JP7176842B2 - 光電気混載基板 - Google Patents

Description

本発明は、光電気混載基板に関する。

従来、光電気混載基板は、電気基板と、それに実装されるＬＤなどの光学素子と、電気基板に配置され、光学素子と光学的に接続される光導波路とを備えている。

例えば、光デバイスと、それに接触する導電膜と、導電膜に接触する貫通ビアと、それに接触する放熱体とを備える光電気集積回路が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

特許文献１に記載の光電気集積回路では、光デバイスの裏面のごく一部が、導電膜と接触することにより、光デバイスから生じる熱を、光デバイスの裏面から、導電膜および貫通ビアを介して、放熱体に逃がしている。

特許文献１では、この構成により、熱に起因する光デバイスの光学性能の低下を抑制している。

特開２０１５－１８４５８８号公報

しかるに、光デバイスの熱をより一層効率的に逃がして、光デバイスの性能低下のより一層の抑制が求められる。

本発明は、光学素子の熱を効率的に逃がすことが、光学性能の低下を抑制できる光電気混載基板を提供する。

本発明（１）は、金属層と、前記金属層の厚み方向一方面に配置される絶縁層と、前記絶縁層の厚み方向一方面に部分的に配置される導体層とを備える電気回路基板と、前記金属層の前記厚み方向一方側に配置され、前記導体層と電気的に接続される光学素子と、前記金属層の前記厚み方向一方側に配置され、前記光学素子と光学的に接続される光導波路とを備え、前記電気回路基板は、さらに、前記金属層の前記厚み方向一方側において、前記光学素子の前記厚み方向他方面において１０％以上の面積割合を占める部分に接触する熱伝導パッドを備える、光電気混載基板を含む。

この光電気混載基板によれば、光学素子の厚み方向他方面において１０％以上の面積割合を占める部分が、熱伝導パッドに接触するので、光学素子で発生する熱を、熱伝導パッドに十分に伝導させることができる。そのため、かかる熱を、金属層に逃がすことができる。

その結果、光学素子において、発生する熱に起因する光学性能の低下を十分に抑制することができる。

本発明（２）は、前記熱伝導パッドおよび前記金属層に接触する熱伝導部材をさらに備える、(１)に記載の光電気混載基板を含む。

熱伝導パッドに伝導された熱を、熱伝導部材を介して、金属層に効率的に逃がすことができる。

本発明（３）は、複数の前記光学素子および複数の前記熱伝導パッドを備え、複数の前記光学素子のそれぞれは、複数の前記熱伝導パッドのそれぞれと１対１対応で接触している、（２）に記載の光電気混載基板を含む。

この光電気混載基板では、複数の光学素子のそれぞれで発生する熱を、それと１対１対応で接触する複数の熱伝導パッドのそれぞれによって、確実に伝導させることができる。

本発明（４）は、複数の前記熱伝導部材を備え、複数の前記熱伝導部材のそれぞれは、複数の前記熱伝導パッドのそれぞれと１対１対応で接触している、（３）に記載の光電気混載基板を含む。

さらに、この光電気混載基板では、複数の熱伝導パッドのそれぞれに伝導した熱を、複数の熱伝導部材のそれぞれによって、金属層に確実に逃がすことができる。

本発明（５）は、複数の前記光学素子を備え、複数の前記光学素子は、共通の前記熱伝導パッドと接触している、（２）に記載の光電気混載基板を含む。

この光電気混載基板では、複数の光学素子で発生する熱を、共通の熱伝導パッドでまとめて伝導させることができる。そのため、構成を簡単にすることができる。

本発明（６）は、前記共通の熱伝導パッドが、１つの前記熱伝導部材と接触している、（５）に記載の光電気混載基板を含む。

この光電気混載基板では、さらに、共通の熱伝導パッドに逃げた熱を、１つの熱伝導部材に確実に放熱させることができる。

本発明（７）は、前記絶縁層が、前記厚み方向を貫通する貫通孔を有し、前記熱伝導部材が、前記貫通孔に充填されている、（２）～（６）のいずれか一項に記載の光電気混載基板を含む。

この光電気混載基板では、熱伝導部材が、貫通孔に充填されているので、熱伝導部材によって、厚み方向に確実に熱を伝導させることができる。

本発明（８）は、前記熱伝導部材は、前記厚み方向に投影したときに、前記光学素子の少なくと一部と重複する、（７）に記載の光電気混載基板を含む。

この光電気混載基板では、熱伝導部材は、厚み方向に投影したときに、光学素子の少なくと一部と重複するので、光学素子で発生する熱を、熱伝導パッドを介して、熱伝導部材に効率的に伝導させることができる。

本発明（９）は、前記熱伝導部材は、前記厚み方向に投影したときに、前記光学素子を含む、（８）に記載の光電気混載基板を含む。

さらに、この光電気混載基板では、熱伝導部材は、厚み方向に投影したときに、光学素子を含むので、光学素子で発生する熱を、熱伝導パッドを介して、熱伝導部材により一層効率的に伝導させることができる。

