JP4345574B2 - Optical waveguide, method for manufacturing the same, and optical information processing apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、光源モジュール、光インターコネクション、光通信等に好適な光導波路及びその製造方法、並びに光情報処理装置に関するものである。 The present invention relates to an optical waveguide suitable for a light source module, optical interconnection, optical communication, and the like, a manufacturing method thereof, and an optical information processing apparatus.
現在、LSI(大規模集積回路)等の半導体チップ間の信号伝播は、全て基板配線を介した電気信号によりなされている。しかし、昨今のMPU高機能化に伴い、チップ間にて必要とされるデータ授受量は著しく増大し、結果として様々な高周波問題が浮上している。それらの代表的なものとして、RC信号遅延、インピーダンスミスマッチ、EMC/EMI、クロストーク等が挙げられる。 Currently, signal propagation between semiconductor chips such as LSIs (Large Scale Integrated Circuits) is all made by electrical signals via substrate wiring. However, with the recent increase in MPU functionality, the amount of data exchanged between chips has increased remarkably, and as a result, various high frequency problems have emerged. Typical examples thereof include RC signal delay, impedance mismatch, EMC / EMI, crosstalk, and the like.
上記の問題を解決するため、これまで実装業界などが中心となり、配線配置の最適化や新素材開発などの様々な手法を駆使し、解決に当たってきた。 In order to solve the above problems, the mounting industry and others have so far taken the lead in solving various problems such as optimization of wiring layout and development of new materials.
しかし近年、上記の配線配置の最適化や新素材開発等の効果も物性的限界に阻まれつつあり、今後システムの更なる高機能化を実現するためには、単純な半導体チップの実装を前提としたプリント配線板の構造そのものを見直す必要が生じてきている。近年、これら諸問題を解決すべく様々な抜本対策が提案されているが、以下にその代表的なものを記す。 However, in recent years, the effects of optimization of the wiring layout and development of new materials have been hampered by physical limitations, and it is assumed that simple semiconductor chips will be mounted in order to realize further advanced system functionality in the future. It has become necessary to review the structure of the printed wiring board itself. In recent years, various drastic measures have been proposed to solve these problems, but the following are representative examples.
・マルチチップモジュール(MCM)化による微細配線結合
高機能チップを、セラミック・シリコンなどの精密実装基板上に実装し、マザーボード(多層プリント基板)上では形成不可能である微細配線結合を実現する。これによって配線の狭ピッチ化が可能となり、バス幅を広げることでデータ授受量が飛躍的に増大する。
-Fine wiring bonding by multi-chip module (MCM) High-performance chip is mounted on a precision mounting substrate such as ceramic and silicon, and fine wiring bonding that cannot be formed on a motherboard (multilayer printed circuit board) is realized. As a result, the pitch of the wiring can be narrowed, and the amount of data exchange increases dramatically by widening the bus width.
・各種半導体チップの封止、一体化による電気配線結合
各種半導体チップをポリイミド樹脂などを用いて二次元的に封止、一体化し、その一体化された基板上にて微細配線結合を行う。これによって配線の狭ピッチ化が可能となり、バス幅を広げることでデータ授受量が飛躍的に増大する。
-Sealing and integration of various semiconductor chips and electrical wiring bonding by integration Various semiconductor chips are two-dimensionally sealed and integrated using polyimide resin or the like, and fine wiring bonding is performed on the integrated substrate. As a result, the pitch of the wiring can be narrowed, and the amount of data exchange increases dramatically by widening the bus width.
・半導体チップの三次元結合
各種半導体チップに貫通電極を設け、それぞれを貼り合わせることで積層構造とする。これにより、異種半導体チップ間の結線が物理的に短絡化され、結果として信号遅延などの問題が回避される。但しその一方、積層化による発熱量増加、半導体チップ間の熱応力などの問題が生じる。
-Three-dimensional bonding of semiconductor chips A through electrode is provided in various semiconductor chips, and each is bonded to form a laminated structure. Thereby, the connection between the different types of semiconductor chips is physically short-circuited, and as a result, problems such as signal delay are avoided. On the other hand, however, problems such as an increase in the amount of heat generated due to lamination and thermal stress between semiconductor chips occur.
さらに、上記のように信号授受の高速化及び大容量化を実現するために、光配線による光伝送結合技術が開発されている(例えば、後記の非特許文献1及び非特許文献2参照。)。光配線は、電子機器間、電子機器内のボード間又はボード内のチップ間など、種々の個所に適用可能である。例えば図22に示すように、チップ間のような短距離間の信号の伝送には、チップが搭載されているプリント配線基板57上に光導波路51を形成し、この光導波路51を信号変調されたレーザー光等の伝送路とした光伝送・通信システムを構築することができる。また、図23に示すように、光導波路51はクラッド層54及び55と、これらのクラッド層54、55間に挟着されたコア層56とからなり、コア層56の光入射側の端面は45°ミラー面に形成されている。
Furthermore, in order to realize high speed and large capacity of signal transmission / reception as described above, an optical transmission coupling technique using optical wiring has been developed (for example, see Non-Patent
光導波路の両端にはレンズ等の光学部品が配されており、光信号の入射又は出射が行われる。しかしながら、上述したような従来例による光導波路は、一般に樹脂からなるため、吸湿性を有し、これにより光導波路は次第に膨張する。このような光導波路を用いた場合、光導波路の膨張などにより、結果として、光軸が次第にずれてしまう。 Optical components such as lenses are arranged at both ends of the optical waveguide, and an optical signal is incident or emitted. However, since the optical waveguide according to the conventional example as described above is generally made of resin, it has hygroscopicity, and the optical waveguide gradually expands. When such an optical waveguide is used, the optical axis gradually shifts as a result due to expansion of the optical waveguide.
また、図23に示すような従来例による光導波路51を、最も高精度化された射出成形プロセスによって作製しても、クラッド層54及び55の限界厚さは約0.3mmであり、量産の歩留り等を考慮すると0.5mm程度を確保する必要がある。また、コア層56の厚みは40μm以下が一般的である。このため、図23に示すような従来例による光導波路51では約1mmが限界厚であり、この厚さでは、コア層56にストレスを与えずに、熱や外部応力などによる光導波路の変形を吸収することは極めて困難である。
Further, even when the
本発明は、上述したような問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、安定した光入射及び/又は光出射を行うことができる光導波路及びその製造方法、並びにこの光導波路を有する光情報処理装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide an optical waveguide capable of performing stable light incidence and / or light emission, a method for manufacturing the same, and the optical waveguide. An object of the present invention is to provide an optical information processing apparatus having a waveguide.
即ち、本発明は、第1クラッド層とコア層と第2クラッド層との積層体からなり、前記コア層を通して光が導かれるように構成され、前記積層体の中間部分を除く光入出射端側において、前記コア層とは反対側の前記第1クラッド層の面から突出した補強部が前記第2クラッド層に形成されている、光導波路であって、
前記コア層に対する光入出射部に相当する位置において、光のコリメーション又は集 束手段が前記第2クラッド層に一体成形されていると共に、
前記コリメーション又は集束手段の存在領域の少なくとも外周囲において、前記積層 体の前記光入出射端側から少なくともその側方にかけて前記第2クラッド層から延設さ れた前記補強部が、前記第2クラッド層に一体成形され、
前記コア層の外周囲であって前記補強部の内側において、前記第1クラッド層と前記 第2クラッド層との間に、前記コア層を外部から遮断する遮断壁が、前記コア層を更に 補強するためにも形成されている
ことを特徴とする、光導波路に係るものである。
That is, the present invention comprises a laminate of a first clad layer, a core layer, and a second clad layer, and is configured so that light is guided through the core layer, and a light incident / exit end excluding an intermediate portion of the laminate. Oite the side, wherein the core layer reinforcing portion protruding from the surface opposite to the first cladding layer is formed on the second cladding layer, an optical waveguide,
In a position corresponding to the light incident and exit section relative to the core layer, the light collimation or focusing beam means is integrally molded on the second cladding layer,
The reinforcing portion extended from the second cladding layer from the light incident / exit end side of the laminated body to at least the side thereof at least in the outer periphery of the region where the collimation or focusing means exists. Molded in layers,
A blocking wall that shields the core layer from the outside is further reinforced between the first cladding layer and the second cladding layer on the outer periphery of the core layer and inside the reinforcing portion. Is also formed to
The present invention relates to an optical waveguide .
