JP2008009098A - 光接続装置と実装方法 - Google Patents

Abstract

【課題】光ファイバ又は光導波路と云った光導波部品からの出射光、又は光導波部品への入射光の光路のバラツキの抑制と結合効率の向上、及び安価に製造可能な光接続装置とその光接続装置の実装方法の提供。
【解決手段】複数の光ファイバと、光ファイバ先端を包む樹脂モールド部とから光接続装置を構成し、各光ファイバの先端はカットすると共に、各光ファイバを互いのコアの軸が平行となるように配列し、更に樹脂モールド部の樹脂を光ファイバのコアと同一屈折率材料にすると共に、樹脂モールド部に反射面を成型し、光ファイバ先端と反射面とを離間する。更に、反射面を前記コアの軸の方向に対して０度＜θ＜９０度の範囲で形成し、反射面に反射膜を形成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光ファイバアレイと、ＶＣＳＥＬや高速動作型ＰＤと云った光素子を、光学的に結合する光接続装置と、光接続装置を光素子のパッケージに実装するための実装方法に関するものである。

コンピュータ等の情報機器の高ビットレート化のために、ＣＰＵとメモリなどのＬＳＩ同士を光ファイバによって接続するボード内光接続が有望視されている。ボード内光接続では光信号の入出力機構を持つＬＳＩを用い、ＬＳＩの入出力信号を光ファイバアレイによって伝搬させる。

このような光接続装置は多々提案されているが、中でもＬＳＩに光入出力機構を設ける構造の一つとして、発光素子を電光変換に用いると共に、光電変換を受光素子によって行い、前記発光素子又は受光素子と云った光素子を、光ファイバと結合させる構造が有力候補の一つである。電光変換には、垂直共振器表面発光レーザ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｃａｖｉｔｙ Ｓｕｒｆａｃｅ−Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｌａｓｅｒ：ＶＣＳＥＬ）を用いると共に、光電変換にはフォトダイオード（Ｐｈｏｔｏ Ｄｉｏｄｅ：ＰＤ）を用いる。更に、これらの光素子をその表面が配列用の基板と平行になるように実装し、光素子間の光路をミラーによって９０度曲げて、レンズを介して光ファイバと結合させる。

このような光接続装置としては、光素子を実装した基板に対して光ファイバを並行に保持した構造のものが多く考案されている。この光接続装置は、光ファイバの先端をコア軸に対して４５度に斜め研磨して反射面とする一方、電気的に接続された光素子を基板上に搭載し、光ファイバを基板面上に対して並行に保持した構造である。光ファイバ内の伝搬光を反射面で反射させて、９０度光路を切り換えて伝搬光を光素子に入射させるか、或いは光素子からの出射光を反射面で反射させて９０度光路を切り換えて光ファイバ内に伝搬させる。このような構造とすることにより、光ファイバと光素子とが基板面に対して並行となるので、光ファイバと光素子の占有空間の減少により小型で高密度な実装が可能となる。

このような光接続装置の一例として、図１５に示すようなものが考案されている（特許文献１参照。）。

特開平０８−２１９３０号公報（第３−４頁、第１図）

図１５に示すように、光ファイバ１００は、パッケージ１０１内に配置された光素子の一種であるフォトディテクター１０２（ｐｈｏｔｏ ｄｅｔｅｃｔｏｒ）を含むハイブリッド回路に光エネルギーを伝搬する。光ファイバ１００の先端１０３は、４５度に切断、研磨され、１００％の反射係数を生じるように設計された誘電膜や反射膜（例えば銀）が被覆される。光ファイバ１００の傾斜した平らな先端１０３は光エネルギーの向きを変える反射面となり、それにより、クラッド１０４内を長手方向に伝播した光エネルギーは、窓部１０５を介して垂直方向１０６に、フォトディテクター１０２の上部光検知部に入射される。更に、光ファイバ１００の先端１０３は、紫外線硬化可能で屈折率が整合したエポキシ樹脂のカプセル１０７に包まれる。カプセル１０７で光ファイバ１００を包むことにより、クラッド１０４で引き起こされる光ファイバ１００の歪みを抑制する。

しかし、図１５において、複数の光ファイバ１００を平行に配列して、光接続装置をアレイ化しようとした場合、被覆を剥いだ各ファイバ１００が、直接、位置調整用の治具に保持されてはいないため、全ての光ファイバ１００を正確に位置調整することは困難であった。

