JP2015099329A - 光導波路、光電気混載基板および電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】光の伝搬を効率的に行うことのできる光導波路、光電気混載基板および電子機器を提供すること。
【解決手段】光導波路１は、クラッド層１１と、コア部１４が形成されているコア層１３と、クラッド層１２とが積層された積層体１０と、クラッド層１２側からコア部１４にかけて形成され、コア部１４の軸線に対して傾斜する傾斜面１７１を備える切り欠き１７０と、を有している。傾斜面１７１は、切り欠き１７０内に突出する湾曲凸面を有し、湾曲凸面の中央部１７４ａの曲率半径をｒ１とし、外縁部１７４ｂの曲率半径をｒ２としたとき、ｒ１≠ｒ２なる関係を満足する。
【選択図】図３

Description

本発明は、光導波路、光電気混載基板および電子機器に関するものである。

従来から、傾斜面（ミラー面）を有する光導波路の製造方法として、第１クラッド層、コア部が形成されているコア層および第２クラッド層が積層された積層体に対して、第２クラッド層側から、テーパー状のブレードによって光導波路を切削加工して切り欠きを形成することにより、傾斜面を形成する方法が知られている（例えば、特許文献１、２参照）。しかしながら、特許文献１、２の光導波路では、ミラー面が平坦であるため、ミラー面で反射した光を集光することができず、コア層を伝搬した光を傾斜面によって効率的に取り出すことができない。

特開２００８−３０４８７０号公報 特開平１１−２５８９５３号公報

本発明の目的は、光の伝搬を効率的に行うことのできる光導波路、光電気混載基板および電子機器を提供することにある。

このような目的は、下記（１）〜（８）の本発明により達成される。
（１） クラッド層と、コア部が形成されているコア層とが積層された積層体と、
前記クラッド層側から前記コア部にかけて形成され、前記コア部の軸線に対して傾斜する傾斜面を備える切り欠きと、を有し、
前記傾斜面は、前記切り欠き内に突出する湾曲凸面を有し、前記湾曲凸面の中央部の曲率半径と外縁部の曲率半径とが異なっていることを特徴とする光導波路。

（２） 前記傾斜面は、前記湾曲凸面の中央部の曲率半径をｒ１とし、外縁部の曲率半径をｒ２としたとき、ｒ１＜ｒ２なる関係を満足する上記（１）に記載の光導波路。

（３） 前記中央部の曲率半径ｒ１は、０．１〜５００μｍである上記（１）または（２）に記載の光導波路。

（４） 前記湾曲凸面の突出高さは、０．１〜１００μｍである上記（１）ないし（３）のいずれか１項に記載の光導波路。

（５） 前記中央部は、前記外縁部よりも低いエッチングレートを有している上記（１）ないし（４）のいずれか１項に記載の光導波路。

（６） 前記中央部は、平坦面である上記（１）ないし（５）のいずれか１項に記載の光導波路。

（７） 上記（１）ないし（６）のいずれか１項に記載の光導波路と、
前記光導波路に積層され、表面に電気配線を備える電気配線基板と、を有することを特徴とする光電気混載基板。

（８） 上記（７）に記載の光電気混載基板を備えることを特徴とする電子機器。

本発明によれば、光の伝搬を効率的に行うことのできる光導波路が得られる。
また、本発明によれば、かかる光導波路を備える信頼性の高い光電気混載基板および電子機器が得られる。

本発明の光導波路の第１実施形態を一部透過して示す斜視図である。 図１に示す光導波路の縦断面図である。 図１に示す光導波路の横断面図である。 第１実施形態に係るミラーの他の構成例を示す縦断面図である。 本発明の光導波路の第２実施形態の縦断面図である。 本発明の光導波路の第３実施形態の縦断面図である。 コア層の製造方法および光導波路の幅方向におけるモノマーの濃度分布ｃと屈折率分布ｎとエッチングレートｅとを示す図である。 本発明の光導波路の製造に用いられるレーザー加工装置の一例を模式的に示す斜視図である。 レーザー加工用マスクを相対的に移動させ切り欠きを形成する様子を図示した平面図である。 本発明の光電気混載基板の実施形態を示す縦断面図である。

以下、本発明の光導波路、光電気混載基板および電子機器について添付図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。

＜光導波路＞
≪第１実施形態≫
まず、本発明の光導波路の第１実施形態について説明する。

図１は、本発明の光導波路の第１実施形態を一部透過して示す斜視図、図２は、図１に示す光導波路の縦断面図、図３は、図１に示す光導波路の横断面図、図４は、第１実施形態に係るミラーの他の構成例を示す縦断面図である。

図１に示す光導波路１は、帯状をなしており、光入射部と光出射部との間で光信号を伝送し、光通信を行う。

図１に示す光導波路１は、下側からクラッド層（第１クラッド層）１１、コア層１３およびクラッド層（第２クラッド層）１２を積層してなる積層体１０を備えている。コア層１３中には、長尺状のコア部１４とその側面に隣接して設けられた側面クラッド部１５とが形成されている。これにより、コア部１４は、クラッド部（側面クラッド部１５および各クラッド層１１、１２）で囲まれることとなり、コア部１４に光を閉じ込めて伝搬することができる。また、光導波路１には積層体１０に形成された切り欠き１７０が設けられている。なお、以下では、積層体１０のクラッド層１１側の表面を表面１０ａと言い、クラッド層１２側の表面を表面１０ｂと言う。

