JP4308684B2 - 光導波路素子およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は光導波路を用いた素子に関し、特に安価、低接続損失な光集積回路、光インターコネクション、あるいは光学部品を製造する方法に関する。

近年、さまざまな電子機器の高速化、大容量化に伴い、ボード内レベル光配線（光インターコネクション）の必要性が高まってきている。光配線は、限られた空間領域に光を閉じ込めて伝送する光導波路よりなり、光導波路には、プレーナ型の光導波路や光ファイバなどが用いられている。光素子として、面型発光素子および面型受光素子が用いられている。光素子と光導波路は同一光軸上になく、光路をある角度（例えば９０度）偏向する必要がある。この光路変換（偏向）を行う構造を安価に作りこむことがボード内レベル光配線の実用化に向けて必須となっている。

現在、光路変換する方法としては、光導波路の端面を４５度カットし、そこでの反射を利用して光路変換を行う手法が多く検討されている。あるいは、４５度カットしたミラーを光導波路の端面に設置し、そこでの反射によって光路変換を行う手法も提案されている。これらのような場合、光は空気中あるいは封止している樹脂中を伝搬することになり、光の広がりによって結合効率は低く抑えられてしまう。また、その空間の距離が加工に依存するため、戻り光の影響も含めて、結合効率もロット間でかなり変動してしまうことが考えられる。

また、光路変換した光を高い効率で光結合を行うには、光素子と光導波路の位置合わせも重要である。光素子と光導波路を高い効率で光結合するには、光路変換された光路の光路端が、光素子が実装される位置に対して精度良く形成されていなければならない。従来技術においては、光素子の実装位置に対し、光導波路の位置や、光導波路の近傍に設けられる反射面の位置や角度にずれがあるために、光軸が一致しないことが高い効率の光結合を困難にしていた。さらには、光素子アレイを光導波路アレイに光結合する場合には、反射面の位置と角度、ピッチがチャンネル間で相対的にばらつくために、光結合がよりいっそう困難であった。

光結合の方法として、従来、光ファイバ同士あるいは光ファイバとプレーナ型光導波路の光軸をずらして対向させて配置し、光出射端面を光硬化樹脂中に浸したのち、両方向から導波してきた光を放射することにより光硬化樹脂を硬化させてコアを形成し、その後外部から別の光を照射してクラッドを硬化させる、自己形成現象を利用した光導波路の作製法（自己形成法）が知られている（例えば、非特許文献１：Kagami M. etal., Applied Physic Letters 79(8), 1079 (2001)参照）。

そして、安価に光素子と光導波路との間を高結合効率で光結合を行える手法および構造が期待されていた。
Kagami M. etal., Applied Physic Letters 79(8), 1079 (2001)

本発明の目的は、同一光軸上にない面型光素子と光導波路との間を安価に高結合効率で接続する構造を提案することにある。このためには、光閉じ込め効果の無い空気中あるいは、封止透明樹脂中の光伝搬をなくすことである。

本発明の目的はまた、光素子が実装される位置に精度良くコア端を形成するための製造方法を提供することである。

本発明者は、鋭意検討した結果、面型光素子と光導波路の間に新たに光導波路を形成することで上記課題を解決出来ることを見出した。

すなわち本発明は、光導波路、該光導波路の一端面の近傍に設けられた反射面、該反射面と光導波路の前記一端面とを覆う光硬化樹脂とを備え、該光硬化樹脂中に光導波路の前記一端面から反射面を経由して光硬化樹脂の外部表面へつらなるコアが形成されていることを特徴とする光導波路素子である。

また本発明は、光導波路、該光導波路の一端面に設けられた反射面、該反射面により偏向された光路を覆う光硬化樹脂とを備え、該光硬化樹脂中に光導波路の反射面を経由して光硬化樹脂の外部表面へつらなるコアが形成されていることを特徴とする。

これらの発明により、光路内での光学的な界面を少なくできるため光ファイバやプレーナ型光導波路などの光導波路外での光路変換を行うに際し、光エネルギの損失を極力小さくした高効率の光導波路素子を得る事ができる。

これらの発明において、前記光導波路、反射面、光硬化樹脂が同一の基板に形成され、かつ光硬化樹脂の少なくとも一部は基板に形成され光路となる穴に充填されていることが好ましい。これにより薄型の光導波路基板が得られる。この基板に電気回路を設けることも可能である。

また光硬化樹脂の前記外部表面に発光素子の発光面あるいは受光素子の受光面が接していることが好ましい態様である。同一の基板に設けられているときは、基板の穴の開口部に発光素子の発光面または受光素子の受光面をセットすればよい。

さらに本発明は、穴を有する基板の１の面又は内部に光導波路を設け、a)穴に向かって光路を偏向させる反射面が形成された前記光導波路の一端面にあっては偏向される穴内の光路を覆うように、あるいはb)前記光導波路の一端面の近傍に設けられ穴に向かって光路を偏向させる反射面にあっては前記一端面と反射面とそれにより偏向される穴内の光路とを覆うように、第１の光で硬化する光硬化樹脂を充填し、次に第１の光を光導波路が形成されていない面側の穴開口部から光硬化樹脂の一部に照射することによりその光路の光硬化樹脂を硬化させてコアを形成し、その後第１の光とは波長の異なる光を光硬化樹脂全体に照射してこれを硬化させる光導波路素子の製造方法である。

ここで、第１の光が発光素子の発光であり、前記光硬化樹脂をさらに前記発光素子の発光面も覆うように充填することが好ましい。

これにより光導波路と発光素子または受光素子を結ぶ光路が同一直線上にない場合でも、その光路を形成するコアが他の光学部材とそれぞれ１つの界面で接するため、光路内での結合効率を高めることができる。

また別の態様として第１の光を前記穴に充填された前記光硬化樹脂の外部表面側から空間を介して照射することも好ましい。

これにより従来知られている自己形成による光導波路の作製法とは異なり、空間を介して光硬化樹脂に光を照射するので、光硬化樹脂の外部表面が光源と接着することなく、コアを形成できる。また、光源からの光を一旦空間に放射することによって、光学系をとおして、ビーム径や発散角、焦点位置を任意に調整して光硬化樹脂に照射することができる。

さらに本発明において、光硬化樹脂の前記外部表面に、剥離層と光透過体をこの順に接して配置し、前記光硬化樹脂を硬化させる第１の光を、前記光透過体を通して光硬化樹脂に照射し、前記コアを形成した後、前記光透過体と剥離層とを取り除くことが好ましい。

これによれば、剥離層を設けることにより、光硬化樹脂を硬化させた後に光透過体を取り除くことができ、光硬化樹脂の外部表面にコア端を形成することができる。また、光透過体を利用することにより、光硬化樹脂の外部表面の角度と基板にたいする高さ位置を精度良く硬化形成することができ、また、光透過体の表面形状を転写することができる。また、剥離層は光透過体と独立した媒質であっても良く、また、光透過体の表面に密着された媒質であっても良く、また、光透過体の表面に形成されたものであっても良く、また、表面が改質されたものであっても良い。

さらに、前記光導波路をとおり、前記反射面と穴を経て前記光硬化樹脂表面から外部へ放射する参照光に対して、光導波路の前記一端面における参照光の像を基準として前記第１の光の光軸を位置決めすることが好ましい。

このように、本発明によれば、光導波路の前記一端面における参照光の像を基準として照射する光の光軸を位置決めするので、外部表面からの光照射で、光導波路へつらなるコアを形成することができる。

さらにまた、前記第１の光の光軸と光学素子が搭載される時の光学素子の光軸とを合致させるために、第１の光の光軸を基板面に固定された座標位置で位置決めし、前記第１の光を光硬化樹脂の一部に照射すると同時に、前記光導波路をとおり前記反射面を経て穴へ伝搬する第２の光を照射することにより光硬化樹脂内にコアを形成することが好ましい。

