JP2011102986A - 光・電気複合配線への光素子の接続方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高い位置合せ精度、容易な位置合せが可能である光導波路とレーザーダイオードやフォトダイオードなどの光素子を接続するコネクタ部品を提供すること。
【解決手段】光電気混載ユニット１と電気配線１５とを接続するためのコネクタ部品２０は、導電性端面を有する電気配線１５、及び光素子１８に接続された電気配線１６を有し、前記導電性端面と、前記光素子１８とが同一平面上に形成され、該平面が、光電気混載ユニット１の接続部と接合される。
【選択図】図６

Description

本発明は、光信号を伝送する光導波路と電気信号を伝送する導電性配線が同一断面に配置された光・電気複合配線の光導波路に対し、レーザーダイオードやフォトダイオードなどの光素子を高精度且つ簡略に位置合せして接続する方法に関するものである。

インターネットやＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）の普及に伴う情報容量の増大に対応するため、幹線やアクセス系といった通信分野のみならず、ルータやサーバ装置内のボード間あるいはボード内の短距離信号伝送にも光信号を用いる光インターコネクション技術の開発が進められている。しかし、光インターコネクションを用いた場合でも、光によって信号を伝送するだけでなく、低速信号や電源供給、接地等電気的な接続も残される。そこで、電気配線と光伝送路を複合した光・電気複合配線が求められており、その開発が進められている。この場合の光伝送路としては、フレキシビリティや製造温度の点からポリマー光導波路が用いられ、例えば特許文献１に記載のポリマー光導波路フィルムが知られている。光導波路と一般的な導電性配線である金属による電気配線は、同一断面に配置されるように形成され、更に同一直線上に形成される場合もある。光導波路と光素子を接続する際には通常高い位置精度が求められ、一般に光インターコネクションで用いられるマルチモード光導波路の場合でも、数μｍ以下の位置精度が必要になる。

これまで金属配線の無い配線材料の場合には、高精度に位置合せするには光素子と光導波路間に光を通し、光損失が最小となるようにアクティブに軸合せをしていた。もしくは光導波路のコア位置に対応して形成されたマークを読み取り画像処理によって位置合せを行っていた。アクティブに軸合せを行う場合には、発光素子や受光素子を設置する必要があり、これらの位置の調整や光導波路と光素子間の位置合せに時間を要していた。また、画像処理によって位置合せを行う場合には、マークが光導波路のコアに対して高い位置精度を有している必要があったり、厚さ方向の位置合わせができないなどの課題があった。

