专利名称：光波导器件的制作方法
技术领域：
本发明涉及高速传送电通信的光波导器件。
技术背景近年来，在包含从网络的基干服务器到各家庭的PC ( Personal Computer) 等的各种数据处理装置中，CPU ( Central Processing Unit:中央处理器)等的 开发在前进，计算处理的高速化、处理数据的大容量化在前进。为此，在其装置内部的基板等中的数据转送等需要高速通信的场合，代替 原有的金属电缆的通信，而以可以低损耗宽频带的通信的光通信来进行。例如，在非专利文献l中，展示了与在芯的终端部分设计45。反射镜，使 从该反射镜入射的光导向芯的延长方向的光波导薄膜，以及在来自在基板上具 备的光电变换元件即VCSEL元件的光入射到芯内的位置配置光波导薄膜的组 件有关的技术。在非专利文献l的技术中，以光布线即光波导薄膜的光通信来 进行与基板间的通信。非专利文献1:大津茂美、清水敬司、谷田和敏、坏英一、"使用了高分 子波导的VCSEL组件"，2004年电子信息通信学会电子学协会大会，2004年， pl49。然而，在上述原有技术即非专利文献l中公示的构成中，在基板间利用光 通信高速地进行的场合，在连接基板间时的PD或VCSEL与薄膜波导的对位 置等，组装复杂，成本较大。 发明内容本发明是鉴于上述原有技术中的问题而提出的，提供以低成本容易地在基 板间实现利用了光通信的高速数据通信的技术。为了解决上述课题，根据本发明，光波导器件中，由包层部及在其内部设 有芯部而成的光缆在薄膜基板上沿光导方向延伸，在所述薄膜基板上搭载有与 所述芯部光学地耦合的光电变换元件，并且与该光电变换元件电连接的金属布线向所述薄膜基板的所述光导方向终端延伸。此外，所述光电变换元件较好是搭载在所述薄膜基板中与所述光缆延伸的 一侧的面相同的 一侧的面上。此外，所述光电变换元件较好是搭载在所述薄膜基板中与所述光缆延伸的 一侧的面相反一侧的面上，所述光缆和所述芯部通过所述薄膜基板光学地耦 合。此外，所述金属布线较好是在所述薄膜基板中与所述光缆延伸的 一侧的面 相同一侧的面上延伸。此外，所述金属布线较好是在所述薄膜基板中与所述光缆延伸的一侧的面 相反一侧的面上延伸。此外，较好是在所述芯部与所述光电变换元件的光耦合部上形成有终端反 射镜，该终端反射镜将光反射到所述芯部的光导方向的横断方向。此外，所述终端反射镜较好是在所述芯部的终端面上相对于光导方向的横 断面倾斜而形成、并露出于包层部的外部的倾斜面。此外，所述光电变换元件以及金属布线较好是分别设在所述薄膜基板的所 述光导方向终端上。此外，较好是所述薄膜基板的所述光导方向终端的一方的光电变换元件是 发光元件，另一方的光电变换元件是受光元件。此外，所述芯部较好是通过分波回路分支，光电变换元件与各分支的芯部 光学地耦合，在所述各光电变换元件上实施有所述金属布线。此外，较好是在所述薄膜基板以及/或者包层部的外表面实施有跨越所述 薄膜基板的所述光导方向两终端之间而延伸的金属布线。此外，较好是所述光缆形成为薄膜状。此外，所述光电变换元件较好是通过倒装芯片连接来搭载。 本发明具有如下效果。根据本发明，是包层部及在其内部设有芯部而成的光缆在薄膜基板上沿光 导方向延伸，搭载有与芯部光学地耦合的光电变换元件，并且与该光电变换元 件电连接的金属布线向薄膜基板的光导方向终端延伸的光波导器件。因此，该 光波导器件的端部与装置的连接可以是以前的通过了连接器等的电学的连接，由于不需要进行光电变换元件与光缆的对准等，从而组装容易，能够以低成本进行。
