JP3833311B2

JP3833311B2 - Optical transmission line forming method and optical circuit

Info

Publication number: JP3833311B2
Application number: JP22396696A
Authority: JP
Inventors: 純二岡田; 雅夫舟田; 匡紀広田; 隆小澤
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1996-08-26
Filing date: 1996-08-26
Publication date: 2006-10-11
Anticipated expiration: 2016-08-26
Also published as: JPH1068836A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光伝送路により接続されてその光伝送路を経由する光伝送を行なう光伝送端相互間に光伝送路を形成する光伝送路形成方法、およびその方法により形成された光回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子回路の接続方法として電気配線によるものが知られている。しかし、近年の回路処理速度の高速度化に伴い、電気配線では遅延や波形の歪みなどが生じ、正確な信号伝送ができないことから、電気信号を光に置き換え、光伝送路により信号を伝達する、いわゆる光インターコネクション技術が考案されている。しかしながら光インターコネクション技術は発光素子と受光素子または光導波路との結合のための光軸合わせに数μｍ以下の精度を必要とするため、実装組立てが困難であるという問題がある。
【０００３】
また、光導波路を発光素子などに接続する方法として、直接結合させるのでなく、空間に光を伝播させて間接的に接続を行う非接触型の光結合器も提案されている。ただし、このような非接触型の光結合器では結合損失を小さくするために、さらに発光部に対向する光ファイバの端部をレンズ状に加工するなどの対策が取られているが、実装（位置合わせ）工程がより複雑になるという問題が生じている。従来の光ファイバと受・発光素子との光接続はその受・発光面がダイの上面にあり上方からの光、あるいは上方への光と結合する必要があるため、光ファイバの端部を４５度に切断・研磨しておりファイバの光軸周りの回転と軸合わせのＸＹθの３軸に関して同時に制御する必要があって、位置合わせコストが実装コストの大半を占めることになる。
【０００４】
これを解決するために、特開平１−２６９９０３号公報、特開平５−８８０２８号公報のように、光ファイバをワイヤボンディング方式により直接素子と接触することによって、光結合させる方式が考案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の光半導体装置では、光信号の送信端もしくは受信端となる光伝送端間の光伝送路形成に当たり光ファイバを用いており、ワイヤボンディングと同様の実装方法を採用すると、光ファイバは数μｍから数ｍｍの長さの間をワイヤボンディングで自由に接続できるほどの柔軟性を持たないことから、ワイヤボンディングを行おうとして光ファイバを屈曲させると光ファイバがその屈曲部で破断してしまい、接続は事実上不可能に近い。また、破断せずにワイヤボンディングを行うことができたとしても、光伝送端、すなわち、発光素子と受光素子または光導波路との結合部に常に剪断応力が加わるために接着剥離を起こす恐れが大きいという、信頼性上の問題点もある。
【０００６】
また、特公平８−１２３０３号公報には、電子モジュールの基板上に位置決めされた押し出しノズルから光導波管用のポリマー粘性材料を押し出し、押し出しノズルと基板とを相対的に移動させて基板上に光導波管を形成する方法が開示されている。しかしながら、特公平８−１２３０３号公報には、基板表面上に導波管を形成する際のチップと導波管との接続方法についての具体的な記載がなく、基板上方から粘性材料を押し出してチップ側面で導波管との光軸を合わせることは非常に困難である。また、この公報に記載された方法では、導波管を基板表面上に形成するためチップ間接続では導波管をＬ字形に形成しなくてはならないが、このようなＬ字形の屈曲部が存在すると光は導波管内を伝送することができず、屈曲部より外部に抜け出てしまうことになる。
【０００７】
本発明は、上記の事情に鑑み、光伝送端どうしを光伝送路で接続するに際し、破断が生じたり剪断応力が残存することが防止された、信頼性の高い光伝送路形成方法、およびその方法により形成された光回路を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成する本発明の光伝送路形成方法は、光伝送路により接続されて該光伝送路を経由する光伝送を行なう光伝送端相互間に光伝送路を形成する光伝送路形成方法において、基板上に、光伝送端相互間に形成される光伝送路を載置することにより該光伝送路の形状をアーチ状に規制する、該基板とは別体の基盤体を形成する基盤体形成工程と、上記光伝送端のうちの第１の光伝送端に、三次元方向に移動可能なキャピラリから、加熱により溶融して流動状態にある、凝固性の光伝送路形成材料を射出して、該第１の光伝送端に、該光伝送路形成材料を押し付けて接続する第１の接続工程と、上記第１の光伝送端に接続された光伝送路形成材料に連続する、加熱により溶融して流動状態にある、凝固性の光伝送路形成材料を、上記キャピラリを三次元方向に移動させながら該第１の光伝送端から、上記基盤体に沿わせて、上記光伝送端のうちの第２の光伝送端まで凝固させながら配線する光伝送路配線工程と、上記第１の光伝送端と上記第２の光伝送端との間に架け渡された光伝送路形成材料を、該第２の光伝送端に押し付けて接続する第２の接続工程と、上記キャピラリを上記第２の光伝送端から引き離す引き離し工程とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
ここで、本発明において、「流動状態」とは、光伝送路形成材料が凝固する前の流動性を有する状態をいい、この流動状態には、溶融状態、すなわち、加熱により被加熱材料（ここでは光伝送路形成材料）を軟化させ、この軟化により被加熱材料に流動性を持たせた状態、および、溶融状態、すなわち溶質（ここでは光伝送路形成材料）を溶媒に溶かし、これによりその溶質に流動性を持たせた状態の双方が含まれる。
【００１０】
本発明の光伝送路形成方法は、先ず光伝送路が載置される基盤体を形成した後、加熱により溶融して流動状態にある、凝固性の光伝送路形成材料を、キャピラリを三次元方向に移動させながら第１の光伝送端から、基盤体に沿わせて、第２の光伝送端まで凝固させながら配線し、第１の光伝送端と第２の光伝送端との間に架け渡された光伝送路形成材料を、第２の光伝送端に押し付けて接続することにより光伝送路を形成するものであり、上記基盤体を伝送効率の良い形状に形成することにより伝送効率の良い光伝送路を容易に得ることができる。このようにすることにより光ファイバを屈曲させる工程をなくすことができるため、光伝送路の破断や剪断応力の発生が防止され、信頼性の高い光伝送路形成が行なわれる。
【００１１】
ここで、上記基盤体形成工程が、上記光伝送路の屈折率よりも低い屈折率を有する材料で基盤体を形成する工程であってもよく、また、上記基盤体形成工程が、上記光伝送路から洩れた光を遮光する遮光材料で基盤体を形成する工程であってもよい。
【００１２】
また、上記基盤体形成工程が、上記光伝送路配線工程において配線された光伝送路の少なくとも一部が基盤体に埋没するように半凝固状態にある基盤体を形成する工程であってもよい。すなわち、半凝固状態にある基盤体の中に光伝送路の一部あるいは全部を埋没させ、光伝送路の周囲を基盤体で取り囲むように基盤体を形成し、その後基盤体を凝固させるようにしてもよい。
【００１３】
また、上記の目的を達成する本発明の光回路は、光伝送路により接続されて該光伝送路を経由する光伝送を行なう光伝送路と、該光伝送路により接続されて該光伝送路を経由する光伝送を行う複数の光伝送端と、基板上に、光伝送端相互間に形成される光伝送路を載置するあるいは埋没することにより該光伝送路の形状をアーチ状に規制する、該基板とは別体の基盤体とを備え、上記光伝送路は、上記光伝送端のうちの第１の光伝送端から流動状態にある、凝固性の光伝送路形成材料を上記基盤体に沿わせて、上記光伝送端のうちの第２の光伝送端まで凝固させながら配線したものであることを特徴とする。
ここで、上記光伝送路が、上記複数の光伝送端のうち一つの光伝送端にテーパをもって接続されたものであってもよい。また、上記光伝送路が、上記複数の光伝送端のうちの一つの光伝送端に４５°のテーパをもって接続されたものであってもよく、また、複数の光伝送端のうちの一つの光伝送端が光導波回路であり、該光伝送端に対応する光伝送端が光導波路であってもよい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下添付の図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の、以下に説明する各実施形態に共通の光インターコネクションの要部を示す斜視図である。
