(57)【要約】【課題】回路基板への実装が容易な光導波路及び光導波路モジュールを提供することである。【解決手段】光導波路１２は、光信号を伝送するコア２７、及び、コア２７内に光信号を閉じ込めるクラッド２５,２９を含む本体１６であって、一方の端面において凹部Ｇが設けられている本体１６を備えている。光素子１４は、凹部Ｇに取り付けられることによって、コア２７に光学的に結合する。【選択図】図２
2012242656.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光信号を伝送するコアを含む本体を備えている光導波路であって、
前記本体の一方の端面には、前記コアに光学的に結合する光素子が取り付けられる第１の凹部が設けられていること、
を特徴とする光導波路。
【請求項２】
光信号を伝送するコアを含む本体であって、一方の端面において第１の凹部が設けられている本体を備えている光導波路と、
前記第１の凹部に取り付けられることによって、前記コアに光学的に結合する光素子と、
を備えていること、
を特徴とする光導波路モジュール。
【請求項３】
前記光導波路は、
前記本体の一方の端面において、前記第１の凹部の周囲に設けられている第１の電極を、
含んでいること、
を特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の光導波路又は光導波路モジュール。
【請求項４】
前記第１の電極は、前記本体の一方の端面に設けられている第２の凹部に導電性材料が充填されることにより形成されていること、
を特徴とする請求項３に記載の光導波路又は光導波路モジュール。
【請求項５】
前記光素子は、
前記コアと対向している面と反対側の面に設けられている第２の電極を、
更に含んでおり、
前記第１の電極及び前記第２の電極は、回路基板への実装時に該回路基板のランドに対して電気的に接続されること、
を特徴とする請求項４に記載の光導波路モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光導波路及び光導波路モジュールに関し、より特定的には、光信号を伝送する光導波路及び光導波路モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の光導波路に関する発明としては、例えば、特許文献１に記載の光モジュールが知られている。図１１は、特許文献１に記載の光モジュール５００の構成図である。
【０００３】
光モジュール５００は、図１１に示すように、基板５０２、光素子５０４及び光導波路５０６を備えている。光素子５０４は、基板５０２上に実装されている。また、光導波路５０６は、光素子５０４と光学的に結合した状態で基板５０２に固定されている。
【０００４】
ところで、特許文献１に記載の光モジュール５００は、光素子５０４の実装が困難であるという問題を有する。より詳細には、光モジュール５００では、基板５０２上に光導波路５０６を固定した後に、基板５０２上に光素子５０４を実装する。そして、光素子５０４の実装の際には、基板５０２と光素子５０４との光軸合わせを行いつつ、光素子５０４を基板５０２の所定の位置に正確に実装する必要がある。よって、光素子５０４の実装の際には、光素子５０４と光導波路５０６との位置関係、及び、光素子５０４と基板５０２との位置関係の２つの位置関係に留意する必要がある。その結果、光モジュール５００では、光素子５０４の基板５０２への実装が困難になっていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−３０９９８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明の目的は、光素子を容易に取り付けることができる光導波路及び光導波路モジュールを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一形態に係る光導波路は、光信号を伝送するコアを含む本体を備えている光導波路であって、前記本体の一方の端面には、前記コアに光学的に結合する光素子が取り付けられる第１の凹部が設けられていること、を特徴とする。
