JP5078442B2 - 光伝送基板およびその製造方法、並びに光電子混載基板および光モジュール - Google Patents

Description

本発明は、光インターコネクション等に使用される光伝送基板およびその製造方法に関するものであり、特に、基板の貫通孔に設けられる光伝搬体の伝送特性を良好かつ均一としたものに関する。また、本発明は、その光伝送基板を用いた光モジュールに関するものである。

情報処理における処理量を増加させ処理スピードを向上させるために、半導体デバイスの動作速度および電気信号の入出力端子数は、将来にわたって増加の傾向にある。同時にその半導体デバイスを搭載する回路基板の信号配線数も著しく増大しており、電気配線密度も高くなる傾向にある。それに従って、実装基板に形成された電気配線における信号の減衰および隣接する配線間のクロストークが顕著に増加し、深刻な問題となっている。とりわけマイクロプロセッサに代表される大規模な半導体集積回路においては、ＧＨｚレベルの信号を低消費電力で安定して入出力させることが大きな課題である。

その課題を解決するために、半導体デバイスに入出力される電気信号を信号光に変換し、その信号光に対応する光を、実装基板に形成した光導波路等の光配線によって伝送させる光伝送技術が検討されている。

その信号光と電気信号との変換を行なう光電変換部では、送信出力側において主に化合物半導体で構成される半導体レーザ（ＬＤ）や発光ダイオード（ＬＥＤ）等の発光用の光半導体素子が、受信入力側においてシリコン（Ｓｉ）や化合物半導体によるフォトダイオード（ＰＤ）等の受光用の光半導体素子が用いられる。

ところで、半導体レーザーには各種のタイプがあるが、近年ではその結晶成長面で良好な結晶が得られることから、発光部が素子基板の主面に対して垂直方向に光を出射させる面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）が、高性能かつ低コストである送信用光源として広く用いられつつある。一方、フォトダイオードも、受光部がその結晶面上にある面受光型のものが一般的に用いられている。

従来の光伝送基板では、基板面に対し平行に基板上または基板内部に配置された光配線として、高屈折率の材料から構成されるコア部の周囲を低屈折率の材料から構成されるクラッド部で覆うことにより形成した光導波路を設けたものが知られている。そのような光導波路は、光学ガラスまたは単結晶もしくは高分子の光学材料を用いて作製されている。

また、光配線と電気配線を混載した従来の光モジュールでは、上記の光半導体素子と光導波路との光結合構造を有したものが知られている。このような光モジュールにおいては、信号光の入出力方向と実装基板上に形成された光導波路とがおおよそ直交する位置関係にあるため、高い結合光量を得るために様々な提案がなされている。

特許文献１には、基板の両主面間を貫通する円柱状の貫通孔の内部に、円柱状のコア部と、前記コア部よりも屈折率の低い周囲部（クラッド部）とから構成される光伝搬体を有する光モジュールが開示されている。
国際公開第２００１／１１７６号パンフレット

特許文献１に記載されているようなコア部とクラッド部とを有する光伝搬体は、コア部よりも屈折率の低いクラッド部によりコア部の周囲が覆われており、入射された信号光の多くはコア部を伝搬して出射されることになる。

しかし、信号光は完全にコア部に閉じ込められるわけではなく、コア部からクラッド部に漏れ、クラッド部を伝搬する信号光も存在している。そして、そのような信号光は、コア部を伝搬する信号光とは定在波のモードが異なるため、出射される信号光としては、まず、コア部を伝搬した信号光が出射され、それから遅れてクラッド部を伝搬した信号光がノイズとして出射されるため、信号の信頼性が十分に得られない傾向があった。

本発明は上記のような従来の技術における問題点を考慮してなされたものであり、その目的は、貫通孔に設けられる光伝搬体の前記ノイズを大きく低減させた光伝送基板およびその製造方法ならびにそれを用いた光電子混載基板および光モジュールを提供することにある。

本発明は、両主面間を貫通し、中心軸が前記両主面の少なくとも一方の主面に対して垂直であり、一方の主面から他方の主面側に単調減少する第一領域と、該第一領域以外の第二領域とが境界部で接続された貫通孔を具える基板と、前記第一領域の前記貫通孔の内部に設けられた、クラッド部、および前記基板の一方の主面側に第一端面を有するとともに前記クラッド部よりも屈折率が高くなったコア部を有する光伝搬体と、を具備し、前記コア部が前記境界部の内周と接している光伝送基板に関する。ここで、「単調減少している」とは増加傾向とならないことを意味する。

前記光伝搬体は、前記第二領域において、前記貫通孔の径方向において屈折率が周囲部よりも高くなったコア部を有していることが好ましい。

前記貫通孔の前記第二領域には、前記コア部と同じ材料が充填されていることが好ましい。

また、本発明は、両主面間を貫通し、中心軸が前記両主面の少なくとも一方の主面に対して垂直な貫通孔を具える基板と、前記貫通孔の内部に設けられ、クラッド部、および前記基板の一方の主面側の第一端面と前記基板の他方の主面側の第二端面とを具え、前記クラッド部よりも屈折率が高くなったコア部を具え、前記貫通孔は、前記第一端面から前記第二端面に向かって直径が単調減少しているとともに、前記第２端面の内周が前記コア部と接している光伝搬体と、を具備する光伝送基板に関する。

前記貫通孔と前記光伝搬体との間に、金属膜、または前記光伝搬体よりも低屈折率の膜をさらに具備することが好ましい。

前記光伝搬体の端部において、前記貫通孔の開口周縁から前記貫通孔内に陥没する凹部をさらに具え、前記凹部内に設けられ、屈折率がコア部の屈折率以上の透光性部材をさらに具備したことが好ましい。

前記基板の少なくとも一方の主面上に形成され、前記光伝搬体と光学的に結合された光導波路をさらに有することが好ましい。

本発明は、基板の両主面からそれぞれ基板の内側に向けて直径が単調減少するように穿孔して、前記両主面の少なくとも一方の主面に対して中心軸が垂直な一つの貫通孔を形成する工程Ａと、前記貫通孔のうち、直径が最小となる最小直径部から一方の主面までの孔部内に、光硬化性を有する第一の透明樹脂を充填する工程Ｂと、他方の主面側から前記第一の透明樹脂を露光して硬化させることにより、前記貫通孔のうち前記最小直径部から一方の主面側まで、前記第一の透明樹脂から構成されるコア部を形成する工程Ｃと、前記貫通孔内において、前記コア部の周囲に、前記コア部よりも低い屈折率を有する周囲部を形成する工程Ｄと、を含む光伝送基板の製造方法に関する。

前記工程Ｂよりも後に、前記貫通孔に充填された前記第一の透明樹脂の前記一方の主面側の端部に凹部を設ける工程Ｅと、前記工程Ｃおよび前記工程Ｅよりも後に、前記凹部内に、屈折率が前記コア部の屈折率以上の透光性部材を充填する工程Ｆと、をさらに含むことが好ましい。

基板の両主面のうち、一方の主面から他方の主面に向けて直径が単調減少するように穿孔して、前記両主面の少なくとも一方の主面に対して中心軸が垂直な一つの貫通孔を形成する工程Ａ’と、前記貫通孔内に、光硬化性を有する第一の透明樹脂を充填する工程Ｂ’と、前記他方の主面側から前記第一の透明樹脂を露光して硬化させることにより、前記一方の主面側から他方の主面側まで、前記第一の透明樹脂から構成されるコア部を形成する工程Ｃ’と、前記貫通孔内において、前記コア部の周囲に、前記コア部よりも低い屈折率を有する周囲部を形成する工程Ｄ’と、を含むことが好ましい。

前記工程Ｂ’よりも後に、前記貫通孔に充填された前記第一の透明樹脂の少なくとも一つの主面側の端部に凹部を設ける工程Ｅ’と、前記工程Ｃ’および前記工程Ｅ’よりも後に、前記凹部内に、屈折率が前記コア部の屈折率以上の透光性部材を充填する工程Ｆ’と、
をさらに含むことが好ましい。

本発明は、前記光伝送基板が複数積層され、隣接する２層の前記光伝送基板の各々における前記光伝搬体の端面同士が互いに対向し、かつ光学的に結合されている多層光伝送基板に関する。

