JPWO2007111236A1 - 光電気配線板、光通信用デバイス及び光通信用デバイスの製造方法 - Google Patents
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Abstract
本発明は、フレックスリジッド基板を用いて処理情報量の大容量化及び情報処理の高速化に対応可能な光電気配線板及び光通信用デバイスを提供することを目的とする。本発明の光導波路は、基板両面に導体回路及び絶縁層が積層形成されたリジッド部50a、50cと、可撓性のフレックス部50bと、電気配線が設けられたフレックスリジッド基板部2を有する。光路に対して略垂直な端面35a、35cを有しフレックス部50bとともに屈曲する光導波路34が、リジッド部50a、50c上に設けられた光学素子実装領域2a、2cに対してその端面35a、35cが対向配置されてリジッド部50a、50c上に固定されている。
Description
本発明は、光電気配線板、光通信用デバイス及び光通信用デバイスの製造方法に関し、特に、フレックスリジッド基板を用いて情報処理を行うための基板の技術に関する。
従来、パソコン、デジタルビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、CCDモジュール、液晶パネル、光変換モジュール等の電子機器においては、機器の小型化に対応するためにフレックスリジッド基板が使用されている。
そして、このような電子機器に用いるフレックスリジッド基板としては、種々のものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
また、上述したような電子機器では、高性能化、多機能化に伴い、処理情報量の大容量化、情報処理の高速化が求められている。
しかし、このようなフレックスリジッド基板は、基板上に実装された各素子が電気信号により動作するものであるため、近年の大容量情報の迅速な処理に対して十分な対応が困難であるという問題がある。
特開平06−268339号公報
また、上述したような電子機器では、高性能化、多機能化に伴い、処理情報量の大容量化、情報処理の高速化が求められている。
しかし、このようなフレックスリジッド基板は、基板上に実装された各素子が電気信号により動作するものであるため、近年の大容量情報の迅速な処理に対して十分な対応が困難であるという問題がある。
本発明は、このような従来の技術の課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、フレックスリジッド基板を用いて処理情報量の大容量化及び情報処理の高速化に対応可能な光電気配線板及び光通信用デバイスを提供することにある。
上述の目的を達成するためになされた本発明は、基板両面に導体回路及び絶縁層が積層形成されたリジッド部と、光配線からなる可撓性のフレックス部と、電気配線が設けられたフレックスリジッド基板部と、上述の光配線に対して略垂直な端面を有し、上述のリジッド部上に設けられた光学素子実装領域に対し上述の端面が対向配置され、上述のフレックス部の一部が上述のリジッド部上に固定された光配線と、を備えた光電気配線板である。
本発明では、上述した発明において、上述の光配線は、光導波路、又は光ファイバーシートであることが望ましい。
また、上述の光導波路はポリマー材料からなる有機系光導波路であることが望ましい。
また、上述の光配線の端面に集光用レンズを設けることが望ましい。
また、上述の光配線に対応配置されるように、上述のリジッド基板部に起立した状態でサブマウント基板が搭載されていることが望ましい。
また、本発明は、基板両面に導体回路及び絶縁層が積層形成されたリジッド部と、光配線からなる可撓性のフレックス部と、電気配線が設けられたフレックスリジッド基板部と、光学素子と、上述の光配線に対して略垂直な端面を有し、上述のリジッド部上に設けられた光学素子実装領域に対し上述の端面が対向配置され、上述のフレックス部の一部が上述のリジッド部上に固定された光配線とを、備えた光通信用デバイスである。
本発明では、上述した発明において、上述の光配線は、光導波路、又は光ファイバーシートであることが望ましい。
また、上述の光導波路はポリマー材料からなる有機系光導波路であることが望ましい。
また、上述の光配線の端面に集光用レンズを設けることが望ましい。
また、上述した光学素子をサブマウント基板に実装するとともに、このサブマウント基板が起立した状態で上述のリジッド部上に実装され、この光学素子の光機能部と上述の光配線の端面とが光学的に接続されていることが望ましい。
また、上述の光学素子が上述のリジッド部上に直接実装されており、少なくとも受光側にこの光学素子の光機能部と上述の光配線の端面とが光学的に接続されていることが望ましい。
また、上述の光配線の端面を含む部分、及び、上述の光学素子又は上述の光学素子と上述のサブマウント基板が透明な樹脂で封止されていることが望ましい。
また、上述の光学素子の光機能部と上述の光配線の端面とが光学的に接続されている部分は、結合用光導波路であることが望ましい。
また、上述の結合用導波路はコアからなり、このコアの屈折率は上述の封止樹脂の屈折率より大きいことが望ましい。
また、上述の結合用導波路は、樹脂粒子、無機粒子、又は金属粒子が含まれていることが望ましい。
また、上述の粒子の粒径は、通信波長よりも小さいことが望ましい。
本発明は、上述した光通信用デバイスを製造する光通信用デバイスの製造方法であって、
上述のリジッド部に光配線からなる可撓性のフレックス部の一部を接着剤で固定する工程と、上述のリジッド基板部に上述の光学素子又は上述の光学素子が実装されたサブマウント基板を実装する工程を含み、
上述の光配線がこの光配線に対して略垂直な端面を有し、上述のリジッド基板上に設けられた上述の光学素子の光機能部に対し上述の端面が対向配置されている光通信用デバイスの製造方法である。
本発明では、上述した発明において、上述の光配線は、光導波路、又は光ファイバーシートであることが望ましい。
また、上述の光導波路は、ポリマー材料からなる有機系光導波路であることが望ましい。
また、上述の光配線の端面に集光用レンズを設ける工程をさらに含むことが望ましい。
また、光通信の少なくとも受光側に、上述の光学素子の光機能部と上述の光配線の端面とを光学的に接続する工程をさらに含むことが望ましい。
また、上述の光学素子の光機能部と上述の光配線の端面とを光学的に接続する工程をさらに有し、この光学的に接続するための部分は、結合用光導波路であることが望ましい。
また、上述の光配線の端面を含む部分、上述の光学素子又は上述の光学素子と上述のサブマウント基板、及び上述の結合用光導波路を透明な樹脂で封止する工程を含むことが望ましい。
また、上述の結合用導波路はコアからなり、このコアの屈折率は上述の封止樹脂の屈折率より大きいことが望ましい。
また、上述の結合用導波路は、自己形成法により形成する工程を有することが望ましい。
また、上述の結合用導波路は、自己形成用光感光性樹脂を混合した樹脂を用い、樹脂封止の際に光配線のコア端面と光学素子の光機能部との間のこの樹脂に光を照射することにより形成することが望ましい。
また、上述の結合用導波路を形成後、未硬化の樹脂全体に光を照射し、未硬化の樹脂を重合させ封止を行う工程をさらに含むことが望ましい。
また、上述の結合用導波路を形成後、未硬化の樹脂を除去し、屈折率が上述の結合導波路より小さい封止樹脂により覆い、封止樹脂全体に光を照射、又は加熱して封止樹脂を硬化させる工程をさらに含むことが望ましい。
また、硬化後にその屈折率が硬化前より上昇して封止樹脂より大きくなり、かつ、封止樹脂とは異なる波長の光を照射することにより重合する感光性樹脂を用い、光配線を介して光学素子の機能部に照射して、光配線と光機能部の間に光導波を形成した後、照射する光の波長を変えて未硬化の封止樹脂全体に光を照射し、未硬化の封止樹脂を硬化させることが望ましい。
本発明では、上述した発明において、上述の光配線は、光導波路、又は光ファイバーシートであることが望ましい。
また、上述の光導波路はポリマー材料からなる有機系光導波路であることが望ましい。
また、上述の光配線の端面に集光用レンズを設けることが望ましい。
また、上述の光配線に対応配置されるように、上述のリジッド基板部に起立した状態でサブマウント基板が搭載されていることが望ましい。
また、本発明は、基板両面に導体回路及び絶縁層が積層形成されたリジッド部と、光配線からなる可撓性のフレックス部と、電気配線が設けられたフレックスリジッド基板部と、光学素子と、上述の光配線に対して略垂直な端面を有し、上述のリジッド部上に設けられた光学素子実装領域に対し上述の端面が対向配置され、上述のフレックス部の一部が上述のリジッド部上に固定された光配線とを、備えた光通信用デバイスである。
本発明では、上述した発明において、上述の光配線は、光導波路、又は光ファイバーシートであることが望ましい。
また、上述の光導波路はポリマー材料からなる有機系光導波路であることが望ましい。
また、上述の光配線の端面に集光用レンズを設けることが望ましい。
また、上述した光学素子をサブマウント基板に実装するとともに、このサブマウント基板が起立した状態で上述のリジッド部上に実装され、この光学素子の光機能部と上述の光配線の端面とが光学的に接続されていることが望ましい。
また、上述の光学素子が上述のリジッド部上に直接実装されており、少なくとも受光側にこの光学素子の光機能部と上述の光配線の端面とが光学的に接続されていることが望ましい。
また、上述の光配線の端面を含む部分、及び、上述の光学素子又は上述の光学素子と上述のサブマウント基板が透明な樹脂で封止されていることが望ましい。
また、上述の光学素子の光機能部と上述の光配線の端面とが光学的に接続されている部分は、結合用光導波路であることが望ましい。
また、上述の結合用導波路はコアからなり、このコアの屈折率は上述の封止樹脂の屈折率より大きいことが望ましい。
また、上述の結合用導波路は、樹脂粒子、無機粒子、又は金属粒子が含まれていることが望ましい。
また、上述の粒子の粒径は、通信波長よりも小さいことが望ましい。
本発明は、上述した光通信用デバイスを製造する光通信用デバイスの製造方法であって、
上述のリジッド部に光配線からなる可撓性のフレックス部の一部を接着剤で固定する工程と、上述のリジッド基板部に上述の光学素子又は上述の光学素子が実装されたサブマウント基板を実装する工程を含み、
上述の光配線がこの光配線に対して略垂直な端面を有し、上述のリジッド基板上に設けられた上述の光学素子の光機能部に対し上述の端面が対向配置されている光通信用デバイスの製造方法である。
本発明では、上述した発明において、上述の光配線は、光導波路、又は光ファイバーシートであることが望ましい。
また、上述の光導波路は、ポリマー材料からなる有機系光導波路であることが望ましい。
また、上述の光配線の端面に集光用レンズを設ける工程をさらに含むことが望ましい。
また、光通信の少なくとも受光側に、上述の光学素子の光機能部と上述の光配線の端面とを光学的に接続する工程をさらに含むことが望ましい。
また、上述の光学素子の光機能部と上述の光配線の端面とを光学的に接続する工程をさらに有し、この光学的に接続するための部分は、結合用光導波路であることが望ましい。
また、上述の光配線の端面を含む部分、上述の光学素子又は上述の光学素子と上述のサブマウント基板、及び上述の結合用光導波路を透明な樹脂で封止する工程を含むことが望ましい。
また、上述の結合用導波路はコアからなり、このコアの屈折率は上述の封止樹脂の屈折率より大きいことが望ましい。
また、上述の結合用導波路は、自己形成法により形成する工程を有することが望ましい。
また、上述の結合用導波路は、自己形成用光感光性樹脂を混合した樹脂を用い、樹脂封止の際に光配線のコア端面と光学素子の光機能部との間のこの樹脂に光を照射することにより形成することが望ましい。
また、上述の結合用導波路を形成後、未硬化の樹脂全体に光を照射し、未硬化の樹脂を重合させ封止を行う工程をさらに含むことが望ましい。
また、上述の結合用導波路を形成後、未硬化の樹脂を除去し、屈折率が上述の結合導波路より小さい封止樹脂により覆い、封止樹脂全体に光を照射、又は加熱して封止樹脂を硬化させる工程をさらに含むことが望ましい。
また、硬化後にその屈折率が硬化前より上昇して封止樹脂より大きくなり、かつ、封止樹脂とは異なる波長の光を照射することにより重合する感光性樹脂を用い、光配線を介して光学素子の機能部に照射して、光配線と光機能部の間に光導波を形成した後、照射する光の波長を変えて未硬化の封止樹脂全体に光を照射し、未硬化の封止樹脂を硬化させることが望ましい。
本発明によれば、フレックスリジッド基板を用いて処理情報量の大容量化及び情報処理の高速化に対応可能な光電気配線板及び光通信用デバイスを提供することができる。
1…光電気配線板
1a、1c…リジッド基板部
1A…光通信用デバイス
2…フレックスリジッド基板部
2a、2c…光学素子実装領域
6、11…絶縁層
10…フレキシブル基板
17、18…導体回路
32…コア層
34…光導波路
35…端面
37…集光用レンズ
40…サブマウント基板
41…光学素子
41a…発光素子
41c…受光素子
47…結合用光導波路
50a、50c…リジッド部
50b…フレックス部
1a、1c…リジッド基板部
1A…光通信用デバイス
2…フレックスリジッド基板部
2a、2c…光学素子実装領域
6、11…絶縁層
10…フレキシブル基板
17、18…導体回路
32…コア層
34…光導波路
35…端面
37…集光用レンズ
40…サブマウント基板
41…光学素子
41a…発光素子
41c…受光素子
47…結合用光導波路
50a、50c…リジッド部
50b…フレックス部
以下、本発明の実施形態を説明する。
本発明の詳細な説明に先立ち、本発明の前提となる発明(以下適宜「本前提発明」という。)について説明する。以下、本発明と本前提発明において、特に断らない限り、共通する用語は同一の意味を有するものとし、共通する部分については、「本発明等」と称する。
本発明の詳細な説明に先立ち、本発明の前提となる発明(以下適宜「本前提発明」という。)について説明する。以下、本発明と本前提発明において、特に断らない限り、共通する用語は同一の意味を有するものとし、共通する部分については、「本発明等」と称する。
本発明の前提となる光電気配線板は、基板の両面に導体回路と絶縁層とが積層形成されたリジッド部と、1つまたは複数の屈曲可能なフレックス部とが一体化してなる光電気配線板であって、このリジット部には、光学素子および/または光学素子を実装したパッケージ基板を搭載するための外部接続端子が形成されており、上述のフレックス部の少なくとも1つには、光配線が形成されていることを特徴とするものである。
本前提発明の光電気配線板は、リジッド部とフレックス部とが一体化してなるものであり、このリジット部には、光学素子および/または光学素子を実施したパッケージ基板(以下、単に「光学素子等」ともいう。)を搭載するための外部接続端子が形成されており、また、上述のフレックス部の少なくとも一つには、光配線が形成されている。
このような構成を有する本前提発明の光電気配線板によれば、フレックス部に光配線が形成されるとともに、リジッド部には導体回路が形成されているので、さほど高速伝送を必要とせず電気配線で十分な部分には導体回路を形成する一方で、高速伝送が必要な回線のみを光配線とすることができ、その結果、配線板のサイズを大きくすることなく、処理情報量の大容量化及び情報処理の高速化を図ることができる。
なお、上述のリジッド部には、後述するように、必要に応じて、最外層にソルダーレジスト層が形成されていてもよい。
なお、上述のリジッド部には、後述するように、必要に応じて、最外層にソルダーレジスト層が形成されていてもよい。
また、本(前提)発明の光電気配線板において、リジッド部とフレックス部とが一体化してなるとは、両者の間で光信号を伝送することができるように構成されていることをいい、その具体的な態様は特に限定されない。
本前提発明の光電気配線板について、図面を参照しながら説明する。
なお、以下の説明において、用語について上位概念としての説明を行う場合には、同一の文言であっても符号を付さないで説明するものとする。
なお、以下の説明において、用語について上位概念としての説明を行う場合には、同一の文言であっても符号を付さないで説明するものとする。
図1は、本前提発明の光電気配線板の一実施形態を模式的に示す断面図である。
図1に示すように、この光電気配線板100は、基板121の両面に導体回路125と絶縁層122とが順次積層形成され、導体回路125同士を接続するための非貫通バイアホール127が形成されたリジッド部100a、100cと、基板121の異なる面のそれぞれに導体回路125と光導波路150とが形成されたフレックス部100bとから構成されている。
ここで、リジッド部100a、100cと、フレックス部100bは、1枚の共通の基板121を用いて構成され、これにより、リジッド部100a、100cとフレックス部100bとは一体化している。
図1に示すように、この光電気配線板100は、基板121の両面に導体回路125と絶縁層122とが順次積層形成され、導体回路125同士を接続するための非貫通バイアホール127が形成されたリジッド部100a、100cと、基板121の異なる面のそれぞれに導体回路125と光導波路150とが形成されたフレックス部100bとから構成されている。
ここで、リジッド部100a、100cと、フレックス部100bは、1枚の共通の基板121を用いて構成され、これにより、リジッド部100a、100cとフレックス部100bとは一体化している。
また、光導波路150は、フレックス部100bを構成する基板121上と、リジッド部100a、100cを構成する基板121上とに形成されており、この光導波路150は、下部クラッド152aとコア151と上部クラッド152bとから構成されている。また、光導波路150には、基板121の光導波路と接する面とのなす角45°の後述する光路変換ミラー153が形成されている。
また、フレックス部100bの基板121の光導波路150が形成された側と反対側の面には、導体回路125が形成されており、さらに、この導体回路125上には、導体回路125を保護するようにカバーレイ126が形成されている。
さらに、リジッド部100a、100cには、基板121、片側の絶縁層122および片側のソルダーレジスト層134を貫通し樹脂組成物147が部分的に充填された光信号通過領域142a、142bが設けられ、これら光信号通過領域142a、142bのそれぞれの一端と、光導波路150とが、光学的に接続されている。
具体的には、図1に示すように、光信号通過領域142a、142bの下端の直下に、光路変換ミラー153が形成された光導波路150が配設されている。
