JP2006030224A - 光導波路及び光結合装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 光導波路のコア端部を露出させる加工を行う際に生ずる加工誤差が、光導波路コア端部と他の光部品との位置合わせ誤差に含まれない光結合装置、及びそのような光結合装置の作製を可能にする光導波路を提供すること。
【解決手段】 光導波路１は、クラッド２および４と、導光路であるコア３との接合体とする。光導波路１の端面６は、ダイサー加工によって、おおよそ４５度に傾斜した反射面に形成し、傾斜端面６による反射を介して、光導波路１を光素子２６と光結合する。同様のダイサー加工によって、光導波路１の上部の、傾斜端面６の上端７から所定の距離９だけ離れた位置に、位置合わせマーカであるＶ字溝８を形成し、Ｖ字溝８を用いた凹凸嵌合によって、光導波路１を支持体１１に対し正確に位置合わせする。支持体１１には、凹凸嵌合の位置から所定の距離だけ離れた位置に、光素子２６を実装した実装基板との位置合わせ手段を設ける。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光配線システムにおいて有用な、光導波路と他の光部品（発光素子、受光素子、光ファイバ、或いは光導波路など）とを位置合わせして支持体に位置固定し、光路を接続した光結合装置及びその製造方法に関するものである。

これまで、電子機器内のボード間又はボード内のチップ間など、比較的短距離間の情報伝達は、主に電気信号により行われてきたが、集積回路の性能を更に向上されるためには、信号の高速化や信号配線の高密度化が必要となる。しかし、電気信号配線においては、配線の時定数による信号遅延や、ノイズ発生等の問題から、電気信号の高速化や電気信号配線の高密度化が困難である。

こうした問題を解決する光配線（光インターコネクション）が注目されている。光配線は、電子機器間、電子機器内のボード間又はボード内のチップ間など、種々の箇所に適用可能であり、例えばチップ間のような短距離間の信号の伝送には、チップが搭載されている基板上に光導波路を設け、信号変調されたレーザ光等の伝送路とした光伝送・通信システムを構築することができる。

このような光配線システムにおいて、光導波路と他の光部品（発光素子、受光素子、光ファイバ、或いは光導波路など）との位置合わせを行い、光路を接続する光結合装置が不可欠である。この際、光導波路と他の光部品との間で入出力される光の接続損失が許容範囲に収まるように、両者の相対的な位置精度を良好に保つ必要がある。なお、以下、本明細書において、発光素子および受光素子を区別しない場合に、これらを光素子と呼ぶことがある。

面型の発光又は受光素子と光導波路とを光結合するには、光導波路コアの端面を４５度に傾斜した光反射面に形成し、この傾斜端面を用いた光路変換によって光を光導波路内又は外へ導き、傾斜端面に対向配置された光素子と光導波路とを光結合するのが一般的である。

この４５度傾斜端面（反射面）を有する光導波路を形成する方法はいくつかあるが、ダイシングを用いて形成するのが簡易である。

さて、後述の特許文献１では、半導体レーザや光導波路の端面の位置にばらつきがあるため、位置合わせマーカを用いて位置合わせする際に生じる問題点が指摘されている。
半導体レーザが端面発光型であって、光導波路の端面が光導波路コアに対し垂直である場合に対し、その解決法が提案されている。

図８は、特許文献１で指摘されている問題点を、光導波路の端面が４５度傾斜端面（反射面）である場合に即して説明するためのもので、光導波路１０１のコア１０３の端部に４５度に傾斜した端面１０６をダイシングによって形成し、この傾斜端面１０６による反射を介してコア１０３と光素子１１２とを接続する光結合装置１２０を作製する工程を示すフロー図である。

まず、図８（ａ）に示すように、基板８１の上に光導波路１０１の下部クラッド１０２、コア１０３および上部クラッド１０４の各層を形成する。例えば、屈折率の異なる公知の高分子材料をスピンコートなどにより塗布し、前処理加熱、紫外線照射および後処理加熱によって硬化させることにより、各層を順次積層して形成する。この際、コア材料はコア１０３の形状にパターニングする。

また、コア１０３の形成後、下部クラッド１０２の上部表面の、コア１０３が形成されていない位置に金属材料を蒸着するなどの方法で、光導波路側マーカ１０５を形成する。光導波路側マーカ１０５は、光導波路１０１に傾斜端面１０６を形成したり、光導波路１０１と光素子１１２とを位置合わせしたりする際の基準として用いられる。

