JP2000338360A - 小型光部品を形成するための光ファイバーの接続用のマザーボード表面への集積光回路の取り付け法 - Google Patents

小型光部品を形成するための光ファイバーの接続用のマザーボード表面への集積光回路の取り付け法

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JP2000338360A JP2000127383A JP2000127383A JP2000338360A JP 2000338360 A JP2000338360 A JP 2000338360A JP 2000127383 A JP2000127383 A JP 2000127383A JP 2000127383 A JP2000127383 A JP 2000127383A JP 2000338360 A JP2000338360 A JP 2000338360A
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クロード ジャノ ジャン
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カウー ネイラ
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モリエール パスカル
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デヴォルデール ニコル
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 この発明の目的は、従来のいかなる欠点を生
ずることなくマイクロメートル単位の正確性で位置を決
めることと、マザーボードの上で集積光回路の導波路と
動かない様にする光ファイバーの配列を完全にする小型
光回路の結合を設計することである。 【解決手段】 集積光回路のチップを取り付けることに
より形成する小型光部品が光ファイバーと接続するため
マザーボードの上に導波路を備えている。該光ファイバ
ーは該マザーボードの中にくりぬいた並列の溝に位置を
決め配列される。この発明の開示に基づき、該マザーボ
ードの該表面はサブミリメータ単位の軸方向にあるボタ
ン穴の形状で雌型微細構造にくりぬかれており、該チッ
プの該面は金属堆積により形成した突き出た雄型微細構
造を有し、該微細構造は該部品を取り付ける間に該雌型
微細構造内で嵌合し軸方向にスライドする。この発明で
は更に前記の種類の小型部品を取り付ける方法と、マザ
ーボード及びマトリクスデバイスをマトリクス状に製造
する方法も提供している。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、集積光回路即ち
ＩＯＣｓの分野、より詳細には光ファイバーを接続する
支持体の上に光導波路を備えたチップを取り付けること
により形成される小型光部品に関する。
【０００２】集積光回路における最近の技術進歩によ
り、多数の能動又は受動光素子（回析格子、ミラー等）
を内蔵し、実際には光ミニベンチである小型チップ内に
種々のフォトニクス機能（エミッタ、検出器、ダイオー
ド、レーザ及び他の機能）又は光電機能（変調器、カプ
ラー及び他の機能）を収容することができる。
【０００３】一般に、集積光回路は処理された光信号を
伝送する光導波路により接続される一組の機能性光素子
を備えたチップにより形成されている。
【０００４】
【従来の技術】従来の技術では、種々のタイプの基板及
び異なる実装技術が実現されており、集積光回路が開発
されている。特に、次のもの； −窒素又はケイ素を堆積したシリコン(Si)、 −ゲルマニウム(Ge)、 −エピタキシーによるヒ素ゲルマニウム(GaAs)、 −エピタキシーによるリンインジウム(InP)、 −金属拡散によるニオブ酸塩リチウム(LiNbO３)、 −イオン交換技術によるガラス、 −絶縁即ち案内部の成形を有するポリマー、 を含み、更に前記のものに他のものも含む基板を収容し
た周知の集積光回路とレイアウト技術がある。
【０００５】集積光回路の該基板は、半導体特にシリコ
ン基板又は非導電性基板である。電気的な特性はきわめ
て重要な要素でない。
【０００６】集積光回路を使用することは、光ファイバ
ー通信ネットワークにおいてかなり重要なことである。
特に、該通信回線自体に集積光回路により信号の処理機
能を内蔵することが計画されている。該集積光回路は、
従ってルーティング、多重化、多重分離化、変調、スイ
ッチング及び光信号増幅の様なオンライン処理機能を行
う様にされている。
【０００７】集積光回路を使用した改善に対する主な障
害は、光ファイバーと光回路導波路の間を接続する問題
である。この理由は、該ファイバーと該導波路はミクロ
サイズのコアを有しており、光信号を効率的に伝送する
ため配列を完全にする必要があるからである。
【０００８】該問題は、第一に基板のチップ内に挿入し
た該導波路の軸の配列内で光ファイバーのコアの位置決
めを非常に正確にすることである。
【０００９】該問題は、第二に該光ファイバーと該導波
路の取付けに対し安定性、信頼性及び恒久性を得ること
である。
【００１０】手による方法では、ミクロサイズの光ファ
イバーのそれぞれはミクロサイズの該導波路と一致する
様に作られ、従って該光ファイバーと該導波路は実験室
レベルの方法の機械的、又は圧電によるミクロサイズの
位置決めにより接着している。この方法は、コストがか
かり工業的な規模の製造は考えられていない。
【００１１】更に混成方法があり、該方法は支持体内を
くりぬいた一連の並列の溝内に光ファイバーの層を適切
な場所に置き、光ファイバーのそれぞれと他の光ファイ
バーとの間に特定の間隔を有した平面内に該光ファイバ
ーを事前に並べることから始まる。次に、集積光回路は
該基板のブロックの該表面の上にトレイスした光導波路
をチップの該基板内に挿入する。該導波路は該チップの
末端に対し軸方向に広がり間隔が該光ファイバー間と同
じ導波路を有した平面内に位置する様にされている。
【００１２】次に、該問題は該光ファイバー支持体に対
し該チップを調整し、光ファイバーの層の配列内に非常
に正確に一連の導波路の位置を決めることにある。
【００１３】該チップが該支持体の後の適所に置かれ、
該導波路が光検出ベンチの上で手動により該光ファイバ
ーの軸に並べられ、該チップが該支持体に接着又はハン
ダ付けされる通常の方法には、コストの面での欠点、信
頼性の不足及び工業的な再現性の不足がある。
【００１４】E.J.マーフィ(MURPHY)による論文、“Fibe
r Attachment for Guided Wave Devices”, Journal of
Lightwave Technology, June 1998, Vol.6, No.6には
二つのミクロサイズのリブの形成を提案し、該チップの
該表面の上に光ファイバー支持体を並べる開発技術が記
載されている。この支持体は該溝内に該光ファイバーを
挟む二つのプレートを備えている。該プレートの一方は
広がり該プレートと該チップが部分的にオーバーラップ
している。該チップの二つのマイクロメートルサイズの
リブが支持用プレート内をくりぬき、光ファイバーから
離れている二つの溝の中で嵌合している。該リブは該基
板の該表面のシリコンパッセベーション層をコーティン
グすることにより、シリコンチップの導波路と同時に形
成される。
【００１５】該技術の欠点の一つは、該チップと該支持
体が固定されないが相互の頂部を簡単に並べて置くこと
ができることである。該チップと該光ファイバー支持体
の間がどの様な状態であろうとも機械的に保持する方法
はない。更に、該二つのマイクロメートルサイズのリブ
により該リブの軸の回りに該支持体を傾くことを防ぐこ
とができないし、配列が上手くいかないことを防ぐこと
ができない。
【００１６】前述の方法及び前記の技術は部分的で十分
でない機械的な解決策であり、それらを所謂“フリップ
チップ”技術に取って代えることができる。
【００１７】周知フリップチップ技術において、該導波
路を備えた該チップは光ファイバーが適切な場所に置か
れている軸方向の溝でくりぬいたマザーボードの上に重
ね合わされている。該マザーボードはそれ故該光ファイ
バーと該チップに対し支持体として使用されている。
【００１８】該マザーボードは一般にシリコン、結晶材
