JP3505160B2 - 光実装基板の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主として光通信に
用いられる光電気の信号変換を行う光実装基板の製造方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】インターネットの一般家庭への浸透、映
像メディアのデジタル化進展を迎えて、ギガビット級の
高速通信インフラの重要性が高まっている。このような
高速通信インフラとして期待されるのが光通信システム
である。

【０００３】ところで、一般家庭などの加入者系にこの
ような高速システムを導入する障壁の一つはシステムの
性能とコストの両立である。

【０００４】一般に光通信システムは無線システムに比
べて通信速度、通信品質において優っているが高価であ
るので、普及の障害となっている。

【０００５】特に一般家庭への敷設の場合には各家庭に
光電変換用の光モジュールが必要で、これを低コストで
供給することが不可欠となっている。すなわち、光通信
の特長である高速性を備えた光モジュールを低コストで
供給する技術の確立が極めて重要である。

【０００６】ギガビット以上の高速な光電変換を実現す
る光モジュールに用いられるものとしてＰＬＣプラット
フォーム（光回路を備えた実装基板、ＰＬＣ：Ｐｌａｎ
ａｒＬｉｇｈｔｗａｖｅ Ｃｉｒｃｕｉｔ）が提案され
ている（（株）オプトロニクス社「光通信技術の最新資
料集２」、ｐ５９参照）。尚、文献「光通信技術の最新
資料集２」のｐ５９の全ての開示は、そっくりそのまま
引用する（参照する）ことにより、ここに一体化する。

【０００７】図８は、従来の技術によるＰＬＣプラット
フォームを形成する光実装基板の基本構造を示す図であ
る。

【０００８】ＰＬＣ部８１０は、基板８０の一部（図８
の基板８０の右側部分）と、その上部に形成された石英
系の光導波路（上部クラッド８１、コア８２、下部クラ
ッド８３）からなり、光信号の分岐合成を行う。

【０００９】基板８０の他の一部（図８の基板８０の中
央部分）である光素子搭載部８２０には、レーザ、フォ
トダイオードなどの光素子８４が搭載され、光から電
気、電気から光の信号変換を行う。基板８０の残りの部
分（図８の基板８０の左側部分）である電気配線部８３
０は、光素子８４と駆動回路を接続するもので、ＧＨｚ
以上の高速な高周波が伝送される。

【００１０】基板８０の材料としてシリコンを用いてい
る理由は、次の通りである。

【００１１】即ち、（１）高温プロセスが必要な光導波
路形成に適していること、（２）加工性がよいため光フ
ァイバアライメント用のＶ溝を容易に加工できること、
（３）熱伝導性が良いため、光素子８４としてのレーザ
や半導体ＩＣを高パワーで駆動してもヒートシンクとし
て作用し、素子温度の上昇が抑制できることなどがあげ
られる。

【００１２】シリコンは、この様に放熱効果に優れてい
るので、光素子８４はシリコン製の基板８０に直接搭載
されている。

【００１３】その一方で、シリコンは比較的、誘電損失
が大きいために、上記の光実装基板の高周波帯の使用に
際しては、電気配線部８３０における寄生インダクタン
ス、寄生容量が問題になる。

【００１４】そこで、高周波における誘電損失を出来る
だけ低減するために、図８のように電気配線部８３０で
はコプレナー線路などの電気配線８５で電極を形成し、
高周波ロスの少ない石英系ガラス８６を厚膜にして、電
気配線８５と基板８０との間に介在させている。

【００１５】また、光素子８４とＰＬＣ部分の高さ合わ
せを行うために、この部分のみテラス状の断面であるシ
リコンテラス８７を設けている。

【００１６】これにより数ギガビット級のディジタル信
号の送受信が可能となっている。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなＰＬＣプラットフォームでは製造工程が非常に煩雑
で高コストとなる。

【００１８】即ち、シリコン基板８０にシリコンテラス
８７を形成するためののフォトリソ、エッチングが必要
である。更に、上部クラッド８１、コア８２、下部クラ
ッド８３を形成するためのフォトリソ、エッチング、薄
膜堆積、高精度研磨などの工程を多数回繰り返す必要が
ある。尚、上部クラッド８１、コア８２、下部クラッド
８３は、光導波路を構成する。

【００１９】とりわけコストウエイトが高いのが光導波
路である。光導波路は火炎堆積法やＣＶＤによる膜形
成、フォトリソ、エッチングによるコアパターニングな
どの半導体プロセスを用いて製造されているが、比較的
チップサイズが大きいために量産してもコスト削減効果
が期待できない。

【００２０】もう一つの課題としては、光導波路と光フ
ァイバの接続が容易でない点にある。

【００２１】光ファイバと光導波路間の接続での光損失
を抑制するためには、シングルモードの場合は±１μｍ
以下の位置調整、組立、固定が必要となる。

【００２２】その接続方法としては次の２つが一般的で
ある。

【００２３】一つは図８のようにシリコン基板８０に光
導波路（上部クラッド８１、コア８２、下部クラッド８
３）を形成している場合には、光導波路の端部（図８に
は図示していない）のシリコン部分に光ファイバを配置
するためのＶ溝を形成する。このＶ溝に光ファイバを配
置固定することにより光ファイバと光導波路を接続する
ものである。

【００２４】しかしながら、シリコン基板８０にＶ溝を
形成するのはフォトリソグラフィとウエットエッチング
といった別工程が必要であり、コスト負担が増すととも
にエッチングばらつきが発生するため、Ｖ溝の形状精度
にばらつきが多く、その結果として光導波路と光ファイ
バの接続での光損失量にもばらつきを生じてしまうとい
う課題があった。

【００２５】もう一つは光導波路を形成している基板と
光ファイバを配置するＶ溝を形成した基板を独立、個別
で用意し、これらの光軸合わせを何軸もの自動調整機構
を備えたシステムで行う方法がある。しかし、接続箇所
ごとに調整するのに数十秒から数分程度の時間がかかる
ととも設備も高価で、量産性、経済性の面で多大な課題
を有していた。