图1A是表示本发明的光波导器件100的一端侧的外观的立体图。 图1B是光波导器件100中的区域A的立体图。图2A是光波导器件100的光电变换元件15中沿Yl-Y2方向的剖3见图。 图2B是光波导器件100的光电变换元件15中沿Yl-Y2方向的剖视图。 图3是例示利用光波导器件100的基板间的连接的外观立体图。 图4是例示变形例的光波导器件101的立体图。 图5A是光电变换元件15中沿Yl-Y2方向的剖视图。 图5B是光电变换元件15中沿Yl-Y2方向的剖视图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明，但本发明并不限定于 本实施方式。此外，本发明的实施方式是表示发明的最好的方式，发明的用语 和用途等并不限定于此。图1A是表示本发明的光波导器件100的一端侧的外观的立体图，图1B 是光波导器件100中的区域A的立体图，图2A是光波导器件100的Yl-Y2 方向的剖视图，图2B是光波导器件100的Yl-Y2方向的剖^L图，图3是例示 利用光波导器件100的基板间的连接的图，图4是例示具备VCSEL15a、PD15b 的光波导器件101的构成的立体图，图5A是光波导器件100的Yl-Y2方向的 剖视图，图5B是光波导器件100的Yl-Y2方向的剖视图。如图1A、图1B所示，光波导器件100由薄膜基板11、芯部12、包层部 13、金属布线14以及光电变换元件15构成。还有，由于光波导器件100相对 于延伸方向为对称的构造，从而省略另一端侧的结构。薄膜基板11是由例如PI (聚酰亚胺)、PET (聚对苯二曱酸乙二酯)、PEN (聚萘二甲酸乙二醇酯)等做成的树脂薄膜。芯部12以及包层部13由具有透 光性的高分子树脂构成，由例如环氧系树脂、丙烯系树脂、酰亚胺系树脂等构 成。该高分子树脂材料在焊料突起的回流时具有耐热性，更好的是热膨胀系数 低的树脂材料。如图IB所示，芯部12是在薄膜基板11的一面即Zl方向的面上层压的 下部包层13a上向光导方向即光波导器件100的延伸方向(图示例中为Yl-Y2 方向)形成，上部包层部13b以覆盖其芯部12的方式层压。也就是，芯部12 被下部包层部13a、上部包层部13b埋设在包层部13内部。芯部12中光的折 射率比包层部13的光的折射率更高，而且比空气中光的折射率更高。因此， 在芯部12的内部，光在光波导器件100的延伸方向全反射的同时进行传播。在该薄膜基板11的一面中的芯部12、包层部13的形成，是在薄膜基板 11的一面层叠下部包层部13a后再层叠芯部薄膜，以掩模图案的影印法的紫 外线照射后的显影形成芯部12,层叠上部包层部13b的薄膜层叠法或用旋转 涂层法等把成分调节成相同折射率的树脂层在薄膜基板11的一面层积下部包 层部13a并在该下部包层部13a上层积芯，利用使用了图案掩模的影印法在该 树脂层上形成芯部12的图案，以RIE (Reactive Ion Etching:反应粒子束刻蚀) 装置等进行残留该形成的芯部12的图案而暴露出下部包层部13a的干法刻蚀 处理，再以旋转涂层来层积上部包层部13b的方法等进行。金属布线14是利用使用了图案掩模的真空蒸发法或溅射法等真空成膜 法、电镀法或无电4^法或银胶等以Au、 Cu、 Ag、 Al等在包层部13上涂覆的 导电布线。金属布线14包括向光波导器件100的延伸方向(图示例中为Y2-Y1 方向)而形成、且连接光波导器件100的一端附近和另一端附近(在图示例中 为Y2-Y1方向上光波导器件100的两端)的金属布线141、 142、 145、 146; 以及把电信号传送到光电变换元件15的金属布线143、 144。光电变换元件15是设在光波导器件100的延伸方向跟前的端部附近的 VCSEL或PD等，是把对应于从外部供给的电信号的发光或接收到的光变换 成电信号的元件。如图2A、图2B所示，光电变换元件15是将发光/受光的面 朝向薄膜方向(图示例中为Z2方向)，用焊料突起17与在包层部13上形成 的金属布线14实施倒装片安装。如图2A所示，在与该光电变换元件15的发光/受光面相对的薄膜面上形 成有把来自该光电变换元件15的光向在芯部12内传播的方向(图示例中为 Yl方向)反射，或者将在芯部12传播的光反射到光电变换元件15的终端反 射镜16。具体地说，终端反射镜16是相对于芯部12的45。反射镜。终端反射镜16的形成是在芯部12、包层部13的形成之后，通过用切割 锯或激光加工装置等的加工处理和液相刻蚀或气相刻蚀处理的溶解处理来进 行。还有，在所形成的反射面上，在形成上述金属布线14时进行涂层亦可。 此外，终端反射镜16的形成不仅是如图2A所示在具有光电变换元件15的面 一侧形成的结构，而是如图2B所示在与光电变换元件15相反一侧的面形成 的结构也可。光波导器件100与基板21的连接是如图3所示，在内部具有与基板21 的回路连接的金属端子的连接器22上插入光波导器件100的具有金属布线14 的端部侧来连接。还有，连接器22的插入口的宽度L2和光波导器件100的 具有金属布线14的端部的宽度Ll预先调整成宽度Ll不比宽度L2大，几乎 相同，富裕的宽度在安装光波导器件100时连接器22的内部的金属端子与金 属布线14的连接不偏离的程度。还有，在本实施方式中的记述是表示本发明的一个例子，但并不限定于此。至于本发明中的光波导器件100的细节上的构成，在不脱离本发明的宗旨的范 围内可以适当变更。例如，作为光波导器件100的变形例，也可以是图4所示的光波导器件 101。在光波导器件101中，芯部12被分波回路12c分支成芯部12a、 12b, VCSEL15a与芯部12a连接，PD15b与芯部12b连接。因此，能够以一个芯 部12进行双向的光通信。再有，芯部12也可以是具备利用了布拉格(7、'， y 夕)反射等的众所周知的滤光器，进行WDM( Wavelength Division Multiplexing) 的构成。此外，金属布线14除了形成于包层部13上的构成以外，也可以是如图 5A所示那样形成于在薄膜基板1中其他的面(图示例中为Z2方向的面)上的 构成。该场合，金属布线14和光电变换元件15是如图5A所示那样通过Via 以焊料突起17连接。同样地，光电变换元件15也可以是如图5B所示那样在薄膜基板11中其 他的面(图示例中为Z2方向的面)上设置的构成。该场合，虽然没有特别图 示出，但也可以是用Via连接形成于包层部13上的金属布线14和在薄膜基板 11中其他的面上设置的光电变换元件15的构成。如上所述，光波导器件100为芯部12和包层部13组成的光缆在薄膜基板 11上延伸，设有与芯部12光学地耦合的光电变换元件15并且与该光电变换 元件15电连"^妄的金属布线14朝向光导方向终端延伸的结构。因此，光波导器件100仅以原来的金属布线14进行与光导方向终端的装 置的连接便能够容易地进行组装，由于可以实现不必进行光电变换元件15和 芯部12的对齐的光通信，从而能够以低成本容易地实现装置间的光通信。此外，由于光波导器件100设有光电变换元件15和金属布线14的面也可 以是形成于薄膜基板11上的包层部13或薄膜基板11的任一个面，从而能够 灵活地布局。此外，由于光波导器件100形成有把光反射到芯部12的光导方向的横断 方向的终端反射镜16，从而不必使光电变换元件15的受光/发光面朝向光导方 向，从而能够在薄膜上容易地进行光电变换元件15的搭载。此外，光波导器件100由于终端反射镜16是在橫断方向倾斜而露出于外 部的倾斜面，从而能够以利用切割锯等的加工很容易地做成。此外，光波导器件100由于是光电变换元件15以及金属布线14设在光波 导器件100的各光导方向终端上的结构，从而能够以通过原有的连接器的电连 接容易地进行两个基板间的连接。此外，光波导器件100由于是在芯部12的中间具备分波回路12c,利用 该分波回路12c分支的结构，从而能够以一个芯部12进行信号的接收发送。此外，光波导器件100由于金属布线14是在薄膜基板11以及/或者包层 部13的外表面跨越光导方向两终端而延伸的结构，从而通常的电通信也能够 在两端连接的装置间进行。此外，光波导器件100由于在薄膜基板11上包层部13以及芯部12形成 薄膜状，从而能够灵活地弯曲。此外，光波导器件100由于是通过倒装片连接搭载光电变换元件15的结 构，从而不需要用于导线的多余的空间。产业上的可利用性本发明的光波导器件可应用于光通信领域。 图中符号100、 101光波导器件11薄膜基板12、 12a、 12b芯部13包层部13a下部包层部13b上部包层部14、 141 ~ 146金属布线15光电变换元件15aVCSEL15bPD16终端反射镜17焊料突起21基板22连接器A区域Ll、 L2宽度
权利要求
1.一种光波导器件，其特征在于，由包层部及在其内部设有芯部而成的光缆在薄膜基板上沿光导方向延伸，在所述薄膜基板上搭载有与所述芯部光学地耦合的光电变换元件，并且与该光电变换元件电连接的金属布线向所述薄膜基板的所述光导方向终端延伸。
2. 根据权利要求1所述的光波导器件，其特征在于，所述光电变换元件搭载在所述薄膜基板中与所述光缆延伸的一侧的面相 同的一侧的面上。
3. 根据权利要求1所述的光波导器件，其特征在于，所述光电变换元件搭载在所述薄膜基板中与所述光缆延伸的 一侧的面相 反一侧的面上，所述光缆和所述芯部通过所述薄膜基板光学地耦合。
4. 根据权利要求1至3任一项所述的光波导器件，其特征在于， 所述金属布线在所述薄膜基板中与所述光缆延伸的 一侧的面相同 一侧的面上延伸。
5. 根据权利要求1至3任一项所述的光波导器件，其特征在于， 所述金属布线在所述薄膜基板中与所述光缆延伸的 一侧的面相反一侧的面上延伸。
6. 根据权利要求1至5任一项所述的光波导器件，其特征在于， 在所述芯部与所述光电变换元件的光耦合部上形成有终端反射镜，该终端反射镜将光反射到所述芯部的光导方向的横断方向。
7. 根据权利要求6所述的光波导器件，其特征在于，所述终端反射镜是在所述芯部的终端面上相对于光导方向的横断面倾斜 而形成、并露出于包层部的外部的倾斜面。
8. 根据权利要求1至7任一项所述的光波导器件，其特征在于， 所述光电变换元件以及金属布线分别设在所述薄膜基板的所述光导方向终端上。
9. 根据权利要求8所述的光波导器件，其特征在于， 所述薄膜基板的所述光导方向终端的一方的光电变换元件是发光元件，另一方的光电变换元件是受光元件。
10. 根据权利要求1至9任一项所述的光波导器件，其特征在于，所述芯部通过分波回路分支，光电变换元件与各分支的芯部光学地耦合， 在所述各光电变换元件上实施有所述金属布线。
11. 根据权利要求1至IO任一项所述的光波导器件，其特征在于， 在所述薄膜基板以及/或者包层部的外表面上实施有跨越所述薄膜基板的所述光导方向两终端之间而延伸的金属布线。
12. 根据权利要求1至11任一项所述的光波导器件，其特征在于， 所述光缆形成为薄膜状。
13. 根据权利要求1至12任一项所述的光波导器件，其特征在于， 所述光电变换元件通过倒装片连接来搭载。
全文摘要
本发明涉及光波导器件。提供以低成本容易地实现装置间的高速通信和原来的电通讯的布线技术。光波导器件(100)中，芯部(12)和包层部(13)组成的光缆在薄膜基板(11)上延伸，设有与芯部(12)光耦合的光电变换元件(15)，并且与该光电变换元件(15)电连接的金属布线(14)向光导方向终端延伸。
文档编号G02B6/122GK101243340SQ20068002970
公开日2008年8月13日 申请日期2006年6月21日 优先权日2005年9月27日
发明者板垣洋一, 石川贵启 申请人:三美电机株式会社