JP5386999B2 - 光モジュール及び電気接続方法 - Google Patents

Description

本発明は光モジュール及び該光モジュールを用いた電気接続方法に関する。

従来から、電気配線と電気モジュールとを電気的に接続する方法として、電気配線を介して半田付けする方法や、直接端子同士を圧着する方法とが知られている。これらの方法では、電気配線端子のカバーを除去してから接続するため、作業が煩雑であり、生産効率が低い、という課題があった。

ところで、電子素子間や配線基板間の高速・高密度信号伝送において、従来の電気配線による伝送では、信号の相互干渉や減衰が障壁となり、高速・高密度化の限界が見え始めている。これを打ち破るため電子素子間や配線基板間を光で接続する技術、いわゆる光インターコネクションが提案されており、電気配線と光配線の複合化に関して種々の検討が行われている。特に近年では、携帯電話やノート型パソコンのヒンジ部に光配線を導入する試みがなされており、これらアプリケーションには、可撓性を有するフレキシブル光電気複合基板が使用される。

光配線と電気配線の複合化に関し、例えば特許文献１に記載のように電気配線を有する可撓性基板と電気配線に接続される光素子及び光素子と光学的に結合した可撓性を有する光導波路が一体になった光モジュールの構造が提案されている。この光導波路は光が伝搬するコアとそれを囲んでいるクラッドからなり、光素子と光学的に結合する部分には光路を９０度変換するための４５度ミラー面が形成されている。光素子は光導波路コアと高精度に位置合わせを行って搭載することにより、高い結合効率を実現していた。
しかしながら、この方法では配線部品に光素子や集積回路（以下「ＩＣ」と記載する。）が搭載される形になるため、一般的な電気配線部品とは大きく異なり、破損や静電気など、取り扱いに注意を要するという課題があった。

特開２００６−９１２４１号公報

本発明は、上記問題点に鑑み、光電気複合配線と電気的に簡易な方法で接続する光モジュールを提供すること、特に光電気複合配線には光素子が搭載されない簡易な形態とし、光モジュールのコネクタ部に光素子が搭載された形を取る。かつ、光素子と光電気複合配線（光電気混載基板）の光配線(光導波路)のコア部を、高い位置精度で結合可能とし得る光モジュールを提供することを目的とする。

本発明者は、鋭意検討を重ねた結果、光電気複合配線と接続するためのコネクタ及び受発光素子を有する光モジュールであって、光電気複合配線の電気配線とは電気端子を光電気複合配線に刺し込んで導通させることで、上記課題を解決し得ることを見出した。本発明はかかる知見に基づいて完成したものである。
すなわち、本発明は、光電気複合配線と接続するためのコネクタ及び受発光素子を有する光モジュールであって、該光電気複合配線は、樹脂被覆された電気配線と、光配線とを有し、該コネクタは、電気端子と位置合わせ用ガイドとを有し、該電気端子は電気配線の被覆樹脂に刺し込まれ、該電気配線と電気的に接合するものであり、かつ該位置合わせ用ガイドによって、光配線を構成するコア部と受発光素子の位置合わせを行うことを特徴とする光モジュール、及び該光モジュールを用いた電気接続方法、を供するものである。

本発明によれば、生産効率が高く、かつ作業が容易である、光電気複合配線と光モジュールを接続する電気接続方法を提供することができる。特に光電気混載基板を用いる場合、光電気複合配線部品（光電気混載基板）に光素子が搭載されない簡易な形態とし、かつ、光素子と光電気複合配線部品（光電気混載基板）の光導波路のコア部とを、高精度に位置合せして接続することが可能となる。

本発明の光モジュールを示す概念図である。 本発明の光モジュールの電気端子を示した図である。 本発明の光モジュールの他の態様を示す概念図である。 本発明で用いる光導波路の断面を示す図である。 本発明で用いる光導波路の製造過程を示す図である。 本発明で用いる光電気複合配線を示す図である。 本発明の位置合わせ用ガイドを説明する図面である。 本発明の位置合わせ用ガイドを説明する図面である。 本発明の位置合わせ用ガイドを説明する図面である。

本発明の光モジュールは、光電気複合配線と接続するためのコネクタ及び受発光素子を有し、該光電気複合配線は、樹脂被覆された電気配線と、光配線とを有し、該コネクタは、電気端子と位置合わせ用ガイドとを有し、該電気端子は電気配線の被覆樹脂に刺し込まれ、該電気配線と電気的に接合するものであり、かつ該位置合わせ用ガイドによって、光配線を構成するコア部と受発光素子の位置合わせを行うことを特徴とする。以下、図１を用いて詳細に説明する。

