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WO2002014917A1 - Plaque de montage optique, module optique, emetteur/recepteur optique, systeme emetteur/recepteur optique et procede de fabrication de plaque de montage optique - Google Patents

Plaque de montage optique, module optique, emetteur/recepteur optique, systeme emetteur/recepteur optique et procede de fabrication de plaque de montage optique Download PDF

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WO2002014917A1
WO2002014917A1 PCT/JP2001/006855 JP0106855W WO0214917A1 WO 2002014917 A1 WO2002014917 A1 WO 2002014917A1 JP 0106855 W JP0106855 W JP 0106855W WO 0214917 A1 WO0214917 A1 WO 0214917A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
optical
mounting board
main surface
optical fiber
heat
Prior art date
Application number
PCT/JP2001/006855
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Tsuguhiro Korenaga
Hiroyuki Asakura
Masanori Iida
Hisashi Adachi
Mikihiro Shimada
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
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Application filed by Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. filed Critical Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
Priority to US10/110,659 priority Critical patent/US6964528B2/en
Priority to EP01955621A priority patent/EP1312946B1/en
Priority to DE60132214T priority patent/DE60132214T2/de
Publication of WO2002014917A1 publication Critical patent/WO2002014917A1/ja

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Definitions

  • optical mounting board optical module, optical transmitting / receiving device, optical transmitting / receiving system, and method for manufacturing optical mounting board
  • the present invention relates to an optical mounting board, an optical module, an optical transmitting / receiving device, an optical communication system, and a method for manufacturing an optical mounting board, which mainly perform photoelectric conversion for optical communication.
  • optical communication systems are superior in terms of communication speed and communication quality as compared to wireless systems, but are expensive, and are an obstacle to their spread.
  • each home needs an optical module for photoelectric conversion, and it is essential to supply this at low cost.
  • it is extremely important to establish technology for supplying optical modules with high speed, which is a feature of optical communication, at low cost.
  • PLC platforms Mounting boards with optical circuits, PLs
  • PLs optical circuits
  • C P 1 anar Lightwave Circuit
  • P 1 anar Lightwave Circuit has been proposed (Optronics Co., Ltd., “Latest Data Collection 2 on Optical Communication Technology”, p. 5
  • FIG. 8 is a diagram showing a basic structure of an optical mounting board that forms a PLC platform according to a conventional technique.
  • the PLC unit 810 is composed of a part of the substrate 80 (the right side of the substrate 80 in FIG. 8) and a quartz optical waveguide (the upper clad 81, the core 82, and the lower clad 83) formed thereon. Performs signal branch synthesis.
  • the optical element mounting section 820 which is another part of the substrate 80 (the central part of the substrate 80 in FIG. 8), is equipped with an optical element 84 such as a laser or a photodiode, and converts light to electricity and electricity to light signals. I do.
  • the electric wiring portion 830 which is the remaining portion of the substrate 80 (the left portion of the substrate 80 in FIG. 8), connects the optical element 84 and the drive circuit, and transmits a high-frequency high frequency of GHz or more.
  • the reason for using silicon as the material of the substrate 80, c that is, as follows, (1) that the high-temperature process is suitable for forming an optical waveguide required, (2) optical fiber for good workability ⁇ Rye Instrument (3) Because of its good thermal conductivity, it can function as a heat sink even when driving a laser or semiconductor IC as the optical element 84 with high power, and suppress the rise in element temperature. And so on.
  • the optical element 84 is directly mounted on the substrate 80 made of silicon.
  • the use of the high-frequency band of the above-mentioned optical mounting board causes a problem of the parasitic inductance and the parasitic capacitance in the electric wiring section 830. Therefore, in order to reduce the dielectric loss at high frequencies as much as possible, as shown in Fig. 8, in the electrical wiring section 830, an electrode is formed with electrical wiring 85 such as a coplanar single line, and quartz glass 8 with low high frequency loss is used. 6 is made thicker and interposed between the electric wiring 85 and the substrate 80.
  • a silicon terrace 87 having a terrace-shaped cross section is provided only in this portion.
  • photolithography and etching for forming the silicon terrace 87 on the silicon substrate 80 are necessary. Further, it is necessary to repeat a number of steps such as photolithography, etching, thin film deposition, and high-precision polishing for forming the upper cladding 81, the core 82, and the lower cladding 83.
  • the upper cladding 81, the core 82, and the lower cladding 83 constitute an optical waveguide.
  • optical waveguides have a high cost weight.
  • Optical waveguides are manufactured using semiconductor processes such as flame deposition, film formation by CVD, photolithography, and core patterning by etching. The relatively large chip size is expected to reduce costs even when mass-produced. Can not.
  • Another issue is that the connection between the optical waveguide and the optical fiber is not easy.
  • One is to form an optical waveguide (upper cladding 81, core 82, lower cladding 83) on a silicon substrate 80 as shown in FIG.
  • a V-groove for placing the optical fiber is formed in the silicon portion at the end (not shown in FIG. 8).
  • the optical fiber is connected to the optical waveguide by placing and fixing the optical fiber in this V-groove.
  • the other is to prepare the substrate forming the optical waveguide and the substrate forming the V-groove for arranging the optical fiber independently and individually, and adjust these optical axes using a system equipped with multiple axes of automatic adjustment mechanisms. There is a way. However, it took several tens of seconds to several minutes to make adjustments for each connection point, and the equipment was expensive, which had great problems in terms of mass productivity and economy.
  • a groove for fixing to the fiber is formed using press molding, which has already been put into practical use as a method for manufacturing an aspherical glass.
  • a method of forming an optical waveguide by forming a groove corresponding to a core of an optical waveguide and embedding a core material such as a resin in the groove corresponding to the core is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-287141, and 7-1 1 3 9 2 4 No. still c proposed in such Hei 7- 2 1 8 7 3 9 No., document "JP 7 2 8 7 1 4 1 No.”, "JP-7- All of the disclosures of “No. 113924” and “Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 7-2187339” are hereby incorporated by reference in their entirety.
  • a mold having concave and convex shapes corresponding to the fiber fixing portion and the optical waveguide portion is pressed against the workpiece as shown in FIG. 9 to transfer the inverted shape, and the fiber fixing guide and ⁇
  • the optical waveguide groove can be mass-produced with good shape reproducibility.
  • 91 is an optical fiber guide groove forming portion.
  • Reference numeral 92 denotes an optical waveguide pattern forming section.
  • a core material such as resin By embedding a core material such as resin into the groove for the optical waveguide, it can function as an optical waveguide, and the relative position of each groove for the fiber and optical waveguide is transferred to the groove by accurately transferring the shape with the mold. This makes it possible to easily and efficiently connect the optical fiber to the optical waveguide without any special positional adjustment.
  • an optical mounting substrate 103 having an optical waveguide 101 and an optical fiber guide groove 102 as shown in FIG. 10 can be realized. Costs can be reduced.
  • optical devices such as lasers and photodiodes and circuits for driving these devices
  • heat is difficult to escape, and the optical element can be driven only with low power.
  • An object of the present invention is to provide an optical mounting board, an optical module, an optical transmitting / receiving device, and an optical transmitting / receiving system that have a simple structure but have an excellent heat radiation effect.
  • Another object of the present invention is to provide an optical mounting board, an optical module, an optical transmitting / receiving device, and an optical transmitting / receiving system that can further reduce loss in a high-frequency band as compared with the related art.
  • Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing an optical mounting substrate, which can simplify the manufacturing process.
  • a first aspect of the present invention (corresponding to the first aspect of the present invention) comprises: a light transmission section having an optical waveguide and an optical fiber guide section for arranging and fixing an optical fiber;
  • the optical mounting board is provided with a through-hole that penetrates the main surface of the mounting portion and the other main surface of the mounting portion.
  • a conductive member is embedded in the through-hole.
  • the conductive member is the optical mounting board according to the first aspect of the present invention, which is electrically connectable to the optical element.
  • a heat transfer member containing a heat conductive material is embedded in the through-hole.
  • the heat transfer member is the optical mounting board according to the first aspect of the present invention, which is thermally conductively connectable to the optical element.
  • a fourth invention is a light transmission section having an optical waveguide and an optical fiber guide section for arranging and fixing an optical fiber; An arrangement portion for arranging an optical element optically connected to the optical waveguide or the optical fiber on the main surface,
  • An optical mounting board wherein the disposing portion is provided with a conductive member that penetrates the main surface and the other main surface of the disposing portion and is electrically connectable to the optical element. .
  • a fifth invention is a light transmission section having an optical waveguide and an optical fiber guide section for arranging and fixing an optical fiber.
  • the light transmitting section and / or the optical fiber guide section and the arranging section are integrally formed of the same material.
  • a seventh aspect of the present invention is the optical mounting board according to the first, fourth, or fifth aspect, wherein the arrangement portion is made of glass. .
  • the length of the penetrating portion of the conductive material is 500 ⁇ or less based on the thickness direction of the arrangement portion.
  • the thermal conductivity of the heat transfer member is larger than the thermal conductivity of the arrangement portion. It is a substrate.
  • the heat dissipating member including the heat conductive material is connected to the heat transfer member so as to be able to transfer heat, and
  • the optical mounting board according to the third or fourth aspect of the present invention provided on all or a part of the other main surface.
  • the disposition section has the alignment marker for aligning the optical element according to the first, fourth, or fourth aspect.
  • 5 is an optical mounting board according to the present invention of No. 5.
  • the first and second aspects further include a second optical element provided on the optical waveguide. It is an optical mounting substrate according to 4 or 5 of the present invention.
  • a thirteenth invention (corresponding to the invention according to claim 13) is the optical mounting board according to any one of the first to fifth inventions,
  • the optical fiber The optical fiber
  • An optical module comprising a light receiving element or a light emitting element as the optical element.
  • the fourteenth invention includes the optical module of the thirteenth invention
  • An optical transmitting and receiving device comprising an electric signal processing circuit.
  • the fifteenth invention (corresponding to the invention according to claim 15) is characterized in that the optical transmission / reception device of the fifteenth invention is connected to the optical transmission / reception device at one end and the other end.
  • An optical transmission / reception system comprising: an optical signal transmission line.
  • a sixteenth aspect of the present invention is a process for forming a light transmitting section having an optical waveguide or an optical fiber guide section for arranging and fixing an optical fiber.
  • a seventeenth aspect of the present invention (corresponding to the seventeenth aspect of the present invention) is directed to the above-described sixteenth aspect of the present invention, further comprising a conductive material filling step for filling the through hole with a conductive material.
  • This is a method for manufacturing an optical mounting substrate.
  • an eighteenth aspect of the present invention is a method for filling at least the through hole with a heat conductive material having a higher thermal conductivity than the arrangement portion.
  • a sixteenth aspect of the present invention is a method for manufacturing an optical mounting substrate, comprising a conductive material filling step. .
  • the nineteenth invention includes a step of forming an optical transmission section having an optical waveguide or an optical fiber guide section for arranging and fixing an optical fiber.
  • a conductive member is embedded on the main surface so as to penetrate the main surface and the other main surface of the arrangement portion for arranging the optical element optically connected to the optical waveguide or the optical fiber.
