JP7362761B2 - 光導波路パッケージおよび発光装置 - Google Patents

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Description

本開示は、光導波路パッケージおよび発光装置に関する。
従来技術の一例は、特許文献１に記載されている。
特許第４２１５７６４号公報
本開示の光導波路パッケージは、基板と、
前記基板の上面に位置するクラッドおよび前記クラッド内に位置するコアを有する光導波層と、を備えており、
前記基板は、少なくとも前記上面に露出した第１部および第２部と、を有しており、
前記第２部の前記クラッドに対する密着強度は、前記第１部の前記クラッドに対する密着強度よりも高く、
前記第２部は、前記第１部内に分散した複数の粒状体を含む。
本開示の発光装置は、前記光導波路パッケージと、
前記光導波路パッケージの前記凹部に収容された発光素子と、を含んでいる。
本開示の目的、特色、および利点は、下記の詳細な説明と図面とからより明確になるであろう。
本開示の第１実施形態の光導波路パッケージを具備した発光装置を示す分解斜視図である。 図１に示される発光装置の封止蓋体を省略した斜視図である。 図１の切断面線ＩＩＩ－ＩＩＩから見た発光装置の断面図である。 発光装置の凹部付近の一部の拡大断面図である。 基板１の表面の電子顕微鏡写真である。 本開示の第２実施形態の発光装置の一部の拡大図であり、発光素子の一部を側方から見た断面図である。 本開示の第２実施形態の発光装置の一部の拡大図であり、基板の一部を上方から見た平面図である。 本開示の第３実施形態の発光装置の一部の拡大図であり、発光素子の一部を側方から見た断面図である。 本開示の第３実施形態の発光装置の一部の拡大図であり、基板の一部を上方から見た平面図である。 本開示の第４実施形態の発光装置の一部の拡大図であり、発光素子の一部を側方から見た断面図である。 本開示の第４実施形態の発光装置の一部の拡大図であり、基板の一部を上方から見た平面図である。 本開示の第５実施形態の発光装置の一部の拡大図であり、発光素子の一部を側方から見た断面図である。 本開示の第５実施形態の発光装置の一部の拡大図であり、基板の一部を上方から見た平面図である。 本開示の第６実施形態の発光装置の一部の拡大図であり、発光素子の一部を側方から見た断面図である。 本開示の第６実施形態の発光装置の一部の拡大図であり、基板の一部を上方から見た平面図である。 本開示の第７実施形態の発光装置の一部の拡大図であり、発光素子の一部を側方から見た断面図である。 本開示の第７実施形態の発光装置の一部の拡大図であり、基板の一部を上方から見た平面図である。 本開示の第８実施形態の発光装置の一部の拡大図であり、発光素子の一部を側方から見た断面図である。 本開示の第８実施形態の発光装置の一部の拡大図であり、基板の一部を上方から見た平面図である。 本開示の第９実施形態の発光装置の一部の拡大図であり、発光素子の一部を側方から見た断面図である。 本開示の第９実施形態の発光装置の一部の拡大図であり、基板の一部を上方から見た平面図である。
上記特許文献１に記載される光導波路パッケージおよびそれを用いた発光装置の構成では、ポリマ層から構成され、またはポリマ層を主体に構成された光導波路を持つ第１の領域と、光導波路を持たない第２の領域を同一基板上に有するポリマ導波路基板を有している。該基板の表面において、ポリマ層と基板との密着性または接着性を向上するための接着層が、第１の領域および第２の領域に設けられる。
このとき、第１の領域の接着層はエッチングせずに、第２の領域の接着層をエッチングした後に、ポリマ層を基板全面に形成して光導波路が作製される。そして、第１の領域と第２の領域との境界のポリマ層を切断して、第２の領域のポリマ層を基板から剥離して除去することによって、電極を露出させる。
前記接着層は、ポリイミドシリコン樹脂、フッ素を含有しないポリイミド樹脂、有機アルミニウム化合物、有機ジルコニア化合物、有機置端化合物のいずれか１つであるか、または、その組み合わせから成る。これによって、上記特許文献１に記載される構成では、導波路が接着層によって基板に接合されるので、基板が導波路から剥離することを低減でき、長期にわたって実用上十分な接着強度を維持できることが提案されている。
