JP2005070141A - Optical waveguide structure with optical path conversion component and manufacturing method therefor and optical path conversion component - Google Patents

Optical waveguide structure with optical path conversion component and manufacturing method therefor and optical path conversion component Download PDF

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Takeshi Ono
大野  猛
Toshikazu Horio
俊和 堀尾
Ayako Kawamura
彩子 川村
Toshifumi Kojima
敏文 小嶋
Toshikatsu Takada
俊克 高田
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Niterra Co Ltd
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NGK Spark Plug Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical waveguide structure with an optical path conversion component which can realize efficient transmission of an optical signal and is also of low costs. <P>SOLUTION: The optical waveguide structure 40 with an optical path conversion component includes a main surface 45, a core 43, clads 42, 44, and a hole part 46. The core 43 as an optical path in which the optical signal propagates is extended along the main surface 45. The clads 42, 44 surround the core 43. The hole part 46 is positioned on the way or at the end part of the core 43, and is open on the main surface 45. This optical waveguide structure 40 is provided with the optical path conversion component 51 having an optical path conversion component main body 52, and the optical path conversion component main body 52 is made of a light transmissive material and is inserted into the hole part 46 to form a part of the optical path, and also the optical path conversion component main body 52 is formed with a light reflecting body 55. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光路変換部品付きの光導波路構造体及びその製造方法、光路変換部品に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、インターネットに代表される情報通信技術の発達や、情報処理装置の処理速度の飛躍的向上などに伴って、画像等の大容量データを送受信するニーズが高まりつつある。かかる大容量データを情報通信設備を通じて自由にやり取りするためには10Gbps以上の情報伝達速度が望ましく、そのような高速通信環境を実現しうる技術として光通信技術に大きな期待が寄せられている。一方、機器内の配線基板間での接続、配線基板内の半導体チップ間での接続、半導体チップ内での接続など、比較的短い距離における信号伝達経路に関しても、高速で信号を伝送することが近年望まれている。このため、従来一般的であった金属ケーブルや金属配線から、光ファイバや光導波路等の光伝送手段を用いた光伝送へと移行することが理想的である考えられている。
【0003】
特に光導波路は、光ファイバと比較して配線自由度が高い等の利点を有することから、近年注目を集めている。それゆえ最近では、光導波路を基材の表面に対してほぼ平行な状態で配置した構造の光導波路構造体が、種々提案されるに至っている。この種の光導波路構造体においては、通常、光導波路の上方に受発光部を配置させた状態で光学素子(発光素子や受光素子)が搭載される。このような光導波路構造体では、光学素子との間で効率よく光が伝わるように、光導波路のコアを伝搬する光を基材に対して垂直な方向に進路変換させる光路変換部が、光導波路または基板に配設される。
【0004】
図16,図17には、従来の光導波路構造体及びその製造方法の一例が示されている。この光導波路構造体の製造に際しては、まず、コア102及びクラッド103を有する光導波路101を、基材106とは別に作製しておく。次に、支持板109上に支持された光導波路101の片側面に、ダイシングブレードを用いたダイシング加工によりV字溝104を形成する。その後、V字溝104の内壁面に金属膜105を設けることにより、凹状の光路変換部を形成する(図16参照)。次に、このような光導波路101を基材106の主面107上に転写した後、さらに主面107上に光学素子108を搭載することにより、光導波路構造体が完成するようになっている(図17参照)。なお、これと類似の技術は下記の特許文献においても開示されている(例えば、特許文献1参照)。
【0005】
また、図18,図19,図20には、従来の光導波路構造体及びその製造方法の別の例が示されている。この光導波路構造体の製造に際しては、まず、用意しておいた基材106の主面107上に、凸状の光路変換部品112を貼り付ける(図18参照)。次に、基材106の主面107上に、下層のクラッド103、コア102、上層のクラッド103を順次積層することにより、凸状の光路変換部品112を覆うようにして光導波路101を形成する(図19参照)。そして、主面107上に光学素子108を搭載することにより、光導波路構造体が完成するようになっている(図20参照)。
【0006】
また、図21〜図24には、従来の光導波路構造体及びその製造方法のさらに別の例が示されている。この光導波路構造体の製造に際しては、まず、用意しておいた基材106の主面107上に、光導波路101を形成する(図21参照)。この場合、下層のクラッド103、コア102及び上層のクラッド103を順次積層形成していくビルドアップ法を採用してもよく、あらかじめ層状に形成された光導波路101を貼り付けるという手法を採用してもよい。次に、光導波路101における所定箇所に、エッチング等の手法によって貫通孔113を形成する。そして、貫通孔113の形成によって露出された部分の表面に、治具114を用いて凸状の光路変換部品112を貼り付ける(図22参照)。その際、光路変換部品112と光導波路101(特にコア102)との位置合わせ作業(アライメント作業)を行い、両者の光軸を合わせる必要がある。そして、光導波路101上に光学素子108を接合することにより、光導波路構造体が完成するようになっている(図23,図24参照)。なお、これと類似の技術は下記の特許文献においても開示されている(例えば、特許文献2参照)。
【0007】
【特許文献1】
特開平10−166167号公報
【0008】
【特許文献2】
特開2002−82244号公報
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、図16,図17に示す従来技術の場合、V字溝104を加工形成する必要があることに加え、光路変換部が形成された光導波路101を基材106上に転写する必要がある。よって、工数が多くて煩雑であるという欠点があり、生産性の向上や低コスト化に向いていなかった。
【0010】
また、図18〜図20に示す従来技術の場合、既に凸状の光路変換部品112がある状態で光導波路101を形成していることから、光路変換部品112の形成箇所にて光導波路101が押し上げられ、コア102等が上下にうねるように変形する。その結果、コア102から上層のクラッド103に光が漏れやすくなり、コア102を伝搬してきた光が光路変換部品112の反射面115まで届きにくくなるという欠点があった。そしてこの場合には光の伝送ロスが増大することから、効率のよい光信号の伝送を実現することができなかった。
【0011】
また、図21〜図24に示す従来技術の場合、凸状の光路変換部品112を貼り付けるためには、治具114の厚さ代分だけ貫通孔113を大きめに開口形成しておく必要がある。それゆえ、図24に示されるように、コア102の切断端116(即ち貫通孔113の内周面)と、凸状の光路変換部品112の有する反射面115との距離が必然的に大きく(数百μm以上に)なってしまう。よって、光がコア102のない空隙117(空気層)を通過する長さが増加する結果、かかる空隙117の通過時に光が広がってしまい、光が光路変換部品112の反射面115まで届きにくくなるという欠点があった。それゆえ、光漏れが起こり、光の伝送ロスが増大するという問題があった。よって、効率のよい光信号の伝送を実現することができなかった。
【0012】
さらに、図21〜図24に示す従来技術の場合、凸状の光路変換部品112を正しい位置に貼り付けるための位置合わせ作業が非常に煩雑であり、このことが高コスト化の1つの原因となっていた。
【0013】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、効率のよい光信号の伝送を実現することができ、しかも低コストな光路変換部品付きの光導波路構造体及びその製造方法、光路変換部品を提供することにある。
【0014】
また、本発明の別の目的は、コアと光路変換部品との位置合わせ作業を省略可能なため、低コストな光路変換部品付きの光導波路構造体を提供することにある。
【0015】
【課題を解決するための手段、作用及び効果】
上記課題を解決する手段としては、光導波路構造体とは別体で構成される光路変換部品であって、光透過性材料からなり、前記光導波路構造体に設けられた穴部の中に挿入可能で、光路の一部を構成しうる光路変換部品本体を有することを特徴とする光路変換部品、がある。
【0016】
また、上記課題を解決する別の手段としては、主面、前記主面に沿って延びかつ光信号が伝搬する光路となるコア、前記コアを取り囲むクラッド、及び、前記コアの途上または端部に位置しかつ前記主面にて開口する穴部を有する光導波路構造体と、光透過性材料からなり前記穴部の中に挿入され光路の一部を構成する光路変換部品本体を有する光路変換部品とを備えることを特徴とする光路変換部品付きの光導波路構造体、がある。
【0017】
従って、上記の発明によると、光路変換部品本体が光路の一部を構成しうるものであるため、光が光路変換部品本体内を通過する長さが増える一方で、光がコアのない空間部分を通過する長さが減少する。よって、光が光路変換部品本体の光反射部位まで届きやすくなり、光漏れが防止される。また、光導波路構造体に設けられた穴部の中に光路変換部品の光路変換部品本体を挿入する構造であるため、光路変換部品の押し上げに起因するコア等の変形、といった不都合は生じない。よって、例えばコアから上層のクラッドへの光漏れも防止される。以上のことから、光路変換部品本体の光反射部位にて高い効率で光を反射可能となる結果、光の伝送ロスが低減され、効率のよい光信号の伝送を実現することができる。
【0018】
また、光導波路構造体自身の一部に凹状の光路変換部を加工形成するものとは異なり、光路変換部品付きの光導波路構造体の製造にあたって工数が少なくて済むので、生産性の向上や低コスト化を図ることができる。しかも、光路変換部を光導波路構造体とは別体の部品として取り扱うことが可能であるため、例えば光路変換部品に不良があった場合に、光路変換部品のみを交換することができる。つまり、光導波路構造体ごと交換する必要がなく、このことは低コスト化にも寄与する。
【0019】
上記の光導波路構造体は、少なくとも1つの主面を有しており、具体的には板状またはフィルム状の部材である。かかる光導波路構造体は、主面に沿って延びかつ光信号が伝搬する光路となるコア、前記コアを取り囲むクラッドを有する。光導波路構造体は、無機材料を用いて構成された無機系光導波路構造体であってもよく、有機材料を用いて構成された有機系光導波路構造体であってもよい。また、かかる光導波路構造体は、基板等のような支持体なしで単独で存在するものであってもよいほか、基板のような支持体上に支持された状態で存在するものであってもよい。前記無機系光導波路構造体の例としては、石英等からなる光導波路構造体がある。前記有機系光導波路構造体の例としては、感光性樹脂、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂などのポリマ材料からなる光導波路構造体がある。前記ポリマ材料の具体例としては、フッ素化ポリイミド等のポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、UV硬化性エポキシ樹脂、PMMA(ポリメチルメタクリレート)、重水素化PMMA、重水素フッ素化PMMA等のアクリル樹脂、ポリオレフィン系樹脂などを挙げることができる。コアを形成する材料及びクラッドを形成する材料はいずれも透光性を有することが好ましい。コアを形成するポリマ材料は、クラッドを形成するポリマ材料よりも数%ほど屈折率が高くなるように設定される。また、コア及びクラッドの厚さは数μm〜数十μm程度に設定されることがよい。上記のような有機系光導波路構造体は、周知の手法(選択混合法、RIE法、直接露光法、射出成形利用法、フォトブリーチング法など)によって形成されることができる。
【0020】
上記の光導波路構造体は、前記コアの途上または端部に位置しかつ前記主面にて開口する穴部を有する。穴部内には、光路変換部品の光路変換部品本体が挿入可能となっている。この場合において、穴部は、主面のみにて開口する非貫通穴であってもよいほか、主面及びその反対側面にて開口する貫通穴であってもよい。穴部の大きさ、形状等に関しては特に限定されないが、少なくとも光路変換部品の光路変換部品本体が無理なく挿入可能な大きさ、形状に設定される。なお、穴部は、1つのコアの途上または端部に位置していてもよく、複数のコアを横切る(跨ぐ)ようにしてそれらの途上または端部に位置していてもよい。また、主面に直交する方向から見たときの穴部の形状は、主面に直交する方向から見たときの光路変換部品本体の形状に相似していることが好ましい。即ち、両者が全く異なる形状である場合に比べて両者が相似した形状のほうが、穴部に光路変換部品本体が挿入しやすく、しかも両者間に空隙が生じにくいからである。即ち、主面に直交する方向から見たときの穴部の形状を矩形状とした場合、主面に直交する方向から見たときの光路変換部品本体の形状も矩形状にすることがよい。あるいは、主面に直交する方向から見たときの穴部の形状を円形状とした場合、主面に直交する方向から見たときの光路変換部品本体の形状も円形状にすることがよい。