本発明（１０）は、前記熱伝導パッドが、前記金属層と接触していることを特徴とする、（１）～（９）のいずれか一項に記載の光電気混載基板を含む。

この光電気混載基板では、熱伝導パッドが金属層と直接接触しているので、熱伝導パッドに伝導された熱を効率的に金属層に逃がすことができる。

本発明（１１）は、前記金属層は、前記厚み方向に投影したときに、前記光導波路と重複していない、（１）～（１）のいずれか一項に記載の光電気混載基板を含む。

この光電気混載基板では、金属層は、厚み方向に投影したときに、光導波路と重複していないので、金属層に伝導された熱の影響を、光導波路が受けることを抑制することができる。

本発明（１２）は、前記熱伝導パッドは、前記厚み方向に直交する方向に延びる平坦部を有する、（１）～（１１）のいずれか一項に記載の光電気混載基板を含む。

この光電気混載基板では、熱伝導パッドは、厚み方向に直交する方向に延びる平坦部を有するので、光学素子で発生する熱を、広い面積で、熱伝導パッドに確実に伝導させることができる。

本発明（１３）は、前記光学素子は、前記厚み方向に直交する方向において光を発光できる側面発光素子、および、受光できる側面受光素子の少なくともいずれか一方を含み、前記光学素子は、前記方向において、前記光導波路と対向配置されている、（１）～（１２）のいずれか一項に記載の光電気混載基板を含む。

この光電気混載基板では、側面発光素子および側面受光素子の少なくともいずれか一方が、厚み方向に直交する方向において、光を、光導波路に入射および光導波路から受光の少なくともいずれか一方を、確実に実施することができる。

本発明（１４）は、前記光学素子は、前記厚み方向一方面に配置される電極を備える、（１）～（１３）のいずれか一項に記載の光電気混載基板を含む。

この光電気混載基板では、光学素子は、厚み方向一方面に配置される電極を備えるので、光学素子の厚み方向他方面に電極を備える場合に比べて、光学素子の厚み方向他方面を有効に熱伝導に供することができる。

本発明の光電気混載基板によれば、光学素子において、発生する熱に起因する光学性能の低下を十分に抑制することができる。

図１Ａおよび図１Ｂは、本発明の光電気混載基板の第１実施形態を示し、図１Ａが、平面図、図１Ｂが、断面図を示す。 図２Ａおよび図２Ｂは、図１Ａおよび図１Ｂに示す光電気混載基板の変形例（熱伝導部材が、光学素子より小さい態様）における熱伝導パッドを示し、図２Ａが、平面図、図２Ｂが、断面図を示す。 図３Ａおよび図３Ｂは、図１Ａおよび図１Ｂに示す光電気混載基板の変形例（熱伝導部材が、光学素子とずれる態様）における熱伝導パッドを示し、図３Ａが、平面図、図３Ｂが、断面図を示す。 図４は、図１Ａに示す光電気混載基板の変形例（熱伝導部材が複数ある態様）における熱伝導パッドの平面図を示す。 図５Ａおよび図５Ｂは、図１Ａおよび図１Ｂに示す光電気混載基板の変形例（複数の光学素子が、共通の熱伝導パッドに接触する態様）における熱伝導パッドを示し、図５Ａが、平面図、図５Ｂが、断面図を示す。 図６Ａおよび図６Ｂは、図１Ａおよび図１Ｂに示す光電気混載基板の変形例（熱伝導パッドが、光学素子より小さい熱伝導部材に接触する態様）における熱伝導パッドを示し、図６Ａが、平面図、図６Ｂが、断面図を示す。 図７は、図１Ａに示す光電気混載基板の変形例（金属層が金属開口部を有する態様）における熱伝導パッドの底面図を示す。 図８Ａおよび図８Ｂは、図１Ａおよび図１Ｂに示す光電気混載基板の変形例（金属層が絶縁層に部分的に配置される態様）を示し、図８Ａが、底面図、図８Ｂが、断面図を示す。 図９Ａおよび図９Ｂは、図１Ａおよび図１Ｂに示す光電気混載基板の変形例（金属層が２層設けられる態様）を示し、図９Ａが、底面図、図９Ｂが、断面図を示す。 図１０Ａおよび図１０Ｂは、図１Ａおよび図１Ｂに示す光電気混載基板の変形例（金属層が２層設けられる態様）を示し、図１０Ａが、底面図、図１０Ｂが、断面図を示す。 図１１は、図１Ａに示す光電気混載基板の変形例（熱伝導パッドがパッド開口部を有する態様）における熱伝導パッドの平面図を示す。 図４は、図１Ａに示す光電気混載基板の変形例（貫通孔がない態様）における熱伝導部材の断面図を示す。 図１３は、図１Ａに示す光電気混載基板の変形例（貫通孔がない態様）における熱伝導部材の断面図を示す。 図１４は、図１Ａおよび図１Ｂに示す光電気混載基板の変形例（絶縁層が絶縁開口部を有する態様）の断面図を示す。 図１５は、本発明の光電気混載基板の第２実施形態の断面図を示す。 図１６は、図１５に示す光電気混載基板の変形例（金属層が２層設けられる態様）を示す。 図１７は、図１５に示す光電気混載基板の変形例（絶縁層の下面が部分的に露出する態様）を示す。

