(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光素子チップを光導波路を介して光電子基板に実装する光モジュールの実装方法であって、
光進路方向に沿って手元から先方に向かって輪郭の広がる形状の光導波路と該光導波路の該光進路方向に沿って手元から先方に向かって輪郭の広がる形状の底部に接続されたストリップラインとから構成された光導波路を第１のコア層として形成した後、前記ストリップラインの端部に光素子チップを接着することで組み立てた光導波路端子付き光素子チップ構造を予め用意し、一方前記第１のコア層の光導波路とは前記形状の向きが略１８０°逆となるような光導波路の第２のコア層を形成した光電子基板を用意し、前記第１及び第２のコア層の前記形状の光導波路同士を接着することにより前記光素子チップを前記光電子基板に実装することを特徴とする光モジュールの実装方法。
【請求項２】
前記光導波路端子付き光素子チップ構造に突き当て金属ストリップラインを形成する一方、前記光電子基板に突き当て溝を形成し、該突き当て溝に前記突き当て金属ストリップラインを位置合わせすることにより前記光素子チップを前記光電子基板に実装することを特徴とする請求項１記載の光モジュールの実装方法。
【請求項３】
前記第１のコア層を該コア層より共に屈折率の小さい上クラッド層及び下クラッド層で覆うことを特徴とする請求項１又は２記載の光モジュールの実装方法。
【請求項４】
前記下クラッド層を、前記光素子チップを前記光電子基板に実装する以前に剥離することを特徴とする請求項３記載の光モジュールの実装方法。
【請求項５】
前記光素子チップをフェースダウン法により前記光電子基板に接続することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１に記載の光モジュールの実装方法。
【請求項６】
光素子チップが光導波路を介して光電子基板に実装される光モジュールの実装構造であって、
光進路方向に沿って手元から先方に向かって輪郭の広がる形状の光導波路と該光導波路の該光進路方向に沿って手元から先方に向かって輪郭の広がる形状の底部に接続されたストリップラインとから構成された光導波路が第１のコア層として形成され、前記ストリップラインの端部に光素子チップが前記第１のコア層と略等しい屈折率の接着剤を用いて接続されて光導波路端子付き光素子チップ構造が組み立てられ、別に用意された前記第１のコア層の光導波路とは前記形状の向きが略１８０°逆となるような光導波路の第２のコア層が形成された光電子基板に、前記第１及び第２のコア層の前記形状の光導波路同士が前記第１のコア層と略等しい屈折率の接着剤を用いて接続されて前記光素子チップが前記光電子基板に実装されていることを特徴とする光モジュールの実装構造。
【請求項７】
光素子チップが光導波路を介して光電子基板に実装される光モジュールの実装構造であって、
光進路方向に沿って手元から先方に向かって輪郭の広がる形状の光導波路と該光導波路の該光進路方向に沿って手元から先方に向かって輪郭の広がる形状の底部に接続されたストリップラインとから構成された光導波路が第１のコア層として形成され、前記ストリップラインの端部に光素子チップが接着されて光導波路端子付き光素子チップ構造が組み立てられ、別に用意された前記第１のコア層の光導波路とは前記形状の向きが略１８０°逆となるような光導波路の第２のコア層が形成された光電子基板に、前記第１及び第２のコア層の前記形状の光導波路同士が接着されて前記光素子チップが前記光電子基板に実装されていることを特徴とする光モジュールの実装構造。
【請求項８】
前記光導波路端子付き光素子チップ構造に突き当て金属ストリップラインが形成される一方、前記光電子基板に突き当て溝が形成され、該突き当て溝に前記突き当て金属ストリップラインが位置合わせされて前記光素子チップが前記光電子基板に実装されていることを特徴とする請求項６または７記載の光モジュールの実装構造。
【請求項９】
前記第１のコア層が該コア層より共に屈折率の小さい上クラッド層及び下クラッド層で覆われていることを特徴とする請求項６、７又は８記載の光モジュールの実装構造。
【請求項１０】
前記下クラッド層が剥離された状態で前記光素子チップが前記光電子基板に実装されていることを特徴とする請求項９記載の光モジュールの実装構造。
【請求項１１】
前記第１のコア層の底面の一部が露出されて、該露出面が前記コア層よりも屈折率の小さい薄膜クラッド層により覆われ、該薄膜クラッド層が前記光電子基板に接着されて方向性結合器を構成することを特徴とする請求項６乃至１０のいずれか１に記載の光モジュールの実装構造。
【請求項１２】
前記光素子チップの発光部と前記第１のコア層との間にプリズムが設けられていることを特徴とする請求項６乃至１１のいずれか１に記載の光モジュールの実装構造。
【請求項１３】
前記光進路方向に沿って手元から先方に向かって輪郭の広がる形状が、放物線状又はテーパー状であることを特徴とする請求項６乃至１２のいずれか１に記載の光モジュールの実装構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、光モジュールの実装方法及び実装構造に係り、詳しくは、光素子チップを光導波路を介して光電子基板に実装する光モジュールの実装方法及び実装構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光を情報の伝送媒体として利用した光通信技術が広く普及してきている。このような光通信技術を実施するには、光源であるレーザダイオード等の光素子チップで発生した光を減衰させることなく伝送させることが必要になるが、従来から、光伝送には光素子チップから入射された光を光導波路を介して光ファイバーに出射させることが行われている。