そこで、図１６に示すような光接続装置が考案されている（例えば、特許文献２参照）。図１６（ａ）、（ｂ）において、１０８は光素子の一種である受光素子、１００は光ファイバ、１００ａはコア、１０９は基板、１１０は微小ミラー、１１１は紫外線硬化樹脂、１１２はガラス板、１１３は光ファイバ保持部品である。

光ファイバ保持部品１１３は、紫外線透過性のガラス板などで作製する。その光ファイバ保持部品１１３に、深さと幅がそれぞれ１２５μｍの溝を形成したのち、被覆を除去した直径１２５μｍの光ファイバ１００をその溝に埋め込み、紫外線硬化樹脂を用いて固定する。

次に、光ファイバ保持部品１１３に埋め込まれた光ファイバ１００の先端を、研磨により斜め加工したのち、研磨した光ファイバ１００の先端に微小ミラー１１０を接着する。そして、受光素子１０８に対して光ファイバ保持部品１１３の位置調整を行った後、光ファイバ保持部品１１３を固定する。このように、光ファイバ１００を固定した後でその先端を斜め加工するので、光ファイバ１００をアレイ状に配列しても、図１５の光接続装置のように、光ファイバ１００を固定する際の光ファイバ１００の位置ずれ発生を防止することができる。

特開平１０−３２５９１７号公報（第４−５頁、第２図）

しかし、図１５及び図１６の光接続装置の構成では、光ファイバ１００の先端に研磨加工を施さなければならなかった。そのため、その研磨加工分だけ工程数が多く掛かり、光接続装置の製造コストの低減化を阻んでいた。

又、前述のように図１５の光接続装置では、複数の光ファイバ１００を用いてアレイ化する場合、全ての光ファイバ１００の正確な位置調整が困難であるため、光ファイバ１００ごとに出射光の光路のバラツキが発生する可能性があった。従ってこのバラツキが、アレイ化された光接続装置と光素子との結合効率の低下を招く原因となるおそれがあった。

更に、図１６に示される光接続装置の構成では、一つずつの光接続装置に前記のような研磨（光ファイバ１００先端の研磨）を施さなければならなかった。光接続装置ごとに研磨加工を行うので、一つずつの光接続装置ごとで研磨加工後の光ファイバ１００の先端形状にバラツキが生じ易く、出射光の光路のバラツキが発生する可能性があった。このため、図１５の光接続装置と同様、光路のバラツキが、アレイ化された光接続装置と光素子との結合効率の低下を招く原因となるおそれがあった。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、光ファイバ又は光導波路と云った光導波部品からの出射光、又は光導波部品への入射光の光路のバラツキの抑制と結合効率の向上、及び安価に製造可能な光接続装置とその光接続装置の実装方法を提供することである。

本発明の請求項１に記載の発明は、複数の光ファイバと、光ファイバの先端を包むモールド成型された樹脂モールド部と、を備え、
各光ファイバの先端はカットされ、
各光ファイバが互いのコアの軸が平行となるように配列されることで光ファイバアレイが構成され、
樹脂モールド部を構成する樹脂は、コアと同一の屈折率を有する光透過性の材料であると共に、樹脂モールド部には反射面が成型され、
光ファイバの先端と反射面とは離間され、
反射面は、光ファイバのコアの軸の方向に対して０度＜θ＜９０度の範囲の所定の角度θで形成され、
更に、反射面に反射膜が形成されることを特徴とする光接続装置である。

又、請求項２に記載の発明は、複数のコア部を有する光導波路と、光導波路の先端を包むモールド成型された樹脂モールド部と、を備え、
各コア部が互いの軸方向が平行となるように配列され、
樹脂モールド部を構成する樹脂は、コア部と同一の屈折率を有する光透過性の材料であると共に、樹脂モールド部には反射面が成型され、
光導波路の先端と反射面とは離間され、
反射面は、コア部の軸方向に対して０度＜θ＜９０度の範囲の所定の角度θで形成され、
更に、反射面に反射膜が形成されることを特徴とする光接続装置である。

更に、請求項３に記載の発明は、前記光ファイバの先端付近が、被覆が除去されてクラッドが露出されており、露出されたクラッドの外周にフェルールが装着されることを特徴とする請求項１に記載の光接続装置である。

