KR20090080902A

KR20090080902A - 광도파로 디바이스의 제조 방법 및 이에 의해 얻어지는 광도파로 디바이스 및 이에 이용되는 광도파로 접속 구조체

Info

Publication number: KR20090080902A
Application number: KR1020090004934A
Authority: KR
Inventors: 마사유키 호도노
Original assignee: 닛토덴코 가부시키가이샤
Priority date: 2008-01-22
Filing date: 2009-01-21
Publication date: 2009-07-27
Also published as: JP2009175275A; CN101493554A; CN101493554B; US20090185775A1; JP4881329B2; US7760981B2

Abstract

본 발명은 광도파로 디바이스의 제조 방법 및 이에 의해 얻어지는 광도파로 디바이스 및 이에 이용되는 광도파로 접속 구조체에 관한 것으로서, 언더클래드층(10)상에 볼록 형상의 코어 패턴(11)이 형성된 광도파로 필름을 준비하고, 또한 기판(1)상에 실장된 수광 소자(2)를 밀봉하는 밀봉 수지층(7)의 상면에 그 저부가 상기 수광 소자(2)의 수광부(2a)와 겹치는 오목부를 성형하고, 상기 밀봉 수지층의 오목부에 상기 광도파로 필름의 볼록 형상의 코어 패턴(11)을 끼워 맞춤으로써 수광 소자(2)와 광도파로 필름의 광도파로를 광결합했다. 그리고, 코어 패턴(11)의 끼워 맞춤부 이외의 부분을 오버클래드층(13)으로 피복하고, 간단한 공정에 의해 우수한 정밀도로 수발광 소자와 광도파로를 광결합할 수 있는 광도파로 디바이스의 제조 방법과, 이에 의해 얻어지는 광도파로 디바이스와, 이에 이용되는 광도파로 접속 구조체를 제공하는 것을 특징으로 한다.

Description

광도파로 디바이스의 제조 방법 및 이에 의해 얻어지는 광도파로 디바이스 및 이에 이용되는 광도파로 접속 구조체{METHOD OF MANUFACTURING OPTICAL WAVEGUIDE DEVICE, OPTICAL WAVEGUIDE DEVICE THEREBY AND OPTICAL WAVEGUIDE CONNECTION STRUCTURE THEREFOR}

본 발명은 광 통신, 광 정보 처리, 그 외 일반 광학에서 널리 이용되는 광도파로 디바이스의 제조 방법 및 이에 의해 얻어지는 광도파로 디바이스 및 이에 이용되는 광도파로 접속 구조체에 관한 것이다.

일반적으로 광도파로 디바이스는 발광 소자로부터 발광되는 광을 광도파로에 의해 전파시키거나, 반대로 광도파로에 의해 전파된 광을 수광 소자에 수광시킴으로써 광 결합을 실시하는 것이지만, 그 결합 시에는 서로의 광축을 동축상에 설정하는 것이 중요하고, 높은 위치 결정 정밀도가 요구된다.

예를 들면, 위치 결정 플레이트에 대해 정확히 위치를 맞춰 실장한 수발광 소자와, 상기 위치 결정 플레이트에 대해 요철의 끼워 맞춤에 의해 정확히 위치를 맞춘 삼차원 광로 부품(광도파로를 내장한 것)을 조합시킴으로써 수발광 소자와 광도파로의 위치 맞춤을 고정밀도로 실시하도록 한 커넥터가 제안되어 있다(일본 공 개특허공보 제2006-309113호 참조).

그러나, 이는 우선 수발광 소자를 위치 결정 플레이트에 대해 정확히 위치 맞춤을 실시하고, 계속해서 상기 위치 결정 플레이트에 대해 정확히 삼차원 광로 부품을 조립하는 2 단계 공정이 필요하고, 번잡한 수고와 시간을 요해 생산 효과가 나빠지는 문제가 있다. 또한, 위치 결정 플레이트와 삼차원 광로 부품의 각각에 대해 높은 가공 정밀도가 요구될 뿐만 아니라 양자의 조립 정밀도도 중요해지고, 그 조정이 용이하지 않은 문제도 있다.