また、第1クラッド層とコア層と第2クラッド層との積層体からなり、前記コア層を通して光が導かれるように構成され、前記積層体の中間部分を除く光入出射端側において、前記コア層とは反対側の前記第1クラッド層の面から突出した補強部が前記第2クラッド層に形成されている、光導波路の製造方法であって、
前記コア層に対する光入出射部に相当する位置において、光のコリメーション又は集 束手段を前記第2クラッド層に一体成形する工程と、
前記コリメーション又は集束手段の存在領域の少なくとも外周囲において、前記積層 体の前記光入出射端側から少なくともその側方にかけて前記第2クラッド層から延設さ れた前記補強部を、前記第2クラッド層に一体成形する工程と、
前記コア層の外周囲であって前記補強部の内側において、前記第1クラッド層と前記 第2クラッド層との間に、前記コア層を外部から遮断する遮断壁を前記コア層の更なる 補強のためにも形成し、前記コア層と共に前記遮断壁を前記第2クラッド層に同時に接 合する工程と
を有することを特徴とする、光導波路の製造方法に係るものである。
Further, a laminated body of the first cladding layer and the core layer and the second cladding layer, light is configured to be directed through the core layer, Oite the light input and output end side, excluding an intermediate portion of the laminate , wherein the core layer that is formed opposite the said second cladding layer is a reinforcing part which protrudes from the surface of the first cladding layer, a manufacturing method of the optical waveguide,
In a position corresponding to the light incident and exit section relative to the core layer, a step of integrally forming the collimation or focusing beam means light in the second cladding layer,
The reinforcing portion extended from the second cladding layer from the light incident / exit end side of the laminated body to at least the side thereof at least in the outer periphery of the region where the collimation or focusing means exists. A step of integrally forming the layer;
Further reinforcing the core layer with a blocking wall that shields the core layer from the outside between the first clad layer and the second clad layer on the outer periphery of the core layer and inside the reinforcing portion. a step of simultaneously junction of the blocking wall in the second cladding layer is also formed, together with the core layer for
The present invention relates to a method for manufacturing an optical waveguide .
さらに、本発明の光導波路と、この光導波路のコア層に光を入射させる光入射手段と、前記コア層からの出射光を受け入れる受光手段とを有する、光情報処理装置に係るものである。 Furthermore, the present invention relates to an optical information processing apparatus having the optical waveguide of the present invention, a light incident means for making light incident on the core layer of the optical waveguide, and a light receiving means for receiving the light emitted from the core layer.
ここで、本発明において前記「コア層」とは、単一のコア層に限らず、複数個のアレイも含む意味である。 Here, in the present invention, the “core layer” means not only a single core layer but also a plurality of arrays.
本発明によれば、前記積層体の中間部分を除く光入出射端側に、前記第1クラッド層とは別の補強部が、前記コア層とは反対側の前記第1クラッド層の面から突出して形成されているので、前記積層体の中間部分を除く光入出射端側が優れた剛性を有し、例えば光導波路と実装基板との接合強度を向上させることができる。このため、上記した従来例による光導波路のように、膨潤などによる光軸のズレが起こることがなく、効率的でありかつ安定した光入射及び/又は光出射を行うことができる。
しかも、前記コア層に対する光入出射部に相当する位置において、光のコリメーション又は集束手段が前記第2クラッド層に一体成形されていると共に、前記コリメーション又は集束手段の存在領域の少なくとも外周囲において、前記積層体の前記光入出射端側から少なくともその側方にかけて前記第2クラッド層から延設された前記補強部が、前記第2クラッド層に一体成形されているので、前記コリメーション又は集束手段の存在領域における前記積層体の剛性をより向上させることができ、これによって前記コリメーション又は集束手段を安定に位置保持できることになり、より安定した光入射及び/又は光出射を行うことができ、また前記補強部の位置決めが容易かつ高精度となる。また、前記部品点数が増えることがなく、生産性が高くなる。
更に、前記コア層の外周囲であって前記補強部の内側において、前記第1クラッド層と前記第2クラッド層との間に、前記コア層を外部から遮断する遮断壁が、前記コア層を更に補強するために形成されているので、前記コア層に対する防塵作用、防水作用と共に、更なる補強作用が得られ、より効率的かつより安定した光入射及び/又は光出射を行うことができる。
According to the present invention, a reinforcing portion different from the first cladding layer is provided on the light incident / exit end side excluding the intermediate portion of the multilayer body from the surface of the first cladding layer opposite to the core layer. Since it is formed so as to protrude, the light incident / exit end side excluding the intermediate portion of the laminate has excellent rigidity, and for example, the bonding strength between the optical waveguide and the mounting substrate can be improved. Therefore, unlike the optical waveguide according to the conventional example described above, the optical axis is not shifted due to swelling or the like, and efficient and stable light incidence and / or light emission can be performed.
In addition, at a position corresponding to the light incident / exit section with respect to the core layer, light collimation or focusing means is integrally formed with the second cladding layer, and at least in the outer periphery of the region where the collimation or focusing means exists, Since the reinforcing portion extended from the second cladding layer from the light incident / exiting end side of the laminated body to at least the side thereof is integrally formed with the second cladding layer, the collimation or focusing means The rigidity of the laminate in the existing region can be further improved, whereby the collimation or focusing means can be stably held, and more stable light incidence and / or light emission can be performed. The positioning of the reinforcing part is easy and highly accurate. Further, the number of parts is not increased, and the productivity is increased.
Further, a blocking wall that shields the core layer from the outside between the first clad layer and the second clad layer on the outer periphery of the core layer and inside the reinforcing portion. Further, since it is formed to reinforce, a further reinforcing action is obtained in addition to a dustproof action and a waterproof action on the core layer, and more efficient and more stable light incidence and / or light emission can be performed.
本発明の光導波路は上述したような優れた効果を奏するので、光配線等の光情報処理装置として好適に用いることができる。 Since the optical waveguide of the present invention has the excellent effects as described above, it can be suitably used as an optical information processing apparatus such as an optical wiring.
本発明において、前記コア層は入射した信号光を導波する役割を果たし、前記第1クラッド層及び前記第2クラッド層は前記コア層内に信号光を閉じ込める役割を果たす。前記コア層は高い屈折率を持つ材料からなり、前記第1クラッド層及び前記第2クラッド層は前記コア層より低い屈折率の材料で構成されている。 In the present invention, the core layer serves to guide incident signal light, and the first cladding layer and the second cladding layer serve to confine the signal light in the core layer. The core layer is made of a material having a high refractive index, and the first cladding layer and the second cladding layer are made of a material having a refractive index lower than that of the core layer.
前記補強部が前記第2クラッド層と一体成形されており、また、前記コア層の外周囲にて前記第2クラッド層を延設することによって形成されている。この場合、前記第2クラッド層が前記積層体の側方から、前記コア層とは反対側の前記第1クラッド層の面から突出した位置にまで延設されている。これにより、前記補強部を別途又は後付けで設置した場合に比べて、前記補強部の位置決めが容易かつ高精度となり、また製造も容易であってコストを低減することができる。また、前記部品点数が増えることがなく、生産性が高い。 The reinforcing portion is integrally formed with the second cladding layer, it is formed by extending the second cladding layer at the outer periphery of the core layer. In this case, the second clad layer extends from the side of the stacked body to a position protruding from the surface of the first clad layer on the side opposite to the core layer. Thus, as compared with the case where the reinforcing part is placed in a separate or retrofitted, the Ri Do and is easily and highly accurately positioning the reinforcement section, also it can be easily manufactured to reduce the cost. In addition, the number of parts does not increase and productivity is high.
また、前記補強部が前記第2クラッド層に別途又は後付けで固定され、前記コア層とは反対側の前記第1クラッド層の面から突出した位置にまでくる大きさであることも考えられるが、本発明では、前記第2クラッド層と一体成形される。 The reinforcing portion may be fixed to the second cladding layer separately or retrofitted, and may have a size that extends to a position protruding from the surface of the first cladding layer opposite to the core layer. in the present invention, Ru is integrally formed with the second cladding layer.
前記第1クラッド層が平坦なシート形状を有していることが好ましく、低剛性の樹脂シート(例えば厚さ100μm)を用いるのがより好ましい。前記低剛性の樹脂シートとしては、例えば光学アクリルシート等が挙げられる。前記第1クラッド層として低剛性の樹脂シートを用いても、本発明に基づく光導波路は、前記積層体の中間部分を除く光入出射端側に、前記第1クラッド層とは別の前記補強部が、前記コア層とは反対側の前記第1クラッド層の面から突出して形成されているので、前記積層体の中間部分を除く光入出射端側が優れた剛性を有し、光導波路と実装基板との優れた接合強度は保たれると共に、前記実装基板上に設置された光導波路の平行精度の向上を図ることができる。このため、光軸のズレが起こることがなく、効率的でありかつ安定した光入射及び/又は光出射を行うことができる。また、前記積層体の前記中間部分を低剛性とすることができるので、前記コア層にストレスを与えずに、光導波路と前記実装基板間の実装誤差、熱や外部応力などによる光導波路の変形を吸収することができ、より安定した光の伝搬を行うことができる。 The first cladding layer preferably has a flat sheet shape, and it is more preferable to use a low-rigidity resin sheet (for example, a thickness of 100 μm). Examples of the low-rigidity resin sheet include an optical acrylic sheet. Even if a low-rigidity resin sheet is used as the first cladding layer, the optical waveguide according to the present invention has the reinforcement different from the first cladding layer on the light incident / exit end side excluding the intermediate portion of the laminate. Part is formed so as to protrude from the surface of the first cladding layer opposite to the core layer, so that the light incident / exit end side excluding the intermediate portion of the laminate has excellent rigidity, While maintaining excellent bonding strength with the mounting substrate, it is possible to improve the parallel accuracy of the optical waveguide installed on the mounting substrate. For this reason, there is no deviation of the optical axis, and efficient and stable light incidence and / or light emission can be performed. Further, since the intermediate portion of the laminate can be made to have low rigidity, deformation of the optical waveguide due to mounting error, heat, external stress, etc. between the optical waveguide and the mounting substrate without applying stress to the core layer. Can be absorbed, and more stable light propagation can be performed.
