WO2016162943A1 - 光電気回路基板 - Google Patents

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optical
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悠輔 中川
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Definitions

  • the present invention relates to an optoelectronic circuit substrate comprising a polymer type optical waveguide substrate having a reflective surface that optically couples a first optical path and a second optical path.
  • the optical waveguide substrate having the optical waveguide can miniaturize the optical circuit. Electrical wiring is necessary for driving and signal transmission of an optical element such as a light emitting element optically coupled to the optical path of the optical waveguide. For this reason, there has been developed an optoelectronic circuit substrate in which an optical waveguide substrate having an optical circuit and a wiring board having an electrical circuit are integrated.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 2013-68650 discloses an optoelectronic circuit board having an optical element disposed on the upper surface.
  • An optical waveguide substrate is disposed at a central portion of the photoelectric circuit substrate, and a conductive member having a through wiring penetrating the upper and lower surfaces is disposed at an outer peripheral portion. That is, in the photoelectric circuit board, the optical waveguide board, which is an optical circuit board, and the conduction member, which is an electric circuit board, are separately provided.
  • An embodiment of the present invention aims to provide a compact optoelectronic circuit board that is easy to manufacture.
  • An opto-electric circuit board includes a polymer-type optical waveguide board having a reflective surface that optically couples a first optical path and a second optical path, and an electrical wiring. It is a board
  • the photoelectric circuit board 1 includes a polymer type optical waveguide board 20 as a main component, and further includes a first wiring board 10 and a first wiring board 10. And the wiring board 40 of FIG.
  • the photoelectric circuit board 1 includes a light emitting element 50 which is a first optical element, a light receiving element 60 which is a second optical element, an optical waveguide board 20, an optical fiber 70, and signal cables 75 and 76.
  • the first substrate (hereinafter also referred to as “wiring board”) 40 on which the light emitting element 50 and the light receiving element 60 are mounted is formed on the second main surface on the upper surface 20SA which is the first main surface of the optical waveguide substrate 20.
  • the second substrate 10 is disposed on the lower surface 20SB.
  • the optical fiber 70 guides the third optical signal combined with the signal.
  • the first wavelength ⁇ 1 is 850 nm and the second wavelength ⁇ 2 is 650 nm.
  • the light emitting element 50 is a vertical cavity surface emitting laser (VCSEL: Vertical Cavity Surface Emitting Laser), and in the direction (Z-axis direction) perpendicular to the light emitting surface (XY plane) according to the input drive electric signal. Emit light of light signal.
  • the ultra-small light emitting element 50 having a size in plan view of 250 ⁇ m ⁇ 300 ⁇ m includes a light emitting unit 51 having a diameter of 20 ⁇ m and a connection terminal 52 electrically connected to the light emitting unit 51 for supplying an electrical signal. Have on the light emitting surface.
  • the light receiving element 60 is formed of a photodiode (PD) or the like, converts an optical signal incident from a direction perpendicular to the light receiving surface (Z-axis direction) into an electrical signal, and outputs the electrical signal.
  • PD photodiode
  • the ultra-small light receiving element 60 having a size of 250 ⁇ m ⁇ 300 ⁇ m in plan view has a light receiving portion 61 with a diameter of 50 ⁇ m, and a connection terminal 62 electrically connected to the light receiving portion 61 for outputting received electrical signals. Have on the light receiving surface.
  • the optical waveguide substrate 20 is a polymer type optical waveguide substrate in which a clad 25 surrounds the periphery of the core 23 in the longitudinal direction in the X-axis direction.
  • a core 23 for guiding an optical signal constitutes an optical path LP23.
  • a polymer type optical waveguide substrate 20 in which the core 23 and the cladding 25 are made of resin is easier to process and is superior in flexibility than an optical waveguide substrate made of an inorganic material such as quartz.
  • the photoelectric circuit substrate 1 in which the flexible optical waveguide substrate 20 is sandwiched between the two flexible first and second substrates 40 and 10 is flexible and disposed in a narrow space. Is easy. That is, it is preferable that the first substrate 40 and the second substrate 10 have flexibility.
  • the core 23 which is an optical waveguide is made of a first resin
  • the cladding 25 is made of a second resin whose refractive index is smaller than that of the first resin.
  • the cladding 25 is composed of a lower cladding 25A disposed below the core 23, and an upper cladding 25B surrounding the side surface and the top surface of the core 23.
  • the difference between the refractive index of the core 23 and the refractive index of the cladding 25 is preferably 0.01 or more.
  • the core 23 constitutes an optical waveguide which is an optical path for guiding an optical signal.
  • the core 23 and the clad 25 are made of a fluorinated polyimide resin having a refractive index of 1.50 to 1.60, which is excellent in heat resistance, transparency, and isotropy.
  • the light emitting element 50 and the light receiving element 60 are electrically connected to the electrode pads 43 and 44 of the wiring board 40, respectively.
  • the wiring board 40 has a through hole 41 to be an optical path LP50 of the first optical signal and a through hole 42 to be an optical path LP60 of the second optical signal.
  • the optical waveguide substrate 20 is formed with a groove 22 whose major axis direction is parallel to the major axis direction of the core 23 and whose cross section orthogonal to the major axis is rectangular.
  • the groove 22 is such that the top surface is open and the bottom surface is the top surface 25AS1 of the lower cladding 25A.
  • one end of the groove 22 is an opening.
  • the core 23 is provided with a first reflection surface 21M having a tilt angle of 45 degrees.
  • the first reflection surface 21M is, for example, an inclined surface of the recess 21 formed from the lower surface side by excimer laser processing.
  • the first reflection surface 21M reflects light incident on the core 23 from the vertical direction (Z-axis direction) by 90 degrees, and guides the light to the light path LP23 in the longitudinal direction (X-axis direction) of the core 23.