본 발명은 이와 같은 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 간단한 공정에 의해 우수한 정밀도로 수발광 소자와 광도파로를 광결합할 수 있는 광도파로 디바이스의 제조 방법과, 이에 의해 얻어지는 광도파로 디바이스와, 이에 이용되는 광도파로 접속 구조체의 제공을 그 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 언더클래드층상에 볼록 형상의 코어 패턴이 형성된 광도파로를 준비하는 공정과, 상기 광도파로의 볼록 형상 코어 패턴의 소정부와 끼워 맞출 수 있는 오목부를 성형하기 위한 볼록부가 형성된 금형을 준비하는 공정과, 상면에 수발광 소자가 실장된 기판을 준비하는 공정과, 상기 실장된 수발광 소자의 주위에 상기 금형을 배치하고, 상기 금형의 성형용 볼록부의 꼭대기면이 상기 수발광 소자의 수발광부와 겹치도록 위치를 결정하는 공정과, 상기 금형 내에 밀봉 수지 재료를 충전하여 경화시킴으로써 상기 광도파로의 볼록 형 상 코어 패턴의 소정부와 끼워 맞출 수 있는 오목부가 설치된 밀봉 수지층을 형성하는 공정과, 탈형 후, 상기 밀봉 수지층의 오목부에 상기 광도파로의 볼록 형상 코어 패턴의 소정부를 끼워 맞춤으로써 수발광 소자의 수발광부와 광도파로를 광결합하는 공정과, 상기 광도파로의 볼록 형상 코어 패턴의 잔부를 덮는 오버 클래드층을 형성하는 공정을 구비한 광도파로 디바이스의 제조 방법을 제 1 요지로 한다.

또한, 본 발명은 그 중에서도 특히 상기 금형으로서 석영 유리 및 실리콘 중 적어도 하나를 이용하여 이루어진 투명 금형을 이용하여 상기 금형 배치 시에 금형 내를 투과하여 보는 것에 의해 금형에 형성된 볼록부의 꼭대기면이 수발광 소자의 수발광부와 겹치도록 위치 결정을 실시하도록 한 광도파로 디바이스의 제조 방법을 제 2 요지로 한다.

또한, 본 발명은 광도파로 디바이스로서, 언더클래드층상에 볼록 형상의 코어 패턴이 형성된 광도파로와, 기판 상면에 실장된 수발광 소자와, 상기 수발광 소자를 밀봉하는 밀봉 수지층을 구비하고, 상기 밀봉 수지층에는 상기 광도파로의 볼록 형상 코어 패턴의 소정부와 끼워 맞추는 오목부가 그 저면을 상기 수발광 소자의 수발광부에 겹친 배치로 형성되어 있고, 상기 밀봉 수지층의 오목부와 광도파로의 볼록 형상 코어 패턴의 소정부의 끼워 맞춤에 의해 수발광 소자의 수발광부와 광도파로가 광결합되고, 상기 광도파로의 볼록 형상 코어 패턴의 잔부가 오버 클래드층으로 피복되어 있는 광도파로 디바이스를 제 3 요지로 한다.

또한, 본 발명은 광도파로 디바이스에 이용되는 광도파로 접속 구조체로서, 언더클래드층상에 볼록 형상의 코어 패턴이 형성된 광도파로와, 기판 상면에 실장 된 수발광 소자와, 상기 수발광 소자를 밀봉하는 밀봉 수지층을 구비하고, 상기 밀봉 수지층에는 상기 광도파로의 볼록 형상 코어 패턴의 소정부와 끼워 맞추는 오목부가, 그 저면을 상기 수발광 소자의 수발광부에 겹친 배치로 형성되어 있고, 상기 밀봉 수지층의 오목부와 광도파로의 볼록 형상 코어 패턴의 소정부의 끼워 맞춤에 의해 수발광 소자의 수발광부와 광도파로가 광결합되도록 되어 있는 광도파로 접속 구조체를 제 4 요지로 한다.

또한, 본 발명에서 「성형용 볼록부의 꼭대기면이 …수발광 소자의 수발광부부와 겹치도록 위치를 결정한다」는 것은 상기 꼭대기면과 수발광부를 직접 겹치는 경우에 한정되지 않고, 양자가 서로 떨어진 상태로 대치하는 경우도 포함하는 취지이다. 우선, 마찬가지로 본 발명에서 「오목부가 그 저면을 수발광 소자의 수발광부와 겹친 배치로 형성되어 있는」것은 상기 오목부의 저면과 수발광부를 직접 겹친 배치에 한정되지 않고, 양자를 서로 떨어진 상태로 대치시킨 배치로 하는 경우도 포함하는 취지이다.

