JP3570874B2

JP3570874B2 - 光接続構造

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Publication number: JP3570874B2
Application number: JP35599197A
Authority: JP
Inventors: 由里子上野; 成夫棚橋; 勝弘金子
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1997-12-25
Filing date: 1997-12-25
Publication date: 2004-09-29
Anticipated expiration: 2017-12-25
Also published as: JPH11183761A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光通信システムあるいはコンピュータ・交換機等に使用される光信号−電気信号変換モジュール基板における受光／発光素子と光導波路との光信号伝送のための光接続構造に関し、詳しくは光電変換素子と光導波路との間の入出射光を基板上に形成した鏡面を介して容易に精度よく接続するための光接続構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光通信システムやコンピュータ・交換機等の光信号伝送システムにおいては、伝送された光信号の信号処理は電子デバイスが担っているため、光信号と電気信号との変換を行なう光電変換装置が必要であり、そのような光信号と電気信号の境界領域には光ファイバや光導波路などの光の伝送路と、レーザダイオード等の発光素子・フォトダイオード等の受光素子などの光電変換素子と、それら光電変換素子や電子素子の制御や電気信号の処理を行なうためのＬＳＩ・電子部品を駆動させるための電気回路等が混在することとなる。
【０００３】
中でも、高速・広帯域通信システムを実現するために、光通信システムにおけるチップ間光インターコネクションとして光表面実装や光配線を用いた装置あるいは光モジュールへの関心が高まっているが、重要な要素技術の一つとして、光導波路とレーザダイオード等の発光素子・フォトダイオード等の受光素子などの光電変換素子との間を高効率に光接続する技術が求められている。
【０００４】
このような要求に対し、例えば図３に断面図で示すように、基板１上に表面実装された光電変換素子３としての面受光型フォトダイオードの下面の受光面３ａに、基板１の上面に形成された、光導波路２のコア部２ａを伝搬してきた光を入射させるために、光導波路２の端部に対向させた反射面として基板１の上面に４５度の角度に切り出した鏡面４を形成し、この鏡面４で光を上方へ光路変換させる技術が提案されている。
【０００５】
また、この技術によれば、光電変換素子３としての面発光型レーザダイオードの下面の発光面３ａから発光された光を光導波路２のコア部２ａに入射させる場合には、上記とは逆に、発光された光は鏡面４で基板１の上面に平行な方向へ光路変換されて光導波路２の端面に入射されることとなる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような鏡面４を介して光路変換する従来の光接続構造においては、光導波路２の端面と鏡面４との間は通常は空気層であり、光電変換素子３を表面実装する際に鏡面４上にゴミ等が付着することがあるため、そのような場合には光導波路２を伝搬してきた光はゴミ等によって散乱させられて伝搬光を正確に光路変換することができなくなってしまい、また、散乱によって伝搬損失が大きくなってしまうという問題点があった。
【０００７】
さらに、従来の光接続構造においては光導波路２の端面は伝搬光の進行方向、つまり基板１の上面に対して垂直に切り出されて形成されており、しかも光導波路２のコア部２ａの屈折率と空気層の屈折率とが大きく異なるため、光導波路２の端面における伝搬光の反射が生じてしまい、光信号を減衰させる原因となるという問題点もあった。
