專利名稱：光波導(dǎo)器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在光通信、光信息處理、其他的一般光學(xué)中廣泛使用 的光波導(dǎo)器件。
背景技術(shù)：
一般，在光波導(dǎo)器件中，通過光波導(dǎo)路徑傳播從發(fā)光元件發(fā)出的
光(例如參考專利文獻1)。圖5模式地表示該光波導(dǎo)器件。在圖5 中，光波導(dǎo)器件在基板10上形成光波導(dǎo)路徑，在該光波導(dǎo)路徑的一端 部隔開距離地，通過粘接劑A將發(fā)光元件50固定在上述基板10上。 另外，來自發(fā)光元件50的光L從光波導(dǎo)路徑的芯30的一端面入射， 通過了該芯30，從該芯30的另一個端面出射。另外，在圖5中，符 號20是下包層(under clad ),符號40是上包層(over clad )。 專利文獻l: US5914709
但是，在這樣的光波導(dǎo)器件中，芯30是棒狀的，因此其受光面(一 端面)的面積小。因此，來自發(fā)光元件50的投光方向軸與接受該光的 芯30的一個端面的對位困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是鑒于這樣的問題而提出的，其目的在于提供一種容 易進行來自發(fā)光元件的投光方向軸與接受該光的芯的受光面的對位的 光波導(dǎo)器件。
為了達到上述目的，本發(fā)明的光波導(dǎo)器件具備第一下包層；設(shè) 置在上述第一下包層的上面，具有發(fā)出光的發(fā)光部分的發(fā)光元件；設(shè) 置在上述第一下包層的上面，具有接受來自上述發(fā)光元件的上述發(fā)光 部分的光的受光部分的芯，該光波導(dǎo)器件構(gòu)成為芯的受光部分形成為平面看大致u字形，將上述發(fā)光投射在該大致u字形受光部分的開 口部分內(nèi)。
另外，在本發(fā)明中，"大致u字形"表示不只是u字形狀，還包含
V字形狀、半圓形等，能夠?qū)碜园l(fā)光元件的發(fā)光部分的發(fā)光投射到
其開口部分內(nèi)的形狀。
本發(fā)明的光波導(dǎo)器件構(gòu)成為芯的受光部分形成為平面看大致u字 形，將來自發(fā)光元件的發(fā)光部分的發(fā)光投射在該大致u字形受光部分 的開口部分內(nèi)，由此能夠使上述大致u字形受光部分的內(nèi)側(cè)面成為受
光面。因此，能夠使其受光面積更大。由此，來自發(fā)光元件的投光方 向軸與接受該光的芯的受光面的對位的自由度變大，因此能夠容易地
進行該對位。
特別在將上述發(fā)光元件的發(fā)光部分定位到上述芯的受光部分的大
致u字形的開口部分內(nèi)的情況下，即使來自發(fā)光元件的投光方向軸在
橫方向上有很大偏離，也能夠在上述大致u字形的內(nèi)側(cè)面進行受光，
因此能夠更容易地進行來自發(fā)光元件的投光方向軸與接受該光的芯的
受光面的對位。
另外，上述光波導(dǎo)器件還具備作為高度調(diào)整層而形成在上述第 一下包層的上面的規(guī)定部分上的第二下包層，在上述芯隔著上述第二 下包層設(shè)置在上述第一下包層的上面的情況下，在上述發(fā)光元件的發(fā) 光部分的高度位置高的情況下，作為高度調(diào)整層形成第二下包層，由 此能夠適當(dāng)并且容易地使芯的高度位置與上述發(fā)光元件的發(fā)光部分的 高度位置一致。


圖l模式地表示本發(fā)明的光波導(dǎo)器件的一個實施例，(a)是其平 面圖，(b)是(a)的X-X截面圖。
圖2的(a) ~ (e)是模式地表示本發(fā)明的光波導(dǎo)器件的制造方 法的說明圖。
圖3是模式地表示上述光波導(dǎo)器件的其他形式的平面圖。圖4是模式地表示上述光波導(dǎo)器件的另外其他形式的平面圖。 圖5是模式地表示現(xiàn)有的光波導(dǎo)器件的截面圖。