具体的には、図1に示すように、光信号通過領域142a、142bの下端の直下に、光路変換ミラー153が形成された光導波路150が配設されている。
また、リジッド部100a、100cのそれぞれの片面の最外層には、光学素子等を実装するための外部接続端子137が形成されている。
また、フレックス部100bには、基板121上の異なる面に光導波路150と導体回路125aとが形成されている(図2(b)〜(d)参照)。
また、フレックス部100bには、基板121上の異なる面に光導波路150と導体回路125aとが形成されている(図2(b)〜(d)参照)。
このような構成からなる光電気配線板100では、1つのフレックス部100bが形成されており、このフレックス部100bには、光配線とともに導体回路が形成されている。
したがって、このような光電気配線板100によれば、光電気配線板100を構成するリジッド部100a、100c同士の間での信号伝送を光信号により行うことができ、さらに、電気信号も伝送することができる。
また、この光電気配線板100では、リジッド部100bを構成する基板および絶縁層の一部のみ、すなわち、基板121とその片面に積層された絶縁層122を貫通するように光信号通過領域が形成されている。
このように、リジット部を構成する基板および絶縁層の一部を貫通するように光信号通過領域が形成されている場合には、リジット部を構成する基板および絶縁層のうち、光信号通過領域が貫通していない階層では、導体回路や非貫通バイアホール等を光信号通過領域を迂回することなく、自由に形成することができるため、電気配線に関して、高密度配線を達成するのに適している。
また、例えば図1に示したように、光信号通過領域の端部と光配線とが直接光学的に接続されている場合(なお、ここでいう直接光学的に接続されているとは、絶縁層を介することなく光信号を伝送することができる態様をいう)には、絶縁層は、伝送光に対して透明である必要がないため、従来のプリント配線板に使用するような市販品等を用いて絶縁層を形成することができ、光電気配線基板を安価に製造することができる。
図2は、本前提発明の光電気配線板のフレックス部の断面図である。
ここで、図2(a)は、図1に示した光電気配線板の断面図であり、図2(a)に示すように、基板121の一方の面(図中、上面)には、導体回路125がこの導体回路125がカバーレイ126で保護されており、他方の面(図中、下側)にはコア151とクラッド152とからなる光導波路150が形成されている。
ここで、図2(a)は、図1に示した光電気配線板の断面図であり、図2(a)に示すように、基板121の一方の面(図中、上面)には、導体回路125がこの導体回路125がカバーレイ126で保護されており、他方の面(図中、下側)にはコア151とクラッド152とからなる光導波路150が形成されている。
また、本前提発明の光電気配線板を構成するフレックス部の構造は、図2(a)に示したようなものに限定されるものではなく、例えば、図2(b)〜(d)に示したような構造を有するものであってもよい。
図2(b)〜(d)は、それぞれ、本前提発明の光電気配線板を構成するフレックス部の別の実施形態を模式的に示す断面図である。
図2(b)〜(d)は、それぞれ、本前提発明の光電気配線板を構成するフレックス部の別の実施形態を模式的に示す断面図である。
図2(b)に示すように、本前提発明においては、基板121の一方の面(図中、上面)に、信号パターンとして機能する導体回路125が形成され、他方の面(図中、下面)に、グランドパターンとして機能する導体回路125aが形成され、さらに、導体回路125a上にコア151とクラッド152とからなる光導波路150が形成された構造を有していてもよい。このようなフレックス部では、導体回路がストリップライン構造を有していることとなる。
なお、導体回路125上には、図2(a)に示したフレックス部と同様、カバーレイ126が形成されている。
なお、導体回路125上には、図2(a)に示したフレックス部と同様、カバーレイ126が形成されている。
図2(c)に示すように、この例では、基板121の一方の面(図中、上面)に、信号パターンとして機能する導体回路125が形成され、さらに絶縁層122を介してグランドパターンとして機能する導体回路125aが形成されており、他方の面(図中、下面)には、グランドパターンとして機能する導体回路125aが形成され、さらに、導体回路125a上にコア151とクラッド152とからなる光導波路150が形成された構造を有している。このようなフレックス部では、導体回路がマイクロストリップ構造を有していることとなる。
なお、導体回路125上には、図2(a)に示したフレックス部と同様、カバーレイ126が形成されている。
なお、導体回路125上には、図2(a)に示したフレックス部と同様、カバーレイ126が形成されている。
図2(d)に示すように、この例では、基板121の一方の面(図中、上面)に、信号パターンとして機能するディファレンシャルライン125bの導体回路125が形成されており、他方の面(図中、下面)に、グランドパターンとして機能する導体回路125aが形成され、さらに、導体回路125a上にコア151とクラッド152とからなる光導波路150が形成された構造を有している。このようなフレックス部では、電気信号を差動伝送することができる。
なお、導体回路125上には、図2(a)に示したフレックス部と同様、カバーレイ126が形成されている。
なお、導体回路125上には、図2(a)に示したフレックス部と同様、カバーレイ126が形成されている。
また、本前提発明の光電気配線板を構成するフレックス部は、図2(b)〜(d)に示すフレックス部において、グランドパターンに代えて電源パターンが形成された構成を有するものであってもよい。
また、本前提発明の光電気配線板は、図3に示したような構造を有していてもよい。図3は本前提発明の光電気配線板の他の実施形態を模式的に示す断面図である。
図3に示すように、この光電気配線板200は、基板221に両面に導体回路225と絶縁層223、222とが順次積層形成され、導体回路同士を接続するための非貫通バイアホール227が形成されたリジッド部200a、200cと、基板221の両面に導体回路225とが形成されたフレックス部200bとから構成されている。
ここで、リジッド部200a、200cと、フレックス部200bは、1枚の共通の基板221を用いて構成され、これにより、リジッド部200a、200cとフレックス部200bとは一体化している。
この基板221は、光導波路フィルム250と、その両面に設けられた樹脂層(絶縁層)221aとからなるものである。
この基板221は、光導波路フィルム250と、その両面に設けられた樹脂層(絶縁層)221aとからなるものである。
この樹脂層221aは、後述する光信号通過領域242a、242bの一部を構成することから伝送光に対してある程度の透過性を有する材料が用いられている。なお、具体的な材料については後述する。
また、本明細書において、伝送光に対してある程度の透過性を有しているとは、伝送光の透過率が25℃において、60%/30μm以上であることをいう。なお、伝送光に対してある程度の透過性を有しているものを、伝送光に対して透明であるともいう。
一方、光導波路フィルム250は、コア251とクラッド252とから構成されている。また、光導波路250には光路変換ミラー253が形成されている。
また、フレックス部200bにおける基板221の両面には、導体回路225が形成されており、さらに、これら導体回路225上には、導体回路225を保護するようにカバーレイ226が形成されている。
また、フレックス部200bにおける基板221の両面には、導体回路225が形成されており、さらに、これら導体回路225上には、導体回路225を保護するようにカバーレイ226が形成されている。
さらに、リジッド部200a、200cにおいては、基板221の片側の絶縁層223、222および片側のソルダーレジスト層234を貫通し樹脂組成物247が部分的に充填された光信号通過領域242a、242bが設けられ、これら光信号通過領域242a、242bと、光導波路250とは、光学的に接続されている。具体的には、図3に示すように、光信号通過領域242a、242bの直下に、光路変換ミラー253が配設されている。
また、リジッド部200a、200cのそれぞれの片面の最外層には、光学素子等を実装するための外部接続端子237が形成されている。
また、リジッド部200a、200cのそれぞれの片面の最外層には、光学素子等を実装するための外部接続端子237が形成されている。
このような構成からなる光電気配線板200では、1つのフレックス部200bが形成されており、このフレックス部200bには、光配線とともに導体による回路が形成されている。
したがって、光電気配線板200では、光電気配線板200を構成するリジッド部200a、200c同士の間での信号伝送を光信号により行うことができ、さらに、フレックス部200bに形成された導体回路225が信号パターンである場合には、電気信号も伝送することができる。
なお、フレックス部200bに形成された導体回路225のそれぞれは、信号パターン、電源パターン、グランドパターンのいずれであってもよいが、その一部または全部は、電源パターンおよび/またはグランドパターンであることが望ましい。
一方、フレックス部200bに導体回路が形成されておらず、光配線のみが形成されている場合には、各リジッド部において、電源供給を行う必要があるのに対し、フレックス部に形成された導体回路が、電源パターンやグランドパターンである場合には、複数のリジッド部のうちの一箇所で電源を供給すれば良く、光電気配線板の小型化、高密度実装に好都合であるからである。
また、光電気配線板200では、リジッド部を構成する基板および絶縁層の一部のみ即ち基板221の一部、および、その片面に積層された絶縁層222、223を貫通するように光信号通過領域242a、242bが形成されている。
また、光信号通過領域242a、242bの一部は、伝送光に対して透明な絶縁層(絶縁層223等)により構成されている。このような透明な絶縁層としては、伝送光に対する透明性が優れる材料(例えば、透過率が90%/mm以上)を用いて形成することもできるが、伝送光に対する透過率が60%/30μm以上の材料を用いて形成することもでき、このような材料のほうが安価で経済的に有利である。
ここでは、フレックス部が1つの光電気配線板について説明したが、本前提発明の光電気配線板は、複数のフレックス部を有するものであってもよい。
ここでは、フレックス部が1つの光電気配線板について説明したが、本前提発明の光電気配線板は、複数のフレックス部を有するものであってもよい。
図4(a)は、本前提発明の光電気配線板の他の実施形態を模式的に示す断面図である。
図4(a)に示すように、この光電気配線板300は、光導波路フィルム350とその両端を覆うように形成された絶縁層323とからなる基板321a、両面に導体回路325が形成された基板321b、絶縁層323、322および導体回路325から構成されている。
図4(a)に示すように、この光電気配線板300は、光導波路フィルム350とその両端を覆うように形成された絶縁層323とからなる基板321a、両面に導体回路325が形成された基板321b、絶縁層323、322および導体回路325から構成されている。
また、導体回路部分同士を接続するための非貫通バイアホール327が形成されている。そして、基板321a、321bに絶縁層322、323が積層された部分が、リジッド部300a、300cを構成し、絶縁層322、323が積層されていない部分がフレック部300bを構成している。基板321a、321bは、リジッド部300a、300cおよびフレックス部300bの構成部材となっており、リジッド部300a、300cとフレックス部300bとは一体化している。
ここでは、基板321aは、コア351とクラッド352とからなる光導波路フィルム350の両端を覆うように絶縁層323が形成されて構成されている。そして、光導波路フィルム350には、光路変換ミラー353が形成されている。
また、基板321bの両面の導体回路325上には、導体回路325を保護するようにカバーレイ326が形成されている。
また、基板321bの両面の導体回路325上には、導体回路325を保護するようにカバーレイ326が形成されている。
さらに、リジッド部300a、300cにおいては、基板321aの片側(図中、上側)の絶縁層323および片側のソルダーレジスト層334と貫通する光信号通過領域342a、342bが形成されており、これら光信号通過領域342a、342bと、光導波路350とは、光学的に接続されている。具体的には、図示したように、光信号通過領域342a、342bの直下に、光路変換ミラー353が配設されている。
また、こられ光信号通過領域342a、342bは、その内部の一部に、樹脂組成物347が充填されている。
また、こられ光信号通過領域342a、342bは、その内部の一部に、樹脂組成物347が充填されている。
この光電気配線板300では、基板部分を貫通しないように光信号通過領域342a、342bが形成されていることとなる。
また、リジッド部300a、300cのそれぞれの片側の最外層には、光学素子等を実装するための外部接続端子337が形成されている。
また、リジッド部300a、300cのそれぞれの片側の最外層には、光学素子等を実装するための外部接続端子337が形成されている。
このような構成からなる光電気配線板300では、フレックス部が2つ形成されており、一方のフレックス部には、光配線のみが形成され、他方のフレックス部には導体回路のみが形成されている。
したがって、この光電気配線板300では、光電気配線板300を構成するリジッド部300a、300c同士の間での信号伝送を光信号により行うことができ、さらに、フレックス部300bに形成された導体回路325が信号パターンである場合には、電気信号も伝送することができる。
なお、フレックス部300bに形成された導体回路325のそれぞれは、信号パターン、電源パターン、グランドパターンのいずれであってもよいが、その一部または全部は、電源パターンおよび/またはグランドパターンであることが望ましい。その理由は上述した通りである。
また、図4(a)に示した光電気配線板300では、光配線と導体回路とのいずれかのみが形成されたフレックス部が複数形成されており、ここで、各フレックス部はリジッド部の異なる階層で一体化されるように形成されているが、本前提発明では、光配線と導体回路とのいずれかのみが形成されたフレックス部が複数形成されている場合において、各フレックス部が、リジッド部の同一階層で一本化されるような構成を有していてもよい。
具体的には、例えば、図4(b)〜(d)に示すような形態を有する光電気配線板であってもよい。図4(b)は、本前提発明の光電気配線板の他の実施形態の外形を模式的に示す斜視図であり、図4(c)は、図4(b)のA−A′線断面図であり、図4(d)は、同B−B′線断面図である。
図4(b)〜(d)に示すように、この光電気配線板900は、リジット部900a、900cと、フレックス部900bとが一体化して構成されており、さらに、本実施形態では、複数のフレックス部900b(1900a、1900b)を有している。
図4(c)に示す一方のフレックス部1900aは、基板921aの片面に光導波路950が形成され、さらに光導波路950が形成された面と反対側の面にカバーレイ926が形成されて構成されており、また、図4(d)に示す他方のフレックス部1900bは、基板921bの片面に導体回路925が形成され、さらにこの導体回路925を保護するためのカバーレイ926とカバーレイ926が基板921aの両面に形成されて構成されている。光導波路950は、コア951とクラッド952とから構成されており、さらに、光路変換ミラー953が形成されている。
基板921a、921bのそれぞれはともに、その両面に導体回路925と絶縁層922が積層形成され、これにより、リジッド部900a、900cが構成されており、また絶縁層922を挟んだ導体回路同士を接続するための非貫通バイアホール927が形成されている。
このように、基板921a、921bは、リジッド部900a、900cおよびフレックス部900bの構成部材となっており、リジッド部900a、900cとフレックス部900bとは一体化している。また、基板921a、921bはともに、リジッド部900a、900cの同一階層を構成しており、各フレックス部1900a、1900bが、リジッド部900a、900bの同一階層で一本化されるような構成を有していることとなる。
さらに、リジッド部900a、900cにおいては、基板921aの片側(図中、上側)の絶縁層922および片側のソルダーレジスト層934を貫通する光信号通過領域942a、942bが形成されており(図4(c)参照)、この光信号通過領域942a、942bと、光導波路950とは、光学的に接続されている。具体的には、図4(c)に示したように、光信号通過領域942a、942bの直下に、光路変換ミラー953が配設されている。また、この光信号通過領域942a、942bは、その内部の一部に、樹脂組成物947が充填されている。
この光電気配線板900では、基板部分を貫通しないように光信号通過領域942a、942bが形成されていることとなる。
また、リジッド部900a、900cのそれぞれの片側の最外層には、光学素子等を実装するための外部接続端子937が形成されている。
この光電気配線板900では、基板部分を貫通しないように光信号通過領域942a、942bが形成されていることとなる。
また、リジッド部900a、900cのそれぞれの片側の最外層には、光学素子等を実装するための外部接続端子937が形成されている。
このような構成からなる光電気配線板900では、フレックス部が2つ形成されており、一方のフレックス部には、光配線のみが形成され、他方のフレックス部には導体回路のみが形成されており、光配線が形成されたフレックス部と導体回路が形成されたフレックス部とが同一階層に形成されている。
したがって、この光電気配線板900では、光電気配線板900を構成するリジッド部900a、900c同士の間での信号伝送を光信号により行うことができ、さらに、フレックス部900bに形成された導体回路925が信号パターンである場合には、電気信号も伝送することができる。
なお、フレックス部900bに形成された導体回路925のそれぞれは、信号パターン、電源パターン、グランドパターンのいずれであってもよいが、その一部または全部は、電源パターンおよび/またはグランドパターンであることが望ましい。その理由は上述した通りである。
また、図4(b)〜(d)に示した例から明らかなように、本前提発明の場合、光配線が形成されたフレックス部と導体回路が形成されたフレックス部とが同一階層に形成されている場合には、設計の自由度が向上することとなる。
