JP2010256884A - 光導波路及び光配線部材並びに光配線部材への光素子の実装方法 - Google Patents

Abstract

【課題】発光素子と受光素子の両方の位置決めに光が利用できる光導波路及び光配線部材並びに光配線部材への光素子の実装方法を提供する。
【解決手段】光導波路４に、通信用光導波路コア３へ位置合わせ光を導入するための位置合わせ光導入部４を備えておき、位置合わせ光導入部４から通信用光導波路コア３へ導入されて基板２から出射される位置合わせ光を目標にして発光素子１８と受光素子１９の少なくとも一方を位置合わせする。
【選択図】図１

Description

本発明は、発光素子と受光素子の両方の位置決めに光が利用できる光導波路及び光配線部材並びに光配線部材への光素子の実装方法に関する。

通信機器、情報処理機器、家電機器などの電子機器において、電子機器内部間での、あるいは電子機器と外部との情報の伝送に光信号を使用することがある。光信号は、電気信号に比べて、速度が速い、情報容量が大きい、電磁ノイズに強いなどの利点がある。

光信号の伝送のために、電子機器には光配線部材が設けられる。光配線部材は、基板と、前記基板に配置された、光導波路コア及び光導波路コアの周囲を覆う光導波路クラッドからなる光導波路（以下、単に「光導波路」ともいう）からなるものであり、光配線部材を電子機器に設ける際には、前記基板の前記光導波路の配置されていない側の面に発光素子（ＬＤ；レーザダイオード）と受光素子（ＰＤ；フォトダイオード）が実装される。光導波路コアには、発光素子と受光素子に臨む位置にそれぞれミラーが形成されており、これにより、発光素子からの光信号が光導波路を経由して受光素子に届く。

特開２００７−１７５５９号公報

基板には、発光素子を実装する箇所と受光素子を実装する箇所があるが、その実装箇所の正しい位置に位置合わせをして発光素子や受光素子（光素子と総称する）を実装しなければならない。

従来、位置合わせの方法として、光導波路コアが光をよく通すことを利用し、光導波路コアの一端、すなわち一方の光素子を実装する箇所に照明光等の光を照射すると、光導波路コアのもう一端、すなわちもう一方の光素子を実装する箇所から光が出射されるので、この光を目標にして光素子を位置決めするという方法がある。

しかしながら、この方法は、光導波路コアの一端に光素子を実装してしまうと、そこからは光導波路コアに照明光などを導入できないので、反対側の光素子の目標として光を出射させることができない。つまり、発光素子と受光素子のどちらかの位置決めにしか光が利用できない。

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、発光素子と受光素子の両方の位置決めに光が利用できる光導波路及び光配線部材並びに光配線部材への光素子の実装方法を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明の光導波路は、発光素子及び受光素子間で通信用光を伝送するための、通信用光導波路コア及び上記通信用光導波路コアの周囲を覆う光導波路クラッドを備えた光導波路において、上記通信用光導波路コアへ位置合わせ光を導入するための位置合わせ光導入部を備えたものである。

上記目的を達成するために本発明の光配線部材は、発光素子及び受光素子が実装される基板に、上記発光素子及び上記受光素子間で通信用光を伝送するための、通信用光導波路コア及び上記通信用光導波路コアの周囲を覆う光導波路クラッドを備えた光導波路が配置されてなる光配線部材において、上記光導波路に、上記通信用光導波路コアへ位置合わせ光を導入するための位置合わせ光導入部を備えたものである。

上記位置合わせ光導入部は、上記通信用光導波路コアに交わるように上記光導波路内に形成された位置合わせ用光導波路コアと、上記位置合わせ用光導波路コアの周囲を覆う光導波路クラッドと、上記基板に照射された位置合わせ光を上記位置合わせ用光導波路コア内に反射させる位置合わせ用ミラーとからなってもよい。

上記位置合わせ用ミラーが、上記発光素子からの通信用光を上記通信用光導波路コア内に反射させる通信用ミラー又は上記通信用光導波路コアからの通信用光を上記受光素子に反射させる通信用ミラーと同一面をなしてもよい。

