JP2007178950A - Optical wiring board and optical wiring module - Google Patents
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Abstract
【課題】 簡単な構成で、高密度に光半導体素子を実装可能な光配線基板および光配線モジュールを提供する。
【解決手段】 光配線モジュール1を構成する光導波路部材2は、互いに異なる位置へ光を導く複数の光導波体40を有し、各光導波体40は、光路変換する反射膜14を有し、各反射膜14は、隣接する反射膜14と、交差方向Mおよび光路方向Lに互いに間隔をあけて設けられるので、各反射膜14間の距離を、交差方向Mおよび光路方向Lに沿う距離よりも大きくすることができ、長手方向Xおよび幅方向Yへ、各反射膜14を用いるために光配線基板2Aに実装される光半導体素子3を複数配列した場合であっても、光路方向Lと配列する方向とが異なるので、各光導波体40が重複することなく、光配線基板2Aの実装可能な面部の領域を有効に用いることができ、光半導体素子3を密に配列して、光配線基板2Aを小形化することができる。
【選択図】 図1
PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical wiring board and an optical wiring module capable of mounting optical semiconductor elements at high density with a simple configuration.
An optical waveguide member 2 constituting an optical wiring module 1 has a plurality of optical waveguides 40 for guiding light to different positions, and each optical waveguide 40 has a reflection film 14 for optical path conversion. Each reflective film 14 is provided with a distance from each other in the cross direction M and the optical path direction L with respect to the adjacent reflective film 14, so that the distance between the reflective films 14 is the distance along the cross direction M and the optical path direction L. Even in the case where a plurality of optical semiconductor elements 3 mounted on the optical wiring board 2A in order to use each reflection film 14 are arranged in the longitudinal direction X and the width direction Y, the optical path direction L Since the arrangement directions are different from each other, each optical waveguide 40 can be effectively used in the region of the surface portion on which the optical wiring board 2A can be mounted without overlapping, and the optical semiconductor elements 3 are arranged closely, Miniaturization of optical wiring board 2A Can do.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、光配線基板および光配線モジュールに関し、たとえば電気配線またはその一部を光配線に適用し得る技術に関する。 The present invention relates to an optical wiring board and an optical wiring module, for example, to a technique capable of applying electrical wiring or a part thereof to optical wiring.
企業、家庭で取り扱う情報量が膨大になり、電気信号で配信できない量になりつつある。つまり電気で高速信号(高周波デジタル信号)の送受信をするためには、プリエンファシスおよびイコライジングの技術が必要であり、このための回路を付加しなければならない。この回路のため消費電力が増大し、シリコンチップの発熱が増え、冷却システムが膨大になる。このような問題を解決するために、多量の情報の配信に適した光信号を用いた技術が開示されており、光信号を装置間の通信に用いる技術、さらにバックプレーンおよびボードなどシリコンチップにより近いところまで光を用いる技術が種々開示されている。 The amount of information handled by companies and homes has become enormous, and it is becoming an amount that cannot be delivered by electrical signals. That is, in order to transmit and receive high-speed signals (high-frequency digital signals) electrically, pre-emphasis and equalizing techniques are required, and a circuit for this purpose must be added. This circuit increases power consumption, increases heat generation of the silicon chip, and enormously increases the cooling system. In order to solve such problems, a technique using an optical signal suitable for distributing a large amount of information has been disclosed. A technique using an optical signal for communication between devices, and a silicon chip such as a backplane and a board. Various techniques using light have been disclosed.
光信号をシリコンチップ付近まで到達させるためには、シリコンチップが実装される基板内の光導波路を導光する光を、シリコンチップに設けられる受光素子に導く必要がある。したがってシリコンチップに設けられる発光素子または受光素子と、シリコンチップが実装される基板内の光導波路との位置合わせ精度を高精度にする必要がある。簡単に高精度に位置合わせするための技術として、基板の予め定める位置に凹部を形成し、この凹部に発光素子などを実装して、発光素子の位置決めを容易にする技術が開示されている(たとえば特許文献1参照)。 In order to allow the optical signal to reach the vicinity of the silicon chip, it is necessary to guide the light guided through the optical waveguide in the substrate on which the silicon chip is mounted to the light receiving element provided in the silicon chip. Therefore, it is necessary to increase the alignment accuracy between the light emitting element or the light receiving element provided on the silicon chip and the optical waveguide in the substrate on which the silicon chip is mounted. As a technique for easily aligning with high accuracy, a technique is disclosed in which a concave portion is formed at a predetermined position of a substrate and a light emitting element or the like is mounted in the concave portion to facilitate positioning of the light emitting element ( For example, see Patent Document 1).
光配線基板に複数の光半導体素子を実装して、全体として小形化する技術が臨まれているが、従来の技術では、複数の光半導体素子、特に面発光型半導体レーザ(Vertical
Cavity Surface-Emitting Laser:略称VCSEL)を高密度に実装する場合、VCSELは光配線基板の厚み方向に向かってレーザ光を発するので、厚み方向に垂直な方向にレーザ光を導光して、厚み方向に垂直な同一層内でレーザ光を導こうとすると、光導波路が重複してしまうおそれがある。光導波路の重複を防止する技術として、光配線基板を複数層で構成して、各層によって導光する光を分離する技術も考えられるが、光配線基板の構成が複雑になり、製造コストが高いという問題がある。
A technology for mounting a plurality of optical semiconductor elements on an optical wiring board and reducing the size as a whole is underway. However, in the conventional technique, a plurality of optical semiconductor elements, particularly a surface emitting semiconductor laser (Vertical
When mounting a Cavity Surface-Emitting Laser (abbreviated as VCSEL) at high density, the VCSEL emits laser light in the thickness direction of the optical wiring board. If laser light is guided in the same layer perpendicular to the direction, the optical waveguides may overlap. As a technique for preventing the overlap of optical waveguides, a technique of forming an optical wiring board with a plurality of layers and separating light guided by each layer may be considered, but the configuration of the optical wiring board becomes complicated and the manufacturing cost is high. There is a problem.
したがって本発明の目的は、簡単な構成で、高密度に光半導体素子を実装可能な光配線基板および光配線モジュールを提供することである。 Accordingly, an object of the present invention is to provide an optical wiring board and an optical wiring module capable of mounting optical semiconductor elements at high density with a simple configuration.
本発明は、支持基板と、該支持基板に固着される光導波路部材とを含む光配線基板であって、
光導波路部材は、
クラッド層と、
クラッド層の一表面部に積層されるコア層であって、互いに異なる位置へ光を導く複数の光導波体を含むコア層とを有し、
各光導波体は、それぞれ光路変換する光路変換部を有し、
各光導波体は、クラッド層の一表面部に沿って、予め定める光路方向に延び、光路方向に交差する交差方向に間隔をあけて設けられ、
少なくとも交差方向に隣接する各光路変換部は、光路方向に互いに間隔をあけて設けられることを特徴とする光配線基板である。
The present invention is an optical wiring board comprising a support substrate and an optical waveguide member fixed to the support substrate,
The optical waveguide member is
A cladding layer;
A core layer laminated on one surface of the clad layer, the core layer including a plurality of optical waveguides for guiding light to different positions;
Each optical waveguide has an optical path conversion unit for converting an optical path,
Each optical waveguide extends in a predetermined optical path direction along one surface portion of the cladding layer, and is provided at intervals in a crossing direction intersecting the optical path direction.
At least the optical path conversion units adjacent to each other in the intersecting direction are provided at intervals in the optical path direction.
また本発明は、光路変換部は、光導波体の端部に形成されて成り光を反射する反射手段であることを特徴とする。 In the invention, it is preferable that the optical path conversion unit is a reflection unit that is formed at an end of the optical waveguide and reflects light.
さらに本発明は、反射手段は、光半導体素子に設けられる発光部から発せられる光を反射する機能を有することを特徴とする。 Further, the present invention is characterized in that the reflecting means has a function of reflecting light emitted from a light emitting portion provided in the optical semiconductor element.