  • a twenty-first aspect of the present invention is a process for forming an optical transmission section having an optical waveguide and an optical fiber guide for arranging and fixing an optical fiber.
  • a heat conductive material is included on the main surface so as to penetrate the main surface and the other main surface of an arrangement portion for arranging an optical element optically connected to the optical waveguide or the optical fiber.
  • the light transmitting section and / or the optical fiber guide section and the arrangement section are integrally formed.
  • the light transmitting portion and the Z or the optical fiber guide portion and the through hole of the disposing portion are integrally formed. It is a sixteenth optical mounting substrate of the present invention.
  • a radiating member containing the heat conductive material is formed on all or a part of the other main surface of the arrangement portion.
  • the heat transfer member is formed integrally with a heat radiating member containing the heat conductive material.
  • the twentieth aspect of the present invention is directed to the method for manufacturing an optical mounting board according to the twenty-second aspect, wherein the heat radiating member is formed on all or a part of the other main surface of the disposing portion at the same time as the heat transfer member is embedded. is there.
  • FIG. 1A is a plan view showing the configuration of the optical mounting board according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 1B is a cross-sectional view taken along the line AA ′ showing the configuration of the optical mounting substrate according to the first embodiment of the present invention.
  • FIGS. 2 (a) to 2 (d) are perspective views showing a procedure for manufacturing the optical mounting board according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a configuration diagram of the optical mounting board of the present invention in the second embodiment.
  • FIG. 4A is a plan view showing a configuration of the optical mounting board according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 (b) shows an optical package according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line BB ′ showing a configuration of the substrate.
  • 5 (a) to 5 (d) are perspective views showing the procedure for manufacturing the optical mounting substrate according to the third embodiment.
  • FIG. 6 is a configuration diagram of an optical mounting board according to the present invention in the fourth embodiment.
  • FIG. 7 is a configuration diagram of the optical module of the present invention in the fifth embodiment.
  • FIG. 8 is a cross-sectional configuration diagram of a conventional PLC platform.
  • FIG. 9 is a configuration diagram showing a conventional example of a molding die for simultaneously molding an optical fiber fixing groove and an optical waveguide groove.
  • FIG. 10 is a configuration diagram of a conventional optical mounting substrate provided with an optical fiber fixing groove and an optical waveguide groove at the same time. '
  • FIG. 11 is a configuration diagram of an optical mounting board as a modified example of the present embodiment, including an optical fiber fixing groove and an arrangement portion for mounting an optical element. Explanation of reference numerals
  • FIG. 1A is a plan view of the optical mounting board of the present embodiment
  • FIG. 1B is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG. 1A.
  • the optical mounting substrate of the present embodiment is made of glass, and as shown in FIG. 2, an optical fiber guide 1 for arranging and fixing an optical fiber, and an optical waveguide 27 (see FIG. 2 (d)). ), And an arrangement section 3 for arranging a laser photodiode 110 as an optical element optically connected to the optical waveguide 27.
  • an optical waveguide groove 11 formed on a glass substrate 17 and a glass substrate 17 and an optical waveguide groove are formed.
  • An ultraviolet curing resin (not shown) having a higher refractive index than the glass substrate 17 filled in 1, a via hole 1 2 filled with a conductive paste in a through hole, and an optical fiber formed on the glass substrate 17 Fiber arrangement V-groove 13 for fixing
  • a laser for arranging an optical element such as a laser photodiode 110 formed on a glass substrate 17 at a position symmetrical to the fiber array V-groove 13 as viewed from the optical waveguide groove 11.
  • a mounting section 18 and a photodiode mounting section 19 are provided, and an alignment marker 14 for positioning an optical element is provided.
  • a flat glass member 15 having a refractive index equivalent to that of the glass substrate 17 is bonded to a part of the glass substrate 17 including the optical waveguide groove 11 so as to seal the optical waveguide groove 11. ing.
  • the glass substrate 17 The back surface including the holes 12 is partially cut away to shorten the wiring length.
  • Circuit elements such as microcapacitors 16 are arranged in the hollow portions (concave portions 111) so as to be connected to a plurality of via holes.
  • an upper mold 21 having a convex optical waveguide pattern 21a, a convex portion 21b for forming a fiber array V groove, and a marker pattern forming portion (not shown) for positioning an optical element,
  • a lower mold 22 for forming the through hole 12 and the concave portion 1 1 1 on the rear surface (see FIG. 1B) is used.
  • the upper mold 21 and the lower mold 22 are pressed against the upper and lower surfaces of the glass substrate 23 heated and softened, respectively (FIG. 2A), and the glass substrate 23 Transfer the inverted shape to the top (Fig. 2 (b)).
  • an ultraviolet curable resin 25 having a higher refractive index than that of the glass substrate 23 is buried in the optical waveguide groove 24 so as to fill the main part of the glass substrate 23 at least including the optical waveguide groove 24. Apply to surface.
  • the thickness should be reduced using spin coating (Fig. 2 (c)).
  • a flat glass member 26 having a refractive index substantially equal to that of the glass substrate 23 is attached to the optical waveguide portion, a through-hole 27 is filled with a conductive paste (not shown), and a microcapacitor (not shown) is provided. (Fig. 2 (d)) c The optical mounting board of Fig. 1 is completed in this way.
  • the optical mounting substrate according to the present embodiment functions as a base substrate of an optical transceiver module.
  • connection between the optical fiber and the optical waveguide can be made only by installing the optical fiber in the V-groove 13 and fixing the optical fiber with an optical adhesive or the like.
  • these connections have required positional accuracy on the order of sub-microns, but this mounting board can greatly reduce the adjustment cost.
  • passive alignment becomes possible by using the positioning marker 14 formed at the same time by molding.
  • the laser diode photodiodes are arranged on height stages such that the light emission and light reception heights match the optical waveguide. Such a step can be easily formed by a molding method.
  • the optical mounting substrate of the present invention can be manufactured without using processes such as photolithography, etching, thin film deposition, and high precision polishing.
  • processes such as photolithography, etching, thin film deposition, and high precision polishing.
  • mass production can be performed at a very low cost.
  • the present invention is not limited to this manufacturing method.
  • only the optical waveguide groove 11 may be formed by a molding method, and another method such as machining may be used for the via hole 12.
  • the material is not particularly limited as long as it is optically transparent.
  • various types of thermoplastic plastics such as polyolefin and glass can be formed by a molding method, which is advantageous in terms of cost.
  • glass has less dielectric loss than silicon or the like, so it can reduce high-frequency loss in the transmission line that leads to laser-to-photodiode and is very effective for high-speed communication modules.
  • the optical mounting board of the present invention has via holes 12 in the thickness direction of the board, so the wiring length is short, and flat gain characteristics and group delay characteristics can be obtained in a wide high-frequency band, which is advantageous for high-speed communication applications. It is.
  • a conductive paste mainly containing solder for example, silver, copper, nickel, or the like, or a conductive adhesive.
  • the wiring length should be especially set to 500 m or less. Is desirable. Therefore, in addition to the method of providing the concave portion 111 on the back surface to shorten the wiring length as in the present embodiment, the thickness of the glass substrate itself is reduced to 500 ⁇ or less without forming the concave portion 111. Is also good. In this case, a metal layer or the like may be formed on the back surface of the substrate.
  • the element connected between the via holes is not limited to a high frequency element such as a microcapacitor, but may be a high frequency element. Also, a high frequency circuit may be used.
  • an upper mold 2 having an optical waveguide pattern 21a and a projection 21b for forming an array of optical fibers and a V-groove.
  • the test was performed using a lower mold 22 provided with 1 and a projection 22 a for forming a via hole 12.
  • the optical waveguide pattern and the via hole protrusion may be provided in the same mold.
  • the optical waveguide groove 11, the via hole 12, and the fiber array V-shaped groove 13 can be integrally formed by the molding method using the same substrate. Most desirable because it becomes unnecessary.
  • the present invention is not limited to this.
  • a via hole may be provided on the flat glass member side, for example. .
  • the glass substrate has no arrangement portion, and is provided with an optical fiber guide portion and a light transmission portion.
  • the right end of the flat glass member 15 shown in FIG. 1 (b) has a shape further expanded rightward, and the expanded portion corresponds to the arrangement portion for mounting the optical element.
  • the light source is mounted on the back surface of the flat glass member.
  • a fiber array V-groove 13 may be provided long up to a portion where an optical element such as a laser photodiode is mounted, so that the optical fiber and the optical element can be directly connected.
  • FIG. 3 shows the configuration of the optical module of the present invention.
  • the optical mounting substrate 31 is configured based on an optical mounting substrate having the same basic configuration as that of the first embodiment.
  • the optical mounting substrate 31 is provided with two optical waveguides 32, an optical fiber 33, lasers 34 and photodiodes 35 as optical elements, and electrodes 36 of a coplanar transmission line. I have it.
  • a chromium film may be formed on the base to secure adhesion to glass as a material of the substrate, and a gold electrode may be provided on the chromium film.
  • a construction method such as printing.
  • the laser-to-photodiode mounting may be performed by wire bonding, but if high speed is required, it is preferable to use a short connection mounting method such as flip chip mounting or stud bump mounting.
  • the present invention is not limited to this, and a plurality of optical waveguide patterns may be used as in the second embodiment.
  • a plurality of optical waveguide patterns may be used as in the second embodiment.
  • light incident on a laser causes noise, so it is desirable to provide an optical waveguide pattern for transmission and reception.
  • FIG. 4 (a) and 4 (b) show the configuration of the optical mounting board of the present invention.
  • FIG. 4A is a plan view of the optical mounting board of the present embodiment
  • FIG. 4B is a cross-sectional view taken along the line BB ′ of FIG. 4A.
  • the optical mounting substrate of the present embodiment is made of glass, and as shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b), the glass substrate 46, the optical waveguide groove 41 An ultraviolet curable resin (not shown) having a higher refractive index than the glass substrate 46 filled in the optical waveguide groove 41, a high heat conductive member 42 containing a high heat conductive material, and light formed on the glass substrate 46 Fiber arrangement V-groove 43 for fixing fiber, laser 49 Laser mounting part 47 and photodiode mounting part 48 for placing optical elements such as photodiodes, and alignment marker 44 for positioning optical elements Further, a flat glass member 45 having a refractive index equivalent to that of the glass substrate 46 is attached to a part of the glass substrate 46 including the optical waveguide groove 41 so as to seal the optical waveguide groove 41. Have been combined. Various metals such as copper, silicon, and the like are examples of the high heat conductive material.
  • the high heat conductive member 52 is integrally formed by a heat transfer member 52a and a heat radiating member 52b. I have. '
  • the convex optical waveguide pattern 51a, the convex part 51b for forming the fiber array V-groove, and the marker pattern forming part for optical element positioning (Fig. (Not shown) and a high heat conductive member 52 made of a material having good heat conductivity and having a protrusion (heat transfer member 52a) on its surface.
  • the high heat conductive member 52 is an example of a member including the heat transfer member and the heat radiation member of the present invention.
