JP4722816B2 - フレキシブル光導波路及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、フレキシブル光導波路及びその製造方法に関するものである。

近年、電子機器の内部における情報伝達量の増大に伴い、回路間の情報伝達を光通信によって行う方式（光インターコネクション）が開発されつつある。このような光インターコネクションの一方式として、特許文献１に記載された光導波路配線基板がある。この光導波路配線基板の構成を図２３及び図２４に示す。まず、図２３を参照すると、この光導波路配線基板は、光方向変換手段１０１及びコア１０２を備えている。光方向変換手段１０１は、コア１０２を伝搬する光を反射面１０１ａにおいて反射する。また、図２４を参照すると、この光導波路配線基板は、凸状の光方向変換手段１０４ａ及び１０４ｂが形成された樹脂層１０４を支持基材１０３上に有する樹脂基材１０５（図２４（ａ））を備える。そして、図２４（ｂ）に示すように、下部クラッド１０６、コア１０７、及び上部クラッド１０８が樹脂基材１０５上に形成されている。

特開２００５−２７４９６２号公報

光インターコネクションの方式としては、上述した光導波路基板の他に、電子機器の内部における回路配置の自由度を高めるため、光導波路フィルムなどのフレキシブル光導波路が開発されている。しかし、フレキシブル導波路は可撓性を得るためにポリイミドといった有機系材料によって形成されることが多く、図２３及び図２４に示したような従来の構成ではその製造が困難となる。例えば、図２３に示したような構成では、コアの直径（シングルモードで約１０μｍ）と同等の大きさの光方向変換手段１０１を配置する必要があるが、このように小さな部品を精度よく形成することは困難である。更に、コアが複数有る場合、小さな光方向変換手段１０１を各コアそれぞれに精度良く配置しなければならず、量産に適さない。また、ポリイミドといった有機系材料の層は一般的に塗布工程（スピンコート等）及び硬化工程を経て形成されるが、これらの工程の際に光方向変換手段１０１の位置ずれが起こりやすい。

また、図２４（ｂ）のような構成では、凸状の光方向変換手段１０４ａ及び１０４ｂが存在することによって、下部クラッド１０６、コア１０７、及び上部クラッド１０８を平坦に形成することが困難となる。すなわち、凸状の光方向変換手段１０４ａ及び１０４ｂを有する樹脂基材１０５上に有機系材料を塗布すると、光方向変換手段１０４ａ及び１０４ｂの形状に沿って変形してしまう（図２４（ｃ）参照）。従って、下部クラッド１０６、コア１０７、及び上部クラッド１０８が平坦にならず、光導波路として機能しない。

本発明は、上記した問題点を鑑みてなされたものであり、容易に且つ精度良く製造可能な内部反射構造を備えるフレキシブル光導波路及びその製造方法を提供することを目的とする。

上記した課題を解決するために、本発明によるフレキシブル光導波路は、所定平面に沿って延びる第１の部分、及び所定平面に沿って第１の部分の長手方向と交差する方向に延びる第２の部分を含むコア部と、コア部を覆うクラッド部と、第１の部分と第２の部分との接続部に隣接して配置され、第１及び第２の部分のうちいずれか一方からの光を他方へ反射させる光反射面を有する金属製の反射部とを備え、反射部が、所定平面と交差する面に沿って形成され光反射面を構成する第１の膜と、所定平面に沿って形成された第２の膜とを含み、反射部の第１の膜がコア部の構成材料によって覆われていることを特徴とする。

このフレキシブル光導波路においては、コアを伝搬する光を反射させる反射部が、所定平面と交差する面に沿って形成され光反射面を構成する第１の膜と、所定平面に沿って形成された第２の膜とを含んで構成されている。このような反射部の構造は、例えば次のようにして容易に且つ精度良く製造される。すなわち、第１クラッド層及びコア層を含む積層構造に凹部を形成し、凹部の底面及び壁面に金属膜を形成し、第１クラッド層またはコア層の構成材料を用いて凹部を埋め込み、コア層をエッチングすることにより第１及び第２の部分を含むコア部を形成し、第１クラッド層上及びコア部上に第２クラッド層を形成することによりクラッド部を形成するとよい。このように、上記したフレキシブル光導波路によれば、コアを伝搬する光を好適に反射させ得ると共に容易に且つ精度良く製造可能な内部反射構造を実現できる。

また、フレキシブル光導波路は、反射部の第１の膜が第２の膜の縁部上に形成されていることを特徴としてもよい。

また、フレキシブル光導波路は、クラッド部に埋め込まれた電気的配線を更に備えることを特徴としてもよい。これにより、フレキシブル光導波路を用いて回路間の光通信及び電気通信の双方が可能となる。

また、フレキシブル光導波路は、コア部の端面の位置を示すためにクラッド部に埋め込まれた有色のマーク部材を更に備えることを特徴としてもよい。これにより、コア部の端面の位置を容易に且つ正確に視認でき、該端面上に実装される光素子等と該端面との相対位置精度を高め、光結合効率を高めることができる。また、本発明による別のフレキシブル光導波路は、所定平面に沿って延びる第１の部分、及び所定平面に沿って第１の部分の長手方向と交差する方向に延びる第２の部分を含むコア部と、コア部を覆うクラッド部と、第１の部分と第２の部分との接続部に隣接して配置され、第１及び第２の部分のうちいずれか一方からの光を他方へ反射させる光反射面を有する金属製の反射部と、コア部の端面の位置を示すためにクラッド部に埋め込まれた有色のマーク部材とを備え、反射部が、所定平面と交差する面に沿って形成され光反射面を構成する第１の膜と、所定平面に沿って形成された第２の膜とを含むことを特徴とする。

