JP2008015302A - Optical substrate and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、光基板及びその製造方法に関する。 The present invention relates to an optical substrate and a method for manufacturing the same.
電子計算機のLSIクロック周波数は益々増大する傾向にあり、現在では1GHzオーダーのものが出現するに至っている。この結果、従来のボード内やシステム内の電気伝送のままでは、速度制限を受けてしまい、システム性能を阻害する原因となっていた。こうした速度制限は電気伝送による高周波減衰、インピーダンスの不整合、クロストーク、グランド雑音などの影響により生じていた。更に、テラビット/秒の性能が求められてくると、電気伝送の場合、誘電損失と表皮効果に起因する高周波減衰のため、高速化と共にボード内での許容伝送距離が短くなる課題もあった。 The LSI clock frequency of electronic computers tends to increase more and more, and now the one of the order of 1 GHz has appeared. As a result, if the electrical transmission in the conventional board or system is used as it is, the speed is limited, which is a cause of hindering the system performance. Such speed limitations were caused by the effects of high frequency attenuation due to electrical transmission, impedance mismatch, crosstalk, and ground noise. Furthermore, when the performance of terabit / second is required, in the case of electrical transmission, there is a problem that the allowable transmission distance in the board is shortened along with the increase in speed due to high-frequency attenuation due to dielectric loss and skin effect.
近年では、このような問題を解決するために、プリント基板の銅による電気配線の一部を光ファイバ又は光導波路に置き換えて電気信号の変わりに光信号を利用することが行われている。この光伝送ではインピーダンスの不整合といった上記の悪影響を無視でき、又許容伝送距離が伝送速度に依存しないという利点を有する。
このような光導波路を備える光基板は、例えば特許文献1に示すように、通常光信号を通過させる線状のコアを、該コアよりも屈折率の低いクラッド中に埋め込んで構成されており、レーザダイオードやフォトダイオードといった送受信光デバイスによって光伝送が行われる。
In recent years, in order to solve such a problem, a part of the electrical wiring made of copper on the printed board is replaced with an optical fiber or an optical waveguide, and an optical signal is used instead of an electrical signal. This optical transmission has the advantage that the above-mentioned adverse effects such as impedance mismatching can be ignored and the allowable transmission distance does not depend on the transmission speed.
An optical substrate including such an optical waveguide is configured by embedding a linear core that normally transmits an optical signal in a clad having a refractive index lower than that of the core, as shown in Patent Document 1, for example. Optical transmission is performed by a transmission / reception optical device such as a laser diode or a photodiode.
従来、このような構成の光基板を製造する際には、例えば非特許文献1に示すように、コアの長手方向の端面が平坦面となるように、光基板をダイシングカットやレーザーカットで切断している。
また、光基板をダイシングカットやレーザーカットで切断した場合には、光信号がコアの端面において散乱しないように、コアの端面を鏡面状態とする必要があるため、光基板の切断面に研磨加工を施している。
Also, when the optical substrate is cut by dicing cut or laser cut, the end surface of the core needs to be mirrored so that the optical signal is not scattered at the end surface of the core. Has been given.
上記従来の光基板の製造方法においては、ダイシングカットやレーザーカットによりクラッドを含む光基板を切断するため、切断に多くの時間が必要となり、光基板の製造効率が低下するという問題がある。例えば、ダイシングカットを実施する場合には、その切断速度が1mm/sec程度と遅く、切断に多くの切断時間を要する。
また、レーザーカットにより光基板を切断する場合には、レーザーのエネルギーを吸収できる材料により光基板のコアやクラッドを構成する必要があるため、すなわち、光基板のコアやクラッドを構成する材料が限定されてしまうため、汎用性が低いという問題がある。
さらに、上記カットに加えて研磨加工を施す必要があるため、光基板の製造工程数が増加して光基板の製造コストが高くなるという問題もある。
In the conventional method for manufacturing an optical substrate, since the optical substrate including the clad is cut by dicing cut or laser cut, a lot of time is required for cutting, and the manufacturing efficiency of the optical substrate is lowered. For example, when dicing cut is performed, the cutting speed is as slow as about 1 mm / sec, and a lot of cutting time is required for cutting.
In addition, when the optical substrate is cut by laser cutting, it is necessary to configure the core and cladding of the optical substrate with a material capable of absorbing the energy of the laser, that is, the materials constituting the core and cladding of the optical substrate are limited. Therefore, there is a problem that versatility is low.
Furthermore, since it is necessary to perform polishing in addition to the above cut, there is a problem that the number of manufacturing steps of the optical substrate increases and the manufacturing cost of the optical substrate increases.
この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、製造効率の向上を図りながら製造コストを低く抑えることができ、かつ、汎用性の高い光基板の製造方法及びこれによって製造される光基板を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and can reduce the manufacturing cost while improving the manufacturing efficiency, and is manufactured by using a highly versatile manufacturing method of an optical substrate. An object is to provide an optical substrate.
上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
請求項1に係る発明は、線状のコアを該コアよりも屈折率の低い基板本体内部に配置すると共に、前記コアの長手方向の端部を前記基板本体から外方に突出させる光導波路形成工程と、前記基板本体から突出した前記コアの端面を、加熱手段によって加熱して溶融させ、任意形状に成形する端面成形工程とを備えることを特徴とする光基板の製造方法を提案している。
In order to solve the above problems, the present invention proposes the following means.