特開２００４−１１７５８２号公報

本発明は、上記問題点と光導波路と導電性配線が同一断面に形成された構造に鑑み、高い位置合せ精度、容易な位置合せが可能である光導波路とレーザーダイオードやフォトダイオードなどの光素子の接続方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、導電性配線が光導波路と一体となって形成されている複合配線の場合において、前記導電性配線の位置を基準として外部光素子と前記光導波路とを位置合わせすることにより光導波路と光素子を高精度に位置合せできることを見出した。
すなわち、本発明は、
（Ａ）光導波路及び導電性配線が所定の位置関係を有して同一断面内に形成されている光・電気複合配線と、前記光導波路に光学的に接続される光素子と、を接続するためのコネクタ部品であって、
導電性端面を有する電気配線、及び光素子に接続された電気配線を有し、前記導電性端面と前記光素子とが同一平面上に形成され、
２つ以上の前記導電性配線は、２つ以上の前記導電性配線が前記光導波路を挟むように、前記導電性端面に配置されるコネクタ部品。
（Ｂ）直流センサ及び交流センサのいずれかのセンサの一方及び他方の接触子を、それぞれ、前記光素子の接続側の前記導電性配線の端面である接続側端面及び前記光素子の接続側とは反対側の前記導電性配線の端部である反対側端部に接触する所を探すことで、前記接続側端面と前記反対側端部との間に印加された直流電気の電流又は電圧の有無を前記センサによって検出することにより、前記導電性配線の位置を基準として、前記光素子と前記光導波路との位置合わせをし、前記コネクタ部品の平面が光電気混載ユニットの接続部に接続させる、前記（Ａ）に記載のコネクタ部品。
（Ｃ）前記光素子に取り付けられた交流センサのコイル状部分を、前記光素子の接続側の前記導電性配線の端面である接続側端面に接触する所を探すことで、前記コイル状部分に印加された交流電気のインピーダンスの変化を前記交流センサを用いて検出することにより、前記導電性配線の位置を基準として、光素子と前記光導波路との位置合わせをし、前記コネクタ部品の平面が光電気混載ユニットの接続部に接続させる、前記（Ａ）に記載のコネクタ部品。
（Ｄ）前記光素子に取り付けられた交流センサのコイル状部分を、前記光素子の接続側の前記導電性配線の端面である接続側端面に非接触の状態で前記接続側端面の近傍に配置させ、前記コイル状部分に印加された交流電気のインピーダンスの変化を前記交流センサを用いて検出することにより、前記導電性配線の位置を基準として、光素子と前記光導波路との位置合わせをし、前記コネクタ部品の平面が光電気混載ユニットの接続部に接続させる、前記（Ａ）に記載のコネクタ部品。
（Ｅ）前記（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）及び（Ｄ）のいずれかに記載のコネクタ部品と、
前記導電性端面を有する前記電気配線である電気接続用電気配線と前記光素子に接続された前記電気配線である光素子接続用電気配線とが形成された極薄フレキシブル基板と、を備え、
前記光素子は前記光素子接続用電気配線の端部に実装され、
前記極薄フレキシブル基板は折り曲げられた状態で前記コネクタ部品に固定され、
前記同一平面は前記極薄フレキシブル基板が折り曲げられた部分である、サブアセンブリ。
（Ｆ）光導波路及び導電性配線が所定の位置関係を有して同一断面内に形成されている光・電気複合配線と、
前記光導波路に光学的に接続される光素子と、
前記光・電気複合配線と前記光素子とを接続するための、前記（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）及び（Ｄ）のいずれかに記載のコネクタ部品又は前記（Ｅ）に記載のサブアセンブリと、を備えた光インターコネクションシステム。
を提供するものである。

なお、本発明と関連する関連発明は、
（１）光導波路と導電性配線が所定の位置関係を有して同一断面内に形成されている光・電気複合配線の光導波路に対して、前記導電性配線の位置を基準として光素子と前記光導波路とを位置合わせすることを特徴とする光・電気複合配線と光素子との接続方法。
（２）前記導電性配線が前記光・電気複合配線内に複数存在し、前記基準が前記複数の導電性配線の位置に対応して複数存在することを特徴とする前記（１）に記載の接続方法。
（３）前記位置合わせが光素子接続側の前記導電性配線の端面で行われることを特徴とする前記（１）または前記（２）に記載の接続方法。
（４）前記位置合わせが、さらに前記端面からその反対端面への電気の導通を確認することにより行われることを特徴とする前記（３）に記載の接続方法。
（５）前記位置合わせが直流電流を使って行われることを特徴とする前記（１）ないし前記（４）のいずれかに記載の接続方法。
（６）前記位置合わせが交流電流を使って行われることを特徴とする前記（１）ないし前記（４）のいずれかに記載の接続方法。
（７）前記位置合わせがインピーダンスの変化を検出することによって行われることを特徴とする前記（１）ないし前記（４）のいずれかに記載の接続方法。
（８）前記位置合わせを非接触で誘導結合によるインピーダンスの変化を検出することによって行われることを特徴とする前記（７）に記載の接続方法。
（９）前記複数の導電性配線が光導波路を挟む形で配置されていることを特徴とする前記（２）ないし前記（８）のいずれかに記載の接続方法。
（１０）光電気混載ユニットと電気配線とを接続するためのコネクタ部品であって、導電性端面を有する電気配線、及び光素子に接続された電気配線を有し、前記導電性端面と、前記光素子とが同一平面上に形成され、該平面が、光電気混載ユニットの接続部と接合されることを特徴とするサブユニット。
を提供するものである。

本発明のコネクタ部品によれば、高い精度で且つ簡便に光導波路と光素子の位置合わせを行い接続することが可能となる。

本発明において導電性配線の位置を接触式センサを用いて検知し、光導波路の位置を求めることで、光導波路と光素子を接続する実施例を示した図である。 孤立した位置合せ用導電性配線の位置を接触型交流信号センサを用いて検知し光導波路の位置を求めることで、光導波路と光素子を接続する実施例を示した図である。 端面に露出していない孤立した位置合せ用導電性配線の位置を非接触型交流信号センサを用いて検知し光導波路の位置を求めることで、光導波路と光素子を接続する実施例を示した図である。 光・電気複合配線の位置合せ用導電性配線と光導波路の位置関係を示した図である。 光素子を実装したフレキシブル基板を示した図である。 本発明のサブマウントとそれに接合される光素子実装フレキシブル基板（光電気混載ユニット）を示した図である。

