光接続装置の製造法及びその光接続装置
【目的】 本発明は、光デバイスと光配線層とを効率よく光学的に接続し、集積化および多層化が可能な光接続装置の製造法に関する。
【構成】 光配線層Ａと電気配線層１からなる光電気混在基板において、前記光配線層Ａは１又は複数層とし、該光配線層Ａの光導波路３の光軸に垂直方向に前記光電気混在基板に対してホール５を形成し、該ホール５内には前記光軸を９０度に折り曲げる４５度ミラー６と、前記ホール５上部にはコアパターンを空隙として除去したフォトマスク基板Ｃとをそれぞれ配置し、該基板Ｃと４５度ミラー６との間に感光性媒質Ｂを充填した後に特定の光を照射して前記感光性媒質Ｂ内に連続的な自己形成光導波路１０を形成する。これは垂直部１０ａと９０度折り曲がる水平部１０ｂとを有する。該水平部１０ｂ端は前記光導波路３のそれぞれに接続する。その後、前記フォトマスク基板Ｃを除去すること。
【構成】 光配線層Ａと電気配線層１からなる光電気混在基板において、前記光配線層Ａは１又は複数層とし、該光配線層Ａの光導波路３の光軸に垂直方向に前記光電気混在基板に対してホール５を形成し、該ホール５内には前記光軸を９０度に折り曲げる４５度ミラー６と、前記ホール５上部にはコアパターンを空隙として除去したフォトマスク基板Ｃとをそれぞれ配置し、該基板Ｃと４５度ミラー６との間に感光性媒質Ｂを充填した後に特定の光を照射して前記感光性媒質Ｂ内に連続的な自己形成光導波路１０を形成する。これは垂直部１０ａと９０度折り曲がる水平部１０ｂとを有する。該水平部１０ｂ端は前記光導波路３のそれぞれに接続する。その後、前記フォトマスク基板Ｃを除去すること。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信分野で実用化が期待されている光接続装置に関して、光デバイスと光配線層とを効率よく光学的に接続し、集積化および多層化が可能な光接続装置の製造法及びその光接続装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の情報化社会に伴いネットワーク上を流れる情報量は増加の一途をたどり、交換機など電子機器の情報処理能力の高速化が求められてきている。一方、基板内ではＬＳＩの進化によりチップの高速大容量化が進み、チップの高速処理が可能となりつつある。これに伴い、電子機器を構成している電気プリント基板間、基板内で高速大容量化に対応した配線技術が求められている。しかし、従来の電気信号では高密度化に伴う配線間でのクロストークや雑音、反射、配線距離が長尺することによる伝搬遅延が問題になりつつある。
【０００３】
この問題を解決する手段として、電気プリント基板の基板間および基板内での信号を光化することが注目されている。光は電気信号にくらべ、信号伝搬時における雑音の問題がなく、並列実装が行えるため、高速大容量伝送・超高密度の配線技術として適したものである。電気プリント基板上に電子デバイスからの電気信号を基板上に実装した発光素子によりＯ／Ｅ変換（光信号を電気信号に変換）し、光導波路等の光伝送媒体を通して光検出器へ伝送しＯ／Ｅ変換する。つまり、電気プリント基板内に光の回路を構成するものである。
【０００４】
前述した光回路が実現できれば、基板内での高速大容量化が可能となる。しかし基板上ではＬＳＩやドライバ等は電気で駆動するため、設計プロセス、部品の共通化など電気と光の実装技術の共有が必要となる。またキャリアが電子に代わり光子となるため、扱いに大きな違いが生じる。キャリアが電子の場合、ハンダによって接合してしまえば電子の移動は互いの伝送路の位置ずれに関係なく行われ、信号の送受信ができる。一方、光子の場合、発光素子から出射された光は広がり、直進するといった性質のため、光配線との光接続法が非常に重要となる。その為、光回路の実現には従来の実装技術と共有しつつ、光接続の問題を解決する技術が必要になる。
【０００５】
電気プリント基板の製造法として、電子デバイスとプリント基板との接続には通常、プリント基板か電子デバイス側へハンダバンプをもうけ、一時的に接着後高温をかけて（リフロー）接着・固定する表面実装型、もしくは電子素子のピンをプリント基板に挿入してハンダ付けするリード挿入型などといった手法が用いられている。ハンダバンプを用いて接続する表面実装型の特長としては、配線の高密度化が容易、基板からの配線長が短い、ハンダのリフローによるセルフアライメントなどが挙げられる。電気プリント基板内、基板間の配線の光化を実現するには、これら電気の実装プロセスを柔軟に取り入れ従来技術との共合した、表面実装型の光回路実装が適当である。
【０００６】
この特長を利用した表面実装型の光接続として、レンズを使用した光学モデルが一般的である。これは、実装する発光・受光素子と、光導波路との間にアレイ上のレンズを形成することにより、高い接続効率（結合効率）を実現し、多チャンネル化に適した光学モデルである（例えば、マイクロレンズを用いた光Ｉ／Ｏ（入出力）パッケージ技術 エレクトロニクス実装学会誌Ｖｏｌ．１．５，Ｎｏ．５，ｐｐ．４７８−４８２，２００２．）。用いるレンズは、イオン交換によるものや、ディスペンサ方式、インクジェット方式によって製造したものがあり、レンズを搭載する位置は、発光素子の発光面や発光素子を実装する基板上などである。通常、短距離配線の発光素子には、ＶＣＳＥＬ（面発光レーザ:Vertical Cavity Surface Emitting Laser）、受光素子にはＰＤ(Photo Diode)が用いられる。
【０００７】
また、実装する発光素子やドライバなどをインターポーザによってハイブリッドに搭載し、レンズを使用せずに光接続を実現したものがある（例えば、アクティブインタポーザによるチップ間光インタコネクション技術 エレクトロニクス実装学会誌Ｖｏｌ．１．５，Ｎｏ．５，ｐｐ．４７３−４７７，２００２．）。いずれの表面実装型でも実装される光デバイスと光配線の光軸が互いに直行する形となるため、互いの光軸を結ぶ９０度光路変換技術が必要となる。９０度光路変換法としては光配線の端面を４５度カットし屈折率差による全反射を利用する方法や、反射率の高い金属をコーティングした４５度ミラーを用いる方法がある。しかしどちらの光学モデルにおいても光配線が基板の上部にくることが前提となっている。
【０００８】
現在、光回路用の光源として、低コスト、アレイ化などに優れた特長をもつＶＣＳＥＬが注目されており、光回路を研究している数多くの研究機関が採用している。上記多層光配線が、このＶＣＳＥＬを電子デバイスからの信号を光に変えるＥ／Ｏ変換（電気信号を光に変換）用の発光素子として用いたとする。ここで、多層光配線の基板に対する垂直方向のピッチが２５０μｍだとしても、２層目の光配線層へは数十μｍの上部クラッドを含めて、光路長が３００μｍ程度となり、以下２５０μｍずつ増えていくことになる。現状で、ＶＣＳＥＬの広がり角は、単一モードＶＣＳＥＬでも半角１５度（＠１／e2) 程度ある。発光面からの光路長が３００μｍの場合、広がり角１５度のＶＣＳＥＬのビーム半径は、単純計算で約８０μｍ（３００μｍ×tan１５°）となり、半径２０〜２５μｍ程度のコアには収まらず、大きな損失が生じてしまう。この広がりを、レンズを用いて抑制し光路長が長い光学モデルへもＶＣＳＥＬを適用可能にすることが考えられる。
【０００９】