According to the first aspect of the present invention, an optical waveguide is formed in which a linear core is disposed inside a substrate body having a refractive index lower than that of the core, and an end portion in the longitudinal direction of the core protrudes outward from the substrate body. Proposing a method of manufacturing an optical substrate, comprising: a step; and an end surface forming step of heating and melting the end surface of the core protruding from the substrate body by a heating means to form an arbitrary shape. .
この発明に係る光基板の製造方法によれば、線状のコアとその周囲に配される基板本体とにより光信号を伝播させる光導波路を構成した光基板が製造されることになる。
そして、端面成形工程においては、基板本体から突出したコアの端面を加熱手段により溶融させて任意形状に成形するため、該端面を容易かつ迅速に任意形状に成形することが可能となり、また、別途研磨加工を施すことなく該端面を鏡面状態とすることが可能となる。
According to the method for manufacturing an optical substrate according to the present invention, an optical substrate in which an optical waveguide for propagating an optical signal is produced by a linear core and a substrate body disposed around the core.
In the end face forming step, the end face of the core protruding from the substrate body is melted by the heating means and formed into an arbitrary shape, so that the end face can be easily and quickly formed into an arbitrary shape. It becomes possible to make the end face into a mirror state without polishing.
なお、この端面成形工程では、単純な加熱手段によりコアの端面を溶融させて任意形状に成形するため、従来のレーザーカットのようにコアの構成材料を限定する必要がない。
また、突出したコアの端面を溶融して任意形状に成形するため、光基板が複数のコアを備える場合には、複数のコアの端面を同時に加熱することで同じ任意形状に成形することもできるし、複数のコアの端面を個別に加熱することで相互に異なる形状に成形することも可能となる。
In this end face forming step, the end face of the core is melted and formed into an arbitrary shape by a simple heating means, so there is no need to limit the constituent material of the core as in the conventional laser cut.
In addition, since the end face of the protruding core is melted and formed into an arbitrary shape, when the optical substrate includes a plurality of cores, the end face of the plurality of cores can be simultaneously formed into the same arbitrary shape by heating. And it becomes possible to shape | mold into a mutually different shape by heating the end surface of a several core separately.
また、請求項2に係る発明は、請求項1に記載の光基板の製造方法において、前記加熱手段が、平坦面を有するホットプレートからなり、前記端面成形工程において、加熱された前記ホットプレートの平坦面を前記コアの端面に押しつけ、前記コアの端面を平坦面に成形することを特徴とする光基板の製造方法を提案している。 The invention according to claim 2 is the method of manufacturing an optical substrate according to claim 1, wherein the heating means is a hot plate having a flat surface, and the heated hot plate is heated in the end face forming step. A method of manufacturing an optical substrate is proposed in which a flat surface is pressed against an end surface of the core and the end surface of the core is formed into a flat surface.
この発明に係る光基板の製造方法においては、コアの端面に加熱したホットプレートを押しつけるだけで、ホットプレートの平坦面に接触するコアの端面が溶融するため、コアの端面が平坦面に成形されることになる。そして、ホットプレートの平坦面を鏡面状態としておくことで、コアの端面を平坦面に成形すると同時に鏡面状態とすることができる。
また、端面成形工程においてコアの長手方向に対してホットプレートの平坦面を傾斜させてコアの端面に押しつけた場合には、平坦面に成形されたコアの端面をコアの長手方向に対して傾斜したミラー面とすることができる。このミラー面の角度は、コアの長手方向に対するホットプレートの平坦面の角度を変えるだけで、容易かつ精度良く設定することができる。
In the method of manufacturing an optical substrate according to the present invention, the end surface of the core that is in contact with the flat surface of the hot plate is melted only by pressing the heated hot plate against the end surface of the core. Will be. Then, by setting the flat surface of the hot plate in a mirror surface state, the end surface of the core can be formed into a flat surface and simultaneously in the mirror surface state.
In addition, when the flat surface of the hot plate is inclined with respect to the longitudinal direction of the core and pressed against the end surface of the core in the end surface molding process, the end surface of the core molded into the flat surface is inclined with respect to the longitudinal direction of the core. Mirror surface. The angle of the mirror surface can be easily and accurately set only by changing the angle of the flat surface of the hot plate with respect to the longitudinal direction of the core.
さらに、同一のホットプレートの平坦面を複数のコアの端面に同時に押しつけることで、同時に複数のコアの端面を平坦面に成形することができる。そして、同一のホットプレートを傾斜させた状態で複数のコアの端面に同時に押しつける場合には、複数のコアにおけるミラー面の角度を容易に一致させることができる。
また、複数のコアに個別にホットプレートを押しつける場合には、コアの端面を相互に異なる角度に設定することができる。
そして、このミラー面を備えた光基板では、外方から基板本体を介してミラー面に向けて光を入射することで、この光をミラー面において反射させてコア内に導入することができる。また、この光基板においては、コア内を伝播する光をミラー面において反射させて光基板の外方に放出させることもできる。
Furthermore, by simultaneously pressing the flat surfaces of the same hot plate against the end surfaces of the plurality of cores, the end surfaces of the plurality of cores can be simultaneously formed into flat surfaces. When the same hot plate is inclined and simultaneously pressed against the end faces of the plurality of cores, the angles of the mirror surfaces of the plurality of cores can be easily matched.