さらに本発明は、反射手段は、前記発光部から発せられる光を反射する進行方向とは逆方向に突出する凸曲面形状に形成されていることを特徴とする。 Furthermore, the present invention is characterized in that the reflecting means is formed in a convex curved shape that protrudes in a direction opposite to the traveling direction in which the light emitted from the light emitting portion is reflected.
さらに本発明は、反射手段は、クラッド層の一表面部に対して傾斜して形成されているとともに、その傾斜角度が41度以上49度以下に規定されることを特徴とする。 Furthermore, the present invention is characterized in that the reflecting means is formed to be inclined with respect to one surface portion of the clad layer, and the inclination angle is specified to be not less than 41 degrees and not more than 49 degrees.
さらに本発明は、クラッド層は、光路変換部がクラッド層に臨む位置に、光路変換部に入射する光または光路変換部から出射する光を集光する集光手段を含むことを特徴とする。
さらに本発明は、集光手段は、クラッド層と一体に形成されることを特徴とする。
Furthermore, the present invention is characterized in that the clad layer includes condensing means for condensing light incident on the light path conversion unit or light emitted from the light path conversion unit at a position where the light path conversion unit faces the clad layer.
Furthermore, the invention is characterized in that the light collecting means is formed integrally with the cladding layer.
さらに本発明は、前記光配線基板に電気的にかつ機械的に接続される複数の光半導体素子とを有する光配線モジュールであって、
各光半導体素子に設けられる発光部または受光部は、各光路変換部にそれぞれ臨んで設けられることを特徴とする光配線モジュールである。
Furthermore, the present invention is an optical wiring module having a plurality of optical semiconductor elements electrically and mechanically connected to the optical wiring board,
The light emitting section or the light receiving section provided in each optical semiconductor element is an optical wiring module characterized by being provided facing each optical path conversion section.
さらに本発明は、各光半導体素子に設けられる発光部または受光部と、クラッド層の他表面部とが非接触の状態に保持されていることを特徴とする。 Furthermore, the present invention is characterized in that the light emitting portion or the light receiving portion provided in each optical semiconductor element and the other surface portion of the cladding layer are held in a non-contact state.
さらに本発明は、発光部および受光部を除く各光半導体素子と光配線基板との間隙には、非光透過性の樹脂から成る封止部材が設けられていることを特徴とする。 Furthermore, the invention is characterized in that a sealing member made of a non-light-transmitting resin is provided in a gap between each optical semiconductor element excluding the light emitting part and the light receiving part and the optical wiring board.
さらに本発明は、封止部材は、各光半導体素子をその外周に沿って囲繞するものであることを特徴とする。 Furthermore, the present invention is characterized in that the sealing member surrounds each optical semiconductor element along its outer periphery.
さらに本発明は、封止部材は、各光半導体素子と光配線基板とを機械的に接続することを特徴とする。 Further, according to the present invention, the sealing member mechanically connects each optical semiconductor element and the optical wiring board.
さらに本発明は、少なくとも前記各光半導体素子の発光部もしくは受光部と前記光路変換部との間には、光透過性の樹脂から成る透光部材が設けられていることを特徴とする。 Furthermore, the present invention is characterized in that a light transmissive member made of a light transmissive resin is provided at least between the light emitting part or light receiving part of each of the optical semiconductor elements and the optical path changing part.
さらに本発明は、透光部材は、各光半導体素子と光配線基板とを機械的に接続することを特徴とする。 Furthermore, the present invention is characterized in that the translucent member mechanically connects each optical semiconductor element and the optical wiring board.
本発明によれば、光導波路部材は、クラッド層とコア層とを有する。これらのうちコア層は、クラッド層の一表面部に積層され、互いに異なる位置へ光を導く複数の光導波体を有する。各光導波体は、光路変換する光路変換部を有し、クラッド層の一表面部に沿って、光路方向に延び、交差方向に間隔をあけて設けられる。交差方向に隣接する各光路変換部は、光路方向に互いに間隔をあけて設けられる。これによって各光路変換部は、隣接する光路変換部と、交差方向および光路方向に互いに間隔をあけて設けられるので、各光路変換部間の距離を、交差方向および光路方向に沿う距離よりも大きくすることができる。したがって光路方向と交差方向とを含む仮想平面内で、光路方向と交差方向とに互いに交差する方向へ、各光路変換部を用いるために光配線基板に実装される光部品を複数配列した場合であっても、光路方向と光部品を配列する方向とが異なるので、各光導波体が重複することなく、光配線基板の実装可能な面部の領域を有効に用いることができる。したがって光部品を密に配列することができ、光配線基板を小形化することができる。 According to the present invention, the optical waveguide member has a cladding layer and a core layer. Among these, the core layer has a plurality of optical waveguides that are stacked on one surface of the cladding layer and guide light to different positions. Each optical waveguide has an optical path conversion part for optical path conversion, and is provided along one surface portion of the cladding layer in the optical path direction and spaced in the crossing direction. The optical path conversion units adjacent to each other in the cross direction are provided to be spaced from each other in the optical path direction. As a result, each optical path conversion unit is provided with an interval between the adjacent optical path conversion unit and the cross direction and the optical path direction, so that the distance between each optical path conversion unit is larger than the distance along the cross direction and the optical path direction. can do. Therefore, in a virtual plane including the optical path direction and the intersecting direction, when a plurality of optical components mounted on the optical circuit board are arranged in order to use each optical path conversion unit in a direction intersecting the optical path direction and the intersecting direction. Even in such a case, since the optical path direction and the direction in which the optical components are arranged are different, the optical waveguide can be used effectively without using the overlapping optical waveguides. Therefore, the optical components can be arranged densely, and the optical wiring board can be miniaturized.
また本発明によれば、光導波体の端部には、光を反射する反射手段が形成され、この反射手段によって光路変換可能な光路変換部を実現することができる。 Further, according to the present invention, the reflection means for reflecting light is formed at the end of the optical waveguide, and an optical path conversion section that can change the optical path by the reflection means can be realized.
さらに本発明によれば、反射手段によって、発光部から発せられる光を反射することができる。 Furthermore, according to this invention, the light emitted from a light emission part can be reflected by a reflection means.
さらに本発明によれば、反射手段は、前記発光部から発せられる光を反射する進行方向とは逆方向に突出する凸曲面形状に形成されているので、反射手段を平坦状に形成するものに比べて集光特性を高めることができる。したがって、発光部に対する反射手段の位置決め精度を、従来技術のものより高めることなく光路変換を実現できる。それ故、光配線基板の製造を一層簡単化でき、製造コストの低減を一層図ることができる。 Furthermore, according to the present invention, the reflecting means is formed in a convex curved shape that protrudes in a direction opposite to the traveling direction in which the light emitted from the light emitting portion is reflected, so that the reflecting means is formed in a flat shape. Compared with this, the light condensing characteristic can be improved. Therefore, the optical path conversion can be realized without increasing the positioning accuracy of the reflecting means with respect to the light emitting unit as compared with the conventional technique. Therefore, the manufacturing of the optical wiring board can be further simplified, and the manufacturing cost can be further reduced.
さらに本発明によれば、反射手段は、クラッド層の一表面部に対する傾斜角度が41度以上49度以下に規定されることで、光導波路部材を薄肉化しつつ光を直線状に伝播することが可能となる。このように光配線基板の薄肉化を図ることができる。光配線基板を多層化する際に、基板の厚み方向寸法を低減することができ、該光配線基板を搭載する装置への汎用性を高めることが可能となる。 Further, according to the present invention, the reflection means can propagate light in a straight line while making the optical waveguide member thin by setting the inclination angle with respect to one surface portion of the cladding layer to be not less than 41 degrees and not more than 49 degrees. It becomes possible. In this way, the optical wiring board can be thinned. When the optical wiring board is multi-layered, the dimension in the thickness direction of the substrate can be reduced, and the versatility to the apparatus on which the optical wiring board is mounted can be improved.
