WO2018101098A1 - 光電気混載基板 - Google Patents

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WO2018101098A1
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light
core
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electric hybrid
light receiving
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直人 古根川
雄一 辻田
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日東電工株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an opto-electric hybrid board including an electric circuit board, an optical element mounted on the electric circuit board, and an optical waveguide laminated on the electric circuit board.
  • the opto-electric hybrid board includes an electric circuit board in which electric wiring is formed on the surface (first surface) of the insulating layer, and a back surface of the insulating layer of the electric circuit board (second surface: formation of electric wiring).
  • Optical waveguide [first clad layer, core (optical wiring), second clad layer] laminated on the surface (surface opposite to the first surface)] and the optical waveguide among the formation surfaces of the electric wiring.
  • a light emitting element and a light receiving element mounted on portions corresponding to both ends are provided.
  • both end portions of the optical waveguide are formed on an inclined surface inclined by 45 ° with respect to the longitudinal direction of the core (light propagation direction), and the core portion positioned on the inclined surface is light. It is a reflective surface.
  • the insulating layer has translucency, and is between the light emitting element and the light reflecting surface of the first end, and between the light receiving element and the second end (opposite to the first end). The light can propagate through the insulating layer between the light reflecting surface at the end of the side.
  • the propagation of light in the opto-electric hybrid board is performed as follows. First, light is emitted from the light emitting element toward the light reflecting surface at the first end. After passing through the insulating layer, the light passes through the first cladding layer at the first end of the optical waveguide and is reflected by the light reflecting surface at the first end of the core (the optical path is converted by 90 °). ) And proceed in the longitudinal direction in the core. Then, the light propagating through the core is reflected by the light reflecting surface at the second end of the core (the optical path is converted by 90 °) and travels toward the light receiving element. Subsequently, the light is emitted through the first cladding layer at the second end, passes through the insulating layer, and is received by the light receiving element.
  • the light emitted from the light emitting element and the light reflected by the light reflecting surface at the second end are diffused. Therefore, in general, although the light emitting surface of the light emitting part of the light emitting element is narrow and the light receiving surface of the light receiving part of the light receiving element is wide, the amount of light that is effectively propagated is still small, and the light propagation loss is small. large.
  • the core is extended from the end side of the core corresponding to the light reflecting surface toward the light emitting element and the light receiving element, and the front end surface of the extending part
  • an opto-electric hybrid board (second conventional example) in which the distance between the light emitting part of the light emitting element and the distance between the front end surface of the extending part and the light receiving part of the light receiving element is shortened.
  • the distance from the light emitting part of the light emitting element to the tip surface of the extending part is shortened, the light emitted from the light emitting surface of the light emitting part of the light emitting element is not diffused much. Before that, the light can be made incident on the tip surface of the extending portion of the core.
  • the distance from the distal end surface of the extending portion to the light receiving portion of the light receiving element is shortened, the light emitted from the distal end surface of the extending portion of the core is not diffused so much. Light can be received by the light receiving surface of the light receiving portion of the light receiving element. Therefore, the propagation loss of light can be reduced.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and provides an opto-electric hybrid board that can further reduce the propagation loss of light.
  • An opto-electric hybrid board includes an electric circuit board, an optical element mounted on the first surface of the electric circuit board, and a second surface of the electric circuit board opposite to the first surface.
  • An optical / electrical hybrid substrate having an optical waveguide having a core for an optical path stacked on the optical waveguide, wherein the core of the optical waveguide reflects light and allows light propagation between the core and the optical element
  • the extending portion and the main portion of the core are configured such that their cross-sectional shapes perpendicular to the axial direction are different from each other.
  • the cross-sectional dimensions are different from each other, so that the cross-sectional shapes are different from each other.
  • the inventors of the present invention have made researches to further reduce the light propagation loss in the opto-electric hybrid board on which the core extension portion is formed.
  • the present inventors have conceived that the extension part of the core and the main part of the core that is the extension source have different cross-sectional shapes perpendicular to the axial direction.
  • the extension part of the core is the same as the main part of the core that is the extension source. It was formed in the dimensions, and the idea of making the cross-sectional shapes different from each other as described above was not reached. Therefore, the extension part of the said core and the main part of the core which is the extension origin were formed in the same cross-sectional shape.
  • the extension part of the core can be formed so as to further reduce the light propagation loss according to the type of optical element, the structure of the opto-electric hybrid board, and the like.
  • the optical element is a light emitting element
  • the light emitted from the light emitting part of the light emitting element diffuses. Therefore, by forming the distal end surface of the extending portion for entering the light widely, Since more light can be incident, the propagation loss of light can be further reduced.
  • the optical element is a light receiving element
  • the light emitted from the distal end surface of the extending portion on the light receiving element side diffuses, so by forming the distal end surface of the extending portion that emits the light narrowly, Since light can be received on the light receiving surface of the light receiving portion of the light receiving element in a state where the spread of light is further narrowed, the light propagation loss can be further reduced.
  • the distance between the tip surface of the extending portion of the core and the optical device can be shortened.
  • the core extension part and the core main part that is the extension source are different from each other in cross-sectional shape perpendicular to the axial direction. The degree of freedom of the shape of the extending portion can be increased. Therefore, the shape of the extending portion of the core can be formed so that the light propagation loss is further reduced according to the type of optical element, the structure of the opto-electric hybrid board, and the like.
  • the extending portion is an extending portion on the light emitting element side
  • the distal end surface of the extending portion by forming the distal end surface of the extending portion wider, more light can be incident on the distal end surface. Propagation loss can be further reduced.
  • the extension portion is an extension portion on the light receiving element side
  • the spread of light is further narrowed on the light receiving surface of the light receiving portion of the light receiving element by forming the tip end surface of the extension portion narrowly. In this case, the light transmission loss can be further reduced.
  • the electric circuit board includes a light-transmitting insulating layer and an electric wiring formed on the first surface of the insulating layer, and a second side opposite to the first surface of the insulating layer. Is the second surface of the electric circuit board on which the optical waveguide is laminated, and the tip end surface of the extending portion of the core is in contact with the second surface of the insulating layer.
  • the distal end surface of the extended portion can be physically and chemically protected by the insulating layer. Therefore, the state of the front end surface of the extending portion can be properly maintained, and the state in which the light propagation loss is further reduced can be maintained.
  • the said optical element is a light emitting element and the area of the front end surface of the extension part of the said core is larger than the area of the light emitting surface of the light emitting part of the light emitting element, the light emitting part of a light emitting element Even if the light emitted from the light emitting surface is diffused, since the distal end surface (light incident surface) of the extension portion is wide, more light can be incident on the distal end surface of the extension portion. It becomes like this. As a result, the propagation loss of light can be further reduced.
  • the optical element is a light receiving element and the area of the tip surface of the extending part of the core is smaller than the area of the light receiving surface of the light receiving part of the light receiving element, Even if the light emitted from the front end surface is diffused, the front end surface (light output surface) of the extended portion is narrow, so that the light receiving surface of the light receiving portion of the light receiving element receives light with a narrower spread of light. Will be able to. As a result, the propagation loss of light can be further reduced.
  • the side peripheral surface of the extending portion of the core is in contact with the cladding layer of the optical waveguide, and the interface portion with the cladding layer in the extending portion of the core is the material for forming the core
  • the interface between the extended portion of the core and the clad layer is formed on a rough surface if the mixed layer is not formed.
  • both surfaces of the mixed layer are not formed into a rough surface.
  • the light traveling through the extended portion is not reflected at the interface (rough surface), but is reflected by the surface facing the inside of the core of both surfaces of the mixed layer, so that the reflection is appropriate. .
  • the light propagation efficiency can be maintained, and the state in which the light propagation loss is further reduced can be maintained.
  • the inclination The light can be properly guided by the reflection of light on the surface.
  • the extending portion is an extending portion on the light emitting element side
  • light incident from the front end surface of the extending portion is efficiently guided to the light reflecting surface at the core end portion by reflection on the inclined surface. be able to.
  • the propagation loss of light can be further reduced.
  • the extending portion is an extending portion on the light receiving element side
  • the light reflected by the light reflecting surface at the core end is efficiently guided to the tip surface of the extending portion by reflection on the inclined surface. be able to.
  • the propagation loss of light can be further reduced.
  • the end of the light reflecting surface on the light reflecting surface is positioned in the region of the extending portion of the core, the light reflected by the light reflecting surface in the extending portion on the light emitting element side Can be efficiently guided to the distal end surface of the extending portion, so that the light propagation loss can be further reduced.
  • (A) is explanatory drawing which shows typically the formation process of the said optical waveguide
  • (b) is explanatory drawing which shows typically the mounting process of the optical element of the said opto-electric hybrid board
  • (A), (b) is explanatory drawing which shows typically a part of formation process of the optical waveguide of the said opto-electric hybrid board
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an opto-electric hybrid module using the first embodiment of the opto-electric hybrid board of the present invention.
  • the opto-electric hybrid boards A1 and B1 of this embodiment are connected to both ends of the optical fiber F, and the opto-electric hybrid boards A1 and B1 and the optical fiber F are used. And form an opto-electric hybrid module.
  • the opto-electric hybrid boards A1 and B1 at each end include an electric circuit board E, optical elements 11 and 12 mounted on a first surface (upper surface in FIG. 1) of the electric circuit board E, and the electric circuit board. E is provided with an optical waveguide W stacked on the second surface (the lower surface in FIG. 1) opposite to the first surface.
  • the light-emitting element 11 is provided on the opto-electric hybrid board A1 at the first end (left end in FIG. 1), and the second end (in FIG. 1).
  • the light receiving element 12 is provided in the opto-electric hybrid board B1 at the right end). Furthermore, in this embodiment, the portion corresponding to the mounting pad 2a on which the light emitting element 11 and the light receiving element 12 are mounted between the electric circuit board E and the optical waveguide W is used for reinforcement.
  • a metal layer M is provided.
  • the electric wiring 2 and the mounting pads 2a are formed on the first surface (the upper surface in FIG. 1) of the light-transmitting insulating layer 1, and the electric wiring 2 is covered with a coverlay 3.
  • the optical waveguide W has an optical path core 7, and the core 7 includes a main portion 7 ⁇ / b> D sandwiched between the first cladding layer 6 and the second cladding layer 8, and a main portion of the core 7.
  • 7D includes quadrangular columnar extending portions 7A and 7B extending from the first end side of 7D toward the light emitting element 11 and the light receiving element 12.
  • the 1st edge part of the optical waveguide W corresponding to the said light emitting element 11 and the said light receiving element 12 is formed in the inclined surface inclined 45 degrees with respect to the longitudinal direction of the main part 7D of the core 7,
  • the portions of the main portion 7D of the core 7 located on the inclined surface are light reflecting surfaces 7a and 7b.
  • the second end of the optical waveguide W (the end opposite to the light reflecting surfaces 7 a and 7 b (first end)) is formed on a right-angled plane perpendicular to the longitudinal direction of the core 7.
  • the portion of the core 7 located on the right-angled surface is a connection surface 7c connected to the end surface of the core 10 of the optical fiber F.
  • the cross section perpendicular to the axial direction of both the main portion 7D and the extending portions 7A, 7B excluding the formation portions (end portions) of the light reflecting surfaces 7a, 7b of the core 7 is as follows. Although it is formed in a square shape, the main section 7D and the extending sections 7A and 7B have different cross-sectional (square) dimensions (lengths of one side) (cross-sectional shapes are different from each other). This is one of the major features of the present invention. Furthermore, in this embodiment, the cross-sectional area of the extending portion 7A on the light emitting element 11 side (photoelectric hybrid substrate A1) is larger than the cross sectional area of the extending portion 7B on the light receiving element 12 side (photoelectric hybrid substrate B1).
  • the area of the front end surface of the extending part 7A on the light emitting element 11 side (photoelectric hybrid board A1) is larger than the area of the light emitting surface of the light emitting part 11a of the light emitting element 11, and the light receiving element 12 side (light The area of the front end surface of the extending portion 7B of the electric hybrid board B1) is smaller than the area of the light receiving surface of the light receiving portion 12a of the light receiving element 12.
  • the light emitting element is located within the region of the tip surface of the extending portion 7A on the light emitting element 11 side in plan view.
  • the entire light emitting surface of the eleven light emitting portions 11a is located.
  • the entire distal end surface of the extending portion 7B on the light receiving element 12 side is located in the region of the light receiving surface of the light receiving part 12a of the light receiving element 12 in plan view. It is preferable.
