JP6105254B2 - 光導波路積層配線基板、光モジュール及び光導波路積層配線基板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、光導波路積層配線基板、光モジュール及び光導波路積層配線基板の製造方法に関するものである。

近年、光ファイバ通信技術を中心に基幹系の通信回線の整備が着々と進行する中でボトルネックとなりつつあるのが情報端末内の電気的配線である。このような背景から、すべての信号伝達を電気信号によって行う従来の電気回路基板に代わって、電気信号の伝達速度の限界を補うために、高速部分を光信号で伝達するタイプの光電気複合基板（光モジュール）が提案されている。

光電気複合基板において、光信号はコア層がクラッド層で囲まれた構造の光導波路によって伝達される。従来の光導波路としては、コア層を複数積層した多層構造の光導波路が知られている（例えば、特許文献１参照）。

このような光導波路の製造方法の一例としては、まず、基板上に、第１のクラッド層及び第１のコア層を順に形成し、第１のコア層を露光及び現像して複数本の１層目のコア部を形成する。次に、１層目のコア部及び第１のクラッド層を被覆する第２のクラッド層を形成する。続いて、第２のクラッド層上に第２のコア層を形成し、その第２のコア層を露光及び現像して複数本の２層目のコア部を形成する。続いて、２層目のコア部及び第２のクラッド層上に第３のクラッド層を形成する。以後、同様の工程を繰り返すことで、多層構造の光導波路を形成している。

特開２００７−２９３２４４号公報

ところが、上記多層構造の光導波路では、コア層を積層する際に、異なるコア層の間に必ずクラッド層を形成する必要がある。これは、クラッド層上にコア層を形成すると、そのコア層の部分が突出するため、次のコア層を形成する前にそのコア層の部分をクラッド層で被膜して平坦化を図る必要があるからである。このため、光導波路の厚さ方向（積層方向）のサイズが増大し、光配線の配線密度が低下してしまうという問題がある。

本発明の一観点によれば、上面に配線パターンが形成された配線基板と、前記配線基板の上面に積層された光導波路とを有する光導波路積層配線基板であって、前記光導波路は、前記配線基板の上面に形成された第１クラッド層と、前記第１クラッド層上に形成され、第１方向に延在されたＮ個（Ｎは３以上の自然数）のコア部と、前記Ｎ個のコア部の各々に形成され、前記第１方向において互いに離間した位置に形成されて傾斜面を有するＭ個（Ｍは２以上の自然数）の溝部と、前記各コア部に形成された前記Ｍ個の傾斜面のうち任意の１つの傾斜面に選択的に形成された光路変換ミラーと、前記第１クラッド層上に形成され、前記Ｎ個のコア部を被覆する第２クラッド層と、前記第１クラッド層と前記コア部と前記第２クラッド層とを厚さ方向に貫通して形成され、前記配線パターンの一部を接続パッドとして露出する開口部と、を有し、隣り合う前記コア部に形成された前記光路変換ミラーは、前記第１方向の位置が互いに異なる位置に配置され、前記Ｍ個の溝部は、前記第１方向と平面視で直交する第２方向に沿って直線状に並んで前記Ｎ個のコア部に形成され、前記第２クラッド層は、前記光路変換ミラーの形成された溝部と前記光路変換ミラーの形成されていない溝部とを充填するように形成され、前記Ｎ個のコア部は全て前記第１方向の長さが同じ長さに設定されている。

本発明の一観点によれば、光配線の高密度化を図ることができるという効果を奏する。

一実施形態の光導波路積層配線基板の一部を示す概略平面図。 一実施形態の光導波路積層配線基板の一部を示す概略断面図（図１における２−２断面図）。 一実施形態の光導波路積層配線基板の一部を示す概略断面図（図１における３−３断面図）。 一実施形態の光モジュールの一部を示す概略平面図。 一実施形態の光モジュールの一部を示す概略断面図（図４における５−５断面図）。 一実施形態の光モジュールの一部を示す概略断面図（図４における６−６断面図）。 （ａ）は、一実施形態の光導波路積層配線基板の製造方法を示す概略断面図（図７（ｂ）における７−７断面図）、（ｂ）は、一実施形態の光導波路積層配線基板の製造方法を示す概略平面図。 （ａ）は、一実施形態の光導波路積層配線基板の製造方法を示す概略断面図（図８（ｂ）における８−８断面図）、（ｂ）は、一実施形態の光導波路積層配線基板の製造方法を示す概略平面図。 （ａ）は、一実施形態の光導波路積層配線基板の製造方法を示す概略断面図（図９（ｂ）における９−９断面図）、（ｂ）は、一実施形態の光導波路積層配線基板の製造方法を示す概略平面図。 （ａ）は、一実施形態の光導波路積層配線基板の製造方法を示す概略断面図（図１０（ｂ）における１０−１０断面図）、（ｂ）は、一実施形態の光導波路積層配線基板の製造方法を示す概略平面図。 （ａ）は、一実施形態の光導波路積層配線基板の製造方法を示す概略平面図、（ｂ）は、一実施形態の光導波路積層配線基板の製造方法を示す概略断面図（図１１（ａ）における１１ｂ−１１ｂ断面図）、（ｃ）は、一実施形態の光導波路積層配線基板の製造方法を示す概略断面図（図１１（ａ）における１１ｃ−１１ｃ断面図）、（ｄ）は、一実施形態の光導波路積層配線基板の製造方法を示す概略断面図。 （ａ）は、一実施形態の光導波路積層配線基板の製造方法を示す概略平面図、（ｂ）は、一実施形態の光導波路積層配線基板の製造方法を示す概略断面図（図１２（ａ）における１２−１２断面図）。 （ａ）、（ｂ）は、一実施形態の光モジュールの製造方法を示す概略断面図。 変形例の光導波路を示す概略平面図。 変形例の光導波路を示す概略平面図。 変形例の光モジュールを示す概略平面図。