次に、図８（ｂ）に示すように、Ｖ字型ブレードでダイサー加工することにより斜め４５度加工を施し、光導波路１０１に傾斜端面１０６を形成し、さらに、もう一方の端部も所望の形状に切断する。この際、傾斜端面１０６を形成する位置は、光導波路側マーカ１０５を基準にして光導波路側マーカ１０５から所定の距離１０７だけ離れた位置に定める。しかしながら、ダイシングする中心の位置を光導波路側マーカ１０５を基準にして正しく決めたとしても、例えば図８（ｂ）に点線で示すように、ブレードによる切り込み量が大きくなりすぎると、結果として傾斜端面１０８が形成される位置は、図８（ｂ）の左方向にずれ、光導波路側マーカ１０５に対して誤差１０９をもつことになる。実際には、ブレードによる切り込み量を厳密に制御することは難しく、形成される傾斜端面１０６の位置は、切り込み量のばらつきを反映して、±１０μｍをこえる誤差１０９を生じる可能性がある。

次に、図８（ｃ）に示すように、光素子１１２が実装された実装基板１１１に光導波路１０１を位置固定し、光結合装置１２０を形成する。この際、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラと顕微鏡を用いた画像観察などで、光導波路側マーカ１０５と、光素子１１２またはその位置決めの基準として用いられた実装基板側マーカ１１３とを同時に観察しながら、光導波路１０１の搭載位置を位置決めする。

上記の方法によれば、仮に、光導波路側マーカ１０５と、光素子１１２またはその位置決めの基準として用いられた実装基板側マーカ１１３とが誤差なしに位置決めされたとしても、傾斜端面１０６の位置が光導波路側マーカ１０５に対して誤差１０９をもっているため、傾斜端面１０６と光素子１１２との間には、誤差１０９の大きさの位置合わせ誤差が生ずることになる。

例えば、コア３の断面が４０μｍ×４０μｍの正方形である場合、光素子１１２との位置合わせ誤差が±１０μｍをこえると、１ｄＢ以上の光結合損失が生ずることになり、これは許容できない大きさである。

図８では、傾斜端面１０６をダイシングによって形成する例を説明したが、マーカなどの基準点に基づいて位置決めしてコアの端部を露出させる加工を行う場合、形成される端部の位置は基準点に対し多かれ少なかれ加工誤差を有するので、その後もこの基準点に基づいて光導波路と他の光部品との位置合わせを行うと、光導波路コア端部と他の光部品との位置合わせに上記加工誤差が必然的に含まれる。

特許文献１では、半導体レーザが端面発光型であって、光導波路の端面が光導波路コアに対し垂直である場合に対し、その解決法が提案されているが、適用できる対象は限定される。例えば、光素子が面型の受発光素子で、光導波路の端面が傾斜反射面である場合には適用できない。

また、マーカを用いずに位置合わせをする方法としては、光素子を実際に動作させ、信号光の強さを実際に観察しながら光素子の位置を調節し、光結合が最適なところで位置固定するというアクティブアライメントを行うこともあるが、この方法では、光素子を駆動させなければならず、位置合わせにも非常に手間がかかり、量産には向いていないという問題がある。

特開平１１−３３７７７９号公報（第２−５頁、図１−４）

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであって、その目的は、光導波路のコア端部を露出させる加工を行う際に生ずる加工誤差が、光導波路コア端部と他の光部品との位置合わせ誤差に含まれない光結合装置、及びそのような光結合装置の作製を可能にする光導波路を提供することにある。

即ち、本発明は、コアとクラッドとの接合体からなる光導波路において、前記コアの端部を露出させる加工によって形成された端面を有し、この加工端面のエッジ部が位置合わせに用いられていることを特徴とする、光導波路に係わり、また、前記光導波路と、他の光部品とが光結合してなり、前記コアの前記端部と前記他の光部品とが位置合わせされている、光結合装置に係わるものである。

本発明によれば、光導波路は、コアとクラッドとの接合体からなり、前記コアの端部を露出させる加工によって形成された加工端面を有し、光結合装置は、前記光導波路と他の光部品とが光結合してなるが、この際、前記加工端面のエッジ部に基づいて、前記コアの前記端部と前記他の光部品との位置合わせが行われている。このため、前記加工端面を形成する際に生じた前記加工端面の位置誤差が、前記位置合わせの誤差に入り込む余地がない。

