JP5725034B2 - 光導波路構造体および電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、光導波路構造体および電子機器に関するものである。
本願は、２０１０年１０月１日に、日本に出願された特願２０１０−２２４４１４号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

近年、情報化の波とともに、大容量の情報を高速で通信可能な広帯域回線（ブロードバンド）の普及が進んでいる。また、これらの広帯域回線に情報を伝送する装置として、ルーター装置、ＷＤＭ(Wavelength Division Multiplexing)装置等の伝送装置が用いられている。これらの伝送装置内には、ＬＳＩのような演算素子、メモリーのような記憶素子等が組み合わされた信号処理基板が多数設置されており、各回線の相互接続を担っている。

各信号処理基板には、演算素子や記憶素子等が電気配線で接続された回路が構築されているが、近年、処理する情報量の増大に伴って、各基板では、極めて高いスループットで情報を伝送することが要求されている。しかしながら、情報伝送の高速化に伴い、クロストークや高周波ノイズの発生、電気信号の劣化等の問題が顕在化しつつある。このため、電気配線がボトルネックとなって、信号処理基板のスループットの向上が困難になっている。また、同様の課題は、スーパーコンピューターや大規模サーバー等でも顕在化しつつある。

一方、光搬送波を使用してデータを移送する光通信技術が開発され、近年、この光搬送波を、一地点から他地点に導くための手段として、光導波路が普及しつつある。この光導波路は、線状のコア部と、その周囲を覆うように設けられたクラッド部とを有している。コア部は、光搬送波の光に対して実質的に透明な材料によって構成され、クラッド部は、コア部より屈折率が低い材料によって構成されている。

光導波路では、コア部の一端から導入された光が、クラッド部との境界で反射しながら他端に伝送（搬送）される。光導波路の入射側には、半導体レーザー等の発光素子が配置され、出射側には、フォトダイオード等の受光素子が配置される。発光素子から入射された光は光導波路を伝搬し、受光素子により受光され、受光した光の明滅パターンもしくはその強弱パターンに基づいて通信を行う。

このような光導波路で信号処理基板内の電気配線を置き換えることにより、前述したような電気配線の問題が解消され、信号処理基板のさらなる高スループット化が可能になると期待されている。

例えば、特許文献１には、信号処理基板内に、複数の光導波路と、各光導波路に対応してそれぞれ発光素子および受光素子が配置されたものが提案されている。この信号処理基板では、隣接するコア部同士の間に、これらに互いに接触するクラッド部が配置されていることで、信号処理基板内に複数の光導波路が形成されている。

しかしながら、かかる構成の信号処理基板では、その高密度化および小型化に伴って、隣接するコア部同士間の距離が接近するため、これに起因して、隣接するコア部から漏れ出た信号がコア部内に混入するクロストークが生じるという問題がある。

特開２００９−１３９４１２号公報

本発明の目的は、隣接するコア部同士間でのクロストークの発生が抑制され、信頼性の高い光導波路構造体およびかかる光導波路構造体を備える信頼性の高い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）〜（１２）に記載の本発明により達成される。
（１） 光を伝送するコア部を複数個備えており、隣接する前記コア部同士は、その中心軸がほぼ並列に設けられ、かつ伝送する前記光の光路が逆方向となっている光導波路構造体であって、
各前記コア部は、前記中心軸に対してほぼ垂直な方向での断面の面積が、前記光路の方向に向かって、漸減する漸減部を有することを特徴とする光導波路構造体。

（２） 隣接する前記コア部の少なくとも一方の端部は、前記光路の方向において、互いにずれている上記（１）に記載の光導波路構造体。

（３） 隣接する前記コア部の少なくとも一方の端部は、前記光路の方向において、千鳥配置に互いにずれている上記（２）に記載の光導波路構造体。

（４） 前記コアは、前記中心軸に対してほぼ垂直な方向での断面の面積が、前記光路の方向に向かって、漸増する漸増部を有さない上記（１）ないし（３）に記載の光導波路構造体。

（５） 前記漸減部は、前記コア部のほぼ全体に亘って形成される上記（１）ないし（３）に記載の光導波路構造体。

（６） 前記漸減部は、前記コア部の少なくとも一方の端部に形成される上記（１）ないし（３）に記載の光導波路構造体。

（７） 前記コア部の少なくとも一方の端部には、前記光路の方向を変更する光路変更部を備える上記（１）ないし（６）のいずれかに記載の光導波路構造体。

（８） 前記光路変更部に対応して、発光部または受光部を備える光素子が設けられる上記（７）に記載の光導波路構造体。

（９） 各前記コア部は、前記光路の方向の基端側（送信側）の端部の幅が、平面視において、４０〜１００μｍである上記（１）ないし（８）のいずれかに記載の光導波路構造体。