  • the upper mold 51 and the high thermal conductive member 52 are pressed against the upper surface and the lower surface of the heated and softened glass substrate 53 (FIG. 5 (a)), and the glass substrate is pressed.
  • the inverted shape is transferred onto 53 and the high thermal conductive member 52 is buried in the glass substrate 53 (FIG. 5 (b)). If 5 2b is buried in the glass substrate 53, the surface of the glass substrate 53 is polished so that the tip end 5 2b of the protrusion of the high thermal conductive material is exposed. .
  • high accuracy is not required for positioning of the upper and lower dies during the molding of the glass substrate 53, positioning accuracy can be ensured by providing a body die for adjusting the displacement of the upper and lower dies.
  • the high thermal conductive member 52 is provided to efficiently radiate heat generated from the laser 49 mounted on the glass substrate 46.
  • an ultraviolet curable resin 55 having a higher refractive index than the glass substrate 53 is applied to the main surface of the portion of the glass substrate 53 including at least the optical waveguide groove 54.
  • the present optical mounting substrate functions as a base substrate of the optical transceiver module. That is, an optical fiber is installed in the V-groove 43 and this is fixed with an optical adhesive or the like. By simply setting, the connection between the optical fiber and the optical waveguide becomes possible. Conventionally, these connections required submicron-level positional accuracy, but this mounting board can greatly reduce adjustment costs.
  • optical mounting substrate of the present invention can be manufactured without using processes such as photolithography, etching, thin film deposition, and high precision polishing.
  • mass production can be performed at very low cost by using the molding method shown in Figs. 5 (a) to 5 (d).
  • the present invention is not limited to this manufacturing method.For example, only the optical waveguide groove 41 is formed by a molding method, and for the high thermal conductive material 42, another means such as machining is used to form a through-hole and paste. May be embedded.
  • the material is not particularly limited as long as it is optically transparent.
  • various types of thermoplastic plastics such as polyolefin and glass can be formed by a molding method, which is advantageous in terms of cost.
  • the optical mounting substrate of the present invention is provided with a high thermal conductive material 42 in the thickness direction of the substrate, and is disposed immediately below a laser or semiconductor IC installation portion so as to function as a heat sink. Deterioration and damage can be prevented.
  • the molding was performed by sandwiching the glass substrate between the upper mold 21 having the optical waveguide groove and the high thermal conductive substrate 22.
  • a high thermal conductive material may be placed and molded to be embedded in the glass substrate.
  • the projection has a shape in which the tip becomes gradually thinner. It is most preferable to form the optical waveguide groove 41, the high thermal conductive material 42, and the fiber array V-groove 13 on the same substrate as in the present embodiment, since position adjustment at the time of assembling components is unnecessary.
  • a high heat conductive material may be provided on the flat glass member 45 side.
  • the ultraviolet curing resin or the thermosetting resin used in the present embodiment is desirable to use as a core material.
  • a thin film of a quartz-based material is deposited so as to fill the optical waveguide grooves 54, and extra However, it may be removed by polishing or the like.
  • the optical module of the second embodiment as shown in FIG. 3 can be similarly configured.
  • the high heat conductive material portion may be provided not on the entire surface of the glass substrate 46 but on a part of the surface.
  • FIG. 6 shows the configuration of the optical mounting board of the present invention.
  • the optical mounting substrate 31 is configured based on an optical mounting substrate having the same basic configuration as that of the first embodiment.
  • the optical mounting substrate 31 includes an optical waveguide groove 61, and an ultraviolet-curing resin (not shown) having a higher refractive index than the glass substrate 60 filled in the optical waveguide groove 61. And a groove 62 that crosses the optical waveguide formed by the optical waveguide groove 61.
  • the optical mounting substrate 31 of the present embodiment is further provided with a wavelength filter 63, which is inserted into the groove 62 and is adhered and fixed, and a fiber for fixing the optical fiber. It has a V-shaped groove 64 and a positioning marker 65 for positioning an optical element such as a laser photodiode.
  • a flat glass member (not shown) having a refractive index equivalent to that of the substrate is bonded to the optical mounting substrate 31 so as to seal the optical waveguide groove 61.
  • the wavelength filter 63 is formed by laminating a plurality of dielectric materials on a polyimide or the like in a multilayer manner, and has a function of reflecting and transmitting light according to wavelength to separate the light. That is, it can also be used for high-capacity, high-speed wavelength multiplexing.
  • the wavelength filter is provided in the middle of the optical waveguide in the present embodiment, the wavelength filter is not limited to this, and may be an isolator, a mirror, a half mirror, an attenuation filter, or the like.
  • the width of the groove is desirably several tens of microns or less.
  • an optical modulator may be provided by ion exchange or the like on a substrate such as LiNbO3 with a groove width of several millimeters to several centimeters, and an external modulator provided with electrodes may be incorporated.
  • a substrate such as LiNbO3 with a groove width of several millimeters to several centimeters
  • an external modulator provided with electrodes may be incorporated.
  • various optical elements can be added to the optical waveguide portion similarly to the conventional PLC module.
  • Embodiment 3 Although the present embodiment has been described as including an optical mounting board based on the optical mounting board of Embodiment 1, the optical mounting board according to Embodiment 3 has been described. You can do it.
  • FIG. 7 is a configuration diagram showing an optical transmitting / receiving module manufactured based on the optical mounting substrate according to the first embodiment of the present invention.
  • the optical transmitting and receiving module of the present embodiment includes an optical mounting substrate 71 having an optical waveguide groove 72, an optical fiber 73, and a laser 74 and a photodiode 75.
  • a front end such as a device, laser driver 76 and preamplifier 77 is mounted.
  • the electrode is It is a kner track.
  • the optical transceiver module of the present embodiment by using the optical mounting board of the present invention as a base, a sufficient heat radiation effect can be obtained by providing an embedded high heat conductive material also in the laser driver and the preamplifier. You. .
  • an extremely low-cost optical transceiver can be configured.
  • optical transmitting and receiving device is connected by an optical signal transmission line such as an optical fiber, an optical transmitting and receiving system can be easily constructed.
  • the optical mounting board of the present invention is excellent in high-speed performance and heat dissipation effect, it is possible to use an optical module I on which a high-power element required for a base station is mounted.
  • Embodiment 3 Although the present embodiment has been described as being configured by the optical mounting board based on the optical mounting board of Embodiment 1, it is configured by the optical mounting board according to Embodiment 3. It may be.
  • the light transmitting portion of the present invention corresponds to the groove for an optical waveguide, the planar glass member, the glass substrate, and the ultraviolet curable resin of each embodiment.
  • the optical mounting substrate and the like according to the present invention are described as an example in which a via hole is used for electrical connection with a high-frequency circuit or a high-frequency element.
  • the light transmission part groove for optical waveguide
  • the placement part laser mounting part, photodiode mounting part
  • Figs. 1 (b) and 2 (a) Figs. 1 (b) and 2 (a)
  • the present invention is not limited to this.
  • these parts may be formed in different steps, or may be manufactured without using a molding die.
  • light is transmitted through conductive members embedded in the through holes (via holes). Any configuration may be used as long as the device is connected to a high-frequency device or a high-frequency circuit, and it may be manufactured by any manufacturing method.
  • an optical mounting board, an optical module, an optical transmitting / receiving device, and an optical transmitting / receiving system which are excellent in high-frequency characteristics and can be operated at a high speed can be provided.
  • the present invention is not limited to this.
  • the through hole is not provided in advance in the glass substrate, and the columnar conductive member is pressed by pressing.
  • a method of forcibly embedding in a glass substrate may be adopted.
  • the through hole is not formed in advance on the glass substrate side, and the columnar heat conductive member is pressed by pressing.
  • the method of forcibly embedding in a glass substrate was explained (Fig. 5 (a) etc.).
  • the present invention is not limited to this.
  • a method may be adopted in which a through-hole is previously formed in the glass substrate, and a heat conductive member is embedded in the through-hole. .
  • the heat transfer member 52a and the heat radiation member 52b shown in FIG. 5 (a) may be separated at the manufacturing stage. That is, in this case, first, the heat transfer member is embedded in the glass substrate 53, and then, the heat radiation member is arranged on the back surface of the glass substrate so as to be in contact with the end surface of the heat transfer member. If the heat transfer member and the heat radiating member are physically configured, There is a possibility that the heat transfer member will be broken due to the application of a lateral stress when pressed. However, if the structure is separated as described above, such a problem does not occur, and the yield in the manufacturing process is improved.
  • the optical mounting board includes the optical fiber guide section, the optical transmission section, and the arrangement section has been described (FIG. 1 (a) and the like).
  • the present invention is not limited to this.
  • a configuration that does not include a light transmitting unit may be used.
  • FIG. 11A is a plan view of an optical mounting board according to this modification
  • FIG. 11B is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG. 11A.
  • the present invention is not limited to this.
  • they may be formed in separate processes, or they may be formed as separate components by a method other than molding, and finally joined to integrate the components. Even if it is.
  • the optical mounting substrate of the present invention has been described as a substrate in which a conductive member or a heat conductive member is embedded.
  • the present invention is not limited to this.
  • a substrate that has a through hole but has no conductive member or heat conductive member embedded therein is also an example of the optical mounting substrate of the present invention.
  • an example of the present invention includes, for example, a substrate provided with an optical waveguide groove, a member having a refractive index equivalent to that of the substrate, and bonded to the optical waveguide groove, and filled in the optical waveguide groove.
  • the substrate or the member is made of a material having a higher refractive index than the substrate, and a conductive material different from the substrate or the member is partially embedded in the substrate or the member.
  • high-frequency transmission lines such as coplanar lines can be provided by using materials such as glass with low dielectric loss for substrates and members, and high-speed electronic circuits can be incorporated.
  • another example of the present invention includes a substrate having an optical waveguide groove, a member having the same refractive index as that of the substrate and bonded to the optical waveguide groove, and filling the optical waveguide groove.
  • the substrate or the member is made of a material having a higher refractive index than the substrate, and the substrate and the member are partially embedded with a material having a high thermal conductivity.
  • an optical waveguide can be easily manufactured, and cost reduction and mass production can be achieved.
  • the heat radiation effect can be easily improved.
  • optical components such as an optical filter, an external modulation element, and an isolator are incorporated between optical waveguide portions.
  • the optical module includes an optical fiber and a light receiving element or a light emitting element as the optical module.
  • optical module includes an electric signal processing circuit as an optical transceiver.
  • optical transmission / reception system includes an optical signal transmission line, and the optical transmission / reception device at both ends of the signal transmission line.
  • Another example of the present invention is a method of manufacturing an optical mounting substrate, comprising: forming a light guide groove and a through hole in the substrate by pressing a mold against a heated and softened substrate and pressing the die. And a step of filling the through hole with a conductive material or a high heat conductive material.
  • another example of the present invention is a method of manufacturing an optical mounting substrate, wherein a conductive material or a high heat conductive material is arranged between a substrate softened by heating and a mold, and the mold is pushed down. A step of embedding the conductive material or the high heat conductive material in the substrate by applying pressure. By using the molding method, different materials can be easily embedded in the substrate.