さらに本発明によれば、クラッド層は、光路変換部に臨む位置に、光路変換部に入射する光または光路変換部から出射する光を集光する集光手段を有する。したがって集光特性を高めることができ、光配線基板に設けられる発光部または受光部に対する光路変換部の位置決め精度を、従来技術のものより高めることなく光路変換を実現できる。 Furthermore, according to the present invention, the clad layer has a condensing unit that condenses light incident on the light path conversion unit or light emitted from the light path conversion unit at a position facing the light path conversion unit. Therefore, the light condensing characteristic can be improved, and the optical path conversion can be realized without increasing the positioning accuracy of the optical path conversion section with respect to the light emitting section or the light receiving section provided on the optical wiring board as compared with the conventional technique.
さらに本発明によれば、集光手段は、クラッド層と一体に形成されるので、集光手段を別体で設けるよりも、集光手段を容易に製造することができる。それ故、光配線基板の製造を一層簡単化でき、製造コストの低減を一層図ることができる。 Furthermore, according to the present invention, since the light collecting means is formed integrally with the cladding layer, the light collecting means can be manufactured more easily than when the light collecting means is provided separately. Therefore, the manufacturing of the optical wiring board can be further simplified, and the manufacturing cost can be further reduced.
さらに本発明によれば、光配線モジュールは、前記光配線基板と複数の光半導体素子とを有する。各光半導体素子に設けられる発光部または受光部は、各光路変換部にそれぞれ臨んで設けられる。前述したように各光路変換部は、隣接する光路変換部と、交差方向および光路方向に互いに間隔をあけて設けられるので、各光路変換部間の距離を、交差方向および光路方向に沿う距離よりも大きくすることができる。光半導体素子に設けられる発光部または受光部(以下、「受発光部」ということがある)は、各光路変換部にそれぞれ臨んで設けられるので、各光半導体素子を光路方向と交差方向とを含む仮想平面内で、光路方向と交差方向とに互いに交差する方向へ複数配列した場合であっても、光路方向と光部品を配列する方向とが異なるので、各光導波体が重複することなく、光配線基板の実装可能な面部の領域を有効に用いることができる。したがって複数の光半導体素子を密に配列することができ、光配線モジュールを小形化することができる。 Furthermore, according to the present invention, an optical wiring module includes the optical wiring substrate and a plurality of optical semiconductor elements. The light emitting unit or the light receiving unit provided in each optical semiconductor element is provided facing each optical path conversion unit. As described above, each optical path conversion unit is provided at a distance from each other in the crossing direction and the optical path direction with the adjacent optical path conversion unit. Therefore, the distance between the optical path conversion units is determined from the distance along the crossing direction and the optical path direction. Can also be increased. Since the light emitting part or the light receiving part (hereinafter sometimes referred to as “light emitting / receiving part”) provided in the optical semiconductor element is provided facing each optical path conversion part, each optical semiconductor element is divided into an optical path direction and an intersecting direction. Even in the case where a plurality of arrangements are made in the direction intersecting the optical path direction and the intersecting direction in the virtual plane including the optical path direction and the direction in which the optical components are arranged, the optical waveguides do not overlap. Thus, it is possible to effectively use the area of the surface portion on which the optical wiring board can be mounted. Therefore, a plurality of optical semiconductor elements can be densely arranged, and the optical wiring module can be miniaturized.
さらに本発明によれば、発光部または受光部と、クラッド層の他表面部とが非接触の状態に保持されているので、熱膨張などに起因して発光部または受光部と、前記他表面部とが接触して、これら受発光部が損傷することを未然に防止することができる。 Furthermore, according to the present invention, since the light emitting part or the light receiving part and the other surface part of the cladding layer are held in a non-contact state, the light emitting part or the light receiving part and the other surface due to thermal expansion or the like It is possible to prevent the light receiving and emitting parts from being damaged by contact with the parts.
さらに本発明によれば、各光半導体素子と光配線基板との間隙には、発光部および受光部を除き、非光透過性の樹脂から成る封止部材が設けられているので、隣接する光半導体素子の受発光部に不所望に入射することを確実に防ぎ、クロストークの発生を防止することができる。これによって光配線基板に接続される光半導体素子の単位面積あたりの個数を増加させて、隣接する光半導体素子までの距離が小さくなった場合であっても、隣接する光半導体素子の受発光部の入出光に起因してクロストークが発生することを防止することができる。したがって光半導体素子を高密度に光配線基板に実装することができ、光配線モジュールをより小形化することができる。またたとえば複数のミラー片および回折格子を用いてクロストークの発生を抑制する先行技術に比べて、光配線モジュールの製造を簡単化でき、製造コストの低減を図ることができる。 Furthermore, according to the present invention, the gap between each optical semiconductor element and the optical wiring board is provided with a sealing member made of a non-light-transmitting resin except for the light emitting part and the light receiving part. It is possible to reliably prevent undesired incidence on the light emitting / receiving portion of the semiconductor element and to prevent occurrence of crosstalk. Thus, even if the number of optical semiconductor elements connected to the optical wiring board per unit area is increased and the distance to the adjacent optical semiconductor element is reduced, the light receiving and emitting unit of the adjacent optical semiconductor element It is possible to prevent the occurrence of crosstalk due to the incident light. Therefore, the optical semiconductor element can be mounted on the optical wiring board with high density, and the optical wiring module can be further miniaturized. Further, for example, as compared with the prior art that suppresses the occurrence of crosstalk using a plurality of mirror pieces and diffraction gratings, the manufacturing of the optical wiring module can be simplified and the manufacturing cost can be reduced.
さらに本発明によれば、封止部材は、各光半導体素子をその外周に沿って囲繞するものであるから、クロストークの発生をより一層抑制することが可能となる。封止部材を光半導体素子の外周に沿って囲繞するだけで、クロストークを抑制する条件を満たすので、封止部材の製造工程を簡単化することができる。 Further, according to the present invention, since the sealing member surrounds each optical semiconductor element along the outer periphery thereof, it is possible to further suppress the occurrence of crosstalk. Since the condition for suppressing the crosstalk is satisfied only by surrounding the sealing member along the outer periphery of the optical semiconductor element, the manufacturing process of the sealing member can be simplified.
さらに本発明によれば、封止部材は、各光半導体素子と光配線基板とを機械的に接続するので、各光半導体素子と光配線基板との相対位置を固定することができる。これによって各光半導体素子と光配線基板とが、熱膨張などに起因して、不所望に相対位置が変位することを防ぐことができる。 Further, according to the present invention, since the sealing member mechanically connects each optical semiconductor element and the optical wiring board, the relative position between each optical semiconductor element and the optical wiring board can be fixed. As a result, the relative positions of the optical semiconductor elements and the optical wiring board can be prevented from being undesirably displaced due to thermal expansion or the like.
さらに本発明によれば、各光半導体素子の受発光部と前記光路変換部との間には、透光性の樹脂から成る透光部材が設けられているので、次のような効果を奏する。透光部材で、受発光部と光路変換部間の光路を確保したうえで、光半導体素子、クラッド層の他表面部間に樹脂などを充填し、非接触の状態に容易に保持することが可能となる。しかも熱膨張などに起因して受発光部が損傷することを確実に防止することができる。 Furthermore, according to the present invention, since the light transmitting member made of a light transmitting resin is provided between the light emitting / receiving unit of each optical semiconductor element and the optical path changing unit, the following effects are obtained. . With a translucent member, the optical path between the light emitting / receiving unit and the optical path changing unit is secured, and the resin is filled between the other surface portions of the optical semiconductor element and the clad layer, and can be easily held in a non-contact state. It becomes possible. In addition, it is possible to reliably prevent the light emitting / receiving section from being damaged due to thermal expansion or the like.
