JP4022918B2

JP4022918B2 - Optical component mounting structure and manufacturing method

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Publication number: JP4022918B2
Application number: JP2003038440A
Authority: JP
Inventors: 敏博中嶋
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 2003-02-17
Filing date: 2003-02-17
Publication date: 2007-12-19
Anticipated expiration: 2023-02-17
Also published as: JP2004246267A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、複数の光部品を用いて光学系を構成するに好適な光部品実装構造とその製法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、シリコン基板等の実装基板上に光半導体素子、光導波路等の複数の光部品を実装する方法としては、予めホトリソグラフィ処理により実装基板及び各光部品の対向面に位置合せマークを形成しておき、画像認識により位置合せマークを認識して実装基板上で各光部品を位置決めし、このような位置決め状態において各光部品を半田又は接着材により実装基板に固定するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−３５６２４５号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来技術によると、ホトリソグラフィ処理により形成した位置合せマークを用いて位置決めを行なうので、実装面での位置決め精度としては、１μｍ以内の精度を確保することができる。しかしながら、次の（イ），（ロ）のような問題点がある。
【０００５】
（イ）画像認識により位置合せマークを検出するには、実装基板又は光部品のいずれかが透明材である必要がある。また、実装基板、光部品及び位置合せマークについては、光学的なコントラストが得られる材料組合せを選定する必要がある。さらに、ホトリソグラフィ処理により位置合せマークを形成するには、実装基板や光部品がウェハ状態で取扱えることが必要である。従って、実装基板や光部品の材料、厚さ、形状等によっては、位置合せマークの検出が困難となる事態が生ずる。
【０００６】
（ロ）位置合せマークの検出結果をフィードバックしながら位置決めを行なうため、高度の位置調整設備が必要であり、実装に要する時間とコストが増大する。
【０００７】
この発明の目的は、複数の光部品の位置決めを高精度且つ簡単になしうる新規な光部品実装構造とその製法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る第１の光部品実装構造は、
光部品位置決め用の複数の嵌合凹部がめっき処理により一方の主面に形成された実装基板と、
各々の底部に設けられた嵌合凸部を前記複数の嵌合凹部にそれぞれ嵌合させた状態で光学系を構成する複数の光部品と
を備えたものである。
【補正の内容】
【０００９】
第１の光部品実装構造によれば、実装基板の複数の嵌合凹部及び各光部品の嵌合凸部は、いずれも薄膜プロセスにより形成可能であり、位置精度及び寸法精度としては、サブミクロンの精度が得られる。従って、実装基板上で各光部品の嵌合凸部を対応する嵌合凹部に嵌合させるだけで簡単に１μｍ以下の高精度で位置決めを行い、実装を達成することができる。この精度は、光学系を構成する上で支障がない精度である。
【００１０】
この発明に係る第２の光部品実装構造は、
実装基板と、
この実装基板の一方の主面にめっき処理により形成された光部品位置決め用の複数の嵌合凸部と、
各々の底部に設けられた嵌合凹部を前記複数の嵌合凸部にそれぞれ嵌合させた状態で光学系を構成する複数の光部品と
を備えたものである。
【００１１】
第２の光部品実装構造によれば、実装基板上の複数の嵌合凸部及び各光部品の嵌合凹部は、いずれも薄膜プロセスにより形成可能であり、位置精度及び寸法精度としては、サブミクロンの精度が得られる。従って、実装基板上で各光部品の嵌合凹部を対応する嵌合凸部に嵌合させるだけで簡単に１μｍ以下の高精度で位置決めを行ない、実装を達成することができる。
【００１２】
この発明に係る光部品実装構造の製法は、
光部品位置決め用の複数の嵌合凹部（又は嵌合凸部）を実装基板の一方の主面にめっき処理により形成する工程と、
複数の光部品のうちの各光部品毎にその底部に嵌合凸部（又は嵌合凹部）をめっき処理により形成する工程と、
前記複数の光部品の嵌合凸部（又は嵌合凹部）を前記実装基板の複数の嵌合凹部（又は嵌合凸部）にそれぞれ嵌合させることにより前記複数の光部品を含む光学系を構成する工程と
を含むものである。この製法は、前述した第１又は第２の光部品実装構造を製作するのに適している。各光部品の底部に嵌合凸部（又は嵌合凹部）を形成する工程は、実装基板の一方の主面に嵌合凹部（又は嵌合凸部）を形成する工程の前でもよく、あるいは実装基板の一方の主面に嵌合凹部（又は嵌合凸部）を形成する工程と並行的に実行してもよい。
【００１３】
この発明の光部品実装構造の製法によれば、実装基板の複数の嵌合凹部（又は嵌合凸部）と各光部品の嵌合凸部（又は嵌合凹部）とを薄膜プロセスにより形成するので、各嵌合凹部及び各嵌合凸部をサブミクロンの精度で形成可能である。従って、実装基板上で各光部品の嵌合凸部（又は嵌合凹部）を対応する嵌合凹部（又は嵌合凸部）に嵌合させるだけで簡単に１μｍ以下の高精度で位置決めを行ない、実装を達成することができる。
【００１４】
この発明に係る第３の光部品実装構造は、
光部品位置決め用の第１〜第３の嵌合凹部が一方の主面に形成された実装基板と、
各々の底部に設けられた第１及び第２の嵌合凸部を前記第１及び第２の嵌合凹部にそれぞれ嵌合させた状態で前記実装基板の一方の主面に配置された第１及び第２の光部品と、
底部に設けられた第３の嵌合凸部を前記第３の嵌合凹部に嵌合させた状態で前記実装基板の一方の主面に配置された金属層と、
この金属層の上面において所定の位置に装着された第３の光部品と
を備え、前記第２の光部品により前記第１及び第３の光部品を光学的に結合したものである。
【００１５】
第３の光部品実装構造によれば、実装基板上で第１〜第３の嵌合凹部に第１，第２の光部品の第１，第２の嵌合凸部及び金属層の第３の嵌合凸部をそれぞれ嵌合させて実装を行なうので、第１の光部品実装構造に関して前述したと同様に簡単に高精度の実装を達成することができる。また、金属層には第３の光部品を装着すると共に、第２の光部品により第１及び第３の光部品を光学的に結合するようにしたので、基板及び金属層の上面を利用して複雑で高度の機能を持った光学系（光モジュール）を実現することができる。
【００１６】
この発明に係る第４の光部品実装構造は、
実装基板と、
この実装基板の一方の主面に形成された光部品位置決め用の第１〜第３の嵌合凸部と、
各々の底部に設けられた第１及び第２の嵌合凹部を前記第１及び第２の嵌合凸部にそれぞれ嵌合させた状態で前記実装基板の一方の主面に配置された第１及び第２の光部品と、
底部に設けられた第３の嵌合凹部を前記第３の嵌合凸部に嵌合させた状態で前記実装基板の一方の主面に配置された金属層と、
この金属層の上面において所定の位置に装着された第３の光部品と
を備え、前記第２の光部品により前記第１及び第３の光部品を光学的に結合したものである。
【００１７】
第４の光部品実装構造によれば、実装基板上で第１〜第３の嵌合凸部に第１，第２の光部品の第１，第２の嵌合凹部及び金属層の第３の嵌合凹部をそれぞれ嵌合させて実装を行なうので、第２の光部品実装構造に関して前述したと同様に簡単に高精度の実装を達成することができる。また、金属層には第３の光部品を装着すると共に、第２の光部品により第１及び第３の光部品を光学的に結合するようにしたので、基板及び金属層の上面を利用して複雑で高度の機能を持った光学系を実現することができる。
【００１８】
第３又は第４の光部品実装構造において、前記所定の位置に設けた嵌合凹部（又は嵌合凸部）と前記第３の光部品の底部に設けた嵌合凸部（又は嵌合凹部）との嵌合により前記第３の光部品の実装を達成してもよい。このようにすると、第３の光部品を簡単に高精度で位置決めして実装することができる。
【００１９】
この発明に係る光部品実装構造及びその製法において、嵌合凹部としては、嵌合孔又は嵌合溝のいずれを用いてもよく、嵌合凸部としても、嵌合孔又は嵌合溝に適合するものを用いることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１，２は、この発明の一実施形態に係る光部品実装構造を示すもので、図１は、図２の光ファイバＦ_５及びレンズＬ_５に沿う断面を示している。
【００２１】
実装基板１０は、シリコン、石英又はステンレススチール等からなるもので、その一方の主面には、Ｎｉ−Ｆｅ合金等からなる金属層１２がメッキ処理等を含む薄膜プロセスにより形成されている。金属層１２は、平面形状が例えば円形状である多数の嵌合孔を有するように形成される。図１には、便宜上、金属層１２の多数の嵌合孔のうちの６個の嵌合孔Ｓ_１〜Ｓ_６を示す。Ｓ_１等の多数の嵌合孔の位置は、光ファイバアレイ１４、マイクロレンズアレイ１６等の光部品を用いて所望の光学系を構成する際に各々の光部品を配置すべき設計位置に対応して決定される。Ｓ_１等の各嵌合孔は、開口端に近づくにつれてサイズ（直径）が増大するように形成される。このようにすると、嵌合が容易となり遊びを少なくして精密な嵌合を達成できる。
【００２２】
一例として、基板１０を石英基板で構成する場合、基板１０の厚さＡは１２５０μｍ、金属層１２の厚さＢは５０μｍ、Ｓ_１等の各嵌合孔の直径は５０．３μｍとすることができる。Ｓ_１等の各嵌合孔の平面形状は、円形状に限らず、楕円形状、細長形状、多角形状等であってもよい。また、光部品１個あたりの嵌合孔設置数は、１又は複数個とすることができ、１個とするときは回転しない形状とすればよい。
【００２３】
光ファイバアレイ１４は、８つの光ファイバ保持孔が並設された光ファイバホルダＦＨと、このホルダＦＨの８つの光ファイバ保持孔にそれぞれ保持された８本のシングルモードの光ファイバＦ_１〜Ｆ_８と、ホルダＦＨの底部に設けられた複数の嵌合突起とを備えている。図１には、便宜上、ホルダＦＨの複数の嵌合突起のうちの２つの嵌合突起Ｐ_１，Ｐ_２を示す。嵌合突起Ｐ_１，Ｐ_２は、いずれもＮｉ−Ｆｅ合金等の金属からなるもので、嵌合孔Ｓ_１，Ｓ_２にそれぞれ嵌合可能なサイズ及び形状を有するように薄膜プロセスにより形成される。このことは、ホルダＦＨに設けられたＰ_１，Ｐ_２以外の嵌合突起についても同様である。一例として、ホルダＦＨの長さＣは２０００μｍ、ホルダＦＨの厚さＤは６００μｍ、Ｆ５等の各光ファイバの中心（光軸）とホルダＦＨの底面との間の距離Ｅは３００μｍとすることができる。
【００２４】
マイクロレンズアレイ１６は、光ファイバアレイ１４からの射出光を受取るもので、石英等からなる透光基板ＢＰと、この基板ＢＰの一方の主面に並設された８つの凸状レンズＬ_１〜Ｌ_８と、透光窓ＬＰにてレンズＬ_１〜Ｌ_８を露呈するように基板ＢＰに装着され、底部に複数の嵌合突起を有する支持枠ＳＦとを備えている。図１には、便宜上、支持枠ＳＦの複数の嵌合突起のうちの１つの嵌合突起Ｑ_１を示す。嵌合突起Ｑ_１は、Ｎｉ−Ｆｅ合金等の金属からなるもので、嵌合孔Ｓ_３に嵌合可能なサイズ及び形状を有するように薄膜プロセスにより形成される。このことは、支持枠ＳＦに設けられたＱ_１以外の嵌合突起について同様である。基板ＢＰの他方の主面（光ファイバアレイ１４の光射出面に対向する主面）には、反射戻り光を抑制するため斜め研磨が施されている。基板ＢＰの他方の主面における光軸位置と光ファイバアレイ１４の光射出面との間の間隔Ｆは、３００μｍとすることができる。
【００２５】
前述したようにＳ_１等の各嵌合孔の平面形状を円形状とし、各嵌合孔の直径を５０．３μｍとした場合、Ｐ_１，Ｐ_２，Ｑ_１等の各嵌合突起を円柱状とし、各嵌合突起の直径を５０μｍとすることができる。各嵌合孔の位置精度及び寸法精度と各嵌合突起の位置精度及び寸法精度とは、いずれも薄膜プロセスで使用する縮小投影露光装置のアライメント精度に等しいため、０．１〜０．２μｍの精度とすることができる。
【００２６】
実装基板１０に光部品を実装する際には、光ファイバアレイ１４のＰ_１，Ｐ_２等の嵌合突起をＳ_１，Ｓ_２等の嵌合孔に嵌合し、マイクロレンズアレイ１６のＱ_１等の嵌合突起をＳ_３等の嵌合孔に嵌合する。このように嵌合するだけで簡単に１μｍ以下の高精度でアレイ１４、１６等の光部品を実装基板１０上に位置決めし、実装することができる。
【００２７】
この後は、必要に応じて各光部品を金属層１２に固定する作業を行なうことができる。この場合、Ｐ_１等の各嵌合突起が金属製であるため、半田付け、レーザー（例えばＹＡＧ［Yttrium Alminium Garnet］レーザー）溶接等の信頼性の高い固定手段を用いることができる。
【００２８】
図１，２に示す光学系では、光ファイバアレイ１４の例えば光ファイバＦ_５から射出した光は、マイクロレンズアレイ１６のレンズＬ_５でコリメート（平行光化）される。このような動作は、Ｆ_５以外の光ファイバＦ_１〜Ｆ_４，Ｆ_６〜Ｆ_８の射出光についても同様である。
【００２９】
図１，２の実施形態によれば、簡単に高精度の実装を行なうことができ、実装に要する時間とコストを大幅に低減することができる。
【００３０】
図３は、この発明の他の実施形態に係る光部品実装構造を示すもので、図１，２と同様の部分には同様の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００３１】
マイクロレンズアレイ１６は、図１に示したマイクロレンズアレイ１６とは透光基板ＢＰの一方の主面にＬ_５等の８個の凸状レンズを並設する代りにＬ_５１等の８個の凹状レンズを並設した点のみを異にするものである。
【００３２】
光導波路１７は、マイクロレンズアレイ１６からの射出光を受取るもので、マイクロレンズアレイ１６の８個の凹状レンズにそれぞれ対応した８本のコア（導光路）を有する。光導波路１７の底部には複数の嵌合突起が設けられている。図３には、便宜上、光導波路１７の複数の嵌合突起のうちの２つの嵌合突起Ｕ_１，Ｕ_２を示す。嵌合突起Ｕ_１，Ｕ_２は、いずれもＮｉ−Ｆｅ合金等の金属からなるもので、嵌合孔Ｓ_４，Ｓ_５にそれぞれ嵌合可能なサイズ及び形状を有するように薄膜プロセスにより形成される。このことは、光導波路１７に設けられたＵ_１，Ｕ_２以外の嵌合突起についても同様である。
【００３３】
Ｎｉ−Ｆｅ合金等からなる金属層１２’は、金属層１２と同様に多数の嵌合孔を有するもので、メッキ処理等を含む薄膜プロセスにより形成される。図３には、便宜上、金属層１２’の多数の嵌合孔のうちの１つの嵌合孔Ｓ_０を示す。Ｓ_０等の多数の嵌合孔の位置は、マイクロレンズアレイ１６’等の複数の光部品を用いて所望の光学系を構成する際に各々の光部品を配置すべき設計位置に対応して決定される。Ｓ_０等の各嵌合孔は、開口端に近づくにつれてサイズ（直径）が増大するように形成される。このようにすると、嵌合が容易となり、精密な嵌合が可能になる。
【００３４】
金属層１２’の底部には、複数の嵌合突起が設けられている。図３では、便宜上、金属層１２’の複数の嵌合突起のうちの１つの嵌合突起Ｔ_１を示す。嵌合突起Ｔ_１は、Ｎｉ−Ｆｅ合金等の金属からなるもので、嵌合孔Ｓ_６に嵌合可能なサイズ及び形状を有するように薄膜プロセスにより形成される。このことは、金属層１２’に設けられたＴ_１以外の嵌合突起についても同様である。
【００３５】
マイクロレンズアレイ１６’は、光導波路１７からの射出光を受取るもので、石英等からなる透光基板ＢＰ’と、この基板ＢＰ’の一方の主面に並設された８つの凸状レンズと、透光窓ＬＰ’にて８つの凸状レンズを露呈するように基板ＢＰ’に装着され、底部に複数の嵌合突起を有する支持枠ＳＦ’とを備えている。図３には、便宜上、８つに凸状レンズのうちの１つのレンズＬ_５２を示すと共に、複数の嵌合突起のうちの１つの嵌合突起Ｑ_０を示す。
【００３６】
レンズＬ_５２は、マイクロレンズアレイ１６のレンズＬ_５１に対応するものである。嵌合突起Ｑ_０は、Ｎｉ−Ｆｅ合金等の金属からなるもので、嵌合孔Ｓ_０に嵌合可能なサイズ及び形状を有するように薄膜プロセスにより形成される。このことは、支持枠ＳＦ’に設けられたＱ_０以外の嵌合突起についても同様である。基板ＢＰ’の他方の主面（光導波路１７の光射出面に対向する主面）は、傾斜のない平坦面としたが、マイクロレンズアレイ１６の基板ＢＰと同様に斜め研磨を施してもよい。
【００３７】
一例として、Ｓ_０，Ｓ_４〜Ｓ_６等の各嵌合孔の平面形状を円形状とし、各嵌合孔の直径を５０．３μｍとした場合、Ｑ_０，Ｕ_１，Ｕ_２，Ｔ_１等の各嵌合突起を円柱状とし、各嵌合突起の直径を５０μｍとすることができる。各嵌合孔の位置精度及び寸法精度と各嵌合突起の位置精度及び寸法精度とは、図１の実施形態に関して前述したと同様にいずれも０．１〜０．２μｍの精度とすることができる。なお、各嵌合孔の平面形状が円形状に限定されないことは前述した通りである。
【００３８】
実装基板１０に光部品を実装する際には、光導波路１７のＵ_１，Ｕ_２等の嵌合突起をＳ_４，Ｓ_５等の嵌合孔に嵌合し、金属層１２’のＴ_１等の嵌合突起をＳ_６等の嵌合孔に嵌合し、マイクロレンズアレイ１６’のＱ_０等の嵌合突起をＳ_０等の嵌合孔に嵌合する。また、金属層１２’において、図示しない１又は複数の嵌合孔には、図示しない１又は複数の光部品の嵌合突起をそれぞれ嵌合する。予め光部品を嵌合により装着した金属層１２’を金属層１２に嵌合により装着してもよい。このように嵌合するだけで簡単に１μｍ以下の高精度で光導波路１７、マイクロレンズアレイ１６’等の光部品を実装基板１０上で多層的に位置決めし、実装することができる。実装作業の後は、前述したと同様に固定作業を行なうことができる。
【００３９】
図３の実施形態によれば、図１，２の実施形態と同様に簡単に高精度の実装を行なうことができる。その上、限られた実装面内において多層的に光部品の実装を行なうことができるので、小型で高機能の光学系を実現できる利点もある。
【００４０】
図３に示す光学系では、光ファイバアレイ１４の例えば光ファイバＦ_５から射出した光は、マイクロレンズアレイ１６のレンズＬ_５１で集光され、光導波路１７にて対応するコアを介してマイクロレンズアレイ１６’のレンズＬ_５２でコリメートされる。このような動作は、Ｆ_５以外の光ファイバからの射出光についても同様である。
【００４１】
図４〜９は、この発明に係るマイクロレンズアレイの製法の一例を示すものである。
【００４２】
図４（Ａ）の工程では、石英基板２０の一方の主面に所定のマイクロレンズアレイ領域毎に４つの凸状レンズにそれぞれ対応する４つのレジスト層をホトリソグラフィ処理により形成する。このときのホトリソグラフィ処理では、１つのマイクロレンズアレイのためのレジスト層Ｋ_１１〜Ｋ_１４が形成される。また、レジスト層Ｋ_１１〜Ｋ_１４の左隣りには、他のマイクロレンズアレイのためのレジスト層Ｋ_１５，Ｋ_１６等が形成され、レジスト層Ｋ_１１〜Ｋ_１４の右隣りには、更に他のマイクロレンズアレイのためのレジスト層Ｋ_１７，Ｋ_１８等が形成される。そして、レジスト層Ｋ_１１〜Ｋ_１８にリフローのための熱処理を施して各レジスト層が球面状凸部をなすようにする。
【００４３】
図４（Ｂ）の工程では、レジスト層Ｋ_１１〜Ｋ_１８及び基板２０の表面にエッチング処理を施してレジスト層Ｋ_１１〜Ｋ_１８のレンズパターンを基板２０の表面に転写することによりレジスト層Ｋ_１１〜Ｋ_１８にそれぞれ対応する凸状レンズＬ_１１〜Ｌ_１８を基板２０の表面に形成する。このとき形成されるレンズＬ_１１〜Ｌ_１８の平面配置パターンは、図７に示されている。図４（Ｂ）は、図７のＸ−Ｘ’線断面に対応している。
【００４４】
図４（Ｃ）の工程では、基板２０の上面にマイクロレンズアレイ領域毎に４個のレンズを覆うようにリフトオフ用のレジスト層をホトリソグラフィ処理により形成する。このときのホトリソグラフィ処理では、レンズＬ_１１〜Ｌ_１４を覆うようにレジスト層Ｋ_２１が形成される。また、レンズＬ_１５，Ｌ_１６等を覆うようにレジスト層Ｋ_２２が形成され、レンズＬ_１７，Ｌ_１８等を覆うようにレジスト層Ｋ_２３が形成される。
【００４５】
図５（Ｄ）の工程では、基板２０の上面にスパッタ法により順次にＣｒ層及びＣｕ層を堆積してＣｕ／Ｃｒ積層（Ｃｒ層にＣｕ層を重ねた積層）を形成する。このとき形成されるＣｕ／Ｃｒ積層のうち、レジスト層Ｋ_２１〜Ｋ_２３上に堆積される積層には符号２２を付し、基板２０の表面に堆積される積層には符号２２ａを付す。Ｃｕ／Ｃｒ積層２２ａは、犠牲層として用いられるもので、平面形状が長方形であるレジスト層Ｋ_２１を取囲むように形成される。一例として、Ｃｒ層及びＣｕ層の厚さは、それぞれ３０ｎｍ及び３００ｎｍとすることができる。Ｃｒ層は、Ｃｕ層の密着性を向上させるために用いられるものである。
【００４６】
図５（Ｅ）の工程では、リフトオフ処理によりレジスト層Ｋ_２１〜Ｋ_２３をその上のＣｕ／Ｃｒ積層２２と共に除去し、Ｃｕ／Ｃｒ積層２２ａを残存させる。そして、基板２０の上面にマイクロレンズアレイ領域毎に４個のレンズを覆うようにリフトオフ用のレジスト層をホトリソグラフィ処理により形成する。このときのホトリソグラフィ処理では、レンズＬ_１１〜Ｌ_１４を覆うようにレジスト層Ｋ_３１が形成される。また、レンズＬ_１５，Ｌ_１６等を覆うようにレジスト層Ｋ_３２が形成され、レンズＬ_１７，Ｌ_１８等を覆うようにレジスト層Ｋ_３３が形成される。レジスト層Ｋ_３１〜Ｋ_３３は、Ｃｕ／Ｃｒ積層２２ａの両側に基板２０の表面部分を露呈させるよう形成される。
【００４７】
この後、基板２０の上面にスパッタ法によりＮｉ−Ｆｅ合金層を形成する。このとき形成されるＮｉ−Ｆｅ合金層のうち、レジスト層Ｋ_３１〜Ｋ_３３上に堆積される合金層には符号２４を付し、Ｃｕ／Ｃｒ積層２２ａを覆って基板２０の表面に堆積される合金層には符号２４ａを付す。Ｎｉ−Ｆｅ合金層２４ａは、メッキ下地層として用いられるもので、平面形状が長方形状であるレジスト層Ｋ_３１を取囲むように形成される。Ｎｉ−Ｆｅ合金層２４ａの厚さは、１５０ｎｍ程度とすることができる。
【００４８】
図５（Ｆ）の工程では、リフトオフ処理によりレジスト層Ｋ_３１〜Ｋ_３３をその上のＮｉ−Ｆｅ合金層２４と共に除去し、Ｎｉ−Ｆｅ合金層２４ａを残存させる。そして、Ｃｕ／Ｃｒ積層２２ａとＮｉ−Ｆｅ合金層２４ａとの積層膜の上に所定のダイシング線に沿ってレジスト層２６ａ〜２６ｄ，２６ｅ〜２６ｈを図７に示すような平面パターンで形成する。レジスト層２６ａ〜２６ｈは、図６（Ｉ）のダイシング工程においてダイシング深さ方向の緩衝層として役立つものである。