【００２６】このような光導波路の作製、および光導波
路と光ファイバの接続に関する課題を解決する方法とし
て非球面ガラスの製造方法として既に実用化されている
プレス成形を用いてファイバに固定用の溝と光導波路の
コアに対応する溝を形成し、コアに対応する溝に樹脂な
どのコア材料を埋め込んで光導波路を作製する方法が特
開平７−２８７１４１号、特開平７−１１３９２４号、
特開平７−２１８７３９号などで提案されている。

【００２７】尚、文献「特開平７−２８７１４１号」、
「特開平７−１１３９２４号」、及び「特開平７−２１
８７３９号」の全ての開示は、そっくりそのまま引用す
る（参照する）ことにより、ここに一体化する。

【００２８】この方法は例えば図９のようにファイバ固
定部分と光導波路部分に対応した凹凸形状を備えた型を
被加工物に押しつけて、その反転形状を転写させるもの
で、ファイバ固定ガイド、および光導波路用溝を形状再
現性よく大量に生産できる。ここで９１は光ファイバガ
イド溝形成部であり、９２は光導波路パターン成形部で
ある。

【００２９】光導波路用溝に樹脂などのコア材料を埋め
込めば光導波路として機能させることができファイバ
用、光導波路用の各溝の相対位置が正確な型で形状を転
写することによって光ファイバを溝に配置させるだけで
特別な位置調整をしなくても簡単に光ファイバと光導波
路を高効率で光接続させることが可能となる。

【００３０】このようにプレス成形を用いたことにより
図１０のように光導波路１０１と光ファイバガイド溝１
０２を備えた光実装基板１０３が実現でき、光導波路作
製コストと光ファイバ接続コストを低コスト化すること
が可能となる。

【００３１】しかしながら、このような光実装基板１０
３にレーザ、フォトダイオードなどの光素子やこれらを
駆動する回路を設ける場合、シリコンに比べ、熱伝導性
の悪いガラス上に形成する必要があるため、熱が逃げに
くく、低パワーでしか光素子を駆動できないという制約
があった。

【００３２】また、図１０の光実装基板１０３、図８の
ＰＬＣプラットフォームいずれにおいても電極部分とな
る電気配線（図８では８５、図１０は図示せず）にコン
デンサなどの電気素子を設ける場合には引き回しのリー
ドが必要となり、高周波帯でロスを引き起こすため、高
速化の弊害となっていた。

【００３３】このように、現状では、ギガビット級の高
速性と、一般家庭に供給できるコスト、生産性を備えた
光実装基板、光モジュールが供給できないという課題が
あった。

【００３４】本発明は、上記の課題に鑑みてなされたも
のであり、従来に比べて簡単な構成でありながら、優れ
た放熱効果を有する光実装基板、光モジュール、光送受
信装置および光送受信システムを提供することを目的と
する。

【００３５】又、本発明は、高周波帯での損失を従来に
比べてより一層低減出来る光実装基板、光モジュール、
光送受信装置および光送受信システムを提供することを
目的とする。

【００３６】又、本発明は、製造工程をより簡単に出来
得る光実装基板の製造方法を提供することを目的とす
る。

【００３７】

【００３８】

【００３９】

【００４０】

【００４１】

【００４２】

【００４３】

【００４４】

【００４５】

【００４６】

【００４７】

【００４８】

【００４９】

【００５０】

【００５１】

【００５２】

【００５３】

【００５４】

【００５５】

【課題を解決するための手段】第１の 本発明は、光導波
路を有する光伝達部及び／又は、光ファイバを配置し固
定するための光ファイバガイド部を形成する形成工程
と、主面上に、前記光導波路又は前記光ファイバーと光
学的に接続される光素子を配置するための配置部の前記
主面と他方の主面とを貫通する様に、導電性部材を埋め
込ませる埋め込み工程とを備え、前記形成工程では、前
記光伝達部、前記光ファイバガイド部、及び前記配置部
の全部又は一部を、加熱により軟化した基材に、前記主
面側より型を押しつけることによって、前記型の反転形
状を転写することにより形成し、前記埋め込み工程で
は、前記形成工程と同時に、予め一定形状を有する前記
導電性部材を、加熱により軟化した前記基材に、前記他
方の主面側より直接押しつけることにより、前記基材内
に埋め込ませる光実装基板の製造方法である。

【００５６】 また、第２の本発明は、光導波路を有
する光伝達部及び／又は、光ファイバを配置し固定する
ための光ファイバガイド部を形成する形成工程と、主面
上に、前記光導波路又は前記光ファイバーと光学的に接
続される光素子を配置するための配置部の前記主面と他
方の主面とを貫通する様に、熱伝導性材料を含む熱伝達
部材を埋め込ませる埋め込み工程とを備え、前記形成工
程では、前記光伝達部、前記光ファイバガイド部、及び
前記配置部の全部又は一部を、加熱により軟化した基材
に、前記主面側より型を押しつけることによって、前記
型の反転形状を転写することにより形成し、前記埋め込
み工程では、前記形成工程と同時に、予め一定形状を有
する前記熱伝達部材を、加熱により軟化した前記基材
に、前記他方の主面側より直接押しつけることにより、
前記基材内に埋め込ませる光実装基板の製造方法であ
る。

【００５７】

【００５８】 また、第３の本発明は、前記熱伝導性
材料を含む放熱部材を、前記配置部の前記他方の主面の
全部または一部に形成し、前記熱伝達部材と熱伝達可能
に接続する放熱部材配置工程を備えた上記第２の本発明
の光実装基板の製造方法である。

