JPH11502633A - 光信号を電気信号に変換する変換装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 光ファイバを案内する構造部と、光ファイバを介して伝送された光を方向変換する構造部とから成る光信号を電気信号に変換する装置の製造方法が提案される。構造部（１１，１２，１３）を基板（１０）の上表面に、成形工具の輪郭の成形部を製造することにより形成する。前記基板（１０）の素材として好適にはセラミック素材を用いる。成形は押型成形、射出押型成形、スラリー注入成形、射出成形又は反応射出成形により行われる。

Description

【発明の詳細な説明】 光信号を電気信号に変換する 変換装置及びその製造方法 従来の技術 本発明は請求項１及び１５の上位概念に記載の方法及び装置に関する。 この種の公知の装置（ドイツ特許第４１０６７２１号明細書）はシリコン製担 体を基礎にしている。この担体は上表面に、異方性エッチングにより製造された 複数のＶ形溝を有し、Ｖ形溝は、面取りされ鏡面形成された端面により終ってい る。Ｖ形溝は、光ファイバを固定するのに用いられ、鏡面化された端面は、光フ ァイバを介して伝送された光を、光ファイバの光学軸線に対して垂直な方向へ方 向変換するのに用いられる。シリコン担体の上面には光透過性の第２の担体が設 けられ、第２の担体の上面には、光信号を電気信号に変換する変換素子が設けら れている。光透過性の第２の担体により変換素子に、Ｖ形溝の鏡面化された端面 で方向変換された光が供給される。この公知の装置で使用される、シリコン基板 の中にエッチングされたＶ形溝は優れた光ファイバ案内構造体である。Ｖ形溝は 、Ｖ形溝端部における５４°の傾斜した端面の下のシリコン結晶構造に相応して 方向変換鏡としても良好に 利用可能である。しかしこのような基板のエッチングは、コストが大きい製造法 である、何故ならばエッチングは個々に行われなければならないからである。更 に、変換装置の出力側から出力される信号の高い周波数に技術的に起因して、変 換装置から出発して走行している導体路が電気的なストリップ導体として形成さ れなければならない。これにより常に充分に良好な絶縁が必要となる、すなわち 例えば導体路を有する変換装置とシリコン担体との間に誘電体層、例えばポリア ミド又はガラス等を設けなければならない。技術的理由から、変換装置から供給 された信号をできるだけ短い信号路で信号事前処理装置に供給することも望まし い。従って信号事前処理装置はできるだけ同一の基板の上面に変換装置に直接的 に隣接して配置しなければならない。しかし、これらの技術的要請を満足する基 板の構成は、それぞれの個々の装置のスペースが比較的大きく、ひいては基板の 上面の機械的案内構造部の集積密度を低減させる。これによりシリコンウェーハ からそれぞれ比較的僅かな数の個々の装置しか製造できず、これにより製造コス トが相応して増大する。 ドイツ特許第４３００６５２号明細書から公知の提案では光学集積回路が、成 形工具上で電気光学半導体構成要素を注入することにより製造される。注入に適 する材料として合成樹脂、とりわけポリマーが開示されている。 この方法では基板製造とマイクロ装着（マイクロモンタージュ）との間の分離 が行われない。従って基板表面で電気機能構造部と光学機能構造部との形成を制 御することは不可能である。 更にドイツ特許出願公開第４２１２２０８号公報から公知の提案ではマスタ構 造を合成樹脂の中に成形し、これにより、光ファイバ案内構造部が光波構成要素 に自動調整結合するポリマー構成要素を僅かなコストで大量生産することが可能 となる。しかしこの方法では電気的構造部を形成する手段が設けられていない。 更にドイツ特許出願公開第４３１７９５３号公報から公知の提案では光導波路 素子の中の光ファイバを案内する案内溝が、成形部分を使用して合成樹脂におけ る射出成形により製造される。電気構成要素を装着するのに必要である、この場 合に製造される成形部分を形成するための詳細については全く記載されていない 。この公報には、光導波路素子のための代替的材料に関する記載もない。 本発明の課題は、冒頭に記載の形式の装置を小さいコストで製造する方法と、 この方法で製造される装置とを提供することにある。 この課題は請求項１又は１５の特徴部分に記載の特徴を有する方法又は装置に より解決される。