【００４９】
図６（Ｇ）の工程では、基板２０の上面にメッキマスク用のレジスト層をホトリソグラフィ処理により形成する。このときのホトリソグラフィ処理では、マイクロレンズアレイ領域毎にＬ_１１〜Ｌ_１４等の４つのレンズを覆うようにレジスト層が形成されると共に、２６ａ，２６ｂ等の隣り合うレジスト層毎に該レジスト層間で延長するようにレジスト層が形成される。すなわち、図６（Ｇ）及び図７に示すように、レンズＬ_１１〜Ｌ_１４を覆うようにレジスト層Ｋ_４１が形成されると共にレンズＬ_１５，Ｌ_１６等を覆うようにレジスト層Ｋ_４２が形成され、レンズＬ_１７，Ｌ_１８等を覆うようにレジスト層Ｋ_４３が形成される。また、レジスト層２６ａ，２６ｂ間で延長するようにレジスト層Ｋ_４４が形成されると共に、レジスト層２６ｃ，２６ｄ間で延長するようにレジスト層Ｋ_４５が形成される。さらに、レジスト層２６ｅ，２６ｆ間で延長するようにレジスト層Ｋ_４６が形成されると共に、レジスト２６ｇ，２６ｈ間で延長するようにレジスト層Ｋ_４７が形成され、レジスト層Ｋ_４６，Ｋ_４７は、次の工程で形成される支持枠２８に嵌合突起Ｑ_１〜Ｑ_４を付与するように凹部を有するパターンで形成される。レジスト層Ｋ_４４〜Ｋ_４７は、交点毎に連続する格子状のパターンで形成される。
【００５０】
図６（Ｈ）の工程では、レジスト層Ｋ_４１〜Ｋ_４７をマスクとするＮｉ−Ｆｅ合金の選択メッキ処理によりマイクロレンズアレイ領域毎にＮｉ−Ｆｅ合金からなる支持枠２８をＮｉ−Ｆｅ合金層（メッキ下地層）２４ａの上に形成する。このとき、支持枠２８には、図７に示すように嵌合突起Ｑ_１〜Ｑ_４が付与される。
【００５１】
図６（Ｉ）の工程では、基板２０の他方の主面に対して２６ａ〜２６ｈ等の各レジスト層に沿ってダイシング刃ＢＬによりダイシング処理を施すことにより基板２０をチップ化する。２０Ａは、チップ化された基板である。このとき、２６ａ〜２６ｈ等の各レジスト層は、ダイシング刃ＢＬが支持枠２８に損傷を与えるのを防ぐ。
【００５２】
この後、図６（Ｉ）に示す構造体にチップ分離処理を施すと、図８，９に示すようなマイクロレンズアレイが得られる。図８は、図９のＹ−Ｙ’線断面に相当する。チップ分離処理では、薬液処理によりＣｕ／Ｃｒ積層（犠牲層）２２ａを除去すると共に、レジスト層２６ａ〜２６ｈ，Ｋ_４１〜Ｋ_４７を除去し、隣り合うチップ（チップ化された基板）間でＮｉ−Ｆｅ合金層２４ａを切断する。レジスト層Ｋ_４１を除去することで支持枠２８には透光窓２８Ａが付与され、レンズＬ_１１〜Ｌ_１４が透光窓２８Ａから露呈される。図８において、２８ｂ，２８ｃは、図７のレジスト層２６ｂ，２６ｃにそれぞれ対応する孔である。
【００５３】
図８，９に示したマイクロレンズアレイは、サブミクロンの精度で形成されるもので、図１〜３に示したマイクロレンズアレイ１６と同様にして実装基板に簡単に且つ高精度で実装することができる。
【００５４】
図１０〜１２は、この発明に係る光ファイバアレイの製法の一例を示すものである。
【００５５】
図１０（Ａ）の工程では、石英基板３０の一方の主面にスパッタ法により順次にＣｒ層及びＣｕ層を堆積してメッキ下地層としてのＣｕ／Ｃｒ積層３２を形成する。一例として、Ｃｒ層及びＣｕ層の厚さは、それぞれ３０ｎｍ及び３００ｎｍとすることができる。
【００５６】
図１０（Ｂ）の工程では、Ｃｕ／Ｃｒ積層３２の上に孔Ｏ_１〜Ｏ_６を有するレジスト層３３をホトリソグラフィ処理により形成する。孔Ｏ_１〜Ｏ_６は、いずれも所望の嵌合突起に対応するもので、平面形状を例えば５０μｍ角の方形状とすることができる。レジスト層３３の厚さは、８０μｍ程度とすることができる。
【００５７】
図１０（Ｃ）の工程では、基板３０の上面にＮｉ−Ｆｅ合金のオーバーフローメッキ処理を施すことにより孔Ｏ_１〜Ｏ_６及びレジスト層３３を覆うように１５０μｍ程度の厚さのＮｉ−Ｆｅ合金層３４を形成する。合金層３４は、下面に孔Ｏ_１〜Ｏ_６にそれぞれ対応する嵌合突起Ｐ_１１〜Ｐ_１６を有するように形成される。この後、合金層３４の表面を１０μｍ程度研磨することにより合金層３４の表面を平坦化する。
【００５８】
次に、孔Ｏ_１〜Ｏ_３の上方の光ファイバ保持部に対応するライン・スペース部３６Ａと孔Ｏ_４〜Ｏ_６の上方の光ファイバ保持部に対応するライン・スペース部３６Ｂとを有するレジスト層３６を合金層３４の上にホトリソグラフィ処理により形成する。ライン・スペース部３６Ａにおいては、図１１（Ｄ）及び図１２に示すファイバ整列層３８Ａ，３８Ａ_１〜３８Ａ_８が得られるように複数の細長いレジスト層が並列的に形成され、ライン・スペース部３６Ｂにおいても、ライン・スペース部３６Ａと同様にレジスト層が並列的に形成される。
【００５９】
図１１（Ｄ）の工程では、ライン・スペース部３６Ａ，３６Ｂを有するレジスト層３６をマスクとしてＮｉ−Ｆｅ合金の選択メッキ処理を行なうことにより７０μｍ程度の厚さを有するファイバ整列層３８Ａ，３８Ｂをそれぞれライン・スペース部３６Ａ，３６Ｂに形成する。ライン・スペース部３６Ａにおいては、図１２に示すようにファイバ整列層３８Ａから紙面の奥方向にファイバ整列層３８Ａ_８，３８Ａ_７…３８Ａ_１が並ぶように形成され、ライン・スペース部３６Ｂにおいても、ファイバ整列層３８Ｂから紙面の奥方向にライン・スペース部３６Ａと同様に８つのファイバ整列層が並べて形成される。
【００６０】
図１１（Ｅ）の工程では、レジスト層３６とライン・スペース部３６Ａ，３６Ｂのレジスト層とを除去する。そして、基板３０、Ｃｕ／Ｃｒ積層３２及びＮｉ−Ｆｅ合金層３４の積層体に対してダイシング刃ＢＬによりダイシング処理を施すことにより該積層体を所定の光ファイバホルダ領域毎にチップ化する。３０Ａは、チップ化された基板であり、３４Ａは、チップ化された基板３０Ａ上のＮｉ−Ｆｅ合金層からなる光ファイバホルダである。
【００６１】
この後、各チップ毎に薬液処理によりＣｕ／Ｃｒ積層３２を除去すると共にレジスト層３３を除去すると、図１２に示すように嵌合突起Ｐ_１１〜Ｐ_１３を底部に有すると共にファイバ整列層３８Ａ，３８Ａ_１〜３８Ａ_８を上部に有する光ファイバホルダ３４Ａが得られる。
【００６２】
光ファイバホルダ３４Ａにおいて、３８Ａ_１，３８Ａ_２等の隣り合うファイバ整列層間にはＦ_１等の光ファイバを装填する。８本の光ファイバＦ_１〜Ｆ_８を装填し、整列し終わった段階で、金属板又は石英板等からなる押え板３９で光ファイバＦ_１〜Ｆ_８を押えて光ファイバホルダ３４Ａに固定する。この固定には、レーザー溶接、半田付け、ＵＶ（紫外線）接着剤等を使用することができる。
【００６３】
図１０〜１２では、金属層３４Ａの下面に３つの嵌合突起Ｐ_１１〜Ｐ_１３を形成する例を示したが、必要に応じて更に多くの嵌合突起を前述したと同様にして形成することができる。なお、Ｐ_１１等の各嵌合突起の平面形状を方形状とした（各嵌合突起を角柱状とした）ときは、図１に示したＳ_１等の嵌合孔の平面形状も方形状とするのが望ましい。
【００６４】
図１２に示した光ファイバアレイは、サブミクロンの精度で形成されるもので、Ｐ_１１等の各嵌合突起を図１又は図３に示した実装基板１０のＳ_１等の嵌合孔に嵌合させるだけで簡単に高精度の実装を達成することができる。
【００６５】
図１３は、この発明に係る実装基板の製法の一例を示すものである。
【００６６】
図１３（Ａ）の工程では、石英からなる実装基板４０の一方の主面にスパッタ法によりＮｉ−Ｆｅ合金層４２を形成する。合金層４２は、メッキ下地層として用いられるもので、１５０ｎｍ程度の厚さで形成することができる。
【００６７】
図１３（Ｂ）の工程では、図１４（Ｅ）に示す嵌合孔Ｓ_１１〜Ｓ_１４にそれぞれ対応するレジスト層Ｋ_５１〜Ｋ_５４を含むレジスト群と、嵌合孔Ｓ_１５〜Ｓ_１８にそれぞれ対応するレジスト層Ｋ_５５〜Ｋ_５８を含むレジスト群とをＮｉ−Ｆｅ合金層４２の上に所定の間隔を隔ててホトリソグラフィ処理により形成する。Ｋ_５１等の各レジスト層は、Ｓ_１１等の各嵌合孔が開口端に近づくにつれてサイズを増大するのを可能にするために形成されるもので、Ｓ_１１等の各嵌合孔の嵌合部のサイズより若干大きなサイズで形成される。
【００６８】
図１３（Ｃ）の工程では、ホトリソグラフィ処理によりレジスト層Ｋ_５１〜Ｋ_５４の上にそれぞれレジスト層Ｋ_６１〜Ｋ_６４を形成すると共にレジスト層Ｋ_５５〜Ｋ_５８の上にそれぞれレジスト層Ｋ_６５〜Ｋ_６８を形成する。Ｋ_６１等の各レジスト層は、Ｓ_１１等の各嵌合孔に対応するもので、Ｓ_１１等の各嵌合孔の嵌合部に相当するサイズで形成される。
【００６９】
図１４（Ｄ）の工程では、レジスト層Ｋ_５１〜Ｋ_５８，Ｋ_６１〜Ｋ_６８をマスクとするＮｉ−Ｆｅ合金の選択メッキ処理を行なうことによりＮｉ−Ｆｅ合金からなる金属層４４をＮｉ−Ｆｅ合金層（メッキ下地層）４２の上に形成する。金属層４４の厚さは、５０μｍ程度にすることができる。
【００７０】
図１４（Ｅ）の工程では、レジスト層Ｋ_５１〜Ｋ_５８，Ｋ_６１〜Ｋ_６８を除去して金属層４４に嵌合孔Ｓ_１１〜Ｓ_１８を付与する。Ｓ_１１等の各嵌合孔は、Ｋ_６１等の各レジスト層の周囲にＫ_５１等各レジスト層が存在してメッキの成長を遅らせるため、開口端に近づくにつれてサイズが増大するように形成される。
【００７１】
図１４（Ｆ）の工程では、実装基板４０に各種の光部品を装填する。一例として、光ファイバアレイ１４は、光ファイバホルダＦＨの上部にて光ファイバＦ_０を複数保持するもので、ホルダＦＨの底部には嵌合突起Ｐ_２１〜Ｐ_２４が設けられている。嵌合突起Ｐ_２１〜Ｐ_２４を嵌合孔Ｓ_１５〜Ｓ_１８にそれぞれ嵌合させることにより光ファイバアレイ１４を実装基板４０に実装することができる。
【００７２】
図１４（Ｆ）に示す実装構造にあっては、Ｓ_１５等の各嵌合孔の深さに比べてＰ_２１等の各嵌合突起の突出長を大きく設定してあるので、金属層４４のメッキ厚さのばらつきの影響を受けることなく、Ｎｉ−Ｆｅ合金層４２の表面を基準として光部品間の光軸調整を行なうことができる。
【００７３】
図１５は、この発明に係る光ファイバアレイの他の例を示すもので、図１２と同様の部分には同様の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００７４】
図１５の光ファイバアレイの特徴は、図１２で示したように金属層３４Ａの下面に嵌合突起Ｐ_１１〜Ｐ_１３を設ける代りに、金属層３４Ａの下面に嵌合孔Ｎ_１〜Ｎ_４を設けた点にある。
【００７５】
図１５に示した光ファイバアレイを得るためには、図１０〜１２に関して前述した製法に若干の変更を加えればよい。すなわち、図１０（Ｂ）の工程では、Ｃｕ／Ｃｒ積層３２の上にレジスト層Ｍ_１〜Ｍ_４，Ｍ_５〜Ｍ_８をホトリソグラフィ処理により形成する。レジスト層Ｍ_１〜Ｍ_４は、所望の４つの嵌合孔に対応したもので、いずれも平面形状が方形状のレジスト層からなっている。レジスト層Ｍ_１，Ｍ_４，Ｍ_５，Ｍ_８のいずれについても、１つの側部を破線で示す。Ｍ_１等の各レジスト層の平面的に見たサイズは、５０μｍ角とすることができ、各レジスト層の厚さは、８０μｍ程度とすることができる。レジスト層Ｍ_５〜Ｍ_８も、レジスト層Ｍ_１〜Ｍ_４と同様に形成される。この後は、図１０（Ｃ）〜図１２の工程を前述したと同様に実行する。
【００７６】
図１６は、図１５の光ファイバアレイを実装基板に装着した状態を示すもので、図１５と同様の部分には同様の符号を付してある。
【００７７】
実装基板５０は、石英、シリコン又はステンレススチール等からなるもので、その一方の主面には、Ｎｉ−Ｆｅ合金等からなる金属層５２が形成されている。金属層５２の上には、金属層３４Ａの嵌合孔Ｎ_１〜Ｎ_４にそれぞれ対応する嵌合突起Ｐ_３１〜Ｐ_３４が形成されている。Ｐ_３１等の各嵌合突起は、先端に近づくにつれてサイズが減少するように形成される。このようにすると、嵌合が容易となり、精密な嵌合が可能となる。
【００７８】
図１５の光ファイバアレイは、サブミクロンの精度で形成されるもので、Ｎ_１等の嵌合孔を実装基板５０のＰ_３１等の嵌合突起に嵌合させるだけに簡単に高精度の実装を達成することができる。
【００７９】
図１７〜１９は、この発明に係る実装基板の製法の他の例を示すもので、この製法では、図１６に示したのと同様の嵌合突起を有する実装基板が得られる。
【００８０】
図１７の工程では、石英からなる実装基板５０の一方の主面に例えばスパッタ法によりＮｉ−Ｆｅ合金を堆積してメッキ下地層としての金属層（Ｎｉ−Ｆｅ合金層）５２を形成する。金属層５２の厚さは、１５０ｎｍ程度とすることができる。次に、金属層５２の上には、図１９の嵌合突起Ｐ_３１〜Ｐ_３４にそれぞれ対応する孔ｅ_１〜ｅ_４を有するレジスト層５４をホトリソグラフィ処理により形成する。ｅ_１等の各孔は、金属層（メッキ下地層）５２の一部を露呈するもので、Ｐ_３１等の各嵌合突起の嵌合部より若干小さいサイズで形成される。
【００８１】
この後、図１９の嵌合突起Ｐ_３１〜Ｐ_３４にそれぞれ対応する孔Ｅ_１〜Ｅ_４を有するレジスト層５６をホトリソグラフィ処理により形成する。Ｅ_１等の各孔は、ｅ_１等の各孔とその周囲のレジスト部分（レジスト層５４の一部）とを露呈するもので、Ｐ_３１等の各嵌合突起の嵌合部に相当するサイズで形成される。
【００８２】
図１８の工程では、レジスト層５４，５６をマスクとするＮｉ−Ｆｅ合金の選択メッキ処理によりＮｉ−Ｆｅ合金からなる嵌合突起Ｐ_３１〜Ｐ_３４を形成する。Ｐ_３１等の各嵌合突起は、ｅ_１等の各孔の周囲にレジスト層５４の一部が環状をなすように存在してメッキの成長を遅らせるため、先端に近づくにつれてサイズが減少するように形成される。
【００８３】
図１９の工程では、レジスト層５４，５６を除去する。この結果、嵌合突起Ｐ_３１〜Ｐ_３４を有する実装基板５０が得られる。
【００８４】
図２０〜２２は、この発明に係る実装基板の更に他の例を示すもので、この製法では、図１６に示したものとは異なる嵌合突起を有する実装基板が得られる。
【００８５】
図２０の工程では、石英からなる実装基板５０の一方の主面にメッキ下地層としての金属層５２ａ〜５２ｄを形成する。金属層５２ａ〜５２ｄは、図２２の嵌合突起Ｐ_４１〜Ｐ_４４にそれぞれ対応するもので、例えば金属層５２ａ〜５２ｄにそれぞれ対応する４つの孔を有するレジスト層を基板表面に形成した後、スパッタ法によりＮｉ−Ｆｅ合金を堆積し、レジスト層をその上のＮｉ−Ｆｅ合金層と共に除去（リフトオフ）し、残存するＮｉ−Ｆｅ合金層により形成することができる。５２ａ等の各金属層は、Ｐ_４１等の各嵌合突起の嵌合部より若干小さいサイズで形成される。
【００８６】
次に、基板５０の一方の主面には、図２２の嵌合突起Ｐ_４１〜Ｐ_４４にそれぞれ対応する孔Ｅ_１１〜Ｅ_１４を有するレジスト層５８をホトリソグラフィ処理により形成する。Ｅ_１１等の各孔は、５２ａ等の各金属層とその周囲の基板表面部分とを露呈するもので、Ｐ_４１等の各嵌合突起の嵌合部に相当するサイズで形成される。
【００８７】
図２１の工程では、レジスト層５８をマスクとするＮｉ−Ｆｅ合金の選択メッキ処理によりＮｉ−Ｆｅ合金からなる嵌合突起Ｐ_４１〜Ｐ_４４を形成する。Ｐ_４１等の各嵌合突起は、５２ａ等の各金属層（メッキ下地層）の周囲に基板表面部分が環状に露呈してメッキの成長を遅らせるため、先端に近づくにつれてサイズが減少するように形成される。
【００８８】
図２２の工程では、レジスト層５８を除去する。この結果、嵌合突起Ｐ_４１〜Ｐ_４４を有する実装基板５０が得られる。この実装基板５０は、図１６に関して前述した実装基板５０と同様にして簡単且つ高精度の実装が可能である。
【００８９】
この発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、種々の改変形態で実施可能なものである。例えば、次のような変更が可能である。
【００９０】
（１）図１３，１４に示した実装基板の製法においては、Ｓ_１１〜Ｓ_１４等の嵌合孔を図２０〜２２に示した製法の応用により形成してもよい。
【００９１】
（２）レンズ配置、光ファイバ配置、嵌合孔配置及び嵌合突起配置については、一次元配置を例示したが、二次元配置にしてもよい。
【００９２】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、実装基板の一方の主面において複数の光部品を凹凸嵌合により位置決めし、実装するようにしたので、簡単に高精度の光学系を実現できる効果が得られる。また、高度な位置調整設備や複雑なアライメントフィードバックを必要としないので、短時間且つ低コストで実装を行なえる利点もある。
【００９３】
その上、基板及び金属層の上面を利用して多層的に光部品を配置するようにしたので、限られた実装面内において高度の機能を有する光学系を実現できる効果も得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態に係る光部品実装構造を示す断面図である。
【図２】図１の光部品実装構造を示す斜視図である。
【図３】この発明の他の実施形態に係る光部品実装構造を示す断面図である。
【図４】この発明に係るマイクロレンズアレイの製法の一例を示すもので、（Ａ）は、レジスト層形成工程及びレジストリフロー工程を示す断面図、（Ｂ）は、レンズ形成工程を示す断面図、（Ｃ）は、レジスト層形成工程を示す断面図である。
【図５】図４（Ｃ）の工程に続く工程を示すものであって、（Ｄ）は、Ｃｕ／Ｃｒ積層形成工程を示す断面図、（Ｅ）は、リフトオフ工程、レジスト層形成工程及びＮｉ−Ｆｅ合金層形成工程を示す断面図、（Ｆ）は、リフトオフ工程及びレジスト層形成工程を示す断面図である。
【図６】図５（Ｆ）の工程に続く工程を示すものであって、（Ｇ）は、レジスト層形成工程を示す断面図、（Ｈ）は、選択メッキ工程を示す断面図、（Ｉ）は、ダイシング工程を示す断面図である。
【図７】図６（Ｉ）の基板の上面図である。
【図８】図６（Ｉ）のダイシング工程の後、チップ分離処理を施して得られたマイクロレンズアレイを示す断面図である。
【図９】図８のマイクロレンズアレイの上面図である。
【図１０】この発明に係る光ファイバアレイの製法の一例を示すもので、（Ａ）は、Ｃｕ／Ｃｒ積層形成工程を示す断面図、（Ｂ）は、レジスト層形成工程を示す断面図、（Ｃ）はオーバーメッキ工程及びレジスト層形成工程を示す断面図である。
【図１１】図１０（Ｃ）の工程に続く工程を示すもので、（Ｄ）は、選択メッキ工程を示す断面図、（Ｅ）は、レジスト除去工程及びダイシング工程を示す断面図である。
【図１２】図１１（Ｅ）の工程の後、Ｃｕ／Ｃｒ積層除去処理及びレジスト除去処理を施して得られた基板を用いて光ファイバアレイを構成する様子を示す斜視図である。
【図１３】この発明に係る実装基板の製法の一例を示すもので、（Ａ）は、Ｎｉ−Ｆｅ合金層形成工程を示す断面図、（Ｂ）は、レジスト層形成工程を示す断面図、（Ｃ）は、レジスト層形成工程を示す断面図である。
【図１４】図１３（Ｃ）の工程に続く工程を示すもので、（Ｄ）は、選択メッキ工程を示す断面図、（Ｅ）は、レジスト除去工程を示す断面図、（Ｆ）は、光部品装填工程を示す断面図である。
【図１５】光ファイバアレイの他の例を示す斜視図である。
【図１６】図１５の光ファイバアレイを実装基板に装着した状態を示す断面図である。
【図１７】この発明に係る実装基板の製法の他の例におけるＮｉ−Ｆｅ合金層形成工程及びレジスト層形成工程を示す断面図である。
【図１８】図１７の工程に続く選択メッキ工程を示す断面図である。
【図１９】図１８の工程に続くレジスト除去工程を示す断面図である。
【図２０】この発明に係る実装基板の製法の更に他の例におけるＮｉ−Ｆｅ合金層形成工程及びレジスト層形成工程を示す断面図である。
【図２１】図２０の工程に続く選択メッキ工程を示す断面図である。
【図２２】図２１の工程に続くレジスト除去工程を示す断面図である。
【符号の説明】
１０，４０，５０：実装基板、１２，１２’，４４，５２，５２ａ〜５２ｄ：金属層、１４：光ファイバアレイ、１６，１６’：マイクロレンズアレイ、１７：光導波路、２０，３０：石英基板、２０Ａ，３０Ａ：チップ化された基板、２２，２２ａ，３２：Ｃｕ／Ｃｒ積層、２４，２４ａ，３４，：Ｎｉ−Ｆｅ合金層、２６ａ〜２６ｈ，３６，４４，４６，５４，５６，５８，Ｋ_１１〜Ｋ_１８，Ｋ_２１〜Ｋ_２３，Ｋ_３１〜Ｋ_３３，Ｋ_４１〜Ｋ_４７，Ｋ_５１〜Ｋ_５８，Ｋ_６１〜Ｋ_６８，Ｍ_１〜Ｍ_８：レジスト層、２８：支持枠、２８Ａ：透光窓、３４Ａ：光ファイバホルダ、３８Ａ，３８Ａ_１〜３８Ａ_８，３８Ｂ：ファイバ整列層、３９：押え板、Ｓ_０〜Ｓ_６，Ｓ_１１〜Ｓ_１８，Ｎ_１〜Ｎ_４：嵌合孔、Ｐ_１，Ｐ_２，Ｐ_１１〜Ｐ_１３，Ｐ_２１〜Ｐ_２４，Ｐ_３１〜Ｐ_３４，Ｐ_４１〜Ｐ_４４，Ｑ_０〜Ｑ_４，Ｒ_１，Ｒ_２，Ｔ_１，Ｕ_１，Ｕ_２：嵌合突起、Ｆ_０〜Ｆ_８：光ファイバ、Ｌ_１〜Ｌ_８，Ｌ_１１〜Ｌ_１８，Ｌ_５１，Ｌ_５２：レンズ、ＢＬ：ダイシング刃。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical component mounting structure suitable for constituting an optical system using a plurality of optical components and a method for manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a method of mounting a plurality of optical components such as an optical semiconductor element and an optical waveguide on a mounting substrate such as a silicon substrate, alignment marks are previously formed on the mounting substrate and the opposing surfaces of the respective optical components by photolithography. In addition, there is known a technique in which an alignment mark is recognized by image recognition to position each optical component on the mounting substrate, and each optical component is fixed to the mounting substrate with solder or an adhesive in such a positioning state. (For example, refer to Patent Document 1).
