JP2007178852A - 光配線基板及びこれを用いた光モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】光導波路と光ファイバを低コストで位置合わせできる光配線基板及びこれを用いた光モジュールを提供する。
【解決手段】支持基板１０上の中央から一辺に向けて複数のコア１１とクラッド１２からなるポリマ導波路１３を形成し、そのポリマ導波路１３を形成するコア材とクラッド材を用いて支持基板１０上の中央から他辺にかけて凸状の位置合わせ用パターン１４を複数本形成すると共にその位置合わせ用パターン１４間で光ファイバガイド溝１５を形成し、その光ファイバガイド溝１５に光ファイバ２０を実装すると共にその光ファイバ２０を、ポリマ導波路１３の各コア１１に接続したものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、光導波路と光素子や光ファイバなどの光部材との位置合わせ機構とを有し、光ファイバを容易に実装できる光配線基板及びこれを用いた光モジュールに関するものである。

従来、光導波路と光素子等の光部品との実装は、光の光量をモニタしながら最適な位置合わせを行うアクティブ実装と、画像により位置合わせを行う方法、またＶ溝により光ファイバの位置合わせを行う方法がある。

ここでアクティブ実装は、光源と導波路の位置合わせの場合、導波路からの出射光の光量を最大となるようにＬＤと導波路の位置関係を調整しなければならず、実装コストが高いという問題がある。また画像による位置合わせでも、画像で、搭載する素子や、導波路の位置関係を認識し、それぞれの位置合わせを行うために、アクティブ実装に比べれば短時間であるが、大幅な低コスト化は望めない。

それに対して、Ｖ溝での光素子や光ファイバとの位置合わせ（特許文献１、２）では、上述したような光量モニタや画像モニタの必要がなく、低コストな実装方法として知られている。

また、特許文献３では、光導波路に光ファイバ取付部を一体に形成した基板にシングルモード光ファイバを調心して取り付けることが行われている。

特開平９−３１８８４６号公報 特開２００４−１２５９４６号公報 特開２００４−１７７６０６号公報

Ｖ溝作製方法としては、シリコンの異方性エッチングや金型による樹脂上へ作製する方法があるが、通常はＶ溝を作製後に導波路を作製するために、Ｖ溝と導波路との位置合わせを行う必要があり、その位置合わせが別途必要となる。

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、光導波路と光ファイバを低コストで位置合わせできる光配線基板及びこれを用いた光モジュールを提供することにある。

上記目的を達成するために請求項１の発明は、支持基板上の中央から一辺に向けて複数のコアとクラッドからなるポリマ導波路を形成し、そのポリマ導波路を形成するコア材とクラッド材を用いて支持基板上の中央から他辺にかけて凸状の位置合わせ用パターンを複数本形成すると共にその位置合わせ用パターン間で光ファイバガイド溝を形成し、その光ファイバガイド溝に光ファイバを実装すると共にその光ファイバを、ポリマ導波路の各コアに接続したことを特徴とする光配線基板である。

請求項２の発明は、支持基板上に、アンダークラッド材、コア材、オーバークラッド材を塗布すると共に、上記ポリマ光導波路のコアと位置合わせ用パターン形状を形成すべく露光して硬化させ、未硬化部分を除去して、ポリマ導波路と位置合わせ用パターンを形成する請求項１記載の光配線基板である。

請求項３の発明は、位置合わせ用パターンが導波路端面から支持基板の他辺にかけて延び、隣接する位置合わせ用パターンで形成される光ファイバガイド溝の幅が、前記光ファイバの径と等しく、ポリマ導波路のコアは、光ファイバガイド溝に光ファイバを実装したときに、そのファイバのコア中心と一致するように形成される請求項１又は２に記載の光配線基板である。

請求項４の発明は、請求項１〜３いずれかに記載の光配線基板を、サブマウントコネクタの挿入穴に挿入し、他方そのサブマウントコネクタ内に、光配線基板のポリマ導波路のコアと結合する光ファイバアレイを設けたことを特徴とする光モジュールである。

請求項５の発明は、請求項１〜３いずれかに記載の光配線基板を、サブマウントコネクタの挿入穴に挿入すると共にその挿入穴内に光路を垂直に変換するミラーを設け、サブマウントコネクタにそのミラーに位置して光素子を実装したことを特徴とする光モジュールである。

本発明によれば、ポリマ導波路のコアまたはクラッド作製時にコアを作製するプロセスと同じプロセスによりコアと同時に光ファイバやその他基板位置合わせ用のパターンを作製するために、導波路コアと位置合わせパターンとの位置合わせの必要がなく大幅な低コスト化が可能となる。