というのは、リジッド部のフレックス部と一体化している階層は、導体回路が形成しにくく、導体回路が形成されておらず、絶縁層のみの領域が多くなってしまう傾向にあるが、光配線が形成されたフレックス部と導体回路が形成されたフレックス部とを同一階層に形成することにより、他の階層の絶縁層に導体回路を効率よく形成することができるからである。
図4(a)〜(d)に示したように、上述の光電気配線板300、900では、フレックス部が複数形成されており、各フレックス部のそれぞれには、光配線と導体回路とのいずれかが形成されているが、本前提発明の光配線は、必ずしも各フレックス部のそれぞれに光配線と導体回路とのいずれかのみが形成されているものに限定されるわけではなく、複数のフレックス部を有する光電気配線板においても、例えば図1に示した光電気配線板100等のように、一のフレックス部に光配線と導体回路とが形成されていてもよい。
フレックス部に光配線と導体回路とのいずれかのみが形成された形態とする場合、両方が形成された形態に比べ、フレックス部の厚さを薄くすることができ、フレックス部で曲げやすくなるため、光電気配線板を使用する際の変形の自由度が向上することとなる。また、フレックス部に光配線のみが形成されている場合には、折り曲がり難い金属層が形成されておらず、折り曲がり易い樹脂のみで構成されていることとなるため、折れ曲がりによる応力集中が緩和され、フレックス部全体に応力がかかることとなるため、折り曲げによる光信号の伝播損失の増加を防止することができる。また、フレックス部に導体回路のみが形成されている場合には、フレックス部の厚さを薄くすることができるため、折り曲げ時の応力集中が緩和されやすい傾向にある。
また、光配線と導体回路とのいずれかのみを形成するほうが、工程数が少なくなるため、フレックス部の作製は容易となる。
また、同一のフレックス部に光配線と導体回路とが形成されている場合には、両者の熱膨張係数の差異に起因して光配線にクラックが発生するおそれがあるが、いずれか一方のみを形成した場合には、熱膨張係数の整合が図りやすく、クラックの発生をなくし、信頼性を向上させやすくなる。
また、同一のフレックス部に光配線と導体回路とが形成されている場合には、両者の熱膨張係数の差異に起因して光配線にクラックが発生するおそれがあるが、いずれか一方のみを形成した場合には、熱膨張係数の整合が図りやすく、クラックの発生をなくし、信頼性を向上させやすくなる。
また、本前提発明の光電気配線板は、図5、6に示すような実施形態を有するものであってもよい。
図5、6は、それぞれ本前提発明の光電気配線板の他の実施形態を模式的に示す断面図である。
図5、6は、それぞれ本前提発明の光電気配線板の他の実施形態を模式的に示す断面図である。
図5に示す光電気配線板400は、図3に示した光電気配線板200と略同様の構成を有するものであるが、基板421の構成と光信号通過領域442a、442bの構成が若干異なる。したがって、ここでは、異なる点のみを詳細に説明する。
この光電気配線板400を構成する基板421は、光導波路450の両面に絶縁層423と導体回路422とが積層形成されている点では同一であるが、光導波路に光路変換ミラーが形成されていない点で異なる。
また、光信号通過領域442a、442bは、リジッド部400a、400c全体を貫通するように形成されており、この光信号通過領域442a、442b全体は、空隙により構成されている。
また、光信号通過領域442a、442bは、リジッド部400a、400c全体を貫通するように形成されており、この光信号通過領域442a、442b全体は、空隙により構成されている。
また、図6に示す光電気配線板500は、図4(a)に示した光電気配線板300と略同様の構成を有しているが、基板521aの構成と、光信号通過領域542a、542bの構成が若干異なる。したがって、ここでは、異なる点のみを詳細に説明する。
この光電気配線板500を構成する基板521aは、その両端部近傍に光導波路550の両面に絶縁層523と導体回路522とが積層形成されている点では同一であるが、光導波路に光路変換ミラーが形成されていない点で異なる。
また、光信号通過領域542a、542bは、リジッド部500a、500c全体を貫通するように形成されており、この光信号通過領域542a、542b全体は、空隙により構成されている。
このような構成を有する光電気配線板400、500もまた、本前提発明に係る光電気配線板の一態様である。そして、このような光電気配線板に光学素子等を実装する場合には、光学素子等と光配線との間で、光信号の伝送を行うことができるようにするために、光路変換部材を配設することとなる。これについては、後に詳述する。
また、図5、6に示した光電気配線板では、リジッド部を構成する全ての基板および絶縁層を貫通するように光信号通過領域が形成されている。
この場合、基板の両面に全ての絶縁層を積層形成した後(さらには、ソルダーレジスト層を形成した後)、光信号通過領域を形成することができるため、容易に光信号通過領域を形成することができる。
この場合、基板の両面に全ての絶縁層を積層形成した後(さらには、ソルダーレジスト層を形成した後)、光信号通過領域を形成することができるため、容易に光信号通過領域を形成することができる。
また、このような光信号通過領域を形成した場合、上述したように、光路変換部材を配設することとなるが、光路変換部材は位置合わせを行いながら、接着剤で固定することにより配設することとなるため、光信号通過領域の形成位置についての位置精度自体は、高い位置精度が要求されないため、加工が容易である。
また、絶縁層は、伝送光に対して透明である必要がないため、従来のプリント配線板に使用するような市販品等を用いて絶縁層を形成することができ、光電気配線板を安価に製造することができる。
また、ここまで図面を参照しながら説明した光電気配線板は、光配線として、光導波路が形成されているものであるが、本前提発明の光電気配線板では、光配線として光導波路に代えて光ファイバシートが形成されたものであってもよい。
また、本発明の光電気配線板の実施形態は、図示したものに限定されるわけではなく、光配線や導体回路の形成位置は特に限定されない。
また、フレックス部において、光配線は、その両面に形成されていてもよいし、多層に形成されていてもよく、さらには、導体回路と光配線とが積層されていてもよい。
また、リジッド部の層数は限定されず、さらに、いずれの層において、フレックス部と一体化していてもよい。
また、本発明のリジッド部において、フレックス部となるフレックス基板は、フレックス部と反射側のリッド部端面まで配置されている形態(図10(a)参照)であってもよいし、リジッド部の一部に部分的に配置されている形態(図10(b)参照)であってもよい。
また、フレックス部において、光配線は、その両面に形成されていてもよいし、多層に形成されていてもよく、さらには、導体回路と光配線とが積層されていてもよい。
また、リジッド部の層数は限定されず、さらに、いずれの層において、フレックス部と一体化していてもよい。
また、本発明のリジッド部において、フレックス部となるフレックス基板は、フレックス部と反射側のリッド部端面まで配置されている形態(図10(a)参照)であってもよいし、リジッド部の一部に部分的に配置されている形態(図10(b)参照)であってもよい。
次に、本発明等の光電気配線板の構成部材について説明する。
本発明等の光配線としては、光導波路(光導波路フィルムともいう)、光ファイバシート等を好適に用いることができる。
ここで、光導波路としては、ポリマー材料等からなる有機系光導波路が挙げられる。これは、絶縁層との密着性に優れ、加工が容易だからである。
本発明等の光配線としては、光導波路(光導波路フィルムともいう)、光ファイバシート等を好適に用いることができる。
ここで、光導波路としては、ポリマー材料等からなる有機系光導波路が挙げられる。これは、絶縁層との密着性に優れ、加工が容易だからである。
ポリマー材料としては、通信波長帯での吸収が少ないものであれば特に限定されず、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、感光性樹脂、熱硬化性樹脂の一部が感光性化された樹脂、熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂との樹脂複合体、感光性樹脂と熱可塑性樹脂との複合体等が挙げられる。
具体的には、PMMA(ポリメチルメタクリレート)、重水素化PMMA、重水素フッ素化PMMA等のアクリル樹脂、フッ素化ポリイミド等のポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、UV硬化性エポキシ樹脂、ポリオレフィン系樹脂、重水素シリコーン樹脂等のシリコーン樹脂、シロキサン樹脂、ベンゾシクロブテンから製造されるポリマー等が挙げられる。
本発明等の場合、特に限定されることはないが、光導波路のコアの厚さは1〜100μmが好ましく、その幅は1〜100μmが好ましい。光導波路のコアの幅が1μm未満では、その形成が容易でないことがあり、一方、当該幅が100μmを超えると、光電気配線板を構成する導体回路等の設計の自由度を阻害する原因となることがあるからである。
また、光導波路のコアの厚さと幅との比は、1:1により近いことが好ましい。これは、通常、上述した受光素子や発光素子の発光部の平面形状が円形状だからである。
なお、光導波路のコアの厚さと幅との比は特に限定されるものではなく、通常、約(1:2)〜約(2:1)であればよい。
なお、光導波路のコアの厚さと幅との比は特に限定されるものではなく、通常、約(1:2)〜約(2:1)であればよい。
また、本発明等の場合、光導波路は、マルチモードの光導波路であることが好ましい。特に、光導波路が通信波長0.85μmでマルチモードの光導波路である場合には、そのコアの厚さおよび幅は20〜80μmであることがより好ましく、50μm程度であることが特に好ましい。
マルチモードの光導波路が好ましいのは、シングルモードの光導波路に比べて、光導波路と光学素子との位置合わせが比較的容易で、また、位置ズレに対する許容値も大きいからである。
また、本発明等の光導波路には、粒子が配合されていてもよい。粒子が配合されることにより、光導波路にクラックが発生しにくくなるからである。即ち、光導波路に粒子が配合されていない場合には、光導波路と他の層(例えば、絶縁層等)との熱膨張係数が異なることに起因して光導波路にクラックが発生することがあるが、光導波路に粒子を配合して熱膨張係数を調整することにより、上述した他の層との熱膨張係数の差を小さくした場合に、光導波路にクラックが発生しにくくなるからである。
このような粒子としては、例えば、後述する光信号通過領域を構成する樹脂組成物に含まれる粒子と同様のもの等が挙げられる。これらの粒子は、それぞれ単独で用いても良いし、2種以上併用してもよい。
このような粒子としては、例えば、後述する光信号通過領域を構成する樹脂組成物に含まれる粒子と同様のもの等が挙げられる。これらの粒子は、それぞれ単独で用いても良いし、2種以上併用してもよい。
また、粒子としては、無機粒子が好ましく、例えば、シリカ、チタニアまたはアルミナからなる粒子を好適に用いることができる。また、シリカ、チタニアおよびアルミナのうちの少なくとも2種を混合、溶融させて形成した混合組成の粒子を用いることができる。
さらに、本発明等の場合、粒子の形状は特に限定されず、球状、楕円球状、破砕状、多面体状等が挙げられる。
さらに、本発明等の場合、粒子の形状は特に限定されず、球状、楕円球状、破砕状、多面体状等が挙げられる。
また、上述した粒子の粒子径は、通信波長より小さい(短い)ことが好ましい。粒子径が通信波長より長いと光信号の伝送を阻害することがあるからである。
この場合、粒子径は、粒子の最も大きいサイズとなる長さのことをいい、その下限が0.01μmで、上限0.8μmであることがより好ましい。この範囲を外れる粒子を含んでいると、粒度分布が広くなりすぎて、樹脂組成物中に混合した際に、樹脂組成物の粘度のバラツキが大きくなり、樹脂組成物を調製する場合の再現性が低くなり、所定の粘度を有する樹脂組成物を調製することが困難になることがあるからである。また、粒径の上限が0.8μmであると、その粒径は、0.85μmのマルチモードの波長以下とすることができ、光信号の伝送速度が大きくならないからである。
この場合、粒子径は、粒子の最も大きいサイズとなる長さのことをいい、その下限が0.01μmで、上限0.8μmであることがより好ましい。この範囲を外れる粒子を含んでいると、粒度分布が広くなりすぎて、樹脂組成物中に混合した際に、樹脂組成物の粘度のバラツキが大きくなり、樹脂組成物を調製する場合の再現性が低くなり、所定の粘度を有する樹脂組成物を調製することが困難になることがあるからである。また、粒径の上限が0.8μmであると、その粒径は、0.85μmのマルチモードの波長以下とすることができ、光信号の伝送速度が大きくならないからである。
上述の粒子径は、その下限が0.1μmで、その上限が0.8μmであることがさらに好ましい。この範囲にあると、スピンコート、ロールコート等を用いて樹脂組成物を塗布するのに適しており、また、粒子が混合された樹脂組成物を調製する際に、所定の粘度に調製しやすくなるからである。
上述の粒子径は、その下限が0.2μmで、その上限が0.6μmであることが特に好ましい。この範囲が、樹脂組成物に塗布、光導波路のコアの形成に特に適している。さらに、形成した光導波路ごとのバラツキ、特に、コアのバラツキが最も小さくなり、光電気配線板の特性に特に優れることとなるからである。
また、この範囲の粒子径を有する粒子径であれば、2種類以上の異なる粒子径の粒子が含まれていてもよい。
また、この範囲の粒子径を有する粒子径であれば、2種類以上の異なる粒子径の粒子が含まれていてもよい。
上述した粒子の配合量は、その好ましい下限が10重量%であり、より好ましい下限が20重量%である。一方、粒子の配合量の好ましい上限は80重量%であり、より好ましい上限は70重量%である。粒子の配合量が10重量%未満であると、粒子を配合させる効果が得られないことがあり、粒子の配合量が80重量%を超えると、光信号の伝送が阻害されることがあるからである。
また、上述の光導波路の形状は特に限定されないが、その形成が容易であることから、フィルム状であってもよい。
また、光導波路がコアとクラッドとから構成されているものである場合、上述した粒子は、コアとクラッドとの両方に配合されていてもよいが、コアには粒子が配合されず、このコアの周囲を覆うクラッドにのみ粒子が配合されていることが好ましい。
また、光導波路がコアとクラッドとから構成されているものである場合、上述した粒子は、コアとクラッドとの両方に配合されていてもよいが、コアには粒子が配合されず、このコアの周囲を覆うクラッドにのみ粒子が配合されていることが好ましい。
その理由は以下の通りである。すなわち、光導波路に粒子を配合する場合、粒子と光導波路の樹脂成分との密着性によっては、粒子と樹脂成分との界面に空気層が生じてしまうことがあり、この場合には、この空気層により光の屈折方向が変わり、光導波路の伝送損失が大きくなることがあるのに対し、クラッドのみ粒子が配合を配合した場合には、上述したような粒子を配合することにより、光導波路の伝送損失が大きくなるというような問題が発生することがないとともに、光電波路でクラックが発生しにくくなるとの上述した効果を得ることができるからである。
また、上述の光ファイバシートとしては、複数の光ファイバが並列に配置され、その周囲が樹脂組成物等からなるカバー樹脂層で覆われフィルム状に成形されたもの等が挙げられる。この場合、光ファイバは、並列にのみ一段で配置されていてもよいし、並列に配置された光ファイバが複数段に組み重ねられていてもよい。
このような光ファイバとしては、特に限定されず、石英ガラス系光ファイバ(SOF)、ポリマ−クラッド光ファイバ(PCF)、ハードポリマークラッド光ファイバ(HPCF)プラステック光ファイバ(POF)等が挙げられる。これらの中では、厚さを薄くすることができる点からは、石英ガラス系光ファイバ(SOF)が好ましい。また、フレックス部の折り曲げ角度が小さい場合には、石英ガラス系光ファイバ(SOF)が好ましく、フレックス部の折り曲げ角度が大きい場合には、プラスチック光ファイバ(POF)が好ましい。
また、1本の光ファイバのみを周囲を樹脂組成物で覆い、フィルム状に成形したものも上述のファイバシートとして用いることができる。
また、1本の光ファイバのみを周囲を樹脂組成物で覆い、フィルム状に成形したものも上述のファイバシートとして用いることができる。
また、上述した本前提発明の光配線板には、光路変換ミラーが形成されていることが好ましい。光路変換ミラーを形成することにより、光路を所望の角度に変更することが可能となり、光信号通過領域の端部と光学的に接続することがでいるからである。この場合、光路変換ミラーは、空気や屈折率の異なる樹脂等と接することとなっていてもよいし、金属蒸着層が形成されていてもよい。この金属蒸着層としては、例えば、金、銀、白金、銅、ニッケル、パラジウム、アルミニウム、クロム、これらの合金等からなるものが挙げられる。これらは単独で用いてもよいし、組み合わせて用いてもよい。
なお、上述した光路変換ミラーの形成は、光配線を切削し、さらに必要に応じて、金属蒸着層等を形成することにより行うことができる。また、光配線に光路変換ミラーを形成する代わりに、光配線の端部の先に、光路変換部を有する部材を接着剤を介して配置してもよい。
また、上述した光路変換ミラーを形成する場合、その形成角度は特に限定されず、光路に応じて適宜選択すればよいが、光路変換ミラーは、通常、絶縁層に接する面とのなす角度が、45°または135°となるように形成する。この場合、形成を容易にする観点からは、45°の角度で形成することがより好ましい。
本前提発明の光電気配線板においては、光信号通過領域が形成されていることが好ましい。このような光信号通過領域を形成することにより、光配線の設計の自由度がより向上することとなる。
この光信号通過領域は、空隙のみから構成されていてもよいし、その一部または全部に樹脂組成物が充填されていてもよい。光信号通過領域の全部に樹脂組成物が充填されている場合、この光信号通過領域は、樹脂組成物から構成されていることになる。
上述の樹脂組成物の樹脂成分としては、通信波長帯での吸収が少ないものであれば特に限定されず、例えば、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、感光性樹脂、熱硬化性樹脂の一部が感光性化された樹脂等が挙げられる。
具体的には、例えば、エポキシ樹脂、UV硬化性エポキシ樹脂、ポリオレフィン系樹脂、PMMA(ポリメチルメタクリレート)、重水素化PMMA、重水素フッ素化PMMA等のアクリル樹脂、フッ素化ポリイミド等のポリイミド樹脂、重水素化シリコーン樹脂等のシリコーン樹脂、ベンゾシクロブテンから製造されるポリマー等が挙げられる。