しかしながら、上記の特許文献１に記載される構成では、導波路と基板とが接着層によって大きな接着強度で接着されているので、発光素子の発光によって発生する熱応力を緩和できる部分を有していない。したがって、光導波路と基板との間には接着層を挟んで全体に高い熱応力が発生し、該熱応力が繰り返し発生することによって、基板と光導波路とが剥離する可能性があった。よって、更なる熱応力の緩和、及び光導波路の剥離の低減が求められている。
以下、添付図面を参照して、本開示の発光装置の実施形態について説明する。
（第１実施形態）
図１は本開示の第１実施形態の光導波路パッケージを具備した発光装置を示す分解斜視図であり、図２は図１に示される発光装置の封止蓋体を省略した斜視図である。図３は図１の切断面線ＩＩＩ－ＩＩＩから見た発光装置の断面図である。
本実施形態の光導波路パッケージ５０は、基板１と、基板１の上面２に位置するとともに、クラッド３およびクラッド３内に位置するコア４を有する光導波層５と、を備える。クラッド３は、上面６と、下面７と、基板１に向かって上面６から下面７に貫通する凹部８とを有する。凹部８および基板１の上面２によって、凹部８が規定され、凹部８を覆うように、クラッド３の上面６に封止蓋体１１が積層される。封止蓋体１１の下面１１ａと基板１の上面２との間には、クラッド３の凹部８の臨む内壁面１３によって、発光素子１０が収容される収容空間が規定される。
本実施形態の光導波路パッケージ５０では、発光素子１０をそれぞれ収容する複数（本実施形態では３）の凹部８を有し、各発光素子１０を含んで発光装置２０が構成される。発光素子１０としては、レーザーダイオードなどが適用される。光導波層５は、コア４とクラッド３とが一体に結合されて構成される。基板１は、複数の誘電体層が積層されて形成されていてもよい。発光素子１０は、基板１の上面２に表記されたマーカによって画像認識を用いたパッシブアライメントによって実装されてもよい。
基板１は、誘電体層がセラミック材料から成るセラミック配線基板であってもよい。セラミック配線基板で用いられるセラミック材料としては、例えば、酸化アルミニウム質焼結体、ムライト質焼結体、炭化ケイ素質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体、ガラスセラミック焼結体等が挙げられる。基板１がセラミック配線基板である場合、誘電体層には、発光素子および受光素子と外部回路との電気的接続のための接続パッド、内部配線導体、外部接続端子等の各導体が配設される。
基板１の材料としては、例えば誘電体層が有機材料から成る有機配線基板であってもよい。有機配線基板は、例えば、プリント配線基板、ビルドアップ配線基板、フレキシブル配線基板等である。有機配線基板に用いられる有機材料としては、例えば、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂、フッ素樹脂等が挙げられる。
光導波層５は、例えば、石英などのガラス、樹脂等であってもよい。封止蓋体１１の下面１１ａと基板１の上面２とは、金属またはガラス等の接合層５５によって接合され、凹部８を気密に封止する。これによって凹部８は、高いガスバリア性を有し、外部から屈折率の異なる空気などの気体および異物の侵入が遮断されている。封止蓋体１１は、例えば、クラッド３と同一材料から成ってもよい。
光導波層５において、コア４と、クラッド３を構成する材料としては、いずれもガラスあるいは樹脂であってもよく、一方がガラスで一方が樹脂であってもよい。この場合には、コア４とクラッド３との屈折率が異なっており、コア４はクラッド３よりも屈折率が高い。この屈折率の違いを利用して、光の全反射をさせる。つまり、屈折率の高い材料で路を作り、周りを屈折率の低い材料で囲んでおくと、光は屈折率の高いコア４内に閉じ込めることができる。
実施形態の発光装置は、赤色（Ｒ）光、緑色（Ｇ）光、青色（Ｂ）光の各色のレーザ光を出射する３つの発光素子のそれぞれが凹部８内に収容され、基板１の上面２に実装された共通の構成を具備する。そのため、ここでは、３つの発光素子１０のうちの１つに関連する構成について説明する。なお、前述と対応する部分の参照符については、特に識別する必要がないときは、添え字ａ，ｂ，ｃを省略する場合がある。コア４は、複数の入射端面４ａ，４ｂ，４ｃと１つの出射端面４２との間を、入射端面４ａ～４ｃを一端とする複数の分割路４１ａ，４１ｂ，４１ｃと、複数の分割路４１ａ，４１ｂ，４１ｃが会合する合波部４３と、出射端面４２を一端とする統合路４４とを介して繋ぐ合波路を構成する。
集光レンズ４５は、複数の入射端面４ａ，４ｂ，４ｃに対応して複数設けられる。集光レンズ４５はコア４の入射端面４ａ，４ｂ，４ｃに対向配置される。入射端面４ａ，４ｂ，４ｃの中心軸上に集光レンズ４５の光軸が配置される。
