JP2006349861A - Optical waveguide, optical module, and manufacturing method of optical waveguide - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、コア・クラッド構造を有したシート状の光導波路、この光導波路を備えた光モジュール及び光導波路の製造方法に関する。詳しくは、導波路シートの表面に支持基板を取り付けることで、導波路シートの変形を抑制することができるようにしたものである。 The present invention relates to a sheet-like optical waveguide having a core / cladding structure, an optical module including the optical waveguide, and a method of manufacturing the optical waveguide. Specifically, the deformation of the waveguide sheet can be suppressed by attaching a support substrate to the surface of the waveguide sheet.
従来より、電子機器内のボード間、チップ間等の情報伝達は電気信号により行われてきたが、更に超高速、大容量の情報伝送を実現するために、光配線技術が注目されており、平面型の光導波路を利用して光信号の伝送を行えるようにした導波路型の光モジュールが提案されている。 Conventionally, information transmission between boards in electronic devices, between chips, etc. has been performed by electrical signals, but optical wiring technology has attracted attention in order to realize ultra high speed, large capacity information transmission, A waveguide-type optical module has been proposed that can transmit an optical signal using a planar optical waveguide.
このような光モジュールを実現する光導波路として、光導波路に対して接着実装する側板の線膨張係数を制御することにより、実装後の導波路アレイのピッチずれを抑制する技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 As an optical waveguide for realizing such an optical module, there has been proposed a technique for suppressing the pitch shift of the waveguide array after mounting by controlling the linear expansion coefficient of the side plate bonded and mounted to the optical waveguide ( For example, see Patent Document 1).
平面型の光導波路を作製する技術としては、高分子材料等を利用してウェハ基板上に光導波路を作製した後、ウェハ基板を剥離してシート状の光導波路を作製する技術が提案されている。 As a technique for producing a planar optical waveguide, a technique has been proposed in which an optical waveguide is produced on a wafer substrate using a polymer material or the like, and then the wafer substrate is peeled off to produce a sheet-like optical waveguide. Yes.
しかし、このような製造プロセスで光導波路を作製すると、作製時の熱処理や硬化条件によってウェハ基板に対する応力が内在してしまう。これにより、ウェハ基板から光導波路を剥離した時点で、その内部応力の緩和によって光導波路の膨張、収縮や、反り等の変形が発生するという問題がある。 However, when an optical waveguide is produced by such a manufacturing process, stress on the wafer substrate is inherent due to heat treatment and curing conditions during production. As a result, when the optical waveguide is peeled from the wafer substrate, there is a problem that deformation such as expansion, contraction, warpage, etc. of the optical waveguide occurs due to relaxation of the internal stress.
そして、変形した光導波路を板材等に実装しても、コアピッチのずれ等を補償することはできない。また、コアピッチの変化量等を予測して、予め補正を行って光導波路を作製する場合も、補正量が温度や湿度等の環境条件で変化するため、精度良く制御することができないという問題がある。 And even if the deformed optical waveguide is mounted on a plate material or the like, it is not possible to compensate for a shift in the core pitch or the like. In addition, when an optical waveguide is manufactured by predicting a change amount of the core pitch and making corrections in advance, the correction amount changes depending on environmental conditions such as temperature and humidity, and thus cannot be accurately controlled. is there.
本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、変形を抑制できるようにした光導波路、この光導波路を備えた光モジュール及び光導波路の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve such a problem, and an object thereof is to provide an optical waveguide capable of suppressing deformation, an optical module provided with the optical waveguide, and a method of manufacturing the optical waveguide. .
上述した課題を解決するため、本発明に係る光導波路は、少なくとも1本のコアとクラッドを有した導波路シートと、導波路シートの形状を保持して導波路シートの表面に取り付けられる支持基板とを備えたことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, an optical waveguide according to the present invention includes a waveguide sheet having at least one core and a clad, and a support substrate that holds the shape of the waveguide sheet and is attached to the surface of the waveguide sheet. It is characterized by comprising.
本発明の光導波路では、導波路シートに加わる応力を支持基板で受けて、導波路シートの膨張や収縮、反り等の変形を抑制する。 In the optical waveguide of the present invention, the stress applied to the waveguide sheet is received by the support substrate, and deformations such as expansion, contraction, and warpage of the waveguide sheet are suppressed.
本発明に係る光モジュールは、上述した光導波路を備えたものであり、少なくとも1本のコアとクラッドを有した導波路シートの表面に、導波路シートの形状を保持する支持基板が取り付けられた光導波路と、コアと光学的に結合される光素子と光伝送経路の何れか、または光素子と光伝送経路の双方とを備えたことを特徴とする。 An optical module according to the present invention includes the above-described optical waveguide, and a support substrate that holds the shape of the waveguide sheet is attached to the surface of the waveguide sheet having at least one core and a clad. An optical waveguide and any one of an optical element and an optical transmission path optically coupled to the core, or both an optical element and an optical transmission path are provided.
本発明の光モジュールでは、光導波路のコアと光素子が結合され、光素子が発光素子であれば、光素子から出射された光はコアに入射して、コアを伝搬される。また、光素子が受光素子であれば、コアを伝搬された光が受光素子に入射する。 In the optical module of the present invention, if the core of the optical waveguide and the optical element are coupled, and the optical element is a light emitting element, the light emitted from the optical element enters the core and propagates through the core. If the optical element is a light receiving element, the light propagated through the core enters the light receiving element.
更に、光導波路のコアと光伝送経路が結合されていれば、コアを伝搬された光は光伝送経路に入射して、光伝送経路を伝搬され、また、光伝送経路を伝搬された光はコアに入射して、コアを伝搬される。 Furthermore, if the core of the optical waveguide and the optical transmission path are combined, the light propagated through the core enters the optical transmission path, propagates through the optical transmission path, and the light propagated through the optical transmission path It enters the core and propagates through the core.
