JP5760365B2 - Optical waveguide module and electronic device - Google Patents

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Description

本発明は、光導波路モジュールおよび電子機器に関するものである。   The present invention relates to an optical waveguide module and an electronic device.

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。   In recent years, with the wave of computerization, wideband lines (broadband) capable of communicating a large amount of information at high speed have been spreading. Also, as devices for transmitting information to these broadband lines, transmission devices such as router devices and WDM (Wavelength Division Multiplexing) devices are used. In these transmission apparatuses, a large number of signal processing boards in which arithmetic elements such as LSIs and storage elements such as memories are combined are installed, and each line is interconnected.

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。   Each signal processing board has a circuit in which arithmetic elements, storage elements, etc. are connected by electrical wiring. However, with the increase in the amount of information to be processed in recent years, each board has a very high throughput. It is required to transmit. However, with the speeding up of information transmission, problems such as generation of crosstalk and high frequency noise and deterioration of electric signals are becoming apparent. For this reason, electrical wiring becomes a bottleneck, making it difficult to improve the throughput of the signal processing board. Similar problems are also becoming apparent in supercomputers and large-scale servers.

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。   On the other hand, an optical communication technique for transferring data using an optical carrier wave has been developed, and in recent years, an optical waveguide is becoming popular as a means for guiding the optical carrier wave from one point to another point. This optical waveguide has a linear core part and a clad part provided so as to cover the periphery thereof. The core part is made of a material that is substantially transparent to the light of the optical carrier wave, and the cladding part is made of a material having a refractive index lower than that of the core part.

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。   In the optical waveguide, light introduced from one end of the core portion is transmitted (conveyed) to the other end while being reflected at the boundary with the cladding portion. A light emitting element such as a semiconductor laser is disposed on the incident side of the optical waveguide, and a light receiving element such as a photodiode is disposed on the emission side. Light incident from the light emitting element propagates through the optical waveguide, is received by the light receiving element, and performs communication based on the flickering pattern of the received light or its intensity pattern.

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。   By replacing the electric wiring in the signal processing board with such an optical waveguide, it is expected that the problem of the electric wiring as described above is solved and the signal processing board can be further increased in throughput.

例えば、特許文献１には、プリント基板上に、光送信用ＩＣ（発光素子）、光受信用ＩＣ（受光素子）および光導波路が設けられた構成の装置が開示されている。かかる装置では、プリント基板と各ＩＣとの間に形成された空隙や、プリント基板に形成されたスルーホール内に、空気が存在する。このため、光通信に用いる光が、空気を介して各種基板間を透過する際に、基板の表面で反射が生じることにより減衰し、光の伝送損失が高くなるという問題がある。   For example, Patent Document 1 discloses an apparatus having a configuration in which an optical transmission IC (light emitting element), an optical reception IC (light receiving element), and an optical waveguide are provided on a printed circuit board. In such an apparatus, air exists in a gap formed between the printed circuit board and each IC or in a through hole formed in the printed circuit board. For this reason, when light used for optical communication is transmitted between various substrates through air, there is a problem that the light is attenuated by reflection on the surface of the substrate and light transmission loss is increased.

特開２００５−２９４４０７号公報JP 2005-294407 A

本発明の目的は、光の伝送損失が小さく、信頼性の高い光導波路モジュール、およびかかる光導波路モジュールを備える電子機器を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a highly reliable optical waveguide module with low light transmission loss and an electronic device including such an optical waveguide module.

このような目的は、下記（１）〜（１１）の本発明により達成される。
（１） 発光部または受光部を備える光素子が、光を伝送するコア部を備える光導波路基板に接続用基板を介して接続された光導波路モジュールであって、
前記光導波路基板は、前記光の光路を変更する光路変更部を有し、
前記接続用基板は、前記光が透過可能な平板状の基部と、該基部の前記光導波路基板側の面に設けられ、前記光が通過可能な第１の開口部を備える第１の金属層と、前記基部の前記光素子側の面に設けられ、前記光が通過可能な第２の開口部を備える第２の金属層とを有し、
前記第１の金属層の前記第１の開口部内に、樹脂組成物を充填することにより形成された充填部を備え、
前記充填部は、前記発光部または受光部に対応して設けられ、前記光素子と前記光路変更部との間で前記光を導く導光部と、前記導光部の外周部に設けられ、前記導光部より屈折率が低い低屈折率部とを有しており、
前記導光部は、その中心軸に対してほぼ垂直な方向での断面の面積が、前記中心軸に沿った方向で変化していることを特徴とする光導波路モジュール。 Such an object is achieved by the present inventions (1) to (11) below.
(1) An optical waveguide module in which an optical element including a light emitting unit or a light receiving unit is connected to an optical waveguide substrate including a core unit that transmits light via a connection substrate,
The optical waveguide substrate has an optical path changing unit that changes an optical path of the light,
The connection substrate includes a flat base portion through which the light can pass and a first metal layer provided on a surface of the base portion on the side of the optical waveguide substrate and through which the light can pass. And a second metal layer provided on a surface of the base on the optical element side and having a second opening through which the light can pass .
A filling portion formed by filling a resin composition in the first opening of the first metal layer;
The filling portion is provided corresponding to the light emitting portion or the light receiving portion, and is provided on a light guide portion that guides the light between the optical element and the optical path changing portion, and an outer peripheral portion of the light guide portion, A low refractive index portion having a lower refractive index than the light guide portion,
The light guide module is characterized in that an area of a cross section in a direction substantially perpendicular to a central axis of the light guide section changes in a direction along the central axis.

（２） 前記接続用基板は、前記光導波路基板に接合層を介して接合され、
前記第１の金属層の平均厚さをＡ［μｍ］とし、前記接合層の平均厚さをＢ［μｍ］としたとき、２Ｂ≦Ａなる関係を満足する上記（１）に記載の光導波路モジュール。 (2) The connection substrate is bonded to the optical waveguide substrate via a bonding layer,
The optical waveguide according to (1), wherein the relationship of 2B ≦ A is satisfied, where the average thickness of the first metal layer is A [μm] and the average thickness of the bonding layer is B [μm]. module.

（３） 前記接合層は、前記樹脂組成物を用いて、前記充填部と一体的に形成されている上記（２）に記載の光導波路モジュール。 (3) The optical waveguide module according to ( 2 ), wherein the bonding layer is formed integrally with the filling portion using the resin composition.

（４） 前記第１および第２の金属層は、それぞれ、所定のパターンで形成された配線部を含む上記（１）ないし（３）のいずれかに記載の光導波路モジュール。   (4) The optical waveguide module according to any one of (1) to (3), wherein each of the first and second metal layers includes a wiring portion formed in a predetermined pattern.

（５） 前記接続用基板は、前記基部を貫通して設けられ、前記配線部同士を電気的に接続する接続部を備える上記（４）に記載の光導波路モジュール。   (5) The optical waveguide module according to (4), wherein the connection substrate includes a connection portion that is provided through the base portion and electrically connects the wiring portions.

（６） 前記コア部の中心軸と前記導光部の中心軸とのなす角度は、８０〜１００°である上記（１）ないし（５）のいずれかに記載の光導波路モジュール。 ( 6 ) The optical waveguide module according to any one of ( 1 ) to ( 5 ), wherein an angle formed between a central axis of the core part and a central axis of the light guide part is 80 to 100 degrees.

（７） 前記光素子は、受光部を備える受光素子であり、
前記導光部は、その中心軸に対してほぼ垂直な方向での断面の面積が、前記受光部に向かって減少している上記（１）ないし（６）のいずれかに記載の光導波路モジュール。 ( 7 ) The optical element is a light receiving element including a light receiving unit,
The optical waveguide module according to any one of ( 1 ) to ( 6 ), wherein an area of a cross section of the light guide portion in a direction substantially perpendicular to a central axis thereof decreases toward the light receiving portion. .

