WO2025197844A1 - 光導波路及び導波路搭載基板 - Google Patents

光導波路及び導波路搭載基板

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WO2025197844A1
WO2025197844A1 PCT/JP2025/010193 JP2025010193W WO2025197844A1 WO 2025197844 A1 WO2025197844 A1 WO 2025197844A1 JP 2025010193 W JP2025010193 W JP 2025010193W WO 2025197844 A1 WO2025197844 A1 WO 2025197844A1
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WO
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core
optical waveguide
optical
exposed
waveguide
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Application number
PCT/JP2025/010193
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English (en)
French (fr)
Inventor
昂平 河合
遼佳 古町
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Ibiden Co Ltd
Original Assignee
Ibiden Co Ltd
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G02B6/122Basic optical elements, e.g. light-guiding paths

Definitions

  • the present invention relates to an optical waveguide and a waveguide-mounted substrate.
  • Patent Document 1 discloses a polymer waveguide array formed on a polymer film and a silicon waveguide array formed on a silicon chip.
  • the core of the polymer waveguide, which has a rectangular cross-sectional shape, and the core of the silicon waveguide are arranged to overlap over a predetermined distance in the optical axis direction and are optically coupled by adiabatic coupling.
  • a silicon chip on which a silicon waveguide is formed is adiabatically coupled to a polymer waveguide in a face-down manner.
  • the core of the polymer waveguide and the core of the silicon waveguide may be arranged at an extremely small distance, for example, on the order of a few micrometers.
  • stress may be transmitted to the core of the polymer waveguide, causing it to deform.
  • thermal stress is generated due to heat generation during use, and this stress is transmitted to the core of the polymer waveguide, causing it to deform.
  • the silicon waveguide when mounted, it may come into contact with the core of the polymer waveguide, and this force may be transmitted to the core of the polymer waveguide, causing it to deform. It is believed that core deformation reduces the efficiency of the optical coupling between the polymer waveguide and the silicon waveguide.
  • the optical waveguide of the present invention includes a lower cladding, a core formed on the lower cladding, and an upper cladding formed on the lower cladding and the core. A portion of the core is exposed on either the input or output side of the optical signal.
  • the optical waveguide is composed of an upper cladding non-forming region and an upper cladding formed region, the upper cladding non-forming region having a core exposed portion where the top surface of the core is exposed, and the upper cladding formed region having a core non-exposed portion where the top surface of the core is not exposed, and the corners of the cross-sectional shape of the core in the core exposed portion are rounded.
  • the waveguide-mounted substrate of the present invention includes a wiring board including an insulating layer and a conductor layer laminated on the insulating layer, and the above-mentioned optical waveguide disposed on the wiring board.
  • FIG. 1 is a plan view showing an example of an optical waveguide according to an embodiment of the present invention.
  • 2 is a cross-sectional view of the optical waveguide of FIG. 1 taken along line II-II.
  • 3 is a cross-sectional view of the optical waveguide of FIG. 1 taken along line III-III.
  • 4 is a cross-sectional view of the optical waveguide of FIG. 1 taken along line IV-IV.
  • FIG. 4 is an enlarged view of a cross section of a core in a core exposed portion in the optical waveguide according to the embodiment.
  • 5A and 5B are diagrams showing a method for measuring the length of a rounded portion of a core in an optical waveguide according to an embodiment.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing a first modified example of the shape of the core of the core exposed portion of the optical waveguide according to the embodiment;
  • FIG. 8A and 8B are diagrams showing a method for measuring the length of the rounded portion and the interior angle of the core of the first modified example of FIG. 7;
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing a second modified example of the shape of the core of the core exposed portion of the optical waveguide according to the embodiment.
  • FIG. 10 is a plan view showing a third modified example of the shape of the core of the core exposed portion of the optical waveguide according to the embodiment.
  • 1 is a cross-sectional view showing an example of a waveguide mounted substrate according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing an example of a waveguide mounted substrate according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a plan view showing an example of a waveguide mounted substrate according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a plan view showing a modified example of the waveguide mounting substrate according to the embodiment of the present invention.
  • 5A to 5C are plan views showing an example of a manufacturing process of the optical waveguide according to the embodiment.
  • 5A to 5C are front views showing an example of a manufacturing process of the optical waveguide according to the embodiment.
  • 5A to 5C are front views showing an example of a manufacturing process of the optical waveguide according to the embodiment.
  • 15D is a cross-sectional view of the optical waveguide of the example of FIG. 15C taken along line XVD-XVD.
  • 5A to 5C are cross-sectional views showing an example of a manufacturing process of the waveguide mounted substrate according to the embodiment.
  • FIG. 1 shows a plan view of an optical waveguide 1, which is an example of an optical waveguide according to an embodiment.
  • FIG. 2 shows a cross section of the optical waveguide 1 taken along line II-II in FIG. 1.
  • FIG. 3 shows a cross section of the optical waveguide 1 taken along line III-III in FIG. 1, and
  • FIG. 4 shows a cross section of the optical waveguide 1 taken along line IV-IV in FIG. 1.
  • the optical waveguide 1 illustrated in FIG. 1 and other figures is merely an example of an optical waveguide according to an embodiment.
  • the structure of the optical waveguide according to the embodiment is not limited to the structure shown in each drawing, such as FIG. 1.
  • the optical waveguide 1 of this embodiment includes a core 3 that transmits an optical signal, and a cladding 2 that surrounds the core 3.
  • the cladding 2 is composed of a lower cladding 21 and an upper cladding 22.
  • the core 3 is formed on the lower cladding 21.
  • the upper cladding 22 is formed on the lower cladding 21 and the core 3.
  • the lower cladding 21, upper cladding 22, and core 3 are formed in the following order: lower cladding 21, core 3, upper cladding 22.
  • the core 3 has an upper surface 31 facing in the direction along which the cladding 2 and core 3 are formed, and a lower surface 32 opposite the upper surface 31.
  • the direction along which the cladding 2 and core 3 are formed is also referred to below as the "Z direction.”
  • the upper surface 31 may face in either of two directions along the Z direction.
  • the upper surface 31 of the core 3 is a surface facing in the +Z direction
  • the lower surface 32 is a surface facing in the -Z direction.
  • the lower cladding 21 side is also referred to below as the "lower side” or simply “bottom”
  • the upper cladding 22 side is also referred to as the "upper side” or simply "top.”
  • the lower cladding 21 is located on the lower surface 32 side of the core 3 and is in contact with the lower surface 32.
  • the upper cladding 22 is located on the upper surface 31 side of the core 3 and is in contact with the upper surface 31.
  • the upper cladding 22 covers the upper surface 31 of the core 3.
  • the upper cladding 22 also covers the upper surface 211 of the lower cladding 21.
  • the upper cladding 22 also covers the side surface 35 of the core 3.
  • the side surface 35 is the surface that connects the upper surface 31 and lower surface 32 and is aligned along the extension direction of the core 3.
  • the core 3 extends along the +X direction and the -X direction.
  • An optical signal propagating through the core 3 propagates in either the +X direction or the -X direction.
  • the propagation direction of an optical signal collectively referred to as the +X direction and the -X direction, will also be simply referred to as the "X direction.”
  • the optical waveguide 1 has two opposing ends: one end 11 and the other end 12. The one end 11 and the other end 12 face each other in the X direction.
  • an optical signal is incident on the one end 11 or the other end 12, and is emitted from the other end 12 or the one end 11.
  • the optical signal is emitted from the other end 12 side.
  • the optical signal is emitted from the one end 11 side.
  • an optical signal may be incident on one end 11, and may be emitted from one end 11.
  • an optical signal may be incident on the other end 12, and may be emitted from the other end 12.
  • both one end 11 and the other end 12 are the incident and output sides of the optical signal in the optical waveguide 1.
  • a portion of the core 3 on the one end 11 side, which is the incident and output side of the optical signal is exposed.
  • a portion of the core 3 on the other end 12 side, which is the incident and output side of the optical signal is exposed.
  • a portion of the core 3 is exposed on both the one end 11 side and the other end 12 side.
  • the optical waveguide 1 is composed of an upper cladding non-forming region 1a, which is a region where the upper cladding 22 is not formed in a planar view, and an upper cladding forming region 1b, which is a region where the upper cladding 22 is formed in a planar view. That is, the optical waveguide 1 consists of the upper cladding non-forming region 1a and the upper cladding forming region 1b.
  • the optical waveguide 1 has an upper cladding forming region 1b adjacent to the upper cladding non-forming region 1a, and the upper cladding forming region 1b is located on the other end 12 side of the upper cladding non-forming region 1a.
  • the entire other end 12 side of the upper cladding non-forming region 1a may be the upper cladding forming region 1b.
  • the upper surface 31 of the core 3 and the upper surface 211 of the lower cladding 21 are exposed in the upper cladding non-forming region 1a.
  • the side surface 35 of the core 3 is also exposed in the upper cladding non-forming region 1a.
  • plane view means viewing the object from a line of sight along the Z direction.
  • the upper cladding non-forming region 1a is a core-exposed portion where the upper surface 31 of the core 3 is exposed
  • the upper cladding forming region 1b is a core-non-exposed portion where the upper surface 31 of the core 3 is not exposed.
  • the core-exposed portion of the optical waveguide 1 is provided on the one end 11 side.
  • the core-non-exposed portion of the optical waveguide 1 is provided on the other end 12 side.
  • the core 3 consists of core 3a and core 3b, with core 3a located in the core-exposed portion and core 3b located in the core-non-exposed portion.
  • the lower cladding 21 consists of lower cladding 21a and lower cladding 21b, with lower cladding 21a located in the core-exposed portion and lower cladding 21b located in the core-non-exposed portion.
  • Core 3a in the core-exposed portion is a portion of the core 3 on the one end 11 side of the optical waveguide 1.
  • Core 3b in the core-non-exposed portion is a portion of the core 3 on the other end 12 side of the optical waveguide 1.
  • the upper cladding non-forming region 1a may be provided at both ends of the optical waveguide.
  • the optical waveguide of the embodiment may have exposed core portions at both ends. That is, the upper cladding non-forming region 1b may be located between two upper cladding non-forming regions 1a in the X direction.
  • the upper cladding non-forming region 1a is located at at least one end of the optical waveguide.
  • the upper cladding non-forming region 1a is located at one end 11 and/or the other end 12 in Figure 1. Therefore, the exposed core portion is also located at at least one end of the optical waveguide.
  • the core 3 and cladding 2 that form the optical waveguide 1 are made of any light-transmitting material.
  • the optical waveguide 1 can be made of, for example, an organic material, an inorganic material, or a hybrid material containing an organic material and an inorganic material, such as an inorganic polymer.
  • organic materials include acrylic resins such as polymethyl methacrylate (PMMA), polyimide resins, polyamide resins, polyether resins, and epoxy resins
  • examples of inorganic materials include quartz glass and silicon.
  • An optical waveguide 1 made of an organic material can be lightweight, highly tough, and flexible.
  • the core 3 and clad 2 may be made of different materials, or may be made of the same material. However, the core 3 is made of a material with a higher refractive index than the material used for the clad 2 to enable total reflection of the optical signal at the interface between the core 3 and the clad 2.
  • the core 3 and clad 2 may be formed of materials with the same refractive index and then subjected to appropriate processing to make their refractive indices different. That is, the optical waveguide 1 may be formed using a formation method known as photolithography or photobleaching, for example.
  • the optical waveguide 1 may be formed on a support that supports the optical waveguide 1 during the manufacturing process, and then separated from the support and used, or it may be used together with the support.
  • the optical waveguide 1 may also be placed on a wiring board. In this case, the optical waveguide 1 may be formed on the wiring board, or a pre-formed optical waveguide 1 may be placed on the wiring board.
  • the thickness of the core 3 is not particularly limited, but is between 1 ⁇ m and 20 ⁇ m, and preferably between 3 ⁇ m and 10 ⁇ m.
  • the thickness of the core 3 is determined by the average value of measurements taken at three points in the Z direction.
  • the thickness of the lower cladding 21 is not particularly limited, but is preferably 5 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less, and 10 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less.
  • the thickness of the upper cladding 22 is not particularly limited, but is preferably 5 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less, and 10 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less.
  • the thicknesses of the lower cladding 21 and the upper cladding 22 are determined as the average value of measurements taken at three points in the Z direction.
  • the core 3 When the optical waveguide 1 is in use, the core 3 is optically coupled at one end 11 and the other end 12 to optical components such as photoelectric conversion components, such as semiconductor devices including photoelectric conversion elements, and/or connector members that connect the waveguide to the outside, such as optical fibers or optical connectors.
  • optical components such as photoelectric conversion components, such as semiconductor devices including photoelectric conversion elements, and/or connector members that connect the waveguide to the outside, such as optical fibers or optical connectors.
  • the core 3 is positioned relative to each optical component so that optical signals can be sent and received between the core 3 and these optical components.
  • optical components such as photoelectric conversion components, such as semiconductor devices including photoelectric conversion elements, and/or connector members that connect the waveguide to the outside, such as optical fibers or optical connectors.
  • the core 3 is positioned relative to each optical component so that optical signals can be sent and received between the core 3 and these optical components.
  • optical components such as photoelectric conversion components, such as semiconductor devices including photoelectric conversion elements, and/or connector members that connect the
  • component E1 which includes a photoelectric conversion element (not shown), is shown by a two-dot chain line as an example of an optical component optically coupled to core 3 at one end 11.
  • the area between component E1 and the portion of optical waveguide 1 that overlaps component E1 in a planar view is preferably filled with any optically transparent transmissive resin TR.
  • the transmissive resin TR adjusts the refractive index of the space between component E1 and optical waveguide 1 to a more appropriate refractive index than that of air.
  • the length L1 of the core 3 in the core exposed portion 3a is not particularly limited, but is preferably 100 ⁇ m or more and 3000 ⁇ m or less, and more preferably 100 ⁇ m or more and 2500 ⁇ m or less. If the core exposed portion 3a has a length in this range, it is believed that there is a high degree of freedom in the selection of optical components such as component E1 that are optically coupled in the core exposed portion 3a. It is also believed that a necessary and sufficient tolerance can be obtained for the alignment of the optical component and the optical waveguide 1 in the X direction.
  • Component E1 includes an optical terminal E1a, which is the portion where an optical signal enters component E1 or where an optical signal exits component E1.
  • Component E1 is optically coupled to core 3 at optical terminal E1a.
  • An optical signal propagating through core 3 from the other end 12 enters component E1 at one end 11 via optical terminal E1a.
  • an optical signal exiting component E1 from optical terminal E1a enters core 3 at one end 11, propagates within core 3, and exits from the other end 12.
  • the exposed core portion 3a of the optical waveguide 1 is overlapped with the optical terminal E1a of the component E1, and is the portion through which optical signals are transmitted and received.
  • the core 3 is positioned at one end 11 of the optical waveguide 1 so that the upper surface 31 of the exposed core portion 3a faces the optical terminal E1a of the component E1, achieving adiabatic coupling.
  • a portion of the optical signal propagating within the core 3 toward the one end 11 leaks out of the core 3 from the upper surface 31 as evanescent light and enters the optical terminal E1a of the component E1. Because the upper surface 31 faces the optical terminal E1a of the component E1 without passing through the cladding 2, it is believed that highly efficient optical coupling is achieved.
  • the optical waveguide 1 has four parallel cores 3.
  • the optical waveguide 1 of the embodiment is not limited to four, and can have any number of cores 3 greater than or equal to one.
  • the number of cores 3 is in the range of 2 to 128.
  • the arrangement pitch P1 of the cores 3 is not particularly limited, but is, for example, 10 ⁇ m to 300 ⁇ m, and preferably 20 ⁇ m to 250 ⁇ m. Note that the arrangement pitch P1 of the multiple cores 3 is not limited to these numerical examples. In the example of FIG. 1, the arrangement pitch P1 of the multiple cores 3 is constant between one end 11 and the other end 12. The arrangement pitch P1 of the cores 3 may vary between the one end 11 and the other end 12.
  • the arrangement pitch P1 of the cores 3 is the distance between the center of one of two adjacent cores 3 and the center of the other core 3.
  • the core 3a in the core-exposed portion of the optical waveguide 1 has a width W1.
  • the core 3b in the core-unexposed portion of the optical waveguide 1 has a width W2.
  • width W1 and width W2 are approximately equal. That is, the core 3 of the optical waveguide 1 has an approximately constant width from one end 11 to the other end 12 of the optical waveguide 1.
  • the width of core 3a in the core-exposed portion and the width of core 3b in the core-unexposed portion may be different, as in the optical waveguide 1a in Figure 10, which will be referred to later.
  • width W1 and width W2 refers to the length of core 3 in a direction perpendicular to the propagation direction of the optical signal propagating within core 3, which is the X direction in Figure 2, and the Z direction, which is the stacking direction of optical waveguide 1.
  • the direction along the width of core 3 is also referred to below as the +Y direction or -Y direction (see Figure 1).
  • the +Y direction and -Y direction are also collectively referred to simply as the "Y direction.” Note that if core 3 is bent along its length, the propagation direction of the optical signal within core 3 is not constant but changes depending on the position within core 3. Therefore, the direction along which core 3's width runs may change from one end of core 3 to the other.
  • the corners 30 of the cross-sectional shape of the core 3a in the core exposed portion are rounded.
  • the corners 30 are the portions connecting the top surface 31 of the core 3a exposed in the core exposed portion to the side surface 35 of the core 3a.
  • the corners 30 of the core 3a are rounded in the core exposed portion. Because the corners 30 of the core 3a are rounded, even if stress generated, for example, by heat generation during use or contact with an external optical component is transmitted to the core 3a, it is thought that the stress is dispersed. As a result, deformation of the core 3a may be suppressed.