（１０） 各前記コア部は、前記光路の方向の先端側（受信側）の端部の幅が、平面視において、１０〜４０μｍである上記（１）ないし（９）のいずれかに記載の光導波路構造体。

（１１） 各前記コア部同士の間には、これらの双方に接触するように前記コア部の平均屈折率より平均屈折率が低いクラッド部を備える上記（１）ないし（１０）のいずれかに記載の光導波路構造体。

（１２） 前記コア部および前記クラッド部は、それぞれ、
ポリマーと、該ポリマーと屈折率が異なるモノマーとを含む層に対して活性放射線を照射して、前記活性放射線が照射された照射領域内において、前記モノマーの反応を進行させることにより、前記活性放射線が照射されない未照射領域から、未反応の前記モノマーを前記照射領域に拡散させ、結果として、前記照射領域と前記未照射領域との間に屈折率差を生じさせることにより、前記照射領域および前記未照射領域のいずれか一方を前記コア部とし、他方を前記クラッド部としてなることにより形成されたものである上記（１１）に記載の光導波路構造体。

（１３） 隣接する前記コア部同士間の離間距離が、その全体に亘ってほぼ一定である上記（１）ないし（１２）のいずれかに記載の光導波路構造体。

（１４） 上記（１）ないし（１３）のいずれかに記載の光導波路構造体を備えることを特徴とする電子機器。

本発明によれば、隣接するコア部同士間でのクロストークの発生を抑制することが可能となる。このため、信頼性の高い光導波路構造体および電子機器が得られる。

さらに、隣接するコア部同士間でのクロストークの発生を抑制しつつ、光導波路の小型化および高集積化が実現可能となる。

本発明の光導波路構造体の第１実施形態の概略を示す縦断面図である。 本発明の光導波路構造体の第１実施形態の概略を示す平面図である。 図１、２に示す光導波路構造体が備えるコア層を示す平面図である。 図３に示すコア層のＡ−Ａ線断面図である。 光導波路構造体が備える光導波路基板の製造工程を説明するための部分縦断面図である。 光導波路構造体が備える光導波路基板の製造工程を説明するための部分縦断面図である。 光導波路構造体が備える光導波路基板の製造工程を説明するための部分縦断面図である。 本発明の光導波路構造体の第２実施形態が備えるコア層を示す平面図である。

以下、本発明の光導波路構造体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。

＜第１実施形態＞
まず、本発明の光導波路構造体の第１実施形態について説明する。

図１は、本発明の光導波路構造体の第１実施形態の概略を示す縦断面図、図２は、本発明の光導波路構造体の第１実施形態の概略を示す平面図、図３は、図１、２に示す光導波路構造体が備えるコア層を示す平面図、図４は、図３に示すコア層のＡ−Ａ線断面図である。なお、以下の説明では、図１、４中の上側を「上」といい、下側を「下」という。

光導波路構造体１は、主に、光導波路基板２と、この光導波路基板２の上面に接合された配線基板３ａ、３ｂと、配線基板３ａ、３ｂ上にそれぞれ搭載された発光素子４および発光素子用ＩＣ４０と、受光素子５および受光素子用ＩＣ５０とを有する。

発光素子４からの光Ｌは、光導波路基板（光回路）２内を伝送され、受光素子５により受光される。すなわち、光導波路基板２を介して、発光素子４と受光素子５との間において、光通信がなされる。

光導波路基板２は、光導波路２０と、この光導波路２０の上下面にそれぞれ設けられた保護層２９とを備える。

光導波路２０は、層状をなすコア層２１と、このコア層２１の上下面にそれぞれ設けられた層状をなすクラッド層２２とを有しており、コア層２１の一端に入射された光Ｌが、その他端にまで伝送（伝搬）されるが、この光導波路２０の詳細については、後に詳述する。

また、本実施形態では、光導波路基板２は、その下面からコア層２１（コア部２１１）を超えて、上側の保護層２９に至るまでの部分を欠損させることにより形成された欠損部２８ａ、２８ｂを備える。少なくともコア層２１の欠損部２８ａ、２８ｂに臨む面は、それぞれ、コア層２１と欠損部２８ａ、２８ｂ内の空気との屈折率差に基づいて光を反射するミラー（光の光路を変更する光路変更部）２３ａ、２３ｂを構成している。

かかる構成とすることにより、コア部２１１のミラー２３ａ、２３ｂが形成された領域がコア部２１１の端部を構成する。

また、欠損部２８ａ、２８ｂは、光導波路基板２の縦断面において直角三角形状をなすように形成されており、ミラー２３ａ、２３ｂは、コア層２１の中心軸に対してほぼ４５°で傾斜している。したがって、図１中の矢印で示すように、発光素子４から下方に向かって発せられた光Ｌは、その直下のミラー２３ａにより、その光路がほぼ９０°で変更（屈曲）された後、コア層２１（コア部２１１）内を伝送され、受光素子５の直下のミラー２３ｂで上方に向かって光路がほぼ９０°で変更された後、受光素子５に入射する。