提案される製造方法は、公知のＭＩＧＡ技術（マイクロ構造化 ・電鋳・成形技術）を基礎とする。本発明ではこの技 術は、セラミック素材から電気光学装置のための基板を製造するためにも使用さ れる。このようなセラミック基板の上面に電気構成要素及び導体路及びコンタク ト固定部材を直接的に装着できる。セラミック基板の１つの重要な利点は、それ らの公知の良好な高周波特性と、良好な熱伝導性とにある。これによりセラミッ ク基板の上面に、信号変換に必要であり通常は１１Ｇｂｉｔ／ｓの伝送速度のた めに用いられる高周波電子装置全体を装着することが可能となる。このようにし て容易に、数センチメートルの側縁長を有する送信／受信構成要素を完全に構造 化できる。 これにより、光学的高周波送信モジュール及び受信モジュールの小さいコスト の大量生産が可能となる。 １つの有利な点は、成形技術により大きいコストの鏡形状、例えば集束する放物 面鏡及び類似のビーム形成部材等を小さいコストで製造できることにある。この 場合に１つの有利な点は、鏡金属化が１つの作業ステップで電極製造と一緒に行 うことができることにある。 好適には成形は押型成形法により行われる。セラミック基板の表面に形成され る構造はとりわけ滑らかな面を有しなければならない場合、押型成形は有利には ２段階で行われる。第２の押型成形ステップの前に、平滑焼結する材料がマイク ロ構造部の中に充填される。 本発明の方法又は装置の更なる有利な実施の形態又は好適な形状は、従属項の 特徴部分に記載の特徴から得られる。 特に平滑な鏡面を製造する１つの有利な変形では、鏡に形成されている面に押 型成形の前に局所的に、平滑焼結ガラスペーストを被着することにある。 特に平滑な表面を有する鏡を製造し、任意の幾何学的形状を有する鏡を形成す るための別の１つの有利な措置は、製造に使用されるマスタ構造の中でＶ形溝の 端部に空洞を設けることから成る。この場合、輪郭材料を用いて所望の鏡輪郭が 付加形成される。１つの有利な点は空洞が、押型成形の後での鏡面の例えば合成 樹脂又はラッカーによる選択的コーティングを容易にすることにある。 １つの有利な点はセラミック基板の製造が、押型成形の外に押型成形と同様に 好適な注入技術、スラリー注入又は射出成形技術又は押型射出成形技術によって も行うことができることにある。 焼結の際に発生する収縮を回避する１つの有利な方法は、焼結するセラミック 形状に焼結の間にわたり、押型シートが載置されたプレス工具を用いて圧力を印 加することにある。プレス工具として簡単には、セラミック基板を押型成形する ために使用される成形工具を使用できる。 製造コストを更に低くするために更に、製造工具を 世代形成により多数コピーすると好適である。 本発明の装置及び本発明の製造方法を次に図面を参照して詳細に説明する。 図面 図１ａ及び１ｂは提案される信号変換装置をそれぞれ平面図又は縦断面図で示 し、図２ａ及び２ｂは本発明の製造方法のフローチャートを示し、図３は成形工 具の詳細を示し、図４は焼結の前及び後に押型成形されたＶ形溝の横断面を示し 、図５は焼結の際の収縮の作用を示すための光ファイバを有する押型成形された マイクロ構造部の縦断面図であり、図６は焼結の際のプレス工具の使用を示す略 図であり、図７は楕円面鏡を有する変換装置の略図である。 実施の形態の説明 図１は光信号を電気信号に変換する変換装置を示す。この装置の基体はセラミ ック基板１０により形成されている。セラミック基板１０の上表面には、図１の 左側側縁から開始してほぼ中央まで走行するマイクロ構造部１１，１２，１３が 形成され、マイクロ構造部１１，１２，１３は光ファイバ２０を固定するために 用いられる。マイクロ構造部１１，１２，１３は、光ファイバ２０を包囲する保 護被覆２１を固定するための引張り固定部１３と、光ファイバ２０を案内するＶ 形溝と、光ファイバ２０の出射開口２７の領域内のバスタブ状空洞１２とから成 る。出射開口２７に対向し て位置しシリコン結晶構造に起因して光ファイバ２０の光学軸線に対して斜めに 上昇する空洞１２の側壁と、製造技術上の理由から空洞１２の底部の一部とは、 輪郭材料１６例えば特に平滑な表面を有するガラスペースト等が被着される。輪 郭材料１６の表面には、この表面が出射開口２７に対向して位置するか光ファイ バ２０を介して伝送される光のビーム路の中に位置する限り、この実施の形態で は鏡の形の光方向変換部材１５が設けられている。