板１１２（コア部）の両面の表層にビルドアップ層１１３，１１４を有するいわゆるビルドアップ配線基板である。前記コア部１１２は、基材であるガラスクロスにエポキシ樹脂を含浸させた構造を有している。なお、エポキシ樹脂の代わりに、例えばポリイミド樹脂、ビスマレイミド−トリアジン樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂等を含浸させたものを使用してもよい。

上面側表層にあるビルドアップ層１１３は、樹脂絶縁層１２１と金属導体層１２２とによって構成されている。コア基板１１２のコア上面に形成された樹脂絶縁層１２１は、その厚さが約３０μｍであって、例えば連続多孔質ＰＴＦＥにエポキシ樹脂を含浸させた樹脂−樹脂複合材料からなる。樹脂絶縁層１２１の表面上には、銅めっきからなる金属導体層１２２がパターン形成されている。
下面側表層にあるビルドアップ層１１４は、樹脂絶縁層１３１，１３３と金属導体層１３２，１３４とによって構成されている。コア基板１１２のコア下面に形成された１層めの樹脂絶縁層１３１は、その厚さが約３０μｍであって、例えば連続多孔質ＰＴＦＥにエポキシ樹脂を含浸させた樹脂−樹脂複合材料からなる。１層めの樹脂絶縁層１３１の表面上には、銅めっきからなる金属導体層１３２がパターン形成されている。また、１層めの樹脂絶縁層１３１上には、同様の材料からなる厚さ約３０μｍの２層めの樹脂絶縁層１３３が形成されている。２層めの樹脂絶縁層１３３の表面上には、銅めっきからなる金属導体層１３４がパターン形成されている。

コア基板１１２における複数箇所には、コア上面及びコア下面を貫通する内部導通用のスルーホール部１１５が形成されている。これらのスルーホール部１１５は、ビルドアップ層１１３，１１４によって埋められており、樹脂基板１１１の表面にて開口部を露出させていない。これらのスルーホール部１１５は、貫通穴１１６の内壁面にスルーホールめっき部１１７を設けた構造を有している。本実施形態の場合、スルーホールめっき部１１７は銅めっきからなり、その析出厚さは約２０μｍに設定されている。スルーホール部１１５内には、エポキシ樹脂をベースとしてそれに硬化剤及びフィラーを添加したペーストの硬化体である充填剤１１８が充填されている。そして、これらのスルーホール部１１５は、上面側表層にあるビルドアップ層１１３の導体と、下面側表層にあるビルドアップ層１１４の導体とを電気的に接続する役割を果たしている。

ビルドアップ層１１３の樹脂絶縁層１２１の所定箇所には、ビア凹部内に銅めっきを析出させた構造のビアホール部１３８が形成されている。それらのビアホール部１３８の直上には、複数のはんだバンプ１３９が設けられている。そして、これらのはんだバンプ１３９を介して、ＶＣＳＥＬ１４及びフォトダイオード１７が樹脂基板１１１の上面１２側にはんだ付けされている。なお、樹脂基板１１１の上面においてはんだバンプ１３９が形成されていない箇所は、ソルダーレジスト１３７で覆われている。

光学素子（発光素子）の一種であるＶＣＳＥＬ１４は、発光面を上方に向けた状態で樹脂基板１１１上に搭載されている。このＶＣＳＥＬ１４は、一列に並べられた複数（ここでは４つ）の発光部１５を発光面内に有している。従って、これらの発光部１５は、樹脂基板１１１の上面１２に対して直交する方向（即ち図１の上方向）に、所定波長のレーザ光を出射するようになっている。光学素子（受光素子）の一種であるフォトダイオード１７は、受光面を上方に向けた状態で樹脂基板１１１上に搭載されている。このフォトダイオード１７は、一列に並べられた複数（ここでは４つ）の受光部１８を受光面内に有している。従って、これらの受光部１８は、樹脂基板１１１の上面１２に対して直交する方向からやってきたレーザ光を受光するようになっている。また、ＶＣＳＥＬ１４の近傍には、ＶＣＳＥＬ１４を駆動するための図示しない動作回路用ＩＣ（いわゆるドライバＩＣ）が配置されている。フォトダイオード１７の近傍には、フォトダイオード１７が受信した信号を増幅する図示しない受信用ＩＣ（いわゆるレシーバＩＣ）が配置されている。

