光配線基板及びその製造方法
【課題】Ｎチャンネルの入力光配線と出力光配線とをチャンネル数に依存せずに上下２層に敷設し、層間移行部の夫々の個所において１対１の光配線同士で層を違えて接続し、有効な多チャンネルのクロスコネクト構造を有する光配線基板を提供する。
【解決手段】基板１７の一方の面にＮチャンネル入力光配線１２を形成し、他方の面にＮチャンネル出力光配線１３を形成する。入力光配線１２に対し出力光配線１３は直角に配置されている。また、入力光配線１２が接続された入力端子１５は基板１５の一端面に配置され、出力光配線１３が接続された出力端子１４は基板１５の他の端面に配置されている。入力光配線１２と出力光配線１３とは、それらの交点に配置された層間光移行部１６を介して光接続されている。
【解決手段】基板１７の一方の面にＮチャンネル入力光配線１２を形成し、他方の面にＮチャンネル出力光配線１３を形成する。入力光配線１２に対し出力光配線１３は直角に配置されている。また、入力光配線１２が接続された入力端子１５は基板１５の一端面に配置され、出力光配線１３が接続された出力端子１４は基板１５の他の端面に配置されている。入力光配線１２と出力光配線１３とは、それらの交点に配置された層間光移行部１６を介して光接続されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高速、大容量の信号伝送を必要とする情報通信系に用いられる光配線基板及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
情報通信系において、高速、大容量の信号伝送に適する光信号が用いられている。光デバイス間の光伝送は、光配線として本数が少ないときは光ファイバを用い、本数が数百本から数千本となる場合には、基板上に光導波路が敷設された光配線基板が用いられる。通常は、複数の光導波路が光学的に接続され、光信号の伝送が行われる複数の光配線基板が設けられる。
【０００３】
この場合、光の直進性が高いため、光ファイバ同士、又は、基板上の光導波路同士を結合させる際、位置精度が問題となる。例えば、シングルモードの光ファイバ同士では、設定されている位置ずれの許容差は、０．５μｍ程度である。マルチモードで、数１０μｍのコア径の光導波路・光ファイバの位置ずれの許容差は、コア径の数分の１程度である。
【０００４】
光導波路が敷設された光配線基板同士を別部材のコネクタを使用して結合させる場合もあるが、１００μｍ以上の位置ずれが生じる場合がある。このように、用いられるコア径以上に位置ずれが生じると光信号は、伝播されない。
【０００５】
又、光配線基板上に敷設された数百本から数千本の光導波路同士を結合させる際に、コネクタとして精密加工された光ファイバコネクタを用いようとしても、許容される心線数は、単心から１２心程度に制限されるので、使用される光ファイバコネクタの数は格段に多くなり、現実的でない。
【０００６】
又、光信号は、高速なデータ送信が可能なことから、基幹通信システムのような長距離伝送では、光通信が主体になっている。特に、ＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing：波長多重変調）と呼ばれる１本の光ファイバに複数の波長で異なった情報を同時に送信する技術が開発され、大容量の情報が高速で送られる。
【０００７】
基幹通信システムの中継基地局では、ＷＤＭで送られてくる情報を単一波長に分離し、夫々の行き先をスイッチで切換えて、再び一つの光ファイバに合波する。このとき、ある波長の光の行先を任意に切換える必要がある。即ち、Ｎチャンネルの入力をＮチャンネルの出力に交換するクロスコネクト機能が必要である。
【０００８】
ＷＤＭの多重化が進み、１００波以上の光が一つの光ファイバで送られてくることが予想されている。このため、クロスコネクト機能には１０００チャンネル以上を処理する能力が求められている。
【０００９】
しかし、数１０００チャンネルを処理可能な光スイッチは、未だ存在しない。そこで、現実には、図５４で示すように小さなスイッチを多段に組み合わせて用いている。
【００１０】
図５４は、入力光ファイバ４１０と出力光ファイバ４６０との間の光伝送を、６４チャンネルの入出力を３段構成の８×８チャンネルの第１、第２、及び第３のスイッチ４２０、４４０、４５０を用いてクロスコネクト光配線４３０、４３０のチャンネル処理を行っていることを示している。
【００１１】
各段のスイッチは、所定本数毎の入力光ファイバ４１０を担う光スイッチ４７０が複数個有している。このとき、前記クロスコネクト光配線４３０は、各段のスイッチ間で交差して結合される光配線構造としなければならない。
【００１２】
従来の特開平６−３３１９１０号公報（特許文献１）は、任意の組み合わせで接続替えを行う光ファイバ心線切替え装置が開示されている。
【００１３】
しかしながら、１０００チャンネル以上になると光ファイバを収納するための膨大なスペースが必要となる欠点が指摘されていた。又、特開平１１−１７８０１８号公報（特許文献２）に示す光コネクト装置は、前段のスイッチを搭載した基板と後段の基板を直交させた構造が開示されている。しかしながら、光ファイバの引き回しが単純化されるが、基板の実装方法が限定される。
【００１４】
更に、特開平１０−２４３４２４号公報（特許文献３）に示す光クロスコネクトシステムは、Ｎ本のＭ芯光ファイバを積層した二次元ファイバアレイとＭ本×Ｎ芯の二次元ファイバアレイを直交して接合させることでクロスコネクト構成とする技術が開示されている。しかしながら、クロスコネクト構造は、コンパクトに実現できるが、光ファイバの芯間ピッチで積層することができなければ、結合損失が大きくなる製造上の問題が生じていた。
【００１５】
又、光ファイバ素線を任意の配線に敷設して、樹脂などによりシート状に固定させたファイバシート技術を使用する方法もある。この場合、光ファイバに保護皮膜がない分、コンパクトにまとめることができる。しかしながら、先に図５４で示したように交差構造の中央部分に光ファイバが集中して積み重なってしまう。光ファイバには最小曲げ半径が決まっているが、光ファイバの積み重なりにより生じる縦方向の曲げ半径の制御は困難となる。このため、光伝送の特性が保証できないという問題が生じていた。
【００１６】
近時、通信分野では、長距離のみならず近距離の信号伝達に光伝送が主流になってきている。従来の電気による信号伝達技術は、ＣＰＵの発達によるクロック周波数およびデータの通信速度が上昇し、信号の伝送速度は、日々向上している。しかし、電気信号の伝達技術において信号の切替を担うクロスコネクト装置をそのまま光通信の信号切替に使うには難があり、そこで特に、光ビアを多層配線の層間に構成し、光信号の層間移行部としている。
【００１７】
又、高速、大容量の信号伝送を必要とする情報通信系の装置内において、信号やデータを伝送する光配線基板を構成する従来の光導波路は、シリコンウエハ等の基板上にクラッド材料を成膜し、次いでコア材をパターニングするプロセスで製作されている。この場合、工程中に熱履歴による応力により基板に反りが生じたり、クラックが入る等の欠点があった。これに対処するための従来技術として、特開平８−２９６３２号公報（特許文献４）に開示されているような、光配線を構成している光導波路層の構成個所を除く個所を除去する対策、特開平５−２８１４２４号公報（特許文献５）に示される応力緩和層を導入する対策、又は、特開平６−２１４１２８号公報（特許文献６）の光導波路層の裏面に応力層を成膜することで表と裏の両面で応力のバランスを保ち、基板の平坦化を達成する対策が採られている。
【００１８】
又、従来、基板面にレンズを形成する技術として、光メモリから情報を再生するための光ピックアップ装置に用いられる光学素子としてのマイクロレンズの製造方法が知られている。特開昭６０−１５５５５２号公報（特許文献７）は、両面からエッチングにより半球面上穴部を形成し、基板と異なる物質を充填した後、表面を研磨して平面マイクロレンズを得ている。特開平１１−１７７１２３号公報（特許文献８）は、基板の両面にレンズが配置される構造が示されている。
【００１９】
しかし、基板の両面にレンズを形成する際の位置合わせに難があった。例えば、図５５（Ａ）に示すように、従来の光ディスク装置等に使用されるマイクロレンズの製造工程において、基板６１の上下の両面に凹部６２を形成し、次いで、図５５（Ｂ）に示すように透明物質６３を前記凹部６２に埋めてレンズを形成するに際し、前記上下の凹部６２の位置合わせが正確に行えない欠点があった。
【００２０】
又、高速, 大容量の信号伝送を必要とする情報通信系の装置内における光信号の伝送に際しては、光配線基板の導波路同士の光学的な接続が、両者の接続位置における位置合わせに高精度が要求され、又、集光機能を高めるという点で重要視されている。光導波路同士を光学的に接続するためには、コリメートや、集光するためのレンズが必要とされるが、従来、図５６に示すような、クラッド８５上のコア８６からの光が射出される先端部にボールレンズ８７が置かれる構造のものが知られている。
【００２１】
又、高速, 大容量の信号伝送を必要とする情報通信系の装置において、ＣＰＵの動作周波数の向上に伴い、クロック周波数の向上や、データの転送速度の向上がもたらされた。近時、伝送速度の向上のため、ＬＶＤＳ（Low Voltage Differential Signaling：差動伝送）や、波形整形技術などの高帯域化技術が開発され、電気伝送の性能の向上は進んでいるが１０Ｇｂｐｓ以上の領域では、電気信号の波形なまりの発生などが原因で伝送を困難にしている。
【００２２】
又、光通信を主体とする長距離伝送では、パスの切換えを行うクロスコネクト装置の電気伝送部分が、光通信速度を担いきれなくなってきている。そこで、短距離伝送でも光通信が行えるよう技術開発が行われ、光送受信モジュールと光ファイバとの接続態様が実現している。又、短距離の高速信号伝送の光接続に用いられる光配線基板も知られている。例えば、複数の光導波路がＸ軸方向に並行して配置されている光導波層と、他の複数の光導波路がＹ軸方向に並行して配置されている光導波層とを積層して多層光配線を構成する場合、層間の光接続位置は、図５７に示すように決められている。
【００２３】
光基板９０上でＸ軸方向に並行して複数本の光導波路９１が配設された光導波路層と、前記複数本の光導波路９１に直角に交差してＹ軸方向に並行して配設された複数本の光導波路から成る光導波路層が積層されて構成される光配線基板は、前記Ｘ軸とＹ軸の複数の光導波路の夫々との交差位置の内、図５７中に斜線で示す任意の交差位置９３に光ビアを形成することで層間の光伝播を行っている。
【００２４】
図６０に示すＸ軸方向に並行して配設された複数本の光導波路９１とＹ軸方向に並行して配設された複数本の光導波路９２とが交差するよう積層された光導波路層は、図５８に示すＸ軸方向に並行して配設された複数本の光導波路９１から成る光導波路層に、図５９に示すＹ軸方向に並行して配設された複数本の光導波路９２から成る光導波路層を重ねることで得られる。
【００２５】
前記光導波路層の夫々には位置合わせマーク９４が示されていて、これら位置合わせマーク９４を基準にして積層し、図６０に示す多層光配線が得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２６】
【特許文献１】特開平６−３３１９１０号公報
【特許文献２】特開平１１−１７８０１８号公報
【特許文献３】特開平１０−２４３４２４号公報
【特許文献４】特開平８−２９６３２号公報
【特許文献５】特開平５−２８１４２４号公報
【特許文献６】特開平６−２１４１２８号公報
【特許文献７】特開昭６０−１５５５５２号公報
【特許文献８】特開平１１−１７７１２３号公報
【特許文献９】特開平１０−６２８２５号公報
【特許文献１０】特開平１０−７３７７５号公報
【特許文献１１】特開平９−２８３７７６号公報
【特許文献１２】特開平８−１７９１７８号公報
【特許文献１３】特開平５−２４１０４４号公報
【特許文献１４】特開平６−２５００３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２７】
上述したように光信号を伝送するに際し、光ファイバ又は、基板上に敷設した光導波路を用いる場合、コネクタによる心線数の制限や、光ファイバ同士、又は、光導波路同士を結合させる際の結合位置の精度が、光信号伝送の妨げとなる場合が生じた。
【００２８】
又、一方の光配線基板の光導波路から射出された光が、他方の光配線基板の光導波路に入射される光路中で平行光とされることが望ましいが、従来は、図５３に示したように光導波路のコア１の端面を半円形に形成し、端面を通過した光が平行になるよう意図した構成がある。しかしながら、光導波路内では、光が複雑に反射しているので完全な平行光を得ることができなかった。
【００２９】
又、光通信の多層配線間で光信号の切換をするクロスコネクト機能を担う光ビアは、その製造プロセスにおいて、温度変化が原因で内部に気泡が生じ、内面に応力が働きクラックが生じるおそれがあった。更に、光導波路から前記光ビアに光が入る際に、光の有する波動性のために進行方向で広がろうとして、光路中での有効な光の進行が妨げられる。
【００３０】
又、光導波路を製作する工程中に生じる反りやクラックに対する従来の対策技術は、多層化する光配線基板に対しては充分ではなかった。例えば、特開平８−２９６３２号公報（特許文献４）は、１層のみでは有効であるが、多層化した場合、除去した部分が埋まってしまう。埋まるのを避けるため、多層化するに際しフィルムを層間に挿入することもできるがスリット部に空気層が残ってしまうため熱工程中に空気の熱膨張により応力が発生してしまう問題点が指摘されていた。
【００３１】
又、特開平５−２８１４２４号公報（特許文献５）は、リッジ型導波路で１層のみの場合は有効であるが、埋め込み方や多層化の場合は、熱膨張によりクラックが発生する欠点があった。
【００３２】
一方、特開平６−２１４１２８号公報（特許文献６）は、多層化した場合に、応力のバランスを保つためには、光導波路層の両面に応力層を成膜することが必要となり、表と裏の両面を多層化すること必要となり現実的でないのが実情である。
【００３３】
又、光ディスク装置等において、光メモリからの情報をピックアップするために用いられるマイクロレンズの製造工程においては、図５５（Ａ）に示すように基板６１の両面に別々工程で穴（凹部）６２を形成するので、上下の位置合わせが難しく、図５５（Ｂ）に形成されたレンズ６３の位置は、ずれ６４が生じてしまう欠点があった。このことから、大型基板に用いる場合には、ずれも大きくなり適用が難しい。
【００３４】
又、基板自体を光学材料で製作する必要があるので、大型基板とするには強度やコストの点で不利であった。
【００３５】
又、従来、光導波路同士を光学的に接続する場合、クラッド上のコアからの光を射出するコア先端部に置かれる球状のレンズは、前記コアとの位置あわせに高精度が要求されていた。しかし、配線基板上に多くの光導波路が設けられている場合には、夫々の光導波路毎に球状レンズを対応させて設けなければならず、しかもその位置合わせは、前記コアの中心と球状レンズの中心とをμｍ単位の高精度で配置する必要があった。このため、製造工程を難しくするとともに、製造コストも掛かるという欠点があった。
【００３６】
又、多層光配線において、従来のプリント基板のように配線の引き回しを可能にするためには、光導波路の交差構造や、層間の光導波路の接続技術に配慮する必要がある。
【００３７】
光導波路層を積層する場合、従来のフォトリソグラフィ技術を使った位置合わせでは、数十ｃｍ角以上の大きさの基板で、層間光移行部である光ビアを数ミクロン以下の位置精度で形成することは難しい。図５７で示した従来例で、２層の光導波路層を積層する場合、光ビアを形成すべき層間の光導波路の交差位置は、導波路層自体が透明であるため、認識できない。このため、位置合わせマーク９４を基準にして積層し、パターニングされた光導波路の交差位置を光ビア位置と定め、レーザ加工する。
【００３８】
しかしながら、前記位置合わせマークを基準にして光導波路層を積層したとしても、導波路形成用のマスクによる導波路パターンの位置ずれや、導波路の積層プロセスでの熱履歴が原因の位置ずれがあり、光ビアの加工位置にずれが生ずる。基板サイズが大きい場合には、この欠点は、特に、顕著である。
【００３９】
又、１０００チャンネル以上の高速で大容量のデータ信号を伝送処理する能力を有するクロスコネクト構造を有する光配線基板の実現が望まれていた。
【００４０】
本発明は、Ｎチャンネルの入力光配線と出力光配線を、チャンネル数に依存せずに上下２層に敷設し、層間移行部の夫々の個所において、１対１の光配線同士で層を違えて接続し、有効な多チャンネルのクロスコネクト構造を有する光配線基板を提供することを目的とする。
【００４１】
又、本発明は、基板の上下２面に夫々下部クラッド層とコアと上部クラッド層とを形成する光導波路の製造工程において、前記上部クラッド層から前記基板に達する、光ビアとなる略４５°斜面を形成する工程を含む光配線基板の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００４２】
本発明に係る光配線基板は、基板と、前記基板の一方の面に積層されるＮ個の入力端を有する入力側の複数の光配線と、前記基板の他方の面に積層され、前記基板上で前記Ｎ個の入力端と直交するＮ個の出力端を有する出力側の複数の光配線とを有し、前記入力側の複数の光配線と前記出力側の複数の光配線とは、層間移行部の夫々の個所において、１対１の光配線同士で層を違えて接続されることを特徴とする。
【００４３】
本発明に係る光配線基板は、入力光配線の直線部と出力光配線の直線部とを異なる層に配し、屈曲部で層間の移行を行う。これにより、チャンネル数に依存することなくＮチャンネル入力をＮチャンネル出力に交換でき、大規模なクロスコネクト機能を要する場合にも容易に適応できる。
【００４４】
又、本発明に係る光配線基板の製造方法は、基板に下部クラッド層を形成する工程と、前記下部クラッド層上にコア層を形成する工程と、前記コア層上に光導波路パターン層を形成する工程と、前記光導波路パターン層をマスクとしてエッチングし、光導波路となるコアパターンを形成する工程と、前記光導波路パターン層を除去し、前記コアパターンを露出後、上部クラッド層を形成する工程と、前記上部クラッド層から前記基板に達する、光ビアとなる略４５°斜面を形成する工程と、前記略４５°斜面に反射膜を形成する工程とを有することを特徴とする。
【００４５】
本発明に係る光配線基板の製造方法によれば、基板上に光配線としての光導波路を、光ビアとなる略４５°斜面を有し、容易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】図１は、第１の実施形態である光配線基板の基本的構成を示す模式的平面図である。
【図２】図２は、図１のＡ−Ａ線による断面図である。
【図３】図３は、多層光配線の光学的な接続構造を示す断面図である。
【図４】図４は、第１の実施形態の実施例の光配線基板の構成を示す模式的平面図である。
【図５】図５は、第２の実施形態の光配線基板の基本的構成を模式的に示した斜視図である。
【図６】図６は、第２の実施形態の光配線基板の多チャンネルの光導波路の敷設パターンを平面的に示す図である。
【図７】図７は、第２の実施形態の光配線基板の光ビア部分を含む光導波路の断面図である。
【図８】図８（Ａ）〜（Ｄ）は、第２の実施形態の光配線基板の光導波路の製造工程を示す工程図（その１）である。
【図９】図９（Ａ）〜（Ｄ）は、第２の実施形態の光配線基板の光導波路の製造工程を示す工程図（その２）である。
【図１０】図１０は、第２の実施形態の光配線基板の実装例を示す平面図である。
【図１１】図１１は、第２の実施形態の光配線基板の他の実装例を示す平面図である。
【図１２】図１２（Ａ）は、他の実施形態を示す光配線の敷設状態を示す平面図である。図１２（Ｂ）は、図１２（Ａ）に示す光配線の敷設状態を形成すための一方の光線パターンを示す平面図である。図１２（Ｃ）は、図１２（Ａ）に示す光配線の敷設状態を形成すための他方の光線パターンを示す平面図である。
【図１３】図１３は、第２の実施形態の光配線基板の他の例を示す斜視図である。
【図１４】図１４は、光配線基板の更に他の実施形態を示す平面図である。