【０００８】
本発明の一形態に係る光導波路モジュールは、光信号を伝送するコアを含む本体であって、一方の端面において第１の凹部が設けられている本体を備えている光導波路と、前記第１の凹部に取り付けられることによって、前記コアに光学的に結合する光素子と、を備えていること、を特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、光素子を容易に取り付けることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態に係る光導波路モジュールの外観斜視図である。
【図２】図１の光導波路モジュールの一端の拡大透視図である。
【図３】図３（ａ）は、図２の光導波路を平面視した図である。図３（ｂ）は、図２の光導波路モジュールを平面視した図である。
【図４】光導波路装置の構成図である。
【図５】光導波路装置の回路基板の外観斜視図である。
【図６】光導波路モジュールにはんだボールが設けられた様子を示す図である。
【図７】回路基板に光導波路モジュールが実装される様子を示す図である。
【図８】光導波路モジュールの製造時の工程断面図である。
【図９】光導波路モジュールの製造時の工程断面図である。
【図１０】複数の光導波路がつながった状態のマザー基板の外観斜視図である。
【図１１】特許文献１に記載の光モジュールの構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明の一実施形態に係る光導波路及び光導波路モジュールについて図面を参照しながら説明する。
【００１２】
（光導波路及び光導波路モジュールの構成）
以下に、本発明の一実施形態に係る光導波路及び光導波路モジュールの構成について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る光導波路モジュール１０の外観斜視図である。図２は、図１の光導波路モジュール１０の一端の拡大透視図である。図３（ａ）は、図２の光導波路１２を平面視した図である。図３（ｂ）は、図２の光導波路モジュール１０を平面視した図である。以下では、図１の光導波路モジュール１０の長手方向をｘ軸方向と定義する。また、光導波路モジュール１０のｘ軸方向の端に位置する端面の長辺に平行な方向をｙ軸方向と定義し、端面の短辺に平行な方向をｚ軸方向と定義する。
【００１３】
光導波路モジュール１０は、図１に示すように、光導波路１２及び光素子１４を備えている。光導波路１２は、図２及び図３に示すように、本体１６を備えている。本体１６は、ｘ軸方向に延在し、かつ、ｚ軸方向に積層方向を有する積層体である。本体１６は、図２及び図３に示すように、エッチングシート２０，３２、絶縁体層２２，２４，２８，３０、電極２３ａ，２３ｂ、クラッド２５，２９、配線２６ａ，２６ｂ及びコア２７を含んでいる。
【００１４】
コア２７は、図２及び図３（ａ）に示すように、矩形状の断面形状を有し、かつ、ｘ軸方向に延在しており、ｘ軸方向に光信号を伝送する光学部材である。コア２７は、例えば、光導波路用のポリイミドにより形成されている。
【００１５】
クラッド２５，２９は、矩形状の断面形状を有し、かつ、ｘ軸方向に延在しており、コア２７内に光信号を閉じ込める光学部材である。コア２７は、クラッド２５のｚ軸方向の正方向側に積層されている。クラッド２９は、クラッド２５のｚ軸方向の正方向側に積層されており、コア２７を覆っている。これにより、クラッド２５，２９は、コア２７の周囲を囲んでいる。クラッド２５，２９は、例えば、光導波路用のポリイミドにより形成されている。ただし、クラッド２５，２９のポリイミドは、コア２７のポリイミドよりも低い屈折率を有している。
【００１６】
絶縁体層２４は、クラッド２５のｙ軸方向の正方向側及び負方向側に設けられており、ｘ軸方向に延在している。絶縁体層２４は、例えば、フレキシブル基板用のポリイミドにより形成されており、クラッド２５を保護している。
【００１７】
配線２６ａは、絶縁体層２４のｚ軸方向の正方向側において、クラッド２９のｙ軸方向の負方向側に設けられており、ｘ軸方向に延在している。配線２６ａは、例えば、電源供給等に用いられ、Ｃｕ等の導電性材料により形成されている。
【００１８】
配線２６ｂは、絶縁体層２４のｚ軸方向の正方向側において、クラッド２９のｙ軸方向の正方向側に設けられており、ｘ軸方向に延在している。配線２６ｂは、例えば、電源供給等に用いられ、Ｃｕ等の導電性材料により形成されている。
【００１９】
絶縁体層２８は、クラッド２９のｙ軸方向の正方向側及び負方向側に設けられており、ｘ軸方向に延在している。すなわち、絶縁体層２８は、絶縁体層２４のｚ軸方向の正方向側に積層されている。これにより、配線２６ａ，２６ｂは、絶縁体層２８により覆われている。絶縁体層２８は、例えば、フレキシブル基板用のポリイミドにより形成されており、クラッド２９を保護している。
【００２０】
絶縁体層２２は、絶縁体層２４及びクラッド２５のｚ軸方向の負方向側に積層されており、ｘ軸方向に延在している。絶縁体層２２は、例えば、フレキシブル基板用のポリイミドにより形成されており、クラッド２５を保護している。
【００２１】
エッチングシート２０は、絶縁体層２２のｚ軸方向の負方向側の面を覆うことにより、絶縁体層２２を保護している。
【００２２】
絶縁体層３０は、絶縁体層２８及びクラッド２９のｚ軸方向の正方向側に積層されており、ｘ軸方向に延在している。絶縁体層３０は、例えば、フレキシブル基板用のポリイミドにより形成されており、クラッド２９を保護している。
【００２３】
エッチングシート３２は、絶縁体層３０のｚ軸方向の正方向側の面を覆うことにより、絶縁体層３０を保護している。
【００２４】
また、本体１６のｘ軸方向の負方向側の端面には、図２及び図３（ａ）に示すように、凹部Ｇが設けられている。より詳細には、クラッド２５，２９及びコア２７は、図２に示すように、エッチングシート２０，３２及び絶縁体層２２，２４，２８，３０とは、ｘ軸方向の負方向側の端面において面一に形成されていない。すなわち、クラッド２５，２９のｘ軸方向の負方向側の端面は、エッチングシート２０，３２及び絶縁体層２２，２４，２８，３０のｘ軸方向の負方向側の端面よりもｘ軸方向の正方向側に位置している。これにより、本体１６のｘ軸方向の負方向側の端面に凹部Ｇが形成されている。
【００２５】
電極２３ａは、絶縁体層２２のｘ軸方向の負方向側の面においてｙ軸方向の中央に設けられている。より詳細には、電極２３ａは、図２に示すように、ｘｙ平面における断面が半月状を有し、かつ、ｘ軸方向に延在する柱状をなしている。そして、絶縁体層２２には、電極２３ａと同じ形状を有する凹部が設けられており、電極２３ａは、該凹部に埋め込まれている。すなわち、電極２３ａは、凹部に導電性材料（例えば、Ｃｕ）が充填されることにより形成されている。これにより、電極２３ａは、凹部Ｇの周囲に設けられている。
【００２６】
電極２３ｂは、絶縁体層３０のｘ軸方向の負方向側の面においてｙ軸方向の中央に設けられている。より詳細には、電極２３ｂは、図２に示すように、ｘｙ平面における断面が半月状を有し、かつ、ｘ軸方向に延在する柱状をなしている。そして、絶縁体層３０には、電極２３ｂと同じ形状を有する凹部が設けられており、電極２３ｂは、該凹部に埋め込まれている。すなわち、電極２３ｂは、凹部に導電性材料（例えば、Ｃｕ）が充填されることにより形成されている。これにより、電極２３ｂは、凹部Ｇの周囲に設けられている。
【００２７】
