JP3482849B2

JP3482849B2 - 光伝送路形成装置

Info

Publication number: JP3482849B2
Application number: JP34653297A
Authority: JP
Inventors: 純二岡田; 剛和塩谷
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1997-12-16
Filing date: 1997-12-16
Publication date: 2004-01-06
Anticipated expiration: 2017-12-16
Also published as: JPH11174259A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光伝送路により接
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。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子回路の接続方法として電気配
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。

【０００３】また、光導波路を発光素子などに接続する
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。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】これを解決するために
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。

【０００５】また、特公平８−１２３０３号公報には、
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。

【０００６】このような問題を解決する方法として、光
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。

【０００７】図２０は、図１９に示す移送量制御部の模
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。

【０００８】このように構成された射出装置２００を備
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。

【０００９】ノズル２０２から光伝送路形成材料２０５
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。

【００１０】図２１は、光伝送路形成材料の加熱時間に
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。

【００１１】ここで、重量減少量＝−（Ｙ／Ｘ）×１００（％）ただし、Ｘ；光伝送路形成材料の加熱前の重量Ｙ；光伝送路形成材料の、加熱により減少した重量図２１からわかる通り、加熱時間が長くなるに伴って、
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。

【００１２】図２１では、１００分程で光伝送路形成材
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。

【００１３】本発明は、上記事情に鑑み、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光伝送路形成装置を提供することを
目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
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。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
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。

【００１６】図１に示す、ガラスやＬｉＮｂＯ₃ 等の基
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。

【００１７】また、図２に示す基板１は、ガラス、エポ
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。

【００１８】図３は、本発明の一実施形態の光伝送路形
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。

【００１９】また、この光伝送路形成装置２０は、光伝
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。

【００２０】また、支持台２１の奥側には、制御装置２
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。

【００２１】また、光伝送路が形成される光伝送路被形
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。

【００２２】図４は、図３に示す射出装置の正面図
（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。

【００２３】このノズルベースブロック３１の下面３１
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。

【００２４】また、この射出装置２４は、ノズルベース
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。

【００２５】以下、図３に示す光伝送路形成装置２０を
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。

【００２６】図６〜図１１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。

【００２７】先ず、ペレット状のＰＭＭＡを用意し、こ
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。

【００２８】ペレット状のＰＭＭＡを乾燥させた後、こ
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。

【００２９】また、光伝送路形成装置２０の載置台２２
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。

【００３０】制御装置２９の指令により、サーボモータ
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。

【００３１】その後、制御装置２９の指令により、ステ
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。

【００３２】ＰＭＭＡ４１が発光素子３に接着した後、
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。

【００３３】尚、基板１上の発光素子３はこの基板１に
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。

【００３４】発光素子３へのＰＭＭＡ４１の接続後、ノ
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。

【００３５】その後、制御装置２９の指令により、ノズ
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。

【００３６】上述のようにして、発光素子３と、光導波
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。

【００３７】尚、この光伝送路７は、ノズルヘッド３２
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。

【００３８】尚、ここでは、光伝送路形成材料として、
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。

【００３９】先ず、この光伝送路形成装置２０のノズル
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。

【００４０】その後、図６、図７を参照しながら説明し
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。

【００４１】次に、このＰＭＭＡ４１の架渡しに連続し
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。

【００４２】その後、図９を参照しながら説明した手順
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。

【００４３】尚、この光伝送路形成装置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。

【００４４】また、この光伝送路形成装置２０では、ノ
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。

【００４５】また、この光伝送路形成装置２０では、制
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。

【００４６】図１８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。

【００４７】ここで、半導体レーザアレイ１０３および
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。

【００４８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の光伝送路
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。

【図面の簡単な説明】

【図１】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。

【図２】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、図１とは異なる基板を示す斜
視図である。

【図３】本発明の一実施形態の光伝送路形成装置を示す
斜視図である。

【図４】図３に示す光伝送路形成材料射出器の正面図
（ａ）、その側面図（ｂ）である。

【図５】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。

【図６】発光素子と光導波路とを接続する光伝送路を形
成する第１の工程を示す断面図である。

【図７】発光素子と光導波路とを接続する光伝送路を形
成する第２の工程を示す断面図である。

【図８】発光素子と光導波路とを接続する光伝送路を形
成する第３の工程を示す断面図である。

【図９】発光素子と光導波路とを接続する光伝送路を形
成する第４の工程を示す断面図である。

【図１０】発光素子と光導波路とを接続する光伝送路を
形成する第５の工程を示す断面図である。

【図１１】図１０に示す光伝送路にクラッド層を形成し
た様子を示す図である。

【図１２】発光素子と受光素子とを接続する光伝送路を
形成する第１の工程を示す断面図である。

【図１３】発光素子と受光素子とを接続する光伝送路を
形成する第２の工程を示す断面図である。

【図１４】発光素子と受光素子とを接続する光伝送路を
形成する第３の工程を示す断面図である。

【図１５】発光素子と受光素子とを接続する光伝送路を
形成する第４の工程を示す断面図である。

【図１６】発光素子と受光素子とを接続する光伝送路を
形成する第５の工程を示す断面図である。

【図１７】発光素子と受光素子とを接続する光伝送路を
形成する第６の工程を示す断面図である。

【図１８】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。

【図１９】スクリューを用いて光伝送路形成材料を射出
する射出装置を示す図である。

【図２０】図１８に示す射出装置が備えている移送量制
御部の模式断面図である。

【図２１】光伝送路形成材料の加熱時間に対する、光伝
送路形成材料の重量の変化を示す図である。

【符号の説明】

１基板２光・電子集積回路３発光素子４受光素子５電子回路６，１０７光導波路７，１０，１０８光伝送路８電気的配線９ワイヤ２０光伝送路形成装置２１支持台２２載置台２３カメラ２４射出装置２５ｘ方向駆動部２５ａ，２６ａ，２７ａサーボモータ２５ｂ，２６ｂ，２７ｂスライダ２５ｃ，２５ｄ，２７ｃガイド２５ｅボールネジ２６ｙ方向駆動部２７ｚ方向駆動部２８支柱２９制御装置３１ノズルベースブロック３１ａ上面３１ｂ下面３１ｃ材料充填孔３１ｄヒータ３１ｅ温度センサ３１ｆ開口３１ｇ側面３２ノズルヘッド３２ａノズル孔３３ピストン３４ステッピングモータ３５基体３５ａモータ固定部材３５ｂ固定板４１ＰＭＭＡ４２クラッド層１００光ＭＣＭ１０１ＣＰＵ１０２メモリ１０３半導体レーザアレイ１０４フォトダイオードアレイ１０５レーザドライバ１０６フォトダイオードドライバ

フロントページの続き (56)参考文献特開平６−82643（ＪＰ，Ａ) 特開平７−68203（ＪＰ，Ａ) 特開平１−293158（ＪＰ，Ａ) 特開平７−136565（ＪＰ，Ａ) 特開平３−296461（ＪＰ，Ａ) 特開昭49−109434（ＪＰ，Ａ) 特開平９−181432（ＪＰ，Ａ) 実開平３−28776（ＪＰ，Ｕ) 米国特許5534101（ＵＳ，Ａ) 国際公開97／018054（ＷＯ，Ａ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02B 6/10 - 6/44 B05C 5/00 B29C 67/00 H05K 3/34

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【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。