  • the light emitting surface of the light emitting portion 11a of the light emitting element 11 is usually a circle having a diameter of about 15 ⁇ m, and the light receiving surface of the light receiving portion 12a of the light receiving element 12 is usually a circle having a diameter of about 35 to 45 ⁇ m.
  • the tip surfaces of the extending portions 7A and 7B of the core 7 are in contact with the second surface (the lower surface in FIG. 1) of the insulating layer 1 of the electric circuit board E in this embodiment. Furthermore, in this embodiment, a cavity portion 20 filled with air is formed around the side peripheral surfaces of the extension portions 7A and 7B, and the extension portions 7A and 7B and the cavity portion 20 are The insulating layer 1, the metal layer M, the first cladding layer 6 and the main portion 7D of the core 7 are sealed.
  • the metal layer M is disposed between the insulating layer 1 of the electric circuit board E and the first cladding layer 6 of the optical waveguide W. Further, a portion of the metal layer M corresponding between the light emitting element 11 and the light reflecting surface 7a and a portion of the metal layer M corresponding between the light receiving element 12 and the light reflecting surface 7b are penetrated. A hole 5 is formed.
  • the light propagation in the opto-electric hybrid module is performed as follows. That is, first, in the opto-electric hybrid board A1 at the first end (left end in FIG. 1), from the light emitting surface of the light emitting portion 11a of the light emitting element 11 toward the tip end surface of the extending portion 7A of the core 7. , Light L is emitted. The light L passes through the insulating layer 1 and enters the extending portion 7A from the distal end surface of the extending portion 7A. Subsequently, the light L is reflected by the light reflecting surface 7a at the first end of the main portion 7D of the core 7 to change the optical path by 90 °, and the second portion of the core 7D in the core 7 is converted into the second portion.
  • the light After propagating to the end connection surface 7c, the light exits from the connection surface 7c. Subsequently, the light L enters the core 10 of the optical fiber F from the first end (left end in FIG. 1) of the core 10 of the optical fiber F, and enters the core 10 of the optical fiber F. Is propagated to the second end (the right end in FIG. 1) and then emitted from the second end. Subsequently, the light L is transmitted from the connection surface 7c at the second end of the core 7 to the main portion 7D of the core 7 in the opto-electric hybrid board B1 at the second end (right end in FIG. 1). Incident.
  • the light L propagates to the light reflecting surface 7b at the first end of the main portion 7D of the core 7 and is reflected by the light reflecting surface 7b to change the optical path by 90 °. Propagates to the extension 7B. Subsequently, the light L is emitted from the distal end surface of the extending portion 7B, passes through the insulating layer 1, and then received by the light receiving surface of the light receiving portion 12a of the light receiving element 12.
  • the extending portion 7A extending from the first end of the core 7 toward the light emitting element 11 is provided. Therefore, the distance between the distal end surface of the extending portion 7A and the light emitting portion 11a of the light emitting element 11 can be shortened. Thereby, the light L emitted from the light emitting surface of the light emitting portion 11a of the light emitting element 11 can be made incident from the distal end surface of the extending portion 7A before the light L is diffused so much. As a result, the amount of light L that is effectively incident increases, and the propagation loss of the light L can be reduced.
  • the area of the tip surface (light incident surface) of the extending portion 7A on the light emitting element 11 side (optical / electrical hybrid substrate A1) is larger than the area of the light emitting surface of the light emitting portion 11a of the light emitting element 11. Therefore, even if the light L emitted from the light emitting portion 11a of the light emitting element 11 is diffused, more light L can be incident on the tip surface (light incident surface) of the extending portion 7A. As a result, the propagation loss of the light L can be further reduced.
  • an extending portion 7B extending from the first end side of the core 7 toward the light receiving element 12 is formed. Therefore, the distance between the distal end surface of the extended portion 7B and the light receiving portion 12a of the light receiving element 12 can be shortened. Thereby, the light L emitted from the distal end surface of the extending portion 7B can be received by the light receiving surface of the light receiving portion 12a of the light receiving element 12 before the light L is diffused so much. Therefore, the amount of light L that is effectively received increases, and the propagation loss of light L can be reduced.
  • the area of the front end surface (light emitting surface) of the extending portion 7B on the light receiving element 12 side (the opto-electric hybrid board B1) is smaller than the area of the light receiving surface of the light receiving portion 12a of the light receiving element 12. Therefore, even if the light L emitted from the distal end surface (light emitting surface) of the extending portion 7B diffuses, the light receiving surface of the light receiving portion 12a of the light receiving element 12 receives the light L in a narrower state. Will be able to. As a result, the propagation loss of the light L can be further reduced.
  • the side peripheral surfaces of the extending portions 7A and 7B of the core 7 are in contact with air (cavity portion 20).
  • the extending portions 7A and 7B have a refractive index exceeding 1, and the air has a refractive index of 1. Due to this difference in refractive index, the light L propagating through the extending portions 7A and 7B does not pass through the side peripheral surfaces of the extending portions 7A and 7B, but is reflected by the side peripheral surfaces, and from the extending portions 7A and 7B. There is no leakage.
  • the light L does not pass through the light reflecting surfaces 7a and 7b due to the difference in refractive index between the main portion 7D of the core 7 and air.
  • the light is reflected by the light reflecting surfaces 7a and 7b.
  • the extending portions 7A and 7B and the cavity 20 are sealed by the insulating layer 1, the metal layer M, the first cladding layer 6, and the main portion 7D of the core 7. Since it is in a state, the extending portions 7A and 7B can be physically and chemically protected. In particular, since the distal end surfaces of the extended portions 7A and 7B are in contact with the second surface (lower surface in FIG. 1) of the insulating layer 1, the distal surfaces of the extended portions 7A and 7B are also The layer 1 can protect both physically and chemically. Therefore, the state of the tip surfaces of the extending portions 7A and 7B can be properly maintained, and the state in which the propagation loss of the light L is further reduced can be maintained.
  • the opto-electric hybrid boards A1 and B1 are the same.
  • FIGS. 2 to 4 for explaining the manufacturing method the light in which the light receiving element 12 is mounted is used.
  • the electrical mixed substrate B1 is illustrated.
  • a metal sheet material Ma (see FIG. 2A) for forming the metal layer M is prepared.
  • the material for forming the metal sheet material Ma include stainless steel and 42 alloy. Among these, stainless steel is preferable from the viewpoint of dimensional accuracy and the like.
  • the thickness of the metal sheet material Ma (metal layer M) is set within a range of 10 to 100 ⁇ m, for example.
  • a photosensitive insulating resin is applied to the first surface (the upper surface in FIG. 2A) of the metal sheet material Ma, and a predetermined pattern of insulation is formed by photolithography.
  • Layer 1 is formed.
  • the material for forming the insulating layer 1 include synthetic resins such as polyimide, polyether nitrile, polyether sulfone, polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, and polyvinyl chloride, and silicone-based sol-gel materials.
  • the thickness of the insulating layer 1 is set within a range of 10 to 100 ⁇ m, for example.
  • the electrical wiring 2 and the mounting pad 2a are formed by, for example, a semi-additive method, a subtractive method, or the like.
  • a photosensitive insulating resin made of polyimide resin or the like is applied to the electric wiring 2 and the cover lay 3 is formed by photolithography.
  • the electric circuit board E is formed on the first surface of the metal sheet material Ma.
  • the metal sheet material Ma is subjected to etching or the like, whereby the longitudinal end portion side portion of the metal sheet material Ma [second of the optical waveguide W (see FIG. 1)]. The portion corresponding to the end portion] is removed, and the through-hole 5 is formed in the metal sheet material Ma. In this way, the metal sheet material Ma is formed on the metal layer M.
  • optical waveguide W of opto-electric hybrid boards A1 and B1 And in order to form the optical waveguide W (refer FIG. 1) in the back surface (surface equivalent to the 2nd surface of the electric circuit board
  • the first clad layer 6 is formed in a state in which the removed portion of the distal end portion S in the longitudinal direction of the metal layer M is filled, and is formed in a state in which the through hole 5 of the metal layer M is not filled. Thereby, the recess 21 is formed by the through-hole 5, the portion of the first cladding layer 6 corresponding to the through-hole 5 (through-hole 6 a), and the portion of the insulating layer 1 corresponding to the through-hole 5. It is formed.
  • the thickness of the first cladding layer 6 [thickness from the back surface (the bottom surface in the drawing) of the metal layer M] is set in the range of 5 to 80 ⁇ m, for example.
  • the concave portion 21 is filled with a photosensitive resin that is a material for forming the extending portions 7A and 7B of the core 7, and the extending portion 7A of the core 7 is formed by photolithography. , 7B.
  • a photosensitive resin that is a material for forming the extending portions 7A and 7B of the core 7, and the extending portion 7A of the core 7 is formed by photolithography. , 7B.
  • an annular groove 22 is formed between the side peripheral surfaces of the extending portions 7 ⁇ / b> A and 7 ⁇ / b> B and the peripheral wall of the recess 21.
  • the length of the extending portions 7A and 7B is set within a range of 20 to 300 ⁇ m, for example.
  • a photosensitive dry film which is a material for forming the main portion 7D of the core 7, is laminated on the surface (the lower surface in the figure) of the first cladding layer 6, or photosensitive. Resin is applied, and the main portion 7D of the core 7 is formed by photolithography. Thereby, the opening surface of the annular groove 22 is closed, and the groove 22 becomes the cavity 20. Moreover, the front-end
  • the connection surface 7c is connected.
  • the dimensions of the main portion 7D of the core 7 are set, for example, in a range of 20 to 100 ⁇ m in width, in a range of 20 to 100 ⁇ m, and in a range of 0.5 to 100 cm in length.
  • the refractive indexes of the extending portions 7A and 7B of the core 7 and the refractive index of the main portion 7D are the same, and the refractive indexes thereof are the first cladding layer 6 and the second cladding layer 8 described below (FIG. 3D).
  • the refractive index is larger than the reference.
  • a material for forming the second cladding layer 8 is applied to the surface (the lower surface in the drawing) of the first cladding layer 6 so as to cover the main portion 7D of the core 7. Then, the second cladding layer 8 is formed by photolithography.
  • the thickness of the second cladding layer 8 [thickness from the top surface (lower surface in the figure) of the core 7] is set in the range of 3 to 50 ⁇ m, for example.
  • Examples of the material for forming the second cladding layer 8 include the same photosensitive resin as that for the first cladding layer 6.
  • the first clad layer 6 and the second clad layer 8 are formed on an inclined surface inclined by 45 ° with respect to the longitudinal direction of the main portion 7D of the core 7 by, for example, laser processing.
  • the portions of the main portion 7D of the core 7 located on these inclined surfaces become the light reflecting surfaces 7a and 7b.
  • the optical waveguide W is formed on the back surface (lower surface in the figure) of the laminate of the electric circuit board E and the metal layer M.
  • connection surface 7c of the core 7 of the opto-electric hybrid board A1 having the light emitting element 11 is connected to the first end of the core 10 (see FIG. 1) of the optical fiber F via a connector (not shown) or the like.
  • the connection surface 7c of the core 7 of the opto-electric hybrid board B1 having the light receiving element 12 is connected to the second end of the core 10 of the optical fiber F (the end opposite to the first end). It connects via a connector (not shown) etc. In this way, the opto-electric hybrid module shown in FIG. 1 is obtained.
  • FIG. 5 is a longitudinal sectional view showing a second embodiment of the opto-electric hybrid board according to the present invention.
  • the opto-electric hybrid boards A2 and B2 according to this embodiment are the same as the first embodiment shown in FIG. 1, except that the cavity 20 around the side peripheral surfaces of the extending portions 7A and 7B of the core 7 (see FIG. 1).
  • the first cladding layer 6 is formed. That is, the side peripheral surfaces of the extending portions 7 ⁇ / b> A and 7 ⁇ / b> B of the core 7 are in contact with the first cladding layer 6.
  • the other parts are the same as those in the first embodiment, and the same reference numerals are given to the same parts.
  • the fabrication of the opto-electric hybrid boards A2 and B2 of the second embodiment is performed in the same manner as in the first embodiment until the process of forming the electric circuit board E and the process of forming the metal layer M [FIG. 2 (a) to (d)]. And in the formation process of the 1st cladding layer 6 following it, as shown to Fig.6 (a), the through-hole 5 formed in the metal sheet material Ma is made into extension part 7A, 7B of the core 7 (refer FIG. 5).
  • the first cladding layer 6 is formed so as to be filled with the first cladding layer 6 except for the portion corresponding to (through hole 6a).
