JP4969711B2 - 光伝送体およびその製造方法、ならびに光伝送モジュール - Google Patents

Description

本発明は、光伝送体およびその製造方法、ならびに光伝送モジュールに関する。

近年、情報処理能力の向上を図るべく、集積回路素子などの電気素子の間の電気通信を光伝送に変更することが検討されている。例えば、特開2004−294857号公報には、基板の厚み方向に延びる光導波路を有する光伝送体が、ガイドピンを介して基体に実装された光伝送モジュールが開示されている。光伝送体は、ガイドピンが、厚み方向に貫通する位置決め用のガイド孔に挿入されることによって基体に実装されている。

しかしながら、上述の公報に記載された光伝送体は、基板にガイド孔を直接形成していた。そのため、ガイド孔が所定の位置からずれる位置誤差、またはガイド孔の径が所定の寸法からずれる寸法誤差などの問題が生じるおそれがあった。その結果、光伝送体に形成するガイド孔の位置または径などに制約があった。

本発明の目的は、ガイド孔の設計自由度が高い光伝送体およびその製造方法、ならびに光伝送モジュールを提供することにある。

本発明の実施形態に係る光伝送体は、厚み方向に貫通した貫通孔を有する基板と、少なくとも一部が前記貫通孔を埋めるように位置しており、前記厚み方向に貫通するとともに前記貫通孔の内に位置している光導波孔および該光導波孔から離れて位置して前記厚み方向に凹んでいるガイド穴部を有するクラッド部材と、前記光導波孔の内に位置しているコア部材とを備える。

本発明の実施形態に係る光伝送モジュールは、本発明に係る光伝送体と、該光伝送体が実装された、前記ガイド穴部と嵌合する嵌合部を有する光伝送モジュール基体とを備えている。

本発明の実施形態に係る光伝送体の製造方法は、厚み方向に貫通した貫通孔を有する基板を準備する工程と、前記貫通孔の内に感光性材料を充填する工程と、前記貫通孔と重なる第１の遮光部および該第１の遮光部から離れて位置した第２の遮光部を有する透光板を通して、充填された前記感光性材料のうち前記第１および第２の遮光部が重なる領域以外を露光することによって、前記感光性材料を前記第１および第２の遮光部に対応する未露光部を有するクラッド部材に変化させる工程と、前記未露光部の前記感光性材料を除去することによって、前記クラッド部材に、前記第１の遮光部に対応して前記厚み方向に貫通した光導波孔および前記第２の遮光部に対応して前記厚み方向に凹んでいるガイド穴部を形成する工程と、前記光導波孔の内に前記クラッド部材の屈折率よりも屈折率が大きい透光性のコア部材を充填する工程とを備える。

本発明によれば、設計自由度が高い光伝送体および光伝送モジュールを提供することができる。

本発明に係る実施形態の光伝送体の概略構成を部分的に示す斜視図である。 図１に示した光伝送体の概略構成を示す平面図である。 図１に示した光伝送体を構成する光伝送体の実施形態の概略構成を示す平面図である。 図３に示したＡ−Ａ’線に沿って切断した断面図である。 図３に示した光伝送体の変形例を示す断面図であり、図３のＡ−Ａ’線に沿って切断した断面に相当する。 図３に示した光伝送体の変形例を示す図であり、（ａ）は基板の下方からみた平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ’線で切断したときの断面図、および（ｃ）は（ａ）のガイド穴部とその周辺の一部を拡大した平面図をそれぞれ示している。 図３に示した光伝送体の実施形態の変形例を示す断面図であり、図３のＡ−Ａ’線で切断したときに相当する。 図３に示した光伝送体の変形例を示すものであり、基板の一部を下方からみた拡大平面図である。 図３に示した光伝送体の変形例を示すものであり、基板の上方からみた平面図である。 本発明に係る実施形態の光伝送モジュールの概略構成を示すものであり、（ａ）は基板および光伝送モジュール基体の上方からみた平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ’線で切断したときの断面図である。 図10に示した光伝送モジュールの光伝送モジュール基体を示すものであり、（ａ）は光伝送モジュール基体の一部を上方からみた平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＥ−Ｅ’線で切断したときの断面図である。 図10に示した光伝送モジュールの変形例を示すものであり、図10（ａ）のＤ−Ｄ’線で切断したときの断面に相当する。 図10に示した光伝送モジュールの変形例を示すものであり、（ａ）は図10（ａ）のＤ−Ｄ’線で切断したときの断面図に相当し、（ｂ）は光伝送モジュール基体を（ａ）のＦ−Ｆ’線で切断したときの断面図であり、（ｃ）は光導波路層の第２コア部材のみを抜き出した斜視図である。 図10に示した光伝送モジュールの変形例を示すものであり、図10（ａ）のＤ−Ｄ’線で切断したときの断面図に相当する。 図３に示した光伝送体の製造工程を示すものであり、図３のＡ−Ａ’線で切断したときの断面に相当する。 図15に示した光伝送体の製造工程の続きの工程を示す断面図である。 図16に示した光伝送体の製造工程の続きの工程を示す断面図である。

＜光伝送体および光伝送モジュールの実施形態＞
以下、本発明に係る光伝送体および光伝送モジュールの実施形態として光伝送体20および光伝送素子10を例示し、図面を参照しつつ説明する。

（光伝送体）
図１、図２に示した光伝送素子10は、光伝送体20、光素子として用いられる光電変換素子11、および回路素子12を備えている。図３、図４に示した光伝送体20は、基板30、クラッド部材40、コア部材50および電気配線60を備えている。