  • the corners 30 of the core 3b are not rounded in the core non-exposed portion. However, in the optical waveguide of the embodiment, the corners 30 of the core 3b may be rounded in the core non-exposed portion.
  • FIG. 5 shows an enlarged view of part V in Figure 3 as an example of the cross-sectional shape of the core in the core exposed portion of the optical waveguide of the embodiment.
  • Figure 6 is a schematic diagram showing a method for measuring the length of the rounded portion of the corner of the core in the optical waveguide of the embodiment.
  • the core 3a in the core exposed portion does not have a tangent line where the top surface 31 and the side surface 35 meet at a specific angle. Therefore, in Figure 5, there is no intersection where the line representing the top surface 31 of the core 3a intersects with the line representing the side surface 35 at a specific angle, nor is there a contact point where the line representing the top surface 31 and the line representing the side surface 35 meet at a specific angle. In other words, in the cross section of the core 3a in the core exposed portion, there is no vertex between the top surface 31 and the side surface 35.
  • the shape of the corner 30 of the core 3a in the core exposed portion may be a shape obtained by R-chamfering with a specific curvature.
  • the core 3a in the core exposed portion is positioned so as to face the optical terminal E1a of the component E1.
  • the core 3a in the core exposed portion is positioned very close to the optical terminal E1a of the component E1.
  • the core 3a in the core exposed portion and the optical terminal E1a of the component E1 may be positioned with the intention of leaving a gap of only about 3 ⁇ m between them in design.
  • the component E1 may include an element that generates heat during use.
  • the optical terminal E1a of the component E1 and the core 3 of the optical waveguide 1 are close to each other, stress caused by the expansion or contraction of the component E1 due to heat generated during use may be transmitted to the core 3. Furthermore, when placing component E1 and/or optical waveguide 1, the optical terminal E1a of component E1 may come into contact with the core 3a of optical waveguide 1. As a result, it is possible that the optical waveguide 1 may be used while the optical terminal E1a of component E1 remains in contact with the core 3a of optical waveguide 1. Such contact between the optical terminal E1a of component E1 and the core 3a of optical waveguide 1 may cause stress at the contact point, which may be transmitted to the core 3a.
  • the transmitted stress may be concentrated at the corners, causing deformation of the core.
  • the transmitted stress is less likely to be concentrated at the corners, and the corners 30 of the core 3a are rounded rather than angular, thereby suppressing deformation of the core 3a.
  • the corners 30 of the cross section of the core 3a at the exposed core portion are rounded, so the stress does not concentrate at the corners 30 and is easily dispersed to areas other than the corners 30.
  • the optical waveguide of the embodiment can optically couple the core 3a and the optical terminal E1a of component E1 with good efficiency.
  • the corners 30 of the core 3a in the exposed core portion are rounded, which may stabilize the resin filling of the region between the optical waveguide 1 and component E1 with the transparent resin TR.
  • filling of the region between the optical waveguide 1 and component E1 with the transparent resin TR is typically performed after the optical waveguide 1 and component E1 are positioned in their predetermined positions with a small gap between them.
  • the resin filling may be performed by infiltrating the transparent resin TR into the region between the optical waveguide 1 and component E1 in the direction indicated by arrow A1 in Figure 5.
  • the transparent resin TR When filling with the transparent resin TR, if the corners of the cross-sectional shape of the core are sharp, as in conventional optical waveguides, it is believed that the transparent resin TR will have difficulty penetrating into the region between the optical waveguide and the component. Failure to penetrate the transparent resin TR may result in the formation of unfilled portions, such as voids, within the transparent resin TR. If there are voids or other unfilled areas in the transparent resin TR, these may cause thermal expansion or contraction in the unfilled areas, making it difficult to ensure the reliability of the wiring board.
  • the corners 30 of the core 3a are rounded rather than angular, so the penetration of the transmissive resin TR is less likely to be hindered by the core 3a.
  • the area between the optical waveguide 1 and the component E1 can be sufficiently filled with the transmissive resin TR without leaving any unfilled areas such as voids. Therefore, according to this embodiment, the optical waveguide 1 and the component E1 can face each other through an area filled with the transmissive resin TR and having an appropriate refractive index. In other words, it is believed that good optical coupling can be achieved between the core 3a and the optical terminal E1a of the component E1. Furthermore, because no unfilled areas such as voids are formed in the transmissive resin TR, the reliability of the wiring board is ensured.
  • the radius R of the rounded portion at the corner 30 of the cross-sectional shape of the core 3 a is preferably 1.5 ⁇ m or more and 4.5 ⁇ m or less. That is, the radius R of the rounded portion at the corner 30 may satisfy the relationship of the following formula 1. 1.5 ⁇ m ⁇ R ⁇ 4.5 ⁇ m (Formula 1)
  • R of the rounded portion of the corner 30 is the radius of curvature of the rounded portion of the corner 30 in the cross-sectional shape of the core 3a, as shown in FIG.
  • the rounded corners 30 of the core 3a have an R of 1.5 ⁇ m or more, the above-mentioned effect of dispersing the stress transmitted to the core 3a is achieved, and it is believed that the intended effect of suppressing deformation of the core 3a is achieved. Furthermore, if the rounded corners 30 of the core 3a have an R of 4.5 ⁇ m or less, it is believed that the area on the top surface 31 of the core 3a directly facing the optical terminal E1a of the component E1 can be more easily secured to the size required for good optical coupling.
  • the R of the rounded portions of the two corners 30 in the cross-sectional shape of the core 3a may be the same or different.
  • the radius R of the rounded portion at the corner 30 of the cross-sectional shape of the core 3 a is more preferably 2.0 ⁇ m or more and 3.5 ⁇ m or less. That is, the radius R of the rounded portion at the corner 30 may satisfy the relationship of the following formula 2. 2.0 ⁇ m ⁇ R ⁇ 3.5 ⁇ m (Formula 2)
  • the rounded portions of the corners 30 of the core 3a have an R of 2.0 ⁇ m or more, the above-mentioned effect of dispersing the stress transmitted to the core 3a is achieved, and it is presumed that the intended effect of suppressing deformation of the core 3a is achieved. Furthermore, if the rounded portions of the corners 30 of the core 3a have an R of 3.5 ⁇ m or less, it is thought that the area on the top surface 31 of the core 3a directly facing the optical terminal E1a of the component E1 can be more easily secured to the size required for good optical coupling.
  • the R of the rounded portions of the two corners 30 in the cross-sectional shape of the core 3a may be the same or different. Furthermore, if the R of the rounded portions of the corners 30 in the cross-sectional shape of the core 3a is within the range of formula 2, the shape of the formed core 3a is more likely to be stable.
  • FIG. 6 schematically shows an image of a corner 30 in a cross-section of a core 3a at an exposed core portion of an optical waveguide according to an embodiment, observed with a scanning electron microscope (SEM ⁇ 5000).
  • SEM ⁇ 5000 scanning electron microscope
  • an imaginary line segment IS3 is set between a point PS1 where the imaginary line IS1 and the top surface 31 begin to separate and a point PS2 where the imaginary line IS2 and the side surface 35 begin to separate.
  • a virtual line segment IS4 is assumed that is perpendicular to the virtual line segment IS3 and connects the virtual line segment IS3 to the vertex PS3 that is farthest from the virtual line segment IS3 on the contour of the corner 30.
  • the length L of the virtual line segment IS3 and the length H of the virtual line segment IS4 are measured using an SEM.
  • the width of the core 3a is 5 ⁇ m
  • the thickness of the core 3a is 5 ⁇ m
  • the R (R1) of the rounded portion of one corner 30 of the core 3a is 2.31 ⁇ m
  • the R (R2) of the rounded portion of the other corner 30 of the core 3a is 2.21 ⁇ m
  • the arrangement pitch of the cores 3 is 50 ⁇ m
  • the thickness of the lower cladding 21 is 30 ⁇ m
  • the thickness of the upper cladding 22 is 20 ⁇ m
  • the length L1 of the core 3a at the exposed core portion is 2000 ⁇ m.
  • FIG. 7 shows a first modified example of the cross-sectional shape of the core 3a at the core exposed portion in the optical waveguide of the embodiment.
  • the corners 30 of the cross-sectional shape of the core 3a at the core exposed portion are also rounded.
  • the cross-sectional shape of the first modified example of the core 3a shown in FIG. 7 is trapezoidal.
  • the "trapezoid" shape of the cross-section of the core 3a may be any shape enclosed by a pair of substantially parallel opposite sides and another pair of opposite sides that narrows toward one of the first pair of opposite sides, and does not have to have four vertices like a typical rectangle.
  • the trapezoidal cross-sectional shape of the core 3a shown in FIG. 7 is enclosed by an upper base representing the top surface 31 of the core 3a, a lower base representing the bottom surface 32 of the core 3a, and two legs representing the two opposing side surfaces 35 of the core 3a.
  • the distance between the two opposing side surfaces 35 of the core 3a increases from the top surface 31 to the bottom surface 32 of the core 3a. That is, the cross section of the core 3a shown in FIG. 7 has a tapered shape in which the width W becomes smaller toward the top surface 31 side.
  • the core 3a has a trapezoidal planar shape. Therefore, even if stress is transmitted to the core 3a due to contact with the component E1 or heat generation by the component E1, as described above, deformation of the core 3a is suppressed. That is, the cross-sectional shape of the core 3a at the core exposed portion is a trapezoid with a width W that increases toward the bottom surface 32 of the core 3a. Therefore, even if stress is transmitted to the core 3a, the stress is likely to be effectively dispersed toward the bottom surface 32 rather than concentrating near the top surface 31 of the core 3a.
  • the core 3a has a trapezoidal cross-sectional shape, which may improve the resin filling ability of the transparent resin TR in the region between the optical waveguide 1 and component E1. That is, filling of the region between the optical waveguide 1 and component E1 with the transparent resin TR is typically performed by infiltrating the region between the optical waveguide 1 and component E1 in the direction indicated by arrow A1 in FIG. 7.
  • the cross-sectional shape of the core 3a at the core exposed portion is a trapezoid whose width W decreases toward the top surface 31 of the core 3a.
  • the transparent resin TR supplied near the side surface 35 of the core 3a can easily penetrate into the gap between the core 3a and the optical terminal E1a of component E1, for example, by capillary action. Therefore, it is believed that the region between the optical waveguide 1 and component E1 can be easily filled with the transparent resin TR without leaving any unfilled portions, such as voids. Therefore, in the optical waveguide 1 of the embodiment including the core 3a with the trapezoidal cross-sectional shape shown in Figure 7, it is believed that the optical waveguide 1 and component E1 can face each other through a region filled with transparent resin TR and having an appropriate refractive index. In other words, it is believed that good optical coupling can be achieved between the core 3a and the optical terminal E1a of the component E1.
  • the two interior angles IA on the lower cladding 21 side of the trapezoidal cross-sectional shape of the core 3a have an angle ⁇ that is smaller than 90°.
  • the angle ⁇ of the interior angles IA in the cross-sectional shape of the core 3a may satisfy the relationship of the following formula 3. 80° ⁇ 90°...(Formula 3)
  • the angle ⁇ of the interior angle IA on the lower cladding 21 side in the trapezoidal cross-sectional shape of the core 3a is less than 90°, the above-mentioned dispersion effect regarding the stress transmitted to the core 3a is obtained, and it is presumed that the intended effect of suppressing deformation of the core 3a is achieved. Furthermore, if the angle ⁇ of the interior angle IA is greater than 80°, it is thought that the area on the top surface 31 of the core 3a directly facing the optical terminal E1a of the component E1 is more likely to be secured to the size required for good optical coupling.
  • the angles ⁇ of the two interior angles IA in the cross-sectional shape of the core 3a may be equal to or different from each other. Note that one of the interior angles IA in the cross-sectional shape of the core 3a may be a right angle.
  • Figure 8 schematically shows an SEM image of the corner 30 and interior angle IA in the cross-section of the core 3a in the exposed core portion of the first modified example shown in Figure 7. Note that Figure 8 omits the portion between the corner 30 and the interior angle IA.
  • an imaginary line IS2 that extends and overlaps the side surface 35 of the core 3a and an imaginary line IS5 that extends and overlaps the bottom surface 32 of the core 3a are set on the observation image of the interior angle IA as shown in Figure 8, which was taken with an SEM at 1000x magnification.
  • the angle between the imaginary lines IS2 and IS5 is then measured as the angle ⁇ of the interior angle IA using the SEM photograph.
  • the radius of curvature of the rounded portion at the corner 30 of the core 3a is measured in the same manner as described with reference to Fig. 6 . That is, on an observation image of the corner 30 as shown in Fig. 8 taken by an SEM at 5000x magnification, an imaginary line IS1 extending and overlapping the top surface 31 of the core 3a and an imaginary line IS2 extending and overlapping the side surface 35 of the core 3a are set. Furthermore, an imaginary line segment IS3 is set connecting a point PS1 where the imaginary line IS1 and the top surface 31 begin to separate with a point PS2 where the imaginary line IS2 and the side surface 35 begin to separate.
  • the width of the core 3a is 5 ⁇ m
  • the thickness of the core 3a is 5 ⁇ m
  • the R (R1) of the rounded portion of one corner 30 of the core 3a is 3.07 ⁇ m
  • the R (R2) of the rounded portion of the other corner 30 of the core 3a is 3.01 ⁇ m
  • the angle ⁇ of one interior angle IA of the core 3a is 83.2°
  • the angle ⁇ of the other interior angle IA of the core 3a is 85.2°
  • the thickness of the lower cladding 21 is 30 ⁇ m
  • the arrangement pitch of the cores 3 is 50 ⁇ m
  • the thickness of the upper cladding 22 is 20 ⁇ m
  • the length of the core 3a at the exposed core portion is 2000 ⁇ m.
  • ⁇ Second modified example of the core shape of the core exposed portion> 9 shows a second modified example of the cross-sectional shape of the core 3a at the core exposed portion in the optical waveguide of the embodiment.
  • both of the two corners 30 of the cross-sectional shape of the core 3a at the core exposed portion are rounded.
  • the rounded portion R (R1) of one corner 301 of the two corners 30 of the cross-sectional shape of the core 3a and the rounded portion R (R2) of the other corner 302 of the two corners 30 are different from each other.
  • corner 30 of the cross section of core 3a at the exposed core portion has one end of the top surface 31 as a first corner 301 and the other end of the top surface 31 as a second corner 302.
  • the R (R1) of the rounded portion of first corner 301 and the R (R2) of the rounded portion of second corner 302 are different.
  • the R (R1) of the rounded portion of first corner 301 is longer than the R (R2) of the rounded portion of second corner 302.
  • front view of the cross section of core 3a means viewing the cross section of core 3a from a line of sight perpendicular to the cross section of core 3a.
  • the stress transmitted to the core 3a is not concentrated at the corner 30 with the longer rounded portion, and is therefore thought to be more likely to be dispersed to areas other than the corner 30.
  • the corner 30 with the shorter rounded portion it is thought that an area can be secured on the top surface 31 that can face directly with the optical terminal E1a (see Figure 3) of the component E1. Therefore, it may be possible to both suppress deformation of the core 3a and secure a sufficient area that contributes to good optical coupling with the component 1.
  • the transparent resin TR see Figure 3 from the corner 30 side with the longer rounded portion, it is thought that the transparent resin TR can be efficiently permeated into the area between the core 3a and the component E1.
  • the cross-sectional shape of the core 3a is trapezoidal. Therefore, in the second modified example of FIG. 9, the two interior angles IA on the lower cladding 21 side in the trapezoidal cross-sectional shape of the core 3a are smaller than 90°.
  • the angles of the two interior angles IA on the lower cladding 21 side are different from each other. That is, in a front view of the cross section of the core 3a, the trapezoidal cross-sectional shape of the core 3a has a first interior angle IA1 at one end of the lower surface 32 and a second interior angle IA2 at the other end of the lower surface 32.
  • the angle ⁇ 1 of the first interior angle IA1 and the angle ⁇ 2 of the second interior angle IA2 are different from each other.
  • the angle ⁇ 1 of the first interior angle IA1 is smaller than the angle ⁇ 2 of the second interior angle IA2. That is, the side surface 35 of the core 3a that forms the first interior angle IA1 with the lower surface 32 is inclined more toward the inside of the core 3a than the side surface 35 of the core 3a that forms the second interior angle IA2 with the lower surface 32.
  • the stress transmitted to the core 3a is not concentrated at the corner 30 connected to the smaller interior angle IA, and is therefore likely to be dispersed to areas other than the corner 30.
  • the corner 30 connected to the larger interior angle IA it is possible to ensure an area on the top surface 31 that can face directly with the optical terminal E1a (see Figure 3) of the component E1. Therefore, it may be possible to both suppress deformation of the core 3a and ensure a sufficient area that contributes to good optical coupling with the component 1.
  • the transparent resin TR see Figure 3 from the side of the smaller interior angle IA, it is possible to ensure that the transparent resin TR can effectively penetrate the area between the core 3a and the component E1.
  • FIG. 10 shows a plan view of an optical waveguide 1 ⁇ including a third modified example of the core shape of the core exposed portion of the optical waveguide of the embodiment.
  • the optical waveguide 1 ⁇ like the optical waveguide 1 of FIG. 1 , is composed of an upper cladding non-forming region 1a and an upper cladding forming region 1b.
  • the upper cladding non-forming region 1a has an exposed core portion where the upper surface of the core 3a is exposed.
  • the upper cladding forming region 1b also has an unexposed core portion where the core 3b is not exposed.