また、本発明によるフレキシブル光導波路の製造方法は、第１クラッド層及びコア層を含む積層構造に凹部を形成する凹部形成工程と、凹部の底面及び壁面に金属膜を形成する金属膜形成工程と、第１クラッド層またはコア層の構成材料を用いて凹部を埋め込む埋込工程と、所定パターンを有するマスクを用いてコア層をエッチングすることにより、凹部の壁面から互いに異なる方向へ延びる第１及び第２の部分を含むコア部を形成するコア部形成工程と、第１クラッド層上及びコア部上に第２クラッド層を形成する第２クラッド形成工程とを備えることを特徴とする。この製造方法によれば、コアを伝搬する光を好適に反射させ得る内部反射構造を、フレキシブル光導波路の内部に容易に且つ精度良く製造できる。

本発明によるフレキシブル光導波路及びその製造方法によれば、容易に且つ精度良く製造可能な内部反射構造を実現できる。

以下、添付図面を参照しながら本発明によるフレキシブル光導波路及びその製造方法の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図１（ａ）は、本発明の一実施形態に係るフレキシブル光導波路１の構成を示す断面図である。また、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示したフレキシブル光導波路１のＩ−Ｉ線に沿った断面を示す断面図である。なお、各図には説明の便宜のためにＸＹＺ直交座標系が示されている。

フレキシブル光導波路１は、所定の光導波方向（本実施形態ではＸ軸方向）を長手方向とし、厚み方向（Ｙ軸方向）に撓むことができる薄膜状の光導波路である。なお、図１（ａ）は、フレキシブル光導波路１の厚み方向と直交する断面（すなわち、ＸＺ平面に沿った断面）を示している。また、フレキシブル光導波路１の寸法を例示すると、幅ｗは２００μｍであり、厚さｔは５０μｍである。フレキシブル光導波路１は、コア部２、クラッド部３、電気的配線４、及び反射膜５を有する。

コア部２及びクラッド部３は、例えばポリイミド、シリコーン、エポキシ、アクリレート、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリベンゾオキサゾールといった有機系材料のうち少なくとも一種類の材料を主剤とする重合体を含んで構成される。或いは、コア部２及びクラッド部３は、導波する光の波長に応じた最適な透過特性を得るために、これら有機系材料のＣ−Ｈ基におけるＨが重水素に置換された重水素化物（例：重水素化シリコーン）や、Ｃ−Ｈ基におけるＨがフッ素に置換されたフッ素化物（例：フッ素化ポリイミド）を主剤とする重合体を含んで構成されてもよい。（なお、以下の説明において、これらの有機系材料或いはその重水素化物、フッ素化物を主剤とする重合体を単に「ポリイミド等の重合体」という。）また、コア部２及びクラッド部３は、これら有機系材料の中でも、ガラス転位温度が高く耐熱性に優れたポリイミドを含んで構成されることが好ましい。コア部２及びクラッド部３がポリイミドを含むことにより、フレキシブル光導波路１の信頼性を長期にわたって維持できるとともに、半導体部品が実装される際の温度上昇にも耐えることができる。なお、更に好適には、コア部２及びクラッド部３は、光透過率、屈折率特性などを考慮してフッ素化ポリイミドを主に含んで構成されるとよい。

コア部２は、クラッド部３に覆われ、且つクラッド部３よりも高い屈折率を有することにより、光導波路を構成する。なお、コア部２の導波モードは、シングルモード及びマルチモードのいずれでもよい。シングルモードの場合、コア部２の幅（太さ）は、例えば１０μｍといった値である。また、マルチモードの場合、コア部２の幅（太さ）は、例えば１０μｍ〜数百μｍの広い範囲にわたって自由に設定でき、用途に応じて決定される。

コア部２は、所定平面（本実施形態ではＸＺ平面）に沿って延びる第１の部分である主部２１と、該所定平面に沿って主部２１の長手方向と交差する方向に延びる第２の部分である端部２２とを含む。本実施形態では、主部２１はＸ軸方向に延設されており、端部２２は、主部２１の両端からＺ軸方向に延設されている。さらに、端部２２は、フレキシブル光導波路１の表面のうちＸＹ平面に沿った側面１１へ向けて延びており、コア部２の両端面２３は共に側面１１に形成されている。コア部２の両端面２３は、例えば発光素子や光検出素子といった光素子と光学的に結合される。また、コア部２の主部２１と端部２２との接続部は略直角に曲折しており、反射膜５は該接続部に隣接して埋め込まれている。反射膜５は、本実施形態における反射部であり、例えばアルミニウム等の金属膜によって形成されている。

電気的配線４は、例えばアルミニウム等の導電性材料からなり、クラッド部３の内部に埋め込まれている。電気的配線４は、コア部２に沿って設けられている。すなわち、電気的配線４は、Ｘ軸方向に延びる主部４１と、主部４１の端からＺ軸方向に延びる端部４２とを含んで構成されている。端部４２は、フレキシブル光導波路１の側面１１へ向けて延びており、側面１１においてクラッド部３から露出している。端部４２は、導電性ペースト等を介して外部配線と電気的に接続される。