コア部１４の屈折率は、クラッド部の屈折率より大きければよいが、その差は０．３％以上であるのが好ましく、０．５％以上であるのがより好ましい。一方、上限値は特に設定されないが、好ましくは５．５％程度とされる。屈折率差が前記下限値未満の場合、光を伝搬する効果が低下するおそれがあり、一方、屈折率差が前記上限値を上回る場合、光の伝送効率のそれ以上の向上は期待できない。

なお、前記屈折率差とは、コア部１４の最大屈折率をｎ４、側面クラッド部１５、クラッド層１１およびクラッド層１２の各最小屈折率をｎ５、ｎ１、ｎ２としたとき、次式で表される。

屈折率差（％）＝｜ｎ４／ｎ５−１｜×１００
屈折率差（％）＝｜ｎ４／ｎ１−１｜×１００
屈折率差（％）＝｜ｎ４／ｎ２−１｜×１００

また、コア層１３の幅方向（図２の紙面厚さ方向）における屈折率分布は、いかなる形状の分布であってもよい。すなわち、この屈折率分布は、屈折率が不連続的に変化したいわゆるステップインデックス（ＳＩ）型の分布であってもよく、屈折率が連続的に変化したいわゆるグレーデッドインデックス（ＧＩ）型の分布であってもよい。ＳＩ型の分布であれば屈折率分布の形成が容易であり、ＧＩ型の分布であれば屈折率の高い領域に信号光が集まる確率が高くなるため伝送効率が向上する。

一方、光導波路１の厚さ方向（図２の上下方向）における屈折率分布も、上述したステップインデックス型の分布であってもよく、上述したグレーデッドインデックス型の分布であってもよい。

また、コア部１４は、平面視で直線状であっても曲線状であってもよい。さらに、コア部１４は途中で分岐または交差していてもよい。

なお、コア部１４の横断面形状は特に限定されず、例えば、真円、楕円形、長円形等の円形、三角形、四角形、五角形、六角形等の多角形であってもよいが、四角形（矩形状）であることにより、コア部１４を形成し易い利点がある。

コア部１４の幅および高さ（コア層１３の厚さ）は、特に限定されないが、１〜２００μｍ程度であるのが好ましく、５〜１００μｍ程度であるのがより好ましい。これにより、コア部１４の伝送効率を高めつつコア部１４の高密度化を図ることができる。すなわち、単位面積当たりに敷設可能なコア部１４の数を多くすることができるので、小面積であっても大容量の光通信を行うことができる。

なお、コア層１３に形成されるコア部１４の数は、特に限定されないが、例えば１〜１００本とされる。

上述したようなコア層１３およびクラッド層１１、１２の構成材料（主材料）は、例えば、アクリル系樹脂、メタクリル系樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレン、エポキシ系樹脂やオキセタン系樹脂のような環状エーテル系樹脂、ポリアミド、ポリイミド、ポリベンゾオキサゾール、ポリシラン、ポリシラザン、シリコーン系樹脂、フッ素系樹脂、ポリウレタン、ポリオレフィン系樹脂、ポリブタジエン、ポリイソプレン、ポリクロロプレン、ＰＥＴやＰＢＴのようなポリエステル、ポリエチレンサクシネート、ポリサルフォン、ポリエーテル、また、ベンゾシクロブテン系樹脂やノルボルネン系樹脂等の環状オレフィン系樹脂のような各種樹脂材料等を用いることができる。なお、樹脂材料は、異なる組成のものを組み合わせた複合材料であってもよい。これらは、比較的加工が容易であるため、切り欠き１７０が形成されるコア層１３やクラッド層１１、１２の構成材料として好適である。

光導波路１には、積層体１０の一部が表面１０ｂ側から除去されてなる切り欠き１７０が設けられている。すなわち、光導波路１は、積層体１０とそれに形成された切り欠き１７０とを備えたものである。図１に示す切り欠き１７０は、コア部１４の長手方向の途中に位置している。切り欠き１７０の形成方法としては、特に限定されず、例えば、フォトリソグラフィー技法とエッチング技法とを用いたパターニング法によって形成することができるし、マスクを用いたレーザー加工法や、切り欠き１７０の形状に対応した成形型（ブレード）を押し付けるインプリント法などによっても形成することができる。

図２に示すように、このような切り欠き１７０の内側面の一部は、コア部１４の軸線Ａに対して傾斜して横切っている傾斜面（横断面）１７１、１７２になっている。傾斜面１７１は、コア部１４の光路を変換するミラー面（光路変換部）として機能する。傾斜面１７１は、例えばコア部１４内において図２の右側から左側に向かって伝搬する光を下方に向けて反射することにより伝搬方向を変換する。なお、傾斜面１７１と同様にして、傾斜面１７２をミラー面として利用してもよい。以下、傾斜面１７１の構成について説明するが、傾斜面１７２の構成も同様である。

