JP3482849B2 - 光伝送路形成装置 - Google Patents
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Description
続されてその光伝送路を経由する光伝送を行なう光伝送
端を有する光伝送路被形成体の、光伝送端相互間に光伝
送路を形成する光伝送路形成装置に関する。
線によるものが知られている。しかし、近年の回路処理
速度の高速化に伴い、電気配線では遅延や波形の歪み等
が生じ正確な信号伝送ができないことから、電気信号を
光に置き換えて、光伝送路により信号を伝達する、いわ
ゆる光インターコネクション技術が提案されている。し
かしながら光インターコネクション技術は、発光素子と
受光素子または光導波路との結合のための光軸合わせに
数μm以下の精度を必要とするため、実装組立てが困難
であるという問題がある。
方法として、直接結合させるのでなく、空間に光を伝播
させて間接的に接続を行う非接触型の光結合器も提案さ
れている。このような非接触型の光結合器では結合損失
を小さくするために、さらに発光部に対向する光ファイ
バの端部をレンズ状に加工する等の対策が採られている
が、実装(位置合わせ)工程をより複雑にしている。従
来の光ファイバと受・発光素子との光接続はその受・発
光面が基板面の上面にあり上方からの光、あるいは上方
への光と結合する必要があるため、光ファイバの端部を
45度に切断・研磨しておりファイバの光軸回りの回転
と軸合わせのXYθの3軸に関して同時に制御する必要
があって、位置合わせコストが実装コストの大半を占め
ることになる。
特開平1−269903号公報、特開平5−88028
号公報には、光ファイバをワイヤボンディング式により
素子と直接接続することによって、素子間を光結合する
方式が提案されている。しかしながら、従来の光半導体
装置では、光信号の送信端もしくは受信端となる光伝送
端間の光伝送路形成にあたり光ファイバを用いており、
ワイヤボンディングと同様の実装方法を採用すると、光
ファイバは数μmから数mmの長さの間を接続するワイ
ヤボンディングを自由に行なうことができるほどの柔軟
性を持たないことから、ワイヤボンディングを行なおう
として光ファイバを屈曲させると光ファイバがその屈曲
部で破断してしまい、接続は事実上不可能に近い。ま
た、破断せずにワイヤボンディングを行なうことができ
たとしても、光伝送端、すなわち発光素子と受光素子又
は光導波路との結合部に常に剪断応力が加わるために接
着剥離を起こす恐れが大きいという、信頼性上の問題点
もある。
光導波管材料のポリマーをノズルから押し出すことによ
りチップとチップの間に光導波管を形成する方法が開示
されている。しかし、この公報には、チップ上に光導波
管を形成する際の、チップと光導波管との接続に関する
具体的方法が開示がされておらず、チップ上方のノズル
からポリマーを押し出して光導波管を形成しその光導波
管をチップ端面で光軸合わせを行うことは非常に困難で
ある。また、上記公報に記載された図面では、チップの
端面に光導波管を接続するため、光導波管をL字型に屈
曲させて形成しなくてはならないが、光導波管にこのよ
うな屈曲部が存在すると、その屈曲部から光が外部に抜
け出てしまい光導波管による光伝送が不可能となる恐れ
がある。
伝送路形成材料を射出する射出装置を備えた光伝送路形
成装置を用いることが考えられる。図19は、その光伝
送路形成装置に備えられる射出装置を示す図である。こ
の射出装置200は、加熱により流動状態となる凝固性
の光伝送路形成材料205を収納するタンク201と、
この光伝送路形成材料205を射出するノズル202と
を備えており、このタンク201とノズル202は、光
伝送路形成材料205を移送する移送管203で連結さ
れている。この移送管203の途中には、光伝送路形成
材料205をノズル202に移送する量を制御する移送
量制御部204が備えられている。また、この射出装置
200は、タンク201に収納された光伝送路形成材料
205がノズル202から射出されるまでの間、この光
伝送路形成材料205を加熱状態に保つヒータ(図示せ
ず)が備えられている。
式断面図である。移送量制御部204の内部にはボール
ねじ状のスクリュー204aが備えられており、このス
クリュー204aの回転軸にはモータ204bが連結さ
れている。このモータ204bは、この射出装置200
が有する制御回路(図示せず)からの指令により、その
回転、停止が制御され、この移送量制御部204による
光伝送路形成材料205の、ノズル202への移送量
は、このモータ204bの回転に応じて定められる。
えた光伝送路形成装置を用いて光伝送路を形成するに
は、タンク201に必要処理量の光伝送路形成材料20
5を収納しておき、この光伝送路形成材料205が流動