料で形成されており、その中の溝は十分な指向性を有し
て作られている。これにより該光ファイバーの配列が完
全になり、横断する平面での位置決めが正確になる。
【００１９】該光ファイバーは該マザーボードの該溝と
補完関係にある溝でくりぬいたプレート又は対のプレー
トにより該溝の中に固定される。前記のプレート又は対
のプレートは該マザーボードの該溝の中の適所に置かれ
ている光ファイバーの層を覆い、光ファイバーのそれぞ
れは二つの溝で形成された該くりぬきの中で挟まれ適所
に位置している。
【００２０】次に、該問題は該マザーボードに正確に該
集積光回路のチップを動かし、該導波路を該光ファイバ
ーと一致させることである。
【００２１】W.ハンツイッカー(HUNZIKER)等による論文
名“Self-aligned Flip-chip Packaging of Tilted Sem
iconductor Optical Amplifier Arrays on Si Motherbo
ard”, 1995, 3月, Vol.31, No.6に溝でくりぬいたマザ
ーボードに導波路を備えたチップを自動的な位置決めに
より動かし、その案内部が該溝内に埋め込まれている技
術が記載されている。該チップを該マザーボードに固定
することは差し込んだハンダひもを溶かすことにより行
われる。
【００２２】前記の技術の欠点は、該案内部が光信号の
伝送に妨害となる機械的な制約を受けることである。
【００２３】前記の技術の他の欠点は、該導波路が該溝
と該光ファイバーの大きさの範囲内の大きさを有する時
のみ適正であることであり、この条件が一般的でない理
由は該導波路の大きさが基板の種類により変わるからで
ある。
【００２４】Q.ライ(LAI)及び前記の著者による論文“S
ilica on Si waveguides for self-aligned fiber arra
y coupling using flip-chip Si V-groove Techniqu
e”,1996, 9月, “Electronics Letters”, Vol.32, N
o.20には、案内部のそれぞれが二つの横方向に盛り上が
ったリブにより境界が定められている前記技術の改善が
記載されている。案内部の境界を定めるリブの組のそれ
ぞれは、それぞれの溝の二つのフランクの上に載ってお
り、これにより該溝及び該ファイバーの軸の中で該案内
部の位置が決められる。
【００２５】上記の技術の欠点の一つは、相互に載せる
ことが簡単な該チップと該マザーボードの化学侵食作用
を防ぐことができないことである。配列の方向に対する
パラメータの一つは、それ故正確に決めることができな
い。
【００２６】上記の技術の取付けには、後続の段階の接
着又はハンダ付けが必要で、これらの段階は元に戻すこ
とができず、更に該基板を高温にする必要がある欠点が
ある。
【００２７】上記の技術の他の欠点は、盛り上がった基
板のリブを形成するため該導波路を除いて該チップの表
面の殆ど全てを清掃する必要があることである。該チッ
プの殆ど全ての表面は該チップを製造する時同時にエッ
チングする必要がある。
【００２８】より一般には、上記のフリップチップ技術
の欠点は該リブを形成するため該チップの基板に異方性
化学侵食作用を受けることによりエッチングを使用する
ことである。この化学作用はある種の結晶性基板に対し
特殊であり、更に特にガラスとニオブ酸塩リチウムのい
ずれに対しても適当でない。
【００２９】
【発明が解決しようとする課題】この発明の目的は、上
述のいかなる欠点も生ずることなく集積光回路のチップ
の導波路と該マザーボードの上に固定した該光ファイバ
ーをマイクロメートル単位の正確性と配列を完全にして
位置決めする小型光部品を結合することを考えることで
ある。
【００３０】この発明の目的は、取り付けに信頼性と、
安定性と恒久性を与える結合を提供することである。
【００３１】この発明の他の目的は、ガラス、ニオブ酸
塩リチウム及びポリマーを含むあらゆる種類の基板に適
用できる統括的な取り付けと提供することであり、前記
のあらゆる種類の基板は該導波路の配列がどの様であっ
ても、又盛り上がりの如何に拘わらず集積光回路チップ
のすべての形状に適用できることである。
【００３２】
【課題を解決するための手段】上記の目的は、簡単に言
えばフリップチップのアセンブリ技術に基づき、該チッ
プの表面の上に好適にはきのこ形でサブミリメートル単
位の突き出た金属ステムを形成することと、該ファイバ
ーを支える該マザーボード内に軸方向に向いたボタン穴
の形で補完的な開口のくりぬきを与え、該取り付けは該
チップを該マザーボードの上に置き該開口内に該ステム
を嵌合することにより達成される。開口のそれぞれは、
好適には幅の広い末端を有しきのこ形のステムのヘッド
を通し、更に幅の狭いＶ型の末端を有し軸方向へのスラ
イドの後にミリメートル単位のパッドのそれぞれがサブ
ミリメートル単位の開口部に対応する該Ｖ型の末端の先
端で非常に正確に位置合わせが行われてから該チップの
該導波路の軸を該マザーボードの該光ファイバーの軸と
一致する間、該きのこ形のステムが該チップを該マザー
ボードに対し保持することにより行われる。
【００３３】この発明は、光ファイバーにより伝送する
光信号を処理する様に設計した小型光部品で作られてお
り、該部品は次の要素を取り付けることを備えている：
−軸方向に対し並列な溝で表面をくりぬいた異方性結晶
材料のマザーボードであって、溝のそれぞれは光ファイ
バーを受け、該光ファイバーを軸方向に並べ横断する平
面の適切な場所に置くことに適応している、 −基板のチップであって、該基板のチップの一つの面に
光導波路を備え、該光導波路は前記マザーボードの該表
面に該チップの表面を接する様に構成して取り付けてお
り； −該マザーボードの表面はサブミリメートル単位で軸方
向に向かうボタン穴の形の雌型微細構造にくりぬいてお
り； −該チップの該面は金属堆積により形成され突き出た雌
型微細構造を有し、該部品を取り付ける間嵌合し該雌型
微細構造内に軸方向にスライドする。
【００３４】好適には、該雌型微細構造が軸方向に対称
な開口角の形であり軸方向に幅の狭い末端を有してい
る。
【００３５】更に好適には、該雌型微細構造は該マザー
ボードの厚さの中で貫通している。好都合なことに、該
マザーボードは該雌型微細構造の該貫通の場所で細くな
っている。
【００３６】更に好都合なことに、雌型微細構造は雌型
微細構造を塞ぐキャッチ部を有している。
【００３７】この発明の好適な実施例によれば、該雌型
微細構造はきのこ型である。
【００３８】更にこの発明の好適な実施例によれば、該
雌型微細構造はきのこ型ヘッドを雌型微細構造に通す幅
の広い端部と、該きのこ型ヘッドを締め付ける幅の狭い
部分を有している。
【００３９】好都合なことに、この発明は更に次のもの
の上に該マザーボードを取り付けることを提供してい
る： −軸方向に並列な溝を有した該表面の上にエッチングし
た異方性結晶材料の少なくとも一つのプレートであり、
溝のそれぞれは光ファイバーを覆い横断方向の位置に固
定する様にされており、該プレートの表面は金属堆積に
より形成された雌型微細構造を備え該部品を取付ける間
嵌合し該マザーボードの雌型微細構造に軸方向にスライ
ドすることを特徴とする該プレート。
【００４０】この発明は部分的に異方性結晶材料により
形成され軸方向に並列な溝でくりぬいた表面を備え、溝
のそれぞれが光ファイバーを受け、軸方向に並べ該光フ
ァイバーを横断する平面の適切な場所に置く様にする小
型光部品用のマザーボードであり、該マザーボードの表
面が集積光回路のチップを受けるマザーボードであっ
て、該マザーボードの該表面をサブミリメートル単位で
ある軸方向のボタン穴の形に雌型微細構造にくりぬいて
いることを特徴とするマザーボードにより得られる。
【００４１】この発明は更に、部分的に基板を構成し、
一方の面に光導波路を備えている集積光回路のチップで
あり、該チップの該面はマザーボードに接して取付けて
いる集積光回路のチップであって、該チップの該面が金
属堆積により形成したサブミリメートル単位の突き出た
雄型微細構造を備えている。
【００４２】この発明は更に、部分的に小型光部品のプ
レートであり、該プレートが異方性結晶材料で形成し軸
方向に並列な溝でくりぬいた表面を備え、溝のそれぞれ