以下、一実施形態を添付図面を参照して説明する。
なお、添付図面は、特徴を分かりやすくするために便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。また、断面図では、各部材の断面構造を分かりやすくするために、一部の部材のハッチングを省略している。

図２に示すように、光導波路積層配線基板（パッケージ）２０は、配線基板３０と、その配線基板３０上に積層されて一体化された光導波路４０とを有している。
まず、配線基板３０の構造について説明する。

配線基板３０は、基板本体３１と、最上層の配線パターン３２と、最下層の配線パターン３３と、ソルダレジスト層３４とを有している。
基板本体３１としては、最表層に配線パターン３２，３３が形成され、それら配線パターン３２，３３が基板内部を通じて相互に電気的に接続された構造を有していれば十分である。このため、基板本体３１の内部には配線層が形成されていてもよく、配線層が形成されていなくてもよい。なお、基板本体３１の内部に配線層が形成される場合には、複数の配線層が層間絶縁層を介して積層され、各層間絶縁層に形成されたビアと各配線層とによって上記配線パターン３２，３３が相互に電気的に接続される。基板本体３１としては、例えばコア基板を有するコア付きビルドアップ基板や、コア基板を有さないコアレス基板等を用いることができる。

配線パターン３２は、光学素子５１，５２（図４参照）が実装される実装面側（図２では、上面側）に設けられている。配線パターン３２の厚さは、例えば１５〜３５μｍ程度とすることができる。なお、配線パターン３２の材料としては、例えば銅（Ｃｕ）や銅合金を用いることができる。

図１に示すように、配線パターン３２は、光学素子５１（図４参照）と電気的に接続される接続パッドＰ１を有する配線パターン３２Ａと、光学素子５２（図４参照）と電気的に接続される接続パッドＰ２を有する配線パターン３２Ｂとを有している。各配線パターン３２Ａ，３２Ｂは、平面視略帯状に形成され、Ｘ方向（図中の左右方向）に直線状に延在されている。各配線パターン３２Ａ，３２Ｂは、その端部が平面視略円形状に形成されている。また、配線パターン３２Ｂは配線パターン３２ＡよりもＸ方向（第１方向）に長く延在されている。そして、複数の配線パターン３２は、２本の配線パターン３２Ａと２本の配線パターン３２Ｂとが、上記Ｘ方向と平面視で直交するＹ方向（図中の上下方向）に沿って交互に並んで設けられている。なお、図１では、後述する第２クラッド層４３が透視的に描かれている。

図３に示すように、配線パターン３３は、上記実装面とは反対の面側（図３では、下面側）に設けられている。この配線パターン３３は、外部接続用パッドＰ３を有している。配線パターン３３の厚さは、例えば１５〜３５μｍ程度とすることができる。なお、配線パターン３３の材料としては、例えば銅や銅合金を用いることができる。

ソルダレジスト層３４は、配線パターン３３を覆うように基板本体３１の下面に形成されている。このソルダレジスト層３４には、配線パターン３３の一部を上記外部接続用パッドＰ３として露出させるための開口部３４Ｘが形成されている。この外部接続用パッドＰ３には、当該パッケージ２０をマザーボード等の実装基板に実装する際に使用されるはんだボールやリードピン等の外部接続端子が接続される。なお、必要に応じて、上記開口部３４Ｘから露出する配線パターン３３上にＯＳＰ（Organic Solderbility Preservative）処理を施してＯＳＰ膜を形成し、そのＯＳＰ膜に上記外部接続端子を接続するようにしてもよい。また、上記開口部３４Ｘから露出する配線パターン３３上に金属層を形成し、その金属層に上記外部接続端子等を接続するようにしてもよい。金属層の例としては、例えば金（Ａｕ）層、ニッケル（Ｎｉ）／Ａｕ層（配線パターン３３上にＮｉ層とＡｕ層をこの順番で積層した金属層）や、Ｎｉ／パラジウム（Ｐｄ）／Ａｕ層（配線パターン３３上にＮｉ層とＰｄ層とＡｕ層をこの順番で積層した金属層）などを挙げることができる。また、上記開口部３４Ｘから露出する配線パターン３３（あるいは、配線パターン３３上にＯＳＰ膜や金属層が形成されている場合には、それらＯＳＰ膜又は金属層）自体を、外部接続端子としてもよい。

なお、開口部３４Ｘ及び外部接続用パッドＰ３の平面形状は例えば円形状であり、その直径は例えば２００〜３００μｍ程度とすることができる。配線パターン３３の下面からソルダレジスト層３４の下面までの厚さは、例えば２０〜４０μｍ程度とすることができる。このソルダレジスト層３４の材料としては、例えばエポキシ系又はアクリル系の絶縁性樹脂を用いることができる。

次に、光導波路４０の構造について説明する。
光導波路４０は、配線基板３０の基板本体３１の上面に形成されている。この光導波路４０は、第１クラッド層４１と、コア部４２と、第２クラッド層４３とを有している。

第１クラッド層４１は、基板本体３１の上面に形成されている。コア部４２は、光信号の伝搬を行うための光配線であり、第１クラッド層４１上に形成されている。第２クラッド層４３は、コア部４２を覆うように第１クラッド層４１上に形成されている。このように、光導波路４０は、基板本体３１の上面に、第１クラッド層４１とコア部４２と第２クラッド層４３とがこの順番で積層された構造を有し、コア部４２が第１クラッド層４１及び第２クラッド層４３で囲まれた構造を有している。なお、別の見方をすると、上記配線基板３０は、第１クラッド層４１の外面側に配置されている。