（８） 前記光素子は、発光部を備える発光素子であり、
前記導光部は、その中心軸に対してほぼ垂直な方向での断面の面積が、前記光路変更部に向かって減少している上記（１）ないし（６）のいずれかに記載の光導波路モジュール。 ( 8 ) The optical element is a light emitting element including a light emitting unit,
The optical waveguide according to any one of ( 1 ) to ( 6 ), wherein an area of a cross section in a direction substantially perpendicular to the central axis of the light guide portion decreases toward the optical path changing portion. module.

（９） 前記樹脂組成物は、ベースポリマーと、該ベースポリマーより屈折率の高いモノマーとを含み、感光用光の作用による前記モノマーの反応により屈折率が高くなるよう変化する感光性樹脂組成物であり、
前記充填部は、前記感光用光を前記感光性樹脂組成物に透過させて、前記感光用光が透過した透過領域内において、前記モノマーの反応を進行させることにより、前記感光用光が透過されない非透過領域から、未反応の前記モノマーを前記透過領域に拡散させ、結果として、前記透過領域の屈折率を前記非透過領域の屈折率より高くして、前記導光部を形成することにより得られたものである上記（１）ないし（８）のいずれかに記載の光導波路モジュール。 ( 9 ) The resin composition includes a base polymer and a monomer having a higher refractive index than that of the base polymer, and changes in a refractive index to be increased by a reaction of the monomer by the action of light for photosensitive use. And
The filling portion transmits the photosensitive light through the photosensitive resin composition, and causes the monomer reaction to proceed in a transmission region where the photosensitive light is transmitted, whereby the photosensitive light is not transmitted. It is obtained by diffusing the unreacted monomer from the non-transmissive region to the transmissive region, and as a result, the refractive index of the transmissive region is higher than the refractive index of the non-transmissive region to form the light guide section. The optical waveguide module according to any one of ( 1 ) to ( 8 ), wherein

（１０） 前記第２の開口部を含む前記光素子と前記接続用基板との間隙には、アンダーフィル材が充填されている上記（１）ないし（９）のいずれかに記載の光導波路モジュール。 ( 10 ) The optical waveguide module according to any one of (1) to ( 9 ), wherein a gap between the optical element including the second opening and the connection substrate is filled with an underfill material. .

（１１） 上記（１）ないし（１０）のいずれかに記載の光導波路モジュールを備えることを特徴とする電子機器。 ( 11 ) An electronic apparatus comprising the optical waveguide module according to any one of (1) to ( 10 ).

本発明によれば、光の光路の途中において、本来、空隙が形成される部分をなくしたので、光通信における光の伝送損失を特に小さくすることができる。このため、信頼性の高い光導波路モジュールおよび電子機器が得られる。   According to the present invention, in the middle of the optical path of the light, the part where the air gap is originally formed is eliminated, so that the light transmission loss in the optical communication can be particularly reduced. For this reason, a highly reliable optical waveguide module and electronic device are obtained.

図１は、本発明の光導波路モジュールの第１実施形態の概略を示す側面図である。FIG. 1 is a side view showing an outline of the first embodiment of the optical waveguide module of the present invention. 図１に示す光導波路モジュールを部分的に拡大して示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which expands and shows the optical waveguide module shown in FIG. 1 partially. 第２実施形態の光導波路モジュールを部分的に拡大して示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which expands and shows the optical waveguide module of 2nd Embodiment partially. 第３実施形態の光導波路モジュールを部分的に拡大して示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which expands and shows the optical waveguide module of 3rd Embodiment partially.

以下、本発明の光導波路モジュール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。   The optical waveguide module and the electronic device of the present invention will be described in detail below based on preferred embodiments shown in the accompanying drawings.

＜第１実施形態＞
まず、本発明の光導波路モジュールの第１実施形態について説明する。 <First Embodiment>
First, a first embodiment of the optical waveguide module of the present invention will be described.

図１は、本発明の光導波路モジュールの第１実施形態の概略を示す側面図、図２は、図１に示す光導波路モジュールを部分的に拡大して示す縦断面図である。なお、以下の説明では、図１および図２中の上側を「上」といい、下側を「下」という。   FIG. 1 is a side view schematically showing a first embodiment of an optical waveguide module of the present invention, and FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing a partially enlarged optical waveguide module shown in FIG. In the following description, the upper side in FIGS. 1 and 2 is referred to as “upper” and the lower side is referred to as “lower”.

図１に示す光導波路モジュール１は、主に、光導波路基板２と、この光導波路基板２の上面に間隔を空けて接合された配線基板３ａ、３ｂと、一方の配線基板３ａ上に搭載された発光素子４および発光素子用ＩＣ４０と、他方の配線基板３ｂ上に搭載された受光素子５および受光素子用ＩＣ５０とを有する。すなわち、配線基板３ａ、３ｂは、発光素子４または受光素子５を光導波路基板２に接続するための接続用基板を構成している。   An optical waveguide module 1 shown in FIG. 1 is mainly mounted on an optical waveguide substrate 2, wiring substrates 3a and 3b joined to the upper surface of the optical waveguide substrate 2 with a space therebetween, and one wiring substrate 3a. The light emitting element 4 and the light emitting element IC 40, and the light receiving element 5 and the light receiving element IC 50 mounted on the other wiring board 3b are provided. That is, the wiring boards 3 a and 3 b constitute a connection board for connecting the light emitting element 4 or the light receiving element 5 to the optical waveguide board 2.

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。   Light L from the light emitting element 4 is transmitted through the optical waveguide substrate (optical circuit) 2 and received by the light receiving element 5. That is, optical communication is performed between the light emitting element 4 and the light receiving element 5 through the optical waveguide substrate 2.

光導波路基板２は、図２に示すように、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。   As shown in FIG. 2, the optical waveguide substrate 2 includes an optical waveguide 20 and protective layers 29 respectively provided on the upper and lower surfaces of the optical waveguide 20.

光導波路２０は、線状のコア部２１と、コア部２１の周囲を覆うように設けられた筒状のクラッド部２２とを有しており、コア部２１の一端に入射された光Ｌをコア部２１とクラッド部２２との界面で反射させ、他端に伝送（伝搬）することができる。   The optical waveguide 20 has a linear core portion 21 and a cylindrical cladding portion 22 provided so as to cover the periphery of the core portion 21, and the light L incident on one end of the core portion 21 is received. It can be reflected at the interface between the core portion 21 and the cladding portion 22 and transmitted (propagated) to the other end.

光導波路２０の横断面形状は、好ましくは正方形または矩形（長方形）のような四角形とされる。コア部２１の幅および高さは、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く、１０〜６０μｍ程度であるのがさらに好ましい。   The cross-sectional shape of the optical waveguide 20 is preferably a square such as a square or a rectangle (rectangle). Although the width and height of the core part 21 are not specifically limited, It is preferable that it is about 1-200 micrometers, It is more preferable that it is about 5-100 micrometers, It is further more preferable that it is about 10-60 micrometers.

また、コア部２１とクラッド部２２とは、互いに光の屈折率が異なり、その屈折率の差は、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。   The core portion 21 and the clad portion 22 have different light refractive indexes, and the difference in refractive index is preferably 0.5% or more, and more preferably 0.8% or more. On the other hand, the upper limit value may not be set, but is preferably about 5.5%. If the difference in refractive index is less than the lower limit, the effect of transmitting light may be reduced, and even if the upper limit is exceeded, no further increase in light transmission efficiency can be expected.

なお、前記屈折率差とは、コア部２１の屈折率をＡ、クラッド部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 The difference in refractive index is expressed by the following equation when the refractive index of the core portion 21 is A and the refractive index of the cladding portion 22 is B.
Refractive index difference (%) = | A / B-1 | × 100

コア部２１、クラッド部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。   Each constituent material of the core part 21 and the clad part 22 is not particularly limited as long as the above-described refractive index difference is generated. Specifically, acrylic resin, methacrylic resin, polycarbonate, polystyrene, epoxy resin, Various resin materials such as polyamide, polyimide, polybenzoxazole, polysilane, polysilazane, and cyclic olefin resins such as benzocyclobutene resin and norbornene resin, and glass materials such as quartz glass and borosilicate glass Can be used.