  • an optical mounting board, an optical module, an optical transmitting / receiving device, and an optical transmitting / receiving system that are superior in high-frequency characteristics and can be operated at a higher speed than before.
  • an optical mounting substrate at lower cost than before. Further, for example, if the optical fiber fixing guide groove and the marker for positioning the optical element are also formed, the cost can be further reduced.
  • an optical mounting board, an optical module, and an optical transmitter / receiver having an excellent heat dissipation effect while having a simpler configuration than the conventional one.
  • a communication device and an optical transmission / reception system can be provided.
  • an optical mounting board, an optical module, an optical transmitting / receiving device, and an optical transmitting / receiving system capable of further reducing loss in a high frequency band as compared with the related art.

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Description

明 細 書 光実装基板、 光モジュール、 光送受信装置、 光送受信システムおよ び光実装基板の製造方法 技術分野
本発明は、 主として光通信に用いられる光電気の信号変換を行う光実 装基板、 光モジュール、 光送受信装置、 光通信システム、 および光実装 基板の製造方法に関する。 背景技術
インターネッ トの一般家庭への浸透、 映像.
を迎えて、 ギガビット級の高速通信インフラの重要性が高まっている。 このような高速通信インフヲとして期待されるのが光通信システムであ る。
ところで、 一般家庭などの加入者系にこのような高速システムを導入 する障壁の一つはシステムの性能とコストの両立である。
一般に光通信システムは無線システムに比べて通信速度、 通信品質に おいて優っているが高価であるので、 普及の障害となっている。
特に一般家庭への敷設の場合には各家庭に光電変換用 光モジュール が必要で、 これを低コス トで供給することが不可欠となっている。 すな わち、 光通信の特長である高速性を備えた光モジュールを低コストで供 給する技術の確立が極めて重要である。
ギガビット以上の高速な光電変換を実現する光モジュールに用いられ るものとして P L Cプラッ トフォーム （光回路を備えた実装基板、 P L C ： P 1 a n a r L i g h twa v e C i r c u i t) が提案され ている （ （株） ォプトロ二クス社 「光通信技術の最新資料集 2」 、 p 5
9参照） 。 尚、 文献 「光通信技術の最新資料集 2」 の p 59の全ての開 示は、 そっく りそのまま引用する （参照する） ことにより、 ここに一体 化する。
図 8は、 従来の技術による PLCプラットフオームを形成する光実装 基板の基本構造を示す図である。
PLC部 810は、 基板 80の一部 （図 8の基板 80の右側部分） と 、 その上部に形成された石英系の光導波路 （上部クラッド 81、 コア 8 2、 下部クラッド 83) からなり、 光信号の分岐合成を行う。
基板 80の他の一部 （図 8の基板 80の中央部分） である光素子搭載 部 820には、 レーザ、 フォトダイオードなどの光素子 84が搭載され 、 光から電気、 電気から光の信号変換を行う。 基板 80の残りの部分 （ 図 8の基板 80の左側部分） である電気配線部 830は、 光素子 84と 駆動回路を接続するもので、 GH z以上の高速な高周波が伝送される。 基板 80の材料としてシリコンを用いている理由は、 次の通りである c 即ち、 （1) 高温プロセスが必要な光導波路形成に適していること、 (2) 加工性がよいため光ファイバァライメント用の V溝を容易に加工 できること、 （3) 熱伝導性が良いため、 光素子 84としてのレーザや 半導体 I Cを高パワーで駆動してもヒートシンクとして作用し、 素子温 度の上昇が抑制できることなどがあげられる。
シリコンは、 この様に放熱効果に優れているので、 光素子 84はシリ コン製の基板 80に直接搭載されている。
その一方で、 シリコンは比較的、 誘電損失が大きいために、 上記の光 実装基板の高周波帯の使用に際しては、 電気配線部 830における寄生 インダクタンス、 寄生容量が問題になる。 そこで、 高周波における誘電損失を出来るだけ低減するために、 図 8 のように電気配線部 8 3 0ではコプレナ一線路などの電気配線 8 5で電 極を形成し、 高周波ロスの少ない石英系ガラス 8 6を厚膜にして、 電気 配線 8 5と基板 8 0との間に介在させている。
また、 光素子 8 4と P L C部分の高さ合わせを行うために、 この部分 のみテラス状の断面であるシリコンテラス 8 7を設けている。
これにより数ギガビット級のディジタル信号の送受信が可能となって いる。
しかしながら、 このような P L Cプラットフオームでは製造工程が非 常に煩雑で高コストとなる。
即ち、 シリコン基板 8 0にシリコンテラス 8 7を形成するためののフ オトリソ、 エッチングが必要である。 更に、 上部クラッド 8 1、 コア 8 2、 下部クラッド 8 3を形成するためのフォトリソ、 エッチング、 薄膜 堆積、 高精度研磨などの工程を多数回繰り返す必要がある。 尚、 上部ク ラッド 8 1、 コア 8 2、 下部クラッド 8 3は、 光導波路を構成する。
とりわけコストウェイ トが高いのが光導波路である。 光導波路は火炎 堆積法や C V Dによる膜形成、 フォトリソ、 エッチングによるコアパタ 一二ングなどの半導体プロセスを用いて製造されているが、 比較的チッ プサイズが大きいために量産してもコスト削減効果が期待できない。
もう一.つの課題としては、 光導波路と光ファイバの接続が容易でない 点にめる。
光ファイバと光導波路間の接続での光損失を抑制するためには、 シン グルモードの場合は ± 1 μ ΐη以下の位置調整、 組立、 固定が必要となる。 その接続方法としては次の 2つが一般的である。
一つは図 8のようにシリコン基板 8 0に光導波路 （上部クラッド 8 1 、 コア 8 2、 下部クラッド 8 3 ) を形成している場合には、 光導波路の 端部 （図 8には図示していない） のシリコン部分に光ファイバを配置す るための V溝を形成する。 この V溝に光ファイバを配置固定することに より光ファイバと光導波路を接続するものである。
しかしながら、 シリコン基板 8 0に V溝を形成するのはフォトリソグ ラフィとゥエツトエッチングといった別工程が必要であり、 コスト負担 が増すとともにエッチングばらつきが発生するため、 V溝の形状精度に ばらつきが多く、 その結果として光導波路と光ファイバの接続での光損 失量にもばらつきを生じてしまうという課題があった。
もう一つは光導波路を形成している基板と光フアイバを配置する V溝 を形成した基板を独立、 個別で用意し、 これらの光軸合わせを何軸もの 自動調整機構を備えたシステムで行う方法がある。 しかし、 接続箇所ご とに調整するのに数十秒から数分程度の時間がかかるととも設備も高価 で、 量産性、 経済性の面で多大な課題を有していた。
このような光導波路の作製、 および光導波路と光ファイバの接続に関 する課題を解決する方法として非球面ガラスの製造方法として既に実用 化されているプレス成形を用いてファイバに固定用の溝と光導波路のコ ァに対応する溝を形成し、 コアに対応する溝に樹脂などのコア材料を埋 め込んで光導波路を作製する方法が特開平 7— 2 8 7 1 4 1号、 特開平 7— 1 1 3 9 2 4号、 特開平 7— 2 1 8 7 3 9号などで提案されている c 尚、 文献 「特開平 7— 2 8 7 1 4 1号」 、 「特開平 7— 1 1 3 9 2 4 号」 、 及び 「特開平 7— 2 1 8 7 3 9号」 の全ての開示は、 そっく りそ のまま引用する （参照する） ことにより、 ここに一体化する。
この方法は例えば図 9のようにファイバ固定部分と光導波路部分に対 応した凹凸形状を備えた型を被加工物に押しつけて、 その反転形状を転 写させるもので、 ファイバ固定ガイド、 およぴ光導波路用溝を形状再現 性よく大量に生産できる。 ここで 9 1は光ファイバガイド溝形成部であ り、 9 2は光導波路パターン成形部である。
光導波路用溝に樹脂などのコア材料を埋め込めば光導波路として機能 させることができファイバ用、 光導波路用の各溝の相対位置が正確な型 で形状を転写することによって光ファイバを溝に配置させるだけで特別 な位置調整をしなくても簡単に光ファイバと光導波路を高効率で光接続 させることが可能となる。
このようにプレス成形を用いたことにより図 1 0のように光導波路 1 0 1と光ファイバガイド溝 1 0 2を備えた光実装基板 1 0 3が実現でき 、 光導波路作製コストと光ファイバ接続コストを低コスト化することが 可能となる。
しかしながら、 このような光実装基板 1 0 3にレーザ、 フォトダイォ ードなどの光素子やこれらを駆動する回路を設ける場合、 シリコンに比 ベ、 熱伝導性の悪いガラス上に形成する必要があるため、 熱が逃げにく く、 低パワーでしか光素子を駆動できないという制約があった。
また、 図 1 0の光実装基板 1 0 3、 図 8の P L Cプラットフォームい ずれにおいても電極部分となる電気配線 （図 8では 8 5、 図 1 0は図示 せず） にコンデンサなどの電気素子を設ける場合には引き回しのリード が必要となり、 高周波帯でロスを引き起こすため、 高速化の弊害となつ ていた。
このように、 現状では、 ギガビット級の高速性と、 一般家庭に供給で きるコスト、 生産性を備えた光実装基板、 光モジュールが供給できない という課題があった。 発明の開示
本発明は、 上記の課題に鑑みてなされたものであり、 従来に比ぺて簡 単な構成でありながら、 優れた放熱効果を有する光実装基板、 光モジュ ール、 光送受信装置および光送受信システムを提供することを目的とす る。