光素子や光伝送経路と結合される光導波路は、導波路シートに加わる応力を支持基板で受けて、導波路シートの膨張や収縮、反り等の変形が抑制され、光素子や光伝送経路との位置合わせが正確に行われる。 The optical waveguide coupled to the optical element and the optical transmission path receives stress applied to the waveguide sheet by the support substrate, and the deformation, such as expansion, contraction, and warpage of the waveguide sheet is suppressed. Are accurately aligned.
本発明の光導波路の製造方法は、ウェハ基板上に、少なくとも1本のコアとクラッドを有した導波路シートを形成し、ウェハ基板上に形成された導波路シートの表面に支持基板を取り付け、支持基板が取り付けられた導波路シートをウェハ基板から剥離して、支持基板で導波路シートの形状が保持された光導波路を作製することを特徴とする。 In the method for manufacturing an optical waveguide according to the present invention, a waveguide sheet having at least one core and a cladding is formed on a wafer substrate, and a support substrate is attached to the surface of the waveguide sheet formed on the wafer substrate. The waveguide sheet to which the support substrate is attached is peeled off from the wafer substrate to produce an optical waveguide in which the shape of the waveguide sheet is held by the support substrate.
本発明の光導波路の製造方法では、ウェハ基板上に形成された導波路シートの表面に支持基板が取り付けられた後に、導波路シートがウェハ基板から剥離されることで、導波路シートに加わる応力を支持基板で受けて、ウェハ基板からの剥離後における導波路シートの膨張や収縮、反り等の変形が抑制される。 In the optical waveguide manufacturing method of the present invention, the stress applied to the waveguide sheet by peeling the waveguide sheet from the wafer substrate after the support substrate is attached to the surface of the waveguide sheet formed on the wafer substrate. Is received by the support substrate, and deformations such as expansion, contraction, and warping of the waveguide sheet after peeling from the wafer substrate are suppressed.
本発明の光導波路によれば、導波路シートの表面に支持基板を取り付けたので、導波路シートの膨張や収縮、反り等の変形を抑制することができ、コアが形成される位置の精度を向上させることができる。このような光導波路を備えた光モジュールでは、光導波路と、光素子や光伝送経路との位置合わせが正確に行えるので、低損失な光結合特性を実現することができる。 According to the optical waveguide of the present invention, since the support substrate is attached to the surface of the waveguide sheet, the waveguide sheet can be prevented from being deformed, such as expansion, contraction, warpage, and the accuracy of the position where the core is formed is improved. Can be improved. In an optical module having such an optical waveguide, the optical waveguide can be accurately aligned with the optical element and the optical transmission path, so that low-loss optical coupling characteristics can be realized.
また、本発明の光導波路の製造方法によれば、ウェハ基板上に形成した導波路シートに支持基板を取り付けた後、導波路シートをウェハ基板から剥離することで、ウェハ基板からの剥離後の導波路シートの変形が抑制される。これにより、半導体の製造プロセス等を利用することでウェハ基板上に高精度な位置精度で形成されたコアの位置ずれ等が抑制され、高精度なコアの位置精度を実現できる。 Further, according to the method for manufacturing an optical waveguide of the present invention, after attaching the support substrate to the waveguide sheet formed on the wafer substrate, the waveguide sheet is peeled off from the wafer substrate, so that after the peeling from the wafer substrate. Deformation of the waveguide sheet is suppressed. As a result, by using a semiconductor manufacturing process or the like, misalignment of the core formed with high accuracy on the wafer substrate is suppressed, and high accuracy of the core can be realized.
以下、図面を参照して本発明の光導波路、光モジュール及び光導波路の製造方法について説明する。 Hereinafter, an optical waveguide, an optical module, and a method for manufacturing an optical waveguide according to the present invention will be described with reference to the drawings.
<第1の実施の形態の光導波路の構成例>
図1は第1の実施の形態の光導波路の一例を示す構成図で、図1(a)は平面図、図1(b)は図1(a)のA−A断面図である。
<Configuration Example of Optical Waveguide of First Embodiment>
1A and 1B are configuration diagrams showing an example of an optical waveguide according to the first embodiment. FIG. 1A is a plan view, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
第1の実施の形態の光導波路1Aは、コア・クラッド構造を有する導波路シート2Aと、導波路シート2Aの形状を保持する支持基板3Aを備える。
The optical waveguide 1A of the first embodiment includes a waveguide sheet 2A having a core / cladding structure, and a
導波路シート2Aは、例えば高分子材料で構成され、直線状に延びる1本あるいは複数本のコア4と、コア4を覆うクラッド層5を備える。導波路シート2Aは、本例では、クラッド層5を構成する下部クラッド5a上に、複数本のコア4が所定のピッチで並列に配置され、下部クラッド5a上のコア4が、クラッド層5を構成する上部クラッド5bで覆われた埋め込み型導波路であり、導波路シート2Aの厚みは約100μm程度である。
The
導波路シート2Aは、コア4の屈折率が、下部クラッド5a及び上部クラッド5bの屈折率より若干大きくなるように構成され、コア4に結合された光は、コア4に閉じ込められて伝搬される。