  • the recess 21 may be a groove formed by a dicing blade.
  • the core 23 is further extended from the vertical surface 21T of the recess 21 at the time of manufacture.
  • the outer side of the first reflective surface 21M does not function as an optical waveguide, so the first reflective surface 21M becomes an end face of the core 23 that is the optical waveguide.
  • a prism 30 and an optical fiber 70 are disposed in the groove 22.
  • the prism 30 is a substantially rectangular parallelepiped having a rectangular shape in a plan view, and has a second reflecting surface 30M with an inclination angle of 45 degrees.
  • the second reflective surface 30M transmits the optical signal of the first wavelength but reflects the optical path of the second optical signal of the second wavelength. That is, the prism 30 is a dichroic right-angle prism having a reflecting surface 30M of a characteristic of transmitting light of wavelength ⁇ 1 and reflecting light of wavelength ⁇ 2.
  • a first substrate (wiring board) 40 on which the light emitting element 50 and the light receiving element 60 are mounted is disposed on the upper surface of the optical waveguide substrate 20. Then, the first substrate 40 and the optical waveguide substrate 20 are positioned such that the light emitting element 50 and the light receiving element 60 are directly on the core 23.
  • the first light signal emitted (sent) to the light path LP 50 perpendicular to the X axis by the light emitting element 50 is reflected in the X axis parallel direction by the first reflection surface 21 M and is guided to the light path LP 23.
  • the first reflection surface 21M optically couples the optical path LP50 with the optical path LP23.
  • the first optical signal guided through the optical path LP23 passes through the second reflection surface 30M and enters the optical fiber 70.
  • optical waveguide substrate 20 of the optical path LP50 no optical waveguide is provided in the optical waveguide substrate 20 of the optical path LP50. This is because the optical path LP50 is an optical path in the thickness direction (Z direction) of the optical waveguide substrate 20 and is very short, so the effect of the optical waveguide is not remarkable.
  • an optical waveguide may be provided in the optical path LP 50 of the optical waveguide substrate 20 with the same resin as the core 23.
  • the second optical signal in which the optical fiber 70 guides the light path LP70 parallel to the X axis is reflected by the second reflection surface 30M in the direction perpendicular to the X axis and guided to the light path LP60. Then, the second light signal is incident on the light receiving portion 61 of the light receiving element 60 and is received.
  • the second reflective surface 30M is optically coupled to the optical path LP60 and the optical path LP70.
  • a reflection film 26 made of a conductive material such as gold is formed on the wall surface of the recess 21, in particular, on the first reflection surface 21 ⁇ / b> M.
  • the first reflective surface 21M is made of gold which is a conductive member.
  • the reflective film 26 has the function of a through wiring electrically connecting the wiring 46 of the first substrate 40 and the wiring 16 of the second substrate 10.
  • the wiring 46 is connected to the connection terminal 52 of the light emitting element 50 via the electrode pad 43.
  • the wiring 16 is connected to one of the two signal cables 76. That is, the drive signal supplied from one of the signal cables 76 is transmitted to the light emitting element 50 via the reflective film 26.
  • the inside of the recess 21 may be filled with a resin material or the like after the reflective film 26 is disposed.
  • the reflective film 26 which is a component of the optical circuit has a function as a wiring which is a component of the electric circuit. For this reason, since the photoelectric circuit board 1 does not have to be provided with a wiring board or the like having through wiring around the optical waveguide board 20, it is compact. In addition, since through wiring can be simultaneously manufactured at the time of manufacturing the optical waveguide substrate 20, manufacturing is easy.
  • the reflective film 26 may be electrically connected to either the wiring 46 of the first substrate 40 or the wiring 16 of the second substrate 10. That is, the reflective film 26 does not necessarily have to be a through wiring, and may have a function as a wiring connected to any of the electric wirings.
  • FIG. 3 shows an optoelectronic circuit board 1A according to a modification of the first embodiment.
  • the opto-electric circuit board 1A is similar to the opto-electric circuit board 1 and has the same effect, so the components having the same functions are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
  • the inside of the recess 21 is filled with a conductive member 26A made of, for example, silver paste.
  • the first reflecting surface 21M is constituted by the conductive member 26A.
  • the conductive member 26 ⁇ / b> A electrically connects the wiring 46 of the first substrate 40 and the wiring 16 of the second substrate 10.
  • the conductive material does not have to fill the inside of the recess 21 without a gap, and at least a wall surface to be a reflection surface, a connection portion with the wiring 46 of the first substrate 40, and the wiring 16 of the second substrate 10. It suffices to cover the connection part of
  • a conductive resin or the like may be used instead of a conductive paste or the like made of a conductive powder and a resin.
  • the optoelectric circuit board 1A is easier to manufacture than the optoelectric circuit board 1.
  • FIG. 4A and FIG. 4B show a photoelectric circuit board 1B according to a second embodiment.
  • the opto-electric circuit board 1B is similar to the opto-electric circuit board 1 and has the same effect, so the components having the same functions are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
  • the two optical paths LP23A and LP23B of the optical waveguide substrate 20 are both arranged to be orthogonal in the XY plane. Then, in the optical waveguide substrate 20, the micropins 80 having a reflective surface 80M on the side surface are inserted into the guide holes (not shown) from the upper surface 20SA.
  • the light generated by the light emitting element 50 is reflected by the inclined surface of the V groove 21V and is guided to the optical path LP23A of the first waveguide 23A.
  • the light guided in the optical path LP23A is reflected by the reflection surface 80M of the micropin 80 and guided to the optical path LP23B of the second waveguide 23B. That is, the reflecting surface 80M optically couples the optical path LP23A and the optical path LP23B.