図２および図３に示すように、傾斜面１７１は、コア部１４と横断する第１領域１７４と、第１領域１７４の周囲に位置し、クラッド部（側面クラッド部１５および各クラッド層１１、１２）を横断する第２領域１７５とを有している。

コア部１４の軸線Ａと第１領域１７４との交点と交わる傾斜面１７１に直交する断面Ｆ１を表面１０ｂ側（図２中の矢印Ｂの方向）から見たとき、図３に示すように、第１領域１７４は、コア部１４の中央部に位置する中央部１７４ａと、コア部１４の縁部に位置し中央部１７４ａの周囲に配置されている外縁部１７４ｂとを有している。

そして、中央部１７４ａの曲率半径（平均曲率半径）をｒ１とし、外縁部１７４ｂの曲率半径をｒ２としたとき、ｒ１≠ｒ２なる関係を満足し、本実施形態では、さらに、ｒ１＜ｒ２なる関係を満足している。このように、中央部１７４ａの曲率を外縁部１７４ｂの曲率よりもきつくすることによって、外縁部１７４ｂよりも中央部１７４ａの集光効果が高まる。特に、グレーデッドインデックス（ＧＩ）型の分布を有するコア層１３では、コア部１４の中央部に光が集まる。そのため、中央部１７４ａの曲率を外縁部１７４ｂの曲率よりもきつくすることで、より効果的に、コア部１４を伝搬してきた光を受光部へ向けて集光することができる。また、中央部１７４ａの曲率を小さくすることによって、レンズ効果が高まり、焦点距離を短くすることができるので、受光部をより近くに配置することができる。そのため、損失を減らすことができ、また、小型化を図ることができる。また、外縁部１７４ｂの曲率を大きくすることによって、光の透過損失を低減することができ、光を効率的に伝搬することができる。

ここで、曲率半径ｒ２としては、特に限定されないが、２〜２０００μｍ程度であることが好ましく、５〜１５００μｍ程度であるのがより好ましい。また、曲率半径ｒ１としては、曲率半径ｒ２より小さければ、特に限定されないが、０．１〜５００μｍ未満程度であることが好ましく、０．２〜１００μｍ未満程度であるのがより好ましい。これにより、上記の効果をより効果的に発揮することができる。

また、第１領域１７４の突出高さＧとしては、特に限定されないが、例えば、０．１〜１００μｍ程度であるのが好ましく、０．２〜４５μｍ程度であるのがより好ましく、０．５〜４０μｍ程度であるのがさらに好ましい。これにより、第１領域１７４の突出高さ（外縁と中心とのギャップ）Ｇを抑えることができる。そのため、より確実に、第１領域１７４を第２領域１７５よりも奥に退避させることができ、切り欠き１７０の小型化を図ることができる。

以上、切り欠き１７０について説明した。切り欠き１７０の最大深さＤは、積層体１０の厚さから適宜設定されるものであり、特に限定されないが、光導波路１の機械的強度や可撓性といった観点から、１〜５００μｍ程度とするのが好ましく、５〜４００μｍ程度とするのがより好ましい。

また、切り欠き１７０の最大長さＬは、特に限定されないが、クラッド層１１、１２やコア層１３の厚さ、および、傾斜面１７１、１７２の傾斜角度との関係から、２〜１２００μｍ程度とするのが好ましく、１０〜１０００μｍ程度とするのがより好ましい。

さらに、切り欠き１７０の最大幅Ｗは、特に限定されず、コア部１４の幅等に応じて適宜設定されるが、１〜６００μｍ程度とするのが好ましく、５〜５００μｍ程度とするのがより好ましい。

なお、切り欠き１７０は、１本のコア部１４に対して１つ設けられていてもよいが、複数本のコア部１４に対してこれらに跨るように１つ設けられていてもよい。

図４は、第１実施形態に係るミラーの他の構成例を示す縦断面図である。図１では、傾斜面１７１がミラーを構成しているのに対し、図４では、傾斜面１７１とその上に成膜された反射膜１７６とがミラーを構成している点で相違している。それ以外については、図４に示す光導波路１は、図１に示す光導波路１と同様である。

このような反射膜１７６を設けることにより、ミラーにおける光反射特性を特に高めることができる。反射膜１７６としては、例えば、金属膜、炭素膜、樹脂膜、セラミック膜、シリコン膜等が挙げられる。このうち、金属膜が好ましく用いられる。金属膜によれば、金属特有の光沢による反射率の高い反射膜１７６が得られる。金属膜の構成材料としては、例えば、アルミニウム、鉄、クロム、ニッケル、銅、亜鉛、銀、白金、金、鉛等が挙げられる。

反射膜１７６の平均厚さは、特に限定されないが、０．１〜５００μｍ程度であるのが好ましく、０．５〜３００μｍ程度であるのがより好ましい。これにより、十分な反射率を有するとともに、剥がれ難い反射膜が得られる。