図１（ａ）及び（ｂ）は本発明の光モジュールを示す模式図である。図１（ａ）は光モジュールを横から見た図であり、図１（ｂ）は光電気複合配線を挿入する側から見た図（図１（ａ）におけるＡの方向から見た図）を示している。
光電気複合配線４０は電気配線１０と光配線２０を複合化したもので、電気配線１０は電気配線導体１１を有し、樹脂被覆されて電気絶縁層１２を形成する。光モジュール５０は光電気複合配線４０と接続するためのコネクタ３０を有しており、また、外部装置と接続するための外部電気端子Ｂ（３２）を有している。コネクタ３０は、電気配線と接続するための電気端子Ａ（３１）を有する。また、コネクタはヒンジ部３３を有していてもよく、該ヒンジ部を中心にコネクタの上部３４が動く構造を有するのは好適な態様である。すなわち、コネクタ３０はヒンジ部３３の回転又は折り曲げ動作により、電気端子Ａ（３１）が電気配線１０の電気絶縁層１２を構成する被覆樹脂に差し込まれ、電気配線導体１１と導通するものである。
この方法を用いることで、熟練を必要とせず、簡易に電気端子Ａ（３１）を電気配線基板１０と接続させることができる。また、この方法であれば、電気配線の端部で接続のための加工が不要であり、さらには基板の機械的な固定が可能である。
なお、電気端子Ａ（３１）は電気配線導体１１と導通し、光配線２０のコア部２２には接触しないことが好ましい。より具体的には、電気端子Ａ（３１）は、電気配線導体１１を貫通して、その先端が上部クラッド層２３に届いていてもよいし、さらに電気端子Ａ（３１）が、コア部２２に接する程度の長さを有していてもよい。但し、電気端子Ａ（３１）がコア部２２に接するまでの長さを有する場合には、電気端子Ａ（３１）とコア部２２が接しないような位置関係とすることが好ましい。すなわち、図１（ｂ）に示す受発光素子３５とコア部２２は同様の位置にあるが、図１（ｂ）に示すように、電気端子Ａ（３１）とコア部２２の位置（受発光素子３５の位置）が接しないようにずれていることが好ましい。

また、本発明の光モジュールにおけるコネクタは、図１（ａ）及び（ｂ）に示すように位置合せ用ガイドを有する。ここで、位置合せ用ガイドとは、光電気複合配線の奥行き方向の位置を合わせる突き当て部材３６、光電気複合配線の上面の位置を合わせる押さえ部材３７及び光電気複合配線の側面及び下面の位置を合わせる挿入部材３８を意味し、少なくともこれらのうち１種を有することを必須とするが、位置合わせを確実に行う点からこれらのうち２種を有することが好ましく、これらのすべての部材を有することがさらに好ましい。
上記位置合わせ用ガイドは光電気複合配線の断面と同じ形状の穴状のものや、少なくとも光電気複合配線の２面が押付けられる壁や突起状の構造物であり、このガイドに光電気複合配線が接することで光電気複合配線の位置を規定し、光素子との位置合せを行うものである。

図１に示す例では、光電気複合配線４０をコネクタ３０に差し込んで、コネクタの上部３４を、ヒンジ部３３を中心に回転させ、電気端子Ａ（３１）を電気配線１０に刺し込む。電気端子Ａ（３１）は先端を鋭利な形状にしておくことが、電気配線１０に刺し込む際に有効である。図２（ａ）に電気端子の形状例、図２（ｂ）にそれぞれの電気端子が電気配線に刺さった状態を示す。電気端子の形状としてはＹ字状に二つに分かれた形（１）、ピン状に鋭く尖った形（２）、更に１本の電気配線に複数の電気端子が刺さった形（３）などがある。
なお、図２は、電気端子の形状を示すための図、及び電気端子と電気配線との関係についての説明図であるので、光導波路などの光配線は電気配線１０と支持材の間に存在するが、該光配線については省略してある。

また、電気端子Ａ（３１）を電気配線１０に刺し込む際に、電気端子Ａ（３１）を加熱しておくことが好ましい。加熱して電気配線１０に用いられる樹脂製の電気絶縁層１２を軟化させることで、刺し込みが容易となり、電気配線１０を破壊することがない。加熱した際の電気端子Ａ（３１）の温度については、上記効果を奏する範囲であれば制限はなく、電気配線１０を構成する材料に応じて適宜決定できるが、電機配線が高分子材料である場合には、１００〜２５０℃の範囲が好ましい。１００℃以上であれば、電気配線１０の樹脂被覆を十分に軟化させることができ、電気端子Ａ（３１）を電気配線１０に容易に刺し込むことができる。一方、２５０℃以下であれば電気配線１０を過度に軟化させることがなく、電気配線の変形等を生じさせない。以上の観点から、電気端子Ａ（３１）の温度は１４０〜１８０℃であることがさらに好ましい。

図１に示す例では、光電気複合配線４０が、電気配線１０と、光配線２０の一例である光導波路で構成され、該光導波路２０が、基材２４、下部クラッド層２１、パターン化されたコア部２２、及び上部クラッド層２３からなるポリマー光導波路である。電気配線導体１１を覆う層１２は電気絶縁層であり、電気絶縁性を付与するものであれば材質に制限はないが、一般的には樹脂が用いられ、加熱して電気端子Ａ（３１）を刺し込むことを考慮すると、例えば熱可塑性ポリイミドなどの熱可塑性樹脂が好ましい。また、ガラス転移温度(Ｔｇ)の低いフレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ）用の表面保護フィルムであるカバーレイフィルムなども好ましい態様として挙げられる。

また、本発明の光モジュール５０には受発光素子３５が配されており、光電気複合配線４０のコア部２２と結合するように配置されている。本発明の光モジュールでは、上述のように、位置合わせ用ガイドが設けられているため、光電気複合配線４０をコネクタ３０に差し込むだけで、光電気複合配線４０のコア部２２が受発光素子３５と結合させることができる。

