JP4380462B2 - 光電気混載基板及びその製造方法 - Google Patents
光電気混載基板及びその製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4380462B2 JP4380462B2 JP2004233718A JP2004233718A JP4380462B2 JP 4380462 B2 JP4380462 B2 JP 4380462B2 JP 2004233718 A JP2004233718 A JP 2004233718A JP 2004233718 A JP2004233718 A JP 2004233718A JP 4380462 B2 JP4380462 B2 JP 4380462B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical
- optical waveguide
- light
- optical path
- board
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Optical Integrated Circuits (AREA)
- Structure Of Printed Boards (AREA)
Description
本発明は、電気回路基板と光導波路配線基板が積層された光電気混載基板及びその製造方法に関する。
最近、ＩＣ技術やＬＳＩ技術において、動作速度や集積度向上のために、高密度に電気配線を行う代わりに、機器装置間、機器装置内のボード間、チップ内において光配線を行うことが注目されている。また、高速大容量の光通信システムにおける光インターコネクションでは、伝送された光信号の処理は電子デバイスで行われており、光−電気混合デバイスが必要となる。
光配線のための素子として、例えば、特許文献１には、複数の光電変換素子が設けられたアレイ型光電変換素子ユニットと、複数の異なる長さをもち、その端部がミラーとなるように４５°にカットされた光導波路が形成されたアレイ型光導波路ユニットと、各光電変換素子と光導波路を結合する光結合用光導波路を備えた光路変換デバイスが記載されている。
光配線のための素子として、例えば、特許文献１には、複数の光電変換素子が設けられたアレイ型光電変換素子ユニットと、複数の異なる長さをもち、その端部がミラーとなるように４５°にカットされた光導波路が形成されたアレイ型光導波路ユニットと、各光電変換素子と光導波路を結合する光結合用光導波路を備えた光路変換デバイスが記載されている。
さらに、近年、無線通信機能を備えた携帯機器の発達が著しいが、電気基板からの電磁放射ノイズ（ＥＭＩ）、外界からの電波混入に対する耐性、不完全接続による信号の乱れ（ＳＩ）の問題に対処するため、電気接続の一部を高速であり且つ電磁無誘導である光接続に変える試みがなされている。
例えば、以下の特許文献２には、光導波路基板と電気回路基板を積層した光電気混載基板と、発光素子、受光素子等の光素子との光接合を、光素子及び光ピンを備えた電気チップの光ピンを光導波路基板に設けたガイド穴に挿入することにより行うことが記載されている。更に、以下の特許文献３には、光導波路シートに、光路変換手段付き光素子（発光素子、受光素子）を光導波路シートのコア部に埋め込んだものを電気回路基板に積層した光電気混載基板が記載されている。
例えば、以下の特許文献２には、光導波路基板と電気回路基板を積層した光電気混載基板と、発光素子、受光素子等の光素子との光接合を、光素子及び光ピンを備えた電気チップの光ピンを光導波路基板に設けたガイド穴に挿入することにより行うことが記載されている。更に、以下の特許文献３には、光導波路シートに、光路変換手段付き光素子（発光素子、受光素子）を光導波路シートのコア部に埋め込んだものを電気回路基板に積層した光電気混載基板が記載されている。
ところで、任意の位置で光の入出力が可能で、光接続が高密度で行える基板状の光導波路があれば、これを電気回路基板と積層することにより、光−電気混合デバイスのための光電気混載基板を容易に作製することが可能となる。
しかしながら、任意の位置で光の入出力が可能で、光接続が高密度で行える基板状の光導波路はこれまで知られておらず、したがって、光導波路配線基板に単に電気回路基板を積層した光電気混載基板も知られていない。
しかしながら、任意の位置で光の入出力が可能で、光接続が高密度で行える基板状の光導波路はこれまで知られておらず、したがって、光導波路配線基板に単に電気回路基板を積層した光電気混載基板も知られていない。
このような問題点に鑑み、本発明者らは、任意の位置で光の入出力が可能で、光接続が高密度に行え、また生産性に優れた方法により作製可能であり、更に電気回路基板が積層可能な光導波路配線基板を発明し、出願した（特願２００４−８７９１８号）。この光導波路配線基板は光回路パターン内に、光導波路配線基板平面に平行な面内において光路を変換する光路変換手段を少なくとも１つ、及び／又は光導波路配線基板平面に平行な面に対して角度を有する方向へ光路を変換する光路変換手段を設けたもので、コア端面において、及び／又は光導波路配線基板平面に平行な面に対して角度を有する方向へ光路を変換する光路変換手段により、光導波路配線基板内又は外への光の入出力が可能である。
この光導波路配線基板に電気回路基板を積層する際、電気回路基板の電気配線が光導波路配線基板の光入出力に対する障害にならないようにする必要がある。また、光導波路配線基板の両側に電気回路基板を積層し、２つの電気回路基板の間をビアで接合する場合、ビアと光導波路が干渉しないようにレイアウトする必要がある。光導波路配線基板において光接続がより高密度になると、光導波路配線基板と電気回路基板とを際前記のごとき障害や干渉が発生しないように積層することは一層難しくなる。
これに関連して以下の特許文献４には、光電融合配線基板において、光導波路装置として二次元導波路中に送信部を埋め込み、受信部との間に配置した中継手段を用いて信号を伝播する二次元光導波路装置を用い、光配線層にビアを設ける場合、光信号をビアを避けるように光ビームとして伝送させることが記載されている。
しかし、特許文献１ないし４のいずれにも、光電気混載基板における光導波路配線と電気配線のレイアウトに関する具体的な記載はない。
特開２００３−１１４３６５号公報
特開２００３−１３１０８１号公報
特開２００３−５７４６８号公報
特開２００４−６１７９９号公報
本発明の目的は、電気回路基板の電気配線が光導波路配線基板の光入出力に対する障害にならないように、光電気混載基板を構成する光導波路配線基板と電気回路基板との積層位置合わせを容易に行いうる光電気混載基板を提供することにある。
前記課題は、以下の光電気混載基板及びその製造方法を提供することにより解決される。
（１）光導波路配線基板と電気回路基板とを積層した光電気混載基板であって、前記光導波路配線基板は、光導波路配線、光入出力部、及び光導波路配線基板平面に平行な面に対して角度を有する方向へ光の方向を変換することにより光導波路配線基板面上に設けた光入出力部と光導波路を光接続する光路変換手段Ａを少なくとも２つ有し、前記電気回路基板はその電気配線ピッチが、前記光路変換手段Ａの間隔の整数倍、または整数分の１であり、電気配線が光導波路配線基板への光入力及び光導波路配線基板からの光出力を妨げないように電気回路基板と光導波路配線基板が積層されており、前記光導波路配線基板は光入出力部を形成する光入出力開口部が設けられ、前記電気回路基板は前記光導波路配線基板の光入出力部に対応する位置に光入出力開口部が設けられており、前記光導波路配線基板の光入出力開口部及び前記電気回路基板の光入出力開口部にそれぞれ導波路材料が充填されていることを特徴とする光電気混載基板。
（１）光導波路配線基板と電気回路基板とを積層した光電気混載基板であって、前記光導波路配線基板は、光導波路配線、光入出力部、及び光導波路配線基板平面に平行な面に対して角度を有する方向へ光の方向を変換することにより光導波路配線基板面上に設けた光入出力部と光導波路を光接続する光路変換手段Ａを少なくとも２つ有し、前記電気回路基板はその電気配線ピッチが、前記光路変換手段Ａの間隔の整数倍、または整数分の１であり、電気配線が光導波路配線基板への光入力及び光導波路配線基板からの光出力を妨げないように電気回路基板と光導波路配線基板が積層されており、前記光導波路配線基板は光入出力部を形成する光入出力開口部が設けられ、前記電気回路基板は前記光導波路配線基板の光入出力部に対応する位置に光入出力開口部が設けられており、前記光導波路配線基板の光入出力開口部及び前記電気回路基板の光入出力開口部にそれぞれ導波路材料が充填されていることを特徴とする光電気混載基板。