  • the recessed part 25 is formed by the said through-hole 6a and the part of the said insulating layer 1 corresponding to this through-hole 6a.
  • a photosensitive resin which is a material for forming the extending portions 7A and 7B and the main portion 7D of the core 7, is applied to the surface (the lower surface in the figure) of the first cladding layer 6.
  • the extending portions 7A and 7B and the main portion 7D of the core 7 are simultaneously formed by filling the concave portion 25 and by photolithography.
  • Subsequent steps for forming the second cladding layer 8 are performed in the same manner as in the first embodiment (see FIGS. 3D, 4A, and 4B).
  • this 2nd Embodiment also has the same operation and effect as the above-mentioned 1st Embodiment.
  • the side peripheral surfaces of the extending portions 7A and 7B of the core 7 are in contact with the first cladding layer 6 instead of the hollow portion 20 (see FIG. 1).
  • the extending portions 7 ⁇ / b> A and 7 ⁇ / b> B are reinforced by the first cladding layer 6.
  • FIG. 7 is a longitudinal sectional view showing a third embodiment of the opto-electric hybrid board according to the present invention.
  • the opto-electric hybrid board A3, B3 of this embodiment is an interface with the first cladding layer 6 in the extended portions 7A, 7B of the core 7 and the main portion 7D.
  • the portion is formed in the mixed layer 9 in which the material for forming the first cladding layer 6 is mixed with the material for forming the extending portions 7A and 7B and the main portion 7D of the core 7.
  • the interface portion with the second cladding layer 8 in the main portion 7D of the core 7 is also formed in the mixed layer 9 in which the material for forming the second cladding layer 8 is mixed with the material for forming the core 7.
  • the refractive index of the mixed layer 9 is smaller than the refractive indexes of the extending portions 7A and 7B and the main portion 7D of the core 7, and larger than the refractive indexes of the first cladding layer 6 and the second cladding layer 8.
  • Other parts are the same as those in the second embodiment, and the same reference numerals are given to the same parts.
  • the fabrication of the opto-electric hybrid boards A3 and B3 of the third embodiment is performed in the same manner as in the first embodiment until the process of forming the electric circuit board E and the process of forming the metal layer M [FIG. 2 (a) to (d)]. Then, the formation process of the first cladding layer 6 (see FIG. 6A), the formation process of the extending portions 7A and 7B and the main portion 7D of the core 7 (see FIG. 6B), and the second cladding layer. In the forming step 8 (see FIG. 3D), the extended portions 7A and 7B and the main portion 7D of the first cladding layer 6, the core 7 and the second cladding layer 8 are not completely cured and are in a softened state. .
  • the material for forming the first cladding layer 6 and the second cladding layer 8 penetrates into the extending portions 7A and 7B and the main portion 7D of the core 7, and the mixed layer 9 is formed.
  • the thickness of the mixed layer 9 tends to increase as the state of the core 7 etc. is softened, and tends to decrease as the heating temperature increases.
  • Subsequent steps for forming the light reflecting surfaces 7a and 7b are performed in the same manner as in the first embodiment (see FIGS. 4A and 4B).
  • the interface portion between the first cladding layer 6 and the second cladding layer 8 in the extending portions 7A and 7B and the main portion 7D of the core 7 is formed in the mixed layer 9. ing. If the mixed layer 9 is not formed, the interface may be formed on a rough surface. However, if the mixed layer 9 is formed, both surfaces of the mixed layer 9 are not formed on a rough surface. Therefore, the light L traveling through the extending portions 7A and 7B and the main portion 7D of the core 7 is not reflected by the interface (rough surface), but the inner side of the core 7 of both surfaces of the mixed layer 9 is reflected. Since the light is reflected by the facing surface, the reflection is appropriate. As a result, the propagation efficiency of the light L can be maintained, and the state in which the propagation loss of the light L is further reduced can be maintained.
  • the ratio of the mixed layer 9 to the widths of the extending portions 7A and 7B and the main portion 7D of the core 7 and the ratio of the mixed layer 9 to the thicknesses of the extending portions 7A and 7B and the main portion 7D of the core 7 are described. Is preferably in the range of 5 to 20%. If the ratio is too low, the effect of proper reflection of the light L by the mixed layer 9 tends not to be sufficiently exhibited. If the ratio is too high, the optical path in the extending portions 7A and 7B and the main portion 7D of the core 7 This is because the area becomes narrower and the propagation loss of the light L tends to increase.
  • FIG. 8 is a longitudinal sectional view showing a fourth embodiment of the opto-electric hybrid board according to the present invention.
  • the opto-electric hybrid boards A4 and B4 of this embodiment are the same as those of the third embodiment shown in FIG. 7, in which the extending portions 7A and 7B of the core 7 face the tip surfaces of the extending portions 7A and 7B. It is formed into a square frustum shape that gradually becomes thinner.
  • Other parts are the same as those in the third embodiment, and the same reference numerals are given to the same parts.
  • the fabrication of the opto-electric hybrid boards A4 and B4 of the fourth embodiment is performed in the same manner as in the first embodiment until the process of forming the electric circuit board E and the process of forming the metal layer M [FIG. 2 (a) to (d)].
  • the part (through-hole 6a) corresponding to the extension parts 7A and 7B (refer FIG. 8) of the core 7 is as above-mentioned.
  • the first cladding layer 6 is formed by gradation exposure so that it gradually becomes thinner toward the tip surface. At that time, the first cladding layer 6 is not completely cured but is in a softened state.
  • Subsequent steps of forming the extending portions 7A and 7B and the main portion 7D of the core 7 are performed in the same manner as in the third embodiment [FIG. 6 (b), FIG. 3 (d), FIG. ), See (b)].
  • this 4th Embodiment also has the same operation and effect as the above-mentioned 3rd Embodiment.
  • the tip surface (light emitting surface) can be made narrower, so that the spread of the light L is made narrower on the light receiving surface of the light receiving portion 12a of the light receiving element 12. Can receive light. Therefore, the propagation loss of the light L can be further reduced.
  • the side peripheral surfaces of the extending portions 7A and 7B are inclined surfaces, and the light L can be appropriately guided by the reflection of light at the inclined surfaces.
  • the light L incident from the tip surface of the extending portion 7A can be efficiently guided to the light reflecting surface 7a by reflection on the inclined surface. Therefore, the propagation loss of the light L can be further reduced.
  • the light L reflected by the light reflecting surface 7b can be efficiently guided to the tip surface of the extending portion 7B by reflection on the inclined surface. Therefore, the propagation loss of the light L can be further reduced.
  • the interface portion between the first clad layer 6 and the second clad layer 8 in the extending portions 7A and 7B and the main portion 7D of the core 7 is the mixed layer 9.
  • An opto-electric hybrid board (not shown) that is formed but does not form the mixed layer 9 may be another embodiment.
  • FIG. 10 is a longitudinal sectional view showing a fifth embodiment of the opto-electric hybrid board according to the present invention.
  • This embodiment is an opto-electric hybrid board B5 on the side where the light receiving element 12 is mounted.
  • the opto-electric hybrid board B5 has an end portion on the light receiving element 12 side in the light reflecting surface 7b (the upper end portion of the light reflecting surface 7b in FIG. 10) is the core 7 It is located in the area of the extended portion 7B.
  • Other parts are the same as those in the fourth embodiment, and the same reference numerals are given to the same parts.
  • the upper end portion of the light reflecting surface 57b is the core 57 (the core of the fifth embodiment). 7 corresponding to the main portion 7D) and not the extended portion 57B.
  • the light reflecting surface 57b formed by laser processing is stepped at the interface between the first cladding layer 56 and the second cladding layer 58 in more detail.
  • Part G is formed.
  • the material (refractive index) changes at the interface portion, and the path of the laser light also changes.
  • the light L is not properly reflected at the step portion G above the light reflecting surface 57b (interface portion with the first cladding layer 56), and the reflected light L is guided to the extending portion 57B. I can't take it. Therefore, the stepped portion G located in the core 57 causes the propagation loss of the light L to increase.
  • 11A is a cross-sectional view, but hatching is not performed in order to clarify the path of the light L and the light reflecting surface 57b.
  • the thickness of the extending portion 7B of the core 7 (the lateral dimension in FIG. 11B) is increased.
  • the first end side of the opto-electric hybrid board B5 is more than the straight line P connecting the center axis R of the extended portion 7B with the center of the light reflecting surface 7b and the center of the light receiving surface of the light receiving portion 12a of the light receiving element 12. It is assumed that they are shifted to the right side in FIGS. Thereby, as described above, the upper end portion of the light reflecting surface 7 b is located in the region of the extending portion 7 ⁇ / b> B of the core 7.
  • a step portion G is formed at the upper end of the light reflecting surface 7b (interface portion with the first cladding layer 6). It is located in the extending portion 7B of the core 7 that hardly affects the reflection of the light L, and is not located in the main portion 7D of the core 7 that affects the reflection of the light L. That is, in the fifth embodiment, since the light L reflected by the light reflecting surface 7b can be efficiently guided to the tip surface of the extending portion 7B, the propagation loss of the light L can be further reduced. Can do.
  • FIG. 11B is also a cross-sectional view, but is not hatched to clarify the path of the light L and the light reflecting surface 7b.
  • the fifth embodiment has the same operations and effects as those of the fourth embodiment.
  • the interface portion between the first cladding layer 6 and the second cladding layer 8 in the extending portion 7B and the main portion 7D of the core 7 is formed in the mixed layer 9.
  • an opto-electric hybrid board (not shown) that does not form the mixed layer 9 may be another embodiment.
  • the extending portion 7B of the core 7 is formed in a square frustum shape that gradually becomes thinner in the extending direction (tip surface side).
  • an opto-electric hybrid board (not shown) formed in a square column shape having a fixed dimension in the extending direction (tip surface side) may be used as another embodiment.
  • the dimension of the extending portion 7A on the light emitting element 11 side is made larger than the dimension of the extending portion 7B on the light receiving element 12 side. If the propagation loss can be further reduced, both dimensions may be the same, or the extension portion 7A on the light emitting element 11 side may be made smaller than the extension portion 7B on the light receiving element 12 side. Good.
  • the area of the distal end surface (light incident surface) of the extending portion 7A on the light emitting element 11 side is made larger than the area of the light emitting surface of the light emitting portion 11a of the light emitting element 11.
  • both dimensions may be the same, or the area of the tip surface (light incident surface) of the extending portion 7A on the light emitting element 11 side may be You may make it smaller than the area of the light emission surface of the light emission part 11a of the light emitting element 11.
  • the area of the tip surface (light incident surface) of the extending portion 7B on the light receiving element 12 side is made smaller than the area of the light receiving surface of the light receiving portion 12a of the light receiving element 12.
  • both dimensions may be the same, or the area of the tip surface (light incident surface) of the extending portion 7B on the light receiving element 12 side may be The area of the light receiving surface of the light receiving portion 12a of the light receiving element 12 may be larger.
  • the extending portions 7A and 7B of the core 7 are formed in a quadrangular prism shape
  • the fourth and fifth In the embodiment is formed in a square frustum shape, but other shapes may be used as long as the propagation loss of the light L can be further reduced by the structure of the opto-electric hybrid board.
  • a cylindrical shape, a truncated cone shape, or the like may be used.
  • the shape of the extending portion 7A on the light emitting element 11 side and the shape of the extending portion 7B on the light receiving element 12 side may be different from each other.
  • the end surfaces of the extending portions 7A and 7B of the core 7 are brought into contact with the second surface (lower surface in the figure) of the insulating layer 1, but the extending portions 7A and 7B are in contact with each other.
  • a gap may be provided between the front end surface of the insulating layer 1 and the second surface of the insulating layer 1.
  • a through hole for an optical path may be formed in the portion of the insulating layer 1 corresponding to the extending portions 7A and 7B.
  • the insulating layer 1 may have a light transmitting property or may not have a light transmitting property.
  • the through holes 6a for forming the extending portions 7A and 7B of the core 7 are formed by the photolithography method.
  • the through hole 6a may be formed by laser processing.
  • the opto-electric hybrid boards A1 to A4 and B1 to B5 connected to both ends of the optical fiber F are used, but the optical fiber F may not be used. That is, an opto-electric hybrid board in which both a light emitting element and a light receiving element are mounted on one electric circuit board and light reflecting surfaces are formed at both ends of the core of the optical waveguide laminated on the electric circuit board may be used. .
  • Component a 60 parts by weight of an epoxy resin (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, jER1001).
  • Component b 30 parts by weight of an epoxy resin (manufactured by Daicel, EHPE3150).