これら第１及び第２クラッド層４１，４３及びコア部４２の材料としては、基本的には同じ材料を用いることができる。例えば、第１及び第２クラッド層４１，４３及びコア部４２の材料としては、光学素子５１，５２（図４参照）が使用する波長域において光透過性を有する樹脂材を用いることができる。具体的には、第１及び第２クラッド層４１，４３及びコア部４２の材料としては、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）等のアクリル系樹脂、エポキシ系樹脂やシリコーン系樹脂などを用いることができる。但し、光信号の伝搬がコア部４２内でのみ行われるようにするために、コア部４２を構成する材料としては、そのコア部４２の上下両面に形成される第１及び第２クラッド層４１，４３を構成する材料よりも屈折率の高い材料が選定されている。なお、コア部４２と第１クラッド層４１及び第２クラッド層４３との屈折率の差は、特に限定されないが、例えば０．３〜５％程度が好ましく、０．８〜３％程度がより好ましい。

図１に示すように、第１クラッド層４１の上面には、Ｎ個（ここでは、５個）のコア部４２がＹ方向に沿って並設されている。各コア部４２は、平面視略帯状に形成され、Ｘ方向（第１方向）に直線状に延在されている。これらＮ個のコア部４２は、Ｘ方向の長さが略同じ長さに設定されている。また、コア部４２は、当該パッケージ２０に搭載される光学素子５１（図４参照）に応じて設けられたコア部４２Ａと、当該パッケージ２０に搭載される光学素子５２（図４参照）に応じて設けられたコア部４２Ｂとを有している。すなわち、本例のコア部４２は、２系統のコア部４２Ａ，４２Ｂを有している。そして、コア部４２は、コア部４２Ａとコア部４２ＢとがＹ方向に沿って交互に並んで設けられている。

なお、図２及び図３に示した第１クラッド層４１の厚さ、具体的には配線パターン３２の上面から第１クラッド層４１の上面までの高さは、例えば１０〜１５μｍ程度とすることができる。コア部４２の厚さは例えば３０〜８０μｍ程度とすることができ、各コア部４２のパターン幅は例えば３０〜８０μｍ程度とすることができる。また、コア部４２のピッチは例えば６２．５〜２５０μｍ程度とすることができる。このコア部４２の上面から第２クラッド層４３の上面までの高さは、例えば３０〜８０μｍ程度とすることができる。

Ｎ個のコア部４２の各々には、コア部４２の系統数と同数のＭ個（ここでは、２個）の溝部４４Ａ及び溝部４４Ｂが形成されている。図１に示すように、溝部４４Ａと溝部４４Ｂとは互いにＸ方向に離間した位置に形成されている。複数の溝部４４Ａは、Ｙ方向に沿って直線状に並んで複数のコア部４２にそれぞれ配置されている。同様に、複数の溝部４４Ｂは、Ｙ方向に沿って直線状に並んで複数のコア部４２にそれぞれ配置されている。

図２及び図３に示すように、各溝部４４Ａ，４４Ｂは、コア部４２の厚さ方向を貫通するように形成され、コア部４２を分断するようにして形成されている。各溝部４４Ａは、傾斜面４５Ａと、その傾斜面４５Ａと交差する側壁面４６Ａとを有している。また、各溝部４４Ｂは、傾斜面４５Ｂと、その傾斜面４５Ｂと交差する側壁面４６Ｂとを有している。例えば、各溝部４４Ａ，４４Ｂでは、側壁面４６Ａ，４６Ｂが光導波路４０（コア部４２）の延在方向（Ｘ方向）と直交する垂直面に形成され、傾斜面４５Ａ，４５Ｂが光導波路４０（コア部４２）の延在方向に対して所定の角度（例えば４５度）傾斜して形成されている。このため、各溝部４４Ａ，４４Ｂの断面形状は、略直角三角形状に形成されている。なお、溝部４４Ａ，４４Ｂの側壁面４６Ａ，４６Ｂは垂直面である必要はなく、例えば光導波路４０の内側（図中の、右側）に多少傾いた傾斜面であってもよい。すなわち、溝部４４Ａ，４４Ｂを断面視略Ｖ字状に形成するようにしてもよい。また、各溝部４４Ａ，４４Ｂを、コア部４２の上面からコア部４２を貫通して第１クラッド層４１の厚さ方向の途中まで形成するようにしてもよい。

ここで、各溝部４４Ａ，４４Ｂのコア部４２の上面側の開口端における長さは、コア部４２の厚さ（コア部４２の上面から下面までの距離）と同等又は若干長くすることができる。

図２に示すように、コア部４２Ａに形成された傾斜面４５Ａには、光路を９０度変換するための光路変換ミラー４７Ａが形成されている。この光路変換ミラー４７Ａは、コア部４２Ａを伝搬する光の進行方向に対して所定の角度（例えば４５度）傾斜して形成されている。また、図３に示すように、コア部４２Ｂに形成された傾斜面４５Ｂには、光路を９０度変換するための光路変換ミラー４７Ｂが形成されている。この光路変換ミラー４７Ｂは、コア部４２Ｂを伝搬する光の進行方向に対して所定の角度（例えば４５度）傾斜して形成されている。ここで、コア部４２Ａに形成された傾斜面４５Ｂ及びコア部４２Ｂに形成された傾斜面４５Ａには、上記光路変換ミラー４７Ａ，４７Ｂは形成されていない。

このように、光路変換ミラー４７Ａ，４７Ｂは、各コア部４２に形成されたＭ個（ここでは、２個）の傾斜面４５Ａ，４５Ｂのうち任意の１つの傾斜面に選択的に形成されている。具体的には、光路変換ミラー４７Ａは、コア部４２Ａに形成された傾斜面４５Ａ，４５Ｂのうち傾斜面４５Ａのみに選択的に形成され、光路変換ミラー４７Ｂは、コア部４２Ｂに形成された傾斜面４５Ａ，４５Ｂのうち傾斜面４５Ｂのみに選択的に形成されている。このため、図１に示すように、隣り合うコア部４２（つまり、コア部４２Ａとコア部４２Ｂ）に形成された光路変換ミラー４７Ａ，４７Ｂは、Ｘ方向の位置（平面位置）が互いに異なる位置に配置されている。具体的には、複数の光路変換ミラー４７Ａ，４７Ｂは、平面視で千鳥状（鋸歯状、ジグザグ状）に配置されている。なお、光路変換ミラー４７Ａは上記配線パターン３２Ａに対応して設けられ、光路変換ミラー４７Ｂは上記配線パターン３２Ｂに対応して設けられている。これら光路変換ミラー４７Ａ，４７Ｂの材料としては、例えば良好な光反射性を有する金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）やアルミニウム（Ａｌ）を用いることができる。