光素子１４は、図２及び図３（ｂ）に示すように、凹部Ｇ内に取り付けられることによって、コア２７と光学的に結合している。光素子１４は、光を発光するＬＥＤ等の発光素子、又は、光を受光するセンサ等の受光素子である。なお、以下では、光素子１４を発光素子として説明する。
【００２８】
光素子１４は、本体４０、発光部４２及び電極４６，４８を含んでいる。本体４０は、直方体状をなしており、ｘ軸方向から平面視したときに、凹部Ｇよりもわずかに小さなサイズを有している。よって、光素子１４が凹部Ｇ内に取り付けられる際には、例えば、透明な樹脂接着剤により凹部Ｇ内に光素子１４が固定される。
【００２９】
発光部４２は、ｘ軸方向の正方向側の面に設けられており、光信号を放射する。発光部４２は、光素子１４が凹部Ｇ内に取り付けられた際に、コア２７と対向する。これにより、光素子１４とコア２７とが光学的に結合する。電極４６，４８は、本体４０のｘ軸方向の負方向側の面（すなわち、コア２７と対向している面と反対側の面）に設けられている。電極４６，４８には、光素子１４を駆動させるための制御信号が印加される。
【００３０】
なお、光導波路モジュール１０は、ｘ軸方向の正方向側の端面においても、ｘ軸方向の負方向側の端面と同じ構造を有している。ただし、ｘ軸方向の負方向側の光素子１４が発光素子である場合には、ｘ軸方向の正方向側の光素子１４は受光素子である。
【００３１】
以上のように構成された光導波路モジュール１０では、ｘ軸方向の負方向側の光素子１４が放射した光信号が、コア２７内を伝送されて、ｘ軸方向の正方向側の光素子１４に受光される。
【００３２】
（光導波路装置の構成）
次に、光導波路モジュール１０を備えた光導波路装置１００の構成について図面を参照しながら説明する。図４は、光導波路装置１００の構成図である。図５は、光導波路装置１００の回路基板６０の外観斜視図である。
【００３３】
光導波路装置１００は、図４に示すように、光導波路モジュール１０、回路基板６０及び駆動回路６２を備えている。回路基板６０は、内部に回路を有している平板状の基板であり、図５に示すように、ランド６４ａ，６４ｂ，６６ａ，６６ｂを備えている。ランド６４ａ，６４ｂ，６６ａ，６６ｂは、ｘ軸方向の正方向側の主面上に設けられている。駆動回路６２は、光素子１４を駆動するための制御信号を生成し、例えば、半導体集積回路により構成されている。駆動回路６２は、回路基板６２のｘ軸方向の正方向側の主面上に実装されている。
【００３４】
光導波路モジュール１０は、ｘ軸方向の負方向側の端面が回路基板６０のｘ軸方向の正方向側の主面と対向するように実装される。この際、配線２６ａ，２６ｂ及び電極２３ａ，２３ｂはそれぞれ、ランド６４ａ，６４ｂ，６６ａ，６６ｂに対してはんだにより固定される。
【００３５】
以下に、光導波路モジュール１０の回路基板６０への実装について図面を参照しながら説明する。図６は、光導波路モジュール１０にはんだボールＢ１〜Ｂ４が設けられた様子を示す図である。図７は、回路基板６０に光導波路モジュール１０が実装される様子を示す図である。
【００３６】
光導波路モジュール１０のｘ軸方向の負方向側の端面には、図６に示すように、はんだボールＢ１〜Ｂ４が形成される。はんだボールＢ１〜Ｂ４はそれぞれ、球状をなすはんだの塊であり、電極２３ａ，２３ｂ及び配線２６ａ，２６ｂ上に形成される。この際、はんだボールＢ１，Ｂ２はそれぞれ、電極２３ａ，２３ｂと電極４６，４８に跨って形成されている。
【００３７】
はんだボールＢ１〜Ｂ４が形成された光導波路モジュール１０は、図７に示すように、回路基板６０に対して実装される。より詳細には、はんだボールＢ１〜Ｂ４をそれぞれ、ランド６６ａ，６６ｂ，６４ａ，６４ｂに対して接触させた状態で、リフローする。これにより、配線２６ａ，２６ｂはそれぞれ、ランド６４ａ，６４ｂに電気的に接続される。また、電極２３ａ，４６は、ランド６６ａに電気的に接続され、電極２３ｂ，４８は、ランド６６ｂに電気的に接続される。
【００３８】
（光導波路モジュール１０の製造方法）
