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調査研究レポート

光配線と光・電気複合実装
−高速ネットワーク時代の新実装技術−

 来たるべく高度情報社会では、情報ニーズの高度化、多様化、デジタル化が進み、ネットワークを介して流通する情報量は現在とは比較にならないほど増大するものと予測されます。この激増する情報を、円滑に伝送・処理するためには、必然的に高速伝送が要求され、サーバー、PC、携帯機器に使われるMPUなどの電子LSIはGbpsを超える高速でデジタル信号を伝送・処理する必要があります。LSIの信号処理速度は著しく向上されているものの、周波数上昇による漏電・発熱、信号遅延の問題が新たに深刻となっており、電気配線の壁が顕在化しつつあります。そこでその打開策として、従来の電気配線に代わって光配線を導入した光・電気複合実装技術が今、注目されています。

 本レポートは光配線と光・電気複合実装について最近の動向についてまとめたもので、関連する特許、論文、学会発表などを広く紹介し、その全貌を把握できるよう努めました。

体裁 A4判 253ページ

定価 102,600円(税抜価格95,000円、送料弊社負担)

発行 2007年1月  住ベリサーチ株式会社

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目次

第1章 はじめに 1
第2章 光回路実装技術の現状とこれから 6
 2−1 光配線技術:過去と現状 6
 2−2 なぜ光配線か? 8
  2−2−1 電気配線の問題点と限界 8
  2−2−2 光配線の原理と、メリット、デメリット 11
  2−2−3 電気配線の限界と光配線の適用領域 14
  2−2−4 電気的接続と光接続:比較 16
 2−3 光回路実装研究開発機関と開発テーマ 18
 2−4 関連学会と発表状況 22
 2−5 光回路実装関連の特許出願状況 29
 2−6 光回路実装技術ロードマップ(将来動向予測) 31
第3章 光回路実装の基本構成 36
 3−1 光配線の基本構成 36
 3−2 光実装の階層別構成 38
 3−3 光表面実装(光SMT) 40
 3−4 光回路実装の課題 41
 3−5 面発光レーザー、受光器の最近の進展 42
第4章 光導波路の最近の進展 45
 4−1 最近のポリマー光導波路材料 45
 4−2 ポリマー光導波路の新しい作製法 60
  4−2−1 直接露光法 63
  4−2−2 転写法 66
  4−2−3 フェムト秒レーザー照射による光導波路の直接描画 78
  4−2−4 電子線直接描画法 83
  4−2−5 色素蒸気輸送法によるポリマー光導波路作製技術 85
第5章 光配線の要素技術 86
 5−1 45°ミラーによる光導波路90°光路変換 87
  5−1−1 切削加工による45°ミラー形成 87
  5−1−2 45°加工ファイバーとVCSELとの結合 94
  5−1−3 光ピンによる光路変換 94
  5−1−4 斜め露光法による45°ミラー付光導波路の作製 106
  5−1−5 エキシマレーザーによるマイクロ45°ミラー形成 108
  5−1−6 まとめ(45°ミラー光路変換) 111
 5−2 VCSEL、PDと光導波路フィルムの直接光結合 112
  5−2−1 VCSEL−光導波路フィルム光配線素子 113
  5−2−2 PD−光導波路フィルム光配線素子 114
 5−3 自己形成光導波路の作製と光接続 116
  5−3−1 自己形成光導波路作製の原理と光接続、自己形成ポリマー材料 116
  5−3−2 選択重合による自己形成光導波路の作製 118
  5−3−3 W型屈折率分布を有する大口径マルチモード自己形成光導波路 121
  5−3−4 自己形成光導波路によるファイバー間の光接続 124
  5−3−5 グリーンレーザー光による自己形成光導波路作製と光接続 125
  5−3−6 V溝カット光導波路間の自己形成光接続 130
  5−3−7 テーパ型自己形成光導波路による光接続 132
  5−3−8 双方向照射によるマルチモードファイバー間の自己形成光接続 133
  5−3−9 シングルモードファイバー間の自己形成光接続 135
  5−3−10 マルチアレイ自己形成光導波路 140
  5−3−11 自己形成光導波路による3次元光導波路回路 142
 5−4 光ファイバー配線平面回路 145
  5−4−1 光ファイバーを用いた平面光回路 145
  5−4−2 LSIチップ間ファイバー配線 146
 5−5 光導波路フィルムシートによる光配線技術 148
  5−5−1 ポリマー光導波路フィルム 149
  5−5−2 光ファイバー配線ボード 151
 5−6 マイクロレンズによる光接続技術 156
  5−6−1 石英ロッドレンズコリメータ 156
  5−6−2 マイクロレンズアレイによる光回路実装 158
  5−6−3 “光バンプ”インターフェイス 158
  5−6−4 微少量紫外線硬化樹脂滴下によるマイクロレンズの作製 161
 5−7 自由空間伝搬光配線 166
  5−7−1 回折型マイクロレンズ−自由空間伝搬光配線への応用 166
  5−7−2 液晶回折素子によるアクティブ光インターコネクション 173
 5−8 積層導波路間のグレーティング対による結合光配線技術 176
 5−9 光シートバス技術 179
 5−10 V溝パッシブアライメント光モジュール技術 182
第6章 光電気混載配線の例 183
 6−1 LSIチップ間光接続による光電気混載回路 183
  6−1−1 光I/O内蔵型システムLSIパッケージ(NEC) 183
  6−1−2 ポリマー導波路内蔵光電気プラットフォーム(NEC) 186
  6−1−3 マイクロレンズを用いた光I/Oパッケージ(NTT) 188
  6−1−4 アクティブインターポーザによるチップ間光インターコネクション(ASET) 190
 6−2 VCSEL、PDとポリマー光導波路の直接光結合によるボード内光配線 (三井化学) 192
 6−3 光・電気バックプレーン実装 194
  6−3−1 光ファイバーボードによる装置内光バックプレーンボード(ASET) 194
  6−3−2 シートバスを用いたバックプレーンボード
(富士ゼロックス、本多通信工業、アイカ工業) 196
 6−4 自己形成光導波路を用いた一芯双方向モジュール(豊田中央研究所) 200
 6−5 空間光アドドロップ光導波路配線によるチップ間光接続実験 (京都工芸繊維大) 201
 6−6 ポリマー光導波路/PCB光電気混載基板 (Ulm大 ドイツ) 203
 6−7 ポリマー光導波路を用いた並列光インターコネクションモジュール:ParaBIT (NTT) 205
第7章 光回路実装の標準化動向 208
 7−1 米国での状況 208
 7−2 日本での状況 209
 7−3 光電子回路実装標準化委員会における活動 217
第8章 将来技術 219
 8−1 フォトニック結晶光導波路と光配線 219
 8−2 レーザー直接描画による光導波路形成 224
 8−3 インクジェット・マイクロディスペンサーによる光導波路形成 226
第9章 む す び 228
略 語 表 230
参考文献 231
参考特許 252

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