JP2012078607A - 光導波路モジュール、光導波路モジュールの製造方法および電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】発光素子と光導波路との光結合損失が小さく、高品質の光通信が可能な光導波路モジュール、かかる光導波路モジュールを効率よく製造可能な光導波路モジュールの製造方法、および、前記光導波路モジュールを備え、高品質の光通信が可能な電子機器を提供すること。
【解決手段】光導波路モジュール１０は、ミラー１６が形成された光導波路１と、その上方に設けられた回路基板２と、回路基板２上に搭載された発光素子３と、を有している。光導波路１は、下方からクラッド層１１、コア層１３およびクラッド層１２がこの順で積層されたものであるが、クラッド層１２の上面には、ミラー１６と発光素子３とを繋ぐ光路上の部位に、表面を局所的に凹没させた凹部を複数個配置してなる凹凸パターン１００が形成された構造体９が載置されている。この構造体９は、光導波路１の表面に光の反射防止機能を付与する。
【選択図】図３

Description

本発明は、光導波路モジュール、光導波路モジュールの製造方法および電子機器に関するものである。

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

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

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

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

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

ところで、電気配線を光導波路に置き換える際には、電気信号と光信号との相互変換を行うべく、発光素子と受光素子とを備え、これらの間を光導波路で光学的に接続してなる光導波路モジュールが用いられる。

例えば、特許文献１には、プリント基板と、プリント基板上に搭載された発光素子と、プリント基板の下面側に設けられた光導波路と、を有する光インターフェースが開示されている。そして、光導波路と発光素子との間は、プリント基板に形成された、光信号を伝送するための貫通孔であるスルーホールを介して光学的に接続されている。

しかしながら、上述したような光インターフェースでは、発光素子と光導波路との光結合において、光結合損失が大きいことが課題となっている。具体的には、発光素子の発光部から出射した信号光がスルーホールを通過して光導波路に入射する際、スルーホールと光導波路との界面で一部の信号光が反射する。この反射は、光導波路に入射する信号光の減衰をもたらす他、反射光が発光部に戻ることで、発光素子の発光安定性を損なう。

特開２００５−２９４４０７号公報

本発明の目的は、光素子と光導波路との光結合損失が小さく、高品質の光通信が可能な光導波路モジュール、かかる光導波路モジュールを効率よく製造可能な光導波路モジュールの製造方法、および、前記光導波路モジュールを備え、高品質の光通信が可能な電子機器を提供することにある。

このような目的は、下記（１）〜（１４）の本発明により達成される。
（１） コア部と、前記コア部の側面を覆うように設けられたクラッド部と、前記コア部の途中または延長線上に設けられ、前記コア部の光路を前記クラッド部の外部へと変換する光路変換部と、を備える光導波路と、
前記光路変換部を介して前記コア部と光学的に接続されるよう前記クラッド部の外部に設けられた光素子と、
前記光導波路の前記光路変換部と前記光素子との間に設けられ、表面を局所的に突出させた凸部または局所的に凹没させた凹部を複数個配置してなる凹凸パターンを備える構造体と、を有することを特徴とする光導波路モジュール。

（２） 前記凸部および前記凹部は、一定の間隔で規則的に配置されている上記（１）に記載の光導波路モジュール。

（３） 前記凹凸パターンにおける前記凸部同士の配置周期および前記凹部同士の配置周期は、前記光導波路に入射される信号光の波長以下である上記（１）または（２）に記載の光導波路モジュール。

（４） 前記凹凸パターンにおける前記凸部の高さおよび前記凹部の深さは、前記光導波路に入射される信号光の波長以下である上記（１）ないし（３）のいずれかに記載の光導波路モジュール。

（５） 前記凸部および前記凹部の形状は、柱状、錐状および半球状のいずれか、またはこれらに準じた形状である上記（１）ないし（４）のいずれかに記載の光導波路モジュール。

（６） 前記凸部および前記凹部の形状は、凸条または凹条である上記（１）ないし（４）のいずれかに記載の光導波路モジュール。

（７） 前記構造体は、表面に前記凹凸パターンが形成された板状体で構成されている上記（１）ないし（６）のいずれかに記載の光導波路モジュール。

（８） 前記構造体は、前記光導波路の表面上に設けられている上記（１）ないし（７）のいずれかに記載の光導波路モジュール。

（９） 当該光導波路モジュールは、さらに、前記光導波路と前記光素子との間に設けられた基板を有し、
前記構造体は、前記基板の表面上に設けられている上記（１）ないし（８）のいずれかに記載の光導波路モジュール。

（１０） 前記光路変換部は、少なくとも前記コア部を斜めに横断するよう設けられた反射面で構成される上記（１）ないし（９）のいずれかに記載の光導波路モジュール。

（１１） さらに、前記構造体と前記光素子との間に設けられた集光レンズを有する上記（１）ないし（１０）のいずれかに記載の光導波路モジュール。

（１２） コア部と、前記コア部の側面を覆うように設けられたクラッド部と、前記コア部の途中または延長線上に設けられ、前記コア部の光路を前記クラッド部の外部へと変換する光路変換部と、を備える光導波路と、
前記光路変換部を介して前記コア部と光学的に接続されるよう前記クラッド部の外部に設けられた光素子と、
前記光導波路の前記光路変換部と前記光素子との間に設けられ、表面を局所的に突出させた凸部または局所的に凹没させた凹部を複数個配置してなる凹凸パターンを備える構造体と、を有する光導波路モジュールの製造方法であって、
前記光導波路の表面上に構造体形成用組成物を塗布し、液状被膜を形成する工程と、
前記液状被膜またはその半硬化物に成形型を押圧しつつ前記液状被膜またはその半硬化物を硬化させることにより、前記凹凸パターンを形成するとともに前記構造体を形成する工程と、
前記光素子を配置する工程と、を有することを特徴とする光導波路モジュールの製造方法。

（１３） コア部と、前記コア部の側面を覆うように設けられたクラッド部と、前記コア部の途中または延長線上に設けられ、前記コア部の光路を前記クラッド部の外部へと変換する光路変換部と、を備える光導波路と、
前記光路変換部を介して前記コア部と光学的に接続されるよう前記クラッド部の外部に設けられた光素子と、
前記光導波路と前記光素子との間に設けられた基板と、
前記基板と前記光素子との間に設けられ、表面を局所的に突出させた凸部または局所的に凹没させた凹部を複数個配置してなる凹凸パターンを備える構造体と、を有する光導波路モジュールの製造方法であって、
前記基板の表面上に構造体形成用組成物を塗布し、液状被膜を形成する工程と、
前記液状被膜またはその半硬化物に成形型を押圧しつつ前記液状被膜またはその半硬化物を硬化させることにより、前記凹凸パターンを形成するとともに前記構造体を形成する工程と、
前記光導波路および前記光素子を配置する工程と、を有することを特徴とする光導波路モジュールの製造方法。

（１４） 上記（１）ないし（１１）のいずれかに記載の光導波路モジュールを備えることを特徴とする電子機器。

本発明によれば、凹凸パターンが形成された構造体を備えることにより、発光素子と光導波路との光結合損失を小さくすることができるため、光搬送波のＳ／Ｎ比が高く、高品質の光通信が可能な光導波路モジュールが得られる。

また、本発明によれば、このような光導波路モジュールを効率よく製造することができる。

また、本発明によれば、このような光導波路モジュールを備えることにより、高品質の光通信が可能な信頼性の高い電子機器が得られる。

本発明の光導波路モジュールの第１実施形態を示す斜視図である。 図１のＡ−Ａ線断面図である。 図２の部分拡大図である。 図２に示す光導波路モジュールの他の構成例を示す縦断面図である。 図１に示す光導波路モジュールのうち、光導波路を取り出して示す部分拡大図である。 凹部または凸部の形状の一例を示す斜視図である。 本発明の光導波路モジュールの第２実施形態を示す縦断面図である。 本発明の光導波路モジュールの第３実施形態を示す縦断面図である。 本発明の光導波路モジュールの第４実施形態を示す図であって、光導波路のみを取り出し、天地反転させた斜視図（一部透過して示す）である。 本発明の光導波路モジュールの第５実施形態を示す縦断面図である。 図２に示す光導波路モジュールを製造する方法を説明するための図（縦断面図）である。 図１０に示す光導波路モジュールを製造する方法を説明するための図（縦断面図）である。

以下、本発明の光導波路モジュール、光導波路モジュールの製造方法および電子機器について添付図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。

