(57)【要約】【課題】金属層による反射が設けられた傾斜面を有する光導波路において、光硬化型の接着剤に対して効率よく光を照射すること。【解決手段】光が伝搬する導波路コア１１と、導波路コア１１を囲繞し、導波路コア１１より屈折率が小さいクラッド部１２と、少なくとも一方の長手方向の端部に傾斜面と、該傾斜面上に金属層１３と、クラッド部１２の外側表面のうち傾斜面と鋭角をなす面のうち傾斜面の下側方向に位置する部分に溝１４と、を有する光導波路１０。また、前記光導波路１０を作製する工程と、光導波路１０および光素子２０を、光導波路１０の溝１４を有する箇所において接触させつつ、溝１４に光硬化型の接着剤を毛細管現象により充填する工程と、接着剤を露光により硬化させる工程と、を有する光モジュールの製造方法。【選択図】図１
2010152111.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光が伝搬する導波路コアと、
該導波路コアを囲繞し、該導波路コアより屈折率が小さいクラッド部と、
少なくとも一方の長手方向の端部に傾斜面と、
該傾斜面上に金属層と、
前記クラッド部の外側表面のうち前記傾斜面と鋭角をなす面の側を下側方向とした場合に、該傾斜面と鋭角をなす面のうち前記傾斜面の下側方向に位置する部分に溝と、
を有する光導波路。
【請求項２】
前記溝が、前記傾斜面と鋭角をなす面の短手方向の少なくとも一方の端まで形成されている請求項１に記載の光導波路。
【請求項３】
光が伝搬する導波路コアと、該導波路コアを囲繞し、該導波路コアより屈折率が小さいクラッド部と、少なくとも一方の長手方向の端部に傾斜面と、該傾斜面上に金属層と、前記クラッド部の外側表面のうち前記傾斜面と鋭角をなす面の側を下側方向とした場合に、該傾斜面と鋭角をなす面のうち前記傾斜面の下側方向に位置する部分に溝と、を有する光導波路と、
光素子と、
前記溝に充填され、且つ前記光導波路および前記光素子を接着する光硬化型の接着剤と、
を有する光モジュール。
【請求項４】
前記接着剤が、紫外線硬化型の接着剤であり、
前記溝が、前記傾斜面と鋭角をなす面の短手方向の少なくとも一方の端まで形成されている請求項３に記載の光モジュール。
【請求項５】
光が伝搬する導波路コアと、該導波路コアを囲繞し、該導波路コアより屈折率が小さいクラッド部と、少なくとも一方の長手方向の端部に傾斜面と、該傾斜面上に金属層と、前記クラッド部の外側表面のうち前記傾斜面と鋭角をなす面の側を下側方向とした場合に、該傾斜面と鋭角をなす面のうち前記傾斜面の下側方向に位置する部分に溝と、を有する光導波路を作製する光導波路作製工程と、
前記光導波路および前記光素子を、前記光導波路の前記溝を有する箇所において接触させつつ、前記溝に光硬化型の接着剤を毛細管現象により充填する接着剤充填工程と、
前記接着剤を露光により硬化させる接着剤硬化工程と、
を有する光モジュールの製造方法。
【請求項６】
光が伝搬する導波路コアと、該導波路コアを囲繞し、該導波路コアより屈折率の小さいクラッド部と、少なくとも一方の長手方向の端部に傾斜面と、該傾斜面上に金属層と、を有する光導波路を作製する光導波路作製工程と、
前記クラッド部の外側表面のうち前記傾斜面と鋭角をなす面の側を下側方向とした場合に、該傾斜面と鋭角をなす面のうち前記傾斜面の下側方向に位置する部分に、回転するブレードを接触させ切削して溝を形成する溝形成工程と、
を有する光導波路の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光導波路、光モジュール、光モジュールの製造方法、および光導波路の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、集積回路技術や高性能電子デバイスの発展にともなう動作速度や集積度向上や、更なる伝送の大容量化、高速化が望まれている。これらを可能とするために、データ転送において電気配線を使用する代わりに、機器装置間、機器装置内のボード間、チップ間において光配線を使用するいわゆる光インターコネクションが注目されている。
【０００３】
光インターコネクションを実現するにあたり、求められる性能のひとつに低消費電力がある。とくにモバイル機器等に光インターコネクションの適用を考えたとき、低消費電力は最も大きな特性となる。低消費電力を実現するためには、消費電力の小さい電気デバイスを選択することもひとつの解決策ではあるが、小さな光量を損失なく伝搬する光モジュールの実現が求められている。
【０００４】
ここで、電子素子と光素子とを集積化した光電融合回路基板の上に、高分子光導波路回路が直接組み立てられた光電子集積回路が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
例えば、光を伝搬する導波路コアと、それを囲繞するクラッド部と、が高分子材料からなる光導波路（いわゆる高分子光導波路）を用いた光モジュールでは、該高分子光導波路の端部に伝搬光を反射させ光の伝搬方向を変換する反射面を設けたものが試されている。
さらに、該反射面には異物の付着による反射損失増大を抑制するために、金属層を設ける方法が広く採用されている。
【０００６】
該光モジュールにおいて、光導波路は、垂直発信する面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ）や、垂直に光を受信する半導体フォトダイオード等の光素子と結合される。このとき、導波路と受発光素子、あるいは導波路と受発光素子を固定するパッケージとが接着剤により固定される。
【特許文献１】特開２０００−２３５１２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、金属層による反射が設けられた傾斜面を有する光導波路において、本構成を有しない場合に比べて、光導波路と他の素子とを接着させる際に光硬化型の接着剤に対して効率よく光を照射することができる、光導波路を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題は、以下の本発明により達成される。