  • Component c 10 parts by weight of an epoxy resin (Exa-4816, manufactured by DIC).
  • Component d 0.5 part by weight of a photoacid generator (manufactured by Sun Apro, CPI-101A).
  • Component e 0.5 part by weight of an antioxidant (Songnox 1010, manufactured by Kyodo Yakuhin Co., Ltd.).
  • Component f 0.5 weight part of antioxidant (manufactured by Sanko Co., Ltd., HCA).
  • Component g 50 parts by weight of ethyl lactate (solvent).
  • Component h 50 parts by weight of epoxy resin (manufactured by Nippon Steel Chemical Co., Ltd., YDCN-700-3)
  • Component i 30 parts by weight of an epoxy resin (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, jER1002).
  • Component j 20 parts by weight of epoxy resin (Ogsol PG-100, manufactured by Osaka Gas Chemical Company).
  • Component k 0.5 part by weight of a photoacid generator (manufactured by Sun Apro, CPI-101A).
  • Component l 0.5 part by weight of an antioxidant (Songnox 1010, manufactured by Kyodo Pharmaceutical Co., Ltd.).
  • Component m 0.125 weight part of antioxidant (manufactured by Sanko Co., Ltd., HCA).
  • Component n 50 parts by weight of ethyl lactate (solvent).
  • a core forming material was prepared by mixing these components h to n.
  • Example 1 An opto-electric hybrid board with no optical element mounted thereon was produced using the above forming material.
  • the opto-electric hybrid board has a structure as shown in FIG. 1 in which the side peripheral surface of the extending part of the core is in contact with air (cavity part). Then, the opto-electric hybrid board on the light emitting element side and the opto-electric hybrid board on the light receiving element side were connected so as to be able to propagate light through an optical fiber having a length of 100 cm (manufactured by Miki Co., Ltd., FFP-GI20-0500). (See FIG. 1).
  • the cross section (thickness 30 ⁇ m ⁇ width 30 ⁇ m) of the extending portion on the light emitting element side was formed slightly smaller than the cross section of the extending portion on the light receiving element side (thickness 32 ⁇ m ⁇ 32 ⁇ m width).
  • the length of the extended portion was 150 ⁇ m.
  • the dimensions of the main part of the core were 50 ⁇ m thickness ⁇ 50 ⁇ m width and 10 cm length.
  • the thickness of the stainless steel layer (metal layer) was 20 ⁇ m, and the thickness of the insulating layer of the electric circuit board was 20 ⁇ m.
  • the thickness of the first cladding layer (thickness from the back surface (lower surface in FIG. 1) of the metal layer) is 20 ⁇ m
  • the thickness of the second cladding layer is 30 ⁇ m. did.
  • Example 2 In Example 1, the cross section of the extending portion on the light emitting element side (thickness 40 ⁇ m ⁇ width 40 ⁇ m) was formed larger than the cross section of the extending portion on the light receiving element side (thickness 25 ⁇ m ⁇ width 25 ⁇ m) (see FIG. 1). ). The other parts were the same as in Example 1 above.
  • Example 3 the side peripheral surface of the extending portion of the core is in contact with the first cladding layer (see FIG. 5).
  • the other parts were the same as in Example 2 above.
  • Example 3 the interface portion between the first clad layer and the second clad layer in the extended portion and main portion of the core was formed in the mixed layer (see FIG. 7).
  • the ratio of the mixed layer to the width or thickness of the extended portion and the main portion of the core is as shown in Table 1 below.
  • the other parts were the same as in Example 3 above.
  • the ratio of the mixed layer was calculated by cutting the extending part and the main part of the core and using the side length microscope (BF-3017D, manufactured by Mitutoyo Corporation) for the ratio in the cross section.
  • Example 7 to 9 In Example 6 described above, the extended portion of the core was formed so as to be gradually narrowed toward the distal end surface of the extended portion (see FIG. 8).
  • the dimensions of the tip surface of the extension part and the inclination angle of the side peripheral surface (inclination angle with respect to the axial direction of the extension part) were as shown in Table 1 below.
  • the tilt angle was measured using a laser microscope (VK-X250, manufactured by Keyence Corporation). The other parts were the same as in Example 6 above.
  • Example 10 and 11 In Example 9 above, with respect to the opto-electric hybrid board on the side where the light receiving element is mounted, the thickness of the extending part of the core is increased, and the central axis of the extending part is set to the center of the light reflecting surface and the light receiving element. It was shifted (offset) from the straight line connecting the center of the light receiving surface of the light receiving unit to the first end side of the opto-electric hybrid board (right side in FIGS. 10 and 11B). As a result, the upper end portion of the light reflecting surface is positioned in the region of the extended portion of the core [see FIGS. 10 and 11B].
  • the offset amount ( ⁇ m) was as shown in Table 1 below. The offset amount was measured using the laser microscope. The other parts were the same as in Example 9 above.
  • Example 3 In the said Example 3, it was set as the structure in which the extension part of the said core was not formed. And the part corresponding to the extending part in the said Example 3 was set as the structure filled with the 1st cladding layer (1st prior art example). The other parts were the same as in Example 3 above.
  • Example 3 the dimension of the extension part of the core (thickness 50 ⁇ m ⁇ width 50 ⁇ m) was the same dimension (thickness 50 ⁇ m ⁇ width 50 ⁇ m) as the main part of the core (second conventional example) (second conventional example) ). The other parts were the same as in Example 3 above.
  • Examples 1 to 11 have a smaller light propagation loss than Comparative Examples 1 and 2.
  • Examples 2 to 11 in which the dimension of the extending part on the light emitting element side is larger than the dimension of the extending part on the light receiving element side have a smaller light propagation loss.
