(57)【要約】【課題】光導波路の伸縮を抑える固定部材を接着する接着剤の流れ出しを防止できる光モジュールを提供する。【解決手段】光モジュール１Ａは、光が伝送されるコア５０の伸びる方向に沿った一の端面を傾斜させ、コア５０に対して入出射する光を反射する反射面５２を有した平面型の光導波路５と、光導波路４を支持する実装基板６と、光導波路５の反射面５２の位置に合わせて実装基板６に実装される面発光型半導体レーザ２等の光素子と、光導波路５の押さえ面５５に接着固定される固定蓋部７とを備える。光導波路５は、反射面５２とつながる押さえ面５５の端部５５ａに線状の凸部を設けて構成され、固定蓋部７を接着する接着剤１３の反射面５２への流れ出しを止める流れ止め凸部５６を備える。【選択図】        図１
2008145684.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光が伝送されるコアの伸びる方向に沿った一の端面を傾斜させて構成され、光を反射させて前記コアに入射または前記コアから出射させる反射面と、
固定部材が接着固定される押さえ面で、前記反射面とつながる端部に段差を設けて構成され、前記固定部材を接着する接着剤の前記反射面への流れ出しを止める流れ止め部と
を備えたことを特徴とする光導波路。
【請求項２】
前記コアの伸びる方向に沿った他の端面に、光ファイバが挿入される形状で開口すると共に、挿入された前記光ファイバを前記コアに対して位置合わせして結合させるファイバガイド溝を備えた
ことを特徴とする請求項１記載の光導波路。
【請求項３】
光が伝送されるコアの伸びる方向に沿った一の端面を傾斜させて構成され、光を反射させて前記コアに入射または前記コアから出射させる反射面を有した平面型の光導波路と、
前記光導波路の実装面を支持する実装基板と、
前記光導波路の前記反射面の位置に合わせて、前記実装面と対向して配置される光素子と、
前記光導波路の前記実装面と反対側の押さえ面に接着固定される固定部材とを備え、
前記光導波路は、前記反射面とつながる前記押さえ面の端部に段差を設けて構成され、前記固定部材を接着する接着剤の前記反射面への流れ出しを止める流れ止め部を備えた
ことを特徴とする光モジュール。
【請求項４】
前記光導波路は、前記コアの伸びる方向に沿った他の端面に、光ファイバが挿入される形状で開口すると共に、挿入された前記光ファイバを前記コアに対して位置合わせして結合させるファイバガイド溝を備え、
前記固定部材は、前記ファイバガイド溝に挿入された前記光ファイバ及び前記光ファイバと前記光導波路との結合部から、前記光素子と前記光導波路が結合する前記反射面の近傍までを被覆する大きさを有する
ことを特徴とする請求項３記載の光モジュール。
【請求項５】
前記流れ止め部は、前記反射面に沿った凸部または凹部を前記押さえ面に形成して、前記固定部材と前記光導波路との間で、前記接着剤を前記反射面に沿って入り込ませる
ことを特徴とする請求項３記載の光モジュール。
【請求項６】
前記流れ止め部は、前記反射面に沿った凸部を前記押さえ面に形成すると共に、前記押さえ面からの高さを、前記ファイバガイド溝に挿入された前記光ファイバの、前記押さえ面から突出する部分の高さ以上とした
ことを特徴とする請求項４記載の光モジュール。
【請求項７】
前記光導波路は、高分子材料で構成される
ことを特徴とする請求項３記載の光モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光が伝送されるコアの伸びる方向に沿った端面を傾斜させて、コアに対して垂直方向から光の入出射が行われる反射面を備えた平面型の光導波路、及び、この光導波路を備えた光モジュールに関する。詳しくは、光導波路の伸縮等を抑える固定部材が接着固定される光導波路の押さえ面の端部に、固定部材を接着する接着剤が反射面に流れ出ないようにする段差を形成することで、反射面の近傍まで接着剤を入り込ませて、固定部材で被覆できるようにしたものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、電子機器内のボード間、チップ間等の情報伝達は電気信号により行われてきたが、更に超高速、大容量の情報伝送を実現するために、光配線技術が注目されており、光配線技術として平面型の光導波路を用いた導波路型の光モジュールが提案されている。
【０００３】
このような導波路型の光モジュールとしては、光導波路の端部に４５度の反射面を形成することで、反射面に対向して光導波路の下に光素子を配置できるようにした技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
特許文献１に記載の技術では、光導波路を介在させて光素子と光ファイバが接続される構成で、光導波路は、光ファイバが挿入されるフェルールと共に基板に固定される。そして、光導波路は、フェルールと接続される側の端部が光導波路押さえ板によって基板に固定され、フェルールは、光導波路押さえ板とは独立したフェルール押さえ板によって基板に固定されている。
【０００５】
また、光導波路に光ファイバを接続する技術としては、光ファイバを光導波路の端面に突き当てる形態で固定する技術が提案されている。例えば、ガラスブロック等の固定部品に光ファイバを固定し、光ファイバが固定された固定部品を光導波路の端面に突き当てて、光導波路に光ファイバを接続する技術が提案されている（例えば、特許文献２，３参照）。