【図１５】図１５（Ａ）〜（Ｃ）は、図１４に示す光配線を敷設する敷設順序を示す平面図である。
【図１６】図１６は、第３の実施形態を示す多層光配線基板の模式的構成図を示す。
【図１７】図１７は、第３の実施形態をを示す光導波路に対するレーザ加工によるパターニング方法を説明する図である。
【図１８】図１８は、第３の実施形態の光配線基板における光導波路のクラッド層に通気用の溝を形成した状態を示す図である。
【図１９】図１９は、第３の実施形態を示す光導波路のクラッド層の形成工程を説明する図である。
【図２０】図２０は、第３の実施形態を示す支持基板の形成工程を説明する図である。
【図２１】図２１は、第３の実施形態を示す支持基板を用いて上下面に光導波路を形成する工程を説明する図である。
【図２２】図２２は、第３の実施形態を示す上下面に溝を形成する支持基板を用いて光導波路を形成する工程を説明する図である。
【図２３】図２３は、第３の実施形態を示し、クラッド層内の複数の溝を一括して通気できる通気孔を設ける例を示す模式図である。
【図２４】図２４は、第３の実施形態の多層光配線において光ビア内に球レンズを挿入する工程を説明する図。
【図２５】図２５は、第４の実施形態の光配線基板の構成を模式的に示す平面図である。
【図２６】図２６は、図２５におけるＸ−Ｘ線による断面図である。
【図２７】図２７は、図２５におけるＹ−Ｙ線による断面図である。
【図２８】図２８は、第４の実施形態の光導波路層が積層された状態を示す断面図である。
【図２９】図２９（Ａ）〜（Ｄ）は、第４の実施形態の光配線基板の製造方法を説明する工程図である。
【図３０】図３０は、図２９に示す実施例に使われるコア層の主成分の化学式を示す。
【図３１】図３１は、第５の実施形態の光配線基板の層間光移行部の構成を示す断面図である。
【図３２】図３２は、図３１に示す光配線基板の層間光移行部の製造工程図である。
【図３３】図３３は、第５の実施形態の一実施形態である光配線基板の構成を示す断面図である。
【図３４】図３４（Ａ）〜（Ｃ）は、第５の実施形態である光配線基板の製造工程を示す図である。
【図３５】図３５（Ａ）〜（Ｄ）は、第５の実施形態の他の例である光配線基板の製造工程を示す図である。
【図３６】図３６（Ａ）〜（Ｃ）は、第５の実施形態の更に他の例である光配線基板の製造工程を示す図である。
【図３７】図３７は、第６の実施形態を示す光導波路の構成を示す概略斜視図である。
【図３８】図３８は、第６の実施形態を示す図３７に示す光導波路の平面図である。
【図３９】図３９は、図３８に示す実施形態の他の例を示す光導波路の平面図である。
【図４０】図４０は、光導波路同士を光学的に接続する態様を斜視して示す図である。
【図４１】図４１は、第７の実施形態の光配線基板を示す図であり、図４１（Ａ）は、Ｘ軸方向に3 本の光導波路が並設された1 層目の光導波路層を示す平面図、図４１（Ｂ）は、図４１のＡ−Ａ線による断面図である。
【図４２】図４２（Ａ）は、Ｙ軸方向に3 本の光導波路が並設された２層目の光導波路層を示す平面図、図４２（Ｂ）は、図４２（Ａ）のＢ−Ｂ線による断面図である。
【図４３】図４３（Ａ）は、図４１（Ａ）と図４２（Ａ）に示す光導波路層を積層して得られる積層光導波路層の平面図、図４３（Ｂ）は、図４３（Ａ）Ｃ−Ｃ線による断面図、図４３（Ｃ）は、図４３（Ａ）のＤ−Ｄ線による断面図である。
【図４４】図４４（Ａ）〜（Ｄ）は、図４２（Ｂ）の断面図で示した光導波路層の製造工程を示す工程図（その１）である。
【図４５】図４５（Ａ）〜（Ｃ）は、図４２（Ｂ）の断面図で示した光導波路層の製造工程を示す工程図（その２）である。
【図４６】図４６は、光導波路層を積層したときの光導波路の中心軸及び両光導波路の交差部の検出について説明する図である。
【図４７】図４７は、光ビア部分を形成するレーザ加工を説明する図である。
【図４８】図４８は、レーザ加工する際のマスクの移動速度と加工深さの関係を示す特性図である。
【図４９】図４９は、異なる層間の光導波路同士が光路を直交して光結合する光ビア部分の一例を示す構成図である。
【図５０】図５０は、光結合される光導波路の端面が夫々シリンドリカルミラーで構成されている例を示す光ビア構造を示す部分的斜視図である。
【図５１】図５１は、レーザ加工する際のマスクの移動速度と加工深さの関係が４５度平面ミラーと、シリンドリカルミラーとで異なることを示す特性図である。
【図５２】図５２は、異なる層間の光導波路同士が光路を直進して光結合する光ビア部分の一例を示す構成図である。
【図５３】図５３は、従来の光配線基板における光導波路の光の進行方向を説明する図である。
【図５４】図５４は、従来の多チャンネルの光信号のクロスコネクト機能を果たす３段構成の光スイッチの構成例を示す図である。
【図５５】図５５（Ａ）、（Ｂ）は、従来の光ディスク装置等に使用されるマイクロレンズの製造工程においてレンズ間の位置ずれが生じる例を示す図である。
【図５６】図５６は、導波路同士を光学的に接続するために、光導波路の先端に対向してボールレンズが配置される光導波路の従来例を示す斜視図である。
【図５７】図５７は、光配線基板における、光導波路層を積層したときの光学的な接続位置を示す模式的平面図である。
【図５８】図５８は、複数の光導波路がＸ軸方向に並行して配置されている光導波層の配置例を示す図である。
【図５９】図５９は、複数の光導波路がＹ軸方向に並行して配置されている光導波層の配置例を示す図である。
【図６０】図６０は、Ｘ軸方向に並行して配設された複数本の光導波路とＹ軸方向に並行して配設された複数本の光導波路とが交差するよう積層された光導波路層を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４７】
以下、実施形態について、添付の図面を参照して説明する。
【００４８】
（第１の実施形態）
図１は、光配線基板の基本的構成を示す模式的平面図であり、図２は、図１のＡ−Ａ線による断面図である。
【００４９】
基板８上に敷設される光導波路１０は、コア１とクラッド２より成る。光信号の伝送部となる前記コア１は、前記クラッド２より屈折率が高い。この場合のクラッド材として、フッ素化ポリイミド樹脂ＯＰ１−Ｎ３２０５（日立化成）、屈折率＝１．５２が用いられる。コア材としては、フッ素化ポリイミド樹脂ＯＰ１−Ｎ３４０５（日立化成）、屈折率＝１．５３が用いられる。
【００５０】
前記光導波路１０のコア１の光路先端部に連続して、スラブ光導波路３及び平板状凸レンズ４が形成される。前記光導波路１０から前記スラブ光導波路３及び平板状凸レンズ４を経て射出された光は、その光路上に設けられた４５度ミラー５で光の進行方向を略９０度変換される。前記４５度ミラー５は、その表面に反射率を向上させるため、金属反射膜若しくは誘電体多層膜７が形成される。
【００５１】
この場合の誘電体多層膜は、高屈折率物質と低屈折率物質を交互に積層した構成であり、夫々が、膜厚×屈折率＝λ／４、もしくはλ／２（λは波長）なる値に設定されている。高屈折率物質としてＺｎＳ（２．３５）、ＴｉＯ2 （２．３５）が用いられ、低屈折率物質としてＭｇＦ2（１．３８）、ＳｉＯ2（１．４６）が用いられる。
【００５２】
前記ミラーで反射された光を受光するシリンドリカルレンズ６が前記光導波路１０の表面であって、前記光路上に設置される。前記シリンドリカルレンズ６を設置するための位置決めは、前記クラッドの表面に窪みを設けるか、又は、位置決め用の突起９を設け位置合わせをすればよい。
【００５３】
上記構成の光配線基板において、光導波路のコア１から進行してきた光は、スラブ導波路３を通過する際に進行方向に対して横方向に広がり、平板状凸レンズ４を経て光の水平成分は、平行光となって射出される。このとき、前記スラブ導波路３の屈折率を前記コア１の屈折率以上とすれば広がり角を小さくでき、ビーム径の小さい平行光を得ることができる。
【００５４】
更に、射出光は、４５度ミラー５で進行方向を略９０度変換され、シリンドリカルレンズ６を経て平行光を得ることができる。ロッドレンズを前記シリンドリカルレンズ６に代えて用いてもよい。
【００５５】
図３は、一方の光導波路から射出された光が、光路中で平行光とされ、他方の光導波路に入光され、結合位置の精度を厳密に設定することなく光導波路同士の結合ができる多層光配線の光学的な接続構造を示す断面図である。
【００５６】
図３において、一方の光導波路を含む光配線基板及び他方の光導波路を含む光配線基板の夫々は、図２に示す基本的な光配線基板の構成と同一であり、添字を異にする同一参照番号を付し、その構成の説明は省略する。
【００５７】
一方の光配線基板を構成する光路中にあるシリンドリカルレンズ６ａに対向する位置に他方の光配線基板を構成するシリンドリカルレンズ６ｂを配置して光導波路同士の結合ができる多層光配線の光学的な接続構造とする。
【００５８】
一方のシリンドリカルレンズ６ａから得られた平行光は、他方の光配線基板を構成するシリンドリカルレンズ６ｂに入射され、集光されて光の光路を略９０度変換する４５度ミラー７ｂを介して他方の導波路中に導かれる。次いで、平板状凸レンズ４ｂ及びスラブ光導波路３ｂを順に介してコア１ｂに光信号は、伝送される。
【００５９】
図４は、本実施形態の変形例を示す光配線基板の構成を示す平面図である。コア１とスラブ光導波路３と平板凸レンズ４と４５度ミラー５を含む光導波路が平行に複数個、同一クラッド２中に設けられる。夫々の光導波路中に設けられている夫々の４５度ミラー５からの光は、共通にクラッド上に設けられた１個のシリンドリカルレンズ６で受光され、夫々が平行光として射出される。１個のシリンドリカルレンズ６で複数の光導波路を一括して対応できるのでコスト上有利である。
【００６０】
（第２の実施形態）
次に、本発明の実施形態について、図５乃至図１５を参照して説明する。図５は、本発明の実施形態に係る光配線基板の基本的構成を模式的に示した図である。基板１７の両面にＮチャンネル光配線１２，１３が形成される。入力光配線１２は、入力端子１４を有し下層に敷設され、出力光配線１３は、出力端子１５を有し上層に敷設される。
【００６１】
入力光配線１２及び出力光配線１３は、直線状に形成され異なる層上で互いに直交している。このため、前記入力端と出力端とは、矩形状の前記基板１７の対向していない辺に設けられる。前記入力光配線１２は、夫々が層間光移行部1 ６で直角に屈曲され、出力光配線１３に接続される。
【００６２】
図６は、多チャンネルの光導波路の敷設パターンを平面的に示す図であり、図５と同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。
【００６３】
前記層間移行部（以下光ビアと称する）６の構成及びその製造方法を図７及び図８を参照して説明する。図７は、前記光ビア６部分を含む光導波路の断面図を示す。尚、説明の便宜上、上層光導波路と下層光導波路とが基板２１を挟んで平行に図示されているが、実際は上方から見て配線方向が互いに直交している。
【００６４】
前記上層光導波路と下層光導波路は基板２１上下面にあって、共に下部クラッド２２／コア２３／上部クラッド２４の三層から構成されている。前記光ビア６は、反射面が４５°の傾斜を持つ溝２０であり、斜面に金属より成る反射膜２５が形成されている。図８（Ａ）〜（Ｄ）及び図９（Ａ）〜（Ｄ）は光導波路の製造工程を示す工程図である。
【００６５】
図８（Ａ）は、基板２１上にクラッド層２２を積層した図を示す。この場合のクラッド材として、フッ素化ポリイミド樹脂ＯＰ１−Ｎ３２０５（日立化成）、屈折率＝１．５２が用いられる。このフッ素化ポリイミド樹脂は、スピンコートで５〜１５μｍの厚みに塗布し、所定の条件で加熱し、硬化させる。
【００６６】
次に、前記クラッド層２２上にコア層２３を積層する（図８（Ｂ））。コア材としては、フッ素化ポリイミド樹脂ＯＰ１−Ｎ３４０５（日立化成）、屈折率＝１．５３が用いられる。このフッ素化ポリイミド樹脂は、スピンコートで１０〜２０μｍの厚みに塗布し、所定の条件で加熱し、硬化させる。
【００６７】
次いで、スッパッタ及びエッチングにより、アルミニウム層２４により光導波路パターンを形成する（図８（Ｃ））。アルミニウム層２４により成る光導波路パターンをエッチングマスクとして、前記コア層２２をドライエッチング（ＲＩＥ）することで、光導波路となる矩形状のコアパターン２６を形成する（図８（Ｄ））。 前記光導波路パターンを形成した前記アルミニウム層２４は、酸で除去され前記コアパターン２６を露出する（図９（Ａ））。
【００６８】
次いで、前記クラッド層２２及び前記コア層２３を覆い、上部クラッド層２７を積層する（図９（Ｂ））。この場合のクラッド材として、フッ素化ポリイミド樹脂ＯＰ１−Ｎ３２０５（日立化成）、屈折率＝１．５２が用いられる。このフッ素化ポリイミド樹脂は、塗布され所定の条件で加熱され、硬化する。前記上部クラッド層２７の上面から前記基板に至るまでエキシマレーザを照射して４５°の傾斜を持つ溝２０を形成し、光ビアを形成する（図９（Ｃ））。
【００６９】
更に、前記溝２０の斜面にスパッタにより金の薄膜を形成し、反射膜２８とする（図９（Ｄ））。
【００７０】
次に、図１０及び図１１を参照して、外部と接続されるための上記光配線基板の実装構成を説明する。図１０は、本発明の光配線基板の実装例を示す平面図であり、光コネクタ２９が、前記基板２１上の前記入力光配線１２の入力端子及び前記出力光配線１３の出力端子の夫々を複数本の光ファイバ毎にまとめ、装着される例を示す。
【００７１】
図１１は、前記入力光配線１２の入力端子及び前記出力光配線１３の出力端子の夫々に、段差的に光路長が異なる多芯光ファイバ又は、テープ状の光導波路３０が接続される例を示す。接続される光ファイバの長さを段階的に変えることでトータルの長さを均一化し、基板上の光ファイバを通過する光信号の同時性の要求を満たすことができる。
【００７２】
又、前記入力光配線１２の入力端子及び前記出力光配線１３の出力端子の夫々に、接続される光配線を前記光配線基板２１の材質と同じ材質で形成すれば、トータルの配線長を揃えることで光信号を電気信号に変換する際の損失のばらつきを少なくすることができる。他に、光配線基板中に光を減衰させる手段、例えば金属膜をコア近傍に配置することで光信号を電気信号に変換する際の損失のばらつきを少なくすることができる。
【００７３】
次に、本実施形態の光配線基板の他の例について説明する。図１２（Ａ）は、光配線基板の平面図である。図に示すように矩形状の基板２１におけるＮ個の入力端１４は、前記基板２１の対向する２辺に設けられ、Ｎ個の出力端１５は、前記基板２１の前記２辺と異なる対向する２辺に設けられる。これは、図１２（Ｂ）に示す光配線パターンと図１２（Ｃ）に示す光配線パターンとを重ね合わせることで得られる。
【００７４】
通常の多芯光ファイバのピッチは、２５０μｍである。これと同一ピッチで光導波路を敷設すると、１０００チャンネルの場合、２５ｃｍ以上の基板が必要となるが本構成の場合、およそ半分の大きさの基板で済む。
【００７５】
図１３は、光配線基板の更に他の例を示す斜視図である。前記光配線が、前記基板２１を介して上下に２層ずつ積層される４層の光導波路であり、前記入力端１４側及び前記出力端１５側から見て各層間のコア配列は、千鳥配列である。
【００７６】
本構成も図１２で説明したように、上下に光導波路パターンを重ね合わせて形成できる。これによれば、コンパクトな光配線基板を得ることができる。図１４は、光配線基板の更に他の例を示す平面図である。基板２１上に光配線として光ファイバ素線１２ａが敷設される。基板の１辺にＮ個の入力端１４を有し、他辺にＮ個の出力端１５を有する。
【００７７】
前記基板２１上で光ファイバ素線１２ａは、連続して略Ｌ字状に敷設され樹脂で固められる。前記光ファイバ素線１２ａは、直角に曲げることができないので、最小曲げ半径以上の曲率を有するように略Ｌ字状に敷設している。この場合、前記入力側光と前記出力側との光ファイバは同一であり、光路の方向を９０度変換したときに、互いに重なり合う個所を有して敷設される。
【００７８】
図１４に示す光配線基板の構成は、図１５（Ａ）に示すように基板２１もしくはシート上に、外形２５０μｍのシングルモード光ファイバもしくは、ＧＩ型マルチモード光ファイバ素線１２ａを敷設する。続いて、図１５（Ｂ）及び図１５（Ｃ）に示すように順次、光ファイバ素線１２ａを追加しながら敷設することによって得られる。
【００７９】
（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態である多層光配線基板について、図１６〜図２４を参照して説明する。
【００８０】
図１６は、本実施形態の多層光配線基板の模式的構成図を示す。図は、基板３１の上下両面に光導波路３２を設けた構成を示す。
【００８１】
前記基板３１には、前記光導波路３２からの光を前記光導波路３３へ移行する層間移行部である光ビア３４が設けられる。前記基板３１の内部に前記光ビア３４と外部とを連絡するトンネル構造の溝３５が形成される。前記光ビア３４内には、光集光部としての球レンズ３６が配置される。前記溝３５は、内部が空気、又は液体で満たされる。
【００８２】
多層光配線基板に溝を設けた例として、特開平１０−６２８２５号公報（特許文献９）があるが、溝はコア層に設けられている。特開平１０−７３７７５号公報（特許文献１０）は、光導波路にスリットから交差部と屈折率の等しい屈折率整合液体を封入することの記載があるが、本実施形態、光ビア内の気泡の圧力による応力を緩和しようとする溝であることと異なる。
【００８３】
特開平９−２８３７７６号公報（特許文献１１）及び特開平８−１７９１７８号公報（特許文献１２）は、球レンズをモジュールに実装することが開示されているが本実施形態のような光導波路層間の光の層間移行部に用いるものではない。更に、特開平５−２４１０４４号公報（特許文献１３）は、光ファイバと凸レンズの結合について開示されているが、光導波路層間の移行のための光ビアや、球レンズについては触れていない。特開平６−２５００３１号公報（特許文献１４）は、光配線基板に設けられるスルーホールが、断面が露出するとの開示があるが、本実施形態の光ビアは、基板の上下から挟み込まれている構造である。このように、従来の開示技術と本実施形態とは構造上も、その主旨も明らかに異なる。
【００８４】
図１６に示した本実施形態の多層光配線基板は、リッジ型の光導波路３２，３３を採用している。導波路材料として、クラッド材は、日立化成工業株式会社の光部品用ポリイミドＯＰＩ−Ｎ３２０５が用いられる。
【００８５】
前記クラッド材の積層にはスピンコーターが用いられ、アンダークラッド層となる樹脂を積層した後、このクラッド層の屈折率と異なる屈折率を有するコア層の樹脂を積層する。コア材は、日立化成工業株式会社の光部品用ポリイミドＯＰＩ−Ｎ３４０５が用いられる。コア層には、図１７に示すようなレーザ加工により光導波路のパターンが形成される。
【００８６】
コア層４９の表面には、レーザ４６からのレーザ光をマスク４７、結像レンズ４８を介して光導波路パターンを作製する。更に、光導波路パターンが形成された前記コア層４９の表面にオーバークラッド層を積層して光導波路を形成する。
【００８７】
上記図１６に示す実施形態においては、通気孔となるトンネル構造の溝３５を設けることにより前記光ビア３４内で発生した圧力が逃がされ、応力が緩和される。
【００８８】
又、光集光部としての球レンズ３６の挿入により、前記光ビア３４内部での光の損失が減少する。レンズは、球状であるため光ビア内部に挿入するときの方向精度の難度が緩和される。又、前記光ビア３４内部を空気で満たすことができるので空気と前記球レンズとの屈折率差が大きくなるため、集光効果が増大する。
【００８９】
更に、多層配線基板において適応する場合には、多層に積層する際に球レンズが目印となり、位置精度が向上する。
【００９０】
次に、上記実施形態の光配線基板の構成部分について具体的に説明する。図１８は、本実施形態の光導波路のクラッド層に通気用の溝を形成した状態を示す図である。
【００９１】
光導波路のクラッド層３７に複数の光ビア３４及びこれら光ビア３４間を結ぶ溝３５が形成されていることを示す。前記溝３５は、図上２箇所において外部に連絡され、溝内は、通気されている。前記溝３５は、図１７に示すレーザ加工により形成される。
【００９２】
次に、図１９に示すように前記クラッド層３７の一面にフィルム３８を挟んで他のクラッド層３９を積層しアンダークラッド層４０を形成する。前記フィルム３８は、前記光ビア３５が前記クラッド層３９を形成する際の樹脂で埋まるのを防ぐためである。
