(57)【要約】【課題】光導波路フィルムの途中にミラーを形成する場合には、フィルム内のコア部まで切削する必要があるため、フィルム自体の機械的強度の低下を招く問題があり、また、素子搭載下部の光導波路フィルムが４５°ミラーを形成することにより、厚さが半分以下になるため、機械的強度の低下すること、また、作製工程上の制約により、光導波路フイルム上の任意の位置に局所的にミラーを形成することが困難であるという課題を解決する。【解決手段】クラッド３に埋め込まれたコア２を有する光導波路フィルム１のコア２の設定の位置に、光路変換機能を有する微小ミラー部品４の部品搭載ガイド１０を設定し、部品搭載ガイド１０に、微小ミラー部品４が内蔵され、コア２からの光を、ミラー部品４で受けて、クラッド３を介して、はんだバンプ６により実装された光機能素子７に入射される構造とした光導波路フィルム１とする。【選択図】図１
2005164801.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クラッド内にコアを埋め込まれた光導波路フィルムのコアの設定の位置に、光路変換機能を有する光学部品の搭載ガイドを設定し、該搭載ガイドに、上記光学部品が内蔵され、上記コアからの光を、上記光学部品で受けて、上記クラッドを介して、はんだバンプにより実装された光機能素子に入射される構造としたことを特徴とする光導波路フィルム。
【請求項２】
請求項１において、上記光路変換機能を有する光学部品の反射面を４５°片面とし、上記光導波路フィルムに内蔵したことを特徴とする光導波路フィルム。
【請求項３】
請求項１において、上記光路変換機能を有する光学部品の反射面を４５°の複数面となし、上記コアからの光を、上記光学部品の複数面でそれぞれ受け、それぞれの光機能素子に入射される構造とし上記光導波路フィルムに内蔵したことを特徴とする光導波路フィルム。
【請求項４】
請求項１において、上記光路変換機能を有する光学部品の反射面を凹面となし上記光導波路フィルムに内蔵したことを特徴とする光導波路フィルム。
【請求項５】
請求項１において、上記光路変換機能を有する光学部品の少なくとも一端面が９０°の光路変換用プリズムとレンズを集積した構成となし上記光導波路フィルムに内蔵したことを特徴とする光導波路フィルム。
【請求項６】
請求項１において、少なくとも３方向に光入出力コアを設け、上記部品搭載ガイドを少なくとも３個配設し、上記光学部品の反射面を４５°ミラー片面とする光学部品、反射面を４５°ミラー両面とする光学部品、および反射面を４５°面とする光学部品を、それぞれ複数個配設して上記光導波路フィルムに内蔵する構成としたことを特徴とする光導波路フィルム。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の光導波路フィルムを作製する方法であって、
クラッド層の上に、コア層を形成した高分子材料よりなる光導波路を作製する工程と、
コア層を形成する際に、ミラー部品等の光学部品を搭載するための部品搭載ガイドを、上記コア層の作製と同時に形成する工程と、
上記部品搭載ガイドに、光路変換機能を有する光学部品を搭載することにより、コアとの高精度な位置合わせを実現する工程と、
上記光学部品を搭載した後、その上部にクラッドを積層することにより、光路変換機能を内蔵した光導波路フィルムを形成する工程とを、少なくとも含むことを特徴とする光導波路フィルムの作製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光機能素子と光ファイバを接続するための光路変換機能を内蔵する光導波路フィルムを提供する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、高速・大容量通信の分野では、光機能素子と光導波路とを接続する光導波路フィルムの研究・開発が活発に行われている。特に、光源部および受光部にそれぞれ面発光形レーザ（ＶＣＳＥＬ）および面受光形フォトダイオード（ＰＤ）をアレイ状に集積化した光素子アレイを使用する光インタコネクション用モジュールにおいては、光素子アレイと伝送路である光ファイバ間を接続するための光部品が必要である。  
