【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気配線基板に光導波路が設けられた光導波路付き電気配線基板に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電気配線基板に光導波路が設けられた光導波路付き電気配線基板は、一般的に用いられる電気配線基板の信号速度の限界を克服するために開発検討されている基板である。
【０００３】
この光導波路付き電気配線基板には、通常の電気配線に加え、一般にはエポキシ系、またはポリイミド系の有機光導波路を形成したものが知られている。
【０００４】
その光導波路付き電気配線基板上には、通常用いられる電気信号を処理または格納する素子（半導体パッケージを含む）に加えて、電気信号を光信号に変換して出力する面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）などの発光素子や、光信号を入力して電気信号に変換するフォトダイオード（ＰＤ）などの受光素子が搭載されている。
【０００５】
図１０は従来の光素子及び光導波路付き電気配線基板の断面図である。
【０００６】
図１０に示すように、従来の光素子は、ＶＣＳＥＬ４４やＰＤ４６が駆動ＩＣ４５や受信ＩＣ４７と同一面上の近傍に設けられており、この光素子が実装される光導波路付き電気配線基板４０は、従来の電気配線基板４１の内層にポリマー光導波路４２を埋設した構造である。そして、このポリマー光導波路４２の光入出力部が露出するように、電気配線基板４１に光を透過させる穴４３が形成されている（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００７】
また、図１１は従来の他の光素子及び光導波路付き電気配線基板の部分拡大斜視図である。
【０００８】
図１０の構造以外の構造としては、図１１に示すように、電気配線基板５０の凹部５１内に光素子としてのＶＣＳＥＬ５２が設けられており、このＶＣＳＥＬ５２に対向して光路変換部が配置されるように、フィルム状のポリマー光導波路５３が積層されている構造が知られている（例えば、非特許文献２参照。）。
【０００９】
すなわち、現在の標準的な技術では、素子の機能面（受光面、発光面）を素子の両側に形成すると共にそれらの両機能面を光学的に連結することを工業的に安価で容易に達成することが難しいため、素子の機能面と電気信号が入出力される面とが同一面とならざるを得ず、大概の場合、先に述べた素子の機能面は基板側に面することになる。
【００１０】
ところで、上述したＰＤ４６、ＶＣＳＥＬ４４，５２などの発光素子や受光素子は、一般には単独で光信号を出力したり、入力するなどの機能を有しているわけではなく、光素子の近傍に設けられた制御駆動部（ＬＳＩなど）によりその光素子の動作が制御され、光信号の入出力が可能となる。
【００１１】
この場合、発光・受光素子とこの制御駆動部とが独立して設けられていることは、高速の電気信号の伝送にとって大きなマイナスポイントである。
【００１２】
このため、最近では、発光・受光素子と制御駆動部とが一体化された半導体素子を使用する方法が検討されている。
【００１３】
図１３は、発光・受光素子と制御駆動部とが一体化された半導体素子の概略図である。
【００１４】
図１３に示すように、この半導体素子は、制御駆動部（図示せず）が形成されたシリコン素子１の機能面２上に、ガリウム砒素結晶からなる発光素子４ａとしてのＶＣＳＥＬや、受光素子４ｂとしてのＰＤが形成されている。そして、これら発光素子４ａ及び受光素子４ｂを取り囲むように電極端子部５が形成されており、さらに機能面２上には、この半導体素子を電気配線基板に実装するための半田ボール６が設けられている。
【００１５】
この方法では、制御駆動部と発光・受光素子４ａ，４ｂとの間を結ぶ距離が最短化されるため、より高速な光通信を行う点では非常に有用な構造と言える。
【００１６】
この方法が一般的になれば、図１１に示したような電気配線基板５０の凹部５１内に設けられたＶＣＳＥＬ５２に対向して光導波路５３が設けられた構造、もしくは図１１の光素子及び光導波路付き電気配線基板の変形例である図１２に示すような、光導波路付き電気配線基板の光導波路１０の光路変換部に、図１３の半導体素子のＧａＡｓ機能面（発光面３ａ、受光面３ｂ）を対向させて発光素子４ａや受光素子４ｂが搭載された構造が有力になると考えられる。
【００１７】
【非特許文献１】
石井雄三「マイクロレンズを用いた光Ｉ／Ｏパッケージ技術」エレクトロニクス実装学会誌Ｖｏｌ．５ Ｎｏ．５、ｐ４７８−ｐ４８２、２００２
【非特許文献２】
小林潤也「ポリマー光導波路材料技術の動向」エレクトロニクス実装学会誌Ｖｏｌ．５ Ｎｏ．５、ｐ５００−ｐ５０６、２００２
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１０、図１１に示した発光・受光素子及び光導波路の位置関係構造は、図中、垂直方向に光を伝送・透過する部分を形成するには、製作コストが高くなるという問題がある。
【００１９】
光を伝送・透過する部分を形成するには、一般にはパンチ打抜き法や、レーザ又はドリルなどの機械的な工法を採用することになるが、高い加工精度が要求される光−電気複合基板には薦められる方法ではない。
【００２０】
少なくとも、基板上に電気回路を形成する場合、高い加工精度を実現したいとの要求は非常に強い。さらに、有機材料に対して機械的な開口加工を行う場合、加工面にばりが発生したり、また、切断もしくはドリル加工により異物残さが発生するなど、高品位の基板を製作するには大きな障害があった。
【００２１】
さらに、従来技術においては、この開口部に光を透過する透明樹脂を充填する穴埋め工法を行う必要が生じる。
【００２２】
穴埋め工法は、一般には貫通した穴に対して行うので、その充填作業にコストがかかることが知られており、さらに充填後に透明樹脂の表面形状を整えるために、研磨などの機械的手法を適用することが不可欠である。
【００２３】
一方、図１２に示した構造のように、ベース基板９に対して垂直方向に光透過部となる穴を形成せず、光導波路１０と電気配線７とを同一平面上に設けることが考えられるが、この場合、図１３に示した半導体素子を想定すると、電極端子部５と発光素子４ａ及び受光素子４ｂとの間に、互いに空間的に干渉するという問題が発生し、高密度の回路レイアウトが不可能になる。
【００２４】
そこで、本発明の目的は、発光・受光素子と光導波路との間の光透過部を安価に形成できると共に、光透過部における光透過損失が小さく、かつ高密度の回路レイアウトが可能な、高品位の光導波路付き電気配線基板を提供することにある。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために請求項１の発明は、基板上に、光軸がこの基板と垂直な光素子の搭載部となる電気回路と、光素子の光信号の光路を基板と平行な方向に変換する光路変換部が形成された光導波路とを有する光導波路付き電気配線基板において、基板は透明部材からなり、基板の一方の面に電気回路を設け、基板の他方の面に光路変換部が形成された光導波路を設けたものである。