本発明の光モジュールで用いられる受発光素子３５は、端面発光レーザー（半導体レーザー）又は面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ）等の発光素子、フォトダイオードなどの受光素子であることが好適である。これらのうち、大規模化、高速駆動が可能であり、しかも低コスト及び低消費電力である面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ）がより好ましい。

また、受発光素子の近傍に該受発光素子を制御するＩＣチップを有していてもよい。ＩＣチップは受発光素子３５と接続されている。より具体的には、受発光素子３５が発光素子の場合は、電気信号に基づき発光を制御する。一方、受発光素子３５が受光素子の場合は、受光素子にて変換された電気信号の増幅などの機能を有するものである。

電気配線１０として、ＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）基板を用いることもできる。ＦＰＣ基板の基板材料としては、ポリイミド、ポリアミド、ポリエーテルイミド、ポリエチレンテレフタレート、液晶ポリマーなどが用いられるが、一般的には耐熱性や入手のしやすさの観点からポリイミドが用いられる。

次に、本発明の光モジュール５０は、図３に示すように、コネクタ３０の受発光素子３５の表面が屈折率整合剤３９で覆われており、光電気複合配線４０と接続した際に、光電気複合配線４０のコア部２２と受発光素子３５の間が屈折率整合剤３９で満たされることが好ましい。すなわち、受発光素子３５と光電気複合配線４０の間に屈折率整合剤３９を挟んだ構造の光モジュールである。
光電気配線４０と受発光素子３５の間に空気がある場合には反射による損失が生じる。また、発光素子への戻り光によって信号波形の劣化なども生じる。光モジュールに光電気複合配線を差し込んだだけでは光配線と光素子を空気が入らないように密着させる事は難しく、また、受発光素子３５を破損してしまう可能性もある。そこで、受発光素子３５と光電気複合配線４０の間に隙間を形成し、その隙間を光配線２０のコア２２の屈折率と同じくらいの屈折率を持つ屈折率整合剤で埋める構造とする。屈折率整合剤にはフィルム状、ゲル状、液体状のものなどがあり、充填後硬化するものもある。また、予め、屈折率整合剤を光モジュール内に充填した形や光電気複合配線を固定した後、屈折率整合剤を充填する形でもよい。

次に、本発明の光電気複合配線４０を構成する光導波路２０について詳細に説明する。本発明における光導波路２０は図４にその断面図を示すような構造を有する。すなわち、基材２４上に下部クラッド層２１、コアパターン２２、及び上部クラッド層２３が積層されてなる。
（基材）
基材２４としては、可撓性を付与するために高分子フィルムが好ましく、特に、透明性、柔軟性、及び強靭性を有するとの観点から、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリフェニレンエーテル、ポリエーテルサルファイド、ポリアリレート、液晶ポリマー、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド、ポリイミドなどが好適に挙げられる。
フィルムの厚さは、目的とする柔軟性により適宜変えてよいが、５〜２５０μｍであることが好ましい。５μｍ以上であると強靭性が得易いという利点があり、２５０μｍ以下であると十分な柔軟性が得られる。

基材２４としては、後述するクラッド層形成用樹脂フィルムの製造過程で用いる支持体フィルムを用いることができる。この場合、クラッド層形成用樹脂フィルムとしては、接着処理を施した支持体フィルム上にクラッド層形成用樹脂が製膜されていることが好ましい。これにより、下部クラッド層と基材の接着力を向上させ、下部クラッド層と基材の剥離不良を抑制できる。ここで接着処理とは、易接着樹脂コート、コロナ処理、サンドブラスト等によるマット加工などにより、支持体フィルムとこの上に形成されるクラッド層形成用樹脂との接着力を向上させる処理である。
また、基材２４として上記支持体フィルムとは別の基材を用いる場合、支持体フィルム上にクラッド層形成用樹脂が製膜されたクラッド層形成用樹脂フィルムを基材２４上にラミネート法などにより転写してもよい。この場合、該支持体フィルム上には、接着処理を行っていないことが好ましい。

（クラッド層形成用樹脂およびクラッド層形成用樹脂フィルム）
本発明で用いるクラッド層形成用樹脂としては、コア層より低屈折率で、光又は熱により硬化する樹脂組成物であれば特に限定されず、熱硬化性樹脂組成物や感光性樹脂組成物を好適に使用することができる。より好適にはクラッド層形成用樹脂が、（Ａ）ベースポリマー、（Ｂ）光重合性化合物および（Ｃ）光重合開始剤を含有する樹脂組成物により構成されることが好ましい。なお、クラッド層形成用樹脂に用いる樹脂組成物は、上部クラッド層２３と下部クラッド層２１において、該樹脂組成物に含有する成分が同一であっても異なっていてもよく、該樹脂組成物の屈折率が同一であっても異なっていてもよい。

ここで用いる（Ａ）ベースポリマーはクラッド層を形成し、該クラッド層の強度を確保するためのものであり、該目的を達成し得るものであれば特に限定されず、フェノキシ樹脂、エポキシ樹脂、（メタ）アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリエーテルアミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルスルホン等、あるいはこれらの誘導体などが挙げられる。これらのベースポリマーは１種単独でも、また２種以上を混合して用いてもよい。上記で例示したベースポリマーのうち、耐熱性が高いとの観点から、主鎖に芳香族骨格を有することが好ましく、特にフェノキシ樹脂が好ましい。また、３次元架橋し、耐熱性を向上できるとの観点からは、エポキシ樹脂、特に室温で固形のエポキシ樹脂が好ましい。さらに、後に詳述する（Ｂ）光重合性化合物との相溶性が、クラッド層形成用樹脂の透明性を確保するために重要であるが、この点からは上記フェノキシ樹脂および（メタ）アクリル樹脂が好ましい。なお、ここで（メタ）アクリル樹脂とは、アクリル樹脂およびメタクリル樹脂を意味するものである。

