JP3798379B2

JP3798379B2 - Optical module and manufacturing method thereof

Info

Publication number: JP3798379B2
Application number: JP2003075959A
Authority: JP
Inventors: 良二加来
Original assignee: Japan Aviation Electronics Industry Ltd
Current assignee: Japan Aviation Electronics Industry Ltd
Priority date: 2003-03-19
Filing date: 2003-03-19
Publication date: 2006-07-19
Anticipated expiration: 2023-03-19
Also published as: JP2004286829A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、光導波路と光素子からなる光モジュール、及びその製造方法に関し、特に、光導波路の下部クラッド層の剥離を防止することが可能な光モジュール、及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、光導波路及びそれを用いた光集積回路の小型化・低コスト化・多機能化を目的とした研究が活発化している。中でも基板上にポリマー材料を塗布して作製するポリマー光導波路は、量産性に優れ、低コスト化も期待できるため、近年特に注目を集めている。
図７は、従来のポリマー光導波路の一例である埋込型の光導波路１００を例示した斜視図である。
【０００３】
この光導波路１００は、シリコンやガラス等の基板１０１上に、下部クラッド層１０２を構成するポリマー（屈折率ｎ１）、及びコア層１０３を構成するポリマー（屈折率ｎ２）を順次塗布し、コア層の不要部をエッチングにより除去した後、再度、上部クラッド層１０４を構成するポリマー（屈折率ｎ３）を塗布することによって作製される。なお、ｎ２は、ｎ１、ｎ３より大きく設定される。光導波路１００を光導波路として作用させるためである。また、光ファイバとの接続を容易にすると同時にシングルモード光導波路を実現するため、コア層１０３は6×6〜9×9μｍ程度に、コア層１０３と、下部クラッド層１０２及び上部クラッド層１０４との屈折率差は、0.3〜0.7%程度になるように、各層のポリマー材料が選択される。更に、光導波路１００において導波路の伝搬損失を小さくするためには、下部クラッド層１０２、コア層１０３、上部クラッド層１０４に、光吸収の少ないポリマーを使用する必要がある。そのため、光学用の光導波路１００については、フッ素化ポリイミド樹脂やフッ素化アクリル樹脂等のフッ素を含有する光学用ポリマーが使用されることが多い。
【０００４】
しかしながら、一般にフッ素を含有する光学用ポリマーは、フッ素の有する撥水性のために、シリコンやガラス等の無機材料との密着性が悪く、このため光導波路の作製途中または作製後に基板１０１と下部クラッド層１０２との間で剥離が生じ、光導波路１００とＬＤ（Laser Diode）やＰＤ（Photo Diode）との結合効率が悪化してしまうという問題点がある。このためにフッ素を含有する光学特性が優れたポリマーを用いて光導波路を作製することは難しく、また作製された光導波路や光集積回路の長期信頼性が得られないという問題がある。
【０００５】
このような問題点に鑑み、特許文献１では、表面の少なくとも一部に無機材料を有する基板上に作製され、且つ、コア層及び該コア層より基板側に位置するクラッド層がポリマーから成るポリマー光導波路において、該クラッド層と該基板の間に該クラッド層とは異なるポリマーから成るバッファ層を有することを特徴とするポリマー光導波路が提唱されている。
【０００６】
図８は、特許文献１の光導波路１１０を例示した斜視図である。
この光導波路１１０は、コア層１１３及び上部クラッド層１１４が形成された下部クラッド層１１２と、基板１１１との間に、基板１１１と強い密着性を持つポリマーから構成されるバッファ層１１５を有している。なお、この構造では、下部クラッド層１１２の厚さを十分厚くして、導波光がバッファ層１１５にほとんど掛からないようにしている。従って、バッファ層１１５に吸収損失の大きなポリマーを使用しても導波路の損失は増加しない。また、同様に下部クラッド層１１２の厚さを十分厚く設定しているために、バッファ層１１５のポリマーの屈折率はいかなる値であっても、光は導波路を伝搬することができる。すなわち、この構造では、バッファ層１１５を構成するポリマーの光学的性質が導波路の光学的特性に影響を与えないようになっているため、バッファ層１１５に、光学特性を無視した基板１１１と密着性の高い任意のポリマーを使用することができる。また、一般にポリマー同士の密着性は高く、バッファ層１１５として、基板１１１と同時に下部クラッド層１１２とも密着性が高い材料を設定することは容易である。
このような方法により、特許文献１では、密着性が強く、信頼性の優れた光導波路１１０を実現している。
【０００７】
【特許文献１】
国際公開第WO98/37445号パンフレット。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特許文献１の方法では、光導波路１１０に導波路材料と異なるバッファ層１１５を新たに設けることになるため、製造に必要なバッファ層を設けるための材料が１種類増加し、その生産管理負担、製造工程、及び生産管理コストが増加してしまうという問題点がある。