上記受光素子のための位置合わせ用光導入部のみを備えてもよい。

上記発光素子のための位置合わせ用光導入部と上記受光素子のための位置合わせ用光導入部とをそれぞれ備えてもよい。

また、本発明の光配線部材への光素子の実装方法は、発光素子及び受光素子が実装される基板に、上記発光素子及び上記受光素子間で通信用光を伝送するための、通信用光導波路コア及び上記通信用光導波路コアの周囲を覆う光導波路クラッドを備えた光導波路が配置されてなる光配線部材に、上記発光素子と上記受光素子を実装する際に、上記光導波路に、上記通信用光導波路コアへ位置合わせ光を導入するための位置合わせ光導入部を備えておき、該位置合わせ光導入部から上記通信用光導波路コアへ導入されて上記基板から出射される位置合わせ光を目標にして上記発光素子と上記受光素子の少なくとも一方を位置合わせするものである。

上記基板の一方の実装箇所から上記通信用光導波路コアに位置合わせ光を照射し、もう一方の実装箇所から出射される光を目標にして該実装箇所に上記発光素子と上記受光素子のいずれかの光素子を位置合わせし、その後、上記位置合わせ光導入部に位置合わせ光を照射し、残る実装箇所から出射される光を目標にして該実装箇所に残る光素子を位置合わせしてもよい。

上記発光素子及び上記受光素子を上記基板に実装した後、上記位置合わせ光導入部に光遮蔽を施してもよい。

本発明は次の如き優れた効果を発揮する。

（１）発光素子と受光素子の両方の位置決めに光が利用できる。

（ａ）は、本発明の一実施形態を示す光配線部材の平面図であり、（ｂ）は、（ａ）におけるＡ−Ａ断面の断面図である。 （ａ）、（ｂ）は、本発明の光配線部材への光素子の実装方法における光配線部材の側面図である。

以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。

図１に示されるように、本発明の光導波路は、発光素子１８（図２参照）及び受光素子１９（図２参照）間で通信用光を伝送するための、通信用光導波路コア３及び上記通信用光導波路コア３の周囲を覆う光導波路クラッド２を備えた光導波路４において、上記通信用光導波路コア３へ位置合わせ光を導入するための位置合わせ光導入部１４を備えたものである。

本発明の光配線部材５は、発光素子１８（図２参照）と受光素子１９（図２参照）が実装される基板１に、上記発光素子１８及び上記受光素子１９間で通信用光を伝送するための、通信用光導波路コア３及び上記通信用光導波路コア３の周囲を覆う光導波路クラッド２を備えた光導波路４が配置されたものである。光導波路４は、通信用光導波路コア３へ位置合わせ光を導入するための位置合わせ光導入部１４を備える。

また、図１（ａ）に示されるように、基板１の電気配線面（光素子が実装される側の面）には、電気配線１２が設けられている。電気配線１２の一部は、光素子を実装するための素子実装部１３となっている。素子実装部１３と電気配線１２とは電気的に接続されているので、これにより、素子実装部１３に実装した光素子と、電気配線１２とが電気的に接続される。そして、電気配線１２が光配線部材５の外部との接続に用いられる。

図１（ｂ）は、図１（ａ）におけるＡ−Ａ断面の断面図である。図示した光導波路４は、形状を単純化したものであり、細長く形成された長方形の光導波路クラッド２の端部近傍から反対の端部近傍まで、通信用光導波路コア３が直線的に形成されている。光導波路クラッド２の形状、通信用光導波路コア３の引き回しパターンは、図示のものに限らず、任意である。

光導波路４は、通信用光と位置合わせ光に対して透過性が良く所定の光屈折率差を有する部材からなり、通信用光導波路コア３及び後述する位置合わせ用光導波路コア６と、通信用光導波路コア３及び位置合わせ用光導波路コア６の周囲を覆い、通信用光導波路コア３及び位置合わせ用光導波路コア６よりも屈折率の低い光導波路クラッド２から構成される。光導波路４を構成する部材としては、さまざまなものが選択可能だが、例えば、ガラスや、柔軟性に富んだものとしては、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリイミド系樹脂などが用いられる。

