JP5691368B2 - 光電気複合基板、回路基板および光電気複合デバイス - Google Patents

Description

本発明は、光素子および電気素子をともに搭載するための光電気複合基板、これに用いられる回路基板、および光素子および電気素子が搭載された光電気複合デバイスに関する。

この種の技術に関し、特許文献１には、光導波路が形成された光回路基板と電気素子が搭載される電気配線基板とをシート状の接着剤で接着して、光導波路つきの電気配線板を作製する光電気複合基板の製造方法が記載されている。また、特許文献２には、光導波路が形成された光回路基板と電気回路基板とを接合するとともに、光路変換ミラーの上部を開口させて光透過性樹脂を充填し、光素子を光路変換ミラーと光学的に連結した状態で位置決めして光回路基板にハンダ実装することが記載されている。

このように、従来の光電気複合基板においては、光回路基板と電気回路基板とを接合したうえで、電気回路基板の開口を通じて光導波路の位置を確認しながら、光導波路の光路変換部と光素子の受光部とを位置合わせして当該光素子を実装していた。

しかしながら、たとえば大型計算機システムのマザーボードのように多数の光素子と電気素子が搭載される光電気複合基板（以下、基板と略記する場合がある）の場合、素子が個々に故障するたびに基板全体を筐体から取り外して改修することは困難を伴う。また、搭載される光素子や電気素子が多数となるため、その実装作業に長時間を要することが問題となる。

これに対し、特許文献３には、光素子とその駆動回路や増幅回路を共通の基板上に搭載した光通信モジュールを、電気回路基板の開口を覆うようにしてハンダ実装することが記載されている。この光通信モジュールは、電気回路基板の下方にある光回路基板に形成された光導波路との間で、開口を通じて光を授受する。このように光素子とその電気素子とを共通の基板に実装してモジュール化することで、光素子の実装作業や改修作業が容易となる。

特開２００９−５８９２３号公報 特開２００８−２１６７１２号公報 特開２００９−２８３７１２号公報

しかしながら、特許文献３のように光素子が搭載されたモジュール基板（以下、光素子搭載基板）を電気回路基板にハンダ実装した場合、光素子の実装および改修作業は効率化するものの、光素子と光導波路との厚み方向の距離が大きくなることが問題となる。光素子搭載基板やハンダ実装部分の厚み寸法だけ、光素子の受発光部と光導波路（光路変換ミラー）との光路長が長くなって光結合損失が増加するためである。

本発明は上述のような課題に鑑みてなされたものであり、光素子の実装および改修作業の容易さと、光素子と光導波路との光結合損失の低減と、をともに実現することのできる光電気複合基板および光電気複合デバイス、ならびに光電気複合基板に用いられる回路基板を提供するものである。

本発明の光電気複合基板は、光素子が搭載される光素子搭載領域を備える光素子搭載基板と、前記光素子搭載基板よりも大きな開口部を備える電気回路基板と、光路変換部が設けられた光導波路を備える光回路基板と、を含み、前記光路変換部が前記開口部から臨む位置に配置されるように前記光回路基板と前記電気回路基板とが積層され、前記開口部に前記光素子搭載基板を嵌め込むことで前記光路変換部と前記光素子搭載領域とが対向配置される。

また、本発明の回路基板は、光路変換部が設けられた光導波路を備える光回路基板に積層して用いられる電気回路基板と、光素子が搭載される光素子搭載領域を備える光素子搭載基板と、を含み、前記電気回路基板に、前記光素子搭載基板が嵌め込み可能な開口部が貫通形成されていることを特徴とする。

また、本発明の光電気複合デバイスは、光素子が搭載された光素子搭載基板と、前記光素子搭載基板よりも大きな開口部を備え電気素子が搭載された電気回路基板と、光路変換部が設けられた光導波路を備え前記電気回路基板に積層された光回路基板と、を含み、前記光素子搭載基板が前記開口部に嵌め込まれて前記光素子と前記光路変換部とが対向配置されている。

上記発明によれば、光素子搭載基板が電気回路基板に嵌め込まれることで光素子搭載領域と光導波路との厚み方向の距離である光路長が近くなる。このため、搭載される光素子と光路変換部との光結合損失を低減しつつ、光素子搭載基板による光素子のモジュール化のメリットを享受することができる。

なお、本発明の各種の構成要素は、個々に独立した存在である必要はなく、複数の構成要素が一個の部材として形成されていること、一つの構成要素が複数の部材で形成されていること、ある構成要素が他の構成要素の一部であること、ある構成要素の一部と他の構成要素の一部とが重複していること、等を許容する。