本発明の光導波路において、前記加工端面の前記エッジ部を基準にしてマーカが設けられ、このマーカによって前記コアの前記端部と光部品との位置合わせが行われるのがよい。これは、前記加工端面の位置を検知する箇所として前記エッジ部を用いると、検出が容易で、その結果、正確さや能率が向上するからである。また、前記エッジ部を基準にして新しく前記マーカを形成すれば、前記加工端面を形成する際に生じた前記加工端面の位置誤差を含まずに、前記コアの前記端部に位置合わせできるマーカとして、前記マーカを用いることができる。

また、前記加工端面が切断によって形成されているのがよい。光導波路を形成する方法としてスタンピング成形による方法などもあるが、基板上に形成された光導波路層から切断によって切り分ける方法が簡易でよい。しかも、この方法は、加工誤差が生じやすい方法であるので、本発明を最も有効に適用することができる。

また、前記光導波路の前記加工端面が傾斜した反射面をなしているのがよい。これにより、この傾斜端面による反射を介して、光を前記光導波路の外部又は内部へ導き、前記他の光部品との光結合を形成することができる。傾斜端面による反射を利用すれば、コンパクトに光路を方向変換しながら、他の光部品との光結合を形成することができる。また、実装基板に凹部を設け、この凹部内に前記他の光部品である発光又は受光素子を固定すれば、面発光型の発光素子や面受光型の受光素子を用いることができる利点がある。例えば、ＶＣＳＥＬ（Vertical Cavity Surface-Emitting Laser；垂直共振器型面発光レーザ）や面発光型のＬＥＤは、製造が容易で、安価で、市販されている品種も豊富であり、高周波特性に優れていて変調しやすく、実装も容易である。また、フォトダイオードなどの受光素子も、面受光型の素子が主であり、実装も容易である。

また、前記加工端面がダイシングによって形成された傾斜端面であり、その切削面の上端を前記基準として上部に位置合わせ用の前記マーカが設けられているのがよい。この際、前記位置合わせマーカが表面に形成された凹部または凸部であるのがよく、前記凹部または凸部をダイシングで形成するのがよい。このようにすれば、ダイシング用の装置に装着したまま、前記加工端面の形成から前記位置合わせマーカの形成まで一貫して行うことができ、正確に、能率よく一連の加工を行うことができる。この際、この凹部が前記コアに達すると光の伝播に支障が生じるから、前記凹部の深さは、上部クラッドの厚さ未満であるのがよい。

また、前記接合体の少なくとも一部が高分子材料からなるのがよい。光導波路の材料として有機材料系の高分子材料を用いることで、光導波路の作製工程を簡易化できる。例えば、ＵＶ（紫外線）硬化型有機材料を用いると、スピンコート等による成膜や、フォトリソグラフィによるコア加工が可能であり、安価な製造設備と低い製造コストで光導波路を作製することができる。

なお、前記他の光部品は、発光素子、受光素子、光ファイバ、又は平面光導波路であるのがよい。

また、前記凹部又は凸部と、これに対応して光導波路支持体に設けられた凸部又は凹部とが凹凸嵌合されて形成されている光導波路であって、この凹凸嵌合位置を基準とした位置において、前記光導波路支持体が前記他の光部品の支持体と凹凸嵌合されることによって、前記他の光部品との位置合わせが行われるように構成されているのがよい。

また、本発明の光結合装置において、請求項６に記載した凹部又は凸部と、これに対応して光導波路支持体に設けられた凸部又は凹部とが凹凸嵌合され、この凹凸嵌合位置を基準とした位置において、前記光導波路支持体と前記他の光部品の支持体とが凹凸嵌合されることによって、前記光導波路と前記他の光部品との位置合わせが行われているのがよい。

上記の凹凸嵌合による位置合わせは、マーカを画像観察しながら位置合わせする方法に比べて、はるかに簡易で、生産性が高く、結果的に光結合装置を低コスト化することができる。これらに関しては、実施の形態１で具体的に説明する。

次に、本発明の好ましい実施の形態を図面参照下に具体的かつ詳細に説明する。

実施の形態１
実施の形態１では、位置合わせマーカとして表面に形成された凹部又は凸部と、これに対応して光導波路支持体に設けられた凸部又は凹部とが凹凸嵌合されて形成された、請求項９に記載した光導波路を用い、この凹凸嵌合位置を基準とした位置において、光導波路支持体が他の光部品の支持体と凹凸嵌合されることによって、光導波路と他の光部品との位置合わせが行われている、請求項１２に記載した光結合装置の例およびその作製工程を、図１〜５を用いて説明する。