  • Examples 4 to 11 in which the mixed layer is formed in the extended portion and the main portion of the core the light propagation loss is further reduced, and the extended portion of the core is the tip surface of the extended portion.
  • Examples 7 to 11 which are formed so as to gradually narrow toward the surface, the light propagation loss is considerably small, and Examples 10 and 11 in which the upper end portion of the light reflecting surface is located in the region of the extending portion of the core. It can be seen that the light propagation loss is particularly small.
  • Example 7 to 11 the results showing the same tendency as in Examples 7 to 11 were also obtained for those in which the mixed layer was not formed in the extended part and the main part of the core. Further, in the above Examples 10 and 11, the core extending portion is formed to have a constant dimension toward the distal end surface of the extending portion, and the same tendency as in the above Examples 10 and 11 is exhibited. Results were obtained.
  • the dimensions of the main part of the core are 50 ⁇ m thickness ⁇ 50 ⁇ m width, but the cross-sectional shape of the main part is changed to a square or rectangular shape within the range of 20 to 100 ⁇ m in thickness and width.
  • the results showing the same tendency as in Examples 1 to 11 were obtained.
  • the opto-electric hybrid board of the present invention can be used for further reducing the light propagation loss.

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Abstract

光の伝播損失をさらに小さくすることができる光電気混載基板を提供する。本発明の光電気混載基板Ａ１，Ｂ１は、電気回路基板Ｅと、上記電気回路基板Ｅの第１の面に実装された発光素子１１，受光素子１２と、上記電気回路基板Ｅの、上記第１の面と反対側の第２の面に積層形成され光路用のコア７を有する光導波路Ｗとを備え、上記光導波路Ｗのコア７が、光Ｌを反射して上記コア７と上記発光素子１１，受光素子１２との間の光伝播を可能とする光反射面７ａ，７ｂが形成された端部と、上記コア７の端部側から上記発光素子１１，受光素子１２に向かって延設された延設部７Ａ，７Ｂと、その延設元である主部７Ｄとを有しており、そのコア７の延設部７Ａ，７Ｂと、その延設元であるコア７の主部７Ｄとは、それらの軸方向に直角な断面形状が互いに異なっている。

Description

光電気混載基板
　本発明は、電気回路基板と、この電気回路基板に実装された光素子と、上記電気回路基板に積層形成された光導波路と備えた光電気混載基板に関するものである。
　最近の電子機器等では、伝送情報量の増加に伴い、電気配線に加えて、光配線が採用されている。そのようなものとして、例えば、つぎのような光電気混載基板（第１の従来例）が提案されている。この光電気混載基板は、絶縁層の表面（第１の面）に電気配線が形成されてなる電気回路基板と、この電気回路基板の上記絶縁層の裏面〔第２の面：電気配線の形成面（第１の面）と反対側の面〕に積層された光導波路〔第１クラッド層，コア（光配線），第２クラッド層〕と、上記電気配線の形成面のうち上記光導波路の両端部に対応する部分に実装された発光素子および受光素子とを備えている。この光電気混載基板では、光導波路の両端部が、上記コアの長手方向（光の伝播する方向）に対して４５°傾斜した傾斜面に形成され、その傾斜面に位置するコアの部分が光反射面になっている。また、上記絶縁層は、透光性を有しており、上記発光素子と第１の端部の光反射面との間および上記受光素子と第２の端部（第１の端部と反対側の端部）の光反射面との間で、上記絶縁層を通して光が伝播可能となっている。
　上記光電気混載基板における光の伝播は、つぎのようにして行われる。まず、発光素子から光が第１の端部の光反射面に向けて発光される。その光は、上記絶縁層を通過した後、光導波路の第１の端部の第１クラッド層を通り抜け、コアの第１の端部の光反射面で反射して（光路を９０°変換して）、コア内を、長手方向に進む。そして、そのコア内を伝播した光は、コアの第２の端部の光反射面で反射し（光路を９０°変換し）、受光素子に向けて進む。つづいて、その光は、第２の端部の第１クラッド層を通り抜けて出射され、上記絶縁層を通過した後、受光素子で受光される。
　しかしながら、上記発光素子から発光された光、および第２の端部の光反射面で反射した光は、拡散する。そのため、一般に、上記発光素子の発光部の発光面は狭く、上記受光素子の受光部の受光面は広く形成されているものの、やはり有効に伝播される光の量が少なく、光の伝播損失が大きい。
　そこで、光の伝播損失を小さくすべく、光導波路において、上記光反射面に対応するコアの端部側から上記発光素子，受光素子に向かってコアを延設し、その延設部の先端面と上記発光素子の発光部との間の距離、および上記延設部の先端面と上記受光素子の受光部との間の距離を短くした光電気混載基板（第２の従来例）が提案されている（例えば、特許文献１参照）。すなわち、この光電気混載基板では、上記発光素子の発光部から上記延設部の先端面までの距離を短くしているため、上記発光素子の発光部の発光面から発光された光があまり拡散しないうちに、その光を上記コアの延設部の先端面に入射させることができる。また、同様に、上記延設部の先端面から上記受光素子の受光部までの距離を短くしているため、上記コアの延設部の先端面から出射した光があまり拡散しないうちに、その光を上記受光素子の受光部の受光面で受光することができる。そのため、光の伝播損失を小さくすることができる。
特開２０１０－１４００５５号公報
　しかしながら、最近では、光の伝播損失をさらに小さくすることが求められている。上記特許文献１の光電気混載基板は、その点で改善の余地がある。
　本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、光の伝播損失をさらに小さくすることができる光電気混載基板を提供する。
　本発明の光電気混載基板は、電気回路基板と、上記電気回路基板の第１の面に実装された光素子と、上記電気回路基板の、上記第１の面と反対側の第２の面に積層形成され光路用のコアを有する光導波路とを備えた光電気混載基板であって、上記光導波路のコアが、光を反射して上記コアと上記光素子との間の光伝播を可能とする光反射面に形成された端部と、そのコアの端部側から上記光素子に向かって延設された延設部と、その延設元である主部とを有し、上記コアの延設部と、上記コアの主部とは、それらの軸方向に直角な断面の形状が互いに異なっているという構成をとる。
　なお、本発明において、上記断面形状が相似形のものは、断面の寸法が互いに異なることになるから、断面の形状が互いに異なっているものとして扱う。
　本発明者らは、上記コアの延設部が形成された光電気混載基板において、光の伝播損失をさらに小さくすべく研究を重ねた。その過程で、上記コアの延設部と、その延設元であるコアの主部とについて、それらの軸方向に直角な断面の形状を互いに異なるようにすることを着想した。従来は、上記コアの延設部の先端面と光素子との間の距離を短くすることに重点をおいていたため、コアの延設部を、その延設元であるコアの主部と同じ寸法に形成しており、上記のように互いの断面形状が異なるようにする発想には至らなかった。そのため、上記コアの延設部も、その延設元であるコアの主部も、同じ断面形状に形成していた。
　そこで、本発明者らの上記着想のように、コアの延設部と、その延設元であるコアの主部とで、互いの断面形状が異なるようにすると、上記コアの延設部の形状の自由度を大きくすることができる。そのため、光素子の種類や光電気混載基板の構造等に応じて、光の伝播損失がさらに小さくなるよう、上記コアの延設部の形状を形成することができることを見出した。
　例えば、光素子が発光素子であれば、発光素子の発光部から発光された光は拡散することから、その光を入射させる延設部の先端面を広く形成することにより、その先端面に、より多くの光を入射させることができるようになるため、光の伝播損失をさらに小さくすることができる。また、光素子が受光素子であれば、その受光素子側の延設部の先端面から出射する光は拡散することから、その光を出射する延設部の先端面を狭く形成することにより、受光素子の受光部の受光面において、光の広がりをより狭くした状態で受光することができるようになるため、光の伝播損失をさらに小さくすることができる。
　本発明の光電気混載基板は、コアの端部側から光素子に向かって延設された延設部が形成されているため、コアの延設部の先端面と光素子との間の距離を短くすることができる。これにより、コアの延設部の先端面と光素子との間で、光があまり拡散しないうちに、光の伝播が可能となるため、有効に伝播される光の量が多く、光の伝播損失を小さくすることができる。さらに、本発明の光電気混載基板は、コアの延設部と、その延設元であるコアの主部とは、それらの軸方向に直角な断面の形状が互いに異なっているため、上記コアの延設部の形状の自由度を大きくすることができる。そのため、光素子の種類や光電気混載基板の構造等に応じて、光の伝播損失がさらに小さくなるよう、上記コアの延設部の形状を形成することができる。
　例えば、上記延設部が発光素子側の延設部であれば、その延設部の先端面を広く形成することにより、その先端面に、より多くの光を入射させることができ、光の伝播損失をさらに小さくすることができる。また、上記延設部が受光素子側の延設部であれば、その延設部の先端面を狭く形成することにより、受光素子の受光部の受光面において、光の広がりをより狭くした状態で受光することができるようになるため、光の伝播損失をさらに小さくすることができる。
　特に、上記電気回路基板が、透光性を有する絶縁層と、この絶縁層の第１の面に形成された電気配線とを備え、上記絶縁層の上記第１の面と反対側の第２の面が、上記光導波路が積層形成された上記電気回路基板の第２の面であり、上記コアの延設部の先端面が、上記絶縁層の上記第２の面に当接している場合には、上記延設部の先端面を、上記絶縁層により、物理的にも化学的にも保護することができる。そのため、上記延設部の先端面の状態を適正に維持することができ、光の伝播損失をさらに小さくした状態を維持することができる。
　そして、上記光素子が発光素子であり、上記コアの延設部の先端面の面積が、その発光素子の発光部の発光面の面積よりも大きくなっている場合には、発光素子の発光部の発光面から発光された光が拡散しても、上記延設部の先端面（光入射面）が広いことから、その延設部の先端面に、より多くの光を入射させることができるようになる。そのため、光の伝播損失をさらに小さくすることができる。
　また、上記光素子が受光素子であり、上記コアの延設部の先端面の面積が、その受光素子の受光部の受光面の面積よりも小さくなっている場合には、上記延設部の先端面から出射された光が拡散しても、その延設部の先端面（光出射面）が狭いことから、受光素子の受光部の受光面において、光の広がりをより狭くした状態で受光することができるようになる。そのため、光の伝播損失をさらに小さくすることができる。
　さらに、上記コアの延設部の側周面が、上記光導波路のクラッド層に接触した状態になっており、上記コアの延設部における上記クラッド層との界面部分が、上記コアの形成材料に上記クラッド層の形成材料が混合した混合層に形成されている場合には、その混合層の形成がなければ上記コアの延設部と上記クラッド層との界面が粗面に形成されることがあるが、上記混合層が形成されると、その混合層の両面は粗面に形成されない。そして、上記延設部の中を進む光は、その界面（粗面）で反射するのではなく、上記混合層の両面のうちコアの内側を向く面で反射するため、その反射が適正となる。その結果、光の伝播効率を維持することができ、光の伝播損失をさらに小さくした状態を維持することができる。