  • the micropin 80 made of a gold alloy has a through wiring function of electrically connecting the wiring 27A disposed on the upper surface 20SA of the optical waveguide substrate 20B and the wiring 27B disposed on the lower surface 20SB.
  • the wiring 27 B is a ground potential film (not shown) electrically connected to the ground potential line of the signal cable 76. That is, the wiring to which the micro pin 80 is connected is not limited to the wiring for transmitting the electric signal, and may be a ground potential line.
  • the optical waveguide substrate 20B in which the ground potential film is disposed on the upper surface (first main surface) 20SA or the lower surface (second main surface) 20SB is excellent in noise resistance.
  • the reflecting surface 80M is not limited to being configured by one surface of the micro pin 80.
  • a recess serving as a through hole is formed in a region corresponding to the arrangement position of the micropin 80 by dry etching such as RIE, and a metal film is formed on the inner wall by electroless plating or the like. It is good also as reflective surface 80M.
  • the micro pin 80 is square-pole shape, and the side surface has a function as reflective surface 80M.
  • the base end portion of the micropin 80 is a holding portion 82.
  • the holding portion 82 is not an essential component, it is disposed for handling of the micropin 80.
  • the micropins 80 in which the holding portion 82 has a ferromagnetic material can be held by a jig having a magnet, which is excellent in workability.
  • the micropin 80 and the holding portion 82 may be made of the same material and be integral with each other.
  • the micropins 80 are preferably made of a conductor such as metal, but at least the outer surface may be a conductor.
  • a micropin having an insulator such as glass as a base material and a conductive film such as gold disposed on the surface can be used in the same manner as a micropin made of a conductor.
  • the guide holes for inserting the micropins 80 are preferably slightly smaller than the outer dimensions of the micropins 80.
  • the external dimension of the micropin 80 is L2
  • the size L1 of the guide hole is (L2 ⁇ 0.9) ⁇ L1 ⁇ (L2 ⁇ 0.95)
  • the micropin 80 and the optical waveguide substrate Between 20 and 20, there are no other members such as a space and an adhesive.
  • the reflective surface 50M and the optical waveguide substrate 20 are in close contact with each other. Therefore, the coupling efficiency of the first optical waveguide 23A and the second optical waveguide 23B optically coupled to each other by the reflection surface 50M is very high.
  • the guide hole is formed in advance. Even if it is not inserted, it is possible to puncture the optical waveguide substrate 20.
  • Puncture means that the micropin 80 enters the optical waveguide substrate 20 while cutting open the insertion path by itself.
  • the substrate is adhered to at least one of the upper surface and the lower surface of the optical waveguide substrate 20, in the case where the substrate is a flexible substrate made of resin, puncturing with micro pins is possible.
  • micropins are not limited to the micropins 80 shown in the second embodiment. Next, the micropin of a modification is demonstrated.
  • the tip end is a point where the slope of the 45 ° inclination angle intersects the vertical surface.
  • the slope of a side is reflective surface 80MA.
  • the micropin has a pointed tip, that is, the apex angle is 90 degrees or less.
  • the polymer type optical waveguide substrate 20, that is, the core 23 and the cladding 25 are made of, for example, a plastic having a Vickers hardness Hv of 0.5 GP.
  • the micro pins 80A are made of a gold alloy having a Vickers hardness Hv of 20 GPa.
  • the hardness of the micropins is preferably 10 times or more the hardness of the optical waveguide substrate 20.
  • the micro pin 80B of the modified example shown in FIG. 5C is a rectangular pyramid whose upper side is a rectangular pyramid with a vertical angle of 90 degrees at the lower side and is an elongated rectangular solid at the upper side, and has no holding portion.
  • the side surface of the micropin 80B, that is, the surface of the quadrangular pyramid is the reflective surface 80 MB.
  • micropin 80B in the case of a micropin having a plurality of side surfaces, only one of the reflecting surfaces may be used for changing the optical path of the optical signal, or each optical path may be It may be combined. That is, one micropin may optically couple different optical paths.
  • the side surface of the upper elongated rectangular parallelepiped may be used as a reflection surface. Furthermore, the surface of the quadrangular pyramid and the side surface of the rectangular parallelepiped may be used as the reflecting surface.
  • the lower notch surface of the cylinder is formed as a reflective surface 80MC.
  • the micropin 80D shown in FIG. 5E is a flat plate having a knife-like edge, and both main surfaces can be used as a reflecting surface 80MD.
  • the thickness of the micro pin 80D is about 10 ⁇ m to 500 ⁇ m.
  • the micropin 80E shown in FIG. 5F is a flat plate in which a notch surface 80ME1 is formed below. Not only the notched surface 80ME1 but also the top surface 80ME2 and the back surface 80ME3 can be used as a reflecting surface.
  • the micro pin 80F shown in FIG. 5G is a triangular prism, and the side surface 80 MF is a reflective surface.
  • the micro pin may be a flat plate made of a transparent material, for example, glass, and the reflecting surface 50M may be a half mirror.
  • a predetermined function may be imparted to the reflective surface by disposing a band pass filter or a polarizing filter on the reflective surface of the micropin.
  • the micropins do not have to be conductive on the reflective surface, as long as at least one surface is conductive.
  • one side surface of the micropin made of glass may be a reflective surface, and three side surfaces may be covered with a conductive film. That is, at least a part of the member constituting the reflective surface may be a conductive member.
  • micro pins can be used in the photoelectric circuit board of the present embodiment according to the specification.
  • a plurality of micro pins may be punctured in one photoelectric circuit board, or may be punctured not only from the upper surface but also from the lower surface or the side surface.
  • Third Embodiment 6 and 7 show an optoelectronic circuit board 1C according to a third embodiment. Since the photoelectric circuit board 1C is similar to the photoelectric circuit board 1 and has the same effect, the components having the same functions are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. Hereinafter, only the electrical connection relationship between one connection terminal 52A of the light emitting element 50 and one signal cable 76 will be described.
  • the optical waveguide substrate 20A and the optical waveguide substrate 20AX are stacked. And it has two optical waveguides 23 and 23X which are orthogonal in plane. Unlike the photoelectric circuit board 1 and the like, the light emitting element 50 and the light receiving element 60 are not disposed on a straight line.
  • the conductive member 26A filled in the recess 21 of the optical waveguide substrate 20A constitutes a reflection surface 26M.
  • the conductive member 26AX formed on the inclined surface of the recess 21X of the optical waveguide substrate 20AX constitutes a reflection surface 26MX.
  • the light generated by the light emitting element 50 is reflected by the reflection surface 26M via the optical path LP50 of the optical waveguide 23, and is guided to the optical path LP23.
  • the light guided in the optical path LP23X of the optical waveguide 23X is reflected by the reflection surface 26MX, is guided to the optical path LP60, and is incident on the light receiving element 60.
  • the direction of the optical path LP23 and the direction of the optical path LP23X are orthogonal to each other.
  • the light generated by the light emitting element 50 is guided in the optical paths LP50 and LP23 of the optical waveguide substrate 20A, the light received by the light receiving element 60 is guided in the optical path LP23X of the optical waveguide substrate 20AX, and the reflection surface of the optical waveguide substrate 20AX It is the light reflected by 26MX.
  • the connection terminal 52A of the light emitting element 50 is electrically connected to the wiring 46 through the through wiring 40TH.
  • the wiring 46 is electrically connected to the conductive member 26A constituting the reflection surface 26M of the optical waveguide substrate 20A.
  • the conductive member 26A is electrically connected to the reflective film 26AX made of a conductive member that constitutes the reflective surface 26MX of the optical waveguide substrate 20AX.
  • the conductive member 26 ⁇ / b> AX is electrically connected to the wiring 16 of the wiring board 10.
  • the wiring 16 is electrically connected to the signal cable 76 through the through wiring 10TH.
  • the light emitting element 50 mounted on the second wiring board 40 has a signal cable via the through wiring 40TH, the wiring 46, the conductive member 26A, the reflective film 26AX, the wiring 16, and the through wiring 10TH. It is connected with 76.