＜第１実施形態＞
本発明の光電気混載基板の第１実施形態を、図１Ａおよび図１Ｂを参照して説明する。なお、図１Ａにおいて、保護層１４（後述）は、熱伝導パッド８（後述）および導体層１３の相対配置を明確に示すために、省略している。

光電気混載基板１は、電気（電気エネルギー）を光（光エネルギー）に変換して、それを外部に出射する光電気デバイスである。光電気混載基板１は、所定の厚み（上下方向長さ）を有し、光の出射方向に延びる略矩形シート（板）形状を有する。なお、光の出射方向は、光電気混載基板１が光を出社する方向であって、後述する発光素子１６から光学素子３に対して光を出射する方向、あるいは、光学素子３における光の出射方向、さらには、間隔を隔てる２つの側面（先面および後面）が対向する方向を意味する。

光電気混載基板１は、電気回路基板２と、光学素子３と、光導波路４と、コリメータ３５とを備える。

電気回路基板２は、光学素子３に対して電気を入出力する基板である。電気回路基板２の平面視形状は、光電気混載基板１のそれと同一である。電気回路基板２は、絶縁層５と、熱伝導部材９と、熱伝導パッド８と、導体層１３と、保護層１４と、金属層７とを備える。

絶縁層５は、電気回路基板２の平面視形状を形成しており、具体的には、光の出射方向に延びる略シート形状を有する。絶縁層５の材料としては、例えば、ポリイミド樹脂、ポリエーテルニトリル樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂などの絶縁性を有する樹脂が挙げられ、好ましくは、ポリイミド樹脂が挙げられる。絶縁層５の厚みは、例えば、２μｍ以上、好ましくは、５μｍ以上であり、また、例えば、２０μｍ以下、好ましくは、１５μｍ以下である。

また、絶縁層５は、厚み方向を貫通する貫通孔１０を有する。貫通孔１０は、後で説明する複数の熱伝導部材９に対応して複数形成されている。複数の貫通孔１０のそれぞれは、平面視略円形状（あるいは楕円形状）を有する。

熱伝導部材９は、後述する熱伝導パッド８および金属層７に接触して、熱伝導パッド８の熱を金属層７に伝導する。熱伝導部材９は、貫通孔１０に充填されている。具体的には、熱伝導部材９は、貫通孔１０に充填される下部１１と、下部１１の上端縁に連続する上部１２とを有する。

下部１１の下面は、絶縁層５の下面と面一である。

上部１２は、面方向に投影したときに、絶縁層５の上面からわずかに突出している。また、上部１２の周端部は、厚み方向に投影したときに、下部１１から面方向外側に突出する形状を有する。これにより、熱伝導部材９は、断面略Ｔ字形状を有する。複数の熱伝導部材９のそれぞれの上部１２は、複数の熱伝導パッド８（後述）のそれぞれと接触している。

熱伝導部材９の材料としては、例えば、金属、熱伝導性樹脂組成物（熱伝導性ポリマーなど）、熱伝導性無機化合物（窒化物など）などが挙げられ、好ましくは、金属が挙げられる。金属としては、例えば、銅、アルミニウムなどが挙げられる。

熱伝導部材９の寸法は、貫通孔１０に対応しており、また、上部１２の突出長さは、例えば、２μｍ以上、好ましくは、５μｍ以上であり、また、例えば、２０μｍ以下、好ましくは、１５μｍ以下である。

熱伝導パッド８は、光学素子３で発生する熱を、熱伝導部材９を介して金属層７に放熱する放熱パッドである。熱伝導パッド８は、出射方向および幅方向（出射方向および厚み方向に直交する方向）に間隔を隔てて複数配置されている。複数の熱伝導パッド８のそれぞれは、厚み方向に投影したときに、複数の熱伝導部材９のそれぞれと重複しており、具体的には、複数の熱伝導部材９のそれぞれを完全に含んでいる。複数の熱伝導パッド８のそれぞれは、平面視略矩形状を有する。

熱伝導パッド８は、断面視において下側に向かって開く略ハット形状を有しており、具体的には、中央部が、面方向（出射方向および幅方向に沿う方向、または、厚み方向に直交する方向）に沿う略円板形状を有し、周端部が、中央部の周端縁から下側に落ち込み、その後、外側に広がる断面略Ｌ字形状を有する。

中央部は、平坦部１９である。

周端部は、上部１２の周側面および絶縁層５の上面に接触している。

複数の熱伝導パッド８に対応して、熱伝導部材９が設けられている。具体的には、複数の熱伝導パッド８のそれぞれと、複数の熱伝導部材９とは、１対１対応で設けられている。

導体層１３は、後述する光学素子３と電気的に接続される導体パターンを有する。導体層１３は、絶縁層５の上面（厚み方向一方面の一例）に部分的に配置されている。導体層１３は、熱伝導パッド８の出射方向上流側に間隔を隔てて配置されている。導体層１３は、端子１５と、端子１５に連続する配線（図示せず）とを一体的に備える。導体層１３の材料としては、銅、ニッケル、金、はんだなどの金属が挙げられ、好ましくは、銅が挙げられる。また、導体層１３の材料は、熱伝導部材９の材料と同一であってもよい。導体層１３の厚みは、例えば、２μｍ以上、好ましくは、５μｍ以上であり、また、例えば、２０μｍ以下、好ましくは、１５μｍ以下である。

