JP2008299180A - Method of manufacturing self-forming optical waveguide, and optical device equipped with the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自己形成光導波路の製造方法及びそれを備えた光デバイスに関し、さらに詳しくは、VCSEL(面発光レーザ:Vertical Cavity Surface Emitting Laser)やPD(Photo Diode)等の光デバイスと光接続するための光接続手段である自己形成光導波路の製造方法及びそれを備えた光デバイスに関する。 The present invention relates to a method of manufacturing a self-forming optical waveguide and an optical device including the same, and more specifically, optically connects to an optical device such as a VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser) or a PD (Photo Diode). The present invention relates to a method for manufacturing a self-forming optical waveguide, which is an optical connecting means, and an optical device including the same.
情報通信技術の急速な発展によりネットワークでやり取りされる通信トラフィックは増大の一途を辿っている。それに伴い、コンピュータをはじめとする情報処理装置に搭載されている半導体素子の集積度も飛躍的に上昇している。そのため、これらの半導体素子を実装し、情報処理装置を構成する電子回路基板内の配線本数も半導体の集積度上昇に比例し増加している。しかし、従来の電気配線では、配線の高密度化が進むとクロストークや輻射等のボトルネックが浮き彫りになっていた。 With the rapid development of information and communication technology, communication traffic exchanged over a network is constantly increasing. Along with this, the degree of integration of semiconductor elements mounted on information processing apparatuses such as computers has been dramatically increased. For this reason, the number of wirings in the electronic circuit board that constitutes the information processing apparatus, on which these semiconductor elements are mounted, also increases in proportion to the increase in the degree of integration of the semiconductor. However, in conventional electrical wiring, bottlenecks such as crosstalk and radiation are highlighted as the wiring density increases.
このような電気配線における問題を解決する手段として、光信号を用いる光配線技術の導入がある。光信号は相互干渉が非常に少なく、配線密度が上がっても配線同士の干渉によるノイズが少ないため、高品質で大容量の情報伝送に適している。基板内における配線は、基板上に実装したVCSEL等の光源(発光素子)と、PDなどの光検出器(受光素子)、光伝達手段である光導波路からなる。光源から出射した光信号は光導波路を伝わって伝送され光検出器に達する。 As means for solving such problems in electrical wiring, there is introduction of optical wiring technology using optical signals. Optical signals have very little mutual interference, and even when the wiring density is increased, there is little noise due to interference between the wirings, so that they are suitable for high-quality and large-capacity information transmission. The wiring in the substrate includes a light source (light emitting element) such as a VCSEL mounted on the substrate, a photodetector (light receiving element) such as a PD, and an optical waveguide serving as a light transmission means. The optical signal emitted from the light source is transmitted through the optical waveguide and reaches the photodetector.
しかし、電気配線と光配線では多くの相違点がある。例えば、素子と配線を接続する作業において、電気配線ならばハンダ等を用いて接触させれば簡単に接続が完了するが、光配線では光学素子と光導波路、または光導波路同士の接続の際には非常に精密な位置合わせ(調芯)が必要であり、その接続は困難である。よって、光学素子と光導波路や光導波路同士の光結合をどう行うかが重要な課題となる。 However, there are many differences between electrical wiring and optical wiring. For example, in the operation of connecting the element and the wiring, if the wiring is an electrical wiring, the connection can be completed easily by using solder or the like. However, in the optical wiring, the connection between the optical element and the optical waveguide or between the optical waveguides Requires very precise alignment (alignment), and its connection is difficult. Therefore, how to perform optical coupling between the optical element and the optical waveguide or between the optical waveguides is an important issue.
上述の位置合わせの問題を解決する技術として自己形成光導波路技術による接続法がある。自己形成光導波路は、図1に示すように、コア層103の周囲にクラッド層101を備えた光ファイバ100の一方側の端部であって自己形成光導波路を形成させたい側の端部近傍に光硬化性樹脂110を配置する(図1(a))。そして、光ファイバ100の反対側の端部から光を入射し、入射した光が光硬化性樹脂110内を透過して基板200上に配置されたVCSEL140の開口部141に至るように照射する。これにより、光が照射された部分の屈折率が上がると共に硬化する(図1(b))。そして、未硬化の光硬化性樹脂を除去することにより光ファイバ100の端部に自己形成光導波路120を形成することができる(例えば、特開2003−131063号公報、特開2003−131064号公報)。このようにして既設の光導波路を伝搬する光によって自己形成光導波路を形成させれば、既設の光導波路や光学素子と自己形成光導波路の接続が容易となる。
As a technique for solving the above-described alignment problem, there is a connection method using a self-forming optical waveguide technique. As shown in FIG. 1, the self-forming optical waveguide is an end of one side of an
一方、他の自己形成光導波路製造方法の一つに、フォトマスク転写法がある。フォトマスクとはクロムなどの光を遮蔽する膜に光を透過させるために数箇所の開口部を設けたものであり、自己形成光導波路形成における「型」ともいえる。フォトマスク転写法による自己形成光導波路の形成手順は、図2に示すように、まずフォトマスク130の下部に硬化性樹脂110を充填する(図2(a))。そして、フォトマスク130の上部から光(紫外光)を照射することにより、光はフォトマスク130に複数設けられた開口部131を通過して硬化性樹脂110に照射される。照射された光は硬化性樹脂110内を透過し、透過した部分の硬化性樹脂110の屈折率が上がると同時に硬化する(図2(b))。そして、フォトマスク130を取り除き、未硬化の硬化性樹脂110を除去することによって自己形成光導波路120を形成することが出来る(例えば、特開2006−078606号公報)。
On the other hand, there is a photomask transfer method as one of other self-forming optical waveguide manufacturing methods. A photomask is a film that shields light such as chromium and has several openings for transmitting light, and can be said to be a “type” in the formation of a self-forming optical waveguide. As shown in FIG. 2, the procedure for forming a self-formed optical waveguide by the photomask transfer method first fills the lower portion of the
フォトマスク転写法を用いることにより、1回のプロセスで複数のチャネルの自己形成光導波路を一括転写によって形成することができ、また、任意のスペーサを用いることにより自己形成光導波路の高さ(長さ)を調整することが出来る。また、開口部の形状を変化させることにより、様々な形状の自己形成光導波路を形成することができる。そのため、フォトマスク転写法は光配線の多層化に容易に対応することができる。 By using the photomask transfer method, a self-forming optical waveguide of a plurality of channels can be formed by batch transfer in one process, and the height (length) of the self-forming optical waveguide can be formed by using an arbitrary spacer. ) Can be adjusted. Further, by changing the shape of the opening, self-shaped optical waveguides having various shapes can be formed. Therefore, the photomask transfer method can easily cope with the multilayered optical wiring.