  • the two optical waveguide substrates 20A and 20AX having the basic configuration that the reflection surface of the optical circuit has a function as the wiring of the electric circuit are stacked. That is, by laminating the optical waveguide substrate, a more complicated optical circuit can be configured, but also in that case, the reflective surface of each optical waveguide substrate is composed of a conductive material, so that the reflective surface is formed. Function as wiring of the electric circuit.

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Abstract

　光電気回路基板１は、第１の光路ＬＰ５０と第２の光路ＬＰ２３とを光結合している反射面２１Ｍがあるポリマー型の光導波路基板２０と、電気配線１６、４６と、を具備し、前記反射面２１Ｍが導電部材からなる反射膜２６Ａにより構成されており、前記反射膜２６Ａが前記電気配線１６、４６と電気的に接続されている。

Description

光電気回路基板
　本発明は、第１の光路と第２の光路とを光結合している反射面があるポリマー型の光導波路基板を具備する光電気回路基板に関する。
　光導波路を有する光導波路基板は光回路を小型化することができる。光導波路の光路と光結合する発光素子等の光素子の駆動および信号伝送には電気配線が必要である。このため、光回路を有する光導波路基板と電気回路を有する配線板とを一体化した光電気回路基板が開発されている。
　日本国特開２０１３－６８６５０号公報には、上面に光素子が配置された光電気回路基板が開示されている。上記光電気回路基板の中央部には光導波路基板が配置され、外周部に上下の面を貫通する貫通配線を有する導通部材が配置されている。すなわち、上記光電気回路基板では、光回路基板である光導波路基板と、電気回路基板である導通部材とが別々に設けられている。
　このため、上記光電気回路基板は、製造が繁雑で、外寸を小さくするのが容易ではないおそれがあった。
特開２０１３－６８６５０号公報
　本発明の実施形態は、製造が容易な小型の光電気回路基板を提供することを目的とする。
　本発明の実施形態の光電気回路基板は、第１の光路と第２の光路とを光結合している反射面があるポリマー型の光導波路基板と、電気配線と、を具備する光電気回路基板であって、前記反射面を構成している部材の少なくとも一部が導電部材であり、前記導電部材が前記電気配線と電気的に接続されている。
　本発明の実施形態によれば、製造が容易な小型の光電気回路基板を提供できる。
第１実施形態の光電気回路基板の断面図である。 第１実施形態の光電気回路基板の分解図である。 第１実施形態の変形例の光電気回路基板の断面図である。 第２実施形態光電気回路基板の上面図である。 第２実施形態の光電気回路基板の断面図である。 第２実施形態の光電気回路基板のマイクロピンの斜視図である。 第２実施形態の変形例の光電気回路基板のマイクロピンの斜視図である。 第２実施形態の変形例の光電気回路基板のマイクロピンの斜視図である。 第２実施形態の変形例の光電気回路基板のマイクロピンの斜視図である。 第２実施形態の変形例の光電気回路基板のマイクロピンの斜視図である。 第２実施形態の変形例の光電気回路基板のマイクロピンの斜視図である。 第２実施形態の変形例の光電気回路基板のマイクロピンの斜視図である。 第３実施形態の光電気回路基板の分解図である。 第３実施形態の変形例の光電気回路基板の分解図である。
＜第１実施形態＞
　図１および図２に示すように、本発明の第１実施形態の光電気回路基板１は、ポリマー型の光導波路基板２０を主要構成要素として具備し、さらに、第１の配線板１０と第２の配線板４０とを具備する。
　なお、以下の説明において、各実施の形態に基づく図面は、模式的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、夫々の部分の厚みの比率および相対角度などは現実のものとは異なることに留意すべきであり、図面の相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。
　光電気回路基板１は、第１の光素子である発光素子５０と、第２の光素子である受光素子６０と、光導波路基板２０と、光ファイバ７０と、信号ケーブル７５、７６と、を具備する。光導波路基板２０の第１の主面である上面２０ＳＡには、発光素子５０および受光素子６０が実装された第１基板（以下「配線板」ともいう。）４０が、第２の主面である下面２０ＳＢには第２基板１０が、それぞれ配設されている。
　光電気回路基板１では、発光素子５０が送信する第１の波長λ１の第１の光信号と、受光素子６０が受信する第１の波長λ１とは異なる第２の波長λ２の第２の光信号とが合波された第３の光信号を、光ファイバ７０が導光する。例えば、第１の波長λ１は、８５０ｎｍであり、第２の波長λ２は、６５０ｎｍである。
　発光素子５０は、垂直共振器面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ：Vertical Cavity Surface Emitting LASER）であり、入力された駆動電気信号に応じて、発光面（ＸＹ面）に対して垂直方向（Ｚ軸方向）に光信号の光を出射する。例えば、平面視寸法が２５０μｍ×３００μｍと超小型の発光素子５０は、直径が２０μｍの発光部５１と、発光部５１と電気的に接続された、電気信号を供給するための接続端子５２とを発光面に有する。