【００２６】
請求項２の発明は、請求項１に記載の構成に加え、基板は、厚さ方向の光透過損失が０．８ｄＢ以下の光透過性を有することが好ましい。
【００２７】
請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の構成に加え、光信号が透過する部分における基板と光導波路との接合面での光透過損失を低減すべく、基板の表面粗さが１μｍ未満であるか、基板と光導波路との間に透明薄膜が挿入されているか又は基板の光素子の搭載部側の面に集光用レンズが設けられていることが好ましい。
【００２８】
請求項４の発明は、請求項１から３のいずれかに記載の構成に加え、光導波路はエポキシ系或いはポリイミド系の有機材料からなることが好ましい。
【００２９】
請求項５の発明は、請求項１から４のいずれかに記載の構成に加え、光導波路は、基板に対して搭載部と対称な位置に光路変換部が配置されるように、光透過性を有する接着剤を挟んで貼り合わされていることが好ましい。
【００３０】
請求項６の発明は、請求項１から５のいずれかに記載の構成に加え、光導波路は、感光法により加工されており、テープ状のポリイミドからなる基板に、ロールコーティング法によって順次貼り合わされていることが好ましい。
【００３１】
すなわち、本発明にあっては、基板の構成材料にガラス織布等のテンションメンバ又は力学的補強材を含まず、かつ厚さに制限を加えた、光透過性に優れた単一又は積層された構造でなる有機材料基板を用い、さらにこの基板の垂直方向に光導波路又は伝送路を確保するために、その光透過部となる部分の回路構成材料を除去し、これにより露出した有機材料基板の表面を同種又は異種の透明材料で覆うことによって、その有機材料基板表面での伝送ロスを抑えた構造を提案する。
【００３２】
上記請求項１の構成によれば、光素子と光導波路との間の光透過部が基板内に形成されているので、穴開け加工や穴埋め加工が排除される。
【００３３】
上記請求項２の構成によれば、基板の厚さ方向の光透過損失が０．８ｄＢ以下であるので、光導波路中での光透過損失を約１ｄＢ、光路変換部での光透過損失をそれぞれ０．５ｄＢ〜１ｄＢとみなすと、全体で３ｄＢ以下にできる。
【００３４】
上記請求項３の構成によれば、基板表面での光の損失・散乱が抑えられ、光透過部における光透過損失が実用レベルに低減される。
【００３５】
上記請求項４の構成によれば、エポキシ系やポリイミド系の有機材料は加工性に優れているため、光導波路の形成加工が容易になる。
【００３６】
上記請求項５の構成によれば、基板が光透過性を有するため、光導波路が光素子の搭載部と容易に位置合わせされて固定される。
【００３７】
上記請求項６の構成によれば、ライン上に乗せられるので、連続的に製造される。
【００３８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００３９】
図１は本発明の一実施の形態を示す光導波路付き電気配線基板の断面図であり、図２は、図１の光導波路付き電気配線基板を第１回路部側（図１では下側）から見た平面図であり、図３は、図１の光導波路付き電気配線基板を第２回路部側（この場合、上側）から見た平面図である。
【００４０】
図１に示すように、この光導波路付き電気配線基板は、例えば誘電率が３．４、誘電正接が０．０１、２５μｍ厚のポリイミド（ＰＩ）からなる有機材料基板１３の一方の面１５−１に発光素子１７及び受光素子１６の搭載部２６，２７を有する第１回路部（図では下側）２０−１が形成されていると共に、他方の面１５−２に光導波路３０を有する第２回路部（この場合、上側）２０−２が形成されている。
【００４１】
有機材料基板１３は、Ｚ方向（厚さ方向）の光透過損失が０．８ｄＢ以下の光透過性を有し、このケースにおけるポリイミド（ＰＩ）自体の光透過損失は、８５０μｍ波長帯で０．３ｄＢ以下（表面平滑時）と評価できる値となっている。
【００４２】
この第１回路部２０−１には、搭載部２６，２７の周囲に、銅箔からなる電源・グランド１８や信号線１９が必要に応じて配置された電気回路１４が形成されている（図２参照）。
【００４３】
また、第２回路部２０−２には、微細導通ビア２１及びビア充填部２２により、第１回路部２０−１の電気回路１４と電気的に接続された電気回路１２が形成されていると共に、有機材料基板１３中に光透過部１５が形成されるように、搭載部２６，２７と対称な位置にエポキシ系或いはポリイミド系の有機材料からなる光導波路３０が設けられている。
【００４４】
光導波路３０は、電気配線基板上に形成された下部クラッド２３と、この下部クラッド２３上に形成されたコア部１１と、このコア部１１を覆うように形成された上部クラッド２５とからなる。
【００４５】
コア部１１は、平行に例えば６本形成されており、発光素子の発光面又は受光素子の受光面に臨んで各端部が配置されていると共に、各端部に光導波路３０の光軸を９０°変換する光路変換部としてのミラー２４が形成されている（図３参照）。
【００４６】
次に、図１〜図３に示した光導波路付き電気配線基板の製造方法を作用と共に説明する。
【００４７】
本実施の形態では、ＴＡＢテープ上にエポキシ材からなる有機光導波路を設けて光導波路付き電気配線基板を製造する場合について述べる。
【００４８】
まず、有機材料基板１３を用意し、この有機材料基板１３の第１回路部２０−１が形成される面１５−１に、光透過部１５上に電源・グランドパターン１８や信号線１９が配置されないように、平面的又は微細導通ビア２１を迂回するなどして設計された回路パターンの電気回路１４を銅箔により形成する。
【００４９】
さらに、有機材料基板１３の第２回路部２０−２が形成される面１５−２の、搭載部２６，２７と対向する部分についても第１回路面２０−１のエリアと同等の銅箔が存在しない部分を有する電気回路１２を形成してＴＡＢテープを作製する。
【００５０】
このとき、有機材料基板１３は光透過性を有するので、第１回路部２０−１の電気回路１４と第２回路部２０−２の電気回路１２との位置合わせを容易に行える。
【００５１】
また、光透過部１５となる、銅箔が存在しない部分は、電気回路１２，１４を形成する際に同時にエッチングされて形成されることにより、容易に高精度に加工することができる。この方法は、機械的な穿孔方法よりも遥かに工業性が高いと言える。
【００５２】
さらに、この光透過部１５は、機械的に穿孔加工を行う場合と比べ、有機材料基板１３を通して作業状態を管理できるので、実装において特に気を付けるべき点が極めて少ないことも作業性を容易にしている要因となる。
【００５３】
そして、このＴＡＢテープの第２回路部２０−２に形成された電気回路１２上に光導波路３０を形成する。
【００５４】