本発明によれば、光素子の実装および改修作業が容易であるとともに、光素子と光導波路との光結合損失を低減することが可能である。

（ａ）は第一実施形態にかかる光電気複合基板を模式的に示す斜視図であり、（ｂ）は光素子搭載基板を示す斜視図である。 第一実施形態にかかる光電気複合基板の分解斜視図である。 第一実施形態にかかる光電気複合デバイスの斜視図である。 第一実施形態にかかる光素子搭載基板を開口部に嵌め込む状態を示す正面図である。 開口部および光素子搭載基板の近傍を模式的に示す平面図である。 （ａ）は第二実施形態にかかる光素子搭載基板を開口部に嵌め込む状態を示す正面図であり、（ｂ）は第二実施形態にかかる光電気複合デバイスの正面図である。 第二実施形態の変形例にかかる光素子搭載基板の正面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
なお、本実施形態では上下方向を規定して説明するが、これは構成要素の相対関係を説明するために便宜的に規定するものであり、本実施形態にかかる製品の製造時や使用時の方向を限定するものではない。

＜第一実施形態＞
図１（ａ）は、本発明の第一実施形態にかかる光電気複合基板１０を模式的に示す斜視図であり、同図（ｂ）は光素子搭載基板２０を示す斜視図である。図２は、本実施形態にかかる光電気複合基板１０の分解斜視図である。図３は、本実施形態にかかる光電気複合デバイス１４の斜視図である。

はじめに、本実施形態の光電気複合基板１０、回路基板１２および光電気複合デバイス１４の概要について説明する。

光電気複合基板１０は、光素子１１０が搭載される光素子搭載領域２２を備える光素子搭載基板２０と、光素子搭載基板２０よりも大きな開口部３２を備える電気回路基板３０と、光路変換部４４が設けられた光導波路４２を備える光回路基板４０と、を含む。
光電気複合基板１０は、光路変換部４４が開口部３２から臨む位置に配置されるように光回路基板４０と電気回路基板３０とが積層され、開口部３２に光素子搭載基板２０を嵌め込むことで光路変換部４４と光素子搭載領域２２とが対向配置される。

かかる構成によれば、光路変換部４４と光素子１１０とを出入りする光Ｌ（図２を参照）が拡散することなく、光素子１１０が光素子搭載基板２０でモジュール化されて実装および改修の作業性が向上する。仮に光素子１１０が故障した場合には、電気回路基板３０やこれに搭載される電気素子１２０に干渉することなく、光素子搭載基板２０を開口部３２から取り外して容易に修理または交換することが可能である。

光電気複合基板１０を構成する光素子搭載基板２０と電気回路基板３０とをあわせて回路基板１２と総称する。
すなわち、本実施形態の回路基板１２は、光路変換部４４が設けられた光導波路４２を備える光回路基板４０に積層して用いられる電気回路基板３０と、光素子１１０が搭載される光素子搭載領域２２を備える光素子搭載基板２０と、を含む。そして、本実施形態の回路基板１２において電気回路基板３０は、光素子搭載基板２０が嵌め込み可能な開口部３２が貫通形成されている。

さらに、光電気複合基板１０に光素子１１０と電気素子１２０とを搭載したものを光電気複合デバイス１４と総称する。
すなわち、本実施形態の光電気複合デバイス１４は、光素子１１０が搭載された光素子搭載基板２０と、光素子搭載基板２０よりも大きな開口部３２を備え電気素子１２０が搭載された電気回路基板３０と、光路変換部４４が設けられた光導波路４２を備え電気回路基板３０に積層された光回路基板４０と、を含む。そして、本実施形態の光電気複合デバイス１４においては、光素子搭載基板２０が開口部３２に嵌め込まれて光素子１１０と光路変換部４４とが対向配置されている。

次に、本実施形態の光電気複合基板１０および光電気複合デバイス１４について詳細に説明する。

光電気複合基板１０は、光素子１１０およびその駆動素子１１２、ならびに電気素子１２０が搭載される基板である。光電気複合基板１０は、電気回路基板３０と光素子搭載基板２０とで構成される回路基板１２に対して光回路基板４０を接合してなる。光素子１１０としては、面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ）などの発光素子や、フォトダイオード（ＰＤ、ＡＰＤ）などの受光素子等が例示される。駆動素子１１２は、一例として、トランスインピーダンスアンプ（ＴＩＡ）やリミッティングアンプ（ＬＡ）などの増幅器と制御用のドライバＩＣとを組み合わせてなる。
電気素子１２０としては、ＬＳＩやＩＣなどの半導体装置のほか、抵抗器やコンデンサ、インダクタなど各種を用いることができる。

光素子搭載基板２０および電気回路基板３０は、ガラスエポキシ基板などの硬質材料を基材とするリジッド基板でもよく、またはポリイミドやポリエステルなどの可撓性フィルムを基材とするフレキシブル基板でもよい。このうち、光素子搭載基板２０の嵌め込みの容易性とアライメント精度の良好さから、光素子搭載基板２０および電気回路基板３０は所定の厚みをもつリジッド基板が好ましい。

