JP2004102216A

JP2004102216A - 光路変換部を備える光導波基板およびその製造方法

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Publication number: JP2004102216A
Application number: JP2002367284A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Ono; 大野　猛; Toshikazu Horio; 堀尾　俊和; Toshifumi Kojima; 小嶋　敏文; ▲高▼田　俊克; Toshikatsu Takada
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2002-07-16
Filing date: 2002-12-18
Publication date: 2004-04-02

Abstract

【課題】光路変換の自由度を向上させると共に、光導波基板の製造工程を簡素化する。
【解決手段】所定の形状の凹部１２を形成する型１０を用意し（ステップＳ１００）、凹部１２内に材料を充填して傾斜面チップ１４を形成する（ステップＳ１１０）。これとは別に支持基板２０を用意し（ステップＳ１２０）、支持基板２０上の所定の位置に実装パッド１６を形成する（ステップＳ１３０）。その後、上記支持基板２０上に、傾斜面チップ１４を内部に形成する凹部１０を有する型１０を載置して、実装パッド１６により、支持基板２０上に傾斜面チップ１４を固着させる（ステップＳ１４０）。そして、光導波路を形成し（ステップＳ１５０）、光素子を実装して（ステップＳ１６０）、光導波基板を完成する。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、光が伝搬する光路となる光導波路と、光が伝搬する光路を所望の方向に変換する光路変換部と、を有する光導波基板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、情報通信技術の発達に従って、電気信号よりもさらに高速の信号伝達が可能な光信号を用いた通信・伝送技術が種々検討されている。例えば、光ファイバを用いる技術や、所定の平面基板上に光導波路を形成した平面光回路を用いる技術が知られている。平面光回路においては、平面基板と略平行に形成される光導波路と、基板表面に実装される光・電子素子（発光素子や受光素子）との間で、効率よく光が伝わるように、光導波路内を伝搬する光が基板に対して垂直に光路変換するための光路変換部を設ける必要がある。
【０００３】
光路変換部を形成する方法の一つとして、光路変換部として働く反射面を形成するための加工を、光導波路を備える基板の上面側から行なった後、加工した光導波路を、他の基板上に転写する方法が提案されている（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。このような製造工程の概略を、図１７に示す。ここでは、第１の基板２４０上に下部クラッド２２５、コア２２４、上部クラッド２２６を形成し（図１７（Ａ））、さらに、光路変換部を形成するためにＶ溝２３２を形成する（図１７（Ｂ））。その後、上記下部クラッド２２５、コア２２４、上部クラッド２２６から成る光導波路を第２の基板２２０上に転写すると共に、光導波路から第１の基板２４０を剥離する（図１７（Ｃ））。これにより、第２の基板２２０上に、光路変換部として働く２つの反射面２３０を備える光導波路を形成することができる。
【０００４】
また、特許文献３には、反射面を備える光路変換部材を、金属めっきによって形成する方法が開示されている。このような製造工程の概略を図１８に示す。ここでは、第１の基板３４０上に所定の形状のフォトレジスト３４２を形成し（図１８（Ａ））、金属めっきによってフォトレジスト３４２の形状に応じた形状の光路変換部３４４を形成する（図１８（Ｂ））。そして、フォトレジストを剥離した後、対向する光路変換部３４４間に光導波路３２２を形成する（図１８（Ｃ））。さらに、光導波路３２２と光路変換部３４４とを第２の基板３２０上に転写すると共に（図１８（Ｄ））、光導波路３２２および光路変換部３４４から第１の基板３４０を剥離する（図１８（Ｅ））。これにより、第２の基板３２０上に、反射面を備える光路変換部３４４と光導波路３２２とを形成することができる。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−１９９８２７号公報
【特許文献２】
特開平１０−３００９６１号公報
【特許文献３】
特開平５−２８１４２６号公報（第３頁、第４図、第５図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１７および図１８に示すような方法では、光導波路の転写という工程を必要としていた。製造工程の簡素化、およびこれによる低コスト化は、光信号を伝達する技術の実用化・汎用化のために必須であり、さらなる製造工程の簡素化が望まれていた。
【０００７】
また、図１７に示すように、反射面を形成するためのＶ溝を、ブレードを用いて切断等により形成する場合には、一つの基板上に複数の光導波路を高い密度で平行に形成したときには、連続して形成される一つのＶ溝によって、全ての光導波路の光路変換が成されることになる。これによって、光導波路の形状を設計する際の自由度が、大きく制約されてしまう。そのため、光導波基板においてより自由に光路変換が可能となるように光路変換部を作製する技術が望まれていた。
【０００８】
また、図１８に示すように光路変換部材を金属で形成する場合には、反射面において高い反射効率を確保することが可能となるが、金属めっきは工程が煩雑であるため、より簡素で低コストな製造方法が望まれていた。
【０００９】
本発明は、上述した従来の課題を解決するためになされたものであり、光導波路と光路変換構造を備える基板において光路変換の自由度を向上させると共に、このような光導波基板を、より簡素な製造工程により製造する技術を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
上記目的を達成するために、本発明の第１の光導波基板の製造方法は、光信号が伝搬する光路となる光導波路と、光信号が伝搬する光路を所望の方向に変換する光路変換部と、を有する光導波基板の製造方法であって、
（ａ）前記基板を支持するために用いる支持基材を用意する工程と、
（ｂ）前記光路変換部となる光路変換部材を作製する工程と、
（ｃ）前記支持基材上に前記光路変換部材を配置する工程と、
（ｄ）前記光路変換部材を配置した前記支持基材上に、コアおよびクラッドを備える光導波路を形成する工程と
を備えることを要旨とする。
【００１１】
このような光導波基板の製造方法によれば、光路変換部材を予め別体で作製して支持基材上に配置するため、光導波路の任意の位置において光路変換を行なわせることが可能となる。また、発光素子が出射する光信号を、基板上で任意の方向に反射させて光路変換することが可能となる。
【００１２】
本発明の第１の光導波基板の製造方法において、
前記（ｂ）工程は、
（ｂ−１）前記光路変換部材の形状に対応した凹部を有する型を用意する工程と、
（ｂ−２）前記光路変換部材を形成するための材料を、前記凹部内に充填する工程と
を備え、
前記（ｃ）工程は、
（ｃ−１）前記支持基材上において、前記光路変換部材を設けるべき位置に、前記支持基材と前記光路変換部材との間の接着性を確保するための接着部を配設する工程と、
（ｃ−２）前記接着部を介して、前記支持基材上に前記光路変換部材を配置する工程と
を備えることとしても良い。
【００１３】
このような構成とすれば、型を用いて光路変換部材を作製するため、一度に多数の光路変換部材を作製することが可能となり、製造工程の簡素化が可能となる。また、接着部を設けることで、光路変換部材と支持基材との間の接着性を充分に確保して配置することができる。
【００１４】
あるいは、本発明の第１の光導波基板の製造方法において、
前記（ｂ）工程は、
（ｂ−１）前記光路変換部材の形状に対応した凹部を有する型を用意する工程と、
（ｂ−２）前記光路変換部材を形成するための材料であって、前記支持基材との間で接着性を有する材料を、前記凹部内に充填する工程と
を備え、
前記（ｃ）工程は、
（ｃ−１）前記支持基材上において、前記光路変換部材を設けるべき位置に、該光路変換部材を載せる工程と、
（ｃ−２）前記光路変換部材を前記支持基材上に固着させる工程と
を備えることとしても良い。
【００１５】
このような構成とすれば、型を用いて光路変換部材を作製するため、一度に多数の光路変換部材を作製することが可能となり、製造工程の簡素化が可能となる。また、支持基材との間で接着性を有する材料によって光路変換部材を形成することで、光路変換部材を支持基材上に固着させて配置する動作を、より簡便に行なうことができる。