基板30は、クラッド部材40、コア部材50および電気配線60を支持する機能を担っている。基板30の厚みは、例えば0.1ｍｍ以上２ｍｍ以下の範囲が挙げられる。この基板30は、例えば、ガラス基材からなるエポキシ樹脂基板、ガラス基材からなる銅張基板、ポリイミド樹脂基板およびセラミック基板などを使用することができる。基板30は、単層の基板、または複数の基板を積層した積層体によって構成されている。本実施形態では、複層のセラミック基板を採用している。本実施形態の基板30は、複数の副基板31が積層されて構成されている。

基板30は、図４に示すように、厚み方向に貫通している貫通孔30ａを有している。貫通孔30ａは、副基板31に設けられている副貫通孔31ａが連なって構成されている。副貫通孔31ａは、副基板31の各々に設けられており、副基板31を厚み方向に貫通している。この厚み方向を図４ではＤ１，Ｄ２方向として示している。貫通孔30ａの内には、クラッド部材40が、当該貫通孔30ａを埋めるように設けられている。なお、クラッド部材40は、少なくとも一部が貫通孔30ａを埋めるように位置するよう設けられていればよい。

クラッド部材40は、厚み方向に貫通している複数の貫通孔を有している。ここで、複数の貫通孔は、コア部材50が形成される貫通孔を光導波孔40ａ、および光伝送モジュール基体70’に実装するための貫通孔をガイド穴部40ｂとそれぞれしている。ここで、ガイド穴部40ｂは、光導波孔40ａから離れて位置している。ガイド穴部40ｂは、厚み方向に凹んでいればよく、クラッド部材40を必ず貫通している必要はない。

ガイド穴部40ｂは、クラッド部材40に１つ以上設けられていればよく、２つ以上設けられていれば、光伝送体20を実装する際に、２次元方向（Ｄ３、Ｄ４方向およびＤ５、Ｄ６方向）に位置合わせすることができ、光伝送体20の実装精度を向上させることができる。本実施形態では、クラッド部材40にガイド穴部40ｂが２つ設けられている場合について説明する。２つ以上設けられたガイド穴部40ｂは、厚み方向と直交する平面に対して、互いに離れて位置していればよい。

光導波孔40ａおよびガイド穴部40ｂは、厚み方向と直交する１つの方向に沿って並んでいる。この１つの方向を本実施形態では第１方向としている。この第１方向を図２〜４ではＤ３，Ｄ４方向として示している。また、この第１方向は、基板30の面方向に延びている。光導波孔40ａの径は、例えば10μｍ以上100μｍ以下の範囲となるように設定されている。ガイド穴部40ｂの径は、例えば30μｍ以上２ｍｍ以下の範囲となるように設定されている。

光導波孔40ａおよびガイド穴部40ｂの形状は適宜選択することができる。光導波孔40ａの形状としては、例えば光導波路層80の第２コア部材83と同じ形状を用いることができ、その場合には光の結合損失を低減することができる。ガイド穴部40ｂの平面視形状は、例えば四角形などの多角形状および円形状などを用いることができる。ガイド穴部40ｂとして多角形状を用いた場合には多角形状の角で両者を位置合わせすることとなり、精度よく実装することができる。

光導波孔40ａの内には、コア部材50が設けられている。コア部材50は、光導波孔40ａの内部に充填されるように設けられている。コア部材50の径としては、例えば５μｍ以上100μｍ以下の範囲が挙げられる。コア部材50は、光伝送体20の光導波路20ａとしての機能を有している。コア部材50の屈折率は、クラッド部材40の屈折率に比べて大きくなっている。

このように、クラッド部材40の屈折率に比べてコア部材50の屈折率を大きくすることで、コア部材50が光導波路20ａとして機能することができるようになる。つまり、クラッド部材40は光導波路20ａのいわゆるクラッドとして機能し、コア部材50は光導波路20ａのコアとして機能している。コア部材50の屈折率としては、クラッド部材40の屈折率に対しての比屈折率差として、例えば0.8％以上４％以下の範囲となるように設定することができる。

クラッド部材40を形成する材料としては、種々の樹脂が挙げられ、エポキシ樹脂、アクリル樹脂およびポリイミド樹脂などが含まれる。本実施形態では、クラッド部材40を形成する材料として、感光性を有する樹脂を採用している。このように感光性を有する樹脂を採用することで、フォトリソグラフィ技術を採用して光導波孔40ａおよびガイド穴部40ｂを形成することができる。

本実施形態の光伝送体20は、樹脂などからなるクラッド部材40にガイド穴部40ａが設けられていることから、クラッド部材40の加工性が基板よりも優れているため、位置精度および寸法誤差などの問題が生じにくくなっている。そのため、光伝送体20の設計自由度を高くすることができる。

また、本実施形態の光伝送体20は、フォトリソグラフィ技術を採用して光導波孔40ａおよびガイド穴部40ｂを形成する場合に、例えば、次の利点がある。

第１の利点としては、光導波孔40ａとガイド穴部40ｂとの間での相対的な位置ずれを極めて小さくすることができる点が挙げられる。これは、光導波孔40ａおよびガイド穴部40ｂを一度の露光によって同時に形成することができるからである。光導波孔40ａおよびガイド穴部40ｂの位置ずれを小さくすると、光伝送体20よりも外に配置された他の光導波路（例えば、光伝送モジュール基体など）に高い位置精度で実装することができるようになる。その結果、光伝送体20と光導波路とを光学的に接続する際に、当該他の光導波路に対して光導波孔40ａの内部を伝わる光を良好に伝送することができる。

