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JP3911816B2 - Optical transmission line forming method - Google Patents
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JP3911816B2 - Optical transmission line forming method - Google Patents

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JP3911816B2 JP03597198A JP3597198A JP3911816B2 JP 3911816 B2 JP3911816 B2 JP 3911816B2 JP 03597198 A JP03597198 A JP 03597198A JP 3597198 A JP3597198 A JP 3597198A JP 3911816 B2 JP3911816 B2 JP 3911816B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光伝送端どうしを接続して光伝送を行なう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伝送回路に関する。
【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よく知られている。しかし、近年回路処理速度の高速化に伴い、電気配線では遅延や波形の歪みなどが生じやすくなり正確な信号伝送ができないことから、電気信号を光に変換して、光配線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以下の高い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はなく、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。しかし、このような非接触型の光結合器では、発光部に対向する光ファイバ端部をレンズ状に加工することにより結合損失を小さくする必要があるため、実装(位置合わせ)工程がより複雑になってしまうという問題がある。
【0004】
従来の光ファイバと受・発光素子との光接続方法では、受・発光素子の受・発光面が素子の上面にあり、上方からの入射光の光軸、あるいは上方への出射光の光軸と光ファイバの光軸とを結合させるために光ファイバの端部を45度に切断し研磨しており、光ファイバの光軸回りの回転の制御と受・発光素子の光軸合わせのためのXYθ3軸に関する制御を同時に行う必要があるため、位置合わせコストがかさみ実装コストの大半を占めている。
【0005】
これの問題を解決するために 特開平1−269903号公報や特開平5−88028号公報には、ワイヤボンディング方式により光ファイバを素子と直接接続することによって、光結合させる方式が考案されている。
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に光伝送路を形成するのに光ファイバが用いられているが、光ファイバをワイヤボンディングと同様の方式で実装しようとしても、光ファイバはワイヤボンディングのように数μmから数mmの長さの間を自在に屈曲させることができるほどの柔軟性を有していないため、ワイヤボンディング方式にならって光ファイバを屈曲させると、その屈曲部で光ファイバが破断してしまい、光接続すること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方式で接続を行な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は常に剪断応力が加わるので、使用中に結合部で接着剥離を起こす恐れが大きく信頼性の上からの問題もある。
【0006】
また、特公平8−12303号公報には、光導波管材料のポリマーをノズルから押し出すことによりチップとチップとの間に光導波管を形成する方法が開示されている。
しかし、この公報には、チップ上に光導波管を形成する際の、チップと光導波管との接続に関する具体的方法が開示されていない。実際上は、チップ上方のノズルからポリマーを押し出して光導波管を形成しながらその光導波管をチップ端面で光軸合わせを行うことは非常に困難であると考えられる。また、上記公報に記載された図面によれば、チップ端面に光導波管を接続するために、光導波管をL字型に屈曲させて形成しなければならないが、光導波管にこのようなL字型の屈曲部が存在すると、そこから光が外部に抜け出てしまい光導波管による光伝送が不可能となる恐れがある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の事情に鑑み、光伝送端相互間に光伝送路を形成する際に破断が生じたり剪断応力が残存したりすることなく光伝送路を形成することのできる光伝送路形成方法、およびその方法に基づいて形成される光伝送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その光伝送路を経由する光伝送を行なう光伝送端を有する光伝送路被形成体の、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、
上記光伝送路被形成体上に、上記光伝送路を支持するための光伝送路支持台と同一の形状を有する空所が上記光伝送路被形成体との間に形成される第1の金型を載置して、その空所に、流動状態にある凝固性の光伝送路支持台形成材料を注入することにより、上記光伝送路支持台を形成する第1の工程と、
上記光伝送路支持台上に、上記光伝送路と同一の形状を有する空所が上記光伝送路支持台との間に形成される第2の金型を載置して、その空所に、流動状態にある凝固性の光伝送路形成材料を注入することにより、光伝送路を形成する第2の工程とを備えたことを特徴とする。
【0009】
また、上記の目的を達成する本発明の光伝送回路は、
光信号の送信もしくは受信のターミナルである複数の光伝送端を有する光伝送路被形成体と、
複数の光伝送端どうしを接続する光伝送路と、
上記光伝送路被形成体と上記光伝送路との間に形成された、その光伝送路を支持する光伝送路支持台とを備えたことを特徴とする。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照しながら詳細に説明する。
図1は、本発明の光伝送路形成方法により光伝送路が形成される前の光伝送路被形成体を示す斜視図である。
図1には、光伝送路が形成される光伝送路被形成体である基板1と、基板1に搭載された光・電子集積回路2a,2b、および電子集積回路2cと、光・電子集積回路2a,2b間の光伝送を行なうための、両端に光伝送端8a,8b,8c,8dを有する光導波路6a,6bとが示されている。