しかし、レンズを用いた光学モデルにおいては、光源の位置ずれによって接続効率の変動が大きくなってしまう懸念がある。これは、レーザなどの発光素子、レンズ、光導波路などの受光側素子間距離によって決まる横倍率によるものだが、ＶＣＳＥＬなどの発光素子から出射した光を集光する目的でレンズを使用しているため、発光素子とレンズ間の距離は短くなる。この距離に対して、レンズと光配線間の距離は長いため、必然的に横倍率は大きくなる。
【非特許文献１】R&D Review of Toyota CRDL, Vol.37,No.1,pp.43-5０,2001)
【００１０】
また、光接続の有効な方法として、自己形成光導波路がある。これは例えば紫外線硬化樹脂に紫外線を光ファイバなどに通し微細な光束を照射することで、一般的には照射部分のみ屈折率が向上し導波路構造を製造する現象である。また紫外線以外にも感光性媒質の吸収ピークを色素により変化させ、他の波長帯にも適用した報告もある（例えば“グリーンレーザー光によるＧＩ−ＭＭＦとＶＣＳＥＬ間の”自己形成接続”渡辺則利他，電子情報通信学会論文誌C, VOL.J87-C No.5 pp.488-489(2004.5)。これら自己形成光導波路は出射端とは無調心で接続できるため、“光はんだ”として光接続装置への応用が期待されている（例えば広瀬直宏、茨木修“自己形成光導波路を用いた光簡易接続技術”エレクトロニクス実装学会誌,Vol.5,pp44 ９-453,2002)。しかしながら現段階では光回路への応用例の報告は少なく、製造法は光ファイバや光導波路といった光配線側からの検討が主であった。例えば、非特許文献１に示すように、自己形成光導波路を用いた通信用３次元回路”各務学、山下達弥、河崎朱里）が存在している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたもので、その技術的課題（目的）は、光電気混載基板内に設けられたホールに、９０度に折れ曲がった光導波路を形成することで、従来のプリント基板と製造プロセスを共有し、光回路の集積化・多層化に対応する光接続装置の製造法及びその光接続装置を提供するものである。
【００１２】
特に、本発明の光接続装置は、光配線層のコアパターンが空隙として除去されたフォトマスクを有するガラス基板と自己形成光導波路の技術を用いる。図４で示すようにフォトマスク部を紫外線硬化樹脂で満たし上部から紫外光を照射する。紫外光はフォトマスクにより光がさえぎられ、コアパターンを転写しマスクを除去した所の空隙に光が通る。つまり一括して光配線層のコアパターンの自己形成光導波路を製造できる。この自己形成光導波路を光電気混載基板内に積層された光導波路などの光配線層へ光学的に接続するようにしたものである。これにより、表面実装した発光素子及び受光素子と光配線間の光接続がなされ、従来用いられてきたプリント基板製造プロセスを共有した光接続装置の提供が可能にできる。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
そこで、発明者は上記課題を解決すべく鋭意，研究を重ねた結果、請求項１の発明を、光配線層と電気配線層からなる光電気混在基板において、前記光配線層は１又は複数層とし、前記光配線層の光導波路の光軸に垂直方向に前記光電気混在基板に対してホールを形成し、該ホール内には前記光軸を９０度に折り曲げる４５度ミラーを、前記ホール上部には１又は複数層の前記光配線層のコアパターンを空隙として除去したフォトマスクとをそれぞれ配置し、該フォトマスクと前記４５度ミラーとの間に感光性媒質を充填した後に特定の光を照射して前記感光性媒質内に連続的な自己形成光導波路を形成し、該自己形成光導波路は垂直部と前記４５度ミラーを反射して９０度折り曲がる水平部とを有し、該水平部端は前記光軸のそれぞれに接続し、その後、前記フォトマスクを除去することを特徴とする光接続装置の製造法としたことにより、前記課題を解決した。
【００１４】
また、請求項２の発明を、前記構成において、前記感光性媒質は、前記フォトマスク基板とともに除去することを特徴とする光接続装置の製造法としたことにより、前記課題を解決した。また、請求項３の発明を、前記構成において、前記フォトマスク基板がホールアレイを設けた光を通さない基板であることを特徴とする光接続装置の製造法としたことにより、前記課題を解決した。また、請求項４の発明を、前記構成において、光配線層と電気配線層からなる光電気混在基板において、前記光配線層は１又は複数層とし、前記光配線層の光導波路の光軸に垂直方向に前記光電気混在基板に対してホールを形成し、該ホール内には前記光軸を９０度に折り曲げる４５度ミラーを配置し、前記４５度ミラー上で前記ホール内に感光性媒質を充填した後に特定の微細なレーザビームを照射して前記感光性媒質内に連続的な自己形成光導波路を形成し、該自己形成光導波路は垂直部と前記４５度ミラーを反射して９０度折り曲がる水平部とを有し、該水平部端は前記光導波路のそれぞれに接続することを特徴とする光接続装置の製造法としたことにより、前記課題を解決したものである。
【００１５】
また、請求項５の発明を、光配線層を１又は複数層とし、該光配線層の光導波路の光軸に垂直方向にホールを形成し、該ホール内には前記光軸を９０度に折り曲げる４５度ミラーを配置し、該４５度ミラー上でホール内に感光性媒質を充填し、さらに前記ホール上部には１又は複数のビアホールを穿孔した電気配線層を配置し、その後、ビアホールを介して特定の光を照射して前記感光性媒質内に連続的な自己形成光導波路を形成し、該自己形成光導波路は垂直部と前記４５度ミラーを反射して９０度折り曲がる水平部とを有し、該水平部端は前記光導波路のそれぞれに接続することを特徴とする光接続装置の製造法としたことにより、前記課題を解決した。
【００１６】
また、請求項６の発明を、前記構成において、前記自己形成光導波路形成後に、前記感光性媒質は除去することを特徴とする光接続装置の製造法としたことにより、前記課題を解決した。また、請求項７の発明を、前記構成において、前記感光性媒質が紫外線硬化樹脂としてなり、且つ特定の光を紫外光としてなることを特徴とする光接続装置の製造法としたことにより、前記課題を解決した。また、請求項８の発明を、前記構成において、前記光配線層の光導波路を樹脂にて構成することを特徴とする光接続装置の製造法としたことにより、前記課題を解決した。さらに、請求項９の発明を、前記構成において、前記光配線層の光導波路を光ファイバーにて構成することを特徴とする光接続装置の製造法としたことにより、前記課題を解決した。また、請求項１０の発明を、前述の各光接続装置の製造法から製造されてなることを特徴とする光接続装置としたことにより、前記課題を解決したものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の主な製造法の発明においては、光電気混載基板において、該基板内に設けられた光配線層上のホールにフォトマスクを通過する光によって自己形成光導波路を形成する技術を用いて接続することで、光配線層の設置箇所や基板厚の影響、多層化、集積化に左右されず基板内の光軸（光導波路等）と光接続ができる。また、フォトマスク形状や配列を変えることで、光導波路の形状に合わせた自己形成光導波路が製造でき、積層した光配線への選択的な光接続が可能となるとともに、安定して大量一括生産が可能な光接続装置を提供できる。また、本発明の方法の発明においても、従来のプリント基板と製造プロセスを共有し、光回路の集積化・多層化に対応する光接続装置の製造法を提供できるものである。また、レーザビームによっても自己形成光導波路を形成して前記同様に光接続ができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の光接続装置は、図１に示すように、光配線層Ａと電気配線層１とからなる光電気混載基板に設けられている。まず、従来の電気配線２，２，…が積層されている電気配線層１上か内部、もしくは下部に光配線層Ａとしての光導波路３を設ける。基板最上面や最下面に前記光配線層Ａを設ける場合、まず電気配線の電気配線層１を製造し、該電気配線層１を土台として感光手法や転写技術を用いて導波路を製造する方法や、導波路と基板を別に製造し、貼り付ける方法が考えられる。光配線層Ａを前記電気配線層１内に設ける場合、製造した光導波路３を電気配線２が積層された電気配線層１，１で挟む。なお、光導波路３の製造法は上記に限らず、基板内もしくは基板上面にコアとクラッドの導波構造が製造できれば如何なる方法であってもよい。