状態になるように射出装置200に備えられたヒータで
この光伝送路形成材料205を加熱状態に保つ。この光
伝送路形成材料205が流動状態になった後、移送量制
御部204のスクリュー204aを回転させると、ノズ
ル202から流動状態にある光伝送路形成材料205が
射出される。従って、ノズル202から光伝送路形成材
料205を必要な量だけ射出することにより光伝送路を
形成することができる。この流動状態にある光伝送路形
成材料205を用いて光伝送路を形成すると、破断や剪
断応力の発生が防止された光伝送路が形成される。
を射出するためには、光伝送路形成材料205を加熱し
て流動状態に保持する必要がある。このため、この射出
装置200に備えられたヒータで光伝送路形成材料20
5を加熱する必要があるが、一般に、光伝送路形成材料
は大気中、比較的高温で長時間加熱されると、その材料
は変性する。
対する、光伝送路形成材料の重量の変化を示す図であ
る。ここでは、光伝送路形成材料によく使用されるポリ
メチルメタクリレート(PMMA)を280℃の温度で
加熱したときの、加熱時間に対する重量の変化を示す。
グラフの横軸はPMMAの加熱時間を示し、縦軸はPM
MAの重量減少量を示している。
PMMAの重量が減少している。この重量の減少の原因
としては、PMMAを加熱することによりPMMAが分
解し、この分解して生成した物質に気体が含まれてお
り、この気体が蒸発するためと考えられる。このよう
に、PMMAとは異なる物質が生成し混入してしまう
と、所望の光伝送特性を有する光伝送路を形成すること
ができなくなる恐れがある。
料の重量は約半分に減少しており、タンク201内に例
えば一日の作業に必要な量の光伝送路形成材料205を
収納すると、タンク201内に収納した光伝送路形成材
料205の大部分がノズル202から射出する前に変性
する恐れがある。この材料の変性を防止するためには、
タンク201内の光伝送路形成材料205が変性する前
にノズル202から射出されるように、この射出装置2
00を小型化する必要があるが、その装置の小型化にも
限界があり、やはり、光伝送路形成材料が変性するおそ
れがある。
材料の変性を防止し、光伝送特性が良好な光伝送路を形
成することができる光伝送路形成装置を提供することを
目的とする。
明の光伝送路形成装置は、光伝送路により接続されてこ
の光伝送路を経由する光伝送を行なう光伝送端を有する
光伝送路被形成体の、この光伝送端相互間に光伝送路を
形成する光伝送路形成装置であって、 (1)基体と、上面に開口を有し下面にまで貫通する、
内部に加熱により流動状態となる凝固性の光伝送路形成
材料が充填される材料充填孔を有し、この材料充填孔に
充填された光伝送路形成材料を所定の加熱状態に保つヒ
ータを備えてなる、上記基体に固定されたノズルベース
ブロックと、流動状態にある光伝送路形成材料が射出さ
れる、上下に貫通するノズル孔を有し、このノズル孔が
上記材料充填孔と連通した状態に上記ノズルベースブロ
ック下面に固定された、もしくは上記ノズルベースブロ
ックと一体に形成されたノズルヘッドと、上記ノズルベ
ースブロック上部に配置され、上記開口から上記材料充
填孔内に進入してこの材料充填孔内の光伝送路形成材料
を上記ノズル孔から射出させるピストンと、このピスト
ンを駆動する、上記基体に固定されたピストン駆動部と
を備えた射出装置 (2)上記射出装置を、光伝送路被形成体に対し、三次
元的に相対移動させる駆動装置 を備えたことを特徴とする。
説明する。図1、図2は、後述する本発明の一実施形態
の光伝送路形成装置を用いて光伝送路が形成された基板
を示す斜視図である。尚、図2については、図1との相
違点のみについて説明する。
板1には、Siや、GaAs等のウエハの上に形成され
た光・電子集積回路2が搭載されている。図1には、2
つの光・電子集積回路2が示されている。光・電子集積
回路2は、発光素子3、受光素子4、および電子回路5
を備えている。また、基板1には、2つの光・電子集積
回路2相互間に光を伝送するための光導波路6が形成さ
れている。この光導波路6は、基板1が例えばガラスで
作製されている場合は、ガラスへの、Cs+ 、Rb+ 、
Li+ 、Ag+ 等のイオン交換により形成され、基板1
が例えばLiNbO3 で作製されている場合は、LiN
bO3 への、V、Ni、Cu、Ti等のイオン交換によ
り形成される。各光導波路6は、一方の光・電子集積回
路2上の発光素子3および他方の光・電子集積回路2上
の受光素子4それぞれと、本発明の一実施形態の光伝送
路形成装置を用いて形成された光伝送路7で光学的に接
続されており、これにより、一方の光・電子集積回路2
上の発光素子3と、他方の光・電子集積回路2上の受光
素子4とが、光学的に結合されている。また、各電気的