このように、本発明によれば、光硬化樹脂を硬化させる光の光軸を、基板面の座標基準に対して位置決めするので、プリント配線板上のあらかじめ定められた位置にコア端を形成することができる。また、光素子が実装される位置と光導波路から反射面を経て出射する光の光軸がずれている場合でも、第１の光と同時に第２の光を照射することにより、光硬化樹脂の表面の定められた位置にコア端が形成されるとともに、コア端から光導波路につらなるコアを形成することができる。その結果、実装装置を用いた実装において、光素子がコアにたいして精度よく実装されることになる。

以上、光導波路素子としてプリント配線板に光導波路を配置した場合を例に取り、本発明の製造方法を詳細に説明したが、光導波路素子としては例に限定されるものではなく、プリント配線に配置されている必要は無く、また、光導波路として光ファイバを用いてもよい。要は、光硬化樹脂表面の外部から反射面および光導波路の一端面につらなるコアを形成するための製造方法であれば良い。

本発明により、空気中での光伝播をなくし光閉じ込めを高めて損失を小さくすることができる。また高分子光導波路作製方法により、光素子や光ファイバーなどの光学部品と接続損失の低い高分子光導波路が実現できる。さらに基板上に発光素子や受光素子をマウントするときの位置誤差の許容度が高くなる。

以下、本発明を詳細に説明する。光硬化樹脂としては、ＵＶ硬化型、可視光硬化型など、また、エポキシ、アクリル、ウレタンなど色々な材料が選択できる。また光増感剤を混入してもよく、光増感剤として色素や可視光重合開始剤など色々な材料、例えばニッケルチオール系、フタロシアニン系色素などが選択できる。

図１、図２に本発明の構造およびその製造方法の例を示す。図１はプリント配線板の内部に光導波路が存在する場合、図２は上面部に光導波路が存在する場合である。
まず図１で説明する。プリント配線板の内部や裏面部に光導波路１が形成されている光電気混載配線板の光の入出力（光路変換）を行う箇所にレーザなどにより穴２を形成する（図１(a)）。次に、面型発光素子３ａと受光素子３ｂをハンダボール４によりリフロー実装を行う（図１(b)）。次に形成した穴２に、光素子と逆の面側から、ミラーとなるガラスなどを４５度カットしたピン５を挿入する（図１(c)）。このとき、ピンの長さは、光導波路のコアの位置と合うようにあらかじめを調整しておく。次にプリント配線板上に実装されている面型光素子の隙間から、光硬化樹脂に発光素子の発振波長付近に光吸収ピークを持つ増感剤を混合した樹脂６を封入する（図１(d)の右側）。その後面型発光素子に電流を印加し、これを発光させる（図１(d)の左側）。出射した光７によって、光硬化樹脂は硬化を始める。硬化した箇所は屈折率が上がるため、光の閉じ込めが起こり、自動的に屈折率の高い光導波路のコア８が形成出来る。ミラーで反射した箇所も同様にコアが形成出来る（図１(e)）。ミラーで反射した光は穴により形成された光導波路の一端面から入射する。そしてもう一方の穴により形成された光導波路の反対側の端面から出射する。この光によって同様にコア８が形成でき、自動的に面型受光素子と結合できる。その後、形成された光線路の周りの樹脂をプリント配線板の裏面側から照射したＵＶ光９により硬化させ、光導波路のクラッド１０を形成する。このようにして、面型光素子と光導波路との間を面型発光素子から出射した光によって自動的に形成された光導波路で結合することが出来る（図１(f)）。 このとき、増感剤は発光素子からの光によって分解させておく。増感剤が少ないほど屈折率が高くなる波長帯域（色素の吸収波長よりも若干短波長帯域）を用いることで、発光素子からの光で硬化した部分の屈折率が上昇し、クラッドとの屈折率差が生じる。

次に、図２を用いて、プリント配線板の上面に光導波路を設けた場合について説明する。光導波路１が形成されたプリント配線板１２の上面に面型光素子３をハンダボール４によりリフロー実装を行う（図２(a)）。ミラーとなるガラスなどを４５度カットしたブロック１１を面発光素子とプリント配線板上面との間に横から挿入する（図２(b)）。次に面発光素子、ミラー面および光導波路の端面をおおい、かつこれらにより画される空間を満たすように、光硬化樹脂６を封入する（図２(c)の右側）。この光硬化樹脂には面発光素子の発振波長付近に光吸収ピークを持つ増感剤が混合されている。