【００１９】
前記光接続装置は、１層〔図１（Ｂ）〕又は複数層〔図１（Ａ）〕の光配線層Ａと、電気配線層１とからなる光電気混載基板にて構成されている。前記各階層の光配線層Ａは、主に光導波路３，３，…が並列状に形成されている。つまり、光導波路３，３，…がアレイ状に並んで構成されている。該光導波路３は、コア部およびその廻りに形成されたクラット部３ｂで構成されている。このような光電気混載基板に対して光接続装置を製造するものである。以下、光接続装置の製造法の第１実施形態について図面について説明する。
【００２０】
まず、前記光電気混載基板の光配線層Ａの光導波路３が存在する所定の層までレーザやドリル、エッチングによってホール５を形成する。なお、該ホール５は、円形や矩形のホール加工が可能であればいかなる形状でもよく、該ホール５の径は光接続する複数の光導波路３と発光素子に合わせた４５度ミラー６の大きさ程度でよい。さらに、前記ホール５の軸芯は、前記光配線層Ａの光導波路３の光軸方向に対して垂直に構成する。また、内部に光配線層Ａを設置する場合、前記ホール５は従来の電気配線層１でいえばブラインドビアホール形式のような光配線層３でホール５が終わっている（底がある）形状が望ましい。しかし予め光配線層Ａにホール５を製造しておくか、最下部の場合は充て板などを用いることをすれば底ができるので貫通孔とすることもある。
【００２１】
そして光路変換を行う所定の位置に４５度ミラー６を設置する。即ち、図１（Ａ）、図２及び図３の場合には、３層の光配線層Ａに対応すよう形状及び構成の４５度ミラー６を前記ホール５内に配置する。また、図１（Ｂ）に示すように、１層の光配線層Ａの場合には、並列の光導波路３の数に対応するな形状及び構成の４５度ミラー６を前記ホール５内に配置する。その後、前記ホール５内であって、前記４５度ミラー６の上側に、紫外線硬化樹脂７等の感光性媒質Ｂを充填する〔図２（Ａ）〕。次いで、前記光配線層Ａの光導波路３と光接続したい該光配線層Ａのコアパターン３０を複数の空隙３０ａとして除去されたフォトマスク８を使用する。図５の該フォトマスク８では、光配線層Ａが３層であって、並列方向に４個が設けられ、合計１２の空隙３０ａが形成され、しかも外形は前記ホール５の外形と同等となるように構成されている。９はガラス又は透明状樹脂等の基板であって、該基板９の下面に前記フォトマスク８が貼られたものをフォトマスク基板Ｃと称する。前記感光性媒質Ｂが充填されたホール５の最上面に、該ホール５を前記フォトマスク基板Ｃで覆うようにして載置する。該フォトマスク基板Ｃは光接続装置としての製品では、原則として外すものでる。
【００２２】
そして、紫外線硬化樹脂７としての感光性媒質Ｂである場合には、紫外光を前記光電気混在基板Ａから照射する。すると紫外線硬化樹脂７内に連続的に自己形成光導波路１０を形成する。該自己形成光導波路１０は、垂直部１０ａと前記４５度ミラー６を反射した９０度折り曲がる水平部１０ｂとを有し、該水平部１０ｂ端は前記光配線層Ａの光導波路３の光軸のそれぞれに接続するようになっている。該接続されて硬化するのは、光導波路３及び感光性媒質Ｂ材質、伝搬光の種類にもよるが数秒乃至数十秒であり、自己形成光導波路１０として形成されたとの概念は、硬化された後の状態を指すものである。自己形成光導波路１０が形成されても、該自己形成光導波路１０以外は未硬化である、感光性媒質Ｂなる紫外線硬化樹脂７及び前記フォトマスク基板Ｃを除き、本発明の光接続装置を製造する。また、未硬化の部位をそのまま硬化させてクラッドとする適宜な材料を選択することで、前記フォトマスク基板Ｃを除くのみで、自己形成光導波路１０の周りをそのままの状態で硬化させてクラッドを形成し本発明の光接続装置を製造する。
【００２３】
前記の光接続装置では、前記ホール５内には自己形成光導波路１０が交差状に存在するが、他は空隙として形成されることになる。このため、該空隙内に新たに別の硬化樹脂２５を注入することもある〔図１（Ａ），（Ｂ）及び図２（Ｃ）、図９〕。このようにすることで、自己形成光導波路１０の廻りを硬化したクラッドとして製造できる。また、新たに低屈折率の硬化樹脂２５を注入するが、このとき熱硬化型を用いれば、表面実装時のリフロー時に同時に硬化することができプロセスを簡略化できる。新たに硬化樹脂２５を注入する際に、一度、前記４５度ミラー６を剥離することもある。また、前記４５度ミラー６を剥離した場合、すでにコアに４５度面が形成されているので屈折率差による９０度光路変換も可能である。また未硬化の部位をそのまま硬化させクラッドとすることができれば、前記４５度ミラー６を剥離すること無く、硬化したクラッドを形成できる。また、図５及び６に示したフォトマスク８に形成された１２個の空隙３０ａによって、１度に１２の自己形成光導波路１０を形成できる。また、伝搬光における紫外光として照射光を広域にすることで多数のフォトマスク８を有する光電気混載基板の全体、もしくは数個の光電気混載基板を一括して製造できる。
【００２４】
また、本発明の第１実施形態の変形例としては、ガラス基板９を用いない場合であって、図３（Ａ）に示すように、従来のビアホール２０の製造プロセスを用いて、直接に電気配線層１上に光配線層Ａのコアパターン３０のホールを設けた図である。そこから基板上部に紫外光を照射して自己形成光導波路１０を製造する。この場合の光配線層Ａ及び電気配線層１は、ある程度光を吸収・反射するものか、また、前記ビアホール２０には高い反射率を持つ金属膜を予め蒸着させておく。ビアホール２０に金属膜を蒸着させておくことで、ホールは中空道波路状態になるので光デバイスとの接続が容易になる。他の製造工程は前述の第１実施形態と同一であり、その説明は省略する。
【００２５】
次に、本発明の製造法の第２実施形態は、レーザビームで直接導波路を形成する方法である。図３（Ｂ）に示すように、フォトマスク８は使用しないで、特定の微細なレーザビームを照射して感光性媒質Ｂ内に連続的な自己形成光導波路１０を形成する。この成形はレーザビームにて一つ一つ形成するものである。コヒーレントな光でも自己形成光導波路１０は製造可能である。この方法を用いることで局所的に導波路を製造することができる。これらは部品数の削減や共通化、製造プロセスの共有が見込まれるので、低コスト化にもつなげることができる。
【００２６】
