JPH08271767A - ２次元アレイ型光コネクタとその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【構成】光ファイバを位置決めするための複数のＶ溝１
ａを形成された支持部材１と、Ｖ溝１ａにそれぞれ収容
された複数の光ファイバ２とを備える光コネクタであっ
て、支持部材１の一方の面に平行に形成された第１Ｖ溝
群と、支持部材１の他方の面に平行に形成された第２Ｖ
溝群とを備え、更に、第１Ｖ溝群および第２Ｖ溝群が互
いに平行であり、且つ、相互に所定の位置関係が形成さ
れており、Ｖ溝１ａに収容された光ファイバ２の端面
が、支持部材１の少なくも一方の端面において２次元ア
レイを形成するように構成されている。 【効果】このような光コネクタを用いることにより、極
めてチャンネル数の多い光システムの構築が可能とな
り、同様に複数の光素子を一体に備えた光素子・アレイ
を用いて、２次元アレイ型光モジュールを製造すること
も可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は２次元アレイ型光コネク
タに関する。より詳細には、本発明は、複数の光ファイ
バを結合するために使用でき、且つ、結合される複数の
光ファイバの接続端面が２次元的に配列される２次元ア
レイ型光コネクタの構成並びにその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】画像あるいは映像伝送を行う情報処理シ
ステムや並列コンピュータシステム等では、従来に比較
すると桁違いに大量なデータ伝送が必要になる。そこ
で、無誘導で高密度なデータ伝送が可能な光ファイバの
特徴を活かしてシステムを構築すべく技術開発が進めら
れている。

【０００３】光ファイバによる高密度伝送を実現するた
めの技術的課題は、各光ファイバ毎に伝送する信号の伝
送速度を高くすることによる高密度伝送技術と、多チャ
ンネルの光ファイバを同時に取り扱うことにより物理的
な密度を向上させる言わば実装技術との２つに大別する
ことができる。本発明は、主に後者に関する発明であ
り、多チャンネルの光ファイバを如何に容易に取り扱う
かを追求してなされた発明である。

【０００４】即ち、現状の技術では、電気信号を取り扱
うメタルケーブルと異なり、光信号の信号伝送路の接続
部においては伝播光路の調芯が欠かせない。従って、多
チャンネルの光伝送路を含むシステムの構築について
は、信号伝送路の接続を容易に行えるようにする技術が
極めて重要な課題となる。

【０００５】そこで、例えば、光／電気変換または電気
／光変換を行う光素子と光信号の伝送媒体である光ファ
イバとの間の接続に関しては、光素子と光ファイバとを
一体にした光素子モジュールが生産されており、これを
電子回路と光ファイバとの接続部に使用することが一般
的である。このような光モジュールを用いることによ
り、製造現場では、光ファイバと光素子とを結合する際
に必要な光軸合わせ等の工程を省略することができる。
従って、光システムを効率良く構築することが可能にな
る。

【０００６】また、例えば、複数の光素子を一体にパッ
ケージングした光素子アレイや、１本で複数のコアを備
えた多芯ファイバ等が開発され、更に、多芯ファイバを
多数内蔵させることにより1000チャンネルを越えるよう
な光ファイバケーブルも開発されている。また、このよ
うな光信号の多チャンネル化への対応については、光フ
ァイバの先端に装着される光コネクタについても例外で
はない。

【０００７】この種の多チャンネルの光ファイバに対応
した光コネクタでは、複数の光ファイバを単一の平面上
に配列して、これらを一括して結合できるように構成さ
れている。しかしながら、上記のように接続すべきチャ
ンネル数が多くなってくると、光ファイバの接続端面を
２次元的に配列しなければ所望の密度が得られなくなっ
てくる。そこで、光ファイバの接続端面が２次元的に配
列された２次元アレイ型の光コネクタが求められてい
る。

【０００８】前述のように、光信号伝送路の接続には精
密な光軸の調芯が必要であり、特に高密度データ伝送に
は有利なシングルモードファイバの場合、接続部におけ
る位置合わせはμｍオーダの精度が必要になる。このた
め、接続すべき光ファイバが２次元的に配列さている場
合の接続については『信学技報／電子情報通信学会』Ｏ
ＱＥ93-144に記載されているように極めて複雑な調芯作
業が必要になる。従って、実質的に調芯作業の必要がな
い多チャンネル接続手段がなければ、1000チャンネルに
も及ぶ光伝送路を備えたシステムを実際に構築すること
はできない。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は、上
記従来技術の問題点を解決し、多チャンネルの光信号伝
送路を効率よく接続することができる新規な２次元アレ
イ型光コネクタを提供することをその目的としている。
また、この新規な２次元アレイ型光コネクタを製造する
方法を提供することも本発明の目的のひとつである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明に従うと、光ファ
イバを位置決めするための複数のＶ溝を形成された支持
部材と、該Ｖ溝にそれぞれ収容された複数の光ファイバ
とを備える光コネクタであって、該支持部材の一方の面
に平行に形成された第１Ｖ溝群と、該支持部材の他方の
面に平行に形成された第２Ｖ溝群とを備え、更に、該第
１Ｖ溝群と該第２Ｖ溝群とが互いに平行であり、且つ、
相互に所定の位置関係が形成されており、該Ｖ溝に収容
された光ファイバの端面が、該支持部材の一端面におい
て２次元アレイを形成するように構成されていることを
特徴とする２次元アレイ型光コネクタが提供される。