また、前記コア層に対する光入出射部に相当する位置において、光のコリメーション又は集束手段が前記第2クラッド層に一体成形されている。これにより、光源からの光信号を集束して本発明に基づく光導波路に効果的に入射させることができ、或いは本発明に基づく光導波路から出射される出射光を効果的にコリメーションし、前記出射光を受光手段が効率良く受光することができる。特に、前記コア層に対する光入出射部に相当する位置において、前記コリメーション又は集束手段を前記第2クラッド層に一体成形することにより、レンズ等の光学部品を別途又は後付けで設置した場合に比べて、前記コリメーション又は集束手段の位置決めが容易かつ高精度となり、また製造も容易であってコストを低減することができる。また、前記コリメーション又は集束手段が前記第2クラッド層と一体成形されているので、部品点数が増えることがなく、生産性が高い。 Further, light collimation or focusing means is integrally formed with the second cladding layer at a position corresponding to the light incident / exiting portion with respect to the core layer. Thus, the optical signal from the light source can be focused and effectively incident on the optical waveguide according to the present invention, or the output light emitted from the optical waveguide based on the present invention can be collimated effectively to output the light. The light receiving means can efficiently receive the incident light. In particular, in the position corresponding to the light incident / exit part with respect to the core layer, the collimation or focusing means is integrally formed with the second cladding layer, so that an optical component such as a lens is installed separately or retrofitted. , it is possible to reduce the cost the collimation or easy and accurate positioning of the focusing means and Do Ri, also an easy to manufacture. Further, since the collimation or focusing means is integrally formed with the second cladding layer, the number of parts does not increase and the productivity is high.
ここで、前記補強部が、少なくとも前記コリメーション又は集束手段の存在領域に相当する部分に形成されていることにより、前記コリメーション又は集束手段の前記存在領域における、前記積層体の剛性をより向上させることができるので、より安定した光入射及び/又は光出射を行うことができる。 Here, the reinforcing portion is formed at least in a portion corresponding to the region where the collimation or focusing means exists, thereby further improving the rigidity of the laminate in the region where the collimation or focusing means exists. Therefore, more stable light incidence and / or light emission can be performed.
前記補強部、及び前記コリメーション又は集束手段が前記第2クラッド層と同一材質からなることが望ましく、具体的には、光学素子用の射出成形用樹脂(例えば、日本ゼオン社製の製品名ZEONEX)等が挙げられる。 The reinforcing part and the collimation or focusing means are preferably made of the same material as that of the second cladding layer. Specifically, an injection molding resin for optical elements (for example, a product name ZEONEEX manufactured by ZEON Corporation) Etc.
また、本発明に基づく光導波路は、前記コア層の外周囲において、前記第1クラッド層と前記第2クラッド層との間に、前記コア層を外部から遮断する遮断壁が形成されている。これにより、前記コア層に対する防塵作用、防水作用、補強作用が得られ、より効率的かつより安定した光入射及び/又は光出射を行うことができる。 In the optical waveguide according to the present invention, a blocking wall for blocking the core layer from the outside is formed between the first cladding layer and the second cladding layer in the outer periphery of the core layer. Thereby, a dustproof effect, a waterproof effect, and a reinforcing effect are obtained for the core layer, and more efficient and more stable light incidence and / or light emission can be performed.
前記遮断壁が前記コア層と同一材質からなることが好ましく、その材質としては従来公知のものが使用可能であり、UV(紫外線)硬化性樹脂、例えばフッ素系ポリイミド等が挙げられる。 The blocking wall is preferably made of the same material as that of the core layer, and a conventionally known material can be used as the material, and examples thereof include UV (ultraviolet) curable resins such as fluorine-based polyimide.
そして、本発明は、光導波路で効率良く所定の光束に集光されて出射し、或いは光導波路に効率良く入射した後に出射した信号光を次段回路の受光素子(光配線やフォトディテクタ等)に入射させるように構成した光配線等の光情報処理装置として好適に用いることができる。 Then, the present invention efficiently collects and emits a predetermined light flux by the optical waveguide, or emits the signal light after efficiently entering the optical waveguide to the light receiving element (optical wiring, photodetector, etc.) of the next stage circuit. It can be suitably used as an optical information processing apparatus such as an optical wiring configured to be incident.
以下、本発明の好ましい実施の形態を図面を参照して説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
第1の実施の形態
図1(a)は、本発明に基づく光導波路の概略断面図である。図1(b)は、図1(a)に示す本発明に基づく光導波路のA側から見た概略平面図であり、第1クラッド層は図示省略した。図1(c)は、図1(a)に示す本発明に基づく光導波路のB側から見た概略平面図である。
First Embodiment FIG. 1A is a schematic sectional view of an optical waveguide according to the present invention. FIG. 1B is a schematic plan view seen from the A side of the optical waveguide according to the present invention shown in FIG. 1A, and the first cladding layer is not shown. FIG.1 (c) is the schematic plan view seen from the B side of the optical waveguide based on this invention shown to Fig.1 (a).
図1に示すように、この光導波路1は、第1クラッド層2とコア層4と第2クラッド層3との積層体からなる。コア層4は入射した信号光を導波する役割を果たし、第1クラッド層2及び第2クラッド層3はコア層4内に信号光を閉じ込める役割を果たす。コア層4は高い屈折率を持つ材料からなり、第1クラッド層2及び第2クラッド層3はコア層4より低い屈折率の材料で構成されている。
As shown in FIG. 1, the
そして、光導波路1の中間部分5を除く光入出射端側に、第1クラッド層2とは別の補強部6が、コア層4とは反対側の第1クラッド層2の面から突出して形成されている。これによれば、光導波路1の中間部分5を除く光入出射端側が優れた剛性を有し、例えば光導波路1と実装基板(図示省略。以下、同様。)との接合強度を向上させることができる。このため、光軸のズレが起こることがなく、効率的でありかつ安定した光入射及び/又は光出射を行うことができる。
A reinforcing
また、補強部6が第2クラッド層3と一体成形されており、具体的には、補強部6が、コア層4の外周囲にて第2クラッド層3を延設することによって形成されていることが好ましい。この場合、第2クラッド層3が前記積層体の側方から、コア層4とは反対側の第1クラッド層2の面から突出した位置にまで延設されているのがよい。これにより、補強部6を別途又は後付けで設置した場合に比べて、補強部6の位置決め精度が容易であり、また製造も容易であってコストを低減することができる。また、部品点数が増えることがなく、生産性が高い。