図２及び図３は、フレキシブル光導波路１の拡大図である。図２（ａ）は、フレキシブル光導波路１の端部付近の平面拡大図であり、フレキシブル光導波路１を側面１１側から見たときの外観を示している。図２（ｂ）は、図２（ａ）に示したフレキシブル光導波路１のII−II線に沿った断面図である。図３は、図２（ｂ）に示したフレキシブル光導波路１のIII−III線に沿った断面図である。

図２（ａ），（ｂ）及び図３に示すように、本実施形態の反射膜５は、フレキシブル光導波路１の厚み方向（Ｙ軸方向）へ開口した箱状を呈している。換言すれば、反射膜５は、クラッド部３の構成材料が内部に充填された矩形の筒状体であってＹ軸方向の一端が閉じたような形状を呈しており、図３に示すように、その断面形状がコの字状となっている。

具体的には、反射膜５は、第１の膜５２及び第２の膜５３（図３参照）を含んで構成されている。第１の膜５２は所定平面（ＸＺ平面）と交差する面に沿って形成されており、第２の膜５３は上記所定平面（ＸＺ平面）に沿って形成されている。第１の膜５２は、第２の膜５３を囲むように第２の膜５３の縁部上に形成されている。

第１の膜５２の一部は光反射面５１を構成している。光反射面５１は、コア部２を伝搬する光を反射するための面であり、主部２１及び端部２２のうちいずれか一方からの光が他方へ反射する角度に形成されている。光反射面５１は、図２に示すように、コア部２の主部２１と端部２２との接続部２４に隣接して配置されている。なお、光反射面５１の大きさは、コアを伝播する光成分のみでなくクラッドに漏れ出して伝播する光成分をも反射できる大きさであることが好ましい。例えば、コア部２の径が１０μｍである場合、光反射面５１の長さは１２μｍ以上であるとよい。

また、第１の膜５２は、コア部２を構成する材料（以下、コア材料という）によって埋め込まれている。すなわち、第１の膜５２及び第２の膜５３によって囲まれた空間の内部にはコア材料が充填されており、また、第１の膜５２の外周にもコア材料が配置されている。なお、本実施形態の第１の膜５２はコア材料によって埋め込まれているが、第１の膜５２は、光反射面５１を除き、クラッド部３の構成材料によって埋め込まれていてもよい。

また、本実施形態のフレキシブル光導波路１は、上記構成に加えて、マーク部材６１及び６２（図２（ａ），（ｂ）参照）を更に備える。マーク部材６１及び６２は、フレキシブル光導波路１の側面１１におけるコア部２の端面２３の位置を示すための有色のマーク部材である。

マーク部材６１，６２は、反射膜５と同じ材料（例えばアルミニウム等の金属材料）からなり、コア部２の端面２３が互いの中心に位置するように埋め込まれている。マーク部材６１，６２は、反射膜５と同様、Ｙ軸方向へ開口した箱状を呈している。なお、このようなマーク部材６１，６２の形状は、反射膜５の形成工程と同じ工程によってマーク部材６１，６２が形成されたことによるものであり、フレキシブル光導波路１の側面１１において視認可能であれば他の形状であってもよい。

ここで、本実施形態のフレキシブル光導波路１の製造方法について、反射膜５の形成工程を中心に説明する。図４〜図１３は、フレキシブル光導波路１の製造工程を順に示す図である。なお、図４〜図１３において、（ａ）は部分平面図であり、（ｂ）は（ａ）の側面断面図である。図４〜図１３は、フレキシブル光導波路１のうち反射膜５付近の製造工程を拡大して示しているが、他の部分の製造工程も同様である。

図４（ａ）及びそのIV−IV断面図である図４（ｂ）に示すように、まず基板７０を用意する。基板７０の構成材料は、例えばシリコン、ポリイミド、ガラス、石英、ガラスエポキシ、セラミックといった硬質材料から適宜選択される。そして、基板７０の表面上に、樹脂製の（好ましくは、ポリイミド等の重合体からなる）第１クラッド層７１及びコア層７２を含む積層構造７７を形成する。すなわち、第１クラッド層７１を基板７０上に塗布（好ましくはスピンコーティング）により形成した後、第１クラッド層７１よりも高屈折率のコア層７２を第１クラッド層７１上に塗布（好ましくはスピンコーティング）により形成する（積層構造形成工程）。

なお、クラッド部３の内部に電気的配線４（図１，図２参照）を設ける場合には、第１クラッド層７１を形成した後、第１クラッド層７１上に金属膜（例えばアルミニウム膜）を形成し、この金属膜のうち所定パターンを除く部分を混酸等を用いて除去することにより、電気的配線４を形成するとよい（配線形成工程）。そして、電気的配線４を覆うようにコア層７２を第１クラッド層７１上に形成するとよい。

続いて、図５（ａ）及びそのＶ−Ｖ断面図である図５（ｂ）に示すように、積層構造７７に凹部７７ａを形成し、第１クラッド層７１を露出させる（凹部形成工程）。このとき、反射膜５（図２（ｂ）参照）を配置する位置に凹部７７ａを形成する。また、ここで形成される凹部７７ａの平面形状は、図２（ｂ）に示した反射膜５の断面形状となる。なお、説明の便宜のため、本図では電気的配線４の近傍に凹部７７ａを形成しているが、凹部７７ａと電気的配線４との位置関係は任意である。凹部７７ａの具体的な形成方法としては、例えば凹部７７ａの平面形状に応じた開口を有するマスク（ＷＳｉ等）をコア層７２上に形成し、このマスクを介してコア層７２にエッチング（好ましくはドライエッチング）を施すとよい。