【0021】
上記の光路変換部品は光路変換部品本体を有している。
【0022】
光路変換部品本体は光透過性材料からなり、具体的にはガラス等の光透過性無機材料や、フッ素化ポリイミド等のポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、UV硬化性エポキシ樹脂、PMMA(ポリメチルメタクリレート)、重水素化PMMA、重水素フッ素化PMMA等のアクリル樹脂、ポリオレフィン系樹脂等の光透過性有機材料からなる。部品としての取扱の容易さという観点からすると、光透過性有機材料を選択することが好ましい。
【0023】
光路変換部品本体は、光導波路構造体に設けられた穴部の中に挿入可能な大きさ、形状を有している。その好適例としては、傾斜面を有する断面略直角三角形状の光路変換部品本体を挙げることができる。前記傾斜面は略直角三角形状における最も長い辺に位置している。この場合には、傾斜面が実質的に光路変換部品本体の光反射部位となる。
【0024】
前記光路変換部品本体の高さは前記穴部の深さと略等しく設定され、前記光路変換部品本体の幅は前記穴部の幅と略等しく設定されていることが好ましい。このような構成であると、穴部に光路変換部品本体を挿入することにより、同時にコアと光路変換部品本体とが位置合わせされる。よって、煩雑な位置合わせ作業を省略可能となり、よりいっそう低コスト化を達成することができる。
【0025】
光路変換部品本体のみを備える光路変換部品であっても光を反射して光路を変換することは十分可能であるが、より好ましくは前記光路変換部品本体に光反射体を形成することがよい。この構成によると光を効率よく反射することが可能となる。光反射体は前記光路変換部品本体の内部または表面に形成されることがよい。なお、光路変換部品本体の表面に光反射体を形成した構造のほうが製造しやすいため、低コスト化に有利である。具体的には、前記光路変換部品本体は、前記コアの延びる方向に対して傾斜した位置関係の傾斜面を有するとともに、前記傾斜面の表面上には、前記光反射体である金属膜が形成されていることが好ましい。金属膜の形成に使用される金属材料としては、例えば、金、銀、銅、ニッケル、ロジウム等のような、光沢を有する金属を挙げることができる。光沢を有する金属は光を効率よく反射しうるため、光路変換部品としての用途に適するからである。金属膜は光を90%以上反射することがよく、特には光を全反射することがよい。また、金属膜は傾斜面の一部または全部に形成されている。その場合、金属膜の形成面積は、少なくともコアの断面積よりも大きく設定されることがよい。金属膜の厚さは、使用する金属材料の種類や薄膜の形成方法などに鑑みて適宜設定される。
【0026】
前記傾斜面は平坦状であっても湾曲状であってもよい。平坦状の傾斜面であれば、光路変換部品本体を加工形成しやすくなる。一方、凸状に湾曲した傾斜面であれば、金属膜の光反射面が凹状になるため、集光作用を得ることができる。その結果、光の伝送ロスがよりいっそう低減される。
【0027】
前記光路変換部品は、前記光路変換部品本体を支持するとともに前記穴部の開口縁に係止する支持係止部をさらに備えることが好ましい。この構成によれば、支持係止部がいわばストッパとなるため、光路変換部品本体の挿入深さを容易に決定できるとともに、深さ方向へのズレを未然に防止することができる。また、支持係止部を備えたものであれば、支持係止部を把持等することにより、光路変換部品本体や光反射体の部分に触ることなく光路変換部品を取り扱うことが可能となる。よって、部品としての取扱性も向上する。
【0028】
ここで、支持係止部の形状や大きさは特に限定されるべきではないが、例えば光路変換部品本体の基端面よりも大きな平板状であることが好適である。支持係止部の下面(即ち、光路変換部品本体の基端面を支持する面)は、平坦であることがよい。また、支持係止部の上面(即ち、光路変換部品本体の基端面を支持する面の反対側面)は、一部または全部が平坦であることがよい。上面に平坦な部分があると真空吸着しやすくなるため、部品の取扱性が向上する。
【0029】
前記穴部の開口縁には段差部が設けられ、前記支持係止部は前記段差部に嵌り込んだ状態で前記開口縁に係止していることが好ましい。この構成によれば、光路変換部品の光導波路からの突出量が少なくなる。そのため、光学素子を光導波路構造体の主面に近づけて配置することが可能となる。ゆえに、光学素子の受光部または発光部と光反射体との距離が縮まる結果、光の広がりを抑えることができ、光の伝送ロスを確実に低減することができる。また、全体の薄肉化にも寄与する。
【0030】
前記段差部は例えば上側のクラッドの深さまたはそれよりも若干少ない程度に形成されることが好適である。支持係止部が段差部に嵌り込んだ状態では、支持係止部の上面は光導波路構造体の主面とほぼ面一になることがよい。言い換えると、前記状態では、光導波路構造体の主面からの支持係止部の上面の突出量はほぼゼロであることがよい。
【0031】
前記光路変換部品本体及び前記支持係止部は、共通の光透過性材料を用いて一体形成されていることが好ましい。例えば、光路変換部品本体を支持係止部に接合したものであると、両者の接合界面にて屈折や光漏れ等が起こり、光の伝送ロスの増大につながる可能性がある。しかし、光路変換部品本体及び支持係止部を共通の光透過性材料を用いて一体形成した構成であると、屈折や光漏れ等が起こらず、光の伝送ロスを確実に低減することができる。
【0032】
前記穴部の内壁面と前記光路変換部品本体との間の空隙は、光透過性材料からなる接着剤によって埋められていることが好ましい。この構成によると、空隙がなくなることで光の伝送ロスを確実に低減することができる。なお、光透過性材料からなる接着剤の好適例としては、エポキシ樹脂系接着剤、アクリル樹脂系接着剤などがある。
【0033】
前記接着剤の屈折率は、前記コアの屈折率と前記光路変換部品本体の屈折率とのほぼ中間の値となるように設定されていることがよい。このような値に接着剤の屈折率を設定することにより光漏れを阻止することができるため、光の伝送ロスを確実に低減することができる。
【0034】
前記光路変換部品は、マイクロレンズをさらに備えることが好ましい。例えば、光路変換部品とは別個にマイクロレンズを設けた場合、部品点数が増えるばかりでなく、マイクロレンズの厚さ分だけ光導波路構造体と光学素子との距離が大きくなってしまう。その点、上記構成によれば、部品点数の増加や、光導波路構造体と光学素子との距離の増大を回避することができる。また、マイクロレンズを通過する際に集光されるので、光の伝送ロスをよりいっそう低減することができる。なお、マイクロレンズは100μm以下の直径を有することがよく、支持係止部の内部または上面に1つまたは複数形成される。かかるマイクロレンズは、前記光路変換部品本体及び前記支持係止部と共通の光透過性材料を用いて一体形成されていることが好ましい。
【0035】
上記課題を解決するさらに別の手段としては、主面、前記主面に沿って延びかつ光信号が伝搬する光路となるコア、前記コアを取り囲むクラッド、及び、前記コアの途上または端部に位置しかつ前記主面にて開口する穴部を有する光導波路構造体と、光透過性材料からなり前記穴部の中に挿入され光路の一部を構成する光路変換部品本体を有する光路変換部品と、を備えることを特徴とする光路変換部品付きの光導波路構造体の製造方法において、前記穴部を有する前記光導波路構造体をあらかじめ作製しておく工程(光導波路構造体作製工程)と、前記光路変換部品本体を有する前記光路変換部品をあらかじめ作製しておく工程(光路変換部品作製工程)と、前記光路変換部品の前記光路変換部品本体を、前記光導波路構造体の前記穴部の中に挿入する工程(部品挿入工程)とを含むことを特徴とする光路変換部品付きの光導波路構造体の製造方法、がある。
【0036】
従って、上記の発明によると、光路変換部品付きの光導波路構造体の製造方法を比較的簡単かつ低コストで製造することができる。
【0037】
光導波路構造体作製工程では、周知の手法(選択混合法、RIE法、直接露光法、射出成形利用法、フォトブリーチング法など)により光導波路構造体を作製した後、穴部の形成を行う。穴部の形成方法としては周知の技術を採用することができ、具体例としては、ドリル加工、パンチ加工、エッチング加工、レーザ加工などがある。これらの中でも特に、フォトリソグラフィを利用したエッチング加工またはレーザ加工を選択することがよい。その理由は、これらの加工法によれば、微細な穴部であっても比較的簡単にかつ高精度に形成することができるからである。
【0038】
また、光導波路構造体作製工程では、必要に応じて段差部の形成も行っておく。かかる段差部は、穴部の形成前に形成しても、穴部の形成後に形成しても、穴部と同時に形成してもよい。
【0039】
光路変換部品作製工程では、まず光路変換部品本体を形成する。そして次に、必要に応じて、光路変換部品本体における所定箇所に光反射体を形成することがよい。光路変換部品本体の形成は、光透過性材料を用いた金型成形法により行うことができるほか、光透過性材料に機械加工を施すことにより行うこともできる。この場合、透明樹脂材料を使用することで低コスト化を図ることができる。一方、光反射体の形成は、金属ペーストの塗布による薄膜形成や、金属のスパッタリング、蒸着、CVD等による薄膜形成、金属めっきによる薄膜形成といった手法により行うことができる。なお、このような薄膜形成法に代えて、微小な金属板を貼り付けるといった手法を採用してもよい。ただし、薄膜形成法のほうが金属板貼付法よりも低コスト化に有利である。また、薄膜形成法のなかでも、大掛かりな装置が不要な金属ペーストを用いた手法が、低コスト化に有利である。
【0040】
従って、まず透明樹脂材料を用いて光路変換部品本体を形成し、次いでその光路変換部品本体の傾斜面の表面上に金属ペーストを塗布して金属膜からなる光反射体を形成することが、好適である。
【0041】
光路変換部品作製工程では、必要に応じて、支持係止部の形成やマイクロレンズの形成を行っておく。マイクロレンズを形成する手法としては従来公知の手法を採用することができ、具体的にはディスペンス法や金型成形法を挙げることができる。この場合、光路変換部品本体、支持係止部及びマイクロレンズを、共通の光透過性材料を用いて一体形成することがよい。より具体的には、光路変換部品本体、支持係止部及びマイクロレンズを、共通の透明樹脂材料を用いて金型成形法により一体形成することがよい。この方法によれば、所望形状のマイクロレンズを有する光路変換部品を高い精度で形成することができる。
【0042】
部品挿入工程は、光導波路構造体作製工程及び光路変換部品作製工程の後に行われる。この工程では、光路変換部品本体を光導波路構造体の主面側から穴部の中に挿入する。その際には、光路変換部品を支持する所定の治具を用いても、用いなくてもよい。たとえ治具を用いたとしても、本発明の方法によれば穴部内に治具を挿入する必要がないため、治具の厚さ代分だけ穴部を大きめに開口形成しておく必要もない。それゆえ、コアの端部と光路変換部品の光反射部との距離を小さくすることができる。
【0043】
そして、本発明の方法では、光導波路構造体作製工程及び光路変換部品作製工程の後に部品挿入工程を行っていることから、光路変換部品の押し上げに起因するコア等の変形、といった不都合を解消することができる。また、本発明の方法によれば、光導波路構造体自身の一部に凹状の光路変換部を加工形成するプロセスや、光導波路構造体を転写するプロセスを省略することができる。よって、光路変換部品付きの光導波路構造体の製造にあたって工数が少なくて済むので、生産性の向上や低コスト化を図ることができる。
【0044】
【発明の実施の形態】
[第1の実施の形態]
【0045】
以下、本発明の光路変換部品付きの光導波路構造体40を具体化した一実施形態の光電気複合実装配線基板10を、図1〜図11に基づき詳細に説明する。
【0046】
図1には、本実施形態の光電気複合実装配線基板10が示されている。この光電気複合実装配線基板10を構成するセラミック基板11は、上面12及び下面13を有する略矩形状の板部材である。かかるセラミック基板11はいわゆる多層配線基板であって、上面12及び内層に金属配線層からなる導体回路16を備えている。このセラミック基板11はビアホール導体(図示略)も備えており、層の異なる導体回路16同士はビアホール導体を介して層間接続されている。
【0047】
セラミック基板11の上面12には、各種の電子部品が表面実装されている。より詳細にいうと、発光素子(光学素子)の一種である面発光レーザ(Vertical Cavity Surface Emitting Laser、以下「VCSEL21」とする。)、ドライバIC15、受光素子(光学素子)の一種であるフォトダイオード31、レシーバIC17が、それぞれ表面実装されている。なお、VCSEL21、ドライバIC15、フォトダイオード31、レシーバIC17は、はんだバンプ23を下面側に備えている。それらのはんだバンプ23は、セラミック基板11の上面12に設けられた複数のパッド14に対して接合されている。前記パッド14には図示しない他の電子部品も接合されている。
【0048】
前記VCSEL21は、発光面を下方に向けた状態で搭載されていて、一列に並べられた複数(ここでは2つ)の発光部22をその発光面内に有している。従って、これらの発光部22は、セラミック基板11の上面12に対して直交する方向(即ち図1,図2の下方向)に、所定波長のレーザ光を出射するようになっている。フォトダイオード31は、受光面を下方に向けた状態で搭載されていて、一列に並べられた複数(ここでは2つ)の受光部32をその受光面内に有している。従って、これらの受光部32は、図1の下側から上側に向かうレーザ光を受けやすいような構成となっている。
【0049】
図1,図2に示されるように、セラミック基板11の上面12には、光路変換部品付きの光導波路構造体40が配設されている。この光導波路構造体40は、フィルム状を呈する有機系の光導波路構造体であって、下層のクラッド42、コア43及び上層のクラッド44を有している。コア43は、実質的に光信号が伝搬する光路となる部分であって、下層のクラッド42及び上層のクラッド44により取り囲まれている。本実施形態の場合、クラッド42,44及びコア43は、屈折率等の異なる透明なポリマ材料、具体的には屈折率等の異なるPMMA(ポリメチルメタクリレート)により形成されている。かかるPMMAは熱硬化性を有している。図3に示されるように、本実施形態の場合、光路となるコア43は2つであって、それらは直線的にかつ平行に延びるように形成されている。なお、コア43の数は1つであってもよく、3つ以上であってもよい。コア43を形成する材料は、クラッド42,44を形成する材料よりも数%ほど屈折率が高くなるように設定される。クラッド42,44及びコア43の厚さはそれぞれ数十μm程度に設定され、結果として光導波路構造体40の厚さは150μm〜200μm程度になっている。
【0050】
図1〜図3に示されるように、コア43の途上には、光導波路構造体40の上面45(主面)及び下面にて開口する穴部46が貫通形成されている。本実施形態の穴部46は、2つのコア43を横切る(跨ぐ)ようにして形成されている(図3参照)。一方の穴部46はVCSEL21の発光部22の直下に位置している、他方の穴部46はフォトダイオード31の受光部32の直下に位置している。光導波路構造体40の上面45に直交する方向から見たときの穴部46の形状は略矩形状であり、その一辺の寸法は約150μmに設定されている。また、穴部46の深さは、150μm〜200μm程度に設定されている。
【0051】
また、図1〜図3には本実施形態にて使用される光路変換部品51が示されている。この光路変換部品51は、光路変換部品本体52、支持係止部53及び光反射体54を備えている。
【0052】