　そして、上記コアの延設部が、その延設部の先端面に向って徐々に細くなっている場合には、上記延設部の側周面が、傾斜面になっているため、その傾斜面での光の反射により、光を適正に導くことができる。例えば、上記延設部が発光素子側の延設部であれば、その延設部の先端面から入射した光を、上記傾斜面での反射により、効率よくコア端部の光反射面に導くことができる。そのため、光の伝播損失をさらに小さくすることができる。また、上記延設部が受光素子側の延設部であれば、コア端部の光反射面で反射した光を、上記傾斜面での反射により、効率よく上記延設部の先端面に導くことができる。そのため、光の伝播損失をさらに小さくすることができる。
　また、上記光反射面における上記光素子側の端部が、上記コアの延設部の領域に位置している場合には、発光素子側の延設部において、上記光反射面で反射した光を、効率よく上記延設部の先端面に導くことができるため、光の伝播損失をさらに小さくすることができる。
本発明の光電気混載基板の第１の実施の形態を用いた光電気混載モジュールを模式的に示す縦断面図である。 （ａ）～（ｃ）は、上記光電気混載基板の電気回路基板の形成工程を模式的に示す説明図であり、（ｄ）は、上記光電気混載基板の金属層の形成工程を模式的に示す説明図である。 （ａ）～（ｄ）は、上記光電気混載基板の光導波路の形成工程を模式的に示す説明図である。 （ａ）は、上記光導波路の形成工程を模式的に示す説明図であり、（ｂ）は、上記光電気混載基板の光素子の実装工程を模式的に示す説明図である。 本発明の光電気混載基板の第２の実施の形態を模式的に示す縦断面図である。 （ａ），（ｂ）は、上記光電気混載基板の光導波路の形成工程の一部を模式的に示す説明図である。 本発明の光電気混載基板の第３の実施の形態を模式的に示す縦断面図である。 本発明の光電気混載基板の第４の実施の形態を模式的に示す縦断面図である。 上記光電気混載基板の光導波路の形成工程の一部を模式的に示す説明図である。 本発明の光電気混載基板の第５の実施の形態を模式的に示す縦断面図である。 （ａ）は、従来の光電気混載基板の光導波路における、レーザ加工した光反射面を模式的に示す拡大断面図であり、（ｂ）は、本発明の上記第５の実施の形態の光導波路における、レーザ加工した光反射面を模式的に示す拡大断面図である。
　つぎに、本発明の実施の形態を図面にもとづいて詳しく説明する。
　図１は、本発明の光電気混載基板の第１の実施の形態を用いた光電気混載モジュールを示す縦断面図である。この実施の形態の光電気混載基板Ａ１，Ｂ１は、図１に示すように、光ファイバＦの両端部に接続されて使用されるものであり、これら光電気混載基板Ａ１，Ｂ１と光ファイバＦとで光電気混載モジュールを形成している。各端部の光電気混載基板Ａ１，Ｂ１は、電気回路基板Ｅと、この電気回路基板Ｅの第１の面（図１では上面）に実装された光素子１１，１２と、上記電気回路基板Ｅの、上記第１の面と反対側の第２の面（図１では下面）に積層形成された光導波路Ｗとを備えている。上記光素子１１，１２は、第１の端部（図１では、左端部）の光電気混載基板Ａ１に備えられているのが発光素子１１であり、第２の端部（図１では、右端部）の光電気混載基板Ｂ１に備えられているのが受光素子１２である。さらに、この実施の形態では、上記電気回路基板Ｅと上記光導波路Ｗとの間のうち、上記発光素子１１および上記受光素子１２が実装される実装用パッド２ａに対応する部分に、補強用の金属層Ｍが設けられている。
　より詳しく説明すると、上記電気回路基板Ｅは、透光性を有する絶縁層１の第１の面（図１では上面）に、電気配線２と上記実装用パッド２ａとが形成され、その電気配線２がカバーレイ３で被覆されたものとなっている。
　上記光導波路Ｗは、光路用のコア７を有しており、そのコア７は、第１クラッド層６と第２クラッド層８とで挟持されている主部７Ｄと、そのコア７の主部７Ｄの第１の端部側から上記発光素子１１，上記受光素子１２に向かって延設された四角柱状の延設部７Ａ，７Ｂとを備えている。そして、上記発光素子１１および上記受光素子１２に対応する、光導波路Ｗの第１の端部は、コア７の主部７Ｄの長手方向に対して４５°傾斜した傾斜面に形成されており、その傾斜面に位置するコア７の主部７Ｄの部分は、光反射面７ａ，７ｂになっている。また、上記光導波路Ｗの第２の端部〔光反射面７ａ，７ｂ（第１の端部）と反対側の端部〕は、コア７の長手方向に対して直角な直角面に形成されており、その直角面に位置するコア７の部分は、上記光ファイバＦのコア１０の端面に接続される接続面７ｃとなっている。
　そして、上記コア７の、光反射面７ａ，７ｂの形成部分（端部）を除く主部７Ｄも延設部７Ａ，７Ｂも、それらの軸方向に直角な断面は、この実施の形態では、正方形に形成されているものの、主部７Ｄと延設部７Ａ，７Ｂとでは、上記断面（正方形）の寸法（一辺の長さ）が互いに異なっている（断面形状が互いに異なっている）。これが、本発明の大きな特徴の一つである。さらに、この実施の形態では、発光素子１１側（光電気混載基板Ａ１）の延設部７Ａの断面積は、受光素子１２側（光電気混載基板Ｂ１）の延設部７Ｂの断面積よりも、大きくなっている。そして、発光素子１１側（光電気混載基板Ａ１）の延設部７Ａの先端面の面積は、発光素子１１の発光部１１ａの発光面の面積よりも大きくなっており、受光素子１２側（光電気混載基板Ｂ１）の延設部７Ｂの先端面の面積は、受光素子１２の受光部１２ａの受光面の面積よりも小さくなっている。この場合、光Ｌの伝播損失をさらに小さくする観点から、発光素子１１側の光電気混載基板Ａ１では、平面視で、発光素子１１側の延設部７Ａの先端面の領域内に、発光素子１１の発光部１１ａの発光面全体が位置していることが好ましい。同様に、受光素子１２側の光電気混載基板Ｂ１では、平面視で、受光素子１２の受光部１２ａの受光面の領域内に、受光素子１２側の延設部７Ｂの先端面全体が位置していることが好ましい。なお、発光素子１１の発光部１１ａの発光面は、通常、直径１５μｍ程度の円形であり、受光素子１２の受光部１２ａの受光面は、通常、直径３５～４５μｍ程度の円形である。
　また、コア７の延設部７Ａ，７Ｂの先端面は、この実施の形態では、上記電気回路基板Ｅの絶縁層１の第２の面（図１では下面）に当接している。さらに、この実施の形態では、上記延設部７Ａ，７Ｂの側周面の周りに、空気で満たされた空洞部２０が形成されており、上記延設部７Ａ，７Ｂおよび空洞部２０は、上記絶縁層１，金属層Ｍ，第１クラッド層６およびコア７の主部７Ｄにより密閉された状態になっている。
　上記金属層Ｍは、上記電気回路基板Ｅの絶縁層１と上記光導波路Ｗの第１クラッド層６との間に配置されている。そして、上記発光素子１１と上記光反射面７ａとの間に対応する上記金属層Ｍの部分および上記受光素子１２と上記光反射面７ｂとの間に対応する上記金属層Ｍの部分に、貫通孔５が形成されている。
　上記光電気混載モジュールにおける光伝播は、つぎのようにして行われる。すなわち、まず、第１の端部（図１では、左端部）の光電気混載基板Ａ１において、上記発光素子１１の発光部１１ａの発光面からコア７の延設部７Ａの先端面に向かって、光Ｌが発光される。その光Ｌは、上記絶縁層１を透過し、上記延設部７Ａの先端面から、その延設部７Ａ内に入射する。つづいて、その光Ｌは、上記コア７の主部７Ｄの第１の端部の光反射面７ａで反射して、光路を９０°変換し、そのコア７の主部７Ｄ内を第２の端部の接続面７ｃまで伝播した後、その接続面７ｃから出射する。つづいて、その光Ｌは、上記光ファイバＦのコア１０の第１の端部（図１では、左端部）からその光ファイバＦのコア１０内に入射し、その光ファイバＦのコア１０内を第２の端部（図１では、右端部）まで伝播した後、その第２の端部から出射する。つづいて、その光Ｌは、第２の端部（図１では、右端部）の光電気混載基板Ｂ１において、コア７の第２の端部の接続面７ｃからそのコア７の主部７Ｄに入射する。つづいて、その光Ｌは、上記コア７の主部７Ｄの第１の端部の光反射面７ｂまで伝播し、その光反射面７ｂで反射して、光路を９０°変換し、コア７の延設部７Ｂに伝播する。つづいて、その光Ｌは、上記延設部７Ｂの先端面から出射し、上記絶縁層１を透過した後、受光素子１２の受光部１２ａの受光面で受光される。
　上記光伝播において、第１の端部（図１では、左端部）の光電気混載基板Ａ１では、コア７の第１の端部側から発光素子１１に向かって延設された延設部７Ａが形成されているため、その延設部７Ａの先端面と発光素子１１の発光部１１ａとの間の距離を短くすることができる。これにより、発光素子１１の発光部１１ａの発光面から発光された光Ｌを、その光Ｌがあまり拡散しないうちに、上記延設部７Ａの先端面から入射させることができる。その結果、有効に入射される光Ｌの量が多くなり、光Ｌの伝播損失を小さくすることができる。さらに、発光素子１１側（光電気混載基板Ａ１）の延設部７Ａの先端面（光入射面）の面積が、発光素子１１の発光部１１ａの発光面の面積よりも大きくなっている。そのため、発光素子１１の発光部１１ａから発光された光Ｌが拡散しても、上記延設部７Ａの先端面（光入射面）に、より多くの光Ｌを入射させることができる。その結果、光Ｌの伝播損失をさらに小さくすることができる。
　また、第２の端部（図１では、右端部）の光電気混載基板Ｂ１では、コア７の第１の端部側から受光素子１２に向かって延設された延設部７Ｂが形成されているため、その延設部７Ｂの先端面と受光素子１２の受光部１２ａとの間の距離を短くすることができる。これにより、上記延設部７Ｂの先端面から出射した光Ｌを、その光Ｌがあまり拡散しないうちに、上記受光素子１２の受光部１２ａの受光面で受光することができる。そのため、有効に受光される光Ｌの量が多くなり、光Ｌの伝播損失を小さくすることができる。さらに、受光素子１２側（光電気混載基板Ｂ１）の延設部７Ｂの先端面（光出射面）の面積が、受光素子１２の受光部１２ａの受光面の面積よりも小さくなっている。そのため、その延設部７Ｂの先端面（光出射面）から出射された光Ｌが拡散しても、受光素子１２の受光部１２ａの受光面において、光Ｌの広がりをより狭くした状態で受光することができるようになる。その結果、光Ｌの伝播損失をさらに小さくすることができる。
　ここで、上記コア７の延設部７Ａ，７Ｂの側周面は、空気（空洞部２０）に接触している。上記延設部７Ａ，７Ｂの屈折率は１を超える値であり、上記空気の屈折率は１である。この屈折率差により、上記延設部７Ａ，７Ｂを伝播する光Ｌは、延設部７Ａ，７Ｂの側周面を透過せず、その側周面で反射し、延設部７Ａ，７Ｂから漏れないのである。
　また、上記光反射面７ａ，７ｂの外側も、空気であることから、コア７の主部７Ｄと空気との屈折率差により、光Ｌは、上記光反射面７ａ，７ｂを透過せず、その光反射面７ａ，７ｂで反射するのである。
　そして、上記光電気混載基板Ａ１，Ｂ１では、上記延設部７Ａ，７Ｂおよび空洞部２０が、上記絶縁層１，金属層Ｍ，第１クラッド層６およびコア７の主部７Ｄにより密閉された状態になっているため、上記延設部７Ａ，７Ｂを物理的にも化学的にも保護することができる。特に、上記延設部７Ａ，７Ｂの先端面が、上記絶縁層１の第２の面（図１では下面）に当接しているため、その延設部７Ａ，７Ｂの先端面も、上記絶縁層１により、物理的にも化学的にも保護することができる。そのため、上記延設部７Ａ，７Ｂの先端面の状態を適正に維持することができ、光Ｌの伝播損失をさらに小さくした状態を維持することができる。
　つぎに、上記光電気混載基板Ａ１，Ｂ１の製法について説明する。なお、上記光電気混載基板Ａ１，Ｂ１の製法は、いずれの光電気混載基板Ａ１，Ｂ１も同じであるため、その製法を説明する図２～図４では、受光素子１２が実装されている光電気混載基板Ｂ１について図示する。
〔光電気混載基板Ａ１，Ｂ１の電気回路基板Ｅの形成〕
　まず、上記金属層Ｍを形成するための金属シート材Ｍａ〔図２（ａ）参照〕を準備する。この金属シート材Ｍａの形成材料としては、例えば、ステンレス，４２アロイ等があげられ、なかでも、寸法精度等の観点から、ステンレスが好ましい。上記金属シート材Ｍａ（金属層Ｍ）の厚みは、例えば、１０～１００μｍの範囲内に設定される。
　ついで、図２（ａ）に示すように、上記金属シート材Ｍａの第１の面〔図２（ａ）では上面〕に、感光性絶縁樹脂を塗布し、フォトリソグラフィ法により、所定パターンの絶縁層１を形成する。この絶縁層１の形成材料としては、例えば、ポリイミド，ポリエーテルニトリル，ポリエーテルスルホン，ポリエチレンテレフタレート，ポリエチレンナフタレート，ポリ塩化ビニル等の合成樹脂、シリコーン系ゾルゲル材料等があげられる。上記絶縁層１の厚みは、例えば、１０～１００μｍの範囲内に設定される。
　つぎに、図２（ｂ）に示すように、上記電気配線２と実装用パッド２ａとを、例えば、セミアディティブ法，サブトラクティブ法等により形成する。
　ついで、図２（ｃ）に示すように、上記電気配線２の部分に、ポリイミド樹脂等からなる感光性絶縁樹脂を塗布し、フォトリソグラフィ法により、カバーレイ３を形成する。このようにして、上記金属シート材Ｍａの第１の面に、電気回路基板Ｅを形成する。
〔光電気混載基板Ａ１，Ｂ１の金属層Ｍの形成〕
　その後、図２（ｄ）に示すように、上記金属シート材Ｍａにエッチング等を施すことにより、その金属シート材Ｍａの長手方向の先端部側部分〔光導波路Ｗ（図１参照）の第２の端部に対応する部分〕Ｓを除去するとともに、その金属シート材Ｍａに貫通孔５を形成する。このようにして、上記金属シート材Ｍａを金属層Ｍに形成する。
〔光電気混載基板Ａ１，Ｂ１の光導波路Ｗの形成〕