この発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、バッファ層を設けるための材料を増加させることなく、下部クラッド層と基板との剥離を防止し、信頼性を向上させることが可能な光モジュールを提供することを目的とする。
また、この発明の他の目的は、バッファ層を設けるための材料を増加させることなく、下部クラッド層と基板との剥離を防止し、信頼性を向上させることが可能な光モジュールの製造方法を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明では上記課題を解決するために、基板の表面の一部に設けられた第１のポリマーから成る第１の下部クラッド層と、第１の下部クラッド層の、基板と反対の面の一部に設けられた第２のポリマーから成る第２の下部クラッド層と、基板に固定され、第１の下部クラッド層の一部を、この基板との間で挟み込む光素子と、を有する光モジュールが提供される。
ここで、基板に固定された光素子によって第１の下部クラッド層の一部を基板との間で挟み込むことにより、この第１の下部クラッド層が、基板から剥離してしまうことを防止することができる。
【００１０】
また、基板の表面の一部に、第１のポリマーから成る第１の下部クラッド層を形成するステップと、第１の下部クラッド層の、基板と反対の面の一部に、第２のポリマーから成る第２の下部クラッド層を生成するステップと、光素子の実装面の一部を、第１の下部クラッド層の基板と反対の面の一部に押し当てつつ、この光素子の実装面の他の一部を、この基板に実装するステップとを有する光モジュールの製造方法が提供される。
ここで、光素子の実装面の一部を、第１の下部クラッド層の基板と反対の面の一部に押し当てつつ、この光素子の実装面の他の一部を、この基板に実装することにより、第１の下部クラッド層が光素子の実装面の一部によって保持され、この第１の下部クラッド層が、基板から剥離してしまうことを防止することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は、この形態における光モジュール１の外観を例示した斜視図であり、図２は、図１のＡ方向からみた側面図であり、図３は、図１のＢ方向からみた平面図である。また、図４は、図３におけるＣ−Ｃ断面図である。以下、これらの図を用いて、この形態における光モジュール１の構成について説明を行っていく。
図１に例示するように、この例の光モジュール１は、基板１０、有機導波路２０、及び光素子３０によって構成され、光ファイバ４０からの光の入射が可能なように構成されている。
【００１２】
図１〜図４に例示するように、この例の基板１０は、表面の少なくとも一部に無機材料を有する基板であり、具体的には、例えば、シリコン基板、表面の少なくとも一部に酸化膜を有するシリコン基板、ガラス基板等である。また、この基板１０は表面が平坦な四角形の板状に形成され、その片面の一部には、メタル配線部１１及び下部クラッド層２１が設けられている。この例の場合、メタル配線部１１は、光素子３０からの電気出力が行われる導電性膜であり、この例の場合、例えば、基板１０の一部に蒸着したメタル配線（銅・金等）に、さらにAu/Snハンダを蒸着した厚さ数μｍ程度の多層金属膜である。また、図３等に例示するように、この例のメタル配線部１１は、逆Ｌ字型に膜構成され、その長手方向が基板１０の一辺（エッジ部１３）と略平行となるように、このエッジ部１３側に近接して配置される。
【００１３】
また、この例の下部クラッド層２１は、基板１０の表面の一部に固着した四角形の膜であり、その膜厚はメタル配線部１１とほぼ同じである。この下部クラッド層２１の少なくとも一辺（エッジ部２１ｂ）は、基板１０の一辺（エッジ部１３と向かい合うエッジ部１２）と重なるように構成され、下部クラッド層２１のエッジ部２１ｂに向かい合う他の一辺（エッジ部２１ａ）は、メタル配線部１１の近傍に、このメタル配線部１１と略平行に配置される（図３）。
下部クラッド層２１の基板１０と反対の面の一部には、下部クラッド層２２が形成されている。この例の下部クラッド層２２は、下部クラッド層２１上に成膜された四角形の板であり、その一辺（エッジ部２２ａ）が下部クラッド層２１のエッジ部２１ｂに重なり、エッジ部２２ａに垂直な２辺が、下部クラッド層２１のエッジ部２１ｂに垂直な２辺に重なるように配置構成される。また、エッジ部２２ａに向かい合うエッジ部２２ｂは、下部クラッド層２１のエッジ部２１ａよりもエッジ部２１ｂ側へ距離Ｄ（数十μｍ程度）だけずれた位置に、エッジ部２１ａと略平行に構成されている（図３）。
【００１４】
下部クラッド層２２の下部クラッド層２１と反対の面の一部には、コア層２３が構成されている。この例のコア層２３は、下部クラッド層２２上に密着した直方体形状を有し、その長手方向の１つの底面（エッジ部２３ａ）が下部クラッド層２２のエッジ部２２ａと重なり、それに向かい合う底面（エッジ部２３ｂ）が下部クラッド層２２のエッジ部２２ｂに重なるように構成される。また、コア層２３の長手方向と垂直な幅Ｅは、下部クラッド層２２のエッジ部２２ａ、２２ｂの幅Ｆよりも狭く構成され（図３）、コア層２３の２つの側面２３ｃ、２３ｄ（エッジ部２３ａ、２３ｂ及び下部クラッド層２２表面に垂直な側面）は、下部クラッド層２２のエッジ部２２ａ、２２ｂと垂直な２辺から、中心方向に所定距離だけ入った位置に構成されている。
【００１５】
また、下部クラッド層２２の下部クラッド層２１と反対の面には、この面とコア装置２３の側面部２３ｃ、２３ｄ、２３ｅを覆う略板状の上部クラッド層２４が密着構成されている。この例の上部クラッド層２４の一辺（エッジ部２４ａ）は、コア装置２３のエッジ部２３ａ及び下部クラッド層２２のエッジ部２２ａに重なるように構成され、エッジ部２４ａに向かい合う一辺（エッジ部２４ｂ）は、コア装置２３のエッジ部２３ｂ及び下部クラッド層２２のエッジ部２２ｂに重なるように構成される。
【００１６】
なお、以上の下部クラッド層２１、２２、コア層２３及び上部クラッド層２４は有機導波路２０を構成する。ここで、下部クラッド層２１、２２、コア層２３及び上部クラッド層２４の材質は、下部クラッド層２１の屈折率をn1、下部クラッド層２２の屈折率をn2、コア層２３の屈折率をn3、上部クラッド層２４の屈折率をn4とした場合に、n3が、n1，n2，n4よりも大きくなるように選択される。有機導波路２０としての機能を確保するためである。また、下部クラッド層２１と下部クラッド層２２とは同じ材質であることが望ましい。下部クラッド層２１、下部クラッド層２２間の固着力強化のためである。さらに、有機導波路２０を構成する具体的な材料としては、光吸収の少ないポリマー、例えば、フッ素化ポリイミド樹脂やフッ素化アクリル樹脂等のフッ素を含有する光学用ポリマー等を例示することができるが、特にこれらに限定されるものではない。
【００１７】
そして、このように構成される有機導波路２０のエッジ部２３ａ側の一端には、光ファイバ４０が装着され、これにより、光ファイバ４０からコア層２３に光が入射する構成となっている。
また、図１から図４に例示するように、メタル配線部１１の表面には、ＬＤ（Laser Diode）やＰＤ（Photo Diode）の光素子３０が実装されている。つまり、光素子３０は、その電気出力端子（図示せず）がメタル配線部１１にハンダ固定され、これによって基板１０と機械的に固定されている。この際、光素子３０の実装面側の一端（エッジ部３２）は、下部クラッド層２１のエッジ部２１ａから所定の距離Ｇ（図２、図３）だけエッジ部２１ｂ側へずれた位置に配置される。これにより、光素子３０の実装面側の一部が、下部クラッド層２１の一部を基板１０側へ押さえ込み、この光素子３０が、下部クラッド層２１の一部を、基板１０との間で挟み込む構成となっている。
【００１８】
このように光素子３０が下部クラッド層２１の一部を基板１０との間で挟み込むことにより、下部クラッド層２１を機械的に基板１０に密着固定させることができる。これにより、前述の特許文献１に開示された方法のようなバッファ層という異質の材料を用いることなく、有機導波路２０が基板１０から剥離することを防止することができる。
また、図４に例示するように、光素子３０内部には活性層３１が設けられているが、この活性層３１の入力口３１ａと、コア層２３のエッジ部２３ｂとの位置合わせを正確に行うことが、この光素子３０と有機導波路２０との結合損失を低減させることになる。この形態の場合、メタル配線部１１と下部クラッド層２１とは同程度の厚みに構成されている。そのため、下部クラッド層２２の厚みを、光素子３０の実装面から入力口３１ａの下部（図４における下部）までの距離と同じにすることにより、この活性層３１とコア層２３との高さ方向の位置合わせを正確に行うことができる。つまり、一般にハンダ実装された部品には、そのハンダ上での沈み込みによって、高さ方向の位置誤差が生じる。しかし、この形態では、光素子３０の実装面側の一端が、ハンダを介さず、直接下部クラッド層２１の表面に接触配置されている。そのため、光素子３０を、下部クラッド層２１に対して正確に位置決めでき、活性層３１とコア層２３との高さ方向の位置合わせを正確に行うことができる。
【００１９】
次に、この形態における光モジュール１の製造方法について説明する。
図５及び図６は、この形態における光モジュール１の製造方法を説明するための図である。以下、この図に沿って説明を行っていく。なお、図５の（ａ），（ｃ），（ｅ）及び図６の（ａ），（ｃ），（ｅ）は、図３におけるＣ−Ｃ断面図に対応する図であり、図５の（ｂ），（ｄ），（ｆ）及び図６の（ｂ），（ｄ），（ｆ）は、図１におけるＢ方向からみた平面図に対応する図である。
〔工程１〕
まず、基板１０としてシリコン基板を用意する。なお、このシリコン基板の表面に１μｍ程度のシリコン酸化膜を構成したものを用いることとしてもよい（図５（ａ），（ｂ））。
【００２０】
〔工程２〕
次に、基板１０を高速回転させつつ下部クラッド層２１の材料（フッ素化ポリイミド樹脂等）を塗布し（スピンコート）、この基板１０の片面に、この材料の層を数μｍ程度の厚みで形成する。そして、この層を公知のフォトリソグラフィ技術によって下部クラッド層２１の形状にパターニングする（図５（ｃ），（ｄ））。
〔工程３〕
さらに、スピンコートによって、この基板１０の下部クラッド層２１生成面に下部クラッド層２２の材料を数μｍ程度の厚みで形成し、この層を公知のフォトリソグラフィ技術によって下部クラッド層２２の形状にパターニングする（図５（ｅ），（ｆ））。この際、下部クラッド層２２のエッジ部２２ｂは、下部クラッド層２１のエッジ部２１ａよりも、エッジ部２２ａ側に距離Ｄ（数十μｍ）だけずれた位置に構成される。
【００２１】
〔工程４〕
さらに、スピンコートによって、この基板１０の下部クラッド層２２生成面側にコア層２３の材料を５μｍ程度の厚みで形成し、この層を公知のフォトリソグラフィ技術によってコア層２３の形状にパターニングする（図６（ａ），（ｂ））。この際、コア層２３のエッジ部２３ｂは、下部クラッド層２２のエッジ部２２ｂに揃えられてパターニングされる。
〔工程５〕
次に、スピンコートによって、この基板１０の下部クラッド層２２生成面側に上部クラッド層２４の材料を１０μｍ程度の厚みで形成し、この層を公知のフォトリソグラフィ技術によって上部クラッド層２４の形状にパターニングする（図６（ｃ），（ｄ））。この際、上部クラッド層２４のエッジ部２４ｂは、下部クラッド層２２のエッジ部２２ｂ及びコア層２３のエッジ部２３ｂに揃えられてパターニングされる。
【００２２】
〔工程６〕
次に、基板１０上にメタル配線とAu/Snハンダを蒸着してメタル配線部１１を成膜する（図６（ｅ），（ｆ））。
〔工程７〕
最後に、光素子３０をＦＣＢ（フリップチップボンディング）等によってメタル配線部１１に実装する（図２、図３）。この実装は、前述のように、光素子３０の一部が、下部クラッド層２１の一部を、基板１０との間で挟み込むように行われる。すなわち、光素子３０の実装面の一部を、下部クラッド層２１の基板１０と反対の面の一部に押し当てつつ、この光素子３０の実装面の他の一部を、この基板１０に実装する。
【００２３】
以上の工程の後、有機導波路２０のエッジ部２３ａ側の一端に、光ファイバ４０が装着されることにより、この形態の光モジュール１が完成する。
このように、この形態の光モジュール１は、基板１０の表面の一部に設けられた第１のポリマーから成る第１の下部クラッド層２１と、第１の下部クラッド層２１の、基板１０と反対の面の一部に設けられた第２のポリマーから成る第２の下部クラッド層２２と、基板１０に固定され、この基板１０との間で第１の下部クラッド層２１の一部を挟み込む光素子３０とを有することとした。そのため、この光素子３０による押さえつけによって、下部クラッド層２１を機械的に基板１０に密着固定させることができる。その結果、特許文献１に開示された方法のようなバッファ層という異質の材料を用いることなく、有機導波路２０が基板１０から剥離することを防止することができる。
【００２４】
また、光素子３０の実装面側の一端が、ハンダを介さず、直接下部クラッド層２１の表面に接触配置されるため、光素子３０を下部クラッド層２１に対して正確に位置決めし、活性層３１とコア層２３との高さ方向の位置合わせを正確に行うことが可能となる。
さらに、下部クラッド層２１を構成する第１のポリマーと、下部クラッド層２２を構成する第２のポリマーを同じ材料とすることにより、下部クラッド層２１と下部クラッド層２２との固着力を強化することができる。また、同一材料を使用することにより、使用する材料数を低減させ、生産管理コストの低減、製造工程の効率化を図ることが可能となる。
なお、この発明は上述の実施の形態に限定されるものではない。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の光モジュールは、基板の表面の一部に設けられた第１のポリマーから成る第１の下部クラッド層と、第１の下部クラッド層の、基板と反対の面の一部に設けられた第２のポリマーから成る第２の下部クラッド層２２と、基板に固定され、この基板との間で第１の下部クラッド層の一部を挟み込む光素子とを有することとした。
そのため、バッファ層を設けるための材料を増加させることなく、下部クラッド層と基板との剥離を防止し、信頼性を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】光モジュールの外観を例示した斜視図。
【図２】図１のＡ方向からみた側面図。
【図３】図１のＢ方向からみた平面図。
【図４】図３におけるＣ−Ｃ断面図。
【図５】光モジュールの製造方法を説明するための図。
【図６】光モジュールの製造方法を説明するための図。
【図７】従来のポリマー光導波路の一例である埋込型の光導波路を例示した斜視図。
【図８】特許文献１の光導波路を例示した斜視図。
【符号の説明】
１光モジュール
２０有機導波路
２１，２２下部クラッド層
３０光素子[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical module including an optical waveguide and an optical element, and a method for manufacturing the same, and more particularly to an optical module capable of preventing peeling of a lower cladding layer of the optical waveguide and a method for manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
In recent years, research aimed at miniaturization, cost reduction, and multifunctionalization of optical waveguides and optical integrated circuits using the optical waveguides has become active. Among them, a polymer optical waveguide produced by applying a polymer material on a substrate has attracted particular attention in recent years because it is excellent in mass productivity and can be expected to reduce costs.
FIG. 7 is a perspective view illustrating an embedded optical waveguide 100 which is an example of a conventional polymer optical waveguide.
[0003]
In this optical waveguide 100, a polymer (refractive index n1) constituting the lower cladding layer 102 and a polymer (refractive index n2) constituting the core layer 103 are sequentially applied onto a substrate 101 such as silicon or glass, and the core layer After unnecessary portions are removed by etching, the polymer (refractive index n3) constituting the upper cladding layer 104 is applied again. Note that n2 is set larger than n1 and n3. This is because the optical waveguide 100 acts as an optical waveguide. Further, in order to facilitate the connection with the optical fiber and at the same time to realize a single mode optical waveguide, the core layer 103 is about 6 × 6 to 9 × 9 μm, and the core layer 103, the lower cladding layer 102, the upper cladding layer 104, The polymer material of each layer is selected so that the difference in refractive index is about 0.3 to 0.7%. Furthermore, in order to reduce the propagation loss of the waveguide in the optical waveguide 100, it is necessary to use a polymer with little light absorption for the lower cladding layer 102, the core layer 103, and the upper cladding layer 104. Therefore, for the optical waveguide 100 for optical use, an optical polymer containing fluorine such as a fluorinated polyimide resin or a fluorinated acrylic resin is often used.
[0004]
However, in general, an optical polymer containing fluorine has poor adhesion to inorganic materials such as silicon and glass due to the water repellency of fluorine, so that the substrate 101 and the lower clad are formed during or after the production of the optical waveguide. There is a problem that peeling occurs between the layers 102 and the coupling efficiency between the optical waveguide 100 and an LD (Laser Diode) or PD (Photo Diode) deteriorates. For this reason, it is difficult to produce an optical waveguide using a polymer containing fluorine and having excellent optical characteristics, and there is a problem in that long-term reliability of the produced optical waveguide or optical integrated circuit cannot be obtained.
[0005]
In view of such problems, in Patent Document 1, a polymer in which a core layer and a clad layer located on the substrate side of the core layer are made of a polymer is prepared on a substrate having an inorganic material on at least a part of the surface. In the optical waveguide, a polymer optical waveguide is proposed in which a buffer layer made of a polymer different from the cladding layer is provided between the cladding layer and the substrate.
[0006]
FIG. 8 is a perspective view illustrating the optical waveguide 110 of Patent Document 1. As shown in FIG.
The optical waveguide 110 has a buffer layer 115 made of a polymer having strong adhesion to the substrate 111 between the substrate 111 and the lower cladding layer 112 on which the core layer 113 and the upper cladding layer 114 are formed. ing. In this structure, the thickness of the lower cladding layer 112 is made sufficiently thick so that the guided light hardly gets on the buffer layer 115. Therefore, even if a polymer with a large absorption loss is used for the buffer layer 115, the loss of the waveguide does not increase. Similarly, since the thickness of the lower cladding layer 112 is set to be sufficiently thick, the light can propagate through the waveguide regardless of the refractive index of the polymer of the buffer layer 115. That is, in this structure, since the optical properties of the polymer constituting the buffer layer 115 do not affect the optical properties of the waveguide, the buffer layer 115 is in close contact with the substrate 111 ignoring the optical properties. Any highly flexible polymer can be used. In general, the adhesion between polymers is high, and it is easy to set a material having high adhesion to the lower cladding layer 112 as well as the substrate 111 as the buffer layer 115.
By such a method, Patent Document 1 realizes the optical waveguide 110 having high adhesion and excellent reliability.
[0007]
[Patent Document 1]
International publication WO98 / 37445 pamphlet.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the method of Patent Document 1, since a buffer layer 115 different from the waveguide material is newly provided in the optical waveguide 110, one kind of material for providing a buffer layer necessary for manufacturing is increased, and the production control thereof is performed. There is a problem that the burden, the manufacturing process, and the production management cost increase.
The present invention has been made in view of the above points, and can prevent peeling between the lower clad layer and the substrate without increasing the material for providing the buffer layer, thereby improving the reliability. An object is to provide an optical module.
Another object of the present invention is to provide an optical module manufacturing method capable of preventing the lower clad layer and the substrate from being peeled off and increasing the reliability without increasing the material for providing the buffer layer. Is to provide.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In the present invention, in order to solve the above-mentioned problem, the first lower cladding layer made of the first polymer provided on a part of the surface of the substrate and the first lower cladding layer on one side of the surface opposite to the substrate. An optical module comprising: a second lower clad layer made of a second polymer provided in a portion; and an optical element fixed to the substrate and sandwiching a part of the first lower clad layer with the substrate Is provided.
Here, by sandwiching a part of the first lower cladding layer with the substrate by the optical element fixed to the substrate, the first lower cladding layer is prevented from peeling off from the substrate. Can do.
[0010]
A step of forming a first lower cladding layer made of a first polymer on a part of the surface of the substrate; and a second polymer on a part of the surface of the first lower cladding layer opposite to the substrate. A step of generating a second lower cladding layer comprising: a portion of the optical element mounting surface pressed against a portion of the surface of the first lower cladding layer opposite to the substrate, and the optical element mounting surface A method for manufacturing an optical module is provided that includes a step of mounting the other part on the substrate.
Here, a part of the mounting surface of the optical element is pressed against a part of the surface opposite to the substrate of the first lower cladding layer, and the other part of the mounting surface of the optical element is mounted on the substrate. By doing so, the first lower cladding layer is held by a part of the mounting surface of the optical element, and the first lower cladding layer can be prevented from peeling off from the substrate.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
1 is a perspective view illustrating the appearance of the optical module 1 in this embodiment, FIG. 2 is a side view seen from the direction A in FIG. 1, and FIG. 3 is a plan view seen from the direction B in FIG. is there. 4 is a cross-sectional view taken along the line CC in FIG. Hereinafter, the configuration of the optical module 1 in this embodiment will be described with reference to these drawings.
As illustrated in FIG. 1, the optical module 1 of this example includes a substrate 10, an organic waveguide 20, and an optical element 30, and is configured so that light can enter from an optical fiber 40.
[0012]
As illustrated in FIGS. 1 to 4, the substrate 10 in this example is a substrate having an inorganic material on at least a part of its surface. Specifically, for example, a silicon substrate, an oxide film on at least a part of the surface, for example. A silicon substrate, a glass substrate, and the like. The substrate 10 is formed in a rectangular plate shape with a flat surface, and a metal wiring portion 11 and a lower cladding layer 21 are provided on a part of one surface thereof. In the case of this example, the metal wiring part 11 is a conductive film to which electric output from the optical element 30 is performed. In this case, for example, metal wiring (copper, gold, etc.) deposited on a part of the substrate 10. Furthermore, it is a multilayer metal film having a thickness of about several μm on which Au / Sn solder is deposited. Further, as illustrated in FIG. 3 and the like, the metal wiring portion 11 of this example is formed in an inverted L-shaped film, and its longitudinal direction is substantially parallel to one side (edge portion 13) of the substrate 10. It is arranged close to the edge portion 13 side.
[0013]
The lower clad layer 21 in this example is a quadrangular film fixed to a part of the surface of the substrate 10, and the film thickness thereof is almost the same as that of the metal wiring part 11. At least one side (edge portion 21b) of the lower cladding layer 21 is configured to overlap with one side (edge portion 12 facing the edge portion 13) of the substrate 10, and the other side facing the edge portion 21b of the lower cladding layer 21 ( The edge portion 21a) is disposed in the vicinity of the metal wiring portion 11 and substantially parallel to the metal wiring portion 11 (FIG. 3).
A lower cladding layer 22 is formed on a part of the surface of the lower cladding layer 21 opposite to the substrate 10. The lower clad layer 22 in this example is a square plate formed on the lower clad layer 21, and one side (edge portion 22a) of the lower clad layer overlaps the edge portion 21b of the lower clad layer 21, and is perpendicular to the edge portion 22a. The two sides are arranged and configured to overlap two sides perpendicular to the edge portion 21 b of the lower cladding layer 21. The edge portion 22b facing the edge portion 22a is substantially parallel to the edge portion 21a at a position shifted by a distance D (about several tens of μm) from the edge portion 21a of the lower cladding layer 21 toward the edge portion 21b. (FIG. 3).
[0014]
A core layer 23 is formed on a part of the lower clad layer 22 opposite to the lower clad layer 21. The core layer 23 in this example has a rectangular parallelepiped shape that is in close contact with the lower cladding layer 22, and one bottom surface (edge portion 23 a) in the longitudinal direction overlaps with the edge portion 22 a of the lower cladding layer 22 and faces the bottom surface ( The edge portion 23 b) is configured to overlap the edge portion 22 b of the lower cladding layer 22. The width E perpendicular to the longitudinal direction of the core layer 23 is configured to be narrower than the width F of the edge portions 22a and 22b of the lower cladding layer 22 (FIG. 3), and the two side surfaces 23c and 23d (edges) of the core layer 23 are formed. The side portions perpendicular to the surfaces of the portions 23a and 23b and the lower cladding layer 22) are formed at positions that are a predetermined distance from the two sides perpendicular to the edge portions 22a and 22b of the lower cladding layer 22 in the central direction.
[0015]
In addition, a substantially plate-like upper clad layer 24 that covers this surface and the side surface portions 23c, 23d, and 23e of the core device 23 is in close contact with the surface of the lower clad layer 22 opposite to the lower clad layer 21. One side (edge portion 24a) of the upper cladding layer 24 in this example is configured to overlap the edge portion 23a of the core device 23 and the edge portion 22a of the lower cladding layer 22, and one side (edge portion 24b) facing the edge portion 24a. Is configured to overlap the edge portion 23 b of the core device 23 and the edge portion 22 b of the lower cladding layer 22.
[0016]
The lower clad layers 21 and 22, the core layer 23 and the upper clad layer 24 constitute the organic waveguide 20. Here, the materials of the lower cladding layers 21 and 22, the core layer 23 and the upper cladding layer 24 are n1 as the refractive index of the lower cladding layer 21, n2 as the refractive index of the lower cladding layer 22, and n3 as the refractive index of the core layer 23. When the refractive index of the upper cladding layer 24 is n4, n3 is selected to be larger than n1, n2, and n4. This is to ensure the function as the organic waveguide 20. The lower cladding layer 21 and the lower cladding layer 22 are preferably made of the same material. This is because the adhesion between the lower cladding layer 21 and the lower cladding layer 22 is strengthened. Furthermore, specific examples of the material constituting the organic waveguide 20 include polymers having little light absorption, for example, optical polymers containing fluorine such as fluorinated polyimide resins and fluorinated acrylic resins. However, it is not particularly limited to these.
[0017]
An optical fiber 40 is attached to one end of the organic waveguide 20 configured as described above on the edge portion 23a side, so that light enters the core layer 23 from the optical fiber 40.
As illustrated in FIGS. 1 to 4, an LD (Laser Diode) or PD (Photo Diode) optical element 30 is mounted on the surface of the metal wiring portion 11. That is, the optical element 30 has its electrical output terminal (not shown) fixed to the metal wiring portion 11 by soldering, and thereby mechanically fixed to the substrate 10. At this time, one end (edge portion 32) on the mounting surface side of the optical element 30 is disposed at a position shifted from the edge portion 21a of the lower cladding layer 21 toward the edge portion 21b by a predetermined distance G (FIGS. 2 and 3). Is done. Thereby, a part on the mounting surface side of the optical element 30 presses a part of the lower cladding layer 21 toward the substrate 10, and the optical element 30 moves a part of the lower cladding layer 21 between the substrate 10 and the optical element 30. It has a structure to sandwich.
[0018]
Thus, the optical element 30 sandwiches a part of the lower cladding layer 21 between the substrate 10 and the lower cladding layer 21 can be mechanically tightly fixed to the substrate 10. Thereby, it is possible to prevent the organic waveguide 20 from being peeled off from the substrate 10 without using a different material such as a buffer layer as in the method disclosed in Patent Document 1 described above.
Further, as illustrated in FIG. 4, an active layer 31 is provided inside the optical element 30, and the alignment between the input port 31 a of the active layer 31 and the edge portion 23 b of the core layer 23 is accurately performed. This will reduce the coupling loss between the optical element 30 and the organic waveguide 20. In the case of this form, the metal wiring part 11 and the lower clad layer 21 are configured to have the same thickness. Therefore, by making the thickness of the lower cladding layer 22 the same as the distance from the mounting surface of the optical element 30 to the lower part of the input port 31a (lower part in FIG. 4), the height of the active layer 31 and the core layer 23 is increased. Directional alignment can be performed accurately. That is, in general, a component that is mounted by solder has a position error in the height direction due to sinking on the solder. However, in this embodiment, one end on the mounting surface side of the optical element 30 is directly in contact with the surface of the lower cladding layer 21 without using solder. Therefore, the optical element 30 can be accurately positioned with respect to the lower clad layer 21, and the alignment of the active layer 31 and the core layer 23 in the height direction can be accurately performed.
[0019]
Next, a method for manufacturing the optical module 1 in this embodiment will be described.
5 and 6 are diagrams for explaining a method of manufacturing the optical module 1 in this embodiment. Hereinafter, description will be made with reference to this figure. 5 (a), (c), (e) and FIG. 6 (a), (c), (e) correspond to the CC cross-sectional view in FIG. 3, and FIG. (B), (d), (f) of FIG. 6 and (b), (d), (f) of FIG. 6 correspond to the plan view seen from the direction B in FIG.
[Step 1]
First, a silicon substrate is prepared as the substrate 10. Note that a silicon oxide film having a thickness of about 1 μm may be used on the surface of the silicon substrate (FIGS. 5A and 5B).
[0020]
[Step 2]
Next, while rotating the substrate 10 at a high speed, the material of the lower clad layer 21 (fluorinated polyimide resin or the like) is applied (spin coating), and a layer of this material is formed on one surface of the substrate 10 with a thickness of about several μm. To do. Then, this layer is patterned into the shape of the lower cladding layer 21 by a known photolithography technique (FIGS. 5C and 5D).
[Step 3]
Further, the material of the lower cladding layer 22 is formed to a thickness of several μm on the surface of the substrate 10 where the lower cladding layer 21 is formed by spin coating, and this layer is patterned into the shape of the lower cladding layer 22 by a known photolithography technique. (FIGS. 5E and 5F). At this time, the edge portion 22b of the lower cladding layer 22 is formed at a position shifted from the edge portion 21a of the lower cladding layer 21 by a distance D (several tens of μm) toward the edge portion 22a.
[0021]
[Step 4]
Further, the material of the core layer 23 is formed with a thickness of about 5 μm on the lower clad layer 22 generation surface side of the substrate 10 by spin coating, and this layer is patterned into the shape of the core layer 23 by a known photolithography technique (see FIG. FIG. 6 (a), (b)). At this time, the edge portion 23 b of the core layer 23 is patterned so as to be aligned with the edge portion 22 b of the lower cladding layer 22.
[Step 5]
Next, the material of the upper cladding layer 24 is formed with a thickness of about 10 μm on the surface of the lower cladding layer 22 where the substrate 10 is formed by spin coating, and this layer is formed into the shape of the upper cladding layer 24 by a known photolithography technique. Patterning is performed (FIGS. 6C and 6D). At this time, the edge portion 24 b of the upper cladding layer 24 is aligned and patterned with the edge portion 22 b of the lower cladding layer 22 and the edge portion 23 b of the core layer 23.
[0022]
[Step 6]
Next, metal wiring and Au / Sn solder are vapor-deposited on the substrate 10 to form a metal wiring portion 11 (FIGS. 6E and 6F).
[Step 7]
Finally, the optical element 30 is mounted on the metal wiring part 11 by FCB (flip chip bonding) or the like (FIGS. 2 and 3). As described above, this mounting is performed such that a part of the optical element 30 sandwiches a part of the lower clad layer 21 between the substrate 10. That is, a part of the mounting surface of the optical element 30 is pressed against a part of the surface opposite to the substrate 10 of the lower cladding layer 21 while the other part of the mounting surface of the optical element 30 is pressed against the substrate 10. Implement.
[0023]
After the above steps, the optical module 1 is completed by attaching the optical fiber 40 to one end of the organic waveguide 20 on the edge 23a side.
As described above, the optical module 1 of this embodiment includes the first lower cladding layer 21 made of the first polymer provided on a part of the surface of the substrate 10 and the substrate 10 of the first lower cladding layer 21. A part of the first lower clad layer 21 is sandwiched between the second lower clad layer 22 made of the second polymer provided on a part of the opposite surface and fixed to the substrate 10. The optical element 30 is included. Therefore, the lower cladding layer 21 can be mechanically tightly fixed to the substrate 10 by pressing with the optical element 30. As a result, it is possible to prevent the organic waveguide 20 from peeling from the substrate 10 without using a heterogeneous material such as a buffer layer as in the method disclosed in Patent Document 1.
[0024]
Further, since one end on the mounting surface side of the optical element 30 is disposed directly in contact with the surface of the lower cladding layer 21 without using solder, the optical element 30 is accurately positioned with respect to the lower cladding layer 21, and the active layer It is possible to accurately align the height direction of 31 and the core layer 23 in the height direction.
Further, the first polymer constituting the lower cladding layer 21 and the second polymer constituting the lower cladding layer 22 are made of the same material, thereby enhancing the adhesion between the lower cladding layer 21 and the lower cladding layer 22. be able to. Further, by using the same material, it is possible to reduce the number of materials to be used, reduce production management costs, and increase the efficiency of the manufacturing process.
The present invention is not limited to the embodiment described above.
[0025]
【The invention's effect】
As described above, the optical module of the present invention has the first lower cladding layer made of the first polymer provided on a part of the surface of the substrate, and the surfaces of the first lower cladding layer opposite to the substrate. A second lower clad layer 22 made of a second polymer provided in a part of the optical element, and an optical element fixed to the substrate and sandwiching a part of the first lower clad layer between the substrate and the second polymer. It was.
Therefore, without increasing the material for providing the buffer layer , peeling between the lower cladding layer and the substrate can be prevented, and reliability can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view illustrating the appearance of an optical module.
FIG. 2 is a side view seen from the direction A in FIG.
FIG. 3 is a plan view seen from a direction B in FIG.
4 is a cross-sectional view taken along the line CC in FIG. 3;
FIG. 5 is a view for explaining a method of manufacturing the optical module.
FIG. 6 is a view for explaining a manufacturing method of the optical module.
FIG. 7 is a perspective view illustrating an embedded optical waveguide as an example of a conventional polymer optical waveguide.
8 is a perspective view illustrating an optical waveguide disclosed in Patent Document 1. FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Optical module 20 Organic waveguides 21 and 22 Lower clad layer 30 Optical element

Claims

表面の少なくとも一部に無機材料を有する基板と、コア層と、このコア層と基板間に位置する下部クラッド層とを具備する光導波路と、この基板上に実装された光素子と、を有する光モジュールにおいて、
前記基板の表面の一部に設けられた第１のポリマーから成る第１の下部クラッド層と、
前記第１の下部クラッド層の、前記基板と反対の面の一部に設けられた第２のポリマーから成る第２の下部クラッド層と、
前記基板に固定され、この基板との間で前記第１の下部クラッド層の一部を挟み込む前記光素子と、
を有することを特徴とする光モジュール。A substrate having an inorganic material on at least a part of the surface; an optical waveguide including a core layer; a lower cladding layer positioned between the core layer and the substrate; and an optical element mounted on the substrate. In optical module,
A first lower cladding layer made of a first polymer provided on a part of the surface of the substrate;
A second lower cladding layer made of a second polymer provided on a part of the surface of the first lower cladding layer opposite to the substrate;
The optical element fixed to the substrate and sandwiching a part of the first lower cladding layer with the substrate;
An optical module comprising:

前記第１のポリマーと前記第２のポリマーは、同じ材料であること、を特徴とする請求項１記載の光モジュール。The optical module according to claim 1, wherein the first polymer and the second polymer are made of the same material.

表面の少なくとも一部に無機材料を有する基板と、コア層と、このコア層と基板間に位置する下部クラッド層とを具備する光導波路と、この基板上に実装された光素子と、を有する光モジュールの製造方法において、
前記基板の表面の一部に、第１のポリマーから成る第１の下部クラッド層を形成するステップと、
前記第１の下部クラッド層の、前記基板と反対の面の一部に、第２のポリマーから成る第２の下部クラッド層を生成するステップと、
前記光素子の実装面の一部を、前記第１の下部クラッド層の前記基板と反対の面の一部に押し当てつつ、この光素子の実装面の他の一部を、この基板に実装するステップと、
を有することを特徴とする光モジュールの製造方法。A substrate having an inorganic material on at least a part of the surface; an optical waveguide including a core layer; a lower cladding layer positioned between the core layer and the substrate; and an optical element mounted on the substrate. In the manufacturing method of the optical module,
Forming a first lower cladding layer made of a first polymer on a portion of the surface of the substrate;
Generating a second lower cladding layer comprising a second polymer on a portion of the first lower cladding layer opposite to the substrate;
While a part of the mounting surface of the optical element is pressed against a part of the surface of the first lower cladding layer opposite to the substrate, another part of the mounting surface of the optical element is mounted on the substrate. And steps to
A method for manufacturing an optical module, comprising: