JPH07159658A - 光導波路−光素子結合構造およびその製造方法 - Google Patents
光導波路−光素子結合構造およびその製造方法Info
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- JPH07159658A JPH07159658A JP5306210A JP30621093A JPH07159658A JP H07159658 A JPH07159658 A JP H07159658A JP 5306210 A JP5306210 A JP 5306210A JP 30621093 A JP30621093 A JP 30621093A JP H07159658 A JPH07159658 A JP H07159658A
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- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
- G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
- G02B6/4219—Mechanical fixtures for holding or positioning the elements relative to each other in the couplings; Alignment methods for the elements, e.g. measuring or observing methods especially used therefor
- G02B6/4228—Passive alignment, i.e. without a detection of the degree of coupling or the position of the elements
- G02B6/4232—Passive alignment, i.e. without a detection of the degree of coupling or the position of the elements using the surface tension of fluid solder to align the elements, e.g. solder bump techniques
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- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10W90/00—Package configurations
- H10W90/701—Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts
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- H10W90/724—Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts of bump connectors between a chip and a stacked insulating package substrate, interposer or RDL
Landscapes
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 効率よく光結合をすると共に、製作時間を短
縮する。 【構成】 誘電体基板４に、光導波路１を形成すると共
に電極パッド７を備え、更にエッチング技術によりプリ
ズム搭載溝９を形成する。はんだを用いてプリズム８を
プリズム搭載溝９に搭載固定する。受光素子２ははんだ
バンプ３により誘電体基板４上に搭載される。光導波路
１を伝わってきた光は、プリズム８にて光路変更され受
光素子２の受光面６に入る。
縮する。 【構成】 誘電体基板４に、光導波路１を形成すると共
に電極パッド７を備え、更にエッチング技術によりプリ
ズム搭載溝９を形成する。はんだを用いてプリズム８を
プリズム搭載溝９に搭載固定する。受光素子２ははんだ
バンプ３により誘電体基板４上に搭載される。光導波路
１を伝わってきた光は、プリズム８にて光路変更され受
光素子２の受光面６に入る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は光導波路−光素子結合構