[0003]
[Patent Document 1]
JP 2001-356245 A
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
According to the above-described conventional technique, positioning is performed using the alignment mark formed by photolithography, so that the positioning accuracy on the mounting surface can be ensured within 1 μm. However, there are the following problems (a) and (b).
[0005]
(A) In order to detect an alignment mark by image recognition, either the mounting substrate or the optical component needs to be a transparent material. For the mounting substrate, the optical component, and the alignment mark, it is necessary to select a material combination that can provide optical contrast. Furthermore, in order to form an alignment mark by photolithography, it is necessary that the mounting substrate and the optical component can be handled in a wafer state. Therefore, depending on the material, thickness, shape, and the like of the mounting substrate and the optical component, it may become difficult to detect the alignment mark.
[0006]
(B) Since positioning is performed while feeding back the detection result of the alignment mark, a high-level position adjustment facility is required, and the time and cost required for mounting increase.
[0007]
An object of the present invention is to provide a novel optical component mounting structure and a method for manufacturing the same that can easily and accurately position a plurality of optical components.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
A first optical component mounting structure according to the present invention includes:
A mounting board in which a plurality of fitting recesses for positioning optical components are formed on one main surface by plating;
A plurality of optical components constituting the optical system in a state in which the fitting convex portions provided on the respective bottom portions are respectively fitted to the plurality of fitting concave portions;
It is equipped with.
[Contents of correction]
[0009]
According to the first optical component mounting structure, the plurality of fitting concave portions of the mounting substrate and the fitting convex portions of each optical component can be formed by a thin film process, and the positional accuracy and dimensional accuracy are submicron. Accuracy is obtained. Accordingly, the mounting can be achieved by simply positioning with high accuracy of 1 μm or less by simply fitting the fitting convex portions of the respective optical components into the corresponding fitting concave portions on the mounting substrate. This accuracy is an accuracy that does not hinder the construction of the optical system.
[0010]
The second optical component mounting structure according to this invention is
A mounting board;
A plurality of fitting projections for positioning optical components formed by plating on one main surface of the mounting substrate;
A plurality of optical components constituting an optical system in a state in which fitting concave portions provided on the respective bottom portions are respectively fitted to the plurality of fitting convex portions;
It is equipped with.
[0011]
According to the second optical component mounting structure, the plurality of fitting convex portions on the mounting substrate and the fitting concave portions of the respective optical components can be formed by a thin film process. Micron accuracy can be obtained. Therefore, the mounting can be achieved by simply positioning with high accuracy of 1 μm or less by simply fitting the fitting concave portions of the respective optical components to the corresponding fitting convex portions on the mounting substrate.
[0012]
The manufacturing method of the optical component mounting structure according to the present invention is as follows:
Forming a plurality of fitting recesses (or fitting projections) for optical component positioning on one main surface of the mounting substrate by plating; and
Forming a fitting convex part (or fitting concave part) on the bottom of each optical part among a plurality of optical parts by plating,
An optical system including the plurality of optical components by fitting the fitting convex portions (or fitting concave portions) of the plurality of optical components into the plurality of fitting concave portions (or fitting convex portions) of the mounting substrate, respectively. Process to configure
Is included. This manufacturing method is suitable for manufacturing the first or second optical component mounting structure described above. The step of forming the fitting convex portion (or fitting concave portion) on the bottom of each optical component may be before the step of forming the fitting concave portion (or fitting convex portion) on one main surface of the mounting substrate, or You may perform in parallel with the process of forming a fitting recessed part (or fitting convex part) in one main surface of a mounting substrate.
[0013]
According to the manufacturing method of the optical component mounting structure of the present invention, the plurality of fitting concave portions (or fitting convex portions) of the mounting substrate and the fitting convex portions (or fitting concave portions) of the respective optical components are formed by a thin film process. Therefore, each fitting concave part and each fitting convex part can be formed with submicron accuracy. Therefore, positioning can be easily performed with high accuracy of 1 μm or less simply by fitting the fitting convex portions (or fitting concave portions) of the respective optical components to the corresponding fitting concave portions (or fitting convex portions) on the mounting substrate. Implementation can be achieved.
[0014]
The third optical component mounting structure according to this invention is
A mounting board in which first to third fitting recesses for positioning optical components are formed on one main surface;
1st and 2nd fitting convex parts provided in each bottom part are the 1st arranged on one principal surface of the mounting substrate in the state where it fitted into the 1st and 2nd fitting concave parts, respectively. And a second optical component;
A metal layer disposed on one main surface of the mounting substrate in a state in which the third fitting convex portion provided on the bottom portion is fitted to the third fitting concave portion;
A third optical component mounted at a predetermined position on the upper surface of the metal layer;
And the first and third optical components are optically coupled by the second optical component.
[0015]
According to the third optical component mounting structure, the first and second fitting convex portions of the first and second optical components and the third of the metal layer are formed in the first to third fitting concave portions on the mounting substrate. Since the fitting projections are respectively fitted and mounted, the high-precision mounting can be achieved easily as described above with respect to the first optical component mounting structure. In addition, since the third optical component is mounted on the metal layer and the first and third optical components are optically coupled by the second optical component, the upper surface of the substrate and the metal layer is used. It is possible to realize an optical system (optical module) that is complex and has advanced functions.
[0016]
A fourth optical component mounting structure according to the present invention includes:
A mounting board;
First to third fitting protrusions for positioning optical components formed on one main surface of the mounting substrate;
1st and 2nd fitting recessed parts provided in each bottom part are the 1st arranged on one principal surface of the mounting board in the state where it was made to fit in the 1st and 2nd fitting convex parts, respectively. And a second optical component;
A metal layer disposed on one main surface of the mounting substrate in a state in which a third fitting recess provided on the bottom portion is fitted to the third fitting projection;
A third optical component mounted at a predetermined position on the upper surface of the metal layer;
And the first and third optical components are optically coupled by the second optical component.
[0017]
According to the fourth optical component mounting structure, the first and second fitting concave portions of the first and second optical components and the third of the metal layer are formed on the first to third fitting convex portions on the mounting substrate. Since the mounting recesses are respectively fitted and mounted, the high-precision mounting can be achieved easily as described above for the second optical component mounting structure. In addition, since the third optical component is mounted on the metal layer and the first and third optical components are optically coupled by the second optical component, the upper surface of the substrate and the metal layer is used. It is possible to realize an optical system with complex and advanced functions.
[0018]
In the third or fourth optical component mounting structure, the fitting concave portion (or fitting convex portion) provided at the predetermined position and the fitting convex portion (or fitting concave portion) provided at the bottom of the third optical component. The mounting of the third optical component may be achieved by fitting with (3). In this way, the third optical component can be easily positioned and mounted with high accuracy.
[0019]
In the optical component mounting structure and the manufacturing method therefor according to the present invention, either the fitting hole or the fitting groove may be used as the fitting concave portion, and the fitting convex portion is adapted to the fitting hole or the fitting groove. Can be used.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
1 and 2 show an optical component mounting structure according to an embodiment of the present invention. FIG. 1 shows an optical fiber F shown in FIG. ₅ And lens L ₅ The cross section along is shown.
[0021]
The mounting substrate 10 is made of silicon, quartz, stainless steel, or the like, and a metal layer 12 made of a Ni—Fe alloy or the like is formed on one main surface thereof by a thin film process including plating. The metal layer 12 is formed so as to have a large number of fitting holes whose planar shape is, for example, a circular shape. In FIG. 1, for convenience, six fitting holes S among the many fitting holes of the metal layer 12 are shown. ₁ ~ S ₆ Indicates. S ₁ The positions of a large number of fitting holes, etc., correspond to the design positions where each optical component is to be arranged when a desired optical system is configured using optical components such as the optical fiber array 14 and the microlens array 16. It is determined. S ₁ Etc., each fitting hole is formed such that its size (diameter) increases as it approaches the open end. In this way, the fitting becomes easy and the play can be reduced to achieve a precise fitting.
[0022]
As an example, when the substrate 10 is composed of a quartz substrate, the thickness A of the substrate 10 is 1250 μm, the thickness B of the metal layer 12 is 50 μm, and S ₁ The diameter of each fitting hole such as can be 50.3 μm. S ₁ The planar shape of each fitting hole is not limited to a circular shape, and may be an elliptical shape, an elongated shape, a polygonal shape, or the like. Also, the number of fitting holes installed per optical component can be one or a plurality, and when it is one, the shape may not be rotated.
[0023]
The optical fiber array 14 includes an optical fiber holder FH in which eight optical fiber holding holes are arranged in parallel, and eight single-mode optical fibers F respectively held in the eight optical fiber holding holes of the holder FH. ₁ ~ F ₈ And a plurality of fitting protrusions provided on the bottom of the holder FH. In FIG. 1, for convenience, two fitting protrusions P of the plurality of fitting protrusions of the holder FH are shown. ₁ , P ₂ Indicates. Mating protrusion P ₁ , P ₂ Are made of a metal such as a Ni-Fe alloy, and the fitting hole S ₁ , S ₂ Are formed by a thin film process so as to have a size and shape that can be fitted to each other. This is because the P provided in the holder FH ₁ , P ₂ The same applies to other fitting protrusions. As an example, the length C of the holder FH is 2000 μm, the thickness D of the holder FH is 600 μm, and the distance E between the center (optical axis) of each optical fiber such as F5 and the bottom surface of the holder FH is 300 μm. it can.