保護層１４は、導体層１３を保護する膜である。保護層１４は、導体層１３の上面および周側面を被覆している。保護層１４の材料および厚みは、熱伝導パッド８のそれらと同一であってもよい。

金属層７は、熱伝導部材９から伝導された熱を放熱する放熱層（ヒートシンク）である。金属層７は、絶縁層５の下面全面に配置されている。また、金属層７は、複数の熱伝導部材９の下面と接触している。金属層７の材料としては、例えば、ステンレス、４２アロイ、アルミニウム、銅－ベリリウム、りん青銅、銅、銀、アルミニウムなどの金属が挙げられ、放熱性の観点から、好ましくは、ステンレス、アルミニウムが挙げられる。金属層７の厚みは、例えば、３μｍ以上、好ましくは、１０μｍ以上であり、また、例えば、１００μｍ以下、好ましくは、５０μｍ以下である。

光学素子３は、金属層７の上側に配置されている。具体的には、光学素子３は、絶縁層５の上面に配置されている。より具体的には、光学素子３は、絶縁層５の上面における出射方向上流側端部において、複数整列配置されている。複数の光学素子３のそれぞれは、複数の熱伝導パッド８のそれぞれと１対１対応で接触している。複数の光学素子３のそれぞれは、厚み方向に投影したときに、複数の熱伝導部材９のそれぞれと重複している。具体的には、複数の光学素子３のそれぞれは、厚み方向に投影したときに、複数の熱伝導部材９に含まれている。

光学素子３は、発光素子１６と、受光素子１７とを独立して備える。

発光素子１６は、電気を光に変換して、光を後述する光導波路４に向けて出射する発光デバイスである。具体的には、発光素子１６としては、例えば、ＬＤ（レーザダイオード）、ＬＥＤ（発光ダイオード）などが挙げられる。また、発光素子１６は、側面発光素子である。

発光素子１６は、光電気混載基板１において出射方向上流側端部における領域に複数配置されている。複数の発光素子１６は、幅方向に互いに間隔を隔てて配置されている。複数の発光素子１６のそれぞれは、複数の熱伝導パッド８に接触している。具体的には、複数の発光素子１６のそれぞれの下面２５の全面（全部）は、熱伝導パッド８における平坦部１９の上面に接触している。一方、複数の発光素子１６の上面には、素子電極２６が形成されている。複数の発光素子１６のそれぞれは、例えば、赤色光、緑色光、青色光のそれぞれを出射する。

また、複数の発光素子１６のそれぞれは、厚み方向に投影したときに、熱伝導部材９に完全に包含されている。つまり、発光素子１６は、平面視において、熱伝導部材９より小さい。複数の発光素子１６のそれぞれは、平面視略矩形状を有する。発光素子１６は、出射方向下流側面に、発光側面２０を有する。

受光素子１７は、発光素子１６が発光した光の一部を受光することにより、発光素子１６の発光をモニタリングする受光デバイスである。具体的には、受光素子１７としては、例えば、ＰＤ（フォトダイオード）などが挙げられる。受光素子１７は、側面受光素子である。

受光素子１７は、発光素子１６の出射方向上流側（図１における紙面左側）に間隔を隔てて複数配置されている。つまり、受光素子１７は、発光素子１６が発光した光が進む方向の下流側に対向配置されている。複数の受光素子１７は、幅方向に互いに間隔を隔てて配置されている。複数の受光素子１７のそれぞれは、複数の熱伝導パッド８に接触している。具体的には、複数の受光素子１７のそれぞれの下面２５の全面（全部）は、熱伝導パッド８における平坦部１９に接触している。一方、複数の受光素子１７の上面には、素子電極２６が形成されている。

また、複数の受光素子１７のそれぞれは、厚み方向に投影したときに、熱伝導部材９に完全に包含されている。複数の受光素子１７のそれぞれは、複数の発光素子１６のそれぞれと同一矩形状を有する。受光素子１７は、発光素子１６に対向する（面する）側面に、受光側面２１を有する。

光導波路４は、金属層７の上側に配置されている。具体的には、光導波路４は、絶縁層５の上面に配置されている。より具体的には、光導波路４は、絶縁層５の上面において、発光素子１６の出射方向下流側に対向配置されている。光導波路４は、出射方向に延びる略矩形（あるいは直線形）シート形状を有する。光導波路４は、複数の発光素子１６（光学素子３）と光学的に接続されている。また、光導波路４は、クラッド２２と、クラッド２２に埋設されるコア２３とを備える。

