JP2016118593A - 位置決め構造を有するポリマ光導波路の製造方法、これによって作製されるポリマ光導波路、並びにこれを用いた光モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】位置決め用の凸部又は凹部を有するポリマ光導波路の製造方法、これによって製造されるポリマ光導波路、並びにこれを用いた光モジュールを提供する。【解決手段】（Ａ）ポリマ光導波路４１に位置決め用の凸部４２又は凹部を形成するための形状、及びコアパタン形成用フォトマスクのアライメントマーク１３を有する基材１１に、下部クラッド形成用樹脂フィルム１６をラミネートする工程、（Ｂ）コア形成用樹脂フィルム２１をラミネートする工程、（Ｃ）（Ａ）の基材に設けたアライメントマーク１３を用いて位置合わせしパタンを露光する工程、（Ｄ）現像してコアパタン３１を形成する工程、（Ｅ）上部クラッド形成用樹脂フィルム３６をラミネートする工程、を含むポリマ光導波路の製造方法。【選択図】図１

Description

本発明は、光インタコネクションに用いられるポリマ光導波路に関し、簡易かつ高精度な位置決めが可能なポリマ光導波路及びこれの製造方法、並びにこれを用いた光モジュールに関する。

近年、電子素子間や配線基板間の高速・高密度信号伝送において、従来の電気配線による伝送では、信号の相互干渉や減衰が障壁となり高速・高密度化の限界が見え始めている。これを打ち破るため、電子素子間や配線基板間を光で接続する技術、いわゆる光インタコネクションが検討されている。光の伝送路としては、加工の容易さ、低コスト、配線の自由度が高いこと、さらには高密度化が可能と言った点からポリマ光導波路が注目を集めている。
ポリマ光導波路の形態としては、硬い支持基板を持たないフレキシブルタイプが、取り扱い性の観点から好適と考えられる。

ポリマ光導波路の用途として、レーザダイオードやフォトダイオードが搭載された光電気複合配線板間のインタコネクションが挙げられる。その際、ポリマ光導波路と光電気複合配線板に搭載されたレーザダイオード、フォトダイオード、あるいはこれらが接続された光導波路を高精度に位置合わせすることが必要になる。そのための方法として、ポリマ光導波路の上部クラッド上に位置決め用の凸部を設け、シリコンフォトニクスチップに形成した嵌合用の溝との間で位置合わせする方法（例えば、特許文献１）が知られている。
しかしながら、この方法では、位置決め用の凸部を設けるためのプロセスが通常のポリマ光導波路作製工程に追加して必要であり、製造時間やコストの増加が懸念される。

特開２０１４−８１５８６号公報

本発明は、前記の課題を解決するためになされたもので、簡易かつ高精度な位置決めが可能なポリマ光導波路の製造方法、これによって製造されるポリマ光導波路、並びにこれを用いた光モジュール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、特定の形状を有する基材に下部クラッド形成用樹脂フィルムをラミネートすることで、下部クラッド形成時に位置決め用の凸部又は凹部を形成する方法を見い出した。

すなわち、本発明は、［１］（Ａ）ポリマ光導波路に位置決め用の凸部又は凹部を形成するための形状、及びコアパタン形成用フォトマスクのアライメントマークを有する基材に、下部クラッド形成用樹脂フィルムをラミネートする工程、（Ｂ）コア形成用樹脂フィルムをラミネートする工程、（Ｃ）上記（Ａ）の基材に設けたアライメントマークを用いて位置合わせしパタンを露光する工程、（Ｄ）現像してコアパタンを形成する工程、（Ｅ）上部クラッド形成用樹脂フィルムをラミネートする工程、を含むポリマ光導波路の製造方法に関する。

また、本発明は、［２］前記［１］に記載の方法によって製造したポリマ光導波路に関する。
また、本発明は、［３］前記［２］に記載のポリマ光導波路と、配線板とを嵌合させた構造を有する光モジュールに関する。
さらに本発明は、［４］配線板が、シリコンフォトニクスチップを有するものである前記［３］記載の光モジュールに関する。

本発明の製造方法によれば、光電気複合配線板との位置合せ構造を有するポリマ光導波路を、簡易かつ高精度に製造できる。

本発明のポリマ光導波路の製造方法を説明する図である。 本発明のポリマ光導波路の製造方法を説明する図である。 本発明のポリマ光導波路を用いた光モジュールを説明する図である。 本発明のポリマ光導波路を用いた光モジュールを説明する図である。