反射膜１７６の成膜方法としては、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法のような物理蒸着法、ＣＶＤ法のような化学蒸着法、めっき法、熱転写法、金属箔転写法、印刷法、塗布法等が挙げられる。

≪第２実施形態≫
次に、本発明の光導波路の第２実施形態について説明する。
図５は、本発明の光導波路の第２実施形態を示す縦断面図である。

以下、第２実施形態について説明するが、以下の説明では、第１実施形態との相違点について説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。

前述した第１実施形態に係る光導波路１では、傾斜面１７２が傾斜面１７１と同様に傾斜した面になっているのに対し、本実施形態に係る光導波路１では、傾斜面１７２が、軸線Ａに対してほぼ直交している平坦な直立面１７２’になっている。
このような第２実施形態においても、第１実施形態と同様の作用、効果が得られる。

≪第３実施形態≫
次に、本発明の光導波路の第３実施形態について説明する。
図６は、本発明の光導波路の第３実施形態の縦断面図である。

以下、第３実施形態について説明するが、以下の説明では、第１実施形態との相違点について説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。

図６に示す第３実施形態に係る光導波路１は、さらに、クラッド層１１の下面（表面１０ａ）に積層された支持フィルム２と、クラッド層１２の上面（表面１０ｂ）に積層されたカバーフィルム３と、を備えている。

また、切り欠き１７０は、カバーフィルム３を貫通するよう構成されている。したがって、傾斜面１７１は、カバーフィルム３からクラッド層１２およびコア層１３をそれぞれ経てクラッド層１１の途中に至るまでの間に連続して形成された面となる。
このような第３実施形態においても、第１実施形態と同様の作用、効果が得られる。

また、支持フィルム２およびカバーフィルム３を用いることで、積層体１０を外力や異物付着、汚染等から保護することができる。

また、傾斜面１７１がカバーフィルム３の断面も含むため、より広い面積を有するものとなる。このため、傾斜面１７１をより高い精度で形成し易くなる。すなわち、加工しようとする面が広いほど、コア部１４の断面の加工精度を容易に高められるため、第３実施形態によれば特に反射効率の高いミラーを形成することができる。

＜光導波路の製造方法＞
次に、図７ないし図９に基づいて、光導波路１を製造する方法について説明する。図７は、コア層の製造方法および光導波路の幅方向におけるモノマーの濃度分布ｃと屈折率分布ｎとエッチングレートｅとを示す図、図８は、本発明の光導波路の製造に用いられるレーザー加工装置の一例を模式的に示す斜視図、図９は、レーザー加工用マスクを相対的に移動させ空洞部を形成する様子を図示した平面図である。

図１に示す光導波路１は、クラッド層１１、コア層１３およびクラッド層１２を順次積層して積層体１０を得る工程と、積層体１０の一部を除去する加工を施すことにより、切り欠き１７０を形成する工程と、を有する方法により製造することができる。

［１］まず、基板３０上に、ポリマー２１とこのポリマー２１より屈折率が高いモノマー２２と、を含むコア層形成層７を用意する。このコア層形成層７では、図７（ａ）に示すように、ポリマー２１からなるマトリックス中に、モノマー２２等が均一に分散している。基板３０には、例えば、シリコン基板、水晶基板、ガラス基板、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）基板、ポリイミド基板等が用いられる。

ポリマー２１としては、例えば、アクリル系樹脂、メタクリル系樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレン、エポキシ系樹脂やオキセタン系樹脂のような環状エーテル系樹脂、ポリアミド、ポリイミド、ポリベンゾオキサゾール、ポリシラン、ポリシラザン、シリコーン系樹脂、フッ素系樹脂、ポリウレタン、ポリオレフィン系樹脂、ポリブタジエン、ポリイソプレン、ポリクロロプレン、ＰＥＴやＰＢＴのようなポリエステル、ポリエチレンサクシネート、ポリサルフォン、ポリエーテル、また、ベンゾシクロブテン系樹脂やノルボルネン系樹脂等の環状オレフィン系樹脂等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて（ポリマーアロイ、ポリマーブレンド（混合物）、共重合体等として）用いることができる。

一方、モノマー（光重合性モノマー）２２は、後述する活性放射線Ｒの照射により、照射領域７１において反応して反応物を生成する。それとともにモノマー２２は移動し、コア層形成層７の照射領域７１と非照射領域７２との間で屈折率差を生じさせる。モノマー２２の反応物としては、モノマー２２がポリマー２１中で重合して形成されたポリマー（重合体）、モノマー２２がポリマー２１同士を架橋してなる架橋構造、および、モノマー２２がポリマー２１から分岐するように重合した分岐構造のうちの少なくとも１つが挙げられる。ところで、照射領域７１と非照射領域７２との間に生じる屈折率差は、ポリマー２１の屈折率とモノマー２２の屈折率との差に基づいて生じることから、モノマー２２は、ポリマー２１の屈折率との大小関係を考慮して選択される。

