JP2009037004A - 光導波路構造体とその製造方法および光モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】基板上に実装された光素子に対して高い効率で光学的に結合することができ、さらに、光導波路の形成材によって光素子を封止することも可能な光導波路構造体とその製造方法および光モジュールを提供する。
【解決手段】本発明の光導波路構造体２は、光素子２０が実装された基板１０上に形成され、光素子２０を埋設し、光硬化型樹脂または熱硬化型樹脂のドライフィルムから形成されたシート状のクラッド部３０と、クラッド部３０内に基板１０と略平行に形成され、その端部が光素子２０の上方に位置し、光硬化型樹脂のドライフィルムから形成されたコア部４０と、光素子２０の上方に形成され、光素子２０とコア部４０とを光学的に結合する反射面５０とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、光通信等に用いられる光導波路構造体とその製造方法および光モジュールに関するものである。

電気信号と光信号を相互に変換するための電子部品である光モジュールは、光通信などの各種の分野で利用されている。

この光モジュールには、電気信号を光信号に変換する面発光レーザなどの発光素子に、発光素子からの光信号を外部へ伝送するための光ファイバ等を光学的に結合した光送信モジュールや、光信号を電気信号に変換するフォトダイオードなどの受光素子に、外部からの光信号を受光素子へ伝送するための光ファイバ等を光学的に結合した光受信モジュールなどがある。

これらの光モジュールを組み立てる際には、発光素子や受光素子と光ファイバとを、アクティブアライメント等の手段によって適切に位置合わせして固定し、両者を光学的に高効率に結合させる必要がある。しかし、石英製の光ファイバを用いた場合、光素子との位置合わせが困難であり、光モジュールの製造コストが高くなるという問題点があった。

そこで最近では、光素子と光学的に結合する光導波路として、高分子系材料を用いた光導波路が検討されている。たとえば特許文献１には、感光性の液状ポリシラン材料を用い、フォトリソグラフィー技術を利用して光導波路層を形成する技術が提案されている。

この技術では、クラッド用の液状ポリシラン材料をスピンコートにより基板上に塗布し、加熱処理することによって下層クラッド部を形成し、この下層クラッド部の上に、コア用の感光性液状ポリシラン材料をスピンコートにより基板上に塗布し、フォトリソグラフィー技術によってコアパターンを形成した後加熱処理することによってコア部を形成し、さらにその上に、クラッド用の液状ポリシラン材料をスピンコートにより基板上に塗布し、加熱処理することによって上層クラッド部を形成して光導波路構造体を得ている。そして、この光導波路構造体の上に、発光素子もしくは受光素子を、その発光面もしくは受光面を下方に向けてコア部の端面と対向させて配置することで、これらの素子と光導波路とを光学的に結合させている。
特開２００５−１６４７６２号公報

しかしながら、あらかじめ光素子などの電子部品が実装されている配線基板上に、上記のような液状の感光性材料を用いて光導波路構造体を形成しようとすると、感光性材料を塗布した際に電子部品の周辺に液溜まりができてしまい、平滑な塗布層を形成することができない。そのため、所望のコアパターンを高い精度で形成することができないという問題点があった。

そして、上記の従来技術では、光導波路構造体の上に光素子を配置しているため、素子の封止を行うためにはさらに別途の工程が必要になる。

本発明は以上の通りの事情に鑑みてなされたものであり、基板上に実装された光素子に対して高い効率で光学的に結合することができ、さらに、光導波路の形成材によって光素子を封止することも可能な光導波路構造体を提供することを課題としている。

また本発明は、基板上に実装された光素子と光導波路との光結合効率が高く、さらに、光導波路の形成材によって光素子が封止された光モジュールを提供することを課題としている。

また本発明は、基板上に実装された光素子に対して高い効率で光学的に結合することができ、さらに、光導波路の形成材によって光素子を封止することも可能な光導波路構造体の製造方法を提供することを課題としている。

本発明は、上記の課題を解決するために、以下のことを特徴としている。

第１に、本発明の光導波路構造体は、光素子が実装された基板上に形成され、光素子を埋設し、光硬化型樹脂または熱硬化型樹脂のドライフィルムから形成されたシート状のクラッド部と、クラッド部内に基板と略平行に形成され、その端部が光素子の上方に位置し、光硬化型樹脂のドライフィルムから形成されたコア部と、光素子の上方に形成され、光素子とコア部とを光学的に結合する反射面とを備えることを特徴とする。

