JP2008046333A - 光送受信モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】折り曲げやねじれ等の変形に対して追従性があるフレキシブルなベルト状の高分子光導波路フィルムを用い、変形した状態でもフィルムに形成された光導波路を介して光信号の送受信を行うことができる光送受信モジュールを提供する。
【解決手段】双方向光送受信モジュール１０は、光送受信部２０側の反射面２４ｃを有するサブマウント２４と光送受信部２１側の反射面２５ｃを有するサブマウント２５とに高分子光導波路フィルム１１の端部を載置すると共に、背面発光型発光素子２２から射出された光が反射面２４ｃ，２５ｃを介して送信用光導波路に入射されるように背面発光型発光素子２２を配置し、受信用光導波路からの光が反射面２４ｃ，２５ｃを介して受光されるように背面受光型受光素子２３を配置している。
【選択図】図１

Description

本発明は、光送受信モジュールに係わり、特に、高分子光導波路フィルムに形成された光導波路を介して光信号の送受信を行う光送受信モジュールに関する。

従来の高分子光導波路の製造方法の一例としては、例えば
（１）フィルムにモノマーを含浸させ、コア部を選択的に露光し、屈折率を変化させてフィルムを張り合わせる方法（選択重合法）、
（２）コア層及びクラッド層を塗布後、反応性イオンエッチングを用いてクラッド部を形成する方法（ＲＩＥ法）、
（３）高分子材料中に感光性の材料を添加した紫外線硬化樹脂をフォトリソグラフィーにより露光・現像する方法（直接露光法）、
（４）射出成形を利用する方法、
（５）コア層及びクラッド層を塗布後、コア部を露光してコア部の屈折率を変化させる方法（フォトブリーチング法）等の各種の製法が提案されている。

しかしながら、上記（１）の選択重合法は、フィルムの張り合わせに問題がある。上記（２）のＲＩＥ法、及び上記（３）の直接露光法は、フォトリソグラフィー法を使うためコスト高になる。上記（４）の射出成形法は、得られるコア径の精度に課題がある。上記（５）のフォトブリーチング法は、コア層とクラッド層の屈折率差を十分にとれないという問題がある。

実用的な製法としては、上記（２）のＲＩＥ法や上記（３）の直接露光法を挙げることができるが、上述したように作製コストに問題がある。そして、上記（１）〜（５）のいずれの製法にあっても、大面積であり、かつ、フレキシブルなプラスチック基材に高分子光導波路を形成するには実用的に馴染まない。

一方、上記従来の製造方法とは全く異なった高分子光導波路の製法の一例として、例えばマイクロモールド法と称する鋳型を用いて高分子光導波路を製造する方法がある（例えば、特許文献１〜３参照。）。これらの特許文献１〜３に記載された高分子光導波路の製造方法によれば、極めて簡便に低コストで光導波路を量産することが可能である。また、簡便な製法であるにもかかわらず、光導波損失が小さい光導波路を安定して作製することができる。更には、従来では作製が困難であったフレキシブルなプラスチック基材上にも、光導波路を作製することが可能である。なお、上記特許文献１〜３に記載された高分子光導波路の製造方法は、本出願人等が先に提案したものである。

ところで、最近、ＩＣ技術やＬＳＩ技術において、動作速度や集積度向上のために、高密度に電気配線を行なう代わりに、機器装置間、機器装置内のボード間、チップ内において光配線を行なうことが注目されている。特に、省電力化や面アレイ化に有利な面発光型レーザ、面受光素子であるフォトダイオードを用いた光配線のための素子が、種々提案されている。

このような素子の一例として、例えばコアとコアを包囲するクラッドとを有する高分子光導波路のコア・クラッド積層方向に発光素子及び受光素子を備え、更に発光素子からの光をコアに入射させるための入射側ミラーと、コアからの光を受光素子に出射させるための出射側ミラーとを有する光学素子であって、発光素子から入射側ミラー及び出射側ミラーから受光素子に至る光路に相当する箇所において、クラッド層を形成し、発光素子からの光及び出射側ミラーからの光を収束させた光学素子が提案されている（例えば、特許文献４参照。）。

また、コアとコアを包囲するクラッドとを有する高分子光導波路のコア端面に発光素子からの光を入射させる光学素子において、コアの光入射端面を発光素子に向かって凸面となるように形成し、発光素子からの光を収束させて導波損失を抑えた光学素子が提案されている（例えば、特許文献５参照。）。

更に、電子素子と光素子とを集積化した光電融合回路基板の上に高分子光導波路回路が直接組み付けられた光電子集積回路が提案されている（例えば、特許文献６参照。）。
特開２００４−２９５０７号公報 特開２００４−８６１４４号公報 特開２００４−１０９９２７号公報 特開２０００−３９５３０号公報 特開２０００−３９５３１号公報 特開２０００−２３５１２７号公報

しかしながら、これまでに提案されている光配線の方法は、いずれも光導波路が受発光素子やミラーと共に基板上に固定されており、ワイヤーによる電気配線と比較すると配線の自由度が小さく、ヒンジ部の光配線として、折り畳むことが多い携帯電話や薄型パソコン等のモバイル装置に応用し難いという問題があった。