【0011】
基板1は、ガラスもしくはLiNbO3 などから形成されており、光・電子集積回路2a,2b、電子集積回路2cは、SiウエハもしくはGaAsウエハなどから形成されている。光・電子集積回路2a,2b上には、発光素子3a,3b、受光素子4a,4b、およびこれらの素子を駆動して信号処理を行なう電子回路5a,5bが形成されている。電子集積回路2c上には、信号処理を行なう電子回路5vが形成されている。
【0012】
また、基板1上には、光・電子集積回路2a,2bと電子集積回路2cとの間の電気接続を行なう電気配線7が形成されている。電気配線7は、ワイヤボンディングにより形成された金線などからなるワイヤ9によって、光・電子集積回路2a,2b上に形成された電子回路5a,5b、および電子集積回路2c上に形成された電子回路5cと接続されており、電子回路5a,5b,5cは電気的に結合されている。
【0013】
図2は、本発明の光伝送路形成方法に用いられる光伝送路形成装置の一実施形態を示す概略構成図である。
この光伝送路形成装置には支持台100が備えられており、支持台100上には、光・電子集積回路2a,2b、および電子集積回路2cを搭載した基板1を載置する基板載置台101が設けられている。
【0014】
また、支持台100上には、ガイド102a,102bに沿って、矢印X方向にスライド自在なスライダ103と、スライダ103をX方向に移動させるボールネジ104と、サーボモータ105とからなるX方向駆動部106が設けられている。サーボモータ105によりボールネジ104を回転駆動することによって、その回転速度、回転数に対応した速度および距離でスライダ103を矢印X方向に移動させることができる。
【0015】
スライダ103には、サーボモータ107、図示しないガイド、ボールネジ、およびスライダを有する、矢印Y方向にスライド自在なY方向駆動部108が取付けられている。サーボモータ107により図示しないボールネジを回転駆動することによって、その回転速度、回転数に対応した速度および距離でY方向駆動部108自体をY方向に移動させることができる。
【0016】
また、Y方向駆動部108の基板載置台101側の端部には、図示しないガイドに沿ってZ方向にスライド自在なスライダ109と、スライダ109と連結してスライダ109をZ方向に移動させる図示しないボールネジと、サーボモータ110とからなるZ方向駆動部111が設けられている。サーボモータ110により図示しないボールネジを回転駆動することによって、その回転速度および回転数に対応した速度および距離でスライダ109をZ方向に移動させることができる。
【0017】
スライダ109には、支柱112によって保持された、基板1を上方から撮影して基板1表面の画像情報を得るカメラ113と、金型取付部118と、金型取付部118に取り付けられた光伝送路支持台用の第1の金型10(または光伝送路形成用の第2の金型20)と、流動状態にある凝固性の光伝送路支持台形成材料(または光伝送路形成材料)を第1の金型10(または第2の金型20)内に供給するための第1の材料移送部115aおよび第1のシリンジ114a(または第2の材料移送部115bおよび第2のシリンジ114b)とが取り付けられている。
【0018】
これらのうち、第1の金型10、第1の材料移送部115a、および第1のシリンジ114aよりなる第1の組合わせは、後述の光伝送路形成方法における第1の工程において光伝送路支持台を形成する際に用いられるものであり、第2の金型20、第2の材料移送部115b、および第2のシリンジ114bよりなる第2の組合わせは、第2の工程において光伝送路を形成する際に用いられるものである。これら2種類の組合わせは、工程に応じて相互に付替え可能な構造となっている。
【0019】
さらに、この光伝送路形成装置には、この装置全体を制御する制御部116が備えられている。この制御部116は、制御配線120によってX方向駆動部106、Y方向駆動部108、およびZ方向駆動部111の各サーボモータ105,107,110と、カメラ113のサーボモータとに接続されており、制御部116は、カメラ113から入力された画像情報から基板1および光・電子集積回路2a,2b上の図示しない位置合わせマーカの位置を読み取り、基板1および光・電子集積回路2a,2bの位置ずれを算出する機能と、算出された結果から、予め入力済みの金型位置決定プログラムの移動指令データを補正する機能と、補正された移動指令データに基づいて各サーボモータの回転速度および回転数を制御する機能とを有する。
【0020】
この光伝送路形成装置は以上のように構成されているので、制御部116からの指令に基づき、X方向駆動部106のサーボモータ105、Y方向駆動部108のサーボモータ107およびZ方向駆動部111のサーボモータ110を回転駆動することにより、その回転速度および回転数に対応した速度および軌跡でカメラ113、第1または第2の金型10,20、第1または第2のシリンジ114a,114b、および第1または第2の材料移送部115a,115bをX,Y,Zの3次元方向に自在に移動させることができる。
【0021】
図3は、本発明の光伝送路形成方法における第1の工程の実施形態を示す概略工程図である。
図3には、基板1に搭載された光・電子集積回路2a上に配設された発光素子3aと基板1上に形成された光伝送端8aとを接続することにより、これら2つの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ける第1の工程の実施形態の一部が示されている。
【0022】
この第1の工程は、光伝送路被形成体である基板1上に、光伝送路を支持するための光伝送路支持台12を形成する工程であり、基板1との間に、光伝送路支持台12と同一の形状を有する空所11が形成される第1の金型10を載置して、その空所11に、流動状態にある凝固性の光伝送路支持台形成材料を注入することにより行われる。
【0023】
光伝送路支持台12は、第2の工程が終了して図3に示す発光素子3aと光伝送端8aとの間に光伝送路が形成された後に、その光伝送路を支持してその形状を保持する機能を有するものであるとともに、第2の工程において光伝送路を形成する際に用いられる第2の金型20との間に光伝送路と同一の形状を有する空所21(後述)を形成する機能をも有している。
【0024】
この工程では、予め、第1の金型10、第1の材料移送部115a、および第1のシリンジ114aがスライダ109に取り付けられる。
先ず、カメラ113から入力された画像情報に基づく制御部116からの指令により、光伝送路形成装置のX方向駆動部106(図2参照)、Y方向駆動部108、およびZ方向駆動部111により第1の金型10の位置決めが行われ、次に、基板1上に第1の金型10が載置され、その結果、第1の金型10と基板1との間には、光伝送路を支持するための光伝送路支持台12と同一の形状を有する空所11が形成される。
【0025】
次に、第1のシリンジ114aの位置決めが行われ、次に、第1の材料移送部115aから供給された、所定量の、流動状態にある光伝送路支持台形成材料が第1のシリンジ114aおよび第1の金型10の上部に開口された材料注入口10aを経て空所11内に注入され、光伝送路支持台形成材料により空所11が充填される。
【0026】
空所11内に注入された光伝送路支持台形成材料が凝固した後、第1の金型10が基板1から取り外され、基板1上には、空所11と同一の形状を有する光伝送路支持台12が形成される。
光伝送路支持台形成材料は、金型に注入される時には流動状態にあり、注入後に凝固するものであればよく、特に、自己発熱以外には加熱の必要がない注型材料が適しており、さらに、光学ノイズ防止の効果がある黒色の材料を用いることが望ましい。
【0027】
次に、第2の工程が行われる。
図4は、本発明の光伝送路形成方法における第2の工程の実施形態を示す概略工程図である。
図4には、基板1に搭載された光・電子集積回路2a上に配設された発光素子3aと基板1上に形成された光伝送端8aとを接続することにより、これら2つの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ける2つの工程のうちの第2の工程の一部が示されている。
【0028】
この第2の工程は、第1の工程により基板1上に形成された光伝送路支持台12上に光伝送路22を形成する工程であり、光伝送路支持台12との間に光伝送路22と同一の形状を有する空所21が形成される第2の金型20を載置して、その空所21に、流動状態にある凝固性の光伝送路形成材料を注入することにより行われる。
【0029】
第2の工程では、予め、第2の金型20、第2の材料移送部115b、および第2のシリンジ114bがスライダ109に取り付けられる。
先ず、カメラ113から入力された画像情報に基づく制御部116からの指令により、光伝送路形成装置のX方向駆動部106(図2参照)、Y方向駆動部108、およびZ方向駆動部111により第2の金型20の位置決めが行われ、次に、光伝送路支持台12上に第2の金型20が載置され、その結果、第2の金型10と光伝送路支持台12との間には、光伝送路22と同一の形状を有する空所21が形成される。
【0030】
次に、第2のシリンジ114bの位置決めが行われ、次に、第2の材料移送部115bから供給された、所定量の、流動状態にある光伝送路形成材料が第2のシリンジ114bおよび第2の金型20の上部に開口された材料注入口20aを経て空所21内に注入され、光伝送路形成材料により空所21が充填される。
空所21内に注入された光伝送路形成材料が凝固した後、第2の金型20が光伝送路支持台12から取り外され、光伝送路支持台121上には、空所21と同一の形状を有する光伝送路22が形成される。
【0031】
本実施形態では、光伝送路となる光伝送路形成材料には、光透過率の高いポリメチルメタクリレート樹脂(屈折率:1.49)が用いられている。なお、光伝送路形成材料は、上記材料以外にも、金型に注入される時には流動状態にあり、注入後に凝固するものであって上記の材料と同様の光伝送性を示すものであれば他のいずれの樹脂でもよく、例えば、注型ポリカーボネイト樹脂などが適している。
【0032】
光伝送路22表面にクラッドを形成する必要がある場合には、本工程の後に、溶融状態にある凝固性のクラッド材料をスプレー塗布するなどしてクラッドを形成することができる。
本発明の光伝送路形成方法においては、第2の金型の内面に形成した光伝送路に対応する空所形成用の溝の形状を自在に設定することができるので、直線状、曲線状など、光伝送路の形状や角度を任意に選ぶことができ、光伝送の効率および均一性を向上させることができる。
【0033】
また、第2の金型として、第2の金型と光伝送路支持台との間に、一つの光伝送端から延びる光伝送路を複数の光伝送端に向けて分岐する分岐部を含む光伝送路と同一の形状を有する空所が形成される金型を用いることにより、分岐点や合流点を持つ光伝送路を容易に形成することができる。
図5は、本発明の光伝送路形成方法により形成された光伝送路の概略断面図である。
【0034】
基板1上に形成された光伝送路支持台12の上に、基板1に搭載された光・電子集積回路2a上の発光素子3aから基板1上に形成された光伝送端8aにかけて光伝送路22が架橋されたように形成されている。
発光素子3aが発する信号光23は、この光伝送路22を介して光伝送端8aに伝達され光伝送が行われる。
【0035】
図6は、本発明の光伝送路形成方法により形成された光伝送路を含む本発明の光伝送回路の実施形態を示す概略構成図である。
図6には、光信号の送信もしくは受信のターミナルである複数の光伝送端、すなわち発光素子3a,3b、受光素子4a,4b、光伝送端8a,8b,8c,8dを有する基板1と、これら複数の光伝送端どうしを接続する光伝送路22a,22b,22c,22dと、基板1に搭載された光・電子集積回路2a,2bおよび電子集積回路2cと、光・電子集積回路2a,2b間の光伝送を行なうための、両端に光伝送端8a,8b,8c,8dを有する光導波路6a,6bと、基板1と各光伝送路との間に形成された、各光伝送路を支持する光伝送路支持台12とを備えた光伝送回路30が示されている。
【0036】
光・電子集積回路2aの上には、発光素子3a、受光素子4a、およびこれらの素子を駆動して信号処理を行なう電子回路5aが形成されており、同様に光・電子集積回路2bの上には、発光素子3b、受光素子4b、およびこれらの素子を駆動して信号処理を行なう電子回路5bが形成されている。
また、基板1上には、光・電子集積回路2a,2bと電子集積回路2cとの間の電気接続を行なう電気配線7が形成されている。電気配線7は、ワイヤボンディングにより形成されたワイヤ9により、光・電子集積回路2a,2b上に形成された電子回路5a,5b、および電子集積回路2c上に形成された電子回路5cと接続されており、電子回路5a,5b,5cは電気的に結合されている。
【0037】
この光伝送回路30では、光導波路6a,6bおよび光伝送路22a,22b,22c,22dを経由して発光素子3a,3bおよび受光素子4a,4b間で信号光を送受信することにより光・電子集積回路2a,2b間の光伝送が行われる。
この光伝送回路30を用いて光・電子集積回路2a,2b間で高速のデータ通信を行ないながら電子回路5a,5bで信号処理を行うことができるので、結果的に高速な信号処理を行うことができる。なお、信号処理の制御は、電子集積回路2によって行われる。
【0038】
【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、第1の金型を用いて光伝送路被形成体上に光伝送路を支持する光伝送路支持台を形成した後、第2の金型を用いて光伝送路支持台上に光伝送路を形成するので、光伝送路には屈曲部が形成されず、従って光伝送路が屈曲部で破断したりすることが防止され、また光伝送端に剪断応力が加わることもないので接着剥離の発生が防止される。
【0039】
また、本発明の光伝送回路によれば、光の伝送効率がよくノイズによる伝送品質の低下が小さい光伝送回路を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の光伝送路形成方法により光伝送路が形成される前の光伝送路被形成体を示す斜視図である。
【図2】本発明の光伝送路形成方法に用いられる光伝送路形成装置の一実施形態を示す概略構成図である。
【図3】本発明の光伝送路形成方法における第1の工程の実施形態を示す概略工程図である。
【図4】本発明の光伝送路形成方法における第2の工程の実施形態を示す概略工程図である。
【図5】本発明の光伝送路形成方法により形成された光伝送路の概略断面図である。
【図6】本発明の光伝送路形成方法により形成された光伝送路を含む本発明の光伝送回路の実施形態を示す概略構成図である。
【符号の説明】
1 基板
2a,2b 光・電子集積回路
2c 電子集積回路
3a,3b 発光素子
4a,4b 受光素子
5a,5b,5c 電子回路
6a,6b 導波路
7 電気配線
8a,8b,8c,8d 光伝送端
9 ワイヤ
10 金型
10a 材料注入口
11 空所
12 光伝送路支持台
20 金型
20a 材料注入口
21 空所
22,22a,22b,22c,22d 光伝送路
23 信号光
30 光伝送回路
100 支持台
101 基板載置台
102a,102b ガイド
103,109 スライダ
104 ボールネジ
105,107,110 サーボモータ
106 X方向駆動部
108 Y方向駆動部
111 Z方向駆動部
112 支柱
113 カメラ
114a,114b シリンジ
115a,105b 材料移送部
116 制御部
118 金型取付部
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical transmission path forming method for forming an optical transmission path for performing optical transmission by connecting optical transmission ends, and an optical transmission circuit formed by the method.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, an electronic circuit connection method using electric wiring is well known. However, in recent years, with the increase in circuit processing speed, delays and waveform distortion are likely to occur in electrical wiring, and accurate signal transmission cannot be performed. Therefore, electrical signals are converted to light and signals are transmitted through optical wiring. So-called optical interconnection technology has been devised. However, the optical interconnection technology requires a high accuracy 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]
In addition, as a method of connecting the optical waveguide to a light emitting element or the like, a non-contact type optical coupler is proposed in which light is propagated in space and is indirectly connected instead of being directly coupled. However, in such a non-contact type optical coupler, it is necessary to reduce the coupling loss by processing the end of the optical fiber facing the light emitting portion into a lens shape, so that the mounting (positioning) process is more complicated. There is a problem of becoming.
[0004]
In the conventional optical connection method between the optical fiber and the light receiving / emitting element, the light receiving / emitting surface of the light receiving / emitting element is on the upper surface of the element, and the optical axis of the incident light from above or the optical axis of the emitted light upward The end of the optical fiber is cut at 45 degrees and polished to connect the optical axis of the optical fiber and the optical axis of the light receiving / emitting element for the purpose of controlling the rotation around the optical axis of the optical fiber. Since it is necessary to simultaneously control the XYθ3 axes, the alignment cost is bulky and occupies most of the mounting cost.
[0005]
In order to solve this problem, JP-A-1-269903 and JP-A-5-88028 devise a system for optical coupling by directly connecting an optical fiber to an element by a wire bonding system. .
However, in the conventional optical semiconductor device, an optical fiber is used to form an optical transmission path between the optical signal transmission ends which are optical signal transmission ends or reception ends. However, the optical fiber does not have the flexibility to bend freely between several μm to several mm like the wire bonding. When the fiber is bent, the optical fiber is broken at the bent portion, and optical connection is virtually impossible. Even if the connection can be made by wire bonding without breaking, shear stress is always applied to the optical 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 in terms of reliability because there is a large risk of adhesion peeling at the part.
[0006]
Japanese Patent Publication No. 8-12303 discloses a method of forming an optical waveguide between chips by extruding a polymer of an optical waveguide material from a nozzle.
However, this publication does not disclose a specific method relating to the connection between the chip and the optical waveguide when the optical waveguide is formed on the chip. In practice, it is considered extremely difficult to align the optical axis of the optical waveguide at the end face of the chip while forming the optical waveguide by extruding the polymer from the nozzle above the chip. Further, according to the drawings described in the above publication, in order to connect the optical waveguide to the end face of the chip, the optical waveguide must be bent in an L shape. If there is an L-shaped bent portion, light may escape from the L-shaped bent portion and light transmission through the optical waveguide may become impossible.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
In view of the above circumstances, the present invention provides an optical transmission line that can form an optical transmission line without causing breakage or residual shear stress when forming an optical transmission line between optical transmission ends. It is an object of the present invention to provide a method and an optical transmission circuit formed based on the method.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The method of forming an optical transmission line of the present invention that achieves the above object is as follows.
In an optical transmission line forming method of forming an optical transmission path between optical transmission ends of an optical transmission path formed body having an optical transmission end connected by an optical transmission path and performing optical transmission via the optical transmission path,
A void having the same shape as the optical transmission path support for supporting the optical transmission path is formed between the optical transmission path formation body and the optical transmission path formation body. A first step of forming the optical transmission path support by placing a mold and injecting a solidified optical transmission path support base forming material in a fluid state into the void;
On the optical transmission path support base, a second mold is formed in which a cavity having the same shape as the optical transmission path is formed between the optical transmission path support base and the cavity is placed in the cavity. And a second step of forming an optical transmission line by injecting a solidifying optical transmission line forming material in a fluidized state.
[0009]
The optical transmission circuit of the present invention that achieves the above object is
An optical transmission line forming body having a plurality of optical transmission ends which are optical signal transmission or reception terminals;
An optical transmission line connecting a plurality of optical transmission ends;
An optical transmission path support base that supports the optical transmission path, which is formed between the optical transmission path forming body and the optical transmission path, is provided.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a perspective view showing an optical transmission line forming body before an optical transmission line is formed by the optical transmission line forming method of the present invention.
FIG. 1 shows a substrate 1 which is an optical transmission path forming body on which an optical transmission path is formed, optical / electronic integrated circuits 2a and 2b and an electronic integrated circuit 2c mounted on the substrate 1, and optical / electronic integration. Optical waveguides 6a and 6b having optical transmission ends 8a, 8b, 8c and 8d at both ends for optical transmission between the circuits 2a and 2b are shown.
[0011]
The substrate 1 is made of glass, LiNbO 3 or the like, and the optical / electronic integrated circuits 2a, 2b and the electronic integrated circuit 2c are made of a Si wafer or a GaAs wafer. On the optical / electronic integrated circuits 2a and 2b, light emitting elements 3a and 3b, light receiving elements 4a and 4b, and electronic circuits 5a and 5b for driving these elements to perform signal processing are formed. An electronic circuit 5v that performs signal processing is formed on the electronic integrated circuit 2c.
[0012]
On the substrate 1, electrical wiring 7 is formed for electrical connection between the optical / electronic integrated circuits 2a, 2b and the electronic integrated circuit 2c. The electric wiring 7 is an electronic circuit 5a, 5b formed on the optical / electronic integrated circuits 2a, 2b and an electron formed on the electronic integrated circuit 2c by a wire 9 made of a gold wire or the like formed by wire bonding. The circuit 5c is connected, and the electronic circuits 5a, 5b, 5c are electrically coupled.
[0013]
FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of an optical transmission line forming apparatus used in the optical transmission line forming method of the present invention.
This optical transmission line forming apparatus is provided with a support base 100, on which a substrate mounting base on which the optical / electronic integrated circuits 2 a and 2 b and the substrate 1 on which the electronic integrated circuit 2 c is mounted is placed. 101 is provided.
[0014]
Further, on the support base 100, an X-direction drive unit comprising a slider 103 slidable in the arrow X direction along the guides 102a and 102b, a ball screw 104 for moving the slider 103 in the X direction, and a servo motor 105. 106 is provided. By rotating and driving the ball screw 104 by the servo motor 105, the slider 103 can be moved in the arrow X direction at a speed and a distance corresponding to the rotation speed and the rotation speed.
[0015]
A Y-direction drive unit 108 having a servo motor 107, a guide (not shown), a ball screw, and a slider and slidable in the arrow Y direction is attached to the slider 103. By rotating and driving a ball screw (not shown) by the servo motor 107, the Y-direction drive unit 108 itself can be moved in the Y direction at a speed and a distance corresponding to the rotation speed and the number of rotations.
[0016]
In addition, at the end of the Y-direction drive unit 108 on the substrate mounting table 101 side, a slider 109 slidable in the Z direction along a guide (not shown), and coupled to the slider 109, the slider 109 is moved in the Z direction. A Z-direction drive unit 111 including a ball screw and a servo motor 110 is provided. By rotating and driving a ball screw (not shown) by the servo motor 110, the slider 109 can be moved in the Z direction at a speed and a distance corresponding to the rotation speed and the rotation speed.
[0017]
The slider 109 is held by a support column 112, and a camera 113 that captures the image of the surface of the substrate 1 by photographing the substrate 1 from above, a mold mounting portion 118, and an optical transmission mounted on the mold mounting portion 118. A first mold 10 for a path support (or a second mold 20 for forming an optical transmission path) and a solidified optical transmission path support base forming material (or an optical transmission path forming material) in a fluid state The first material transfer part 115a and the first syringe 114a (or the second material transfer part 115b and the second syringe 114b) for supplying the liquid into the first mold 10 (or the second mold 20) ) And are attached.
[0018]
Among these, the first combination of the first mold 10, the first material transfer unit 115a, and the first syringe 114a is an optical transmission path in the first step in the optical transmission path forming method described later. The second combination of the second mold 20, the second material transfer unit 115b, and the second syringe 114b, which is used when forming the support base, transmits light in the second step. It is used when forming a path. These two types of combinations have a structure that can be interchanged depending on the process.
[0019]
Further, the optical transmission line forming apparatus is provided with a control unit 116 for controlling the entire apparatus. The control unit 116 is connected to the servo motors 105, 107, and 110 of the X direction driving unit 106, the Y direction driving unit 108, and the Z direction driving unit 111, and the servo motor of the camera 113 by the control wiring 120. The control unit 116 reads the positions of alignment markers (not shown) on the substrate 1 and the optical / electronic integrated circuits 2a, 2b from the image information input from the camera 113, and the control unit 116 reads the positions of the substrate 1 and the optical / electronic integrated circuits 2a, 2b. A function for calculating the positional deviation, a function for correcting the movement command data of the mold position determination program that has been input in advance from the calculated result, and the rotation speed and rotation of each servo motor based on the corrected movement command data And the function of controlling the number.
[0020]
Since this optical transmission line forming apparatus is configured as described above, based on a command from the control unit 116, the servo motor 105 of the X direction driving unit 106, the servo motor 107 of the Y direction driving unit 108, and the Z direction driving unit. By rotating and driving the servo motor 110 of 111, the camera 113, the first or second mold 10, 20, and the first or second syringe 114a, 114b at a speed and locus corresponding to the rotation speed and the rotation speed. , And the first or second material transfer section 115a, 115b can be freely moved in the three-dimensional directions of X, Y, and Z.
[0021]
FIG. 3 is a schematic process diagram showing an embodiment of the first process in the optical transmission line forming method of the present invention.
In FIG. 3, by connecting a light emitting element 3a disposed on the optical / electronic integrated circuit 2a mounted on the substrate 1 and an optical transmission end 8a formed on the substrate 1, these two optical transmissions are connected. A part of the embodiment of the first step in the optical transmission line forming method for forming the optical transmission line between the ends is shown.
[0022]
This first step is a step of forming an optical transmission path support base 12 for supporting the optical transmission path on the substrate 1 which is an optical transmission path formation body. A first mold 10 in which a cavity 11 having the same shape as the path support 12 is formed is placed, and a solidified optical transmission path support platform forming material in a fluid state is placed in the cavity 11. This is done by injection.
[0023]
The optical transmission path support base 12 supports the optical transmission path after the second step is completed and an optical transmission path is formed between the light emitting element 3a and the optical transmission end 8a shown in FIG. A cavity 21 having a function of holding the shape and having the same shape as the optical transmission path between the second mold 20 used when forming the optical transmission path in the second step ( It also has a function of forming (described later).
[0024]
In this step, the first mold 10, the first material transfer unit 115a, and the first syringe 114a are attached to the slider 109 in advance.
First, the X direction driving unit 106 (see FIG. 2), the Y direction driving unit 108, and the Z direction driving unit 111 of the optical transmission line forming apparatus are operated by a command from the control unit 116 based on image information input from the camera 113. The first mold 10 is positioned, and then the first mold 10 is placed on the substrate 1. As a result, optical transmission is performed between the first mold 10 and the substrate 1. A void 11 having the same shape as that of the optical transmission path support 12 for supporting the path is formed.
[0025]
Next, positioning of the first syringe 114a is performed, and then a predetermined amount of the light transmission path support base forming material in a fluid state supplied from the first material transfer unit 115a is in the first syringe 114a. And it inject | pours in the space 11 through the material injection hole 10a opened to the upper part of the 1st metal mold | die 10, and the space 11 is filled with the optical transmission-line support stand formation material.
[0026]
After the optical transmission path support base forming material injected into the void 11 is solidified, the first mold 10 is removed from the substrate 1, and the optical transmission having the same shape as the void 11 is formed on the substrate 1. A road support 12 is formed.
The optical transmission path support base forming material may be any material that is in a fluid state when injected into a mold and solidifies after injection. In particular, a casting material that does not require heating other than self-heating is suitable. Furthermore, it is desirable to use a black material having an effect of preventing optical noise.
[0027]
Next, a second step is performed.
FIG. 4 is a schematic process diagram showing an embodiment of the second process in the optical transmission line forming method of the present invention.
In FIG. 4, by connecting a light emitting element 3 a disposed on an optical / electronic integrated circuit 2 a mounted on the substrate 1 and an optical transmission end 8 a formed on the substrate 1, these two optical transmissions are performed. A part of the second step of the two steps in the optical transmission line forming method for forming the optical transmission line between the ends is shown.
[0028]
The second step is a step of forming the optical transmission path 22 on the optical transmission path support base 12 formed on the substrate 1 by the first process, and optical transmission between the optical transmission path support base 12 and the optical transmission path support base 12 is performed. By placing a second mold 20 in which a cavity 21 having the same shape as the path 22 is formed, and injecting a solidified optical transmission path forming material in a fluid state into the cavity 21 Done.
[0029]
In the second step, the second mold 20, the second material transfer unit 115 b, and the second syringe 114 b are attached to the slider 109 in advance.
First, the X direction driving unit 106 (see FIG. 2), the Y direction driving unit 108, and the Z direction driving unit 111 of the optical transmission line forming apparatus are operated by a command from the control unit 116 based on image information input from the camera 113. The second mold 20 is positioned, and then the second mold 20 is placed on the optical transmission path support base 12, and as a result, the second mold 10 and the optical transmission path support base 12 are placed. A space 21 having the same shape as the optical transmission line 22 is formed between the two.
[0030]
Next, positioning of the second syringe 114b is performed, and then, a predetermined amount of the optical transmission path forming material in a flow state supplied from the second material transfer unit 115b is supplied to the second syringe 114b and the second syringe 114b. The material is injected into the space 21 through the material injection port 20a opened at the top of the second mold 20, and the space 21 is filled with the optical transmission path forming material.
After the optical transmission path forming material injected into the void 21 is solidified, the second mold 20 is removed from the optical transmission path support base 12, and is identical to the void 21 on the optical transmission path support base 121. An optical transmission line 22 having the following shape is formed.
[0031]
In the present embodiment, a polymethyl methacrylate resin (refractive index: 1.49) having a high light transmittance is used as an optical transmission path forming material to be an optical transmission path. In addition to the above materials, the optical transmission path forming material is in a fluid state when injected into a mold and solidifies after injection and exhibits the same optical transmission property as the above material. Any other resin may be used. For example, cast polycarbonate resin is suitable.
[0032]
When it is necessary to form a clad on the surface of the optical transmission line 22, the clad can be formed by spraying a solidified clad material in a molten state after this step.
In the optical transmission line forming method of the present invention, the shape of the groove for forming the void corresponding to the optical transmission line formed on the inner surface of the second mold can be freely set. Thus, the shape and angle of the optical transmission path can be arbitrarily selected, and the efficiency and uniformity of optical transmission can be improved.
[0033]
In addition, the second mold includes a branching portion for branching an optical transmission line extending from one optical transmission end toward a plurality of optical transmission ends between the second mold and the optical transmission line support base. By using a mold in which a void having the same shape as the optical transmission line is formed, an optical transmission line having a branch point or a junction can be easily formed.
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of an optical transmission line formed by the optical transmission line forming method of the present invention.
[0034]
On the optical transmission line support base 12 formed on the substrate 1, the optical transmission line extends from the light emitting element 3 a on the optical / electronic integrated circuit 2 a mounted on the substrate 1 to the optical transmission end 8 a formed on the substrate 1. 22 is formed to be crosslinked.
The signal light 23 emitted from the light emitting element 3a is transmitted to the optical transmission end 8a via the optical transmission path 22, and optical transmission is performed.
[0035]
FIG. 6 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of the optical transmission circuit of the present invention including the optical transmission path formed by the optical transmission path forming method of the present invention.
FIG. 6 shows a substrate 1 having a plurality of optical transmission terminals which are optical signal transmission or reception terminals, that is, light emitting elements 3a and 3b, light receiving elements 4a and 4b, and optical transmission terminals 8a, 8b, 8c and 8d. Optical transmission lines 22a, 22b, 22c, 22d for connecting the plurality of optical transmission terminals, optical / electronic integrated circuits 2a, 2b and electronic integrated circuit 2c mounted on the substrate 1, optical / electronic integrated circuit 2a, Each optical transmission path formed between the optical waveguides 6a and 6b having optical transmission ends 8a, 8b, 8c and 8d at both ends and the substrate 1 and each optical transmission path for performing optical transmission between 2b. An optical transmission circuit 30 including an optical transmission path support 12 for supporting the optical transmission line is shown.
[0036]
On the optical / electronic integrated circuit 2a, there are formed a light emitting element 3a, a light receiving element 4a, and an electronic circuit 5a for driving these elements to perform signal processing. Are formed with a light emitting element 3b, a light receiving element 4b, and an electronic circuit 5b for driving these elements to perform signal processing.
On the substrate 1, electrical wiring 7 is formed for electrical connection between the optical / electronic integrated circuits 2a, 2b and the electronic integrated circuit 2c. The electrical wiring 7 is connected to the electronic circuits 5a and 5b formed on the optical / electronic integrated circuits 2a and 2b and the electronic circuit 5c formed on the electronic integrated circuit 2c by a wire 9 formed by wire bonding. The electronic circuits 5a, 5b, 5c are electrically coupled.
[0037]
The optical transmission circuit 30 transmits and receives signal light between the light emitting elements 3a and 3b and the light receiving elements 4a and 4b via the optical waveguides 6a and 6b and the optical transmission paths 22a, 22b, 22c and 22d. Optical transmission is performed between the integrated circuits 2a and 2b.
Since signal processing can be performed in the electronic circuits 5a and 5b while performing high-speed data communication between the optical / electronic integrated circuits 2a and 2b using the optical transmission circuit 30, high-speed signal processing is consequently performed. Can do. The signal processing is controlled by the electronic integrated circuit 2.
[0038]
【The invention's effect】
As described above, according to the optical transmission path forming method of the present invention, after forming the optical transmission path support base that supports the optical transmission path on the optical transmission path formation body using the first mold, Since the optical transmission path is formed on the optical transmission path support using the second mold, no bent portion is formed in the optical transmission path, and therefore the optical transmission path is prevented from being broken at the bent portion. In addition, since no shear stress is applied to the optical transmission end, the occurrence of adhesion peeling is prevented.
[0039]
In addition, according to the optical transmission circuit of the present invention, it is possible to realize an optical transmission circuit that has good light transmission efficiency and small deterioration in transmission quality due to noise.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing an optical transmission line forming body before an optical transmission line is formed by the optical transmission line forming method of the present invention.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of an optical transmission line forming apparatus used in the optical transmission line forming method of the present invention.
FIG. 3 is a schematic process diagram showing an embodiment of a first process in the optical transmission line forming method of the present invention.
FIG. 4 is a schematic process diagram showing an embodiment of a second process in the optical transmission line forming method of the present invention.
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of an optical transmission line formed by the optical transmission line forming method of the present invention.
FIG. 6 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of an optical transmission circuit of the present invention including an optical transmission line formed by the optical transmission line forming method of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Board | substrate 2a, 2b Optoelectronic integrated circuit 2c Electronic integrated circuit 3a, 3b Light emitting element 4a, 4b Light receiving element 5a, 5b, 5c Electronic circuit 6a, 6b Waveguide 7 Electric wiring 8a, 8b, 8c, 8d Optical transmission end 9 Wire 10 Mold 10a Material injection port 11 Void 12 Optical transmission path support base 20 Mold 20a Material injection port 21 Vacancy 22, 22a, 22b, 22c, 22d Optical transmission path 23 Signal light 30 Optical transmission circuit 100 Support base 101 Substrate mounting table 102a, 102b Guide 103, 109 Slider 104 Ball screw 105, 107, 110 Servo motor 106 X direction drive unit 108 Y direction drive unit 111 Z direction drive unit 112 Support column 113 Camera 114a, 114b Syringe 115a, 105b Material transfer unit 116 Control part 118 Mold mounting part

Claims (2)

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を有する光伝送路被形成体の、該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、
前記光伝送路被形成体上に、前記光伝送路を支持するための光伝送路支持台と同一の形状を有する空所が該光伝送路被形成体との間に形成される第1の金型を載置して、該空所に、流動状態にある凝固性の光伝送路支持台形成材料を注入することにより、該光伝送路支持台を形成する第1の工程と、
前記光伝送路支持台上に、前記光伝送路と同一の形状を有する空所が該光伝送路支持台との間に形成される第2の金型を載置して、該空所に、流動状態にある凝固性の光伝送路形成材料を注入することにより、該光伝送路を形成する第2の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 of forming an optical transmission path between optical transmission ends of an optical transmission path forming body having an optical transmission end connected by an optical transmission path and performing optical transmission via the optical transmission path ,
A void having the same shape as the optical transmission path support for supporting the optical transmission path is formed between the optical transmission path formation body and the optical transmission path formation body. A first step of forming the optical transmission line support base by placing a mold and injecting a solidifying optical transmission path support base forming material in a fluid state into the void;
On the optical transmission path support base, a second mold is formed in which a cavity having the same shape as the optical transmission path is formed between the optical transmission path support base and the cavity. And a second step of forming the optical transmission path by injecting a solidifying optical transmission path forming material in a fluid state.
前記第2の金型として、一つの光伝送端から延びる光伝送路を複数の光伝送端に向けて分岐する分岐部を含む光伝送路を形成する金型を用いて前記光伝送路を形成す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 optical transmission path is formed by using a mold that forms an optical transmission path including a branching portion that branches an optical transmission path extending from one optical transmission end toward a plurality of optical transmission ends as the second mold. The method of forming an optical transmission line according to claim 1.
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