第２に、上記第１の光導波路構造体において、クラッド部は、光硬化型樹脂または熱硬化型樹脂からなるクラッド用ドライフィルムを光素子が実装された基板上にラミネートし硬化してなる下層クラッド部と、光硬化型樹脂または熱硬化型樹脂からなるクラッド用ドライフィルムを下層クラッド部の上にコア部を挟んでラミネートし硬化してなる上層クラッド部とからなり、コア部は、光硬化型樹脂からなるコア用ドライフィルムを下層クラッド部の上にラミネートしコア形成部分を硬化して形成されたものであることを特徴とする。

第３に、上記第１または第２の光導波路構造体において、反射面は、光素子の上方に形成された穴部の傾斜面であることを特徴とする。

第４に、本発明の光モジュールは、基板と、基板上に実装された光素子と、基板上に形成され、光素子を埋設し、光硬化型樹脂または熱硬化型樹脂のドライフィルムから形成されたシート状のクラッド部と、クラッド部内に基板と略平行に形成され、その端部が光素子の上方に位置し、光硬化型樹脂のドライフィルムから形成されたコア部と、光素子の上方に形成され、光素子とコア部とを光学的に結合する反射面とを備えることを特徴とする。

第５に、上記第４の光モジュールにおいて、クラッド部は、光硬化型樹脂または熱硬化型樹脂からなるクラッド用ドライフィルムを光素子が実装された基板上にラミネートし硬化してなる下層クラッド部と、光硬化型樹脂または熱硬化型樹脂からなるクラッド用ドライフィルムを下層クラッド部の上にコア部を挟んでラミネートし硬化してなる上層クラッド部とからなり、コア部は、光硬化型樹脂からなるコア用ドライフィルムを下層クラッド部の上にラミネートしコア形成部分を硬化して形成されたものであることを特徴とする。

第６に、上記第４または第５の光モジュールにおいて、反射面は、光素子の上方に形成された穴部の傾斜面であることを特徴とする。

第７に、本発明の光導波路構造体の製造方法は、基板上に実装された光素子と光学的に結合する光導波路構造体の製造方法であって、光素子が実装された基板上に、光硬化型樹脂または熱硬化型樹脂からなるクラッド用ドライフィルムを、光素子を覆うようにラミネートし、その後、クラッド用ドライフィルムを硬化して下層クラッド部を形成する工程と、下層クラッド部の上に、光硬化型樹脂からなるコア用ドライフィルムをラミネートする工程と、コア形成部分の形状に対応する露光パターンを有するフォトマスクを介してコア用ドライフィルムに光を露光して現像し、コア部を形成する工程と、コア部が形成された下層クラッド部の上に、光硬化型樹脂または熱硬化型樹脂からなるクラッド用ドライフィルムをラミネートし、その後、クラッド用ドライフィルムを硬化して上層クラッド部を形成する工程と、光素子の上方に、光素子とコア部とを光学的に結合する反射面となる傾斜面を有する穴部を形成する工程とを含むことを特徴とする。

上記第１の発明によれば、コア部の形成材として光硬化型樹脂のドライフィルムを用いたので、フォトマスクを用いた露光、硬化によって、光素子の発光面もしくは受光面に対してコア部が高い位置精度で形成され、光素子と光導波路を高い効率で光学的に結合することができる。

さらに、クラッド部の形成材として光硬化型樹脂または熱硬化型樹脂のドライフィルムを用いたので、光素子を実装した基板であっても、ラミネート時にドライフィルムが流動性もしくは可塑性を示すことにより、光素子を埋設すると共に上面を平滑にすることができる。そのため、光素子を封止することができ、しかも所要のコア部を平滑なクラッド面上に高い位置精度で形成することができる。すなわち、従来のスピンコート法では上面を平坦化することは困難であったが、ラミネートの手法を用いることにより上面を平坦化できるため、さらに上面に光導波路層や電気配線層を形成することも可能になる。

またさらに、間に空気層を含まずに光導波路と光ファイバとを接続できるため、反射防止膜を用いることなく空気との屈折率差に起因する反射損失を減らすことができる。そして、光素子と光導波路を近接できるため、レンズなど高価な部品を用いることなく高い結合効率で光結合することができる。