Further, when the hot plate is individually pressed against a plurality of cores, the end surfaces of the cores can be set at different angles.
And in the optical substrate provided with this mirror surface, the light can be incident on the mirror surface through the substrate body from the outside, and this light can be reflected on the mirror surface and introduced into the core. Further, in this optical substrate, the light propagating in the core can be reflected on the mirror surface and emitted to the outside of the optical substrate.
さらに、請求項3に係る発明は、請求項1に記載の光基板の製造方法において、前記端面成形工程において、前記コアの端面を前記加熱手段により溶融して球面状に成形し、前記コアの端面をレンズ形状とすることを特徴とする光基板の製造方法を提案している。
Furthermore, the invention according to
この発明に係る光基板の製造方法においては、コアの端面が突出しているため、コアの端面を簡単に球面状に成形してレンズ形状とすることができる。
そして、このレンズ形状を備えた光基板では、コアの端部に出入りする光信号をレンズ形状とされたコアの端面において集光することができるため、コアの端部に接続するレーザダイオードやフォトダイオードからなる送受信光デバイスや光ファイバ等との間で、光信号を効率よく伝送することができる。
In the method for manufacturing an optical substrate according to the present invention, since the end surface of the core protrudes, the end surface of the core can be easily formed into a spherical shape by forming a lens shape.
In the optical substrate having this lens shape, since the optical signal entering and exiting the end portion of the core can be condensed on the end surface of the core having the lens shape, a laser diode or a photo diode connected to the end portion of the core is used. An optical signal can be efficiently transmitted between a transmission / reception optical device including a diode, an optical fiber, and the like.
また、請求項4に係る発明は、請求項2に記載の光基板の製造方法によって製造され、平坦面に成形された前記コアの端面が、前記コアの長手方向に対して傾斜したミラー面となっていることを特徴とする光基板を提案している。
この発明に係る光基板を製造する際には、ホットプレートの平坦面をコアの長手方向に対して傾斜させた状態でコアの端面に押しつければよい。この光基板によれば、送受信光デバイスや光ファイバとの間で伝送される光信号をミラー面において反射させてコアの内外に伝播させることができる。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a mirror surface manufactured by the optical substrate manufacturing method according to the second aspect, wherein the end surface of the core formed into a flat surface is inclined with respect to the longitudinal direction of the core. An optical substrate characterized by the above is proposed.
When the optical substrate according to the present invention is manufactured, the flat surface of the hot plate may be pressed against the end surface of the core in a state where the flat surface is inclined with respect to the longitudinal direction of the core. According to this optical substrate, an optical signal transmitted between a transmission / reception optical device and an optical fiber can be reflected on the mirror surface and propagated in and out of the core.
さらに、請求項5に係る発明は、請求項3に記載の光基板の製造方法によって製造され、
前記コアの端面がレンズ形状をなしていることを特徴と光基板を提案している。
この発明に係る光基板によれば、コアの端部に出入りする光信号をレンズ形状に形成されたコアの端面において集光することができるため、コアの端部に接続される送受信光デバイスや光ファイバ等との間で光信号を効率よく伝送することができる。
Further, the invention according to
An optical substrate is proposed in which the end face of the core has a lens shape.
According to the optical substrate of the present invention, since the optical signal entering and exiting the end portion of the core can be collected on the end surface of the core formed in the lens shape, the transmission / reception optical device connected to the end portion of the core, An optical signal can be efficiently transmitted between optical fibers and the like.
請求項1に係る発明によれば、容易かつ迅速にコアの端面を任意形状に成形することができ、また、光基板が複数のコアを備えていても複数のコアの端面を同時に成形することができるため、光基板の製造効率を向上させることができる。
また、コアの構成材料を限定することなく端面成形工程を行うことができるため、コアの構成材料に左右されない汎用性の高い光基板の製造方法を提供することができる。
さらに、別途研磨加工を施すことなくコアの端面を鏡面状態とすることが可能となるため、光基板の製造工程数を減らして、光基板の製造コストを低く抑えることができる。
According to the first aspect of the present invention, the end surface of the core can be easily and quickly formed into an arbitrary shape, and the end surfaces of the plurality of cores can be simultaneously formed even if the optical substrate includes a plurality of cores. Therefore, the manufacturing efficiency of the optical substrate can be improved.
In addition, since the end face forming step can be performed without limiting the constituent material of the core, it is possible to provide a highly versatile optical substrate manufacturing method that is not affected by the constituent material of the core.
Furthermore, since it becomes possible to make the end surface of a core into a mirror surface state without performing a grinding | polishing process separately, the manufacturing process number of an optical board | substrate can be reduced and the manufacturing cost of an optical board | substrate can be restrained low.