The reinforcing
コア層4は、その複数個が並列に配置されてなり、各コア層4の光入出射部7、8が傾斜ミラー面、例えば45°ミラー面に形成されていることが望ましい。前記傾斜ミラー面付きのコア層4は射出成形によって形成することができる。前記射出成形により、コア層4に直接加工を行うことなしに前記傾斜ミラー面を形成することができるので、作製時のダメージがなく、表面状態を平滑にすることができ、容易かつ精度良く良質な光導波路1を作製することができる。また、コア層4の光入出射部7、8を前記傾斜ミラー面に形成することにより、レーザー等の発光素子9から放射された信号光を効率良くコア層4に入射させることができ、またこの入射した信号光を導波し、効果的に受光素子10に対して出射させることができる。なお、コア層4の材質としては従来公知のものが使用可能であり、UV(紫外線)硬化性樹脂、例えばフッ素系ポリイミド等が挙げられる。
A plurality of
第1クラッド層2が平坦なシート形状を有していることが好ましく、低剛性の樹脂シート(例えば厚さ100μm)を用いるのがより好ましい。前記低剛性の樹脂シートとしては、例えば光学アクリルシート等が挙げられる。第1クラッド層2として低剛性の樹脂シートを用いても、本発明に基づく光導波路1は、その中間部分5を除く光入出射端側に、第1クラッド層2とは別の補強部6が、コア層4とは反対側の第1クラッド層2の面から突出して形成されているので、中間部分5を除く光入出射端側が優れた剛性を有し、光導波路1と実装基板との接合強度に優れている。また、前記実装基板上に設置された光導波路1の平行精度の向上を図ることができる。このため、光軸のズレが起こることがなく、効率的でありかつ安定した光入射及び/又は光出射を行うことができる。また、光導波路1の中間部分5を低剛性とすることができるので、コア層4にストレスを与えずに、光導波路1と前記実装基板間の実装誤差、熱や外部応力などによる光導波路1の変形を吸収することができ、より安定した光の伝搬を行うことができる。
It is preferable that the
また、コア層4に対する光入出射部7、8に相当する位置において、光のコリメーション又は集束手段(レンズ)11が第2クラッド層3に形成されているのが好ましい。これにより、発光素子9からの光信号を集束して本発明に基づく光導波路1に効果的に入射させることができ、或いは本発明に基づく光導波路1から出射される出射光を効果的にコリメーションし、前記出射光を受光素子10が効率良く受光することができる。なお、コリメーション又は集束手段11は、第2クラッド層3と一体成形してもよく、或いは後付けで配してもよい。特に、コア層4に対する光入出射部7、8に相当する位置において、コリメーション又は集束手段11を第2クラッド層3に一体成形するのが好ましく、これにより、レンズ等の光学部品を別途又は後付けで設置した場合に比べて、コリメーション又は集束手段11の位置決め精度が容易であり、また製造も容易であってコストを低減することができる。また、コリメーション又は集束手段11が第2クラッド層3と一体成形されているので、部品点数が増えることがなく、生産性が高い。
Further, it is preferable that light collimation or focusing means (lens) 11 is formed on the
ここで、補強部6が、少なくともコリメーション又は集束手段11の存在領域に相当する部分に形成されていることが好ましい。これにより、コリメーション又は集束手段11の前記存在領域における、光導波路1の剛性をより向上させることができるので、より安定した光入射及び/又は光出射を行うことができる。
Here, it is preferable that the reinforcing
補強部6、及びコリメーション又は集束手段11が第2クラッド層3と同一材質からなることが望ましく、具体的には、光学素子用の射出成形用樹脂(例えば、日本ゼオン社製の製品名ZEONEX)等が挙げられる。
The reinforcing
また、本発明に基づく光導波路1は、コア層4の外周囲において、第1クラッド層2と第2クラッド層3との間に、コア層4を外部から遮断する遮断壁12が形成されていることが好ましい。これにより、コア層4に対する防塵作用、防水作用、補強作用が得られ、より効率的かつより安定した光入射及び/又は光出射を行うことができる。さらに、遮断壁12がコア層4と同一材質からなることが好ましい。
In addition, the
図1(a)に示すように、レーザー等の発光素子9に光学部品13が設置されていてもよく、この光学部品13によって発光素子9から出射される信号光(例えばレーザー光)が平行光へとコリメーションされる。そして、この平行光がコリメーション又は集束手段11によって集束され、コア層4に効果的に入射される。この場合、コリメーション又は集束手段11及び光学部品13によって、発光素子9の位置が多少ずれた場合においても、発光素子9からの信号光を効果的に集束してコア層4に入射させ、効率良く光結合を行うことができる。
As shown in FIG. 1A, an
ここで、例えば図2に示すように、第2クラッド層3の中央部分5の厚さt(レンズ11の厚みを除く)は約0.3mmとすることができ、第2クラッド層3の補強部6を含む厚さTは約3mmとすることができる。コア層4の厚さmは約15μm、幅(図示省略)は約5μmとすることができる。第1クラッド層2の厚さnは約100μmとすることができる。第1クラッド層2のコア層4とは逆の面側から補強部6の底面までの距離kは約1mm〜2mmとすることができる。補強部6の幅Aは約1mm、長さaは約10mmとすることができる。光導波路1の全長Lは約5cm〜30cmとすることができる。また、コリメーション又は集束手段(レンズ)11の厚さは約50μmとすることができ、レンズ径は約Φ100μmとすることができる。
Here, for example, as shown in FIG. 2, the thickness t (excluding the thickness of the lens 11) of the central portion 5 of the
このような、本発明に基づく光導波路1は、光導波路1で効率良く所定の光束に集光されて出射し、或いは光導波路1に効率良く入射した後に出射した信号光を次段回路の受光素子(光配線やフォトディテクタ等)10に入射させるように構成した光配線等の光情報処理装置として好適に用いることができる。
Such an
次に、本発明に基づく光導波路1の製造方法の一例について、図3を参照して説明する。
Next, an example of the manufacturing method of the
まず、図3(a)に示すように、上述したような第2クラッド層3(補強部6及びコリメーション又は集束手段11を含む)に対応する形状を有する上型14、下型15及び内型(図示省略)に第2クラッド材を充填する。前記第2クラッド材としては光学素子用の射出成形用樹脂(例えば、日本ゼオン社製の製品名ZEONEX)等が挙げられる。充填後、上型14、下型15及び前記内型を剥離することにより、図3(b)に示すように、上述したような、補強部6及びコリメーション又は集束手段11を第2クラッド層3と一体成形することができる。これにより、補強部6及びコリメーション又は集束手段11を別途又は後付けで設置した場合に比べて、それらの位置決め精度が容易であり、また製造も容易であってコストを低減することができる。また、部品点数が増えることがなく、生産性が高い。
First, as shown in FIG. 3A, an upper die 14, a
次に、図3(c)に示すように、コア層4の光入射部7及び光出射部8に対応する形状及び遮断壁12に対応する形状を有する石英型16にコア材4aを充填する。コア材4aとしては従来公知のものが使用可能であり、UV(紫外線)硬化性樹脂、例えばフッ素系ポリイミド等が挙げられる。石英型16は、例えばバイナリマスク露光及びドライエッチングによって容易に作製することができる。
Next, as shown in FIG. 3 (c), the
そして、上記に作製した第2クラッド層3をコリメーション又は集束手段11を有する面を上向きにした状態で、コア材4aが充填された石英型16上に配置し、紫外線を照射するなどしてコア材4aを固化する。次いで、第2クラッド層3に接合されたコア層4及び遮断壁12を石英型16から剥離する。これにより、図3(d)に示すように、第2クラッド層3にコア層4及び遮断壁12を同時に形成することができる。このように、成形によってコア層4の光入出射部7、8を傾斜ミラー面、例えば45°ミラー面に形成することにより、コア層4に直接加工を行うことなしに前記傾斜ミラー面を形成することができるので、作製時のダメージがなく、表面状態を平滑にすることができ、容易かつ精度良く良質な光導波路1を作製することができる。
Then, the second
次に、図3(e)に示すように、コア層4の第2クラッド層3とは逆の面側に、第1クラッド層2を配置することにより、図3(f)に示すような本発明に基づく光導波路1を作製することができる。なお、第1クラッド層2は射出成形などによって作製したものに限らず、光学アクリルシート等からなる低剛性樹脂のシート状体(例えば厚さ100μm)であってよい。
Next, as shown in FIG. 3E, by disposing the
第2の実施の形態
本発明に基づく光導波路は、前記補強部が前記第2クラッド層に別途又は後付けで固定されていてもよい。この場合も、前記補強部が、前記コア層とは反対側の前記第1クラッド層の面から突出した位置にまでくる大きさであることが重要である。また、前記補強部を別途又は後付けで前記第2クラッド層に固定する場合、図4(a)又は(b)に示すように、補強部6がコア層4及び遮断壁12上を一部覆う構造とすることができ、より剛性を向上させることができる。なお、図4(a)又は(b)は、前記第1クラッド層を図示省略した。
Second Embodiment In the optical waveguide according to the present invention, the reinforcing portion may be fixed to the second cladding layer separately or retrofitted. Also in this case, it is important that the reinforcing portion has a size that reaches a position protruding from the surface of the first cladding layer on the side opposite to the core layer. When the reinforcing part is fixed to the second cladding layer separately or retrofitted, the reinforcing
第3の実施の形態
図6(a)は、図1に示すような本発明に基づく光導波路1のA側から見た発光素子9、受光素子10及び光導波路1の配置を示す図であり、図6(b)は図6(a)におけるY−Y’線概略断面図であり、図6(c)は図6(a)におけるX−X’線概略断面図である。なお、図6(b)及び(c)では、上下を反転させて示している。また、図6では第1クラッド層2は図示省略した。
Third Embodiment FIG. 6A is a diagram showing the arrangement of the