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。
この保護層２９の平均厚さは、特に限定されないが、１〜２００μｍ程度であるのが好ましく、３〜１００μｍ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。 The protective layer 29 has a function of protecting the upper and lower surfaces of the optical waveguide 20.
Although the average thickness of this protective layer 29 is not specifically limited, It is preferable that it is about 1-200 micrometers, and it is more preferable that it is about 3-100 micrometers. Thereby, the protective layer 29 can sufficiently exhibit the function of protecting the optical waveguide 20. Moreover, when providing flexibility as the entire optical waveguide substrate 2, it is possible to prevent the flexibility from being lowered.

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、ポリエチレンテレフタレート、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。   The constituent material of the protective layer 29 is not particularly limited, and examples thereof include polyimide, polyimide amide, polyimide amide ether, polyethylene terephthalate, polyester imide, and polyimide ether.

また、本実施形態では、光導波路基板２は、その下面からコア部２１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。少なくともコア部２１の欠損部２８ａ、２８ｂに臨む面は、それぞれ、コア部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。   In the present embodiment, the optical waveguide substrate 2 includes defect portions 28 a and 28 b formed by losing the portion from the lower surface to the upper protective layer 29 beyond the core portion 21. At least the surfaces of the core portion 21 that face the defect portions 28a and 28b are mirrors that reflect light based on the difference in refractive index between the core portion 21 and the air in the defect portions 28a and 28b (optical paths that change the optical path of light). (Change part) 23a, 23b is comprised.

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、コア部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２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、コア部２１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。   The defect portions 28a and 28b are formed so as to form a right triangle in the longitudinal section of the optical waveguide substrate 2, and the mirrors 23a and 23b are inclined at approximately 45 ° with respect to the central axis of the core portion 21. ing. Therefore, as indicated by the arrows in FIG. 2, the light L emitted downward from the light emitting element 4 is changed (bent) by 90 ° by the mirror 23a immediately below the light L. The light is transmitted through the part 21, and the light path is changed by approximately 90 ° upward by the mirror 23 b immediately below the light receiving element 5, and then enters the light receiving element 5.

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、光導波路モジュール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。   By providing such mirrors 23 a and 23 b, the main surface (upper surface and / or lower surface) of the optical waveguide substrate 2 can be used as a region for mounting the light emitting element 4 and the light receiving element 5. It can be miniaturized and contributes to high-density mounting.

このような光導波路基板２の上面には、接着剤層（接合層）６を介して、配線基板３ａ、３ｂが接合されている。この接着剤層６には、例えば、エポキシ系接着剤、アクリル系接着剤、フェノール樹脂系接着剤、シアネート樹脂系接着剤、マレイミド樹脂系接着剤等で構成されるシート材が用いられている。   Wiring substrates 3 a and 3 b are bonded to the upper surface of the optical waveguide substrate 2 via an adhesive layer (bonding layer) 6. For example, a sheet material made of an epoxy adhesive, an acrylic adhesive, a phenol resin adhesive, a cyanate resin adhesive, a maleimide resin adhesive, or the like is used for the adhesive layer 6.

この接着剤層６の平均厚さは、特に限定されないが、例えば、０．１〜２５μｍ程度であるのが好ましく、１〜１０μｍ程度であるのがより好ましい。   Although the average thickness of this adhesive bond layer 6 is not specifically limited, For example, it is preferable that it is about 0.1-25 micrometers, and it is more preferable that it is about 1-10 micrometers.

配線基板３ａ、３ｂは、それぞれ、光が透過可能な平板状の基部３１と、この基部３１の下面（光導波路基板２側の面）に設けられた第１の金属層３２と、上面（発光素子４または受光素子５側の面）に設けられた第２の金属層３３とを備える。   Each of the wiring boards 3a and 3b includes a flat base 31 that can transmit light, a first metal layer 32 provided on a lower surface (surface on the optical waveguide substrate 2 side) of the base 31, and an upper surface (light emission). And a second metal layer 33 provided on the surface of the element 4 or the light receiving element 5 side.

基部３１は、透過性および絶縁性を有する材料で構成されている。この基部３１は、可撓性を有していてもよく、剛性を有するもののいずれであってもよい。   The base 31 is made of a material having transparency and insulating properties. The base 31 may be flexible or may be rigid.

可撓性を有する基部３１は、例えば、ポリイミド系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂等の各種樹脂材料で構成することができるが、なかでもポリイミド系樹脂を主材料として構成するのが好ましい。この場合、耐熱性が高く、優れた可撓性を有する基部３１が得られる。   The flexible base 31 can be made of various resin materials such as polyimide resin, epoxy resin, polyethylene terephthalate resin, etc., among which the polyimide resin is preferably used as the main material. In this case, the base 31 having high heat resistance and excellent flexibility can be obtained.

一方、剛性を有する基部３１は、例えば、紙、ガラス布、樹脂フィルム等のコア材に、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て構成することができる。   On the other hand, the base 31 having rigidity is a resin material such as a phenolic resin, a polyester resin, an epoxy resin, a cyanate resin, a polyimide resin, or a fluorine resin on a core material such as paper, glass cloth, or resin film. Can be impregnated.

基部３１の平均厚さは、特に限定されないが、光導波路モジュール１の薄型化の観点から、好ましくは５〜５００μｍ程度、より好ましくは１０〜２００μｍ程度とされる。   Although the average thickness of the base 31 is not particularly limited, it is preferably about 5 to 500 μm, more preferably about 10 to 200 μm, from the viewpoint of reducing the thickness of the optical waveguide module 1.

各金属層３２、３３は、所定のパターンで形成された配線部（導体部）を含んでおり、基部３１を貫通して設けられた導体ポスト３４を介して、互いに電気的に接続されている。これにより、光導波路モジュール１内に、電気回路が構築されている。   Each of the metal layers 32 and 33 includes a wiring portion (conductor portion) formed in a predetermined pattern, and is electrically connected to each other via a conductor post 34 provided through the base portion 31. . Thereby, an electric circuit is constructed in the optical waveguide module 1.

各金属層３２、３３の構成材料としては、例えば、銅、銅系合金、アルミニウム、アルミニウム系合金等の各種金属材料が挙げられる。各金属層３２、３３の平均厚さは、特に限定されないが、通常、３〜１２０μｍ程度が好ましく、５〜７０μｍ程度がより好ましい。   Examples of constituent materials of the metal layers 32 and 33 include various metal materials such as copper, copper-based alloy, aluminum, and aluminum-based alloy. Although the average thickness of each metal layer 32 and 33 is not specifically limited, Usually, about 3-120 micrometers is preferable and about 5-70 micrometers is more preferable.

このような配線基板３ａの金属層３２、３３には、発光素子４からの光Ｌの光路に対応する部分に、それぞれ、第１の開口部３２ａおよび第２の開口部３３ａが金属層３２、３３を除去して形成されている。一方、配線基板３ｂの金属層３２、３３には、受光素子５への光Ｌの光路に対応する部分に、それぞれ、第１の開口部３２ｂおよび第２の開口部３３ｂが金属層３２、３３を除去して形成されている。   In the metal layers 32 and 33 of the wiring substrate 3a, the first opening portion 32a and the second opening portion 33a are provided in the portions corresponding to the optical path of the light L from the light emitting element 4, respectively. 33 is removed. On the other hand, in the metal layers 32 and 33 of the wiring board 3b, the first opening 32b and the second opening 33b are provided in the metal layers 32 and 33 in the portions corresponding to the optical path of the light L to the light receiving element 5, respectively. It is formed by removing.

前述したように、配線基板３ａには、発光素子４と発光素子用ＩＣ４０とが配線部に電気的に接続されるように搭載され、配線基板３ｂには、受光素子５と受光素子用ＩＣ５０とが配線部に電気的に接続されるように搭載されている。   As described above, the light emitting element 4 and the light emitting element IC 40 are mounted on the wiring board 3a so as to be electrically connected to the wiring portion, and the light receiving element 5 and the light receiving element IC 50 are mounted on the wiring board 3b. Is mounted so as to be electrically connected to the wiring portion.