【００１６】
このような本発明の光導波基板の製造方法において、前記光路変換部を形成するための材料は、前記コアよりも低い屈折率を有する透光性材料であることとしてもよい。特に、より充分に小さな屈折率の材料を用いて光路変換部を形成し、前記コア内を伝搬した光信号の少なくとも一部を、前記光路変換部材表面に形成される反射面において光学的に全反射させることで、光信号の利用率を充分に確保することができる。
【００１７】
また、本発明の第１の光導波基板の製造方法において、同一の前記支持基材上に配置すべき複数の光路変換部材のうちの少なくとも一部である複数の光路変換部材を、同一の前記型を用いて同時に作製し、該型内に前記複数の光路変換部材を保持した状態で該複数の光路変換部材を前記支持基材上の所定の位置に載せ、該複数の光路変換部材を同時に前記支持基材上に配置することとしても良い。このような構成とすれば、支持基材上に複数の光路変換部材を配置する製造工程を、より簡素化することができる。
【００１８】
また、本発明の第２の光導波基板の製造方法は、光信号が伝搬する光路となる光導波路と、光信号が伝搬する光路を所望の方向に変換する光路変換部と、を有する光導波基板の製造方法であって、
（ａ）前記基板を支持するために用いる支持基材を用意する工程と、
（ｂ）前記支持基材上において、前記光路変換部を設けるべき位置に、前記光路変換部となる光路変換部材を形成するための所定の金属から成る金属部を形成する工程と、
（ｃ）前記光路変換部材の形状に対応した凹部を有する型を用意する工程と、
（ｄ）前記金属部を設けた位置と前記凹部とが対応するように、前記金属部を設けた前記支持基材上に前記型を押圧することによって、前記金属部を成形して前記光路変換部材を形成する工程と、
（ｅ）前記光路変換部を設けた前記支持基材上に、コアおよびクラッドを備える光導波路を形成する工程と
を備えることを要旨とする。
【００１９】
本発明の第２の光導波基板の製造方法によれば、光路変換部を設けるべき位置に、光路変換部材を形成するための金属部を形成し、その後この金属部を成形して光路変換部材を形成するため、光導波路の任意の位置において光路変換を行なわせることが可能となる。また、発光素子が出射する光信号を、基板上で任意の方向に反射させて光路変換することが可能となる。
【００２０】
本発明の第２の光導波基板の製造方法において、
前記（ｂ）工程は、
（ｂ−１）前記所定の金属から成る微小金属塊を形成する工程と、
（ｂ−２）前記支持基材上において、前記光路変換部を設けるべき位置に、前記微小金属塊を配置して前記金属部を形成する工程と
を備えることとしても良い。
【００２１】
このような構成とすれば、前記金属部を、光路変換部材に対応する体積を有する微小金属塊を支持基材上に配置することによって形成するため、転写形成が困難な凹凸を有する場合であっても、任意の位置に光路変換部材を形成することが可能となると共に、所望の形状の光路変換部材を正確に形成することができる。
【００２２】
このような本発明の第２の光導波基板の製造方法において、
前記（ｂ−１）工程は、
（ｂ−１−１）所定の貫通孔を有して該貫通孔が端部で開口するキャピラリを備え、前記所定の金属から成る金属ワイヤを前記貫通孔を介して前記端部から繰り出す繰り出し装置において、前記金属ワイヤを繰り出す工程と、
（ｂ−１−２）前記（ｂ−１−１）工程で繰り出した金属ワイヤを溶融させることで、前記キャピラリの前記端部において、前記微小金属塊として略球状の金属ボールを前記金属ワイヤから形成する工程と
を備え、
前記（ｂ−２）工程は、前記キャピラリの前記端部に形成された前記金属ボールを前記支持基材上の前記光路変換部を設けるべき位置に固着させて、前記金属部を形成することとしても良い。
【００２３】
このような構成とすれば、ワイヤボンディング技術を利用して金属ワイヤを溶融させて光路変換部材に対応する体積を有する金属ボールを形成するという簡便な方法によって、容易に前記微小金属塊を形成することができる。
【００２４】
上記本発明の第２の光導波基板の製造方法において、前記（ｃ）工程における凹部を有する型を構成する材料として、上記金属部を形成する金属の硬度や、型押し成型のために加える押圧力の強さなどを考慮して、材料を選択することとしても良い。例えば、シリコンを異方性エッチングにより加工して型を作製することも可能である。シリコンを異方性エッチングにより加工して型を作製した場合、シリコン結晶の結晶方位により傾斜角度が５５°と一定になり、垂直方向への光路変換が困難となる。これに起因する発光時の問題として、光が発光源に戻り異常発光を生じ、発光が安定しないことがある。また、傾斜角度が４５°となるような結晶面を備えるシリコン結晶は、一般のウエハからでは作製できないため、高価である。そこで、硬度が高く、平均表面粗さが小さく、かつ４５°の角度を成す型を得るには、凹部を有する型を構成する材料として、セラミックやガラスを選択するのが望ましい。
【００２５】
上記本発明の第２の光導波基板の製造方法において、
前記（ｂ−２）工程は、熱および／または超音波振動を利用することによって、前記微小金属塊を前記支持基材上の前記光路変換部を設けるべき位置に固着させることとしても良い。
【００２６】
このような構成とすれば、微小金属塊を支持基材上に固着させる動作を、熱および／または超音波振動を併用したワイヤボンディング技術を利用することで、ハンダなどの低融点金属を利用せずに行なうことが可能となる。そのため、上記低融点金属を利用することに伴い生じる可能性のある不都合（例えば、微小金属塊を支持基材上に固着させた後の工程で、上記低融点金属の融点よりも高い温度に曝されることで微小金属塊の固着状態が悪化すること等）を考慮する必要がない。なお、上記微小金属塊を上記金属ボールによって形成する場合には、金属ボールの形成および金属ボールの固着の動作は、例えば、半導体ベアチップを回路基板に直接実装するフリップチップ実装において利用されているボールボンディングによってスタッドバンプを形成する技術を適用することができる。比較的コア径が大きい（約５０μｍ）マルチモード導波路等でも反射エリアを確保するには、高い光路変換部材の形成が必要である。金属ボールを形成することで高いバンプ形成が可能となるため、高い光路変換部材の形成が可能となる。
【００２７】
本発明の第２の光導波基板の製造方法において、
前記（ｂ）工程は、前記支持基材上にめっき処理を施すことによって前記金属部を形成することとしても良い。めっき処理によれば、複数の金属部を所望の位置に同時に形成することができる。また、めっき処理によれば、めっき厚を制御することによって、光路変換部に対応する体積を有する金属部を容易に形成することができる。ここで、めっき処理は、無電解めっきによるものとしても電解めっきによるものとしても良い。
【００２８】
本発明の第３の光導波基板の製造方法は、光信号が伝搬する光路となる光導波路と、光信号が伝搬する光路を所望の方向に変換する光路変換部と、を有する光導波基板の製造方法であって、
（ａ）前記基板を支持するために用いる支持基材を用意する工程と、
（ｂ）所定の貫通孔を有して該貫通孔が端部で開口すると共に、該端部において、前記光路変換部となる光路変換部材の形状に対応した凹部を形成するキャピラリを備え、前記光路変換部材を形成するための所定の金属から成る金属ワイヤを、前記貫通孔を介して前記端部から繰り出す繰り出し装置において、前記金属ワイヤを繰り出す工程と、
（ｃ）前記（ｂ）工程で繰り出した金属ワイヤを溶融させることによって、前記キャピラリの前記端部において略球状の金属ボールを形成する工程と、
（ｄ）前記支持基材上の、前記光路変換部を設けるべき位置に、前記金属ボールを形成する前記キャピラリの端部を押圧することによって、前記金属ボールを前記凹部に対応する形状に形成しつつ前記支持基材上に固着させて、前記光路変換部材を形成する工程と、
（ｅ）前記光路変換部を設けた前記支持基材上に、コアおよびクラッドを備える光導波路を形成する工程と
を備えることを要旨とする。
【００２９】
本発明の第３の光導波基板の製造方法によれば、光路変換部を設けるべき位置に、光路変換部材を形成するための金属ボールを固着させつつ、この金属ボールを光路変換部材に成形するため、光導波路の任意の位置において光路変換を行なわせることが可能となる。特に、光路変換部材の転写が困難な凹凸等や実装部品を有する基板上に光路変換部材を形成する場合に有用である。また、発光素子が出射する光信号を、基板上で任意の方向に反射させて光路変換することが可能となる。さらに、支持基材上への金属ボールの配置と成形とを同時に行なうことにより、製造工程を簡素化することができると共に、製造上の寸法バラツキに起因する光路変換部材形成位置と型との位置ずれによる成形不良を解消できる。ここで、金属ボールが光路変換部材に対応する体積を有することとすれば、金属ボールを構成する所定の金属が凹部内で過不足を起こすことがなく、所望の形状の光路変換部を正確に形成することが可能となる。さらに、固着した金属ボールであるバンプを形成した後のプレス成形時に、バンプの塑性変形を促進するために３００℃以上の高熱を加える必要がないため、基板の熱収縮による光路変換部材形成位置と型との位置ずれを低減できる。