また、請求項2に係る発明によれば、コアの端面にホットプレートを押しつけるだけでコアの端面を容易に平坦面に成形することができる。
さらに、角度を精度良く設定したミラー面を容易に成形することができるため、ミラー面を備えた光基板の信頼性を向上させることができると共に、この光基板を安価に提供することができる。
また、同一のホットプレートの平坦面を複数のコアの端面に同時に押しつけることで、同時に複数のコアの端面を平坦面に成形することができるため、光基板の製造効率をさらに向上できると共に、製造コストをさらに削減することができる。
さらに、同一のホットプレートを傾斜させた状態で複数のコアの端面に同時に押しつける場合には、複数のコアにおけるミラー面の角度を容易に一致させることができる。
また、複数のコアに個別にホットプレートを押しつける場合には、容易にコアの端面を相互に異なる角度に設定することができる。
According to the invention of claim 2, the end surface of the core can be easily formed into a flat surface simply by pressing the hot plate against the end surface of the core.
Further, since the mirror surface with the angle set accurately can be easily formed, the reliability of the optical substrate provided with the mirror surface can be improved and the optical substrate can be provided at low cost.
In addition, by simultaneously pressing the flat surface of the same hot plate against the end surfaces of a plurality of cores, the end surfaces of the plurality of cores can be formed into a flat surface at the same time. Cost can be further reduced.
Further, when the same hot plate is inclined and simultaneously pressed against the end faces of the plurality of cores, the angles of the mirror surfaces of the plurality of cores can be easily matched.
Further, when the hot plate is individually pressed against the plurality of cores, the end surfaces of the cores can be easily set at different angles.
さらに、請求項3及び請求項5に係る発明によれば、コアの端部に接続される送受信光デバイスや光ファイバとの間で、光信号を効率よく伝送することができるため、送受信光デバイスや光ファイバ等との接続信頼性を向上させることができる。
また、請求項3に係る発明によれば、レンズ形状による集光機能を備えた光基板を簡単に製造でき、この光基板の製造効率を向上させることができる。
Further, according to the inventions according to
Moreover, according to the invention which concerns on
さらに、請求項4に係る発明によれば、送受信光デバイスや光ファイバとの間で伝送される光信号をミラー面において反射させてコアの内外に伝播させることができる高機能な光基板を提供することができる。 Furthermore, according to the invention which concerns on Claim 4, the highly functional optical board which can reflect the optical signal transmitted between transmission / reception optical devices and an optical fiber in a mirror surface, and can propagate in and out of a core is provided. can do.
以下、図1〜4を参照し、本発明の第1実施形態に係る光基板及びその製造方法について説明する。この実施の形態に係る光基板は、略板状の基板本体の内部に、基板本体よりも高い屈折率を有する線状のコアを設けて構成されるものである。これら基板本体及びコアは、いずれも光透過性を有する光学材料により形成されている。
この光基板を製造する際には、図1に示すように、予め直線状のコア5を製造しておく。ここで、コア5を製造する際には、はじめに、図1(a)に示すように、平坦面20Aから窪んで形成された凹部20Bを有する型20を用意する。この凹部20Bには、コア5の半径と同じ寸法の半径で形成された半円形の円筒面からなる底面20Cが形成されており、底面20Cの最下部と平坦面20Aとの間の寸法は、コア5の直径と同じ寸法か、あるいは、コア5の直径よりも僅かに大きな寸法となっている。そして、図1(b)に示すように、凹部20Bにコア材料を盛り上げて充填し硬化させることで、断面が略円形状のコア5を形成することができる。
Hereinafter, with reference to FIGS. 1-4, the optical board | substrate which concerns on 1st Embodiment of this invention, and its manufacturing method are demonstrated. The optical substrate according to this embodiment is configured by providing a linear core having a refractive index higher than that of the substrate body inside the substantially plate-shaped substrate body. Both of the substrate body and the core are formed of an optical material having optical transparency.
When manufacturing this optical substrate, as shown in FIG. 1, a
そして、図2(b)に示すように、直線状のコア5をコア5よりも屈折率の低い基板本体3内部に配置すると共に、コア5の長手方向の一端部(端部)5a及び他端部(端部)5bを基板本体3から外方に突出させる(光導波路形成工程)。
この工程を行う際には、例えば、図2(a)に示す中空の金型23を使用する。この金型23は、基板本体3の成型に使用するものであり、その内壁面は、基板本体3の外形形状をなすようになっている。また、この金型23には、その内部空間から外方に連通してコア5の各端部5a,5bを挿通させる挿通孔25,25が複数形成されており、各挿通孔25,25はコア5の各端部5a,5bを挿通させた状態で閉塞されるようになっている。さらに、この金型23のうち、コア5の一端部5a及び他端部5bを各々挿通させる挿通孔25,25を形成した内壁面は、コア5の挿通方向に対して傾斜する傾斜内面27,27をなしている。
この金型23を構成する材料としては、基板本体3の構成材料に対して離型性の良好なものが好ましく、例えば、ステンレス、セラミック、シリコン、ニッケル、各種樹脂、石英を選択的に使用すればよい。
2B, the
When performing this process, for example, a
As a material constituting the