フォトマスク８を用いて自己形成光導波路１０を製造する場合、図５に示すようにフォトマスク８の形状を変化させることで様々な光配線層Ａを製造することができる。光配線層Ａが主に用いられるのは光導波路３であり、コアは矩形であることが多い。その場合はフォトマスクを四角にすることで矩形の光導波路３を製造することができる。同様にして図６に示すように、フォトマスク８の開口径８ａを変化させれば、従来のマルチモードの光配線層Ａだけでなく、コア径の大きいＰＯＦ（プラスティック光ファイバ）やシングルモードの光配線層Ａにも対応できる。したがって、光配線層Ａのコア形状に合わせて、フォトマスク８を加工するだけで、所望の光導波路を製造することができるため、汎用性や結合効率の向上にもつながる。
【００２７】
図８に示すように、光配線層Ａの一部の階層のみを実装された光デバイスと結合させ、残りの配線は他の場所で光結合したい場合などは、所望の光配線４部のみガラス基板９にフォトマスク８を設けるか、光を遮る板をおいて一部だけ自己形成光導波路１０を製造する。その後、４５度ミラー６を剥離し［図８（Ａ）］、残り（下部側の層）の光配線層Ａ（光ファイバー４にて構成されている）側から紫外光を伝搬させ、光配線層Ａ，Ａ同士をつなぐことで可能となる。ポリミドなど紫外光を伝播しない光導波路３の場合は、前記感光性媒質Ｂを色素混合樹脂２３とし、且つ前記特定の微細な伝搬光をグリーンレーザを用いて自己形成光導波路１０を形成する［図８（Ｂ）］。前記光配線層Ａ，Ａ同士をつなぐのは第３層のみである。また、図７（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、４５度ミラー６を、多角形もしくはミラーの高さを変えることで１対１接続だけでなく、ミラーの面に応じて１対多接続、並列方向での階層別結合も可能である。
【００２８】
図９は、本発明の光接続装置を用いた実施形態を模式的に示した図であって、光素子を搭載するための基板Ｄが除かれた光接続装置であり、自己形成光導波路１０の廻りには、前記感光性媒質Ｂとは異なる硬化樹脂２５が充填されている。まず、製造した光接続装置上には、面発光レーザ等の半導体レーザ等の発光素子、光信号を受信する素子としてのフォトダイオード等の受光素子等の光信号の送受信を行う光学素子と、発光素子を電気信号で駆動、変調を行う電子回路や、受光素子が検出し変換した電気信号を増幅する電子回路とともに、ＬＳＩなどの電子デバイスが実装されている。電子基板上に実装されたＬＳＩなどの電子デバイスからの電気信号は、ドライバを介して発光素子でＥ／Ｏ変換（電気信号を光信号に変換）される。発光素子は、光電気混在基板内にあらかじめ製造された光導波路内を伝播、基板内もしくは基板上部に設けられた光配線へ光が結合し、他のデバイスへ光信号が出力される。一方、上記過程を経て光配線層Ａを伝搬されて来た光信号は、光配線層Ａから、自己形成光導波路１０を通り前記光接続装置の上面へ向かって伝搬され、該光接続装置上部に実装された受光素子でＯ／Ｅ変換（光信号を電気信号に変換）される構成である。また、図１０に示したものは、前記基板Ｄが設けらた光接続装置であり、回路的には、図９と同一であり、その説明を省略する。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】（Ａ）及び（Ｂ）は本発明の導波路形成技術の模式図である。
【図２】（Ａ）は本発明の製造過程の模式図、（Ｂ）は本発明の製造過程の模式図、（Ｃ）は本発明の製品としての模式図である。
【図３】（Ａ）はビアホールからの製造過程の模式図、（Ｂ）はレーザビームを用いた製造過程の模式図である。
【図４】（Ａ）及び（Ｂ）は、本発明の原理を示した模式図である。
【図５】（Ａ）及び（Ｂ）は、フォトマスクの形状と作成される自己形成光導波路との関係図である。
【図６】（Ａ）及び（Ｂ）は、フォトマスクの形状と作成される自己形成光導波路との関係図である。
【図７】（Ａ）及び（Ｂ）はミラー形状の斜視図である。
【図８】（Ａ）は４５度ミラーを剥離している製造過程の模式図、（Ｂ）は直行する自己形成光導波路を設けた本発明の製品としての模式図である。
【図９】本発明の模式図である。
【図１０】本発明の別の模式図である。
【符号の説明】
【００３０】
Ａ…光配線層、１…電気配線層、３…光導波路、４…光ファイバー、５…ホール、
６…４５度ミラー、７…紫外線硬化樹脂、Ｂ…感光性媒質、３０…コアパターン、
３０ａ…空隙、フォトマスク８、９…基板、フォトマスク基板Ｃ、
１０…自己形成光導波路。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信分野で実用化が期待されている光接続装置に関して、光デバイスと光配線層とを効率よく光学的に接続し、集積化および多層化が可能な光接続装置の製造法及びその光接続装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の情報化社会に伴いネットワーク上を流れる情報量は増加の一途をたどり、交換機など電子機器の情報処理能力の高速化が求められてきている。一方、基板内ではＬＳＩの進化によりチップの高速大容量化が進み、チップの高速処理が可能となりつつある。これに伴い、電子機器を構成している電気プリント基板間、基板内で高速大容量化に対応した配線技術が求められている。しかし、従来の電気信号では高密度化に伴う配線間でのクロストークや雑音、反射、配線距離が長尺することによる伝搬遅延が問題になりつつある。
【０００３】
この問題を解決する手段として、電気プリント基板の基板間および基板内での信号を光化することが注目されている。光は電気信号にくらべ、信号伝搬時における雑音の問題がなく、並列実装が行えるため、高速大容量伝送・超高密度の配線技術として適したものである。電気プリント基板上に電子デバイスからの電気信号を基板上に実装した発光素子によりＯ／Ｅ変換（光信号を電気信号に変換）し、光導波路等の光伝送媒体を通して光検出器へ伝送しＯ／Ｅ変換する。つまり、電気プリント基板内に光の回路を構成するものである。
【０００４】
前述した光回路が実現できれば、基板内での高速大容量化が可能となる。しかし基板上ではＬＳＩやドライバ等は電気で駆動するため、設計プロセス、部品の共通化など電気と光の実装技術の共有が必要となる。またキャリアが電子に代わり光子となるため、扱いに大きな違いが生じる。キャリアが電子の場合、ハンダによって接合してしまえば電子の移動は互いの伝送路の位置ずれに関係なく行われ、信号の送受信ができる。一方、光子の場合、発光素子から出射された光は広がり、直進するといった性質のため、光配線との光接続法が非常に重要となる。その為、光回路の実現には従来の実装技術と共有しつつ、光接続の問題を解決する技術が必要になる。
【０００５】
電気プリント基板の製造法として、電子デバイスとプリント基板との接続には通常、プリント基板か電子デバイス側へハンダバンプをもうけ、一時的に接着後高温をかけて（リフロー）接着・固定する表面実装型、もしくは電子素子のピンをプリント基板に挿入してハンダ付けするリード挿入型などといった手法が用いられている。ハンダバンプを用いて接続する表面実装型の特長としては、配線の高密度化が容易、基板からの配線長が短い、ハンダのリフローによるセルフアライメントなどが挙げられる。電気プリント基板内、基板間の配線の光化を実現するには、これら電気の実装プロセスを柔軟に取り入れ従来技術との共合した、表面実装型の光回路実装が適当である。