【０００８】
また、このような光接続構造は、例えば２本の光導波路２と光電変換素子３とを接続する場合であれば、２本の光導波路２を互いの光の伝送方向が９０度となるようにして端面を隣り合わせて配設し、それら端面に対向させて互いに９０度に隣り合う２つの鏡面４を形成することが行なわれる。
【０００９】
しかしながら、上記のような従来の光接続構造においては、鏡面４は、例えば光導波路２の端部をＥＣＲ装置を用いて異方性エッチングを行なって基板１の上面に対して垂直に切り出した後に同じくＥＣＲ装置を用いて鏡面４の傾きが４５度となるように加工して形成され、あるいは、基板２の上面に光導波路２を形成してその端部をＥＣＲ装置を用いて異方性エッチングを行なって基板１の上面に対して垂直に切り出し、鏡面４は異なる基板上に鏡面支持台を形成してダイシングソーやダイヤモンドソー等で傾きが４５度となるように切り出して、基板１の上面に光導波路２の端面と対向させて形成した位置決めガイドに従って鏡面支持台と鏡面４とを接着剤を用いて装着固定することにより形成されていることから、一方向の光導波路２に対して各１回の加工が必要であり、上記のように互いに９０度となるように配設された方向の違う光導波路２に対向させて鏡面４を形成するには、その加工・作製に非常に手間がかかってしまうという問題点もあった。
【００１０】
本発明は以上のような従来技術の問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的は、光導波路の端面での光の反射光による光の減衰ならびに鏡面へのゴミの付着による悪影響を防止し、基板上面に形成された光導波路と基板上に実装された光電変換素子とを鏡面を介して効率的に光接続することができ、しかも従来の光接続構造よりも容易にかつ精度よく作製することができる光接続構造を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の光接続構造は、基板の上面に形成された、クラッド部とこのクラッド部中のコア部とから成る光導波路と、前記基板上に実装された、下面に受光部もしくは発光部を有する光電変換素子とを、前記基板の上面に前記クラッド部と同じ材料で形成された鏡面支持台の斜面に金属膜を被着して形成された、前記光導波路の端面に対向するとともに前記光電変換素子の受光部もしくは発光部にその下方で対向する鏡面を介して光学的に接続した光接続構造であって、前記光導波路の端面を前記基板の上面に対して斜面とし、かつ前記光導波路の端面と前記鏡面との間に前記光導波路のコア部と略同じ屈折率を有する樹脂を充填して、この樹脂の上に前記光電変換素子を実装したことを特徴とするものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の光接続構造について図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明の光接続構造の実施の形態の一例を示す断面図である。図１において１１は基板、１２は基板１１の上面に形成された、クラッド部１２ｂとクラッド部１２ｂ中のコア部１２ａとから成る光導波路、１３は基板１１上に実装された、下面に受光部もしくは発光部としての受発光面１３ａを有する光電変換素子である。また、１４は基板１１の上面に形成された、光導波路１２の端面１２ｃに対向するとともに光電変換素子３の受発光面１３ａにその下方で対向する鏡面であり、１５は光導波路１２の端面１２ｃと鏡面１４との間に充填された、光導波路１２のコア部１２ａと略同じ屈折率を有する樹脂である。
【００１３】
基板１１としては、光ファイバ実装用Ｖ溝付きシリコン基板あるいは多層セラミック回路基板、ポリイミド樹脂・フッ素樹脂・オレフィン樹脂・エポキシ樹脂等の絶縁層と銅等の配線導体とを用いた有機系薄膜多層回路を積層したアルミナ・ムライト・窒化アルミニウム・ガラスセラミックス等から成るセラミック電気回路基板、多層有機回路基板等を用いることができる。