さらに本発明によれば、透光部材は、各光半導体素子と光配線基板とを機械的に接続するので、各光半導体素子と光配線基板との相対位置を固定することができる。これによって各光半導体素子と光配線基板とが、熱膨張などに起因して、不所望に相対位置が変位することを防ぐことができる。 Furthermore, according to the present invention, since the translucent member mechanically connects each optical semiconductor element and the optical wiring board, the relative position between each optical semiconductor element and the optical wiring board can be fixed. As a result, the relative positions of the optical semiconductor elements and the optical wiring board can be prevented from being undesirably displaced due to thermal expansion or the like.
以下、図面を参照しながら本発明を実施するための形態を、複数の形態について説明する。各形態で先行する形態で説明している事項に対応している部分には同一の参照符を付し、重複する説明を略する場合がある。構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分は、先行して説明している形態と同様とする。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組合せることも可能である。 Hereinafter, a plurality of embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. Portions corresponding to the matters described in the preceding forms in each embodiment are denoted by the same reference numerals, and overlapping description may be omitted. When only a part of the configuration is described, the other parts of the configuration are the same as those described in the preceding section. Not only the combination of the parts specifically described in each embodiment, but also the embodiments can be partially combined as long as the combination does not hinder.
図1は、本発明の第1の実施形態に係る光配線モジュール1を示す平面図である。図2は、光配線モジュール1の一部を拡大して示す斜視図である。図3は、光配線モジュール1の一部を拡大して示す断面図である。図3では、理解を容易にするために、光配線モジュール1を構成する1つの光半導体素子3と光配線基板2Aとが関連する構成に関して示す。第1の実施形態に係る光配線モジュール1は、その光半導体素子3から発せられる光を一方から他方に導波し、前記光半導体素子3とは異なる他の光半導体素子3に伝送する機能を有する。
FIG. 1 is a plan view showing an
光配線モジュール1は、光配線基板2Aと複数、本実施の形態では10個の光半導体素子3とを有する。各光半導体素子3は、二次元マトリクス状に光配線基板2Aの一表面部に実装される。光配線基板2Aは、支持基板5および該支持基板5に固着される光導波路部材2を含む。支持基板5の一表面部5aには光導波路部材2が固着支持される。支持基板5の他表面部が、図示外の配線層を介してたとえばプリント基板などに実装される。支持基板5は、絶縁性を有する、たとえば合成樹脂、アルミナ系セラミックおよびガラスセラミックの少なくともいずれか一つから直方体状に形成される。ただし直方体状に必ずしも限定されるものではない。
The
光導波路部材2は、第1,第2のクラッド膜6,8と、コアパターン7と、複数の電極挿通部9と、複数の貫通電極10とを有し、この光導波路部材2の厚みがh1(h1はたとえば50μm以上100μm以下)に形成されている。支持基板5の一表面部5aに第2のクラッド膜8が固着されている。コアパターン7は、第2のクラッド膜8の一表面部に積層されて固着され、互いに異なる位置へ光を導く複数の光導波体40を含んで構成される。また複数の電極挿通部9は、第2のクラッド膜8の一表面部に固着され、第1,第2のクラッド膜6,8で囲繞されるように形成されている。各電極挿通部9には、光配線基板2Aの厚み方向Zに沿う貫通電極10が設けられる。光導波路部材2は、直方体状に形成され、光配線基板2A全体として、直方体状に形成される。
The
以下、光配線基板2Aの一表面に垂直な方向を厚み方向Zと称する。また光配線基板2Aの厚み方向Zに対して垂直な方向のうち、厚み方向Zに延びる軸線に垂直な投影面に投影した場合に厚み方向表面の長辺に沿って延びる方向を長手方向Xと称する。また光配線基板2Aの厚み方向Zおよび長手方向Xに対してともに垂直な方向を幅方向Yと称する。
Hereinafter, a direction perpendicular to one surface of the
これらコアパターン7および電極挿通部9は、同一工程において同一材料から成る。該同一材料は透光性材料であり、たとえばエポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリシラノール樹脂、ポリシラン、およびガラス(石英を含む)の少なくともいずれか一つによって実現される。第1および第2のクラッド膜6,8は、コアパターン7および電極挿通部9とは異なる透光性材料であって、コアパターン7の屈折率より低い透光性材料から成り、たとえばエポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリシラノール樹脂、ポリシラン、およびガラス(石英を含む)の少なくともいずれか一つによって実現される。
The core pattern 7 and the
コアパターン7を構成する各光導波体40は、第1のクラッド膜6と第2のクラッド膜8とに覆われている。各光導波体40は、それぞれ光路変換する光路変換部40を有する。本実施の形態では、光路変換部14は、光を反射する反射手段である反射膜14によって実現される。反射膜14は、光半導体素子3に設けられる発光部3Aから発せられる光を反射する機能、光半導体素子3に設けられる受光部3Aに光を導くべく光を反射する機能を有する。反射膜14は、該反射膜14の前駆体である傾斜部13に、たとえばアルミニウムなどの反射材が蒸着されて形成される。前記傾斜部13は、第1のクラッド膜6の一表面部6aに対して傾斜して形成されているとともに、第1のクラッド膜6の一表面部6aに対する傾斜角度がα(αは41度以上49度以下)に規定される。
Each
このような傾斜部13は、光路変換部40に対応する位置のコアパターン7を工具で押圧することによって形成される。工具は、その押圧する圧子が一端部に向かうにつれて、縮径するように傾斜している部分を有し、たとえばダイヤモンド等の硬質材料からなる工具である。光路変換部40に対応する位置のコアパターン7を押圧することによって、傾斜する傾斜部13が形成される。
Such an
前記工具を構成する圧子は、先端角が90°であって、中心線と稜線の角度が各45°に加工される。圧子の稜線部分は、丸くしておくことが望ましい。丸くすることによって、圧子を圧入したときに、コアパターン7にクラックが入ることを防ぐことができる。圧子を圧入する圧力は、材料の種類や状態により異なるので、必要な形状が得られるように調整される。圧子は、コアパターン7を加工する以外の面の角度を任意に選定できるが、中心線からの角度が大きいと隣のコアパターン7に影響を与える場合があり、また、小さいとコアパターン7にクラックが発生しやすくなるので、中心線からの角度で30°以上120°以下であることが望ましい。圧子は、傷つきにくいことからダイヤモンドが望ましいが、金属、セラミックスおよび超硬合金などを用いることができる。 The indenter constituting the tool is machined so that the tip angle is 90 ° and the angle between the center line and the ridge line is 45 °. The ridge line portion of the indenter is preferably rounded. By rounding, it is possible to prevent the core pattern 7 from cracking when the indenter is press-fitted. The pressure for press-fitting the indenter varies depending on the type and state of the material, and is adjusted so as to obtain a necessary shape. The indenter can arbitrarily select the angle of the surface other than that for processing the core pattern 7, but if the angle from the center line is large, it may affect the adjacent core pattern 7. Since cracks are likely to occur, the angle from the center line is preferably 30 ° or more and 120 ° or less. The indenter is preferably diamond because it is less likely to be scratched, but metals, ceramics, cemented carbide and the like can be used.