光導波路形成工程においては、コア5を金型23内に配置すると共にコア5の各端部5a,5bを挿通孔25,25に挿通させた状態で、金型23内に基板本体3の構成材料を充填して硬化させる。なお、上記構成材料は金型23に形成された注入用の穴29から注入すればよい。また、金型23に注入用の穴29とは別途に空気排出用の穴31を形成しておくことで、上記構成材料の注入を円滑に行うことができる。
最後に、基板本体3及びコア5を金型23から取り外すことで、図2(b)に示すように、線状のコア5とその周囲に配される基板本体3とにより光信号を伝播させる光導波路が形成され、光導波路形成工程が完了する。
In the optical waveguide forming process, the
Finally, by removing the
この工程において形成される基板本体3では、コア5の各端部5a,5bを突出させる側面3a,3bが傾斜内面27,27の形状に合わせた傾斜平面3a,3bとなっている。
なお、この基板本体3は、任意の厚さ寸法に設定することができ、可撓性を有する薄膜状のフィルムであっても可撓性を有さない厚板状の基板であってもよい。また、基板本体3は、任意の外観を持った形状に設定することができる。すなわち、基板本体3は、上から見て長方形状や円形状、ひし形状、段差形状に形成されるとしてもよい。
In the
In addition, this board |
次いで、図3,4に示すように、基板本体3から突出したコア5の各端部5a,5bの端面5c,5dに、加熱されたホットプレート(加熱手段)33,35の平坦面33a,35aをそれぞれ押しつけ、コア5の各端面5c,5dをホットプレート33,35の熱により溶融させて平坦面に成形することで(端面成形工程)、光基板1の製造が完了する。
なお、この工程におけるホットプレート33,35の加熱温度は、コア5のガラス転移温度(Tg)以上、かつ、コア5が炭化しない範囲の温度とする。したがって、上述したコア5の溶融には、コア5の端面5c,5dが液状になることだけではなく、コア5の端面5c,5dが軟化することも含まれる。また、この工程を行う際には、予めコア5の各端部5a,5bをダイシング等により切断して、コア5の各端部5a,5bの突出長さを調整しておいてもよい。
Next, as shown in FIGS. 3 and 4, the
In addition, the heating temperature of the
また、ホットプレート33,35の平坦面33a,35aは鏡面状態となっており、これによって平坦面に成形されたコア5の端面5c,5dも鏡面状態となる。さらに、この工程では、ホットプレート33,35の平坦面33a,35aを基板本体3の傾斜平面3a,3bと平行とした状態、すなわち、ホットプレート33,35の平坦面33a,35aがコア5の長手方向に対して傾斜した状態で行う。
以上により、平坦面に成形されたコア5の端面5c,5dを、コア5の長手方向に対して傾斜したミラー面5c,5dとすることができる。
Moreover, the
As described above, the end surfaces 5c and 5d of the
以上のようにして製造された光基板1では、レーザダイオードやフォトダイオード等の送受信光デバイスや光ファイバとの間で伝送される光信号を、外方から基板本体3を介してミラー面5c,5dに向けて入射することで、この光信号をミラー面5c,5dにおいて反射させてコア5内に導入することができる。また、この光基板1においては、コア5内を伝播する光信号をミラー面5c,5dにおいて反射させて光基板1の外方に放出させることもできる。
すなわち、送受信光デバイスや光ファイバとの間で伝送される光信号をミラー面5c,5dにおいて反射させてコア5の内外に伝播させることができる高機能な光基板1を提供することができる。
In the optical substrate 1 manufactured as described above, an optical signal transmitted between a transmission / reception optical device such as a laser diode or a photodiode or an optical fiber is transmitted from the outside via the
That is, it is possible to provide a highly functional optical substrate 1 that can reflect an optical signal transmitted between a transmission / reception optical device and an optical fiber on the mirror surfaces 5c and 5d and propagate the optical signal in and out of the
なお、コア5を構成するコア材料、及び、基板本体3を構成するクラッド材料には、屈折率を調整した光透過性の光学材料を使用すればよく、例えば石英材料、有機無機複合材料、有機材料(ポリイミド、エポキシ、シリコン、アクリル、ウレタン、カーボネートおよびこれらの変性化合物)などを使用することができる。なお、コア材料及びクラッド材料は、熱硬化もしくは紫外線硬化することが望ましい。
For the core material constituting the
ここで、紫外線硬化する材料としては、例えば光重合型のオリゴマー(UVプレポリマー)、光重合性型モノマー(UVモノマー)、光重合開始剤から構成されているものが挙げられる。UVプレポリマーとしては、例えばエポキシアクリレート、脂肪族環状エポキシ樹脂、ビスフェノール型エポキシ樹脂、臭化エポキシ樹脂、ウレタンアクリレート、ポリエステルアクリレート、ポリエーテルアクリレート、ポリオールアクリレート、アルキドアクリレート等が使用可能である。UVモノマーとしては、例えば単官能アクリレート、2官能アクリレート、3官能アクリレート、4官能アクリレート等のアクリルモノマーが使用可能である。光重合開始剤としては、例えばベンゾイン系、アセトフェノン系、パーオキサイド系、チオキサントン系、p−メトキシベンゼンジアゾニウムヘキサフルオロホスフェートといった芳香族ジアゾニウム塩、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロホスフェート等の芳香族スルホニウム塩などが挙げられる。
これらの組成を構成要素としてなる紫外線硬化型の樹脂によりコア材料及びクラッド材料を構成することができる。
Here, examples of the ultraviolet curable material include a material composed of a photopolymerizable oligomer (UV prepolymer), a photopolymerizable monomer (UV monomer), and a photopolymerization initiator. As the UV prepolymer, for example, epoxy acrylate, aliphatic cyclic epoxy resin, bisphenol type epoxy resin, brominated epoxy resin, urethane acrylate, polyester acrylate, polyether acrylate, polyol acrylate, alkyd acrylate and the like can be used. As the UV monomer, for example, an acrylic monomer such as a monofunctional acrylate, a bifunctional acrylate, a trifunctional acrylate, or a tetrafunctional acrylate can be used. Examples of the photopolymerization initiator include aromatic diazonium salts such as benzoin, acetophenone, peroxide, thioxanthone, p-methoxybenzenediazonium hexafluorophosphate, and aromatic sulfonium salts such as triphenylsulfonium hexafluorophosphate. It is done.