光導波路３０の形成方法は、予めオフラインで光学的な方法又は転写法によって有機材料からなる光導波路を形成しておき、その後、所定の位置に透明な接着剤などを用いて貼り合せる方法、又は有機材料基板に電気回路を形成した後、その電気回路上に、適当な手法を講じて直接光導波路を構成する材料を成膜・積層し、その後、光学的な方法で所望のコア形状の光導波路を形成していく方法などがある。これらの光導波路３０の形成方法は、基板の設計規準、用途等の付帯状況によって取捨選択されるべきである。
【００５５】
本実施の形態では、全体の加工精度の安定性を安価に確保する観点に則り、後者の電気回路上に直接光導波路を形成する方法で製作を進める場合について述べる。
【００５６】
まず、光導波路３０の構成材は加工性を考慮して、感光性を付与しておいた屈折率の異なるエポキシ材（光導波路３０が構成される程度の屈折率の差異を設ける）を基に、それぞれいわゆるクラッド材及びコア材として構成可能なエポキシ材を用意する。これらのエポキシ材としては、現時点で各種材料メーカーから提供されているものが用いられる。
【００５７】
本発明に用いられる材料特性としては、電気的な特性が良好なこと、例えば誘電率及び誘電正接が小さいことが望ましい。これは、光導波路３０の近傍又はその直下に電気配線１２が形成される場合に、その電気配線１２における誘電損或いは歪み・捻れを極力低減させるためである。現時点では、誘電率３．３、誘電正接０．００８程度のものが開発されており、今まで本発明者らにより、それらの材料を適用して試作を行った例がある。
【００５８】
これらの材料のうち、下部クラッド２３の材料となるエポキシ材を、そのＴＡＢテープ上に、例えばロールコーティング法等によって積層する。
【００５９】
下部クラッド２３の厚さは、エポキシ材の屈折率の組み合わせにもよるが、約５０μｍ〜１５０μｍ程度が好ましい。
【００６０】
このエポキシ材を被覆する前に、必要があれば、機械的な方法又は化学的な方法にて、光透過部１５が形成される部分の有機材料基板１３の表面粗さＲｍａｘを１μｍ以下に平滑化しておくことが望ましい。
【００６１】
これは、この有機材料基板１３と下部クラッド２３となるエポキシ材との境界面の粗さに応じた光の散乱を極力抑え、不要な光透過損失を低減させるためである。
【００６２】
なお、一般に、有機材料基板１３としてのポリイミド（ＰＩ）上の銅箔を除いた部分は、銅箔の粗化面の写し（レプリカ）が形成されており、表面粗さＲｍａｘが２μｍ〜５μｍ程度の状態となる。
【００６３】
この平滑化による異物を嫌う場合は、その有機材料基板１３の搭載部２６，２７側の表面１５−１に集光用のレンズを設けるか、もしくは有機材料基板１３の光導波路側の表面１５−２に、表面粗さの数倍程度のクラッド材（この場合、エポキシ樹脂）の薄膜を形成することも、有機材料基板１３の表面での光の損失・散乱を防止するには有効な手法である。
【００６４】
また、このクラッド材に感光性を付与している場合には、このクラッド材を、端子部などの表面のカバーレイ（保護層）や半田付け時のソルダーレジスト材として使用することも可能である。
【００６５】
さらに、この下部クラッド２３上に、同様にロールコーティング法によって、コア材を積層し、このコア材を露光・液層現像することによって所定の形状に加工してコア部１１を形成する。
【００６６】
そして、このコア部１１を覆うようにクラッド材を配して上部クラッド２５を形成することにより、ポリイミド（ＰＩ）の基材中を光路とする光導波路３０の経路を確保できる。
【００６７】
さらに、光透過部１５を透過して伝送された光信号を光導波路３０内に入力すべく光路変換を行うには、図１に示したような９０度変換ミラー２４を形成することが必要になる。
【００６８】
このミラー２４を形成する方法は種々あるが、ここではブレードによる機械的加工方法について説明する。
【００６９】
図８（ａ）〜（ｄ）は光導波路に全反射ミラーを形成する方法を説明するための説明図であり、図９（ａ）〜（ｄ）は光導波路にミラーブロックを形成する方法を説明するための説明図である。
【００７０】
光導波路に全反射ミラーを形成するに際しては、ミラー２４の傾斜角を光導波路の面方向に対して適切な為す角（概ね４５度）に設定できるように、予め、両面の刃先傾斜角がそれぞれ４５度でかつ切削加工後に適当な加工表面粗さが得られる表面粗さの番手（例えば＃８００〜＃２０００）の表面を有するブレードＢ１を用意する。
【００７１】
そして、このブレードＢ１を適当な速度で回転させると共に、図８（ａ）に示すような光導波路基板３０ａのコア部と光素子の光軸とが交差する部分に、図８（ｂ）に示すように、その光素子の光軸と平行に押し当て、所定の深さまで切削することにより、図８（ｃ）に示すような全反射ミラー２４が形成される。そして、図８（ｄ）に示すように、基板部分を削除して全反射ミラー２４が形成された光導波路が作製される。この全反射ミラー２４は、光導波路を伝送した光信号が光導波路内で反射するミラー面を有している。
【００７２】
また、光導波路にミラーブロックを形成するに際しては、図８のブレードＢ１に代えて、一方の面の刃先傾斜角が０度であり、他方の面の刃先傾斜角が４５度のブレードＢ２を用意する。
【００７３】
そして、このブレードＢ１を適当な速度で回転させると共に、図９（ａ）に示すような光導波路基板３０ａのコア部と光素子の光軸とが交差する部分に、図９（ｂ）に示すように、その光素子の光軸と平行に押し当て、所定の深さまで切削することにより、図９（ｃ）に示すようなミラーブロック２４ａが作製される。このミラーブロック２４ａは、図９（ｄ）に示すように、光導波路を伝送した光信号が光導波路の光軸に対して垂直な端面から外部に出射した後、光導波路の光軸に対して４５度傾斜した他の端面で反射するミラーを有している。
【００７４】
このように、図８（ａ）〜（ｄ）もしくは図９（ａ）〜（ｄ）に示した方法で形成されたミラー２４は、表面が空気に接することになる。この状態でも十分なミラー効果を有するが、ミラー面に異物が付着しミラー特性の変化が懸念されるような場合には、この切削部分に、コア材よりも屈折率が小さい材料を適宜充填しても良い。
【００７５】
さらに、光導波路３０のミラー加工された部分の反対側にある端末部についても、光導波路３０を伝送した光信号が元の電気回路１４へ伝送できるように、図８（ａ）〜（ｄ）に示した方法と同様に加工して、同様形状のミラー２４を形成することにより、光導波路付き電気配線基板が製造される。
【００７６】
このように、本実施の形態は、通常の有機光導波路形成技術を用いて製造されるので、光素子１６，１７と光導波路３０とを容易に光結合できる電気−光複合配線板を、安価にかつ容易に製造することができる。
【００７７】
さらに、本実施の形態は、光透過部１５が有機材料基板１３中に形成されるので、従来の穴開け加工や穴埋め加工を排除できる。
【００７８】
また、光導波路３０中での光透過損失を約１ｄＢ、ミラー２４での光透過損失をそれぞれ０．５ｄＢ〜１ｄＢとみなすと、実用化には全体で３ｄＢ以下であることが好ましいので、有機材料基板１３のＺ方向（厚さ方向）の光透過損失はそれぞれ０．８ｄＢ以下である必要があるが、本実施の形態の有機材料基板１３の厚さ方向の光透過損失は８５０μｍ波長帯で０．３ｄＢ以下に設定されているため、実用に十分な光透過性を有すると言える。