＜光導波路モジュール＞
≪第１実施形態≫
まず、本発明の光導波路モジュールの第１実施形態について説明する。

図１は、本発明の光導波路モジュールの第１実施形態を示す斜視図、図２は、図１のＡ−Ａ線断面図、図３は、図２の部分拡大図である。なお、以下の説明では、図２、３の上側を「上」、下側を「下」という。また、各図では、厚さ方向を強調して描いている。

図１に示す光導波路モジュール１０は、光導波路１と、その上方に設けられた回路基板２と、回路基板２上に搭載された発光素子３（光素子）と、を有している。

光導波路１は、長尺の帯状をなしており、回路基板２および発光素子３は、光導波路１の一方の端部（図２の左側の端部）に設けられている。

発光素子３は、電気信号を光信号に変換し、発光部３１から光信号を出射して光導波路１に入射させる素子である。図２に示す発光素子３は、その下面に設けられた発光部３１と、発光部３１に通電する電極３２とを有している。発光部３１は、図２の下方に向けて光信号を出射する。なお、図２に示す矢印は、発光素子３から出射した信号光の光路の例である。

一方、光導波路１のうち、発光素子３の位置に対応してミラー（光路変換部）１６が設けられている。このミラー１６は、図２の左右方向に延伸する光導波路１の光路を、光導波路１の外部へと変換するものであり、図２では、発光素子３の発光部３１と光学的に接続されるよう、光路を９０°変換する。このようなミラー１６を介することにより、発光素子３から出射した信号光を光導波路１に入射させることができる。また、図示しないものの、光導波路１の他方の端部には、受光素子が設けられる。この受光素子も光導波路１と光学的に接続されており、光導波路１に入射された信号光は受光素子に到達する。その結果、光導波路モジュール１０において光通信が可能になる。

ここで、光導波路１の表面上の、ミラー１６と発光部３１とを繋ぐ光路が通過する部位には、表面を局所的に突出させた凸部または局所的に凹没させた凹部を複数個配置してなる凹凸パターン１００を備える構造体９が配置されている（図３参照）。この構造体９に設けられた凹凸パターン１００は、発光部３１から光導波路１に入射する信号光の反射を抑制し、相対的に入射効率を高めることができる。その結果、発光素子３と光導波路１との光結合効率が向上する。

以下、光導波路モジュール１０の各部について詳述する。
（光導波路）
図１に示す光導波路１は、下方からクラッド層（第１クラッド層）１１、コア層１３、およびクラッド層（第２クラッド層）１２をこの順で積層してなる帯状の積層体で構成される。このうちコア層１３には、図１に示すように、平面視で直線状をなす１本のコア部１４と、このコア部１４の側面に隣接する側面クラッド部１５とが形成されている。コア部１４は、帯状の積層体の長手方向に沿って延伸しており、かつ、積層体の幅のほぼ中央に位置している。なお、図１において、コア部１４にはドットを付している。

図２に示す光導波路１では、ミラー１６を介して入射された光を、コア部１４とクラッド部（各クラッド層１１、１２および各側面クラッド部１５）との界面で全反射させ、他方の端部に伝搬させることができる。これにより、出射端で受光した光の明滅パターンおよび光の強弱パターンの少なくとも一方に基づいて光通信を行うことができる。

コア部１４とクラッド部との界面で全反射を生じさせるためには、界面に屈折率差が存在する必要がある。コア部１４の屈折率は、クラッド部の屈折率より大きければよく、その差は特に限定されないものの、クラッド部の屈折率の０．５％以上であるのが好ましく、０．８％以上であるのがより好ましい。一方、上限値は、特に設定されなくてもよいが、好ましくは５．５％程度とされる。屈折率の差が前記下限値未満であると光を伝達する効果が低下する場合があり、前記上限値を超えても、光の伝送効率のそれ以上の増大は期待できない。

なお、前記屈折率差とは、コア部１４の屈折率をＡ、クラッド部の屈折率をＢとしたとき、次式で表わされる。

屈折率差（％）＝｜Ａ／Ｂ−１｜×１００
また、図１に示す構成では、コア部１４は平面視で直線状に形成されているが、途中で湾曲、分岐等していてもよく、その形状は任意である。

また、コア部１４の横断面形状は、正方形または矩形（長方形）のような四角形であるのが一般的であるが、特に限定されず、真円、楕円のような円形、菱形、三角形、五角形のような多角形であってもよい。

コア部１４の幅および高さは、特に限定されないが、それぞれ、１〜２００μｍ程度であるのが好ましく、５〜１００μｍ程度であるのがより好ましく、２０〜７０μｍ程度であるのがさらに好ましい。

コア層１３の構成材料は、上記の屈折率差が生じる材料であれば特に限定されないが、具体的には、アクリル系樹脂、メタクリル系樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレン、エポキシ系樹脂やオキセタン系樹脂のような環状エーテル系樹脂、ポリアミド、ポリイミド、ポリベンゾオキサゾール、ポリシラン、ポリシラザン、また、ベンゾシクロブテン系樹脂やノルボルネン系樹脂等の環状オレフィン系樹脂のような各種樹脂材料の他、石英ガラス、ホウケイ酸ガラスのようなガラス材料等である。

また、これらの中でも特にノルボルネン系樹脂が好ましい。これらのノルボルネン系ポリマーは、例えば、開環メタセシス重合（ＲＯＭＰ）、ＲＯＭＰと水素化反応との組み合わせ、ラジカルまたはカチオンによる重合、カチオン性パラジウム重合開始剤を用いた重合、これ以外の重合開始剤（例えば、ニッケルや他の遷移金属の重合開始剤）を用いた重合等、公知のすべての重合方法で得ることができる。

一方、各クラッド層１１、１２は、それぞれ、コア層１３の下部および上部に位置している。このような各クラッド層１１、１２は、各側面クラッド部１５とともに、コア部１４の外周を囲むクラッド部を構成し、これにより光導波路１は信号光を漏出させることなく伝搬させることができる導光路として機能する。

クラッド層１１、１２の平均厚さは、コア層１３の平均厚さ（各コア部１４の平均高さ）の０．１〜１．５倍程度であるのが好ましく、０．２〜１．２５倍程度であるのがより好ましく、具体的には、クラッド層１１、１２の平均厚さは、特に限定されないが、それぞれ、通常、１〜２００μｍ程度であるのが好ましく、３〜１００μｍ程度であるのがより好ましく、５〜６０μｍ程度であるのがさらに好ましい。これにより、光導波路１が必要以上に大型化（厚膜化）するのを防止しつつ、クラッド層としての機能が好適に発揮される。

また、各クラッド層１１、１２の構成材料としては、例えば、前述したコア層１３の構成材料と同様の材料を用いることができるが、特にノルボルネン系ポリマーが好ましい。

また、コア層１３の構成材料およびクラッド層１１、１２の構成材料を選択する場合、両者の間の屈折率差を考慮して材料を選択すればよい。具体的には、コア層１３とクラッド層１１、１２との境界において光を確実に全反射させるため、コア層１３の構成材料の屈折率がクラッド層１１、１２の屈折率に比べ十分に大きくなるように材料を選択すればよい。これにより、光導波路１の厚さ方向において十分な屈折率差が得られ、コア部１４からクラッド層１１、１２に光が漏れ出るのを抑制することができる。

なお、光の減衰を抑制する観点からは、コア層１３の構成材料とクラッド層１１、１２の構成材料との密着性（親和性）が高いことも重要である。

また、前述したように、光導波路１の途中には、ミラー１６が設けられている（図２参照）。このミラー１６は、光導波路１の途中に掘り込み加工を施し、これにより得られた空間（空洞）の内壁面で構成される。この内壁面の一部は、コア部１４を斜め４５°に横切る平面であり、この平面がミラー１６となる。ミラー１６を介して、光導波路１と発光部３１とが光学的に接続されている。

なお、ミラー１６には、必要に応じて反射膜を成膜するようにしてもよい。この反射膜としては、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ等の金属膜が好ましく用いられる。

また、ミラー１６は、例えばコア部１４の光軸を９０°曲げる屈曲導波路等の光路変換手段で代替することもできる。

また、クラッド層１２の上面には、構造体９が載置されている。なお、この構造体９については後に詳述する。

なお、光導波路１は、さらに、クラッド層１１の下面に設けられた支持フィルムおよびクラッド層１２の上面に設けられたカバーフィルムを有していてもよい。

このような支持フィルムおよびカバーフィルムの構成材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレン、ポリプロピレンのようなポリオレフィン、ポリイミド、ポリアミド等の各種樹脂材料等が挙げられる。

また、支持フィルムおよびカバーフィルムの各平均厚さは、特に限定されないが、５〜２００μｍ程度であるのが好ましく、１０〜１００μｍ程度であるのがより好ましい。

なお、支持フィルムとクラッド層１１との間、および、カバーフィルムとクラッド層１２との間は、接着または接合されているが、その方法としては、熱圧着、接着剤または粘着剤による接着等が挙げられる。