  • components having the same functions as those of the optical waveguide 1 of FIG. 1 are denoted by the same reference numerals as those in FIG. 1 or are omitted as appropriate, and repeated descriptions of these similar components will be omitted.
  • the width W1 of the core 3a in the exposed core portion and the width W2 of the core 3b in the non-exposed core portion are different.
  • the width W1 of the core 3 at one end 11 is greater than the width W2 of the core 3 at the other end 12. Therefore, the difference between the width W1 of the core 3a in the exposed core portion and the width We of the optical terminal E1a of the component E1 is greater than the difference between the width W2 of the core 3b in the non-exposed core portion and the width We of the optical terminal E1a.
  • the tolerance for misalignment along the width of the core 3a when aligning the optical signal input/output portion of an optical component, such as the optical terminal E1a, with the core 3a is greater than when the width of the core 3 in the exposed core portion is the same as the width W2 of the core 3b in the non-exposed core portion. Therefore, in the optical waveguide 1 ⁇ , it is considered easy to align the optical component to properly optically couple the core 3a. As a result, it is considered easy to achieve high coupling efficiency when coupling with an optical component. It is also believed that poor bonding due to misalignment between core 3a and optical components such as component E1 is suppressed even with thermal history during use.
  • core 3b in the unexposed core portion has a width W2 that is smaller than width W1, which may make it easier to achieve the desired transmission mode in the unexposed core portion.
  • the cross-sectional size of an optical path such as core 3 is selected based on the refractive index difference between the material constituting the optical path and the material constituting the covering body, such as cladding 2, that surrounds the optical path. In other words, by achieving a core 3 with a cross-section of an appropriate size based on the refractive index of each material, optical signals can be propagated in the desired transmission mode.
  • core 3a in optical waveguide 1 ⁇ , core 3a is not formed over its entire length with width W1, as in the exposed core portion, which has a large width for high coupling efficiency with optical components.
  • core 3b in the unexposed core portion has a width W2 that is smaller than width W1. This is thought to make it easier to achieve optical transmission in a mode that requires a small core cross-section. For example, single-mode optical transmission, which requires a core diameter of 3 to 10 ⁇ m, may be possible.
  • the width W1 of the core 3a in the core exposed portion may be constant or may vary depending on the position in the core exposed portion in the X direction.
  • the maximum width (W1m) of the width W1 of the core 3a in the core exposed portion is wider than the width W2 of the core 3b in the core unexposed portion. That is, in the optical waveguide 1 ⁇ , the maximum width W1m of the core 3a in the core exposed portion and the width W2 of the core 3b in the core unexposed portion satisfy the relationship of the following formula B. W1m>W2...(Formula B)
  • each part of the optical waveguide 1 ⁇ including the third modified example of the shape of the core 3a in the core exposed portion shown in Fig. 10 is illustrated.
  • the width W1 of the core 3a in the core exposed portion and the width W2 of the core 3b in the core unexposed portion are not particularly limited, but it is desirable that the width W1 of the core 3a in the core exposed portion and the width W2 of the core 3b in the core unexposed portion satisfy the relationship of the following formula C. 1.0 ⁇ (W1/W2) ⁇ 3.0...(Formula C)
  • the width W1 of the core 3a in the core exposed portion is not particularly limited, but is preferably 3 ⁇ m or more and 30 ⁇ m or less, and more preferably 5 ⁇ m or more and 20 ⁇ m or less. If the core 3a in the core exposed portion has a width in this range, it is thought that this will facilitate alignment with optical components such as component E1, and will also avoid the need for an excessively large area for optical coupling with the optical component.
  • the width W2 of the core 3b in the core unexposed portion may be, for example, 1 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less.
  • the width of core 3 is determined by the average value of the length measurements taken at three points in the X direction.
  • the core width of core 3a in the core exposed portion may be a width that gradually increases or decreases from one end to the other. If the width of core 3a in the core exposed portion varies, the core width W1 of core 3a in the core exposed portion is determined by the average value of the length measurements taken at three points within the core exposed portion in the X direction.
  • the core width of core 3b in the core unexposed portion may be constant or may vary. As an example, the core width of core 3b in the core unexposed portion may be a width that gradually increases or decreases from one end to the other. If the width of core 3b in the core unexposed portion varies, the core width W2 of core 3b in the core unexposed portion is determined by the average value of the length measurements taken at three points within the core unexposed portion in the X direction.
  • An example of a combination of dimensions for each part of the optical waveguide 1 ⁇ is as follows:
  • the width of the core 3a in the core exposed portion is 10 ⁇ m, and the thickness of the core 3a is 7 ⁇ m.
  • the width of the core 3b in the core unexposed portion is 7 ⁇ m, and the thickness of the core 3b is 7 ⁇ m.
  • the thickness of the lower cladding 21 may be 20 ⁇ m, and the thickness of the upper cladding 22 may be 25 ⁇ m.
  • the width of the core 3, the thickness of the core 3, the length of the core 3a in the core exposed portion, the thickness of the lower cladding 21, and the thickness of the upper cladding 22 shown here are merely examples, and the dimensions of each part of the core 3 and the thickness of each cladding are not limited to the values shown here.
  • the core 3 has a connecting portion 3c connecting core 3a and core 3b between core 3a in the exposed core portion and core 3b in the non-exposed core portion.
  • connecting portion 3c refers to a portion of the core 3 formed in the upper cladding non-forming region 1a between core 3a and core 3b in a planar view.
  • connecting portion 3c may have a taper in a planar view, may be arranged as a straight line of a constant width, or may be arranged as a combination of a straight line of a constant width and a taper.
  • the tapered shape of the core 3 at connecting portion 3c may be such that the width gradually increases linearly or smoothly on both sides from core 3b in the non-exposed core portion to core 3a in the exposed core portion, or may be such that the width gradually increases linearly on only one side, or may be such that the width gradually increases in a stepped manner on both sides or only one side.
  • the core width W3 of the connecting portion 3c is smaller than the core width W1 of the core 3a in the core exposed portion and is equal to or larger than the core width W2 of the core 3b in the core unexposed portion.
  • the core widths W1, W2, and W3 satisfy the relationship of the following formula D.
  • the core width W3 of the connection portion 3c is thought to suppress unintended leakage of optical signals from core 3a in the exposed core portion toward core 3b in the unexposed core portion.
  • the width W1 of core 3a in the exposed core portion is greater than the width W2 of core 3b in the unexposed core portion, and therefore the connection portion 3c connecting core 3a and core 3b has a tapered shape, which is thought to suppress unintended leakage of optical signals from core 3a in the exposed core portion toward core 3b in the unexposed core portion.
  • the core width W3 of the connection portion 3c is not particularly limited, but is preferably between 1 ⁇ m and 30 ⁇ m.
  • the taper ratio ((W1-W2)/L2) of the tapered shape of the core 3 is, for example, 1 or more and 2 or less.
  • L2 is the length of the tapered portion of the connection portion 3c in the X direction. If the connection portion 3c has a taper ratio in this range, it may be possible to efficiently suppress leakage of optical signals from the core 3 within a limited length.
  • the tapered shape formation ratio RT of the core 3 is preferably 0.01 ⁇ RT ⁇ 0.2, and more preferably 0.03 ⁇ RT ⁇ 0.15.
  • the tapered shape formation ratio RT is the ratio of the length of the tapered portion to the overall length of the core 3.
  • the width of the core 3a at the core exposed portion is 10 ⁇ m
  • the width of the core 3b at the core non-exposed portion is 5 ⁇ m
  • the thickness of the core 3 is 5 ⁇ m
  • the radius (R1) of the rounded portion of one corner 30 of the core 3a is 3.10 ⁇ m
  • the radius (R2) of the rounded portion of the other corner 30 of the core 3a is 3.20 ⁇ m
  • the angle ⁇ of one interior angle IA of the core 3a is 81.2°
  • the angle ⁇ of the other interior angle IA of the core 3a is 82.4°
  • the arrangement pitch of the cores 3 is 50 ⁇ m
  • the thickness of the lower cladding 21 is 30 ⁇ m
  • the thickness of the upper cladding 22 is 20 ⁇ m
  • the length of the core 3a at the core exposed portion is 2000 ⁇ m.
  • FIG. 11 shows a cross-sectional view of a waveguide mount substrate 100, which is an example of a waveguide mount substrate according to the first embodiment.
  • the waveguide mount substrate 100 shown in FIG. 11 and the waveguide mount substrates 100 ⁇ and 100 ⁇ shown in FIGS. 12 to 13, which will be referred to later, are merely examples of the waveguide mount substrate according to the embodiment.
  • the layered structure of the waveguide mount substrate according to the embodiment is not limited to the layered structure of the waveguide mount substrate 100, the waveguide mount substrate 100 ⁇ , or the waveguide mount substrate 100 ⁇ shown in FIGS. 11 to 13.
  • the number of conductor layers and the number of insulating layers included in the waveguide mount substrate according to the embodiment are not limited to the number of conductor layers and the number of insulating layers included in the waveguide mount substrate 100, the waveguide mount substrate 100 ⁇ , or the waveguide mount substrate 100 ⁇ .
  • the waveguide mounting substrate 100 includes a wiring substrate 110 and an optical waveguide 101 disposed on the wiring substrate 110.
  • the wiring substrate 110 includes an insulating layer and a conductor layer laminated on the insulating layer.
  • the wiring substrate 110 includes conductor layers 41 to 43 as conductor layers and insulating layers 51 and 52 as insulating layers.
  • the waveguide mounting substrate 100 has a first surface 100a, which is the mounting surface for component E1, and a second surface 100b, which is the surface opposite to the first surface 100a.
  • the optical waveguide 101 is disposed on the first surface 100a.
  • the waveguide mounting substrate 100 includes a component mounting pad 4, which is a conductor pad included in the conductor layer 41, on the first surface 100a.
  • the conductor layers 41-43 and insulating layers 51, 52 are stacked in the following order from the second surface 100b side of the waveguide mounting substrate 100 toward the first surface 100a side: conductor layer 43, insulating layer 52, conductor layer 42, insulating layer 51, conductor layer 41.
  • the conductor layers 41 and 42 are connected by via conductors 7 that penetrate the insulating layer 51.
  • the conductor layers 42 and 43 are connected by via conductors 7 that penetrate the insulating layer 52.
  • the wiring board 110 includes a solder resist 62 that covers the conductor layer 43 and the insulating layer 52, and a solder resist 61 that covers the conductor layer 41 and the insulating layer 51.
  • the wiring board 110 also includes bumps 8 that are connected to each conductor pad of the conductor layer 43 and protrude from the solder resist 62.
  • the bumps 8 are made of a conductor such as solder and are used for electrical and mechanical connection between the waveguide mounting substrate 100 and an external component (e.g., a motherboard for any electrical device) located on the second surface 100b side.
  • an external component e.g., a motherboard for any electrical device located on the second surface 100b side.
  • the waveguide mounting substrate 100 may also be used as a motherboard without bumps 8.
  • the insulating layers 51 and 52 may be formed using a thermosetting insulating resin such as epoxy resin, bismaleimide triazine resin (BT resin), or phenolic resin.
  • the insulating layers 51 and 52 may also be formed using a thermoplastic insulating resin such as fluororesin, liquid crystal polymer (LCP), fluoroethylene (PTFE) resin, polyester (PE) resin, and modified polyimide (MPI) resin.
  • the resins listed as insulating layer materials are merely examples of materials that can be used to form the insulating layers.
  • the insulating layers may be formed using any material that can provide insulation between conductor layers within the wiring substrate 110.
  • each insulating layer may include a core made of a reinforcing material such as glass fiber or aramid fiber, or may include an inorganic filler made of fine particles of silica (SiO 2 ), alumina, or mullite.
  • the solder resists 61 and 62 are formed, for example, from photosensitive epoxy resin or polyimide resin.
  • Examples of conductors that make up the conductor layers 41-43 and via conductor 7 include copper, nickel, and silver, and it is preferable to use copper or an alloy primarily made of copper. While each of these conductors is depicted as a single layer in Figure 11 for simplicity, they may have a multi-layer structure including two or more films. For example, the conductor layers 41-43 and via conductor 7 may have a two-layer structure including an electroless plated film and an electrolytic plated film.
  • the solder resist 61 has an opening 61a, and the component mounting pad 4 is exposed in the opening 61a.
  • the optical waveguide 101 is disposed on top of the solder resist 61. Although not shown, the optical waveguide 101 is fixed to the surface of the wiring board 110 with any fixing member such as an adhesive.
  • Optical waveguide 101 is the optical waveguide of the embodiment described above.
  • Optical waveguide 101 may be optical waveguide 1 shown in Figures 1 to 5, or may be optical waveguide 1 ⁇ shown in Figure 10.
  • Figure 11 shows, as an example, an optical waveguide 101 that is identical to optical waveguide 1 in Figure 1. Therefore, optical waveguide 101 in Figure 11 includes a laminated lower cladding 21, core 3, and upper cladding 22, and has an upper cladding non-forming region 1a and an upper cladding formed region 1b.
  • Core 3 has core 3a at one end that is exposed in upper cladding non-forming region 1a, and core 3b in upper cladding formed region 1b. The corners of the cross-sectional shape of core 3a at the core-exposed portion are rounded.
  • Component E1 is mounted on the waveguide mounting substrate 100.
  • Component E1 is an optical component such as a semiconductor device including a photoelectric conversion element, as described in the description of optical waveguide 1 in Figure 1 and elsewhere.
  • Component E1 has an optical terminal E1a and a ball-shaped electrode E1b.
  • Examples of component E1 include light-receiving elements such as photodiodes, and light-emitting elements such as light-emitting diodes (LEDs), organic light-emitting diodes (OLEDs), laser diodes (LDs), and vertical-cavity surface-emitting lasers (VCSELs).
  • LEDs light-emitting diodes
  • OLEDs organic light-emitting diodes
  • LDs laser diodes
  • VCSELs vertical-cavity surface-emitting lasers
  • component E1 When component E1 is a light-emitting element, it generates an optical signal based on an electrical signal input to electrode E1b and emits the optical signal from the optical terminal E1a, which functions as a light-emitting element, toward core 3.
  • component E1 When component E1 is a light-receiving element, an electrical signal based on the optical signal input from optical terminal E1a, which functions as a light-receiving element, is generated and output from electrode E1b.
  • Component E1 is mounted on the waveguide-mounted substrate 100 by connecting electrode E1b to component mounting pad 4 using, for example, solder.
  • component E1 is flip-chip mounted.
  • Optical terminal E1a and core 3a in the exposed core portion of core 3 of optical waveguide 101 are positioned to face each other and are optically coupled.
  • the corners of the cross section of core 3a in the exposed core portion of optical waveguide 101 are rounded. Therefore, even if stress is transmitted to core 3a due to contact with component E1 or heat generation by component E1, the stress is likely to be dispersed to areas other than the corners rather than being concentrated at the corners.
  • the core 3a is less likely to inhibit penetration of the transparent resin TR that fills the area between the optical waveguide 101 and component E1. This makes it easier to sufficiently fill the area between the optical waveguide 101 and component E1 without leaving any unfilled areas such as voids. Therefore, it is possible to have the optical waveguide 101 and component E1 facing each other via an area with an appropriate refractive index. As a result, it is believed that good optical coupling can be achieved between the core 3a and the optical terminal E1a of component E1.
  • Figures 12 and 13 show a waveguide mounting substrate 100 ⁇ , which is an example of a waveguide mounting substrate of the second embodiment.
  • Figure 12 shows a cross-sectional view of the waveguide mounting substrate 100 ⁇
  • Figure 13 shows a plan view of the waveguide mounting substrate 100 ⁇ .
  • the waveguide mounting substrate 100 ⁇ includes a wiring substrate 110 ⁇ and optical waveguides 101a and 101b disposed on the wiring substrate 110 ⁇ .
  • the waveguide mounting substrate 100 ⁇ includes two optical waveguides.
  • the optical waveguides 101a and 101b are optical waveguides of the previously described embodiments, such as the optical waveguide 1 shown in Figures 1 to 4 or the optical waveguide 1 ⁇ shown in Figure 10.
  • the corners of the cross-sectional shape of the core 3a at the exposed core portions of the optical waveguides 101a and 101b are rounded.
  • the components of optical waveguide 101a and optical waveguide 101b are assigned the same reference numerals as those assigned to the components of optical waveguide 101 in Figure 11, or are omitted as appropriate, and repeated explanations of the components are omitted.
  • Wiring board 110 ⁇ has the same structure as wiring board 110 in the first embodiment of FIG. 11, except for the arrangement of the conductor patterns and via conductors 7 included in each of conductor layers 41-43.
  • components that have the same functions as components of wiring board 110 in the first embodiment of FIG. 11 are given the same reference numerals as in FIG. 11 or are omitted as appropriate, and repeated explanations of those components are omitted.
  • components E11 and E12 are mounted on the component mounting surface of the waveguide mounting substrate 100 ⁇ .
  • components E11 and E12 are mounted on the first surface 100a of the wiring substrate 110 ⁇ .
  • Component E11 is optically coupled to the core 3 of the optical waveguide 101a
  • component E12 is optically coupled to the core portion 3 of the optical waveguide 101b.
  • components E11 and E12 are optical components such as semiconductor devices including photoelectric conversion elements, and are equipped with optical terminals E1a and electrodes E1b.
  • optical waveguide 101a and optical waveguide 101b are arranged so that core 3a in the exposed core portion of optical waveguide 101a and core 3a in the exposed core portion of optical waveguide 101b are close to each other. Furthermore, optical waveguide 101a and optical waveguide 101b are arranged so that their ends 11 on the exposed core side face each other. In other words, optical waveguide 101a and optical waveguide 101b are arranged on wiring substrate 110 ⁇ so that the distance G1 between the exposed core portion of optical waveguide 101a and the exposed core portion of optical waveguide 101b is closer than the distance G2 between the non-exposed core portion of optical waveguide 101a and the non-exposed core portion of optical waveguide 101b.