The waveguide sheet 2A is configured such that the refractive index of the
導波路シート2Aは四角形状で、コア4の延在方向に対向して、各コア4が交差する2辺には傾斜端面6が形成され、コア4の並び方向に対向して、コア4と略平行な2辺には垂直端面8が形成される。
The
傾斜端面6は、導波路シート2Aの面に対して略45度の傾斜を有した斜面で、コア4の端面が露出して反射面7が形成される。反射面7は、コア4の端面が傾斜端面6と同一面に露出することで形成され、コア4の延在方向に対して略45度の傾斜を有する。これにより、導波路シート2Aの面に対して略垂直に入射した光が反射面7で反射され、コア4に結合されると共に、コア4を伝搬された光が反射面7で反射され、導波路シート2Aの面に対して略垂直に出射される。
The
支持基板3Aは、導波路シート2Aの表面に接着固定される。支持基板3Aは、例えばシリコン(Si)、ガラス、樹脂の単体材料あるいはこれらの混合材料で構成され、導波路シート2Aの形状を保持することが可能な厚さを有する。ここで、支持基板3Aをシリコンやガラスで構成した場合、支持基板3Aの厚さは一例として0.5〜1mm程度に設定される。
The
支持基板3Aは、各コア4間のピッチを保持できるように、コア4の並び方向に沿った導波路シート2Aの幅と例えば同じ長さを有しており、コア4の並び方向に延在する向きで導波路シート2Aに取り付けられる。
The
本例では、導波路シート2Aに2本の支持基板3Aが取り付けられ、支持基板3Aの取付位置は、コア4の延在方向に沿った導波路シート2Aの長さ方向の両端部に設定される。そして、支持基板3Aは、傾斜端面6の上端に隣接して導波路シート2Aに取り付けられることが望ましい。
In this example, two
但し、後述する光導波路の製造工程において、支持基板3Aはダイシングせずに導波路シート2Aをダイシングして傾斜端面6を形成できるようにするため、支持基板3Aを傾斜端面6より若干内側に取り付けて、支持基板3Aと傾斜端面6との間に切削逃げ部9を形成してある。ここで、切削逃げ部9の長さとしては、導波路シート2Aの端部の形状を支持基板3Aで保持できるように、例えば5mm以下が望ましい。
However, in the optical waveguide manufacturing process described later, the
<第1の実施の形態の光導波路の製造工程例>
図2は導波路シート2Aの製造プロセスを示す工程図、図3は作製された導波路シート2Aの一例を示す平面図、図4は支持基板3Aの貼り付け工程を示す平面図、図5は導波路シート2Aのダイシング工程を示す平面図で、次に、第1の実施の形態の光導波路1Aの製造工程を、光導波路の製造方法の第1の実施の形態の一例として説明する。
<Example of Manufacturing Process of Optical Waveguide of First Embodiment>
FIG. 2 is a process diagram showing a manufacturing process of the waveguide sheet 2A, FIG. 3 is a plan view showing an example of the produced waveguide sheet 2A, FIG. 4 is a plan view showing an attaching process of the
まず、図2(a)に示すように、下部クラッド5aを構成する例えば感光性の高分子材料により、ウェハ基板51上に下部クラッド形成薄膜52aを所定の膜厚で塗布する。本例では、コア4と、下部クラッド5a及び上部クラッド5bを構成する高分子材料として、アクリル系、エポキシ系、ポリイミド系、ポリシラン系等で紫外線硬化型の高分子材料を用いる。
First, as shown in FIG. 2A, a lower clad forming thin film 52a is applied to a predetermined film thickness on a
次に、下部クラッド形成薄膜52aに紫外線UVを照射して硬化させ、ウェハ基板51上に下部クラッド5aを作製する。
Next, the lower clad forming thin film 52 a is cured by irradiating with ultraviolet rays UV, and the lower clad 5 a is produced on the
次に、図2(b)に示すように、ウェハ基板51上に作製した下部クラッド5a上に、コア4を構成する感光性の高分子材料によりコア形成薄膜53を所定の膜厚で塗布する。コア4を構成する高分子材料は、下部クラッド5aを構成する高分子材料より若干屈折率が大きい材料を用いる。
Next, as shown in FIG. 2B, a core-forming
次に、図2(c)に示すように、所定のピッチで複数本のコア4のパターンが形成されたマスク54を介してコア形成薄膜53に紫外線UVを照射し、コア4を形成する部位のコア形成薄膜53を硬化させる。そして、図2(d)に示すように、溶液現像によって、コア4の形成部位以外のコア形成薄膜53を除去して、下部クラッド5a上にコア4を作製する。
Next, as shown in FIG. 2 (c), a portion where the
次に、図2(e)に示すように、ウェハ基板51上に作製した下部クラッド5a及びコア4上に、上部クラッド5bを構成する感光性の高分子材料により上部クラッド形成薄膜52bを所定の膜厚で塗布する。上部クラッド5bを構成する高分子材料は、下部クラッド5aを構成する高分子材料と同じ材料を用いる。
Next, as shown in FIG. 2E, an upper clad forming thin film 52b is formed on the lower clad 5a and the
次に、上部クラッド形成薄膜52bに紫外線UVを照射して硬化させ、下部クラッド5a及びコア4上に上部クラッド5bを作製する。
Next, the upper clad formation thin film 52 b is cured by irradiating ultraviolet rays UV, and the upper clad 5 b is formed on the lower clad 5 a and the
これにより、図3に示すように、複数本のコア4が所定のピッチで形成された導波路シート2Aが、ウェハ基板51上に作製される。
Thereby, as shown in FIG. 3, a
次に、ウェハ基板51上に作製されて、ウェハ基板51で支持されている導波路シート2Aの表面に、図4に示すように、複数本の支持基板3Aを接着固定する。支持基板3Aは、複数本のコア4の並び方向に沿った向きで、コア4の延在方向に沿って所定の間隔を開けて固定する。
Next, as shown in FIG. 4, a plurality of
ここで、ウェハ基板51上に作製された導波路シート2Aをダイシングにより分割して、所定の形状の導波路シート2Aを得るため、導波路シート2Aの端部に位置することになる支持基板3Aの側部に、図1で説明した切削逃げ部9が形成されるように、各支持基板3Aの配置が設定される。
Here, in order to obtain a waveguide sheet 2A having a predetermined shape by dividing the waveguide sheet 2A produced on the
次に、図5に二点鎖線で示すミラーカット位置C1と、図5に一点鎖線で示す分割カット位置C2で、導波路シート2Aをカットする。ミラーカット位置C1は傾斜端面形成位置の一例で、コア4の延在方向と直交してコア4を横切る向きで、かつ支持基板3Aの非取付位置に設定される。分割カット位置C2は、コア4の延在方向に沿って支持基板3Aを横切る向きで、かつ、コア4の非形成位置に設定される。
Next, the waveguide sheet 2A is cut at a mirror cut position C1 indicated by a two-dot chain line in FIG. 5 and a division cut position C2 indicated by a one-dot chain line in FIG. The mirror cut position C1 is an example of an inclined end face formation position, and is set in a direction orthogonal to the extending direction of the
図6はダイシング工程を示す要部断面図で、図6(a)はミラーカット位置C1におけるダイシング工程を示し、図6(b)は分割カット位置C2におけるダイシング工程を示す。 FIG. 6 is a cross-sectional view of the main part showing the dicing process, FIG. 6 (a) shows the dicing process at the mirror cut position C1, and FIG. 6 (b) shows the dicing process at the divided cut position C2.