以下、本発明のポリマ光導波路の製造方法の一例を、図１を用いて説明する。

図１（１）に本発明で用いる基材１１の側面断面図を示す。基材１１は、ポリマ光導波路に位置決め用凸部４２（図１（７）参照）を形成するための凹形状１２と、コアパタン形成用のフォトマスクのアライメントマーク１３を備える。このような基材としては、上記の形状を備えているものであれば特に限定されないが、例えば、銅箔付きポリイミドフィルムの銅箔を目的の形状となるよう加工したものなどを用いることができる。その他、金属、ガラス、半導体材料などの表面を所望の形状に加工したものを用いても良い。凹形状の形については当該目的を達成するものであれば特に限定されないが、上面から見て円形、矩形、十字、あるいはこれらの組み合わせなどが挙げられる。また、その大きさについても特に制限はないが、嵌合を確実なものにするという観点から直径又は一辺の長さが１００μｍ以上であることが好ましく、１０００μｍ以下であることがより好ましい。またその高さは、同様な理由から５μｍ以上であることが好ましく、５００μｍ以下であることがより好ましい。

図１（２）は、下部クラッド形成用樹脂フィルム１６をラミネートにより、基材１１に設けた凹形状１２及びアライメントマーク１３を埋め込む様子を示す。下部クラッド形成用樹脂フィルムとしては、光又は熱、あるいはこれらを併用することにより硬化する樹脂フィルム、例えば特開２０１３−１１９６０５号公報記載の樹脂フィルムを用いることができる。下部クラッド形成用樹脂フィルムの厚さは特に制限されないが、一般に、５〜１００μｍのものが用いられる。ラミネートのための装置としては、ロールラミネータや平板ラミネータを用いることができるが、凹形状への追従性や、下部クラッド上側（コア形成用樹脂フィルムが接する側）の平坦性の観点から、真空加圧式ラミネータ（例：（株）名機製作所製ＭＶＬＰ５００／６００）を用いることが好ましい。

図１（３）から図１（５）に、コアパタン形成の方法を示す。まず、図１（３）にてコア形成用樹脂フィルムをラミネートにより形成する。コア形成用樹脂フィルムとしては、例えば光によって硬化しその部分が現像液に対して不溶化する樹脂フィルム、いわゆるネガ型の感光性樹脂フィルムを用いることができる。このような樹脂フィルムとしては、例えば特開２０１３−１１９６０５号公報記載の樹脂フィルムを用いることができる。コア形成用樹脂フィルムの厚さは特に制限されないが、一般に、５〜１００μｍのものが用いられる。なお、ラミネートのための装置としては、ロールラミネータや平板ラミネータを用いることができる。

図１（４）に、コアパタン露光方法を示す。フォトマスク２６のアライメントマーク２７と基材に設けたアライメントマーク１３を位置合わせし、コアパタンを露光することができる。この方法により、ポリマ光導波路に形成する位置決め用凸部４２とコア３１の位置関係が一義的に決まるため、これらを高精度に位置合わせしたポリマ光導波路が作製できる。その後、アルカリ性の水溶液などの現像液によって特開２０１３−１１９６０５号公報記載の方法などにより現像する（図１（５））。

以上、コア層形成樹脂フィルムとしてネガ型の感光性樹脂フィルムを用いた例について説明したが、代わりに光照射によりその部分が溶解可能となるいわゆるポジ型の感光性樹脂フィルムを用いてもよい。

続いて、上部クラッド形成用樹脂フィルム３６をラミネートし、図１（６）に示すようにコアパタンを埋め込む。上部クラッド形成用樹脂フィルムとしては、光又は熱、あるいはこれらを併用することにより硬化する樹脂フィルム、例えば特開２０１３−１１９６０５号公報記載の樹脂フィルムを用いることができる。上部クラッド形成用樹脂フィルムの厚さは特に制限されないが、一般に、５〜１００μｍのものが用いられる。ラミネートのための装置としては、ロールラミネータや平板ラミネータを用いることができるが、コアパタンの埋め込み追従性や、上部クラッドの平坦性の観点から、真空加圧式ラミネータ（例：（株）名機製作所製ＭＶＬＰ５００／６００）を用いることが好ましい。