又、 本発明は、 高周波帯での損失を従来に比べてより一層低減出来る 光実装基板、 光モジュール、 光送受信装置および光送受信システムを提 供することを目的とする。
又、 本発明は、 製造工程をより簡単に出来得る光実装基板の製造方法 を提供することを目的とする。
第 1の本発明 （請求項 1記載の本発明に対応） は、 光導波路を有する 光伝達部及び Z又は、 光ファイバを配置し固定するための光ファイバガ ィド部と、
主面上に、 前記光導波路又は前記光ファイバ一と光学的に接続される 光素子を配置するための配置部とを備え、
前記配置部には、 前記配置部の前記主面と、 他方の主面とを貫通する 貫通孔が設けられている光実装基板である。
また、 第 2の本発明 （請求項 2記載の本発明に対応） は、 前記貫通孔 には、 導電性部材が埋め込まれており、
前記導電性部材は、 前記光素子と電気的に接続可能である上記第 1の 本発明の光実装基板である。
また、 第 3の本発明 （請求項 3記載の本発明に対応） は、 前記貫通孔 には、 熱伝導性材料を含む熱伝達部材が埋め込まれており、
前記熱伝達部材は、 前記光素子と熱伝導的に接続可能である上記第 1 の本発明の光実装基板である。
また、 第 4の本発明 （請求項 4記載の本発明に対応） は、 光導波路を 有する光伝達部及び Z又は、 光ファイバを配置し固定するための光ファ ィバガイド部と、 主面上に、 前記光導波路又は前記光ファイバーと光学的に接続される 光素子を配置するための配置部とを備え、
前記配置部には、 前記配置部の前記主面と他方の主面とを貫通する様 に、 且つ前記光素子と電気的に接続が可能な導電性部材が配置されてい る光実装基板である。
また、 第 5の本発明 （請求項 5記載の本発明に対応） は、 光導波路を 有する光伝達部及び Z又は、 光ファイバを配置し固定するための光ファ ィバガイド部と、 '
主面上に、 前記光導波路又は前記光ファイバーと光学的に接続される 光素子を配置するための配置部とを備え、
前記配置部には、 前記配置部の前記主面と他方の主面とを貫通する様 に、 且つ前記光素子と熱伝導的に接続が可能な、 熱伝導性材料を含む熱 伝達部材が配置されている光実装基板である。 '
また、 第 6の本発明 （請求項 6記載の本発明に対応） は、 前記光伝達 部及び/又は前記光ファイバガイド部と、 前記配置部とは、 同一の材料 により一体的に構成されている上記第 1、 4又は 5の本発明の光実装基 板である。
また、 第 7の本発明 （請求項 7記載の本発明に対応） は、 前記配置部 は、 ガラス製であることを特徴とする上記第 1， 4又は 5の本発明の光 実装基板である。
また、 第 8の本発明 （請求項 8記載の本発明に対応） は、 前記配置部 の厚み方向を基準として、 前記導電性材料の貫通部分の長さは、 5 0 0 μ πι以下である上記第 3又は 5の本発明の光実装基板である。
また、 第 9の本発明 （請求項 9記載の本発明に対応） は、 前記熱伝達 部材の熱伝導率は、 前記配置部の熱伝導率より大きい上記第 3又は 5の 本発明の光実装基板である。 また、 第 1 0の本発明 （請求項 1 0記載の本発明に対応） は、 前記熱 伝導性材料を含む放熱部材は、 前記熱伝達部材と熱伝達可能につながつ ており、 前記配置部の前記他方の主面の全部または一部に設けられてい る上記第 3又は 'の本発明の光実装基板である。
また、 第 1 1の本発明 （請求項 1 1記載の本発明に対応） は、 前記配 置部は、 前記光素子の位置合わせを行うための位置合わせマーカ 有す る上記第 1 、 4又は 5の本発明の光実装基板である。
また、 第 1 2の本発明 （請求項 1 2記載の本発明に対応） は、 前記光 導波路上に設けられた、 第 2の光素子をさらに備えたことを特徴とする 上記第 1 、 4又は 5の本発明の光実装基板である。
また、 第 1 3の本発明 （請求項 1 3記載の本発明に対応） は、 上記第 1 〜 5の何れか一つの本発明の前記光実装基板と、
前記光ファイバと、
前記光素子としての受光素子または発光素子とを備えた光モジュール である。
また、 第 1 4の本発明 （請求項 1 4記載の本発明に対応） は、 上記第 1 3の本発明の光モジユー/レと、
電気信号処理回路とを備えた光送受信装置である。
また、 第 1 5の本発明 （請求項 1 5記載の本発明に対応） は、 上記第 1 4の本発明の光送受信装置と、 ' 前記光送受信装置を、 その一端および他端に接続した光信号伝送線路 とを備えたことを特徴とする光送受信システムである。
また、 第 1 6の本発明 （請求項 1 6記載の本発明に対応） は、 光導波 路を有する光伝達部又は、 光ファイバを配置し固定するための光フアイ パガイ ド部を形成する工程と、
主面上に、 前記光導波路又は前記光ファイバ一と光学的に接続される 光素子を配置するための配置部の前記主面と、 他方の主面とを貫通する 貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、
を備えた光実装基板の製造方法である。
また、 第 1 7の本発明 （請求項 1 7記載の本発明に対応） は、 前記貫 通孔に導電性材料を充填するための導電性材料充填工程を備えた上記第 1 6の本発明の光実装基板の製造方法である。
また、 第 1 8の本発明 （請求項 1 8記載の本発明に対応） は、 少なく とも前記貫通孔に、 前記配置部に比べて熱伝導率の大きな熱伝導性材料 を充填するための熱伝導材料充填工程を備えた上記第 1 6の本発明の光 実装基板の製造方法である。 .
また、 第 1 9の本発明 （請求項 1 9記載の本発明に対応） は、 光導波 路を有する光伝達部又は、 光ファイバを配置し固定するための光フアイ バガイド部を形成する工程と、 '
主面上に、 前記光導波路又は前記光ファイバ一と光学的に接続される 光素子を配置するための配置部の前記主面と他方の主面とを貫通する様 に、 導電性部材を埋め込ませる埋め込み工程と、 を備えた光実装基板の 製造方法である。
また、 第 2 0の本発明 （請求項 2 0記載の本発明に対応） は、 光導波 路を有する光伝達部及び Z又は、 光ファイバを配置し固定するための光 ファイバガイドを形成する工程と、
主面上に、 前記光導波路又は前記光ファィバーと光学的に接続される 光素子を配置するための配置部の前記主面と他方の主面とを貫通する様 に、 熱伝導性材料を含む熱伝達部材を埋め込ませる埋め込み工程と、 を 備えた光実装基板の製造方法である。
また、 第 2 1の本発明 （請求項 2 1記載の本発明に対応） は、 前記光 伝達部及び/又は前記光ファイバガイド部と、 前記配置部とを、 一体的 に形成するための、 所定の屈折率を有する基板を加熱して軟化させる軟 化工程を備え、
前記軟化された前記基板に、 所定の型部材を押圧することにより、 前 記光伝達部及ぴ Z又は前記光ファイバガイド部と、 前記配置部の前記貫 通孔とを一体的に形成する上記第 1 6の本発明の光実装基板である。 また、 第 2 2の本発明 （請求項 2 2記載の本発明に対応） は、 前記熱 伝導性材料を含む放熱部材を、 前記配置部の前記他方の主面の全部また は一部に形成し、 前記熱伝達部材と熱伝達可能に接続する放熱部材配置 工程を備えた上記第 1 8又は 2 0の本発明の光実装基板の製造方法であ る。
また、 第 2 3の本発明 （請求項 2 記載の本発明に対応） は、 前記熱 伝達部材は、 前記熱伝導性材料を含む放熱部材と一体的に形成されてお り、 前記埋め込み工程において、 前記熱伝達部材が埋め込まれると同時 に、 前記放熱部材が、 前記配置部の前記他方の主面の全部または一部に 形成される上記第 2 0の本発明の光実装基板の製造方法である。 図面の簡単な説明
図 1 ( a ) は、 実施の形態 1における本発明の光実装基板の構成を示 す平面図である。 図 1 ( b ) は、 実施の形態 1における本発明の光実装 基板の構成を示す A— A'断面図である。
図 2は （a ) 〜図 2 ( d ) は、 実施の形態 1における光実装基板の製 造手順を示す斜視図である。
図 3は、 実施の形態 2における本発明の光実装基板の構成図である。 図 4 ( a ) は、 実施の形態 3における本発明の光実装基板の構成を示 す平面図である。 図 4 ( b ) は、 実施の形態 3における本発明の光実装 基板の構成を示す B— B'断面図である。
図 5 (a) 〜図 5 (d) は、 実施の形態 3における光実装基板の製造 手順を示す斜視図である。
図 6は、 実施の形態 4における本発明の光実装基板の構成図である。 図 7は、 実施の形態 5における本発明の光モジュールの構成図である。 図 8は、 従来の PLCプラットフォームの断面構成図である。
図 9は、 光ファイバ固定溝と光導波路溝を同時成形する成形型の従来 の一例を示す構成図である。
図 10は、 光ファイバ固定溝と光導波路溝を同時に備えた従来の光 実装基板の構成図である。 '
図 1 1は、 光ファイバ固定溝と、 光素子を搭載するための配置部と を備えた本実施の形態の変形例としての光実装基板の構成図である。 符号の説明
1 1、 24、 41 54、 61、 72、 101 光導波路用溝 12 ビアホーノレ
1 3、 43、 64 1 02 ファイバ配列 V溝
14、 44、 65 位置合わせマーカー
1 5、 26、 45 56 平板ガラス部材
16 マイクロコンデンサ
1 7, 46 ガラス基板
18、 47、 67 レーザ搭載部
19、 48、 68 フォ トダイォード搭載部
21, 51 上型
22 下型 3 5 3 ガラス基板
5 5 5 紫外線硬化樹脂
1 7 1、 1 0 3 光実装基板
2 光導波路
3 7 3 光ファイバ
4 74, 4 9 レーザ
5 7 5、 1 1 0 フォ トダイォ一ド 6
2 4 1 0 高熱伝導材料
2 高熱伝導性部材
2 溝
3 波長フィゾレタ
導電性材料 （ビアホール）
6 レーザドライバ
7 プリアンプ
1 上部クラッド
コア
下部クラッド
光素子 石英系ガラス
シリコンテラス
光ファイバガイ ド溝形成部 光導波路パターン成形部 発明を実施するための最良の形態
以下、 図面を参照しながら、 本発明の好ましい形態について説明する。
(実施の形態 1)
図 1 (a) 、 図 1 (b) は本発明の光実装基板の構成を示している。 尚、 図 1 (a) は、 本実施の形態の光実装基板の平面図であり、 図 1 (b) は、 図 1 (a) の A— A'断面図である。
本実施の形態の光実装基板はガラスからなっており、 同図に示すよう に、 光ファイバ一を配置し固定するための光ファイバ一ガイド部 1と、 光導波路 27 (図 2 (d) 参照） を有する光伝達部 2と、 光導波路 27 と光学的に接続される光素子としてのレーザゃフォトダイォード 1 1 0 を配置するための配置部 3の各部から構成されている。
更に、 詳細に説明すると、 図 1 (a) 、 図 1 (b) に示す様に、 ガラ ス基板 1 7、 ガラス基板 1 7上に形成された光導波路用溝 1 1、 光導波 路用溝 1 1に充填された、 ガラス基板 1 7より屈折率の高い紫外線硬化 樹脂 (図示せず) 、 貫通穴に導電性ペーストを充填したビアホール 1 2 、 ガラス基板 1 7上に形成された、 光ファイバを固定するためのフアイ バ配列 V溝 1 3を備える。
又、 さらにガラス基板 1 7上に、 光導波路用溝 1 1からみてファイバ 配列 V溝 1 3と対称になる位置に形成された、 レーザゃフォトダイォー ド 1 10などの光素子を配置するためのレーザ搭載部 1 8およびフォト ダイオード搭載部 1 9、 光素子を位置決めする位置合わせマーカー 14 を備えている。
さらに、 光導波路用溝 1 1を含むガラス基板 17の一部には、 光導波 路溝 1 1を密閉するようにガラス基板 1 7と同等の屈折率を持つ平板ガ ラス部材 1 5が貼り合わされている。 また、 ガラス基板 17のビアホー ル 1 2を含む裏面は、 配線長を短くするために部分的に、 くりぬかれて いる。 そのく りぬき部分 （凹部 1 1 1 ) に複数のビアホールに接続する 形でマイクロコンデンサ 1 6などの回路素子が配置されている。
次に、 このような本実施の形態による光実装基板の望ましい製造手順 の一例を図 2 ( a ) 〜図 2 ( d ) に示す。
ここでは、 凸状の光導波路パターン 2 1 a、 およびファイバ配列 V溝 形成用の凸部 2 1 b、 光素子位置決め用のマーカーパターン形成部 （図 示せず） を備えた上型 2 1と、 貫通孔 1 2および裏面の凹部 1 1 1 (図 1 ( b ) 参照） を成形するための下型 2 2とを用いる。
即ち、 先ずはじめに、 加熱して軟化したガラス基板 2 3の上面および 下面のそれぞれに、 上記上型 2 1およぴ下型 2 2とを押しつけて （図 2 ( a ) ) 、 ガラス基板 2 3上に、 反転形状を転写する （図 2 ( b ) ) 。 次に、 光導波路用溝 2 4内を埋め込むように、 ガラス基板 2 3よりも 屈折率の高い紫外線硬化樹脂 2 5を、 ガラス基板 2 3の、 光導波路用溝 2 4を少なくとも含む部分の主面に塗布する。 塗布の際はスピンコーテ イングなどを用いて厚みを薄くしておく （図 2 ( c ) ) 。
最後にガラス基板 2 3とほぼ同等の屈折率をもつ平板ガラス部材 2 6 を光導波路部分に貼り合わせ、 貫通穴 2 7に導電ペースト （図示せず） を充填し、 マイクロコンデンサ （図示せず） を実装する （図 2 ( d ) ) c このようにして図 1の光実装基板が完成する。
本実施の形態の光実装基板は、 光送受信モジュールのベース基板とし て機能する。
すなわち、 V溝 1 3に光ファイバを設置し、 これを光学接着剤などで 固定するだけで、 光ファイバと光導波路との接続が可能になる。 従来、 これらの接続はサブミクロンレベルの位置精度が必要であつたが、 本実 装基板では大幅な調整コス トの削減が可能である。 また、 レーザゃフォトダイォードといった光素子の実装は成形で同時 に形成した位置決めマーカー 1 4を用いることでパッシブァライメント が可能になる。 このときレーザおょぴフォトダイオードはそれぞれ、 光 出射、 受光高さが光導波路と合うような高さステージに配置される。 こ のような段差も成形工法で容易に形成できる。
本発明の光実装基板はフォトリソ、 エッチング、 薄膜堆積、 高精度研 磨などの工程を用いないで作製できる。 特に図 2に示した成形工法を用 いれば非常に低コストで大量生産ができる。 しかし、 この製造方法に限 るものでなく、 例えば光導波路溝 1 1のみを成形工法で形成し、 ビアホ ール 1 2については機械加工などの別の手段を用いてもよい。
本実施の形態では基板材料にガラスを用いたが、 光学的に透明であれ ば特にこれに限るものでない。 例えばポリオレフイン系などの各種熱可 塑性プラスチックや、 ガラスであれば成形工法が可能でありコスト面で 有利である。
特にガラスの場合はシリコンなどに比べ誘電損失が少ないため、 レー ザゃフォトダイォードにつながる伝送線路での高周波損失を少なくでき 高速通信モジュール用として非常に有効である。
高速性が必要になる場合には、 伝送線路としてはコプレナ一線路、 マ イクロストリップ線路、 スロット線路が望ましい。
また、 本発明の光実装基板は基板厚み方向にビアホール 1 2を設けて いるために配線長が短くなり、 広い高周波帯域でフラットなゲイン特性 や群遅延特性が得られるため、 高速通信用途として有利である。
特に貫通穴に充填される導電性材料としては、 はんだ、. 例えば銀、 銅 、 ニッケルな.どを主成分とする導電性ペースト、 あるいは導電性接着剤 などを用いることが望ましい。
また、 配線長については特に 5 0 0 m以下にすることが高周波特性 上望ましい。 そのために本実施の形態のように裏面に凹部 1 1 1を設け て配線長を短くする手段以外に、 凹部 1 1 1を形成せずにガラス基板の 厚み自体を 5 0 0 μ πι以下にしてもよい。 このときは基板裏面にメタル 層などを形成してもよい。
また、 ビアホール間に接続させる素子はマイクロコンデンサ等の高周 波素子に限らず、 その他、 高周波素子でも良い。 又、 高周波回路でも良 い。
本実施の形態では図 2 ( a ) 〜図 2 ( d ) に示したように、 光導波路 パターン 2 1 a及び光ファイバ一配列 V溝形成用の凸部 2 1 b等を備え た上型 2 1とビアホール 1 2の成形用の突起 2 2 aを設けた下型 2 2で 行った。
特に、 基板を薄くし、 裏面に凹部 1 1 1の必要がなければ、 光導波路 パターンとビアホール用の突起を同一の型に設けても良い。
なお、 本実施の形態のように、 光導波路用溝 1 1、 ビアホール 1 2、 ファイバ配列 V溝 1 3を同一基板として、 成形工法により一体的に形成 することが、 部品組立時の位置調整が不要となるため最も望ましい。 し かし、 これに限らず、 例えば、 ビアホール 1 2の形成を、 成形工法以外 の工法を用いる場合 （例えば、 ドリルによる孔あけ工法） は、 例えば平 板ガラス部材側にビアホールを設ける構成としても良い。
尚、 この場合は、 図 1 ( a ) に示す構成とは異なり、 ガラス基板には 配置部は無く、 光ファイバ一ガイド部と光伝達部が設けられている。 そ して、 図 1 ( b ) に示す平板ガラス部材 1 5の右端が更に右方向に拡張 された形状を呈しており、 その拡張された部分が、 光素子を搭載するた めの配置部となる。 この場合、 光素于は、 平板ガラス部材の裏面に搭載 される。 そのために、 上述した様に、 平板ガラス部材の配置部にビアホ ールが設ける必要がある。 なお、 本実施の形態で用いた紫外線硬化樹脂、 あるいは熱硬化樹脂を コア材料として用いることが望ましいが、 溝を埋め込むように石英系材 料の薄膜を堆積し、 溝以外の余分なところを研磨などで除去しても良い c なお、 本実施の形態では光導波路用溝 1 1、 2 4を備えた例を示した 力 必ずしもこれを備えていなくても本発明の効果は何ら損なわれない c 図 1においてファイバ配列 V溝 1 3をレーザゃフォトダイォードなど の光素子搭載部分までに長く設け、 光ファイバと光素子が直接接続でき るようにしても良い。
(実施の形態 2 )
図 3は本発明の光モジュールの構成を示している。
図 3において、 光実装基板 3 1は、 実施の形態 1と基本構成が同じで ある光実装基板をベースにして構成している。 光実装基板 3 1は 2本の 光導波路 3 2を備えており、 これに光ファイバ 3 3、 光素子としてレー ザ 3 4およぴフォトダイォード 3 5、 コプレナ一伝送路の電極 3 6を備 えている。
電極 3 6の形成は基板の素材であるガラスとの付着性を確保するため に下地にクロム膜を形成し、 これにメツキで金電極を設けても良い。 あ るいは印刷などの工法を用いることも可能である。
このように本発明の光実装基板を用いることで高速な光モジュールを 容易に実現することができる。
レーザゃフォトダイォードの実装に関してはワイヤボンドで行っても 良いが、 特に高速化が必要な場合はフリップチップ実装、 スタッドバン プ実装など短接続の実装方法を用いるほうが望ましい。
尚、 実施の形態 1では 2分岐の光導波路パターンを示したが、 特にこ れに限るものではなく、 本実施の形態 2のように光導波路パターンが複 数あってもよい。 特に、 アナログ通信や高速なディジタル通信などではレーザへの光入 射はノイズとなるため送受それぞれに光導波路パターンを設けるほうが 望ましい。
(実施の形態 3)
図 4 (a) 、 図 4 (b) は本発明の光実装基板の構成を示している。 尚、 図 4 (a) は、 本実施の形態の光実装基板の平面図であり、 図 4 (b) は、 図 4 (a) の B— B'断面図である。
本実施の形態の光実装基板はガラスからなっており、 図 4 (a) 、 図 4 (b) に示すように、 ガラス基板 46、 ガラス基板 46上に形成され た光導波路用溝 4 1、 光導波路用溝 4 1に充填された、 ガラス基板 46 より屈折率の高い紫外線硬化樹脂 （図示せず） 、 高熱伝導材料を含む高 熱伝導性部材 42、 ガラス基板 46上に形成された、 光ファイバを固定 するためのファイバ配列 V溝 43、 レーザ 49ゃフォトダイォードなど の光素子を配置するためのレーザ搭載部 47およびフォトダイォード搭 载部 48、 光素子を位置決めする位置合わせマーカー 44を備えている さらに光導波路用溝 4 1を含むガラス基板 4 6の一部には、 光導波路 用溝 4 1を密閉するように、 ガラス基板 46と同等の屈折率を持つ平板 ガラス部材 45が貼り合わされている。 高熱伝導材料としては銅などの 各種金属、 シリ コンなどがあげられる。
尚、 本実施の形態では、 高熱伝導性部材 5 2は、 図 4 (b) 、 図 5 ( a ) に示す様に、 熱伝達部材 5 2 a及び放熱部材 52 bにより一体的に 構成されている。 '
次に、 このような本実施の形態による光実装基板の望ましい製造手順 の一例を図 5 (a) 〜図 5 (d) に示す。
ここでは、 凸状の光導波路パターン 5 1 a、 およびファイバ配列 V溝 形成用の凸部 5 1 b、 光素子位置決め用のマーカーパターン形成部 （図 示せず） を備えた上型 5 1と、 熱伝導性の良い材料からなり、 表面に突 起 （熱伝達部材 5 2 a ) を設けた高熱伝導性部材 5 2とを用いる。 ここ で、 高熱伝導性部材 5 2は、 本発明の熱伝達部材と放熱部材とを含む部 材の一例である。
即ち、 先ずはじめに、 上記上型 5 1および高熱伝導性部材 5 2とを、 加熱して軟化したガラス基板 5 3の上面および下面のそれぞれに押しつ けて （図 5 ( a ) ) 、 ガラス基板 5 3上に、 反転形状を転写するととも に高熱伝導性部材 5 2をガラス基板 5 3の中に埋め込む （図 5 ( b ) ) c このとき、 高熱伝導性部材 5 2の突起部分の先端部 5 2 bがガラス基 板 5 3の中に埋没している場合は、 ガラス基板 5 3の表面を研磨して、 高熱伝導性材料部分の突起の先端部 5 2 bを露出するようしておく。 ガラス基板 5 3成形時の上下型の位置決めには高い精度は必要ないが 、 上下型のずれを規正する胴型を設ければ位置決め精度が確保される。 尚、 高熱伝導性部材 5 2は、 ガラス基板 4 6上に搭載されたレーザ 4 9からの発熱を効率よく放熱させるために設けられたものである。
次に、 ガラス基板 5 3よりも屈折率の高い紫外線硬化樹脂 5 5を、 ガ ラス基板 5 3の、 光導波路溝 5 4を少なくとも含む部分の主面に塗布す る。 .