ミラーカット位置C1では、図6(a)に示すように、断面形状がV字型の刃部を有するミラーカットブレード61で導波路シート2Aをカットする。また、分割カット位置C2では、図6(b)に示すように、垂直な刃部を有するダイシングブレード62で導波路シート2Aをカットする。 At the mirror cut position C1, as shown in FIG. 6A, the waveguide sheet 2A is cut by a mirror cut blade 61 having a blade portion having a V-shaped cross section. At the division cut position C2, as shown in FIG. 6B, the waveguide sheet 2A is cut by a dicing blade 62 having a vertical blade portion.
これにより、ミラーカット位置C1では、コア4を横切って導波路シート2Aの端面が略45度の傾斜でカットされて、反射面7を有する傾斜端面6が形成される。
As a result, at the mirror cut position C1, the end face of the waveguide sheet 2A is cut with an inclination of about 45 degrees across the
さて、反射面7は、光を反射するために所定の表面粗さが要求され、ダイシングによる傾斜端面6の形成時に、高精度な仕上げ面を得るために、ダイシングブレードとして目の細かいミラーカットブレード61が用いられる。
The reflecting
このため、ミラーカット位置C1では、シリコン等で構成される支持基板3Aを導波路シート2Aと共にカットすることが難しい。これにより、ミラーカット位置C1には、切削逃げ部9が形成されるようにして支持基板3Aが配置されないようにし、支持基板3Aの間をカットできるようにしている。
For this reason, at the mirror cut position C1, it is difficult to cut the
これに対して、分割カット位置C2では、導波路シート2Aの端面が略90度にカットされて垂直端面8が形成され、導波路シート2Aが分割される。垂直端面8は、仕上げ面の精度が要求されないので、ダイシングブレードとして、シリコン基板等もカット可能なダイシングブレード62を用いることが可能である。このため、分割カット位置C2は、支持基板3Aを横切る位置として、導波路シート2Aと支持基板3Aを共にカットすることで、導波路シート2Aの垂直端面8まで支持基板3Aが延在した形態が得られるようにしている。
On the other hand, at the division cut position C2, the end face of the waveguide sheet 2A is cut at approximately 90 degrees to form the
以上のダイシング工程で導波路シート2Aを所定の大きさにカットした後、ウェット薬品処理等により、導波路シート2Aをウェハ基板51から剥離する。これにより、図1に示す光導波路1Aが作製される。
After the waveguide sheet 2A is cut into a predetermined size by the above dicing process, the waveguide sheet 2A is peeled from the
ここで、導波路シート2Aには、ウェハ基板51との線膨張係数差や、熱応力や材料収縮によって、製造工程時に内部応力が内在している。よって、支持基板3Aを備えていない導波路シート2Aが単体の構成では、ウェハ基板51から導波路シート2Aを剥離した場合に、内部応力の緩和によって導波路シート2Aの膨張あるいは収縮、または反り等が発生する。その結果、作製した導波路シート2Aのコア4のピッチが、規定のマスクパターンとの間でずれが生じる。
Here, internal stress is inherent in the waveguide sheet 2A during the manufacturing process due to a difference in linear expansion coefficient from the
このため、導波路シート2Aの変形量を予測して、図2の製造プロセスで説明したマスク54のマスクパターンを補正することで、変形した導波路シート2Aにおいて規定のピッチを得られるようにする技術が提案されたが、導波路シート2Aの変形量を正確に予測することはできず、コア4のピッチを正確に形成することは困難であった。
Therefore, by predicting the deformation amount of the waveguide sheet 2A and correcting the mask pattern of the
これに対して、導波路シート2Aをウェハ基板51から剥離する前に、導波路シート2Aの表面に支持基板3Aを取り付けたことで、ウェハ基板51から導波路シート2Aを剥離した場合に、導波路シート2Aの内部応力を支持基板3Aで受けて、導波路シート2Aの形状は保持される。これにより、導波路シート2Aをウェハ基板51から剥離した後も、導波路シート2Aの膨張あるいは収縮は起こらない。
On the other hand, when the waveguide sheet 2A is peeled from the
本例では、支持基板3Aを、コア4の並び方向に沿って延在する向きで導波路シート2Aに取り付けているので、特に、コア4の並び方向に沿った導波路シート2Aの膨張あるいは収縮が抑制され、コア4は、規定のマスクパターン通りのピッチ間隔が保持される。これにより、マスクパターンの補正を不要として、高精度なピッチ精度を実現することができる。
In this example, since the
また、支持基板3Aを、コア4の延在方向に沿った導波路シート2Aの両端に取り付けたことで、導波路シート2Aの端部における反りも抑制される。
Further, by attaching the
なお、支持基板3Aは、導波路シート2Aと略同等の大きさのものとしても良いが、本例のように、コア4の延在方向に沿った導波路シート2Aの両端にそれぞれ支持基板3Aを取り付けることとすれば、導波路シート2Aの膨張や収縮、反り等が抑制され、かつ、支持基板3Aの大きさを小さくできることから、コストを低く抑えることができる。
The
<第2の実施の形態の光導波路の構成例>
図7は第2の実施の形態の光導波路の一例を示す構成図で、図7(a)は平面図、図7(b)は図7(a)のB−B断面図である。
<Configuration Example of Optical Waveguide of Second Embodiment>
7A and 7B are configuration diagrams showing an example of the optical waveguide according to the second embodiment. FIG. 7A is a plan view, and FIG. 7B is a cross-sectional view taken along line BB in FIG.
第2の実施の形態の光導波路1Bは、コア・クラッド構造を有する導波路シート2Bと、導波路シート2Bの形状を保持する支持基板3Bを備え、コア4に対する光の入出射面となる導波路端面を、垂直な面で構成したものである。
The optical waveguide 1B according to the second embodiment includes a
導波路シート2Bは、例えば高分子材料で構成され、直線状に延びる1本あるいは複数本のコア4と、コア4を覆うクラッド層5を構成する下部クラッド5a及び上部クラッド5bを備えた埋め込み型導波路である。本例では、複数本のコア4が所定のピッチで並列に配置され、導波路シート2Bの厚みは約100μm程度である。
The
導波路シート2Bは四角形状で、コア4の延在方向に対向して、各コア4が交差する2辺には入出射垂直端面10が形成され、コア4の並び方向に対向して、コア4と略平行な2辺には垂直端面8が形成される。
The
入出射垂直端面10は、導波路シート2Bの面に対して略90度の面で、コア4の端面が露出して入出射面11が形成される。これにより、入出射面11から導波路シート2Bに入射した光はコア4に結合されて、コア4を伝搬されると共に、コア4を伝搬された光が入出射面11から出射される。
The incoming / outgoing
支持基板3Bは、導波路シート2Bの表面に接着固定される。支持基板3Bは、第1の実施の形態の光導波路1Aの支持基板3Aと同様に、例えばシリコン(Si)、ガラス、樹脂の単体材料あるいはこれらの混合材料で構成され、導波路シート2Bの形状を保持することが可能な厚さを有する。
The
支持基板3Bは、各コア4間のピッチを保持できるように、コア4の並び方向に沿った導波路シート2Bの幅と例えば同じ長さを有しており、コア4の並び方向に延在する向きで導波路シート2Bに取り付けられる。
The
本例では、導波路シート2Bに2本の支持基板3Bが取り付けられ、支持基板3Bの取付位置は、コア4の延在方向に沿った導波路シート2Bの長さ方向の両端部に設定される。そして、支持基板3Bと入出射垂直端面10が同一面に形成される。
In this example, two
<第2の実施の形態の光導波路の製造工程例>
図8は導波路シート2Bのダイシング工程を示す平面図で、次に、第2の実施の形態の光導波路1Bの製造工程を、光導波路の製造方法の第2の実施の形態の一例として説明する。
<Example of Manufacturing Process of Optical Waveguide of Second Embodiment>
FIG. 8 is a plan view showing the dicing process of the
ここで、ウェハ基板51上に導波路シート2Bの作製する工程は、図2で説明した導波路シート2Aの製造工程と同じであり、ここでは説明を省略する。
Here, the process of manufacturing the
図2に示すようにウェハ基板51上に作製されて、ウェハ基板51で支持されている導波路シート2Bの表面に、図8に示すように、複数本の支持基板3Bを接着固定する。支持基板3Bは、複数本のコア4の並び方向に沿った向きで、コア4の延在方向に沿って所定の間隔を開けて固定する。
As shown in FIG. 8, a plurality of
次に、図8に二点鎖線で示す第1の分割カット位置C3と、図8に一点鎖線で示す第2の分割カット位置C4で、導波路シート2Bをカットする。第1の分割カット位置C3は、コア4の延在方向と直交してコア4を横切る向きで、かつ支持基板3Bの取付位置に設定される。第2の分割カット位置C4は、コア4の延在方向に沿って支持基板3Bを横切る向きで、かつ、コア4の非形成位置に設定される。
Next, the
図9はダイシング工程を示す要部断面図で、図9(a)は第1の分割カット位置C3におけるダイシング工程を示し、図9(b)は第2の分割カット位置C4におけるダイシング工程を示す。 FIG. 9 is a cross-sectional view of the main part showing the dicing process, FIG. 9A shows the dicing process at the first divided cut position C3, and FIG. 9B shows the dicing process at the second divided cut position C4. .
第1の分割カット位置C3と第2の分割カット位置C4は、共に垂直な刃部を有するダイシングブレード62で導波路シート2Bをカットする。
The first divided cut position C3 and the second divided cut position C4 both cut the
これにより、第1の分割カット位置C3では、コア4及び支持基板3Bを横切って導波路シート2Bの端面が略90度にカットされて、入出射面11を有する入出射垂直端面10が形成され、導波路シート2Bが分割される。
Thus, at the first division cut position C3, the end face of the
さて、入出射面11は、光が入射あるいは出射する面であるが、光透過物質を介在させて光ファイバ等の光伝送経路と結合される構成とすれば、仕上げ面の精度が要求されない。これにより、ダイシングブレードとして、シリコン基板等もカット可能なダイシングブレード62を用いることが可能である。 The entrance / exit surface 11 is a surface through which light enters or exits. However, if the light-transmitting substance is interposed and coupled to an optical transmission path such as an optical fiber, the accuracy of the finished surface is not required. Thereby, it is possible to use the dicing blade 62 that can cut a silicon substrate or the like as the dicing blade.