各発光素子１０から出射された赤色（Ｒ）光、緑色（Ｇ）光、青色（Ｂ）光の各光は、入射端面４ａ，４ｂ，４ｃから分割路４１ａ，４１ｂ，４１ｃに入射し、合波部４３および統合路４４を経て、集光レンズ４５によって集光し、出射する。
集光レンズ４５は、例えば、入射面が平面に形成され、出射面が凸面の平凸レンズである。各分割路４１ａ，４１ｂ，４１ｃの各光軸と、各発光素子１０の発光部の中心とが一致するように、光導波層５と発光素子１０と集光レンズ４５とが組み立てられる。
図４は発光装置の凹部付近の一部の拡大断面図であり、図５は基板１の表面の電子顕微鏡写真である。基板１は、第１部３１と第２部３２とを含んでいる。第１部３１は、上面２がクラッド３と接している、低密着領域である。第２部３２は、第１部３１内に位置し、かつ上面２が第１部３１から露出し、クラッド３と接して位置するとともに、第１部３１よりもクラッド３に対する密着強度が高い、高密着領域である。
第１部３１は、例えば、窒化アルミ(ＡｌＮ)、窒化ホウ素（ＢＮ）、炭化ジルコニウム(ＺｒＣ)、ダイヤモンド（Ｃ）、フッ素系樹脂、等である。また、第２部３２は、アルミナ(Ａｌ２Ｏ３)、ジルコニア(ＺｒＯ２)、マグネシア(ＭｇＯ)、チタニア(ＴｉＯ２)、チタン酸バリウム(ＢａＴｉＯ３)、石英ガラス、シリカ(ＳｉＯ２)、シリコン系樹脂、等であり、配合比は他の条件と合わせて適宜選択するのがよい。
基板１が第１部３１と第２部３２とを含んだ構成とすることによって、第２部３２同士および第１部３１と第２部３２との密着強度を増強させ、熱膨張による剥離等による熱伝導率の低下を低減することができる。なお、密着強度は、例えば、基板１の下面あるいはクラッド３の上面から引っ張った際の、クラッド３の下面と基板１の上面２との境界における、クラッド３に対する第１部３１および第２部３２の残存量、残存面積、元の接着面積に対する残存面積等で評価することができる。
（第２実施形態）
図６Ａ，図６Ｂは本開示の第２実施形態の発光装置の一部の拡大図であり、図６Ａは発光素子の一部を側方から見た断面図であり、図６Ｂは基板１の一部を上方から見た平面図である。なお、前述の実施形態と対応する部分には、同一の参照符を付し、重複する説明は省略する。基板１の上面２は、研磨加工等によって鏡面とされる。このように基板１の光導波層５との界面を研磨等により平坦度を高くすることによって、その上に成膜される光導波層５の平面性が改善され、光の伝搬効率を向上することができる。また、基板１の上面２を鏡面化することによって、反射による漏れ光を低減することができる。このような漏れ光の低減は、基板１の基材の反射率が高いほど低減率も高くすることができる。なお、鏡面とは、金属の表面や塗装面等を、反射して物が映る鏡のように仕上げた面のことである。
（第３実施形態）
図７Ａ，図７Ｂは本開示の第３実施形態の発光装置の一部の拡大図であり、図７Ａは発光素子の一部を側方から見た断面図であり、図７Ｂは基板１の一部を上方から見た平面図である。なお、前述の実施形態と対応する部分には、同一の参照符を付し、重複する説明は省略する。第２部３２は、主部と、主部から突出するとともに主部と連続して位置した突起３３ａと、を有する粒状体３３を含んでいる。粒状体３３とは、第１部３１内に分散されている、粒状のもののことを指す。主部の形状は、例えば、円柱、円錐、円錐台、角柱、角錐、角錐台、球状、楕円体等である。突起３３ａは、主部の表面にさらに小さな粒が一体となって突出したものを指す。突起３３ａを有する粒状体３３を含む第２部３２によって、第２部３２同士および第１部３１と第２部３２との密着強度を増強させ、熱膨張による剥離等による熱伝導率の低下を低減することができる。突起３３ａは、例えば、曲率半径０．０１～５μｍ程度であればよく、形状は、例えば、円柱、円錐、円錐台、角柱、角錐、角錐台、球状、楕円体等である。
（第４実施形態）
図８Ａ，図８Ｂは本開示の第４実施形態の発光装置の一部の拡大図であり、図８Ａは発光素子の一部を側方から見た断面図であり、図８Ｂは基板１の一部を上方から見た平面図である。なお、前述の実施形態と対応する部分には、同一の参照符を付し、重複する説明は省略する。第２部３２は、基板１の厚み方向である第１方向Ａに延びる複数の柱状体３４を含んでいる。このような複数の柱状体３４を含む第２部３２によって、第１部３１との接着界面の面積を増加させ、光導波層５と電極等の配線層、基板１全体との密着強度を増加させることができる。また、光導波層５、電極等の配線層から基板１の裏面に向けて通過する界面数が少ないため、効率よく放熱させることができる。柱状体とは、柱状のものであり、平面視において、例えば、円形状、矩形状であり、基板１の厚み方向に厚みを有するものであり、円柱状、角柱状のものである。