本実施形態の光電気複合基板１０は、光素子搭載基板２０から外方に突出形成された端子部２４と、電気回路基板３０の表面に設けられた電極パッド３４と、をさらに備えている。開口部３２に光素子搭載基板２０を嵌め込むことで、端子部２４の先端は電極パッド３４と接続される。

かかる構成により、光素子搭載基板２０を開口部３２に嵌め込むだけで光素子搭載基板２０と電気回路基板３０とを容易に電気接続することが可能であり、多数の光素子１１０を電気回路基板３０に対して個別にボンディングする必要がない。

図１（ｂ）に示すように、光素子搭載基板２０は、光素子搭載領域２２に形成されて光素子１１０を実装する第一電極２６と、駆動素子搭載領域２３に形成されて光素子１１０を駆動する駆動素子１１２を実装する第二電極２７と、第一電極２６および第二電極２７と端子部２４とを接続する駆動回路部２８と、を含んでいる。駆動回路部２８は光素子搭載基板２０の内部に形成されている。端子部２４の基端側は駆動回路部２８に接続されている。端子部２４の先端部２４ａは、電気回路基板３０の表面にパターン形成された電極パッド３４に接続される。

光素子搭載領域２２は、光素子搭載基板２０に対して光素子１１０が搭載される予定領域であり、第一電極２６の少なくとも一部を含む光素子搭載基板２０の部分領域である。駆動素子搭載領域２３は、光素子搭載基板２０に対して駆動素子１１２が搭載される予定領域であり、第二電極２７の少なくとも一部を含む光素子搭載基板２０の部分領域である。

電気回路基板３０は、図示しない配線層を含み、多数の電気素子１２０および光コネクタ１１４がそれぞれ電極パッドに個別に実装されて互いに回路接続されている。配線層は導電性材料、たとえばＣｕ、Ｎｉ、Ａｌ、Ａｕ、Ｐｔなどの金属材料からなる。光コネクタ１１４は、光素子１１０との間で光信号を授受する部材である。図２に示すように光コネクタ１１４を電気回路基板３０に搭載してもよく、または光素子１１０と同様に光素子搭載基板２０に搭載して電気回路基板３０に嵌め込んで電気回路基板３０に接続してもよい。

開口部３２は、電気回路基板３０に穿設された貫通孔である。電気回路基板３０の表面には、開口部３２の近傍に電極パッド３４が配置されている。開口部３２の開口形状は特に限定されないが、光素子搭載基板２０を内包するとともに光素子搭載基板２０に略一致した形状をなすとよい。本実施形態では、ともに平面視矩形状の光素子搭載基板２０および開口部３２を例示している。

光回路基板４０は、電気回路基板３０に対して略全面に被着される基材部４８の表面または内部に光導波路４２が形成された基板である。
光導波路４２には、その端部または中間部に光路変換部４４が設けられている。光路変換部４４は、基材部４８の平面内を進行する光と、基材部４８に対して交差方向（代表的には面直方向）に進行する光とが相互に変換される領域である。光路変換部４４には、反射面が傾斜した光路変換ミラー４６が配置されることが一般的である。本実施形態では、光導波路４２に対して光路変換ミラー４６が埋設されている態様を例示する。また、後述する第二実施形態では、光路変換ミラー４６が光素子搭載基板２０の下面に固定されていて光導波路４２に着脱可能に装着される態様を説明する。なお、図１（ａ）および図２では、説明のため、光路変換ミラー４６を光導波路４２の上方に露出させた状態を図示している。

図４は、本実施形態にかかる光素子搭載基板２０を電気回路基板３０の開口部３２に嵌め込む状態を示す正面図である。

本実施形態の光路変換ミラー４６は、光導波路４２の延在方向に対して斜め４５度に傾斜する反射面をもち、光導波路４２の内部を基材部４８に平行に進行する光を、基材部４８に対して垂直上方に反射する。上方とは、光回路基板４０から電気回路基板３０（または光素子搭載基板２０）に向かう光電気複合基板１０の法線方向である。光回路基板４０は、光路変換部４４が開口部３２の内部に収容されるように位置合わせされて電気回路基板３０に接合される。そして、光路変換部４４に設けられた光路変換ミラー４６と、光素子１１０の受発光部１１１とが光電気複合基板１０の平面方向に一致するように両者を位置合わせして、光素子搭載基板２０を開口部３２に装着する。なお、図２に示すように電気回路基板３０に搭載された光コネクタ１１４の直下、かつ光導波路４２の端部には、他の光路変換ミラー４６が設けられている。