この圧子を圧入するとき、コアパターン7は完全硬化している状態でもよく、半硬化状態であってもよい。コアパターン7は、完全硬化させた状態で圧子を圧入すると、コアパターン7にクラックが発生する場合がある。クラックの発生具合は使用するコアパターン7の材料によって異なる。クラックが発生する材料では、半硬化状態で圧子を圧入するのが良い。半硬化状態とは、25%以上80%以下の樹脂が反応した状態である。圧子を圧入する場合には、圧子の表面に離型剤を塗布する。離型剤は公知のものが使用でき、シリコン系の離型剤が効果的である。圧子を圧入後は、傾斜部13への金属の蒸着の前に、プラズマクリーニングなどの方法で、傾斜部13から離型剤を除去する。圧子を圧入するときは、第1クラッド層6の少なくとも一部を除去することが望ましい。除去しなければ、第1クラッド層6がコアパターン7に巻き込まれ光が散乱して、伝送損失が増加するからである。圧子は、一度に一箇所の加工を行えるものでも良いし、一度に多数の箇所が加工できるように構成してもよい。
When the indenter is press-fitted, the core pattern 7 may be in a completely cured state or in a semi-cured state. If the indenter is pressed into the core pattern 7 in a completely cured state, cracks may occur in the core pattern 7. The occurrence of cracks varies depending on the material of the core pattern 7 to be used. For materials that generate cracks, it is better to press the indenter in a semi-cured state. The semi-cured state is a state where 25% or more and 80% or less of the resin has reacted. When press-fitting an indenter, a release agent is applied to the surface of the indenter. A known release agent can be used, and a silicon-based release agent is effective. After press-fitting the indenter, the mold release agent is removed from the
第1クラッド層6をコアパターン7に形成する前の状態で、反射膜14を形成することも可能である。この場合、加工済みのコアパターン7の表面に異物を付着させたり、傷をつける可能性があるため、注意が必要であるが、使用する材料の特性によっては、第1クラッド層6を塗布する前に加工する必要がある場合がある。
It is also possible to form the
各光半導体素子3は、光配線基板2Aに、導電性接合材である複数のバンプ24を介して電気的にかつ機械的に接続されている。光半導体素子3は、電極挿通部9に形成される貫通電極10にバンプ24を介して電気的に接続されて、第1クラッド層6の他表面部6bである光導波路部材2の厚み方向Z他表面部6bに実装されている。また各光半導体素子3には、複数のダミーバンプ25が設けられ、光配線基板2Aに電気的接続に供されないダミーバンプ25を介して支持されている。各バンプ24は、たとえば金(Au)から成る。さらに各ダミーバンプ25は、たとえばAuから成り、互いに幅方向Yに離反し、各バンプ24に対して長手方向Xにそれぞれ間隔をあけて配設されている。各光半導体素子3は、2つのバンプ24および複数のダミーバンプ25を介して、素子実装面部に実装されている。このようなバンプ24およびダミーバンプ25によって、光半導体素子3と第1のクラッド膜6の他表面部6bとが離間する。したがって光半導体素子3に設けられる発光部3Aまたは受光部3Aと、第1のクラッド膜6の他表面部6bとが非接触の状態に保持される。以下、発光部3Aおよび受光部3Aを受発光部3Aと称すことがある。
Each
光半導体素子3は、たとえば面発光型半導体レーザ(Vertical Cavity Surface
Emitting Laser:略称VCSEL)によって実現され、光配線基板2Aの素子実装面部に厚み方向Z一方に向かってレーザ光を発し、発せられるレーザ光が傾斜部13に形成される反射膜14に照射されるように実装されている。
The
Emitting Laser: abbreviated as VCSEL), a laser beam is emitted toward the element mounting surface portion of the
バンプ24に接続する貫通電極10の第1接続パッド10Aの表面部は、第1のクラッド膜6の他表面部6bであって光半導体素子3に臨む他表面部6b、および光半導体素子3に臨む電極挿通部9の厚み方向Z表面部9aと同一平面、つまり長手方向Xおよび幅方向Yを含むXY平面上に配設される。光半導体素子3に臨む他表面部6b以外の第1のクラッド膜6の他表面部6bも、第1接続パッド10Aの表面部と同一平面、つまりXY平面上に配設される。以後、第1のクラッド膜6を第1クラッド層6、コアパターン7をコア層7、第2のクラッド膜8を第2クラッド層8という場合がある。厚み方向Zに凹凸があるコアパターン7の反射膜14および電極挿通部9を介在させたうえで、第2のクラッド膜8を積層するので、該第2のクラッド膜8の表面部には凹凸が生じ易いものの、積層の基端となる第1のクラッド膜6の他表面部6bは、第2のクラッド膜8の表面部に比べて平面度が高く保持される。
The surface portion of the
コアパターン7を構成する各光導波体40は、第2のクラッド膜8の一表面部に沿って、予め定める光路方向Lに延び、光路方向Lに交差する交差方向Mに間隔をあけて設けられる。光路方向Lは、光を進行させるべき方向である。交差方向Mは、本実施の形態では光路方向Lに直交する方向である。光路方向Lおよび交差方向Mは、XY平面内の方向であって、長手方向Xおよび幅方向Yに互いに交差するように設定される。光路変換部14である反射膜14は、各光導波体40の光路方向L一端部に設けられる。
The respective
各光導波体40は、光路方向Lに沿ってたとえば長尺に形成され、光路方向Lおよび厚み方向Zに直交する前記交差方向Mに沿って狭ピッチで所定小距離δ1離間して形成される。少なくとも交差方向Mに隣接する各反射膜14は、光路方向Lに互いに間隔をあけて設けられ、交差方向Mに関して所定小距離δ2離間して設けられる。各光導波体40の交差方向Mの寸法d1は、受光部3Aに入射する光または発光部3Aから出射する光(以下、単に「受発光部3Aの入出光」ということがある)を光導波体40の光路方向L一端部から光路方向L他端部まで確実に導光可能に設定される。各光導波体40の光路方向L他端部は、光配線基板2Aの長手方向X一端部に設けられる。各光導波体40は、光配線基板2Aの長手方向X一端部から対応する各受発光部3Aに臨む位置まで、光路方向Lに沿って延びるように設けられる。
The respective
各光半導体素子3は、厚み方向Zから見て略正方形状である直方体状に形成され、厚み方向Zに延びる軸線に垂直な投影面に投影した場合に、一辺が長手方向Xに延び、一辺に直交する他辺が幅方向Yに延びるように、光配線基板2Aに実装される。各光半導体素子3の各辺の寸法は、長さ寸法d2である。各光半導体素子3は、長手方向Xに5個、間隔δ5をあけて並べられ、幅方向Yに2個、間隔δ6を開けて並べられ光配線基板2Aに実装される。長手方向Xに並ぶ各光半導体素子3は、各受発光部3Aが、幅方向Yに関して同一の位置となるように配置され、長手方向Xに隣接する受発光部3Aまでの距離が所定距離δ3となるように設定される。また幅方向Yに並ぶ各光半導体素子3は、各受発光部3Aが、長手方向Xに関して同一の位置となるように配置され、幅方向Yに隣接する受発光部3Aまでの距離が所定距離δ4となるように設定される。また各光半導体素子3の受発光部3Aと隣接する受発光部3Aまでの距離(δ3およびδ4)は、たとえば互いに等しく設定される。
Each
長手方向Xに対する光路方向Lの傾斜角度βは、距離δ1〜δ6,d1,d2に基づいて設定され、本実施の形態では、各光導波体40が光配線基板2Aの長手方向X一端部に達するように構成される。これによって光配線モジュール1の長手方向X一端部に、他の光配線モジュールと光信号を送受信するために接続手段を設ければよく、構成が簡単となる。
The inclination angle β of the optical path direction L with respect to the longitudinal direction X is set based on the distances δ1 to δ6, d1 and d2, and in this embodiment, each
このようにして構成される光配線モジュール1は、中央演算処理装置(Central