図6に示す光導波路1は、45°ミラー面である光入射部7及び光出射部8を有する複数のコア層4が並列に配置されており、各コア層4の光入出射部7、8の位置が長さ方向において揃っている。
In the
発光素子アレイ9aは、各コア層4の光入射部7に対応する位置に配置された複数の発光素子9を備える。各発光素子9の間隙には、発光素子9と半導体集積回路チップ(図示省略)との間の電気的な接続を行う貫通電極(図示省略)が配置されている。なお、受光素子アレイ10aにおいても、上記の発光素子アレイ9aと同様である。
The light emitting
図6に示す光導波路1では、コア層4の並ぶ配列ピッチと同じピッチで、発光素子アレイ9aの発光素子9や受光素子アレイ10aの受光素子10が配列することとなる。
In the
この場合、第2クラッド層3におけるコリメーション又は集束手段11は、コア層4の光入出射部7、8の位置にそれぞれ対応させて形成する。具体的には、図7に示すような配列となるように構成し、第2クラッド層3と一体成形すればよい。
In this case, the collimation or focusing
この動作メカニズムは、一方の半導体集積回路チップ(図示省略)から発信される電気信号が光信号に変換されて、発光素子アレイ9aの各発光素子9から光信号として出射される。出射された光信号は、光導波路1の対応する一つのコリメーション又は集束手段11によって集束され、コア層4の光入射部7に入射し、45°ミラー面から構成される光入射部7において反射し、コア層4が延伸する導波方向に導波され、他方の45°ミラー面からなる光出射部8において再び反射してコア層4の光出射部8から出射する。光導波路1から出射された光信号は、コリメーション又は集束手段11を介して受光素子アレイ10aの対応する受光素子10に受光されて電気信号に変換され、他方の半導体集積回路チップ(図示省略)に電気信号として伝送される(以下、他の実施の形態も同様。)。
In this operation mechanism, an electrical signal transmitted from one semiconductor integrated circuit chip (not shown) is converted into an optical signal and emitted as an optical signal from each light emitting
本実施の形態によれば、第1の実施の形態による本発明に基づく光導波路1と同様の効果が奏せられる。
According to the present embodiment, the same effect as the
第4の実施の形態
図8(a)は、図1に示すような本発明に基づく光導波路1のA側から見た発光素子9、受光素子10及び光導波路1の配置を示す図であり、図8(b)は図8(a)においてA方向から見た側面図であり、図8(c)は図8(a)においてB方向から見た側面図である。なお、図8(b)及び(c)では、上下を反転させて示し、また手前に存在する補強部6及び遮断壁12は図示省略している。また、図8では第1クラッド層2は図示省略した。
Fourth Embodiment FIG. 8A is a diagram showing the arrangement of the
図8(a)に示すように、光導波路1は、コア層4が並列に複数配置されている。各コア層4の端部は、45°ミラー面からなる光入射部7及び光出射部8となる。本実施の形態に係る光導波路1では、各コア層4の光入出射部7、8が、隣接する他のコア層4の光入出射部7、8に対して長さ方向にずれて形成されている。
As shown in FIG. 8A, the
発光素子アレイ9aは、各コア層4の光入出射部7、8に対応する位置に配置された複数の発光素子9を備える。各発光素子9の間隙には、発光素子9と半導体集積回路チップ(図示省略)との間の電気的接続を行う貫通電極(図示省略)が配置されている(これは、受光素子アレイ10aの受光素子10についても同様である。)。
The light emitting
この場合、第2クラッド層3におけるコリメーション又は集束手段11は、コア層4の光入出射部7、8の位置にそれぞれ対応させて形成する。具体的には、図9に示すような配列となるように構成し、第2クラッド層3と一体成形すればよい。
In this case, the collimation or focusing
本実施の形態によれば、第1の実施の形態による本発明に基づく光導波路1と同様の効果が奏せられる。
According to the present embodiment, the same effect as the
また、各コア層4の光入出射部7、8が、隣接する他のコア層4の光入出射部7、8に対して長さ方向にずれて形成されているので、コア層4の長さ方向において配列する発光素子9同士のピッチは、上記の長さ方向のずれ量だけの大きさとなる。例えば、隣接するコア層4の光入出射部7、8を延伸方向において100μmだけずらした場合には、コア層4の長さ方向において配列する発光素子9同士のピッチは100μmとなる。これは、受光素子10においても同様である。
Further, the light incident /
また、コア層4の配列方向に並ぶ発光素子9のピッチは、複数個のコア層4の配列ピッチの合計分だけの大きさとなる。例えば、各コア層4が20μmの配列ピッチで配列している場合には、コア層4の配列方向に並ぶ発光素子9のピッチは、100μmとなる。
Further, the pitch of the
このように、各コア層4の光入出射部7、8が、隣接する他のコア層4の光入出射部7、8に対して長さ方向にずれて形成されていることにより、コア層4に対応して配置される光素子(発光素子、受光素子を併せて称する。以下、同様。)9、10を二次的に配置することができ、光素子9、10を100μmピッチ程度で配置しながら、コア層4を20μmピッチにまで集積することが可能となっている。
As described above, the light incident /
即ち、光素子9、10の距離を光干渉や素子発熱によるクロストークの影響を避けるためのピッチで配列させつつ、コア層4の集積度を向上させることが可能となる。
That is, it is possible to improve the degree of integration of the
また、コア層4を高集積化させつつ、光素子9、10を二次元的に配列することにより、無駄なスペースが無くなり、一素子当たりの基板専有面積を削減することができる。このため、一層のコストダウンを図ることができる。
Further, by arranging the
第5の実施の形態
図10(a)は、本発明に基づく光導波路1において、前記第1クラッド層が配される面側から見た発光素子アレイ、受光素子アレイ及び光導波路の概略構成を示す図であり、図10(b)は図10(a)においてA方向から見た側面図であり、図10(c)は図10(a)においてB方向から見た側面図である。なお、図10(b)及び(c)では、上下を反転させて示し、また手前に存在する補強部6及び遮断壁12は図示省略している。また、図10では第1クラッド層2は図示省略した。
Fifth Embodiment FIG. 10A shows a schematic configuration of a light emitting element array, a light receiving element array, and an optical waveguide as viewed from the surface side on which the first cladding layer is arranged in the
光導波路1は、図10に示すように、各コア層4−1、4−2の光入出射部7、8が、隣接する他のコア層4−2、4−1の光入出射部7、8に対して長さ方向にずれて形成されている。本実施の形態では、光入出射部7、8の位置がずれた2つの第1のコア層4−1及び第2のコア層4−2を一単位として、繰り返し配列されている。
As shown in FIG. 10, the
各コア層4の長さ方向の一方側において、第1のコア層4−1の光入射部7に対応して配置された発光素子9を複数有する発光素子アレイ9a−1と、第2のコア層4−2の光出射部8に対応して配置された受光素子10を複数有する受光素子アレイ10a−2が配置されている。
A light emitting
各コア層4の長さ方向の他方側において、第1のコア層4−1の光出射部8に対応して配置された受光素子10を複数有する受光素子アレイ10a−1と、第2のコア層4−2の光入射部7に対応して配置された発光素子9を複数有する発光素子アレイ9a−2が配置されている。
On the other side in the length direction of each
即ち、この光導波路1では、並列に配置された各コア層4−1、4−2に対し、発光素子9及び受光素子10が交互に配置されている。そのため、各コア層4−1、4−2は、互いに隣接する他のコア層4−2、4−1に対し逆方向に光を導波する。
That is, in the
この場合、第2クラッド層3におけるコリメーション又は集束手段11は、コア層4の光入出射部7、8の位置にそれぞれ対応させて形成する。具体的には、図11に示すような配列となるように構成し、第2クラッド層3と一体成形すればよい。これにより、発光素子9からの光信号を効果的に集束してコア層4に入射させ、効率良く光結合を行うことができる。また、受光素子10が光導波路1からの出射光を効果的に受光することができる。
In this case, the collimation or focusing
また、並列に配置された各コア層4−1、4−2に対し、発光素子9及び受光素子10が交互に配置されていることから、例えば、半導体集積回路チップの特定の回路に接続する入出力パッドに対応する発光素子9及び受光素子10の位置は、図10のC部に示すように近接配置されていることから、電気配線の長さを短くすることができ、高周波対策が容易になるという効果がある。その他、第1の実施の形態及び第3の実施の形態と同様の効果も有する。
Further, since the
第6の実施の形態
図12(a)は、本発明に基づく光導波路1において、前記第1クラッド層が配される面側から見た発光素子アレイ、受光素子アレイ及び光導波路の概略構成を示す図であり、図12(b)は図12(a)においてA方向から見た側面図であり、図12(c)は図12(a)においてB方向から見た側面図であり、図12(d)は受光素子アレイにおける受光素子の配置及び発光素子アレイにおける発光素子の配置を示す図である。なお、図12(b)及び(c)では、上下を反転させて示し、また手前に存在する補強部6及び遮断壁12は図示省略している。また、図12では第1クラッド層2は図示省略した。
Sixth Embodiment FIG. 12A shows a schematic configuration of a light-emitting element array, a light-receiving element array, and an optical waveguide as viewed from the surface side on which the first cladding layer is arranged in the