このうち、接着層としては、例えば、アクリル系接着剤、ウレタン系接着剤、シリコーン系接着剤の他、各種ホットメルト接着剤（ポリエステル系、変性オレフィン系）等が挙げられる。また、特に耐熱性の高いものとして、ポリイミド、ポリイミドアミド、ポリイミドアミドエーテル、ポリエステルイミド、ポリイミドエーテル等の熱可塑性ポリイミド接着剤が好ましく用いられる。

また、接着層の平均厚さは、特に限定されないが、１〜１００μｍ程度であるのが好ましく、５〜６０μｍ程度であるのがより好ましい。

なお、カバーフィルムを設けた場合には、構造体９は、カバーフィルム上に載置されることとなる。

（発光素子）
発光素子３は、前述したように、下面に発光部３１と電極３２とを有するものであるが、具体的には、面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ）のような半導体レーザーや、発光ダイオード（ＬＥＤ）等の発光素子である。

一方、図１、２に示す光導波路モジュール１０の回路基板２上には、発光素子３に隣り合うように半導体素子４が搭載されている。半導体素子４は、発光素子３の動作を制御する素子であり、下面には電極４２を有している。かかる半導体素子４としては、例えば、ドライバーＩＣや、トランスインピーダンスアンプ（ＴＩＡ）、リミッティングアンプ（ＬＡ）等を含むコンビネーションＩＣの他、各種ＬＳＩ、ＲＡＭ等が挙げられる。

なお、発光素子３と半導体素子４は、後述する回路基板２により電気的に接続されており、半導体素子４により発光素子３の発光パターンおよび発光の強弱パターンを制御し得るよう構成されている。

（回路基板）
光導波路１の上方には、回路基板２が設けられており、回路基板２の下面と光導波路１の上面とは接着層５を介して接着されている。

回路基板２は、図２に示すように、絶縁性基板２１と、その下面に設けられた導体層２２と、上面に設けられた導体層２３と、を有している。回路基板２上に搭載された発光素子３と半導体素子４とは、導体層２３を介して電気的に接続されている。

ここで、発光素子３の発光部３１と光導波路１のミラー１６との間は光学的に接続されているため、信号光の光路は、絶縁性基板２１を厚さ方向に貫通することとなる。したがって、絶縁性基板２１は、透光性を有する材料で構成されているのが好ましい。これにより、光路の伝送効率を高めることができる。なお、絶縁性基板２１には、光路に対応する領域に開口するスルーホールを形成するようにしてもよい。

また、絶縁性基板２１は可撓性を有しているのが好ましい。可撓性を有する絶縁性基板２１は、回路基板２と光導波路１との密着性向上に寄与するとともに、形状変化に対する優れた追従性を有するものとなる。その結果、光導波路１が可撓性を有している場合には、光導波路モジュール１０全体も可撓性を有するものとなり、実装性に優れたものとなる。また、光導波路モジュール１０を湾曲させた際には、絶縁性基板２１と導体層２２、２３との剥離や、回路基板２と光導波路１との剥離を確実に防止することができ、剥離に伴う絶縁性の低下や伝送効率の低下を防止する。

絶縁性基板２１のヤング率（引張弾性率）は、一般的な室温環境下（２０〜２５℃前後）で１〜２０ＧＰａ程度であるのが好ましく、２〜１２ＧＰａ程度であるのがより好ましい。ヤング率の範囲がこの程度であれば、絶縁性基板２１は、上述したような効果を得る上で十分な可撓性を有するものとなる。

このような絶縁性基板２１を構成する材料としては、例えば、ポリイミド系樹脂、ポリアミド系樹脂、エポキシ系樹脂、各種ビニル系樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂等のポリエステル系樹脂等の各種樹脂材料が挙げられるが、中でもポリイミド系樹脂を主材料とするものが好ましく用いられる。ポリイミド系樹脂は、耐熱性が高く、優れた透光性および可撓性を有していることから、絶縁性基板２１の構成材料として特に好適である。

なお、絶縁性基板２１の具体例としては、ポリエステル銅張フィルム基板、ポリイミド銅張フィルム基板、アラミド銅張フィルム基板等に使用されるフィルム基板が挙げられる。

また、絶縁性基板２１の平均厚さは、５〜５０μｍ程度であるのが好ましく、１０〜４０μｍ程度であるのがより好ましい。このような厚さの絶縁性基板２１であれば、その構成材料によらず、十分な可撓性を有するものとなる。また、絶縁性基板２１の厚さが前記範囲内であれば、光導波路モジュール１０の薄型化が図られるとともに、絶縁性基板２１の透過損失が抑制される。

さらには、絶縁性基板２１の厚さが前記範囲内であれば、信号光の発散によって伝送効率が低下するのを防止することができる。例えば、発光素子３の発光部３１から出射した信号光は、一定の出射角で発散しつつ回路基板２を通過してミラー１６に入射するが、発光部３１とミラー１６との離間距離が大き過ぎる場合、信号光が発散し過ぎてしまい、ミラー１６に到達する光量が減少するおそれがある。これに対し、絶縁性基板２１の平均厚さを前記範囲内とすることにより、発光部３１とミラー１６との離間距離を確実に小さくすることができるため、信号光は広く発散してしまう前にミラー１６に到達する。その結果、ミラー１６に到達する光量の減少を防止し、発光素子３と光導波路２との光結合に伴う損失（光結合損失）を十分に低下させることができる。また、絶縁性基板２１の平均厚さを前記範囲内とすれば、信号光を集光するレンズを用いなくても十分な光結合効率が得られるので、光導波路モジュール１０の構造を簡略化することができ、光導波路モジュール１０の製造歩留まりを高めることができる。

なお、絶縁性基板２１は、１枚の基板であってもよいが、複数層の基板を積層してなる多層基板（ビルドアップ基板）であってもよい。この場合、多層基板の層間には、パターニングされた導体層を含み、この導体層には任意の電気回路が形成されていてもよい。これにより、絶縁性基板２１中に高密度の電気回路を構築することができる。

また、絶縁性基板２１には、厚さ方向に貫通する１つまたは複数の貫通孔が設けられていてもよく、これらの貫通孔には導電性材料が充填されているか、または、貫通孔の内壁面に沿って導電性材料の被膜が成膜されていてもよい。この導電性材料は、絶縁性基板２１の両面の間を電気的に接続する貫通ビアとなる。

また、絶縁性基板２１に設けられた導体層２２および導体層２３は、それぞれ導電性材料で構成されている。各導体層２２、２３には、所定のパターンが形成されており、このパターンは配線として機能する。絶縁性基板２１に貫通ビアが形成されている場合、貫通ビアと各導体層２２、２３とが接続され、これにより、導体層２２と導体層２３とが一部で導通する。

各導体層２２、２３に用いられる導電性材料としては、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）等の各種金属材料が挙げられる。

また、各導体層２２、２３の平均厚さは、配線に要求される導電率等に応じて適宜設定されるものの、例えば１〜３０μｍ程度とされる。

また、各導体層２２、２３に形成される配線パターンの幅も、配線に要求される導電率や各導体層２２、２３の厚さ等に応じて適宜設定されるものの、例えば２〜１０００μｍ程度であるのが好ましく、５〜５００μｍ程度であるのがより好ましい。

なお、このような配線パターンは、例えば、一旦全面に形成された導体層をパターニングする（例えば、銅張基板の銅箔を部分的にエッチングする）方法、別途用意した基板上にあらかじめパターニングされた導体層を転写する方法等により形成される。

また、図３に示す各導体層２２、２３は、発光素子３の発光部３１とミラー１６との間の光路に干渉しないよう設けられた開口部２２１、２３１を有している。その結果、開口部２２１には導体層２２の厚さに相当する高さの空隙２２２が、開口部２３１には導体層２３の厚さに相当する高さの空隙２３２がそれぞれ生じている。

また、発光素子３や半導体素子４と導体層２３との間は、各種ハンダ、各種ろう材等により電気的かつ機械的に接続される。

ハンダおよびろう材としては、例えば、Ｓｎ−Ｐｂ系の鉛ハンダの他、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系、Ｓｎ−Ｚｎ−Ｂｉ系、Ｓｎ−Ｃｕ系、Ｓｎ−Ａｇ−Ｉｎ−Ｂｉ系、Ｓｎ−Ｚｎ−Ａｌ系の各種鉛フリーハンダ、ＪＩＳに規定された各種低温ろう材等が挙げられる。