  • components E11 and E12 which are optically coupled to the core 3 of each optical waveguide, can be positioned so that their electrodes E1b are close to each other. This is thought to prevent noise interference and allow for good electrical signal transmission between components E11 and E12.
  • the optical waveguides 101a and 101b are arranged along the same predetermined direction. That is, the core 3 of the optical waveguide 101a and the core 3 of the optical waveguide 101b are arranged along the same predetermined direction. Therefore, the propagation direction of the optical signal inside the optical waveguide 101a and the propagation direction of the optical signal inside the optical waveguide 101b are aligned on a straight line. Furthermore, since the cores 3a in the exposed core portions of the optical waveguides 101a and 101b face each other, the exposed core portion of the optical waveguide 101a faces one of the two opposing ends of the wiring substrate 110 ⁇ , and the exposed core portion of the optical waveguide 101b faces the other of the two ends.
  • optical waveguide 101a and optical waveguide 101b are arranged such that, in a planar view, core 3a in the exposed core portion of optical waveguide 101a and core 3a in the exposed core portion of optical waveguide 101b face each other at an angle ⁇ of 180°.
  • the phrase "the cores 3a in the two exposed core portions face each other at an angle ⁇ " means that the extension direction of core 3a in one exposed core portion forms an angle ⁇ with the extension direction of core 3a in the other exposed core portion. Therefore, by applying appropriate electrical processing from one end of waveguide-mounted substrate 100 ⁇ to the other, it is possible to propagate the desired optical signal via the shortest route.
  • the optical signal when an optical signal is input from one end of waveguide-mounted substrate 100 ⁇ to optical waveguide 101a, for example, the optical signal is output as an electrical signal to wiring board 110 ⁇ via component E11.
  • the electrical signal is electrically processed as necessary on the wiring board 110 ⁇ , then converted into an optical signal by component E12, and the optical signal is output from the optical waveguide 101b at the other end of the waveguide mounting board 100 ⁇ .
  • the waveguide-mounted substrate of the embodiment may include not only one or two optical waveguides like the waveguide-mounted substrate 100 of FIG. 11 and the waveguide-mounted substrate 100 ⁇ of FIG. 12, but also any number of optical waveguides, three or more.
  • FIG. 14 shows a waveguide-mounted substrate 100 ⁇ , which is a modified version of the waveguide-mounted substrate of the second embodiment including multiple optical waveguides.
  • the waveguide-mounted substrate 100 ⁇ of the example of FIG. 14 includes a wiring substrate 110 ⁇ having a layered structure similar to the wiring substrate 110 of the embodiment of FIG. 11 and the wiring substrate 110 ⁇ of the embodiment of FIG. 12, and optical waveguides 101a, 101b, 101c, and 101d disposed on the wiring substrate 110 ⁇ .
  • the optical waveguides 101a to 101d are optical waveguides of the previously described embodiments, such as the optical waveguide 1 shown in FIGS. 1 to 5 or the optical waveguide 1 ⁇ shown in FIG. 10. Although not shown, when the waveguide mounting substrate 100 ⁇ is in use, an optical component similar to component E1 shown in FIG. 11 is mounted on the waveguide mounting substrate 100 ⁇ and optically coupled to the cores 3 of the optical waveguides 101a-101d.
  • optical waveguides 101a to 101d are arranged on the surface of wiring substrate 110 ⁇ with the cores 3a in the exposed core portions of each optical waveguide close to and facing each other.
  • the cores 3a of optical waveguide 101a and 101c face each other on a straight line
  • the cores 3a of optical waveguide 101b and 101d face each other on a straight line.
  • optical waveguides 101a and 101b are arranged such that the cores 3a of optical waveguide 101a and 101b face each other at an angle ⁇ a of 90° in a planar view.
  • optical waveguide 101b and optical waveguide 101c are arranged such that core 3a of optical waveguide 101b and core 3a of optical waveguide 101c face each other at a 90° angle ⁇ b in plan view.
  • optical waveguide 101c and optical waveguide 101d are arranged such that core 3a of optical waveguide 101c and core 3a of optical waveguide 101d face each other at a 90° angle ⁇ c in plan view.
  • optical waveguide 101d and optical waveguide 101a are arranged such that core 3a of optical waveguide 101d and core 3a of optical waveguide 101a face each other at a 90° angle ⁇ d in plan view.
  • multiple optical waveguides may be arranged so that the cores 3 of each optical waveguide are aligned in different, unique directions. Furthermore, multiple optical waveguides may be arranged so that the cores 3a in the exposed core portions of each optical waveguide face each other at any angle. For example, multiple optical waveguides may be arranged so that the exposed core portions of each optical waveguide face each other at any angle between 45° and 180°.
  • Optical signals input to the waveguide-mounted substrate from any direction may be output as optical signals from the desired end in the desired direction via a short path and after appropriate electrical processing.
  • FIGS. 15A to 15D A method for manufacturing an optical waveguide according to an embodiment will be described with reference to FIGS. 15A to 15D.
  • a method for directly forming the optical waveguide 1 shown in FIGS. 1 to 5 on the wiring substrate 110 of the waveguide-mounted substrate 100 shown in FIG. 11 will be described.
  • the wiring substrate 110 is prepared, and a lower clad 21 is formed on the surface of a solder resist (not shown) of the wiring substrate 110.
  • the lower clad 21 is formed, for example, by thermocompression bonding a film-shaped constituent material of the lower clad 21 to the wiring substrate 110 or by applying a resin composition by spin coating to form a film.
  • a constituent material of the lower clad 21, such as PMMA, is formed into a film and thermocompression bonded to the wiring substrate 110.
  • the core 3 is formed into the desired shape in plan view.
  • the core 3 can be formed by any method.
  • the core 3 is formed using photolithography technology. That is, a photosensitive layer made of the core 3's constituent material, such as PMMA, is formed on the entire surface of the lower cladding 21.
  • the core 3's constituent material is applied by spin coating to form a film made of the core 3's constituent material.
  • the core 3's constituent material may be formed into a film and thermocompressed onto the surface of the lower cladding 21.
  • a core 3 constituent material having a higher refractive index than the lower cladding 21 may be applied, or a film-like material having a higher refractive index than the lower cladding 21 may be thermocompressed.
  • the layer made of the material that makes up the core 3 on the lower cladding 21 is patterned, and the desired number of cores 3 having the desired shape are formed.
  • rounded corners 30 can be formed by using an exposure mask in which the aperture ratio of the corresponding portion of the exposure mask gradually changes so that the amount of light reaching the portion corresponding to the corner 30 gradually changes.
  • an exposure mask in which the aperture ratio of the corresponding portion of the exposure mask gradually changes so that the amount of light reaching the portion corresponding to the side surface 35 of the core 3 gradually changes it is possible to form a core 3 with a trapezoidal cross-sectional shape as shown in the example of Figure 7.
  • photobleaching and core cutting are examples of methods for forming the core 3 of the desired shape.
  • photobleaching a layer having a higher refractive index than the lower cladding 21 and formed on the entire surface of the lower cladding 21 is irradiated with ultraviolet light or the like in the unmasked area using a mask that shields the area where the core 3 will be formed.
  • the core 3 is formed by lowering the refractive index of the irradiated area.
  • core cutting a layer having a higher refractive index than the lower cladding 21 and formed on the entire surface of the lower cladding 21 is cut into the desired shape using laser light or the like, thereby forming the core 3 of the desired shape.
  • the core 3 may be formed by such photobleaching or core cutting. In particular, using cutting processing can make it easier to round the corners 30 of the core 3.
  • the upper cladding 22 is formed on the core 3 and lower cladding 21.
  • the constituent material of the upper cladding 22, such as PMMA is spin-coated onto the lower cladding 21 and core 3 to form a film made of the constituent material of the upper cladding 22.
  • the constituent material of the upper cladding 22, such as PMMA may be formed into a film and then thermocompressed.
  • the upper cladding 22 is integrated with, or at least closely adhered to, the lower cladding 21, thereby forming the cladding 2 that surrounds the core 3.
  • the portion of the upper cladding 22 covering the portion of the core 3 that corresponds to the exposed core portion is removed.
  • the portion of the upper cladding 22 on the exposed core side is removed over the entire width of the core 3.
  • part of the core 3 is exposed from the cladding 2, thereby providing the core 3a in the exposed core portion.
  • an upper cladding non-forming region 1a and an upper cladding forming region 1b are provided.
  • the portion of the upper cladding 22 to be removed is removed using photolithography.
  • the portion of the upper cladding 22 to be removed may also be removed by laser processing, and the removal method is not limited to these methods.
  • the corners 30 (see Figure 15D) of the core 3a that are exposed in response to the removal of the portion of the upper cladding 22 to be removed may be rounded.
  • the corners 30 of the core 3a in the exposed core portion may be rounded by appropriately selecting exposure conditions using photolithography, or by machining after removing the corresponding portion of the upper cladding 22.
  • the film that is the constituent material of the upper clad 22 may be thermocompressed so that the core 3a in the core exposed portion is not covered.
  • an optical waveguide 1 in which the corners 30 of the core 3a in the core exposed portion are rounded is completed on the wiring substrate 110, as shown in Figure 15D.
  • Figure 15D shows a cross section taken along line XVD-XVD in Figure 15C.
  • a support plate (not shown) may be prepared and the optical waveguide formed on the support plate.
  • the support plate is preferably formed of a material with higher rigidity than the optical waveguide to be manufactured.
  • the support plate may also be formed of a material with a lower thermal expansion coefficient than the optical waveguide to be manufactured. This may suppress displacement of the optical waveguide due to temperature changes.
  • materials for the support plate include glasses such as soda-lime glass, borosilicate glass, and quartz glass; various metals such as tungsten, titanium, and molybdenum; and various ceramics such as alumina, silicon nitride, and silicon oxide.
  • the support plate supports the optical waveguide during manufacturing and provides it with appropriate rigidity.
  • the support plate is removed after defining the upper cladding-free region 1a as shown in Figure 15C. Removing the support plate completes the single optical waveguide 1.
  • the support plate can be removed by any method. For example, if the support plate and lower cladding 21 are bonded with an adhesive layer (not shown) made of a thermoplastic adhesive, the optical waveguide with the support plate is heated until the adhesive strength of the adhesive is reduced, and then the support plate is peeled off from the lower cladding 21. Note that the manufactured optical waveguide may be used with the support plate still attached after completion.
  • the waveguide mount substrate 100 ⁇ is manufactured by forming a wiring substrate 110 ⁇ by sequentially forming a conductor layer 43, an insulating layer 52, a conductor layer 42, an insulating layer 51, and a conductor layer 41, and then forming the optical waveguides 101a and 101b on the wiring substrate 110 ⁇ .
  • Each optical waveguide may be separately manufactured on a support plate (not shown) and then disposed on the wiring substrate 110 ⁇ after removing the support plate or with the support plate still attached.
  • the conductor layer 43 is formed on a support substrate (not shown), such as a double-sided copper-clad laminate, using a semi-additive method, for example.
  • a support substrate such as a double-sided copper-clad laminate
  • an insulating layer 52 covering the conductor layer 43 is formed, for example, by laminating and thermocompressing an insulating resin, such as a film-like epoxy resin. Through holes are formed in the insulating layer 52, for example, by irradiating it with carbon dioxide laser light.
  • the conductor layer 42 is formed on the insulating layer 52 using a semi-additive method, for example, and via conductors 7 are formed in the through holes in the insulating layer 52.
  • an insulating layer 51 is formed on the conductor layer 42 and the insulating layer 52 in the same manner as the insulating layer 52.
  • a conductor layer 41 is formed on the insulating layer 51 in the same manner as the conductor layer 42, and via conductors 7 are formed in the insulating layer 51 in the same manner as the via conductors 7 in the insulating layer 52.
  • solder resists 61 and 62 are formed by applying or spraying a photosensitive epoxy resin. Openings are formed in the solder resists 61 and 62 by exposure and development, exposing parts of the conductor layer 41 and the conductor layer 43. As a result, the wiring board 110 ⁇ is completed.
  • optical waveguides 101a and 101b are formed on the surface of wiring board 110 ⁇ using the method described with reference to Figures 15A to 15D.
  • two optical waveguides may be separately manufactured on an optional support plate (not shown).
  • the two manufactured optical waveguides may then be arranged on wiring board 110 ⁇ as optical waveguides 101a and 101b, as shown in Figure 16.
  • any adhesive AH such as a thermosetting, room temperature curing, or photocuring adhesive, is applied to the surface of solder resist 61, and optical waveguides 101a and 101b are mounted thereon. If necessary, the adhesive AH is cured by heating or other means, and each optical waveguide is fixed to wiring board 110 ⁇ .
  • bumps 8 are formed by mounting conductive balls using solder or other means and performing a reflow process. Through the above steps, the waveguide mounting substrate 100 ⁇ shown in Figure 12 is completed.
  • optical waveguides 101a and 101b may be manufactured not on solder resist 61 but on an area of the surface of insulating layer 51 where solder resist 61 and conductor layer 41 are not provided, or two separately manufactured optical waveguides may be placed in such an area on the surface of insulating layer 51. Furthermore, optical waveguides 101a and 101b may be placed on wiring board 110 ⁇ while still including the support plate (not shown) used in manufacturing each optical waveguide.
  • the optical waveguides and waveguide-mounted substrates of the embodiments are not limited to those having the structures illustrated in the drawings and the structures, shapes, and materials illustrated in this specification.
  • the waveguide-mounted substrates of the embodiments can have any laminated structure and can include any number of conductor layers and insulating layers.
  • the wiring board constituting the waveguide-mounted substrate of the embodiments may be a build-up wiring board including a core substrate, a multilayer wiring board without a build-up layer, or a double-sided or single-sided wiring board. Bumps and/or via conductors are not necessarily provided.
  • the thickness of the core of the optical waveguide of the embodiments may vary between the core-exposed portion and the core-unexposed portion.
  • the core of the core-unexposed portion may have rounded corners and/or a trapezoidal cross-sectional shape.
  • the optical waveguide of the embodiment can be optically coupled to an optical component with good coupling efficiency.
