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発明の名称 光ルーティングボード及び光配線板の製造方法
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−47727(P2007−47727A)
公開日 平成19年2月22日(2007.2.22)
出願番号 特願2005−365163(P2005−365163)
出願日 平成17年12月19日(2005.12.19)
代理人 【識別番号】100070150
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠彦
発明者 クオ−チュアヌ リィウ
要約 課題
複屈折率及び分散性の低い光ウエーブガイドを有する電気システムのための光相互接続ボードを提供すること。

解決手段
非積層光基板に組み込まれた光ウエーブガイドを有する光電システム用の開示される光ルーティングボードは、光基板の上面に実装された光電素子の間で光信号をルーティング可能にする。光ルーティングボードを製造する方法も開示される。ウエーブガイドは絞り込まれたパルスレーザ描画によって形成され、パルスレーザービームの焦点は非積層基板を通じて3次元的に動かされる。好ましくはウエーブガイドの曲がりを促すために基板内に斜面が形成される。
特許請求の範囲
【請求項1】
上面、底面及び1以上の側面を有する非積層基板と、
前記非積層基板の側面に形成された第1斜面と、
前記非積層基板の側面に形成された第2斜面と、
前記非積層基板内に形成されたウエーブガイドコアと、
を有し、前記ウエーブガイドコアは前記基板の上面から前記第1斜面上の第1ポイントに延びる第1セグメントと、前記第1ポイントから前記第2斜面上の第2ポイントに延びる第2セグメントと、前記第2ポイントから前記基板の上面に伸びる第3セグメントとを有する
ことを特徴とする光ルーティングボード。
【請求項2】
前記非積層基板がバルク材料より成り、該バルク材料の密度及び/又は構成原子の分布がパルスレーザ光にさらされることで変えられ、前記ウエーブガイドコアはパルスレーザ光にさらすことで形成され、該コアの材料は、密度、構成原子の分布及び構成原子の相対的な量の少なくとも1つについて前記基板のバルク材料と相違する
ことを特徴とする請求項1記載の光ルーティングボード。
【請求項3】
前記第1及び第2斜面の各々に設けられた反射材料を更に有する
ことを特徴とする請求項1記載の光ルーティングボード。
【請求項4】
前記非積層基板の側面に形成された第3斜面と、
前記非積層基板内に形成された付加的なウエーブガイドコアと、
を有し、前記付加的なウエーブガイドコアは、前記基板の上面から前記第1斜面上の第3ポイントに延びる第1セグメントと、前記第3ポイントから前記第3斜面上の第4ポイントに延びる第2セグメントと、前記第2ポイントから前記基板の上面に伸びる第3セグメントとを有する
ことを特徴とする請求項1記載の光ルーティングボード。
【請求項5】
前記非積層基板の上面上に形成された複数の電気トレースを更に有する
ことを特徴とする請求項1記載の光ルーティングボード。
【請求項6】
当該光ルーティングボードが第1波長の光信号の経路を最小化するためのものであり、該第1波長は900nm乃至1600nmの範囲内にあり、前記非積層基板は前記第1波長の光に対して実質的に透明な材料より成る
ことを特徴とする請求項1記載の光ルーティングボード。
【請求項7】
上面、底面及び少なくとも1つの側面を有する非積層基板と、
少なくとも1つの側壁を有する、前記非積層基板の底面に形成された第1空間と、
前記基板の上面から前記第1空間の前記少なくとも1つの側壁上の第1ポイントに延びる第1セグメントと、前記第1ポイントから前記基板の少なくとも1つの側面上の第2ポイントに延びる第2セグメントとを有する、前記非積層基板内に形成されたウエーブガイドコアと、
を有することを特徴とする光ルーティングボード。
【請求項8】