また、上述の樹脂組成物には、上述した樹脂成分以外に、例えば、樹脂粒子、無機粒子、金属粒子等の粒子が含まれていてもよい。これらの粒子を含ませることにより光信号通過領域と、絶縁層等との間で熱膨張係数の整合を図ることができ、また、粒子の種類によっては難燃性を付与することもできる。
このような粒子としては、例えば、無機粒子、樹脂粒子、金属粒子等が挙げられる。
この場合、無機粒子としては、例えば、アルミナ、水酸化アルミニウム等のアルミニウム化合物、炭酸カルシウム、水酸化カルシウム等のカルシウム化合物、炭酸カリウム等のカリウム化合物、マグネシア、ドロマイト、塩基性炭酸マグネシウム、タルク等のマグネシウム化合物、シリカ、ゼオライト等のケイ素化合物、チタニア等のチタン化合物等からなるものが挙げられる。また、少なくとも2種類の無機材料を混合、溶融した混合組成の粒子であってもよい。
この場合、無機粒子としては、例えば、アルミナ、水酸化アルミニウム等のアルミニウム化合物、炭酸カルシウム、水酸化カルシウム等のカルシウム化合物、炭酸カリウム等のカリウム化合物、マグネシア、ドロマイト、塩基性炭酸マグネシウム、タルク等のマグネシウム化合物、シリカ、ゼオライト等のケイ素化合物、チタニア等のチタン化合物等からなるものが挙げられる。また、少なくとも2種類の無機材料を混合、溶融した混合組成の粒子であってもよい。
上述の樹脂粒子としては、例えば、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂等からなるものが挙げられ、具体的には、例えば、アミノ樹脂(メラミン樹脂、尿素樹脂、グアナミン樹脂等)、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、フェノキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリフェニレン樹脂、ポリオレフィン樹脂、フッ素樹脂、ビスマレイミドートリアジン樹脂等からなるものが挙げられる。
上述の金属粒子としては、例えば、金、銀、銅、スズ、亜鉛、ステンレス、アルミニウム、ニッケル、鉄、鉛等が挙げられる。この場合、金属粒子は、絶縁性を確保するために、表層が樹脂等により被覆されていることが好ましい。
また、これらの粒子は、単独で用いてもよいし、2種以上併用してもよい。
また、上述した粒子の形状、最大長さ、その含有量等も上述した光導波路に含まれる粒子と同様とすることが好ましい。
また、上述した粒子の形状、最大長さ、その含有量等も上述した光導波路に含まれる粒子と同様とすることが好ましい。
また、本前提発明の光電気配線板において、光信号通過領域に樹脂組成物が充填されている場合、この樹脂組成物の伝播光の透過率は、70%/mm以上であることが好ましい。上述の透過率が70%/mm未満では、充分な光信号伝送能を得ることができないことがあるからである。上述の透過率は、90%/mm以上であることがより好ましい。
なお、本明細書において、樹脂組成物の透過率とは、長さ1mmあたりの伝送光の透過率をいう。また、上述の透過率とは、室温(25℃)で測定した透過率をいう。
また、上述した光信号通過領域は、単チャンネルの光配線を介した光信号を伝送することができる形状であってもよいし、マルチチャンネルの光配線を介した光信号を伝送することができる形状であってもよい。
この場合、マルチチャンネルの光配線を介した光信号を伝送することができる光信号通過領域は、全てのチャンネルの光信号を伝送することができる一括貫通孔構造を有していてもよいし、各チャンネルの光信号ごとに伝送することができる個別貫通孔構造を有していてもよい。なお、どちらの場合も、そのチャンネル数は限定されない。
また、一の光電気配線板において、一括貫通孔構造の光信号通過領域と個別貫通孔構造の光信号通過領域とが混在していてもよい。
また、一の光電気配線板において、一括貫通孔構造の光信号通過領域と個別貫通孔構造の光信号通過領域とが混在していてもよい。
上述の一括貫通孔構造の光信号通過領域の形状としては、例えば、円柱、角柱、楕円柱、複数の円柱が並列に並べられ、互いに隣り合う円柱の側面の一部が繋がった形状、直線と円弧とで囲まれた底面を有する柱状体等が挙げられる。
ここで、光信号通過領域の形状が、複数の円柱が並列に並べられ、互いに隣り合う円柱の側面の一部が繋がった形状である場合には、その一部に、実際には、光信号通過領域として機能しないダミー円柱が形成されていてもよい。
また、上述の一括貫通孔構造の光信号通過領域の大きさは、縦、横のそれぞれが100μm〜5mmであることが好ましい。また、光信号通過領域の形状が円柱である場合は、その径が上述した範囲内にあることが好ましい。
この断面の径が100μm未満では、光信号の伝送が阻害されることがあり、一方、5mmを超えても、光信号の伝送損失の向上はみられず、光電気配線板の小型化が難しくなるからである。
また、上述した個別貫通孔構造の各光信号通過領域の形状としては、例えば、円柱、角柱、楕円柱、直線と円弧とで囲まれた底面を有する柱状体等が挙げられる。
この個別貫通孔構造の光信号通過領域において、各光信号通過領域の大きさは、その断面の径の下限は100μmであることが好ましく、その上限は500μmであることが好ましい。この径が100μm未満では、光路が寒がれてしまうおそれがあるとともに、光信号通過領域に未硬化の樹脂組成物を充填することが困難となることがあるからである。一方、この径を500μmより大きくしても光信号の伝送性はあまり向上せず、光電気配線板を構成する導体回路等の設計の自由度を阻害する原因となることがあるからである。
この径のより好ましい下限は250μmであり、より好ましい上限は350μmである。
この径のより好ましい下限は250μmであり、より好ましい上限は350μmである。
なお、本前提発明において、光信号通過領域の基板および絶縁層を貫通する部分の断面の径とは、この光信号通過領域が円柱状の場合にはその断面の直径、楕円柱状の場合にはその断面の長径、四角柱状や多角柱状の場合にはその断面の最も長い部分の長さをいう。また、本前提発明において、光信号通過領域の断面とは、光電気配線板のリジッド部の主面に平行な方向の断面をいう。
なお、この光信号通過領域は、光信号伝送時に、伝送光がその壁面で反射しない大きさで形成することが好ましい。これは、光信号通過領域の壁面の凹凸の影響を受けるおそれがなくなるからである。
また、壁面で反射しない大きさとすべく、後述するマイクロレンズを配設することにより、光信号通過領域内をコリメート光が伝送するように設計することが好ましい。
光信号通過領域の壁面は、樹脂または金属により構成されていてもよい。ここで、光信号通過領域の壁面は、通常、絶縁層が露出しているため、絶縁層と同様の材質で構成されていることとなる。したがって、絶縁層が樹脂からなるものである場合に、特に何ら処理を施さなくても、上述の光信号通過領域の壁面は、樹脂により構成されていることになる。
ただし、この光信号通過領域の壁面には、別途、樹脂層を形成してもよく、この場合には、樹脂層がクラッドとして機能し、上述の光信号通過領域の内部に充填される樹脂組成物がコアとして機能するように構成されていることが好ましい。
また、光信号通過領域の壁面が、金属により構成されている場合、その材料としては、例えば、銅、ニッケル、クロム、チタン、貴金属等を好適に用いることができる。
また、光信号通過領域の壁面に金属層が形成されている場合、この金属層は、1層から形成されていてもよいし、2層以上から構成されていてもよい。
また、光信号通過領域の壁面に金属層が形成されている場合、この金属層は、1層から形成されていてもよいし、2層以上から構成されていてもよい。
このような金属層は、場合によっては、スルーホールとしての役目、即ち、基板を挟んだ導体回路間や、基板と絶縁層とを挟んだ導体回路間を電気的に接続する役目を果たすことができるからである。
そして、この光信号通過領域の壁面に樹脂層や金属層を形成する場合、その表面(内部に充填される樹脂組成物と接する面)は、その表面粗さ(Ra)が0.1〜5μmの粗化面とすることが好ましい。樹脂組成物との密着性が向上することとなるからである。
なお、この粗化面は、エッチング処理等により形成すればよい。
なお、この粗化面は、エッチング処理等により形成すればよい。
なお、本前提発明の光電気配線板において、上述の光信号通過領域の形状や形成位置やその個数は特に限定されるものではなく、光電気配線板の設計、すなわち、外部接続端子の形成位置、光導波路や導体回路の形成位置等を考慮して適宜選択すればよい。
ただし、上述の光信号通過領域は、一方の最外層の絶縁層を貫通するように形成されており、他方の最外層の絶縁層の外層側であって、上述の光信号通過領域の光配線と光学的に接続された側の延長上の位置には、導体回路および/またはパッドが形成されていることが好ましい。
このような構成とすることにより、光配線および導体回路の高密度配線を行うことができ、さらには、光学素子や各種電子部品の高密度実装ができる。
なお、このようなパッドとは、光学素子や各種電子部品を実装するために設けられたものである。
なお、このようなパッドとは、光学素子や各種電子部品を実装するために設けられたものである。
本前提発明の光電気配線板において、光信号通過領域が形成されている場合、この光信号通過領域の光配線と光学的に接続された側と反対側の端部等には、マイクロレンズを設けてもよい。この場合、マイクロレンズは、直接配設されていてもよいし、光学接着剤を介して配設されていてもよい。
マイクロレンズを配設することにより、光信号が、マイクロレンズで集光されることとなり、より確実に光信号を伝送することができる。
マイクロレンズを配設することにより、光信号が、マイクロレンズで集光されることとなり、より確実に光信号を伝送することができる。
本前提発明に用いるマイクロレンズとしては特に限定されず、光学レンズに使用されているものが挙げられ、その材質の具体例としては、光学ガラス、光学レンズ用樹脂等が挙げられる。ここで、光学レンズ用樹脂としては、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂等の上述した光信号通過領域に充填する樹脂組成物として説明したポリマー材料と同様の材料等が挙げられる。
また、マイクロレンズの形状としては、例えば、片面にのみ凸面を有する凸形状レンズ等が挙げられ、この場合、レンズ凸面の曲率半径は、光信号通過領域の設計等を考慮して適宜選択すればよい。具体的には、例えば、焦点距離を長くする必要があるときには、曲率半径を大きくすることが好ましく、焦点距離を短くする必要があるときには、曲率半径を小さくすることが好ましい。
なお、このマイクロレンズの形状は、凸形状レンズに限定されるわけではなく、光信号を所望の方向に集光することができる形状であればよい。
なお、このマイクロレンズの形状は、凸形状レンズに限定されるわけではなく、光信号を所望の方向に集光することができる形状であればよい。
本発明等に用いるマイクロレンズは、その通信波長光の透過率70%/mm以上であることが好ましい。通信波長光の透過率70%/mm未満では、光信号の損失が大きく、光信号の伝送性の低下に繋がることがあるからである。さらに、この透過率は、90%/mm以上であることがより好ましい。
このようなマイクロレンズは、通常、インクジェット装置やディスペンサー等を用いて塗布形成される。
このようなマイクロレンズは、通常、インクジェット装置やディスペンサー等を用いて塗布形成される。
上述のマイクロレンズに含まれる粒子の配合量の好ましい下限は5重量%であり、より好ましい下限は10重量%である。一方、この粒子の配合量の好ましい上限は60重量%であり、より好ましい上限は50重量%である。粒子の配合量が5重量%未満であると、粒子を配合させる効果が得られないことがあり、粒子の配合量が60重量%を超えると、光信号の伝送が阻害されることがあるからである。
なお、本発明等の光電気配線板がマルチチャンネルの光配線を有しており、この光電気配線板にマイクロレンズが配設されている場合には、このマイクロレンズは、互いに独立したマイクロレンズであってもよいし、複数のレンズが並列に配置されたマイクロレンズアレイであってもよい。
また、上述のマイクロレンズを配設する場合において、発光素子と対向する側に配設されたマイクロレンズは、発光素子に対向する側と反対側に光導波路のコアに焦点が合うように設計することが望ましく、また受光素子と対向する側に配設されたマイクロレンズは光導波路から伝送されてきた光をコリメート光にするように設計されていることが好ましい。
このマイクロレンズは、上述したように、直接配設されていてもよいし、光学接着剤を介して配設されていてもよいが直接配設されていることがより好ましい。
この場合、使用する光学接着剤としては特に限定されず、エポキシ樹脂系、アクリル樹脂系、シリコーン樹脂系等の光学接着剤を用いることができる。
この場合、使用する光学接着剤としては特に限定されず、エポキシ樹脂系、アクリル樹脂系、シリコーン樹脂系等の光学接着剤を用いることができる。
また、光学接着剤の特性は、粘度:0.2〜1.0Pa・s、屈折率:1.4〜1.6、光透過率:80%/mm以上、熱膨張係数(CTE):4.0×10−5〜9.0×10−5(/℃)であることが好ましい。
具体的な光学接着剤としては、例えば、ダイキン工業社製のオプトダインUV−4000、NTTアドバンステクノロジ社製の光路結合用接着剤(屈折率1.46〜1.57)等が挙げられる。
具体的な光学接着剤としては、例えば、ダイキン工業社製のオプトダインUV−4000、NTTアドバンステクノロジ社製の光路結合用接着剤(屈折率1.46〜1.57)等が挙げられる。
また、上述の光学接着剤の厚さは、50μm以下であることが好ましい。
また、上述のマイクロレンズが配設される場合、その配設領域には、表面処理が施されていてもよい。
また、上述のマイクロレンズが配設される場合、その配設領域には、表面処理が施されていてもよい。
インクジェット装置等でマイクロレンズを形成するための樹脂を塗布した際に、ソルダーレジスト層を形成するまでの工程条件のバラツキや放置時間に起因するマイクロレンズを配設する部位の濡れ性のバラツキにより、マイクロレンズの形状、特にサグ高さにバラツキが発生しやすいのに対して、撥水コート剤による表面処理等を施すことにより、サグ高さのバラツキを抑えることができるからである。
このような表面処理としては、例えば、フッ素系ポリマーコーティング剤(表面張力10〜12mN/m)等の撥水コート剤による処理、DF4プラズマによる撥水処理、O2プラズマによる親水処理等が挙げられる。
また、上述のマイクロレンズは、レンズマーカを介して配設されていてもよい。
また、上述のマイクロレンズは、レンズマーカを介して配設されていてもよい。
このようなレンズマーカとしては、例えば、特開2002−331532号公報に開示されたもの等を好適に用いることができる。
また、レンズマーカが形成されている場合、上述のマイクロレンズは、撥水処理または親水処理が施されたレンズマーカに配設されていることが好ましい。
また、レンズマーカが形成されている場合、上述のマイクロレンズは、撥水処理または親水処理が施されたレンズマーカに配設されていることが好ましい。
レンズマーカ表面が汚れていた場合、マイクロレンズの形成に用いる樹脂組成物(レンズ用樹脂組成物)が均一に広がらず、所望の形状のマイクロレンズを形成することができない原因になることがあるが、上述した撥水処理や親水処理を施することにより、レンズマーカ表面の汚れを除去することができ、上述のレンズ用樹脂組成物をレンズマーカ上に均一に広げることができるからである。
さらには、レンズマーカには、撥水処理よりも親水処理が施されていることが好ましい。
さらには、レンズマーカには、撥水処理よりも親水処理が施されていることが好ましい。
親水処理が施されている場合、レンズマーカ上にマイクロレンズを配設する際に滴下したレンズ用樹脂組成物が、レンズマーカ上の全体に広がりやすく、また、レンズマーカの外周でその樹脂の広がりが確実に停止するため、表面張力により所定の形状のマイクロレンズを形成するのに適しているからである。
以上説明したマイクロレンズは、後述する本発明にも同様の構成のものを用いることができる。
以上説明したマイクロレンズは、後述する本発明にも同様の構成のものを用いることができる。
次に、本前提発明の光通信用デバイスについて説明する。
本前提発明の光通信用デバイスは、上述した本前提発明の光電気配線板に、光学素子および/または光学素子が実装されたパッケージ基板がマザーボード上に搭載(実装)されていることを特徴とする。
本前提発明の光通信用デバイスは、上述した本前提発明の光電気配線板に、光学素子および/または光学素子が実装されたパッケージ基板がマザーボード上に搭載(実装)されていることを特徴とする。
本前提発明の光通信用デバイスによれば、フレックス部に光配線が形成されるとともに、リジッド部には導体回路が形成されているので、さほど高速伝送を必要とせず電気配線で十分な部分には導体回路を形成する一方で、高速伝送が必要な回線のみを光配線とすることができ、その結果、配線板のサイズを大きくすることなく、処理情報量の大容量化及び情報処理の高速化を図ることができる。
具体的には、例えば、この光通信用デバイスを携帯電話に用いる場合であれば、画像の伝送において、RGB信号は高速処理が望まれるため光配線で伝送し、画面のコントラスト、明るさ等の調整信号は特に高速処理が必要とされないため電気配線(導体回路)で伝送することができる。
すなわち、本前提発明の光通信用デバイスでは、高速処理が必要な信号は、光配線で高速伝送し、高速処理が必要でない信号、電源、グランドは、電気配線(導体回路)で低速伝送することができるのである。
なお、このような光通信用デバイスの用途は、携帯電話のみならず、パソコン、デジタルビデオカメラ、デジタルカメラ、CCDモジュール、液晶パネル、光変換モジュール等種々の装置に使用することができ、その用途は限定されない。
本発明の光電気配線板及び光通信用デバイスは、各種用途のうちでも特に、携帯電話、パソコン、デジタルカメラ等の制御部・画面部との信号伝送、CPUとメモリー間等の基板内伝送、マザーボードとバックプレーンボード間等の基板間伝送に有効に使用することができ、光伝送を用いた大容量化、高速化を実現することができる。
本前提発明の光通信用デバイスの実施形態について、図面を参照しながら説明する。
本発明の光電気配線板及び光通信用デバイスは、各種用途のうちでも特に、携帯電話、パソコン、デジタルカメラ等の制御部・画面部との信号伝送、CPUとメモリー間等の基板内伝送、マザーボードとバックプレーンボード間等の基板間伝送に有効に使用することができ、光伝送を用いた大容量化、高速化を実現することができる。