鏡１５で、光ファイバ２０を 介して伝送される光が、光ファイバ２０の光学軸線に対して斜めの方向に反射さ れる。有利には反射は９０°で行われ、この場合に鏡１５は光ファイバ２０の光 学軸線に対して４５°の傾斜角を有する。セラミック基板１０の上表面１９には 受信器又は送信器２２と高周波前置増幅器２４とが設けられている。双方の素子 ２２，２４は有利にはチップの形で形成されている。素子２２，２４はセラミッ ク基板１０にコンタクト面２９を介して接続され、コンタクト面２９は固定にも 用いられる。同様にセラミック基板１０の表面１９に装着されており全体的又は 部分的にストリップ導体として形成されている導体路２６を介して受信器／送信 器チップ２２と高周波増幅器２４とが互いに接続されている。同様に直接的にセ ラミック基板１０に装着されている別のストリップ導体２６′は、変換装置全体 をこれを周囲の電子装置に組込むために用いられる。 送信器／受信器チップ２２の下面、すなわち基板表面１９に面する側に送信器／ 受信器チップ２２は検出窓２８を有する。検出窓２８は、光ファイバ２０を介し て伝送され鏡１５で反射される光が形成する光スポットの真上に位置する。受信 器の場合、検出窓２８は通常はフォトダイオードであり、フォトダイオードは光 ファイバ２０を介して伝送された光を受光する。送信器の場合、窓２８は例えば 面発光レーザーダイオードであり、面発光レーザーダイオードは鏡１５を介して 光を光ファイバ２０に供給する。作動の重要な構造の外にセラミック基板１０の 表面１９には更に位置調整マーク１８が設けられている。位置調整マーク１８は 、金属化の際のマスク調整を容易にし、光ファイバ２０のガイド１１に対して電 子素子２２，２４を位置調整するために用いられる。図１に示されている構成の １つの重要な利点はセラミック基板１０の使用にある。これにより、導体路２６ 及びコンタクト面２５を基板１０の表面１９から付加的に絶縁することが不要と なる。これにより更に、鏡製造ステップと導体路又はコンタクト面２５の金属化 ステップとを統合できる。 図２ａ及び２ｂはフローチャートを用いて、図１の装置を製造するのに適した 方法のシーケンスを示す。フローチャートは次の部分プロセス、すなわちマイク ロ構造化、電鋳、成形、鏡製造及び金属化、及びマイクロ実装に分割される。 第１の部分プロセスは、成形のためのマスタ構造の製造に寄与する。好適には これは公知のマイクロ技術、例えばシリコンマイクロメカニックにより行われる 。この場合、第１のステップ１００でシリコンウェーハの中に公知のように有利 には高温ＫＯＨ溶液の中での異方性エッチングプロセスによりＶ形溝１１′がエ ッチングされ、Ｖ形溝１１′は後に光ファイバ２０のための案内構造として用い られる。Ｖ形溝１１′の深さは、Ｖ形溝１１′の壁がシリコンの中の（１１１） 結晶面に沿って常に５４．７°の傾斜角を形成することに起因して簡単にリソグ ラフィマスクの開口幅により定めることができる。実験的精度は約１μｍである 。例えばｗ＝２４１．６μｍのＶ形溝の開口幅に対してｔ＝１７０．８μｍの深 さが得られる。溝の中に配置されこの溝の中の表面と同一平面に位置している単 一モード標準ガラスファイバは、Ｄ＝１２５μｍの半径を有することになる。次 いでステップ１０２でＶ形溝の入口側でシリコンウエーハ１０′の中で、引張り 固定部として用いられる凹部１３がエッチングされる。凹部１３の寸法は、光フ ァイバ２０を包囲する保護被覆２１の直径に依存する。次いでステップ１０４で Ｖ形溝のシリコンウェーハ１０′の中に位置する端部にバスタブ状空洞１２′が エッチングされる。空洞１２′の壁もシリコンの（１１１）結晶面に沿って走行 し、基板１０の表面に対して５４．７°の角度で傾斜 している。しかしこれらの壁は、Ｖ形溝１１′を収容する壁以外はＶ形溝１１′ の開放端から、空洞１２′の選択された寸法に相応して空間的に分離されている 。これにより後の時点でとりわけ、Ｖ形溝１１′の開放端に対向して位置する空 洞壁に被着されている鏡１５の金属化が容易になり、しかもその際、Ｖ形溝１１ ′の側壁を汚す危険が無い。図３はこのシーケンスを明かにするためにＶ形溝１ １′及び空洞１２′を有するマスタ構造の詳細を示す。簡単化された方法で引張 り固定部、光ファイバガイド及び鏡のための構造がただ１つのマスクプロセスで 定められ一緒にエッチングされる。 