このようなミラー２３ａ、２３ｂを設けることにより、光導波路基板２の主面（上面および／または下面）を発光素子４および受光素子５を搭載する領域として用いることができるので、光導波路構造体１の小型化を図ることができるとともに、高密度実装にも寄与する。

保護層２９は、光導波路２０の上下面を保護する機能を有する。
保護層２９の平均厚さは、特に限定されないが、５〜２００μｍ程度であるのが好ましく、１０〜１００μｍ程度であるのがより好ましい。これにより、保護層２９は、光導波路２０を保護する機能を十分に発揮することができる。また、光導波路基板２全体として可撓性を付与する場合には、その可撓性が低下するのを防止することができる。

保護層２９の構成材料としては、特に限定されないが、例えば、ポリイミド、ポリイミドアミド、ポリイミドアミドエーテル、ポリエステルイミドおよびポリイミドエーテル等が挙げられる。

このような光導波路基板２の上面には、配線基板３ａ、３ｂが接合され、さらに、配線基板３ａ、３ｂの上面には、それぞれ、後述するコア層２１が備えるコア部２１１に対応するように発光素子４および発光素子用ＩＣ４０と、受光素子５および受光素子用ＩＣ５０とが搭載されている。

配線基板３ａ、３ｂは、所定のパターンで形成された配線部（導体部）３０を有している。

また、発光素子（光素子）４は、発光部を備える素子本体４１とバンプ４２とを備え、バンプ４２が、配線部３０が備える端子に接合されている。また、発光素子用ＩＣ４０は、所定の回路が形成された素子本体４０１とバンプ４０２とを備え、バンプ４０２が、配線部３０が備える端子に接合されている。これにより、発光素子４は、発光素子用ＩＣ４０と配線基板３ａ、３ｂを介して電気的に接続され、その動作が発光素子用ＩＣ４０により制御される。

さらに、受光素子（光素子）５は、受光部を備える素子本体５１とバンプ５２とを備え、バンプ５２が、配線部３０が備える端子に接合されている。また、受光素子用ＩＣ５０は、所定の回路が形成された素子本体５０１とバンプ５０２とを備え、バンプ５０２が、配線部３０の端子に接合されている。これにより、受光素子５は、受光素子用ＩＣ５０と配線基板３ａ、３ｂを介して電気的に接続され、受光素子用ＩＣ５０は、受光素子５による検出信号を増幅するよう動作する。

これにより、光導波路構造体１内に、電気回路が構築され、光導波路構造体１では、これらの光素子（発光素子４および受光素子５）と電気素子（発光素子用ＩＣ４０および受光素子用ＩＣ５０）とが協調して動作することにより、光信号と電気信号の相互変換が確実に行われ、高速かつ低ノイズでの信号処理を容易に行うことができる。

なお、このような配線基板３ａ、３ｂにおける、発光素子４からの光Ｌの光路に対応する部分、および、受光素子５への光Ｌの光路に対応する部分は、それぞれ、光Ｌの透過が許容されるように光透過性を有する部材で構成される。

さて、光導波路２０は、前述したように、層状をなすコア層２１と、このコア層２１の上下面にそれぞれ設けられた層状をなすクラッド層２２とを有している。

コア層２１は、図３に示すように、帯状（層状）をなす光導波路２０の長手方向に沿って設定された複数個（本実施形態では４つ）の細長い所定パターンのコア部２１１と、このコア部２１１を取り囲むように設けられたクラッド部２１２とを有している。

すなわち、隣接するコア部２１１同士の間には、これらの双方に接触するようにクラッド部２１２が設けられている。

クラッド部２１２は、クラッド層２２と同様の機能を果たす部分であり、クラッド部２１２およびクラッド層２２は、コア部２１１と比較して、その平均屈折率（以下、単に「屈折率」と言うこともある。）が低くなっている。

これにより、クラッド部２１２およびクラッド層２２で取り囲まれて形成されたコア部２１１は、欠損部２８ａから入射された光Ｌを、コア部２１１とクラッド部２１２およびクラッド層２２との界面で反射させて、欠損部２８ｂまで伝送（伝搬）する光路を構成する。

コア部２１１の屈折率は、１．４００〜１．７００であるのが好ましく、１．４２５〜１．６７５であるのがより好ましい。クラッド部２１２およびクラッド層２２の屈折率は１．３５０〜１．６００であるのが好ましく、１．３７５〜１．５７５であるのがより好ましい。