本前提発明の光通信用デバイスの実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図7は、本前提発明の光通信用デバイスの一実施形態を模式的に示す断面図である。
図7に示す光通信用デバイス600では、図1に示した光通信用デバイス100に受光素子139および発光素子138が半田接続部を介して搭載されている。この光通信用デバイス600では、発光素子138から出射した光信号が、光信号通過領域142b、光導波路150および光信号通過領域142aを介して受光素子139に伝送されるように構成されている。
図7に示す光通信用デバイス600では、図1に示した光通信用デバイス100に受光素子139および発光素子138が半田接続部を介して搭載されている。この光通信用デバイス600では、発光素子138から出射した光信号が、光信号通過領域142b、光導波路150および光信号通過領域142aを介して受光素子139に伝送されるように構成されている。
また、図7に示すように、光通信用デバイス600のフレックス部100bに光配線と導体による回路とが形成されている場合には、光通信用デバイス600をマザーボード用基板等に接続しなくても、光通信用デバイス全体を駆動させることができる。
本前提発明、また、後述する本発明の光通信用デバイスには、受光素子や発光素子等の光学素子が搭載されている。これらは、上述したパッケージ基板の構成や、要求特性等を考慮して適宜使い分ければよい。ここで、受光素子としては、例えば、PD(フォトダイオード)、APD(アバランシェフォトダイオード)等が挙げられる。
この受光素子の材料としては、Si、Ge、InGaAs等が挙げられる。これらのなかでは、受光感度に優れる点からInGaAsが好ましい。
この受光素子の材料としては、Si、Ge、InGaAs等が挙げられる。これらのなかでは、受光感度に優れる点からInGaAsが好ましい。
一方、発光素子としては、例えば、LD(半導体レーザ)、DFB−LD(分布帰還型ー半導体レーザ)、LED(発光ダイオード)、インフラ型または酸化狭窄型のVCSEL(面発光半導体レーザ)等が挙げられる。
これらは、上述した光通信用デバイスの構成や要求特性等を考慮して適宜使い分ければよい。
これらは、上述した光通信用デバイスの構成や要求特性等を考慮して適宜使い分ければよい。
この発光素子の材料としては、ガリウム、砒素およびリンの化合物(GaAsP)、ガリウム、アルミニウムおよび砒素の化合物(GaAlAs)、ガリウムおよび砒素の化合物(GaAs)、インジウム、ガリウムおよび砒素の化合物(InGaAs)、インジウム、ガリウム、砒素およびリンの化合物(InGaAsP)等が挙げられる。
また、受光素子や発光素子等の光学素子は、マルチチャンネルの光学素子であってもよく、そのチャンネル数は、4ch、8ch、12ch等特に限定されず、そのピッチも125μm、250μm、500μm等特に限定されない。
なお、光学素子がマルチチャンネルを有するアレイ素子である場合、受光部や発光部が直線上に配置されたアレイ素子であってもよいし、2次元に配置されたアレイ素子であってもよい。
また、上述の光学素子は、フリツプチップボンディングにより実装されるものでもよく、ワイヤボンディングにより実装されるものでもよい。
また、この受光素子の受光面や、発光素子の発光面には上述したマイクロレンズが配設されていてもよい。
また、この受光素子の受光面や、発光素子の発光面には上述したマイクロレンズが配設されていてもよい。
上述の光学素子は、パッケージ基板に実装された状態で搭載されていてもよい。
上述の光学素子や光学素子実装パッケージ基板が搭載された場合には、搭載後、アンダーフィルが充填されてもよい。
この場合、アンダーフィルの材料としては特に限定されず、例えば、熱硬化性樹脂、発光性樹脂、熱硬化性樹脂の一部に感光性基が付与された樹脂や、これらと熱可塑性樹脂とを含む樹脂複合体等を用いることができる。また、市販のアンダーフィル用樹脂を用いることもできる。
上述の光学素子や光学素子実装パッケージ基板が搭載された場合には、搭載後、アンダーフィルが充填されてもよい。
この場合、アンダーフィルの材料としては特に限定されず、例えば、熱硬化性樹脂、発光性樹脂、熱硬化性樹脂の一部に感光性基が付与された樹脂や、これらと熱可塑性樹脂とを含む樹脂複合体等を用いることができる。また、市販のアンダーフィル用樹脂を用いることもできる。
また、アンダーフィルは、その通信波長光の透過率が70%/mm以上であることが好ましい。通信波長光の透過率70%/mm未満では、光信号の損失が大きく、光信号の伝送性の低下に繋がることがあるからである。さらに、透過率は、90%/mm以上であることがより好ましい。なお、アンダーフィルは、光路を構成する部分以外の部分にのみ充填されていてもよく、この場合、その透過率は特に限定されない。
上述の熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエステル樹脂、ビスマレイミド樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリフェニレン樹脂、フッ素樹脂等が挙げられる。
上述の感光性樹脂としては、例えば、アクリル樹脂等が挙げられる。
上述の感光性樹脂としては、例えば、アクリル樹脂等が挙げられる。
また、上述の熱硬化性樹脂の一部に感光性基が付与された樹脂としては、例えば、上記した熱硬化性樹脂の熱硬化基とメタクリル酸やアクリル酸とをアクリル化反応させたもの等が挙げられる。
上述の熱可塑性樹脂としては、例えば、フェノキシ樹脂、ポリエーテルスルフォン(PES)、ポリスルフォン(PSF)、ポリフェニレンスルフォン(PPS)、ポリフェニレンサルファイド(PPES)、ポリフェニレンエーテル(PPE)、ポリエーテルイミド(PI)等が挙げられる。
また、上述のアンダーフィルには、粒子が含まれていてもよい。粒子が含まれている場合、その配合量によって熱膨張係数を調整することができるため、アンダーフィルとパッケージ基板や光学素子との間で熱膨張係数の整合を図ることができるからである。
このような粒子の具体例としては、上述した光信号通過領域に含まれる粒子と同様のもの等が挙げられる。
このような粒子の具体例としては、上述した光信号通過領域に含まれる粒子と同様のもの等が挙げられる。
また、このような粒子が上述のアンダーフィルに含まれている場合、粒子の配合量の下限は20重量%が望ましく、上限は70重量%が好ましい。通常、この範囲であれば、パッケージ基板や光学素子の熱膨張係数と整合させるのに適しているとともに、充填時に必要な流動性も有することとなるからである。
より好ましい下限は30重量%であり、より好ましい上限は60重量%である。
より好ましい下限は30重量%であり、より好ましい上限は60重量%である。
本前提発明の光通信用デバイスでは、光電気配線板に光路変換部材が配設されていてもよく、その場合、光路変換部材は、上述の光学素子に固定されて配設されているか、サブマウント基板を介して配設されていることが好ましい。
この光路変換部材が配設された光通信用デバイスの具体例について、図8(a)、(b)及び(c)、並びに図9を参照しながら説明する。
図8(a)は、本前提発明の光通信用デバイスの一実施形態を模式的に示す断面図であり、図8(b)、(c)は、本前提発明の光通信用デバイスの一実施形態を模式的に示す部分断面図である。
図8(a)に示す光通信用デバイス700では、図5に示した光通信用デバイス400に受光素子439および発光素子438が半田接続部を介して搭載されるとともに、光路変換部462が配設されている。
図8(a)は、本前提発明の光通信用デバイスの一実施形態を模式的に示す断面図であり、図8(b)、(c)は、本前提発明の光通信用デバイスの一実施形態を模式的に示す部分断面図である。
図8(a)に示す光通信用デバイス700では、図5に示した光通信用デバイス400に受光素子439および発光素子438が半田接続部を介して搭載されるとともに、光路変換部462が配設されている。
ここで、光路変換部材462は、伝送光に対して透明な光学接着剤461を介して、光学素子(受光素子439や発光素子438)に固定されている。さらに、光路変換部材462の光学素子に固定された側と反対側には、光路変換ミラー463が形成されている。
この光通信用デバイス700では、発光素子438から出射した光信号が、光信号通過領域442b(光路変換部材462)、光導波路450および光信号通過領域442a(光路変換部材462)を介して、受光素子439に伝送されるように構成されている。
なお、光路変換部材462の光電気配線板に挿入された部分は、光信号通過領域の壁面にも接着剤を介して固定されていてもよい。
上述の光路変換部材の材料としては、例えば、上述した光導波路の材料と同様のもの等が挙げられる。また、端部に光路変換ミラーが形成された光導波路フィルムや、光ファイバシートも光路変換部材として用いることができる。
上述の光路変換部材の材料としては、例えば、上述した光導波路の材料と同様のもの等が挙げられる。また、端部に光路変換ミラーが形成された光導波路フィルムや、光ファイバシートも光路変換部材として用いることができる。
また、搭載された光学素子がマルチチャンネルの光学素子である場合には、上述の光路変換部材は、全チャンネルの光信号の光路を変換できるサイズを有するものであってもよいし、各チャンネルごとに光路変換部材を配設してもよい。
また、光学接着剤としては、上述したマイクロレンズを配設する際に用いる光学接着剤と同様のもの等が挙げられる。
また、本前提発明の光通信用デバイスにおいて、光路変換部材を配設する場合、図8(b)、(c)に示すように光路変換部材はサブマウト基板を介して配設されていてもよい。
また、本前提発明の光通信用デバイスにおいて、光路変換部材を配設する場合、図8(b)、(c)に示すように光路変換部材はサブマウト基板を介して配設されていてもよい。
例えば、図8(b)に示す例では、ソルダーレジスト層434上に接着剤475を介して、サブマウント基板471が固定され、このサブマウント基板471上に形成されたパッド472を介して、半田473により受光素子439が搭載されている。そして、パッド472と光電気配線板の導体回路425とがボンディングワイヤ474により接続されている。また、サブマウント基板471には、光路用貫通孔471aが形成され、サブマウント基板471の受光素子439が実装された側と反対側には、光学接着剤461を介して、光路変換ミラー463が形成された光路変換部材462が固定されている。
また、サブマウント基板471、受光素子439およびボンディングワイヤ474を覆うように、伝送光に対して透明な樹脂材料478により樹脂封止がなされている。このように、本前提発明の光通信用デバイスでは、サブマウント基板を介して光路変換部材が配設されていてもよい。
なお、光路変換部材462の光電気配線板に挿入された部分は、光信号通過領域の壁面にも接着剤を介して固定されていてもよい。
なお、光路変換部材462の光電気配線板に挿入された部分は、光信号通過領域の壁面にも接着剤を介して固定されていてもよい。
また、図8(c)に示す例では、ソルダーレジスト層434上にサブマウント基板471が載置され、このサブマウント基板471上に形成されたパッド472を介して、半田473により受光素子439が搭載されている。そして、パッド472がサブマウント基板471の側面にも延設されており、この側面のパッドと光電気配線板の導体回路425とが半田476により接続されている。なお、サブマウント基板自体もまた半田476により固定されている。
また、サブマウント基板471には、光路用貫通孔471aが形成され、サブマウント基板471の受光素子439が実装された側と反対側には、光学接着剤461を介して、光路変換ミラー463が形成された光路変換部材462が固定されている。
なお、本前提発明において、サブマウント基板としては特に限定されず、例えば、ガラス基板、セラミック基板、樹脂基板等が挙げられる。
また、図示したサブマウント基板では、光路用貫通孔を形成しているが、サブマウント基板自体が、伝送光に対して透明である場合には、この光路用貫通孔は形成しなくてもよい。また、光路用貫通孔内には、樹脂組成物が充填されていてもよい。
また、図示したサブマウント基板では、光路用貫通孔を形成しているが、サブマウント基板自体が、伝送光に対して透明である場合には、この光路用貫通孔は形成しなくてもよい。また、光路用貫通孔内には、樹脂組成物が充填されていてもよい。
また、図8(b)、(c)では、ワイヤボンディングや、サブマウント基板の側面になされた半田付けにより、光学素子と光電気配線板との導通が図られているが、サブマウント基板を光電気配線板に取りつける場合には、予め、サブマウント基板の光学素子を実装する側と反対側の面に、光学素子を実装するためのパッドとスルーホールを介して接続されたパッドを形成しておき、このパッドを介して、BGAやCSP等の半田接続の技術を用いて光電気配線板に半田接続し、光学素子と光電気配線板との導通を図ってもよい。
本前提発明の光通信用デバイスは、図9に示すような実施形態であってもよい。
図9は、本前提発明の光通信用デバイスの一実施形態を模式的に示す断面図である。
図9に示す光通信用デバイス800では、図6に示した光通信用デバイス500に受光素子539および発光素子538が半田接続部を介して搭載されるとともに、光路変換部材562が配設されている。
図9は、本前提発明の光通信用デバイスの一実施形態を模式的に示す断面図である。
図9に示す光通信用デバイス800では、図6に示した光通信用デバイス500に受光素子539および発光素子538が半田接続部を介して搭載されるとともに、光路変換部材562が配設されている。
光路変換部材562は、伝送光に対して透明な光学接着剤561を介して、光学素子(受光素子539や発光素子538)に固定されている。さらに、光路変換部材562の光学素子に固定された側と反対側には、光路変換ミラー563が形成されている。
この光通信用デバイス800では、発光素子538から出射した光信号が、光信号通過領域542b(光路変換部材562)、光導波路550および光信号通過領域542a(光路変換部材562)を介して、受光素子539に伝送されることとなる。
なお、光路変換部材562の光電気配線板に挿入された部分は、光信号通過領域の壁面にも接着剤を介して固定されていてもよいし、光路変換部材が挿入された光信号通過領域全体を接着剤で埋めて固定してもよい。
なお、光路変換部材562の光電気配線板に挿入された部分は、光信号通過領域の壁面にも接着剤を介して固定されていてもよいし、光路変換部材が挿入された光信号通過領域全体を接着剤で埋めて固定してもよい。
図8(a)〜(c)、図9には、光路変換部材が配設された光通信用デバイスを説明したが、本前提発明の光通信用デバイスにおいて、光路変換部材は、既に説明した形態以外に、例えば、光路変換部材の光電気配線板に挿入された部分の壁面が、光信号通過領域の壁面にも接着剤を介して固定されることにより配設されていてもよい。
ただし、このように配設するよりも、上述したように、光学素子に固定されて配設されるか、サブマウント基板を介して配設されることが好ましい。
ただし、このように配設するよりも、上述したように、光学素子に固定されて配設されるか、サブマウント基板を介して配設されることが好ましい。
というのは、光路変換部材を光電気配線板に挿入し、その壁面を接着剤で固定することにより配設する場合には、アクティブアライメントで位置合わせを行いながら光路変換部材を固定する必要があるが、光学素子に固定されて配設されるか、サブマウント基板を介して配設される場合には、パッシブアライメントにより位置合わせを行うことができるため、その位置合わせを行うことができ、その光軸合わせが比較的容易であるからである。
また、上述の光路変換部材は、その反射面に、凸レンズや回折格子レンズが形成されていてもよく、さらには、その側面(光配線と光学的に接する面)に凸レンズが配設されていてもよい。
また、本前提発明の光通信用デバイスにおいて、光路変換部材が配設されている場合には、上述したパッケージ基板の光信号通過領域に光路変換部材が固定されていてもよい。
また、本前提発明の光通信用デバイスにおいて、光路変換部材が配設されている場合には、上述したパッケージ基板の光信号通過領域に光路変換部材が固定されていてもよい。
次に、本発明の特徴的な部分を詳細に説明する。
以下に説明する本発明は、次のような課題に鑑みてなされたものである。
すなわち、上述した本前提発明の場合、既存のプリント基板プロセスによって光配線基板及び光通信用デバイスを製造するが、このようなプリント基板プロセスは、ほとんどが、平面プロセスであり、位置精度、ミラー平坦性、ミラー角度精度、選択的反射金属面形成可能性を満足する45度面光路変換ミラー(例えば図7参照)を作りこむのは、既存のプリント基板のプロセスでは非常に困難である。
以下に説明する本発明は、次のような課題に鑑みてなされたものである。
すなわち、上述した本前提発明の場合、既存のプリント基板プロセスによって光配線基板及び光通信用デバイスを製造するが、このようなプリント基板プロセスは、ほとんどが、平面プロセスであり、位置精度、ミラー平坦性、ミラー角度精度、選択的反射金属面形成可能性を満足する45度面光路変換ミラー(例えば図7参照)を作りこむのは、既存のプリント基板のプロセスでは非常に困難である。
また、図8(b)、(c)に示すように、45度面ミラーを有する部品(例えば光路変換部462)を作製して、基板の穴部分に挿入する方法によっても、数十μm以下の位置精度を保って部品を挿入し、固定させることは現時点では非常に困難であり、その技術が可能になったとしても、ピースごとの工法になり、バッチ工法ができず、量産性がなくコストアップの原因となる。
そこで、本発明の光電気配線板においては、以下のように構成するようにしている。
すなわち、本発明の光電気配線板は、基板両面に導体回路及び絶縁層が積層形成されたリジッド部と、可撓性のフレックス部と、電気配線が設けられたフレックスリジッド基板部と、光路に対して略垂直な端面を有し、上述のリジッド部上に設けられた光学素子実装領域に対し上述の端面が対向配置され、上述のフレックス部とともに屈曲する上述のリジッド部上に固定された光導波路とを備えたことを特徴とする。
また、本発明の光電気配線板は、上述の発明において、光導波路の端面に集光用レンズを設けることを特徴とする。
すなわち、本発明の光電気配線板は、基板両面に導体回路及び絶縁層が積層形成されたリジッド部と、可撓性のフレックス部と、電気配線が設けられたフレックスリジッド基板部と、光路に対して略垂直な端面を有し、上述のリジッド部上に設けられた光学素子実装領域に対し上述の端面が対向配置され、上述のフレックス部とともに屈曲する上述のリジッド部上に固定された光導波路とを備えたことを特徴とする。