図１は、光導波路１の平面図（ａ）と断面図（ｂ）とである。なお、断面図（ｂ）は、平面図（ａ）の１Ａ−１Ａ線の位置における断面図である。光導波路１は、下部クラッド２、コア３および上部クラッド４の接合体からなり、導光路であるコア３が、下部クラッド２と上部クラッド４との間に挟持されている。図１には、コア３が４本並置されている例を示したが、これに限るものではなく、光導波路１に含まれるコア３の本数は単一でも複数でもよい。

光導波路１の下部クラッド２、コア３および上部クラッド４の各層は、例えば、屈折率の異なる公知の高分子材料を順次積層し、コア材料をパターニングすることによって形成される。コア３の屈折率はクラッド２と４の屈折率よりも大きく、比屈折率差Δｎは、例えば０．８％である。また、コア３の断面は、例えば４０μｍ×４０μｍの正方形である。

光導波路１の端面６は、光導波路１の主面に対しておおよそ４５度に傾斜した反射面に形成されており、この傾斜端面６による反射を介して、光を光導波路コア３の内部又は外部へ導き、後述するようにして対向配置された光素子２６との光結合が形成される。

光導波路１の上部には、傾斜端面６の上端７から所定の距離９だけ離れた位置に、前記位置合わせマーカである前記凹部としてＶ字溝８が形成されており、次に述べる光導波路支持体１１との凹凸嵌合による位置合わせに用いられる。

図２は、光導波路１の上部に前記位置合わせマーカである前記凹部として形成されたＶ字溝８と、これに対応して光導波路支持体１１に設けられた凸部１３との凹凸嵌合によって形成された光導波路の平面図（ａ）と断面図（ｂ）とである。なお、断面図（ｂ）は、平面図（ａ）の２Ａ−２Ａ線の位置における断面図である。また、本明細書では、このような光導波路層と光導波路支持体との複合体も光導波路と呼ぶものとする。

光導波路支持体１１は、シリコン基板などからエッチングなどによって形成され、一方の主面側に、光導波路１に形成されたＶ字型の溝８と凹凸嵌合する山型の凸部１２と、実装基板２１に設けられたガイド孔２２と凹凸嵌合するガイドピン１３とが高精度に形成されており、ガイドピン１３の位置は、凸部１２から所定の距離１４だけ離れた位置に正確に定められている。

光導波路支持体１１の材料としては、シリコン基板以外のガラス基板やセラミック基板でもよいが、半導体加工技術で加工できることから、半導体基板とりわけシリコン基板が好ましい。

光導波路１と光導波路支持体１１とは、Ｖ字型の溝８と山型の凸部１２との凹凸嵌合によって正確に位置決めされた後、例えば接着などにより一体化される。このとき用いる接着剤は、熱硬化性のものでも、紫外線硬化性のものでもよい。

図３は、本実施の形態に基づく光結合装置の平面図（ａ）と断面図（ｂ）とである。なお、断面図（ｂ）は、平面図（ａ）の３Ａ−３Ａ線の位置における断面図である。前記他の光部品の前記支持体である実装基板２１には、前記他の光部品として光素子アレイ２６が実装されている。

実装基板２１は、シリコン基板などからエッチングなどによって形成され、光導波路支持体１１のガイドピン１３と凹凸嵌合するガイド孔２２、光導波路支持面２３、光素子アレイ２６を固定する凹部２４、そして実装基板側マーカ２５などが高精度に形成されており、光素子アレイ２６は、実装基板側マーカ２５を基準として、ガイド孔２２から所定の距離２８だけ離れた位置に正確に位置決めして実装されている。

一方、光導波路支持体１１に一体化された光導波路１では、ガイドピン１３から所定の距離１４だけ離れた位置に凸部１２があり、さらに凸部１２から所定の距離９だけ離れた位置に傾斜端面６の上端７がある。

従って、ガイドピン１３とガイド孔２２との凹凸嵌合によって、光導波路１と実装基板２１とが互いに位置固定されると、図３（ｂ）に示すように、光導波路コア３の傾斜端面６と光素子２６との水平方向における位置が、自動的に位置合わせされる。

また、光導波路１は、その実装基板２１の側の主面が光導波路支持面２３に接触した状態で保持されているので、光素子固定用凹部２４を適切な深さに形成しておけば、光導波路コア３の傾斜端面６と光素子２６との高さ方向における距離も、適切な大きさに自動的に定められる。