【００７９】
次に、本実施の形態の変形例について述べる。
【００８０】
図４は、図１の光導波路付き電気配線基板の変形例の断面図である。
【００８１】
図４に示すように、この光導波路付き電気配線基板は、有機材料基板としてのポリイミド（ＰＩ）の搭載部側の面の光透過部上に、上述した光を集光する集光用レンズ３４を設置したものである。
【００８２】
このように構成した場合、ポリイミド（ＰＩ）を薄く形成し、かつ光導波路３０の下部クラッド２３を薄く形成することで、光の広がり角の影響を受けにくくなると考えられるが、集光用レンズ３４により積極的に集光を図ることは光の結合の観点からは重要な施策であると言える。
【００８３】
また、図５は、図１の光導波路付き電気配線基板の他の変形例の平面図である。
【００８４】
図５に示すように、この光導波路付き電気配線基板は、基板の光素子側よりも光導波路側の方が空きスペースが多いため、光導波路３０と同一面上に、電気信号処理用大規模集積回路（ＬＳＩ）の搭載部３７，３８を形成したものである。
【００８５】
このように、搭載面積が異なる光素子と光導波路とを異なる面上に設けることにより、基板設計の自由度が増加し、更なる集積化を図ることができる。
【００８６】
次に、本発明の他の実施の形態について述べる。
【００８７】
図６は、本発明の他の実施の形態を示す光導波路付き電気配線基板の断面図であり、図７は、図６の光導波路付き電気配線基板の第２回路部側（図６では上側）から見た平面図である。
【００８８】
図６に示すように、この光導波路付き電気配線基板は、第１回路部２０−１に設けられた発光素子１７及び受光素子１６に加え、第２回路部２０−２にも発光素子３３及び受光素子３５が設けられるものであり、光信号の一部を、光導波路３０を経由せず、基板のみを経由させて直接取り込むように受光素子３５が配置されるようになっている。
【００８９】
具体的には、図７に示すように、この光導波路付き電気配線基板は、図６の発光素子３３及び受光素子３５の搭載部３２，３６が、光導波路２０の近傍でかつ第１回路部に設けられる発光素子からの光信号が基板１３を透過して、第２回路部２０−２に設けられる受光素子３５に直接入力されるように、また、第２回路部２０−２に設けられる発光素子３３からの光信号が基板１３を透過して、第１回路部に設けられる受光素子に直接入力されるように、第１回路部の光素子の搭載部と対称な位置に形成されている。
【００９０】
このように構成することにより、光素子の基板上の配置において飛躍的に自由度が増すと共に、光素子及び駆動素子の実装密度が向上する結果になり、より小型の機器に本実施の形態のような光伝送部品を搭載することが可能になる。
【００９１】
尚、本実施の形態は、光導波路３０の基板として、感光性の付与が容易でかつ成膜のためのキュア温度が比較的低いため加工性に優れているエポキシを使用する場合で説明したが、感光性を付与したポリイミドを使用した場合でも、温度条件、加工条件の部分が一部異なるのみであるので、基本的には同様の工程を経ることで、上述したエポキシを光導波路材料として使用した場合と同様な機能を得ることができる。
【００９２】
また、本実施の形態にあっては、発光・受光素子と駆動素子とを光導波路付き電気配線基板の片面において複合化した素子を扱う場合を主として想定しているが、上述したように、発光・受光素子と駆動素子とをその異なる面に搭載した素子や、発光・受光素子と駆動素子とをその両面に複合化した素子等に対しても本発明を適用できることは言うまでもない。
【００９３】
さらに、本実施の形態では、基板の両面に銅材等でなる電気回路を有する電気配線基板を用いる場合について述べたが、片面にのみ電気回路を有する電気配線基板や、複数の有機材料層からなり、それら有機材料層同士の間のいずれか或いは全てに電気回路が形成された電気配線基板を用いても良い。但し、この場合、光導波路と光素子との間の光透過部が電気回路により塞がれないように回路設計する必要があることは言うまでもない。
【００９４】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、発光・受光素子と光導波路との間の光透過部を安価に形成できると共に、光透過部における光透過損失が小さく、かつ高密度の回路レイアウトが可能な、高品位の光導波路付き電気配線基板を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態を示す光導波路付き電気配線基板の断面図である。
【図２】図１の光導波路付き電気配線基板を第１回路部側から見た平面図である。
【図３】図１の光導波路付き電気配線基板を第２回路部側から見た平面図である。
【図４】図１の光導波路付き電気配線基板の変形例の断面図である。
【図５】図１の光導波路付き電気配線基板の他の変形例の平面図である。
【図６】本発明の他の実施の形態を示す光導波路付き電気配線基板の断面図である。
【図７】図６の光導波路付き電気配線基板を第２回路部側から見た平面図である。
【図８】（ａ）〜（ｄ）は光導波路に全反射ミラーを形成する方法を説明するための説明図である。
【図９】（ａ）〜（ｄ）は光導波路にミラーブロックを形成する方法を説明するための説明図である。
【図１０】従来の光素子及び光導波路付き電気配線基板の断面図である。
【図１１】従来の他の光素子及び光導波路付き電気配線基板の部分拡大斜視図である。
【図１２】図１１の光素子及び光導波路付き電気配線基板の変形例の概略図である。
【図１３】発光・受光素子と制御駆動部とが一体化された半導体素子の概略図である。
【符号の説明】
１１ コア部
１３ 有機材料基板
１４ 電気回路
１５ 光透過部
１５−１ 有機材料基板の一方の面（下面）
１５−２ 有機材料基板の他方の面（上面）
１６ 受光素子（ＰＤ）
１７ 発光素子（ＶＣＳＥＬ）
２４ ミラー（光路変換部）
２６，２７ 搭載部
３０ 光導波路[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an electric wiring board with an optical waveguide in which an optical waveguide is provided on an electric wiring board.
[0002]
[Prior art]
An electric wiring board with an optical waveguide in which an optical waveguide is provided on an electric wiring board is a board which is being developed and studied in order to overcome the limit of the signal speed of a generally used electric wiring board.