光素子アレイと光ファイバを接続するための光部品の例としては、光導波路を形成したフィルムの端面に４５°（度）ミラーを形成し、９０°光路を変換した後、光素子アレイと接続する構造の光導波路フィルムがある。この光導波路フィルムにおける９０°光路変換用の４５°ミラーの形成方法としては、図８に示すように、先端が４５°または９０°に加工されたダイヤモンドブレードを回転させ、切削することにより形成する方法が一般的に用いられている（特許文献１参照）。この方法は、刃先に傾斜角を有するブレードを用いて、切削時に該ブレードを光導波路に対して垂直に当てて加工を行うことにより、光導波路にマイクロミラーとなる傾斜端面を形成する方法である。
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−３００９６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した従来の方法では、光導波路フィルムの端部にミラーを形成する場合には適するが、フィルムの途中にミラーを形成する場合には、フィルム内のコア部まで切削する必要があるため、フィルム自体の機械的強度低下を招くという問題があった。  
図９に、はんだバンプにより光機能素子（ＰＤ）をフリップチップ実装した構成例を示すが、素子搭載下部の光導波路フィルムが４５°ミラーを形成することにより、厚さが半分以下になるため、機械的強度の低下が発生していた。
【０００５】
また、作製工程上の制約により、フイルム上の任意の位置に局所的にミラーを形成することが困難であるという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明はフィルム内に９０°光路変換用の部品を内蔵することにより、フィルム自体の機械的強度の低下を招くことなく、任意の位置に光路変換機能を配置することを可能としたところに最大の特徴がある。
【０００７】
上記本発明の課題を解決するために、具体的には特許請求の範囲に記載のような構成とするものである。すなわち、
請求項１に記載のように、クラッド内にコアを埋め込まれた光導波路フィルムのコアの設定の位置に、光路変換機能を有する光学部品の搭載ガイドを設定し、該搭載ガイドに、上記光学部品が内蔵され、上記コアからの光を、上記光学部品で受けて、上記クラッドを介して、はんだバンプにより実装された光機能素子に入射される構造とした光導波路フィルムとするものである。なお、上記光路変換機能を有する光学部品とは、大きさが数十ミクロンないし数百ミクロン以下の少なくともミラー、レンズ、プリズムを含むものである。
【０００８】
また、請求項２に記載のように、請求項１において、上記光路変換機能を有する光学部品の反射面を４５°片面とし上記光導波路フィルムに内蔵した構造の光導波路フィルムとするものである。
【０００９】
また、請求項３に記載のように、請求項１において、上記光路変換機能を有する光学部品の反射面を４５°の複数面となし、上記コアからの光を、上記光学部品の複数面でそれぞれ受け、それぞれの光機能素子に入射される構造とし上記光導波路フィルムに内蔵した構成とするものである。
【００１０】
また、請求項４に記載のように、請求項１において、上記光路変換機能を有する光学部品の反射面を凹面となし上記光導波路フィルムに内蔵した構造とするものである。
【００１１】
また請求項５に記載のように、請求項１において、上記光路変換機能を有する光学部品の少なくとも一端面が９０°の光路変換用プリズムと微小レンズを集積した構成となし上記光導波路フィルムに内蔵した構造とするものである。
【００１２】
請求項６に記載のように、請求項１において、少なくとも３方向に光入出力コアを設け、上記部品搭載ガイドを少なくとも３個配設し、上記光学部品の反射面を４５°ミラー片面とするもの、光学部品の反射面を４５°ミラー両面とするもの、および反射面を４５°面とする光学部品を、それぞれ複数個配設して上記光導波路フィルムに内蔵した構造とするものである。
【００１３】
また、請求項７に記載のように、請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の光導波路フィルムを作製する方法であって、
クラッド層の上に、コア層を形成した高分子材料よりなる光導波路を作製する工程と、
コア層を形成する際に、微小ミラー部品等を搭載するための部品搭載ガイドを、上記コア層の作製と同時に形成する工程と、
上記部品搭載ガイドに、光路変換機能を有する光学部品を搭載することにより、コアとの高精度な位置合わせを実現する工程と、