また、フォトリソグラフィ技術を採用する場合のずれは、光導波孔40ａおよびガイド穴部40ｂに相当するフォトマスクにおけるマスク部分の位置ずれに依存することになる。このフォトマスクの製造誤差は、一般的に１μｍ未満とすることができるので、光導波孔40ａおよびガイド穴部40ｂの位置ずれを光導波孔40ａ（コア部材50）の径以下に抑えることが容易に可能である。これは光導波孔40ａおよびガイド穴部40ｂの位置ずれが、光導波孔40ａ（コア部材50）の径以上になると、他の光導波路との接続損失が大きくなるからである。

第２の利点としては、光導波孔40ａの内壁を滑らかにすることができる点が挙げられる。これは、直進性の高い光を利用して光導波孔40ａを形成するからである。光導波孔40ａの内壁面を滑らかにすることによって、光導波孔40ａの内部を伝わる光の損失を小さくすることができる。当業者の間では、内部を伝わる光の波長に対して、光導波孔40ａの内壁面の粗さが十分に小さいことが好ましいとされている。

第３の利点としては、光導波孔40ａおよびガイド穴部40ｂの間隔を小さくすることができる。従来では、ガイド穴部を基板に設けていたため、基板強度の観点および切削方法の観点から光導波孔40ａおよびガイド穴部40ｂの間隔を小さくすることが困難であった。これに対して、本実施形態の光伝送基板20では、フォトリソグラフィ技術を用いて、クラッド部材40にガイド穴部40ｂを形成することか、光導波孔40ａおよびガイド穴部40ｂの間隔を小さくして形成することができる。これによって、基板等の撓みによる影響を少なくすることができ、光伝送体20を光伝送モジュール70に精度よく実装することができる。そのため、光導波孔40ａの内に設けられるコア部材50と第２コア部材83との接続損失を少なくすることができる。

電気配線60は、コア部材50に光学的に結合している光電変換素子11に電気的に接続されている。電気配線60は、基板30のＤ１方向側の表面に設けられている表面配線層61を含んでいる。電気配線60は、副基板31を貫通して形成されている貫通導体、および２つの副基板31の間に形成される中間配線層が含まれていてもよい。この貫通導体としては、中央が中空となった形状でも、また中央が導電ペーストなどによって埋められた構成でも構わない。この貫通導体は、めっき法、金属膜の蒸着法および導電性樹脂の注入法などの方法を用いて形成できる。

上述のように、電気配線60の表面配線層61には、光電変換素子11が電気的に接続されている。本実施形態の光電変換素子11は、電気配線60の表面配線層61に金属バンプ、導電性接着剤などによって実装される。光電変換素子11と表面配線層61との接続部を除く他の部位は、保護層で覆われていてもよい。

光電変換素子11は、入力された電気信号に応じて光を発する機能、または入射された光に応じて電気信号に変換する機能を有している。光電変換素子11は、光導波路20ａに光学的に結合している。本実施形態の光電変換素子11は、電気配線60を介して入力された電気信号に応じて光導波路20ａに光信号を伝送する機能、または光導波路20ａを介して入力された光信号に応じて電気配線60に電気信号を伝送する機能を担っている。

上述の光を発する光電変換素子11としては、種々の発光素子が適用できる。光電変換素子11としては、例えば垂直共振器面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ：Vertical Cavity Surface Emitting Laser）などを用いることができる。光を受ける光電変換素子11としては、例えばフォトダイオード（ＰＤ：Photo Diode）など種々の受光素子が適用できる。この受光素子としてＰＤを採用する場合は、応答速度の速い素子が好ましく、例えばＰＩＮ−ＰＤなどが挙げられる。

光電変換素子11は、１つの素子に１つの光電変換部を有していても、１つの素子に複数の光電変換部を有していてもよい。本実施形態の光電変換素子11は、１つの素子に１つの光電変換部を有している。１つの光電変換部は、１つのコア部材50に対応して配置されている。この１つの光電変換部は、受発光面が１つの光導波路20ａに対応して配置されている。

回路素子12は、電気配線60を介して光電変換素子11に電気的に接続されている。この回路素子12は、光電変換素子11の担う機能に応じて、担う機能が異なっている。光電変換素子11が光を発する場合に、回路素子12は、光電変換素子11に変調された電気信号（変調電圧）を入力して、光電変換素子11の発光強度を制御している。また、光電変換素子11が光を受ける場合には、回路素子12は、光電変換素子11で受光する光信号強度に応じて出力される電流信号を電圧信号に変換して出力している。

回路素子12は、信号の波形を制御したり、ノイズ成分を除去したりする機能を併せ持っていてもよい。なお、光電変換素子11で発する電気信号の出力が小さい場合であれば、信号を増幅する機能を担っていてもよい。この信号増幅機能は、光電変換素子11自体が有していてもよい。また、この回路素子12は、論理演算および数値計算を行なう機能を有していてもよい。

（光伝送体の変形例１）
クラッド部材40は、図５に示すように、貫通孔30ａから基板30の表面に渡って延びて基板30と重なる基板領域40’を有しており、且つ、ガイド穴部40ｂが、基板領域40’に位置していてもよい。

基板領域40’におけるクラッド部材40は、基板30の表面からの厚みが、例えば0.1μｍ以上300μｍ以下となるように設定されている。基板領域40’は、面積が、例えば、１μｍ^２以上５ｍｍ^２以下となるように設定することができる。基板領域40’には、ガイド穴部40ｂが設けられている。ガイド穴部40ｂは、基板領域40’のクラッド部材40を貫通していてもよいし、貫通していなくてもよい。ガイド穴部40ｂが貫通していた場合には、基板30の表面が露出することになる。