[0003]
As the electric wiring board with an optical waveguide, there is generally known an electric wiring board having an epoxy-based or polyimide-based organic optical waveguide formed thereon in addition to ordinary electric wiring.
[0004]
On the electric wiring board with the optical waveguide, in addition to elements (including a semiconductor package) for processing or storing a commonly used electric signal, a surface emitting laser (VCSEL) for converting an electric signal into an optical signal and outputting the signal, and the like. And a light receiving element such as a photodiode (PD) for inputting an optical signal and converting it into an electric signal.
[0005]
FIG. 10 is a cross-sectional view of a conventional optical element and an electric wiring board with an optical waveguide.
[0006]
As shown in FIG. 10, in the conventional optical element, a VCSEL 44 and a PD 46 are provided in the vicinity of the same plane as a driving IC 45 and a receiving IC 47, and the electric wiring board 40 with an optical waveguide on which the optical element is mounted is: This is a structure in which a polymer optical waveguide 42 is embedded in an inner layer of a conventional electric wiring board 41. A hole 43 for transmitting light is formed in the electric wiring board 41 so that the light input / output portion of the polymer optical waveguide 42 is exposed (for example, see Non-Patent Document 1).
[0007]
FIG. 11 is a partially enlarged perspective view of another conventional optical element and an electric wiring board with an optical waveguide.
[0008]
As a structure other than the structure of FIG. 10, as shown in FIG. 11, a VCSEL 52 as an optical element is provided in a concave portion 51 of an electric wiring board 50, and an optical path conversion unit is arranged to face the VCSEL 52. As described above, a structure in which the film-shaped polymer optical waveguides 53 are stacked is known (for example, see Non-Patent Document 2).
[0009]
In other words, with the current standard technology, it is easy to industrially inexpensively form the functional surfaces (light receiving surface, light emitting surface) of the element on both sides of the element and optically connect both functional surfaces. Therefore, it is inevitable that the functional surface of the element and the surface on which electric signals are input / output are the same, and in most cases, the functional surface of the element described above faces the substrate side. Become.
[0010]
By the way, the light emitting elements and the light receiving elements such as the PD 46 and the VCSELs 44 and 52 described above generally do not have a function of outputting or inputting an optical signal alone, but are provided near the optical element. The operation of the optical element is controlled by the control drive unit (LSI or the like), and input / output of an optical signal becomes possible.
[0011]
In this case, the independent provision of the light-emitting / light-receiving element and the control drive section is a significant negative point for high-speed transmission of electric signals.
[0012]
Therefore, recently, a method of using a semiconductor element in which a light emitting / receiving element and a control drive unit are integrated has been studied.
[0013]
FIG. 13 is a schematic diagram of a semiconductor element in which a light emitting / receiving element and a control drive unit are integrated.
[0014]
As shown in FIG. 13, this semiconductor device includes a VCSEL as a light emitting device 4a made of a gallium arsenide crystal and a light receiving device 4b on a functional surface 2 of a silicon device 1 on which a control driving unit (not shown) is formed. Is formed. An electrode terminal portion 5 is formed so as to surround the light emitting element 4a and the light receiving element 4b. On the functional surface 2, a solder ball 6 for mounting the semiconductor element on an electric wiring board is provided. ing.
[0015]
According to this method, the distance between the control drive unit and the light-emitting / light-receiving elements 4a and 4b is minimized, so that it can be said that this structure is very useful in performing higher-speed optical communication.
[0016]
If this method becomes general, a structure in which an optical waveguide 53 is provided opposite a VCSEL 52 provided in a concave portion 51 of an electric wiring board 50 as shown in FIG. As shown in FIG. 12, which is a modification of the electric wiring board with a wave guide, the GaAs functional surface (light emitting surface 3a, light receiving surface 3b) of the semiconductor element of FIG. It is considered that a structure in which the light-emitting element 4a and the light-receiving element 4b are mounted so as to face each other becomes effective.
[0017]
[Non-patent document 1]
Yuzo Ishii, "Optical I / O Package Technology Using Microlenses", Journal of Japan Institute of Electronics Packaging Vol. 5 No. 5, p478-p482, 2002
[Non-patent document 2]
Junya Kobayashi, "Trends in Polymer Optical Waveguide Material Technology," Journal of Japan Institute of Electronics Packaging, Vol. 5 No. 5, p500-p506, 2002
[0018]
[Problems to be solved by the invention]
However, the positional relationship structure of the light emitting / receiving element and the optical waveguide shown in FIGS. 10 and 11 has a problem that the manufacturing cost is high in order to form a portion that transmits and transmits light in the vertical direction in the figure. is there.
[0019]
In order to form a part that transmits and transmits light, a punching method or a mechanical method such as a laser or a drill is generally used. Is not the recommended method.
[0020]
At least, when an electric circuit is formed on a substrate, a demand for realizing high processing accuracy is very strong. Furthermore, when mechanical opening processing is performed on organic materials, burrs are generated on the processed surface, and foreign matter remains due to cutting or drilling. was there.
[0021]
Further, in the prior art, it is necessary to perform a hole filling method for filling the opening with a transparent resin that transmits light.
[0022]
It is known that the hole filling method is generally used for holes that penetrate, so the filling work is costly.Furthermore, in order to adjust the surface shape of the transparent resin after filling, a mechanical method such as polishing is applied. Is essential.
[0023]
On the other hand, as in the structure shown in FIG. 12, it is conceivable to provide the optical waveguide 10 and the electric wiring 7 on the same plane without forming a hole serving as a light transmitting portion in a direction perpendicular to the base substrate 9. However, in this case, assuming the semiconductor element shown in FIG. 13, a problem occurs in that the electrode terminal portion 5 and the light emitting element 4a and the light receiving element 4b spatially interfere with each other. Becomes impossible.
[0024]
Therefore, an object of the present invention is to provide a light transmitting portion between a light emitting / receiving element and an optical waveguide at a low cost, a small light transmitting loss in the light transmitting portion, and a high density circuit layout. An object of the present invention is to provide a high-quality electric wiring board with an optical waveguide.
[0025]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, an invention according to claim 1 is directed to an electric circuit which is a mounting portion of an optical element having an optical axis perpendicular to the substrate, and an optical path of an optical signal of the optical element being parallel to the substrate. An optical circuit board with an optical waveguide having an optical waveguide on which an optical path conversion unit for converting the light into a light is formed, the substrate is made of a transparent member, an electric circuit is provided on one surface of the substrate, and the optical path conversion unit is provided on the other surface of the substrate. Is provided with an optical waveguide in which is formed.
[0026]
According to a second aspect of the present invention, in addition to the first aspect, the substrate preferably has a light transmittance of 0.8 dB or less in a thickness direction.