また、コア部２１１とクラッド部２１２およびクラッド層２２との屈折率の差は、０．５％以上であるのが好ましく、０．８％以上であるのがより好ましい。一方、上限値は、特に設定されなくてもよいが、好ましくは５．５％程度とされる。屈折率の差が前記下限値未満であると光を伝送する効果が低下する場合があり、前記上限値を超えても、光の伝送効率のそれ以上の増大は期待できない。

なお、前記屈折率差とは、コア部２１１の屈折率をＡ、クラッド部２１２およびクラッド層２２の屈折率をＢとしたとき、次式で表される。
屈折率差（％）＝｜Ａ／Ｂ−１｜×１００

コア層２１、クラッド層２２の各構成材料は、それぞれ上記の屈折率差が生じる材料であれば特に限定されないが、具体的には、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、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の他、石英ガラス、ホウケイ酸ガラスのようなガラス材料等を用いることができる。

ここで、本発明では、複数個の光Ｌを伝送するコア部２１１は、隣接するもの同士で、その中心軸がほぼ並列（平行）に設けられ、かつ伝送する光Ｌの光路が逆方向となっている。かかる構成とすることで、隣接するコア部２１１から漏れ出た信号がコア部２１１に混入してクロストークが生じたとしても、このクロストークによる信号のノイズの発生を的確に抑制または防止することができる。これは、クロストークの原因となる漏れ出た信号の光路が逆方向であるため、この信号は、混入したコア部２１１において、発光素子４側に到達することに起因するものと考えられる。

さらに、本発明では、各コア部２１１は、前記中心軸に対してほぼ垂直な方向での断面の面積が、光Ｌの光路の方向に向かって、漸減する漸減部を有する構成となっている。本発明において「ほぼ垂直な方向」とは、前記中心軸に対して９０°±２°であることを意味しており、９０°±１°であることが好ましい。

本実施形態では、図３に示すように、コア部２１１のほぼ全体が漸減部で構成され、平面視におけるコア部２１１の幅が、欠損部２８ａ側から欠損部２８ｂ側、すなわち光Ｌの光路の方向に向かって漸減する。これにより、図４に示すように、前記中心軸に対してほぼ垂直な方向での断面の面積が、漸減する漸減部が構成される。
本実施形態では、図３に示すように、コア部２１１は前記中心軸に対してほぼ垂直な方向での断面積が、前記光路の方向に向かって、漸増する漸増部を有さないことが好ましい。漸増部を有さない構造とすることで、出入り口の断面積比に対する損失変化を最も小さくすることができる。

本発明の漸減部は、前記中心軸に対してほぼ垂直な断面の面積において、光路の入口の断面積に対して出口で漸減した断面積の割合が、０．３〜０．００１％であることが好ましく、０．０５〜０．００５％であることがより好ましい。なお、前記断面の形状は、特に限定されないが、長方形、正方形、楕円、又は真円であることが好ましく、さらに好ましくは、楕円、真円であり、なかでも真円であることが特に好ましい。

このように、コア部２１１を、漸減部を有する構成としたとしても、上記のように、隣接するコア部２１１同士の光Ｌの光路を逆方向としている。そのため、１のコア部２１１において前記断面の面積が漸減する領域では、これに対応する隣接するコア部２１１の領域において、前記断面の面積は漸増することとなる。したがって、隣接するコア部２１１同士間の離間距離を、その全体に亘ってほぼ一定に保つことが可能となるため、これら同士間におけるクロストークの発生を的確に抑制または防止することができる。
隣接するコア部２１１同士間の離間距離は、５〜２５０μｍであることが好ましく、１０〜１００μｍであることがより好ましい。

また、本発明のように、コア部２１１が漸減部を有する構成とすることで、このものの各端部の前記断面の面積が異なるものとなるため、図２、３に示すように、欠損部２８ｂの形成領域を欠損部２８ａの形成領域よりも小さく設定することが可能となる。これにより、隣接するコア部２１１が有する欠損部２８ａの形成領域と欠損部２８ｂの形成領域とが重なり合うのを防止しつつ、隣接するコア部２１１同士を接近させることができるため、光導波路２０の小型化および高集積化が実現可能となる。

さらに、コア部２１１は、光Ｌの光路の方向の基端側の端部の前記断面の面積が、光Ｌの光路の方向の先端側の端部の前記断面の面積よりも大きくなる。そのため、発光素子４から発光された光をより効率よく受光することができる。特に、発光素子４として半導体レーザーを用いた場合、光が所定の広がり角度をもって放射されるため、光Ｌの光路の方向の基端側の端部の前記断面の面積が大きいことは、発光素子４とコア部２１１との光結合効率を高める観点で有効である。加えて、光Ｌの光路の方向の基端側の端部の前記断面の面積が大きいので、光Ｌの光路の方向の基端側の端部の前記断面（欠損部２８ａ）に対する発光点の位置が多少ずれても、発光素子４とコア部２１１との光結合効率が著しく低下することが抑制される。したがって、発光素子４を実装する際の位置許容量を大きくすることができ、実装容易性が高められる。