【００３０】
本発明の第２あるいは第３の光導波基板の製造方法において、前記所定の金属は、融点が２３０℃以上であって、成形して前記光路変換部材を形成した後のビッカース硬度が３００Ｈｖよりも低いことが好ましい。また、前記所定の金属の融点は、４００℃以上であることがさらに好ましい。このように融点の高い金属を用いて光路変換部材を形成することで、支持基材上に光路変換部材を形成した後の工程において支持基材をより高い温度で処理することが可能となる。また、上記のようにビッカース硬度が３００Ｈｖよりも低い、すなわち比較的柔らかい金属を用いることによって、前記凹部を備える型を用いて前記金属部を所望の形状の光路変換部材に成形することが容易となる。このような所定の金属としては、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、亜鉛（Ｚｎ）、鉄（Ｆｅ）、スズ（Ｓｎ）のいずれかを、９５％以上の純度で備える金属を用いることができる。
【００３１】
なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能であり、例えば、本発明の光路変換素子を備える基板の製造方法により製造した光導波基板等の態様で実現することができる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を実施例に基づいて以下の順序で説明する。
Ａ．第１実施例：
Ｂ．第２実施例：
Ｃ．第３実施例：
Ｄ．第４実施例：
Ｅ．変形例：
【００３３】
Ａ．第１実施例：
（Ａ−１）第１実施例の光導波基板の製造方法：
図１は、本実施例の光導波基板の製造工程を表わす説明図である。また、図２から図４は、各製造工程の様子を模式的に表わす説明図である。本実施例の光導波基板を製造する際には、まず、光路を変更する反射面を有する光路変換部を形成するための光路変換部材を作製するために型１０を用意する（ステップＳ１００、図２（Ａ））。ここで、型１０は、上記光路変換部材を作製するための凹部１２を備えている。型１０は、例えばポリイミドのような樹脂材料によって形成することができ、この場合には、エキシマレーザを用いて所望の形状の凹部１２を設けることとすればよい。
【００３４】
次に、この型１０を用いて、上記光路変換部材である金属製の傾斜面チップ１４を形成する（ステップＳ１１０、図２（Ｂ））。具体的には、例えば、型１０が備える凹部１２内を、めっきによって、金、銀、アルミニウム、銅、ニッケル、ハンダなどの金属で埋める。あるいは、ハンダなどの比較的融点の低い金属を溶融させて、型１０の凹部１２内に充填することとしても良い。これによって、型１０の凹部１２内で、所定の形状の傾斜面チップ１４を作製することができる。なお、本実施例では、凹部１２およびこの凹部１２によって形成される傾斜面チップ１４の形状は、四角錐台（または断面が台形である柱状の）形状を有している。また、この四角錐台（または断面台形の柱状）では、底面１４ａと、光路を変換する反射面となる側面１４ｂとの間の角度は４５°となっている（図２（Ｂ）参照）。
【００３５】
また、傾斜面チップ１４とは別に、後の工程で作製する光導波路を支持するための支持基材２０を用意する（ステップＳ１２０、図３（Ａ））。本実施例では、支持基材２０として、樹脂材料からなる基板を備えるプリント配線板を用いている。なお、支持基材２０としては、この他、ガラス基板やシリコン基板、あるいはアルミナ、窒化アルミニウム、窒化ケイ素や、ガラス−セラミックからなる複合材料等を用いたセラミック基板などを用いることも可能である。
【００３６】
次に、この支持基材２０上に、上記傾斜面チップ１４を支持基材２０上に配置するために用いる実装パッド１６を形成する（ステップＳ１３０，図３（Ｂ））。本実施例では、一つの支持基材２０上に複数の傾斜面チップ１４を固着させるため、上記実装パッド１６は、配置すべき傾斜面チップ１４と同数を、それぞれ傾斜面チップ１４を配置すべき位置に形成している。この実装パッド１６は、銅めっき層の上にニッケルめっき層とハンダめっき層を施した３層構造（ただし、図示せず。）によって形成している。
【００３７】
その後、実装パッド１６によって、支持基材２０上に傾斜面チップ１４を配置する（ステップＳ１４０）。上記したように、ステップＳ１３０では、支持基材２０上の所定の位置に、必要な数の実装パッド１６を形成している。そして、本実施例では、ステップＳ１００で用意した型１０においても、実装パッド１６を設けるべき数と位置に対応した複数の凹部１２を形成している。そのため、実装パッド１６によって傾斜面チップ１４を配置する際には、まず、傾斜面チップ１４と実装パッド１６とを位置合わせしつつ、凹部１２内に傾斜面チップ１４を形成する型１０を、支持基材２０上に配置する（図４（Ａ））。具体的には、型１０と支持基材２０とを所定の位置関係に位置決めすることによって、傾斜面チップ１４と実装パッド１６とが位置決めされる。そして、ハンダの融点以上の温度に加熱することによって、支持基材２０と傾斜面チップ１４とを接着させ、ハンダが固化した後に型１０を取り外す（図４（Ｂ））。尚、別の方法としては、支持基材上に予め実装パッド１６を形成し、次いで、凹部１２内に傾斜面チップ１４を形成する型１０を、支持基材２０上に配置した後、型１０のみを剥離除去してから、ハンダの融点以上の温度に加熱することによって、支持基材２０と傾斜面チップ１４とを接着させることもできる。
【００３８】
実装パッド１６を用いて支持基材２０上に傾斜面チップ１４を固着させると、次に、光導波路２２を形成する（ステップＳ１５０）。すなわち、傾斜面チップ１４に接するように、コア２４，下層クラッド２５、上層クラッド２６からなる光導波路２２を形成する（図４（Ｃ））。コア２４およびクラッド２５，２６は、いずれも、数μ〜数十μｍの厚さに形成されている。これらは、例えば、石英系ガラスや、エポキシ樹脂やアクリル樹脂あるいはポリイミド樹脂などの樹脂材料、あるいは、ガリウム・ヒ素（ＧａＡｓ）などの化合物半導体や、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ_３）などの絶縁体結晶のように、光の吸収や散乱の小さい透光性材料によって形成することができる。コア２４を形成する透光性材料は、クラッド２５、２６を形成する材料よりも数％程度屈折率が高い材料とすればよい。なお、図示は省略されているが、コア２４の側面も、クラッド２５，２６と同じ材料のクラッドで覆われている。
【００３９】
上記した形状のコア２４あるいはクラッド２５，２６を、樹脂材料によって形成する場合には、例えばディップコート法やスピンコート法によって形成することができる。また、石英系ガラスによって形成する場合には、例えばスパッタ法やＣＶＤ法によって形成することができる。また、上記化合物半導体によって形成する場合には、液相エピタキシ（ＬＰＥ）、あるいは気相エピタキシ（ＶＰＥ）であるＭＯＶＰＥ（ｍｅｔａｌ　ｏｒｇａｎｉｃ　ＶＰＥ）によって形成することができる。また、絶縁体結晶によって形成する場合には、イオン拡散やスパッタ法やＬＰＥによって形成することができる。
【００４０】
次に、上層クラッド２６の表面上であって、上記傾斜面チップ１４に対応する位置に、光素子（発光素子３５ａおよび受光素子３５ｂ）を実装して（ステップＳ１６０、図４（Ｄ））、光導波基板を完成する。受光素子とは、光信号を受けてこれを電気信号に変換する素子であり、このような受光素子としては、例えばフォトダイオードを用いることができる。また、発光素子とは、入力された電気信号を光信号に変換する素子であり、このような発光素子としては、発光ダイオードや半導体レーザを用いることができる。基板上に実装した受光素子あるいは発光素子は、所定の電気配線と接続することで、この電気配線との間で、光信号を変換した電気信号、あるいは、光信号に変換すべき電気信号をやり取りする。
【００４１】
図４（Ｄ）では、傾斜面チップ１４が形成する反射面によって光路変換が行なわれる様子を模式的に表わしている。なお、図４（Ｄ）では、図示の便宜上、コア２４内を光が直進するように描かれているが、実際には、コア２４とクラッド２５，２６との境界で光が反射されてジグザグに進行する。発光素子３５ａの出射面から出射された光信号は、発光素子３５ａの真下に設けられた傾斜面チップ１４が形成する反射面で反射して、水平方向に光路変換し、その後はコア２４内を伝搬する。コア２４内を伝搬した光は、受光素子３５ｂの真下に設けられた傾斜面チップ１４が形成する反射面で反射して、鉛直方向上方に光路変更し、受光素子３５ｂの入射面に入射する。