更に、請求項４に記載の発明は、前記反射面に凹面ミラーが形成されることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の光接続装置である。

更に、請求項５に記載の発明は、前記樹脂モールド部の光入出射部分に凸レンズ部が形成されることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の光接続装置である。

更に、請求項６に記載の発明は、前記光接続装置の光入出射部分に、反射防止膜が形成されることを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の光接続装置である。

又、請求項７に記載の発明は、前記請求項１乃至６の何れかに記載の光接続装置を、光素子を搭載したパッケージに、直接接合によって接合したことを特徴とする光接続装置の実装方法である。

本発明の請求項１又は２に記載の光接続装置に依れば、モールド成型によって反射面を金型で成型するので、一つずつ研磨加工が施されていた従来の光接続装置と比べて、反射面を常に一定の形状で製造することが出来る。更に、反射面に対して光ファイバアレイ又は光導波路を一定の位置に位置決めすることも容易となる。従って、樹脂モールド部の外形形状のバラツキが解消されると共に、前記バラツキによって反射面で発生する、反射光の光路のバラツキも解消される。更に、光ファイバのコア又は光導波路のコア部と、モールド成型する樹脂との屈折率とを、同一に整合することにより、前記コア又はコア部と、樹脂との境界での屈折率差に起因した、前記境界での光の屈折が防止される。従って、光ファイバ又は光導波路（以下、光導波部品）への入射光及び、光導波部品からの出射光の光路のバラツキが解消される。以上のように、反射面での反射光の光路のバラツキと、光導波部品への入射光及び光導波部品からの出射光の光路のバラツキが解消されるため、光素子に対して高効率で結合可能な光接続装置を構成することが可能となる。

更に、反射面を成型して形成すると共に、光導波部品の先端を反射面から離間して、屈折率を整合した樹脂で包むことにより光接続装置を構成するので、光導波部品の先端と、反射面とに、研磨加工を施す必要がなく、従来の光接続装置に比べてより安価に光接続装置を製造することが可能となる。

更に、請求項３に記載の光接続装置に依れば、上記各効果に加えて、光ファイバのクラッド外周にフェルールを装着することにより、樹脂を金型内部に注入する際に、被覆が除去された光ファイバが撓み変形することが防止される。従って、光ファイバアレイを構成する各光ファイバを、互いに平行に保持したまま、モールド成型を完了させて光接続装置を作製することが出来る。

更に、請求項４又は５に記載の光接続装置に依れば、上記各効果に加えて、凹面ミラー又は凸レンズ部によって光を集光するため、ＶＣＳＥＬや高速動作用ＰＤといった、発光部又は受光部の直径が極小な光素子と、光接続装置との結合効率を向上させることが可能となる。

更に、請求項６に記載の光接続装置に依れば、光接続装置の光入出射部分に、反射防止膜が形成されるので、光入出射部分での反射による戻り光が防止され、光素子と光接続装置との結合効率が向上する。

更に、請求項７に記載の光接続装置の実装方法に依れば、光接続装置と光素子のパッケージとを直接接合により接合することで、光学接着剤や中間材を介さないので、光学接着剤や中間材の耐湿性の劣化問題が解消される。更に、室温下にて接合するので、樹脂モールド部の樹脂における熱応力とクラックの発生が抑制されて、接合箇所の剥離を防止することが出来る。更に、光学接着剤を用いないので、光学接着剤から発生するアウトガスが、窓部からパッケージ内部に侵入して光素子の発光部又は受光部へ付着することも防止される。

＜第１の実施の形態＞
以下、本発明の光接続装置の第１の実施形態を、図１〜図５を参照して説明する。なお、各図に示したｘ軸、ｙ軸、及びｚ軸はそれぞれ一対一に対応する。光接続装置１は、複数の光ファイバ２と、モールド成型された樹脂３（以下、樹脂モールド部３）とから構成され、図４又は図５に示す光素子４と光学的に結合される装置である。

光ファイバ２は、図２に示すようにコア２ａ、及び、コア２ａの屈折率より低い屈折率を有するクラッド２ｂが前記コア２ａの周囲を囲むことで構成される、いわゆる石英系のシングルモード型や、石英系のマルチモード型（屈折率分布型、ステップインデックス型）、又はプラスチック光ファイバが挙げられるが、この中でもプラスチック光ファイバが最適である。