フェノキシ樹脂の中でも、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＡ型エポキシ化合物またはそれらの誘導体、およびビスフェノールＦ、ビスフェノールＦ型エポキシ化合物またはそれらの誘導体を共重合成分の構成単位として含むものは、耐熱性、密着性および溶解性に優れるため好ましい。ビスフェノールＡまたはビスフェノールＡ型エポキシ化合物の誘導体としては、テトラブロモビスフェノールＡ、テトラブロモビスフェノールＡ型エポキシ化合物等が好適に挙げられる。また、ビスフェノールＦまたはビスフェノールＦ型エポキシ化合物の誘導体としては、テトラブロモビスフェノールＦ、テトラブロモビスフェノールＦ型エポキシ化合物等が好適に挙げられる。ビスフェノールＡ／ビスフェノールＦ共重合型フェノキシ樹脂の具体例としては、東都化成（株）製「フェノトートＹＰ−７０」（商品名）が挙げられる。

室温で固形のエポキシ樹脂としては、例えば、東都化学（株）製「エポトートＹＤ−７０２０、エポトートＹＤ−７０１９、エポトートＹＤ−７０１７」（いずれも商品名）、ジャパンエポキシレジン（株）製「エピコート１０１０、エピコート１００９、エピコート１００８」（いずれも商品名）などのビスフェノールＡ型エポキシ樹脂が挙げられる。

次に、（Ｂ）光重合性化合物としては、紫外線等の光の照射によって重合するものであれば特に限定されず、分子内にエチレン性不飽和基を有する化合物や分子内に２つ以上のエポキシ基を有する化合物などが挙げられる。
分子内にエチレン性不飽和基を有する化合物としては、（メタ）アクリレート、ハロゲン化ビニリデン、ビニルエーテル、ビニルピリジン、ビニルフェノール等が挙げられるが、これらの中で、透明性と耐熱性の観点から、（メタ）アクリレートが好ましい。
（メタ）アクリレートとしては、１官能性のもの、２官能性のもの、３官能性以上の多官能性のもののいずれをも用いることができる。なお、ここで（メタ）アクリレートとは、アクリレートおよびメタクリレートを意味するものである。

分子内に２つ以上のエポキシ基を有する化合物としては、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂等の２官能または多官能芳香族グリシジルエーテル、ポリエチレングリコール型エポキシ樹脂等の２官能または多官能脂肪族グリシジルエーテル、水添ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂等の２官能脂環式グリシジルエーテル、フタル酸ジグリシジルエステル等の２官能芳香族グリシジルエステル、テトラヒドロフタル酸ジグリシジルエステル等の２官能脂環式グリシジルエステル、Ｎ，Ｎ−ジグリシジルアニリン等の２官能または多官能芳香族グリシジルアミン、アリサイクリックジエポキシカルボキシレート等の２官能脂環式エポキシ樹脂、２官能複素環式エポキシ樹脂、多官能複素環式エポキシ樹脂、２官能または多官能ケイ素含有エポキシ樹脂などが挙げられる。これらの（Ｂ）光重合性化合物は、単独でまたは２種類以上組み合わせて用いることができる。

次に（Ｃ）成分の光重合開始剤としては、特に制限はなく、例えば（Ｂ）成分にエポキシ化合物を用いる場合の開始剤として、アリールジアゾニウム塩、ジアリールヨードニウム塩、トリアリールスルホニウム塩、トリアリールセレノニウム塩、ジアルキルフェナジルスルホニウム塩、ジアルキル−４−ヒドロキシフェニルスルホニウム塩、スルホン酸エステルなどが挙げられる。

また、（Ｂ）成分に分子内にエチレン性不飽和基を有する化合物を用いる場合の開始剤としては、ベンゾフェノン等の芳香族ケトン、２−エチルアントラキノン等のキノン類、ベンゾインメチルエーテル等のベンゾインエーテル化合物、ベンゾイン等のベンゾイン化合物、ベンジルジメチルケタール等のベンジル誘導体、２−（ｏ−クロロフェニル）−４，５−ジフェニルイミダゾール二量体等の２，４，５−トリアリールイミダゾール二量体、２−メルカプトベンゾイミダゾール等のベンゾイミダゾール類、ビス（２，４，６−トリメチルベンゾイル）フェニルフォスフィンオキサイド等のフォスフィンオキサイド類、９−フェニルアクリジン等のアクリジン誘導体、Ｎ−フェニルグリシン、Ｎ−フェニルグリシン誘導体、クマリン系化合物などが挙げられる。また、ジエチルチオキサントンとジメチルアミノ安息香酸の組み合わせのように、チオキサントン系化合物と３級アミン化合物とを組み合わせてもよい。なお、コア層およびクラッド層の透明性を向上させる観点からは、上記化合物のうち、芳香族ケトンおよびフォスフィンオキサイド類が好ましい。これらの（Ｃ）光重合開始剤は、単独でまたは２種類以上組み合わせて用いることができる。