以下、本発明の好適な一実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。

図１〜図５は、本発明の一実施の形態を示し、図１は平面図、図２は図１のＡ−Ａ線断面図、図３は、図１のＢ−Ｂ線断面図、図４は図１のＣ−Ｃ線断面図である。

図において、１０は、ガラエポ基板、ガラス、プラスチック板等からなる支持基板で、その支持基板１０上の中央から一辺（図では右辺）に向けて複数のコア１１とクラッド１２からなるポリマ導波路１３が形成され、そのポリマ導波路１３を形成するコア材とクラッド材を用いて支持基板１０上の中央から他辺（左辺）にかけて凸状の位置合わせ用パターン１４が複数本形成され、その位置合わせ用パターン１４間で光ファイバガイド溝１５が形成される。

この光ファイバガイド溝１５に図７、図８に示すように光ファイバ２０が実装され、また光ファイバ２０とポリマ導波路１３を接着剤２３により接着して光配線基板３０を形成する。

この接着は、ポリマ導波路１３のコア１１の屈折率とファイバコア２１の屈折率の間の屈折率を持つ接着剤２３を用い、また接着剤２３で、光ファイバ２０のクラッド２２も、光ファイバガイド溝１５を形成する支持基板１０と位置合わせ用パターン１４に接着固定する。

図５、図６は、支持基板１０上にポリマ導波路１３と位置合わせ用パターン１４とを同時に形成する工程を示したものである。

先ず、図５（ａ）に示すように、支持基板１０上にアンダークラッド材（アクリル系紫外線硬化樹脂、屈折率１．５１）１２ｕが塗布され、ポリマ導波路と位置合わせ用パターンの形状を形成したマスク（図示せず）にてＵＶ露光されて硬化され、未露光・未硬化部分が現像液（アセトン）で除去されて、図５（ｂ）、図６（ｂ）に示すようにポリマ導波路１３のアンダークラッド１２ｂと位置合わせ用パターン１４ｂが形成される。

このアンダークラッド１２ｂの厚さは、上述した光ファイバ２０のクラッド２２の厚さと同じになるように形成する。

次に図５（ｃ）に示すように、コア材（アクリル系紫外線硬化樹脂、屈折率１．５６）１１ｃが塗布され、ポリマ導波路のコアと位置合わせ用パターンの形状を形成したマスク（図示せず）にてＵＶ露光されて硬化され、未露光・未硬化部分が現像液で除去されて、図５（ｄ）、図６（ｄ）に示すようにポリマ導波路１３のコア１１と位置合わせ用パターン１４ｄが形成される。

このコア１１の厚さと幅は、光ファイバ２０のコア径と同じになるよう形成する。

さらに、図５（ｅ）に示すようにオーバクラッド材１１ｏが塗布され、ポリマ導波路と位置合わせ用パターンの形状を形成したマスク（図示せず）にてＵＶ露光されて硬化され、未露光・未硬化部分が現像液で除去されて、図５（ｆ）に示すようにオーバークラッド１２ｆが形成されて、図１に示したポリマ導波路１３と位置合わせ用パターン１４が形成される。

この支持基板１０へのポリマ導波路１３と位置合わせ用パターン１４は、図示のように予め使用する形状に形成しても、或いは大きな支持基板１０を用い、その支持基板１０上に、ポリマ導波路１３と位置合わせ用パターン１４を多数形成した後、ダイシングにより図示した四角形状に切り出して形成するようにしてもよい。

以上のように支持基板１０へのポリマ導波路１３と位置合わせ用パターン１４を形成した後、図７、図８で説明したように光ファイバ２０を位置合わせ用パターン１４間の光ファイバガイド溝１５に実装して、光ファイバ２０のコア２１とポリマ導波路１３のコア１１とを結合する。この場合、支持基板１０からコア１１の中心までの高さは、光ファイバ２０の半径と同じに形成され、また位置合わせ用パターン１４は、マスクを用いて露光・現像して形成するため、精密である、光ファイバガイド溝１５に光ファイバ２０を嵌め込めば、光ファイバ２０のコア２１とポリマ導波路１３のコア１１との調心ができる。

この光ファイバ２０は、コア径が数１０μｍのマルチモードファイバであり、クラッド２２の径の誤差は、サブミクロン程度であり、上述のように位置合わせ用パターン１４をマスクを用いて露光・現像して形成することで、接続のための調心作業を必要とせず、低コスト化が可能となる。

次に、この光配線基板３０を用いて、光モジュールを構成する例を図９、図１０により説明する。

図９に示すように、サブマウントコネクタ３２には、光配線基板３０のポリマ導波路１３を挿入する挿入穴３３が形成され、また、ポリマ導波路１３のコア１１（図示なし）に位置してファイバーアレー３４が形成されており、その挿入穴３３に光配線基板３０を挿入し、接着剤３５で固定することで光モジュール３６とすることができる。