즉, 본 발명자는 수발광 소자와 광도파로를 간단히, 또 높은 정밀도로 위치결정한 상태로 광결합하는 방법에 대해 예의 검토를 거듭했다. 그 결과, 광도파로로서 볼록 형상의 코어 패턴을 노출시킨 것을 이용하는 한편, 기판상의 수발광 소자에 수지 밀봉을 실시할 때, 그 수지 밀봉과 동시에 상기 광도파로의 볼록 형상 코어 패턴과 결합할 수 있는 오목부를 수발광 소자의 수발광부에 상당하는 배치로 형성하고, 상기 오목부와 광도파로의 볼록 형상 코어 패턴을 직접 끼워 맞추도록 하면, 간단하고 정확히 양자를 광결합시킬 수 있는 것을 발견하여 본 발명에 도달 했다.

본 발명의 광도파로 디바이스의 제조 방법은 상기와 같이 광도파로로서 볼록 형상의 코어 패턴을 노출시킨 것을 이용하는 한편, 기판상의 수발광 소자에 수지 밀봉을 실시할 때, 그 수지 밀봉과 동시에 상기 광도파로의 볼록 형상 코어 패턴과 끼워 맞출 수 있는 오목부를 수발광 소자의 수발광부에 상대하는 배치로 형성하고, 상기 오목부와 광도파로의 볼록 형상 코어 패턴을 직접 끼워 맞추도록 한 것이다. 이 방법에 의하면 상기 요철의 끼워 맞춤에 의해 간단히, 또한 우수한 정밀도로 수발광 소자와 광도파로를 광결합할 수 있다. 따라서, 종래와 같은 번잡한 수고가 불필요해지고, 제조 비용과 직업 시간을 대폭 저감할 수 있는 이점을 갖는다.

그리고, 상기 제조 방법중에서도 특히 상기 금형으로서 석영 유리 및 실리콘 중 적어도 하나를 이용하여 이루어진 투명 금형을 이용하고, 상기 금형 배치시에 금형 내를 투과하여 보는 것에 의해 금형에 형성된 볼록부의 꼭대기면이 수발광 소자의 수발광부와 겹치도록 위치 결정을 실시하도록 한 것은 금형 배치시의 위치 결정 작업을 간단히 실시할 수 있는 이점을 갖는다.

또한, 본 발명의 광도파로 디바이스는 수발광 소자와 광도파로가 서로 설치된 요철을 직접 끼워 맞춤으로써 높은 정밀도로 위치 결정된 상태로 광결합이 이루어져 있으므로 고효율로 광을 전송할 수 있다.

그리고, 상기 광도파로 디바이스에 이용되는 광도파로 접속 구조체에 의하면, 광의 결합 손실이 적은 고효율의 광 전송을 간단하고 저비용으로 실시할 수 있 는 이점을 갖는다.

(발명을 실시하기 위한 가장 좋은 형태)

계속해서, 본 발명을 실시하기 위한 가장 좋은 형태를 수광 소자와 광도파로를 광결합하여 광도파로 디바이스를 제조하는 예를 이용하여 상세히 설명한다.

이 가장 좋은 형태를 나타내는 예에 의하면, 우선, 도 1a에 도시한 바와 같이 평판 형상 또는 시트 형상의 기판(1)을 준비하고, 그 상면의 소정 위치에 수광 소자(2)를 실장한 후, 그 주위에 금형(평면에서 봐서 사각형 형상)(3)을 배치한다. 도 1b는 도 1a의 A-A' 단면도이다.

상기 기판(1)의 형성 재료로서는 예를 들면, 유리, 석영 유리, 실리콘, 수지, 금속 등을 들 수 있다. 또한, 기판(1)의 두께는 그 재질이나 요구되는 특성에 따라서 적절히 설정되지만, 예를 들면 폴리에스테르 수지(PET), 폴리카보네이트 수지(PC), 폴리에틸렌나프탈레이트 수지(PEN) 등을 베이스로 하는 플렉시블 프린트 기판(FPC)의 경우는 통상, 두께 30~300㎛의 것이 적합하고, 유리판이나 석영판을 베이스로 하는 리지드 기판의 경우는 통상 1~5mm의 것이 적합하다.

또한, 상기 수광 소자(2)로서는 미밀봉의 포토다이오드(PD) 어레이 칩, 미 밀봉의 포토 트랜지스터 등을 예로 들 수 있고, 이 예에서는 포토다이오드에 의한 수광부(2a)가 3개, 횡 일렬로 나열한 어레이 칩이 이용되고 있다. 그리고, 이 수광 소자(2)의 기판(1)으로의 실장은 와이어 본딩 등에 의해 실시된다. 도면에서 도면부호 "4"는 본딩 와이어이다.