設計上の理由から、シリコンの（１１１）結晶面により定められる５４．７° の傾斜角とは別の鏡１５の傾斜角が所望される場合、特別に切断されたシリコン ウェーハを使用でき、このシリコンウェーハの表面は光ファイバファイバ溝１１ ′へ向かって（１１１）表面に対して傾斜されている。鏡傾斜角は所望の値だけ ５４°からずれている。代替的にステップ１０４での空洞１２′のエッチングに 、所望の鏡傾斜角を製造するためのステップを後続させることもできる。鏡１５ の任意の傾斜角例えば４５°を形成する１つの好適な方法は、まず初めにステッ プ１０６で空洞１２′を簡単には合成樹脂である輪郭材料１６により充填し、次 いで合成樹脂すなわち輪郭材料１６はステップ１０８ で、所望の角度に研磨された刃の押型成形により成形される。その際にＶ形溝１ １′の中に合成樹脂が達することがあり、そのような場合、はいり込んだ合成樹 脂は例えばレーザー除去により選択的に除去できる。任意の鏡面を有する鏡１５ を形成する同様に好適な別の１つの方法は、所望の鏡輪郭を例えばパイレックス ガラスに研磨形成し、ステップ１０８′でこのパイレックスガラスを空洞１２′ の中に挿入することにある。ガラス体は好適にはシリコンとの直接結合により固 定される。１つの有利な実施の形態では合成樹脂の中にガラス球レンズが部分的 に押型成形され、次いで除去され、これにより、焦点を有する凹面鏡が形成され る。確かに前述のようにハイブリッド実装により鏡を形成することはコストがか かるが、しかしコストは一度だけである。電鋳後に複数のコピーを形成すること によりコストは補償できる。 形成されたシリコンマスタ構造はステップ１１０で金属化され、次いで電鋳成 形により公知のように金属成形工具が製造される。とりわけ大量生産に関して製 造コストの面で有利な１つの変形は、金属成形工具から需要に応じて更なるコピ ーを製造することにある。これは、電着表面が不動態化され、次いで電着層の上 に電着層が成長することにより実現される。この場合、第１の成形工具すなわち 母型から第１世代として中間コピーが形成され、中間コピーから再度の成形によ り第２世代の成形工具が形成される。１つの母型から多数の中間コピーが小さい コストで形成され、それぞれの中間コピーから多数の第２世代の成形工具が小さ いコストで形成されるので、成形工具を小さいコストで多数複製できる。 次の部分プロセスすなわちコピー成形では成形工具を用いてセラミック基板１ ０′が製造され、セラミック基板１０′は図１の構成の基礎である。素材として はシート状の注入セラミックから成るグリーンテープ（Ｇｒｕｎｔａｐｅ）が適 する。セラミックグリーンテープは、有機結合剤を有するとりわけ微細な粒子の セラミック粉末のコンパウンドから成り、その厚さは通常は１００〜８００μｍ の領域内にある。好適には成形プロセスの第１のステップ１１６でプレスにより セラミックシートを事前圧縮する。この措置により後の焼結プロセスでの構造忠 実度が改善される。次いでステップ１１８で、後の鏡１５の充分に滑らかな表面 を保証するために、鏡１５のため設けられている面、すなわち空洞１２′のＶ形 溝１１の出口に対向して位置する側壁に、平滑焼結ガラスペーストを局所的に圧 着する。次いでステップ１２０で成形工具は、ステップ１１６又は１１８で形成 されたシートの上に載置される。ステップ１２２でシートおよび選択的に成形工 具が加熱され、次いでステップ１２４で成形工具がシートの中に押型成形される 。次いでステップ１３０ でシートが一定の事後圧力の下で冷却され、成形工具が除去される。次いでステ ップ１３２の焼結プロセスで、押型成形されたシートが圧縮される。 ステップ１１６〜１３０でのセラミックグリーンテープの中への押型成形に対 して代替的に成形は有利には、ステップ１１７で液状セラミックスラリーを成形 工具に注入し込む（スラリー注入）ことにより行うことも可能である。次いでス テップ１１９でセラミックスラリーは乾燥され、次いでステップ１２１でセラミ ックスラリーは成形工具から外され、次いでステップ１３２で焼結される。スラ リー注入法は、非常に均一に材料圧縮を行う特長を有する。これにより、次の焼 結プロセスでの不均一な収縮が大幅に阻止される。 焼結の際、コンパウンドに依存して通常は約２０％の等方性収縮が発生する。 