穴部46に挿入される光路変換部品本体52は、断面略直角三角形状の部材であり、別の表現をすると、直方体をその対角線方向に沿って二分したときの一方のような形状を有する部材である。なお、光導波路構造体40の上面45に直交する方向から見たときの光路変換部品本体52の形状は略矩形状であり、同方向から見たときの穴部46の形状と等しくなっている。光路変換部品本体52は、コア43の延びる方向に対して45°の角度を持つ傾斜面54を有している。この傾斜面54は平坦であって、略直角三角形状における最も長い辺に位置している。光反射体である金属膜55は、傾斜面54の表面全体に設けられている。本実施形態では、光沢のあるロジウムを用いて厚さ0.1μm〜10μm程度の金属膜55を形成している。かかる金属膜55は光を全反射しうるものである。光路変換部品本体52の高さは、穴部46の深さと略等しく150μm〜200μm程度に設定されている。光路変換部品本体52の幅は、穴部46の幅と略等しく150μm程度に設定されている。ゆえに、光路変換部品本体52は、穴部46の中に無理なく挿入可能な大きさ及び形状を有している。
【0053】
支持係止部53は光路変換部品本体52の基端面よりも大きな矩形平板状の部材であって、その一辺の寸法は約300μmに設定されている。従って、支持係止部53の外周部は、光路変換部品本体52の基端部から側方に数十μmほど張り出している。光路変換部品本体52の基端面は支持係止部53の下面中央部にて支持されている。なお、支持係止部53の下面外周部及び上面全体は平坦になっている。
【0054】
光路変換部品本体52及び支持係止部53は、共通の光透過性材料(本実施形態ではPMMA)を用いて一体形成されている。この構成は、屈折や光漏れ等に起因する光の伝送ロスを確実に低減するうえで好適である。また、樹脂材料を主体とする本実施形態の光路変換部品51は、割れや欠けが生じにくいため取扱性に優れている。
【0055】
そして、上記構成の光路変換部品51は、光路変換部品本体52を光導波路構造体40の上面45側から穴部46内に挿入した状態で、光導波路構造体40に取り付けられている。図2に示す部品挿入時においては、支持係止部53の下面外周部が穴部46の開口縁に係止した状態となる。また、穴部46の内壁面と光路変換部品本体52との間の空隙は、光透過性材料からなる接着剤63によって完全に埋められている。接着剤63の使用により、穴部46に対して光路変換部品51が強固に固定される。なお、本実施形態では、接着剤63として透明なアクリル樹脂系接着剤を用いている。穴部46内における空隙の解消は、光の伝送ロスの低減に寄与する。また、接着剤63の屈折率はコア43の屈折率と光路変換部品本体52の屈折率とのほぼ中間の値となるように設定されている。この場合、例えば、コア43の屈折率を1.495、接着剤63の屈折率を1.490、光路変換部品本体52の屈折率を1.485に設定することがよい。
【0056】
このように構成された光電気複合実装配線基板10の一般的な動作について簡単に述べておく。
【0057】
VCSEL21及びフォトダイオード31は、セラミック基板11の導体回路16を介した電力供給により、動作可能な状態となる。ドライバIC15からVCSEL21に電気信号が出力されると、VCSEL21は入力した電気信号を光信号(レーザ光)に変換した後、その光信号を光路変換部品51に向け出射する。このとき、光信号は光路変換部品51の支持係止部53の上面からその内部に入り込んだ後、光路変換部品本体52内を通過して、傾斜面54上の金属膜55に到る。そこで、光信号は約45°進行方向を変換した後、さらに光路変換部品本体52内を通過してその側面から出射し、コア43内に入射する。即ち本実施形態では、支持係止部53及び光路変換部品本体52は光路の一部を構成する。その後、コア43の内部をその長手方向に沿って伝搬し、受光側の光路変換部品51に到る。受光側の光路変換部品51において、まず光信号は、光路変換部品本体52の側面からその内部に入射し、光路変換部品本体52内を通過して、傾斜面54上の金属膜55に到る(図2,図3の矢印参照)。そこで、光信号は約45°進行方向を変換した後、さらに光路変換部品本体52内及び支持係止部53内を通過して、支持係止部53の上面から出射する。そして、最終的に光信号は、フォトダイオード31の受光部32に入射する(図2,図3の矢印参照)。フォトダイオード31は受光した光信号を電気信号に変換してレシーバIC17に出力する。レシーバIC17は、それを元の電気信号の状態に戻して出力するようになっている。
【0058】
次に、上記構成の光電気複合実装配線基板10の製造方法を図4〜図11に基づいて説明する。
【0059】
まず、以下の手順により、あらかじめ光路変換部品51を作製しておく(光路変換部品作製工程)。図4に示すようなPMMA製の基材61を用意し、その基材61の片側面に対してダイシングブレードによるV溝加工を施す。その結果、45°の傾斜角度を有するV字溝62を形成する(図5参照)。次に、ロジウムを含むペーストを作製し、同ペーストをV字溝62の内表面に塗布し、かつ乾燥させて硬化する。その結果、厚さ数μmの金属膜55を形成する(図6参照)。そして、切削加工を行って基材61における不要な部分を除去することにより、所望の形状に成形する。その結果、光路変換部品51が完成する。
【0060】
また、以下の手順により、あらかじめセラミック基板11を作製しておく。アルミナ粉末、有機バインダ、溶剤、可塑剤などを均一に混合・混練してなる原料スラリーを作製し、この原料スラリーを用いてドクターブレード装置によるシート成形を行って、所定厚みのグリーンシートを形成する。グリーンシートにおける所定部分にはパンチ加工を施し、形成された穴の中にビアホール導体形成用の金属ペーストを充填する。また、グリーンシートの表面に金属ペーストを印刷することにより、後に導体回路16となる印刷層を形成する。そして、これら複数枚のグリーンシートを積層プレスして一体化し、グリーンシート積層体とする。このグリーンシート積層体を、周知の手法に従って乾燥、脱脂、焼成することにより、セラミック基板11とする。
【0061】
また、以下の手順により、あらかじめ光導波路構造体40を作製しておく(光導波路構造体作製工程)。上記のセラミック基板11の上面12における所定箇所に、周知の手法によって下層のクラッド42用の樹脂材料(PMMA)を50μm〜70μmほど塗布しかつ乾燥させて、まず下層のクラッド42を形成する。同様の手法によって、下層のクラッド42の表面上にコア43を塗布形成し、さらにコア43及び下層のクラッド42の表面上に上層のクラッド44を塗布形成する(図8参照)。この後、セラミック基板11全体を所定温度で所定時間加熱して、光導波路構造体40を構成する下層のクラッド42、コア43及び上層のクラッド44を硬化させる。
【0062】
次に、光導波路構造体40に対し炭酸ガスレーザによるレーザ穴明け加工を施すことにより、矩形状の穴部46を2箇所に形成する(図9参照)。なお、レーザ穴明け加工の代わりに、フォトリソグラフィを利用したエッチング加工を行ってもよい。具体的には、クラッド42,44やコア43の形成材料を塗布、乾燥した後に、その上面にフォトマスクを形成し、この状態でそれぞれ露光及び現像を行うことにより、穴部46を形成する。
【0063】
続いて、下記の手順で部品挿入工程を行う。まず、穴部46内に接着剤63を充填しておき(図10参照)、この状態で光路変換部品51の光路変換部品本体52を穴部46内に挿入する(図11参照)。この場合、例えば光路変換部品本体52を真空チャック等により吸着保持するようにしてもよい。支持係止部53を備えた本実施形態によれば、光路変換部品本体52や金属膜53の部分に直接触ることなく光路変換部品51を取り扱うことができる。なお、光路変換部品本体52の高さは穴部46の深さと略等しく設定され、光路変換部品本体52の幅は穴部46の幅と略等しく設定されている。それゆえ、穴部46に光路変換部品本体52を挿入することにより、同時にコア43と光路変換部品本体52とが位置合わせされる。よって、煩雑な位置合わせ作業を省略可能となり、低コスト化に有利となる。また挿入の際、支持係止部53が穴部46の開口縁に係止する、いわばストッパとなるため、光路変換部品本体52の挿入深さを容易に決定できるとともに、深さ方向へのズレを未然に防止することができる。そして、部品挿入後にセラミック基板11全体を所定の温度に加熱して接着剤63を硬化させ、穴部46に対して光路変換部品51を強固に固定する。
【0064】
以上の結果、所望の光路変換部付きの光導波路構造体40が完成する。そして、セラミック基板11上のパッド14上にVCSEL21等の光学素子を位置合わせして実装すれば、さらに所望の光電気複合実装配線基板10が完成する。
【0065】
従って、本実施形態によれば以下の効果を得ることができる。
【0066】
(1)本実施形態によると、光路変換部品本体52が光路の一部を構成しうるものであるため、光が光路変換部品本体52内を通過する長さが増える一方で、光がコアのない空間部分を通過する長さが減少する。よって、光が光路変換部品51の金属膜55まで届きやすくなり、光漏れが防止される。また、光導波路構造体40に設けられた穴部46の中に光路変換部品本体52を挿入する構造であるため、光路変換部品51の押し上げに起因するコア43等の変形、といった不都合は生じない。よって、例えばコア43から上層のクラッド44への光漏れも確実に防止される。以上のことから、光路変換部品51の金属膜55にて高い効率で光を反射可能となる結果、光の伝送ロスが低減され、効率のよい光信号の伝送を実現することができる。
【0067】
(2)本実施形態によると、光導波路構造体40自身の一部に凹状の光路変換部を加工形成するものとは異なり、光路変換部品付きの光導波路構造体40の製造にあたって工数が少なくて済む。よって、生産性の向上や低コスト化を図ることができる。しかも、光路変換部を光導波路構造体40とは別体の部品として取り扱うことが可能であるため、例えば光路変換部品51に不良があった場合に、光路変換部品51のみを交換することができる。つまり、光導波路構造体40ごと交換する必要がなく、このことは低コスト化にも寄与する。しかも、穴部46に光路変換部品本体52を挿入することにより、同時にコア43と光路変換部品本体52とを位置合わせすることができる。よって、煩雑な位置合わせ作業を省略可能となり、よりいっそう低コスト化を達成することができる。
[第2の実施の形態]
【0068】
以下、本発明を具体化した第2の実施形態の光路変換部品付きの光導波路構造体40を図12,図13に基づき詳細に説明する。ここでは上記実施形態との相違点について言及し、共通点についての説明を省略する。
【0069】
図12に示されるように、本実施形態では、穴部46の開口縁にその全周にわたって段差部48が設けられている。そして、光路変換部品71の支持係止部53は、段差部48に嵌り込んだ状態で開口縁に係止している。支持係止部53の上面は光導波路構造体40の上面45とほぼ面一になっている。なお、段差部48の深さ寸法は20μm〜50μm程度であって、上側のクラッド44の厚さよりも若干少なく設定されている。かかる段差部48の深さ寸法は、支持係止部53の厚さとほぼ等しく設定されている。
【0070】
上記のような、段差部48を有する穴部46は、例えば、以下のような手法により形成することができる。まず、クラッド42,44及びコア43の3層からなる光導波路構造体40を形成する。次に、光導波路構造体40において段差部48及び穴部46が形成されるべき領域にレーザ光を照射して、非貫通の凹部を形成する。この凹部の深さは上側のクラッド44の厚さよりも若干少なく設定される。次に、レーザ光の強度を高めに設定したうえで、穴部46が形成されるべき領域にレーザ光を照射して、穴部46を貫通形成する。なお、このような2段階のレーザ穴明け加工以外の従来公知の手法(例えばエッチング法など)を利用して段差部48を有する穴部46を形成することも、勿論可能である。
【0071】
そして、本実施形態の構成によれば、光路変換部品71の光導波路構造体40からの突出量がほぼゼロになる。そのため、VCSEL21やフォトダイオード31を光導波路構造体40の上面45に近づけて配置することが可能となる。ゆえに、受光部32または発光部22と、光反射体である金属膜55との距離が縮まる結果、光の広がりを抑えることができ、光の伝送ロスを確実に低減することができる。また、この構成は全体の薄肉化を図るうえでも好ましい。
【0072】
図13には図12の変形例が示されている。この変形例の場合、段差部48が穴部46の開口縁全周にわたって設けられておらず、一部にのみ設けられている。これに対応して、光路変換部品72の支持係止部53の形状も図12のものと若干相違している。このような構成であっても、図12のものと同様の作用効果を奏することはいうまでもない。
[第3の実施の形態]
【0073】
以下、本発明を具体化した第3の実施形態の光路変換部品付きの光導波路構造体40を図14に基づき詳細に説明する。ここでは上記実施形態との相違点について言及し、共通点についての説明を省略する。
【0074】
本実施形態の光路変換部品81の場合、光路変換部品本体52の傾斜面54が凸状に湾曲し、その傾斜面54の表面上に金属膜55が形成されている。従って、金属膜55における光反射面(即ち光路変換部品本体52と接している面)は凹状になっている。そのため、このような光反射面にて光が反射される際に集光作用が得られ、スポットエリアの小さな反射光を得ることが可能となる。よって、本実施形態の構成によれば、光の伝送ロスをよりいっそう低減することができる。
[第4の実施の形態]
【0075】
以下、本発明を具体化した第4の実施形態の光路変換部品付きの光導波路構造体40を図15に基づき詳細に説明する。ここでは上記実施形態との相違点について言及し、共通点についての説明を省略する。
【0076】
本実施形態の光路変換部品91は、支持係止部53の上面略中央部における2箇所に、直径30μm〜80μm程度のマイクロレンズ92を備えている。これらのマイクロレンズ92は、光路変換部品本体52及び支持係止部53と共通の光透過性材料(ここではPMMA)を用いて金型成形法により一体形成されたものである。
【0077】
従って、例えば光導波路構造体40の受光側においては、金属膜55にて反射されて進行方向を上方に変更した光が、マイクロレンズ92を通過する際に集光される。その結果、スポットエリアの小さな反射光を得ることが可能となる。よって、本実施形態の構成によれば、フォトダイオード31の受光部32に入射しうる光の量が増え、光の伝送ロスをよりいっそう低減することができる。
【0078】
また、この構成によれば、光路変換部品91とは別個にマイクロレンズを設けた場合とは異なり、部品点数の増加や、光導波路構造体40と光学素子(VCSEL21及びフォトダイオード31)との距離の増大を回避することができる。このことも光の伝送ロスの低減に寄与している。
【0079】
なお、本発明の実施形態は以下のように変更してもよい。
【0080】
・上記各実施形態の光路変換部品51,71,72,81,91では、1つの部品について金属膜55等の光反射体を1つのみ設けていた。しかし、これに限定されることはなく、光反射体を2つ以上設けることも可能である。
【0081】
・上記各実施形態では、部品挿入工程を行う際に接着剤63を用いることにより、光路変換部品51,71,72,81,91を穴部46に対して強固に固定していた。しかし、接着剤63を使用せずに部品挿入工程を実施してもよく、この場合には修正作業がより簡単になる。
【0082】