配線8は、金線等を用いた従来どおりのワイヤボンディ
ング法によるワイヤ9で電気的に接続されている。
キシ、もしくはSi等で作製されている。この基板1に
は、図1に示す基板に形成された光導波路6は形成され
ておらず、一方の光・電子集積回路2上の発光素子3
と、他方の光・電子集積回路2上の受光素子4は、本発
明の一実施形態の光伝送路形成装置を用いて形成された
光伝送路10で光学的に結合されている。
成装置を示す斜視図である。光伝送路形成装置20を構
成する支持台21上には、光伝送路が形成される光伝送
路被形成体が載置される載置台22が設けられており、
この載置台22には、載置された光伝送路被形成体を所
定の温度に加熱するヒータ(図示せず)が備えられてい
る。ここでは、載置台22上には、光伝送路被形成体と
して、光・電子集積回路2が搭載された基板1が載置さ
れている。
送路を形成する部分を撮影して画像信号を得るカメラ2
3と、光伝送路形成材料を射出する射出装置24とを備
えている。この射出装置24の構成および動作について
は後述する。また、光伝送路形成装置20は、カメラ2
3および射出装置24を、図3に示すx方向、y方向、
およびz方向それぞれの方向に移動させる、x方向駆動
部25、y方向駆動部26、およびz方向駆動部27
(これら3つの駆動部25,26,27が本発明にいう
駆動装置である)を備えており、x方向駆動部25は支
持台21に固定されている。このx方向駆動部25を構
成するスライダ25bは、x方向に延びるガイド25
c,25dの上に備えられており、このガイド25cと
ガイド25dとの間には、このスライダ25bをx方向
に移動させるボールネジ25eが備えられている。ま
た、このボールネジ25eは、スライダ25bと連結さ
れており、サーボモータ25aがボールネジ25eを駆
動すると、このボールネジ25eが回転し、スライダ2
5bが、このボールネジ25eの回転速度に応じた速度
でガイド25c,25dに沿って移動する。また、y方
向駆動部26はスライダ26bを備えており、このスラ
イダ26bは、ガイドおよびボールネジ(図示せず)を
介して、y方向に移動自在にx方向駆動部25のスライ
ダ25bに取り付けられている。このスライダ26bの
一端にはボールネジを駆動するサーボモータ26aが取
り付けられており、サーボモータ26aがボールネジを
駆動すると、サーボモータ26aが取り付けられたスラ
イダ26bが、このボールネジの回転速度に応じた速度
でy方向に移動する。また、スライダ26bの、サーボ
モータ26aが取り付けらた一端とは反対側の他端に
は、z方向駆動部27を構成するガイド27cが固定さ
れている。このz方向駆動部27は、ガイド27c上を
移動するスライダ27bを備えており、このスライダ2
7bはボールネジ(図示せず)に連結されている。この
スライダ27bには、支柱28を介して、カメラ23お
よび射出装置24が固定されている。また、z方向駆動
部27はサーボモータ27aを備えており、このサーボ
モータ27aがボールネジを駆動すると、このボールネ
ジが回転し、スライダ27bがこのボールネジの回転速
度に応じた速度でz方向に移動する。これらx,y,z
方向駆動部25,26,27は、上述したように互いに
取り付けられており、サーボモータがボールネジを駆動
するとスライダが移動し、カメラ23および射出装置2
4が、x方向,y方向,z方向の三次元方向に自在に移
動する。
9が備えられている。この制御装置29は、載置台22
に載置された光伝送路被形成体を撮影するようにカメラ
23を制御し、また、カメラ23および射出装置24が
3次元的に移動するように、サーボモータ25a,26
a,27aを制御する。さらに、この制御装置29は、
後述する、射出装置24からの光伝送路形成材料の射
出、停止を行うピストン33(図4参照)を駆動するス
テッピングモータ34の回転を制御し、また、ノズルベ
ースブロック31(図4参照)の材料充填孔31cに充
填された光伝送路形成材料が所定の加熱状態に保たれる
ように、温度センサ31e(図4参照)でヒータ31d
(図4参照)の加熱温度を検出しながらそのヒータ31
dの加熱温度を制御する。
成体は載置台22の所定の基準位置に載置されるもので
あり、この制御装置29には、光伝送路被形成体が載置
台22のこの所定の基準位置に載置された場合の、この
光伝送路被形成体上に光伝送路を形成するために射出装
置24が移動する移動経路を表わす基準データが記憶さ
れている。従って、光伝送路被形成体が載置台22の所
定の基準位置に載置された場合は、その光伝送路被形成
体には、設計通りの経路を経由する光伝送路が形成され
るが、光伝送路被形成体が載置される位置が載置台22
の所定の基準位置からずれた場合に、この射出装置24