図２及び図３に示すように、第２クラッド層４３は、溝部４４Ａ，４４Ｂを充填するように、且つコア部４２Ａ，４２Ｂを被覆するように、第１クラッド層４１上に形成されている。

図２に示すように、光導波路４０には、配線パターン３２Ａの一部を上記接続パッドＰ１として露出させるための開口部４０Ｘが形成されている。すなわち、開口部４０Ｘは、第２クラッド層４３、コア部４２及び第１クラッド層４１を厚さ方向に貫通して形成されている。また、図３に示すように、光導波路４０には、配線パターン３２Ｂの一部を上記接続パッドＰ２として露出させるための開口部４０Ｙが形成されている。すなわち、開口部４０Ｙは、第２クラッド層４３、コア部４２及び第１クラッド層４１を厚さ方向に貫通して形成されている。なお、必要に応じて、上記開口部４０Ｘ，４０Ｙから露出する配線パターン３２上にＯＳＰ処理を施してＯＳＰ膜を形成するようにしてもよい。また、開口部４０Ｘ，４０Ｙから露出する配線パターン３２上に金属層を形成するようにしてもよい。金属層の例としては、例えばＡｕ層、Ｎｉ／Ａｕ層や、Ｎｉ／Ｐｄ／Ａｕ層などを挙げることができる。

図１に示すように、開口部４０Ｘ，４０Ｙ及び接続パッドＰ１，Ｐ２の平面形状は例えば円形状であり、その直径は例えば５０〜２００μｍ程度とすることができる。開口部４０Ｘ及び接続パッドＰ１は、Ｙ方向に沿って直線状に並んで配置されている。また、開口部４０Ｙ及び接続パッドＰ２は、平面視でＹ方向に沿って直線状に並んで配置されている。

次に、光モジュール２１の構造について説明する。
図４に示すように、光モジュール２１は、上記パッケージ２０と、コア部４２の総数と同数のＮ個（ここでは、５個）の光学素子５０とを有している。光学素子５０としては、例えば面発光型半導体レーザ（Vertical Cavity Surface Emitting Laser：ＶＣＳＥＬ）や発光ダイオード（Light Emitting Diode：ＬＥＤ）等の発光素子を用いることができる。また、光学素子５０としては、例えばフォトダイオード（ＰＤ）やアバランシェ・フォトダイオード（ＡＰＤ）等の受光素子を用いることができる。この光学素子５０は、コア部４２Ａと同数の３個の光学素子５１と、コア部４２Ｂと同数の２個の光学素子５２とを有している。３個の光学素子５１はＹ方向に沿って直線状に並んで配置されており、２個の光学素子５２はＹ方向に沿って直線状に並んで配置されている。さらに、光学素子５１と光学素子５２とはその一部がＸ方向で重なる位置に配置されている。すなわち、５個の光学素子５０（３個の光学素子５１及び２個の光学素子５２）は、平面視で略千鳥状に配置されている。なお、光学素子５１と光学素子５２とは同じ光学素子であっても良いし、異なる光学素子であってもよい。本例では、光学素子５１を発光ダイオード等の発光素子とし、光学素子５２をフォトダイオード等の受光素子とする。光学素子５１，５２のサイズは、平面視で２００μｍ×２００μｍ〜５００μｍ×５００μｍ程度とすることができる。

各光学素子５０は、２つの電極端子５３と、１つの受発光部５４（発光部又は受光部）とを有している。図５及び図６に示すように、電極端子５３及び受発光部５４は、各光学素子５０の一方の面（ここでは、下面）に形成されている。２つの電極端子５３は、その一方の電極端子５３が光学素子５０内のカソード電極（図示略）に接続され、他方の電極端子５３が光学素子５０内のアノード電極（図示略）に接続されている。なお、上記図４では、光学素子５０の構造を分かりやすくするために、電極端子５３と受発光部５４とを実線で示している。

図５に示すように、各光学素子５１は、光導波路４０が積層（一体化）された配線基板３０に実装されている。詳述すると、配線基板３０の接続パッドＰ１上には、はんだ２８が形成されている。そして、各光学素子５１は、電極端子５３及びはんだ２８を介して、配線基板３０の接続パッドＰ１と電気的に接続されている。これにより、各光学素子５１は、配線パターン３２Ａと電気的に接続されている。また、各光学素子５１は、その受発光部５４が上記光路変換ミラー４７Ａに対向するように配置されている。具体的には、各光学素子５１は、その受発光部５４が光路変換ミラー４７Ａの真上に配置されるように配線基板３０に実装されている。

これら各光学素子５１と光導波路４０及び配線基板３０との間には、アンダーフィル樹脂６１が形成されている。このアンダーフィル樹脂６１は、上記開口部４０Ｘを充填するように形成されている。また、アンダーフィル樹脂６１は、光学素子５１の電極端子５３と配線基板３０の接続パッドＰ１との接続部分の接続強度を向上させるための樹脂であり、光導波路４０（第２クラッド層４３）の上面と各光学素子５１の下面との隙間を充填するように形成されている。

図６に示すように、各光学素子５２は、光導波路４０が積層された配線基板３０に実装されている。詳述すると、配線基板３０の接続パッドＰ２上には、はんだ２９が形成されている。そして、各光学素子５２は、電極端子５３及びはんだ２９を介して、配線基板３０の接続パッドＰ２と電気的に接続されている。これにより、光学素子５２は、配線パターン３２Ｂと電気的に接続されている。また、各光学素子５２は、その受発光部５４が上記光路変換ミラー４７Ｂに対向するように配置されている。具体的には、各光学素子５２は、その受発光部５４が光路変換ミラー４７Ｂの真上に配置されるように配線基板３０に実装されている。