本発明は、前記光伝送基板と、前記光伝送基板の一方の面上に形成された導体パターンと、を具備する光電子混載基板に関する。

本発明は、前記光電子混載基板と、前記光電子混載基板の一方の面上にて前記導体パターンに電気的に接続される光半導体素子と、を具備する光モジュールに関する。

本発明は、前記多層光伝送基板と、前記多層光伝送基板の一方の露出面上に形成された導体パターンと、を具備する光電子混載基板に関する。

本発明は、前記多層光電子混載基板と、前記光電子混載基板の一方の露出面上にて前記導体パターンに電気的に接続される光半導体素子と、を具備する光モジュールに関する。

また、本発明は、上記いずれかに記載の光伝送基板と、前記光伝送基板と平行に配置された第２の基板と、前記第２の基板における前記光伝送基板に対向する面上に形成された光導波路とを有し、前記光伝送基板における前記光伝搬体のコア部が前記光導波路に光学的に結合される複合光伝送基板に関する。

本発明の光伝送基板によれば、両主面間を貫通し、中心軸が前記両主面の少なくとも一方の主面に対して垂直な貫通孔を具える基板と、前記貫通孔の内部に設けられ、前記基板の一方の主面側の第一端面を有するとともに前記貫通孔の径方向において屈折率が周囲部よりも高くなったコア部を有する第一領域と、前記基板の他方の主面側の第二端面を有する第二領域と、前記第一領域と前記第二領域との境界部とを具え、前記第一領域および第二領域がそれぞれ前記第一端面および前記第二端面から前記境界部に向かって直径が単調減少している光伝搬体と、を具備していることによって、光を第一領域側から照射した場合、コア部の周囲部（クラッド部）が境界部において大きく絞り込まれることから、コア部よりも屈折率の低い周囲部を伝搬してノイズとして出射される信号光を減少させることができる。

前記光伝搬体が、前記第二領域において、前記貫通孔の径方向において屈折率が周囲部よりも高くなったコア部を有することにより、信号光が前記コア部において閉じ込められて伝搬する。そして、その結果、光伝搬体の第一領域および第二領域において高効率の信号光伝搬を実現することができる。

前記コア部の外周は、前記貫通孔の内周と等しいことにより、境界部にて周囲部（クラッド部）が途切れているため、第一端面から入射され、コア部から周囲部に漏れた信号光を境界部で遮断し、前記信号光の出射を抑制することができる。

本発明の光伝送基板によれば、両主面間を貫通し、中心軸が前記両主面の少なくとも一方の主面に対して垂直な貫通孔を具える基板と、
前記貫通孔の内部に設けられ、前記基板の一方の主面側の第一端面と前記基板の他方の主面側の第二端面とを具え、前記貫通孔の径方向において屈折率が周囲部よりも高くなったコア部を具え、前記第一端面から前記第二端面に向かって直径が単調減少している光伝搬体と、を具備することにより、前記周囲部が前記第二端面において大きく絞り込まれるため、コア部よりも屈折率の低い周囲部（クラッド部）に伝搬してノイズとして出射される信号光を減少させることができる。

前記コア部の直径は、前記第二端面の直径と一致していることにより、他方の主面には前記コア部のみが露出していることになるため、コア部の位置が明白である。よって、コア部と、受光素子や発光素子などの光素子、他の光伝送基板、光導波路、および光ファイバなどの本発明の光伝送基板と光結合されうる材料との位置合わせが容易になる。

前記貫通孔と前記光伝搬体との間に、金属膜、または前記光伝搬体よりも低屈折率の膜をさらに具備することにより、光伝搬体の外部への信号光の漏れを抑制して、高効率の信号光伝搬を実現することができる。

前記光伝搬体の端部において、前記貫通孔の開口周縁から前記貫通孔内に陥没する凹部をさらに具え、前記凹部内に設けられ、屈折率がコア部の屈折率以上の透光性部材をさらに具備したことにより、光伝搬体に入射した信号光は、拡散が抑制され、前記透光性部材と前記屈折率分布体との界面において光軸に近づくように集光される。そして、それにより、コア部を伝搬する信号光の割合が増え、コア部よりも屈折率の低い周囲部（クラッド部）を伝搬してノイズとして出射される信号光を低減させることができる。

前記基板の少なくとも一方の主面上に形成され、前記光伝搬体と光学的に結合された光導波路をさらに具備することにより、前記基板の少なくとも一方の主面上に形成され、前記光伝搬体と光学的に結合された光導波路をさらに有することにより、伝搬損失の小さい良好な状態で、信号光の三次元的な伝送が可能となる。

本発明の光伝送基板の製造方法によれば、基板の両主面からそれぞれ基板の内側に向けて直径が単調減少するように穿孔して、前記両主面の少なくとも一方の主面に対して中心軸が垂直な一つの貫通孔を形成する工程Ａと、前記貫通孔のうち、直径が最小となる最小直径部から一方の主面までの孔部内に、光硬化性を有する第一の透明樹脂を充填する工程Ｂと、他方の主面側から前記第一の透明樹脂を露光して硬化させることにより、前記貫通孔のうち前記最小直径部から一方の主面側まで、前記第一の透明樹脂から構成されるコア部を形成する工程Ｃと、前記貫通孔内において、前記コア部の周囲に、前記コア部よりも低い屈折率を有する周囲部を形成する工程Ｄと、を含むことにより、マスクパターンを形成せずとも、周囲部よりも屈折率の高いコア部を有する光伝搬体を形成することができる。また、製造工程中において、現像時の表面張力によるコアの傾きや倒れを抑制することも可能である。

前記工程Ｂよりも後に、前記貫通孔に充填された前記第一の透明樹脂の前記一方の主面側に端部に凹部を設ける工程Ｅと、前記工程Ｃおよび前記工程Ｅよりも後に、前記凹部内に、屈折率が前記コア部の屈折率以上の透光性部材を充填する工程Ｆと、をさらに含むことにより、光伝搬体に入射した信号光の拡散が抑制され、前記透光性部材と前記屈折率分布体との界面において光軸に近づくように集光され、それにより、コア部を伝搬する信号光の割合が増え、コア部よりも屈折率の低い周囲部（クラッド部）中を伝搬してノイズとして出射される信号光を低減させた光伝送基板を製造することができる。

本発明の光伝送基板の製造方法によれば、基板の両主面のうち、一方の主面から他方の主面に向けて直径が単調減少するように穿孔して、前記両主面の少なくとも一方の主面に対して中心軸が垂直な一つの貫通孔を形成する工程Ａ’と、前記貫通孔内に、光硬化性を有する第一の透明樹脂を充填する工程Ｂ’と、前記他方の主面側から前記第一の透明樹脂を露光して硬化させることにより、前記一方の主面側から他方の主面側まで、前記第一の透明樹脂から構成されるコア部を形成する工程Ｃ’と、前記貫通孔内において、前記コア部の周囲に、前記コア部よりも低い屈折率を有する周囲部を形成する工程Ｄ’と、を含むことにより、マスクパターンを形成せずとも、周囲部よりも屈折率の高いコア部を有する光伝搬体を形成することができる。

本発明の多層光伝送基板によれば、前記光伝送基板が複数積層され、隣接する２層の前記光伝送基板の各々における前記光伝搬体の端面同士が互いに対向し、かつ光学的に結合されていることにより、多層間においても、伝搬損失の低い信号光の伝送が可能となる。

本発明の光モジュールによれば、光伝送基板と前記光伝送基板の一方の面上に形成された導体パターンとを具備する光電子混載基板と、前記光電子混載基板の一方の面上にて前記導体パターンに電気的に接続される光半導体素子と、を具備することにより、伝搬損失の低い信号光の伝送が可能となる。

本発明の複合光伝送基板によれば、上記いずれかに記載の光伝送基板と、前記光伝送基板と平行に配置された第２の基板と、前記第２の基板における前記光伝送基板に対向する面上に形成された光導波路とを有し、前記光伝送基板における前記光伝搬体のコア部が前記光導波路に光学的に結合されることから、光伝送基板と別の第２の基板との間における光伝搬の伝送損失を低減し、良好な伝搬特性が得られる。