  • Optical waveguide 100 100 ⁇ , 100 ⁇ Waveguide mounting substrate 110, 110 ⁇ , 110 ⁇ Wiring substrate 1a Upper clad non-forming region 1b Upper clad forming region 2 Clad 21 Lower clad 21a Lower clad 21b of core exposed portion Lower clad 22 of core non-exposed portion Upper clad 3 Core 30 Corner portion 301 First corner portion 302 Second corner portion 3a Core 3b of core exposed portion Core 31 of core non-exposed portion Upper surface 35 of core Side surfaces 41 to 43 of core Conductor layers 51 to 52 Insulating layer R Radius of curvature R1 of rounded portion of corner of core Radius of curvature R2 of rounded portion of first corner of core Radius of curvature ⁇ of rounded portion of second corner of core Angle W1 of inner angle on the lower clad side of trapezoidal cross-sectional shape of core Core width W2 of the exposed core part Core width ⁇ of the non-exposed core part Angle between exposed core parts

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Abstract

実施形態の光導波路(1)は、下部クラッド(21)と、下部クラッド(21)上に形成されているコア(3)と、下部クラッド(21)及びコア(3)の上に形成されている上部クラッド(22)と、を含み、光信号の入射側または出射側のコア(3)の一部が露出している。光導波路(1)は、上部クラッド非形成領域と上部クラッド形成領域からなり、上部クラッド非形成領域には、コア(3)の上面(31)が露出するコア露出部があり、上部クラッド形成領域には、コア(3)の上面(31)が露出しないコア非露出部があり、コア露出部におけるコア(3a)の断面形状の角部(30)は、丸まっている。

Description

光導波路及び導波路搭載基板
 本発明は、光導波路及び導波路搭載基板に関する。
 特許文献1には、ポリマーフィルム上に形成されたポリマー導波路アレイ、及びシリコンチップ上に形成されたシリコン導波路アレイが開示されている。矩形の断面形状を有するポリマー導波路のコアと、シリコン導波路のコアとは、光軸方向の所定距離に渡って重なるように配置されてアディアバティック結合によって光学的に結合されている。
特開2014-81587号公報
 特許文献1に開示のものでは、シリコン導波路が形成されたシリコンチップが、フェースダウン形式でポリマー導波路とアディアバティック結合されている。ポリマー導波路のコア、及びシリコン導波路のコアは、例えば数μm程度の極めて小さな間隔で配置されることがある。そのため、ポリマー導波路のコアには応力が伝わってしまい、ポリマー導波路のコアが変形してしまうことがある。その一例としては、使用中の発熱による熱応力が発生し、その応力がポリマー導波路のコアに伝わり、ポリマー導波路のコアに変形が生じることが考えられる。また、シリコン導波路を実装させる際に、ポリマー導波路のコアに接触し、その力がポリマー導波路のコアに伝わり、ポリマー導波路のコアに変形が生じることも考えられる。コアの変形は、ポリマー導波路とシリコン導波路との光学的な結合の効率を低下させると推察される。
 本発明の光導波路は、下部クラッドと、前記下部クラッド上に形成されているコアと、前記下部クラッド及び前記コアの上に形成されている上部クラッドと、を含んでいる。光信号の入射側または出射側の前記コアの一部が露出している。そして、前記光導波路は、上部クラッド非形成領域と上部クラッド形成領域からなり、前記上部クラッド非形成領域には、コアの上面が露出するコア露出部があり、前記上部クラッド形成領域には、コアの上面が露出しないコア非露出部があり、前記コア露出部における前記コアの断面形状の角部は、丸まっている。
 本発明の導波路搭載基板は、絶縁層及び前記絶縁層の上に積層されている導体層を含む配線基板と、前記配線基板の上に配置されている上記光導波路と、を含んでいる。
本発明の実施形態の光導波路の一例を示す平面図。 図1の例の光導波路のII-II線での断面図。 図1の例の光導波路のIII-III線での断面図。 図1の例の光導波路のIV-IV線での断面図。 実施形態の光導波路におけるコア露出部のコアの断面の拡大図。 実施形態の光導波路におけるコアの丸まっている部分の長さの測定方法を示す図。 実施形態の光導波路のコア露出部のコアの形状の第1変形例を示す断面図。 図7の第1変形例のコアの丸まっている部分の長さ及び内角の角度の測定方法を示す図。 実施形態の光導波路のコア露出部のコアの形状の第2変形例を示す断面図。 実施形態の光導波路のコア露出部のコアの形状の第3変形例を示す平面図。 本発明の第1実施形態の導波路搭載基板の一例を示す断面図。 本発明の第2実施形態の導波路搭載基板の一例を示す断面図。 本発明の第2実施形態の導波路搭載基板の一例を示す平面図。 本発明の実施形態の導波路搭載基板の変形例を示す平面図。 実施形態の光導波路の製造工程の一例を示す平面図。 実施形態の光導波路の製造工程の一例を示す正面図。 実施形態の光導波路の製造工程の一例を示す正面図。 図15Cの例の光導波路のXVD-XVD線での断面図。 実施形態の導波路搭載基板の製造工程の一例を示す断面図。
 本発明の実施形態の光導波路及び導波路搭載基板が図面を参照しながら説明される。以下の説明で参照される各図面では、開示される実施形態が理解され易いように特定の部分が拡大して描かれていることがある。従って、大きさや長さに関して、各構成要素が正確な比率で描かれていない場合がある。
<実施形態の光導波路の構造>
 図1には、一実施形態の光導波路の一例である光導波路1の平面図が示されている。図2には、図1の光導波路1のII-II線での断面が示されている。図3には、図1の光導波路1のIII-III線での断面が示されており、図4には、図1の光導波路1のIV-IV線での断面が示されている。なお、図1などに例示の光導波路1は実施形態の光導波路の一例に過ぎない。実施形態の光導波路の構造は、図1などの各図面に示される構造に限定されない。
 図1~図4に示されるように、実施形態の光導波路1は、光信号を伝えるコア3、及びコア3を囲むクラッド2を含んでいる。クラッド2は、下部クラッド21と上部クラッド22とによって構成されている。コア3は、下部クラッド21の上に形成されている。上部クラッド22は、下部クラッド21及びコア3の上に形成されている。すなわち、光導波路1において下部クラッド21、上部クラッド22、及びコア3は、下部クラッド21、コア3、上部クラッド22の順で形成されている。
 コア3は、クラッド2とコア3との形成方向に沿う方向を向く上面31、及び上面31の反対面である下面32を有している。なお、クラッド2とコア3との形成方向は、以下では「Z方向」とも称される。上面31は、Z方向に沿う2つの向きのうちのいずれを向く面であってもよい。光導波路1では、図2に示されるように、コア3の上面31は+Z方向を向く表面であり、下面32は-Z方向を向く表面である。以下では、光導波路1において下部クラッド21側は「下側」又は単に「下」とも称され、上部クラッド22側は「上側」又は単に「上」とも称される。
 下部クラッド21は、コア3の下面32側に位置していて下面32と接している。上部クラッド22は、コア3の上面31側に位置していて上面31と接している。上部クラッド22は、コア3の上面31を覆っている。上部クラッド22は、下部クラッド21の上面211も覆っている。光導波路1では、図4に示されるように、上部クラッド22はコア3の側面35も覆っている。側面35は、上面31と下面32とを繋いでいる表面のうちのコア3が延びる方向に沿っている面である。
 図1及び図2の光導波路1においてコア3は、+X方向及び-X方向に沿って延びている。コア3を伝播する光信号は+X方向又は-X方向に伝播する。以下では、光信号の伝播方向は、+X方向と-X方向とを総称して単に「X方向」とも称される。光導波路1は、対向する2つの端部である一端11及び他端12を有している。一端11と他端12とはX方向において対向している。光導波路1では、一端11又は他端12に光信号が入射し、他端12又は一端11から光信号が出射する。一端11側に光信号が入射するときは、他端12側から光信号が出射する。他端12側に光信号が入射するときは一端11側から光信号が出射する。
 従って光導波路1では、一端11に光信号が入射することがあり、一端11から光信号が出射することもある。同様に、他端12に光信号が入射することがあり、他端12から光信号が出射することもある。すなわち、一端11及び他端12の両方が、光導波路1において、光信号の入射側又は出射側である。光導波路1では、光信号の入射側又は出射側である一端11側のコア3の一部が露出している。さらに、光信号の入射側又は出射側である他端12側のコア3の一部が露出している。このように光導波路1では、コア3の一部が、一端11側及び他端12側の両方で露出している。図2及び図3に示されるように、一端11では、コア3の上面31、X方向におけるコア3の一つの端面33、及び側面35が、クラッド2から露出している。そして他端12では、図1及び図2に示されるように、X方向におけるコア3のもう一つの端面であって端面33と反対側の端面34がクラッド2から露出している。
 図1及び図2に示されるように、光導波路1は、平面視において上部クラッド22が形成されていない領域である上部クラッド非形成領域1aと、平面視において上部クラッド22が形成されている領域である上部クラッド形成領域1bとによって構成されている。すなわち、光導波路1は、上部クラッド非形成領域1aと上部クラッド形成領域1bからなる。光導波路1には、上部クラッド非形成領域1aに隣接する上部クラッド形成領域1bがあり、上部クラッド形成領域1bは、上部クラッド非形成領域1aの他端12側に配置されている。光導波路1のように、上部クラッド非形成領域1aの他端12側の全てが上部クラッド形成領域1bであってもよい。平面視で上部クラッド非形成領域1aにおいて、コア3の上面31、及び下部クラッド21の上面211が露出している。図1の例では、上部クラッド非形成領域1aにおいて、コア3の側面35も露出している。なお「平面視」は、Z方向に沿う視線で対象物を見ることを意味している。
 光導波路1において、上部クラッド非形成領域1aは、コア3の上面31が露出するコア露出部であり、上部クラッド形成領域1bは、コア3の上面31が露出しないコア非露出部である。光導波路1のコア露出部は、一端11側に設けられている。また、光導波路1のコア非露出部は、他端12側に設けられている。なお、コア3は、コア3aとコア3bからなり、コア3aがコア露出部に配置されており、コア3bがコア非露出部に配置されている。下部クラッド21は、下部クラッド21aと下部クラッド21bからなり、下部クラッド21aがコア露出部に配置されており、下部クラッド21bがコア非露出部に配置されている。コア露出部のコア3aは、コア3における光導波路1の一端11側の一部である。コア非露出部のコア3bは、コア3における光導波路1の他端12側の一部である。
 なお、実施形態の光導波路において上部クラッド非形成領域1aは、光導波路の両端に設けられていてもよい。いいかえると、実施形態の光導波路の両端にコア露出部が設けられることがある。すなわち、X方向において2つの上部クラッド非形成領域1aの間に上部クラッド形成領域1bが配置されていてもよい。実施形態の光導波路において上部クラッド非形成領域1aは、光導波路の少なくとも一端に設けられる。例えば上部クラッド非形成領域1aは、図1の一端11及び/又は他端12に設けられる。そのため、コア露出部も光導波路の少なくとも一端に配置される。
 光導波路1を形成するコア3及びクラッド2は、任意の透光性の材料で形成される。光導波路1は、例えば、有機材料、無機材料、又は、無機ポリマーのような有機材料と無機材料とを含む混成材料によって構成することができる。有機材料として、ポリメチルメタクリレート(PMMA)などのアクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリエーテル系樹脂、及びエポキシ系樹脂などが例示され、無機材料として、石英ガラスやシリコンなどが例示される。有機材料で構成される光導波路1は、軽量で、且つ高い靭性を有し、且つ、柔軟性を有することができる。
 コア3及びクラッド2は、互いに異なる材料で構成されてもよく、互いに同じ系統の材料で構成されていてもよい。しかし、コア3には、コア3とクラッド2との界面での光信号の全反射が可能なように、クラッド2に用いられる材料よりも高い屈折率を有する材料が用いられる。コア3及びクラッド2は、同一の屈折率を有する材料で形成された後に、適切な処理を受けて互いの屈折率を異ならせていてもよい。すなわち光導波路1は、一例として、フォトリソやフォトブリーチ法と呼ばれる形成方法を用いて形成されてもよい。光導波路1は、製造工程中の光導波路1を支持する支持体上で形成された後、その支持体から分離されて用いられてもよく、支持体と共に用いられてもよい。なお、配線基板上に、光導波路1を配置してもよい。この場合、配線基板上で光導波路1を形成してもよいし、予め光導波路1を形成したものを配線基板上に載せてもよい。
 コア3の厚みは、特に限定されないが、1μm以上、20μm以下であり、好ましくは3μm以上、10μm以下である。なお、コア3の厚みは、Z方向における3点で測長した値の平均値で決定される。
 下部クラッド21の厚みは、特に限定されないが、5μm以上、100μm以下であり、10μm以上、50μm以下であることが好ましい。上部クラッド22の厚みは、特に限定されないが、5μm以上、100μm以下であり、10μm以上、50μm以下であることが好ましい。なお、下部クラッド21の厚み、及び、上部クラッド22の厚みは、Z方向における3点で測長した値の平均値で決定される。
 コア3は、光導波路1の使用時には、一端11及び他端12において、光電変換素子を含む半導体装置のような光電変換部品、及び/又は、光ファイバや光コネクタのような導波路の外部と接続するコネクタ部材などの光学部品と光学的に結合される。すなわち、コア3とこれら光学部品との間で光信号の送受が可能な位置関係を有するように、各光学部品に対してコア3が位置付けられる。なお「光学的に結合される」は、以下では「光結合される」とも称される。
 図1~図3には、一端11においてコア3と光結合される光学部品の例として、光電変換素子(図示せず)を備える部品E1が二点鎖線で示されている。光導波路1の使用時には、部品E1と、光導波路1において平面視で部品E1と重なっている部分との間の領域は、好ましくは、光学的に透明な任意の透過樹脂TRで充填される。透過樹脂TRによって、部品E1と光導波路1との間の空間が、空気よりも適切な屈折率に調整される。
 コア露出部3aにおけるコア3の長さL1は、特に限定されないが、好ましくは、100μm以上、3000μm以下であり、より好ましくは、100μm以上、2500μm以下である。コア露出部3aがこの範囲の長さを有していると、コア露出部3aにおいて光結合される部品E1のような光学部品の選択の自由度が高いと考えられる。また、X方向における光学部品と光導波路1との位置合わせにおいても必要十分な許容範囲が得られると考えられる。
 部品E1は、部品E1に光信号が入射する部分又は部品E1から光信号が出射する部分である光学端子E1aを含んでいる。光学端子E1aにおいて部品E1がコア3と光結合される。他端12からコア3を伝播してきた光信号は、一端11で光学端子E1aを介して部品E1内に入る。一方、部品E1の光学端子E1aから出射した光信号は、一端11においてコア3に入って、コア3内を伝播して他端12から出射する。
 光導波路1のコア露出部3aは、部品E1の光学端子E1aと重ね合わされて、光信号の受け渡しを行う部分である。図1~図3の例では、コア3は、光導波路1の一端11においてコア露出部3aの上面31と部品E1の光学端子E1aとが対向してアディアバティック結合するように、位置づけられている。すなわち、コア3内を一端11に向かって伝播してきた光信号の一部は、エバネッセント光として、上面31からコア3の外部に漏出して、部品E1の光学端子E1aに入射する。上面31は、クラッド2を介さずに部品E1の光学端子E1aと対向しているため、効率の高い光結合が実現されると考えられる。
 光導波路1は、並列する4つのコア3を有している。実施形態の光導波路1は、4つに限らず1以上の任意の数のコア3を有することができる。例えば、コア3の数は、2以上、128以下の範囲の数である。複数のコア3が備えられる場合、コア3の配置ピッチP1は、特に限定されないが、例えば、10μm以上、300μm以下であり、20μm以上、250μm以下であることが好ましい。なお、複数のコア3の配置ピッチP1は、これらの数値例に限定されない。複数のコア3の配置ピッチP1は、図1の例では、一端11と他端12との間で一定である。コア3の配置ピッチP1は、一端11から他端12までの間で変化していてもよい。コア3の配置ピッチP1は、隣り合う二つのコア3のうちの一方のコア3の中心と他方のコア3の中心との距離である。
 光導波路1のコア露出部におけるコア3aは、幅W1を有している。光導波路1のコア非露出部におけるコア3bは、幅W2を有している。図1などに示される光導波路1では、幅W1と幅W2とは略等しい。すなわち、光導波路1のコア3は、光導波路1の一端11から他端12まで、略一定の幅を有している。幅W1と幅W2は、W1=W2の関係を有していてもよい。しかし、実施形態の光導波路では、後に参照する図10の光導波路1aのように、コア露出部におけるコア3aの幅とコア非露出部におけるコア3bの幅とが異なっていてもよい。
 なお、幅W1及び幅W2のようなコア3の「幅」は、図2においてX方向であるコア3内を伝播する光信号の伝播方向、及び光導波路1の積層方向であるZ方向と直交する方向におけるコア3の長さである。コア3の幅に沿う方向は以下では+Y方向又は-Y方向(図1参照)とも称される。+Y方向と-Y方向は総称して単に「Y方向」とも称される。なお、コア3がその途中で曲がっている場合には、コア3内の光信号の伝播方向は一定ではなくコア3内の位置に応じて変化する。そのため、コア3の幅が沿う方向は、コア3の一端から他端までの間で変化することがある。