【０００３】
上述のように光素子チップで発生した光を光導波路を介して光ファイバーに出射させるには、光素子チップを光導波路を形成した光電子基板に実装した構造の光モジュールが用いられている。ここで、光素子チップを光導波路に接続するには、光素子チップから数μｍの幅で発生された光を数μｍの幅の光路を有する光導波路の端部に光学的に結合しなければならないので、その接続には高精度の位置合わせが要求されている。
【０００４】
図２１は、従来の光モジュールの実装構造の概略的構成を示す斜視図である。この光モジュールの実装構造は、半導体基板等からなる光電子基板１０１上に光導波路１０２が形成されて、レーザダイオード等の光素子チップ１０３が光導波路１０２の端面に接続されるように光電子基板１０１に実装されている。ここで、光素子チップ１０３を光電子基板１０１に実装するには、光素子チップ１０３を光導波路１０２に対して、略１μｍの高精度でＸ、Ｙ、Ｚ方向の三次元方向に位置合わせすることが必要となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の光モジュールの実装方法では、光素子チップを光電子基板に実装する場合、光電子基板上の光導波路に対して高精度で三次元方向に位置合わせしなければならないので、実装が容易に行えないため実装コストが高くなる、という問題がある。すなわち、レーザダイオード等の光素子チップ１０３と光電子基板１０１上の光導波路１０２とを光学的に高効率で結合するには、上述のように光素子チップ１０３を光導波路１０２に対して高精度で三次元方向に位置合わせして光軸の調整を行う必要があるので、その位置合わせ作業には多大な工数が必要になるため、コストアップが避けられなくなっている。
【０００６】
この発明は、上述の事情に鑑みてなされたもので、実装のための位置合わせ精度を緩和することにより光素子チップの光電子基板への実装を容易に行うことができるようにした光モジュールの実装方法及び実装構造を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、光素子チップを光導波路を介して光電子基板に実装する光モジュールの実装方法であって、
光進路方向に沿って手元から先方に向かって輪郭の広がる形状の光導波路と該光導波路の該光進路方向に沿って手元から先方に向かって輪郭の広がる形状の底部に接続されたストリップラインとから構成された光導波路を第１のコア層として形成した後、前記ストリップラインの端部に光素子チップを接着することで組み立てた光導波路端子付き光素子チップ構造を予め用意し、一方前記第１のコア層の光導波路とは前記形状の向きが略１８０°逆となるような光導波路の第２のコア層を形成した光電子基板を用意し、前記第１及び第２のコア層の前記形状の光導波路同士を接着することにより前記光素子チップを前記光電子基板に実装することを特徴としている。
【０００８】
請求項２記載の発明は、前記光導波路端子付き光素子チップ構造に突き当て金属ストリップラインを形成する一方、前記光電子基板に突き当て溝を形成し、該突き当て溝に前記突き当て金属ストリップラインを位置合わせすることにより前記光素子チップを前記光電子基板に実装することを特徴とする請求項１記載の光モジュールの実装方法を提供することを特徴としている。
【０００９】
請求項３記載の発明は、前記第１のコア層を該コア層より共に屈折率の小さい上クラッド層及び下クラッド層で覆うことを特徴とする請求項１又は２記載の光モジュールの実装方法を提供することを特徴としている。
【００１０】
請求項４記載の発明は、前記下クラッド層を、前記光素子チップを前記光電子基板に実装する以前に剥離することを特徴とする請求項３記載の光モジュールの実装方法を提供することを特徴としている。
【００１１】
請求項５記載の発明は、前記光素子チップをフェースダウン法により前記光電子基板に接続することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１に記載の光モジュールの実装方法を提供することを特徴としている。
【００１２】
請求項６記載の発明は、光素子チップが光導波路を介して光電子基板に実装される光モジュールの実装構造であって、
光進路方向に沿って手元から先方に向かって輪郭の広がる形状の光導波路と該光導波路の該光進路方向に沿って手元から先方に向かって輪郭の広がる形状の底部に接続されたストリップラインとから構成された光導波路が第１のコア層として形成され、前記ストリップラインの端部に光素子チップが前記第１のコア層と略等しい屈折率の接着剤を用いて接続されて光導波路端子付き光素子チップ構造が組み立てられ、別に用意された前記第１のコア層の光導波路とは前記形状の向きが略１８０°逆となるような光導波路の第２のコア層が形成された光電子基板に、前記第１及び第２のコア層の前記形状の光導波路同士が前記第１のコア層と略等しい屈折率の接着剤を用いて接続されて前記光素子チップが前記光電子基板に実装されていることを特徴とする光モジュールの実装構造ことを特徴としている。
【００１３】
請求項７記載の発明は、光素子チップが光導波路を介して光電子基板に実装される光モジュールの実装構造に係り、光進路方向に沿って手元から先方に向かって輪郭の広がる形状の光導波路と該光導波路の該光進路方向に沿って手元から先方に向かって輪郭の広がる形状の底部に接続されたストリップラインとから構成された光導波路が第１のコア層として形成され、上記ストリップラインの端部に光素子チップが接着されて光導波路端子付き光素子チップ構造が組み立てられ、別に用意された上記第１のコア層の光導波路とは上記形状の向きが略１８０°逆となるような光導波路の第２のコア層が形成された光電子基板に、上記第１及び第２のコア層の上記形状の光導波路同士が接着されて上記光素子チップが上記光電子基板に実装されていることを特徴としている。