造およびその製造方法に関するものである。
造およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図４は従来型の３次元光導波路端部に設
けられた、反射ミラーを用いた、光導波路−光素子結合
構造である。本図はS.Koike,N.Matsuura,H.Takahara,"O
ptical waveguide-to-photodiode Coupling Technique Using Total Internal Reflection
mirrors fabricated in polyimide optical waveguides",The Pr
oceedings of 1993 JAPAN International Electronic Manufacturing Technology Symposium,pp.255-258 から
引用したものである。
けられた、反射ミラーを用いた、光導波路−光素子結合
構造である。本図はS.Koike,N.Matsuura,H.Takahara,"O
ptical waveguide-to-photodiode Coupling Technique Using Total Internal Reflection
mirrors fabricated in polyimide optical waveguides",The Pr
oceedings of 1993 JAPAN International Electronic Manufacturing Technology Symposium,pp.255-258 から
引用したものである。
【０００３】図中、１は光導波路、２は面型受光素子、
３ははんだバンプ、４は誘電体基板、５はミラー、６は
受光素子受光面、７は金属パッドである。従来型の光導
波路−光素子結合構造においては、光導波路１中を伝播
してきた導波光が、光導波路１端部に設けたミラー５に
おいて反射されて、光が垂直に空間へ出射されたのち、
はんだバンプ３によって搭載された受光素子２の受光面
６に光結合され、信号伝送が行われるものである。
３ははんだバンプ、４は誘電体基板、５はミラー、６は
受光素子受光面、７は金属パッドである。従来型の光導
波路−光素子結合構造においては、光導波路１中を伝播
してきた導波光が、光導波路１端部に設けたミラー５に
おいて反射されて、光が垂直に空間へ出射されたのち、
はんだバンプ３によって搭載された受光素子２の受光面
６に光結合され、信号伝送が行われるものである。
【０００４】光導波路１と光素子２との光結合のための
光路変換装置であるミラー５は従来では図５に示すプロ
セスを経て加工されていた。 第１工程：電極パッド７が形成されている誘電体基板４
上面に光導波路１となる誘電体層１０を形成する（図５
（ａ））。 第２工程：光導波路のコアパタンに相当する金属マスク
１０上を上述した誘電体層１ａ上に形成する（図５
（ｂ））。 第３工程：酸素プラズマ等による反応性イオンエッチン
グを行ない、誘電体基板４上に光導波路１を形成する
（図５（ｃ））。 第４工程：誘電体基板４を傾斜させて酸素プラズマ等に
よりエッチングを行なうことにより、光導波路１の端部
においてミラー５を形成する（図５（ｄ））。 第５工程：光素子２をはんだバンプ３を用いて誘電体基
板４上に搭載する（図５（ｅ））。 上記工程を経て光導波路−光素子結合構造が実現され
る。
光路変換装置であるミラー５は従来では図５に示すプロ
セスを経て加工されていた。 第１工程：電極パッド７が形成されている誘電体基板４
上面に光導波路１となる誘電体層１０を形成する（図５
（ａ））。 第２工程：光導波路のコアパタンに相当する金属マスク
１０上を上述した誘電体層１ａ上に形成する（図５
（ｂ））。 第３工程：酸素プラズマ等による反応性イオンエッチン
グを行ない、誘電体基板４上に光導波路１を形成する
（図５（ｃ））。 第４工程：誘電体基板４を傾斜させて酸素プラズマ等に
よりエッチングを行なうことにより、光導波路１の端部
においてミラー５を形成する（図５（ｄ））。 第５工程：光素子２をはんだバンプ３を用いて誘電体基
板４上に搭載する（図５（ｅ））。 上記工程を経て光導波路−光素子結合構造が実現され
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