これにより、 光導波路用溝 5 4に紫外線硬化樹脂 5 5を埋め込ませる c 塗布の際は、 スピンコーティングなどを用いて厚みを薄くしておく （図 5 ( c ) ) 。
最後に、 ガラス基板 5 3とほぼ同等の屈折率をもつ平板ガラス部材 5 6を光導波路部分に貼り合わせる （図 5 ( d ) ) 。 このようにして図 4 の光実装基板が完成する。
本光実装基板は光送受信モジュールのベース基板として機能する。 すなわち、 V溝 4 3に光ファイバを設置し、 これを光学接着剤などで固 定するだけで、 光ファイバと光導波路の接続が可能になる。 従来、 これ らの接続はサブミクロンレベルの位置精度が必要であつたが、 本実装基 板では大幅な調整コストの削減が可能である。
また、 レーザゃフォトダイォードといった光素子の実装は成形で同時 に形成した位置決めマーカー 4 4を用いることでパッシブァラィメント が可能になる。 本発明の光実装基板はフォトリソ、 エッチング、 薄膜堆 積、 高精度研磨などの工程を用いないで作製できる。
特に図 5 ( a ) 〜図 5 ( d ) に示した成形工法を用いれば非常に低コ ストで大量生産ができる。 しかし、 この製造方法に限るものでなく、 例 えば光導波路溝 4 1のみを成形工法で形成し、 高熱伝導性材料 4 2につ いては機械加工などの別の手段を貫通穴を開けてペースト状のものを埋 め込んでも良い。
本実施の形態では基板材料にガラスを用いたが、 光学的に透明であれ ば特にこれに限るものでない。 例えばポリオレフイン系などの各種熱可 塑性プラスチックや、 ガラスであれば成形工法が可能でありコスト面で 有利である。
本発明の光実装基板は基板厚み方向に高熱伝導性材料 4 2を設けてお り、 これをレーザや半導体 I Cの設置部直下に配置することによりヒー トシンクとして機能させ、 温度上昇による素子の性能劣化、 損傷を防ぐ ことができる。
本実施の形態では図 2に示したように成形を光導波路溝を備えた上型 2 1と高熱伝導性基板 2 2でガラス基板を挟み付けて行ったが、 上型側 の一部にに高熱伝導性材料を配置して成形することでガラス基板に埋め 込んでも良い。 いずれにしても高熱伝導性材料を突起状にして成形で埋 め込む場合には、 突起の形状は先端が徐々に細くなる形状のほうが望ま しい。 なお、 本実施の形態のように光導波路用溝 4 1、 高熱伝導性材料 4 2 、 ファイバ配列 V溝 1 3を同一基板に形成することが部品組立時の位置 調整が不要となるため最も望ましいが、 成形工法以外の工法を用いる場 合はこの限りでなく、 例えば平板ガラス部材 4 5側に高熱伝導性材料を 設けても良い。
なお、 本実施の形態で用いた紫外線硬化樹脂、 あるいは熱硬化樹脂を コア材料として用いることが望ましいが、 光導波路溝 5 4を埋め込むよ うに石英系材料の薄膜を堆積し、 溝以外の余分なところを研磨などで除 去しても良い。
また、 本実施の形態の光実装基板をベースに、 図 3に示すような、 本 実施の形態 2の光モジュールを同様に構成できる。
また、 言うまでもなく実施の形態 1のビアホールと本実施の形態の高 熱伝導材料部分を一つの光実装基板に同時に設ければさらに効果的であ り、 電気配線と、 放熱ビアホールを兼ねるように用いてもよい。
また、 場合に応じて、 高熱伝導材料部分は、 ガラス基板 4 6の全面で なく、 一部の面に広げて設けるようにしてもよい。 '
(実施の形態 4 )
図 6は本発明の光実装基板の構成 示している。
図 6において、 光実装基板 3 1は、 実施の形態 1と基本構成が同じで ある光実装基板をベースにして構成されている。
即ち、 本実施の形態の光実装基板 3 1は、 光導波路用溝 6 1、 光導波 路用溝 6 1に充填された、 ガラス基板 6 0より屈折率の高い紫外線硬化 樹脂 （図示せず） 、 光導波路用溝 6 1により形成される光導波路を横切 る溝 6 2を備えている。
又、 本実施の形態の光実装基板 3 1は、 更にこの溝 6 2に差し込まれ 接着固定された波長フィルタ 6 3、 光ファイバを固定するためのフアイ パ配列 V溝 6 4、 レーザゃフォトダイォードなどの光素子を位置決めす る位置合わせマーカー 6 5を備えている。
さらに又、 光実装基板 3 1は、 光導波路溝 6 1を密閉するように基板 と同等の屈折率を持つ平板ガラス部材 （図示せず） が貼り合わされてい る。
波長フィルタ 6 3は、 ポリイミ ドなどに複数の誘電体材料を多層積層 したもので、 波長によって光の反射、 透過をさせて分別する機能を有す る。 すなわち大容量、 高速な波長多重用途にも用いることができる。 本実施の形態では波長フィルタを光導波路途中に設けているが、 これ に限るものでなくアイソレータ、 ミラー、 ハーフミラー、 減衰フィルタ などでもよい。 溝の幅は数十ミクロン以下が望ましい。
あるいは溝幅を数ミリから数センチメートルとして L i N b O 3など の基板にイオン交換などで光導波路を設け、 電極を施した外部変調器を 組み込んでも良い。 - このように本発明の光実装基板は従来の P L Cモジュールと同様に光 導波路部分に各種光素子を付加することが可能である。
なお、 本実施の形態は実施の形態 1の光実装基板をベースにした光実 装基板により構成されるものとして説明を行ったが、 実施の形態 3によ る光実装基板により構成されるものとしてもよレ、。
(実施の形態 5 )
図 7は、 本発明の実施の形態 1による光実装基板をベースに作製した 、 光送受信モジュールを示す構成図である。
即ち、 図 7に示す様に、 本実施の形態の光送受信モジュールは、 光導 波路用溝 7 2を備えた光実装基板 7 1に、 光ファイ 7 3と、 レーザ 7 4フォトダイオード 7 5といった光素子、 レーザドライバ 7 6、 プリア ンプ 7 7といったフロントエンドを搭載している。 なお、 電極はコプレ ナー線路としている。
本実施の形態における光送受信モジュールによれば、 本発明の光実装 基板をベースに用いることによって、 レーザドライバ、 プリアンプの部 分にも埋め込みの高熱伝導材料を設けることで十分な放熱効果が得られ る。 .
このような光送受信モジュールに論理 L S I、 ィンタフェースを付加 すれば非常に低コストな光送受信装置を構成できる。
さらに光送受信装置を光ファイバなどの光信号伝送線路で結合すれば 容易に光送受信システムが構築できる。
例えば L A Nや基地局と加入者端末を結ぶアクセスネットワークに有 効である。 本発明の光実装基板は高速性、 放熱効果に優れるため、 基地 局に必要とされる高パワー素子を搭載した光モジュール Iこも用いること が可能である。
なお、 本実施の形態は実施の形態 1の光実装基板をベースにした光実 装基板により構成されるものとして 明を行ったが、 実施の形態 3によ る光実装基板により構成されるものとしてもよい。
また、 本発明の光伝達部は、 各実施の形態の光導波路用溝、 平面ガラ ス部材、 ガラス基板およぴ紫外線硬化樹脂に相当するものである。
尚、 本発明の光実装基板等に関しては、 上記実施の形態では、 ビアホ ールを高周波回路や高周波素子との電気的接続用として用いる場合の例 として、 光ファイバ一ガイド部 （ファイバ配列 V溝） と、 光伝達部 （光 導波路用溝） と、 配置部 （レーザ搭載部、 フォトダイオード搭載部） と を一体成形する場合を中心に説明した （図 1 ( b ) 、 図 2 ( a ) 〜図 2
( d ) ) 。 しかし、 これに限らず例えば、 これら各部をそれぞれ別工程 により形成しても良いし、 又、 成形型を用いないで製造しても良い。 要 するに、 貫通孔 （ビアホール） に埋め込まれた導電性部材を介して、 光 素子と高周波素子又は高周波回路とが接続されている構成であればどの 様な構成でも良いし、 又、 どの様な製造方法により製造されたかも問わ ない。
この場合でも、 従来に比べて高周波特性に優れ高速化可能な光実装基 板、 光モジュール、 光送受信装置および光送受信システムを提供するこ とが出来るという効果を発揮する。
又、 本発明の光実装基板等の導電性部材の埋め込み方法に関しては、 上記実施の形態では、 予め貫通孔が形成されており、 その貫通孔に埋め 込む場合を中心に説明した （図 2 ( a ) 等） 。 しかし、 これに限らず例 えば、 熱伝導製部材に関して図 5 ( a ) により説明した場合と同様に、 ガラス基板には予め貫通孔を設けておかないで、 柱状の導電性部材を押 圧により、 強制的にガラス基板に埋め込ませる方法を採用しても良い。 又、 本発明の光実装基板等の熱伝導製部材の埋め込み方法に関しては 、 上記実施の形態では、 ガラス基板側には貫通孔が予め形成されておら ず、 柱状の熱伝導性部材を押圧により、 強制的にガラス基板に埋め込ま せる方法を説明した （図 5 ( a ) 等） 。 しかし、 これに限らず例えば、 導電性部材に関して図 2 ( a ) により説明した場合と同様に、 ガラス基 板に予め貫通孔を形成し、 その貫通孔に熱伝導製部材を埋め込む方法を とっても良い。
又、 上記実施の形態では、 熱伝導性部材は、 熱伝達部材 5 2 a及び放 熱部材 5 2 bにより一体的に構成されている場合について説明した （図 5 ( a ) ) 。 しかし、 これに限らず例えば、 図 5 ( a ) に示す熱伝達部 材 5 2 aと放熱部材 5 2 bが製造段階において分離していても良い。 即 ち、 この場合、 先ず熱伝達部材をガラス基板 5 3に埋め込み、 その後、 放熱部材をガラス基板の裏面に、 熱伝達部材の端面と接触する様に配置 する。 熱伝達部材と放熱部材がー体的に構成されている場合であれば、 押圧時に熱伝達部材に横方向の応力が加わることにより折れるおそれが あるが、 上記の様に分離した構成であれば、 その様な問題も生じないの で、 製造工程における歩留まりが向上する。
又、 上記実施の形態では、 光実装基板が、 光ファイバガイド部と光伝 達部と配置部を含む場合について説明した （図 1 (a) 等） 。 しかし、 これに限らず例えば、 図 1 1 (a) 、 図 1 1 (b) に示す様に光伝達部 を含まない構成でも良い。
即ち、 この場合、 同図に示す通り、 光ファイバ （図示省略） 力 光導 波路を介さず、 直接にフォトダイオード 1 1 0に接続されている。 尚、 図 1 (a) 、 図 1 (b) で説明した構成と同じものには同じ符号を付し た。 尚、 図 1 1 (a) は、 本変形例の光実装基板の平面図であり、 図 1 1 (b) は、 図 1 1 (a) の A— A'断面図である。