本発明の接続方法が適用される光・電気複合配線は、その断面に光信号を伝える光導波路と電気信号を伝える導電性配線が位置しており、その配置は導電性配線が光導波路を挟む形が好ましい。ここで、導電性配線とは通常金属配線であり、一般的には銅が用いられる。この光導波路と金属配線の相対的位置関係は定められており、２つの金属配線の位置が分かれば光導波路の位置も相対的に分かる。また、この光・電気複合配線と組み合わせる光素子・電気配線は別の支持台に光導波路と電気配線の相対的な位置関係を保った形で固定されている。

光・電気複合配線の金属配線の位置検出法として断面をカメラで観察し画像から金属配線位置を読み取る方法が挙げられる。この場合、複合配線を所定の長さに切断する際、金属配線端部に異物の付着や金属配線断面形状の変化が生じやすく、位置検出精度が下がる。また、さらには、複合配線側と支持台側の両方を観察する必要があり、カメラの光学系が大きいものになる。
例えば電気配線位置読み取りセンサは小型で且つ電極を両面に持つことにより複合配線側と支持台側の両方を読み取ることが出来る。センサは金属パターンが形成されたもので、金属配線と接することにより通電することで位置を検出する方法があるが、この場合、配線の反対側にも電極が付けられている必要がある。そのため、センサをコイル型としてそこに交流信号を送ることにより、金属配線と非接触で位置を検出する方式がより好ましい。この非接触の方式では位置合せに用いる金属配線は孤立したパターンで良く、形状の自由度を高くすることが出来る。位置を検出した後、複合配線と支持台を位置合せしながら近付け固定する。

本発明の光・電気複合配線への光素子の接続方法においては、光導波路と導電性配線が所定の位置関係を有して同一断面内に形成されている光・電気複合配線の光導波路に対して、前記導電性配線の位置を基準として外部光素子と前記光導波路とを位置合わせすることを特徴とする。
前記導電性配線が前記光・電気複合配線内に複数存在し、前記基準が前記複数の導電性配線の位置に対応して複数存在することが好ましい。
前記位置合わせが直流電流を使って行われる場合を具体的に表現すると、光導波路と導電性配線が所定の位置関係を有して同一断面内に形成されている光・電気複合配線の光導波路に光素子を接続する場合において、導電性配線の位置を電気的に検知すること（電気的検知方法）により光導波路の位置を求め、光素子と光導波路を位置合せすることを特徴とする光・電気複合配線への光素子の接続方法となり、導電性配線が複数配置され、２つ以上の導電性配線の位置を検知し、更に導電性配線の位置合せをすることが好ましい。
前記位置合わせが交流電流を使って行われる場合を具体的に表現すると、導電性配線の位置を電気的に検知すること（電気的検知方法）が、光・電気複合配線の端面が露出し且つ反対側の端部が電気的に外部とつながっていない導電性配線と位置検知用センサが接触し交流信号を流すことによりインピーダンスの変化を検出することを特徴とする光・電気複合配線への光素子の接続方法となり、光・電気複合配線の端面近傍に位置する導電性配線と非接触で且つ交流信号を用いることにより誘導結合によるインピーダンスの変化を検出することも好ましい。

光導波路にはガラスやＳｉ、あるいはポリマ樹脂基板等の支持基板を用いてもよい。光導波路のコア及びクラッドにはＳｉＯ₂、あるいはＳｉＯ₂にＧｅ、Ｔｉ、Ｆなどの屈折率を制御する添加物を少なくとも１種類含んだもの、あるいはフッ素化ポリイミドやシリコーン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂等の屈折率を調整したポリマー材を用いることができる。

本発明において、前記光導波路のコアおよび／またはクラッドの一部または全部がポリマーであることが好ましい。ポリマーとしてはたとえば上述のシリコーン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、フッ素を含むポリイミド系樹脂等を用いることができ、なかでもシリコーン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂が好ましい。