このように基板領域40’にガイド穴部40ｂを設けることから、ガイド穴部40ｂの設計の自由度を高めることができる。すなわち、光導波孔40ａとガイド穴部40ｂとの相対位置精度を向上させつつ、ガイド穴部40ｂを設ける位置を自由に変えることができる。

（光伝送体の変形例２）
基板30は、基板領域40’が位置する部分に、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、厚み方向に凹んでいる基板穴部30ｂをさらに有している基板30Ａを用いてもよい。さらに、当該基板30Ａを厚み方向と垂直な方向（Ｄ３、Ｄ４方向）に断面視して、ガイド穴部40ｂの断面は、基板穴部30ｂの断面よりも内に位置していてもよい。

基板30Ａの基板穴部30ｂの断面積は、図６（ｃ）に示すように、ガイド穴部40ｂの断面積よりも大きくなるように設定されている。基板30Ａの基板穴部30ｂの断面積は、例えば２μｍ^２以上1.5ｍｍ^２以下となるように設定されている。

基板穴部30ｂの断面よりも内に、ガイド穴部40ｂの断面が位置していることから、ガイド穴部40ｂの深さを深くすることができる。また、ガイド穴部40ｂの横方向（Ｄ３，Ｄ４方向）が基板穴部30ｂとなっていることから、ガイド穴部40ｂを支持することができ、ガイド穴部40ｂの形状が変化することを抑制することができる。その結果、ガイド穴部40ｂの形状安定性を長期に亘って向上させることができるとともに、光伝送モジュール基体70’の嵌合部81を安定して挿入することができ、高い精度で光伝送体20を実装することができる。

（光伝送体の変形例３）
基板穴部30ｂは、図７に示すように、厚み方向（Ｄ１、Ｄ２方向）に基板30を貫通していてもよい。このように基板穴部30ｂが基板30を貫通していた場合は、当該基板穴部30ｂの内にはクラッド部材40が充填されている。

ガイド穴部40ｂは、断面視したときの断面が、基板穴部30ｂの断面よりも内に位置している場合には、ガイド穴部40ｂが貫通していても、貫通していなくてもよい。ガイド穴部30ｂの断面が、断面視して、基板穴部30ｂの断面よりも内に位置するとともに、基板穴部30ｂよりも内に位置していることによって、ガイド穴部40ｂの形状が変化することをさらに抑制することができる。

（光伝送体の変形例４）
クラッド部材40は、図８に示すように、ガイド穴部30ｂの開口部Ｇｈの面積が、光導波孔40ａの開口部Ｗｈの面積よりも大きくなっていてもよい。ガイド穴部30ｂの開口部Ｇｈの面積は、光導波孔40ａの開口部Ｗｈの面積に対して、例えば５％以上となるように設定することができる。ガイド穴部30ｂの開口部Ｇｈの面積が、光導波孔40ａの開口部Ｗｈの面積よりも大きくなっていることによって、実装した際に光導波孔40ａよりもガイド穴部40ｂの形状が変化しにくくなる。その結果、光伝送モジュール基体70’の嵌合部81を安定して挿入することができ、高い精度で光伝送体20を実装することができる。また、光伝送基板20の光伝送モジュール基体70’に対する位置精度を長期に渡って維持することができ、信頼性を高めることができる。

（光伝送体の変形例５）
クラッド部材40は、図９に示すように、光導波孔40ａを複数有しており、且つ複数の光導波孔40ａのそれぞれの内にコア部材50が位置していてもよい。複数のコア部材50は、複数が第１方向（Ｄ３，Ｄ４方向）に沿って配列され、各々が厚み方向（Ｄ１，Ｄ２方向）に沿って延びている。コア部材50の第１方向における間隔としては、例えば62.5μｍ以上250μｍ以下の範囲が挙げられる。

コア部材50は、１つの貫通孔30ａの内に複数設けられているので、１つの貫通孔の内に１つのコア部材を設ける場合に比べて、中心間の間隔を狭くすることができる。つまり、本実施形態の光伝送体20では、２つの光導波孔40ａの間にクラッド部材40が介在するだけでよいので、中心間の間隔を狭くすることができる。さらに、本実施形態のように、基板30として積層型セラミック基板を採用する際には、複数の副基板31を積層する際の積層ずれに対する許容誤差を大きくすることができる。

（光伝送モジュール）
本実施形態における光伝送モジュール70の概略構成を、図10に示す。なお、図10は、光素子を取り外した状態であり、光伝送体20と光伝送モジュール基体70’とを備えている。

光伝送モジュール基体70’は、光伝送素子10を支持する機能をもつ支持基板71のみから構成されていてもよいし、光伝送素子10から進んできた光の進行方向を変える機能を有する光導波路層80のみから構成されていてもよい。光導波路層80は、厚み方向の厚みが、例えば３μｍ以上20μｍ以下となるように設定される。本実施形態では、支持基板71上に光導波路層80が形成された光伝送モジュール基体70’に光伝送体20が実装されている場合について説明する。

光導波路層80は、上面80Ａに、光伝送体20のガイド穴部40ｂと嵌合する嵌合部81を有している。嵌合部81は、例えば光導波路層80の上面80Ａから突出する凸部によって構成されており、嵌合部81は上面80Ａからの高さが、例えば0.5μｍ以上300μｍ以下となるように設定することができる。

嵌合部81は、光導波路層80と同じ材料で構成されてもよいし、光導波路層80と異なる材料で構成されていてもよい。嵌合部81と光導波路層80とが同じ材料で構成されている場合には、後述する通り、光導波路層80に第２コア部材83を形成する際に併せて嵌合部81を形成することができるため、製造工程が増えることを抑制することができるとともに、嵌合部81と第２コア部材83との相対的な位置精度を高めることができる。