これとは逆に、コア部２１１は、光Ｌの光路の方向の先端側の端部の前記断面の面積が、光Ｌの光路の方向の基端側の端部の前記断面の面積よりも小さくなる。そのため、光Ｌの光路の方向の先端側の端部から出射された光をより効率よく受光素子５の受光部で受光することができる。加えて、光Ｌの光路の方向の先端側の端部の前記断面の面積が小さいので、光Ｌの光路の方向の先端側の端部の前記断面（欠損部２８ｂ）に対する受光点の位置が多少ずれても、受光素子５とコア部２１１との光結合効率が著しく低下することが抑制される。したがって、受光素子５を実装する際の位置許容量を大きくすることができ、実装容易性が高められる。

具体的には、本実施形態では、コア部２１１は、図３に示すように、その平面視において、光Ｌの光路の方向の基端側の端部の幅が、４０〜１００μｍ程度であるのが好ましく、５０〜８０μｍ程度であるのがより好ましい。また、光Ｌの光路の方向の先端側の端部の幅が、１０〜４０μｍ程度であるのが好ましく、１５〜３０μｍ程度であるのがより好ましい。これにより、前記効果をより顕著に発揮させることができるようになる。

さらに、本実施形態では、隣接するコア部２１１の端部が、光Ｌの光路の方向において、互いにずれている。そのため、隣接するコア部２１１の端部に対応して形成する欠損部２８ａの形成領域と欠損部２８ｂの形成領域とも、互いにずれることとなる。このとき、欠損部２８ａの形成領域と欠損部２８ｂの形成領域が、千鳥配置であることが好ましい。その結果、かかる点からも、光導波路２０の小型化および高集積化が実現可能となる。

なお、図３に示した、各コア部２１１の長さは、いずれも同程度であるが、それぞれの長さを異なるようにしてもよい。

以上説明したような光導波路構造体１は、例えば、次のようにして製造することができる。

なお、以下では、感光用光の作用により屈折率が低くなる感光性樹脂組成物７０を用いて光導波路基板２が備えるコア層２１を形成する場合を一例に説明する。

図５〜７は、それぞれ、光導波路構造体が備える光導波路基板の製造工程を説明するための部分縦断面図である。

＜１＞ まず、光導波路基板２を形成する。
＜１−１＞ まず、感光用光ＥＬ（活性放射線）の作用により屈折率が低くなるよう変化する感光性樹脂組成物７０を用意する。

かかる感光性樹脂組成物７０としては、例えば、特殊な配合の樹脂組成物を用いることができる。

この樹脂組成物には、ベースポリマーと、このベースポリマーより屈折率の低いモノマーとを含み、感光用光ＥＬを照射させた照射領域内において、モノマーの反応を進行させることにより、感光用光ＥＬを照射させない未照射領域から、未反応のモノマーを照射領域に拡散させ、結果として、未照射領域の屈折率が照射領域の屈折率より高くなるようなものがある。

ベースポリマーとしては、例えば、ノルボルネン系樹脂やベンゾシクロブテン系樹脂等の環状オレフィン系樹脂、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、ポリアミド、ポリイミド、ポリベンゾオキサゾール、シリコーン系樹脂、フッ素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）、共重合体など）用いることができる。

これらの中でも、特に、環状オレフィン系樹脂を主とするものが好ましい。ベースポリマーとして環状オレフィン系樹脂を用いることにより、優れた光伝送性能や耐熱性を有するコア部２１１を形成することができる。

さらに、環状オレフィン系樹脂としては、耐熱性、透明性等の観点から、ノルボルネン系樹脂を使用することが好ましい。また、ノルボルネン系樹脂は、高い疎水性を有するため、吸水による寸法変化等を生じ難いコア部２１１を形成することができる。

一方、モノマーとしては、例えば、ノルボルネン系モノマー、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、ビニルエーテル系モノマー、スチレン系モノマー等のうち、ベースポリマーより屈折率が低いものが選択され、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。

これらの中でも、モノマーとしては、オキセタニル基またはエポキシ基等の環状エーテル基を有するモノマーまたはオリゴマーを用いるのが好ましい。環状エーテル基を有するモノマーまたはオリゴマーを用いることにより、環状エーテル基の開環が起こり易いため、速やかに反応し得るモノマーが得られる。