本実施形態の樹脂基板１１１は、離間した複数の箇所（本実施形態では４箇所）にピン支持用のスルーホール部１５５を有している。前記スルーホール部１５５は、貫通穴１５６の内壁面に、銅めっきからなるスルーホールめっき部１５７を析出させた構造を有している。貫通穴１５６は、直径が０．７５ｍｍ〜０．８５ｍｍ程度であって、樹脂基板１１１の上面１２及び下面１３にて開口している。スルーホールめっき部１５７のほぼ中央部には、上面１２及び下面１３にて開口するめっき部中央孔１４６（ガイド部材支持穴）が形成されている。本実施形態におけるめっき部中央孔１４６は、スルーホールめっき部１５７の内周面を削り取ることにより形成されたものである。なお、めっき部中央孔１４６の直径は貫通穴１５６よりも小さく、約０．７ｍｍに設定されている。

そして、これらのピン支持用のスルーホール部１５５内には、ステンレス鋼からなる断面円形状のガイドピン４４（位置合わせ用ガイド部材）が、上面１２側に一端を突出させた状態で嵌合支持されている。これらのガイドピン４４は軸線方向に対して垂直な平坦面を両端部に備えており、両端部の外縁は面取りされている。本実施形態において具体的には、ＪＩＳ Ｃ ５９８１に規定するガイドピン「ＣＮＦ１２５Ａ−２１」（直径０．６９９ｍｍ）を使用している。
図１に示されるように、樹脂基板１１１の上面１２側には、フィルム状の光導波路３１（光部品）が配置されている。この光導波路３１を構成する基材３２は、コア３３及びそれを上下から取り囲むクラッド３４を有している。実質的にコア３３は光信号が伝搬する光路となる。本実施形態の場合、コア３３及びクラッド３４は、屈折率等の異なる透明なポリマ材料、具体的には屈折率等の異なるＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）により形成されている。光路となるコア３３の本数は発光部１５の数と同じく４つであって、それらは直線的にかつ平行に延びるように形成されている。
光導波路３１における所定の箇所には、光導波路３１の上面にて開口するＶ字溝３５が形成されている。このＶ字溝３５の先端はコア３３のある深さにまで及んでいる。Ｖ字溝３５の内面は樹脂基板１１１の上面１２に対して約４５°の角度を持つ傾斜面となっていて、その傾斜面には光を全反射可能な金属からなる薄膜３７が蒸着されている。その結果、光を９０°の角度で反射する光路変換用ミラーが構成されている。光導波路３１の四隅には円形状の位置合わせ穴３６が貫通形成されている。これらの位置合わせ穴３６は、ガイドピン４４の大きさに対応して直径約０．７ｍｍに設定されている。そして、光導波路３１の有する各位置合わせ穴３６には、樹脂基板１１１側にて突出する各ガイドピン４４が嵌合されている。その結果、樹脂基板１１１の上面１２上にて、光導波路３１が位置合わせされた状態で固定されている。ここで「位置合わせされた状態で固定」とは、具体的には、ＶＣＳＥＬ１４の各発光部１５の光軸と光導波路３１の各コア３３の光軸とが合い、かつ、フォトダイオード１７の各受光部１８の光軸と光導波路３１の各コア３３の光軸とが合った状態で、光導波路３１が樹脂基板１１１上に支持固定されていることをいう。

このように構成された光導波路付き光部品支持基板１１０の一般的な動作について簡単に述べておく。
ＶＣＳＥＬ１４は、樹脂基板１１１側からの電力供給により、動作可能な状態となる。樹脂基板１１１上の動作回路用ＩＣからＶＣＳＥＬ１４に電気信号が出力されると、ＶＣＳＥＬ１４は入力した電気信号を光信号（レーザ光）に変換した後、その光信号を上方に向けて、発光部１５から出射する。光導波路３１の下面から入射した光信号は、光路変換ミラーにおいて進行方向を９０°変更し、受光側に向かってコア３３内を進行する。その後、光信号は、光路変換ミラーにおいて進行方向を９０°変更し、下方に位置するフォトダイオード１７に向かって進行する。そして、受光部１８に入射した光信号は電気信号に変換されるとともに、受信用ＩＣにより増幅される。

次に、上記構成の光導波路付き光部品支持基板１１０の製造方法を説明する。
まず、樹脂基板１１１を従来周知の手法により作製し、準備しておく。

その具体例を挙げると、最初に銅張積層板を出発材料として銅箔のエッチングや無電解銅めっき等を行い、金属導体層１２２，１３２及びスルーホール部１１５を有するコア基板１１２を形成する。次に、コア基板１１２の表層にビルドアップ層１１３，１１４を積層形成し、さらにソルダーレジスト１３７を形成する。そして、ビアホール部１３８にはんだペーストを塗布してリフローすることにより、はんだバンプ１３９を設ける（図２参照）。