光導波路４２は、線状のコア部４２ａと、コア部４２ａの周囲を囲む鞘状のクラッド部４２ｂとを有している。コア部４２ａとクラッド部４２ｂとは、互いに光の屈折率が異なる。光回路基板４０は、コア部４２ａの端部または中間部に入射された光を、コア部４２ａとクラッド部４２ｂとの界面で全反射させながら伝搬する光学部材である。コア部４２ａを複数本設けて、互いにクラッド部４２ｂで隔離してもよい。光導波路４２の厚さは、１５〜２００μｍが好ましく、３０〜１００μｍがより好ましい。
以下、光導波路４２、コア部４２ａおよびクラッド部４２ｂの長さ方向とは図４の左右方向をいい、これらの厚み方向は同図の上下方向、幅方向は同図の紙面前後方向をいう。

コア部４２ａの幅寸法は１〜２００μｍが好ましく、５〜１００μｍがより好ましく、１０〜６０μｍがさらに好ましい。コア部４２ａの厚み寸法は、５〜１００μｍが好ましく、２５〜８０μｍがより好ましい。一方、クラッド部４２ｂの厚みは３〜５０μｍが好ましく、５〜３０μｍがより好ましい。

コア部４２ａとクラッド部４２ｂの各構成材料は、屈折率差が生じる材料であれば特に限定されない。具体的には、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、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の他、石英ガラス、ホウケイ酸ガラスのようなガラス材料を選択して用いることができる。

光回路基板４０の基材部４８も上記の材料より選択して用いることができる。基材部４８は、クラッド部４２ｂと同種の材料でもよい。

また、本実施形態の光路変換ミラー４６は、光導波路４２の光路変換部４４の内部に形成されて、傾斜した反射面における屈折率がコア部４２ａと異なる。本実施形態の光路変換ミラー４６は、光導波路４２にレーザ加工または研削加工等を施すことにより形成することができる。なお、光路変換ミラー４６の反射面（ミラー面）には、必要に応じて反射膜を成膜してもよい。反射膜としては、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ等の金属膜が用いられる。

図４に示す本実施形態では、光回路基板４０の表面側に電気回路基板３０が接合され、裏面側にマザーボード１３０が接合されている。マザーボード１３０は多層のプリント基板である。マザーボード１３０は、図示しない他の光電気複合基板１０を積層の内部に包含してもよい。言い換えると、本実施形態の光電気複合基板１０は多段に構成されてもよい。本実施形態の光電気複合基板１０は光素子搭載基板２０と電気回路基板３０とが嵌め合わされて略同一平面内にあるため、全体に厚み寸法が抑えられている。このため、光電気複合基板１０を多段に積層することで、マザーボード１３０の厚み寸法を抑制しつつ、光素子１１０および電気素子１２０の高い実装効率を実現することができる。

図５は、電気回路基板３０の開口部３２および光素子搭載基板２０の近傍を模式的に示す平面図である。

ここで、本実施形態の光電気複合基板１０および光電気複合デバイス１４の更なる効果について説明する。光素子１１０や電気素子１２０を光電気複合基板１０に実装する場合、たとえば一般的なリフローハンダを採用すると、光回路基板４０と電気回路基板３０との線膨張係数の相違に起因して熱歪が発生し、光素子１１０の搭載領域と光路変換部４４との相対位置が大きくずれることが問題となる。また、電気回路基板３０と光回路基板４０とを積層する際の位置精度の高低差による個体差の問題もある。電気回路基板３０や光回路基板４０は数十センチメートル（１０万μｍオーダー）のスケールであるのに対して、従来のたとえば特許文献２や３の光電気複合基板では、光が電気回路基板を通過する開口は直径が高々１００μｍ程度の小孔であった。これは、従来の光電気複合基板では光素子を電気回路基板に直接に実装する必要があることから、開口を光素子より大きくすることはできず、開口は受発光部の直下に小孔として形成する必要があったためである。このため、従来の光電気複合基板では、電気素子のハンダ実装時の熱変形により光回路基板４０の光路変換部４４（光路変換ミラー４６）が電気回路基板３０に対して相対移動して容易に小孔から外れてしまい、光素子１１０のアライメント調整や実装が困難となっていた。
これに対し、本実施形態の光電気複合基板１０および光電気複合デバイス１４では、光素子１１０が搭載された光素子搭載基板２０を嵌め込み可能な程度（例えばセンチメートルオーダー）の大きな開口部３２を電気回路基板３０に形成する。このため、かりに光回路基板４０が熱変形したとしても光路変換部４４（光路変換ミラー４６）を開口部３２から確実に目視することができる。したがって、光素子搭載基板２０の嵌め込み実装時における光路変換部４４（光路変換ミラー４６）の目視位置から、光電気複合デバイス１４の使用温度環境における予測位置を判定して、光素子搭載基板２０（光素子１１０）を電気回路基板３０に対してアライメント調整および実装することができる。

図５に示すように、本実施形態の電極パッド３４は、開口部３２と光素子搭載基板２０との間の空隙部３６の幅寸法（ΔＸ、ΔＹ）に対応して、端子部２４に対する接離方向（Ｘ方向）およびその交差方向（Ｙ方向）に端子部２４よりも大きく形成されている。ここで、電極パッド３４が端子部２４よりも大きいとは、電極パッド３４の包絡域が端子部２４の実装部（先端部２４ａを含む）の包絡域よりも大きいことをいう。
なお、図５において電極パッド３４と端子部２４はそれぞれ多数設けられており、繰り返しの一部は図示を省略している。同図に示すように端子部２４が複数本の端子からなる端子群である場合、電極パッド３４が端子部２４よりも大きいとは、個々の端子に対応する複数の電極パッド３４がそれぞれ各先端部２４ａを包含するとともに、端子部２４（端子群）の全体を電気回路基板３０に対して所定長さだけ移動させた場合にも各先端部２４ａが電極パッド３４に接続可能であることをいう。
また、電極パッド３４が空隙部３６の幅寸法（ΔＸ、ΔＹ）に対応して端子部２４よりも大きく形成されているとは、電気回路基板３０と光素子搭載基板２０とを位置合わせした状態（基準状態）で生じる帯状の空隙部３６の、光素子搭載基板２０からみた位置（空隙の向き）および幅（図５の場合、＋Ｘ方向にΔＸ、−Ｙ方向にΔＹ）だけ、先端部２４ａを電極パッド３４に対して相対移動可能であることをいう。光素子搭載基板２０に対する−Ｘ方向および＋Ｙ方向の空隙部３６の幅寸法に関しても同様である。

このように、電極パッド３４が空隙部３６の幅寸法（ΔＸ、ΔＹ）の分だけ端子部２４よりも大きく形成されていることで、開口部３２の中で光素子搭載基板２０の位置が種々に変動しても端子部２４の先端部２４ａと電極パッド３４との接続が可能である。このため、光素子搭載基板２０は開口部３２に対する嵌め込み位置の選択に自由度を有する。よって、電気回路基板３０と光回路基板４０との接合位置の誤差や両者の熱歪などによる開口部３２と光路変換部４４との位置ずれが生じた場合でも、光素子搭載基板２０の嵌め込み位置を変化させることで、光素子１１０の受発光部１１１と光路変換部４４の光路変換ミラー４６とを高精度にアライメント調整することができる。

電極パッド３４は端子部２４よりも大きく形成され、光素子搭載基板２０は開口部３２に対して遊嵌される。ここで、光素子搭載基板２０が開口部３２に遊嵌されるとは、開口部３２が平面内の少なくとも一方向に関して光素子搭載基板２０よりも大きく形成されていることをいう。すなわち、光電気複合デバイス１４の状態では、空隙部３６に樹脂材料３８が充填されているなど、開口部３２の内部での光素子搭載基板２０の移動が拘束されていてもよい。この場合も、光素子搭載基板２０は開口部３２に遊嵌されているという。

本実施形態の光電気複合デバイス１４においては、開口部３２と光素子搭載基板２０との間（空隙部３６）に、熱可塑性または光可塑性の樹脂材料３８が充填されている。

かかる構成により、光素子搭載基板２０を加熱するか、または光素子搭載基板２０に対して局所的に紫外線などの光を照射することで、充填された樹脂材料３８が軟化して、この光素子搭載基板２０が電気回路基板３０から取り外し可能となる。このため、光電気複合デバイス１４の通常の使用時には光素子搭載基板２０を電気回路基板３０に対して固定しておくことができるとともに、仮に光素子１１０が故障した場合には光素子搭載基板２０を容易に取り外して修理または交換することが可能である。

本実施形態の光電気複合デバイス１４において、光回路基板４０はアライメントマーク６６を備えている。光素子搭載基板２０は光回路基板４０に対して位置決めピン６０により固定されている。

かかる構成により、アライメントマーク６６を用いて、光素子搭載基板２０を光回路基板４０の光路変換部４４（光路変換ミラー４６）に対してアライメント調整することができる。そして、アライメント調整された状態で位置決めピン６０を光回路基板４０または光素子搭載基板２０に固定する。これにより、光素子搭載基板２０を電気回路基板３０からひとたび取り外して光素子１１０の修理や交換などをおこなった場合などにも、高いアライメント精度にて光素子搭載基板２０を容易に開口部３２に再び嵌め込むことができる。

本実施形態では、たとえば十字形状などの複数のアライメントマーク６６が光素子搭載基板２０に設けられている。これらのアライメントマーク６６と、開口部３２から臨む光路変換ミラー４６（または光回路基板４０に設けられた他のアライメントマーク）とをアライメント装置（図示せず）で観察して、光素子搭載基板２０と光導波路４２との位置合わせを行う。そして、所望の位置精度で光素子搭載基板２０が光導波路４２と位置合わせされた状態で、光回路基板４０に対して位置決めピン６０を立設する。光素子搭載基板２０には、たとえば３箇所にピン孔６４が穿設されており、光素子搭載基板２０のピン孔６４を通じて位置決めピン６０を光回路基板４０に立設する。これにより、光回路基板４０に留置された位置決めピン６０をピン孔６４に挿入するだけで、光素子搭載基板２０と光回路基板４０との位置合わせが自動的に行われる。本実施形態の場合、ピン孔６４の一つは位置決めピン６０と嵌め合いの開口径をもつ円孔であり、他の二つは、それぞれＸ方向またはＹ方向の一方が長径に形成された長孔である。

空隙部３６のＸ方向およびＹ方向の幅寸法（ΔＸ、ΔＹ）は、素子の実装プロセスにおける熱歪による光回路基板４０と電気回路基板３０との相対変位量の予想値と、電気回路基板３０と光回路基板４０との積層時の位置合わせ精度と、の和よりも大きい。そして、開口部３２の内部のいずれの位置に光素子搭載基板２０を取り付ける場合にも端子部２４が電極パッド３４に対して実装できるよう、電極パッド３４は十分な大きさに形成されている。

言い換えると、本実施形態の回路基板１２は、光素子搭載基板２０から外方に突出形成された端子部２４と、電気回路基板３０の表面に端子部２４に対する接離方向（Ｘ方向）およびその交差方向（Ｙ方向）に端子部２４よりも大きく形成された電極パッド３４と、をさらに備えている。そして、開口部３２に光素子搭載基板２０を遊嵌することで端子部２４の先端が電極パッド３４と接続される。

そして、光素子搭載基板２０から延出する端子部２４は、光素子搭載基板２０からＸ方向およびＹ方向にいずれも引き出されている。すなわち、端子部２４の幅寸法Ｗ（図５におけるＹ方向寸法）は、光素子搭載基板２０の幅寸法よりも大きい。ここで、端子部２４の幅寸法Ｗとは、光素子搭載基板２０の任意の一辺に沿って設けられた複数本の端子からなる端子群のすべてを包絡する領域の寸法である。そして、光素子搭載基板２０を開口部３２の中心に位置合わせした状態を基準状態として、各端子の先端部２４ａは、各電極パッド３４の中心にそれぞれ位置するとよい。さらに、かかる基準状態から、光素子搭載基板２０が開口部３２に対してＸ方向またはＹ方向に位置ずれ（最大で±ΔＸ、±ΔＹ）した場合でも各端子が電極パッド３４に接続不良とならないよう、各電極パッド３４の接離方向（Ｘ方向）寸法は２・ΔＸ以上であり、幅方向（Ｙ方向）寸法は２・ΔＹ以上であることが好ましい（図５を参照）。なお、本実施形態では端子部２４（端子群）が光素子搭載基板２０の一辺（図５における左辺）のみに設けられている態様を例示したが、本発明はこれに限られない。光素子搭載基板２０のうち互いに隣接または対向する複数の辺に沿って端子部２４（端子群）をそれぞれ設けてもよい。

光電気複合デバイス１４は、開口部３２に嵌め込まれた光素子搭載基板２０を電気回路基板３０に対して脱離可能に固定する固定手段を備えている。

かかる構成により、開口部３２の内部で光素子搭載基板２０が不測に位置ずれを起こすことがなく、光路変換部４４と光素子１１０との高いアライメントを維持することができる。そして、光素子搭載基板２０の固定が脱離可能であることで、光素子１１０の修理や交換などの作業性が損なわれることもない。

固定手段としては、テープ６２のような剥離可能な粘着性部材や、光素子搭載基板２０の上面を閂のように着脱可能に押圧する押圧部材などが例示される。図５では、説明のためテープ６２を二点鎖線で図示している。本実施形態の固定手段（テープ６２）は、光素子搭載基板２０の一辺または複数片を電気回路基板３０に対して固定している。
また、テープ６２は、先端部２４ａを電極パッド３４に固定するための固定手段としても用いられている。このように、光素子搭載基板２０と電気回路基板３０、および端子部２４と電極パッド３４とを、それぞれ脱離可能に固定することで、光素子搭載基板２０を電気回路基板３０から取り外して光素子１１０や駆動素子１１２の交換または改修する作業が容易である。

＜第二実施形態＞
図６（ａ）は本実施形態にかかる光素子搭載基板２０を電気回路基板３０の開口部３２に嵌め込む状態を示す正面図である。同図（ｂ）は本実施形態にかかる光電気複合デバイス１４の正面図である。

本実施形態は、光素子搭載基板２０の一方面側に突出して光路変換ミラー４６が設けられており、開口部３２に光素子搭載基板２０を嵌め込むことで光路変換ミラー４６が光導波路４２における光路変換部４４に貫入することを特徴とする。