上記光学部品を搭載した後、その上部にクラッドを積層することにより、光路変換機能を内蔵した光導波路フィルムを形成する工程とを、少なくとも含む光導波路フィルムの作製方法とするものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、光導波路フィルムの任意の位置に光路変換機能を有する光学部品を配置することが可能であると同時に、光導波路フィルム自体の強度を低下させることなく、信頼性の高い光機能素子との接続を可能とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に、本発明による光導波路フィルムの実施例について、図１〜図７を参照しながら詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
【００１６】
〈実施例１〉
本発明の実施例で例示する光路変換機能を有する光学部品は、大きさが数十ミクロンないし数百ミクロン以下の少なくともミラー、レンズ、プリズムを含む光学部品であり、これを便宜上微小光学部品（微小ミラー部品、微小プリズム部品、微小レンズ等と呼ぶ）と言う。
【００１７】
図１に、本発明の光導波路フィルム１を用いて光機能素子（ＰＤ）７を、はんだバンプ６によりフリップチッブ実装した場合の第１の実施例を示す。図１において、本発明の光導波路フィルム１は、コア２に、例えば、光路変換機能を有する微小ミラー部品（４５°ミラー片面）４を搭載する位置に、搭載ガイド１０を形成して、設定の微小ミラー部品４を搭載し、その上部にクラッド３を形成して、光導波路フィルム１のコア２を伝搬してきた光線１４をコア２の外部に取り出し、例えば、はんだバンプ６を用いてフリップチップ実装された光機能素子（ＰＤ）７に入射される構造である。この光機能素子（ＰＤ）７に光を導くために、微小ミラー部品４を光導波路フィルム１内に内蔵した構造とするものである。すなわち、コア２を伝播してきた光は微小ミラー部品４の反射面５で９０°光路変換された後、はんだバンプ６でフリップチップ実装された光機能素子（ＰＤ）７に入射される構造である。なお、１４はコア２から出射された光線を示している。図９に示す従来構造に比べ、光素子搭載下部の光導波路フィルムの強度低下は発生せず、信頼性の高い光素子実装が実現される。
【００１８】
図２には、光導波路フィルム１の作製工程を示す。図２において、（ａ）は光導波路フィルム１の側面図を表わし、（ｂ）はそれぞれの側面図におけるＡ矢視図である。  
まず、図２の工程（１）において、クラッド３の上に、コア２を形成した高分子材料よりなる光導波路を作製する。  
工程（２）で、コアリッジ１１を形成する際に、微小ミラー部品等を搭載するための部品搭載ガイド１０を、コアリッジ１１の作製と同時に形成しておくことが重要なことである。  
工程（３）において、部品搭載ガイド１０に、例えば、微小ミラー部品を搭載することにより、コアリッジ１１との高精度な位置合わせを実現することができる。  
工程（４）において、微小ミラー部品４等を搭載した後に、上部にクラッド３を積層することにより、光路変換機能を内蔵した光導波路フィルムを完成することができる。
【００１９】
光導波路フィルムを構成する材料は、光通信波長帯域（８００ｎｍ〜１６００ｎｍ）で伝播損失の低いフッ素化ポリイミドを用いており、平坦性の高いシリコンや石英等の基板上にスピンコーティングおよび加熱工程により下部クラッド層、コア層、上部クラッド層を順次成膜し、最後に基板から剥離することにより、フィルム状にしたものである。コアはフォトリソグラフィにより所望の形状にパターニングしたレジストをマスクとし、酸素の反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）により加工したものである。コアリッジ１１を形成する際に、微小ミラー部品を搭載するためのガイドを同時に形成しているため、このガイドに微小ミラー部品を搭載することにより、コアと微小光学部品の反射面との高精度な位置合わせが実現されている。微小ミラー部品は石英を高精度に加工して作製しており、反射面である４５°ミラー面には光通信波長帯域で反射率が高い金をコーティングしている。微小ミラー部品は反射面を含む全体を金属で作製することも可能である。また、微小ミラー部品は耐熱性の高いポリイミドを材料としても作製可能であり、反射面には金のコーティングを施すことにより、同様の機能を実現することができる。部品搭載後、上部にクラッド層をスピンコーティングおよび加熱工程により形成することにより、光路変換機能を内蔵した光導波路フィルムが完成する。図３には、完成した光導波路フィルム１の外観を示す斜視透視図である。