クラッド２２の下面は、絶縁層５の下面に接触している。クラッド２２の材料としては、例えば、エポキシ樹脂などの透明性樹脂が挙げられる。

コア２３は、複数（３つ）の発光素子１６に対向する３つの入射面と、１つの出射面と、それらの途中に配置される光合流部とを備える。コア２３では、発光素子１６から出射される赤色光、緑色光、青色光が３つの入射面から入射され、それらが光合流部において合流されて合流光が合成され、１つの出射面から、合流光が出射される。コア２３は、具体的には、出射方向に投影したときに、複数の入射面と、発光素子１６の発光側面２０とが重複（対向）するように、位置決めされている。コア２３の材料としては、例えば、クラッド２２と同様の材料の透明性樹脂が挙げられる。コア２３の屈折率は、クラッド２２の屈折率に対して、高い。

コリメータ３５は、絶縁層５の上面において、光導波路４の出射方向下流側に配置されている。具体的には、コリメータ３５は、光導波路４のコア２３の出射面の出射方向下流側に対して、位置合わせされている。コリメータ３５は、コア２３の出射面から出射された合流光が平行光となるように、光学調整する。

なお、光電気混載基板１には、光学素子３の素子電極２６と、導体層１３の端子１５とをワイヤボンディング接続するワイヤ２４が設けられている。

この光電気混載基板１を製造するには、まず、金属層７を準備し、次いで、貫通孔１０を有する絶縁層５を、金属層７の上面に形成し、続いて、熱伝導部材９を、その下部１１が貫通孔１０に充填されるように配置する。これとともに、導体層１３をパターンニングする。その後、熱伝導パッド８と、保護層１４とを、例えば、めっきなどにより、同時に形成する。

別途、光導波路４およびコリメータ３５を、絶縁層５の上面に配置する。

別途、光学素子３を、下面２５の全面が、熱伝導パッド８の平坦部１９に接触するように、熱伝導パッド８に配置する。この際、発光素子１６の発光側面２０がコア２３と出射方向に対向するように、発光素子１６を熱伝導パッド８に配置する（位置決めする）。その後、ワイヤ２４により、光学素子３と導体層１３とを電気的に接続する。

この光電気混載基板１では、導体層１３からの電気がワイヤ２４を介して発光素子１６に入力されると、発光素子１６が作動して、光が発光素子１６から光導波路４に向けて出射される。光導波路４では、合流光が合成され、コリメータ３５において、平行光が生成される。その際、発光素子１６の作動によって生じる熱は、下面２５から熱伝導パッド８および熱伝導部材９を介して金属層７に逃がされる。

別途、受光素子１７は、発光素子１６において発光した光の一部を受光側面２１で受光して、電気信号に変換する。これにより、発光素子１６の発光をモニタリングする。その際、受光素子１７における電気への変換動作によって生じる熱は、下面２５から熱伝導パッド８および熱伝導部材９を介して金属層７に逃がされる。

そして、この光電気混載基板１によれば、光学素子３の下面２５の全部が、熱伝導パッド８に接触するので、光学素子３で発生する熱を、熱伝導パッド８に十分に伝導させることができる。そのため、かかる熱を、金属層７に逃がすことができる。

その結果、光学素子３において、発生する熱に起因する光学性能の低下を十分に抑制することができる。

この光電気混載基板１では、複数の光学素子３のそれぞれで発生する熱を、それと１対１対応で接触する複数の熱伝導パッド８のそれぞれによって、確実に伝導させることができる。

さらに、この光電気混載基板１では、複数の熱伝導パッド８のそれぞれに伝導した熱を、複数の熱伝導部材９のそれぞれによって、金属層７に確実に逃がすことができる。

この光電気混載基板１では、熱伝導部材９が、貫通孔１０に充填されているので、熱伝導部材９によって、厚み方向に確実に熱を伝導させることができる。

この光電気混載基板１では、熱伝導部材９は、厚み方向に投影したときに、光学素子３と重複するので、光学素子３で発生する熱を、熱伝導パッド８を介して、熱伝導部材９に効率的に伝導させることができる。

さらに、この光電気混載基板１では、熱伝導部材９は、厚み方向に投影したときに、光学素子３を含むので、光学素子３で発生する熱を、熱伝導パッド８を介して、熱伝導部材９により一層効率的に伝導させることができる。

この光電気混載基板１では、熱伝導パッド８は、面方向に延びる平坦部１９を有するので、光学素子３で発生する熱を、広い面積で、熱伝導パッド８に確実に伝導させることができる。

この光電気混載基板１では、側面発光素子である発光素子１６が、出射方向において、光を光導波路４に確実に入射することができる。

この光電気混載基板１では、光学素子３は、上面に配置される素子電極２６を備えるので、光学素子３の下面２５に電極を備える場合（図示せず）に比べて、光学素子３の下面２５を有効に熱伝導に供することができる。
＜変形例＞
以下の各変形例において、上記した第１実施形態と同様の部材については、同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。また、各変形例は、適宜組み合わせることができる。さらに、各変形例は、特記する以外、第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。

図１Ｂに示すように、第１実施形態では、光学素子３の下面２５の全部（１００％）が、熱伝導パッド８の平坦部１９に接触している。しかし、下面２５における１０％以上の面積を占める部分が接触してもよく、さらには、２０％以上、さらには、３０％以上、さらには、４０％以上、さらには、５０％以上、さらには、７５％以上、さらには、９０％以上、さらには、９５％以上の面積を占める部分が接触してもよい。