本発明の前記光導波路のコア、クラッド材料としてはガラスや半導体材料等の無機材料、樹脂等の有機材料など様々なものが挙げられる。なお、クラッドの全部若しくは一部として空気層を用いてもよい。このようなポリマーとしてはいずれのものも使用できるが、具体例としては、ポリイミド系樹脂（例、ポリイミド樹脂、ポリ（イミド・イソインドロキナゾリンジオンイミド）樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、ポリエステルイミド樹脂等）、シリコーン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、フェノール系樹脂、ポリキノリン系樹脂、ポリキノキサリン系樹脂、ポリベンゾオキサゾール系樹脂、ポリベンゾチアゾール系樹脂、ポリベンゾイミダゾール系樹脂、及びフォトブリーチング用樹脂（例、特開２００１−２９６４３８号公報記載のポリシラン、ニトロン化合物を有するシリコーン樹脂、ＤＭＡＰＮ｛（４−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノフェニル）−Ｎ−フェニルニトロン｝を含有するポリメタクリル酸メチル、ダイポリマー（dye polymer）、ニトロン化合物を含有するポリイミド樹脂あるいはエポキシ樹脂、特開２０００−６６０５１号公報記載の加水分解性シラン化合物等）が挙げられる。上記樹脂はフッ素原子を有しているものであってもよい。ポリマーとして好ましいものとしては、ガラス転移温度（Ｔｇ）が高く、耐熱性に優れることからポリイミド樹脂が挙げられ、その中でも透過率、屈折率特性からフッ素を含むポリイミド系樹脂が特に好ましい。

フッ素を含むポリイミド系樹脂としては、フッ素を含むポリイミド樹脂、フッ素を含むポリ（イミド・イソインドロキナゾリンジオンイミド）樹脂、フッ素を含むポリエーテルイミド樹脂、フッ素を含むポリアミドイミド樹脂などが挙げられる。

上記フッ素を含むポリイミド系樹脂の前駆体溶液は、Ｎ−メチル−２−ピロリドン，Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、γ−ブチロラクトン、ジメチルスルホキシドなどの極性溶媒中で、テトラカルボン酸二無水物とジアミンを反応させることにより得られる。フッ素は、テトラカルボン酸二無水物とジアミンの両者に含まれていても良いし、いずれか一方にのみ含まれていてもよい。

また、上記フッ素を含まないポリイミド系樹脂の前駆体溶液は、Ｎ−メチル−２−ピロリドン，Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、γ−ブチロラクトン、ジメチルスルホキシドなどの極性溶媒中で、フッ素を含まないテトラカルボン酸二無水物とフッ素を含まないジアミンを反応させることにより得られる。

フッ素を含む酸二無水物の例としては、（トリフルオロメチル）ピロメリット酸二無水物、ジ（トリフルオロメチル）ピロメリット酸二無水物、ジ（ヘプタフルオロプロピル）ピロメリット酸二無水物、ペンタフルオロエチルピロメリット酸二無水物、ビス｛３，５−ジ（トリフルオロメチル）フェノキシ｝ピロメリット酸二無水物、２，２−ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）ヘキサフルオロプロパン二無水物、５，５′−ビス（トリフルオロメチル）−３，３′，４，４′−テトラカルボキシビフェニル二無水物、２，２′，５，５′−テトラキス（トリフルオロメチル）−３，３′，４，４′−テトラカルボキシビフェニル二無水物、５，５′−ビス（トリフルオロメチル）−３，３′，４，４′−テトラカルボキシジフェニルエーテル二無水物、５，５′−ビス（トリフルオロメチル）−３，３′，４，４′−テトラカルボキシベンゾフェノン二無水物、ビス｛（トリフルオロメチル）ジカルボキシフェノキシ｝ベンゼン二無水物、ビス｛（トリフルオロメチル）ジカルボキシフェノキシ｝（トリフルオロメチル）ベンゼン二無水物、ビス（ジカルボキシフェノキシ）（トリフルオロメチル）ベンゼン二無水物、ビス（ジカルボキシフェノキシ）ビス（トリフルオロメチル）ベンゼン二無水物、ビス（ジカルボキシフェノキシ）テトラキス（トリフルオロメチル）ベンゼン二無水物、２，２−ビス｛４−（３，４−ジカルボキシフェノキシ）フェニル｝ヘキサフルオロプロパン二無水物、ビス｛（トリフルオロメチル）ジカルボキシフェノキシ｝ビフェニル二無水物、ビス｛（トリフルオロメチル）ジカルボキシフェノキシ｝ビス（トリフルオロメチル）ビフェニル二無水物、ビス｛（トリフルオロメチル）ジカルボキシフェノキシ｝ジフェニルエーテル二無水物、ビス（ジカルボキシフェノキシ）ビス（トリフルオロメチル）ビフェニル二無水物などが挙げられる。