【００１４】
請求項８記載の発明は、請求項６または７記載の光モジュールの実装構造に係り、上記光導波路端子付き光素子チップ構造に突き当て金属ストリップラインが形成される一方、上記光電子基板に突き当て溝が形成され、該突き当て溝に上記突き当て金属ストリップラインが位置合わせされて上記光素子チップが上記光電子基板に実装されていることを特徴としている。
【００１５】
請求項９記載の発明は、請求項６、７又は８記載の光モジュールの実装構造に係り、上記第１のコア層が該コア層より共に屈折率の小さい上クラッド層及び下クラッド層で覆われていることを特徴としている。
【００１６】
請求項１０記載の発明は、請求項９記載の光モジュールの実装構造に係り、上記下クラッド層が剥離された状態で上記光素子チップが上記光電子基板に実装されていることを特徴としている。
【００１７】
請求項１１記載の発明は、請求項６乃至１０のいずれか１に記載の光モジュールの実装構造に係り、上記第１のコア層の底面の一部が露出されて、該露出面が上記コア層よりも屈折率の小さい薄膜クラッド層により覆われ、該薄膜クラッド層が上記光電子基板に接着されて方向性結合器を構成することを特徴としている。
【００１８】
請求項１２記載の発明は、請求項６乃至１１のいずれか１に記載の光モジュールの実装構造に係り、上記光素子チップの発光部と上記第１のコア層との間にプリズムが設けられていることを特徴としている。
【００１９】
請求項１３記載の発明は、請求項６乃至１２のいずれか１に記載の光モジュールの実装構造に係り、上記光進路方向に沿って手元から先方に向かって輪郭の広がる形状が、放物線状又はテーパー状であることを特徴としている。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明の実施の形態について説明する。説明は、実施例を用いて具体的に行う。
◇第１実施例
図１は、この発明の第１実施例である光モジュールの実装方法に用いる光導波路端子付き光素子チップ構造を示す平面図、図２は図１のＡ−Ａ矢視断面図、図３は同光モジュールの実装方法に用いる主要部品を示す断面図、図４は同光モジュールの実装方法に用いる主要部品を製造する方法を工程順に示す工程図、図５及び図６は同光導波路端子付き光素子チップ構造を組み立てる方法の概要を工程順に示す工程図、図７は同光導波路端子付き光素子チップ構造を光電子基板に実装する方法を示す平面図、図８は図７のＢ−Ｂ矢視断面図、図９は同光導波路端子付き光素子チップ構造を光電子基板に実装する場合の位置合わせ方法を説明する図である。以下、図１〜図９を参照して同光モジュールの実装方法について説明する。
【００２１】
この例の光モジュールの実装方法は、図１及び図２に示すように、光導波路端子付き光素子チップ構造１０を組み立てる第１の段階と、図７及び図８に示すように、この光導波路端子付き光素子チップ構造１０を光電子基板２１に実装する第２の段階とから構成されている。
【００２２】
光導波路端子付き光素子チップ構造１０は、図１及び図２に示すように、膜厚が略１０μｍの紫外線硬化性樹脂フィルムからなる、輪郭が放物線状の第１の光導波路１と、この放物線状の第１の光導波路１の底部１ａに接続されたストリップライン（第２の光導波路）２とから構成された光導波路３をコア層４として形成して、この光導波路３のストリップライン２の端部に、レーザダイオード等の光素子チップ５を接続することにより構成されている。
【００２３】
ここで、放物線状の光導波路１の底部１ａの幅は略１０μｍに形成されると共に、開口部１ｂの幅は略８０μｍ（焦点距離０．２μｍ相当）に拡大されている。また、ストリップライン２の幅は略１０μｍに形成されて、このストリップライン２は放物線状の光導波路１の底部１ａに接続されている。放物線状の光導波路１の底部１ａから開口部１ｂまでの長さｓは、後述するような理由によって略１．９２ｍｍに設定されている。また、コア層４を構成している光導波路１及びストリップライン２は共に、屈折率は略１．５１７に設定されている。
【００２４】
放物線状の光導波路１が形成されているコア層４の表面及び裏面はそれぞれ上クラッド層６及び下クラッド層７で覆われている。上クラッド層６及び下クラッド層７は共に、膜厚が略３０μｍの紫外線硬化性樹脂フィルムからなり、その屈折率は共にコア層４よりも小さな略１．４９に設定されている。コア層４の底面は下クラッド層７で完全に覆われることなく光進路方向に沿った先端付近部は所定の長さｚだけ露出され、この露出面は膜厚が略２μｍの紫外線硬化性樹脂フィルムからなり、その屈折率はコア層４よりも小さい略１．５０７に設定された薄膜クラッド層８により覆われている。上述の露出長さｚは、後述するような理由によって略３６６μｍに設定されている。
【００２５】
光素子チップ５は、略３００μｍ平方のチップサイズを有し、その発光部はチップ底面から略１μｍの高さ位置に形成されて、導波路型光素子チップとして動作し得るようにスポットサイズ変換機能を備えたレーザダイオードから構成されている。発光部から略１μｍの幅で発生したレーザ光は、スポットサイズ変換機能により略１０μｍに広がってコア層４に入射する。また、光素子チップ５の底面には複数のバンプ状導体１１が形成されて、このバンプ状導体１１は後述するように、光導波路端子付き光素子チップ構造１０を光電子基板２１上に実装する際に、フェースダウン法による接続のために用いられる。