（第５実施形態）
図９Ａ，図９Ｂは本開示の第５実施形態の発光装置の一部の拡大図であり、図９Ａは発光素子の一部を側方から見た断面図であり、図９Ｂは基板１の一部を上方から見た平面図である。なお、前述の実施形態と対応する部分には、同一の参照符を付し、重複する説明は省略する。本実施形態の光導波路パッケージ５０は、少なくとも一部が基板１内に位置するとともに、凹部８の底面から端面が露出した円柱状のヒートシンク３５を含んでいる。ヒートシンク３５の熱伝導率は、第１部３１の熱伝導率よりも高い材料、例えばＡｌ合金、Ｃｕ合金等が用いられる。発光素子１０の直下の基板１に、基板１よりも熱伝導率の高いヒートシンク３５を埋め込むことによって、発光素子１０から出る熱を効率よく放熱させることができる。また、ヒートシンク３５の側面に高密着層である第２部３２が分布するので、発光素子１０が実装された電極１５および基板１との密着強度を増加させることができる。また、ヒートシンク３５は、第２部３２の少なくとも一部と接していてもよく、その場合、放熱性および密着性がより一層向上する。なお、熱伝導率は、ホットディスク法、プローブ法、熱流量法、レーザーフラッシュ法等を関連規格に則って、測定および評価することができる。
（第６実施形態）
図１０Ａ，図１０Ｂは本開示の第６実施形態の発光装置の一部の拡大図であり、図１０Ａは発光素子の一部を側方から見た断面図であり、図１０Ｂは基板１の一部を上方から見た平面図である。なお、前述の実施形態と対応する部分には、同一の参照符を付し、重複する説明は省略する。基板１は、上面２の反対側に位置する下面１６を有している。ヒートシンク３５は、埋設部３５ａと板状部３５ｂとを有している。埋設部３５ａは、凹部８の底面から露出するとともに、凹部８の底面から下面１６に向かって延びる。板状部３５ｂは、埋設部３５ａと接続されるとともに下面１６上に位置する。このように、基板１の下面１６にも密着層としての板状部３５ｂを設け、埋設部３５ａを介して電極１５と接合することによって、電極１５と基板１全体の密着強度を増加することができる。
（第７実施形態）
図１１Ａ，図１１Ｂは本開示の第７実施形態の発光装置の一部の拡大図であり、図１１Ａは発光素子の一部を側方から見た断面図であり、図１１Ｂは基板１の一部を上方から見た平面図である。なお、前述の実施形態と対応する部分には、同一の参照符を付し、重複する説明は省略する。本実施形態の光導波路パッケージ５０は、基板１の下面１６の板状部３５ｂが隙間３６によって分割されている。これによって、熱応力を緩和し、基板１の変形等による破断、光伝搬ロスを軽減することができる。また、基板１が絶縁体、ヒートシンク３５が金属材料から成る場合には、下面１６から発光素子１０の駆動用電力を供給することが可能である。
（第８実施形態）
図１２Ａ，図１２Ｂは本開示の第８実施形態の発光装置の一部の拡大図であり、図１２Ａは発光素子の一部を側方から見た断面図であり、図１２Ｂは基板１の一部を上方から見た平面図である。なお、前述の実施形態と対応する部分には、同一の参照符を付し、重複する説明は省略する。基板１は上面２に接続する側面１７を有し、クラッド３は、側面１７に位置する被覆部分３７をさらに含んでいる。このような被覆部分３７によって、光導波層５のクラッド３を基板１の側面１７まで延長し、光導波層５の基板１に対する密着強度を向上することができる。
（第９実施形態）
図１３Ａ，図１３Ｂは本開示の第９実施形態の発光装置の一部の拡大図であり、図１３Ａは発光素子の一部を側方から見た断面図であり、図１３Ｂは基板１の一部を上方から見た平面図である。なお、前述の実施形態と対応する部分には、同一の参照符を付し、重複する説明は省略する。基板１は、上面２の反対側に位置する下面１６と、上面２と下面１６とを接続する側面１７とを有している。クラッド３は、側面１７および下面１６に位置し、側面１７および下面１６を被覆する被覆部分３８を含んでいる。このような被覆部分３８によって、光導波層５のクラッド３を基板１の側面１７および下面１６まで延長し、光導波層５の基板１に対する密着強度を向上することができる。
本開示のさらに他の実施形態では、発光素子１０は、発光ダイオード（Light Emitting Diode；ＬＥＤ）に限るものではなく、例えば、ＬＤ（Laser Diode）、ＶＣＳＥＬ（Vertical Cavity Surface Emitting Laser）などであってもよい。