このため、第1の分割カット位置C3は、支持基板3Bを横切る位置として、導波路シート2Bと支持基板3Bを共にカットすることで、導波路シート2Bの入出射垂直端面10が支持基板3Bと同一面に位置する形態が得られるようにしている。
For this reason, the first division cut position C3 is a position that crosses the
また、第2の分割カット位置C4では、導波路シート2Bの端面が略90度にカットされて垂直端面8が形成され、導波路シート2Bが分割される。垂直端面8は、仕上げ面の精度が要求されないので、ダイシングブレードとして、シリコン基板等もカット可能なダイシングブレード62を用いることが可能である。このため、第2の分割カット位置C4は、支持基板3Bを横切る位置として、導波路シート2Bと支持基板3Bを共にカットすることで、導波路シート2Bの垂直端面8まで支持基板3Bが延在した形態が得られるようにしている。
Further, at the second division cut position C4, the end face of the
以上のダイシング工程で導波路シート2Bを所定の大きさにカットした後、ウェット薬品処理等により、導波路シート2Bをウェハ基板51から剥離する。これにより、図7に示す光導波路1Bが作製される。
After the
第2の実施の形態の光導波路1Bでも、導波路シート2Bをウェハ基板51から剥離する前に、導波路シート2Bの表面に支持基板3Bを取り付けたことで、ウェハ基板51から導波路シート2Bを剥離した場合に、導波路シート2Bの形状は支持基板3Bにより保持されて、導波路シート2Bをウェハ基板51から剥離した後も、導波路シート2Bの膨張あるいは収縮や、反りは発生しない。
Even in the optical waveguide 1B of the second embodiment, the
特に、コア4と交差する導波路シート2Bの端面を、導波路シート2Bの面に対して垂直な入出射垂直端面10として構成することで、支持基板3Bと同一面に入出射垂直端面10が位置する形態とすることができるので、導波路シート2Bの端部における反り等をより一層抑制することができる。
In particular, the end face of the
<第1の実施の形態の光モジュールの構成例>
図10は第1の実施の形態の光モジュールの一例を示す構成図である。第1の実施の形態の光モジュール21Aは、図1等で説明した光導波路1Aと、光導波路1Aと結合する光素子としての面型発光素子22及び受光素子23と、光導波路1Aと面型発光素子22及び受光素子23が実装される実装基板24を備える。
<Configuration Example of Optical Module of First Embodiment>
FIG. 10 is a configuration diagram illustrating an example of the optical module according to the first embodiment. The optical module 21A of the first embodiment includes the optical waveguide 1A described in FIG. 1 and the like, the surface light emitting element 22 and the light receiving element 23 as optical elements coupled to the optical waveguide 1A, and the optical waveguide 1A and the surface type. A mounting substrate 24 on which the light emitting element 22 and the light receiving element 23 are mounted is provided.
光導波路1Aの構成は、図1等で説明した通り、コア4とクラッド層5を備えた導波路シート2Aの表面に支持基板3Aが取り付けられて、導波路シート2Aの形状を保持している。導波路シート2Aは、両端に反射面7を有する傾斜端面6が形成され、傾斜端面6と支持基板3Aの間には、切削逃げ部9が形成されている。
As described with reference to FIG. 1 and the like, the configuration of the optical waveguide 1A is such that the
実装基板24は、表面に光導波路1Aが実装されると共に、面型発光素子22と受光素子23の実装位置に実装凹部25a,25bが形成されて、導波路シート2Aの下側に空間が形成される。 The mounting substrate 24 has the optical waveguide 1A mounted on the surface, mounting recesses 25a and 25b formed at mounting positions of the surface light emitting element 22 and the light receiving element 23, and a space is formed below the waveguide sheet 2A. Is done.
面型発光素子(VCSEL)22は、導波路シート2Aの一方の傾斜端面6の反射面7に対向して、実装基板24の実装凹部25aに実装され、入力された電気信号を光信号に変換して出射する。
The surface light emitting device (VCSEL) 22 is mounted on the mounting recess 25a of the mounting substrate 24 so as to face the reflecting
また、受光素子23は、導波路シート2Aの他方の傾斜端面6の反射面7に対向して、実装基板24の実装凹部25bに実装され、入射した光信号を電気信号に変換して出力する。なお、図1に示すように、複数本のコア4が並列している場合は、各コア4に対応して複数の面型発光素子22と受光素子23が、それぞれコア4のピッチに合せて並列に配置される。
The light receiving element 23 is mounted on the mounting recess 25b of the mounting substrate 24 so as to face the reflecting
上述した構成の光モジュール21Aの製造工程を説明すると、実装基板24に面型発光素子22と受光素子23を実装した後、図2〜図6で説明したプロセスで作製された光導波路1Aを実装基板24に実装する。すなわち、ウェハ基板51上に作製された導波路シート2Aに支持基板3Aを接着固定し、ダイシングにより分割された導波路シート2Aをウェハ基板51から剥離して、光導波路1Aを作製する。そして、支持基板3Aで導波路シート2Aの形状が保持された光導波路1Aを、接着等で実装基板24に固定する。
The manufacturing process of the optical module 21A having the above-described configuration will be described. After the surface light emitting element 22 and the light receiving element 23 are mounted on the mounting substrate 24, the optical waveguide 1A manufactured by the process described with reference to FIGS. Mounted on the substrate 24. That is, the
次に、光モジュール21Aの動作を説明する。電気信号が面型発光素子22に入力されると、面型発光素子22は光信号を出射する。面型発光素子22から出射される光信号は、実装基板24に対して略垂直な向きで出射され、導波路シート2Aの下面から入射する。導波路シート2Aの下面から略垂直に入射した光信号は、一方の反射面7で反射してコア4に結合され、コア4を伝搬される。
Next, the operation of the optical module 21A will be described. When an electric signal is input to the surface light emitting element 22, the surface light emitting element 22 emits an optical signal. The optical signal emitted from the surface light emitting element 22 is emitted in a direction substantially perpendicular to the mounting substrate 24 and enters from the lower surface of the waveguide sheet 2A. The optical signal incident substantially perpendicularly from the lower surface of the
コア4を伝搬された光信号は、他方の反射面7で反射され、導波路シート2Aの下面から略垂直に出射する。そして、導波路シート2Aの下面から略垂直に出射した光信号は、受光素子23に入射し、受光素子23で電気信号に変換されて出力される。
The optical signal propagated through the
光モジュール21Aを構成する光導波路1Aは、上述したように、支持基板3Aで形状が保持されていることで、製造工程や稼動時における導波路シート2Aの膨張や収縮、反り等の発生が抑制される。