本発明による光電気混載基板及びその製造方法においては、光導波路配線基板の光方向変換手段Ａの間隔をもとに電気回路基板の配線間隔を決めるため、光導波路配線基板と電気回路基板を積層する際に、光導波路配線への（からの）光入出力が電気配線により妨げられないように、電気配線方向（１方向又は２方向）において少なくとも１箇所（１箇所でもよいし複数箇所でもよい）位置合わせを行うことにより、すべての光方向変換手段Ａについて同様の位置の規定が可能となる。またこれにより、光電気混載基板に搭載する電気デバイス及び光デバイスの配置場所が自動的に設定できるため、光電気混載基板上のレイアウトが容易になり、設計工数の低減、低コスト化が実現できる。また、光導波路配線基板の両面に電気回路基板を積層し、両電気回路基板の間にビアを設ける場合、ビアの設計が容易となる。
光電気混載基板を説明する前に、光導波路配線基板及び電気回路基板について説明する。最初に本発明において用いる光導波路配線基板について説明する。
（光導波路配線基板）
本発明における光導波路配線基板は、光導波路配線、光入出力部、及び光導波路配線基板平面に平行な面に対して角度を有する方向へ光路を変換することにより光導波路配線基板面上に設けた光入出力部と光導波路を光接続する光路変換手段Ａ（以下単に「光路変換手段Ａ」という。）を少なくとも２つ有している。前記光配線の一部又は全部と光路変換手段Ａにより光導波路配線基板に光回路が形成される。
光導波路配線のパターンは特に制限されないが、光導波路配線の作製を容易にするためまた光電気混載基板の作製を容易にするために、平行状又は格子状にすることが好ましく、更に平行方向における各配線の間隔（ある配線の中心から隣接する配線の中心までの距離）は同一とすることが好ましい。以下において、平行方向における各配線の間隔を同一とする場合、配線間の間隔を「ピッチ」という。
また、本発明において用いる光導波路配線基板には、前記光路変換手段Ａの他に更に光導波路配線基板平面に平行な面内において光路を変換する光路変換手段Ｂ（以下単に「光路変換手段Ｂ」という。）を１以上設けることができる。光路変換手段Ａと光路変換手段Ｂとを組み合わせることにより、より多様な光回路パターンが構成され光接続の集積度度を上げることができる。
（光導波路配線基板）
本発明における光導波路配線基板は、光導波路配線、光入出力部、及び光導波路配線基板平面に平行な面に対して角度を有する方向へ光路を変換することにより光導波路配線基板面上に設けた光入出力部と光導波路を光接続する光路変換手段Ａ（以下単に「光路変換手段Ａ」という。）を少なくとも２つ有している。前記光配線の一部又は全部と光路変換手段Ａにより光導波路配線基板に光回路が形成される。
光導波路配線のパターンは特に制限されないが、光導波路配線の作製を容易にするためまた光電気混載基板の作製を容易にするために、平行状又は格子状にすることが好ましく、更に平行方向における各配線の間隔（ある配線の中心から隣接する配線の中心までの距離）は同一とすることが好ましい。以下において、平行方向における各配線の間隔を同一とする場合、配線間の間隔を「ピッチ」という。
また、本発明において用いる光導波路配線基板には、前記光路変換手段Ａの他に更に光導波路配線基板平面に平行な面内において光路を変換する光路変換手段Ｂ（以下単に「光路変換手段Ｂ」という。）を１以上設けることができる。光路変換手段Ａと光路変換手段Ｂとを組み合わせることにより、より多様な光回路パターンが構成され光接続の集積度度を上げることができる。
また、本発明で用いる光導波路配線基板において「光入出力部」とは、光導波路配線基板に光が入力又は光導波路配線基板から光が出力する部分であり、例えば、光導波路配線基板をその面に対し垂直に切断して露出した光導波路のコア端面や、光導波路を通り光路変換手段Ａにより方向変換された光が光導波路配線基板平面から出力する位置に設けた開口部（光入出力開口部）の端面、また、前記開口部に導波路材料（コア材料）を充填したその端面等が光入出力部となる。
本発明の光導波路配線基板において、光導波路は、下部クラッド部、コア部、及び上部クラッド部を有し、コア部は下部クラッド部及び上部クラッド部により周囲を包囲されている。
光路変換手段Ａは、入射光を光導波路配線基板平面に平行な面に対して角度を有する方向へ光路を変換するものである。
光路変換手段Ａは光を反射させることにより光路を変換する反射面を設けたものが好ましい。光反射面は平面でも凹面のような曲面でもよい。また、光反射面は、光導波路配線基板平面に対し角度を有し、かつ変更前後の光が伝達される光導波路に対し直角に置かれる。
光路変換手段Ａが光反射面を設けたものである場合、その形状は、光導波路配線基板平面に平行な面に対して角度を有する方向へ光路を変換するものであるため、少なくとも前記基板平面に対し角度を持った光反射面を有するものであれば、どのような形状のものであってもよい。また、作製方法の容易性を考慮して形状を選択してもよい。形状としては、断面が三角形、台形のものなどが挙げられ、例えば、図１５（Ｃ）の１０で示される形状のものなどが挙げられるがこれらに限定されるものではない。
光を入射方向に対し９０°変換するためには、入射方向に対し反射面を４５°傾斜させればよく、９０°より更に大きく（鋭角に）曲げるためには、入射光に対し反射面を４５°より大きい角度で傾斜させればよい。
光路変換手段Ａは光を反射させることにより光路を変換する反射面を設けたものが好ましい。光反射面は平面でも凹面のような曲面でもよい。また、光反射面は、光導波路配線基板平面に対し角度を有し、かつ変更前後の光が伝達される光導波路に対し直角に置かれる。
光路変換手段Ａが光反射面を設けたものである場合、その形状は、光導波路配線基板平面に平行な面に対して角度を有する方向へ光路を変換するものであるため、少なくとも前記基板平面に対し角度を持った光反射面を有するものであれば、どのような形状のものであってもよい。また、作製方法の容易性を考慮して形状を選択してもよい。形状としては、断面が三角形、台形のものなどが挙げられ、例えば、図１５（Ｃ）の１０で示される形状のものなどが挙げられるがこれらに限定されるものではない。
光を入射方向に対し９０°変換するためには、入射方向に対し反射面を４５°傾斜させればよく、９０°より更に大きく（鋭角に）曲げるためには、入射光に対し反射面を４５°より大きい角度で傾斜させればよい。
図１に光路変換手段Ａの一例を示す。図１（Ａ）中、１０は光路変換手段Ａを、１２は光導波路のコアを示し、また矢印は光の進行方向を表す（図２ないし図８において同様である）。光の入射方向は矢印で示すものと逆方向でもよい。また、図１（Ｂ）で示すものは、光の反射面を基板平面に対し４５°より大きく傾けたものを示し、光は、９０°より大きく曲げられ、開口部（光接続口）である光出力口１８から出力する。（図２、図７、図８において符号１８は光出力口を意味する。）また、図１（Ｂ）において１４はクラッドを示す。
また、光路変換手段Ａには、光の１入射に対し２つ以上の方向に変更（分岐）させるものも含まれる。図２にその例を示す。図２（Ａ）は、開口部である光入力口１９から入射した光に対し、２つの４５°傾斜反射面を有する光路変換手段Ａを用いるもので、入射光は２つに分岐され、各々の分岐光は９０°方向変換される。また、図２（Ｂ）は、入射光に対し１つの４５°傾斜反射面を有する光路変換手段Ａを用い、かつ該光路変換手段Ａの高さ（光導波路配線基板平面に垂直な方向における高さ）がコアの高さより低いことを特徴としており、入射光は直進光と９０°方向変換されたものの２つに分岐され、光路変換された光は光出力口１８から出射する。更に、図２（Ｃ）は、該光路変換手段Ａの高さがコアの高さ以上であり、かつ、入射光に対し、光反射面が、基板平面に対し異なる角度の傾斜面を有する２つの光反射面により構成されているので、入射光は、２つの異なる方向に分岐され、出射する。
光路変換手段Ｂは、光導波路配線基板平面に平行な面内において光の進行方向を１方向又は複数の方向に分けて変換するものである。
光路変換手段Ｂは光路変換手段Ａと同様、光方向変更面として光反射面を有するものが好ましい。光路変換手段Ｂが光反射面を設けたものである場合、その形状は、光導波路配線基板平面の面内において光路を変換するため、少なくとも前記基板平面に対し垂直な光反射面を有するものであれば、どのような形状のものであってもよい。また、作製方法の容易性を考慮して形状を選択してもよい。形状としては、三角柱、直方体、立方体などが挙げられるがこれらに限定されるものではない。光を入射方向に対し９０°変換するためには、入射方向に対し反射面を４５°傾斜させればよく、９０°より更に大きく鋭角に曲げるためには、入射光に対し反射面を４５°より大きい角度で傾斜させればよい。
また、光反射面は平面でも凹面のような曲面でもよい。
例えば、図３に示す光路変換手段Ｂは、１つの面が正方形である直方体を、その対向する正方形の面の対角線同士を結ぶ面に沿って切断した三角柱である。また、図３中、２０は光路変換手段Ｂを、１２は光導波路のコアをそれぞれ示す。
また、図４に示す光路変換手段Ｂは、光の入射角度に対し４５°より大きく傾いた反射面（平面）を有しているため、より鋭角に光の進行が変換される。