一方、樹脂コーティングした光ファイバーの素線を数本集めてテープ状にした光ファイバー・テープが光配線に利用されているが、光ファイバーは石英ガラス製で曲げに弱く、上記と同様に配線の自由度が小さいという問題があった。

本発明は、折り曲げやねじれ等の変形に対して追従性があるフレキシブルなベルト状の高分子光導波路フィルムを用い、変形した状態でもフィルムに形成された光導波路を介して光信号の送受信を行うことができる光送受信モジュールを提供することを目的としている。

［１］本発明は、光導波路が形成された高分子光導波路フィルムと、入射された光の光路を変換する第１の反射面を有する第１のサブマウントと、背面発光型の発光素子とを備え、前記第１のサブマウント上に前記高分子光導波路フィルムの一方の端部を載置すると共に、前記発光素子から射出された光が前記第１の反射面で光路を変換されて前記光導波路の入射端面に結合されるように前記発光素子を配置した構成の光送信部と、入射された光の光路を変換する第２の反射面を有する第２のサブマウントと、背面受光型の受光素子とを備え、前記第２のサブマウント上に前記高分子光導波路フィルムの他方の端部を載置すると共に、前記光導波路の出射端面から射出された光が前記第２の反射面で光路を変換されて前記受光素子に受光されるように前記受光素子を配置した構成の光受信部とを備えてなることを特徴とする光送受信モジュールにある。

［２］更に本発明は、送信用光導波路と受信用光導波路とが形成された高分子光導波路フィルムと、前記送信用光導波路及び前記受信用光導波路を介して双方向に光信号を送受信する一対の光送受信部とを備え、前記両側一対の光送受信部のそれぞれは、背面発光型の発光素子及び背面受光型の受光素子と、入射された光の光路を変換する反射面を有するサブマウントとを備え、前記サブマウント上に前記高分子光導波路フィルムの端部を載置すると共に、前記発光素子から射出された光が前記反射面で光路を変換されて前記送信用光導波路の入射端面に結合されるように前記発光素子を配置し、且つ前記受信用光導波路の出射端面から射出された光が前記反射面で光路を変換されて前記受光素子に受光されるように前記受光素子を配置してなることを特徴とする光送受信モジュールにある。

［３］上記［１］又は［２］記載の発明にあって、前記高分子光導波路フィルムの厚さが、５０μｍ〜２００μｍであることを特徴としている。

［４］上記［１］〜［３］のいずれかに記載の発明にあって、前記高分子光導波路フィルムのフィルム面が、前記サブマウントの主面と接合されてなることを特徴としている。

［５］上記［１］〜［４］のいずれかに記載の発明にあって、前記光導波路のコア部は、シリコーン樹脂製の鋳型を用いて複製されてなることを特徴としている。

［６］上記［１］〜［５］のいずれかに記載の発明にあって、前記光導波路のコア部は、ダイシングソーによる切削で作製されたことを特徴としている。

［７］上記［１］〜［６］のいずれかに記載の発明にあって、前記サブマウントが金属からなり、ダイシングにより前記サブマウントに形成された切削面を前記反射面としたことを特徴としている。

［８］上記［１］又は［２］記載の発明にあって、前記サブマウントがシリコーンからなり、ダイシングにより前記サブマウントに形成された切削面に金属を蒸着して前記反射面としたことを特徴としている。

［９］上記［１］又は［２］記載の発明にあって、前記サブマウントが石英ガラスからなり、ダイシングにより前記サブマウントに形成された切削面に金属を蒸着して前記反射面としたことを特徴としている。

［１０］上記［１］又は［２］記載の発明にあって、前記金属が、金、銀、ニッケル、銅、コバルト、アルミニウム、及びチタンからなる群から選択された１種以上の金属又はその合金であることを特徴としている。

［１１］上記［１］又は［２］記載の発明にあって、前記発光素子及び前記受光素子が、前記光導波路のコア部を構成する樹脂と同じ樹脂により前記サブマウント上に固定されてなることを特徴としている。

本発明によれば、折り曲げやねじれ等の変形に対して追従性があるフレキシブルなベルト状の高分子光導波路フィルムを用いているので、フィルムが変形した状態でも、フィルムに形成された光導波路を介して光信号の送受信を行うことができる。それと同時に、サブマウントに反射面を直接的に作製し、この反射面を介して背面発光型発光素子、背面受光型受光素子、及び高分子光導波路フィルムを光結合する簡単な構成をもって実装を行うことができるようになり、部品点数を削減すると共に、作業工数や製作コストなどを低減することができる。

以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて具体的に説明する。

［第１の実施の形態］
（光送受信モジュールの構成）
図１は、本発明における第１の実施の形態である双方向光送受信モジュールの一構成例を概略的に示す斜視図である。なお、この第１の実施の形態にあっては、双方向光送受信モジュールを例示して説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば背面発光型発光素子を備えた光送信部と背面受光型受光素子を備えた光受信部との間で一方向の光通信を行う一方向光送受信モジュールに使用することができることは勿論である。