[0024]
The microlens array 16 receives light emitted from the optical fiber array 14, and includes a translucent substrate BP made of quartz or the like and eight convex lenses L arranged in parallel on one main surface of the substrate BP. ₁ ~ L ₈ And lens L at translucent window LP ₁ ~ L ₈ And a support frame SF having a plurality of fitting protrusions on the bottom. In FIG. 1, for convenience, one of the plurality of fitting protrusions Q of the support frame SF is fitted. ₁ Indicates. Mating protrusion Q ₁ Is made of a metal such as a Ni-Fe alloy, and the fitting hole S ₃ It is formed by a thin film process so as to have a size and a shape that can be fitted to each other. This is because the Q provided on the support frame SF. ₁ The same applies to other fitting protrusions. The other main surface of the substrate BP (the main surface facing the light emission surface of the optical fiber array 14) is subjected to oblique polishing in order to suppress reflected return light. The distance F between the optical axis position on the other main surface of the substrate BP and the light exit surface of the optical fiber array 14 can be set to 300 μm.
[0025]
S as mentioned above ₁ When the planar shape of each fitting hole is circular and the diameter of each fitting hole is 50.3 μm, P ₁ , P ₂ , Q ₁ Etc., each fitting protrusion can be formed in a columnar shape, and the diameter of each fitting protrusion can be 50 μm. Since the position accuracy and dimensional accuracy of each fitting hole and the position accuracy and dimensional accuracy of each fitting projection are equal to the alignment accuracy of the reduction projection exposure apparatus used in the thin film process, 0.1 to 0.2 μm It can be accuracy.
[0026]
When mounting an optical component on the mounting substrate 10, the optical fiber array 14 P ₁ , P ₂ The fitting protrusion such as S ₁ , S ₂ And the like, and the Q of the microlens array 16 ₁ The fitting protrusion such as S ₃ It fits into a fitting hole such as. The optical components such as the arrays 14 and 16 can be positioned and mounted on the mounting substrate 10 with high accuracy of 1 μm or less simply by fitting in this manner.
[0027]
Thereafter, an operation of fixing each optical component to the metal layer 12 can be performed as necessary. In this case, P ₁ Since each of the fitting protrusions is made of metal, a highly reliable fixing means such as soldering or laser (for example, YAG [Yttrium Alminium Garnet] laser) welding can be used.
[0028]
In the optical system shown in FIGS. 1 and 2, for example, the optical fiber F of the optical fiber array 14. ₅ The light emitted from the lens L is the lens L of the micro lens array 16. ₅ Is collimated. Such an operation is ₅ Optical fiber F other than ₁ ~ F ₄ , F ₆ ~ F ₈ The same applies to the emitted light.
[0029]
According to the embodiment of FIGS. 1 and 2, high-precision mounting can be easily performed, and the time and cost required for mounting can be greatly reduced.
[0030]
FIG. 3 shows an optical component mounting structure according to another embodiment of the present invention, and the same parts as those in FIGS.
[0031]
The microlens array 16 is different from the microlens array 16 shown in FIG. ₅ Instead of arranging 8 convex lenses such as ₅₁ The only difference is that the eight concave lenses are arranged side by side.
[0032]
The optical waveguide 17 receives light emitted from the microlens array 16 and has eight cores (light guides) respectively corresponding to the eight concave lenses of the microlens array 16. A plurality of fitting protrusions are provided on the bottom of the optical waveguide 17. In FIG. 3, for convenience, two fitting protrusions U among the plurality of fitting protrusions of the optical waveguide 17 are shown. ₁ , U ₂ Indicates. Mating protrusion U ₁ , U ₂ Are made of a metal such as a Ni-Fe alloy, and the fitting hole S ₄ , S ₅ Are formed by a thin film process so as to have a size and shape that can be fitted to each other. This is because the U provided in the optical waveguide 17 ₁ , U ₂ The same applies to other fitting protrusions.
[0033]
The metal layer 12 ′ made of Ni—Fe alloy or the like has a large number of fitting holes like the metal layer 12 and is formed by a thin film process including plating. In FIG. 3, for convenience, one fitting hole S among the many fitting holes of the metal layer 12 ′ is shown. ₀ Indicates. S ₀ The positions of a plurality of fitting holes such as are determined in accordance with the design position where each optical component is to be arranged when a desired optical system is configured using a plurality of optical components such as the microlens array 16 '. The S ₀ Etc., each fitting hole is formed such that its size (diameter) increases as it approaches the open end. If it does in this way, fitting will become easy and precise fitting will become possible.
[0034]
A plurality of fitting protrusions are provided on the bottom of the metal layer 12 ′. In FIG. 3, for convenience, one fitting protrusion T of the plurality of fitting protrusions of the metal layer 12 ′. ₁ Indicates. Mating protrusion T ₁ Is made of a metal such as a Ni-Fe alloy, and the fitting hole S ₆ It is formed by a thin film process so as to have a size and a shape that can be fitted to each other. This is because T provided on the metal layer 12 ' ₁ The same applies to other fitting protrusions.
[0035]
The microlens array 16 ′ receives light emitted from the optical waveguide 17, and includes a light transmitting substrate BP ′ made of quartz or the like, and eight convex lenses arranged in parallel on one main surface of the substrate BP ′. And a support frame SF ′ mounted on the substrate BP ′ so as to expose the eight convex lenses through the light transmitting window LP ′ and having a plurality of fitting protrusions on the bottom. In FIG. 3, for convenience, one of the eight convex lenses L ₅₂ And one fitting projection Q of the plurality of fitting projections ₀ Indicates.
[0036]
Lens L ₅₂ Is the lens L of the microlens array 16 ₅₁ It corresponds to. Mating protrusion Q ₀ Is made of a metal such as a Ni-Fe alloy, and the fitting hole S ₀ It is formed by a thin film process so as to have a size and a shape that can be fitted to each other. This is because the Q provided on the support frame SF ′. ₀ The same applies to other fitting protrusions. The other main surface of the substrate BP ′ (the main surface facing the light emitting surface of the optical waveguide 17) is a flat surface without an inclination. However, the substrate BP ′ may be subjected to oblique polishing similarly to the substrate BP of the microlens array 16. .
[0037]
As an example, S ₀ , S ₄ ~ S ₆ When the planar shape of each fitting hole is circular and the diameter of each fitting hole is 50.3 μm, Q ₀ , U ₁ , U ₂ , T ₁ Etc., each fitting protrusion can be formed in a columnar shape, and the diameter of each fitting protrusion can be 50 μm. The position accuracy and dimensional accuracy of each fitting hole and the position accuracy and dimensional accuracy of each fitting protrusion may be 0.1 to 0.2 μm as described above with reference to the embodiment of FIG. it can. As described above, the planar shape of each fitting hole is not limited to a circular shape.
[0038]
When mounting an optical component on the mounting substrate 10, the U of the optical waveguide 17 ₁ , U ₂ The fitting protrusion such as S ₄ , S ₅ Etc., and the metal layer 12 ′ T ₁ The fitting protrusion such as S ₆ And the like, and the Q of the microlens array 16 ' ₀ The fitting protrusion such as S ₀ It fits into a fitting hole such as. Further, in the metal layer 12 ′, one or a plurality of fitting holes (not shown) are fitted in one or a plurality of fitting holes (not shown), respectively. The metal layer 12 ′ in which the optical component is previously mounted by fitting may be mounted on the metal layer 12 by fitting. By simply fitting in this way, optical components such as the optical waveguide 17 and the microlens array 16 ′ can be easily positioned and mounted on the mounting substrate 10 with high accuracy of 1 μm or less. After the mounting operation, the fixing operation can be performed in the same manner as described above.
[0039]
According to the embodiment of FIG. 3, high-precision mounting can be easily performed as in the embodiments of FIGS. In addition, since optical components can be mounted in multiple layers within a limited mounting surface, there is an advantage that a compact and highly functional optical system can be realized.
[0040]
In the optical system shown in FIG. 3, for example, the optical fiber F of the optical fiber array 14. ₅ The light emitted from the lens L is the lens L of the micro lens array 16. ₅₁ The lens L of the microlens array 16 ′ is collected through the corresponding core in the optical waveguide 17. ₅₂ Is collimated. Such an operation is ₅ The same applies to light emitted from other optical fibers.
[0041]
4 to 9 show an example of a method for producing a microlens array according to the present invention.
[0042]
In the process of FIG. 4A, four resist layers corresponding to four convex lenses are formed on one main surface of the quartz substrate 20 for each predetermined microlens array region by photolithography. In this photolithography process, the resist layer K for one microlens array ₁₁ ~ K ₁₄ Is formed. Resist layer K ₁₁ ~ K ₁₄ Next to the left is a resist layer K for another microlens array ₁₅ , K ₁₆ Etc., and the resist layer K ₁₁ ~ K ₁₄ Next to the right side is a resist layer K for another microlens array. ₁₇ , K ₁₈ Etc. are formed. And resist layer K ₁₁ ~ K ₁₈ The resist layer is subjected to heat treatment for reflow so that each resist layer forms a spherical convex portion.
[0043]
In the step of FIG. 4B, the resist layer K ₁₁ ~ K ₁₈ And the surface of the substrate 20 is etched to form a resist layer K ₁₁ ~ K ₁₈ The lens layer is transferred onto the surface of the substrate 20 to transfer the resist layer K ₁₁ ~ K ₁₈ Convex lenses L respectively corresponding to ₁₁ ~ L ₁₈ Is formed on the surface of the substrate 20. Lens L formed at this time ₁₁ ~ L ₁₈ The planar arrangement pattern is shown in FIG. FIG. 4B corresponds to the XX ′ line cross section of FIG.
[0044]
In the step of FIG. 4C, a lift-off resist layer is formed on the upper surface of the substrate 20 by photolithography so as to cover four lenses for each microlens array region. In this photolithography process, the lens L ₁₁ ~ L ₁₄ Resist layer K to cover ₂₁ Is formed. Lens L ₁₅ , L ₁₆ Resist layer K so as to cover ₂₂ Is formed and the lens L ₁₇ , L ₁₈ Resist layer K so as to cover ₂₃ Is formed.
[0045]
In the step of FIG. 5D, a Cr layer and a Cu layer are sequentially deposited on the upper surface of the substrate 20 by a sputtering method to form a Cu / Cr laminate (a laminate in which a Cu layer is laminated on a Cr layer). Of the Cu / Cr stack formed at this time, the resist layer K ₂₁ ~ K ₂₃ A layer 22 deposited on the surface of the substrate 20 is denoted by reference numeral 22a. The Cu / Cr laminate 22a is used as a sacrificial layer, and the resist layer K whose planar shape is rectangular. ₂₁ Is formed so as to surround. As an example, the thickness of the Cr layer and the Cu layer may be 30 nm and 300 nm, respectively. The Cr layer is used for improving the adhesion of the Cu layer.
[0046]
In the step shown in FIG. 5E, the resist layer K is lifted off. ₂₁ ~ K ₂₃ Are removed together with the Cu / Cr laminate 22 thereon, leaving the Cu / Cr laminate 22a. Then, a lift-off resist layer is formed on the upper surface of the substrate 20 by photolithography so as to cover four lenses for each microlens array region. In this photolithography process, the lens L ₁₁ ~ L ₁₄ Resist layer K to cover ₃₁ Is formed. Lens L ₁₅ , L ₁₆ Resist layer K so as to cover ₃₂ Is formed and the lens L ₁₇ , L ₁₈ Resist layer K so as to cover ₃₃ Is formed. Resist layer K ₃₁ ~ K ₃₃ Is formed so as to expose the surface portion of the substrate 20 on both sides of the Cu / Cr laminate 22a.
[0047]
Thereafter, a Ni—Fe alloy layer is formed on the upper surface of the substrate 20 by sputtering. Of the Ni-Fe alloy layers formed at this time, the resist layer K ₃₁ ~ K ₃₃ The alloy layer deposited thereon is denoted by reference numeral 24, and the alloy layer deposited on the surface of the substrate 20 so as to cover the Cu / Cr laminate 22a is denoted by reference numeral 24a. The Ni—Fe alloy layer 24a is used as a plating underlayer, and the resist layer K whose planar shape is rectangular. ₃₁ Is formed so as to surround. The thickness of the Ni—Fe alloy layer 24a can be about 150 nm.