光路変換手段Ｂは光路変換手段Ａと同様、光方向変更面として光反射面を有するものが好ましい。光路変換手段Ｂが光反射面を設けたものである場合、その形状は、光導波路配線基板平面の面内において光路を変換するため、少なくとも前記基板平面に対し垂直な光反射面を有するものであれば、どのような形状のものであってもよい。また、作製方法の容易性を考慮して形状を選択してもよい。形状としては、三角柱、直方体、立方体などが挙げられるがこれらに限定されるものではない。光を入射方向に対し９０°変換するためには、入射方向に対し反射面を４５°傾斜させればよく、９０°より更に大きく鋭角に曲げるためには、入射光に対し反射面を４５°より大きい角度で傾斜させればよい。
また、光反射面は平面でも凹面のような曲面でもよい。
例えば、図３に示す光路変換手段Ｂは、１つの面が正方形である直方体を、その対向する正方形の面の対角線同士を結ぶ面に沿って切断した三角柱である。また、図３中、２０は光路変換手段Ｂを、１２は光導波路のコアをそれぞれ示す。
また、図４に示す光路変換手段Ｂは、光の入射角度に対し４５°より大きく傾いた反射面（平面）を有しているため、より鋭角に光の進行が変換される。
また、光路変換手段Ｂには、１つの入射光を２つ以上の方向に変更（分岐）させるものも含まれる。図５に平面の反射面をもつ光路変換手段Ｂを用いて光を分岐させる態様を示す。図５（Ａ）は、１方向からの光を２つに分岐させ、かつその各々の光の進行方向を９０°変換するものである。図５（Ｂ）は、１方向からの光を２つに分岐させ、その１つは進行方向を変えず直進させ、もう一方は進行方向を９０°変換するものである。図５（Ｃ）は、１方向からの光を３つに分岐させ、その１つは進行方向を変えず直進させ、２つは進行方向を９０°変換するものである。図５（Ｄ）における光路変換手段Ｂは、光の入射方向に対し４５°より大きく傾斜した反射面と、この反射面に隣接して、光の入射方向に対し４５°より小さい角度で傾斜した反射面とを有し、入射光は、９０°より大きい角度に曲げられるものと、９０°より小さい角度に曲げられるものの、２つに分岐される。
更に、図６に、光反射面が凹面を有する光路変換手段Ｂを用いる態様を示す。この態様の光路変換手段Ｂは、方向の変換と集光を兼ねている。図６中、２０は光路変換手段Ｂであり、図３における光路変換手段Ｂの切断面を平面ではなく凹面になるように切断したものである。
本発明の光導波路配線基板においては、光導波路が前記基板に平行な面内において相互に交差するような構造を有していてもよく、また、前記基板平面に平行な光導波路と前記基板に垂直な方向の光導波路が相互に交差するような構造を有していてもよい。
図７（Ａ）は、光導波路が前記基板に平行な面内において相互に交差する構造を有する光導波路配線基板を示す概念図であり、図７（Ｂ）は、前記基板平面に平行な光導波路と前記基板平面に垂直な方向の光導波路が相互に交差する構造を有する光導波路配線基板を示す概念図である。図７（Ｂ）中、１０は光路変換手段Ａを示す。
図７（Ａ）は、光導波路が前記基板に平行な面内において相互に交差する構造を有する光導波路配線基板を示す概念図であり、図７（Ｂ）は、前記基板平面に平行な光導波路と前記基板平面に垂直な方向の光導波路が相互に交差する構造を有する光導波路配線基板を示す概念図である。図７（Ｂ）中、１０は光路変換手段Ａを示す。
更に、本発明の光導波路配線基板には、両面に光接続口たる開口部（光入力口又は光出力口）を設けることもできる。図８（Ａ）は、光導波路配線基板の両面に光出力口１８を設けた例を示し、また、図８（Ｂ）は、片面に設けた光入力口１９からの光信号を反対面に設けた光出力口１８から出力する例を示す。
光路変換手段Ａ及びＢの反射面には、光反射膜を形成することが好ましい。光反射膜としては、Au、Al等の金属、TiN等の所謂金属光沢を有する膜が挙げられる。
本発明の光導波路を構成する材料としては、公知のコア材料及びクラッド材料が用いられる。
また、本発明の光導波路配線基板を電気回路基板に積層していわゆる光電気混載基板を作製する場合には、コア及びクラッド材料は、光電気混載基板を作製する際の半田付けの温度に耐えられるよう、耐熱性の材料を用いることが好ましい。耐熱温度は２８０℃、好ましくは３００℃程度である。例えば耐熱性材料としてはポリイミド系、エポキシアクリル系、ポリシラン系等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
また、本発明の光導波路配線基板を電気回路基板に積層していわゆる光電気混載基板を作製する場合には、コア及びクラッド材料は、光電気混載基板を作製する際の半田付けの温度に耐えられるよう、耐熱性の材料を用いることが好ましい。耐熱温度は２８０℃、好ましくは３００℃程度である。例えば耐熱性材料としてはポリイミド系、エポキシアクリル系、ポリシラン系等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
また、前記光路変換手段Ａ及びＢを構成する材料としては、光学的には反射特性に優れるものが好ましい。また、反射面が凹面の場合も同様である。
更に、前記光路変換手段Ａ及びＢを構成する材料も、前記クラッド及びコアと同程度の耐熱性を有することが必要である。
更に、前記光路変換手段Ａ及びＢを構成する材料も、前記クラッド及びコアと同程度の耐熱性を有することが必要である。
光路変換手段Ａ、Ｂの底面からの高さ、下部クラッドの厚さ及びコアの厚さは、光路変換手段Ａ、Ｂの上に下部クラッド、コア及び上部クラッドを積層した場合、光路変換手段Ａ、Ｂの頂部がコアと上部クラッドの境界に達するか又は光路変換手段Ａ、Ｂの頂部が上部クラッドの中にまで侵入するような、高さ及び厚さとすることが好ましい（図１６（Ｃ）を参照）。ただし図２（Ｂ）に示すような光路変換手段を形成する場合には、光路変換手段Ａの頂部がコア内部にとどまるようにする。
光導波路配線基板には、その面上において光入出力部を形成するための開口部が形成される。開口部は上部クラッドをエッチングによりコアに到達するまで除去することにより形成され、開口部にはコアと同程度の屈折率を有する導波路材料を充填することが好ましい。コアと開口部の接続部には光路変換手段Ａが設けられる。
前記開口部は光導波路配線基板の片面に設けても両面に設けてもよい。
前記開口部は光導波路配線基板の片面に設けても両面に設けてもよい。
（電気回路基板）
電気回路基板としては、印刷回路基板等の電気回路基板が用いられる。電気回路基板の電気配線は平行又は格子状に設けられ、平行方向における各配線の間隔（配線の中心から隣接する配線の中心までの距離）は同一とする。この場合、配線間の間隔を「ピッチ」という。
電気回路基板にも、光導波路配線基板に積層した場合光導波路配線基板に設けた光入出力部に対応する位置に開口部が形成される。
電気回路基板としては、印刷回路基板等の電気回路基板が用いられる。電気回路基板の電気配線は平行又は格子状に設けられ、平行方向における各配線の間隔（配線の中心から隣接する配線の中心までの距離）は同一とする。この場合、配線間の間隔を「ピッチ」という。
電気回路基板にも、光導波路配線基板に積層した場合光導波路配線基板に設けた光入出力部に対応する位置に開口部が形成される。
［光電気混載基板］
本発明の光電気混載基板は、光導波路配線基板と電気回路基板とを電気配線が光導波路配線基板への光入力及び光導波路配線基板からの光出力を妨げないように積層したものであり、光導波路配線基板は、導波路配線、光入出力部、及び光導波路配線基板平面に平行な面に対して角度を有する方向へ光路を変換することにより光導波路配線基板面上に設けた光入出力部と光導波路を接続する光路変換手段Ａを少なくとも２つ有し、電気回路基板の電気配線ピッチは、前記光路変換手段Ａの間隔の整数倍、または整数分の１であることを特徴とする。
ここで、「電気配線ピッチ」とは、１方向又は２方向に等間隔に並列配線された電気配線において、互いに隣接する２本の配線の中心間距離を意味する。
また、光路変換手段Ａは、電気配線ピッチの並列配線方向（１方向又は２方向）において互いに隣接する２つの光路変換手段Ａ同士の各距離（並列配線方向における中心間距離であり、光路変換手段Ａと光路変換手段Ａとの間の距離ではない）が互いに同じか、又は最も短い距離の整数倍の関係にあり、前記「光路変換手段Ａの間隔」とは、前記電気配線の並列配線方向（１方向又は２方向）における前記「最も短い距離」を意味する。
光導波路配線が格子状に形成され、光路変換手段Ａがその格子点に配置される場合には、電気回路基板の電気配線ピッチを、光導波路配線ピッチの整数倍、または整数分の１とすればよい。
本発明の光電気混載基板は、光導波路配線基板と電気回路基板とを電気配線が光導波路配線基板への光入力及び光導波路配線基板からの光出力を妨げないように積層したものであり、光導波路配線基板は、導波路配線、光入出力部、及び光導波路配線基板平面に平行な面に対して角度を有する方向へ光路を変換することにより光導波路配線基板面上に設けた光入出力部と光導波路を接続する光路変換手段Ａを少なくとも２つ有し、電気回路基板の電気配線ピッチは、前記光路変換手段Ａの間隔の整数倍、または整数分の１であることを特徴とする。