光ファイバ２の先端付近は、先端から所定長分、被覆２ｃが除去されてクラッド２ｂが露出しており、露出したクラッド２ｂの外周に、更にフェルール５が装着される。光ファイバ２の先端は、コア２ａの軸の方向に対して垂直にクリーブカットされ、クリーブカットされた先端を有する光ファイバ２を、複数、互いのコア２ａの軸が平行となるようにｘ軸方向に亘って等間隔に横一列に配列することで、光ファイバアレイが構成される。

フェルール５はクラッド２ｂの先端のみ残してクラッド２ｂ外周に装着されるように、長さ方向（ｚ方向）の寸法が設定される。又、フェルール５に形成される孔５ａは、互いの軸方向が平行となるようにｘ軸方向にわたって等間隔に横一列に形成されており、光ファイバアレイが各孔５ａに挿入されたとき、互いのコア２ａの軸が平行となるようにｘ軸方向にわたって等間隔に、各光ファイバ２が配列される。

光ファイバ２の先端と、フェルール５が装着された光ファイバ２の先端付近、及び被覆２ｃの一部分が、樹脂のモールド成型により形成される樹脂モールド部３で包まれる。樹脂モールド部３の樹脂は、光ファイバ２のコア２ａと同一の屈折率を有する光透過性材料であり、一例としてＰＭＭＡ（Ｐｏｌｙｍｅｔｈｙｌｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）が挙げられる。この場合、光ファイバ２は、コア２ａ材にＰＭＭＡを使用したＰＭＭＡ光ファイバが最適である。更に、樹脂モールド部３の一部には平面状の反射面が形成され、その平面の面上に金属膜か誘電体多層膜といった反射膜が形成されることによって、ミラーとして作用する反射面３ａが構成される。

反射面３ａは、コア２ａの軸の方向（ｚ軸方向）に対して、所定の角度θ（０度＜θ＜９０度の範囲：本実施形態ではθは４５度と設定する）をなして形成される。更に、平面部３ｂがｘ軸方向と平行に形成される。又、光ファイバ２の先端と反射面３ａは離間される。

樹脂モールド部３の外形は、モールド成型の金型により成型される。モールド成型には一般的なインジェクションモールディングが適用される。反射面３ａと平面部３ｂの面形状を型取った金型を用意し、その金型にフェルール５を装着した光ファイバアレイを、金型に対し正確に位置決めした上で一部を金型内部に入れ、更に溶融した樹脂を、圧力をかけて金型内に注入する。

次に、冷却して樹脂成型品を金型から取り出し、前記の金属膜か誘電体多層膜を平面上に蒸着することにより、内部に光ファイバアレイを保持し、反射面３ａと平面部３ｂとが成型されることで形成された樹脂モールド部３が作製される。

クラッド２ｂの外周にフェルール５が装着されているため、樹脂を金型内部に注入する際に、被覆が除去された光ファイバが撓み変形することが防止される。従って、各光ファイバ２を互いに平行に保持したまま、モールド成型を完了させて光接続装置１を作製することが出来る。

このように、モールド成型によって反射面３ａと平面部３ｂを金型で成型するので、反射面３ａと平面部３ｂを常に一定の形状で製造することが出来る。更に、金型内部に光ファイバアレイの一部を配置した上で樹脂を注入するため、反射面３ａ及び平面部３ｂに対して、光ファイバアレイを一定の位置に位置決めすることが容易となる。従って、光ファイバ２を保持する樹脂モールド部の外形形状のバラツキが解消されると共に、バラツキによって反射面３ａで発生する反射光の光路のバラツキも解消されるので、光素子４と高効率に結合する光接続装置１を構成することが可能となる。

一方、図４に示すように、パッケージ６内部には光素子４が搭載されており、樹脂のトランスファモールド等によってパッケージ６の外形が製作される。その外形の一部に、光を通過させる窓部６ａが設けられる。光素子４は、例えばＶＣＳＥＬと云った電光変換素子であり、面発光レーザの一つである。光素子４は、ボンディングワイヤ７によって、パッケージ６内部の基板上の電極と電気的に接続されている。更に、複数の光素子４がｘ軸方向に亘って横一列にアレイ状に整列されることで光素子アレイが形成される。各光素子４の配列ピッチに合わせて、光ファイバアレイの各光ファイバ２の配列ピッチが設定される。