フッ素を含むジアミンとしては、例えば、４−（１Ｈ，１Ｈ，１１Ｈ−エイコサフルオロウンデカノキシ）−１，３−ジアミノベンゼン、４−（１Ｈ，１Ｈ−パ−フルオロ−１−ブタノキシ）−１，３−ジアミノベンゼン、４−（１Ｈ，１Ｈ−パーフルオロ−１−ヘプタノキシ）−１，３−ジアミノベンゼン、４−（１Ｈ，１Ｈ−パーフルオロ−１−オクタノキシ）−１，３−ジアミノベンゼン、４−ペンタフルオロフェノキシ−１，３−ジアミノベンゼン、４−（２，３，５，６−テトラフルオロフェノキシ）−１，３−ジアミノベンゼン、４−（４−フルオロフェノキシ）−１，３−ジアミノベンゼン、４−（１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ−パーフルオロ−１−ヘキサノキシ）−１，３−ジアミノベンゼン、４−（１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ−パーフルオロ−１−ドデカノキシ）−１，３−ジアミノベンゼン、２，５−ジアミノベンゾトリフルオライド、ビス（トリフルオロメチル）フェニレンジアミン、ジアミノテトラ（トリフルオロメチル）ベンゼン、ジアミノ（ペンタフルオロエチル）ベンゼン、２，５−ジアミノ（パーフルオロヘキシル）ベンゼン、２，５−ジアミノ（パーフルオロブチル）ベンゼン、２，２′−ビス（トリフルオロメチル）−４，４′−ジアミノビフェニル、３，３′−ビス（トリフルオロメチル）−４，４′−ジアミノビフェニル、オクタフルオロベンジジン、４，４′−ジアミノジフェニルエーテル、２，２−ビス（ｐ−アミノフェニル）ヘキサフルオロプロパン、１，３−ビス（アニリノ）ヘキサフルオロプロパン、１，４−ビス（アニリノ）オクタフルオロブタン、１，５−ビス（アニリノ）デカフルオロペンタン、１，７−ビス（アニリノ）テトラデカフルオロヘプタン、２，２′−ビス（トリフルオロメチル）−４，４′−ジアミノジフェフェニルエーテル、３，３′，５，５′−テトラキス（トリフルオロメチル）−４，４′−ジアミノジフェニルエーテル、３，３′−ビス（トリフルオロメチル）−４，４′−ジアミノベンゾフェノン、４，４′−ジアミノ−ｐ−テルフェニル、１，４−ビス（ｐ−アミノフェニル）ベンゼン、ｐ−ビス（４−アミノ−２−トリフルオロメチルフェノキシ）ベンゼン、ビス（アミノフェノキシ）ビス（トリフルオロメチル）ベンゼン、ビス（アミノフェノキシ）テトラキス（トリフルオロメチル）ベンゼン、２，２−ビス｛４−（４−アミノフェノキシ）フェニル｝ヘキサフルオロプロパン、２，２−ビス｛４−（３−アミノフェノキシ）フェニル｝ヘキサフルオロプロパン、２，２−ビス｛４−（２−アミノフェノキシ）フェニル｝ヘキサフルオロプロパン、２，２−ビス｛４−（４−アミノフェノキシ）−３，５−ジメチルフェニル｝ヘキサフルオロプロパン、２，２−ビス｛４−（４−アミノフェノキシ）−３，５−ジトリフルオロメチルフェニル｝ヘキサフルオロプロパン、４，４′−ビス（４−アミノ−２−トリフルオロメチルフェノキシ）ビフェニル、４，４′−ビス（４−アミノ−３−トリフルオロメチルフェノキシ）ビフェニル、４，４′−ビス（４−アミノ−２−トリフルオロメチルフェノキシ）ジフェニルスルホン、４，４′−ビス（３−アミノ−５−トリフルオロメチルフェノキシ）ジフェニルスルホン、２，２−ビス｛４−（４−アミノ−３−トリフルオロメチルフェノキシ）フェニル｝ヘキサフルオロプロパン、ビス｛（トリフルオロメチル）アミノフェノキシ｝ビフェニル、ビス〔｛（トリフルオロメチル）アミノフェノキシ｝フェニル〕ヘキサフルオロプロパン、ビス｛２−〔（アミノフェノキシ）フェニル〕ヘキサフルオロイソプロピル｝ベンゼンなどが挙げられる。