【０００６】
この特長を利用した表面実装型の光接続として、レンズを使用した光学モデルが一般的である。これは、実装する発光・受光素子と、光導波路との間にアレイ上のレンズを形成することにより、高い接続効率（結合効率）を実現し、多チャンネル化に適した光学モデルである（例えば、マイクロレンズを用いた光Ｉ／Ｏ（入出力）パッケージ技術 エレクトロニクス実装学会誌Ｖｏｌ．１．５，Ｎｏ．５，ｐｐ．４７８−４８２，２００２．）。用いるレンズは、イオン交換によるものや、ディスペンサ方式、インクジェット方式によって製造したものがあり、レンズを搭載する位置は、発光素子の発光面や発光素子を実装する基板上などである。通常、短距離配線の発光素子には、ＶＣＳＥＬ（面発光レーザ:Vertical Cavity Surface Emitting Laser）、受光素子にはＰＤ(Photo Diode)が用いられる。
【０００７】
また、実装する発光素子やドライバなどをインターポーザによってハイブリッドに搭載し、レンズを使用せずに光接続を実現したものがある（例えば、アクティブインタポーザによるチップ間光インタコネクション技術 エレクトロニクス実装学会誌Ｖｏｌ．１．５，Ｎｏ．５，ｐｐ．４７３−４７７，２００２．）。いずれの表面実装型でも実装される光デバイスと光配線の光軸が互いに直行する形となるため、互いの光軸を結ぶ９０度光路変換技術が必要となる。９０度光路変換法としては光配線の端面を４５度カットし屈折率差による全反射を利用する方法や、反射率の高い金属をコーティングした４５度ミラーを用いる方法がある。しかしどちらの光学モデルにおいても光配線が基板の上部にくることが前提となっている。
【０００８】
現在、光回路用の光源として、低コスト、アレイ化などに優れた特長をもつＶＣＳＥＬが注目されており、光回路を研究している数多くの研究機関が採用している。上記多層光配線が、このＶＣＳＥＬを電子デバイスからの信号を光に変えるＥ／Ｏ変換（電気信号を光に変換）用の発光素子として用いたとする。ここで、多層光配線の基板に対する垂直方向のピッチが２５０μｍだとしても、２層目の光配線層へは数十μｍの上部クラッドを含めて、光路長が３００μｍ程度となり、以下２５０μｍずつ増えていくことになる。現状で、ＶＣＳＥＬの広がり角は、単一モードＶＣＳＥＬでも半角１５度（＠１／e2) 程度ある。発光面からの光路長が３００μｍの場合、広がり角１５度のＶＣＳＥＬのビーム半径は、単純計算で約８０μｍ（３００μｍ×tan１５°）となり、半径２０〜２５μｍ程度のコアには収まらず、大きな損失が生じてしまう。この広がりを、レンズを用いて抑制し光路長が長い光学モデルへもＶＣＳＥＬを適用可能にすることが考えられる。
【０００９】
しかし、レンズを用いた光学モデルにおいては、光源の位置ずれによって接続効率の変動が大きくなってしまう懸念がある。これは、レーザなどの発光素子、レンズ、光導波路などの受光側素子間距離によって決まる横倍率によるものだが、ＶＣＳＥＬなどの発光素子から出射した光を集光する目的でレンズを使用しているため、発光素子とレンズ間の距離は短くなる。この距離に対して、レンズと光配線間の距離は長いため、必然的に横倍率は大きくなる。
【非特許文献１】R&D Review of Toyota CRDL, Vol.37,No.1,pp.43-5０,2001)
【００１０】
また、光接続の有効な方法として、自己形成光導波路がある。これは例えば紫外線硬化樹脂に紫外線を光ファイバなどに通し微細な光束を照射することで、一般的には照射部分のみ屈折率が向上し導波路構造を製造する現象である。また紫外線以外にも感光性媒質の吸収ピークを色素により変化させ、他の波長帯にも適用した報告もある（例えば“グリーンレーザー光によるＧＩ−ＭＭＦとＶＣＳＥＬ間の”自己形成接続”渡辺則利他，電子情報通信学会論文誌C, VOL.J87-C No.5 pp.488-489(2004.5)。これら自己形成光導波路は出射端とは無調心で接続できるため、“光はんだ”として光接続装置への応用が期待されている（例えば広瀬直宏、茨木修“自己形成光導波路を用いた光簡易接続技術”エレクトロニクス実装学会誌,Vol.5,pp44 ９-453,2002)。しかしながら現段階では光回路への応用例の報告は少なく、製造法は光ファイバや光導波路といった光配線側からの検討が主であった。例えば、非特許文献１に示すように、自己形成光導波路を用いた通信用３次元回路”各務学、山下達弥、河崎朱里）が存在している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたもので、その技術的課題（目的）は、光電気混載基板内に設けられたホールに、９０度に折れ曲がった光導波路を形成することで、従来のプリント基板と製造プロセスを共有し、光回路の集積化・多層化に対応する光接続装置の製造法及びその光接続装置を提供するものである。
【００１２】
特に、本発明の光接続装置は、光配線層のコアパターンが空隙として除去されたフォトマスクを有するガラス基板と自己形成光導波路の技術を用いる。図４で示すようにフォトマスク部を紫外線硬化樹脂で満たし上部から紫外光を照射する。紫外光はフォトマスクにより光がさえぎられ、コアパターンを転写しマスクを除去した所の空隙に光が通る。つまり一括して光配線層のコアパターンの自己形成光導波路を製造できる。この自己形成光導波路を光電気混載基板内に積層された光導波路などの光配線層へ光学的に接続するようにしたものである。これにより、表面実装した発光素子及び受光素子と光配線間の光接続がなされ、従来用いられてきたプリント基板製造プロセスを共有した光接続装置の提供が可能にできる。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
そこで、発明者は上記課題を解決すべく鋭意，研究を重ねた結果、請求項１の発明を、光配線層と電気配線層からなる光電気混在基板において、前記光配線層は１又は複数層とし、前記光配線層の光導波路の光軸に垂直方向に前記光電気混在基板に対してホールを形成し、該ホール内には前記光軸を９０度に折り曲げる４５度ミラーを、前記ホール上部には１又は複数層の前記光配線層のコアパターンを空隙として除去したフォトマスクとをそれぞれ配置し、該フォトマスクと前記４５度ミラーとの間に感光性媒質を充填した後に特定の光を照射して前記感光性媒質内に連続的な自己形成光導波路を形成し、該自己形成光導波路は垂直部と前記４５度ミラーを反射して９０度折り曲がる水平部とを有し、該水平部端は前記光軸のそれぞれに接続し、その後、前記フォトマスクを除去することを特徴とする光接続装置の製造法としたことにより、前記課題を解決した。
【００１４】
また、請求項２の発明を、前記構成において、前記感光性媒質は、前記フォトマスク基板とともに除去することを特徴とする光接続装置の製造法としたことにより、前記課題を解決した。また、請求項３の発明を、前記構成において、前記フォトマスク基板がホールアレイを設けた光を通さない基板であることを特徴とする光接続装置の製造法としたことにより、前記課題を解決した。また、請求項４の発明を、前記構成において、光配線層と電気配線層からなる光電気混在基板において、前記光配線層は１又は複数層とし、前記光配線層の光導波路の光軸に垂直方向に前記光電気混在基板に対してホールを形成し、該ホール内には前記光軸を９０度に折り曲げる４５度ミラーを配置し、前記４５度ミラー上で前記ホール内に感光性媒質を充填した後に特定の微細なレーザビームを照射して前記感光性媒質内に連続的な自己形成光導波路を形成し、該自己形成光導波路は垂直部と前記４５度ミラーを反射して９０度折り曲がる水平部とを有し、該水平部端は前記光導波路のそれぞれに接続することを特徴とする光接続装置の製造法としたことにより、前記課題を解決したものである。
