光波导器件的制作方法

专利名称：光波导器件的制作方法
技术领域：
本发明涉及在光通信、光信息处理、其他的一般光学中广泛使用 的光波导器件。
背景技术：
一般，在光波导器件中，通过光波导路径传播从发光元件发出的
光(例如参考专利文献1)。图5模式地表示该光波导器件。在图5 中，光波导器件在基板10上形成光波导路径，在该光波导路径的一端 部隔开距离地，通过粘接剂A将发光元件50固定在上述基板10上。 另外，来自发光元件50的光L从光波导路径的芯30的一端面入射， 通过了该芯30，从该芯30的另一个端面出射。另外，在图5中，符 号20是下包层(under clad ),符号40是上包层(over clad )。 专利文献l: US5914709
但是，在这样的光波导器件中，芯30是棒状的，因此其受光面(一 端面)的面积小。因此，来自发光元件50的投光方向轴与接受该光的 芯30的一个端面的对位困难。

发明内容
本发明就是鉴于这样的问题而提出的，其目的在于提供一种容 易进行来自发光元件的投光方向轴与接受该光的芯的受光面的对位的 光波导器件。
为了达到上述目的，本发明的光波导器件具备第一下包层；设 置在上述第一下包层的上面，具有发出光的发光部分的发光元件；设 置在上述第一下包层的上面，具有接受来自上述发光元件的上述发光 部分的光的受光部分的芯，该光波导器件构成为芯的受光部分形成为平面看大致u字形，将上述发光投射在该大致u字形受光部分的开 口部分内。
另外，在本发明中，"大致u字形"表示不只是u字形状，还包含
V字形状、半圓形等，能够将来自发光元件的发光部分的发光投射到
其开口部分内的形状。
本发明的光波导器件构成为芯的受光部分形成为平面看大致u字 形，将来自发光元件的发光部分的发光投射在该大致u字形受光部分 的开口部分内，由此能够使上述大致u字形受光部分的内侧面成为受
光面。因此，能够使其受光面积更大。由此，来自发光元件的投光方 向轴与接受该光的芯的受光面的对位的自由度变大，因此能够容易地
进行该对位。
特别在将上述发光元件的发光部分定位到上述芯的受光部分的大
致u字形的开口部分内的情况下，即使来自发光元件的投光方向轴在
横方向上有很大偏离，也能够在上述大致u字形的内侧面进行受光，
因此能够更容易地进行来自发光元件的投光方向轴与接受该光的芯的
受光面的对位。
另外，上述光波导器件还具备作为高度调整层而形成在上述第 一下包层的上面的规定部分上的第二下包层，在上述芯隔着上述第二 下包层设置在上述第一下包层的上面的情况下，在上述发光元件的发 光部分的高度位置高的情况下，作为高度调整层形成第二下包层，由 此能够适当并且容易地使芯的高度位置与上述发光元件的发光部分的 高度位置一致。


图l模式地表示本发明的光波导器件的一个实施例，(a)是其平 面图，(b)是(a)的X-X截面图。
图2的(a) ~ (e)是模式地表示本发明的光波导器件的制造方 法的说明图。
图3是模式地表示上述光波导器件的其他形式的平面图。图4是模式地表示上述光波导器件的另外其他形式的平面图。 图5是模式地表示现有的光波导器件的截面图。
具体实施例方式
接着，根据附图详细说明本发明的实施例。
图1 (a) 、 (b)表示本发明的光波导器件的一个实施例。在该 实施例中，在基板1的上面形成有光波导器件。在该光波导器件中， 在笫一下包层21的上面设置发光元件5，在设置了该发光元件5的部 分以外的部分(规定部分)形成有第二下包层22。另外，在该第二下 包层22的上面按照规定的图案形成有作为从发光元件5出射的光L 的通路的芯3。该第二下包层22是用于将上述芯3的高度位置设定为 能够接受来自发光元件5的发光部分5c的光L的高度位置的高度调整 层。另外，上述芯3的一端部形成在接受来自上述发光元件5的光L 的受光部分3a上，其形状为平面看U字形(在图1 (a)中，是开口 侧朝向左侧的横向的U字形)。另外，将上迷发光元件5定位在该U 字形受光部分的开口部分内，而成为上迷受光部分3a的U字形部分 包围该发光元件5的发光部分5c的状态。理想的是来自该发光部分 5c的投光方向轴是芯3的长度方向(图示的方向)，但除此以外，只 要设置为朝向上述U字形的受光部分3a的内侧面的方向，则并没有 特别限定。另外，在本实施例中，形成具有透光性的上包层4使得覆 盖上述发光元件5和芯3。另外，在图1 (a) 、 (b)中，符号5a是 将发光元件5固定在其一端部上的引线框架，在其另一个端部设置有 与发光元件5连接的端子(布线连接部分)5b。