ｙ軸方向から見たときの発光部４ａの平面形状は円形状であり、発光部４ａの面上には集光用の凸レンズ４ｂが一体に設けられる。発光部４ａから出射される光は、凸レンズ４ｂにより集光されて窓部６ａを介して光接続装置１へと出射される。

更に、光接続装置１の光入出射部分と光素子アレイの各発光部４ａとがｙ軸方向で面対向するように、光素子４から光を出射した状態でｘ、ｚ軸方向での位置調整を行い、結合効率が最大となったところで、樹脂モールド部３の平面部３ｂとパッケージ６とを接合する。その接合は、光学接着剤や中間材（反射防止膜、金属膜）等を介さない直接接合で行い、超音波溶着により光接続装置１をパッケージ６に実装する。

直接接合で接合すれは、光学接着剤や中間材を介さないので、光学接着剤や中間材の耐湿性の劣化問題が解消される。更に、平面部３ｂとパッケージ６とを室温下にて接合するので、樹脂モールド部の樹脂における熱応力とクラックの発生を抑制して、接合箇所の剥離を防止することが出来る。更に、光学接着剤を用いないので、光学接着剤から発生するアウトガスが、窓部６ａからパッケージ６内部に侵入して発光部４ａへ付着することも防止される。光素子４の厚さと実装高さは、光素子４と反射面３ａとの距離が最適となるように適宜調整する。

次に、図５を参照して、光接続装置１と光素子４との結合について説明する。光素子４から出射した光は、凸レンズ４ｂで集光されて樹脂モールド部３に入射し、反射面３ａで反射されて光ファイバ２のコア２ａに結合される。前記の通り、反射面３ａには反射膜が形成されているので、光素子４からｙ軸方向に出射された光は反射面３ａで反射されて、ｚ軸方向に９０度光路が変換される。

コア２ａと樹脂との屈折率は同一に整合されているので、光ファイバ２先端のクリーブカット面の面形状にバラツキがあっても、コア２ａと樹脂との境界での屈折率差に起因した、前記境界での光の屈折が防止されるため、光ファイバ２への入射光の光路のバラツキが解消される。更に、フェルール５の装着により、各光ファイバ２はそれぞれ互いのコア２ａの軸が平行となるようにｘ軸方向に亘って等間隔に配列されるため、光素子アレイから出射された光が高効率で光ファイバ２に結合される。

更に、反射面３ａを成型して形成すると共に、クリーブカットした光ファイバ２の先端を反射面３ａから離間して屈折率を整合した樹脂で包むことにより光接続装置１を構成するので、光ファイバ２の先端と、反射面３ａとに、研磨加工を施す必要がなく、従来の光接続装置に比べてより安価に光接続装置を製造することが可能となる。

光接続装置１の光入出射部分となる平面部３ｂの面（窓部６ａと面対向している面）上には、反射防止膜が形成される。反射防止膜としては、例えばＳｉＯ２やＴｉＯ２或いはＴａ２Ｏ５と云った無機材料からなる厚さ約数百ｎｍの多層膜が挙げられる。前記光入出射部分に反射防止膜を形成することにより、光入出射部分での反射による戻り光を防止して、光素子４と光接続装置１との結合効率を向上させることが可能となる。

なお、本実施の形態はその技術的思想に基づいて種々変更可能である。例えば、光素子４をＰＩＮフォトダイオードやアバランシェフォトダイオードと云った高速動作型ＰＤに置き換えても良い。この場合、図５は前記光ファイバ２のコア２ａから出射された光が、反射面３ａで反射されて光素子４に結合される図となる。引き出し番号４ａは受光部となる。

又、前記光ファイバ２の先端のカット手段として、クリーブカットを挙げて説明してきたがそれ以外のカット手段を用いることも可能である。更にカット面の形状も、コア２ａの軸の方向に対して垂直な形状に限らず、斜めにカットしても良い。

＜第２の実施の形態＞
次に、本発明の第２の実施の形態を図６〜図７を参照して説明する。なお、第１の実施の形態と同一箇所には同一番号を付し、重複する説明は省略若しくは簡略化して説明する。