ここで、「電気配線ピッチ」とは、１方向又は２方向に等間隔に並列配線された電気配線において、互いに隣接する２本の配線の中心間距離を意味する。
また、光路変換手段Ａは、電気配線ピッチの並列配線方向（１方向又は２方向）において互いに隣接する２つの光路変換手段Ａ同士の各距離（並列配線方向における中心間距離であり、光路変換手段Ａと光路変換手段Ａとの間の距離ではない）が互いに同じか、又は最も短い距離の整数倍の関係にあり、前記「光路変換手段Ａの間隔」とは、前記電気配線の並列配線方向（１方向又は２方向）における前記「最も短い距離」を意味する。
光導波路配線が格子状に形成され、光路変換手段Ａがその格子点に配置される場合には、電気回路基板の電気配線ピッチを、光導波路配線ピッチの整数倍、または整数分の１とすればよい。
また、電気回路基板は光導波路配線基板の両面に設けてもよい。この場合、２つの電気回路基板の間にビア等により電気接続する場合には、それぞれの電気回路基板の電気配線が光路変換手段Ａから（への）光入出力を妨げないよう、またビアが光導波路を貫通ないし接触しないように、それぞれの電気配線ピッチを設定すればよい。
次に本発明の光電気混載基板について図面を用いて説明する。以下の例では、光路変換手段Ａとして、光導波路配線基板に垂直に入射した光を９０°方向変換（又は導波路を通る光を９０°方向変換させ光導波路配線基板から垂直に出射させる）させるものについて示すが、本発明で用いうる光路変換手段Ａはこれに限定されるものではない。
図９は、格子状の光導波路配線を有する光導波路配線基板２００に、電気配線を２つの方向に並列配線した電気回路基板３００を積層した光電気混載基板１００を示すもので、電気配線、光導波路配線、光路変換手段のすべてが顕れるように示した図である。図９（Ａ）はその平面図を、図９（Ｂ）は図９（Ａ）のＡ−Ａ断面を示す図である。
２つの光路変換手段Ａ（２１０）及び２つの光路変換手段Ｂ（２２０）はいずれも光導波路２１２、２１４の格子点に配置されている。４０２は光送信デバイスであり、光送信デバイスからの光は光路変換手段Ａにより光路変換され光導波路中を導波し、光導波路中に配置された光路変換手段Ｂにより、進行方向が９０°変更される。光導波路のｘ方向配線２１２のピッチはｄx1であり、ｙ方向配線２１４のピッチはｄy1であり、電気配線のｘ方向配線３０２のピッチはｄx2であり、ｙ方向配線３０４のピッチはｄy2である。また、この例では、ｄx1＝ｄx2、ｄy1＝ｄy2となっており、光導波路配線基板と電気回路基板は、光導波路配線と電気配線（ｘ方向及びｙ方向）はそれぞれ２分の１ずつピッチがずれるように積層されている。
この例では、光路変換手段Ａがすべて光導波路の格子点に配置されているため、ｘ方向において１箇所及びＹ方向において１箇所、光導波路配線と電気配線が積層方向において重ならないように位置合わせを行えば、すべての光路変換手段Ａからの（への）光が電気配線により進行を妨げられないようにすることができる。
図９は、格子状の光導波路配線を有する光導波路配線基板２００に、電気配線を２つの方向に並列配線した電気回路基板３００を積層した光電気混載基板１００を示すもので、電気配線、光導波路配線、光路変換手段のすべてが顕れるように示した図である。図９（Ａ）はその平面図を、図９（Ｂ）は図９（Ａ）のＡ−Ａ断面を示す図である。
２つの光路変換手段Ａ（２１０）及び２つの光路変換手段Ｂ（２２０）はいずれも光導波路２１２、２１４の格子点に配置されている。４０２は光送信デバイスであり、光送信デバイスからの光は光路変換手段Ａにより光路変換され光導波路中を導波し、光導波路中に配置された光路変換手段Ｂにより、進行方向が９０°変更される。光導波路のｘ方向配線２１２のピッチはｄx1であり、ｙ方向配線２１４のピッチはｄy1であり、電気配線のｘ方向配線３０２のピッチはｄx2であり、ｙ方向配線３０４のピッチはｄy2である。また、この例では、ｄx1＝ｄx2、ｄy1＝ｄy2となっており、光導波路配線基板と電気回路基板は、光導波路配線と電気配線（ｘ方向及びｙ方向）はそれぞれ２分の１ずつピッチがずれるように積層されている。
この例では、光路変換手段Ａがすべて光導波路の格子点に配置されているため、ｘ方向において１箇所及びＹ方向において１箇所、光導波路配線と電気配線が積層方向において重ならないように位置合わせを行えば、すべての光路変換手段Ａからの（への）光が電気配線により進行を妨げられないようにすることができる。
また、図９のように光路変換手段Ａが光導波路の格子点に配置されていない場合でも、隣接する２つの光路変換手段Ａの間の電気配線ｘ方向における最も短い距離をｄ3とした場合、電気配線のｘ方向における配線ピッチｄx2をｄ3の整数倍又は整数分の１にし、かつ、隣接する２つの光路変換手段Ａの間の電気配線ｙ方向における最も短い距離をｄ4とした場合、電気配線のｙ方向における配線ピッチｄy2をｄ4の整数倍又は整数分の１にすれば、前記例の場合と同様、ｘ方向において１箇所及びＹ方向において１箇所、光路変換手段Ａと電気配線が重ならないように位置合わせを行えば、すべての光路変換手段Ａからの（への）光が電気配線により進行を妨げられないようにすることができる。
図１０は、ｘ方向及びｙ方向における導波路配線ピッチと電気配線ピッチが、４ｄx1＝ｄx2、２ｄy1＝ｄy2となっている例であり、この例でも光路変換手段Ａは光導波路配線の格子点に配置されているため、図９の場合と同様な位置合わせが可能である。図１０中、４０４は光受信デバイスを示し、その他図９と同じ符号で示すものは図９と同じものを意味する。
このような配線ピッチを有する例において、光路変換手段Ａが光導波路の格子点に配置されていない場合でも、電気配線のｘ方向及びｙ方向において隣接する２つの光路変換手段Ａの間の最も短い距離と、電気配線のｘ方向及びｙ方向のピッチが前記のごとき関係を有していれば、同様に位置合わせが可能である。
このような配線ピッチを有する例において、光路変換手段Ａが光導波路の格子点に配置されていない場合でも、電気配線のｘ方向及びｙ方向において隣接する２つの光路変換手段Ａの間の最も短い距離と、電気配線のｘ方向及びｙ方向のピッチが前記のごとき関係を有していれば、同様に位置合わせが可能である。
また、図９及び図１０で示す例において、光路変換手段Ａをパターン化すれば、金属配線と光導波路配線が一部重なるようなピッチ設定及び積層を行っても本発明の課題は達成可能である。図１１にその例を示す。
本発明の光導波路配線基板には、その両面に電気回路基板を積層可能である。
図１２は、光導波路配線基板２００の両面に２つの電気回路基板３００Ａ及び３００Ｂを積層した光電気混載基板１００の一例を示す図である。図１２（Ａ）は平面図を、図１２（Ｂ）は図１２（Ａ）のＡ−Ａ断面を、図１２（Ｃ）は図１２（Ａ）のＢ−Ｂ断面をそれぞれ示す。図１２中、４０４は光受信デバイスを、３０８は電気回路基板３００Ｂの電気配線を、３１０は電気配線３０６と３０８を接続するためのビア（貫通配線）を示し、その他図９と同じ符号で示すものは図９と同じものを意味する。
電気回路基板３００Ａにおいて、電気配線３０６のピッチは光導波路配線２１４のピッチの３分の１に設定され、また、電気回路基板３００Ｂの電気配線３０８のピッチは光導波路配線２１２のピッチと同じに設定されている。電気回路基板３００Ａは、その電気配線３０６が、光導波路２１４と重なった状態から電気配線３０６のピッチの半分の量だけシフトさせて積層しているので光導波路２１４と電気配線３０６が重なることはない。また、電気回路基板３００Ｂは、その電気配線３０８が光導波路２１２と重ならないようにシフトさせて光導波路配線基板に積層させている。その結果、ビア３１０は光導波路２１２及び２１４のいずれとも重ならず、ビアも容易に設定できる。
この例においても、２つの電気配線方向においてそれぞれ１箇所位置合わせを行えばよい。
図１２は、光導波路配線基板２００の両面に２つの電気回路基板３００Ａ及び３００Ｂを積層した光電気混載基板１００の一例を示す図である。図１２（Ａ）は平面図を、図１２（Ｂ）は図１２（Ａ）のＡ−Ａ断面を、図１２（Ｃ）は図１２（Ａ）のＢ−Ｂ断面をそれぞれ示す。図１２中、４０４は光受信デバイスを、３０８は電気回路基板３００Ｂの電気配線を、３１０は電気配線３０６と３０８を接続するためのビア（貫通配線）を示し、その他図９と同じ符号で示すものは図９と同じものを意味する。