が上記基準データが表わす移動経路を移動すると、設計
上の経路からずれた経路を経由する光伝送路が形成され
る。これを防止するため、載置台22に載置される光伝
送路被形成体には、この光伝送路被形成体が載置台22
のどの位置に載置されたかを知るためのマーカがマーク
されており、この制御装置29は、カメラ23から入力
された画像情報から光伝送路被形成体にマークされたマ
ーカの位置を読み取り、この読み取ったマーカの位置か
ら、載置台22の、光伝送路被形成体が実際に載置され
た位置と、載置台22の上記所定位置との位置ずれを算
出し、この算出された位置ずれから、上記基準データを
補正し、この補正されたデータに基づいて各サーボモー
タ25a,26a,27aの回転速度、回転数を制御す
る。これにより、射出装置24が光伝送路被形成体上の
光伝送端の位置に移動する。尚、この制御装置29と、
カメラ23、サーボモータ25a,26a,27a、温
度センサ31e、ヒータ31d、およびステッピングモ
ータ34とを接続する配線は図示省略されている。つま
り、この制御装置29は、カメラ23による撮影を制御
し、さらに温度センサ31eで温度を検出しながらヒー
タ31dの加熱温度を制御し、サーボモータ25a,2
6a,27a、およびステッピングモータ34の回転を
制御するものであり、ここでは、この制御装置29は、
後述する、射出装置24が備えているノズルヘッド32
(図4参照)を、載置台22に載置された光伝送路被形
成体(例えば、図2に示す基板1)が有する光伝送端の
うちの第1の光伝送端に移動させ、このノズルヘッド3
2から光伝送路形成材料を射出して射出した光伝送路形
成材料をこの第1の光伝送端に接続させ、このノズルヘ
ッド32から光伝送路形成材料を射出しながらこのノズ
ルヘッド32を上記光伝送端のうちの第2の光伝送端に
移動させ、このノズルヘッド32から射出した光伝送路
形成材料をこの第2の光伝送端に接続させるように、カ
メラ23、サーボモータ25a,26a,27a、温度
センサ31e、ヒータ31d、およびステッピングモー
タ34を制御するものである。
(a)、その側面図(b)、図5は、図3、図4に示す
射出装置が備えているノズルベースブロックの上面図で
ある。この射出装置24は、図4に示すように、ノズル
ベースブロック31を備えている。このノズルベースブ
ロック31は上面31aから下面31bにまで貫通す
る、光伝送路形成材料が充填される材料充填孔31cを
有しており、この材料充填孔31cには、加熱により流
動状態となる凝固性の光伝送路形成材料が充填される。
また、このノズルベースブロック31は、図5に示すよ
うに材料充填孔31cに充填された光伝送路形成材料を
加熱状態に保つヒータ31dと、このヒータ31dの加
熱温度を検出する温度センサ31eとを備えている。こ
のヒータ31dは、ノズルベースブロック31の側面3
1gに設けられてたヒータ挿入部に挿入されており、こ
の温度センサ31eは、ノズルベースブロック31の側
面31gに設けられてた温度センサ挿入部に挿入されて
いる。この温度センサ31eでヒータ31dの加熱温度
を検出しながらこのヒータ31dの加熱温度を調整する
ことにより、光伝送路形成材料を所望の粘度に調整する
ことができる。
bには、図4に示すようにノズルヘッド32が備えられ
ている。このノズルヘッド32は上下に貫通するノズル
孔32aを有しており、このノズルヘッド32は、この
ノズル孔32aが材料充填孔31cと連通した状態にノ
ズルベースブロック31と一体に形成されている。この
ノズルヘッド32のノズル孔32aから、ノズルベース
ブロック31の材料充填孔31cに充填された光伝送路
形成材料が射出される。尚、ノズルベースブロック31
とノズルヘッド32は一体に形成されている必要はな
く、別々に作製されたノズルベースブロックおよびノズ
ルヘッドを互いに固定してもよい。
ブロック31上部に配置されたピストン33と、このピ
ストン33が上下方向(z方向)に移動するようにこの
ピストン33を駆動するステッピングモータ34(本発
明にいうピストン駆動部)とを備えている。ステッピン
グモータ34によりピストン33が下降すると、このピ
ストン33の先端部33aが、ノズルベースブロック3
1の材料充填孔31cの開口31fからこの材料充填孔
31c内に進入する。これにより、ピストン33の先端
部33aがこの材料充填孔31c内の光伝送路形成材料
を押しつけ、光伝送路形成材料がノズルヘッド32のノ
ズル孔32aから射出される。また、ピストン33に
は、このピストン33がヒータ31dにより高温に加熱
された光伝送路形成材料を押しつけているときに、光伝
送路形成材料の熱がこのピストン33を経由してステッ
ピングモータ34に伝達されることを防止するためスペ
ーサ33bが設けられている。また、この射出装置24
