光導波路アレイ、それを用いた光電複合装置および電子機器
【課題】光導波路アレイを構成するリッジ型の光導波路の延伸方向と直交する方向の強度を高める。
【解決手段】光導波路アレイ１０３は、複数本のリッジ型の光導波路１３５，１３６が、その延伸方向（Ｘ方向）と直交する方向（Ｙ方向）に、所定間隔をもって並べて配置されている。Ｘ方向に間隔ｄ1をもって、各光導波路１３５，１３６と隣接する他の光導波路を接続する補強梁部１３８を設ける。補強梁部１３８は、Ｙ方向に延びるものであり、かつ光導波路１３５，１３６と同一材質のものとされている。補強梁部１３８ａを設けることで、光導波路１３５，１３６のＹ方向の強度が高まり、物理的外乱に強いものとなる。補強梁部１３８を光導波路１３５，１３６と同一材質のものとすることで、当該補強梁部１３８を光導波路１３５，１３６と同一のプロセスで同時に形成でき、製造が容易となる。
【解決手段】光導波路アレイ１０３は、複数本のリッジ型の光導波路１３５，１３６が、その延伸方向（Ｘ方向）と直交する方向（Ｙ方向）に、所定間隔をもって並べて配置されている。Ｘ方向に間隔ｄ1をもって、各光導波路１３５，１３６と隣接する他の光導波路を接続する補強梁部１３８を設ける。補強梁部１３８は、Ｙ方向に延びるものであり、かつ光導波路１３５，１３６と同一材質のものとされている。補強梁部１３８ａを設けることで、光導波路１３５，１３６のＹ方向の強度が高まり、物理的外乱に強いものとなる。補強梁部１３８を光導波路１３５，１３６と同一材質のものとすることで、当該補強梁部１３８を光導波路１３５，１３６と同一のプロセスで同時に形成でき、製造が容易となる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、光導波路アレイ、それを用いた光電複合装置および電子機器に関する。詳しくは、この発明は、複数本のリッジ型の光導波路が、その延伸方向と直交する方向に、所定間隔をもって並べて配置されてなる光導波路アレイであって、延伸方向に所定間隔をもって、各光導波路と隣接する他の光導波路を接続する、光導波路と同一材質の補強梁部を設けることによって、各光導波路の延伸方向と直交する方向の強度を高めると共に、補強梁部を各光導波路と同一のプロセスで同時に形成できるようにした光導波路アレイ等に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＬＳＩ等の半導体チップ間の信号伝送は、基板配線を介した電気信号によりなされている。しかし、昨今のＭＰＵ(Micro Processing Unit)の高機能化に伴い、半導体チップ間にて必要とされるデータ授受量は著しく増大し、結果として様々な高周波問題が浮上している。
【０００３】
それらの代表的なものとして、ＲＣ(Register and Capacitor)信号遅延、インピーダンスミスマッチング、ＥＭＣ(ElectroMagnetic Compatibility)／ＥＭＩ(ElectroMagnetic Interference)、クロストーク等がある。従来、これらの問題を解決するため、配線位置の最適化、新素材開発などが行われてきた。
【０００４】
しかし近年、上述の配線位置の最適化、新素材開発等の効果は物理的限界に阻まれつつあり、今後システムの高機能化を実現するためには、単純な半導体チップの実装を前提としたボード構造そのものを見直す必要が生じてきている。例えば、以下に簡単に説明する、マルチチップモジュール（ＭＣＭ）化による微細配線結合、各種半導体チップのポリイミド樹脂などを用いた配線の二次元的な封止、一体化による電気配線結合、基板貼り合わせによる半導体チップの三次元結合などが開発されている。
【０００５】
・ＭＣＭ化による微細配線結合
高機能チップを、セラミック・シリコンなどの精密実装基板上に実装し、マザーボード（多層プリント基板）上では形成不可能である微細配線結合を実現する。これによって、配線の狭ピッチ化が可能となり、バス幅を拡げることでデータ授受量が飛躍的に増大する。
【０００６】
・各種半導体チップの封止、一体化による電気配線結合
各種半導体チップをポリイミド樹脂などを用いて二次元的に封止し、一体化し、その一体化された基板上にて微細配線結合を行う。これによって、配線の狭ピッチ化が可能となり、バス幅を拡げることでデータ授受量が飛躍的に増大する。
【０００７】
・半導体チップの三次元結合
各種半導体チップに貫通電極を設け、それぞれを貼り合わせることで積層構造とする。これによって、異種半導体チップ間の結線が物理的に短絡化され、結果として信号遅延などの問題が回避される。ただし、積層化による発熱量増加、半導体チップ間の熱応力などの問題が生じる。
【０００８】
また、信号授受の高速化および大容量化を実現するために、光配線による光伝送結合技術が開発されている（例えば、非特許文献１、非特許文献２参照）。半導体チップ間の信号伝送を光信号で行うことで、電気配線におけるようなＲＣ遅延の問題はなく、伝送速度を大幅に向上させることができる。また、半導体チップ間の信号伝送を光信号で行うことで、電磁波に関する対策を全く必要とせず、比較的自由な配線設計が可能となる。
【０００９】
半導体チップ間に対応する光配線技術には種々の方式がある。例えば、以下に簡単に説明する、アクティブインターポーザ方式、自由空間伝送方式、光コネクタ接続方式、光導波路埋め込み方式、表面実装方式などがある。
【００１０】
・アクティブインターポーザ方式（非特許文献１のｐ．１２５、図７参照）
これは、プリント配線基板（ボード）上に光導波路が実装されている。光素子は、トランシーバーモジュールの裏面に実装され、光導波路の４５°全反射ミラーに対し、精密に位置決めされている。利点としては、既存のプリント配線基板の実装構造上に展開できることが挙げられる。また、懸案点としては、構造が大掛かりなため、コストが高いこと、光軸合わせが困難であること、また電気伝送経路の短縮が困難であり、高周波伝送に不向きであることが挙げられる。
【００１１】
・自由空間伝送方式（非特許文献１のｐ．１２３、図５参照）
これは、プリント配線基板の裏面に光配線基板（石英）を実装し、伝送基板内において光をジグザグに反射させ、信号を伝播させる。光素子アレイ＋自由空間伝送により、原理的には数千レベルの多チャンネル化が可能である。また、光軸合わせを容易にするため、数枚のレンズを組み合わせたハイブリッド光学系を構成している。利点としては、原理的には数千チャネルの多重伝送が可能であること、またハイブリッド光学系を構成しているため、光軸合わせが容易であることが挙げられる。また、懸案点としては、光配線基板が高価であること、反射による信号伝播のため、波形が乱れ易く、伝播損失が大きいこと、また新規開発技術が数多く盛り込まれているため、信頼性に関する実績がほとんど無いことが挙げられる。
【００１２】
・光コネクタ接続方式（非特許文献１のｐ．１２２、図４参照）
これは、ＬＳＩチップの周囲に小型光コネクタを配置し、ＬＳＩチップを実装した後、自由に光路を設定できる光伝送モジュールシステムである。利点としては、コネクタにより精度が保証されており、コストのかかる光軸合わせ工程が不要であること、光ファイバーを用いているため、プリント配線基板間などの中距離伝送が可能であること、また既存のプリント配線基板の実装構造上に展開できることが挙げられる。また、懸案点としては、コネクタモジュールの小型化に限界があり、半導体チップとコネクタ間における電気配線の短縮化が困難であること、高周波伝送用としては不向きであること、伝送媒体として光ファイバーを採用しているため、多バス化に限界が有ること、また構成部品数が多く、バス当たりのコストダウンが困難であることが挙げられる。
【００１３】
・光導波路埋め込み方式（非特許文献１のｐ１２４、図６参照）
これは、光導波路をプリント配線基板に埋め込み、既存のプリント配線基板の実装構造の形態を維持しながら光配線を設ける方法である。光路結合にマイクロレンズを採用し、光軸ズレ許容量を一般実装精度レベルまで緩和させている。利点としては、発光素子をＬＳＩチップの裏面に直接実装しているため、ＬＳＩチップと発光素子間の電気配線経路を極限まで短くできること、またコリメート光結合により、一般実装精度での光軸合わせが可能であることが挙げられる。また、懸案点としては、光配線をプリント配線基板内に設けるため、プリント配線基板の製造やコストダウンが困難であること、光素子の放熱対策が不明であること、またプリント配線基板が脆弱であるため、レンズと光導波路間の光結合損失が変動する可能性が有ることが挙げられる。
【００１４】
・表面実装方式（非特許文献２参照）
これは、光素子を、ＬＳＩチップの裏面に直接貼り付けて機能させ、また、光導波路をプリント配線基板上に直接実装する方式である。既存のプリント配線基板の構造をそのまま維持し、光配線の併設が可能である。利点としては、発光素子をＬＳＩチップの裏面に直接実装しているため、ＬＳＩチップと発光素子間の電気配線経路を極限まで短くできること、構造がシンプルであり、コストダウンが可能であること、また既存のプリント配線基板の実装構造上に展開できることが挙げられる。また、懸案点としては、光素子をＬＳＩチップに直接貼り付けるため、専用のＬＳＩチップの開発が必要であること、また光素子が高温のＬＳＩチップに直接貼り付けられているため、光素子の高温劣化が懸念されることが挙げられる。
【００１５】
上述した各方式は、以下の第１〜第５の理由により、現状では決定力に欠けるものである。
【００１６】
第１に、既存のプリント配線基板の実装構造をそのまま利用できる構造ではないこと。すなわち、プリント配線基板上に光経路を直接積層する構造は、ベースとなるプリント配線基板自体が脆弱であるため、光軸ズレ等の問題が生じて現実的ではない。一方、これまで培われてきたプリント配線基板の構造に変更を加えると、性能、信頼性、高周波性能の確認などに膨大な労力を要する。従って、埋め込み型光導波路など、既存のプリント配線基板を流用できないシステム構造は望ましくない。
【００１７】
第２に、既存の実装プロセスをそのまま利用できる構造ではないこと。一般に、光導波路などの光モジュールは高温プロセスに弱い。上述したようなプリント配線基板と光配線部が一体化した方式では、光モジュールが、はんだリフロー、アンダーフィル樹脂封止などの高温プロセスに曝されることになり、現実には実施が困難である。また、高温プロセスを考慮した材料や部品を採用しなくてはならず、大きな制約条件となる。
【００１８】
第３に、大掛かりな構造物を排除した構造ではないこと。すなわち、プリント配線基板の剛性が低いため、大掛かりな部品による光路構造は、外部応力により光軸ズレを引き起こし易い。従って、上述したようなアクティブインターポーザ方式によるポスト構造は、避けるべきである。
【００１９】
第４に、高密度化が可能な光配線構造ではないこと。すなわち、プリント配線基板上の半導体チップ間の光配線に特化すると、高密度化が不可能な光ファイバーは採用すべきではないと考えられる。光ファイバーを用いた光コネクタ接続方式などは、装置間通信に向けたシステムとして限定されたものとなる。
【００２０】
第５に、ＬＳＩチップ−光素子間の配線長を短くできる構造ではないこと。すなわち、ＬＳＩチップ−光素子間の電気配線長を短絡化できない構造では、高周波信号が光素子に到達する前に劣化し、光変換の効果がなくなる。従って、この距離を短くできるシステム構造を構築する必要がある。
【００２１】
そこで、本出願人は、先に、発光素子アレイ、受光素子アレイなどの光素子アレイが裏面に実装されるインターポーザがＩＣソケットに固定されると共に、光素子アレイに対向するように光導波路アレイがＩＣソケットに配置される、ＩＣソケットをベースとした光結合法を提案した。
【００２２】
また、本出願人は、光導波路アレイを複数本のリッジ型の光導波路が延伸方向と直交する方向に所定間隔をもって並べて配置されてなるものとし、この光導波路アレイをインプリントプロセスで製造する方法を提案している（特許文献１参照）。
【００２３】
【非特許文献１】日経エレクトロニクス、"光配線との遭遇"２００１年１２月３日の１２２頁〜１２５頁、図４〜図７
【非特許文献２】NTT R&D, vol.48, no.3, pp.271-280 (1999)
【特許文献１】特開２００４−１９８５７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２４】
複数本のリッジ型の光導波路が延伸方向と直交する方向に所定間隔をもって並べて配置されてなる光導波路アレイにあって、例えば光導波路アレイの高密度化を図るために各光導波路の断面の横幅を小さくし、また光を通し易くするために各光導波路の断面の縦幅を大きくした場合、各光導波路のアスペクト比（縦横比）が高くなり、延伸方向と直交する方向の強度が非常に弱いものとなる。
【００２５】
この発明の目的は、複数本のリッジ型の光導波路が延伸方向と直交する方向に所定間隔をもって並べて配置されてなる光導波路アレイにあって、各光導波路の延伸方向と直交する方向の強度を高めることにある。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
この発明に係る光導波路アレイは、複数本のリッジ型の光導波路が、その延伸方向と直交する方向に、所定間隔をもって並べて配置されてなる光導波路アレイであって、光導波路の延伸方向に所定間隔をもって、各光導波路と隣接する他の光導波路を接続する、光導波路と同一材質の補強梁部が設けられているものである。
【００２７】
また、この発明に係る光電複合装置は、ＩＣソケットと、光素子アレイが裏面に実装され、ＩＣソケットに固定されるインターポーザと、光素子アレイに対向するようにＩＣソケットに設置される光導波路アレイとを備える光電複合装置であって、光導波路アレイは、複数本のリッジ型の光導波路が、その延伸方向と直交する方向に、所定の間隔をもって並べて配置されてなり、光導波路の延伸方向に所定間隔をもって、各導波路と隣接する他の光導波路とを接続する、この光導波路と同一材質の補強梁部が設けられているものである。
【００２８】
また、この発明に係る電子機器は、複数の電子部品からなる電子機器であって、この複数の電子部品に含まれる第１の電子部品と第２の電子部品との間で光信号を用いた信号伝送を行うための上述した光電複合装置が設けられるものである。
【００２９】
この発明においては、ＩＣソケットに、電子部品、例えば半導体チップが実装されると共に光素子アレイが裏面に実装されたインターポーザ（基板）が固定される。また、このＩＣソケットに、光素子アレイに対向するように光導波路アレイが配置される。
【００３０】
光導波路アレイには、複数本のリッジ型の光導波路がその延伸方向と直交する方向に所定の間隔をもって並べて配置されている。また、この光導波路アレイには、光導波路の延伸方向に所定間隔をもって、各導波路と隣接する他の光導波路とを接続する、光導波路と同一材質の補強梁部が設けられている。
【００３１】
このように、光導波路の延伸方向に所定間隔をもって各光導波路と隣接する他の光導波路とを接続する補強梁部を設けることで、各光導波路の延伸方向と直交する方向の強度を高めることができる。また、この補強梁部を光導波路と同一材質とすることで、当該補強梁部を光導波路と同一のプロセス、例えばインプリントプロセスで同時に形成でき、製造を容易とできる。
【００３２】
例えば、補強梁部は、光導波路の延伸方向と直交する方向に延びている。また例えば、各光導波路は、隣接する他の光導波路に対して逆方向に光を導波するものであって、補強梁部は、光導波路の屈折率をｎ2、空気の屈折率ｎ1とするとき、光導波路の延伸方向と直交する方向に対して、光導波路で導波される光の導波方向とは反対方向に、θ＝９０゜−２sin-1（ｎ1／ｎ2）より大きな角度で傾斜して配置されている。このように補強梁部を傾斜して配置することで、各光導波路から補強梁部側に漏れた光は、当該補強梁部から外部に出射され、隣接する他の光導波路側に漏れることはなく、光クロストークを完全に抑えることができる。
【発明の効果】
【００３３】
この発明によれば、光導波路アレイは、複数本のリッジ型の光導波路が、その延伸方向と直交する方向に、所定間隔をもって並べて配置されてなり、光導波路の延伸方向に所定間隔をもって、各光導波路と隣接する他の光導波路を接続する、光導波路と同一材質の補強梁部を設けられているものであり、各光導波路の延伸方向と直交する方向の強度を高めることができ、また補強梁部を各光導波路と同一のプロセスで同時に形成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
図１は、この発明が適用された光電複合装置１００の概略断面図を示している。
この光電複合装置１００は、プリント配線基板（マザーボード）１０１上に実装されるＩＣソケット１０２ａ，１０２ｂと、これらＩＣソケット１０２ａ，１０２ｂに設置されるレンズ一体型の光導波路アレイ１０３とを有している。ＩＣソケット１０２ａ，１０２ｂは、それぞれ、十字型の溝状の凹部１０２ｄを持つ凹凸構造とされている。ＩＣソケット１０２ａ，１０２ｂは、従来周知のように、例えば、絶縁性樹脂、例えばガラス入りＰＥＳ（ポリエチレンスルフィド）樹脂、ガラス入りＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）樹脂などを用い、凹凸構造を有する金型を用いて形成される。
【００３５】
光導波路アレイ１０３は、後述するように、複数チャネル分のリッジ型の光導波路を備えている。この光導波路アレイ１０３は、ＩＣソケット１０２ａとＩＣソケット１０２ｂとの間に架け渡されている。この光導波路アレイ１０３の両端部は、それぞれ、ＩＣソケット１０２ａ，１０２ｂの溝状の凹部１０２ｄに配置される。この光導波路アレイ１０３は後述するように支持基板上に複数本の光導波路が形成されたものであるが、この支持基板と一体的にレンズ１０４が形成されている。
【００３６】
また、光電複合装置１００は、ＩＣソケット１０２ａ，１０２ｂの凸面上にそれぞれ固定されるインターポーザ（基板）１０５ａ，１０５ｂを有している。インターポーザ１０５ａの裏面には光素子としての発光素子アレイ１０６および受光素子アレイ１０７が実装されており、その表面には半導体チップ１０８ａ、例えばＣＰＵが実装されている。この場合、発光素子アレイ１０６および受光素子アレイ１０７は、インターポーザ１０５ａの内部を介して、半導体チップ１０８ａに接続されている。なお、半導体チップ１０８ａの上面にはヒートシンクとしてのアルミニウム製のフィン１０９が設置されている。
【００３７】
同様に、インターポーザ１０５ｂの裏面には光素子としての発光素子アレイ１０６および受光素子アレイ１０７が実装されており、その表面には半導体チップ１０８ｂが実装されている。この場合、発光素子アレイ１０６および受光素子アレイ１０７は、インターポーザ１０５ｂの内部を介して、半導体チップ１０８ｂに接続されている。
【００３８】
発光素子アレイ１０６は、発光素子、例えば面発光レーザが複数個配列された構成となっている。また、受光素子アレイ１０７は、受光素子、例えばＰＩＮフォトダイオードが複数個配列された構成となっている。上述した光導波路アレイ１０３は、上述した発光素子アレイ１０６の各発光素子、および受光素子アレイ１０７の各受光素子に、それぞれ、各チャネルの光導波路が対向するように設置される。ここで、発光素子は、光導波路に入射する光信号を発光する。受光素子は光導波路から出射された光信号を受光する。