【００１４】
基板１１として石英基板またはシリコン基板を用いる場合は、その基板１１の上面の表面粗さはＲａ＝０．１ μｍ以下と非常に平担であることから、火炎堆積法によりその基板１１上に石英から成る光導波路１２を形成した際に良好な伝搬特性を示すものとなるという点で有利である。さらに、シリコン基板は、その性質からＫＯＨによるエッチングにより約５７度の角度をなすＶ溝をその上面に容易に形成できるため、光導波路１２と外部との接続に使用する光ファイバとの接続において、光ファイバをそのＶ溝に実装することにより、基板１１上で高精度に光導波路１２と光ファイバを接続できるという点でも有利となる。
【００１５】
また、基板１１にアルミナ・ムライト・窒化アルミニウム・ガラスセラミックス等から成る多層セラミック基板を使用する場合には、基板１１内部にも電気配線を設けることが可能となるため、石英基板やシリコン基板においては上面に形成される電気配線を基板１１内部に配線できることから、基板１１の小型化を図ることが可能となるという点で有利となる。
【００１６】
さらに、窒化アルミニウムは熱伝導が約１７０Ｗ／Ｋ程度と大きいため、基板１１上に実装された光電変換素子１３からの発熱を、基板１１内に配設された配線を通して効率よく基板１１の下面に逃がすことが可能となり、それにより光電変換素子１３の温度が安定するため、安定した動作が得られるという点でも有利となる。
【００１７】
また、ガラスセラミックスを基板１１として用いた場合には、多層配線基板とできるとともに内層の電気配線を銀または銅からなるものとすることができ、アルミナ・ムライト・窒化アルミニウム等を基板として用いた場合の配線材料であるタングステンやモリブデン等の高融点金属に比べて１／２以下の電気抵抗となるため、電気配線を伝播する信号や電源電圧を減衰することなく光電変換素子１３に電気信号や電源を供給でき、安定した動作を得ることができるという点でも有利となる。
【００１８】
なお、基板１１として多層セラミック回路基板を用いる場合であれば、従来周知の技術を利用して、例えば、アルミナ・シリカ等のセラミックス原料粉末に適当な溶媒を混合してシート状となした絶縁層と成るセラミックグリーンシートを製作し、このセラミックグリーンシート上にタングステン・モリブデン等の高融点金属を含有する配線導体と成る導電ペーストを所定パターンにスクリーン印刷するとともに順次積層し、しかる後、セラミックグリーンシートと導電ペーストとを同時に一体焼成して多層セラミック回路基板を製作する。また、光電変換素子１３を実装するための搭載部には光電変換素子１３の搭載固定用の金属パッドを形成し、半田バンプ等の接続端子１６により光電変換素子１３を所定位置に搭載・固定するとともに配線導体と光電変換素子１３との電気的な接続を行なう。
【００１９】
基板１１の上面に形成された光導波路１２はクラッド部１２ｂとクラッド部１２ｂ中のコア部１２ａとから成り、光電変換素子１３に光接続される側の端面１２ｃは基板１１の上面に対して角度θ_１が３２〜１６２度の斜面となるように形成されており、他端（図示せず）は外部回路との光信号の授受のための光ファイバあるいは他の光電変換素子等に光接続されている。
【００２０】
光導波路１２の端面１２ｃを基板１１の上面に対して角度θ_１が３２〜１６２度の斜面となるようにするのは、次のような理由による。
【００２１】
まず、角度θ_１が基板１１の上面に対して鋭角の場合については、図１中にＬで示した光導波路１２の端面１２ｃのコア部１２ａと鏡面１４との水平距離は後述するように４０μｍ以下とする必要があることから、この端面１２ａに対向する鏡面１４の角度θ_２を後述するように最小の３０度として基板１１の上面で端面１２ａの下端と鏡面１４の下端とが接するときに、基板１１の上面からコア部１２ａの中心までの高さをｈ＝１２μｍとすると、
ｈ（１／ｔａｎθ_１＋１／ｔａｎθ_２）≦４０（μｍ）
より、