 実施形態の光導波路では、図3に示されるように、コア露出部におけるコア3aの断面形状の角部30は丸まっている。角部30は、コア露出部において露出しているコア3aの上面31とコア3aの側面35を繋いでいる部分である。コア露出部においてコア3aの角部30が丸まっている。コア3aの角部30が丸まっているので、例えば使用中の発熱や外部の光学部品との接触によって発生した応力がコア3aに伝播しても、その応力が分散されると考えられる。その結果、コア3aの変形が抑制されることがある。また、部品E1の光学端子E1aの直ぐ近くへのコア露出部の配置に起因するコア3a内の応力が緩和されることがある。その結果、コア3aの変形が抑制されることがある。なお、図4に示されるように、コア非露出部では、コア3bの角部30は丸まっていない。しかし、実施形態の光導波路では、コア非露出部においてコア3bの角部30が丸まっていてもよい。
<コア露出部でのコアの角部の形状>
 図5及び図6を参照して、コア露出部におけるコア3aの角部30の形状が説明される。図5には、実施形態の光導波路のコア露出部におけるコアの断面形状の例として、図3のV部の拡大図が示されている。図6は、実施形態の光導波路におけるコアの角部の丸まっている部分の長さの測定方法を示す模式図である。
 図5に示されるように、光導波路1のコア露出部におけるコア3aの断面形状において、コア3aの上面31とコア3aの側面35とを繋ぐ角部30は丸まっている。コア露出部におけるコア3aは、上面31と側面35との境界部分において角張っていない。コア3aの上面31とコア3aの側面35とは、任意の幅を上面31と側面35との間に有していてコア3a内の光信号の伝播方向に沿って延びる帯状の曲面を介して繋がっているということができる。そのため、図5に示されるコア3aの断面においても、上面31を示す直線と側面35を示す直線との境界部分は角張っていない。すなわち、図5に示される断面において上面31を示す直線と側面35を示す直線は、直接接しておらず、円弧状の曲線を介して繋がっている。
 換言すると、コア露出部におけるコア3aは、上面31と側面35とが特定の角度をなして接する接線を有していない。そのため、図5において、コア3aの上面31を示す直線と側面35を示す直線とが特定の角度で交わる交点、又は、上面31を示す直線と側面35を示す直線とが特定の角度をなして接する接点は存在しない。すなわち、コア露出部におけるコア3aの断面において、上面31と側面35との間に頂点は存在しない。例えばコア露出部におけるコア3aの角部30の形状は、特定の曲率のR面取りによって得られる形状であってもよい。
 コア露出部におけるコア3aの角部30が丸まっていることにより得られる利点が、以下に説明される。図1~図3及び図5に示されるように、光導波路1の使用時には、コア露出部におけるコア3aは、部品E1の光学端子E1aと対向するように配置される。そして、効率的な光結合のためには、コア露出部におけるコア3aは、部品E1の光学端子E1aと極めて近接して配置される。例えば、コア露出部におけるコア3aと部品E1の光学端子E1aとは、設計上、僅かに3μm程度の間隔を空けることを意図して配置されることもある。部品E1には、使用中に発熱する素子が含まれていることがある。その場合に部品E1の光学端子E1aと光導波路1のコア3とが近接していると、使用中の発熱による部品E1の膨張又は収縮に起因する応力がコア3に伝わることも考えられる。また、部品E1の配置及び/又は光導波路1の配置の際に、部品E1の光学端子E1aと光導波路1のコア3aとが接触してしまうことがある。そのため、部品E1の光学端子E1aと光導波路1のコア3aとが接触したまま、光導波路1が使用されることも考えられる。そのような部品E1の光学端子E1aと光導波路1のコア3aとの接触は、接触部に応力を生じさせ、その応力がコア3aに伝わることがある。
 このようにコアへの応力の伝達がある場合に、コアの断面における角部が上記特許文献1に記載の従来のコアの矩形の断面形状のように角張っていると、伝達された応力が角に集中されることでコアに変形が生じることがある。これに対して実施形態の光導波路では、伝達された応力が角に集中されにくいので、コア3aの角部30が角張らずに丸まっているので、コア3aの変形が抑制される。すなわち、部品E1との接触や部品E1の発熱によってコア3aに応力が伝わっても、その応力は、コア露出部におけるコア3aの断面の角部30が丸まっているので、角部30に応力が集中することなく、角部30以外の部分にも分散され易い。そのため、部品E1との接触や部品E1の発熱に起因する応力によるコア3aの変形が抑制されると考えられる。コア3aの変形が抑制されるので、実施形態の光導波路によれば、コア3aと部品E1の光学端子E1aとが良好な効率で光学的に結合することができると考えられる。
 さらに、光導波路1では、コア露出部におけるコア3aの角部30が丸まっているので、透過樹脂TRによる光導波路1と部品E1との間の領域での樹脂の充填性が安定することがある。すなわち、透過樹脂TRによる光導波路1と部品E1との間の領域の樹脂の充填は、通常、光導波路1及び部品E1が、僅かな間隔を空けて所定の位置に配置された後に行われる。そして、樹脂の充填は、図5に矢印A1で示される向きで透明樹脂TRを光導波路1と部品E1との間の領域に浸透させることによって行われることがある。透過樹脂TRの充填の際に、従来の光導波路のようにコアの断面形状の角部が角張っていると、透過樹脂TRが光導波路と部品との間の領域に浸透し難くなると考えられる。透過樹脂TRが浸透されないと、透過樹脂TR内にボイド等の未充填部が形成されることがある。透過樹脂TR内にボイド等の未充填部が存在すると、その未充填部で熱の膨張や収縮を引き起こし、配線基板の信頼性が確保されにくくなるとも考えられる。
 これに対して、実施形態の光導波路では、コア3aの角部30が角張らずに丸まっているので、透過樹脂TRの浸透がコア3aによって阻害され難い。そのため、光導波路1と部品E1との間の領域が、透過樹脂TRで、ボイドなどの未充填部を含まずに十分に充填され易いと考えられる。従って、本実施形態によれば、光導波路1と部品E1とが、透過樹脂TRで充填された適切な屈折率を有する領域を介して対向することができる。すなわち、コア3aと部品E1の光学端子E1aとを、良好に光結合させることができると考えられる。また、透過樹脂TR内にボイド等の未充填部が形成されないので、配線基板の信頼性が確保されると考えられる。
 実施形態の光導波路1において、コア3aの断面形状の角部30における丸まっている部分のRは、好ましくは、1.5μm以上、4.5μm以下である。すなわち、角部30の丸まっている部分のRは、下記式1の関係を満たしていてもよい。
 1.5μm≦R≦4.5μm ・・・(式1)
 ここで、角部30の丸まっている部分のRは、図5に示されるように、コア3aの断面形状において角部30の丸まっている部分の曲率半径である。
 コア3aの角部30の丸まっている部分が1.5μm以上のRを有していると、コア3aに伝わる応力を分散させるという上記の効果が得られ、コア3aの変形に対する意図した抑制効果が得られると推察される。また、コア3aの角部30の丸まっている部分が4.5μm以下のRを有していると、コア3aの上面31において、部品E1の光学端子E1aと正対する領域が、良好な光結合のために必要とされる大きさで確保され易いと考えられる。コア3aの断面形状において2つの角部30の丸まっている部分のRは、互いに等しくてもよく、異なっていてもよい。
 また、実施形態の光導波路1において、コア3aの断面形状の角部30における丸まっている部分のRは、より好ましくは、2.0μm以上、3.5μm以下である。すなわち、角部30の丸まっている部分のRは、下記式2の関係を満たしていてもよい。
 2.0μm≦R≦3.5μm ・・・(式2)
 コア3aの角部30の丸まっている部分が2.0μm以上のRを有していると、コア3aに伝わる応力を分散させるという上記の効果が得られ、コア3aの変形に対する意図した抑制効果が得られると推察される。また、コア3aの角部30の丸まっている部分が3.5μm以下のRを有していると、コア3aの上面31において、部品E1の光学端子E1aと正対する領域が、良好な光結合のために必要とされる大きさで確保され易いと考えられる。コア3aの断面形状において2つの角部30の丸まっている部分のRは、互いに等しくてもよく、異なっていてもよい。さらに、コア3aの断面形状の角部30における丸まっている部分のRが式2の範囲にあると、形成されたコア3aの形状が安定しやすくなるのである。
 図6を参照して、コア3aの断面形状の角部30における丸まっている部分のRの測定方法が説明される。図6には、実施形態の光導波路のコア露出部でのコア3aの断面における角部30の走査電子顕微鏡(SEM ×5000)による観察画像が模式的に示されている。角部30の丸まっている部分のRの測定では、1000倍の倍率でSEMにより撮像された図6に示されるような角部30の観察画像上で、コア3aの上面31に重なって延びる仮想直線IS1、及び、コア3aの側面35と重なって延びる仮想直線IS2が設定される。さらに、仮想直線IS1と上面31とが分離を始める点PS1と、仮想直線IS2と側面35とが分離を始める点PS2とを結ぶ仮想線分IS3が設定される。また、角部30の輪郭において仮想線分IS3から最も遠ざかっている頂点PS3と仮想線分IS3とを結ぶ、仮想線分IS3に対して垂直な仮想線分IS4が想定される。そして、仮想線分IS3の長さLと、仮想線分IS4の長さHとが、SEMによって測長される。角部30の丸まっている部分のRは、次の式Aによって求められる。
 R=((L/2)2+H2)/(2×H) ・・・(式A)
なお、実施形態の一例として、コア3aの幅:5μm、コア3aの厚み:5μm、コア3aの一方の角部30の丸まっている部分のR(R1):2.31μm、コア3aの他方の角部30の丸まっている部分のR(R2):2.21μm、コア3の配置ピッチ:50μm、下部クラッド21の厚み:30μm、上部クラッド22の厚み:20μm、コア露出部におけるコア3aの長さL1:2000μmである。
<コア露出部のコアの形状の第1変形例>
 図7には、実施形態の光導波路におけるコア露出部におけるコア3aの断面形状の第1変形例が示されている。図7に示される第1変形例においても、コア露出部におけるコア3aの断面形状の角部30は丸まっている。そして、図7に示されるコア3aの第1変形例の断面形状は台形である。ここでコア3aの断面が有する「台形」の形状は、略平行な一組の対辺と、この一組の対辺の一方に向かって間隔を狭めるもう一組の対辺とで囲まれる形状であればよく、一般的な四角形のような4つの頂点を有さなくてもよい。図7に示されるコア3aが断面形状として有する台形は、コア3aの上面31を示す上底と、コア3aの下面32を示す下底と、コア3aの対向する2つの側面35を示す2つの脚とによって囲まれている。そして、コア3aの対向する2つの側面35同士の間隔は、コア3aの上面31から下面32に近づくほど大きくなっている。すなわち、図7に示されるコア3aの断面は、上面31側ほど、幅Wが小さくなるテーパ形状を有している。
 図7の第1変形例の断面形状を有するコア3を含む実施形態の光導波路1では、コア3aが台形の平面形状を有しているので、前述したように部品E1との接触や部品E1の発熱によってコア3aに応力が伝わっても、コア3aの変形が抑制される。すなわち、コア露出部におけるコア3aの断面形状が、コア3aの下面32側ほど幅Wが大きくなる台形の形状を有しているので、コア3aに応力が伝わっても、その応力は、コア3aの上面31付近に集中せずに下面32側にも効果的に分散され易い。そのため、部品E1との接触や部品E1の発熱に起因する応力によるコア3aの変形が抑制されると考えられる。コア3aの変形が抑制されるので、台形の断面形状を有するコア3aを含む実施形態の光導波路1では、コア3aと部品E1の光学端子E1aとを良好な効率で光結合させることができると考えられる。
 さらに、図7の第1変形例の断面形状を有するコア3を含む実施形態の光導波路1では、コア3aが台形の断面形状を有しているので、透過樹脂TRによる光導波路と部品E1との間の領域での樹脂の充填性が向上することがある。すなわち、透過樹脂TRによる光導波路1と部品E1との間の領域の樹脂の充填は、通常、図7に矢印A1で示される向きで透明樹脂TRを光導波路1と部品E1との間の領域に浸透させることによって行われる。図7の実施形態の光導波路では、コア露出部におけるコア3aの断面形状が、コア3aの上面31側ほど幅Wが小さくなる台形の形状を有しているので、コア3aの側面35付近に供給された透過樹脂TRが、例えば毛細管現象によって、コア3aと部品E1の光学端子E1aとの隙間に浸透し易い。そのため、光導波路1と部品E1との間の領域が、透過樹脂TRで、ボイドなどの未充填部を含まずに十分に充填され易いと考えられる。従って、図7に示される台形の断面形状を有するコア3aを含む実施形態の光導波路1では、光導波路1と部品E1とが、透過樹脂TRで充填された適切な屈折率を有する領域を介して対向することができると考えられる。すなわち、コア3aと部品E1の光学端子E1aとを、良好に光結合させることができると考えられる。
 図7に示されるコア3aは台形の断面形状を有しているので、コア3aの台形の断面形状における下部クラッド21側の2つの内角IAは、90°よりも小さい角度θを有している。コア3aの断面形状における内角IAの角度θは、下記式3の関係を満たしていてもよい。
 80°<θ<90° ・・・(式3)
 コア3aの台形の断面形状における下部クラッド21側の内角IAの角度θが90°よりも小さいと、コア3aに伝わる応力に関する上記の分散効果が得られ、コア3aの変形に対する意図した抑制効果が得られると推察される。また、内角IAの角度θが80°よりも大きいと、コア3aの上面31において、部品E1の光学端子E1aと正対する領域が、良好な光結合のために必要とされる大きさで確保され易いと考えられる。コア3aの断面形状において2つの内角IAの角度θは、互いに等しくてもよく、異なっていてもよい。なお、コア3aの断面形状において内角IAの一つが直角であってもよい。
 図8を参照して、図7に示される第1変形例のコア3の断面形状の内角IAの角度θの測定方法、及び角部30における丸まっている部分のRの測定方法が説明される。図8には、図7に示される第1変形例のコア露出部におけるコア3aの断面における角部30及び内角IAのSEMによる観察画像が模式的に示されている。なお、図8において、角部30と内角IAとの間の部分は省略されている。内角IAの角度θの測定では、1000倍の倍率でSEMにより撮像された図8に示されるような内角IAの観察画像上で、コア3aの側面35に重なって延びる仮想直線IS2、及び、コア3aの底面32と重なって延びる仮想直線IS5が設定される。そして、仮想直線IS2と仮想直線IS5との間の角度が、内角IAの角度θとしてSEM写真によって測定される。
 図7に示されるコア3aの断面形状の第1変形例においても、コア3aの角部30における丸まっている部分のRは、図6を参照して説明された方法と同様の方法で測定される。すなわち、5000倍の倍率でSEMにより撮像された図8に示されるような角部30の観察画像上で、コア3aの上面31に重なって延びる仮想直線IS1、及び、コア3aの側面35と重なって延びる仮想直線IS2が設定される。さらに、仮想直線IS1と上面31とが分離を始める点PS1と、仮想直線IS2と側面35とが分離を始める点PS2とを結ぶ仮想線分IS3が設定される。また、角部30の輪郭において仮想線分IS3から最も遠ざかっている頂点PS3と仮想線分IS3とを結ぶ、仮想線分IS3に対して垂直な仮想線分IS4が設定される。そして、仮想線分IS3の長さLと、仮想線分IS4の長さHとが、SEMによって測長され、角部30の丸まっている部分のRが、次の式Aによって求められる。
 R=((L/2)2+H2)/(2×H) ・・・(式A)
なお、第1変形例の一例として、コア3aの幅:5μm、コア3aの厚み:5μm、コア3aの一方の角部30の丸まっている部分のR(R1):3.07μm、コア3aの他方の角部30の丸まっている部分のR(R2):3.01μm、コア3aの一方の内角IAの角度θ:83.2°、コア3aの他方の内角IAの角度θ:85.2°、下部クラッド21の厚み:30μm、コア3の配置ピッチ:50μm、上部クラッド22の厚み:20μm、コア露出部におけるコア3aの長さ:2000μmである。
 <コア露出部のコアの形状の第2変形例>
 図9には、実施形態の光導波路におけるコア露出部におけるコア3aの断面形状の第2変形例が示されている。図9に示される第2変形例においても、コア露出部におけるコア3aの断面形状の二つの角部30の両方が丸まっている。一方、第2変形例では、コア3aの断面形状の二つの角部30のうちの一方の角部301の丸まっている部分R(R1)と、二つの角部30のうちの他方の角部302の丸まっている部分のR(R2)は、互いに異なっている。
 すなわち、コア露出部におけるコア3aの断面形状の角部30は、コア3aの断面の正面視において、上面31の一端を第1角部301とし、上面31の他端を第2角部302としている。そして、第1角部301の丸まっている部分のR(R1)と第2角部302の丸まっている部分のR(R2)が互いに異なっている。図9に示されるコア3aの断面形状では、第1角部301の丸まっている部分のR(R1)は、第2角部302の丸まっている部分のR(R2)よりも長い。なお、「コア3aの断面の正面視」は、コア3aの断面に垂直な視線でコア3aの断面を見ることを意味している。
 第2変形例のように、第1角部301と第2角部302で丸まっている部分の長さが異なっていても、丸まっている部分が長い方の角部30では、コア3aに伝わる応力が集中しないので、角部30以外の部分に分散され易いと考えられる。そして、丸まっている部分が短い方の角部30では、上面31において部品E1の光学端子E1a(図3参照)との正対が可能な領域を確保することができると考えられる。従って、コア3aの変形の抑制と、部品1との良好な光結合に寄与する領域の十分な確保の両方を実現できることがある。なお、丸まっている部分が長い方の角部30側から透過樹脂TR(図3参照)を供給することによって、透過樹脂TRをコア3aと部品E1との間の領域に良好に浸透させることができると考えられる。
 また、図9の第2変形例においても、図7の第1変形例と同様に、コア3aの断面形状は台形である。そのため、図9の第2変形例においても、コア3aの台形の断面形状における下部クラッド21側の2つの内角IAは、90°よりも小さい角度を有している。ここで、コア3aの台形の断面形状において、下部クラッド21側の2つの内角IAの角度は、互いに異なっている。すなわち、コア3aの台形の断面形状は、コア3aの断面の正面視において、下面32の一端に第1内角IA1を有し、下面32の他端に第2内角IA2を有している。そして、第1内角IA1の角度θ1と第2内角IA2の角度θ2が、互いに異なっている。図9に示されるコア3aの断面形状では、第1内角IA1の角度θ1は第2内角IA2の角度θ2よりも小さい。すなわち、下面32との間に第1内角IA1を有するコア3aの側面35は、下面32との間に第2内角IA2を有するコア3aの側面35よりも大きく、コア3aの内部に向かって傾斜している。
 図9の第2変形例のように、第1内角IA1の角度と第2内角IA2の角度とが互いに異なっていても、より小さい角度を有する内角IAに繋がっている角部30では、コア3aに伝わる応力が集中しないので、角部30以外の部分に分散され易いと考えられる。そして、より大きい角度を有する内角IAに繋がっている角部30では、上面31において部品E1の光学端子E1a(図3参照)との正対が可能な領域を確保することができると考えられる。従って、コア3aの変形の抑制と、部品1との良好な光結合に寄与する領域の十分な確保の両方を実現できることがある。なお、小さい角度を有する内角IA側から透過樹脂TR(図3参照)を供給することによって、透過樹脂TRをコア3aと部品E1との間の領域に良好に浸透させることができると考えられる。
<コア露出部のコアの形状の第3変形例>
 図10を参照して、実施形態の光導波路のコア露出部のコアの形状の第3変形例が説明される。図10には、実施形態の光導波路のコア露出部のコアの形状の第3変形例を含む光導波路1αの平面図が示されている。図10に示されるように、光導波路1αは、図1などの光導波路1と同様に、上部クラッド非形成領域1aと上部クラッド形成領域1bからなり、上部クラッド非形成領域1aには、コア3aの上面が露出するコア露出部がある。また、上部クラッド形成領域1bには、コア3bが露出しないコア非露出部がある。図10の光導波路1αにおいて、図1などの光導波路1の構成要素と同様の機能を有する構成要素には、図1に付されている符号と同じ符号が付されるか適宜省略され、それら同様の構成要素に関する繰り返しとなる説明は省略される。
 光導波路1αでは、コア露出部におけるコア3aの幅W1と、コア非露出部におけるコア3bの幅W2は、互いに異なっている。光導波路1αにおいて、一端11でのコア3の幅W1は、他端12でのコア3の幅W2よりも大きい。そのため、コア露出部におけるコア3aの幅W1と部品E1の光学端子E1aの幅Weとの差は、コア非露出部におけるコア3bの幅W2と光学端子E1aの幅Weとの差よりも大きい。そのため、光導波路1αでは、コア3がコア非露出部におけるコア3bの幅W2と同じ幅をコア露出部でも有している場合と比べて、光学端子E1aのような光学部品の光信号の出入部とコア3aとの位置合わせの際のコア3aの幅に沿う方向の位置ずれの許容範囲が大きい。そのため、光導波路1αでは、光学部品とコア3aとを適切に光結合させるための位置合わせが容易であると考えられる。その結果、光学部品との結合において高い結合効率が得られやすいと考えられる。また、使用中の熱履歴でもコア3aと部品E1のような光学部品との位置ズレによる結合不良が抑制されると考えられる。
 加えて、光導波路1αでは、コア非露出部におけるコア3bが、幅W1よりも小さい幅W2を有しているので、コア非露出部において、所望の伝送モードが実現され易いことがある。例えば、光導波路1αのような導光部材では、コア3のような光路の断面の大きさが、その光路の構成材料と光路を囲むクラッド2のような被覆体の構成材料との屈折率差に応じて選択される。すなわち、各材料の屈折率に応じた適切な大きさの断面を有するコア3を実現することによって、所望の伝送モードで光信号を伝播させることができる。この点に関し、光導波路1αでは、光学部品との高い結合効率のために大きな幅を有するコア露出部におけるコア3aの幅W1で全長に渡ってコア3が形成されるのではなく、コア非露出部におけるコア3bは、幅W1よりも小さい幅W2を有している。そのため、微小なコア断面を必要とするモードでの光伝送が実現され易いと考えられる。例えば、3~10μmのコア径が求められるシングルモードでの光伝送が可能なことがある。
 コア露出部におけるコア3aの幅W1は、一定であってもよいし、コア露出部内のX方向の位置に応じて変化していてもよい。図10の光導波路1αにおいてコア露出部におけるコア3aの幅W1の最大幅(W1m)は、コア非露出部におけるコア3bの幅W2よりも広い。すなわち、光導波路1αでは、コア露出部におけるコア3aの最大幅W1mとコア非露出部におけるコア3bの幅W2は、下記式Bの関係を満たしている。
 W1m>W2 ・・・(式B)
 図10に示されるコア露出部におけるコア3aの形状の第3変形例を含む光導波路1αの各部の寸法の一例が例示される。コア露出部におけるコア3aの幅W1及びコア非露出部におけるコア3bの幅W2は、特に限定されないが、コア露出部におけるコア3aの幅W1とコア非露出部におけるコア3bの幅W2は、以下の式Cの関係を満たしていることが望ましい。
 1.0<(W1/W2)≦3.0 ・・・(式C)
 コア露出部におけるコア3aの幅W1は、特に限定されないが、好ましくは、3μm以上、30μm以下であり、より好ましくは、5μm以上、20μm以下である。コア露出部におけるコア3aがこの程度の範囲の幅を有していると、部品E1のような光学部品との位置合わせの容易化効果が得られ、しかも、光学部品との光結合のための過剰に大きな領域が必要にならないと考えられる。なお、コア非露出部におけるコア3bの幅W2は、例えば、1μm以上、10μm以下であってよい。
 コア3の幅は、X方向における3点で測長した値の平均値で決定される。一例として、コア露出部におけるコア3aのコアの幅は、一端から他端に向かって逓増又は逓減する幅を有していてもよい。コア露出部におけるコア3aの幅が変化する場合、コア露出部におけるコア3aのコアの幅W1は、X方向においてコア露出部内の3点で測長した値の平均値で決定される。コア非露出部におけるコア3bのコアの幅は、一定であってもよいし、変化していてもよい。その一例として、コア非露出部におけるコア3bのコアの幅は、一端から他端に向かって逓増又は逓減する幅を有していてもよい。コア非露出部におけるコア3bの幅が変化する場合、コア非露出部におけるコア3bのコアの幅W2は、X方向においてコア非露出部内の3点で測長した値の平均値で決定される。
 コア露出部におけるコア3aの幅とコア3aの厚みとの比は、特に限定されないが、コア3aの幅:コア3aの厚み=1.0:1.0~4.0:1.0であることが好ましい。コア非露出部におけるコア3bの幅とコア3bの厚みとの比は、特に限定されないが、コア3bの幅:コア3bの厚み=0.9:1.0~1.4:1.0であることが好ましい。
 光導波路1αの各部の寸法の組み合わせの一例は、次の通りである。コア露出部におけるコア3aの幅は10μm、コア3aの厚みは7μmである。コア非露出部におけるコア3bの幅は7μm、コア3bの厚みは7μmである。下部クラッド21の厚みは20μmで、上部クラッド22の厚みは25μmであってよい。なお、ここに例示のコア3の幅、コア3の厚み、及びコア露出部におけるコア3aの長さ、並びに下部クラッド21の厚み及び上部クラッド22の厚みは例示に過ぎず、これらコア3の各部の寸法及び各クラッドの厚みは、ここに例示の数値に限定されない。
 図10の光導波路1αにおいて、コア3は、コア露出部におけるコア3aとコア非露出部におけるコア3bとの間に、コア3aとコア3bとを繋ぐ接続部3cを有している。図10に示されるように、接続部3cは、平面視において、コア3aとコア3bとの間で、上部クラッド非形成領域1aに形成されたコア3の一部を指している。ここで、接続部3Cは、平面視において、テーパを有していてもよく、一定幅の直線で配置されていてもよく、一定幅の直線とテーパとの組合せで配置されていてもよい。接続部3cのコア3のテーパ形状は、コア非露出部におけるコア3bからコア露出部におけるコア3aに向かって、両側で逐次直線的に、又は滑らかに、幅を広げる形状でもよいし、片側だけ逐次直線的に幅を広げる形状でもよいし、両側若しくは片側だけ階段状に逐次幅を広げる形状でもよい。
 接続部3cのコアの幅W3は、コア露出部におけるコア3aのコアの幅W1よりも小さく、かつ、コア非露出部におけるコア3bのコアの幅W2以上である。つまり、コアの幅W1と、W2と、W3とは、以下の式Dの関係を満たしている。
 コアの幅W1>コアの幅W3≧コアの幅W2 ・・・(式D)
 接続部3cのコアの幅W3により、コア露出部におけるコア3aからコア非露出部におけるコア3bに向かう光信号の意図せぬ漏出を抑制すると考えられる。つまり、光導波路1αでは、コア露出部におけるコア3aの幅W1はコア非露出部におけるコア3bの幅W2よりも大きいので、コア3aとコア3bとを繋ぐ接続部3cは、テーパ形状を有することで、コア露出部におけるコア3aからコア非露出部におけるコア3bに向かう光信号の意図せぬ漏出を抑制すると考えられる。なお、接続部3cのコアの幅W3は、特に限定されないが、1μm~30μmであることが好ましい。
 コア3が有するテーパ形状のテーパ率((W1-W2)/L2)は、例えば、1以上、2以下である。なお、L2は、X方向における接続部3cのテーパ形状部分の長さである。接続部3cがこの程度の範囲のテーパ率を有していると、限られた長さの中でコア3からの光信号の漏出を効率良く抑制できることがある。このとき、コア3におけるテーパ形状の形成比率RTは、0.01<RT<0.2であることが好ましく、0.03<RT<0.15であることがより好ましい。なお、テーパ形状の形成比率RTは、コア3の全長に対するテーパ形状の部分の長さの比率である。
 なお、第3変形例の一例として、コア露出部におけるコア3aの幅:10μm、コア非露出部におけるコア3bの幅:5μm、コア3の厚み:5μm、コア3aの一方の角部30の丸まっている部分のR(R1):3.10μm、コア3aの他方の角部30の丸まっている部分のR(R2):3.20μm、コア3aの一方の内角IAの角度θ:81.2°、コア3aの他方の内角IAの角度θ:82.4°、コア3の配置ピッチ:50μm、下部クラッド21の厚み:30μm、上部クラッド22の厚み:20μm、コア露出部におけるコア3aの長さ:2000μmである。
<実施形態の導波路搭載基板の構造>
 次に、実施形態の導波路搭載基板が、図面を参照して説明される。図11には、第1実施形態の導波路搭載基板の一例である導波路搭載基板100の断面図が示されている。なお、図11に示される導波路搭載基板100、並びに、後に参照する図12~図13に示される導波路搭載基板100α、100βは、実施形態の導波路搭載基板の一例に過ぎない。実施形態の導波路搭載基板の積層構造は、図11~図13の導波路搭載基板100、導波路搭載基板100α、又は導波路搭載基板100βの積層構造に限定されない。また、実施形態の導波路搭載基板が有する導体層の層数及び絶縁層の層数は、導波路搭載基板100、導波路搭載基板100α、又は導波路搭載基板100βに含まれる導体層の層数及び絶縁層の層数に限定されない。
 図11に示されるように、導波路搭載基板100は、配線基板110と、配線基板110の上に配置されている光導波路101を含んでいる。配線基板110は、絶縁層、及び絶縁層の上に積層されている導体層を含んでいる。配線基板110は、導体層として導体層41~43を含み、絶縁層として、絶縁層51、52を含んでいる。導波路搭載基板100は、部品E1の実装面である第1面100aと、第1面100aの反対面である第2面100bとを有している。光導波路101は、第1面100aに配置されている。導波路搭載基板100は、第1面100aに、導体層41に含まれる導体パッドである部品実装パッド4を備えている。
 導体層41~43及び絶縁層51、52は、導波路搭載基板100の第2面100b側から第1面100a側に向かって、導体層43、絶縁層52、導体層42、絶縁層51、導体層41の順に積層されている。導体層41と導体層42は、絶縁層51を貫くビア導体7で接続されている。導体層42と導体層43とは絶縁層52を貫くビア導体7で接続されている。配線基板110は、導体層43及び絶縁層52を覆うソルダーレジスト62、及び、導体層41及び絶縁層51を覆うソルダーレジスト61を備えている。配線基板110は、導体層43の各導体パッドに接続されていてソルダーレジスト62から突出するバンプ8も備えている。バンプ8は、半田などの導電体で構成されており、導波路搭載基板100と、第2面100b側に位置する外部の部品(例えば任意の電気機器のマザーボード)との電気的接続及び機械的接続に用いられる。なお、導波路搭載基板100を、バンプ8を配置しないマザーボードとして用いてもよい。
 絶縁層51、52は、例えば、エポキシ樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂(BT樹脂)又はフェノール樹脂などの熱硬化性の絶縁樹脂を用いて形成することができる。絶縁層51、52は、フッ素樹脂、液晶ポリマー(LCP)、フッ化エチレン(PTFE)樹脂、ポリエステル(PE)樹脂、及び変性ポリイミド(MPI)樹脂のような熱可塑性の絶縁樹脂を用いて形成されていてもよい。なお、これら絶縁層の材料として列挙される各樹脂は、各絶縁層を形成可能な材料の例示に過ぎない。各絶縁層は、配線基板110内の導体層同士の間に絶縁性を提供可能な任意の材料で形成することができる。図示されていないが、各絶縁層は、ガラス繊維やアラミド繊維などで形成される補強材からなる芯材を含んでいてもよく、シリカ(SiO2)、アルミナ、又はムライトなどの微粒子からなる無機フィラーを含んでいてもよい。
 ソルダーレジスト61、62は、例えば、感光性を有するエポキシ樹脂やポリイミド樹脂により形成されている。
 導体層41~43、及びビア導体7を構成する導体としては、銅、ニッケル、銀などが例示され、銅、若しくは銅を主材料とする合金を用いることが好ましい。これら各導体は、図11では簡略化されて一層で描かれているが、2以上の膜体を含む多層構造を有していてもよい。例えば、導体層41~43及びビア導体7は、無電解めっき膜、及び電解めっき膜を含む2層構造を有していてもよい。
 ソルダーレジスト61には、開口61aが設けられていて、開口61a内に部品実装パッド4が露出している。ソルダーレジスト61の上に光導波路101が配置されている。図示されていないが、光導波路101は、接着剤のような任意の固定部材で配線基板110の表面に固定されている。
 光導波路101は、先に説明された実施形態の光導波路である。光導波路101は、図1~図5に示される光導波路1であってよく、図10に示される光導波路1αであってもよい。図11には、一例として、図1の光導波路1と同一の光導波路101が示されている。従って、図11の光導波路101は、積層された下部クラッド21、コア3、及び上部クラッド22を含んでいて、上部クラッド非形成領域1a及び上部クラッド形成領域1bを有している。コア3は、一端に、上部クラッド非形成領域1aに露出するコア3aを有し、上部クラッド形成領域1bにコア3bを有している。コア露出部におけるコア3aの断面形状の角部は丸まっている。
 導波路搭載基板100には、部品E1が搭載される。部品E1は、図1などの光導波路1の説明において説明された、光電変換素子などを含む半導体装置のような光学部品である。部品E1は、光学端子E1a、及びボール状の電極E1bを備えている。部品E1としては、フォトダイオードなどの受光素子、並びに、発光ダイオード(LED)、有機発光ダイオード(OLED)、レーザーダイオード(LD)、及び、垂直共振型面発光レーザー(VCSEL)などの発光素子が例示される。部品E1が発光素子である場合、部品E1は、電極E1bに入力される電気信号に基づく光信号を生成し、その光信号を、発光部として機能する光学端子E1aからコア3に向かって出射する。また、部品E1が受光素子である場合、受光部として機能する光学端子E1aから入射する光信号に基づく電気信号が生成されて電極E1bから出力される。
 部品E1は、電極E1bを、例えば半田などを用いて部品実装パッド4に接続することによって、導波路搭載基板100に実装される。図11では、部品E1はフリップチップ実装されている。光学端子E1aと、光導波路101のコア3が有するコア露出部におけるコア3aとが対向するように位置づけられて光結合される。光導波路101のコア露出部におけるコア3aの断面の角部は丸まっている。そのため、部品E1との接触や部品E1の発熱によってコア3aに応力が伝わっても、その応力は、角部に集中することなく、角部以外の部分にも分散され易い。
 従って、部品E1との接触や部品E1の発熱に起因する応力によるコア3aの変形が抑制されると考えられる。コア3aの変形が抑制されるので、コア3aと部品E1の光学端子E1aとが良好な効率で光結合することができる。また、光導波路101と部品E1との間の領域を充填する透過樹脂TRの浸透がコア3aによって阻害され難い。そのため、光導波路101と部品E1との間の領域が、ボイドなどの未充填部を含まずに十分に充填され易い。従って、光導波路101と部品E1とを、適切な屈折率を有する領域を介して対向させることができる。結果として、コア3aと部品E1の光学端子E1aとを、良好に光結合させることができると考えられる。
 図12及び図13には、第2実施形態の導波路搭載基板の一例である導波路搭載基板100αが示されている。図12は、導波路搭載基板100αの断面図を示し、図13は、導波路搭載基板100αの平面図を示している。導波路搭載基板100αは、配線基板110αと、配線基板110αの上に配置されている光導波路101a及び光導波路101bと、を含んでいる。すなわち、導波路搭載基板100αは、2つの光導波路を含んでいる。光導波路101a及び光導波路101bは、図1~図4に示される光導波路1、又は図10に示される光導波路1αのような、先に説明された実施形態の光導波路である。そのため、光導波路101a及び光導波路101bのコア露出部におけるコア3aの断面形状の角部は丸まっている。図12及び図13において光導波路101a及び光導波路101bの各構成要素には、図11において光導波路101の各構成要素に付された符号と同じ符号が付されるか適宜省略され、各構成要素についての繰り返しとなる説明は省略される。
 配線基板110αは、導体層41~43の各導体層に含まれる導体パターン及びビア導体7の配置が、図11の第1実施形態における配線基板110と異なっているだけで、配線基板110と同様の構造を有している。配線基板110αにおいて、図11の第1実施形態における配線基板110の構成要素と同様の機能を有する構成要素には、図11に付されている符号と同じ符号が付されるか、適宜省略され、それらについての繰り返しとなる説明は省略される。
 導波路搭載基板100αの使用時には、部品E11及び部品E12が、導波路搭載基板100αの部品実装面に実装される。導波路搭載基板100αでは、部品E11及び部品E12は、配線基板110αの第1面100aに実装される。部品E11は、光導波路101aのコア3と光結合し、部品E12は、光導波路101bのコア部3と光結合する。部品E11及び部品E12は、図11に示される部品E1と同様に、光電変換素子などを含む半導体装置のような光学部品であり、光学端子E1a及び電極E1bを備えている。
 図12及び図13に示されるように、光導波路101a及び光導波路101bは、光導波路101aのコア露出部におけるコア3aと光導波路101bのコア露出部におけるコア3aが近接するように配置されている。また、光導波路101a及び光導波路101bは、コア露出部側の一端11同士が対向するように配置されている。すなわち、光導波路101aと光導波路101bは、光導波路101aのコア露出部と光導波路101bのコア露出部の間隔G1を、光導波路101aのコア非露出部と光導波路101bのコア非露出部の間隔G2よりも近付けて、配線基板110αの上に配置されている。光導波路101aのコア露出部におけるコア3aと光導波路101bのコア露出部におけるコア3aとが近づけられているので、各光導波路のコア3と光結合する部品E11及び部品E12を、電極E1b同士が近接するように配置することができる。従って部品E11と部品E12との間で、ノイズの干渉などを回避して良好に電気信号を伝送することができると考えられる。