本開示の光導波路パッケージは、上述したように、基板と、光導波層と、を備えており、前記基板は、少なくとも前記基板の上面に露出した第１部および第２部と、を有している。そして、前記第２部の前記クラッドに対する密着強度は、前記第１部の前記クラッドに対する密着強度よりも高い。また、本開示の発光装置は、前記光導波路パッケージと、前記光導波路パッケージの前記凹部に収容された発光素子と、を含んでいる。
本開示の光導波路パッケージおよび発光装置によれば、基板が第１部と第２部とを有しているので、第１部によって発光素子の熱により発生した熱応力を緩和し、第２部によって高い接合強度を得ることができる。その結果、熱応力を緩和して、基板が光導波層から剥離することを低減できる。
以上、本開示の実施形態について詳細に説明したが、また、本開示は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更、改良等が可能である。上記各実施形態をそれぞれ構成する全部または一部を、適宜、矛盾しない範囲で組み合わせ可能であることは、言うまでもない。
１ 基板
２ 上面
３ クラッド
４ コア
４ａ，４ｂ，４ｃ 入射端面
５ 光導波層
６ 上面
７ 下面
８ 貫通孔
１１ 封止蓋体
１１ａ 封止蓋体１１の下面
１３ 内壁面
１５ 電極
１６ 下面
１７ 側面
１０ 発光素子
２０ 発光装置
３１ 第１部
３２ 第２部
３３ 粒状体
３３ａ 突起
３４ 柱状体
３５ 接合層
３５ａ 埋設部
３５ｂ 板状部
３６ 隙間
３７，３８ 被覆部分
４１ａ，４１ｂ，４１ｃ 分割路
４２ 出射端面
４３ 合波部
４４ 統合路
４５ 集光レンズ
５０ 光導波路パッケージ

Claims (10)

  1. 第１面を有する基板と、
    前記第１面に位置するクラッドおよび前記クラッド内に位置するコアを有する光導波層と、を備え、
    前記基板は、前記クラッドに接している第１部および第２部を有し、
    前記第２部の前記クラッドに対する密着強度は、前記第１部の前記クラッドに対する密着強度よりも高く、
    前記第２部は、前記第１部内に分散した複数の粒状体を含む、光導波路パッケージ。
  2. 前記第１面は、鏡面である、請求項１に記載の光導波路パッケージ。
  3. 前記複数の粒状体の少なくとも一部は、突起を有し、
    前記突起は、曲率半径が０．０１～０．５μｍである、請求項１または２に記載の光導波路パッケージ。
  4. 前記第２部は、前記基板の厚み方向に延びている柱状体を含んでいる、請求項１または２に記載の光導波路パッケージ。
  5. 前記クラッドは、凹部と、少なくとも一部が前記基板内に位置するとともに前記凹部の底面から露出したヒートシンクとを、さらに含んでおり、
    前記ヒートシンクの熱伝導率は、前記第１部の熱伝導率よりも高い、請求項１～４のいずれかに記載の光導波路パッケージ。
  6. 前記基板は、前記第１面の反対に位置する第２面をさらに有しており、
    前記ヒートシンクは、前記凹部の底面から露出しているとともに、前記凹部の底面から前記第２面に向かって延びている埋設部と、前記第２面上に位置する板状部と、を有している請求項５に記載の光導波路パッケージ。
  7. 前記基板は、前記第１面に繋がっている第３面をさらに有しており、
    前記クラッドは、前記第３面に位置する部分をさらに含んでいる請求項１～６のいずれかに記載の光導波路パッケージ。
  8. 前記基板は、前記第１面の反対に位置する第２面と、前記第１面と前記第２面とを接続している第３面とをさらに有しており、
    前記クラッドは、前記第３面および前記第２面に位置する部分をさらに含んでいる請求項１～６のいずれかに記載の光導波路パッケージ。
  9. 請求項１～８のいずれかに記載の光導波路パッケージと、
    前記光導波路パッケージに接続されている発光素子と、を備える発光装置。
  10. 前記クラッドは、凹部を有しており、
    前記発光素子は、赤色光、緑色光および青色光をそれぞれ発光する３つの発光素子を含み、
    前記３つの発光素子は、前記凹部に収容されている、請求項９に記載の発光装置。
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003101044A (ja) 2001-09-20 2003-04-04 Kyocera Corp 光導波路と半導体受光素子との接続構造