本実施の形態では、第4の実施の形態と第5の実施の形態との構成を複合した構成となっている。即ち、第5の実施の形態と同様にして、光導波路1では、並列に配置された各コア層4に対し、発光素子9及び受光素子10が交互に配置されている。そのため、各コア層4は、互いに隣接する他のコア層に対し逆方向に光を導波する。
In the present embodiment, the configuration of the fourth embodiment and the fifth embodiment is combined. That is, similarly to the fifth embodiment, in the
また、第4の実施の形態と同様に、各光素子アレイ9a−1、9a−2、10a−1、10a−2における光素子9、10は、図12(d)に示すように、隣り合う他の光素子9、10に対し、コア層4の長さ方向にずれて配置されている。
Similarly to the fourth embodiment, the
この場合、第2クラッド層3におけるコリメーション又は集束手段11は、コア層4の光入出射部7、8の位置にそれぞれ対応させて形成する。具体的には、図13に示すような配列となるように構成し、第2クラッド層3と一体成形すればよい。これにより、発光素子9からの光信号を効果的に集束してコア層4に入射させ、効率良く光結合を行うことができる。また、受光素子10が光導波路1からの出射光を効果的に受光することができる。
In this case, the collimation or focusing
また、図6に示すように各光素子アレイにおいて光素子が直線的に配列している場合に比べて、光素子間のピッチを大きくとることができることから、上述した第5の実施の形態の効果を維持しつつ、光素子間の距離を光干渉や素子発熱によるクロストークの影響を避けるためのピッチで配列させることができることから、コア層4の集積度を向上させることが可能となる。その他、第1の実施の形態及び第3の実施の形態の効果を奏することができる。
In addition, since the pitch between the optical elements can be increased as compared with the case where the optical elements are linearly arranged in each optical element array as shown in FIG. 6, the fifth embodiment described above. Since the distance between the optical elements can be arranged at a pitch to avoid the influence of crosstalk due to optical interference or element heat generation while maintaining the effect, the integration degree of the
第7の実施の形態
本発明に基づく光導波路は、プリント配線板上に直接実装することができるが、この他に、
ソケットと、このソケットに設置された光導波路とを有し、前記光導波路に光入射を 行うための発光素子と、前記光導波路からの出射光を受けるための受光素子との少なく とも一方が、前記光導波路に対向して配置されている、光電複合装置
に好適に用いることができる。
Seventh Embodiment An optical waveguide according to the present invention can be directly mounted on a printed wiring board.
A socket and an optical waveguide installed in the socket, and at least one of a light emitting element for making light incident on the optical waveguide and a light receiving element for receiving light emitted from the optical waveguide, The present invention can be suitably used for a photoelectric composite device disposed so as to face the optical waveguide.
図14は、前記ソケットの概略斜視図である。図14(a)は、前記ソケットの光導波路が設置される面側から見た概略斜視図であり、図14(b)は、図14(a)の反対の面側から見た概略斜視図である。 FIG. 14 is a schematic perspective view of the socket. FIG. 14A is a schematic perspective view seen from the surface side where the optical waveguide of the socket is installed, and FIG. 14B is a schematic perspective view seen from the opposite surface side of FIG. It is.
図14に示すように、ソケット17には、本発明に基づく光導波路を位置決めして固定するための、凹凸構造からなる位置決め手段が設けられている。具体的には、前記凹凸構造が、前記光導波路を嵌め込んでその幅方向を位置決めするための凹部18と、前記光導波路の長さ方向を位置決めするための突起部19とを有している。また、凹部18の深さは、前記光導波路の厚さよりも大きい。
As shown in FIG. 14, the
また、ソケット17の前記凹凸構造の凸面20には、ソケット17の表及び裏面とを導通するための導通手段、例えばターミナルピン21が設けられている。そして、この凹凸構造の凸面20上に、後述するように、前記発光素子及び/又は前記受光素子が実装されたインターポーザーが固定される。
The
ソケット17の材質としては絶縁性樹脂であれば、従来公知の材料を用いることができ、例えばガラス入りPES(ポリエチレンスルフィド)樹脂、ガラス入りPET(ポリエチレンテレフタレート)樹脂等が挙げられる。このようなソケット17の材料は、その種類、絶縁性、信頼性等のデータが既に多く存在し、また扱っているメーカーも多岐に渡る。従って、機能、コスト、信頼性等の全てにおいて受け入れ易い構造物であり、既存のプリント配線板実装プロセスとの融合も図り易い。
As the material of the
ソケット17の製造方法は特に限定されないが、例えば、前記凹凸構造を有する金型を用いて成形により容易に作製することができる。
Although the manufacturing method of the
図15は、ソケット17を用いた光電複合装置の概略斜視図である。図15(a)は、光電複合装置の概略斜視図であり、図15(b)は、図15(a)の分解図である。
FIG. 15 is a schematic perspective view of a photoelectric composite device using the
図15に示すように、光電複合装置22は、一対のソケット17と、このソケット17に設置された本発明に基づく光導波路1とを有し、この一対のソケット17間に光導波路1が架け渡されている。なお、光導波路1は、上記した各実施の形態のいずれの構造であってもよい。このとき、光導波路1は、後述するプリント配線板とは非接触となっているので、半導体集積回路チップの放熱により、光導波路1が破壊されるのを効果的に防止することができる。
As shown in FIG. 15, the photoelectric
また、ソケット17の前記凹凸構造の凸面20上に、半導体集積回路チップ23a、23bと、前記発光素子(図示省略)(例えばレーザー)及び/又は前記受光素子(図示省略)とが実装されたインターポーザー24が固定されている。
Further, on the
インターポーザー24は、例えば図16に示すように、一方の面側には半導体集積回路チップ23が実装されており(図16(a))、他方の面側には光導波路1に光入射を行うための発光素子アレイ9aと、光導波路1からの出射光を受けるための受光素子アレイ10aとが実装され、周辺部にはその他の信号配線用の電極(例えば電源配線、DC信号等)25が設けられている(図16(b))。なお、発光素子アレイ9a及び受光素子アレイ10aは、上記した各光導波路の光入出射部に対応する位置に配置された複数の発光素子及び受光素子を備える(図示省略)。各発光素子及び受光素子の間隙には、発光素子及び受光素子と半導体集積回路チップとの間の電気的接続を行う貫通電極が配置されている(図示省略)。
For example, as shown in FIG. 16, the
そして、凹部18に光導波路1が設置されてなる一対のソケット17と、インターポーザー24とを固定するに際し、インターポーザー24の発光素子アレイ9a及び/又は受光素子アレイ10aが実装された面側をソケット17の凸面20と接するように構成し、またソケット17のターミナルピン21とインターポーザー24のその他の信号配線用の電極25とを電気的に接続するように固定する。
Then, when fixing the pair of
また、上述したように、ソケット17の凹部18の深さを、光導波路1の厚さ(例えば1mm)よりも大きく形成する(例えば前記深さを2mmとする。)ことにより、図15(a)に示すように、光導波路1の一方の面26側と、インターポーザー24の発光素子アレイ9a及び/又は受光素子アレイ10aが実装されている面側との間に空間(例えば500μm)27を形成することができる(これは、発光素子アレイ9a及び/又は受光素子アレイ10aの厚さを500μmとした場合。)。
Further, as described above, the depth of the
上記したように、ソケット17上に、インターポーザー24を介して半導体集積回路チップ23を実装し、及び光導波路1の一方の面26側と、インターポーザー24の発光素子アレイ9a及び/又は受光素子アレイ10aが実装されている面側との間に空間27を形成することにより、光電複合装置22の使用時に半導体集積回路チップ23が発熱しても、この熱によって光導波路1が破壊されるのを効果的に防ぐことができる。
As described above, the semiconductor integrated
この動作メカニズムは、一方の半導体チップ23aから発信される電気信号が光信号に変換されて、発光素子アレイ9aの各発光素子(図示省略)からレーザー光による光信号として出射される。出射された光信号は、光導波路1の対応する一つの前記コリメーション又は集束手段によって集束され、前記コア層の光入射部に入射し、前記コア層が延伸する導波方向に導波され、他方の前記コア層の光出射部から出射する。そして、光導波路1から出射された光信号は、受光素子アレイ10aの対応する受光素子(図示省略)に受光されて電気信号に変換され、他方の半導体チップ23bに電気信号として伝送される。
In this operation mechanism, an electrical signal transmitted from one semiconductor chip 23a is converted into an optical signal and emitted from each light emitting element (not shown) of the light emitting