第２の実施の形態の光接続装置８が前記第１の実施の形態と異なる点は、前記反射面３ａのうち少なくとも光が反射する反射面領域に、凹面ミラー９を形成したことである。凹曲面形状を有する凹面ミラー９が、光ファイバ２の本数と同一の数、光ファイバ２の配列ピッチと同一ピッチでアレイ状に反射面３ａに形成されている。

図７より、光素子４から出射された光は、広がりながら凹面ミラー９に入射する。ここで凹面ミラー９の凹曲面形状により、広がった入射光が集光されて収束光に変換され、光ファイバ２のコア２ａに集光して結合される。従って、光接続装置８と光素子４との結合効率が向上される。

凹面ミラー９も樹脂モールド部３と一体的に、インジェクションモールディングによる金型成型で製造するのが好適である。

なお、本実施の形態でも、光素子４をＰＩＮフォトダイオードやアバランシェフォトダイオードと云った高速動作型ＰＤに置き換え可能である。

以上のように、凹面ミラー９によって光を集光するため、ＶＣＳＥＬや高速動作用ＰＤといった発光部又は受光部の直径が数十μｍ以下と極小な光素子４であっても、光接続装置８との結合効率を向上させることが可能となる。

＜第３の実施の形態＞
次に、本発明の第３の実施の形態を図８〜図９を参照して説明する。なお、前記各実施の形態と同一箇所には同一番号を付し、重複する説明は省略若しくは簡略化して説明する。

第３の実施の形態の光接続装置１０が前記各実施の形態と異なる点は、前記平面部３ｂの光入出射部に凸レンズ部１１を形成したことである。凸曲面形状を有する凸レンズ部１１が、光ファイバ２の本数と同一の数、光ファイバ２の配列ピッチと同一ピッチでアレイ状に平面部３ｂに形成されている。

図９より、光素子４から出射された光は、広がりながら凸レンズ部１１に入射する。ここで凸レンズ部１１の凸曲面形状により、広がった入射光が集光されて収束光に変換され、反射面３ａで反射された後、前記光ファイバ２のコア２ａに集光して結合される。従って、光接続装置１０と光素子４との結合効率が向上される。

凸レンズ部１１も樹脂モールド部３と一体的に、インジェクションモールディングによる金型成型で製造するのが好適である。

なお、本実施の形態でも、光素子４をＰＩＮフォトダイオードやアバランシェフォトダイオードと云った高速動作型ＰＤに置き換え可能である。

以上のように、凸レンズ部１１によって光を集光するため、ＶＣＳＥＬや高速動作用ＰＤといった発光部又は受光部の直径が極小な光素子４と光接続装置１０との結合効率を向上させることが可能となる。

＜第４の実施の形態＞
次に、本発明の第４の実施の形態を図１０〜図１４を参照して説明する。なお、前記各実施の形態と同一箇所には同一番号を付し、重複する説明は省略若しくは簡略化して説明する。第４の実施の形態の光接続装置１２が前記各実施の形態と異なる点は、光導波部品として光ファイバ２の換わりに、複数のコア部１３ｂを有する平面型の光導波路１３を用いることである。

光導波路１３の導波路材料としては、ガラス（石英）やプラスチックの材料が挙げられるが、その内、石英で光導波路１３を構成すると、低損失及び高耐熱性等の利点が得られるものの、樹脂モールド部３の屈折率とコア部１３ａの屈折率との整合を考慮すると、プラスチックの方が最適である。

光導波路１３は、図１１に示すように、下部クラッド層１３ｂ、上部クラッド層１３ｃ、及びコア部１３ａから構成される。下部クラッド層１３ｂは、図示しない基板上に、例えばＰＭＭＡをＭＭＡ（Ｍｅｔｈｙｌ Ｍｅｔａ Ａｃｒｙｌａｔｅ）モノマに溶かしてスピンコートした後、９０度で３０分加熱乾燥させたフィルム状のものである。