通信用光導波路コア３の両端には、それぞれ通信用ミラー（マイクロミラー）１５が形成されている。これら通信用ミラー１５の上部の基板１表面に発光素子１８と受光素子１９が実装される。このとき発光素子１８の発光面、受光素子１９の受光面が通信用ミラー１５に正対するよう、発光素子１８と受光素子１９を位置合わせする必要がある。ここでは、図の左側の通信用ミラー１５に臨ませて発光素子１８を実装し、図の右側の通信用ミラー１５に臨ませて受光素子１９を搭載するものとする。

通信用ミラー１５及び後述する位置合わせ用ミラー１７は、光導波路コアに傾斜した切り欠き面を形成し、この切り欠け面上に、多層反射膜や金属反射膜（Ａｕ、Ａｌなど）を設置するなどにより実現できる。

位置合わせ光導入部１４は、通信用光導波路コア３に交わるように光導波路クラッド２内に形成された位置合わせ用光導波路コア６と、位置合わせ用光導波路コア６の周囲を覆う光導波路クラッド２と、基板１に照射された位置合わせ光を位置合わせ用光導波路コア６内に反射させる位置合わせ用ミラー１７とからなる。位置合わせ用光導波路コア６は、通信用光導波路コア３から分岐された光導波路コアともいえる。

位置合わせ光導入部１４は、発光素子１８のための位置合わせ用光導入部（図示せず）と受光素子１９のための位置合わせ用光導入部１４がそれぞれあってもよいが、本実施形態では、受光素子１９のための位置合わせ用光導入部１４のみを備える。

受光素子１９のための位置合わせ用光導入部１４にあっては、発光素子１８の実装位置（図の左側の通信用ミラー１５の位置）から見て位置合わせ用光導波路コア６が通信用光導波路コア３に対して交わる角度θが鋭角（９０°より小）となるよう位置合わせ用光導波路コア６が配置される。受光素子１９の実装位置から見ると位置合わせ用光導波路コア６が通信用光導波路コア３に対して交わる角度は、角度θの補角であるから鈍角である。

位置合わせ用光導波路コア６が通信用光導波路コア３に交わる位置は、通信用光導波路コア３の長手方向任意であるが、本実施形態では、位置合わせ用光導波路コア６が通信用光導波路コア３に交わる位置は、比較的、発光素子１８の実装位置に近い。

位置合わせ用ミラー１７が配置される位置（位置合わせ用光導波路コア６の終端）は任意であるが、本実施形態では、位置合わせ用ミラー１７と、発光素子１８からの通信用光を通信用光導波路コア３内に反射させる通信用ミラー１５とが基板１の長手方向同じ位置に配置されている。通信用ミラー１５と位置合わせ用ミラー１７は、同一面をなしている。つまり、通信用ミラー１５と位置合わせ用ミラー１７は、ダイサによる一度の切削で同時に作製された各々の切り欠き面上に金属反射膜などを設置することによって形成されているため、通信用ミラー１５と位置合わせ用ミラー１７とが成す面は、同一平面上に存在することになる。

次に、図１（ａ）の光配線部材５における発光素子１８と受光素子１９の実装手順を説明する。

まず、図２（ａ）に示されるように、基板１の受光素子１９の実装箇所から通信用光導波路コア３に位置合わせ光を照射する。位置合わせ光は、一般の照明で得られる可視光や、レーザ素子やＬＥＤ素子で得られる光などである。位置合わせ光は、基板１、光導波路クラッド２、通信用光導波路コア３、光導波路クラッド２、基板１を通り、発光素子１８の実装箇所から出射される。このとき、発光素子１８の実装箇所から出射される位置合わせ光を目標にして、その実装箇所に発光素子１８を位置合わせする。なお、基板１として、通信用光と位置合わせ光に対して透過性の良い基板を用いると、基板１に、通信用光と位置合わせ光を透過させるための貫通孔を形成する必要がなくなり好ましいが、基板１に、通信用光と位置合わせ光を透過させるための貫通孔を形成することにして、通信用光と位置合わせ光に対して透過性の悪い基板を用いてもよい。また、基板１としてはリジッド基板、フレキシブル基板のどちらを用いても良い。

その後、図２（ｂ）に示されるように、位置合わせ光導入部１４に位置合わせ光を照射する。位置合わせ光導入部１４の位置合わせ用光導波路コア６が通信用光導波路コア３に交わるので、位置合わせ光は位置合わせ用光導波路コア６から通信用光導波路コア３に導入される。この位置合わせ光は、受光素子１９の実装箇所から出射される。そこで、この受光素子１９の実装箇所から出射される位置合わせ光を目標にしてその実装箇所に受光素子１９を位置合わせする。