これら各光学素子５２と光導波路４０及び配線基板３０との間には、アンダーフィル樹脂６２が形成されている。このアンダーフィル樹脂６２は、上記開口部４０Ｙを充填するように形成されている。また、アンダーフィル樹脂６２は、光学素子５２の電極端子５３と配線基板３０の接続パッドＰ２との接続部分の接続強度を向上させるための樹脂であり、光導波路４０（第２クラッド層４３）の上面と各光学素子５２の下面との隙間を充填するように形成されている。

なお、アンダーフィル樹脂６１，６２の材料としては、光学素子５１，５２がそれぞれ使用する波長域において光透過性を有する樹脂材を用いることができる。具体的には、アンダーフィル樹脂６１，６２の材料としては、第１クラッド層４１、コア部４２及び第２クラッド層４３と同一の樹脂材を好適に用いることができる。

例えば光学素子５１が発光素子である場合には、受発光部５４（ここでは、発光部）の光軸中心（発光点）から出射された光は、図５の矢印で示すように、光導波路４０の開口部（溝部４４Ａ）に入射される。溝部４４Ａに入射された光は、その溝部４４Ａの傾斜面４５Ａに形成された光路変換ミラー４７Ａにより光路が９０度曲げられて光導波路４０のコア部４２Ａに入射される。そして、コア部４２Ａに入射された光は、コア部４２Ａで全反射を繰り返して伝搬される。このコア部４２Ａを伝搬する光は、溝部４４Ｂを通過する。このとき、溝部４４Ｂ内はコア部４２Ａと略同様の材料からなる第２クラッド層４３で充填されており、溝部４４Ｂの径がコア部４２Ａの厚さよりも短く設定されているため、溝部４４Ｂ内も好適に光を伝搬することができる。一方、例えば光学素子５２が受光素子である場合には、図６の矢印で示すように、光導波路４０のコア部４２Ｂ内を伝搬してきた光は、光路変換ミラー４７Ｂで反射されて光導波路４０の開口部（溝部４４Ｂ）から出射され、光学素子５２の受発光部５４（ここでは、受光部）の光軸中心に入射される。

次に、上記光導波路積層配線基板２０及び光モジュール２１の作用について説明する。
配線基板３０に積層された光導波路４０では、５個のコア部４２の各々に２列の溝部４４Ａ，４４Ｂを形成し、各コア部４２に形成された２個の溝部４４Ａ，４４Ｂの一方の溝部が有する傾斜面に選択的に光路変換ミラー４７Ａ，４７Ｂを形成し、その光路変換ミラー４７Ａ，４７Ｂを平面視で千鳥状に形成するようにした。これにより、光路変換ミラー４７Ａによってコア部４２Ａに光結合される３個の光学素子５１と、光路変換ミラー４７Ｂによってコア部４２Ｂに光結合される２個の光学素子５２とを、平面視で千鳥状に配置することができる。このため、複数のコア部４２の各々に１列の溝部を形成し、複数の光学素子を直線状に配置する場合と比べて、コア部４２のピッチＰ（図１や図４参照）を狭くすることができる。詳述すると、複数の光学素子を単純に直線状に配置する場合には、光学素子のサイズに起因してコア部のピッチを２５０μｍよりも狭くすることが困難である。すなわち、光学素子のサイズが５００μｍ×５００μｍ程度の場合に、コア部のピッチを２５０μｍよりも狭くすると、隣り合う光学素子が干渉してしまう。

これに対し、本実施形態の光モジュール２１では、複数の光学素子５０が平面視で千鳥状に配置される。このため、光学素子５０のサイズが５００μｍ×５００μｍ程度の場合に、コア部４２のピッチＰを２５０μｍよりも狭くしても、隣り合う光学素子５０が干渉することを抑制することができる。したがって、コア部４２のピッチＰを狭くすることができ、コア部４２（光配線）を高密度に形成することができる。

次に、上記光導波路積層配線基板２０の製造方法について説明する。
図７（ａ）及び図７（ｂ）に示す工程では、まず、光導波路４０が一体化される前段階の配線基板３０を製造する。例えば、まず、図７（ａ）に示すように、基板本体３１の両面に所要の形状にパターニングされた配線パターン３２，３３を形成する。このとき、配線パターン３３は、所要の箇所に外部接続用パッドＰ３が画定されるようにパターニングされる。また、図７（ｂ）に示すように、配線パターン３２、つまり配線パターン３２Ａ及び配線パターン３２Ｂは、所要の箇所に接続パッドＰ１，Ｐ２がそれぞれ画定されるようにパターニングされる。続いて、図７（ａ）に示すように、基板本体３１の下面に、配線パターン３３の一部を外部接続用パッドＰ３として露出させる開口部３４Ｘを有するソルダレジスト層３４を形成する。このソルダレジスト層３４は、例えば配線パターン３３を覆うように基板本体３１の下面にソルダレジスト層３４を形成した後、フォトリソグラフィ法によりソルダレジスト層３４を露光・現像して開口部３４Ｘを形成する。これにより、配線基板３０が製造されたことになる。なお、必要に応じて、外部接続用パッドＰ３上に、例えばＮｉ層とＡｕ層をこの順番で積層した金属層を形成するようにしてもよい。この金属層は、例えば無電解めっき法により形成することができる。