【００５９】 また、第４の本発明は、前記熱伝達部
材は、前記熱伝導性材料を含む放熱部材と一体的に形成
されており、前記埋め込み工程において、前記熱伝達部
材が埋め込まれると同時に、前記放熱部材が、前記配置
部の前記他方の主面の全部または一部に形成される上記
第１３の光実装基板の製造方法である。

【００６０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら、本発
明の好ましい実施の形態及び、本発明に関連する技術の
実施の形態について説明する。

【００６１】 （実施の形態１） 図１（ａ）、図１（ｂ）は本発明に関連する技術の一例
としての光実装基板の構成を示している。

【００６２】尚、図１（ａ）は、本実施の形態の光実装
基板の平面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−
Ａ’断面図である。

【００６３】本実施の形態の光実装基板はガラスからな
っており、同図に示すように、光ファイバーを配置し固
定するための光ファイバーガイド部１と、光導波路２７
（図２（ｄ）参照）を有する光伝達部２と、光導波路２
７と光学的に接続される光素子としてのレーザやフォト
ダイオード１１０を配置するための配置部３の各部から
構成されている。

【００６４】更に、詳細に説明すると、図１（ａ）、図
１（ｂ）に示す様に、ガラス基板１７、ガラス基板１７
上に形成された光導波路用溝１１、光導波路用溝１１に
充填された、ガラス基板１７より屈折率の高い紫外線硬
化樹脂（図示せず）、貫通穴に導電性ペーストを充填し
たビアホール１２、ガラス基板１７上に形成された、光
ファイバを固定するためのファイバ配列Ｖ溝１３を備え
る。

【００６５】又、さらにガラス基板１７上に、光導波路
用溝１１からみてファイバ配列Ｖ溝１３と対称になる位
置に形成された、レーザやフォトダイオード１１０など
の光素子を配置するためのレーザ搭載部１８およびフォ
トダイオード搭載部１９、光素子を位置決めする位置合
わせマーカー１４を備えている。

【００６６】さらに、光導波路用溝１１を含むガラス基
板１７の一部には、光導波路溝１１を密閉するようにガ
ラス基板１７と同等の屈折率を持つ平板ガラス部材１５
が貼り合わされている。また、ガラス基板１７のビアホ
ール１２を含む裏面は、配線長を短くするために部分的
に、くりぬかれている。そのくりぬき部分（凹部１１
１）に複数のビアホールに接続する形でマイクロコンデ
ンサ１６などの回路素子が配置されている。

【００６７】次に、このような本実施の形態による光実
装基板の望ましい製造手順の一例を図２（ａ）〜図２
（ｄ）に示す。

【００６８】ここでは、凸状の光導波路パターン２１
ａ、およびファイバ配列Ｖ溝形成用の凸部２１ｂ、光素
子位置決め用のマーカーパターン形成部（図示せず）を
備えた上型２１と、貫通孔１２および裏面の凹部１１１
（図１（ｂ）参照）を成形するための下型２２とを用い
る。

【００６９】即ち、先ずはじめに、加熱して軟化したガ
ラス基板２３の上面および下面のそれぞれに、上記上型
２１および下型２２とを押しつけて（図２（ａ））、ガ
ラス基板２３上に、反転形状を転写する（図２
（ｂ））。

【００７０】次に、光導波路用溝２４内を埋め込むよう
に、ガラス基板２３よりも屈折率の高い紫外線硬化樹脂
２５を、ガラス基板２３の、光導波路用溝２４を少なく
とも含む部分の主面に塗布する。塗布の際はスピンコー
ティングなどを用いて厚みを薄くしておく（図２
（ｃ））。

【００７１】最後にガラス基板２３とほぼ同等の屈折率
をもつ平板ガラス部材２６を光導波路部分に貼り合わ
せ、貫通穴２７に導電ペースト（図示せず）を充填し、
マイクロコンデンサ（図示せず）を実装する（図２
（ｄ））。このようにして図１の光実装基板が完成す
る。

【００７２】本実施の形態の光実装基板は、光送受信モ
ジュールのベース基板として機能する。

【００７３】すなわち、Ｖ溝１３に光ファイバを設置
し、これを光学接着剤などで固定するだけで、光ファイ
バと光導波路との接続が可能になる。従来、これらの接
続はサブミクロンレベルの位置精度が必要であったが、
本実装基板では大幅な調整コストの削減が可能である。

【００７４】また、レーザやフォトダイオードといった
光素子の実装は成形で同時に形成した位置決めマーカー
１４を用いることでパッシブアライメントが可能にな
る。このときレーザおよびフォトダイオードはそれぞ
れ、光出射、受光高さが光導波路と合うような高さステ
ージに配置される。このような段差も成形工法で容易に
形成できる。

【００７５】本発明の光実装基板はフォトリソ、エッチ
ング、薄膜堆積、高精度研磨などの工程を用いないで作
製できる。特に図２に示した成形工法を用いれば非常に
低コストで大量生産ができる。しかし、この製造方法に
限るものでなく、例えば光導波路溝１１のみを成形工法
で形成し、ビアホール１２については機械加工などの別
の手段を用いてもよい。

【００７６】本実施の形態では基板材料にガラスを用い
たが、光学的に透明であれば特にこれに限るものでな
い。例えばポリオレフィン系などの各種熱可塑性プラス
チックや、ガラスであれば成形工法が可能でありコスト
面で有利である。

【００７７】特にガラスの場合はシリコンなどに比べ誘
電損失が少ないため、レーザやフォトダイオードにつな
がる伝送線路での高周波損失を少なくでき高速通信モジ
ュール用として非常に有効である。

【００７８】高速性が必要になる場合には、伝送線路と
してはコプレナー線路、マイクロストリップ線路、スロ
ット線路が望ましい。

【００７９】また、本発明の光実装基板は基板厚み方向
にビアホール１２を設けているために配線長が短くな
り、広い高周波帯域でフラットなゲイン特性や群遅延特
性が得られるため、高速通信用途として有利である。