【００９３】
前記アンダークラッド層４０の上に図示していないがコア層を積層する。このようにして、クラッド層３７内に複数の光ビア３４及びこれら光ビア３４間を結ぶ溝３５が形成される。
【００９４】
図２０は、本実施形態を示す支持基板の形成工程を説明する図である。
【００９５】
２枚の基板を貼り合わせて支持基板を構成し、この支持基板内に複数の光ビアと溝を形成する例である。一方の基板４１には、通気用の溝３５が、レーザでパターニングされて形成される。前記基板４１に他方の基板４２が貼り合わされ、上方からレーザ又は、ドリルを用いて光ビア３４を形成する。片方の基板にのみ溝が形成される。
【００９６】
その後, 図２１に示すように２枚の基板で出来た支持基板４３の両面に夫々フィルム４４，４５を介して図示しない光導波路のアンダークラッド層を形成する。図２２は、基板の両面に溝が形成される例を示す。図で下面の溝は、図示されない。
【００９７】
１枚の基板４６の上下面の夫々に複数の光ビア３４と、これらビア間を連絡し、外部と通気のために連絡される溝３５が形成される例である。前記基板４６の両面には夫々フィルム４４，４５を介して基板に対する上層及び下層の夫々の導波路の下部クラッド層が積層される。
【００９８】
図２３は、クラッド層内の複数の溝を一括して通気できる通気孔を設ける例を示す模式図である。
【００９９】
前記複数の光ビア３４に夫々連絡される複数の溝３５は、一括して前記クラッド層３７の最上面から垂直に設けられた通気孔５０に連絡される。前記通気孔５０は、クラッド層を製造する最終工程でドリル５１用いて形成される。
【０１００】
図２４は、前記クラッド層３７に形成された複数の光ビア３４内に夫々球レンズ３６を挿入する工程を説明する図である。
【０１０１】
クラッド３７の上面に複数の球レンズ３６を散布する。スキージ５２を用いてクラッド３７の上面を掃き、前記球レンズ３６を開口部から空いている光ビア内へ落とし込む。スクリーン印刷の要領で掃く操作を行い前記球レンズ３６を光ビア内に収納する。
【０１０２】
（第４の実施形態）
次に、光配線基板の第４の実施形態を図２５乃至図３０を参照して説明する。
【０１０３】
図２５は、光配線基板の構成を模式的に示す平面図である。図２６は、図２５におけるＸ−Ｘ線断面図であり、図２７は、図２５におけるＹ−Ｙ線断面図である。
【０１０４】
図２５に示すように、基板５３上には、複数の光導波路５４が直線状に設けられる。前記複数の光導波路の夫々は、図２６、図２７に夫々示すように下部クラッド層５５、コア層５６、上部クラッド層５７より構成される。
【０１０５】
前記直線状の光導波路５４の両側には、略平行に一対のスリット５８が設けられる。これらスリットによって、複数の光導波路層は夫々基板上で分断される形状とされる。他の光導波路５４が、前記スリット５８の直線方向と略直角に交わるように配置される場合もある。前記一対のスリット５８間は、溝５９が形成されて連通される。前記溝５９は、図２７に示すように前記上部クラッド層５７を前記直線状のコア層を直角に横切るように削り形成される。前記スリット５８及び前記溝５９は、いずれかが前記基板の端で外気と連絡される。
【０１０６】
図２８は、図２６に示す第１の光導波路の上部クラッド層上に第２の光導波路６０が積層された状態を示す。前記第２の光導波路６０は、スリット５８がコア層５６の長手方向を直角に断つように形成されている。前記第１の光導波路５４と前記第２の光導波路６０の夫々のスリット５８は、前記溝５９を介して互いに連通している。
【０１０７】
次に、図２９（Ａ）〜（Ｄ）を参照して光配線基板の製造方法について説明する。
【０１０８】
第１の製造例を以下に説明する。図２９（Ａ）に示すように、シリコン基板５３上に、光硬化エポキシ樹脂を下部クラッド層５５として１５μｍ成膜して、光硬化させた。この光硬化エポキシ樹脂は、屈折率が波長８３０ｎｍの光に対し１．５０５であり、商品名−ＵＶＲ６１２８（ユニオンカーバイド製）が用いられる。
【０１０９】
次いで、コア層として光硬化エポキシ樹脂を２０μｍ成膜する。マスク越しに光照射を行い導波路パターンを形成し、これをマスクとしてエッチングし、光導波路となるコアパターンを形成する。このときのコア層は、屈折率が波長８３０ｎｍの光に対し１．５２０であり、主成分を図３０の化学式に示すビスフェノールＡジグリシジルとする屈折率を調整して得られる複数のエポキシ樹脂の混合物より成る。
【０１１０】
次いで、図２９（Ｂ）に示すように前記光導波路パターン層を除去し、前記コアパターンを露出後、光硬化エポキシ樹脂を１５μｍの厚さで成膜した上部クラッド層５７を形成し光硬化させた。このときの上部クラッド層５７は、屈折率が波長８３０ｎｍの光に対し１．５０５であり、商品名−ＵＶＲ６１２８（ユニオンカーバイド製）が用いられる。
【０１１１】
前記上部クラッド層５７の上面を平坦化後、エキシマレーザを用いて前記コア層の長手方向の両側に略平行して前記基板５３の表面に届くまで削り、一対のスリット５８を形成する（図２９（Ｃ））。図では複数の光導波路層の夫々が、基板５３上でスリット５８によって分断されることを示す。
【０１１２】
更に、前記上部クラッド層５７の上面をエキシマレーザを用いて５μｍ削り、前記スリット間を連結する溝５９を形成する。（図２９（Ｄ））。上述のようにして、本実施形態の光配線基板を製造することができる。
【０１１３】
図２８に示すように光配線層を積層する構成は、別途作成した光硬化エポキシ樹脂を用いた導波路フィルムフィルムラミネータで貼り付け光導波路の２層構造とすることができる。
【０１１４】
第２の製造例は、上記第１製造例とその構成は、以下の点を異にするだけで同一である。
【０１１５】
即ち、シリコン基板５３上に形成される第１層の光導波路は、光硬化エポキシ樹脂を用いて製作され、この第１層の光導波路上に液状のシリコン樹脂を成膜した後、光硬化エポキシ樹脂を用いて成膜して、第２層の光導波路を積層した。ここで、液状のシリコン樹脂は、シリコンオイルでよい。
【０１１６】
第３の製造例は、シリコン基板５３上に下部クラッド５５として、フッ素樹脂を１０μｍの厚さで成膜して、１５０℃で焼結した。コア層としてフッ素樹脂を１０μｍの厚さで成膜して、１５０℃で焼結した。前記コア上にアルミニウムをスパッタした後、レジストを用いて線幅１０μｍのパターニングを行った。次いで、前記コア用フッ素樹脂をエッチングし、更に、アルミニウムをリン酸と硝酸との混合物でエッチングすることで１０μｍ角の導波路を作成した。
【０１１７】
前記コア層の上に上部クラッド５７用のフッ素樹脂を成膜して上面を平坦化した。前記スリット５８及び溝５９は、第１の製造例と同様にエキシマレーザを用いて製作した。このようにして製作した光導波路の第１層の上に光硬化エポキシ樹脂を塗布し、その上に第２層の光導波路を積層する。
【０１１８】
前記第２層の光導波路は、下部クラッド層５５としてフッ素樹脂を成膜して、１５０℃で焼結した。コア層をパターニングした後、上部クラッド層５７を成膜して、１５０℃で焼結した。高圧水銀灯を照射することによって、前記光硬化エポキシ樹脂を硬化させた。このようにして、本実施形態の光配線基板を製造することができる。
【０１１９】
（第５の実施形態）
次に、図３１乃至図３６を参照して、光配線基板の第５の実施形態である層間光移行部及びその製造工程を説明する。図３１は、本実施形態の光配線基板の層間光移行部の構成を示す断面図である。
【０１２０】
基板６５には、貫通孔６６が設けられる。前記貫通孔６６には、上下面が凹面形状とされた低屈折率樹脂６７が挿入され、前記凹面の窪みに高屈折率樹脂６８が埋められる。前記高屈折率樹脂６８は、基板の表面に沿って夫々平坦化され一対の凹レンズ６９を形成して層間光移行部７０とする。上記構成は、前記基板６５の上下の２面に配設される例えば光導波路間の光路をつなぐ光ビアとして機能する。
【０１２１】
図３２（Ａ）〜（Ｆ）は、図３１に示す光配線基板の層間光移行部７０の製造工程図である。図３２（Ａ）に示す基板６５は、ガラスエポキシ樹脂より成り、例えばレーザドリルで削り貫通孔６６を設ける（図３２（Ｂ））。
【０１２２】
次に、前記基板６５の上面を一面に低屈折率樹脂であるフッ素化エポキシ樹脂６７を塗布し、前記基板面上にスキージを移行させて、前記樹脂６７を前記貫通孔６６内に埋め込み、その後焼結する（図３２（Ｃ））。
【０１２３】
前記基板６５の研磨速度を前記低屈折率樹脂６７の研磨速度よりも小さくするという条件で前記低屈折率樹脂６７の表面を研磨し、その表面を凹面形状にする（図３２（Ｄ））。このとき、研磨時間や、圧力条件などを変更することにより、凹面の曲率を任意に設定できる。
【０１２４】
次に、前記低屈折率樹脂６７の凹面に、ビスフェノールを硬化材とするエポキシ樹脂を高屈折率樹脂６８として充填し、その後焼結する（図３２（Ｅ））。前記基板６５の表面に沿って前記高屈折率樹脂６８を研磨して、平坦化し前記基板の両表面に一対の凹面レンズ６９を形成する（図３２（Ｆ））。このとき、前記一対の凹面レンズ６９、６９の設定位置は、前記貫通孔６６を形成した時点で決められ、移動することもなく正確に定まる。従って、光ビアとして前記基板６５の上下面に配設されている光配線間の光路を上下に中心位置の合った一対の凹面レンズを通じて光学的に接続できる。
【０１２５】
次に、図３３を参照して、本実施形態である光配線基板について説明する。図３３は、基板６５に設けられる層間光移行部の光ビア部分の構成は、図３１に示す構成と同一であり、同一符号を付してその説明を省略する。
【０１２６】
前記基板６５の上下面には、夫々光導波路７１，７２が敷設される。前記光導波路７１，７２は、コア層７３とクラッド層７４とから成り、夫々の端面は、前記光ビア７０の面上で４５度に傾斜した４５度ミラー７５が設けられる。
【０１２７】
一方の光導波路７１から前記基板６５に平行に進行した光は、前記４５度ミラー７５で９０度、光路が変更され前記光ビア７０内で前記一対凹面のレンズ６９に発散と集光が行われて、他方の光導波路７２へ伝播される。
【０１２８】
次に、図３４（Ａ）〜（Ｃ）を参照して、他の実施形態である光配線基板の製造工程について説明する。
【０１２９】
図３４（Ａ）に示す基板６５に形成された貫通孔６６内に充填される低屈折率樹脂６７の上下の凹面は、一方の凹面７８よりも他方の凹面７９の研磨深さを深くする。両凹面の研磨条件を変えることで凹面の曲率を変えることができる。前記凹面７８，７９に高屈折率樹脂６８を充填した後、基板面に沿って表面を平坦化して曲率の異なる凹レンズ６９を形成する（図３４（Ｂ））。
【０１３０】
次に、前記基板６５の上面はスペーサ８０を介して光導波路７１が敷設され、下面には、他の光導波路７２が敷設される（図３４（Ｃ））。この光導波路７１からの光は、前記スペーサ８０の存在のため、放射面積が大きくなる。しかしながら、前記凹面７９の曲率が大なので前記凹レンズ６９における集光効果が著しく、他方の凹レンズ６９を介して他方の光導波路７２に有効に伝播される。
【０１３１】
次に、図３５（Ａ）〜（Ｄ）を参照して、本実施形態の他の例である光配線基板の製造工程について説明する。図３５（Ａ）に示す基板６５は、ガラスエポキシ樹脂より成り、例えばレーザドリル８１で削られ、貫通孔６６が形成される（図３５（Ｂ））。前記貫通孔６６は、前記基板６５に炭酸ガスレーザ８１を照射することによって得られる。炭酸ガスレーザ８１をスパイラル状に移動させ、円加工を行うことで前記貫通孔６６の側面は、テーパー状の断面形状となる。
【０１３２】
次に、前記基板６５の上面を一面に低屈折率樹脂であるフッ素化エポキシ樹脂６７を塗布し、前記基板面上にスキージを移行させて、前記貫通孔６６の径の大なる開口から前記樹脂６７を前記貫通孔６６内に埋め込み、その後焼結する。次いで、前記基板６５の研磨速度を前記低屈折率樹脂６７の研磨速度よりも小さくするという条件で前記低屈折率樹脂６７の表面を研磨し、その表面を凹面形状にする。
【０１３３】
次に、前記低屈折率樹脂６７の凹面に、ビスフェノールを硬化材とするエポキシ樹脂を高屈折率樹脂６８として充填し、その後焼結する。前記基板６５の表面に沿って前記高屈折率樹脂６８を研磨して、平坦化し前記基板の両表面に一対の凹面レンズ６９を形成し、光インターフェース８４を完成する（図３５（Ｃ））。
【０１３４】
前記光インターフェース８４が形成された前記基板６５の一方の面には、光導波路７２が敷設される。前記光インターフェース８４を介して光路を変更された光は、前記基板６５の他方の面に固定部８２で固定された受光素子８３によって受光される（図３５（Ｄ））。このとき、前記基板下部の光導波路７２からの光は、前記光インターフェース８４内で出射角をもって広がるが、前記溝６６がテーパー状であるため通過する光は前記基板６５に当たることなく、前記基板上部の前記受光素子８３に効率よく到達できる。
【０１３５】
次に、図３６（Ａ）〜（Ｃ）を参照して、本実施形態の他の例である光配線基板の製造工程について説明する。前記基板６５に貫通孔６６を形成し、前記貫通孔６５内に低屈折率材より成るフッ素化エポキシ樹脂６７を挿入し、オーブン８２内で前記貫通孔６６の一方の端から加圧する（図３６（Ａ））。
【０１３６】
その結果、前記フッ素化エポキシ樹脂６７の一方の端は、凹面に形成され、他方の端は、凸面に形成され、その後焼結される（図３６（Ｂ））。前記凹面に高屈折率樹脂６８を充填し、その後焼結し、更にその表面を研磨して、平坦化し凹面レンズ６９を形成する（図３６（Ｂ））。前記光ビア７０が形成された前記基板６５の一方の面には、光導波路７２が敷設され、前記光ビア７０を介して光路を変更された光は、前記基板６５の他方の面に固定部８２で固定された受光素子８３によって受光される（図３６（Ｃ））。
【０１３７】
このとき、前記フッ素化エポキシ樹脂６７の凸部は、空気と接する部分で空気との屈折率の差が大きくなり、より大きな集光が得られる。このため、基板下部の光導波路７２と、基板上部の受光素子８３との間で効率よく光学的に結合できる。
【０１３８】
（第６の実施形態）
次に、光配線基板の第６の実施形態を図３７乃至図３８を参照して説明する。
【０１３９】
図３７は第６の実施形態を示す光導波路の構成を示す概略斜視図である。図３７に示すように基板９０上に、スピンコート法を用いてクラッド層８５及びコア層８６を積層する。前記コア層８６からの光を放出する先端部は、メタルマスクにより凸形状となるようエッチングにより凸型先端部８８を形成する。
【０１４０】
前記凸型先端部８８に対向する位置で前記クラッド８５上にシリンドリカルレンズ８９を配置する。このとき、前記コア８６の長手方向の中心線の延長上に前記シリンドリカルレンズ８９の曲率中心があるよう両者は、配置される。
【０１４１】
図３８は、図３７に示す光導波路の平面図である。前記コア８６の凸形状の先端部は、前記コア８６の屈折率と同じ屈折率を有する部材であれば別部材で構成してもよい。
【０１４２】
図３９は、図３８に示す前記コア８６の他の例を示す光導波路の平面図である。前記コア８６は、先端部に向かって末広形状とする形状であり、先端部は、凸形状である。
【０１４３】
図４０は、光導波路同士を光学的に接続する態様を斜視して示す図である。一方の光導波路は、コア８６と、前記コア８６の周囲を覆い、前記コアの屈折率と異なる屈折率を有するクラッド８５とで構成される。
【０１４４】
前記コア８６の先端部が前記クラッド８５から空気中に露出して基板９０上に支持される。前記一方の光導波路に対向する位置に、光学的に接続される他方の光導波路が配置される。前記コア８６は、空気中に露出している先端部８８を有し、周囲をクラッド８５で覆われている。前記クラッドの屈折率は、前記コアの屈折率と異なる。
【０１４５】
一方の光導波路の露出している凸形状の端部８８から射出された光は、他方の光導波路の露出している凸形状の端部８８に集光され、光信号の伝播を結合効率良く行うことができる光学的接続構造を得ることができる。
【０１４６】
（第７の実施形態）
次に、第７の実施形態である光配線基板及びその製造方法、及び多層光配線基板について図４１乃至図５１を参照して説明する。
【０１４７】
図４１（Ａ）は、１層の光導波路層を示す平面図であり、図４１（Ｂ）は、図4 １（Ａ）のＡ−Ａ線断面図である。図４１（Ａ）、（Ｂ）は、基板上に３本の光導波路が、Ｘ軸方向に並行して配設された光配線を示す。前記光導波路は、夫々コア９１と、前記コア９１の周囲を覆うクラッド９５、９６とより成る。前記夫々の光導波路の両側は、コア９１の軸心を中心にして軸対象に光透過率の低い光吸収部材９７が並行して埋め込まれ第１層の光導波路層が形成される。
【０１４８】
図４２（Ａ）は、２層目の光導波路層を示す平面図であり、図４２（Ｂ）は、図４２（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。図４２、図４３は、基板上に３本の光導波路が、Ｙ軸方向に並行して配設された光配線を示す。前記夫々のコア９２とクラッド９５、９６より成る光導波路の両側は、コア９１の軸心を中心にして軸対称に光透過率の低い光吸収部材９７が並行して埋め込まれ第２層目の光導波路層が形成される。
【０１４９】
図４１（Ａ）、図４２（Ａ）に示す光導波路層上から垂直に光を照らした時、光吸収部材９７を設けたため、光導波路部分が明るく認識できる。図４３（Ａ）に示すように、前記第１層の光導波路層の上に前記第２の光導波路層を重ね合わせ照明すると格子状に前記各層の導波路の交差部分が明るく認識される。各格子状の中心９３が前記導波路の交差位置の中心である。
【０１５０】
図４３（Ｂ）は、図４３（Ａ）のＣ−Ｃ線断面図であり、図４３（Ｃ）は、図４３（Ａ）のＤ−Ｄ線断面図である。次に、図４２（Ｂ）の断面図で示した光導波路層の製造工程を図４７、４８を参照して説明する。基板９８上に低屈折率の樹脂を塗布し、この樹脂を光硬化させて第１のクラッド層９５を形成する（図４４（Ａ））。
【０１５１】
前記第１のクラッド層９５上に高屈折率の樹脂を塗布してコア層９２を成膜後（図４４（Ｂ））、マスク９９を介して露光処理し（図４４（Ｃ））、その後現像処理してコア部９２を形成する（図４４（Ｄ））。次に、前記コア部９２を覆い第２のクラッド層９６をディップ法などで形成する（図４５（Ａ））。
【０１５２】
前記第２のクラッド層９７上に光吸収率の高い部材で光吸収層９７を形成する（図４５（Ｂ））。次に、前記光吸収層９７を平坦化し（図４５（Ｃ）、前記コア９２の軸対称に光透過分布領域を形成する。
【０１５３】
図４２（Ｂ）の断面図は、理想的な光導波路層を示しているが、図４３（Ｃ）の断面図で示す光導波路層であれば、前記コア９２の軸対称に光透過分布領域を形成し、光導波路の中心軸を認識するのに充分である。
【０１５４】
次に、図４３（Ａ）で説明した第１層及び第２層の光導波路層を積層した場合の光導波路の中心軸及び両光導波路の交差部の検出について、図４６を参照して説明する。光配線基板の背面から光を照射し、ＣＣＤカメラ等で画像化するとコア軸を中心に軸対称に形成された光透過率分布領域９７が検出できる。
【０１５５】
更に、画像処理によって、光導波路同士の交差位置の中心座標を求めることができる。交差位置の中心座標は、Ｘ軸上、光強度が閾値を越えているＸ座標ｘ１とｘ２とを検出し、座標点（ｘ１＋ｘ２）／２をＹ軸方向に配置されている光導波路の中心軸の座標と認識する。同様に、Ｙ軸上、光強度が閾値を越えているＹ座標ｙ１とｙ２とを検出し、座標点（ｙ１＋ｙ２）／２をＸ軸方向に配置されている光導波路の中心軸の座標と認識する。
【０１５６】
上記Ｘ軸上及びＹ軸上の夫々の中心線の交差点を中心座標と定め、この位置に光ビアを設ければよい。複数の光導波路が層を違えて互いに交差している場合も、複数の交差点を、夫々座標上の番地として順次認識し、その位置で光ビアを形成する。前記光ビアは、積層された光導波路層の一方の層から他方の層へ光路を変更するため光を射出する端面と受光する端面をエキシマレーザ加工機によって所望の形状に加工する。
【０１５７】
前記エキシマレーザ加工機は、上述した画像認識による光導波路交差部の検出系の動作と連動させ、図４７に示すレーザ加工マスク１００の開口部１０８を移動させ、前記光ビア部にある光導波路の端面をレーザ加工する。レーザ加工する際の加工の深さは、図４８の曲線ａに示すように、マスク１００の移動速度が速ければ浅く、速度が遅ければ深く加工される。
【０１５８】