は基体35を備えている。この基体35は、ステッピン
グモータ34が固定されるモータ固定部材35aと、ノ
ズルベースブロック31が固定される固定板35bを備
えており、この固定板35bの上端に、モータ固定部材
35aが固定されている。ステッピングモータ34は、
モータ固定部材35aの上面に固定され、ノズルベース
ブロック31はこの固定板35bの下端に固定されてい
る。また、モータ固定部材35aの内部にステッピング
モータ34によりピストン33が上昇したときに、ピス
トン33は収容される。
用いて光伝送路を形成する手順について説明する。この
光伝送路を形成する手順の説明にあたっては、図1に示
す基板1上の発光素子3と光導波路6とを接続する光伝
送路7を形成する例と、図2に示す基板1上の発光素子
3と受光素子4とを接続する光伝送路10を形成する例
とを取りあげて説明する。
光素子3と光導波路6とを接続する光伝送路7を形成す
る工程を示す断面図である。以下、図3、図4ととも
に、図6〜図11を参照しながら、光伝送路形成材料と
してポリメチルメタクリレート(以下、PMMAと呼
ぶ)を用いて光伝送路を形成する場合について説明す
る。このPMMAの材料としては、例えば、三菱レイヨ
ン(株)製アクリペットVH#001が入手可能であ
る。
のペレット状のPMMAを、温度100℃の真空オーブ
ン中で24時間真空乾燥させ、PMMAに吸着した水分
を除去する。ここで、ペレット状のPMMAを乾燥させ
るのは以下のような理由による。後述するように、ノズ
ルヘッド32のノズル孔32a(図4参照)から射出さ
れるPMMAは、このペレット状のPMMAを加熱して
溶融させたものであるが、このペレット状のPMMAを
溶融させたときに、溶融したPMMAに気泡が混入する
場合があり、この気泡が混入したPMMAで光伝送路を
形成すると、形成した光伝送路にも気泡が混入してしま
うため光伝送路の光伝送特性が劣化する恐れがある。P
MMA中に気泡が混入する原因として、加熱前のPMM
Aに付着している水分が、PMMAを加熱することによ
り蒸気となり、この蒸気が溶融したPMMA中に気泡と
いう形で表われることが考えられる。この蒸気の発生を
防止するため、ペレット状のPMMAを加熱溶融する前
に乾燥して水分除去を行なう。
の乾燥させたペレット状のPMMA(以下、乾燥PMM
Aと呼ぶ)をノズルベースブロック31の材料充填孔3
1cに入れる。その後、この乾燥PMMAを、ノズルベ
ースブロック31に備えられたヒータ31dで、この乾
燥PMMAが所望の粘度になる温度に加熱する。ここで
は、乾燥PMMAを280℃の温度で加熱する。この温
度で加熱することによりPMMAの粘度は約104 po
iseとなる。
には、図6〜図11に示す基板1が載置されている。こ
の基板1は、載置台22に備えられたヒータにより約2
00℃に加熱されている。上述のようにして、ノズルベ
ースブロック31の材料充填孔31cに入れた乾燥PM
MAが所望の粘度になった後、ノズルヘッド32のノズ
ル孔32aから流動状態にあるPMMAを射出し基板1
上に光伝送路を形成する。このノズル孔32aから流動
状態にあるPMMAが射出されるに先立って、先ず、載
置台22の、基板1が載置された位置に応じて、図3に
示す制御部29に記憶された基準データが補正される。
この補正は、以下のようににして行われる。
25a,26a,27aが回転すると、その回転に応じ
てx,y,z方向駆動部25,26,27が作動し、カ
メラ23、および射出装置24が基板1上を移動する。
カメラ23は基板1上を移動しているときに基板1を撮
影し、その基板1の画像信号を得る。制御装置29は、
その画像信号から基板1にマークされたマーカの位置を
読み取り、この読み取ったマーカの位置から、上述した
ように、その制御装置29が記憶している基準データを
補正する。データが補正された後、補正されたデータに
基づいて、基板1の発光素子3の直上にノズルヘッド3
2が移動する。
ッピングモータ34が所定の回転速度でピストン33を
駆動してそのピストン33がノズルベースブロック31
の材料充填孔31c内のPMMAを押しつけることによ
り、図6に示すようにノズルヘッド32のノズル孔32
aから流動状態にあるPMMA41が射出し、PMMA
41がノズル孔32aから一部射出された状態で、ノズ
ルヘッド32が発光素子3に向かって下降する。ここで
は、ステッピングモータ34の回転速度は、ノズル孔3
2aから6mm/secの射出速度でPMMA41が射
出されるように設定されている。射出されたPMMA4
1の先端が発光素子3に押し当てられると、図7に示す
ようにそのPMMA41の先端の一部は周辺に押しつぶ
されて拡がり、そのPMMA41の先端は、発光素子3
との接触によって冷却されて凝固するとともに接着力を