【００８０】特に貫通穴に充填される導電性材料として
は、はんだ、例えば銀、銅、ニッケルなどを主成分とす
る導電性ペースト、あるいは導電性接着剤などを用いる
ことが望ましい。

【００８１】また、配線長については特に５００μｍ以
下にすることが高周波特性上望ましい。そのために本実
施の形態のように裏面に凹部１１１を設けて配線長を短
くする手段以外に、凹部１１１を形成せずにガラス基板
の厚み自体を５００μｍ以下にしてもよい。このときは
基板裏面にメタル層などを形成してもよい。

【００８２】また、ビアホール間に接続させる素子はマ
イクロコンデンサ等の高周波素子に限らず、その他、高
周波素子でも良い。又、高周波回路でも良い。

【００８３】本実施の形態では図２（ａ）〜図２（ｄ）
に示したように、光導波路パターン２１ａ及び光ファイ
バー配列Ｖ溝形成用の凸部２１ｂ等を備えた上型２１と
ビアホール１２の成形用の突起２２ａを設けた下型２２
で行った。

【００８４】特に、基板を薄くし、裏面に凹部１１１の
必要がなければ、光導波路パターンとビアホール用の突
起を同一の型に設けても良い。

【００８５】なお、本実施の形態のように、光導波路用
溝１１、ビアホール１２、ファイバ配列Ｖ溝１３を同一
基板として、成形工法により一体的に形成することが、
部品組立時の位置調整が不要となるため最も望ましい。
しかし、これに限らず、例えば、ビアホール１２の形成
を、成形工法以外の工法を用いる場合（例えば、ドリル
による孔あけ工法）は、例えば平板ガラス部材側にビア
ホールを設ける構成としても良い。

【００８６】尚、この場合は、図１（ａ）に示す構成と
は異なり、ガラス基板には配置部は無く、光ファイバー
ガイド部と光伝達部が設けられている。そして、図１
（ｂ）に示す平板ガラス部材１５の右端が更に右方向に
拡張された形状を呈しており、その拡張された部分が、
光素子を搭載するための配置部となる。この場合、光素
子は、平板ガラス部材の裏面に搭載される。そのため
に、上述した様に、平板ガラス部材の配置部にビアホー
ルが設ける必要がある。

【００８７】なお、本実施の形態で用いた紫外線硬化樹
脂、あるいは熱硬化樹脂をコア材料として用いることが
望ましいが、溝を埋め込むように石英系材料の薄膜を堆
積し、溝以外の余分なところを研磨などで除去しても良
い。

【００８８】なお、本実施の形態では光導波路用溝１
１、２４を備えた例を示したが、必ずしもこれを備えて
いなくても本発明の効果は何ら損なわれない。

【００８９】図１においてファイバ配列Ｖ溝１３をレー
ザやフォトダイオードなどの光素子搭載部分までに長く
設け、光ファイバと光素子が直接接続できるようにして
も良い。

【００９０】 （実施の形態２） 図３は本発明に関連する技術の一例としての光モジュー
ルの構成を示している。

【００９１】図３において、光実装基板３１は、実施の
形態１と基本構成が同じである光実装基板をベースにし
て構成している。光実装基板３１は２本の光導波路３２
を備えており、これに光ファイバ３３、光素子としてレ
ーザ３４およびフォトダイオード３５、コプレナー伝送
路の電極３６を備えている。

【００９２】電極３６の形成は基板の素材であるガラス
との付着性を確保するために下地にクロム膜を形成し、
これにメッキで金電極を設けても良い。あるいは印刷な
どの工法を用いることも可能である。

【００９３】このように本発明の光実装基板を用いるこ
とで高速な光モジュールを容易に実現することができ
る。

【００９４】レーザやフォトダイオードの実装に関して
はワイヤボンドで行っても良いが、特に高速化が必要な
場合はフリップチップ実装、スタッドバンプ実装など短
接続の実装方法を用いるほうが望ましい。

【００９５】尚、実施の形態１では２分岐の光導波路パ
ターンを示したが、特にこれに限るものではなく、本実
施の形態２のように光導波路パターンが複数あってもよ
い。

【００９６】特に、アナログ通信や高速なディジタル通
信などではレーザへの光入射はノイズとなるため送受そ
れぞれに光導波路パターンを設けるほうが望ましい。

【００９７】（実施の形態３）図４（ａ）、図４（ｂ）
は本発明の光実装基板の構成を示している。

【００９８】尚、図４（ａ）は、本実施の形態の光実装
基板の平面図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＢ−
Ｂ’断面図である。

【００９９】本実施の形態の光実装基板はガラスからな
っており、図４（ａ）、図４（ｂ）に示すように、ガラ
ス基板４６、ガラス基板４６上に形成された光導波路用
溝４１、光導波路用溝４１に充填された、ガラス基板４
６より屈折率の高い紫外線硬化樹脂（図示せず）、高熱
伝導材料を含む高熱伝導性部材４２、ガラス基板４６上
に形成された、光ファイバを固定するためのファイバ配
列Ｖ溝４３、レーザ４９やフォトダイオードなどの光素
子を配置するためのレーザ搭載部４７およびフォトダイ
オード搭載部４８、光素子を位置決めする位置合わせマ
ーカー４４を備えている。

【０１００】さらに光導波路用溝４１を含むガラス基板
４６の一部には、光導波路用溝４１を密閉するように、
ガラス基板４６と同等の屈折率を持つ平板ガラス部材４
５が貼り合わされている。高熱伝導材料としては銅など
の各種金属、シリコンなどがあげられる。