The core material and the clad material can be composed of an ultraviolet curable resin having these compositions as constituent elements.
ところで、コア5及び基板本体3によって構成される光導波路における光伝送損失は赤外振動吸収の高調波や密度・濃度ゆらぎによるレイリー散乱による散乱損失といった物質固有の要因が影響を及ぼしている。このうち、熱運動による固体内のゆらぎを抑えるためには、線形高分子よりも紫外線等により三次元硬化する上記樹脂の方が好ましい。また、紫外線硬化する高分子光導波路の屈折率は、分子構造や組成を変えることにより自由に制御可能である。こうして、光導波路をなすコア材とクラッド材は光伝送の波長に適した屈折率差になるように設定することができる。
By the way, the light transmission loss in the optical waveguide constituted by the
コア材料及びクラッド材料に使用する紫外線硬化型の樹脂のさらなる具体例としては、以下のものを十分に混合して配合したものがある。
フェノールノボラック型エポキシアクリレート分子量5000;新中村化学工業(株)製・・・16.25重量部
光重合性モノマー;ジペンタエリスリトールペンタアクリレート・・・13.75重量部
光重合開始剤;2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)−ブタノン−1・・・4.0重量部
4,4−ジエチルチオキサントン・・・0.75重量部
2,4ジエチルチオキサントン・・・0.25重量部
エチレングリコールモノブチルエーテル・・・65重量部
As a further specific example of the ultraviolet curable resin used for the core material and the clad material, there is a material in which the following are mixed thoroughly.
Phenol novolac type epoxy acrylate molecular weight 5000; manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd. 16.25 parts by weight Photopolymerizable monomer; Dipentaerythritol pentaacrylate ... 13.75 parts by weight Photopolymerization initiator; 2-benzyl 2-Dimethylamino-1- (4-morpholinophenyl) -butanone-1 ... 4.0 parts by weight 4,4-diethylthioxanthone ... 0.75 parts by weight 2,4 diethylthioxanthone ... 0 .25 parts by weight Ethylene glycol monobutyl ether ... 65 parts by weight
なお、上述した紫外線硬化型の樹脂を硬化させる際には、通常水銀灯やハロゲンランプ等の光源を使用するが、紫外線硬化型の樹脂の種類や厚さ、硬化の程度等に応じて、照射する紫外線の波長、強度などの紫外線の照射条件を適宜設定すればよい。 When curing the above-described ultraviolet curable resin, a light source such as a mercury lamp or a halogen lamp is usually used, but irradiation is performed depending on the type and thickness of the ultraviolet curable resin, the degree of curing, and the like. What is necessary is just to set suitably the irradiation conditions of ultraviolet rays, such as a wavelength and intensity | strength of ultraviolet rays.
上記のように、この光基板1の製造方法によれば、加熱されたホットプレート33,35をコア5の各端面5c,5dに押しつけるだけで、コア5の端面5c,5dを容易かつ迅速に平坦面に成形することができるため、光基板1の製造効率を向上させることができる。
さらに、コア5の端面5c,5dを平坦面に成形すると同時に鏡面状態とすることができるため、別途研磨加工を施す必要が無くなり、光基板1の製造工程数を減らして、光基板1の製造コストを低く抑えることができる。
また、端面成形工程では、単純な構成のホットプレート33,35によりコア5の端面5c,5dを溶融させて平坦面に成形するため、従来のレーザーカットのようにコア5の構成材料を限定する必要がない。したがって、コア5の構成材料に左右されない汎用性の高い光基板1の製造方法を提供することができる。
As described above, according to the method of manufacturing the optical substrate 1, the end surfaces 5 c and 5 d of the
Further, since the end surfaces 5c and 5d of the
Further, in the end face forming process, the end faces 5c and 5d of the
さらに、ホットプレート33,35の平坦面33a,35aをコア5の長手方向に対して傾斜させた状態で端面成形工程を行うだけで、平坦面に成形されたコア5の端面5c,5dをミラー面5c,5dとすることができるため、コア5の長手方向に対するホットプレート33,35の平坦面33a,35aの角度を変えるだけで、ミラー面5c,5dの角度を容易かつ精度良く設定することができる。特に、従来のレーザーカットにより傾斜したミラー面を形成する場合と比較して、その角度を容易かつ厳密に制御することができる。したがって、ミラー面5c,5dを備える光基板1の信頼性を向上させることができると共に、この光基板1を安価に提供することができる。
Furthermore, the end surfaces 5c and 5d of the
なお、この実施形態においては、平坦面に成形されるコア5の端面5c,5dがコア5の長手方向に対して傾斜するとしたが、特に傾斜していなくても良い。この場合には、端面成形工程において、ホットプレート33,35の平坦面33a,35aをコア5の長手方向に直交させた状態でコア5の端面5c,5dに押しつければよい。
また、コア5を突出させる基板本体3の側面3a,3bは、コア5の長手方向に対して傾斜する傾斜平面3a,3bをなすとしたが、これに限ることはなく、例えばコア5の長手方向に直交する平面をなすとしても構わない。
In this embodiment, the end surfaces 5c and 5d of the
In addition, the side surfaces 3a and 3b of the
