光導波路及びその製造方法と光導波路装置
【課題】光のクロストークが防止される光導波路を提供する。
【解決手段】コア層２４がクラッド層２２で囲まれた光導波路層２０と、光導波路層２０の光入射側及び光出射側にそれぞれ設けられた光路変換部Ｓと、クラッド層２２の外面に画定されて、光入射側の光路変換部Ｓに光が入射される光入射部Ｌ１と、クラッド層２２の外面に画定されて、光出射側の光路変換部Ｓからの光が出射される光出射部Ｌ２とを含み、光入射部Ｌ１及び光出射部Ｌ２を除くクラッド層２２の外面が粗化面ＲＳとなっている。
【解決手段】コア層２４がクラッド層２２で囲まれた光導波路層２０と、光導波路層２０の光入射側及び光出射側にそれぞれ設けられた光路変換部Ｓと、クラッド層２２の外面に画定されて、光入射側の光路変換部Ｓに光が入射される光入射部Ｌ１と、クラッド層２２の外面に画定されて、光出射側の光路変換部Ｓからの光が出射される光出射部Ｌ２とを含み、光入射部Ｌ１及び光出射部Ｌ２を除くクラッド層２２の外面が粗化面ＲＳとなっている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
光導波路及びその製造方法と光導波路を用いた光導波路装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光ファイバ通信技術を中心に基幹系の通信回線の整備が着々と進行する中でボトルネックとなりつつあるのが情報端末内の電気的配線である。このような背景から、すべての信号伝達を電気信号によって行う従来の電気回路基板に代わって、電気信号の伝達速度の限界を補うために、高速部分を光信号で伝達するタイプの光電気複合基板が提案されている。
【０００３】
光電気複合基板では、光信号はコア層がクラッド層で囲まれた構造の光導波路によって伝達される。そして、光導波路の端部に設けられた光路変換部によって光路が９０°変換される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２０３９１号公報
【特許文献２】ＷＯ２００３／５８３０５号公報
【特許文献３】特開平１１−２４８９５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
光導波路装置では、発光素子の複数の発光部が光導波路の各光路の光入射部にそれぞれ光結合され、各発光部から各光入射部に光がそれぞれ出射される。発光素子の各発光部からの光は横方向にも広がって出射される。
【０００６】
このため、特に光導波路の光路が狭小ピッチで配置されている場合、発光部からの光が隣接する光路に余計な光として入射するため、光のクロストークが発生して光信号の劣化を招く問題がある。
【０００７】
また、光導波路の各光路の光出射部から受光素子の各受光部に光がそれぞれ入射される際にも、光路変換部からの反射光によって同様な光のクロストークが発生しやすい。
【０００８】
光導波路及びその製造方法と光導波路装置において、光のクロストークを防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
以下の開示の一観点によれば、コア層がクラッド層で囲まれた光導波路層と、前記光導波路層の光入射側及び光出射側にそれぞれ設けられた光路変換部と、前記クラッド層の外面に画定されて、前記光入射側の前記光路変換部に光が入射される光入射部と、前記クラッド層の外面に画定されて、前記光出射側の前記光路変換部からの光が出射される光出射部とを有し、前記光入射部及び前記光出射部を除く前記クラッド層の外面が粗化面となっている光導波路が提供される。
【００１０】
また、その開示の他の観点によれば、請求項１乃至４のいずれかの光導波路と、前記光導波路の前記粗化面上に配置された配線基板と、前記配線基板に実装され、前記光導波路の前記光入射側の前記光路変換部に光結合される発光素子と、前記配線基板に実装され、前記光導波路の前記光出射側の前記光路変換部に光結合される受光素子とを有する光導波路装置が提供される。
【００１１】
さらに、その開示の他の観点によれば、前記粗化面が上側になって配置された請求項１乃至４のいずれかの光導波路と、前記光導波路の下に配置された配線基板と、前記光導波路の前記粗化面の上に形成され、前記光導波路の光入射部及び光出射部の上に開口部が設けられた保護絶縁層と、前記配線基板に実装され、前記光導波路の前記光入射側の前記光路変換部に光結合される発光素子と、前記配線基板に実装され、前記光導波路の前記光出射側の前記光路変換部に光結合される受光素子とを有する光導波路装置が提供される。
【発明の効果】
【００１２】
以下の開示によれば、光導波路では、クラッド層の外面に画定された光入射部及び光出射部を除く領域を梨地状の粗化面としている。このため、発光素子が光結合される光入射部では、光入射部を除く領域に当たる光は粗化面で乱反射して減衰するため、隣接する光入射部に不要な反射光が入射することが防止される。
【００１３】
これにより、光入射部の配置ピッチが狭小化される場合であっても、隣接する光入射部に不要な光信号が入射することが防止される。
【００１４】
また、受光素子が光結合される光出射部においても同様に、光出射部を除く領域に当たる光路変換部からの反射光は、光導波路の粗化面で乱反射して減衰するため、隣接する受光部との光のクロストークが防止される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は第１実施形態の光導波路の製造方法を示す断面図（その１）である。
【図２】図２は第１実施形態の光導波路の製造方法を示す断面図（その２）である。
【図３】図３は第１実施形態の光導波路の製造方法を示す断面図（その３）である。
【図４】図４は第１実施形態の光導波路の製造方法を示す断面図（その４）である。
【図５】図５は第１実施形態の光導波路の製造方法を示す断面図（その５）である。
【図６】図６は第１実施形態の光導波路の製造方法を示す断面図（その６）である。
【図７】図７は第１実施形態の光導波路を示す断面図である。
【図８】図８は第１実施形態の別の光導波路を示す断面図である。
【図９】図９は第１実施形態の光導波路装置を示す断面図である。
【図１０】図１０は第１実施形態の光導波路装置において光のクロストークが防止される様子を示す斜視図である。
【図１１】図１１は第２実施形態の光導波路の製造方法を示す断面図（その１）である。
【図１２】図１２は第２実施形態の光導波路の製造方法を示す断面図（その２）である。
【図１３】図１３は第２実施形態の光導波路の製造方法を示す断面図（その３）である。
【図１４】図１４は第２実施形態の光導波路の製造方法を示す断面図（その４）である。
【図１５】図１５は第２実施形態の光導波路の製造方法を示す断面図（その５）である。
【図１６】図１６は配線基板の上に形成された第２実施形態の光導波路を示す断面図である。
【図１７】図１７は図１６の光導波路及び配線基板の上に保護絶縁層が形成された様子を示す断面図である。
【図１８】図１８は第２実施形態の光導波路装置を示す断面図である。
【図１９】図１９は第２実施形態の別の光導波路を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、実施の形態について、添付の図面を参照して説明する。
【００１７】
（第１の実施の形態）
図１〜図６は第１実施形態の光導波路の製造方法を示す断面図、図７は同じく光導波路を示す断面図、図８は同じく光導波路装置を示す断面図である。
【００１８】
第１実施形態の光導波路の製造方法では、図１に示すように、まず、基板１０を用意する。基板１０は最終的に除去される仮基板として用意され、引き剥がして除去できるポリカーボネート樹脂などからなる。
【００１９】
次いで、図２に示すように、コア層２４がクラッド層２２で囲まれた光導波路層２０を用意する。図２の上図は断面図であり、下図は平面図であり、以下の図３〜図６においても同様である。
【００２０】
コア層２４はその屈折率がクラッド層２２の屈折率よりも高くなるように設定されている。コア層２４及びクラッド層２２の材料としては、フッ素化ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂又はシリコーン樹脂などが好適に使用される。
【００２１】
横方向に延在する帯状のコア層２４が縦方向に並んで配置されており、図２の例では４本の光路として機能するコア層２４が示されている。
【００２２】
光導波路層２０の両端部には、下側のクラッド層２２及びコア層２４を分断する逆Ｖ字状の溝Ｇが設けられており、溝Ｇの内側の内面が光路変換傾斜面Ｓ（光路変換部）となっている。一端側（左側）の光路変換傾斜面Ｓが光入射側の光路変換部であり、他端側（右側）の光路変換傾斜面Ｓが光出射側の光路変換部である。
【００２３】
光路変換傾斜面Ｓは、内側から外側に向けて立ち上がるように傾斜しており、コア層２４の延在方向（光伝播方向）と所定の角度（好ましくは４５°）で交差している。
【００２４】
図２の例では、光路変換傾斜面Ｓが光導波路層２０の両端部に設けられて一系統の光路が形成されているが、光導波路層２０の中央部にも光路変換傾斜面Ｓを設けることで光導波路層２０に２系統の光路を形成してもよい。
【００２５】
そして、一端側（左側）の光入射側の光路変換傾斜面Ｓに対応する位置のクラッド層２２の外面（上面）に光入射部Ｌ１が画定されている。発光素子からの光が光入射部Ｌ１から光路変換傾斜面Ｓに入射される。
【００２６】
また、他端側（右側）の光出射用の光路変換傾斜面Ｓに対応する位置のクラッド層２２の外面（上面）に光出射部Ｌ２が画定されている。光路変換傾斜面Ｓからの光が光出射部Ｌ２から受光素子に出射される。
【００２７】
続いて、図３に示すように、光導波路層２０の下側のクラッド層２２を基板１０の上に仮接着する。光導波路層２０の光路変換傾斜面Ｓを含む溝Ｇ内は空気層Ａとなっており、光路変換傾斜面Ｓの空気界面においてコア層２４を伝播する光路が９０°変換される。
【００２８】
従って、光導波路層２０の光路変換傾斜面Ｓに接する空気層Ａが接着剤で埋め込まれずに空気層Ａが残るようにする必要がある。このため、接着剤として半硬化状態の流動性の弱い樹脂フィルム（不図示）が使用され、基板１０の上に樹脂フィルムを介して光導波路層２０を配置した後に加熱処理して硬化させることにより、光導波路層２０を接着する。これにより、光路変換傾斜面Ｓに接する空気層Ａが接着剤で埋め込まれずに光導波路層２０が接着される。
【００２９】
あるいは、空気層Ａより内側の光導波路層２０の領域を接着剤で部分的に基板１０に仮接着してもよい。
【００３０】
第１実施形態では、光導波路層２０の光路変換部として光路変換傾斜面Ｓとそれに接する空気層Ａを使用している。この他に、後述する第２実施形態のように、光路変換傾斜面Ｓに配置された金属層を光路変換ミラーとして使用する光導波路層を同様に基板１０上に仮接着してもよい。
【００３１】
次いで、図４に示すように、光導波路層２０のクラッド層２２の光入射部Ｌ１及び光出射部Ｌ２の上にレジストパターン２８を形成して保護する。レジストパターン２８は光導波路層２０の周辺の基板１０上にも同時に形成される。図４の平面図では、レジストパターン２８は斜線ハッチング部で描かれている。
【００３２】
レジストパターン２８は、ドライフィルムレジストを貼付するか又は液状レジストを塗布した後に、フォトリソグラフィによる露光／現像を行うことによって形成される。マスクパターンとしてレジストパターン２８を例示するが、その他にもパターニングできて後に除去できるマスク材料を使用することができる。
【００３３】
続いて、図５に示すように、レジストパターン２８をマスクとして、露出するクラッド層２２の表面をブラスト加工することにより梨地状にして粗化する。つまり、図５の断面図の部分拡大図に示すように、クラッド層２２の表面に微細な凹凸が形成されて粗化面ＲＳとなる。クラッド層２２の粗化面ＲＳの表面粗さ（Ｒａ）は、好適には１μｍ以上３μｍ以下の範囲に設定される。
【００３４】
図５のクラッド層２２の粗化面ＲＳは、断面図では太線部で描かれ、平面図では点ハッチング部で描かれている。
【００３５】
ブラスト加工は、圧縮空気や遠心力などを用いて研削材を加工面に高速で噴射し、その衝撃力で加工面を処理する方法である。好適には、硅砂（粉）などの研削材を圧縮空気などの方法で加工面に吹きつけるサンドブラスト法がある。ブラスト加工により所要の粗さの粗化面を容易に形成することができる。ブラスト加工を使用することにより、クラッド層２２の材料が変わっても容易に粗化面ＲＳを得ることができる。
【００３６】
光入射部Ｌ１及び光出射部Ｌ２を除くクラッド層２２の表面を粗化面ＲＳとすることにより、粗化面ＲＳでは光が乱反射して減衰するため、不要な光が低減されて光のクロストークを防止することができる。
【００３７】
その後に、図６に示すように、レジストパターン２８がアッシング又はレジスト剥離液により除去される。光導波路層２０のクラッド層２２の光入射部Ｌ１及び光出射部Ｌ２は、レジストパターン２８で保護されているため、ブラスト加工されずに平滑面（透明層）のままで維持される。
【００３８】
次いで、図７に示すように、図６の構造体から基板１０を除去することにより下側のクラッド層２２の下面を露出させる。基板１０はポリカーボネート樹脂などからなり、下側のクラッド層２２から引き剥がすことにより、容易に除去することができる。
【００３９】
以上により、第１実施形態の光導波路１が得られる。
【００４０】
図７に示すように、第１実施形態の光導波路１は、コア層２４がクラッド層２２で囲まれた光導波路層２０を備えている。光導波路層２０の光入射側及び光出射側の両端部に光路換傾斜面Ｓ（光路変換部）が対向して設けられており、光路変換傾斜面Ｓと空気層Ａとの空気界面において光路を９０°変換させることができる。
【００４１】
光導波路層２０の一端側（左側）の光路変換傾斜面Ｓは光入射用であり、光路変換傾斜面Ｓに対応する位置のクラッド層２２の外面に光入射部Ｌ１が画定されている。また、光導波路層２０の他端側（右側）の光路変換傾斜面Ｓは光出射用であり、光路変換傾斜面Ｓに対応する位置のクラッド層２２の外面に光出射部Ｌ２が画定されている。
【００４２】
そして、光入射部Ｌ１及び光出射部Ｌ２が画定されたクラッド層２２の外面（図７の例では上側のクラッド層２２の上面）において、光入射部Ｌ１及び光出射部Ｌ２を除く外面が粗化面ＲＳとなっている（図６の平面図を同時に参照）。粗化面ＲＳは、図７では太線部で描かれ、図６の平面図では点ハッチング部で描かれている。
【００４３】
また、図７とは逆に、下側のクラッド層２２の外面（下面）に光入射部Ｌ１及び光出射部Ｌ２が画定されるように光路変換傾斜面Ｓを形成してもよい。この場合は、同様に、下側のクラッド層２２の外面（下面）において光入射部Ｌ１及び光出射部Ｌ２を除く領域が粗化面ＲＳとなる。
【００４４】
このように、第１実施形態の光導波路１では、光入射部Ｌ１及び光出射部Ｌ２を除くクラッド層２の外面が粗化面ＲＳとなっている。このため、光入射部Ｌ１及び光出射部Ｌ２の外側領域に当たる光は粗化面ＲＳで乱反射して減衰するため、不要な光が低減されて光のクロストークを防止することができる。
【００４５】
また、図８に示す別の光導波路１ｘのように、光入射部Ｌ１が光導波路１の上側の外面（上面）に画定され、光出射部Ｌ２が光導波路１の下側の外面（下面）に画定されるように光路変換形成面Ｓをそれぞれ形成してもよい。
【００４６】
この場合は、上側のクラッド層２２の光入射部Ｌ１を除く外面（上面）を粗化面ＲＳとし、下側のクラッド層２２の光出射部Ｌ２を除く外面（下面）を粗化面ＲＳとすればよい。つまり、両面側を光経路として利用する光導波路１ｘでは、光導波路１ｘの両面側においてクラッド層２２の光経路部を除く外面が粗面化される。
【００４７】
次に、第１実施形態の光導波路１を使用して製造される光導波路装置について説明する。
【００４８】
図９に示すように、第１実施形態の光導波路装置２では、上記した図７の光導波路１の粗化面ＲＳが形成されたクラッド層２２の外面（上面）に、電気配線として機能する配線層（不図示）を備えた配線基板５が接着されて配置されている。配線基板５は基板としてポリイミドフィルムなどを使用するフレキシブル配線基板である。