θ_１≧３２（度）
となる。一方、角度θ_１が基板１１の上面に対して鈍角の場合については、同様に水平距離Ｌを４０μｍ以下とし、この端面１２ａに対向する鏡面１４の角度θ_２を後述するように最大の６０度として、光導波路１２の上面と鏡面１４の上端とが同じ高さのときに両者の間に異方性エッチングを行なうために必要な間隙として１０μｍを確保するものとし、コア部１２ａの中心から鏡面１４の上端までの高さをｈ’＝１２μｍとすると、
ｈ’｛１／ｔａｎ（１８０ −θ_１）＋（１／ｔａｎθ_２）｝≦４０−１０（μｍ）
より、
θ_１≦１６２（度）
となる。従って、光導波路１２の端面１２ｃの基板１１の上面に対する斜面の角度θ_１は、３２度〜１６２度の範囲内とする必要がある。
【００２２】
光導波路１２としては基板１１の上面に形成される一般的な埋め込み型光導波路を用いることができ、例えば、クラッド部にＳｉＯ_２膜を用い、コア部にＳｉＯ_２−ＧｅＯ_２を用いたシリカ系のものや、クラッド部とコア部とにシロキサンポリマを用いたもの、ポリイミド・ベンゾシクロブテン・ＰＭＭＡ・ＳｉＯ_２−ＴｉＯ_２等を用いたものを使用することができる。
【００２３】
中でも、シロキサンポリマから成る光導波路１２を用いると、下地の平坦化材料を兼ねた光導波路１２の下部のクラッド部１２ｂ用材料としてキュア前後の膜厚の収縮率が９９％程度と極めて小さいため、深さや高さが１００ μｍ程度もあるような基板上の段差や溝等があっても下部のクラッド部１２ｂの形成後には１μｍ程度の段差が生じるだけとなり、光導波路１２を形成した場合の損失がほとんど問題とならなくなり、十分低損失な光伝送が可能となる。併せて、基板１１の上面の起伏形状による散乱が極めて小さくなり、クロストークノイズ発生の原因となるような散乱光の発生を抑制することもできる。また、シロキサンポリマが下地の平坦化層と光導波路１２の下部のクラッド部１２ｂとを兼ねているものであることから、製造上の容易性ならびに経済性にも優れたものとなる。
【００２４】
このようなシロキサンポリマから成る光導波路１２を形成するには、例えば以下のようにすればよい。まず、基板１１の上面にシロキサンポリマ溶液をスピンコート法により塗布し、１００ ℃／３０分＋２７０ ℃／６０分の熱処理を行ない、厚さ９μｍのシロキサンポリマ膜（屈折率１．４４４０、λ＝１．３ μｍ）から成る下部のクラッド部１２ｂを形成する。次に、テトラｎブトキシチタン／シロキサンポリマ混合溶液をスピンコート法・ロールコート法・スプレーコート法等により塗布し、１００ ℃／３０分＋２７０ ℃／６０分の熱処理を行ない、厚さ６μｍのシロキサンポリマ膜（屈折率１．４４８２、λ＝１．３ μｍ）から成るコア部１２ａを形成する。続いてＲＩＥ加工を行なうためのマスクとなるＡｌ膜をスパッタリング法により形成し、コア部１２ａのパターンとなるライン幅７μｍのレジストパターンをフォトリソグラフィの手法により形成してＨ_３ＰＯ_４／ＣＨ_３ＣＯＯＨ／ＨＮＯ_３の混合溶液によりＡｌ膜をエッチングしてレジストパターンをＡｌ膜に転写する。次いでレジストパターンを除去した後フッ素ガスを用いたＲＩＥ加工によりコア部１２ａのエッチングを行ない、その後Ａｌ膜を除去してクラッド部１２ｂを形成する。
【００２５】
以上により、コア部１２ａの高さが６μｍで幅が７μｍ、屈折率が１．４４８２であり、クラッド部１２ｂの屈折率が１．４４４０のシロキサンポリマから成る埋め込み型の光導波路１２を得ることができる。
【００２６】
なお、光導波路１２のコア部１２ａならびにクラッド部１２ｂには、前述のように以下のような種々の材料を使用することができる。

これらの材料の中からコア部１２ａの屈折率がクラッド部１２ｂの屈折率よりも大きくなるようにそれぞれ選択して使用すればよい。そして、これらの材料によるコア部１２ａの加工には上記の例と同様にフォトリソグラフィ法およびＲＩＥ加工を利用すればよく、例えば前述のように下部のクラッド部１２ｂとしてシロキサンポリマ膜を形成した後に屈折率１．４５・厚さ８μｍのＳｉＯ_２−ＴｉＯ_２膜をスパッタリング法により形成し、その後、コア部１２ａの加工等を同様に行なえばよい。