その後面型発光素子に電流を印加し、これを発光させる。出射した光７によって、光硬化樹脂は硬化を始める（図２(c)の左側）。硬化した箇所は屈折率が上がるため、光の閉じ込めが起こり、自動的に屈折率の高い光線路（コア）８が形成出来る。ミラーで反射した箇所も同様に光線路が形成出来る。また、このようにして光導波路に入射した光は、光導波路から出射する。この光によって同様に光線路８が形成でき、自動的に面型受光素子と結合できる。その後、形成された光線路の周りの樹脂をプリント配線板の裏面側から照射したＵＶ光９により硬化させ、クラッド１０を形成する（図２(d)）。このようにして、面型光素子と光導波路との間を面型発光素子から出射した光によって自動的に形成された光導波路で結合することが出来る（図２(e)）。

引き続いて、実施例を用いて本発明を更に詳しく説明する。なお、種々の光硬化樹脂および色素を用いることにより数限りない本発明の光導波路素子が得られることは明らかである。したがって、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

（実施例１）
図１と同様にプリント配線板の内部に光導波路が形成されている光電気混載配線板にエキシマレーザを用いて直径２００μｍの穴をあけた。光導波路のコアの中心からプリント配線板の裏面までの距離は、１．５ｍｍであった。その後、８５０ｎｍが発振波長である面型発光素子（ＶＣＳＥＬ）および面型受光素子をハンダボールによりリフロー実装した。次に、端面を４５度にカットしたガラスピンを穴に挿入した。このとき、ガラスピンの長さは、４５度カット端面の中心から１．５ｍｍとし、直径は約１５０μｍとした。また、ガラスピンの端面には反射率を上げるため、金コートを施していた。次に、面型光素子側から、ＵＶ硬化材に色素を混合させた溶液を封入した。この溶液は、市販のアクリレート系ＵＶ硬化剤にエタノールに溶解させた色素を混合させたものである。このときこの色素には、波長８５０ｎｍ付近に光吸収ピークを持つフタロシアニン色素を用いた。その後、面型発光素子に５ｍＡ電流を注入した。約５分後、レーザ光の軌跡に面型発光素子側および面型受光素子側に光導波路のコアが形成出来ていることを確認した。その後、裏面側から、ＵＶ光を照射し、未硬化部を硬化させた。このようにして、面型光素子と光導波路の間を新たな光導波路で結合する構造を実現した。

（実施例２）
図３において、プリント配線板２１の裏面に光導波路２２を配置する。光導波路２２の端面には、角度４５゜の反射面２３ａが形成されている。反射面２３ａの上部部分のプリント配線板に穴２４ａを開け、光硬化樹脂２５を充填する。光源２６で発生する光は光硬化樹脂を硬化させる波長となっており、光ファイバ２７を導波して、出射端２７ａから空間に放射し、光学系２８をとおし、ビーム２９とする。ここにおいて、ビーム２９を光硬化樹脂２５に入射させ、硬化させてコア３０ａならびに、外部表面にコア端３０ｂを形成する。次に、紫外線５０を照射し、光硬化樹脂全体を硬化させてクラッドを形成し、光導波路とする。
従来、光ファイバ同士、あるいは、光ファイバと光導波路の光軸をずらして対向させて配置し、光出射端面を光硬化樹脂中に浸したのち、両方向から導波してきた光を放射することにより光硬化樹脂を硬化させてコアを形成し、その後外部から別の光を照射してクラッドを硬化させる、自己形成現象を利用した光導波路の作製法（自己形成法）が知られている（例えば、Kagami M. etal., Applied Physic Letters 79(8), 1079 (2001)参照）。しかしこのような場合、光出射端面と光硬化樹脂が接着してしまうといった問題があった。また、市販の光ファイバのコア径、開口数の種類は限られているので、光硬化樹脂中に放射する光のビーム径や発散角を任意に調整することができなかった。また、従来の作製方法では自己形成現象で形成されるコアの一端に光素子を配置することができないため、自己形成法によって光導波路に光素子を高効率に光結合した光導波路素子を製作することができなかった。しかし本発明により自己形成法を有効に用いることができた。

（実施例３）
図４(a)において、プリント配線板２１の裏面に光導波路２２を配置する。光導波路２２の端面には、角度４５゜の反射面２３ａが形成されている。反射面２３ａの上部部分のプリント配線板に穴２４ａを開け、光硬化樹脂２５を充填する。光硬化樹脂２５の外部表面に、剥離層３１を接して配置し、さらにその上部にガラスの板から成る光透過体３２を接して配置する。光透過体３２と剥離層３１は、光硬化樹脂２５を硬化させる波長の光に対して透明な材料で構成し、剥離層３１は光硬化樹脂が硬化した後に光硬化樹脂の外部表面から容易に除去できる物質から成る。光透過体の面３２ａは平面であり、プリント配線板の表面に平行な角度に、決められた高さ位置３２ｂに配置する。光源２６で発生する光は、光ファイバ２７を導波させ、出射端２７ａから空間に放射し、光学系２８をとおしビーム２９となるよう光軸が調整されている。ここにおいて、ビーム２９を光透過体３２と剥離層３１をとおして光硬化樹脂２５に入射させ、硬化させてコア３０ａを形成する。次に光透過体３２をとおして紫外線５０を照射し、光硬化樹脂全体を硬化させてクラッドを形成し、光導波路とする。次に、光透過体３２と剥離層３１を取り除き、コア端３０ｂを外部表面に露出させる(図4(b))。

(実施例４)
図５(a)において、プリント配線板２１の裏面に光導波路２２を配置する。光導波路２２の端面には、角度４５゜の反射面２３ａと２３ｂが形成されている。反射面２３ａと２３ｂの上部部分のプリント配線板に穴２４ａと２４ｂを開け、穴２４ａに光硬化樹脂２５を充填する。光源３３で発生する光は、光ファイバ３４を導波させ、出射端３４ａから空間に放射し、光学系３５をとおし、つづいて、光導波路の端面に設けられた反射面２３ｂで反射させて光導波路２２に導入する。ここで、光源３３の光は光導波路を透過するが、光硬化樹脂が硬化しない波長となっている。光導波路２２を伝搬、反射面２３ａで反射、光硬化樹脂２５を透過し、プリント配線板２１の上方へ出射した光を参照光３６とする。一方、光源２６で発生する光は、光硬化樹脂２５を硬化させる波長であり、光ファイバ２７を導波して、出射端２７ａから空間に放射し、光学系２８をとおし、ビーム２９となるよう光軸が調整されている。光学系２８はまた、参照光３６をモニター３７へ導く働きを有する。

モニター３７は、参照光３６の像３７ａを写し、モニター画像上の特定の座標は、ビーム２９の光軸２９ａを位置決めするための照準として決められている。このモニターの照準に対して、あらかじめ、光軸２９ａを一致させ、また、モニターの像の焦点とビーム集光点の相対位置３８を適切に設定しておく。次に、モニター３７と光ファイバ出射端２７ａと光学系２８とを一体で基板に水平、ならびに垂直な方向に移動することで、モニター上の照準を導波路の端面２３ａにおける参照光の像に一致させ、焦点を合わせることでの光軸２９ａを位置決めする。ここにおいて、ビーム２９を光硬化樹脂２５に入射させ、硬化させてコア３０ａならびに、外部表面にコア端３０ｂを形成する。次に、紫外線５０を照射し、光硬化樹脂全体を硬化させてクラッドを形成し光導波路とする(図5(b))。