또한, 상기 금형(3)은 상기 실장된 수광 소자(2)를 수지 밀봉하기 위해 이용되는 것으로 주로 수광 소자(2)를 밀봉하기 위한 공간(3a), 주로 본딩 와이어(4)를 밀봉하기 위한 공간(3b) 및 수지 주입구(5)를 구비하고 있다. 그리고, 상기 공간(3a) 내의 금형(3)의 천정면의 수광 소자(2)의 각 수광부(2a)의 각각에 대치되는 부분에 하부 방향으로 돌출되는 볼록부(6)가 설치되어 있고, 각 볼록부(6)의 꼭대기면이 수광 소자(2)의 각 수광부(2a)와, 바로 위에서 겹치는 배치로 되어 있다.

상기 금형(3)의 재질로서는 예를 들면, 금속, 수지, 실리콘, 석영 유리 등을 들 수 있고, 그 중에서도 석영 유리나 실리콘 등, 투명 금형인 것이 바람직하다. 즉, 상기 금형(3)이 투명한 경우, 그 위치 결정 시에 금형(3) 내를 투과하여 보는 것에 의해 금형(3) 내의 볼록부(6)의 꼭대기면이 수광 소자(2)의 수광부(2a)와 겹치는 위치를 간단히 특정할 수 있고, 위치 결정 작업이 용이한 이점을 갖는다.

또한, 상기 금형(3)으로서 불투명한 금속 금형을 이용하는 경우는, 예를 들면 상기 금형(3)과 기판(1)의 각각에 얼라이먼트 마크(도시하지 않음)를 설치하고, 양 얼라이먼트 마크를 기판(1)의 내측에서 촬상하는 등하여 액티브 얼라이먼트를 실시하도록 한다. 그 경우, 금형(3)에는 직접 얼라이먼트 마크를 각설(刻設)하고, 기판(1)에는 인쇄 내지는 Cu 도금에 의해 얼라이먼트 마크를 형성하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 금형(3)의 볼록부(6)에는 도시한 바와 같이, 그 좌우의 측면에 뽑기 구배(勾配)를 설치하는 것이 바람직하다. 상기 뽑기 구배가 부착된 볼록부(6)를 이용하면, 이 볼록부(6)에 의해 성형되는 밀봉 수지층(7)의 오목부(8)(도 2a 참조)의 좌우의 측면에도 그 구배가 전사되므로 그 부분에 후술하는 바와 같이 광도파로의 볼록 형상의 코어 패턴(11)(도 3 참조)을 끼워 광 결합을 실시할 때, 그 끼워 맞추기 쉬운 이점도 갖는다.

또한, 상기 금형(3)의 주로 본딩 와이어(4)를 밀봉하기 위한 공간(3b)의 천정 높이(H1)는 수광 소자(2)의 본딩 와이어(4)가 천정면에 접촉하지 않는 충분한 높이로 설정하는 것이 필요하다. 상기 천정면이 본딩 와이어(4)를 압압하여 단선 등을 초래하지 않고, 확실히 수지를 밀봉하기 위해서이다. 또한, 주로 수광 소자(2)를 밀봉하기 위한 공간(3a)에 있어서 그 볼록부(6)의 꼭대기면과 수광부(2a)의 틈 간격(H₂)은 그 부분에 끼워 맞춰지는 광도파로의 코어와 수광부(2a)의 광 전달 효율을 고려하면, 작을수록 바람직하고, 통상, 0~50㎛로 설정하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 H₂=0의 경우는 후술하는 바와 같이 수광부(2a)상에 수지 밀봉층은 형성되지 않고, 수광부(2a)의 상면에 볼록 형상의 코어 패턴(11)이 직접 끼워 맞춰지는 구성이 된다(도 7 참조).

계속해서 상기 금형(3) 내에 밀봉 수지 재료를 충전하여 경화시킴으로써 밀봉 수지층(7)을 형성하여 탈형한다. 이와 같이 하여 도 2a에 도시한 바와 같이 수광 소자(2)가 밀봉 수지층(7)에 의해 밀봉되고, 또한 그 상면에 후술하는 광도파로의 볼록 형상 코어 패턴의 끼워 맞춤을 위한 오목부(8)가 형성된 중간품을 얻을 수 있다. 또한, 도 2b는 도 2a의 B-B' 단면도이다.

상기 밀봉 수지 재료로서는 통상 광도파로의 코어층 형성 재료로서 범용되 는 것이 바람직하게 이용되고, 예를 들면 감광성 에폭시 수지, 감광성 폴리이미드 수지, 감광성 폴리아미드 수지, 감광성 실리콘 수지 등의 감광성 수지, 감광성이 아닌 에폭시 수지, 폴리이미드 수지 등의 열경화성 수지를 들 수 있다. 이들은 통상 용매에 용해하여 바니시로서 이용되고, 그 중에서도 감광성 에폭시 수지를 이용한 바니시가 적합하다.