電気回路基板３００Ａにおいて、電気配線３０６のピッチは光導波路配線２１４のピッチの３分の１に設定され、また、電気回路基板３００Ｂの電気配線３０８のピッチは光導波路配線２１２のピッチと同じに設定されている。電気回路基板３００Ａは、その電気配線３０６が、光導波路２１４と重なった状態から電気配線３０６のピッチの半分の量だけシフトさせて積層しているので光導波路２１４と電気配線３０６が重なることはない。また、電気回路基板３００Ｂは、その電気配線３０８が光導波路２１２と重ならないようにシフトさせて光導波路配線基板に積層させている。その結果、ビア３１０は光導波路２１２及び２１４のいずれとも重ならず、ビアも容易に設定できる。
この例においても、２つの電気配線方向においてそれぞれ１箇所位置合わせを行えばよい。
［光電気混載基板の製造方法］
本発明の光電気混載基板は、光導波路配線基板の上に電気回路基板を積層することにより作製され、その際、前記のごとく光路変換手段Ａの間隔と電気配線ピッチとの相関関係を規定した光導波路配線基板と電気回路基板を、少なくとも１箇所（１箇所でもよいし複数箇所でもよい）、電気配線が光導波路配線基板への光入力及び光導波路配線基板からの光出力を妨げないような位置関係に積層すればよい。少なくとも１箇所位置合わせをするだけで、すべての光入出力部（光路変換手段Ａを設けた部分）からの（への）光が、電気配線によりその進路が妨げられることがないように積層可能である。
光導波路配線基板と電気回路基板の積層は、半田、接着等の積層方法のほかに、光導波路基板上に電気回路基板を形成していく所謂ビルドアップ等の手法も利用できる。
光導波路配線基板及び電気回路基板の開口部はそのままにしてもよいが、その中に導波路材料（コア材料）を充填するのが好ましい。
電気回路基板の開口部には光デバイス、例えば光送信デバイスや光受信デバイス、例えばVCSEL、LED、PD等が配置される。前記光デバイスとしてはその他に、LSIと光I/Oデバイスを一体にした、所謂、光マルチチップモジュール(MCM)等が挙げられる。
また、電気回路基板の上には、光デバイスの他、電気デバイス例えばチップコンデンサ等の受動素子からLSI/マルチチップモジュールの様な大規模な半導体素子など、通常PWBAに搭載される素子が搭載できる。
前記光デバイス及び電気デバイスの搭載は、電気回路基板の上にあらかじめ、半田をプリントし、その後、電気デバイス、および、光デバイスを高精度マウンターにて搭載し、半田リフロー工程を経ることにより可能である。この際、光デバイスの実装精度は、光接続の効率の点から５μｍ以下が望ましい。
本発明の光電気混載基板は、光導波路配線基板の上に電気回路基板を積層することにより作製され、その際、前記のごとく光路変換手段Ａの間隔と電気配線ピッチとの相関関係を規定した光導波路配線基板と電気回路基板を、少なくとも１箇所（１箇所でもよいし複数箇所でもよい）、電気配線が光導波路配線基板への光入力及び光導波路配線基板からの光出力を妨げないような位置関係に積層すればよい。少なくとも１箇所位置合わせをするだけで、すべての光入出力部（光路変換手段Ａを設けた部分）からの（への）光が、電気配線によりその進路が妨げられることがないように積層可能である。
光導波路配線基板と電気回路基板の積層は、半田、接着等の積層方法のほかに、光導波路基板上に電気回路基板を形成していく所謂ビルドアップ等の手法も利用できる。
光導波路配線基板及び電気回路基板の開口部はそのままにしてもよいが、その中に導波路材料（コア材料）を充填するのが好ましい。
電気回路基板の開口部には光デバイス、例えば光送信デバイスや光受信デバイス、例えばVCSEL、LED、PD等が配置される。前記光デバイスとしてはその他に、LSIと光I/Oデバイスを一体にした、所謂、光マルチチップモジュール(MCM)等が挙げられる。
また、電気回路基板の上には、光デバイスの他、電気デバイス例えばチップコンデンサ等の受動素子からLSI/マルチチップモジュールの様な大規模な半導体素子など、通常PWBAに搭載される素子が搭載できる。
前記光デバイス及び電気デバイスの搭載は、電気回路基板の上にあらかじめ、半田をプリントし、その後、電気デバイス、および、光デバイスを高精度マウンターにて搭載し、半田リフロー工程を経ることにより可能である。この際、光デバイスの実装精度は、光接続の効率の点から５μｍ以下が望ましい。
次に光導波路配線基板の製造方法について説明する。
［光導波路配線基板の製造方法］
本発明の光導波路配線基板は、例えば以下のごとき製造方法により作製される。第１の方法は、型基板上に光路変換手段Ａに対応する第１のピットが少なくとも２つ、又はこれに更に光路変換手段Ｂに対応する第２のピットが少なくとも１つ形成された型を作製し、次に前記型のピットに樹脂を充填してピットの形状を転写することにより光路変換手段Ａ又は光路変換手段Ａ及びＢが作製された樹脂基材を作製し、次いで前記樹脂基材上に光導波路配線を作製する方法である。
また、第２の方法は、基材上に、光路変換手段Ａの少なくとも２つ、又はこれに更に光路変換手段Ｂの少なくとも１つを形成し、その後、光路変換手段Ａ等を形成した基材の上に光導波路配線を作製する方法である。
［光導波路配線基板の製造方法］
本発明の光導波路配線基板は、例えば以下のごとき製造方法により作製される。第１の方法は、型基板上に光路変換手段Ａに対応する第１のピットが少なくとも２つ、又はこれに更に光路変換手段Ｂに対応する第２のピットが少なくとも１つ形成された型を作製し、次に前記型のピットに樹脂を充填してピットの形状を転写することにより光路変換手段Ａ又は光路変換手段Ａ及びＢが作製された樹脂基材を作製し、次いで前記樹脂基材上に光導波路配線を作製する方法である。
また、第２の方法は、基材上に、光路変換手段Ａの少なくとも２つ、又はこれに更に光路変換手段Ｂの少なくとも１つを形成し、その後、光路変換手段Ａ等を形成した基材の上に光導波路配線を作製する方法である。
＜第１の方法＞
最初に第１の方法について説明する。まず、型基板上に光路変換手段Ａに対応する第１のピットが少なくとも２つ、又はこれに更に光路変換手段Ｂに対応する第２のピットが少なくとも１つ形成された型を作製するには、例えば、前記光路変換手段Ａ等の底面形状に対応する開口部を有するエッチングマスク（例えばポジ型のフォトレジスト層を、フォトマスクを介して露光・現像して作製）を型基板の上に設け、次にエッチングによりピットを形成する方法が挙げられる。
この他に、切削等の機械加工的な方法も有力である。型基板としてはシリコン（１００）基板、機械的な方法においては、通常の金属板やAlブロック等が用いられる。
また、前記方法において型基板としてシリコン（１００）基板を用いると、異方性エッチングを行うことにより斜面が形成されたピットを容易に作製することができる。
最初に第１の方法について説明する。まず、型基板上に光路変換手段Ａに対応する第１のピットが少なくとも２つ、又はこれに更に光路変換手段Ｂに対応する第２のピットが少なくとも１つ形成された型を作製するには、例えば、前記光路変換手段Ａ等の底面形状に対応する開口部を有するエッチングマスク（例えばポジ型のフォトレジスト層を、フォトマスクを介して露光・現像して作製）を型基板の上に設け、次にエッチングによりピットを形成する方法が挙げられる。
この他に、切削等の機械加工的な方法も有力である。型基板としてはシリコン（１００）基板、機械的な方法においては、通常の金属板やAlブロック等が用いられる。
また、前記方法において型基板としてシリコン（１００）基板を用いると、異方性エッチングを行うことにより斜面が形成されたピットを容易に作製することができる。
次に前記のようにして作製した型のピットに樹脂を充填してピットの形状を転写することにより光路変換手段Ａ等が形成された樹脂基材を作製する。具体的な作製方法としては、型のピット形成面に、硬化性樹脂を塗布・硬化して硬化層を形成し、硬化層と型の間を剥離する方法や、型のピット形成面に、加熱により軟化する樹脂基材を置き、加熱して軟化させた状態でプレスしてピットの形状を転写してもよい。
前記硬化性樹脂としては熱硬化性樹脂、紫外線硬化性樹脂、電子線硬化性樹脂等が用いられる。本発明の光導波路配線基板を光電気混載基板に用いる場合（組み立て工程で半田工程を必要とする場合）には、耐熱性を有する硬化性樹脂を用いることが好ましい。耐熱温度は略２８０℃以上、好ましくは３００ ℃以上で、例えば、ポリイミド等が用いられる。また、前記の加熱により軟化する樹脂基材としては、例えば前記のごとき耐熱性を有するポリイミド基材等が挙げられる。
また、前記のごとき樹脂層又は樹脂基材に他の支持基材を貼り合わせて型を補強することもできる。樹脂の硬化と支持基材の接合を同時に行ってもよい。支持基材としては、例えば、樹脂基板のごときものが用いられる。
前記硬化性樹脂としては熱硬化性樹脂、紫外線硬化性樹脂、電子線硬化性樹脂等が用いられる。本発明の光導波路配線基板を光電気混載基板に用いる場合（組み立て工程で半田工程を必要とする場合）には、耐熱性を有する硬化性樹脂を用いることが好ましい。耐熱温度は略２８０℃以上、好ましくは３００ ℃以上で、例えば、ポリイミド等が用いられる。また、前記の加熱により軟化する樹脂基材としては、例えば前記のごとき耐熱性を有するポリイミド基材等が挙げられる。