WO2004005216A1 (ja) 2002-07-09 2004-01-15 Kenichiro Miyahara 薄膜形成用基板、薄膜基板、光導波路、発光素子、及び発光素子搭載用基板
WO2005045908A1 (ja) 2003-11-06 2005-05-19 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. 基板貼り合わせ方法、その貼り合わせ基板及び直接接合基板
JP2006323317A (ja) 2005-05-20 2006-11-30 Sumitomo Bakelite Co Ltd 光導波路構造体
JP2011112973A (ja) 2009-11-28 2011-06-09 Kyocera Corp 光導波路部材
WO2016047447A1 (ja) 2014-09-24 2016-03-31 日東電工株式会社 光電気混載基板およびその製法
WO2019117035A1 (ja) 2017-12-12 2019-06-20 日東電工株式会社 光電気混載基板

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08110446A (ja) * 1994-10-12 1996-04-30 Hitachi Ltd 光伝送モジュール
DE19549395A1 (de) * 1995-02-07 1996-10-31 Ldt Gmbh & Co Bilderzeugungssysteme zur Bestimmung von Sehfehlern an Probanden und für deren Therapie
EP0823280B1 (en) * 1996-02-28 2004-06-16 Hoya Corporation Photocatalyst filter device
US6112002A (en) * 1996-11-29 2000-08-29 Fujitsu Limited Optical coupler optically coupling a light beam of a semiconductor laser source with a single mode optical waveguide or fiber
JP3814924B2 (ja) * 1997-04-03 2006-08-30 住友電気工業株式会社 半導体装置用基板
JP4215764B2 (ja) 2005-09-26 2009-01-28 株式会社日立製作所 光導波路及び光導波路の製造方法
JP6712742B2 (ja) * 2014-09-24 2020-06-24 日東電工株式会社 光電気混載基板およびその製法
FR3062209B1 (fr) * 2017-01-25 2021-08-27 Commissariat Energie Atomique Detecteur optique de particules

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003101044A (ja) 2001-09-20 2003-04-04 Kyocera Corp 光導波路と半導体受光素子との接続構造
WO2004005216A1 (ja) 2002-07-09 2004-01-15 Kenichiro Miyahara 薄膜形成用基板、薄膜基板、光導波路、発光素子、及び発光素子搭載用基板
WO2005045908A1 (ja) 2003-11-06 2005-05-19 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. 基板貼り合わせ方法、その貼り合わせ基板及び直接接合基板
JP2006323317A (ja) 2005-05-20 2006-11-30 Sumitomo Bakelite Co Ltd 光導波路構造体
JP2011112973A (ja) 2009-11-28 2011-06-09 Kyocera Corp 光導波路部材
WO2016047447A1 (ja) 2014-09-24 2016-03-31 日東電工株式会社 光電気混載基板およびその製法
WO2019117035A1 (ja) 2017-12-12 2019-06-20 日東電工株式会社 光電気混載基板

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