最後に基材を剥離などの方法によって除去し、目的の外形に加工することで、位置決め用の凸部４２を有するポリマ光導波路４１を製造できる（図１（７））。

以上、位置決め用の凸部を有するポリマ光導波路の製造方法について述べたが、位置決め用の凹部を備えるポリマ光導波路も同様な方法によって製造できる。この場合、図２に示すように、基材に設ける凹凸の関係を図１と逆にすればよい。以下、その方法を説明する。

図２（１）に本発明で用いる基材５１を示す。基材５１は、ポリマ光導波路に位置決め用凹部８２（図２（７）参照）を形成するための凸形状５２と、コアパタン形成用のフォトマスクのアライメントマーク５３を備える。このような基材としては、上記の形状を備えているものであれば特に限定されないが、例えば、銅箔付きポリイミドフィルムの銅箔を目的の形状となるよう加工したものなどを用いることができる。その他、金属、ガラス、半導体材料などの表面を所望の形状に加工したものを用いても良い。凸形状の形については当該目的を達成するものであれば特に限定されないが、円形、矩形、十字、あるいはこれらの組み合わせなどが挙げられる。また、その大きさについても特に制限はないが、嵌合を確実なものにするという観点から直径又は一辺の長さが１００μｍ以上であることが好ましく、１０００μｍ以下であることがより好ましい。またその高さは、同様な理由から５μｍ以上であることが好ましく、１００μｍ以下であることがより好ましい。

図２（２）は、下部クラッド形成用樹脂フィルム５６をラミネートにより、基材５１に設けた凹形状５２及びアライメントマーク５３を埋め込む様子を示す。下部クラッド形成用樹脂フィルムとしては、光又は熱、あるいはこれらを併用することにより硬化する樹脂フィルム、例えば特開２０１３−１１９６０５号公報記載の樹脂フィルムを用いることができる。下部クラッド形成用樹脂フィルムの厚さは特に制限されないが、一般に、５〜１００μｍのものが用いられる。ラミネートのための装置としては、ロールラミネータや平板ラミネータを用いることができるが、凹形状への追従性や、下部クラッド上側（コア形成用樹脂フィルムが接する側）の平坦性の観点から、真空加圧式ラミネータ（例：（株）名機製作所製ＭＶＬＰ５００／６００）を用いることが好ましい。

図２（３）から図２（５）に、コアパタン形成の方法を示す。まず、図２（３）にてコア形成用樹脂フィルムをラミネートにより形成する。コア形成用樹脂フィルムとしては、光によって硬化しその部分が現像液に対して不溶化する樹脂フィルム、いわゆるネガ型の感光性樹脂フィルムを用いることができる。このような樹脂フィルムとしては、例えば特開２０１３−１１９６０５号公報記載の樹脂フィルムを用いることができる。コア形成用樹脂フィルムの厚さは特に制限されないが、一般に、５〜１００μｍのものが用いられる。また、ラミネートのための装置としては、ロールラミネータや平板ラミネータを用いることができる。

図２（４）に、コアパタン露光方法を示す。フォトマスク６６のアライメントマーク６７と基材に設けたアライメントマーク５３を位置合わせし、コアパタンを露光する。この方法により、ポリマ光導波路に形成する位置決め用凸部８２とコア７１の位置関係が一義的に決まるため、これらを高精度に位置合わせしたポリマ光導波路が作製できる。その後、コアパタンを特開２０１３−１１９６０５号公報記載の方法により現像することができる（図１（５））。

以上、コア形成樹脂フィルムとしてネガ型の感光性樹脂フィルムを用いた例について説明したが、代わりに光照射によりその部分が溶解可能となるいわゆるポジ型の感光性樹脂フィルムを用いてもよい。

続いて、上部クラッド形成用樹脂フィルム７６をラミネートし、図１（６）に示すようにコアパタンを埋め込む。上部クラッド形成用樹脂フィルムとしては、光又は熱、あるいはこれらを併用することにより硬化する樹脂フィルム、例えば特開２０１３−１１９６０５号公報記載の樹脂フィルムを用いることができる。上部クラッド形成用樹脂フィルムの厚さは特に制限されないが、一般に、５〜１００μｍのものが用いられる。ラミネートのための装置としては、ロールラミネータや平板ラミネータを用いることができるが、コアパタンの埋め込み追従性や、上部クラッドの平坦性の観点から、真空加圧式ラミネータ（例：（株）名機製作所製ＭＶＬＰ５００／６００）を用いることが好ましい。