このようなモノマー２２としては、分子構造中に重合可能な部位を有する化合物であればよく、特に限定されないが、例えば、アクリル酸（メタクリル酸）系モノマー、エポキシ系モノマー、オキセタン系モノマー、ノルボルネン系モノマー、ビニルエーテル系モノマー、スチレン系モノマー、光二量化モノマー等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。

これらのモノマー２２のうち、前述したポリマー２１を製造するためのモノマーと同種のものを用いることにより、ポリマー２１中にモノマー２２をより均一に分散することができるので、モノマー２２が移動後の屈折率分布を制御し易い。また、重合可能な部位としては、特に不飽和炭化水素が好ましく用いられる。不飽和炭化水素を含む化合物は、ラジカル重合やカチオン重合といった重合反応を生じ易く、本発明に用いられるモノマー２２として好適である。

［２］次に、図７（ｂ）に示すように、開口（窓）４１が形成されたマスク４を介して、コア層形成層７に対し活性放射線Ｒを照射する。なお、図７（ｅ）に示すように、活性放射線Ｒが照射される照射領域７１が側面クラッド部１５となり、活性放射線Ｒが照射されない非照射領域７２がコア部１４となる。露光方式は、マスクを用いたコンタクト露光およびプロキシミティ露光や直接描画方式等でもよい。活性放射線Ｒは、モノマー２２を反応させ得るものであればよく、例えば、可視光、紫外線、赤外線、レーザー光の他、電子線やＸ線等を用いることもできる。

コア層形成層７の照射領域７１に対して選択的に活性放射線Ｒが照射されると、照射領域７１においてモノマー２２が重合する。モノマー２２が重合すると、照射領域７１におけるモノマー２２の量が減少するため、それを補うようにして、図７（ｃ）に示すように、非照射領域７２のモノマー２２が照射領域７１に移動する。その結果、コア層形成層７では、照射領域７１のモノマー２２およびその反応物の濃度が高まり、一方、非照射領域７２ではモノマー２２の濃度が低下する。

ここで、モノマー２２は、その屈折率がポリマー２１より低いため、上記のような濃度分布が形成されることによって、照射領域７１の屈折率は、非照射領域７２に比べて低下することとなる。その結果、コア層形成層７には、照射領域７１の屈折率が低く、非照射領域７２の屈折率が高いという屈折率差が形成され、前述した屈折率分布が形成される。なお、上述したようなモノマー２２の反応物の屈折率は、重合前のモノマー２２の屈折率とほぼ同じ（屈折率差が０〜０．００１程度）であるため、照射領域７１では、モノマー２２の重合が進むにつれ、モノマー２２の量およびモノマー２２の反応物の量に応じて屈折率が低下することとなる。

モノマー２２の移動は、照射領域７１においてモノマー２２が消費されることがきっかけとなって起こると考えられる。このため、非照射領域７２全体のモノマー２２が一斉に照射領域７１に向かうのではなく、照射領域７１に近い部分から徐々に移動が始まり、これを補うように次々と移動が連鎖すると考えられる。したがって、モノマー２２の濃度分布は、必然的に緩やかな傾斜を伴うものとなる。さらに、コア層形成層７の屈折率分布には、図７（ｄ）に示すように、照射領域７１と非照射領域７２との境界付近の屈折率が相対的に低下した低屈折率部と、非照射領域７２の屈折率が相対的に上昇した高屈折率部と、が形成される。また、照射領域７１の幅の中心部についても縁部より屈折率が高くなる。また、上述のようなモノマー２２の濃度分布から、後述するレーザーでのエッチングレートにも分布が発生し、モノマー２２の濃度が高い領域ほどエッチングレートが高くなっている。

［３］次いで、基板３０からコア層１３を剥離するとともに、剥離したコア層１３を介してクラッド層１１およびクラッド層１２を積層し、積層体１０を得る。

［４］次に、積層体１０の一部を除去する加工を施す。これにより、切り欠き１７０が形成され、光導波路１が得られる。切り欠き１７０の形成方法には様々な方法が挙げられる。例えば、切削加工や研削加工といった機械加工法の他、レーザー加工法、電子線加工法、インプリント法等が挙げられる。このうち、レーザー加工法またはインプリント法によれば、寸法精度の高い切り欠き１７０を比較的容易に形成することができる。以下、代表的にレーザー加工法によって切り欠き１７０を形成する方法について説明する。

図８は、本発明の光導波路の製造に用いられるレーザー加工装置の一例を模式的に示す斜視図、図９は、レーザー加工用マスクを相対的に移動させ切り欠きを形成する様子を図示した平面図である。

図８に示すレーザー加工機（レーザー加工装置）９００は、図示しないレーザー光源と、レーザーの光軸上に配置されたレーザー加工用マスク９１０と、レーザー加工用マスク９１０を介してレーザー光源とは反対側に配置され、積層体１０をレーザー加工用マスク９１０に対して相対的に移動させる図示しない駆動ステージと、を備えている。以下、レーザー加工機９００の各部の構成について詳述する。