図４９は、異なる層にある光導波路１０１、１０２同士を光学的に接続するのに光導波路の端面を夫々４５度傾斜したミラー１０３の形状に加工した例を示す。光ビア部の加工は、画像認識による光導波路交差部の検出系の動作と連動しているので交差位置をその都度検出しながら加工することができるので、位置ずれなく加工できる。
【０１５９】
更に、加工されるミラー面に図示されてないが、反射率の高い金（Ａｕ）などの金属スパッタ、メッキなど公知の手法で薄膜を形成することによって、光導波路内を伝播する光の反射率を高めることができる。この光ビア部で光路は、９０度変更される。
【０１６０】
次に、異なる層間の光導波路の光学的な接続構造についての実施形態を図５０乃至図５２を参照して説明する。
【０１６１】
図５０は、異なる層にある光導波路１０１，１０２の端面が夫々シリンドリカルミラー１０４，１０５に構成され、互いに軸が直交する配置とされる光ビア構造を示す。シリンドリカルミラーを作るためのシリンドリカル面の加工方法は、レーザ加工時の図４７に示したスリットマスク１００の移動速度を調節することで得られる。
【０１６２】
図５１に示すように、４５度の平面ミラーの製作時のマスクの移動曲線ａに比べ、シリンドリカルミラーの製作時のマスクの移動曲線ｂは、初期の速さをはやくし、最終移動時の速さを緩くすることでシリンドリカル面が得られる。
【０１６３】
マルチモード導波路の場合は、伝播する光の進行方向が定まらないので、光ビアを通過する際に、光の広がりによる損失が発生しやすい。上述したように一組の４５度ミラーを互いに軸が直交するシリンドリカル面とすることによって、光集光性を持たせ、結合効率を向上させることができる。
【０１６４】
異なる層にある光導波路の軸がねじれて、略直交する配置の場合でも同様のレーザ加工を夫々の端面に施すことで、相互に軸が直交するシリンドリカル面を形成できる。
【０１６５】
次に、図５２を参照して、異なる層間で平行に、光導波路１０２，１０３を直線上に配置した場合の例を説明する。
【０１６６】
前記光導波路１０２，１０３の光結合する夫々の端面は、４５度ミラー１０６，１０７が形成されている。前記光導波路１０１，１０２の軸に対して軸対称に光透過率分布が成されていれば、両光導波路の軸心を認識でき、軸心上の任意の位置を光ビア部とすることができる。
【０１６７】
（付記１）基板と、前記基板上に形成されるコアとクラッドよりなる光導波路と、前記光導波路の光路先端部に連続して形成されるスラブ光導波路及び平板状凸レンズと、前記凸レンズを通過した光を前記基板の面に交差する方向に反射するミラーと、前記ミラーで反射された光を平行光とするレンズとを有することを特徴とする光配線基板。
【０１６８】
（付記２）前記ミラーは、表面に金属反射膜及び誘電体多層膜のいずれか一方により形成されていることを特徴とする付記１に記載の光配線基板。
【０１６９】
（付記３）クラッド、コア、スラブ光導波路、平板凸レンズ及び反射鏡を含み、光路を形成する光導波路が、平行に複数個設けられ、夫々の光導波路に設けられている夫々の反射鏡からの光は、共通に設けられた１個のシリンドリカルレンズによって夫々平行光となることを特徴とする光配線基板。
【０１７０】
（付記４）第１基板と、前記基板上に形成されるコアとクラッドよりなる第１光導波路と、前記第１光導波路の光路先端部に続いて形成される第１のスラブ光導波路及び第１平板状凸レンズと、前記第１平板状凸レンズを通過した光を前記基板の面に交差する方向に反射する第１ミラーと、前記第１ミラーで反射された光を平行光とする第１レンズと、を有する第１光配線基板と、前記第１のレンズに対向して配置され、前記第１のレンズからの平行光を入射し集光する第２のレンズと、第２基板と、前記第２のレンズを通過した光を前記第２基板の面に平行な方向に反射する第２ミラーと、前記第２基板上に形成されるコアとクラッドよりなる第２光導波路と、前記第２光導波路の端部に続いて形成され、前記第２ミラーで反射された光を通す第２の平板状凸レンズ及びスラブ光導波路と、を有する第２の光配線基板とを有し、前記第１の光配線基板と前記第２の光配線基板との間で光信号を接続することを特徴とする多層光配線。
【０１７１】
（付記５）基板と、前記基板の一方の面に積層されるＮ個の入力端を有する入力側の複数の光配線と、前記基板の他方の面に積層され、前記基板上で前記Ｎ個の入力端と直交するＮ個の出力端を有する出力側の複数の光配線とを有し、前記入力側の複数の光配線と前記出力側の複数の光配線とは、層間移行部の夫々の個所において、１対１の光配線同士で層を違えて接続されることを特徴とする光配線基板。
【０１７２】
（付記６）前記Ｎ個の入力端は、前記基板の第１の辺に設けられ、前記Ｎ個の出力端は、前記基板の第１の辺に隣り合う第２の辺に設けられることを特徴とする付記５に記載の光配線基板。
【０１７３】
（付記７）前記Ｎ個の入力端は、前記基板の対向する２辺に設けられ、前記Ｎ個の出力端は、前記基板の前記２辺と異なる対向する２辺に設けられることを特徴とする付記５に記載の光配線基板。
【０１７４】
（付記８）前記光配線は、光導波路であり、２層間の前記層間移行部は、前記入力側の前記光導波路と前記出力側の前記光導波路の夫々において、互いに対向し、光路を直交して変更する一対の斜面ミラーが設けられていることを特徴とする付記５に記載の光配線基板。
【０１７５】
（付記９）前記光配線は、前記基板を介して積層される４層の光導波路であり、各層間のコア配列は、千鳥配列であることを特徴とする付記５に記載の光配線基板。
【０１７６】
（付記１０）前記入力端及び前記出力端の少なくとも一方に、前記基板上での異なる光路長を全長で均一になるように補完する光ファイバが接続されていることを特徴とする付記５に記載の光配線基板。
【０１７７】
（付記１１）基板と、前記基板上に敷設され、基板の１辺にＮ個の入力端を有し、他辺にＮ個の出力端を有し、前記基板上に略Ｌ字状に敷設された複数の光ファイバとにより構成されたことを特徴とする光配線基板。
【０１７８】
（付記１２）前記複数の光ファイバは、互いに重なり合って敷設される個所を有することを特徴とする付記１１に記載の光配線基板。
【０１７９】
（付記１３）基板に下部クラッド層を形成する工程と、前記下部クラッド層上にコア層を形成する工程と、前記コア層上に光導波路パターン層を形成する工程と、前記光導波路パターン層をマスクとしてエッチングし、光導波路となるコアパターンを形成する工程と、前記光導波路パターン層を除去し、前記コアパターンを露出後、上部クラッド層を形成する工程と、前記上部クラッド層から前記基板に達する、光ビアとなる略４５°傾斜を形成する工程と、前記略４５°の斜面に反射膜を形成する工程と、を有することを特徴とする光配線基板の製造方法。
【０１８０】
（付記１４）基板と、前記基板の上下面に異なる光配線層を形成する光導波路と、光配線層間を結ぶ光ビアと、前記光ビア内と外部とを連絡する溝又は孔とを有することを特徴とする多層光配線基板。
【０１８１】
（付記１５）前記溝又は孔は、前記導波路に形成されることを特徴とする付記１４に記載の多層光配線基板。
【０１８２】
（付記１６）前記溝又は孔は、前記基板に形成されることを特徴とする付記１４に記載の多層光配線基板。
【０１８３】
（付記１７）前記光ビアは、前記クラッド層内で前記コア数に対応して複数個設けられ、前記複数の光ビアは、少なくとも隣接する光ビア同士を共通の溝又は孔で連結され、外部に連絡されることを特徴とする付記１４に記載の多層光配線基板。
【０１８４】
（付記１８）前記クラッド層内で、前記複数の光ビアに夫々連絡された複数の孔は、前記クラッド層上面から垂直に設けられた通気孔に連絡されることを特徴とする付記１７に記載の多層光配線基板。
【０１８５】
（付記１９）前記孔は、前記光導波路と前記基板との境界面に形成されることを特徴とする付記１４に記載の多層光配線基板。
【０１８６】
（付記２０）基板と、前記基板の上下面に異なる光配線層を形成する光導波路と、光配線層間を結ぶ光ビアと、前記光ビア内と外部とを連絡する孔と、前記光ビア内に収納される光集光部とを有することを特徴とする多層光配線基板。
【０１８７】
（付記２１）基板と、前記基板上に形成される下部クラッド層、コア層及び上部クラッド層より成る光導波路と、前記コア層の両側に略平行して配設される一対のスリットと、前記上部クラッド層に設けられ前記一対のスリット間を連結する少なくとも一個の溝とを有することを特徴とする光配線基板。
【０１８８】
（付記２２）前記スリット及び前記溝の少なくともいずれか一方が外気と連通していることを特徴とする付記２１に記載の光配線基板。
【０１８９】
（付記２３）前記スリットの幅は、前記導波路の幅より小であることを特徴とする付記２１に記載の光配線基板。
【０１９０】
（付記２４）前記スリットと略直角に交差する他の光導波路を更に有することを特徴とする付記２１に記載の光配線基板。
【０１９１】
（付記２５）基板上に形成される下部クラッド層、コア層及び上部クラッド層より成る光導波路と、前記コア層の両側に略平行して配設される一対のスリットと、前記上部クラッド層に設けられ前記一対のスリットを連結する少なくとも一個の溝とを有する第１の光配線層と、前記第１の光配線層上に積層され、前記第１の光配線層の前記一対のスリットのいずれか一方と前記溝を介して連通されるスリットを持つ少なくとも一対のスリットを有する前記第１の光配線層と同一構成の第２の光配線層とにより構成されていることを特徴とする多層光配線基板。
【０１９２】
（付記２６）基板上に下部クラッド層を形成する工程と、前記下部クラッド層上にコア層を形成する工程と、前記コア層上に作成した光導波路パターン層をマスクとしてエッチングし、光導波路となるコアパターンを形成する工程と、前記光導波路パターン層を除去し、前記コアパターンを露出後、上部クラッド層を形成する工程と、前記コア層の両側に略平行して前記基板の表面に届く一対のスリットを形成する工程と、前記上部クラッド層に設けられ前記一対のスリット間を連結する少なくとも一個の溝を形成する工程とを有することを特徴とする光配線基板の製造方法。
【０１９３】
（付記２７）基板と、前記基板の一方の面に形成される光導波路層と、前記基板の他方の面に形成される受光部と、前記基板中に設けられ、一方の面から他方の面に光路を変更する光の層間移行部とを有する光配線基板において、前記層間移行部は、前記基板に形成された貫通孔と、前記貫通孔内に充填される屈折率の異なる２種の透明物質を重ねて形成される前記基板の少なくとも一方の面に形成されるレンズとにより構成されていることを特徴とする光配線基板。
【０１９４】
（付記２８）前記受光部は、他の光導波路層であり、前記層間移行部は、光ビアであり、前記貫通孔に充填されたとき、上下の両表面が凹面に形成される所定の屈折率を有する第１の透明物質と、前記両凹面に夫々前記第１の透明物質の屈折率より高い屈折率の物質を充填し、前記基板面に沿って表面を平坦化して前記基板面に凹面レンズが形成される第２の透明物質とにより構成されていることを特徴とする付記２７に記載の光配線基板。
【０１９５】
（付記２９）前記前記第１の透明物質が形成する前記上下両面は、互いに曲率が異なる凹面が形成されることを特徴とする付記２８に記載の光配線基板。
【０１９６】
（付記３０）前記受光部は、受光素子であり、前記層間移行部は、光インターフェイスであり、前記貫通孔は、前記基板の深さ方向に断面がテーパー形状であり、前記基板の上下面に形成される凹面レンズは、互いに径を異にすることを特徴とする付記２７に記載の光配線基板。
【０１９７】
（付記３１）前記受光部は、受光素子であり、前記層間移行部は、光インターフェイスであり、前記光導波路から入光される一方の面は、高い屈折率物質より成る凹面レンズが形成され、他方の面は、前記凹面レンズより低い屈折率物質で表面が凸面形状であることを特徴とする付記２７に記載の光配線基板。
【０１９８】
（付記３２）基板に貫通孔を設ける工程と、前記貫通孔に所定の屈折率を有する第１の透明物質を充填する工程と、前記第１の透明物質の両表面を研磨し夫々凹面を形成する工程と、前記両凹面に夫々前記第１の透明物質の屈折率より高い屈折率の第２の透明物質を充填する工程とを有することを特徴とする光配線基板の製造方法。
【０１９９】
（付記３３）前記基板に貫通孔を設ける工程は、レーザ光をスパイラル状に移行照射し、前記貫通孔を前記基板の深さ方向に断面がテーパー形状に形成することを特徴とする付記３２に記載の光配線基板の製造方法。
【０２００】
（付記３４）基板に貫通孔を設ける工程と、前記貫通孔内に低屈折率材より成る樹脂を充填する工程と、前記低屈折率材より成る樹脂の一方の面から加圧し、前記一方の面を凹面形状とし、他方の面を凸面形状とする工程と、前記低屈折率材より成る樹脂の凹面に高屈折率材より成る樹脂を充填する工程と、前記基板面に沿って前記高屈折率材より成る樹脂を研磨して平坦化する工程とを有することを特徴とする光配線基板の製造方法。
【０２０１】
（付記３５）コアと、前記コアに接し、前記コアの屈折率と異なる屈折率を有するクラッドとより成る光導波路を基板上で支持し、前記コアの先端部は、凸形状に形成され、前記凸形状の先端部に対向し前記コアの中心に曲率中心が合致するよう配置されたシリンドリカルコイルを有することを特徴とする光配線基板。
【０２０２】
（付記３６）前記凸形状の先端部は、前記コアの屈折率と同じ屈折率を有する部材で構成されることを特徴とする付記３５に記載の光配線基板。
【０２０３】
（付記３７）前記コアは、先端部に向かって広がった形状であることを特徴とする付記３５に記載の光配線基板。
【０２０４】
（付記３８）コアと、前記コアの周囲を覆い、前記コアの屈折率と異なる屈折率を有するクラッドとより成り、前記コアの先端部が前記クラッドから空気中に露出して基板上に支持される第１の光導波路と、前記第１の光導波路の前記先端部に対向する位置に配置され、空気中に露出している先端部を有するコアと、前記コアの周囲を覆い、前記コアの屈折率と異なる屈折率を有するクラッドとより成り、前記第１の光導波路との間で光信号の伝播を行う基板上に支持される第２の光導波路とにより構成される信号の光学的接続構造を有する光配線基板。
【０２０５】
（付記３９）前記第１の光導波路の先端部は垂直方向を中心軸とする円筒面を有し、前記第２の光導波路の先端部は水平方向を中心軸とする円筒面を有することを特徴とする付記３８に記載の光配線基板。
【０２０６】
（付記４０）コアと、前記コアの周囲を覆い、前記コアの屈折率と異なる屈折率を有するクラッドとより成る光導波路層を支持する光配線基板において、前記光導波路層の幅方向に軸対称に光透過率分布領域を形成したことを特徴とする光配線基板。
【０２０７】
（付記４１）積層された第１光導波路及び第２光導波路の交差部における垂直方向の光透過率を他の部分と異ならせることにより、前記交差部の中心位置を検出可能とし、当該中心位置に光導波路層間を光伝播する光ビアが形成されることを特徴とする多層光配線基板。
【０２０８】
（付記４２）Ｘ軸に沿って並設され、夫々第１のコアと第１のクラッドで構成される複数の第１の光導波路と、前記第１の光導波路の両側に前記第１のコアの軸心を中心にして軸対象に配設される光透過率の低い第１の光吸収部材とより成る第１の光導波路層と、Ｙ軸に沿って並設され、夫々第２のコアと第２のクラッドで構成され、前記第１の光導波路層の前記第１の光導波路と夫々直交して配設される複数の第２の光導波路と、前記第２の光導波路の両側に夫々前記第２のコアの軸心を中心にして軸対象に配設される光透過率の低い第２の光吸収部材とを有し、前記第１の光導波路層に前記第２の光導波路層が積層されていることを特徴とする多層光配線。
【０２０９】
（付記４３）前記第１光導波路と第２光導波路は、層を違えて互いに直交し、前記交差部における光ビア構造は、前記第１光導波路と第２光導波路の光路の結合面を、互いに軸が直交するシリンドリカル面とすることを特徴とする付記４１に記載の多層光配線基板。
【０２１０】
（付記４４）前記第１光導波路と第２光導波路は、層を違えて互いに平行に直進し、前記交差部における光ビア構造は、前記第１光導波路と第２光導波路の光路の結合面を、互いに平面ミラーとすることを特徴とする付記４１に記載の多層光配線基板。
【０２１１】
（付記４５）基板上に第１のクラッド層を形成する工程と、前記クラッド層上にコア層を形成後、マスクを介して露光処理しコア部を形成する工程と、前記コア部を覆い第２のクラッド層を形成する工程と、前記第２のクラッド層上に光吸収率の高い部材で第３のクラッド層を形成する工程と、前記第３のクラッド層を平坦化し、前記コアの軸対称に光透過分布領域を形成する工程と、より成ることを特徴とする光配線基板の製造方法。
【符号の説明】
【０２１２】
１…コア、２…クラッド、３…スラブ導波路、４…平板凸レンズ、５…４５度ミラー、６…シリンドリカルレンズ、１７、２１…基板、１２…入力光配線、１３…出力光配線、２０…Ｖ字溝、２２，２４…クラッド、２３…コア、２５…反射膜、３１…基板、３２，３３…光導波路、３４…光ビア、３５…溝、３６…球レンズ、３７、３９…クラッド層、３８…フィルム、４１，４２…基板、４３…支持基板、４４，４５…フィルム、５０…通気孔、５４…第１の光導波路、５５…下部クラッド層、５６…コア層、５７…上部クラッド層、５８…スリット、５９…溝、６０…第２の光導波路、６６…貫通孔、６７…低屈折率樹脂、６８…高屈折率樹脂、６９…凹レンズ、７０…光ビア、７１，７２…光導波路、８０…スペーサ、８３…受光素子、８４…光インターフェイス、８５…クラッド、８６…コア、８９…シリンドリカルレンズ、９０…基板、９１，９２…コア、９５，９６…クラッド、９７…光吸収部材、１００…マスク、１０１，１０２…光導波路、１０４，１０５…シリンドリカルミラー。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高速、大容量の信号伝送を必要とする情報通信系に用いられる光配線基板及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
情報通信系において、高速、大容量の信号伝送に適する光信号が用いられている。光デバイス間の光伝送は、光配線として本数が少ないときは光ファイバを用い、本数が数百本から数千本となる場合には、基板上に光導波路が敷設された光配線基板が用いられる。通常は、複数の光導波路が光学的に接続され、光信号の伝送が行われる複数の光配線基板が設けられる。
【０００３】
この場合、光の直進性が高いため、光ファイバ同士、又は、基板上の光導波路同士を結合させる際、位置精度が問題となる。例えば、シングルモードの光ファイバ同士では、設定されている位置ずれの許容差は、０．５μｍ程度である。マルチモードで、数１０μｍのコア径の光導波路・光ファイバの位置ずれの許容差は、コア径の数分の１程度である。
【０００４】
光導波路が敷設された光配線基板同士を別部材のコネクタを使用して結合させる場合もあるが、１００μｍ以上の位置ずれが生じる場合がある。このように、用いられるコア径以上に位置ずれが生じると光信号は、伝播されない。
【０００５】
又、光配線基板上に敷設された数百本から数千本の光導波路同士を結合させる際に、コネクタとして精密加工された光ファイバコネクタを用いようとしても、許容される心線数は、単心から１２心程度に制限されるので、使用される光ファイバコネクタの数は格段に多くなり、現実的でない。
【０００６】
又、光信号は、高速なデータ送信が可能なことから、基幹通信システムのような長距離伝送では、光通信が主体になっている。特に、ＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing：波長多重変調）と呼ばれる１本の光ファイバに複数の波長で異なった情報を同時に送信する技術が開発され、大容量の情報が高速で送られる。
【０００７】
基幹通信システムの中継基地局では、ＷＤＭで送られてくる情報を単一波長に分離し、夫々の行き先をスイッチで切換えて、再び一つの光ファイバに合波する。このとき、ある波長の光の行先を任意に切換える必要がある。即ち、Ｎチャンネルの入力をＮチャンネルの出力に交換するクロスコネクト機能が必要である。
【０００８】
ＷＤＭの多重化が進み、１００波以上の光が一つの光ファイバで送られてくることが予想されている。このため、クロスコネクト機能には１０００チャンネル以上を処理する能力が求められている。
【０００９】