また、上記実施形態の製造方法では、1つのコア5の端面5c,5dに別個のホットプレート33,35をそれぞれ押しつける場合について述べたが、同一の側面3aから複数のコア5の端部5aが突出している場合には、同一のホットプレート33の平坦面33aを複数のコア5の端面5cに同時に押しつけて、同時に複数のコア5の端面5cを平坦面に成形することができる。したがって、光基板1の製造効率をさらに向上できると共に、製造コストをさらに低く抑えることができる。そして、同一のホットプレート33を傾斜させた状態で複数のコア5の端面5cに同時に押しつける場合には、複数のコア5におけるミラー面5cの角度を容易に一致させることができる。
また、これら複数のコア5に個別にホットプレート33を押しつける場合には、コア5の端面5cを相互に異なる角度に設定することができ、様々な仕様の光基板1を容易に製造することが可能となる。
Moreover, in the manufacturing method of the said embodiment, although the case where the separate
Further, when the
さらに、コア5は直線状に形成されるとしたが、これに限ることはなく、少なくともコア5の端部5a,5bが基板本体3から外方に突出していればよく、例えば基板本体3の内部で曲線状に配されるとしても構わない。
したがって、コア5の一端部5a及び他端部5bは、上記実施形態のように、相互に逆向きに位置する基板本体3の2つの側面3a,3bにそれぞれ突出することに限らず、基板本体3のいかなる面に突出しても構わない。すなわち、例えば、コア5の一端部5aを基板本体3の側面3aから突出させると共に他端部5bを基板本体3の表面や裏面から突出させるとしてもよいし、コア5の一端部5a及び他端部5bを同一の側面3aから突出させるとしても構わない。
また、コア5の断面は略円形状に形成されることに限らず、四角形状など、任意の形状に形成されていて構わない。
Furthermore, although the
Therefore, the one
Further, the cross section of the
次に、本発明による第2実施形態について図5〜7を参照して説明する。なお、この第2実施形態の光基板及びその製造方法は、第1実施形態と主にコアの端面の形状について異なっている。ここでは、主に上記相違点についてのみ説明し、第1実施形態の光基板1と同一の部分については同一符号を付し、その説明を省略する。 Next, a second embodiment according to the present invention will be described with reference to FIGS. The optical substrate and the manufacturing method thereof according to the second embodiment are different from the first embodiment mainly in the shape of the end face of the core. Here, only the above differences will be mainly described, the same parts as those of the optical substrate 1 of the first embodiment will be denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
この実施形態に係る光基板を製造する場合には、第1実施形態と同様の金型を用いて光導波路形成工程を実施し、図5に示すように、コア5の各端部5a,5bが基板本体3の側面3a,3bからそれぞれ突出したものを構成する。なお、この側面3a,3bは、コアの長手方向に直交している。
次いで、図6に示すように、基板本体3から突出したコア5の各端部5a,5bの端面5c,5dを熱風ヒータ(加熱手段)37,39により溶融して球面状に成形し、コア5の各端面5c,5dをレンズ形状とする(端面成形工程)ことで、図7に示す光基板11の製造が完了する。この工程においては、熱風ヒータ37,39からコア5の各端面5c,5dに向けて熱風を吹きつけることでコア5の各端面5c,5dを溶融し、溶融したコア5の構成材料の表面張力によりコア5の各端面5c,5dを球面状に成形する。ここで、熱風ヒータ37,39の熱風によりコア5の各端面5c,5dを球面状に形成しているため、レンズ形状をなすコア5の各端面5c,5dは鏡面状態となる。
When the optical substrate according to this embodiment is manufactured, the optical waveguide forming step is performed using the same mold as that of the first embodiment, and as shown in FIG. Constitutes protruding from the side surfaces 3a and 3b of the
Next, as shown in FIG. 6, the end surfaces 5c and 5d of the
上述のように、コア5の端面5c,5dをレンズ形状とした光基板11においては、コア5の端部5a,5bに出入りする光信号をレンズ形状とされたコア5の端面5c,5dにおいて集光することができるため、コア5の端部5a,5bに接続するレーザダイオードやフォトダイオードからなる送受信光デバイスや光ファイバ等との間で、光信号を効率よく伝送することが可能となる。したがって、送受信光デバイスや光ファイバ等との接続信頼性を向上させることができる。
As described above, in the
また、この光基板11の製造方法によれば、第1実施形態と同様の効果を奏する。すなわち、コア5の端面5c,5dが基板本体3から突出しているため、突出したコア5の各端面5c,5dに熱風を吹きつけるだけで、コア5の端面5c,5dを容易かつ迅速に球面状に成形してレンズ形状とすることができ、上述した集光機能を備える光基板11の製造効率を向上させることができる。
さらに、コア5の端面5c,5dを球面状に成形すると同時に鏡面状態とすることができるため、別途研磨加工を施す必要が無くなり、光基板11の製造工程数を減らして、光基板11の製造コストを低く抑えることができる。
Moreover, according to the manufacturing method of this optical board |
Further, since the end surfaces 5c and 5d of the
また、端面成形工程では、単純な構成の熱風ヒータ37,39によりコア5の端面5c,5dを溶融させて球面状に成形するため、コア5の構成材料に左右されない汎用性の高い光基板1の製造方法を提供することができる。
さらに、同一の側面3aから複数のコア5の端面5cが突出する場合には、同一の熱風ヒータ37により複数のコア5の端面5cに熱風を吹きつけることができるため、複数のコア5の端面5cを同時に球面状に成形することもできる。したがって、この場合には、光基板1の製造効率をさらに向上できると共に、製造コストをさらに低く抑えることができる。
Further, in the end face forming step, the end faces 5c and 5d of the