【００２６】
ここで、コア層４内の光伝送と光素子チップ５の位置合わせ精度について述べる。コア層４の放物線状の光導波路１の底部１ａのコア径をｄとすると、放物線状の光導波路１の開口部１ｂから出射する光の広がり角度θ（ラジアン）は、式（１）で示される。
θ＝（４／π）・（λ／ｄ）                  （１）
但し、λ：コア層４に入射する光の波長
例えば、コア径ｄ＝１０μｍ、光の波長λ＝１．３μｍを式（１）に代入すると、広がり角度θは次のように与えられる。
θ≒０．１７ラジアン（９．７°）
このように、広がり角度θ≒０．１７ラジアンの値では、そのまま放置しておくと、放物線状の光導波路１の開口部１ｂでは光の干渉により光束は略３２１μｍまで広がるようになる。
【００２７】
しかしながら、前述したように、放物線状の光導波路１の開口部１ｂの幅を略８０μｍに設定した場合には、光束が放物線状の光導波路１の側面で反射する。そして、放物線状の光導波路１の開口部１ｂにおいて、光束の広がり角度θが補正されて、光束は８０μｍで広がるようになる。この場合の広がり角度θは式（１）に基づいて、略０．０２１ラジアン（１．２°）となる。この光導波路１の開口部１ｂにおける位置合わせ精度は、光導波路１の配向精度は略０．００２ラジアン（０．１°）必要になり、また並行移動精度は略８μｍ必要であり、必要な位置合わせ精度は、従来において必要とされていた略１μｍに比較して略一桁（略８倍）程度緩和することができるようになる。
【００２８】
一方、配向精度は光束の干渉による広がり角度が略１／８になるので、略８倍厳しくなる。そのため、本発明では、その位置合わせを容易にする目的で突き当て金属ストリップラインを形成する解決手段を考えた。この突き当て金属ストリップライン１２は、図１に示すように、上クラッド層６及び下クラッド層７に光進路方向に並行に形成して、光導波路同士の配向をそれぞれの突き当て金属ストリップライン１２同士の突き当てにより行うことで、位置合わせを容易にするものである。
【００２９】
次に、薄膜クラッド層８を形成することにより、方向性結合器を構成する構造について述べる。この方向性結合器は、後述するように光素子チップ５を光電子基板２１に実装する場合に、薄膜クラッド層８を挟んだ上下コア層（光素子チップ５のコア層と光電子基板２１のコア層）同士を、互いに光を１００％授受させるために必要となる。薄膜クラッド層８は、前述したように下クラッド層７で完全に覆われることなく、所定の長さｚだけ露出された光導波路１の底面を覆うために形成され、紫外線硬化性樹脂フィルムをスピンコート法により成膜することで形成する。
【００３０】
この構造による方向性結合器では、薄膜クラッド層８の屈折率をコア層４の屈折率で除算した値（１．５０７／１．５１７≒０．９９３４）を比屈折率ｎ、薄膜クラッド層８の膜厚をｈとした場合、式（２）で示される程度の率で減衰する光（エバネッセント光）を利用して上コア層から下コア層に染み出させて伝送させる。
ｅｘｐ（−２π・（１−ｎ2）0.5・（ｈ／λ））  （２）
例えば、比屈折率ｎ＝０．９９３４、光の波長λ＝１．３μｍを式（２）に導入し、薄膜クラッド層８の膜厚ｈを可変値とすると、光（エバネッセント光）伝送量は薄膜クラッド層８の膜厚ｈ＝１．３μｍで半減し、薄膜クラッド層８の膜厚ｈ＝４．２μｍで１／１０以下に減衰する。
【００３１】
ここで、一方のコア層から薄膜クラッド層８を介して他方のコア層に光が染み出すモード結合係数をｋとして、薄膜クラッド層８を介した上下のコア層の厚さが等しい場合にその厚さをｔとすると、モード結合係数ｋは式（３）で与えられる。
ｋ＝（λ／ｔ2）ｅｘｐ（−２π・(１−ｎ2)0.5・(ｈ／λ)）      （３）
【００３２】
そして、上下コア層間で移行する光束は、上下コア層における光の進行方向長さｚに応じて周期的に変動する。ここで、進行方向長さｚは式（４）で与えられる。
ｚ＝（π／２）／ｋ                          （４）
例えば、λ＝１．３μｍ、ｔ＝１０μｍ、ｎ＝０．９９３４、ｈ＝２μｍを式（３）に代入すると、モード結合係数ｋは、
ｋ＝(３．１４／１００)・ｅｘｐ(−６．２８(１−０．９９３４２)0.5・（２／１．３）)≒０．００４２８
となる。さらに、上述の値ｋ≒０．００４２８を式（４）に代入すると、ｚ≒３６６μｍが得られる。すなわち、光素子チップ５を光電子基板２１に実装する場合、図１に示すように、光進行方向に長さｚが３６６μｍの薄膜クラッド層８を介して上下コア層同士を対向させると、方向性結合器が構成されて、光進路方向に沿って互いのコア層に向けて光を完全に移行させることができるようになる。
【００３３】
光素子チップ５の発光部と上クラッド層６との間の、コア層４のストリップライン２の表面には、図３に示すように、プリズム９が設けられている。このプリズム９は、光素子チップ５で発生した光をコア層４に導くためのもので、光学ガラスからなり、その屈折率ｎｐはコア層４のそれ（Ｎ：１．５１７）よりも大きな略１．５７に設定されている。ここで、プリズム９の角度をαとした場合、式（５）が成立する。
Ｓｉｎ（（π／２）−２α）＝Ｎ／ｎｐ        （５）
そして、Ｎ、ｎｐに上述の値を導入することにより、プリズム９の角度α＝７．４６度が求まる。この結果、高さ１２μｍ、底辺９２μｍのプリズム９を用いることにより、光素子チップ５で発生した光をコア層４に導くことができるようになる。
【００３４】