一方、光導波路３１については、従来公知の手法に従ってクラッド３４及びコア３３を順次積層形成した後、精密ドリルを用いた精密穴加工を行って、所定の４箇所に位置合わせ穴３６を形成しておく。そして、さらにＶ溝加工及びその部分へのスパッタ等を行うことにより、金属薄膜３７からなる光路変換ミラーを形成する。光路変換ミラーの形成時には位置合わせ穴３６の位置を基準とすることがよく、これにより位置合わせ精度をいっそう向上させることができる。

次に、準備しておいた樹脂基板１１１に対してドリルを用いて穴加工を行うことにより、スルーホール部形成のための貫通穴１５６を形成する（第１の穴明け工程、図３参照）。この時点で、ガラスクロスの存在する部分にドリル加工を施しているが、第１の穴明け工程では第２の穴明け工程ほど精密さが要求されない。従って、穴加工を比較的簡単にかつ低コストで行うことができる。なお、第１の穴明け工程をレーザ加工により行ってもよい。

次に、上記の樹脂基板１１１に従来周知の手法に従って無電解銅めっき等を施し、貫通穴１５６の内壁面に厚さ１０μｍ〜５０μｍ程度のスルーホールめっき部１５７を形成する（スルーホールめっき部形成工程、図４参照）。めっき厚さが１０μｍ未満であると、次の第２の穴明け工程にて穴加工を行う際に、スルーホールめっき部１５７の殆どまたは全部が削り取られてしまう可能性があるため、好ましくない。また、めっき厚さを５０μｍよりも大きくしようとすると、めっき時間が長くなり、生産性が低下する可能性がある。

次に、上記の樹脂基板１１１においてピン支持用のスルーホール部１５５に対応する箇所に精密ドリル加工を行って、スルーホールめっき部１５７の内周面側の一部を削り取ることにより、めっき部中央孔１４６を形成する（第２の穴明け工程、図５参照）。このとき、本実施形態ではガラスクロスが存在せず銅めっきのみが存在する箇所を加工対象物としている。そのため、ガラスクロスが存在する部分を加工対象物とした場合に比べて、精密ドリル４９が受ける負荷が小さくなる。よって、精密穴加工を比較的簡単にかつ高精度に、しかも低コストで行うことができる。そして、このような加工法によれば、光軸合わせの際の基準となるガイドピン４４を、所望とする正しい位置にて支持可能なめっき部中央孔１４６を得ることができる。さらに、従来周知の手法により仕上げ加工を行って、めっき部中央孔１４６の穴径を０．７００ｍｍとなるように微調整する。このときの加工に要求される精度は、具体的には±０．００１ｍｍである。
以下、めっき部中央孔１４６にガイドピン４４の一端側を嵌合支持させる（ガイド部材取付工程）。その結果、ガイドピン４４の一部が樹脂基板１１１の上面１２から突出した状態となる。この後、図示しない部品マウント装置を用いてＶＣＳＥＬ１４等の部品をマウントしてリフローを行うことにより、各部品を樹脂基板１１１上にはんだ付けする（搭載工程）。さらに、樹脂基板１１１の上面１２から突出する各ガイドピン４４を、光導波路３１における各位置合わせ穴３６に対して嵌合させる（支持固定工程）。その結果、光導波路３１とＶＣＳＥＬ１４との光軸合わせ、光導波路３１とフォトダイオード１７との光軸合わせを行いつつ、併せて光導波路３１を樹脂基板１１１に支持固定させることができる。

従って、本実施形態によれば以下の効果を得ることができる。

（１）この光導波路付き光部品支持基板１１０では、ガイドピン４４と位置合わせ穴３６との嵌合関係をもって光軸合わせを達成しつつ、樹脂基板１１１に光導波路３１を支持固定した構成となっている。よって、リフロー時のセルフアライメント作用のみに頼る従来の光軸合わせとは異なり、積極的に光軸合わせを行うことができる。しかも、前記樹脂基板１１１は、いわゆるガラスエポキシ基板をコア部１１２としたビルドアップ配線基板であるため、熱膨張係数が低くて剛性も高くなっている。それゆえ、めっき部中央孔１４６及びガイドピン４４の位置精度を確実に向上させることができる。以上のことから、部品同士を確実に位置合わせして互いの光軸を合わせることができる。従って、光の伝送ロスが小さく、高速度化・高密度化等に十分に対応しうる光導波路付き光部品支持基板１１０を実現することができる。