発光素子４は、発光部４１１を備える素子本体４１とバンプ４２とを備え、バンプ４２が配線基板３ａの金属層３２（配線部の端子）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が配線基板３ａの金属層３２（配線部の端子）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と金属層３２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。   The light emitting element 4 includes an element body 41 including a light emitting unit 411 and a bump 42, and the bump 42 is bonded to the metal layer 32 (a terminal of the wiring unit) of the wiring board 3a. The light emitting element IC 40 includes an element body 401 on which a predetermined circuit is formed and a bump 402, and the bump 402 is bonded to the metal layer 32 (terminal of the wiring portion) of the wiring board 3a. As a result, the light emitting element 4 is electrically connected to the light emitting element IC 40 via the metal layer 32, and its operation is controlled by the light emitting element IC 40.

受光素子５は、受光部５１１を備える素子本体５１とバンプ５２とを備え、バンプ５２が配線基板３ｂの金属層３２（配線部の端子）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が配線基板３ｂの金属層３２（配線部の端子）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と金属層３２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。   The light receiving element 5 includes an element body 51 including a light receiving portion 511 and a bump 52, and the bump 52 is bonded to a metal layer 32 (a terminal of the wiring portion) of the wiring substrate 3b. The light receiving element IC 50 includes an element body 501 on which a predetermined circuit is formed and a bump 502, and the bump 502 is bonded to the metal layer 32 (terminal of the wiring portion) of the wiring board 3b. Thus, the light receiving element 5 is electrically connected to the light receiving element IC 50 via the metal layer 32, and the light receiving element IC 50 operates to amplify the detection signal from the light receiving element 5.

したがって、光導波路モジュール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。   Therefore, in the optical waveguide module 1, these optical elements (the light emitting element 4 and the light receiving element 5) and the electric elements (the light emitting element IC 40 and the light receiving element IC 50) operate in a coordinated manner, whereby an optical signal and an electric signal are obtained. The interconversion is reliably performed, and signal processing with high speed and low noise can be easily performed.

このような光導波路モジュール１において、配線基板３ａ、３ｂを接着剤層６を介して光導波路基板２に接合すると、通常、第１の開口部３２ａ、３２ｂの部分に空隙が形成される。   In such an optical waveguide module 1, when the wiring substrates 3a and 3b are joined to the optical waveguide substrate 2 via the adhesive layer 6, a gap is usually formed in the first openings 32a and 32b.

前述したように、かかる空隙には、空気が存在し、光通信に用いる光が、この空隙を介して配線基板３ａ、３ｂと光導波路基板２との間を通過する際に、基板２、３ａ、３ｂと空隙との界面で反射が生じ、これに起因して、光の伝送損失が高くなる。特に、光導波路基板２側の表面に接着剤層６が形成されていると、この接着剤層６の表面が平坦でないため、この表面で光の散乱および屈折が生じ、その結果、光の伝送損失がより高くなる。   As described above, air exists in the gap, and light used for optical communication passes through the gap between the wiring boards 3a and 3b and the optical waveguide board 2, and thus the boards 2 and 3a. Reflection occurs at the interface between 3b and the gap, and this causes an increase in light transmission loss. In particular, when the adhesive layer 6 is formed on the surface on the optical waveguide substrate 2 side, the surface of the adhesive layer 6 is not flat, and thus light scattering and refraction occurs on this surface, and as a result, the transmission of light. Loss is higher.

特に、本実施形態では、かかる空隙は、気密的に封止される気密空間を構成する。このような気密空間が形成されていると、半田リフロー工程等のような熱履歴が生じる工程が施されると、気密空間における空気の熱膨張が生じ、これに起因して、配線基板３ａ、３ｂおよび光導波路基板２等に変形、破損等が生じたり、配線基板３ａ、３ｂからの金属層３２の剥離が生じるという問題もある。   In particular, in the present embodiment, such a gap constitutes an airtight space that is hermetically sealed. When such a hermetic space is formed, when a process of generating a thermal history such as a solder reflow process is performed, thermal expansion of air in the hermetic space occurs, resulting in the wiring board 3a, There is also a problem that deformation, breakage, or the like occurs in 3b and the optical waveguide substrate 2 or the metal layer 32 is peeled off from the wiring substrates 3a and 3b.

このような不都合を回避するためには、配線基板３ａ、３ｂを接着剤層６を介して光導波路基板２に接合する際に、この接着剤層６の一部を第１の開口部３２ａ、３２ｂ内に充填することが考えられる。   In order to avoid such an inconvenience, when bonding the wiring boards 3a and 3b to the optical waveguide substrate 2 via the adhesive layer 6, a part of the adhesive layer 6 is attached to the first opening 32a, It is conceivable to fill in 32b.

しかしながら、接着剤層６の可撓性（粘度）や、第１の開口部３２ａ、３２ｂの高さ（金属層３２の厚さ）、この高さと接着剤層６との厚さの関係等によっては、接着剤層６を第１の開口部３２ａ、３２ｂ内に充填することが困難であったり、不十分となることがある。特に、金属層３２に配線部を形成する際の加工性等を考慮すると、金属層３２の厚さをある程度大きくせざるを得ず、この場合、接着剤層６により、第１の開口部３２ａ、３２ｂを充填することが極めて困難となる。   However, depending on the flexibility (viscosity) of the adhesive layer 6, the height of the first openings 32 a and 32 b (the thickness of the metal layer 32), the relationship between the height and the thickness of the adhesive layer 6, and the like. May be difficult or insufficient to fill the adhesive layer 6 in the first openings 32a and 32b. In particular, considering the workability when forming the wiring portion in the metal layer 32, the thickness of the metal layer 32 must be increased to some extent. In this case, the first opening 32a is formed by the adhesive layer 6. , 32b becomes extremely difficult to fill.

そこで、本発明では、第１の開口部３２ａ、３２ｂ内に、それぞれ、樹脂組成物を充填することにより形成された充填部７ａ、７ｂを設けることにした。これにより、接合の際に形成される空隙（気密空間）内に存在する空気中の水分等により、光通信に用いられる光Ｌが、例えば、吸収、乱反射等されることにより減衰することを防止または抑制することができる。したがって、光導波路モジュール１は、光の伝送損失が小さく、信頼性の高いものとなる。   Therefore, in the present invention, the filling portions 7a and 7b formed by filling the resin composition are provided in the first openings 32a and 32b, respectively. This prevents the light L used for optical communication from being attenuated by, for example, absorption, irregular reflection, etc., due to moisture in the air existing in the gap (airtight space) formed during bonding. Or it can be suppressed. Therefore, the optical waveguide module 1 has a small light transmission loss and high reliability.

本実施形態の場合、金属層３２の平均厚さをＡ［μｍ］とし、接着剤層６の平均厚さをＢ［μｍ］としたとき、２Ｂ≦Ａなる関係、特に、３．５Ｂ≦Ａなる関係を満足する際に、接着剤層６により、第１の開口部３２ａ、３２ｂを充填することが困難となる傾向が強い。換言すれば、かかる関係を満足する金属層３２と接着剤層６とを組み合わせて用いる際に、本発明の効果がより顕著に発揮される。   In the case of the present embodiment, when the average thickness of the metal layer 32 is A [μm] and the average thickness of the adhesive layer 6 is B [μm], a relationship of 2B ≦ A, particularly 3.5B ≦ A When satisfying this relationship, the adhesive layer 6 tends to make it difficult to fill the first openings 32a and 32b. In other words, when the metal layer 32 and the adhesive layer 6 satisfying this relationship are used in combination, the effects of the present invention are more remarkably exhibited.