그리고, 상기 밀봉 수지 재료의 경화는 감광성 수지를 이용하는 경우, 통상 스폿 자외선 조사에 의해 실시한다. 자외선의 조사량은 통상 100~5000mJ/㎠, 바람직하게는 2000~3000mJ/㎠이다. 그리고, 조사 시간은 1~3초이다. 또한, 폴리이미드 수지 등의 비감광성 열경화 수지를 이용하는 경우는, 통상 300~400℃×60~180분간 가열 처리에 의해 경화시킨다.

한편, 도 3에 도시한 바와 같이 가늘고 긴 필름 형상의 언더클래드층(10)의 한면에 평행하게 연장되는 3개의 볼록 형상 코어로 이루어진 코어 패턴(11)을 형성함으로써 광도파로 필름을 제작한다. 그리고, 상기 코어 패턴(11)상에는 오버 클래층을 설치하지 않고, 코어 패턴(11)이 볼록 형상으로 노출된 상태가 된다.

상기 언더클래드층(10)은 감광성 수지, 폴리이미드 수지, 에폭시 수지 등의 일반적인 언더클래드 형성 재료에 의해 형성된 필름으로서, 그 두께는 특별히 한정되지 않는다.

또한, 상기 코어 패턴(11)의 형성 재료도 감광성 수지, 폴리이미드 수지, 에폭시 수지 등 일반적인 코어층 형성 재료로 좋지만, 코어 패턴(11)의 볼록 형상 코어가 상기 언더클래드층(10) 및 후술하는 오버클래드층(13)(도 4b 참조)보다 굴절 률이 커지는 것이 아니면 안된다. 상기 굴절률의 조정은 예를 들면 상기 언더클래드층(10), 코어 패턴(11), 오버클래드층(13)의 각 형성 재료의 종류의 선택이나 각각의 조성을 조정하여 실시할 수 있다.

그리고, 상기 코어 패턴(11)의 형성 방법은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 코어 형성 재료인 수지를 용제에 용해하여 이루어진 바니시를 스핀코트법, 디핑법, 캐스팅법, 인젝션법, 잉크젯법 등에 의해 상기 언더클래드층(11)의 상면에 도포한 후, 포토리소법 등에 의해 소정 패턴을 도포된 바니시에 전사하고, 도포된 바니시를 현상하여 바니시의 불용 부분을 제거함으로써 코어 패턴(11)을 얻을 수 있다.

상기 코어 패턴(11)의 두께는 특별히 한정되지 않지만, 그 볼록 형상을 이용하여 상기 수광 소자(2)의 수지 밀봉품의 밀봉 수지층(7)에 설치된 오목부(8)와 끼워 맞추는 것을 고려한 것이지 않으면 안된다.

이와 같이 수득된 광도파로 필름을 예를 들면 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 수광 소자(2)가 실장되어 수지 밀봉된 기판(1)에 대해 수직으로 세운 상태로 배치하여 그 코어 패턴(11)의 단면을 도 4a에 도시한 바와 같이, 밀봉 수지층(7)의 오목부(8)에 끼워 넣는다. 그리고, 상기 코어 패턴(11)의 3개의 볼록 형상 코어의 선단부를 상기 수광 소자(2)의 3개의 수광부(2a)에 각각 서로 대향시킴으로써 광도파로 필름과 수광 소자(2)를 정확히 위치 결정한 상태로 광결합할 수 있다.

이 상태에서 상기 끼워 맞춤부에 끼워 맞춤부 밀봉용 수지 재료로서, 예를 들면 종래부터 광도파로의 클래드층 형성 재료로서 범용되어 있는 수지 재료를 주 입하여 경화시킴으로써 코어 패턴(11)의 단면과 오목부(8)의 끼워 맞춤을 고정한다. 그리고, 상기와 마찬가지로 예를 들면 종래부터 광도파로의 클래드층 형성 재료로서 범용되어 있는 수지 재료를 이용하여 광도파로 필름의 코어 패턴(11)이 노출되는 부분을 피복하여 경화시킴으로써 도 4b에 도시한 바와 같이 오버 클래드층(13)을 형성한다. 이와 같이 하여 코어 패턴(11)이 언더클래드층(10)과 오버클래드층(13)으로 피복된 광도파로 필름과, 수광 소자(2)를 광결합하여 이루어진 광도파로 디바이스를 얻을 수 있다. 또한, 도 4b에서 도면부호 "12"는 상기 코어 패턴(11)의 단면과 오목부(8)의 끼워 맞춤을 고정하는 수지 재료의 경화체를 도시하고 있다.