また、前記のごとき樹脂層又は樹脂基材に他の支持基材を貼り合わせて型を補強することもできる。樹脂の硬化と支持基材の接合を同時に行ってもよい。支持基材としては、例えば、樹脂基板のごときものが用いられる。
更に、光路変換手段Ａ等が作製された樹脂基材の表面に光学的ミラー特性を改善するための反射膜を形成することができる。反射膜は金、金合金、ＴｉＮのごとき窒化膜等であり、イオンプレーティング法、スパッタ法等により形成される。前記反射膜は、例えば、光路変換手段Ａ、ＢをＡｌやＳｉで形成した結果、反射部での反射特性が良好な場合には省略することができる。
次に、光路変換手段Ａ等が形成された樹脂基材の上に、光導波路配線を形成する。光導波路は下部クラッド、コア及び上部クラッドを有する。下部クラッドはクラッド用材料を含む液を塗布する等により形成される。下部クラッドを形成した後、光路変換手段Ａ等の露出表面に付着している極く薄いクラッド材料を酸素プラズマ等により除去してもよい。
次に、下部クラッドの上にコアを形成する。コアは光回路パターンに対応したパターンを有している。コアの形成は、下部クラッドの上にコア材料の層を形成し、これを通常の方法によりパターニングしてコアを形成する。パターニング方法としては例えば、１）フォトブリーチング法、２）反応性イオンエッチング法（ＲＩＥ法）、３）直接露光法等が用いられる。
フォトブリーチング法は、有機ポリシラン材料（日本ペイント（株）製の「グラシア」等）を用い、コア部分だけを紫外線非露光とし、露光部と未露光部に屈折率の変化を起こさせる（紫外線露光部の屈折率が小さくなる）方法であり、露光部分を除去する必要がない方法である。
前記２）の反応性イオンエッチング法は、コア材料の層の上にフォトレジスト（ネガ型）を塗布し、フォトマスクを用いて露光現像し、コア部の上にレジスト層を残し、これを反応性イオンエッチング法を用いて非コア部を除去し、コア部の上のフォトレジストを除去する方法である。この方法においてはマスク材料としてシリコン含有レジストを用いると、通常の酸素プラズマにより容易にエッチングが可能である。
また、３）の直接露光法は、コア材料として感光性を有する材料を用い、これをフォトマスクを介して直接露光し、その後現像してパターニングする方法である。
フォトブリーチング法は、有機ポリシラン材料（日本ペイント（株）製の「グラシア」等）を用い、コア部分だけを紫外線非露光とし、露光部と未露光部に屈折率の変化を起こさせる（紫外線露光部の屈折率が小さくなる）方法であり、露光部分を除去する必要がない方法である。
前記２）の反応性イオンエッチング法は、コア材料の層の上にフォトレジスト（ネガ型）を塗布し、フォトマスクを用いて露光現像し、コア部の上にレジスト層を残し、これを反応性イオンエッチング法を用いて非コア部を除去し、コア部の上のフォトレジストを除去する方法である。この方法においてはマスク材料としてシリコン含有レジストを用いると、通常の酸素プラズマにより容易にエッチングが可能である。
また、３）の直接露光法は、コア材料として感光性を有する材料を用い、これをフォトマスクを介して直接露光し、その後現像してパターニングする方法である。
中でも、有機ポリシラン材料を用いるフォトブリーチング法は、コア材料からなる層を露光するだけでよく、現像あるいはエッチング工程が不要で、作製プロセスが簡易である。また、有機ポリシラン材料は、３００℃程度の耐熱性を有しているため、光電気混載基板を作製する場合に特に有用である。
次に、コアの上に上部クラッドを形成する。上部クラッドの形成法は、下部クラッドの形成法と同様である。
上部クラッドの表面を研磨等により平坦化してもよい。また、研磨に代え、クラッド層の多層コーティングにより平坦性を得ても良い。
上部クラッドの表面を研磨等により平坦化してもよい。また、研磨に代え、クラッド層の多層コーティングにより平坦性を得ても良い。
以下に、型基板としてシリコン（１００）基板（Ｓｉ基板）を用い、異方性エッチングにより第１のピット及び第２のピットが形成された型を作製し、その型を用いて光路変換手段Ａ等が形成された樹脂基材を作製し、次いで樹脂基材の上に光導波路を作製する方法の一例について、図を用いて説明する。
（第１のピット及び第２のピットが形成された型を作製する工程）
図１３は型基板に第１のピットを形成するまでの工程を示す概念図である。図１３（Ａ）はＳｉ基板６０２に後の工程である異方性エッチングからＳｉ基板を保護するための保護膜６０４を設けたものを示す。保護膜６０４は、例えばＳｉ3Ｎ4膜やＳｉＯ2膜を用いることができる。Ｓｉ3Ｎ4膜を用いる場合には、Ｓｉ3Ｎ4膜に対して行うプロセスの際、該膜に傷がつかないように該膜の上にポリシリコン膜を積層することが好ましいが、必ずしも必要としない。保護膜の着膜方法はプラズマＣＶＤ法、減圧ＣＶＤ法等の公知の方法が使用可能で特に制限はない。また、ＳｉＯ2膜は熱酸化法やＣＶＤ法により形成することができる。また、図１３（Ａ）では保護膜は片面に設けられているように描かれているが、エッチング液から裏面も保護する必要があり、両面に設ける必要がある。
（第１のピット及び第２のピットが形成された型を作製する工程）
図１３は型基板に第１のピットを形成するまでの工程を示す概念図である。図１３（Ａ）はＳｉ基板６０２に後の工程である異方性エッチングからＳｉ基板を保護するための保護膜６０４を設けたものを示す。保護膜６０４は、例えばＳｉ3Ｎ4膜やＳｉＯ2膜を用いることができる。Ｓｉ3Ｎ4膜を用いる場合には、Ｓｉ3Ｎ4膜に対して行うプロセスの際、該膜に傷がつかないように該膜の上にポリシリコン膜を積層することが好ましいが、必ずしも必要としない。保護膜の着膜方法はプラズマＣＶＤ法、減圧ＣＶＤ法等の公知の方法が使用可能で特に制限はない。また、ＳｉＯ2膜は熱酸化法やＣＶＤ法により形成することができる。また、図１３（Ａ）では保護膜は片面に設けられているように描かれているが、エッチング液から裏面も保護する必要があり、両面に設ける必要がある。
次に、前記保護膜の上にポジ型フォトレジストを塗布し、光路変換手段の底面形状に対応する光透過部（例えば、光路変換手段が図１（Ａ）で示すような三角柱の場合、その底面形状である長方形）を設けたフォトマスクを介して露光現像し、フォトレジスト層６０６に前記底面形状に対応する形状でフォトレジスト層を除去し開口部を形成する（図１３（Ｂ）参照）。
また、光路変換手段の底面形状が矩形の場合には、フォトマスクの開口部の形状を正確な矩形とせずに、４隅にＲをつけることが好ましい。これにより、以下の図１３（Ｄ）で示す工程において、保護膜６０４の開口形状が４隅にＲをつけた矩形となり、後述の異方性エッチングを施す（図１３（Ｆ）参照）工程において、クラックの発生が防止できる。（Ｒをつけないと、エッチングの際、４隅の保護膜が庇のように残り（庇の下の方までエッチングされ）、クラックが発生することがある。）
また、光路変換手段の底面形状が矩形の場合には、フォトマスクの開口部の形状を正確な矩形とせずに、４隅にＲをつけることが好ましい。これにより、以下の図１３（Ｄ）で示す工程において、保護膜６０４の開口形状が４隅にＲをつけた矩形となり、後述の異方性エッチングを施す（図１３（Ｆ）参照）工程において、クラックの発生が防止できる。（Ｒをつけないと、エッチングの際、４隅の保護膜が庇のように残り（庇の下の方までエッチングされ）、クラックが発生することがある。）
その後、図１３（Ｂ）の状態のものに、等方性ドライエッチング等を施し、前記開口部に対応する形状で、保護膜を除去し（図１３（Ｃ）参照）、次に、レジスト６０６を剥離する（図１３（Ｄ）参照）。レジスト剥離は熱硫酸と過酸化水素の混液等により行われる。
この後、異方性エッチングにより第１のピットＰ1（光路変換手段Ａに対応するピット）を形成する（図１３（Ｅ）参照）。異方性エッチングには異方性エッチング液が用いられる。異方性エッチング液にはエチレンジアミン、ＫＯＨ等のアルカリが含まれる。具体的には、エチレンジアミンとピロカテコールの混液や、ＫＯＨとイソプロピルアルコールの混液が用いられるが、シリコンの結晶異方性エッチングが可能なものであれば何でもよい。
このような異方性エッチングを行うと、結晶異方性のため、正確な４５°の断面の傾斜をもったピットが形成される。
このような異方性エッチングを行うと、結晶異方性のため、正確な４５°の断面の傾斜をもったピットが形成される。
次に、保護膜６０４を除去する（図１３（Ｆ）を参照）。保護膜がＳｉ3Ｎ4膜の場合には、例えば熱燐酸が用いられる。また、保護膜がＳｉＯ2膜の場合には、フッ化水素酸水溶液が用いられる。このようにして、Ｓｉ基板に第１のピットが形成される。
次に、図１４（Ａ）に示すように、第２のピット（光路変換手段Ｂ）を作製するために、エッチングマスク６１４を形成する。エッチングマスクは、フォトレジストを露光現像して作製してもよいし、また、熱酸化法やＣＶＤ法等の着膜方法によってＳｉＯ2膜を作製し、ＳｉＯ2膜をフォトリソグラフィー法により、光路変換手段Ｂの底面形状（図３に示す光路変換手段の場合、直角三角形）に対応する形状に開口するＳｉＯ2膜とする方法で作製してもよい。なお、以下のドライエッチングを用いる場合には、隅にＲを設ける必要はない。