As described above, the shape of the optical waveguide 1A constituting the optical module 21A is held by the
光導波路1Aの製造工程で、コア4のピッチが変化してしまうと、実装基板24に光導波路1Aを実装して、光素子との結合を行う際に、光素子との位置合わせが正確に行えず、結合効率が低下して損失が大きくなる。
If the pitch of the
支持基板3Aを設けない構成では、光導波路1Aの製造工程で、コア4のピッチが10μm単位で伸縮してしまうことがある。コア4のピッチは例えば250μmに設定されているので、支持基板3Aを設けない場合のコア4のピッチの変化量は、コア4のピッチに対して大きな値となってしまう。
In the configuration in which the
これに対して、支持基板3Aで導波路シート2Aの形状が保持されていることで、コア4のピッチの変化等は抑制され、光素子との位置合わせが正確に行え、結合効率を向上させて損失を低減することができる。特に、光素子と結合される導波路シート2Aの端部付近に支持基板3Aを取り付けることで、光素子と結合される部位でのコア4のピッチの変化を抑制することができ、低損失な光結合特性を実現できる。
また、光モジュール21Aの稼動時に熱による応力が導波路シート2Aに掛かっても、支持基板3Aで導波路シート2Aの形状が保持されていることで、導波路シート2Aの膨張や収縮、反り等の発生が抑制され、結合効率の低下を抑制することができる。
On the other hand, since the shape of the waveguide sheet 2A is held by the
Further, even when heat stress is applied to the waveguide sheet 2A during operation of the optical module 21A, the waveguide sheet 2A is held in shape by the
<第2の実施の形態の光モジュールの構成例>
図11は第2の実施の形態の光モジュールの一例を示す構成図である。第2の実施の形態の光モジュール21Bは、光導波路1Cと、光導波路1Cと結合する面型発光素子22及び光ファイバ26と、光導波路1Cと面型発光素子22及び光ファイバ26が実装される実装基板27を備える。
<Configuration Example of Optical Module of Second Embodiment>
FIG. 11 is a configuration diagram illustrating an example of an optical module according to the second embodiment. The optical module 21B of the second embodiment includes an optical waveguide 1C, a surface light emitting element 22 and an optical fiber 26 coupled to the optical waveguide 1C, and an optical waveguide 1C, the surface light emitting element 22 and the optical fiber 26. The mounting board 27 is provided.
光導波路1Cは、コア4とクラッド層5を備えた導波路シート2Cの一端に反射面7を有する傾斜端面6が形成され、他端に入出射面11を有する入出射垂直端面10が形成される。導波路シート2Cは、傾斜端面6側の表面には、切削逃げ部9を有して支持基板3Aが取り付けられ、入出射垂直端面10側の表面には、入出射垂直端面10と同一面に支持基板3Bが取り付けられて、導波路シート2Cの形状を保持している。
In the optical waveguide 1C, an
実装基板27は、表面に光導波路1Cが実装されると共に、面型発光素子22の実装位置に実装凹部27aが形成されて、導波路シート2Cの下側に空間が形成される。 The mounting substrate 27 has the optical waveguide 1C mounted on the surface thereof, a mounting recess 27a formed at the mounting position of the surface light emitting element 22, and a space formed below the waveguide sheet 2C.
面型発光素子22は、導波路シート2Cの傾斜端面6の反射面7に対向して、実装基板27の実装凹部27aに実装され、入力された電気信号を光信号に変換して出射する。
The surface light emitting element 22 is mounted on the mounting recess 27a of the mounting substrate 27 so as to face the reflecting
光ファイバ26は光伝送経路の一例で、図示しないV溝等を有するファイバブロック28に支持されて、実装基板27と共に図示しない基板に実装される。光ファイバ26は、導波路シート2Cの入出射端面10と対向して実装され、例えば、導波路シート2Cの入出射端面10と光ファイバ26の端面との間に、コア4と屈折率が同等の光透過物質を介在させて結合させている。
The optical fiber 26 is an example of an optical transmission path, and is supported by a fiber block 28 having a V-groove (not shown) and mounted on a substrate (not shown) together with a mounting board 27. The optical fiber 26 is mounted so as to face the incident / exit end face 10 of the waveguide sheet 2C. For example, the refractive index is equal to that of the
次に、光モジュール21Bの動作を説明する。電気信号が面型発光素子22に入力されると、面型発光素子22は光信号を出射する。面型発光素子22から出射される光信号は、実装基板27に対して略垂直な向きで出射され、導波路シート2Cの下面から入射する。導波路シート2Cの下面から略垂直に入射した光信号は、反射面7で反射してコア4に結合され、コア4を伝搬される。コア4を伝搬された光信号は、入出射面11から出射して光ファイバ26に入射し、光ファイバ26を伝搬される。
Next, the operation of the optical module 21B will be described. When an electric signal is input to the surface light emitting element 22, the surface light emitting element 22 emits an optical signal. The optical signal emitted from the surface light emitting element 22 is emitted in a direction substantially perpendicular to the mounting substrate 27 and enters from the lower surface of the waveguide sheet 2C. The optical signal incident substantially perpendicularly from the lower surface of the
なお、面型発光素子22に代えて第1の実施の形態の光モジュール21Aで説明した受光素子23を実装する構成とすれば、光ファイバ26を伝搬される光信号が入出射面11からコア4に入射してコア4を伝搬され、コア4を伝搬される光信号が反射面7で反射して、導波路シート2Cの下面から略垂直に出射する。そして、導波路シート2Cの下面から略垂直に出射した光信号は、受光素子23に入射し、電気信号に変換されて出力される。
If the light receiving element 23 described in the optical module 21A of the first embodiment is mounted instead of the surface light emitting element 22, the optical signal propagated through the optical fiber 26 is cored from the incident / exit surface 11 4 and propagates through the
光モジュール21Bを構成する光導波路1Cでも、支持基板3A,3Bで形状が保持されていることで、製造工程や稼動時における導波路シート2Cの膨張や収縮、反り等の発生が抑制される。これにより、光ファイバ26との位置合わせが正確に行え、結合効率を向上させて損失を低減することができる。
Even in the optical waveguide 1C constituting the optical module 21B, the shape is held by the
本発明は、電子機器のボード間やチップ間の光通信モジュールや、光ファイバを利用した通信ケーブルのコネクタ等に適用される。 The present invention is applied to an optical communication module between boards or chips of an electronic device, a connector of a communication cable using an optical fiber, and the like.