【００４２】
（Ａ−２）効果：
以上のように構成された本実施例の光導波基板の製造方法によれば、光導波路を備える光導波基板において、任意の位置で、任意の方向に光路変換を行なうことが可能となる。例えば、図５（Ａ）に示すように、複数の平行な光導波路２２が高い密度で形成されている場合にも、個々の光導波路２２ごとに傾斜面チップ１４を設けることで、各光導波路２２における光路を、所望の位置で鉛直方向上向きに変換することができる。これに対して、図５（Ｂ）に示すように、光導波路２２に切り込みを入れてＶ溝を設けることによって反射面を形成する場合には、高い密度で形成されている個々の光導波路２２ごとに反射面の位置を調節することは困難である。より高い密度で複数の光導波路２２を形成しようとすると、同一のＶ溝によって個々の光導波路２２に対する反射面を形成することになり、光路変換位置が制約を受けてしまうことになる。本実施例の光導波基板の製造方法によれば、光路変換位置がこのような制約を受けることがない。
【００４３】
また、本実施例の光導波基板の製造方法により、任意の方向に光路変換が可能となることで、光導波路２２に光を入射する発光素子として複数の面発光素子を含む面発光素子アレイを用いることが容易となり、光導波基板における高集積化が容易となる。面発光素子アレイは、規則的に配置された複数の面発光素子を高い密度で備えており、各面発光素子より、基板面に対し９０°方向から入射した光信号をそれぞれ別個の光導波路に入射する構成とすることで、光回路の高集積化が可能となる。上記実施例のように、個々の面発光素子に対応して、それぞれ異なる方向に光路変換するように傾斜面チップ１４を設けて光路変換をすれば、一つの面発光素子アレイを用いて、各面発光素子からそれぞれ別個の互いに交わらないように配設された光導波路に対して光信号を送ることが可能となる。一つの面発光素子アレイが備える個々の面発光素子から出射された各光信号が、各々別個の傾斜面チップによって任意の方向に光路変換されて、それぞれ異なる光導波路に入射する様子を、図６に模式的に表わす。ただし、図６では傾斜面チップ１４自体の図示は省略し、光路変換の様子のみを示している。このように、面発光素子アレイが備える複数の面発光素子が、Ｎ行Ｍ列（ただし、Ｎ、Ｍは、１以上であって同時に１とはならない自然数）の格子状に配置されている場合には、各面発光素子の位置に対応するように、Ｎ行Ｍ列の格子状に傾斜面チップ１４を設ければよい。これにより、複数の各面発光素子から出射された光信号を光路変換して、互いに交わらないように配設された各々の光導波路に対して所定の光信号を送ることができる。特にＮ、Ｍが３以上の自然数である場合、８方向に傾斜面チップが配置されている中心の傾斜面チップによって光路変換された光信号を、基板端面に出射するように光導波路を設けることにより、高集積化が可能となる。
【００４４】
なお、傾斜面チップ１４を用いて光路変換を行なう際に、所定の発光素子から入射される光信号は、基板面に対して９０°±３０°方向から入射させることとすればよい。また、傾斜面チップ１４において、底面１４ａと側面１４ｂとの間の角度（図２（Ｂ）参照）は４５°としたが、上記光信号の入射角度に応じて、例えば、４５°±１０°の角度としても良い。また、光導波路２２は、内部を伝搬する光を、基板端面から出射するように形成することとしても良い。すなわち、図４（Ｄ）に示したように、受光素子３５ｂの真下に設けた傾斜面チップ１４によって鉛直方向上方に光路変換する代わりに、基板端面から光信号を出射し、基板端面に設けた受光素子の入射面に光信号を入射することとしても良い。
【００４５】
さらに、本実施例の光導波基板の製造方法によれば、反射面を形成する傾斜面チップ１４を予め支持基材２０上に固着させた後に光導波路を形成するため、光導波路を転写する工程が不要となり、製造工程を簡素化することができる。
【００４６】
また、本実施例の光導波基板の製造方法では、所定の位置に設けた複数の凹部１２内に傾斜面チップ１４を形成した状態の型１０を、所定の位置に複数の実装パッド１６を設けた支持基材２０上に載せて、傾斜面チップ１４を支持基材２０上に固着している。そのため、傾斜面チップ１４を１つずつ型からはずすことなく、複数の傾斜面チップ１４を同時に、支持基材２０上の所望の位置に固着することができ、製造工程を簡素化することができる。このように、型１０を用いることで、一度に多数の傾斜面チップ１４を作製することが可能となり、製造工程を簡略化することができる。
【００４７】
また、本実施例では、傾斜面チップ１４を、金、銀、アルミニウム、銅、ニッケル、ハンダ等の金属によって形成しているため、傾斜面チップ１４が形成する反射面を鏡面状態とすることが容易となる。酸化しやすい金属を用いる場合には、表面を貴金属で被覆する複層構造にすると良い。
【００４８】
（Ａ−３）第１実施例の変形例：
上記実施例では、傾斜面チップ１４と支持基材２０とを接着させる接着部として、ハンダめっきによって形成する実装パッド１６を用いたが、異なる構成とすることもできる。支持基材２０や傾斜面チップ１４が影響を受けない程度の温度で充分に溶融可能な金属薄膜であれば、ハンダで形成した実装パッド１６と同様に用いることができる。
【００４９】
あるいは、他の材料に比べて低温で溶融する金属薄膜以外によって、上記接着部を構成することとしても良い。たとえば、接着剤によって上記接着部を構成することとしても良い。光路変換部材として働く傾斜面チップ１４を設けるべき位置に、充分な精度で配設可能であり、傾斜面チップ１４と支持基材２０とを充分に接着させることができればよい。
【００５０】
また、上記実施例では、傾斜面チップ１４を金属によって形成しているが、金属以外の材料、例えば樹脂によって傾斜面チップ１４を形成することとしても良い。樹脂を用いる場合には、その樹脂の屈折率が、コア２４を構成する材料よりも低いものを用いれば良い。特に、コア２４を伝搬した光の少なくとも一部が、傾斜面チップ１４の表面である反射面において、光学的に全反射可能となるように、充分に屈折率が低いことが望ましい。また、傾斜面チップ１４の材料に合わせて、型１０を構成する材料を適宜選択し、傾斜面チップ１４と型１０との間で、充分な剥離性を確保することとすればよい。
【００５１】
また、上記実施例では、傾斜面チップ１４は、型１０の凹部１２内に形成した状態で、型１０ごと支持基材２０上に一旦載置して、固着を行なっているが、異なる構成としても良い。例えば、各傾斜面チップ１４を、一旦、型１０からはずした後に、個々の傾斜面チップ１４を支持基材２０に設けた実装パッド１６上に載せ、支持基材２０に固着させることとしても良い。
【００５２】
Ｂ．第２実施例：
図７は、第２実施例の光導波基板の製造工程を表わす説明図である。また、図８は、各製造工程の様子を模式的に表わす説明図である。図７に示した製造工程は、図１に示した製造工程のステップＳ１３０を省略し、また、ステップＳ１１０，Ｓ１４０の内容に変更を加えたものである。第１実施例と共通する工程については、詳しい説明は省略する。また、第１実施例と共通する部分には同じ参照番号を付して、以下の説明を行なう。
【００５３】
ステップＳ１００では、ステップＳ１００と同様に、所定の位置に所定数の凹部１２を形成した型１０を用意する（図２（Ａ））。そして、各凹部１２内に、第１実施例の傾斜面チップ１４に代えて用いる傾斜面チップ１１４（図８（Ａ））を形成するための材料を充填する（ステップＳ１１０ａ）。第２実施例で用いる傾斜面チップ１１４は、支持基材２０に対して接着性を有する樹脂を材料としていることに特徴がある。
【００５４】
接着性を有する樹脂としては、エポキシ系接着剤、アクリル系接着剤、イミド系接着剤、ウレタン系接着剤等の、一般的な硬化型接着剤を用いることができる。硬化前には、型１０内に良好に充填可能となる適度な流動性を有していればよい。硬化方法は、熱硬化や光硬化など、用いる樹脂や加える硬化剤に応じて適宜選択すればよい。また、光硬化型接着剤に熱硬化触媒を加えた光熱硬化型接着剤を用いることとしてもよい。
【００５５】
このような、傾斜面チップ１１４を構成するための接着性を有する樹脂としては、後の工程で形成する光導波路２２のコア２４を構成する材料よりも、屈折率が低いものを選択する。コア２４を構成する材料よりも充分に屈折率が小さい材料を用いることで、傾斜面チップ１１４が形成する反射面における反射効率を確保することができる。例えば、ムロマチテクノス社製のエポキシ樹脂（製品番号３１４）や、（株）大阪造船所社製のＵＶ硬化型エポキシ樹脂（製品番号ＯＧ１６０，ＯＧ１２５）等は、屈折率が低く、好ましい。特に、コア２４を伝搬した光の少なくとも一部が傾斜面チップ１１４の反射面で光学的に全反射可能となるように、充分に屈折率が低い材料を選ぶことで、光利用率を確保することができる。コア２４の材料に応じて、傾斜面チップ１１４を形成するための材料の屈折率を調節するために、屈折率を自由に調節できる光学接着剤を用いる構成も好適である。