このようにして光結合が形成された状態では、光素子２６が発光素子であれば、発光素子の発光部２７から傾斜端面６に入射した光が、傾斜反射面６で反射され、コア３の内部へ導かれる。また、光素子２６が受光素子である場合には、コア３の内部を伝播してきた光が、傾斜端面６で反射され、受光素子の受光部２７へと導かれる。傾斜端面６による反射を用いることで、上面に発光部をもつ面発光型の発光素子や、上面に受光部をもつ面受光型の受光素子を利用できる利点がある。例えば、ＶＣＳＥＬ（発光領域の大きさは、例えば１０μｍ）や面発光型のＬＥＤは、製造が容易で、安価で、市販されている品種も豊富であり、高周波特性に優れ変調しやすく、実装も容易である。また、フォトダイオードなどの受光素子も、面受光型の素子が主であり、実装も容易である。

なお、図３に示した光結合装置は、ガイドピン１３の抜き差しによって、光導波路側部分と実装基板側部分とを、必要に応じて分離したり結合したりすることのできる、着脱可能な、いわゆるコネクタ形状の光結合装置とすることができる。このような場合には、不図示の外蓋との間にスプリングや板バネなどによる公知の押圧手段を設けたり、不図示の外縁部に鍵形の爪などによる公知のかみ合わせを設けたりすることで、光結合装置全体を一体として保持できる構造とするのがよい。

図４と図５は、光導波路１および光結合装置を作製する工程を示すフロー図である。なお、この図は、図１の断面図（ｂ）と同じ位置における断面図である。

まず、図４（ａ）に示すように、シリコンなどの基板８１の上に光導波路１の下部クラッド２、コア３および上部クラッド４の各層を形成する。例えば、屈折率の異なる公知の高分子材料をスピンコートなどにより塗布し、前処理加熱、紫外線照射および後処理加熱によって硬化させることにより、各層を順次積層して形成する。この際、コア材料はコア３の形状にパターニングする。

また、端部形成用マーカ５は、コア３の形成後、下部クラッド２の上部表面の、コア３が形成されていない領域に金属材料を蒸着するなどの方法で形成する。

次に、図４（ｂ）に示すように、Ｖ字型ブレードでダイサー加工することにより斜め４５度加工を施し、光導波路１に傾斜端面（反射面）６を形成する。この際、傾斜端面６を形成する位置は、端部形成用マーカ５を基準にして端部形成用マーカ５から所定の距離だけ離れた位置とする。先述したように、実際に形成される傾斜端面６の位置は、ブレードによる切り込み量のばらつきを反映して、端部形成用マーカ５に対して±１０μｍをこえる誤差を生じる可能性がある。

さらに、もう一方の端面を所望の形状に切断する。図４（ｂ）には通常のブレードで垂直に切断する例を示したが、もう一方の端面も傾斜反射面に形成してもよい。

次に、図４（ｃ）に示すように、Ｖ字型ブレードでダイサー加工することにより、上部クラッド４の上部に前記凹部としてＶ字型の溝８を形成する。Ｖ字型の溝８を設ける位置は、前記切削面の前記エッジ部である、傾斜端面６の上端７から所定の距離９だけ離れた位置とし、ダイサーのモニタで上端７を検出しながら切断することで、±数μｍの精度で定めることができる。

次に、図４（ｄ）に示すように、光導波路１を基板８１から剥離する。

次に、図５（ｅ）から（ｆ）に示すように、光導波路支持体１１に光導波路１を凹凸嵌合により位置固定する。

光導波路支持体１１は、作製工程は図示省略するが、シリコン基板などからエッチングなどによって形成する。一方の主面側に、光導波路１に形成されたＶ字型の溝８と凹凸嵌合する山型の凸部１２と、実装基板２１に設けられたガイド孔２２と凹凸嵌合するガイドピン１３とを高精度に形成し、また、ガイドピン１３の位置は、凸部１２から所定の距離１４だけ離れた位置に正確に定める。

光導波路支持体１１の材料としては、シリコン基板以外のガラス基板やセラミック基板でもよいが、半導体加工技術で加工できることから、半導体基板とりわけシリコン基板が好ましい。

光導波路１と光導波路支持体１１とは、Ｖ字型の溝８と山型の凸部１２との凹凸嵌合によって正確に位置決めした後、例えば接着などにより一体化する。このとき用いる接着剤は、熱硬化性のものでも、紫外線硬化性のものでもよい。

次に、図５（ｆ）から（ｇ）に示すように、光導波路支持体１１のガイドピン１３と実装基板２１のガイド孔２２との凹凸嵌合により、光導波路１を実装基板２１に位置固定する。