かかる構成により、光路変換ミラー４６と光素子搭載領域２２とは一体に設けられて相対位置が変わらないため、電気回路基板３０と光回路基板４０との位置ずれの有無によらず、光路変換部４４と光素子１１０との間で高精度の受発光が可能となる。

より具体的には、光素子搭載基板２０の表面と電気回路基板３０の表面とが一致する面一の高さとした場合に、光路変換ミラー４６は光導波路４２に貫入してコア部４２ａよりも深い位置に至る。ここで、光路変換ミラー４６がコア部４２ａよりも深い位置に至るとは、光路変換ミラー４６の少なくとも下端の一部がコア部４２ａよりも深い位置に至ることをいう。

本実施形態の光路変換ミラー４６は樹脂材料からなる。この場合、光路変換ミラー４６は熱負荷により熱歪が生じやすいところ、光路変換ミラー４６と光素子搭載領域２２とのアライメント精度が低下することがない。これは、たとえば電気回路基板３０に対する電気素子１２０のハンダ接合時などに光回路基板４０に大きな熱負荷が作用する場合であっても、光路変換ミラー４６が光素子搭載基板２０の方に設けられていることで、熱負荷が光路変換ミラー４６に作用することがないためである。

本実施形態の光導波路４２もまた、互いに屈折率が異なるコア部４２ａおよびクラッド部４２ｂを含んでいる。
そして、光路変換ミラー４６の表面に、コア部４２ａと同等の屈折率をもつ樹脂材料からなる樹脂連結部５０が装着されており、開口部３２に光素子搭載基板２０を嵌め込むことで光路変換部４４において樹脂連結部５０と光導波路４２のコア部４２ａとが光学的に連結される。

光路変換ミラー４６は、上述のように、光導波路４２のコア部４２ａを面内方向（図６の左右方向）に進行する光と、光路変換部４４と光素子１１０との間を面直方向（図６の上下方向）に進行する光と、を反射して互いに切り替える。ここで、かりにコア部４２ａと光路変換ミラー４６との間に空気界面が存在した場合には、当該空気界面で光が不測に反射または散乱して信号ノイズとなる。これに対して、本実施形態の上記構成によれば、樹脂連結部５０を介在させてコア部４２ａと光路変換ミラー４６とが光学的に連結されるため、高い信号雑音比（ＳＮ比）を得ることができる。

なお、樹脂連結部５０とコア部４２ａとの屈折率が同等とは、樹脂連結部５０とコア部４２ａとが同一材料からなり屈折率が同一である場合のほか、樹脂連結部５０とコア部４２ａとの屈折率の差が、コア部４２ａとクラッド部４２ｂとの屈折率の差よりも小さい場合を含む。

また、光素子搭載基板２０には受発光部１１１の直下に開口が形成されて、光路変換ミラー４６で反射した光が受発光部１１１に向かって電気回路基板３０を通過可能に設けられている。この開口には樹脂充填部５２が設けられている。樹脂充填部５２は、たとえば、アクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、エポキシ系樹脂、シリコーン系樹脂またはノルボルネン系樹脂を用いることができる。樹脂充填部５２は光透過性（透明性）を有する。樹脂充填部５２は、光路変換ミラー４６の反射面から受発光部１１１に至る光路の全体に亘って充填されている。

これにより、光回路基板４０の中間部に光導波路４２の空隙として形成された光路変換部４４に対して、光路変換ミラー４６と樹脂連結部５０を嵌め合いに嵌合することで、図６（ｂ）に示すように光回路基板４０と受発光部１１１との間の光路が光路変換ミラー４６を介して光学的に連結される。

同図に示すように、光素子搭載基板２０と電気回路基板３０との間には樹脂材料３８が充填され、また端子部２４と電極パッド３４とがテープ６２で固定されることにより、光素子搭載基板２０と光回路基板４０とは相対的に固定されて光Ｌの光路が安定する。

なお、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的が達成される限りにおける種々の変形、改良等の態様も含む。

図７は、第二実施形態の変形例にかかる光素子搭載基板２０の正面図である。
同図に示すように、光素子搭載基板２０に複数の光素子１１０が搭載されたり、または一つの光素子１１０が複数の受発光部１１１を備えたりしてもよい。この場合、複数の反射面を有する光路変換ミラー４６を用いることが有効である。本変形例では、光路変換ミラー４６の二つの反射面のそれぞれを覆うように樹脂連結部５０および樹脂充填部５２を装着している。これにより、光素子搭載基板２０の外部との受発光に加え、複数の光素子１１０同士の間での受発光を行う場合にも、光導波路４２（図７では図示せず）と受発光部１１１との間の光路に空気界面が介在せず、樹脂連結部５０および樹脂充填部５２により光路が連続する。