次に、図４を参照して、この例の光モジュールの実装方法で主要部品として用いるコア層の製造方法について工程順に説明する。まず、図４（ａ）に示すように、製造すべきコア層４の膜厚及び長さに相当したサイズの溝１４が設けられている金属型１５を用意する。次に、溝１４の内面に剥型剤として膜厚が０．０５〜０．５μｍのシリコーン層を形成する。これは、予め内面に熱硬化性シリコーン化合物からなるトルエン溶液を塗布した後、略１５０℃の熱風を略３０秒間吹き付けることにより、硬化させて形成する。次に、溝１４内にコア層の原料となる紫外線硬化性樹脂１３を充填した後、略８０℃の熱風炉で略２０分間乾燥処理して、樹脂組成物を半硬化させる。
【００３５】
次に、図４（ｂ）に示すように、予め形成した膜厚が略３０μｍの紫外線硬化性樹脂フィルム１６を用いて、金属型１５の表面に接触させた後、略１５０℃で略３０分間加熱、加圧処理して、樹脂組成物を硬化させて樹脂フィルム１６に張り合わせる。これにより紫外線硬化性樹脂フィルムからなるコア層４を形成する。このコア層４は、図１に示したように、放物線状の光導波路１とストリップライン２とが一体に接続された形状を有している。樹脂フィルム１６は、後述するように例えば下クラッド層となる。なお、樹脂フィルム１６としては、所定位置に予め突き当て金属ストリップライン１２を形成したものを用いる。この突き当て金属ストリップライン１２は、銅、アルミニウム、鉄等の金属からなり、膜厚が５０〜１００μｍ、幅が１００〜８００μｍのサイズに形成されている。
【００３６】
次に、図４（ｃ）に示すように、樹脂フィルム１６を金属型１５から剥離することにより、コア層４及び突き当て金属ストリップライン１２が形成された下クラッド層７を得る。ここで、金属ストリップライン１２を樹脂フィルム１６と同時に金属型１５により樹脂で形成することも可能である。
【００３７】
次に、図５及び図６を参照して、第１の段階により、光導波路端子付き光素子チップ構造を組み立てる方法の概要について工程順に説明する。まず、図５（ａ）に示すように、予め突き当て金属ストリップライン１２を形成した樹脂フィルム１６及び第１のコアパターン４ａを金型中に用意した後、コアパターン４ａを樹脂フィルム１６に張り合わせる（図４（ｂ））ことにより、図５（ｂ）に示すように、下クラッド層７を完成させる。具体的には、図４に示した方法を利用して下クラッド層７を製造する。
【００３８】
次に、図５（ｃ）に示すように、予め突き当て金属ストリップライン１２及び第２のコアパターン４ｂを形成した樹脂フィルムからなる上クラッド層６を用意する。この上クラッド層６は、図４に示した方法を利用して製造することができる。
【００３９】
次に、図５（ｄ）に示すように、上クラッド層６及び下クラッド層７をそれぞれ上下位置に配置して対向させ、第２のコアパターン４ｂを覆うように薄膜クラッド層８を形成した後、コア層４と略等しい屈折率の接着剤を用いて、対向している上クラッド層６と下クラッド層７の第１のコアパターン４ａとの間、上クラッド層６の薄膜クラッド層８と下クラッド層７との間を接着する。このとき、両者の接着はお互いの突き当て金属ストリップライン１２同士を突き当てて行うことにより、位置合わせを容易に行うことができる。これにより、図６（ｅ）に示すように、第１のコアパターン４ａと第２のコアパターン４ｂとが一体に接続され、かつ一部が薄膜クラッド層８で覆われたコア層４が形成されて、図１に示したように、放物線状の第１の光導波路１と第２の光導波路となるストリップライン２とが一体に接続された形状の光導波路３が形成される。
【００４０】
次に、図６（ｆ）に示すように、予め底面に位置合わせ用マーク１８を設けた光素子チップ５を用いて、図６（ｇ）に示すように、位置合わせ用マーク１８に光導波路３のストリップライン２の端部を合わせてコア層４と略等しい屈折率の接着剤を用いて、光素子チップ５を光導波路３のストリップライン２の端部に接着する。位置合わせ用マーク１８は、銅等の金属層を予めめっきして形成しておく。このように、光素子チップ５を光導波路３に接着するとき、前述したように光導波路３のストリップライン２は略１０μｍの幅に形成されているので、位置合わせは容易に行うことができる。以上により、光導波路端子付き光素子チップ構造１０を組み立てることができる。
【００４１】
次に、図７及び図８を参照して、第２の段階により、光導波路端子付き光素子チップ構造を光電子基板に実装する方法の概要について説明する。これには、予め製造されたシリコン基板、エポキシ樹脂基板等からなる光電子基板２１を用いる。この光電子基板２１上には、光素子チップ５をフェースダウン接続するときに、光素子チップ５に対向した位置にバンプ状導体１１を接続するための銅等からなる膜厚が略５μｍの部品端子２２が形成され、また、必要な位置には配線パターンが形成されている。さらに、光電子基板２１上には、光素子チップ５が接着されている光導波路３を接着するための、光導波路２３となるコア層２４が形成されている。
【００４２】
ここで、コア層２４の光導波路の形状は図７に示すように、図１に示したコア層４の光導波路３とはその放物線状の向きが略１８０°逆となるように形成される。これは、後述するように光素子チップ５を光電子基板２１に実装するとき、位置合わせを容易にするためである。コア層２４は、図１のコア層４の場合と同様に、上クラッド層２５及び下クラッド層２６により覆われている。
【００４３】
次に、光電子基板２１の製造方法について説明する。まず、シリコン基板等の基板上に部品端子２２及び必要な配線パターンを形成した後、全面に屈折率が略１．４９に設定された紫外線硬化性樹脂を略３０μｍの膜厚に塗布する。次に、紫外線硬化性樹脂をフォトリソグラフィ法によりパターニングして、所望形状の下クラッド層２６を形成する。次に、下クラッド層２６上に、屈折率が略１．５１７に設定された紫外線硬化性樹脂を略１０μｍの膜厚に塗布した後、パターニングして、上述したようにコア層４の光導波路３とは放物線状の向きが略１８０°逆となるような光導波路のコア層２４を形成する。