[0027]
According to a third aspect of the present invention, in addition to the configuration of the first or second aspect, the surface roughness of the substrate is reduced in order to reduce a light transmission loss at a joint surface between the substrate and the optical waveguide in a portion where an optical signal is transmitted. It is preferable that the thickness is less than 1 μm, that a transparent thin film is inserted between the substrate and the optical waveguide, or that a condensing lens is provided on the surface of the substrate on the side where the optical element is mounted.
[0028]
According to a fourth aspect of the present invention, in addition to the configuration according to any one of the first to third aspects, the optical waveguide is preferably made of an epoxy-based or polyimide-based organic material.
[0029]
According to a fifth aspect of the present invention, in addition to the configuration according to any one of the first to fourth aspects, the optical waveguide has a light transmission property such that the optical path conversion part is disposed at a position symmetrical to the mounting part with respect to the substrate. It is preferable that they are stuck together with an adhesive having
[0030]
According to a sixth aspect of the present invention, in addition to the configuration according to any one of the first to fifth aspects, the optical waveguide is processed by a photosensitive method, and is sequentially laminated to a tape-shaped polyimide substrate by a roll coating method. Is preferred.
[0031]
That is, according to the present invention, the constituent material of the substrate does not include a tension member such as a glass woven fabric or a mechanical reinforcing material, and has a limited thickness, and is a single or laminated material excellent in light transmittance. In order to secure an optical waveguide or a transmission line in a direction perpendicular to the substrate, an organic material substrate having a structure as described above is used. A structure is proposed in which the transmission loss on the surface of the organic material substrate is suppressed by covering the surface of the substrate with the same or different kinds of transparent materials.
[0032]
According to the configuration of the first aspect, the light transmitting portion between the optical element and the optical waveguide is formed in the substrate, so that the boring process and the filling process are eliminated.
[0033]
According to the configuration of the second aspect, since the light transmission loss in the thickness direction of the substrate is 0.8 dB or less, the light transmission loss in the optical waveguide is about 1 dB, and the light transmission loss in the optical path conversion unit is each. Assuming 0.5 dB to 1 dB, the total can be 3 dB or less.
[0034]
According to the configuration of the third aspect, loss and scattering of light on the substrate surface are suppressed, and light transmission loss in the light transmission portion is reduced to a practical level.
[0035]
According to the configuration of the fourth aspect, since the epoxy-based or polyimide-based organic material is excellent in workability, the formation processing of the optical waveguide is facilitated.
[0036]
According to the configuration of the fifth aspect, since the substrate has optical transparency, the optical waveguide is easily aligned with and fixed to the mounting portion of the optical element.
[0037]
According to the configuration of the sixth aspect, since it is put on a line, it is manufactured continuously.
[0038]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[0039]
FIG. 1 is a cross-sectional view of an electric wiring board with an optical waveguide according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 shows the electric wiring board with an optical waveguide of FIG. 1 on the first circuit portion side (the lower side in FIG. 1). FIG. 3 is a plan view of the electric wiring board with an optical waveguide of FIG. 1 as viewed from the second circuit portion side (in this case, the upper side).
[0040]
As shown in FIG. 1, this electric wiring board with an optical waveguide has one surface 15- of an organic material substrate 13 made of polyimide (PI) having, for example, a dielectric constant of 3.4, a dielectric loss tangent of 0.01, and a thickness of 25 μm. 1 has a first circuit portion (lower side in the figure) 20-1 having mounting portions 26 and 27 for the light emitting element 17 and the light receiving element 16, and has an optical waveguide 30 on the other surface 15-2. Two circuit sections (in this case, the upper side) 20-2 are formed.
[0041]
The organic material substrate 13 has a light transmittance of 0.8 dB or less in the Z direction (thickness direction). In this case, the light transmission loss of the polyimide (PI) itself is 0.1 dB in the 850 μm wavelength band. The value can be evaluated as 3 dB or less (when the surface is smooth).
[0042]
In the first circuit section 20-1, an electric circuit 14 in which a power supply / ground 18 and a signal line 19 made of copper foil are arranged as necessary around the mounting sections 26 and 27 is formed. 2).
[0043]
In the second circuit unit 20-2, an electric circuit 12 electrically connected to the electric circuit 14 of the first circuit unit 20-1 is formed by the fine conductive via 21 and the via filling unit 22. An optical waveguide 30 made of an epoxy-based or polyimide-based organic material is provided at a position symmetrical to the mounting portions 26 and 27 so that the light transmitting portion 15 is formed in the organic material substrate 13.
[0044]
The optical waveguide 30 includes a lower clad 23 formed on the electric wiring board, a core 11 formed on the lower clad 23, and an upper clad 25 formed so as to cover the core 11.
[0045]
For example, six core portions 11 are formed in parallel, and each end is arranged facing the light emitting surface of the light emitting element or the light receiving surface of the light receiving element, and the optical axis of the optical waveguide 30 is arranged at each end. A mirror 24 is formed as an optical path conversion unit that performs 90 ° conversion (see FIG. 3).
[0046]
Next, a method of manufacturing the electric wiring board with an optical waveguide shown in FIGS.
[0047]
In the present embodiment, a case is described in which an organic optical waveguide made of an epoxy material is provided on a TAB tape to manufacture an electric wiring board with an optical waveguide.
[0048]
First, an organic material substrate 13 is prepared, and a power supply / ground pattern 18 and a signal line 19 are arranged on the light transmitting portion 15 on the surface 15-1 of the organic material substrate 13 where the first circuit portion 20-1 is formed. The electric circuit 14 having a circuit pattern designed by bypassing the planar or fine conductive via 21 or the like is formed of a copper foil so as not to be performed.
[0049]
Further, a portion of the surface 15-2 of the organic material substrate 13 on which the second circuit portion 20-2 is formed, which faces the mounting portions 26 and 27, is made of copper foil equivalent to the area of the first circuit surface 20-1. An electrical circuit 12 having a nonexistent portion is formed to produce a TAB tape.
[0050]
At this time, since the organic material substrate 13 has optical transparency, the alignment between the electric circuit 14 of the first circuit unit 20-1 and the electric circuit 12 of the second circuit unit 20-2 can be easily performed.
[0051]
In addition, a portion where the copper foil does not exist, which becomes the light transmitting portion 15, is etched and formed at the same time when the electric circuits 12, 14 are formed, so that it can be easily processed with high precision. This method can be said to be much more industrial than the mechanical perforation method.
[0052]
Furthermore, since the light transmitting portion 15 can control the working state through the organic material substrate 13 as compared with the case of mechanically perforating, there are very few points to be particularly careful in mounting, which also facilitates the workability. Become a factor.
[0053]
Then, the optical waveguide 30 is formed on the electric circuit 12 formed in the second circuit section 20-2 of the TAB tape.