【００４９】
光導波路１のクラッド層２２の光入射部Ｌ１及び光出射部Ｌ２を除く領域を粗化面ＲＳとすることにより、光のクロストークを防止する他に、粗化面ＲＳによるアンカー効果によって光導波路１の上に接着される配線基板５の密着性を向上させることができる。
【００５０】
また、光導波路１の下側のクラッド層２２の外面（下面）に封止層３０が形成されて空気層Ａが気密封止されている。封止層３０の形成方法としては、半硬化状態のエポキシ樹脂などの樹脂フィルムを貼付し、加熱処理することに硬化させて接着する。
【００５１】
本実施形態では、光路変換傾斜面Ｓと空気層Ａとの空気界面において光路を変換させることから、空気層Ａに封止層３０が侵入しないようにする必要がある。このため、封止層３０として硬化時に流動性が低い樹脂フィルムが使用され、封止層３０でキャップされて空気層Ａが残される。
【００５２】
なお、光導波路１の空気層Ａを気密封止する必要がない場合は、封止層３０を省略してもよい。
【００５３】
そして、光導波路１の一端側（左側）の光入射用の光路変換傾斜面Ｓに光結合するように、発光素子４０が配線基板５の接続パッド（不図示）接続されて実装されている。発光素子４０はその発光部が下側を向いた状態で配線基板５に実装される。発光素子４０としては、面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ：Vertical Cavity Surface Emitting Laser）が好適に使用される。
【００５４】
また、光導波路１の他端側（右側）の光出射用の光路変換傾斜面Ｓに光結合するように、受光素子４２が配線基板５の接続パッド（不図示）に接続されて実装されている。受光素子４２はその受光部が下側を向いた状態で配線基板５に実装される。受光素子４２としては、フォトダイオードが好適に使用される。
【００５５】
発光素子４０及び受光素子４２の真下の配線基板５には、光導波路１の光入射部Ｌ１及び光出射部Ｌ２を一括して露出させる光透過用開口部７がそれぞれ設けられている。
【００５６】
第１実施形態の光導波路装置２では、図９の点線矢印で示す経路で、発光素子４０から受光素子４２に光が伝播される。詳しく説明すると、不図示の第１ＬＳＩチップ（ドライバなど）から出力される電気信号が発光素子４０に供給され、発光素子４０からの光が光導波路１の光入射部Ｌ１に入射される。
【００５７】
光入射部Ｌ１から入射した光は、光導波路１の光路変換傾斜面Ｓに到達する。さらに、光路変換傾斜面Ｓと空気層Ａとの空気界面で光が反射され、光路が９０°変換されてコア層２４に入射する。
【００５８】
次いで、コア層２４に入射した光は、コア層２４内で全反射を繰り返して伝播し、他端側の光路変換傾斜面Ｓに到達する。そして、他端側の光路変換傾斜面Ｓと空気層Ａとの空気界面で光が反射されて光路が９０°変換され、光導波路１の光出射部Ｌ２から受光素子４２に光が出射される。
【００５９】
受光素子４２は光信号を電気信号に変換し、不図示の第２ＬＳＩチップ（TIA : Transimpedance Amplifierなど）に電気信号が供給される。
【００６０】
なお、前述した両面側を光経路として利用する光導波路１ｘ（図８）を使用する場合は、受光素子４２が光導波路１ｘの下面の光出射部Ｌ２に光結合されるように光導波路１ｘの下方に実装される。
【００６１】
図１０には、図９の配線基板５の光透過用開口部７内の光入射部Ｌ１及び発光素子４０の様子が模式的に描かれている。
【００６２】
図１０に示すように、発光素子４０は複数の発光部４０ａ（図１０の例では４つの発光チャネル）を備えており、発光部４０ａからの光は横方向にも広がって出射する。このため、各コア層２４（光路）の配置ピッチＰＩが２５０μｍ程度に狭小化されると、光入射部Ｌ１の外側領域で反射した不要な光が隣接する別の光入射部Ｌ１に入射しやすくなり、光のクロストークが発生して光信号の劣化を招きやすい。
【００６３】
第１実施形態では、光導波路１の表面（クラッド層２２）の光入射部Ｌ１及び光出射部Ｌ２を除く領域を梨地状にして粗化面ＲＳとしている。このため、光入射部Ｌ１の外側領域に当たる光は粗化面ＲＳで乱反射して減衰するため、隣接する光入射部Ｌ１に不要な光信号が入射することが防止される。
【００６４】
これにより、光入射部Ｌ１の配置ピッチが狭小化される場合であっても、隣接する光入射部Ｌ１の間で光のクロストークの発生が防止されて光信号の劣化を回避することができる。
【００６５】
また、受光素子４２が光結合される光出射部Ｌ２（図９）においても同様に、光出射部Ｌ２を除く領域に当たる光路変換傾斜面Ｓからの反射光は、光導波路１の粗化面ＲＳで乱反射して減衰する。これにより、受光素子４２の複数の受光部４２ａの間での光のクロストークの発生が防止されて光信号の劣化を回避することができる。
【００６６】
しかも、光導波路１の光入射部Ｌ１及び光出射部Ｌ２は粗化されておらず平滑面（透明層）であるため、光の乱反射は起こらず、発光素子４０及び受光素子４２と光導波路1とが信頼性よく光結合される。
【００６７】
（第２の実施の形態）
図１１〜図１６は第２実施形態の光導波路の製造方法を示す断面図、図１７及び図１８は第２実施形態の光導波路装置を説明するための断面図である。
【００６８】
第２実施形態では、仮基板を使用せずに、リジットタイプの配線基板の上に光導波路が形成される。第２実施形態では、第１実施形態と同一工程及び同一要素については、同一符号を付してその詳しい説明を省略する。
【００６９】
第２実施形態の光導波路の製造方法では、図１１に示すように、まず、剛性を有するリジッドタイプの配線基板６を用意する。配線基板６では、ガラスエポキシ樹脂などの絶縁基板５０の上面側の両端部に、電気配線として機能する複数の接続パッドＰが並んで配置されている。特に図示しないが、接続パッドＰは絶縁基板５０に設けられた貫通電極を介して下面側の配線層に接続されている。
【００７０】
次いで、図１２に示すように、コア層２４がクラッド層２２で囲まれた光導波路層２１を用意する。第２実施形態に係る光導波路層２１では、終端部に設けられた光路変換傾斜面Ｓに金属層２６が配置されており、金属層２６が光路変換ミラーＭ（光路変換部）として機能する。金属層２６としては、良好な光反射性を有する金（Ａｕ）層、銀（Ａｇ）層又はアルミニウム（Ａｌ）層などが使用される。
【００７１】
そして、第１実施形態と同様に、光導波路層２１の一端側（左側）の光路変換ミラーＭが光入射用であり、光路変換ミラーＭに対応する位置のクラッド層２２の外面（上面）に光入射部Ｌ１が画定されている。
【００７２】
また、光導波路層２１の他端側（右側）の光路変換ミラーＭは光出射用であり、光路変換ミラーＭに対応する位置のクラッド層２２の外面（上面）に光出射部Ｌ２が画定されている。
【００７３】
そして、図１３に示すように、図１２の光導波路層２１の下側のクラッド層２２の面を接着剤３２によって配線基板６に接着して固定する。このとき、光導波路層２１の終端部の光路変換ミラーＭ（金属層２６）の側方が接着層３２で埋め込まれる。
【００７４】
なお、第１実施形態（図２）で使用した光導波路層２０を配線基板６の上に接着してもよい。この場合は、第１実施形態と同様に、半硬化状態の樹脂フィルムを接着剤に使用することにより、光導波路層２０の光路変換傾斜面Ｓに接する空気層Ａが接着剤で埋め込まれずに残るようにする。
【００７５】
次いで、図１４に示すように、第１実施形態と同様に、光導波路層２１のクラッド層２４の光入射部Ｌ１及び光出射部Ｌ２の上にレジストパターン２８（マスクパターン）を形成して保護する。レジストパターン２８は光導波路層２１の周辺の配線基板６の上にも同時に形成される。図１４の平面図では、レジストパターン２８は斜線ハッチング部で描かれている。
【００７６】
続いて、図１５に示すように、第１実施形態と同様に、レジストパターン２８をマスクとして、露出するクラッド層２２の表面をブラスト加工することにより梨地状の粗化面ＲＳを形成する。