상기 끼워 맞춤부 밀봉용 수지 재료로서는 예를 들면, 감광성 에폭시 수지, 감광성 폴리이미드 수지, 감광성 폴리아미드 수지, 감광성 실리콘 등의 감광성 수지, 감광성이 아닌 에폭시 수지, 폴리이미드 수지 등의 열경화성 수지를 들 수 있다. 이들은 통상, 용매에 용해하여 바니시로서 이용되고, 그 중에서도 감광성 에폭시 수지를 이용한 바니시가 바람직하다.

또한, 상기 오버클래드층(13)을 형성하기 위한 수지 재료도 상기와 동일한 것을 예로 들 수 있다. 단, 코어 패턴(11)을 구성하는 코어로부터 출사되는 광의 손실을 억제하기 위해 상기 오버 클래드층(13)의 광의 굴절률이 상기 코어의 광의 굴절률 보다 작아지도록 설정하는 것이 바람직하다.

이와 같이 얻어진 광도파로 디바이스는 수광 소자(2)와 광도파로인 코어 패턴(11)이 서로의 광축을 높은 정밀도로 위치가 맞춰진 상태로 광결합이 이루어져 있으므로 광결합부에서의 광의 손실이 작고, 고효율로 광을 전송할 수 있다.

그리고, 상기 광도파로 디바이스의 제조 방법에 의하면, 상기 고정밀도의 위치 맞춤을 요철의 끼워 맞춤에 의해 간단히 달성할 수 있으므로 상기 고품질의 광도파로 디바이스를 수고를 들지 않고 단시간에 제조할 수 있고, 실용적 효과가 크다.

또한, 상기 예에서는 수광 소자(2)를 실장한 기판(1)에 대해 광도파로 필름을 수직으로 배치하여 광도파로 필름의 코어 패턴(11)의 단면을 수광 소자(2)를 밀종하는 밀봉 수지층(7)의 오목부(8)에 끼워 넣어 양자를 끼워 맞췄지만, 끼워 맞춤 형태는 이에 한정되지 않고, 적절한 형태를 설정할 수 있다.

예를 들면, 도 5에 도시한 바와 같이 수광 소자(2)를 실장한 기판(1)에 대해 광도파로 필름을 평행하게 배치하여 광도파로 필름의 코어 패턴(11)의 길이 방향과, 수광 소자(2)를 밀봉하는 밀봉 수지층(7)의 오목부(8)의 길이 방향을 동일한 방향으로 갖춘 상태로 끼워 맞춰도 좋다. 끼워 맞춘 상태를 도 6에 도시한다. 이 경우도 이 끼워 맞춤부의 광결합에 의해 상기 예와 마찬가지로 고효율로 광을 전송할 수 있다.

또한, 상기 예에서는 수광 소자(2)의 상면을 밀봉 수지층(7)으로 완전히 덮고, 그 밀봉 수지층(7)의 두께 부분을 이용하여 요철을 형성함으로써 광도파로 필름의 코어 패턴(11)과 끼워 맞추는 오목부(8)를 설치했지만, 도 7에 도시한 바와 같이 밀봉 수지층(7)을 수광 소자(2)의 상면에 소정 간격으로 줄무늬 형상으로 설치하고, 수광 소자(2)의 상면을 광도파로 필름의 코어 패턴(11)과 끼워 맞추는 오 목부(8)의 저면으로서 이용해도 지장없다. 이 예는 이미 설명한 바와 같이, 도 1b에서 H₂=0으로 한 경우의 예이다.

또한, 상기 예에서는 광도파로로서 광도파로 필름을 이용했지만, 전체로서 유연성(flexibility)이 없는 판 형상 등의 광도파로를 이용한 경우에도 상기 예와 마찬가지로 그 표면에 볼록 형상의 코어 패턴(11)을 설치하고, 수광 소자(2)의 상면에 형성된 밀봉 수지층(7)의 오목부(8)와 끼워 맞춤으로써 상기 예와 동일한 효과를 얻을 수 있다.

또한, 상기 예에서는 복수의 수광부(2a)가 설치된 어레이 타입의 수광 소자(2)와, 복수개의 볼록조가 연장되는 코어 패턴(11)을 끼워 맞춰 복수의 광 결합을 동시에 실시하도록 한 것이지만, 단일 수광부(2a)에 대해 단일 광도파로를 광결합시킨 것이라도 지장없다.