前記非積層基板がバルク材料より成り、該バルク材料の密度及び/又は構成原子の分布がパルスレーザ光にさらされることで変えられ、前記ウエーブガイドコアはパルスレーザ光にさらすことで形成され、該コアの材料は、密度、構成原子の分布及び構成原子の相対的な量の少なくとも1つについて前記基板のバルク材料と相違する
ことを特徴とする請求項7記載の光ルーティングボード。
【請求項9】
上面、底面及び1以上の側面を有する非積層基板と、
少なくとも1つの側壁を有し、前記非積層基板の底面に形成された第1空間と、
少なくとも1つの側壁を有し、前記非積層基板の底面に形成された第2空間と、
前記非積層基板内に形成されたウエーブガイドコアと、
を有し、前記ウエーブガイドコアは前記基板の上面から前記第1空間の前記少なくとも1つの側壁上の第1ポイントに延びる第1セグメントと、前記第1ポイントから前記第2空間の前記少なくとも1つの側壁上の第2ポイントに延びる第2セグメントと、前記第2ポイントから前記基板の上面に伸びる第3セグメントとを有する
ことを特徴とする光ルーティングボード。
【請求項10】
(a)非積層基板上に第1斜面を形成する工程であって、前記非積層基板は上面、底面及び少なくとも1つの側面を有し、前記第1斜面は前記非積層基板の少なくとも1つの側面に形成される又は前記底面に設けられた空間の側壁に形成されるところの工程と、
(b)第1ウエーブガイドコアセグメントが第1斜面の第1ポイントに実質的に設けられた第1端部と前記第1ポイントから離れて設けられた第2端部とを有するように、パルス当たり100フェムト秒より短いパルス期間を有するレーザ発振パルス光を利用して前記基板に第1ウエーブガイドコアセグメントを形成する工程と、
(c)第2ウエーブガイドコアセグメントが第1ポイントに実質的に設けられた第1端部と前記第1ポイントから離れて設けられた第2端部とを有するように、パルス当たり100フェムト秒より短いパルス期間を有するレーザ発振パルス光を利用して前記基板に第2ウエーブガイドコアセグメントを形成する工程と、
を有する光配線板を製造する方法。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、光電システム用のボードに関連し、特に基板に実装された光電素子の中で光信号をルーティング可能にする組み込まれた光ウエーブガイドを有するボードに関連する。
【背景技術】
【0002】
ハイエンドコンピュータの複雑さ及びチップ数が増加するにつれて、ICチップ間の相互接続が増大し、それらの接続に関する遅延の問題が大きくなる。光学的手段によりチップ間でいくらかの信号を伝搬することで問題の遅延に対処しようとする多くの試みがなされている。それらの試みでは、問題の電気信号は光送信機により光信号に変換され、そして光信号はそこに形成されている光ウエーブガイドにより相互接続ボードを超えて長距離にわたって伝送され、光受信機で受信され、電気信号に変換されなおす。これらのボード内の光ウエーブガイドは典型的にはポリマ層で形成され、ボード基板の上面に構築される。しかしながらこれらの層のポリマ材料は均一でない誘電定数を有し、従ってハイレベルな複屈折率を有する。複屈折は光信号の空間的及び時間的な分散を引き起こすことによってウエーブガイドでの信号の伝搬を妨害し、従って長距離の相互接続をもたらす能力を妨げる。
【0003】
ウエーブガイド層を構築するのに使用される積み上げ法(ビルドアッププロセス)は、多数の工程が含まれることに起因して比較的高価であり、その多数の工程はクラッディング層、コア層及び反射ミラーを形成する工程を含む。反射ミラーは相互接続ボードの上位面へ及びそこからウエーブガイドの外へ光信号を向けるために使用され、そのボードには光送信機及び光受信機が設けられている。多段のウエーブガイドが連続的に形成される場合にはそのような多くの工程が必要とされる。多数の工程が含まれることは製造工程で欠陥が生じるおそれを増やし、プロセスの歩留まりを減らし、製造コストを上昇させてしまう。
【0004】