【０００６】
更に、コア溝が形成されたシリコン基板をガラス板で被覆し、コア溝に導波路材料を流し込んで光導波路を形成すると共に、シリコン基板に形成されたＶ溝に光ファイバを挿入し、ガラス板の端面に露出した光導波路に光ファイバを突き当てて固定することで、光導波路に光ファイバを接続する技術が提案されている（例えば、特許文献４参照）。
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−３８２７０号公報
【特許文献２】特開平０９−３１８８４０号公報
【特許文献３】特許第３１６１５９９号公報
【特許文献４】特許第２５８２０６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
導波路型の光モジュールを小型化し、かつ実装を容易にするため、フィルム化した光導波路を使用する技術が提案されている。このようなフィルム化した光導波路は、シリコン等の基板上に接着等により固定した形態で使用される。
【０００９】
しかし、フィルム化した光導波路をシリコン基板に接着固定すると、例えば高分子系の有機材料からなる光導波路と無機金属からなるシリコン基板との熱膨張係数の差により、急激な熱衝撃が加わると、光導波路と光ファイバの結合部や、光導波路と光素子の位置がずれ、結合損失が増加するという問題がある。また、光導波路にクラックが発生する等の問題もある。
【００１０】
そして、従来提案されている導波路型の光モジュールでは、光導波路と光ファイバの結合部をガラス板等で被覆しているが、光導波路全体の伸縮を抑えることはできない。
【００１１】
これに対して、光導波路の全面に近い範囲を、板状の固定部材等で被覆すれば、光導波路全体の伸縮を抑えることができる。しかし、光導波路の全面に近い範囲を被覆する大きさの固定部材を光導波路に接着固定すると、光導波路の端面や反射面まで接着剤が流れ出すという問題が発生し、流れ出した接着剤が硬化して残ると、結合損失に影響を及ぼすという問題も発生する。
【００１２】
本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、光導波路の伸縮を抑える固定部材を接着する接着剤の流れ出しを防止できる光導波路及びこの光導波路を備えた光モジュール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】
【００１３】
上述した課題を解決するため、本発明の光導波路は、光が伝送されるコアの伸びる方向に沿った一の端面を傾斜させて構成され、光を反射させてコアに入射またはコアから出射させる反射面と、固定部材が接着固定される押さえ面で、反射面とつながる端部に段差を設けて構成され、固定部材を接着する接着剤の反射面への流れ出しを止める流れ止め部とを備えたことを特徴とする。
【００１４】
本発明の光導波路では、押さえ面に固定部材が接着固定されると、押さえ面と固定部材との間の接着剤は、反射面とつながる側の端部では、流れ止め部で流れる範囲が規制され、反射面への流れ出しが防止される。
【００１５】
また、本発明の光モジュールは、上述した光導波路を備えたものであり、光が伝送されるコアの伸びる方向に沿った一の端面を傾斜させて構成され、光を反射させてコアに入射またはコアから出射させる反射面を有した平面型の光導波路と、光導波路の実装面を支持する実装基板と、光導波路の反射面の位置に合わせて、実装面と対向して配置される光素子と、光導波路の実装面と反対側の押さえ面に接着固定される固定部材とを備え、光導波路は、反射面とつながる押さえ面の端部に段差を設けて構成され、固定部材を接着する接着剤の反射面への流れ出しを止める流れ止め部を備えたことを特徴とする。
【００１６】
本発明の光モジュールでは、光導波路の押さえ面に固定部材が接着固定されると、押さえ面と固定部材との間の接着剤は、反射面とつながる側の端部では、流れ止め部で流れる範囲が規制され、反射面への流れ出しが防止される。
【００１７】
光導波路の反射面は、反射面に対向する光導波路の下面から入射した光を反射して、コアに入射させると共に、コアを伝送される光を反射して、反射面に対向する光導波路の下面から出射させる機能を持つ。このため、反射面に接着剤が残っていると、反射率が変化することで結合損失が増加する。これに対して、反射面に接着剤が流れ出ないようにすることで、反射面での結合損失の増加を防いでいる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の光導波路及び光モジュールでは、光導波路の反射面に沿って接着剤の流れ出しを防止する構造を備えることで、光導波路に固定部材を接着固定する接着剤の、反射面への流れ出しを防止できる。これにより、反射面での結合損失の増加を防ぐことができる。
【００１９】
また、光導波路と固定部材との間で、反射面の上端に沿って接着剤を入り込ませることができるので、光導波路の反射面近傍までを固定部材で被覆固定することができ、光導波路の伸縮等による変形を抑え、結合損失の増加を防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面を参照して本発明の光導波路及び光モジュールの実施の形態について説明する。