【００５６】
ステップＳ１１０ａで凹部１２内に傾斜面チップ１１４を形成するための樹脂を充填すると、その後は、第１実施例と同様に支持基材２０を用意し（ステップＳ１２０）、この支持基材２０上に傾斜面チップ１１４を固着させる（ステップＳ１４０ａ）。第２実施例においても、第１実施例と同様に、型１０は、傾斜面チップ１１４を設けるべき数と位置に対応した複数の凹部１２を備えている。そのため、支持基材２０上に傾斜面チップ１１４を固着させる際には、まず、凹部１２内に樹脂を充填した型１０と、支持基材２０とを位置あわせしつつ、型１０を支持基材２０上に配置する（図８（Ａ））。そして、凹部１２内に充填される樹脂を硬化させて、傾斜面チップ１１４と支持基材２０とを接着させ、その後に型１０を取り外す（図８（Ｂ））。熱硬化型の樹脂を用いる場合には、図８（Ａ）の状態で加熱を行なえば良く、光硬化型樹脂を用いる場合には、例えば型１０を、硬化に用いる光線を透過可能な材料で形成して、図８（Ａ）の状態で光照射を行なえばよい。
【００５７】
その後、第１実施例と同様に、光導波路２２を形成すると共に（ステップＳ１５０）、光素子を実装して（ステップＳ１６０）、光導波基板を完成する。
【００５８】
以上のように構成された第２実施例の光導波基板の製造方法も、第１実施例と同様の効果を得ることができる。さらに、本実施例では、傾斜面チップ１１４を、既述したような接着性を有する樹脂材料によって形成しているため、第１実施例のように接着のための実装パッドなどを予め支持基材２０上に設ける必要がなく、樹脂を硬化させる動作によって、傾斜面チップ１１４と支持基材２０との固着を容易に行なうことができる。特に、支持基材２０として、樹脂材料からなる基板を備えるプリント配線板を用いる場合には、優れた接着性を得ることができるが、セラミック基板を用いる場合にも、充分な接着性を得ることができる。
【００５９】
また、本実施例では、反射面において入射光の少なくとも一部を光学的に全反射可能となるように、充分に屈折率の小さい透光性材料によって傾斜面チップ１４を形成することにより、光信号の利用効率を充分に確保可能にしている。
【００６０】
なお、上記実施例では、傾斜面チップ１１４を、接着剤として使用される樹脂によって形成することとしたが、支持基材２０との間で充分な接着性を示すならば、接着剤以外の材料を用いて傾斜面チップ１１４を形成することとしても良い。
【００６１】
Ｃ．第３実施例：
（Ｃ−１）第３実施例の光導波基板の製造方法および効果：
図９は、第３実施例の光導波基板の製造工程を表わす説明図である。また、図１０，１１は、各製造工程の様子を模式的に表わす説明図である。第３実施例の光導波基板を製造する際には、まず、支持基材２０を用意する（ステップＳ２００、図１０（Ａ））。この工程は、既述した実施例におけるステップＳ１２０と同様の工程である。
【００６２】
次に、上記支持基材２０上に、金属膜である表層膜４１６を形成する（ステップＳ２１０、図１０（Ｂ））。本実施例の光導波基板では、光路変換部は複数設けられるが、ステップＳ２１０では、支持基材２０上において、これらの複数の光路変換部を形成すべき位置のそれぞれに表層膜４１６が設けられる。この表層膜４１６は、支持基材２０に接する側から、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）の順でめっきを行なった多層めっき層として形成している。なお、図１０では、表層膜４１６は、光路変換部を形成すべき位置（後述するバンプ状部４１３を設ける範囲）のみに形成することとしているが、このような範囲を含むより広い範囲に表層膜４１６を形成することとしても良い。
【００６３】
その後、上記表層膜４１６上に、Ａｕによって形成されるバンプ状部４１３を形成する（ステップＳ２２０、図１０（Ｃ））。図１２に、バンプ状部４１３を形成する工程を、さらに詳しく示す。ステップＳ２２０では、Ａｕから成る金属ワイヤ４５２を所望の量だけ繰り出すことができるキャピラリ４５０を備える金属ワイヤ繰り出し装置を用いている。バンプ状部４１３を形成する際には、まず、上記キャピラリ４５０の先端から、後述する光路変換部材４１４を形成するために要する量の金属ワイヤ４５２を繰り出す。そして、図示しない放電電極による放電などの加熱手段によって繰り出した金属ワイヤ４５２を溶融させ、これを球状にして、キャピラリ４５０の先端において微小金属塊である金属ボール４５４を形成する（図１２（Ａ）参照）。
【００６４】
次に、金属ボール４５４を形成するキャピラリ４５０の先端を、支持基材２０の表層膜４１６が形成される領域に向かって押しつけ、金属ボール４５４を表層膜４１６上に固着させる（図１２（Ｂ）参照）。このとき、支持基材２０側を、４００℃程度に加熱すれば、金属ボール４５４と支持基材２０とを表層膜４１６を介して熱圧着することができる。あるいは、キャピラリ４５０に超音波振動を加えることとすれば、支持基材２０側に対する加熱をより低い温度（例えば２００〜３５０℃）としても、同様に両者を圧着することができる。加熱と超音波を併用することにより、支持基材２０に、ＦＲ−４等の樹脂基板を用いることが可能である。その後、キャピラリ４５０を上方（図１２（Ｂ）中の矢印方向）に引き上げると、金属ワイヤ４５２と金属ボール４５４とが切り離されて、支持基材２０上に金属部であるバンプ状部４１３が形成される（図１０（Ｃ）参照）。
【００６５】
表層膜４１６上にバンプ状部４１３を形成すると、次に、後述する光路変換部材４１４を形成するための型４１０を用意する（ステップＳ２３０、図１０（Ｄ））。型４１０は、金属材料によって形成されており、光路変換部材４１４を形成するための凹部４１２を備えている。型４１０は、後述する光路変換部材４１４の成形の工程を支障無く行なうことができる強度を有する部材で構成することとすればよい。例えば、シリコン、エンジニアリングプラスティック、金属等によって構成することとすれば良い。また、凹部４１２は、レーザ加工や研磨によって、形成すべき光路変換部材４１４に応じた形状に形成されている。
【００６６】
次に、バンプ状部４１３を形成した支持基材２０上に型４１０を押圧して、型４１０によってバンプ状部４１３を成形し、光路変換部材４１４を形成する（ステップＳ２４０、図１１（Ａ））。ここで、型４１０には、支持基材２０上に形成すべき複数の光路変換部材４１４のそれぞれに応じた位置に、凹部４１２が形成されている。そのため、型４１０と支持基材２０とを所定の位置関係に位置決めして、型４１０を支持基材２０に押圧することで、支持基材２０上に形成される各バンプ状部４１３は、各凹部４１２によって所定の形状の光路変換部材４１４へと成形される。本実施例の凹部４１２およびこれによって成形される光路変換部材４１４は、既述した実施例と同様に、支持基材２０と接する側の底面と、光路を変換する反射面とが４５°をなす四角錐台の形状を有している。また、凹部４１２の内壁面は、その平均表面粗さ（Ｒａ）が０．１μｍ以下に形成されており、凹部４１２によって成形される光路変換部材４１４の表面（反射面）は、凹部４１２の内壁面が示す上記平均表面粗さの値に応じたなめらかさと高い反射率を有することとなる。
【００６７】
その後、光導波路２２の形成（ステップＳ２５０、図１１（Ｂ））、および光素子３５ａ，３５ｂの実装（ステップＳ２６０、図１１（Ｃ））を行なう。これらステップＳ２５０およびステップＳ２６０は、それぞれ、既述した実施例におけるステップＳ１５０、Ｓ１６０と同様の工程である。
【００６８】
以上のように構成された第３実施例の光導波基板の製造方法も、第１実施例と同様の効果を得ることができる。また、上記第３実施例において支持基材２０上に金属部であるバンプ状部４１３を形成する際には、半導体ベアチップを回路基板に直接実装するフリップチップ実装において使用されているボールボンディングによってスタッドバンプを形成する技術、およびボールボンディングのための装置を、利用することができる。そのため、このように従来知られるボールボンディング技術およびそのための装置を利用することで、上記実施例の構成を容易に実施することが可能となる。また、従来知られるボールボンディングの技術を利用することで、支持基材上に実装部品による凹凸が存在している場合であっても、光路変換部材を、支持基材２０上の所望の位置に高い精度で配置することが可能となる。
【００６９】