すなわち、本発明の請求項１に係る発明は、
光が伝搬する導波路コアと、
該導波路コアを囲繞し、該導波路コアより屈折率が小さいクラッド部と、
少なくとも一方の長手方向の端部に傾斜面と、
該傾斜面上に金属層と、
前記クラッド部の外側表面のうち前記傾斜面と鋭角をなす面の側を下側方向とした場合に、該傾斜面と鋭角をなす面のうち前記傾斜面の下側方向に位置する部分に溝と、
を有する光導波路である。
【０００９】
請求項２に係る発明は、
前記溝が、前記傾斜面と鋭角をなす面の短手方向の少なくとも一方の端まで形成されている請求項１に記載の光導波路である。
【００１０】
請求項３に係る発明は、
光が伝搬する導波路コアと、該導波路コアを囲繞し、該導波路コアより屈折率が小さいクラッド部と、少なくとも一方の長手方向の端部に傾斜面と、該傾斜面上に金属層と、前記クラッド部の外側表面のうち前記傾斜面と鋭角をなす面の側を下側方向とした場合に、該傾斜面と鋭角をなす面のうち前記傾斜面の下側方向に位置する部分に溝と、を有する光導波路と、
光素子と、
前記溝に充填され、且つ前記光導波路および前記光素子を接着する光硬化型の接着剤と、
を有する光モジュールである。
【００１１】
請求項４に係る発明は、
前記接着剤が、紫外線硬化型の接着剤であり、
前記溝が、前記傾斜面と鋭角をなす面の短手方向の少なくとも一方の端まで形成されている請求項３に記載の光モジュールである。
【００１２】
請求項５に係る発明は、
光が伝搬する導波路コアと、該導波路コアを囲繞し、該導波路コアより屈折率が小さいクラッド部と、少なくとも一方の長手方向の端部に傾斜面と、該傾斜面上に金属層と、前記クラッド部の外側表面のうち前記傾斜面と鋭角をなす面の側を下側方向とした場合に、該傾斜面と鋭角をなす面のうち前記傾斜面の下側方向に位置する部分に溝と、を有する光導波路を作製する光導波路作製工程と、
前記光導波路および前記光素子を、前記光導波路の前記溝を有する箇所において接触させつつ、前記溝に光硬化型の接着剤を毛細管現象により充填する接着剤充填工程と、
前記接着剤を露光により硬化させる接着剤硬化工程と、
を有する光モジュールの製造方法である。
【００１３】
請求項６に係る発明は、
光が伝搬する導波路コアと、該導波路コアを囲繞し、該導波路コアより屈折率の小さいクラッド部と、少なくとも一方の長手方向の端部に傾斜面と、該傾斜面上に金属層と、を有する光導波路を作製する光導波路作製工程と、
前記クラッド部の外側表面のうち前記傾斜面と鋭角をなす面の側を下側方向とした場合に、該傾斜面と鋭角をなす面のうち前記傾斜面の下側方向に位置する部分に、回転するブレードを接触させ切削して溝を形成する溝形成工程と、
を有する光導波路の製造方法である。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１に係る発明によれば、金属層による反射が設けられた傾斜面を有する光導波路において、本構成を有しない場合に比べて、光導波路と他の素子とを接着させる際に光硬化型の接着剤に対して効率よく光を照射することができる、光導波路が提供できる。
【００１５】
請求項２に係る発明によれば、金属層による反射が設けられた傾斜面を有する光導波路において、溝が端まで形成されていない場合に比べて、光導波路と他の素子とを接着させる際に光硬化型の接着剤に対して効率よく光を照射することができる、光導波路が提供できる。
【００１６】
請求項３に係る発明によれば、金属層による反射が設けられた傾斜面を有する光導波路を用いる場合において、本構成を有しない場合に比べて、光導波路と他の素子とを接着させる際に光硬化型の接着剤に対して効率よく光を照射することができる、光モジュールが提供できる。
【００１７】
請求項４に係る発明によれば、金属層による反射が設けられた傾斜面を有する光導波路を用いる場合において、溝が端まで形成されていない場合に比べて、光導波路と光素子とを接着させる際に光硬化型の接着剤に対してさらに効率よく光を照射することができる、光モジュールが提供できる。
【００１８】
請求項５に係る発明によれば、金属層による反射が設けられた傾斜面を有する光導波路を用いる場合において、本構成を有しない場合に比べて、光導波路と光素子とを接着させる際に光硬化型の接着剤に対して効率よく光を照射することができる、光モジュールの製造方法が提供できる。
【００１９】
請求項６に係る発明によれば、金属層による反射が設けられた傾斜面を有する光導波路において、本構成を有しない場合に比べて、光導波路と光素子とを接着させる際に光硬化型の接着剤に対して効率よく光を照射することができる光導波路が簡易に製造される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明を実施形態により詳細に説明する。
本実施形態に係る光導波路は、光が伝搬する導波路コアと、該導波路コアを囲繞し、該導波路コアより屈折率が小さいクラッド部と、少なくとも一方の長手方向の端部に傾斜面と、該傾斜面上に金属層と、前記クラッド部の外側表面のうち前記傾斜面と鋭角をなす面の側を下側方向とした場合に、該傾斜面と鋭角をなす面のうち前記傾斜面の下側方向に位置する部分に溝と、を有することを特徴とする。
【００２１】
光導波路が、例えば光モジュールに用いられる場合、光を垂直に発信する面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ）や光を垂直に受信する半導体フォトダイオード等の光素子と、前記光導波路と、が結合される。そのとき、（１）湿熱による光導波路の変形、反りによる前記光素子との光結合のずれによる損失の増大、（２）光導波路と光素子とが空気層を介することによる光の損失、といった問題を有することから、前記光素子と前記光導波路、あるいは、前記光素子を固定するパッケージ（固定部材）と前記光導波路とが接着剤により固定され、損失の低減が図られていた。