しかし、数１０００チャンネルを処理可能な光スイッチは、未だ存在しない。そこで、現実には、図５４で示すように小さなスイッチを多段に組み合わせて用いている。
【００１０】
図５４は、入力光ファイバ４１０と出力光ファイバ４６０との間の光伝送を、６４チャンネルの入出力を３段構成の８×８チャンネルの第１、第２、及び第３のスイッチ４２０、４４０、４５０を用いてクロスコネクト光配線４３０、４３０のチャンネル処理を行っていることを示している。
【００１１】
各段のスイッチは、所定本数毎の入力光ファイバ４１０を担う光スイッチ４７０が複数個有している。このとき、前記クロスコネクト光配線４３０は、各段のスイッチ間で交差して結合される光配線構造としなければならない。
【００１２】
従来の特開平６−３３１９１０号公報（特許文献１）は、任意の組み合わせで接続替えを行う光ファイバ心線切替え装置が開示されている。
【００１３】
しかしながら、１０００チャンネル以上になると光ファイバを収納するための膨大なスペースが必要となる欠点が指摘されていた。又、特開平１１−１７８０１８号公報（特許文献２）に示す光コネクト装置は、前段のスイッチを搭載した基板と後段の基板を直交させた構造が開示されている。しかしながら、光ファイバの引き回しが単純化されるが、基板の実装方法が限定される。
【００１４】
更に、特開平１０−２４３４２４号公報（特許文献３）に示す光クロスコネクトシステムは、Ｎ本のＭ芯光ファイバを積層した二次元ファイバアレイとＭ本×Ｎ芯の二次元ファイバアレイを直交して接合させることでクロスコネクト構成とする技術が開示されている。しかしながら、クロスコネクト構造は、コンパクトに実現できるが、光ファイバの芯間ピッチで積層することができなければ、結合損失が大きくなる製造上の問題が生じていた。
【００１５】
又、光ファイバ素線を任意の配線に敷設して、樹脂などによりシート状に固定させたファイバシート技術を使用する方法もある。この場合、光ファイバに保護皮膜がない分、コンパクトにまとめることができる。しかしながら、先に図５４で示したように交差構造の中央部分に光ファイバが集中して積み重なってしまう。光ファイバには最小曲げ半径が決まっているが、光ファイバの積み重なりにより生じる縦方向の曲げ半径の制御は困難となる。このため、光伝送の特性が保証できないという問題が生じていた。
【００１６】
近時、通信分野では、長距離のみならず近距離の信号伝達に光伝送が主流になってきている。従来の電気による信号伝達技術は、ＣＰＵの発達によるクロック周波数およびデータの通信速度が上昇し、信号の伝送速度は、日々向上している。しかし、電気信号の伝達技術において信号の切替を担うクロスコネクト装置をそのまま光通信の信号切替に使うには難があり、そこで特に、光ビアを多層配線の層間に構成し、光信号の層間移行部としている。
【００１７】
又、高速、大容量の信号伝送を必要とする情報通信系の装置内において、信号やデータを伝送する光配線基板を構成する従来の光導波路は、シリコンウエハ等の基板上にクラッド材料を成膜し、次いでコア材をパターニングするプロセスで製作されている。この場合、工程中に熱履歴による応力により基板に反りが生じたり、クラックが入る等の欠点があった。これに対処するための従来技術として、特開平８−２９６３２号公報（特許文献４）に開示されているような、光配線を構成している光導波路層の構成個所を除く個所を除去する対策、特開平５−２８１４２４号公報（特許文献５）に示される応力緩和層を導入する対策、又は、特開平６−２１４１２８号公報（特許文献６）の光導波路層の裏面に応力層を成膜することで表と裏の両面で応力のバランスを保ち、基板の平坦化を達成する対策が採られている。
【００１８】
又、従来、基板面にレンズを形成する技術として、光メモリから情報を再生するための光ピックアップ装置に用いられる光学素子としてのマイクロレンズの製造方法が知られている。特開昭６０−１５５５５２号公報（特許文献７）は、両面からエッチングにより半球面上穴部を形成し、基板と異なる物質を充填した後、表面を研磨して平面マイクロレンズを得ている。特開平１１−１７７１２３号公報（特許文献８）は、基板の両面にレンズが配置される構造が示されている。
【００１９】
しかし、基板の両面にレンズを形成する際の位置合わせに難があった。例えば、図５５（Ａ）に示すように、従来の光ディスク装置等に使用されるマイクロレンズの製造工程において、基板６１の上下の両面に凹部６２を形成し、次いで、図５５（Ｂ）に示すように透明物質６３を前記凹部６２に埋めてレンズを形成するに際し、前記上下の凹部６２の位置合わせが正確に行えない欠点があった。
【００２０】
又、高速, 大容量の信号伝送を必要とする情報通信系の装置内における光信号の伝送に際しては、光配線基板の導波路同士の光学的な接続が、両者の接続位置における位置合わせに高精度が要求され、又、集光機能を高めるという点で重要視されている。光導波路同士を光学的に接続するためには、コリメートや、集光するためのレンズが必要とされるが、従来、図５６に示すような、クラッド８５上のコア８６からの光が射出される先端部にボールレンズ８７が置かれる構造のものが知られている。
【００２１】
又、高速, 大容量の信号伝送を必要とする情報通信系の装置において、ＣＰＵの動作周波数の向上に伴い、クロック周波数の向上や、データの転送速度の向上がもたらされた。近時、伝送速度の向上のため、ＬＶＤＳ（Low Voltage Differential Signaling：差動伝送）や、波形整形技術などの高帯域化技術が開発され、電気伝送の性能の向上は進んでいるが１０Ｇｂｐｓ以上の領域では、電気信号の波形なまりの発生などが原因で伝送を困難にしている。
【００２２】
又、光通信を主体とする長距離伝送では、パスの切換えを行うクロスコネクト装置の電気伝送部分が、光通信速度を担いきれなくなってきている。そこで、短距離伝送でも光通信が行えるよう技術開発が行われ、光送受信モジュールと光ファイバとの接続態様が実現している。又、短距離の高速信号伝送の光接続に用いられる光配線基板も知られている。例えば、複数の光導波路がＸ軸方向に並行して配置されている光導波層と、他の複数の光導波路がＹ軸方向に並行して配置されている光導波層とを積層して多層光配線を構成する場合、層間の光接続位置は、図５７に示すように決められている。
【００２３】
光基板９０上でＸ軸方向に並行して複数本の光導波路９１が配設された光導波路層と、前記複数本の光導波路９１に直角に交差してＹ軸方向に並行して配設された複数本の光導波路から成る光導波路層が積層されて構成される光配線基板は、前記Ｘ軸とＹ軸の複数の光導波路の夫々との交差位置の内、図５７中に斜線で示す任意の交差位置９３に光ビアを形成することで層間の光伝播を行っている。
【００２４】
図６０に示すＸ軸方向に並行して配設された複数本の光導波路９１とＹ軸方向に並行して配設された複数本の光導波路９２とが交差するよう積層された光導波路層は、図５８に示すＸ軸方向に並行して配設された複数本の光導波路９１から成る光導波路層に、図５９に示すＹ軸方向に並行して配設された複数本の光導波路９２から成る光導波路層を重ねることで得られる。
【００２５】
前記光導波路層の夫々には位置合わせマーク９４が示されていて、これら位置合わせマーク９４を基準にして積層し、図６０に示す多層光配線が得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２６】
【特許文献１】特開平６−３３１９１０号公報
【特許文献２】特開平１１−１７８０１８号公報
【特許文献３】特開平１０−２４３４２４号公報
【特許文献４】特開平８−２９６３２号公報
【特許文献５】特開平５−２８１４２４号公報
【特許文献６】特開平６−２１４１２８号公報
【特許文献７】特開昭６０−１５５５５２号公報
【特許文献８】特開平１１−１７７１２３号公報
【特許文献９】特開平１０−６２８２５号公報
【特許文献１０】特開平１０−７３７７５号公報
【特許文献１１】特開平９−２８３７７６号公報
【特許文献１２】特開平８−１７９１７８号公報
【特許文献１３】特開平５−２４１０４４号公報
【特許文献１４】特開平６−２５００３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２７】
上述したように光信号を伝送するに際し、光ファイバ又は、基板上に敷設した光導波路を用いる場合、コネクタによる心線数の制限や、光ファイバ同士、又は、光導波路同士を結合させる際の結合位置の精度が、光信号伝送の妨げとなる場合が生じた。
【００２８】
又、一方の光配線基板の光導波路から射出された光が、他方の光配線基板の光導波路に入射される光路中で平行光とされることが望ましいが、従来は、図５３に示したように光導波路のコア１の端面を半円形に形成し、端面を通過した光が平行になるよう意図した構成がある。しかしながら、光導波路内では、光が複雑に反射しているので完全な平行光を得ることができなかった。
【００２９】
又、光通信の多層配線間で光信号の切換をするクロスコネクト機能を担う光ビアは、その製造プロセスにおいて、温度変化が原因で内部に気泡が生じ、内面に応力が働きクラックが生じるおそれがあった。更に、光導波路から前記光ビアに光が入る際に、光の有する波動性のために進行方向で広がろうとして、光路中での有効な光の進行が妨げられる。
【００３０】
又、光導波路を製作する工程中に生じる反りやクラックに対する従来の対策技術は、多層化する光配線基板に対しては充分ではなかった。例えば、特開平８−２９６３２号公報（特許文献４）は、１層のみでは有効であるが、多層化した場合、除去した部分が埋まってしまう。埋まるのを避けるため、多層化するに際しフィルムを層間に挿入することもできるがスリット部に空気層が残ってしまうため熱工程中に空気の熱膨張により応力が発生してしまう問題点が指摘されていた。
【００３１】
又、特開平５−２８１４２４号公報（特許文献５）は、リッジ型導波路で１層のみの場合は有効であるが、埋め込み方や多層化の場合は、熱膨張によりクラックが発生する欠点があった。
【００３２】
一方、特開平６−２１４１２８号公報（特許文献６）は、多層化した場合に、応力のバランスを保つためには、光導波路層の両面に応力層を成膜することが必要となり、表と裏の両面を多層化すること必要となり現実的でないのが実情である。
【００３３】
又、光ディスク装置等において、光メモリからの情報をピックアップするために用いられるマイクロレンズの製造工程においては、図５５（Ａ）に示すように基板６１の両面に別々工程で穴（凹部）６２を形成するので、上下の位置合わせが難しく、図５５（Ｂ）に形成されたレンズ６３の位置は、ずれ６４が生じてしまう欠点があった。このことから、大型基板に用いる場合には、ずれも大きくなり適用が難しい。
【００３４】
又、基板自体を光学材料で製作する必要があるので、大型基板とするには強度やコストの点で不利であった。
【００３５】
又、従来、光導波路同士を光学的に接続する場合、クラッド上のコアからの光を射出するコア先端部に置かれる球状のレンズは、前記コアとの位置あわせに高精度が要求されていた。しかし、配線基板上に多くの光導波路が設けられている場合には、夫々の光導波路毎に球状レンズを対応させて設けなければならず、しかもその位置合わせは、前記コアの中心と球状レンズの中心とをμｍ単位の高精度で配置する必要があった。このため、製造工程を難しくするとともに、製造コストも掛かるという欠点があった。
【００３６】
又、多層光配線において、従来のプリント基板のように配線の引き回しを可能にするためには、光導波路の交差構造や、層間の光導波路の接続技術に配慮する必要がある。
【００３７】
光導波路層を積層する場合、従来のフォトリソグラフィ技術を使った位置合わせでは、数十ｃｍ角以上の大きさの基板で、層間光移行部である光ビアを数ミクロン以下の位置精度で形成することは難しい。図５７で示した従来例で、２層の光導波路層を積層する場合、光ビアを形成すべき層間の光導波路の交差位置は、導波路層自体が透明であるため、認識できない。このため、位置合わせマーク９４を基準にして積層し、パターニングされた光導波路の交差位置を光ビア位置と定め、レーザ加工する。
【００３８】
しかしながら、前記位置合わせマークを基準にして光導波路層を積層したとしても、導波路形成用のマスクによる導波路パターンの位置ずれや、導波路の積層プロセスでの熱履歴が原因の位置ずれがあり、光ビアの加工位置にずれが生ずる。基板サイズが大きい場合には、この欠点は、特に、顕著である。
【００３９】
又、１０００チャンネル以上の高速で大容量のデータ信号を伝送処理する能力を有するクロスコネクト構造を有する光配線基板の実現が望まれていた。
【００４０】
本発明は、Ｎチャンネルの入力光配線と出力光配線を、チャンネル数に依存せずに上下２層に敷設し、層間移行部の夫々の個所において、１対１の光配線同士で層を違えて接続し、有効な多チャンネルのクロスコネクト構造を有する光配線基板を提供することを目的とする。
【００４１】
又、本発明は、基板の上下２面に夫々下部クラッド層とコアと上部クラッド層とを形成する光導波路の製造工程において、前記上部クラッド層から前記基板に達する、光ビアとなる略４５°斜面を形成する工程を含む光配線基板の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００４２】
本発明に係る光配線基板は、基板と、前記基板の一方の面に積層されるＮ個の入力端を有する入力側の複数の光配線と、前記基板の他方の面に積層され、前記基板上で前記Ｎ個の入力端と直交するＮ個の出力端を有する出力側の複数の光配線とを有し、前記入力側の複数の光配線と前記出力側の複数の光配線とは、層間移行部の夫々の個所において、１対１の光配線同士で層を違えて接続されることを特徴とする。
【００４３】
本発明に係る光配線基板は、入力光配線の直線部と出力光配線の直線部とを異なる層に配し、屈曲部で層間の移行を行う。これにより、チャンネル数に依存することなくＮチャンネル入力をＮチャンネル出力に交換でき、大規模なクロスコネクト機能を要する場合にも容易に適応できる。
【００４４】
又、本発明に係る光配線基板の製造方法は、基板に下部クラッド層を形成する工程と、前記下部クラッド層上にコア層を形成する工程と、前記コア層上に光導波路パターン層を形成する工程と、前記光導波路パターン層をマスクとしてエッチングし、光導波路となるコアパターンを形成する工程と、前記光導波路パターン層を除去し、前記コアパターンを露出後、上部クラッド層を形成する工程と、前記上部クラッド層から前記基板に達する、光ビアとなる略４５°斜面を形成する工程と、前記略４５°斜面に反射膜を形成する工程とを有することを特徴とする。
【００４５】
本発明に係る光配線基板の製造方法によれば、基板上に光配線としての光導波路を、光ビアとなる略４５°斜面を有し、容易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】図１は、第１の実施形態である光配線基板の基本的構成を示す模式的平面図である。
【図２】図２は、図１のＡ−Ａ線による断面図である。
【図３】図３は、多層光配線の光学的な接続構造を示す断面図である。
【図４】図４は、第１の実施形態の実施例の光配線基板の構成を示す模式的平面図である。
【図５】図５は、第２の実施形態の光配線基板の基本的構成を模式的に示した斜視図である。
【図６】図６は、第２の実施形態の光配線基板の多チャンネルの光導波路の敷設パターンを平面的に示す図である。
【図７】図７は、第２の実施形態の光配線基板の光ビア部分を含む光導波路の断面図である。
【図８】図８（Ａ）〜（Ｄ）は、第２の実施形態の光配線基板の光導波路の製造工程を示す工程図（その１）である。
【図９】図９（Ａ）〜（Ｄ）は、第２の実施形態の光配線基板の光導波路の製造工程を示す工程図（その２）である。
【図１０】図１０は、第２の実施形態の光配線基板の実装例を示す平面図である。
【図１１】図１１は、第２の実施形態の光配線基板の他の実装例を示す平面図である。
【図１２】図１２（Ａ）は、他の実施形態を示す光配線の敷設状態を示す平面図である。図１２（Ｂ）は、図１２（Ａ）に示す光配線の敷設状態を形成すための一方の光線パターンを示す平面図である。図１２（Ｃ）は、図１２（Ａ）に示す光配線の敷設状態を形成すための他方の光線パターンを示す平面図である。
【図１３】図１３は、第２の実施形態の光配線基板の他の例を示す斜視図である。
【図１４】図１４は、光配線基板の更に他の実施形態を示す平面図である。
【図１５】図１５（Ａ）〜（Ｃ）は、図１４に示す光配線を敷設する敷設順序を示す平面図である。
【図１６】図１６は、第３の実施形態を示す多層光配線基板の模式的構成図を示す。
【図１７】図１７は、第３の実施形態をを示す光導波路に対するレーザ加工によるパターニング方法を説明する図である。
【図１８】図１８は、第３の実施形態の光配線基板における光導波路のクラッド層に通気用の溝を形成した状態を示す図である。
【図１９】図１９は、第３の実施形態を示す光導波路のクラッド層の形成工程を説明する図である。
【図２０】図２０は、第３の実施形態を示す支持基板の形成工程を説明する図である。
【図２１】図２１は、第３の実施形態を示す支持基板を用いて上下面に光導波路を形成する工程を説明する図である。
【図２２】図２２は、第３の実施形態を示す上下面に溝を形成する支持基板を用いて光導波路を形成する工程を説明する図である。
【図２３】図２３は、第３の実施形態を示し、クラッド層内の複数の溝を一括して通気できる通気孔を設ける例を示す模式図である。
【図２４】図２４は、第３の実施形態の多層光配線において光ビア内に球レンズを挿入する工程を説明する図。
【図２５】図２５は、第４の実施形態の光配線基板の構成を模式的に示す平面図である。
【図２６】図２６は、図２５におけるＸ−Ｘ線による断面図である。
【図２７】図２７は、図２５におけるＹ−Ｙ線による断面図である。
【図２８】図２８は、第４の実施形態の光導波路層が積層された状態を示す断面図である。
【図２９】図２９（Ａ）〜（Ｄ）は、第４の実施形態の光配線基板の製造方法を説明する工程図である。
【図３０】図３０は、図２９に示す実施例に使われるコア層の主成分の化学式を示す。
【図３１】図３１は、第５の実施形態の光配線基板の層間光移行部の構成を示す断面図である。
【図３２】図３２は、図３１に示す光配線基板の層間光移行部の製造工程図である。
【図３３】図３３は、第５の実施形態の一実施形態である光配線基板の構成を示す断面図である。
【図３４】図３４（Ａ）〜（Ｃ）は、第５の実施形態である光配線基板の製造工程を示す図である。
【図３５】図３５（Ａ）〜（Ｄ）は、第５の実施形態の他の例である光配線基板の製造工程を示す図である。
【図３６】図３６（Ａ）〜（Ｃ）は、第５の実施形態の更に他の例である光配線基板の製造工程を示す図である。
【図３７】図３７は、第６の実施形態を示す光導波路の構成を示す概略斜視図である。
【図３８】図３８は、第６の実施形態を示す図３７に示す光導波路の平面図である。
【図３９】図３９は、図３８に示す実施形態の他の例を示す光導波路の平面図である。
【図４０】図４０は、光導波路同士を光学的に接続する態様を斜視して示す図である。
【図４１】図４１は、第７の実施形態の光配線基板を示す図であり、図４１（Ａ）は、Ｘ軸方向に3 本の光導波路が並設された1 層目の光導波路層を示す平面図、図４１（Ｂ）は、図４１のＡ−Ａ線による断面図である。
【図４２】図４２（Ａ）は、Ｙ軸方向に3 本の光導波路が並設された２層目の光導波路層を示す平面図、図４２（Ｂ）は、図４２（Ａ）のＢ−Ｂ線による断面図である。
【図４３】図４３（Ａ）は、図４１（Ａ）と図４２（Ａ）に示す光導波路層を積層して得られる積層光導波路層の平面図、図４３（Ｂ）は、図４３（Ａ）Ｃ−Ｃ線による断面図、図４３（Ｃ）は、図４３（Ａ）のＤ−Ｄ線による断面図である。
【図４４】図４４（Ａ）〜（Ｄ）は、図４２（Ｂ）の断面図で示した光導波路層の製造工程を示す工程図（その１）である。
【図４５】図４５（Ａ）〜（Ｃ）は、図４２（Ｂ）の断面図で示した光導波路層の製造工程を示す工程図（その２）である。
【図４６】図４６は、光導波路層を積層したときの光導波路の中心軸及び両光導波路の交差部の検出について説明する図である。
【図４７】図４７は、光ビア部分を形成するレーザ加工を説明する図である。
【図４８】図４８は、レーザ加工する際のマスクの移動速度と加工深さの関係を示す特性図である。
【図４９】図４９は、異なる層間の光導波路同士が光路を直交して光結合する光ビア部分の一例を示す構成図である。