同図において、符号１０は、代表的な第１の実施の形態に係る双方向光送受信モジュールの外観構成を示している。この双方向光送受信モジュール１０の基本構成は、図１に示すように、ベルト状の高分子光導波路フィルム１１と、この高分子光導波路フィルム１１内に形成された送信用の光導波路及び受信用の光導波路を介して双方向に光信号を送受信する第１及び第２の光送受信部２０，２１とにより構成されている。これらの光送受信部２０，２１のそれぞれは、背面発光型の発光素子である面発光型半導体レーザダイオード（ＬＤ）２２と、背面受光型の受光素子であるフォトダイオード（ＰＤ）２３と、第１又は第２のサブマウント２４，２５とを備えており、高分子光導波路フィルム１１の両端部は、サブマウント２４，２５上にそれぞれ保持されている。ＬＤ２２の光送信面及びＰＤ２３の光受信面のそれぞれには、マイクロレンズが設けられている。図２（ｂ）に、ＬＤ２２の光送信面に設けられたマイクロレンズ２２ａを示す。

（高分子光導波路フィルム）
高分子光導波路フィルム１１は、図１に示すように、許容曲げ半径が３ｍｍ以下の可とう性を有する透明樹脂フィルム材からなり、折り曲げやねじれ等の変形に対して追従性を有している。かかる構成により、高分子光導波路フィルム１１が変形した状態でも、第１の光送受信部２０のＬＤ２２から送信された光信号を、高分子光導波路フィルム１１の光導波路を導波して、第２の光送受信部２１のＰＤ２３により受信することができる。

高分子光導波路フィルム１１は、変形に対する追従性を高めるために、フィルムの厚さを５０μｍ〜３００μｍの範囲内に設定することが好ましく、７０μｍ〜２００μｍの範囲内に設定することがより望ましい。また、同様の理由から、フィルムの幅としては、０．５ｍｍ〜１０ｍｍの範囲内に設定することが好ましく、１ｍｍ〜５ｍｍの範囲内とすることが更に好適である。

高分子光導波路フィルム１１は、図２（ｂ）に示すように、フィルム長さ方向に延在する口型のコア部１２と、このコア部１２を包囲するクラッド部１３とで構成されている。高分子光導波路フィルム１１は、フィルム長さ方向の両側ともに同様の構造からなる。高分子光導波路フィルム１１内には、複数のコア部１２がフィルム幅方向に並列に配置され、フィルム内に複数の光導波路１４が形成されている。本発明は特に限定されるものではないが、本実施の形態においては、フィルム内には、ＬＤ２２及びＰＤ２３に対応して２本の光導波路１４が形成されている。高分子光導波路フィルム１１の端部には、光導波路１４の光軸に垂直な端面が形成されている。

（サブマウント付き光送受信部）
図２は、サブマウントを備えた光送受信部の一構成例を模式的に示している。図２（ａ）は、光送受信部の平面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＩＩ−ＩＩ線矢視断面図である。第１及び第２の光送受信部２０，２１は、図１に示すように、ＬＤ２２及びＰＤ２３の設置位置を除いて、両側ともに同一構造からなる。このため、本実施の形態では片側の第１の光送受信部２０のみを説明する。

第１の光送受信部２０のサブマウント２４は、図２に示すように、略直方体からなる基板により構成されている。このサブマウント２４の基本構成は、高分子光導波路フィルム１１の端部が載置されるフィルム載置面２４ａと、電極膜が形成される電極形成面２４ｂと、光路変換を行う４５度のミラー面２４ｃとを備えている。そのフィルム載置面２４ａは、例えばサブマウント２４の基板を表面から切削することで、電極形成面２４ｂよりも高分子光導波路フィルム１１の厚さ分だけ低く形成された凹部形状をなしている。ミラー面２４ｃは、フィルム載置面２４ａを形成する凹部を横断するように直線状に延在する垂直面と、サブマウント２４の主面に対して４５度の角度をもって下傾斜した傾斜面とからなる楔形状をなしている。

４５度のミラー面２４ｃは、入射した光の光路を変換する光路変換面として機能する。ミラー面２４ｃに４５度の角度で入射した光は、ミラー面２４ｃにおいて光路が９０度に折り曲げられる。このミラー面２４ｃとしては、サブマウント２４の基板を４５度の角度で切削して切削面を形成し、その切削面に高反射率の金属膜を形成することができる。なお、シリコーン（Ｓｉ）結晶基板や金属基板を用いて、サブマウント２４を作製する場合は、切削面をそのままミラー面とすることもできる。

サブマウント２４としては、Ｓｉ等の結晶基板、石英ガラス等のガラス基板、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、コバルト（Ｃｏ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）又はその合金などの金属基板に、サブマウント２４のフィルム載置面２４ａ及びミラー面２４ｃを形成することにより作製することができる。ミラー面２４ｃの作製は、例えばエッチングによりフィルム載置面２４ａと電極形成面２４ｂとの間に段差を形成した後、角度付きブレードを用いて所定厚さの切り込みを入れることで、ミラー面２４ｃを形成することができる。