従って、電気システムの光相互接続を良好に続けるには、ウエーブガイドを通じて伝搬される光信号の複屈折及び分散を減らし、製造歩留まりを増やし、製造コストを減らす必要がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
従って、本発明の課題は、複屈折率及び分散性の低い光ウエーブガイドを有する電気システム等のための光相互接続ボードを提供することである。
【0006】
本発明の別の課題は、電気システム等のための光相互接続ボードの中で長い低損失の光ウエーブガイドを製造可能にすることである。
【0007】
本発明の別の課題は、非積層基板で高密度のウエーブガイドを及び多数の多段ウエーブガイドを製造可能にすることである。
【0008】
本発明の別の課題は、製造歩留まりを増やし、電気システム等の光相互接続ボードを形成するための製造コストを減らすことである。
【0009】
本発明によるこれらの及び他の課題は、以下の発明の詳細な説明、添付図面及び特許請求の範囲により当業者に更に明確になるであろう。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明はウエーブガイドを構築するある手法を採用することで上記の問題に対処し、その手法は従来の層を積み上げるプロセスとは全く異なる。本発明による一形態では、ウエーブガイドコアは絞り込まれたパルスレーザービーム描画で非積層基板に形成され、パルスレーザービームの焦点は非積層基板により三次元的に動かされる。基板の未処理部分はウエーブガイドコアのクラッディング材料として機能する。典型的なウエーブガイドコアは2つの端部を有する長い水平セグメントと、水平セグメントの端部各々に設けられた2つの短い垂直セグメントとを有する。垂直セグメントの各々は、水平セグメントに光学的に結合された第1端部と、基板の上位面に又はその近辺に設けられた第2端部とを有する。垂直セグメントは上位面に設けられた光素子へ及びそこから光をやり取りし、水平セグメントは光信号を長距離にわたって伝送するように機能する。水平セグメントから垂直セグメントへ及びその逆へ光を曲げる機能を強化するため、水平セグメントの端部各々に斜面が設けられることが好ましい。その斜面は非積層基板の1以上の端部に及び/又は非積層基板に形成されたボイドの側壁に形成されてもよい。そのようなボイドは典型的には基板の中で底面により形成される。斜面を使用する代わりに、ウエーブガイドの全部又は一部が、水平セグメントが垂直セグメントに出会う地点で屈曲部(bend)を有することも可能できる。そのような屈曲部の曲率半径は、光をウエーブガイド内に含めるために、典型的には20ミクロンより大きい。後に考察する内容に起因して、そのような屈曲部を有するウエーブガイドコアは水平セグメントと基板の上位面との間で20ミクロンの最小間隔を有するべきである。
【0011】
本発明による製造方法は実質的に均一な誘電定数を有する材料を利用可能にし、光の複屈折及び分散を非常に低くする。斜面を導入することで、ウエーブガイドの水平セグメント及び基板の上位面の間の最小間隔の必要性を排除し、ウエーブガイドをより高密度に製造可能にする(言い換えれば、斜面は水平及び垂直ウエーブガイドセグメントの間で屈曲部を不要にし、追加的なウエーブガイド段が基板の上位20ミクロンの範疇で形成されてもよい。)。
【発明を実施するための最良の形態】
【0012】
本発明の第1形態による光ルーティングボードは、上面、底面及び1以上の側面を有する非積層基板を有する。第1斜面は側面に形成され、第2斜面は同じ側面(円形又は半円形基板の場合)に又は別の側面(四角形基板の場合)に形成される。第1形態の光ルーティングボードは非積層基板内に形成された少なくとも1つのウエーブガイドコアを有し、ウエーブガイドコアは前記基板の上面から前記第1斜面上の第1ポイントに延びる第1セグメントと、前記第1ポイントから前記第2斜面上の第2ポイントに延びる第2セグメントと、前記第2ポイントから前記基板の上面に伸びる第3セグメントとを有する。
【0013】