結合構造製作工程では、ミラー５を形成するのに数時間
の反応性イオンエッチングが必要なために、製作効率が
悪かった。また、誘電体基板４を傾斜して、ミラー５を
形成するため、ミラー５の斜め面が一方向に限定される
などの問題点があった。
結合構造製作工程では、ミラー５を形成するのに数時間
の反応性イオンエッチングが必要なために、製作効率が
悪かった。また、誘電体基板４を傾斜して、ミラー５を
形成するため、ミラー５の斜め面が一方向に限定される
などの問題点があった。
【０００６】本発明は、上記問題を解決するために、光
導波路−光素子結合構造を効率よく製作するとともに、
その製作位置に制限をあたえず光結合系配置の自由度を
向上する光導波路−光素子結合構造およびその製造方法
を提供することを目的とする。
導波路−光素子結合構造を効率よく製作するとともに、
その製作位置に制限をあたえず光結合系配置の自由度を
向上する光導波路−光素子結合構造およびその製造方法
を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明は、誘電体基板上で、相異なる誘電体を積層して構成
される光導波路と光素子とを光結合させる構造におい
て、前記誘電体基板のうち、前記光素子が搭載される側
で且つ前記光導波路の端部前方の位置に、前記光導波路
面と平行な底面を持つ溝部を有し、前記溝部に、前記光
導波路の光軸と、搭載される前記光素子の光軸とを一致
させる位置でプリズムが搭載され、前記プリズムならび
に前記光導波路を跨ぐ構造にて、前記光素子が前記誘電
体基板上に搭載されていることを特徴とする。
明は、誘電体基板上で、相異なる誘電体を積層して構成
される光導波路と光素子とを光結合させる構造におい
て、前記誘電体基板のうち、前記光素子が搭載される側
で且つ前記光導波路の端部前方の位置に、前記光導波路
面と平行な底面を持つ溝部を有し、前記溝部に、前記光
導波路の光軸と、搭載される前記光素子の光軸とを一致
させる位置でプリズムが搭載され、前記プリズムならび
に前記光導波路を跨ぐ構造にて、前記光素子が前記誘電
体基板上に搭載されていることを特徴とする。
【０００８】また上記課題を解決する本発明は、光導波
路−光素子結合構造において、前記プリズムの一面、お
よび、前記溝部の底面に金属コートを施し、さらに前記
溝部の底面の金属コートの上面にはんだシートを設ける
かあるいははんだ層を形成し、前記はんだシート上面あ
るいははんだ層上面に、前記プリズムのうち金属コート
を施した面を搭載し、前記誘電体基板ならびに前記プリ
ズムを加熱・溶融することにより、前記誘電体基板上に
前記プリズムを接続することを特徴とする。
路−光素子結合構造において、前記プリズムの一面、お
よび、前記溝部の底面に金属コートを施し、さらに前記
溝部の底面の金属コートの上面にはんだシートを設ける
かあるいははんだ層を形成し、前記はんだシート上面あ
るいははんだ層上面に、前記プリズムのうち金属コート
を施した面を搭載し、前記誘電体基板ならびに前記プリ
ズムを加熱・溶融することにより、前記誘電体基板上に
前記プリズムを接続することを特徴とする。
【０００９】また上記課題を解決する本発明は、光導波
路−光素子結合構造において、前記プリズムの一面には
んだ層を形成し、および、前記溝部の底面に金属コート
を施し、前記金属コートが施された溝部底面に、前記プ
リズムのうちはんだ層を形成した面を搭載し、前記誘電
体基板ならびに前記プリズムを加熱・溶融することによ
り、前記誘電体基板上に前記プリズムを接続することを
特徴とする。
路−光素子結合構造において、前記プリズムの一面には
んだ層を形成し、および、前記溝部の底面に金属コート
を施し、前記金属コートが施された溝部底面に、前記プ
リズムのうちはんだ層を形成した面を搭載し、前記誘電
体基板ならびに前記プリズムを加熱・溶融することによ
り、前記誘電体基板上に前記プリズムを接続することを
特徴とする。
【００１０】また上記課題を解決する本発明は、前記溝
部に搭載された前記プリズムの面の内、前記光導波路の
端部と相対する斜め面に反射膜が形成されていることを
特徴とする。
部に搭載された前記プリズムの面の内、前記光導波路の
端部と相対する斜め面に反射膜が形成されていることを
特徴とする。
【００１１】
【作用】本発明による、光導波路−光素子結合構造およ
びその製造方法を用いれば、任意の光導波路位置で光素
子と光導波路との光結合が行え、かつ短時間に光結合系
が製作可能となる。
びその製造方法を用いれば、任意の光導波路位置で光素
子と光導波路との光結合が行え、かつ短時間に光結合系
が製作可能となる。
【００１２】
【実施例】図１は本発明の第１実施例を説明する図であ
って、１は光導波路、２は受光素子、３ははんだバン
プ、４は誘電体基板、６は受光素子受光面、７は電極パ
ッド、８はプリズム、９はプリズム搭載溝である。
って、１は光導波路、２は受光素子、３ははんだバン
プ、４は誘電体基板、６は受光素子受光面、７は電極パ
ッド、８はプリズム、９はプリズム搭載溝である。
【００１３】本光結合構造によれば、光導波路１中を伝
播してきた導波光が光導波路１の端部において空気中に
出射し、プリズム８によって反射の後に導波光が偏向を
受け、光が誘電体基板４から垂直上方に取り出されて受
光面６に達し光結合が行われる。
播してきた導波光が光導波路１の端部において空気中に
出射し、プリズム８によって反射の後に導波光が偏向を
受け、光が誘電体基板４から垂直上方に取り出されて受
光面６に達し光結合が行われる。
【００１４】本発明による光結合構造の製作工程を図２
及び図３に示しており、１ａは光導波路層、１は光導波
路、２は受光素子、３ははんだバンプ、４ａは誘電体基
板、４ｂは電気配線層、６は受光面、７は電極パッド、
８はプリズム、８ａはプリズム搭載面、９はプリズム搭
載溝、１０は光導波路コア形成用マスク、１１はプリズ
ム搭載溝形成用ストップ層、１２はプリズム搭載溝深さ
調整ストップ層である。
及び図３に示しており、１ａは光導波路層、１は光導波
路、２は受光素子、３ははんだバンプ、４ａは誘電体基
板、４ｂは電気配線層、６は受光面、７は電極パッド、
８はプリズム、８ａはプリズム搭載面、９はプリズム搭
載溝、１０は光導波路コア形成用マスク、１１はプリズ
ム搭載溝形成用ストップ層、１２はプリズム搭載溝深さ
調整ストップ層である。
【００１５】本光結合構造の製作工程は次のとおりであ
る。 第１製作工程：誘電体基板４ａ上にプリズム搭載溝深さ
調整ストップ層１２を形成する。なお、該プリズム搭載
溝深さ調整ストップ層１２は一例として４層からなり、
最上層は光導波路コア形成用マスク１０と同一材料（例
えばＴｉ）からなり、下層については電極パッド７と同
一金属構成（例えば上層からＡｕ−Ｐｔ−Ｔｉ）とする
か、または半田コート（例えばＰｂ−Ｓｎ）とする（図
２（１）参照）。
る。 第１製作工程：誘電体基板４ａ上にプリズム搭載溝深さ
調整ストップ層１２を形成する。なお、該プリズム搭載
溝深さ調整ストップ層１２は一例として４層からなり、
最上層は光導波路コア形成用マスク１０と同一材料（例
えばＴｉ）からなり、下層については電極パッド７と同
一金属構成（例えば上層からＡｕ−Ｐｔ−Ｔｉ）とする
か、または半田コート（例えばＰｂ−Ｓｎ）とする（図
２（１）参照）。
【００１６】第２製作工程：前記誘電体基板４ａ上に電
気配線層４ｂを形成する（図２（２）参照）。 第３製作工程：電極パッド７を電気配線層４ｂ上に形成
する（図２（３）参照）。 第４製作工程：電気配線層４ｂ上にプリズム搭載溝形成
用ストップ層１１を、プリズム搭載溝９に相当する部分
を除いて被覆する（図２（４）参照）。 第５製作工程：プリズム搭載溝形成用ストップ層１１上
に光導波路層１ａを形成する（図２（５）参照）。
気配線層４ｂを形成する（図２（２）参照）。 第３製作工程：電極パッド７を電気配線層４ｂ上に形成
する（図２（３）参照）。 第４製作工程：電気配線層４ｂ上にプリズム搭載溝形成
用ストップ層１１を、プリズム搭載溝９に相当する部分
を除いて被覆する（図２（４）参照）。 第５製作工程：プリズム搭載溝形成用ストップ層１１上
に光導波路層１ａを形成する（図２（５）参照）。
【００１７】第６製作工程：光導波路層１ａ上に光導波
路コア形成用のエッチングマスクである光導波路コア形
成用マスク１０を形成する（図３（６）参照）。 第７製作工程：一例として酸素プラズマによって、プリ
ズム搭載溝深さ調整ストップ層１２から見えるまでエッ
チングを行なう（図３（７）参照）。
路コア形成用のエッチングマスクである光導波路コア形
成用マスク１０を形成する（図３（６）参照）。 第７製作工程：一例として酸素プラズマによって、プリ
ズム搭載溝深さ調整ストップ層１２から見えるまでエッ
チングを行なう（図３（７）参照）。
【００１８】第８製作工程：ふっ酸等による化学溶液に
浸し、光導波路コア形成用マスク１０ならびにプリズム
搭載溝深さ調整ストップ層１２の第１層を剥離する。さ
らに、誘電体基板４ａとの接続面がＡｕ−Ｓｎ，Ａｇ−
ＳｎならびにＰｂ−Ｓｎ等の合金によりコーティングし
ているプリズム搭載面８ａをプリズム搭載溝９に向け
て、プリズム８を搭載し、加熱溶融することにより、プ
リズム８を基板４ａに固定する（図３（８）参照）。
浸し、光導波路コア形成用マスク１０ならびにプリズム
搭載溝深さ調整ストップ層１２の第１層を剥離する。さ
らに、誘電体基板４ａとの接続面がＡｕ−Ｓｎ，Ａｇ−
ＳｎならびにＰｂ−Ｓｎ等の合金によりコーティングし
ているプリズム搭載面８ａをプリズム搭載溝９に向け
て、プリズム８を搭載し、加熱溶融することにより、プ
リズム８を基板４ａに固定する（図３（８）参照）。
【００１９】第９製作工程：受光素子２をＩｎ等の低融
点金属のはんだバンプ３により電極パッド７上に形成す
る（図３（９）参照）。
点金属のはんだバンプ３により電極パッド７上に形成す
る（図３（９）参照）。
【００２０】本実施例による光導波路−光素子結合構造
およびその製造方法によれば、導波路伝播光を効率よく
受光素子６に光結合できるとともに、プリズムの搭載位
置の制限を受けないなどの特徴を有する。加えて、従来
の反応性イオンエッチング技術によるミラーの形成と比
べて大幅に製作時間を削減することができる。
およびその製造方法によれば、導波路伝播光を効率よく
受光素子６に光結合できるとともに、プリズムの搭載位
置の制限を受けないなどの特徴を有する。加えて、従来
の反応性イオンエッチング技術によるミラーの形成と比
べて大幅に製作時間を削減することができる。
【００２１】以上本発明を前記実施例に基づき説明を行
なったが、本発明は前記実施例に限定されるものではな
く、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能で
あることは勿論である。
なったが、本発明は前記実施例に限定されるものではな
く、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能で
あることは勿論である。
【００２２】例えば実施例においてはプリズム８のプリ
ズム搭載溝９への搭載にあたり、プリズム８の搭載面８
ａにはんだコートしこの面を基板内に搭載することとし
ているが、この搭載面８ａを金属コートし、はんだシー
トやはんだ層をプリズム搭載溝上面に配置し、プリズム
搭載後、加熱することによりプリズムを基板内に固定る
方法でもよい。
ズム搭載溝９への搭載にあたり、プリズム８の搭載面８
ａにはんだコートしこの面を基板内に搭載することとし
ているが、この搭載面８ａを金属コートし、はんだシー
トやはんだ層をプリズム搭載溝上面に配置し、プリズム
搭載後、加熱することによりプリズムを基板内に固定る
方法でもよい。
【００２３】さらに、プリズム８の導波路伝播光反射面
において、金属コートを施して反射効率を高めてもよ
い。また本実施例においては、プリズム搭載溝深さ調整
ストップ層１２を設け、溝深さを調整したが、エッチン
グ時間を調整することによりプリズム深さを制御しても
よい。さらに、溝部へのプリズムの固着方法としてＵＶ
硬化接着剤を用いてもよい。
において、金属コートを施して反射効率を高めてもよ
い。また本実施例においては、プリズム搭載溝深さ調整
ストップ層１２を設け、溝深さを調整したが、エッチン
グ時間を調整することによりプリズム深さを制御しても
よい。さらに、溝部へのプリズムの固着方法としてＵＶ
硬化接着剤を用いてもよい。
【００２４】加えて、ここでは光導波路として一本の光
導波路と一個の光素子の光結合系、プリズム搭載法に関
する実施例についてしか記載していないが、本発明に係
る光導波路−光素子結合構造およびその製造方法が複数
本の光導波路にも適応できるのは言うまでもない。
導波路と一個の光素子の光結合系、プリズム搭載法に関
する実施例についてしか記載していないが、本発明に係
る光導波路−光素子結合構造およびその製造方法が複数
本の光導波路にも適応できるのは言うまでもない。
【００２５】
【発明の効果】本発明によれば、導波路伝播光を効率よ
く受光素子に光結合できるとともに、光結合器であるプ
リズムの搭載位置の制限を受けないなどの特徴を有す
る。加えて、従来の反応性イオンエッチング技術による
ミラーの形成と比べて大幅に製作時間を削減することが
できる。
く受光素子に光結合できるとともに、光結合器であるプ
リズムの搭載位置の制限を受けないなどの特徴を有す
る。加えて、従来の反応性イオンエッチング技術による
ミラーの形成と比べて大幅に製作時間を削減することが
できる。
【図１】本発明の実施例に係る光導波路−光素子結合構
造を示す構成図。
造を示す構成図。
【図２】実施例の光導波路−光素子結合構造の製造方法
の第１製作工程〜第５製作工程を示す説明図。
の第１製作工程〜第５製作工程を示す説明図。
【図３】実施例の光導波路−光素子結合構造の製造方法
の第６製作工程〜第９製作工程を示す説明図。
の第６製作工程〜第９製作工程を示す説明図。
【図４】従来の光導波路−光素子結合構造を示す構成
図。
図。
【図５】従来の光導波路−光素子結合構造の製造方法を
示す説明図。
示す説明図。
１ 光導波路 ２ 受光素子 ３ はんだバンプ ４ 誘電体基板 ４ａ 誘電体基板 ４ｂ 電気配線層 ５ ミラー ６ 受光素子受光面 ７ 電極パッド ８ プリズム ８ａ プリズム搭載面 ９ プリズム搭載溝 １０ 光導波路コア形成用マスク １１ プリズム搭載溝形成用ストップ層 １２ プリズム搭載溝深さ調整ストップ層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 31/0232
Claims (4)
- 【請求項１】 誘電体基板上で、相異なる誘電体を積層
して構成される光導波路と光素子とを光結合させる構造
において、 前記誘電体基板のうち、前記光素子が搭載される側で且
つ前記光導波路の端部前方の位置に、前記光導波路面と
平行な底面を持つ溝部を有し、 前記溝部に、前記光導波路の光軸と、搭載される前記光
素子の光軸とを一致させる位置でプリズムが搭載され、 前記プリズムならびに前記光導波路を跨ぐ構造にて、前
記光素子が前記誘電体基板上に搭載されていることを特
徴とする光導波路−光素子結合構造。 - 【請求項２】 請求項１記載の光導波路−光素子結合構
造において、前記プリズムの一面、および、前記溝部の
底面に金属コートを施し、さらに前記溝部の底面の金属
コートの上面にはんだシートを設けるかあるいははんだ
層を形成し、前記はんだシート上面あるいははんだ層上
面に、前記プリズムのうち金属コートを施した面を搭載
し、前記誘電体基板ならびに前記プリズムを加熱・溶融
することにより、前記誘電体基板上に前記プリズムを接
続することを特徴とする光導波路−光素子結合構造の製
造方法。 - 【請求項３】 請求項１記載の光導波路−光素子結合構
造において、前記プリズムの一面にはんだ層を形成し、
および、前記溝部の底面に金属コートを施し、前記金属
コートが施された溝部底面に、前記プリズムのうちはん
だ層を形成した面を搭載し、前記誘電体基板ならびに前
記プリズムを加熱・溶融することにより、前記誘電体基
板上に前記プリズムを接続することを特徴とする光導波
路−光素子結合構造の製造方法。 - 【請求項４】 請求項１において、前記溝部に搭載され
た前記プリズムの面の内、前記光導波路の端部と相対す
る斜め面に反射膜が形成されていることを特徴とする光
導波路−光素子結合構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5306210A JPH07159658A (ja) | 1993-12-07 | 1993-12-07 | 光導波路−光素子結合構造およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5306210A JPH07159658A (ja) | 1993-12-07 | 1993-12-07 | 光導波路−光素子結合構造およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07159658A true JPH07159658A (ja) | 1995-06-23 |
Family
ID=17954322
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5306210A Pending JPH07159658A (ja) | 1993-12-07 | 1993-12-07 | 光導波路−光素子結合構造およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07159658A (ja) |
Cited By (17)
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