Processing Unit:略称CPU)などのIC回路から電気配線、貫通電極10およびバンプ24を介して伝送される電気信号に基づいて、各光半導体素子3の発光部3Aからレーザ光が厚み方向Z一方に向かって出射される。レーザ光は、第1クラッド層6を透過して発光部3Aが臨む位置の傾斜部13に至る。傾斜部13は、光路方向L一方に向かうにつれて厚み方向Z一方に対してたとえば45度に傾斜し、この傾斜部13に反射膜14が形成されている。これによってレーザ光は、光路方向L一方に向かって反射され、光路方向L方向一方に導波される。このようにして光配線モジュール1は、IC回路から伝送される電気信号に基づいて、発せられるレーザ光を光信号として用い、前記電気信号を光信号に変換し、伝送することができる。
The
Based on the electrical signal transmitted from the IC circuit such as Processing Unit (abbreviated as CPU) via the electrical wiring, the through
以上説明したように本実施の形態の光配線基板2Aによれば、光導波路部材2は、第1,第2のクラッド膜6,8と、コアパターン7とを有する。これらのうちコアパターン7は、第1のクラッド膜6の一表面部6aに積層され、互いに異なる位置へ光を導く複数の光導波体40を有する。各光導波体40は、光路変換する光路変換部14である反射膜14を有し、第1のクラッド膜6の一表面部6bに沿って、光路方向Lに延び、交差方向Mに間隔をあけて設けられる。交差方向Mに隣接する各反射膜14は、光路方向Lに互いに間隔をあけて設けられる。これによって各反射膜14は、隣接する反射膜14と、交差方向Mおよび光路方向Lに互いに間隔をあけて設けられるので、各反射膜14間の距離を、交差方向Mおよび光路方向Lに沿う距離よりも大きくすることができる。したがって光路方向Lと交差方向Mとを含む仮想平面内で、光路方向Lと交差方向Mとに互いに交差する方向である長手方向Xおよび幅方向Yへ、各反射膜14を用いるために光配線基板2Aに実装される光半導体素子3を複数配列した場合であっても、光路方向Lと配列する方向とが異なるので、各光導波体40が重複することなく、光配線基板2Aの実装可能な面部の領域を有効に用いることができる。したがって光半導体素子3を密に配列することができ、光配線基板2Aを小形化することができる。
As described above, according to the
光配線モジュール1は、前記光配線基板2Aと複数の光半導体素子3とを有する。各光半導体素子3に設けられる受発光部3Aは、各反射膜14にそれぞれ臨んで設けられる。前述したように各反射膜14は、隣接する反射膜14と、交差方向Mおよび光路方向Lに互いに間隔をあけて設けられるので、各反射膜14間の距離を、交差方向Mおよび光路方向Lに沿う距離よりも大きくすることができる。光半導体素子3に設けられる受発光部3Aは、各反射膜14にそれぞれ臨んで設けられるので、各光半導体素子3を光路方向Lと交差方向Mとを含む仮想平面内で、光路方向Lと交差方向Mとに互いに交差する方向である長手方向Xおよび幅方向Yへ複数配列した場合であっても、光路方向Lと配列する方向とが異なるので、各光導波体40が重複することなく、光配線基板2Aの実装可能な面部の領域を有効に用いることができる。したがって光半導体素子3を密に配列することができ、光配線モジュール1を小形化することができる。
The
また本実施の形態では、光導波体40の端部には、光を反射する反射膜14が形成され、この反射膜14によって光路変換可能な光路変換部14を実現することができる。反射膜14は、該反射膜14の前駆体である傾斜部13に反射材が蒸着されて形成され、傾斜部13は、第1のクラッド膜6の一表面部6aに対する傾斜角度αが41度以上49度以下に規定されるので、光導波路部材2を薄肉化しつつ光を光路方向Lに直線状に伝播することが可能となる。このように光配線基板2Aの薄肉化を図ることができる。光配線基板2Aを多層化する際に、厚み方向Zの寸法を低減することができ、該光配線基板2Aを搭載する装置への汎用性を高めることが可能となる。
In the present embodiment, the
また本実施の形態では、光半導体素子3に設けられる発光部3Aまたは受光部と、第1のクラッド膜6の他表面部6bとが非接触の状態に保持されているので、次のような効果を奏する。熱膨張などに起因して受発光部3Aと、前記第1のクラッド膜6の他表面部6bとが接触して、受発光部3Aが損傷することを未然に防止することができる。したがって従来技術のように、熱膨張率差を考慮したうえで各積層体を積層させる必要がなくなる。このように光配線モジュール1の製造を簡単化でき、製造コストの低減を図ることができる。
In the present embodiment, since the
本実施の形態では、コアパターン7の光路方向L一端部に反射膜14が形成されているが、必ずしも光路方向L一端部だけに限定されるものではない。つまり反射膜14は、少なくとも隣接する反射膜14が光路方向Lに互いに間隔をあけて設けられていればよく、各光導波体40の光路方向Lの一部、たとえば光路方向L中間部に形成されていてもよい。
In the present embodiment, the
本実施の形態では、VCSELを光半導体素子3として用いているけれども、必ずしもVCSELに限定されない。たとえば端面発光型レーザダイオードでもよく、レーザ光を照射可能なものであればよい。また光半導体素子として、受光素子を光配線基板2Aに配設してもよい。受光素子を配設することによって、受光素子で光導波路40を導波する光を受光し、この受光した光を電気信号に変換することによって、2つの装置間の信号の伝送が可能になる。
Although the VCSEL is used as the
図4は、本実施の形態の他の例の光配線モジュール1aを示す平面図である。本例の光配線モジュール1aは、前述の光配線モジュール1の各光導波体40と構成が異なる。本例の各光導波体40aは、幅方向Y一方寄りに配置される5個の光半導体素子3と、幅方向Y他方寄りに配置される5個の光半導体素子3とで、各光導波体40aによって導光する光の長手方向Xに関する位置が異なる。幅方向Y一方寄りに配置される5個の光半導体素子3は、光配線基板2Aの長手方向X一端部に各光導波体40aの光路方向L他端部が設けられる。幅方向Y他方寄りに配置される5個の光半導体素子3は、光配線基板2Aの長手方向X他端部に各光導波体40aの光路方向L他端部が設けられる。このような構成によっても、前述の光配線モジュール1と同様の作用および効果を達成することができる。
FIG. 4 is a plan view showing an optical wiring module 1a of another example of the present embodiment. The optical wiring module 1a of this example is different in configuration from the
図5は、本実施の形態のさらに他の例の光配線モジュール1bを示す平面図である。本例の光配線モジュール1bは、前述の光配線モジュール1の各光導波体40と構成が異なる。本例の各光導波体40bは、幅方向Y一方寄りに配置される5個の光半導体素子3と、幅方向他方寄りに配置される5個の光半導体素子3とで、各光導波体40bによって導光する光路方向Lおよび交差方向Mが異なる。幅方向Y一方寄りに配置される5個の光半導体素子3は、光配線基板2Aの長手方向X一端部に各光導波体40bの光路方向L1他端部が設けられる。幅方向Y他方寄りに配置される5個の光半導体素子3は、光配線基板2Aの長手方向X一端部に各光導波体40bの光路方向L2他端部が設けられる。
FIG. 5 is a plan view showing an
光路方向L1は、前述の光路方向Lと同一の方向であり、光路方向L2は、長手方向Xを軸線として、光路方向L1の軸対称の方向である。交差方向M1,M2は、それぞれ光路方向L1,L2に直交する。このように長手方向Xに隣接する反射膜14に関してのみ、光路方向L1,L2および交差方向M1,M2に間隔をあけるように構成してもよい。このような構成によっても、前述の光配線モジュール1と同様の作用および効果を達成することができる。
The optical path direction L1 is the same direction as the optical path direction L described above, and the optical path direction L2 is an axially symmetric direction with respect to the longitudinal direction X as an axis. The intersecting directions M1 and M2 are orthogonal to the optical path directions L1 and L2, respectively. As described above, only the