【００２２】
ここで、光導波路の端部に空気と導波路コアとの屈折率差を利用し、概ね４５°に傾斜した反射面を形成する場合、反射面における前記接着剤の周り込みや、異物の付着により反射損失が増大するといった問題があった。そこで前記反射面に金属層、例えば金や銀あるいは合金などの層を形成して金属反射を実現し、異物付着の影響を抑制する手法がとられていた。しかし、接着剤に光硬化型のものを選択すると、前記金属層が光の照射の妨げとなり硬化不足による接着力不足が課題となっている。尚、金属層の形成方法としては真空蒸着法やスパッタリング法等が採用されているが、該方法では光導波路の側面にまで金属層が形成されてしまうため、光硬化型の接着剤を硬化させるために光導波路の側面から光を照射しても十分な光量が得られない。
【００２３】
また、特に光導波路と光素子とを接着剤によって固定する場合、従来では、接着箇所に予め接着剤を塗布して固定する方式がとられていた。しかし、光導波路と光素子とが接着層を介して形成されるため、該接着層の厚みの分だけ光素子と導波路コアとの距離がより延伸され、光の伝搬距離が延伸されて、光結合に影響を与えるとの欠点を有していた。
これに対しては、光導波路と光素子とを一定圧力で押し付け合いながら接触させ、その接触部に接着剤を挿入する方法も考えられる。しかし、一定圧力で押し付けられ物理的に接触しているために、接着剤が良好に挿入されず、接着の強度不足が生じるとの欠点も有していた。
【００２４】
これらの欠点に対し、本実施形態に係る光導波路は、クラッド部の外側表面のうち傾斜面と鋭角をなす面であって該傾斜面の下側方向に位置する部分に溝を有することを特徴としている。本実施形態に係る光導波路と他の部材とを光硬化型接着剤によって固定する際に、光導波路と他の素子とを一定圧力で押し付け合いながら接触させ、その接触部に接着剤を挿入する場合において、毛細管現象によって前記溝に光硬化型接着剤が良好に充填され、溝の開口部から光を照射することにより効率よく露光し、硬化することで接着力を確保することができる。さらに溝形状とすることで接着剤と光導波路との接着面積が増大し、良好な接着が実現される。
【００２５】
＜溝＞
ここで、本実施形態に係る光導波路のクラッド部の外側表面のうち傾斜面と鋭角をなす面であって該傾斜面の下側方向に位置する部分に設けられる前記溝について説明する。
【００２６】
前記溝は、他の素子（例えば光素子、具体例としては面発光素子や半導体フォトダイオード等）と接着剤によって固定される箇所に形成される。例えば、光導波路の前記傾斜面の下側方向に光素子を接着剤によって固定する場合であれば、該光素子との固定部に溝が形成される。
【００２７】
また前記溝は、例えば、光導波路の前記傾斜面の下側方向に光素子を接着剤によって固定する場合であれば、該光導波路のクラッド部の外側表面のうち前記傾斜面と鋭角をなす面であって前記傾斜面の下側方向に位置する部分において、前記底面から上方向に溝が掘られる（形成される）ことが好ましい。
【００２８】
また、前記溝の数は、複数であることが好ましい。
溝の深さ方向は、必ずしも他の素子と接着する面に対して垂直である必要はない。
【００２９】
また、前記溝の深さは、導波路コアの下側方向のクラッド部の厚さ以下であることが求められるが、接着剤の充填方法が毛細管現象を利用していることから充填速度を考慮して、２０μｍ以上であることが好ましく、更に５０μｍ以上であることがより好ましい。
前記溝の幅は、接着剤の充填方法が毛細管現象を利用していることから充填速度を考慮して、２０μｍ以上であることが好ましく、５０μｍ以上であることがより好ましい。
【００３０】
また、前記溝は、クラッド部の前記溝が形成されている面の短手方向において、少なくとも一方の端まで形成されていることが好ましい。
更には、両端まで形成されている（即ちクラッド部の前記溝が形成されている面の短手方向の一端から他端まで連続した溝が形成されている）ことが好ましい。溝が形成される両側（両端部方向）から光を照射することで、光硬化型接着剤に対し効率的に光が照射され、本実施形態に係る光導波路と他の素子との良好な接着が得られる。
【００３１】
＜光導波路＞
以下、図面を用いて本実施形態に係る光導波路を説明する。
図１（Ａ）は本実施形態に係る光導波路端部の一例を示す上面図、図１（Ｂ）はその側面図、図１（Ｃ）はその斜視図である。図１（Ａ）〜図１（Ｃ）に示す光導波路１０は、導波路の長さ方向（図１（Ａ）および図１（Ｂ）における左右方向）に延在する断面が口型の導波路コア１１と、この導波路コア１１を囲繞し該導波路コア１１より屈折率が小さいクラッド部１２と、で構成される。また、光導波路１０の光進行方向（光伝搬方向）端部（図１（Ａ）および図１（Ｂ）における左側）には傾斜面が形成され、外径斜面には光路変換機能を有する金属反射面１３が形成されている。
【００３２】
また、後述の光モジュールの説明において詳細に説明するが、図１（Ａ）〜図１（Ｃ）に示す通り、光導波路１０の底部であって前記金属反射面１３の下側方向（図１（Ｂ）における下方向）には、光素子２０が結合される。該光素子２０が光を発光する光発光素子（例えば光を垂直方向に発振する面発光型レーザー（ＶＣＳＥＬ））である場合には、該光発光素子から金属反射面１３に向けて光が発光され、金属反射面１３に反射されて光の伝搬方向が変換され、導波路コア１１内を光が伝搬する。一方、該光素子２０が光を受光する光受光素子（例えば光を垂直方向に受光する半導体フォトダイオード）である場合には、導波路コア１１内を伝搬してきた光が金属反射面１３に反射されて光受光素子方向に伝搬方向が変換され、光受光素子に光が受光される。
また、光導波路１０の底部には、光モジュールパッケージの固定部材３０が結合される。尚、光素子２０と光導波路１０とが高い結合力を有している場合には、固定部材３０を設けずともよい。