・上記各実施形態では、セラミック基板11上に光導波路構造体40を形成してから穴部46の形成を行っていたが、光導波路構造体40に穴部46を形成した後に光導波路構造体40をセラミック基板11上に配設するようにしてもよい。あるいは、光導波路構造体40に穴部46を形成し、さらに穴部46に光路変換部品51,71,72,81,91を挿入保持させた後に、その光路変換部品付き光導波路構造体40をセラミック基板11上に配設するようにしてもよい。なお、光路変換部品付き光導波路構造体40を支持する基板は、必ずしもセラミック基板11でなくてもよく、例えば樹脂基板、金属基板、ガラス基板などであっても構わない。
【0083】
・上記各実施形態では、金属膜55からなる光反射体を光路変換部品本体52の傾斜面に形成していた。これに限定されず、膜状ではない金属体、例えば微小な金属板や微小な金属塊などを光路変換部品本体52の傾斜面54に取り付けるようにしてもよい。
【0084】
次に、特許請求の範囲に記載された技術的思想のほかに、前述した実施形態によって把握される技術的思想を以下に列挙する。
【0085】
(1)光導波路構造体とは別体で構成される光路変換部品であって、光透過性材料からなり、前記光導波路構造体に設けられた穴部の中に挿入可能で、光路の一部を構成しうる光路変換部品本体と、前記光路変換部品本体に形成された光反射体とを有することを特徴とする光路変換部品。
【0086】
(2)光導波路構造体とは別体で構成される光路変換部品であって、光透過性材料からなり、前記光導波路構造体に設けられた穴部の中に挿入可能で、光路の一部を構成しうる光路変換部品本体と、前記光路変換部品本体に形成された光反射体と、前記光路変換部品本体を支持するとともに前記穴部の開口縁に係止可能な支持係止部とを有し、前記光路変換部品本体及び前記支持係止部が、共通の光透過性材料を用いて一体形成されていることを特徴とする光路変換部品。
【0087】
(3)光導波路構造体とは別体で構成される光路変換部品であって、光透過性材料からなり、前記光導波路構造体に設けられた穴部の中に挿入可能で、光路の一部を構成しうる光路変換部品本体と、前記光路変換部品本体に形成された光反射体と、前記光路変換部品本体を支持するとともに前記穴部の開口縁に係止可能な支持係止部と、前記光路変換部品本体に形成されたマイクロレンズとを有し、前記光路変換部品本体、前記支持係止部及び前記マイクロレンズが、共通の光透過性材料を用いて一体形成されていることを特徴とする光路変換部品。
【0088】
(4)光導波路構造体とは別体で構成される光路変換部品であって、光透過性材料からなる断面略直角三角形状部材であり、前記光導波路構造体に設けられた穴部の中に挿入可能で、光路の一部を構成しうる光路変換部品本体と、前記光路変換部品本体の傾斜面の表面上に形成された金属膜からなる光反射体とを有することを特徴とする光路変換部品。
【0089】
(5)光導波路構造体とは別体で構成される光路変換部品であって、光透過性材料からなる断面略直角三角形状部材であり、前記光導波路構造体に設けられた穴部の中に挿入可能で、光路の一部を構成しうる光路変換部品本体と、前記光路変換部品本体の傾斜面の表面上に形成された金属膜からなる光反射体と、前記光路変換部品本体の基端面を支持する前記基端面よりも大きな平板状の部材であって、その上面に平坦な部分があり、その外周部が前記穴部の開口縁に係止可能な支持係止部とを有することを特徴とする光路変換部品。
【0090】
(6)請求項5に記載の製造方法において、前記穴部及び前記段差部を有する前記光導波路構造体をあらかじめ作製しておく工程と、前記光路変換部品本体、前記光反射体及び前記支持係止部を有する前記光路変換部品をあらかじめ作製しておく工程と、前記光路変換部品の前記光路変換部品本体を、前記光導波路構造体の前記穴部の中に挿入するとともに、前記支持係止部を前記段差部に係止させる工程とを含むことを特徴とする光路変換部品付きの光導波路構造体の製造方法。
【0091】
(7)請求項11の製造方法において、前記穴部を有する前記光導波路構造体をあらかじめ作製しておく工程の際、前記穴部をフォトリソグラフィを利用したエッチング加工またはレーザ加工により形成し、前記光路変換部品本体を有する前記光路変換部品をあらかじめ作製しておく工程の際、前記光路変換部品本体の表面上に金属膜からなる光反射体を形成することを特徴とする光路変換部品付きの光導波路構造体の製造方法。
【0092】
(8)請求項11の製造方法において、前記光路変換部品本体を有する前記光路変換部品をあらかじめ作製しておく工程の際、まず透明樹脂材料を用いて前記光路変換部品本体を形成し、次いでその光路変換部品本体の傾斜面の表面上に光沢のある金属を含む金属ペーストを塗布して金属膜からなる光反射体を形成することを特徴とする光路変換部品付きの光導波路構造体の製造方法。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を具体化した第1実施形態の光電気複合実装配線基板を示す全体断面図。
【図2】第1実施形態における光路変換部品付きの光導波路構造体を示す部分概略断面図。
【図3】前記光路変換部品付きの光導波路構造体を示す部分斜視図。
【図4】前記光路変換部品の製造プロセスにおいて、出発材料となる基材を示す概略断面図。
【図5】前記光路変換部品の製造プロセスにおいて、基材にV溝加工を施した状態を示す概略断面図。
【図6】前記光路変換部品の製造プロセスにおいて、V字溝に金属膜を形成した状態を示す概略断面図。
【図7】前記光路変換部品の製造プロセスにおいて、切削加工を行って完成した光路変換部品を示す概略断面図。
【図8】穴部形成前の光導波路構造体を示す部分概略断面図。
【図9】穴部形成後の光導波路構造体を示す部分概略断面図。
【図10】穴部に光路変換部品を挿入する際の様子を示す部分概略断面図。
【図11】穴部に光路変換部品を挿入した状態を示す部分概略断面図。
【図12】第2実施形態における光路変換部品付きの光導波路構造体を示す部分概略断面図。
【図13】第2実施形態の変形例における光路変換部品付きの光導波路構造体を示す部分概略断面図。
【図14】第3実施形態における光路変換部品付きの光導波路構造体を示す部分概略断面図。
【図15】第4実施形態における光路変換部品付きの光導波路構造体を示す部分概略断面図。
【図16】第1の従来技術の問題点を説明するための概略断面図。
【図17】第1の従来技術の問題点を説明するための概略断面図。
【図18】第2の従来技術の問題点を説明するための概略断面図。
【図19】第2の従来技術の問題点を説明するための概略断面図。
【図20】第2の従来技術の問題点を説明するための概略断面図。
【図21】第3の従来技術の問題点を説明するための概略断面図。
【図22】第3の従来技術の問題点を説明するための概略断面図。
【図23】第3の従来技術の問題点を説明するための概略断面図。
【図24】第3の従来技術の問題点を説明するための概略断面図。
【符号の説明】
40…光路変換部品付きの光導波路構造体
42…下層のクラッド
43…コア
44…上層のクラッド
45…主面としての上面
46…穴部
48…段差部
51,71,72,81,91…光路変換部品
52…光路変換部品本体
53…支持係止部
54…傾斜面
55…光反射体としての金属膜
63…接着剤
92…マイクロレンズ
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical waveguide structure with an optical path conversion component, a manufacturing method thereof, and an optical path conversion component.
[0002]
[Prior art]
In recent years, with the development of information communication technology represented by the Internet and the dramatic improvement in the processing speed of information processing apparatuses, there is an increasing need for transmitting and receiving large-capacity data such as images. An information transmission speed of 10 Gbps or higher is desirable to exchange such a large amount of data freely through an information communication facility, and great expectations are placed on optical communication technology as a technology that can realize such a high-speed communication environment. On the other hand, signals can be transmitted at high speeds even on signal transmission paths at relatively short distances, such as connections between wiring boards in equipment, connections between semiconductor chips in wiring boards, connections within semiconductor chips, etc. It has been desired in recent years. For this reason, it is considered that it is ideal to shift from a conventional metal cable or metal wiring to optical transmission using optical transmission means such as an optical fiber or an optical waveguide.
[0003]
In particular, optical waveguides have attracted attention in recent years because they have advantages such as a high degree of freedom in wiring compared to optical fibers. Therefore, recently, various optical waveguide structures having a structure in which the optical waveguide is arranged substantially parallel to the surface of the substrate have been proposed. In this type of optical waveguide structure, an optical element (light emitting element or light receiving element) is usually mounted in a state where a light receiving / emitting portion is disposed above the optical waveguide. In such an optical waveguide structure, an optical path changing unit that changes the direction of the light propagating through the core of the optical waveguide in a direction perpendicular to the substrate so that the light can be efficiently transmitted between the optical element and the optical element. Arranged on a waveguide or substrate.
[0004]
16 and 17 show an example of a conventional optical waveguide structure and its manufacturing method. In manufacturing the optical waveguide structure, first, the optical waveguide 101 having the core 102 and the clad 103 is prepared separately from the base material 106. Next, a V-shaped groove 104 is formed on one side surface of the optical waveguide 101 supported on the support plate 109 by dicing using a dicing blade. Thereafter, a metal film 105 is provided on the inner wall surface of the V-shaped groove 104 to form a concave optical path changing portion (see FIG. 16). Next, after such an optical waveguide 101 is transferred onto the main surface 107 of the substrate 106, an optical element 108 is mounted on the main surface 107, whereby an optical waveguide structure is completed. (See FIG. 17). A similar technique is also disclosed in the following patent document (see, for example, Patent Document 1).
[0005]
18, 19 and 20 show another example of a conventional optical waveguide structure and its manufacturing method. When manufacturing this optical waveguide structure, first, a convex optical path conversion component 112 is pasted on the main surface 107 of the prepared base 106 (see FIG. 18). Next, the optical waveguide 101 is formed so as to cover the convex optical path conversion component 112 by sequentially laminating the lower clad 103, the core 102, and the upper clad 103 on the main surface 107 of the substrate 106. (See FIG. 19). Then, by mounting the optical element 108 on the main surface 107, the optical waveguide structure is completed (see FIG. 20).