ガラスもしくはＬｉＮｂＯ₃ などの基板１に、Ｓｉウェハ、ＧａＡｓウエハなどの上に形成された、発光、受光素子及び電子回路を有する光・電子集積回路２が搭載されている。基板１には、第１の光・電子集積回路の光出力端より他の光・電子集積回路の光入力端に信号を伝送するための光導波路３ａが形成されている。光導波路３ａは、ガラスなどへのＣｓ⁺ 、Ｒｂ⁺ 、Ｌｉ⁺ 、Ａｇ⁺ などのイオン交換、もしくはＬｉＮｂＯ₃ などへのＶ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｔｉなどのイオン拡散により形成される。また、Ｓｉウエハ、ＧａＡｓウエハなどの上には、例えばＣＶＤ、スパッタリングによる、ＳｉＯ₂ 、Ｓｉ₃ Ｎ₄ などの酸化膜、窒化膜の形成、イオン注入、電子ビームによるＡｌＧａＡｓエピタキシャル成長などにより、堆積、エッチングが繰り返され、これにより光導波路３ｂが形成されている。光導波路３ａと光導波回路３ｂとは、基盤体６に載置された光伝送路４により光学的に結合されている。この光伝送路４は、流動状態にある伝送路形成材料の一端を光導波回路３ｂに接続し、その流動状態にある伝送路形成材料を基盤体６に沿わせて光導波路３ａまで配線し光導波路３ａに接続することにより光導波回路３ｂと光導波路３ａとの間に架け渡された状態に形成される。一方、各電気接続端子は、金線などを用いた従来通りのワイヤボンディング法によるワイヤ５で電気的に結合されている。
【００１５】
図２は、各実施形態に共通の光伝送路形成装置の概略構成図である。
この光伝送路形成装置１００には、基板１を載置する基板載置台８が備えられている。基板１上には光・電子集積回路２が搭載されており、この光伝送路形成装置１００によって、図１に示す光インターコネクションが形成される。また、この光伝送路形成装置１００には、光伝送路を形成する部分を撮影して画像信号を得るカメラ１１１と、流動状態にある光伝送回路形成材料を射出するキャピラリ１２と、キャピラリ１２を支持するアーム１１３と、キャピラリ１２を三次元方向に自在に駆動するキャピラリ駆動部１１４と、キャピラリ駆動部１１４を制御する制御回路１１５などが備えられている。さらに、キャピラリ１２の上部には、キャピラリ１２に光伝送路形成材料を供給するための光伝送路形成材料移送部などが備えられているが、この図２では図示省略されている。
【００１６】
図３は、図２で図示省略されていた、キャピラリ上部の光伝送路形成材料移送部の概略構成図である。
キャピラリ１２の上部にはタンク１１が備えられ、そのタンク１１とキャピラリ１２は、光伝送路形成材料２０を移送するための移送管１３で連結されている。また、この移送管１３の途中には、光伝送路形成材料２０をキャピラリ１２に移送する量を制御する移送量制御部１４が備えられている。
【００１７】
図４（ａ）は、同様に、キャピラリの先端が二重管構造になっている光伝送路形成材料移送部の概略構成図であり、図４（ｂ）は、キャピラリ先端部の拡大図である。
図４に示すキャピラリ１２１の、図３に示す光伝送路形成材料移送部におけるキャピラリ１２との主な相違点は、キャピラリ１２１の先端が、図４（ｂ）に示すように、二重管構造になっており、タンク１１ａからの、コアを形成する光伝送路形成材料２０ａと、タンク１１ｂからの、クラッドを形成する光伝送路形成材料２０ｂとの二層構造の光伝送路形成材料がキャピラリ１２１の先端から押し出される点にある。ここでは、２つのタンク１１ａ，１１ｂに付属する各要素を、タンク１１ａ，１１ｂと同様の添字ａ，ｂで区別している。二層構造の光伝送路については、後述の実施形態において説明する。
【００１８】
図５は、移送量制御部の模式断面図である。
移送量制御部１４の内部にはボールねじ状のスクリュー１４１が備えられており、このスクリュー１４１の回転軸にはモータ１５が連結されている。このモータ１５は、図２に示す制御回路１１５からの指令により、その回転、停止が制御され、この移送量制御部１４による光伝送路形成材料２０の、キャピラリ１２への移送量は、このモータ１５の回転に応じて定められる。
【００１９】
図３に戻って説明を続ける。タンク１１の上部は開閉自在に密封されており、その上部には、タンク１１内部を加圧するための空気ないし所定のガスを送り込む加圧配管１６およびその加圧配管１６を導通、遮断するバルブ１６１が備えられている。またこれと同様に、タンク１１の上部には、タンク１１内部を減圧するための真空配管１７およびそのバルブ１７１が備えられている。
【００２０】
以下では、本発明における各実施形態について説明する。
（第１実施形態）
図６は、本発明の光伝送路形成方法の第１の実施形態における基盤体形成工程の工程図であり、図７は、本発明の光伝送路形成方法の第１の実施形態における第１の接続工程の工程図であり、図８は、本発明の光伝送路形成方法の第１の実施形態における光伝送路配線工程の工程図であり、図９は、本発明の光伝送路形成方法の第１の実施形態における第２の接続工程の工程図である。
【００２１】
先ず、図６（Ａ）及び図６（Ｂ）に示すように、基板１上に搭載された光・電子集積回路２に第１の光伝送端２１である発光素子が備えられており、基板１上には第２の光伝送端２２である受講素子が備えられている。この第１の光伝送端２１と第２の光伝送端２２との間に、光伝送路を載置するための基盤体６を形成する。基盤体６は、第１の光伝送端２１と第２の光伝送端２２との間に光伝送路形成材料を配線する際のガイドの役目を果たすものであり、流動状態にある凝固性の光伝送路形成材料を基盤体６に沿わせて第１の光伝送端２１から第２の光伝送端２２まで配線が行われ、第１の光伝送端２１から第２の光伝送端２２との間にアーチ状の光伝送路が架け渡される。アーチの曲率半径は光伝送路の伝送効率に大きな影響を及ぼすので、所望の伝送効率が得られるよう基盤体６の形状を定める。基盤体６を形成するための材料としては高粘度シリコーン樹脂、例えば、トーレ・ダウ・コーニング・シリコーン社製ＪＣＲ６１２６などが用いられる。なお、光伝送路の形状を基盤体６の形状に十分適合させるために、光伝送路形成材料２０の粘度は１０² 〜１０⁵ ポアズ程度に調整することが望ましい。
【００２２】
基盤体６を形成した後、１５０℃程度に加熱して高粘度シリコーン樹脂を硬化させることにより基盤体形成工程が終了する。
次に、図７（Ｃ）に示すように、図２及び図３で説明したキャピラリ１２及び光伝送路形成材料移送部を第１の光伝送端２１の直上の位置に移動させた後、光伝送路形成材料２０として用いられるポリアリレートを、図３に示す、温度コントロール用ヒータ付きのタンク１１に入れて、ポリアリレートが十分に溶融し所望の粘度となる温度、例えば３００℃に加熱する。次に、バルブ１７１を開き、光伝送路形成材料２０中に巻き込まれている空気が抜き取られる。次に、バルブ１７１を閉めた後、今度はバルブ１６１を開き、タンク１１内を加圧し、さらにモータ１５を回転させることによって移送量制御部１４内部のスクリュー１４１（図５参照）を、光伝送路形成材料２０をキャピラリ１２に供給する側に回転させ、タンク１１内の光伝送路形成材料２０をキャピラリ１２に向けて移送する。２７０〜３００℃に加熱された光伝送路形成材料２０はキャピラリ１２から押し出す。キャピラリ１２は先端部まで加熱されており、光伝送路形成材料２０は、キャピラリ１２の先端部において溶融状態にある。その光伝送路形成材料２０がキャピラリ１２から一部押し出された状態で、図７（Ｄ）に示すように、キャピラリ１２を降下させ、光伝送路形成材料２０の先端を第１の光伝送端２１に押し当てることにより、光伝送路形成材料２０は第１の光伝送端２１に接続される。この第１の接続工程において、光伝送路形成材料２０は、キャピラリ１２から押し出されるとすぐに、１５０〜１７５℃に加熱された第１の光伝送端２１に接触し、この接触により冷却され同時に接着される。
【００２３】
その後、図８（Ｅ）及び図８（Ｆ）に示すように、タンク１１内の光伝送路形成材料２０を加圧し続けることにより光伝送路形成材料２０を押し出しつつキャピラリ１２を基盤体６に沿わせて移動させ、光伝送路形成材料２０を第１の光伝送端２１から第２の光伝送端２２に向かってアーチを架け渡すように配線する。光伝送路配線工程が終了すると、図８（Ｆ）に示すように、キャピラリ１２は光伝送路形成材料２０を第２の光伝送端２２に押し付けることにより、光伝送路形成材料２０は第２の光伝送端２２に接続される。
【００２４】
図９（Ｇ）に示すように、キャピラリ１２が第２の光伝送端２２から引き離され、図９（Ｈ）に示すように、第１の光伝送端２１と第２の光伝送端２２との間に光伝送路４０が形成される。
本実施形態においては、第１の光伝送端２１である発光素子は光・電子集積回路２の基板に垂直な方向に光を射出するので、第１の光伝送端２１に接続される光伝送路は最初は、第１の光伝送端２１から垂直上方に延伸するように形成すると共に、上方へ行くに従い、基盤体６に沿って第２の光伝送端２２に向けてアーチを描くようキャピラリ１２を移動する。光伝送路形成材料２０は基盤体６上に載置されて配線されながら、同時に雰囲気空気（１７５℃以下）によって冷却されて高粘度化（凝固）しながら基盤体６に沿った形状の光伝送路４０が形成される。
【００２５】
このようにして、光伝送を行う光伝送路と、光伝送路により接続されて光伝送路を経由する光伝送を行う複数の光伝送端と、光伝送路が載置されて光伝送路の形状を規制する基盤体とを備えた本発明の光回路が形成される。
図１０は、本発明の光回路の実施形態を示す模式図である。
この光回路には、光伝送路４０と、光伝送端２１，２２と、基盤体６とが備えられている。
【００２６】
この実施形態では、光伝送路４０を基板１の水平方向に伸びた導波路に接続するために、図１０に示すように、光伝送路４０が４５°に近いテーパを持って第２の光伝送端２２に接続するように形成されている。こうすることにより、光伝送路４０と基板１の導波路との接続性を高めることができる。