【図５０】図５０は、光結合される光導波路の端面が夫々シリンドリカルミラーで構成されている例を示す光ビア構造を示す部分的斜視図である。
【図５１】図５１は、レーザ加工する際のマスクの移動速度と加工深さの関係が４５度平面ミラーと、シリンドリカルミラーとで異なることを示す特性図である。
【図５２】図５２は、異なる層間の光導波路同士が光路を直進して光結合する光ビア部分の一例を示す構成図である。
【図５３】図５３は、従来の光配線基板における光導波路の光の進行方向を説明する図である。
【図５４】図５４は、従来の多チャンネルの光信号のクロスコネクト機能を果たす３段構成の光スイッチの構成例を示す図である。
【図５５】図５５（Ａ）、（Ｂ）は、従来の光ディスク装置等に使用されるマイクロレンズの製造工程においてレンズ間の位置ずれが生じる例を示す図である。
【図５６】図５６は、導波路同士を光学的に接続するために、光導波路の先端に対向してボールレンズが配置される光導波路の従来例を示す斜視図である。
【図５７】図５７は、光配線基板における、光導波路層を積層したときの光学的な接続位置を示す模式的平面図である。
【図５８】図５８は、複数の光導波路がＸ軸方向に並行して配置されている光導波層の配置例を示す図である。
【図５９】図５９は、複数の光導波路がＹ軸方向に並行して配置されている光導波層の配置例を示す図である。
【図６０】図６０は、Ｘ軸方向に並行して配設された複数本の光導波路とＹ軸方向に並行して配設された複数本の光導波路とが交差するよう積層された光導波路層を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４７】
以下、実施形態について、添付の図面を参照して説明する。
【００４８】
（第１の実施形態）
図１は、光配線基板の基本的構成を示す模式的平面図であり、図２は、図１のＡ−Ａ線による断面図である。
【００４９】
基板８上に敷設される光導波路１０は、コア１とクラッド２より成る。光信号の伝送部となる前記コア１は、前記クラッド２より屈折率が高い。この場合のクラッド材として、フッ素化ポリイミド樹脂ＯＰ１−Ｎ３２０５（日立化成）、屈折率＝１．５２が用いられる。コア材としては、フッ素化ポリイミド樹脂ＯＰ１−Ｎ３４０５（日立化成）、屈折率＝１．５３が用いられる。
【００５０】
前記光導波路１０のコア１の光路先端部に連続して、スラブ光導波路３及び平板状凸レンズ４が形成される。前記光導波路１０から前記スラブ光導波路３及び平板状凸レンズ４を経て射出された光は、その光路上に設けられた４５度ミラー５で光の進行方向を略９０度変換される。前記４５度ミラー５は、その表面に反射率を向上させるため、金属反射膜若しくは誘電体多層膜７が形成される。
【００５１】
この場合の誘電体多層膜は、高屈折率物質と低屈折率物質を交互に積層した構成であり、夫々が、膜厚×屈折率＝λ／４、もしくはλ／２（λは波長）なる値に設定されている。高屈折率物質としてＺｎＳ（２．３５）、ＴｉＯ2 （２．３５）が用いられ、低屈折率物質としてＭｇＦ2（１．３８）、ＳｉＯ2（１．４６）が用いられる。
【００５２】
前記ミラーで反射された光を受光するシリンドリカルレンズ６が前記光導波路１０の表面であって、前記光路上に設置される。前記シリンドリカルレンズ６を設置するための位置決めは、前記クラッドの表面に窪みを設けるか、又は、位置決め用の突起９を設け位置合わせをすればよい。
【００５３】
上記構成の光配線基板において、光導波路のコア１から進行してきた光は、スラブ導波路３を通過する際に進行方向に対して横方向に広がり、平板状凸レンズ４を経て光の水平成分は、平行光となって射出される。このとき、前記スラブ導波路３の屈折率を前記コア１の屈折率以上とすれば広がり角を小さくでき、ビーム径の小さい平行光を得ることができる。
【００５４】
更に、射出光は、４５度ミラー５で進行方向を略９０度変換され、シリンドリカルレンズ６を経て平行光を得ることができる。ロッドレンズを前記シリンドリカルレンズ６に代えて用いてもよい。
【００５５】
図３は、一方の光導波路から射出された光が、光路中で平行光とされ、他方の光導波路に入光され、結合位置の精度を厳密に設定することなく光導波路同士の結合ができる多層光配線の光学的な接続構造を示す断面図である。
【００５６】
図３において、一方の光導波路を含む光配線基板及び他方の光導波路を含む光配線基板の夫々は、図２に示す基本的な光配線基板の構成と同一であり、添字を異にする同一参照番号を付し、その構成の説明は省略する。
【００５７】
一方の光配線基板を構成する光路中にあるシリンドリカルレンズ６ａに対向する位置に他方の光配線基板を構成するシリンドリカルレンズ６ｂを配置して光導波路同士の結合ができる多層光配線の光学的な接続構造とする。
【００５８】
一方のシリンドリカルレンズ６ａから得られた平行光は、他方の光配線基板を構成するシリンドリカルレンズ６ｂに入射され、集光されて光の光路を略９０度変換する４５度ミラー７ｂを介して他方の導波路中に導かれる。次いで、平板状凸レンズ４ｂ及びスラブ光導波路３ｂを順に介してコア１ｂに光信号は、伝送される。
【００５９】
図４は、本実施形態の変形例を示す光配線基板の構成を示す平面図である。コア１とスラブ光導波路３と平板凸レンズ４と４５度ミラー５を含む光導波路が平行に複数個、同一クラッド２中に設けられる。夫々の光導波路中に設けられている夫々の４５度ミラー５からの光は、共通にクラッド上に設けられた１個のシリンドリカルレンズ６で受光され、夫々が平行光として射出される。１個のシリンドリカルレンズ６で複数の光導波路を一括して対応できるのでコスト上有利である。
【００６０】
（第２の実施形態）
次に、本発明の実施形態について、図５乃至図１５を参照して説明する。図５は、本発明の実施形態に係る光配線基板の基本的構成を模式的に示した図である。基板１７の両面にＮチャンネル光配線１２，１３が形成される。入力光配線１２は、入力端子１４を有し下層に敷設され、出力光配線１３は、出力端子１５を有し上層に敷設される。
【００６１】
入力光配線１２及び出力光配線１３は、直線状に形成され異なる層上で互いに直交している。このため、前記入力端と出力端とは、矩形状の前記基板１７の対向していない辺に設けられる。前記入力光配線１２は、夫々が層間光移行部1 ６で直角に屈曲され、出力光配線１３に接続される。
【００６２】
図６は、多チャンネルの光導波路の敷設パターンを平面的に示す図であり、図５と同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。
【００６３】
前記層間移行部（以下光ビアと称する）６の構成及びその製造方法を図７及び図８を参照して説明する。図７は、前記光ビア６部分を含む光導波路の断面図を示す。尚、説明の便宜上、上層光導波路と下層光導波路とが基板２１を挟んで平行に図示されているが、実際は上方から見て配線方向が互いに直交している。
【００６４】
前記上層光導波路と下層光導波路は基板２１上下面にあって、共に下部クラッド２２／コア２３／上部クラッド２４の三層から構成されている。前記光ビア６は、反射面が４５°の傾斜を持つ溝２０であり、斜面に金属より成る反射膜２５が形成されている。図８（Ａ）〜（Ｄ）及び図９（Ａ）〜（Ｄ）は光導波路の製造工程を示す工程図である。
【００６５】
図８（Ａ）は、基板２１上にクラッド層２２を積層した図を示す。この場合のクラッド材として、フッ素化ポリイミド樹脂ＯＰ１−Ｎ３２０５（日立化成）、屈折率＝１．５２が用いられる。このフッ素化ポリイミド樹脂は、スピンコートで５〜１５μｍの厚みに塗布し、所定の条件で加熱し、硬化させる。
【００６６】
次に、前記クラッド層２２上にコア層２３を積層する（図８（Ｂ））。コア材としては、フッ素化ポリイミド樹脂ＯＰ１−Ｎ３４０５（日立化成）、屈折率＝１．５３が用いられる。このフッ素化ポリイミド樹脂は、スピンコートで１０〜２０μｍの厚みに塗布し、所定の条件で加熱し、硬化させる。
【００６７】
次いで、スッパッタ及びエッチングにより、アルミニウム層２４により光導波路パターンを形成する（図８（Ｃ））。アルミニウム層２４により成る光導波路パターンをエッチングマスクとして、前記コア層２２をドライエッチング（ＲＩＥ）することで、光導波路となる矩形状のコアパターン２６を形成する（図８（Ｄ））。 前記光導波路パターンを形成した前記アルミニウム層２４は、酸で除去され前記コアパターン２６を露出する（図９（Ａ））。
【００６８】
次いで、前記クラッド層２２及び前記コア層２３を覆い、上部クラッド層２７を積層する（図９（Ｂ））。この場合のクラッド材として、フッ素化ポリイミド樹脂ＯＰ１−Ｎ３２０５（日立化成）、屈折率＝１．５２が用いられる。このフッ素化ポリイミド樹脂は、塗布され所定の条件で加熱され、硬化する。前記上部クラッド層２７の上面から前記基板に至るまでエキシマレーザを照射して４５°の傾斜を持つ溝２０を形成し、光ビアを形成する（図９（Ｃ））。
【００６９】
更に、前記溝２０の斜面にスパッタにより金の薄膜を形成し、反射膜２８とする（図９（Ｄ））。
【００７０】
次に、図１０及び図１１を参照して、外部と接続されるための上記光配線基板の実装構成を説明する。図１０は、本発明の光配線基板の実装例を示す平面図であり、光コネクタ２９が、前記基板２１上の前記入力光配線１２の入力端子及び前記出力光配線１３の出力端子の夫々を複数本の光ファイバ毎にまとめ、装着される例を示す。
【００７１】
図１１は、前記入力光配線１２の入力端子及び前記出力光配線１３の出力端子の夫々に、段差的に光路長が異なる多芯光ファイバ又は、テープ状の光導波路３０が接続される例を示す。接続される光ファイバの長さを段階的に変えることでトータルの長さを均一化し、基板上の光ファイバを通過する光信号の同時性の要求を満たすことができる。
【００７２】
又、前記入力光配線１２の入力端子及び前記出力光配線１３の出力端子の夫々に、接続される光配線を前記光配線基板２１の材質と同じ材質で形成すれば、トータルの配線長を揃えることで光信号を電気信号に変換する際の損失のばらつきを少なくすることができる。他に、光配線基板中に光を減衰させる手段、例えば金属膜をコア近傍に配置することで光信号を電気信号に変換する際の損失のばらつきを少なくすることができる。
【００７３】
次に、本実施形態の光配線基板の他の例について説明する。図１２（Ａ）は、光配線基板の平面図である。図に示すように矩形状の基板２１におけるＮ個の入力端１４は、前記基板２１の対向する２辺に設けられ、Ｎ個の出力端１５は、前記基板２１の前記２辺と異なる対向する２辺に設けられる。これは、図１２（Ｂ）に示す光配線パターンと図１２（Ｃ）に示す光配線パターンとを重ね合わせることで得られる。
【００７４】
通常の多芯光ファイバのピッチは、２５０μｍである。これと同一ピッチで光導波路を敷設すると、１０００チャンネルの場合、２５ｃｍ以上の基板が必要となるが本構成の場合、およそ半分の大きさの基板で済む。
【００７５】
図１３は、光配線基板の更に他の例を示す斜視図である。前記光配線が、前記基板２１を介して上下に２層ずつ積層される４層の光導波路であり、前記入力端１４側及び前記出力端１５側から見て各層間のコア配列は、千鳥配列である。
【００７６】
本構成も図１２で説明したように、上下に光導波路パターンを重ね合わせて形成できる。これによれば、コンパクトな光配線基板を得ることができる。図１４は、光配線基板の更に他の例を示す平面図である。基板２１上に光配線として光ファイバ素線１２ａが敷設される。基板の１辺にＮ個の入力端１４を有し、他辺にＮ個の出力端１５を有する。
【００７７】
前記基板２１上で光ファイバ素線１２ａは、連続して略Ｌ字状に敷設され樹脂で固められる。前記光ファイバ素線１２ａは、直角に曲げることができないので、最小曲げ半径以上の曲率を有するように略Ｌ字状に敷設している。この場合、前記入力側光と前記出力側との光ファイバは同一であり、光路の方向を９０度変換したときに、互いに重なり合う個所を有して敷設される。
【００７８】
図１４に示す光配線基板の構成は、図１５（Ａ）に示すように基板２１もしくはシート上に、外形２５０μｍのシングルモード光ファイバもしくは、ＧＩ型マルチモード光ファイバ素線１２ａを敷設する。続いて、図１５（Ｂ）及び図１５（Ｃ）に示すように順次、光ファイバ素線１２ａを追加しながら敷設することによって得られる。
【００７９】
（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態である多層光配線基板について、図１６〜図２４を参照して説明する。
【００８０】
図１６は、本実施形態の多層光配線基板の模式的構成図を示す。図は、基板３１の上下両面に光導波路３２を設けた構成を示す。
【００８１】
前記基板３１には、前記光導波路３２からの光を前記光導波路３３へ移行する層間移行部である光ビア３４が設けられる。前記基板３１の内部に前記光ビア３４と外部とを連絡するトンネル構造の溝３５が形成される。前記光ビア３４内には、光集光部としての球レンズ３６が配置される。前記溝３５は、内部が空気、又は液体で満たされる。
【００８２】
多層光配線基板に溝を設けた例として、特開平１０−６２８２５号公報（特許文献９）があるが、溝はコア層に設けられている。特開平１０−７３７７５号公報（特許文献１０）は、光導波路にスリットから交差部と屈折率の等しい屈折率整合液体を封入することの記載があるが、本実施形態、光ビア内の気泡の圧力による応力を緩和しようとする溝であることと異なる。
【００８３】
特開平９−２８３７７６号公報（特許文献１１）及び特開平８−１７９１７８号公報（特許文献１２）は、球レンズをモジュールに実装することが開示されているが本実施形態のような光導波路層間の光の層間移行部に用いるものではない。更に、特開平５−２４１０４４号公報（特許文献１３）は、光ファイバと凸レンズの結合について開示されているが、光導波路層間の移行のための光ビアや、球レンズについては触れていない。特開平６−２５００３１号公報（特許文献１４）は、光配線基板に設けられるスルーホールが、断面が露出するとの開示があるが、本実施形態の光ビアは、基板の上下から挟み込まれている構造である。このように、従来の開示技術と本実施形態とは構造上も、その主旨も明らかに異なる。
【００８４】
図１６に示した本実施形態の多層光配線基板は、リッジ型の光導波路３２，３３を採用している。導波路材料として、クラッド材は、日立化成工業株式会社の光部品用ポリイミドＯＰＩ−Ｎ３２０５が用いられる。
【００８５】
前記クラッド材の積層にはスピンコーターが用いられ、アンダークラッド層となる樹脂を積層した後、このクラッド層の屈折率と異なる屈折率を有するコア層の樹脂を積層する。コア材は、日立化成工業株式会社の光部品用ポリイミドＯＰＩ−Ｎ３４０５が用いられる。コア層には、図１７に示すようなレーザ加工により光導波路のパターンが形成される。
【００８６】
コア層４９の表面には、レーザ４６からのレーザ光をマスク４７、結像レンズ４８を介して光導波路パターンを作製する。更に、光導波路パターンが形成された前記コア層４９の表面にオーバークラッド層を積層して光導波路を形成する。
【００８７】
上記図１６に示す実施形態においては、通気孔となるトンネル構造の溝３５を設けることにより前記光ビア３４内で発生した圧力が逃がされ、応力が緩和される。
【００８８】
又、光集光部としての球レンズ３６の挿入により、前記光ビア３４内部での光の損失が減少する。レンズは、球状であるため光ビア内部に挿入するときの方向精度の難度が緩和される。又、前記光ビア３４内部を空気で満たすことができるので空気と前記球レンズとの屈折率差が大きくなるため、集光効果が増大する。
【００８９】
更に、多層配線基板において適応する場合には、多層に積層する際に球レンズが目印となり、位置精度が向上する。
【００９０】
次に、上記実施形態の光配線基板の構成部分について具体的に説明する。図１８は、本実施形態の光導波路のクラッド層に通気用の溝を形成した状態を示す図である。
【００９１】
光導波路のクラッド層３７に複数の光ビア３４及びこれら光ビア３４間を結ぶ溝３５が形成されていることを示す。前記溝３５は、図上２箇所において外部に連絡され、溝内は、通気されている。前記溝３５は、図１７に示すレーザ加工により形成される。
【００９２】
次に、図１９に示すように前記クラッド層３７の一面にフィルム３８を挟んで他のクラッド層３９を積層しアンダークラッド層４０を形成する。前記フィルム３８は、前記光ビア３５が前記クラッド層３９を形成する際の樹脂で埋まるのを防ぐためである。
【００９３】
前記アンダークラッド層４０の上に図示していないがコア層を積層する。このようにして、クラッド層３７内に複数の光ビア３４及びこれら光ビア３４間を結ぶ溝３５が形成される。
【００９４】
図２０は、本実施形態を示す支持基板の形成工程を説明する図である。
【００９５】
２枚の基板を貼り合わせて支持基板を構成し、この支持基板内に複数の光ビアと溝を形成する例である。一方の基板４１には、通気用の溝３５が、レーザでパターニングされて形成される。前記基板４１に他方の基板４２が貼り合わされ、上方からレーザ又は、ドリルを用いて光ビア３４を形成する。片方の基板にのみ溝が形成される。
【００９６】
その後, 図２１に示すように２枚の基板で出来た支持基板４３の両面に夫々フィルム４４，４５を介して図示しない光導波路のアンダークラッド層を形成する。図２２は、基板の両面に溝が形成される例を示す。図で下面の溝は、図示されない。
【００９７】
１枚の基板４６の上下面の夫々に複数の光ビア３４と、これらビア間を連絡し、外部と通気のために連絡される溝３５が形成される例である。前記基板４６の両面には夫々フィルム４４，４５を介して基板に対する上層及び下層の夫々の導波路の下部クラッド層が積層される。
【００９８】
図２３は、クラッド層内の複数の溝を一括して通気できる通気孔を設ける例を示す模式図である。
【００９９】
前記複数の光ビア３４に夫々連絡される複数の溝３５は、一括して前記クラッド層３７の最上面から垂直に設けられた通気孔５０に連絡される。前記通気孔５０は、クラッド層を製造する最終工程でドリル５１用いて形成される。
【０１００】
図２４は、前記クラッド層３７に形成された複数の光ビア３４内に夫々球レンズ３６を挿入する工程を説明する図である。
【０１０１】
クラッド３７の上面に複数の球レンズ３６を散布する。スキージ５２を用いてクラッド３７の上面を掃き、前記球レンズ３６を開口部から空いている光ビア内へ落とし込む。スクリーン印刷の要領で掃く操作を行い前記球レンズ３６を光ビア内に収納する。
【０１０２】
（第４の実施形態）
次に、光配線基板の第４の実施形態を図２５乃至図３０を参照して説明する。
【０１０３】
図２５は、光配線基板の構成を模式的に示す平面図である。図２６は、図２５におけるＸ−Ｘ線断面図であり、図２７は、図２５におけるＹ−Ｙ線断面図である。
【０１０４】
図２５に示すように、基板５３上には、複数の光導波路５４が直線状に設けられる。前記複数の光導波路の夫々は、図２６、図２７に夫々示すように下部クラッド層５５、コア層５６、上部クラッド層５７より構成される。
【０１０５】
前記直線状の光導波路５４の両側には、略平行に一対のスリット５８が設けられる。これらスリットによって、複数の光導波路層は夫々基板上で分断される形状とされる。他の光導波路５４が、前記スリット５８の直線方向と略直角に交わるように配置される場合もある。前記一対のスリット５８間は、溝５９が形成されて連通される。前記溝５９は、図２７に示すように前記上部クラッド層５７を前記直線状のコア層を直角に横切るように削り形成される。前記スリット５８及び前記溝５９は、いずれかが前記基板の端で外気と連絡される。
【０１０６】
図２８は、図２６に示す第１の光導波路の上部クラッド層上に第２の光導波路６０が積層された状態を示す。前記第２の光導波路６０は、スリット５８がコア層５６の長手方向を直角に断つように形成されている。前記第１の光導波路５４と前記第２の光導波路６０の夫々のスリット５８は、前記溝５９を介して互いに連通している。
【０１０７】
次に、図２９（Ａ）〜（Ｄ）を参照して光配線基板の製造方法について説明する。
【０１０８】
第１の製造例を以下に説明する。図２９（Ａ）に示すように、シリコン基板５３上に、光硬化エポキシ樹脂を下部クラッド層５５として１５μｍ成膜して、光硬化させた。この光硬化エポキシ樹脂は、屈折率が波長８３０ｎｍの光に対し１．５０５であり、商品名−ＵＶＲ６１２８（ユニオンカーバイド製）が用いられる。