上記第２の発明によれば、光素子が実装された基板上にラミネートした下層クラッド部と、その上にコア部を挟んでラミネートした上層クラッド部とからクラッド部を構成し、コア用ドライフィルムを下層クラッド部の上にラミネートしコア形成部分を露光、硬化してコア部を形成したので、上記第１の発明と同様な効果が得られると共に、高い位置精度で形成されたコア部によって光素子と光導波路を特に高い効率で光学的に結合することができる。さらに、光素子を埋設した平滑な下層クラッド面上に、所要のコア部を特に高い位置精度で形成することができる。

上記第３の発明によれば、光導波路構造体における光素子の上方位置に形成された、たとえば約４５度の角度をもつ傾斜面を有する穴部によって、基板面の方向に延びる光導波路と、上方を向く光素子の発光面もしくは受光面との間で、信号光が当該傾斜面により反射されるようにしたので、上記第１および第２の発明の効果に加え、光素子と光導波路を高い効率で光学的に結合することができる。

上記第４の発明によれば、コア部の形成材として光硬化型樹脂のドライフィルムを用いたので、フォトマスクを用いた露光、硬化によって、光素子の発光面もしくは受光面に対してコア部が高い位置精度で形成され、光素子と光導波路を高い効率で光学的に結合することができる。

さらに、クラッド部の形成材として光硬化型樹脂のドライフィルムを用いたので、光素子を実装した基板であっても、ラミネート時にドライフィルムが流動性もしくは可塑性を示すことにより、光素子を埋設すると共に上面を平滑にすることができる。そのため、光素子を封止することができ、しかも所要のコア部を平滑なクラッド面上に高い位置精度で形成することができる。すなわち、従来のスピンコート法では上面を平坦化することは困難であったが、ラミネートの手法を用いることにより上面を平坦化できるため、さらに上面に光導波路層や電気配線層を形成することも可能になる。

またさらに、間に空気層を含まずに光導波路と光ファイバとを接続できるため、反射防止膜を用いることなく空気との屈折率差に起因する反射損失を減らすことができる。そして、光素子と光導波路を近接できるため、レンズなど高価な部品を用いることなく高い結合効率で光結合することができる。

上記第５の発明によれば、光素子が実装された基板上にラミネートした下層クラッド部と、その上にコア部を挟んでラミネートした上層クラッド部とからクラッド部を構成し、コア用ドライフィルムを下層クラッド部の上にラミネートしコア形成部分を露光、硬化してコア部を形成したので、上記第４の発明と同様な効果が得られると共に、高い位置精度で形成されたコア部によって光素子と光導波路を特に高い効率で光学的に結合することができる。さらに、光素子を埋設した平滑な下層クラッド面上に、所要のコア部を特に高い位置精度で形成することができる。

上記第６の発明によれば、光導波路構造体における光素子の上方位置に形成された、たとえば約４５度の角度をもつ傾斜面を有する穴部によって、基板面の方向に延びる光導波路と、上方を向く光素子の発光面もしくは受光面との間で、信号光が当該傾斜面により反射されるようにしたので、上記第４および第５の発明の効果に加え、光素子と光導波路を高い効率で光学的に結合することができる。

上記第７の発明によれば、コア部の形成材として光硬化型樹脂のドライフィルムを用いたので、フォトマスクを用いた露光、硬化によって、光素子の発光面もしくは受光面に対してコア部が高い位置精度で形成され、光素子と光導波路を高い効率で光学的に結合することができる。

また、クラッド部の形成材として光硬化型樹脂または熱硬化型樹脂のドライフィルムを用いたので、光素子を実装した基板であっても、ラミネート時にドライフィルムが流動性もしくは可塑性を示すことにより、光素子を埋設すると共に上面を平滑にすることができる。そのため、光素子を封止することができ、しかも所要のコア部を平滑な下層クラッド面上に高い位置精度で形成することができる。すなわち、従来のスピンコート法では上面を平坦化することは困難であったが、ラミネートの手法を用いることにより上面を平坦化できるため、さらに上面に光導波路層や電気配線層を形成することも可能になる。

またさらに、間に空気層を含まずに光導波路と光ファイバとを接続できるため、反射防止膜を用いることなく空気との屈折率差に起因する反射損失を減らすことができる。そして、光素子と光導波路を近接できるため、レンズなど高価な部品を用いることなく高い結合効率で光結合することができる。

さらに、基板面の方向に延びる光導波路と、発光面もしくは受光面が上方を向く光素子とを高い効率で光学的に結合する反射面を、レーザ、ブレードなどを用いて、光導波路構造体における光素子の上方に穴部を形成することで簡便に作製することができる。