【００７７】
クラッド層２２の粗化面ＲＳの表面粗さ（Ｒａ）は、第１実施形態と同様に、好適には１μｍ以上３μｍ以下の範囲に設定される。
【００７８】
その後に、図１６に示すように、レジストパターン２８が除去される。光導波路層２１のクラッド層２２の光入射部Ｌ１及び光出射部Ｌ２は、レジストパターン２８で保護されているため、ブラスト加工されずに平滑面（透明層）のままで維持される。
【００７９】
このようにして、第１実施形態と同様に、光導波路層２１のクラッド層２２の光入射部Ｌ１及び光出射部Ｌ２を除く表面が梨地状の粗化面ＲＳとなる。これにより、配線基板６の上に第２実施形態の光導波路１ａが得られる。
【００８０】
次いで、図１７に示すように、光導波路１ａの光入射部Ｌ１及び光出射部Ｌ２をそれぞれ一括で露出させる開口部３４ｘ（図１７の平面図では太線領域）が設けられた保護絶縁層３４を光導波路１ａの上に形成する。保護絶縁層３４は配線基板６上にも同時に形成され、接続パッドＰ上に保護絶縁層３４の開口部３４ｘが設けられる。
【００８１】
保護絶縁層３４としてはソルダレジストが好適に使用され、印刷やフォトリソグラフィによって形成される
第１実施形態と同様に、光導波路１ａのクラッド層２２の表面を粗化面ＲＳとすることにより、光のクロストークを防止する他に、アンカー効果によって光導波路層２１の上に形成される保護絶縁層３４の密着性を向上させることができる。
【００８２】
そして、図１８に示すように、第１実施形態と同様に、光導波路１ａの一端側（左側）の光出射用の光路変換ミラーＭに光結合するように、発光素子４０が接続電極４１によって配線基板６の接続パッドＰに接続されて実装される。発光素子４０はその発光部４０ａが下側を向いた状態で実装される。
【００８３】
また、第１実施形態と同様に、光導波路１ａの他端側（右側）の光出射用の光路変換ミラーＭに光結合するように、受光素子４２が接続電極４３によって配線基板６の接続パッドＰに接続されて実装される。受光素子４２はその受光部４２ａが下側を向いた状態で実装される。
【００８４】
これにより、第２実施形態の光導波路装置２ａが得られる。
【００８５】
第２実施形態においても、図１８の点線矢印で示すように、第１実施形態と同様な経路で発光素子４０から受光素子４２に光が伝播される。第１実施形態では、光路変換傾斜面Ｓと空気層Ａとの空気界面で光路が９０°変換されるが、第２実施形態では、光路変換ミラーＭによって光路が９０°変換される。
【００８６】
つまり、第２実施形態では、発光素子４０の発光部４０ａから出射される光は、光導波路１ａの光入射部Ｌ１から一端側（左側）の光路変換ミラーＭに到達する。そして、光路変換ミラーＭで光が反射されて光路が９０°変換されてコア層２４に入射する。
【００８７】
次いで、コア層２４を伝播する光は他端側（右側）の光路変換傾ミラーＭで反射されて光路が９０°変換され、光導波路１ａの光出射部Ｌ２から受光素子４２の受光部４２ａに光が出射される。
【００８８】
第２実施形態の光導波路１ａ及び光導波路装置２ａは第１実施形態と同様な効果を奏する。
【００８９】
前述した第１、第２実施形態では、光入射部Ｌ１及び光出射部Ｌ２を除くクラッド層２２の外面全体に粗化面ＲＳを形成している。
【００９０】
他の形態として、図１９に示すように、光入射部Ｌ１及び光出射部Ｌ２を除くそれらの周囲部（Ｂで示される帯状部分）に粗化面ＲＳを部分的に形成してもよい。つまり、粗化面ＲＳは、光入射部Ｌ１及び光出射部Ｌ２を除くクラッド層２２の外面のうち、少なくとも光入射部Ｌ１及び光出射部Ｌ２の近傍の周囲の領域に形成されていればよい。
【００９１】
以上、好ましい実施形態及び変形例などを詳説したが、上述した実施形態に制限されることなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、種々の変形及び置換を加えることができる。
【符号の説明】
【００９２】
１，１ｘ，１ａ…光導波路、２，２ａ…光導波路装置、５，６…配線基板、７…光透過用開口部、１０…基板、２０，２１…光導波路層、２２…クラッド層、２４…コア層、２６…金属層、２８…レジストパターン（マスクパターン）、３０…封止層、３２…接着剤、３４…保護絶縁層、３４ｘ…開口部、４０…発光素子、４０ａ…発光部、４１，４３…接続電極、４２…受光素子、４２ａ…受光部、５０…絶縁基板、Ａ…空気層、Ｇ…溝、Ｌ１…光入射部、Ｌ２…光出射部、Ｍ…光路変換ミラー、Ｐ…接続パッド、ＲＳ…粗化面、Ｓ…光路変換傾斜面。
【技術分野】
【０００１】
光導波路及びその製造方法と光導波路を用いた光導波路装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光ファイバ通信技術を中心に基幹系の通信回線の整備が着々と進行する中でボトルネックとなりつつあるのが情報端末内の電気的配線である。このような背景から、すべての信号伝達を電気信号によって行う従来の電気回路基板に代わって、電気信号の伝達速度の限界を補うために、高速部分を光信号で伝達するタイプの光電気複合基板が提案されている。
【０００３】
光電気複合基板では、光信号はコア層がクラッド層で囲まれた構造の光導波路によって伝達される。そして、光導波路の端部に設けられた光路変換部によって光路が９０°変換される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２０３９１号公報
【特許文献２】ＷＯ２００３／５８３０５号公報
【特許文献３】特開平１１−２４８９５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
光導波路装置では、発光素子の複数の発光部が光導波路の各光路の光入射部にそれぞれ光結合され、各発光部から各光入射部に光がそれぞれ出射される。発光素子の各発光部からの光は横方向にも広がって出射される。
【０００６】
このため、特に光導波路の光路が狭小ピッチで配置されている場合、発光部からの光が隣接する光路に余計な光として入射するため、光のクロストークが発生して光信号の劣化を招く問題がある。
【０００７】
また、光導波路の各光路の光出射部から受光素子の各受光部に光がそれぞれ入射される際にも、光路変換部からの反射光によって同様な光のクロストークが発生しやすい。
【０００８】
光導波路及びその製造方法と光導波路装置において、光のクロストークを防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
以下の開示の一観点によれば、コア層がクラッド層で囲まれた光導波路層と、前記光導波路層の光入射側及び光出射側にそれぞれ設けられた光路変換部と、前記クラッド層の外面に画定されて、前記光入射側の前記光路変換部に光が入射される光入射部と、前記クラッド層の外面に画定されて、前記光出射側の前記光路変換部からの光が出射される光出射部とを有し、前記光入射部及び前記光出射部を除く前記クラッド層の外面が粗化面となっている光導波路が提供される。
【００１０】
また、その開示の他の観点によれば、請求項１乃至４のいずれかの光導波路と、前記光導波路の前記粗化面上に配置された配線基板と、前記配線基板に実装され、前記光導波路の前記光入射側の前記光路変換部に光結合される発光素子と、前記配線基板に実装され、前記光導波路の前記光出射側の前記光路変換部に光結合される受光素子とを有する光導波路装置が提供される。
【００１１】
さらに、その開示の他の観点によれば、前記粗化面が上側になって配置された請求項１乃至４のいずれかの光導波路と、前記光導波路の下に配置された配線基板と、前記光導波路の前記粗化面の上に形成され、前記光導波路の光入射部及び光出射部の上に開口部が設けられた保護絶縁層と、前記配線基板に実装され、前記光導波路の前記光入射側の前記光路変換部に光結合される発光素子と、前記配線基板に実装され、前記光導波路の前記光出射側の前記光路変換部に光結合される受光素子とを有する光導波路装置が提供される。
【発明の効果】
【００１２】
以下の開示によれば、光導波路では、クラッド層の外面に画定された光入射部及び光出射部を除く領域を梨地状の粗化面としている。このため、発光素子が光結合される光入射部では、光入射部を除く領域に当たる光は粗化面で乱反射して減衰するため、隣接する光入射部に不要な反射光が入射することが防止される。
【００１３】
これにより、光入射部の配置ピッチが狭小化される場合であっても、隣接する光入射部に不要な光信号が入射することが防止される。
【００１４】
また、受光素子が光結合される光出射部においても同様に、光出射部を除く領域に当たる光路変換部からの反射光は、光導波路の粗化面で乱反射して減衰するため、隣接する受光部との光のクロストークが防止される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は第１実施形態の光導波路の製造方法を示す断面図（その１）である。
【図２】図２は第１実施形態の光導波路の製造方法を示す断面図（その２）である。
【図３】図３は第１実施形態の光導波路の製造方法を示す断面図（その３）である。
【図４】図４は第１実施形態の光導波路の製造方法を示す断面図（その４）である。
【図５】図５は第１実施形態の光導波路の製造方法を示す断面図（その５）である。
【図６】図６は第１実施形態の光導波路の製造方法を示す断面図（その６）である。
【図７】図７は第１実施形態の光導波路を示す断面図である。
【図８】図８は第１実施形態の別の光導波路を示す断面図である。
【図９】図９は第１実施形態の光導波路装置を示す断面図である。
【図１０】図１０は第１実施形態の光導波路装置において光のクロストークが防止される様子を示す斜視図である。
【図１１】図１１は第２実施形態の光導波路の製造方法を示す断面図（その１）である。
【図１２】図１２は第２実施形態の光導波路の製造方法を示す断面図（その２）である。
【図１３】図１３は第２実施形態の光導波路の製造方法を示す断面図（その３）である。
【図１４】図１４は第２実施形態の光導波路の製造方法を示す断面図（その４）である。
【図１５】図１５は第２実施形態の光導波路の製造方法を示す断面図（その５）である。
【図１６】図１６は配線基板の上に形成された第２実施形態の光導波路を示す断面図である。
【図１７】図１７は図１６の光導波路及び配線基板の上に保護絶縁層が形成された様子を示す断面図である。
【図１８】図１８は第２実施形態の光導波路装置を示す断面図である。
【図１９】図１９は第２実施形態の別の光導波路を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、実施の形態について、添付の図面を参照して説明する。
【００１７】
（第１の実施の形態）
図１〜図６は第１実施形態の光導波路の製造方法を示す断面図、図７は同じく光導波路を示す断面図、図８は同じく光導波路装置を示す断面図である。
【００１８】
第１実施形態の光導波路の製造方法では、図１に示すように、まず、基板１０を用意する。基板１０は最終的に除去される仮基板として用意され、引き剥がして除去できるポリカーボネート樹脂などからなる。
【００１９】
次いで、図２に示すように、コア層２４がクラッド層２２で囲まれた光導波路層２０を用意する。図２の上図は断面図であり、下図は平面図であり、以下の図３〜図６においても同様である。
【００２０】
コア層２４はその屈折率がクラッド層２２の屈折率よりも高くなるように設定されている。コア層２４及びクラッド層２２の材料としては、フッ素化ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂又はシリコーン樹脂などが好適に使用される。
【００２１】
横方向に延在する帯状のコア層２４が縦方向に並んで配置されており、図２の例では４本の光路として機能するコア層２４が示されている。
【００２２】
光導波路層２０の両端部には、下側のクラッド層２２及びコア層２４を分断する逆Ｖ字状の溝Ｇが設けられており、溝Ｇの内側の内面が光路変換傾斜面Ｓ（光路変換部）となっている。一端側（左側）の光路変換傾斜面Ｓが光入射側の光路変換部であり、他端側（右側）の光路変換傾斜面Ｓが光出射側の光路変換部である。
【００２３】
光路変換傾斜面Ｓは、内側から外側に向けて立ち上がるように傾斜しており、コア層２４の延在方向（光伝播方向）と所定の角度（好ましくは４５°）で交差している。
【００２４】
図２の例では、光路変換傾斜面Ｓが光導波路層２０の両端部に設けられて一系統の光路が形成されているが、光導波路層２０の中央部にも光路変換傾斜面Ｓを設けることで光導波路層２０に２系統の光路を形成してもよい。
【００２５】
そして、一端側（左側）の光入射側の光路変換傾斜面Ｓに対応する位置のクラッド層２２の外面（上面）に光入射部Ｌ１が画定されている。発光素子からの光が光入射部Ｌ１から光路変換傾斜面Ｓに入射される。
【００２６】
また、他端側（右側）の光出射用の光路変換傾斜面Ｓに対応する位置のクラッド層２２の外面（上面）に光出射部Ｌ２が画定されている。光路変換傾斜面Ｓからの光が光出射部Ｌ２から受光素子に出射される。
【００２７】
続いて、図３に示すように、光導波路層２０の下側のクラッド層２２を基板１０の上に仮接着する。光導波路層２０の光路変換傾斜面Ｓを含む溝Ｇ内は空気層Ａとなっており、光路変換傾斜面Ｓの空気界面においてコア層２４を伝播する光路が９０°変換される。
【００２８】
従って、光導波路層２０の光路変換傾斜面Ｓに接する空気層Ａが接着剤で埋め込まれずに空気層Ａが残るようにする必要がある。このため、接着剤として半硬化状態の流動性の弱い樹脂フィルム（不図示）が使用され、基板１０の上に樹脂フィルムを介して光導波路層２０を配置した後に加熱処理して硬化させることにより、光導波路層２０を接着する。これにより、光路変換傾斜面Ｓに接する空気層Ａが接着剤で埋め込まれずに光導波路層２０が接着される。
【００２９】
あるいは、空気層Ａより内側の光導波路層２０の領域を接着剤で部分的に基板１０に仮接着してもよい。
【００３０】
第１実施形態では、光導波路層２０の光路変換部として光路変換傾斜面Ｓとそれに接する空気層Ａを使用している。この他に、後述する第２実施形態のように、光路変換傾斜面Ｓに配置された金属層を光路変換ミラーとして使用する光導波路層を同様に基板１０上に仮接着してもよい。
【００３１】
次いで、図４に示すように、光導波路層２０のクラッド層２２の光入射部Ｌ１及び光出射部Ｌ２の上にレジストパターン２８を形成して保護する。レジストパターン２８は光導波路層２０の周辺の基板１０上にも同時に形成される。図４の平面図では、レジストパターン２８は斜線ハッチング部で描かれている。
【００３２】
レジストパターン２８は、ドライフィルムレジストを貼付するか又は液状レジストを塗布した後に、フォトリソグラフィによる露光／現像を行うことによって形成される。マスクパターンとしてレジストパターン２８を例示するが、その他にもパターニングできて後に除去できるマスク材料を使用することができる。
【００３３】
続いて、図５に示すように、レジストパターン２８をマスクとして、露出するクラッド層２２の表面をブラスト加工することにより梨地状にして粗化する。つまり、図５の断面図の部分拡大図に示すように、クラッド層２２の表面に微細な凹凸が形成されて粗化面ＲＳとなる。クラッド層２２の粗化面ＲＳの表面粗さ（Ｒａ）は、好適には１μｍ以上３μｍ以下の範囲に設定される。
【００３４】
図５のクラッド層２２の粗化面ＲＳは、断面図では太線部で描かれ、平面図では点ハッチング部で描かれている。
【００３５】
ブラスト加工は、圧縮空気や遠心力などを用いて研削材を加工面に高速で噴射し、その衝撃力で加工面を処理する方法である。好適には、硅砂（粉）などの研削材を圧縮空気などの方法で加工面に吹きつけるサンドブラスト法がある。ブラスト加工により所要の粗さの粗化面を容易に形成することができる。ブラスト加工を使用することにより、クラッド層２２の材料が変わっても容易に粗化面ＲＳを得ることができる。
【００３６】
光入射部Ｌ１及び光出射部Ｌ２を除くクラッド層２２の表面を粗化面ＲＳとすることにより、粗化面ＲＳでは光が乱反射して減衰するため、不要な光が低減されて光のクロストークを防止することができる。
【００３７】
その後に、図６に示すように、レジストパターン２８がアッシング又はレジスト剥離液により除去される。光導波路層２０のクラッド層２２の光入射部Ｌ１及び光出射部Ｌ２は、レジストパターン２８で保護されているため、ブラスト加工されずに平滑面（透明層）のままで維持される。
【００３８】
次いで、図７に示すように、図６の構造体から基板１０を除去することにより下側のクラッド層２２の下面を露出させる。基板１０はポリカーボネート樹脂などからなり、下側のクラッド層２２から引き剥がすことにより、容易に除去することができる。
【００３９】
以上により、第１実施形態の光導波路１が得られる。
【００４０】
図７に示すように、第１実施形態の光導波路１は、コア層２４がクラッド層２２で囲まれた光導波路層２０を備えている。光導波路層２０の光入射側及び光出射側の両端部に光路換傾斜面Ｓ（光路変換部）が対向して設けられており、光路変換傾斜面Ｓと空気層Ａとの空気界面において光路を９０°変換させることができる。
【００４１】
光導波路層２０の一端側（左側）の光路変換傾斜面Ｓは光入射用であり、光路変換傾斜面Ｓに対応する位置のクラッド層２２の外面に光入射部Ｌ１が画定されている。また、光導波路層２０の他端側（右側）の光路変換傾斜面Ｓは光出射用であり、光路変換傾斜面Ｓに対応する位置のクラッド層２２の外面に光出射部Ｌ２が画定されている。
【００４２】
そして、光入射部Ｌ１及び光出射部Ｌ２が画定されたクラッド層２２の外面（図７の例では上側のクラッド層２２の上面）において、光入射部Ｌ１及び光出射部Ｌ２を除く外面が粗化面ＲＳとなっている（図６の平面図を同時に参照）。粗化面ＲＳは、図７では太線部で描かれ、図６の平面図では点ハッチング部で描かれている。
【００４３】
また、図７とは逆に、下側のクラッド層２２の外面（下面）に光入射部Ｌ１及び光出射部Ｌ２が画定されるように光路変換傾斜面Ｓを形成してもよい。この場合は、同様に、下側のクラッド層２２の外面（下面）において光入射部Ｌ１及び光出射部Ｌ２を除く領域が粗化面ＲＳとなる。
【００４４】
このように、第１実施形態の光導波路１では、光入射部Ｌ１及び光出射部Ｌ２を除くクラッド層２の外面が粗化面ＲＳとなっている。このため、光入射部Ｌ１及び光出射部Ｌ２の外側領域に当たる光は粗化面ＲＳで乱反射して減衰するため、不要な光が低減されて光のクロストークを防止することができる。
【００４５】
また、図８に示す別の光導波路１ｘのように、光入射部Ｌ１が光導波路１の上側の外面（上面）に画定され、光出射部Ｌ２が光導波路１の下側の外面（下面）に画定されるように光路変換形成面Ｓをそれぞれ形成してもよい。
【００４６】
この場合は、上側のクラッド層２２の光入射部Ｌ１を除く外面（上面）を粗化面ＲＳとし、下側のクラッド層２２の光出射部Ｌ２を除く外面（下面）を粗化面ＲＳとすればよい。つまり、両面側を光経路として利用する光導波路１ｘでは、光導波路１ｘの両面側においてクラッド層２２の光経路部を除く外面が粗面化される。
【００４７】
次に、第１実施形態の光導波路１を使用して製造される光導波路装置について説明する。
【００４８】
図９に示すように、第１実施形態の光導波路装置２では、上記した図７の光導波路１の粗化面ＲＳが形成されたクラッド層２２の外面（上面）に、電気配線として機能する配線層（不図示）を備えた配線基板５が接着されて配置されている。配線基板５は基板としてポリイミドフィルムなどを使用するフレキシブル配線基板である。
【００４９】
光導波路１のクラッド層２２の光入射部Ｌ１及び光出射部Ｌ２を除く領域を粗化面ＲＳとすることにより、光のクロストークを防止する他に、粗化面ＲＳによるアンカー効果によって光導波路１の上に接着される配線基板５の密着性を向上させることができる。
【００５０】
また、光導波路１の下側のクラッド層２２の外面（下面）に封止層３０が形成されて空気層Ａが気密封止されている。封止層３０の形成方法としては、半硬化状態のエポキシ樹脂などの樹脂フィルムを貼付し、加熱処理することに硬化させて接着する。
【００５１】
本実施形態では、光路変換傾斜面Ｓと空気層Ａとの空気界面において光路を変換させることから、空気層Ａに封止層３０が侵入しないようにする必要がある。このため、封止層３０として硬化時に流動性が低い樹脂フィルムが使用され、封止層３０でキャップされて空気層Ａが残される。
【００５２】
なお、光導波路１の空気層Ａを気密封止する必要がない場合は、封止層３０を省略してもよい。
【００５３】
そして、光導波路１の一端側（左側）の光入射用の光路変換傾斜面Ｓに光結合するように、発光素子４０が配線基板５の接続パッド（不図示）接続されて実装されている。発光素子４０はその発光部が下側を向いた状態で配線基板５に実装される。発光素子４０としては、面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ：Vertical Cavity Surface Emitting Laser）が好適に使用される。
【００５４】
また、光導波路１の他端側（右側）の光出射用の光路変換傾斜面Ｓに光結合するように、受光素子４２が配線基板５の接続パッド（不図示）に接続されて実装されている。受光素子４２はその受光部が下側を向いた状態で配線基板５に実装される。受光素子４２としては、フォトダイオードが好適に使用される。
【００５５】
発光素子４０及び受光素子４２の真下の配線基板５には、光導波路１の光入射部Ｌ１及び光出射部Ｌ２を一括して露出させる光透過用開口部７がそれぞれ設けられている。
【００５６】
第１実施形態の光導波路装置２では、図９の点線矢印で示す経路で、発光素子４０から受光素子４２に光が伝播される。詳しく説明すると、不図示の第１ＬＳＩチップ（ドライバなど）から出力される電気信号が発光素子４０に供給され、発光素子４０からの光が光導波路１の光入射部Ｌ１に入射される。
【００５７】
光入射部Ｌ１から入射した光は、光導波路１の光路変換傾斜面Ｓに到達する。さらに、光路変換傾斜面Ｓと空気層Ａとの空気界面で光が反射され、光路が９０°変換されてコア層２４に入射する。
【００５８】
次いで、コア層２４に入射した光は、コア層２４内で全反射を繰り返して伝播し、他端側の光路変換傾斜面Ｓに到達する。そして、他端側の光路変換傾斜面Ｓと空気層Ａとの空気界面で光が反射されて光路が９０°変換され、光導波路１の光出射部Ｌ２から受光素子４２に光が出射される。
【００５９】
受光素子４２は光信号を電気信号に変換し、不図示の第２ＬＳＩチップ（TIA : Transimpedance Amplifierなど）に電気信号が供給される。
【００６０】
なお、前述した両面側を光経路として利用する光導波路１ｘ（図８）を使用する場合は、受光素子４２が光導波路１ｘの下面の光出射部Ｌ２に光結合されるように光導波路１ｘの下方に実装される。
【００６１】
図１０には、図９の配線基板５の光透過用開口部７内の光入射部Ｌ１及び発光素子４０の様子が模式的に描かれている。
【００６２】
図１０に示すように、発光素子４０は複数の発光部４０ａ（図１０の例では４つの発光チャネル）を備えており、発光部４０ａからの光は横方向にも広がって出射する。このため、各コア層２４（光路）の配置ピッチＰＩが２５０μｍ程度に狭小化されると、光入射部Ｌ１の外側領域で反射した不要な光が隣接する別の光入射部Ｌ１に入射しやすくなり、光のクロストークが発生して光信号の劣化を招きやすい。
【００６３】
第１実施形態では、光導波路１の表面（クラッド層２２）の光入射部Ｌ１及び光出射部Ｌ２を除く領域を梨地状にして粗化面ＲＳとしている。このため、光入射部Ｌ１の外側領域に当たる光は粗化面ＲＳで乱反射して減衰するため、隣接する光入射部Ｌ１に不要な光信号が入射することが防止される。
【００６４】
これにより、光入射部Ｌ１の配置ピッチが狭小化される場合であっても、隣接する光入射部Ｌ１の間で光のクロストークの発生が防止されて光信号の劣化を回避することができる。
【００６５】