また、本発明の光電気配線板は、上述の発明において、光導波路の端面に集光用レンズを設けることを特徴とする。
このような構成を有する本発明の光電気配線板によれば、フレックス部とともに屈曲する光配線がリジッド部上に固定されるとともに、リジッド部には導体回路が形成されているので、上述の本前提発明と同様に、さほど高速伝送を必要とせず電気配線で十分な部分には導体回路を形成する一方で、高速伝送が必要な回線のみを光配線とすることができ、その結果、配線板のサイズを大きくすることなく、処理情報量の大容量化及び情報処理の高速化を図ることができる。
加えて、本発明の光電気配線板によれば、光路に対して略垂直な端面を有する光配線がリジッド部上に固定され、その端面がリジッド部上の光学素子実装領域に対して対向配置されているため、光路を変換する手段を用いることなく、光配線の端面と光学素子とを直接光接続することができる。
その結果、主要部分であるフレックスリジッド基板部の構成を簡素化することができるので、これを既存の平面プロセスを用いて形成し、光配線と組み合わせることによって、低コストで光電気配線板の製造することができる。光配線が光導波路であれば、よりプロセスが容易となる。
さらに、本発明において、光配線の端面に集光用レンズを設ければ、所望の領域により確実に光信号を伝送することが可能になり、発光素子や受光素子等の光学素子の実装位置精度の要求を緩和することができるので、部品実装時のコストを低下させることができる。
以下、本発明の光電気配線板の好ましい実施形態を図面を参照して説明するが、本発明は図面に示された形態に限定されるものではない。尚、以下、光配線として光導波路を用いた具体例について説明することとする。
図10(a)は、本発明の光電気配線板の一実施形態を模式的に示す断面図である。
図10(a)に示すように、本実施形態の光電気配線板1は、上述の前提発明と同様に、一対のリジッド部50a、50cと、フレックス部50bとが一体化されて構成されるもので、フレックスリジッド基板部2と、光導波路34とを有している。
図10(a)は、本発明の光電気配線板の一実施形態を模式的に示す断面図である。
図10(a)に示すように、本実施形態の光電気配線板1は、上述の前提発明と同様に、一対のリジッド部50a、50cと、フレックス部50bとが一体化されて構成されるもので、フレックスリジッド基板部2と、光導波路34とを有している。
ここで、フレックスリジッド基板部2は、ベースフィルム10a上に導体回路4及びカバーレイ5が順次形成された共通のフレキシブル基板10を有している。
そして、このフレキシブル基板10の両端部側の領域に一対のリジッド基板部1a、1cが積層形成され、これにより、リジッド基板部1a、1cとフレキシブル基板10とが一体的に構成されている。
そして、このフレキシブル基板10の両端部側の領域に一対のリジッド基板部1a、1cが積層形成され、これにより、リジッド基板部1a、1cとフレキシブル基板10とが一体的に構成されている。
リジッド基板部1a、1cは、フレキシブル基板10の両面側に絶縁層及び導体回路が積層形成された多層配線基板から構成され(例えば、絶縁層6、11及び導体回路9)、その最外層には、導体回路17、18が形成されている。
これら導体回路17、18は、スルーホール部22を介して接続されており、また各スルーホール22部内には、上述の本前提発明と同様の樹脂からなる樹脂組成物23が充填されている。
これら導体回路17、18は、スルーホール部22を介して接続されており、また各スルーホール22部内には、上述の本前提発明と同様の樹脂からなる樹脂組成物23が充填されている。
さらに、リジッド基板部1a、1cの最外層の所定の領域には、ソルダーレジスト層19、20が形成されている。
本実施形態の場合は、リジッド基板部1a、1cの片面側の最外層上の接続端子部17aが露出し、この領域に光学素子実装領域2a、2cが形成されている。
さらに、本発明においては、それぞれのリジッド基板部1a、1c上に光導波路34が固定されている。
本実施形態の場合は、リジッド基板部1a、1cの片面側の最外層上の接続端子部17aが露出し、この領域に光学素子実装領域2a、2cが形成されている。
さらに、本発明においては、それぞれのリジッド基板部1a、1c上に光導波路34が固定されている。
本実施形態の場合は、それぞれのリジッド基板部1a、1cの少なくとも片面側、特に光学素子実装領域2a、2cが設けられた面側のソルダーレジスト19上に、例えば、接着性のプリプレグ21を介在させてプレスを行うことによって光導波路34が接着固定されている。
図10(b)は、本発明の光電気配線板の別の実施の形態を模式的に示す断面図である。ここでは、フレキシブル基板10がリジッド基板部1a、1cのフレキシブル基板側に部分的にプリプレグ6aを介在させて配置されている以外は、図10(a)と同じ構造である。
図10(b)は、本発明の光電気配線板の別の実施の形態を模式的に示す断面図である。ここでは、フレキシブル基板10がリジッド基板部1a、1cのフレキシブル基板側に部分的にプリプレグ6aを介在させて配置されている以外は、図10(a)と同じ構造である。
本発明に用いる光導波路34は、上述の本前提発明と同様の基本構成を有しており、フィルム状の上下クラッド層31、33及びコア層32から構成され可撓性を有している。そして、これにより、フレックス部50bにおいてフレキシブル基板10とともに屈曲するようになっている。
一方、本発明の場合、光導波路34には光路を変換するためのミラー等の手段は設けられておらず、その両端面35(例えば、発光側端面35a、受光側端面35c)から光信号を入射及び出射するように構成されている。
具体的には、光導波路34の両端面35a、35cが、伝送する光の光路に対して略垂直となるように形成されている。
具体的には、光導波路34の両端面35a、35cが、伝送する光の光路に対して略垂直となるように形成されている。
そして、光導波路34のそれぞれの端面35a、35cが、各リジッド部50a、50c上の光学素子実装領域2a、2cに対して対向するように光導波路34の両端部分が各リジッド基板部1a、1c上に配置固定されている。
本発明の場合、特に限定されることはないが、光学素子との間の光の入射及び出***度及び製造の容易さの観点からは、リジッド基板部1a、1cの基板面方向に対して光導波路34の端面35が略垂直となるように、すなわち、リジッド基板部1a、1cの基板面方向に対して平行に光が入射及び出射するように光導波路34を固定することが好ましい。
図11は、本発明の光電気配線板の他の実施形態を模式的に示す断面図である。
本発明においては、図11に示すように、光導波路34の端面35に集光用レンズ37を設けることもできる。この場合、集光用レンズ37は、光導波路34の両端面35a、35cに設けることもでき、また、いずれか一方のみに設けることもできる。
本発明においては、図11に示すように、光導波路34の端面35に集光用レンズ37を設けることもできる。この場合、集光用レンズ37は、光導波路34の両端面35a、35cに設けることもでき、また、いずれか一方のみに設けることもできる。
このような集光用レンズ37としては、上述したマイクロレンズを用いることができる。この場合、マイクロレンズは、光導波路34の端面35に直接配設されていてもよいし、光学接着剤を介して配設されていてもよい。
次に、本発明の光通信用デバイス及び光通信用デバイスの製造方法について説明する。
本明細書中において、光通信用デバイスは、光学素子が実装された光電気配線板がマザーボード、ドーターボード、バックプレーンボード等の別の基板に搭載(実装)された形態をいうこととする。光通信用デバイスと別の基板との実装はどのような方法であってもよく、例えば、半田ボール実装、半田付け、ワイヤーボンディング実装、リードフレーム実装、TAB実装、ソケット実装等が挙げられる。
尚、光通信用デバイスが光電気配線板が別の基板に実装された図、具体的な説明は省略することとする。
本発明の光通信用デバイスは、基板両面に導体回路及び絶縁層が積層形成されたリジッド部と、可撓性のフレックス部と、光学素子と、電気配線が設けられたフレックスリジッド基板部と、光路に対して略垂直な端面を有し、上述のリジッド部上に設けられた光学素子実装領域に対し上述の端面が対向配置され、上述のフレックス部とともに屈曲する上述のリジッド部上に固定された光配線と、備えたことを特徴とする。
本明細書中において、光通信用デバイスは、光学素子が実装された光電気配線板がマザーボード、ドーターボード、バックプレーンボード等の別の基板に搭載(実装)された形態をいうこととする。光通信用デバイスと別の基板との実装はどのような方法であってもよく、例えば、半田ボール実装、半田付け、ワイヤーボンディング実装、リードフレーム実装、TAB実装、ソケット実装等が挙げられる。
尚、光通信用デバイスが光電気配線板が別の基板に実装された図、具体的な説明は省略することとする。
本発明の光通信用デバイスは、基板両面に導体回路及び絶縁層が積層形成されたリジッド部と、可撓性のフレックス部と、光学素子と、電気配線が設けられたフレックスリジッド基板部と、光路に対して略垂直な端面を有し、上述のリジッド部上に設けられた光学素子実装領域に対し上述の端面が対向配置され、上述のフレックス部とともに屈曲する上述のリジッド部上に固定された光配線と、備えたことを特徴とする。
また、本発明の光通信用デバイスは、上述の発明において、光配線の端面に集光用レンズを設けることを特徴とする。
また、本発明の光通信用デバイスは、上述の発明において、光学素子をサブマウント基板に実装するとともに、このサブマウント基板が起立した状態で上述のリジッド部上に実装され、この光学素子の光機能部と上述の光導波路の端面とが光学的に接続されていることを特徴とする。
また、本発明の光通信用デバイスは、上述の発明において、光学素子をサブマウント基板に実装するとともに、このサブマウント基板が起立した状態で上述のリジッド部上に実装され、この光学素子の光機能部と上述の光導波路の端面とが光学的に接続されていることを特徴とする。
このような構成を有する本発明の光通信用デバイスによれば、フレックス部とともに屈曲する光配線がリジッド部上に固定されるとともに、リジッド部には導体回路が形成されているので、上述の本前提発明と同様に、さほど高速伝送を必要とせず電気配線で十分な部分には導体回路を形成する一方で、高速伝送が必要な回線のみを光配線とすることができ、その結果、配線板のサイズを大きくすることなく、処理情報量の大容量化及び情報処理の高速化を図ることができる。
加えて、本発明の光通信用デバイスによれば、光路に対して略垂直な端面を有する光配線がリジッド部上に固定され、その端面がリジッド部上の光学素子実装領域に対して対向配置されているため、光路を変換する手段を用いることなく、光配線の端面と光学素子とを直接光接続することができる。
その結果、主要部分であるフレックスリジッド基板部の構成を簡素化することができるので、これを既存の平面プロセスを用いて形成し、光配線と組み合わせることによって、低コストで光電気配線板の製造することができる。光配線が光導波路である場合は、容易に作製することができ、さらに低コストで製造することができる。
さらに、本発明において、光配線の端面に集光用レンズを設ければ、所望の領域により確実に光信号を伝送することが可能になり、発光素子や受光素子等の光学素子の実装位置精度の要求を緩和することができるので、部品実装時のコストを低下させることができる。
さらにまた、本発明において、光学素子をサブマウント基板に実装するとともに、このサブマウント基板が起立した状態で上述のリジッド部上に実装され、この光学素子の光機能部と上述の光配線の端面とが光学的に接続されている場合には、発光素子や受光素子等の光学素子の実装位置精度の要求を緩和することができるので、部品実装時のコストを低下させることができる。光配線が光導波路である場合は、より容易に実装位置精度を合わせることができる。
図12(a)、(b)は、本発明の光通信用デバイスの一実施形態の構成を示すものである。
図12(a)に示すように、この光通信用デバイス1Aは、上述した光電気配線板1を用いて構成されるもので、以下、対応する部分には共通する符号を付しその詳細な説明を省略する。
図12(a)に示すように、この光通信用デバイス1Aは、上述した光電気配線板1を用いて構成されるもので、以下、対応する部分には共通する符号を付しその詳細な説明を省略する。
本実施形態の光通信用デバイス1Aは、上述した光電気配線板1のリジッド部50a、50c上の光学素子実装領域2a、2cに、それぞれ光学素子が実装されているものである。
本発明の場合、光学素子としては、上述した受光素子や発光素子等の光学素子が挙げられる。
本発明の場合、光学素子としては、上述した受光素子や発光素子等の光学素子が挙げられる。
特に、図12(a)に示す実施形態においては、一方のリジッド部50aの光学素子実装領域2aに、サブマウント基板40に実装された発光素子(例えば、VCSELやPD等)41aが配設されている。
ここでは、サブマウント基板40が起立した状態でリジッド部50a上に搭載され、発光素子41aの光機能部(図示せず)が、光導波路34の端面35aと対向配置されている。そして、これにより、発光素子41aの光機能部と光導波路34の端面35aとが光学的に接続されるようになっている。
ここでは、サブマウント基板40が起立した状態でリジッド部50a上に搭載され、発光素子41aの光機能部(図示せず)が、光導波路34の端面35aと対向配置されている。そして、これにより、発光素子41aの光機能部と光導波路34の端面35aとが光学的に接続されるようになっている。
また、この光学素子実装領域2aには、ワイヤボンディング49によって基板上に実装された第1の電子部品(例えば駆動用ICチップ)43aが、ワイヤボンディング44、42を介して発光素子41aに接続されている。
そして、これら発光素子41a、第1の電子部品43a及び光導波路34の端面35aを含む部分が、伝送光に対して透明な封止樹脂からなる封止部45によって封止されている。
さらに、本実施形態においては、他方のリジッド部50cの光学素子実装領域2cに、サブマウント基板40に実装された受光素子41cが配設されている。
さらに、本実施形態においては、他方のリジッド部50cの光学素子実装領域2cに、サブマウント基板40に実装された受光素子41cが配設されている。
この受光素子41cは、サブマウント基板40が起立した状態でリジッド部50c上に搭載され、受光素子41cの光機能部(図示せず)が、光導波路34の端面35cと対向配置されている。そして、これにより、受光素子41cの光機能部と光導波路34の端面35cとが光学的に接続されるようになっている。
また、この光学素子実装領域2cには、ワイヤボンディング49によって基板上に実装された第2の電子部品(例えば増幅用ICチップ)43cが、ワイヤボンディング44、42を介して受光素子41cに接続されている。
そして、これら受光素子41c、第2の電子部品43c及び光導波路34の端面35cを含む部分が、伝送光に対して透明な封止部45によって封止されている。
そして、これら受光素子41c、第2の電子部品43c及び光導波路34の端面35cを含む部分が、伝送光に対して透明な封止部45によって封止されている。
図12(b)は、本発明の光通信用デバイスの他の実施形態を模式的に示す断面図である。
本発明の光通信用デバイスにおいても、図12(b)に示すように、光導波路34の端面35に集光用レンズ37を設けることができる。この場合、集光用レンズ37は、光導波路34の両端面35a、35cに設けることもでき、また、いずれか一方のみに設けることもできる。
本発明の光通信用デバイスにおいても、図12(b)に示すように、光導波路34の端面35に集光用レンズ37を設けることができる。この場合、集光用レンズ37は、光導波路34の両端面35a、35cに設けることもでき、また、いずれか一方のみに設けることもできる。
このような集光用レンズ37としては、上述したマイクロレンズを用いることができる。この場合、マイクロレンズは、光導波路34の端面35に直接配設されていてもよいし、光学接着剤を介して配設されていてもよい。
図13は、本発明の光通信用デバイスの他の実施形態を模式的に示す断面図である。
この図13に示す実施形態の光通信用デバイス1Bにおいては、一方のリジッド部50aの光学素子実装領域2aに、発光素子(例えば、端面発光素子や導波路型PD等)48aが直接実装されており、その光機能部(図示せず)が、光導波路34の端面35aと対向配置されている。そして、これにより、発光素子48aの光機能部と光導波路34の端面35aとが光学的に接続されるようになっている。
この図13に示す実施形態の光通信用デバイス1Bにおいては、一方のリジッド部50aの光学素子実装領域2aに、発光素子(例えば、端面発光素子や導波路型PD等)48aが直接実装されており、その光機能部(図示せず)が、光導波路34の端面35aと対向配置されている。そして、これにより、発光素子48aの光機能部と光導波路34の端面35aとが光学的に接続されるようになっている。
また、この光学素子実装領域2aには、ワイヤボンディング49によって基板上に実装された第1の電子部品(例えば駆動用ICチップ)43aが、ワイヤボンディング44を介して発光素子48aに接続されている。
さらに、他方のリジッド部50cの光学素子実装領域2cには、受光素子48cが直接実装されており、その光機能部(図示せず)が、光導波路34の端面35cと対向配置されている。そして、これにより、受光素子48cの光機能部と光導波路34の端面35cとが光学的に接続されるようになっている。
また、この光学素子実装領域2cには、ワイヤボンディング49によって基板上に実装された第2の電子部品(例えば増幅用ICチップ)43cが、ワイヤボンディング44を介して受光素子48cに接続されている。
次に、本発明の光電気配線板及び光通信用デバイスの製造方法の例について説明する。
図14〜図19は、本発明の光電気配線板の製造方法の例を示す工程図である。
図14〜図19は、本発明の光電気配線板の製造方法の例を示す工程図である。
ここでは、図14(a)に示すように、可撓性を有するベースフィルム10aの一方の面に銅箔3がラミネートされているフレキシブル基板を用意する。
このベースフィルム10aとしては、上述の本前提発明と同様のものを用いることができ、例えば、エポキシ樹脂基板や、ビスマレイミドートリアジン(BT)樹脂からなる基板を用いることができる。
このベースフィルム10aとしては、上述の本前提発明と同様のものを用いることができ、例えば、エポキシ樹脂基板や、ビスマレイミドートリアジン(BT)樹脂からなる基板を用いることができる。
また、ベースフィルム10aとして、液晶ポリマーからなるものを用いることもできる。液晶ポリマーからなるフィルムは、高強度、低膨張率で、高速電気伝送に適している。