[0054]
A method for forming the optical waveguide 30 includes a method in which an optical waveguide made of an organic material is formed in advance by an optical method or a transfer method off-line, and thereafter, a method of bonding the optical waveguide 30 to a predetermined position using a transparent adhesive, or After an electric circuit is formed on the organic material substrate, the material constituting the optical waveguide is formed and laminated directly on the electric circuit by an appropriate method, and then the optical waveguide having a desired core shape is formed by an optical method. There is a method of forming a wave path. The method of forming these optical waveguides 30 should be selected depending on incidental conditions such as the design criteria of the substrate and the application.
[0055]
In this embodiment, a case will be described in which the production is advanced by a method of forming an optical waveguide directly on an electric circuit, from the viewpoint of securing the stability of the entire processing accuracy at low cost.
[0056]
First, the constituent material of the optical waveguide 30 is based on an epoxy material having a different refractive index provided with photosensitivity (providing a difference in refractive index to such an extent that the optical waveguide 30 is formed) in consideration of workability. An epoxy material that can be configured as a so-called clad material and a core material, respectively, is prepared. As these epoxy materials, those currently provided by various material manufacturers are used.
[0057]
As the material characteristics used in the present invention, it is desirable that the electric characteristics are good, for example, the dielectric constant and the dielectric loss tangent are small. This is because when the electric wiring 12 is formed near or directly below the optical waveguide 30, dielectric loss, distortion, and twist in the electric wiring 12 are reduced as much as possible. At present, a material having a dielectric constant of about 3.3 and a dielectric loss tangent of about 0.008 has been developed, and there has been an example in which the present inventors have applied these materials to produce a prototype.
[0058]
Among these materials, an epoxy material serving as a material of the lower clad 23 is laminated on the TAB tape by, for example, a roll coating method.
[0059]
The thickness of the lower cladding 23 is preferably about 50 μm to 150 μm, depending on the combination of the refractive indexes of the epoxy material.
[0060]
Before coating with the epoxy material, if necessary, the surface roughness Rmax of the organic material substrate 13 where the light transmitting portion 15 is formed is smoothed to 1 μm or less by a mechanical method or a chemical method. It is desirable to make it.
[0061]
This is because scattering of light according to the roughness of the boundary surface between the organic material substrate 13 and the epoxy material serving as the lower clad 23 is suppressed as much as possible, and unnecessary light transmission loss is reduced.
[0062]
In general, a copy (replica) of the roughened surface of the copper foil is formed in a portion of the organic material substrate 13 excluding the copper foil on polyimide (PI), and the surface roughness Rmax is about 2 μm to 5 μm. State.
[0063]
When foreign substances due to the smoothing are disliked, a condensing lens is provided on the surface 15-1 of the organic material substrate 13 on the side of the mounting portions 26, 27, or the surface 15-1 of the organic material substrate 13 on the optical waveguide side. Second, forming a thin film of a cladding material (in this case, epoxy resin) having a thickness several times as large as the surface roughness is an effective method for preventing loss and scattering of light on the surface of the organic material substrate 13. is there.
[0064]
When the clad material is provided with photosensitivity, the clad material can be used as a coverlay (protective layer) on the surface of a terminal portion or the like or a solder resist material at the time of soldering. .
[0065]
Further, a core material is similarly laminated on the lower clad 23 by a roll coating method, and the core material is processed into a predetermined shape by exposure and liquid layer development to form the core portion 11.
[0066]
By forming the upper clad 25 by arranging a clad material so as to cover the core portion 11, a path of the optical waveguide 30 having an optical path in the polyimide (PI) base material can be secured.
[0067]
Further, in order to perform optical path conversion to input an optical signal transmitted through the light transmitting unit 15 into the optical waveguide 30, it is necessary to form the 90-degree conversion mirror 24 as shown in FIG. Become.
[0068]
There are various methods for forming the mirror 24. Here, a mechanical processing method using a blade will be described.
[0069]
FIGS. 8A to 8D are explanatory diagrams for explaining a method of forming a total reflection mirror on an optical waveguide. FIGS. 9A to 9D show a method of forming a mirror block on an optical waveguide. It is an explanatory view for explaining.
[0070]
When forming a total reflection mirror in the optical waveguide, the inclination angles of the cutting edges on both surfaces are set in advance so that the inclination angle of the mirror 24 can be set to an appropriate angle (approximately 45 degrees) with respect to the plane direction of the optical waveguide. A blade B1 having a surface of 45 degrees and having a surface roughness of a number (for example, # 800 to # 2000) capable of obtaining an appropriate processed surface roughness after cutting is prepared.
[0071]
Then, the blade B1 is rotated at an appropriate speed, and a portion where the core of the optical waveguide substrate 30a intersects with the optical axis of the optical element as shown in FIG. Thus, by pressing the optical element in parallel with the optical axis and cutting the optical element to a predetermined depth, the total reflection mirror 24 as shown in FIG. 8C is formed. Then, as shown in FIG. 8D, an optical waveguide in which the substrate portion is removed and the total reflection mirror 24 is formed is manufactured. The total reflection mirror 24 has a mirror surface on which an optical signal transmitted through the optical waveguide is reflected in the optical waveguide.
[0072]
When forming a mirror block on the optical waveguide, instead of the blade B1 in FIG. 8, a blade B2 having a blade edge inclination angle of one side of 0 degree and a blade edge inclination angle of the other side of 45 degrees is prepared. I do.
[0073]
Then, the blade B1 is rotated at an appropriate speed, and a portion where the core portion of the optical waveguide substrate 30a intersects with the optical axis of the optical element as shown in FIG. 9A is shown in FIG. 9B. As described above, the mirror block 24a as shown in FIG. 9C is manufactured by pressing the optical element in parallel with the optical axis and cutting the optical element to a predetermined depth. As shown in FIG. 9D, after the optical signal transmitted through the optical waveguide exits from the end surface perpendicular to the optical axis of the optical waveguide, the mirror block 24a moves to the outside with respect to the optical axis of the optical waveguide. It has a mirror that reflects at the other end face inclined at 45 degrees.
[0074]
As described above, the surface of the mirror 24 formed by the method shown in FIGS. 8A to 9D or FIGS. 9A to 9D comes into contact with air. Even in this state, the mirror effect is sufficient, but if there is a concern that foreign matter adheres to the mirror surface and the mirror characteristics may change, the cut portion is appropriately filled with a material having a lower refractive index than the core material. May be.
[0075]
8 (a) to 8 (d) so that the optical signal transmitted through the optical waveguide 30 can be transmitted to the original electric circuit 14 also at the terminal portion on the opposite side of the mirror-processed portion of the optical waveguide 30. By forming the mirror 24 having the same shape by processing in the same manner as described in the above, an electric wiring board with an optical waveguide is manufactured.
[0076]
As described above, since the present embodiment is manufactured by using the ordinary organic optical waveguide forming technique, an electro-optical composite wiring board that can easily optically couple the optical elements 16 and 17 and the optical waveguide 30 can be manufactured at a low cost. And easily manufactured.