しかし、ステップ１３２で焼結プロセスを慎重に制御することにより、すなわち とりわけ温度及び焼結時間を正確に監視し、押型成形パラメータ、粉末特性及び 焼結パラメータを適切に適合調整することにより、指示された構造の再生が１％ より小さい収縮の精度で可能である。これにより収縮は既に第１の部分プロセス でマスタ構造を製造する際に事前に考慮できる。例えば焼結の後のＶ形溝１１の 幅に対して寸法目標値ｗ＝２４１．６μｍが前もって与えられた場合、２０％の 線形収縮において焼結の前のＶ形溝１１′の事前考慮開き幅は値ｗ′＝３０２μ ｍでなければならない。図４は焼結の際の収縮の影響をＶ形溝の収縮に基づいて 示す。更にステップ１３２での焼結プロセスにより隅及び側縁が僅かに丸みを帯 び、これは図４に示されている。しかしＶ形溝１１に関して側壁のみが調整にと って重要であり、これに対してＶ構造部の溝先端と上部側縁とは調整に影響しな いので、丸みの問題はマイクロ構造部の適切な設計により解決できる。これはと りわけ鏡面にも当てはまる、何故ならば方向変換部材としての鏡１５の機能にと っては適切な面のみが重要であり、制限する側縁は重要でないからである。 収縮の重要な結果は、図５に示されているように光ファイバ２０の光学軸線の 高さが値Δｈだけずれることにある。とりわけ容易に収縮の作用を補償する方法 は、図５で仮定されているように４５°で光ファイバの光学軸線に対して傾斜し ている鏡１５を設けることにある。この鏡１５は、光ファイバ２０を介して伝送 された光を常に垂直に上方へ向かって反射する。この場合、光により発生される ビームスポットは収縮に起因して値Δｘだけ光ファイバ２０の光学軸線へ向かっ て動き、値Δｘは光ファイバ２０の高さのずれΔｈと一致する。 焼結の際の収縮を回避する１つの有利な方法が図６に示されている。この場合 、押型成形されているセラミック基板１０の上に焼結の間にプレス工具２３が載 置されて被着される。プレス工具２３は耐火材、例えば窒化珪素（Ｓｉ₃Ｎ₄）又 は酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）から成り、載置面においてセラミック基板１０ へ向かって離型剤１７がコーティングされている。離型剤１７はセラミック基板 １０に被着することもできる。プレス工具２３の表面は、セラミック基板１０の 押型成形された表面の正確なネガティーブ形状に相応する。プレス工具１０を用 いて焼結の間に圧力Ｐがセラミック基板１０に作用される。充分な圧力Ｐが印加 されるとセラミック基板１０の収縮はほぼ完全に回避でき、押型成形の際に形成 された構造はそのままの寸法で維持される。 好適にはプレス工具２３は軽度に多孔質に形成され、これにより、焼結燃焼の 際に発生する排ガスはプレス工具２３を透過して逃れることができる。離型剤１ ７は通常は必要である、何故ならばこれによりプレス工具２３及びセラミック基 板１０は焼結後に再び互いから分離できるようにするためである。更に個々の工 具は、ステップ１１７又は１２４を実行するための成形工具としても、前述のよ うに使用するプレス工具としても設けることができる。とりわけ好適なのは、成 形がステップ１１７〜１２１によるセラミックスラリー注入により行われる場合 である。この場合、既に成形工具は離型剤１７でコーティングされており、従っ てステップ１３２の焼結の前のステップ１２１の成形 工具の除去は不要である。 とりわけ鏡１５のために設けられている面等の滑らかな表面を有する基板構造 １１，１２，１３を得るために、ステップ１２４での１段階での押型成形の代り に２段階の押型成形をすることも可能である。この場合、ステップ１２４でシー トはまず初めに、低減された押型成形圧力で押型成形される。次いでステップ１ ２６で成形工具は持上げられ、滑らかに焼結する材料、有利にはガラスセラミッ ク材料が、製作された構造部の中に充填される。場合に応じてステップ１２７で 材料は事前乾燥される。次いでステップ１２８での第２の押型成形ステップで最 終的な成形が行われる。 成形部分プロセスに鏡製造／金属化が続く。鏡１５のために設けられているセ ラミック基板１０の面が押型成形の後に充分に滑らかでない場合、ステップ１３ ４で、鏡１５のために設けられている面の選択的コーティングの形の鏡平滑化が 、例えばフォトレジスト、ポリイミド、ベンゾシクロブテイン等のポリマーフィ ルムによるスプレーコーティング等により行われる。このようなポリマーフィル ムは、コーティングされる表面を直接平滑化するか、又は一度溶融した後に平滑 化する。