なお、上記の本発明の光伝送路形成方法の第１の実施形態における、位置合わせは、キャピラリ１２を第１及び第２の光伝送端２１，２２に合わせるだけとなり、位置合わせコストを大幅に低減することができる。従って、接続しようとする２点間の座標を図２に示す光伝送路形成装置１００に入力すれば、従来の金線を用いたワイヤボンダで採用されているループコントロールと同様のループコントロール（形状コントロール）が可能である。しかしながら従来の、金線を用いたワイヤボンダで行われているループコントロールがループの頂点を低く抑えるように制御しているのに対し、本実施形態では、ループの形状ができるだけ滑らかな曲線を描くように制御される。また、従来の金線のワイヤボンダは直線状の金線を所望の曲線状に折り曲げるため、複雑な制御をしているのに対し、本実施形態の光伝送路形成装置１００では、光伝送端における光の受・発光面に対し垂直方向に光伝送路を形成する場合には、２つの光伝送端を結ぶ距離を直径とする半円を描くように光伝送路を形成する必要があるが、その形状は、基盤体６を形成する時に予め作り込んでおくことが可能であり、光伝送路を配線する時は、光伝送路形成材料２０を基盤体６に載せて行くだけでよいので制御が容易である。
【００２７】
なお、上記の一連の光伝送路形成工程が終了した後、もしくはこれらの一連の光伝送路形成工程に先立って、各電気接続端子には、従来通りの、金線などを用いたワイヤボンディング法による電気的な接続が行われる。
このようにして、電気接続および光接続双方が終了した後、基板１は基板載置台８から外され冷却されて光伝送路形成材料であるポリアリレートが凝固し、図９（Ｈ）に示す光伝送路４０が完成する。
【００２８】
なお、上記第１実施形態では、光伝送路形成材料としてポリアリレートを用いた例について説明したが、光伝送路形成材料は、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネイト、ポリエーテルサルホン、アモルファスポリオレフィンなど、光透過性を有する材料であればいずれでもよく、有機高分子材料に限らずガラスなどの無機材料でもよい。
【００２９】
また、光伝送路形成材料をジクロロメタンなどの有機溶剤に溶解し流動状態として用いる方法によっても光伝送路を形成することができる。その場合の光伝送路形成材料としては、ポリエステル、アクリル、ポリアミド（ナイロン６６など）、ポリスチレンなど、光透過性を有する材料であればいずれでもよく、有機溶剤としては、ジクロロメタンに限らず、ヘキサン、ベンゼン、四塩化炭素、クロロホルムなどが使用可能である。
【００３０】
（第２実施形態）
次に、本発明の光伝送路形成方法の第２の実施形態について説明する。
第２の実施形態では、光伝送路形成方法のうちの基盤体形成工程において、光伝送路を案内する案内溝を有する基盤体が形成される。
図１１は、本発明の光伝送路形成方法の第２の実施形態における基盤体及び光伝送路の断面模式図である。
【００３１】
図１１（Ａ）には、基盤体６及び光伝送路４０の側面が示され、図１１（Ｂ）乃至図１１（Ｅ）には、図１１（Ａ）の基盤体６及び光伝送路４０のＡ−Ａ’方向の断面図が示されている。図１１（Ｂ）に示すように、基盤体６の上面には光伝送路形成材料２０を案内する案内溝６０が設けられている。この案内溝６０の作成方法は、例えば、図６に示すように高粘度シリコーン樹脂（例えばＪＣＲ６１２６など）を用いて所望の形状の基盤体６を形成した後、高粘度シリコーン樹脂の吐出孔が直径数μｍから数十μｍ程度のディスペンサを用いて基盤体６の上面に、光伝送路の延びる方向に平行に所定間隔を隔てて並ぶ２本の線状体６１，６２を形成することにより、図１１（Ｃ）に示すように２本の線状体６１，６２の間隙を案内溝６０として用いる。また、ディスペンサの先端部を２つに仕切ることにより２本の線状体を形成するようにしてもよい。
【００３２】
また、図１１（Ｄ）あるいは図１１（Ｅ）に示すような形状の案内溝６０を形成することとしてもよい。これらの案内溝６０は、基盤体６を形成した後、硬化処理を施す前に、型押しなどの方法によって形成することができる。
なお、基盤体６が上部に広幅の面を有しており光伝送路を配線する際のガイドを必要としない場合は、図１１（Ｂ）のように、特に案内溝を設けないでもよい。
【００３３】
以上説明した基盤体６の案内溝６０以外の工程は、前述の第１実施形態と同一である。
（第３実施形態）
次に、本発明の光伝送路形成方法の第３の実施形態について説明する。
第３の実施形態では、第１の実施形態と同様の工程により基盤体形成、第１の接続工程、光伝送路配線工程、第２の接続工程が行われた後、基盤体と同様の材料で光伝送形成材料を覆う工程が付加される。
【００３４】
図１２は、本発明の光伝送路形成方法の第３の実施形態における基盤体及び光伝送路の断面模式図である。
第３の実施形態では、基盤体６は、光伝送路形成材料２０（例えばポリアリレートなど）の屈折率よりも低い屈折率を有する材料（例えばＪＣＲ６１２６など）で形成され、さらに、その材料を用い、図１２に示すように、光伝送路形成材料２０の上部を覆う被覆層６ａを形成する。この被覆層６ａは基盤体６と共に、光伝送路のコアとなる光伝送路形成材料２０の周囲を取り巻くクラッド層として働く。なお、図１２（Ａ）乃至図１２（Ｄ）の基盤体６及び光伝送路形成材料２０は、それぞれ、図１１（Ｂ）乃至図１１（Ｅ）の基盤体６及び光伝送路形成材料２０に対応している。
【００３５】
（第４実施形態）
次に、本発明の光伝送路形成方法の第４の実施形態について説明する。
第４の実施形態では、光伝送路形成方法のうちの基盤体形成工程において、光伝送路から洩れた光を遮光する遮光材料で基盤体が形成される。遮光材料としては、例えば、黒色の高粘度シリコーン樹脂（ＳＨ６１００）を用いる。基盤体を形成した後は、第１実施形態と同様の方法で、光伝送路を形成し、さらに基盤体と同様の材料で光伝送材料を取り囲む。
【００３６】
（第５実施形態）
次に、本発明の光伝送路形成方法の第５の実施形態について説明する。
図１３は、本発明の光伝送路形成方法の第５の実施形態における基盤体及び光伝送路の断面模式図である。
第５の実施形態では、光伝送路形成方法のうちの基盤体形成工程において、基盤体６を低屈折率材料６’と遮光材料６”の二層で形成する。低屈折率材料６’としては高粘度シリコーン樹脂（例えばＪＣＲ６１２６など）が用いられ、また、遮光材料６”としては黒色の高粘度シリコーン樹脂（例えばＳＨ６１００など）が用いられる。この二層構造の基盤体６の上に光伝送路形成材料２０が配線され、その上に低屈折率材料による第１の被覆層６’ａと遮光材料による第２の被覆層６”ａが形成される。こうすることにより、光伝送路の周囲に低屈折率材料によるクラッドが形成され、さらにその周囲に遮光材料による遮光層が形成される。
【００３７】
なお、図１３（Ａ）乃至図１３（Ｄ）の基盤体６及び光伝送路形成材料２０は、それぞれ、図１２（Ａ）乃至図１２（Ｄ）の基盤体６及び光伝送路形成材料２０に対応している。
（図６実施形態）
次に、本発明の光伝送路形成方法の第６の実施形態について説明する。
【００３８】
図１４は、本発明の光伝送路形成方法の第６の実施形態における基盤体及び光伝送路の断面模式図である。
この実施形態では、図１４（Ａ）に示すように、低屈折率材料６’と遮光材料６”の二層で形成された基盤体６の上に２本の光伝送路形成材料２０が並んで配線されており、その上に低屈折率材料による第１の被覆層６’ａと遮光材料による第２の被覆層６”ａが形成されている。なお、クラッドとして機能する低屈折率材料６’を、図１４（Ａ）に示すように、２本の光伝送路形成材料２０にわたって連続した層として形成してもよく、図１４（Ｂ）に示すように、２本の光伝送路形成材料２０それぞれに対応させて形成してもよい。また、並んで形成される光伝送路の本数は２本に限られるものではなく、本発明の光回路を、一つの基盤体上に複数の光伝送路が並んで形成された光回路として形成することができる。
【００３９】
（図７実施形態）
次に、本発明の光伝送路形成方法の第７の実施形態について説明する。
図１５及び図１６は、本発明の光伝送路形成方法の第７の実施形態における基盤体及び光伝送路の断面模式図である。
第７の実施形態では、図１５（Ａ）、図１５（Ｂ）、及び図１６（Ｃ）に示すように、光伝送路形成方法のうちの基盤体形成後の基盤体６の加熱処理を基盤体６が半凝固状態となった時に中止し、次の光伝送路配線工程において、半凝固状態の基盤体６上に、光伝送路形成材料２０を配線し、光伝送路４０の少なくとも一部を基盤体６に埋没させる。なお、図１５（Ａ）から図１５（Ｃ）までの各工程は図８（Ｅ）から図９（Ｈ）までの各工程に対応しているので、詳細な説明は省略する。さらに、図１６（Ｄ）に示すように、光伝送路形成材料２０が基盤体６に覆われていない部分を基盤体６と同様の材料で覆い被覆層６ａを形成することにより、光伝送形成材料２０の周囲を基盤体６で取り囲む。このようにすることにより、光伝送路形成材料２０の周囲に低屈折率材料によるクラッドが形成されて、本発明の光回路を得ることができる。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の光伝送路形成方法によれば、光伝送端相互間に光伝送路を載置する基盤体を形成した後、この基盤体に沿わせて光伝送路形成材料を光伝送端相互間に架け渡すことにより光伝送路を形成するため、従来の光伝送路形成材料を屈曲させる工程がなくなり、光伝送路形成材料が屈曲部で破断することが防止される。また、光伝送端に剪断方向の応力が加わることもなくなるので接着剥離も防ぐことができる。さらに、従来の電気回路におけるワイヤボンディングと同様な工程が採用されているため、従来どおりの金線などを用いたワイヤボンディング同様に位置決めを含む接続工程全体を自動化することができる。このため、従来の光ファイバによる光接続方法と比べて、組立工数および調整工数も短縮され、安価で信頼性の高い光接続が可能となる。
【００４１】
また、本発明の光回路によれば、基盤体の形状により光伝送路の形状を決定することができるため、伝送効率のよい光伝送路を作り込むことができる。また、基盤体を設けることで、基盤体が光伝送路を補強する役目を果たすため、光伝送路の信頼性を上げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の、以下に説明する各実施形態に共通の光インターコネクションの要部を示す斜視図である。