（Ａ）ベースポリマーの配合量は、（Ａ）成分および（Ｂ）成分の総量に対して、５〜８０質量％とすることが好ましい。また、（Ｂ）光重合性化合物の配合量は、（Ａ）および（Ｂ）成分の総量に対して、９５〜２０質量％とすることが好ましい。
この（Ａ）成分および（Ｂ）成分の配合量として、（Ａ）成分が５質量％以上であり、（Ｂ）成分が９５質量％以下であると、樹脂組成物を容易にフィルム化することができる。一方、（Ａ）成分が８０質量％以下であり、（Ｂ）成分が２０質量％以上であると、（Ａ）ベースポリマーを絡み込んで硬化させることが容易にでき、光導波路を形成する際に、パターン形成性が向上し、かつ光硬化反応が十分に進行する。以上の観点から、この（Ａ）成分および（Ｂ）成分の配合量として、（Ａ）成分１０〜８５質量％、（Ｂ）成分９０〜１５質量％がより好ましく、（Ａ）成分２０〜７０質量％、（Ｂ）成分８０〜３０質量％がさらに好ましい。
（Ｃ）光重合開始剤の配合量は、（Ａ）成分および（Ｂ）成分の総量１００質量部に対して、０．１〜１０質量部とすることが好ましい。この配合量が０．１質量部以上であると、光感度が十分であり、一方１０質量部以下であると、露光時に感光性樹脂組成物の表層での吸収が増大することがなく、内部の光硬化が十分となる。さらに、光導波路として使用する際には、重合開始剤自身の光吸収の影響により伝搬損失が増大することもなく好適である。以上の観点から、（Ｃ）光重合開始剤の配合量は、０．２〜５質量部とすることがより好ましい。

また、このほかに必要に応じて、クラッド層形成用樹脂中には、酸化防止剤、黄変防止剤、紫外線吸収剤、可視光吸収剤、着色剤、可塑剤、安定剤、充填剤などのいわゆる添加剤を本発明の効果に悪影響を与えない割合で添加してもよい。

クラッド層形成用樹脂フィルムは、前記（Ａ）〜（Ｃ）成分を含有する樹脂組成物を溶媒に溶解して、前記支持体フィルムに塗布し、溶媒を除去することにより容易に製造することができる。
クラッド層形成用樹脂フィルムの製造過程で用いられる支持体フィルムは、その材料については特に限定されず、種々のものを用いることができる。支持体フィルムとしての柔軟性および強靭性の観点から、上記した基材２４のフィルム材料として例示したものが同様に挙げられる。
支持体フィルムの厚さは、目的とする柔軟性により適宜変えてよいが、５〜２５０μｍであることが好ましい。５μｍ以上であると強靭性が得易いという利点があり、２５０μｍ以下であると十分な柔軟性が得られる。
このとき、クラッド層形成用樹脂フィルムの保護やロール状に製造するときの巻き取り性などの観点から、必要に応じクラッド層形成用樹脂フィルムに保護フィルムを貼り合わせてもよい。保護フィルムとしては、支持体フィルムとして例に挙げたものと同様なものが使用でき、必要に応じ離型処理や帯電防止処理がされていてもよい。
ここで用いる溶媒としては、該樹脂組成物溶解し得るものであれば特に限定されず、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、トルエン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、シクロヘキサノン、Ｎ−メチル−２−ピロリドン等の溶媒またはこれらの混合溶媒を用いることができる。樹脂溶液中の固形分濃度は３０〜８０質量％程度であることが好ましい。

下部クラッド層２１および上部クラッド層２３（以下、クラッド層２１，２３と略す）の厚さに関しては、乾燥後の厚さで、５〜５００μｍの範囲が好ましい。５μｍ以上であると、光の閉じ込めに必要なクラッド厚さが確保でき、５００μｍ以下であると、膜厚を均一に制御することが容易である。以上の観点から、該クラッド層２１及び２３の厚さは、さらに１０〜１００μｍの範囲であることがより好ましい。

また、クラッド層２１及び２３の厚さは、最初に形成される下部クラッド層２１と、コアパターンを埋め込むための上部クラッド層２３において、同一であっても異なってもよいが、コアパターンを埋め込むために、上部クラッド層２３の厚さは、コア層２２の厚さよりも厚くすることが好ましい。

（コア層形成用樹脂フィルム）
次に、本発明で使用するコア層形成用樹脂フィルムについて詳述する。
コア層形成用樹脂フィルムを構成するコア層形成用樹脂としては、コア層がクラッド層２１及び２３より高屈折率であるように設計され、活性光線によりコアパターンを形成し得る樹脂組成物を用いることができ、感光性樹脂組成物が好適である。具体的には、前記クラッド層形成用樹脂で用いたのと同様の樹脂組成物を用いることが好ましい。すなわち、前記（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）成分を含有し、必要に応じて前記任意成分を含有する樹脂組成物である。

コア層形成用樹脂フィルムは、前記（Ａ）〜（Ｃ）成分を含有する樹脂組成物を溶媒に溶解して支持体フィルムに塗布し、溶媒を除去することにより容易に製造することができる。ここで用いる溶媒としては、該樹脂組成物を溶解し得るものであれば特に限定されず、前述のクラッド形成用樹脂フィルムの製造に用いられる溶媒として例示したものを用いることができる。また、樹脂溶液中の固形分濃度は、通常３０〜８０質量％であることが好ましい。