（２）また、本実施形態では、スルーホール部１５５に対応する箇所に精密ドリル加工を行ってめっき部中央孔１４６を形成する方法を採用している。そのため、ガラスエポキシ基板である樹脂基板１１１に、めっき部中央孔１４６を簡単にかつ精密に加工形成することができる。よって、所望構造の光導波路付き光部品支持基板１１０を容易にかつ低コストで製造することができる。
［第２実施形態］

以下、本発明を具体化した第２実施形態の光導波路付き光部品支持基板２１０を図６，図７に基づき詳細に説明する。ここでは第１実施形態と相違する点を中心に説明し、共通する点については同じ部材番号を付すのみとする。

図６に示されるように、この光導波路付き光部品支持基板２１０では、ガイド部材支持穴であるめっき部中央孔１４６を有するピン支持用のスルーホール部１５５が省略されている。そして、その代わりに、内部導通用のスルーホール部１１５のある箇所に対応してガイド部材支持穴２１６が形成され、そのガイド部材支持穴２１６にガイドピン４４が嵌合支持されている。

上記構成の光導波路付き光部品支持基板２１０の製造方法について述べる。まず、第１実施形態の手順に従って樹脂基板１１１及び光導波路３１を準備しておき、次にその樹脂基板１１１に対して精密ドリル加工を施す。この精密穴加工では、スルーホール部１１５における貫通穴１１６よりもいくぶん小径の精密ドリル４９を用いて、スルーホール部１１５の中心部を穴加工して、ガイド部材支持穴２１６を形成する（図７参照）。本実施形態では、前記穴加工の際にスルーホールめっき部１１７を削り取らないように注意し、主として充填剤１１８の中心部を削り取る程度に止めておく。その理由は、内部導通用のスルーホール部１１５の本来の機能を維持するためである。なお、この穴加工においては、ガラスクロスが存在しない部分を加工対象物としているため、ガラスクロスが存在する部分を加工対象物とした場合に比べて、精密ドリル４９が受ける負荷が小さくなる。よって、精密穴加工を比較的簡単にかつ高精度に、しかも低コストで行うことができる。そして、このような加工法によれば、光軸合わせの際の基準となるガイドピン４４を、所望とする正しい位置にて支持可能なガイド部材支持穴２１６を得ることができる。さらに、第１実施形態に準じて、仕上げ加工、ガイド部材取付工程、搭載工程、支持固定工程等を行えば、光軸ズレがなく確実な位置合わせが可能な光導波路付き光部品支持基板２１０を容易に製造することができる。

なお、本発明の実施形態は以下のように変更してもよい。
・ガイドピン４４の本数や形状等は、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて任意に変更することが可能である。
・精密穴加工のみによって十分高精度な穴が形成できるのであれば、仕上げ加工を省略しても構わない。
・上記実施形態では、光伝送機能及び光反射機能を有する光部品として光導波路３１を用いていたが、その代わりに光ファイバコネクタ等の光伝送機能を有する光部品を用いて構成してもよい。さらには、光導波路３１に代えて、マイクロレンズアレイ等の集光機能を有する光部品を用いるようにしてもよい。
次に、特許請求の範囲に記載された技術的思想のほかに、前述した実施形態によって把握される技術的思想の一部を以下に列挙する。

（１）主面を有し、無機繊維材料からなる基材に樹脂を含浸させたコア部を有する樹脂基板と、前記樹脂基板内に設けられたスルーホール部と、光伝送機能、集光機能及び光反射機能のうちの少なくとも１つを有し、位置合わせ凹部を有する光部品と、前記樹脂基板の前記主面側にてその一部が突出し、前記位置合わせ凹部に対して嵌合する位置合わせ用ガイド部材とを備え、前記主面にて開口するガイド部材支持穴が前記スルーホール部のある箇所に対応して形成され、そのガイド部材支持穴に前記位置合わせ用ガイド部材が嵌合されて支持されていることを特徴とする光部品付き光部品支持基板。

本発明を具体化した第１実施形態の光導波路付き光部品支持基板を示す概略断面図。 第１実施形態の光導波路付き光部品支持基板の製造過程において、第１の穴明け工程前の樹脂基板を示す概略断面図。 前記製造過程において、第１の穴明け工程時の樹脂基板を示す概略断面図。 前記製造過程において、スルーホールめっき部形成工程後の樹脂基板を示す概略断面図。 前記製造過程において、スルーホールめっき部にめっき部中央孔を形成する際の様子を示す概略断面図。 第２実施形態の光導波路付き光部品支持基板を示す概略断面図。 第２実施形態の光導波路付き光部品支持基板の製造過程において、穴明け工程時の樹脂基板を示す概略断面図。