かかる樹脂組成物としては、例えば、各種アクリル系樹脂、各種ポリカーボネート系樹脂、各種エポキシ系樹脂、各種シリコーン系樹脂、各種ノルボルネン系樹脂等が挙げられる。   Examples of such resin compositions include various acrylic resins, various polycarbonate resins, various epoxy resins, various silicone resins, various norbornene resins, and the like.

充填部７ａ、７ｂは、例えば、樹脂組成物を、例えば、液滴吐出法、ディスペンス法、スクリーン印刷法のような各種塗布法等を用いて、第１の開口部３２ａ、３２ｂ内に充填し、必要に応じて、熱処理（例えば、乾燥、重合処理等）することにより、容易に形成することができる。   The filling portions 7a and 7b fill the first openings 32a and 32b with, for example, a resin composition using various coating methods such as a droplet discharge method, a dispensing method, and a screen printing method. If necessary, it can be easily formed by heat treatment (for example, drying, polymerization treatment, etc.).

また、第２の開口部３３ａを含む発光素子４と配線基板３ａとの間の間隙、発光素子用ＩＣ４０と配線基板３ａとの間の間隙、第２の開口部３３ｂを含む受光素子５と配線基板３ｂとの間の間隙、および、受光素子用ＩＣ５０と配線基板３ｂとの間の間隙には、それぞれ、アンダーフィル材８が充填されている。   Further, the gap between the light emitting element 4 including the second opening 33a and the wiring board 3a, the gap between the light emitting element IC 40 and the wiring board 3a, and the light receiving element 5 including the second opening 33b and the wiring The underfill material 8 is filled in the gap between the substrate 3b and the gap between the light receiving element IC 50 and the wiring board 3b.

これにより、素子本体４１、４０１、５１、５０１の下面に形成された回路や、バンプ４２、４０２、５２、５０２の酸化による劣化を防止する効果の他、前述したように、光通信に用いられる光Ｌの減衰を防止する効果も得られる。   As a result, the circuit formed on the lower surface of the element body 41, 401, 51, 501 and the effect of preventing deterioration due to oxidation of the bumps 42, 402, 52, 502 are used for optical communication as described above. An effect of preventing the attenuation of the light L can also be obtained.

かかるアンダーフィル材８には、例えば、充填部７ａ、７ｂの充填に用いた前記樹脂組成物を用いることができる。   For the underfill material 8, for example, the resin composition used for filling the filling portions 7a and 7b can be used.

＜第２実施形態＞
次に、本発明の光導波路モジュールの第２実施形態について説明する。
図３は、第２実施形態の光導波路モジュールを部分的に拡大して示す縦断面図である。 Second Embodiment
Next, a second embodiment of the optical waveguide module of the present invention will be described.
FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing a partially enlarged optical waveguide module according to the second embodiment.

以下、第２実施形態の光導波路モジュールについて、第１実施形態の光導波路モジュール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。   Hereinafter, the optical waveguide module according to the second embodiment will be described with a focus on differences from the optical waveguide module according to the first embodiment, and description of similar matters will be omitted.

第２実施形態の光導波路モジュール１では、配線基板３ａ、３ｂと光導波路基板２との接合方法が異なること以外は、前記第１実施形態の光導波路モジュール１と同様である。   The optical waveguide module 1 according to the second embodiment is the same as the optical waveguide module 1 according to the first embodiment except that the bonding method between the wiring substrates 3a and 3b and the optical waveguide substrate 2 is different.

すなわち、図３に示すように、前記第１実施形態の充填部７ａ、７ｂの形成に用いた樹脂組成物を用いて、接着剤層６と、充填部７ａ、７ｂとが一体的に形成された接続部９ａ、９ｂで構成されている。   That is, as shown in FIG. 3, the adhesive layer 6 and the filling portions 7a and 7b are integrally formed using the resin composition used for forming the filling portions 7a and 7b of the first embodiment. The connection part 9a, 9b is comprised.

このような構成においても、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。特に、第２実施形態では、接続部９ａ、９ｂを形成することで、充填部７ａ、７ｂの形成と一括して接着剤層６に相当する部分を形成することができ、当該接続部９ａ、９ｂを用いて、光導波路基板２と接合できるため、製造工程の簡略化およびコストの削減に寄与する。   Even in such a configuration, the same operations and effects as in the first embodiment can be obtained. In particular, in the second embodiment, by forming the connection portions 9a and 9b, a portion corresponding to the adhesive layer 6 can be formed together with the formation of the filling portions 7a and 7b. 9b can be joined to the optical waveguide substrate 2, which contributes to simplification of the manufacturing process and cost reduction.

この場合、樹脂組成物の粘度は、特に限定されないが、例えば、５０〜５０００ｍＰａ程度であるのが好ましく、３００〜４０００ｍＰａ程度であるのがより好ましい。   In this case, the viscosity of the resin composition is not particularly limited, but is preferably about 50 to 5000 mPa, and more preferably about 300 to 4000 mPa.

＜第３実施形態＞
次に、本発明の光導波路モジュールの第３実施形態について説明する。
図４は、第３実施形態の光導波路モジュールを部分的に拡大して示す縦断面図である。 <Third Embodiment>
Next, a third embodiment of the optical waveguide module of the present invention will be described.
FIG. 4 is a longitudinal sectional view showing a partially enlarged optical waveguide module according to the third embodiment.

以下、第３実施形態の光導波路モジュールについて、第１実施形態の光導波路モジュール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。   Hereinafter, the optical waveguide module according to the third embodiment will be described with a focus on differences from the optical waveguide module according to the first embodiment, and description of similar matters will be omitted.

第３実施形態の光導波路モジュール１では、充填部７ａ、７ｂ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モジュール１と同様である。   The optical waveguide module 1 of the third embodiment is the same as the optical waveguide module 1 of the first embodiment except that the configuration of the filling portions 7a and 7b is different.

すなわち、充填部７ａは、発光素子４の発光部４１１に対応して設けられた中心部７１ａと、この中心部７１ａの外側に設けられ、中心部７１ａより屈折率が低い外周部（低屈折率部）７２ａとで構成されている。同様に、充填部７ｂは、受光素子５の受光部５１１に対応して設けられた中心部７１ｂと、この中心部７１ｂの外側に設けられ、中心部７１ｂより屈折率が低い外周部（低屈折率部）７２ｂとで構成されている。   That is, the filling portion 7a includes a central portion 71a provided corresponding to the light emitting portion 411 of the light emitting element 4, and an outer peripheral portion (low refractive index) that is provided outside the central portion 71a and has a lower refractive index than the central portion 71a. Part) 72a. Similarly, the filling portion 7b includes a central portion 71b provided corresponding to the light receiving portion 511 of the light receiving element 5 and an outer peripheral portion (low refractive index) that is provided outside the central portion 71b and has a lower refractive index than the central portion 71b. Rate part) 72b.

各充填部７ａ、７ｂをかかる構成とすることにより、光通信に用いられる光Ｌは、中心部７１ａ、７１ｂ内を導かれるようになり、充填部７ａ、７ｂ外に漏出するのを確実に防止または抑制することができる。このため、光導波路モジュール１における光通信の確実性をより高めることができる。   By configuring each of the filling portions 7a and 7b as described above, the light L used for optical communication can be guided inside the central portions 71a and 71b, and reliably prevented from leaking outside the filling portions 7a and 7b. Or it can be suppressed. For this reason, the reliability of optical communication in the optical waveguide module 1 can be further increased.

すなわち、中心部７１ａは、発光素子４から発せられた光Ｌをミラー２３ａに導く導光部を構成し、中心部７１ｂは、コア部２１を伝送され、ミラー２３ｂで反射された（光路が変更された）光Ｌを受光素子５に導く導光部を構成する。   That is, the central portion 71a constitutes a light guide portion that guides the light L emitted from the light emitting element 4 to the mirror 23a, and the central portion 71b is transmitted through the core portion 21 and reflected by the mirror 23b (the optical path is changed). The light guide part which guide | induces the light L to the light receiving element 5 is comprised.