次に、図８〜図１１に従って、上記配線基板３０の実装面側に光導波路４０を積層（一体化）する。まず、図８（ａ）及び図８（ｂ）に示す工程では、基板本体３１の上面に、配線パターン３２を覆うように第１クラッド層４１を形成する。例えば、基板本体３１の上面全面に第１クラッド層４１となる感光性樹脂層（図示略）を形成し、その感光性樹脂層を硬化させることにより、上記第１クラッド層４１を形成する。この感光性樹脂層の形成方法としては、例えば液状の感光性樹脂を基板本体３１の上面全面に塗布するようにしてもよいし、半硬化状態の感光性樹脂シートを基板本体３１の上面全面にラミネートするようにしてもよい。ここで、感光性樹脂としては、例えば紫外線（ＵＶ）硬化型の樹脂を好適に使用することができる。ＵＶ硬化樹脂としては、例えば変性アクリレート（エポキシ樹脂やポリエステル樹脂等）をベース樹脂とし、光重合に必要な反応性アクリルモノマーと光重合開始剤及び添加剤を含んだ樹脂材を用いることができる。このようなＵＶ硬化樹脂の主反応はラジカル重合である。このようなＵＶ硬化樹脂を用いることにより、常温で処理することができ、さらに、熱硬化型の樹脂を用いる場合よりも短時間で硬化するため、作業時間を短縮することができる。なお、上記感光性樹脂層の材料は、後述するコア部４２及び第２クラッド層４３を形成する工程においても同様である。

次に、図９（ａ）及び図９（ｂ）に示す工程では、第１クラッド層４１の上面に複数のコア部４２を形成する。例えば、第１クラッド層４１の上面全面にコア部４２となる感光性樹脂層（図示略）を形成し、フォトリソグラフィ法に基づいて露光・現像を行った後に、感光性樹脂層を硬化させる。これにより、図９（ｂ）に示すように、第１クラッド層４１の上面に、Ｘ方向に直線状に延在された平面視略帯状のコア部４２が複数個（ここでは、５個）Ｙ方向に沿って並設される。具体的には、第１クラッド層４１の上面に、Ｘ方向に直線状に延在された平面視略帯状のコア部４２Ａ及びコア部４２ＢがＹ方向に沿って交互に並んで形成される。なお、上記コア部４２は、例えば上記感光性樹脂層の所定の位置（形成すべきコア部４２の位置）に対し、活性エネルギー光線又は電子線を選択的に照射することで形成することもできる。このとき、活性エネルギー光線又は電子線が照射された部位は、その屈折率が変化し、活性エネルギー光線又は電子線が照射されなかった部位との間で屈折率の差が生じる。上記感光性樹脂層の材料により、活性エネルギー光線又は電子線の照射された部位の屈折率は増大する場合も減少する場合もあるが、本例の場合には、活性エネルギー光線又は電子線の照射された部位の屈折率が増大する材料を選択する。

次に、図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に示す工程では、複数のコア部４２の各々に、Ｘ方向に互いに離間した２個の溝部４４Ａ，４４Ｂを形成する。詳述すると、まず、図１０（ｂ）に示すように、例えば切削装置の回転ブレード等によって、光路変換ミラー４７Ａが形成される部分を含む切断位置Ｌ１のコア部４２を厚さ方向に切断（切削）して、複数のコア部４２に断面視略直角三角形状の溝部４４Ａを形成する。これにより、コア部４２の上面に対して４５度の角度を有する傾斜面４５Ａとその傾斜面４５Ａと交差する側壁面４６Ａとを有する溝部４４Ａ（図１０（ａ）参照）が、Ｙ方向に沿って直線状に並んで複数のコア部４２に形成される。すなわち、各コア部４２Ａ，４２Ｂの同一のＸ方向の位置（Ｘ座標位置）に溝部４４Ａが形成される。続いて、切削装置の回転ブレード等によって、光路変換ミラー４７Ｂが形成される部分を含む切断位置Ｌ２のコア部４２を厚さ方向に切断（切削）して、複数のコア部４２に断面視略直角三角形状の溝部４４Ｂを形成する。これにより、コア部４２の上面に対して４５度の角度を有する傾斜面４５Ｂとその傾斜面４５Ｂと交差する側壁面４６Ｂとを有する溝部４４Ｂが、Ｙ方向に沿って直線状に並んで複数のコア部４２に形成される。すなわち、各コア部４２Ａ，４２Ｂの同一のＸ方向の位置に溝部４４Ｂが形成される。なお、溝部４４Ａ，４４Ｂの形成方法としては、切削加工に限定されず、例えばレーザアブレーション法などの各種の加工方法を用いることができる。

続いて、図１１（ａ）〜図１１（ｃ）に示す工程では、コア部４２Ａに形成された傾斜面４５Ａ，４５Ｂのうち傾斜面４５Ａのみに光路変換ミラー４７Ａを形成するとともに、コア部４２Ｂに形成された傾斜面４５Ａ，４５Ｂのうち傾斜面４５Ｂのみに光路変換ミラー４７Ｂを形成する。例えば、コア部４２Ａに形成された傾斜面４５Ａ、及びコア部４２Ｂに形成された傾斜面４５Ｂに対応する箇所のみに開口部を有するマスク（図示略）を用いて、上記開口部から露出された傾斜面４５Ａ，４５Ｂ上に光沢のある金属膜を選択的に被着する。これにより、図１１（ｂ）に示すようにコア部４２Ａの傾斜面４５Ａに光路変換ミラー４７Ａが形成され、図１１（ｃ）に示すようにコア部４２Ｂの傾斜面４５Ｂに光路変換ミラー４７Ｂが形成される。上記金属膜を所定の傾斜面４５Ａ，４５Ｂに被着する方法としては、例えばスパッタリング法、蒸着法やめっき法などを用いることができる。また、金属膜の材料としては、例えば良好な光反射性を有する金、銀やアルミニウムを用いることができる。なお、光路変換ミラー４７Ａ，４７Ｂの形成後に、上記マスクを除去する。

次に、図１１（ｄ）に示す工程では、第１クラッド層４１の上面に、コア部４２に形成された溝部４４Ａ，４４Ｂを充填するように、且つコア部４２を被覆するように第２クラッド層４３を形成する。例えば、第１クラッド層４１の上面全面に第２クラッド層４３となる感光性樹脂層（図示略）を形成し、その感光性樹脂層を硬化させることにより、第２クラッド層４３を形成する。以上の工程により、配線基板３０上に、コア部４２が第１クラッド層４１及び第２クラッド層４３で囲まれた構造の光導波路４０が積層される。