本発明において、光モジュールは、光ネットワークなどの光通信において電気信号と光信号を相互に変換する機能を持つ部品として用いられるものであり、電気信号を光信号に変換する発光素子、たとえば面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ：Vertical Cavity Surface Emitting Laser）、レーザダイオード（ＬＤ：Laser Diode）など光素子として用い、発光素子からの信号光を光導波路構造体の光導波路より光ファイバなどを通じて外部に伝送する光送信モジュール、および、光信号を電気信号に変換する受光素子、たとえばフォトダイオード（ＰＤ：Photo Diode）などを光素子として用い、光ファイバなどを通じて伝送される外部からの信号光を、光導波路構造体の光導波路を通じて受光素子により受信する光受信モジュールが含まれる。

光モジュールの構造には、光ファイバをピグテイル化したもの、パッケージ形態のもの、マルチチップモジュールを含むもの、コネクタもしくはソケットの形態のものなどが含まれる。

本発明の光モジュールにおいて、光素子は、配線が形成された基板上に実装されており、その実装形態としては、金属接合などによるフリップチップ実装、ワイヤボンディング実装などが例示されるが、光素子と配線とを電気的に接続するものであれば特に制限はない。

本発明の光モジュールにおいて、光素子は、基板上に複数個が実装されたものであってもよく、たとえばアレイ状に複数個の光素子を配置したものなどが例示される。また、光素子用のドライバＩＣなど、他の電子部品を同一基板上に搭載したものであってもよい。

本発明の光モジュールにおいて、基板としては、光素子と電気的に接続される配線が形成されたものであれば、各種のものを使用することができ、たとえば樹脂、樹脂を含む複合材料、ガラス、セラミック、シリコンなどを基材としたものを使用できる。

なお、本発明において、光素子の上方に形成され、光素子とコア部とを光学的に結合する「反射面」には、金属膜や誘電体多層膜などの反射膜を形成した場合も含まれる。

以上に記述した事項は、当業者であればその構成を適宜に選択、変更して本発明に適用するであろう。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態における光モジュールを示した図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は縦断面図である。本実施形態の光モジュール１は、光素子２０を備えており、光素子２０は、配線１１が形成された基板１０上に実装されている。

さらに光モジュール１は、基板１０上に積層され光素子２０を埋設するシート状の光導波路構造体２を備えている。光導波路構造体２は、シート状のクラッド部３０と、クラッド部３０内に形成され基板１０と略平行に延びる複数本のコア部４０を備えており、クラッド部３０は、光素子２０を埋設している。クラッド部３０は、光硬化型樹脂または熱硬化型樹脂のドライフィルムから形成されたものであり、コア部４０は、光硬化型樹脂のドライフィルムから形成されたものである。

さらに光導波路構造体２は、光素子２０の上方に、光素子２０とコア部４０とを光学的に結合する反射面５０を備えており、この反射面５０は、レーザアブレーション加工、ブレードの差し込みや切断等の手段により、約４５度の角度で形成された切れ込み状の穴部５１の傾斜面から構成されている。

このように構成された光モジュール１では、たとえば光素子２０が発光素子である場合には、配線１１からの電気信号を光素子２０が光信号に変換して出力し、その上方の反射面５０で反射してコア部４０内を伝播させて、外部に信号光が伝送される。信号光の外部への伝送は、たとえば、光導波路構造体２のコア部４０における光素子２０とは反対側の端面に石英の光ファイバを結合することで行うことができる。

また、たとえば光素子２０が受光素子である場合には、外部から伝送された信号光を光導波路構造体２のコア部４０における光素子２０とは反対側の端面から入射させてコア部４０内を伝播させ、光素子２０の上方の反射面５０で下方に反射して光素子２０に入射させることにより、光信号を電気信号に変換して配線１１を通じて出力する。

以上の光モジュール１に設けられる光導波路構造体２は、以下に説明する方法で製造することができる。以下、本発明の第２の実施形態として、光導波路構造体２の製造方法について図２〜図９を参照しながら工程順に説明する。

最初に、図２（ａ），（ｂ）に示すように、光素子２０が実装された、配線１１を有する基板１０を用意する。

この基板１０の上に、図３に示すように、光硬化型樹脂または熱硬化型樹脂からなるクラッド用ドライフィルム３１ａをラミネートする。ラミネートには、従来より一般的に用いられているドライフィルムラミネータ、たとえばプリント配線板の回路パターン形成に用いられる感光性のドライフィルムレジストや、プリント配線板の回路保護に用いられるドライフィルムソルダーレジストをプリント配線板にラミネートするためのドライフィルムラミネータなどを使用できる。たとえば、特開平９−１３００２３号公報に記載の装置などを使用できる。ラミネートの際に空気の巻き込みを防ぐために、減圧下でラミネートできる装置を用いるようにしてもよい。

基板１０の上にクラッド用ドライフィルム３１ａをラミネートする際には、図３に概略的に示したように、支持フィルム６０、クラッド用ドライフィルム３１ａ、および保護フィルム６１からなる３層シートをロール設備により搬送し、上流側においてまず剥離用ロール７０により保護フィルム６１を剥離し、その下流において、露出したクラッド用ドライフィルム３１ａの面を基板１０と対向させて、これらを圧着用ゴムロール７１，７２の間を通してラミネートする。

このとき、クラッド用ドライフィルム３１ａは、圧着用ゴムロール７１，７２による加熱によって流動性もしくは可塑性を示すようになり、圧着用ゴムロール７１，７２によりクラッド用ドライフィルム３１ａと基板１０とを押し付けながらクラッド用ドライフィルム３１ａを基板１０に貼り付けていくことで、基板１０上に実装された光素子２０などの電子部品による凹凸を上記の流動性もしくは可塑性によって緩和し、光素子２０を埋設すると共に、クラッド用ドライフィルム３１ａの上面を平滑にすることができる。

クラッド用ドライフィルム３１ａを構成する光硬化型樹脂としては、従来より知られている光硬化型樹脂と同種のものを用いることができる。このような光硬化型樹脂は、典型的には、モノマー、オリゴマー、光重合開始剤、および各種の添加剤を含有しており、ドライフィルムの形態とするためにあらかじめ半硬化したものであってもよい。熱硬化型樹脂も同様にモノマー、オリゴマー、熱重合開始剤、および各種の添加剤を含有しており、ドライフィルムの形態とするためにあらかじめ半硬化したものであってもよい。

光硬化型樹脂の具体例としては、光硬化型エポキシ樹脂、光硬化型アクリル樹脂、光硬化型ハロゲン化アクリル樹脂、光硬化型ウレタンアクリル樹脂などが挙げられる。

光素子２０を埋設し、かつ、クラッド用ドライフィルム３１ａの上面を平滑にするためには、クラッド用ドライフィルム３１ａは、上記したように、ラミネート時に光素子２０などの電子部品に掛かる圧力により光硬化型樹脂または熱硬化型樹脂が押し退けられる程度の流動性もしくは可塑性を有することが好ましい。加熱によって流動性が上昇する光硬化型樹脂または熱硬化型樹脂の場合には、圧着ゴムロール７１，７２の温度によってその流動性を制御することが可能である。また、クラッド用ドライフィルム３１ａは、ハンドリング性や剥離性などの点から室温では粘着性の低い状態であるのが好ましく、クラッド用ドライフィルム３１ａに用いられる光硬化型樹脂または熱硬化型樹脂の最も好ましい例としては、室温では適切なハンドリング性や剥離性を有する程度に粘着性が低く、かつ、ラミネート時の加熱により、光素子２０を埋め込むことができる程度に流動性（粘着性）が付与されるものを挙げることができる。

図３に示すように基板１０上にクラッド用ドライフィルム３１ａをラミネートした後、クラッド用ドライフィルム３１ａに対して、紫外光などの光重合反応を促進させる光を照射し、クラッド用ドライフィルム３１ａを硬化させることによって、あるいは、熱硬化型樹脂の場合は加熱によりクラッド用ドライフィルム３１ａを硬化させることによって、図４に示すように、光素子２０を埋設したシート状の下層クラッド部３１が積層された基板１０が得られる。樹脂が光硬化型の場合であっても、十分に硬化させるため適宜に加熱するようにしてもよい。

次に、図５に示すように、下層クラッド部３１の上に、コア用ドライフィルム４０ａをラミネートする。ラミネートは、クラッド用ドライフィルム３１ａを基板１０上にラミネートした方法と同様の方法により行うことができる。

コア用ドライフィルム４０ａの材料としては、上記した光硬化型樹脂を用いることができ、硬化後においてクラッド部３０よりも屈折率が高いものが用いられる。なお、本発明では、光硬化型樹脂としてポジ型とネガ型のいずれのものを用いてもよく、すなわち、光照射により現像液への溶解性が低下するものと向上するもののいずれを用いてもよい。