コア層形成用樹脂フィルムの厚さについては特に限定されず、乾燥後のコア層の厚さが、通常は１０〜１００μｍとなるように調整される。該フィルムの厚さが１０μｍ以上であると、光導波路形成後の受発光素子または光ファイバーとの結合において位置合わせトレランスが拡大できるという利点があり、１００μｍ以下であると、光導波路形成後の受発光素子または光ファイバーとの結合において、結合効率が向上するという利点がある。以上の観点から、該フィルムの厚さは、さらに３０〜７０μｍの範囲であることが好ましい。

コア層形成用樹脂フィルムの製造過程で用いる支持体フィルムは、コア層形成用樹脂を支持する支持体フィルムであって、その材料については特に限定されないが、後にコア層形成用樹脂を剥離することが容易であり、かつ、耐熱性および耐溶剤性を有するとの観点から、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル、ポリプロピレン、ポリエチレンなどが好適に挙げられる。
該支持体フィルムの厚さは、５〜５０μｍであることが好ましい。５μｍ以上であると、支持体フィルムとしての強度が得やすいという利点があり、５０μｍ以下であると、パターン形成時のマスクとのギャップが小さくなり、より微細なパターンが形成できるという利点がある。以上の観点から、該支持体フィルムの厚さは１０〜４０μｍの範囲であることがより好ましく、１５〜３０μｍであることが特に好ましい。
コア層形成用樹脂フィルムの保護やロール状に製造するときの巻き取り性などの観点から、必要に応じコア層形成用樹脂フィルムに保護フィルムを貼り合わせてもよい。保護フィルムとしては、支持体フィルムとして例に挙げたものと同様なものが使用でき、必要に応じ離型処理や帯電防止処理がされていてもよい。

（光導波路の製造方法）
以下、本発明の光導波路の製造方法について詳述する（図５参照）。なお、以下の製造例では、クラッド層形成用樹脂フィルム及びコア層形成用樹脂フィルムを用いた場合の実施形態の一例を具体的に説明する。
まず、第１の工程として、クラッド層形成用樹脂と支持体フィルムから構成されたクラッド層形成用樹脂フィルムを用いて、該クラッド層形成用樹脂を光または加熱により硬化し、下部クラッド層２１を形成する（図５（ａ））。このとき、上記支持体フィルムが、図５（ａ）に示す下部クラッド層２１の基材２４となる。
この下部クラッド層２１は、後述するコア層との密着性の観点から、コア層積層側の表面において段差がなく平坦であることが好ましい。また、クラッド層形成用樹脂フィルムを用いることにより、クラッド層２１の表面平坦性を確保することができる。
クラッド層形成用樹脂フィルムの支持体フィルムの反対側に保護フィルムを設けている場合には、該保護フィルムを剥離後、クラッド層形成用樹脂を光または加熱により硬化し、クラッド層２１を形成する。このとき、クラッド層形成用樹脂は接着処理を施した支持体フィルム上に製膜されていることが好ましい。一方、保護フィルムは、クラッド層形成用樹脂フィルムからの剥離を容易にするため接着処理は行っていないことが好ましく、必要に応じ離型処理が施されていてもよい。

次いで、下記に詳述する第２および第３の工程によって、下部クラッド層２１上にコア層２２’を形成する。
具体的には、第２の工程として、下部クラッド層２１上にコア層形成用樹脂フィルムを、ロールラミネータ等により加熱圧着してコア層２２’を積層する（図５（ｂ））。加熱圧着することによって、密着性および追従性が向上する。ラミネート温度は、３０℃〜１００℃の範囲が好ましい。３０℃より高い温度であると、下部クラッド層とコア層との密着性が向上し、４０℃以上であると、更に密着力を向上させることができる。一方、１００℃以下であると、コア層がロールラミネート時に流動することなく、必要とする膜厚が得られる。以上の観点から、４０〜７０℃の範囲がより好ましく、５０℃〜６０℃の範囲がさらに好ましい。圧力は０．２〜０．９ＭＰａが好ましい。ラミネート速度は０．１〜３ｍ／ｍｉｎが好ましいが、これらの条件には特に制限はない。

コア層形成用樹脂フィルムは、取扱性の観点から、コア層形成用樹脂と支持体フィルム２５から構成されていることが好ましく、この場合、コア層形成用樹脂を下部クラッド層２１側にしてラミネートする。また、コア層形成用樹脂フィルムはコア層形成用樹脂単独で構成されていても良い。
コア層形成用樹脂フィルムの基材の反対側に保護フィルムを設けている場合には、該保護フィルムを剥離後、コア層形成用樹脂フィルムをラミネートする。このとき、保護フィルム及び支持体フィルムは、コア層形成用樹脂フィルムからの剥離を容易にするため接着処理は行っていないことが好ましく、必要に応じ離型処理が施されていてもよい。

次に、第３の工程として、コア層２２’を露光現像し、光導波路のコアパターン２２を形成する（図５（ｃ）及び（ｄ））。具体的には、フォトマスクパターン２６を通して活性光線が画像状に照射される。活性光線の光源としては、例えば、カーボンアーク灯、水銀蒸気アーク灯、超高圧水銀灯、高圧水銀灯、キセノンランプ等の紫外線を有効に放射する公知の光源が挙げられる。また、他にも写真用フラッド電球、太陽ランプ等の可視光を有効に放射するものも用いることができる。