続いて、図１２（ａ）及び図１２（ｂ）に示す工程では、配線パターン３２Ａの一部が接続パッドＰ１として露出されるように、光導波路４０の所定箇所に開口部４０Ｘを形成する。また、図１２（ａ）に示すように、配線パターン３２Ｂの一部が接続パッドＰ２として露出されるように、光導波路４０の所定箇所に開口部４０Ｙを形成する。これら開口部４０Ｘ，４０Ｙは、例えばＣＯ_２レーザやＵＶ−ＹＡＧレーザ等によるレーザ加工法によって形成することができる。なお、第１クラッド層４１及び第２クラッド層４３が感光性樹脂を用いて形成されている場合には、例えばフォトリソグラフィ法により所要の開口部４０Ｘ，４０Ｙを形成するようにしてもよい。また、図１２（ａ）では、なお、第２クラッド層４３が透視的に描かれている。

以上の製造工程により、図１〜図３に示した光導波路積層配線基板２０を製造することができる。
次に、光モジュール２１の製造方法について説明する。

図１３（ａ）に示す工程では、光導波路４０の開口部４０Ｘから露出された接続パッドＰ１上に、はんだ２８を形成する。同様に、光導波路４０の開口部４０Ｙから露出された接続パッドＰ２上に、はんだ２９を形成する（図示は省略）。これらはんだ２８，２９は、例えばはんだペーストの塗布などにより形成することができる。

次に、図１３（ｂ）に示す工程では、各光学素子５１の受発光部５４を下側に向けた状態で、各光学素子５１の電極端子５３を接続パッドＰ１上に位置決めし、はんだ２８を溶融させ、各光学素子５１の電極端子５３を接続パッドＰ１に電気的に接続する。同様に、各光学素子５２の受発光部５４を下側に向けた状態で、各光学素子５２の電極端子５３を接続パッドＰ２上に位置決めし、はんだ２９を溶融させ、各光学素子５２の電極端子５３を接続パッドＰ２に電気的に接続する。これらにより、配線基板３０に複数の光学素子５１，５２がフリップチップ実装される。

続いて、光導波路積層配線基板２０と光学素子５１との隙間を充填するようにアンダーフィル樹脂６１を形成するとともに、光導波路積層配線基板２０と光学素子５２との隙間を充填するようにアンダーフィル樹脂６２を形成する。

以上の製造工程により、図４〜図６に示した光モジュール２１を製造することができる。
以上説明した本実施形態によれば、以下の効果を奏することができる。

（１）複数のコア部４２の各々に複数列の溝部４４Ａ，４４Ｂを形成し、各コア部４２に形成された複数個の溝部４４Ａ，４４Ｂのうち１つの溝部が有する傾斜面に選択的に光路変換ミラー４７Ａ，４７Ｂを形成し、その光路変換ミラー４７Ａ，４７Ｂを平面視で千鳥状に形成するようにした。これにより、光路変換ミラー４７Ａ，４７Ｂによってコア部４２Ａ，４２Ｂにそれぞれ光結合される光学素子５１，５２を、平面視で千鳥状に配置することができる。このため、コア部４２のピッチＰを狭くすることができ、コア部４２を高密度に形成することができる。さらに、同一平面上に形成されたコア部４２を高密度に形成することができるため、光導波路４０の厚さ方向のサイズが増大することを抑制することができる。

（２）複数のコア部４２の各々に複数個の溝部４４Ａ，４４Ｂを形成し、各コア部４２に形成した複数個の溝部４４Ａ，４４Ｂのうち任意の１つの溝部が有する傾斜面に選択的に光路変換ミラー４７Ａ，４７Ｂを形成して、それら光路変換ミラー４７Ａ，４７Ｂを平面視で千鳥状に配置されるように形成した。これにより、複数個の光路変換ミラー４７Ａ，４７Ｂを一括して形成することができるため、工程数の増大を好適に抑制することができる。

（３）発光素子である光学素子５１と光結合されるコア部４２Ａと、受光素子である光学素子５２と光結合されるコア部４２Ｂとを、Ｙ方向に沿って交互に並んで配置するようにした。これにより、光学素子５１（発光素子）と光結合されるコア部４２Ａの隣には、光学素子５２（受光素子）と光結合されるコア部４２Ｂが配置される。すなわち、光学素子５１（発光素子）と光結合される２つのコア部４２Ａの間には、光学素子５２（受光素子）と光結合されるコア部４２Ｂが配置される。このため、コア部４２のピッチＰを狭くしても、コア部４２Ａのピッチについては広く確保することができる。したがって、コア部４２のピッチＰを狭くしても、光学素子５１のチャンネル間のクロストークの増大が抑制されるとともに、光学素子５２のチャンネル間のクロストークの増大が抑制される。この結果、コア部４２を狭ピッチ化することができ、光モジュール２１の小型化に貢献することができる。

（他の実施形態）
なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の態様にて実施することもできる。
・上記実施形態では、複数のコア部４２に２列の溝部４４Ａ，４４Ｂを形成するようにした。これに限らず、例えば複数のコア部４２に３列以上の溝部を形成するようにしてもよい。ここでは、図１４及び図１５に示すように、複数のコア部４２に３列の溝部４４Ａ，４４Ｂ，４４Ｃを形成した場合について説明する。この場合であっても、光路変換ミラー４７は、上記実施形態と同様に、隣り合うコア部４２に形成された光路変換ミラー４７がＸ方向において互いに異なる位置に配置されるように形成されている。具体的には、図１４及び図１５の例では、複数の光路変換ミラー４７は、平面視で鋸歯状に配置されるように形成されている。具体的には、図１４の例では、図中の一番上に形成されたコア部４２から図中の一番下に形成されたコア部４２に向かって順に溝部４４Ａ→４４Ｂ→４４Ｃ→４４Ａ→４４Ｂがそれぞれ有する傾斜面に光路変換ミラー４７が形成されている。また、図１５の例では、図中の一番上に形成されたコア部４２から図中の一番下に形成されたコア部４２に向かって順に溝部４４Ａ→４４Ｂ→４４Ｃ→４４Ｂ→４４Ａがそれぞれ有する傾斜面に光路変換ミラー４７が形成されている。