【００３９】
次に、上述した光電複合装置１００におけるインターポーザ１０５ａ，１０５ｂ、および光導波路アレイ１０３の位置決め機構について説明する。
【００４０】
インターポーザ１０５ａ，１０５ｂは、その裏面に下方に向かって植立された位置決め用ピン１１１を有している。この位置決め用ピン１１１は、例えばインターポーザ１０５ａ，１０５ｂの裏面に設けられた金属パッド（図１には図示せず）にはんだ付されることで、当該インターポーザ１０５ａ，１０５ｂの裏面に取り付けられている。この位置決め用ピン１１１は、後述する光導波路アレイ１０３に形成されている位置決め用貫通穴１１３を通過できる第１の径の先端部１１１ｔと、その位置決め用貫通穴１１３を通過できない第２の径の基部１１１ｂとからなっている。基部１１１ｂがインターポーザ１０５ａ，１０５ｂにはんだ付されている。
【００４１】
また、ＩＣソケット１０２ａ，１０２ｂの凹部１０２ｄの底面に、上述したインターポーザ１０５ａ，１０５ｂの位置決め用ピン１１１を挿入するための位置決め用穴１１２を有している。この位置決め用穴１１２の径は、位置決め用ピン１１１の先端部１１１ｔの径より若干小さく形成されている。例えば、位置決め用ピン１１１の先端部１１１ｔの直径が２．１mm（φ＝２．１mm）であるとき、位置決め用穴１１２の直径は２．０mm（φ＝２．０mm）とされる。これにより、位置決め用ピン１１１の先端部１１１ｔが位置決め用穴１１２に挿入される際には、位置決め用穴１１２の樹脂変形によって圧入状態となり、位置決め後のガタが抑制される。
【００４２】
また、光導波路アレイ１０３は、両端部に、上述したインターポーザ１０５ａ，１０５ｂの位置決め用ピン１１１を通すための位置決め用貫通穴１１３を有している。この位置決め用貫通穴１１３の径は、上述した位置決め用穴１１２の径と同様に、位置決め用ピン１１１の先端部１１１ｔの径より若干小さく形成されている。例えば、位置決め用ピン１１１の先端部１１１ｔの直径が２．１mm（φ＝２．１mm）であるとき、位置決め用貫通穴１１３の直径は２．０mm（φ＝２．０mm）とされる。これにより、位置決め用ピン１１１の先端部１１１ｔが位置決め用貫通穴１１３を通る際には、位置決め用貫通穴１１３の樹脂変形によって圧入状態となり、位置決め後のガタが抑制される。
【００４３】
インターポーザ１０５ａ，１０５ｂ、および光導波路アレイ１０３の位置決めは、上述したインターポーザ１０５ａ，１０５ｂの位置決め用ピン１１１が、光導波路アレイ１０３の位置決め用貫通穴１１３を貫通してＩＣソケット１０２ａ，１０２ｂの位置決め用穴１１２に挿入されることで行われる。
【００４４】
この場合、位置決め用ピン１１１の基部１１１ｂおよび先端部１１１ｔの境界の段差部分で光導波路アレイ１０３はＩＣソケット１０２ａ，１０２ｂの面に押圧された状態となる。これにより、光導波路アレイ１０３がＩＣソケットの面から浮き上がることを防止でき、各光導波路の光入射面や光出射面が傾くことによる光量損失を回避できる。
【００４５】
なお、詳細説明は省略するが、インターポーザ１０５ａ，１０５ｂは、それぞれ、例えばその四隅にＩＣソケット１０２ａ，１０２ｂ側への付勢力が与えられ、ＩＣソケット１０２ａ，１０２ｂに押し付けられた状態で、当該ＩＣチケット１０２ａ，１０２ｂ上に固定される。
【００４６】
図２は、上述した光電複合装置１００の概略斜視図を示している。なお、この図２においては、プリント配線基板１０１およびアルミニウム製のフィン１０９の図示は省略している。
【００４７】
次に、上述した光電複合装置１００を構成する各部材について、さらに詳細に説明する。図３Ａ，Ｂは、ＩＣソケット１０２（ＩＣソケット１０２ａ，１０２ｂのそれぞれに対応）の構成を示している。図３Ａは、ＩＣソケット１０２を表面側から見た概略斜視図であり、図３ＢはＩＣソケット１０２を裏面側から見た概略斜視図である。
【００４８】
ＩＣソケット１０２の表面側は、図３Ａに示すように、十字型の溝状の凹部１０２ｄを持つ凹凸構造とされている。凹部１０２ｄの深さは、光導波路アレイ１０３の厚さよりも大きくされ、実装時に、光導波路アレイ１０３と、発光素子アレイ１０６および受光素子アレイ１０７との間に空間が形成されるようになされる。
【００４９】
このＩＣソケット１０２の凸面には、この凸面上に固定されるインターポーザ１０５ａ，１０５ｂ（図１参照）の裏面に設けられた電極パッド１５１との電気的接触をとるための、棒状、板バネ状、渦巻き状などの電極ピン１２１が複数個設けられている。なお、図３Ａには、棒状の電極ピン１２１を示している。
【００５０】
また、このＩＣソケット１０２の裏面には、図３Ｂに示すように、プリント配線基板１０１（図１参照）上の電極との電気的接続をとるための、例えばはんだバンプ等の電極コンタクト１２２が複数個設けられている。この電極コンタクト１２２は、上述の凸面に設けられている電極ピン１２１とＩＣソケット１０２内で電気的に接続されている。
【００５１】
また、このＩＣソケット１０２の凹部１０２ｄの底面には、図３Ａに示すように、上述したインターポーザ１０５ａ，１０５ｂの裏面に設けられた位置決め用ピン１１１を挿入するための位置決め用穴１１２が設けられている。後述するように、インターポーザ１０５ａ，１０５ｂの裏面には、それぞれ８本の位置決め用ピン１１１が設けられているので、位置決め用穴１１２も８個設けられている。なお、図３Ａには、４個のみ示されている。
【００５２】
なお、このＩＣソケット１０２には、十字型の溝状の凹部１０２ｄを利用して、最大４方向から４本の光導波路アレイ１０３（図１参照）を設置できるようになっている。そのため、上述した８個の位置決め用穴１１２のうち、それぞれの方向に対応した２個ずつの位置決め用穴１１２は、それぞれの方向から設置される光導波路アレイ１０３に対応した２本の位置決め用ピン１１１を挿入するために用いられる。
【００５３】
図４Ａ，Ｂは、インターポーザ１０５（インターポーザ１０５ａ，１０５ｂのそれぞれに対応）の構成を示している。図４Ａは、インターポーザ１０５を表面側から見た概略斜視図であり、図４Ｂはインターポーザ１０５を裏面側から見た概略斜視図である。
【００５４】
インターポーザ１０５の表面には、図４Ａに示すように、半導体チップ１０８（半導体チップ１０８ａ，１０８ｂに相当）が実装されている。なお、実装される半導体チップの個数は１個に限られるものではない。また、このインターポーザ１０５の裏面には、図４Ｂに示すように、発光素子アレイ１０６および受光素子アレイ１０７が実装されている。上述したように、インターポーザ１０５には最大４方向から４本の光導波路アレイ１０３を設置できるようになっているので、このインターポーザ１０５の裏面には、それぞれの方向から設置される光導波路アレイ１０３に対応して、４組の発光素子アレイ１０６および受光素子アレイ１０７が実装されている。これら発光素子アレイ１０６および受光素子アレイ１０７は、インターポーザ１０５を介して、半導体チップ１０８に接続されている。
【００５５】
また、このインターポーザ１０５の裏面には、図４Ｂに示すように、上述したＩＣソケット１０２の凸面に設けられた電極ピン１２１（図３参照）との電気的接触をとるための電極パッド１５１が複数個設けられている。
【００５６】
また、このインターポーザ１０５の裏面には、図４Ｂに示すように、金属製の位置決め用ピン１１１が下方に向かって植立されている。この位置決め用ピン１１１は、上述したＩＣソケット１０２に設けられた８個の位置決め用穴１１２に対応して、８本設けられている。
【００５７】
図５Ａ，Ｂは、光導波路アレイ１０３の構成を示している。図５Ａは、光導波路アレイ１０３を表面側から見た概略斜視図であり、図５Ｂは、光導波路アレイ１０３の概略平面図である。
【００５８】
光導波路アレイ１０３の、両端部には、それぞれ、上述したインターポーザ１０５（インターポーザ１０５ａ，１０５ｂ）の位置決め用ピン１１１（図４参照）を通すための位置決め用貫通穴１１３が設けられている。各端部には、位置決め用貫通穴１１３として、第１の穴１１３ｐおよび第２の穴１１３ｑが、幅方向に所定の間隔を空けて設けられている。
【００５９】
ここで、第１の穴１１３ｐは丸穴とされる。例えば、位置決め用ピン１１１の先端部１１１ｔの直径が２．１mmであるとき、この第１の穴１１３ｐはその直径が２．０mmとされる。また、第２の穴１１３ｑは、長径方向が光導波路アレイ１０３の幅方向と一致するように形成された長穴とされる。例えば、位置決め用ピン１１１の先端部１１１ｔの直径が２．１mmであるとき、この第２の穴１１３ｑはその短径が２．０mmとされ、その長径が３．０mmとされる。
【００６０】
この光導波路アレイ１０３の第１の穴１１３ｐにインターポーザ１０５の第１の位置決め用ピン１１１を貫通させるだけでなく、この光導波路アレイ１０３の第２の穴１１３ｑにインターポーザ１０５の第２の位置決め用ピン１１１を貫通させることで、光導波路アレイ１０３の周り止めを行うことができる。また、第２の穴１１３ｑを長穴とすることで、インターポーザ１０５の第１、第２の位置決め用ピン１１１，１１１の幅方向の位置ずれを吸収できる。
【００６１】
次に、図６Ａ〜Ｅを参照して、光導波路アレイ１０３、発光素子アレイ１０６および受光素子アレイ１０７の詳細構成について説明する。
【００６２】
図６Ｃは光導波路アレイ１０３を表面側から見た斜視図、図６Ｄは光導波路アレイ１０３を横方向（長手方向）に切った概略断面図、図６Ｅは光導波路アレイ１０３を縦方向（幅方向）に切った概略断面図である。図６Ｃは光導波路アレイ１０３の片方の端部のみを示しているが、もう片方の端部も同様に構成されている。
【００６３】
光導波路アレイ１０３は、基本的には、クラッド層としての支持基板１３１上に、コア層としての光導波路１３５，１３６が形成された構造とされている。すなわち、光導波路１３５，１３６は、リッジ型の光導波路を構成している。この場合、光導波路１３５，１３６の屈折率が支持基板１３１の屈折率より高くされることで、光導波路が構成されている。例えば、光導波路１３５，１３６の材料としてＵＶ硬化光学用樹脂（例えば、屈折率は１．５）が使用され、支持基板１３１の材料として光学用射出成型樹脂（例えば、屈折率は１．４）が使用される。
【００６４】
支持基板１３１上には、複数チャネルの光導波路、つまり複数本の送信用光導波路１３５および複数本の受信用光導波路１３６が形成されている。なお、他方の端部では、送信用光導波路１３５は受信用光導波路１３６となり、受信用光導波路１３６は送信用光導波路１３５となる。この場合、送信用光導波路１３５および受信用光導波路１３６は、光導波路アレイ１０３の幅方向、つまり光導波路の延伸方向（Ｘ方向）と直交する方向（Ｙ方向）に、交互に並べて配置されている。複数本の送信用導波路１３５の端部は、複数本の受信用導波路１３６の端部より、光導波路アレイ１０３の端部側に位置するようにされている。
【００６５】
また、光導波路アレイ１０３の幅方向に並ぶ複数本の送信用光導波路１３５の端部（光入射部）１３５ａは、所定本、本実施の形態では５本の繰り返しで、Ｘ方向に順次ずれるようにされている。同様に、光導波路アレイ１０３の幅方向に並ぶ複数本の受信用光導波路１３６の端部（光出射部）１３６ａは、所定本、本実施の形態では５本の繰り返しで、Ｘ方向に順次ずれるようにされている。
【００６６】
送信用光導波路１３５の端部１３５ａは４５゜ミラー面とされている。これにより、発光素子アレイ１０６の発光素子で発生された光信号をこの端部１３５ａで光導波路１３５の長手方向側に反射させることができ、当該光信号を効率よく送信できる。また、受信用光導波路１３６の端部１３６ａも４５゜ミラー面とされている。これにより、光導波路１３６で伝送されてきた光信号をこの端部１３６ａで受光素子アレイ１０７の受光素子側に反射させることができ、当該光信号を効率よく受信できる。
【００６７】
また、各送信用光導波路１３５の端部１３５ａおよび各受信用光導波路１３６の端部１３６ａにそれぞれ対応して、支持基板１３１と一体的にレンズ１０４が形成されている。この場合、送信用光導波路１３５の端部１３５ａに対応したレンズ１０４は、発光素子アレイ１０６の発光素子側からの平行光を当該端部１３５ａに集光する集光レンズの働きをする。一方、受信用光導波路１３６の端部１３６ａに対応したレンズ１０４は、当該端部１３６ａからの発散光を平行光にするコリメートレンズの働きをする。
【００６８】
また、光導波路アレイ１０３の端部において、支持基板１３１の両側および前側が下方に延長され、両側面および前面に所定の高さの壁板１３７が形成されている。このように壁板１３７が形成されることで、光導波路アレイ１０３がＩＣソケット１０２ａ，１０２ｂの面に押し付けられた状態でも、光導波路１３５，１３６の部分は、ＩＣソケット１０２ａ，１０２ｂの面から浮いた状態に置かれ、破損などを良好に回避できる。
【００６９】
なお、位置決め用貫通穴１１３としての第１の穴１１３ｐおよび第２の穴１１３ｑは、支持基板１３１に形成される。
【００７０】
図６Ａは、発光素子アレイ１０６およびそれに装着されるレンズアレイ１４１（図１には図示せず）を示している。発光素子アレイ１０６は、上述した光導波路アレイ１０３の複数本の送信用光導波路１３５の端部１３５ａに対応して、複数個の発光素子１６１が配置されている。各発光素子１６１には、発光部１６１ｂと電極１６１ａとがＸ方向に並べて配置されている。ここで、発光素子１６１は例えば面発光レーザであって、発光部１６１ｂから裏面（下面）側に光信号としてのレーザ光が出射される。また、レンズアレイ１４１には、発光素子アレイ１０６の複数個の発光素子１６１にそれぞれ対応した複数個のレンズ１４２が形成されている。このレンズ１４２は、発光部１６１ｂからの発散光を平行光にするコリメートレンズの働きをする。
【００７１】
図６Ｂは、受光素子アレイ１０７およびそれに装着されるレンズアレイ１４３（図１には図示せず）を示している。受光素子アレイ１０７は、上述した光導波路アレイ１０３の複数本の受信用光導波路１３６の端部１３６ａに対応して、複数個の受光素子１６３が配置されている。各受光素子１６３には、受光部１６３ｂと電極１６３ａとがＸ方向に並べて配置されている。ここで、受光素子１６３は例えばＰＩＮフォトダイオードであって、裏面（下面）側から受光部１６３ｂに光信号としてのレーザ光が入射される。また、レンズアレイ１４３には、受光素子アレイ１０７の複数個の受光素子１６３にそれぞれ対応した複数個のレンズ１４４が形成されている。このレンズ１４４は、光導波路アレイ１０３の受信用光導波路１３６側からの平行光を受光素子１６３の受光部１６３ｂに集光する集光レンズの働きをする。
【００７２】
光導波路アレイ１０３についてさらに説明する。図７Ａは、光導波路アレイ１０３を幅方向（Ｙ方向）に切った断面図を示している。また、図７Ｂは、光導波路アレイ１０３の要部底面図を示している。これら図７Ａ，Ｂは、図面の簡単化のために、光導波路１３５，１３６を、それぞれ、３本だけ示している。
【００７３】
光導波路アレイ１０３は、上述したように、複数本のリッジ型の光導波路１３５，１３６が、その延伸方向（Ｘ方向）と直交する方向（Ｙ方向）に、所定間隔をもって並べて配置されている。そして、上述の図６Ｃには示していないが、光導波路１３５，１３６の延伸方向に所定間隔ｄ1をもって、各光導波路１３５，１３６と隣接する他の光導波路を接続する補強梁部１３８が設けられている。この補強梁部１３８は、光導波路１３５，１３６の延伸方向と直交する方向に延びるものであり、かつ光導波路１３５，１３６と同一材質のものとされている。
【００７４】
次に、この光導波路アレイ１０３の製造方法について、図８、図９を参照して説明する。
最初に、以下のようにして、光導波路アレイ１０３を製造するための金型を製造する。
まず、図８（ａ）に示すように、基板１０上に感光性樹脂層１１を形成する。感光性樹脂層１１を構成する感光性樹脂としては、例えばＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）を用いることができる。感光性樹脂層１１の膜厚は、形成する各光導波路１３５，１３６の高さ（断面の縦幅）に相当する。
【００７５】
次に、図８（ｂ）に示すように、感光性樹脂層１１の近傍に、各光導波路１３５，１３６および補強梁部１３８（図７Ｂ参照）のパターンで開口するマスクＭを設置する。
次に、図８（ｃ）に示すように、マスクＭを用いて、感光性樹脂層１１の表面に対して垂直にシンクロトロン放射光ＳＲを入射させて感光性樹脂層１１を露光する。これにより、感光性樹脂層１１に露光領域１１ａと未露光領域１１ｂが形成される。
【００７６】
次に、図８（ｄ）に示すように、形成する各光導波路１３５，１３６の一端側に、シンクロトロン放射光ＳＲの入射角θを倒し、マスクＭを用いて、感光性樹脂層１１の表面に対して約４５°の角度でシンクロトロン放射光ＳＲを入射させて、感光性樹脂層１１を露光する。実際には、シンクロトロン放射光ＳＲに対して基板１０側の角度を調整して行う。この場合、各光導波路１３５，１３６の一端側の端部に相当する位置におけるマスクＭの下部にまでシンクロトロン放射光が回り込み、この部分での露光領域１１ａと未露光領域１１ｂの境界は、感光性樹脂層１１の表面に対して斜めに４５°傾けられて明瞭に形成される。
【００７７】
次に、図８（ｅ）に示すように、図８（ｄ）に示す工程と同様にして、形成する各光導波路１３５，１３６の他端側にシンクロトロン放射光ＳＲの入射角θを倒し、マスクＭを用いて、感光性樹脂層１１の表面に対して約４５°の角度でシンクロトロン放射光ＳＲを入射させて感光性樹脂層１１を露光する。この場合、各光導波路１３５，１３６の他端側の端部に相当する位置におけるマスクＭの下部にまでシンクロトロン放射光が回り込み、この部分での露光領域１１ａと未露光領域１１ｂの境界は、感光性樹脂層１１の表面に対して、上述した一端側とは逆の方向に斜めに４５°傾けられて明瞭に形成される。
【００７８】
次に、図８（ｆ）に示すように、所定の現像液による現像処理を行い、感光性樹脂層１１の感光した部分（露光領域１１ａ）を除去する。この結果、未露光領域１１ｂのみが残され、露光領域１１ａにおける感光性樹脂層が除去された部分に開口部が形成される。
【００７９】
次に、図９（ｇ）に示すように、例えばニッケル電鋳メッキ処理などにより、感光性樹脂層１１が除去されて形成された開口部内にニッケルなどの金属を堆積させ、金属層１２を形成する。
【００８０】
次に、図９（ｈ）に示すように、感光性樹脂層１１の感光していない部分（未露光領域１１ｂ）を除去する。この結果、基板１０上に光導波路１３５，１３６および補強梁部１３８と同一の形状の金属層１２が形成された、光導波路アレイ１０３を製造するための金型ＭＭ（マスタスタンパ）が得られる。金型ＭＭにおいて、各光導波路１３５，１３６の４５°ミラー面となる面は、シンクロトロン放射光ＳＲを斜めに４５°傾けて露光したときに形成された面が転写されて形成された面である。
【００８１】
次に、以下のようにして、金型ＭＭ（マスタスタンパ）から光導波路アレイ１０３を製造する。