【００１５】
また、請求項５の発明を、光配線層を１又は複数層とし、該光配線層の光導波路の光軸に垂直方向にホールを形成し、該ホール内には前記光軸を９０度に折り曲げる４５度ミラーを配置し、該４５度ミラー上でホール内に感光性媒質を充填し、さらに前記ホール上部には１又は複数のビアホールを穿孔した電気配線層を配置し、その後、ビアホールを介して特定の光を照射して前記感光性媒質内に連続的な自己形成光導波路を形成し、該自己形成光導波路は垂直部と前記４５度ミラーを反射して９０度折り曲がる水平部とを有し、該水平部端は前記光導波路のそれぞれに接続することを特徴とする光接続装置の製造法としたことにより、前記課題を解決した。
【００１６】
また、請求項６の発明を、前記構成において、前記自己形成光導波路形成後に、前記感光性媒質は除去することを特徴とする光接続装置の製造法としたことにより、前記課題を解決した。また、請求項７の発明を、前記構成において、前記感光性媒質が紫外線硬化樹脂としてなり、且つ特定の光を紫外光としてなることを特徴とする光接続装置の製造法としたことにより、前記課題を解決した。また、請求項８の発明を、前記構成において、前記光配線層の光導波路を樹脂にて構成することを特徴とする光接続装置の製造法としたことにより、前記課題を解決した。さらに、請求項９の発明を、前記構成において、前記光配線層の光導波路を光ファイバーにて構成することを特徴とする光接続装置の製造法としたことにより、前記課題を解決した。また、請求項１０の発明を、前述の各光接続装置の製造法から製造されてなることを特徴とする光接続装置としたことにより、前記課題を解決したものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の主な製造法の発明においては、光電気混載基板において、該基板内に設けられた光配線層上のホールにフォトマスクを通過する光によって自己形成光導波路を形成する技術を用いて接続することで、光配線層の設置箇所や基板厚の影響、多層化、集積化に左右されず基板内の光軸（光導波路等）と光接続ができる。また、フォトマスク形状や配列を変えることで、光導波路の形状に合わせた自己形成光導波路が製造でき、積層した光配線への選択的な光接続が可能となるとともに、安定して大量一括生産が可能な光接続装置を提供できる。また、本発明の方法の発明においても、従来のプリント基板と製造プロセスを共有し、光回路の集積化・多層化に対応する光接続装置の製造法を提供できるものである。また、レーザビームによっても自己形成光導波路を形成して前記同様に光接続ができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の光接続装置は、図１に示すように、光配線層Ａと電気配線層１とからなる光電気混載基板に設けられている。まず、従来の電気配線２，２，…が積層されている電気配線層１上か内部、もしくは下部に光配線層Ａとしての光導波路３を設ける。基板最上面や最下面に前記光配線層Ａを設ける場合、まず電気配線の電気配線層１を製造し、該電気配線層１を土台として感光手法や転写技術を用いて導波路を製造する方法や、導波路と基板を別に製造し、貼り付ける方法が考えられる。光配線層Ａを前記電気配線層１内に設ける場合、製造した光導波路３を電気配線２が積層された電気配線層１，１で挟む。なお、光導波路３の製造法は上記に限らず、基板内もしくは基板上面にコアとクラッドの導波構造が製造できれば如何なる方法であってもよい。
【００１９】
前記光接続装置は、１層〔図１（Ｂ）〕又は複数層〔図１（Ａ）〕の光配線層Ａと、電気配線層１とからなる光電気混載基板にて構成されている。前記各階層の光配線層Ａは、主に光導波路３，３，…が並列状に形成されている。つまり、光導波路３，３，…がアレイ状に並んで構成されている。該光導波路３は、コア部およびその廻りに形成されたクラット部３ｂで構成されている。このような光電気混載基板に対して光接続装置を製造するものである。以下、光接続装置の製造法の第１実施形態について図面について説明する。
【００２０】
まず、前記光電気混載基板の光配線層Ａの光導波路３が存在する所定の層までレーザやドリル、エッチングによってホール５を形成する。なお、該ホール５は、円形や矩形のホール加工が可能であればいかなる形状でもよく、該ホール５の径は光接続する複数の光導波路３と発光素子に合わせた４５度ミラー６の大きさ程度でよい。さらに、前記ホール５の軸芯は、前記光配線層Ａの光導波路３の光軸方向に対して垂直に構成する。また、内部に光配線層Ａを設置する場合、前記ホール５は従来の電気配線層１でいえばブラインドビアホール形式のような光配線層３でホール５が終わっている（底がある）形状が望ましい。しかし予め光配線層Ａにホール５を製造しておくか、最下部の場合は充て板などを用いることをすれば底ができるので貫通孔とすることもある。
【００２１】
そして光路変換を行う所定の位置に４５度ミラー６を設置する。即ち、図１（Ａ）、図２及び図３の場合には、３層の光配線層Ａに対応すよう形状及び構成の４５度ミラー６を前記ホール５内に配置する。また、図１（Ｂ）に示すように、１層の光配線層Ａの場合には、並列の光導波路３の数に対応するな形状及び構成の４５度ミラー６を前記ホール５内に配置する。その後、前記ホール５内であって、前記４５度ミラー６の上側に、紫外線硬化樹脂７等の感光性媒質Ｂを充填する〔図２（Ａ）〕。次いで、前記光配線層Ａの光導波路３と光接続したい該光配線層Ａのコアパターン３０を複数の空隙３０ａとして除去されたフォトマスク８を使用する。図５の該フォトマスク８では、光配線層Ａが３層であって、並列方向に４個が設けられ、合計１２の空隙３０ａが形成され、しかも外形は前記ホール５の外形と同等となるように構成されている。９はガラス又は透明状樹脂等の基板であって、該基板９の下面に前記フォトマスク８が貼られたものをフォトマスク基板Ｃと称する。前記感光性媒質Ｂが充填されたホール５の最上面に、該ホール５を前記フォトマスク基板Ｃで覆うようにして載置する。該フォトマスク基板Ｃは光接続装置としての製品では、原則として外すものでる。
【００２２】
そして、紫外線硬化樹脂７としての感光性媒質Ｂである場合には、紫外光を前記光電気混在基板Ａから照射する。すると紫外線硬化樹脂７内に連続的に自己形成光導波路１０を形成する。該自己形成光導波路１０は、垂直部１０ａと前記４５度ミラー６を反射した９０度折り曲がる水平部１０ｂとを有し、該水平部１０ｂ端は前記光配線層Ａの光導波路３の光軸のそれぞれに接続するようになっている。該接続されて硬化するのは、光導波路３及び感光性媒質Ｂ材質、伝搬光の種類にもよるが数秒乃至数十秒であり、自己形成光導波路１０として形成されたとの概念は、硬化された後の状態を指すものである。自己形成光導波路１０が形成されても、該自己形成光導波路１０以外は未硬化である、感光性媒質Ｂなる紫外線硬化樹脂７及び前記フォトマスク基板Ｃを除き、本発明の光接続装置を製造する。また、未硬化の部位をそのまま硬化させてクラッドとする適宜な材料を選択することで、前記フォトマスク基板Ｃを除くのみで、自己形成光導波路１０の周りをそのままの状態で硬化させてクラッドを形成し本発明の光接続装置を製造する。