鏡面の更なる平滑化は、金属化の光沢を形成する電気めっきにより達成 できる。次いで、仕上げられたセラミック基板１０の上に、通常は同一平面に配 置されているストリップ導体の形の高周波配線を有す る電気配線と、電気素子２２，２４を接続するためのコンタクト面（コンタクト パッド）２９とが被着される。これと同時に、１つの共通のマスクステップで好 適には鏡面の金属化が行われる。マスクは、一緒に押型成形された調整マーク１ ８で配向され、従って横方向収縮は電極の位置において自動的に考慮される。 最後にステップ１４０で、金属化されたセラミック基板１０は実装される。ま ず初めにフリップチップ技術で、すなわちコンタクトパッド及び下方へ向いてい る検出窓２８により送信器／受信器チップ２２は、前もって形成されたコンタク ト面２９の上に載置されて基板に結合される。この場合、コンタクトパッド２９ の上に載置されている溶融するろうビードを介して公知のように自動センタリン グが可能である。代替的に送信器／受信器チップの能動的調整は光学的位置決め 装置により行うこともできる。上方へ向いている検出ゾーンを有する受光ダイオ ードを鏡１５の上方に取付けることが、受光する光の波長に対してウェーハ材料 が透明の場合には可能である。同様に前置増幅器チップ２４が装着される。次い で光ファイバ２０が、光ファイバを案内するＶ形溝１１の中に配置され、チップ ２２の下方で鏡１５の位置まで押込まれて固定される。 通常、前述の変換装置を介しての信号伝送は５〜１１Ｇｂｉｔ／ｓの伝送速度 で行われる。従って高周波 用受信器チップ２２の場合にはダイオード２８のアクティブ面は、ダイオード容 量を小さく保持できるようにするために約５０μｍの直径を越えてはならない。 他方、（単一モード）ガラスファイバから出射する光ビームの広がりは、光ファ イバの出射アパーチュアにより決まる。光ファイバの出射開口２７とダイオード ２８との間の間隔が約１３０μｍであり、４５°鏡１５を使用する場合にＮ_Ａ＝ ０．２である場合、約３０μｍのビームスポット直径が得られる。従ってビーム スポット直径はダイオード２８のアクティブ面の中に位置する。従って伝送され たすべての光は確実に受信される。 受信信頼度を更に改善し、より大きい装着公差を許容できるようにダイオード におけるビームスポットを更に小さくすると好適である。ステップ１４０でより 小さいビームスポットが、より大きい屈折率の媒体を空洞１２の中に充填するこ とにより達成される。例えばビームスポットは、通常ｎ≒１．５の屈折率の光学 的エポオキシド接着剤を入れることにより約２０μｍに縮小できる。このように して高ビットレートの受信モジュールがビーム集束無しに可能である。 ビームスポットの縮小とひいては伝送速度の改善とは更にビーム集束によって も可能である。これを実現するために鏡１５は凹面鏡として形成することも可能 である。 図７はビーム集束する鏡形状の１つの例として、楕円面鏡１５を有する変換装 置を示す。楕円面鏡１５は一方の焦点Ｆ１が光ファイバの出射開口２７の中央に 位置し、他方の焦点Ｆ２が送信器／受信器素子２２の上方に位置するように配置 されている。これにより光ビームは送信器／受信器素子２２へ向かって集束し、 これにより、送信器／受信器素子２２に設けられている検出窓２８を大幅により 容易に位置決め可能となる。図７に示されている鏡の幾何学的形状は有利にはス ラリー注入法により得ることができ、ステップ１３２での焼結の間に、図６に示 されている手段が利用され、圧力が鏡構造１５に印加される。この場合、鏡面形 成は好適には、タンポン加圧白金・樹脂酸塩ペーストにより行われ、白金・樹脂 酸塩ペーストは焼結の際に圧力下で白金鏡面を形成する。 基本的技術思想を維持して、前述の構成又は方法の多数の実施の形態が可能で ある。例えば製造法はセラミック押型成形技術に制限されない。むしろアナログ 的に、別の成形可能な材料例えば熱可塑性合成樹脂、反応注入樹脂、スラリー注 入、射出可能なセラミックコンパウンド又は有機的に変成されたセラミック等に 拡張可能である。基本的に本発明の方法は電気・光学的変換装置の製造に制限さ れず、例えばマイクロ光学的バンクの製造にも適用できる。この場合、Ｖ形溝の 形の光ファイバガイドの外にとりわけその他のマイク ロ光学的構成要素、例えば光学的絶縁体、マイクロレンズ、フィルタプレート等 のためのホルダも押型成形される。