次いで、コア層形成用樹脂フィルムの支持体フィルムが残っている場合には、支持体フィルムを剥離し、ウェット現像等で未露光部を除去して現像し、コアパターン２２を形成する。ウェット現像の場合は、前記フィルムの組成に適した有機溶剤系現像液、アルカリ性水溶液、アルカリ性水溶液と１種以上の有機溶剤からなるアルカリ性水系現像液などを用いて、スプレー、揺動浸漬、ブラッシング、スクラッピング等の公知の方法により現像する。また、現像温度は、コア部形成用樹脂層の現像性に合わせて調節される。

有機溶剤系現像液としては、例えば、Ｎ−メチルピロリドン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、シクロヘキサノン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、γ−ブチロラクトン、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等が挙げられる。また、必要に応じて２種類以上の現像方法を併用してもよい。

アルカリ性水溶液の塩基としては、特に制限はないが、例えば、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどのアルカリ金属水酸化物；炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウムなどのアルカリ金属炭酸塩；炭酸水素リチウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウムなどのアルカリ金属重炭酸塩；リン酸カリウム、リン酸ナトリウムなどのアルカリ金属リン酸塩；ピロリン酸ナトリウム、ピロリン酸カリウムなどのアルカリ金属ピロリン酸塩；四ホウ酸ナトリウム、メタケイ酸ナトリウムなどのナトリウム塩；炭酸アンモニウム、炭酸水素アンモニウムなどのアンモニウム塩；水酸化テトラメチルアンモニウム、トリエタノールアミン、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、２−アミノ−２−ヒドロキシメチル−１，３−プロパンジオール、１，３−ジアミノプロパノール−２−モルホリンなどの有機塩基などが挙げられる。
これらの塩基は、単独で又は２種類以上を組み合わせて使用することができる。
現像に用いるアルカリ性水溶液のｐＨは９〜１４であることが好ましい。また、アルカリ性水溶液中には、表面活性剤、消泡剤などを混入させてもよい。

アルカリ性準水系現像液として、アルカリ性水溶液と１種類以上の前記有機溶剤からなるものであれば特に制限はない。アルカリ性準水系現像液のｐＨは、現像が十分にできる範囲でできるだけ小さくすることが好ましく、ｐＨ８〜１３であることが好ましく、ｐＨ９〜１２であることがさらに好ましい。
有機溶剤の濃度は、通常、２〜９０質量％であることが好ましい。また、アルカリ性準水系現像液中には、界面活性剤、消泡剤などを少量混入させてもよい。

現像の方式としては、例えば、ディップ方式、パドル方式、高圧スプレー方式等のスプレー方式、ブラッシング、スクラッピング等が挙げられ、高圧スプレー方式が解像度向上のためには最も適している。
現像後の処理として、必要に応じて６０〜２５０℃程度の加熱または０．１〜１０００ｍＪ／ｃｍ²程度の露光を行うことにより、コアパターン８６をさらに硬化して用いてもよい。

この後、コアパターン２２を埋込むため、クラッド層形成用樹脂フィルムをラミネートし、さらに該クラッド層形成用樹脂フィルムのクラッド層形成用樹脂を硬化し、上部クラッド層２３を形成する第４の工程を行う（図５（e））。
具体的には、第４の工程として、コアパターン２２上にクラッド層形成用樹脂フィルムを、真空加圧式ラミネータを用いて減圧雰囲気下において加熱圧着する（図５（ｅ））。ここで、第４の工程は、密着性および追従性向上の観点から、平板型ラミネータを用いて減圧雰囲気下で加熱圧着することが好ましい。
なお、本発明において平板型ラミネータとは、積層材料を一対の平板の間に挟み、平板を加圧することにより圧着させるラミネータのことをいう。平板型ラミネータとしては、真空加圧式ラミネータを好適に用いることができる。減圧の尺度である真空度の上限は、１００００Ｐａ以下が好ましく、さらには１０００Ｐａ以下が好ましい。真空度は、密着性および追従性の見地から低い方が望ましい。一方、真空度の下限は、生産性の観点（真空引きにかかる時間）から、１０Ｐａ程度であることが好ましい。加熱温度は、４０〜１３０℃とすることが好ましく、圧着圧力は、０．１〜１．０ＭＰａ（１〜１０ｋｇｆ／ｃｍ²）とすることが好ましいが、これらの条件には特に制限はない。

ラミネートは、クラッド層形成用樹脂フィルムがクラッド層形成用樹脂と支持体フィルムからなる場合には、クラッド層形成用樹脂をコアパターン２２側にしてラミネートする。このときのクラッド層２３の厚さは、前述のようにコア層２２の厚さより大きくすることが好ましい。硬化は、光または加熱によって上記と同様に行う。
クラッド層形成用樹脂フィルムの支持体フィルムの反対側に保護フィルムを設けている場合には、該保護フィルムを剥離後、クラッド層形成用樹脂フィルムをラミネートして光または加熱により硬化することによりクラッド層２３を形成する。