以下に、本発明に好適に用いられる下層クラッド部３１用のクラッド用ドライフィルム３１ａ（および後述する上層クラッド部３２用のクラッド用ドライフィルム３２ａ）と、コア用ドライフィルム４０ａの組み合わせを例示する。
クラッド用ドライフィルム３１ａ（クラッド用ドライフィルム３２ａ）：低屈折率材料
（ａ）メチルメタクリレート／ｎ−ブチルメタクリレート／２−エチルヘキシルアクリレート／メタクリル酸＝５５／８／１５／２２の共重合割合（重量基準）で合成した共重合体６０重量部
（ｂ）ビスフェノールＦＥＯ変性ジアクリレート（東亜合成（株）製「アロニックスＭ−２０８」）１５重量部
（ｃ）エポキシ樹脂（ジャパンエポキシレジン（株）製「エピコート１００１」）５重量部
（ｄ）ＴＰＰ（トリフェニルホスフェート）５重量部
（ｅ）トリブロモフェニルアクリレート（第一工業製薬（株）製「ＢＲ−３０」）１５重量部
（ｆ）ビス（２，４，６−トリメチルベンゾイル）フェニルホスフィンオキサイド（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ（株）製「イルガキュア８１９」）１重量部
上記の成分（ａ）〜（ｆ）を混合して光硬化型樹脂ワニスを調製し、このワニスを支持フィルムである厚み２５μｍのＰＥＴフィルム上に、乾燥後に所望の厚みとなるように塗布し、６５℃で１０分乾燥することにより、有機溶剤を除去すると共に、Ｂステージ状態の感光性ドライフィルムとする。その後、保護フィルムとして、積水化学工業（株）製プロテクト（♯６２２１Ｆ）フィルム（厚み５０μｍ）をラミネートして、クラッド用ドライフィルム３１ａ（クラッド用ドライフィルム３２ａ）を挟んだ３層構造シートを作製する。
コア用ドライフィルム４０ａ：高屈折率材料
（ａ）メチルメタクリレート／ｎ−ブチルメタクリレート／２−エチルヘキシルアクリレート／メタクリル酸＝５５／８／１５／２２の共重合割合（重量基準）で合成した共重合体３０重量部
（ｂ）ビスフェノールＦＥＯ変性ジアクリレート（東亜合成（株）製「アロニックスＭ−２０８」）３０重量部
（ｃ）エポキシ樹脂（ジャパンエポキシレジン（株）製「エピコート１００１」）２０重量部
（ｄ）ＴＰＰ（トリフェニルホスフェート）５重量部
（ｅ）トリブロモフェニルアクリレート（第一工業製薬（株）製「ＢＲ−３０」）１５重量部
（ｆ）ビス（２，４，６−トリメチルベンゾイル）フェニルホスフィンオキサイド（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ（株）製「イルガキュア８１９」）１重量部
上記の成分（ａ）〜（ｆ）を混合して光硬化型樹脂ワニスを調製し、このワニスを支持フィルムである厚み２５μｍのＰＥＴフィルム上に、乾燥後に所望の厚みとなるように塗布し、６５℃で１０分乾燥することにより、有機溶剤を除去すると共に、Ｂステージ状態の感光性ドライフィルムとする。その後、保護フィルムとして、積水化学工業（株）製プロテクト（♯６２２１Ｆ）フィルム（厚み５０μｍ）をラミネートして、コア用ドライフィルム４０ａを挟んだ３層構造シートを作製する。

図５に示すようにコア用ドライフィルム４０ａを下層クラッド部３１上にラミネートした後、コア用ドライフィルム４０ａに対して、コアパターンを形成するための露光、現像処理を施す。その具体的な方法としては、従来より一般に利用されているフォトリソグラフィー技術を適用できる。図６を参照しながらその具体例を説明すると、図６（ａ）に示すように、形成すべきコア部４０の形状（図６（ｂ）の平面図におけるコア形成部分４１）に対応する露光パターンを有する露光用のフォトマスク８１を基板１０上のコア用ドライフィルム４０ａに対向させて配置し、さらにその上から紫外光などの光重合反応を促進させる光を照射することにより露光を行い、これにより、図６（ｂ）に示すコア形成部分４１を選択的に光硬化する。なお、パターニングの後、十分に硬化するために加熱してもよい。

このとき、フォトマスク８１と基板１０との位置合わせには、多層回路基板の製造工程において露光用フォトマスクと回路形成用基板とを位置合わせする方法を利用することができる。