【００２１】
＜本実施の形態の光導波路及び光モジュールの構成例＞
図１及び図２は、本実施の形態の光導波路を備えた光モジュールの一例を示す構成図で、図１は、本実施の形態の光モジュール１Ａの側断面図、図２は、本実施の形態の光モジュール１Ａの平面図である。
【００２２】
本実施の形態の光モジュール１Ａは、面発光型半導体レーザ（ＶＣＳＥＬ）２及びフォトダイオード（ＰＤ）３等の光素子と光ファイバ４とを接続するフィルム状の光導波路５と、光導波路５が実装される実装基板６と、光導波路５を実装基板６に押さえる固定蓋部７を備える。
【００２３】
光導波路５は、１本または複数本のコア５０と、コア５０を覆うクラッド５１を備える。コア５０及びクラッド５１は、例えば感光性を有したアクリル系の高分子材料で作製され、クラッド５１は、バッファークラッド５１ａ上にアンダークラッド５１ｂが形成される。また、本例では２本の直線状のコア５０が、アンダークラッド５１ｂ上に平行なパターンで配置され、アンダークラッド５１ｂ上のコア５０が、クラッド５１を形成するオーバークラッド５１ｃで覆われて、埋め込み型の導波路を構成している。
【００２４】
光導波路５は、コア５０の屈折率がクラッド５１の屈折率より若干大きくなるように構成され、コア５０に結合された光が、コア５０に閉じ込められて伝送される。
【００２５】
光導波路５は四角形状で、コア５０の伸びる方向に沿った一の端面を傾斜させて反射面５２を備える。反射面５２は、光導波路５に対して約４５度の傾斜を有し、各コア５０のコア端面５０ａが同一面に露出する。
【００２６】
これにより、光導波路５は、反射面５２に対向した下面が光の入出射面５３となり、コア５０のコア端面５０ａと対向して、略垂直方向から入出射面５３に入射した光は、空気との境界となる反射面５２で全反射して光路が略９０度曲がり、コア５０に入射する。また、反射面５２へ向けてコア５０を伝送される光は、反射面５２で全反射して光路が略９０度曲がり、入出射面５３から略垂直方向に出射する。
【００２７】
光導波路５は、コア５０の伸びる方向に沿った他の端面に、光ファイバ４が挿入されるファイバガイド溝５４を備える。ファイバガイド溝５４は、断面形状が四角形で、光導波路５の他の端面に開口が形成されて、コア５０から直線状に伸びる。ファイバガイド溝５４の終端は、コア５０に対して垂直な面で、コア５０の端面が露出している。
【００２８】
ファイバガイド溝５４は、光導波路５の厚み方向において、オーバークラッド５１ｃの上面から、アンダークラッド５１ｂの下面まで到達し、バッファークラッド５１ａでファイバガイド溝５４の底面を形成しており、ファイバガイド溝５４の深さは、光ファイバ４の直径より若干浅く構成される。また、ファイバガイド溝５４の幅は、光ファイバ４の直径と略同等に構成される。
【００２９】
これにより、光導波路５は、ファイバガイド溝５４に光ファイバ４が挿入されると、光ファイバ４の外周面とファイバガイド溝５４の内壁面との間にはほとんど隙間が形成されず、光ファイバ４の径方向の移動が規制される。
【００３０】
そして、光導波路５は、光ファイバ４がファイバガイド溝５４に挿入されると、光導波路５のコア５０と、光ファイバ４のコア４０の光軸が合うように、ファイバガイド溝５４の形成位置等が設定される。
【００３１】
従って、光導波路５は、光ファイバ４がファイバガイド溝５４に挿入されると、光ファイバ４のコア４０が、コア５０に対して光軸が一致するように位置調芯されて、光ファイバ４とコア５０が光学的に結合される構成となっており、光導波路５と光ファイバ４との結合を、機械的な位置決め精度によるパッシブアライメントで行うことが可能である。
【００３２】
光導波路５は、固定蓋部７が接着固定される押さえ面５５に流れ止め凸部５６を備える。流れ止め凸部５６は流れ止め部の一例で、反射面５２の上端とつながる押さえ面５５の端部５５ａに、光導波路５の幅方向に亘って反射面５２に沿った凸部を形成して、押さえ面５５の端部５５ａに段差を設けている。
【００３３】
ここで、流れ止め凸部５６の押さえ面５５からの高さは、ファイバガイド溝５４に挿入された光ファイバ４の、押さえ面５５から突出する部分の高さ以上とすると良い。
【００３４】
光導波路５は、押さえ面５５と反対側のバッファークラッド５１ａの下面が実装面５７となって、実装基板６の表面に実装される。
【００３５】
実装基板６は、例えばシリコン（Ｓｉ）で作製され、面発光型半導体レーザ２とフォトダイオード３の実装位置に素子搭載凹部６０が形成されて、実装基板６に実装された光導波路５の反射面５２と対向する入出射面５３の下側に、面発光型半導体レーザ２とフォトダイオード３が実装される空間が形成される。
【００３６】
実装基板６は、素子搭載凹部６０の所定の位置に、面発光型半導体レーザ２とフォトダイオード３が半田等により実装され、面発光型半導体レーザ２及びフォトダイオード３が実装された実装基板６の所定の位置に、光導波路５が接着剤で接着固定される。
【００３７】
そして、実装基板６の所定の位置に光導波路５が実装されると、光導波路５の反射面５２に露出した一方のコア５０のコア端面５０ａが面発光型半導体レーザ２に対向し、面発光型半導体レーザ２は、反射面５２を介してコア５０と光学的に結合する。また、光導波路５の反射面５２に露出した他方のコア５０のコア端面５０ａがフォトダイオード３に対向し、フォトダイオード３は、反射面５２を介してコア５０と光学的に結合する。