[0006]
FIGS. 21 to 24 show still another example of a conventional optical waveguide structure and its manufacturing method. In manufacturing the optical waveguide structure, first, the optical waveguide 101 is formed on the main surface 107 of the prepared base material 106 (see FIG. 21). In this case, a build-up method in which the lower clad 103, the core 102, and the upper clad 103 are sequentially stacked may be employed, or a method of pasting the optical waveguide 101 formed in advance in a layer shape may be employed. Also good. Next, a through hole 113 is formed at a predetermined location in the optical waveguide 101 by a technique such as etching. Then, the convex optical path conversion component 112 is attached to the surface of the portion exposed by the formation of the through hole 113 using the jig 114 (see FIG. 22). At that time, it is necessary to perform an alignment operation (alignment operation) between the optical path conversion component 112 and the optical waveguide 101 (particularly, the core 102) to align the optical axes of the two. Then, by joining the optical element 108 on the optical waveguide 101, the optical waveguide structure is completed (see FIGS. 23 and 24). A similar technique is also disclosed in the following patent document (see, for example, Patent Document 2).
[0007]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 10-166167
[Patent Document 2]
JP-A-2002-82244 [0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the case of the prior art shown in FIGS. 16 and 17, in addition to the need to form the V-shaped groove 104, the optical waveguide 101 on which the optical path changing portion is formed needs to be transferred onto the substrate 106. . Therefore, there is a drawback that the number of man-hours is large and complicated, and it is not suitable for improvement in productivity and cost reduction.
[0010]
In the case of the prior art shown in FIGS. 18 to 20, since the optical waveguide 101 is already formed with the convex optical path conversion component 112, the optical waveguide 101 is formed at the location where the optical path conversion component 112 is formed. When pushed up, the core 102 and the like are deformed so as to wave up and down. As a result, light easily leaks from the core 102 to the upper clad 103, and the light propagating through the core 102 has a drawback that it is difficult to reach the reflecting surface 115 of the optical path conversion component 112. In this case, since the optical transmission loss increases, it is impossible to realize efficient optical signal transmission.
[0011]
Further, in the case of the prior art shown in FIGS. 21 to 24, in order to attach the convex optical path conversion component 112, it is necessary to make the through hole 113 larger than the jig 114 by the thickness. is there. Therefore, as shown in FIG. 24, the distance between the cut end 116 of the core 102 (that is, the inner peripheral surface of the through hole 113) and the reflecting surface 115 of the convex optical path conversion component 112 is inevitably large ( (Several hundred μm or more). Therefore, as a result of an increase in the length of light passing through the gap 117 (air layer) without the core 102, the light spreads when passing through the gap 117, making it difficult for the light to reach the reflecting surface 115 of the optical path conversion component 112. There was a drawback. Therefore, there is a problem that light leakage occurs and light transmission loss increases. Therefore, efficient optical signal transmission could not be realized.
[0012]
Furthermore, in the case of the prior art shown in FIGS. 21 to 24, the alignment work for attaching the convex optical path conversion component 112 to the correct position is very complicated, which is one cause of the high cost. It was.
[0013]
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to realize an efficient transmission of an optical signal and to provide a low-cost optical waveguide structure with an optical path conversion component and a method for manufacturing the same. It is to provide an optical path conversion component.
[0014]
Another object of the present invention is to provide a low-cost optical waveguide structure with an optical path conversion component because the alignment operation between the core and the optical path conversion component can be omitted.
[0015]
[Means, actions and effects for solving the problems]
As a means for solving the above-mentioned problems, an optical path conversion component configured separately from the optical waveguide structure is made of a light-transmitting material and inserted into a hole provided in the optical waveguide structure. There is an optical path conversion component characterized in that it has an optical path conversion component main body that can form part of the optical path.
[0016]
Further, as another means for solving the above problems, a main surface, a core that extends along the main surface and serves as an optical path through which an optical signal propagates, a cladding that surrounds the core, and a midway or an end of the core An optical waveguide structure having a hole portion which is located and opened at the main surface, and an optical path conversion component having an optical path conversion component body which is made of a light transmitting material and which is inserted into the hole portion and constitutes a part of the optical path And an optical waveguide structure with an optical path conversion component.
[0017]
Therefore, according to the above invention, since the optical path conversion component main body can constitute a part of the optical path, the length of the light passing through the optical path conversion component main body is increased while the light does not have a core. The length passing through is reduced. Therefore, it becomes easy for light to reach the light reflection part of the optical path conversion component main body, and light leakage is prevented. In addition, since the optical path conversion component main body of the optical path conversion component is inserted into the hole provided in the optical waveguide structure, there is no inconvenience such as deformation of the core or the like due to pushing up of the optical path conversion component. Therefore, for example, light leakage from the core to the upper cladding is also prevented. From the above, as a result of being able to reflect light with high efficiency at the light reflection portion of the optical path conversion component body, light transmission loss is reduced, and efficient transmission of optical signals can be realized.
[0018]
In addition, unlike the case where a concave optical path changing part is processed and formed in a part of the optical waveguide structure itself, man-hours can be reduced in the manufacture of the optical waveguide structure with the optical path changing component, so that the productivity can be improved and reduced. Cost can be reduced. In addition, since the optical path conversion unit can be handled as a separate component from the optical waveguide structure, for example, when the optical path conversion component is defective, only the optical path conversion component can be replaced. That is, there is no need to replace the entire optical waveguide structure, which contributes to cost reduction.
[0019]
The optical waveguide structure has at least one main surface, and is specifically a plate-like or film-like member. Such an optical waveguide structure has a core that extends along the main surface and serves as an optical path through which an optical signal propagates, and a cladding that surrounds the core. The optical waveguide structure may be an inorganic optical waveguide structure configured using an inorganic material, or may be an organic optical waveguide structure configured using an organic material. Further, such an optical waveguide structure may exist alone without a support such as a substrate, or may exist in a state of being supported on a support such as a substrate. Good. An example of the inorganic optical waveguide structure is an optical waveguide structure made of quartz or the like. Examples of the organic optical waveguide structure include an optical waveguide structure made of a polymer material such as a photosensitive resin, a thermosetting resin, and a thermoplastic resin. Specific examples of the polymer material include polyimide resin such as fluorinated polyimide, epoxy resin, UV curable epoxy resin, PMMA (polymethyl methacrylate), deuterated PMMA, acrylic resin such as deuterated fluorinated PMMA, polyolefin-based Examples thereof include resins. Both the material forming the core and the material forming the clad preferably have translucency. The polymer material that forms the core is set to have a refractive index that is several percent higher than the polymer material that forms the cladding. The thickness of the core and the clad is preferably set to about several μm to several tens of μm. The organic optical waveguide structure as described above can be formed by a known method (selective mixing method, RIE method, direct exposure method, injection molding method, photobleaching method, etc.).
[0020]
The optical waveguide structure has a hole located in the middle or end of the core and opening in the main surface. The optical path conversion component main body of the optical path conversion component can be inserted into the hole. In this case, the hole may be a non-through hole that opens only on the main surface, or may be a through hole that opens on the main surface and the opposite side surface. The size, shape, and the like of the hole are not particularly limited, but are set to a size and shape that allow at least the optical path conversion component body of the optical path conversion component to be inserted without difficulty. In addition, the hole may be located in the middle or end of one core, or may be located in the middle or end of the plurality of cores so as to cross (straddle) the plurality of cores. Moreover, it is preferable that the shape of the hole when viewed from the direction orthogonal to the main surface is similar to the shape of the optical path conversion component main body when viewed from the direction orthogonal to the main surface. That is, compared to the case where the two have completely different shapes, it is easier to insert the optical path conversion component main body into the hole and the gap is less likely to occur between the two when the shapes are similar to each other. That is, when the shape of the hole when viewed from the direction orthogonal to the main surface is rectangular, the shape of the optical path conversion component main body when viewed from the direction orthogonal to the main surface is preferably rectangular. Alternatively, when the shape of the hole when viewed from the direction orthogonal to the main surface is circular, the shape of the optical path conversion component main body when viewed from the direction orthogonal to the main surface is preferably circular.
[0021]
The optical path conversion component has an optical path conversion component main body.
[0022]
The optical path conversion component body is made of a light transmissive material, specifically, a light transmissive inorganic material such as glass, a polyimide resin such as fluorinated polyimide, an epoxy resin, a UV curable epoxy resin, PMMA (polymethyl methacrylate), It consists of light-transmitting organic materials such as acrylic resins such as deuterated PMMA and deuterated fluorinated PMMA, and polyolefin resins. From the viewpoint of easy handling as a component, it is preferable to select a light-transmitting organic material.
[0023]
The optical path conversion component main body has a size and a shape that can be inserted into a hole provided in the optical waveguide structure. As a preferred example thereof, an optical path conversion component main body having an inclined surface and a substantially right-angled cross section can be cited. The inclined surface is located on the longest side in a substantially right triangle. In this case, the inclined surface substantially becomes a light reflecting portion of the optical path conversion component main body.
[0024]
Preferably, the height of the optical path conversion component main body is set to be substantially equal to the depth of the hole, and the width of the optical path conversion component main body is set to be approximately equal to the width of the hole. With such a configuration, the core and the optical path conversion component main body are simultaneously aligned by inserting the optical path conversion component main body into the hole. Therefore, complicated alignment work can be omitted, and further cost reduction can be achieved.
[0025]
Even if the optical path conversion component includes only the optical path conversion component main body, it is possible to reflect the light and convert the optical path, but it is more preferable to form a light reflector on the optical path conversion component main body. According to this configuration, light can be efficiently reflected. The light reflector may be formed inside or on the surface of the optical path conversion component main body. Note that a structure in which a light reflector is formed on the surface of the optical path conversion component main body is easier to manufacture, which is advantageous for cost reduction. Specifically, the optical path conversion component main body has an inclined surface having a positional relationship inclined with respect to the extending direction of the core, and a metal film as the light reflector is formed on the surface of the inclined surface. It is preferable that Examples of the metal material used for forming the metal film include a glossy metal such as gold, silver, copper, nickel, and rhodium. This is because a glossy metal can reflect light efficiently and is suitable for use as an optical path conversion component. The metal film preferably reflects 90% or more of light, and particularly preferably totally reflects light. The metal film is formed on a part or all of the inclined surface. In that case, the formation area of the metal film is preferably set to be larger than at least the cross-sectional area of the core. The thickness of the metal film is appropriately set in view of the type of metal material to be used, the thin film formation method, and the like.
[0026]
The inclined surface may be flat or curved. If it is a flat inclined surface, it becomes easy to process and form the optical path conversion component main body. On the other hand, if the inclined surface is convexly curved, the light reflecting surface of the metal film is concave, so that a light condensing effect can be obtained. As a result, optical transmission loss is further reduced.
[0027]
It is preferable that the optical path conversion component further includes a support locking portion that supports the optical path conversion component main body and locks to the opening edge of the hole. According to this configuration, since the support locking portion serves as a stopper, the insertion depth of the optical path conversion component main body can be easily determined, and displacement in the depth direction can be prevented in advance. Further, if the support locking portion is provided, the optical path conversion component can be handled without touching the optical path conversion component main body or the light reflector by gripping the support locking portion. Therefore, the handleability as a part is also improved.
[0028]
Here, the shape and size of the support locking portion are not particularly limited, but for example, a flat plate shape larger than the base end surface of the optical path conversion component main body is preferable. The lower surface of the support locking portion (that is, the surface that supports the base end surface of the optical path conversion component main body) is preferably flat. Moreover, it is preferable that a part or all of the upper surface of the support locking portion (that is, the side surface opposite to the surface supporting the base end surface of the optical path conversion component main body) is flat. If there is a flat part on the upper surface, it will be easier to vacuum-suck, and the handling of the parts will improve.
[0029]
It is preferable that a stepped portion is provided at the opening edge of the hole portion, and the support locking portion is locked to the opening edge while being fitted into the stepped portion. According to this configuration, the protrusion amount of the optical path conversion component from the optical waveguide is reduced. Therefore, the optical element can be disposed close to the main surface of the optical waveguide structure. Therefore, as a result of the distance between the light receiving part or light emitting part of the optical element and the light reflector being reduced, the spread of light can be suppressed, and the transmission loss of light can be reliably reduced. It also contributes to overall thinning.
[0030]
It is preferable that the stepped portion is formed, for example, to a depth of the upper clad or slightly less than that. In a state where the support locking portion is fitted into the stepped portion, the upper surface of the support locking portion is preferably substantially flush with the main surface of the optical waveguide structure. In other words, in the above state, it is preferable that the protrusion amount of the upper surface of the support locking portion from the main surface of the optical waveguide structure is substantially zero.
[0031]
It is preferable that the optical path conversion component main body and the support locking portion are integrally formed using a common light transmissive material. For example, if the optical path conversion component main body is joined to the support locking portion, refraction or light leakage may occur at the joint interface between the two, leading to an increase in light transmission loss. However, when the optical path conversion component main body and the support locking portion are integrally formed using a common light-transmitting material, refraction and light leakage do not occur, and light transmission loss can be reliably reduced. .
[0032]
The gap between the inner wall surface of the hole and the optical path conversion component main body is preferably filled with an adhesive made of a light transmissive material. According to this configuration, the transmission loss of light can be reliably reduced by eliminating the gap. Suitable examples of the adhesive made of a light transmissive material include an epoxy resin adhesive and an acrylic resin adhesive.
[0033]
It is preferable that the refractive index of the adhesive is set to be a substantially intermediate value between the refractive index of the core and the refractive index of the optical path conversion component main body. Since the light leakage can be prevented by setting the refractive index of the adhesive to such a value, the transmission loss of light can be surely reduced.
[0034]
The optical path conversion component preferably further includes a microlens. For example, when a microlens is provided separately from the optical path conversion component, not only the number of components increases, but the distance between the optical waveguide structure and the optical element increases by the thickness of the microlens. In that respect, according to the above configuration, it is possible to avoid an increase in the number of components and an increase in the distance between the optical waveguide structure and the optical element. Further, since the light is condensed when passing through the microlens, it is possible to further reduce the light transmission loss. The microlens preferably has a diameter of 100 μm or less, and one or more microlenses are formed inside or on the upper surface of the support locking portion. Such a microlens is preferably integrally formed using a light-transmitting material common to the optical path conversion component main body and the support locking portion.
[0035]
Still another means for solving the above-described problems includes a main surface, a core that extends along the main surface and serves as an optical path through which an optical signal propagates, a clad that surrounds the core, and a midway or end portion of the core And an optical waveguide structure having a hole opening in the main surface, and an optical path conversion component having an optical path conversion component body made of a light transmissive material and constituting a part of the optical path. In the method of manufacturing an optical waveguide structure with an optical path conversion component, the optical waveguide structure having the hole is prepared in advance (optical waveguide structure manufacturing step), A step of preparing the optical path conversion component having the optical path conversion component main body in advance (optical path conversion component manufacturing step), and the optical path conversion component main body of the optical path conversion component are connected to the hole of the optical waveguide structure. Manufacturing method of the optical path conversion component with the optical waveguide structure which comprises a step of inserting (parts insertion step), there is.
[0036]
Therefore, according to said invention, the manufacturing method of the optical waveguide structure with an optical path conversion component can be manufactured comparatively simply and at low cost.
[0037]
In the optical waveguide structure manufacturing process, the hole is formed after the optical waveguide structure is manufactured by a known method (selective mixing method, RIE method, direct exposure method, injection molding method, photo bleaching method, etc.). . A well-known technique can be adopted as a method for forming the hole, and specific examples include drilling, punching, etching, and laser processing. Among these, it is particularly preferable to select etching processing or laser processing using photolithography. The reason is that according to these processing methods, even a fine hole can be formed relatively easily and with high accuracy.
[0038]
In the optical waveguide structure manufacturing process, a step portion is also formed as necessary. Such a stepped portion may be formed before the hole portion is formed, may be formed after the hole portion is formed, or may be formed simultaneously with the hole portion.
[0039]
In the optical path conversion component manufacturing step, first, an optical path conversion component main body is formed. Then, if necessary, a light reflector may be formed at a predetermined location in the optical path conversion component main body. The optical path conversion component main body can be formed by a mold forming method using a light transmissive material, or can be performed by machining the light transmissive material. In this case, cost reduction can be achieved by using a transparent resin material. On the other hand, the light reflector can be formed by a technique such as thin film formation by applying a metal paste, thin film formation by metal sputtering, vapor deposition, CVD, or the like, or thin film formation by metal plating. Instead of such a thin film forming method, a method of attaching a minute metal plate may be employed. However, the thin film forming method is more advantageous for cost reduction than the metal plate attaching method. Among thin film formation methods, a technique using a metal paste that does not require a large-scale apparatus is advantageous for cost reduction.
[0040]
Accordingly, it is preferable to first form an optical path conversion component body using a transparent resin material, and then apply a metal paste on the surface of the inclined surface of the optical path conversion component body to form a light reflector made of a metal film. It is.
[0041]
In the optical path conversion component manufacturing process, a support locking portion and a microlens are formed as necessary. As a technique for forming the microlens, a conventionally known technique can be employed, and specifically, a dispensing method and a mold forming method can be exemplified. In this case, it is preferable to integrally form the optical path conversion component main body, the support locking portion, and the microlens using a common light transmissive material. More specifically, it is preferable to integrally form the optical path conversion component main body, the support locking portion, and the microlens by a mold forming method using a common transparent resin material. According to this method, an optical path conversion component having a microlens having a desired shape can be formed with high accuracy.
[0042]
The component insertion process is performed after the optical waveguide structure manufacturing process and the optical path conversion component manufacturing process. In this step, the optical path conversion component main body is inserted into the hole from the main surface side of the optical waveguide structure. In that case, a predetermined jig for supporting the optical path conversion component may or may not be used. Even if a jig is used, according to the method of the present invention, it is not necessary to insert a jig into the hole, so that it is not necessary to form a hole having a larger opening for the thickness of the jig. . Therefore, the distance between the end portion of the core and the light reflecting portion of the optical path conversion component can be reduced.
[0043]
In the method of the present invention, since the component insertion process is performed after the optical waveguide structure fabrication process and the optical path conversion component fabrication process, problems such as deformation of the core due to the push-up of the optical path conversion component are eliminated. be able to. Further, according to the method of the present invention, it is possible to omit the process of forming a concave optical path changing portion in a part of the optical waveguide structure itself and the process of transferring the optical waveguide structure. Therefore, since the man-hours can be reduced in manufacturing the optical waveguide structure with the optical path conversion component, it is possible to improve productivity and reduce costs.
[0044]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[First Embodiment]
[0045]
Hereinafter, an optoelectric composite mounting wiring board 10 according to an embodiment embodying the optical waveguide structure 40 with an optical path conversion component of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
[0046]
FIG. 1 shows an optoelectric composite mounting wiring board 10 of the present embodiment. The ceramic substrate 11 constituting the opto-electric composite mounting wiring substrate 10 is a substantially rectangular plate member having an upper surface 12 and a lower surface 13. The ceramic substrate 11 is a so-called multilayer wiring board, and includes a conductor circuit 16 formed of a metal wiring layer on an upper surface 12 and an inner layer. The ceramic substrate 11 also includes a via-hole conductor (not shown), and the conductor circuits 16 having different layers are connected to each other via the via-hole conductor.
[0047]
Various electronic components are surface-mounted on the upper surface 12 of the ceramic substrate 11. More specifically, a surface emitting laser (Vertical Cavity Surface Emitting Laser, hereinafter referred to as “VCSEL21”), which is a kind of light emitting element (optical element), a driver IC 15, and a photodiode which is a kind of light receiving element (optical element). 31 and a receiver IC 17 are mounted on the surface. Note that the VCSEL 21, the driver IC 15, the photodiode 31, and the receiver IC 17 have solder bumps 23 on the lower surface side. These solder bumps 23 are bonded to a plurality of pads 14 provided on the upper surface 12 of the ceramic substrate 11. Other electronic components (not shown) are also bonded to the pad 14.
[0048]
The VCSEL 21 is mounted with the light emitting surface facing downward, and has a plurality of (here, two) light emitting units 22 arranged in a line in the light emitting surface. Accordingly, these light emitting portions 22 emit laser light having a predetermined wavelength in a direction orthogonal to the upper surface 12 of the ceramic substrate 11 (that is, the downward direction in FIGS. 1 and 2). The photodiode 31 is mounted with the light receiving surface facing downward, and has a plurality (two in this case) of light receiving portions 32 arranged in a line in the light receiving surface. Therefore, these light receiving parts 32 are configured to easily receive laser light from the lower side to the upper side in FIG.
[0049]
As shown in FIGS. 1 and 2, an optical waveguide structure 40 with an optical path conversion component is disposed on the upper surface 12 of the ceramic substrate 11. The optical waveguide structure 40 is a film-like organic optical waveguide structure, and includes a lower clad 42, a core 43, and an upper clad 44. The core 43 is a portion that substantially becomes an optical path through which an optical signal propagates, and is surrounded by a lower clad 42 and an upper clad 44. In the case of the present embodiment, the clads 42 and 44 and the core 43 are formed of transparent polymer materials having different refractive indexes, specifically, PMMA (polymethyl methacrylate) having different refractive indexes. Such PMMA has thermosetting properties. As shown in FIG. 3, in the case of the present embodiment, there are two cores 43 serving as an optical path, and they are formed so as to extend linearly and in parallel. The number of cores 43 may be one or may be three or more. The material forming the core 43 is set so that the refractive index is higher by several percent than the material forming the clads 42 and 44. The thickness of each of the clads 42 and 44 and the core 43 is set to about several tens of μm, and as a result, the thickness of the optical waveguide structure 40 is about 150 μm to 200 μm.
[0050]
As shown in FIGS. 1 to 3, in the middle of the core 43, an upper surface 45 (main surface) of the optical waveguide structure 40 and a hole 46 that opens at the lower surface are formed so as to penetrate therethrough. The hole 46 of the present embodiment is formed so as to cross (straddle) the two cores 43 (see FIG. 3). One hole 46 is located immediately below the light emitting part 22 of the VCSEL 21, and the other hole 46 is located immediately below the light receiving part 32 of the photodiode 31. The shape of the hole 46 when viewed from the direction orthogonal to the upper surface 45 of the optical waveguide structure 40 is a substantially rectangular shape, and the dimension of one side thereof is set to about 150 μm. Moreover, the depth of the hole 46 is set to about 150 μm to 200 μm.
[0051]
1 to 3 show an optical path conversion component 51 used in the present embodiment. The optical path conversion component 51 includes an optical path conversion component main body 52, a support locking portion 53, and a light reflector 54.
[0052]
The optical path conversion component main body 52 inserted into the hole 46 is a member having a substantially right-angled cross section, and in other words, a member having one shape when a rectangular parallelepiped is divided into two along the diagonal direction. It is. The shape of the optical path conversion component main body 52 when viewed from a direction orthogonal to the upper surface 45 of the optical waveguide structure 40 is substantially rectangular, and is equal to the shape of the hole 46 when viewed from the same direction. . The optical path conversion component main body 52 has an inclined surface 54 having an angle of 45 ° with respect to the extending direction of the core 43. The inclined surface 54 is flat and is located on the longest side in a substantially right triangle shape. The metal film 55 that is a light reflector is provided on the entire surface of the inclined surface 54. In this embodiment, the metal film 55 having a thickness of about 0.1 μm to 10 μm is formed using glossy rhodium. The metal film 55 can totally reflect light. The height of the optical path conversion component main body 52 is set to about 150 μm to 200 μm, which is substantially equal to the depth of the hole 46. The width of the optical path conversion component main body 52 is set to about 150 μm, which is substantially equal to the width of the hole 46. Therefore, the optical path conversion component main body 52 has a size and shape that can be inserted into the hole 46 without difficulty.
[0053]
The support locking portion 53 is a rectangular flat plate-shaped member larger than the base end surface of the optical path conversion component main body 52, and the dimension of one side thereof is set to about 300 μm. Accordingly, the outer peripheral portion of the support locking portion 53 protrudes from the base end portion of the optical path conversion component main body 52 to the side by about several tens of μm. The base end surface of the optical path conversion component main body 52 is supported at the center of the lower surface of the support locking portion 53. In addition, the lower surface outer peripheral part and the whole upper surface of the support latching part 53 are flat.
[0054]
The optical path conversion component main body 52 and the support locking portion 53 are integrally formed using a common light transmissive material (PMMA in the present embodiment). This configuration is suitable for reliably reducing light transmission loss due to refraction, light leakage, and the like. In addition, the optical path conversion component 51 of the present embodiment, which is mainly made of a resin material, is excellent in handleability because it is unlikely to break or chip.
[0055]
The optical path conversion component 51 having the above configuration is attached to the optical waveguide structure 40 in a state where the optical path conversion component main body 52 is inserted into the hole 46 from the upper surface 45 side of the optical waveguide structure 40. At the time of component insertion shown in FIG. 2, the outer peripheral portion of the lower surface of the support locking portion 53 is locked to the opening edge of the hole 46. Further, the gap between the inner wall surface of the hole 46 and the optical path conversion component main body 52 is completely filled with an adhesive 63 made of a light transmissive material. By using the adhesive 63, the optical path conversion component 51 is firmly fixed to the hole 46. In the present embodiment, a transparent acrylic resin adhesive is used as the adhesive 63. The elimination of the air gap in the hole 46 contributes to a reduction in light transmission loss. Further, the refractive index of the adhesive 63 is set so as to be a substantially intermediate value between the refractive index of the core 43 and the refractive index of the optical path conversion component main body 52. In this case, for example, it is preferable to set the refractive index of the core 43 to 1.495, the refractive index of the adhesive 63 to 1.490, and the refractive index of the optical path conversion component main body 52 to 1.485.
[0056]
The general operation of the opto-electric composite mounting wiring board 10 configured as described above will be briefly described.