【００２０】
また、光導波路フィルムを構成する材料としては、フッ素化ポリイミド以外に、紫外線硬化型エポキシ系材料やポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）等の透明性の高い有機材料を用いることも可能であり、本発明はフィルムを構成する材料系に制約を受けない。特に紫外線硬化型材料を用いた場合には、コアを形成する際に、選択的に光を照射することにより、ＲＩＥを用いた場合に比べて簡易にコアパターンおよび微小ミラー部品搭載用のガイドを形成することができるという特徴がある。
【００２１】
〈実施例２〉
図４に、本発明の図１に記載の光導波路フィルム１を用いて光機能素子（ＰＤ）７を、はんだバンプ６によりフリップチップ実装した本発明の第２の実施例を示す。図４において、光導波路フィルム１に内蔵する微小ミラー部品４ａに両面に４５°の反射面５を有する部品を用いた構成を示す。従来の方法では、機械的強度が確保できないため、近接してミラーを形成することは困難であったが、本発明により強度低下を招くことなく、近接したミラー形成を実現することができる。
【００２２】
〈実施例３〉
図５に、本発明の光導波路フィルム１を用いて光機能素子（ＰＤ）７をはんだバンプ６によりフリップチップ実装した本発明の第３の実施例を示す。光導波路フィルム１に内蔵する微小ミラー部品４ｂに片面に反射面（凹面）５ａを有する部品を用いた構成である。従来の方法では、ダイヤモンドブレードで加工するため、平面以外の反射面を構成することが困難であったが、本発明ではフィルムに内蔵する光部品の形状を変更することにより、容易に所望の反射面を実現することができる。
【００２３】
〈実施例４〉
図６に、本発明の光導波路フィルム１を用いて光機能素子（ＰＤ）７を、はんだバンプ６によりフリップチップ実装した本発明の第４の実施例を示す。光導波路フィルム１に内蔵する反射面（４５°）５を有する微小プリズム部品８に微小レンズ９を集積した光部品を用いた構成である。
【００２４】
〈実施例５〉
図７に、本発明の光導波路フィルム１において、３方向に光入出力を設け、９０°光路変換する構成の本発明の第５の実施例を示す。従来の方法では、図７に示す構成を実現することは不可能であったが、本発明により所望の位置に光路変換機能を配置することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施例１において例示した光導波路フィルムの構成と光機能素子との接続構造を示す模式図。
【図２】本発明の実施例１で例示した光導波路フィルムの作製工程を示す図。
【図３】本発明の実施例１で例示した完成した光導波路フィルムの外観を示す斜視図。
【図４】本発明の実施例２で例示した光導波路フィルムを用いて光機能素子をはんだバンプによりフリップチップ実装した構造を示す模式図。
【図５】本発明の実施例３で例示した光導波路フィルムと光機能素子との接続構造を表す断面図。
【図６】本発明の実施例４で例示した光導波路フィルムと光機能素子との接続構造を表す断面図。
【図７】本発明の実施例５で例示した光導波路フィルム上の任意の位置に光路変換用のミラー部品を配置した構造を表す平面図。
【図８】従来のダイシングソーによる４５°ミラーの形成方法を示す模式図。
【図９】従来の光導波路フィルムと光機能素子との接続構造を表す断面図。
【符号の説明】
【００２６】
１  光導波路フィルム
２  コア
３  クラツド
４  微小ミラー部品（４５°ミラー片面）
４ａ  微小ミラー部品（４５°ミラー両面）
４ｂ  微小ミラー部品（凹面）
５  反射面（４５°面）
５ａ  反射面（凹面）
６  はんだバンプ
７  光機能素子（ＰＤ）
８  微小プリズム部品
９  微小レンズ
１０  部品搭載ガイド
１１  コアリッジ
１２  ダイアモンドブレード
１３  ４５°ミラー面
１４  光線
【図１】
2005164801.tif 000003
【図２】
2005164801.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2005164801.tif 000008
【図７】
2005164801.tif 000009
【図８】
2005164801.tif 000010
【図９】
2005164801.tif 000011