　受光素子６０はフォトダイオード（ＰＤ）等からなり、受光面に対して垂直方向（Ｚ軸方向）から入射した光信号を電気信号に変換して出力する。例えば、平面視寸法が２５０μｍ×３００μｍと超小型の受光素子６０は、直径が５０μｍの受光部６１と、受光部６１と電気的に接続された受信電気信号を出力するための接続端子６２とを受光面に有する。
　光導波路基板２０は、Ｘ軸方向が長手方向のコア２３の周囲をクラッド２５が取り囲んでいるポリマー型の光導波路基板である。光信号を導光するコア２３が光路ＬＰ２３を構成している。コア２３およびクラッド２５が樹脂からなるポリマー型の光導波路基板２０は、石英等の無機材料からなる光導波路基板よりも、加工が容易で柔軟性に優れている。また、可撓性の光導波路基板２０を２枚の可撓性の第１基板４０と第２基板１０とで挟み込んだ光電気回路基板１は、可撓性があり、狭い空間への配設が容易である。すなわち、第１基板４０および第２基板１０は可撓性を有することが好ましい。
　光導波路であるコア２３は第１の樹脂からなり、クラッド２５は、屈折率が第１の樹脂よりも小さい第２の樹脂からなる。後述するように、クラッド２５は、コア２３の下に配設されている下部クラッド２５Ａと、コア２３の側面および上面を取り囲んでいる上部クラッド２５Ｂとからなる。
　効率的な光伝送のために、コア２３の屈折率とクラッド２５の屈折率との差は、０．０１以上が好ましい。コア２３は、光信号を導光する光路である光導波路を構成している。
　例えば、コア２３およびクラッド２５は、耐熱性、透明性、等方性に優れている、屈折率１．５０～１．６０のフッ素化ポリイミド樹脂からなる。
　発光素子５０および受光素子６０は、それぞれ配線板４０の電極パッド４３、４４と電気的に接続されている。配線板４０には、第１の光信号の光路ＬＰ５０となる貫通孔４１および第２の光信号の光路ＬＰ６０となる貫通孔４２がある。
　光導波路基板２０には、長軸方向がコア２３の長軸方向と平行で、長軸に直交する断面が矩形の溝２２が形成されている。溝２２は、上面が開口で底面が下部クラッド２５Ａの上面２５ＡＳ１である。なお、上面に配線板４０が接着されると、溝２２は一方の端が開口の孔となる。
　さらに、コア２３には傾斜角４５度の第１の反射面２１Ｍが形成されている。第１の反射面２１Ｍは、例えばエキシマレーザー加工により下面側から形成された凹部２１の傾斜面である。第１の反射面２１Ｍは、垂直方向（Ｚ軸方向）からコア２３に入射した光を９０度反射して、コア２３の長手方向（Ｘ軸方向）の光路LP２３に導光する。なお、凹部２１は、ダイシングブレードにより形成された溝であってもよい。
　また、コア２３は、製造時には凹部２１の垂直面２１Ｔから更に延設されている。しかし、凹部２１が形成されると、第１の反射面２１Ｍよりも外側は光導波路として機能しないため、第１の反射面２１Ｍが光導波路であるコア２３の端面となる。
　一方、溝２２には、プリズム３０および光ファイバ７０が配設されている。プリズム３０は、平面視矩形の略直方体であり、傾斜角４５度の第２の反射面３０Ｍを有する。第２の反射面３０Ｍは、第１の波長の光信号は透過するが、第２の波長の第２の光信号の光路を反射する。すなわち、プリズム３０は、波長λ１の光を透過し波長λ２の光を反射する特性の反射面３０Ｍを有するダイクロイック直角プリズムである。
　図１に示すように、発光素子５０および受光素子６０が実装された第１基板（配線板）４０が、光導波路基板２０の上面に配設されている。そして、発光素子５０および受光素子６０が、コア２３の直上になるように第１基板４０と光導波路基板２０とは位置決めされている。
　発光素子５０がＸ軸に垂直な光路ＬＰ５０に出射（送信）した第１の光信号は、第１の反射面２１Ｍで、Ｘ軸平行方向に反射され、光路ＬＰ２３に導光される。言い替えれば、第１の反射面２１Ｍが、光路ＬＰ５０を光路ＬＰ２３と光結合している。光路ＬＰ２３を導光された第１の光信号は、第２の反射面３０Ｍを通過して光ファイバ７０に入射する。
　なお、光路ＬＰ５０の光導波路基板２０には光導波路は配設されていない。これは光路ＬＰ５０が光導波路基板２０の厚さ方向（Ｚ方向）の光路であり、非常に短いため、光導波路の効果が顕著ではないためである。しかし、光導波路基板２０の光路ＬＰ５０にコア２３と同じ樹脂で光導波路を配設してもよい。
　一方、光ファイバ７０がＸ軸と平行な光路ＬＰ７０を導光した第２の光信号は、第２の反射面３０Ｍで、Ｘ軸に垂直な方向に反射され光路ＬＰ６０に導光される。そして、第２の光信号は、受光素子６０の受光部６１に入射し受信される。言い替えれば、第２の反射面３０Ｍが、光路ＬＰ６０と光路ＬＰ７０と光結合している。
　光電気回路基板１では、凹部２１の壁面、特に第１の反射面２１Ｍに金等の導電性材料からなる反射膜２６が成膜されている。言い替えれば、第１の反射面２１Ｍが導電部材である金により構成されている。そして、反射膜２６が、第１基板４０の配線４６と、第２基板１０の配線１６とを電気的に接続している貫通配線の機能を有する。
　配線４６は、電極パッド４３を介して発光素子５０の接続端子５２と接続されている。一方、配線１６は、２本の信号ケーブル７６の一方と接続されている。すなわち、信号ケーブル７６の一方から供給された駆動信号は、反射膜２６を介して発光素子５０に伝送される。
　なお、反射膜２６を配設後に凹部２１の内部が樹脂材料等で充填されていてもよい。
　光電気回路基板１では、光回路の構成部材である反射膜２６が、電気回路の構成部材である配線としての機能を有する。このため、光電気回路基板１は、光導波路基板２０の周囲に貫通配線を有する配線板等を配設する必要がないため、小型である。また、光導波路基板２０の作製時に同時に貫通配線も作製できるため製造が容易である。
　なお、反射膜２６は、第１基板４０の配線４６または第２基板１０の配線１６のいずれかと電気的に接続されていればよい。すなわち、必ずしも反射膜２６は貫通配線である必要はなく、いずれかの電気配線と接続されている配線としての機能を有していればよい。
＜第１実施形態の変形例＞
　図３に第１実施形態の変形例の光電気回路基板１Ａを示す。光電気回路基板１Ａは光電気回路基板１と類似しており、同じ効果を有するため、同じ機能の構成要素には同じ符号を付し、説明は省略する。
　光電気回路基板１Ａでは、凹部２１の内部が、例えば、銀ペーストからなる導電部材２６Ａにて充填されている。言い替えれば、第１の反射面２１Ｍが導電部材２６Ａにより構成されている。そして、導電部材２６Ａが、第１基板４０の配線４６と、第２基板１０の配線１６とを電気的に接続している。