本発明の第1形態による光ルーティングボードは、上面、底面及び少なくとも1つの側面を有する非積層基板を有する。基板の底面に第1空間が形成され、第1空間は少なくとも1つの側壁を有する。第2形態の光ルーティングボードは、基板の上面から前記第1空間の前記少なくとも1つの側壁上の第1ポイントに延びる第1セグメントと、前記第1ポイントから前記基板の少なくとも1つの側面上の第2ポイントに延びる第2セグメントとを有する、前記非積層基板内に形成されたウエーブガイドコアとを有する。
【0014】
本発明の第3形態による光ルーティングボードは、上面、底面及び1以上の側面を有する非積層基板を有する。第1,2空間が基板の底面に形成され、第1及び第2空間の各々は少なくとも1つの側壁を有する。第3形態の光ルーティングボードは更に非積層基板内に形成されたウエーブガイドコアを有し、ウエーブガイドコアは前記基板の上面から前記第1空間の前記少なくとも1つの側壁上の第1ポイントに延びる第1セグメントと、前記第1ポイントから前記第2空間の前記少なくとも1つの側壁上の第2ポイントに延びる第2セグメントと、前記第2ポイントから前記基板の上面に伸びる第3セグメントとを有する。
【0015】
本発明の方法例による光ルーティングボードの製造方法は、非積層基板上に第1斜面を形成する工程を有する。その基板は上面、底面及び少なくとも1つの側面を有し、前記第1斜面は前記非積層基板の少なくとも1つの側面に形成される又は前記底面に設けられた空間の側壁に形成される。本方法例は、第1ウエーブガイドコアセグメントが第1斜面の第1ポイントに実質的に設けられた第1端部と前記第1ポイントから離れて設けられた第2端部とを有するように、パルス当たり100フェムト秒より短いパルス期間を有するレーザ発振パルス光を利用して前記基板に第1ウエーブガイドコアセグメントを形成する。本方法は更に第2ウエーブガイドコアセグメントが第1ポイントに実質的に設けられた第1端部と前記第1ポイントから離れて設けられた第2端部とを有するように、パルス当たり100フェムト秒より短いパルス期間を有するレーザ発振パルス光を利用して前記基板に第2ウエーブガイドコアセグメントを形成する。第1ウエーブガイドコアセグメントの第2端部は基板の上位面に又はその近辺に設けられてもよく、第2セグメントの第2端部は基板の少なくとも一端近辺に設けられ、又は基板の側面に或いは基板に形成されたボイドの側壁に設けられた第2の斜面に設けられてもよい。或いは第1及び第2のウエーブガイドコアセグメントの第2端部の位置は入れ替えられてもよい。
【実施例1】
【0016】
図1には第1の光ルーティングボード100の平面図が、図2にはその断面図が示されている。図1を参照するに、光ルーティングボード100は、ボード100の中央領域に設けられた複数のICチップ5と、ボード100の周辺に設けられた複数の光電チップ10を保持する。図示の簡明化のため、10個のICチップ5及び6つの光電チップ10が図1に描かれている。一般的な用途では、数十個乃至数百個のICチップ5と、数十個の光電チップ10があり、ボード100の直径は比較的大きい(例えば、20cm乃至40cm)。図1,2を参照するに、光ルーティングボード100は、上面112、底面114及び1以上の側面116を有する基板110より成る。選択されたICチップ5は、通常的には側面に最も近く、基板の上面に形成された複数の電気トレース156により光電チップに電気的に結合される。更に、複数のICチップ5はネットワーク層150により互に電気的に相互接続され、ネットワーク層は複数の誘電体層154の中に形成された複数の電気トレース152を有する。
【0017】