（実施例５）
図６(a)において、プリント配線板２１の裏面に光導波路２２を配置する。光導波路２２の端面には、角度４５゜の反射面２３ａと２３ｂが形成されている。反射面２３ａと２３ｂの上部部分のプリント配線板に穴２４ａと２４ｂを開ける。光源２６で発生する光は、光ファイバ２７を導波して、出射端２７ａから空間に放射し、光学系２８をとおし、ビーム２９となるよう光軸が調整されている。一方、光源４０で発生する光は光硬化樹脂を硬化させる波長とし、光ファイバ４１、光学系４２、反射面２３ｂを順次伝搬して光導波路２２に入射するよう光軸を調整する。光導波路を伝搬する光は、反射面２３ａで反射し、光軸４３ａでプリント配線板２１の上方へと出射する。

モニター３７は、配線板表面に設けられたマーカー２１ｂの像を写し、モニター画像上の特定の座標は、ビーム２９の光軸２９ａを位置決めするための照準として決められている。モニターの照準に対して、あらかじめ、光軸２９ａを一致させ、また、モニターの像の焦点とビーム集光点の相対位置２９ｂを適切に設定しておく。次に、光硬化樹脂２５を穴２４ａに充填する。

次に、配線板のマーカーにモニター３７の照準を合わせた後、マーカーを原点として、モニター３７と光ファイバ出射端２７ａと光学系２８とを一体で基板に水平な方向に移動することで、モニターの照準を光素子が実装される座標に一致させ、光軸２９ａを位置決めする。この状態において、プリント配線板２１の裏面に光導波路２２を配置する位置には製作上の誤差があるため、光軸２９ａと光軸４３ａは一致していない(図6(b))。
ここにおいて、ビーム２９と同時に光導波路からビーム４３を光硬化樹脂２５に入射させると、両方向からの光が重なる空間で硬化が速く進む結果、外部表面にコア端３０ｂを有し、反射面２３ａを経由して、光導波路２２へとつらなるコア３０ａが形成される。次に、紫外線５０を照射し、光硬化樹脂全体を硬化させてクラッドを形成し、光導波路とする(図6(c))。

従来より、プリント配線板上に電子部品を実装する装置では、プリント配線板上に設けられた実装マーカーを座標の基準として電子部品を所定の座標位置に位置決めし取り付ける方式が広く採用されている。光導波路素子として、プリント配線板に光導波路を設けた構造を考えた場合、このような実装装置を用いて光素子を実装して高い光結合効率を得るには、光素子が実装される座標位置に前もってコア端が精度良く形成されている必要がある。

この実施例によれば、光硬化樹脂を硬化させる光の光軸を、基板面の座標基準に対して位置決めするので、プリント配線板上のあらかじめ定められた位置にコア端を形成することができる。また、光素子が実装される位置と光導波路から反射面を経て出射する光の光軸がずれている場合でも、第１の光と同時に第２の光を照射することにより、光硬化樹脂の表面の定められた位置にコア端が形成されるとともに、コア端から光導波路につらなるコアを形成することができる。その結果、実装装置を用いた実装において、光素子がコアにたいして精度よく実装されることになる。

（実施例６）
図７(a)において、プリント配線板５１の厚みは１．６ｍｍであり、上部表面には銅薄膜パターンのマーカー５１ｂが設けられている。マーカー５１ｂを原点にして、プリント配線板の所定の座標位置６９ａと６９ｂに直径１．５ｍｍの穴５４ａと５４ｂをあける。穴５４ａと５４ｂの中心間隔は４０ｍｍとする。

次に、プリント配線板５１の裏面にマルチモード光ファイバ５２を接着する。マルチモード光ファイバ５２のコア径は５０μｍであり、光軸長さが４０ｍｍ±５０μｍとなるよう、両端には角度４５゜の面が形成されており、クロム蒸着により反射面５３ａと５３ｂが形成されている。ここで、反射面５３ａと５３ｂの光軸は、マーカー５１ｂを座標原点とし、プリント配線板の所定の座標位置６９ａと６９ｂにたいして±５０μｍ以内の精度で位置し、コアの中心軸とプリント配線板の上部表面５１ａの距離は１．７ｍｍとする。