そして、公知のフォトリソグラフィ法を用い図示しないレジストを形成してエッチング処理を施すことにより、図14(b)に示すように、ベースフィルム10aの片面上に導体回路4を形成する。
そして、公知のフォトリソグラフィ法を用い図示しないレジストを形成してエッチング処理を施すことにより、図14(b)に示すように、ベースフィルム10aの片面上に導体回路4を形成する。
次に、図14(c)に示すように、この基板の導体回路4側の面上に、保護用のカバーレイ5を全面的に貼付し、目的とするフレキシブル基板10を得る。
また、図15(a)に示すように、プリプレグ6の片面に銅箔7がラミネートされている銅箔付き接着フィルムに対しルーター加工を行うことにより、上述のリジッド部50a、50cの大きさに対応するリジッド基板8を、それぞれ用意する。
そして、図15(b)に示すように、各リジッド基板8を、上述のフレキシブル基板10のベースフィルム10aと対向させ、例えばアライメントマークを用いた位置合わせを行い、加熱および加圧によるプレスを行いこれらを一体化させる。
この場合、所定の箇所にピンラミネーション方式またはマスラミネーション方式で位置合わせを行いながら積層し、これらをプレスすることにより一体化させる。なお、ピンラミネーション方式で積層する場合には、予め各部材にガイド穴を設けておく。
そして、各リジッド基板8の銅箔7に対して図示しないレジストを形成してエッチング処理を施すことにより、図15(c)に示すように、リジッド基板8上に導体回路9を形成する。
そして、各リジッド基板8の銅箔7に対して図示しないレジストを形成してエッチング処理を施すことにより、図15(c)に示すように、リジッド基板8上に導体回路9を形成する。
一方、図16(a)に示すように、プリプレグ11の片面に銅箔12がラミネートされている銅箔付き接着フィルムと、プリプレグ14の片面に銅箔15がラミネートされている銅箔付き接着フィルムを用意し、これらに対しルーター加工を行うことにより、上述のリジッド部50a、50cの大きさに対応するリジッド基板13、16を、それぞれ用意する。
そして、図16(b)に示すように、各リジッド基板13、16を、上述のフレキシブル基板10のカバーレイ5と、リジッド基板8とに両側から対向させ、それぞれ位置合わせを行い、プレスによってこれらを一体化させる。
次に、図16(c)に示すように、リジッド基板部1a、1c全体を貫通するスルーホール部22を形成する。
この場合、例えばドリル加工によってリジッド基板部1a、1c全体を貫通する貫通孔(図示せず)を形成し、この貫通孔の壁面に対し、例えば過マンガン酸溶液による処理や、プラズマ処理、コロナ処理等によるデスミア処理を行う。
その後、この貫通孔の内壁に対して無電解銅めっき及び電解銅めっきを行い、導体層を形成する。
この場合、例えばドリル加工によってリジッド基板部1a、1c全体を貫通する貫通孔(図示せず)を形成し、この貫通孔の壁面に対し、例えば過マンガン酸溶液による処理や、プラズマ処理、コロナ処理等によるデスミア処理を行う。
その後、この貫通孔の内壁に対して無電解銅めっき及び電解銅めっきを行い、導体層を形成する。
さらに、所定の黒化処理液を用いてスルーホール内壁の黒化処理を行った後、スルーホール内に上述した樹脂組成物23を充填し、さらに、リジッド基板部1a、1cの最外層の銅箔12、15の研磨を行う。
その後、リジッド基板部1a、1cの最外層の銅箔12、15に対し、図示しないレジストを形成してエッチング処理を施すことにより、図17(a)に示すように、リジッド基板部1a、1cの最外層上に、それぞれ導体回路17、18を形成する。
その後、リジッド基板部1a、1cの最外層の銅箔12、15に対し、図示しないレジストを形成してエッチング処理を施すことにより、図17(a)に示すように、リジッド基板部1a、1cの最外層上に、それぞれ導体回路17、18を形成する。
さらに、図17(b)に示すように、リジッド基板部1a、1cの最外層の所定の領域にソルダーレジスト層19、20を形成する。
なお、ソルダーレジスト層19、20は、未硬化のソルダーレジスト組成物を塗布した後、硬化処理を施し、又は同様のソルダーレジスト組成物からなるフィルムを圧着し、さらに必要に応じて硬化処理を施したりすることにより形成することができる。
なお、ソルダーレジスト層19、20は、未硬化のソルダーレジスト組成物を塗布した後、硬化処理を施し、又は同様のソルダーレジスト組成物からなるフィルムを圧着し、さらに必要に応じて硬化処理を施したりすることにより形成することができる。
そして、このような処理により、リジッド基板部1a、1cの片面側の最外層上の接続端子部17aが露出する。これにより、この領域に光学素子実装領域2a、2cが形成されたフレックスリジッド基板部2を得る。
一方、本発明においては、通常の方法によって光導波路を形成することができる。
すなわち、ガラス基板等のベース基材上に以下の方法により光導波路を形成しておき、例えば3%フッ酸水溶液等に浸漬して、光導波路を剥離することにより、光導波路フィルムを形成することができる。
すなわち、ガラス基板等のベース基材上に以下の方法により光導波路を形成しておき、例えば3%フッ酸水溶液等に浸漬して、光導波路を剥離することにより、光導波路フィルムを形成することができる。
具体的には、反応性イオンエッチングを用いた方法、露光現像法、金型形成法、レジスト形成法、これらを組み合わせた方法等を用いることができる。
反応性イオン干ツチングを用いた方法は、寸法信頼性に優れた光導波路を形成することができ、再現性にも優れている。
露光現像法は、工程数が少ないため、光導波路を量産する際に好適に用いることができ、また、加熱工程が少ないため、光導波路に応力が発生しにくい。
金型形成法は、光導波路を量産する際に好適に用いることができ、寸法信頼性に優れた光導波路を形成することができ、再現性にも優れている。
レジスト形成法は、光導波路を量産する際に好適に用いることができ、寸法信頼性に優れた光導波路を形成することができる。また、この方法は、再現性にも優れている。
反応性イオン干ツチングを用いた方法は、寸法信頼性に優れた光導波路を形成することができ、再現性にも優れている。
露光現像法は、工程数が少ないため、光導波路を量産する際に好適に用いることができ、また、加熱工程が少ないため、光導波路に応力が発生しにくい。
金型形成法は、光導波路を量産する際に好適に用いることができ、寸法信頼性に優れた光導波路を形成することができ、再現性にも優れている。
レジスト形成法は、光導波路を量産する際に好適に用いることができ、寸法信頼性に優れた光導波路を形成することができる。また、この方法は、再現性にも優れている。
また、例えば、クラッド用樹脂組成物のみを用意し、フェムト秒レーザ等の単パルスレーザや露光により、クラッド用樹脂組成物の屈折率を変化させてコアを形成するフォトブリーチング法により光導波路を形成してもよい。
図18(a)〜(d)は、本発明における光導波路の製造工程の一例を示すものである。
ここでは、まず、図18(a)に示すように、剥離可能なベース基材30上に下クラッド層31用のドライフィルムを設け、図18(b)に示すように、このフィルム上に、コア層32用のドライフィルム32をラミネートする。
さらに、図18(c)に示すように、このフィルム上に、上クラッド層33用のドライフィルムをラミネートする。
ここでは、まず、図18(a)に示すように、剥離可能なベース基材30上に下クラッド層31用のドライフィルムを設け、図18(b)に示すように、このフィルム上に、コア層32用のドライフィルム32をラミネートする。
さらに、図18(c)に示すように、このフィルム上に、上クラッド層33用のドライフィルムをラミネートする。
このようにして形成した光導波路に対し、ルーター加工を行うことにより、図18(d)に示すように、所定の長さの光導波路34を得る。この光導波路34は、その両端部に、光路に対して略垂直な端面35(35a、35c)が形成されている。
その後、図19(a)に示すように、ルーター加工によって所定の大きさに形成したプリプレグ21を用意し、図19(b)に示すように、各リジッド基板部1a、1cのソルダーレジスト層19上に、プリプレグ21とともに上述の光導波路34を、それぞれ位置合わせを行い、プレスによってこれらを一体化させる。
これにより、目的とする光電気配線板1を得る。
これにより、目的とする光電気配線板1を得る。
図20(a)〜(b)は、本発明の光通信用デバイスの製造工程の一例を示す工程図である。
本発明の光通信用デバイスは、上述した光電気配線板1のリジッド部50a、50c上の光学素子実装領域2a、2cに、それぞれ光学素子を実装することにより得られるものである。
本発明の光通信用デバイスは、上述した光電気配線板1のリジッド部50a、50c上の光学素子実装領域2a、2cに、それぞれ光学素子を実装することにより得られるものである。
例えば、図20(a)に示す実施形態を例にとると、一方のリジッド部基板部1aの光学素子実装領域2aに、発光素子41aが配設されたサブマウント基板40を、起立した状態でリジッド部50a上に搭載し、発光素子41aの光機能部が、光導波路34の端面35aと対向配置するようにする。
また、この光学素子実装領域2aに、第1の電子部品43aを搭載する。そして、この第1の電子部品43aをワイヤボンディング49によって接続端子部17aに接続するとともに、ワイヤボンディング44、42を介して発光素子41aに接続する。
また、他方のリジッド部50cの光学素子実装領域2cに、受光素子41cが配設されたサブマウント基板40を、起立した状態でリジッド基板部1c上に搭載し、受光素子41cの光機能部が、光導波路34の端面35cと対向配置するようにする。
さらに、この光学素子実装領域2cに、第2の電子部品43cを搭載する。そして、この第2の電子部品43cをワイヤボンディング49によって接続端子部17cに接続するとともに、ワイヤボンディング44、42を介して受光素子41cに接続する。
その後、図20(b)に示すように、発光素子41a、第1の電子部品43a及び光導波路34の端面35aを含む部分を、伝送光に対して透明な封止樹脂(封止部45)によって封止するとともに、受光素子41c、第2の電子部品43c及び光導波路34の端面35cを含む部分を、同様に伝送光に対して透明な封止樹脂(封止部45)によって封止する。
これにより、目的とする光通信用デバイス1Aを得る。
これにより、目的とする光通信用デバイス1Aを得る。
図21は、本発明の光通信用デバイスのさらに他の実施形態の要部を示す拡大断面図である。
図21に示すように、本実施形態においては、光導波路34の端面35と光学素子41の光機能部46との間に結合用光導波路47が設けられ、この結合用光導波路47を介して光導波路34と光学素子41が光学的に接続されている。
図21に示すように、本実施形態においては、光導波路34の端面35と光学素子41の光機能部46との間に結合用光導波路47が設けられ、この結合用光導波路47を介して光導波路34と光学素子41が光学的に接続されている。
ここでは、結合用光導波路47はコア層となり、封止部45がクラッド層の役目をすることになる。そのため結合用光導波路47の屈折率は、封止部45の屈折率よりも大きい方が望ましい。かかる構成によれば、光伝送時にコア層内に光を閉じ込めて封止樹脂側に光がもれないようにでき、光伝播損失を低くすることができるからである。
この結合用光導波路47は、光導波路34のコア層32の端面35と光学素子41の光機能部46に密着して設けられた光導波路で、例えば、特開平2003−14972号公報に記載された方法によって得られる自己形成導波路を用いることができる。
この結合用光導波路47は、光導波路34のコア層32の端面35と光学素子41の光機能部46に密着して設けられた光導波路で、例えば、特開平2003−14972号公報に記載された方法によって得られる自己形成導波路を用いることができる。
この自己形成光導波路の形成原理は、光配線(または発光素子)の光出射部先端を包むように感光性樹脂を配置し、この光配線(または発光素子)を介して感光性樹脂に光を照射することにより、光の経路に応じたコア層を形成し、光導波路とするものである。
本発明の場合、この結合用光導波路は、光学素子等及び光導波路の樹脂封止を行う際に、この自己形成法により形成することができる。
具体的には、例えば、封止用樹脂中に、自己コア形成用感光性樹脂を混合し、樹脂封止の際に光導波路(光配線)のコア端面と光学素子の光機能部との間の樹脂に光を照射することによって結合用光導波路を形成する。
このような自己コア形成用樹脂としては、例えば、硬化後にその屈折率が硬化前より上昇して封止用樹脂より大きくなり、かつ、封止用樹脂より強度の小さい光で重合可能な感光性樹脂を用いることができる。
具体的には、例えば、封止用樹脂中に、自己コア形成用感光性樹脂を混合し、樹脂封止の際に光導波路(光配線)のコア端面と光学素子の光機能部との間の樹脂に光を照射することによって結合用光導波路を形成する。
このような自己コア形成用樹脂としては、例えば、硬化後にその屈折率が硬化前より上昇して封止用樹脂より大きくなり、かつ、封止用樹脂より強度の小さい光で重合可能な感光性樹脂を用いることができる。
このように、重合反応が進行する光の強度が異なる2種類の感光性樹脂を含む感光性組成物を用いて光導波路を形成する場合、自己コア形成用樹脂および封止用樹脂としては、例えば、互いに異なる重合反応機構を経て重合反応が進行する樹脂を選択することができる。
すなわち、アクリル系樹脂に代表されるようなラジカルによる逐次重合反応によって重合が進むラジカル重合系の感光性樹脂と、エポキシ系樹脂に代表されるようなイオン対を介して重合が進むカチオン重合系の感光性樹脂とを選択することができる。これらを選択した場合、ラジカル重合系の感光性樹脂の方が、カチオン重合系の感光性樹脂よりも重合反応が急速に進行するため、弱い光によってアクリル系樹脂だけが選択的に重合することになる。
図22(a)〜(b)は、本発明において結合用光導波路を形成する場所の例を示す断面図である。
上述した結合用光導波路は、発光側及び受光側の両方に設けることができ、また、発光側及び受光側のいずれか一方にのみ設けることもできる。光信号の伝播損失を最小限にする観点からは、発光側及び受光側の両方に結合用光導波路を設けることが好ましい。発光側及び受光側のいずれか一方にのみ設ける場合には、光信号の伝播損失をより小さくする観点から、受光側に設けることが好ましい。
上述した結合用光導波路は、発光側及び受光側の両方に設けることができ、また、発光側及び受光側のいずれか一方にのみ設けることもできる。光信号の伝播損失を最小限にする観点からは、発光側及び受光側の両方に結合用光導波路を設けることが好ましい。発光側及び受光側のいずれか一方にのみ設ける場合には、光信号の伝播損失をより小さくする観点から、受光側に設けることが好ましい。
図22(a)に示す例では、光学素子実装領域のうち光導波路34の発光側端面35aと発光素子41aの間、及び光導波路34の受光側端面35cと受光素子41cの間にそれぞれ結合用光導波路47a、47cが設けられている。
図22(b)に示す例では、光導波路34の受光側端面35cと受光素子41cの受光部46cの間にのみ結合用光導波路47cが設けられている。
図22(b)に示す例では、光導波路34の受光側端面35cと受光素子41cの受光部46cの間にのみ結合用光導波路47cが設けられている。
図23(a)〜(c)は、本発明における結合用光導波路の形成方法の例を模式的に示す説明図である。
図23(a)に示すように、本例では、自己コア形成用樹脂を混合させた封止樹脂45aを配した状態で、光導波路34の端面35と光学素子41の光機能部46との間の樹脂に光を照射する。
図23(a)に示すように、本例では、自己コア形成用樹脂を混合させた封止樹脂45aを配した状態で、光導波路34の端面35と光学素子41の光機能部46との間の樹脂に光を照射する。
この場合、例えば、UV光源61からの光を光ファイバー60及び光導波路34を介して光学素子41の光機能部46に照射する。
その際、照射する光としては弱い光、すなわち、自己コア形成用樹脂の重合は可能であるが封止用樹脂の重合は実質的に不可能な強度の光を照射する。
その際、照射する光としては弱い光、すなわち、自己コア形成用樹脂の重合は可能であるが封止用樹脂の重合は実質的に不可能な強度の光を照射する。
その結果、感光性組成物のうち感光性がより高い自己コア形成用樹脂だけが選択的に重合を開始する。そして、自己コア形成用樹脂および封止用樹脂を含む感光性組成物のうち、自己コア形成用樹脂だけが重合を始めると、未硬化の封止用樹脂は、流動性を保っているため、硬化していく自己コア形成用樹脂から排除されていく。
また、この自己形成によるコア層の光屈折率は未硬化の封止用樹脂の光屈折率よりも大きいため、光導波路34を介して照射した光は形成されたコア層に閉じ込められつつ、その先端に集中的に照射される。
その結果、光導波路34の端面35から照射された光によって、光の経路に応じて自己コア形成用樹脂が優先的に硬化し、図23(b)に示すように、その光の経路に応じた自己コア層36が形成され、その周囲を未硬化の感光性組成物(封止用樹脂および未硬化の自己コア形成用樹脂)が包囲した状態となる。
そして、この自己コア層36が成長することにより、図23(c)に示すように、光導波路34の端面35と光学素子41の光機能部46との間に結合用光導波路47が形成される。
その結果、光導波路34の端面35から照射された光によって、光の経路に応じて自己コア形成用樹脂が優先的に硬化し、図23(b)に示すように、その光の経路に応じた自己コア層36が形成され、その周囲を未硬化の感光性組成物(封止用樹脂および未硬化の自己コア形成用樹脂)が包囲した状態となる。
そして、この自己コア層36が成長することにより、図23(c)に示すように、光導波路34の端面35と光学素子41の光機能部46との間に結合用光導波路47が形成される。
その後、例えば、図示しない光源からの光を未硬化の封止樹脂45a全体に照射し、光源の出力を上げて封止用樹脂を重合させることが可能な強度の光を照射する。その結果、封止用樹脂および未硬化の自己コア形成用樹脂が硬化し、光学素子41、結合用光導波路47及び光導波路34の先端部を包囲する封止部45を形成することができる。
一方、本発明では、自己形成用樹脂として、硬化後にその屈折率が硬化前より上昇して封止用樹脂より大きくなり、かつ、封止用樹脂とは異なる波長の光を照射することにより重合可能な感光性樹脂を用いることもできる。