図3はフォトマスク転写法を用いて実際に光デバイスであるVCSEL140の開口部141の上に自己形成光導波路120を形成した一例である。光電気混載基板に光デバイスを実装した際、光電気混載基板はその構成上、表面実装された光デバイスと光電気混載基板の内部に設けられた光導波路までの間にはどうしてもギャップ(距離)が生じてしまう。そのため、そのままでは発光素子(光デバイス)であるVCSEL140から出射した光は放射状に広がっていくので、そのギャップで光は大きく損失してしまう。この点、光デバイスの上に自己形成光導波路を形成することで光の出射広がりを抑えることができ、また光デバイスと光配線のギャップを無くすことができるため、高効率な光結合を可能とする。
FIG. 3 shows an example in which the self-formed
しかし、受光素子であるPD(Photo Diode)は、応答速度が早くなるにつれて受光面積が減少する。10GBitクラスの応答速度になると、受光径は20μmになるといわれている。機器内の信号処理はさらなる高速化が予想される。したがって、光配線の受信側では、受光面に対し集光作用のある自己形成光導波路の形成が必要となる。 However, in a PD (Photo Diode) that is a light receiving element, the light receiving area decreases as the response speed increases. It is said that when the response speed is 10 Gbit class, the light receiving diameter is 20 μm. It is expected that signal processing in the device will be further accelerated. Therefore, on the receiving side of the optical wiring, it is necessary to form a self-forming optical waveguide having a light collecting function with respect to the light receiving surface.
また、前述の通り、光配線と光デバイスの間を自己形成導波路によって接続するには、厳密な位置合わせを必要とする。よって、普及には、位置合わせにおける位置ズレトレランスを上げ、光配線の製造コストを下げる必要がある。 As described above, in order to connect the optical wiring and the optical device by the self-formed waveguide, strict alignment is required. Therefore, for the spread, it is necessary to increase the positional deviation tolerance in the alignment and to reduce the manufacturing cost of the optical wiring.
そこで、本発明は、このような受信側での問題点に着目してなされたものであり、その目的は受信側の光デバイスであるPDと光配線間の接続において、より光結合効率の高い自己形成光導波路の簡易で安価な製造方法の確立を目的とする。 Therefore, the present invention has been made paying attention to such problems on the receiving side, and the purpose thereof is higher optical coupling efficiency in the connection between the optical device on the receiving side and the optical wiring. The purpose is to establish a simple and inexpensive manufacturing method for self-forming optical waveguides.
具体的には、自己形成光導波路を受光素子に向かい直径が絞られていく円錐又は円錐台形状に代表されるテーパ形状にすることで上述の二つの問題を解決することができるが、従来の光ファイバまたはフォトマスク転写法による製造方法では、光ファイバ及びフォトマスク開口部から出射した光は回折現象により放射状に広がってしまうため、自己形成光導波路を受光素子に向かい直径が絞られていくテーパ形状にすることは困難であった。
そこで、レンズを利用することによってPDに向かって次第に直径が絞られていくテーパ形状を有する自己形成光導波路の製造方法及びそれを備えた光デバイスを提供することを目的とする。
また、本発明は、そのようなレンズを利用することによってPDのみならず種々の光デバイスに向かって次第に直径が絞られていくテーパ形状を有する自己形成光導波路の製造方法及びそれを備えた光デバイスを提供することを目的とする。
Specifically, the above two problems can be solved by making the self-formed optical waveguide into a tapered shape represented by a cone or a truncated cone shape whose diameter is reduced toward the light receiving element. In a manufacturing method using an optical fiber or photomask transfer method, light emitted from the optical fiber and the photomask opening is spread radially due to a diffraction phenomenon, so that the diameter of the self-formed optical waveguide is narrowed toward the light receiving element. It was difficult to form.