【００１１】また、上記本発明に係る光コネクタを製造
する方法として、本発明により、半導体ウェハの表裏で
共通して使用できる物理的構造物を該半導体ウェハに形
成した後、該物理的構造物を基準にして、各面における
Ｖ溝群が位置決めされて形成されることを特徴とする２
次元アレイ型光コネクタの製造方法が提供される。

【００１２】

【作用】本発明に係る２次元アレイ型光コネクタは、極
めて精密な位置決め部材を用いることにより機械的な調
芯作業の必要がない、全く新規な２次元アレイ型光コネ
クタである。

【００１３】一般的に試みられている２次元アレイ型光
コネクタの製造方法では、複数の光ファイバの調芯作業
を一括して行うだけで、特に調芯作業を合理化しようと
の試みはなかった。これに対して、本発明に係る２次元
アレイ型光コネクタでは、半導体加工技術を応用して作
製した極めて精密な位置決め部材を用いることにより光
学的な調芯作業を実質的に省略できる。

【００１４】即ち、本発明に係る２次元アレイ型光コネ
クタは、具体的に後述するように、半導体ウェハを加工
して作製した支持部材を用いる。この支持部材は、その
表裏で各々複数の光ファイバを位置決めできるように構
成されている。半導体ウェハは、いわゆるフォトリソグ
ラフィ技術を利用することによりμｍオーダの精度で加
工することができるので、シングルモード光ファイバの
位置決めにも十分な精度を有する支持部材を作製するこ
とができる。

【００１５】尚、１枚の半導体ウェハの両面を加工する
ことは、半導体加工技術の分野では既に実施されてお
り、そのための両面マスクアライナも既に実用化されて
いる。しかしながら、この種の両面マスクアライナを使
用しても、具体的に後述するように半導体ウェハの表裏
で数μｍオーダの位置ずれが生じるので、本発明の目的
を達成することができない。そこで、本発明に係る製造
方法では、半導体ウェハの表裏で共通に利用できる位置
決め基準となり得る物理的な構造物を形成した後に半導
体ウェハを加工する。このような方法によれば、１枚の
半導体ウェハの表裏でμｍオーダの位置決めを行うこと
ができ、光学的な調芯を省略し得る精密な支持部材を製
造することが可能になる。

【００１６】また、一般的な半導体集積回路と同様に、
本発明に係る方法では、１枚の半導体ウェハから多数の
支持部材を製造することが可能なので、生産性良く光コ
ネクタを製造することが可能になる。

【００１７】更に、この支持部材には、発光素子や受光
素子等の光素子を実装することもでき、このような支持
部材に光ファイバを装着することにより２次元アレイ型
の光モジュールを構成することもできる。

【００１８】以下、図面を参照して本発明に係る２次元
アレイ型光コネクタをより具体的に説明するが、以下の
開示は本発明の一実施例に過ぎず、本発明の技術的範囲
を何ら限定するものではない。

【００１９】

【実施例】図１は本発明に係る２次元アレイ型光コネク
タの具体的な構成例をその主要部において示す図であ
る。

【００２０】同図に示すように、この光コネクタは、半
導体ウェハを加工して作製した支持部材１と、この支持
部材に形成されたＶ溝１ａによって位置決めされた複数
の光ファイバ２とから構成されている。ここで、Ｖ溝１
ａは、半導体ウェハの表裏に形成されており、更に、各
面において相互の間隔が正確に位置決めされていると同
時に、半導体ウェハの表裏の間でも、正確な位置決めが
相互になされている。

【００２１】このような支持部材は、後述するような加
工方法により再現性良く製造することができるので、図
１に示したような光コネクタを複数用意することによ
り、調芯作業無しに複数の光ファイバを同時に結合する
ことが可能になる。