この場合には、例えば、UV光源61からの光を光ファイバー60及び光導波路34(光配線)を介して光学素子41の光機能部46に照射して光導波路34のコア層32の端面35と光学素子41の光機能部46との間に結合用光導波路47を形成した後、照射する光の波長を変えて未硬化の封止樹脂45a全体に光を照射することにより、光学素子41、結合用光導波路47及び光導波路34の先端部を包囲する未硬化の封止樹脂を硬化させることにより封止部45を形成する。
この場合には、例えば、UV光源61からの光を光ファイバー60及び光導波路34(光配線)を介して光学素子41の光機能部46に照射して光導波路34のコア層32の端面35と光学素子41の光機能部46との間に結合用光導波路47を形成した後、照射する光の波長を変えて未硬化の封止樹脂45a全体に光を照射することにより、光学素子41、結合用光導波路47及び光導波路34の先端部を包囲する未硬化の封止樹脂を硬化させることにより封止部45を形成する。
本発明では、このような形成方法を用いることにより、光学素子との接続性に優れるとともに、系全体が固体化して安定性に優れる光導波路を形成することができる。
なお、本発明の場合、封止用樹脂に混合させる自己コア形成用樹脂の混合比は、特に限定されないものである。
なお、本発明の場合、封止用樹脂に混合させる自己コア形成用樹脂の混合比は、特に限定されないものである。
一方、本発明の場合、上述の結合用光導波路を自己形成した後、その周囲の未硬化の感光性組成物等を除去し、さらに、硬化後の屈折率が自己コア層より小さい封止用樹脂によって光学素子、結合用光導波路及び光導波路の先端部を覆い、封止樹脂全体に光を照射又は加熱することにより未硬化の樹脂を硬化させて封止部を形成することも可能である。
ただし、結合用光導波路の自己形成後の取り扱いの容易さの観点からは、上述したように屈折率の異なる自己コア形成用樹脂を封止用樹脂に混合させる方法を採用することが好ましい。
なお、上述した自己コア形成用樹脂中には、さらに、樹脂粒子、無機粒子、金属粒子等の粒子が含まれていてもよい。このような粒子を含む感光性組成物等を用いて光導波路を形成することにより、光配線と光導波路との間で熱膨張係数の整合をはかることができる。
なお、自己コア形成用樹脂中に粒子を含有させた場合の作用効果については、上記本発明等の光導波路に関して粒子含有の作用効果の説明を既に行っているので、ここでは詳細な説明を省略する。
なお、上述した自己コア形成用樹脂中には、さらに、樹脂粒子、無機粒子、金属粒子等の粒子が含まれていてもよい。このような粒子を含む感光性組成物等を用いて光導波路を形成することにより、光配線と光導波路との間で熱膨張係数の整合をはかることができる。
なお、自己コア形成用樹脂中に粒子を含有させた場合の作用効果については、上記本発明等の光導波路に関して粒子含有の作用効果の説明を既に行っているので、ここでは詳細な説明を省略する。
このような樹脂粒子としては、例えば、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、感光性樹脂、熱硬化性樹脂の一部が感光性化された樹脂、熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂との樹脂複合体、感光性樹脂と熱可塑性樹脂との複合体等からなるものが挙げられる。
具体的には、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ビスマレイミド樹脂、ポリフェニレン樹脂、ポリオレフィン樹脂、フッ素樹脂等の熱硬化性樹脂;これらの熱硬化性樹脂の熱硬化基(例えば、エポキシ樹脂におけるエポキシ基)にメタクリル酸やアクリル酸等を反応させ、アクリル基を付与した樹脂;フェノキシ樹脂、ポリエーテルスルフォン(PES)、ポリスルフォン(PSF)、ポリフェニレンスルホン(PPS)、ポリフェニレンサルファイド(PPES)、ポリフェニルエーテル(PPE)、ポリエーテルイミド(PI)等の熱可塑性樹脂;アクリル樹脂等の感光性樹脂等からなるものが挙げられる。 また、これら熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂との樹脂複合体や、上述のアクリル基を付与した樹脂や上述の感光性樹脂と上述の熱可塑性樹脂との樹脂複合体からなるものを用いることもできる。また、上述の樹脂粒子としては、ゴムからなる樹脂粒子を用いることもできる。
また、上述の無機粒子としては、例えば、アルミナ、水酸化アルミニウム等のアルミニウム化合物、炭酸カルシウム、水酸化カルシウム等のカルシウム化合物、炭酸カリウム等のカリウム化合物、マグネシア、ドロマイト、塩基性炭酸マグネシウム等のマグネシウム化合物、シリカ、ゼオライト等のケイ素化合物等からなるものが挙げられる。また、上述の無機粒子として、リンやリン化合物からなるものを用いることもできる。
上述の金属粒子としては、例えば、金、銀、銅、パラジウム、ニッケル、白金、鉄、亜鉛、鉛、アルミニウム、マグネシウム、カルシウム等からなるものが挙げられる。これらの樹脂粒子、無機粒子および金属粒子は、単独で用いても良いし、2種以上併用してもよい。
また、上述の粒子の形状は特に限定されず、例えば、球状、楕円球状、破砕状、多面体状等が挙げられる。これらのなかでは、球状、または、楕円球状が望ましい。球状や楕円球状の粒子には角がないため、光導波路にクラック等が発生しにくいからである。
また、上述の粒子の粒径は、通信波長より短いことが望ましい。粒径が通信波長より長いと光信号の伝送を阻害することがあるからである。なお、本明細書において、粒子の粒径とは、粒子の一番長い部分の長さをいう。
上述の感光性組成物等に粒子が含まれる場合、その配合量は、硬化後の配合量で10〜80重量%であることが望ましく、20〜70重量%であることがより望ましい。粒子の配合量が10重量%未満であると、粒子を配合させる効果があまり得られないことがあり、一方、粒子の配合量が80重量%を超えると、光信号の伝送が阻害されることがあるからである。
また、上述の感光性組成物等は、上述したように、光を照射することにより硬化し、特定の範囲の光屈折率を有するコア層となる。従って、本発明の形成方法では、コア層が上述の範囲の光屈折率となる感光性組成物等を選択して使用すればよいが、上述の範囲外の光屈折率となる感光性組成物等であっても、その光屈折率を調整することにより使用することができる。また、ここで、感光性組成物等の光屈折率を調整する場合、硬化前後のコア層の光屈折率が上述の範囲になるように調整することが望ましい。
ところで、上述の例では、光導波路側から自己コア形成用樹脂に光を照射するようにしたが、発光素子として、例えば、UV VCSEL又はUV LED(出射波長λ=365nm)を用いた場合には、発光素子側から自己コア形成用樹脂に光を照射することによって結合用光導波路を自己形成することもでき、また、発光素子及び光導波路の両方側から自己コア形成用樹脂に光を照射することによって結合用光導波路を自己形成することもできる。
図24(a)〜(c)は、本発明における結合用光導波路の形成方法の他の例を模式的に示す説明図であり、発光素子及び光導波路の両方側から光を照射する場合を示すものである。
図24(a)〜(c)に示すように、この場合は、発光素子41aから光導波路34に対して光を照射するとともにUV光源61からの光を光ファイバー60及び光導波路34を介して発光素子41aの発光部46aに向って照射することにより、光導波路34の発光側端面35aと発光素子41aの発光部46aとの間に自己コア層36を成長させて結合用光導波路47を形成する。
その後、所定の光を未硬化の封止樹脂45a全体に光を照射することにより、光学素子、コア層及び光導波路34の先端部を包囲する未硬化の樹脂を硬化させて封止部45を形成する。
その後、所定の光を未硬化の封止樹脂45a全体に光を照射することにより、光学素子、コア層及び光導波路34の先端部を包囲する未硬化の樹脂を硬化させて封止部45を形成する。
このように、自己コア形成用樹脂に対し、発光素子及び光導波路の両方側から光を照射するようにすれば、発光素子及び光導波路の光軸が多少ずれている場合であっても確実に自己コア層を形成することができるので、発光素子及び光導波路の位置精度の要求を緩和することができるという利点がある。
図25(a)〜(c)は、本発明における結合用光導波路の形成方法の他の例を模式的に示す説明図であり、発光素子及び光導波路の両方側から光を照射して発光側及び受光側の両方に結合用光導波路を形成する場合を示すものである。
この場合は、まず、発光素子41aから光導波路34に光を照射するとともにUV光源61からの光を光ファイバー60及び光導波路34を介して発光素子41aの発光部46aに照射することにより、光導波路34の発光側端面35aと発光素子41aの発光部46aとの間に結合用光導波路47を形成し、その後、未硬化の樹脂を硬化させて封止部45を形成する。
次に、受光素子41cを実装し、発光素子41aから光導波路34を介して受光素子41cの受光部46cに光を照射することにより、光導波路34の受光側端面35cと受光素子41cの受光部46cとの間に結合用光導波路47を形成し、その後、未硬化の樹脂を硬化させて受光側の封止部45を形成する。
図26(a)〜(c)は、本発明における結合用光導波路の形成方法の他の例を模式的に示す説明図であり、発光素子のみから光を照射して発光側及び受光側の両方に結合用光導波路を形成する場合を示すものである。
この場合は、まず、発光素子41aから光導波路34に対して光を照射することにより、光導波路34の発光側端面35aと発光素子41aの発光部46aとの間に結合用光導波路47を形成し、その後、未硬化の樹脂を硬化させて封止部45を形成する。
次に、受光素子41cを実装し、発光素子41aから光導波路34を介して受光素子41cの受光部46cに光を照射することにより、光導波路34の受光側端面35cと受光素子41cの受光部46cとの間に結合用光導波路47を形成し、その後、未硬化の樹脂を硬化させて受光側の封止部45を形成する。
図27(a)〜(b)は、本発明における結合用光導波路の形成方法の他の例を模式的に示す説明図であり、発光素子及び光導波路の両方側から光を照射して発光側にのみ結合用光導波路を形成する場合を示すものである。
この場合は、発光素子41aから光導波路34に光を照射するとともにUV光源61からの光を光ファイバー60及び光導波路34を介して発光素子41aの発光部46aに照射することにより、光導波路34の発光側端面35aと発光素子41aの発光部46aとの間に結合用光導波路47を形成し、その後、未硬化の樹脂を硬化させて封止部45を形成する。
次に、受光素子41cを実装して樹脂封止を行うことにより受光側の封止部45を形成する。
次に、受光素子41cを実装して樹脂封止を行うことにより受光側の封止部45を形成する。
図28(a)〜(b)は、本発明における結合用光導波路の形成方法の他の例を模式的に示す説明図であり、発光素子のみから光を照射して発光側にのみ結合用光導波路を形成する場合を示すものである。
この場合は、発光素子41aから光導波路34に光を照射することにより、光導波路34の発光側端面35aと発光素子41aの発光部46aとの間に結合用光導波路47を形成し、その後、未硬化の樹脂を硬化させて封止部45を形成する。
次に、受光素子41cを実装して樹脂封止を行うことにより受光側の封止部45を形成する。
次に、受光素子41cを実装して樹脂封止を行うことにより受光側の封止部45を形成する。
図29(a)〜(b)及び図30(a)〜(b)は、本発明における結合用光導波路の形成方法の他の例を模式的に示す説明図であり、上述したUV VCSEL又はUV LED以外の任意の発光素子を用いて結合用光導波路を形成する場合に適用されるものである。
ここで、図29(a)〜(b)に示す例では、まず、UV光源61からの光を光ファイバー60及び光導波路34を介して発光素子41aの発光部46aに照射することにより、光導波路34の発光側端面35aと発光素子41aの発光部46aとの間に結合用光導波路47を形成し、その後、未硬化の樹脂を硬化させて封止部45を形成する。
次に、受光素子41cを実装して樹脂封止を行うことにより受光側の封止部45を形成する。
次に、受光素子41cを実装して樹脂封止を行うことにより受光側の封止部45を形成する。
一方、図30(a)〜(b)に示す例では、まず、UV光源61からの光を光ファイバー60及び光導波路34を介して受光素子41cの受光部46cに照射することにより、光導波路34の受光側端面35cと受光素子41cの受光部46cとの間に結合用光導波路47を形成し、その後、未硬化の樹脂を硬化させて封止部45を形成する。
次に、発光素子41aを実装して樹脂封止を行うことにより発光側の封止部45を形成する。
次に、発光素子41aを実装して樹脂封止を行うことにより発光側の封止部45を形成する。
なお、上述の実施形態では、光導波路を例にとって説明したが、本発明はこれに限られず、光導波路に代えて光ファイバシートが形成されたものを用いることもできる。
また、リジッド部の層数は限定されず、さらに、いずれの層において、フレックス部と一体化していてもよい。
また、リジッド部の層数は限定されず、さらに、いずれの層において、フレックス部と一体化していてもよい。
Claims (29)
- 基板両面に導体回路及び絶縁層が積層形成されたリジッド部と、
光配線からなる可撓性のフレックス部と、
電気配線が設けられたフレックスリジッド基板部と、
前記光配線に対して略垂直な端面を有し、前記リジッド部上に設けられた光学素子実装領域に対し前記端面が対向配置され、前記フレックス部の一部が前記リジッド部上に固定された光配線と、
を備えた光電気配線板。 - 前記光配線は、光導波路、又は光ファイバーシートである請求項1に記載の光電気配線板。
- 前記光導波路は、ポリマー材料からなる有機系光導波路である請求項2に記載の光電気配線板。
- 前記光配線の端面に集光用レンズを設ける請求項1〜3のいずれかに記載の光電気配線板。
- 前記光配線に対応配置されるように、前記リジッド基板部上に起立した状態でサブマウント基板が搭載されている請求項1〜4のいずれかに記載の光電気配線板。
- 基板両面に導体回路及び絶縁層が積層形成されたリジッド部と、
光配線からなる可撓性のフレックス部と、
電気配線が設けられたフレックスリジッド基板部と、
光学素子と、
前記光配線に対して略垂直な端面を有し、前記リジッド部上に設けられた前記光学素子の光機能部に対し前記端面が対向配置され、前記フレックス部の一部が前記リジッド部上に固定された光配線と、
を備えた光通信用デバイス。 - 前記光配線は、光導波路、又は光ファイバーシートである請求項6に記載の光通信用デバイス。
- 前記光導波路は、ポリマー材料からなる有機系光導波路である請求項7に記載の光通信用デバイス。
- 前記光配線の端面に集光用レンズを設ける請求項6〜8のいずれかに記載の光通信用デバイス。
- 前記光学素子をサブマウント基板に実装するとともに、該サブマウント基板が起立した状態で前記リジッド部上に実装され、当該光学素子の光機能部と前記光配線の端面とが光学的に接続されている請求項6〜9のいずれかに記載の光通信用デバイス。
- 前記光学素子が前記リジッド部上に直接実装されており、少なくとも受光側に当該光学素子の光機能部と前記光配線の端面とが光学的に接続されている請求項6〜9のいずれかに記載の光通信用デバイス。
- 前記光配線の端面を含む部分、及び、前記光学素子又は前記光学素子と前記サブマウント基板が透明な樹脂で封止されている請求項10又は11に記載の光通信用デバイス。
- 前記光学素子の光機能部と前記光配線の端面とが光学的に接続されている部分は、結合用光導波路である請求項10又は11に記載の光通信用デバイス。
- 前記結合用導波路はコアからなり、当該コアの屈折率は前記封止樹脂の屈折率より大きい請求項13に記載の光通信用デバイス。
- 前記結合用導波路は、樹脂粒子、無機粒子、又は金属粒子が含まれている請求項13又は14に記載の光通信用デバイス。
- 前記粒子の粒径は、通信波長よりも小さい請求項17記載の光通信用デバイス。
- 請求項6に記載の光通信用デバイスを製造する光通信用デバイスの製造方法であって、
前記リジッド部に光配線からなる可撓性のフレックス部の一部を接着剤で固定する工程と、前記リジッド基板部に前記光学素子又は前記光学素子が実装されたサブマウント基板を実装する工程を含み、
前記光配線が当該光配線に対して略垂直な端面を有し、前記リジッド基板上に設けられた前記光学素子の光機能部に対し前記端面が対向配置されている光通信用デバイスの製造方法。 - 前記光配線は、光導波路、又は光ファイバーシートである請求項17に記載の光通信用デバイスの製造方法。
- 前記光導波路は、ポリマー材料からなる有機系光導波路である請求項18に記載の光通信用デバイスの製造方法。
- 前記光配線の端面に集光用レンズを設ける工程をさらに含む請求項18に記載の光通信用デバイスの製造方法。
- 光通信の少なくとも受光側に、前記光学素子の光機能部と前記光配線の端面とを光学的に接続する工程をさらに含む請求項17に記載の光通信用デバイスの製造方法。
- 前記光学素子の光機能部と前記光配線の端面とを光学的に接続する工程をさらに有し、当該光学的に接続するための部分は、結合用光導波路である請求項21に記載の光通信用デバイスの製造方法。
- 前記光配線の端面を含む部分、前記光学素子又は前記光学素子と前記サブマウント基板、及び前記結合用光導波路を透明な樹脂で封止する工程を含む請求項17に記載の光通信用デバイスの製造方法。
- 前記結合用導波路はコアからなり、当該コアの屈折率は前記封止樹脂の屈折率より大きい請求項22に記載の光通信用デバイスの製造方法。
- 前記結合用導波路は、自己形成法により形成する工程を有する請求項22〜24のいずれかに記載の光通信用デバイスの製造方法。
- 前記結合用導波路は、自己形成用光感光性樹脂を混合した樹脂を用い、樹脂封止の際に光配線のコア端面と光学素子の光機能部との間の当該樹脂に光を照射することにより形成する請求項25に記載の光通信用デバイスの製造方法。
- 前記結合用導波路を形成後、未硬化の樹脂全体に光を照射し、未硬化の樹脂を重合させ封止を行う工程をさらに含む請求項26に記載の光通信用デバイスの製造方法。
- 前記結合用導波路を形成後、未硬化の樹脂を除去し、屈折率が前記結合導波路より小さい封止樹脂により覆い、封止樹脂全体に光を照射、又は加熱して封止樹脂を硬化させる工程をさらに含む請求項26に記載の光通信用デバイスの製造方法。
- 硬化後にその屈折率が硬化前より上昇して封止樹脂より大きくなり、かつ、封止樹脂とは異なる波長の光を照射することにより重合する感光性樹脂を用い、光配線を介して光学素子の機能部に照射して、光配線と光機能部の間に光導波を形成した後、照射する光の波長を変えて未硬化の封止樹脂全体に光を照射し、未硬化の封止樹脂を硬化させる請求項25に記載の光通信用デバイスの製造方法。
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