実装基板２１は、図示省略したが、シリコン基板などの半導体基板のエッチングなどによって形成し、光導波路支持体１１のガイドピン１３と凹凸嵌合するガイド孔２２、光導波路支持面２３、光素子アレイ２６を固定する凹部２４、そして実装基板側マーカ２５などを高精度に形成する。光素子アレイ２６は、実装基板側マーカ２５を基準として、ガイド孔２２から所定の距離２８だけ離れた位置に正確に位置決めして実装しておく。

実装基板２１の材料としては、シリコン基板以外のガラス基板やセラミック基板でもよいが、半導体加工技術で加工できることから、半導体基板とりわけシリコン基板が好ましい。

以上に説明してきたように、本実施の形態によれば、４５度に傾斜した端面（反射面）をダイサーで切削した後、切削面の上端を基準として位置合わせ用のマーカを形成するので、４５度傾斜端面を形成した際に生じる４５度傾斜端面の位置誤差に無関係に、上記位置合わせ用のマーカを用いて傾斜端面との正確な位置合わせを行うことができる。

また、４５度傾斜端面をＶ字型ダイシングブレードを用いてダイシングによって形成し、位置合わせマーカも同様にＶ字型ダイシングブレードを用いてダイシングによって形成するので、光導波路をダイシング用の装置に装着したまま、加工端面の形成から位置合わせマーカの形成まで一貫して行うことができ、正確に、能率よく一連の加工を行うことができる。

また、端部に４５度傾斜端面を形成するので、面型受発光素子を用いることができる。

また、凹凸嵌合により、光導波路と面型受発光素子との位置合わせを、正確に高精度で行うことができる。この方法は、マーカを画像観察しながら位置合わせする方法に比べて、はるかに簡易で、生産性が高く、結果的に光導波路装置を低コスト化することができる。

本発明は、特願２００４−１０５８３３に記載されている光結合装置における、光導波路シートと光導波路シート用サブマウントの位置合わせに利用することができる。

実施の形態２
実施の形態２は、実施の形態１に基づく光導波路および光結合装置を基本としつつ、実施の形態１ではガイドピンとガイド孔との凹凸嵌合によって行っていた光導波路コア端部と光素子との位置合わせを、当接面の当接（突き当て）で行うようにした光導波路および光結合装置の例である。以下、実施の形態１からの変更点に重点をおいて説明する。

図６は、実施の形態２に基づく光結合装置の断面図である。なお、この断面図は、図１の断面図（ｂ）に相当する位置での断面図である。

光導波路１は、実施の形態１と同じ、下部クラッド２、コア３および上部クラッド４の接合体からなる光導波路１である。

光導波路１の端面６は、光導波路１の主面に対しておおよそ４５度に傾斜した反射面に形成されており、この傾斜端面６による反射を介して、光を光導波路コア３の内部又は外部へ導き、対向配置された光素子４６との光結合が形成される。

光導波路１の上部には、傾斜端面６の上端７から所定の距離９だけ離れた位置に、前記位置合わせマーカである前記凹部としてＶ字溝８が形成されており、次に述べる光導波路支持体３１との凹凸嵌合による位置合わせに用いられる。

光導波路支持体３１は、シリコン基板などからエッチングなどによって形成され、光導波路１に形成されたＶ字溝８と凹凸嵌合する山型の凸部３２が、一方の主面側に設けられ、また、実装基板４１に設けられた当接面４２と当接する当接面３３が、側部前面に設けられている。凸部３２と当接面３３とは高精度に形成されており、当接面３３の位置は、凸部３２から所定の距離３４だけ離れた位置に正確に定められている。

光導波路１と光導波路支持体３１とは、Ｖ字型の溝８と山型の凸部３２との凹凸嵌合によって正確に位置あわせされた後、例えば接着などにより一体化される。当接面３３の位置は、凸部３２から所定の距離３４だけ離れた位置に正確に定められ、また、凸部３２と凹凸嵌合するＶ字溝８の位置は、傾斜端面６の上端７から所定の距離９だけ離れた位置に正確に定められているから、この凹凸嵌合によって、当接面３３の位置が、傾斜端面６の上端７から所定の距離だけ離れた位置に正確に定められることになる。

一方、実装基板４１は、シリコン基板などからエッチングなどによって形成され、光導波路支持体３１の当接面３３と当接する当接面４２、光導波路支持面４３、光素子４６を固定する凹部４４、そして実装基板側マーカ４５などが高精度に形成されている。光素子４６は、実装基板側マーカ４５を基準として、当接面４２から所定の距離４７だけ離れた位置に正確に位置決めして固定されている。

光導波路支持体３１と一体化された光導波路１を実装基板４１に位置合わせして位置固定するには、まず、その主面が光導波路支持面４３に接触するように光導波路１を実装基板４１上に載置し、次に、光導波路１と光導波路支持面４３とが接触した状態で、光導波路１と光導波路支持体３１とを図の左右方向に移動させ、光導波路支持体３１の当接面３３と実装基板４１の当接面４２とを当接させる。

傾斜端面６の上端７は、当接面３３から正確に所定の距離だけ離れた位置にあり、また、光素子４６は、当接面４２から正確に所定の距離だけ離れた位置にある。従って、上記の当接によって光導波路１と実装基板２１とが互いに位置固定されると、図６に示すように、光導波路コア３の傾斜端面６と光素子４６との水平方向における位置が、自動的に位置合わせされる。同様に、図６の奥行き方向の図示省略した当接面の当接によって、奥行き方向の位置合わせも行う。

また、光導波路１は、その実装基板４１の側の主面が光導波路支持面４３に接触した状態で保持されているので、光素子固定用凹部４４を適切な深さに形成しておけば、光導波路コア３の傾斜端面６と光素子４６との高さ方向における距離も、適切な大きさに自動的に定められる。

このようにして、三次元方向における完全な位置合わせを行い、光導波路コア３の傾斜端面６と光素子４６との光結合を実現する。

このとき、光素子４６が発光素子であれば、発光素子の発光部から傾斜反射面６に入射した光が、傾斜反射面６で反射され、コア３の内部へ導かれる。また、光素子４６が受光素子である場合には、コア３の内部を伝播してきた光が、傾斜反射面６で反射され、受光素子の受光部へと導かれる。このようにして、上面に発光部をもつ面発光型の発光素子や、上面に受光部をもつ面受光型の受光素子を用いることができる。

本実施の形態に基づく光結合装置は、実施の形態１と比べ光導波路支持体と実装基板とをその外形に基づくセルフアレンジメントで位置合わせする際の方式が異なっているのみであるから、実施の形態１に述べたと同じ作用効果を期待できるのは言うまでもない。

すなわち、本実施の形態によれば、４５度に傾斜した端面（反射面）をダイサーで切削した後、切削面の上端を基準として位置合わせ用のマーカを形成するので、４５度傾斜端面を形成した際に生じる４５度傾斜端面の位置誤差に無関係に、上記位置合わせ用のマーカを用いて傾斜端面との正確な位置合わせを行うことができる。

また、４５度傾斜端面をＶ字型ダイシングブレードを用いてダイシングによって形成し、位置合わせマーカも同様にＶ字型ダイシングブレードを用いてダイシングによって形成するので、光導波路をダイシング用の装置に装着したまま、加工端面の形成から位置合わせマーカの形成まで一貫して行うことができ、正確に、能率よく一連の加工を行うことができる。

また、端部に４５度傾斜端面を形成するので、面型受発光素子を用いることができる。

また、当接面の当接によって、光導波路と面型受発光素子との位置合わせを、正確に高精度で行うことができる。この方法は、マーカを画像観察しながら位置合わせする方法に比べて、はるかに簡易で、生産性が高く、結果的に光導波路装置を低コスト化することができる。

実施の形態３
実施の形態３では、実施の形態１や２のように凹凸嵌合によって光導波路コア端部と光素子との位置合わせを行うのではなく、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラと顕微鏡を用いた画像観察などで、光導波路１の傾斜端面６の下端（エッジ部）１０と、光素子アレイ５６またはその位置決めの基準として用いられた実装基板側マーカ５５とを同時に観察しながら、実装基板５１の上に光導波路１を位置固定して、光結合装置を形成する。

本実施の形態は、図８（ｃ）に示した従来の光結合装置の製造方法と直接対比されるものであるが、光導波路側マーカ１０５ではなく、傾斜端面６の下端（エッジ部）１０を観察しているため、傾斜端面６を形成する際に生じた位置誤差の影響を受けることがない。

この方法は、凹凸嵌合や当接によって位置合わせを行う方法に比べて、位置合わせの能率は高くないが、凹凸嵌合や当接のための手段および光導波路支持体を設ける必要がない利点を有する。

以上、本発明を実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこれらの例に何ら限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であることは言うまでもない。

本発明の光結合装置は、電子機器間、電子機器内のボード間又はボード内のチップ間など、種々の箇所に適用可能な光配線において好適に用いられ、生産性がよく、低コストで、しかも高性能な光伝送・通信システムの構築に寄与することができる。

本発明の実施の形態１に基づく、光導波路の上面図（ａ）と断面図（ｂ）である。 同、光導波路支持体と一体化した光導波路の上面図（ａ）と断面図（ｂ）である。 同、光結合装置の上面図（ａ）と断面図（ｂ）である。 同、光導波路と光結合装置との作製工程を示すフロー図である。 同、光導波路と光結合装置との作製工程を示すフロー図である。 本発明の実施の形態２に基づく光結合装置の断面図である。 本発明の実施の形態３に基づく光結合装置の断面図である。 光導波路の端部に傾斜端面を形成し、光結合装置を作製する、従来の工程を示すフロー図である。

符号の説明

１…光導波路、２…下部クラッド、３…コア、４…上部クラッド、
５…端部形成用マーカ、６…４５度に傾斜した端面（反射面）、７…傾斜端面の上端、
８…Ｖ字溝、９…所定の距離、１０…傾斜端面の下端（エッジ部）、
１１…光導波路支持体、１２…凸部、１３…ガイドピン、１４…所定の距離、
２１…実装基板、２２…ガイド孔、２３…光導波路支持面、２４…光素子固定用凹部、
２５…実装基板側マーカ、２６…光素子アレイ、２７…光素子アレイの受発光部、
２８…所定の距離、３１…光導波路支持体、３２…凸部、３３…ガイドピン、
３４…所定の距離、４１…実装基板、４２…ガイド孔、４３…光導波路支持面、
４４…光素子固定用凹部、４５…実装基板側マーカ、４６…光素子アレイ、
４７…所定の距離、５１…実装基板、５３…光導波路支持面、５４…光素子固定用凹部、
５５…実装基板側マーカ、５６…光素子アレイ、８１…基板、１０１…光導波路、
１０２…下部クラッド、１０３…コア、１０４…上部クラッド、
１０５…光導波路側マーカ、１０６…４５度に傾斜した端面（反射面）、
１０７…所定の距離、１０８…切り込み量が大きくなりすぎた場合の傾斜端面、
１０９…誤差、１１１…実装基板、１１２…光素子、１１３…実装基板側マーカ、
１２０…光結合装置

Claims (12)

1. コアとクラッドとの接合体からなる光導波路において、前記コアの端部を露出させる加工によって形成された端面を有し、この加工端面のエッジ部が位置合わせに用いられていることを特徴とする、光導波路。
2. 前記エッジ部を基準にしてマーカが設けられ、このマーカによって前記コアの前記端部と光部品との位置合わせが行われる、請求項１に記載した光導波路。
3. 前記加工端面が切断によって形成されている、請求項１に記載した光導波路。
4. 前記加工端面が傾斜した反射面をなしている、請求項３に記載した光導波路。
5. 前記加工端面がダイシングによって形成された傾斜端面であり、その切削面の上端を前記基準として上部に位置合わせ用の前記マーカが設けられている、請求項２に記載した光導波路。
6. 前記位置合わせマーカが表面に形成された凹部または凸部である、請求項５に記載した光導波路。
7. 前記凹部または凸部をダイシングで形成する、請求項６に記載した光導波路。
8. 前記凹部の深さは、上部クラッドの厚さ未満である、請求項７に記載した光導波路。
9. 前記凹部又は凸部と、これに対応して光導波路支持体に設けられた凸部又は凹部とが凹凸嵌合されて形成されている光導波路であって、この凹凸嵌合位置を基準とした位置において、前記光導波路支持体が前記他の光部品の支持体と凹凸嵌合されることによって、前記他の光部品との位置合わせが行われるように構成された、請求項６に記載した光導波路。
10. 前記接合体の少なくとも一部が高分子材料からなる、請求項１に記載した光導波路。
11. 請求項１〜１０のいずれか１項に記載した光導波路と、他の光部品とが光結合してなり、前記コアの前記端部と前記他の光部品とが位置合わせされている、光結合装置。
12. 請求項６に記載した凹部又は凸部と、これに対応して光導波路支持体に設けられた凸部又は凹部とが凹凸嵌合され、この凹凸嵌合位置を基準とした位置において、前記光導波路支持体と前記他の光部品の支持体とが凹凸嵌合されることによって、前記光導波路と前記他の光部品との位置合わせが行われている、請求項１１に記載した光結合装置。

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