[0077]
Further, in the present embodiment, since the light transmitting portion 15 is formed in the organic material substrate 13, it is possible to eliminate the conventional drilling and filling.
[0078]
Further, assuming that the light transmission loss in the optical waveguide 30 is about 1 dB and the light transmission loss in the mirror 24 is 0.5 dB to 1 dB respectively, it is preferable that the total is 3 dB or less for practical use. The light transmission loss in the Z direction (thickness direction) of the substrate 13 needs to be 0.8 dB or less, but the light transmission loss in the thickness direction of the organic material substrate 13 of the present embodiment is 0 dB in the 850 μm wavelength band. Since it is set to 0.3 dB or less, it can be said that it has sufficient light transmittance for practical use.
[0079]
Next, a modified example of the present embodiment will be described.
[0080]
FIG. 4 is a cross-sectional view of a modification of the electric wiring board with an optical waveguide of FIG.
[0081]
As shown in FIG. 4, this electric wiring board with an optical waveguide is provided with a condensing lens 34 for condensing the above-mentioned light on a light transmitting portion on the surface of the mounting portion side of polyimide (PI) as an organic material substrate. Is installed.
[0082]
In the case of such a configuration, it is thought that by forming the polyimide (PI) thinly and forming the lower clad 23 of the optical waveguide 30 thinly, it is difficult to be affected by the spread angle of light. It can be said that actively condensing light is an important measure from the viewpoint of light coupling.
[0083]
FIG. 5 is a plan view of another modification of the electric wiring board with an optical waveguide of FIG.
[0084]
As shown in FIG. 5, the electrical wiring board with an optical waveguide has a larger space on the optical waveguide side than on the optical element side of the substrate. The mounting portions 37 and 38 of an integrated circuit (LSI) are formed.
[0085]
As described above, by providing the optical element and the optical waveguide having different mounting areas on different surfaces, the degree of freedom in substrate design is increased, and further integration can be achieved.
[0086]
Next, another embodiment of the present invention will be described.
[0087]
FIG. 6 is a cross-sectional view of an electric wiring board with an optical waveguide showing another embodiment of the present invention. FIG. 7 is a sectional view of the electric wiring board with an optical waveguide of FIG. FIG.
[0088]
As shown in FIG. 6, this electric wiring board with an optical waveguide includes the light emitting element 33 and the light receiving element 16 provided in the first circuit section 20-1 and also the light emitting element 33 and the light receiving element 33 in the second circuit section 20-2. The light receiving element 35 is provided, and the light receiving element 35 is arranged so as to directly take in a part of the optical signal only through the substrate without passing through the optical waveguide 30.
[0089]
Specifically, as shown in FIG. 7, in the electric wiring board with an optical waveguide, the mounting portions 32 and 36 of the light emitting element 33 and the light receiving element 35 of FIG. Is provided in the second circuit section 20-2 such that an optical signal from the light emitting element provided in the second circuit section 20-2 passes through the substrate 13 and is directly input to the light receiving element 35 provided in the second circuit section 20-2. It is formed at a position symmetrical to the optical element mounting portion of the first circuit portion so that the optical signal from the light emitting device 33 passes through the substrate 13 and is directly input to the light receiving element provided in the first circuit portion. I have.
[0090]
With this configuration, the degree of freedom in arranging the optical elements on the substrate is greatly increased, and the mounting density of the optical elements and the driving elements is improved, so that the present embodiment can be applied to a smaller device. Such an optical transmission component can be mounted.
[0091]
Although the present embodiment has been described in connection with the case where an epoxy which is easy to impart photosensitivity and has a relatively low curing temperature for film formation and which is excellent in workability is used as the substrate of the optical waveguide 30. Even in the case of using photosensitive polyimide, the temperature conditions and processing conditions are only partially different, so that the above-described epoxy is used as an optical waveguide material through basically the same process. The same function can be obtained as in the case of the above.
[0092]
Further, in the present embodiment, it is mainly assumed that an element in which a light emitting / receiving element and a driving element are combined on one side of an electric wiring board with an optical waveguide is handled. Needless to say, the present invention can be applied to an element in which a light receiving element and a driving element are mounted on different surfaces, and an element in which a light emitting / receiving element and a driving element are combined on both surfaces.
[0093]
Further, in the present embodiment, the case where an electric wiring board having an electric circuit made of a copper material or the like is used on both surfaces of the substrate has been described; however, an electric wiring board having an electric circuit only on one side or a plurality of organic material layers is used. In this case, an electric wiring board in which an electric circuit is formed in any or all of the organic material layers may be used. However, in this case, it goes without saying that it is necessary to design the circuit so that the light transmitting portion between the optical waveguide and the optical element is not blocked by the electric circuit.
[0094]
【The invention's effect】
In short, according to the present invention, a light transmitting portion between a light emitting / receiving element and an optical waveguide can be formed at a low cost, a light transmitting loss in the light transmitting portion is small, and a high density circuit layout is possible. A high-quality electric wiring board with an optical waveguide can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of an electric wiring board with an optical waveguide according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan view of the electric wiring board with an optical waveguide of FIG. 1 as viewed from a first circuit portion side.
FIG. 3 is a plan view of the electric wiring board with an optical waveguide of FIG. 1 as viewed from a second circuit portion side.
FIG. 4 is a cross-sectional view of a modification of the electric wiring board with an optical waveguide of FIG. 1;
FIG. 5 is a plan view of another modification of the electric wiring board with an optical waveguide of FIG. 1;
FIG. 6 is a sectional view of an electric wiring board with an optical waveguide according to another embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a plan view of the electric wiring board with an optical waveguide of FIG. 6 as viewed from a second circuit portion side.
FIGS. 8A to 8D are explanatory diagrams for explaining a method of forming a total reflection mirror on an optical waveguide.
FIGS. 9A to 9D are explanatory diagrams for explaining a method of forming a mirror block on an optical waveguide.
FIG. 10 is a cross-sectional view of a conventional optical element and an electric wiring board with an optical waveguide.
FIG. 11 is a partially enlarged perspective view of another conventional optical element and an electric wiring board with an optical waveguide.
FIG. 12 is a schematic view of a modification of the optical element and the electric wiring board with an optical waveguide of FIG. 11;
FIG. 13 is a schematic diagram of a semiconductor element in which a light emitting / receiving element and a control drive unit are integrated.
[Explanation of symbols]
11 Core part
13 Organic material substrate
14 Electric circuit
15 Light transmission part
15-1 One surface (lower surface) of organic material substrate
15-2 The other surface (upper surface) of the organic material substrate
16 Light receiving element (PD)
17 Light emitting device (VCSEL)
24 mirror (optical path conversion unit)
26, 27 mounting part
30 Optical waveguide