【００３３】
また、クラッド部１２には、光導波路１０の底部であって光素子２０との結合部（固定される箇所）に溝１４を有しており、該溝１４には接着剤が充填されている。更に、光導波路１０の底部であって固定部材３０との結合部（固定される箇所）にも溝１５を有しており、該溝１５には接着剤が充填されている。
【００３４】
（導波路コアおよびクラッド部）
上記光導波路１０は、導波路コア１１およびクラッド部１２の材料として石英を用いた石英導波路や、高分子化合物を用いた高分子光導波路等、制限なく適用することが可能である。中でも、溝１４および１５の形成の簡便さや光モジュールのフレキシビリティーを考慮した場合、高分子光導波路に適用することが好ましい。
【００３５】
光導波路１０内には、導波路コア１１が形成されており、この導波路コア１１は屈折率が高く、導波路コア１１を囲繞するクラッド部１２は導波路コア１１よりも屈折率が低くなるように構成されている。導波路コア１１とクラッド部１２との屈折率差は、０．３％以上５％以下とすることが好ましい。
【００３６】
クラッド部１２を構成する材料は、導波路コア１１と前記屈折率差が設定され得る材質であれば特に制限されず、用途に応じて、材料の屈折率、光透過性等の光学的特性、機械的強度、耐熱性、フレキシビリティー（可撓性）等を考慮して選択される。例えば、放射線硬化性、電子線硬化性等の樹脂、望ましくは紫外線硬化型樹脂を選択し、紫外線硬化性モノマー、オリゴマーあるいはモノマーとオリゴマーの混合物が望ましく用いられる。より望ましくは紫外線硬化型樹脂を選択する。
【００３７】
クラッド部１２を構成する具体的な材料としては、例えばエポキシ系樹脂、アクリル系樹脂（ポリメチルメタクリレート等）、脂環式アクリル樹脂、スチレン系樹脂（ポリスチレン、アクリロニトリル・スチレン共重合体等）、オレフィン系樹脂（ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン・プロピレン共重合体等）、脂環式オレフィン樹脂、塩化ビニル系樹脂、塩化ビニリデン系樹脂、ビニルアルコール系樹脂、ビニルブチラール系樹脂、アリレート系樹脂、含フッ素樹脂、ポリエステル系樹脂（ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等）、ポリカーボネート系樹脂、二又は三酢酸セルロース、アミド系樹脂（脂肪族、芳香族ポリアミド等）、イミド系樹脂、スルホン系樹脂、ポリエーテルスルホン系樹脂、ポリエーテルエーテルケトン系樹脂、ポリフェニレンスルフィド系樹脂、ポリオキシメチレン系樹脂、又は前記樹脂のブレンド物等が挙げられる。
【００３８】
導波路コア１１としては、例えば紫外線硬化型樹脂が用いられ、紫外線硬化性のモノマー、オリゴマー、若しくはモノマーとオリゴマーの混合物が望ましく用いられる。コア用の具体的な材料として、エポキシ系、アクリル系紫外線硬化型樹脂などが望ましく用いられる。
【００３９】
（傾斜面および金属反射層）
図１（Ａ）〜図１（Ｃ）に示される傾斜面は、導波路コア１１の長手方向に対して４５°の角度をなしている。
【００４０】
上記金属反射面１３として、金属膜によって形成された金属ミラーが形成される。該金属としては、金、銀、銅およびアルミニウムのうちの少なくとも１種を用いることが望ましく、特にコストと反射効率との点で銀およびその合金が望ましい。
【００４１】
金属反射面１３は、スパッタリング法、真空蒸着法など、公知の堆積方法で形成することができ、厚さは５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下とすることが望ましく、７０ｎｍ以上２００ｎｍ以下とすることがより好適である。
【００４２】
尚、本実施形態に係る光導波路としては、前記特性を満たすものであれば特に制限されるものではないが、柔軟性を有する高分子光導波路フィルムであることが望ましい。
高分子光導波路フィルムは、可とう性を有する透明樹脂フィルムからなり、「折り曲げ」や「ねじれ」等の変形に対して追従性を有している。
【００４３】
高分子光導波路フィルムは、変形に対する追従性を高めるために、フィルムの厚さを５０μｍ以上５００μｍ以下の範囲とすることが好ましく、７０μｍ以上３００μｍ以下の範囲とすることがより好ましい。また、上記理由から、フィルムの幅を０．２５ｍｍ以上１０ｍｍ以下の範囲とすることが好ましく、０．５ｍｍ以上３ｍｍ以下の範囲とすることがより好ましい。
【００４４】
（光導波路の製造方法）
以下に、本実施形態に係る光導波路の製造方法を説明する。尚、ここでは、高分子光導波路を例に説明する。上記光導波路は、以下の（Ｉ）〜（II）の工程を経て製造することができ、また下記（Ｉ）の工程は下記（Ｉ−ｉ）〜（Ｉ−iv）の工程に分けられる。
（Ｉ）光導波路形成工程
（Ｉ−ｉ）光導波路を用意する工程
（Ｉ−ii）導波路の外形を形成する工程
（Ｉ−iii）導波路端部に傾斜面を形成する工程
（Ｉ−iv）傾斜面に反射層を形成する工程
（II）溝形成工程
【００４５】
（Ｉ）光導波路形成工程
（Ｉ−ｉ）光導波路を用意する工程
光導波路を用意する工程としては、（ａ）フィルムにモノマーを含浸させて導波路コアを選択的に露光して屈折率を変化させフィルムを張り合わせる方法（選択重合法）、（２）導波路コアおよびクラッド部を塗布後、反応性イオンエチングを用いてクラッド部を形成する方法（ＲＩＥ法）、（ｃ）高分子材料中に感光性の材料を添加した紫外線硬化樹脂を用いて、露光・現像するフォトリソグラフィー法を用いる方法（直接露光法）、（ｄ）射出成形を利用する方法、（ｅ）導波路コアおよびクラッド部を塗布後、導波路コアを露光して導波路コアの屈折率を変化させる方法（フォトブリーチング法）等が提案されている。
また、その他好ましい方法として、鋳型を用いることによる高分子光導波路の製造方法が提案されている（特開２００４−２２６９４１号公報）。以下、その鋳型を用いる方法を例に詳細に説明する。