まず、図９（ｉ）に示すように、例えばニッケル電鋳メッキ処理などにより、基板１０および金属層１２上にマザースタンパ１３を形成する。マザースタンパ１３の表面には、金属層１２による凸部が転写されて凹部が形成される。
【００８２】
次に、図９（ｊ）に示すように、基板１０および金属層１２からなる金型ＭＭ（マスタスタンパ）からマザースタンパ１３を離型する。金属層１２とマザースタンパ１３の界面に予め酸化被膜などを形成しておくことで、両者の界面での剥離をしやすくすることができる。
【００８３】
次に、図９（ｋ）に示すように、上記で得られたマザースタンパ１３を射出成形キャビティ内に固定し、このキャビティ内に例えば溶融状態のＰＭＭＡなどの有機材料を射出して、支持基板１３１上にマザースタンパ１３の凹部が転写された光導波路１３５，１３６および補強梁部１３８を有する光導波路アレイ１０３を形成する。なお、図９（ｋ）および後述の図９（ｌ）では、補強梁部１３８の部分は示されていない。
【００８４】
次に、図９（ｌ）に示すように、マザースタンパ１３から光導波路アレイ１０３を離型する。光導波路アレイ１０３は、上述した図６Ｃ〜Ｅ、図７Ａ，Ｂに示す構成であり、複数の光導波路１３５，１３６および補強梁部１３８が形成され、各光導波路１３５，１３６の両端に４５°ミラー面が設けられた構成となっている。
【００８５】
次に、図１に示す光電複合装置１００の製造方法の一例について説明する。
まず、プリント配線基板１０１上に、ＩＣソケット１０２ａ，１０２ｂを実装する。この場合、プリント配線基板１０１上の電極とＩＣソケット１０２ａ，１０２ｂの裏面の電極コンタクト１２２とを位置合わせして、プリント配線基板１０１上の電極とＩＣソケット１０２ａ，１０２ｂとが電気的に接続されるように実装する。なお、プリント配線基板１０１上には、予めその他の電子部品などの実装および電気配線を行っておく。
【００８６】
次に、ＩＣソケット１０２ａ，１０２ｂに光導波路アレイ１０３を設置し、これらＩＣソケット１０２ａ，１０２ｂ間に光導波路アレイ１０３が架け渡された状態とする。この場合、光導波路アレイ１０３の両端部は、それぞれ、ＩＣソケット１０２ａ，１０２ｂの溝状の凹部１０２ｄに配置される。この場合、ＩＣソケット１０２ａ，１０２ｂに設置される光導波路アレイ１０３の長さが、これらＩＣソケット１０２ａ，１０２ｂの距離より長いことが望ましい。これにより、光導波路アレイ１０３を撓ませた状態で固定でき、ＩＣソケット１０２ａ，１０２ｂのプリント配線基板１０１上における位置決め誤差を吸収できる。
【００８７】
次に、ＩＣソケット１０２ａの凸面上にインターポーザ１０５ａを固定する。この場合、インターポーザ１０５ａの裏面に設けられている８本の位置決め用ピン１１１の先端部１１１ｔが、ＩＣソケット１０２ａの凹部１０２ｄの底面に設けられた位置決め用穴１１２に挿入されることで、インターポーザ１０５ａの位置決めが行われる。なおこの場合、光導波路アレイ１０３に対応した２本の位置決め用ピン１１１は、当該光導波路アレイ１０３の位置決め用貫通穴１１３（第１の穴１１３ｐ、第２の穴１１３ｑ）を通された後に、位置決め用穴１１２に挿入される。これにより、光導波路アレイ１０３の位置決めも同時に行われる。
【００８８】
なお、このようにＩＣソケット１０２ａの凸面上にインターポーザ１０５ａが固定されるとき、このインターポーザ１０５ａには、例えばその四隅にＩＣソケット１０２ａ側への付勢力が与えられ、当該インターポーザ１０５ａはＩＣソケット１０２ａに押し付けられた状態とされる。
【００８９】
次に、インターポーザ１０５ａの表面に実装されている半導体チップ１０８ａの上面に、アルミニウム製のフィン１０９を設置する。これにより、半導体チップ１０８ａで発生される熱をフィン１０９を通して効率的に放熱できるようになる。
【００９０】
次に、ＩＣソケット１０２ｂの凸面上にインターポーザ１０５ｂを固定する。この場合、インターポーザ１０５ｂの裏面に設けられている８本の位置決め用ピン１１１の先端部１１１ｔが、ＩＣソケット１０２ｂの凹部１０２ｄの底面に設けられた位置決め用穴１１２に挿入されることで、インターポーザ１０５ｂの位置決めが行われる。なおこの場合、光導波路アレイ１０３に対応した２本の位置決め用ピン１１１は、当該光導波路アレイ１０３の位置決め用貫通穴１１３（第１の穴１１３ｐ、第２の穴１１３ｑ）を通された後に、位置決め用穴１１２に挿入される。これにより、光導波路アレイ１０３の位置決めも同時に行われる。
【００９１】
なお、このようにＩＣソケット１０２ｂの凸面上にインターポーザ１０５ｂが固定されるとき、このインターポーザ１０５ｂには例えばその四隅にＩＣソケット１０２ｂ側への付勢力が与えられ、当該インターポーザ１０５ｂはＩＣソケット１０２ｂに押し付けられた状態とされる。
【００９２】
図１０は、光素子（発光素子アレイ１０６、受光素子アレイ１０７）の実装構造を概略的に示している。ここでは、インターポーザ１０５ａの裏面側には発光素子アレイ１０６のみを示し、逆にインターポーザ１０５ｂの裏面側には受光素子アレイ１０７のみを示している。この図１０において、図１、図６と対応する部分には同一符号を付し、適宜その説明を省略する。
【００９３】
インターポーザ１０５ａの表面側には半導体チップ１０８ａが実装されている。この場合、インターポーザ１０５ａの表面の電極パッド１５２ａと半導体チップ１０８ａの下面の電極パッド１８１ａとの間にはんだ１５４ａが介在され、半導体チップ１０８ａはインターポーザ１０５ａの表面にはんだ付される。このインターポーザ１０５ａの裏面には発光素子アレイ１０６が実装されている。この場合、インターポーザ１０５ａの裏面の電極パッド１５３ａと発光素子アレイ１０６の上面の電極１６１ａとの間にはんだ１５５ａが介在され、発光素子アレイ１０６はインターポーザ１０５ａの裏面にはんだ付される。なお、この発光素子アレイ１０６の下面にレンズアレイ１４１が装着されている。
【００９４】
また、インターポーザ１０５ｂの表面には半導体チップ１０８ｂが実装されている。この場合、インターポーザ１０５ｂの表面の電極パッド１５２ｂと半導体チップ１０８ｂの下面の電極パッド１８１ｂとの間にはんだ１５４ｂが介在され、半導体チップ１０８ｂはインターポーザ１０５ｂの表面にはんだ付される。このインターポーザ１０５ｂの裏面には受光素子アレイ１０７が実装されている。この場合、インターポーザ１０５ｂの裏面の電極パッド１５３ｂと受光素子アレイ１０７の上面の電極１６３ａとの間にはんだ１５５ｂが介在され、受光素子アレイ１０７はインターポーザ１０５ｂの裏面にはんだ付される。なお、この受光素子アレイ１０７の下面にレンズアレイ１４３が装着されている。
【００９５】
上述した光電複合装置１００（図１、図６、図１０参照）の動作を説明する。
ＩＣソケット１０２ａ側で、半導体チップ１０８ａからの電気信号はインターポーザ１０５ａの内部を通ってその裏面に実装された発光素子アレイ１０６の発光素子（例えば面発光レーザ）１６１に供給され、この発光素子１６１の発光部１６１ｂからは電気信号に対応して強度変調された光信号が発生される。
【００９６】
この発光素子１６１からの光信号は発光素子アレイ１０６に装着されたレンズアレイ１４１のレンズ１４２により発散光から平行光とされる。この平行光は支持基板１３１と一体的に形成されたレンズ１０４により送信用光導波路１３５の端部（４５゜ミラー面）１３５ａに集光され、光導波路１３５の長手方向側に反射される。これにより、ＩＣソケット１０２ａ側の発光素子アレイ１０６の発光素子１６１で発生された光信号は、送信用光導波路１３５を通じて、ＩＣソケット１０２ｂ側に送信される。
【００９７】
ＩＣソケット１０２ｂ側で、受信用光導波路１３６（ＩＣソケット１０２ａ側では送信用光導波路１３５）を通じて送られてくる光信号は、端部（４５゜ミラー面）１３６ａで受光素子アレイ１０７の受光素子１６３側に反射される。この反射された光信号は支持基板１３１と一体的に形成されたレンズ１０４により発散光から平行光とされる。この平行光は受光素子アレイ１０７に装着されたレンズアレイ１４３のレンズ１４４で集光されて受光素子（例えばフォトダイオード）１６３の受光部１６３ｂに入射される。
【００９８】
そして、その光信号は受光部１６３ｂで電気信号に変換される。この電気信号は、インターポーザ１０５ｂの内部を通ってその表面に実装された半導体チップ１０８ｂに供給される。これにより、ＩＣソケット１０２ａ側のインターポーザ１０５ａに実装された半導体チップ１０８ａからの電気信号が、ＩＣソケット１０２ｂ側のインターポーザ１０５ｂに実装された半導体チップ１０８ｂに供給される。
【００９９】
なお、説明は省略するが、ＩＣソケット１０２ｂ側の半導体チップ１０８ｂからＩＣソケット１０２ａ側の半導体チップ１０８ａにも、同様にして電気信号が供給される。
【０１００】
上述した光電複合装置１００によれば、プリント配線基板１０１に実装されたＩＣソケット１０２ａ，１０２ｂに光導波路アレイ１０３を設置するものであり、既存のプリント配線基板１０１の実装構造をそのまま利用でき、従ってプリント配線基板１０１上にＩＣソケットを設置できる領域を設ければ、その他の一般の電気配線は従来通りのプロセスで形成できる。
【０１０１】
また、上述した光電複合装置１００によれば、プリント配線基板１０１にＩＣソケット１０２ａ，１０２ｂを固定し、さらにはんだリフロー、アンダーフィル樹脂封止などの高温プロセスを含む、全ての実装プロセスを完了した後、当該ＩＣソケット１０２ａ，１０２ｂに光導波路アレイ１０３を設置すればよいので、光導波路アレイ１０３が高温プロセスに弱いものであっても、高温によるダメージをこうむることなく実装できる。
【０１０２】
また、上述した光電複合装置１００によれば、プリント配線基板１０１と比較して剛性の高い樹脂で作製できるＩＣソケット１０２ａ，１０２ｂ上で、発光素子アレイ１０６および受光素子アレイ１０７と、光導波路アレイ１０３との光結合を行うものであり、光結合に必要とされる実装精度を容易に確保できる。例えば、現状のモールド技術により数μｍオーダーの組立て精度を確保でき、従って光バスの高密度化が可能となる。
【０１０３】
また、上述した光電複合装置１００によれば、半導体チップ１０８ａ，１０８ｂと、発光素子アレイ１０６および受光素子アレイ１０７とを、インターポーザ１０５ａ，１０５ｂを介して近接した状態で設置できるので、それらの間の配線長を短くでき、従って電気信号のノイズ対策、クロストーク対策も容易となり、光変調速度を向上させることができる。
【０１０４】
また、上述した光電複合装置１００によれば、プリント配線基板１０１に実装されたＩＣソケット１０２ａ，１０２ｂに光導波路アレイ１０３を設置するものであり、プリント配線基板１０１の高密度配線とその設計の自由度を確保しながら、光配線システムを安価かつ高い自由度でプリント配線基板１０１上に展開できる。
【０１０５】
また、上述した光電複合装置１００によれば、ＩＣソケット１０２ａ，１０２ｂの凸面上にインターポーザ１０５ａ，１０５ｂが固定され、光導波路アレイ１０３は溝状の凹部１０２ｄに配置され、またインターポーザ１０５ａ，１０５ｂの裏面に、光導波路アレイ１０３に対向した位置に、発光素子アレイ１０６および受光素子アレイ１０７が実装されており、光導波路アレイ１０３と、発光素子アレイ１０６および受光素子アレイ１０７との間に空間が形成されているので、インターポーザ１０５ａ，１０５ｂの表面に実装された半導体チップ１０８ａ，１０８ｂの発熱による光導波路アレイ１０３の破壊を良好に防止できる。
【０１０６】
また、上述した光電複合装置１００によれば、インターポーザ１０５ａ，１０５ｂの裏面に設けられた位置決め用ピン１１１が、光導波路アレイ１０３の位置決め用貫通穴１１３を貫通してＩＣソケット１０２ａ，１０２ｂの位置決め用穴１１２に挿入されることで、インターポーザ１０５ａ，１０５ｂと光導波路アレイ１０３の位置決めを同時に行うものであり、インターポーザ１０５ａ，１０５ｂと光導波路アレイ１０３との間の相対位置決め精度を高めることができる。これにより、発光素子アレイ１０６、受光素子アレイ１０７における隣接する素子間のスペースを小さくでき、同じ面積に配する素子数を増やすことができ、チャネル数を増加できる。あるいは、素子数が同じであるとき、発光素子アレイ１０６、受光素子アレイ１０７の各素子に対応したレンズの径を大きくして光量損失を軽減でき、低消費電力化を図ることができる。
【０１０７】
また、上述した光電複合装置１００によれば、インターポーザ１０５ａ，１０５ｂの位置決め用ピン１１１の先端部１１１ｔが光導波路アレイ１０３の位置決め用貫通穴１１３を通る際には、この位置決め用貫通穴１１３の樹脂変形によって圧入状態となるものであり、位置決め後の光導波路アレイ１０３のガタを良好に抑制できる。
【０１０８】
また、上述した光電複合装置１００によれば、光導波路アレイ１０３には位置決め用貫通穴１１３として、丸穴である第１の穴１１３ｐ、および長径方向が光導波路アレイ１０３の幅方向と一致するように形成された長穴である第２の穴１１３ｑが設けられている。そのため、第１の穴１１３ｐにインターポーザ１０５ａ，１０５ｂの第１の位置決め用ピン１１１を貫通させるだけでなく、第２の穴１１３ｑにインターポーザ１０５ａ，１０５ｂの第２の位置決め用ピン１１１を貫通させることで、光導波路アレイ１０３の周り止めを行うことができる。また、第２の穴１１３ｑが長穴であることから、インターポーザ１０５ａ，１０５ｂの第１、第２の位置決め用ピン１１１，１１１の幅方向の位置ずれを良好に吸収できる。
【０１０９】
また、上述した光電複合装置１００によれば、インターポーザ１０５ａ，１０５ｂの位置決め用ピン１１１の基部１１１ｂおよび先端部１１１ｔの境界の段差部分で光導波路アレイ１０３をＩＣソケット１０２ａ，１０２ｂの面に押圧するものであり、光導波路アレイ１０３がＩＣソケット１０２ａ，１０２ｂの面から浮き上がることを防止でき、送信用光導波路１３５、受信用光導波路１３６の端部１３５ａ，１３６ａである４５゜ミラー面が傾くことによる光量損失を良好に回避できる。
【０１１０】
また、上述実施の形態によれば、光導波路アレイ１０３は、光導波路１３５，１３６の延伸方向（Ｘ方向）に所定間隔ｄ1をもって、各光導波路１３５，１３６と隣接する他の光導波路とを接続する補強梁部１３８を設けたものであり、各光導波路１３５，１３６の延伸方向（Ｘ方向）と直交する方向（Ｙ方向）の強度を高めることができ、物理的外乱に強いものとすることができる。これにより、光導波路１３５，１３６としてその断面の横幅をより小さくでき、光導波路アレイ１０３の高密度化に寄与できる。
【０１１１】
また、上述実施の形態によれば、光導波路アレイ１０３に設けられる補強梁部１３８の材質を光導波路１３５，１３６と同一とするものであり、当該補強梁部１３８を光導波路１３５，１３６と同一のプロセス、例えばインプリントプロセスで同時に形成でき、光導波路アレイ１０の製造を容易とできる。
【０１１２】
なお、上述実施の形態においては、補強梁部１３８は、光導波路１３５，１３６の延伸方向（Ｘ方向）と直交する方向（Ｙ方向）に延びている。しかし、各光導波路１３５，１３６から補強梁部１３８を通じて漏れる光が隣接する光導波路に入射して光クロストークとなることを防止するため、補強梁部１３８を、光導波路１３５，１３６の延伸方向と直交する方向に対して、光の導波方向とは反対方向に、所定角度だけ傾けて配置するようにしてもよい。
【０１１３】
図１１に示すように、空気（大気）の屈折率をｎ1、光導波路の屈折率をｎ2とし、また入射角をθ2、屈折角をθ1とするとき、スネル（Snell）の法則から、（１）式が成立する。
sinθ1／sinθ2＝ｎ2／ｎ1 ・・・（１）
【０１１４】
この（１）式から、光導波路の全反射条件となる入射角θ2の最小値θ2′は、θ1＝９０゜として、（２）式で求められる。本実施の形態においては、ｎ1＝１．０、ｎ2＝１．５であり、θ2′＝４１゜となる。これにより、光導波路１３５，１３６内を、光は最大４９゜（９０゜−４１゜）の放射角を持ち導波していることとなる。
θ2′＝sin-1｛sin９０゜・（n１／ｎ2)｝
＝sin-1（n１／ｎ2) ・・・（２）
【０１１５】
図１２Ａ，Ｂに示すように、例えば、光導波路１３６を導波している光が補強梁部１３８の垂直壁（光導波路１３６と補強梁部１３８との境界面で、図１２Ｂには破線で示している）に当たると、当該光は補強梁部１３８側に漏れ光として進む。この場合、光導波路１３６を４９゜〜４１゜の放射角を持ち導波していた漏れ光は、補強梁部１３８の壁面に全反射条件を満たす入射角で入射するため、この壁面で全反射されて、隣接する光導波路１３５側に漏れ戻り光として入り込む。これにより、光導波路１３６から光導波路１３５への光クロストークが発生する。なお、光導波路１３５から光導波路１３６への光クロストークも、上述したと同様のメカニズムで発生する。
【０１１６】
図１３Ａ，Ｂは、補強梁部１３８を傾けて配置した光導波路アレイ１０３を示している。図１３Ａは、光導波路アレイ１０３を幅方向（Ｙ方向）に切った断面図を示している。また、図１３Ｂは、光導波路アレイ１０３の要部底面図を示している。これら図１３Ａ，Ｂは、図面の簡単化のために、光導波路１３５，１３６を、それぞれ、３本だけ示している。この図１３Ａ，Ｂにおいて、図７Ａ，Ｂと対応する部分には同一符号を付し、適宜その説明を省略する。
【０１１７】
光導波路アレイ１０３は、複数本のリッジ型の光導波路１３５，１３６が、その延伸方向（Ｘ方向）と直交する方向（Ｙ方向）に、所定間隔をもって並べて配置されている。そして、光導波路１３５，１３６の延伸方向に所定間隔ｄ1をもって、各光導波路１３５，１３６と隣接する他の光導波路を接続する補強梁部１３８が設けられている。
【０１１８】
この補強梁部１３８は、光導波路１３５，１３６の延伸方向と直交する方向に対して、光の導波方向とは反対方向に、角度θより大きな角度で傾斜して配置されている。光導波路アレイ１０３は、上述したように導波方向を異にする送信用光導波路１３５および受信用光導波路１３６を交互に配置した構造となっているので、補強梁部１３８は全体としてはジャバラ形状に設けられる。
【０１１９】
角度θは、上述したように、空気（大気）の屈折率をｎ1、光導波路の屈折率をｎ2とし、また入射角をθ2、屈折角をθ1とするとき、（３）式で求められる。本実施の形態においては、ｎ1＝１．０、ｎ2＝１．５であり、θ＝８゜となる。
θ＝９０゜−２sin-1（ｎ1／ｎ2） ・・・（３）
【０１２０】
補強梁部１３８を上述したように傾斜して配置した場合の漏れ光について、図１４Ａ，Ｂを用いて説明する。この図１４Ａ，Ｂの例では、傾斜角度を８゜より大きな角度、例えば９゜としている。補強梁部１３８を傾けて配置した場合にも、例えば、光導波路１３６を導波している光が補強梁部１３８の垂直壁（光導波路１３６と補強梁部１３８との境界面で、図１４Ｂには破線で示している）に当たると、当該光は補強梁部１３８側に漏れ光として進む。
【０１２１】
しかしこの場合、光導波路１３６を４９゜の最大放射角を持ち導波していた漏れ光であっても、補強梁部１３８の壁面への入射角は４０゜となり、全反射条件を満たす入射角（４１゜以上）で入射しなくなる。そのため、全ての漏れ光はこの補強梁部１３８の壁面から外部に出射され、隣接する光導波路１３５側に漏れ戻り光として入り込むことはなくなる。これにより、光導波路１３６から光導波路１３５への光クロストークは完全に抑制される。なお、光導波路１３５から光導波路１３６への光クロストークも、上述したと同様のメカニズムで完全に抑制される。