特に、本実施形態では、図４に示すように、中心部７１ａは、その横断面の面積が、発光部４１１からミラー２３ａに向かう方向に沿って漸減するような円錐台形状（逆円錐台形状）をなしており、一方、中心部７１ｂは、その横断面の面積が、ミラー２３ｂから受光部５１１に向かう方向に沿って漸減するような円錐台形状をなしている。   In particular, in the present embodiment, as shown in FIG. 4, the central portion 71a has a truncated cone shape (inverted truncated cone shape) in which the cross-sectional area gradually decreases along the direction from the light emitting portion 411 toward the mirror 23a. On the other hand, the central portion 71b has a truncated cone shape in which the area of the cross section gradually decreases along the direction from the mirror 23b toward the light receiving portion 511.

このような構成により、各中心部７１ａ、７１ｂがレンズのような機能を発揮する。すなわち、中心部７１ａは、発光素子４の発光部４１１から発せられた光Ｌを集めて、ミラー２３ａに集光するように働き、中心部７１ｂは、ミラー２３ｂで反射された光Ｌを集めて、受光部５１１に集光するように働く。したがって、光Ｌの拡散を防止して、光の伝送損失をより確実に低減することができる。   With such a configuration, each of the central portions 71a and 71b functions like a lens. That is, the central part 71a collects the light L emitted from the light emitting part 411 of the light emitting element 4 and collects it on the mirror 23a, and the central part 71b collects the light L reflected by the mirror 23b. , It works so as to concentrate on the light receiving part 511. Therefore, the diffusion of the light L can be prevented, and the light transmission loss can be more reliably reduced.

なお、図示の構成では、各中心部７１ａ、７１ｂの中心軸Ｏａ、Ｏｂとコア部２１の中心軸Ｏｃとのなす角度θａ、θｂは、ほぼ９０°をなしているが、発光素子４や受光素子５を搭載する位置、ミラー２３ａ、２３ｂのコア部２１の中心軸Ｏｃに対する傾き等によっては、角度θａ、θｂは、８０〜１００°程度の範囲で設定することもできる。これにより、光導波路モジュール１の構成の幅が広がる。   In the configuration shown in the figure, the angles θa and θb formed by the central axes Oa and Ob of the central portions 71a and 71b and the central axis Oc of the core portion 21 are approximately 90 °. The angles θa and θb can also be set in the range of about 80 to 100 ° depending on the position where the element 5 is mounted, the inclination of the mirrors 23a and 23b with respect to the central axis Oc of the core portion 21, and the like. Thereby, the width | variety of the structure of the optical waveguide module 1 spreads.

ただし、角度θａ、θｂをほぼ９０°とすること、すなわち、光通信に用いる光Ｌの光路を光導波路基板２の上面と直交するようにすることにより、各中心部７１ａ、７１ｂと光導波路基板２との界面における光Ｌの不要な反射等を防止することができる。その結果、光の伝送損失をより低減することができる。   However, by setting the angles θa and θb to approximately 90 °, that is, by making the optical path of the light L used for optical communication perpendicular to the upper surface of the optical waveguide substrate 2, the central portions 71a and 71b and the optical waveguide substrate Unnecessary reflection of the light L at the interface with 2 can be prevented. As a result, light transmission loss can be further reduced.

このような充填部７ａ、７ｂは、それぞれ、中心部７１ａと外周部７２ａとが一体的に形成され、中心部７１ｂと外周部７２ｂとが一体的に形成されている。かかる充填部７ａ、７ｂは、例えば、感光用光の作用（露光）により屈折率が変化する感光性樹脂組成物を用いることにより形成することができる。   In such filling portions 7a and 7b, the central portion 71a and the outer peripheral portion 72a are integrally formed, and the central portion 71b and the outer peripheral portion 72b are integrally formed. Such filling portions 7a and 7b can be formed by using, for example, a photosensitive resin composition whose refractive index is changed by the action (exposure) of light for photosensitive use.

なお、中心部７１ａと外周部７２ａとが別体で、中心部７１ｂと外周部７２ｂとが別体で構成されていてもよい。この場合、各部は、例えば、コア部２１およびクラッド部２２の構成材料として挙げた材料を組み合わせて形成することができる。
このような充填部７ａ、７ｂは、例えば、次のようにして形成することができる。 In addition, the center part 71a and the outer peripheral part 72a may be comprised separately, and the center part 71b and the outer peripheral part 72b may be comprised separately. In this case, each part can be formed by combining, for example, the materials mentioned as the constituent materials of the core part 21 and the cladding part 22.
Such filling parts 7a and 7b can be formed as follows, for example.

ここでは、一例として、感光性樹脂組成物として、感光用光の作用により屈折率が高くなるよう変化するものを用いる場合について説明する。かかる感光性樹脂組成物としては、例えば、特殊な配合の樹脂組成物を用いることができる。   Here, the case where what changes so that a refractive index may become high by the effect | action of the light for photosensitive as a photosensitive resin composition is demonstrated as an example. As such a photosensitive resin composition, for example, a resin composition having a special composition can be used.

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高いモノマーとを含み、感光用光を透過させた透過領域内において、モノマーの反応を進行させることにより、感光用光を透過させない非透過領域から、未反応のモノマーを透過領域に拡散させ、結果として、透過領域の屈折率が非透過領域の屈折率より高くなるようなものがある。   This resin composition contains a base polymer and a monomer having a higher refractive index than that of the base polymer, and transmits the photosensitive light by advancing the reaction of the monomer in the transmission region where the photosensitive light is transmitted. In some cases, unreacted monomer is diffused into the transmission region from the non-transmission region that is not allowed to pass, and as a result, the refractive index of the transmission region becomes higher than the refractive index of the non-transmission region.

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。   Examples of the base polymer include cyclic olefin resins such as norbornene resins and benzocyclobutene resins, acrylic resins, methacrylic resins, polycarbonates, polystyrenes, epoxy resins, polyamides, polyimides, polybenzoxazoles, and silicone resins. , Fluorine resins and the like, and one or more of these can be used in combination (polymer alloy, polymer blend (mixture), copolymer, etc.).

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中心部７１ａを形成することができる。   Among these, those mainly composed of cyclic olefin resins are preferable. By using a cyclic olefin-based resin as the base polymer, the central portion 71a having excellent optical transmission performance and heat resistance can be formed.

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中心部７１ａを形成することができる。   Furthermore, as the cyclic olefin-based resin, it is preferable to use a norbornene-based resin from the viewpoints of heat resistance and transparency. Moreover, since norbornene-type resin has high hydrophobicity, the center part 71a which cannot produce the dimensional change by water absorption etc. can be formed.

一方、モノマーとしては、ベースポリマーより屈折率が高いものであれば如何なるものも使用することができ、例えば、ノルボルネンモノマー系、アクリルモノマー系、メタクリルモノマー系、エポキシモノマー系およびスチレンモノマー系のものの他、下記式（１）で表わされる単官能オキセタン（３−エチル−３−（フェノキシメチル）オキセタン；ＰＯＸ）、キシリレンビスオキセタン等が挙げられ、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。   On the other hand, any monomer can be used as long as its refractive index is higher than that of the base polymer, such as norbornene monomer, acrylic monomer, methacryl monomer, epoxy monomer, and styrene monomer. Monofunctional oxetane (3-ethyl-3- (phenoxymethyl) oxetane; POX) represented by the following formula (1), xylylene bisoxetane, and the like, and one or more of these may be combined. Can be used.