具体的には、光素子２０上の所定の位置に、１つまたは複数の位置合わせ用マークを形成しておき、一方で、フォトマスク８１上にも、露光パターンに対して所定の位置に、１つまたは複数の位置合わせ用マークを作製しておく。これらの位置合わせ用マークの形状や材料は、これを撮像して画像化するための撮像装置８０や、あるいは実体顕微鏡による認識が可能であれば、適宜のものを選択することができる。また、光素子２０上の受光点や発光点、あるいはフォトマスク８１上の露光パターンそのものを位置合わせの基準としてもよい。

そして、所定のテーブルに設けられた撮像装置８０の画像信号に基づいて、光素子２０上の位置合わせ用マークとフォトマスク８１上の位置合わせ用マークとの相対的な位置ずれを検出し、この検出結果に基づいて光素子２０とフォトマスク８１との相対的な位置関係の補正値を算出し、この補正値に基づいて基板１０とフォトマスク８１とを相対移動させて、これらを所定の相対位置に一致させることで、光素子２０とフォトマスク８１との位置合わせを行う。

このような位置合わせ方法を適用し、その後、露光、硬化することで、露光精度できわめて正確に、光素子２０に対して所定の位置にコア部４０を形成することができる。

以上のようにして図６（ｂ）のコア形成部分４１を選択的に硬化した後、溶剤やアルカリ液などの現像液を用いて現像を行い、コア形成部分４１以外のコア用ドライフィルム４０ａを下層クラッド部３１上から除去することで、図７（ａ），（ｂ）に示すように、下層クラッド部３１上にコア部４０のみが残存する。

次に、図８（ａ），（ｂ）に示すように、コア部４０を形成した下層クラッド３１上に、さらにクラッド用ドライフィルム３２ａをラミネートする。ラミネートは、上記した下層クラッド部３１用のクラッド用ドライフィルム３１ａを基板１０上にラミネートした方法と同様の方法により行うことができる。また、クラッド用ドライフィルム３２ａの材料としては、上記した光硬化型樹脂や熱硬化型樹脂を用いることができ、通常は、下層クラッド部３１用のクラッド用ドライフィルム３１ａと同一組成のものが用いられる。

クラッド用ドライフィルム３２ａをラミネートした後、クラッド用ドライフィルム３２ａに対して、紫外光などの光重合反応を促進させる光を照射し、クラッド用ドライフィルム３２ａを硬化させることによって、あるいは、熱硬化型樹脂の場合は加熱によりクラッド用ドライフィルム３２ａを硬化させることによって、図９（ａ），（ｂ）に示すように、下層クラッド部３１上に、コア部４０を挟んでシート状の上層クラッド部３２が積層された基板１０が得られる。

最後に、図１（ａ），（ｂ）に示すように、光素子２０の上方に光素子２０とコア部４０とを光学的に結合する反射面５０を形成する。反射面５０は、光素子２０の上方における上層クラッド３２の表面から、レーザアブレーション加工もしくはブレードの差し込みにより、約４５度の角度をもつ切れ込み状の穴部５１を穿設することで、穴部５１の傾斜面としてコア部４０の端部４２に形成される。このようにして作製された反射面５０は、基板１０の面方向に延びるコア部４０と、上方を向く光素子２０の発光面もしくは受光面との間で信号光を高い効率で反射する。光素子２０と反射面５０は、シート状の光導波路構造体２を基板１０に積層しているためミクロンオーダーで近接しており、レンズ等を用いずとも十分な光結合効率が得られる。

以上に、実施形態に基づき本発明について説明したが、本発明は上記した実施形態に何ら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において各種の変更が可能である。

本発明の第１の実施形態における光モジュールを示した図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は縦断面図である。 本発明の第２の実施形態における光導波路構造体の製造方法を説明する図であり、（ａ）は光素子を実装した基板の平面図、（ｂ）は縦断面図である。 本発明の第２の実施形態における光導波路構造体の製造方法において、クラッド用ドライフィルムを基板上にラミネートする工程を説明する図である。 クラッド用ドライフィルムを光硬化して下層クラッド部を基板上に形成した状態を示した図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は縦断面図である。 下層クラッド部上にコア用ドライフィルムをラミネートした状態を示した図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は縦断面図である。 露光によりコアパターンを形成する工程を説明する図であり、（ａ）はフォトマスクと基板を位置合わせし、露光する操作を説明する図、（ｂ）はコア用ドライフィルムをラミネートした基板の平面図である。 下層クラッド部上にコア部が形成された状態を示した図である。 コア部を形成した下層クラッド部上にクラッド用ドライフィルムをラミネートした状態を示した図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は縦断面図である。 クラッド用ドライフィルムを光硬化して上層クラッド部を形成した状態を示した図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は縦断面図である。