Accordingly, an object of the present invention is to provide a method of manufacturing a self-forming optical waveguide having a tapered shape whose diameter is gradually reduced toward the PD by using a lens, and an optical device including the same.
The present invention also provides a method of manufacturing a self-formed optical waveguide having a tapered shape in which the diameter is gradually reduced toward various optical devices as well as PD by using such a lens, and light provided with the same. The purpose is to provide a device.
上記課題を解決するために請求項1に記載の本発明は、光硬化性樹脂に光を照射することにより光を透過させた部分を硬化させ、それによって光接続手段である光導波路を形成する自己形成光導波路の製造方法において、レンズによって屈折させた光を光硬化性樹脂に照射することによって略テーパ形状の光接続手段である自己形成導波路を形成することを特徴とする。
レンズによって屈折させた光を光硬化性樹脂に照射すると、屈折した光が透過した部分はテーパ形状に硬化する。これにより、テーパ形状の自己形成光導波路を形成することができる。
In order to solve the above-mentioned problem, the present invention according to
When the light refracted by the lens is irradiated onto the photocurable resin, the portion where the refracted light is transmitted is cured into a tapered shape. Thereby, a tapered self-forming optical waveguide can be formed.
上記課題を解決するために請求項2に記載の本発明は、基板上に実装された光接続が行われる光デバイスの上部側にレンズを配置する工程と、基板とレンズとの間に光の照射によって硬化する光硬化性樹脂を充填する工程と、レンズの上方から光を照射することによりレンズを通過する光を屈折させて光硬化性樹脂に照射し、それによって光デバイスとの間に光硬化性樹脂を略テーパ形状に硬化させた光接続手段である自己形成導波路を形成する工程と、そして、未硬化の光硬化性樹脂を除去し、さらにレンズを取り外す工程とを備えて構成されてなる自己形成光導波路の製造方法を提供する。
In order to solve the above-mentioned problem, the present invention according to
例えば、基板上に実装された受光素子等の光デバイス上に平行に凸型のレンズを配置し、光デバイスとレンズの間に光硬化性樹脂を充填する。そして、レンズの上部側から光を照射することによって、レンズと光デバイスとの間に自己形成光導波路による光配線を形成する。そして、未硬化部の光硬化性樹脂を除去し、レンズを取り除けばレンズから光デバイス側に向かって直径が次第に絞り込まれたテーパ形状の自己形成光導波路を形成することができる。これにより、実装時におけるアライメントの精度が向上し、また、テーパ形状の自己形成光導波路の集光効果により、光結合効率が上昇する。尚、光デバイスの受光面や発光面に対する光接続のトレランス幅を広く許容させることからすれば光デバイス側に向かって直径が次第に狭くなる自己形成光導波路を形成することになるのでレンズは凸レンズを用いるのが好ましいが、凹レンズによってもテーパ形状の自己形成光導波路を形成することは可能である。 For example, a convex lens is arranged in parallel on an optical device such as a light receiving element mounted on a substrate, and a photocurable resin is filled between the optical device and the lens. Then, by irradiating light from the upper side of the lens, an optical wiring by a self-forming optical waveguide is formed between the lens and the optical device. Then, by removing the photo-curing resin in the uncured portion and removing the lens, a tapered self-forming optical waveguide whose diameter is gradually narrowed from the lens toward the optical device side can be formed. As a result, the alignment accuracy during mounting is improved, and the optical coupling efficiency is increased by the light condensing effect of the tapered self-forming optical waveguide. If the tolerance width of the optical connection to the light receiving surface and the light emitting surface of the optical device is allowed to be wide, a self-formed optical waveguide whose diameter gradually decreases toward the optical device side is formed. Although it is preferable to use it, it is possible to form a tapered self-forming optical waveguide by a concave lens.
上記課題を解決するために請求項3に記載の本発明は、請求項1又は2に記載の自己形成光導波路の製造方法において、レンズの配置工程は、1又は複数のレンズを備えた板状のレンズプレートであって、レンズ以外の部分は照射される光が透過しないようにマスクされたレンズプレートを配置することによって行われることを特徴とする。
レンズはレンズの部分以外をすべて金属蒸着によりマスクしたレンズプレートに配置する。そして、そのレンズプレートを光デバイスの上に配置し、上部側から光を照射すればレンズ上部から入射した光はレンズ部分のみを通過しそれ以外の光はマスクによって遮光される。これにより、自己形成光導波路の形状は光デバイス側に向かって次第に直径が絞られていくテーパ形状になる。また、レンズを一定の間隔で複数配置することで多チャンネル配置された光デバイスに対して多チャンネルの形状自己形成光導波路を一括形成することができる。
In order to solve the above-mentioned problem, the present invention according to
The lens is placed on a lens plate that is masked by metal vapor deposition except for the lens portion. If the lens plate is placed on the optical device and light is irradiated from the upper side, the light incident from the upper part of the lens passes only through the lens part, and the other light is blocked by the mask. Thereby, the shape of the self-forming optical waveguide becomes a tapered shape in which the diameter is gradually reduced toward the optical device side. Further, by arranging a plurality of lenses at regular intervals, a multi-channel shape self-forming optical waveguide can be collectively formed for an optical device arranged in multi-channel.