ボード100は側面116に形成された第1の斜面121と、側面116に形成された第2の斜面122とを更に有する。斜面121,122は、上面112に対して傾斜しており、平面的でもよく(例えば、ファセットでもよく)、(凸状又は凹状に)丸みを帯びていてもよく或いはそれらの組み合わせでもよい。図1,2に示される例では、側面は円形なので斜面の双方につき側面は同一であるが、基板110は(正方形、長方形又は六角形のような)多角形でもよく、斜面は異なる側面に設けられてもよいことが理解されるであろう。基板110は好ましくは実質的にモノリシックな光学材料体から形成され、好ましくは非積層的である(即ち、積層によって形成されていない)。図1を参照するに、光ルーティングボード100は以下で詳細に説明されるパルスレーザ形成法で基板110内に形成された複数のウエーブガイドコア130を更に有する。ウエーブガイドコア130の各々は1以上の光電チップ10を互に光学的に結合する。各コア130を間近で包囲する基板110の材料はクラッディング層として機能し、それによりウエーブガイド構造を形成する。このような理由で参照番号130をウエーブガイドコアとしてだけでなくウエーブガイドとしても言及する。図1はチップ10の対を3つ示し、各々の対は中心点に関して反対側に設けられ、少なくとも1つの各自のウエーブガイドコア130により結合される。図2の断面図では、基板110内で3つの異なるレベルに設けられた3つのウエーブガイドコア130A,130B,130Cがある。ウエーブガイドコア130A−130Cの各々は、基板の上面112から第1斜面121の第1ポイントに伸びる第1セグメントと、その第1ポイントから斜面122の第2ポイントに伸びる第2セグメントと、その第2ポイントから基板の上面112に伸びる第3セグメントとを有する。ウエーブガイドコア130A−130C各々の中で光信号は第1斜面121及び第2斜面122で反射を体験する。基板110の屈折率が1.42より大きい場合に、完全な内部反射の物理現象(100%の反射)により反射が促進される(光信号の入射角を45度と仮定している。)。1.42及び1.41の間の屈折率に関し、反射の割合は100%から約63%まで減少するが、これは本発明を使用するためには充分な反射量である。約1.41より低い反射率については、反射を促すために斜面121,122で反射層126,127をそれぞれ形成することが望ましい。層126,127は典型的には1以上の反射金属より成る。当然に、反射層126,127は基板の屈折率が約1.41より大きい場合で使用されてもよい。
【0018】
一般的なコンピュータシステムでは、相互接続ボードの一端のICチップから反対の端部のICチップまで信号を搬送しなければならないことが間々ある。その距離は大きいことがしばしばあり、そのシステムによる情報処理に障害をもたらす。ウエーブガイド130は、ボード100の一方側から他方側へ、僅かな時間で且つ電気トレースにより搬送される電気信号のものより少ない分散で光信号を搬送可能にする。かくて、ウエーブガイド130は有利なことに上記の処理の障害を減らすためにボード100を用いるシステムで使用可能である。一例として図1を参照するにボード100の左端のICチップ5により生成された電気信号は、電気トレース156により隣接する光電ICチップ10に電気的に結合され、光電ICチップは電気信号を対応する光信号に変換する光送信機を有する。光信号はウエーブガイド130A−130Cの一方に結合され、ウエーブガイドはボード100を通じてボード100の反対の端にある光電チップ10の光受信機に光信号を運ぶ。光受信機は光信号を電気信号に変換して戻し、その電気信号は別の電気トレースにより隣接するICチップ5に伝送される。
【0019】
図3には第2実施例の光ルーティングボード200の平面図が示され、図4には断面図が示される。ボード100と同様に、光ルーティングボード200は複数のICチップ5及び複数の光電チップ10を保持する。4つの光電チップ10がボード200の上面の中央に設けられ、別の4つがボード200の上面のコーナーに設けられ、別の8つがボード200の上面の辺に沿って設けられている。60個のICチップ5は、ボード200の上面の中央領域に設けられ、上面の中央に設けられた4つの光電チップ10を包囲している。
【0020】