レーザー光源は、発振するレーザーの波長に応じて適宜選択されるが、例えば、ＹＡＧレーザー、ＹＶＯ_４レーザー、Ｙｂレーザー、半導体レーザーのような各種固体レーザー、ＣＯ_２レーザー、Ｈｅ−Ｎｅレーザー、エキシマーレーザーのような各種気体レーザー等が挙げられる。

また、レーザーの波長は、積層体１０の構成材料に応じて適宜設定されるが、例えば１５０〜９５０ｎｍ程度とされる。

駆動ステージとしては、例えばＸ−Ｙステージやリニアアクチュエーター等が用いられる。レーザー加工用マスク９１０に対して駆動ステージ上に載置した積層体１０を相対的に移動させることにより、積層体１０に対してレーザーの照射領域を任意のパターンで走査させることができる。これにより、積層体１０の任意の位置に対して任意の時間のレーザー照射を施すことができる。

レーザーが照射されると、照射領域では気化反応が生じ、凹部が生じる。したがって、照射領域を走査させることにより、走査軌跡に沿って凹部が連続的に形成され、最終的には走査軌跡に応じた開口を有する凹部が形成されることとなる。

なお、固定したレーザー加工用マスク９１０に対して積層体１０を移動させるのではなく、積層体１０を固定した状態でレーザー加工用マスク９１０を移動させるようにしてもよく、双方を移動させるようにしてもよい。

本製造方法に係るレーザー加工用マスク９１０は、板状体であって、レーザーを遮蔽する遮蔽部９１１と、レーザーを透過する透過部９１２と、を備えている。このレーザー加工用マスク９１０を介してレーザーを照射すると、透過部９１２においてレーザーの照射領域が成形され、透過部９１２の平面視形状に対応した積層体１０上の領域にレーザーが選択的に照射されることとなる。

次いで、このようなレーザー加工用マスク９１０を用いて、積層体１０に切り欠き１７０を形成する方法について説明する。

図８に示すレーザー加工用マスク９１０は、コア部１４の長手方向に沿って透過部９１２が相対的に移動しつつレーザーが照射されるように使用される。図９には、その移動の際の透過部９１２の位置を間欠的に示している。

図９に示すような軌跡で透過部９１２（レーザー）が移動すると、その照射領域の軌跡に応じて切り欠き１７０が形成され、光導波路１が得られる。前述したように、コア層１３には、図７（ｅ）に示すようなエッチングレート分布が生じており、コア部１４の中央部のエッチングレートがコア部１４の外縁部のエッチングレートよりも低い。そのため、コア部１４の外周部が中央部よりも多く除去され、結果として、ｒ１＜ｒ２なる関係を満足する湾曲凸面の第１領域１７４が形成される。また、コア部１４の中央部のエッチングレートが側面クラッド部１５のエッチングレートよりも高いため、コア部１４が側面クラッド部１５よりも多く除去され、結果として、第２領域１７５から奥へ退避した第１領域１７４が形成される。また、側面クラッド部１５のエッチングレートが縁部を除いてほぼ一定であるため、結果として、ほぼ平坦面の第２領域１７５が形成される。

＜光電気混載基板＞
次に、本発明の光電気混載基板の実施形態について説明する。
図１０は、本発明の光電気混載基板の実施形態を示す縦断面図である。

図１０に示す光電気混載基板１００は、光導波路１と、その上方に積層された電気配線基板５と、これらの間に介挿され両者を接着する接着シート９と、を有している。

接着シート９は、熱硬化性樹脂を主材料とするシートであって、硬化により電気配線基板５と光導波路１とを接着する。

電気配線基板５は、コア基板５１とその両面に積層されたビルドアップ層５２とを備えた多層基板５０と、この多層基板５０を貫通し、光スルーホールとして機能する貫通孔５３と、を有している。なお、貫通孔５３は、光導波路１の切り欠き１７０と平面視で重なるように設けられている。

コア基板５１は、電気配線基板５を支持する基板であり、その構成材料としては、例えば、ポリイミド系樹脂、ポリアミド系樹脂、エポキシ系樹脂、各種ビニル系樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂等のポリエステル系樹脂等の各種樹脂材料が挙げられる。この他、紙、ガラス布、樹脂フィルム等を基材とし、この基材に、フェノール系樹脂、ポリエステル系樹脂、エポキシ系樹脂、シアネート樹脂、ポリイミド系樹脂、フッ素系樹脂等の樹脂材料を含浸させたもの、具体的には、ガラス布・エポキシ銅張積層板、ガラス不織布・エポキシ銅張積層板等のコンポジット銅張積層板に使用される絶縁性基板の他、ポリエーテルイミド樹脂基板、ポリエーテルケトン樹脂基板、ポリサルフォン系樹脂基板等の耐熱・熱可塑性の有機系リジッド基板や、アルミナ基板、窒化アルミニウム基板、炭化ケイ素基板等のセラミックス系リジッド基板等であってもよい。

また、コア基板５１には、コア基板５１の両面に積層されたビルドアップ層５２同士を電気的に接続する貫通配線が形成されている。

一方、ビルドアップ層５２は、絶縁層５２１と導体層５２２とを交互に積層することにより形成される。導体層５２２には、パターニングが施され、電気配線が形成されている。また、また、導体層５２２には、絶縁層５２１の両面に設けられた電気配線同士を接続する貫通配線が形成されている。