上記のテトラカルボン酸二無水物およびジアミンは二種以上を併用してもよい。ポリイミド系樹脂の前駆体溶液として、感光性を有するものを使用することもできる。

ポリイミド系樹脂前駆体溶液は、スピナあるいは印刷などによる方法により基板表面上に塗布され、最終温度２００〜４００℃で熱処理し硬化されてポリイミド系樹脂被膜とされる。

本発明における位置合せ用導電性配線の素材としては、金、銀、銅、アルミニウム、タングステン、鉄等の金属やそれらの合金をはじめとする一般の導電性素材が適用可能であり、また例えばインジウム・酸化錫などの導電性を有する酸化物や導電性樹脂組成物も適用可能である。

また、導電性配線の位置を検出するセンサとしては、１μｍから０．１μｍピッチで動くことが可能なステージに固定された形をしており、検出端としては導電性配線を対象とした電流検出やインピーダンス検出といった特殊な機能が必要なため、本発明完成のために特別に試作した検出端を用いた。

マルチモード光導波路は通常１００μｍ程度の厚みを有し、その断面が５０μｍ角程度のコアが形成されている。また、位置合せ用導電性配線のサイズは１０μｍ角である。従って、本発明の光・電気複合配線と光素子との接続方法においては、導電性配線の位置を高精度に読み取ることにより、μｍ単位の精度が期待できる。

次に、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定されるものではない。図１は、本発明において導電性配線の位置を接触式センサを用いて検知し、光導波路の位置を求めることで、光導波路と光素子を接続する実施例を示した図である。
（実施例１）
図１に示した光・電気複合配線１は光導波路のアンダークラッド層２を形成した後、その上に導電性配線である銅配線３と光導波路のコア４を所定の形状にパターン化して形成し、更にオーバークラッド層５を形成することで、光配線と導電性配線が同一断面内に位置する複合配線が出来上がる。この複合配線の光導波路にレーザーダイオードやフォトダイオードなどの光素子を接続する際、光素子と光導波路を非常に高い精度で位置合せを行い、接続する必要がある。この位置合せ精度はコアサイズの大きい、例えば５０μｍ角のマルチモード光導波路の場合でも、５μｍ以下の位置合せ精度が要求され、更に消費電力を下げる観点では１μｍ以下であることが求められている。位置合せの方法として本発明では同一断面内に位置する導電性配線である銅配線を用いる。更に実施例１では図１に示したように銅配線が端面に露出した形になっている。

銅配線と光導波路の位置関係は相対的に定められていることから、銅配線の位置を検知することにより光導波路の位置を知ることが出来る。銅配線の位置を検知するセンサ（接触型センサ）６は、導電性の材料からなり、光素子との接続を行う実装装置に組み込まれ、このセンサを上下左右に動かしながら銅配線と接することで電気的につながり検知することが出来る。なお、この際には配線の接合部と反対側は、センサと電気的につながるように接続されている。一方、光導波路に接続するレーザーダイオードやフォトダイオードなどの光素子７は銅で出来た電気配線８と一体になったコネクタ形状をしたハウジング９の中に位置しており、光素子と銅配線の相対的な位置関係についても複合配線端面と向かい合う形で配置されている。よって、複合配線とコネクタを実装装置にセットし、複合配線とコネクタ側の両方の銅配線位置を検知することにより、高精度に位置合せを行い接続することが出来る。ここで、導電性配線は銅以外のアルミニウムや鉄やそれらの合金でも良く、また、ＩＴＯなどの導電性を有する酸化物や、更には導電性ポリマーでも良い。