続いて、図６（ａ）及びそのVI−VI断面図である図６（ｂ）に示すように、積層構造７７の表面、すなわちコア層７２の表面、凹部７７ａの壁面、及び凹部７７ａによって露出した第１クラッド層７１の表面（凹部７７ａの底面）に、金属膜（例えばアルミニウム膜）７３を形成する（金属膜形成工程）。このとき、金属膜７３を、例えば蒸着やスパッタ等により形成するとよい。そして、図７（ａ）及びそのVII−VII断面図である図７（ｂ）に示すように、金属膜７３上に樹脂層７４を形成し、凹部７７ａを埋め込む（埋込工程）。この樹脂層７４は、反射膜５の第１の膜５２（図２（ｂ），図３参照）を埋め込むための層であり、例えば第１クラッド層７１の構成材料或いはコア層７２の構成材料を用いて形成される。

続いて、樹脂層７４に対しエッチングを行う。このとき、図８（ａ）及びそのVIII−VIII断面図である図８（ｂ）に示すように、金属膜７３が露出するまでエッチング（好ましくはドライエッチング）を施す。そして、図９（ａ）及びそのIX−IX断面図である図９（ｂ）に示すように、金属膜７３のうちコア層７２の表面に形成された部分を混酸等を用いて除去する。なお、このとき、金属膜７３のうち凹部７７ａ内に形成された部分は除去せずに残す。これにより、第１の膜５２及び第２の膜５３を含む反射膜５が形成される。

なお、図２に示したマーク部材６１，６２は、反射膜５と同様に且つ同時に形成される。すなわち、図５に示した工程の際に、マーク部材６１，６２の位置・形状に応じた凹部を凹部７７ａと同時に形成する。これにより、その後の工程（図６〜図８）において、反射膜５と並行してマーク部材６１，６２が形成される。

続いて、図１０（ａ）及びそのＸ−Ｘ断面図である図１０（ｂ）に示すように、マスク７５を積層構造７７上に形成する。マスク７５は、凹部７７ａの壁面から互いに異なる方向へ延びる第１の部分７５ａ及び第２の部分７５ｂと、反射膜５及び樹脂層７４を覆うように形成される第３の部分７５ｃとを含む所定パターンを有する。なお、本実施形態の第１の部分７５ａは、コア部２の主部２１（図１，図２参照）の形状に応じた平面形状を有しており、第２の部分７５ｂは、コア部２の端部２２（図１，図２参照）の形状に応じた平面形状を有する。マスク７５のマスク材としては、例えばレジストや金属薄膜（Ａｌ，Ｔｉ，Ｃｒ，ＷＳｉ等）を用いることができる。

続いて、図１１（ａ）及びそのXI−XI断面図である図１１（ｂ）に示すように、マスク７５を介してコア層７２にエッチング（ドライエッチング）を施す。このとき、第１クラッド層７１が露出するまでエッチングを行う。そして、図１２（ａ）及びそのXII−XII断面図である図１２（ｂ）に示すように、マスク７５を除去する。こうして、凹部７７ａの壁面から互いに異なる方向へ延びる主部２１及び端部２２を含むコア部２が形成される（コア部形成工程）。この後、図１３（ａ）及びそのXIII−XIII断面図である図１３（ｂ）に示すように、第１クラッド層７１上及びコア部２上に第２クラッド層７６を塗布（スピンコーティング）する（第２クラッド形成工程）。こうして、第１クラッド層７１及び第２クラッド層７６から成りコア部２を覆うクラッド部３が形成される。最後に、基板７０を剥離等により除去し、本実施形態のフレキシブル光導波路１が完成する。

本実施形態のフレキシブル光導波路１及びその製造方法によって得られる効果について説明する。フレキシブル光導波路１においては、コア部２を伝搬する光を反射させる反射膜５が、所定平面（ＸＺ平面）と交差する面に沿って形成され光反射面５１を構成する第１の膜５２と、該所定平面に沿って形成された第２の膜５３とを含んで構成されている。このような反射膜５の構造は、例えば図４〜図１３に示した方法によって容易に製造可能である。また、図５に示した凹部７７ａの壁面の位置及び角度が光反射面５１の位置及び角度となるが、一般的なフォトリソグラフィ技術によって凹部７７ａを精度良く形成できるので、反射膜５の光反射面５１の位置及び角度を精度良く形成できる。また、フォトリソグラフィ技術によって複数の凹部７７ａを一度に形成できるので、複数の反射膜５をまとめて形成でき、量産にも適している。従って、本実施形態のフレキシブル光導波路１及びその製造方法によれば、コア部２を伝搬する光を好適に反射させ得ると共に容易に且つ精度良く製造可能な内部反射構造（反射膜５）を実現できる。

また、反射膜５が第２の部分５３を含むことにより、フレキシブル光導波路１の厚さ方向から見た反射膜５の位置（すなわち、コア部２の主部２１と端部２２との接続部の位置）を容易に視認できる。また、本実施形態のフレキシブル光導波路１によれば、従来の光導波路デバイスのようにフィルタ等の光学部品を設置する構造と比較して、反射部（反射膜５）を極めて小さく形成できる。従って、コア部２が複数設けられる場合であっても、コア部２同士の間隔をより狭くでき、集積度を高めることができる。

また、本実施形態のように、フレキシブル光導波路１は電気的配線４を備えることが好ましい。これにより、フレキシブル光導波路１を用いて回路間の光通信及び電気通信の双方が可能となる。この場合、電気的配線４の端部４２が、フレキシブル光導波路１の側面１１においてクラッド部３から露出していることにより、電気的配線４と外部配線とを好適に接続できる。

また、本実施形態のように、フレキシブル光導波路１は、側面１１におけるコア部２の端面２３の位置を示すためのマーク部材６１，６２（図２参照）を備えることが好ましい。コア部２及びクラッド部３は、光を導波するため透明である場合が多く、また、互いに同じ材料（屈折率のみ異なる）によって構成されている。従って、コア部２の端面２３の位置を視認することは難しい。本実施形態のフレキシブル光導波路１によれば、マーク部材６１，６２によってコア部２の端面２３の位置を容易に且つ正確に視認できるので、端面２３に光結合される発光素子や光検出素子とコア部２の端面２３との相対位置精度を高め、互いの光結合効率をより高めることができる。

ここで、図１０に示したマスク７５の第３の部分７５ｃの必要性について説明する。この第３の部分７５ｃは反射膜５を覆うように形成されるが、例えば図１４に示すように、第３の部分７５ｃが反射膜５の少なくとも一部を覆わないように形成された場合、コア層７２のドライエッチングを行う際に、反射膜５のうち第３の部分７５ｃに覆われていない部分がエッチングされずに残ってしまう可能性がある。この場合、反射膜５の第１の膜５２がコア層７２に被さり、コア層７２のエッチングを妨げてしまうおそれがある。従って、図１０に示したように、マスク７５の第３の部分７５ｃは、反射膜５を完全に覆うように形成されることが好ましい。

（変形例）
図１５は、本発明によるフレキシブル光導波路の一変形例として、フレキシブル光導波路１ａの構成を示す断面図である。なお、図１５は、図１（ａ）と同様に、フレキシブル光導波路１ａの厚み方向と直交する断面（すなわち、ＸＺ平面に沿った断面）を示している。

図１５に示すフレキシブル光導波路１ａは、複数のコア部２を備えている。複数のコア部２の主部２１それぞれはフレキシブル光導波路１ａの幅方向（Ｚ軸方向）に並んで配置されており、フレキシブル光導波路１ａの長手方向（Ｘ軸方向）に沿って延びている。また、各コア部２の端面２３は、フレキシブル光導波路１ａの側面１１において、Ｘ軸方向に沿って並んで配置されている。

この変形例のように、フレキシブル光導波路は、コア部２を複数備えても良い。反射膜５は極めて小さいので、この変形例のようにコア部２が複数設けられる場合であっても、コア部２を高密度に配置して集積度を高めることができる。また、フレキシブル光導波路が複数のコア部２を備えることにより、一つのフレキシブル光導波路を用いてより多くの情報を伝達できる。なお、複数のコア部２の端面２３上には、例えばアレイ状の発光素子及び光検出素子が実装されるか、或いは単一の発光領域（光検出領域）を有する発光素子（光検出素子）がＸ軸方向に沿って並んで実装される。また、コア部２の最大本数は、フレキシブル光導波路１ａの幅ｗに応じて決定される。

図１６（ａ），（ｂ）及び図１７（ａ），（ｂ）は、本発明における反射部の様々な平面形状（フレキシブル光導波路の厚み方向から見た形状）を説明するための拡大断面図である。本発明の反射部（反射膜）の平面形状としては、図２（ｂ）に示したような平行四辺形状の他、以下に説明するように様々な形状を採用できる。なお、反射部の平面形状は、図５に示した凹部形成工程において形成される凹部７７ａの平面形状（図５（ａ）参照）に応じて決定される。

図１６（ａ）は、反射部の一変形例として反射膜５ａを示す断面図である。反射膜５ａは、第１の膜５４を含む。第１の膜５４は、図１６（ａ）に示すように、その平面形状が台形状となっている。そして、第１の膜５４のうち該台形の底辺に相当する部分が光反射面５１を構成しており、コア部２の主部２１と端部２２との接続部に隣接して配置されている。

図１６（ｂ）は、反射部の一変形例として反射膜５ｂを示す断面図である。反射膜５ｂは、第１の膜５５を含む。第１の膜５５は、図１６（ｂ）に示すように、その平面形状が長方形状となっている。そして、第１の膜５５のうち該長方形の長辺の一方に相当する部分が光反射面５１を構成しており、コア部２の主部２１と端部２２との接続部に隣接して配置されている。

図１７（ａ）は、反射部の一変形例として反射膜５ｃを示す断面図である。反射膜５ｃは、第１の膜５６を含む。第１の膜５６は、図１７（ａ）に示すように、その平面形状が略三角形状となっている。そして、第１の膜５６のうち該三角形の底辺に相当する部分が光反射面５１を構成しており、コア部２の主部２１と端部２２との接続部に隣接して配置されている。また、この例では、コア材料からなり第１の膜５６を覆うように形成される部分の平面形状が、丸みを帯びている。第１の膜を覆うコア材料部分の平面形状は、上記実施形態や図１６（ａ），（ｂ）に示したような多角形状の他にも、図１７（ａ）に示すように丸みを帯びた形状であってもよい。

図１７（ｂ）は、反射部の一変形例として反射膜５ｄを示す断面図である。反射膜５ｄは、第１の膜５７を含む。第１の膜５７は、図１７（ｂ）に示すように、その平面形状が略三角形状となっている。そして、第１の膜５７のうち該三角形の底辺に相当する部分が内側へ湾曲しており、この湾曲した部分が光反射面５８を構成している。このように、反射部の光反射面は、反射部の内側へ湾曲していてもよい。この場合、コア部２の主部２１及び端部２２のうち一方からの光を他方へ反射させる際に、光を収束させるレンズとして光反射面５８を機能させることもできる。

また、図１８（ａ）は、反射部付近の構造の一変形例を示す断面図である。この例と上記実施形態との相違点は、反射膜５を埋め込む材料である。すなわち、この例では、コア部２の構成材料ではなくクラッド部３の構成材料によって反射膜５の内部及び外周部が埋め込まれている。このように、反射部はクラッド部の構成材料によって埋め込まれてもよい。

なお、このような場合であっても、コア部２（主部２１及び端部２２）は、反射膜５の光反射面５１に接するように形成されることが好ましい。例えば図１８（ｂ）のように、コア部２と光反射面５１との間に隙間（クラッド部３）を設けると、コア部２を形成するためのマスク（図１０参照）と反射膜５を覆うマスクとを分離させる必要が生じる。従って、マスクを露光する際にこれらのアライメントが微かにずれるおそれがある。また、コア部２と光反射面５１との間にクラッド部３を介在させると、コア部２とクラッド部３との屈折率差により、コア部２とクラッド部３との界面で光が反射したり、或いはクラッド部３において光が干渉するといった現象が発生する。これらの現象は、導波光におけるノイズとなって現れる。このことから、コア部２は、反射膜５の光反射面５１に隙間なく接することが好ましい。

（実施例）
図１９は、上記実施形態に係るフレキシブル光導波路１の一実施例として、光導波路モジュール１０ａの構成を示す斜視図である。なお、図１９は、光導波路モジュール１０ａの一端部付近を拡大して示しているが、他端部付近の構造も同様である。光導波路モジュール１０ａは、フレキシブル光導波路１、半導体光素子１５、及び基台部３０を備えている。

基台部３０は、フレキシブル光導波路１を電子機器等に部分的に固定するとともに半導体光素子１５を搭載するための部材であり、例えばフレキシブル光導波路１の両端部に配置される。基台部３０は、例えばシリコン、石英、セラミックなどの硬質材料によって構成され、略直方体状に成形されている。基台部３０は、主面３０ａ及び側壁３０ｂを有する。基台部３０は、フレキシブル光導波路１の長手方向に沿って側壁３０ｂから基台部３０の内側へ延びる溝３１を主面３０ａに有しており、フレキシブル光導波路１の端部を溝３１に収容して固定する。基台部３０の寸法を例示すると、高さｈは例えば３００μｍ〜１ｍｍであり、平面寸法は例えば一辺１ｍｍ以下である。また、溝３１の深さは例えば約２００μｍであり、フレキシブル光導波路１の幅（図１の寸法ｗ）よりも僅かに小さく設定される。また、溝３１の幅は例えば５０μｍであり、フレキシブル光導波路１の厚さ（図１（ｂ）の寸法ｔ）と略等しく設定される。

なお、この例では、フレキシブル光導波路１の長手方向における溝３１の長さはフレキシブル光導波路１の長さに合わせて有限に形成されているが、溝３１の内側面をフレキシブル光導波路１の位置決め等に用いない場合には、溝３１は基台部３０の側壁３０ｂから反対側の側壁３０ｃに亘って貫通して形成されてもよい。また、フレキシブル光導波路１及び基台部３０は、例えばポリイミドなどの樹脂によって互いに接着されることが好ましい。また、溝３１の形成方法としては、深さを高精度に形成するためにエッチングが好ましいが、高精度のダイシングでもよい。

半導体光素子１５は、例えば裏面発光型のＶＣＳＥＬ（VerticalCavity Surface Emitting Laser：面発光型半導体レーザ）といった発光素子や、フォトダイオードといった光検出素子である。この例では、フレキシブル光導波路１の一端側に半導体光素子１５として発光素子が配置され、他端側に光検出素子が配置される。半導体光素子１５は、フレキシブル光導波路１の端部を跨ぐように基台部３０上に搭載される。また、半導体光素子１５と基台部３０との間には、複数のバンプ１６が設けられる。これらのバンプ１６は、基台部３０の主面３０ａに設けられた複数の電極パターン３２と半導体光素子１５の各電極とを電気的に接続する。なお、複数の電極パターン３２は、図示しない配線パターン或いはボンディングワイヤによって他の電子部品の対応する端子と電気的に接続される。

フレキシブル光導波路１は、コア部２の端面２３が半導体光素子１５の発光領域（または光検出領域）と対向するように基台部３０に固定されている。また、フレキシブル光導波路１の側面１１は基台部３０の主面３０ａから突出しており、コア部２の端面２３と半導体光素子１５とが互いに近接して配置されている。好ましくは、半導体光素子１５と基台部３０との隙間と同等の高さに側面１１が主面３０ａから突出しており、側面１１が、屈折率整合材を介してまたは直接に半導体光素子１５と接しているとよい。

電気的配線４の端部４２は、半導体光素子１５に覆われずに露出しており、例えば導電性ペースト３４を介して電極３３と電気的に接続される。電極３３は、図示しない配線パターン或いはボンディングワイヤによって他の電子部品と電気的に接続される。

この実施例に係る光導波路モジュール１０ａは、次のように動作する。外部回路から電気的な通信信号（例えば画像信号）が電極パターン３２及びバンプ１６を介して発光素子（半導体光素子１５）に入力されると、該発光素子の発光領域から信号光が出射される。信号光は、フレキシブル光導波路１の一端側に設けられたコア部２の端面２３へ入射したのち、端部２２を伝搬し、反射膜５において主部２１へ反射される。信号光は、主部２１を伝搬したのち、フレキシブル光導波路１の他端側に設けられた反射膜５において端部２２へ反射され、他端側に設けられたコア部２の端面２３から光検出素子（半導体光素子１５）へ入射する。

また、一方の基台部３０に設けられた電極３３には、上記とは別の通信信号（例えば音声信号）が外部回路から入力される。この通信信号は、電気的配線４を介して他方の基台部３０へ送られる。なお、この通信信号の伝送方向は、上記信号光と同じ向きでもよく、逆向きであってもよい。

図２０は、上記実施形態に係るフレキシブル光導波路１の別の実施例として、光導波路モジュール１０ｂの構成を示す分解斜視図である。また、図２１は、図２０に示す光導波路モジュール１０ｂのXXI−XXI断面を示す側面断面図である。光導波路モジュール１０ｂは、図１９に示した光導波路モジュール１０ａの構成に加え、ケース１３を更に備えている。ケース１３は、基台部３０及び半導体光素子１５を収容し、電磁的に且つ気密に封止するためのハーメチックシールであり、基台部３０及び半導体光素子１５を収容する容器部１３１と、容器部１３１を封じる蓋部１３２とを有する。蓋部１３２は、半田などの導電性接着材１４（図２１参照）によって容器部１３１に固着される。

また、容器部１３１の側壁１３１ｂにはフレキシブル光導波路１を導出するための開口１３１ａが形成されており、フレキシブル光導波路１は、この開口１３１ａを通じてケース１３の外部へ延設される。また、フレキシブル光導波路１の表面には、金属膜１７（例えばＡｕ膜）が形成されている。金属膜１７は、ケース１３とフレキシブル光導波路１との隙間をはんだ等の導電性接着材によって封止する際に用いられる。金属膜１７は、フレキシブル光導波路１の表面の一部（金属ケース１３の開口１３１ａに囲まれた領域）に例えば金（Ａｕ）が蒸着されて成る。そして、図２１に示すように、ケース１３の開口１３１ａと金属膜１７との隙間は、導電性接着材１４により封止される。

この実施例のように、基台部３０及び半導体光素子１５は、ケース１３によって封止されることが好ましい。この場合、フレキシブル光導波路１が金属膜１７を備えることにより、導電性接着材１４を用いて基台部３０及び半導体光素子１５を好適に封止できる。なお、フレキシブル光導波路１の強度が不足する場合には、フレキシブル光導波路１の表面を樹脂膜で覆うことによりフレキシブル光導波路１を補強してもよい。

図２２は、フレキシブル光導波路１の表面にハーメチックシール用の金属膜１７を形成する方法について説明するための（ａ）平面図、（ｂ）XXII−XXII断面を示す断面図である。図２２（ａ），（ｂ）に示すように、金属膜１７を形成する際には、まず、金属膜１７の形成位置に開口８０ａを有する治具８０を用意する。そして、フレキシブル光導波路１を治具８０上に載置し、治具８０を介してフレキシブル光導波路１に金属（Ａｕ）を蒸着する。このとき、フレキシブル光導波路１の一面側に金属を蒸着した後、フレキシブル光導波路１を裏返して他面側に金属を再び蒸着するとよい。この方法により、金属膜１７を好適に形成できる。

本発明によるフレキシブル光導波路及びその製造方法は、上記した実施形態及び各変形例に限られるものではなく、他に様々な変形が可能である。例えば、フレキシブル光導波路を形成する際に、コア部の端面をフレキシブル光導波路の側面に対して僅かに（約８°程度）傾斜させてもよい。また、フレキシブル光導波路のコア部は、上記実施形態のように一端面と他端面とを一対一で結合する形態のほか、一端面からの光を複数の端面へ分岐するような分岐路を構成してもよく、或いは複数のコア部同士で方向性結合器を構成してもよい。

また、上記実施形態において説明した製造方法では、図５に示したように、第１クラッド層７１及びコア層７２からなる積層構造７７に凹部７７ａを形成しているが、この工程における積層構造は、第１クラッド層及びコア層の上に更にクラッド層を有してもよい。このような積層構造であっても、コア層を貫通する深さの凹部を形成することにより、反射部を好適に形成できる。また、図５に示した工程では凹部７７ａの深さをコア層７２の厚さと同程度としているが、コア層の厚さよりも深く凹部を形成してもよい。

（ａ）本発明の一実施形態に係るフレキシブル光導波路の構成を示す断面図である。（ｂ）（ａ）に示したフレキシブル光導波路のＩ−Ｉ線に沿った断面を示す断面図である。 （ａ）フレキシブル光導波路の端部付近の平面拡大図である。（ｂ）（ａ）に示したフレキシブル光導波路のII−II線に沿った断面図である。 図２（ｂ）に示したフレキシブル光導波路のIII−III線に沿った断面図である。 フレキシブル光導波路の製造工程を示す図である。（ａ）は部分平面図であり、（ｂ）は（ａ）のIV−IV断面を示している。 フレキシブル光導波路の製造工程を示す図である。（ａ）は部分平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＶ−Ｖ断面を示している。 フレキシブル光導波路の製造工程を示す図である。（ａ）は部分平面図であり、（ｂ）は（ａ）のVI−VI断面を示している。 フレキシブル光導波路の製造工程を示す図である。（ａ）は部分平面図であり、（ｂ）は（ａ）のVII−VII断面を示している。 フレキシブル光導波路の製造工程を示す図である。（ａ）は部分平面図であり、（ｂ）は（ａ）のVIII−VIII断面を示している。 フレキシブル光導波路の製造工程を示す図である。（ａ）は部分平面図であり、（ｂ）は（ａ）のIX−IX断面を示している。 フレキシブル光導波路の製造工程を示す図である。（ａ）は部分平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ断面を示している。 フレキシブル光導波路の製造工程を示す図である。（ａ）は部分平面図であり、（ｂ）は（ａ）のXI−XI断面を示している。 フレキシブル光導波路の製造工程を示す図である。（ａ）は部分平面図であり、（ｂ）は（ａ）のXII−XII断面を示している。 フレキシブル光導波路の製造工程を示す図である。（ａ）は部分平面図であり、（ｂ）は（ａ）のXIII−XIII断面を示している。 図１０に示したマスクの第３の部分が反射膜の少なくとも一部を覆わないように形成された場合を示す図である。 本発明によるフレキシブル光導波路の一変形例の構成を示す断面図である。 （ａ），（ｂ）本発明における反射部の様々な平面形状（すなわち、フレキシブル光導波路の厚み方向から見た形状）を説明するための拡大断面図である。 （ａ），（ｂ）本発明における反射部の様々な平面形状（すなわち、フレキシブル光導波路の厚み方向から見た形状）を説明するための拡大断面図である。 （ａ）反射部付近の構造の一変形例を示す断面図である。（ｂ）コア部と光反射面との間に隙間（クラッド部）が設けられた場合を示す断面図である。 フレキシブル光導波路の一実施例として、光導波路モジュールの構成を示す斜視図である。 フレキシブル光導波路の別の実施例として、光導波路モジュールの構成を示す分解斜視図である。 図２０に示す光導波路モジュールのXXI−XXI断面を示す側面断面図である。 フレキシブル光導波路の表面にハーメチックシール用の金属膜を形成する方法について説明するための（ａ）平面図、（ｂ）XXII−XXII断面を示す断面図である。 背景技術を説明するための図である。 背景技術を説明するための図である。

符号の説明

１，１ａ…フレキシブル光導波路、２…コア部、３…クラッド部、４…電気的配線、５，５ａ〜５ｄ…反射膜、１１…側面、２１，４１…主部、２２，４２…端部、２３…端面、２４…接続部、３０…基台部、５１，５８…光反射面、５２，５４〜５７…第１の膜、５３…第２の膜、６１，６２…マーク部材、７０…基板、７１…第１クラッド層、７２…コア層、７３…金属膜、７４…樹脂層、７５…マスク、７６…第２クラッド層、７７…積層構造、７７ａ…凹部。

Claims (6)

1. 所定平面に沿って延びる第１の部分、及び前記所定平面に沿って前記第１の部分の長手方向と交差する方向に延びる第２の部分を含むコア部と、
   前記コア部を覆うクラッド部と、
   前記第１の部分と前記第２の部分との接続部に隣接して配置され、前記第１及び第２の部分のうちいずれか一方からの光を他方へ反射させる光反射面を有する金属製の反射部と
   を備え、
   前記反射部が、前記所定平面と交差する面に沿って形成され前記光反射面を構成する第１の膜と、前記所定平面に沿って形成された第２の膜とを含み、
   前記反射部の前記第１の膜が前記コア部の構成材料によって覆われていることを特徴とする、フレキシブル光導波路。
2. 前記反射部の前記第１の膜が前記第２の膜の縁部上に形成されていることを特徴とする、請求項１に記載のフレキシブル光導波路。
3. 前記クラッド部に埋め込まれた電気的配線を更に備えることを特徴とする、請求項１または２に記載のフレキシブル光導波路。
4. 前記コア部の端面の位置を示すために前記クラッド部に埋め込まれた有色のマーク部材を更に備えることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載のフレキシブル光導波路。
5. 所定平面に沿って延びる第１の部分、及び前記所定平面に沿って前記第１の部分の長手方向と交差する方向に延びる第２の部分を含むコア部と、
   前記コア部を覆うクラッド部と、
   前記第１の部分と前記第２の部分との接続部に隣接して配置され、前記第１及び第２の部分のうちいずれか一方からの光を他方へ反射させる光反射面を有する金属製の反射部と、
   前記コア部の端面の位置を示すために前記クラッド部に埋め込まれた有色のマーク部材と
   を備え、
   前記反射部が、前記所定平面と交差する面に沿って形成され前記光反射面を構成する第１の膜と、前記所定平面に沿って形成された第２の膜とを含むことを特徴とする、フレキシブル光導波路。
6. 第１クラッド層及びコア層を含む積層構造に凹部を形成する凹部形成工程と、
   前記凹部の底面及び壁面に金属膜を形成する金属膜形成工程と、
   前記第１クラッド層または前記コア層の構成材料を用いて前記凹部を埋め込む埋込工程と、
   所定パターンを有するマスクを用いて前記コア層をエッチングすることにより、前記凹部の前記壁面から互いに異なる方向へ延びる第１及び第２の部分を含むコア部を形成するコア部形成工程と、
   前記第１クラッド層上及び前記コア部上に第２クラッド層を形成する第２クラッド形成工程と
   を備えることを特徴とする、フレキシブル光導波路の製造方法。
   

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