【図２】各実施形態に共通の光伝送路形成装置の概略構成図である。
【図３】図２で図示省略されていた、キャピラリ上部の光伝送路形成材料移送部の概略構成図である。
【図４】（ａ）は、同様に、キャピラリの先端が二重管構造になっている光伝送路形成材料移送部の概略構成図であり、（ｂ）は、キャピラリ先端部の拡大図である。
【図５】移送量制御部の模式断面図である。
【図６】図６は、本発明の光伝送路形成方法の第１の実施形態における基盤体形成工程の工程図である。
【図７】本発明の光伝送路形成方法の第１の実施形態における第１の接続工程の工程図である。
【図８】本発明の光伝送路形成方法の第１の実施形態における光伝送路配線工程の工程図である。
【図９】本発明の光伝送路形成方法の第１の実施形態における第２の接続工程の工程図である。
【図１０】本発明の光回路の実施形態を示す模式図である。
【図１１】本発明の光伝送路形成方法の第２の実施形態における基盤体及び光伝送路の断面模式図である。
【図１２】本発明の光伝送路形成方法の第３の実施形態における基盤体及び光伝送路の断面模式図である。
【図１３】本発明の光伝送路形成方法の第５の実施形態における基盤体及び光伝送路の断面模式図である。
【図１４】本発明の光伝送路形成方法の第６の実施形態における基盤体及び光伝送路の断面模式図である。
【図１５】本発明の光伝送路形成方法の第７の実施形態における基盤体及び光伝送路の断面模式図である。
【図１６】本発明の光伝送路形成方法の第７の実施形態における基盤体及び光伝送路の断面模式図である。
【符号の説明】
１基板
２光・電子集積回路
３ａ，３ｂ光導波回路
４光伝送路
５ワイヤ
６基盤体
６ａ，６’ａ，６”ａ被覆層
６’ 低屈折率材料
６” 遮光材料
８基板載置台
１１，１１ａ，１１ｂタンク
１２，１２１キャピラリ
１３移送管
１４移送量制御部
１５モータ
１６加圧配管
１７真空配管
２０，２０ａ，２０ｂ光伝送路形成材料
２１，２２光伝送端
４０光伝送路
６０案内溝
６１，６２線状体
１００光伝送路形成装置
１１１カメラ
１１３アーム
１１４キャピラリ駆動部
１１５制御回路
１４１スクリュー
１６１，１７１バルブ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical transmission path forming method for forming an optical transmission path between optical transmission ends that are connected by an optical transmission path and perform optical transmission via the optical transmission path, and an optical circuit formed by the method. .
[0002]
[Prior art]
Conventionally, an electrical wiring connection method is known as an electronic circuit connection method. However, with recent increases in circuit processing speed, delays and waveform distortion occur in electrical wiring, and accurate signal transmission cannot be performed. Therefore, electrical signals are replaced with light, and signals are transmitted through optical transmission lines. So-called optical interconnection technology has been devised. However, the optical interconnection technology requires a precision of several μm or less for optical axis alignment for coupling between the light emitting element and the light receiving element or the optical waveguide, so that there is a problem that mounting assembly is difficult.
[0003]
Further, as a method for connecting an optical waveguide to a light emitting element or the like, a non-contact type optical coupler is proposed in which light is propagated in a space and indirectly connected instead of being directly coupled. However, in such a non-contact type optical coupler, in order to reduce the coupling loss, measures such as processing the end of the optical fiber facing the light emitting part into a lens shape are taken. There is a problem that the (alignment) process becomes more complicated. In the conventional optical connection between the optical fiber and the light receiving / emitting element, since the light receiving / emitting surface is on the upper surface of the die and needs to be coupled with light from above or light from above, the end of the optical fiber is connected to 45 Since it is necessary to simultaneously control the three axes XYθ of rotation around the optical axis of the fiber and the axis alignment, the alignment cost occupies most of the mounting cost.
[0004]
In order to solve this problem, a method of optically coupling an optical fiber by directly contacting the element with a wire bonding method has been devised as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 1-269903 and 5-88028. .
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional optical semiconductor device, an optical fiber is used to form an optical transmission path between the optical transmission ends which are optical signal transmission ends or reception ends. When a mounting method similar to wire bonding is adopted, the optical fiber is Since it does not have the flexibility to connect freely between several μm to several mm in length by wire bonding, if the optical fiber is bent to perform wire bonding, the optical fiber breaks at the bent portion. The connection is virtually impossible. Even if wire bonding can be performed without breaking, there is a high risk of adhesion peeling because shear stress is always applied to the light transmission end, that is, the joint between the light emitting element and the light receiving element or the optical waveguide. There is also a problem of reliability.
[0006]
In Japanese Patent Publication No. 8-12303, a polymer viscous material for an optical waveguide is extruded from an extrusion nozzle positioned on a substrate of an electronic module, and the extrusion nozzle and the substrate are moved relative to each other to conduct light on the substrate. A method of forming a wave tube is disclosed. However, in Japanese Patent Publication No. 8-12303, there is no specific description of the method of connecting the chip and the waveguide when forming the waveguide on the substrate surface, and the viscous material is extruded from above the substrate. It is very difficult to align the optical axis with the waveguide on the side surface of the chip. Further, in the method described in this publication, since the waveguide is formed on the substrate surface, the waveguide must be formed in an L shape in the chip-to-chip connection. If it exists, the light cannot be transmitted through the waveguide, and will escape to the outside from the bent portion.
[0007]
In view of the above circumstances, the present invention provides a highly reliable optical transmission line forming method in which breakage or shear stress is prevented from remaining when optical transmission ends are connected by an optical transmission line, and the method An object of the present invention is to provide an optical circuit formed by the method.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
  The optical transmission path forming method of the present invention that achieves the above object is an optical transmission path forming method in which an optical transmission path is formed between optical transmission ends that are connected by an optical transmission path and perform optical transmission via the optical transmission path. In the methodOn the boardOptical transmission line formed between optical transmission endsThe shape of the optical transmission path is restricted to an arch shape by placing theA base body forming step of forming a base body, and a first optical transmission end of the optical transmission ends,Melted by heating from a capillary that can move in three dimensionsA solidifying optical transmission line forming material in a fluidized stateInjectiondo it,TheAt the first optical transmission end,TheOptical transmission line forming materialPressA first connection step to connect, and the optical transmission path forming material connected to the first optical transmission end,Melted by heatingA solidifying optical transmission line forming material in a flowing state,While moving the capillary in a three-dimensional direction,From the first optical transmission end to the second optical transmission end of the optical transmission ends along the base body.While solidifyingAn optical transmission path wiring step for wiring, and an optical transmission path forming material spanned between the first optical transmission end and the second optical transmission end are connected to the second optical transmission end.PushA second connecting step to connect;A separation step of separating the capillary from the second optical transmission end;It is provided with.
[0009]
Here, in the present invention, the “fluid state” means a state having fluidity before the optical transmission path forming material is solidified, and this fluid state is a molten state, that is, a material to be heated (here, heated). Then, the optical transmission path forming material) is softened, and the softened material is made to have fluidity, and the molten state, ie, the solute (here, the optical transmission path forming material) is dissolved in the solvent. Both solutes are given fluidity.
[0010]
  In the optical transmission line forming method of the present invention, first, after forming the base on which the optical transmission line is placed,Melted by heatingIn a fluid state,Solidifying optical transmission line forming materialFrom the first optical transmission end while moving the capillary in the three-dimensional direction,Along the base bodyWiring while solidifying to the second optical transmission end, and pressing the optical transmission path forming material spanned between the first optical transmission end and the second optical transmission end against the second optical transmission end By connectingAn optical transmission line is formed, and an optical transmission line with good transmission efficiency can be easily obtained by forming the base body in a shape with good transmission efficiency. By doing so, the step of bending the optical fiber can be eliminated, so that the optical transmission line is prevented from being broken and shear stress is generated, and a highly reliable optical transmission line is formed.
[0011]
  Here, the base body forming step,UpIt may be a step of forming a base body with a material having a refractive index lower than the refractive index of the light transmission path, and the base body forming step shields light leaking from the optical transmission path. It may be a step of forming the base body with.
[0012]
Further, the base body forming step may be a step of forming a base body in a semi-solidified state so that at least a part of the optical transmission path wired in the optical transmission path wiring step is buried in the base body. . That is, a part or all of the optical transmission path is buried in the base body in a semi-solidified state, the base body is formed so as to surround the periphery of the optical transmission path with the base body, and then the base body is solidified. May be.
[0013]
  In addition, the optical circuit of the present invention that achieves the above object is as follows.An optical transmission line connected by an optical transmission path to perform optical transmission via the optical transmission path, a plurality of optical transmission ends connected by the optical transmission path to perform optical transmission via the optical transmission path, and a substrate On top of this, the optical transmission path formed between the optical transmission ends is placed or buried to regulate the shape of the optical transmission path in an arch shape, and includes a base body separate from the substrate, The optical transmission line has a solidifying optical transmission line forming material that is in a fluid state from the first optical transmission end of the optical transmission ends along the base body, and the first of the optical transmission ends. It is characterized in that it is wired while being solidified to the optical transmission end of No. 2.
Here, the optical transmission line may be connected to one of the plurality of optical transmission ends with a taper. The optical transmission line may be connected to one optical transmission end of the plurality of optical transmission ends with a 45 ° taper, or one of the plurality of optical transmission ends. The optical transmission end may be an optical waveguide circuit, and the optical transmission end corresponding to the optical transmission end may be an optical waveguide.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a perspective view showing a main part of an optical interconnection common to each embodiment described below of the present invention.
Glass or LiNbO_Three An optical / electronic integrated circuit 2 having a light emitting and receiving element and an electronic circuit formed on a Si wafer, a GaAs wafer or the like is mounted on a substrate 1 such as the above. An optical waveguide 3 a for transmitting a signal from the optical output end of the first optical / electronic integrated circuit to the optical input end of another optical / electronic integrated circuit is formed on the substrate 1. The optical waveguide 3a is made of Cs to glass or the like.⁺ , Rb⁺ , Li⁺ , Ag⁺ Such as ion exchange or LiNbO_Three Formed by ion diffusion of V, Ni, Cu, Ti or the like. Further, on Si wafer, GaAs wafer, etc., for example, CVD, sputtering, SiO₂ , Si_Three N_Four Deposition and etching are repeated by the formation of oxide films and nitride films, ion implantation, AlGaAs epitaxial growth by electron beam, etc., thereby forming the optical waveguide 3b. The optical waveguide 3 a and the optical waveguide circuit 3 b are optically coupled by an optical transmission path 4 placed on the base body 6. In this optical transmission line 4, one end of a transmission path forming material in a fluidized state is connected to the optical waveguide circuit 3 b, and the transmission path forming material in a fluidized state is routed along the base body 6 to the optical waveguide 3 a to perform optical By connecting to the waveguide 3a, it is formed in a state of being bridged between the optical waveguide circuit 3b and the optical waveguide 3a. On the other hand, each electrical connection terminal is electrically coupled by a wire 5 by a conventional wire bonding method using a gold wire or the like.
[0015]
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of an optical transmission line forming apparatus common to the embodiments.
The optical transmission line forming apparatus 100 includes a substrate mounting table 8 on which the substrate 1 is mounted. An optical / electronic integrated circuit 2 is mounted on the substrate 1, and an optical interconnection shown in FIG. The optical transmission path forming apparatus 100 includes a camera 111 that captures an image of a portion that forms the optical transmission path to obtain an image signal, a capillary 12 that ejects the optical transmission circuit forming material in a fluidized state, and a capillary 12. A supporting arm 113, a capillary drive unit 114 that freely drives the capillary 12 in a three-dimensional direction, a control circuit 115 that controls the capillary drive unit 114, and the like are provided. Furthermore, an optical transmission path forming material transfer section for supplying the optical transmission path forming material to the capillary 12 is provided on the upper part of the capillary 12, but this is not shown in FIG.
[0016]
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of the optical transmission line forming material transfer unit above the capillary, which is omitted in FIG.
A tank 11 is provided in the upper part of the capillary 12, and the tank 11 and the capillary 12 are connected by a transfer pipe 13 for transferring the optical transmission path forming material 20. In addition, a transfer amount control unit 14 that controls the amount of the optical transmission path forming material 20 transferred to the capillary 12 is provided in the middle of the transfer tube 13.
[0017]
FIG. 4A is a schematic configuration diagram of the optical transmission line forming material transfer section in which the tip of the capillary has a double tube structure, and FIG. 4B is an enlarged view of the tip of the capillary. is there.
The main difference between the capillary 121 shown in FIG. 4 and the capillary 12 in the optical transmission path forming material transferring portion shown in FIG. 3 is that the tip of the capillary 121 has a double tube structure as shown in FIG. The optical transmission path forming material having a two-layer structure of the optical transmission path forming material 20a forming the core from the tank 11a and the optical transmission path forming material 20b forming the cladding from the tank 11b is a capillary. It is in the point pushed out from the tip of 121. Here, each element attached to the two tanks 11a and 11b is distinguished by subscripts a and b similar to those of the tanks 11a and 11b. The optical transmission line having a two-layer structure will be described in an embodiment described later.
[0018]
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of the transfer amount control unit.
A ball screw-like screw 141 is provided inside the transfer amount control unit 14, and a motor 15 is connected to a rotation shaft of the screw 141. The rotation and stop of the motor 15 are controlled by a command from the control circuit 115 shown in FIG. 2, and the transfer amount of the optical transmission path forming material 20 to the capillary 12 by the transfer amount control unit 14 is determined by this motor. It is determined according to 15 rotations.
[0019]
Returning to FIG. 3, the description will be continued. The upper part of the tank 11 is hermetically sealed so as to be openable and closable. The upper part of the tank 11 includes air for pressurizing the inside of the tank 11 or a pressure pipe 16 for feeding a predetermined gas, and a valve 161 for connecting and shutting off the pressure pipe 16. Is provided. Similarly, a vacuum pipe 17 and a valve 171 for reducing the pressure inside the tank 11 are provided at the upper part of the tank 11.
[0020]
Below, each embodiment in the present invention is described.
(First embodiment)
FIG. 6 is a process diagram of a base body forming step in the first embodiment of the optical transmission line forming method of the present invention, and FIG. 7 is a first diagram in the first embodiment of the optical transmission line forming method of the present invention. FIG. 8 is a process diagram of an optical transmission line wiring process in the first embodiment of the optical transmission line formation method of the present invention, and FIG. 9 is an optical transmission line formation process of the present invention. It is process drawing of the 2nd connection process in 1st Embodiment of a method.
[0021]
First, as shown in FIG. 6A and FIG. 6B, the optical / electronic integrated circuit 2 mounted on the substrate 1 is provided with a light-emitting element as the first optical transmission end 21, and the substrate On 1, an attendance element which is the second optical transmission end 22 is provided. Between the first optical transmission end 21 and the second optical transmission end 22, the base body 6 for mounting the optical transmission path is formed. The base body 6 serves as a guide when the optical transmission path forming material is wired between the first optical transmission end 21 and the second optical transmission end 22, and is solidified in a fluidized state. Wiring is performed from the first optical transmission end 21 to the second optical transmission end 22 along the base body 6 with the optical transmission path forming material, and from the first optical transmission end 21 to the second optical transmission end 22 and An arch-shaped optical transmission line is bridged between the two. Since the radius of curvature of the arch has a great influence on the transmission efficiency of the optical transmission line, the shape of the base body 6 is determined so as to obtain a desired transmission efficiency. As a material for forming the base body 6, a high-viscosity silicone resin, for example, JCR6126 manufactured by Torre Dow Corning Silicone Co., etc. is used. Note that the viscosity of the optical transmission line forming material 20 is 10 in order to sufficiently adapt the shape of the optical transmission line to the shape of the base body 6.² -10^Five It is desirable to adjust to the poise level.
[0022]
After the base body 6 is formed, the base body forming process is completed by heating to about 150 ° C. to cure the high-viscosity silicone resin.
Next, as shown in FIG. 7C, after moving the capillary 12 and the optical transmission path forming material transfer section described in FIGS. 2 and 3 to a position immediately above the first optical transmission end 21, The polyarylate used as the transmission path forming material 20 is placed in a tank 11 with a temperature control heater shown in FIG. 3 and heated to a temperature at which the polyarylate is sufficiently melted and has a desired viscosity, for example, 300 ° C. Next, the valve 171 is opened, and the air entrained in the optical transmission path forming material 20 is extracted. Next, after the valve 171 is closed, this time the valve 161 is opened, the inside of the tank 11 is pressurized, and further the motor 15 is rotated so that the screw 141 (see FIG. 5) inside the transfer amount control unit 14 is optically transmitted. The path forming material 20 is rotated to the side where the capillary 12 is supplied, and the optical transmission path forming material 20 in the tank 11 is transferred toward the capillary 12. The optical transmission line forming material 20 heated to 270 to 300 ° C. is extruded from the capillary 12. The capillary 12 is heated to the tip, and the optical transmission path forming material 20 is in a molten state at the tip of the capillary 12. In a state where the optical transmission path forming material 20 is partially pushed out from the capillary 12, as shown in FIG. 7D, the capillary 12 is lowered and the tip of the optical transmission path forming material 20 is moved to the first optical transmission end. The optical transmission path forming material 20 is connected to the first optical transmission end 21 by pressing against the first optical transmission end 21. In this first connection step, as soon as the optical transmission line forming material 20 is extruded from the capillary 12, it contacts the first optical transmission end 21 heated to 150 to 175 ° C. Glued.
[0023]
Thereafter, as shown in FIGS. 8E and 8F, the capillary 12 is moved to the base body 6 while pushing out the optical transmission line forming material 20 by continuing to pressurize the optical transmission line forming material 20 in the tank 11. The optical transmission path forming material 20 is wired so as to bridge the arch from the first optical transmission end 21 toward the second optical transmission end 22. When the optical transmission line wiring process is completed, the capillary 12 presses the optical transmission line forming material 20 against the second optical transmission end 22 as shown in FIG. Are connected to the optical transmission end 22.
[0024]
As shown in FIG. 9G, the capillary 12 is pulled away from the second optical transmission end 22, and as shown in FIG. 9H, the first optical transmission end 21, the second optical transmission end 22, An optical transmission line 40 is formed between the two.
In the present embodiment, the light emitting element which is the first optical transmission end 21 emits light in a direction perpendicular to the substrate of the optical / electronic integrated circuit 2, so that the optical transmission connected to the first optical transmission end 21. The path is initially formed so as to extend vertically upward from the first light transmission end 21, and as it goes upward, the capillary is drawn to arch along the base body 6 toward the second light transmission end 22. 12 is moved. The optical transmission line forming material 20 is placed on the base body 6 and wired, and at the same time, is cooled by atmospheric air (175 ° C. or lower) to increase the viscosity (solidify) and form an optical transmission along the base body 6. A path 40 is formed.
[0025]
In this way, an optical transmission path that performs optical transmission, a plurality of optical transmission ends that are connected by the optical transmission path and perform optical transmission via the optical transmission path, and the optical transmission path is mounted so that the optical transmission path An optical circuit according to the present invention including a base body for regulating the shape is formed.
FIG. 10 is a schematic diagram showing an embodiment of the optical circuit of the present invention.
The optical circuit includes an optical transmission path 40, optical transmission ends 21 and 22, and a base body 6.
[0026]
In this embodiment, in order to connect the optical transmission line 40 to the waveguide extending in the horizontal direction of the substrate 1, the optical transmission line 40 has a taper close to 45 ° as shown in FIG. It is formed so as to be connected to the transmission end 22. By doing so, the connectivity between the optical transmission line 40 and the waveguide of the substrate 1 can be improved.
In the first embodiment of the optical transmission path forming method of the present invention described above, the alignment is performed only by aligning the capillary 12 with the first and second optical transmission ends 21 and 22, which greatly increases the alignment cost. Can be reduced. Therefore, if the coordinates between two points to be connected are input to the optical transmission line forming apparatus 100 shown in FIG. 2, the loop control (shape control) similar to the loop control employed in the conventional wire bonder using a gold wire is used. Is possible. However, while the conventional loop control performed by a wire bonder using a gold wire is controlled so as to keep the top of the loop low, in this embodiment, the loop shape is drawn as smoothly as possible. Controlled. Further, the conventional wire bonder of a gold wire performs complicated control to bend a straight gold wire into a desired curved shape. On the other hand, in the optical transmission line forming apparatus 100 according to the present embodiment, the wire bonder at the optical transmission end. When forming an optical transmission line in a direction perpendicular to the light receiving / emitting surface, it is necessary to form the optical transmission line so as to draw a semicircle having a diameter connecting the two optical transmission ends. The shape can be created in advance when the base body 6 is formed, and when the optical transmission path is wired, the optical transmission path forming material 20 only needs to be placed on the base body 6 and controlled. Is easy.
[0027]
In addition, after the above-described series of optical transmission path forming steps is completed, or prior to the series of optical transmission path forming steps, a conventional wire bonding method using a gold wire or the like is used for each electrical connection terminal. Electrical connection is made by.
After both the electrical connection and the optical connection are thus completed, the substrate 1 is removed from the substrate mounting table 8 and cooled to solidify the polyarylate as the optical transmission path forming material, and the light shown in FIG. The transmission line 40 is completed.
[0028]
In the first embodiment, an example in which polyarylate is used as the optical transmission line forming material has been described. However, the optical transmission line forming material may be light transmitting material such as polymethyl methacrylate, polycarbonate, polyethersulfone, amorphous polyolefin, or the like. Any material may be used as long as it has a property, and not only an organic polymer material but also an inorganic material such as glass.
[0029]
The optical transmission path can also be formed by a method in which the optical transmission path forming material is dissolved in an organic solvent such as dichloromethane and used as a fluidized state. In this case, the optical transmission path forming material may be any material having light transmission properties such as polyester, acrylic, polyamide (nylon 66, etc.), polystyrene, etc. The organic solvent is not limited to dichloromethane, but hexane, Benzene, carbon tetrachloride, chloroform, etc. can be used.
[0030]
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the optical transmission line forming method of the present invention will be described.
In the second embodiment, in the base body forming step of the optical transmission path forming method, a base body having a guide groove for guiding the optical transmission path is formed.
FIG. 11 is a schematic cross-sectional view of the base body and the optical transmission line in the second embodiment of the optical transmission line forming method of the present invention.
[0031]
11A shows side surfaces of the base body 6 and the optical transmission line 40, and FIGS. 11B to 11E show the base body 6 and the optical transmission line 40 of FIG. 11A. A cross-sectional view in the AA ′ direction is shown. As shown in FIG. 11B, a guide groove 60 for guiding the optical transmission path forming material 20 is provided on the upper surface of the base body 6. For example, as shown in FIG. 6, after forming the base body 6 having a desired shape using a high-viscosity silicone resin (for example, JCR6126) as shown in FIG. By forming two linear bodies 61 and 62 arranged at a predetermined interval in parallel with the extending direction of the optical transmission path on the upper surface of the base body 6 using a dispenser of about several μm to several tens of μm. As shown in FIG. 11C, the gap between the two linear bodies 61 and 62 is used as the guide groove 60. Moreover, you may make it form two linear bodies by partitioning the front-end | tip part of a dispenser into two.
[0032]
Moreover, it is good also as forming the guide groove 60 of a shape as shown in FIG.11 (D) or FIG.11 (E). These guide grooves 60 can be formed by a method such as embossing after the base body 6 is formed and before the curing process is performed.
Note that, when the base body 6 has a wide surface at the top and a guide for wiring the optical transmission line is not required, the guide groove may not be provided as shown in FIG.
[0033]
Processes other than the guide groove 60 of the base body 6 described above are the same as those in the first embodiment.
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the optical transmission line forming method of the present invention will be described.
In the third embodiment, after the base body formation, the first connection process, the optical transmission line wiring process, and the second connection process are performed by the same processes as in the first embodiment, the same material as the base body The step of covering the optical transmission forming material is added.
[0034]
FIG. 12 is a schematic cross-sectional view of the base body and the optical transmission line in the third embodiment of the optical transmission line forming method of the present invention.
In the third embodiment, the base body 6 is formed of a material (for example, JCR6126) having a refractive index lower than that of the optical transmission line forming material 20 (for example, polyarylate), and further using the material. As shown in FIG. 12, a coating layer 6a covering the upper part of the optical transmission line forming material 20 is formed. The covering layer 6a works together with the base body 6 as a clad layer surrounding the periphery of the optical transmission path forming material 20 that becomes the core of the optical transmission path. The base body 6 and the optical transmission line forming material 20 in FIGS. 12A to 12D are the base body 6 and the optical transmission path forming material 20 in FIGS. 11B to 11E, respectively. It corresponds to.
[0035]
(Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment of the optical transmission line forming method of the present invention will be described.
In the fourth embodiment, in the base body forming step of the optical transmission path forming method, the base body is formed of a light shielding material that blocks light leaking from the optical transmission path. As the light shielding material, for example, a black high viscosity silicone resin (SH6100) is used. After the base body is formed, an optical transmission path is formed by the same method as in the first embodiment, and the optical transmission material is surrounded by the same material as the base body.
[0036]
(Fifth embodiment)
Next, a fifth embodiment of the optical transmission line forming method of the present invention will be described.
FIG. 13: is a cross-sectional schematic diagram of the base body and optical transmission line in 5th Embodiment of the optical transmission line formation method of this invention.
In the fifth embodiment, in the base body forming step of the optical transmission line forming method, the base body 6 is formed of two layers of a low refractive index material 6 ′ and a light shielding material 6 ″. As the low refractive index material 6 ′. A high-viscosity silicone resin (for example, JCR6126) is used, and a black high-viscosity silicone resin (for example, SH6100) is used as the light shielding material 6 ″. An optical transmission line forming material 20 is wired on the base body 6 having the two-layer structure, and a first covering layer 6′a made of a low refractive index material and a second covering layer 6 ″ a made of a light shielding material are formed thereon. As a result, a cladding made of a low refractive index material is formed around the optical transmission line, and a light shielding layer made of a light shielding material is formed around the cladding.
[0037]
The base body 6 and the optical transmission line forming material 20 shown in FIGS. 13A to 13D are the base body 6 and the optical transmission path forming material 20 shown in FIGS. 12A to 12D, respectively. It corresponds to.
(FIG. 6 embodiment)
Next, a sixth embodiment of the optical transmission line forming method of the present invention will be described.
[0038]
FIG. 14 is a schematic cross-sectional view of the base body and the optical transmission line in the sixth embodiment of the optical transmission line forming method of the present invention.
In this embodiment, as shown in FIG. 14A, two optical transmission line forming materials 20 are arranged on a base body 6 formed of two layers of a low refractive index material 6 ′ and a light shielding material 6 ″. A first covering layer 6′a made of a low refractive index material and a second covering layer 6 ″ a made of a light shielding material are formed thereon. Note that the low refractive index material 6 ′ functioning as a clad may be formed as a continuous layer across the two optical transmission line forming materials 20 as shown in FIG. 14A, as shown in FIG. As shown, it may be formed corresponding to each of the two optical transmission line forming materials 20. The number of optical transmission lines formed side by side is not limited to two, and the optical circuit of the present invention is formed as an optical circuit in which a plurality of optical transmission lines are formed side by side on a single substrate. can do.
[0039]
(FIG. 7 embodiment)
Next, a seventh embodiment of the optical transmission line forming method of the present invention will be described.
15 and 16 are schematic cross-sectional views of the base body and the optical transmission line in the seventh embodiment of the optical transmission line forming method of the present invention.
In the seventh embodiment, as shown in FIGS. 15A, 15B, and 16C, the heat treatment of the base body 6 after the base body formation in the optical transmission path forming method is performed. When the base body 6 is in a semi-solidified state, the process is stopped, and in the next optical transmission path wiring step, the optical transmission path forming material 20 is wired on the base body 6 in the semi-solidified state, so The part is buried in the base body 6. Note that the steps from FIG. 15A to FIG. 15C correspond to the steps from FIG. 8E to FIG. 9H, and thus detailed description thereof is omitted. Further, as shown in FIG. 16D, the portion where the optical transmission line forming material 20 is not covered with the base body 6 is covered with the same material as that of the base body 6 to form the covering layer 6a, thereby forming the optical transmission. The base material 6 surrounds the periphery of the material 20. By doing so, a clad made of a low refractive index material is formed around the optical transmission line forming material 20, and the optical circuit of the present invention can be obtained.
[0040]
【The invention's effect】
As described above, according to the optical transmission path forming method of the present invention, after forming the base body on which the optical transmission path is placed between the optical transmission ends, the optical transmission path forming material is formed along the base body. Since the optical transmission path is formed by bridging between the optical transmission ends, there is no step of bending the conventional optical transmission path forming material, and the optical transmission path forming material is prevented from being broken at the bent portion. Further, since stress in the shearing direction is not applied to the optical transmission end, adhesion peeling can be prevented. Furthermore, since the same process as the wire bonding in the conventional electric circuit is employed, the entire connection process including positioning can be automated as in the conventional wire bonding using a gold wire or the like. For this reason, compared with the optical connection method by the conventional optical fiber, an assembly man-hour and an adjustment man-hour are shortened, and cheap and reliable optical connection is attained.
[0041]
Further, according to the optical circuit of the present invention, since the shape of the optical transmission line can be determined by the shape of the base body, an optical transmission line with good transmission efficiency can be built. Moreover, since the base body serves to reinforce the optical transmission path by providing the base body, the reliability of the optical transmission path can be increased.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing an essential part of an optical interconnection common to each embodiment described below of the present invention.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of an optical transmission line forming apparatus common to the embodiments.
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of an optical transmission path forming material transfer section above a capillary, which is omitted in FIG. 2;
FIG. 4A is a schematic configuration diagram of an optical transmission line forming material transfer section in which the tip of the capillary has a double tube structure, and FIG. 4B is an enlarged view of the tip of the capillary. is there.
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of a transfer amount control unit.
FIG. 6 is a process diagram of a base body forming process in the first embodiment of the optical transmission line forming method of the present invention.
FIG. 7 is a process diagram of a first connection process in the first embodiment of the optical transmission line forming method of the present invention;
FIG. 8 is a process diagram of an optical transmission line wiring step in the first embodiment of the optical transmission line formation method of the present invention.
FIG. 9 is a process diagram of a second connection process in the first embodiment of the optical transmission line forming method of the present invention;
FIG. 10 is a schematic diagram showing an embodiment of an optical circuit of the present invention.
FIG. 11 is a schematic cross-sectional view of a base body and an optical transmission line in a second embodiment of the optical transmission line forming method of the present invention.
FIG. 12 is a schematic cross-sectional view of a base body and an optical transmission line in a third embodiment of the optical transmission line forming method of the present invention.
FIG. 13 is a schematic cross-sectional view of a base body and an optical transmission line in a fifth embodiment of the optical transmission line forming method of the present invention.
FIG. 14 is a schematic cross-sectional view of a base body and an optical transmission line in a sixth embodiment of the optical transmission line forming method of the present invention.
FIG. 15 is a schematic sectional view of a base body and an optical transmission line in a seventh embodiment of the optical transmission line forming method of the present invention.
FIG. 16 is a schematic cross-sectional view of a base body and an optical transmission line in a seventh embodiment of the optical transmission line forming method of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Substrate
2 Optical and electronic integrated circuits
3a, 3b Optical waveguide circuit
4 Optical transmission line
5 wires
6 Foundation
6a, 6'a, 6 "a coating layer
6 'low refractive index material
6 ”shading material
8 Substrate mounting table
11, 11a, 11b tank
12,121 Capillary
13 Transfer pipe
14 Transfer amount control unit
15 motor
16 Pressurized piping
17 Vacuum piping
20, 20a, 20b Optical transmission line forming material
21, 22 Optical transmission end
40 Optical transmission line
60 guide groove
61, 62 linear body
100 Optical transmission line forming apparatus
111 cameras
113 arm
114 Capillary drive unit
115 Control circuit
141 screw
161,171 Valve

Claims

光伝送路により接続されて該光伝送路を経由する光伝送を行なう光伝送端相互間に光伝送路を形成する光伝送路形成方法において、
基板上に、光伝送端相互間に形成される光伝送路を載置することにより該光伝送路の形状をアーチ状に規制する、該基板とは別体の基盤体を形成する基盤体形成工程と、
前記光伝送端のうちの第１の光伝送端に、三次元方向に移動可能なキャピラリから、加熱により溶融して流動状態にある、凝固性の光伝送路形成材料を射出して、該第１の光伝送端に、該光伝送路形成材料を押し付けて接続する第１の接続工程と、
前記第１の光伝送端に接続された光伝送路形成材料に連続する、加熱により溶融して流動状態にある、凝固性の光伝送路形成材料を、前記キャピラリを三次元方向に移動させながら該第１の光伝送端から、前記基盤体に沿わせて、前記光伝送端のうちの第２の光伝送端まで凝固させながら配線する光伝送路配線工程と、
前記第１の光伝送端と前記第２の光伝送端との間に架け渡された光伝送路形成材料を、該第２の光伝送端に押し付けて接続する第２の接続工程と、
前記キャピラリを前記第２の光伝送端から引き離す引き離し工程とを備えたことを特徴とする光伝送路形成方法。In an optical transmission path forming method for forming an optical transmission path between optical transmission ends connected by an optical transmission path and performing optical transmission via the optical transmission path,
Forming a base body that forms a base body separate from the substrate, by placing an optical transmission path formed between the optical transmission ends on the substrate to regulate the shape of the optical transmission path in an arch shape Process,
A solidifying optical transmission line forming material that is melted by heating and is in a fluid state is injected from a capillary movable in a three-dimensional direction onto the first optical transmission end of the optical transmission ends, A first connection step of pressing and connecting the optical transmission line forming material to one optical transmission end;
While the optical transmission path forming material connected to the first optical transmission end is continuous with the solidified optical transmission path forming material that is melted and heated by heating, the capillary is moved in a three-dimensional direction. An optical transmission line wiring step for wiring while solidifying from the first optical transmission end to the second optical transmission end of the optical transmission ends along the base body;
A second connection step of connecting the optical transmission path forming material spanned between the first optical transmission end and the second optical transmission end by pressing against the second optical transmission end; and
An optical transmission path forming method comprising: a separation step of separating the capillary from the second optical transmission end.

前記基盤体形成工程が、前記光伝送路の屈折率よりも低い屈折率を有する材料で基盤体を形成する工程であることを特徴とする請求項１記載の光伝送路形成方法。 2. The optical transmission path forming method according to claim 1, wherein the base body forming step is a process of forming the base body with a material having a refractive index lower than that of the optical transmission path.

前記基盤体形成工程が、前記光伝送路から洩れた光を遮光する遮光材料で基盤体を形成する工程であることを特徴とする請求項１記載の光伝送路形成方法。 2. The optical transmission line forming method according to claim 1, wherein the base body forming step is a step of forming the base body with a light blocking material that blocks light leaking from the optical transmission line.

前記基盤体形成工程が、前記光伝送路配線工程において配線された光伝送路の少なくとも一部が基盤体に埋没するように半凝固状態にある基盤体を形成する工程であることを特徴とする請求項１記載の光伝送路形成方法。 The base body forming step is a step of forming a base body in a semi-solidified state so that at least a part of the optical transmission path wired in the optical transmission path wiring step is buried in the base body. The optical transmission line forming method according to claim 1.

光伝送路により接続されて該光伝送路を経由する光伝送を行なう光伝送路と、
該光伝送路により接続されて該光伝送路を経由する光伝送を行う複数の光伝送端と、
基板上に、光伝送端相互間に形成される光伝送路を載置するあるいは埋没することにより該光伝送路の形状をアーチ状に規制する、該基板とは別体の基盤体とを備え、
前記光伝送路は、前記光伝送端のうちの第１の光伝送端から流動状態にある、凝固性の光伝送路形成材料を前記基盤体に沿わせて、前記光伝送端のうちの第２の光伝送端まで凝固させながら配線したものであることを特徴とする光回路。And Cormorant optical transmission line rows of light transmission which is connected by an optical transmission path via the optical transmission path,
A plurality of optical transmission ends connected by the optical transmission path and performing optical transmission via the optical transmission path;
On a substrate, the shape of the optical transmission path restricts arcuately by mounting to or embedded optical transmission line that will be formed between the optical transmission terminal mutually, and a base member separate from the substrate ,
The optical transmission line has a coagulable optical transmission line forming material in a fluid state from the first optical transmission end of the optical transmission ends along the base body, and the first of the optical transmission ends. An optical circuit, wherein the optical circuit is wired while being solidified to the optical transmission end of 2 .

前記光伝送路が、前記複数の光伝送端のうち一つの光伝送端にテーパをもって接続されたものであることを特徴とする請求項５記載の光回路。 6. The optical circuit according to claim 5, wherein the optical transmission line is connected to one of the plurality of optical transmission ends with a taper.

前記光伝送路が、前記複数の光伝送端のうちの一つの光伝送端に４５°のテーパをもって接続されたものであることを特徴とする請求項５記載の光回路。It said optical transmission path, one of the optical circuit of claim 5, wherein the optical transmission end are those that are connected with a taper of 4 5 ° of the plurality of optical transmission end.

複数の光伝送端のうちの一つの光伝送端が光導波回路であり、該光伝送端に対応する光伝送端が光導波路であることを特徴とする請求項５記載の光回路。 6. The optical circuit according to claim 5, wherein one of the plurality of optical transmission ends is an optical waveguide circuit, and the optical transmission end corresponding to the optical transmission end is an optical waveguide.