は光ファイバーを受け、軸方向に並べ横断する面の適切
な場所に置く様にする小型光回路部品のプレートであっ
て、該プレートの該表面は金属堆積により形成しサブミ
リメートル単位の突き出た雄型微細構造を備えている。
【００４３】この発明によれば、該発明は更に小型光部
品が； −軸方向に対し並列にある溝を有する表面にくりぬいた
異方性結晶材料のマザーボードであって、溝のそれぞれ
は光ファイバーを受け、該光ファイバーを軸方向に並べ
横断する平面の適切な場所に置くことに適応している、 −基板のチップであって、該基板のチップの一つの面に
光導波路を備えている、を備えており、光ファイバーに
より伝送する光信号を処理する様に設計した小型の該光
部品を取付ける方法であり、該取付けは該マザーボード
の該表面に該チップの表面を接する様に取付けることか
らなる方法であって、該方法は； −異方性結晶材料で形成したマザーボードの表面に大き
さがサブミリメートル単位である雌型微細構造をくりぬ
くこと； −該基板のチップの面の上に突き出た雄型微細構造を形
成するため金属堆積を行うこと； −該雌型微細構造の中に該雄型微細構造を嵌合し、軸方
向にスライドする動きを得ることにより該マザーボード
と該チップを硬く結合すること；から成る段階を備えて
いることを特徴とする小型光部品の取付け方法を実施す
る様にされている。
【００４４】好適には、該雄型微細構造の形成は： −該基板のチップの面にメタライゼーションを行うこ
と；から成る事前の段階を備えている。
【００４５】好都合なことにこの発明は： −該雄型微細構造の位置のみにメタライゼーションした
領域を残すことにより該メタライゼーションをエッチン
グすること；が考えられている。
【００４６】好適な他の変形によれば、該雄型微細構造
は該チップの面を覆いマトリクス状に貫通した大きさが
サブミリメートル単位のくぼんだ開口（即ち、朝顔口）
を通して電気分解により形成されている。
【００４７】該方法の好適な態様によれば、電気分解を
継続し金属堆積が該マトリクスのくぼんだ開口を覆って
いる。
【００４８】該方法の好適な態様によれば、該マトリク
スはポリマー又は樹脂の厚い層により形成されている。
【００４９】該方法の好適な態様によれば、該マトリク
スが取り除かれ該雄型微細構造を作る。
【００５０】該方法の好適な態様によれば、該雌型微細
構造が該軸方向に対称な開口角の形で幅の狭い末端を有
していることを提供している。
【００５１】好適な他の変形の一つによれば、該雌型微
細構造のくりぬきは： −結晶材料から作られた該マザーボード内に異方性エッ
チングを行うこと；から成る。
【００５２】該方法の好適な他の態様によれば、該雌型
微細構造のくりぬきは： −該マザーボードにレーザエッチングを行うこと；から
成る。
【００５３】好適には、該雌型微細構造のくりぬきは該
マザーボードの厚さの中を貫通している。
【００５４】好都合なことに、該雌型微細構造のくりぬ
きは次のこと： −該雌型微細構造の該貫通の場所で該マザーボードの厚
さを少なくすること；から成る事前の段階を備えてい
る。
【００５５】好都合なことに、該マザーボードを薄く
し、該溝をくりぬくことが異方性化学侵食作用の一段階
の間に行われる。
【００５６】好都合なことに、該雌型微細構造をくりぬ
き該雌型微細構造をくりぬくことが異方性化学エッチン
グの一段階の間に行われる。
【００５７】この発明によれば、更に次のこと： −該マザーボードをマトリクスの表面が軸方向に並列で
盛り上がったリブを備えたマトリクスの上に成形し、微
細構造をサブミリメートル単位で軸方向の舌の形に突き
出すこと；から成る段階を備えた小型光部品のマザーボ
ードを製造する方法を実施することが考えられている。
【００５８】次に、この発明は小型光部品のマザーボー
ドを製造するためのマトリクスデバイスで作られてお
り、該マトリクスの表面は軸方向に並列な盛り上がった
リブと、サブミリメートル単位の軸方向の舌の形の様な
形をし突き出た微細構造を備えていることを特徴として
いる。
【００５９】該デバイスの実施態様の一つによれば、該
マトリクスが異方性結晶材料で作られている。
【００６０】該デバイスの他の実施態様によれば、該マ
トリクスが金属から作られ、該マトリクスは異方性結晶
材料から成るマザーボードの上に金属のくぼみから作ら
れる。
【００６１】
【発明の実施の形態】図１に関して説明する。この図か
らこの発明に基づく光部品がマザーボード３と、集積光
回路のチップ１と、更に二つの追加のプレート１'、
１”を備えていることが判る。
【００６２】該マザーボード３は、光ファイバー５'と
５”の位置を適切に決めるため使用される一つ又は二つ
以上の一連の並列な溝４'と４”でくりぬかれている。
該位置決めは該光ファイバーを該溝の軸ＯＡ内に並べ、
横断する平面ＢＯＢ'内に正確に位置決めすることによ
り行われる。
【００６３】一つのみの一連の溝即ち他の一連の溝に並
列でない一連の溝をくりぬくことができる。
【００６４】該溝は好適には該マザーボードの縦軸ＯＡ
に並列にくりぬかれ、二つの一連の溝４'と４”は好都
合なことに該マザーボードの縦方向の末端から切り込ま
れており、それぞれ引き込み光ファイバー５'の層と出
て行く光ファイバー５”の層を受けている。
【００６５】従って、該縦軸ＯＡは光軸、即ち引き込み
光ファイバー５'及び出て行く光ファイバー５”により
伝送される光信号の伝播軸を構成する。
【００６６】該縦軸は、好都合なことに異方性化学エッ
チングにより該溝をくりぬく様に設計しており、該マザ
ーボード３はシリコンの様な異方性結晶材料により構成
されている。その配列は二通りの利点を有している：−
第一に、該配列のレイアウトが該マザーボードの材料の
結晶学上の軸に並列な方向に従う様に完全に直線で囲ま
れた溝をトレイスすること；−第二に、図７に詳細を示
す様に材料の結晶学上の構造により完全に決定される角
度αだけ傾斜した完全に平らな側面でＶ型の溝をくりぬ
くこと。
【００６７】対称二平面の形の溝により支持体の二つラ
インを円形断面の光ファイバーに与え、該円形の光ファ
イバーにより該光ファイバーのコアを完全に空間内に集
中させる。従って、光ファイバーの該軸は該溝のくりぬ
きに従う位置決めによる。
【００６８】図７で判る様に、光を運ぶ光ファイバー７
の能動部分、即ちコア５と呼ぶ部分は直径が非常に小さ
く、約１０マイクロメートル未満である。一方、該光フ
ァイバーの外径は約１００マイクロメートル（典型的に
は、１２５μｍ）である。異方性化学エッチングにより
Ｖ字型の溝をくりぬくことにより好適に該マザーボード
３に対し該光ファイバー７の位置決めを十分に操作で
き、該光ファイバーの中央部の高さｈは該光ファイバー
の半径、結晶学的角度α及び該溝の開口βにより非常に
正確に固定される。
【００６９】図７に示唆する様に、該コア５の半径に対
応した該光ファイバーの中央の高さを有し、該光ファイ
バーのコア５が該マザーボード３の表面と同一面にする
ことができることを考えることが可能である。
【００７０】実際には、該集積光回路のチップは盛り上
げられるか又は該チップの面と同一面になる様に挿入し
た導波路を備えている。
【００７１】これらの導波路のコア即ち能動部分も約１
０マイクロメートル未満の大きさになっている。
【００７２】図５に示す断面図５ａで判る様に、該導波
路の中央部は該案内部の表面の覆いに対しピッチｐで配
置しており、該表面は該マザーボードと接触する平面を
形成している。従って、該マザーボードの表面に対する
該光ファイバーの中央部の高さｈは該接触平面に対する
導波路の中央部のピッチｐの値の等しいか、その値に近
い。
【００７３】該チップの面を該マザーボードの表面に向
かい合わせると、該導波路のコアの平面は都合良く該光
ファイバーのコアの平面と一致する位置にある。
【００７４】導波路の末端のそれぞれは該チップの二つ
の向かい合った端まで光軸Ｏ'Ａ'と並列に延びている。
該案内部は全長が必ずしも直線で囲まれていない。該チ
ップの端での該導波路が切断することにより十分注意す
る必要があるが、これは該端が該光軸Ｏ'Ａ'に対し完全
に直角となる必要があるからである。
【００７５】次に導波管路の光軸Ｏ'Ａ'を該溝４'、
４”及び光ファイバー５'、５”の軸ＯＡと完全に一致
させることにより、該チップの位置を決め該マザーボー
ドに固定する必要がある。
【００７６】これを行うため、この発明では該チップの