このようにして、発光素子１８と受光素子１９を基板１に実装した後、位置合わせ光導入部１４に光遮蔽（図示せず）を施す。光遮蔽は、位置合わせ用ミラー１７の上部を覆うように、光を通さない樹脂板あるいは金属板を基板１に張り付けること、あるいは基板１に塗料を塗布することなどで実現できる。

以上の手順から分かるように、本発明の光配線部材への光素子の実装方法によれば、光配線部材５が通信用光導波路コア３のほかに通信用光導波路コア３へ位置合わせ光を導入するための位置合わせ光導入部１４を備えるため、受光素子１９の実装箇所から通信用光導波路コア３に位置合わせ光を照射して発光素子１８を位置合わせした後は、位置合わせ光導入部１４に位置合わせ光を照射することにより、受光素子１９の実装箇所から光が出射される。このように、発光素子１８と受光素子１９の両方の位置決めに光が利用できる。

本発明の光配線部材への光素子の実装方法によれば、発光素子１８と受光素子１９を基板１に実装した後、位置合わせ光導入部１４に光遮蔽を施すので、光配線部材５の稼働時に位置合わせ光導入部１４に外光が入ることが防止される。

上記実施形態では、受光素子１９のための位置合わせ用光導入部１４の位置合わせ用光導波路コア６が、発光素子１８の実装位置から見て通信用光導波路コア３に対して角度θが鋭角で交わるようにした。これにより、光配線部材５の稼働時、発光素子１８からの通信用光が位置合わせ用光導波路コア６に漏洩する光量は少なく、通信用光導波路コア３を通って受光素子１９に至る。

上記実施形態では、光配線部材５が受光素子１９のための位置合わせ用光導入部１４のみを備えたが、発光素子１８のための位置合わせ用光導入部のみを備えてもよく、その場合、まず、基板１の発光素子１８の実装箇所から通信用光導波路コア３に位置合わせ光を照射して受光素子１９を位置合わせし、その後、発光素子１８のための位置合わせ用光導入部に位置合わせ光を照射して発光素子１８を位置合わせするという手順になる。発光素子１８のための位置合わせ用光導入部と受光素子１９のための位置合わせ用光導入部１４をそれぞれ備える場合、発光素子１８と受光素子１９の位置合わせ順序は任意となる。

但し、発光素子１８のための位置合わせ用光導入部を備える場合、位置合わせ用光導波路コア６は受光素子１９の実装位置と鋭角をなして通信用光導波路コアと交わる。そのため、光配線部材５の稼動時には、発光素子１８からの通信光が位置合わせ用光導波路コア６から漏洩する光量は多くなる。

上記実施形態では、位置合わせ用光導波路コア６を通信用光導波路コア３に対して角度θで交わる直線状に形成した。本発明は、これに限らず、位置合わせ用光導波路コア６を曲線状に形成してもよい。例えば、位置合わせ用光導波路コア６と通信用光導波路コア３が交わる箇所では角度θで交わるようにし、位置合わせ用ミラー１７の位置では位置合わせ用光導波路コア６と通信用光導波路コア３が平行になるよう、位置合わせ用光導波路コア６に適宜な曲率の曲げ部分を設ける。

位置合わせ用光導波路コア６を、通信用光導波路コア３とは交差せず、通信用光導波路コア３に近接して形成することで、位置合わせ用光導波路コア６に通信用光が漏洩するのを防止してもよい。この場合、通信用光導波路コア３は、位置合わせ用光導波路コア６と近接する部分においても光導波路クラッド２に周囲を覆われているため、通信用光は位置合わせ用光導波路コア６に漏洩することはない。通信用光導波路コア３と位置合わせ用光導波路コア６の離間距離、通信用光導波路コア３と位置合わせ用光導波路コア６のなす角度、通信用光導波路コア６の屈折率を適宜調整することで、位置合わせ光を通信用光導波路コア３に好適に導入することができる。