この光電複合装置22は、本発明に基づく光導波路1が光配線として用いられる光配線システムを構成することができる。即ち、この光電複合装置22を前記プリント配線板に電気的に接続された状態で固定する。
This photoelectric
光電複合装置22によれば、本発明に基づく光導波路1がソケット17の凹部18に設置された状態で前記プリント配線板に電気的に接続することができるので、既存の前記プリント配線板の実装構造をそのまま利用できる構造である。従って、前記プリント配線板上にソケット17が設置できる領域を設ければ、その他の一般の電気配線は従来通りのプロセスで形成することが可能である。
According to the photoelectric
また、前記光導波路が高温プロセスに弱くても、例えば、前記プリント配線板にソケット17を固定し、更にはんだリフロー、アンダーフィル樹脂封止などの高温プロセスを含む、全ての実装プロセスを完了した後、ソケット17の凹部18に本発明に基づく光導波路1を設置することができるので、前記光導波路が高温によるダメージをこうむることなしにその実装を行うことが可能である。
Even if the optical waveguide is vulnerable to a high temperature process, for example, after fixing the
また、前記プリント配線板と比較して剛性の高い樹脂によってソケット17を作製でき、このソケット17上で、前記発光素子及び/又は前記受光素子及び前記光導波路間の光結合を行うことがでるため、光結合に必要とされる実装精度を容易に確保できる。例えば、現状のモールド技術により、数μmオーダーの組立て精度は確保可能である。従って、光バスの高密度化も可能となる。
Further, since the
さらに、半導体集積回路チップ23と、発光素子アレイ9a及び/又は受光素子アレイ10aとを、インターポーザー24を介してその上下面に近接させて設置することができるので、半導体集積回路チップ23と、前記発光素子及び/又は前記受光素子との間の配線長を短くすることができる。従って、電気信号のノイズ対策、クロストーク対策も容易となり、光変調速度も向上させることが可能となる。
Furthermore, since the semiconductor integrated
また、本発明に基づく光導波路1がソケット17の凹部18に設置された状態で前記プリント配線板に電気的に接続することができるので、前記プリント配線板の高密度配線とその設計の自由度を確保しながら光配線システムを安価かつ高い自由度で前記プリント配線板上に展開することが可能となり、前記プリント配線板上での高速分散処理、電子機器トータルでの高機能化、及び開発の短TAT(turn around time)化等が期待できる。
Further, since the
次に、光電複合装置22の製造方法の一例について、図17〜図19を参照して説明する。なお、図17及び図18は、図15(a)の光電複合装置18のA−A’線概略断面図である。
Next, an example of a method for manufacturing the photoelectric
まず、図17(a)及び(b)に示すように、プリント配線板28上に、一対のソケット17を実装する。このとき、プリント配線板28上の電極(図示省略)と、ソケット17のターミナルピン21とを位置合わせして、前記電極とソケット17が電気的に接続されるように実装する。
First, as shown in FIGS. 17A and 17B, a pair of
なお、図示省略したが、プリント配線板28上には予めその他の電子部品等の実装及び電気配線を形成しておく。
Although not shown in the drawings, other electronic components and the like are mounted on the printed
次に、図17(c)に示すように、ソケット17の凹部18に本発明に基づく光導波路1を設置し、この一対のソケット17間に光導波路1を架け渡しさせる。このとき、ソケット17に設けられた前記凹凸構造としての突起19により、光導波路1の長さ方向における位置決めは容易に行うことができ、また凹部18によって光導波路1の幅方向における位置決めは容易に行うことができる。なお、ソケット17の凹部18に光導波路1を設置するので、光導波路1とプリント配線板28とは非接触の状態になっている。
Next, as shown in FIG. 17C, the
光導波路1のソケット17への接着固定手段としては、特に限定されるものではないが、例えば接着性樹脂を用いて行うことできる。具体的には、まず図19(a)に示すように、ソケット17の凹部18の底面に溝30を任意の形状で形成する。このとき、溝30の端部がソケット17の突起19の周辺部まで位置するように形成する。次に、図19(b)に示すように、ソケット17の凹部18に、本発明に基づく光導波路1を設置する。上述したように、光導波路1の長さ方向及び幅方向における位置決めは、ソケット17に設けられた突起19及び凹部18によって容易に行うことができる。ここで、溝30は突起19の周辺部まで位置するように形成されているので、溝30の一部は光導波路1に覆われない状態となる。次に、図19(c)に示すように、光導波路1に覆われていない溝30の一部からディスペンサー31等を用いて接着性の樹脂を注入し、固めることによって、ソケット17の凹部18に光導波路1を接着固定することができる。
The means for fixing the
上記のようにしてソケット17に本発明に基づく光導波路1を設置した後、図18(d)に示すように、ソケット17の凸面20上に、前記半導体集積回路チップとしての例えばMPU(micro processor unit)23a又はDRAM(dynamic random access memory)23bと、発光素子アレイ9a及び/又は受光素子アレイ10aとが実装されたインターポーザー24を固定する。このとき、インターポーザー24の発光素子アレイ9a及び/又は受光素子アレイ10aが実装された面側をソケット17の凸面20と接するように構成し、またソケット17の凸面20に露出したターミナルピン(図示省略)とインターポーザー24のその他の信号配線用の電極25とを電気的に接続するように固定する。
After the
次に、図18(e)に示すように、MPU23a、DRAM23b上にそれぞれ、アルミのフィン29を設置する。
Next, as shown in FIG. 18E, aluminum fins 29 are installed on the MPU 23a and the
以上のようにして、光電複合装置22を用いて、本発明に基づく光導波路1が光配線として用いられる光配線システムを構成することができる。
As described above, an optical wiring system in which the
ここで、図20は、光電複合装置22をプリント配線板28上に展開した例を示す模式図である。例えば、光導波路モジュールを規格化することで、4方向に自在に展開することが可能となる。また、本発明に基づく光導波路1は、前記積層体の中間部分を除く光入出射端側に、第1クラッド層2とは別の補強部6が、コア層4とは反対側の第1クラッド層2の面から突出して形成され、前記積層体の中間部分を除く光入出射端側が優れた剛性を有するので、プリント配線板28上への展開のみならず、例えば複数のプリント配線板間への展開も可能となる。これにより、プリント配線板28上での高速分散処理が可能となり、SETの高機能化、開発の短TAT化等が期待できる。特に、第1クラッド層2として低剛性の樹脂シートを用いれば、前記積層体の中間部分の柔軟性をより向上することができるので、実装誤差、熱や外部応力などによる変形等を吸収することができ、上述したような効果をより確実に実現することができる。
Here, FIG. 20 is a schematic diagram illustrating an example in which the photoelectric
本実施の形態によれば、本発明に基づく光導波路1がソケット17の凹部18に設置された状態でプリント配線板28に電気的に接続することができるので、既存のプリント配線板28の実装構造をそのまま利用することができる。従って、プリント配線板28上にソケット17が設置できる領域を設ければ、その他の一般の電気配線は従来通りのプロセスで形成することが可能である。
According to the present embodiment, since the
また、本発明に基づく光導波路1が高温プロセスに弱くても、上述したように、プリント配線板28にソケット17を固定し、更にはんだリフロー、アンダーフィル樹脂封止などの高温プロセスを含む、全ての実装プロセスを完了した後、ソケット17の凹部18に本発明に基づく光導波路1を設置するので、光導波路1が高温によるダメージをこうむることなくその実装を行うことが可能である。
Further, even if the
また、プリント配線板28と比較して剛性の高い樹脂によってソケット17を作製でき、このソケット17上で、前記発光素子及び/又は前記受光素子及び光導波路1間の光結合を行うことがでるため、光結合に必要とされる実装精度を容易に確保できる。例えば、現状のモールド技術により、数μmオーダーの組立て精度は確保可能である。従って、光バスの高密度化も可能となる。
Further, since the
また、半導体集積回路チップ23a、23bと、発光素子アレイ9a及び/又は受光素子アレイ10aとを、インターポーザー24を介してその上下面に近接させて設置することができるので、半導体集積回路チップ23a、23bと、前記発光素子及び/又は前記受光素子との間の配線長を短くすることができる。従って、電気信号のノイズ対策、クロストーク対策も容易となり、光変調速度も向上させることが可能となる。
Further, since the semiconductor integrated
また、本発明に基づく光導波路1がソケット17の凹部18に設置された状態でプリント配線板28に電気的に接続することができるので、プリント配線板28の高密度配線とその設計の自由度を確保しながら光配線システムを安価かつ高い自由度で前記プリント配線板上に展開することが可能となり、前記プリント配線板上での高速分散処理、電子機器トータルでの高機能化、及び開発の短TAT(turn around time)化等が期待できる。
In addition, since the
さらに、ソケット17上に、インターポーザー24を介して半導体集積回路チップ23a、23bを実装し、及び本発明に基づく光導波路1の一方の面26側と、インターポーザー24の発光素子アレイ9a及び/又は受光素子アレイ10aが実装されている面側との間に空間27を形成することにより、光電複合装置22の使用時に半導体集積回路チップ23が発熱しても、この熱によって本発明に基づく光導波路1が破壊されるのを効果的に防ぐことができる。
Further, the semiconductor integrated
以上、本発明を実施の形態について説明したが、上述の例は、本発明の技術的思想に基づき種々に変形が可能である。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described, the above-mentioned example can be variously modified based on the technical idea of this invention.