次に本発明の第2の実施形態に係る光配線モジュール1Aに関して説明する。図6は、光配線モジュール1Aの一部を拡大して示す断面図である。図6では、理解を容易にするために、光配線モジュール1Aを構成する1つの光半導体素子3と光配線基板2Aとが関連する構成に関して示す。本実施の形態の光配線モジュール1Aは、反射膜14Aの構成に特徴を有する。前述の第1の実施形態の光配線モジュール1では、反射膜14の前駆体である傾斜部13は、XY平面に対して傾斜する平坦状に形成されるが、本実施の形態では傾斜部13AはXY平面に対して湾曲する凸曲面形状に形成される。
Next, an optical wiring module 1A according to the second embodiment of the present invention will be described. FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view showing a part of the optical wiring module 1A. In FIG. 6, in order to facilitate understanding, a configuration in which one
傾斜部13Aは、凸曲面形状に形成されるので、圧子の表面は凸面に加工される。圧子の表面が平坦な形状であっても、次の加工方法で傾斜部13Aを凸曲面形状に加工することができる。圧子の圧入加工は、コアパターン7の弾塑性変形可能な領域で行われる。弾塑性変形可能な領域は、50%から90%の樹脂が硬化反応し、室温および常圧の雰囲気である。このような状態のコアパターン7に圧子を圧入すると、材料は塑性変形して凹むが、圧子を除去した時点で一部の樹脂が弾性変形することで凸曲面形状となる。このような方法では、圧子に複雑な凸面加工を施す必要がなくなるため、加工コストおよび加工時間を大幅に低減することができる。特に、ダイヤモンドの圧子を用いる場合には有効である。
Since the
傾斜部13Aの曲率は、弾塑性変形の特性を調整することで、任意に選択できる。すなわち、弾性変形の割合が多い状態であれば、圧子圧入後の凸状の戻りが大きいので、傾斜部13Aの凹みは大きくなり、逆に、塑性変形の割合が大きければ、圧子圧入後の凸状の戻りが小さいため、傾斜部13Aの凹みは小さくなる。圧子圧入時にクラックが発生した場合であっても、接着剤を充填することで、それ以上のクラックの進展を防止することができる。
The curvature of the
傾斜部13Aは、発光部3Aから発せられる光が反射した光の進行方向とは逆方向でかつ発光部3Aから発せられる光の出射方向に突出する凸曲面形状に形成される。これによって第1の実施形態のように傾斜部13を平坦状に形成するものに比べて、集光特性を高めることができる。したがって、発光部3Aに対する反射膜14Aの位置決め精度を、従来技術のものより高めることなく光路変換を実現できる。それ故、光配線基板2Aの製造を簡単化でき、製造コストの低減を図ることができる。
The
次に本発明の第3の実施形態に係る光配線モジュール1Bに関して説明する。図7は、光配線モジュール1Bの一部を拡大して示す断面図である。図7では、理解を容易にするために、光配線モジュール1Bを構成する1つの光半導体素子3に関して示す。本実施の形態の光配線モジュール1Bは、第1のクラッド膜6の構成に特徴を有する。本実施の形態の第1のクラッド膜6は、光半導体素子3の受発光部3Aに臨む位置に、受光部3Aに導かれる光または発光部3Aから出射される光を集光するマイクロレンズ100が設けられる。
Next, an
マイクロレンズ100は、厚み方向Z他方に凸となるように、換言すると反射膜14に向かって凸となるように構成される。これによって受発光部3Aをマイクロレンズ100の焦点付近に配置することができる。またマイクロレンズ100は、第1のクラッド膜6と一体に形成される。
The
このようにマイクロレンズ100を第1のクラッド膜6に設けることによって集光特性を高めることができ、受発光部3Aに対する反射膜14の位置決め精度を、従来技術のものより高めることなく光路変換を実現できる。
By providing the
またマイクロレンズ100は、第1のクラッド膜6と一体に形成されるので、マイクロレンズ100を別体で設けるよりも、マイクロレンズ100を容易に製造することができる。それ故、光配線基板2Aの製造を一層簡単化でき、製造コストの低減を一層図ることができる。
In addition, since the
次に本発明の第4の実施形態に係る光配線モジュール1Cに関して説明する。図8は、光配線モジュール1Cの一部を拡大して示す断面図である。図8では、理解を容易にするために、光配線モジュール1Cを構成する1つの光半導体素子3と光配線基板2Aとが関連する構成に関して示す。本実施の形態の光配線モジュール1Cは、封止部材60を含んで構成される点に特徴を有する。封止部材60が、前記間隙に設けられることによって、各光半導体素子3の受発光部3Aと、第1のクラッド膜6の他表面部6bとが非接触状態に保持される。
Next, an
光半導体素子3と光配線基板2Aとの間には、受発光部3Aを除き封止部材60が設けられる。封止部材60は、受発光部3Aを除いて、その受発光部3Aの外周を覆って、密に充填される。この封止部材60は、非透光性を有するアンダーフィル樹脂(たとえばエポキシ樹脂)から成り、受発光部3Aと、第1のクラッド膜6の他表面部6bとを非接触の状態に保持するように充填されている。これによって封止部材60は、受発光部3Aの入出光が光半導体素子3の外方に出射することを防止する機能を有する。ただし封止部材60には、受発光部3Aと反射膜14との間で送受する光がアンダーフィル樹脂に干渉しないように、円筒孔状(ただし円筒形でなくてもよい)で厚み方向Zに貫通する封止部材用透孔61が形成されている。
A sealing
また、この非光透過性のアンダーフィル樹脂とは、使用する波長の光(たとえば850nm)に対する樹脂1cmあたりの光の透過量が投入量に対して−30dB以上のものであり、望ましくは−40dB以上のものが好適である。また、非光透過性の樹脂とは、外部からの光(たとえば白色光)に対しても、樹脂1cmあたりの光の透過量が投入量に対して−30dB以上、望ましくは−40dB以上のものであればさらに好適である。さらに、この光の透過効率の測定方法としては、光源(たとえばLEDもしくはLD)からの光を第1の光ファイバに光を導入し、非光透過性の樹脂をその光ファイバからの出射光が投入されるように配置し、該出射光を第2の光ファイバに伝送させて、第2の光ファイバから出射された光の光量をパワーメータにて測定する。他方、樹脂を介在させない状態で2つの光ファイバを伝送させて光の光量を測定する。そして、この測定によって得られた光量の比より光の透過効率を算出する。 The non-light-transmitting underfill resin has a light transmission amount per 1 cm of resin with respect to light having a wavelength to be used (for example, 850 nm) of -30 dB or more, preferably -40 dB. The above is preferred. Further, the non-light-transmitting resin means that the amount of transmitted light per 1 cm of resin is -30 dB or more, preferably -40 dB or more with respect to the input amount, even for external light (for example, white light). If so, it is more preferable. Further, as a method for measuring the light transmission efficiency, light from a light source (for example, LED or LD) is introduced into the first optical fiber, and non-light transmissive resin is used as the light emitted from the optical fiber. It arrange | positions so that it may inject | throw-in, this transmitted light is transmitted to a 2nd optical fiber, and the light quantity of the light radiate | emitted from the 2nd optical fiber is measured with a power meter. On the other hand, the amount of light is measured by transmitting two optical fibers in the state where no resin is interposed. Then, the light transmission efficiency is calculated from the ratio of the light amounts obtained by this measurement.