サブマウント２４のフィルム載置面２４ａの作製方法としては、例えば形成精度の高い反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）を用いることが好ましい。ミラー面２４ｃとなる切削面の作製方法としては、例えば角度付きブレードを有するダイシングを用いることが好ましい。特に、Ｓｉ等の結晶基板の場合には、結晶面に沿ってダイシングすることが好ましい。実装の位置精度は、サブマウント２４の作製精度により左右されるが、ダイシングにより十分な作製精度を得ることが可能であり、ＬＤ２２、ＰＤ２３及び高分子光導波路フィルム１１の実装を容易に行うことができる。また、サブマウント２４の切削面への金属膜の形成には、例えば蒸着法やスパッタリング法を用いることが好ましい。

サブマウント２４の電極形成面２４ｂには、ＬＤ２２及びＰＤ２３に対して電気的な配線を行うための電極膜を形成することができる。サブマウント２４の電極膜としては、例えばサブマウント２４の表面に金（Ａｕ）、アルミニウム（Ａｌ）等の金属膜を蒸着した後、この金属膜をフォトリソグラフィー技術によりパターニングすることで形成することができる。サブマウント２４に電極膜を形成することで、双方向光送受信モジュール１０をパッケージに格納する場合は、受光素子及び発光素子に対する電気的な配線が容易になる。

サブマウント２４としては、例えば電鋳により金属層を一様に積層形成した略直方体からなる金属基板から構成することができる。その製法の一例としては、例えば超精密エッチング方式の一種であるエレクトロファインフォーミング方式を挙げることができる。かかる構成によれば、ＬＤ２２を搭載している部材の下面に金属製の放熱板を取り付ける必要がなくなり、ＬＤ２２から発生する熱を効率よく外部に逃すことができる。このため、消費電力を抑えることができると共に、高輝度の発光が可能となる。

次に、図３を参照して、光送受信部の実装について説明する。図３は、サブマウントを備えた光送受信部の一実装例を模式的に示す平面図である。この図示例にあっても、第１及び第２の光送受信部２０，２１は、図１に示すように受光素子及び発光素子の設置位置を除いて、両側ともに同一構造からなるため、片側の第１の光送受信部２０のみを説明する。なお、図３において上記実施の形態と実質的に同じ部材には同一の部材名と符号を付している。従って、これらの部材に関する詳細な説明は省略する。

双方向光送受信モジュール１０の実装時においては、図３に示すように、光送受信部２０のサブマウント２４上には、背面発光型ＬＤ２２、背面受光型ＰＤ２３、及び高分子光導波路フィルム１１が保持される。高分子光導波路フィルム１１の端部をサブマウント２４のフィルム載置面２４ａで保持することで、フレキシブルな高分子光導波路フィルム１１を安定して保持することができるようになる。

背面発光型のＬＤ２２及び背面受光型のＰＤ２３は、それぞれの光送信面及び光受信面を４５度のミラー面２４ｃの真上に対向して、高分子光導波路フィルム１１の上端面及びサブマウント２４上に密着して取り付けられている。ＬＤ２２の光送信面から射出された光は、ミラー面２４ｃで反射されて高分子光導波路フィルム１１の送信用光導波路１４のコア部１２の端面（入射端面）に入射し、受信用光導波路１４のコア部１２内を導波する光は、ミラー面２４ｃで反射されてＰＤ２３の光受信面に受光されるように、アライメントして実装することで、簡単に組み立てることができる。

更に双方向光送受信モジュール１０では、図３に示すように、セラミックからなる基板３０のフィルム載置面２４ａ上にサブマウント２４が固定されている。本発明は特に限定されるものではないが、セラミック基板３０の上面には、例えば熱伝導性が良好な金めっきが施されている。セラミック基板３０には、ＬＤ２２の背面に形成されたカソード及びアノード電極と配線される２個の電極パッド３１と、ＰＤ２３の背面に形成されたカソード及びアノード電極と電気的に接続されるフォトダイオード用アンプ３２と、そのアンプ３２に電気的に接続される３個の電極パッド３３とがそれぞれ実装されている。図示例では、サブマウント２４にはパターニングが不要となる。

サブマウント２４を金属により構成した場合は、光送受信部２０とセラミック基板３０とを非接触状態で実装しているため、ＬＤ２２で発生した熱がセラミック基板３０側へ伝播しない。その結果、セラミック基板３０への影響を最小限に抑えることができるようになり、サブマウント２４によって安定して放熱できる。また、アンプ３２の作動時に発生する熱をサブマウント２４及びセラミック基板３０で協働して放熱性を高めることもできる。従って、双方向光送受信モジュール１０の雑音特性や信頼性を改善することが可能となる。

（双方向光送受信モジュールの動作）
以上のように構成された双方向光送受信モジュール１０では、高分子光導波路フィルム１１の一端部に設けられた第１の光送受信部２０から高分子光導波路フィルム１１の他端部に設けられた第２の光送受信部２１に光信号を送信する場合は、第１の光送受信部２０のサブマウント２４に保持された背面発光型ＬＤ２２の光送信面から射出された光が、４５度ミラー面（入射端面）２４ｃの真上から入射する。その光は、４５度ミラー面２４ｃにより反射されて９０度の光路変換を受け、送信用光導波路１４のコア部１２内を導波することとなる。その光は、第２の光送受信部２１側の４５度ミラー面（出射端面）２４ｃにおいて導波方向を垂直に変換され、第２の光送受信部２１のサブマウント２５に保持された背面受光型ＰＤ２３の光受信面に受光されることとなる。