1A,1B・・・光導波路、2A,2B・・・導波路シート、3A,3B・・・支持基板、4・・・コア、5・・・クラッド層、6・・・傾斜端面、7・・・反射面、8・・・垂直端面、9・・・切削逃げ部、10・・・入出射垂直端面、11・・・入出射面、21A,21B・・・光モジュール、22・・・面型発光素子、23・・・受光素子、26・・・光ファイバ、C1・・・ミラーカット位置
1A, 1B ... Optical waveguide, 2A, 2B ... Waveguide sheet, 3A, 3B ... Support substrate, 4 ... Core, 5 ... Cladding layer, 6 ... Inclined end face, 7. ··· Reflecting surface, 8 ··· vertical end surface, 9 ··· cutting relief portion, 10 ··· input / exit vertical end surface, 11 ··· I / O surface, 21A, 21B ··· optical module, 22 ··· Surface light emitting element, 23... Light receiving element, 26... Optical fiber, C1.
Claims (11)
前記導波路シートの形状を保持して前記導波路シートの表面に取り付けられる支持基板と
を備えたことを特徴とする光導波路。 A waveguide sheet having at least one core and a cladding;
An optical waveguide comprising: a support substrate that holds the shape of the waveguide sheet and is attached to a surface of the waveguide sheet.
ことを特徴とする請求項1記載の光導波路。 The optical waveguide according to claim 1, wherein the support substrate is attached at least to both ends of the waveguide sheet along a direction in which the core extends.
前記支持基板と前記傾斜端面との間に隙間を形成する切削逃げ部を備えた
ことを特徴とする請求項1記載の光導波路。 The waveguide sheet has an inclined end surface formed at an end along the extending direction of the core, and a reflection surface is formed by the end surface of the core exposed at the inclined end surface.
The optical waveguide according to claim 1, further comprising a cutting relief portion that forms a gap between the support substrate and the inclined end surface.
ことを特徴とする請求項1記載の光導波路。 The optical waveguide according to claim 1, wherein the waveguide sheet has a vertical end surface formed at an end portion along a direction in which the core extends, and the vertical end surface is formed on the same plane as the support substrate. Waveguide.
ことを特徴とする請求項1記載の光導波路。 The optical waveguide according to claim 1, wherein the waveguide sheet is made of a polymer material.
ことを特徴とする請求項1記載の光導波路。 The optical waveguide according to claim 1, wherein the support substrate is made of silicon, glass, a resin material, or a mixed material containing these.
前記コアと光学的に結合される光素子と光伝送経路の何れか、または光素子と光伝送経路の双方と
を備えたことを特徴とする光モジュール。 An optical waveguide in which a support substrate for holding the shape of the waveguide sheet is attached to a surface of the waveguide sheet having at least one core and a clad;
An optical module comprising: an optical element optically coupled to the core and an optical transmission path, or both an optical element and an optical transmission path.
前記光素子として、面型光素子が前記反射面と対向して配置された
ことを特徴とする請求項7記載の光モジュール。 The waveguide sheet has an inclined end surface formed at an end along the extending direction of the core, and a reflection surface is formed by the end surface of the core exposed at the inclined end surface.
The optical module according to claim 7, wherein a planar optical element is disposed as the optical element so as to face the reflecting surface.
前記ウェハ基板上に形成された前記導波路シートの表面に支持基板を取り付け、
前記支持基板が取り付けられた前記導波路シートを前記ウェハ基板から剥離して、前記支持基板で前記導波路シートの形状が保持された光導波路を作製する
ことを特徴とする光導波路の製造方法。 Forming a waveguide sheet having at least one core and clad on the wafer substrate;
A support substrate is attached to the surface of the waveguide sheet formed on the wafer substrate,
A method of manufacturing an optical waveguide, comprising: peeling off the waveguide sheet to which the support substrate is attached from the wafer substrate to produce an optical waveguide in which the shape of the waveguide sheet is held by the support substrate.
ことを特徴とする請求項9記載の光導波路の製造方法。 An inclined end surface forming position is set in a direction across the core and at a non-attached position of the support substrate with respect to the waveguide sheet formed on the wafer substrate and attached with the support substrate. The formation position is cut with a blade having a blade portion corresponding to the angle of the inclined end surface formed on the waveguide sheet, and after forming the inclined end surface on the waveguide sheet, the waveguide sheet is peeled off from the wafer substrate. The method of manufacturing an optical waveguide according to claim 9.
ことを特徴とする請求項9記載の光導波路の製造方法。
A vertical end face forming position is set on the waveguide sheet formed on the wafer substrate and attached to the support substrate in a direction transverse to the core and at the mounting position of the support substrate. After cutting the position with a blade having a blade portion corresponding to the angle of the vertical end surface formed on the waveguide sheet, and forming the vertical end surface on the same plane as the support substrate on the waveguide sheet, the waveguide The method for manufacturing an optical waveguide according to claim 9, wherein the sheet is peeled from the wafer substrate.
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Cited By (2)
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US9453973B2 (en) | 2014-05-30 | 2016-09-27 | Fujitsu Limited | Fabrication method for optical connector and optical connector |
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- 2005-06-14 JP JP2005174212A patent/JP2006349861A/en active Pending
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