なお、発光素子３や半導体素子４としては、例えばＢＧＡ(Ball Grid Array)タイプやＬＧＡ(Land Grid Array)タイプ等のパッケージ仕様の素子が用いられる。

また、導体層２３とハンダ（またはろう材）とが接触することにより、導体層２３を構成する金属成分の一部がハンダ側に溶解する現象が生じるおそれがある。この現象は、特に銅製の導体層２３に対して生じる場合が多いことから「銅食われ」と呼ばれている。銅食われが発生すると、導体層２３が薄くなったり、欠損したりする等の不具合を招き、導体層２３の機能を損なうおそれがある。

そこで、ハンダと接する導体層２３の表面には、あらかじめ、ハンダの下地として銅食われ防止膜（下地層）を形成しておくのが好ましい。この銅食われ防止膜の形成により、銅食われが防止され、導体層２３の機能を長期にわたって維持することができる。

銅食われ防止膜の構成材料としては、例えば、ニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、スズ（Ｓｎ）、パラジウム（Ｐｄ）等が挙げられ、銅食われ防止膜は、これらの金属組成１種からなる単層であってもよく、２種以上を含む複合層（例えば、Ｎｉ−Ａｕ複合層、Ｎｉ−Ｓｎ複合層等）であってもよい。

銅食われ防止膜の平均厚さは、特に限定されないが、０．０５〜５μｍ程度であるのが好ましく、０．１〜３μｍ程度であるのがより好ましい。これにより、銅食われ防止膜そのものの電気抵抗を抑制しつつ、十分な銅食われ防止作用を発現させることができる。

なお、発光素子３や半導体素子４と導体層２３との電気的接続は、上述したような接続方法の他、ワイヤーボンディング、異方性導電フィルム（ＡＤＦ）、異方性導電ペースト（ＡＣＰ）等を用いた製造方法で行われてもよい。

このうち、ワイヤーボンディングによれば、発光素子３や半導体素子４と回路基板２との間で熱膨張差が生じたとしても、柔軟性の高いボンディングワイヤーによって熱膨張差を吸収することができるので、接続部に対する応力集中が防止される。

また、発光素子３と導体層２３との隙間および発光素子３の側方には、発光素子３を囲うように封止材６１が配置されている。これにより、導体層２３に開口部２３１を形成したことによる空隙２３２にも封止材６１が充填される。

一方、半導体素子４と導体層２３との隙間および半導体素子４の側方には、封止材６２が充填されている。

このような封止材６１、６２は、発光素子３および半導体素子４の耐候性（耐熱性、耐湿性、気圧変化等）を高めるとともに、振動、外力、異物付着等から発光素子３および半導体素子４を確実に保護することができる。

封止材６１、６２としては、例えば、エポキシ系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、シリコーン系樹脂等が挙げられる。

また、回路基板２と光導波路１との間は接着層５により接着されているが、接着層５を構成する接着剤としては、例えば、エポキシ系接着剤、アクリル系接着剤、ウレタン系接着剤、シリコーン系接着剤の他、各種ホットメルト接着剤（ポリエステル系、変性オレフィン系）等が挙げられる。また、特に耐熱性の高いものとして、ポリイミド、ポリイミドアミド、ポリイミドアミドエーテル、ポリエステルイミド、ポリイミドエーテル等の熱可塑性ポリイミド接着剤が挙げられる。

なお、図３に示す接着層５は、発光素子３の発光部３１とミラー１６とを繋ぐ光路を避けるように設けられている。すなわち、接着層５には、上記光路に対応した位置に設けられた開口部５１が形成されている。この開口部５１により、上記光路と接着層５との干渉が防止されている。

以上のような光導波路モジュール１０では、発光素子３の発光部３１から出射した信号光が、空隙２３２に充填された封止材６１、絶縁性基板２１、空隙２２２および開口部５１を通過して、光導波路１に入射される。

なお、光導波路モジュール１０は、光導波路１の他方の端部にも、回路基板２を有していてもよく、他の光学部品との接続を担うコネクター等を有していてもよい。

図４は、図２に示す光導波路モジュールの他の構成例を示す縦断面図である。

図４（ａ）に示す光導波路モジュール１０では、光導波路１の他方の端部（図２、４の右側の端部）の上面にも回路基板２が設けられている。また、この回路基板２上には、受光素子７と半導体素子４とが搭載されている。また、光導波路１には、受光素子７の受光部７１の位置に対応してミラー１６が形成されている。

このような光導波路モジュール１０では、光導波路１からミラー１６を介して出射した信号光が、受光素子７の受光部７１に到達すると、光信号から電気信号への変換がなされる。このようにして光導波路１の両端部間における光通信が行われる。

一方、図４（ｂ）に示す光導波路モジュール１０では、光導波路１の他方の端部に、他の光学部品との接続を担うコネクター２０が設けられている。コネクター２０としては、光ファイバーとの接続に用いられるＰＭＴコネクター等が挙げられる。コネクター２０を介して光導波路モジュール１０を光ファイバーに接続することで、より長距離の光通信が可能になる。

なお、図４では、光導波路１の一方の端部と他方の端部とで１対１の光通信を行う場合について説明したが、光導波路１の他方の端部には、光路を複数に分岐することができる光スプリッターを接続するようにしてもよい。

（構造体）
ここで、光導波路１の表面（クラッド層１２の上面）上のうち、ミラー１６と発光部３１とを繋ぐ光路が通過する部位（開口部５１内および空隙２２２内）には、前述したように、表面を局所的に突出させた凸部または局所的に凹没させた凹部を複数個配置してなる凹凸パターン１００が形成された構造体９が載置されている。

このような構造体９がない場合、空隙２２２とクラッド層１２の上面との界面において、信号光の反射が生じ、反射した分が光結合における損失となる。その結果、信号光が減衰し、光通信のＳ／Ｎ比が低下してしまう。

これに対し、構造体９を設けることにより、光導波路１の表面に光の反射防止機能が付与される。その結果、信号光の減衰が抑制され、光通信のＳ／Ｎ比を高めることができる。そして、信頼性が高く高品質な光通信を提供し得る光導波路モジュール１０が得られる。

図５は、図１に示す光導波路モジュール１０のうち、構造体９を取り出して示す部分拡大図である。なお、以下の説明では、図５中の上側を「上」、下側を「下」という。

図５に示す構造体９では、上面に凹凸パターン１００が形成されているが、凹凸パターン１００は、構造体９の平滑な表面を局所的に凹没させ、一定の間隔で分布した複数個の凹部１０１で構成されている。

凹部１０１の分布パターンは、不規則的であってもよいが、一定の間隔で規則的に分布したパターンであるのが好ましい。これにより、凹凸パターン１００による反射防止機能がより確実なものとなり、かつ、凹凸パターン１００全体で反射防止機能が均一になる。

具体的な分布パターンとしては、例えば、四方格子状パターン、六方格子状パターン、八方格子状パターン、放射状パターン、同心円状パターン、螺旋状パターン等が挙げられる。

また、隣り合う凹部１０１同士の配置周期（凹部１０１の中心間の距離）Ｐは、発光素子３から出射される信号光の波長以下であるのが好ましい。これにより、凹凸パターン１００では、信号光の回折現象がほとんど生じなくなり、回折に伴う損失の発生を防止することができる。そして、光学的には、凹凸パターン１００付近の空間の屈折率を、空隙２２２の屈折率とクラッド層１２の屈折率との中間の値としてみなすことができるようになり、凹凸パターン１００に入射する信号光は、このみなし屈折率に応じて振る舞うこととなる。すなわち、凹凸パターン１００付近の空間によって空隙２２２とクラッド層１２の界面の屈折率差が緩和されることとなり、入射効率が格段に向上する。その結果、反射に伴う光結合損失の増大を抑制することができる。

また、隣り合う凹部１０１同士の間隔（凹部１０１の中心間の距離）が一定でない場合も、同様の理由から、その間隔は信号光の波長以下であるのが好ましい。

なお、発光素子３から出射される信号光の波長は、一般的に１５０〜１６００ｎｍ程度であるので、それに応じて凹部１０１同士の間隔の上限が設定される。

一方、凹部１０１同士の間隔の下限は、特に限定されないが、凹部１０１の形成容易性や長期信頼性等の観点から２０ｎｍ程度とされる。

また、凹部１０１同士の間隔のうち、凹部１０１が占める距離の割合（占有率）は、１０〜９０％程度であるのが好ましく、２０〜８０％程度であるのがより好ましく、３０〜７０％程度であるのがさらに好ましい。これにより、凹凸パターン１００による反射防止機能がより確実なものとなる。