【０１０９】
次いで、コア層として光硬化エポキシ樹脂を２０μｍ成膜する。マスク越しに光照射を行い導波路パターンを形成し、これをマスクとしてエッチングし、光導波路となるコアパターンを形成する。このときのコア層は、屈折率が波長８３０ｎｍの光に対し１．５２０であり、主成分を図３０の化学式に示すビスフェノールＡジグリシジルとする屈折率を調整して得られる複数のエポキシ樹脂の混合物より成る。
【０１１０】
次いで、図２９（Ｂ）に示すように前記光導波路パターン層を除去し、前記コアパターンを露出後、光硬化エポキシ樹脂を１５μｍの厚さで成膜した上部クラッド層５７を形成し光硬化させた。このときの上部クラッド層５７は、屈折率が波長８３０ｎｍの光に対し１．５０５であり、商品名−ＵＶＲ６１２８（ユニオンカーバイド製）が用いられる。
【０１１１】
前記上部クラッド層５７の上面を平坦化後、エキシマレーザを用いて前記コア層の長手方向の両側に略平行して前記基板５３の表面に届くまで削り、一対のスリット５８を形成する（図２９（Ｃ））。図では複数の光導波路層の夫々が、基板５３上でスリット５８によって分断されることを示す。
【０１１２】
更に、前記上部クラッド層５７の上面をエキシマレーザを用いて５μｍ削り、前記スリット間を連結する溝５９を形成する。（図２９（Ｄ））。上述のようにして、本実施形態の光配線基板を製造することができる。
【０１１３】
図２８に示すように光配線層を積層する構成は、別途作成した光硬化エポキシ樹脂を用いた導波路フィルムフィルムラミネータで貼り付け光導波路の２層構造とすることができる。
【０１１４】
第２の製造例は、上記第１製造例とその構成は、以下の点を異にするだけで同一である。
【０１１５】
即ち、シリコン基板５３上に形成される第１層の光導波路は、光硬化エポキシ樹脂を用いて製作され、この第１層の光導波路上に液状のシリコン樹脂を成膜した後、光硬化エポキシ樹脂を用いて成膜して、第２層の光導波路を積層した。ここで、液状のシリコン樹脂は、シリコンオイルでよい。
【０１１６】
第３の製造例は、シリコン基板５３上に下部クラッド５５として、フッ素樹脂を１０μｍの厚さで成膜して、１５０℃で焼結した。コア層としてフッ素樹脂を１０μｍの厚さで成膜して、１５０℃で焼結した。前記コア上にアルミニウムをスパッタした後、レジストを用いて線幅１０μｍのパターニングを行った。次いで、前記コア用フッ素樹脂をエッチングし、更に、アルミニウムをリン酸と硝酸との混合物でエッチングすることで１０μｍ角の導波路を作成した。
【０１１７】
前記コア層の上に上部クラッド５７用のフッ素樹脂を成膜して上面を平坦化した。前記スリット５８及び溝５９は、第１の製造例と同様にエキシマレーザを用いて製作した。このようにして製作した光導波路の第１層の上に光硬化エポキシ樹脂を塗布し、その上に第２層の光導波路を積層する。
【０１１８】
前記第２層の光導波路は、下部クラッド層５５としてフッ素樹脂を成膜して、１５０℃で焼結した。コア層をパターニングした後、上部クラッド層５７を成膜して、１５０℃で焼結した。高圧水銀灯を照射することによって、前記光硬化エポキシ樹脂を硬化させた。このようにして、本実施形態の光配線基板を製造することができる。
【０１１９】
（第５の実施形態）
次に、図３１乃至図３６を参照して、光配線基板の第５の実施形態である層間光移行部及びその製造工程を説明する。図３１は、本実施形態の光配線基板の層間光移行部の構成を示す断面図である。
【０１２０】
基板６５には、貫通孔６６が設けられる。前記貫通孔６６には、上下面が凹面形状とされた低屈折率樹脂６７が挿入され、前記凹面の窪みに高屈折率樹脂６８が埋められる。前記高屈折率樹脂６８は、基板の表面に沿って夫々平坦化され一対の凹レンズ６９を形成して層間光移行部７０とする。上記構成は、前記基板６５の上下の２面に配設される例えば光導波路間の光路をつなぐ光ビアとして機能する。
【０１２１】
図３２（Ａ）〜（Ｆ）は、図３１に示す光配線基板の層間光移行部７０の製造工程図である。図３２（Ａ）に示す基板６５は、ガラスエポキシ樹脂より成り、例えばレーザドリルで削り貫通孔６６を設ける（図３２（Ｂ））。
【０１２２】
次に、前記基板６５の上面を一面に低屈折率樹脂であるフッ素化エポキシ樹脂６７を塗布し、前記基板面上にスキージを移行させて、前記樹脂６７を前記貫通孔６６内に埋め込み、その後焼結する（図３２（Ｃ））。
【０１２３】
前記基板６５の研磨速度を前記低屈折率樹脂６７の研磨速度よりも小さくするという条件で前記低屈折率樹脂６７の表面を研磨し、その表面を凹面形状にする（図３２（Ｄ））。このとき、研磨時間や、圧力条件などを変更することにより、凹面の曲率を任意に設定できる。
【０１２４】
次に、前記低屈折率樹脂６７の凹面に、ビスフェノールを硬化材とするエポキシ樹脂を高屈折率樹脂６８として充填し、その後焼結する（図３２（Ｅ））。前記基板６５の表面に沿って前記高屈折率樹脂６８を研磨して、平坦化し前記基板の両表面に一対の凹面レンズ６９を形成する（図３２（Ｆ））。このとき、前記一対の凹面レンズ６９、６９の設定位置は、前記貫通孔６６を形成した時点で決められ、移動することもなく正確に定まる。従って、光ビアとして前記基板６５の上下面に配設されている光配線間の光路を上下に中心位置の合った一対の凹面レンズを通じて光学的に接続できる。
【０１２５】
次に、図３３を参照して、本実施形態である光配線基板について説明する。図３３は、基板６５に設けられる層間光移行部の光ビア部分の構成は、図３１に示す構成と同一であり、同一符号を付してその説明を省略する。
【０１２６】
前記基板６５の上下面には、夫々光導波路７１，７２が敷設される。前記光導波路７１，７２は、コア層７３とクラッド層７４とから成り、夫々の端面は、前記光ビア７０の面上で４５度に傾斜した４５度ミラー７５が設けられる。
【０１２７】
一方の光導波路７１から前記基板６５に平行に進行した光は、前記４５度ミラー７５で９０度、光路が変更され前記光ビア７０内で前記一対凹面のレンズ６９に発散と集光が行われて、他方の光導波路７２へ伝播される。
【０１２８】
次に、図３４（Ａ）〜（Ｃ）を参照して、他の実施形態である光配線基板の製造工程について説明する。
【０１２９】
図３４（Ａ）に示す基板６５に形成された貫通孔６６内に充填される低屈折率樹脂６７の上下の凹面は、一方の凹面７８よりも他方の凹面７９の研磨深さを深くする。両凹面の研磨条件を変えることで凹面の曲率を変えることができる。前記凹面７８，７９に高屈折率樹脂６８を充填した後、基板面に沿って表面を平坦化して曲率の異なる凹レンズ６９を形成する（図３４（Ｂ））。
【０１３０】
次に、前記基板６５の上面はスペーサ８０を介して光導波路７１が敷設され、下面には、他の光導波路７２が敷設される（図３４（Ｃ））。この光導波路７１からの光は、前記スペーサ８０の存在のため、放射面積が大きくなる。しかしながら、前記凹面７９の曲率が大なので前記凹レンズ６９における集光効果が著しく、他方の凹レンズ６９を介して他方の光導波路７２に有効に伝播される。
【０１３１】
次に、図３５（Ａ）〜（Ｄ）を参照して、本実施形態の他の例である光配線基板の製造工程について説明する。図３５（Ａ）に示す基板６５は、ガラスエポキシ樹脂より成り、例えばレーザドリル８１で削られ、貫通孔６６が形成される（図３５（Ｂ））。前記貫通孔６６は、前記基板６５に炭酸ガスレーザ８１を照射することによって得られる。炭酸ガスレーザ８１をスパイラル状に移動させ、円加工を行うことで前記貫通孔６６の側面は、テーパー状の断面形状となる。
【０１３２】
次に、前記基板６５の上面を一面に低屈折率樹脂であるフッ素化エポキシ樹脂６７を塗布し、前記基板面上にスキージを移行させて、前記貫通孔６６の径の大なる開口から前記樹脂６７を前記貫通孔６６内に埋め込み、その後焼結する。次いで、前記基板６５の研磨速度を前記低屈折率樹脂６７の研磨速度よりも小さくするという条件で前記低屈折率樹脂６７の表面を研磨し、その表面を凹面形状にする。
【０１３３】
次に、前記低屈折率樹脂６７の凹面に、ビスフェノールを硬化材とするエポキシ樹脂を高屈折率樹脂６８として充填し、その後焼結する。前記基板６５の表面に沿って前記高屈折率樹脂６８を研磨して、平坦化し前記基板の両表面に一対の凹面レンズ６９を形成し、光インターフェース８４を完成する（図３５（Ｃ））。
【０１３４】
前記光インターフェース８４が形成された前記基板６５の一方の面には、光導波路７２が敷設される。前記光インターフェース８４を介して光路を変更された光は、前記基板６５の他方の面に固定部８２で固定された受光素子８３によって受光される（図３５（Ｄ））。このとき、前記基板下部の光導波路７２からの光は、前記光インターフェース８４内で出射角をもって広がるが、前記溝６６がテーパー状であるため通過する光は前記基板６５に当たることなく、前記基板上部の前記受光素子８３に効率よく到達できる。
【０１３５】
次に、図３６（Ａ）〜（Ｃ）を参照して、本実施形態の他の例である光配線基板の製造工程について説明する。前記基板６５に貫通孔６６を形成し、前記貫通孔６５内に低屈折率材より成るフッ素化エポキシ樹脂６７を挿入し、オーブン８２内で前記貫通孔６６の一方の端から加圧する（図３６（Ａ））。
【０１３６】
その結果、前記フッ素化エポキシ樹脂６７の一方の端は、凹面に形成され、他方の端は、凸面に形成され、その後焼結される（図３６（Ｂ））。前記凹面に高屈折率樹脂６８を充填し、その後焼結し、更にその表面を研磨して、平坦化し凹面レンズ６９を形成する（図３６（Ｂ））。前記光ビア７０が形成された前記基板６５の一方の面には、光導波路７２が敷設され、前記光ビア７０を介して光路を変更された光は、前記基板６５の他方の面に固定部８２で固定された受光素子８３によって受光される（図３６（Ｃ））。
【０１３７】
このとき、前記フッ素化エポキシ樹脂６７の凸部は、空気と接する部分で空気との屈折率の差が大きくなり、より大きな集光が得られる。このため、基板下部の光導波路７２と、基板上部の受光素子８３との間で効率よく光学的に結合できる。
【０１３８】
（第６の実施形態）
次に、光配線基板の第６の実施形態を図３７乃至図３８を参照して説明する。
【０１３９】
図３７は第６の実施形態を示す光導波路の構成を示す概略斜視図である。図３７に示すように基板９０上に、スピンコート法を用いてクラッド層８５及びコア層８６を積層する。前記コア層８６からの光を放出する先端部は、メタルマスクにより凸形状となるようエッチングにより凸型先端部８８を形成する。
【０１４０】
前記凸型先端部８８に対向する位置で前記クラッド８５上にシリンドリカルレンズ８９を配置する。このとき、前記コア８６の長手方向の中心線の延長上に前記シリンドリカルレンズ８９の曲率中心があるよう両者は、配置される。
【０１４１】
図３８は、図３７に示す光導波路の平面図である。前記コア８６の凸形状の先端部は、前記コア８６の屈折率と同じ屈折率を有する部材であれば別部材で構成してもよい。
【０１４２】
図３９は、図３８に示す前記コア８６の他の例を示す光導波路の平面図である。前記コア８６は、先端部に向かって末広形状とする形状であり、先端部は、凸形状である。
【０１４３】
図４０は、光導波路同士を光学的に接続する態様を斜視して示す図である。一方の光導波路は、コア８６と、前記コア８６の周囲を覆い、前記コアの屈折率と異なる屈折率を有するクラッド８５とで構成される。
【０１４４】
前記コア８６の先端部が前記クラッド８５から空気中に露出して基板９０上に支持される。前記一方の光導波路に対向する位置に、光学的に接続される他方の光導波路が配置される。前記コア８６は、空気中に露出している先端部８８を有し、周囲をクラッド８５で覆われている。前記クラッドの屈折率は、前記コアの屈折率と異なる。
【０１４５】
一方の光導波路の露出している凸形状の端部８８から射出された光は、他方の光導波路の露出している凸形状の端部８８に集光され、光信号の伝播を結合効率良く行うことができる光学的接続構造を得ることができる。
【０１４６】
（第７の実施形態）
次に、第７の実施形態である光配線基板及びその製造方法、及び多層光配線基板について図４１乃至図５１を参照して説明する。
【０１４７】
図４１（Ａ）は、１層の光導波路層を示す平面図であり、図４１（Ｂ）は、図4 １（Ａ）のＡ−Ａ線断面図である。図４１（Ａ）、（Ｂ）は、基板上に３本の光導波路が、Ｘ軸方向に並行して配設された光配線を示す。前記光導波路は、夫々コア９１と、前記コア９１の周囲を覆うクラッド９５、９６とより成る。前記夫々の光導波路の両側は、コア９１の軸心を中心にして軸対象に光透過率の低い光吸収部材９７が並行して埋め込まれ第１層の光導波路層が形成される。
【０１４８】
図４２（Ａ）は、２層目の光導波路層を示す平面図であり、図４２（Ｂ）は、図４２（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。図４２、図４３は、基板上に３本の光導波路が、Ｙ軸方向に並行して配設された光配線を示す。前記夫々のコア９２とクラッド９５、９６より成る光導波路の両側は、コア９１の軸心を中心にして軸対称に光透過率の低い光吸収部材９７が並行して埋め込まれ第２層目の光導波路層が形成される。
【０１４９】
図４１（Ａ）、図４２（Ａ）に示す光導波路層上から垂直に光を照らした時、光吸収部材９７を設けたため、光導波路部分が明るく認識できる。図４３（Ａ）に示すように、前記第１層の光導波路層の上に前記第２の光導波路層を重ね合わせ照明すると格子状に前記各層の導波路の交差部分が明るく認識される。各格子状の中心９３が前記導波路の交差位置の中心である。
【０１５０】
図４３（Ｂ）は、図４３（Ａ）のＣ−Ｃ線断面図であり、図４３（Ｃ）は、図４３（Ａ）のＤ−Ｄ線断面図である。次に、図４２（Ｂ）の断面図で示した光導波路層の製造工程を図４７、４８を参照して説明する。基板９８上に低屈折率の樹脂を塗布し、この樹脂を光硬化させて第１のクラッド層９５を形成する（図４４（Ａ））。
【０１５１】
前記第１のクラッド層９５上に高屈折率の樹脂を塗布してコア層９２を成膜後（図４４（Ｂ））、マスク９９を介して露光処理し（図４４（Ｃ））、その後現像処理してコア部９２を形成する（図４４（Ｄ））。次に、前記コア部９２を覆い第２のクラッド層９６をディップ法などで形成する（図４５（Ａ））。
【０１５２】
前記第２のクラッド層９７上に光吸収率の高い部材で光吸収層９７を形成する（図４５（Ｂ））。次に、前記光吸収層９７を平坦化し（図４５（Ｃ）、前記コア９２の軸対称に光透過分布領域を形成する。
【０１５３】
図４２（Ｂ）の断面図は、理想的な光導波路層を示しているが、図４３（Ｃ）の断面図で示す光導波路層であれば、前記コア９２の軸対称に光透過分布領域を形成し、光導波路の中心軸を認識するのに充分である。
【０１５４】
次に、図４３（Ａ）で説明した第１層及び第２層の光導波路層を積層した場合の光導波路の中心軸及び両光導波路の交差部の検出について、図４６を参照して説明する。光配線基板の背面から光を照射し、ＣＣＤカメラ等で画像化するとコア軸を中心に軸対称に形成された光透過率分布領域９７が検出できる。
【０１５５】
更に、画像処理によって、光導波路同士の交差位置の中心座標を求めることができる。交差位置の中心座標は、Ｘ軸上、光強度が閾値を越えているＸ座標ｘ１とｘ２とを検出し、座標点（ｘ１＋ｘ２）／２をＹ軸方向に配置されている光導波路の中心軸の座標と認識する。同様に、Ｙ軸上、光強度が閾値を越えているＹ座標ｙ１とｙ２とを検出し、座標点（ｙ１＋ｙ２）／２をＸ軸方向に配置されている光導波路の中心軸の座標と認識する。
【０１５６】
上記Ｘ軸上及びＹ軸上の夫々の中心線の交差点を中心座標と定め、この位置に光ビアを設ければよい。複数の光導波路が層を違えて互いに交差している場合も、複数の交差点を、夫々座標上の番地として順次認識し、その位置で光ビアを形成する。前記光ビアは、積層された光導波路層の一方の層から他方の層へ光路を変更するため光を射出する端面と受光する端面をエキシマレーザ加工機によって所望の形状に加工する。
【０１５７】
前記エキシマレーザ加工機は、上述した画像認識による光導波路交差部の検出系の動作と連動させ、図４７に示すレーザ加工マスク１００の開口部１０８を移動させ、前記光ビア部にある光導波路の端面をレーザ加工する。レーザ加工する際の加工の深さは、図４８の曲線ａに示すように、マスク１００の移動速度が速ければ浅く、速度が遅ければ深く加工される。
【０１５８】
図４９は、異なる層にある光導波路１０１、１０２同士を光学的に接続するのに光導波路の端面を夫々４５度傾斜したミラー１０３の形状に加工した例を示す。光ビア部の加工は、画像認識による光導波路交差部の検出系の動作と連動しているので交差位置をその都度検出しながら加工することができるので、位置ずれなく加工できる。
【０１５９】
更に、加工されるミラー面に図示されてないが、反射率の高い金（Ａｕ）などの金属スパッタ、メッキなど公知の手法で薄膜を形成することによって、光導波路内を伝播する光の反射率を高めることができる。この光ビア部で光路は、９０度変更される。
【０１６０】
次に、異なる層間の光導波路の光学的な接続構造についての実施形態を図５０乃至図５２を参照して説明する。
【０１６１】
図５０は、異なる層にある光導波路１０１，１０２の端面が夫々シリンドリカルミラー１０４，１０５に構成され、互いに軸が直交する配置とされる光ビア構造を示す。シリンドリカルミラーを作るためのシリンドリカル面の加工方法は、レーザ加工時の図４７に示したスリットマスク１００の移動速度を調節することで得られる。
【０１６２】
図５１に示すように、４５度の平面ミラーの製作時のマスクの移動曲線ａに比べ、シリンドリカルミラーの製作時のマスクの移動曲線ｂは、初期の速さをはやくし、最終移動時の速さを緩くすることでシリンドリカル面が得られる。
【０１６３】
マルチモード導波路の場合は、伝播する光の進行方向が定まらないので、光ビアを通過する際に、光の広がりによる損失が発生しやすい。上述したように一組の４５度ミラーを互いに軸が直交するシリンドリカル面とすることによって、光集光性を持たせ、結合効率を向上させることができる。
【０１６４】
異なる層にある光導波路の軸がねじれて、略直交する配置の場合でも同様のレーザ加工を夫々の端面に施すことで、相互に軸が直交するシリンドリカル面を形成できる。
【０１６５】
次に、図５２を参照して、異なる層間で平行に、光導波路１０２，１０３を直線上に配置した場合の例を説明する。
【０１６６】
前記光導波路１０２，１０３の光結合する夫々の端面は、４５度ミラー１０６，１０７が形成されている。前記光導波路１０１，１０２の軸に対して軸対称に光透過率分布が成されていれば、両光導波路の軸心を認識でき、軸心上の任意の位置を光ビア部とすることができる。
【０１６７】
（付記１）基板と、前記基板上に形成されるコアとクラッドよりなる光導波路と、前記光導波路の光路先端部に連続して形成されるスラブ光導波路及び平板状凸レンズと、前記凸レンズを通過した光を前記基板の面に交差する方向に反射するミラーと、前記ミラーで反射された光を平行光とするレンズとを有することを特徴とする光配線基板。
【０１６８】
（付記２）前記ミラーは、表面に金属反射膜及び誘電体多層膜のいずれか一方により形成されていることを特徴とする付記１に記載の光配線基板。
【０１６９】
（付記３）クラッド、コア、スラブ光導波路、平板凸レンズ及び反射鏡を含み、光路を形成する光導波路が、平行に複数個設けられ、夫々の光導波路に設けられている夫々の反射鏡からの光は、共通に設けられた１個のシリンドリカルレンズによって夫々平行光となることを特徴とする光配線基板。
【０１７０】
（付記４）第１基板と、前記基板上に形成されるコアとクラッドよりなる第１光導波路と、前記第１光導波路の光路先端部に続いて形成される第１のスラブ光導波路及び第１平板状凸レンズと、前記第１平板状凸レンズを通過した光を前記基板の面に交差する方向に反射する第１ミラーと、前記第１ミラーで反射された光を平行光とする第１レンズと、を有する第１光配線基板と、前記第１のレンズに対向して配置され、前記第１のレンズからの平行光を入射し集光する第２のレンズと、第２基板と、前記第２のレンズを通過した光を前記第２基板の面に平行な方向に反射する第２ミラーと、前記第２基板上に形成されるコアとクラッドよりなる第２光導波路と、前記第２光導波路の端部に続いて形成され、前記第２ミラーで反射された光を通す第２の平板状凸レンズ及びスラブ光導波路と、を有する第２の光配線基板とを有し、前記第１の光配線基板と前記第２の光配線基板との間で光信号を接続することを特徴とする多層光配線。