［第一の態様における光伝送基板］
本発明の第一の態様における光伝送基板について、図１をもとにして以下に説明する。なお、図１は本発明の第一の態様における光伝送基板の実施形態の一例に過ぎず、図１のみに限定されるものではない。

図１において、光伝送基板１は、基板２と光伝搬体３とを具備しており、基板２の一方の主面から他方の主面に光を導通させるはたらきを有する光ビア構造を形成したものである。

基板２は、一方の主面２Ａおよび他方の主面２Ｂの間を貫通されている。そして、中心軸が前記主面に対して垂直である貫通孔を有している。このような貫通孔は、一方の主面２Ａおよび他方の主面２Ｂからそれぞれ基板の内側に向かって単調減少した直径を有している。なお、前記貫通孔は、通常のプリント板の穿孔工程に使用されるドリルやレーザーを用いてそれぞれ適切な条件において穿孔を行うことにより得られる。

基板２は、誘電体シートから形成されている。なお、誘電体シートとしては、電子工業用のプリント基板に使用されるガラスエポキシ樹脂等の周知の材料や、アルミナ等のセラミックスを積層したものが用いられる。

基板２における前記貫通孔は、第一領域４が設けられる貫通孔（以下、第一貫通孔）と第二領域５が設けられる貫通孔（以下、第二貫通孔）とから構成される。ここで、貫通孔の開口部の形状は略円状を示している。

光伝搬体３は、前記貫通孔の内部に設けられており、第一領域４と、第二領域５と、それらの境界部６と、を具備している。ここで、光伝搬体３は貫通孔内部に隙間なく設けられていることが好ましい。

光伝搬体３としては、一方の主面から他方の主面まで信号光を導通させるために、透明樹脂が好ましい。ここで、透明樹脂としては、具体的にアクリル系樹脂、シラン系樹脂、イミド系樹脂、エポキシ系樹脂などがあげられる。

第一領域４は、前記貫通孔の径方向において屈折率が周囲部よりも高くなったコア部１２Ａと、コア部１２Ａの周囲部に同心状に設けられたクラッド部１３Ａと、を有している。ここで、コア部とは、前記貫通孔の径方向において屈折率が周囲部よりも高い部位をいい、そのような屈折率の分布を形成していることによって、信号光をコア部に閉じこめつつ、中心軸に沿って伝搬させることができる。

第一の態様における光伝搬体のコア部は、屈折率がコア部と周囲部との境界で階段状に低くなっている屈折率を有したもの（階段状屈折率分布体）であっても、コア部における屈折率が中心軸から周囲に向かって漸次低下したもの（傾斜状屈折率分布体）であってもよい。

前記階段状屈折率分布体である場合、信号光は屈折率の境界で反射されて中心部の高屈折率領域に閉じ込められて伝搬するので、光伝搬体が一様な屈折率を持つ場合に比べて高効率な信号光伝搬を実現することができる。

また、前記傾斜状屈折率分布体である場合、信号光は光伝搬体の中心部分を蛇行しながら閉じ込められて伝搬するので、より広帯域の信号光伝搬を実現することができる。

第一領域４は第一端面３Ａから境界部６に向かってテーパー形状を示している。なお、本発明の第一領域はテーパー形状に限られず、第一端面から境界部に向かって、第一領域の直径が単調減少していればよい。

ここで、第一領域の基板主面方向における断面形状が楕円形状である場合、第一領域の直径とは、前記楕円形状の長径を指すこととする。「単調減少している」とは増加傾向とならないことを意味し、例えば、この場合、第一端面３Ａから前記境界部６の間に、前記第一領域４において第一端面３Ａの直径と均一な部分があってもよい。

また、第一領域４の直径が単調減少しているかどうかの確認は、例えば、第一領域４をその中心軸にそって切断し、その切断面において、第一端面３Ａに該当する辺の長さと境界部６に該当する辺の長さとを比較することからも確認できる。例えば、図１の第一領域４の直径が単調減少していることは、第一領域４の断面形状が、第一端面３Ａを長辺とし、境界台６を短辺とする台形を示していることからも確認される。なお、ここでは、第一領域で説明したが、第二領域、境界部でも全く同様である。

前記第一領域４におけるコア部１２Ａの外周は、貫通孔の内周と等しいことが望ましい。このように前記コア部の外周と前記貫通孔の内周とが等しいことにより、境界部６においてクラッド部１３Ａが途切れているため、第一端面３Ａから入射され、コア部１２Ａからクラッド部１３Ａに漏れた信号光を境界部６にて遮断させるという効果が得られる。

第二領域５は、前記基板２の他方の主面側２Ｂの第二端面３Ｂを含み、第二端面３Ｂから境界部６に向かって直径が単調減少している。なお、前記貫通孔と光伝搬体との間に、金属膜、または前記光伝搬体よりも低屈折率の膜のような光反射膜を具備する場合、コア部１２Ａの内周は、前記光反射膜を含めることとする。

第二領域５は、第一領域４におけるコア部１２Ａと同一の部材（コア部）１２Ｂを有している。

図１において境界部６は、第一領域４と第二領域５との界面を示している。前記第一領域４および第二領域５がそれぞれ、第一端面３Ａおよび第二端面３Ｂからこの境界部６に向かって直径が単調減少しているため、境界部６における直径は、光伝搬体３の断面の直径のなかで最も小さくなっている。

第一領域４のコア部１２Ａと第二領域のコア部１２Ｂとは、境界部６で連結されていることにより光学的に結合されている。

図１の光伝送基板１において、例えば、第一領域４における第一端面３Ａから光を入射させる場合、光の直径を、コア部１２Ａの第一端面３Ａにおける直径１２Ａｄからコア部１２Ｂの第二端面３Ｂにおける直径１２Ｂｄに拡大させることができる。また逆に、第二端面３Ｂから光を入射させる場合、直径１２Ｂｄから直径１２Ａｄに縮小させることができる。

図１の光伝搬体における第一領域４は、貫通孔の径方向において屈折率が周囲部よりも高くなったコア部１２Ａによる屈折率分布を有し、第二領域５は均一な屈折率を有している。また、基板端面においては、直径１２Ａｄよりも直径１２Ｂｄの方が大きくなっている。これらにより、前記のように信号光のノイズを低減させるとともに、入射光の直径と出射光の直径を変化させることができる。

次に、図３、図５、図１１および図１４を用いて、本発明の第一の態様における光伝送基板の変形例について説明する。

図３に示す光伝送基板１は、図１に示した光伝送基板１における光伝搬体３と基板２との間に、金属膜または低屈折率高分子から構成される光反射膜１４をさらに具備したものである。これにより、入射光と反射光の直径を変化させるとともに、光の閉じ込め効果を大幅に向上させることができる。

第一の態様における光伝搬体の前記反射膜としては、金属膜、または前記光伝搬体よりも低屈折率の膜が挙げられる。

金属膜としては、例えば、信号光の波長において高い反射率を有する金属膜、例えば６００から１５００ｎｍの波長では金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）等の金属膜などがあげられる。

また、前記低屈折率膜としては、コア部１３Ｂよりも小さな屈折率を有していることが好ましい。前記低屈折率膜としては、例えば、アクリル系樹脂、シラン系樹脂、イミド系樹脂、エポキシ系樹脂等があげられる。

前記光反射膜４は、前記第二領域５が単一の屈折率を有する場合に、前記第二領域５を覆うようにして、第二領域５の光閉じ込め効果を向上させ、光の伝搬損失を大きく減少させることができる。

図５に示す光伝送基板１の境界部６Ａは、第一領域４と第二領域５との間に介在している。また、境界部６Ａの構造は円柱状を示している。このような構造を形成することにより、基板２の厚さが大きい場合であっても、図１に示す光伝送基板１と同様の効果を有するものとなる。

図１１に示す光伝送基板１の第二領域５Ａは、コア部１２Ｂを有するとともにクラッド部１３Ｂを有しており、この点でコア部のみを有する図１に示す第二領域５とは相違する。図１１に示す光伝送基板１は、境界部６をもとに第一領域４のコア部１２Ａおよびクラッド部１３Ａと対称の形状を形成するものである。なお、図１１では、前記のようにコア部１２Ａおよびクラッド部１３Ａは対称の形状を形成している。