　そして、上記電気回路基板Ｅと上記金属層Ｍとの積層体の裏面（電気回路基板Ｅの第２の面に相当する面）に光導波路Ｗ（図１参照）を形成するために、まず、図３（ａ）に示すように、上記積層体の裏面（図では下面）に、第１クラッド層６の形成材料である感光性樹脂を塗布し、フォトリソグラフィ法により、第１クラッド層６に形成する。この第１クラッド層６は、上記金属層Ｍの長手方向の先端部側部分Ｓの除去部分を埋めた状態で形成され、上記金属層Ｍの貫通孔５を埋めない状態で形成される。これにより、その貫通孔５と、その貫通孔５に対応する上記第１クラッド層６の部分（貫通孔６ａ）と、上記貫通孔５に対応する上記絶縁層１の部分とで、凹部２１が形成される。上記第１クラッド層６の厚み〔金属層Ｍの裏面（図では下面）からの厚み〕は、例えば、５～８０μｍの範囲内に設定される。なお、光導波路Ｗの形成時（上記第１クラッド層６，下記コア７，下記第２クラッド層８の形成時）は、上記積層体の裏面は上に向けられる。
　ついで、図３（ｂ）に示すように、上記凹部２１に、コア７の延設部７Ａ，７Ｂの形成材料である感光性樹脂を充填し、フォトリソグラフィ法により、コア７の延設部７Ａ，７Ｂを形成する。このとき、その延設部７Ａ，７Ｂの側周面と上記凹部２１の周壁との間に、環状の溝２２が形成される。上記延設部７Ａ，７Ｂの長さは、例えば、２０～３００μｍの範囲内に設定される。
　つぎに、図３（ｃ）に示すように、第１クラッド層６の表面（図では下面）に、コア７の主部７Ｄの形成材料である感光性ドライフィルムを積層するか、または感光性樹脂を塗布し、フォトリソグラフィ法により、コア７の主部７Ｄを形成する。これにより、上記環状の溝２２の開口面が塞がれ、その溝２２が前記空洞部２０となる。また、上記コア７の主部７Ｄの先端部（第２の端部）は、そのコア７の長手方向に直角な面に形成され、上記光ファイバＦのコア１０（図１参照）の端面に接続される接続面７ｃとなっている。また、上記コア７の主部７Ｄの寸法は、例えば、幅が２０～１００μｍの範囲内に設定され、厚みが２０～１００μｍの範囲内に設定され、長さが０．５～１００ｃｍの範囲内に設定される。上記コア７の延設部７Ａ，７Ｂの屈折率と主部７Ｄの屈折率は、同じであり、それら屈折率は、上記第１クラッド層６および下記第２クラッド層８〔図３（ｄ）参照〕の屈折率よりも大きくなっている。
　そして、図３（ｄ）に示すように、上記コア７の主部７Ｄを被覆するよう、上記第１クラッド層６の表面（図では下面）に、第２クラッド層８の形成材料を塗布し、フォトリソグラフィ法により、第２クラッド層８を形成する。この第２クラッド層８の厚み〔コア７の頂面（図では下面）からの厚み〕は、例えば、３～５０μｍの範囲内に設定される。上記第２クラッド層８の形成材料としては、例えば、上記第１クラッド層６と同様の感光性樹脂があげられる。
　その後、図４（ａ）に示すように、上記コア７の延設部７Ａ，７Ｂに対応する（図では下方に位置する）コア７の主部７Ｄの部分（第１の端部）を、上記第１クラッド層６および上記第２クラッド層８とともに、例えば、レーザ加工等により、コア７の主部７Ｄの長手方向に対して４５°傾斜した傾斜面に形成する。それら傾斜面に位置する上記コア７の主部７Ｄの部分が光反射面７ａ，７ｂとなる。このようにして、上記電気回路基板Ｅと上記金属層Ｍとの積層体の裏面（図では下面）に、光導波路Ｗを形成する。
〔光電気混載基板Ａ１，Ｂ１の発光素子１１および受光素子１２の実装〕
　そして、図４（ｂ）に示すように、電気回路基板Ｅの実装用パッド２ａに、発光素子１１または受光素子１２を実装する。このようにして、発光素子１１を有する光電気混載基板Ａ１と、受光素子１２を有する光電気混載基板Ｂ１とを得る。
　その後、光ファイバＦのコア１０（図１参照）の第１の端部に、発光素子１１を有する光電気混載基板Ａ１のコア７の接続面７ｃを、コネクタ（図示せず）等を介して接続し、その光ファイバＦのコア１０の第２の端部（第１の端部と反対側の端部）に、受光素子１２を有する光電気混載基板Ｂ１のコア７の接続面７ｃを、コネクタ（図示せず）等を介して接続する。このようにして、図１に示す光電気混載モジュールを得る。
　図５は、本発明の光電気混載基板の第２の実施の形態を示す縦断面図である。この実施の形態の光電気混載基板Ａ２，Ｂ２は、図１に示す第１の実施の形態において、コア７の延設部７Ａ，７Ｂの側周面の周りの空洞部２０（図１参照）に、第１クラッド層６が形成されたものとなっている。すなわち、コア７の延設部７Ａ，７Ｂの側周面は、第１クラッド層６と接触している。それ以外の部分は上記第１の実施の形態と同様であり、同様の部分には同じ符号を付している。
　この第２の実施の形態の光電気混載基板Ａ２，Ｂ２の作製は、電気回路基板Ｅの形成工程および金属層Ｍの形成工程までは、上記第１の実施の形態と同様に行われる〔図２（ａ）～（ｄ）参照〕。そして、それにつづく第１クラッド層６の形成工程では、図６（ａ）に示すように、金属シート材Ｍａに形成された貫通孔５を、コア７の延設部７Ａ，７Ｂ（図５参照）に対応する部分（貫通孔６ａ）を残して第１クラッド層６で埋めた状態となるよう、第１クラッド層６を形成する。これにより、上記貫通孔６ａと、この貫通孔６ａに対応する上記絶縁層１の部分とで、凹部２５が形成される。ついで、図６（ｂ）に示すように、コア７の延設部７Ａ，７Ｂおよび主部７Ｄの形成材料である感光性樹脂を、上記第１クラッド層６の表面（図では下面）に塗布するとともに、上記凹部２５に充填し、フォトリソグラフィ法により、コア７の延設部７Ａ，７Ｂおよび主部７Ｄを同時に形成する。その後の第２クラッド層８の形成工程以降は、上記第１の実施の形態と同様に行われる〔図３（ｄ），図４（ａ），（ｂ）参照〕。
　そして、この第２の実施の形態も、上記第１の実施の形態と同様の作用・効果を奏する。また、この第２の実施の形態は、コア７の延設部７Ａ，７Ｂの側周面が、空洞部２０（図１参照）ではなく、第１クラッド層６と接触しているため、上記延設部７Ａ，７Ｂが第１クラッド層６により補強された状態となっている。
　図７は、本発明の光電気混載基板の第３の実施の形態を示す縦断面図である。この実施の形態の光電気混載基板Ａ３，Ｂ３は、図５に示す第２の実施の形態において、上記コア７の延設部７Ａ，７Ｂおよび主部７Ｄにおける上記第１クラッド層６との界面部分が、上記コア７の延設部７Ａ，７Ｂおよび主部７Ｄの形成材料に上記第１クラッド層６の形成材料が混合した混合層９に形成されたものとなっている。また、上記コア７の主部７Ｄにおける上記第２クラッド層８との界面部分も、上記コア７の形成材料に上記第２クラッド層８の形成材料が混合した混合層９に形成されている。その混合層９の屈折率は、コア７の延設部７Ａ，７Ｂおよび主部７Ｄの屈折率よりも小さく、第１クラッド層６および第２クラッド層８の屈折率よりも大きくなっている。それ以外の部分は上記第２の実施の形態と同様であり、同様の部分には同じ符号を付している。
　この第３の実施の形態の光電気混載基板Ａ３，Ｂ３の作製は、電気回路基板Ｅの形成工程および金属層Ｍの形成工程までは、上記第１の実施の形態と同様に行われる〔図２（ａ）～（ｄ）参照〕。そして、それにつづく第１クラッド層６の形成工程〔図６（ａ）参照〕，コア７の延設部７Ａ，７Ｂおよび主部７Ｄの形成工程〔図６（ｂ）参照〕ならびに第２クラッド層８の形成工程〔図３（ｄ）参照〕では、第１クラッド層６，コア７の延設部７Ａ，７Ｂおよび主部７Ｄならびに第２クラッド層８を完全に硬化させず、軟化状態とする。その後、加熱することにより、コア７の延設部７Ａ，７Ｂおよび主部７Ｄに、第１クラッド層６および第２クラッド層８の形成材料が染み込み、上記混合層９が形成される。この混合層９の厚みは、上記コア７等の状態が軟化しているほど厚くなる傾向にあり、また、上記加熱温度が高いほど薄くなる傾向にある。その後の光反射面７ａ，７ｂの形成工程以降は、上記第１の実施の形態と同様に行われる〔図４（ａ），（ｂ）参照〕。
　そして、この第３の実施の形態も、上記第２の実施の形態と同様の作用・効果を奏する。また、この第３の実施の形態は、上記コア７の延設部７Ａ，７Ｂおよび主部７Ｄにおける上記第１クラッド層６および第２クラッド層８との界面部分が上記混合層９に形成されている。その混合層９の形成がなければ上記界面が粗面に形成されることがあるが、上記混合層９が形成されると、その混合層９の両面は粗面に形成されない。そのため、上記コア７の延設部７Ａ，７Ｂおよび主部７Ｄの中を進む光Ｌは、その界面（粗面）で反射するのではなく、上記混合層９の両面のうちコア７の内側を向く面で反射するため、その反射が適正となる。その結果、光Ｌの伝播効率を維持することができ、光Ｌの伝播損失をさらに小さくした状態を維持することができる。
　なお、コア７の延設部７Ａ，７Ｂおよび主部７Ｄの幅に対する上記混合層９の占める割合、ならびにコア７の延設部７Ａ，７Ｂおよび主部７Ｄの厚みに対する上記混合層９の占める割合は、５～２０％の範囲内であることが好ましい。その割合が低すぎると、上記混合層９による光Ｌの適正反射の効果が充分に発揮されない傾向にあり、上記割合が高すぎると、コア７の延設部７Ａ，７Ｂおよび主部７Ｄにおける光路面積が狭くなり、光Ｌの伝播損失が高くなる傾向にあるからである。
　図８は、本発明の光電気混載基板の第４の実施の形態を示す縦断面図である。この実施の形態の光電気混載基板Ａ４，Ｂ４は、図７に示す第３の実施の形態において、上記コア７の延設部７Ａ，７Ｂが、その延設部７Ａ，７Ｂの先端面に向って徐々に細くなる四角錘台状に形成されている。それ以外の部分は上記第３の実施の形態と同様であり、同様の部分には同じ符号を付している。
　この第４の実施の形態の光電気混載基板Ａ４，Ｂ４の作製は、電気回路基板Ｅの形成工程および金属層Ｍの形成工程までは、上記第１の実施の形態と同様に行われる〔図２（ａ）～（ｄ）参照〕。そして、それにつづく第１クラッド層６の形成工程では、図９に示すように、コア７の延設部７Ａ，７Ｂ（図８参照）に対応する部分（貫通孔６ａ）が、上記のように先端面に向って徐々に細くなるよう、階調露光により、第１クラッド層６を形成する。その際、第１クラッド層６を完全に硬化させず、軟化状態とする。その後のコア７の延設部７Ａ，７Ｂおよび主部７Ｄの形成工程以降は、上記第３の実施の形態と同様に行われる〔図６（ｂ），図３（ｄ），図４（ａ），（ｂ）参照〕。
　そして、この第４の実施の形態も、上記第３の実施の形態と同様の作用・効果を奏する。特に、受光素子１２側の延設部７Ｂでは、先端面（光出射面）をより狭くすることができることから、受光素子１２の受光部１２ａの受光面において、光Ｌの広がりをより狭くした状態で受光することができるようになる。そのため、光Ｌの伝播損失をさらに小さくすることができる。
　また、この第４の実施の形態は、上記延設部７Ａ，７Ｂの側周面が、傾斜面になっており、その傾斜面での光の反射により、光Ｌを適正に導くことができる。例えば、発光素子１１側の延設部７Ａでは、その延設部７Ａの先端面から入射した光Ｌを、上記傾斜面での反射により、効率よく、光反射面７ａに導くことができる。そのため、光Ｌの伝播損失をさらに小さくすることができる。また、受光素子１２側の延設部７Ｂでは、光反射面７ｂで反射した光Ｌを、上記傾斜面での反射により、効率よく、上記延設部７Ｂの先端面に導くことができる。そのため、光Ｌの伝播損失をさらに小さくすることができる。
　なお、この図８に示す第４の実施の形態では、コア７の延設部７Ａ，７Ｂおよび主部７Ｄにおける上記第１クラッド層６および第２クラッド層８との界面部分が混合層９に形成されているが、その混合層９を形成しない光電気混載基板（図示せず）を、他の実施の形態としてもよい。
　図１０は、本発明の光電気混載基板の第５の実施の形態を示す縦断面図である。この実施の形態は、受光素子１２が実装されている側の光電気混載基板Ｂ５である。この光電気混載基板Ｂ５は、図８に示す第４の実施の形態において、光反射面７ｂにおける上記受光素子１２側の端部（図１０では光反射面７ｂの上端部）が、上記コア７の延設部７Ｂの領域に位置したものとなっている。それ以外の部分は上記第４の実施の形態と同様であり、同様の部分には同じ符号を付している。
　すなわち、前記第２の従来例の光電気混載基板では、図１１（ａ）に要部を拡大して示すように、光反射面５７ｂの上端部がコア５７（第５の実施の形態のコア７の主部７Ｄに相当）に位置しており、延設部５７Ｂに位置していない。その理由は、上記第２の従来例の光電気混載基板では、光反射面５７ｂの中心と受光素子１２の受光部１２ａの受光面の中心とを結ぶ直線Ｐ〔図１１（ａ）では一点鎖線で示す〕に、上記延設部５７Ｂの中心軸Ｑ〔図１１（ａ）では一点鎖線で示す〕を合わせており、しかも、コア５７と延設部５７Ｂとを同じ寸法に形成していたからである。このような第２の従来例の光電気混載基板において、レーザ加工により形成された上記光反射面５７ｂは、より詳しく説明すると、第１クラッド層５６および第２クラッド層５８との界面部分で段部Ｇが形成される。その理由は、上記光反射面５７ｂをレーザ加工で形成する場合、上記界面部分では、材料（屈折率）が変化することから、レーザ光の進路も変化するためである。そして、上記光反射面５７ｂの上部（第１クラッド層５６との界面部分）の段部Ｇでは、光Ｌの反射が適正にならず、その反射した光Ｌは、上記延設部５７Ｂに導かれない。そのため、コア５７に位置する上記段部Ｇが、光Ｌの伝播損失を大きくする原因となる。なお、図１１（ａ）は断面図であるが、光Ｌの進路および光反射面５７ｂを明確にするために、ハッチングを施していない。
　そこで、この第５の実施の形態では、図１１（ｂ）に要部を拡大して示すように、コア７の延設部７Ｂの厚み〔図１１（ｂ）では横方向の寸法〕を厚くし、その延設部７Ｂの中心軸Ｒを、光反射面７ｂの中心と受光素子１２の受光部１２ａの受光面の中心とを結ぶ直線Ｐよりも、光電気混載基板Ｂ５の第１端側〔図１０，図１１（ｂ）では右側〕にずらしたものとしている。それにより、上記のように、光反射面７ｂの上端部が、上記コア７の延設部７Ｂの領域に位置している。このような光反射面７ｂをレーザ加工で形成する場合、その光反射面７ｂの上端部（第１クラッド層６との界面部分）では段部Ｇが形成されるものの、その段部Ｇは、光Ｌの反射に殆ど影響しないコア７の延設部７Ｂに位置し、光Ｌの反射に影響するコア７の主部７Ｄに位置していない。すなわち、この第５の実施の形態では、上記光反射面７ｂで反射した光Ｌを、効率よく上記延設部７Ｂの先端面に導くことができるため、光Ｌの伝播損失をさらに小さくすることができる。なお、図１１（ｂ）も断面図であるが、光Ｌの進路および光反射面７ｂを明確にするために、ハッチングを施していない。