【０１０１】尚、本実施の形態では、高熱伝導性部材５
２は、図４（ｂ）、図５（ａ）に示す様に、熱伝達部材
５２ａ及び放熱部材５２ｂにより一体的に構成されてい
る。

【０１０２】次に、このような本実施の形態による光実
装基板の望ましい製造手順の一例を図５（ａ）〜図５
（ｄ）に示す。

【０１０３】ここでは、凸状の光導波路パターン５１
ａ、およびファイバ配列Ｖ溝形成用の凸部５１ｂ、光素
子位置決め用のマーカーパターン形成部（図示せず）を
備えた上型５１と、熱伝導性の良い材料からなり、表面
に突起（熱伝達部材５２ａ）を設けた高熱伝導性部材５
２とを用いる。ここで、高熱伝導性部材５２は、本発明
の熱伝達部材と放熱部材とを含む部材の一例である。

【０１０４】即ち、先ずはじめに、上記上型５１および
高熱伝導性部材５２とを、加熱して軟化したガラス基板
５３の上面および下面のそれぞれに押しつけて（図５
（ａ））、ガラス基板５３上に、反転形状を転写すると
ともに高熱伝導性部材５２をガラス基板５３の中に埋め
込む（図５（ｂ））。

【０１０５】このとき、高熱伝導性部材５２の突起部分
の先端部５２ｂがガラス基板５３の中に埋没している場
合は、ガラス基板５３の表面を研磨して、高熱伝導性材
料部分の突起の先端部５２ｂを露出するようしておく。

【０１０６】ガラス基板５３成形時の上下型の位置決め
には高い精度は必要ないが、上下型のずれを規正する胴
型を設ければ位置決め精度が確保される。

【０１０７】尚、高熱伝導性部材５２は、ガラス基板４
６上に搭載されたレーザ４９からの発熱を効率よく放熱
させるために設けられたものである。

【０１０８】次に、ガラス基板５３よりも屈折率の高い
紫外線硬化樹脂５５を、ガラス基板５３の、光導波路溝
５４を少なくとも含む部分の主面に塗布する。

【０１０９】これにより、光導波路用溝５４に紫外線硬
化樹脂５５を埋め込ませる。塗布の際は、スピンコーテ
ィングなどを用いて厚みを薄くしておく（図５
（ｃ））。

【０１１０】最後に、ガラス基板５３とほぼ同等の屈折
率をもつ平板ガラス部材５６を光導波路部分に貼り合わ
せる（図５（ｄ））。このようにして図４の光実装基板
が完成する。

【０１１１】本光実装基板は光送受信モジュールのベー
ス基板として機能する。 すなわち、Ｖ溝４３に光ファ
イバを設置し、これを光学接着剤などで固定するだけ
で、光ファイバと光導波路の接続が可能になる。従来、
これらの接続はサブミクロンレベルの位置精度が必要で
あったが、本実装基板では大幅な調整コストの削減が可
能である。

【０１１２】また、レーザやフォトダイオードといった
光素子の実装は成形で同時に形成した位置決めマーカー
４４を用いることでパッシブアライメントが可能にな
る。本発明の光実装基板はフォトリソ、エッチング、薄
膜堆積、高精度研磨などの工程を用いないで作製でき
る。

【０１１３】特に図５（ａ）〜図５（ｄ）に示した成形
工法を用いれば非常に低コストで大量生産ができる。し
かし、この製造方法に限るものでなく、例えば光導波路
溝４１のみを成形工法で形成し、高熱伝導性材料４２に
ついては機械加工などの別の手段を貫通穴を開けてペー
スト状のものを埋め込んでも良い。

【０１１４】本実施の形態では基板材料にガラスを用い
たが、光学的に透明であれば特にこれに限るものでな
い。例えばポリオレフィン系などの各種熱可塑性プラス
チックや、ガラスであれば成形工法が可能でありコスト
面で有利である。

【０１１５】本発明の光実装基板は基板厚み方向に高熱
伝導性材料４２を設けており、これをレーザや半導体Ｉ
Ｃの設置部直下に配置することによりヒートシンクとし
て機能させ、温度上昇による素子の性能劣化、損傷を防
ぐことができる。

【０１１６】本実施の形態では図２に示したように成形
を光導波路溝を備えた上型２１と高熱伝導性基板２２で
ガラス基板を挟み付けて行ったが、上型側の一部にに高
熱伝導性材料を配置して成形することでガラス基板に埋
め込んでも良い。いずれにしても高熱伝導性材料を突起
状にして成形で埋め込む場合には、突起の形状は先端が
徐々に細くなる形状のほうが望ましい。

【０１１７】なお、本実施の形態のように光導波路用溝
４１、高熱伝導性材料４２、ファイバ配列Ｖ溝１３を同
一基板に形成することが部品組立時の位置調整が不要と
なるため最も望ましいが、成形工法以外の工法を用いる
場合はこの限りでなく、例えば平板ガラス部材４５側に
高熱伝導性材料を設けても良い。

【０１１８】なお、本実施の形態で用いた紫外線硬化樹
脂、あるいは熱硬化樹脂をコア材料として用いることが
望ましいが、光導波路溝５４を埋め込むように石英系材
料の薄膜を堆積し、溝以外の余分なところを研磨などで
除去しても良い。

【０１１９】また、本実施の形態の光実装基板をベース
に、図３に示すような、本実施の形態２の光モジュール
を同様に構成できる。

【０１２０】また、言うまでもなく実施の形態１のビア
ホールと本実施の形態の高熱伝導材料部分を一つの光実
装基板に同時に設ければさらに効果的であり、電気配線
と、放熱ビアホールを兼ねるように用いてもよい。

【０１２１】また、場合に応じて、高熱伝導材料部分
は、ガラス基板４６の全面でなく、一部の面に広げて設
けるようにしてもよい。

【０１２２】（実施の形態４）図６は本発明の光実装基
板の構成を示している。

【０１２３】図６において、光実装基板３１は、実施の
形態１と基本構成が同じである光実装基板をベースにし
て構成されている。

【０１２４】即ち、本実施の形態の光実装基板３１は、
光導波路用溝６１、光導波路用溝６１に充填された、ガ
ラス基板６０より屈折率の高い紫外線硬化樹脂（図示せ
ず）、光導波路用溝６１により形成される光導波路を横
切る溝６２を備えている。