第２の光送受信部２１から送信された光信号を第１の光送受信部２０で受信する場合には、第２の光送受信部２１における背面発光型ＬＤ２２の光送信面から射出された光が、４５度ミラー面（入射端面）２４ｃの真上から入射する。その光は、４５度ミラー面２４ｃにより反射されて９０度の光路変換を受け、受信用光導波路１４のコア部１２内を導波することとなる。その光は、第１の光送受信部２０側の４５度ミラー面（出射端面）２４ｃにおいて伝播方向を垂直に変換され、背面受光型のＰＤ２３の光受信面に受光されることとなる。

本実施の形態に係る光送受信モジュール１０では、上述したように、一組の光送受信部２０，２１の間で双方向の光通信が行われるが、フレキシブルなベルト状の高分子光導波路フィルム１１は、折り曲げやねじれ等の変形に対して追従性を有しているので、フィルムが変形した状態でも、高分子光導波路フィルム１１に形成された光導波路１４を介して光信号の送受信を行うことができる。従って、折り畳むことが多い携帯電話や薄型パソコン等のモバイル装置の光配線にも効果的に使用することが可能となる。

以上のように構成された本実施の形態に係る光送受信モジュール１０では、所定形状に加工されており、ミラー面２４ｃが形成されたサブマウント２４を用いているので、以下の（１）〜（４）に示す通り、高分子光導波路フィルム１１、背面発光型ＬＤ２２、及び背面受光型ＰＤ２３の実装が容易になる。

（１）サブマウント２４に高分子光導波路フィルム１１の端部が載置されるフィルム載置面２４ａが形成され、このフィルム載置面２４ａにより高分子光導波路フィルム１１の端部が保持されるので、フレキシブルな高分子光導波路フィルム１１をサブマウント２４上に安定して保持することができる。

（２）サブマウント２４上に高分子光導波路フィルム１１を載置し、同じサブマウント２４にミラー面２４ｃを作製して、このミラー面２４ｃを介して背面発光型ＬＤ２２と、背面受光型ＰＤ２３と、高分子光導波路フィルム１１とを光結合するという簡単な方法で実装を行うので、部品点数を少なくすることができる。

（３）サブマウント２４にミラー面２４ｃを作製する際に、ダイシングソーで十分な精度を得ることが可能であり、実装がより容易になる。

（４）高分子光導波路フィルム１１の厚さを制御してアライメントを行うことができるので、マイクロレンズなしでの実装が可能になる。

次に、サブマウント２４の作製方法の一例を説明する。

以上の構成をもつサブマウント２４は、以下のように効率的に製造することができる。図４（ａ）〜図４（ｆ）は、サブマウントを作製する工程を示す概念図である。なお、以下の製造例にあっては、３個のサブマウントの作製方法について説明するが、本発明はこれに限定されない。

（原盤の作製）
原盤４０は、図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、電極形成面形成用凸部４０ｂとなる部分を除いて、シリコーンウエハー上に反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）によってフィルム載置面の形態に対応する３個のフィルム載置面形成用凹部４０ａを作製する。次に、角度付きブレードを有するダイシングを用いて、シリコーンウエハー上にミラー面の形態に対応する３個のミラー面形成用凹部４０ｃを、フィルム載置面形成用凹部４０ａを横切って切削する。これにより、シリコーンからなる原盤４０を作製することができる。

（鋳型の作製）
鋳型４１は、図４（ｃ）に示すように、定法に従い、作製した原盤４０の凹凸形成面上に鋳型形成用の硬化性樹脂の塗布あるいは注型などを行い、サブマウントにおけるフィルム載置面形成用凸部４１ａ、電極形成面形成用凹部４１ｂ及びミラー面形成用凸部４１ｃを有する硬化性樹脂層を成形する。次に、乾燥処理を行い、硬化性樹脂層を硬化させる。硬化した硬化性樹脂層を原盤４０から剥離する。これにより、硬化性樹脂層からなる鋳型４１を作製することができる。

（サブマウントの作製）
サブマウントとなる硬化性樹脂基板４２の作製にあたっては、図４（ｄ）に示すように、定法に従い、作製した鋳型４１の凹凸形成面上にサブマウント形成用の紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂を塗布あるいは注型などにより成形する。次に、その紫外線硬化性樹脂層又は熱硬化性樹脂層を熱又は光により硬化させる。これにより、フィルム載置面２４ａ、電極形成面２４ｂ及びミラー面２４ｃを有する硬化性樹脂基板４２を作製することができる。

次に、図４（ｅ）に示すように、作製した硬化性樹脂基板４２の３個のミラー面２４ｃに金属膜２４ｄを着膜する。ミラー面２４ｃに金属膜２４ｄを着膜するにあたっては、例えばミラー面２４ｃに対応する貫通長孔をもつメタルマスクを使用することができる。ミラー面２４ｃにメタルマスクの貫通長孔を合わせた状態で、蒸着源を介してメタルマスク側からミラー面２４ｃに向けて金属膜２４ｄを着膜することができる。次に、図４（ｆ）に示すように、硬化性樹脂基板４２をダイサーなどにより直角に切断し、３個の独立したサブマウント２４を形成する。