[0048]
In the process shown in FIG. 5F, the resist layer K is lifted off. ₃₁ ~ K ₃₃ Are removed together with the Ni—Fe alloy layer 24 thereon, leaving the Ni—Fe alloy layer 24a. Then, resist layers 26a to 26d and 26e to 26h are formed in a planar pattern as shown in FIG. 7 on a laminated film of the Cu / Cr laminated layer 22a and the Ni—Fe alloy layer 24a along predetermined dicing lines. The resist layers 26a to 26h serve as buffer layers in the dicing depth direction in the dicing process of FIG.
[0049]
6G, a resist layer for a plating mask is formed on the upper surface of the substrate 20 by photolithography. In the photolithographic process at this time, L for each microlens array region. ₁₁ ~ L ₁₄ A resist layer is formed so as to cover four lenses such as 26a and 26b, and a resist layer is formed so as to extend between the resist layers for each adjacent resist layer such as 26a and 26b. That is, as shown in FIG. 6 (G) and FIG. ₁₁ ~ L ₁₄ Resist layer K to cover ₄₁ And the lens L ₁₅ , L ₁₆ Resist layer K so as to cover ₄₂ Is formed and the lens L ₁₇ , L ₁₈ Resist layer K so as to cover ₄₃ Is formed. Further, the resist layer K is extended so as to extend between the resist layers 26a and 26b. ₄₄ And the resist layer K so as to extend between the resist layers 26c and 26d. ₄₅ Is formed. Further, the resist layer K is extended so as to extend between the resist layers 26e and 26f. ₄₆ And a resist layer K so as to extend between the resists 26g and 26h. ₄₇ The resist layer K is formed ₄₆ , K ₄₇ Are fitted into the support frame 28 formed in the next step. ₁ ~ Q ₄ It is formed with a pattern having a concave portion so as to impart. Resist layer K ₄₄ ~ K ₄₇ Are formed in a grid pattern continuous at each intersection.
[0050]
In the step of FIG. 6H, the resist layer K ₄₁ ~ K ₄₇ A support frame 28 made of a Ni—Fe alloy is formed on the Ni—Fe alloy layer (plating underlayer) 24a for each microlens array region by selective plating of a Ni—Fe alloy using as a mask. At this time, the support frame 28 has a fitting projection Q as shown in FIG. ₁ ~ Q ₄ Is granted.
[0051]
In the step of FIG. 6I, the substrate 20 is chipped by performing a dicing process with the dicing blade BL along each resist layer such as 26a to 26h on the other main surface of the substrate 20. Reference numeral 20A denotes a chip substrate. At this time, the resist layers such as 26 a to 26 h prevent the dicing blade BL from damaging the support frame 28.
[0052]
Thereafter, when a chip separation process is performed on the structure shown in FIG. 6I, a microlens array as shown in FIGS. 8 and 9 is obtained. 8 corresponds to a cross section taken along line YY ′ of FIG. In the chip separation process, the Cu / Cr layer (sacrificial layer) 22a is removed by chemical treatment, and the resist layers 26a to 26h, K ₄₁ ~ K ₄₇ And the Ni—Fe alloy layer 24a is cut between adjacent chips (chipd substrates). Resist layer K ₄₁ The transparent frame 28A is provided to the support frame 28 by removing the lens L, and the lens L ₁₁ ~ L ₁₄ Is exposed from the translucent window 28A. In FIG. 8, 28b and 28c are holes respectively corresponding to the resist layers 26b and 26c of FIG.
[0053]
The microlens array shown in FIGS. 8 and 9 is formed with submicron accuracy, and can be mounted on the mounting substrate simply and with high accuracy in the same manner as the microlens array 16 shown in FIGS. Can do.
[0054]
10-12 shows an example of the manufacturing method of the optical fiber array based on this invention.
[0055]
In the process of FIG. 10A, a Cr layer and a Cu layer are sequentially deposited on one main surface of the quartz substrate 30 by a sputtering method to form a Cu / Cr laminate 32 as a plating underlayer. As an example, the thickness of the Cr layer and the Cu layer may be 30 nm and 300 nm, respectively.
[0056]
In the step of FIG. 10B, the hole O is formed on the Cu / Cr laminate 32. ₁ ~ O ₆ A resist layer 33 having the above is formed by photolithography. Hole O ₁ ~ O ₆ These correspond to desired fitting protrusions, and the planar shape can be a square of 50 μm square, for example. The thickness of the resist layer 33 can be about 80 μm.
[0057]
In the step of FIG. 10 (C), the upper surface of the substrate 30 is subjected to the overflow plating process of the Ni—Fe alloy, whereby the hole O ₁ ~ O ₆ Then, a Ni—Fe alloy layer 34 having a thickness of about 150 μm is formed so as to cover the resist layer 33. The alloy layer 34 has a hole O on the lower surface. ₁ ~ O ₆ Fitting protrusions P corresponding to ₁₁ ~ P ₁₆ Is formed. Thereafter, the surface of the alloy layer 34 is flattened by polishing the surface of the alloy layer 34 by about 10 μm.
[0058]
Next, the hole O ₁ ~ O ₃ Line space portion 36A corresponding to the optical fiber holding portion above and the hole O ₄ ~ O ₆ A resist layer 36 having a line / space portion 36B corresponding to the optical fiber holding portion above is formed on the alloy layer 34 by photolithography. In the line space portion 36A, the fiber alignment layers 38A and 38A shown in FIGS. ₁ ~ 38A ₈ A plurality of elongated resist layers are formed in parallel so that the resist layer is formed in parallel in the line space portion 36B as well as in the line space portion 36A.
[0059]
In the step of FIG. 11D, the fiber alignment layers 38A and 38B having a thickness of about 70 μm are formed by performing selective plating of Ni—Fe alloy using the resist layer 36 having the line and space portions 36A and 36B as a mask. They are formed in the line space portions 36A and 36B, respectively. In the line space portion 36A, as shown in FIG. 12, the fiber alignment layer 38A extends from the fiber alignment layer 38A in the depth direction of the paper surface. ₈ , 38A ₇ ... 38A ₁ In the line space portion 36B, eight fiber alignment layers are formed side by side from the fiber alignment layer 38B in the depth direction of the paper surface in the same manner as the line space portion 36A.
[0060]
In the step of FIG. 11E, the resist layer 36 and the resist layers in the line / space portions 36A and 36B are removed. Then, the laminated body of the substrate 30, the Cu / Cr laminated layer 32, and the Ni—Fe alloy layer 34 is subjected to a dicing process with a dicing blade BL, thereby forming the laminated body into chips for each predetermined optical fiber holder region. Reference numeral 30A denotes a chip substrate, and 34A denotes an optical fiber holder made of a Ni—Fe alloy layer on the chip substrate 30A.
[0061]
Thereafter, when the Cu / Cr stack 32 is removed and the resist layer 33 is removed by chemical treatment for each chip, as shown in FIG. ₁₁ ~ P ₁₃ At the bottom and fiber alignment layers 38A, 38A ₁ ~ 38A ₈ Can be obtained.
[0062]
In the optical fiber holder 34A, 38A ₁ , 38A ₂ Between adjacent fiber alignment layers such as F ₁ Etc. are loaded. 8 optical fibers F ₁ ~ F ₈ And the optical fiber F is pressed by the presser plate 39 made of a metal plate or a quartz plate. ₁ ~ F ₈ Is fixed to the optical fiber holder 34A. For this fixing, laser welding, soldering, UV (ultraviolet) adhesive or the like can be used.
[0063]
10-12, three fitting protrusions P are formed on the lower surface of the metal layer 34A. ₁₁ ~ P ₁₃ In the example shown in FIG. 1, more fitting protrusions can be formed as described above if necessary. P ₁₁ When the planar shape of each fitting protrusion is a square (each fitting protrusion is a prism), the S shown in FIG. ₁ It is desirable that the planar shape of the fitting holes is also a square shape.
[0064]
The optical fiber array shown in FIG. 12 is formed with submicron accuracy. ₁₁ The fitting protrusions such as S on the mounting substrate 10 shown in FIG. ₁ It is possible to easily achieve high-precision mounting simply by fitting in a fitting hole such as the above.
[0065]
FIG. 13 shows an example of a method for manufacturing a mounting board according to the present invention.
[0066]
In the step of FIG. 13A, a Ni—Fe alloy layer 42 is formed on one main surface of the mounting substrate 40 made of quartz by sputtering. The alloy layer 42 is used as a plating underlayer, and can be formed with a thickness of about 150 nm.
[0067]
In the step of FIG. 13B, the fitting hole S shown in FIG. ₁₁ ~ S ₁₄ Resist layer K corresponding to each ₅₁ ~ K ₅₄ A resist group including a fitting hole S ₁₅ ~ S ₁₈ Resist layer K corresponding to each ₅₅ ~ K ₅₈ And a resist group including the same are formed on the Ni—Fe alloy layer 42 by a photolithography process at a predetermined interval. K ₅₁ Each resist layer such as S ₁₁ Are formed to allow each fitting hole to increase in size as it approaches the open end, and S ₁₁ It is formed in a size slightly larger than the size of the fitting portion of each fitting hole.
[0068]
In the step of FIG. 13C, the resist layer K is processed by photolithography. ₅₁ ~ K ₅₄ Each resist layer K ₆₁ ~ K ₆₄ And resist layer K ₅₅ ~ K ₅₈ Each resist layer K ₆₅ ~ K ₆₈ Form. K ₆₁ Each resist layer such as S ₁₁ Corresponding to each fitting hole such as S ₁₁ It is formed in a size corresponding to the fitting part of each fitting hole.
[0069]
In the step of FIG. 14D, the resist layer K ₅₁ ~ K ₅₈ , K ₆₁ ~ K ₆₈ A metal layer 44 made of a Ni—Fe alloy is formed on the Ni—Fe alloy layer (plating underlayer) 42 by performing a selective plating process of the Ni—Fe alloy using as a mask. The thickness of the metal layer 44 can be about 50 μm.
[0070]
In the step of FIG. 14E, the resist layer K ₅₁ ~ K ₅₈ , K ₆₁ ~ K ₆₈ And the fitting hole S is formed in the metal layer 44. ₁₁ ~ S ₁₈ Is granted. S ₁₁ Etc., each fitting hole is K ₆₁ K around each resist layer ₅₁ Since each resist layer is present to retard the growth of plating, the resist layer is formed to increase in size as it approaches the open end.
[0071]
In the process of FIG. 14F, various optical components are loaded on the mounting board 40. As an example, the optical fiber array 14 includes an optical fiber F above the optical fiber holder FH. ₀ A plurality of holding projections P are fitted on the bottom of the holder FH. ₂₁ ~ P ₂₄ Is provided. Mating protrusion P ₂₁ ~ P ₂₄ Fitting hole S ₁₅ ~ S ₁₈ The optical fiber array 14 can be mounted on the mounting substrate 40 by being fitted to each other.
[0072]
In the mounting structure shown in FIG. ₁₅ P compared to the depth of each fitting hole ₂₁ Since the protrusion length of each fitting protrusion is set to be large, the optical axis between optical components is not affected by variations in the plating thickness of the metal layer 44 and the surface of the Ni—Fe alloy layer 42 is used as a reference. Adjustments can be made.
[0073]
FIG. 15 shows another example of the optical fiber array according to the present invention. The same parts as those in FIG.
[0074]
The optical fiber array of FIG. 15 is characterized in that a fitting protrusion P is formed on the lower surface of the metal layer 34A as shown in FIG. ₁₁ ~ P ₁₃ The fitting hole N is formed on the lower surface of the metal layer 34A. ₁ ~ N ₄ It is in the point which provided.
[0075]
In order to obtain the optical fiber array shown in FIG. 15, the manufacturing method described above with reference to FIGS. That is, in the process of FIG. 10B, the resist layer M is formed on the Cu / Cr laminate 32. ₁ ~ M ₄ , M ₅ ~ M ₈ Is formed by photolithography. Resist layer M ₁ ~ M ₄ Corresponds to the desired four fitting holes, and each is made of a resist layer having a square planar shape. Resist layer M ₁ , M ₄ , M ₅ , M ₈ In either case, one side is indicated by a broken line. M ₁ The size of each resist layer as viewed in a plane can be 50 μm square, and the thickness of each resist layer can be about 80 μm. Resist layer M ₅ ~ M ₈ Resist layer M ₁ ~ M ₄ Formed in the same manner. Thereafter, the steps of FIGS. 10C to 12 are performed in the same manner as described above.