図７(b)において、光源５６はアルゴンイオンレーザーであり、出力される波長４８８ｎｍのレーザー光は、コア径５０μｍのマルチモード光ファイバ５７を導波して、出射端５７ａから空間に放射し、レンズ光学系５８をとおり、ビームウェストが５０μｍの収束ビーム５９となる。ビーム５９はさらにガラスブロック６２を透過し、ビームウェストの位置はガラスブロックの表面６２ａに調整されている。ガラスブロック６２の左右には１００μｍ突出した凸構造６２ｂと６２ｃが設けられており、表面とともに離型材の膜６１が塗布されている。

出射端５７ａとレンズ光学系５８、ＣＣＤモニターカメラ６７は一体に固定されており、光照射系６３を構成している。レンズ光学系５８はビームスプリッターを内蔵しており、ガラスブロック６２をプリント配線板の上部表面５１ａから５００μｍの位置５９ｂに配置したときにマーカー５１ｂの像がＣＣＤモニターカメラ６７に結像６７ａするようレンズ光学系５８が調整されている。ＣＣＤモニターカメラ６７の光軸６７ｂは、ＣＣＤの中央の画素に調整されており、また、ビーム５９の光軸５９ａと一致している。

光源７０はアルゴンイオンレーザーであり、出力される波長４８８ｎｍのレーザー光が光ファイバ７１、光学系７２、反射面５３ｂを順次伝搬してマルチモード光ファイバ５２に入射するよう光軸を調整する。マルチモード光ファイバ５２を伝搬する光は、反射面５３ａで反射し、光軸７３ａでプリント配線板５１の上方へと出射するビーム７３となる。

光硬化樹脂５５ａには、アクリル酸ならびにウレタンアクリレートのオリゴマーと、フッ素化エポキシ樹脂、光重合開始剤の混合物を用い、プリント配線板上部から穴５４ａに充填する(図７(c))。

次に、光照射系６３をプリント配線板表面と平行に移動し、マーカー５１ｂの像をＣＣＤモニターカメラの光軸６７ｂ（ＣＣＤの中央の画素）に合わせた時の光照射系６３の位置を座標原点とし、光照射系６３をさらにプリント配線板５１に水平な方向、座標位置６９ａに移動することで、光軸２９ａを位置決めする。このとき、凸構造６２ｂと６２ｃはプリント配線板の上部表面５１ａに接触させる。このとき、光硬化樹脂の一部は、プリント配線板の上部表面５１ａとガラスブロックの表面６２ａとの間の１００μｍの間隙を満たす。

ここにおいて、各々、光パワー１００ｍＷのビーム５９と７３を同時に光硬化樹脂５５ａに照射すると、光硬化樹脂５５ａ中のアクリル系成分にたいする光重合開始剤が活性化し、アクリル系成分が重合を開始する。重合は照射される光のパワー密度が強いビーム集光部や光ファイバ出射端の空間領域において速やかに進行し、アクリル系成分が重合偏析、フッ素化エポキシ成分が排除される。その結果、屈折率が上昇して部分的にコアが形成される。一旦コアが形成された空間領域では、照射光の閉じ込めが起こり、パワー密度が上昇、その先端の空間領域で重合が促進されて再びコアが形成される結果、光路が照射光の進行方向に次第に延びていく。ここにおいて、光軸５９ａと７３ａがずれていても、両方向から部分的に形成されて延びてきたコアの先端から放射される照射光が円錐状に広がっているため、それらの重なる空間領域では光のパワー密度が特に高くなり、互いにずれた光軸の間を接続するように光硬化樹脂が硬化し、コアが形成される。このようにして、約３分後、光硬化樹脂中にコア６０ａが形成される。その後、ガラスブロックをとおして高圧水銀灯で発生させた紫外線５０を照射し、未硬化部を光硬させてクラッドを形成し、光導波路とする。光照射系６３をプリント配線板上方へ移動させる。離型材の薄膜６１と硬化した光硬化樹脂５５ａは離れ、コア端６０ｂが外部表面に露出する。このようにして、プリント配線板の所定の座標位置６９ａにコア端６０ｂが形成される(図7(d))。
さらに、同様にして、プリント配線板の所定の座標位置６９ｂにコア端６０ｄとコア６０ｃを形成する(図8(a))。