【０１２２】
なお、上述実施の形態においては、光導波路１３５，１３６の屈折率ｎ2が１．５である例を挙げたが、屈折率ｎ2が他の値であっても、上述の（３）式に基づいて角度θを求めることで、補強梁部１３８の傾斜角を、隣接する光導波路への光クロストークを抑制し得る適当な値に設定できる。
【０１２３】
また、本出願人は、図１５Ａに示す補強梁部を設けないベースモデル、図１５Ｂに示す光導波路２０の延伸方向と直交する方向に延びる補強梁部２１を設けた直交梁モデル、および図１５Ｃに示す光導波路２０の延伸方向と直交する方向に対して傾斜した補強梁部２１を設けた斜交梁モデルを使って、光量損失のシミュレーションを行った。光導波路２０は、断面横幅が５μｍ、断面縦幅が１５μｍとした。光源の光量を１としたとき、計測点における光量は、ベースモデルでは０．４６５、直交梁モデルでは０．４６３、斜交梁モデルでは０．４６２であった。
【０１２４】
このように補強梁部を設けることによる光量損失の増加量は約０．２〜０．３％であり、例えば１ｃｍ当たり１本の補強梁部２１にて補強すると、１０ｃｍ長での累計損失は２〜３％であり、一般的な導波路の導波損１〜２ｄＢと比べて許容できる値である。これにより、補強梁部２１を設けることは、リッジ型の光導波路の補強手法として有効であることが確認された。
【０１２５】
なお、直交梁モデルと斜交梁モデルとの計測光量の違いは、斜行梁モデルの方が直交梁モデルより光導波路との接続面積が広く、光導波路２０から補強梁部２１側に漏れる光が多かったためと考えられる。
【０１２６】
次に、上述した光電複合装置１００（図１参照）を実際に適用し得る電子機器の一例を簡単に説明する。
図１６は、コンピュータシステム２００の構成を示している。このコンピュータシステム２００は、ＣＰＵ(Central Processing Unit)２０１と、メモリコントローラとしてのノースブリッジ２０２と、ＤＲＡＭ(Dynamic Random Access Memory)２０３と、Ｉ／Ｏコントローラとしてのサウスブリッジ２０４と、バス２０５と、ネットワークインタフェース（ネットワークＩ／Ｆ）２０６と、記憶装置２０７と、その他の入出力装置（Ｉ／Ｏ装置）２０８とを備えている。
【０１２７】
ノースブリッジ２０２は、光配線２１１を介してＣＰＵ２０１に接続されている。また、サウスブリッジ２０４は、光配線２１２を介してノースブリッジ２０２に接続されていると共に、さらに光配線２１１を介してＣＰＵ２０１に接続されている。また、ＤＲＡＭ２０３は、光配線２１３を介してノースブリッジ２０２に接続されている。ＣＰＵ２０１は、ＯＳ(Operating System)およびアプリケーションプログラムに基づいて各部を制御する。ノースブリッジ２０２は、メモリ２０３へのアクセスを統括制御する。
【０１２８】
バス２０５は電気配線２１４を介してサウスブリッジ２０４に接続されている。また、ネットワークインタフェース２０６、記憶装置２０７およびその他のＩ／Ｏ装置２０８は、それぞれ、バス２０５に接続されている。記憶装置２０７は、ＨＤＤ(Hard Disk Drive)、ＤＶＤ(Digital Versatile Disk)ドライブ、ＣＤ(Compact Disc)ドライブなどである。Ｉ／Ｏ装置２０８は、ビデオ入出力装置、シリアルやパラレルのインタフェースなどである。
【０１２９】
図１７は、光配線２１０（光配線２１１〜２１３のそれぞれに対応している）の構成例を示している。この光配線２１０は、Ｎチャネル分の光伝送系２２０-1〜２２０-Nを有している。光伝送系２２０-1〜２２０-Nのそれぞれは、第１の回路（第１の電子部品）から第２の回路（第２の電子部品）に光信号を伝送する第１の伝送系２２１と、第２の回路から第１の回路に光信号を伝送する第２の伝送系２２２とからなっている。
【０１３０】
第１の伝送系２２１は、パラレル／シリアル変換器（Ｐ／Ｓ変換器）２２１ａ、ドライバアンプ２２１ｂ、発光素子としての半導体レーザ２２１ｃ、光導波路２２１ｄ、受光素子としてのフォトダイオード２２１ｅ、トランスインピーダンスアンプ（ＴＩＡ）２２１ｆ、Ｉ／Ｖ変換アンプ（ＩＶＡ）２２１ｇおよびシリアル／パラレル変換器（Ｓ／Ｐ変換器）２２１ｈを備えている。この場合、Ｐ／Ｓ変換器２２１ａ、ドライバアンプ２２１ｂおよび半導体レーザ２２１ｃは第１の回路側に配置され、フォトダイオード２２１ｅ、ＴＩＡ２２１ｆ、ＩＶＡ２２１ｇおよびＳ／Ｐ変換器２２１ｈは第２の回路側に配置され、光導波路２２１ｄは第１の回路と第２の回路の間に配置される。
【０１３１】
同様に、第２の伝送系２２１は、Ｐ／Ｓ変換器２２２ａ、ドライバアンプ２２２ｂ、半導体レーザ２２２ｃ、光導波路２２２ｄ、フォトダイオード２２２ｅ、ＴＩＡ２２２ｆ、ＩＶＡ２２２ｇおよびＳ／Ｐ変換器２２２ｈを備えている。この場合、Ｐ／Ｓ変換器２２２ａ、ドライバアンプ２２２ｂおよび半導体レーザ２２２ｃは第２の回路側に配置され、フォトダイオード２２２ｅ、ＴＩＡ２２２ｆ、ＩＶＡ２２２ｇおよびＳ／Ｐ変換器２２２ｈは第１の回路側に配置され、光導波路２２２ｄは第２の回路と第１の回路の間に配置される。
【０１３２】
ここで、Ｓ／Ｐ変換器２２１ａ，２２２ａは、それぞれ、伝送すべきデータ、例えばｂ0〜ｂ7の８ビットパラレルデータをシリアルデータに変換する。ドライバアンプ２２１ｂ，２２２ｂは、それぞれ、Ｓ／Ｐ変換器２２１ａ，２２２ａで得られたシリアルデータに基づいて半導体レーザ２２１ｃ，２２２ｃを駆動し、この半導体レーザ２２１ｃ，２２２ｃからシリアルデータに対応した光信号を発生させる。ＴＩＡ２２１ｆ，２２２ｆは、それぞれ、フォトダイオード２２１ｅ，２２２ｅからの光電変換による電流信号を、後続のＩ／Ｖ変換アンプ２２１ｇ，２２２ｇに供給する際に、インピーダンスマッチングをとる。ＩＶＡ２２１ｇ，２２２ｇは、それぞれ、ＴＩＡ２２１ｆ，２２２ｆの出力信号である電流信号を電圧信号に変換する。Ｓ／Ｐ変換器２２１ｈ，２２２ｈは、それぞれ、ＩＶＡ２２１ｇ，２２２ｇの出力信号である、伝送されてきたシリアルデータをパラレルデータに変換する。
【０１３３】
第１の回路から第２の回路にデータを伝送する際の動作について説明する。第１の回路側では、伝送すべき８ビットのパラレルデータはＰ／Ｓ変換器２２１ａでシリアルデータに変換され、このシリアルデータはドライバアンプ２２１ｂに供給される。このドライバアンプ２２１ｂにより半導体レーザ２２１ｃが駆動され、この半導体レーザ２２１cからはシリアルデータに対応した光信号が発生される。そして、この光信号が光導波路２２１ｄを通って第２の回路側に伝送される。
【０１３４】
第２の回路側では、光導波路２２１ｄで伝送されてきた光信号がフォトダイオード２２１ｅに照射される。このフォトダイオード２２１ｅからの光電変換による電流信号は、インピーダンスマッチング用のＴＩＡ２２１ｆを介してＩＶＡ２２１ｇに供給され、電圧信号に変換される。そして、このＩＶＡ２２１ｇの出力信号である、伝送されてきたシリアルデータはＳ／Ｐ変換器２２１ｈでパラレルデータに変換される。
【０１３５】
このようにして、第１の回路から第２の回路にデータの伝送が行われる。なお、詳細説明は省略するが、第２の回路から第１の回路にデータを伝送する際の動作についても同様に行われる。図１７に示す光配線２１０では、Ｎチャネル分の光伝送系２２０-1〜２２０-Nを有しているので、Ｎチャネル分のデータ送受信を並行して行うことができる。
【０１３６】
上述したコンピュータシステム２００においては、図示しないプリント配線基板（マザーボード）上に、上述した電子部品としてのＣＰＵ２０１、ノースブリッジ２０２、ＤＲＡＭ２０３、サウスブリッジ２０４およびバス２０５をそれぞれ構成する半導体チップが実装される。この場合、ＣＰＵ２０１、ノースブリッジ２０２、ＤＲＡＭ２０３およびサウスブリッジ２０４の部分に、図１に示す光電複合装置１００を適用でき、ＣＰＵ２０１とノースブリッジ２０２の間、ＤＲＡＭ２０３とノースブリッジ２０２の間、ノースブリッジ２０２とサウスブリッジ２０４の間で、光信号を用いた信号伝送を良好に行うことができる。
【０１３７】
図１８は、ゲーム機３００の構成を示している。このゲーム機３００は、ゲームアプリケーションプログラム等の各種アプリケーションプログラムに基づいて信号処理や内部構成要素の制御を行うメインＣＰＵ３０１と、画像処理を行うグラフィックプロセッサ（ＧＰ）３０２と、インターネット等のネットワークとのインタフェースを行うためのネットワークインタフェース（ネットワークＩ／Ｆ）３０３と、インタフェース処理を行うＩＯプロセッサ（ＩＯＰ）３０４と、ＤＶＤやＣＤ等の光ディスク３０５の読み出し制御や当該読み出されたデータのデコードを行う光ディスク制御部３０６と、メインＣＰＵ３０１に接続されるメインメモリとしてのＤＲＡＭ３０７と、ＩＯプロセッサ３０４が実行する命令やデータを保持するためのＩＯＰメモリ３０８と、主にオペレーティングシステム用のプログラムが格納されたＯＳ−ＲＯＭ３０９と、音声信号処理を行うサウンドプロセッサユニット（ＳＰＵ）３１０と、圧縮波形データを格納するサウンドバッファ３１１とを基本構成として備えている。
【０１３８】
メインＣＰＵ３０１とネットワークＩ／Ｆ３０３は、光配線３１２により接続されている。メインＣＰＵ３０１とグラフィックプロセッサ３０２は、光配線３１３により接続されている。メインＣＰＵ３０１とＩＯプロセッサ３０４は、ＳＢＵＳ３１４により接続されている。ＩＯプロセッサ３０４と、光ディスク制御部３０６、ＯＳ−ＲＯＭ３０９およびサウンドプロセッサユニット３１０は、ＳＳＢＵＳ３１５により接続されている。
【０１３９】
メインＣＰＵ３０１は、ＯＳ−ＲＯＭ３０９に格納されたプログラムや、光ディスク３０５から読み出されてＤＲＡＭ３０７にロードされたり、通信ネットワークを介してダウンロードされた、各種のゲームアプリケーションプログラム等を実行する。グラフィックプロセッサ３０２は、例えばビデオゲームにおけるレンダリング処理等を行い、ビデオ信号をディスプレイに出力する。
【０１４０】
ＩＯプロセッサ３０４には、コントローラ（図示せず）が接続されるコントローラポート３２１、メモリカード（図示せず）が装填されるメモリカードスロット３２２、ＵＳＢ接続端子３２３およびＩＥＥＥ１３９４接続端子３２４が接続されている。これにより、ＩＯプロセッサ３０４は、コントローラポート３２１を介して接続されたコントローラ、メモリカードスロット３２２を介して接続されたメモリカード、ＵＳＢ接続端子３２３を介して接続された図示しない携帯電話機やパーソナルコンピュータとの間でデータの送受や、プロトコル変換等を行う。
【０１４１】
サウンドプロセッサユニット３１０は、サウンドバッファ３１１に格納されている圧縮波形データを、メインＣＰＵ３０１からの命令に基づいて所定のサンプリング周波数で再生することなどにより、様々なサウンドを合成し、オーディオ信号をスピーカに出力する。
【０１４２】
なお、光配線３１２，３１３は、それぞれ、上述の図１７に示すように構成されており、メインＣＰＵ３０１とネットワークＩ／Ｆ３０３の間、およびメインＣＰＵ３０１とグラフィックプロセッサ３０２の間では、光信号によってデータの送受信が行われる。
【０１４３】
上述したゲーム機３００においては、図示しないプリント配線基板（マザーボード）上に、上述したメインＣＰＵ３０１等の基本構成電子部品としての半導体チップが実装される。
【０１４４】
この場合、メインＣＰＵ３０１、グラフィックプロセッサ３０２およびネットワークＩ／Ｆ３０３の部分に、図１に示す光電複合装置１００を適用でき、メインＣＰＵ３０１とネットワークＩ／Ｆ３０３の間、メインＣＰＵ３０１とグラフィックプロセッサ３０２の間で、光信号を用いた信号伝送を良好に行うことができる。
【０１４５】
図１９は、サーバ４００の構成を示している。このサーバ４００は、ＣＰＵ４０１，４０２と、チップセット４０３と、ネットワークインタフェース（ネットワークＩ／Ｆ）４０４と、メモリ４０５と、ＰＣＩブリッジ４０６と、ルータ４０７とを基本構成として備えている。
【０１４６】
チップセット４０３には、光配線４１１，４１２を介してＣＰＵ４０１，４０２が接続されていると共に、光配線４１３を介して、ネットワークＩ／Ｆ４０４が接続されている。また、チップセット４０３には、電気配線により、メモリ４０５、ＰＣＩブリッジ４０６およびルータ４０７が接続されている。ネットワークＩ／Ｆ４０４は、ネットワークとのインタフェースを行う。チップセット４０３は、ＣＰＵ４０１，４０２、ネットワークＩ／Ｆ４０４、メモリ４０５およびＰＣＩブリッジ４０６などを制御する。
【０１４７】
ＰＣＩブリッジ４０６には、ＰＣＩバス４１４を介して、記憶装置などのＰＣＩデバイス４１５〜４１６が接続されている。ルータ４０７は、例えば、スイッチカード４２１およびラインカード４２２〜４２５から構成されている。ラインカード４２２〜４２５は、パケットの前処理を行うプロセッサであり、スイッチカード４２１はパケットの行き先をアドレスに従い切り替えるスイッチである。
【０１４８】
なお、光配線４１１〜４１３は、それぞれ、上述の図１７に示すように構成されており、ＣＰＵ４０１，４０１とチップセット４０３の間、およびチップセット４０３とネットワークＩ／Ｆ４０４の間では、光信号によってデータの送受信が行われる。
【０１４９】
上述したサーバ４００においては、図示しないプリント配線基板（マザーボード）上に、上述したメインＣＰＵ４０１，４０２、チップセット４０３等の基本構成電子部品としての半導体チップが実装される。
【０１５０】
この場合、ＣＰＵ４０１，４０１、チップセット４０３、ネットワークＩ／Ｆ４０４の部分に、図１に示す光電複合装置１００を適用でき、ＣＰＵ４０１，４０１とチップセット４０３の間、およびチップセット４０３とネットワークＩ／Ｆ４０４の間で、光信号を用いた信号伝送を良好に行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【０１５１】
この発明は、リッジ型の各光導波路の延伸方向と直交する方向の強度を高めると共に、補強梁部を各光導波路と同一のプロセスで同時に形成できるようにした光導波路アレイ等に係るものであり、例えばＬＳＩ等の半導体チップ間の光信号伝送に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１５２】
【図１】実施の形態としての光電複合装置の概略断面図である。
【図２】実施の形態としての光電複合装置の概略斜視図である。
【図３】ＩＣソケットの構成を示す概略斜視図である。
【図４】インターポーザの構成を示す概略斜視図である。
【図５】光導波路アレイの構成を示す概略斜視図および概略平面図である。
【図６】光導波路アレイ、発光素子アレイおよび受光素子アレイの詳細構成を示す図である。
【図７】光導波路アレイ（直交梁）の詳細構成を示す断面図および要部底面図である。
【図８】光導波路アレイの製造工程（１／２）を示す図である。
【図９】光導波路アレイの製造工程（２／２）を示す図である。
【図１０】光素子の実装構造を示す概略断面図である。
【図１１】スネルの法則を説明するための図である。
【図１２】補強梁部への漏れ光、および光クロストークとなる漏れ戻り光を説明するための図である。
【図１３】光導波路アレイ（斜交梁）の詳細構成を示す断面図および要部底面図である。
【図１４】補強梁部への漏れ光を説明するための図である。
【図１５】補強梁部による損失増加のシミュレーションモデルを示す図である。
【図１６】コンピュータシステムの構成を示すブロック図である。
【図１７】光配線の構成例を説明するための図である。
【図１８】ゲーム機の構成を示すブロック図である。
【図１９】サーバの構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【０１５３】
１０・・・基板、１１・・・感光性樹脂層、１１ａ・・・露光領域、１１ｂ・・・未露光領域、１２・・・金属層、１３・・・マザースタンパ、Ｍ・・・マスク、ＳＲ・・・シンクロトロン放射光、 ＭＭ・・・マスタスタンパ、２０・・・光導波路、２１・・・補強梁部、１００・・・光電複合装置、１０１・・・プリント配線基板、１０２，１０２ａ，１０２ｂ・・・ＩＣソケット、１０２ｄ・・・凹部、１０３・・・光導波路アレイ、１０４・・・レンズ、１０５，１０５ａ，１０５ｂ・・・インターポーザ、１０６・・・発光素子アレイ、１０７・・・受光素子アレイ、１０８，１０８ａ，１０８ｂ・・・半導体チップ、１０９・・・フィン、１１１・・・位置決め用ピン、１１１ｂ・・・基部、１１１ｔ・・・先端部、１１２・・・位置決め用穴、１１３・・・位置決め用貫通穴、１１３ｐ・・・第１の穴、１１３ｑ・・・第２の穴、１３１・・・支持基板、１３５・・・送信用光導波路、１３５ａ・・・送信用光導波路の端部（４５゜ミラー面）、１３６・・・受信用光導波路、１３６ａ・・・受信用光導波路の端部（４５゜ミラー面）、１３７・・・壁板、１３８・・・補強梁部、１４１，１４３・・・レンズアレイ、１４２，１４４・・・レンズ、１６１・・・発光素子、１６１ａ・・・電極、１６１ｂ・・・発光部、１６３・・・受光素子、１６３ａ・・・電極、１６３ｂ・・・受光部、２００・・・コンピュータシステム、２１０・・・光配線、３００・・・ゲーム機、４００・・・サーバ
【技術分野】
【０００１】
この発明は、光導波路アレイ、それを用いた光電複合装置および電子機器に関する。詳しくは、この発明は、複数本のリッジ型の光導波路が、その延伸方向と直交する方向に、所定間隔をもって並べて配置されてなる光導波路アレイであって、延伸方向に所定間隔をもって、各光導波路と隣接する他の光導波路を接続する、光導波路と同一材質の補強梁部を設けることによって、各光導波路の延伸方向と直交する方向の強度を高めると共に、補強梁部を各光導波路と同一のプロセスで同時に形成できるようにした光導波路アレイ等に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＬＳＩ等の半導体チップ間の信号伝送は、基板配線を介した電気信号によりなされている。しかし、昨今のＭＰＵ(Micro Processing Unit)の高機能化に伴い、半導体チップ間にて必要とされるデータ授受量は著しく増大し、結果として様々な高周波問題が浮上している。
【０００３】
それらの代表的なものとして、ＲＣ(Register and Capacitor)信号遅延、インピーダンスミスマッチング、ＥＭＣ(ElectroMagnetic Compatibility)／ＥＭＩ(ElectroMagnetic Interference)、クロストーク等がある。従来、これらの問題を解決するため、配線位置の最適化、新素材開発などが行われてきた。
【０００４】
しかし近年、上述の配線位置の最適化、新素材開発等の効果は物理的限界に阻まれつつあり、今後システムの高機能化を実現するためには、単純な半導体チップの実装を前提としたボード構造そのものを見直す必要が生じてきている。例えば、以下に簡単に説明する、マルチチップモジュール（ＭＣＭ）化による微細配線結合、各種半導体チップのポリイミド樹脂などを用いた配線の二次元的な封止、一体化による電気配線結合、基板貼り合わせによる半導体チップの三次元結合などが開発されている。
【０００５】
・ＭＣＭ化による微細配線結合
高機能チップを、セラミック・シリコンなどの精密実装基板上に実装し、マザーボード（多層プリント基板）上では形成不可能である微細配線結合を実現する。これによって、配線の狭ピッチ化が可能となり、バス幅を拡げることでデータ授受量が飛躍的に増大する。
【０００６】
・各種半導体チップの封止、一体化による電気配線結合
各種半導体チップをポリイミド樹脂などを用いて二次元的に封止し、一体化し、その一体化された基板上にて微細配線結合を行う。これによって、配線の狭ピッチ化が可能となり、バス幅を拡げることでデータ授受量が飛躍的に増大する。
【０００７】
・半導体チップの三次元結合
各種半導体チップに貫通電極を設け、それぞれを貼り合わせることで積層構造とする。これによって、異種半導体チップ間の結線が物理的に短絡化され、結果として信号遅延などの問題が回避される。ただし、積層化による発熱量増加、半導体チップ間の熱応力などの問題が生じる。
【０００８】
また、信号授受の高速化および大容量化を実現するために、光配線による光伝送結合技術が開発されている（例えば、非特許文献１、非特許文献２参照）。半導体チップ間の信号伝送を光信号で行うことで、電気配線におけるようなＲＣ遅延の問題はなく、伝送速度を大幅に向上させることができる。また、半導体チップ間の信号伝送を光信号で行うことで、電磁波に関する対策を全く必要とせず、比較的自由な配線設計が可能となる。
【０００９】
半導体チップ間に対応する光配線技術には種々の方式がある。例えば、以下に簡単に説明する、アクティブインターポーザ方式、自由空間伝送方式、光コネクタ接続方式、光導波路埋め込み方式、表面実装方式などがある。
【００１０】
・アクティブインターポーザ方式（非特許文献１のｐ．１２５、図７参照）
これは、プリント配線基板（ボード）上に光導波路が実装されている。光素子は、トランシーバーモジュールの裏面に実装され、光導波路の４５°全反射ミラーに対し、精密に位置決めされている。利点としては、既存のプリント配線基板の実装構造上に展開できることが挙げられる。また、懸案点としては、構造が大掛かりなため、コストが高いこと、光軸合わせが困難であること、また電気伝送経路の短縮が困難であり、高周波伝送に不向きであることが挙げられる。
【００１１】
・自由空間伝送方式（非特許文献１のｐ．１２３、図５参照）
これは、プリント配線基板の裏面に光配線基板（石英）を実装し、伝送基板内において光をジグザグに反射させ、信号を伝播させる。光素子アレイ＋自由空間伝送により、原理的には数千レベルの多チャンネル化が可能である。また、光軸合わせを容易にするため、数枚のレンズを組み合わせたハイブリッド光学系を構成している。利点としては、原理的には数千チャネルの多重伝送が可能であること、またハイブリッド光学系を構成しているため、光軸合わせが容易であることが挙げられる。また、懸案点としては、光配線基板が高価であること、反射による信号伝播のため、波形が乱れ易く、伝播損失が大きいこと、また新規開発技術が数多く盛り込まれているため、信頼性に関する実績がほとんど無いことが挙げられる。
【００１２】
・光コネクタ接続方式（非特許文献１のｐ．１２２、図４参照）
これは、ＬＳＩチップの周囲に小型光コネクタを配置し、ＬＳＩチップを実装した後、自由に光路を設定できる光伝送モジュールシステムである。利点としては、コネクタにより精度が保証されており、コストのかかる光軸合わせ工程が不要であること、光ファイバーを用いているため、プリント配線基板間などの中距離伝送が可能であること、また既存のプリント配線基板の実装構造上に展開できることが挙げられる。また、懸案点としては、コネクタモジュールの小型化に限界があり、半導体チップとコネクタ間における電気配線の短縮化が困難であること、高周波伝送用としては不向きであること、伝送媒体として光ファイバーを採用しているため、多バス化に限界が有ること、また構成部品数が多く、バス当たりのコストダウンが困難であることが挙げられる。
【００１３】
・光導波路埋め込み方式（非特許文献１のｐ１２４、図６参照）
これは、光導波路をプリント配線基板に埋め込み、既存のプリント配線基板の実装構造の形態を維持しながら光配線を設ける方法である。光路結合にマイクロレンズを採用し、光軸ズレ許容量を一般実装精度レベルまで緩和させている。利点としては、発光素子をＬＳＩチップの裏面に直接実装しているため、ＬＳＩチップと発光素子間の電気配線経路を極限まで短くできること、またコリメート光結合により、一般実装精度での光軸合わせが可能であることが挙げられる。また、懸案点としては、光配線をプリント配線基板内に設けるため、プリント配線基板の製造やコストダウンが困難であること、光素子の放熱対策が不明であること、またプリント配線基板が脆弱であるため、レンズと光導波路間の光結合損失が変動する可能性が有ることが挙げられる。
【００１４】
・表面実装方式（非特許文献２参照）
これは、光素子を、ＬＳＩチップの裏面に直接貼り付けて機能させ、また、光導波路をプリント配線基板上に直接実装する方式である。既存のプリント配線基板の構造をそのまま維持し、光配線の併設が可能である。利点としては、発光素子をＬＳＩチップの裏面に直接実装しているため、ＬＳＩチップと発光素子間の電気配線経路を極限まで短くできること、構造がシンプルであり、コストダウンが可能であること、また既存のプリント配線基板の実装構造上に展開できることが挙げられる。また、懸案点としては、光素子をＬＳＩチップに直接貼り付けるため、専用のＬＳＩチップの開発が必要であること、また光素子が高温のＬＳＩチップに直接貼り付けられているため、光素子の高温劣化が懸念されることが挙げられる。
【００１５】
上述した各方式は、以下の第１〜第５の理由により、現状では決定力に欠けるものである。
【００１６】
第１に、既存のプリント配線基板の実装構造をそのまま利用できる構造ではないこと。すなわち、プリント配線基板上に光経路を直接積層する構造は、ベースとなるプリント配線基板自体が脆弱であるため、光軸ズレ等の問題が生じて現実的ではない。一方、これまで培われてきたプリント配線基板の構造に変更を加えると、性能、信頼性、高周波性能の確認などに膨大な労力を要する。従って、埋め込み型光導波路など、既存のプリント配線基板を流用できないシステム構造は望ましくない。
【００１７】
第２に、既存の実装プロセスをそのまま利用できる構造ではないこと。一般に、光導波路などの光モジュールは高温プロセスに弱い。上述したようなプリント配線基板と光配線部が一体化した方式では、光モジュールが、はんだリフロー、アンダーフィル樹脂封止などの高温プロセスに曝されることになり、現実には実施が困難である。また、高温プロセスを考慮した材料や部品を採用しなくてはならず、大きな制約条件となる。
【００１８】
第３に、大掛かりな構造物を排除した構造ではないこと。すなわち、プリント配線基板の剛性が低いため、大掛かりな部品による光路構造は、外部応力により光軸ズレを引き起こし易い。従って、上述したようなアクティブインターポーザ方式によるポスト構造は、避けるべきである。
【００１９】
第４に、高密度化が可能な光配線構造ではないこと。すなわち、プリント配線基板上の半導体チップ間の光配線に特化すると、高密度化が不可能な光ファイバーは採用すべきではないと考えられる。光ファイバーを用いた光コネクタ接続方式などは、装置間通信に向けたシステムとして限定されたものとなる。
【００２０】
第５に、ＬＳＩチップ−光素子間の配線長を短くできる構造ではないこと。すなわち、ＬＳＩチップ−光素子間の電気配線長を短絡化できない構造では、高周波信号が光素子に到達する前に劣化し、光変換の効果がなくなる。従って、この距離を短くできるシステム構造を構築する必要がある。
【００２１】
そこで、本出願人は、先に、発光素子アレイ、受光素子アレイなどの光素子アレイが裏面に実装されるインターポーザがＩＣソケットに固定されると共に、光素子アレイに対向するように光導波路アレイがＩＣソケットに配置される、ＩＣソケットをベースとした光結合法を提案した。
【００２２】
また、本出願人は、光導波路アレイを複数本のリッジ型の光導波路が延伸方向と直交する方向に所定間隔をもって並べて配置されてなるものとし、この光導波路アレイをインプリントプロセスで製造する方法を提案している（特許文献１参照）。
【００２３】
【非特許文献１】日経エレクトロニクス、"光配線との遭遇"２００１年１２月３日の１２２頁〜１２５頁、図４〜図７
【非特許文献２】NTT R&D, vol.48, no.3, pp.271-280 (1999)
【特許文献１】特開２００４−１９８５７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２４】
複数本のリッジ型の光導波路が延伸方向と直交する方向に所定間隔をもって並べて配置されてなる光導波路アレイにあって、例えば光導波路アレイの高密度化を図るために各光導波路の断面の横幅を小さくし、また光を通し易くするために各光導波路の断面の縦幅を大きくした場合、各光導波路のアスペクト比（縦横比）が高くなり、延伸方向と直交する方向の強度が非常に弱いものとなる。
【００２５】
この発明の目的は、複数本のリッジ型の光導波路が延伸方向と直交する方向に所定間隔をもって並べて配置されてなる光導波路アレイにあって、各光導波路の延伸方向と直交する方向の強度を高めることにある。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
この発明に係る光導波路アレイは、複数本のリッジ型の光導波路が、その延伸方向と直交する方向に、所定間隔をもって並べて配置されてなる光導波路アレイであって、光導波路の延伸方向に所定間隔をもって、各光導波路と隣接する他の光導波路を接続する、光導波路と同一材質の補強梁部が設けられているものである。
【００２７】
また、この発明に係る光電複合装置は、ＩＣソケットと、光素子アレイが裏面に実装され、ＩＣソケットに固定されるインターポーザと、光素子アレイに対向するようにＩＣソケットに設置される光導波路アレイとを備える光電複合装置であって、光導波路アレイは、複数本のリッジ型の光導波路が、その延伸方向と直交する方向に、所定の間隔をもって並べて配置されてなり、光導波路の延伸方向に所定間隔をもって、各導波路と隣接する他の光導波路とを接続する、この光導波路と同一材質の補強梁部が設けられているものである。
【００２８】
また、この発明に係る電子機器は、複数の電子部品からなる電子機器であって、この複数の電子部品に含まれる第１の電子部品と第２の電子部品との間で光信号を用いた信号伝送を行うための上述した光電複合装置が設けられるものである。
【００２９】
この発明においては、ＩＣソケットに、電子部品、例えば半導体チップが実装されると共に光素子アレイが裏面に実装されたインターポーザ（基板）が固定される。また、このＩＣソケットに、光素子アレイに対向するように光導波路アレイが配置される。
【００３０】
光導波路アレイには、複数本のリッジ型の光導波路がその延伸方向と直交する方向に所定の間隔をもって並べて配置されている。また、この光導波路アレイには、光導波路の延伸方向に所定間隔をもって、各導波路と隣接する他の光導波路とを接続する、光導波路と同一材質の補強梁部が設けられている。
【００３１】
このように、光導波路の延伸方向に所定間隔をもって各光導波路と隣接する他の光導波路とを接続する補強梁部を設けることで、各光導波路の延伸方向と直交する方向の強度を高めることができる。また、この補強梁部を光導波路と同一材質とすることで、当該補強梁部を光導波路と同一のプロセス、例えばインプリントプロセスで同時に形成でき、製造を容易とできる。
【００３２】
例えば、補強梁部は、光導波路の延伸方向と直交する方向に延びている。また例えば、各光導波路は、隣接する他の光導波路に対して逆方向に光を導波するものであって、補強梁部は、光導波路の屈折率をｎ2、空気の屈折率ｎ1とするとき、光導波路の延伸方向と直交する方向に対して、光導波路で導波される光の導波方向とは反対方向に、θ＝９０゜−２sin-1（ｎ1／ｎ2）より大きな角度で傾斜して配置されている。このように補強梁部を傾斜して配置することで、各光導波路から補強梁部側に漏れた光は、当該補強梁部から外部に出射され、隣接する他の光導波路側に漏れることはなく、光クロストークを完全に抑えることができる。
【発明の効果】
【００３３】
この発明によれば、光導波路アレイは、複数本のリッジ型の光導波路が、その延伸方向と直交する方向に、所定間隔をもって並べて配置されてなり、光導波路の延伸方向に所定間隔をもって、各光導波路と隣接する他の光導波路を接続する、光導波路と同一材質の補強梁部を設けられているものであり、各光導波路の延伸方向と直交する方向の強度を高めることができ、また補強梁部を各光導波路と同一のプロセスで同時に形成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
図１は、この発明が適用された光電複合装置１００の概略断面図を示している。
この光電複合装置１００は、プリント配線基板（マザーボード）１０１上に実装されるＩＣソケット１０２ａ，１０２ｂと、これらＩＣソケット１０２ａ，１０２ｂに設置されるレンズ一体型の光導波路アレイ１０３とを有している。ＩＣソケット１０２ａ，１０２ｂは、それぞれ、十字型の溝状の凹部１０２ｄを持つ凹凸構造とされている。ＩＣソケット１０２ａ，１０２ｂは、従来周知のように、例えば、絶縁性樹脂、例えばガラス入りＰＥＳ（ポリエチレンスルフィド）樹脂、ガラス入りＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）樹脂などを用い、凹凸構造を有する金型を用いて形成される。
【００３５】
光導波路アレイ１０３は、後述するように、複数チャネル分のリッジ型の光導波路を備えている。この光導波路アレイ１０３は、ＩＣソケット１０２ａとＩＣソケット１０２ｂとの間に架け渡されている。この光導波路アレイ１０３の両端部は、それぞれ、ＩＣソケット１０２ａ，１０２ｂの溝状の凹部１０２ｄに配置される。この光導波路アレイ１０３は後述するように支持基板上に複数本の光導波路が形成されたものであるが、この支持基板と一体的にレンズ１０４が形成されている。
【００３６】
また、光電複合装置１００は、ＩＣソケット１０２ａ，１０２ｂの凸面上にそれぞれ固定されるインターポーザ（基板）１０５ａ，１０５ｂを有している。インターポーザ１０５ａの裏面には光素子としての発光素子アレイ１０６および受光素子アレイ１０７が実装されており、その表面には半導体チップ１０８ａ、例えばＣＰＵが実装されている。この場合、発光素子アレイ１０６および受光素子アレイ１０７は、インターポーザ１０５ａの内部を介して、半導体チップ１０８ａに接続されている。なお、半導体チップ１０８ａの上面にはヒートシンクとしてのアルミニウム製のフィン１０９が設置されている。
【００３７】
同様に、インターポーザ１０５ｂの裏面には光素子としての発光素子アレイ１０６および受光素子アレイ１０７が実装されており、その表面には半導体チップ１０８ｂが実装されている。この場合、発光素子アレイ１０６および受光素子アレイ１０７は、インターポーザ１０５ｂの内部を介して、半導体チップ１０８ｂに接続されている。
【００３８】
発光素子アレイ１０６は、発光素子、例えば面発光レーザが複数個配列された構成となっている。また、受光素子アレイ１０７は、受光素子、例えばＰＩＮフォトダイオードが複数個配列された構成となっている。上述した光導波路アレイ１０３は、上述した発光素子アレイ１０６の各発光素子、および受光素子アレイ１０７の各受光素子に、それぞれ、各チャネルの光導波路が対向するように設置される。ここで、発光素子は、光導波路に入射する光信号を発光する。受光素子は光導波路から出射された光信号を受光する。
【００３９】
次に、上述した光電複合装置１００におけるインターポーザ１０５ａ，１０５ｂ、および光導波路アレイ１０３の位置決め機構について説明する。
【００４０】
インターポーザ１０５ａ，１０５ｂは、その裏面に下方に向かって植立された位置決め用ピン１１１を有している。この位置決め用ピン１１１は、例えばインターポーザ１０５ａ，１０５ｂの裏面に設けられた金属パッド（図１には図示せず）にはんだ付されることで、当該インターポーザ１０５ａ，１０５ｂの裏面に取り付けられている。この位置決め用ピン１１１は、後述する光導波路アレイ１０３に形成されている位置決め用貫通穴１１３を通過できる第１の径の先端部１１１ｔと、その位置決め用貫通穴１１３を通過できない第２の径の基部１１１ｂとからなっている。基部１１１ｂがインターポーザ１０５ａ，１０５ｂにはんだ付されている。
【００４１】
また、ＩＣソケット１０２ａ，１０２ｂの凹部１０２ｄの底面に、上述したインターポーザ１０５ａ，１０５ｂの位置決め用ピン１１１を挿入するための位置決め用穴１１２を有している。この位置決め用穴１１２の径は、位置決め用ピン１１１の先端部１１１ｔの径より若干小さく形成されている。例えば、位置決め用ピン１１１の先端部１１１ｔの直径が２．１mm（φ＝２．１mm）であるとき、位置決め用穴１１２の直径は２．０mm（φ＝２．０mm）とされる。これにより、位置決め用ピン１１１の先端部１１１ｔが位置決め用穴１１２に挿入される際には、位置決め用穴１１２の樹脂変形によって圧入状態となり、位置決め後のガタが抑制される。
【００４２】
また、光導波路アレイ１０３は、両端部に、上述したインターポーザ１０５ａ，１０５ｂの位置決め用ピン１１１を通すための位置決め用貫通穴１１３を有している。この位置決め用貫通穴１１３の径は、上述した位置決め用穴１１２の径と同様に、位置決め用ピン１１１の先端部１１１ｔの径より若干小さく形成されている。例えば、位置決め用ピン１１１の先端部１１１ｔの直径が２．１mm（φ＝２．１mm）であるとき、位置決め用貫通穴１１３の直径は２．０mm（φ＝２．０mm）とされる。これにより、位置決め用ピン１１１の先端部１１１ｔが位置決め用貫通穴１１３を通る際には、位置決め用貫通穴１１３の樹脂変形によって圧入状態となり、位置決め後のガタが抑制される。
【００４３】
インターポーザ１０５ａ，１０５ｂ、および光導波路アレイ１０３の位置決めは、上述したインターポーザ１０５ａ，１０５ｂの位置決め用ピン１１１が、光導波路アレイ１０３の位置決め用貫通穴１１３を貫通してＩＣソケット１０２ａ，１０２ｂの位置決め用穴１１２に挿入されることで行われる。
【００４４】
この場合、位置決め用ピン１１１の基部１１１ｂおよび先端部１１１ｔの境界の段差部分で光導波路アレイ１０３はＩＣソケット１０２ａ，１０２ｂの面に押圧された状態となる。これにより、光導波路アレイ１０３がＩＣソケットの面から浮き上がることを防止でき、各光導波路の光入射面や光出射面が傾くことによる光量損失を回避できる。
【００４５】
なお、詳細説明は省略するが、インターポーザ１０５ａ，１０５ｂは、それぞれ、例えばその四隅にＩＣソケット１０２ａ，１０２ｂ側への付勢力が与えられ、ＩＣソケット１０２ａ，１０２ｂに押し付けられた状態で、当該ＩＣチケット１０２ａ，１０２ｂ上に固定される。
【００４６】
図２は、上述した光電複合装置１００の概略斜視図を示している。なお、この図２においては、プリント配線基板１０１およびアルミニウム製のフィン１０９の図示は省略している。
【００４７】
次に、上述した光電複合装置１００を構成する各部材について、さらに詳細に説明する。図３Ａ，Ｂは、ＩＣソケット１０２（ＩＣソケット１０２ａ，１０２ｂのそれぞれに対応）の構成を示している。図３Ａは、ＩＣソケット１０２を表面側から見た概略斜視図であり、図３ＢはＩＣソケット１０２を裏面側から見た概略斜視図である。
【００４８】
ＩＣソケット１０２の表面側は、図３Ａに示すように、十字型の溝状の凹部１０２ｄを持つ凹凸構造とされている。凹部１０２ｄの深さは、光導波路アレイ１０３の厚さよりも大きくされ、実装時に、光導波路アレイ１０３と、発光素子アレイ１０６および受光素子アレイ１０７との間に空間が形成されるようになされる。
【００４９】
このＩＣソケット１０２の凸面には、この凸面上に固定されるインターポーザ１０５ａ，１０５ｂ（図１参照）の裏面に設けられた電極パッド１５１との電気的接触をとるための、棒状、板バネ状、渦巻き状などの電極ピン１２１が複数個設けられている。なお、図３Ａには、棒状の電極ピン１２１を示している。
【００５０】
また、このＩＣソケット１０２の裏面には、図３Ｂに示すように、プリント配線基板１０１（図１参照）上の電極との電気的接続をとるための、例えばはんだバンプ等の電極コンタクト１２２が複数個設けられている。この電極コンタクト１２２は、上述の凸面に設けられている電極ピン１２１とＩＣソケット１０２内で電気的に接続されている。
【００５１】
また、このＩＣソケット１０２の凹部１０２ｄの底面には、図３Ａに示すように、上述したインターポーザ１０５ａ，１０５ｂの裏面に設けられた位置決め用ピン１１１を挿入するための位置決め用穴１１２が設けられている。後述するように、インターポーザ１０５ａ，１０５ｂの裏面には、それぞれ８本の位置決め用ピン１１１が設けられているので、位置決め用穴１１２も８個設けられている。なお、図３Ａには、４個のみ示されている。
【００５２】
なお、このＩＣソケット１０２には、十字型の溝状の凹部１０２ｄを利用して、最大４方向から４本の光導波路アレイ１０３（図１参照）を設置できるようになっている。そのため、上述した８個の位置決め用穴１１２のうち、それぞれの方向に対応した２個ずつの位置決め用穴１１２は、それぞれの方向から設置される光導波路アレイ１０３に対応した２本の位置決め用ピン１１１を挿入するために用いられる。
【００５３】
図４Ａ，Ｂは、インターポーザ１０５（インターポーザ１０５ａ，１０５ｂのそれぞれに対応）の構成を示している。図４Ａは、インターポーザ１０５を表面側から見た概略斜視図であり、図４Ｂはインターポーザ１０５を裏面側から見た概略斜視図である。
【００５４】
インターポーザ１０５の表面には、図４Ａに示すように、半導体チップ１０８（半導体チップ１０８ａ，１０８ｂに相当）が実装されている。なお、実装される半導体チップの個数は１個に限られるものではない。また、このインターポーザ１０５の裏面には、図４Ｂに示すように、発光素子アレイ１０６および受光素子アレイ１０７が実装されている。上述したように、インターポーザ１０５には最大４方向から４本の光導波路アレイ１０３を設置できるようになっているので、このインターポーザ１０５の裏面には、それぞれの方向から設置される光導波路アレイ１０３に対応して、４組の発光素子アレイ１０６および受光素子アレイ１０７が実装されている。これら発光素子アレイ１０６および受光素子アレイ１０７は、インターポーザ１０５を介して、半導体チップ１０８に接続されている。
【００５５】
また、このインターポーザ１０５の裏面には、図４Ｂに示すように、上述したＩＣソケット１０２の凸面に設けられた電極ピン１２１（図３参照）との電気的接触をとるための電極パッド１５１が複数個設けられている。
【００５６】
また、このインターポーザ１０５の裏面には、図４Ｂに示すように、金属製の位置決め用ピン１１１が下方に向かって植立されている。この位置決め用ピン１１１は、上述したＩＣソケット１０２に設けられた８個の位置決め用穴１１２に対応して、８本設けられている。
【００５７】
図５Ａ，Ｂは、光導波路アレイ１０３の構成を示している。図５Ａは、光導波路アレイ１０３を表面側から見た概略斜視図であり、図５Ｂは、光導波路アレイ１０３の概略平面図である。
【００５８】
光導波路アレイ１０３の、両端部には、それぞれ、上述したインターポーザ１０５（インターポーザ１０５ａ，１０５ｂ）の位置決め用ピン１１１（図４参照）を通すための位置決め用貫通穴１１３が設けられている。各端部には、位置決め用貫通穴１１３として、第１の穴１１３ｐおよび第２の穴１１３ｑが、幅方向に所定の間隔を空けて設けられている。
【００５９】
ここで、第１の穴１１３ｐは丸穴とされる。例えば、位置決め用ピン１１１の先端部１１１ｔの直径が２．１mmであるとき、この第１の穴１１３ｐはその直径が２．０mmとされる。また、第２の穴１１３ｑは、長径方向が光導波路アレイ１０３の幅方向と一致するように形成された長穴とされる。例えば、位置決め用ピン１１１の先端部１１１ｔの直径が２．１mmであるとき、この第２の穴１１３ｑはその短径が２．０mmとされ、その長径が３．０mmとされる。
【００６０】
この光導波路アレイ１０３の第１の穴１１３ｐにインターポーザ１０５の第１の位置決め用ピン１１１を貫通させるだけでなく、この光導波路アレイ１０３の第２の穴１１３ｑにインターポーザ１０５の第２の位置決め用ピン１１１を貫通させることで、光導波路アレイ１０３の周り止めを行うことができる。また、第２の穴１１３ｑを長穴とすることで、インターポーザ１０５の第１、第２の位置決め用ピン１１１，１１１の幅方向の位置ずれを吸収できる。
【００６１】
次に、図６Ａ〜Ｅを参照して、光導波路アレイ１０３、発光素子アレイ１０６および受光素子アレイ１０７の詳細構成について説明する。
【００６２】
図６Ｃは光導波路アレイ１０３を表面側から見た斜視図、図６Ｄは光導波路アレイ１０３を横方向（長手方向）に切った概略断面図、図６Ｅは光導波路アレイ１０３を縦方向（幅方向）に切った概略断面図である。図６Ｃは光導波路アレイ１０３の片方の端部のみを示しているが、もう片方の端部も同様に構成されている。
【００６３】
光導波路アレイ１０３は、基本的には、クラッド層としての支持基板１３１上に、コア層としての光導波路１３５，１３６が形成された構造とされている。すなわち、光導波路１３５，１３６は、リッジ型の光導波路を構成している。この場合、光導波路１３５，１３６の屈折率が支持基板１３１の屈折率より高くされることで、光導波路が構成されている。例えば、光導波路１３５，１３６の材料としてＵＶ硬化光学用樹脂（例えば、屈折率は１．５）が使用され、支持基板１３１の材料として光学用射出成型樹脂（例えば、屈折率は１．４）が使用される。
【００６４】
支持基板１３１上には、複数チャネルの光導波路、つまり複数本の送信用光導波路１３５および複数本の受信用光導波路１３６が形成されている。なお、他方の端部では、送信用光導波路１３５は受信用光導波路１３６となり、受信用光導波路１３６は送信用光導波路１３５となる。この場合、送信用光導波路１３５および受信用光導波路１３６は、光導波路アレイ１０３の幅方向、つまり光導波路の延伸方向（Ｘ方向）と直交する方向（Ｙ方向）に、交互に並べて配置されている。複数本の送信用導波路１３５の端部は、複数本の受信用導波路１３６の端部より、光導波路アレイ１０３の端部側に位置するようにされている。
【００６５】
また、光導波路アレイ１０３の幅方向に並ぶ複数本の送信用光導波路１３５の端部（光入射部）１３５ａは、所定本、本実施の形態では５本の繰り返しで、Ｘ方向に順次ずれるようにされている。同様に、光導波路アレイ１０３の幅方向に並ぶ複数本の受信用光導波路１３６の端部（光出射部）１３６ａは、所定本、本実施の形態では５本の繰り返しで、Ｘ方向に順次ずれるようにされている。
【００６６】
送信用光導波路１３５の端部１３５ａは４５゜ミラー面とされている。これにより、発光素子アレイ１０６の発光素子で発生された光信号をこの端部１３５ａで光導波路１３５の長手方向側に反射させることができ、当該光信号を効率よく送信できる。また、受信用光導波路１３６の端部１３６ａも４５゜ミラー面とされている。これにより、光導波路１３６で伝送されてきた光信号をこの端部１３６ａで受光素子アレイ１０７の受光素子側に反射させることができ、当該光信号を効率よく受信できる。
【００６７】
また、各送信用光導波路１３５の端部１３５ａおよび各受信用光導波路１３６の端部１３６ａにそれぞれ対応して、支持基板１３１と一体的にレンズ１０４が形成されている。この場合、送信用光導波路１３５の端部１３５ａに対応したレンズ１０４は、発光素子アレイ１０６の発光素子側からの平行光を当該端部１３５ａに集光する集光レンズの働きをする。一方、受信用光導波路１３６の端部１３６ａに対応したレンズ１０４は、当該端部１３６ａからの発散光を平行光にするコリメートレンズの働きをする。
【００６８】
また、光導波路アレイ１０３の端部において、支持基板１３１の両側および前側が下方に延長され、両側面および前面に所定の高さの壁板１３７が形成されている。このように壁板１３７が形成されることで、光導波路アレイ１０３がＩＣソケット１０２ａ，１０２ｂの面に押し付けられた状態でも、光導波路１３５，１３６の部分は、ＩＣソケット１０２ａ，１０２ｂの面から浮いた状態に置かれ、破損などを良好に回避できる。
【００６９】
なお、位置決め用貫通穴１１３としての第１の穴１１３ｐおよび第２の穴１１３ｑは、支持基板１３１に形成される。
【００７０】
図６Ａは、発光素子アレイ１０６およびそれに装着されるレンズアレイ１４１（図１には図示せず）を示している。発光素子アレイ１０６は、上述した光導波路アレイ１０３の複数本の送信用光導波路１３５の端部１３５ａに対応して、複数個の発光素子１６１が配置されている。各発光素子１６１には、発光部１６１ｂと電極１６１ａとがＸ方向に並べて配置されている。ここで、発光素子１６１は例えば面発光レーザであって、発光部１６１ｂから裏面（下面）側に光信号としてのレーザ光が出射される。また、レンズアレイ１４１には、発光素子アレイ１０６の複数個の発光素子１６１にそれぞれ対応した複数個のレンズ１４２が形成されている。このレンズ１４２は、発光部１６１ｂからの発散光を平行光にするコリメートレンズの働きをする。
【００７１】
図６Ｂは、受光素子アレイ１０７およびそれに装着されるレンズアレイ１４３（図１には図示せず）を示している。受光素子アレイ１０７は、上述した光導波路アレイ１０３の複数本の受信用光導波路１３６の端部１３６ａに対応して、複数個の受光素子１６３が配置されている。各受光素子１６３には、受光部１６３ｂと電極１６３ａとがＸ方向に並べて配置されている。ここで、受光素子１６３は例えばＰＩＮフォトダイオードであって、裏面（下面）側から受光部１６３ｂに光信号としてのレーザ光が入射される。また、レンズアレイ１４３には、受光素子アレイ１０７の複数個の受光素子１６３にそれぞれ対応した複数個のレンズ１４４が形成されている。このレンズ１４４は、光導波路アレイ１０３の受信用光導波路１３６側からの平行光を受光素子１６３の受光部１６３ｂに集光する集光レンズの働きをする。
【００７２】
光導波路アレイ１０３についてさらに説明する。図７Ａは、光導波路アレイ１０３を幅方向（Ｙ方向）に切った断面図を示している。また、図７Ｂは、光導波路アレイ１０３の要部底面図を示している。これら図７Ａ，Ｂは、図面の簡単化のために、光導波路１３５，１３６を、それぞれ、３本だけ示している。
【００７３】
光導波路アレイ１０３は、上述したように、複数本のリッジ型の光導波路１３５，１３６が、その延伸方向（Ｘ方向）と直交する方向（Ｙ方向）に、所定間隔をもって並べて配置されている。そして、上述の図６Ｃには示していないが、光導波路１３５，１３６の延伸方向に所定間隔ｄ1をもって、各光導波路１３５，１３６と隣接する他の光導波路を接続する補強梁部１３８が設けられている。この補強梁部１３８は、光導波路１３５，１３６の延伸方向と直交する方向に延びるものであり、かつ光導波路１３５，１３６と同一材質のものとされている。
【００７４】
次に、この光導波路アレイ１０３の製造方法について、図８、図９を参照して説明する。
最初に、以下のようにして、光導波路アレイ１０３を製造するための金型を製造する。
まず、図８（ａ）に示すように、基板１０上に感光性樹脂層１１を形成する。感光性樹脂層１１を構成する感光性樹脂としては、例えばＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）を用いることができる。感光性樹脂層１１の膜厚は、形成する各光導波路１３５，１３６の高さ（断面の縦幅）に相当する。
【００７５】
次に、図８（ｂ）に示すように、感光性樹脂層１１の近傍に、各光導波路１３５，１３６および補強梁部１３８（図７Ｂ参照）のパターンで開口するマスクＭを設置する。
次に、図８（ｃ）に示すように、マスクＭを用いて、感光性樹脂層１１の表面に対して垂直にシンクロトロン放射光ＳＲを入射させて感光性樹脂層１１を露光する。これにより、感光性樹脂層１１に露光領域１１ａと未露光領域１１ｂが形成される。
【００７６】
次に、図８（ｄ）に示すように、形成する各光導波路１３５，１３６の一端側に、シンクロトロン放射光ＳＲの入射角θを倒し、マスクＭを用いて、感光性樹脂層１１の表面に対して約４５°の角度でシンクロトロン放射光ＳＲを入射させて、感光性樹脂層１１を露光する。実際には、シンクロトロン放射光ＳＲに対して基板１０側の角度を調整して行う。この場合、各光導波路１３５，１３６の一端側の端部に相当する位置におけるマスクＭの下部にまでシンクロトロン放射光が回り込み、この部分での露光領域１１ａと未露光領域１１ｂの境界は、感光性樹脂層１１の表面に対して斜めに４５°傾けられて明瞭に形成される。
【００７７】
次に、図８（ｅ）に示すように、図８（ｄ）に示す工程と同様にして、形成する各光導波路１３５，１３６の他端側にシンクロトロン放射光ＳＲの入射角θを倒し、マスクＭを用いて、感光性樹脂層１１の表面に対して約４５°の角度でシンクロトロン放射光ＳＲを入射させて感光性樹脂層１１を露光する。この場合、各光導波路１３５，１３６の他端側の端部に相当する位置におけるマスクＭの下部にまでシンクロトロン放射光が回り込み、この部分での露光領域１１ａと未露光領域１１ｂの境界は、感光性樹脂層１１の表面に対して、上述した一端側とは逆の方向に斜めに４５°傾けられて明瞭に形成される。
【００７８】
次に、図８（ｆ）に示すように、所定の現像液による現像処理を行い、感光性樹脂層１１の感光した部分（露光領域１１ａ）を除去する。この結果、未露光領域１１ｂのみが残され、露光領域１１ａにおける感光性樹脂層が除去された部分に開口部が形成される。
【００７９】
次に、図９（ｇ）に示すように、例えばニッケル電鋳メッキ処理などにより、感光性樹脂層１１が除去されて形成された開口部内にニッケルなどの金属を堆積させ、金属層１２を形成する。
【００８０】
次に、図９（ｈ）に示すように、感光性樹脂層１１の感光していない部分（未露光領域１１ｂ）を除去する。この結果、基板１０上に光導波路１３５，１３６および補強梁部１３８と同一の形状の金属層１２が形成された、光導波路アレイ１０３を製造するための金型ＭＭ（マスタスタンパ）が得られる。金型ＭＭにおいて、各光導波路１３５，１３６の４５°ミラー面となる面は、シンクロトロン放射光ＳＲを斜めに４５°傾けて露光したときに形成された面が転写されて形成された面である。
【００８１】
次に、以下のようにして、金型ＭＭ（マスタスタンパ）から光導波路アレイ１０３を製造する。
まず、図９（ｉ）に示すように、例えばニッケル電鋳メッキ処理などにより、基板１０および金属層１２上にマザースタンパ１３を形成する。マザースタンパ１３の表面には、金属層１２による凸部が転写されて凹部が形成される。
【００８２】
次に、図９（ｊ）に示すように、基板１０および金属層１２からなる金型ＭＭ（マスタスタンパ）からマザースタンパ１３を離型する。金属層１２とマザースタンパ１３の界面に予め酸化被膜などを形成しておくことで、両者の界面での剥離をしやすくすることができる。
【００８３】
次に、図９（ｋ）に示すように、上記で得られたマザースタンパ１３を射出成形キャビティ内に固定し、このキャビティ内に例えば溶融状態のＰＭＭＡなどの有機材料を射出して、支持基板１３１上にマザースタンパ１３の凹部が転写された光導波路１３５，１３６および補強梁部１３８を有する光導波路アレイ１０３を形成する。なお、図９（ｋ）および後述の図９（ｌ）では、補強梁部１３８の部分は示されていない。
【００８４】
次に、図９（ｌ）に示すように、マザースタンパ１３から光導波路アレイ１０３を離型する。光導波路アレイ１０３は、上述した図６Ｃ〜Ｅ、図７Ａ，Ｂに示す構成であり、複数の光導波路１３５，１３６および補強梁部１３８が形成され、各光導波路１３５，１３６の両端に４５°ミラー面が設けられた構成となっている。
【００８５】
次に、図１に示す光電複合装置１００の製造方法の一例について説明する。
まず、プリント配線基板１０１上に、ＩＣソケット１０２ａ，１０２ｂを実装する。この場合、プリント配線基板１０１上の電極とＩＣソケット１０２ａ，１０２ｂの裏面の電極コンタクト１２２とを位置合わせして、プリント配線基板１０１上の電極とＩＣソケット１０２ａ，１０２ｂとが電気的に接続されるように実装する。なお、プリント配線基板１０１上には、予めその他の電子部品などの実装および電気配線を行っておく。
【００８６】
次に、ＩＣソケット１０２ａ，１０２ｂに光導波路アレイ１０３を設置し、これらＩＣソケット１０２ａ，１０２ｂ間に光導波路アレイ１０３が架け渡された状態とする。この場合、光導波路アレイ１０３の両端部は、それぞれ、ＩＣソケット１０２ａ，１０２ｂの溝状の凹部１０２ｄに配置される。この場合、ＩＣソケット１０２ａ，１０２ｂに設置される光導波路アレイ１０３の長さが、これらＩＣソケット１０２ａ，１０２ｂの距離より長いことが望ましい。これにより、光導波路アレイ１０３を撓ませた状態で固定でき、ＩＣソケット１０２ａ，１０２ｂのプリント配線基板１０１上における位置決め誤差を吸収できる。
【００８７】
次に、ＩＣソケット１０２ａの凸面上にインターポーザ１０５ａを固定する。この場合、インターポーザ１０５ａの裏面に設けられている８本の位置決め用ピン１１１の先端部１１１ｔが、ＩＣソケット１０２ａの凹部１０２ｄの底面に設けられた位置決め用穴１１２に挿入されることで、インターポーザ１０５ａの位置決めが行われる。なおこの場合、光導波路アレイ１０３に対応した２本の位置決め用ピン１１１は、当該光導波路アレイ１０３の位置決め用貫通穴１１３（第１の穴１１３ｐ、第２の穴１１３ｑ）を通された後に、位置決め用穴１１２に挿入される。これにより、光導波路アレイ１０３の位置決めも同時に行われる。
【００８８】
なお、このようにＩＣソケット１０２ａの凸面上にインターポーザ１０５ａが固定されるとき、このインターポーザ１０５ａには、例えばその四隅にＩＣソケット１０２ａ側への付勢力が与えられ、当該インターポーザ１０５ａはＩＣソケット１０２ａに押し付けられた状態とされる。
【００８９】
次に、インターポーザ１０５ａの表面に実装されている半導体チップ１０８ａの上面に、アルミニウム製のフィン１０９を設置する。これにより、半導体チップ１０８ａで発生される熱をフィン１０９を通して効率的に放熱できるようになる。