次に、光導波路モジュール１０の製造方法について図面を参照しながら説明する。図８及び図９は、光導波路モジュール１０の製造時の工程断面図である。図１０は、複数の光導波路１２がつながった状態のマザー基板１１２の外観斜視図である。図８及び図９では、１つの光導波路１２の工程断面図を示しているが、実際には、複数の光導波路１２がつながった状態で製造されて、個別の光導波路１２にカットされる。
【００３９】
まず、図８（ａ）に示すように、エッチングシート２０，３２上に絶縁体層２２,３０を形成する。
【００４０】
次に、図８（ｂ）に示すように、絶縁体層２２，３０に対してビームを照射することにより、ビアホールｈ１，ｈ２を形成する。ビアホールｈ１，ｈ２は、円柱状をなしている。
【００４１】
次に、図８（ｃ）に示すように、ビアホールｈ１，ｈ２内にＣｕ等の導電性ペーストを充填することにより、電極２３ａ，２３ｂを形成する。導電性ペーストの充填は、例えば、スクリーン印刷により行なわれる。また、電極２３ａ，２３ｂは、図８（ｃ）の段階では、カットされていないので、円柱状をなしている。
【００４２】
次に、図８（ｄ）に示すように、フォトリソグラフィ工程により、絶縁体層２２上に絶縁体層２４を形成する。この際、凹部Ｇ及びクラッド２５が形成されるべき領域には、絶縁体層２４は形成されない。なお、フォトリソグラフィ工程の詳細については、一般的であるので説明を省略する。
【００４３】
次に、図８（ｅ）に示すように、フォトリソグラフィ工程により、絶縁体層２２上にクラッド２５を形成する。この際、凹部Ｇが形成されるべき領域には、クラッド２５は形成されない。
【００４４】
次に、図８（ｆ）に示すように、フォトリソグラフィ工程により、クラッド２５上にコア２７を形成する。この際、凹部Ｇが形成されるべき領域には、コア２７は形成されない。
【００４５】
次に、図９（ａ）に示すように、フォトリソグラフィ工程により、絶縁体層２４上に配線２６ａ，２６ｂを形成する。
【００４６】
次に、図９（ｂ）に示すように、フォトリソグラフィ工程により、絶縁体層２４及び配線２６ａ，２６ｂ上に絶縁体層２８を形成する。この際、凹部Ｇ及びクラッド２９が形成されるべき領域には、絶縁体層２８は形成されない。
【００４７】
次に、図９（ｃ）に示すように、フォトリソグラフィ工程により、クラッド２５上にクラッド２９を形成する。この際、凹部Ｇが形成されるべき領域には、クラッド２９は形成されない。
【００４８】
次に、図９（ｄ）に示すように、絶縁体層２８及びクラッド２９上に、図８（ｃ）に示す絶縁体層３０及びエッチングシート３２を貼り合わせる。この際、絶縁体層３０が絶縁体層２８及びクラッド２９の上面を覆うように、図８（ｃ）に示す絶縁体層３０及びエッチングシート３２の上下を反転させる。以上の工程により、図１０に示すマザー基板１１２が形成される。
【００４９】
次に、図１０に示すマザー基板１１２をダイサー等により点線に沿って個別の光導波路１２にカットする。
【００５０】
最後に、図２に示すように、光素子１４を凹部Ｇに対して樹脂接着剤により取り付ける。これにより、光導波路モジュール１０が完成する。
【００５１】
（効果）
以上のように構成された光導波路１２及び光導波路モジュール１０によれば、光素子１４を本体１６に容易に取り付けることできる。より詳細には、特許文献１に記載の光モジュール５００では、基板５０２上に光導波路５０６を固定した後に、基板５０２上に光素子５０４を実装する。そして、光素子５０４の実装の際には、基板５０２と光素子５０４との光軸合わせを行いつつ、光素子５０４を基板の所定の位置に正確に実装する必要がある。よって、光素子５０４の実装の際には、光素子５０４と光導波路５０６との位置関係、及び、光素子５０４と基板５０２との位置関係の２つの位置関係に留意する必要がある。その結果、光モジュール５００では、光素子５０４の基板５０２への実装が困難になっていた。