具体的には、オキセタニル基を有し、かつ、ベースポリマーより屈折率が低いモノマーとしては、例えば、下記式（１）で表わされる単官能オキセタン（３−（シクロヘキシルオキシ）メチル−３−エチルオキセタン；ＣＨＯＸ）等が挙げられる。

＜１−２＞ 次に、予め形成したクラッド層２２上に、図５（Ａ）に示すように、感光性樹脂組成物７０を必要に応じてワニス状として供給して、液状被膜を形成する。

なお、感光性樹脂組成物７０をワニス状とする場合、感光性樹脂組成物７０を溶媒または分散媒中に溶解または分散させることにより得られるが、この溶媒または分散媒としては、例えば、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、１，２−ジメトキシエタン（ＤＭＥ）、１，４−ジオキサン、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、テトラヒドロピラン（ＴＨＰ）、アニソール、ジエチレングリコールジメチルエーテル（ジグリム）、ジエチレングリコールエチルエーテル（カルビトール）などのエーテル系溶媒、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、フェニルセロソルブなどのセロソルブ系溶媒、ヘキサン、ペンタン、ヘプタン、シクロヘキサンなどの脂肪族炭化水素系溶媒、トルエン、キシレン、ベンゼン、メシチレンなどの芳香族炭化水素系溶媒、ピリジン、ピラジン、フラン、ピロール、チオフェン、メチルピロリドンなどの芳香族複素環化合物系溶媒、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（ＤＭＡ）などのアミド系溶媒、ジクロロメタン、クロロホルム、１，２−ジクロロエタンなどのハロゲン化合物系溶媒、酢酸エチル、酢酸メチル、ギ酸エチルなどのエステル系溶媒、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、スルホランなどの硫黄化合物系溶媒の各種有機溶媒、または、これらを含む混合溶媒が挙げられる。

ここで、感光性樹脂組成物７０をクラッド層２２上に供給する方法としては、各種塗布法を用いることができ、例えば、ドクターブレード法、スピンコート法、ディッピング法、テーブルコート法、スプレー法、アプリケーター法、カーテンコート法、ダイコート法の方法が挙げられる。

なお、クラッド層２２としては、例えば、後述するコア部２１１よりも屈折率が低いシート材が使用され、特に限定されるものではないが、例えば、ノルボルネン系樹脂と、エポキシ樹脂とを含むシート材が使用される。

＜１−３＞ 次に、クラッド層２２上に形成した液状被膜を乾燥することにより、図５（Ｂ）に示すように、光導波路形成用のフィルム２１０を形成する。

このフィルム２１０は、後述する感光用光（活性放射線）ＥＬの照射により、コア部２１１とクラッド部２１２とを備えるコア層２１となるものである。

＜１−４＞ 次に、フィルム２１０のクラッド部２１２を形成すべき領域に対して、選択的に感光用光ＥＬ（例えば、紫外線）を照射する。

この際、図６（Ａ）に示すように、フィルム２１０の上方に形成すべきクラッド部２１２の形状に対応した開口部を備えるマスクＭを配置する。このマスクＭを介して、フィルム２１０に対し、感光用光ＥＬを照射する。

用いられる感光用光ＥＬとしては、例えば、波長２００〜４５０ｎｍの範囲にピーク波長を有するものが挙げられる。これにより、フィルム２１０の感光用光ＥＬが照射された領域における屈折率を、比較的容易に低くすることができる。

また、感光用光ＥＬの照射量は、特に限定されないが、０．１〜９Ｊ／ｃｍ^２程度であるのが好ましく、０．２〜６Ｊ／ｃｍ^２程度であるのがより好ましく、０．２〜３Ｊ／ｃｍ^２程度であるのがさらに好ましい。

なお、レーザー光のように指向性の高い感光用光ＥＬを用いる場合には、マスクＭの使用を省略することもできる。

ここで、フィルム２１０のうち、感光用光ＥＬが照射された照射領域では、モノマーの反応（ペースポリマーの架橋、モノマーの重合等）が開始する。また、感光用光ＥＬが照射されていない未照射領域では、モノマーの反応は生じない。

そのため、照射領域では、モノマーの反応の進行に応じて、モノマーの残存量が少なくなる。これに応じて、未照射領域のモノマーが照射領域側に拡散し、これにより、照射領域と未照射領域とで屈折率差が生じる。

ここで、本実施形態では、モノマーの屈折率が、ベースポリマーの屈折率よりも低いため、未照射領域のモノマーが照射領域に拡散することで、照射領域の屈折率が連続的に低くなるとともに、未照射領域の屈折率は連続的に高くなる。