【００９０】
次に、ＩＣソケット１０２ｂの凸面上にインターポーザ１０５ｂを固定する。この場合、インターポーザ１０５ｂの裏面に設けられている８本の位置決め用ピン１１１の先端部１１１ｔが、ＩＣソケット１０２ｂの凹部１０２ｄの底面に設けられた位置決め用穴１１２に挿入されることで、インターポーザ１０５ｂの位置決めが行われる。なおこの場合、光導波路アレイ１０３に対応した２本の位置決め用ピン１１１は、当該光導波路アレイ１０３の位置決め用貫通穴１１３（第１の穴１１３ｐ、第２の穴１１３ｑ）を通された後に、位置決め用穴１１２に挿入される。これにより、光導波路アレイ１０３の位置決めも同時に行われる。
【００９１】
なお、このようにＩＣソケット１０２ｂの凸面上にインターポーザ１０５ｂが固定されるとき、このインターポーザ１０５ｂには例えばその四隅にＩＣソケット１０２ｂ側への付勢力が与えられ、当該インターポーザ１０５ｂはＩＣソケット１０２ｂに押し付けられた状態とされる。
【００９２】
図１０は、光素子（発光素子アレイ１０６、受光素子アレイ１０７）の実装構造を概略的に示している。ここでは、インターポーザ１０５ａの裏面側には発光素子アレイ１０６のみを示し、逆にインターポーザ１０５ｂの裏面側には受光素子アレイ１０７のみを示している。この図１０において、図１、図６と対応する部分には同一符号を付し、適宜その説明を省略する。
【００９３】
インターポーザ１０５ａの表面側には半導体チップ１０８ａが実装されている。この場合、インターポーザ１０５ａの表面の電極パッド１５２ａと半導体チップ１０８ａの下面の電極パッド１８１ａとの間にはんだ１５４ａが介在され、半導体チップ１０８ａはインターポーザ１０５ａの表面にはんだ付される。このインターポーザ１０５ａの裏面には発光素子アレイ１０６が実装されている。この場合、インターポーザ１０５ａの裏面の電極パッド１５３ａと発光素子アレイ１０６の上面の電極１６１ａとの間にはんだ１５５ａが介在され、発光素子アレイ１０６はインターポーザ１０５ａの裏面にはんだ付される。なお、この発光素子アレイ１０６の下面にレンズアレイ１４１が装着されている。
【００９４】
また、インターポーザ１０５ｂの表面には半導体チップ１０８ｂが実装されている。この場合、インターポーザ１０５ｂの表面の電極パッド１５２ｂと半導体チップ１０８ｂの下面の電極パッド１８１ｂとの間にはんだ１５４ｂが介在され、半導体チップ１０８ｂはインターポーザ１０５ｂの表面にはんだ付される。このインターポーザ１０５ｂの裏面には受光素子アレイ１０７が実装されている。この場合、インターポーザ１０５ｂの裏面の電極パッド１５３ｂと受光素子アレイ１０７の上面の電極１６３ａとの間にはんだ１５５ｂが介在され、受光素子アレイ１０７はインターポーザ１０５ｂの裏面にはんだ付される。なお、この受光素子アレイ１０７の下面にレンズアレイ１４３が装着されている。
【００９５】
上述した光電複合装置１００（図１、図６、図１０参照）の動作を説明する。
ＩＣソケット１０２ａ側で、半導体チップ１０８ａからの電気信号はインターポーザ１０５ａの内部を通ってその裏面に実装された発光素子アレイ１０６の発光素子（例えば面発光レーザ）１６１に供給され、この発光素子１６１の発光部１６１ｂからは電気信号に対応して強度変調された光信号が発生される。
【００９６】
この発光素子１６１からの光信号は発光素子アレイ１０６に装着されたレンズアレイ１４１のレンズ１４２により発散光から平行光とされる。この平行光は支持基板１３１と一体的に形成されたレンズ１０４により送信用光導波路１３５の端部（４５゜ミラー面）１３５ａに集光され、光導波路１３５の長手方向側に反射される。これにより、ＩＣソケット１０２ａ側の発光素子アレイ１０６の発光素子１６１で発生された光信号は、送信用光導波路１３５を通じて、ＩＣソケット１０２ｂ側に送信される。
【００９７】
ＩＣソケット１０２ｂ側で、受信用光導波路１３６（ＩＣソケット１０２ａ側では送信用光導波路１３５）を通じて送られてくる光信号は、端部（４５゜ミラー面）１３６ａで受光素子アレイ１０７の受光素子１６３側に反射される。この反射された光信号は支持基板１３１と一体的に形成されたレンズ１０４により発散光から平行光とされる。この平行光は受光素子アレイ１０７に装着されたレンズアレイ１４３のレンズ１４４で集光されて受光素子（例えばフォトダイオード）１６３の受光部１６３ｂに入射される。
【００９８】
そして、その光信号は受光部１６３ｂで電気信号に変換される。この電気信号は、インターポーザ１０５ｂの内部を通ってその表面に実装された半導体チップ１０８ｂに供給される。これにより、ＩＣソケット１０２ａ側のインターポーザ１０５ａに実装された半導体チップ１０８ａからの電気信号が、ＩＣソケット１０２ｂ側のインターポーザ１０５ｂに実装された半導体チップ１０８ｂに供給される。
【００９９】
なお、説明は省略するが、ＩＣソケット１０２ｂ側の半導体チップ１０８ｂからＩＣソケット１０２ａ側の半導体チップ１０８ａにも、同様にして電気信号が供給される。
【０１００】
上述した光電複合装置１００によれば、プリント配線基板１０１に実装されたＩＣソケット１０２ａ，１０２ｂに光導波路アレイ１０３を設置するものであり、既存のプリント配線基板１０１の実装構造をそのまま利用でき、従ってプリント配線基板１０１上にＩＣソケットを設置できる領域を設ければ、その他の一般の電気配線は従来通りのプロセスで形成できる。
【０１０１】
また、上述した光電複合装置１００によれば、プリント配線基板１０１にＩＣソケット１０２ａ，１０２ｂを固定し、さらにはんだリフロー、アンダーフィル樹脂封止などの高温プロセスを含む、全ての実装プロセスを完了した後、当該ＩＣソケット１０２ａ，１０２ｂに光導波路アレイ１０３を設置すればよいので、光導波路アレイ１０３が高温プロセスに弱いものであっても、高温によるダメージをこうむることなく実装できる。
【０１０２】
また、上述した光電複合装置１００によれば、プリント配線基板１０１と比較して剛性の高い樹脂で作製できるＩＣソケット１０２ａ，１０２ｂ上で、発光素子アレイ１０６および受光素子アレイ１０７と、光導波路アレイ１０３との光結合を行うものであり、光結合に必要とされる実装精度を容易に確保できる。例えば、現状のモールド技術により数μｍオーダーの組立て精度を確保でき、従って光バスの高密度化が可能となる。
【０１０３】
また、上述した光電複合装置１００によれば、半導体チップ１０８ａ，１０８ｂと、発光素子アレイ１０６および受光素子アレイ１０７とを、インターポーザ１０５ａ，１０５ｂを介して近接した状態で設置できるので、それらの間の配線長を短くでき、従って電気信号のノイズ対策、クロストーク対策も容易となり、光変調速度を向上させることができる。
【０１０４】
また、上述した光電複合装置１００によれば、プリント配線基板１０１に実装されたＩＣソケット１０２ａ，１０２ｂに光導波路アレイ１０３を設置するものであり、プリント配線基板１０１の高密度配線とその設計の自由度を確保しながら、光配線システムを安価かつ高い自由度でプリント配線基板１０１上に展開できる。
【０１０５】
また、上述した光電複合装置１００によれば、ＩＣソケット１０２ａ，１０２ｂの凸面上にインターポーザ１０５ａ，１０５ｂが固定され、光導波路アレイ１０３は溝状の凹部１０２ｄに配置され、またインターポーザ１０５ａ，１０５ｂの裏面に、光導波路アレイ１０３に対向した位置に、発光素子アレイ１０６および受光素子アレイ１０７が実装されており、光導波路アレイ１０３と、発光素子アレイ１０６および受光素子アレイ１０７との間に空間が形成されているので、インターポーザ１０５ａ，１０５ｂの表面に実装された半導体チップ１０８ａ，１０８ｂの発熱による光導波路アレイ１０３の破壊を良好に防止できる。
【０１０６】
また、上述した光電複合装置１００によれば、インターポーザ１０５ａ，１０５ｂの裏面に設けられた位置決め用ピン１１１が、光導波路アレイ１０３の位置決め用貫通穴１１３を貫通してＩＣソケット１０２ａ，１０２ｂの位置決め用穴１１２に挿入されることで、インターポーザ１０５ａ，１０５ｂと光導波路アレイ１０３の位置決めを同時に行うものであり、インターポーザ１０５ａ，１０５ｂと光導波路アレイ１０３との間の相対位置決め精度を高めることができる。これにより、発光素子アレイ１０６、受光素子アレイ１０７における隣接する素子間のスペースを小さくでき、同じ面積に配する素子数を増やすことができ、チャネル数を増加できる。あるいは、素子数が同じであるとき、発光素子アレイ１０６、受光素子アレイ１０７の各素子に対応したレンズの径を大きくして光量損失を軽減でき、低消費電力化を図ることができる。
【０１０７】
また、上述した光電複合装置１００によれば、インターポーザ１０５ａ，１０５ｂの位置決め用ピン１１１の先端部１１１ｔが光導波路アレイ１０３の位置決め用貫通穴１１３を通る際には、この位置決め用貫通穴１１３の樹脂変形によって圧入状態となるものであり、位置決め後の光導波路アレイ１０３のガタを良好に抑制できる。
【０１０８】
また、上述した光電複合装置１００によれば、光導波路アレイ１０３には位置決め用貫通穴１１３として、丸穴である第１の穴１１３ｐ、および長径方向が光導波路アレイ１０３の幅方向と一致するように形成された長穴である第２の穴１１３ｑが設けられている。そのため、第１の穴１１３ｐにインターポーザ１０５ａ，１０５ｂの第１の位置決め用ピン１１１を貫通させるだけでなく、第２の穴１１３ｑにインターポーザ１０５ａ，１０５ｂの第２の位置決め用ピン１１１を貫通させることで、光導波路アレイ１０３の周り止めを行うことができる。また、第２の穴１１３ｑが長穴であることから、インターポーザ１０５ａ，１０５ｂの第１、第２の位置決め用ピン１１１，１１１の幅方向の位置ずれを良好に吸収できる。
【０１０９】
また、上述した光電複合装置１００によれば、インターポーザ１０５ａ，１０５ｂの位置決め用ピン１１１の基部１１１ｂおよび先端部１１１ｔの境界の段差部分で光導波路アレイ１０３をＩＣソケット１０２ａ，１０２ｂの面に押圧するものであり、光導波路アレイ１０３がＩＣソケット１０２ａ，１０２ｂの面から浮き上がることを防止でき、送信用光導波路１３５、受信用光導波路１３６の端部１３５ａ，１３６ａである４５゜ミラー面が傾くことによる光量損失を良好に回避できる。
【０１１０】
また、上述実施の形態によれば、光導波路アレイ１０３は、光導波路１３５，１３６の延伸方向（Ｘ方向）に所定間隔ｄ1をもって、各光導波路１３５，１３６と隣接する他の光導波路とを接続する補強梁部１３８を設けたものであり、各光導波路１３５，１３６の延伸方向（Ｘ方向）と直交する方向（Ｙ方向）の強度を高めることができ、物理的外乱に強いものとすることができる。これにより、光導波路１３５，１３６としてその断面の横幅をより小さくでき、光導波路アレイ１０３の高密度化に寄与できる。
【０１１１】
また、上述実施の形態によれば、光導波路アレイ１０３に設けられる補強梁部１３８の材質を光導波路１３５，１３６と同一とするものであり、当該補強梁部１３８を光導波路１３５，１３６と同一のプロセス、例えばインプリントプロセスで同時に形成でき、光導波路アレイ１０の製造を容易とできる。
【０１１２】
なお、上述実施の形態においては、補強梁部１３８は、光導波路１３５，１３６の延伸方向（Ｘ方向）と直交する方向（Ｙ方向）に延びている。しかし、各光導波路１３５，１３６から補強梁部１３８を通じて漏れる光が隣接する光導波路に入射して光クロストークとなることを防止するため、補強梁部１３８を、光導波路１３５，１３６の延伸方向と直交する方向に対して、光の導波方向とは反対方向に、所定角度だけ傾けて配置するようにしてもよい。
【０１１３】
図１１に示すように、空気（大気）の屈折率をｎ1、光導波路の屈折率をｎ2とし、また入射角をθ2、屈折角をθ1とするとき、スネル（Snell）の法則から、（１）式が成立する。
sinθ1／sinθ2＝ｎ2／ｎ1 ・・・（１）
【０１１４】
この（１）式から、光導波路の全反射条件となる入射角θ2の最小値θ2′は、θ1＝９０゜として、（２）式で求められる。本実施の形態においては、ｎ1＝１．０、ｎ2＝１．５であり、θ2′＝４１゜となる。これにより、光導波路１３５，１３６内を、光は最大４９゜（９０゜−４１゜）の放射角を持ち導波していることとなる。
θ2′＝sin-1｛sin９０゜・（n１／ｎ2)｝
＝sin-1（n１／ｎ2) ・・・（２）
【０１１５】
図１２Ａ，Ｂに示すように、例えば、光導波路１３６を導波している光が補強梁部１３８の垂直壁（光導波路１３６と補強梁部１３８との境界面で、図１２Ｂには破線で示している）に当たると、当該光は補強梁部１３８側に漏れ光として進む。この場合、光導波路１３６を４９゜〜４１゜の放射角を持ち導波していた漏れ光は、補強梁部１３８の壁面に全反射条件を満たす入射角で入射するため、この壁面で全反射されて、隣接する光導波路１３５側に漏れ戻り光として入り込む。これにより、光導波路１３６から光導波路１３５への光クロストークが発生する。なお、光導波路１３５から光導波路１３６への光クロストークも、上述したと同様のメカニズムで発生する。
【０１１６】
図１３Ａ，Ｂは、補強梁部１３８を傾けて配置した光導波路アレイ１０３を示している。図１３Ａは、光導波路アレイ１０３を幅方向（Ｙ方向）に切った断面図を示している。また、図１３Ｂは、光導波路アレイ１０３の要部底面図を示している。これら図１３Ａ，Ｂは、図面の簡単化のために、光導波路１３５，１３６を、それぞれ、３本だけ示している。この図１３Ａ，Ｂにおいて、図７Ａ，Ｂと対応する部分には同一符号を付し、適宜その説明を省略する。
【０１１７】
光導波路アレイ１０３は、複数本のリッジ型の光導波路１３５，１３６が、その延伸方向（Ｘ方向）と直交する方向（Ｙ方向）に、所定間隔をもって並べて配置されている。そして、光導波路１３５，１３６の延伸方向に所定間隔ｄ1をもって、各光導波路１３５，１３６と隣接する他の光導波路を接続する補強梁部１３８が設けられている。
【０１１８】
この補強梁部１３８は、光導波路１３５，１３６の延伸方向と直交する方向に対して、光の導波方向とは反対方向に、角度θより大きな角度で傾斜して配置されている。光導波路アレイ１０３は、上述したように導波方向を異にする送信用光導波路１３５および受信用光導波路１３６を交互に配置した構造となっているので、補強梁部１３８は全体としてはジャバラ形状に設けられる。
【０１１９】
角度θは、上述したように、空気（大気）の屈折率をｎ1、光導波路の屈折率をｎ2とし、また入射角をθ2、屈折角をθ1とするとき、（３）式で求められる。本実施の形態においては、ｎ1＝１．０、ｎ2＝１．５であり、θ＝８゜となる。
θ＝９０゜−２sin-1（ｎ1／ｎ2） ・・・（３）
【０１２０】
補強梁部１３８を上述したように傾斜して配置した場合の漏れ光について、図１４Ａ，Ｂを用いて説明する。この図１４Ａ，Ｂの例では、傾斜角度を８゜より大きな角度、例えば９゜としている。補強梁部１３８を傾けて配置した場合にも、例えば、光導波路１３６を導波している光が補強梁部１３８の垂直壁（光導波路１３６と補強梁部１３８との境界面で、図１４Ｂには破線で示している）に当たると、当該光は補強梁部１３８側に漏れ光として進む。
【０１２１】
しかしこの場合、光導波路１３６を４９゜の最大放射角を持ち導波していた漏れ光であっても、補強梁部１３８の壁面への入射角は４０゜となり、全反射条件を満たす入射角（４１゜以上）で入射しなくなる。そのため、全ての漏れ光はこの補強梁部１３８の壁面から外部に出射され、隣接する光導波路１３５側に漏れ戻り光として入り込むことはなくなる。これにより、光導波路１３６から光導波路１３５への光クロストークは完全に抑制される。なお、光導波路１３５から光導波路１３６への光クロストークも、上述したと同様のメカニズムで完全に抑制される。
【０１２２】
なお、上述実施の形態においては、光導波路１３５，１３６の屈折率ｎ2が１．５である例を挙げたが、屈折率ｎ2が他の値であっても、上述の（３）式に基づいて角度θを求めることで、補強梁部１３８の傾斜角を、隣接する光導波路への光クロストークを抑制し得る適当な値に設定できる。
【０１２３】
また、本出願人は、図１５Ａに示す補強梁部を設けないベースモデル、図１５Ｂに示す光導波路２０の延伸方向と直交する方向に延びる補強梁部２１を設けた直交梁モデル、および図１５Ｃに示す光導波路２０の延伸方向と直交する方向に対して傾斜した補強梁部２１を設けた斜交梁モデルを使って、光量損失のシミュレーションを行った。光導波路２０は、断面横幅が５μｍ、断面縦幅が１５μｍとした。光源の光量を１としたとき、計測点における光量は、ベースモデルでは０．４６５、直交梁モデルでは０．４６３、斜交梁モデルでは０．４６２であった。
【０１２４】
このように補強梁部を設けることによる光量損失の増加量は約０．２〜０．３％であり、例えば１ｃｍ当たり１本の補強梁部２１にて補強すると、１０ｃｍ長での累計損失は２〜３％であり、一般的な導波路の導波損１〜２ｄＢと比べて許容できる値である。これにより、補強梁部２１を設けることは、リッジ型の光導波路の補強手法として有効であることが確認された。
【０１２５】
なお、直交梁モデルと斜交梁モデルとの計測光量の違いは、斜行梁モデルの方が直交梁モデルより光導波路との接続面積が広く、光導波路２０から補強梁部２１側に漏れる光が多かったためと考えられる。
【０１２６】
次に、上述した光電複合装置１００（図１参照）を実際に適用し得る電子機器の一例を簡単に説明する。
図１６は、コンピュータシステム２００の構成を示している。このコンピュータシステム２００は、ＣＰＵ(Central Processing Unit)２０１と、メモリコントローラとしてのノースブリッジ２０２と、ＤＲＡＭ(Dynamic Random Access Memory)２０３と、Ｉ／Ｏコントローラとしてのサウスブリッジ２０４と、バス２０５と、ネットワークインタフェース（ネットワークＩ／Ｆ）２０６と、記憶装置２０７と、その他の入出力装置（Ｉ／Ｏ装置）２０８とを備えている。
【０１２７】
ノースブリッジ２０２は、光配線２１１を介してＣＰＵ２０１に接続されている。また、サウスブリッジ２０４は、光配線２１２を介してノースブリッジ２０２に接続されていると共に、さらに光配線２１１を介してＣＰＵ２０１に接続されている。また、ＤＲＡＭ２０３は、光配線２１３を介してノースブリッジ２０２に接続されている。ＣＰＵ２０１は、ＯＳ(Operating System)およびアプリケーションプログラムに基づいて各部を制御する。ノースブリッジ２０２は、メモリ２０３へのアクセスを統括制御する。
【０１２８】
バス２０５は電気配線２１４を介してサウスブリッジ２０４に接続されている。また、ネットワークインタフェース２０６、記憶装置２０７およびその他のＩ／Ｏ装置２０８は、それぞれ、バス２０５に接続されている。記憶装置２０７は、ＨＤＤ(Hard Disk Drive)、ＤＶＤ(Digital Versatile Disk)ドライブ、ＣＤ(Compact Disc)ドライブなどである。Ｉ／Ｏ装置２０８は、ビデオ入出力装置、シリアルやパラレルのインタフェースなどである。
【０１２９】
図１７は、光配線２１０（光配線２１１〜２１３のそれぞれに対応している）の構成例を示している。この光配線２１０は、Ｎチャネル分の光伝送系２２０-1〜２２０-Nを有している。光伝送系２２０-1〜２２０-Nのそれぞれは、第１の回路（第１の電子部品）から第２の回路（第２の電子部品）に光信号を伝送する第１の伝送系２２１と、第２の回路から第１の回路に光信号を伝送する第２の伝送系２２２とからなっている。