Figure 0005760365
Figure 0005760365

なお、特に好ましいベースポリマーとモノマーとの組み合わせとしては、ノルボルネン系樹脂と、上記式（１）で表わされる単官能オキセタンの組み合わせや、ノルボルネン系樹脂とノルボルネンモノマー系、ノルボルネン系樹脂とアクリルモノマー系、ノルボルネン系樹脂とメタクリルモノマー系、ノルボルネン系樹脂とエポキシモノマー系、ノルボルネン系樹脂とスチレンモノマー系との組み合わせ等が挙げられる。これらの組み合わせによれば、特に優れた光伝送性能や耐熱性を有する中心部７１ａを形成することができる。   As a particularly preferable combination of the base polymer and the monomer, a combination of a norbornene resin and a monofunctional oxetane represented by the above formula (1), a norbornene resin and a norbornene monomer system, a norbornene resin and an acrylic monomer system, Examples thereof include a combination of a norbornene resin and a methacrylic monomer, a norbornene resin and an epoxy monomer, and a combination of a norbornene resin and a styrene monomer. According to these combinations, it is possible to form the central portion 71a having particularly excellent optical transmission performance and heat resistance.

かかる感光性樹脂組成物を、第１の開口部３２ａ、３２ｂ内に充填し、感光性樹脂組成物に対して、感光用光を照射する。これにより、透過領域が、それぞれ、中心部７１ａ、７１ｂとなり、非透過領域が、それぞれ、外周部７２ａ、７２ｂとなる。   The photosensitive resin composition is filled in the first openings 32a and 32b, and the photosensitive resin composition is irradiated with photosensitive light. As a result, the transmissive regions become the central portions 71a and 71b, respectively, and the non-transmissive regions become the outer peripheral portions 72a and 72b, respectively.

本実施形態では、中心部７１ａを形成する場合には、発光素子４（発光部４１１）に向かって発散するような感光用光を、中心部７１ｂを形成する場合には、受光素子５（受光部５１１）に向かって集光するような感光用光を用いる。これにより、図４に示すような円錐台形状の中心部７１ａ、７１ｂを形成することができる。   In the present embodiment, when the central portion 71a is formed, photosensitive light that diverges toward the light emitting element 4 (light emitting portion 411) is used. When the central portion 71b is formed, the light receiving element 5 (light receiving element) is formed. The light for condensing toward the part 511) is used. Thereby, frustoconical center parts 71a and 71b as shown in FIG. 4 can be formed.

ここで、用いる感光用光の波長は、発光素子４が発する光Ｌの波長と異なるのが好ましい。これにより、光導波路モジュール１を使用している際に、充填部７ａ、７ｂ内で感光性樹脂組成物の屈折率の変化が生じるのを防止することができる。その結果、光導波路モジュール１の光通信における特性が変化するのを防止して、その信頼性を高めることができる。   Here, the wavelength of the photosensitive light used is preferably different from the wavelength of the light L emitted from the light emitting element 4. Thereby, when using the optical waveguide module 1, it can prevent that the refractive index change of the photosensitive resin composition arises in filling part 7a, 7b. As a result, it is possible to prevent the optical waveguide module 1 from changing its characteristics in optical communication and to improve its reliability.

具体的には、感光用光の波長は、１５０〜９００ｎｍ程度であるのが好ましく、２５０〜６００ｎｍ程度であるのがより好ましい。   Specifically, the wavelength of the photosensitive light is preferably about 150 to 900 nm, and more preferably about 250 to 600 nm.

また、感光性樹脂組成物として、前述したような特殊な配合の樹脂組成物を用いると、次のような効果も得られる。   Moreover, when the resin composition of the special mixing as described above is used as the photosensitive resin composition, the following effects can be obtained.

この場合、透過領域内の中心軸（光軸）およびその近傍からモノマーの反応（ペースポリマーの架橋、モノマーの重合等）が始まるため、透過領域内においても、モノマー濃度の差が生じ、中心軸に向かって未反応のモノマーが集まる。また、これとほぼ同時に、非透過領域からは、透過領域に未反応のモノマーが集まってくる。このようなことから、形成された中心部７１ａ、７１ｂにおいては、中心軸から外周部７２ａ、７２ｂに向かって連続的に低くなるような屈折率分布が形成される。   In this case, the monomer reaction (crosslinking of the pace polymer, polymerization of the monomer, etc.) starts from the central axis (optical axis) in the transmission region and the vicinity thereof, so that a difference in monomer concentration also occurs in the transmission region. Unreacted monomer collects toward. At almost the same time, unreacted monomers gather in the transmission region from the non-transmission region. For this reason, in the formed center portions 71a and 71b, a refractive index distribution that continuously decreases from the center axis toward the outer peripheral portions 72a and 72b is formed.

したがって、このような中心部７１ａ、７１ｂでは、その中心軸および近傍において、光Ｌが集中的に導光（伝送）されるようになる。このため、中心部７１ａ、７１ｂから外周部７２ａ、７２ｂへの光の漏出が低減され、光の伝送損失をより確実に防止することができる。   Therefore, in such center portions 71a and 71b, the light L is intensively guided (transmitted) at and near the center axis. For this reason, leakage of light from the central portions 71a and 71b to the outer peripheral portions 72a and 72b is reduced, and light transmission loss can be more reliably prevented.

このような構成においても、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。   Even in such a configuration, the same operations and effects as in the first embodiment can be obtained.

なお、本実施形態では、中心部（導光部）７１ａ、７２ｂが円錐台形状をなしている場合、すなわち、中心部の横断面形状が円形の場合について示したが、これに限定されない。中心部の横断面形状は、楕円形、長円形、正方形、四角形、帯状、三角形、五角形、六角形等であってもよい。   In the present embodiment, the case where the central portions (light guide portions) 71a and 72b have a truncated cone shape, that is, the case where the cross-sectional shape of the central portion is circular is shown, but the present invention is not limited to this. The cross-sectional shape of the central portion may be an ellipse, an oval, a square, a quadrangle, a strip, a triangle, a pentagon, a hexagon, and the like.

さらに、中心部７１ａ、７２ｂは、その中心軸に対してほぼ垂直な方向での断面（横断面）の面積が、中心軸に沿った方向で変化していなくてもよい。   Furthermore, the area of the cross section (transverse cross section) in the direction substantially perpendicular to the central axis of the central portions 71a and 72b may not change in the direction along the central axis.

本発明の光導波路モジュールは、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モジュール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。   The optical waveguide module of the present invention can be applied to any electronic device that performs signal processing of both optical signals and electric signals. For example, a router device, a WDM device, a mobile phone, a game machine, a personal computer, a television, a home -Applicable to electronic devices such as servers. In any of these electronic devices, it is necessary to transmit a large amount of data at high speed between an arithmetic device such as an LSI and a storage device such as a RAM. Therefore, since such an electronic device includes the optical waveguide module of the present invention, problems such as noise and signal degradation peculiar to the electric wiring are eliminated, and a dramatic improvement in performance can be expected.

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。   In addition, the amount of heat generated in the optical waveguide portion is greatly reduced compared to electrical wiring. For this reason, the degree of integration in the substrate can be increased, the power required for cooling can be reduced, and the power consumption of the entire electronic device can be reduced.

以上、本発明の光導波路モジュール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。   The embodiments of the optical waveguide module and the electronic device of the present invention have been described above, but the present invention is not limited to this.

例えば、光導波路モジュールを構成する各部は、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。   For example, each part which comprises an optical waveguide module can be substituted with the thing of the arbitrary structures which can exhibit the same function. Moreover, arbitrary components may be added.

また、本発明の光導波路モジュールでは、前記第１〜第３実施形態の任意の構成を組み合わせることもできる。   In the optical waveguide module of the present invention, the arbitrary configurations of the first to third embodiments can be combined.

また、前記各実施形態では、発光素子および受光素子がそれぞれ１つずつ設けられた構成について説明したが、発光素子および受光素子は、それぞれ複数設けられていてもよい。この場合、光導波路には、複数のコア部が設けられる。   In each of the above embodiments, the configuration in which one light emitting element and one light receiving element are provided has been described. However, a plurality of light emitting elements and light receiving elements may be provided. In this case, the optical waveguide is provided with a plurality of core portions.