図２は孤立した位置合せ用導電性配線の位置を接触型交流信号センサを用いて検知し光導波路の位置を求めることで、光導波路と光素子を接続する実施例を示した図である。
（実施例２）
実施例１では銅配線の位置を銅配線とセンサを接触させ、更に複合配線の接続部と反対側をセンサと電気的につながるように接続することで検知した。しかし、検知に交流信号を用いることで、銅配線が孤立して直流電流が流れない状態でも、銅配線を検知することが可能である。此処でいう交流とはセンサを流れる電流が増えたり減ったり逆に流れるなどの変化をすることをいう。そこで、本発明の対象となる光・電気複合配線を実施例１と同様に作製する際、位置読み取り用の銅配線１０を図２に示したように配線の端部に孤立した形で形成する。なお、銅配線は位置合せ用以外にも電気的な接続用の配線も同一断面に形成されている。

銅配線の位置を検知するセンサ（接触型交流信号センサ）１１は、導電性の材料からなり、光素子との接続を行う実装装置に組み込まれ、このセンサを上下左右に動かしながら銅配線と接し、交流信号を流した際にインピーダンスが変化することにより、銅配線の位置を検知することが出来る。一方、光導波路に接続するレーザーダイオードやフォトダイオードなどの光素子７は銅で出来た電気配線８と一体になったコネクタ形状をしたハウジング９の中に位置しており、光素子と銅配線の相対的な位置関係についても複合配線端面と向かい合う形で配置されている。よって、複合配線とコネクタを実装装置にセットし、複合配線とコネクタ側の両方の銅配線位置を検知することにより、高精度に位置合せを行い接続することが出来る。ここで、導電性配線は銅以外のアルミニウムや鉄やそれらの合金でも良く、また、ＩＴＯなどの導電性を有する酸化物や、更には導電性ポリマーでも良い。

図３は端面に露出していない孤立した位置合せ用導電性配線の位置を非接触型交流信号センサを用いて検知し光導波路の位置を求めることで、光導波路と光素子を接続する実施例を示した図である。
（実施例３）
実施例２ではセンサ１１と銅配線１０を接触させて交流信号を流し、銅配線の位置を検知したが、交流信号を用いる場合、センサ（非接触型交流信号センサ）１３と銅配線が接触しなくとも近づけることでインピーダンスが変化し、位置を検知することが可能である。よって、本発明の接続方法の対象となる複合配線のセンサ読み取り側の端部には銅配線１２は露出していない構造となっている。このような構造とすることにより、銅配線を切断する際に生じる銅配線の断面形状の崩れがなく、形状の崩れによる影響を避けることが可能になる。ここで、導電性配線は銅以外のアルミニウムや鉄やそれらの合金でも良く、また、ＩＴＯなどの導電性を有する酸化物や、更には導電性ポリマーでも良い。

図４は光・電気複合配線の位置合せ用導電性配線と光導波路の位置関係を示した図である。
（実施例４）
光導波路の位置検出に用いる導電性配線３，１０，１２は、位置合せの精度を上げるため、２個以上を端面に配置させている（ａ）。これら２個以上の配線位置を読み取ることにより、端面に垂直方向に対して回転方向の位置合せを行うことが可能になる。さらに、光導波路の位置検出に用いる導電性配線３，１０，１２は、位置合せの精度を上げるため、２個以上を端面に配置させ、更に、光導波路を挟む形で配置させる（ｂ）。光導波路を挟む形で配置された２個以上の配線位置を読み取ることにより、端面に垂直方向に対して回転方向の位置合せを挟まない形に比べて高精度に行うことが可能になり、更に複合配線の温度変化などによる寸法の設計に対するずれに対しても補正して位置合せを行い、接続することが可能になる。

図５は光素子を実装したフレキシブル基板を示した図であり、図６は本発明のサブマウントとそれに嵌合する光素子実装フレキシブル基板（光電気混載ユニット）を示した図である。
（実施例５）
図５には極薄フレキシブル基板１４に光素子を実装した状態を示している。極薄フレキシブル基板１４には電気接続用の電気配線１５と光素子接続用の電気配線１６が形成されており、電気接続用の電気配線１５の端部には導電性接着剤１７が付いている。また、光素子接続用の電気配線１６の近くには光素子１８が実装され、電気配線１６とはワイヤー１９で接続されている。極薄フレキシブル基板１４は非常に薄く折り曲げることが可能である。そこでサブマウント２０に光素子を実装した極薄フレキシブル基板１４を折り曲げて固定し、光・電気複合配線と接続するサブアセンブリとなる。このサブアセンブリと光・電気複合配線を本発明の方法で位置合わせを行い、接着剤で固定することにより光素子と光導波路を接続することが出来る。合わせて電気配線も接続することが出来る。使用形態の一つとして上記アセンブリをハウジングに入れ、樹脂で封止した形がある。