【０１３０】
第１の伝送系２２１は、パラレル／シリアル変換器（Ｐ／Ｓ変換器）２２１ａ、ドライバアンプ２２１ｂ、発光素子としての半導体レーザ２２１ｃ、光導波路２２１ｄ、受光素子としてのフォトダイオード２２１ｅ、トランスインピーダンスアンプ（ＴＩＡ）２２１ｆ、Ｉ／Ｖ変換アンプ（ＩＶＡ）２２１ｇおよびシリアル／パラレル変換器（Ｓ／Ｐ変換器）２２１ｈを備えている。この場合、Ｐ／Ｓ変換器２２１ａ、ドライバアンプ２２１ｂおよび半導体レーザ２２１ｃは第１の回路側に配置され、フォトダイオード２２１ｅ、ＴＩＡ２２１ｆ、ＩＶＡ２２１ｇおよびＳ／Ｐ変換器２２１ｈは第２の回路側に配置され、光導波路２２１ｄは第１の回路と第２の回路の間に配置される。
【０１３１】
同様に、第２の伝送系２２１は、Ｐ／Ｓ変換器２２２ａ、ドライバアンプ２２２ｂ、半導体レーザ２２２ｃ、光導波路２２２ｄ、フォトダイオード２２２ｅ、ＴＩＡ２２２ｆ、ＩＶＡ２２２ｇおよびＳ／Ｐ変換器２２２ｈを備えている。この場合、Ｐ／Ｓ変換器２２２ａ、ドライバアンプ２２２ｂおよび半導体レーザ２２２ｃは第２の回路側に配置され、フォトダイオード２２２ｅ、ＴＩＡ２２２ｆ、ＩＶＡ２２２ｇおよびＳ／Ｐ変換器２２２ｈは第１の回路側に配置され、光導波路２２２ｄは第２の回路と第１の回路の間に配置される。
【０１３２】
ここで、Ｓ／Ｐ変換器２２１ａ，２２２ａは、それぞれ、伝送すべきデータ、例えばｂ0〜ｂ7の８ビットパラレルデータをシリアルデータに変換する。ドライバアンプ２２１ｂ，２２２ｂは、それぞれ、Ｓ／Ｐ変換器２２１ａ，２２２ａで得られたシリアルデータに基づいて半導体レーザ２２１ｃ，２２２ｃを駆動し、この半導体レーザ２２１ｃ，２２２ｃからシリアルデータに対応した光信号を発生させる。ＴＩＡ２２１ｆ，２２２ｆは、それぞれ、フォトダイオード２２１ｅ，２２２ｅからの光電変換による電流信号を、後続のＩ／Ｖ変換アンプ２２１ｇ，２２２ｇに供給する際に、インピーダンスマッチングをとる。ＩＶＡ２２１ｇ，２２２ｇは、それぞれ、ＴＩＡ２２１ｆ，２２２ｆの出力信号である電流信号を電圧信号に変換する。Ｓ／Ｐ変換器２２１ｈ，２２２ｈは、それぞれ、ＩＶＡ２２１ｇ，２２２ｇの出力信号である、伝送されてきたシリアルデータをパラレルデータに変換する。
【０１３３】
第１の回路から第２の回路にデータを伝送する際の動作について説明する。第１の回路側では、伝送すべき８ビットのパラレルデータはＰ／Ｓ変換器２２１ａでシリアルデータに変換され、このシリアルデータはドライバアンプ２２１ｂに供給される。このドライバアンプ２２１ｂにより半導体レーザ２２１ｃが駆動され、この半導体レーザ２２１cからはシリアルデータに対応した光信号が発生される。そして、この光信号が光導波路２２１ｄを通って第２の回路側に伝送される。
【０１３４】
第２の回路側では、光導波路２２１ｄで伝送されてきた光信号がフォトダイオード２２１ｅに照射される。このフォトダイオード２２１ｅからの光電変換による電流信号は、インピーダンスマッチング用のＴＩＡ２２１ｆを介してＩＶＡ２２１ｇに供給され、電圧信号に変換される。そして、このＩＶＡ２２１ｇの出力信号である、伝送されてきたシリアルデータはＳ／Ｐ変換器２２１ｈでパラレルデータに変換される。
【０１３５】
このようにして、第１の回路から第２の回路にデータの伝送が行われる。なお、詳細説明は省略するが、第２の回路から第１の回路にデータを伝送する際の動作についても同様に行われる。図１７に示す光配線２１０では、Ｎチャネル分の光伝送系２２０-1〜２２０-Nを有しているので、Ｎチャネル分のデータ送受信を並行して行うことができる。
【０１３６】
上述したコンピュータシステム２００においては、図示しないプリント配線基板（マザーボード）上に、上述した電子部品としてのＣＰＵ２０１、ノースブリッジ２０２、ＤＲＡＭ２０３、サウスブリッジ２０４およびバス２０５をそれぞれ構成する半導体チップが実装される。この場合、ＣＰＵ２０１、ノースブリッジ２０２、ＤＲＡＭ２０３およびサウスブリッジ２０４の部分に、図１に示す光電複合装置１００を適用でき、ＣＰＵ２０１とノースブリッジ２０２の間、ＤＲＡＭ２０３とノースブリッジ２０２の間、ノースブリッジ２０２とサウスブリッジ２０４の間で、光信号を用いた信号伝送を良好に行うことができる。
【０１３７】
図１８は、ゲーム機３００の構成を示している。このゲーム機３００は、ゲームアプリケーションプログラム等の各種アプリケーションプログラムに基づいて信号処理や内部構成要素の制御を行うメインＣＰＵ３０１と、画像処理を行うグラフィックプロセッサ（ＧＰ）３０２と、インターネット等のネットワークとのインタフェースを行うためのネットワークインタフェース（ネットワークＩ／Ｆ）３０３と、インタフェース処理を行うＩＯプロセッサ（ＩＯＰ）３０４と、ＤＶＤやＣＤ等の光ディスク３０５の読み出し制御や当該読み出されたデータのデコードを行う光ディスク制御部３０６と、メインＣＰＵ３０１に接続されるメインメモリとしてのＤＲＡＭ３０７と、ＩＯプロセッサ３０４が実行する命令やデータを保持するためのＩＯＰメモリ３０８と、主にオペレーティングシステム用のプログラムが格納されたＯＳ−ＲＯＭ３０９と、音声信号処理を行うサウンドプロセッサユニット（ＳＰＵ）３１０と、圧縮波形データを格納するサウンドバッファ３１１とを基本構成として備えている。
【０１３８】
メインＣＰＵ３０１とネットワークＩ／Ｆ３０３は、光配線３１２により接続されている。メインＣＰＵ３０１とグラフィックプロセッサ３０２は、光配線３１３により接続されている。メインＣＰＵ３０１とＩＯプロセッサ３０４は、ＳＢＵＳ３１４により接続されている。ＩＯプロセッサ３０４と、光ディスク制御部３０６、ＯＳ−ＲＯＭ３０９およびサウンドプロセッサユニット３１０は、ＳＳＢＵＳ３１５により接続されている。
【０１３９】
メインＣＰＵ３０１は、ＯＳ−ＲＯＭ３０９に格納されたプログラムや、光ディスク３０５から読み出されてＤＲＡＭ３０７にロードされたり、通信ネットワークを介してダウンロードされた、各種のゲームアプリケーションプログラム等を実行する。グラフィックプロセッサ３０２は、例えばビデオゲームにおけるレンダリング処理等を行い、ビデオ信号をディスプレイに出力する。
【０１４０】
ＩＯプロセッサ３０４には、コントローラ（図示せず）が接続されるコントローラポート３２１、メモリカード（図示せず）が装填されるメモリカードスロット３２２、ＵＳＢ接続端子３２３およびＩＥＥＥ１３９４接続端子３２４が接続されている。これにより、ＩＯプロセッサ３０４は、コントローラポート３２１を介して接続されたコントローラ、メモリカードスロット３２２を介して接続されたメモリカード、ＵＳＢ接続端子３２３を介して接続された図示しない携帯電話機やパーソナルコンピュータとの間でデータの送受や、プロトコル変換等を行う。
【０１４１】
サウンドプロセッサユニット３１０は、サウンドバッファ３１１に格納されている圧縮波形データを、メインＣＰＵ３０１からの命令に基づいて所定のサンプリング周波数で再生することなどにより、様々なサウンドを合成し、オーディオ信号をスピーカに出力する。
【０１４２】
なお、光配線３１２，３１３は、それぞれ、上述の図１７に示すように構成されており、メインＣＰＵ３０１とネットワークＩ／Ｆ３０３の間、およびメインＣＰＵ３０１とグラフィックプロセッサ３０２の間では、光信号によってデータの送受信が行われる。
【０１４３】
上述したゲーム機３００においては、図示しないプリント配線基板（マザーボード）上に、上述したメインＣＰＵ３０１等の基本構成電子部品としての半導体チップが実装される。
【０１４４】
この場合、メインＣＰＵ３０１、グラフィックプロセッサ３０２およびネットワークＩ／Ｆ３０３の部分に、図１に示す光電複合装置１００を適用でき、メインＣＰＵ３０１とネットワークＩ／Ｆ３０３の間、メインＣＰＵ３０１とグラフィックプロセッサ３０２の間で、光信号を用いた信号伝送を良好に行うことができる。
【０１４５】
図１９は、サーバ４００の構成を示している。このサーバ４００は、ＣＰＵ４０１，４０２と、チップセット４０３と、ネットワークインタフェース（ネットワークＩ／Ｆ）４０４と、メモリ４０５と、ＰＣＩブリッジ４０６と、ルータ４０７とを基本構成として備えている。
【０１４６】
チップセット４０３には、光配線４１１，４１２を介してＣＰＵ４０１，４０２が接続されていると共に、光配線４１３を介して、ネットワークＩ／Ｆ４０４が接続されている。また、チップセット４０３には、電気配線により、メモリ４０５、ＰＣＩブリッジ４０６およびルータ４０７が接続されている。ネットワークＩ／Ｆ４０４は、ネットワークとのインタフェースを行う。チップセット４０３は、ＣＰＵ４０１，４０２、ネットワークＩ／Ｆ４０４、メモリ４０５およびＰＣＩブリッジ４０６などを制御する。
【０１４７】
ＰＣＩブリッジ４０６には、ＰＣＩバス４１４を介して、記憶装置などのＰＣＩデバイス４１５〜４１６が接続されている。ルータ４０７は、例えば、スイッチカード４２１およびラインカード４２２〜４２５から構成されている。ラインカード４２２〜４２５は、パケットの前処理を行うプロセッサであり、スイッチカード４２１はパケットの行き先をアドレスに従い切り替えるスイッチである。
【０１４８】
なお、光配線４１１〜４１３は、それぞれ、上述の図１７に示すように構成されており、ＣＰＵ４０１，４０１とチップセット４０３の間、およびチップセット４０３とネットワークＩ／Ｆ４０４の間では、光信号によってデータの送受信が行われる。
【０１４９】
上述したサーバ４００においては、図示しないプリント配線基板（マザーボード）上に、上述したメインＣＰＵ４０１，４０２、チップセット４０３等の基本構成電子部品としての半導体チップが実装される。
【０１５０】
この場合、ＣＰＵ４０１，４０１、チップセット４０３、ネットワークＩ／Ｆ４０４の部分に、図１に示す光電複合装置１００を適用でき、ＣＰＵ４０１，４０１とチップセット４０３の間、およびチップセット４０３とネットワークＩ／Ｆ４０４の間で、光信号を用いた信号伝送を良好に行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【０１５１】
この発明は、リッジ型の各光導波路の延伸方向と直交する方向の強度を高めると共に、補強梁部を各光導波路と同一のプロセスで同時に形成できるようにした光導波路アレイ等に係るものであり、例えばＬＳＩ等の半導体チップ間の光信号伝送に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１５２】
【図１】実施の形態としての光電複合装置の概略断面図である。
【図２】実施の形態としての光電複合装置の概略斜視図である。
【図３】ＩＣソケットの構成を示す概略斜視図である。
【図４】インターポーザの構成を示す概略斜視図である。
【図５】光導波路アレイの構成を示す概略斜視図および概略平面図である。
【図６】光導波路アレイ、発光素子アレイおよび受光素子アレイの詳細構成を示す図である。
【図７】光導波路アレイ（直交梁）の詳細構成を示す断面図および要部底面図である。
【図８】光導波路アレイの製造工程（１／２）を示す図である。
【図９】光導波路アレイの製造工程（２／２）を示す図である。
【図１０】光素子の実装構造を示す概略断面図である。
【図１１】スネルの法則を説明するための図である。
【図１２】補強梁部への漏れ光、および光クロストークとなる漏れ戻り光を説明するための図である。
【図１３】光導波路アレイ（斜交梁）の詳細構成を示す断面図および要部底面図である。
【図１４】補強梁部への漏れ光を説明するための図である。
【図１５】補強梁部による損失増加のシミュレーションモデルを示す図である。
【図１６】コンピュータシステムの構成を示すブロック図である。
【図１７】光配線の構成例を説明するための図である。
【図１８】ゲーム機の構成を示すブロック図である。
【図１９】サーバの構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【０１５３】
１０・・・基板、１１・・・感光性樹脂層、１１ａ・・・露光領域、１１ｂ・・・未露光領域、１２・・・金属層、１３・・・マザースタンパ、Ｍ・・・マスク、ＳＲ・・・シンクロトロン放射光、 ＭＭ・・・マスタスタンパ、２０・・・光導波路、２１・・・補強梁部、１００・・・光電複合装置、１０１・・・プリント配線基板、１０２，１０２ａ，１０２ｂ・・・ＩＣソケット、１０２ｄ・・・凹部、１０３・・・光導波路アレイ、１０４・・・レンズ、１０５，１０５ａ，１０５ｂ・・・インターポーザ、１０６・・・発光素子アレイ、１０７・・・受光素子アレイ、１０８，１０８ａ，１０８ｂ・・・半導体チップ、１０９・・・フィン、１１１・・・位置決め用ピン、１１１ｂ・・・基部、１１１ｔ・・・先端部、１１２・・・位置決め用穴、１１３・・・位置決め用貫通穴、１１３ｐ・・・第１の穴、１１３ｑ・・・第２の穴、１３１・・・支持基板、１３５・・・送信用光導波路、１３５ａ・・・送信用光導波路の端部（４５゜ミラー面）、１３６・・・受信用光導波路、１３６ａ・・・受信用光導波路の端部（４５゜ミラー面）、１３７・・・壁板、１３８・・・補強梁部、１４１，１４３・・・レンズアレイ、１４２，１４４・・・レンズ、１６１・・・発光素子、１６１ａ・・・電極、１６１ｂ・・・発光部、１６３・・・受光素子、１６３ａ・・・電極、１６３ｂ・・・受光部、２００・・・コンピュータシステム、２１０・・・光配線、３００・・・ゲーム機、４００・・・サーバ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数本のリッジ型の光導波路が、その延伸方向と直交する方向に、所定間隔をもって並べて配置されてなる光導波路アレイであって、
上記延伸方向に所定間隔をもって、各光導波路と隣接する他の光導波路を接続する、該光導波路と同一材質の補強梁部が設けられている
ことを特徴とする光導波路アレイ。
【請求項２】
上記補強梁部は、上記延伸方向と直交する方向に延びている
ことを特徴とする請求項１に記載の光導波路アレイ。
【請求項３】
各光導波路は、隣接する他の光導波路に対して逆方向に光を導波し、
上記補強梁部は、上記光導波路の屈折率をｎ2、空気の屈折率ｎ1とするとき、上記延伸方向と直交する方向に対して、上記光導波路で導波される光の導波方向とは反対方向に、θ＝９０゜−２sin-1（ｎ1／ｎ2）より大きな角度で傾斜して配置されている
ことを特徴とする請求項１に記載の光導波路アレイ。
【請求項４】
ＩＣソケットと、
光素子アレイが裏面に実装され、上記ＩＣソケットに固定されるインターポーザと、
上記光素子アレイに対向するように上記ＩＣソケットに設置される光導波路アレイとを備える光電複合装置であって、
上記光導波路アレイは、
複数本のリッジ型の光導波路が、その延伸方向と直交する方向に、所定の間隔をもって並べて配置されてなり、
上記延伸方向に所定間隔をもって、各光導波路と隣接する他の光導波路とを接続する、上記光導波路と同一材質の補強梁部が設けられている
ことを特徴とする光電複合装置。
【請求項５】
複数の電子部品からなる電子機器であって、
上記複数の電子部品に含まれる第１の電子部品と第２の電子部品との間で光信号を用いた信号電送を行うための光電複合装置が設けられ、
上記光電複合装置は、
ＩＣソケットと、
電子部品が表面に実装されると共に光素子アレイが裏面に実装され、上記ＩＣソケットに固定されるインターポーザと、
上記光素子アレイに対向するように上記ＩＣソケットに設置される光導波路アレイとを備え、
上記光導波路アレイは、
複数本のリッジ型の光導波路が、その延伸方向と直交する方向に、所定の間隔をもって並べて配置されてなり、
上記延伸方向に所定間隔をもって、各導波路と隣接する他の光導波路とを接続する、上記光導波路と同一材質の補強梁部が設けられている
ことを特徴とする電子機器。
【請求項１】
複数本のリッジ型の光導波路が、その延伸方向と直交する方向に、所定間隔をもって並べて配置されてなる光導波路アレイであって、
上記延伸方向に所定間隔をもって、各光導波路と隣接する他の光導波路を接続する、該光導波路と同一材質の補強梁部が設けられている
ことを特徴とする光導波路アレイ。
【請求項２】
上記補強梁部は、上記延伸方向と直交する方向に延びている
ことを特徴とする請求項１に記載の光導波路アレイ。
【請求項３】
各光導波路は、隣接する他の光導波路に対して逆方向に光を導波し、
上記補強梁部は、上記光導波路の屈折率をｎ2、空気の屈折率ｎ1とするとき、上記延伸方向と直交する方向に対して、上記光導波路で導波される光の導波方向とは反対方向に、θ＝９０゜−２sin-1（ｎ1／ｎ2）より大きな角度で傾斜して配置されている
ことを特徴とする請求項１に記載の光導波路アレイ。
【請求項４】
ＩＣソケットと、
光素子アレイが裏面に実装され、上記ＩＣソケットに固定されるインターポーザと、
上記光素子アレイに対向するように上記ＩＣソケットに設置される光導波路アレイとを備える光電複合装置であって、
上記光導波路アレイは、
複数本のリッジ型の光導波路が、その延伸方向と直交する方向に、所定の間隔をもって並べて配置されてなり、
上記延伸方向に所定間隔をもって、各光導波路と隣接する他の光導波路とを接続する、上記光導波路と同一材質の補強梁部が設けられている
ことを特徴とする光電複合装置。
【請求項５】
複数の電子部品からなる電子機器であって、
上記複数の電子部品に含まれる第１の電子部品と第２の電子部品との間で光信号を用いた信号電送を行うための光電複合装置が設けられ、
上記光電複合装置は、
ＩＣソケットと、
電子部品が表面に実装されると共に光素子アレイが裏面に実装され、上記ＩＣソケットに固定されるインターポーザと、
上記光素子アレイに対向するように上記ＩＣソケットに設置される光導波路アレイとを備え、
上記光導波路アレイは、
複数本のリッジ型の光導波路が、その延伸方向と直交する方向に、所定の間隔をもって並べて配置されてなり、
上記延伸方向に所定間隔をもって、各導波路と隣接する他の光導波路とを接続する、上記光導波路と同一材質の補強梁部が設けられている
ことを特徴とする電子機器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【公開番号】特開２００６−１５４２６３（Ｐ２００６−１５４２６３Ａ）
【公開日】平成１８年６月１５日（２００６．６．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３４４４６４（Ｐ２００４−３４４４６４）
【出願日】平成１６年１１月２９日（２００４．１１．２９）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年６月１５日（２００６．６．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１１月２９日（２００４．１１．２９）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
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