一方、上記した接触部分の下面２５に対する割合が上記した下限を下回ると、光学素子３の熱を熱伝導パッド８に効率的に逃がすことができない。

また、図１Ｂに示すように、第１実施形態では、熱伝導パッド８は、平坦部１９および周端部を有する略ハット形状を有するが、図示しないが、例えば、平坦部１９のみから形成することもできる。この場合には、平坦部１９は、絶縁層５の上面に形成されておらず、熱伝導部材９の上部１２の上面と、光学素子３の下面２５との間に介在する。

また、図示しないが、別の受光素子１７を、光導波路４の出射方向下流側に配置することもできる。この変形例では、光を、光導波路４から受光素子１７に出射して、受光素子１７が確実に光を受光することができる。

素子電極２６は、光学素子３の下面２５に形成されていてもよい。この場合には、光学素子３は、絶縁層５および導体層１３に対してフリップチップ実装される。

好ましくは、図１Ｂに示すように、光学素子３の下面２５を有効に熱伝導に供する観点から、素子電極２６は、光学素子３の上面に配置される。

また、金属層７は、絶縁層５の下面に接触しているが、例えば、直接形成されず、図示しない接着層を介して絶縁層５の下側に配置されてもよい。

第１実施形態では、熱伝導部材９は、平面視において、光学素子３より大きい。しかし、図２Ａおよび図２Ｂに示すように、熱伝導部材９は、平面視において、光学素子３より小さくてもよい。この変形例では、熱伝導部材９は、厚み方向に投影したときに、光学素子３に完全に包含される。

なお、熱伝導部材９は、上部１２を有さず、貫通孔１０に充填される下部１１のみからなる。

図３Ａおよび図３Ｂに示すように、熱伝導部材９は、厚み方向に投影したときに、光学素子３と重複しなくてもよい。熱伝導部材９は、厚み方向に投影したときに、光学素子３の出射方向上流側に間隔を隔てて配置されている。

あるいは、図示しないが、熱伝導部材９は、厚み方向に投影したときに、光学素子３とずれるように、熱伝導部材９の一部のみが、光学素子３が重複することもできる。

好ましくは、図１Ａ～図２Ｂに示すように、熱伝導部材９は、厚み方向に投影したときに、光学素子３と重複する。この構成によれば、図３Ａおよび図３Ｂの変形例に比べて、光学素子３で発生する熱を、熱伝導パッド８を介して、熱伝導部材９により一層効率的に伝導させることができる。

なお、熱伝導部材９の数は、特に限定されず、例えば、図４に示すように、１つの熱伝導パッド８および１つの光学素子３に対して、複数備えることもできる。

図５Ａおよび図５Ｂに示すように、複数の光学素子３は、共通の熱伝導パッド８と接触することもできる。

熱伝導パッド８は、厚み方向に投影したときに、複数の光学素子３（発光素子１６）を包含する形状および寸法を有する。そして、大きな１つの熱伝導パッド８に、複数の光学素子３のそれぞれの下面２５の全部が接触している。

また、熱伝導部材９は、厚み方向に投影したときに、複数の光学素子３を包含する一方、熱伝導パッド８に包含される寸法を有する。つまり、熱伝導部材９は、熱伝導パッド８より小さい寸法を有しており、複数の光学素子３に共通する熱伝導パッド８の上面の中央部と接触している。

そして、この光電気混載基板１では、複数の光学素子３で発生する熱を、共通の熱伝導パッド８でまとめて伝導させることができる。そのため、構成を簡単にすることができる。

さらに、この光電気混載基板１では、共通の熱伝導パッド８に逃げた熱を、１つの熱伝導部材９に確実に放熱させることができる。

なお、熱伝導部材９の寸法は、特に限定されず、図６Ａおよび図６Ｂに示すように、例えば、厚み方向に投影したときに、１つの光学素子３に含まれる寸法であってもよい。

図７に示すように、金属層７は、厚み方向に投影したときに、光導波路４と重複しなくてもよい。具体的には、金属層７は、絶縁層５の裏面に部分的に配置されており、光導波路４を避ける（よける）パターンを有する。詳しくは、金属層７は、厚み方向に投影したときに、光導波路４よりわずかに大きい底面視略矩形状の金属開口部２７を有する。

しかるに、光導波路４に、金属層７の熱が絶縁層５を介して伝わると、光導波路４が樹脂からなるので、光導波路４が大きく伸長し易く、そのため、光導波路４の光学特性が変動し、その結果、光学性能が低下する場合がある。あるいは、金属層７の熱が絶縁層５に伝導するものの、光導波路４に実質的に伝導しない場合には、それらの熱膨張係数の相違に基づいて、光導波路４の光学特性が大きく変動する場合がある。

しかし、この光電気混載基板１では、金属層７は、厚み方向に投影したときに、光導波路４と重複していないので、金属層７に伝導された熱の影響を、光導波路４が受けることを抑制することができる。