【００２２】図２は、図１に示した光コネクタを製造す
る方法を工程毎に示す図である。

【００２３】この方法では、まず、図２(a) に示すよう
に、Siウェハ10の表裏で共通して利用できる位置決め基
準を形成する。即ち、本実施例では、まず、Siウェハ10
を貫通する貫通穴10ａを２箇所に形成し、この貫通穴10
ａを基準として以下の加工の際の位置決めを行う。尚、
この貫通穴10ａは、Siウェハの表裏で位置決めの基準と
して利用するので、Siウェハの表面に対して正確に直角
に形成する必要がある。また、貫通穴10ａの内径も変化
しないように形成することが望ましい。このような形状
の貫通穴を形成するためには、イオンピームエッチング
のようなエッチング法が好ましい。

【００２４】続いて、Siウェハ10の一方の面にレジスト
を塗布した後、図２(b) に示すように、Siウェハ10の一
方の面において、貫通穴10ａを基準としてマスク20の位
置決めを行い、更に、このマスクによりレジストを露光
する。次に、非露光領域のレジストを除去した後に異方
性ウェットエッチングを行うことにより、図２(c) に示
すように、互いに精密に位置決めされた複数のＶ溝10ｂ
を形成する。なお、実際には、１枚のSiウェハ10上に複
数の支持部材に相当する多くのＶ溝を一括して形成す
る。

【００２５】次に、半導体ウェハ10を裏返して、裏面に
対しても同様な操作でＶ溝を形成する。ただし、この場
合は、Siウェハ10を反転させているので、同じ貫通穴10
ａを基準にして位置決めを行う場合に向きが逆になるこ
とに留意すべきである。

【００２６】以上のような一連の工程により、表裏で同
じ位置にＶ溝を形成されたSiウェハを切断して、図１に
示した光コネクタで使用している支持部材が完成する。
この支持部材に対する光ファイバの固定は、はんだ、樹
脂等を用いた公知の固定方法が適用できる。

【００２７】尚、比較のために、通常の両面マスクアラ
イナを用いて、この装置の機械的な精度を頼りに表裏の
位置合わせを行って、図１に示した光コネクタの支持部
材を作製した。このような製造方法で最終的に得られた
支持部材では、表裏で数μｍの誤差が生じていた。従っ
て、この支持部材は、シングルモードファイバを用いた
光コネクタに使用することはできない。

【００２８】但し、上記の比較例で使用された両面マス
クアライナは、Siウェハを透過する赤外光を用いてウェ
ハの表裏で位置合わせを行っている。このため、赤外光
の波長以上の精度を得ることはできず、上記のような誤
差が不可避に生じてしまう。従って、図２(a) に示した
ように、Siウェハに貫通穴を形成し、この貫通穴を通過
する短波長光を使用してウェハ表裏の位置合わせを行え
ば、より精度の高い支持部材が得られる可能性はある。

【００２９】図３は、上述のような本発明に係る製造方
法を実施する際に形成し得る他の位置決め基準の態様を
示す図である。

【００３０】即ち、図３に示すように、Siウェハ10を特
定の線に沿って切断し、この切断により形成されたSiウ
ェハ10の端面10ｃを位置決めの基準とする。この場合、
Siウェハ10は、そのへき開面に沿って切断することが好
ましい。その理由は、非常に直線性のよい切断面が得ら
れるからである。また、互いに直交する２つの切断面を
形成することも容易になる。このように互いに直交する
２本の線に沿って切断することにより２次元的に正確な
位置決めが可能になる。

【００３１】図４は、本発明に係る光コネクタを、光モ
ジュールとして構成した場合の具体例を示す図である。

【００３２】同図に示すように、この光コネクタにおけ
る支持部材３は、その一端に、図１に示した支持部材と
同様に、光ファイバ２を位置決めするための複数のＶ溝
３ａが形成されている。また、支持部材３の他端には、
平坦部分３ｂが形成されている。この平坦部分３ｂに
は、光素子アレイ４およびそのための配線層５が実装さ
れている。尚、実際には、配線層５は、絶縁層６を介し
て支持部材３上に装荷されている。

【００３３】ここで、Ｖ溝３ａの間隔は、光素子アレイ
４の発光部または受光部の間隔に合わせて形成されてい
る。従って、この支持部材３に光ファイバ２を装着する
ことにより、光学的な調芯作業なしに２次元アレイ型光
モジュールを製造することが可能になる。更に、支持部
材３の表裏には、相互に位置決めされた同じ構造が形成
されているので、光学的な調芯作業無しに２次元光モジ
ュールを作製することができる。

【００３４】図５は、図４に示した光モジュールの製造
方法を工程毎に示す図である。

【００３５】まず、Siウェハの表裏で共通して使用でき
る位置決め基準となる貫通穴30ａを形成してそれを基準
にSiウェハの表面を加工する点では、図２に示した方法
と同じである。但し、この光モジュールの作製において
は、図５(a) に示すように、まず、光素子を実装するた
めの平坦部分30ｂを形成し、次いで、図５(b) に示すよ
うに、光ファイバを位置決めするためのＶ溝30ｃを形成
する。続いて、同様の工程を半導体ウェハの裏面に対し
ても行う。