以上説明してきたように、本発明の接続方法によれば、高い精度で且つ簡便に光導波路と光素子の位置合わせを行い接続することが可能となる。
高精度な接続方法の実現は光導波路、レーザーダイオードやフォトダイオードなどの光素子の更なる小型化・高速化を実現し、情報社会の革新に拍車がかかる。
また、本発明のサブユニットでは従来ユニットよりも接続精度の高い高速化したユニットを実現できた。

１；光・電気複合配線
２；アンダークラッド層
３；銅配線（導電性配線）
４；光導波路コア
５；オーバークラッド層
６；接触型センサ
７；光素子
８；電気配線
９；コネクタ形状をしたハウジング
１０；位置読み取り用銅配線（導電性配線）
１１；接触型交流信号センサ（銅配線の位置を検知するセンサ）
１２；位置読み取り用埋め込み型銅配線（導電性配線）
１３；非接触型交流信号センサ
１４：光素子実装フレキシブル基板（光電気混載ユニット）
１５：電気接続用の電気配線
１６：光素子接続用の電気配線
１７：導電性接着剤
１８：光素子
１９：ワイヤー
２０：サブマウント（コネクタ部品）

Claims (6)

1. 光導波路及び導電性配線が所定の位置関係を有して同一断面内に形成されている光・電気複合配線と、前記光導波路に光学的に接続される光素子と、を接続するためのコネクタ部品であって、
   導電性端面を有する電気配線、及び光素子に接続された電気配線を有し、前記導電性端面と前記光素子とが同一平面上に形成され、
   ２つ以上の前記導電性配線は、２つ以上の前記導電性配線が前記光導波路を挟むように、前記導電性端面に配置されるコネクタ部品。
2. 直流センサ及び交流センサのいずれかのセンサの一方及び他方の接触子を、それぞれ、前記光素子の接続側の前記導電性配線の端面である接続側端面及び前記光素子の接続側とは反対側の前記導電性配線の端部である反対側端部に接触する所を探すことで、前記接続側端面と前記反対側端部との間に印加された直流電気の電流又は電圧の有無を前記センサによって検出することにより、前記導電性配線の位置を基準として、前記光素子と前記光導波路との位置合わせをし、前記コネクタ部品の平面が光電気混載ユニットの接続部に接続させる、請求項１に記載のコネクタ部品。
3. 前記光素子に取り付けられた交流センサのコイル状部分を、前記光素子の接続側の前記導電性配線の端面である接続側端面に接触する所を探すことで、前記コイル状部分に印加された交流電気のインピーダンスの変化を前記交流センサを用いて検出することにより、前記導電性配線の位置を基準として、光素子と前記光導波路との位置合わせをし、前記コネクタ部品の平面が光電気混載ユニットの接続部に接続させる、請求項１に記載のコネクタ部品。
4. 前記光素子に取り付けられた交流センサのコイル状部分を、前記光素子の接続側の前記導電性配線の端面である接続側端面に非接触の状態で前記接続側端面の近傍に配置させ、前記コイル状部分に印加された交流電気のインピーダンスの変化を前記交流センサを用いて検出することにより、前記導電性配線の位置を基準として、光素子と前記光導波路との位置合わせをし、前記コネクタ部品の平面が光電気混載ユニットの接続部に接続させる、請求項１に記載のコネクタ部品。
5. 請求項１から４のいずれかに記載のコネクタ部品と、
   前記導電性端面を有する前記電気配線である電気接続用電気配線と前記光素子に接続された前記電気配線である光素子接続用電気配線とが形成された極薄フレキシブル基板と、を備え、
   前記光素子は前記光素子接続用電気配線の端部に実装され、
   前記極薄フレキシブル基板は折り曲げられた状態で前記コネクタ部品に固定され、
   前記同一平面は前記極薄フレキシブル基板が折り曲げられた部分である、サブアセンブリ。
6. 光導波路及び導電性配線が所定の位置関係を有して同一断面内に形成されている光・電気複合配線と、
   前記光導波路に光学的に接続される光素子と、
   前記光・電気複合配線と前記光素子とを接続するための、請求項１から４のいずれかに記載のコネクタ部品又は請求項５に記載のサブアセンブリと、を備えた光インターコネクションシステム。

Images