コア部１３ａを形成するには、例えばフィルム状の第１のクラッド層１３ｂを形成した後、スチレンモノマにＰＭＭＡを溶解してスピンコートで塗布し、７０度で４５分加熱乾燥させてコア部１３ａの元となるコア部層を形成する。次いで、前記コア部層におけるコア部１３ａ形成領域に所要の露光マスクを用いて紫外線を照射し、コア部層中のスチレンモノマを光重合させる。それから、室温のエチルアルコール中にコア部層を浸漬して、非露光領域の未反応スチレンモノマを溶解除去して加熱乾燥し、コア部１３ａを形成する。露光された結果、コア部１３ａ中にはポリスチレンがＰＭＭＡに均一に混合、或いは、光重合した領域を形成するため、例えば１．５１程の屈折率が得られる。

次に、形成されたコア部１３ａを、スピンコートを用いて上部クラッド層１３ｃで覆うことにより、最終的な導波構造が得られる。上部クラッド層１３ｃは、例えばスチレンモノマにＰＭＭＡを溶解したものを用いる。従って、上部クラッド層１３ｃと下部クラッド層１３ｂは殆ど同じ材料から構成されたクラッド部となり、屈折率は共にほぼ１．４９となる。

以上により、上部クラッド層１３ｃと下部クラッド層１３ｂ、及びコア部１３ａとの間に屈折率差が生じるため、光を伝搬可能な光導波路１３が形成される。前記露光マスクのパターンにより、複数のコア部１３ａは互いの軸方向（ｚ軸方向）が平行となるように、且つ、ｘ軸方向に亘って等間隔に横一列に配列するように形成される。

光接続装置１２では、光導波路１３の先端付近を樹脂モールド部３で包む。樹脂モールド部３の樹脂は、コア部１３ａと同一の屈折率を有する光透過性材料を用いる。又、光導波路１３の先端と反射面３ａとは離間する。

樹脂モールド部３の成型には第一の実施形態と同様、モールド成型（一般的なインジェクションモールディング）を適用する。光導波路１３を金型に対し正確に位置決めした上で一部を金型内部に入れ、更に溶融樹脂を金型内に注入し、冷却後に金属膜か誘電体多層膜と云った反射膜を蒸着することで、内部に光導波路１３を保持し、反射面３ａと平面部３ｂとが形成された樹脂モールド部３が作製される。

反射面３ａは、コア部１３ａの軸方向（ｚ軸方向）に対して、所定の角度θ（０度＜θ＜９０度の範囲：本実施形態ではθは４５度と設定する）をなして形成される。

モールド成型によって反射面３ａと平面部３ｂを金型で成型するので、一つずつ研磨加工が施されていた従来の光接続装置と比べて、反射面３ａと平面部３ｂを常に一定の形状で製造することが出来る。更に、金型内部に光導波路１３の一部を配置した上で樹脂を注入するため、反射面３ａ及び平面部３ｂに対して、光導波路１３を一定の位置に位置決めすることが容易となる。従って、光導波路１３を保持する樹脂モールド部の外形形状のバラツキが解消されると共に、バラツキによって反射面３ａで発生する、反射光の光路のバラツキも解消されるので、光素子４と高効率に結合する光接続装置１２を構成することが可能となる。

一方、パッケージ６内部には光素子４が搭載されている（図１３参照）。光素子アレイの各光素子４の配列ピッチに合わせて、光導波路１３の各コア部１３ａの配列ピッチを設定する。更に、樹脂モールド部３の平面部３ｂとパッケージ６との接合は直接接合で行い、超音波溶着により光接続装置１２をパッケージ６に実装する。

次に図１４を参照して、光接続装置１２と光素子４との結合を説明する。なお、光素子４がＶＣＳＥＬのような発光素子の場合を例に取り、以下説明を行う。光素子４からの出射光は凸レンズ４ｂで集光して樹脂モールド部３に入射し、反射面３ａで反射してコア部１３ａに結合する。光素子４からｙ軸方向に出射した光は反射面３ａで反射されて、ｚ軸方向に９０度光路が変換される。

コア部１３ａと樹脂との屈折率は同一に整合されるので、コア部１３ａと樹脂の屈折率差に起因した、コア部１３ａと樹脂の境界での光の屈折が防止されるため、光導波路１３への入射光の光路のバラツキが解消される。よって、光素子アレイから出射された光が高効率で光導波路１３に結合される。

更に、反射面３ａを成型して形成すると共に、光導波路１３の先端を反射面３ａから離間して、屈折率を整合した樹脂で包むことにより光接続装置１２を構成するので、光導波路１３の先端と、反射面３ａとに、研磨加工を施す必要がなく、従来の光接続装置に比べてより安価に光接続装置を製造することが可能となる。