その後、ドライエッチング法、例えば反応性イオンエッチング法（ＲＩＥ法）を用いてエッチングし、第２のピットＰ2を形成する（図１４（Ｂ）参照）。次いで、エッチングマスク６１４を除去し、型６００を得る（図１４（Ｃ）参照。エッチングマスクがＳｉＯ2膜の場合には、フッ化水素酸水溶液が用いられ、レジスト膜の場合には熱硫酸と過酸化水素の混液等により行われる。第１及び第２のピットが形成されたＳｉ基板（型）が得られる。
その後、ドライエッチング法、例えば反応性イオンエッチング法（ＲＩＥ法）を用いてエッチングし、第２のピットＰ2を形成する（図１４（Ｂ）参照）。次いで、エッチングマスク６１４を除去し、型６００を得る（図１４（Ｃ）参照。エッチングマスクがＳｉＯ2膜の場合には、フッ化水素酸水溶液が用いられ、レジスト膜の場合には熱硫酸と過酸化水素の混液等により行われる。第１及び第２のピットが形成されたＳｉ基板（型）が得られる。
エッチングによる第１及び第２のピットの深さは、光路変換手段Ａ及びＢの高さに相当するので、その深さは、後の工程で形成される下部クラッド、コア、上部クラッドの厚さと、前記のごとき関係を有していることが好ましい。
（光路変換手段Ａ及び光路変換手段Ｂが形成された樹脂基材を作製する工程）
図１５（Ａ）ないし図１５（Ｃ）により、光路変換手段Ａ及び光路変換手段Ｂが形成された樹脂基材を作製する工程を説明する。
前記のようにして作製した型に、図１５（Ａ）に示すように、硬化性樹脂６２０ａを塗布する。硬化性樹脂を薄く形成する場合には、補強のために、図１５（Ｂ）に示すように支持基材６２２を積層することが好ましい。次に塗布した硬化性樹脂を硬化させ、硬化層６２０を形成する。硬化層６２０と型６００の間から剥離すると、符号１０で示される光路変換手段Ａと符号２０で示される光路変換手段Ｂが形成された樹脂基材６３０が得られる（図１５（Ｃ）参照）。また、図示しないが、この後、光路変換手段Ａ及びＢが作製された樹脂基材の表面に光学的ミラー特性を改善するための反射膜を形成することができる。
図１５（Ａ）ないし図１５（Ｃ）により、光路変換手段Ａ及び光路変換手段Ｂが形成された樹脂基材を作製する工程を説明する。
前記のようにして作製した型に、図１５（Ａ）に示すように、硬化性樹脂６２０ａを塗布する。硬化性樹脂を薄く形成する場合には、補強のために、図１５（Ｂ）に示すように支持基材６２２を積層することが好ましい。次に塗布した硬化性樹脂を硬化させ、硬化層６２０を形成する。硬化層６２０と型６００の間から剥離すると、符号１０で示される光路変換手段Ａと符号２０で示される光路変換手段Ｂが形成された樹脂基材６３０が得られる（図１５（Ｃ）参照）。また、図示しないが、この後、光路変換手段Ａ及びＢが作製された樹脂基材の表面に光学的ミラー特性を改善するための反射膜を形成することができる。
（光路変換手段が形成された樹脂基材の上に光導波路を作製する工程）
次に、図１６（Ａ）ないし図１６（Ｃ）が示すように、光路変換手段が形成された樹脂基材の上に光導波路を作製する。図１６（Ａ）は下部クラッドを、図１６（Ｂ）はコアを、図１６（Ｃ）は上部クラッドを作製する工程を示す。図１６（Ａ）中、６２０は硬化層、１０は光路変換手段Ａ、２０は光路変換手段Ｂ、６４２は下部クラッドをそれぞれ示し、図１６（Ｂ）中、６４４はコアを示し、図１６（Ｃ）中、６４６は上部クラッドを示す。これらの工程を経て本発明の光導波路配線基板７００が作製される。
次に、図１６（Ａ）ないし図１６（Ｃ）が示すように、光路変換手段が形成された樹脂基材の上に光導波路を作製する。図１６（Ａ）は下部クラッドを、図１６（Ｂ）はコアを、図１６（Ｃ）は上部クラッドを作製する工程を示す。図１６（Ａ）中、６２０は硬化層、１０は光路変換手段Ａ、２０は光路変換手段Ｂ、６４２は下部クラッドをそれぞれ示し、図１６（Ｂ）中、６４４はコアを示し、図１６（Ｃ）中、６４６は上部クラッドを示す。これらの工程を経て本発明の光導波路配線基板７００が作製される。
前記のようにして、本発明の光導波路配線基板の基本的部分が作製される。このようにして作製した光導波路配線基板に、更に光接続のための開口部が設けられるが、これについては、以下の光電気混載基板の箇所で説明する。
前記第１の方法において、Ｓｉ基板からなる型を用いて樹脂基板を作製する代わりに、前記型に電鋳（例えばＮｉ電鋳）を施し、これに再び金属メッキ（例えばＮｉメッキ）を行って、耐久性に優れた金属製の型を作製することもできる。
＜第２の方法＞
次に第２の方法について説明する。第２の方法では、予め光路変換手段Ａ等を作製し、これを基材上の所定の位置に接着等により固定する。光路変換手段Ａ等は精密加工により作製することができる。また、シリコン基板に異方性エッチングを行い、斜面を形成したものを用いることもできる。
次いで前記樹脂基板上に光導波路配線を作製する。光導波路配線の作製方法は、前記第１の方法と同様に行われる。
次に第２の方法について説明する。第２の方法では、予め光路変換手段Ａ等を作製し、これを基材上の所定の位置に接着等により固定する。光路変換手段Ａ等は精密加工により作製することができる。また、シリコン基板に異方性エッチングを行い、斜面を形成したものを用いることもできる。
次いで前記樹脂基板上に光導波路配線を作製する。光導波路配線の作製方法は、前記第１の方法と同様に行われる。
本発明において用いる光導波路配線基板の更に具体的な製造方法を述べる。以下では光路変換手段Ａ及びＢを１つづつ作製する例を示すが、多数の光路変換手段Ａ及びＢを作製する場合、同種の光路変換手段をまとめて一度に作製した後、異なる種類ごとにまとめて光路変換手段を作製することができる。
（製造例１）
厚さ６５０μｍのＳｉ基板に、プラズマＣＶＤ法を用い、Ｓｉ3Ｎ4膜及びポリシリコン膜をこの順に着膜させ保護膜を形成した。前記保護膜の上にポジ型フォトレジストを塗布し、露光現像して、４００×２００μｍの長方形にレジスト層を除去して開口部を形成した。開口部の１辺は、以下で形成される第１のピットと第２のピットを結ぶラインに対して直角となるようにした。また、長方形の四隅にＲを付けた。その後、反応性イオンエッチングにより前記開口部に対応する形状で保護膜を除去した。次いで、熱硫酸と過酸化水素の混液を用いてレジスト層を除去した。この後、エチレンジアミンとピロカテコールの混液からなる異方性エッチング液を用いて、ピットの深さが１００μｍになるまでＳｉ基板をエッチングした。略４５°の斜面を有するピットが形成された。次に熱燐酸を用いて保護膜を除去した。光路変換手段Ａに対応する第１のピット（図１３（Ｆ）で示す断面形状を有する）が形成された。
（製造例１）
厚さ６５０μｍのＳｉ基板に、プラズマＣＶＤ法を用い、Ｓｉ3Ｎ4膜及びポリシリコン膜をこの順に着膜させ保護膜を形成した。前記保護膜の上にポジ型フォトレジストを塗布し、露光現像して、４００×２００μｍの長方形にレジスト層を除去して開口部を形成した。開口部の１辺は、以下で形成される第１のピットと第２のピットを結ぶラインに対して直角となるようにした。また、長方形の四隅にＲを付けた。その後、反応性イオンエッチングにより前記開口部に対応する形状で保護膜を除去した。次いで、熱硫酸と過酸化水素の混液を用いてレジスト層を除去した。この後、エチレンジアミンとピロカテコールの混液からなる異方性エッチング液を用いて、ピットの深さが１００μｍになるまでＳｉ基板をエッチングした。略４５°の斜面を有するピットが形成された。次に熱燐酸を用いて保護膜を除去した。光路変換手段Ａに対応する第１のピット（図１３（Ｆ）で示す断面形状を有する）が形成された。
第１のピットが形成されたＳｉ基板の上に、ポジ型フォトレジストを塗布し、露光現像して、１００×１００μｍの正方形にレジスト層を除去して開口部を形成し、エッチングマスクを作製した。正方形の開口部は、その１辺が、第１のピットと以下のエッチングにより形成される第２のピットを結ぶライン（光伝達方向）に対して４５°の角度をなすようにした。エッチングマスクを介して反応性イオンエッチングを行い、ピットの深さが１００μｍになるまでＳｉ基板をエッチングした。光路変換手段Ｂに対応する第２のピットが形成された。次に熱硫酸と過酸化水素の混液によりレジスト層を除去した。得られたものを、以下の工程で用いる型とした。
前記型を原盤として、ポリイミド板（宇部興産（株）製のユーピレックス）を約２８０℃に熱し、軟化させた状態でプレスして、前記の第１及び第２のピット形状を転写し、光路変換手段Ａ、Ｂを得た。この上に、真空蒸着法によりＡｕを１μｍの厚さで着膜し、反射膜とした。光路変換手段Ａ、Ｂが形成された樹脂基材が得られた。