【０１２５】又、本実施の形態の光実装基板３１は、更
にこの溝６２に差し込まれ接着固定された波長フィルタ
６３、光ファイバを固定するためのファイバ配列Ｖ溝６
４、レーザやフォトダイオードなどの光素子を位置決め
する位置合わせマーカー６５を備えている。

【０１２６】さらに又、光実装基板３１は、光導波路溝
６１を密閉するように基板と同等の屈折率を持つ平板ガ
ラス部材（図示せず）が貼り合わされている。

【０１２７】波長フィルタ６３は、ポリイミドなどに複
数の誘電体材料を多層積層したもので、波長によって光
の反射、透過をさせて分別する機能を有する。すなわち
大容量、高速な波長多重用途にも用いることができる。

【０１２８】本実施の形態では波長フィルタを光導波路
途中に設けているが、これに限るものでなくアイソレー
タ、ミラー、ハーフミラー、減衰フィルタなどでもよ
い。溝の幅は数十ミクロン以下が望ましい。

【０１２９】あるいは溝幅を数ミリから数センチメート
ルとしてＬｉＮｂＯ３などの基板にイオン交換などで光
導波路を設け、電極を施した外部変調器を組み込んでも
良い。

【０１３０】このように本発明の光実装基板は従来のＰ
ＬＣモジュールと同様に光導波路部分に各種光素子を付
加することが可能である。

【０１３１】なお、本実施の形態は実施の形態１の光実
装基板をベースにした光実装基板により構成されるもの
として説明を行ったが、実施の形態３による光実装基板
により構成されるものとしてもよい。

【０１３２】（実施の形態５） 図７は、本発明に関連する技術の一例としての実施の形
態１による光実装基板をベースに作製した、光送受信モ
ジュールを示す構成図である。

【０１３３】即ち、図７に示す様に、本実施の形態の光
送受信モジュールは、光導波路用溝７２を備えた光実装
基板７１に、光ファイバ７３と、レーザ７４フォトダイ
オード７５といった光素子、レーザドライバ７６、プリ
アンプ７７といったフロントエンドを搭載している。な
お、電極はコプレナー線路としている。

【０１３４】本実施の形態における光送受信モジュール
によれば、本発明の光実装基板をベースに用いることに
よって、レーザドライバ、プリアンプの部分にも埋め込
みの高熱伝導材料を設けることで十分な放熱効果が得ら
れる。

【０１３５】このような光送受信モジュールに論理ＬＳ
Ｉ、インタフェースを付加すれば非常に低コストな光送
受信装置を構成できる。

【０１３６】さらに光送受信装置を光ファイバなどの光
信号伝送線路で結合すれば容易に光送受信システムが構
築できる。

【０１３７】例えばＬＡＮや基地局と加入者端末を結ぶ
アクセスネットワークに有効である。本発明の光実装基
板は高速性、放熱効果に優れるため、基地局に必要とさ
れる高パワー素子を搭載した光モジュールにも用いるこ
とが可能である。

【０１３８】なお、本実施の形態は実施の形態１の光実
装基板をベースにした光実装基板により構成されるもの
として説明を行ったが、実施の形態３による光実装基板
により構成されるものとしてもよい。

【０１３９】また、本発明の光伝達部は、各実施の形態
の光導波路用溝、平面ガラス部材、ガラス基板および紫
外線硬化樹脂に相当するものである。

【０１４０】尚、本発明の光実装基板等に関しては、上
記実施の形態では、ビアホールを高周波回路や高周波素
子との電気的接続用として用いる場合の例として、光フ
ァイバーガイド部（ファイバ配列Ｖ溝）と、光伝達部
（光導波路用溝）と、配置部（レーザ搭載部、フォトダ
イオード搭載部）とを一体成形する場合を中心に説明し
た（図１（ｂ）、図２（ａ）〜図２（ｄ））。しかし、
これに限らず例えば、これら各部をそれぞれ別工程によ
り形成しても良いし、又、成形型を用いないで製造して
も良い。要するに、貫通孔（ビアホール）に埋め込まれ
た導電性部材を介して、光素子と高周波素子又は高周波
回路とが接続されている構成であればどの様な構成でも
良いし、又、どの様な製造方法により製造されたかも問
わない。

【０１４１】この場合でも、従来に比べて高周波特性に
優れ高速化可能な光実装基板、光モジュール、光送受信
装置および光送受信システムを提供することが出来ると
いう効果を発揮する。

【０１４２】又、本発明の光実装基板等の導電性部材の
埋め込み方法に関しては、上記実施の形態では、予め貫
通孔が形成されており、その貫通孔に埋め込む場合を中
心に説明した（図２（ａ）等）。しかし、これに限らず
例えば、熱伝導製部材に関して図５（ａ）により説明し
た場合と同様に、ガラス基板には予め貫通孔を設けてお
かないで、柱状の導電性部材を押圧により、強制的にガ
ラス基板に埋め込ませる方法を採用しても良い。

【０１４３】又、本発明の光実装基板等の熱伝導製部材
の埋め込み方法に関しては、上記実施の形態では、ガラ
ス基板側には貫通孔が予め形成されておらず、柱状の熱
伝導性部材を押圧により、強制的にガラス基板に埋め込
ませる方法を説明した（図５（ａ）等）。しかし、これ
に限らず例えば、導電性部材に関して図２（ａ）により
説明した場合と同様に、ガラス基板に予め貫通孔を形成
し、その貫通孔に熱伝導製部材を埋め込む方法をとって
も良い。