上記課題を解決するために請求項4に記載の本発明は、請求項2又は3に記載の自己形成光導波路の製造方法において、レンズの口径、焦点距離又はレンズと基板までの距離を少なくともレンズの焦点距離より短い長さの範囲内でそれぞれ変更することにより、形成させるべき自己形成光導波路の形状を制御することを特徴とする。
レンズの口径、焦点距離を変更することで形成される自己形成光導波路の形状を変えることができる。また、レンズと基板までの距離をレンズの焦点距離よりも長くすると、収束した光は再び拡散し、形成される自己形成光導波路は徳利形状になってしまい、光の集光効果が減じてしまうおそれがある。そのため、レンズと基板までの距離は少なくともレンズの焦点距離より短い長さの範囲内とし、その範囲内で距離を調整することによって自己形成光導波路の形状を変えることができる。この場合、レンズと基板との間にスペーサを配置すると共に、スペーサの高さを適宜変更することで、自己形成光導波路のテーパ形状の制御を行うことができる。
In order to solve the above problems, the present invention according to
The shape of the self-forming optical waveguide formed can be changed by changing the aperture and focal length of the lens. Also, if the distance between the lens and the substrate is longer than the focal length of the lens, the converged light diffuses again, and the self-forming optical waveguide that is formed becomes a virtue shape, reducing the light collection effect. There is a fear. Therefore, the distance between the lens and the substrate is at least within a range shorter than the focal length of the lens, and the shape of the self-formed optical waveguide can be changed by adjusting the distance within the range. In this case, the taper shape of the self-forming optical waveguide can be controlled by arranging the spacer between the lens and the substrate and appropriately changing the height of the spacer.
上記課題を解決するために請求項5に記載の本発明は、請求項1から4のいずれか1項に記載の自己形成光導波路の製造方法において、レンズは、マイクロレンズであることを特徴とする。
従来のフォトマスク転写法による自己形成光導波路の製造方法では、マスク開口部の回折現象により、受光面が比較的小さな光デバイスに向かって次第に直径が絞られていくテーパ形状の自己形成光導波路を形成することはできないが、マイクロレンズを使用することにより小さな光デバイスに向かって次第に直径が絞られていくテーパ形状の自己形成光導波路を形成することができる。また、従来のフォトマスク転写法では、マスク開口部を通過した光の光路の制御がなされていないため形成される自己形成光導波路の形状は、紫外光の照射時間や照射強度に依存し、バラつきが生じることが多かったが、マイクロレンズを使用する事により照射時間や照射強度に左右されることなくレンズの持つ特性に即してテーパ形状の自己形成光導波路光路を形成することができる。
In order to solve the above-mentioned problem, the present invention according to
In a conventional method of manufacturing a self-forming optical waveguide by a photomask transfer method, a self-forming optical waveguide having a tapered shape whose diameter is gradually reduced toward an optical device having a light receiving surface due to the diffraction phenomenon of the mask opening. Although it cannot be formed, a self-forming optical waveguide having a tapered shape whose diameter is gradually reduced toward a small optical device can be formed by using a microlens. In addition, in the conventional photomask transfer method, the optical path of light that has passed through the mask opening is not controlled, so the shape of the self-formed optical waveguide formed varies depending on the irradiation time and irradiation intensity of ultraviolet light. However, by using a microlens, it is possible to form a self-formed optical waveguide having a tapered shape in accordance with the characteristics of the lens without depending on the irradiation time or irradiation intensity.
上記課題を解決するために請求項6に記載の本発明は、請求項1から5のいずれか1項に記載の特徴とする自己形成光導波路の製造方法において、光硬化性樹脂は、波長200〜400nmの紫外光照射によって硬化する紫外光硬化樹脂、又は、波長532nmのグリーンレーザ照射によって硬化する色素混合樹脂であり、照射する光は、紫外光硬化樹脂又は前記色素混合樹脂が最も良く吸収する波長の光であることを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problem, the present invention according to
上記課題を解決するために請求項7に記載の本発明は、請求項1から6に記載の自己形成光導波路の製造方法によって製造された自己形成光導波路を備えた光デバイスを提供する。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention described in claim 7 provides an optical device including a self-forming optical waveguide manufactured by the method for manufacturing a self-forming optical waveguide according to
本発明に係る自己形成光導波路の製造方法及びそれを備えた光デバイスによれば、テーパ形状の自己形成光導波路の形成を可能としたので、PD等の光デバイスに向かって次第に直径が絞られていくテーパ形状の自己形成光導波路を設けることができ、それによって、光配線から出射した光信号を光デバイスに向かって集光させることが可能となり、高い光結合効率を得ることができるという効果がある。また、実装時における光配線と自己形成光導波路間の位置ズレ許容度が高くなり、アライメントの精度が向上するという効果がある。
また、自己形成光導波路の製造にマイクロレンズを用いることで、レンズの持つ特性に即したテーパ形状の自己形成光導波路光路を形成することができるので紫外光の強度や時間に依存することなく安定した形状の自己形成光導波路を形成することができるという効果がある。
さらに、異なる口径、焦点距離のレンズを使用することにより自己形成光導波路の形状を制御できるので光配線の基板厚の変化、多層化、高密度化に容易に対応できるという効果がある。
According to the manufacturing method of the self-forming optical waveguide and the optical device including the same according to the present invention, since the tapered self-forming optical waveguide can be formed, the diameter is gradually reduced toward the optical device such as a PD. It is possible to provide a self-forming optical waveguide with a tapered shape, which makes it possible to collect the optical signal emitted from the optical wiring toward the optical device, and to obtain high optical coupling efficiency There is. In addition, there is an effect that the tolerance of misalignment between the optical wiring and the self-formed optical waveguide during mounting is increased, and the alignment accuracy is improved.