有するようになる。
制御装置29の指令により、ステッピングモータ34の
回転速度が、ノズルヘッド32のノズル孔32aから6
mm/secの射出速度でPMMA41が射出される回
転速度に保たれたまま、ノズルヘッド32がPMMA4
1の射出速度と同じ速度(6mm/sec)で、発光素
子3から光導波路6の光伝送端6aに向けて円弧を描き
ながら移動するように、サーボモータ25a,26a,
27aが回転する。これにより、ノズルヘッド32が、
図8に示すように上昇する。
垂直な方向に光を射出する。したがって発光素子3から
垂直な方向に延伸するように光伝送路を形成するととも
に、光導波路6の光伝送端6aに向けて、発光素子3と
光伝送端6aとの2点間を結ぶ距離を直径とするような
緩やかな曲率半径となるようにノズルヘッド32を移動
し、これにより光伝送路のアウトラインを形成しなが
ら、しかも凝固させながら光伝送路を形成する。
ズルヘッド32の移動速度に合わせてノズルヘッド32
のノズル孔32aから射出されたPMMA41は、射出
されると同時に雰囲気空気によって冷却され凝固(高粘
度化)し、ノズルヘッド32の移動軌跡に沿った形状の
光伝送路が形成される。図8に示すように、ノズルヘッ
ド32が上昇した後、ノズルヘッド32は基板1上の光
導波路6の光伝送端6aの位置に向かって下降し、ノズ
ルヘッド32が光伝送端6aの近傍に到達すると、制御
装置29の指令により、ステッピングモータ34の回転
は停止する。ステッピングモータ34の回転の停止によ
り、ノズルヘッド32からのPMMA41の射出は停止
し、その直後に、ノズルヘッド32の先端が、図9に示
すように光導波路6の光伝送端6aに接触する。
ル孔32aからのPMMA41の射出が停止した状態
で、ノズルヘッド32が発光素子3から光伝送端6aま
で移動した時の移動速度(6mm/sec)よりもはや
い移動速度で、ノズルヘッド32が光伝送端6aから離
れるように、サーボモータ25a,26a,27aが回
転する。本実施形態では、ノズルヘッド32が発光素子
3から光伝送端6aまで移動したときの移動速度6mm
/secよりもはるかに速い速度である100mm/s
ecの移動速度でノズルヘッド32を光伝送端6aから
引き離している。このように、ノズルヘッド32の移動
速度よりもはるかに速い速度でノズルヘッド32を光伝
送端6aから引き離すと、図10に示すように、ノズル
ヘッド32が、PMMA41を曳糸せずに光伝送端6a
から引き離される。
路6の光伝送端6aとを接続する光伝送路7が形成され
る。光伝送路7を形成した後、PMMA41よりも低屈
折率の材料を、この光伝送路7を覆うように塗布するこ
とにより、図11に示すようにクラッド層42を形成し
てもよい。クラッド層42を形成すると光伝送路7を伝
播する信号光の伝播効率を高めることができる。
のノズル孔32aから射出したPMMA41を発光素子
3に接続した後、この発光素子3に接続したPMMA4
1を光導波路6の光伝送端6aに接続しているが、先
に、このPMMA41を光導波路6の光伝送端6aに接
続し、その後に、この光導波路6の光伝送端6aに接続
したPMMA41を発光素子3に接続してもよい。
PMMAを用いているが、例えばポリアリレート、ポリ
カーボネート、ポリエーテルサルホン、アモルファスポ
レオレフィン等を用いてもよい。図12〜図17は、図
2に示す基板上の発光素子と受光素子とを接続する光伝
送路を形成する工程の断面図である。
ベースブロック31の材料充填孔31cに乾燥PMMA
を入れ加熱溶融する。また、この光伝送路形成装置20
の載置台22には、図12〜図17に示す基板1が載置
されている。この基板1は、載置台22に備えられたヒ
ータにより約200℃に加熱されている。上記のよう
に、ノズルベースブロック31の材料充填孔31c内の
乾燥PMMAを溶融させた後、制御装置29の指令によ
り、図12に示すように基板1上に搭載された光・電子
集積回路2が有する発光素子3上にノズルヘッド32が
移動するようにサーボモータ25a,26a,27aが
回転する。
たように、ピストン33がノズルベースブロック31の
材料充填孔31c内のPMMA41を押しつけることに
よりノズルヘッド32のノズル孔32aからPMMA4
1が射出されてこのPMMA41が発光素子3に接続す
る(図13参照)。その後、ピストン33でPMMA4
1を押し出しながらノズルヘッド32がゆっくりと上昇
し、図14に示すように、基板1表面の、発光素子3に
近い位置Aに向かって円弧を描くように移動する。これ
により、図15に示すように、発光素子3から基板1上
の位置Aまで、PMMA41が架け渡される。
て、図16に示すように、基板1上の受光素子4に近い
位置Bまで、基板1表面を直線状に這うようなPMMA