【００２３】
前記の光接続装置では、前記ホール５内には自己形成光導波路１０が交差状に存在するが、他は空隙として形成されることになる。このため、該空隙内に新たに別の硬化樹脂２５を注入することもある〔図１（Ａ），（Ｂ）及び図２（Ｃ）、図９〕。このようにすることで、自己形成光導波路１０の廻りを硬化したクラッドとして製造できる。また、新たに低屈折率の硬化樹脂２５を注入するが、このとき熱硬化型を用いれば、表面実装時のリフロー時に同時に硬化することができプロセスを簡略化できる。新たに硬化樹脂２５を注入する際に、一度、前記４５度ミラー６を剥離することもある。また、前記４５度ミラー６を剥離した場合、すでにコアに４５度面が形成されているので屈折率差による９０度光路変換も可能である。また未硬化の部位をそのまま硬化させクラッドとすることができれば、前記４５度ミラー６を剥離すること無く、硬化したクラッドを形成できる。また、図５及び６に示したフォトマスク８に形成された１２個の空隙３０ａによって、１度に１２の自己形成光導波路１０を形成できる。また、伝搬光における紫外光として照射光を広域にすることで多数のフォトマスク８を有する光電気混載基板の全体、もしくは数個の光電気混載基板を一括して製造できる。
【００２４】
また、本発明の第１実施形態の変形例としては、ガラス基板９を用いない場合であって、図３（Ａ）に示すように、従来のビアホール２０の製造プロセスを用いて、直接に電気配線層１上に光配線層Ａのコアパターン３０のホールを設けた図である。そこから基板上部に紫外光を照射して自己形成光導波路１０を製造する。この場合の光配線層Ａ及び電気配線層１は、ある程度光を吸収・反射するものか、また、前記ビアホール２０には高い反射率を持つ金属膜を予め蒸着させておく。ビアホール２０に金属膜を蒸着させておくことで、ホールは中空道波路状態になるので光デバイスとの接続が容易になる。他の製造工程は前述の第１実施形態と同一であり、その説明は省略する。
【００２５】
次に、本発明の製造法の第２実施形態は、レーザビームで直接導波路を形成する方法である。図３（Ｂ）に示すように、フォトマスク８は使用しないで、特定の微細なレーザビームを照射して感光性媒質Ｂ内に連続的な自己形成光導波路１０を形成する。この成形はレーザビームにて一つ一つ形成するものである。コヒーレントな光でも自己形成光導波路１０は製造可能である。この方法を用いることで局所的に導波路を製造することができる。これらは部品数の削減や共通化、製造プロセスの共有が見込まれるので、低コスト化にもつなげることができる。
【００２６】
フォトマスク８を用いて自己形成光導波路１０を製造する場合、図５に示すようにフォトマスク８の形状を変化させることで様々な光配線層Ａを製造することができる。光配線層Ａが主に用いられるのは光導波路３であり、コアは矩形であることが多い。その場合はフォトマスクを四角にすることで矩形の光導波路３を製造することができる。同様にして図６に示すように、フォトマスク８の開口径８ａを変化させれば、従来のマルチモードの光配線層Ａだけでなく、コア径の大きいＰＯＦ（プラスティック光ファイバ）やシングルモードの光配線層Ａにも対応できる。したがって、光配線層Ａのコア形状に合わせて、フォトマスク８を加工するだけで、所望の光導波路を製造することができるため、汎用性や結合効率の向上にもつながる。
【００２７】
図８に示すように、光配線層Ａの一部の階層のみを実装された光デバイスと結合させ、残りの配線は他の場所で光結合したい場合などは、所望の光配線４部のみガラス基板９にフォトマスク８を設けるか、光を遮る板をおいて一部だけ自己形成光導波路１０を製造する。その後、４５度ミラー６を剥離し［図８（Ａ）］、残り（下部側の層）の光配線層Ａ（光ファイバー４にて構成されている）側から紫外光を伝搬させ、光配線層Ａ，Ａ同士をつなぐことで可能となる。ポリミドなど紫外光を伝播しない光導波路３の場合は、前記感光性媒質Ｂを色素混合樹脂２３とし、且つ前記特定の微細な伝搬光をグリーンレーザを用いて自己形成光導波路１０を形成する［図８（Ｂ）］。前記光配線層Ａ，Ａ同士をつなぐのは第３層のみである。また、図７（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、４５度ミラー６を、多角形もしくはミラーの高さを変えることで１対１接続だけでなく、ミラーの面に応じて１対多接続、並列方向での階層別結合も可能である。
【００２８】
図９は、本発明の光接続装置を用いた実施形態を模式的に示した図であって、光素子を搭載するための基板Ｄが除かれた光接続装置であり、自己形成光導波路１０の廻りには、前記感光性媒質Ｂとは異なる硬化樹脂２５が充填されている。まず、製造した光接続装置上には、面発光レーザ等の半導体レーザ等の発光素子、光信号を受信する素子としてのフォトダイオード等の受光素子等の光信号の送受信を行う光学素子と、発光素子を電気信号で駆動、変調を行う電子回路や、受光素子が検出し変換した電気信号を増幅する電子回路とともに、ＬＳＩなどの電子デバイスが実装されている。電子基板上に実装されたＬＳＩなどの電子デバイスからの電気信号は、ドライバを介して発光素子でＥ／Ｏ変換（電気信号を光信号に変換）される。発光素子は、光電気混在基板内にあらかじめ製造された光導波路内を伝播、基板内もしくは基板上部に設けられた光配線へ光が結合し、他のデバイスへ光信号が出力される。一方、上記過程を経て光配線層Ａを伝搬されて来た光信号は、光配線層Ａから、自己形成光導波路１０を通り前記光接続装置の上面へ向かって伝搬され、該光接続装置上部に実装された受光素子でＯ／Ｅ変換（光信号を電気信号に変換）される構成である。また、図１０に示したものは、前記基板Ｄが設けらた光接続装置であり、回路的には、図９と同一であり、その説明を省略する。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】（Ａ）及び（Ｂ）は本発明の導波路形成技術の模式図である。
【図２】（Ａ）は本発明の製造過程の模式図、（Ｂ）は本発明の製造過程の模式図、（Ｃ）は本発明の製品としての模式図である。
【図３】（Ａ）はビアホールからの製造過程の模式図、（Ｂ）はレーザビームを用いた製造過程の模式図である。
【図４】（Ａ）及び（Ｂ）は、本発明の原理を示した模式図である。
【図５】（Ａ）及び（Ｂ）は、フォトマスクの形状と作成される自己形成光導波路との関係図である。
【図６】（Ａ）及び（Ｂ）は、フォトマスクの形状と作成される自己形成光導波路との関係図である。
【図７】（Ａ）及び（Ｂ）はミラー形状の斜視図である。
【図８】（Ａ）は４５度ミラーを剥離している製造過程の模式図、（Ｂ）は直行する自己形成光導波路を設けた本発明の製品としての模式図である。
【図９】本発明の模式図である。
【図１０】本発明の別の模式図である。
【符号の説明】
【００３０】
Ａ…光配線層、１…電気配線層、３…光導波路、４…光ファイバー、５…ホール、
６…４５度ミラー、７…紫外線硬化樹脂、Ｂ…感光性媒質、３０…コアパターン、
３０ａ…空隙、フォトマスク８、９…基板、フォトマスク基板Ｃ、