例えば、本発明に基づく光導波路において、前記補強部は、前記積層体の中間部分を除く光入出射端側に、前記コア層とは反対側の前記第1クラッド層の面から突出して形成されていることが重要であり、その形状、大きさ、材質等は適宜選択可能である。前記補強部を前記第2クラッド層と一体成形するのではなく、別途又は後付けで設けることも考えられるが、この場合は、例えば、前記第1クラッド層上に接合することもできる。 For example, in the optical waveguide according to the present invention, the reinforcing portion is formed to protrude from the surface of the first cladding layer on the side opposite to the core layer on the light incident / exit end side excluding the intermediate portion of the laminate. It is important that the shape, size, material, and the like can be selected as appropriate. It is conceivable that the reinforcing portion is not integrally formed with the second clad layer but is provided separately or retrofitted . In this case, for example, the reinforcing portion can be bonded onto the first clad layer.
また、第7の実施の形態で説明したように、本発明に基づく光導波路を、前記ソケットによる光電複合装置に適用する場合、図5に示すように、補強部6の前記ソケットとの接合部位(底面)に、前記ソケットの位置決め機構33(例えばはめあいボス等)を有していてもよく、その形状、大きさ等は特に限定されない。 Further, as described in the seventh embodiment, when the optical waveguide according to the present invention is applied to the photoelectric composite device using the socket, as shown in FIG. The socket positioning mechanism 33 (for example, a fitting boss) may be provided on the (bottom surface), and the shape, size, and the like are not particularly limited.
また、前記コリメーション又は集束手段としては、例えば凸レンズなどを用いることができ、その形状は特に限定されず、球面レンズ、シリンドリカルレンズ等が適用可能である。また、前記コリメーション又は集束手段は前記第2クラッド層と一体成形するが、別途又は後付けで設けることも考えられる。 As the collimation or focusing means, for example, a convex lens can be used, and the shape thereof is not particularly limited, and a spherical lens, a cylindrical lens, or the like can be applied. Further, the collimation or focusing means are integrally molded with the second cladding layer, Ru was also possible to provide a separate or retrofit.
前記遮断壁は、上述したように、前記コア層と同一の材質で同時に形成されるのが、コスト面及び製造が容易となる点で特に好ましいが、これに限定されず、前記コア層とは異なる材質であってもよく、また前記コア層とは別途又は後付けで形成されていてもよい。 As described above, the barrier wall is preferably formed of the same material as that of the core layer at the same time, which is particularly preferable in terms of cost and manufacturing, but is not limited thereto. Different materials may be used, and the core layer may be formed separately or retrofitted.
さらに、ソケット17は、図21に示すように、凸面20上に、前記インターポーザーの位置決め機構32(例えばはめあいボス等)を有していてもよく、その形状、大きさ等は特に限定されない。さらに、ソケット17の凹部18に形成された突起部19の形状、大きさ等は特に限定されない。
Furthermore, as shown in FIG. 21, the
なお、本発明は、レーザー光に信号を乗せた上述した光配線システムに好適であるが、これ以外にも、光源等の選択によりディスプレイ用などにも適用可能である。 The present invention is suitable for the above-described optical wiring system in which a signal is placed on a laser beam. However, the present invention can also be applied to a display or the like by selecting a light source or the like.
本発明は、光導波路で効率良く所定の光束に集光されて出射し、或いは光導波路に効率良く入射した後に出射した信号光を次段回路の受光素子(光配線やフォトディテクタ等)に入射させるように構成した光配線等の光情報処理装置として好適に用いることができる。 The present invention efficiently collects and emits a predetermined light flux by an optical waveguide, or causes signal light emitted after being efficiently incident on the optical waveguide to enter a light receiving element (such as an optical wiring or a photodetector) of the next stage circuit. It can be suitably used as an optical information processing apparatus such as an optical wiring configured as described above.
1…光導波路、2…第1クラッド層、3…第2クラッド層、4…コア層、
4a…コア材、5…光導波路(前記積層体)の中間部分、6…補強部、7…光入射部、
8…光出射部、9…発光素子、9a…発光素子アレイ、10…受光素子、
10a…受光素子アレイ、11…コリメーション又は集束手段、12…遮断壁、
13…光学部品、17…ソケット、18…凹部、19…突起部、20…凸面、
21…ターミナルピン、22…光電複合装置、23…半導体集積回路チップ、
24…インターポーザー、25…その他の信号配線用の電極、28…プリント配線板
DESCRIPTION OF
4a ... core material, 5 ... intermediate portion of optical waveguide (the laminate), 6 ... reinforcing portion, 7 ... light incident portion,
8 ... light emitting part, 9 ... light emitting element, 9a ... light emitting element array, 10 ... light receiving element,
10a ... light receiving element array, 11 ... collimation or focusing means, 12 ... blocking wall,
13 ... Optical component, 17 ... Socket, 18 ... Recess, 19 ... Projection, 20 ... Convex surface,
21 ... Terminal pins, 22 ... Photoelectric composite devices, 23 ... Semiconductor integrated circuit chips,
24 ... interposer, 25 ... other electrodes for signal wiring, 28 ... printed wiring board
Claims (9)
前記コア層に対する光入出射部に相当する位置において、光のコリメーション又は集 束手段が前記第2クラッド層に一体成形されていると共に、
前記コリメーション又は集束手段の存在領域の少なくとも外周囲において、前記積層 体の前記光入出射端側から少なくともその側方にかけて前記第2クラッド層から延設さ れた前記補強部が、前記第2クラッド層に一体成形され、
前記コア層の外周囲であって前記補強部の内側において、前記第1クラッド層と前記 第2クラッド層との間に、前記コア層を外部から遮断する遮断壁が、前記コア層を更に 補強するためにも形成されている
ことを特徴とする、光導波路。 A laminated body of the first cladding layer and the core layer and the second cladding layer, light is configured to be directed through the core layer, Oite the light input and output end side, excluding an intermediate portion of the laminate, the A reinforcing portion protruding from the surface of the first cladding layer opposite to the core layer is formed in the second cladding layer, an optical waveguide ,
In a position corresponding to the light incident and exit section relative to the core layer, the light collimation or focusing beam means is integrally molded on the second cladding layer,
The reinforcing portion extended from the second cladding layer from the light incident / exit end side of the laminated body to at least the side thereof at least in the outer periphery of the region where the collimation or focusing means exists. Molded in layers,
A blocking wall that shields the core layer from the outside is further reinforced between the first cladding layer and the second cladding layer on the outer periphery of the core layer and inside the reinforcing portion. Is also formed to
An optical waveguide characterized by that .
前記コア層に対する光入出射部に相当する位置において、光のコリメーション又は集 束手段を前記第2クラッド層に一体成形する工程と、
前記コリメーション又は集束手段の存在領域の少なくとも外周囲において、前記積層 体の前記光入出射端側から少なくともその側方にかけて前記第2クラッド層から延設さ れた前記補強部を、前記第2クラッド層に一体成形する工程と、
前記コア層の外周囲であって前記補強部の内側において、前記第1クラッド層と前記 第2クラッド層との間に、前記コア層を外部から遮断する遮断壁を前記コア層の更なる 補強のためにも形成し、前記コア層と共に前記遮断壁を前記第2クラッド層に同時に接 合する工程と
を有することを特徴とする、光導波路の製造方法。 A laminated body of the first cladding layer and the core layer and the second cladding layer, light is configured to be directed through the core layer, Oite the light input and output end side, excluding an intermediate portion of the laminate, the the core layer that reinforcing portions projecting from the surface opposite to the first cladding layer is formed on the second cladding layer, a manufacturing method of the optical waveguide,
In a position corresponding to the light incident and exit section relative to the core layer, a step of integrally forming the collimation or focusing beam means light in the second cladding layer,
The reinforcing portion extended from the second cladding layer from the light incident / exit end side of the laminated body to at least the side thereof at least in the outer periphery of the region where the collimation or focusing means exists. A step of integrally forming the layer;
Further reinforcing the core layer with a blocking wall that shields the core layer from the outside between the first clad layer and the second clad layer on the outer periphery of the core layer and inside the reinforcing portion. a step of simultaneously junction of the blocking wall in the second cladding layer is also formed, together with the core layer for
A method of manufacturing an optical waveguide, comprising:
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