【００３８】
面発光型半導体レーザ２は、図示しないドライバＩＣ（Integrated Circuit）と接続され、ドライバＩＣから入力された電気信号を光信号に変換して出射する。また、フォトダイオード３は、図示しないレシーバＩＣに接続され、入射した光信号を電気信号に変換して、レシーバＩＣに出力する。
【００３９】
固定蓋部７は固定部材の一例で、実装基板６に実装された光導波路５と、ファイバガイド溝５４に挿入された光ファイバ４の双方を、一括して被覆固定する。固定蓋部７は、例えばガラス等の透明無機材料から構成され、光導波路５の外形形状に応じた相似形であり、本例では四角形である。
【００４０】
そして、固定蓋部７は、ファイバガイド溝５４に挿入された光ファイバ４と、光ファイバ４の先端がファイバガイド溝５４に突き当てられて、光導波路５と光学的に結合されるファイバ結合部１１と、面発光型半導体レーザ２及びフォトダイオード３と光導波路５が光学的に結合される光素子結合部１２の近傍を一括して被覆できる大きさを有する。
【００４１】
ここで、光導波路５を構成するアクリル系高分子材料の熱膨張係数は、約８０［ｐｐｍ／ｋ］である。これに対して、固定蓋部７を構成するガラスの熱膨張係数は、０．４〜１０［ｐｐｍ／ｋ］であり、固定蓋部７の熱膨張係数は、光導波路５の熱膨張係数に比べて小さい。
【００４２】
また、実装基板６を構成するシリコンの熱膨張係数は、約２．４［ｐｐｍ／ｋ］であり、固定蓋部７の熱膨張係数は、実装基板６の熱膨張係数に近い。
【００４３】
固定蓋部７及び光ファイバ４は、接着剤１３で光導波路５に接着固定される。接着剤１３は、固定蓋部７の下面全体と光導波路５の押さえ面５５との間、及びファイバガイド溝５４に挿入された光ファイバ４の周囲に注入される。
【００４４】
更に、接着剤１３は、ファイバガイド溝５４に挿入された光ファイバ４の先端と、コア５０の端面が露出するファイバガイド溝５４の終端との間にも注入される。
【００４５】
このため、接着剤１３としては、光ファイバ４のコア４０及び光導波路５のコア５０と屈折率が近いものが用いられる。更に、接着による光導波路５の実装工程で、光導波路５に熱を加えないようにするため、熱硬化型ではなく、例えば紫外線硬化型の接着剤が用いられる。
【００４６】
ファイバ結合部１１では、ファイバガイド溝５４に光ファイバ４が挿入されることで、光ファイバ４のコア４０と光導波路５のコア５０が対向するが、光ファイバ４のコア４０と光導波路５のコア５０との間に屈折率が近い接着剤１３を介在させることで、光ファイバ４のコア４０と光導波路５のコア５０とのファイバ結合部１１での結合損失が抑えられる。
【００４７】
光素子結合部１２では、固定蓋部７と光導波路５の押さえ面５５との間に注入される接着剤１３の流れる範囲が、流れ止め凸部５６で規制され、反射面５２に接着剤１３が流れ出した形態で硬化して残ることを防止している。
【００４８】
そして、固定蓋部７と光導波路５の押さえ面５５との間に注入される接着剤１３を、流れ止め凸部５６の形成位置まで確実に入り込ませることができることから、反射面５２の近傍までを、固定蓋部７で押さえることができる。
【００４９】
なお、光導波路５を実装基板６に実装する際に、面発光型半導体レーザ２及びフォトダイオード３との位置合わせを画像認識等を利用してパッシブアライメントで行う場合、光導波路５及び実装基板６には、基準位置を示す図示しないマーカを形成しておく。
【００５０】
＜本実施の形態の光導波路の製造工程例＞
本実施の形態の光導波路５は、例えばフォトリソグラフィプロセスによってファイバガイド溝５４を形成して作製される。
【００５１】
図３〜図５は、本実施の形態の光導波路の製造工程の一例を示す説明図で、以下に、ファイバガイド溝５４及び流れ止め凸部５６を備えた光導波路５の製造工程について説明する。
【００５２】
まず、図３（ａ）に示すように、バッファークラッド５１ａを構成する紫外線硬化型のアクリル系高分子材料により、ウェハ基板７０上にバッファークラッド形成薄膜７１ａを所定の膜厚で塗布する。バッファークラッド５１ａは、本例では、クラッド５１を構成する材料で作製する。なお、バッファークラッド５１ａは、コア５０を構成する材料で作製しても良い。
【００５３】
次に、バッファークラッド形成薄膜７１ａに紫外線（ＵＶ）を照射して硬化させ、熱処理を行って、バッファークラッド５１ａを形成する。
【００５４】
次に、図３（ｂ）に示すように、ウェハ基板７０上に形成されたバッファークラッド５１ａ上に、アンダークラッド５１ｂを構成する紫外線硬化型のアクリル系高分子材料により、アンダークラッド形成薄膜７１ｂを所定の膜厚で塗布する。
【００５５】
次に、図２で説明したようなファイバガイド溝５４のパターンが形成されたフォトマスク７２ａを介してアンダークラッド形成薄膜７１ｂに紫外線を照射し、ファイバガイド溝５４を形成する部位以外のアンダークラッド形成薄膜７１ｂを硬化させる。
【００５６】
そして、図３（ｃ）に示すように、例えば溶液現像によって、ファイバガイド溝５４の形成部位を除去し、熱処理を行って、アンダークラッド５１ｂを形成する。ここで、溶液現像で使用される現像液としては、例えばＴＭＡＨ（Tetramethyl ammonium hydroxide）水溶液を使用する。