一方、凹部１０１の深さＤは、発光素子３から出射される信号光の波長以下であるのが好ましい。これにより、凹凸パターン１００では、信号光の回折現象がほとんど生じなくなり、回折に伴う損失の発生を防止することができる。そして、光学的には、凹凸パターン１００付近の空間の屈折率を、空隙２２２の屈折率とクラッド層１２の屈折率との中間の値としてみなすことができるようになり、凹凸パターン１００に入射する信号光は、このみなし屈折率に応じて振る舞うこととなる。すなわち、凹凸パターン１００付近の空間によって空隙２２２とクラッド層１２の界面の屈折率差が緩和されることとなり、入射効率が格段に向上する。その結果、反射に伴う光結合損失の増大を抑制することができる。

なお、発光素子３から出射される信号光の波長は、一般的に１５０〜１６００ｎｍ程度であるので、それに応じて凹部１０１の深さの上限が設定される。

一方、凹部１０１の深さＤの下限は、特に限定されないが、凹部１０１の形成容易性や長期信頼性等の観点から２０ｎｍ程度とされる。

また、凹部１０１同士の配置周期Ｐや凹部１０１の深さＤが、発光素子３から出射される信号光の波長以下でない場合でも、前述した反射防止機能がもたらされる。この場合、入射効率の向上はそれほど期待できないが、信号光は凹凸パターン１００により散乱されるため、発光素子３側への反射が抑制される。その結果、反射光が照射されることに伴い発光素子３の発光安定性が損なわれるのを防止することができる。

図５に示す各凹部１０１の形状は、それぞれ開口の平面視形状が四角形であり、深さ方向にその四角形が維持された形状になっている。すなわち、各凹部１０１は、それぞれ四角柱状をなしている。

ここで、図６は、凹部または凸部の形状の一例を示す斜視図である。
各凹部１０１の形状は、図５に示す形状に限定されず、例えば、角柱状、角錐状（図６（ａ）参照）、角錐台形状（図６（ｂ）参照）、円柱状（図６（ｃ）参照）、円錐状（図６（ｄ）参照）、円錐台形状（図６（ｅ）参照）、半球状、楕円半球状、長円半球状、凹条（凸条）、二次曲線回転体、四次曲線回転体、六次曲線回転体、正規分布曲線回転体、三角関数曲線回転体、その他、任意の曲線の回転体等の形状であってもよい。さらに、これらの２種以上が混在したものであってもよい。

なお、上述したような形状には、その形状に準じた形状も含まれる。準じた形状とは、例えば、各形状の角部を面取りした形状、各形状同士を連結した形状、各形状同士を合成した形状等が挙げられる。

また、上述した各形状のうち、各凹部１０１の形状は、柱状、錐状および半球状のいずれか、またはこれらに準じた形状であるのが好ましい。このような形状の凹部１０１を有する凹凸パターン１００は、光導波路１に対して優れた反射防止機能を付与することができる。また、光導波路１の上面に対して斜めに入射する信号光に対しても、等方的な反射防止機能が発揮されることから、入射角依存が少ない。

なお、凹部１０１の形状として上記に例示した種々の形状は、いずれも、凹部にも凸部にもなり得る。また、図６に示す形状は、天地反転した形状であってもよい。なお、凸部同士の配置周期は、前述した凹部１０１同士の配置周期Ｐと同様にすればよく、凸部の高さも、前述した凹部１０１の深さＤと同様にすればよい。

一方、各凹部１０１の形状は、凹条（線状の溝）であるのが好ましい（図６（ｆ）参照）。このような形状の凹部１０１を有する凹凸パターン１００は、光導波路１に対してとりわけ優れた反射防止機能を付与することができる。また、凸部の場合は、凸条（線状の凸部）であってもよい。

このような構造体９の形状は、特に限定されないが、例えば、板状体（層状体を含む）、ブロック体等が挙げられる。

このうち、構造体９の形状は、板状体であるのが好ましい。これにより、構造体９は、光導波路１の表面や回路基板２に対する密着性の高いものとなり、界面における光結合損失を抑制し得るものとなる。

なお、板状体である構造体９の平面視形状としては、特に限定されず、真円、楕円、長円等の円形、三角形、四角形、五角形、六角形等の多角形等が挙げられる。

また、板状体である構造体９の平均厚さは、構成材料に応じて適宜設定されるものの、好ましくは１０〜３００μｍ程度、より好ましくは２０〜２００μｍ程度とされる。構造体９の平均厚さを前記範囲内とすることにより、構造体９の光透過性を著しく損なうことなく、そして凹凸パターン１００を形成したとしても十分な機械的強度を有する構造体９が得られる。

構造体９の構成材料としては、光透過性を有する材料であればよいが、例えば、アクリル系樹脂、メタクリル系樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレン、エポキシ系樹脂やオキセタン系樹脂のような環状エーテル系樹脂、ポリアミド、ポリイミド、ポリベンゾオキサゾール、ポリシラン、ポリシラザン、ベンゾシクロブテン系樹脂やノルボルネン系樹脂等の環状オレフィン系樹脂のような各種樹脂材料の他、石英ガラス、ホウケイ酸ガラスのようなガラス材料等が挙げられる。

また、図２では、構造体９に発光素子３の発光部３１から出射した信号光が入射する。この場合、構造体９の屈折率は、光導波路１のクラッド層１２の屈折率と同程度であるか、または大きいのが好ましい。これにより、発光素子３の発光部３１から出射した信号光が構造体９に入射した後、その信号光を効率よく光導波路１に入射させることができる。その結果、光導波路１と発光素子３との光結合効率をより高めることができる。

なお、構造体９の屈折率は、構造体９全体で均一でなくてもよく、例えば構造体９が板状体である場合、その厚さ方向に沿って屈折率が段階的または連続的に変化するような屈折率分布が形成されていてもよい。具体的には、空隙２２２中の空気の屈折率と光導波路１の屈折率とを段階的または連続的に繋ぐような屈折率変化を伴う屈折率分布が好ましい。このような屈折率分布を有する構造体９は、光結合効率を特に高め得るものとなる。

また、構造体９は、光導波路１に対して密着していればよいが、この密着手段は特に限定されない。例えば、構造体９と光導波路１とは固着または融着していてもよく、接着剤、接着シート等を介して接着されていてもよい。この場合、接着剤としては、前述のようなものを用いることができる。

また、構造体９の上面は、回路基板２の下面および光導波路１の上面に対して平行であるのが好ましい。これにより、光結合効率をより高めることができる。
また、構造体９は、光導波路１の上面全体を覆う程度の大きさを有していてもよい。

なお、このような構造体９は、受光素子側に設けるようにしてもよい。図４（ａ）には、受光素子７側に構造体９を設けた場合を示している。図４（ａ）の受光素子７側に設けられた構造体９は、回路基板２の下面に載置されており、構造体９の下面に凹凸パターン１００（図示せず）が形成されている。このため、光導波路１を伝搬し、ミラー１６で反射された信号光が回路基板２に入射する際、構造体９によって回路基板２の下面における反射を防止する機能が付与される。したがって、構造体９を備えることで、光導波路１への入射側のみならず、出射側における光結合損失を抑制することができ、信号光の伝搬効率をより高めることができる。

また、構造体９は、回路基板２の下面でなく、受光部７１に密着するよう、受光素子７の下面に載置されてもよい。

なお、上述した発光素子３側の構造体９における特徴等は、受光素子７側の構造体９にも全て適用可能である。例えば、構造体９は、受光素子７側の回路基板２の下面のみでなく、受光素子７の下面等に設けられてもよい。

≪第２実施形態≫
次に、本発明の光導波路モジュールの第２実施形態について説明する。

図７は、本発明の光導波路モジュールの第２実施形態を示す縦断面図である。
以下、第２実施形態について説明するが、第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。なお、図７において、第１実施形態と同様の構成部分については、先に説明したのと同様の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

図７に示す光導波路モジュール１０は、回路基板２および封止材６１の構成が異なる以外は、第１実施形態と同様である。

図７に示す回路基板２では、導体層２２、２３に設けられた開口部２２１、２３１に対応して、絶縁性基板２１にも、絶縁性基板２１を貫通する開口部２１１が形成されている。これにより、発光素子３の発光部３１とミラー１６とを繋ぐ光路が絶縁性基板２１と干渉するのを防止して、光結合効率をより高めることができる。

なお、開口部２１１の内径は、発光素子３から出射される信号光の出射角やミラー１６の有効面積に応じて適宜設定される。また、導体層２２、２３に設けられた開口部２２１、２３１および接着層５に設けられた開口部５１についても同様である。

また、図７に示す光導波路モジュール１０では、封止材６１についても、発光部３１とミラー１６とを繋ぐ光路を避けるよう、発光部３１の直下を囲うように設けられている。これにより、光路と封止材６１とが干渉するのを防止して、光結合効率をさらに高めることができる。