嵌合部81は、ガイド穴部40ｂと嵌合する形状であればよく、ほぼガイド穴部40ｂと同じ寸法および形状を用いることができる。光伝送素子10は、嵌合部81にガイド穴部40ｂが嵌合されることによって、光伝送モジュール基体70’の所定位置に位置決めされて実装される。

以下、光伝送モジュール基体70’の各構成について、図11を参照しつつ説明する。

支持基板71は、光伝送素子10と、他の電気素子との電気的な接続も担っていてもよい。このような電気的な接続を担う支持基板71としては、ベース基体とビルドアップ層とから構成され、貫通導体を有するビルドアップ基板が好適に用いられる。このビルドアップ層は、樹脂絶縁層と導電層とから構成される。樹脂絶縁層としては、例えば熱硬化性のエポキシ樹脂およびビスマレイミドトリアジン樹脂などが使用される。

この樹脂絶縁層の厚みとしては、例えば10μｍ以上70μｍ以下の範囲が挙げられる。この樹脂絶縁層は、レーザで微細な孔開けが可能であることが好ましい。この樹脂絶縁層によってビルドアップ層は、積層して複雑な電気配線パターンを引き回したり、狭い範囲に集約したりすることができる。

光導波路層80は、第２クラッド部材82と第２コア部材83とを含んで構成されている。第２クラッド部材82は、光導波路層80の母体として機能している。第２コア部材83は、第２クラッド部材82の中に形成されている。光導波路層80は、第２コア部材83が、光伝送体20のコア部材50と光学的に接続されるように配置されている。

第２コア部材83の屈折率は、第２クラッド部材82の屈折率に比べて大きくなっている。第２クラッド部材82の屈折率に比べて第２コア部材83の屈折率を大きくすることで、光信号を第２コア部材83の内に閉じ込めることができるようになり、光導波路83ａとして機能することができるようになる。第２コア部材83の屈折率としては、第２クラッド部材82の屈折率に対しての比屈折率差が0.8％以上４％以下の範囲内であれば、効率よく入射した光を伝送することができる。

第２コア部材83は、第２クラッド部材82の中に形成されており、延在方向に沿って延びている。ここでは、延在方向をＤ５，Ｄ６方向として示している。第２コア部材83は、第２クラッド部材82中に１つだけ形成されていても複数形成されていてもよく、コア部材50の本数に対応して設ければよい。本実施形態では、光伝送体20のコア部材50が１つだけ設けられているとともに、第２コア部材83が１つだけ設けられている場合について説明する。

第２コア部材83には、図11（ａ）に示すように、光路変更部83’が形成されていてもよい。光路変更部83’は、光導波路83ａの端部に形成されている。光路変更部83’は、光導波路83ａを伝送する光を、光導波路83ａの外部に伝送するように光路変換する機能、または光導波路83ａの外部から入射される光を光導波路83ａの内部へ光路変換する機能を担っている。つまり、第２コア部材83は、光路変更部83’よりも延在方向におけるＤ５方向側に位置する部位が光導波路83ａとして機能し、光路変更部83’よりも延在方向におけるＤ６方向側に位置する部位が光導波路83ａとして機能していない。

光導波路層80は、第２コア部材83が延びている延在方向が光伝送方向となる。第２コア部材83の大きさとしては、第１方向と厚み方向とに広がる面方向（Ｄ１，Ｄ２方向およびＤ３，Ｄ４方向）において、一辺の長さまたは直径が例えば10μｍ以上100μｍ以下の範囲が挙げられる。

本実施形態では、光路変更部83’として光反射面が形成されている。この光反射面は、導波路82ａの光軸に対して傾斜しており、光の反射によって光路変更が可能となっている。この光反射面の傾斜角は、光導波路83ａの光軸方向と、光路変更する方向との二等分角を用いることができ、例えばこの二等分角から±３度の範囲に形成される。

本実施形態の光導波路層80は、図11（ｂ）に示すように、上面から窪んでいる窪み部42ａが形成されている。窪み部42ａは、第２クラッド部材82および第２コア部材83が内周面に現れている。本実施形態では、窪み部42ａによって、１つの第２コア部材83が２つに分かれている。本実施形態では、窪み部42ａの内面に現れている第２コア部材83の一部が光反射面として機能している。本実施形態では、この光反射面を光路変更部83’としている。この光路変更部83’の上面を、金属などの反射膜で覆ってもよい。

窪み部42ａは、光反射面を介して光導波路83ａに光を入射する入射口、または光反射面を介して光導波路83ａを伝送する光を取り出す出射口として機能している。光反射面は、延在方向および厚み方向に対して略45°、具体的には42°〜48°の範囲で傾いている。なお、窪み部42ａは、入射口、出射口として機能する範囲において、中空であっても充填物があっても構わない。

第２クラッド部材82および第２コア部材83を形成する材料としては、例えば直接露光法が使用可能な樹脂、または屈折率変化法が使用可能な樹脂などが挙げられる。直接露光法が使用可能な樹脂としては、例えば感光性を有する樹脂が挙げられ、エポキシ樹脂、アクリル樹脂およびポリイミド樹脂などが含まれる。また、屈折率変化法が使用可能な樹脂としては、紫外線（Ultra-Violet radiation：ＵＶ線）の照射によって屈折率が低下する特性を有する樹脂が挙げられ、例えばポリシランなどの樹脂が含まれる。