【００４６】
上記の高分子光導波路は、例えば、以下の（１）〜（５）の工程により作製することができる。（１）鋳型形成用硬化性樹脂の硬化層から形成され、かつ、導波路コアに対応する凹部と、該凹部の一端および他端にそれぞれ通ずる貫通孔が２以上設けられた鋳型を準備する工程、（２）前記鋳型に該鋳型との密着性が良好なクラッド用可撓性フィルム基材（クラッド用フィルム）を密着させる工程、（３）クラッド用可撓性フィルム基材を密着させた鋳型の凹部の一端にある貫通孔に、コア形成用硬化性樹脂を充填し、鋳型の凹部の他端にある貫通孔から減圧吸引してコア形成用硬化性樹脂を前記鋳型の凹部に充填する工程、（４）充填したコア形成用硬化性樹脂を硬化させ、鋳型をクラッド用可撓性フィルム基材から剥離する工程、（５）導波路コアが形成されたクラッド用可撓性フィルム基材の上に上部のクラッド部を形成する工程。
【００４７】
まず、説明を簡単にするため、高分子光導波路の製造工程を、図２（Ａ）〜（Ｇ）を参照して、導波路コアを１本設けたものについて説明する。
図２（Ａ）は原盤１００を示し、１２０は導波路コアに対応する凸部である。まず、この原盤１００の凸部形成面に鋳型形成用硬化性樹脂を塗布または注入した後硬化させる（図２（Ｂ）参照）。図２（Ｂ）中、２００ａは硬化樹脂層である。その後硬化樹脂層２００ａを剥離すると、凹部が形成された硬化樹脂層２００ａが得られる（図示せず）。凹部２２０が形成された硬化樹脂層２００ａに、凹部２２０に通ずる貫通孔２６０および２８０を凹部両端に打ち抜き等により形成して鋳型２００（図２（Ｃ）参照）を得る。
【００４８】
次に、図２（Ｄ）に示すように、鋳型にクラッド用可撓性フィルム基材３００を密着させる。その後、鋳型に形成されている貫通孔２６０にコア形成用硬化性樹脂を入れ、他端の貫通孔２８０から減圧吸引して鋳型凹部２２０にコア形成用硬化性樹脂を充填する。その後、該樹脂を硬化させ鋳型を剥離すると、図２（Ｅ）に示されるように、クラッド用可撓性フィルム基材３００の上に導波路コア３２０が形成される。次に、クラッド部（上部クラッド部）４００を形成し（図２（Ｆ）参照）、貫通孔２６０および２８０内で硬化した樹脂部分をダイシングソー等で切り落として、高分子光導波路１３０とする（図２（Ｇ）参照）。
【００４９】
形成される導波路コアに対応する凸部の大きさは光導波路の用途等に応じて決められる。例えばシングルモード用の光導波路の場合には、１０μｍ角程度のコアを、マルチモード用の光導波路の場合には、３０μｍ以上１５０μｍ以下角程度のコアが一般的に用いられる。
【００５０】
また、前記鋳型形成用硬化性樹脂としては、硬化後、シリコーンゴム（シリコーンエラストマー）またはシリコーン樹脂となる硬化性オルガノポリシロキサンが好ましく用いられる。前記硬化性オルガノポリシロキサンは、分子中にメチルシロキサン基、エチルシロキサン基、フェニルシロキサン基を含むものが好ましい。また、前記硬化性オルガノポリシロキサンは、一液型のものでもまた硬化剤と組み合わせて用いる二液型のものでもよく、また、熱硬化型のものでもまた室温硬化型（例えば空気中の水分で硬化するもの）のものでもよく、更に他の硬化（紫外線硬化等）を利用するものであってもよい。
【００５１】
硬化性オルガノポリシロキサンとしては、硬化後シリコーンゴムとなるものが好ましく、これには通常液状シリコーンゴム（「液状」の中にはペースト状のように粘度の高いものも含まれる）と称されているものが用いられ、硬化剤と組み合わせて用いる二液型のものが好ましく、中でも付加型の液状シリコーンゴムが好ましい。
【００５２】
前記液状シリコーンゴムの中でも特に液状ジメチルシロキサンゴムが好ましい。また、液状ジメチルシロキサンゴムの硬化物は、一般に屈折率が１．４３程度と低いために、これから作った鋳型は、クラッド用基材から剥離させずに、そのままクラッド部として好ましく利用することができる。この場合には、鋳型と、充填したコア形成用樹脂およびクラッド用基材とが剥がれない工夫が必要になる。
【００５３】
さらに、前記クラッド用可撓性フィルム基材の材料は光学素子の用途に応じ、屈折率、光透過性等の光学的特性、機械的強度、耐熱性、鋳型との密着性、フレキシビリティー等を考慮して選択される。前記フィルムとしては脂環式アクリル樹脂フィルム、脂環式オレフィン樹脂フィルム、三酢酸セルロースフイルム、含フッ素樹脂フィルム等が挙げられる。フィルム基材の屈折率は、コアとの屈折率差を確保するため、１．５５より小さく、好ましくは１．５３より小さくすることが望ましい。
【００５４】
前記脂環式アクリル樹脂フィルムとしてはトリシクロデカン等の脂肪族環状炭化水素をエステル置換基に導入した、ＯＺ−１０００、ＯＺ−１１００（日立化成（株）製）等が用いられる。
【００５５】
また、脂環式オレフィン樹脂フィルムとしては主鎖にノルボルネン構造を有するもの、および主鎖にノルボルネン構造を有しかつ側鎖にアルキルオキシカルボニル基（アルキル基としては炭素数１から６のものやシクロアルキル基）等の極性基をもつものが挙げられる。中でも前記のごとき主鎖にノルボルネン構造を有しかつ側鎖にアルキルオキシカルボニル基等の極性基をもつ脂環式オレフィン樹脂は特に本実施形態に係る光導波路の作製に適している。
なお、前記フィルム基材の厚さはフレキシビリティーと剛性や取り扱いの容易さ等を考慮して選ばれ、一般的には０．０２ｍｍ以上０．２ｍｍ以下が好ましい。
【００５６】
（Ｉ−ii）導波路の外形を形成する工程
導波路の外形を形成する手段としては、回転するブレードにより切削する方法が広く知られており、光学的に良好な平面を形成できるばかりでなく、サブミクロンレベルの精度の外形形成が可能であることから、本手法を選択することが好ましい。
前記回転するブレードを備えた装置として、例えば、（株）ディスコ社製のＤＡＤ３２１などが用いられる。
【００５７】
（Ｉ−iii）導波路端部に傾斜面を形成する工程