符号の説明

１２…主面としての上面
１４…光学素子としてのＶＣＳＥＬ
１５…発光部
１７…光学素子としてのフォトダイオード
１８…受光部
３１…光部品としての光導波路
３６…位置合わせ凹部
４４…位置合わせ用ガイド部材としてのガイドピン
１１０，２１０…光部品付き光部品支持基板としての光導波路付き光部品支持基板
１１１…樹脂基板
１１２…コア部
１１３，１１４…ビルドアップ層
１１５，１５５…スルーホール部
１１６，１５６…貫通穴
１１７，１５７…めっきとしてのスルーホールめっき部
１１８…充填剤
１２６…ガイド部材支持穴としてのめっき部中央孔
１２１ ，１３１，１３３…樹脂絶縁層
１２２，１３２，１３４…金属導体層
２１６…ガイド部材支持穴

Claims (7)

1. 主面を有する樹脂基板と、
   前記樹脂基板を貫通するように設けられた貫通穴と、前記貫通穴の内壁面に形成されためっき部とを有するスルーホール部と、
   前記樹脂基板の前記主面側にてその一部が突出し、光伝送機能、集光機能及び光反射機能のうちの少なくとも１つを有する光部品の有する位置合わせ凹部に対して嵌合可能な位置合わせ用ガイド部材と
   を備え、
   前記主面にて開口するガイド部材支持穴が、前記スルーホール部のある箇所に対応して形成されるとともに前記めっき部の内周面の一部を削り取ることにより形成されためっき部中央孔であり、そのガイド部材支持穴に前記位置合わせ用ガイド部材が嵌合されて支持されている
   ことを特徴とする光部品支持基板。
2. 主面を有する樹脂基板と、
   前記樹脂基板を貫通するように設けられた貫通穴と、前記貫通穴の内壁面に形成されためっき部と、前記めっき部内に充填された充填剤とを有するスルーホール部と、
   前記樹脂基板の前記主面側にてその一部が突出し、光伝送機能、集光機能及び光反射機能のうちの少なくとも１つを有する光部品の有する位置合わせ凹部に対して嵌合可能な位置合わせ用ガイド部材と
   を備え、
   前記主面にて開口するガイド部材支持穴が、前記スルーホール部のある箇所に対応して形成されるとともに前記充填剤の中心部を削り取ることにより形成され、そのガイド部材支持穴に前記位置合わせ用ガイド部材が嵌合されて支持されている
   ことを特徴とする光部品支持基板。
3. 前記樹脂基板は、樹脂絶縁層と金属導体層とを交互に積層してなるビルドアップ層をコア部の表層に有するビルドアップ配線基板であることを特徴とする請求項１または２に記載の光部品支持基板。
4. 前記ガイド部材支持穴は穴径の精度が±０．００１ｍｍ以内の精密加工穴であり、前記位置合わせ用ガイド部材は前記精密加工穴に嵌着されたガイドピンであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光部品支持基板。
5. 前記樹脂基板の主面側には、発光部及び受光部のうちの少なくとも一方を有し、前記光部品と光結合されるべき光学素子が搭載されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光部品支持基板。
6. 前記貫通穴の直径は０．７５ｍｍ〜０．８５ｍｍであり、前記貫通穴の内周面における前記めっき部の厚さは１０μｍ〜５０μｍであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光部品支持基板。
7. 主面を有する樹脂基板と、
   前記樹脂基板に設けられたスルーホール部と、
   前記樹脂基板の前記主面側にてその一部が突出し、光伝送機能、集光機能及び光反射機能のうちの少なくとも１つを有する光部品の有する位置合わせ凹部に対して嵌合可能な位置合わせ用ガイド部材と
   を備え、
   前記主面にて開口するガイド部材支持穴が前記スルーホール部のある箇所に対応して形成され、そのガイド部材支持穴に前記位置合わせ用ガイド部材が嵌合されて支持されている
   ことを特徴とする光部品支持基板の製造方法であって、
   樹脂基板に対するドリル加工により貫通穴を形成した後、その貫通穴の内周面に対してめっきを施すことにより、前記スルーホール部を有する樹脂基板を準備する準備工程と、
   前記スルーホール部に対応する箇所に精密ドリル加工による穴加工を行って前記めっきの内周面を削り取ることにより、前記貫通穴よりも小径の前記ガイド部材支持穴を前記樹脂基板に形成する穴明け工程と、
   前記ガイド部材支持穴に前記位置合わせ用ガイド部材を嵌合支持させるガイド部材取付工程と
   を含むことを特徴とする光部品支持基板の製造方法。

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