１ 光導波路モジュール
２ 光導波路基板
２０ 光導波路
２１ コア部
２２ クラッド部
２３ａ、２３ｂ ミラー
２８ａ、２８ｂ 欠損部
２９ 保護層
３ａ、３ｂ 配線基板
３１ 基部
３２、３３ 金属層
３２ａ、３２ｂ 第１の開口部
３３ａ、３３ｂ 第２の開口部
３４ 導体ポスト
４ 発光素子
４１ 素子本体
４１１ 発光部
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
５１１ 受光部
５２ バンプ
５０ 受光素子用ＩＣ
５０１ 素子本体
５０２ バンプ
６ 接着剤層
７ａ、７ｂ 充填部
７１ａ、７１ｂ 中心部
７２ａ、７２ｂ 外周部
８ アンダーフィル材
９ａ、９ｂ 接続部
Ｌ 光
Ｏａ、Ｏｂ、Ｏｃ 中心軸
θａ、θｂ 角度 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Optical waveguide module 2 Optical waveguide board | substrate 20 Optical waveguide 21 Core part 22 Clad part 23a, 23b Mirror 28a, 28b Deletion | deletion part 29 Protective layer 3a, 3b Wiring board 31 Base part 32, 33 Metal layer 32a, 32b 1st opening part 33a 33b Second opening 34 Conductor post 4 Light emitting element 41 Element main body 411 Light emitting part 42 Bump 40 Light emitting element IC
401 Element body 402 Bump 5 Light receiving element 51 Element body 511 Light receiving part 52 Bump 50 Light receiving element IC
501 Element body 502 Bump 6 Adhesive layer 7a, 7b Filling portion 71a, 71b Center portion 72a, 72b Outer peripheral portion 8 Underfill material 9a, 9b Connection portion L Light Oa, Ob, Oc Center axes θa, θb Angle

Claims (11)

発光部または受光部を備える光素子が、光を伝送するコア部を備える光導波路基板に接続用基板を介して接続された光導波路モジュールであって、
前記光導波路基板は、前記光の光路を変更する光路変更部を有し、
前記接続用基板は、前記光が透過可能な平板状の基部と、該基部の前記光導波路基板側の面に設けられ、前記光が通過可能な第１の開口部を備える第１の金属層と、前記基部の前記光素子側の面に設けられ、前記光が通過可能な第２の開口部を備える第２の金属層とを有し、
前記第１の金属層の前記第１の開口部内に、樹脂組成物を充填することにより形成された充填部を備え、
前記充填部は、前記発光部または受光部に対応して設けられ、前記光素子と前記光路変更部との間で前記光を導く導光部と、前記導光部の外周部に設けられ、前記導光部より屈折率が低い低屈折率部とを有しており、
前記導光部は、その中心軸に対してほぼ垂直な方向での断面の面積が、前記中心軸に沿った方向で変化していることを特徴とする光導波路モジュール。 An optical element including a light emitting unit or a light receiving unit is an optical waveguide module connected to an optical waveguide substrate including a core unit for transmitting light via a connection substrate,
The optical waveguide substrate has an optical path changing unit that changes an optical path of the light,
The connection substrate includes a flat base portion through which the light can pass and a first metal layer provided on a surface of the base portion on the side of the optical waveguide substrate and through which the light can pass. And a second metal layer provided on a surface of the base on the optical element side and having a second opening through which the light can pass .
A filling portion formed by filling a resin composition in the first opening of the first metal layer;
The filling portion is provided corresponding to the light emitting portion or the light receiving portion, and is provided on a light guide portion that guides the light between the optical element and the optical path changing portion, and an outer peripheral portion of the light guide portion, A low refractive index portion having a lower refractive index than the light guide portion,
The light guide module is characterized in that an area of a cross section in a direction substantially perpendicular to a central axis of the light guide section changes in a direction along the central axis. 前記接続用基板は、前記光導波路基板に接合層を介して接合され、
前記第１の金属層の平均厚さをＡ［μｍ］とし、前記接合層の平均厚さをＢ［μｍ］としたとき、２Ｂ≦Ａなる関係を満足する請求項１に記載の光導波路モジュール。 The connection substrate is bonded to the optical waveguide substrate via a bonding layer,
2. The optical waveguide module according to claim 1, wherein when the average thickness of the first metal layer is A [μm] and the average thickness of the bonding layer is B [μm], the relationship 2B ≦ A is satisfied. . 前記接合層は、前記樹脂組成物を用いて、前記充填部と一体的に形成されている請求項２に記載の光導波路モジュール。   The optical waveguide module according to claim 2, wherein the bonding layer is formed integrally with the filling portion using the resin composition. 前記第１および第２の金属層は、それぞれ、所定のパターンで形成された配線部を含む請求項１ないし３のいずれかに記載の光導波路モジュール。   The optical waveguide module according to any one of claims 1 to 3, wherein each of the first and second metal layers includes a wiring portion formed in a predetermined pattern. 前記接続用基板は、前記基部を貫通して設けられ、前記配線部同士を電気的に接続する接続部を備える請求項４に記載の光導波路モジュール。   The optical waveguide module according to claim 4, wherein the connection substrate includes a connection portion that is provided through the base portion and electrically connects the wiring portions. 前記コア部の中心軸と前記導光部の中心軸とのなす角度は、８０〜１００°である請求項１ないし５のいずれかに記載の光導波路モジュール。   The optical waveguide module according to any one of claims 1 to 5, wherein an angle formed by a central axis of the core portion and a central axis of the light guide portion is 80 to 100 °. 前記光素子は、受光部を備える受光素子であり、
前記導光部は、その中心軸に対してほぼ垂直な方向での断面の面積が、前記受光部に向かって減少している請求項１ないし６のいずれかに記載の光導波路モジュール。 The optical element is a light receiving element including a light receiving unit,
The optical waveguide module according to claim 1, wherein an area of a cross section of the light guide portion in a direction substantially perpendicular to a central axis thereof decreases toward the light receiving portion. 前記光素子は、発光部を備える発光素子であり、
前記導光部は、その中心軸に対してほぼ垂直な方向での断面の面積が、前記光路変更部に向かって減少している請求項１ないし６のいずれかに記載の光導波路モジュール。 The optical element is a light emitting element including a light emitting unit,
The optical waveguide module according to claim 1, wherein an area of a cross section of the light guide portion in a direction substantially perpendicular to a central axis thereof decreases toward the optical path changing portion. 前記樹脂組成物は、ベースポリマーと、該ベースポリマーより屈折率の高いモノマーとを含み、感光用光の作用による前記モノマーの反応により屈折率が高くなるよう変化する感光性樹脂組成物であり、
前記充填部は、前記感光用光を前記感光性樹脂組成物に透過させて、前記感光用光が透過した透過領域内において、前記モノマーの反応を進行させることにより、前記感光用光が透過されない非透過領域から、未反応の前記モノマーを前記透過領域に拡散させ、結果として、前記透過領域の屈折率を前記非透過領域の屈折率より高くして、前記導光部を形成することにより得られたものである請求項１ないし８のいずれかに記載の光導波路モジュール。 The resin composition includes a base polymer and a monomer having a higher refractive index than the base polymer, and is a photosensitive resin composition that changes so as to have a higher refractive index due to the reaction of the monomer by the action of light for photosensitive use.
The filling portion transmits the photosensitive light through the photosensitive resin composition, and causes the monomer reaction to proceed in a transmission region where the photosensitive light is transmitted, whereby the photosensitive light is not transmitted. It is obtained by diffusing the unreacted monomer from the non-transmissive region to the transmissive region, and as a result, the refractive index of the transmissive region is higher than the refractive index of the non-transmissive region to form the light guide section. The optical waveguide module according to claim 1, wherein the optical waveguide module is manufactured. 前記第２の開口部を含む前記光素子と前記接続用基板との間隙には、アンダーフィル材が充填されている請求項１ないし９のいずれかに記載の光導波路モジュール。   The optical waveguide module according to claim 1, wherein a gap between the optical element including the second opening and the connection substrate is filled with an underfill material. 請求項１ないし１０のいずれかに記載の光導波路モジュールを備えることを特徴とする電子機器。   An electronic apparatus comprising the optical waveguide module according to claim 1.
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