導波路の端部に、光路変換用の反射面を形成するための傾斜を簡便且つ高性能に形成する技術としては、回転する角度つきブレードを備えたダイシングソーを用いた切削による形成方法が広く知られている。またそのほかに、レーザーにより加工する方法等も提案されているが、傾斜面の平坦性を考慮するとダイシングソーを用いる方法を選択することがより好ましい。
前記角度つきブレードを備えたダイシングブレードとして、例えば、（株）ディスコ社製４５°角度付きブレードなどが用いられる。
【００５８】
（Ｉ−iv）傾斜面に金属層（金属ミラー）を形成する工程
次いで、上記傾斜面に金属層を形成する。金属層を形成する方法として、金属片を貼り付ける方法、スパッタリングあるいは蒸着法等の金属粒子を堆積する方法等が挙げられ制限なく採用することが可能である。中でも、スパッタリング法あるいは蒸着法等の堆積法を選択することが好ましい。
金属は金、銀、銅およびアルミニウム等を制限なく選択することが可能であるが、銀を選択することが好ましい。
【００５９】
（II）溝形成工程
次に、クラッド部の底面のうち前記傾斜面の下側方向に位置する部分に溝を形成する。高分子光導波路の上面を固定シートに張り合わせ、回転するブレードを有するダイシングソーの試料台に設置した後、該ブレードの先端の高さ位置が導波路コアの上方となるように切削することで実現する。本手法はダイシングソーが平面方向にサブミクロンレベルに高精度に走査して切削することのみならす、高さ方向においてもミクロンレベルの精度を有していることから実現する。
さらに精度のみならず、ダイシングソーを用いることで容易に複数本の溝を短時間で形成することができ量産性に優れている。
前記回転するブレードを有するダイシングソーとして、例えば、（株）ディスコ社製のＤＡＤ３２１などが用いられる。
【００６０】
尚、光導波路の底面側を形成するクラッド部の厚さ（底面から導波路コアまでの厚さ）は、前記光素子との結合効率を考慮したとき極力薄いことが求められるが、一方で光導波路の強度および環境耐性を考慮したとき一定の厚みが必要であり、一般に２０μｍ以上であることが求められる。前記ダイシングソーのブレードの高さ精度は５μｍ以下であることから十分クラッド部のみに溝を形成することができる。
上記工程を経ることにより、本実施形態に係る光導波路が製造される。
【００６１】
＜光モジュール＞
本実施形態に係る光モジュールは、光が伝搬する導波路コアと、該導波路コアを囲繞し、該導波路コアより屈折率が小さいクラッド部と、少なくとも一方の長手方向の端部に傾斜面と、該傾斜面上に金属層と、前記クラッド部の外側表面のうち前記傾斜面と鋭角をなす面の側を下側方向とした場合に、該傾斜面と鋭角をなす面のうち前記傾斜面の下側方向に位置する部分に溝と、を有する光導波路（即ち前述の本実施形態に係る光導波路）と、光素子と、前記溝に充填され、且つ前記光導波路および前記光素子を接着する光硬化型の接着剤と、を有することを特徴とする。
【００６２】
（光モジュールの製造方法）
ここでは、まず、光導波路と光素子とを組み合わせた光モジュールの製造方法について説明する。本実施形態に係る光モジュールは、（ａ）光導波路作製工程、（ｂ）接着剤充填工程、および（ｃ）接着剤硬化工程を経て製造される。
尚、（ａ）光導波路作製工程は、例えば前述の方法等により行われる。
【００６３】
（ｂ）接着剤充填工程
接着剤充填工程では、（ａ）光導波路作製工程によって作製された光導波路および光素子を、前記光導波路の前記溝を有する箇所において接触させつつ、前記溝に接着剤を充填することが好ましい。
例えば、図１（Ａ）〜図１（Ｃ）に示す光導波路１０と光素子２０とを固定する場合であれば、クラッド部１２の溝１４を有する箇所に光素子２０を一定圧力で押し付けながら接触させ、前記溝１４に接着剤を滴下して毛細管現象により溝１４に接着剤を充填する。尚、クラッド部１２の溝１４を有する箇所に光素子２０を接触させる際には、該光素子２０が光発光素子の場合には発光点と導波路コアとを、光学的に調芯させた状態で押し付けることが好ましい。また、該光素子２０が光受光素子の場合には受光点と導波路コアとを、光学的に調芯させた状態で押し付けることが好ましい。
【００６４】
また、接着剤充填工程では、光導波路１０の溝１４を有する箇所、または、光素子２０の前記光導波路１０と固定される箇所に、予め接着剤を塗布しておき、接着剤を塗布した後に両者を結合させる方法を採用することもできる。ただし前述のごとく、光導波路１０および光素子２０を、前記光導波路１０の前記溝１４を有する箇所において接触させつつ、前記溝１４に毛細管現象を利用して接着剤を充填する方法が特に好ましい。
【００６５】
また、光導波路のクラッド部の材料として紫外線硬化型樹脂を選択すると共に、前記接着剤として該クラッド部の材料として用いたものと同じ紫外線硬化型樹脂を選択することにより、良好な接着力が得られると共に、屈折率差による損失が抑制される。更に、屈折率差による損失を抑制する観点では、導波路コアの材料として紫外線硬化型樹脂を選択すると共に、前記接着剤として該導波路コアの材料として用いたものと同じ紫外線硬化型樹脂を選択することも好ましい。
【００６６】
尚、前記接着剤の屈折率と前記クラッド部の屈折率との差は０．３以下であることが好ましく、更には０．１以下であることがより好ましい。また、前記接着剤の屈折率と前記導波路コアの屈折率との差は０．３以下であることが好ましく、更には０．１以下であることがより好ましい。上記接着剤、クラッド部および導波路コアの屈折率の差は、それぞれの材料を選択することにより調製することができる。
【００６７】
（ｃ）接着剤硬化工程
光硬化型接着剤を硬化する手段としては、該接着剤に対し光（例えば接着剤として紫外線硬化型接着剤を用いる場合であれば紫外線）を照射して行う。尚、光を溝の両側（両端部方向）から照射することが、接着剤に対し効率的に光が照射され、より効率的に硬化され接着力が確保できる点で好ましい。
【００６８】