該表面の上に雄型微細構造を突き出すことと、該マザー
ボード内に補完する雌型微細構造をくりぬくことを行う
ことを提供している。両方の該微細構造はサブミリメー
トル単位であり、該チップが１マイクロメートルをかな
り越える精度で該マザーボードに対し適切な位置に置か
れる。
【００７７】この発明に対し軸方向の簡単なボタン穴の
形をした雌型微細構造と、円形形の簡単なステムの形を
した雄型微細構造を有した適切な実施例を作ることが考
えられる。
【００７８】図３の詳細図に示す様に、該雄型微細構造
３０は一般に軸方向にボタン穴の形を有している、即ち
該雄型微細構造３０はマザーボード内で縦軸ＯＡに沿っ
て延びている開口を有している。
【００７９】該ボタン穴の形の雌型微細構造は、好都合
なことに点の形をした幅の狭い橋を有している。この形
状の特徴により、雄型微細構造のそれぞれは該ボタン穴
部の反対の端に嵌合し、更に該導波路の配列により該光
ファイバーに悪い影響を与えることなくボタン穴の形の
幅の狭い端の中に埋め込むまで該マザーボードに対しス
ライドする。この理由は該ガイドと該光ファイバーが軸
方向に並べられており、同じ方向にスライドするからで
ある。
【００８０】該ボタン穴の形が幅の狭い端を有すること
により該雄型微細構造を該雌型微細構造に対し十字型に
非常に正確に、明確に判るには１マイクロメートルを越
えてしっかり固定される。
【００８１】好適には、該雄型微細構造は円形のスラム
の様な形をしたベースを備えている。Ｖ型の溝の中に円
形の光ファイバーの位置を決める場合、該円形のステム
は雌型微細構造の軸方向の端にある対称なＶ字型のエッ
ジの上に二点で載っている。該ステムの中央部の位置
は、それ故軸方向のボタン穴の形の対称軸と完全に一致
して並ぶ。好適には、それ故該スラムの直径の値の誤差
は該雌型微細構造に対し横切って該雄型微細構造の位置
を決めることに影響を与えない。
【００８２】更に、この発明によれば該雄型微細構造１
０はきのこ型とする様に設計できる。この場合図２の軸
方向の断面に示す様に、雄型微細構造のそれぞれは幅の
狭いベース１１と幅の広いヘッド１２を有している。該
ベース１１の断面は該ヘッド１２の断面の最大より小さ
い。一般に、該雄型微細構造は回転することにより得ら
れる円形を有している。
【００８３】この好適な実施例によれば、次に該雌型微
細構造が雄型微細構造のきのこ型微細構造のきのこ型ヘ
ッドを通る幅の広い末端部３２と、該雄型微細構造のき
のこ型ヘッドを締め付ける幅の狭い他の末端部３３を有
する様に設計することができる。該幅の狭い末端部３３
は軸上の幅の狭い端３４で終わり、該端３４により該雄
型微細構造を非常に正確に十字型に配置される。
【００８４】図３ｂの実施例によれば、雌型微細構造の
開口は幅がＬ１の末端部を備えており、該第一の末端部
の後ろに対称なボトムネックが軸上にありＬ１より小さ
な幅Ｌ２を有した第二の末端部に向いている。該第二の
末端部はチップ内の軸上でＶ字型のエッジで終わってい
る。
【００８５】幅の広い末端部３２の幅Ｌ１と長さの大き
さは該雄型微細構造のきのこ型ヘッド１２の一番大きい
部分、即ち具体的には直径より大きい。
【００８６】雌型微細構造の幅の狭い末端部３３の幅Ｌ
２は該雄型微細構造のベース１１の幅、即ち具体的には
直径より若干大きいか等しい。
【００８７】反対に、幅の狭い末端部３３の幅Ｌ２は該
雄型微細構造のきのこ型ヘッド１２の最も大きい幅、即
ち具体的には直径より小さく、スライド運動の後に該ヘ
ッド１２が該開口３０からはずれることを防ぐことがで
きる。この様な形状にすることの目的は該チップを該マ
ザーボードに対しふさぐこと、更には平らに保つことで
ある。
【００８８】更に、図２に示す様に該雄型微細構造のベ
ース１１の高さＨは該マザーボード３の厚さにより若干
大きいか、又は等しいことが限界である様に設計でき
る。該ベース１１の厚さｅは該雌型微細構造の該場所３
１で測定される。該雄型微細構造の該ベースの高さＨと
該マザーボードの厚さｅとの差により好都合に該チップ
と該マザーボードの間に垂直な方向に小さな機械的すき
間を保つことができる。
【００８９】しかし、該マザーボードは一般には比較的
厚い基板のウェーハ内に形成し、堅くし剛性を十分にす
ることができる。これにより、好都合なことに該雌型微
細構造の該場所３１で該マザーボードを薄くし、雄型微
細構造の高さＨを制限し剛性を保つ様に設計することが
できる。
【００９０】前記の様に薄くすることにより、満足のい
く厚さｅを有した薄膜３１が形成される。該薄膜３１は
該雌型微細構造の該場所を取り囲む表面積を占めてい
る。図４に示す様に、薄膜のそれぞれで覆われている表
面積が好適に幅Ｌ３と長さＬ４内に制限される大きさを
有し該マザーボード又は取り付けが壊れ易くなることを
防ぐ。
【００９１】取り付けられた微細構造の大きさは、数マ
イクロメートルから１マイクロメートルまで大きな割合
で変化し、更にサブミリメートルに属する単位まで変化
する。しかし、エッチングと位置決めの精度には１マイ
クロメートル未満の値を得ている。該雄型微細構造は好
適には約１マイクロメートルから数百マイクロメートル
の大きさである。該雌型微細構造の軸方向のボタン穴の
形は数百マイクロメートルから数ミリメートル程度の長
さであり、幅は数百マイクロメートル程度である。該雄
型微細構造を前記の大きさにすると、該薄膜の場所にお
いて部分的に前記の厚さをマザーボードの数１０分の１
まで減少することができる。
【００９２】更に、この発明では行き止まりになってい
るネックである雌型微細構造を提供することにより適切
な実施例を得ることができる。該雌型微細構造は該マザ
ーボードの表面にくりぬかれ、その厚さの中を通ってい
ない。該雄型微細構造のきのこ型ヘッドをスライドする
うまく噛み合う形状を有しくぼんだネックを与えること
もできる。
【００９３】該雄型微細構造は該雌型微細構造の該開口
内の正確な位置に噛み合い埋め込まれる自動ロックのリ
ベット機能を有している。
【００９４】図３ｃに示す様に、この発明の好都合な変
形によれば、雌型微細構造がキャッチ構造１３５を備え
る様に設計することができる。
【００９５】この場合、図３ｃに示す様に該雌型微細構
造１３０の該開口は該マザーボードの該厚さが比較的薄
い薄膜を形成する点に対し薄くなっている位置で該マザ
ーボードを貫通することが好適である。
【００９６】該開口部は該幅の狭い末端部を境とする二
つの対称のフリーストリップを有した一般的な矢の形を
しており、逆戻りしないキャッチ機能を果たしている。
この代わりとして、該開口を非対称とし簡単なキャッチ
を形成する横方向の一つのストリップのみを備えること
ができる。
【００９７】図３の３ａに示す例によれば、該開口の形
はマスクの開口が次のものを備えるエッチング用マスク
から得ることができる： −次のものに向かうボトルネックの形状の徐々に狭くな
る幅の広い末端部１３２、 −ダイヤモンド形の先のとがった軸方向の端を有する他
の末端部１３４、 −該幅の広い末端部１３２のエッジと並列でその方向に
向かい、該ダイヤモンド形の二つの側のチップをくりぬ
いた二つのノッチ１３５。
【００９８】それ故エッチングの後に残るものは、開口
１３０であり、該開口１３０は二つのストリップ１３５
によりしっかり真中の部分が締め付けられ、該開口の横
方向のエッジに対しては曲げ易く取り付けられる。これ
ら二つのストリップ１３５がばねであるのは、該雄型微
細構造のベースが横方向にスライドし該雌型微細構造の
端１３４で止められる該雄型微細構造を緩めたり保持す
る時である。該キャッチ構造１３５はそれ故埋め込まれ
た位置に雄型微細構造のステムを固定する機能を有して
いる。
【００９９】これを変形した実施例の利点は、該マザー
ボードに対し該チップを軸方向に止め、更に該チップを
該マザーボードの表面に対し恒久的に平らに保持できる
ことである。
【０１００】キャッチ部分が付いている該マザーボード
の雌型微細構造の大きさの割合を制限し、又は更に一つ
の雌型微細構造のみにキャッチを与え、該キャッチがス
ライドする位置内に取り付けられる該チップを十分に保
持する様に考えることができる。
【０１０１】該チップの表面の上に挿入された雄型微細
構造の数と対応する雌型微細構造の数は十分大きく、該
雄型微細構造がサブミリメートル単位の断面を有する様
にした該取り付けに対する固さを提供できる。しかし、
該チップの表面の上にある雄型微細構造の数は図１に示
す様に３個又は４個に制限される。この制限により、該
エッチングマスクの形成が容易になり、配列の欠陥が制
限される。最小である非配列型の三つの雄型微細構造は
接着の平面を形成するため必要であり、軸の回りに傾斜
する影響を防止することができる。図１の好都合な例に
よれば、四つの雄型微細構造が該チップの四つの角に位
置しており、該チップを囲む面積を過度に塞ぐことなく
該取り付けに固定と剛性を与えている。
【０１０２】この発明は更に該光ファイバーを固定する
ため設計された１以上の追加のプレート１'、１”を形
成することも提供している。該プレートは異方性結晶材
料、好適にはシリコンで作られている。
【０１０３】プレートのそれぞれの表面は、並列の溝で
くりぬかれ、雄型微細構造を備えている。好適には、該
プレートの該溝はＶ字型の形状を有している。該マザー
ボードの該溝がＶ字型を有することは必ずしも必要でな
い。
【０１０４】該プレートの該溝と該マザーボードの該溝
は補完しており、同じ配列と同じ間隔を有している。実
際には、該プレートは光ファイバーの層を覆う様に設計
され、ファイバーのそれぞれは該プレート１'の溝と該
マザーボード３の溝の間が恒久的にしっかり保持されて
いる。
【０１０５】該プレート１'の該雄型微細構造は該チッ
プの雄型微細構造１０と同様な形をしており、該プレー
トを該マザーボードの端部に取り付けている。
【０１０６】該雌型微細構造３０はプレート１'、１”
のそれぞれの雄型微細構造に面した該マザーボード１
０'、１０”に面している該マザーボード内にくりぬか
れている。プレートの雄型微細構造の数は少なくとも二
つからより大きな数まで必要に応じて変化する。
【０１０７】図１で、この発明に基づき作られた該小型
光部品はマザーボード３を有している。該マザーボード
３に対し、チップと二つのプレートが取り付けられてい
るが、これは該部品が一方の端に引き込み光ファイバー
５'の層と他方の端に出て行く光ファイバー５”の層を
有しているからである。
【０１０８】この実施例によれば、四つの雄型微細構造
はプレート１'、１”のそれぞれの四つの端に位置して
おり、好都合なことに該溝が広がる各プレートの真中の
部分を除去し該チップは更に四つの雄型微細構造も備え
ている。
【０１０９】この発明に基づく光部品を取りつけること
は、該チップを該マザーボードの上に持って行き、該雄
型微細構造を該雌型微細構造と嵌合し更に該雄型微細構
造を該雌型微細構造内にスライドすることからなる。従
って、一連の引き込み光ファイバー５'は該マザーボー
ドの該溝４'の中に位置している。光プレート１'は、次
に該雄型微細構造を該雌型微細構造内で嵌合し、該雌型
微細構造にスライドさせて、光ファイバーの層に運び、
該光ファイバーを正確かつ恒久的に固定することが好都
合である。同じ処理を出て行く光ファイバー５”の配列
に対し行い、好適には該マザーボードの縦方向の反対の
端で第二のプレート１”で固定する。
【０１１０】上記と異なり、該プレート１'、１”は取除
かれ、該光ファイバー５'、５”は接着により簡単に固定
されている。
【０１１１】図４は、該プレートと該基板のチップが該
マザーボードに取り付けられ、該雄型微細構造が該雌型
微細構造に埋め込まれている場合のこの発明に基づき取
り付けられた小型光部品の正面図を示している。
【０１１２】この図からプレート１'、１”とチップ１
の該雄型微細構造１０'、１０”、１０が前記の雌型微
細構造の幅の広い末端部３２に嵌合した後、該雌型微細
構造３０の軸方向の端に埋め込まれていることが判る。
該雌型微細構造の幅の狭い末端部より幅の広い該雄型微
細構造１０'、１０”、１０のきのこ型ヘッドは該マザー
ボード３に固く結合した該１'、１”と該チップ１を保
持するが、これは適切な場所で該マザーボードと該プレ
ートの該溝内に挿入された該ファイバーを固く保持して
いる間行われる。
【０１１３】図４から、好都合なことに該雄型と雌型の
微細構造の軸方向の移動により該光ファイバー５'、
５”と該導波路２の間の光伝送が減衰されるが、これは
該光ファイバーの端と該導波路の端の間の間はいかなる
大きな損失を生ずることなく数百マイクロメータになる
からである。
【０１１４】該部品の縦方向のエッジに沿った該組み立
て用微細構造の配置により取り付けのため固定する間該
溝、該光ファイバー、導波路を置くための幅の広い真中
の空間が生ずる。
【０１１５】この発明に基づく取り付けの利点の一つ
は、小型光部品を取り付け及び取り外しができることで
ある。これにより、光通信網で該取り付け取り外しの個
所で使用する必要がある時該光ファイバーの変形が容易
となる。
【０１１６】この発明の他の利点は、ミクロ機械中間処
理で該光ファイバーと該導波路を受動自己配列とするこ
とができることである。
【０１１７】この発明に基づく取り付けシステムの最も
重要な利点は、一連の導波路と光ファイバーに対し３Ｄ
配列を完全にできることである。
【０１１８】実際には、該光ファイバーを異方性化学エ
ッチングによりくりぬいた該溝内に配列することにより
該マザーボードの平面内に該光ファイバーの全てを並列
配列し、配列の方向に対し全ての情報を与え間隔を正確
に固定することができる。
【０１１９】該雌型微細構造は好都合なことに異方性化
学エッチングにより該マザーボード内でくりぬかれてい
る。従って、該軸方向のボタン穴を配列する方向は該溝
の方向に等しい。好適には、該溝と該雌型微細構造はシ
ングルマスクと同じ化学エッチングの間くりぬかれ、該
マザーボードの中央Ｏと該溝４'、４”に対する雌型微細
構造のそれぞれの横方向の位置Ｄ１と軸方向の位置Ｄ２
内のあらゆる誤差を防ぐことができる。
【０１２０】きのこ型雄型微細構造を与えることによ
り、該マザーボードに対し該チップを平らに置くことが
でき、更に該導波路の平面と該光ファイバーの平面の間
に完全な対応を得ることができる。
【０１２１】該雌型微細構造のチップ内に該雄型微細構
造を埋め込むことにより、該導波路の方向Ｏ'Ａ'を該光
ファイバーの軸方向ＯＡに完全に配列し、該導波路の該
軸を該光ファイバーの軸に横方向に非常に正確に位置し
ており、それらを一致させることができる。
【０１２２】更に、好都合なことに該導波路を該光ファ
イバーと非常に正確に３Ｄ配列を得ることができる。こ
れにより該光ファイバーに対し効率的な伝送を行うこと
ができる。
【０１２３】この発明の他の利点は、該取り付けが簡単
であることと抵抗が少ないことであり、これは該取り付
けに光テストベンチの操作員のいかなる冗長な取り扱い
操作も必要としないからである。
【０１２４】該取り付けの他の利点は、低価格であり、
これは微細構造を作る段階を容易に自動化できるからで
ある。
【０１２５】この発明は、更に該製造とこの種の光部品
の取り付け方法に関しており、その段階は図５と図６に
関連して詳細に記載する。
【０１２６】この発明によれば、該雄型微細構造は該チ
ップの表面の上に金属堆積により形成される。
【０１２７】好適には、前記の操作はくぼんだ開口で貫
通されたマトリクスを通して金属の電気化学的堆積によ
り行われる。
【０１２８】多くの金属堆積を行う前に、図５の５ａに
示す様に該導波路２は該チップ１の表面の上に挿入され
る。該チップは例えばシリコン基板の上に形成され、該
シリコン基板の上にドーピングしたシリコンで作られた
導波路が堆積される。該導波路とチップ全体の表面は、
次にシリカの様な酸化物の薄膜で不動態化される。
【０１２９】金属堆積のくっつきを促進するため、事前
の段階として図５ｂと図５ｃに示す様に該チップと該導
波路の表面のメタライゼーション５１を行うことが好ま
しい。
【０１３０】該メタライゼーション層５１はインジュウ
ム、ニッケル、金の様な電解成長を促進する金属から作
られ、非常に厚さが薄い。
【０１３１】図５ｃに示す様に、該メタライゼーション
は好適には該チップの表面を通して行われ、更に該雄型
微細構造の位置を除いてマスクを通したエッチングによ
り止められる。従って、該雄型微細構造の位置で薄いメ
タライゼーション層で覆われた領域５２が残る。
【０１３２】該メタライゼーションのエッチングは湿度
又は乾燥法を使用した物理的又は化学的手段、特にプラ
ズマ使用ホトエッチング処理により行われる。
【０１３３】この発明の方法に基づき、該チップの該表
面はポリメチルメタクリル酸塩（ＰＭＭＡ）、即ち好適
にはメリクル樹脂、特に感光性樹脂の様な粘性の高いポ
リマーから作られた平らな厚い層５３で覆われている。
【０１３４】粘性材料で作られた該層５３のコーティン
グは、例えば遠心分離即ちスピンコーティングにより行
われる。該層５３の厚さは該きのこ型の雄型微細構造の
ベースの高さＨに一致している。
【０１３５】ポリマー材料の該層５３は実際には雄型微
細構造のステムに対する電子整形マトリクス、即ち該穴
を通るくぼんだ開口を貫通する材料の厚さを形成し、該
ステムのため成形した空洞の窪みを有し、該空洞の窪み
の中で該金属が電気分解により堆積する様に設計されて
いる。
【０１３６】図５ｅに示す様に、該層５３は該雄型微細
構造の設計した位置で垂直に窪んだ開口で貫通してい
る。
【０１３７】該窪んだ開口５４は該層５３の底まで達
し、メタライゼーションが行われた領域５２を露出す
る。該窪んだ開口５４は好適には丸いステムを形成する
様に設計した円形部を有している。
【０１３８】ＰＭＭＡで作ったマトリクス層５３の場
合、該窪んだ開口５４はレーザ切断により貫通してお
り、好都合なことにこれにより完全に垂直な壁が与えら
れる。
【０１３９】感光性樹脂で作ったマトリクス層５３の場
合、該窪んだ開口５４はホトエッチングによりマスクの
開口を通り該樹脂紫外線放射に感光させて貫通し、更に
化学成長浴槽で該露出した樹脂を取除く。
【０１４０】該窪んだ開口を該導波路に対し、特にマー
クＯ'及び軸Ｏ'Ａ'を基準にして非常に正確に位置を決
め、該チップの上に線を書き配置の状態を該マザーボー
ドの光ファイバーと適合させることに注意する必要があ
る。
【０１４１】この発明の方法によれば、電気分解による
金属堆積は、次に該マトリクス５３の窪んだ開口５４を
通して行われる。
【０１４２】該マトリクス層５３で覆った該基板のチッ
プ１は、次に金属イオンが充満した電気分解浴槽内に沈
められる。
【０１４３】次に、電気分解した金属は窪んだ開口５４
の底で好適には該メタライゼーション５２にくっついて
堆積される。該電気分解した金属は種晶の役目をしてい
る。次に、該金属堆積は該窪んだ開口の空の部分を徐々
に満たして成長し、該マトリクス層５３の厚さに達し更
に越える。
【０１４４】この発明の方法によれば、該金属の堆積は
成長を続け該窪んだ開口部の上まで行われ、該窪んだ開
口の外辺部で一様に全方向に大きくなる様に設計されて
いる。
【０１４５】特に簡単で新奇な方法では、きのこ型の金
属堆積部１０が前記の様に得られる。該堆積部は断面が
窪んだ開口５４の断面に一致した円筒形のベース１１
と、窪んだ開口５４の断面より大きく最も大きい断面を
有するヘッド１２を有した堆積であり、半球状の形を有
していることが理想である。
【０１４６】該雄型構造を形成するため堆積した該金属
に関し、ニッケルと金は機械的歪と腐食に対する耐性の
理由から銅と銀にすることが好ましい。
【０１４７】該メタライゼーションの層５１と電気分解
による堆積の金属が異なる様にすることができる。
【０１４８】次に、該チップの該雄型微細構造の形作り
は、図５ｇに示す様に該マトリクス層５３を取り除くこ
とから成る段階で終わる。該マトリクス層は従って該雄
型微細構造１０の該ベース１１と該チップの全表面を開
いた状態にする。該層５３を構成しＰＭＭＡ又は樹脂の
様なポリマー材料は好適には化学的手段によりきれいに
される。
【０１４９】この発明に基づく該方法は、更に該マザー
ボードを作り取り付ける他の特別な段階を備えている。
これらの段階を図６に示している。
【０１５０】これらの段階により、好都合なことに該マ
ザーボードの結晶材料に対し異方性化学エッチング技術
を使用することができる。この技術により位置決めを非
常に正確にすることができるが、これは該エッチングに
より結晶劈開の軸に沿いしかも直径方向にいかなる誤差
も生ずることなく光ファイバー即ち円形のステムの中心
を合わせることを完全に行う三角形になるからである。
【０１５１】該マザーボードは結晶学的に正確な切断平
面に沿って切断した異方性結晶材料のスライスから形成
される。該マザーボードの該材料は好適にはシリコンで
あり、該結晶材料を加工する技術が周知である。シリコ
ンの場合、該マザーボードは例えば従来(１,１,１)と呼
ばれている結晶学的平面に並列に切断される。
【０１５２】溝と雌型微細構造をくりぬく前に、該マザ
ーボード３は両面のそれぞれが保護層６０、６１で覆わ
れる。シリコンの場合該保護は熱酸化により得られ、該
熱酸化によりシリカの表面層６０と６１が形成される。
【０１５３】次の段階では、図６ｂに示す様に該マザー
ボードの上表面の保護層６０が該溝のテンプレート６２
に沿って切り抜かれる。
【０１５４】後に雌型微細構造になる位置で該マザーボ
ードを部分的に薄くすることが好適であるので、更に該
マザーボードの下側の面の保護層６１内に幅の広い開口
６３を切り抜く様に設計することができる。該開口６３
は前記の位置に一致し覆っている。
【０１５５】次の段階では、図６ｂから図６ｄに示す様
に該マザーボードに該保護層の開口６３及び６２で化学
エッチングを行う。これにより第一に該雌型微細構造の
該位置で該マザーボードが薄くなり、第二に縦軸ＯＡの
方向に該マザーボードの表面で溝６６をくりぬかれる。
【０１５６】該マザーボードを薄くし、該溝をくりぬく
ことは好適には連続した二段階で行われるが、該マザー
ボードが化学侵食浴槽に沈められる一段階の場合も十分
である。
【０１５７】該溝のくりぬきは異方性化学侵食により行
われる。この種の侵食により該溝に直線で囲まれた痕跡
が与えられ、該痕跡は結晶学的軸に正確に並列で特にＶ
字型の形状であり、十分に平らな側面は図７に示す様に
結晶学的な構造により角度αだけ傾斜している。
【０１５８】シリコンの場合、異方性化学侵食は濃度の
高いアルカリ浴、例えば苛性ソーダ(NaOH)又は水酸化カ
リウムの浴槽で行われ、従来(１,１,１)と呼ばれている
結晶学的平面に沿って侵食を生ずる。
【０１５９】これにより、該マザーボードは該表面の上
にくりぬいた並列の溝６６と該雌型微細構造の位置の良
好な薄膜６４を有している。
【０１６０】この発明の方法によれば、該雌型微細構造
の軸方向のボタン穴型開口６５が次にレーザ切断により
くりぬかれ、好都合なことにこれにより完全に垂直な開
口の側面に非常に正確な切断を得ることができる。
【０１６１】この発明の方法の他の態様によれば、該雌
型微細構造の軸方向のボタン穴型の開口６５はフルレオ
ンをベースにしたプラズマによる異方性エッチングでく
りぬかれている。該エッチングにより好都合なことに垂
直な開口の側面を得ることができる。
【０１６２】この方法の好適な態様によれば、該雌型微
細構造の軸方向のボタン穴型の開口６５は一回の異方性
化学エッチングの段階の該溝６６と同時にくりぬかれ
る。この方法の態様は該溝６６に対し該開口６５を適切
に置くことの誤差が生ずるあらゆる危険を取除くことが
できる利点を有している。しかし、該雌型微細構造６５
は薄膜の中で開いているので、該雌型微細構造の該開口
６５のフランクが垂直であることに対する不完全性は、
該雄型微細構造の正確な位置決め即ち該取り付けの強さ
に影響しない。
【０１６３】次に、必要に応じて該マザーボードを作る
方法は図６ｅに示す様に一枚又は複数枚の保護層を取り
除き、該マザーボードが表面及び露出し完全に平らな溝
の間のリブを有することにより終了する。
【０１６４】該方法の利点の一つはほんの幾つかの段階
を実施しこの発明に基づく小型光部品を取り付ける構造
を得ることができることである。
【０１６５】この発明に基づく該方法の他の利点は、簡
単で正確なエッチングと現在完全に制御できる金属堆積
技術を実現できることである。
【０１６６】この発明に基づく該方法の極めて重要な利
点は、大きな量として小型光部品を工業的規模で製造及
び／又は取り付けることを自動化できることである。
【０１６７】この発明に基づく更に他の利点は、低価格
で小型光部品を製造し取り付け及び実装できることであ
る。
【０１６８】次に、この発明の極めて重要で特に好都合
な特徴は、金属堆積を用い、このことに加えて該チップ
のエッチングを行う周知の“フリップチップ”技術と同
時に該雄型微細構造を該チップの上に形成することであ
り、このエッチングは使用する該基板に特別に必要であ
る。
【０１６９】従って、この発明はあらゆるタイプの集積
光回路のチップ及びあらゆる種類の基板に適用できる。
これは該組み立ての方法により該基板の性質、即ち該導
波路の挿入技術に左右されない金属堆積を使用している
からである。
【０１７０】前記のことはこの発明に基づく小型光部品
の取り付け方法を集積光回路のチップを分離し製造する
ことに応用することを考え、多様な集積光回路のチップ
に適用できるマザーボードと組み立てプレートを考える
ことができることである。
【０１７１】更にこの発明は小型光部品のマザーボード
を大量に製造することを容易にし、更に該小型光部品の
価格を下げる様に考えた該小型光部品のマザーボードの
製造法及び製造用デバイスを提供している。
【０１７２】この発明に基づく製造法はマザーボードの
それぞれに該溝と該雌型微細構造のくぼみを与える盛り
上がったマトリクスの上に成形によりマザーボードを作
ることからなる。
【０１７３】従って、この製造法に基づき製造したマト
リクスデバイスはこの発明に基づくマザーボードの形を
補完する形（図示していない）を有している。即ち、該
マトリクスの表面は軸方向に並列な盛り上がったリブ
と、軸方向に舌の形をした突き出た微細構造を有してい
る。該リブのくぼみは必ずＶ字型の形状の溝を有してい
るので、該リブはギリシャ文字のΛの形をした形状を有
する様に考えることができる。同様に、該マトリクスの
突き出た微細構造は前述の通り幅の広い末端部と軸方向
に二等辺三角形の様な形状をしており端で終わる様に他
の幅の狭い末端部に向かい徐々にしぼりとを有した軸方
向のボタン穴の形と補完する形をしている。
【０１７４】従って、該マトリクスはシリコンの様な異
方性結晶材料で作る様にすることができる。この変形と
して、該マトリクスはシリコン又は他のあらゆる異方性
結晶材料で作られるマザーボードに金属のくぼみを有す
ることにより金属から作ることができる。
【０１７５】上記のことと対照として、この発明の製造
法に基づくマトリクスの上で成形することにより作られ
る該マザーボードはマイクロメートル単位の精度でくぼ
みを作ることができるあらゆる種類の薄い材料から好適
に形成される。
【０１７６】従って、上記の種類の製造法に基づき得ら
れる該マザーボードは異方性結晶材料により構成するこ
とは必ずしも必要でない。
【０１７７】上記の様な方法及び上記の様なマトリクス
デバイスの利点は複製率が高く価格が非常に低く大量に
小型光部品を取り付けるマザーボードを製造することに
役立つことである。
【０１７８】小型光部品の取り付けに対する該方法、方
法の他の段階、実施例、変形及び改善はこの発明の範囲
を越えることなく当業者により実施でき、この発明は前
記の特許請求の範囲で定められる範囲により保護されて
いる。
【図面の簡単な説明】
【図１】集積光回路のチップとこの発明に基づき小型光
部品を形成するマザーボードの上に二つのプレートを取
り付けることの分解組み立て図である。
【図２】この発明に基づく小型光部品の雄型微細構造と
雌型微細構造を一緒に嵌合した軸方向の断面を示す図で
ある。
【図３】この発明に基づく小型光部品の雌型微細構造を
形成する詳細図である。
【図４】この発明に基づく小型光部品の取り付けの底面
図である。
【図５】この発明の方法に基づく突き出た雄型微細構造
の形を作る段階の間に小型光部品のチップの断面図であ
る。
【図６】この発明の方法に基づく雌型微細構造をくりぬ
く段階の間に小型光部品のマザーボードの断面図であ
る。
【図７】小型光部品のマザーボード内の溝の中に光ファ
イバーを固く保持する断面図である。
【符号の説明】
１ 集積光回路 １'、１” 追加プレート ２ 光導波路 ３ マザーボード ４、４'、４”、６６ 溝 ５ コア ５'、５”、７ 光ファイバー １０、１０'、１０”、３０、１３０ 雌型微細構造 １１ 幅の狭いベース １２ きのこ型のヘッド ３０ 開口 ３１ 薄膜 ３２ 幅の広い端部 ３３ 幅の狭い端部 ３４ 幅の狭い末端 ５２ 薄いメタライゼーションの層で覆われた領域 ５３ 平らな厚い層 ５４ 垂直にくぼんだ開口 ６０、６１ 保護層 ６２ 溝のテンプレート ６３ 幅の広い開口 ６５ 軸方向のボタン穴型の部分 ６６ 並列な溝
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ミシェル ドゥ ラバシェレリ フランス国， 25410 フェリエール レ ブワ， リュ デュ シャトー， ５番 地 (72)発明者 ジャン クロード ジャノ フランス国， 25770 フラヌウ， リュ ドゥ バサン， ２ジェ番地 (72)発明者 ヴァンサン アルムブリュステ フランス国， 25000 ブザンソン， リ ュ ブ リラール， 29エ番地 (72)発明者 ネイラ カウー カナダ国， アシュアエム ２ペー１， モントリオール キュセ， リュ ラコル デール， 3900番地 (72)発明者 パスカル モリエール フランス国， 25000 ブザンソン， リ ュ ロレーヌ， ５番地 (72)発明者 ニコル デヴォルデール フランス国， 22710 パンヴェナン， ルート ドゥ ルール ミン， 45番地

Claims (39)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 光ファイバーにより伝送する光信号を処
    理する様に設計した小型光部品であって、該部品が； −軸方向に対し並列な溝で表面をくりぬいた異方性結晶
    材料のマザーボードであって、溝のそれぞれは光ファイ
    バーを受け、該光ファイバーを軸方向に並べ横断する平
    面の適切な場所に置くことに適応している、 −基板のチップであって、該基板のチップの一つの面に
    光導波路を備え、該光導波路は前記マザーボードの該表
    面に該チップの表面を接する様に構成して取り付けてお
    り； −該マザーボードの表面はサブミリメートル単位で軸方
    向に向かうボタン穴の形の雌型微細構造にくりぬいてお
    り； −該チップの該面は金属堆積により形成され突き出た雌
    型微細構造を有し、該部品を取り付ける間嵌合し該雌型
    微細構造内に軸方向にスライドする；ことを特徴とする
    小型光部品。
  2. 【請求項２】 該雌型微細構造が軸方向に対称な開口角
    の形であり軸方向に幅の狭い末端を有していることを特
    徴とする請求項１に記載の小型光部品。
  3. 【請求項３】 該雌型微細構造が該マザーボードの厚さ
    の中で貫通していることを特徴とする請求項１又は２の
    いずれかに記載の小型光部品。
  4. 【請求項４】 該マザーボードが該雌型微細構造の該貫
    通の場所で細くなっていることを特徴とする請求項３に
    記載の小型光部品。
  5. 【請求項５】 雌型微細構造が雌型微細構造を塞ぐキャ
    ッチ部を有していることを特徴とする請求項３又は４の
    いずれかに記載の小型光部品。
  6. 【請求項６】 該雌型微細構造がきのこ型であることを
    特徴とする請求項１から５のいずれか一つに記載の小型
    光部品。
  7. 【請求項７】 該雌型微細構造がきのこ型ヘッドを雌型
    微細構造に通す幅の広い端部と、該きのこ型ヘッドを締
    め付ける幅の狭い部分を有していることを特徴とする請
    求項６に記載の小型光部品。
  8. 【請求項８】 次のもの； −軸方向に並列な溝を有した該表面の上にエッチングし
    た異方性結晶材料の少なくとも一つのプレートであり、
    溝のそれぞれは光ファイバーを覆い横断方向の位置に固
    定する様にされており、該プレートの表面は金属堆積に
    より形成された雌型微細構造を備え該部品を取付ける間
    嵌合し該マザーボードの雌型微細構造に軸方向にスライ
    ドすることを特徴とする該プレート；の上に該マザーボ
    ードを取付けることを更に備えていることを特徴とする
    請求項１から７のいずれか一つに記載の小型光部品。
  9. 【請求項９】 該プレートの該雌型微細構造がきのこ型
    であることを特徴とする請求項８に記載の小型光プレー
    ト。
  10. 【請求項１０】 異方性結晶材料により形成され軸方向
    に並列な溝でくりぬいた表面を備え、溝のそれぞれが光
    ファイバーを受け、軸方向に並べ該光ファイバーを横断
    する平面の適切な場所に置く様にする小型光部品用のマ
    ザーボードであり、該マザーボードの表面が集積光回路
    のチップを受けるマザーボードであって、該マザーボー
    ドの該表面をサブミリメートル単位である軸方向のボタ
    ン穴の形に雌型微細構造にくりぬいていることを特徴と
    するマザーボード。
  11. 【請求項１１】 該雌型微細構造が軸方向に対称な開口
    角の形であり軸方向に幅の狭い末端を有していることを
    特徴とする請求項１０に記載のマザーボード。
  12. 【請求項１２】 該雌型微細構造が該マザーボードの厚
    さの中を貫通していることを特徴とする請求項１０又は
    １１のいずれか一つに記載のマザーボード。
  13. 【請求項１３】 該マザーボードが該雌型微細構造の該
    貫通の場所で狭くなっていることを特徴とする請求項１
    ２に記載のマザーボード。
  14. 【請求項１４】 雌型微細構造がキャッチ部を有してい
    ることを特徴とする請求項１２又は１３のいずれか一つ
    に記載のマザーボード。
  15. 【請求項１５】 該雌型微細構造が幅の広い末端と幅の
    狭い末端を有していることを特徴とする請求項１０から
    １４のいずれか一つに記載のマザーボード。
  16. 【請求項１６】 基板を構成し、一方の面に光導波路を
    備えている集積光回路のチップであり、該チップの該面
    はマザーボードに接して取付けている集積光回路のチッ
    プであって、該チップの該面が金属堆積により形成した
    サブミリメートル単位の突き出た雄型微細構造を備えて
    いることを特徴とする集積光回路のチップ。
  17. 【請求項１７】 該プレートの該雌型微細構造がきのこ
    型であることを特徴とする請求項１６に記載のチップ。
  18. 【請求項１８】 小型光部品のプレートであり、該プレ
    ートが異方性結晶材料で形成し軸方向に並列な溝でくり
    ぬいた表面を備え、溝のそれぞれは光ファイバーを受
    け、軸方向に並べ横断する面の適切な場所に置く様にす
    る小型光回路部品のプレートであって、該プレートの該
    表面は金属堆積により形成しサブミリメートル単位の突
    き出た雄型微細構造を備えていることを特徴とする小型
    光部品のプレート。
  19. 【請求項１９】 該雌型微細構造がきのこ型であること
    を特徴とする請求項１８に記載のプレート。
  20. 【請求項２０】 小型光部品が； −軸方向に対し並列にある溝を有する表面にくりぬいた
    異方性結晶材料のマザーボードであって、溝のそれぞれ
    は光ファイバーを受け、該光ファイバーを軸方向に並べ
    横断する平面の適切な場所に置くことに適応している、 −基板のチップであって、該基板のチップの一つの面に
    光導波路を備えている、を備えており、光ファイバーに
    より伝送する光信号を処理する様に設計した小型の該光
    部品を取付ける方法であり、該取付けは該マザーボード
    の該表面に該チップの表面を接する様に取付けることか
    らなる方法であって、該方法は； −異方性結晶材料で形成したマザーボードの表面に大き
    さがサブミリメートル単位で雌型微細構造をくりぬくこ
    と； −該基板のチップの面の上に突き出た雄型微細構造を形
    成するため金属堆積を行うこと； −該雌型微細構造の中に該雄型微細構造を嵌合し、軸方
    向にスライドする動きを得ることにより該マザーボード
    と該チップを硬く結合すること；から成る段階を備えて
    いることを特徴とする小型光部品の取り付け方法。
  21. 【請求項２１】 次のこと； −該基板のチップの面にメタライゼーションを行うこ
    と；から成る事前の段階を備えていることを特徴とする
    請求項２１に記載の方法。
  22. 【請求項２２】 次のこと； −該雄型微細構造の位置のみにメタライゼーションした
    領域を残すことにより該メタライゼーションをエッチン
    グすること；から成る段階を特徴とする請求項２１に記
    載の方法。
  23. 【請求項２３】 該雄型微細構造を形成する該金属堆積
    が該チップの面を覆いマトリクス状に貫通した大きさが
    サブミリメートル単位のくぼんだ開口を通して電気分解
    により行われていることを特徴とする請求項２０から２
    ２のいずれか一つに記載の方法。
  24. 【請求項２４】 電気分解を継続し金属堆積が該マトリ
    クスのくぼんだ開口の上まで行くことを特徴とする該方
    法の好適な態様に基づき行われることを特徴とする方
    法。
  25. 【請求項２５】 該マトリクスがポリマー又は樹脂の厚
    い層により形成されていることを特徴とする請求項２３
    又は２４のいずれか一つに記載の方法。
  26. 【請求項２６】 該マトリクスが取り除かれ該雄型微細
    構造を作ることを特徴とする請求項２３から２５のいず
    れか一つに記載の方法。
  27. 【請求項２７】 該雌型微細構造が該軸方向に対称な開
    口角の形で幅の狭い末端を有していることを特徴とする
    請求項２０から２６のいずれか一つに記載の方法。
  28. 【請求項２８】 該雌型微細構造のくりぬきが： −結晶材料から作られた該マザーボード内に異方性エッ
    チングを行うこと；から成ることを特徴とする請求項２
    ０から２７のいずれか一つに記載の方法。
  29. 【請求項２９】 該雌型微細構造のくりぬきが： −該マザーボードにレーザエッチングを行うこと；を特
    徴とする請求項２０から２７のいずれか一つに記載の方
    法。
  30. 【請求項３０】 該雌型微細構造のくりぬきが該マザー
    ボードの厚さの中を貫通していることを特徴とする請求
    項３０に記載の方法。
  31. 【請求項３１】 該雌型微細構造のくりぬきが次のこ
    と： −該雌型微細構造の該貫通の場所で該マザーボードを薄
    くすること；から成る事前の段階を備えていることを特
    徴とする請求項３０に記載の方法。
  32. 【請求項３２】 該マザーボードを薄くし、該溝をくり
    ぬくことが異方性化学侵食作用の一段階の間に行われる
    ことを特徴とする請求項３１に記載の方法。
  33. 【請求項３３】 該溝をくりぬき、該雌型微細構造をく
    りぬき該雌型微細構造をくりぬくことが異方性化学エッ
    チングの一段階の間に行われることを特徴とする請求項
    ２０から３２のいずれか１つに記載の方法。
  34. 【請求項３４】 次のこと： −該マザーボードをマトリクスの表面が軸方向に並列で
    盛り上がったリブを備えたマトリクスの上に成形し、微
    細構造をサブミリメートル単位で軸方向の舌の形に突き
    出すこと；から成る段階を備えた小型光部品のマザーボ
    ードを製造する方法。
  35. 【請求項３５】 該マトリクスの表面が、軸方向に並列
    な盛り上がったリブと、サブミリメートル単位の軸方向
    の舌の形の様な形をし突き出た微細構造を備えているこ
    とを特徴とする小型光部品のマザーボードを製造するた
    めのマトリクスデバイス。
  36. 【請求項３６】 該突き出た微細構造が二等辺三角形の
    様な形をしており方向性のある末端を有していることを
    特徴とする請求項３５に記載のマトリクスデバイス。
  37. 【請求項３７】 該突き出た微細構造が幅の広い末端と
    幅の狭い末端を有していることを特徴とする請求項３５
    に記載のマトリクスデバイス。
  38. 【請求項３８】 該マトリクスが異方性結晶材料で作ら
    れていることを特徴とする請求項３５から３７のいずれ
    か一つに記載のマトリクスデバイス。
  39. 【請求項３９】 該マトリクスが金属から作られ、該マ
    トリクスが異方性結晶材料から成るマザーボードの上に
    金属のくぼみから作られることを特徴とする請求項３５
    から３７のいずれか一つに記載のマトリクスデバイス。
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