【００２７】
また、光導波路１２の端面１２ｃを基板１１の上面に対して角度θ_１が３２〜１６２度の斜面とするには、例えば、ＥＣＲ装置を用いた異方性エッチングやフッ素ガス雰囲気中でのＲＩＥ（反応性イオンエッチング）等によればよい。
【００２８】
例えば、光導波路１２として前述のシロキサンポリマ膜から成る光導波路１２を用いた場合であれば、まず前述のようにして形成された光導波路１２の端部にＲＩＥの際のマスクとなるアルミニウム膜をスパッタリング法等により成膜し、フォトリソグラフィの技術を用いて端面１２ｃを形成する斜面の形状のパターンをパターニングする。このパターニングを行なったアルミニウム膜をマスクとしてフッ素系ガス雰囲気中でＲＩＥにより、端面１２ｃを３２度から１６２度の基板１１の上面に対する角度θ_１を有する斜面に加工する。この基板１１の上面に対する角度θ_１の角度はＲＩＥ条件を最適化することによって任意に設定することができる。
【００２９】
基板１１の上面に形成される鏡面１４は、前述のように光導波路１２の端面１２ｃに対向するとともに光電変換素子１３の受発光面１３ａにその下方で対向するように、また基板１１の上面に対して角度θ_２が３０〜６０度の斜面となるように形成されている。このような鏡面１４は、基板１１の上面の一部を利用して、あるいは図１に示したように基板１１の上面に例えば光導波路１２のクラッド部１２ｂと同様にして積層された鏡面支持台１７を使用して、基板１１の上面に対する角度θ_２が３０〜６０度の斜面を形成し、その斜面にアルミニウムやチタン・銅・銀等の金属膜を周知の蒸着法やスパッタリング法等によって被着することによって形成される。
【００３０】
例えば、鏡面支持台１７として前述のシロキサンポリマ膜から成るクラッド部１２ｂと同様のものを用いる場合であれば、まず前述の方法と同様にして光導波路１２と略同じ高さとなる鏡面支持台１７を形成し、次に、ＲＩＥの際のマスクとなるアルミニウム膜をスパッタリング法により成膜し、フォトリソグラフィの技術を用いて鏡面１４を形成する斜面の形状のパターンをパターニングする。このパターニングを行なったアルミニウム膜をマスクとしてフッ素系ガス雰囲気中でＲＩＥにより、鏡面１４となる３０度から６０度の基板１１の上面に対する角度θ_２を有する斜面を加工する。この基板１１の上面に対する角度θ_２の角度はＲＩＥ条件を最適化することによって任意に設定することができる。次に、斜面のうち光路を変換する鏡面１４となる部分に金属膜を被着させるために、その部分だけをフォトリソグラフィの技術によってマスクを形成して露出させる。そして、蒸着法やスパッタリング法等によってアルミニウム等の金属膜を被着させる。
【００３１】
なお、基板１１の上面に対する角度θ_２の角度は、鏡面１４で反射された光が光導波路１２と鏡面１４との間に充填した樹脂１５から空気層へ出る際の屈折角θ_３が基板１１の上面に垂直な方向に対して４５度以下になるように設定したものである。従って、鏡面１４は必ずしもその全面にわたって平面である必要はなく、コア部１２ａに対向する領域において基板１１の上面に対する角度θ_２が３０〜６０度の範囲内に入っていればよく、基板１１の上面に対する角度θ_２が連続的に変化するような曲面となっていてもよい。
【００３２】
この基板１１の上面に対する角度θ_２の設定の理由は、光が空気層へ出る際の屈折角θ_３が４５度以上になると鏡面１４と光電変換素子１３の面受発光面１３ａとの光学的結合が困難になるためである。
【００３３】
すなわち、この鏡面１４に光導波路１２のコア部１２ａから基板１１の上面に平行な光が入射して鏡面１４によって全反射し、光導波路１２の端面１２ｃと鏡面１４との間に充填された屈折率ｎ_１の樹脂１５を通ってその基板１１の上面に平行な表面から屈折率ｎ_２＝１．０の空気層へ基板１１の上面に垂直な方向から屈折角θ_３で出て行く場合について考えると、鏡面１４の上方に実装された光電変換素子１３の下面の受発光面１３ａに光が入射するためには屈折角θ_３が−４５度〜＋４５度の範囲内となる必要がある。
【００３４】
まず、屈折角θ_３が＋４５度となるには、ｎ_１＝１．４４５とすると、

より、
９０−２θ_２≒３０
θ_２≒３０（度）
となる。一方、屈折角θ_３が−４５度となるには、同様にして

より、
２θ_２−９０≒３０
θ_２≒６０（度）
となる。従って、鏡面１４の基板１１の上面に対する斜面の角度θ_２は、３０度〜６０度の範囲内とする必要がある。
【００３５】
なお、光電変換素子１３から発光された光を光導波路１２に効率よく入射させたい場合には、鏡面１４の角度θ_２を略４５度に設定すると、光電変換素子１３から発光された光の光路が鏡面で９０度変換されて光導波路１２の光の伝送方向に平行となってコア部１２ａに入射させることが容易となるので好適となる。
【００３６】
ここで、通常は光導波路１２の端面１２ｃと鏡面１４とは同じ作製工程でもって同時に斜面として形成され、斜面とした後の両者の間には従来の光接続構造と同様に空気層（空隙）が存在することとなる。
【００３７】
そこで、本発明においては、この光導波路１２の端面１２ｃと鏡面１４との間の空気層（空隙）に、光導波路１２のコア部１２ａと略同じ屈折率を有する樹脂１５を充填する。このように光導波路１２の端面１２ｃと鏡面１４との間をコア部１２ａと略同じ屈折率を有する樹脂１５で充填することによって、光電変換素子１３を表面実装する際に鏡面１４上にゴミが付着することを防ぐと同時に、樹脂１５が充填された充填部において光信号を損失させることなく光電変換素子１３に結合することができる。
【００３８】
このような樹脂１５の充填部において、光導波路１２を伝搬してきた光は光導波路１２の端面１２ｃでフレネル反射を生じる。一般的に、光導波路１２のコア部１２ａの屈折率と、光導波路１２の端面１２ｃと鏡面１４との間に充填する樹脂１５の屈折率との差が大きい方がフレネル反射率が大きい。従って、コア部１２ａの屈折率と樹脂１５の屈折率とは同じであることが最適であるが、このフレネル反射率が１％以下であれば光導波路１２を伝搬する光の伝搬損失の増加を無視できることから、光導波路１２のコア部１２ａの屈折率と光導波路１２の端面１２ｃと鏡面１４との間に充填する樹脂１５の屈折率差△ｎは一４．０％〜＋５．６％の範囲内として、略同一の屈折率とすることが望ましい。このような樹脂としては、例えばコア部１２ａと同じシロキサンポリマやフッ素樹脂・エポキシ樹脂・ポリイミド樹脂等が挙げられる。
【００３９】
このように光導波路１２の端面１２ｃと鏡面１４との間を樹脂１５で充填することによって、光電変換素子１３を表面実装する際に鏡面１４上にゴミが付着することを防ぐことができる。また、光導波路１２を形成するコア部１２ａと略同じ屈折率を有する樹脂１５で光導波路１２の端面１２ｃと鏡面１４との間を充填するため、コア部１２ａと樹脂１５との屈折率差がコア部１２ａと空気層との屈折率差より小さくなることから、従来の光接続構造で問題であった光導波路１２の端面１２ｃでの光の反射を抑制することができ、例えば反射率で１％以下と小さくすることができる。
【００４０】
また、コア部１２ａと樹脂１５との屈折率を略同じとし、両者の屈折率差をほとんど無視できる小さなものとしていることから、光導波路１２の端面１２ｃの角度が基板１１の上面に対して９０度となる場合であっても、その端面１２ｃにおける伝搬光の反射はほとんど無視できる程度に抑制することができる。
【００４１】
なお、図１中にＬで示した光導波路１２の端面１２ｃ（中心部）と鏡面１４との間の水平距離（基板１１の上面と平行な方向の距離）はできるだけ短い方が、光導波路１２の端面１２ａから分散して広がった光が効率よく鏡面１４に当たり、鏡面１４で反射した光が上面に実装している光電変換素子１３の受発光面１３ａに効率よく入射する。しかしながら、鏡面１４および光導波路１２の端面１２ｃの加工限界を考慮すると、光導波路１２の端面１２ｃ（中心部）と鏡面１４との間の水平距離Ｌは約２２μｍが最短距離となる。
【００４２】
一方、光導波路１２を伝搬する光をガウスビームで近似すると光導波路１２の端面１２ａから出てきた光のビーム径ωは、光導波路１２内のビーム径をω_０、入射波長をλ、水平距離をＬとしたとき、式ω＝λＬ／２ω_０より、約±５度の広がりを持つことが計算される。この分散して広がった光が鏡面１４に当たって、鏡面１４で反射した光が基板１１上に実装されている光電変換素子１３の受発光部１３ａに入射するためには、光導波路１２の端面１２ｃ（中心部）と鏡面１４との間の水平距離Ｌを約４０μｍ以下にすることが望ましい。これに対し、水平距離Ｌを４０μｍを超えて大きな値にすると、広がりを持った光が鏡面１４に到達せずに、基板１１上の空気層へ逃げたり、あるいは基板１１側へ入射して乱反射したりするため損失が大きくなる。従って、光導波路１２の端面１２ｃ（中心部）と鏡面１４との間の水平距離Ｌは約２２〜４０μｍの範囲とすることが望ましい。
【００４３】
基板１１上に実装され、鏡面１４の上方に位置する、下面に受発光面１３ａを有する光電変換素子１３としては、例えばフォトダイオード等がある。この光電変換素子１３の受発光面１３ａと鏡面１４との距離としては、光導波路１２の端面１２ｃから樹脂１５中に出射され分散して広がった光が鏡面１４に当たって、鏡面１４で反射した光がその上方に実装されている光電変換素子１３の受発光面１３ａに入射する構造を設計する必要があるが、鏡面１４で反射した光は、樹脂１５から空気層へ出るときに広がりを持つ。この広がりの大きさは樹脂１５と空気層との屈折率差の大きさによって異なり、その屈折率差や前述の水平距離Ｌを組み合わせて考慮して設計しなければならないが、それらを前述の各々のパラメータの上記範囲を考慮すると、図１中にＤで示した鏡面１４の上面（鏡面１４の上方に位置する樹脂１５の表面）から光電変換素子１３の受発光面１３ａまでの距離は、０〜２０μｍ程度の範囲内に設定するのが望ましい。
【００４４】
次に、本発明の光接続構造について、２本の光導波路１２を互いの光の伝送方向が９０度となるようにしてその端面１２ｃを隣り合わせて配設し、それら端面１２ｃに対向させて互いに９０度に隣り合う２つの鏡面１４を形成した例を、図２に平面図で示す。図２では光電変換素子を除き、かつ樹脂１５を充填する前の状態を示しており、図１と同様の箇所には同じ符号を付してある。
【００４５】
図２の例によれば、樹脂１５が充填される充填部を、互いの光の伝送方向が９０度となるように配設された２つの光導波路１２の角度θ_１が鋭角の端面１２ｃ同士がそれぞれ斜面を構成し、かつ、それら２つの光導波路１２にそれぞれ対向する鏡面１４が互いに９０度となるように隣接して配置されて斜面を構成するようなテーパー面を有する四角形穴として形成している。
【００４６】
このような四角形穴は、例えば、光導波路１２と鏡面１４の鏡面支持台１７とを光導波路１２のクラッド部１２ｂを形成する材料で形成し、光導波路１２の端面１２ｃの角度θ_１も３０〜６０度の範囲に設定する場合には、光導波路１２の端面１２ｃと鏡面１４とを基板１１の上面に対してそれぞれ角度が３０〜６０度の斜面となるように前述のＲＩＥ等により同時に加工することにより、容易にかつ精度よく形成することができる。
【００４７】
また、図２のような構成としてテーパー面を有する四角形穴を加工することによって、２種類の方向の光導波路１２の端面１２ｃと鏡面１４との加工を一度に行なうことができ、光電変換素子実装用の回路基板作製における工程数を減少させることができる。
【００４８】
さらに、光導波路１２と鏡面１４の鏡面支持台１７とに同じ材料を用いて同時に形成した場合には、光導波路１２の端面１２ｃと鏡面１４とのアライメントが、高さ方向や左右にずれる心配がなくなって容易になる。
【００４９】