In addition, by using a microlens in the manufacture of a self-forming optical waveguide, a tapered self-forming optical waveguide optical path that matches the characteristics of the lens can be formed, so it is stable without depending on the intensity or time of ultraviolet light. There is an effect that a self-forming optical waveguide having the shape described above can be formed.
Furthermore, since the shape of the self-forming optical waveguide can be controlled by using lenses having different apertures and focal lengths, there is an effect that it is possible to easily cope with a change in the substrate thickness of the optical wiring, multilayering, and high density.
本発明に係る自己形成光導波路の製造方法及びそれを備えた光デバイスについて図面を参照にしつつ以下詳細に説明する。図4は本発明に係る自己形成光導波路の製造方法の好ましい一実施形態におけるフローチャート、図5から図9は各工程における概略説明図である。 A manufacturing method of a self-forming optical waveguide according to the present invention and an optical device including the same will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 4 is a flowchart in a preferred embodiment of a method for manufacturing a self-forming optical waveguide according to the present invention, and FIGS. 5 to 9 are schematic explanatory diagrams in each step.
まず初めに、図5に示すように、光デバイスであるPD20が実装された基板10上に凸型形状のレンズであるマイクロレンズ35を備えたレンズプレート30をマイクロレンズ35がPD20の受光面21のなるべく真上にくるように位置させて配置し、スペーサ15を基板10とマイクロレンズ35の間に挟みこむ(ステップS1)。レンズプレート30は、マイクロレンズ35を1又は複数備えた平板上の部材であり、図10及び図11に示すように、マイクロレンズ35が配置されている部分は開口部31しているが、開口部31以外の部分はすべて金属蒸着によりマスク33が形成され、光の透過を阻止するようになっている。従って、光はマイクロレンズ35だけを通過して後述する光硬化樹脂40に照射される。図示されたレンズプレート30には縦に7列、横に4列の合計28個のマイクロレンズ35が配置されているが、基板10に配置されたPD20の数及び配置位置に応じて適宜設けることができる。そして、そのようなレンズプレート30をPD20の上に配置し、上部側から光を照射すると照射された光はマイクロレンズ35部分のみを通過しそれ以外の光はマスク33によって遮光される。これにより、自己形成光導波路3の形状はPD20側に向かって次第に直径が絞られていくテーパ形状となる。
First, as shown in FIG. 5, a
マイクロレンズ35の口径や焦点距離を変更することで形成すべき自己形成光導波路3の形状を適宜変更することができる。すなわち、焦点距離の長いマイクロレンズ35を使用すればPD20との距離を長くすることができ、口径の大きいマイクロレンズ35を使用すれば径の大きい自己形成光導波路3を形成することができる。また、マイクロレンズ35と基板10までの距離を少なくともマイクロレンズ35の焦点距離より短い長さの範囲内で適宜調整することによっても自己形成光導波路3の形状を変えることができる。例えば、スペーサ15の高さを調整してマイクロレンズ35と基板10までの距離をより短くすれば円錐の頂部が底部方向にマイクロレンズ35と基板10までの距離だけカットされた円錐台形の自己形成光導波路3を形成することができる。尚、マイクロレンズ35と基板10までの距離をマイクロレンズ35の焦点距離よりも長くしてしまうと、収束した光が再び拡散し、形成される自己形成光導波路が徳利形状になってしまい、光の集光効果が減じてしまうおそれがあるので、例えば、焦点距離100μmのマイクロレンズを使用する場合、使用するスペーサも少なくとも100μm厚以下のものを使用することが好ましい。
By changing the aperture and focal length of the micro lens 35, the shape of the self-forming
ここで、マイクロレンズ35をPD20の受光面の真上に位置するように配置するためには、例えば、顕微鏡等の図示しない拡大鏡を用いてPD20の受光面を確認し、その位置を表示する図示しないディスプレイに印を付け、次にレンズプレート30を図示しない移動装置に取り付け、レンズプレート30を微動させつつ、マイクロレンズ35部分を印の場所に移動させるような位置決め装置によって行うことができる。このように、レンズプレート30を使用することによって任意の場所に容易にテーパ形状の自己形成光導波路3を形成することができる。
Here, in order to arrange the microlens 35 so as to be positioned directly above the light receiving surface of the
次に、図6に示すように、基板10とレンズプレート30との間に光の照射によって硬化する光硬化性樹脂40を充填する(ステップS2)。光硬化性樹脂の一例としては、紫外光を照射することによって硬化する紫外光硬化樹脂があり、具体的には日本化薬株式会社(東京都千代田区)のDVD003等のアクリル系樹脂がある。もちろんこれに限定されるものではなく、他には、光硬化性樹脂に特定の波長の光を吸収する色素を混合させ、その色素が最も吸収する波長の光を照射することによって硬化させることが出来る色素混合樹脂というものもある。例えば、光硬化性樹脂が波長200〜400nmの紫外光照射によって硬化する紫外光硬化樹脂、又は、波長532nmのグリーンレーザ照射によって硬化する色素混合樹脂があり、この場合、照射する光は、それら紫外光硬化樹脂又は色素混合樹脂が最も良く吸収する波長の光を照射する。
Next, as shown in FIG. 6, a
次に、図7に示すように、マイクロレンズ35の上部から例えば紫外光5を照射する。紫外光5を照射すると、紫外光5はレンズプレート30のマイクロレンズ35のみを通過して屈折し、屈折した紫外光5がマイクロレンズ35の真下に位置する光硬化性樹脂40を透過してPD20の受光面に達する。これにより紫外光5透過した部分が硬化してテーパ形状の自己形成光導波路3が形成される(ステップ3)。マイクロレンズ35に入射した紫外光5は集光されるため、自己形成光導波路3の形状は基板10に向かって次第に細くなったテーパ形状となる。
Next, as shown in FIG. 7, for example,
光の照射点は、コリメートレンズを使用した場合、製造精度の視点からマイクロレンズ35より約1cmほど離すと良い。紫外光5の照射強度に関しては、使用する光硬化性樹脂40の性質にもよるが、上述のDVD003を使用して約250mW/cm2の強度の紫外光を約2.2秒照射したところ、レンズ側の直径が約84μm、基板側の直径が約64μm、長さが約112μmの自己形成光導波路を形成することができた。
When a collimating lens is used, the light irradiation point is preferably about 1 cm away from the microlens 35 from the viewpoint of manufacturing accuracy. The irradiation intensity of the
次に、図8に示すように、レンズプレート30を除去し、未硬化の光硬化性樹脂40を除去する。未硬化の光硬化性樹脂40を除去するには、例えば、エタノールを用いて洗い流すことにより簡易に行うことができる。
これにより、光デバイスであるPD20の真上にテーパ形状の自己形成光導波路3を形成することができる。また、マイクロレンズ35の光硬化性樹脂40と接する面にあらかじめ剥離材を塗布しておくことにより、マイクロレンズ35の剥離を容易に行わせることができる。
Next, as shown in FIG. 8, the
As a result, the self-forming
また、図9に示すように、レンズプレート30を使用して形成したテーパ形状の自己形成光導波路3は、マイクロレンズ35の凸面部が光硬化性樹脂40側に位置するため、マイクロレンズ35側の形状は、マイクロレンズ35の面に沿った窪んだ形状となる。光配線から自己形成光導波路3に光信号が入射する際、この部分が凹レンズの効果を成し、光が拡散してしまう懸念があるが、自己形成光導波路3と光配線の間にマッチングオイル等を塗布することにより、窪みの部分における屈折率差を無くし、光の拡散を抑えることが出来る。窪みの部分は樹脂などを溜めるスペースの役割を果たす。例えば、窪みの部分に透明の接着剤を塗布することにより、機械的にも接続することができ、結合部分の機械的強度の向上も期待できる。また、図11に示すようなレンズプレート30を上下を入れ替えて使用すれば窪みを形成させないようにすることもできる。また、図12に示すような平板レンズプレート30’を用いることもできる。平板レンズプレート30’は、例えば、平面状のガラス基板にイオンの拡散を妨げるための金属マスクを蒸着し、そのマスクにフォトリソグラフィーによって小さな窓を開け、マスクされたガラス基板をイオン交換によりマスクの開口窓の付近で屈折率分布が形成されえるように溶融塩に浸す。これにより拡散されたイオンは高屈折率と部分的な膨らみを形成しレンズ効果を得ることができる。この平板レンズプレート30’を使用しても自己形成光導波路3の窪みを形成させないようにすることができる。
Further, as shown in FIG. 9, the tapered self-forming
このような、製造工程によって製造された光接続手段である自己形成光導波路を備えたPD20の実装モデルを図13に示す。
PD20は、電気配線層51と光配線層52が混載された光電気混載基板50に実装されている。光電気混載基板50は、電気配線層51の下部側に光導波路28による光配線層52が積層されて形成されている。光電気混載基板50の電気配線層51には、光デバイスであるVCSEL25の上に形成された自己形成光導波路3’が挿入されるスルーホール51aと、光デバイスであるPD20の受光面側に形成された自己形成光導波路3が挿入されるスルーホール51bを備えている。スルーホール51a、51bの真下にはそれぞれ45度ミラー面27が備えられている。そして、PD20の受光面側に形成された自己形成光導波路3をスルーホール51bに挿入することにより表面実装される。尚、26は電気配線層51に実装されたLSIである。
FIG. 13 shows a mounting model of the
The
上述した光電気混載基板50は、VICSEL25より出射された光はVICSEL開口部上に形成された自己形成光導波路3’に入射され、光配線層52まで伝わり、光配線層52に設けられた45度ミラー27によって90度光路変換され、光配線層52内の光導波路28内を伝播する。そして、光導波路28内を伝播した光はPD20の下部に設置されている45度ミラー27によって再び90度光路変換され、PD20開口部上に形成された自己形成光導波路3へ入射され、PD20の受光面へと導かれる。
In the opto-electric hybrid board 50 described above, the light emitted from the
今回提案した自己形成光導波路の製造方法の有効性を示すために、本発明方法によって製造した自己形成光導波路を備えた光デバイスと光配線である光ファイバをモデル化し、光線追跡法による光結合トレランス解析を行った。図14はその解析モデルである。自己形成光導波路3は受光面に向かって直径が絞られていくテーパ形状(a)と、直線形状(b)の自己形成光導波路3’の2種類で解析を行った。(a)のモデルである自己形成光導波路3のサイズとしては、光ファイバ60側の直径は100μm、PD20側の直径は50μmであり、(b)のモデルである自己形成光導波路3’のサイズとしては光ファイバ60側の直径は50μm、PD20側の直径は50μmである。高さは(a)、(b)のモデル双方とも100μmと設定した。また、屈折率は光ファイバ60のクラッドを1.458、コアを1.459、自己形成光導波路3、3’を1.53と設定した。解析方法は光ファイバ60の位置をY軸方向に5μm毎変化させ、その光結合効率の変化を解析した。
In order to demonstrate the effectiveness of the proposed method for manufacturing a self-forming optical waveguide, an optical device with a self-forming optical waveguide manufactured by the method of the present invention and an optical fiber as an optical wiring are modeled and optical coupling is performed by a ray tracing method. Tolerance analysis was performed. FIG. 14 shows the analysis model. The self-formed
図15は光結合トレランス解析の結果である。横軸が光ファイバ変位量、縦軸が光結合効率である。上側の丸印のプロットが図14(a)のモデルの解析結果であり、下側の菱形印のプロットが図14(b)のモデルの解析結果である。グラフから明らかなように、PD20の受光面に向かって直径が絞られていくテーパ形状の自己形成光導波路3の方が直線形状の自己形成光導波路3’に比べ格段にトレランス幅が広いことが確認できる。よって、本発明方法によって製造された自己形成光導波路3は実装時におけるアライメント精度が格段に高いと言える。
FIG. 15 shows the result of optical coupling tolerance analysis. The horizontal axis represents the optical fiber displacement, and the vertical axis represents the optical coupling efficiency. The upper circled plot is the analysis result of the model of FIG. 14A, and the lower rhombus plot is the analysis result of the model of FIG. 14B. As is apparent from the graph, the tapered self-forming
これまで説明したように、本発明に係る自己形成光導波路の製造方法及びそれを備えた光デバイスによれば、自己形成光導波路は光デバイスに向かって次第に直径が絞られていくテーパ形状をしているため、入射した光は集光し、高い光結合効率を得ることができる。また、光電気混載基板への光デバイスの実装は精密な位置合わせを必要とするが、本発明に係る自己形成光導波路の製造方法及びそれを備えた光デバイスによれば、自己形成光導波路をテーパ形状にすることで入射側の直径を大きくすることができ、多少の位置ズレが起きても大きな損失にならないという利点がある。 As described above, according to the method of manufacturing a self-forming optical waveguide and the optical device including the same according to the present invention, the self-forming optical waveguide has a tapered shape whose diameter is gradually reduced toward the optical device. Therefore, the incident light is condensed and high optical coupling efficiency can be obtained. In addition, although mounting of the optical device on the opto-electric hybrid board requires precise alignment, according to the manufacturing method of the self-forming optical waveguide and the optical device including the same according to the present invention, the self-forming optical waveguide is The tapered shape can increase the diameter on the incident side, and there is an advantage that a large loss does not occur even if a slight positional deviation occurs.
以上のように、本発明の好ましい実施形態としてPDの受光面に向かってテーパ形状の自己形成光導波路3を形成させたが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、PDに限らず光コネクタ等の種々の光デバイスとの接続に利用できるものであり、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能であることはいうまでもない。
As described above, as a preferred embodiment of the present invention, the tapered self-forming
3 自己形成光導波路
5 紫外光
10 基板
15 スペーサ
20 PD
21 受光面
30 レンズプレート
31 開口部
33 マスク
35 マイクロレンズ
40 光硬化性樹脂
3 Self-forming
21
Claims (7)
レンズによって屈折させた光を前記光硬化性樹脂に照射することによって略テーパ形状の光接続手段である自己形成導波路を形成することを特徴とする自己形成光導波路の製造方法。 In the manufacturing method of the self-forming optical waveguide, the light transmitting resin is cured by irradiating the photocurable resin with the light transmitting portion, thereby forming the optical waveguide as the optical connecting means.
A method of manufacturing a self-forming optical waveguide, comprising forming a self-forming waveguide, which is a substantially tapered optical connecting means, by irradiating the light curable resin with light refracted by a lens.
前記基板と前記レンズとの間に光の照射によって硬化する光硬化性樹脂を充填する工程と、
前記レンズの上方から光を照射することにより当該レンズを通過する光を屈折させて光硬化性樹脂に照射し、それによって前記光デバイスとの間に前記光硬化性樹脂を略テーパ形状に硬化させた光接続手段である自己形成導波路を形成する工程と、そして、
未硬化の前記光硬化性樹脂を除去し、さらに前記レンズを取り外す工程と、
を備えて構成されてなる自己形成光導波路の製造方法。 Placing the lens on the upper side of the optical device mounted on the substrate to be optically connected;
Filling a photocurable resin that is cured by light irradiation between the substrate and the lens;
By irradiating light from above the lens, the light passing through the lens is refracted to irradiate the photocurable resin, thereby curing the photocurable resin between the optical device in a substantially tapered shape. Forming a self-formed waveguide which is a connected optical connection means; and
Removing the uncured photocurable resin and further removing the lens;
The manufacturing method of the self-forming optical waveguide comprised by providing.
前記レンズの配置工程は、1又は複数のレンズを備えた板状のレンズプレートであって、当該レンズ以外の部分は照射される光が透過しないようにマスクされたレンズプレートを配置することによって行われることを特徴とする光接続手段を備えた自己形成光導波路の製造方法。 In the manufacturing method of the self-forming optical waveguide according to claim 1 or 2,
The lens arranging step is performed by arranging a lens plate that is a plate-like lens plate having one or a plurality of lenses, and is masked so that the light other than the lens is not transmitted. A method of manufacturing a self-forming optical waveguide provided with an optical connecting means.
前記レンズの口径、焦点距離又は前記レンズと前記基板までの距離を少なくとも前記レンズの焦点距離より短い長さの範囲内でそれぞれ変更することにより、形成させるべき自己形成光導波路の形状を制御することを特徴とする自己形成光導波路の製造方法。 In the manufacturing method of the self-forming optical waveguide according to claim 2 or 3,
Controlling the shape of the self-forming optical waveguide to be formed by changing the aperture, focal length of the lens or the distance from the lens to the substrate within a range of a length shorter than the focal length of the lens, respectively. A method of manufacturing a self-forming optical waveguide, characterized by:
前記レンズは、マイクロレンズであることを特徴とする自己形成光導波路の製造方法。 In the manufacturing method of the self-forming optical waveguide according to any one of claims 1 to 4,
The method of manufacturing a self-forming optical waveguide, wherein the lens is a microlens.
前記光硬化性樹脂は、波長200〜400nmの紫外光照射によって硬化する紫外光硬化樹脂、又は、波長532nmのグリーンレーザ照射によって硬化する色素混合樹脂であり、
照射する光は、前記樹紫外光硬化樹脂又は前記色素混合樹脂が最も良く吸収する波長の光であることを特徴とする自己形成光導波路の製造方法。 In the manufacturing method of the self-forming optical waveguide according to any one of claims 1 to 5,
The photocurable resin is an ultraviolet light curable resin that is cured by irradiation with ultraviolet light having a wavelength of 200 to 400 nm, or a dye-mixed resin that is cured by irradiation with a green laser having a wavelength of 532 nm,
The method for producing a self-forming optical waveguide, wherein the light to be irradiated is light having a wavelength that is best absorbed by the resin ultraviolet light curable resin or the dye-mixed resin.
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2014156962A1 (en) | 2013-03-29 | 2014-10-02 | 技術研究組合光電子融合基盤技術研究所 | Photoelectric hybrid device and method for manufacturing same |
JP2018185491A (en) * | 2017-04-27 | 2018-11-22 | 株式会社豊田中央研究所 | Optical circuit and method for manufacturing the same |
JP2023521776A (en) * | 2020-04-08 | 2023-05-25 | プレッシー・セミコンダクターズ・リミテッド | Micro light guide for micro LED |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0990153A (en) * | 1995-09-20 | 1997-04-04 | Fujitsu Ltd | Manufacture of optical waveguide and device obtained by the manufacturing method |
JPH10170743A (en) * | 1996-12-10 | 1998-06-26 | Hitachi Ltd | Optical waveguide for mode field matching, method and apparatus for production of the optical waveguide, and optical circuit, optical coupler and optical information communication path formed by using the optical waveguide |
JP2004240315A (en) * | 2003-02-07 | 2004-08-26 | Japan Aviation Electronics Industry Ltd | Optical waveguide incorporated type optical element module and its manufacture method |
JP2005134451A (en) * | 2003-10-28 | 2005-05-26 | Matsushita Electric Works Ltd | Optic/electric mixed mounting substrate |
-
2007
- 2007-06-01 JP JP2007146741A patent/JP2008299180A/en active Pending
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0990153A (en) * | 1995-09-20 | 1997-04-04 | Fujitsu Ltd | Manufacture of optical waveguide and device obtained by the manufacturing method |
JPH10170743A (en) * | 1996-12-10 | 1998-06-26 | Hitachi Ltd | Optical waveguide for mode field matching, method and apparatus for production of the optical waveguide, and optical circuit, optical coupler and optical information communication path formed by using the optical waveguide |
JP2004240315A (en) * | 2003-02-07 | 2004-08-26 | Japan Aviation Electronics Industry Ltd | Optical waveguide incorporated type optical element module and its manufacture method |
JP2005134451A (en) * | 2003-10-28 | 2005-05-26 | Matsushita Electric Works Ltd | Optic/electric mixed mounting substrate |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2014156962A1 (en) | 2013-03-29 | 2014-10-02 | 技術研究組合光電子融合基盤技術研究所 | Photoelectric hybrid device and method for manufacturing same |
US9541718B2 (en) | 2013-03-29 | 2017-01-10 | Photonics Electronics Technology Research Association | Photoelectric hybrid device and method for manufacturing same |
JP2018185491A (en) * | 2017-04-27 | 2018-11-22 | 株式会社豊田中央研究所 | Optical circuit and method for manufacturing the same |
JP2023521776A (en) * | 2020-04-08 | 2023-05-25 | プレッシー・セミコンダクターズ・リミテッド | Micro light guide for micro LED |
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