【０１７１】
（付記５）基板と、前記基板の一方の面に積層されるＮ個の入力端を有する入力側の複数の光配線と、前記基板の他方の面に積層され、前記基板上で前記Ｎ個の入力端と直交するＮ個の出力端を有する出力側の複数の光配線とを有し、前記入力側の複数の光配線と前記出力側の複数の光配線とは、層間移行部の夫々の個所において、１対１の光配線同士で層を違えて接続されることを特徴とする光配線基板。
【０１７２】
（付記６）前記Ｎ個の入力端は、前記基板の第１の辺に設けられ、前記Ｎ個の出力端は、前記基板の第１の辺に隣り合う第２の辺に設けられることを特徴とする付記５に記載の光配線基板。
【０１７３】
（付記７）前記Ｎ個の入力端は、前記基板の対向する２辺に設けられ、前記Ｎ個の出力端は、前記基板の前記２辺と異なる対向する２辺に設けられることを特徴とする付記５に記載の光配線基板。
【０１７４】
（付記８）前記光配線は、光導波路であり、２層間の前記層間移行部は、前記入力側の前記光導波路と前記出力側の前記光導波路の夫々において、互いに対向し、光路を直交して変更する一対の斜面ミラーが設けられていることを特徴とする付記５に記載の光配線基板。
【０１７５】
（付記９）前記光配線は、前記基板を介して積層される４層の光導波路であり、各層間のコア配列は、千鳥配列であることを特徴とする付記５に記載の光配線基板。
【０１７６】
（付記１０）前記入力端及び前記出力端の少なくとも一方に、前記基板上での異なる光路長を全長で均一になるように補完する光ファイバが接続されていることを特徴とする付記５に記載の光配線基板。
【０１７７】
（付記１１）基板と、前記基板上に敷設され、基板の１辺にＮ個の入力端を有し、他辺にＮ個の出力端を有し、前記基板上に略Ｌ字状に敷設された複数の光ファイバとにより構成されたことを特徴とする光配線基板。
【０１７８】
（付記１２）前記複数の光ファイバは、互いに重なり合って敷設される個所を有することを特徴とする付記１１に記載の光配線基板。
【０１７９】
（付記１３）基板に下部クラッド層を形成する工程と、前記下部クラッド層上にコア層を形成する工程と、前記コア層上に光導波路パターン層を形成する工程と、前記光導波路パターン層をマスクとしてエッチングし、光導波路となるコアパターンを形成する工程と、前記光導波路パターン層を除去し、前記コアパターンを露出後、上部クラッド層を形成する工程と、前記上部クラッド層から前記基板に達する、光ビアとなる略４５°傾斜を形成する工程と、前記略４５°の斜面に反射膜を形成する工程と、を有することを特徴とする光配線基板の製造方法。
【０１８０】
（付記１４）基板と、前記基板の上下面に異なる光配線層を形成する光導波路と、光配線層間を結ぶ光ビアと、前記光ビア内と外部とを連絡する溝又は孔とを有することを特徴とする多層光配線基板。
【０１８１】
（付記１５）前記溝又は孔は、前記導波路に形成されることを特徴とする付記１４に記載の多層光配線基板。
【０１８２】
（付記１６）前記溝又は孔は、前記基板に形成されることを特徴とする付記１４に記載の多層光配線基板。
【０１８３】
（付記１７）前記光ビアは、前記クラッド層内で前記コア数に対応して複数個設けられ、前記複数の光ビアは、少なくとも隣接する光ビア同士を共通の溝又は孔で連結され、外部に連絡されることを特徴とする付記１４に記載の多層光配線基板。
【０１８４】
（付記１８）前記クラッド層内で、前記複数の光ビアに夫々連絡された複数の孔は、前記クラッド層上面から垂直に設けられた通気孔に連絡されることを特徴とする付記１７に記載の多層光配線基板。
【０１８５】
（付記１９）前記孔は、前記光導波路と前記基板との境界面に形成されることを特徴とする付記１４に記載の多層光配線基板。
【０１８６】
（付記２０）基板と、前記基板の上下面に異なる光配線層を形成する光導波路と、光配線層間を結ぶ光ビアと、前記光ビア内と外部とを連絡する孔と、前記光ビア内に収納される光集光部とを有することを特徴とする多層光配線基板。
【０１８７】
（付記２１）基板と、前記基板上に形成される下部クラッド層、コア層及び上部クラッド層より成る光導波路と、前記コア層の両側に略平行して配設される一対のスリットと、前記上部クラッド層に設けられ前記一対のスリット間を連結する少なくとも一個の溝とを有することを特徴とする光配線基板。
【０１８８】
（付記２２）前記スリット及び前記溝の少なくともいずれか一方が外気と連通していることを特徴とする付記２１に記載の光配線基板。
【０１８９】
（付記２３）前記スリットの幅は、前記導波路の幅より小であることを特徴とする付記２１に記載の光配線基板。
【０１９０】
（付記２４）前記スリットと略直角に交差する他の光導波路を更に有することを特徴とする付記２１に記載の光配線基板。
【０１９１】
（付記２５）基板上に形成される下部クラッド層、コア層及び上部クラッド層より成る光導波路と、前記コア層の両側に略平行して配設される一対のスリットと、前記上部クラッド層に設けられ前記一対のスリットを連結する少なくとも一個の溝とを有する第１の光配線層と、前記第１の光配線層上に積層され、前記第１の光配線層の前記一対のスリットのいずれか一方と前記溝を介して連通されるスリットを持つ少なくとも一対のスリットを有する前記第１の光配線層と同一構成の第２の光配線層とにより構成されていることを特徴とする多層光配線基板。
【０１９２】
（付記２６）基板上に下部クラッド層を形成する工程と、前記下部クラッド層上にコア層を形成する工程と、前記コア層上に作成した光導波路パターン層をマスクとしてエッチングし、光導波路となるコアパターンを形成する工程と、前記光導波路パターン層を除去し、前記コアパターンを露出後、上部クラッド層を形成する工程と、前記コア層の両側に略平行して前記基板の表面に届く一対のスリットを形成する工程と、前記上部クラッド層に設けられ前記一対のスリット間を連結する少なくとも一個の溝を形成する工程とを有することを特徴とする光配線基板の製造方法。
【０１９３】
（付記２７）基板と、前記基板の一方の面に形成される光導波路層と、前記基板の他方の面に形成される受光部と、前記基板中に設けられ、一方の面から他方の面に光路を変更する光の層間移行部とを有する光配線基板において、前記層間移行部は、前記基板に形成された貫通孔と、前記貫通孔内に充填される屈折率の異なる２種の透明物質を重ねて形成される前記基板の少なくとも一方の面に形成されるレンズとにより構成されていることを特徴とする光配線基板。
【０１９４】
（付記２８）前記受光部は、他の光導波路層であり、前記層間移行部は、光ビアであり、前記貫通孔に充填されたとき、上下の両表面が凹面に形成される所定の屈折率を有する第１の透明物質と、前記両凹面に夫々前記第１の透明物質の屈折率より高い屈折率の物質を充填し、前記基板面に沿って表面を平坦化して前記基板面に凹面レンズが形成される第２の透明物質とにより構成されていることを特徴とする付記２７に記載の光配線基板。
【０１９５】
（付記２９）前記前記第１の透明物質が形成する前記上下両面は、互いに曲率が異なる凹面が形成されることを特徴とする付記２８に記載の光配線基板。
【０１９６】
（付記３０）前記受光部は、受光素子であり、前記層間移行部は、光インターフェイスであり、前記貫通孔は、前記基板の深さ方向に断面がテーパー形状であり、前記基板の上下面に形成される凹面レンズは、互いに径を異にすることを特徴とする付記２７に記載の光配線基板。
【０１９７】
（付記３１）前記受光部は、受光素子であり、前記層間移行部は、光インターフェイスであり、前記光導波路から入光される一方の面は、高い屈折率物質より成る凹面レンズが形成され、他方の面は、前記凹面レンズより低い屈折率物質で表面が凸面形状であることを特徴とする付記２７に記載の光配線基板。
【０１９８】
（付記３２）基板に貫通孔を設ける工程と、前記貫通孔に所定の屈折率を有する第１の透明物質を充填する工程と、前記第１の透明物質の両表面を研磨し夫々凹面を形成する工程と、前記両凹面に夫々前記第１の透明物質の屈折率より高い屈折率の第２の透明物質を充填する工程とを有することを特徴とする光配線基板の製造方法。
【０１９９】
（付記３３）前記基板に貫通孔を設ける工程は、レーザ光をスパイラル状に移行照射し、前記貫通孔を前記基板の深さ方向に断面がテーパー形状に形成することを特徴とする付記３２に記載の光配線基板の製造方法。
【０２００】
（付記３４）基板に貫通孔を設ける工程と、前記貫通孔内に低屈折率材より成る樹脂を充填する工程と、前記低屈折率材より成る樹脂の一方の面から加圧し、前記一方の面を凹面形状とし、他方の面を凸面形状とする工程と、前記低屈折率材より成る樹脂の凹面に高屈折率材より成る樹脂を充填する工程と、前記基板面に沿って前記高屈折率材より成る樹脂を研磨して平坦化する工程とを有することを特徴とする光配線基板の製造方法。
【０２０１】
（付記３５）コアと、前記コアに接し、前記コアの屈折率と異なる屈折率を有するクラッドとより成る光導波路を基板上で支持し、前記コアの先端部は、凸形状に形成され、前記凸形状の先端部に対向し前記コアの中心に曲率中心が合致するよう配置されたシリンドリカルコイルを有することを特徴とする光配線基板。
【０２０２】
（付記３６）前記凸形状の先端部は、前記コアの屈折率と同じ屈折率を有する部材で構成されることを特徴とする付記３５に記載の光配線基板。
【０２０３】
（付記３７）前記コアは、先端部に向かって広がった形状であることを特徴とする付記３５に記載の光配線基板。
【０２０４】
（付記３８）コアと、前記コアの周囲を覆い、前記コアの屈折率と異なる屈折率を有するクラッドとより成り、前記コアの先端部が前記クラッドから空気中に露出して基板上に支持される第１の光導波路と、前記第１の光導波路の前記先端部に対向する位置に配置され、空気中に露出している先端部を有するコアと、前記コアの周囲を覆い、前記コアの屈折率と異なる屈折率を有するクラッドとより成り、前記第１の光導波路との間で光信号の伝播を行う基板上に支持される第２の光導波路とにより構成される信号の光学的接続構造を有する光配線基板。
【０２０５】
（付記３９）前記第１の光導波路の先端部は垂直方向を中心軸とする円筒面を有し、前記第２の光導波路の先端部は水平方向を中心軸とする円筒面を有することを特徴とする付記３８に記載の光配線基板。
【０２０６】
（付記４０）コアと、前記コアの周囲を覆い、前記コアの屈折率と異なる屈折率を有するクラッドとより成る光導波路層を支持する光配線基板において、前記光導波路層の幅方向に軸対称に光透過率分布領域を形成したことを特徴とする光配線基板。
【０２０７】
（付記４１）積層された第１光導波路及び第２光導波路の交差部における垂直方向の光透過率を他の部分と異ならせることにより、前記交差部の中心位置を検出可能とし、当該中心位置に光導波路層間を光伝播する光ビアが形成されることを特徴とする多層光配線基板。
【０２０８】
（付記４２）Ｘ軸に沿って並設され、夫々第１のコアと第１のクラッドで構成される複数の第１の光導波路と、前記第１の光導波路の両側に前記第１のコアの軸心を中心にして軸対象に配設される光透過率の低い第１の光吸収部材とより成る第１の光導波路層と、Ｙ軸に沿って並設され、夫々第２のコアと第２のクラッドで構成され、前記第１の光導波路層の前記第１の光導波路と夫々直交して配設される複数の第２の光導波路と、前記第２の光導波路の両側に夫々前記第２のコアの軸心を中心にして軸対象に配設される光透過率の低い第２の光吸収部材とを有し、前記第１の光導波路層に前記第２の光導波路層が積層されていることを特徴とする多層光配線。
【０２０９】
（付記４３）前記第１光導波路と第２光導波路は、層を違えて互いに直交し、前記交差部における光ビア構造は、前記第１光導波路と第２光導波路の光路の結合面を、互いに軸が直交するシリンドリカル面とすることを特徴とする付記４１に記載の多層光配線基板。
【０２１０】
（付記４４）前記第１光導波路と第２光導波路は、層を違えて互いに平行に直進し、前記交差部における光ビア構造は、前記第１光導波路と第２光導波路の光路の結合面を、互いに平面ミラーとすることを特徴とする付記４１に記載の多層光配線基板。
【０２１１】
（付記４５）基板上に第１のクラッド層を形成する工程と、前記クラッド層上にコア層を形成後、マスクを介して露光処理しコア部を形成する工程と、前記コア部を覆い第２のクラッド層を形成する工程と、前記第２のクラッド層上に光吸収率の高い部材で第３のクラッド層を形成する工程と、前記第３のクラッド層を平坦化し、前記コアの軸対称に光透過分布領域を形成する工程と、より成ることを特徴とする光配線基板の製造方法。
【符号の説明】
【０２１２】
１…コア、２…クラッド、３…スラブ導波路、４…平板凸レンズ、５…４５度ミラー、６…シリンドリカルレンズ、１７、２１…基板、１２…入力光配線、１３…出力光配線、２０…Ｖ字溝、２２，２４…クラッド、２３…コア、２５…反射膜、３１…基板、３２，３３…光導波路、３４…光ビア、３５…溝、３６…球レンズ、３７、３９…クラッド層、３８…フィルム、４１，４２…基板、４３…支持基板、４４，４５…フィルム、５０…通気孔、５４…第１の光導波路、５５…下部クラッド層、５６…コア層、５７…上部クラッド層、５８…スリット、５９…溝、６０…第２の光導波路、６６…貫通孔、６７…低屈折率樹脂、６８…高屈折率樹脂、６９…凹レンズ、７０…光ビア、７１，７２…光導波路、８０…スペーサ、８３…受光素子、８４…光インターフェイス、８５…クラッド、８６…コア、８９…シリンドリカルレンズ、９０…基板、９１，９２…コア、９５，９６…クラッド、９７…光吸収部材、１００…マスク、１０１，１０２…光導波路、１０４，１０５…シリンドリカルミラー。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板の一方の面に積層されるＮ個の入力端を有する入力側の複数の光配線と、
前記基板の他方の面に積層され、前記基板上で前記Ｎ個の入力端と直交するＮ個の出力端を有する出力側の複数の光配線とを有し、
前記入力側の複数の光配線と前記出力側の複数の光配線とは、層間移行部の夫々の個所において、１対１の光配線同士で層を違えて接続されることを特徴とする光配線基板。
【請求項２】
前記Ｎ個の入力端は前記基板の第１の辺に設けられ、前記Ｎ個の出力端は前記基板の前記第１の辺に隣り合う第２の辺に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の光配線基板。
【請求項３】
前記Ｎ個の入力端は前記基板の対向する２辺に設けられ、前記Ｎ個の出力端は前記基板の前記２辺と異なる対向する２辺に設けられることを特徴とする請求項１に記載の光配線基板。
【請求項４】
前記光配線は光導波路であり、２層間の前記層間移行部は、前記入力側の前記光導波路と前記出力側の前記光導波路の夫々において、互いに対向し、光路を直交して変更する一対の斜面ミラーが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の光配線基板。
【請求項５】
前記光配線は前記基板を介して積層される４層の光導波路であり、各層間のコア配列は千鳥配列であることを特徴とする請求項１に記載の光配線基板。
【請求項６】
前記入力端及び前記出力端の少なくとも一方に、前記基板上での異なる光路長を全長で均一になるように補完する光ファイバが接続されていることを特徴とする請求項１に記載の光配線基板。
【請求項７】
基板に下部クラッド層を形成する工程と、
前記下部クラッド層上にコア層を形成する工程と、
前記コア層上に光導波路パターン層を形成する工程と、
前記光導波路パターン層をマスクとしてエッチングし、光導波路となるコアパターンを形成する工程と、
前記光導波路パターン層を除去し、前記コアパターンを露出後、上部クラッド層を形成する工程と、
前記上部クラッド層から前記基板に達する、光ビアとなる略４５°傾斜を形成する工程と、
前記略４５°の斜面に反射膜を形成する工程と
を有することを特徴とする光配線基板の製造方法。
【請求項１】
基板と、
前記基板の一方の面に積層されるＮ個の入力端を有する入力側の複数の光配線と、
前記基板の他方の面に積層され、前記基板上で前記Ｎ個の入力端と直交するＮ個の出力端を有する出力側の複数の光配線とを有し、
前記入力側の複数の光配線と前記出力側の複数の光配線とは、層間移行部の夫々の個所において、１対１の光配線同士で層を違えて接続されることを特徴とする光配線基板。
【請求項２】
前記Ｎ個の入力端は前記基板の第１の辺に設けられ、前記Ｎ個の出力端は前記基板の前記第１の辺に隣り合う第２の辺に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の光配線基板。
【請求項３】
前記Ｎ個の入力端は前記基板の対向する２辺に設けられ、前記Ｎ個の出力端は前記基板の前記２辺と異なる対向する２辺に設けられることを特徴とする請求項１に記載の光配線基板。
【請求項４】
前記光配線は光導波路であり、２層間の前記層間移行部は、前記入力側の前記光導波路と前記出力側の前記光導波路の夫々において、互いに対向し、光路を直交して変更する一対の斜面ミラーが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の光配線基板。
【請求項５】
前記光配線は前記基板を介して積層される４層の光導波路であり、各層間のコア配列は千鳥配列であることを特徴とする請求項１に記載の光配線基板。
【請求項６】
前記入力端及び前記出力端の少なくとも一方に、前記基板上での異なる光路長を全長で均一になるように補完する光ファイバが接続されていることを特徴とする請求項１に記載の光配線基板。
【請求項７】
基板に下部クラッド層を形成する工程と、
前記下部クラッド層上にコア層を形成する工程と、
前記コア層上に光導波路パターン層を形成する工程と、
前記光導波路パターン層をマスクとしてエッチングし、光導波路となるコアパターンを形成する工程と、
前記光導波路パターン層を除去し、前記コアパターンを露出後、上部クラッド層を形成する工程と、
前記上部クラッド層から前記基板に達する、光ビアとなる略４５°傾斜を形成する工程と、
前記略４５°の斜面に反射膜を形成する工程と
を有することを特徴とする光配線基板の製造方法。
【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２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【図４１】
【図４２】
【図４３】
【図４４】
【図４５】
【図４６】
【図４７】
【図４８】
【図４９】
【図５０】
【図５１】
【図５２】
【図５３】
【図５４】
【図５５】
【図５６】
【図５７】
【図５８】
【図５９】
【図６０】
【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２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【図４１】
【図４２】
【図４３】
【図４４】
【図４５】
【図４６】
【図４７】
【図４８】
【図４９】
【図５０】
【図５１】
【図５２】
【図５３】
【図５４】
【図５５】
【図５６】
【図５７】
【図５８】
【図５９】
【図６０】
【公開番号】特開２０１０−６１１７５（Ｐ２０１０−６１１７５Ａ）
【公開日】平成２２年３月１８日（２０１０．３．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２８７１７０（Ｐ２００９−２８７１７０）
【出願日】平成２１年１２月１８日（２００９．１２．１８）
【分割の表示】特願２００１−５６００９（Ｐ２００１−５６００９）の分割
【原出願日】平成１３年２月２８日（２００１．２．２８）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年３月１８日（２０１０．３．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月１８日（２００９．１２．１８）
【分割の表示】特願２００１−５６００９（Ｐ２００１−５６００９）の分割
【原出願日】平成１３年２月２８日（２００１．２．２８）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]