なお、図８Ａおよび図８Ｂに示すように、金属層７は、厚み方向に投影したときに、光導波路４と重複せず、かつ、金属開口部２７も有さず、複数の光学素子３を包含する寸法を有する略矩形状に形成される。具体的には、金属層７は、複数の光学素子３が形成される領域には配置され、光導波路４が形成される領域には配置されていない。

金属層７は、単層あるいは複層であってもよい。

図９Ａ～図１０Ｂは、複層からなる金属層７の変形例を図示する。

図９Ａおよび図９Ｂに示すように、金属層７は、第１金属層２８と、第２金属層２９とを、下側に向かって順に備える。

第１金属層２８は、図８Ａおよび図８Ｂに示す変形例で示す金属層７と同一構成を有する。第１金属層２８は、複数の光学素子３が形成される領域に配置され、光導波路４が形成される領域に配置されていない。第１金属層２８の材料は、好ましくは、ステンレスである。

図９Ａおよび図９Ｂに示すように、第２金属層２９は、第１金属層２８の下面に部分的に配置されており、厚み方向に投影したときに、発光素子１６と、それに対応する熱伝導パッド８および熱伝導部材９を含む形状を有する。具体的には、第２金属層２９は、複数の発光素子１６が形成される領域に配置されている。
第２金属層２９の材料は、好ましくは、アルミニウムである。

また、図１０Ａおよび図１０Ｂに示すように、第２金属層２９は、厚み方向に投影したときに、光学素子３の幅方向両外側に間隔を隔てて配置されている。第２金属層２９は、出射方向に投影したときに、光導波路４とずれ、つまり、発光素子１６の光軸とずれており、具体的には、光導波路４の幅方向両外側に配置されている。

図１１では、熱伝導パッド８は、絶縁層５の下面略全体にわたって配置されている。

但し、熱伝導パッド８は、パッド開口部３０と、パッド切欠部３１とを有する。

パッド開口部３０は、厚み方向に投影したときに、光導波路４よりわずかに大きい略矩形状を有する。すなわち、パッド開口部３０は、厚み方向に投影したときに、光導波路４と重複していない。

パッド切欠部３１は、厚み方向に投影したときに、受光素子１７を避けるように、出射方向上流側端部における幅方向中央部が切り欠かれた形状を有する。

第１実施形態では、熱伝導部材９は、貫通孔１０に充填されている。

しかし、図１２に示すように、熱伝導部材９は、絶縁層５の外側において、熱伝導パッド８の周端部と連続してもよい。

熱伝導部材９は、絶縁層５の周側面において、熱伝導パッド８の周端縁から下側に落ち込み、金属層７の上面の周端部に接触する。

この変形例では、絶縁層５は、貫通孔１０を有さない（貫通孔１０が不要である。）。

また、図１３に示すように、熱伝導部材９を、絶縁層５と接触させず、絶縁層５の周端縁を回り込む熱伝導シート３２（あるいは熱伝導テープ３２）から構成することができる。

熱伝導シート３２は、可撓性を有し、シート形状を有する。熱伝導シート３２は、その一端部が、金属層７の下面に接触し、その他端部が、熱伝導パッド８の上面に接触する。熱伝導シート３２の材料としては、例えば、熱伝導成分（ＢＮ、ＡｌＮ）および樹脂などを含有する熱伝導性樹脂組成物などが挙げられる。

なお、この変形例では、絶縁層５の周端部は、金属層７の周端部に対して、外側に突出している。

また、図１４に示すように、絶縁層５が絶縁開口部３３を有することができる。

絶縁開口部３３は、絶縁層５において、複数の光学素子３および熱伝導パッド８に対応する第１領域３４と、光導波路４に対応する第２領域３６とを分断するように、幅方向に延びるスリット形状を有する。絶縁開口部３３は、絶縁層５の厚み方向を貫通する貫通孔でもある。絶縁開口部３３は、金属層７の厚み方向一方面を露出している。また、絶縁開口部３３は、絶縁層５の幅方向一方側端面から幅方向他方側端面にわたって延びる形状を有する。これによって、第１領域３４および第２領域３６は、互いに独立している。

図１４に示す変形例では、光学素子３で発生する熱が第１領域３４に部分的に伝導しても、第１領域３４は、絶縁開口部３３によって、第２領域３６と分断されているので、熱を、第２領域３６を介して光導波路４に伝導することを抑制できる。

＜第２実施形態＞
以下の第２実施形態において、上記した第１実施形態と同様の部材については、同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。また、第２実施形態は、特記する以外、第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。

図１Ｂに示すように、第１実施形態では、熱伝導パッド８は、絶縁層５の上側に配置されている。しかし、図１５に示すように、熱伝導パッド８が、絶縁層５の側方（出射方向上流側）であって、金属層７の厚み方向一方面に形成されていてもよい。

熱伝導パッド８は、平面視において、第１実施形態と同様のパターンで、金属層７の厚み方向一方面に直接配置されている。つまり、熱伝導パッド８は、金属層７の厚み方向一方面と直接接触している。

一方、絶縁層５は、金属層７の厚み方向一方面において、出射方向上流側端部における領域（具体的には、光学素子３が形成される領域）以外の全面に配置されている。つまり、絶縁層５の出射方向上流側端縁は、絶縁層５の出射方向上流側端縁に対して、出射方向下流側に間隔を隔てて配置されている。