［第２の実施の形態］
（サブマウントの作製方法）
図５（ａ）〜図５（ｅ）は、第２の実施の形態であるサブマウントを作製する他の工程を示す概念図である。

上記図４に示したサブマウント２４の作製方法と大きく異なるところは、スタンパを用いた成形加工によりサブマウント２４のフィルム載置面２４ａ、電極形成面２４ｂ及びミラー面２４ｃを形成した点にある。図示例にあっては、図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、ＲＩＥにより、３個のフィルム載置面形成用凸部４１ａと、３個の電極形成面及び３個のミラー面の形成用凹部４１ｂ，４１ｃとを有する鋳型４１を作製した後、図５（ｃ）に示すように、作製した鋳型４１の凹凸状パターンをスタンパとして用いることができる。サブマウントとなる石英ガラス基板４３の表面に鋳型４１の凹凸状パターンと略同一形状のフィルム載置面２４ａ、電極形成面２４ｂ及びミラー面２４ｃを形成した後、図５（ｄ）に示すようにミラー面２４ｃに対する金属膜２４ｄの蒸着及び石英ガラス基板の切断を行うことで、図５（ｅ）に示すように、３個の独立した石英ガラス製のサブマウント２４を作製することができる。

次に、高分子光導波路フィルムの作製方法の一例を説明する。

（高分子光導波路フィルムの作製方法）
上記の高分子光導波路フィルム１１は、以下の（１）〜（６）の工程により効率的に作製することができる。
（１）鋳型形成用硬化性樹脂の硬化層から形成され、光導波路のコア凸部に対応する凹部と、凹部の一端及び他端にそれぞれ連通する２以上の貫通孔とが設けられた鋳型を準備する工程
（２）鋳型に対して、その鋳型との密着性が良好なクラッド用可撓性フィルム基材を密着させる工程
（３）クラッド用可撓性フィルム基材を密着させた鋳型の凹部の一端にある貫通孔に、コア形成用硬化性樹脂を充填し、鋳型の凹部の他端にある貫通孔から減圧吸引してコア形成用硬化性樹脂を鋳型の凹部に充填する工程
（４）充填したコア形成用硬化性樹脂を硬化させ、鋳型をクラッド用可撓性フィルム基材から剥離する工程
（５）コアが形成されたクラッド用可撓性フィルム基材上にクラッド層を形成する工程
（６）ダイシングにより高分子光導波路フィルムの端面を形成する工程

これらの（１）〜（６）の各工程は、本出願人等が先に提案した上記特許文献１〜３に記載された高分子光導波路などの製造技術と実質的に同じ製法によって効果的に得ることができる。

高分子光導波路から作製される光学素子は、種々の階層における光配線に用いることができる。クラッド用可撓性フィルム基材の材料は、光学素子の用途に応じ、屈折率、光透過性等の光学的特性、機械的強度、耐熱性、鋳型との密着性、フレキシビリティー等を考慮して選択される。そのフィルムとしては、脂環式アクリル樹脂フィルム、脂環式オレフィン樹脂フィルム、三酢酸セルロースフィルム、エポキシ樹脂フィルム、含フッ素樹脂フィルム等が挙げられる。フィルム基材の屈折率は、コアとの屈折率差を確保するため、１．５５より小さく、好ましくは１．５３より小さくすることが望ましい。また、フィルム基材の厚さは、フレキシビリティーと剛性や取り扱いの容易さ等を考慮して適切に選ばれ、一般的には０．０２ｍｍ〜０．１ｍｍ程度が好ましい。

コア形成用硬化性樹脂としては、放射線硬化性、電子線硬化性、熱硬化性等の樹脂を用いることができる。その中でも紫外線硬化性樹脂及び熱硬化性樹脂が好適である。コア形成用の紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂としては、例えば紫外線硬化性又は熱硬化性のモノマー、オリゴマー若しくはモノマーとオリゴマーの混合物が好ましく用いられる。また、紫外線硬化性樹脂としては、例えばエポキシ系、ポリイミド系、アクリル系紫外線硬化性樹脂が好ましく用いられる。

コア形成用硬化性樹脂の硬化物の屈折率は、クラッドとなるフィルム基材より大きいことが必要であり、クラッドとコアの屈折率の差は、０．０１以上、好ましくは０．０３以上である。

クラッド用硬化性樹脂としては、例えば紫外線硬化性樹脂や熱硬化性樹脂が好ましく用いられ、紫外線硬化性又は熱硬化性のモノマー、オリゴマー若しくはモノマーとオリゴマーの混合物が用いられる。また、クラッドの屈折率をフィルム基材の屈折率と同じにすることが、光の閉じ込めの点からみて好ましい。

高分子光導波路フィルムの製造方法によると、製造工程が極めて単純化され、高分子光導波路フィルムを容易に作製することができる。従って、従来の高分子光導波路フィルムの製造方法と比較し、極めて低コストで高分子光導波路フィルムを作製することが可能になる。更には、簡便な方法でありながら、得られる高分子光導波路フィルムの導波損失が少なくなり、高精度であり、各種機器への自由な装填が可能である。