さらに、本実施例では、支持基材２０上において複数の光路変換部材４１４を設けるべき位置のそれぞれに、バンプ状部４１３を形成すると共に、上記それぞれの位置に対応する位置に凹部４１２を形成する型４１０を用いて、各光路変換部材４１４の成形を行なっている。そのため、支持基材２０上に設けるべき複数の光路変換部材４１４を同時に形成することができ、製造工程を簡素化できる。
【００７０】
また、第３実施例の光導波基板の製造方法によれば、第１実施例の銅めっき層の上にニッケルめっき層とハンダめっき層を施した３層構造（ただし）、図示せず。）から成る実装パッド１６のような、より融点の低い材料（例えば、ハンダめっき層）によって形成する接着部を設ける必要がないため、光路変換部材４１４を形成した後の工程（光導波路２２や光素子３５ａ，３５ｂの実装工程等）における条件設定の自由度を増すことができる。すなわち、上記後の工程で、接着部の融点を超える温度で処理を行なうと光路変換部材（傾斜面チップ）の位置ずれが生じる可能性がある場合には、このような不都合を防止可能となるように実装工程の条件（実装工程で用いる部材の材料の選定や実装工程における処理温度など）を設定する必要があるが、本実施例では、このような考慮を行なうことなく実装工程の条件を設定できる。
【００７１】
また、第３実施例の光導波基板の製造方法によれば、第２実施例の樹脂材料から成る傾斜面チップ１１４のような、より耐熱性の低い材料によって光路変換部材を設けることがないため、光路変換部材４１４を形成した後の工程における条件設定の自由度を増すことができる。すなわち、上記後の工程で、所定の温度を超える温度で処理を行なうと光路変換部材が劣化（重量変化、寸法変化、光学的変化等）する可能性がある場合には、このような不都合を防止可能となるように実装工程の条件を設定する必要があるが、本実施例では、このような考慮を行なうことなく実装工程の条件を設定できる。
【００７２】
さらに、本実施例では、金属製の光路変換部材４１４を形成するために用いる型４１０が備える凹部４１２の内壁面を、平均表面粗さ（Ｒａ）が０．１μｍ以下としているため、光路変換部材４１４の表面（反射面）を充分になめらかにすることができる。そのため、光路変換部材４１４の反射面で光路変換する際に、充分に高い反射効率を確保することができる。
【００７３】
（Ｃ−２）第３実施例の変形例：
上記実施例では、バンプ状部４１３およびこれを成形して得られる光路変換部材４１４を、延性・展性に優れたＡｕによって形成したが、異なる金属によって形成しても良い。光路変換部材４１４を形成する金属としては、光路変換部材４１４に成形した後のビッカース硬度が３００Ｈｖよりも低くなる金属を用いることが望ましい。このような硬度の金属を用いて金属部であるバンプ状部４１３を形成することで、支持基材２０上で、凹部４１２を有する型４１０を用いた型押し成形を行なうことができる。なお、ビッカース硬度とは、ダイヤモンドの圧子を試料表面に圧入することによって試料の硬さを測定する周知の方法により測定して得られる硬度である。このビッカース硬度の測定方法は、極めて薄い小さい試料の硬度測定も可能な方法であり、光路変換部材のような小さな部材についても硬度測定が可能である。なお、本実施例と同様の構成により光路変換部材を作製するために用いることができる金属における望ましい硬度として、ビッカース硬度の値を示したが、上記ビッカース硬度の値と同様の硬度であれば、ビッカース硬度との間で換算可能な他の硬度単位により硬度が示された金属を用いることとしても良い。
【００７４】
また、光路変換部材４１４を形成する金属としては、融点が２３０℃以上であることが望ましく、融点が４００℃以上であることがさらに望ましい。このような融点の金属を用いて光路変換部材４１４を形成することで、上記したように後の工程における条件設定の自由度を充分に確保することができる。例えば、融点が２３０℃以上である金属を用いれば、鉛フリーハンダを用いる工程を行なっても熱の影響を受けることがない。
【００７５】
上記した硬度および融点の条件を満たす金属の例としては、Ａｕの他に、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、スズ（Ｓｎ）、鉄（Ｆｅ）、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）を挙げることができる。例えば、これらの金属のいずれかを、９５％以上含む金属によりバンプ状部４１３を形成すれば、実施例と同様にして型押し成形により光路変換部材を形成することができる。また、上記硬度および融点の条件を満たせば、上記した金属を含む合金を用いることとしても良い。
【００７６】
このように、Ａｕ以外の金属によりバンプ状部４１３を形成する場合にも、表層膜４１６の少なくとも表面（バンプ状部４１３を固着させる側）に、バンプ状部４１３を形成するのと同じ金属から成る層を形成することが、バンプ状部４１３の支持基材２０に対する接着性を確保する上で望ましい。また、上記実施例では、支持基材２０は樹脂材料から成る基板を備えるプリント配線板としたが、既述したように、支持基材２０としてガラス基板やシリコン基板あるいはセラミック基板を用いることとしても良い。例えば、支持基材２０としてセラミック基板を用いる場合には、表層膜４１６は、支持基材２０に接する側から、Ａｇまたはタングステン（Ｗ）層（Ｃｏ−Ｆｉｒｅ　法により形成した厚膜）と、Ｎｉめっき層と、Ａｕめっき層とを形成した多層構造とすることができる。あるいは、支持基材２０に接する側から、チタン（Ｔｉ）層（スパッタ法により形成した薄膜）と、Ｃｕめっき層と、Ｎｉめっき層と、Ａｕめっき層とを形成した多層構造としたり、支持基材２０に接する側から、Ｔｉ層およびパラジウム（Ｐｄ）層（スパッタ法により形成した薄膜）と、Ａｕめっき層とを形成した多層構造とすることとしても良い。そして、このような表層膜４１６上に、実施例と同様にＡｕからなるバンプ状部４１３を形成して、型押し成形を行なえばよい。
【００７７】
また、型押し成形により光路変換部材４１４を形成するためのバンプ状部４１３を、他の方法、例えば、めっきにより形成することとしても良い。すなわち、支持基材２０上において、バンプ状部４１３を形成すべき位置以外の領域を公知のフォトリソグラフィー技術を用いてマスキングした上で、光路変換部材を形成するために必要な量の金属を備えるめっき層を成膜すればよい。この場合には、電解めっきと無電解めっきのいずれを用いることとしても良い。無電解めっきを行なう場合には、金属膜である表層膜４１６を設けないこととしても良い。
【００７８】
めっきによりバンプ状部４１３を形成する場合にも、既述した硬度および融点を示す種々の金属を用いることができる。また、バンプ状部４１３を形成する金属と同じ金属から成る層を、表層膜４１６の少なくとも表面に形成することが望ましい。銅めっきによりバンプ状部４１３を形成する場合に、支持基材２０としてプリント配線板を用いるならば、表層膜４１６を、例えば銅めっきによって形成することができる。同様に、支持基材２０としてセラミック基板を用いるならば、表層膜４１６を、例えば支持基材２０に接する側からＴｉ層（スパッタ法により形成した薄膜）とＣｕめっき層とを順次形成した２層構造とすることができる。
【００７９】
また、上記第３実施例では、キャピラリ４５０の先端に形成した金属ボール４５４を用いて、バンプ状部４１３を形成しつつバンプ状部４１３を支持基材２０上に固着させることとしたが、異なる構成としても良い。例えば、光路変換部材を形成するのに要する量の金属から成る微小金属塊を予め作製しておき、その後、この微小金属塊を、バンプ状部４１３として支持基材２０上に固着させることとしても良い。
【００８０】
Ｄ．第４実施例：
図１３は、第４実施例の光導波基板の製造工程を表わす説明図である。また、図１４および図１５は、途中の製造工程の様子を模式的に表わす説明図である。図１３に示した製造工程は、図９に示した製造工程のステップＳ２２０およびＳ２３０を省略し、また、ステップＳ２４０の内容に変更を加えたものである。第３実施例と共通する工程については、詳しい説明は省略する。また、第３実施例と共通する部分には同じ参照番号を付して、以下の説明を行なう。
【００８１】
ステップＳ２００およびステップＳ２１０では、第３実施例と同様に、支持基材２０を用意すると共に、この支持基材２０上において、光路変換部を設けるべき位置に、表層膜４１６を形成する。そして、第４実施例では、第３実施例のキャピラリ４５０（図１２）に代えて、先端開口部に所定の凹部５１２を設けたキャピラリ５５０（図１４）を備え、このキャピラリ５５０の先端から所望量の金属ワイヤを繰り出し可能な金属ワイヤ繰り出し装置を用いて、光路変換部材４１４を設ける（ステップＳ２４０ａ）。
【００８２】
キャピラリ５５０は、金属ワイヤが繰り出される先端開口部において、光路変換部材４１４の形状に対応する形状を有する凹部５１２を備えている（図１４（Ａ））。この凹部５１２は、四角錐台形状を有する既述した凹部１２や凹部４１２と類似する形状を有している。すなわち、図１６に示すように、凹部５１２において開口する側の端部の外周が形成する面（開口部の最端部によって形成される面、または、プレス方向垂直面）５１４ａと、凹部５１２の内壁面との間の角度は４５°となっている。あるいは、上記面５１４ａと、凹部５１２の内壁面との間の角度は、光路変換させるべき光信号が入射される角度に応じて、４５°±１０°の範囲の角度を成すように形成しても良い。また、凹部５１２の内壁面は、平均表面粗さ（Ｒａ）が０．１μｍ以下となるように形成されている。
【００８３】
ステップＳ２４０ａにおいて光路変換部材４１４を形成する際には、まず、上記キャピラリ５５０の先端から、光路変換部材４１４を形成するために要する量の金属ワイヤ４５２を繰り出す。そして、第３実施例と同様に繰り出した金属ワイヤ４５２を溶融させて、微小金属塊である金属ボール４５４を形成する。キャピラリ５５０の先端部に金属ボール４５４が形成される様子を、図１４（Ａ）に示す。
【００８４】
金属ボール４５４を形成した後、金属ボール４５４を備えるキャピラリ５５０の先端を、支持基材２０の表層膜４１６が形成された領域に向かって押しつけ、金属ボール４５４を表層膜４１６上に固着させると共に、凹部５１２によって金属ボール４５４を型押し成形する（図１４（Ｂ））。このとき、第３実施例と同様に、支持基材２０を加熱し、あるいはさらにキャピラリ５５０に対して超音波振動を加えることとすればよい。このように金属ボール４５４を成形することで、金属ボール４５４から、凹部５１２の形状に対応する形状を有する光路変換部材４１４が形成される。その後、キャピラリ５５０を上方に引き上げると、光路変換部材４１４と金属ワイヤ４５２とが切り離されて、光路変換部材４１４が完成する。金属ワイヤ４５２は、キャピラリ５５０の引き上げにより切り離しても良いが、金属ワイヤの一部が光路変換部材の頭頂部に残ることがある。光路変換部材の低背化のためには、光路変換部材４１４と金属ワイヤ４５２の間にアーク放電を飛ばして、金属ワイヤを光路変換部材から完全に切り離すのがよい。キャピラリ５５０を引き上げる際に、光路変換部材４１４と金属ワイヤ４５２との切り離しを行なう様子を、図１５に模式的に示す。光路変換部材４１４を形成した後は、既述した実施例と同様に、光導波路を形成すると共に（ステップＳ２５０）、光素子を実装して（ステップＳ２６０）、光導波基板を完成する。なお、第４実施例においても、支持基材２０、表層膜４１６、および光路変換部材４１４を構成する材料の選択に関して、既述した実施例と同様に種々の変形が可能である。
【００８５】
以上のような第４実施例の光導波基板の製造工程によっても、第３実施例と同様の効果を得ることができる。さらに、第４実施例では、凹部５１２を形成したキャピラリ５５０を用いて、光路変換部材４１４を形成するための型押し成形を行なうため、光路変換部材４１４を形成するための金属を支持基材２０上に固着させる動作と、型押し成形の動作とを同時に行なうことができ、製造工程を簡素化することができる。
【００８６】
本実施例の光導波基板の製造工程においては、キャピラリ５５０から繰り出す金属ワイヤの量は、凹部５１２の容積に対応する量よりも若干多い量とすることが望ましい。これによって、金属ボール４５４を構成する金属が充分に凹部５１２内に行き渡り、所望の形状の光路変換部材４１４を確実に形成可能となると共に、支持基材２０側との間で充分な接着性を確保することができる。
【００８７】
Ｅ．変形例：
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【００８８】
Ｅ１．変形例１：
既述した実施例では、光路変換部として働く傾斜面チップ１４，１１４は、四角錐台形状としたが、支持基材２０との間で約４５°の反射面を形成することができれば、異なる形状としても良い。また、実施例では、一つの傾斜面チップは、一つの光導波路に形成される一つの反射面を形成することとしたが、異なる構成としても良い。例えば、傾斜面チップを横長に形成して、平行に形成される複数の光導波路を横切るように配設し、一つの傾斜面チップによって、複数の光導波路において同時に光路変換することとしても良い。
【００８９】
Ｅ２．変形例２：
また、図４および図８では、２つの傾斜面チップ間に形成される光導波路以外の領域にも、コア２４およびクラッド２５，２６と同様の層を形成することとしたが、光導波路として用いない部分には、コア２４およびクラッド２５，２６を形成しないこととしても良い。コア２４の端部において、予め別体で作製した光路変換部が配設される形状となればよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例の光導波基板の製造工程を表わす説明図である。
【図２】各製造工程の様子を模式的に表わす説明図である。
【図３】各製造工程の様子を模式的に表わす説明図である。
【図４】各製造工程の様子を模式的に表わす説明図である。
【図５】複数の光導波路２２において光路変換が行なわれる様子を模式的に表わす説明図である。
【図６】一つの面発光素子アレイが備える個々の面発光素子から出射された各光信号が、それぞれ異なる光導波路に入射する様子を模式的に表わす説明図である。
【図７】第２実施例の光導波基板の製造工程を表わす説明図である。
【図８】各製造工程の様子を模式的に表わす説明図である。
【図９】第３実施例の光導波基板の製造工程を表わす説明図である。
【図１０】各製造工程の様子を模式的に表わす説明図である。
【図１１】各製造工程の様子を模式的に表わす説明図である。
【図１２】金属ボール４５４を形成する工程を示す説明図である。
【図１３】第４実施例の光導波基板の製造工程を表わす説明図である。
【図１４】途中の製造工程の様子を模式的に表わす説明図である。
【図１５】途中の製造工程の様子を模式的に表わす説明図である。
【図１６】キャピラリ５５０の構成を表わす説明図である。
【図１７】従来知られる光路変換部の形成方法の概略を表わす説明図である。
【図１８】従来知られる光路変換部の形成方法の概略を表わす説明図である。
【符号の説明】
１０，４１０…型
１２，４１２，５１２…凹部
１４，１１４…傾斜面チップ
１４ａ…底面
１４ｂ…側面
１６…実装パッド
２０…支持基材
２２…光導波路
２４，２２４…コア
２５，２６…クラッド
３５ａ…発光素子
３５ｂ…受光素子
２２０…第２の基板
２２４…コア
２２５…下部クラッド
２２６…上部クラッド
２３０…反射面
２３２…Ｖ溝
２４０…第１の基板
３２０…第２の基板
３２２…光導波路
３４０…第１の基板
３４２…フォトレジスト
３４４…光路変換部
４１３…バンプ状部
４１４…光路変換部材
４１６…表層膜
４５０，５５０…キャピラリ
４５２…金属ワイヤ
４５４…金属ボール

Claims

光信号が伝搬する光路となる光導波路と、光信号が伝搬する光路を所望の方向に変換する光路変換部と、を有する光導波基板の製造方法であって、
（ａ）前記基板を支持するために用いる支持基材を用意する工程と、
（ｂ）前記光路変換部となる光路変換部材を作製する工程と、
（ｃ）前記支持基材上に前記光路変換部材を配置する工程と、
（ｄ）前記光路変換部材を配置した前記支持基材上に、コアおよびクラッドを備える光導波路を形成する工程と
を備える光導波基板の製造方法。
請求項１記載の光導波基板の製造方法であって、
前記（ｂ）工程は、
（ｂ−１）前記光路変換部材の形状に対応した凹部を有する型を用意する工程と、
（ｂ−２）前記光路変換部材を形成するための材料を、前記凹部内に充填する工程と
を備え、
前記（ｃ）工程は、
（ｃ−１）前記支持基材上において、前記光路変換部材を設けるべき位置に、前記支持基材と前記光路変換部材との間の接着性を確保するための接着部を配設する工程と、
（ｃ−２）前記接着部を介して、前記支持基材上に前記光路変換部材を配置する工程と
を備える光導波基板の製造方法。
請求項２記載の光導波基板の製造方法であって、
前記光路変換部材を形成する材料は、金属材料であり、
前記接着部を形成する材料は、前記金属材料よりも融点の低い低融点材料であり、
前記（ｃ−２）工程は、
（ｃ−２−１）前記光路変換部材における前記支持基材と固着させて配置すべき面と、前記接着部とを接触させる工程と、
（ｃ−２−２）前記接着部を加熱して溶融させる工程と
を備える光導波基板の製造方法。
請求項１記載の光導波基板の製造方法であって、
前記（ｂ）工程は、
（ｂ−１）前記光路変換部材の形状に対応した凹部を有する型を用意する工程と、
（ｂ−２）前記光路変換部材を形成するための材料であって、前記支持基材との間で接着性を有する材料を、前記凹部内に充填する工程と
を備え、
前記（ｃ）工程は、
（ｃ−１）前記支持基材上において、前記光路変換部材を設けるべき位置に、該光路変換部材を載せる工程と、
（ｃ−２）前記光路変換部材を前記支持基材上に固着させる工程と
を備える光導波基板の製造方法。
請求項４記載の光導波基板の製造方法であって、
前記光路変換部を形成するための材料は、前記コアよりも低い屈折率を有する透光性材料である
光導波基板の製造方法。
請求項５記載の光導波基板の製造方法であって、
前記透光性材料は、前記コア内を伝搬した光信号の少なくとも一部が、前記光路変換部材の表面において光学的に全反射する屈折率を有する
光導波基板の製造方法。
請求項２ないし６いずれか記載の光導波基板の製造方法であって、
同一の前記支持基材上に配置すべき複数の光路変換部材のうちの少なくとも一部である複数の光路変換部材を、同一の前記型を用いて同時に作製し、該型内に前記複数の光路変換部材を保持した状態で該複数の光路変換部材を前記支持基材上の所定の位置に載せ、該複数の光路変換部材を同時に前記支持基材上に配置する
光導波基板の製造方法。
光信号が伝搬する光路となる光導波路と、光信号が伝搬する光路を所望の方向に変換する光路変換部と、を有する光導波基板の製造方法であって、
（ａ）前記基板を支持するために用いる支持基材を用意する工程と、
（ｂ）前記支持基材上において、前記光路変換部を設けるべき位置に、前記光路変換部となる光路変換部材を形成するための所定の金属から成る金属部を形成する工程と、
（ｃ）前記光路変換部材の形状に対応した凹部を有する型を用意する工程と、
（ｄ）前記金属部を設けた位置と前記凹部とが対応するように、前記金属部を設けた前記支持基材上に前記型を押圧することによって、前記金属部を成形して前記光路変換部材を形成する工程と、
（ｅ）前記光路変換部材を設けた前記支持基材上に、コアおよびクラッドを備える光導波路を形成する工程と
を備える光導波基板の製造方法。
請求項８記載の光導波基板の製造方法であって、
前記（ｂ）工程は、
（ｂ−１）前記所定の金属から成る微小金属塊を形成する工程と、
（ｂ−２）前記支持基材上において、前記光路変換部を設けるべき位置に、前記微小金属塊を配置して前記金属部を形成する工程と
を備える光導波基板の製造方法。
請求項９記載の光導波基板の製造方法であって、
前記（ｂ−１）工程は、
（ｂ−１−１）所定の貫通孔を有して該貫通孔が端部で開口するキャピラリを備え、前記所定の金属から成る金属ワイヤを前記貫通孔を介して前記端部から繰り出す繰り出し装置において、前記金属ワイヤを繰り出す工程と、
（ｂ−１−２）前記（ｂ−１−１）工程で繰り出した金属ワイヤを溶融させることで、前記キャピラリの前記端部において、前記微小金属塊として略球状の金属ボールを前記金属ワイヤから形成する工程と
を備え、
前記（ｂ−２）工程は、前記キャピラリの前記端部に形成された前記金属ボールを前記支持基材上の前記光路変換部を設けるべき位置に固着させて、前記金属部を形成する
光導波基板の製造方法。
請求項８ないし１０いずれか記載の光導波基板の製造方法であって、
前記（ｃ）工程は、前記凹部を有するガラスまたはセラミックからなる型を用意する
光導波基板の製造方法。
請求項９ないし１１いずれか記載の光導波基板の製造方法であって、
前記（ｂ−２）工程は、熱および／または超音波振動を利用することによって、前記微小金属塊を前記支持基材上の前記光路変換部を設けるべき位置に固着させる
光導波基板の製造方法。
請求項８記載の光導波路の製造方法であって、
前記（ｂ）工程は、前記支持基材上にめっき処理を施すことによって前記金属部を形成する
光導波基板の製造方法。
光信号が伝搬する光路となる光導波路と、光信号が伝搬する光路を所望の方向に変換する光路変換部と、を有する光導波基板の製造方法であって、
（ａ）前記基板を支持するために用いる支持基材を用意する工程と、
（ｂ）所定の貫通孔を有して該貫通孔が端部で開口すると共に、該端部において、前記光路変換部となる光路変換部材の形状に対応した凹部を形成するキャピラリを備え、前記光路変換部材を形成するための所定の金属から成る金属ワイヤを、前記貫通孔を介して前記端部から繰り出す繰り出し装置において、前記金属ワイヤを繰り出す工程と、
（ｃ）前記（ｂ）工程で繰り出した金属ワイヤを溶融させることによって、前記キャピラリの前記端部において略球状の金属ボールを形成する工程と、
（ｄ）前記支持基材上の、前記光路変換部を設けるべき位置に、前記金属ボールを形成する前記キャピラリの端部を押圧することによって、前記金属ボールを前記凹部に対応する形状に成形しつつ前記支持基材上に固着させて、前記光路変換部材を形成する工程と、
（ｅ）前記光路変換部材を設けた前記支持基材上に、コアおよびクラッドを備える光導波路を形成する工程と、
を備える光導波基板の製造方法。
請求項１４記載の光導波基板の製造方法であって、
前記（ｄ）工程は、
（ｄ−１）前記支持基材上の、前記光路変換部を設けるべき位置に、前記金属ボールを形成する前記キャピラリの端部を押圧することによって、前記金属ボールを前記凹部に対応する形状に形成しつつ前記支持基材上に固着させる工程と、
（ｄ−２）押圧した後、前記キャピラリを上方に引き上げる際に、前記金属ワイヤが切り離されて、前記光路変換部材を形成する工程と
を備える光導波基板の製造方法。
請求項１４または１５記載の光導波基板の製造方法であって、
前記（ｄ）工程は、熱および／または超音波振動を利用することによって、前記金属ボールを前記支持基材上に固着させる
光導波基板の製造方法。
請求項８ないし１６いずれか記載の光導波基板の製造方法であって、
前記所定の金属は、融点が２３０℃以上であって、成形して前記光路変換部材を形成した後のビッカース硬度が３００Ｈｖよりも低いことを特徴とする
光導波基板の製造方法。
請求項１７記載の光導波基板の製造方法であって、
前記所定の金属は、融点が４００℃以上であることを特徴とする
光導波基板の製造方法。
請求項８ないし１８いずれか記載の光導波基板の製造方法であって、
前記所定の金属は、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、亜鉛（Ｚｎ）、鉄（Ｆｅ）、スズ（Ｓｎ）のいずれかを、９５％以上の純度で備える
光導波基板の製造方法。
光信号が伝搬する光路となる光導波路と、光信号が伝搬する光路を所望の方向に変換する光路変換部と、を有する光導波基板であって、
前記基板を支持するための支持基材と、
前記支持基材上において、該支持基材に埋め込まれない状態で載置されており、表面に上記光路変換部を形成する光路変換部材と、
コアとクラッドとを備え、前記光路変換部において光路変換可能となるように、前記支持基材上に設けられている光導波路と
を備える光導波基板。
請求項２０記載の光導波基板であって、
前記光路変換部材は、融点が２３０°以上であって、ビッカース硬度が３００Ｈｖよりも低いことを特徴とする
光導波基板。
請求項２１記載の光導波基板であって、
前記所定の金属は、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、亜鉛（Ｚｎ）、鉄（Ｆｅ）、スズ（Ｓｎ）のいずれかを、９５％以上の純度で備える
光導波基板。
請求項２０または２１記載の光導波基板であって、
前記光路変換部材は、前記光導波基板に実装する電子部品を構成する材料に比べて高い融点を有することを特徴とする
光導波基板。
請求項２０ないし２３いずれか記載の光導波基板であって、
前記光導波基板上に、複数の前記光路変換部材と共に、複数の前記光導波路が配設されており、
前記複数の光導波路は、互いに交わらないように配置されている
光導波基板。
請求項２４記載の光導波基板であって、
前記複数の光路変換部材の少なくとも一部が、Ｎ行Ｍ列（ただし、Ｎ，Ｍは１以上の自然数）の格子状に配置されている
光導波基板。
請求項２５記載の光導波基板であって、
前記格子状に配置された前記複数の光路変換部材が形成する前記光路変換部は、基板面に対し９０°±３０°方向から入射した光信号を、基板水平方向に光路変換し、
前記複数の光導波路の少なくとも一部は、前記基板水平方向に光路変換された前記光信号を、基板端面に出射するよう形成されている
光導波基板。
金属ワイヤを繰り出す金属ワイヤ繰り出し装置であって、
前記金属ワイヤが繰り出される貫通孔を備えると共に、前記貫通孔の開口部を端部に備えるキャピラリを備え、
前記キャピラリは、前記開口部を形成する端部において、所定の形状の凹部を形成し、
前記凹部は、内壁面の少なくとも一部が、前記開口部の最端部によって形成される面、または、プレス方向垂直面に対して４５°±１０°の角度を成すことを特徴とする
金属ワイヤ繰り出し装置。
請求項２７記載の金属ワイヤ繰り出し装置であって、
前記内壁面の少なくとも一部は、平均表面粗さ（Ｒａ）が０．１μｍ以下であることを特徴とする
金属ワイヤ繰り出し装置。