図１１において、第一領域および第二領域はそれぞれ、コア部（１２Ａ，１２Ｂ）とクラッド部（１３Ａ，１３Ｂ）とを有している。これにより、第二領域においても光の閉じ込め効果が十分に得られ、光の伝搬損失を最小限に抑制できる。

図１４に示す光伝送基板１は、第一端面３Ａから基板２の内側に向けて凹部を設け、さらに、第二端面３Ｂから基板２の内側に向けて凹部を設けたうえで、それらの凹部に透光性部材１５を設けたものである。

透光性部材１５としては、コア部１２Ａおよび１２Ｂの屈折率以上の屈折率を有するものが用いられる。具体的な材料としては、アクリル系、シラン系、エポキシ系、石英、セラミック、イミド系などが挙げられる。

なお、図１４では第一端面３Ａおよび第二端面３Ｂの両方に凹部を設けているが、いずれか一方だけに設けられていてもかまわない。

図１４に示す光伝送基板１は、透光性部材１５を有していることにより、コア部１２Ａおよび１２Ｂよりも屈折率の低い周囲部を伝搬し、ノイズとして出射される信号光を減少させるとともに、光を十分に集光させるという効果を奏しており、伝搬損失をさらに抑制することができる。

［第二の態様における光伝送基板］
本発明の第二の態様における光伝送基板について、図７をもとにして以下に説明する。なお、図７は本発明の第二の態様における光伝送基板の実施形態の一例に過ぎず、図７のみに限定されるものではない。

図７において、光伝送基板２３は、基板２と光伝搬体２３とを具備しており、基板２の一方の主面から他方の主面に光を導通させるはたらきを有する光ビア構造を形成したものである。

基板２は、一方の主面２Ａおよび他方の主面２Ｂの間を貫通し、中心軸が前記主面に対して垂直である貫通孔を具えている。前記貫通孔は、一方の主面２Ａから他方の主面２Ｂに向かって単調減少した直径を有している。基板２における前記貫通孔の開口部の形状は略円状を示している。

光伝搬体２３は、前記貫通孔の内部に設けられており、前記貫通孔の径方向において屈折率が周囲部よりも高くなったコア部３２と、コア部３２の周囲部に同心状に設けられたクラッド部３３と、から構成されている。

光伝搬体２３は第一端面２３Ａから第二端面２３Ｂに向かってテーパー形状を示している。なお、図７の場合は前記のように、テーパー形状となっているが、本発明の光伝搬体はこれに限られず、第一端面２３Ａから第二端面２３Ｂに向かって、光伝搬体の直径が単調減少していればよい。

第二の態様における光伝送基板により得られる効果としては、コア部よりも屈折率の低い周囲部（クラッド部）が第二端面２３Ｂにおいて大きく絞り込まれるため、ノイズとして出射される信号光を減少させることが挙げられる。さらに、主面２Ｂにおける光伝搬体の端面２３Ｂとコア部３２とはそれぞれ直径が同じであるため、例えば、主面２Ｂ側に光素子などを光結合させる場合、２Ｂに露出している箇所がコア部に等しいため、位置合わせが容易である。

〔本発明の多層光伝送基板〕
第一の態様および第二の態様における光伝送基板はそれぞれ複数積層され、隣接する２層の前記光伝送基板の各々の光伝搬体の端面同士が互いに対向し、さらに光学的に結合されていることで、多層間においても信号光の伝搬損失を低くすることが可能となる。

本発明の多層光伝送基板について、図９および図１０をもとにして以下に説明する。なお、図９および図１０は、本発明の多層光伝送基板の実施形態の一例に過ぎず、図９および図１０のみに限定されるものではない。

図９は、本発明の第一の形態における光伝送基板の実施形態の他の例を模式的に示す要部断面図である。図９の光伝送基板は、第一領域および第二領域の両方にコア部を有する光伝送基板（図１１の光伝送基板）が複数枚、積層されたものである。そして、図９に示される構造は、隣接する光伝送基板に設けられた光伝搬体の端面３Ａおよび３Ｂ同士が互いに対向し、光伝搬体同士が光学的に接続されて積層されている。これにより、多層間においての信号光の伝搬損失を低下することができる。

また、別の実施の形態として、例えば、図１０のように、光伝搬体と貫通孔の内壁との間に、金属膜または低屈折率高分子から構成される反射膜をさらに具備した光伝送基板（図４の光伝送基板）を複数枚、積層したものである。図１０に示す多層光伝送基板は、光伝送基板が多層構造をとることにより、各層ごとにノイズとなる信号光の抑制が可能となり、ノイズが十分に抑制された光が出射される。

図９および図１０に示す多層光伝送基板の他に好ましい多層伝送基板としては、たとえば、第二端面から基板の内側に向けて、透光性部材を設けた凹部を有する光伝送基板（図１４の光伝送基板）を複数枚積層したものがあげられる。

〔光導波路を有する本発明の光伝送基板〕
第一の態様および第二の態様における光伝送基板はそれぞれ、光導波路を付加することにより３次元的に光を伝送させることが可能となる。

図１６に示す光伝送基板１は、図１に示した光伝送基板に対して、基板２の両主面２Ａおよび２Ｂにそれぞれ光導波路１０Ａおよび１０Ｂをさらに形成したものである。なお、光導波路１０Ａおよび１０Ｂは、基板２の面に平行に設けられているが、屈折率分布体２と光学的に結合させることができれば基板の面に平行でなくてもよい。光導波路１０Ａは、コア部１０Ａ２と、これを取り囲むクラッド部１０Ａ１とから構成される。

図１６の光伝送基板１において、基板２を貫通する光伝搬体３と光導波路１０Ａとは、光導波路１０Ａの端部に設けられた光路変換体１１Ａによって光学的に結合されている。

同様に、光伝搬体３と光導波路１０Ｂとは、光導波路１１Ｂの端部に設けられた光路変換体１１Ｂによって光学的に結合されている。

光導波路１０Ａは、コア部１０Ａ２と、これを取り囲む上部クラッド部１０Ａ１および下部クラッド部１０Ａ３とから構成される。光路変換体１１Ａは、透光性部材から構成される基体１１Ａ１と、基体１１Ａ１に形成された反射面（光路変換面）１１Ａ２とを具備する。

ここで、反射面１１Ａ２は、信号光の波長において高い反射率を有する金属膜、例えば６００ｎｍ〜１５００ｎｍの波長では金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）などの金属膜をコーティングすることで得られる。

図１６の光伝送基板１は、ノイズとして出射される信号光を減少させたものであるため、それら一方の主面２Ａおよび他方の主面２Ｂの光導波路１０Ａと１０Ｂの間で良好な光伝送をすることができる。

なお、図１６には光導波路１０Ａおよび１０Ｂを形成したものを例示しているが、光導波路１０Ａまたは１０Ｂのいずれか一方が形成されたものでもよい。

また、図１６には光伝搬体３として、図１に記載した光伝搬体３を用いているが、それ以外の光伝搬体でもよく、例えば、図３の光伝搬体３、図５の光伝搬体３、図７の光伝搬体２３、図１４の光伝搬体３などが挙げられる。なかでも、伝搬損失が小さいことから、図１４の光伝搬体が好ましい。

図１７は、本発明の光伝送基板を用いた複合光電子基板の実施形態の一例を模式的に示す要部断面図である。図１７に示す複合光伝送基板は、図１に示した光伝送基板１と、光伝送基板１に対して平行に配置された第２の基板２２とを備えている。一実施例では、光伝送基板１をドーターボードとし、第２の基板２２をマザーボードとし、双方の基板上に電気配線が設けられる場合は、図示しない適宜の半田接続部を介して互いに電気的に接続されている。図１７において、光伝送基板１は、基板の他方の主面２Ｂが第２の基板２０と対向するようにして、第２の基板２０上に設けられている。別の例では、光伝送基板１をマザーボードとし、第２の基板２２をドーターボードとしてもよい。なお、図１に示した光伝送基板の替わりに、図３、図５、図７、図１１または図１４に示した光伝送基板を用いて図１７のように複合光伝送基板を構成してもよい。また、図１８に示すように、基板の一方の主面２Ａと第２の基板２０とが対向するように、光伝送基板１が第２の基板２０上に設けられていてもよい。