本実施形態でも、光接続装置１２の光入出射部分となる平面部３ｂの面（窓部６ａと面対向している面）上に、反射防止膜を形成可能である。

なお、本実施の形態はその技術的思想に基づいて種々変更可能であり、光素子４を前記高速動作型ＰＤに置換しても良い。この場合、図１４は光導波路１３から出射された光が、反射面３ａで反射されて光素子４に結合される図となる。引き出し番号４ａは受光部となる。

又、反射面３ａに凹面ミラー９を形成したり、平面部３ｂの光入出射部に凸レンズ部１１を形成することは、勿論可能である。

本発明による光接続装置は、コンピュータ等の情報機器内部の光接続装置に利用することが可能である。

本発明の第１の実施形態に係る光接続装置の斜視図。 本発明の第１の実施形態に係る光接続装置を構成する光ファイバアレイと フェルールとを表す斜視図。 本発明の第１の実施形態に係る光接続装置の側面図。 図１の光接続装置を光素子パッケージに実装した状態を表す模式図。 第１の実施の形態に係る光接続装置における光素子との結合状態を表す模 式図。 本発明の第２の実施形態に係る光接続装置の側面図。 第２の実施の形態に係る光接続装置における光素子との結合状態を表す模 式図。 本発明の第３の実施形態に係る光接続装置の側面図。 第３の実施の形態に係る光接続装置における光素子との結合状態を表す模 式図。 本発明の第４の実施形態に係る光接続装置の斜視図。 本発明の第４の実施形態に係る光接続装置を構成する光導波路を表す斜 視図。 本発明の第４の実施形態に係る光接続装置の側面図。 図１０の光接続装置を光素子パッケージに実装した状態を表す模式図。 第４の実施の形態に係る光接続装置における光素子との結合状態を表す 模式図。 従来の光接続装置とその光接続装置の実装構造を示す部分側断面図。 （ａ） 従来の光接続装置の別形態の概略構成を示す部分側面図。 （ｂ） 同図（ａ）の斜視図。

符号の説明

１、８、１０、１２ 光接続装置
２ 光ファイバ
３ 樹脂または樹脂モールド部
４ 光素子
５ フェルール
６ パッケージ
７ ボンディングワイヤ
９ 凹面ミラー
１１ 凸レンズ部
１３ 光導波路

Claims (7)

1. 複数の光ファイバと、光ファイバの先端を包むモールド成型された樹脂モールド部と、を備え、
   各光ファイバの先端はカットされ、
   各光ファイバが互いのコアの軸が平行となるように配列されることで光ファイバアレイが構成され、
   樹脂モールド部を構成する樹脂は、コアと同一の屈折率を有する光透過性の材料であると共に、樹脂モールド部には反射面が成型され、
   光ファイバの先端と反射面とは離間され、
   反射面は、光ファイバのコアの軸の方向に対して０度＜θ＜９０度の範囲の所定の角度θで形成され、
   更に、反射面に反射膜が形成されることを特徴とする光接続装置。
2. 複数のコア部を有する光導波路と、光導波路の先端を包むモールド成型された樹脂モールド部と、を備え、
   各コア部が互いの軸方向が平行となるように配列され、
   樹脂モールド部を構成する樹脂は、コア部と同一の屈折率を有する光透過性の材料であると共に、樹脂モールド部には反射面が成型され、
   光導波路の先端と反射面とは離間され、
   反射面は、コア部の軸方向に対して０度＜θ＜９０度の範囲の所定の角度θで形成され、
   更に、反射面に反射膜が形成されることを特徴とする光接続装置。
3. 前記光ファイバの先端付近が、被覆が除去されてクラッドが露出されており、露出されたクラッドの外周にフェルールが装着されることを特徴とする請求項１に記載の光接続装置。
4. 前記反射面に凹面ミラーが形成されることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の光接続装置。
5. 前記樹脂モールド部の光入出射部分に凸レンズ部が形成されることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の光接続装置。
6. 前記光接続装置の光入出射部分に、反射防止膜が形成されることを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の光接続装置。
7. 前記請求項１乃至６の何れかに記載の光接続装置を、光素子を搭載したパッケージに、直接接合によって接合したことを特徴とする光接続装置の実装方法。

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