図3,4双方を参照するに、光ルーティングボード200は上面212、底面214及び4つの側面216A−216Dを有する基板210より成る。選択されたICチップ5は、通常的には辺216A−216Dに最も近く、基板の上面212に形成された複数の電気トレース156により周辺の光電チップ10に電気的に結合される。トレース156は図示の簡明化のため小数のチップに関してしか示されていない。更に、複数のICチップ5はネットワーク層150により互に電気的に相互接続され、ネットワーク層は複数の誘電体層124内に形成された複数の電気トレース152を有する。図示の簡明化のため、少数のトレースしか図4に示されていない。
【0021】
ボード200は辺216A−216Dに隣接するボード周辺に設けられた第1の複数の斜面221A−221Dと、ボード200のコーナーに設けられた第2の複数の斜面222A−222Dとを更に有する。斜面の各々は平面的でもよく(例えば、ファセットでもよく)、(凸状又は凹状に)丸みを帯びていてもよく、或いはそれらの組み合わせでもよい。斜面は図4に最良に示されるように底面212に向う挿入物又はインセット(inset)である。斜面の輪郭は図3の平面図の中で破線で示されている。ボード200はボード200のコーナーに設けられた第2の複数の斜面222A−222Dを更に有する。斜面222A−222Dは底面212に向うインセットであり、それらの位置は図3の平面図の中で破線で示されている。ボード200は更にボード200の中心部の底面212に形成されたボイド(空間)を有する。ボイド240は1以上の側壁を有し、ピラミッド状の、先端が途切れたピラミッド状の、円錐状の、先端が途切れた円錐状の、半球状の、部分的に半球状の、それらの組み合わせの形状の又は適切な如何なる3次元形状の形を有することができる。側壁の各々は平面的でもよいし、非平面的でもよい。図3,4に示される実施例では、ボイド240は上位側壁、シングルサイド側壁及びシングルサイド側壁に形成された斜面を有する円錐台の形状を有する。斜面221A−221D,222A−222D及び223の各々は上面214に対して約45度の傾斜角をなし、ウエーブガイドセグメントが斜面に隣接する地点で見られるような45度と僅かな角度の範囲内にあることが好ましい。45度とかなり相違する角度は、斜面に隣接するウエーブガイドセグメントの部分で湾曲する屈曲部を形成することで実現可能である。
【0022】
基板100と同様に基板220は好ましくはモノリシックな光材料体から形成され、好ましくは非積層体である(即ち、層を積み上げることでは形成されていない)。図4を参照するに、光ルーティングボード200は以下で詳細に説明されるパルスレーザ形成法で基板210に形成される複数のウエーブガイド130を更に有する。ウエーブガイドコア130の各々は1以上の光電チップ10を説明済みの手法で互に光学的に結合する。更に、ボード200はパルスレーザ形成法で基板210内に形成された別の複数のウエーブガイドコア230を有する。ウエーブガイドコア230は中央付近に設けられた光電チップ10からその辺216A−216Dに光信号をルーティングし、それらはファイバマウント216により外部光ファイバ15に結合される。外部の光ファイバ15は、ボード200が使用される特定の用途の必要に応じて、ボード200に及びそこから光信号を伝送する。
【0023】
ウエーブガイドコア130の各々は、基板の上面212から斜面221−223の一方の第1ポイントに伸びる第1セグメントと、その第1ポイントから斜面221−223の別の方の第2ポイントに伸びる第2セグメントと、その第2ポイントから基板の上面212に上る第3セグメントとを有する。ウエーブガイドコア130各々の光信号は斜面で反射を経験する。上述したように、基板210の約1.41より小さい屈折率に関して、反射を促すために、図4に示されるように反射層225,226,227を基板221,222,223に形成することが好ましい。反射層126,127は典型的には1以上の反射金属より成る。当然に、反射層226−227は基板の屈折率が約1.41より大きい場合で使用されてもよい。ウエーブガイドコア230の各々は、基板の上面212から斜面223の場所に伸びる第1セグメントと、その場所から辺216A−216Dの1つに伸びる第2セグメントとを有し、ファイバマウント16により外部光ファイバ15に結合可能である。