【００５２】
一方、光導波路１２及び光導波路モジュール１０では、本体１６のｘ軸方向の負方向側の端面には、凹部Ｇが設けられている。光素子１４とコア２７とが光学的に結合するように光軸合わせを行って、光素子１４を凹部Ｇ内に取り付ける。その後、配線２６ａ，２６ｂ及び電極２３ａ，２３ｂがそれぞれ、ランド６４ａ，６４ｂ，６６ａ，６６ｂに対して接触するように、光導波路モジュール１０と回路基板６０とを位置合わせして、光導波路モジュール１０を回路基板６０に実装する。これにより、光素子１４と光導波路１２との位置関係と、光素子１４と回路基板６０との位置関係を同時に留意する必要がなくなる。その結果、光導波路１２及び光導波路モジュール１０では、光素子１４を本体１６に容易に取り付けることができる。
【００５３】
また、光導波路１２及び光導波路モジュール１０では、凹部Ｇは、フォトリソグラフィ工程により形成されているので、精度よく形成される。よって、光素子１４は、光導波路１２に対して精度よく取り付けられる。その結果、光導波路１２及び光導波路モジュール１０では、光素子１４とコア２７との光軸合わせが容易になる。
【００５４】
また、光導波路１２及び光導波路モジュール１０では、電極２３ａ，２３ｂが凹部Ｇの周囲に設けられているので、光導波路モジュール１０を回路基板６０に実装することが容易になる。より詳細には、電極２３ａ，２３ｂが設けられていない場合には、比較的に小さな面積を有している電極４６，４８をランド６６ａ，６６ｂに対して電気的に接続する必要がある。そのため、電極２３ａ，２３ｂが設けられていない場合には、光導波路モジュール１０と回路基板６０との位置合わせが困難となる。
【００５５】
一方、電極２３ａ，２３ｂが凹部Ｇの周囲に設けられていると、はんだボールＢ１，Ｂ２を電極２３ａ，２３ｂと電極４６，４８に跨って形成することが可能となる。これにより、電極４６，４８よりも大きな面積を有する電極２３ａ，２３ｂをランド６６ａ，６６ｂに対して電気的に接続するように、光導波路モジュール１０と回路基板６０とを位置合わせすればよくなる。その結果、光導波路モジュール１０と回路基板６０との位置合わせが容易となる。
【００５６】
また、光導波路１２及び光導波路モジュール１０では、本体４０は、ｘ軸方向から平面視したときに、凹部Ｇよりもわずかに小さなサイズを有している。これにより、光導波路１２に対して光素子１４を取り付ける際に、光素子１４が凹部Ｇの内周面に接触して損傷することが抑制される。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
以上のように、本発明は、光導波路及び光導波路モジュールに有用であり、特に、回路基板への実装が容易となる点において優れている。
【符号の説明】
【００５８】
Ｂ１〜Ｂ４  はんだボール
１０  光導波路モジュール
１２  光導波路
１４  光素子
１６  本体
２０，３２  エッチングシート
２２，２４，２８，３０  絶縁体層
２３ａ，２３ｂ  電極
２５，２９  クラッド
２６ａ，２６ｂ  配線
２７  コア
４０  本体
４２  発光部
４６，４８  電極
６０  回路基板
６２  駆動回路
６４ａ，６４ｂ，６６ａ，６６ｂ  ランド
１００  光導波路装置
【図１】
2012242656.tif 000003
【図２】
2012242656.tif 000004
【図３】
2012242656.tif 000005
【図４】
2012242656.tif 000006
【図５】
2012242656.tif 000007
【図６】
2012242656.tif 000008
【図７】
2012242656.tif 000009
【図８】
2012242656.tif 000010
【図９】
2012242656.tif 000011
【図１０】
2012242656.tif 000012
【図１１】
2012242656.tif 000013