これらの導体層５２２および貫通配線は、それぞれ、銅、アルミニウム、ニッケル、クロム、亜鉛、錫、金、銀のような金属単体、またはこれらの金属元素を含む合金等の導電性材料で構成される。また、絶縁層５２１は、酸化ケイ素、窒化ケイ素のようなケイ素化合物、ポリイミド系樹脂、エポキシ系樹脂のような樹脂材料等により構成される。

このようにして、ビルドアップ層５２内には、面方向のみでなく厚さ方向にも広がる電気回路を構築することができ、電気回路の高密度化を図ることができる。

なお、このような多層基板５０は、いかなる工法で形成されたものであってもよいが、一例としてアディティブ法、セミアディティブ法、サブトラクティブ法等の各種ビルドアップ工法により形成される。

また、本発明の光電気混載基板が備える電気配線基板は、上述した電気配線基板５のような多層基板を含むものに限定されず、例えば多層基板を単層の電気配線基板（リジッド基板）で代替したものであってもよく、ポリイミド基板、ポリエステル基板、アラミドフィルム基板のような各種フレキシブル基板で代替したものであってもよい。また、多層基板５０は、コア基板５１を含まないコアレスの多層基板で代替することもできる。なお、フレキシブル基板の場合、それ自体が十分な光透過性を有しているので、光スルーホールとして機能する貫通孔５３は形成されていなくてもよい。この場合、貫通孔５３以外の構造物を、後述する作業工程における作業位置基準として利用することができる。

また、電気配線基板５は、多層基板５０の上面に設けられたソルダーレジスト層５４を有している。ソルダーレジスト層５４を設けることにより、電気配線基板５の導体層５２２を酸化や腐食等から保護することができる。なお、ソルダーレジスト層５４のうち、導体層５２２との接続部には図示しない開口が形成されている。

ソルダーレジスト層５４は、各種樹脂材料で構成され、必要に応じて無機フィラーを含む。ソルダーレジスト層５４の平均厚さは、特に限定されないが１０〜１００μｍ程度であるのが好ましく、２０〜５０μｍ程度であるのがより好ましい。ソルダーレジスト層５４の厚さを前記範囲内に設定することにより、導体層５２２の保護や多層基板５０の上面の十分な平滑化を図ることができる。

ここで、光電気混載基板１００の製造は、例えば、切り欠き１７０が既に形成されている光導波路１と電気配線基板５とを接着シート９によって張り合わせる方法と、切り欠き１７０が形成されていない光導波路１と電気配線基板５とを接着シート９によって張り合わせた後に、貫通孔５３に合わせて光導波路１に切り欠き１７０を形成する方法とが挙げられる。前者の方法では、例えば、作業者が自らの目で貫通孔５３と切り欠き１７０とを視認しながらその位置に基づいて光導波路１と電気配線基板５とを貼り合わせてもよいし、加工装置の画像認識システムによって貫通孔５３と切り欠き１７０とを視認させながらその位置に基づいて光導波路１と電気配線基板５とを貼り合わせてもよい。一方、後者の場合には、光導波路１と電気配線基板５とを張り合わせた後、作業者が自らの目で貫通孔５３を視認しながらその位置に基づいて加工してもよく、加工装置の画像認識システムによって貫通孔５３を視認させながらその位置に基づいて加工させてもよい。なお、光導波路１をその下方から見たとき、光導波路１および接着シート９から貫通孔５３が透けて見えるため、上記加工を容易に行うことができる。

また、図１０に示す光電気混載基板１００には、電気配線基板５上に光素子６が搭載されている。そして、光電気混載基板１００と光素子６とで、光モジュール１０００を構成している。なお、光電気混載基板１００には、ＩＣ、ＬＳＩ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、コンデンサー、コイル、抵抗、ダイオード等の図示しない電気素子が搭載されていてもよい。

光素子６は、素子本体６０と、素子本体６０の下面に設けられた受発光部６１および端子６２と、端子６２から下方に突出するよう設けられたバンプ６３と、を有している。なお、受発光部とは、受光部または発光部、あるいはその双方の機能を有するものを指す。

光素子６は、受発光部６１の光軸が傾斜面１７１を介してコア部１４の光軸と一致するよう配置されている。これにより、光導波路１と光素子６とが光学的に接続され、光導波路１を伝搬する光信号を光素子６に受光させたり、光素子６から出射された光信号を光導波路１に入射したりすることができる。

また、バンプ６３は、導体層５２２に接続されている。これにより、光素子６が機械的に固定されるとともに、光素子６の端子６２と導体層５２２とが電気的に接続され、光素子６の動作を電気配線基板５側から制御し得るよう構成されている。なお、導体層５２２は、載置しようとする光素子６のバンプ６３と受発光部６１との配置と、導体層５２２と貫通孔５３の配置とが同じになるように構成される。これにより、受発光部６１から出射した光が貫通孔５３を通過して傾斜面１７１へ確実に到達するようになり、また、傾斜面１７１で反射された光も貫通孔５３を通過して受発光部６１へ確実に到達するようになる。