그리고, 상기 예에서는 본 발명을 수광 소자(2)와 광도파로 필름 등의 코어 패턴(11)을 광결합한 광도파로 디바이스의 제조 방법에 적용한 것이지만, 이에 한정되지 않고, 발광 소자와 광도파로 필름 등의 코어 패턴(11)을 광 결합한 광도파로 디바이스의 제조 방법에도 적용할 수 있다.

계속해서 실시예에 대해 설명한다. 단, 본 발명은 이하의 실시예에 한정되지 않는다.

(실시예)

(광도파로 필름의 준비)

광 신호를 전달하기 위한 광도파로 필름으로서 두께 20㎛의 에폭시 수지로 이루어진 언더클래드층의 표면에 Line/Space=50㎛/125㎛, 높이 80㎛의 볼록 형상 코어 패턴이 형성된 것을 준비했다.

(수광 소자의 실장)

기판으로서 두께 50㎛의 폴리이미드 수지 시트를 베이스로 하는 플렉시블 회로 기판(FPC)을 이용하여 그 소정 위치에 수광 소자로서 미 밀봉의 PD 어레이칩(수광부 62.5㎛×50㎛, 인접하는 수광부들의 간격 125㎛)을 와이어 본딩에 의해 접속하여 실장했다.

(금형의 준비)

초정밀 금속 금형에 폴리메타크릴산 메틸(PMMA 수지)을 부어 넣는 것에 의해 투명 수지 금형을 준비했다. 이 금형에는 수지 주입구, 와이어 본딩 밀봉용 공간, 및 수광 소자의 본체 밀봉용 공간이 설치되어 있고, 상기 본체 밀봉용 공간 내의 금형의 천정면에 수광 소자의 수광부에 대치하는 꼭대기면을 갖는 볼록부가 하부 방향으로 형성되어 있다(도 1 참조).

(밀봉 수지 재료의 조제)

비스페녹시에탄올플루오렌글리시딜에테르(성분 A): 70 중량부, 1, 3, 3-트리스{4-(2-(3-옥세타닐)]부톡시페닐}부탄:30 중량부, 4, 4-비스[디(β-히드록시에톡시)페닐설피니오]페닐설피드-비스-헥사플루오로안티모네이트의 50% 플로피온카보네이트 용액(광산 발생제: 성분 B): 0.5 중량부를 락트산 에틸 28 중량부에 용해함으로써 밀봉 수지 재료를 조제했다.

(수광 소자의 밀봉)

그리고, 기판에 실장된 수광 소자의 주위를 상기 금형으로 덮고, 그 수지 주입구로부터 상기 밀봉 수지 재료에 주입하여 경화시킴으로써 수광 소자 및 본딩 와이어를 밀봉했다. 이를 탈형하여 수광 소자가 수지로 밀봉된 중간품을 얻을 수 있다(도 2 참조).

(끼워 맞춤 밀봉용 수지 재료의 조제)

상기 성분 A: 35 중량부, (3', 4'-에폭시시클로헥산)메틸-3', 4'-에폭시시클로헥실-카르복실레이트:40 중량부, 지환식 에폭시 수지(다이셀 가가쿠사제, 세록사이드 2021P): 25 중량부, 상기 성분 B:1 중량부를 혼합함으로써 후술하는 끼워 맞춤부 밀봉용 수지 재료를 조제했다.

(요철의 끼워 맞춤 및 밀봉 고정)

계속해서, 상기 볼록 형상 코어 패턴이 노출된 광도파로 필름을 상기 수광 소자가 수지로 밀봉된 중간품에 대해 수직으로 배치하고, 광도파로 필름의 볼록 형상 코어 패턴을 밀봉 수지층의 상면에 설치된 오목부에 끼워 맞춤으로써 양자를 끼워 맞추고, 광도파로 필름의 광도파로와, 수광 소자의 각 수광부를 정확히 위치를 맞춘 상태에서 광결합했다. 그리고, 볼록 형상 코어 패턴과 오목부의 끼워 맞춤부에 상기 끼워 맞춤부 밀봉용 수지 재료를 적하하여 스폿 자외선 조사에 의해 경화시켜 상기 끼워 맞춤부를 밀봉 고정했다.

(광도파로 필름의 보호)

그리고, 수광 소자와 일체화된 광도파로 필름상에 상기 광결합부 밀봉용으로 서 조제한 것과 동일한 수지 재료를 적하하고, 스핀커터로 가볍게 레벨링한 후, 자외선 조사에 의해 경화시켜 박출(剝出)되어 있는 볼록 형상 코어 패턴을 피복하는 오버 클래드층으로 했다. 이와 같이 하여, 목적으로 하는 광도파로 디바이스를 얻을 수 있다.