【００３６】次に、これらの加工を終えたSiウェハ30を
加熱して、図５(c) に示すように、Siウェハ30の表面全
体に絶縁膜30ｄを形成する。但し、Ｖ溝の形成された領
域からは、エッチングにより絶縁膜を除去しておく。こ
れは、光ファイバを固定するときに絶縁膜の存在が障害
になるからである。更に、この絶縁膜上に光素子アレイ
のための配線層を装荷する。以上のようにして作製され
た配線付きの支持部材30に光ファイバと光素子とをそれ
ぞれ実装して図４に示した光モジュールが完成する。

【００３７】尚、上記の一連の実施例では支持部材の材
料としてSiウェハを用いたが、フォトリソグラフィ技術
により加工できる他の材料を用いても同様な光コネクタ
を製造し得ることはいうまでもない。しかしながら、実
際には、コストと加工性との観点から、Siウェハを用い
ることが最も有利であると考えられる。

【００３８】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
ると、実質的に光学的な調芯の必要がない２次元アレイ
型の光コネクタを提供できる。このような光コネクタを
用いることにより、極めてチャンネル数の多い光システ
ムを容易に構築することが可能になる。

【００３９】また、同様に、複数の光素子を一体に備え
た光素子アレイを用いて、２次元アレイ型光モジュール
を製造することも可能になる。このような光素子モジュ
ールを用いることにより、物理的な実装密度が非常に高
い光システムを効率良く構築することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る２次元アレイ型光コネクタの具体
的な構成例を示す図である。

【図２】図１に示した光コネクタの製造方法を工程毎に
示す図である。

【図３】図１に示した光コネクタの他の製造方法を説明
するための図である。

【図４】本発明に係る２次元アレイ型光コネクタの他の
構成例を示す図である。

【図５】図２に示した光コネクタの製造方法を工程毎に
示す図である。

【符号の説明】

１、３・・・支持部材、 ２・・・光ファイバ、 ４・・・光素子アレイ、 ５・・・配線層、 ６・・・絶縁層（酸化膜）

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光ファイバを位置決めするための複数のＶ
   溝を形成された支持部材と、該Ｖ溝にそれぞれの端部を
   保持された複数の光ファイバとを備える光コネクタであ
   って、該支持部材が、その一方の面に平行に形成された
   第１Ｖ溝群と、該支持部材の他方の面に平行に形成され
   た第２Ｖ溝群とを備え、更に、該第１Ｖ溝群と該第２Ｖ
   溝群とが互いに平行であり、且つ、相互に所定の位置関
   係が形成されており、該Ｖ溝に収容された光ファイバの
   端面が、該支持部材の一端面において２次元アレイを形
   成するように構成されていることを特徴とする２次元ア
   レイ型光コネクタ。
2. 【請求項２】請求項１に記載された光コネクタにおい
   て、前記支持部材が半導体ウェハを加工して形成された
   ものであることを特徴とする２次元アレイ型光コネク
   タ。
3. 【請求項３】請求項１または請求項２に記載された光コ
   ネクタにおいて、前記支持部材の各面の一端に、各面の
   前記Ｖ溝群の配列平面と平行で、該支持部材の表面から
   該Ｖ溝の底部よりも低く形成された平坦部が形成されて
   おり、前記光ファイバに結合される発光素子および／ま
   たは受光素子が該平坦部に実装されていることを特徴と
   する２次元アレイ型光コネクタ。
4. 【請求項４】請求項３に記載された光コネクタであっ
   て、前記平坦部に絶縁膜を介して装荷された配線層を備
   え、該配線層が前記発光素子および／または受光素子と
   接続されていることを特徴とする２次元アレイ型光コネ
   クタ。
5. 【請求項５】請求項１から請求項４までの何れか１項に
   記載された２次元アレイ型光コネクタの製造方法であっ
   て、 半導体ウェハの表裏で共通して使用できる物理的構造物
   を該半導体ウェハに形成した後、該物理的構造物を基準
   にして、各面におけるＶ溝群が位置決めされて形成され
   ることを特徴とする２次元アレイ型光コネクタの製造方
   法。
6. 【請求項６】請求項５に記載された製造方法において、
   前記物理的構造物が、前記半導体ウェハを貫通して形成
   された貫通穴であることを特徴とする製造方法。
7. 【請求項７】請求項５に記載された製造方法において、
   前記物理的構造物が、前記半導体ウェハを所定の直線に
   沿って切断した切断部の端面であることを特徴とする製
   造方法。
8. 【請求項８】請求項７に記載された製造方法において、
   前記半導体ウェハが、該半導体ウェハのへき開面に沿っ
   て互いに直角に切断されることを特徴とする製造方法。