【００４４】
次に、コア層２４の上面及び側面に、屈折率が略１．４９に設定された紫外線硬化性樹脂を略３０μｍの膜厚に塗布した後、パターニングして上クラッド層２５を形成する。このとき、光導波路端子付き光素子チップ構造１０の、光導波路３の底面を覆っている薄膜クラッド層８に対向した位置のコア層２４が露出するようにパターニングして、上クラッド層２５を形成する。また、コア層２４には突き当て金属ストリップライン１２を位置合わせるための突き当て溝２７を形成しておく。以上により、光電子基板２１を完成させる。
【００４５】
次に、図７及び図８に示すように、光導波路端子付き光素子チップ構造１０及び光電子基板２１をそれぞれ上下位置に配置して対向させた後、コア層４と略等しい屈折率の接着剤を用いて、対向している薄膜クラッド層８とコア層２４との間を接着すると共に、光素子チップ５のバンプ状導体１１を部品端子２２に接続してフェースダウン接続する。このような接続時、図９に示すように、光導波路端子付き光素子チップ構造１０に形成されている突き当て金属ストリップライン１２を、光電子基板２１に形成されている突き当て溝２７に位置合わせすることにより、光導波路端子付き光素子チップ構造１０の光電子基板２１への実装を容易に行うことができる。
【００４６】
このように、この例の光モジュールの実装方法によれば、放物線状の光導波路１とこの光導波路１に接続されたストリップライン２とから構成された光導波路３をコア層４として形成した後、ストリップライン２の端部に光素子チップ５を接着することで組み立てた光導波路端子付き光素子チップ構造１０を予め用意し、一方コア層４の光導波路３とは放物線状の向きが略１８０°逆となるような光導波路のコア層２４を形成した光電子基板２１を用意し、両コア層４、２４の放物線状の光導波路同士を接着することにより光素子チップ５を光電子基板２１に実装するようにしたので、高精度での位置合わせを不要にすることができる。また、この例の光素子チップの実装構造によれば、放物線状の光導波路１とこの光導波路１に接続されたストリップライン２とから構成された光導波路３がコア層４として形成され、ストリップライン２の端部に光素子チップ５が接着されて光導波路端子付き光素子チップ構造１０が組み立てられ、別に用意されたコア層４の光導波路３とは放物線状の向きが略１８０°逆となるような光導波路のコア層２４が形成された光電子基板２１に、放物線状の光導波路同士が接着されて光素子チップ５が光電子基板２１に実装されているので、光の減衰の少ない光モジュールが得られる。したがって、実装のための位置合わせ精度を緩和することにより光素子チップの光電子基板への実装を容易に行うことができる。
【００４７】
◇第２実施例
図１０は、この発明の第２実施例である光モジュールの実装方法の構成を示す平面図、図１１は図１０のＣ−Ｃ矢視断面図である。この第２実施例の光モジュールの実装方法の構成が、上述の第１実施例のそれと大きく異なるところは、光電子基板の端部に溝を介して光ファイバーを接続するようにした点である。図１０及び図１１から明らかなように、光電子基板２１の光素子チップ５側と反対の端部には、Ｖ溝２９が形成されて、このＶ溝２９には光ファイバー３０が配置されている。光ファイバー３０のコア層３１は、光電子基板２１のコア層２４に位置合わせされている。このような実装構造によれば、光素子チップ５で発生された光はプリズム９により導かれてコア層４に入射した後、薄膜クラッド層８により構成される方向性結合器によりコア層２４に移行されて、光ファイバー３０に出射される。なお、上記以外の点では、上述の第１実施例と略同様であるので、図１０及び図１１において、それと同一の各部には、同一の番号を付してその説明は省略する。
【００４８】
このように、この例の構成によっても、第１実施例において述べたのと略同様の効果を得ることができる。
【００４９】
◇第３実施例
図１２は、この発明の第３実施例であるモジュールの実装方法の構成を示す断面図、図１３は同光モジュールの実装方法に用いられる光導波路端子付き光素子チップ構造を示す平面図である。この第３実施例の光モジュールの実装方法の構成が、上述の第１実施例のそれと大きく異なるところは、プリズムを用いないようにした点である。図１２及び図１３から明らかなように、コア層４の端面は直接に光素子チップ５の発光部に位置合わせされている。そして、下クラッド層７は直接に光素子チップ５の底面に接着されている。これにより、簡単な実装構造とすることができる。このような実装構造によれば、光素子チップ５で発生された光は直接にコア層４に入射された後、薄膜クラッド層８により構成される方向性結合器によりコア層２４に移行される。
【００５０】
このように、この例の構成によっても、第１実施例において述べたのと略同様の効果を得ることができる。加えて、この例の構成によれば、プリズムを用いないので部品代を削減することができる。
【００５１】
◇第４実施例