具體實施例方式
接著，根據(jù)附圖詳細說明本發(fā)明的實施例。
圖1 (a) 、 (b)表示本發(fā)明的光波導(dǎo)器件的一個實施例。在該 實施例中，在基板1的上面形成有光波導(dǎo)器件。在該光波導(dǎo)器件中， 在笫一下包層21的上面設(shè)置發(fā)光元件5，在設(shè)置了該發(fā)光元件5的部 分以外的部分(規(guī)定部分)形成有第二下包層22。另外，在該第二下 包層22的上面按照規(guī)定的圖案形成有作為從發(fā)光元件5出射的光L 的通路的芯3。該第二下包層22是用于將上述芯3的高度位置設(shè)定為 能夠接受來自發(fā)光元件5的發(fā)光部分5c的光L的高度位置的高度調(diào)整 層。另外，上述芯3的一端部形成在接受來自上述發(fā)光元件5的光L 的受光部分3a上，其形狀為平面看U字形(在圖1 (a)中，是開口 側(cè)朝向左側(cè)的橫向的U字形)。另外，將上迷發(fā)光元件5定位在該U 字形受光部分的開口部分內(nèi)，而成為上迷受光部分3a的U字形部分 包圍該發(fā)光元件5的發(fā)光部分5c的狀態(tài)。理想的是來自該發(fā)光部分 5c的投光方向軸是芯3的長度方向(圖示的方向)，但除此以外，只 要設(shè)置為朝向上述U字形的受光部分3a的內(nèi)側(cè)面的方向，則并沒有 特別限定。另外，在本實施例中，形成具有透光性的上包層4使得覆 蓋上述發(fā)光元件5和芯3。另外，在圖1 (a) 、 (b)中，符號5a是 將發(fā)光元件5固定在其一端部上的引線框架，在其另一個端部設(shè)置有 與發(fā)光元件5連接的端子(布線連接部分)5b。
在該光波導(dǎo)器件中，從上述發(fā)光元件5向芯3的受光部分3a的方 向投射的光L首先經(jīng)由上包層4,從上述芯3的受光部分3a的U字形 的內(nèi)側(cè)面入射到芯3的受光部分3a內(nèi)。如果投射的光L的方向與芯3 的長度方向(圖示的方向)是同一方向，則光L原樣地向芯3的長度 方向前進。另一方面，如果投射的光L的方向與芯3的長度方向(圖 示的方向)不是同一方向，而是相對于長度方向傾斜的方向，則光L在芯3的受光部分3a的U字形部分內(nèi)循環(huán)反射后，最終向芯3的長 度方向前進。然后，從芯3的另一端面出射。這樣，在上述光波導(dǎo)器 件中，能夠使上述受光部分3a的U字形的內(nèi)側(cè)面的全體成為受光面， 因此能夠使受光面積變大。由此，不需要使來自發(fā)光元件5的投光方 向軸與接受該光的芯3的受光面的對位成為高精度，就能夠容易地進 行該對位。
說明這樣的光波導(dǎo)器件的制造方法的 一 個例子。
即，首先，準(zhǔn)備平板狀的基板1 (參考圖2(a))。作為該基板 1，并沒有特別限定，作為其形成材料，例如可以列舉玻璃、聚合物膜、 石英、硅、樹脂、金屬等。另外，基板l的厚度并沒有特別限定，但 通常設(shè)定為20nm ~ 2mm的范圍內(nèi)。
接著，如圖2(a)所示那樣，在上述基板l的上面的規(guī)定區(qū)域中， 形成第一下包層21。作為該第一下包層21的形成材料，可以列舉感 光性樹脂、聚酰亞胺樹脂、環(huán)氧樹脂等。另外，如下這樣進行第一下 包層21的形成。即，首先在基板l上涂抹將上述樹脂溶解在溶劑中的 漆。例如通過旋轉(zhuǎn)涂層法、浸潰涂層法、澆注法、注射法、噴墨法等， 進行該漆的涂抹。接著，使其硬化。在該硬化時，在使用感光性樹脂 作為第一下包層21的形成材料的情況下，通過照射線進行曝光。該曝 光了的部分成為第一下包層21。另外，在使用聚酰亞胺樹脂作為第一 下包層21的形成材料的情況下，通常通過100 400。Cx60 180分鐘 的加熱處理，來使其硬化。通常將第一下包層21的厚度設(shè)定為5~ 50nm的范圍內(nèi)。這樣，形成第一下包層21。
接著，如圖2 (b)所示，在上述第一下包層21的上面中的發(fā)光 元件5 (參考圖2 (d))的設(shè)置預(yù)定部分以外的規(guī)定部分，形成第二 下包層22。作為該第二下包層22的形成材料，可以使用感光性樹脂， 通過選擇性地在規(guī)定部分上用照射線進行膝光，而在第二下包層22上 形成該曝光了的規(guī)定部分。
另外，如圖2(c)所示，在上述第二下包層22的上面形成芯3。 這時，將芯3的一端部(受光部分3a)形成為上述U字形，該U字形部分形成為能夠包圍在后面的工序中設(shè)置的發(fā)光元件5的發(fā)光部分 5c (參考圖2 (d))。作為該芯3的形成材料，通?？梢粤信e感光性 樹脂，可以使用折射率比上述第二下包層22和后述的上包層4 (參考 圖2(e))的形成材料大的材料。例如可以對上述第二下包層22、芯 3、上包層4的各形成材料的種類的選擇和組成比例進行調(diào)整，來進行 該折射率的調(diào)整。另外，如下這樣進行芯3的形成。即，首先與上述 一樣地，在第二下包層22上涂抹將感光性樹脂溶解在溶劑中的漆。與 上迷一樣，例如通過旋轉(zhuǎn)涂層法、浸漬涂層法、澆注法、注射法、噴 墨法等，進行該漆的涂抹。接著，使其干燥，形成樹脂層。通常通過 50 120。Cxl0 30分鐘的加熱處理，來進行該千燥。
接著，經(jīng)由形成有與芯3的圖案對應(yīng)的開口圖案的光掩模(未圖 示)，通過照射線對上述樹脂層進行膝光。通過未曝光部分的溶解除 去工序，該曝光了的部分成為芯3。如果對其詳細說明，則作為上述 曝光用的照射線，例如可以使用可視光、紫外線、紅外線、X射線、a 射線、p射線、Y射線等。適合的是使用紫外線。這是因為如果使用 紫外線，則照射大能量，能夠得到快的硬化速度，并且照射裝置小型 并且廉價，能夠降低生產(chǎn)成本。作為紫外線的光源，例如可以列舉低 壓水銀燈、高壓水銀燈、超高壓水銀燈等，紫外線的照射量通常是10 ~ 10000mJ/cm2，理想的是50 ~ 3000mJ/cm2。
在上述膝光后，為了結(jié)束光反應(yīng)，進行加熱處理。在80 :250'C， 理想的是100~200。C， 10秒 2小時，理想的是5分鐘 1小時的范 圍內(nèi)，進行該加熱處理。然后，通過使用顯影液進行顯影，而溶解除 去樹脂層中的未曝光部分，將殘存的樹脂層形成為芯3的圖案。另外， 上述顯影例如使用浸漬法、噴射法、攪拌法等。另外，作為顯影劑， 例如可以使用有機系的溶劑、含有堿系水溶液的有機系的溶劑等。根 據(jù)感光性樹脂組成物的組成，來適當(dāng)?shù)剡x擇這樣的顯影劑和顯影條件。
另外，通過加熱處理除去在顯影后殘存的顯影液。通常在80 ~ 120。Cxl0 30分鐘的范圍內(nèi)，進行該加熱處理。由此，在芯3上形成 上述芯3的圖案的殘存樹脂層。通常將各芯3的厚度設(shè)定為5 30nm的范圍內(nèi)，通常將其寬度設(shè)定為5~30nm的范圍內(nèi)。
接著，如圖2(d)所示那樣，與引線框架5a —起將發(fā)光元件5 設(shè)置在上述第一下包層21的上面的芯3的受光部分3a的U字形的開 口部分內(nèi)。這時，設(shè)置在引線框架5a的另一端部的端子(布線連接部 分)5b定位在第一下包層21的端緣的外側(cè)。另外，上述發(fā)光元件5 的設(shè)置也可以是不使用粘接劑而承載，或者使用很少的粘接劑進行假 固定的程度。其理由是通過形成上包層4使得在后面的工序(參考 圖2(e))中覆蓋上迷發(fā)光元件5，從而固定上述發(fā)光元件5。另外， 作為上述發(fā)光元件5,通?？梢允褂冒l(fā)光二極管、激光二極管、VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser )等。
接著，如圖2(e)所示那樣，在上述第一和第二下包層21、 22 的上面，形成具有透光性的上包層4，使得覆蓋上述發(fā)光元件5和芯3。 由此，上述發(fā)光元件5成為被上述第一下包層21和上包層4夾著的狀 態(tài)而被固定。作為上述上包層4的形成材料，可以列舉與上述第一或 第二下包層21、 22—樣的材料，但選擇具有透光性的材料。其中，該 上包層4的形成材料可以與上述第一或第二下包層21、 22的形成材料 一樣，也可以不同。另外，上包層4的形成方法也與上述第一或第二 下包層21、 22的形成方法一樣。通常將上包層4的厚度設(shè)定為20~ lOOjim的范圍內(nèi)。
進而，通過引線結(jié)合(wire bonding )等，將布線6連接到上述發(fā) 光元件5的端子(布線連接部分)5b上。
這樣，可以在基板l的上面制造出由第一和第二下包層21、 22、 芯3、上包層4和發(fā)光元件5構(gòu)成的上述光波導(dǎo)器件(參考圖1 (a)、 (b))。
另外，在上述實施例中，將發(fā)光元件5定位在受光部分3a的U 字形的開口部分內(nèi)，但如果能夠在上述U字形的內(nèi)側(cè)面進行受光，則 也可以如圖3所示那樣，將發(fā)光元件5定位在上述U字形部分的外側(cè)。
另外，在上迷實施例中，將芯3的一端部(受光部分3a)形成為 平面看U字形，但并不只限于此，例如也可以如圖4所示那樣，形成為平面看v字形。這樣，也起到同樣的作用和效果。
另外，在上述實施例中，通過形成第二下包層22，使芯3的高度 位置與能夠接受來自發(fā)光元件5的發(fā)光部分5c的光L的高度位置一 致，但在不需要使芯3和發(fā)光元件5的發(fā)光部分5c的高度位置一致的 情況下，也可以不形成第二下包層22地構(gòu)成光波導(dǎo)器件。在該情況下， 將芯3形成在第一下包層21的上面。
進而，在上述實施例中，形成上包層4，但該上包層4并不是必 需的，根據(jù)情況，也可以不形成上包層4而構(gòu)成光波導(dǎo)器件。
另外，在上述實施例中，將發(fā)光元件5的端子(布線連接部分) 5b定位在第一下包層21的端緣的外側(cè)，但也可以將上述端子5b定位 在第一下包層21上，在該情況下，在通過引線結(jié)合等將布線6連接在 端子5b上后，用上包層4覆蓋該端子5b部分。
接著，說明實施例。但是，本發(fā)明并不只限于此。
實施例芴縮水甘油醚(成分A) 35 重量份、脂環(huán)式環(huán)氧樹脂即3，4-環(huán)氧環(huán)己基甲基-3，，4，-環(huán)氧環(huán)己烯碳酸 酯(夕'4七/"化學(xué)公司制造、七口《廿4卜'2021P)(成分B) 40 重量份、(3，4-環(huán)氧環(huán)己基)曱基-3，，4，-環(huán)氧環(huán)己基碳酸酯(夂4七^ 化學(xué)公司制造、七口 *廿4卜'2081 )(成分C ) 25重量份、4,4，-二[二 (P羥乙氧基)苯基锍基I苯基疏醚-二-六氟銻酸鹽的50%碳酸丙酸酯 (propionic carbonate)溶液(光氧發(fā)生劑成分D ) 1重量份，調(diào)制 成第一及第二下包層以及上包層的形成材料。 [芯的形成材料
將上述成分A: 70重量份、1，3，3-三(4- ( 2- (3-氧環(huán)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，來調(diào)制芯的形成材料。
[光波導(dǎo)器件的制作l
首先，在玻璃基板(厚度1.0mm)的上面，通過旋轉(zhuǎn)涂層法涂抹上述第一下包層的形成材料后，進行2000mJ/cm2的紫外線照射。接著， 通過進行100。Cxl5分鐘的加熱處理，來形成第一下包層(厚度15nm )。 接著，在上述第一下包層的上面的發(fā)光二極管的設(shè)置預(yù)定部分以 外的規(guī)定部分，與上述第一下包層的形成同樣地，形成第二下包層(厚 度50拜)。
接著，在上述第二下包層的上面，通過旋轉(zhuǎn)涂層法涂抹了上述芯 的形成材料后，進行100。Cxl5分鐘的千燥處理。接著，在其上方，設(shè) 置形成了與芯圖案一樣形狀的開口圖案的合成石英系的光掩模。另外， 從其上方通過接觸曝光法進行4000mJ/cm2的紫外線照射的曝光后，進 行12(TCxl5分鐘的加熱處理。接著，通過使用y丁內(nèi)酯水溶液進行顯 影，溶解除去了未曝光部分后，進行120。Cx30分鐘的加熱處理，由此 形成芯(截面尺寸寬度12nmx高度24nm)。對于該芯，將一端部 (受光部分)形成為平面看V字形。
接著，使用少的紫外線硬化型粘接劑，將發(fā)光二極管假固定在上 述第一下包層的上面的上述芯的受光部分的V字形的開口部分內(nèi)。
接著，在上述第一和第二下包層上通過旋轉(zhuǎn)涂層法涂抹了上述上 包層的形成材料，使得覆蓋上述發(fā)光二極管和芯后，進行2000mJ/cm2 的紫外線照射。接著，通過進行150。Cx60分鐘的加熱處理，形成上包 層(厚度35nm )。
接著，通過引線結(jié)合，將布線連接到上述發(fā)光二極管的端子上。
這樣，在上述基板上，能夠制造出由第一和第二下包層、芯、上 包層、發(fā)光二極管構(gòu)成的光波導(dǎo)器件。
權(quán)利要求
1.一種光波導(dǎo)器件，包括第一下包層；設(shè)置在上述第一下包層的上面，具有發(fā)出光的發(fā)光部分的發(fā)光元件；設(shè)置在上述第一下包層的上面，具有接受來自上述發(fā)光元件的上述發(fā)光部分的光的受光部分的芯，該光波導(dǎo)器件的特征在于上述芯的上述受光部分為平面看大致U字形，將上述發(fā)光投射在上述大致U字形受光部分的開口部分內(nèi)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的光波導(dǎo)器件，其特征在于 將上述發(fā)光元件的發(fā)光部分定位在上述芯的受光部分的大致U字形的開口部分內(nèi)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的光波導(dǎo)器件，其特征在于還具備作為高度調(diào)整層形成在上迷第一下包層的上面的規(guī)定部 分的第二下包層，其中隔著上述第二下包層將上述芯設(shè)置在上述第一下包層的上面。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的光波導(dǎo)器件，其特征在于還具備作為高度調(diào)整層形成在上述第一下包層的上面的規(guī)定部 分的第二下包層，其中隔著上述第二下包層將上述芯設(shè)置在上述第一下包層的上面。
全文摘要
本發(fā)明提供一種來自發(fā)光元件的光的光軸與接受該光的芯的受光面的對位容易的光波導(dǎo)器件。其中，在第一和第二下包層(21、22)的上面，分別設(shè)置發(fā)光元件(5)、用于接受該發(fā)光元件(5)的發(fā)光的芯(3)，芯(3)的受光部分(3a)形成為平面看U字形，將來自上述發(fā)光元件(5)的發(fā)光部分(5c)的發(fā)光投射到該大致U字形的開口部分內(nèi)。
文檔編號G02B6/13GK101315441SQ20081010930
公開日2008年12月3日 申請日期2008年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月29日
發(fā)明者S·R·卡安, 宗和范 申請人:日東電工株式會社