また、受光素子４２が光結合される光出射部Ｌ２（図９）においても同様に、光出射部Ｌ２を除く領域に当たる光路変換傾斜面Ｓからの反射光は、光導波路１の粗化面ＲＳで乱反射して減衰する。これにより、受光素子４２の複数の受光部４２ａの間での光のクロストークの発生が防止されて光信号の劣化を回避することができる。
【００６６】
しかも、光導波路１の光入射部Ｌ１及び光出射部Ｌ２は粗化されておらず平滑面（透明層）であるため、光の乱反射は起こらず、発光素子４０及び受光素子４２と光導波路1とが信頼性よく光結合される。
【００６７】
（第２の実施の形態）
図１１〜図１６は第２実施形態の光導波路の製造方法を示す断面図、図１７及び図１８は第２実施形態の光導波路装置を説明するための断面図である。
【００６８】
第２実施形態では、仮基板を使用せずに、リジットタイプの配線基板の上に光導波路が形成される。第２実施形態では、第１実施形態と同一工程及び同一要素については、同一符号を付してその詳しい説明を省略する。
【００６９】
第２実施形態の光導波路の製造方法では、図１１に示すように、まず、剛性を有するリジッドタイプの配線基板６を用意する。配線基板６では、ガラスエポキシ樹脂などの絶縁基板５０の上面側の両端部に、電気配線として機能する複数の接続パッドＰが並んで配置されている。特に図示しないが、接続パッドＰは絶縁基板５０に設けられた貫通電極を介して下面側の配線層に接続されている。
【００７０】
次いで、図１２に示すように、コア層２４がクラッド層２２で囲まれた光導波路層２１を用意する。第２実施形態に係る光導波路層２１では、終端部に設けられた光路変換傾斜面Ｓに金属層２６が配置されており、金属層２６が光路変換ミラーＭ（光路変換部）として機能する。金属層２６としては、良好な光反射性を有する金（Ａｕ）層、銀（Ａｇ）層又はアルミニウム（Ａｌ）層などが使用される。
【００７１】
そして、第１実施形態と同様に、光導波路層２１の一端側（左側）の光路変換ミラーＭが光入射用であり、光路変換ミラーＭに対応する位置のクラッド層２２の外面（上面）に光入射部Ｌ１が画定されている。
【００７２】
また、光導波路層２１の他端側（右側）の光路変換ミラーＭは光出射用であり、光路変換ミラーＭに対応する位置のクラッド層２２の外面（上面）に光出射部Ｌ２が画定されている。
【００７３】
そして、図１３に示すように、図１２の光導波路層２１の下側のクラッド層２２の面を接着剤３２によって配線基板６に接着して固定する。このとき、光導波路層２１の終端部の光路変換ミラーＭ（金属層２６）の側方が接着層３２で埋め込まれる。
【００７４】
なお、第１実施形態（図２）で使用した光導波路層２０を配線基板６の上に接着してもよい。この場合は、第１実施形態と同様に、半硬化状態の樹脂フィルムを接着剤に使用することにより、光導波路層２０の光路変換傾斜面Ｓに接する空気層Ａが接着剤で埋め込まれずに残るようにする。
【００７５】
次いで、図１４に示すように、第１実施形態と同様に、光導波路層２１のクラッド層２４の光入射部Ｌ１及び光出射部Ｌ２の上にレジストパターン２８（マスクパターン）を形成して保護する。レジストパターン２８は光導波路層２１の周辺の配線基板６の上にも同時に形成される。図１４の平面図では、レジストパターン２８は斜線ハッチング部で描かれている。
【００７６】
続いて、図１５に示すように、第１実施形態と同様に、レジストパターン２８をマスクとして、露出するクラッド層２２の表面をブラスト加工することにより梨地状の粗化面ＲＳを形成する。
【００７７】
クラッド層２２の粗化面ＲＳの表面粗さ（Ｒａ）は、第１実施形態と同様に、好適には１μｍ以上３μｍ以下の範囲に設定される。
【００７８】
その後に、図１６に示すように、レジストパターン２８が除去される。光導波路層２１のクラッド層２２の光入射部Ｌ１及び光出射部Ｌ２は、レジストパターン２８で保護されているため、ブラスト加工されずに平滑面（透明層）のままで維持される。
【００７９】
このようにして、第１実施形態と同様に、光導波路層２１のクラッド層２２の光入射部Ｌ１及び光出射部Ｌ２を除く表面が梨地状の粗化面ＲＳとなる。これにより、配線基板６の上に第２実施形態の光導波路１ａが得られる。
【００８０】
次いで、図１７に示すように、光導波路１ａの光入射部Ｌ１及び光出射部Ｌ２をそれぞれ一括で露出させる開口部３４ｘ（図１７の平面図では太線領域）が設けられた保護絶縁層３４を光導波路１ａの上に形成する。保護絶縁層３４は配線基板６上にも同時に形成され、接続パッドＰ上に保護絶縁層３４の開口部３４ｘが設けられる。
【００８１】
保護絶縁層３４としてはソルダレジストが好適に使用され、印刷やフォトリソグラフィによって形成される
第１実施形態と同様に、光導波路１ａのクラッド層２２の表面を粗化面ＲＳとすることにより、光のクロストークを防止する他に、アンカー効果によって光導波路層２１の上に形成される保護絶縁層３４の密着性を向上させることができる。
【００８２】
そして、図１８に示すように、第１実施形態と同様に、光導波路１ａの一端側（左側）の光出射用の光路変換ミラーＭに光結合するように、発光素子４０が接続電極４１によって配線基板６の接続パッドＰに接続されて実装される。発光素子４０はその発光部４０ａが下側を向いた状態で実装される。
【００８３】
また、第１実施形態と同様に、光導波路１ａの他端側（右側）の光出射用の光路変換ミラーＭに光結合するように、受光素子４２が接続電極４３によって配線基板６の接続パッドＰに接続されて実装される。受光素子４２はその受光部４２ａが下側を向いた状態で実装される。
【００８４】
これにより、第２実施形態の光導波路装置２ａが得られる。
【００８５】
第２実施形態においても、図１８の点線矢印で示すように、第１実施形態と同様な経路で発光素子４０から受光素子４２に光が伝播される。第１実施形態では、光路変換傾斜面Ｓと空気層Ａとの空気界面で光路が９０°変換されるが、第２実施形態では、光路変換ミラーＭによって光路が９０°変換される。
【００８６】
つまり、第２実施形態では、発光素子４０の発光部４０ａから出射される光は、光導波路１ａの光入射部Ｌ１から一端側（左側）の光路変換ミラーＭに到達する。そして、光路変換ミラーＭで光が反射されて光路が９０°変換されてコア層２４に入射する。
【００８７】
次いで、コア層２４を伝播する光は他端側（右側）の光路変換傾ミラーＭで反射されて光路が９０°変換され、光導波路１ａの光出射部Ｌ２から受光素子４２の受光部４２ａに光が出射される。
【００８８】
第２実施形態の光導波路１ａ及び光導波路装置２ａは第１実施形態と同様な効果を奏する。
【００８９】
前述した第１、第２実施形態では、光入射部Ｌ１及び光出射部Ｌ２を除くクラッド層２２の外面全体に粗化面ＲＳを形成している。
【００９０】
他の形態として、図１９に示すように、光入射部Ｌ１及び光出射部Ｌ２を除くそれらの周囲部（Ｂで示される帯状部分）に粗化面ＲＳを部分的に形成してもよい。つまり、粗化面ＲＳは、光入射部Ｌ１及び光出射部Ｌ２を除くクラッド層２２の外面のうち、少なくとも光入射部Ｌ１及び光出射部Ｌ２の近傍の周囲の領域に形成されていればよい。
【００９１】
以上、好ましい実施形態及び変形例などを詳説したが、上述した実施形態に制限されることなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、種々の変形及び置換を加えることができる。
【符号の説明】
【００９２】
１，１ｘ，１ａ…光導波路、２，２ａ…光導波路装置、５，６…配線基板、７…光透過用開口部、１０…基板、２０，２１…光導波路層、２２…クラッド層、２４…コア層、２６…金属層、２８…レジストパターン（マスクパターン）、３０…封止層、３２…接着剤、３４…保護絶縁層、３４ｘ…開口部、４０…発光素子、４０ａ…発光部、４１，４３…接続電極、４２…受光素子、４２ａ…受光部、５０…絶縁基板、Ａ…空気層、Ｇ…溝、Ｌ１…光入射部、Ｌ２…光出射部、Ｍ…光路変換ミラー、Ｐ…接続パッド、ＲＳ…粗化面、Ｓ…光路変換傾斜面。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コア層がクラッド層で囲まれた光導波路層と、
前記光導波路層の光入射側及び光出射側にそれぞれ設けられた光路変換部と、