図１４は、この発明の第４実施例であるモジュールの実装方法の構成を示す断面図、図１５は同光モジュールの実装方法に用いられる光導波路端子付き光素子チップ構造を示す平面図である。この第４実施例の光モジュールの実装方法の構成が、上述の第１実施例のそれと大きく異なるところは、方向性結合器を構成しないようにした点である。図１４及び図１５から明らかなように、コア層４の底面には薄膜クラッド層は形成されていない。したがって、方向性結合器は構成されない。また、プリズムも不要にしている。また、下クラッド層７は直接に光素子チップ５の底面に接着されると共に、その端部にはテーパー３３が形成されて、このテーパー３３上にコア層４が配置されている。さらに、コア層４は光電子基板２１の下クラッド層２６に接着されている。コア層４とコア層２４との間はコア層４と略等しい屈折率の接着剤により接着されている。このような実装構造によれば、光素子チップ５で発生された光は直接にコア層４に入射された後、コア層２４に移行される。
【００５２】
このように、この例の構成によっても、第１実施例において述べたのと略同様の効果を得ることができる。加えて、この例の構成によれば、薄膜クラッド層及びプリズムを用いないので部品代を削減することができる。
【００５３】
◇第５実施例
図１６は、この発明の第５実施例であるモジュールの実装方法の構成を示す断面図、図１７は同光モジュールの実装方法に用いられる光導波路端子付き光素子チップ構造を示す平面図である。この第５実施例の光モジュールの実装方法の構成が、上述の第４実施例のそれと大きく異なるところは、コア層上の上クラッド層をコア層よりも長く張り出させるようにした点である。図１６及び図１７から明らかなように、コア層４において上クラッド層６はコア層４よりも長く張り出している。また、コア層４の端面は直接に光素子チップ５の発光部に位置合わせされている。また、コア層４と上クラッド層６及び下クラッド層７との間にはコア層４の一部を露出するような段部３４が設けられると共に、コア層２４と上クラッド層２５及び下クラッド層２６との間にはコア層２４の一部を露出するような、段部３４と相似形状に段部３５が設けられている。そして、段部３４と段部３５とを重ね合わせることにより、互いの上クラッド層６、２５同士が略同一高さに保持されている。そして、下クラッド層７と下クラッド層２６との継ぎ目は、下クラッド層２６と略同じ屈折率の接着剤で接着し、一方、コア層４とコア層２４との継ぎ目は、コア層４と略同じ屈折率の接着剤で接着し、また、上クラッド層６と上クラッド層２５との継ぎ目は、上クラッド層と略同じ屈折率の接着剤で接着する。このような実装構造によれば、クラッド層同士、コア層同士の接合部の屈折率を同時に、それぞれ接合すべき層と等しい屈折率の接着剤で接着できるので、良い光学的結合が得られ、光の結合損失を少なくできる。このような実装構造によれば、光素子チップ５で発生された光は直接にコア層４に入射された後、コア層２４に移行される。この例によれば、上クラッド層６のはみ出し部を利用することにより、コア層の高さを調整することができる。また、コア層４は光素子チップ５に密着されているので、光伝送性の劣化を低下させることができる。
【００５４】
このように、この例の構成によっても、第４実施例において述べたのと略同様の効果を得ることができる。加えて、この例の構成によれば、光伝送性の劣化を低下させることができる。
【００５５】
◇第６実施例
図１８は、この発明の第６実施例であるモジュールの実装方法の構成を示す断面図、図１９は同光モジュールの実装方法に用いられる光導波路端子付き光素子チップ構造を示す平面図、図２０は図１９のＤ−Ｄ矢視断面図である。この第６実施例の光モジュールの実装方法の構成が、上述の第５実施例のそれと大きく異なるところは、下クラッド層を不要にして実装するようにした点である。図１９及び図２０に示すように、組み立てられた光導波路端子付き光素子チップ構造１０は、コア層５が略３０μｍの上クラッド層６で覆われると共に、略１００μｍの下クラッド層７で覆われている。ここで、下クラッド層７は剥型剤としてのシリコーン層をコートしたカバーフィルム３６を介して、コア層４及び光素子チップ５に接着されている。
【００５６】
このように、この例では、予め光導波路端子付き光素子チップ構造１０を組み立てて、特に下クラッド層７の膜厚を大きく形成して、部品として扱う場合は機械的強度を持たせておく。そして、光導波路端子付き光素子チップ構造１０を光電子基板２１に実装するときには、膜厚の大きい下クラッド層７をそのまま残しておくことは実装時の高さ調整を困難にして差し支えが生じるので、図１８に示すように、下クラッド層７を剥離した後に実装を行うようにする。これにより、光導波路端子付き光素子チップ構造１０の商品価値を高めることができる。
【００５７】
このように、この例の構成によっても、第５実施例において述べたのと略同様の効果を得ることができる。加えて、この例の構成によれば、光導波路端子付き光素子チップ構造の部品としての商品価値を高めることができる。
【００５８】
以上、この発明の実施例を図面により詳述してきたが、具体的な構成はこの実施例に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更などがあってもこの発明に含まれる。例えば、コア層、上クラッド層、下クラッド層及び薄膜クラッド層の材料は、膜厚、屈折率等の所定の条件を満たすものであれば、紫外線硬化性樹脂フィルムに限ることなく、熱硬化性樹脂フィルム、ポリイミドフィルム等の他の材料を用いるようにしても良い。また、光導波路の形状は、光進路方向に沿って手元から先方に向かって輪郭の広がる形状になっていればテーパー状等の他の形状でも良い。また、各層の膜厚、幅等の寸法は一例を示したものであり、必要に応じて変更することができる。