이는 광도파로를 경유하여 수광 소자에 입사되는 광의 양이 액티브 얼라이먼트에 의해 완전히 조심(調芯)한 경우의 60~90%이고, 광의 결합 손실이 적어 고품질인 것을 알 수 있다.

도 1a는 본 발명의 일 실시예인 광도파로 디바이스의 제조 공정의 설명도, 도 1b는 그 A-A' 단면도,

도 2a는 상기 제조 공정의 설명도, 도 2b는 그 B-B' 단면도,

도 3은 상기 제조 공정의 설명도,

도 4a, 도 4b는 모두 상기 제조 공정의 설명도,

도 5는 상기 제조 공정에서 장착 형태의 변형예의 설명도,

도 6은 상기 변형예의 제조 공정의 설명도, 및

도 7은 본 발명의 다른 실시예의 설명도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 기판 2 : 수광 소자

2a : 수광부 7 : 밀봉 수지층

8 : 오목부 10 : 언더클래드층

11 : 코어 패턴 13 : 오버 클래드층

Claims

광도파로 디바이스를 제조하는 방법에 있어서,

언더클래드층상에 볼록 형상의 코어 패턴이 형성된 광도파로를 준비하는 공정과, 상기 광도파로의 볼록 형상 코어 패턴의 소정부와 끼워 맞출 수 있는 오목부를 성형하기 위한 볼록부가 형성된 금형을 준비하는 공정과, 상면에 수발광 소자가 실장된 기판을 준비하는 공정과, 상기 실장된 수발광 소자의 주위에 상기 금형을 배치하고, 상기 금형의 성형용 볼록부의 꼭대기면이 상기 수발광 소자의 수발광부와 겹치도록 위치를 결정하는 공정과, 상기 금형 내에 밀봉 수지 재료를 충전하여 경화시킴으로써 상기 광도파로의 볼록 형상 코어 패턴의 소정부와 끼워 맞출 수 있는 오목부가 설치된 밀봉 수지층을 형성하는 공정과, 탈형 후, 상기 밀봉 수지층의 오목부에 상기 광도파로의 볼록 형상 코어 패턴의 소정부를 끼워 맞춤으로써 수발광 소자의 수발광부와 광도파로를 광결합하는 공정과, 상기 광도파로의 볼록 형상 코어 패턴의 잔부를 덮는 오버 클래드층을 형성하는 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 광도파로 디바이스의 제조 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 금형으로서 석영 유리 및 실리콘 중 적어도 하나를 이용하여 이루어진 투명 금형을 이용하여 상기 금형 배치 시에 금형 내를 투과하여 보는 것에 의해 금형에 형성된 볼록부의 꼭대기면이 수발광 소자의 수발광부와 겹치도록 위치 결정을 실시하도록 한 것을 특징으로 하는 광도파로 디바이스의 제조 방법.
광도파로 디바이스로서, 언더클래드층상에 볼록 형상의 코어 패턴이 형성된 광도파로, 기판 상면에 실장된 수발광 소자 및 상기 수발광 소자를 밀봉하는 밀봉 수지층을 구비하고, 상기 밀봉 수지층에는 상기 광도파로의 볼록 형상 코어 패턴의 소정부와 끼워 맞추는 오목부가 그 저면을 상기 수발광 소자의 수발광부에 겹친 배치로 형성되어 있고, 상기 밀봉 수지층의 오목부와 광도파로의 볼록 형상 코어 패턴의 소정부의 끼워 맞춤에 의해 수발광 소자의 수발광부와 광도파로가 광결합되고, 상기 광도파로의 볼록 형상 코어 패턴의 잔부가 오버 클래드층으로 피복되어 있는 것을 특징으로 하는 광도파로 디바이스.
광도파로 디바이스에 이용되는 광도파로 접속 구조체로서, 언더클래드층상에 볼록 형상의 코어 패턴이 형성된 광도파로와, 기판 상면에 실장된 수발광 소자와, 상기 수발광 소자를 밀봉하는 밀봉 수지층을 구비하고, 상기 밀봉 수지층에는 상기 광도파로의 볼록 형상 코어 패턴의 소정부와 끼워 맞추는 오목부가 그 저면을 상기 수발광 소자의 수발광부에 겹친 배치로 형성되어 있고, 상기 밀봉 수지층의 오목부와 광도파로의 볼록 형상 코어 패턴의 소정부와의 끼워 맞춤에 의해 수발광 소자의 수발광부와 광도파로가 광결합되도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 광도파로 접속 구조체.