【００５７】
次に、図３（ｄ）に示すように、バッファークラッド５１ａ上に形成されたアンダークラッド５１ｂ上に、コア５０を構成する紫外線硬化型のアクリル系高分子材料により、コア形成薄膜７３を所定の膜厚で塗布する。
【００５８】
次に、図２に示すようなコア５０のパターンが形成されたフォトマスク７２ｂを介してコア形成薄膜７３に紫外線を照射し、コア５０を形成する部位のコア形成薄膜７３を硬化させる。そして、図３（ｅ）に示すように、溶液現像によって、コア５０の形成部位以外を除去し、熱処理を行って、図２に示すような所定のパターンでコア５０を形成する。
【００５９】
次に、図４（ａ）に示すように、バッファークラッド５１ａ上に形成されたアンダークラッド５１ｂ及びコア５０上に、オーバークラッド５１ｃを構成する紫外線硬化型のアクリル系高分子材料により、オーバークラッド形成薄膜７１ｃを所定の膜厚で塗布する。
【００６０】
次に、ファイバガイド溝５４のパターンが形成されたフォトマスク７２ａを介してオーバークラッド形成薄膜７１ｃに紫外線を照射し、ファイバガイド溝５４を形成する部位以外のオーバークラッド形成薄膜７１ｃを硬化させる。そして、図４（ｂ）に示すように、溶液現像によって、ファイバガイド溝５４の形成部位を除去し、熱処理を行って、オーバークラッド５１ｃを形成する。
【００６１】
次に、オーバークラッド５１ｃ上に、流れ止め凸部５６を構成する紫外線硬化型のアクリル系高分子材料により、流れ止め凸部形成薄膜７４を所定の膜厚で塗布する。ここで、流れ止め凸部形成薄膜７４は、オーバークラッド５１ｃを構成する材質と同じ材質を用いる。次に、流れ止め凸部５６のパターンが形成されたフォトマスク７２ｃを介して流れ止め凸部形成薄膜７４に紫外線を照射し、流れ止め凸部５６を形成する部位の流れ止め凸部形成薄膜７４を硬化させる。そして、溶液現像によって、流れ止め凸部５６の形成部位以外を除去し、熱処理を行って、図５（ａ）に示すように、オーバークラッド５１ｃ上に流れ止め凸部５６を形成する。
【００６２】
これにより、コア５０が所定のパターンで形成されると共に、バッファークラッド５１ａより上側にファイバガイド溝５４が形成され、更に、オーバークラッド５１ｃの上面の所定の位置に流れ止め凸部５６が形成された導波路シート７５が、ウェハ基板７０上に作製される。
【００６３】
次に、図５（ｂ）に示すように、導波路シート７５をダイシングによりカットする。ここで、図１に示す反射面５２を形成するカット位置Ｃ１は、断面形状がＶ字型の刃部を有する図示しないミラーカットブレードでカットする。これにより、反射面５２を形成するカット位置Ｃ１では、コア５０を横切って導波路シート７５の端面が略４５度の傾斜でカットされると共に、流れ止め凸部５６がカットされて、反射面５２と、反射面５２の上端に沿った流れ止め凸部５６が形成される。
【００６４】
反射面５２を形成しない他のカット位置は、断面形状が垂直な刃部を有する図示しないダイシングブレードによりカットする。これにより、反射面５２を形成しない他のカット位置では、導波路シート７５の端面が略９０度にカットされて、導波路シート７５が１枚ずつの光導波路５として分割される。
【００６５】
そして、光導波路５として分割された導波路シート７５を、図５（ｃ）に示すように、ウェハ基板７０から剥離する。これにより、コア５０が所定のパターンで形成されると共に、ファイバガイド溝５４及び流れ止め凸部５６が形成された光導波路５が作製される。
【００６６】
図６は、ファイバガイド溝５４と光ファイバ４の寸法の関係を示す構成図で、光導波路５の寸法の一例について説明する。
【００６７】
以上のように作製された光導波路５の外形寸法は、例えば、コア５０の伸びる方向の長さを４ｍｍ、コア５０の並列する方向の長さ５ｍｍとした。
【００６８】
各コア５０のコア径は約４０×４０μｍで、バッファークラッド５１ａの厚みは約２０μｍ、アンダークラッド５１ｂの厚みは約４５μｍ、オーバークラッド５１ｃのコア５０より上側の部分の厚みは約３０μｍとした。
【００６９】
ファイバガイド溝５４は、本例では、オーバークラッド５１ｃの上面からバッファークラッド５１ａの上面まで到達しているので、ファイバガイド溝５４の深さは、約１１５μｍである。
【００７０】
更に、光ファイバ４として、基本モードと少なくとも１つ以上の高次のモードが伝送されるマルチモードの光ファイバを用いるため、ファイバガイド溝５４の幅は約１２５μｍとした。
【００７１】
また、流れ止め凸部５６の幅（コア５０の伸びる方向に沿った長さ）は、約３０μｍとした。なお、流れ止め凸部５６の高さについては後述する。
【００７２】
固定蓋部７の外形寸法は、光導波路５の外形寸法に合わせて、縦横の寸法を約３．８×４．５ｍｍとした、また、固定蓋部７の板厚は、約０．５ｍｍとした。
【００７３】
＜本実施の形態の光モジュールの製造工程例＞
本実施の形態の光モジュール１Ａは、実装基板６に面発光型半導体レーザ２及びフォトダイオード３等を実装し、面発光型半導体レーザ２及びフォトダイオード３等が実装された実装基板６に光導波路５を実装し、更に、実装基板６に実装された光導波路５に光ファイバ４と固定蓋部７を実装することで作製される。
【００７４】