・上記実施形態では、配線基板３０に対して、１つの受発光部５４を有する単チャンネルの光学素子５１，５２を複数個実装するようにした。これに限らず、例えば図１６に示すように、３個の単チャンネルの光学素子５１に代えて、複数（ここでは、３個）の受発光部５４を有する３チャンネルの光学素子５１Ａを配線基板３０に実装するようにしてもよい。また、２個の単チャンネルの光学素子５２に代えて、複数（ここでは、２個）の受発光部５４を有する２チャンネルの光学素子５２Ａを配線基板３０に実装するようにしてもよい。

・上記実施形態において、光モジュール２１のチャンネル数（コア部４２の数）は特に限定されない。
・上記実施形態では、溝部４４Ａ，４４Ｂを第２クラッド層４３で充填するようにした。これに限らず、例えば溝部４４Ａ，４４Ｂをコア部４２と同一の材料からなるコア層で充填し、その後、コア部４２及び上記コア層を被覆するように、第１クラッド層４１上に第２クラッド層４３を形成するようにしてもよい。

・上記実施形態におけるアンダーフィル樹脂６１，６２を省略するようにしてもよい。
・上記実施形態におけるコア部４２Ａ，４２Ｂの平面形状は、直線状に限定されず、例えば湾曲部を有する形状、分岐部や交差部を有する形状、集光部（例えば、他の部分と比べて幅が狭くなっている部分）や光拡散部（例えば、他の部分と比べて幅が広くなっている部分）を有する形状であってもよい。

２０ 光導波路積層配線基板
２１ 光モジュール
３０ 配線基板
４０ 光導波路
４１ 第１クラッド層
４２，４２Ａ，４２Ｂ コア部
４３ 第２クラッド層
４４Ａ，４４Ｂ，４４Ｃ 溝部
４５Ａ，４５Ｂ 傾斜面
４７，４７Ａ，４７Ｂ 光路変換ミラー
５０，５１，５１Ａ，５２，５２Ａ 光学素子

Claims (5)

1. 上面に配線パターンが形成された配線基板と、前記配線基板の上面に積層された光導波路とを有する光導波路積層配線基板であって、
   前記光導波路は、
   前記配線基板の上面に形成された第１クラッド層と、
   前記第１クラッド層上に形成され、第１方向に延在されたＮ個（Ｎは３以上の自然数）のコア部と、
   前記Ｎ個のコア部の各々に形成され、前記第１方向において互いに離間した位置に形成されて傾斜面を有するＭ個（Ｍは２以上の自然数）の溝部と、
   前記各コア部に形成された前記Ｍ個の傾斜面のうち任意の１つの傾斜面に選択的に形成された光路変換ミラーと、
   前記第１クラッド層上に形成され、前記Ｎ個のコア部を被覆する第２クラッド層と、
   前記第１クラッド層と前記コア部と前記第２クラッド層とを厚さ方向に貫通して形成され、前記配線パターンの一部を接続パッドとして露出する開口部と、を有し、
   隣り合う前記コア部に形成された前記光路変換ミラーは、前記第１方向の位置が互いに異なる位置に配置され、
   前記Ｍ個の溝部は、前記第１方向と平面視で直交する第２方向に沿って直線状に並んで前記Ｎ個のコア部に形成され、
   前記第２クラッド層は、前記光路変換ミラーの形成された溝部と前記光路変換ミラーの形成されていない溝部とを充填するように形成され、
   前記Ｎ個のコア部は全て前記第１方向の長さが同じ長さに設定されていることを特徴とする光導波路積層配線基板。
2. 前記Ｎ個の光路変換ミラーは、平面視で鋸歯状に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の光導波路積層配線基板。
3. 請求項１又は２に記載の光導波路積層配線基板と、
   前記配線基板に実装され、前記接続パッドと電気的に接続され、前記光路変換ミラーにより前記コア部に光結合される光学素子と、
   を有することを特徴とする光モジュール。
4. 上面に配線パターンが形成された配線基板を形成する工程と、
   前記配線基板の上面に第１クラッド層を形成する工程と、
   前記第１クラッド層上に、第１方向に延在されるＮ個（Ｎは３以上の自然数）のコア部を形成する工程と、
   前記Ｎ個のコア部の各々に、傾斜面を有するＭ個（Ｍは２以上の自然数）の溝部を前記第１方向において互いに離間した位置に形成する工程と、
   前記各コア部に形成された前記Ｍ個の傾斜面のうち任意の１つの傾斜面に選択的に光路変換ミラーを形成する工程と、
   前記第１クラッド層上に、前記Ｎ個のコア部を被覆し、前記光路変換ミラーの形成された溝部と前記光路変換ミラーの形成されていない溝部とを充填する第２クラッド層を形成する工程と、
   前記第１クラッド層と前記コア部と前記第２クラッド層とを厚さ方向に貫通し、前記配線パターンの一部を接続パッドとして露出する開口部を形成する工程と、を有し、
   隣接する前記コア部に形成された前記光路変換ミラーは、前記第１方向の位置が互いに異なる位置に配置され、
   前記Ｍ個の溝部は、前記第１方向と平面視で直交する第２方向に沿って直線状に並んで前記Ｎ個のコア部に形成されることを特徴とする光導波路積層配線基板の製造方法。
5. 前記各溝部は、切削装置の回転ブレードによって前記Ｎ個のコア部を厚さ方向に切削することにより形成されることを特徴とする請求項５に記載の光導波路積層配線基板の製造方法。