上記工程を経ることにより、光導波路と光素子とを組み合わせた光モジュールが製造される。
【００６９】
（光モジュール）
以下、図面を用いて本実施形態に係る光モジュールを説明する。
図３は、本実施形態に係る光モジュールの概略側面図である。図４は、本実施形態に係る光モジュールの概略平面図である。本実施形態に係る光モジュール１０５は、図３および図４に示すように、スラブ状の光導波路１１０と、光導波路１１０に形成された光導波路コア１１１を介して光信号を送受信する光送受信部１１２および光送受信部１１４とで構成されている。そして、光導波路１１０として、上記説明した本実施形態に係る光導波路１１０が適用される。
【００７０】
また、光送受信部１１２は保持基材１２２および導波路固定部１６１を備えており、光導波路１１０の一方の端部は保持されている。また、光送受信部１１４は保持基材１２４および導波路固定部１６２を備えており、光導波路１１０の他方の端部は保持されている。
【００７１】
保持基材１２２および保持基材１２４の各々には、その他受光素子１３４と、発光素子１３２と、これら受発光素子の信号の送受信を行うための結線部１５４と、が設けられている。なお、図示しないが、受光素子１３４と発光素子１３２とのそれぞれ信号増幅用回路と発光素子駆動用回路を配設してもよい。
【００７２】
なお、本実施形態では、光送受信部１１２から光信号を送信するための光導波路１１０を送信用光導波路とし、光送受信部１１２により光信号を受信するための光導波路１１０を受信用光導波路としているが、光送受信部１１４から見た場合には、送信用光導波路と受信用光導波路とが逆転することは言うまでもない。
【００７３】
上記の光送受信部１１２は、たとえば、保持基材１２２上に発光素子１３２および受光素子１３４を、フリップチップボンダー等を用いて実装する。次に、上記光導波路１１０を発光素子１３２および受光素子１３４上にフリップチップボンダーを用いて実装する。そして、発光素子１３２および受光素子１３４をワイヤ１５４より電極１５２と結線する。
【００７４】
さらに、上記の光送受信部１１２および１１４は、上記光導波路１１０の導波路固定部１６１および１６２を有し、導波路固定部１６１、１６２と接する導波路面（クラッド部）には溝１１６が形成されている。該溝１１６には導波路固定部１６１、１６２と光導波路１１０とを固定する接着剤が充填されている。
【００７５】
また、発光素子１３２および受光素子１３４と接する導波路面（クラッド部）には溝１１７が形成され、該溝１１７には発光素子１３２および受光素子１３４と光導波路１１０とを固定する接着剤が充填されている。これらよって光導波路１１０は保持された状態となる。
【００７６】
次に、本実施形態に係る光モジュール１０５の作用について説明する。ここでは、光送受信部１１２から光信号を送信するための光導波路を送信用光導波路とし、光送受信部１１２により光信号を受信するための光導波路を受信用光導波路として説明する。
【００７７】
本実施形態に係る光モジュール１０５では、光送受信部１１２から光送受信部１１４に光信号を送信する場合には、光送受信部１１２の保持基材１２２に保持された発光素子１３２から射出された光が光導波路１１０内の送信用の導波路コア１１１の入射端面に結合される。そして、送信用の導波路コア１１１の出射端面から射出された光が、光送受信部１１４の保持基材１２４に保持された受光素子１３４により受光される。
【００７８】
また、光送受信部１１４から送信された光信号を光送受信部１１２で受信する場合には、光送受信部１１４の保持基材１２４に保持された発光素子１３２から射出された光が受信用の導波路コア１１１の入射端面に結合される。そして、受信用の導波路コア１１１の出射端面から射出された光が、光送受信部１１２の保持基材１２２に保持された受光素子１３４により受光される。
【００７９】
上記の本実施形態では、発光素子および受光素子の両方を実装した光送受信部で双方向の光通信を行う光モジュールについて説明したが、発光素子を備えた光送信部と受光素子を備えた光受信部とで一方向の光通信を行う光モジュールとしてもよい。
【実施例】
【００８０】
以下に、実施例により本実施形態をさらに具体的に説明するが、本実施形態はこれらの実施例により限定されるものではない。
【００８１】
＜実施例１＞
（光導波路の作製）
−原盤の作製−
Ｓｉ基板に厚膜レジスト（ＳＵ−８）をスピンコート法で塗布した後、８０℃でプリベークし、フォトマスクを通して露光し、現像して、導波路コアの形態に対応するコア形成用凸部（幅：５０μｍ、高さ：５０μｍ、長さ：９０ｍｍ）を形成した。次に、これを１２０℃でポストベークして、光導波路作製用の原盤を作製した。
【００８２】
−鋳型の作製−
次に、この原盤に剥離剤を塗布した後、熱硬化性ジメチルシロキサン樹脂（ダウ・コウニングアジア社製：ＳＹＬＧＡＲＤ１８４）およびその硬化剤を混合したものを流し込み、１０分間真空脱法を行い、１２０℃で３０分間加熱して固化させた。その後、原盤を剥離して、コア形成用凹部を有する鋳型を作製した。
【００８３】
更に、前記コア形成用凹部の一端および他端に、直径３ｍｍの貫通孔を前記凹部と通ずるように打ち抜き、充填口および吸引口を有する鋳型を作製した。
【００８４】
−導波路コアの形成−
下部クラッド用基材として、膜厚１００μｍのクラッド用フィルム基材（アートンフィルム、ＪＳＲ（株）製、屈折率１．５１）を用意し、前記鋳型と密着させた。次に、鋳型に形成されている充填口に、粘度が８００ｍＰａ・ｓの紫外線硬化型樹脂（エポキシ系、硬化後の屈折率１．５４）を満たし、吸引口から減圧吸引したところ、空孔を残してコア形成用凹部内に紫外線硬化型樹脂が充填された。次いで、５０ｍＷ／ｃｍ２の紫外光を、鋳型を通して１０分間照射して硬化させた。その後、鋳型を下部クラッド用基材から剥離し、下部クラッド用基材上に原盤の凸部と同じ形状の導波路コアが形成された。
【００８５】
−クラッド部の形成−