図１０は、光配線基板と光素子とを結合した光モジュール４０の例を示したものである。

透明なサブマウントコネクタ４１には、光配線基板３０のポリマ導波路１３を挿入する挿入穴４２が形成され、その挿入穴４２内に光路を垂直に変換するミラー４３が設けられ、サブマウントコネクタ４１に、そのミラー４３に位置してＶＣＳＥＬアレイやＰＤアレイなどの光素子４４がハンダ４５で実装される。

このミラー４３は、プリズム状をしたガラスで作製されており、反射面に金属コート、または多層膜コートが施されている。

サブマウントコネクタ４１の挿入穴４２内のミラー４３と結合するよう光配線基板３０のポリマ導波路１３を挿入すると共に接着剤４６で固定して光モジュール４０とする。

この光モジュール４０においては、ＶＣＳＥＬアレイからなる光素子４４からの光信号がサブマウントコネクタ４１を通し、ミラー４３で全反射されて光配線基板３０のポリマ導波路１３の各コアに入射され、光ファイバ２０（図示せず）に送信される。また光素子４４がＰＤアレイの場合、光ファイバ２０からの光信号がポリマ導波路１３からミラー４３に入射され、ミラー４３で全反射されて光素子４４で受信される。

図１１は、光配線基板３０の変形例を示したもので、支持基板１０上に、ポリマ導波路１３と位置合わせ用パターン１４（図示なし）を形成する他にクラッド１２の部分をやや大きめに形成し、その余剰のクラッド部分１２ｓに他の光部品との位置合わせ用の溝４７を形成したもので、これにより光配線基板３０を他の光部品に取り付ける際の位置決め精度を向上させることができる。

なお、上述の実施の形態では、紫外線硬化樹脂を塗布し、これを露光し、現像液で未硬化部分を除去する例で説明したが、位置合わせ用パターン１４の形成には、この他にも、支持基板１０やクラッド１２をエッチングにより形成するようにしてもよい。またこのエッチングは大きめにしてラフでよく、精密なエッチングはコア加工のときに行えばよい。

本発明の一実施の形態を示す平面図である。 図１のＡ−Ａ線断面図である。 図１のＢ−Ｂ線断面図である。 図１のＣ−Ｃ線断面図である。 図１において、支持基板にポリマ導波路を形成する際の工程を示す図である。 図５の製造工程における支持基板の平面図である。 図１〜図４の支持基板に光ファイバを取り付けた光配線基板の正面断面図である。 図７の断面図である。 本発明において光配線基板を用いた光モジュールの一実施の形態を示す図である。 本発明において光配線基板を用いた光モジュールの他の実施の形態を示す図である。 本発明における光配線基板の他の実施の形態を示す図である。

符号の説明

１０ 支持基板
１１ コア
１２ クラッド
１３ ポリマ導波路
１４ 位置合わせ用パターン
１５ 光ファイバガイド溝
２０ 光ファイバ

Claims (5)

1. 支持基板上の中央から一辺に向けて複数のコアとクラッドからなるポリマ導波路を形成し、そのポリマ導波路を形成するコア材とクラッド材を用いて支持基板上の中央から他辺にかけて凸状の位置合わせ用パターンを複数本形成すると共にその位置合わせ用パターン間で光ファイバガイド溝を形成し、その光ファイバガイド溝に光ファイバを実装すると共にその光ファイバを、ポリマ導波路の各コアに接続したことを特徴とする光配線基板。
2. 支持基板上に、アンダークラッド材、コア材、オーバークラッド材を塗布すると共に、上記ポリマ光導波路のコアと位置合わせ用パターン形状を形成すべく露光して硬化させ、未硬化部分を除去して、ポリマ導波路と位置合わせ用パターンを形成する請求項１記載の光配線基板。
3. 位置合わせ用パターンが導波路端面から支持基板の他辺にかけて延び、隣接する位置合わせ用パターンで形成される光ファイバガイド溝の幅が、前記光ファイバの径と等しく、ポリマ導波路のコアは、光ファイバガイド溝に光ファイバを実装したときに、そのファイバのコア中心と一致するように形成される請求項１又は２に記載の光配線基板。
4. 請求項１〜３いずれかに記載の光配線基板を、サブマウントコネクタの挿入穴に挿入し、他方そのサブマウントコネクタ内に、光配線基板のポリマ導波路のコアと結合する光ファイバアレイを設けたことを特徴とする光モジュール。
5. 請求項１〜３いずれかに記載の光配線基板を、サブマウントコネクタの挿入穴に挿入すると共にその挿入穴内に光路を垂直に変換するミラーを設け、サブマウントコネクタにそのミラーに位置して光素子を実装したことを特徴とする光モジュール。
   

Images