　導電性材料は、凹部２１の内部を、隙間無く充填している必要はなく、少なくとも反射面となる壁面と、第１基板４０の配線４６との接続部と、第２基板１０の配線１６との接続部とを覆っていればよい。
　導電性材料としては、導体粉末と樹脂とからなる導体ペースト等に替えて、導電性樹脂等を用いてもよい。
　光電気回路基板１Ａは、光電気回路基板１よりも、さらに製造が容易である。
＜第２実施形態＞
　図４Ａおよび図４Ｂに第２実施形態の光電気回路基板１Ｂを示す。光電気回路基板１Ｂは光電気回路基板１と類似しており、同じ効果を有するため、同じ機能の構成要素には同じ符号を付し、説明は省略する。
　光電気回路基板１Ｂでは、光導波路基板２０の２つの光路ＬＰ２３Ａ、ＬＰ２３Ｂは、いずれもＸＹ平面内で直交するように配置されている。そして、光導波路基板２０に、側面が反射面８０Ｍのマイクロピン８０が上面２０ＳＡから、ガイド孔（不図示）に挿入されている。
　発光素子５０が発生した光はＶ溝２１Ｖの傾斜面で反射され第１の導波路２３Ａの光路ＬＰ２３Ａに導光される。そして光路ＬＰ２３Ａを導光された光は、マイクロピン８０の反射面８０Ｍで反射されて、第２の導波路２３Ｂの光路ＬＰ２３Ｂに導光される。すなわち、反射面８０Ｍは、光路ＬＰ２３Ａと光路ＬＰ２３Ｂとを光結合している。
　さらに、金合金からなるマイクロピン８０は、光導波路基板２０Ｂの上面２０ＳＡに配設された配線２７Ａと、下面２０ＳＢに配設された配線２７Ｂと、を電気的に接続する貫通配線機能を有する。
　ここで、配線２７Ｂは、図示しないが信号ケーブル７６の接地電位線と電気的に接続された接地電位膜である。すなわち、マイクロピン８０が接続される配線は電気信号を伝送する配線に限られるものではなく、接地電位線であってもよい。上面（第１の主面）２０ＳＡまたは下面（第２の主面）２０ＳＢに接地電位膜が配設されている光導波路基板２０Ｂは、耐ノイズ性に優れている。
　また、反射面８０Ｍは、マイクロピン８０の一面で構成することに限らない。例えば、図１で説明したように、RIEなどのドライエッチング等により、マイクロピン８０の配置位置に相当する領域に貫通孔となる凹部を形成し、その内壁に無電解めっきなどで金属膜を形成して反射面８０Ｍとしてもよい。
　図５Ａに示すように、マイクロピン８０は、四角柱状で、その側面が反射面８０Ｍとしての機能を有する。マイクロピン８０では、基端部が保持部８２となっている。なお、保持部８２は、必須の構成要素ではないが、マイクロピン８０のハンドリングのために配設されている。例えば、保持部８２が強磁性体を有するマイクロピン８０は、磁石を有する治具で保持できるため、作業性に優れている。マイクロピン８０と保持部８２とは同じ材料で構成され一体不可分であってもよい。
　マイクロピン８０は、金属等の導体で構成されていることが好ましいが、少なくとも外面が導体であればよい。例えば、ガラス等の絶縁体を母材とし表面に金等の導電性膜が配設されているマイクロピンは、導体から成るマイクロピンと同じように用いることができる。
　マイクロピン８０を挿入するためのガイド孔は、マイクロピン８０の外寸よりも僅かに小さいことが好ましい。例えば、マイクロピン８０の外寸がＬ２の場合に、ガイド孔の大きさＬ１が、（Ｌ２×０．９）≦Ｌ１≦（Ｌ２×０．９５）であれば、マイクロピン８０と光導波路基板２０との間は、空間および接着剤等の他部材は存在しない。言い替えれば、反射面５０Ｍと光導波路基板２０とは密着している。このため、反射面５０Ｍで光結合された第１の光導波路２３Ａと第２の光導波路２３Ｂの結合効率は非常に高い。
　なお、マイクロピンの断面積が小さい場合、例えば断面が正方形のマイクロピン８０の場合、１辺の長さが５０μｍ以下の場合、言い替えれば、断面積が２５０μｍ２以下の場合、ガイド孔を予め形成しておかなくとも、光導波路基板２０に穿刺可能である。ここで、「穿刺」とは、マイクロピン８０が光導波路基板２０の中に挿入経路を自ら切り開きながら進入することを意味する。
　なお、光導波路基板２０の上面または下面の少なくともいずれかに、基板が接着されている場合にも、基板が樹脂から成る可撓性基板の場合には、マイクロピンによる穿刺が可能である。
＜変形例のマイクロピン＞
　以上の説明のようにマイクロピンは、第２実施形態で示したマイクロピン８０に限られるものではない。次に、変形例のマイクロピンについて説明する。
　図５Ｂに示す変形例のマイクロピン８０Ａは、先端は、傾斜角４５度の斜面と垂直面とが交差しており、尖っている。そして、側面の斜面が反射面８０ＭＡである。
　すなわち、マイクロピンは、より穿刺を容易にするため、マイクロピンは先端が尖っていること、すなわち、頂角が９０度以下であることが好ましい。
　ここで、ポリマー型の光導波路基板２０、すなわち、コア２３およびクラッド２５は、例えば、ビッカース硬度Ｈｖが０．５ＧＰのプラスチックからなる。これに対して、光導波路基板２０に穿刺するため、マイクロピン８０Ａは、ビッカース硬度Ｈｖが２０ＧＰａの金合金からなる。穿刺を容易に行うために、マイクロピンの硬度は、光導波路基板２０の硬度の１０倍以上であることが好ましい。
　図５Ｃに示す変形例のマイクロピン８０Ｂは、下方が頂角９０度の四角錐で上方が細長い直方体からなり、保持部を有していない。マイクロピン８０Ｂは側面、すなわち、四角錐の面が反射面８０ＭＢとなる。
　ここで、マイクロピン８０Ｂのように、複数の側面を有するマイクロピンの場合、いずれか１つの反射面だけを光信号の光路変更に用いてもよいし、複数の側面で、それぞれの光路を光結合してもよい。すなわち、１本のマイクロピンが、異なる光路同士を光結合してもよい。
　なお、マイクロピン８０Ｂでは、上方の細長い直方体の側面を反射面として用いてもよい。さらに、四角錐の面および直方体の側面を、それぞれ反射面として用いてもよい。
　図５Ｄに示すマイクロピン８０Ｃは、円柱の下方の切り欠き面が反射面８０ＭＣとして形成されている。
　図５Ｅに示すマイクロピン８０Ｄは、ナイフ状エッジのある平板で両主面が反射面８０ＭＤとして使用可能である。なお、マイクロピン８０Ｄの板厚は１０μm～５００μm程度である。
　図５Ｆに示すマイクロピン８０Ｅは、下方に切り欠き面８０ＭＥ１が形成されている平板状である。切り欠き面８０ＭＥ１だけなく、上面８０ＭＥ２および裏面８０ＭＥ３が反射面として使用可能である。
　図５Ｇに示すマイクロピン８０Ｆは三角柱であり、側面８０ＭＦが反射面である。
　なお、マイクロピンは、透明材料、例えば、ガラスからなる平板状であり、反射面５０Ｍがハーフミラーでもよい。また、マイクロピンの反射面にバンドパスフィルタまたは偏光フィルター等を配設しておくことで、反射面に所定の機能を付与してもよい。