【００５９】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の光モジュールの実装方法によれば、光進路方向に沿って手元から先方に向かって輪郭の広がる形状の光導波路とこの光導波路に接続されたストリップラインとから構成された光導波路を第１のコア層として形成した後、ストリップラインの端部に光素子チップを接着することで組み立てた光導波路端子付き光素子チップ構造を予め用意し、一方第１のコア層の光導波路とは上記形状の向きが略１８０°逆となるような光導波路の第２のコア層を形成した光電子基板を用意し、第１及び第２のコア層の上記形状の光導波路同士を接着することにより光素子チップを光電子基板に実装するようにしたので、高精度での位置合わせを不要にすることができる。また、この例の光素子チップの実装構造によれば、光進路方向に沿って手元から先方に向かって輪郭の広がる形状の光導波路とこの光導波路に接続されたストリップラインとから構成された光導波路が第１のコア層として形成され、ストリップラインの端部に光素子チップが接着されて光導波路端子付き光素子チップ構造が組み立てられ、別に用意されたコア層の光導波路とは上記形状の向きが略１８０°逆となるような光導波路の第２のコア層が形成された光電子基板に、第１及び第２のコア層の上記形状の光導波路同士が接着されて光素子チップが光電子基板に実装されているので、光の減衰の少ない光モジュールが得られる。したがって、実装のための位置合わせ精度を緩和することにより光素子チップの光電子基板への実装を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１実施例である光モジュールの実装方法に用いる光導波路端子付き光素子チップ構造を示す平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図３】同光モジュールの実装方法に用いる主要部品を示す断面図である。
【図４】同光モジュールの実装方法に用いる主要部品を製造する方法を工程順に示す工程図である。
【図５】同光導波路端子付き光素子チップ構造を組み立てる方法の概要を工程順に示す工程図である。
【図６】同光導波路端子付き光素子チップ構造を組み立てる方法の概要を工程順に示す工程図である。
【図７】同光導波路端子付き光素子チップ構造を光電子基板に実装する方法を示す平面図である。
【図８】図７のＢ−Ｂ矢視断面図である。
【図９】同光導波路端子付き光素子チップ構造を光電子基板に実装する場合の位置合わせ方法を説明する図である。
【図１０】この発明の第２実施例である光モジュールの実装方法の構成を示す平面図である。
【図１１】図１０のＣ−Ｃ矢視断面図である。
【図１２】この発明の第３実施例であるモジュールの実装方法の構成を示す断面図である。
【図１３】同光モジュールの実装方法に用いられる光導波路端子付き光素子チップ構造を示す平面図である。
【図１４】この発明の第４実施例であるモジュールの実装方法の構成を示す断面図である。
【図１５】同光モジュールの実装方法に用いられる光導波路端子付き光素子チップ構造を示す平面図である。
【図１６】この発明の第５実施例であるモジュールの実装方法の構成を示す断面図である。
【図１７】同光モジュールの実装方法に用いられる光導波路端子付き光素子チップ構造を示す平面図である。
【図１８】この発明の第６実施例であるモジュールの実装方法の構成を示す断面図である。
【図１９】同光モジュールの実装方法に用いられる光導波路端子付き光素子チップ構造を示す平面図である。
【図２０】図１９のＤ−Ｄ矢視断面図である。
【図２１】従来の光モジュールの実装構造の概略的構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
１      第１の光導波路
１ａ      第１の光導波路の底部
１ｂ      第１の光導波路の開口部
２      ストリップライン（第２の光導波路）
３、２３      光導波路
４、２４、３１      コア層
４ａ      第１のコアパターン
４ｂ      第２のコアパターン
５      光素子チップ
６、２５      上クラッド層
７、２６      下クラッド層
８      薄膜クラッド層
９      プリズム
１０      光導波路端子付き光素子チップ構造
１１      バンプ状導体
１２      突き当て金属ストリップライン
１３      紫外線硬化性樹脂
１４      溝
１５      金属型
１６      樹脂フィルム
１８      位置合わせ用マーク
２１      光電子基板
２２      部品端子
２７      突き当て溝
２９      Ｖ溝
３０      光ファイバー
３１      コア層
３３      テーパー
３４、３５      段部
３６      カバーフィルム
【図１】
0003595817.tif 000002
【図２】
0003595817.tif 000003
【図３】
0003595817.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
0003595817.tif 000007
【図７】
0003595817.tif 000008
【図８】
0003595817.tif 000009
【図９】
0003595817.tif 000010
【図１０】
0003595817.tif 000011
【図１１】
0003595817.tif 000012
【図１２】
0003595817.tif 000013
【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
0003595817.tif 000021
【図２１】
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