41からなる線路が形成されるようにノズルヘッド32
が基板1表面に沿って移動し、さらに、ノズルヘッド3
2は、位置Bから受光素子4に向かって円弧を描くよう
にゆっくりと上昇する。その後、ノズルヘッド32は基
板1上の受光素子4の位置に向かって下降し、ノズルヘ
ッド32のノズル孔32aが受光素子4の近傍に到達す
ると、制御装置29の指令により、ステッピングモータ
34の回転が停止し、ノズルヘッド32のノズル孔32
aからのPMMA41の射出が停止する。その直後に、
ノズルヘッド32のノズル孔32aの先端が受光素子4
に接触する。
で、制御装置29の指令により、ノズルヘッド32が受
光素子4から引き離され、図17に示すように光伝送路
10が形成される。図3に示す光伝送路形成装置20が
備えている射出装置24では、ノズルベースブロック3
1の材料充填孔31cに光伝送路形成材料が充填され、
その材料充填孔31cの直下は、光伝送路形成材料が射
出されるノズル孔32aである。つまり、射出装置24
の、光伝送路形成材料が蓄えらえる部分は材料充填孔3
1c内部のみである。従って、図19に示す射出装置2
00のように装置全体に光伝送路形成材料を蓄える装置
と比較して、光伝送路形成材料が蓄えらえる部分の容積
が小さくなる。このため、ノズルベースブロック31の
材料充填孔31cに充填された光伝送路形成材料を加熱
しても、この光伝送路形成材料が加熱により劣化する前
にノズル孔32aから射出することができ、所望の光伝
送特性を有する光伝送路を容易に形成することができ
る。
る射出装置24では、ノズルベースブロック31は、固
定板35bに固定されたものであるが、このノズルベー
スブロック31は、固定板35bに着脱自在に固定され
たものであってもよい。ノズルベースブロックを着脱自
在に固定された構成にすると、予め、材料充填孔31c
内に光伝送路形成材料が充填されたノズルベースブロッ
ク31を複数用意しておくことで、材料充填孔31c内
の光伝送路形成材料がなくなっても、固定板35bに装
着されたノズルベースブロック31を材料充填孔内に光
伝送路形成材料が充填されているノズルベースブロック
31に直ちに交換することができ、作業効率を高めるこ
とができる。
ズルベースブロック31とノズルヘッド32とが一体に
形成されているが、ノズルベースブロック31およびノ
ズルヘッド32は、互いに着脱自在に固定されたもので
あってもよい。互いに着脱自在に固定された構成にする
ことで、ノズルベースブロック31に固定されたノズル
ヘッド32を交換できるため、ノズル孔の径が異なるノ
ズルヘッド32を用意しておくことにより、径の異なる
光伝送路を順次形成することができる。
御装置29で、カメラ23、サーボモータ25a,26
a,27a、温度センサ31e、ヒータ31d、および
ステッピングモータ34を制御することにより、カメラ
23の撮影を制御するとともに、x方向駆動部25、y
方向駆動部26、z方向駆動部27、および射出装置2
4の動作を制御しているが、それらの制御は手動で行っ
てもよい。
用いて形成された光伝送路を有する信号処理装置の一例
である光MCM(マルチ・チップ・モジュール)を示す
図である。この図に示す光MCM100は、CPU(セ
ントラル・プロセッシング・ユニット)101、メモリ
102、半導体レーザアレイ103、フォトダイオード
アレイ104、レーザドライバ105、およびフォトダ
イオードドライバ106で構成されている。この光MC
M100は、他の光MCM又は光ICとの間で、光導波
路107を経由して信号の送受信を行う。
フォトダイオードアレイ104と、光導波路107との
間には、図3に示す光伝送路形成装置を用いて形成され
た光伝送路108が備えられており、電気信号が半導体
レーザにより光信号に変換され、光伝送路108を経由
し光導波路107に入り、他の光MCM又は光ICに伝
送される。また、他の光MCM又は光ICからの光信号
は、光導波路107から光伝送路108を経由しフォト
ダイオードアレイ104に入り再び電気信号に変換され
る。また、この光MCM100を複数用い、光並列処理
を行なうことにより、より高速の画像処理装置として使
用することも可能である。
形成装置によれば、光伝送路形成材料の変性を防止し、
光伝送特性が良好な光伝送路を形成することができる。
て光伝送路が形成された基板を示す斜視図である。
て光伝送路が形成された、図1とは異なる基板を示す斜
視図である。
斜視図である。
(a)、その側面図(b)である。
ベースブロックの上面図である。
成する第1の工程を示す断面図である。
成する第2の工程を示す断面図である。
成する第3の工程を示す断面図である。
成する第4の工程を示す断面図である。
形成する第5の工程を示す断面図である。
た様子を示す図である。