前記クラッド層の外面に画定されて、前記光入射側の前記光路変換部に光が入射される光入射部と、
前記クラッド層の外面に画定されて、前記光出射側の前記光路変換部からの光が出射される光出射部とを有し、
前記光入射部及び前記光出射部を除く前記クラッド層の外面が粗化面となっていることを特徴とする光導波路。
【請求項２】
前記光路変換部は、前記クラッド層及び前記コア層に設けられた光路変換傾斜面とそれに接する空気層とからなることを特徴とする請求項１に記載の光導波路。
【請求項３】
前記光路変換部は、前記クラッド層及び前記コア層に設けられた光路変換傾斜面に配置された金属層から形成された光路変換ミラーからなることを特徴とする請求項１に記載の光導波路。
【請求項４】
前記クラッド層の前記粗化面の表面粗さ（Ｒａ）は、１μｍ以上３μｍ以下の範囲に設定されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の光導波路。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかの光導波路と、
前記光導波路の前記粗化面上に配置された配線基板と、
前記配線基板に実装され、前記光導波路の前記光入射側の前記光路変換部に光結合される発光素子と、
前記配線基板に実装され、前記光導波路の前記光出射側の前記光路変換部に光結合される受光素子とを有することを特徴とする光導波路装置。
【請求項６】
前記粗化面が上側になって配置された請求項１乃至４のいずれかの光導波路と、
前記光導波路の下に配置された配線基板と、
前記光導波路の前記粗化面の上に形成され、前記光導波路の光入射部及び光出射部の上に開口部が設けられた保護絶縁層と、
前記配線基板に実装され、前記光導波路の前記光入射側の前記光路変換部に光結合される発光素子と、
前記配線基板に実装され、前記光導波路の前記光出射側の前記光路変換部に光結合される受光素子とを有することを特徴とする光導波路装置。
【請求項７】
基板の上に、光導波路層を形成する工程であって、前記光導波路層は、コア層がクラッド層で囲まれて構造を有し、前記光導波路層の光入射側及び光出射側に光路変換部がそれぞれ設けられており、前記クラッド層の上面に、前記光入射側の前記光路変換部に光が入射される光入射部と、前記光出射側の前記光路変換部からの光が出射される光出射部とが画定されており、
前記クラッド層の前記光入射部及び前記光出射部の上にマスクパターンを形成する工程と、
前記マスクパターンをマスクにしてクラッド層の表面をブラスト加工することにより粗化面を形成する工程と、
前記マスクパターンを除去する工程とを有することを特徴とする光導波路の製造方法。
【請求項８】
前記基板は仮基板であり、
前記マスクパターンを除去する工程の後に、前記基板が除去されることを特徴とする請求項７に記載の光導波路の製造方法。
【請求項９】
前記光路変換部は、下側の前記クラッド層及び前記コア層に設けられた光路変換傾斜面とそれに接する空気層とからなり、
前記基板の上に光導波路層を形成する工程において、
前記光路変換傾斜面を接着剤で埋め込まずに前記空気層を残すことを特徴とする請求項７又は８に記載の光導波路の製造方法。
【請求項１０】
前記光路変換部は、下側の前記クラッド層及び前記コア層に設けられた光路変換傾斜面に配置された金属層から形成された光路変換ミラーからなり、
前記基板の上に光導波路層を形成する工程において、
前記光路変換ミラーを接着剤で埋め込むことを特徴とする請求項７又は８に記載の光導波路の製造方法。
【請求項１】
コア層がクラッド層で囲まれた光導波路層と、
前記光導波路層の光入射側及び光出射側にそれぞれ設けられた光路変換部と、
前記クラッド層の外面に画定されて、前記光入射側の前記光路変換部に光が入射される光入射部と、
前記クラッド層の外面に画定されて、前記光出射側の前記光路変換部からの光が出射される光出射部とを有し、
前記光入射部及び前記光出射部を除く前記クラッド層の外面が粗化面となっていることを特徴とする光導波路。
【請求項２】
前記光路変換部は、前記クラッド層及び前記コア層に設けられた光路変換傾斜面とそれに接する空気層とからなることを特徴とする請求項１に記載の光導波路。
【請求項３】
前記光路変換部は、前記クラッド層及び前記コア層に設けられた光路変換傾斜面に配置された金属層から形成された光路変換ミラーからなることを特徴とする請求項１に記載の光導波路。
【請求項４】
前記クラッド層の前記粗化面の表面粗さ（Ｒａ）は、１μｍ以上３μｍ以下の範囲に設定されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の光導波路。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかの光導波路と、
前記光導波路の前記粗化面上に配置された配線基板と、
前記配線基板に実装され、前記光導波路の前記光入射側の前記光路変換部に光結合される発光素子と、
前記配線基板に実装され、前記光導波路の前記光出射側の前記光路変換部に光結合される受光素子とを有することを特徴とする光導波路装置。
【請求項６】
前記粗化面が上側になって配置された請求項１乃至４のいずれかの光導波路と、
前記光導波路の下に配置された配線基板と、
前記光導波路の前記粗化面の上に形成され、前記光導波路の光入射部及び光出射部の上に開口部が設けられた保護絶縁層と、
前記配線基板に実装され、前記光導波路の前記光入射側の前記光路変換部に光結合される発光素子と、
前記配線基板に実装され、前記光導波路の前記光出射側の前記光路変換部に光結合される受光素子とを有することを特徴とする光導波路装置。
【請求項７】
基板の上に、光導波路層を形成する工程であって、前記光導波路層は、コア層がクラッド層で囲まれて構造を有し、前記光導波路層の光入射側及び光出射側に光路変換部がそれぞれ設けられており、前記クラッド層の上面に、前記光入射側の前記光路変換部に光が入射される光入射部と、前記光出射側の前記光路変換部からの光が出射される光出射部とが画定されており、
前記クラッド層の前記光入射部及び前記光出射部の上にマスクパターンを形成する工程と、
前記マスクパターンをマスクにしてクラッド層の表面をブラスト加工することにより粗化面を形成する工程と、
前記マスクパターンを除去する工程とを有することを特徴とする光導波路の製造方法。
【請求項８】
前記基板は仮基板であり、
前記マスクパターンを除去する工程の後に、前記基板が除去されることを特徴とする請求項７に記載の光導波路の製造方法。
【請求項９】
前記光路変換部は、下側の前記クラッド層及び前記コア層に設けられた光路変換傾斜面とそれに接する空気層とからなり、
前記基板の上に光導波路層を形成する工程において、
前記光路変換傾斜面を接着剤で埋め込まずに前記空気層を残すことを特徴とする請求項７又は８に記載の光導波路の製造方法。
【請求項１０】
前記光路変換部は、下側の前記クラッド層及び前記コア層に設けられた光路変換傾斜面に配置された金属層から形成された光路変換ミラーからなり、
前記基板の上に光導波路層を形成する工程において、
前記光路変換ミラーを接着剤で埋め込むことを特徴とする請求項７又は８に記載の光導波路の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【公開番号】特開２０１３−３２２４（Ｐ２０１３−３２２４Ａ）
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３１７７９（Ｐ２０１１−１３１７７９）
【出願日】平成２３年６月１４日（２０１１．６．１４）
【出願人】（０００１９０６８８）新光電気工業株式会社 (1,516)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月１４日（２０１１．６．１４）
【出願人】（０００１９０６８８）新光電気工業株式会社 (1,516)
【Ｆターム（参考）】
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