次に、下部クラッド用基材の導波路コアが形成された面に、硬化後の屈折率がアートンフィルムと同じ１．５１であるクラッド用紫外線硬化型樹脂（アクリル系、２５℃における粘度３６０ｍＰａ・ｓ）を滴下し、次いで上部クラッド用基材としてクラッド用フィルム基材（アートンフィルム、ＪＳＲ（株）製、屈折率１．５１、膜厚１００μｍ）を張り合わせた。その後、５０ｍＷ／ｃｍ２の紫外光を１０分間照射して前記紫外線硬化型樹脂を硬化させクラッド部をとした。
【００８６】
−外形形成−
光導波路の端部を形成するため、矩形のダイアモンドブレードを有するダイシングソー（（株）ディスコ社製、商品名：ＤＡＤ３２１）を用いて、光導波路の端部を切り出した。
【００８７】
−傾斜面の形成−
次に、４５°の角度付きダイシングブレードを備えたダイシングソー（（株）ディスコ製の４５°角度付きブレード）を用いて、光導波路の端部を切削し、伝搬光を垂直方向に９０°光路変換する傾斜角４５°の傾斜面を形成した。
【００８８】
−金属反射層の形成−
ＲＦマグネトロンスパッタリング装置（（株）アルバック社製）を用いて、銀をターゲットとし、前記４５°の傾斜面に金属膜を形成した。尚その際、光導波路の端部付近の上面および側面にも副産物とて金属膜が形成された。
【００８９】
−溝の形成−
端部に４５°の傾斜面を有する前記光導波路の上面を下として、ダイシング用固定シートに貼り付けた。次いで、幅８０μｍのダイヤモンドブレードを有するダイシングソー（（株）ディスコ社製、商品名：ＤＡＤ３２１）を用い、ブレードを回転させながら上方から接触させて、下部クラッド（光導波路の底部）の前記傾斜面の下側方向に位置する部分（後述の光モジュールの作製においてＶＣＳＥＬと接触される部分）および後述の光モジュールの作製において導波路固定部と接触される部分に、深さ５０μｍ、幅８０μｍの溝を形成した。尚、該溝は光導波路の底面に対し直交する方向に、光導波路の短手方向を横断するように２００μｍの間隔で１５本形成した。
【００９０】
（光モジュールの作製）
−接着剤の充填−
まず、前記より得られた光導波路の上部を真空ピックアップコレットにより吸着した。次いで、該光導波路とＶＣＳＥＬ（富士ゼロックス社製、波長８５０ｎｍ）とを、発光点および導波路コアが光学的に調芯するよう調整し、光導波路の溝を設けた部分と前記ＶＣＳＥＬとを０．５Ｎの圧力で押し付けて接触させた。更に光導波路の溝を設けた部分と導波路固定部とを０．５Ｎの圧力で押し付けて接触させた。
続いて、前記圧力で押し付けて接触させたまま、導波路固定部および前記光導波路の溝で形成された空間、並びに、前記ＶＣＳＥＬおよび前記光導波路の溝で形成された空間の片端部に、前記クラッド部の形成においてクラッド用紫外線硬化型樹脂として用いた紫外線硬化型樹脂（アクリル系、２５℃における粘度３６０ｍＰａ・ｓ）を滴下し、毛細管現象によって充填させた。
【００９１】
−接着剤の硬化−
引き続き０．５Ｎの圧力で押し付けて接触させたまま、光導波路の両側面（溝の両端）より紫外線（４０ｍＷ／ｃｍ２）を９０秒間照射し接着剤（紫外線硬化型樹脂）を硬化させた。
【００９２】
以上の手法により、光発光モジュールを作製した。
【００９３】
（光導波路の光伝搬と接着強度の評価）
光導波路に結合されたＶＣＳＥＬを２ｍＡで駆動させた結果、光導波路端の光強度は−１．５ｄＢｍであり、光伝搬を確認した。
続いて、ＶＣＳＥＬと光導波路の接着強度を調べるため、ＶＣＳＥＬを固定し光導波路端に引張力を加えると、６．３Ｎで接着部が破断した。
【００９４】
＜比較例１＞
（光導波路の作製）
「溝の形成」の工程を有しない以外は、実施例１に記載の方法により、溝を有しない光導波路を作製した。
【００９５】
（光モジュールの作製）
ＶＣＳＥＬ（富士ゼロックス社製、波長８５０ｎｍ）および導波路固定部に対し、光導波路を０．５Ｎの圧力で押し付け、押し付けた状態のまま、実施例１の前記クラッド部の形成においてクラッド用紫外線硬化型樹脂として用いた紫外線硬化型樹脂（アクリル系、２５℃における粘度３６０ｍＰａ・ｓ）をＶＣＳＥＬ近傍および導波路固定部近傍に滴下し、続いて０．５Ｎの圧力で押し付けて接触させたまま紫外線（４０ｍＷ／ｃｍ２）を９０秒間照射し接着剤（紫外線硬化型樹脂）を硬化させた。
以上の手法により、光発光モジュールを作製した。
【００９６】
（光導波路の光伝搬と接着強度の評価）
実施例１に記載の方法により光導波路端の光強度を測定した結果−２．１ｄＢｍであった。
続いて、ＶＣＳＥＬと光導波路の接着強度を調べるため、ＶＣＳＥＬを固定し光導波路端に引張力を加えると、３．１Ｎで接着部が破断した。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】（Ａ）は本実施形態に係る光導波路の一例を示す上面図、（Ｂ）はその側面図、（Ｃ）はその斜視図である。
【図２】光導波路の製造工程の一例を示す図である。
【図３】本実施形態に係る光モジュールの概略側面図である。
【図４】本実施形態に係る光モジュールの概略平面図である。
【符号の説明】
【００９８】
１０  光導波路
１１  導波路コア
１２  クラッド部
１３  金属反射面
１４、１５  溝
２０  光素子
３０  固定部材
１００  原盤
１０５  光モジュール
１１０  光導波路
１１１  導波路コア
１１２  光送受信部
１１４  光送受信部
１１６、１１７  溝
１２２、１２４  保持基材
１３２  発光素子
１３４  受光素子
１５２  電極
１５４  ワイヤ
１６１、１６２  導波路固定部
２００  鋳型
２２０  凹部
２６０、２８０  貫通孔
３００  クラッド用可撓性フィルム基材
３２０  導波路コア（凸部）
４００  クラッド部（上部クラッド部）
【図１】
2010152111.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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