したがって、図７に示す光導波路モジュール１０では、発光素子３の下面から構造体９の上面に至るまで、導体層２３、絶縁性基板２１、導体層２２、および接着層５を貫通する開口部１０Ｌが形成されている。このような開口部１０Ｌを設けることにより、発光部３１と構造体９とを繋ぐ光路と干渉するものがなくなるので、光結合効率が特に高くなるのである。

なお、本実施形態に係る絶縁性基板２１は、第１実施形態で説明した可撓性基板以外に、比較的剛性の高い剛性基板であってもよい。

このような絶縁性基板２１は、耐屈曲性が高くなり、屈曲に伴う発光素子３の損傷を防止する。

絶縁性基板２１のヤング率（引張弾性率）は、一般的な室温環境下（２０〜２５℃前後）で５〜５０ＧＰａ程度であるのが好ましく、１２〜３０ＧＰａ程度であるのがより好ましい。ヤング率の範囲がこの程度であれば、絶縁性基板２１は、上述したような効果をより確実に発揮することができる。

このような絶縁性基板２１を構成する材料としては、例えば、紙、ガラス布、樹脂フィルム等を基材とし、この基材に、フェノール系樹脂、ポリエステル系樹脂、エポキシ系樹脂、シアネート樹脂、ポリイミド系樹脂、フッ素系樹脂等の樹脂材料を含浸させたものが挙げられる。

具体的には、ガラス布・エポキシ銅張積層板、ガラス不織布・エポキシ銅張積層板等のコンポジット銅張積層板に使用される絶縁性基板の他、ポリエーテルイミド樹脂基板、ポリエーテルケトン樹脂基板、ポリサルフォン系樹脂基板等の耐熱・熱可塑性の有機系リジッド基板や、アルミナ基板、窒化アルミニウム基板、炭化ケイ素基板等のセラミックス系リジッド基板等が挙げられる。

また、絶縁性基板２１が上述したような材料で構成される場合、その平均厚さは、好ましくは３００μｍ〜３ｍｍ程度、より好ましくは５００μｍ〜２．５ｍｍ程度とされる。

≪第３実施形態≫
次に、本発明の光導波路モジュールの第３実施形態について説明する。

図８は、本発明の光導波路モジュールの第３実施形態を示す縦断面図である。
以下、第３実施形態について説明するが、第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。なお、図８において、第１実施形態と同様の構成部分については、先に説明したのと同様の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

図８（ａ）に示す光導波路モジュール１０は、空隙２２２に突出するように、絶縁性基板２１の下面に設けられた集光レンズ８を有している以外、第１実施形態と同様である。この集光レンズ８により、発光素子３から出射した信号光が集光され、光結合効率を高めることができる。

なお、集光レンズ８については、収束光がミラー１６の有効領域内に照射されるよう、その焦点距離が設定されている。これにより、有効領域外に照射される信号光がほとんどなくなり、光結合効率を確実に高めることができる。

また、集光レンズ８の焦点距離を設定する他、集光レンズ８とミラー１６との離間距離を調整することで、ミラー１６に対する収束光の照射光量を高めることもできる。集光レンズ８とミラー１６との離間距離を調整するには、接着層５の厚さやクラッド層１２の厚さを調整すればよい。

集光レンズ８の形状は、特に限定されないが、例えば、平凸レンズ、両凸レンズ、凸メニスカスレンズ、フレネルレンズのような凸レンズが挙げられる。また、凸レンズと凹レンズとを組み合わせた複合レンズであってもよい。

また、集光レンズ８の構成材料は、透光性材料であればよく、例えば、石英ガラス、ホウケイ酸ガラス、サファイア、蛍石のような無機材料、シリコーン系樹脂、フッ素系樹脂、カーボネート系樹脂、オレフィン系樹脂、アクリル系樹脂のような有機材料等が挙げられる。

一方、図８（ｂ）に示す光導波路モジュール１０は、開口部１０Ｌに突出するように、発光素子３の下面に設けられた集光レンズ８を有している以外、第２実施形態と同様である。この集光レンズ８により、発光素子３から出射した信号光が集光され、光結合効率を高めることができる。

≪第４実施形態≫
次に、本発明の光導波路モジュールの第４実施形態について説明する。

図９は、本発明の光導波路モジュールの第４実施形態を示す図であって、光導波路のみを取り出し、天地反転させた斜視図（一部透過して示す）である。なお、図９では、コア層１３中のコア部１４に密なドットを、側面クラッド部１５に疎なドットを、それぞれ付している。

以下、第４実施形態について説明するが、第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。なお、図９において、第１実施形態と同様の構成部分については、先に説明したのと同様の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

第４実施形態は、コア層１３中のコア部１４と側面クラッド部１５の形状が異なるとともに、ミラー１６の形成位置が側面クラッド部１５を横切るように形成されている以外、第１実施形態と同様である。

図９（ａ）に示す光導波路１は、第１実施形態に係る光導波路１である。
この光導波路１では、ミラー１６が光導波路１を厚さ方向に一部貫通するように形成されたＶ字状をなす空間１６０の側面の一部で構成されている。この側面は、平面状であり、かつ、コア部１４の軸線に対して４５°傾斜している。

図９（ａ）に示すミラー１６には、クラッド層１１、コア層１３およびクラッド層１２の各加工面が露出しており、ミラー１６のほぼ中心部には、コア部１４の加工面が位置し、その左右には側面クラッド部１５の加工面が位置している。

一方、図９（ｂ）に示す光導波路１は、第４実施形態（本実施形態）に係る光導波路１である。

図９（ｂ）に示す光導波路１では、その一方の端部において、コア部１４が光導波路１の端面まで到達せず、途中で途切れている。そして、コア部１４が途切れた箇所から端面までは、側面クラッド部１５が設けられている。なお、このコア部１４が途切れた部分を、コア部欠損部１７とする。

図９（ｂ）では、ミラー１６がこのコア部欠損部１７中に形成されている。コア部欠損部１７に形成されたミラー１６は、コア部１４の光軸の延長線上に位置しているため、ミラー１６で反射した信号光は、コア部１４の光軸の延長線に沿って伝搬し、コア部１４中に入射する。

ところで、図９（ｂ）に示すミラー１６には、クラッド層１１、コア層１３およびクラッド層１２の各加工面が露出しているが、このうち、コア層１３の加工面には、側面クラッド部１５の加工面のみが露出することとなる。このようなミラー１６は、コア層１３の加工面が単一材料（側面クラッド部１５の構成材料）のみで構成されているため、均一な平滑性を有するものとなる。これは、空間１６０を加工する際、コア層１３については単一材料を加工することになるので、加工レートが均一になるからである。しかも、コア層１３の上下に位置するクラッド層１１、１２は、クラッド材料で構成されているため、側面クラッド部１５の構成材料と加工レートが近くなる。その結果、ミラー１６の面全体で加工レートが均一になり、ミラー１６は優れた反射特性を有し、ミラー損失の少ないものとなる。

以上のことから、本実施形態に係る光導波路モジュール１０は、光結合効率が特に高いものとなる。

≪第５実施形態≫
次に、本発明の光導波路モジュールの第５実施形態について説明する。

図１０は、本発明の光導波路モジュールの第５実施形態を示す縦断面図である。
以下、第５実施形態について説明するが、第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。なお、図１０において、第１実施形態と同様の構成部分については、先に説明したのと同様の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

図１０（ａ）に示す光導波路モジュール１０は、構造体９、接着層５および封止材６１の構成が異なる以外は、第１実施形態と同様である。

すなわち、図１０（ａ）に示す接着層５は、開口部５１の形成が省略されている。そして、空隙２２２に突出するよう設けられていた構造体９が省略されるとともに、接着層５は、空隙２２２を充填するよう構成されている。これにより、回路基板２を透過した信号光が光導波路１に入射する際、界面での反射が抑制され、光結合効率の低下が防止される。

また、図１０（ａ）に示す封止材６１は、発光部３１とミラー１６とを繋ぐ光路を避けるよう、発光部３１の直下を囲うように設けられている。これにより、光路と封止材６１とが干渉するのを防止することができる。封止材６１を上記のようにした結果、導体層２３における空隙２３２および空隙２３２と発光素子３との間隙は、それぞれ空気層となる。

そして、本実施形態では、この空隙２３２に突出するように、回路基板２の絶縁性基板２１の上面に構造体９が載置されている。これにより、回路基板２に対する信号光の入射効率が高くなり、光結合効率をより高めることができる。