第２実施形態では、熱伝導パッド８が金属層７と直接接触しているので、熱伝導パッド８に伝導された熱を効率的に金属層７に逃がすことができる。

＜変形例＞
以下の各変形例において、上記した第２実施形態と同様の部材については、同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。また、各変形例は、適宜組み合わせることができる。さらに、各変形例は、特記する以外、第２実施形態と同様の作用効果を奏することができる。

図１６に示すように、金属層７が、第１金属層２８と、第２金属層２９とを、下側に向かって順に備えることができる。

第２金属層２９は、厚み方向に投影したときに、発光素子１６に対応する熱伝導パッド８を含むパターンを有する。

図１７に示すように、第１金属層２８は、絶縁層５の厚み方向他方面を露出させることができる。第１金属層２８の出射方向下流側端部は、絶縁層５の厚み方向他方面における出射方向上流側端部に接触している。

上記した各実施形態および各変形例は、適宜組み合わせることができる。

１ 光電気混載基板
３ 光学素子
４ 光導波路
５ 絶縁層
７ 金属層
８ 熱伝導パッド
９ 熱伝導部材
１０ 貫通孔
１６ 発光素子（側面発光素子）
１７ 受光素子（側面受光素子）
１９ 平坦部
２５ 下面（厚み方向他方面の一例）
２６ 素子電極
３２ 熱伝導シート

Claims (10)

1. 金属層と、前記金属層の厚み方向一方面に配置される絶縁層と、前記絶縁層の厚み方向一方面に部分的に配置される導体層とを備える電気回路基板と、
   前記金属層の前記厚み方向一方側に配置され、前記導体層と電気的に接続される光学素子と、
   前記金属層の前記厚み方向一方側に配置され、前記光学素子と光学的に接続される光導波路とを備え、
   前記電気回路基板は、さらに、
   前記金属層の前記厚み方向一方側において、前記光学素子の前記厚み方向他方面において１０％以上の面積割合を占める部分に接触する熱伝導パッド
   を備え、
   前記熱伝導パッドは、前記光学素子の１０％以上の面積割合を占める部分に接触し、
   前記熱伝導パッドおよび前記金属層に接触する熱伝導部材をさらに備え、
   前記熱伝導部材は、厚み方向の他方側部と、前記他方側部の厚み方向における一端縁に連続する厚み方向の一方側部とを有し、
   前記他方側部は、前記金属層に接触し、
   前記一方側部は、前記絶縁層の厚み方向一方面から突出し、
   前記一方側部の周端部は、厚み方向に投影したときに、前記他方側部から外側に突出する形状を有し、
   前記絶縁層が、前記厚み方向を貫通する貫通孔を有し、
   前記熱伝導部材の前記他方側部は、前記貫通孔に充填され、
   前記熱伝導パッドは、断面視において厚み方向の他方側に向かって開く形状を有し、
   前記熱伝導パッドの中央部は、前記厚み方向に直交する方向に延びる平坦部であり、
   前記熱伝導パッドの周端部は、前記中央部の周端縁から厚み方向他方側に落ち込む形状を有し、前記一方側部の周側面および前記絶縁層の厚み方向一方面に接触していることを特徴とする、光電気混載基板。
2. 複数の前記光学素子および複数の前記熱伝導パッドを備え、
   複数の前記光学素子のそれぞれは、複数の前記熱伝導パッドのそれぞれと１対１対応で接触していることを特徴とする、請求項１に記載の光電気混載基板。
3. 複数の前記熱伝導部材を備え、
   複数の前記熱伝導部材のそれぞれは、複数の前記熱伝導パッドのそれぞれと１対１対応で接触していることを特徴とする、請求項２に記載の光電気混載基板。
4. 複数の前記光学素子を備え、
   複数の前記光学素子は、共通の前記熱伝導パッドと接触していることを特徴とする、請求項１に記載の光電気混載基板。
5. 前記共通の熱伝導パッドが、１つの前記熱伝導部材と接触していることを特徴とする、請求項４に記載の光電気混載基板。
6. 前記熱伝導部材は、前記厚み方向に投影したときに、前記光学素子の少なくとも一部と重複することを特徴とする、請求項５に記載の光電気混載基板。
7. 前記熱伝導部材は、前記厚み方向に投影したときに、前記光学素子を含むことを特徴とする、請求項６に記載の光電気混載基板。
8. 前記金属層は、前記厚み方向に投影したときに、前記光導波路と重複していないことを特徴とする、請求項１～７のいずれか一項に記載の光電気混載基板。
9. 前記光学素子は、前記厚み方向に直交する方向において光を発光できる側面発光素子、および、受光できる側面受光素子の少なくともいずれか一方を含み、
   前記光学素子は、前記方向において、前記光導波路と対向配置されていることを特徴とする、請求項１～８のいずれか一項に記載の光電気混載基板。
10. 前記光学素子は、前記厚み方向一方面に配置される電極を備えることを特徴とする、請求項１～９のいずれか一項に記載の光電気混載基板。

Images