かかる過程を経て、図６（Ｂ）に示すように、フィルム２１０の未照射領域および照射領域がそれぞれコア部２１１およびクラッド部２１２となったコア層２１が形成される。

なお、図３に示すように、隣接する形成すべきコア部２１１同士間の離間距離が、その全体に亘ってほぼ一定である場合、上記のようにモノマーの拡散によりコア部２１１とクラッド部２１２とを形成する方法を適用することで、照射領域に拡散してくるモノマーの量を照射領域の各部においてより均一なものとすることができる。その結果、形成されたコア部２１１とクラッド部２１２との間の屈折率の差は、コア部２１１およびクラッド部２１２の各部においてほぼ均一なものとなる。

＜１−５＞ 次に、コア層２１上に、コア層２１の下側に形成したクラッド層２２と同様のフィルムを貼り付けることで、クラッド層２２を形成する。

これにより、一対のクラッド層２２は、クラッド部２１２とは異なる方向すなわちコア部２１１の上下方向から、コア部２１１を挟むように配置され、その結果、図７（Ａ）に示すような光導波路２０が形成される。

なお、上側のクラッド層２２は、フィルム状のものを貼り付けるのではなく、コア層２１上に液状材料を塗布し硬化（固化）させる方法によっても形成することができる。

＜１−６＞ 次に、双方のクラッド層２２に、保護層２９を形成する。
この保護層２９の形成には、前記工程＜１−５＞で説明したクラッド層２２の形成方法と同様の方法を用いることができる。
以上のような工程を経て、図７（Ｂ）に示すような光導波路基板２が製造される。

＜２＞ 次に、光導波路基板２に、例えば、レーザー加工、研削加工等を施すことで、所定の位置に欠損部２８ａ、２８ｂを形成する。

＜３＞ 次に、配線基板３ａ、３ｂを用意する。
配線基板３ａ、３ｂは、それぞれ、例えば、平板状の基部の両面に金属層が形成された積層板（例えば、両面銅張り板）を用意し、エッチング、レーザ加工等を施して、金属層を所定形状にパターニングして配線部を形成することにより製造される。

＜４＞ 次に、発光素子４および発光素子用ＩＣ４０と、受光素子５および受光素子用ＩＣ５０とを、それぞれ用意し、これらを配線基板３ａ、３ｂの所定の位置に搭載（接合）する。

次いで、発光素子４が有する発光部が欠損部２８ａのミラー２３ａに、受光素子５が有する受光部が欠損部２８ｂのミラー２３ｂにそれぞれ対応するように、配線基板３ａ、３ｂを位置決めしつつ、光導波路基板２の上面に接着剤を用いて接合する。
以上のような工程を経て、光導波路構造体１が製造される。

なお、本実施形態では、ベースポリマーよりも屈折率の低いモノマーを含有する樹脂組成物を用いて、コア部２１１とクラッド部２１２とを備えるコア層２１を形成する場合について説明したが、かかる場合に限定されず、ベースポリマーよりも屈折率の高いモノマーを含有する樹脂組成物を用いて、前記コア層２１を形成するようにしてもよい。

このような樹脂組成物を用いる場合、感光用光ＥＬの照射によりモノマーが拡散するフィルム２１０の照射領域において、フィルム２１０の未照射領域よりも屈折率が高くなる。そのため、かかる形態では、フィルム２１０の照射領域および未照射領域がそれぞれコア部２１１およびクラッド部２１２となったコア層２１が形成される。

＜第２実施形態＞
次に、本発明の光導波路構造体の第２実施形態について説明する。
図８は、本発明の光導波路構造体の第２実施形態が備えるコア層を示す平面図である。

以下、第２実施形態の光導波路構造体について、第１実施形態の光導波路構造体との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。

第２実施形態の光導波路構造体１では、光導波路基板２が有するコア部２１１の構成が異なること以外は、前記第１実施形態の光導波路構造体１と同様である。

すなわち、図８に示すように、本実施形態では、コア部２１１の全体が漸減部で構成されることなく、コア部２１１の双方の端部に選択的に漸減部が形成されている。

より具体的には、光Ｌの光路の方向の基端側の端部側に、前記光路の方向に向かって前記断面の面積が漸減する漸減部２３１が形成されており、光Ｌの光路の方向の先端側の端部側に、前記光路の方向に向かって前記断面の面積が漸減する漸減部２２１が形成されている。そして、これら漸減部２３１、２２１同士の間には、前記断面の面積が一定となっている等面積部が形成されている。

かかる構成の漸減部を備えるコア部２１１においても、前記第１実施形態と同様の作用・効果を得ることができる。

なお、本実施形態では、コア部２１１が漸減部２３１、２２１の双方を備える必要はなく、漸減部２３１、２２１のいずれか一方を備えていればよい。

本発明の光導波路構造体は、光信号と電気信号の双方の信号処理を行ういかなる電子機器にも適用可能であるが、例えば、ルータ装置、ＷＤＭ装置、携帯電話、ゲーム機、パソコン、テレビ、ホーム・サーバー等の電子機器類への適用が好適である。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構造体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るため、その性能の飛躍的な向上が期待できる。

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、基板内の集積度が高められるとともに、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、本発明の光導波路構造体および電子機器の実施形態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い。

例えば、光導波路構造体を構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。また、任意の構成物が付加されていてもよい。

また、本発明の光導波路構造体では、前記第１、第２実施形態の任意の構成を組み合わせることもできる。

また、前記各実施形態では、コア部の縦断面形状が四角形状をなしている場合について示したが、これに限定されない。コア部の縦断面形状は、楕円形、長円形、三角形等であってもよい。

本発明によれば、隣接するコア部同士間でのクロストークの発生を抑制することが可能となる。このため、信頼性の高い光導波路構造体および電子機器が得られる。

さらに、隣接するコア部同士間でのクロストークの発生を抑制しつつ、光導波路の小型化および高集積化が実現可能となる。

１ 光導波路構造体
２ 光導波路基板
２０ 光導波路
２１ コア層
２１０ フィルム
２１１ コア部
２１２ クラッド部
２２ クラッド層
２２１、２３１ 漸減部
２３ａ、２３ｂ ミラー
２８ａ、２８ｂ 欠損部
２９ 保護層
３ａ、３ｂ 配線基板
３０ 配線部
４ 発光素子
４１ 素子本体
４２ バンプ
４０ 発光素子用ＩＣ
４０１ 素子本体
４０２ バンプ
５ 受光素子
５１ 素子本体
５２ バンプ
５０ 受光素子用ＩＣ
５０１ 素子本体
５０２ バンプ
７０ 感光性樹脂組成物
Ｍ マスク
Ｌ 光
ＥＬ 感光用光

Claims (14)

1. 光を伝送するコア部を複数個備えており、隣接する前記コア部同士は、その中心軸がほぼ並列に設けられ、かつ伝送する前記光の光路が逆方向となっている光導波路構造体であって、
   各前記コア部は、前記中心軸に対してほぼ垂直な方向での断面の面積が、前記光路の方向に向かって、漸減する漸減部を有することを特徴とする光導波路構造体。
2. 隣接する前記コア部の少なくとも一方の端部は、前記光路の方向において、互いにずれている請求項１に記載の光導波路構造体。
3. 隣接する前記コア部の少なくとも一方の端部は、前記光路の方向において、千鳥配置に互いにずれている請求項２に記載の光導波路構造体。
4. 前記コアは、前記中心軸に対してほぼ垂直な方向での断面の面積が、前記光路の方向に向かって、漸増する漸増部を有さない請求項１ないし３に記載の光導波路構造体。
5. 前記漸減部は、前記コア部のほぼ全体に亘って形成される請求項１ないし３に記載の光導波路構造体。
6. 前記漸減部は、前記コア部の少なくとも一方の端部に形成される請求項１ないし３に記載の光導波路構造体。
7. 前記コア部の少なくとも一方の端部には、前記光路の方向を変更する光路変更部を備える請求項１ないし３に記載の光導波路構造体。
8. 前記光路変更部に対応して、発光部または受光部を備える光素子が設けられる請求項７に記載の光導波路構造体。
9. 各前記コア部は、前記光路の方向の基端側の端部の幅が、平面視において、４０〜１００μｍである請求項１ないし３に記載の光導波路構造体。
10. 各前記コア部は、前記光路の方向の先端側の端部の幅が、平面視において、１０〜４０μｍである請求項１ないし３に記載の光導波路構造体。
11. 各前記コア部同士の間には、これらの双方に接触するように前記コア部の平均屈折率より平均屈折率が低いクラッド部を備える請求項１ないし３に記載の光導波路構造体。
12. 前記コア部および前記クラッド部は、それぞれ、
    ポリマーと、該ポリマーと屈折率が異なるモノマーとを含む層に対して活性放射線を照射して、前記活性放射線が照射された照射領域内において、前記モノマーの反応を進行させることにより、前記活性放射線が照射されない未照射領域から、未反応の前記モノマーを前記照射領域に拡散させ、結果として、前記照射領域と前記未照射領域との間に屈折率差を生じさせることにより、前記照射領域および前記未照射領域のいずれか一方を前記コア部とし、他方を前記クラッド部としてなることにより形成されたものである請求項１１に記載の光導波路構造体。
13. 隣接する前記コア部同士間の離間距離が、その全体に亘ってほぼ一定である請求項１ないし３に記載の光導波路構造体。
14. 請求項１ないし３に記載の光導波路構造体を備えることを特徴とする電子機器。

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