なお、構造体９は、絶縁性基板２１の上面のみでなく、第１実施形態と同様、光導波路１の上面にも載置されていてもよい。

図１０（ｂ）に示す光導波路モジュール１０は、構造体９および封止材６１の構成が異なる以外は、第１実施形態と同様である。

すなわち、図１０（ｂ）に示す封止材６１は、図１０（ａ）と同様、発光部３１とミラー１６とを繋ぐ光路を避けるように設けられている。そして、空隙２３２に突出するように、回路基板２の絶縁性基板２１の上面に構造体９が載置されている。

さらに、図１０（ｂ）に示す光導波路モジュール１０では、第１実施形態と同様、光導波路１の上面にも構造体９が載置されている。

このような光導波路モジュール１０によれば、発光素子３と光導波路１との光結合効率を特に高めることができる。

なお、図１０では、構造体９に発光素子３の発光部３１から出射した信号光が入射する。この場合、構造体９の屈折率は、絶縁性基板２１の屈折率と同程度であるか、または大きいのが好ましい。これにより、発光素子３の発光部３１から出射した信号光が構造体９に入射した後、その信号光を効率よく光導波路１に入射させることができる。その結果、光導波路１と発光素子３との光結合効率をより高めることができる。

また、構造体９の屈折率は、構造体９全体で均一でなくてもよく、例えば構造体９が板状体である場合、その厚さ方向に沿って屈折率が段階的または連続的に変化するような屈折率分布が形成されていてもよい。具体的には、空隙２３２中の空気の屈折率と絶縁性基板２１の屈折率とを段階的または連続的に繋ぐような屈折率変化を伴う屈折率分布が好ましい。このような屈折率分布を有する構造体９は、光結合効率を特に高め得るものとなる。

＜光導波路モジュールの製造方法＞
次に、上述したような光導波路モジュールを製造する方法（本発明の光導波路モジュールの製造方法）の一例について説明する。

図１に示す光導波路モジュール１０は、光導波路１、回路基板２、発光素子３および半導体素子４を用意し、これらを実装することで製造される。

このうち、回路基板２は、絶縁性基板２１の両面を覆うように導体層を形成した後、不要部分を除去（パターニング）し、配線パターンを含む導体層２２、２３を残存させることで形成される。

導体層の製造方法としては、例えば、プラズマＣＶＤ、熱ＣＶＤ、レーザーＣＶＤのような化学蒸着法、真空蒸着、スパッタリング、イオンプレーティング等の物理蒸着法、電解めっき、無電解めっき等のめっき法、溶射法、ゾル・ゲル法、ＭＯＤ法等が挙げられる。

また、導体層のパターニング方法としては、例えばフォトリソグラフィー法とエッチング法とを組み合わせた方法が挙げられる。

＜光導波路の製造方法＞
ここで、光導波路の製造方法の一例について説明する。

光導波路１は、下方からクラッド層１１、コア層１３およびクラッド層１２をこの順で積層してなる積層体（母材）と、この積層体の一部を除去することで形成されたミラー１６と、を有している。

以下、光導波路の製造方法を、［１］積層体を形成する工程、［２］ミラー１６を形成する工程、に分けて説明する。

［１］積層体（母材）は、クラッド層１１、コア層１３およびクラッド層１２を順次成膜して形成する方法、あるいは、クラッド層１１、コア層１３およびクラッド層１２をあらかじめ基材上に成膜した後、それぞれを基板から剥離して貼り合わせる方法等により製造される。

クラッド層１１、コア層１３およびクラッド層１２の各層は、それぞれ形成用の組成物を基材上に塗布して液状被膜を形成した後、液状被膜を均一化するとともに揮発成分を除去することにより形成される。

塗布方法としては、例えば、ドクターブレード法、スピンコート法、ディッピング法、テーブルコート法、スプレー法、アプリケーター法、カーテンコート法、ダイコート法等の方法が挙げられる。

また、液状被膜中の揮発成分を除去するには、液状被膜を加熱したり、減圧下に置いたり、あるいは乾燥ガスを吹き付けたりする方法が用いられる。

なお、各層の形成用組成物としては、例えば、クラッド層１１、コア層１３またはクラッド層１２の構成材料を各種溶媒に溶解または分散してなる溶液（分散液）が挙げられる。

ここで、コア層１３中にコア部１４と側面クラッド部１５とを形成する方法としては、例えば、フォトブリーチング法、フォトリソグラフィー法、直接露光法、ナノインプリンティング法、モノマーディフュージョン法等が挙げられる。これらの方法はいずれも、コア層１３の一部領域の屈折率を変化させる、あるいは、一部領域の組成を異ならせることにより、相対的に屈折率の高いコア部１４と相対的に屈折率の低い側面クラッド部１５とを作り込むことができる。

［２］次いで、積層体に対してクラッド層１１の下面側から一部を除去する掘り込み加工を施す。これにより得られた空間（空洞）１６０の内壁面がミラー１６となる。

積層体に対する掘り込み加工は、例えば、レーザー加工法、ダイシングソーによるダイシング加工法等により行うことができる。
以上のようにして、光導波路１が得られる。

≪第１の製造方法≫
次に、光導波路モジュールの第１の製造方法について説明する。

図１１は、図２に示す光導波路モジュールを製造する方法を説明するための図（縦断面図）である。

以下、第１の製造方法を、［１］光導波路１上に構造体９を形成する工程、［２］回路基板２、発光素子３および半導体素子４を実装する工程、に分けて説明する。

［１］まず、光導波路１を用意し、クラッド層１２の上面に、構造体９の形成用組成物を塗布して液状被膜９１を形成する（図１１（ａ））。構造体９の形成用組成物としては、例えば、前述した構造体９の構成材料を各種溶媒に溶解または分散してなる溶液（分散液）が挙げられる。

次いで、成形型１１０を液状被膜９１に押圧する（図１１（ｂ））。そして、この状態で、液状被膜９１を硬化（本硬化）させる。これにより、液状被膜９１が硬化し、構造体９が形成される。それとともに、構造体９の上面には、成形型１１０の型が転写され、その後、成形型１１０を離型することにより構造体９に凹凸パターン１００が形成される（図１１（ｃ））。

このような方法であれば、液状被膜９１に対して成形型１１０の型が転写されるので、良好な転写性が得られる。その結果、とりわけ寸法精度の高い凹凸パターン１００を形成することができる。

また、光導波路１の上面に直接構造体９を形成することができるので、光導波路１と構造体９との光学的接続が極めて良好になる。すなわち、光導波路１の上面に液状被膜９１を形成するため、界面に空隙がほとんど形成されず、界面における光損失が確実に抑制される。

以上のことから、本製造方法によれば、光結合効率の特に高い光導波路モジュール１０を製造することができる。

液状被膜９１の硬化は、構造体９の形成用組成物の組成に応じて異なるものの、熱硬化方法、光硬化方法等により行われる。

また、成形型１１０を押圧する前に、液状被膜９１を半硬化の状態（ドライフィルム）とし、このドライフィルムに対して成形型１１０を押圧するようにしてもよい。これにより、成形性と離型性をより高めることができる。なお、ドライフィルムは、液状被膜９１中の溶媒の一部を除去してなるものであり、硬化物に比べて柔軟性および可塑性に富んでいる。

また、成形型１１０は、加熱された状態で押圧され、押圧後は冷却されるのが好ましい。これにより、成形型１１０の形状の転写性が高められ、転写後の凹凸パターン１００の保形性も高めることができる。その結果、寸法精度の高い凹凸パターン１００が得られる。

成形型１１０としては、例えば、金属製、シリコン製、樹脂製、ガラス製、セラミックス製の型が用いられ、成形面には離型剤を塗布しておくのが好ましい。

また、成形型１１０の型は、例えば、レーザー加工法、電子ビーム加工法、フォトリソグラフィー法等の方法により形成することができる。

なお、成形型１１０は、マスター型（原型）を複製したものであってもよい。このような複製型としては、例えば、表面に型が複製されたフィルム等が挙げられる。

［２］次いで、接着剤を用いて光導波路１上に回路基板２を積層する。さらに、回路基板２上に発光素子３および半導体素子４を実装する。これにより、光導波路モジュール１０が得られる。

≪第２の製造方法≫
次に、光導波路モジュールの第２の製造方法について説明する。

図１２は、図１０に示す光導波路モジュールを製造する方法を説明するための図（縦断面図）である。

以下、第２の製造方法を、［１］回路基板２上の構造体９を形成する工程、［２］光導波路１、発光素子３および半導体素子４を実装する工程、に分けて説明する。

［１］まず、回路基板２を用意し、絶縁性基板２１の上面の空隙２３２に、構造体９の形成用組成物を塗布して液状被膜９１を形成する（図１２（ａ））。

このとき、空隙２３２は側面を導体層２３で囲まれ、底面は絶縁性基板２１で覆われている。このため、液状である構造体９の形成用組成物を貯留し、液状被膜９１を形成することができる。しかも、空隙２３２に前記組成物を貯留することで、液状被膜９１の膜厚を容易に均一化することができるので、最終的に膜厚が均一な構造体９が得られる。その結果、構造体９の光学特性においても均一化を図ることができる。