在该光波导器件中，从上述发光元件5向芯3的受光部分3a的方 向投射的光L首先经由上包层4,从上述芯3的受光部分3a的U字形 的内侧面入射到芯3的受光部分3a内。如果投射的光L的方向与芯3 的长度方向(图示的方向)是同一方向，则光L原样地向芯3的长度 方向前进。另一方面，如果投射的光L的方向与芯3的长度方向(图 示的方向)不是同一方向，而是相对于长度方向倾斜的方向，则光L在芯3的受光部分3a的U字形部分内循环反射后，最终向芯3的长 度方向前进。然后，从芯3的另一端面出射。这样，在上述光波导器 件中，能够使上述受光部分3a的U字形的内侧面的全体成为受光面， 因此能够使受光面积变大。由此，不需要使来自发光元件5的投光方 向轴与接受该光的芯3的受光面的对位成为高精度，就能够容易地进 行该对位。
说明这样的光波导器件的制造方法的 一 个例子。
即，首先，准备平板状的基板1 (参考图2(a))。作为该基板 1，并没有特别限定，作为其形成材料，例如可以列举玻璃、聚合物膜、 石英、硅、树脂、金属等。另外，基板l的厚度并没有特别限定，但 通常设定为20nm ~ 2mm的范围内。
接着，如图2(a)所示那样，在上述基板l的上面的规定区域中， 形成第一下包层21。作为该第一下包层21的形成材料，可以列举感 光性树脂、聚酰亚胺树脂、环氧树脂等。另外，如下这样进行第一下 包层21的形成。即，首先在基板l上涂抹将上述树脂溶解在溶剂中的 漆。例如通过旋转涂层法、浸溃涂层法、浇注法、注射法、喷墨法等， 进行该漆的涂抹。接着，使其硬化。在该硬化时，在使用感光性树脂 作为第一下包层21的形成材料的情况下，通过照射线进行曝光。该曝 光了的部分成为第一下包层21。另外，在使用聚酰亚胺树脂作为第一 下包层21的形成材料的情况下，通常通过100 400。Cx60 180分钟 的加热处理，来使其硬化。通常将第一下包层21的厚度设定为5~ 50nm的范围内。这样，形成第一下包层21。
接着，如图2 (b)所示，在上述第一下包层21的上面中的发光 元件5 (参考图2 (d))的设置预定部分以外的规定部分，形成第二 下包层22。作为该第二下包层22的形成材料，可以使用感光性树脂， 通过选择性地在规定部分上用照射线进行膝光，而在第二下包层22上 形成该曝光了的规定部分。
另外，如图2(c)所示，在上述第二下包层22的上面形成芯3。 这时，将芯3的一端部(受光部分3a)形成为上述U字形，该U字形部分形成为能够包围在后面的工序中设置的发光元件5的发光部分 5c (参考图2 (d))。作为该芯3的形成材料，通常可以列举感光性 树脂，可以使用折射率比上述第二下包层22和后述的上包层4 (参考 图2(e))的形成材料大的材料。例如可以对上述第二下包层22、芯 3、上包层4的各形成材料的种类的选择和组成比例进行调整，来进行 该折射率的调整。另外，如下这样进行芯3的形成。即，首先与上述 一样地，在第二下包层22上涂抹将感光性树脂溶解在溶剂中的漆。与 上迷一样，例如通过旋转涂层法、浸渍涂层法、浇注法、注射法、喷 墨法等，进行该漆的涂抹。接着，使其干燥，形成树脂层。通常通过 50 120。Cxl0 30分钟的加热处理，来进行该千燥。
接着，经由形成有与芯3的图案对应的开口图案的光掩模(未图 示)，通过照射线对上述树脂层进行膝光。通过未曝光部分的溶解除 去工序，该曝光了的部分成为芯3。如果对其详细说明，则作为上述 曝光用的照射线，例如可以使用可视光、紫外线、红外线、X射线、a 射线、p射线、Y射线等。适合的是使用紫外线。这是因为如果使用 紫外线，则照射大能量，能够得到快的硬化速度，并且照射装置小型 并且廉价，能够降低生产成本。作为紫外线的光源，例如可以列举低 压水银灯、高压水银灯、超高压水银灯等，紫外线的照射量通常是10 ~ 10000mJ/cm2，理想的是50 ~ 3000mJ/cm2。
在上述膝光后，为了结束光反应，进行加热处理。在80 :250'C， 理想的是100~200。C， 10秒 2小时，理想的是5分钟 1小时的范 围内，进行该加热处理。然后，通过使用显影液进行显影，而溶解除 去树脂层中的未曝光部分，将残存的树脂层形成为芯3的图案。另外， 上述显影例如使用浸渍法、喷射法、搅拌法等。另外，作为显影剂， 例如可以使用有机系的溶剂、含有碱系水溶液的有机系的溶剂等。根 据感光性树脂组成物的组成，来适当地选择这样的显影剂和显影条件。
另外，通过加热处理除去在显影后残存的显影液。通常在80 ~ 120。Cxl0 30分钟的范围内，进行该加热处理。由此，在芯3上形成 上述芯3的图案的残存树脂层。通常将各芯3的厚度设定为5 30nm的范围内，通常将其宽度设定为5~30nm的范围内。
接着，如图2(d)所示那样，与引线框架5a —起将发光元件5 设置在上述第一下包层21的上面的芯3的受光部分3a的U字形的开 口部分内。这时，设置在引线框架5a的另一端部的端子(布线连接部 分)5b定位在第一下包层21的端缘的外侧。另外，上述发光元件5 的设置也可以是不使用粘接剂而承载，或者使用很少的粘接剂进行假 固定的程度。其理由是通过形成上包层4使得在后面的工序(参考 图2(e))中覆盖上迷发光元件5，从而固定上述发光元件5。另外， 作为上述发光元件5,通常可以使用发光二极管、激光二极管、VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser )等。
接着，如图2(e)所示那样，在上述第一和第二下包层21、 22 的上面，形成具有透光性的上包层4，使得覆盖上述发光元件5和芯3。 由此，上述发光元件5成为被上述第一下包层21和上包层4夹着的状 态而被固定。作为上述上包层4的形成材料，可以列举与上述第一或 第二下包层21、 22—样的材料，但选择具有透光性的材料。其中，该 上包层4的形成材料可以与上述第一或第二下包层21、 22的形成材料 一样，也可以不同。另外，上包层4的形成方法也与上述第一或第二 下包层21、 22的形成方法一样。通常将上包层4的厚度设定为20~ lOOjim的范围内。
进而，通过引线结合(wire bonding )等，将布线6连接到上述发 光元件5的端子(布线连接部分)5b上。
这样，可以在基板l的上面制造出由第一和第二下包层21、 22、 芯3、上包层4和发光元件5构成的上述光波导器件(参考图1 (a)、 (b))。
另外，在上述实施例中，将发光元件5定位在受光部分3a的U 字形的开口部分内，但如果能够在上述U字形的内侧面进行受光，则 也可以如图3所示那样，将发光元件5定位在上述U字形部分的外侧。
另外，在上迷实施例中，将芯3的一端部(受光部分3a)形成为 平面看U字形，但并不只限于此，例如也可以如图4所示那样，形成为平面看v字形。这样，也起到同样的作用和效果。
另外，在上述实施例中，通过形成第二下包层22，使芯3的高度 位置与能够接受来自发光元件5的发光部分5c的光L的高度位置一 致，但在不需要使芯3和发光元件5的发光部分5c的高度位置一致的 情况下，也可以不形成第二下包层22地构成光波导器件。在该情况下， 将芯3形成在第一下包层21的上面。
进而，在上述实施例中，形成上包层4，但该上包层4并不是必 需的，根据情况，也可以不形成上包层4而构成光波导器件。
另外，在上述实施例中，将发光元件5的端子(布线连接部分) 5b定位在第一下包层21的端缘的外侧，但也可以将上述端子5b定位 在第一下包层21上，在该情况下，在通过引线结合等将布线6连接在 端子5b上后，用上包层4覆盖该端子5b部分。
接着，说明实施例。但是，本发明并不只限于此。
实施例芴缩水甘油醚(成分A) 35 重量份、脂环式环氧树脂即3，4-环氧环己基甲基-3，，4，-环氧环己烯碳酸 酯(夕'4七/"化学公司制造、七口《廿4卜'2021P)(成分B) 40 重量份、(3，4-环氧环己基)曱基-3，，4，-环氧环己基碳酸酯(夂4七^ 化学公司制造、七口 *廿4卜'2081 )(成分C ) 25重量份、4,4，-二[二 (P羟乙氧基)苯基锍基I苯基疏醚-二-六氟锑酸盐的50%碳酸丙酸酯 (propionic carbonate)溶液(光氧发生剂成分D ) 1重量份，调制 成第一及第二下包层以及上包层的形成材料。 [芯的形成材料
将上述成分A: 70重量份、1，3，3-三(4- ( 2- (3-氧环丁基))丁 氧基苯基)丁烷30重量份、上述成分D: 0.5重量份溶解在乳酸乙 基28重量份中，来调制芯的形成材料。
[光波导器件的制作l
首先，在玻璃基板(厚度1.0mm)的上面，通过旋转涂层法涂抹上述第一下包层的形成材料后，进行2000mJ/cm2的紫外线照射。接着， 通过进行100。Cxl5分钟的加热处理，来形成第一下包层(厚度15nm )。 接着，在上述第一下包层的上面的发光二极管的设置预定部分以 外的规定部分，与上述第一下包层的形成同样地，形成第二下包层(厚 度50拜)。
接着，在上述第二下包层的上面，通过旋转涂层法涂抹了上述芯 的形成材料后，进行100。Cxl5分钟的千燥处理。接着，在其上方，设 置形成了与芯图案一样形状的开口图案的合成石英系的光掩模。另外， 从其上方通过接触曝光法进行4000mJ/cm2的紫外线照射的曝光后，进 行12(TCxl5分钟的加热处理。接着，通过使用y丁内酯水溶液进行显 影，溶解除去了未曝光部分后，进行120。Cx30分钟的加热处理，由此 形成芯(截面尺寸宽度12nmx高度24nm)。对于该芯，将一端部 (受光部分)形成为平面看V字形。
接着，使用少的紫外线硬化型粘接剂，将发光二极管假固定在上 述第一下包层的上面的上述芯的受光部分的V字形的开口部分内。
接着，在上述第一和第二下包层上通过旋转涂层法涂抹了上述上 包层的形成材料，使得覆盖上述发光二极管和芯后，进行2000mJ/cm2 的紫外线照射。接着，通过进行150。Cx60分钟的加热处理，形成上包 层(厚度35nm )。
接着，通过引线结合，将布线连接到上述发光二极管的端子上。
这样，在上述基板上，能够制造出由第一和第二下包层、芯、上 包层、发光二极管构成的光波导器件。
权利要求
1.一种光波导器件，包括第一下包层；设置在上述第一下包层的上面，具有发出光的发光部分的发光元件；设置在上述第一下包层的上面，具有接受来自上述发光元件的上述发光部分的光的受光部分的芯，该光波导器件的特征在于上述芯的上述受光部分为平面看大致U字形，将上述发光投射在上述大致U字形受光部分的开口部分内。
2. 根据权利要求l所述的光波导器件，其特征在于 将上述发光元件的发光部分定位在上述芯的受光部分的大致U字形的开口部分内。
3. 根据权利要求l所述的光波导器件，其特征在于还具备作为高度调整层形成在上迷第一下包层的上面的规定部 分的第二下包层，其中隔着上述第二下包层将上述芯设置在上述第一下包层的上面。
4. 根据权利要求2所述的光波导器件，其特征在于还具备作为高度调整层形成在上述第一下包层的上面的规定部 分的第二下包层，其中隔着上述第二下包层将上述芯设置在上述第一下包层的上面。
全文摘要
本发明提供一种来自发光元件的光的光轴与接受该光的芯的受光面的对位容易的光波导器件。其中，在第一和第二下包层(21、22)的上面，分别设置发光元件(5)、用于接受该发光元件(5)的发光的芯(3)，芯(3)的受光部分(3a)形成为平面看U字形，将来自上述发光元件(5)的发光部分(5c)的发光投射到该大致U字形的开口部分内。
文档编号G02B6/13GK101315441SQ20081010930
公开日2008年12月3日 申请日期2008年5月28日 优先权日2007年5月29日
发明者S·R·卡安, 宗和范 申请人:日东电工株式会社