【０１４４】又、上記実施の形態では、熱伝導性部材
は、熱伝達部材５２ａ及び放熱部材５２ｂにより一体的
に構成されている場合について説明した（図５
（ａ））。しかし、これに限らず例えば、図５（ａ）に
示す熱伝達部材５２ａと放熱部材５２ｂが製造段階にお
いて分離していても良い。即ち、この場合、先ず熱伝達
部材をガラス基板５３に埋め込み、その後、放熱部材を
ガラス基板の裏面に、熱伝達部材の端面と接触する様に
配置する。熱伝達部材と放熱部材が一体的に構成されて
いる場合であれば、押圧時に熱伝達部材に横方向の応力
が加わることにより折れるおそれがあるが、上記の様に
分離した構成であれば、その様な問題も生じないので、
製造工程における歩留まりが向上する。

【０１４５】又、上記実施の形態では、光実装基板が、
光ファイバガイド部と光伝達部と配置部を含む場合につ
いて説明した（図１（ａ）等）。しかし、これに限らず
例えば、図１１（ａ）、図１１（ｂ）に示す様に光伝達
部を含まない構成でも良い。

【０１４６】即ち、この場合、同図に示す通り、光ファ
イバ（図示省略）が、光導波路を介さず、直接にフォト
ダイオード１１０に接続されている。尚、図１（ａ）、
図１（ｂ）で説明した構成と同じものには同じ符号を付
した。尚、図１１（ａ）は、本変形例の光実装基板の平
面図であり、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）のＡ−Ａ’
断面図である。

【０１４７】又、上記実施の形態では、光実装基板の各
部を同じ工程で一体成形する場合を中心に説明した（図
２（ａ）〜図２（ｄ）等）。しかし、これに限らず例え
ば、それぞれ別工程で形成しても良いし、又、別部品と
してそれぞれ成形以外の工法で形成し、最終的に各部品
を一体化するために接合する製造方法であっても良い。

【０１４８】又、上記実施の形態では、本発明の光実装
基板は、導電性部材又は熱伝導性部材が埋め込まれた基
板として説明した。しかしこれに限らず例えば、貫通孔
を有しているが、導電性部材又は熱伝導性部材が未だ埋
め込まれていない基板も、本発明の光実装基板の一例で
ある。

【０１４９】以上説明した様に本発明の一例は、例え
ば、光導波路溝を備えた基板と、前記基板と同等の屈折
率を備え前記光導波路溝に貼り合わされた部材と、前記
光導波路溝に充填された、前記基板よりも屈折率の高い
材料からなり、前記基板もしくは部材に前記基板、部材
とは異種の導電性材料が部分的に埋め込まれていること
を特徴とするものである。

【０１５０】このような構成であれば、光導波路を簡単
に作製でき低コスト化、大量生産できる。また基板の厚
み方向に導電性材料を埋め込むことで配線長を短くで
き、高周波に対するロス、位相遅延を低減できるととも
に、回路部分の集積度を上げ小型化が可能になる。

【０１５１】特に基板、部材にガラスなどの誘電損失の
少ない材料を用いコプレナー線路などの高周波伝送線路
を設け、高速な電子回路も組み込むことができる。

【０１５２】また、本発明の他の例は、光導波路溝を備
えた基板と、前記基板と同等の屈折率を備え前記光導波
路溝に貼り合わされた部材と、前記光導波路溝に充填さ
れた、前記基板よりも屈折率の高い材料からなり、前記
基板もしくは部材に前記基板、部材よりも熱伝導率の高
い材料が部分的に埋め込まれていることを特徴とするも
のである。

【０１５３】このような構成であれば、光導波路を簡単
に作製でき、低コスト化、大量生産できる。

【０１５４】また、基板の厚み方向に高熱伝導性材料を
埋め込んだ部分にレーザや半導体ＩＣ、変調素子などの
熱を発生する素子を搭載することで容易に放熱効果を向
上させることができる。

【０１５５】また、本発明の他の例は、光導波路部分の
間に光フィルタや外部変調素子、アイソレータなどの光
学部品を組み込んだものである。

【０１５６】すなわち、各種光素子を埋め込むことによ
り多機能の光信号処理が可能になる。

【０１５７】また、本発明の他の例は、光モジュールと
して、上記光実装基板に光ファイバと、受光素子、もし
くは発光素子を備えたことを特徴とするものである。

【０１５８】また、本発明の他の例は、光送受信装置と
して、上記光モジュールに電気信号処理回路を備えたこ
とを特徴とするものである。

【０１５９】また、本発明の他の例は、光送受信システ
ムとして、光信号伝送線路と、前記信号伝送線路の両端
に上記光送受信装置を備えたことを特徴とするものであ
る。

【０１６０】また、本発明の他の例は、光実装基板の製
造方法として、加熱して軟化した基板に型を押しつけて
加圧することによって前記基板に光導波路溝と貫通穴を
形成する工程と、前記貫通穴に導電性材料もしくは高熱
伝導性材料を充填する工程を備えたことを特徴とするも
のである。成形型による成形工法を用いることにより、
光導波路溝とビアホールを一括形成できる。

【０１６１】また、本発明の他の例は、光実装基板の製
造方法として、加熱して軟化した基板と型の間に導電性
材料、もしくは高熱伝導性材料を配置し、前記型を押し
つけて加圧することによって前記基板に前記導電性材
料、もしくは高熱伝導性材料を埋め込む工程を備えたこ
とを特徴とするものである。成形工法を用いることによ
り基板に容易に異種材料を埋め込むものである。

【０１６２】以上説明したように、本発明によれば、従
来に比べて高周波特性に優れ高速化が可能な、光実装基
板、光モジュール、光送受信装置および光送受信システ
ムを提供する事が出来る。

【０１６３】又、本発明によれば、従来に比べて光実装
基板を低コストで製造することができる。又、例えば、
光ファイバ固定ガイド溝、光素子の位置決めマーカーも
成形すればさらに低コスト化が可能となる。

【０１６４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
従来に比べて簡単な構成でありながら、優れた放熱効果
を有する光実装基板、光モジュール、光送受信装置およ
び光送受信システムを提供することが出来る。