 導波路搭載基板100αにおいて光導波路101a及び光導波路101bは、所定の同一の方向に沿うように配置されている。すなわち、光導波路101aのコア3と光導波路101bのコア3とが所定の同一の方向に沿って配置されている。従って光導波路101aの内部の光信号の伝播方向と光導波路101bの内部の光信号の伝播方向が、直線上に揃っている。そして、光導波路101a及び光導波路101bのコア露出部におけるコア3a同士が対向しているので、光導波路101aのコア露出部は配線基板110αの対向する2つの端部のうちの一端側を向き、光導波路101bのコア露出部は、その2つの端部のうちの他端側を向いている。
 すなわち、光導波路101aと光導波路101bは、平面視で、光導波路の101aのコア露出部におけるコア3aと光導波路101bのコア露出部におけるコア3aとが180°の角度φで向かい合う向きで配置されている。なお、2つのコア露出部におけるコア3aが「角度φで向かい合う」は、一方のコア露出部におけるコア3aが延びる方向と、他方のコア露出部におけるコア3aが延びる方向とが角度φをなしていることを意味している。そのため、導波路搭載基板100αの一端側から他端側まで、適宜に電気的な処理を加えて、最短経路で所望の光信号を伝播させることができると考えられる。すなわち、導波路搭載基板100αの一端側から例えば光導波路101aに光信号が入力されると、その光信号は部品E11を介して電気信号として配線基板110αに出力される。電気信号は配線基板110α上で必要に応じて電気的に処理されたうえで、部品E12で光信号に変換され、その光信号は、導波路搭載基板100αの他端側において光導波路101bから出力される。
 実施形態の導波路搭載基板は、図11の導波路搭載基板100や図12の導波路搭載基板100αのような1つ又は2つの光導波路だけでなく、3つ以上の任意の数の光導波路を含んでいてもよい。図14には、複数の光導波路を含む第2実施形態の導波路搭載基板の変形例である導波路搭載基板100βが示されている。図14の例の導波路搭載基板100βは、図11の実施形態における配線基板110や図12の実施形態における配線基板110αと同様の積層構造を有する配線基板110βと、配線基板110βの上に配置されている光導波路101a、101b、101c、101dを含んでいる。光導波路101a~101dは、図1~図5に示される光導波路1、又は図10に示される光導波路1αのような、先に説明された実施形態の光導波路である。図示されていないが、導波路搭載基板100βの使用時には、図11に示される部品E1と同様の光学部品が、導波路搭載基板100βに実装されて、光導波路101a~101dのコア3と光学的に結合される。
 導波路搭載基板100βでは、光導波路101a~101dは、各光導波路のコア露出部におけるコア3aを互いに近接させて且つ対向させて配線基板110βの表面に配置されている。光導波路101aのコア3aと光導波路101cのコア3aとが一直線上において対向し、光導波路101bのコア3aと光導波路101dのコア3aとが一直線上において対向している。一方、光導波路101aと光導波路101bは、平面視で、光導波路101aのコア3aと光導波路101bのコア3aが90°の角度φaで向かい合う向きで配置されている。同様に、光導波路101bと光導波路101cは、平面視で、光導波路101bのコア3aと光導波路101cのコア3aが90°の角度φbで向かい合う向きで配置されている。同様に、光導波路101cと光導波路101dは、平面視で、光導波路101cのコア3aと光導波路101dのコア3aが90°の角度φcで向かい合う向きで配置されている。そして、光導波路101dと光導波路101aは、平面視で、光導波路101dのコア3aと光導波路101aのコア3aが90°の角度φdで向かい合う向きで配置されている。
 実施形態の導波路搭載基板では、図14の導波路搭載基板100βのように、複数の光導波路は、各光導波路のコア3が個々に固有の異なる方向に沿うように配置されてもよい。また、複数の光導波路は、各光導波路のコア露出部におけるコア3a同士が任意の角度で向かい合うように配置されていてもよい。例えば、複数の光導波路が、各光導波路のコア露出部同士が45°から180°までの任意の角度で向かい合うように配置されていてもよい。導波路搭載基板に対して任意の方向から入力される光信号を、短い経路で、且つ、適宜電気的な処理を加えたうえで、所望の端部から所望の方向に向けて光信号として出力できることがある。
<実施形態の光導波路の製造方法>
 実施形態の光導波路を製造する方法が、図15A~図15Dを参照して説明される。以下では、一例として、図11の導波路搭載基板100の配線基板110上に、図1~図5に示される光導波路1が直接形成される方法が説明される。図15Aに示されるように、配線基板110が用意され、配線基板110のソルダーレジスト(図示せず)の表面上に下部クラッド21が形成される。下部クラッド21は、例えば、フィルム状に成形された下部クラッド21の構成材料を配線基板110に熱圧着することや樹脂組成物をスピンコートで塗布して膜形成することによって形成される。例えばPMMAのような、下部クラッド21の構成材料が、フィルム状に成形されて配線基板110に熱圧着される。
 そして、平面視で所望の形状のコア3が形成される。コア3は、任意の形成方法で形成される。一例として、フォトリソグラフィ技術を用いてコア3が形成される。すなわち、下部クラッド21の表面の全面に、感光性を有していて、例えばPMMAのようなコア3の構成材料からなる層が形成される。一例として、コア3の構成材料がスピンコートで塗布されて、コア3の構成材料からなる膜が形成される。また、コア3の構成材料がフィルム状に成形されて下部クラッド21の表面に熱圧着されてもよい。なお、下部クラッド21よりも高い屈折率を有するコア3の構成材料が塗布されるか、下部クラッド21よりも高い屈折率を有するフィルム状の材料が熱圧着されてもよい。
 そして、形成されるコア3の形状に応じたマスクを通して露光し、現像することによって、下部クラッド21上のコア3の構成材料からなる層がパターニングされ、所望の形状を有する所望の数のコア3が形成される。露光マスクにおいてコア露出部におけるコア3a(図10参照)に対応する部分の開口の幅とコア非露出部におけるコア3b(図10参照)に対応する部分の開口の幅を異ならせることで、図10の光導波路1αのような、コア3bよりも大きな幅を有するコア3a、並びに接続部3cを設けることができる。
 コア3のパターニングの際の露光条件、及びコア3の材料を適切に選択することによって、丸まっている角部30(図5参照)を有するコア3を形成することができる。例えば、角部30に相当する部分への光量が徐々に変化するように露光マスクの対応箇所の開口率を徐々に変化させた露光マスクを用いることで、丸まっている角部30を形成することができる。同様に、コア3の側面35に相当する部分への光量が徐々に変化するように露光マスクの対応箇所の開口率を徐々に変化させた露光マスクを用いることで、図7の例のような台形の断面形状を有するコア3を形成することができる。また、コア3の材料における適度な感光性の選択や、適切な光学系の使用による露光マスクの開口通過後の光の拡散度合の調整でも、丸みのある角部30や台形の断面形状を有するコア3を形成可能なことがある。
 所望の形状のコア3の形成方法としては、フォトリソグラフィ技術による方法以外にも、フォトブリーチング法や、コア切削法が例示される。フォトブリーチング法では、下部クラッド21の表面の全面に形成された、下部クラッド21よりも高い屈折率を有する層に、コア3の形成領域を遮蔽するマスクを用いて、非マスキング領域に紫外光などが照射される。照射された領域の屈折率を低下させることによってコア3が形成される。コア切削法では、下部クラッド21の表面の全面に形成された、下部クラッド21よりも高い屈折率を有する層を、レーザ光などで所望の形状に切削することによって、所望の形状のコア3が形成される。コア3は、このようなフォトブリーチング法やコア切削法によって形成されてもよい。特に切削加工を用いることによって、コア3の角部30を丸めることが容易なことがある。
 図15Bに示されるように、上部クラッド22が、コア3及び下部クラッド21上に形成される。例えば、下部クラッド21の形成と同様に、PMMAのような上部クラッド22の構成材料が下部クラッド21及びコア3にスピンコートで塗布されて、上部クラッド22の構成材料からなる膜が形成される。また、PMMAのような上部クラッド22の構成材料をフィルム状に成形し、熱圧着させてもよい。上部クラッド22が下部クラッド21と一体化するか少なくとも密着することによって、コア3を囲むクラッド2が形成される。
 図15Cに示されるように、上部クラッド22においてコア3のコア露出部に該当する部分を覆っている部分が除去される。例えば、上部クラッド22におけるコア露出部側の部分が、コア3の幅方向の全長に渡って除去される。その結果、コア3の一部がクラッド2から露出することによりコア露出部におけるコア3aが設けられる。また、上部クラッド22の一部が除去されることで、上部クラッド非形成領域1aと上部クラッド形成領域1bが設けられる。
 上部クラッド22の除去される部分は、一例として、フォトリソグラフィ技術を用いて除去される。上部クラッド22の除去される部分は、レーザ加工によって除去されてもよく、除去方法は、これらの方法に限定されない。この上部クラッド22の一部の除去の工程において、上部クラッド22の除去対象部分の除去に応じて露出するコア3aの角部30(図15D参照)が丸められてもよい。例えば、フォトリソグラフィ技術による露光条件の適切な選択や、上部クラッド22の該当部分の除去後の機械加工によって、コア露出部におけるコア3aの角部30が丸められてもよい。図15Aを参照して説明されたコア3のパターニング工程ではなく、上部クラッド22の部分的な除去で露出するコア3aの角部30を丸めることで、コア非露出部におけるコア3bの角部を角張ったままにすることができると考えられる。
 なお、図15Bに示される工程において、コア露出部におけるコア3aが覆われないように、上部クラッド22の構成材料であるフィルムが熱圧着されてもよい。以上の工程を経ることで、図15Dに示されるように、コア露出部におけるコア3aの角部30が丸まっている光導波路1が、配線基板110上で、完成する。図15Dは、図15CのXVD-XVD線での断面を示している。
 なお、配線基板110の代わりに支持板(図示せず)を用意し、支持板上に光導波路を形成してもよい。支持板は、好ましくは、製造される光導波路よりも高い剛性を有する材料で形成される。支持板は、製造される光導波路の熱膨張率よりも低い熱膨張率を有する材料で形成されてもよい。温度変化による光導波路の変位が抑制されることがある。支持板の材料としては、ソーダ石灰ガラス、ホウケイ酸ガラス、及び石英ガラスなどのガラス類、タングステン、チタン、及びモリブデンなどの各種金属、並びに、アルミナ、窒化ケイ素、及び酸化ケイ素などの各種セラミックス、などが例示される。支持板によって、製造中の光導波路が支持されると共に、製造中の光導波路に適切な剛性が付与される。
 製造される光導波路1が支持板のない状態で使用される場合、図15Cに示されるような上部クラッド非形成領域1aの画定後、支持板が除去される。支持板の除去によって、単体の光導波路1が完成する。支持板は任意の方法で除去される。例えば熱可塑性の接着剤からなる接着層(図示せず)で支持板と下部クラッド21とが接着されている場合は、支持板を備えた光導波路が加熱され、接着剤の接着性が低下してから、支持板が下部クラッド21から剥離される。なお、製造される光導波路は、完成後に支持板を備えたまま使用されてもよい。
<実施形態の導波路搭載基板の製造方法>
 図12に示される導波路搭載基板100αを例に、実施形態の導波路搭載基板を製造する方法の一例が説明される。導波路搭載基板100αは、導体層43、絶縁層52、導体層42、絶縁層51、及び導体層41を順に形成することによって配線基板110αを形成し、配線基板110α上に、光導波路101a及び光導波路101bを形成することによって製造される。各光導波路は、支持板(図示せず)の上で別途製造された後、支持板の除去後に、又は支持板を備えたまま、配線基板110αに配置されてもよい。
 導体層43は、例えば両面銅張積層板のような支持基材(図示せず)上に、例えばセミアディティブ法などによって形成される。導体層43の形成後、導体層43を覆う絶縁層52が、一例として、フィルム状のエポキシ樹脂のような絶縁樹脂の積層及び熱圧着によって形成される。絶縁層52には、例えば炭酸ガスレーザ光の照射によって貫通孔が形成される。貫通孔の形成後、例えばセミアディティブ法などによって、絶縁層52上に導体層42が形成され、絶縁層52の貫通孔内にビア導体7が形成される。さらに、導体層42及び絶縁層52上に、絶縁層52と同様の方法で絶縁層51が形成される。絶縁層51の上に導体層42と同様の方法で導体層41が形成されると共に、絶縁層51内に、絶縁層52内のビア導体7と同様の方法でビア導体7が形成される。剥離などによる支持基材の除去後、ソルダーレジスト61、62が、感光性のエポキシ樹脂の塗布やスプレーイングによって形成される。ソルダーレジスト61、62には、露光及び現像によって、導体層41の一部や導体層43の一部を露出させる開口が形成される。その結果、配線基板110αが完成する。
 そして、配線基板110αの表面に、図15A~図15Dを参照して説明された方法で、光導波路101a及び光導波路101bが形成される。或いは、任意の支持板(図示せず)上で2つの光導波路が別途製造されてもよい。そして、製造された2つの光導波路が、図16に示されるように、光導波路101a及び光導波路101bとして配線基板110αに配置されてもよい。例えば、熱硬化性、常温硬化性、又は光硬化性などの任意の接着剤AHがソルダーレジスト61の表面上に供給され、その上に、光導波路101a及び光導波路101bが搭載される。必要に応じて、加熱などによる接着剤AHの硬化処理が行われ、各光導波路が、配線基板110α上に固定される。各光導波路の製造又は配置後、バンプ8が、半田などによる導電性ボールの搭載及びリフロー処理などによって形成される。以上の工程を経ることによって図12の例の導波路搭載基板100αが完成する。
 なお、光導波路101a及び光導波路101bは、ソルダーレジスト61上ではなく、絶縁層51の表面におけるソルダーレジスト61及び導体層41が設けられていない領域上で製造されてもよく、別途製造された2つの光導波路が、そのような絶縁層51の表面上の領域に配置されてもよい。また、光導波路101a及び光導波路101bは、各光導波路の製造時に用いられる支持板(図示せず)を備えたままの状態で、配線基板110αに配置されてもよい。
 実施形態の光導波路及び導波路搭載基板は、各図面に例示される構造、並びに、本明細書において例示される構造、形状、及び材料を備えるものに限定されない。実施形態の導波路搭載基板は任意の積層構造を有することができると共に、任意の層数の導体層及び絶縁層を含むことができる。例えば、実施形態の導波路搭載基板を構成する配線基板は、コア基板を含むビルドアップ配線板や、ビルドアップ層の無い多層配線板、又は両面若しくは片面配線板であってもよい。バンプ及び/又はビア導体は必ずしも設けられない。また、実施形態の光導波路のコアの厚さは、コア露出部、コア非露出部それぞれにおいて変化していてもよい。コア非露出部のコアが、丸まった角部、及び/又は、台形の断面形状を有していてもよい。
 本発明の実施形態によれば、例えば使用中の発熱や外部の光学部品との接触によって発生した応力が光導波路のコアに伝播しても、コアの角部が丸まっているので、その応力が分散されると考えられる。従って、光導波路のコアの変形が抑制されると考えられる。そのため、実施形態の光導波路と光学部品とを、良好な結合効率で光学的に結合することができると推察される。
1、1α、101、101a~101d 光導波路
100、100α、100β 導波路搭載基板
110、110α、110β 配線基板
1a 上部クラッド非形成領域
1b 上部クラッド形成領域
2  クラッド
21 下部クラッド
21a コア露出部の下部クラッド
21b コア非露出部の下部クラッド
22 上部クラッド
3  コア
30 角部
301 第1角部
302 第2角部
3a コア露出部のコア
3b コア非露出部のコア
31 コアの上面
35 コアの側面
41~43 導体層
51~52 絶縁層
R  コアの角部の丸まっている部分の曲率半径
R1 コアの第1角部の丸まっている部分の曲率半径
R2 コアの第2角部の丸まっている部分の曲率半径
θ  コアの断面形状の台形の下部クラッド側の内角の角度
W1 コア露出部のコアの幅
W2 コア非露出部のコアの幅
φ  コア露出部同士の向かい合う角度

Claims (10)

  1. 下部クラッドと、前記下部クラッド上に形成されているコアと、前記下部クラッド及び前記コアの上に形成されている上部クラッドと、を含み、光信号の入射側または出射側の前記コアの一部が露出する光導波路であって、
    前記光導波路は、上部クラッド非形成領域と上部クラッド形成領域からなり、
    前記上部クラッド非形成領域には、コアの上面が露出するコア露出部があり、
    前記上部クラッド形成領域には、コアの上面が露出しないコア非露出部があり、
    前記コア露出部における前記コアの断面形状の角部は、丸まっている。
  2. 請求項1記載の光導波路であって、前記角部は、前記コア露出部において露出している前記コアの前記上面と前記コアの側面とを繋いでいる部分である。
  3. 請求項1記載の光導波路であって、前記断面形状の角部における丸まっている部分のRは、下記式1の関係を満たしている。
     1.5μm≦R≦4.5μm ・・・(式1)
  4. 請求項1記載の光導波路であって、
    前記断面形状の角部は、前記コアの断面の正面視において、一端を第1角部とし、他端を第2角部としており、
    前記第1角部の丸まっている部分のRと前記第2角部の丸まっている部分のRが異なっている。
  5. 請求項1記載の光導波路であって、前記コアの断面形状が台形である。
  6. 請求項5記載の光導波路であって、前記台形における前記下部クラッド側の内角の角度θは、下記式3の関係を満たしている。
     80°<θ<90° ・・・(式3)
  7. 請求項1の光導波路であって、前記コア露出部におけるコアの最大幅は、前記コア非露出部におけるコアの幅よりも広い。
  8. 絶縁層及び前記絶縁層の上に積層されている導体層を含む配線基板と、
    前記配線基板の上に配置されている請求項1記載の光導波路と、
    を含んでいる導波路搭載基板。
  9. 請求項8記載の導波路搭載基板であって、2以上の前記光導波路を含んでおり、
    前記2以上の光導波路は、前記2以上の光導波路それぞれの前記コア露出部同士を、前記2以上の光導波路それぞれの前記コア非露出部同士よりも近付けて、前記配線基板の上に配置されている。
  10. 請求項9記載の導波路搭載基板であって、
    前記2以上の光導波路は所定の方向に沿って形成されており、
    各光路導波路は、前記コア露出部同士が45°から180°までの間の角度で向かい合う向きで、配置されている。
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