さらに、第２の基板２２において光伝送基板１に対向する面２２Ａ上には、光導波路４０が形成されている。光伝送基板１に形成した光伝搬体３と、第２の基板に形成した光導波路４０とは、光導波路４０の端部に設けられた光路変換体４１によって光学的に結合されている。直接的には、光伝送基板１に設けられた光伝搬体のコア部１２Ａおよび１２Ｂが、光路変換体４１を介して光導波路４０と光学的に結合されている。

光導波路４０は、コア部４０Ｂと、これを取り囲む上部クラッド部４０Ａおよび下部クラッド部４０Ｃとから構成される。光路変換体４１は、基体に形成された反射面（光路変換面）４１Ａを具備する。反射面４１Ａは、信号光の波長において高い反射率を有する金属膜、例えば６００から１５００ｎｍの波長では金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）等の金属膜をコーティングする。反射面４１Ａは、光導波路４０の光伝送方向（基板に平行な方向）と、光伝搬体３の光伝送方向（基板に垂直な方向に対しやや傾斜した方向）との間で光路変換させる適宜の角度で設けられる。図１７の複合光伝送基板の作製方法は、例えば次の通りである。

第１工程では、第２の基板２２（例えばマザーボード）の一方の面４２Ａ上に光導波路４０を作製する。第２工程では、光伝送基板１の基板２（例えばドーターボード）に光伝搬体３を作製する。なお、第１工程と第２工程は、独立して行えるため順不同である。第３工程では、光伝送基板１に適宜の光半導体素子を実装する。最後に、第４工程で、光伝送基板１を第２の基板２２上に搭載する。

図１７および１８においては、光半導体素子として、例えば、第一端面３Ａのコア部１２Ａ上に発光素子または受光素子を設けることができる。

図１７において、第一端面３Ａのコア部１２Ａ上に受光素子が設けられた場合、光導波路４０から伝搬して光路変換体４１の反射面にて光路変換された光は、光伝搬体３中の伝搬において、光の直径が１２Ｂｄから１２Ａｄに絞りこまれることになる。そのため、十分に集光させた光を受光素子に入射させることができる。

また、図１８において、第二端面３Ｂ上に発光素子が設けられた場合、発光素子から出射された光は、光伝搬体３中の伝搬において、光の直径が１２Ｂｄから１２Ａｄに絞り込まれることになる。そして、光路変換体４１における反射面に対して十分に光の直径を小さくできることから、接続損失を低く保ちながら光導波路４０のコア部４０Ｂ中に光を伝搬させることができる。

〔第一の態様における光伝送基板の製造方法]
本発明の第一の態様における光伝送基板の製造方法について、図２をもとにして以下に説明する。なお、図２は本発明の第一の態様における光伝送基板の製造方法の実施形態の一例に過ぎず、図２のみに限定されるものではない。

図２（ａ）〜（ｆ）は、図１に示す光伝送基板の製造方法の実施形態の一例を工程順に示した要部断面図である。本発明の第一の態様における光伝送基板の製造方法について、工程Ａの一例が図２（ａ）および（ｂ）に該当し、工程Ｂの一例が図２（ｃ）に該当し、工程Ｃの一例が図２（ｄ）および（ｅ）に該当し、工程Ｄの一例が図２（ｆ）に該当する。なお、図２において、図１の符号と同じ符号は同じ部材を表す。

工程Ａは、基板の両主面からそれぞれ基板の内側に向けて直径が単調減少するように穿孔して、中心軸が前記主面に対して垂直である一つの貫通孔を形成する工程をいう。ここで「単調減少する」とは、増加傾向にならないことを意味し、形成された貫通孔の直径が均一
な部分があってもよいことをいう。

図２（ａ）に示すように、基板２の主面２Ｂから基板２の内側に向けて基板２を穿孔することにより、基板２には、基板の主面２Ｂから基板２の内側に向けて直径が狭まったテーパー形状の孔７Ｂが形成されている。孔７Ｂの形成は、通常のプリント板の穿孔工程等に使用されるドリルやレーザーを用いて、適切な条件下にておこなわれる。また、金型を用いてもよい。

図２（ｂ）に示すように、基板２の主面２Ａから基板２の内側に向けて孔７Ｂと反対の位置において基板２を穿孔して、基板の主面２Ａから基板２の内側に向けて直径が狭まったテーパー形状の孔７Ａを形成することにより、基板２には、孔７Ｂと同心軸上に位置する孔７Ａが形成される。孔７Ａの形成は、孔７Ｂの形成法と同様におこなわれる。

図２（ａ）および図２（ｂ）の工程によって、孔７Ａと孔７Ｂとから構成された貫通孔７が形成される。貫通孔７の中心軸１９は、基板の主面２Ａおよび２Ｂに対して垂直である。

なお、図２（ａ）に記載の穿孔工程は、図２（ｂ）に記載の穿孔工程前におこなわれているが、工程Ａにおいて、図２（ａ）に記載の穿孔工程および図２（ｂ）に記載の穿孔工程を併せて、一方の主面２Ａおよび他方の主面２Ｂの両主面から同時に穿孔をおこなってもよい。

工程Ｂは、前記貫通孔のうち、直径が最小となる最小直径部７Ｃから一方の主面までの孔部内に、光硬化性を有する第一の透明樹脂を充填する工程をいう。

図２（ｃ）に示すように、基板２には、貫通孔７内に、光硬化性を有する第一の透明樹脂８が充填される。第一の透明樹脂８は、図１における光伝搬体３のコア部１２Ａおよびコア部１２Ｂを形成するための材料であり、光の照射により硬化するものをいう。例えば、アクリル樹脂、エポキシ系樹脂、イミド系樹脂、シラン系樹脂などが挙げられる。また、第一の透明樹脂８としては他に、光の照射により硬化するとともに、その屈折率が増加するものでもよい。

なお、図２（ｃ）では貫通孔７内に第一の透明樹脂８が充填されているが、工程Ｂはそれに限定されるものではなく、工程Ｃにおいて露光される主面側とは反対の主面側から、前記貫通孔のうち直径が最小となる最小直径部７Ｃまでの範囲内において第一の透明樹脂８が充填されていればよい。

前記第一の透明樹脂８の充填には、シリンジによる注入法や真空吸引による吸引法を用いればよい。第一の透明樹脂８を貫通孔７に充填する際には、貫通孔７から溢れ出たり、逆に不足したりすることがないように、その上下端面が基板２の上下の両主面２Ａおよび２Ｂとそれぞれほぼ同一平面となるように充填する。

第一の透明樹脂８が液状である場合は、約１００℃で数分間加熱（プリベーク）することにより、溶媒を除去する。

工程Ｃは、他方の主面側から前記第一の透明樹脂を露光して硬化させることにより、前記貫通孔のうち前記最小直径部から一方の主面側まで、前記第一の透明樹脂から構成されるコア部を形成する工程をいう。

図２（ｄ）において、第一の透明樹脂８は、基板の主面２Ｂに向かって垂直な方向から光を照射されている。基板の主面２Ｂ側から紫外光の照射を行なうことにより、第一の透明樹脂８のうち孔７Ｂに充填されたものは全体に光の照射がなされ、硬化する。ここで、光の照射により硬化した第一の透明樹脂８のうち、光照射側の基板主面２Ｂから最小直径部７Ｃまでの領域を硬化部８ａ１とする。

最小直径部７Ｃがマスクパターンとしての役割を果たすことにより、第一の透明樹脂８のうち孔７Ａに充填されたものは、まず、７Ｂ側から伝搬された光により照射され、最小直径部７Ｃを底面とする円柱状に硬化する。ここで、光の照射により硬化した第一の透明樹脂８のうち、光照射側とは逆側の基板主面２Ａから最小直径部７Ｃまでの領域を硬化部８ａ２とする。

一方、最小直径部７Ｃから主面２Ａまでの間において、第一の透明樹脂８ａの周囲部は、最小直径部７Ｃがマスクパターンとしての役割を果たすことにより、光が照射されていないため、第一の透明樹脂８は硬化されない（非硬化部８ｂ）。

工程Ｄは、前記貫通孔内において、前記コア部の周囲に、前記コア部よりも低い屈折率を有する周囲部を形成する工程をいう。

図２（ｅ）に示すように、図２（ｄ）の工程をおこなった後に、紫外光による露光後に現像をおこなうことにより、非硬化部８ｂは除去され、除去部分に空隙部１６が形成される。

そして、図２（ｆ）に示すように、第二の透明樹脂９が空隙部１６に充填される。第二の透明樹脂９の充填後、基板全体を約１００℃で数１０分間加熱して、いわゆるポストベークを行なうことにより、第一の透明樹脂８ａ１がコア部１２Ａに、また、第二の透明樹脂９がクラッド部１３となる。クラッド部１３が、得られたコア部１２Ａよりも低い屈折率を有するように第一の透明樹脂８および第二の透明樹脂９を選択する。

なお、図２（ｅ）および（ｆ）に示す工程において、現像により設けた空隙部１６に第一の透明樹脂８とは異なる第二の透明樹脂９を新たに充填しているが、工程Ｄはそれに限定されるものではない。例えば、第一の透明樹脂として、光照射により屈折率が上昇する透明樹脂を使用することで、光照射された部分と光照射されていない部分との間に屈折率の差が得られる。その後、現像をおこなわず、照射後にポストベークをおこなうことでも工程Ｄは達成される。

以上より、図２に示した製造方法を用いることで、マスクパターンの形成工程をおこなうことなく、円滑に図１の光伝送基板を形成することができる。

次に、図４、図６、図１２、図１３および図１５を用いて、本発明の第一の態様における光伝送基板の製造方法の変形例について説明する。

図４（ａ）〜（ｇ）は、図３に示す光伝送基板の製造方法の実施形態の一例を工程順に示した要部断面図である。図４に示す光伝送基板の製造方法は、図２（ｂ）と図２（ｃ）との工程の間に、反射膜１４を形成する工程（図４（ｃ））を設けた以外は、図２と同様の工程によりおこなう。なお、図４（ａ）〜（ｂ）に示す工程は、図２（ａ）〜（ｂ）に示す工程と同様であり、図４（ｄ）〜（ｇ）に示す工程は、図２（ｃ）〜（ｆ）に示す工程と同様である。図４（ｃ）の工程において、反射膜の形成は、例えば、コーティングにより行われる。ここで、コーティングは、具体的にメッキ、蒸着、スパッタリング、塗布等によりおこなわれる。

図６（ａ）〜（ｇ）は、図５に示す光伝送基板の製造方法の実施形態の一例を工程順に示した要部断面図である。図６に示す光伝送基板の製造方法は、図２（ａ）に示す工程の前に、円柱状の貫通孔を設ける工程（図６（ａ）に示す工程）を設けた以外は、図２と同様の工程によりおこなう。なお、図６（ｂ）〜（ｇ）に示す工程は図２（ａ）〜（ｆ）に示す工程とそれぞれ同様である。図６（ａ）に示す工程において、基板２に対して、ドリルまたはレーザーを適切な条件下にて使用することにより、円柱状の貫通孔７ｄを形成する。図６に示す製造方法によれば、基板の厚みが大きい場合であっても、最初に直径の一定な円柱状の貫通孔を穿孔し、その後に、本発明の光伝送基板の製造方法をおこなうことにより、基板の厚みに依存せずに優れた性能を有する光伝搬体を作製することが可能である。

図１２（ａ）〜（ｆ）は、図１１に示す光伝送基板の製造方法の実施形態の一例を工程順に示した要部断面図である。図１２に示す光伝送基板の製造方法において、図１２（ａ）〜（ｃ）に示す工程は、図２（ａ）〜（ｃ）に示す工程とそれぞれ同様である。また、図１２（ｅ）〜（ｆ）に示す工程は、図２（ｅ）〜（ｆ）に示す工程とそれぞれ同様である。図１２（ｄ）では、フォトマスク３０を用いて、第一の透明樹脂８が紫外線露光される。フォトマスク３０には、例えば、貫通孔７より小さい径の円形の遮光部３０ａをマスクパターンとして形成したものを用いることができる。なお、３０ｂは透光部である。この遮光部３０ａは、完成後の屈折率分布体の中心部に対応するマスクパターンとして形成する。そして、露光をおこなうことにより、透光部３０ｂに光が照射され、透光部３０ｂを底面とする円柱状のコア部が形成される。

図１３（ａ）〜（ｉ）は、図１１に示す光伝送基板の製造方法の実施形態の一例を工程順に示した要部断面図であり、図１２に示す製造方法とは異なるものである。図１３（ｃ）に示す工程は、貫通孔７のうち孔７Ａのみを第一の透明樹脂８により充填する工程を示している。なお、図１３（ｄ）および（ｅ）に示す工程は、図２（ｄ）および（ｅ）に示す工程とそれぞれ同様である。図１３（ｆ）に示す工程は、孔７Ｂに第一の透明樹脂８を充填する工程を示している。図１３（ｇ）に示す工程は、基板の主面２Ａから紫外光の照射する工程を示している。これによって紫外光は第一領域と前記第二領域との最小直径部７Ｃを通って、孔へ入射する。最小直径部１０Ｃ３はマスクパターンとしての役割を果たし、紫外光を最小直径部７Ｃの内部の第一の透明樹脂１２Ａ１を露光する。

以上のように図１２または図１３に示す工程をおこなうことにより、図１１に示す光伝送基板を作製することができる。また、図１２（ｅ）および図１３（ｈ）において、最小直径部７Ｃは前記第一の透明樹脂８の硬化部８ａの土台としてはたらく。具体的には、現像時の表面張力により生じる前記硬化部８ａの倒れを、最小直径部７Ｃにより抑制することができる。

図１５（ａ）〜（ｈ）は、図２に示す光伝送基板の製造方法の実施形態の一例を模式的に示す工程ごとの要部断面図である。図１５（ａ）〜（ｃ）に示す工程は、図２（ａ）〜（ｃ）に示す工程と同様である。図１５（ｄ）では、透光性部材を使用し、約１００で数分間加熱し、いわゆるプリベークを行なうことによって、前記貫通孔に充填された前記光硬化性樹脂の端部に凹部３４を設けている（工程Ｅ）。この工程は、本発明の第一の態様における光伝送基板の製造方法において、工程Ｄに該当し、工程Ｂと工程Ｃとの間におこなわれるものである。図１５（ｅ）〜（ｇ）は、図２（ｄ）〜（ｆ）と同様におこなう。図１５（ｈ）は、前記凹部３４内に、透光性部材１５を充填し、ポストベークをおこなうことにより図１３の光伝送基板が形成される（工程Ｆ）。

〔第二の態様における光伝送基板の製造方法]
本発明の第二の態様における光伝送基板の製造方法について、図８をもとにして以下に説明する。なお、図８は本発明の第一の態様における光伝送基板の製造方法の実施形態の一例に過ぎず、図８のみに限定されるものではない。

図８（ａ）〜（ｅ）は、図７に示す光伝送基板の製造方法の実施形態の一例を工程順に示した要部断面図である。本発明の第二の態様における光伝送基板の製造方法について、工程Ａ’の一例が図８（ａ）に該当し、工程Ｂの一例が図８（ｂ）に該当し、工程Ｃの一例が図８（ｃ）および（ｄ）に該当し、工程Ｄの一例が図８（ｅ）に該当する。なお、図７の符号と同じ符号は同じ部材を表す。

ここで、図８（ｂ）は図２（ｃ）と、図８（ｄ）は図２（ｅ）と、また、図８（ｅ）は図２（ｆ）と同一の工程であるので、これらの説明は省略し、図８（ａ）および図８（ｃ）のみ説明する。

図８（ａ）に示すように、基板２の主面２Ａから基板２の主面２Ｂに向けて基板２を穿孔することにより、基板２には、基板の主面２３Ｂから基板２の内側に向けて直径が狭まったテーパー形状の貫通孔７が形成される。

また、図８（ｃ）に示すように、基板の主面２Ｂからの光の照射により、透明樹脂８を硬化させ、最小直径部７Ｃを底面とする円柱状の硬化部８ａを形成する。

図８（ａ）〜（ｅ）をおこなうことにより、図７に示す光伝送基板を作製することができる。

［光電子混載基板および光モジュール］
本発明の光電子混載基板は、光伝送基板と導体パターンとを具備するものである。また、本発明の光モジュールは、前記光電子混載基板と、光半導体素子と、を具備するものである。

前記光モジュールについて図１９および図２０をもとにして説明するが、本発明の光電子混載基板および光モジュールはこれらに限定されるものではない。

図１９は本発明の光モジュールの実施形態の一例を示す模式的な要部断面図である。図１９に示す本発明の光モジュール２０は、図１の光伝送基板と、それに対してさらに基板を重ねあわせた二層基板構成である。また、図１９において、光電子混載基板は、光半導体素子１８を除いた部分を指す。光モジュールに用いられる光伝送基板としては、前記第一の態様および第二の態様の光伝送基板が挙げられる。

光モジュール２０における光伝送基板１側の面上には第一の導体パターン１７ａおよび１７ｂが形成され、光モジュール２０の面下には第二の導体パターン１７ｃが形成されている。さらに、光モジュール２０を貫通して第一の導体パターン１７ｂと第二の導体パターン１７ｃとを接続する貫通導体１７ｄが形成されている。さらに、光伝送基板１側の面上にて第一の導体パターン１７ａおよび１７ｂに電気的に接続される光半導体素子１８を設け、また、光導波路基板２と第二の基板２Ａの間に光導波路１０Ｃとを形成している。そして、光モジュール２０中の光伝送基板１側におけるコア部１２Ａが光半導体素子１８に光学的に結合する。また、光伝送基板１の光導波路１０Ｃと光伝搬体３は光路変換体１１Ｃ２によって光学的に結合されている。

図２０は本発明の光モジュールの実施形態の他の例を示す模式的な要部断面図である。図２０に示す本発明の光モジュール２０は、一方の面上に第一の導体パターン１７ａおよび１７ｂが形成され、他方の面上に第二の導体パターン１７ｃが形成されている。さらに、光伝送基板１を貫通して第一の導体パターン１７ｂと第二の導体パターン１７ｃとを接続する貫通導体１７ｄが形成されている。さらに、光伝送基板１の一方の面上には、第一の導体パターン１７ａ、１７ｂに電気的に接続される光半導体素子１８を設けている。そして、光伝送基板１の一方の面における屈折率分布体のコア部１２Ａが光半導体素子１８に光学的に結合する。また、光伝送基板１の光導波路１０Ｃと光伝搬体３は光路変換体１１Ｃ２によって光学的に結合されている。

本発明の光モジュールにおいて、光半導体素子としては、発光デバイスである半導体レーザーや発光ダイオード等、あるいは受光デバイスであるフォトダイオード等が具体的に挙げられる。光半導体素子１８は、光伝送基板１上に形成された第一の導体パターン上において、活性領域である発光点（図示せず）を光伝送基板１に向けて搭載され、その電極が第一の導体パターンに接合される。接合材料には、ハンダ合金や、導電性接着剤や、Ａｕなどの金属などを用いることができる。光半導体素子を搭載する際は、その電極が第一の導体パターンに接合されるとともに、光伝搬体を介して発光点が光路変換面と光学的に結合するよう、画像処理装置等を使って所定の位置に精密に位置決めされる。

光半導体素子１８に対しては、導体パターン１７ａ，１７ｂを通して、そのアノード電極からカソード電極への順方向に電流が印加される。そしてそれにより、発光デバイスである光半導体素子１８の活性領域から光が出射される。

光モジュールを構成する光伝送基板には、光半導体素子１８の発光点が対向する位置に、コア部１２Ａが設けられている。屈折率分布体を連結して構成される光伝搬体３は、光半導体素子１８の発光点と光路変換面１１Ｃ２との間で光伝送基板１を貫通するように設けられている。各光伝送基板の光伝搬体３は、光半導体素子１８の発光点のサイズおよびそこから放射される出射光に対して十分大きな直径をもつようなサイズとされている。また、光伝搬体３は、光路変換面１１Ｃ２にも対応する大きさとされる。

光半導体素子１８が面受光型デバイスの場合は、信号光の光路が逆方向となる。すなわち、光導波路１０Ｃを伝搬してきた信号光はそのコア部から出射し、光路変換面１１Ｃ２で反射されて光路変換され、光伝搬体３に入射する。そして、その信号光は、面受光型フォトダイオード等の面受光型デバイス１８の活性領域へと達して受光される。

ここで、本発明の光モジュール２０においては、光半導体素子１８が面発光型レーザダイオードまたは面受光型フォトダイオードである場合、基板上にこれらのデバイスの活性領域を対向させて実装するだけで光結合が容易に構成できるので、特別な部品を用いずとも高効率な光結合構造を容易に実現できる。

図１９または図２０の光モジュール２０の応用例として、面発光型デバイスの光半導体素子と面受光型デバイスの光半導体素子とを、光伝送基板１の一方の面上にそれぞれ搭載固定し、それぞれの光半導体素子に対応させて光伝送基板１内に光伝搬体３を内在させ、光伝送基板１の他方の面上に設けた光導波路を介して光結合することにより、光伝送基板１内での良好な信号光の伝送が可能となる。

図１９および図２０には、光伝搬体３として、図１に記載した光伝搬体３を用いているが、それ以外の光伝搬体でもよく、例えば、図３の光伝搬体３、図５の光伝搬体３、図７の光伝搬体２３、図１１の光伝搬体３、図１４の光伝搬体３などが挙げられる。

また、本発明の光モジュールは、光伝送基板に替えて、前記多層光伝送基板を用いてもよい。多層光伝送基板としては、具体的に、図９または図１０などがあげられるが、これらに限定されるものではない
図１９または図２０に示す本発明の光モジュールの実施の形態の一例によれば、コア部よりも屈折率の低い周囲部を伝搬しノイズとして出射される信号光を減少させるものであるから、受信側の受信レベルが向上し、それにより光半導体素子間で高速かつ誤り率の小さい良好な情報アクセスをすることができる。

本発明の第一の態様の光伝送基板の実施の形態の一例を模式的に示す要部断面図である。 図１に示す光伝送基板の製造方法の実施の形態の一例を模式的に示す要部断面図である。 本発明の第一の態様の光伝送基板の実施の形態の一例を模式的に示す要部断面図である。 図３に示す光伝送基板における製造方法の実施の形態の一例を模式的に示す要部断面図である。 本発明の第一の態様の光伝送基板の実施の形態の一例を模式的に示す要部断面図である。 （ａ）〜（ｇ）は、図５に示す光伝送基板における製造方法の実施の形態の一例を工程毎に模式的に示す要部断面図である。 本発明の第二の態様の光伝送基板の実施の形態の一例を模式的に示す要部断面図である。 （ａ）〜（ｅ）は、図７に示す光伝送基板における製造方法の実施の形態の一例を工程毎に模式的に示す要部断面図である。 本発明の多層光伝送基板の実施の形態の一例を模式的に示す要部断面図である。 本発明の多層光伝送基板の実施の形態の一例を模式的に示す要部断面図である。 本発明の第一の態様の光伝送基板の実施の形態の一例を模式的に示す要部断面図である。 （ａ）〜（ｆ）は、図１１に示す光伝送基板における製造方法の実施の形態の一例を工程毎に模式的に示す要部断面図である。 （ａ）〜（ｉ）は、図１１に示す本発明の第一の光伝送基板における製造方法の実施の形態の一例を工程毎に模式的に示す工程ごとの要部断面図である。 本発明の第一の光伝送基板の実施の形態の一例を模式的に示す要部断面図である。 （ａ）〜（ｈ）は、図１４に示す光伝送基板における製造方法の実施の形態の一例を工程毎に模式的に示す要部断面図である。 光導波路をさらに有する本発明の光伝送基板の実施の形態の一例を模式的に示す要部断面図である。 本発明の複合光伝送基板の実施形態の一例を模式的に示す要部断面図である。 本発明の複合光伝送基板の実施形態の一例を模式的に示す要部断面図である。 本発明の光モジュールの実施の形態の一例を模式的に示す要部断面図である。 本発明の光モジュールの実施の形態の一例を模式的に示す要部断面図である。