以下に、本発明の更に具体的な実施の形態として、実施例を挙げて詳細に説明する。

（高分子光導波路フィルムの作製）
Ｓｉ基板に厚膜レジスト（マイクロケミカル（株）製、ＳＵ−８）をスピンコート法で塗布した後、８０℃でプリベークし、フォトマスクを通して露光し、現像して、断面が正方形をなす４本の凸部（幅：５０μｍ、高さ：５０μｍ、長さ：８０ｍｍ）を形成した。凸部と凸部の間隔は２５０μｍとした。次に、これを１２０℃でポストベークして、高分子光導波路作製用の原盤を作製した。

次に、この原盤に離型剤を塗布した後、熱硬化性液状ジメチルシロキサンゴム（ダウ・コウニングアジア社製：ＳＹＬＧＡＲＤ１８４、粘度５０００ｍＰａ．ｓ）及びその硬化剤を混合したものを流し込み、１２０℃で３０分間加熱して硬化させた後、剥離して、断面が矩形である凸部に対応する凹部を持った型（型の厚さ：５ｍｍ）を作製した。

更に、平面形状が円形である鋳型における厚さ方向の断面形状がテーパー状である貫通孔を、凹部の一端及び他端において、凹部と連通するように、打ち抜きにより形成して鋳型を作製した。

この鋳型と、鋳型より一回り大きい膜厚５０μｍのクラッド用フィルム基材（アートンフィルム、ＪＳＲ（株）製、屈折率１．５１０）を密着させた。次に、鋳型の進入側貫通孔に、粘度が５００ｍＰａ．ｓの紫外線硬化性樹脂を数滴落とし、排出側（減圧吸引側）貫通孔から減圧吸引したところ、１０分で凹部内に紫外線硬化性樹脂が充填された。次いで、５０ｍＷ／ｃｍ^２のＵＶ光を鋳型の上部から５分間照射して紫外線硬化させた。鋳型をアートンフィルムから剥離したところ、アートンフィルム上に原盤凸部と同じ形状のコアが形成された。

次に、アートンフィルムのコア形成面に、硬化後の屈折率がアートンフィルムと同じ１．５１０である紫外線硬化性樹脂を塗布した後、５０μｍのクラッド用フィルム基材を張り合わせ、５０ｍＷ／ｃｍ^２のＵＶ光を５分間照射して紫外線硬化させることで、２枚のフィルムを接着させ、幅１．５ｍｍ、膜厚１５０μｍのベルト状の高分子光導波路フィルムとした。

次に、ダイシングソーを用いて高分子導波路フィルムの両端を光軸に対し垂直に切断し、両端部に垂直切断面を備えた高分子光導波路フィルムを得た。

（サブマウントの作製）
厚さ６００μｍのＳｉ基板に、高分子光導波路フイルムを取り付けるための高さ１６０μｍの段差をＲＩＥ法で形成した。次に、４５度の角度付きＳｉ用のブレードを備えたダイシングソーを用いて、高さ２６０μｍの段差を光軸に対し４５度の角度で切断し、サブマウントに４５度ミラー面を形成した。次に、サブマウントの上面にＡｕを２００ｎｍの厚さで蒸着した後、フォトリソグラフィーでＡｕ電極のパターニングを行い、上部電極用の電極パッドと下部電極用の電極パッドとを形成した。そして、電極パッドが形成されたＳｉ基板をダイサーで切断することで、Ｓｉサブマウントを形成した。

（モジュールの実装）
高分子光導波路フィルムの両端部の各々を、位置合せを行った後、異なるＮｉサブマウントのフィルム載置面に載置し、コア用の紫外線硬化性樹脂を用いてサブマウントに固定した。

次に、背面発光型ＶＣＳＥＬ素子のカソード及びアノード電極をＳｉサブマウント上の電極パッドとの間を結線すると共に、背面受光型フォトダイオード素子のカソード及びアノード電極をＳｉサブマウント上の電極パッドとの間を各々結線した。これにより、一対の光送受信部と高分子光導波路フィルムとを備えた双方向光送受信モジュールを得た。

（通信性能の評価）
光送受信の性能をサンプリング・オシロスコープ（アジレントテクノロジー製：Ａｇｉｌｅｎｔ・８６１００Ｃ）とパルスパターンジェネレーターを用いて性能評価を行ったところ、３．１２５Ｇｂｐｓまで良好なアイパターンを測定することができた。

（サブマウントの作製）
厚さ６００μｍのＳｉ基板に代えて、厚さ６００μｍの石英ガラス基板を用いて石英ガラスサブマウントを形成し、これを用いてモジュールを構成した以外は、上記実施例１と同様に、実施例２の双方向光送受信モジュールを作製した。

（通信性能の評価）
光送受信の性能をサンプリング・オシロスコープ（アジレントテクノロジー製：Ａｇｉｌｅｎｔ・８６１００Ｃ）とパルスパターンジェネレーターを用いて、性能評価を行ったところ、３．１２５Ｇｂｐｓまで良好なアイパターンを測定することができた。

上記実施例１及び実施例２における光送受信モジュールでは、ベルト状の高分子光導波路フィルムは、高いフレキシビリティーを有しているので、折り曲げやねじれ等によりフィルムが変形した状態でも、高分子光導波路フィルムに形成された光導波路を介して光信号の送受信を行うことができる。また、サブマウントに形成されたフィルム載置面に高分子光導波路フィルムを載置し、受発光素子を取り付けるだけで構成部品を実装することができるようになり、極めて簡便に且つ確実に実装を行うことができる。

なお、本発明に係る光送受信ジュールは、上記実施の形態、実施例及び図示例に限定されるものではなく、その発明の趣旨を逸脱しない範囲内で様々な設計変更が可能である。

本発明における第１の実施の形態である双方向光送受信モジュールの一構成例を概略的に示す斜視図である。 本発明に適用されるサブマウントを備えた光送受信部の一構成例を模式的に示す平面図及び断面図である。 本発明に適用されるサブマウントを備えた光送受信部の一実装例を模式的に示す平面図である。 本発明に適用されるサブマウントを作製する工程を示す概念図である。 本発明に適用されるサブマウントを作製する他の工程を示す概念図である。

符号の説明

１０ 双方向光送受信モジュール
１１ 高分子光導波路フィルム
１２ コア部
１３ クラッド部
１４ 光導波路
２０，２１ 第１，第２の光送受信部
２２ 背面発光型発光素子
２２ａ マイクロレンズ
２３ 背面受光型受光素子
２４，２５ 第１，第２のサブマウント
２４ａ フィルム載置面
２４ｂ 電極形成面
２４ｃ ミラー面
２４ｄ 金属膜
３０ セラミック基板
３１，３３ 電極パッド
３２ アンプ
４０ 原盤
４０ｂ 電極形成面形成用凸部
４０ａ フィルム載置面形成用凹部
４０ｃ ミラー面形成用凹部
４１ 鋳型
４１ａ フィルム載置面形成用凸部
４１ｂ 電極形成面形成用凹部
４１ｃ ミラー面形成用凸部
４２ 硬化性樹脂基板
４３ 石英ガラス基板

Claims (11)

1. 光導波路が形成された高分子光導波路フィルムと、
   入射された光の光路を変換する第１の反射面を有する第１のサブマウントと、背面発光型の発光素子とを備え、前記第１のサブマウント上に前記高分子光導波路フィルムの一方の端部を載置すると共に、前記発光素子から射出された光が前記第１の反射面で光路を変換されて前記光導波路の入射端面に結合されるように前記発光素子を配置した構成の光送信部と、
   入射された光の光路を変換する第２の反射面を有する第２のサブマウントと、背面受光型の受光素子とを備え、前記第２のサブマウント上に前記高分子光導波路フィルムの他方の端部を載置すると共に、前記光導波路の出射端面から射出された光が前記第２の反射面で光路を変換されて前記受光素子に受光されるように前記受光素子を配置した構成の光受信部とを備えてなることを特徴とする光送受信モジュール。
2. 送信用光導波路と受信用光導波路とが形成された高分子光導波路フィルムと、
   前記送信用光導波路及び前記受信用光導波路を介して双方向に光信号を送受信する一対の光送受信部とを備え、
   前記両側一対の光送受信部のそれぞれは、背面発光型の発光素子及び背面受光型の受光素子と、入射された光の光路を変換する反射面を有するサブマウントとを備え、前記サブマウント上に前記高分子光導波路フィルムの端部を載置すると共に、前記発光素子から射出された光が前記反射面で光路を変換されて前記送信用光導波路の入射端面に結合されるように前記発光素子を配置し、且つ前記受信用光導波路の出射端面から射出された光が前記反射面で光路を変換されて前記受光素子に受光されるように前記受光素子を配置してなることを特徴とする光送受信モジュール。
3. 前記高分子光導波路フィルムの厚さが、５０μｍ〜２００μｍであることを特徴とする請求項１又は２に記載の光送受信モジュール。
4. 前記高分子光導波路フィルムのフィルム面が、前記サブマウントの主面と接合されてなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光送受信モジュール。
5. 前記光導波路のコア部は、シリコーン樹脂製の鋳型を用いて複製されてなることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光送受信モジュール。
6. 前記光導波路のコア部は、ダイシングソーによる切削で作製された請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光送受信モジュール。
7. 前記サブマウントが金属からなり、ダイシングにより前記サブマウントに形成された切削面を前記反射面としたことを特徴とする請求項１又は２に記載の光送受信モジュール。
8. 前記サブマウントがシリコーンからなり、ダイシングにより前記サブマウントに形成された切削面に金属を蒸着して前記反射面としたことを特徴とする請求項１又は２に記載の光送受信モジュール。
9. 前記サブマウントが石英ガラスからなり、ダイシングにより前記サブマウントに形成された切削面に金属を蒸着して前記反射面としたことを特徴とする請求項１又は２に記載の光送受信モジュール。
10. 前記金属が、金、銀、ニッケル、銅、コバルト、アルミニウム、及びチタンからなる群から選択された１種以上の金属又はその合金であることを特徴とする請求項７乃至９のいずれか１項に記載の光送受信モジュール。
11. 前記発光素子及び前記受光素子が、前記光導波路のコア部を構成する樹脂と同じ樹脂により前記サブマウント上に固定されてなることを特徴とする請求項１又は２に記載の光送受信モジュール。

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