符号の説明

１ 光モジュール
２ 光導波路構造体
１０ 基板
１１ 配線
２０ 光素子
３０ クラッド部
３１ 下層クラッド部
３１ａ クラッド用ドライフィルム
３２ 上層クラッド部
３２ａ クラッド用ドライフィルム
４０ コア部
４０ａ コア用ドライフィルム
４１ コア形成部分
４２ 端部
５０ 反射面
５１ 穴部
６０ 支持フィルム
６１ 保護フィルム
７０ 剥離用ロール
７１ 圧着ゴムロール
７２ 圧着ゴムロール
８０ 撮像装置
８１ フォトマスク

Claims (7)

1. 光素子が実装された基板上に形成され、光素子を埋設し、光硬化型樹脂または熱硬化型樹脂のドライフィルムから形成されたシート状のクラッド部と、クラッド部内に基板と略平行に形成され、その端部が光素子の上方に位置し、光硬化型樹脂のドライフィルムから形成されたコア部と、光素子の上方に形成され、光素子とコア部とを光学的に結合する反射面とを備えることを特徴とする光導波路構造体。
2. クラッド部は、光硬化型樹脂または熱硬化型樹脂からなるクラッド用ドライフィルムを光素子が実装された基板上にラミネートし硬化してなる下層クラッド部と、光硬化型樹脂または熱硬化型樹脂からなるクラッド用ドライフィルムを下層クラッド部の上にコア部を挟んでラミネートし硬化してなる上層クラッド部とからなり、コア部は、光硬化型樹脂からなるコア用ドライフィルムを下層クラッド部の上にラミネートしコア形成部分を硬化して形成されたものであることを特徴とする請求項１に記載の光導波路構造体。
3. 反射面は、光素子の上方に形成された穴部の傾斜面であることを特徴とする請求項１または２に記載の光導波路構造体。
4. 基板と、基板上に実装された光素子と、基板上に形成され、光素子を埋設し、光硬化型樹脂または熱硬化型樹脂のドライフィルムから形成されたシート状のクラッド部と、クラッド部内に基板と略平行に形成され、その端部が光素子の上方に位置し、光硬化型樹脂のドライフィルムから形成されたコア部と、光素子の上方に形成され、光素子とコア部とを光学的に結合する反射面とを備えることを特徴とする光モジュール。
5. クラッド部は、光硬化型樹脂または熱硬化型樹脂からなるクラッド用ドライフィルムを光素子が実装された基板上にラミネートし硬化してなる下層クラッド部と、光硬化型樹脂または熱硬化型樹脂からなるクラッド用ドライフィルムを下層クラッド部の上にコア部を挟んでラミネートし硬化してなる上層クラッド部とからなり、コア部は、光硬化型樹脂からなるコア用ドライフィルムを下層クラッド部の上にラミネートしコア形成部分を硬化して形成されたものであることを特徴とする請求項４に記載の光モジュール。
6. 反射面は、光素子の上方に形成された穴部の傾斜面であることを特徴とする請求項４または５に記載の光モジュール。
7. 基板上に実装された光素子と光学的に結合する光導波路構造体の製造方法であって、光素子が実装された基板上に、光硬化型樹脂または熱硬化型樹脂からなるクラッド用ドライフィルムを、光素子を覆うようにラミネートし、その後、クラッド用ドライフィルムを硬化して下層クラッド部を形成する工程と、下層クラッド部の上に、光硬化型樹脂からなるコア用ドライフィルムをラミネートする工程と、コア形成部分の形状に対応する露光パターンを有するフォトマスクを介してコア用ドライフィルムに光を露光して現像し、コア部を形成する工程と、コア部が形成された下層クラッド部の上に、光硬化型樹脂または熱硬化型樹脂からなるクラッド用ドライフィルムをラミネートし、その後、クラッド用ドライフィルムを硬化して上層クラッド部を形成する工程と、光素子の上方に、光素子とコア部とを光学的に結合する反射面となる傾斜面を有する穴部を形成する工程とを含むことを特徴とする光導波路構造体の製造方法。

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