形成する第1の工程を示す断面図である。
形成する第2の工程を示す断面図である。
形成する第3の工程を示す断面図である。
形成する第4の工程を示す断面図である。
形成する第5の工程を示す断面図である。
形成する第6の工程を示す断面図である。
れた光伝送路を有する信号処理装置の一例である光MC
M(マルチ・チップ・モジュール)を示す図である。
する射出装置を示す図である。
御部の模式断面図である。
送路形成材料の重量の変化を示す図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 光伝送路により接続されて該光伝送路を
経由する光伝送を行なう光伝送端を有する光伝送路被形
成体の、該光伝送端相互間に光伝送路を形成する光伝送
路形成装置であって、 基体と、上面に開口を有し下面にまで貫通する、内部に
加熱により流動状態となる凝固性の光伝送路形成材料が
充填される材料充填孔を有するとともに、該材料充填孔
に充填された光伝送路形成材料を所定の加熱状態に保つ
ヒータを備えてなる、前記基体に着脱自在に固定された
ノズルベースブロックと、流動状態にある光伝送路形成
材料が射出される、上下に貫通するノズル孔を有し、該
ノズル孔が前記材料充填孔と連通した状態に、前記ノズ
ルベースブロック下面に着脱自在に固定された、もしく
は前記ノズルベースブロックと一体に形成されたノズル
ヘッドと、前記ノズルベースブロック上部に配置され、
前記開口から前記材料充填孔内に進入して該材料充填孔
内の光伝送路形成材料を前記ノズル孔から射出させるピ
ストンと、該ピストンを駆動する、前記基体に固定され
たピストン駆動部とを備えた射出装置、および 前記射出装置を、光伝送路被形成体に対し、三次元的に
相対移動させる駆動装置を備えたことを特徴とする光伝
送路形成装置。 - 【請求項2】 前記射出装置とともに前記駆動装置によ
り駆動され、光伝送路被形成体に対し、三次元的に相対
移動しながら、前記光伝送端相互間に形成される光伝送
路を撮影するカメラを備えたことを特徴とする請求項1
記載の光伝送路形成装置。 - 【請求項3】 前記駆動装置は、前記カメラおよび前記
射出装置を、x方向、y方向、およびz方向それぞれの
方向に移動させる、x方向駆動部、y方向駆動部、およ
びz方向駆動部からなり、該x方向駆動部、該y方向駆
動部、および該z方向駆動部駆動装置は、それぞれ、前
記カメラおよび前記射出装置を、前記それぞれの方向に
スライドさせるスライダと、前記スライダを前記それぞ
れの方向に案内するガイドと、前記スライダを前記ガイ
ドに沿って移動させるボールネジと、該ボールネジを駆
動するサーボモータとを有するものであることを特徴と
する請求項2記載の光伝送路形成装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP34653297A JP3482849B2 (ja) | 1997-12-16 | 1997-12-16 | 光伝送路形成装置 |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JPH11174259A JPH11174259A (ja) | 1999-07-02 |
JP3482849B2 true JP3482849B2 (ja) | 2004-01-06 |
Family
ID=18384069
Family Applications (1)
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JP34653297A Expired - Fee Related JP3482849B2 (ja) | 1997-12-16 | 1997-12-16 | 光伝送路形成装置 |
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Country | Link |
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JP (1) | JP3482849B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5297870B2 (ja) * | 2008-05-30 | 2013-09-25 | 株式会社フジクラ | 光モジュールの製造方法 |
-
1997
- 1997-12-16 JP JP34653297A patent/JP3482849B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JPH11174259A (ja) | 1999-07-02 |
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