最後に、発振波長８５０ｎｍの面型発光素子（ＶＣＳＥＬ）７４ａおよび面型受光素子７４ｂを部品実装機で位置決め設置し、ハンダボールリフローで固定し、光電気混載配線板とする（図8(b)）。

本発明は光基板、光電気混載基板、光集積回路、光インターコネクション、あるいは光学部品に利用できる。

本発明の面型光素子と光導波路間の光導波路結合の形成過程の一例を示す図である。（光導波路がプリント配線板の内部に存在する場合） 本発明の面型光素子と光導波路間の光導波路結合の形成過程の一例を示す図である。（光導波路がプリント配線板の上面部に存在する場合） 本発明の製造方法を説明するための光素子の断面図である。 本発明の光透過体による製造方法を説明するための光素子の断面図である。 本発明の参照光による製造方法を説明するための光素子の断面図である。 本発明の位置決めおよび第２の光の照射による製造方法を説明するための光素子の断面図である。 発明の実施の形態を示す光電気混載配線板の断面図である。 発明の実施の形態を示す光電気混載配線板の断面図である。

符号の説明

１：光導波路、２：穴、３：面型光素子、 ４：ハンダ、
５：４５度カットピン、６：光増感剤混合光硬化材、 ７：レーザ光、
８：光線路（コア）、 ９：ＵＶ光、 １０：クラッド、
１１：光路変換ブロック、１２：光電気混載配線板、
２１、５１: プリント配線板
２１ｂ、５１ｂ： マーカー ２２： 光導波路
２３ａ、２３ｂ、５３ａ、５３ｂ： 反射面
２４ａ、２４ｂ、５４ａ、５４ｂ： 穴
２５、５５： 光硬化樹脂
２６、３３、４０、５６、７０： 光源
２７、３４、４１、５７、７１： 光ファイバ
２８、３５、４２： 光学系
２９、４３、５９、７３： ビーム
３０ａ、６０ａ、６０ｃ： コア
３０ｂ、６０ｂ、６０ｄ： コア端
３１： 剥離層 ３２： 光透過体 ３６： 参照光
３７： モニター ５０： 紫外線 ５２： マルチモード光ファイバ
５８、７２： レンズ光学系 ６１： 離型材の膜
６２： ガラスブロック ６７： ＣＣＤモニターカメラ
６９ａ、６９ｂ： 座標位置

Claims (1)

1. 穴を有する基板の１の面又は内部に光導波路を設け、
   a)穴に向かって光路を偏向させる反射面が形成された前記光導波路の一端面にあっては偏向される穴内の光路を覆うように、
   あるいは
   b)前記光導波路の一端面の近傍に設けられた穴に向かって光路を偏向させる反射面にあっては前記一端面と反射面とそれにより偏向される穴内の光路とを覆うように、
   第１の光で硬化する光硬化樹脂を充填し、
   前記光導波路をとおり前記反射面と前記穴を経て前記光硬化樹脂表面から外部へ放射する参照光に対して、
   a)穴に向かって光路を偏向させる反射面が形成された光導波路にあっては前記光導波路の一端面における参照光の像を、
   あるいは
   b）光導波路の一端面の近傍に設けられた穴に向かって光路を偏向させる反射面を設けた場合には前記反射面における参照光の像を、
   基準として前記第１の光の光軸を位置決めし、
   次に光導波路の
   a)穴に向かって光路を偏向させる反射面が形成された光導波路にあっては前記光硬化樹脂に接する側面側の穴開口部において、
   あるいは
   b）光導波路の一端面の近傍に設けられた穴に向かって光路を偏向させる反射面を設けた場合には前記光硬化樹脂に接する端面側の穴開口部において、
   第１の光を前記穴に充填された前記光硬化樹脂の外部表面側から空間を介して光硬化樹脂の一部に照射することによりその光路の光硬化樹脂を硬化させてコアを形成し、その後第１の光とは波長の異なる光を光硬化樹脂全体に照射してこれを硬化させることを特徴とする光導波路素子の製造方法。

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