ここで、直接露光法とは、第２クラッド部材82の下部を形成後、第２コア部材83の材料を塗工してマスク露光によって第２コア部材83を形成し、その上面および側面にさらに第２クラッド部材82の材料を塗工形成して光導波路層80を作製する方法である。また、屈折率変化法とは、第２コア部材83となる部位以外にＵＶ線の照射を行ない、第２コア部材83となる部位以外の屈折率を低下させることによって光導波路を作製する方法である。

（光伝送モジュールの変形例１）
光伝送モジュール基体70’は、図12に示す通り、厚み方向に凹んでいる凹部54を有するとともに、嵌合部51が凹部54内に位置していてもよい。この場合、嵌合部51としては、例えば棒状部材（ピン）を用いることができるため、嵌合部51の材料選択の幅を広げることができる。当該嵌合部51が凹部54とガイド穴部40ｂと嵌合して、光伝送素子10および光伝送モジュール基体70’が位置合わせされる。

（光伝送モジュールの変形例２）
光伝送モジュール基体70’は、光導波路層80が、第２クラッド部材82および第２コア部材83を持つ導波層84が複数積層されているとともに、各層の第２コア部材83が光学的に接続されていてもよい。

光導波路層80は、例えば図13に示す通り、厚み方向に垂直な方向に延びる第１部分80ａと、厚み方向に延びるとともに上面80ｂＡが光伝送体20のコア部材50と対向して位置しており、且つ下面80ｂＢが第１部分80ａに接している第２部分80ｂとを有していてもよい。

ここで、光導波路層80の第１部分80ａは、光導波路層80の光導波路83ａ（光導波路83ａの第２コア部材83）を指すものである。第２光導波路層85は、光導波路層80の光導波路83ａ上に設けられている。第２光導波路層85の第２コア部材83（第２部分80ｂ）は、光導波路83ａと光学的に接続されるように位置している。具体的には、第２部分80ｂの下面80ｂＢは、平面透視して、第１部分80ａの光路変更部83’と重なるように配置される。

第２光導波路層80の第２部分80ｂは、上面80ｂＡの形状と下面80ｂＢの形状とが異なっている。第２部分80ｂは、１つの導波層84に存在する第２コア部材83において、上面80ｂＡの形状と下面80ｂＢの形状が異なるようにしてもよいし、複数の導波層84を積層することによって、上面80ｂＡの形状と下面80ｂＢの形状が異なるようにしてもよい。

これによって、例えば光伝送体20のコア部材50の断面形状と光導波路層80の第１部分80ａの断面形状が異なっている場合、第２部分80ｂによって進む光の断面形状を調整することができる。ここで言う断面形状とは、光が進む方向（進行方向）に対して垂直な方向に切断した断面の形状を指す。このように光伝送体20から出射された光が、第２部分80ｂによって断面形状が調整されて、コア部材50から第１部分80ａに入射されることになるため、第１部分80ａに入射される際の接続損失を少なくすることができる。

第２部分80ｂは、上面80ｂＡの幅が、下面80ｂＢの幅よりも大きくなっていてもよい。上面80ｂＡの幅および下面80ｂＢの幅は、それぞれコア部材50の幅および第２コア部材83の幅によって決めればよい。第２部分80ｂは、断面積が、光が進むにつれて小さくなるように設定することによって、光伝送体20から光導波路層80へ進む光の接続損失を小さくすることができるからである。

第２部分80ｂの上面80ｂＡの幅は、コア部材50の幅よりも大きくしてもよい。これによって、コア部材50から出射した光を第２部分80ｂの上面80ｂＡに、接続損失を少なくした状態で入射させることができる。また、第２部分80ｂの下面80ｂＢの幅は、下面80ｂＢ全体が第１部分80ａと接するように設定してもよい。これによって、第２部分80ｂから第１部分80ａに入射する光の接続損失を少なくすることができる。

第２部分80ｂは、上面80ｂＡの形状が下面80ｂＢよりも角の数が多い多角形状であってもよい。ここで、上面80ｂＡの形状が、下面80ｂＢよりも角の数が多い多角形状であるとは、例えば下面80ｂＢが四角形状であった場合であれば、上面80ｂＡの形状として五角形状以上の角を持つ多角形状を用いることができるという意味である。光伝送体20のコア部材50の形状として円形状のものを用いた場合には、角の数が多い多角形状の方が円形状に近くなるため、コア部材50から出射した光の接続損失を少なくすることができる。また、第２部分80ｂは、上面80ｂの形状が円形状であってもよい。光伝送体20のコア部材50が円形状で形成されていた場合は、さらに光の接続損失を少なくすることができる。

第２部分80ｂは、図13に示すように、複数の導波層84によって構成されていてもよい。すなわち、積層させる導波層84の第２コア部材83の形状をそれぞれ異ならせることによって、第２部分80ｂを構成してもよい。本実施形態では、光導波路層80が、導波層84が３層積層されている場合について説明する。なお、本実施形態においては、支持基板71と導波層84との間に、第２クラッド部材82のみからなる導波層が設けられている。また、コア部材50の断面形状が円形状、および光導波路83ａの断面形状が四角形状で形成されている場合について説明する。

図13（ａ）に示すように、第２部分80ｂは、上面80ｂＡが光伝送体20のコア部材50と対向するように位置している。また、第２部分80ｂは、図13（ｂ）および図13（ｃ）に示すように、下面80ｂＢが光導波路83ａの光路変更部83’と平面透視して重なる部分を有するように配置される。第２部分80ｂが、３つの導電層84で構成されている。ここでそれぞれの導電層84の第２コア部材83を、光伝送体20に近い方から、第２コア部材83ｂ_１、83ｂ_２および83ｂ_３としている。この実施例においては、第２コア部材83ｂ_１として円形状、第２コア部材83ｂ_２として六角形状、および第２コア部材83ｂ_３として四角形状を用いている。このように第２部分80ｂが構成されていることから、光伝送体20のコア部材50から出射した光が光導波路83ａに入射する際に、接続損失を少なくすることができる。