上述した光モジュール１Ａの製造工程の一例について説明すると、まず、実装基板６の素子搭載凹部６０に、図示しないマーカを基準位置にして面発光型半導体レーザ２とフォトダイオード３を実装し、ドライバＩＣ等の図示しない電子部品との間でワイヤボンディングにより電気的な接続を行う。
【００７５】
次に、光導波路５の反射面５２に露出した一方のコア５０のコア端面５０ａが面発光型半導体レーザ２の発光部の真上に位置し、他方のコア５０のコア端面５０ａがフォトダイオード３の受光部の真上に位置するように、光導波路５を図示しないマーカに合わせて実装基板６に接着固定する。光導波路５を実装基板６に接着固定する接着剤としては、光導波路５が所定の波長の光を透過するので、紫外線硬化型の接着剤を用いる。
【００７６】
次に、光ファイバ４を光導波路５のファイバガイド溝５４に挿入し、固定蓋部７で光ファイバ４を押し付ける。上述したように、光導波路５は、ファイバガイド溝５４に光ファイバ４が挿入されると、光ファイバ４の外周面とファイバガイド溝５４の内壁面との間にはほとんど隙間が形成されず、光ファイバ４の径方向の移動が規制される。
【００７７】
また、ファイバガイド溝５４の深さは、光ファイバ４の直径より若干小さく構成されている。これにより、ファイバガイド溝５４に光ファイバ４を挿入して、固定蓋部７で押し付けると、光ファイバ４が押されて、光導波路５のコア５０と、光ファイバ４のコア４０が位置合わせされる。
【００７８】
ファイバガイド溝５４に挿入された光ファイバ４を固定蓋部７で押し付けて位置合わせをした状態で、固定蓋部７と光導波路５の押さえ面５５との間に接着剤１３として紫外線硬化型接着剤を注入する。
【００７９】
固定蓋部７と光導波路５との間に注入された接着剤１３は、固定蓋部７の下面全体に入り込むようにする。但し、光導波路５の反射面５２の近傍では、接着剤１３の流れる範囲が流れ止め凸部５６で規制され、反射面５２に接着剤１３が流れ出すことが防止される。かつ、接着剤１３を流れ止め凸部５６の形成位置まで確実に入り込ませることができることから、反射面５２の上端に沿うような形態で、固定蓋部７と光導波路５との間に接着剤１３を入り込ませることができる。
【００８０】
そして、紫外線を照射して接着剤１３を硬化させ、固定蓋部７を光導波路５に接着固定する。固定蓋部７の下面に注入された接着剤１３は、光ファイバ４が挿入されたファイバガイド溝５４、ファイバガイド溝５４より突出した光ファイバ４と固定蓋部７との隙間、及び流れ止め凸部５６までの光導波路５と固定蓋部７との隙間に入り込み、光導波路５に光ファイバ４と固定蓋部７を固定する。
【００８１】
これにより、ファイバガイド溝５４に挿入された光ファイバ４は、光導波路５のコア５０に位置合わされて、光導波路５に固定される。また、固定蓋部７の外形寸法は、光導波路５の外形寸法に合わせてあるので、光導波路５の上面の略全体が、固定蓋部７によって被覆固定される。
【００８２】
上述したように、固定蓋部７と光導波路５との間に注入された接着剤１３は、流れ止め凸部５６によって反射面５２への流れ出しが防止されるので、反射面５２に接着剤１３が流れ出し、紫外線照射で硬化して反射面５２表面に残ることが防止される。
【００８３】
ここで、ファイバガイド溝５４の底面はバッファークラッド５１ａで形成され、実装基板６が露出していない。上述したように、光導波路５は実装基板６に接着固定されるが、ファイバガイド溝５４の底面に実装基板６が露出していると、光ファイバ４を固定する接着剤１３が、材質の異なる光導波路５と実装基板６との間に入り込んで、光導波路５が剥離する場合がある。
【００８４】
これに対して、ファイバガイド溝５４の底面をバッファークラッド５１ａで形成すると、ファイバガイド溝５４とバッファークラッド５１ａが同じ材質で形成されるので、接着剤１３が入り込んで剥離することを防ぐことができる。
【００８５】
上述した製造工程で光モジュール１Ａの組み立てを行うと、面発光型半導体レーザ２及びフォトダイオード３等の電気的な実装が終了した後に、光導波路５を実装基板６に実装することができる。これにより、電気部品の実装で必要なリフローやワイヤボンディングによる高温の熱履歴を、高分子材料で作製される光導波路５に与えることなく実装が可能となる。
【００８６】
また、面発光型半導体レーザ２及びフォトダイオード３と、光導波路５の位置合わせは、２次元方向の移動で行えるので、マーカ等を利用することで、光素子を駆動することなく、パッシブアライメントでも実現できる。
【００８７】
更に、光導波路５にファイバガイド溝５４を形成して、光ファイバ４を実装することで、光導波路５と光ファイバ４との光結合も、パッシブアライメントによって実現できる。
【００８８】
さて、フォトリソグラフィプロセスで作成されたファイバガイド溝５４の幅の精度は、±数μｍ単位である。これに対して、マルチモードの光ファイバ４では、光結合時に±１０μｍ程度の誤差が許容される。これにより、図３〜図５で説明したフォトリソグラフィプロセスでファイバガイド溝５４を作製することで、高精度な位置合わせが可能である。
【００８９】
また、光導波路５を紫外線硬化型の接着剤を使用して実装基板６に接着固定すると共に、固定蓋部７及び光ファイバ４を紫外線硬化型の接着剤１３を用いて光導波路５に接着固定することで、光導波路５に熱履歴をかけることなくかつ短時間で接着が可能となる。
【００９０】
＜本実施の形態の光モジュールの動作例＞