また、図１における光電気複合配線４０として、光導波路と電気配線を複合化したものについて述べたが、電気ケーブル（電気配線）と光ファイバーを一体化した光電気複合ケーブルを用いることもできる。すなわち、図１において、光導波路２０に代えて、光ファイバーを用いた態様である。図６（ａ）及び（ｂ）にその光電気複合配線を示す。
図６（ａ）には電気配線１０と光ファイバー６０が１本ずつ示されており、樹脂材料によってそれぞれ被覆されている。該樹脂被覆は、電気配線１０に対しては絶縁層の機能を担う。電気配線１０と光ファイバー６０は、それぞれ２本以上あっても良く、電気配線が２本の場合を図６（ｂ）に示した。電気配線が複数本の場合には、電気配線は一つの軸上に並んでいる方が好ましい。これは電位端子を一つの軸上に並べるだけで電気接続が可能になるためである。
なお、光ファイバー６０は、図６（ｃ）に示すように、コア６１をクラッド６２が被覆する形状を有する。

図７〜図９に本発明の光モジュールの一例を示す。例えば、本発明の光モジュールを図６（ａ）に示すような形状の、電気配線と光ファイバーが１本ずつ配された光電気複合配線と接続する場合には、本発明の光モジュールはその形に合わせて位置合わせ用ガイドが設けられる。例えば、図７の左側に示す光電気複合配線４０を、図７の右側に示されるコネクタ３０（電気回路等は図示せず）に、図８に示すように挿入する場合について記載する。
図８に示される状態の光モジュールを、Ａ方向から見たものを図９（Ａ）に、Ｂ方向から見たものを図９（Ｂ）に示す。コネクタ３０は、図９（Ａ）に示すように、光電気複合配線４０の形状に合わせて配線挿入部３８が形成されている。また、図９（Ａ）及び図９（Ｂ）に示すように、配線を配線挿入部に押付ける押え部３７、光ファイバー端と光素子３５との距離を規定する突き当て部３６が形成されている。押さえ部３７が形成された部品に電気端子Ａ（３１）が付けられており、この電気端子Ａを電気配線に差し込むことで、電気的接続が可能となる。

本発明の方法によれば、光電気複合配線接続と接続するコネクタを有する光モジュールにおいて、光電気複合配線の電気配線とは電気端子を光電気複合配線に刺し込んで導通させることができ、高い生産効率を得ることができる。特に光電気混載基板において、光電気複合配線部品に光素子が搭載されない簡易な形態とし、かつ、位置合せ用ガイドを有することで、光素子と光電気複合配線（光電気混載基板）の光配線(光導波路)のコア部とを、高精度に位置合せして接続することが可能となる。

１０ 電気配線
１１ 電気配線導体
１２ 電気絶縁層
２０ 光配線（光導波路）
２１ 下部クラッド層
２２ コア部
２２’ コア層
２３ 上部クラッド層
２４ 基材
２５ 支持体フィルム
２６ フォトマスクパターン
２７ 支持体フィルム
３０ コネクタ
３１ 基板と接続するための電気端子Ａ
３２ 外部電気端子Ｂ
３３ ヒンジ部
３４ コネクタの上部
３５ 受発光素子
３６ 突き当て部
３７ 押え部
３８ 配線挿入部
３９ 屈折率整合材
４０ 光電気複合配線
５０ 光モジュール
６０ 光ファイバー
６１ コア
６２ クラッド

Claims (11)

1. 光電気複合配線と接続するためのコネクタ及び受発光素子を有する光モジュールであって、該光電気複合配線は、樹脂被覆された電気配線と、光配線とを有し、該コネクタは、電気端子と位置合わせ用ガイドとヒンジ部とを有し、該電気端子は、該ヒンジ部の回転又は折り曲げ動作により、電気配線の被覆樹脂に刺し込まれ、該電気配線と電気的に接合するものであり、かつ該位置合わせ用ガイドによって、光配線を構成するコア部と受発光素子の位置合わせを行うことを特徴とする光モジュール。
2. 前記位置合わせ用ガイドが、突き当て部材、押さえ部材及び配線挿入部材の少なくとも１種を含む請求項１に記載の光モジュール。
3. 前記光電気複合配線が光電気複合基板である請求項１又は２に記載の光モジュール。
4. 前記光電気複合基板が、下部クラッド層と、パターン化されたコア部と、上部クラッド層とからなるポリマー光導波路を有する請求項３に記載の光モジュール。
5. 前記光電気複合配線が、少なくとも電気配線と、コア部を有する光ファイバーとからなる光電気複合ケーブルである請求項１又は２に記載の光モジュール。
6. 前記コネクタが受発光素子を有し、前記光電気複合配線のコア部と接続される請求項４又は５に記載の光モジュール。
7. 前記コネクタが、前記受発光素子の近傍に該受発光素子を制御するＩＣチップを有する請求項６に記載の光モジュール。
8. 前記受発光素子が端面発光レーザー、面発光レーザー及びフォトダイオードから選ばれる少なくとも１種を搭載するものである請求項６又は７に記載の光モジュール。
9. 前記コネクタの受発光素子表面が屈折率整合剤で覆われており、前記光電気複合配線と接続した際に、前記光電気複合配線のコア部と前記受発光素子の間が前記屈折率整合剤で満たされることを特徴とする請求項５〜８のいずれかに記載の光モジュール。
10. 請求項１〜９のいずれかに記載の光モジュールを用いた電気接続方法であって、前記電気端子を加熱しながら、前記電気配線の被覆樹脂に突き刺すことを特徴とする電気接続方法。
11. 前記電気配線の被覆樹脂の軟化点以上の温度で、前記電気端子を加熱することを特徴とする請求項１０に記載の電気接続方法。

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