[0057]
The VCSEL 21 and the photodiode 31 are operable by supplying power via the conductor circuit 16 of the ceramic substrate 11. When an electrical signal is output from the driver IC 15 to the VCSEL 21, the VCSEL 21 converts the input electrical signal into an optical signal (laser light) and then emits the optical signal toward the optical path conversion component 51. At this time, the optical signal enters the inside from the upper surface of the support locking portion 53 of the optical path conversion component 51, then passes through the optical path conversion component main body 52 and reaches the metal film 55 on the inclined surface 54. Therefore, the optical signal is converted in the traveling direction by about 45 °, then passes through the optical path conversion component main body 52, exits from the side surface, and enters the core 43. That is, in the present embodiment, the support locking portion 53 and the optical path conversion component main body 52 constitute a part of the optical path. Thereafter, the light propagates along the longitudinal direction of the core 43 and reaches the light path conversion component 51 on the light receiving side. In the light path conversion component 51 on the light receiving side, first, an optical signal enters the inside from the side surface of the optical path conversion component main body 52, passes through the optical path conversion component main body 52, and reaches the metal film 55 on the inclined surface 54. (See arrows in FIGS. 2 and 3). Therefore, after the optical signal is changed in the traveling direction by about 45 °, the optical signal further passes through the optical path conversion component main body 52 and the support locking portion 53 and is emitted from the upper surface of the support locking portion 53. Finally, the optical signal enters the light receiving portion 32 of the photodiode 31 (see the arrows in FIGS. 2 and 3). The photodiode 31 converts the received optical signal into an electrical signal and outputs it to the receiver IC 17. The receiver IC 17 returns it to the state of the original electric signal and outputs it.
[0058]
Next, a method for manufacturing the opto-electric composite mounting wiring board 10 having the above-described configuration will be described with reference to FIGS.
[0059]
First, the optical path conversion component 51 is prepared in advance by the following procedure (optical path conversion component manufacturing step). A substrate 61 made of PMMA as shown in FIG. 4 is prepared, and V-groove processing with a dicing blade is performed on one side surface of the substrate 61. As a result, a V-shaped groove 62 having an inclination angle of 45 ° is formed (see FIG. 5). Next, a paste containing rhodium is prepared, and the paste is applied to the inner surface of the V-shaped groove 62 and dried to be cured. As a result, a metal film 55 having a thickness of several μm is formed (see FIG. 6). And it cuts and removes the unnecessary part in the base material 61, It shape | molds in a desired shape. As a result, the optical path conversion component 51 is completed.
[0060]
The ceramic substrate 11 is prepared in advance by the following procedure. A raw material slurry is prepared by uniformly mixing and kneading alumina powder, organic binder, solvent, plasticizer, etc., and this raw material slurry is used to form a sheet with a doctor blade device to form a green sheet having a predetermined thickness. . A predetermined portion of the green sheet is punched, and a metal paste for forming a via-hole conductor is filled in the formed hole. Moreover, the printing layer used as the conductor circuit 16 later is formed by printing a metal paste on the surface of a green sheet. Then, the plurality of green sheets are laminated and integrated to form a green sheet laminate. The green sheet laminate is dried, degreased, and fired according to a known technique to obtain a ceramic substrate 11.
[0061]
Further, the optical waveguide structure 40 is prepared in advance by the following procedure (optical waveguide structure manufacturing step). The lower clad 42 is first formed by applying 50 μm to 70 μm of a resin material (PMMA) for the lower clad 42 at a predetermined location on the upper surface 12 of the ceramic substrate 11 by a well-known method and drying it. In the same manner, the core 43 is applied and formed on the surface of the lower clad 42, and the upper clad 44 is applied and formed on the surfaces of the core 43 and the lower clad 42 (see FIG. 8). Thereafter, the entire ceramic substrate 11 is heated at a predetermined temperature for a predetermined time to cure the lower clad 42, the core 43 and the upper clad 44 constituting the optical waveguide structure 40.
[0062]
Next, a rectangular hole 46 is formed at two locations by performing laser drilling with a carbon dioxide laser on the optical waveguide structure 40 (see FIG. 9). Note that etching using photolithography may be performed instead of laser drilling. Specifically, after forming and drying the forming materials of the clads 42 and 44 and the core 43, a photomask is formed on the upper surface thereof, and the hole 46 is formed by performing exposure and development in this state, respectively.
[0063]
Subsequently, a component insertion process is performed according to the following procedure. First, the hole 63 is filled with the adhesive 63 (see FIG. 10), and in this state, the optical path conversion component main body 52 of the optical path conversion component 51 is inserted into the hole 46 (see FIG. 11). In this case, for example, the optical path conversion component main body 52 may be sucked and held by a vacuum chuck or the like. According to the present embodiment including the support locking portion 53, the optical path conversion component 51 can be handled without directly contacting the optical path conversion component main body 52 and the metal film 53. The height of the optical path conversion component main body 52 is set substantially equal to the depth of the hole 46, and the width of the optical path conversion component main body 52 is set approximately equal to the width of the hole 46. Therefore, by inserting the optical path conversion component main body 52 into the hole 46, the core 43 and the optical path conversion component main body 52 are simultaneously aligned. Therefore, complicated alignment work can be omitted, which is advantageous for cost reduction. In addition, the insertion of the optical path conversion component main body 52 can be easily determined and the displacement in the depth direction can be determined because the support locking portion 53 is a stopper that locks the opening edge of the hole portion 46 during insertion. Can be prevented in advance. Then, after the components are inserted, the entire ceramic substrate 11 is heated to a predetermined temperature to cure the adhesive 63, and the optical path conversion component 51 is firmly fixed to the hole 46.
[0064]
As a result, the optical waveguide structure 40 with a desired optical path changing part is completed. Then, if an optical element such as the VCSEL 21 is positioned and mounted on the pad 14 on the ceramic substrate 11, a further desired photoelectric composite mounting wiring substrate 10 is completed.
[0065]
Therefore, according to the present embodiment, the following effects can be obtained.
[0066]
(1) According to the present embodiment, since the optical path conversion component main body 52 can constitute a part of the optical path, the length of light passing through the optical path conversion component main body 52 is increased while the light is in the core. The length through which there is no space is reduced. Therefore, light easily reaches the metal film 55 of the optical path conversion component 51, and light leakage is prevented. Further, since the optical path conversion component main body 52 is inserted into the hole 46 provided in the optical waveguide structure 40, there is no inconvenience such as deformation of the core 43 and the like due to the optical path conversion component 51 being pushed up. . Therefore, for example, light leakage from the core 43 to the upper clad 44 can be reliably prevented. From the above, as a result of being able to reflect light with high efficiency by the metal film 55 of the optical path conversion component 51, light transmission loss is reduced, and efficient transmission of an optical signal can be realized.
[0067]
(2) According to the present embodiment, unlike the case where the concave optical path conversion part is processed and formed in a part of the optical waveguide structure 40 itself, the number of steps is small in manufacturing the optical waveguide structure 40 with the optical path conversion component. That's it. Thus, productivity can be improved and costs can be reduced. In addition, since the optical path conversion unit can be handled as a component separate from the optical waveguide structure 40, for example, when the optical path conversion component 51 is defective, only the optical path conversion component 51 can be replaced. . That is, it is not necessary to replace the entire optical waveguide structure 40, which contributes to cost reduction. In addition, by inserting the optical path conversion component main body 52 into the hole 46, the core 43 and the optical path conversion component main body 52 can be aligned at the same time. Therefore, complicated alignment work can be omitted, and further cost reduction can be achieved.
[Second Embodiment]
[0068]
Hereinafter, an optical waveguide structure 40 with an optical path conversion component of a second embodiment embodying the present invention will be described in detail with reference to FIGS. Here, differences from the above-described embodiment will be referred to, and description of common points will be omitted.
[0069]
As shown in FIG. 12, in this embodiment, a stepped portion 48 is provided on the opening edge of the hole 46 over the entire circumference. And the support latching | locking part 53 of the optical path conversion component 71 is latched by the opening edge in the state fitted in the level | step-difference part 48. FIG. The upper surface of the support locking portion 53 is substantially flush with the upper surface 45 of the optical waveguide structure 40. The depth dimension of the stepped portion 48 is about 20 μm to 50 μm, and is set slightly smaller than the thickness of the upper clad 44. The depth dimension of the stepped portion 48 is set substantially equal to the thickness of the support locking portion 53.
[0070]
The hole 46 having the stepped portion 48 as described above can be formed by the following method, for example. First, the optical waveguide structure 40 composed of three layers of the clads 42 and 44 and the core 43 is formed. Next, the region where the stepped portion 48 and the hole 46 are to be formed in the optical waveguide structure 40 is irradiated with laser light to form a non-penetrating recess. The depth of the recess is set slightly smaller than the thickness of the upper clad 44. Next, after setting the intensity of the laser light high, the region where the hole 46 is to be formed is irradiated with the laser light to form the hole 46 through. Of course, it is possible to form the hole 46 having the stepped portion 48 by using a conventionally known technique (for example, an etching method) other than the two-stage laser drilling.
[0071]
And according to the structure of this embodiment, the protrusion amount from the optical waveguide structure 40 of the optical path conversion component 71 becomes substantially zero. Therefore, the VCSEL 21 and the photodiode 31 can be disposed close to the upper surface 45 of the optical waveguide structure 40. Therefore, as a result of the distance between the light receiving unit 32 or the light emitting unit 22 and the metal film 55 that is a light reflector being reduced, the spread of light can be suppressed, and the light transmission loss can be reliably reduced. Moreover, this structure is preferable also when aiming at the thinning of the whole.
[0072]
FIG. 13 shows a modification of FIG. In the case of this modification, the stepped portion 48 is not provided over the entire periphery of the opening edge of the hole portion 46, and is provided only in a part. Correspondingly, the shape of the support locking portion 53 of the optical path conversion component 72 is slightly different from that of FIG. Even with such a configuration, it goes without saying that the same effects as those of FIG.
[Third Embodiment]
[0073]
Hereinafter, an optical waveguide structure 40 with an optical path conversion component of a third embodiment embodying the present invention will be described in detail with reference to FIG. Here, differences from the above-described embodiment will be referred to, and description of common points will be omitted.
[0074]
In the case of the optical path conversion component 81 of this embodiment, the inclined surface 54 of the optical path conversion component main body 52 is curved in a convex shape, and a metal film 55 is formed on the surface of the inclined surface 54. Therefore, the light reflection surface (that is, the surface in contact with the optical path conversion component main body 52) in the metal film 55 is concave. Therefore, when the light is reflected by such a light reflecting surface, a condensing effect is obtained, and reflected light having a small spot area can be obtained. Therefore, according to the configuration of the present embodiment, it is possible to further reduce the transmission loss of light.
[Fourth Embodiment]
[0075]
Hereinafter, an optical waveguide structure 40 with an optical path conversion component according to a fourth embodiment embodying the present invention will be described in detail with reference to FIG. Here, differences from the above-described embodiment will be referred to, and description of common points will be omitted.
[0076]
The optical path conversion component 91 of the present embodiment includes microlenses 92 having a diameter of about 30 μm to 80 μm at two locations in the substantially central portion of the upper surface of the support locking portion 53. These microlenses 92 are integrally formed by a mold forming method using a light-transmitting material (here, PMMA) common to the optical path conversion component main body 52 and the support locking portion 53.
[0077]
Therefore, for example, on the light receiving side of the optical waveguide structure 40, the light reflected by the metal film 55 and whose traveling direction is changed upward is condensed when passing through the microlens 92. As a result, it is possible to obtain reflected light with a small spot area. Therefore, according to the configuration of the present embodiment, the amount of light that can be incident on the light receiving unit 32 of the photodiode 31 is increased, and the light transmission loss can be further reduced.
[0078]
Also, according to this configuration, unlike the case where the micro lens is provided separately from the optical path conversion component 91, the number of components is increased and the distance between the optical waveguide structure 40 and the optical element (VCSEL 21 and photodiode 31). Can be avoided. This also contributes to a reduction in light transmission loss.
[0079]
In addition, you may change embodiment of this invention as follows.
[0080]
In the optical path conversion parts 51, 71, 72, 81, 91 of the above embodiments, only one light reflector such as the metal film 55 is provided for one part. However, the present invention is not limited to this, and two or more light reflectors can be provided.
[0081]
In each of the above embodiments, the optical path conversion components 51, 71, 72, 81, 91 are firmly fixed to the hole 46 by using the adhesive 63 when performing the component insertion process. However, the component insertion step may be performed without using the adhesive 63, and in this case, the correction work becomes easier.
[0082]
In each of the above embodiments, the hole 46 is formed after the optical waveguide structure 40 is formed on the ceramic substrate 11. However, after the hole 46 is formed in the optical waveguide structure 40, the optical waveguide structure is formed. 40 may be disposed on the ceramic substrate 11. Alternatively, after the hole 46 is formed in the optical waveguide structure 40 and the optical path conversion components 51, 71, 72, 81, 91 are inserted and held in the hole 46, the optical waveguide structure 40 with the optical path conversion component is mounted. It may be arranged on the ceramic substrate 11. In addition, the board | substrate which supports the optical waveguide structure 40 with an optical path conversion component does not necessarily need to be the ceramic substrate 11, For example, a resin substrate, a metal substrate, a glass substrate etc. may be sufficient.
[0083]
In each of the above embodiments, the light reflector made of the metal film 55 is formed on the inclined surface of the optical path conversion component main body 52. However, the present invention is not limited to this, and a metal body that is not in the form of a film, such as a minute metal plate or a minute metal lump, may be attached to the inclined surface 54 of the optical path conversion component main body 52.
[0084]
Next, in addition to the technical ideas described in the claims, the technical ideas grasped by the embodiment described above are listed below.
[0085]
(1) An optical path conversion component configured separately from the optical waveguide structure, which is made of a light-transmitting material, and can be inserted into a hole provided in the optical waveguide structure. An optical path conversion component comprising: an optical path conversion component main body that can constitute a portion; and a light reflector formed on the optical path conversion component main body.
[0086]
(2) An optical path conversion component configured separately from the optical waveguide structure, which is made of a light-transmitting material, and can be inserted into a hole provided in the optical waveguide structure. An optical path conversion component main body that can constitute a portion, a light reflector formed on the optical path conversion component main body, a support locking portion that supports the optical path conversion component main body and can be locked to the opening edge of the hole portion. The optical path conversion component main body and the support locking portion are integrally formed using a common light transmissive material.
[0087]
(3) An optical path conversion component configured separately from the optical waveguide structure, which is made of a light-transmitting material, can be inserted into a hole provided in the optical waveguide structure, and An optical path conversion component main body that can constitute a portion, a light reflector formed on the optical path conversion component main body, a support locking portion that supports the optical path conversion component main body and can be locked to the opening edge of the hole portion. A microlens formed on the optical path conversion component main body, and the optical path conversion component main body, the support locking portion, and the microlens are integrally formed using a common light-transmitting material. Characteristic optical path conversion component.
[0088]
(4) An optical path conversion component formed separately from the optical waveguide structure, which is a member having a substantially right-angled cross section made of a light-transmitting material, and in a hole provided in the optical waveguide structure An optical path comprising: an optical path conversion component main body that can be inserted into the optical path, and can constitute a part of the optical path; and a light reflector made of a metal film formed on a surface of the inclined surface of the optical path conversion component main body Conversion parts.
[0089]
(5) An optical path conversion component formed separately from the optical waveguide structure, which is a member having a substantially right-angled cross section made of a light-transmitting material, and in a hole provided in the optical waveguide structure An optical path conversion component body that can be inserted into the optical path, and can constitute a part of the optical path, a light reflector made of a metal film formed on the inclined surface of the optical path conversion component body, and a base of the optical path conversion component body It is a flat plate-like member that supports the end surface, and has a flat portion on the upper surface, and the outer peripheral portion has a support locking portion that can be locked to the opening edge of the hole portion. Optical path conversion parts characterized by
[0090]
(6) In the manufacturing method according to claim 5, a step of preparing the optical waveguide structure having the hole and the stepped portion in advance, the optical path conversion component main body, the light reflector, and the support member A step of preparing the optical path conversion component having a stop portion in advance, and inserting the optical path conversion component main body of the optical path conversion component into the hole of the optical waveguide structure, and the support locking portion And a step of locking the step with the step portion. A method of manufacturing an optical waveguide structure with an optical path conversion component.
[0091]
(7) In the manufacturing method of claim 11, in the step of preparing the optical waveguide structure having the hole in advance, the hole is formed by etching using photolithography or laser processing, In the step of preparing the optical path conversion component having the optical path conversion component main body in advance, a light reflector made of a metal film is formed on the surface of the optical path conversion component main body. A method for manufacturing a waveguide structure.
[0092]
(8) In the manufacturing method of claim 11, in the step of preparing the optical path conversion component having the optical path conversion component main body in advance, the optical path conversion component main body is first formed using a transparent resin material, and then A method of manufacturing an optical waveguide structure with an optical path conversion component, wherein a light reflector made of a metal film is formed by applying a metallic paste containing a glossy metal on a surface of an inclined surface of an optical path conversion component body .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall cross-sectional view showing a photoelectric composite mounting wiring board according to a first embodiment embodying the present invention.
FIG. 2 is a partial schematic cross-sectional view showing an optical waveguide structure with an optical path conversion component in the first embodiment.
FIG. 3 is a partial perspective view showing an optical waveguide structure with the optical path conversion component.
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a base material as a starting material in the manufacturing process of the optical path conversion component.
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing a state in which V-groove processing is performed on a base material in the manufacturing process of the optical path conversion component.
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a state in which a metal film is formed in a V-shaped groove in the manufacturing process of the optical path conversion component.
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing an optical path conversion component completed by cutting in the manufacturing process of the optical path conversion component.
FIG. 8 is a partial schematic cross-sectional view showing an optical waveguide structure before forming a hole.
FIG. 9 is a partial schematic cross-sectional view showing an optical waveguide structure after forming a hole.
FIG. 10 is a partial schematic cross-sectional view showing a state when an optical path conversion component is inserted into a hole.
FIG. 11 is a partial schematic cross-sectional view showing a state where an optical path conversion component is inserted into a hole.
FIG. 12 is a partial schematic cross-sectional view showing an optical waveguide structure with an optical path conversion component in a second embodiment.
FIG. 13 is a partial schematic cross-sectional view showing an optical waveguide structure with an optical path conversion component in a modification of the second embodiment.
FIG. 14 is a partial schematic cross-sectional view showing an optical waveguide structure with an optical path conversion component in a third embodiment.
FIG. 15 is a partial schematic cross-sectional view showing an optical waveguide structure with an optical path conversion component in a fourth embodiment.
FIG. 16 is a schematic cross-sectional view for explaining a problem of the first prior art.
FIG. 17 is a schematic cross-sectional view for explaining a problem of the first prior art.
FIG. 18 is a schematic sectional view for explaining a problem of the second prior art.
FIG. 19 is a schematic cross-sectional view for explaining a problem of the second prior art.
FIG. 20 is a schematic sectional view for explaining a problem of the second prior art.
FIG. 21 is a schematic sectional view for explaining a problem of the third prior art.
FIG. 22 is a schematic sectional view for explaining a problem of the third prior art.
FIG. 23 is a schematic sectional view for explaining a problem of the third prior art.
FIG. 24 is a schematic sectional view for explaining a problem of the third prior art.
[Explanation of symbols]
40 ... Optical waveguide structure with optical path conversion component 42 ... Lower clad 43 ... Core 44 ... Upper clad 45 ... Upper surface 46 as main surface ... Hole 48 ... Stepped portions 51, 71, 72, 81, 91 ... Optical path Conversion part 52 ... Optical path conversion part main body 53 ... Support locking part 54 ... Inclined surface 55 ... Metal film 63 as a light reflector ... Adhesive 92 ... Microlens

Claims (12)

主面、前記主面に沿って延びかつ光信号が伝搬する光路となるコア、前記コアを取り囲むクラッド、及び、前記コアの途上または端部に位置しかつ前記主面にて開口する穴部を有する光導波路構造体と、
光透過性材料からなり前記穴部の中に挿入され光路の一部を構成する光路変換部品本体を有する光路変換部品と
を備えることを特徴とする光路変換部品付きの光導波路構造体。
A main surface, a core that extends along the main surface and serves as an optical path through which an optical signal propagates, a cladding that surrounds the core, and a hole that is located in the middle or at an end of the core and that opens in the main surface An optical waveguide structure having
An optical waveguide structure with an optical path conversion component, comprising: an optical path conversion component having an optical path conversion component main body that is made of a light transmissive material and is inserted into the hole and forms a part of the optical path.
前記光路変換部品は、前記光路変換部品本体に形成された光反射体を有することを特徴とする請求項1に記載の光路変換部品付きの光導波路構造体。The optical waveguide structure with an optical path conversion component according to claim 1, wherein the optical path conversion component includes a light reflector formed on the optical path conversion component main body. 前記光路変換部品本体の高さは前記穴部の深さと略等しく設定され、前記光路変換部品本体の幅は前記穴部の幅と略等しく設定されていることを特徴とする請求項1または2に記載の光路変換部品付きの光導波路構造体。The height of the optical path conversion component main body is set to be substantially equal to the depth of the hole, and the width of the optical path conversion component main body is set to be approximately equal to the width of the hole. An optical waveguide structure with an optical path conversion component as described in 1. 前記光路変換部品は、前記光路変換部品本体を支持するとともに前記穴部の開口縁に係止する支持係止部をさらに備えることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の光路変換部品付きの光導波路構造体。The said optical path conversion component is further equipped with the support latching | locking part latched in the opening edge of the said hole while supporting the said optical path conversion component main body. Optical waveguide structure with optical path conversion components. 前記穴部の開口縁には段差部が設けられ、前記支持係止部は前記段差部に嵌り込んだ状態で前記開口縁に係止していることを特徴とする請求項4に記載の光路変換部品付きの光導波路構造体。The optical path according to claim 4, wherein a stepped portion is provided at an opening edge of the hole portion, and the support locking portion is locked to the opening edge while being fitted into the stepped portion. Optical waveguide structure with conversion parts. 前記光路変換部品本体及び前記支持係止部は、共通の光透過性材料を用いて一体形成されていることを特徴とする請求項4または5に記載の光路変換部品付きの光導波路構造体。6. The optical waveguide structure with an optical path conversion component according to claim 4, wherein the optical path conversion component main body and the support locking portion are integrally formed using a common light-transmitting material. 前記穴部の内壁面と前記光路変換部品本体との間の空隙は、光透過性材料からなる接着剤によって埋められていることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の光路変換部品付きの光導波路構造体。The gap between the inner wall surface of the hole and the optical path conversion component main body is filled with an adhesive made of a light transmissive material, according to any one of claims 1 to 6. Optical waveguide structure with optical path conversion components. 前記接着剤の屈折率は、前記コアの屈折率と前記光路変換部品本体の屈折率とのほぼ中間の値となるように設定されていることを特徴とする請求項7に記載の光路変換部品付きの光導波路構造体。8. The optical path conversion component according to claim 7, wherein the refractive index of the adhesive is set so as to be a substantially intermediate value between the refractive index of the core and the refractive index of the optical path conversion component main body. Optical waveguide structure with 前記光路変換部品本体は、前記コアの延びる方向に対して傾斜した位置関係の傾斜面を有するとともに、前記傾斜面の表面上には、前記光反射体である金属膜が形成されていることを特徴とする請求項2乃至7のいずれか1項に記載の光路変換部品付きの光導波路構造体。The optical path conversion component main body has an inclined surface having a positional relationship inclined with respect to the extending direction of the core, and a metal film as the light reflector is formed on the surface of the inclined surface. The optical waveguide structure with an optical path conversion component according to claim 2, wherein the optical waveguide structure has an optical path conversion component. 前記光路変換部品は、マイクロレンズをさらに備えることを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項に記載の光路変換部品付きの光導波路構造体。The optical waveguide structure with an optical path conversion component according to any one of claims 1 to 9, wherein the optical path conversion component further includes a microlens. 主面、前記主面に沿って延びかつ光信号が伝搬する光路となるコア、前記コアを取り囲むクラッド、及び、前記コアの途上または端部に位置しかつ前記主面にて開口する穴部を有する光導波路構造体と、光透過性材料からなり前記穴部の中に挿入され光路の一部を構成する光路変換部品本体を有する光路変換部品と、を備えることを特徴とする光路変換部品付きの光導波路構造体の製造方法において、
前記穴部を有する前記光導波路構造体をあらかじめ作製しておく工程と、
前記光路変換部品本体を有する前記光路変換部品をあらかじめ作製しておく工程と、
前記光路変換部品の前記光路変換部品本体を、前記光導波路構造体の前記穴部の中に挿入する工程と
を含むことを特徴とする光路変換部品付きの光導波路構造体の製造方法。
A main surface, a core that extends along the main surface and serves as an optical path through which an optical signal propagates, a cladding that surrounds the core, and a hole that is located in the middle or at an end of the core and that opens in the main surface With an optical path conversion component comprising: an optical waveguide structure having an optical path conversion component having an optical path conversion component body made of a light transmissive material and inserted into the hole portion to constitute a part of the optical path In the manufacturing method of the optical waveguide structure of
Preparing the optical waveguide structure having the hole in advance;
Preparing the optical path conversion component having the optical path conversion component body in advance;
Inserting the optical path conversion component main body of the optical path conversion component into the hole of the optical waveguide structure, and a method of manufacturing an optical waveguide structure with an optical path conversion component.
光導波路構造体とは別体で構成される光路変換部品であって、
光透過性材料からなり、前記光導波路構造体に設けられた穴部の中に挿入可能で、光路の一部を構成しうる光路変換部品本体を有することを特徴とする光路変換部品。
An optical path conversion component configured separately from the optical waveguide structure,
An optical path conversion component comprising an optical path conversion component main body made of a light transmissive material, which can be inserted into a hole provided in the optical waveguide structure and can constitute a part of the optical path.
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