符号の説明

１ 光伝送基板
２ 基板
２Ａ 基板の一方の主面
２Ｂ 基板の他方の主面
３ 光伝搬体
３Ａ 第一端面
３Ｂ 第二端面
４ 第一領域
５ 第二領域
５Ａ 図１１における光伝送基板１の第二領域
６ 境界部
６Ａ 円柱状の境界部
７ 貫通孔
８ 第一の透明樹脂
９ 第二の透明樹脂
１０Ａ ２Ａに形成された光導波路
１０Ａ１ 光導波路１０Ａ中における上部クラッド部
１０Ａ２ 光導波路１０Ａ中におけるコア部
１０Ａ３ 光導波路１０Ａ中における下部クラッド部
１０Ｂ ２Ｂに形成された光導波路
１０Ｂ１ 光導波路１０Ｂ中における下部クラッド部
１０Ｂ２ 光導波路１０Ｂ中におけるコア部
１０Ｂ３ 光導波路１０Ｂ中における上部クラッド部
１０Ｃ 光モジュール２０中における光導波路
１１Ａ１ ２Ａに形成された透光性部材から構成される基体
１１Ａ２ 基体１１Ａ１に形成された反射面
１１Ｂ１ ２Ｂに形成された透光性部材から構成される基体
１１Ｂ２ 基体１１Ｂ１に形成された反射面
１１Ｃ２ 光路変換面
１２Ａ 第一領域４におけるコア部
１２Ｂ 第二領域におけるコア部
１３Ａ 第一領域におけるクラッド部
１３Ｂ 第二領域におけるクラッド部
１４ 光反射膜
１５ 透光性部材
１６ 空隙部
１７ 導体パターン
１８ 光半導体素子
１９ 貫通孔の中心軸
２０ 光モジュール
２２ 第２の基板
２２Ａ 第２の基板において光伝送基板１に対向する面
２３ 光伝搬体
３０ フォトマスク
３２ コア部
３３ クラッド部
３４ 凹部
４０ 面２２Ａ上に形成された光導波路
４０Ａ 光導波路４０における上部クラッド部
４０Ｂ 光導波路４０におけるコア部
４０Ｃ 光導波路４０における下部クラッド部
４１ 光路変換体
４１Ａ 光路変換体４１における反射面

Claims (17)

1. 両主面間を貫通し、中心軸が前記両主面の少なくとも一方の主面に対して垂直であり、一方の主面から他方の主面側に単調減少する第一領域と、該第一領域以外の第二領域とが境界部で接続された貫通孔を具える基板と、
   前記第一領域の前記貫通孔の内部に設けられた、クラッド部、および前記一方の主面側に第一端面を有するとともに前記クラッド部よりも屈折率が高くなったコア部を有する光伝搬体と、を具備し、
   前記コア部が前記境界部の内周と接している光伝送基板。
   
2. 前記第二領域において、前記貫通孔の径方向において屈折率が周囲部よりも高くなったコア部を有している請求項１に記載の光伝送基板。
3. 前記貫通孔の前記第二領域には、前記コア部と同じ材料が充填されている請求項１に記載の光伝送基板。
4. 両主面間を貫通し、中心軸が前記両主面の少なくとも一方の主面に対して垂直な貫通孔を具える基板と、
   前記貫通孔の内部に設けられ、クラッド部、および前記基板の一方の主面側の第一端面と前記基板の他方の主面側の第二端面とを具え、前記クラッド部よりも屈折率が高くなったコア部を具え、前記貫通孔は、前記第一端面から前記第二端面に向かって直径が単調減少しているとともに、前記第２端面の内周が前記コア部と接している光伝送基板。
5. 前記貫通孔は、表面に、金属膜、または前記光伝搬体よりも低屈折率の膜をさらに具備する請求項１乃至４のいずれかに記載の光伝送基板。
6. 前記光伝搬体の端部において、前記貫通孔の開口周縁から前記貫通孔内に陥没する凹部をさらに具え、
   前記凹部内に設けられ、屈折率がコア部の屈折率以上の透光性部材をさらに具備する請求項１乃至５のいずれかに記載の光伝送基板。
7. 前記基板の少なくとも一方の主面上に形成され、前記光伝搬体と光学的に結合された光導波路をさらに具備する請求項１乃至６のいずれかに記載の光伝送基板。
8. 基板の両主面からそれぞれ基板の内側に向けて直径が単調減少するように穿孔して、前
   記両主面の少なくとも一方の主面に対して中心軸が垂直な一つの貫通孔を形成する工程Ａと、
   前記貫通孔のうち、直径が最小となる最小直径部から一方の主面までの孔部内に、光硬化性を有する第一の透明樹脂を充填する工程Ｂと、
   他方の主面側から前記第一の透明樹脂を露光して硬化させることにより、前記貫通孔のうち前記最小直径部から一方の主面側まで、前記第一の透明樹脂から構成されるコア部を形成する工程Ｃと、
   前記貫通孔内において、前記コア部の周囲に、前記コア部よりも低い屈折率を有する周囲部を形成する工程Ｄと、
   を含む光伝送基板の製造方法。
9. 前記工程Ｂよりも後に、前記貫通孔に設けられた前記第一の透明樹脂の前記一方の主面側の端部に凹部を設ける工程Ｅと、
   前記工程Ｃおよび前記工程Ｅよりも後に、前記凹部内に、屈折率が前記コア部の屈折率以上の透光性部材を充填する工程Ｆと、
   をさらに含む請求項８記載の光伝送基板の製造方法。
10. 基板の両主面のうち、一方の主面から他方の主面に向けて直径が単調減少するように穿孔して、前記両主面の少なくとも一方の主面に対して中心軸が垂直な一つの貫通孔を形成する工程Ａ’と、
    前記貫通孔内に、光硬化性を有する第一の透明樹脂を充填する工程Ｂ’と、
    前記他方の主面側から前記第一の透明樹脂を露光して硬化させることにより、前記一方の主面側から他方の主面側まで、前記第一の透明樹脂から構成されるコア部を形成する工程Ｃ’と、
    前記貫通孔内において、前記コア部の周囲に、前記コア部よりも低い屈折率を有する周囲部を形成する工程Ｄ’と、
    を含む光伝送基板の製造方法。
11. 前記工程Ｂ’よりも後に、前記貫通孔に設けられた前記第一の透明樹脂の少なくとも一つの主面側の端部に凹部を設ける工程Ｅ’と、
    前記工程Ｃ’および前記工程Ｅ’よりも後に、前記凹部内に、屈折率が前記コア部の屈折率以上の透光性部材を充填する工程Ｆ’と、
    をさらに含む請求項１０記載の光伝送基板の製造方法。
12. 請求項１乃至７のいずれかに記載の光伝送基板が複数積層され、隣接する２層の前記光伝送基板の各々における前記光伝搬体の端面同士が互いに対向し、かつ光学的に結合されている多層光伝送基板。
13. 請求項１乃至７のいずれかに記載の光伝送基板と、
    前記光伝送基板の一方の面上に形成された導体パターンと、
    を具備する光電子混載基板。
14. 請求項１３記載の光電子混載基板と、
    前記光電子混載基板の一方の面上にて前記導体パターンに電気的に接続される光半導体素子と、
    を具備する光モジュール。
15. 請求項１２に記載の多層光伝送基板と、
    前記多層光伝送基板の一方の露出面上に形成された導体パターンと、
    を具備する光電子混載基板。
16. 請求項１５記載の多層光電子混載基板と、
    前記光電子混載基板の一方の露出面上にて前記導体パターンに電気的に接続される光半導体素子と、
    を具備する光モジュール。
17. 請求項１乃至７のいずれかに記載の光伝送基板と、前記光伝送基板と平行に配置された第２の基板と、前記第２の基板における前記光伝送基板に対向する面上に形成された光導波路とを有し、
    前記光伝送基板における前記光伝搬体のコア部が前記光導波路に光学的に結合される複合光伝送基板。

Images