次に、図１及び図２を参照して、本実施の形態の光モジュール１Ａの動作例について説明する。
【００９１】
光モジュール１Ａは、電気信号が面発光型半導体レーザ２に入力され、面発光型半導体レーザ２は、入力された電気信号を光信号に変換して出射する。
【００９２】
面発光型半導体レーザ２から出射された出力光信号は、光導波路５の入出射面５３に略垂直方向から入射し、反射面５２に露出した一方のコア５０のコア端面５０ａで全反射することで光路が略９０度曲がり、一方のコア５０に入射して、コア５０を伝送される。コア５０を伝送された光は、更に光ファイバ４に入射し、光ファイバ４を伝送されて図示しない対向機器で受信される。
【００９３】
図示しない対向機器から送信され、光ファイバ４を伝送された入力光信号は、他方のコア５０に入射して、コア５０を反射面５２に向けて伝送される。コア５０を伝送される光は、反射面５２に露出した他方のコア５０のコア端面５０ａで全反射して光路が略９０度曲がり、入出射面５３から略垂直方向に出射して、フォトダイオード３で受光される。フォトダイオード３で受光された入力光信号は電気信号に変換され、図示しない電気配線を通って出力される。
【００９４】
＜本実施の形態の光モジュールの効果＞
フィルム化した光導波路を基板に接着固定して光モジュールを構成する場合、光導波路としては高分子系の有機材料を使用し、基板としては無機金属からなるシリコン基板を使用する構成が考えられている。
【００９５】
但し、有機材料からなる光導波路と、無機金属からなるシリコン基板では、上述したように熱膨張係数の差が大きく、急激な熱衝撃が加わると、光導波路が伸縮して光素子との位置がずれて大きな結合損失が発生したり、光導波路にクラックが発生するという問題があった。
【００９６】
これに対して、本実施の形態の光モジュール１Ａでは、光導波路５より熱膨張係数が小さく、シリコン基板である実装基板６と熱膨張係数が近く、かつ耐熱性の高いガラス等の透明無機材料からなる固定蓋部７で光導波路５を被覆固定した。
【００９７】
これにより、熱膨張係数の小さい実装基板６と固定蓋部７との間に光導波路５が挟み込まれる形態となり、熱衝撃が加わった場合の光導波路５の伸縮を防いで、光素子との位置のずれや、クラックの発生を防ぐことができる。
【００９８】
また、フィルム化した光導波路に光ファイバを結合する場合、光導波路に光ファイバが挿入されるファイバガイド溝を形成し、ファイバガイド溝に光ファイバを挿入して接着固定する構成が考えられている。
【００９９】
但し、高温環境下では、光ファイバを固定している接着剤が伸縮し、光ファイバと光導波路のコア間に隙間が生じて結合損失が増加するという問題があった。
【０１００】
これに対して、本実施の形態の光モジュール１Ａでは、光ファイバ４と光導波路５が結合されるファイバ結合部１１を含めて、光導波路５を固定蓋部７で被覆固定した。
【０１０１】
これにより、光導波路５は、高温環境下でもファイバ結合部１１の周辺部位での伸縮が抑えられ、光ファイバ４を固定している接着剤１３の伸縮が抑えられて、結合損失の増加を抑制することができる。
【０１０２】
更に、本実施の形態の光モジュール１Ａでは、固定蓋部７は、各ファイバガイド溝５４に挿入された光ファイバ４と、光ファイバ４と光導波路５が結合されるファイバ結合部１１と、面発光型半導体レーザ２及びフォトダイオード３と光導波路５が結合される光素子結合部１２の近傍を一括して被覆できる大きさとした。
【０１０３】
これにより、光導波路５は、上面の略全体が固定蓋部７で被覆固定され、熱衝撃が加わった場合の光導波路５全体の伸縮を防ぐことができる。
【０１０４】
更に、光素子結合部１２では、固定蓋部７を接着固定する接着剤１３の流れる範囲が、流れ止め凸部５６で規制され、反射面５２に接着剤１３が流れ出した形態で硬化して残ることを防止している。これにより、反射面５２での反射率が変化して、結合損失が増加すること防ぐことができる。
【０１０５】
そして、固定蓋部７を接着固定する接着剤１３を、流れ止め凸部５６の形成位置まで確実に入り込ませることができることから、反射面５２の近傍までを、固定蓋部７で押さえることができる。
【０１０６】
光導波路５は、反射面５２の下側に光素子を配置するため、反射面５２の近傍では、実装基板６から浮いた形態となっている。このため、反射面５２の近傍までを、固定蓋部７で押さえることで、反射面５２が形成されている付近の光導波路５の熱伸縮による変形を抑えることができ、結合損失の増加を防ぐことができる。
【０１０７】
＜本発明を適用した光モジュールと比較例の光モジュールの対比＞
次に、本発明を適用して流れ止め凸部を備えた光モジュールと、比較例として、流れ止め凸部を備えていない光モジュールにおける接着剤の流れ出しの有無について検証する。
【０１０８】
図７〜図１０は、本発明を適用した光導波路の実施例を示し、図７は、各実施例の光導波路を備えた光モジュール１Ａの平面図、図８は、第１の実施例の光導波路５Ａを備えた光モジュールの要部断面図、図９は、第２の実施例の光導波路５Ｂを備えた光モジュールの要部断面図、図１０は、第３の実施例の光導波路５Ｃを備えた光モジュールの要部断面図である。
【０１０９】