（光伝送モジュールの変形例２）
ガイド穴部40ｂの深さ寸法Ｔｈ１は、図14に示すように、嵌合部81の高さ寸法Ｔｈ２よりも小さくてもよい。これによって、光伝送体20と光伝送モジュール基体70’の光導波路層80との間に隙間を開けることができる。そのため、ガイド穴部40ｂの深さ寸法Ｔｈ１および嵌合部81の高さ寸法Ｔｈ２を調整することによって、両者の間に位置する隙間を容易に調整することができる。なお、ガイド穴部40ｂの深さ寸法Ｔｈ１を、嵌合部81の高さ寸法Ｔｈ２よりも大きくすることによって、光伝送体20を光伝送モジュール基体70’に実装してもよい。

＜光伝送体の製造方法＞
以下、本実施形態の光伝送体の製造方法として光伝送体20の製造方法を例示し、図面を参照しつつ説明する。

まず、厚み方向（Ｄ１，Ｄ２方向）に貫通した貫通孔30ａを有する基板30を準備する。本実施形態の基板30は、次の工程を経て製造される。まず、図15（ａ）に示したように、焼成することで副基板31となる複数のグリーンシート31Ｘを準備する。次に、図15（ｂ）に示したように、このグリーンシート31Ｘに副貫通孔31ａとなるシート孔31Ｘａを開ける。シート孔31Ｘａの形成と併せて、電気配線60の貫通導体に用いられる貫通孔が必要に応じて形成される。これらの孔開けは、種々の方法で形成でき、例えば、ピンおよび金型でシートを打ち抜いたり、レーザ光で削ったりして形成できる。次に、グリーンシート31Ｘに電気配線60となる金属ペーストを配置する。

金属ペーストは、例えばスクリーン印刷技術を利用したり、インクジェット印刷技術を採用したりして形成することができる。電気配線60となる金属ペーストとしては、例えばタングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、マンガン（Ｍｎ）、銀（Ａｇ）および銅（Ｃｕ）などの金属を含有させたものを用いることができる。次に、図15（ｃ）に示したように、シート孔31Ｘａが連なるようにグリーンシート31Ｘを積層する。次に、積層したグリーンシート31Ｘを焼成して、図15（ｄ）に示したように、貫通孔30ａを有する基板30を形成する。グリーンシート31Ｘの焼成と併せて金属ペーストを焼成し、電気配線60を形成する。

次に、図16（ａ）に示したように、基板30の貫通孔30ａに、硬化させることによってクラッド部材40となる感光性材料40Ｘを充填する。感光性材料としては、例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂およびポリイミド樹脂などを基材としたものが挙げられる。本実施形態では、露光することで現像液に対しての溶解性が低下するネガ型のフォトレジストを採用する。

その後、感光性材料40Ｘを加熱（プリベーク）した後に、図16（ｂ）に示すように、当該プリベークされた感光性材料40Ｘを露光する。この露光の際には、光導波孔40ａとなる領域に光Ｌｈが照射されないように遮光する複数の遮光部を持つフォトマスクなどの透光板45を用いる。

透光板45は、具体的に、貫通孔30ａの一部と重なる第１の遮光部45ａおよび第１の遮光部45ａから離れて位置した第２の遮光部45ｂを有している。第１の遮光部45ａおよび第２の遮光部45ｂは、光導波孔40ａおよびガイド穴部40ｂにそれぞれ対応して配置すればよい。第１の遮光部45ａおよび第２の遮光部45ｂは、厚みおよび材料を適宜選択することができ、光Ｌｈが透過しにくくなればよく、例えば、透過率が0.5％以上20％以下となるように設定すればよい。

このような透光板45を通して光をプリベークされた感光性材料40Ｘに当てることによって、充填された感光性材料40Ｘの第１の遮光部45ａおよび第２の遮光部45ｂが重なる領域以外を露光する。これによって、感光性材料40Ｘを第１の遮光部45ａおよび第２の遮光部45ｂに対応する未露光部を有するクラッド部材に変化させることができる。

この露光の際の光源としては、例えば、各種ランプ、レーザおよび電子線などの種々のものが採用できる。光源は、感光性材料40Ｘの材料の特性によって選択すればよい。透光板45を通る光Ｌｈとして平行光（基板30の厚み方向に平行な光）を用いることによって、遮光部によって回折しにくくすることができ、光導波孔40ａおよびガイド穴部40ｂとなる未露光部を精度よく形成することができる。

次に、露光された感光性材料40Ｘを加熱（ポストベーク）する。次に、ポストベークされた感光性材料40Ｘを現像液で現像して、露光された感光性材料40Ｘをクラッド部材40に変化させた後、図17（ａ）に示したように、光導波孔40ａおよびガイド穴部40ｂを有するクラッド部材40を形成する。その後、クラッド部材40に変化した部分以外の感光性材料40Ｘ（未露光部の感光性材料40Ｘ）を除去して、厚み方向に貫通した光導波孔40ａ、および厚み方向に凹んでいるガイド穴部40ｂをクラッド部材40に形成することができる。なお、光導波孔40ａは第１の遮光部45ａ、およびガイド穴部45ｂは第２の遮光部45ｂにそれぞれ対応した位置に形成される。