最後に基材を剥離などの方法によって除去し、目的の外形に加工することで、位置決め用の凸部８２を有するポリマ光導波路８１を製造できる（図２（７））。

図３に、本発明で製造した位置決め用凸部１０６を有するポリマ光導波路を用いた光モジュールについて示す。図３（１）は光モジュールの組み立てについて、図３（２）は組み立てた光モジュールの光結合構造について説明する図である。

ポリマ光導波路１０１に形成した位置決め用凸部１０６を、各種配線板、例えば光電気複合基板１６１に設けた位置決め用凹部１６６に嵌合する。これにより、ポリマ光導波路１０１のコア１１１と光電気複合基板１６１のコア１８１がそれぞれの光路変換部１１６及び１７１を介して位置決め接続される。なお、ここで光路変換部とは、ミラー構造やグレーティングカプラなどを指す。また、光電気複合基板１６１は、電気配線板又は半導体チップ１８６と光素子１７６（レーザダイオードやフォトダイオード）から構成されるものを指す。これらの中でも本発明により得られるポリマ光導波路は、シリコンフォトニクスチップを有する配線板におけるシリコンフォトニクスチップとの配線形成のように、非常に高精度な位置合わせが要求される配線板に用いられることが好ましい。

同様に、図４に、本発明で製造した位置決め用凹部２０６を有するポリマ光導波路を用いた光モジュールについて示す。図４（１）は光モジュールの組み立てについて、図４（２）は組み立てた光モジュールの光結合構造について説明する図である。

ポリマ光導波路３０１に形成した位置決め用凹部３０６を、光電気複合基板３６１に設けた位置決め用凹部３６６に嵌合する。これにより、ポリマ光導波路３０１のコア３１１と光電気複合基板３６１のコア３８１がそれぞれの光路変換部３１６及び３７１を介して位置決め接続される。なお、ここで光路変換部とは、ミラー構造やグレーティングカプラなどを指す。また、光電気複合基板３６１は、電気配線板又は半導体チップ３８６と光素子３７６（レーザダイオードやフォトダイオード）から構成されるものを指す。

本発明によれば、位置決めのための凸部又は凹部を有するポリマ光導波路を簡便かつ高精度に製造できる。

１１ 基材
１２ 凹形状
１３ フォトマスク用アライメントマーク
１６ 下部クラッド形成用樹脂フィルム
２１ コア形成用樹脂フィルム
２６ フォトマスク
２７ アライメントマーク
３１ コア
３６ 上部クラッド形成用樹脂フィルム
４１ ポリマ光導波路
４２ 位置決め用凸部
５１ 基材
５２ 凸形状
５３ フォトマスク用アライメントマーク
５６ 下部クラッド形成用樹脂フィルム
６１ コア形成用樹脂フィルム
６６ フォトマスク
６７ アライメントマーク
７１ コア
７６ 上部クラッド形成用樹脂フィルム
８１ ポリマ光導波路
８２ 位置決め用凹部
１０１ ポリマ光導波路
１０６ 位置決め用凸部
１１１ コア
１１６ 光路変換部
１６１ 光電気複合基板
１６６ 位置決め用凹部
１７１ 光路変換部
１７６ 光素子
１８１ コア
１８６ 電気配線板又は半導体チップ
２０１ 光モジュール
３０１ ポリマ光導波路
３０６ 位置決め用凹部
３１１ コア
３１６ 光路変換部
３６１ 光電気複合基板
３６６ 位置決め用凸部
３７１ 光路変換部
３７６ 光素子
３８１ コア
３８６ 電気配線板又は半導体チップ
４０１ 光モジュール

Claims (4)

1. （Ａ）位置決め用凸部又は凹部を形成するための形状及びコアパタン形成用フォトマスクのアライメントマークを有する基材に下部クラッド形成用樹脂フィルムをラミネートする工程、（Ｂ）コア形成用樹脂フィルムをラミネートする工程、（Ｃ）上記（Ａ）の基材に設けたアライメントマークを用いて位置合わせしパタンを露光する工程、（Ｄ）現像してコアパタンを形成する工程、（Ｅ）上部クラッド形成用樹脂フィルムをラミネートする工程、を含むポリマ光導波路の製造方法。
2. 請求項１に記載の方法によって製造したポリマ光導波路。
3. 請求項２に記載のポリマ光導波路と、配線板とを嵌合させた構造を有する光モジュール。
4. 配線板が、シリコンフォトニクスチップを有するものである請求項３記載の光モジュール。

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