又、 上記実施の形態では、 光実装基板の各部を同じ工程で一体成形す る場合を中心に説明した （図 2 (a) 〜図 2 (d) 等） 。 しかし、 これ に限らず例えば、 それぞれ別工程で形成しても良いし、 又、 別部品とし てそれぞれ成形以外の工法で形成し、 最終的に各部品を一体化するため に接合する製造方法であっても.良い。
又、 上記実施の形態では、 本発明の光実装基板は、 導電性部材又は熱 伝導性部材が埋め込まれた基板として説明した。 しかしこれに限らず例 えば、 貫通孔を有しているが、 導電性部材又は熱伝導性部材が未だ埋め 込まれていない基板も、 本発明の光実装基板の一例である。
以上説明した様に本発明の一例は、 例えば、 光導波路溝を備えた基板 と、 前記基板と同等の屈折率を備え前記光導波路溝に貼り合わされた部 材と、 前記光導波路溝に充填された、 前記基板よりも屈折率の高い材料 からなり、 前記基板もしくは部材に前記基板、 部材とは異種の導電性材 料が部分的に埋め込まれていることを特徴とするものである。 このような構成であれば、 光導波路を簡単に作製でき低コスト化、 大 量生産できる。 また基板の厚み方向に導電性材料を埋め込むことで配線 長を短くでき、 高周波に対するロス、 位相遅延を低減できるとともに、 回路部分の集積度を上げ小型化が可能になる。
特に基板、 部材にガラスなどの誘電損失の少ない材料を用いコプレナ 一線路などの高周波伝送線路を設け、 高速な電子回路も組み込むことが できる。
また、 本発明の他の例は、 光導波路溝を備えた基板と、. 前記基板と同 等の屈折率を備え前記光導波路溝に貼り合わされた部材と、 前記光導波 路溝に充填された、 前記基板よりも屈折率の高い材料からなり、 前記基 板もしくは部材に前記基板、 部材ょりも熱伝導率の高い材料が部分的に 埋め込まれていることを特徴とするものである。
このような構成であれば、 光導波路を簡単に作製でき、 低コスト化、 大量生産できる。
また、 基板の厚み方向に高熱伝導性材料を埋め込んだ部分にレーザや 半導体 I ( 、 変調素子などの熱を発生する素子を搭載することで容易に 放熱効果を向上させることができる。
また、 本発明の他の例は、 光導波路部分の間に光フィルタや外部変調 素子、 アイソレータなどの光学部品を組み込んだものである。
すなわち、 各種光素子を埋め込むことにより多機能の光信号処理が可 能になる。
また、 本発明の他の例は、 光モジュールとして、 上記光実装基板に光 ファイバと、 受光素子、 もしくは発光素子を備えたことを特徴とするも のである。
また、 本発明の他の例は、 光送受信装置として、 上記光モジュールに 電気信号処理回路を備えたことを特徴とするものである。 また、 本発明の他の例は、 光送受信システムとして、 光信号伝送線路 と、 前記信号伝送線路の両端に上記光送受信装置を備えたことを特徴と するものである。
また、 本発明の他の例は、 光実装基板の製造方法として、 加熱して軟 ィ匕した基板に型を押しつけて加圧することによつて前記基板に光導波路 溝と貫通穴を形成する工程と、 前記貫通穴に導電性材料もしくは高熱伝 導性材料を充填する工程を備えたことを特徴とするものである。 成形型 による成形工法を用いることにより、 光導波路溝とビアホール
を一括形成できる。
また、 本発明の他の例は、 光実装基板の製造方法として、 加熱して軟 化した基板と型の間に導電性材料、 もしくは高熱伝導性材料を配置し、 前記型を押しっけて加圧することによつて前記基板に前記導電性材料、 もしくは高熱伝導性材料を埋め込む工程を備えたことを特徴とするもの である。 成形工法を用いることにより基板に容易に異種材料を埋め込む ものである。
以上説明したように、 本発明によれば、 従来に比べて高周波特性に優 れ高速化が可能な、 光実装基板、 光モジュール、 光送受信装置および光 送受信システムを提供する事が出来る。
又、 本発明によれば、 従来に比べて光実装基板を低コス トで製造する ことができる。 又、 例えば、 光ファイバ固定ガイド溝、 光素子の位置決 めマーカーも成形すればさらに低コスト化が可能となる。 産業上の利用可能性
以上説明したように、 本発明によれば、 従来に比べて簡単な構成であ りながら、 優れた放熱効果を有する光実装基板、 光モジュール、 光送受 信装置およぴ光送受信システムを提供することが出来る。
又、 本発明によれば、 高周波帯での損失を従来に比ぺてより一層低減 出来る光実装基板、 光モジュール、 光送受信装置おょぴ光送受信システ ムを提供することが出来る。
又、 本発明によれば、 製造工程をより簡単に出来得る光実装基板の製造 方法を提供することが出来る。 ·

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 光導波路を有する光伝達部及び Z又は、 光ファイバを配置し固 定するための光ファイバガイ ド部と、 '
主面上に、 前記光導波路又は前記光ファイバ一と光学的に接続される 光素子を配置するための配置部とを備え、
前記配置部には、 前記配置部の前記主面と、 他方の主面とを貫通する 貫通孔が設けられている光実装基板。'
2 . 前記貫通孔には、 導電性部材が埋め込まれており、
前記導電性.部材は、 前記光素子と電気的に接続可能である請求項 1記 载の光実装基板。
3 . 前記貫通孔には、 熱伝導性材料を含む熱伝達部材が埋め込まれ ており、
前記熱伝達部材は、 前記光素子と熱伝導的に接続可能である請求項 1 記載の光実装基板。
4 . 光導波路を有する光伝達部及び/又は、 光ファイバを配置し固 定するための光ファイバガイド部と、
主面上に、 前記光導波路又は前記光ファイバ一と光学的に接続される 光素子を配置するための配置部とを備え、
前記配置部には、 前記配置部の前記主面と他方の主面とを貫通する様 に、 且つ前記光素子と電気的に接続が可能な導電性部材が配置されてい る光実装基板。
5 . 光導波路を有する光伝達部及び Z又は、 光ファイバを配置し固 定するための光ファイバガイド部と、
主面上に、 前記光導波路又は前記光フアイパーと光学的に接続される 光素子を配置するための配置部とを備え、 前記配置部には、 前記配置部の前記主面と他方の主面とを貫通する様 に、 且つ前記光素子と熱伝導的に接続が可能な、 熱伝導性材料を含む熱 伝達部材が配置されている光実装基板。 .
6 . 前記光伝達部及び/又は前記光ファイバガイド部と、 前記配置 部とは、 同一の材料により一体的に構成されている請求項 1、 4又は 5 に記載の光実装基板。
7 . 前記配置部は、 ガラス製であることを特徴とする請求項 1， 4 又は 5に記載の光実装基板。
8 . 前記配置部の厚み方向を基準として、 前記導電性材料の貫通部 分の長さは、 5 0 0 μ πι以下である請求項 3又は 5に記載の光実装基板。
9 . 前記熱伝達部材の熱伝導率は、 前記配置部の熱伝導率より大き い請求項 3又は 5に記載の光実装基板。
1 0 . 前記熱伝導性材料を含む放熱部材は、 前記熱伝達部材と熱伝達 可能につながつており、 前記配置部の前記他方の主面の全部または一部 に設けられている請求項 3又は 5に記載の光実装基板。
1 1 . 前記配置部は、 前記光素子の位置合わせを行うための位置合わ せマーカを有する請求項 1、 4又は 5に記載の光実装基板。
1 2 . 前記光導波路上に設けられた、 第 2の光素子をさらに備えたこ とを特徴とする請求項 1、 4又は 5に記載の光実装基板。
1 3 . 請求項 1〜5の何れか一つに記載の前記光実装基板と、
前記光ファイバと、 ' 前記光素子としての受光素子または発光素子とを備えた光モジュール。
1 4 . 請求項 1 3に記載の光モジュールと、
電気信号処理回路とを備えた光送受信装置。 .
1 5 . 請求項 1 4に記載の光送受信装置と、
前記光送受信装置を、 その一端および他端に接続した光信号伝送線路 とを備えたことを特徴とする光送受信システム。
1 6 . 光導波路を有する光伝達部又は、 光ファイバを配置し固定する ための光ファイバガイド部を形成する工程と、
主面上に、 前記光導波路又は前記光フアイパーと光学的に接続される 光素子を配置するための配置部の前記主面と、 他方の主面とを貫通する 貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、
を備えた光実装基板の製造方法。
1 7 . 前記貫通孔に導電性材料を充填するための導電性材料充填工程 を備えた請求項 1 6記載の光実装基板の製造方法。
1 8 . 少なくとも前記貫通孔に、 前記配置部に比べて熱伝導率の大き な熱伝導性材料を充填するための熱伝導材料充填工程を備えた請求項 1 6記載の光実装基板の製造方法。
1 9 . 光導波路を有する光伝達部又は、 光ファイバを配置し固定する ための光ファイバガイド部を形成する工程と、
主面上に、 前記光導波路又は前記光ファイバーと光学的に接続される 光素子を配置するための配置部の前記主面と他方の主面とを貫通する様 に、 導電性部材を埋め込ませる埋め込み工程と、
を備えた光実装基板の製造方法。
2 0 . 光導波路を有する光伝達部及び/又は、 光ファイバを配置し固 定するための光ファイバガイドを形成する工程と、
主面上に、 前記光導波路又は前記光ファイバーと光学的に接続される 光素子を配置するための配置部の前記主面と他方の主面とを貫通する様 に、 熱伝導性材料を含む熱伝達部材を埋め込ませる埋め込み工程と、 を備えた光実装基板の製造方法。
2 1 . 前記光伝達部及び/又は前記光ファイバガイド部と、 前記配置 部とを、 一体的に形成するための、 所定の屈折率を有する基板を加熱し て軟化させる軟化工程を備え、 ·
前記軟化された前記基板に、 所定の型部材を押圧することにより、 前 記光伝達部及び Z又は前記光ファイバガイド部と、 前記配置部の前記貫 通孔とを一体的に形成する請求項 1 6に記載の光実装基板。
2 2 . 前記熱伝導性材料を含む放熱部材を、 前記配置部の前記他方の 主面の全部または一部に形成し、 前記熱伝達部材と熱伝達可能に接続す る放熱部材配置工程を備えた請求項 1 8又は 2 0に記載の光実装基板の 製造方法。
2 3 . 前記熱伝達部材は、 前記熱伝導性材料を含む放熱部材と一体的 に形成されており、 前記埋め込み工程において、 前記熱伝達部材が埋め 込まれると同時に、 前記放熱部材が、 前記配置部の前記他方の主面の全 部または一部に形成さ
れる請求項 2 0に記載の光実装基板の製造方法。
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