　そして、上記のような作用・効果以外にも、この第５の実施の形態では、上記第４の実施の形態と同様の作用・効果を奏する。
　なお、この図１０に示す第５の実施の形態では、コア７の延設部７Ｂおよび主部７Ｄにおける上記第１クラッド層６および第２クラッド層８との界面部分が混合層９に形成されているが、その混合層９を形成しない光電気混載基板（図示せず）を、他の実施の形態としてもよい。また、この図１０に示す第５の実施の形態では、上記コア７の延設部７Ｂが、延設方向（先端面側）にいくにつれて徐々に細くなる四角錘台状に形成されているが、図１，５，７に示すように、延設方向（先端面側）に一定寸法の四角柱状に形成した光電気混載基板（図示せず）を、他の実施の形態としてもよい。
　さらに、上記各実施の形態では、発光素子１１側の延設部７Ａの寸法を、受光素子１２側の延設部７Ｂの寸法よりも大きくしたが、光電気混載基板の構造等により光Ｌの伝播損失をさらに小さくできる場合は、両者の寸法を同じにしてもよいし、発光素子１１側の延設部７Ａの寸法を、受光素子１２側の延設部７Ｂの寸法よりも小さくしてもよい。
　そして、上記各実施の形態では、発光素子１１側の延設部７Ａの先端面（光入射面）の面積を、発光素子１１の発光部１１ａの発光面の面積よりも大きくしたが、光電気混載基板の構造等により光Ｌの伝播損失をさらに小さくできる場合は、両者の寸法を同じにしてもよいし、発光素子１１側の延設部７Ａの先端面（光入射面）の面積を、発光素子１１の発光部１１ａの発光面の面積よりも小さくしてもよい。
　また、上記各実施の形態では、受光素子１２側の延設部７Ｂの先端面（光入射面）の面積を、受光素子１２の受光部１２ａの受光面の面積よりも小さくしたが、光電気混載基板の構造等により光Ｌの伝播損失をさらに小さくできる場合は、両者の寸法を同じにしてもよいし、受光素子１２側の延設部７Ｂの先端面（光入射面）の面積を、受光素子１２の受光部１２ａの受光面の面積よりも大きくしてもよい。
　また、コア７の延設部７Ａ，７Ｂを、上記第１，第２および第３の実施の形態（図１，５，７参照）では、四角柱状に形成し、上記第４および第５の実施の形態（図８，９参照）では、四角錘台状に形成したが、光電気混載基板の構造等により光Ｌの伝播損失をさらに小さくできるのであれば、他の形状でもよく、例えば、円柱状，円錐台状等でもよい。さらに、発光素子１１側の延設部７Ａの形状と、受光素子１２側の延設部７Ｂの形状とが互いに異なるようにしてもよい。
　そして、上記各実施の形態では、コア７の延設部７Ａ，７Ｂの先端面を絶縁層１の第２の面（図では下面）に当接させているが、上記延設部７Ａ，７Ｂの先端面と絶縁層１の第２の面との間に隙間を設けてもよい。また、上記延設部７Ａ，７Ｂに対応する上記絶縁層１の部分に、光路用の貫通孔を形成してもよい。この場合は、上記絶縁層１は透光性を有するものでもよいし、透光性を有さないものでもよい。
　さらに、上記各実施の形態では、第１クラッド層６を形成する工程において、コア７の延設部７Ａ，７Ｂを形成するための貫通孔６ａを、フォトリソグラフィ法により形成したが、他の方法でもよく、例えば、上記貫通孔６ａを形成しない状態で第１クラッド層６を形成した後、レーザ加工により、上記貫通孔６ａを形成してもよい。
　また、上記各実施の形態では、光ファイバＦの両端部に接続される光電気混載基板Ａ１～Ａ４，Ｂ１～Ｂ５としたが、光ファイバＦを介さないものでもよい。すなわち、１個の電気回路基板に、発光素子と受光素子の両方を実装し、その電気回路基板に積層される光導波路のコアの両端部に光反射面を形成した光電気混載基板としてもよい。
　つぎに、実施例について比較例と併せて説明する。但し、本発明は、実施例に限定されるものではない。
〔第１クラッド層および第２クラッド層の形成材料〕
　成分ａ：エポキシ樹脂（三菱化学社製、ｊＥＲ１００１）６０重量部。
　成分ｂ：エポキシ樹脂（ダイセル社製、ＥＨＰＥ３１５０）３０重量部。
　成分ｃ：エポキシ樹脂（ＤＩＣ社製、ＥＸＡ－４８１６）１０重量部。
　成分ｄ：光酸発生剤（サンアプロ社製、ＣＰＩ－１０１Ａ）０．５重量部。
　成分ｅ：酸化防止剤（共同薬品社製、Ｓｏｎｇｎｏｘ１０１０）０．５重量部。
　成分ｆ：酸化防止剤（三光社製、ＨＣＡ）０．５重量部。
　成分ｇ：乳酸エチル（溶剤）５０重量部。
　これら成分ａ～ｇを混合することにより、第１クラッド層および第２クラッド層の形成材料を調製した。
〔コアの形成材料〕
　成分ｈ：エポキシ樹脂（新日鐵化学社製、ＹＤＣＮ－７００－３）５０重量部。
　成分ｉ：エポキシ樹脂（三菱化学社製、ｊＥＲ１００２）３０重量部。
　成分ｊ：エポキシ樹脂（大阪ガスケミカル社製、オグソールＰＧ－１００）２０重量部。
　成分ｋ：光酸発生剤（サンアプロ社製、ＣＰＩ－１０１Ａ）０．５重量部。
　成分ｌ：酸化防止剤（共同薬品社製、Ｓｏｎｇｎｏｘ１０１０）０．５重量部。
　成分ｍ：酸化防止剤（三光社製、ＨＣＡ）０．１２５重量部。
　成分ｎ：乳酸エチル（溶剤）５０重量部。
　これら成分ｈ～ｎを混合することにより、コアの形成材料を調製した。
〔実施例１〕
　上記形成材料を用いて、光素子を未実装の光電気混載基板を作製した。この光電気混載基板は、図１に示すような、コアの延設部の側周面が空気（空洞部）に接触している構造とした。そして、発光素子側の光電気混載基板と受光素子側の光電気混載基板とを、長さ１００ｃｍの光ファイバ（三喜社製、FFP-GI20-0500 ）を介して、光伝播可能に接続した（図１参照）。また、発光素子側の延設部の断面（厚み３０μｍ×幅３０μｍ）を、受光素子側の延設部の断面（厚み３２μｍ×幅３２μｍ）よりも、僅かに小さく形成した。上記延設部の長さは１５０μｍとした。コアの主部の寸法は、厚み５０μｍ×幅５０μｍ、長さ１０ｃｍとした。そして、ステンレス層（金属層）の厚みを２０μｍ、電気回路基板の絶縁層の厚みを２０μｍとした。また、第１クラッド層の厚み〔金属層の裏面（図１では下面）からの厚み〕を２０μｍ、第２クラッド層の厚み〔コアの頂面（図１では下面）からの厚み〕を３０μｍとした。
〔実施例２〕
　上記実施例１において、発光素子側の延設部の断面（厚み４０μｍ×幅４０μｍ）を、受光素子側の延設部の断面（厚み２５μｍ×幅２５μｍ）よりも、大きく形成した（図１参照）。それ以外の部分は、上記実施例１と同様とした。
〔実施例３〕
　上記実施例２において、コアの延設部の側周面が第１クラッド層に接触している構造とした（図５参照）。それ以外の部分は、上記実施例２と同様とした。
〔実施例４～６〕
　上記実施例３において、コアの延設部および主部における上記第１クラッド層および第２クラッド層との界面部分が混合層に形成されている構造とした（図７参照）。コアの延設部および主部の幅または厚みに対する上記混合層の占める割合は、下記の表１のようにした。それ以外の部分は、上記実施例３と同様とした。なお、上記混合層の占める割合は、コアの延設部および主部を切断し、その断面における割合について、側長顕微鏡（ミツトヨ社製、BF-3017D）を用いて算出した。
〔実施例７～９〕
　上記実施例６において、コアの延設部が、その延設部の先端面に向って徐々に細く形成されている構造とした（図８参照）。上記延設部の先端面の寸法および側周面の傾斜角度（延設部の軸方向に対する傾斜角度）は、下記の表１のようにした。なお、上記傾斜角度は、レーザ顕微鏡（キーエンス社製、VK-X250 ）を用いて測定した。それ以外の部分は、上記実施例６と同様とした。
〔実施例１０，１１〕
　上記実施例９において、受光素子が実装されている側の光電気混載基板について、コアの延設部の厚みを厚くし、その延設部の中心軸を、光反射面の中心と受光素子の受光部の受光面の中心とを結ぶ直線よりも、光電気混載基板の第１端側〔図１０，図１１（ｂ）では右側〕にずらした（オフセットした）。それにより、光反射面の上端部が上記コアの延設部の領域に位置している構造とした〔図１０，図１１（ｂ）参照〕。そのオフセット量（μｍ）は、下記の表１のようにした。なお、上記オフセット量は、上記レーザ顕微鏡を用いて測定した。それ以外の部分は、上記実施例９と同様とした。
〔比較例１〕
　上記実施例３において、上記コアの延設部が形成されていない構造とした。そして、上記実施例３における延設部に対応する部分を第１クラッド層で埋めた構造とした（第１の従来例）。それ以外の部分は、上記実施例３と同様とした。
〔比較例２〕
　上記実施例３において、コアの延設部の寸法（厚み５０μｍ×幅５０μｍ）を、その延設元であるコアの主部と同じ寸法（厚み５０μｍ×幅５０μｍ）とした（第２の従来例）。それ以外の部分は、上記実施例３と同様とした。
〔光伝播損失の測定〕
　発光素子（ＵＬＭ社製、ULM850-10-TT-C0104U ）および受光素子（Albis optoelectronics 社製、PDCA04-70-GS）を準備し、上記発光素子で発光された光を直接、上記受光素子で受光した際の光量（Ｍ）を測定した。ついで、上記発光素子および上記受光素子を上記実施例１～１１および比較例１，２に実装し、その状態で、上記発光素子で発光された光を、上記受光素子で受光した際の光量（Ｎ）を測定した。そして、測定した上記光量から下記の式（１）にしたがって光伝播損失（α）を算出し、下記の表１に示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　上記表１の結果から、実施例１～１１は、比較例１，２よりも光伝播損失が小さいことがわかる。特に、実施例１～１１において、発光素子側の延設部の寸法が受光素子側の延設部の寸法よりも大きい実施例２～１１は、より光伝播損失が小さくなっていることがわかる。なかでも、コアの延設部および主部に混合層が形成されている実施例４～１１は、より一層光伝播損失が小さく、さらに、コアの延設部が、その延設部の先端面に向って徐々に細く形成されている実施例７～１１は、かなり光伝播損失が小さく、そして、光反射面の上端部がコアの延設部の領域に位置している実施例１０，１１は、特に光伝播損失が小さくなっていることがわかる。
　また、上記実施例７～１１において、コアの延設部および主部に混合層が形成されていないものについても、上記実施例７～１１と同様の傾向を示す結果が得られた。さらに、上記実施例１０，１１において、コアの延設部が、その延設部の先端面に向って一定の寸法に形成されたものについても、上記実施例１０，１１と同様の傾向を示す結果が得られた。
　また、１個の電気回路基板に、発光素子と受光素子の両方を実装し、その電気回路基板に積層される光導波路のコアの両端部に光反射面を形成した、光ファイバを介さない光電気混載基板についても、上記実施例１～１１と同様の傾向を示す結果が得られた。
　なお、上記実施例１～１１では、コアの主部の寸法を厚み５０μｍ×幅５０μｍとしたが、その主部の断面形状を、厚みも幅も２０～１００μｍの範囲内で変えた正方形または長方形としても、上記実施例１～１１と同様の傾向を示す結果が得られた。
　上記実施例においては、本発明における具体的な形態について示したが、上記実施例は単なる例示にすぎず、限定的に解釈されるものではない。当業者に明らかな様々な変形は、本発明の範囲内であることが企図されている。
　本発明の光電気混載基板は、光の伝播損失をさらに小さくする場合に利用可能である。
　Ａ１　光電気混載基板
　Ｂ１　光電気混載基板
　Ｅ　電気回路基板
　Ｌ　光
　Ｗ　光導波路
　７　コア
　７Ａ　延設部
　７Ｂ　延設部
　７Ｄ　主部
　７ａ　光反射面
　７ｂ　光反射面
　１１　発光素子
　１２　受光素子

Claims (7)

  1. 　電気回路基板と、上記電気回路基板の第１の面に実装された光素子と、上記電気回路基板の、上記第１の面と反対側の第２の面に積層形成され光路用のコアを有する光導波路とを備えた光電気混載基板であって、上記光導波路のコアが、光を反射して上記コアと上記光素子との間の光伝播を可能とする光反射面に形成された端部と、そのコアの端部側から上記光素子に向かって延設された延設部と、その延設元である主部とを有し、上記コアの延設部と、上記コアの主部とは、それらの軸方向に直角な断面の形状が互いに異なっていることを特徴とする光電気混載基板。
  2. 　上記電気回路基板が、透光性を有する絶縁層と、この絶縁層の第１の面に形成された電気配線とを備え、上記絶縁層の上記第１の面と反対側の第２の面が、上記光導波路が積層形成された上記電気回路基板の第２の面であり、上記コアの延設部の先端面が、上記絶縁層の上記第２の面に当接している請求項１記載の光電気混載基板。
  3. 　上記光素子が発光素子であり、上記コアの延設部の先端面の面積が、その発光素子の発光部の発光面の面積よりも大きくなっている請求項１または２記載の光電気混載基板。
  4. 　上記光素子が受光素子であり、上記コアの延設部の先端面の面積が、その受光素子の受光部の受光面の面積よりも小さくなっている請求項１または２記載の光電気混載基板。
  5. 　上記コアの延設部の側周面が、上記光導波路のクラッド層に接触した状態になっており、上記コアの延設部における上記クラッド層との界面部分が、上記コアの形成材料に上記クラッド層の形成材料が混合した混合層に形成されている請求項１～４のいずれか一項に記載の光電気混載基板。
  6. 　上記コアの延設部が、その延設部の先端面に向って徐々に細くなっている請求項１～５のいずれか一項に記載の光電気混載基板。
  7. 　上記光反射面における上記光素子側の端部が、上記コアの延設部の領域に位置している請求項１～６のいずれか一項に記載の光電気混載基板。
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