１０ 光電気複合基板
１２ 回路基板
１４ 光電気複合デバイス
２０ 光素子搭載基板
２２ 光素子搭載領域
２３ 駆動素子搭載領域
２４ 端子部
２４ａ 先端部
２６ 第一電極
２７ 第二電極
２８ 駆動回路部
３０ 電気回路基板
３２ 開口部
３４ 電極パッド
３６ 空隙部
３８ 樹脂材料
４０ 光回路基板
４２ 光導波路
４２ａ コア部
４２ｂ クラッド部
４４ 光路変換部
４６ 光路変換ミラー
４８ 基材部
５０ 樹脂連結部
５２ 樹脂充填部
６０ 位置決めピン
６２ テープ
６４ ピン孔
６６ アライメントマーク
１１０ 光素子
１１１ 受発光部
１１２ 駆動素子
１１４ 光コネクタ
１２０ 電気素子
１３０ マザーボード
Ｌ 光
Ｗ 幅寸法

Claims (10)

1. 光素子が搭載される光素子搭載領域を備える光素子搭載基板と、前記光素子搭載基板よりも大きな開口部を備える電気回路基板と、光路変換部が設けられた光導波路を備える光回路基板と、を含み、
   前記光路変換部が前記開口部から臨む位置に配置されるように前記光回路基板と前記電気回路基板とが積層され、前記開口部に前記光素子搭載基板を嵌め込むことで前記光路変換部と前記光素子搭載領域とが対向配置されており、
   前記光素子搭載基板から外方に突出形成された端子部と、前記電気回路基板の表面に設けられた電極パッドと、をさらに備え、前記開口部に前記光素子搭載基板を嵌め込むことで前記端子部の先端が前記電極パッドと接続される光電気複合基板。
2. 前記電極パッドが、前記開口部と前記光素子搭載基板との間の空隙部の幅寸法に対応して、前記端子部に対する接離方向およびその交差方向に前記端子部よりも大きく形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光電気複合基板。
3. 前記光導波路には空隙が設けられており、
   前記光素子搭載基板の一方面側に突出して光路変換ミラーが設けられており、前記開口部に前記光素子搭載基板を嵌め込むことで前記光路変換ミラーが前記光導波路における前記空隙に貫入しており、
   前記空隙における前記光路変換ミラーが前記光路変換部を構成している請求項１または２に記載の光電気複合基板。
4. 前記光路変換ミラーが樹脂材料からなる請求項３に記載の光電気複合基板。
5. 前記光導波路が、互いに屈折率が異なるコア部およびクラッド部を含み、
   前記光路変換ミラーの表面に、前記コア部と同等の屈折率をもつ樹脂材料からなる樹脂連結部が装着されており、前記開口部に前記光素子搭載基板を嵌め込むことで前記光路変換部において前記樹脂連結部と前記光導波路の前記コア部とが光学的に連結されることを特徴とする請求項３または４に記載の光電気複合基板。
6. 光路変換部が設けられた光導波路を備える光回路基板に積層して用いられる電気回路基板と、光素子が搭載される光素子搭載領域を備える光素子搭載基板と、を含み、
   前記電気回路基板に、前記光素子搭載基板が嵌め込み可能な開口部が貫通形成されており、
   前記光素子搭載基板から外方に突出形成された端子部と、
   前記電気回路基板の表面に前記端子部に対する接離方向およびその交差方向に前記端子部よりも大きく形成された電極パッドと、をさらに備え、前記開口部に前記光素子搭載基板を遊嵌することで前記端子部の先端が前記電極パッドと接続される回路基板。
7. 光素子が搭載された光素子搭載基板と、前記光素子搭載基板よりも大きな開口部を備え電気素子が搭載された電気回路基板と、光路変換部が設けられた光導波路を備え前記電気回路基板に積層された光回路基板と、を含み、前記光素子搭載基板が前記開口部に嵌め込まれて前記光素子と前記光路変換部とが対向配置されており、
   前記光素子搭載基板から外方に突出形成された端子部と、前記電気回路基板の表面に設けられた電極パッドと、をさらに備え、前記開口部に前記光素子搭載基板を嵌め込むことで前記端子部の先端が前記電極パッドと接続される光電気複合デバイス。
8. 前記開口部と前記光素子搭載基板との間に、熱可塑性または光可塑性の樹脂材料が充填されている請求項７に記載の光電気複合デバイス。
9. 前記光回路基板がアライメントマークを備えるとともに、前記光素子搭載基板が前記光回路基板に対して位置決めピンにより固定されている請求項７または８に記載の光電気複合デバイス。
10. 前記開口部に嵌め込まれた前記光素子搭載基板を前記電気回路基板に対して脱離可能に固定する固定手段をさらに備える請求項７から９のいずれか一項に記載の光電気複合デバイス。

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