１０…自己形成光導波路。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光配線層と電気配線層からなる光電気混在基板において、前記光配線層は１又は複数層とし、前記光配線層の光導波路の光軸に垂直方向に前記光電気混在基板に対してホールを形成し、該ホール内には前記光軸を９０度に折り曲げる４５度ミラーと、前記ホール上部には１又は複数層の前記光配線層のコアパターンを空隙として除去したフォトマスク基板とをそれぞれ配置し、該フォトマスク基板と前記４５度ミラーとの間に感光性媒質を充填した後に特定の光を照射して前記感光性媒質内に連続的な自己形成光導波路を形成し、該自己形成光導波路は垂直部と前記４５度ミラーを反射して９０度折り曲がる水平部とを有し、該水平部端は前記光導波路のそれぞれに接続し、その後、前記フォトマスク基板を除去することを特徴とする光接続装置の製造法。
【請求項２】
請求項１において、前記感光性媒質は、前記フォトマスク基板とともに除去することを特徴とする光接続装置の製造法。
【請求項３】
請求項１又は２において、前記フォトマスク基板がホールアレイを設けた光を通さない基板であることを特徴とする光接続装置の製造法。
【請求項４】
光配線層と電気配線層からなる光電気混在基板において、前記光配線層は１又は複数層とし、前記光配線層の光導波路の光軸に垂直方向に前記光電気混在基板に対してホールを形成し、該ホール内には前記光軸を９０度に折り曲げる４５度ミラーを配置し、前記４５度ミラー上で前記ホール内に感光性媒質を充填した後に特定の微細なレーザビームを照射して前記感光性媒質内に連続的な自己形成光導波路を形成し、該自己形成光導波路は垂直部と前記４５度ミラーを反射して９０度折り曲がる水平部とを有し、該水平部端は前記光導波路のそれぞれに接続することを特徴とする光接続装置の製造法。
【請求項５】
光配線層を１又は複数層とし、該光配線層の光導波路の光軸に垂直方向にホールを形成し、該ホール内には前記光軸を９０度に折り曲げる４５度ミラーを配置し、該４５度ミラー上でホール内に感光性媒質を充填し、さらに前記ホール上部には１又は複数のビアホールを穿孔した電気配線層を配置し、その後、ビアホールを介して特定の光を照射して前記感光性媒質内に連続的な自己形成光導波路を形成し、該自己形成光導波路は垂直部と前記４５度ミラーを反射して９０度折り曲がる水平部とを有し、該水平部端は前記光導波路のそれぞれに接続することを特徴とする光接続装置の製造法。
【請求項６】
請求項４又は５において、前記自己形成光導波路形成後に、前記感光性媒質は除去することを特徴とする光接続装置の製造法。
【請求項７】
請求項１，２，３，４，５又は６において、前記感光性媒質が紫外線硬化樹脂としてなり、且つ特定の光を紫外光としてなることを特徴とする光接続装置の製造法。
【請求項８】
請求項１，２，３，４，５，６又は７において、前記光配線層の光導波路を樹脂にて構成することを特徴とする光接続装置の製造法。
【請求項９】
請求項１，２，３，４，５，６又は７において、前記光配線層の光導波路を光ファイバーにて構成することを特徴とする光接続装置の製造法。
【請求項１０】
請求項１，２，３，４，５，６，７，８又は９において、その光接続装置の製造法から製造されてなることを特徴とする光接続装置。
【請求項１】
光配線層と電気配線層からなる光電気混在基板において、前記光配線層は１又は複数層とし、前記光配線層の光導波路の光軸に垂直方向に前記光電気混在基板に対してホールを形成し、該ホール内には前記光軸を９０度に折り曲げる４５度ミラーと、前記ホール上部には１又は複数層の前記光配線層のコアパターンを空隙として除去したフォトマスク基板とをそれぞれ配置し、該フォトマスク基板と前記４５度ミラーとの間に感光性媒質を充填した後に特定の光を照射して前記感光性媒質内に連続的な自己形成光導波路を形成し、該自己形成光導波路は垂直部と前記４５度ミラーを反射して９０度折り曲がる水平部とを有し、該水平部端は前記光導波路のそれぞれに接続し、その後、前記フォトマスク基板を除去することを特徴とする光接続装置の製造法。
【請求項２】
請求項１において、前記感光性媒質は、前記フォトマスク基板とともに除去することを特徴とする光接続装置の製造法。
【請求項３】
請求項１又は２において、前記フォトマスク基板がホールアレイを設けた光を通さない基板であることを特徴とする光接続装置の製造法。
【請求項４】
光配線層と電気配線層からなる光電気混在基板において、前記光配線層は１又は複数層とし、前記光配線層の光導波路の光軸に垂直方向に前記光電気混在基板に対してホールを形成し、該ホール内には前記光軸を９０度に折り曲げる４５度ミラーを配置し、前記４５度ミラー上で前記ホール内に感光性媒質を充填した後に特定の微細なレーザビームを照射して前記感光性媒質内に連続的な自己形成光導波路を形成し、該自己形成光導波路は垂直部と前記４５度ミラーを反射して９０度折り曲がる水平部とを有し、該水平部端は前記光導波路のそれぞれに接続することを特徴とする光接続装置の製造法。
【請求項５】
光配線層を１又は複数層とし、該光配線層の光導波路の光軸に垂直方向にホールを形成し、該ホール内には前記光軸を９０度に折り曲げる４５度ミラーを配置し、該４５度ミラー上でホール内に感光性媒質を充填し、さらに前記ホール上部には１又は複数のビアホールを穿孔した電気配線層を配置し、その後、ビアホールを介して特定の光を照射して前記感光性媒質内に連続的な自己形成光導波路を形成し、該自己形成光導波路は垂直部と前記４５度ミラーを反射して９０度折り曲がる水平部とを有し、該水平部端は前記光導波路のそれぞれに接続することを特徴とする光接続装置の製造法。
【請求項６】
請求項４又は５において、前記自己形成光導波路形成後に、前記感光性媒質は除去することを特徴とする光接続装置の製造法。
【請求項７】
請求項１，２，３，４，５又は６において、前記感光性媒質が紫外線硬化樹脂としてなり、且つ特定の光を紫外光としてなることを特徴とする光接続装置の製造法。
【請求項８】
請求項１，２，３，４，５，６又は７において、前記光配線層の光導波路を樹脂にて構成することを特徴とする光接続装置の製造法。
【請求項９】
請求項１，２，３，４，５，６又は７において、前記光配線層の光導波路を光ファイバーにて構成することを特徴とする光接続装置の製造法。
【請求項１０】
請求項１，２，３，４，５，６，７，８又は９において、その光接続装置の製造法から製造されてなることを特徴とする光接続装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００６−７８６０６（Ｐ２００６−７８６０６Ａ）
【公開日】平成１８年３月２３日（２００６．３．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２６０３３７（Ｐ２００４−２６０３３７）
【出願日】平成１６年９月７日（２００４．９．７）
【出願人】（０００１２５３６９）学校法人東海大学 (352)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年３月２３日（２００６．３．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年９月７日（２００４．９．７）
【出願人】（０００１２５３６９）学校法人東海大学 (352)
【Ｆターム（参考）】
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