[0076]
FIG. 16 shows a state where the optical fiber array of FIG. 15 is mounted on a mounting substrate, and the same reference numerals are given to the same parts as FIG.
[0077]
The mounting substrate 50 is made of quartz, silicon, stainless steel, or the like, and a metal layer 52 made of Ni—Fe alloy or the like is formed on one main surface thereof. On the metal layer 52, the fitting hole N of the metal layer 34A is provided. ₁ ~ N ₄ Fitting protrusions P corresponding to ₃₁ ~ P ₃₄ Is formed. P ₃₁ Etc., each fitting protrusion is formed such that its size decreases as it approaches the tip. If it does in this way, fitting will become easy and precise fitting will be attained.
[0078]
The optical fiber array of FIG. 15 is formed with submicron accuracy, and N ₁ The fitting hole such as P ₃₁ High-precision mounting can be easily achieved simply by fitting with a fitting projection such as the above.
[0079]
17 to 19 show another example of the manufacturing method of the mounting board according to the present invention. In this manufacturing method, a mounting board having the same fitting projection as shown in FIG. 16 is obtained.
[0080]
In the process of FIG. 17, a Ni—Fe alloy is deposited on one main surface of a mounting substrate 50 made of quartz, for example, by sputtering to form a metal layer (Ni—Fe alloy layer) 52 as a plating underlayer. The thickness of the metal layer 52 can be about 150 nm. Next, on the metal layer 52, the fitting protrusion P of FIG. ₃₁ ~ P ₃₄ Corresponding to each hole e ₁ ~ E ₄ A resist layer 54 having the above is formed by photolithography. e ₁ Etc., each hole exposes a part of the metal layer (plating underlayer) 52, and P ₃₁ It is formed in a size slightly smaller than the fitting portion of each fitting protrusion such as.
[0081]
Thereafter, the fitting protrusion P in FIG. ₃₁ ~ P ₃₄ Corresponding to each hole E ₁ ~ E ₄ A resist layer 56 having the above is formed by photolithography. E ₁ Each hole such as e ₁ And the surrounding resist portion (a part of the resist layer 54) are exposed. ₃₁ It is formed in a size corresponding to the fitting portion of each fitting protrusion.
[0082]
In the process of FIG. 18, the fitting protrusion P made of Ni—Fe alloy by selective plating of Ni—Fe alloy using the resist layers 54 and 56 as a mask. ₃₁ ~ P ₃₄ Form. P ₃₁ Each fitting protrusion such as e ₁ Since a part of the resist layer 54 exists in a ring shape around each of the holes to delay the growth of the plating, the size of the resist layer 54 is reduced so as to approach the tip.
[0083]
In the step of FIG. 19, the resist layers 54 and 56 are removed. As a result, the fitting protrusion P ₃₁ ~ P ₃₄ A mounting substrate 50 having the following is obtained.
[0084]
20 to 22 show still another example of the mounting board according to the present invention. With this manufacturing method, a mounting board having a fitting protrusion different from that shown in FIG. 16 can be obtained.
[0085]
In the process of FIG. 20, metal layers 52a to 52d as plating base layers are formed on one main surface of a mounting substrate 50 made of quartz. The metal layers 52a to 52d are the fitting protrusions P in FIG. ₄₁ ~ P ₄₄ For example, after forming a resist layer having four holes respectively corresponding to the metal layers 52a to 52d on the surface of the substrate, a Ni—Fe alloy is deposited by sputtering, and the resist layer is formed on the Ni layer. It can be removed (lifted off) together with the -Fe alloy layer and formed by the remaining Ni-Fe alloy layer. Each metal layer such as 52a is P ₄₁ It is formed in a size slightly smaller than the fitting portion of each fitting protrusion such as.
[0086]
Next, on one main surface of the substrate 50, the fitting protrusion P of FIG. ₄₁ ~ P ₄₄ Corresponding to each hole E ₁₁ ~ E ₁₄ A resist layer 58 having the above is formed by photolithography. E ₁₁ The holes such as 52a expose each metal layer such as 52a and the surrounding substrate surface portion. ₄₁ It is formed in a size corresponding to the fitting portion of each fitting protrusion.
[0087]
In the step of FIG. 21, the fitting protrusion P made of Ni—Fe alloy by selective plating of Ni—Fe alloy using the resist layer 58 as a mask. ₄₁ ~ P ₄₄ Form. P ₄₁ Etc. are formed so that the substrate surface portion is exposed in an annular shape around each metal layer (plating underlayer) such as 52a to delay the growth of the plating, so that the size decreases as it approaches the tip. The
[0088]
In the step of FIG. 22, the resist layer 58 is removed. As a result, the fitting protrusion P ₄₁ ~ P ₄₄ A mounting substrate 50 having the following is obtained. The mounting board 50 can be mounted easily and with high accuracy in the same manner as the mounting board 50 described above with reference to FIG.
[0089]
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be implemented in various modifications. For example, the following changes are possible.
[0090]
(1) In the mounting substrate manufacturing method shown in FIGS. ₁₁ ~ S ₁₄ Such fitting holes may be formed by applying the manufacturing method shown in FIGS.
[0091]
(2) For the lens arrangement, the optical fiber arrangement, the fitting hole arrangement, and the fitting projection arrangement, the one-dimensional arrangement is illustrated, but a two-dimensional arrangement may be used.
[0092]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, since a plurality of optical components are positioned and mounted on one main surface of the mounting substrate by concave-convex fitting, it is possible to easily realize a highly accurate optical system. can get. In addition, since there is no need for sophisticated position adjustment equipment or complicated alignment feedback, there is an advantage that mounting can be performed in a short time and at low cost.
[0093]
In addition, since the optical components are arranged in multiple layers using the upper surface of the substrate and the metal layer, an effect of realizing an optical system having a high function within a limited mounting surface can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an optical component mounting structure according to an embodiment of the present invention.
2 is a perspective view showing the optical component mounting structure of FIG. 1. FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing an optical component mounting structure according to another embodiment of the present invention.
4A and 4B show an example of a method for manufacturing a microlens array according to the present invention, in which FIG. 4A is a cross-sectional view showing a resist layer forming step and a registry flow step, and FIG. 4B is a cross-sectional view showing a lens forming step. (C) is sectional drawing which shows a resist layer formation process.
FIG. 5 shows a step following the step of FIG. 4C, in which (D) is a cross-sectional view showing a Cu / Cr layer forming step, and (E) is a lift-off step, a resist layer forming step, and Sectional drawing which shows a Ni-Fe alloy layer formation process, (F) is sectional drawing which shows a lift-off process and a resist layer formation process.
6 shows a step subsequent to the step of FIG. 5 (F), (G) is a cross-sectional view showing a resist layer forming step, (H) is a cross-sectional view showing a selective plating step, and (I) ) Is a cross-sectional view showing a dicing process.
7 is a top view of the substrate of FIG. 6 (I). FIG.
8 is a cross-sectional view showing a microlens array obtained by performing a chip separation process after the dicing step of FIG. 6 (I).
9 is a top view of the microlens array in FIG. 8. FIG.
FIGS. 10A and 10B show an example of a method of manufacturing an optical fiber array according to the present invention, in which FIG. 10A is a cross-sectional view showing a Cu / Cr layer forming process, and FIG. 10B is a cross-sectional view showing a resist layer forming process; (C) is sectional drawing which shows an overplating process and a resist layer formation process.
FIG. 11 shows a step following the step of FIG. 10C, (D) is a cross-sectional view showing a selective plating step, and (E) is a cross-sectional view showing a resist removing step and a dicing step.
12 is a perspective view showing a state in which an optical fiber array is configured using a substrate obtained by performing a Cu / Cr lamination removal process and a resist removal process after the step of FIG. 11E.
FIGS. 13A and 13B show an example of a method of manufacturing a mounting substrate according to the present invention, in which FIG. 13A is a cross-sectional view showing a Ni—Fe alloy layer forming step, and FIG. 13B is a cross-sectional view showing a resist layer forming step; (C) is sectional drawing which shows a resist layer formation process.
FIG. 14 shows a step following the step of FIG. 13C, (D) is a sectional view showing a selective plating step, (E) is a sectional view showing a resist removing step, and (F) is a sectional view. It is sectional drawing which shows an optical component loading process.
FIG. 15 is a perspective view showing another example of an optical fiber array.
16 is a cross-sectional view showing a state in which the optical fiber array of FIG. 15 is mounted on a mounting substrate.
FIG. 17 is a cross-sectional view showing a Ni—Fe alloy layer forming step and a resist layer forming step in another example of the method of manufacturing a mounting substrate according to the present invention.
18 is a cross-sectional view showing a selective plating step following the step of FIG.
FIG. 19 is a cross-sectional view showing a resist removing step that follows the step of FIG. 18;
FIG. 20 is a cross-sectional view showing a Ni—Fe alloy layer forming step and a resist layer forming step in still another example of the method for manufacturing a mounting board according to the present invention.
FIG. 21 is a cross-sectional view showing a selective plating step that follows the step of FIG. 20;
22 is a cross-sectional view showing a resist removing step that follows the step of FIG. 21. FIG.
[Explanation of symbols]
10, 40, 50: Mounting substrate, 12, 12 ′, 44, 52, 52a to 52d: Metal layer, 14: Optical fiber array, 16, 16 ′: Micro lens array, 17: Optical waveguide, 20, 30: Quartz Substrate, 20A, 30A: chipped substrate, 22, 22a, 32: Cu / Cr laminated layer, 24, 24a, 34 ,: Ni-Fe alloy layer, 26a-26h, 36, 44, 46, 54, 56, 58, K ₁₁ ~ K ₁₈ , K ₂₁ ~ K ₂₃ , K ₃₁ ~ K ₃₃ , K ₄₁ ~ K ₄₇ , K ₅₁ ~ K ₅₈ , K ₆₁ ~ K ₆₈ , M ₁ ~ M ₈ : Resist layer, 28: support frame, 28A: translucent window, 34A: optical fiber holder, 38A, 38A ₁ ~ 38A ₈ , 38B: Fiber alignment layer, 39: Presser plate, S ₀ ~ S ₆ , S ₁₁ ~ S ₁₈ , N ₁ ~ N ₄ : Fitting hole, P ₁ , P ₂ , P ₁₁ ~ P ₁₃ , P ₂₁ ~ P ₂₄ , P ₃₁ ~ P ₃₄ , P ₄₁ ~ P ₄₄ , Q ₀ ~ Q ₄ , R ₁ , R ₂ , T ₁ , U ₁ , U ₂ : Fitting protrusion, F ₀ ~ F ₈ : Optical fiber, L ₁ ~ L ₈ , L ₁₁ ~ L ₁₈ , L ₅₁ , L ₅₂ : Lens, BL: Dicing blade.

Claims

A mounting board in which a plurality of fitting recesses for positioning optical components are formed on one main surface by plating;
An optical component mounting structure comprising: a plurality of optical components constituting an optical system in a state in which a fitting convex portion provided on each bottom portion is fitted in each of the plurality of fitting concave portions.

A mounting board;
A plurality of fitting projections for positioning optical components formed by plating on one main surface of the mounting substrate;
An optical component mounting structure comprising: a plurality of optical components constituting an optical system in a state in which fitting concave portions provided on the respective bottom portions are fitted to the plurality of fitting convex portions, respectively.

The underlayer for the plating treatment is a Ni-Fe alloy layer,
The optical component mounting structure according to claim 1 or 2.

Forming a plurality of fitting recesses (or fitting projections) for optical component positioning on one main surface of the mounting substrate by plating; and
Forming a fitting convex part (or fitting concave part) on the bottom of each optical part among a plurality of optical parts by plating,
An optical system including the plurality of optical components by fitting the fitting convex portions (or fitting concave portions) of the plurality of optical components into the plurality of fitting concave portions (or fitting convex portions) of the mounting substrate, respectively. A method of manufacturing an optical component mounting structure including a process of configuring.

In the step of forming the fitting recess (or fitting protrusion) on the mounting substrate, the Ni-Fe alloy layer is used as a plating base layer.
The manufacturing method of the optical component mounting structure of Claim 4.