　マイクロピンは、反射面が導電性を有している必要はなく、すくなくとも１面が導電性を有していればよい。例えば、ガラスからなるマイクロピンの一側面が反射面で、三側面が導電膜で覆われていてもよい。すなわち、反射面を構成する部材の少なくとも一部が導電部材であればよい。
　以上の説明のように、本実施形態の光電気回路基板では仕様に応じて様々なマイクロピンを用いることができる。１つの光電気回路基板に複数のマイクロピンを穿刺してもよいし、上面からだけでなく、下面または側面から穿刺してもよい。なお、複数のマイクロピンを有する光電気回路基板では、全てのマイクロピンが導電部材としての機能を有している必要はない。
＜第３実施形態＞
　図６および図７に第３実施形態の光電気回路基板１Ｃを示す。光電気回路基板１Ｃは光電気回路基板１と類似しており、同じ効果を有するため、同じ機能の構成要素には同じ符号を付し、説明は省略する。なお、以下、発光素子５０の１つの接続端子５２Ａと、１本の信号ケーブル７６との電気的接続関係だけについて説明する。
　光電気回路基板１Ｃでは、光導波路基板２０Ａと光導波路基板２０ＡＸとが積層されている。そして、面内で直交している２本の光導波路２３、２３Ｘを有する。なお、光電気回路基板１等と異なり、発光素子５０と受光素子６０とは直線上に配置されていない。
　光導波路基板２０Ａの凹部２１に充填された導電部材２６Ａは、反射面２６Ｍを構成している。光導波路基板２０ＡＸの凹部２１Ｘの傾斜面に成膜された導電部材２６ＡＸは、反射面２６ＭＸを構成している。
　発光素子５０が発生した光は、光導波路２３の光路ＬＰ５０を介して反射面２６Ｍで反射され光路ＬＰ２３に導光される。一方、光導波路２３Ｘの光路ＬＰ２３Ｘを導光された光は反射面２６ＭＸで反射され光路ＬＰ６０に導光され、受光素子６０に入射する。
　すなわち、光路ＬＰ２３の方向と光路ＬＰ２３Ｘの方向とは直交している。発光素子５０が発生した光は、光導波路基板２０Ａの光路ＬＰ５０、ＬＰ２３を導光され、受光素子６０が受光する光は光導波路基板２０ＡＸの光路ＬＰ２３Ｘを導光され、光導波路基板２０ＡＸの反射面２６ＭＸで反射された光である。
　発光素子５０の接続端子５２Ａは貫通配線４０ＴＨを介して配線４６と電気的に接続されている。配線４６は、光導波路基板２０Ａの反射面２６Ｍを構成している導電部材２６Ａと電気的に接続されている。導電部材２６Ａは、光導波路基板２０ＡＸの反射面２６ＭＸを構成している導電部材からなる反射膜２６ＡＸと電気的に接続されている。導電部材２６ＡＸは配線板１０の配線１６と電気的に接続されている。配線１６は貫通配線１０ＴＨを介して、信号ケーブル７６と電気的に接続されている。
　すなわち、光電気回路基板１Ｃでは、第２の配線板４０に実装された発光素子５０は、貫通配線４０ＴＨ、配線４６、導電部材２６Ａ、反射膜２６ＡＸ、配線１６、貫通配線１０ＴＨを介して信号ケーブル７６と接続されている。
　以上の説明のように、光電気回路基板１Ｃでは、光回路の反射面が電気回路の配線としての機能を有するという基本構成を有する２枚の光導波路基板２０Ａ、２０ＡＸが積層されている。すなわち、光導波路基板を積層することで、より複雑な光回路を構成することができるが、その場合にも、それぞれの光導波路基板の反射面は導電材料で構成されていることで、反射面に電気回路の配線としての機能を付与することができる。
　光導波路基板が３層以上積層されている光電気回路基板であっても、光電気回路基板１Ｃと同じ効果を有することは言うまでも無い。
　本発明は、上述した実施形態および変形例等に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更、組み合わせおよび応用が可能である。
１、１Ａ～１Ｃ・・・光電気回路基板
１０・・・配線板
１６・・・配線
２０・・・光導波路基板
２１Ｍ・・・反射面
２３・・・コア
２５・・・クラッド
２６・・・反射膜
４０・・・配線板
４６・・・配線
５０・・・発光素子
６０・・・受光素子
７０・・・光ファイバ
７５、７６・・・信号ケーブル
８０、８０Ａ～８０Ｆ・・・マイクロピン
８０Ｍ・・・反射面
ＬＰ２３、ＬＰ５０、ＬＰ６０・・・光路

Claims (9)

  1. 　第１の光路と第２の光路とを光結合している反射面があるポリマー型の光導波路基板と、電気配線と、を具備する光電気回路基板であって、
    　前記反射面を構成している部材の少なくとも一部が導電部材であり、前記導電部材が前記電気配線と電気的に接続されていることを特徴とする光電気回路基板。
  2. 　前記導電部材が、前記反射面を一面とする凹部の壁面に配設されている導電膜であることを特徴とする請求項１に記載の光電気回路基板。
  3. 　前記導電部材が、前記反射面を一面とする凹部に充填されている導電体であることを特徴とする請求項１に記載の光電気回路基板。
  4. 　前記導電部材が、前記光導波路基板の外面から挿入されている、側面が前記反射面のマイクロピンであることを特徴とする請求項１に記載の光電気回路基板。
  5. 　前記マイクロピンが、前記光導波路基板の外面から穿刺されていることを特徴とする請求項４に記載の光電気回路基板。
  6. 　前記電気配線が、前記光導波路基板の第１の主面側に配設された第１配線および第２の主面側に配設された第２配線であり、前記導電部材が、前記第１配線と前記第２配線とを電気的に接続していることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の光電気回路基板。
  7. 　前記第１配線が、前記第１の主面に接着された第１配線板の配線であり、前記第２配線が前記第２の主面に接着された第２配線板の配線であることを特徴とする請求項６に記載の光電気回路基板。
  8. 　前記電気配線が、前記光導波路基板の第１の主面または第２の主面に配設された接地電位膜であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の光電気回路基板。
  9. 　前記光導波路基板が別の光導波路基板と積層されており、
    　前記別の光導波路基板が、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の基本構成を有することを特徴とする光電気回路基板。
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