Furthermore, when the end surfaces 5c of the plurality of
なお、上述した全ての実施形態においては、金型23を用いて光導波路形成工程を行うとしたが、これに限ることはなく、例えば、コア5よりも低い屈折率を有するシート状のクラッド部材によりコア5を挟み込む等して光導波路形成工程を行うとしても構わない。なお、この場合には、コア5を挟み込むクラッド部材により基板本体3が構成されることになる。
また、端面成形工程におけるコア5の端面5c,5dの溶融は、ホットプレート33,35や熱風ヒータ37,39を用いて行われるとしたが、これに限ることはなく、熱ごてやバーナー等の他の加熱手段を用いて行うこともできる。ただし、加熱手段は、成形するコア5の形状に応じて適切に選択することが好ましい。
In all the embodiments described above, the optical waveguide forming step is performed using the
Further, the melting of the end surfaces 5c and 5d of the
さらに、基板本体3から突出したコア5の端面5c,5dは、端面成形工程において平坦面や球面状に成形されるとしたが、これに限ることはなく、加熱手段を適宜選択することで光基板の仕様にあわせた任意の形状に成形することが可能である。
また、同一の光基板1,11において、複数のコア5の端面5c,5dを同じ形状に成形することに限ることもなく、例えば、複数のコア5の端面5c,5dを相互に異なる形状に成形しても構わない。この場合でも、各端面5c,5dを簡単に任意形状に成形することができるため、より高機能な光基板1,11を容易に提供することができる。
Further, the end surfaces 5c and 5d of the
Further, the end surfaces 5c and 5d of the plurality of
なお、上述した全ての実施形態では、いずれも基板本体3から突出するコア5の端面5c,5dを加熱して溶融させることで所定の形状に成形するため、基板本体3としてはコア5のガラス転移温度よりも高いものを使用することがより好ましいが、ホットプレート33,35のようにコア5に直接接触させて加熱する場合にはコア5の加熱が基板本体3まで伝わりにくいため、基板本体3及びコア5のガラス転移温度を同じとしても特に問題はない。
In all the embodiments described above, the end surfaces 5c and 5d of the
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。 As mentioned above, although embodiment of this invention was explained in full detail with reference to drawings, the concrete structure is not restricted to this embodiment, The design change etc. of the range which does not deviate from the summary of this invention are included.
1,11 光基板
3 基板本体
5 コア
5a 一端部(端部)
5b 他端部(端部)
5c,5d 端面(ミラー面)
33,35 ホットプレート(加熱手段)
33a,35a 平坦面
37,39 熱風ヒータ(加熱手段)
1,11
5b The other end (end)
5c, 5d End face (mirror face)
33, 35 Hot plate (heating means)
33a,
Claims (5)
前記基板本体から突出した前記コアの端面を、加熱手段によって加熱して溶融させ、任意形状に成形する端面成形工程とを備えることを特徴とする光基板の製造方法。 An optical waveguide forming step in which a linear core is disposed inside a substrate body having a lower refractive index than the core, and an end portion in the longitudinal direction of the core protrudes outward from the substrate body;
A method of manufacturing an optical substrate, comprising: an end surface molding step of heating and melting an end surface of the core protruding from the substrate main body by a heating unit and molding the end surface into an arbitrary shape.
前記端面成形工程において、加熱された前記ホットプレートの平坦面を前記コアの端面に押しつけ、前記コアの端面を平坦面に成形することを特徴とする請求項1に記載の光基板の製造方法。 The heating means comprises a hot plate having a flat surface;
2. The method of manufacturing an optical substrate according to claim 1, wherein, in the end surface forming step, the flat surface of the heated hot plate is pressed against the end surface of the core, and the end surface of the core is formed into a flat surface.
平坦面に成形された前記コアの端面が、前記コアの長手方向に対して傾斜したミラー面となっていることを特徴とする光基板。 It is manufactured by the method for manufacturing an optical substrate according to claim 2,
An optical substrate, wherein an end surface of the core formed into a flat surface is a mirror surface inclined with respect to a longitudinal direction of the core.
前記コアの端面がレンズ形状をなしていることを特徴と光基板。
It is manufactured by the method for manufacturing an optical substrate according to claim 3,
An optical substrate characterized in that an end surface of the core has a lens shape.
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