【０１６５】又、本発明によれば、高周波帯での損失を
従来に比べてより一層低減出来る光実装基板、光モジュ
ール、光送受信装置および光送受信システムを提供する
ことが出来る。

【０１６６】又、本発明によれば、製造工程をより簡単
に出来得る光実装基板の製造方法を提供することが出来
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）：実施の形態１における本発明に関連す
る技術の一例としての光実装基板の構成を示す平面図。 （ｂ）：実施の形態１における本発明に関連する技術の
一例としての光実装基板の構成を示すＡ−Ａ’断面図。

【図２】（ａ）〜（ｄ）：実施の形態１における光実装
基板の製造手順を示す斜視図。

【図３】実施の形態２における本発明に関連する技術の
一例としての光実装基板の構成図。

【図４】（ａ）：実施の形態３における本発明の光実装
基板の構成を示す平面図。 （ｂ）：実施の形態３における本発明の光実装基板の構
成を示すＢ−Ｂ’断面図。

【図５】（ａ）〜（ｄ）：実施の形態３における光実装
基板の製造手順を示す斜視図。

【図６】実施の形態４における本発明の光実装基板の構
成図。

【図７】実施の形態５における本発明に関連する技術の
一例としての光モジュールの構成図。

【図８】従来のＰＬＣプラットフォームの断面構成図。

【図９】 光ファイバ固定溝と光導波路溝を同時成形す
る成形型の従来の一例を示す構成図。

【図１０】 光ファイバ固定溝と光導波路溝を同時に備
えた従来の光実装基板の構成図。

【図１１】 光ファイバ固定溝と、光素子を搭載するた
めの配置部とを備えた本実施の形態の変形例としての光
実装基板の構成図。

【符号の説明】

１１、２４、４１、５４、６１、７２、１０１ 光導
波路用溝 １２ ビアホール １３、４３、６４、１０２ ファイバ配列Ｖ溝 １４、４４、６５ 位置合わせマーカー １５、２６、４５、５６ 平板ガラス部材 １６ マイクロコンデンサ １７、４６ ガラス基板 １８、４７、６７ レーザ搭載部 １９、４８、６８ フォトダイオード搭載部 ２１、５１ 上型 ２２ 下型 ２３、５３ ガラス基板 ２５、５５ 紫外線硬化樹脂 ３１、７１、１０３ 光実装基板 ３２ 光導波路 ３３、７３ 光ファイバ ３４、７４、４９ レーザ ３５、７５、１１０ フォトダイオード ３６ 電極 ４２、４１０ 高熱伝導材料 ５２ 高熱伝導性部材 ６２ 溝 ６３ 波長フィルタ ６６ 導電性材料（ビアホール） ７６ レーザドライバ ７７ プリアンプ ８１ 上部クラッド ８２ コア ８３ 下部クラッド ８４ 光素子 ８５ 電気配線 ８６ 石英系ガラス ８７ シリコンテラス ９１ 光ファイバガイド溝形成部 ９２ 光導波路パターン成形部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｓ 5/022 Ｈ０１Ｌ 31/02 Ｂ (72)発明者 足立 寿史 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 嶋田 幹大 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 平10−253856（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−218651（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−218739（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−52159（ＪＰ，Ａ) 特開2000−164992（ＪＰ，Ａ) 特開2000−216307（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02B 6/42

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光導波路を有する光伝達部及び／又は、
   光ファイバを配置し固定するための光ファイバガイド部
   を形成する形成工程と、 主面上に、前記光導波路又は前記光ファイバーと光学的
   に接続される光素子を配置するための配置部の前記主面
   と他方の主面とを貫通する様に、導電性部材を埋め込ま
   せる埋め込み工程とを備え、 前記形成工程では、前記光伝達部、前記光ファイバガイ
   ド部、及び前記配置部の全部又は一部を、加熱により軟
   化した基材に、前記主面側より型を押しつけることによ
   って、前記型の反転形状を転写することにより形成し、 前記埋め込み工程では、前記形成工程と同時に、予め一
   定形状を有する前記導電性部材を、加熱により軟化した
   前記基材に、前記他方の主面側より直接押しつけること
   により、前記基材内に埋め込ませる光実装基板の製造方
   法。
2. 【請求項２】 光導波路を有する光伝達部及び／又は、
   光ファイバを配置し固定するための光ファイバガイド部
   を形成する形成工程と、 主面上に、前記光導波路又は前記光ファイバーと光学的
   に接続される光素子を配置するための配置部の前記主面
   と他方の主面とを貫通する様に、熱伝導性材料を含む熱
   伝達部材を埋め込ませる埋め込み工程とを備え、 前記形成工程では、前記光伝達部、前記光ファイバガイ
   ド部、及び前記配置部の全部又は一部を、加熱により軟
   化した基材に、前記主面側より型を押しつけることによ
   って、前記型の反転形状を転写することにより形成し、 前記埋め込み工程では、前記形成工程と同時に、予め一
   定形状を有する前記熱伝達部材を、加熱により軟化した
   前記基材に、前記他方の主面側より直接押しつけること
   により、前記基材内に埋め込ませる光実装基板の製造方
   法。
3. 【請求項３】 前記熱伝導性材料を含む放熱部材を、前
   記配置部の前記他方の主面の全部または一部に形成し、
   前記熱伝達部材と熱伝達可能に接続する放熱部材配置工
   程を備えた請求項２に記載の光実装基板の製造方法。
4. 【請求項４】 前記熱伝達部材は、前記熱伝導性材料を
   含む放熱部材と一体的に形成されており、前記埋め込み
   工程において、前記熱伝達部材が埋め込まれると同時
   に、前記放熱部材が、前記配置部の前記他方の主面の全
   部または一部に形成される請求項２に記載の光実装基板
   の製造方法。