封止部材透孔61を成す透孔部には光透過性を有する透明な樹脂から成る透光性部材101が注入される。これによって少なくとも各光半導体素子3の受発光部3Aと反射膜14との間には、光透過性の樹脂から成る透光部材101が設けられる。透光部材101は、各光半導体素子3と光配線基板2Aとの両方に当接するように設けられる。したがって各光半導体素子3と光配線基板2Aとが、透光部材101によって機械的に接続される。換言すると、透光部材101は、各光半導体素子3と第1のクラッド膜6の他表面部6bとの相対的な変位を規制するように設けられる。
A
ここで、透光部材101とは、使用する波長の光(たとえば850nm)に対する透光部材1cmあたりの光の減衰量(損失)が、投入した光の量に対して6dB以下のものである。望ましくは3dB以下のものが好適に用いられ、最適には0.5dB以下がよい。さらに、この光の減衰量の測定方法としては、光源(たとえばLEDもしくはLD)からの光を第1の光ファイバに光を導入し、非光透過性の樹脂をその光ファイバからの出射光が投入されるように配置し、該出射光を第2の光ファイバに伝送させて、第2の光ファイバから出射された光の光量をパワーメータにて測定する。他方、樹脂を介在させない状態で2つの光ファイバを伝送させて光の光量を測定する。そして、この測定によって得られた光量の比より光の減衰量を算出する。
Here, the
透光部材101の材料は、エポキシ樹脂、アクリル樹脂およびシリコン樹脂など透光性の樹脂であれば、いずれも使用可能である。また、透光部材101の樹脂は、固体であっても液体であっても良く、またゴム状であっても良い。この樹脂は、光半導体素子3の受発光部あるいは対応する基板表面(つまり他表面部6b)の位置(図8において符号61aと表記する)、あるいはその両方に塗布する。その後、光半導体素子3を実装する。透光部材101以外の部分は通常のアンダーフィル剤を塗布してもよい。
Any material can be used for the
以上説明したように、本実施の形態の光配線モジュール1Cでは、封止部材60が設けられ、封止部材60は非光透過性の樹脂から成り、各光半導体素子3に設けられる受発光部3Aと、隣接する光半導体素子3の受発光部3Aとの間に設けられる。受発光部3Aの入出光は、隣接する光半導体素子3との距離が近いと、隣接する光半導体素子3の受発光部3Aに不所望に入射し、いわゆるクロストークが発生するおそれがあるが、本実施の形態のように封止部材60を設けることによって、隣接する光半導体素子3の受発光部3Aに不所望に入射することを確実に防ぎ、クロストークの発生を防止することができる。これによって光配線基板2Aに接続される光半導体素子3の単位面積あたりの個数を増加させて、隣接する光半導体素子3までの距離(δ3およびδ4)が小さくなった場合であっても、隣接する光半導体素子3の受発光部3Aの入出光に起因してクロストークが発生することを防止することができる。したがって光半導体素子3を高密度に光配線基板2Aに実装することができ、光配線モジュールを小形化することができる。たとえば複数のミラー片および回折格子を用いてクロストークの発生を抑制する先行技術に比べて、光配線モジュール1Cの製造を簡単化でき、製造コストの低減を図ることができる。
As described above, in the
また本実施の形態では、少なくとも光半導体素子3の受発光部3Aと反射膜14との間には、透光性樹脂から成る透光部材101が設けられているので、次のような効果を奏する。該透光性樹脂から成る透光部材101で、受発光部3A、反射膜14間の光路を確保したうえで、光半導体素子3、第1のクラッド膜6間に樹脂を充填し、非接触の状態に容易に保持することが可能となる。しかも熱膨張などに起因して受発光部3Aが損傷することを確実に防止することができる。
Further, in the present embodiment, since the
さらに本実施の形態では、透光部材101は、各光半導体素子3と光配線基板2Aとを機械的に接続するので、各光半導体素子3と光配線基板2Aとの相対位置を固定することができる。これによって各光半導体素子3と光配線基板2Aとが、熱膨張などに起因して、不所望に相対位置が変位することを防ぐことができる。
Further, in the present embodiment, the
本実施の形態では、透光部材101は、封止部材60に形成される封止部材用透孔61に注入されて実現されているがこれに限ることはない。封止部材を各バンプ24,25の外方から覆うように設けて、光半導体素子3が光配線基板2Aに臨む空間に、透光部材101を設けるようにしてもよい。これによって、透光部材101によって、より確実に、各光半導体素子3と光配線基板2Aとを機械的に接続することができる。
In the present embodiment, the
次に本発明の第5の実施形態に係る光配線モジュール1Dに関して説明する。図9は、光配線モジュール1Dの一部を拡大して示す断面図である。図9では、理解を容易にするために、光配線モジュール1Dを構成する1つの光半導体素子3と光配線基板2Aとが関連する構成に関して示す。本実施の形態の光配線モジュール1Dは、封止部材60が、光半導体素子3と光配線基板2Aとの間隙のみならず、光半導体素子3をその外周に沿って密に設けられて、光半導体素子3を囲繞する点に特徴を有する。
Next, an
封止部材60は、着色された非光透過性の樹脂から成る。この封止部材60は、光半導体素子3と光配線基板2Aとの間隙のみならず、光半導体素子3をその外周に沿って囲繞するものである。封止部材60は、光半導体素子3の外周に付着し、光半導体素子3と、その近傍の第1のクラッド膜6の他表面部6bとを一体で覆うように設けられる。該封止部材60にも、受発光部3A、反射膜14間で送受する光が封止部材60に干渉しないように、円筒孔状で厚み方向Zに貫通する封止部材用透孔63が形成されている。
The sealing
このように光半導体素子3と光配線基板2Aとの間隙には、発光部3Aおよび受光部3Aを除き、非光透過性の樹脂から成る封止部材60が設けられているので、クロストークの発生を簡単に抑制することが可能となる。たとえば複数のミラー片および回折格子を用いてクロストークの発生を抑制する先行技術に比べて、光配線モジュールの製造を簡単化でき、製造コストの低減を図ることができる。封止部材60は、光半導体素子3をその外周に沿って囲繞するものであるから、クロストークの発生をより一層抑制することが可能となる。封止部材60を光半導体素子3の外周に沿って囲繞し、かつ前記間隙に充填するだけでクロストークを抑制する条件を満たすので、封止部材の製造工程を簡単化できる。また封止部材60は着色されていることで、クロストークを効果的に抑制することができる。
As described above, since the sealing
また本実施の形態では、封止部材60を隣接する光半導体素子3に当接するように設けてもよい。換言すると、封止部材60を、光半導体素子3と隣接する光半導体素子3との間隙に充填するように設けてもよい。これによって隣接する光半導体素子3までの距離が微小の場合であっても、確実に隣接する光半導体素子3間で遮光することができる。
Further, in the present embodiment, the sealing
前述の各実施の形態では、光半導体素子3の発光部3Aから出射される光に関してのみ、図に示して説明しているが、これに限ることはなく、受光部3Aに入射する光半導体素子3であっても、同様の構成で、同様の作用および効果を有する。
In each of the above-described embodiments, only the light emitted from the
1 光配線モジュール
2 光導波路部材
2A 光配線基板
3 光半導体素子
3A 受発光部
5 支持基板
6 第1のクラッド膜
7 コアパターン
14 反射膜
40 光導波体
60,62 封止部材
100 マイクロレンズ
101 透光部材
DESCRIPTION OF
Claims (14)
光導波路部材は、
クラッド層と、
クラッド層の一表面部に積層されるコア層であって、互いに異なる位置へ光を導く複数の光導波体を含むコア層とを有し、
各光導波体は、それぞれ光路変換する光路変換部を有し、
各光導波体は、クラッド層の一表面部に沿って、予め定める光路方向に延び、光路方向に交差する交差方向に間隔をあけて設けられ、
少なくとも交差方向に隣接する各光路変換部は、光路方向に互いに間隔をあけて設けられることを特徴とする光配線基板。 An optical wiring board including a support substrate and an optical waveguide member fixed to the support substrate,
The optical waveguide member is
A cladding layer;
A core layer laminated on one surface of the clad layer, the core layer including a plurality of optical waveguides for guiding light to different positions;
Each optical waveguide has an optical path conversion unit for converting an optical path,
Each optical waveguide extends in a predetermined optical path direction along one surface portion of the cladding layer, and is provided at intervals in a crossing direction intersecting the optical path direction.
An optical wiring board characterized in that at least the respective optical path conversion units adjacent in the crossing direction are provided at intervals in the optical path direction.
各光半導体素子に設けられる発光部または受光部は、各光路変換部にそれぞれ臨んで設けられることを特徴とする光配線モジュール。 An optical wiring module having a plurality of optical semiconductor elements electrically and mechanically connected to the optical wiring board according to any one of claims 1 to 7,
An optical wiring module, wherein a light emitting part or a light receiving part provided in each optical semiconductor element is provided facing each optical path conversion part.
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