そして、所定の四角形穴を形成し、金属膜を被着して鏡面１４を形成した後に、コア部１２ａと略同じ屈折率を有する樹脂１５、例えばＴｉＯ_２をドープしたシロキサンポリマで四角形穴を充填し、必要に応じて光電変換素子１３を表面実装するための電極パッド等をアルミニウム等の金属膜を成膜・パターン加工することによって形成することにより、光モジュール用の回路基板を得ることができる。
【００５０】
なお、上記の例に対して、光導波路１２の端面１２ｃの角度θ_１を３２〜１６２度の範囲で鏡面１４の角度θ_２と異なるものとする場合には、光導波路１２の端面１２ｃと鏡面１４とを別々の条件や工程で加工し形成してもよいことは言うまでもない。
【００５１】
本発明は上記の実施の形態の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更・改良を施すことは何ら差し支えない。例えば、図２においては２本の光導波路を互いの光の伝送方向が９０度となるような光接続構造を示したが、これらは任意の角度に設定して、光導波路とそれに対向する鏡面とに対応する斜面を形成するようにしてもよい。
【００５２】
【発明の効果】
本発明によれば、基板の上面に対向して形成される光導波路の端面および光導波路のクラッド部と同じ材料で形成された鏡面支持台の斜面に金属膜を被着して形成された鏡面を各々基板の上面に対して斜面とし、かつ光導波路の端面と鏡面との間に光導波路のコア部と略同じ屈折率を有する樹脂を充填して、この樹脂の上に光電変換素子を実装したことから、鏡面の上方に光電変換素子を表面実装する際に鏡面上にゴミが付着して伝搬光がゴミによって散乱や反射光による光の減衰を起こすことを防ぐと同時に、光導波路の端面と鏡面との間を伝搬する光を空気層を伝搬する場合に比較して散乱を少なくして光電変換素子と光学的に良好に接続することができる。また、光導波路を伝搬してきた光または光導波路に入射する光が光導波路の端面で反射を起こすことが抑制されて効率的に光電変換素子との間で入出力させることができる。
【００５３】
また、光導波路の端面と、鏡面を形成する、光導波路のクラッド部と同じ材料で形成される鏡面支持台およびその斜面とを同時に加工することによって、例えば２方向の光導波路の端面と鏡面の加工を一度に行なうことができ、それらのアライメントを容易にかつ精度よく行なうことができるとともに、光モジュール用等の回路基板作製における工程数を減少させることができる。
【００５４】
以上により、本発明によれば、光導波路の端面での光の散乱ならびに鏡面へのゴミの付着による悪影響を防止し、基板上面に形成された光導波路と基板上に実装された光電変換素子とを鏡面を介して効率的に光接続することができ、しかも従来の光接続構造よりも容易にかつ精度よく作製することができる光接続構造を提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光接続構造の実施の形態の一例を示す断面図である。
【図２】本発明の光接続構造の実施の形態の他の例を示す平面図である。
【図３】従来の光接続構造の例を示す断面図である。
【符号の説明】
１１・・・・・基板
１２・・・・・光導波路
１２ａ・・・コア部、１２ｂ・・・クラッド部、１２ｃ・・・端面
１３・・・・・光電変換素子
１３ａ・・・受発光面
１４・・・・・鏡面
１５・・・・・樹脂

Claims

基板の上面に形成された、クラッド部と該クラッド部中のコア部とから成る光導波路と、前記基板上に実装された、下面に受光部もしくは発光部を有する光電変換素子とを、前記基板の上面に前記クラッド部と同じ材料で形成された鏡面支持台の斜面に金属膜を被着して形成された、前記光導波路の端面に対向するとともに前記光電変換素子の受光部もしくは発光部にその下方で対向する鏡面を介して光学的に接続した光接続構造であって、前記光導波路の端面を前記基板の上面に対して斜面とし、かつ前記光導波路の端面と前記鏡面との間に前記光導波路のコア部と略同じ屈折率を有する樹脂を充填して、該樹脂の上に前記光電変換素子を実装したことを特徴とする光接続構造。