光素子６としては、例えば、面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ）、発光ダイオード（ＬＥＤ）、有機ＥＬ素子等の発光素子、フォトダイオード（ＰＤ、ＡＰＤ）等の受光素子が挙げられる。

＜電子機器＞
上述したような本発明に係る光導波路は、伝送効率が高く、かつ他の光学部品との光結合効率に優れたものである。このため、本発明の光導波路を備えることにより、高品質の光通信を行い得る信頼性の高い電子機器（本発明の電子機器）が得られる。

本発明の光導波路を備える電子機器としては、例えば、携帯電話、ゲーム機、ルーター装置、ＷＤＭ装置、パソコン、テレビ、ホーム・サーバー等の電子機器類が挙げられる。これらの電子機器では、いずれも、例えばＬＳＩ等の演算装置とＲＡＭ等の記憶装置との間で、大容量のデータを高速に伝送する必要がある。したがって、このような電子機器が本発明の光導波路を備えることにより、電気配線に特有なノイズ、信号劣化等の不具合が解消され、その性能の飛躍的な向上が期待できることから、電子機器の低コスト化に貢献することができる。

さらに、光導波路部分では、電気配線に比べて発熱量が大幅に削減される。このため、冷却に要する電力を削減することができ、電子機器全体の消費電力を削減することができる。

以上、本発明の光導波路、光電気混載基板および電子機器について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば光導波路には、任意の構成物が付加されていてもよい。

また、傾斜面１７１を光入射側ミラーとして用いた場合、光出射側はコア部１４の端面からコア部１４の軸線に沿って光を出射させるようにしてもよく、その際、出射端にはコネクターが装着されていてもよい。一方、傾斜面を光出射側ミラーとして用いた場合、光入射側はコア部１４の端面からコア部１４の軸線に沿って光を入射するようにしてもよく。その際、入射端にはコネクターが装着されていてもよい。

また、光導波路には複数の傾斜面が形成されていてもよい。例えば２つの傾斜面が形成されている場合、一方の傾斜面を光入射側ミラーとして用い、他方の傾斜面を光出射側ミラーとして用いることができる。

１ 光導波路
１０ 積層体
１０ａ 表面
１０ｂ 表面
１１ クラッド層
１２ クラッド層
１３ コア層
１４ コア部
１５ 側面クラッド部
１７０ 切り欠き
１７１ 傾斜面
１７２’ 直立面
１７２ 傾斜面
１７４ 第１領域
１７４ａ 中央部
１７４ｂ 外縁部
１７５ 第２領域
１７６ 反射膜
２ 支持フィルム
２１ ポリマー
２２ モノマー
３ カバーフィルム
３０ 基板
４ マスク
５ 電気配線基板
５０ 多層基板
５１ コア基板
５２ ビルドアップ層
５２１ 絶縁層
５２２ 導体層
５３ 貫通孔
５４ ソルダーレジスト層
６ 光素子
６０ 素子本体
６１ 受発光部
６２ 端子
６３ バンプ
７ コア層形成層
７１ 照射領域
７２ 非照射領域
９ 接着シート
１００ 光電気混載基板
９００ レーザー加工機
９１０ レーザー加工用マスク
９１１ 遮蔽部
９１２ 透過部
１０００ 光モジュール
Ａ 軸線
Ｂ 矢印
Ｄ 最大深さ
Ｆ１ 断面
Ｆ２ 面
Ｇ 突出高さ
Ｒ 活性放射線
Ｌ 最大長さ
Ｗ 最大幅

Claims (8)

1. クラッド層と、コア部が形成されているコア層とが積層された積層体と、
   前記クラッド層側から前記コア部にかけて形成され、前記コア部の軸線に対して傾斜する傾斜面を備える切り欠きと、を有し、
   前記傾斜面は、前記切り欠き内に突出する湾曲凸面を有し、前記湾曲凸面の中央部の曲率半径と外縁部の曲率半径とが異なっていることを特徴とする光導波路。
2. 前記傾斜面は、前記湾曲凸面の中央部の曲率半径をｒ１とし、外縁部の曲率半径をｒ２としたとき、ｒ１＜ｒ２なる関係を満足する請求項１に記載の光導波路。
3. 前記中央部の曲率半径ｒ１は、０．１〜５００μｍである請求項１または２に記載の光導波路。
4. 前記湾曲凸面の突出高さは、０．１〜１００μｍである請求項１ないし３のいずれか１項に記載の光導波路。
5. 前記中央部は、前記外縁部よりも低いエッチングレートを有している請求項１ないし４のいずれか１項に記載の光導波路。
6. 前記中央部は、平坦面である請求項１ないし５のいずれか１項に記載の光導波路。
7. 請求項１ないし６のいずれか１項に記載の光導波路と、
   前記光導波路に積層され、表面に電気配線を備える電気配線基板と、を有することを特徴とする光電気混載基板。
8. 請求項７に記載の光電気混載基板を備えることを特徴とする電子機器。

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