光路変換手段が形成された樹脂基材の上に、日本ペイント（株）製のクラッド用グラシアを塗布し、下部クラッドを形成した。次に、下部クラッドの上にコアを形成した。コアのパターンは、光が、光路変換手段ＡとＢとの間を通り、かつ光路変換手段Ｂにより９０°方向変換されて、光導波路配線基板の端部から出射するようなパターンとした。コアは日本ペイント（株）製のコア用グラシアを用い、パターン形状に露光して（非露光部がコアとなる）作製した。コアの上に日本ペイント（株）製のクラッド用グラシアを塗布し、上部クラッドを形成した。コアの厚さは５０μｍとし、光路変換手段ＡとＢがコアより上に出るようにした。
上部クラッドの上にポジ型レジストを塗布して露光現像することによりエッチングマスクを形成し、上部クラッドにエッチングを行って光入出力開口部（光接続口）を形成した。開口部の位置は、開口部からの入射光が光路変換手段Ａの反射面により反射されコア内を伝達されるような位置とした（図１７参照）。
１０、２１０ 光方向変換手段Ａ
２０、２２０ 光方向変換手段Ｂ
１２ コア
１４ クラッド
１８ 光出力口
１９ 光入力口
１００ 光電気混載基板
２００ 光導波路配線基板
２１２、２１４ 光導波路配線
３００ 電気回路基板
３０２、３０４、３０６、３０８ 電気配線
３１０ ビア
４０２ 光送信デバイス
４０４ 光受信デバイス
２０、２２０ 光方向変換手段Ｂ
１２ コア
１４ クラッド
１８ 光出力口
１９ 光入力口
１００ 光電気混載基板
２００ 光導波路配線基板
２１２、２１４ 光導波路配線
３００ 電気回路基板
３０２、３０４、３０６、３０８ 電気配線
３１０ ビア
４０２ 光送信デバイス
４０４ 光受信デバイス
Claims (1)
- 光導波路配線基板と電気回路基板とを積層した光電気混載基板であって、前記光導波路配線基板は、光導波路配線、光入出力部、及び光導波路配線基板平面に平行な面に対して角度を有する方向へ光の方向を変換することにより光導波路配線基板面上に設けた光入出力部と光導波路を光接続する光路変換手段Ａを少なくとも２つ有し、前記電気回路基板はその電気配線ピッチが、前記光路変換手段Ａの間隔の整数倍、または整数分の１であり、電気配線が光導波路配線基板への光入力及び光導波路配線基板からの光出力を妨げないように電気回路基板と光導波路配線基板が積層されており、前記光導波路配線基板は光入出力部を形成する光入出力開口部が設けられ、前記電気回路基板は前記光導波路配線基板の光入出力部に対応する位置に光入出力開口部が設けられており、前記光導波路配線基板の光入出力開口部及び前記電気回路基板の光入出力開口部にそれぞれ導波路材料が充填されていることを特徴とする光電気混載基板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2004233718A JP4380462B2 (ja) | 2004-08-10 | 2004-08-10 | 光電気混載基板及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2004233718A JP4380462B2 (ja) | 2004-08-10 | 2004-08-10 | 光電気混載基板及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2006053258A JP2006053258A (ja) | 2006-02-23 |
| JP4380462B2 true JP4380462B2 (ja) | 2009-12-09 |
Family
ID=36030791
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2004233718A Expired - Fee Related JP4380462B2 (ja) | 2004-08-10 | 2004-08-10 | 光電気混載基板及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4380462B2 (ja) |
-
2004
- 2004-08-10 JP JP2004233718A patent/JP4380462B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2006053258A (ja) | 2006-02-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TWI396874B (zh) | Optical wiring printing board manufacturing method and optical wiring printed circuit board | |
| JP4457545B2 (ja) | 光・電気配線基板、実装基板及び光電気配線基板の製造方法 | |
| US6741781B2 (en) | Optical interconnection circuit board and manufacturing method thereof | |
| KR101390137B1 (ko) | 위치 결정 구조체를 갖는 광도파로 기판 및 그 제조 방법, 및 광전기 혼재 기판의 제조 방법 | |
| CN102308236B (zh) | 光波导和光波导模块 | |
| TWI376038B (ja) | ||
| US7106921B2 (en) | Optical waveguide interconnection board, method of manufacturing the same, precursor for use in manufacturing optical waveguide interconnection board, and photoelectric multifunction board | |
| JP5989412B2 (ja) | 光モジュール及び光モジュールの製造方法 | |
| JP3193500B2 (ja) | フレキシブル電気・光配線回路モジュールの製造方法 | |
| JP5608125B2 (ja) | 光電気混載基板およびその製法 | |
| JP5014855B2 (ja) | 光電気集積配線基板およびその製造方法並びに光電気集積配線システム | |
| JP2008102283A (ja) | 光導波路、光モジュール及び光導波路の製造方法 | |
| JP2007148087A (ja) | 光電気集積配線基板及び光電気集積配線システム | |
| JP5349192B2 (ja) | 光配線構造およびそれを具備する光モジュール | |
| JPH1152198A (ja) | 光接続構造 | |
| JP4380462B2 (ja) | 光電気混載基板及びその製造方法 | |
| JP2006052992A (ja) | 光導波路配線基板又は光電気混載基板の検査方法 | |
| JP2005345928A (ja) | 光導波路デバイス及びその製造方法、光路変換部品、光路変換部品付きの光導波路構造体 | |
| JP2006091166A (ja) | 光導波路配線基板アセンブリー、光電気混載基板アセンブリー及び光接合ユニット | |
| JP4698728B2 (ja) | 光電気集積配線基板および光電気集積配線システム | |
| JP4691196B2 (ja) | 光電気集積配線基板及び光電気集積配線システム |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20070719 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20090605 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090609 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090805 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20090901 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20090914 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121002 Year of fee payment: 3 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4380462 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121002 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131002 Year of fee payment: 4 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |