JP2006053196A - 光ファイバ配線方法及びその装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 前後への移動、左右への移動、垂直方向への移動、回転、のいずれかまたは複合移動が可能な光ファイバを基板上に送り出す機構から光ファイバを基板上に送り出し、基板に該光ファイバが接する直前に接着剤を吐出させて該基板と該光ファイバを接着させ固化させ基板上に光配線を形成することを特徴とする光ファイバ配線方法。
上記方法を実施するための搬送装置と、接着剤吐出装置と、基板を固定するステージと、からなることを特徴とする光ファイバ配線装置。
【選択図】 図2
Description
第1の方法は、基板上に光の透過性の良いガラス膜あるいは高分子膜を形成し、LSI作製時に使用する回路パターン形成と同様な作製方法で作製する方法である。ガラス膜あるいは高分子膜の表面に感光剤を塗り、光配線パターンを有するマスクを用いて露光した後エッティングで不要部分を除去して作製するものであり、コアとクラッド部分を作る場合は最低でも上記の工程を2度繰り返すことになる。この技術は複雑なパターンを書けること光素子も合わせて作れること等の長所はあるが反面大掛かりな半導体設備が必要なこと、大型のものが作れないこと、基板と基板を連結する配線は作れないこと等の短所がある。
すなわち、本発明の目的は、LSI作製装置のような高額な設備を必要とせず、また、LSI作製装置を使用しないことから大型の光配線および基板とバックプレーン、基板と基板を連結する配線ができ、また、接着剤で光ファイバが固定されることから安定で省スペース化でき、さらに光ファイバを高分子シートで挟み固定していないので基板とバックプレーン、基板と基板を連結する配線を作製することが可能である光ファイバ配線方法および装置を提供することにある。
まず、図1により装置全体の構成を説明する。
本装置は、本体1と、前記本体両側に配設された二の支柱2,2と、前記二の支柱に支持されたX方向移動手段3と、前記X方向移動手段3によりX方向に移動する移動ブロック4と、前記移動ブロック4の下端より下方に延出する軸5と、軸5に固定されたヘッド部6と、で構成され、前記本体1の内部にはY方向移動手段が配設され、前記Y方向移動手段によってワークテーブル7がY方向に移動する。ワークテーブル7上部にファイバを配線する基板を載置する。
また、前記移動ブロック4内部には、Z方向移動手段およびθ方向移動手段が配設されており、前記軸をZ方向(上下方向)に移動させることができ、また、軸を軸の長さ方向を回転軸として回転(θ方向)させることができる。
従って、前記軸5に固定された前記ヘッド部6を上下方向に移動させることができ、また前記ヘッド部6を回転移動させることができる。
さらに、前記移動ブロック4はX方向移動手段3により移動されるから、前記移動ブロック4をX方向に移動させることにより、前記ヘッド部6もX方向に移動させることができる。
このような構成により、前記ワークテーブル7と前記ヘッド部6とを前後、左右、上下の方向に相対的に移動させることを可能とし、さらに、前記ヘッド部6を前記ワークテーブル7面に対し回転移動させることを可能とする。
前記ヘッド部は、大きくは、ファイバ8を巻き取って収納するボビン9と、前記ファイバ8を送出するローラと、前記ファイバ8を切断する刃10と、前記ファイバ8に接着材を供給する吐出機構11を備える。
詳しくは、前記軸5にヘッドベースが固定される。
前記ヘッドベースには、光ファイバ8が巻かれて収納されたボビン9が着脱可能に配置され、前記光ファイバ8は、ガイドAおよびガイドBを介してガイドCより外部へ送出される。また前記ガイドAから前記ガイドBに至る間は、ローラAとローラBが配設されており、前記光ファイバは、前記ローラAと前記ローラBとにより挟着され、前記ローラAの回転動作によってガイドCより送出され、また、ローラAの前記ファイバ8の送出方向とは逆回転の動作により、ファイバ8をボビン9に収納する方向に移動させることができる。
ここで、モータAは図示されない回転駆動手段に連通されていて、モータAの回転に連動してローラAが回転動作するように構成されている。また、ローラBはローラAと接しておりローラAの回転動作により、ローラAの回転方向とは逆方向の回転動作をする。
さらに、ガイドBとガイドCとの間には、ファイバ切断手段16が配置されている。ここでは、ガイドBとガイドCとの間の光ファイバは、アクチュエータに連接する刃と、刃受けとの間にあって、アクチュエータの進出移動によって、前記刃10の刃先が前記光ファイバ8に向かって移動し、前記光ファイバ8が前記刃先と刃受けとの間で生じる作用によって切断される。
また、前記ヘッドベースは、液体吐出機構11を備える。
ここで、液体吐出機構11は、液体を吐出する吐出口を有するノズル12と、前記ノズルと連通し液体材料を貯留するシリンジ13と、前記シリンジと連通し、前記シリンジ内の液体に圧力を伝達するアダプターチューブ14と、を有する。
前記アダプターチューブ14は、所望圧力を所望時間だけ供給するディスペンサーと連通する。
ローラはモータに連接している。モータの回転により、ローラがファイバを送り出す。ボビン9は滑らかに回転するよう構成されているので、ローラがファイバを送る際にも、不必要な張力をファイバに与えない。
ローラAは、前記ヘッド部と前記ワークテーブルとの相対的な移動速さに応じた回転量に制御することによって、適切な量のファイバをガイドCより外部に送り出すことができて好ましい。
該機構を、固定する場合には、該機構すなわち前記ヘッド部は前記軸に固定される。
前記軸に固定する方法は、通常知られている、ネジ締め、割り締めなどの方法で固定すればよい。
これを防止するためには、基板上にワークを固定する必要があるが、これは、真空圧吸着により固定するなど、従前から知られる方法で適宜基板を固定すればよい。本発明を利用するために特別な基板の固定方法を必要としない。
基板を固定するステージが上下、左右への移動、垂直方向への移動、回転のいずれかの移動または複合移動が可能であることについて、本実施例では、ステージがY方向に、ヘッド部がX軸方向およびZ軸方向およびZ軸まわりに回転する方向に、それぞれ移動することによって、所望形状に描画するものである。
しかし、基板とヘッド部とを相対的に移動することによって配線するのだから、ヘッド部を固定し、テーブルをX方向、Y方向、Z方向、回転方向にそれぞれ移動または複合移動させることによって、光ファイバを配線させることも図示はしていないが可能である。
前記ヘッドベースには、前記ノズル12および前記シリンジ13が着脱可能に固定されている。
ヘッド部6は、前述の通り、x軸方向に移動し、z方向に移動し、(θ方向に)回転する。
ロボットの動作と同期してシリンジ内の液材を加圧して吐出することが好ましい。
基板に該光ファイバが接する直前に、あるいは光ファイバを追尾して接着剤を吐出させる手段と光ファイバを基板上に送り出す機構との位置関係について、前述の通り、ヘッド部はθ方向に回転することができるから、ファイバ配線時のヘッド部は、進行方向に対してノズルがファイバより後ろとなるように前記軸を回転させてヘッドの角度を制御する。
送り機構の回転量とロボット速度を同期させることが好ましい。つまり、ロボット(ヘッド)の移動量と同じ長さのファイバを送ることが好ましく、移動の速さとファイバの送り速さとを同じくすることが好ましい。
接着剤は、熱硬化性、紫外線硬化性、など用途に応じて選択して使用することができる。 接着剤の固化(硬化)について、使用した接着材が硬化する条件となるようにする。熱硬化性接着材であれば熱を、紫外線硬化性樹脂であれば紫外線を接着材に与える。例えば、テーブルにヒータを配置して、ファイバ配線後の基板の温度を制御することによって硬化させることもでき、またヘッド部に紫外線照射手段を配設することによって、ファイバ配線する傍から硬化させることも可能である。このように本装置を工夫することによって、硬化させることも可能である。ファイバ配線後に、本装置とは異なる他の手段によって適切に硬化させても良い。
バックプレーンとは、回転基板を接続するためのソケットや、スロットを持つ受け側の回路基板又はデバイスのことである。主として筐体の背面に位置し、コネクタ、ケーブル、その他の機器を接続できるようになっている。バックプレーンは、「B/P」と省略して記載されることもある。
光ファイバ配線装置は、光ファイバ8を送り出すノズル15と、ノズル15の送り出し口の先端近傍に設けられた光ファイバ8を切断する装置16と、接着剤を吐出するノズル12と、接着剤の吐出を制御する装置17と、光ファイバの送り出しを制御する装置18と、光ファイバの送り出しと接着剤の吐出の両方を制御する制御装置25と、接着剤の吐出を制御する装置17と制御装置25を連結するコード26と、光ファイバの吐出を制御する装置18と制御装置25を連結するコード27と、光ファイバ8を基板上に送り出す機構を移動させるアーム28とで構成されている。
また、上記装置により形成される配線基板は、基板19と、基板19の上に配線され接着された光ファイバ20と、基板と基板あるいは基板と別の装置を連結するバックボード21と、電気信号を処理する半導体チップ22と、基板上のチップ間を接続する電気配線23と、光電気変換を行う半導体チップ24とで形成されている。
この方法および装置によって基板とバックボード間の光信号の接続さらには基板とバックボードの接続を介して基板と基板の間の光信号の接続が容易に可能となった。
図中32は接着剤が通るチューブ、33は前後移動ステージ、34は前後移動ステージの駆動部、35は前後移動用のレール、36は光ファイバを基板上に送り出す機構が左右に移動するためのレール、37は光ファイバを基板上に送り出す機構が左右に移動する駆動部、38はこれら駆動部を制御する制御部25を連結するコードである。
この結果、接着剤で固定された光ファイバによる光配線を基板上に作製することができた。こうして作製した光配線上の光の伝播損失は使用した光ファイバと同等である。LSIプロセスを用いる光回路では不可能な伝送路が交差する配線も可能となった。また、光回路を作製するに要する時間も大幅に短縮し、作製に要する費用も少なく、経済化が図れた。
なお、図中40は紫外線照射部39の電源供給用及びその制御用のコードである。
従って、図8に図示されるようにガイドCから送出されたファイバ8であって且つ基板19に接触する直前のファイバ8に接着剤を塗布することが可能となる。
また、シリンジ13およびノズル12が光ファイバ8に対し角度が付けられるようにすることによって、基板配線後のファイバに接着剤を塗布する図2の方法や、基板配線直前のファイバ8に塗布した後に基板上に配置することのできる図8の方法も可能とすることができる装置を構成することもできる。一台でどちらの配線も可能となる。
ノズルの交換だけで、これもまた、基板配線後のファイバに接着剤を塗布する図2の方法や、基板配線直前のファイバに塗布した後に基板上に配置することのできる図8の方法も可能とすることができる。
2 支柱
3 X方向移動手段
4 移動ブロック
5 軸5
6 ヘッド部
7 ワークテーブル
8 光ファイバ
9 ボビン9
10 刃
11 液体吐出機構
12 ノズル
13 シリンジ
14 アダプターチューブ
15 光ファイバを吐出する(送り出す)ノズル
16 光ファイバを切断する装置
17 接着剤の吐出を制御する装置
18 光ファイバの吐出を制御する装置
19 基板
20 基板の上に配線され接着された光ファイバ
21 基板と基板あるいは基板と別の装置を連結するバックボード
22 電気信号を処理する半導体チップ
23 基板上のチップ間を接続する電気配線
24 光電気変換を行う半導体チップ
25 光ファイバの吐出と接着剤の吐出の両方を制御する制御装置
26 接着剤の吐出を制御する装置17と制御装置25を連結するコード
27 光ファイバの吐出を制御する装置18と制御装置25を連結するコード
28 光ファイバを基板上に送り出す機構を移動させるアーム
29 接着剤
30 光ファイバのクラッド部
31 光ファイバのコア部
32 接着剤が通るチューブ
33 前後移動ステージ
34 前後移動ステージの駆動部
35 前後移動用のレール
36 光ファイバを基板上に送り出す機構を左右に移動させるためのレール
37 光ファイバを基板上に送り出す機構を左右に移動させる駆動部
38 駆動部と制御部を連結するコード
39 紫外線照射部
40 紫外線照射部39の電源供給用及びその制御用のコード
Claims (11)
- 前後への移動、左右への移動、垂直方向への移動、回転、のいずれかまたは複合移動が可能な光ファイバを基板上に送り出す機構から光ファイバを送り出し、基板に光ファイバが接する直前にあるいは光ファイバが基板と接触する手前の位置で、接着剤を吐出させ、光ファイバに接着剤が塗布され、基板と光ファイバを接着させ固化させ基板上に光配線を形成することを特徴とする光ファイバ配線方法。
- 光ファイバを基板上に送り出す機構から光ファイバを、基板を固定するステージが上下、左右への移動、垂直方向への移動、回転のいずれかの移動または複合移動が可能である該ステージに固定した基板上に送り出し、基板に光ファイバが接する直前にあるいは光ファイバが基板と接触する手前の位置で、接着剤を吐出させ、光ファイバに接着剤が塗布され、基板と光ファイバを接着させ固化させ基板上に光配線を形成することを特徴とする光ファイバ配線方法。
- 前後への移動、左右への移動、垂直方向への移動、回転、のいずれかまたは複合移動が可能な光ファイバを基板上に送り出す機構から光ファイバを基板上に送り出させた後、該光ファイバを追尾して接着剤を吐出させて基板と該光ファイバを接着させ固化させ基板上に光配線を形成することを特徴とする光ファイバ配線方法。
- 光ファイバを基板上に送り出す機構から光ファイバを、基板を固定するステージが上下、左右への移動、垂直方向への移動、回転のいずれかの移動または複合移動が可能である該ステージに固定した基板上に送り出させた後、該光ファイバを追尾して接着剤を吐出させて基板と該光ファイバを接着させ固化させ基板上に光配線を形成することを特徴とする光ファイバ配線方法。
- 光ファイバを高分子からなる光ファイバとしたことを特徴とする請求項1ないし4のいずれかの光ファイバ配線方法。
- 上記の接着剤として紫外線を照射されることによって硬化する接着剤を用い、基板上に光ファイバが接着された後に、紫外線を照射することにより光配線を形成することを特徴とする請求項1ないし5のいずれかの光ファイバ配線方法。
- 前後への移動、左右への移動、垂直方向への移動、回転、のいずれかまたは複合移動が可能な光ファイバを基板上に送り出す搬送装置と、基板に光ファイバが接する直前にあるいは光ファイバが基板と接触する手前の位置で、接着剤を吐出させ、光ファイバに接着剤を塗布する接着剤吐出装置と、基板を固定するステージと、からなることを特徴とする光ファイバ配線装置。
- 光ファイバを基板上に送り出す搬送装置と、基板上に送り出される光ファイバが基板に配置される直前にあるいは光ファイバが基板と接触する手前の位置で、接着剤を吐出させ、光ファイバに接着剤を塗布する接着剤吐出装置と、基板を固定するステージが上下、左右への移動、垂直方向への移動、回転のいずれかの移動または複合移動が可能である基板を固定するステージと、からなることを特徴とする光ファイバ配線装置。
- 前後への移動、左右への移動、垂直方向への移動、回転、のいずれかまたは複合移動が可能な光ファイバを基板上に送り出す搬送装置と、基板上に送り出される光ファイバに追尾して接着剤を吐出させて基板と当該光ファイバを接着させる接着剤吐出装置と、基板を固定するステージと、からなることを特徴とする光ファイバ配線装置。
- 光ファイバを基板上に送り出す搬送装置と、基板上に送り出される光ファイバに追尾して接着剤を吐出させて基板と当該光ファイバを接着させる接着剤吐出装置と、基板を固定するステージが上下、左右への移動、垂直方向への移動、回転のいずれかの移動または複合移動が可能である基板を固定するステージと、からなることを特徴とする光ファイバ配線装置。
- 上記の接着剤として紫外線を照射されることによって硬化する接着剤を用い、基板上に光ファイバが接着された後に、当該接着剤を硬化するための紫外線を照射する紫外線照射部を設けたことを特徴とする請求項7ないし10のいずれかの光ファイバ配線装置。
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