上記実施形態では、発光素子１８側の通信用ミラー１５と位置合わせ用ミラー１７は、同一面をなしている。これは、ダイシングによりミラーを形成する際に、１回のダイシングで通信用ミラー１５と位置合わせ用ミラー１７を一括して形成できるという利点がある。また、同一面をなしていない場合には、レーザ加工などによりミラーを形成できる。

上記実施形態では、光配線部材５の基板１に形成される通信用光導波路コア３を１本としたが、多チャンネル用の光配線部材のように複数本の通信用光導波路コア３が基板１に形成される場合でも、それぞれの通信用光導波路コア３ごとに位置合わせ用光導入部１４を備えることにより、どの通信用光導波路コア３についても発光素子１８と受光素子１９の位置決めを本発明により行うことができる。

１ 基板
２ 光導波路クラッド
３ 通信用光導波路コア
４ 光導波路
５ 光配線部材
６ 位置合わせ用光導波路コア
１２ 電気配線
１３ 素子実装部
１４ 位置合わせ光導入部
１５ 通信用ミラー
１７ 位置合わせ用ミラー
１８ 発光素子
１９ 受光素子

Claims (9)

1. 発光素子及び受光素子間で通信用光を伝送するための、通信用光導波路コア及び上記通信用光導波路コアの周囲を覆う光導波路クラッドを備えた光導波路において、
   上記通信用光導波路コアへ位置合わせ光を導入するための位置合わせ光導入部を備えたことを特徴とする光導波路。
2. 発光素子及び受光素子が実装される基板に、上記発光素子及び上記受光素子間で通信用光を伝送するための、通信用光導波路コア及び上記通信用光導波路コアの周囲を覆う光導波路クラッドを備えた光導波路が配置されてなる光配線部材において、
   上記光導波路に、上記通信用光導波路コアへ位置合わせ光を導入するための位置合わせ光導入部を備えたことを特徴とする光配線部材。
3. 上記位置合わせ光導入部は、上記通信用光導波路コアに交わるように上記光導波路内に形成された位置合わせ用光導波路コアと、上記位置合わせ用光導波路コアの周囲を覆う光導波路クラッドと、上記基板に照射された位置合わせ光を上記位置合わせ用光導波路コア内に反射させる位置合わせ用ミラーとからなることを特徴とする請求項２記載の光配線部材。
4. 上記位置合わせ用ミラーが、上記発光素子からの通信用光を上記通信用光導波路コア内に反射させる通信用ミラー又は上記通信用光導波路コアからの通信用光を上記受光素子に反射させる通信用ミラーと同一面をなすことを特徴とする請求項３記載の光配線部材。
5. 上記受光素子のための位置合わせ用光導入部のみを備えたことを特徴とする請求項２〜４いずれか記載の光配線部材。
6. 上記発光素子のための位置合わせ用光導入部と上記受光素子のための位置合わせ用光導入部とをそれぞれ備えたことを特徴とする請求項２〜４いずれか記載の光配線部材。
7. 発光素子及び受光素子が実装される基板に、上記発光素子及び上記受光素子間で通信用光を伝送するための、通信用光導波路コア及び上記通信用光導波路コアの周囲を覆う光導波路クラッドを備えた光導波路が配置されてなる光配線部材に、上記発光素子と上記受光素子を実装する際に、
   上記光導波路に、上記通信用光導波路コアへ位置合わせ光を導入するための位置合わせ光導入部を備えておき、
   該位置合わせ光導入部から上記通信用光導波路コアへ導入されて上記基板から出射される位置合わせ光を目標にして上記発光素子と上記受光素子の少なくとも一方を位置合わせすることを特徴とする光配線部材への光素子の実装方法。
8. 上記基板の一方の実装箇所から上記通信用光導波路コアに位置合わせ光を照射し、もう一方の実装箇所から出射される光を目標にして該実装箇所に上記発光素子と上記受光素子のいずれかの光素子を位置合わせし、
   その後、上記位置合わせ光導入部に位置合わせ光を照射し、残る実装箇所から出射される光を目標にして該実装箇所に残る光素子を位置合わせすることを特徴とする請求項７記載の光配線部材への光素子の実装方法。
9. 上記発光素子及び上記受光素子を上記基板に実装した後、上記位置合わせ光導入部に光遮蔽を施すことを特徴とする請求項７又は８記載の光配線部材への光素子の実装方法。

Images