次に、クラッド部材40の光導波孔40ａにコア部材50となる透光性材料を充填する。その後、この充填した透光性材料を、例えば特定の波長を有する光照射またはベークなどの手段を用いて硬化させることによって、図17（ｂ）に示したように、コア部材50を形成する。

上述の工程を経て、図17（ｂ）に示した光伝送体20を製造することができる。

（光伝送体の製造方法の変形例１）
光導波孔40ａ内にコア部材50となる透光性材料を充填する工程の後、光伝送基板20の下面（光伝送モジュールと対向する側の面）を研磨して平坦化してもよい。光導波孔40ａ内にコア部材50を形成した後、コア部材となる透光性材料が光伝送基板20の主面20’から突出することがあるが、その場合でも光伝送基板20の主面20’を平面とすることにより、光伝送モジュール基体70’に実装することができる。光伝送基板20の下面を研磨する方法としては、例えば化学機械研磨法などを用いることができる。

本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更を施すことは何等差し支えない。

上述の光伝送体20の製造方法では、ネガ型のフォトレジストを採用しているが、露光することで現像液に対しての溶解性が増加するポジ型のフォトレジストを採用してもよい。ポジ型を採用する場合には、露光する領域も併せて変更する。

上述の光伝送体20の製造方法では、基板30としてセラミック基板を採用した製造方法を記載しているが、有機基板を採用して光伝送体を製造してもよい。有機基板を採用して光伝送体を製造する場合は、副基板の積層後に、基体を打ち抜き加工して、基板に貫通孔を形成してもよい。このようにして副基板を一括で打ち抜く場合は、副貫通孔の位置ずれを低減することができる。

Claims (15)

1. 厚み方向に貫通した貫通孔を有する基板と、
   少なくとも一部が前記貫通孔を埋めるように位置しており、前記厚み方向に貫通するとともに前記貫通孔の内に位置している光導波孔および該光導波孔から離れて位置して前記厚み方向に凹んでいるガイド穴部を有するクラッド部材と、
   前記光導波孔の内に位置しているコア部材とを備える、光伝送体。
2. 前記クラッド部材は、前記貫通孔から前記基板の表面に渡って延びて前記基板と重なる基板領域を有しており、前記ガイド穴部が、前記基板領域に位置している、請求項１に記載の光伝送体。
3. 前記基板は、前記基板領域が位置する部分に前記厚み方向に凹んでいる基板穴部をさらに有しており、
   断面視して、前記ガイド穴部の断面は、前記基板穴部の断面よりも内に位置している、請求項２に記載の光伝送体。
4. 前記基板穴部は、前記厚み方向に前記基板を貫通している、請求項３に記載の光伝送体。
5. 前記ガイド穴部は、前記厚み方向に前記クラッド部材を貫通している、請求項１〜４のいずれかに記載の光伝送体。
6. 前記クラッド部材は、前記ガイド穴部の開口部の面積が前記光導波孔の開口部の面積よりも大きい、請求項１〜５のいずれかに記載の光伝送体。
7. 前記クラッド部材は前記光導波孔を複数有しており、複数の前記光導波孔のそれぞれの内に前記コア部材が位置している、請求項１〜６のいずれかに記載の光伝送体。
8. 請求項１〜７のいずれかに記載の光伝送体と、
   該光伝送体が実装された、前記ガイド穴部と嵌合する嵌合部を有する光伝送モジュール基体とを備えている、光伝送モジュール。
9. 前記光伝送モジュール基体は、前記厚み方向に凹んでいる凹部を有するとともに、前記嵌合部が、該凹部の内に位置している請求項８に記載の光伝送モジュール。
10. 前記光伝送モジュール基体は、第２クラッド部材および第２コア部材を持つ層が複数積層されるとともに、各層の前記第２コア部材が光学的に接続された光導波路層を有しており、
    該光導波路層は、前記厚み方向に垂直な方向に延びる第１部分と、前記厚み方向に延びるとともに上面が前記光伝送体の前記コア部材と対向して位置しており且つ下面が前記第１部分に接している第２部分とを有しており、
    該第２部分の前記上面の形状と前記下面の形状とが異なる、請求項８または９に記載の光伝送モジュール。
11. 前記第２部分は、前記上面の幅が前記下面の幅よりも大きい、請求項１０に記載の光伝送モジュール。
12. 前記第２部分は、前記上面の形状が前記下面よりも角の数が多い多角形状である、請求項１０または１１に記載の光伝送モジュール。
13. 前記第２部分は、前記上面の形状が円形状である、請求項１０または１１に記載の光伝送モジュール。
14. 前記ガイド穴部の深さ寸法は、前記嵌合部の高さ寸法よりも小さい、請求項８〜１３のいずれかに記載の光伝送モジュール。
15. 厚み方向に貫通した貫通孔を有する基板を準備する工程と、
    前記貫通孔の内に感光性材料を充填する工程と、
    前記貫通孔と重なる第１の遮光部および該第１の遮光部から離れて位置した第２の遮光部を有する透光板を通して、充填された前記感光性材料のうち前記第１および第２の遮光部が重なる領域以外を露光することによって、前記感光性材料を前記第１および第２の遮光部に対応する未露光部を有するクラッド部材に変化させる工程と、
    前記未露光部の前記感光性材料を除去することによって、前記クラッド部材に、前記第１の遮光部に対応して前記厚み方向に貫通した光導波孔および前記第２の遮光部に対応して前記厚み方向に凹んでいるガイド穴部を形成する工程と、
    前記光導波孔の内に前記クラッド部材の屈折率よりも屈折率が大きい透光性のコア部材を充填する工程とを備える、光伝送体の製造方法。

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