各実施例において、流れ止め凸部５６の幅は、いずれも３０μｍとした。これに対して、第１の実施例の光導波路５Ａでは、流れ止め凸部５６Ａの高さを３０μｍとした。また、第２の実施例の光導波路５Ｂでは、流れ止め凸部５６Ｂの高さを１５μｍとした。更に、第３の実施例の光導波路５Ｃでは、流れ止め凸部５６Ｃの高さを１０μｍとした。
【０１１０】
ここで、第１の実施例では、流れ止め凸部５６Ａの上端は、ファイバガイド溝５４に挿入された光ファイバ４の、光導波路５Ａの押さえ面５５から突出した部分の上端よりも高い位置にある。また、第２の実施例では、流れ止め凸部５６Ｂの上端は、ファイバガイド溝５４に挿入された光ファイバ４の、光導波路５Ｂの押さえ面５５から突出した部分の上端と同じ高さにある。更に、第３の実施例では、流れ止め凸部５６Ｃの上端は、ファイバガイド溝５４に挿入された光ファイバ４の、光導波路５Ｃの押さえ面５５から突出した部分の上端よりも低い位置にある。
【０１１１】
図１１及び図１２は、光導波路の比較例を示し、図１１は、比較例の光導波路を備えた光モジュール１０Ａの平面図、図１２は、比較例の光導波路５Ｄを備えた光モジュールの要部断面図である。
【０１１２】
比較例の光導波路５Ｄでは、押さえ面５５に流れ止め凸部を備えていない。比較例の光導波路５Ｄ及び光モジュール１０Ａの他の構成は、図１及び図２で説明した本実施の形態の光モジュールと同じとした。
【０１１３】
このような各実施例と比較例の光モジュールを、上述した製造工程で作製すると、第１の実施例、第２の実施例及び第３の実施例のいずれの光導波路を用いた光モジュールでも、接着剤１３の反射面５２への流れ出しは見られなかった。これに対して、比較例の光モジュールでは、接着剤１３の反射面５２への流れ出しが見られた。
【０１１４】
ここで、第１の実施例のように、流れ止め凸部５６Ａの上端が、ファイバガイド溝５４に挿入された光ファイバ４の上端よりも高い位置となるように、流れ止め凸部５６Ａの高さを設定すると、固定蓋部７を流れ止め凸部５６Ａに突き当てて、位置合わせをすることができる。
【０１１５】
なお、各実施例における流れ止め凸部５６の幅は、いずれも３０μｍとしたが、それより広くても細くても良い。但し、光導波路の伸縮による変形を抑えて信頼性を確保するためには、反射面５２の上端から固定蓋部７までの距離が、好ましくは１００μｍ以下、更に好ましくは５０μｍ以下となるように、流れ止め凸部５６の幅は、好ましくは１００μｍ以下、更に好ましくは５０μｍ以下とする。
【０１１６】
＜本実施の形態の光導波路及び光モジュールの変形例＞
上述した実施の形態では、流れ止め部として、反射面に沿った線状の凸部を押さえ面に形成したが、接着剤が反射面に流れ込まないような形状であればどのような形状でも良く、例えば凹部を形成しても良い。
【０１１７】
また、導波路材料はアクリル系高分子材料に限らず、エポキシ系高分子材料、その他、例えばシロキサン構造（Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ）を有するような無機高分子材料でも良い。更に、光導波路の形状は実施の形態に挙げたものに限らず、どのような形状のものでも良い。
【０１１８】
また、光素子として、面発光型半導体レーザとフォトダイオードを備えて送受信モジュールを構成したが、面発光型半導体レーザを備えた送信モジュールや、フォトダイオードを備えた受信モジュールとしても良い。
【産業上の利用可能性】
【０１１９】
本発明は、電子機器のボード間やチップ間の光通信モジュールや、光ファイバを利用した通信ケーブルのコネクタ等に適用される。
【図面の簡単な説明】
【０１２０】
【図１】本実施の形態の光モジュールの側断面図である。
【図２】本実施の形態の光モジュールの平面図である。
【図３】本実施の形態の光導波路の製造工程の一例を示す説明図である。
【図４】本実施の形態の光導波路の製造工程の一例を示す説明図である。
【図５】本実施の形態の光導波路の製造工程の一例を示す説明図である。
【図６】ファイバガイド溝と光ファイバの寸法の関係を示す構成図である。
【図７】各実施例の光導波路を備えた光モジュールの平面図である。
【図８】第１の実施例の光導波路を備えた光モジュールの要部断面図である。
【図９】第２の実施例の光導波路を備えた光モジュールの要部断面図である。
【図１０】第３の実施例の光導波路を備えた光モジュールの要部断面図である。
【図１１】比較例の光導波路を備えた光モジュールの平面図である。
【図１２】比較例の光導波路を備えた光モジュールの要部断面図である。
【符号の説明】
【０１２１】
１Ａ・・・光モジュール、１１・・・ファイバ結合部、１２・・・光素子結合部、１３・・・接着剤、２・・・面発光型半導体レーザ、３・・・フォトダイオード、４・・・光ファイバ、５・・・光導波路、５０・・・コア、５０ａ・・・コア端面、５１・・・クラッド、５１ａ・・・バッファークラッド、５１ｂ・・・アンダークラッド、５１ｃ・・・オーバークラッド、５２・・・反射面、５３・・・入出射面、５４・・・ファイバガイド溝、５５・・・押さえ面、５６・・・流れ止め凸部、５７・・・実装面、６・・・実装基板、６０・・・素子搭載凹部、７・・・固定蓋部
【図１】
2008145684.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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