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】１９９６年１０月２１日 【補正内容】 請求の範囲 16．構造化された基板（１０）の上面に１つの共通のマスクステップ（１３６ ）で導体路（２６）及びコンタクト面（２９）を被着し、光方向変換構造部（１ ５）を金属化することを特徴とする請求項１に記載の光信号を電気信号に変換す る装置の製造方法。 17．光方向変換構造部（１５）を鏡として形成し、このために設けられている 面をまず初めに平滑化し、次いで金属化することを特徴とする請求項１に記載の 光信号を電気信号に変換する装置の製造方法。 18．光方向変換構造部（１５）を鏡として形成し、このために設けられている 面にまず初めに下地金属化を行い、次いで平面化する又は光沢を形成する電気め っきして強化することを特徴とする請求項１に記載の光信号を電気信号に変換す る装置の製造方法。 19．案内構造部（１１，１２，１３）の中に配置されている光ファイバ（２０ ）の出射開口（２７）が位置する、光ファイバ案内構造部の領域（１２）を、屈 折率が１より大きい材料により充填することを特徴とする請求項１に記載の光信 号を電気信号に変換する装置の製造方法。 20．基板の上面に、光ファイバを案内する構造部が形成され、前記基板が更に 、光ファイバを介して伝送された光を方向変換して、前記基板上に装着され光 信号を電気信号に変換する変換装置に供給する光方向変換手段を有する前記基板 を有する光信号を電気信号に変換する装置において、 前記基板（１０）を、電気的に絶縁するセラミック素材により形成し、前記光方 向変換装置（１５）も前記基板（１０）の上表面に形成することを特徴とする光 信号を電気信号に変換する変換装置。 21．基板（１０）の上表面（１９）に、変換素子（２２）の電気信号を伝送す る導体路（２６，２６′）を被着することを特徴とする請求項２０に記載の光信 号を電気信号に変換する変換装置。 22．光ファイバを介して伝送された光を方向変換する手段を、自由に前もって 与えることが可能な輪郭を有する鏡（１５）により形成することを特徴とする請 求項２０に記載の光信号を電気信号に変換する変換装置。 23．光ファイバ（２７）の出射開口と変換装置（２２）の入口（２８）との間 に、空気に比して大きな屈折率の材料を設けることを特徴とする請求項２０に記 載の光信号を電気信号に変換する変換装置。 24．受信ダイオードの代りに面発光レーザーダイオードを設け、前記面発光レ ーザーダイオードの光を方向変換素子を介して光ファイバの中に入力結合するこ とを特徴とする請求項２０に記載の光信号を電気信号に変換する変換装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＪＰ，ＵＳ (72)発明者 クラウス−ミヒャエル マイヤー ドイツ連邦共和国 70839 ゲルリンゲン シュタインバイス シュトラーセ 63 (72)発明者 アネッテ ザイボルト ドイツ連邦共和国 71277 ルーテスハイ ム ドレシャーシュトラーセ 41

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．光ファイバを案内する構造と、前記光ファイバを介して伝送された光を方 向変換する構造部とを有する基板を有し、前記構造部（１１，１２，１３）を前 記基板（１０）の上面に、成形工具の輪郭の成形体を製造することにより形成す る光信号を電気信号に変換する装置の製造方法において、 前記基板（１０）をセラミック素材を用いて形成し、成形を前記セラミック素材 の押型成形又は注入成形により行うことを特徴とする光信号を電気信号に変換す る装置の製造方法。 ２．成形を、セラミックスラリーを成形工具に注入することにより行うことを 特徴とする請求項１に記載の光信号を電気信号に変換する装置の製造方法。 ３．成形を射出押型成形、射出成形又は反応注入成形により行うことを特徴と する請求項１に記載の光信号を電気信号に変換する装置の製造方法。 ４．基板（１０）の出発材料として、セラミック素材を基礎とするシートを使 用することを特徴とする請求項１に記載の光信号を電気信号に変換する装置の製 造方法。 ５．セラミック基板（１０）を押型成形又は注入成形後に焼結する（１３２） ことを特徴とする請求項１に記載の光信号を電気信号に変換する装置の製造方法 。 ６．シートが、有機結合剤を有する微細粒子セラミック粉末から成るコンパウ ンドから形成したグリーンテープであることを特徴とする請求項４に記載の光信 号を電気信号に変換する装置の製造方法。 ７．基板シートの上面に構造部を形成することが、前記シートに成形工具を載 置するステップと、 前記シートを加熱するステップと、 前記シートの中に成形工具を押型成形するステップと、前記シートを冷却するス テップとを有することを特徴とする請求項４に記載の光信号を電気信号に変換す る装置の製造方法。 ８．基板シートを成形工具の押型成形の前に面的に事前圧縮する（１１６）こ とを特徴とする請求項４に記載の光信号を電気信号に変換する装置の製造方法。 ９．焼結の際に基板（１０）にプレス工具（２３）を用いて圧力を印加するこ とを特徴とする請求項５に記載の光信号を電気信号に変換する装置の製造方法。 10．プレス工具（２３）と基板（１０）との間に離型剤（１７）を被着するこ とを特徴とする請求項９に記載の光信号を電気信号に変換する装置の製造方法。 11．プレス工具（２３）が多孔性材料から成ることを特徴とする請求項９に記 載の光信号を電気信号に変換する装置の製造方法。 12．プレス工具（２３）として、基板（１０）の 上面に構造部（１１，１２，１３）を形成するために使用される成形工具を使用 することを特徴とする請求項９に記載の光信号を電気信号に変換する装置の製造 方法。 13．基板（１０）の上面に押型成形の前に、平滑焼結ガラスペーストを被着す る（１２６）ことを特徴とする請求項１に記載の光信号を電気信号に変換する装 置の製造方法。 14．まず初めに第１の押型成形ステップ（１２４）を、低減された押型成形圧 力で行い、次いで、これから得られたマイクロ構造に、平滑焼結する材料を被着 し（１２６）、次いで最終的な構造を製造する第２の押型成形ステップ（１２８ ）を行うことを特徴とする請求項１に記載の光信号を電気信号に変換する装置の 製造方法。 15．構造部を、平滑焼結材料を被着した後に事前乾燥することを特徴とする請 求項１に記載の光信号を電気信号に変換する装置の製造方法。 16．１つの共通のマスクステップ（１３６）で導体路（２６）及びコンタクト 面（２９）を基板（１０）に取付け、鏡（１５）の金属化を行うことを特徴とす る請求項１に記載の光信号を電気信号に変換する装置の製造方法。 17．鏡（１５）のために設けられている面を金属化の前に平滑化することを特 徴とする請求項１に記載 の光信号を電気信号に変換する装置の製造方法。 18．鏡（１５）のために設けられている面を下地金属化の後に、平面化又は光 沢を形成する電気めっきにより強化することを特徴とする請求項１に記載の光信 号を電気信号に変換する装置の製造方法。 19．光ファイバ（２０）の出射開口（２７）と変換装置（２２）の入口（２８ ）との間の光路を、屈折率が１より大きい材料により充填することを特徴とする 請求項１に記載の光信号を電気信号に変換する装置の製造方法。 20．基板の上面に、光ファイバを案内する構造部と、光ファイバを介して伝送 された光を方向変換して、前記基板の上面に装着されている光信号を電気信号に 変換する変換装置に供給する方向変換手段とを有する前記基板を有する光信号を 電気信号に変換する変換装置において、 前記基板（１０）を、電気的に絶縁するセラミック素材により形成することを特 徴とする光信号を電気信号に変換する変換装置。 21．基板（１０）の上面（１９）に、変換素子（２２）の電気信号を伝送する 導体路（２６，２６′）を被着することを特徴とする請求項１７に記載の光信号 を電気信号に変換する変換装置。 22．光ファイバを介して伝送された光を方向変換する手段を、自由に前もって 与えることが可能な輪郭 を有する鏡（１５）により形成することを特徴とする請求項１７に記載の光信号 を電気信号に変換する変換装置。 23．光ファイバ（２７）の出射開口と変換装置（２２）の入口（２８）との間 に、空気に比してより大きい屈折率の材料を設けることを特徴とする請求項１７ に記載の光信号を電気信号に変換する変換装置。 24．受信ダイオードの代りに、面発光レーザーダイオードを使用し、前記面発 光レーザーダイオードの光を方向変換素子を介して光ファイバに入力結合するこ とを特徴とする請求項２０から請求項２３のうちのいずれか１つの請求項に記載 の光信号を電気信号に変換する変換装置。