次いで、成形型１１０を液状被膜９１に押圧する（図１２（ｂ））。そして、この状態で、液状被膜９１を硬化（本硬化）させる。これにより、液状被膜９１が硬化し、構造体９が形成される。それとともに、構造体９の上面には、成形型１１０の型が転写され、その後、成形型１１０を離型することにより構造体９に凹凸パターン１００が形成される（図１２（ｃ））。

このような方法であれば、絶縁性基板２１の上面に直接構造体９を形成することができるので、絶縁性基板２１と構造体９との光学的接続が極めて良好になる。すなわち、絶縁性基板２１の上面に液状被膜９１を形成するため、界面に空隙がほとんど形成されず、界面における光損失が確実に抑制される。

以上のことから、本製造方法によれば、光結合効率の特に高い光導波路モジュール１０を製造することができる。

［２］次いで、接着剤を用いて光導波路１上に回路基板２を積層する。さらに、回路基板２上に発光素子３および半導体素子４を実装する。これにより、光導波路モジュール１０が得られる。

＜電子機器＞
本発明の光導波路モジュールを備える電子機器（本発明の電子機器）は、光信号と電気信号の双方の信号処理を行ういかなる電子機器にも適用可能であるが、例えば、ルーター装置、ＷＤＭ装置、携帯電話、ゲーム機、パソコン、テレビ、ホーム・サーバー等の電子機器類への適用が好適である。これらの電子機器では、いずれも、例えばＬＳＩ等の演算装置とＲＡＭ等の記憶装置との間で、大容量のデータを高速に伝送する必要がある。したがって、このような電子機器が本発明の光導波路モジュールを備えることにより、電気配線に特有なノイズ、信号劣化等の不具合が解消されるため、その性能の飛躍的な向上が期待できる。

さらに、光導波路部分では、電気配線に比べて発熱量が大幅に削減される。このため、基板内の集積度を高めて小型化が図られるとともに、冷却に要する電力を削減することができ、電子機器全体の消費電力を削減することができる。

以上、本発明の光導波路モジュール、光導波路モジュールの製造方法および電子機器の実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、例えば光導波路モジュールを構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。また、任意の構成物が付加されていてもよく、複数の実施形態同士を組み合わせるようにしてもよい。

また、光導波路１の上面および下面には、それぞれカバーフィルムが積層されていてもよい。カバーフィルムにより、光導波路１を確実に保護することができる。なお、カバーフィルムとしては、可撓性を有する絶縁性基板と同様のものが用いられる。

また、前記各実施形態では、光導波路１が有するチャンネル（コア部）数は、１つであるが、本発明の光導波路モジュールでは、チャンネル数が２つ以上であってもよい。この場合、チャンネル数に応じてミラー、構造体、発光素子等の数を設定すればよい。また、発光素子および受光素子については、１つの素子に複数の発光部または複数の受光部を備えたものを用いるようにしてもよい。

さらに、構造体９は、上述したような方法で形成されたものに限らず、すでに硬化したものを載置したものであってもよい。

１ 光導波路
１０ 光導波路モジュール
１０Ｌ 開口部
１１ クラッド層（第１クラッド層）
１２ クラッド層（第２クラッド層）
１３ コア層
１４ コア部
１５ 側面クラッド部
１６ ミラー
１６０ 空間
１７ コア部欠損部
２ 回路基板
２０ コネクター
２１ 絶縁性基板
２１１ 開口部
２２、２３ 導体層
２２１、２３１ 開口部
２２２、２３２ 空隙
３ 発光素子
３１ 発光部
３２ 電極
４ 半導体素子
４２ 電極
５ 接着層
５１ 開口部
６１、６２ 封止材
７ 受光素子
７１ 受光部
８ 集光レンズ
９ 構造体
９１ 液状被膜
１００ 凹凸パターン
１０１ 凹部
１１０ 成形型

Claims (14)

1. コア部と、前記コア部の側面を覆うように設けられたクラッド部と、前記コア部の途中または延長線上に設けられ、前記コア部の光路を前記クラッド部の外部へと変換する光路変換部と、を備える光導波路と、
   前記光路変換部を介して前記コア部と光学的に接続されるよう前記クラッド部の外部に設けられた光素子と、
   前記光導波路の前記光路変換部と前記光素子との間に設けられ、表面を局所的に突出させた凸部または局所的に凹没させた凹部を複数個配置してなる凹凸パターンを備える構造体と、を有することを特徴とする光導波路モジュール。
2. 前記凸部および前記凹部は、一定の間隔で規則的に配置されている請求項１に記載の光導波路モジュール。
3. 前記凹凸パターンにおける前記凸部同士の配置周期および前記凹部同士の配置周期は、前記光導波路に入射される信号光の波長以下である請求項１または２に記載の光導波路モジュール。
4. 前記凹凸パターンにおける前記凸部の高さおよび前記凹部の深さは、前記光導波路に入射される信号光の波長以下である請求項１ないし３のいずれかに記載の光導波路モジュール。
5. 前記凸部および前記凹部の形状は、柱状、錐状および半球状のいずれか、またはこれらに準じた形状である請求項１ないし４のいずれかに記載の光導波路モジュール。
6. 前記凸部および前記凹部の形状は、凸条または凹条である請求項１ないし４のいずれかに記載の光導波路モジュール。
7. 前記構造体は、表面に前記凹凸パターンが形成された板状体で構成されている請求項１ないし６のいずれかに記載の光導波路モジュール。
8. 前記構造体は、前記光導波路の表面上に設けられている請求項１ないし７のいずれかに記載の光導波路モジュール。
9. 当該光導波路モジュールは、さらに、前記光導波路と前記光素子との間に設けられた基板を有し、
   前記構造体は、前記基板の表面上に設けられている請求項１ないし８のいずれかに記載の光導波路モジュール。
10. 前記光路変換部は、少なくとも前記コア部を斜めに横断するよう設けられた反射面で構成される請求項１ないし９のいずれかに記載の光導波路モジュール。
11. さらに、前記構造体と前記光素子との間に設けられた集光レンズを有する請求項１ないし１０のいずれかに記載の光導波路モジュール。
12. コア部と、前記コア部の側面を覆うように設けられたクラッド部と、前記コア部の途中または延長線上に設けられ、前記コア部の光路を前記クラッド部の外部へと変換する光路変換部と、を備える光導波路と、
    前記光路変換部を介して前記コア部と光学的に接続されるよう前記クラッド部の外部に設けられた光素子と、
    前記光導波路の前記光路変換部と前記光素子との間に設けられ、表面を局所的に突出させた凸部または局所的に凹没させた凹部を複数個配置してなる凹凸パターンを備える構造体と、を有する光導波路モジュールの製造方法であって、
    前記光導波路の表面上に構造体形成用組成物を塗布し、液状被膜を形成する工程と、
    前記液状被膜またはその半硬化物に成形型を押圧しつつ前記液状被膜またはその半硬化物を硬化させることにより、前記凹凸パターンを形成するとともに前記構造体を形成する工程と、
    前記光素子を配置する工程と、を有することを特徴とする光導波路モジュールの製造方法。
13. コア部と、前記コア部の側面を覆うように設けられたクラッド部と、前記コア部の途中または延長線上に設けられ、前記コア部の光路を前記クラッド部の外部へと変換する光路変換部と、を備える光導波路と、
    前記光路変換部を介して前記コア部と光学的に接続されるよう前記クラッド部の外部に設けられた光素子と、
    前記光導波路と前記光素子との間に設けられた基板と、
    前記基板と前記光素子との間に設けられ、表面を局所的に突出させた凸部または局所的に凹没させた凹部を複数個配置してなる凹凸パターンを備える構造体と、を有する光導波路モジュールの製造方法であって、
    前記基板の表面上に構造体形成用組成物を塗布し、液状被膜を形成する工程と、
    前記液状被膜またはその半硬化物に成形型を押圧しつつ前記液状被膜またはその半硬化物を硬化させることにより、前記凹凸パターンを形成するとともに前記構造体を形成する工程と、
    前記光導波路および前記光素子を配置する工程と、を有することを特徴とする光導波路モジュールの製造方法。
14. 請求項１ないし１１のいずれかに記載の光導波路モジュールを備えることを特徴とする電子機器。

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