【0024】
光電チップ10はボード200を使用する特定のシステムアプリケーションの必要に応じて主表面(基板210に面するように向く面)に設けられた光受信機及び光送信機を有する。光受信機の各々及び光送信機の各々は光学面を有し、その光学面は、光を結合するためにウエーブガイドコア130の第1又は第3セグメントに実質的に整合し、又は光を結合するためにウエーブガイドコア230の第1セグメントに実質的に整合してもよい。電気トレース156は光受信機の電気出力をICチップ5の電気回路の対応する電気入力に電気的に結合し、及び光送信機の電気入力を光電ICチップ10の電気回路で生成される対応する電気信号に電気的に結合する。ボード100の場合と同様に、ウエーブガイド130は有利なことに光ルーティングボード200を使用し、システム内での処理の障害を減らすことができる。ウエーブガイド230は有利なことにシステムに対する光入力及び出力をイネーブルにするように使用可能である。
【0025】
1つのボイド240と関連する面223が図3,4に例示されているが、本発明による光ボードは各斜面に複数のボイド240を備え得ることが理解されるであろう。更に本発明による光ボードは、「溝斜面」と呼んでもよいものを利用して、周辺部ではなくボードの内側に形成された斜面状のもの221A−221Dを有してもよい。図5は2つのボイド240A,240Bと関連する斜面、そして内側の2つの溝斜面320A,320Bを有するボード例300の平面図を示す。ボイド240Aは先端の切れたピラミッド形状を有し、ボイド240Bは先端の切れた円錐形状を有する。図5に示されるように、複数のウエーブガイド130が示され、そのウエーブガイドは、溝斜面320、側辺斜面221及びコーナー斜面222の間で光信号をルーティングするために使用され、及びボイド240の斜面、側辺斜面221及びコーナー斜面222の間で光信号をルーティングするために使用される。図示されるように、ウエーブガイドの水平セグメントは直線的でもよいし、湾曲していてもよい。
【0026】
図6は本発明による光配線板を製造する方法例を示すフローチャート400である。ブロック402に示されるように、好ましくは本方法は光材料より成る初期の非積層基板を受けることで始まり、その非積層板は光配線板に望まれるものと同じサイズ及び形状又は僅かに大きめの寸法を有する。初期の基板は、パルスレーザの波長で少なくとも光学的にほどほどに透明であり(即ち、1センチメートル当たり3dBより少ない減衰率を有する)、システムのウエーブガイドに使用される光信号の波長(概して900nm乃至1600nmであり、1300nm及び1550nmが一般的な値である)で光学的にかなり透明である(即ち、1センチメートル当たり0.2dBより少ない減衰率を有する)。初期の基板は好ましくはモノリシックな光材料体より成る。光材料は好ましくは(ソーダ石灰ガラス、鉛ガラス、ホウケイ酸ガラス及び他の種類のシリカガラスのような)ガラスの形態を有する。
【0027】
図6のブロック404に示されるように、方法例の次のステップでは、斜面及びボイドが(もし使用されるならば)基板に形成される。当該技術分野で既知のマイクロマシンニング及び研磨に関する様々なプロセスを利用してボイド及び斜面を形成してもよい。例えばミリングを使用して、ボイド及び斜面を大まかにカットし、様々な研磨プロセスを利用して滑らかな面及びよく規定された寸法の斜面を得てもよい(斜面は基板側面に及び/又はボイドの側壁に位置していてもよい。)。更に初期の基板は、所望の用途に応じて大まかな寸法に又は充分に精密にボイド及び斜面を形成する成形プロセスで形成されてもよい。前者の場合には、マイクロマシンニング及び/又はポリシング工程を利用して、完成された基板の最終的な寸法を得てもよい。
【0028】
ウエーブガイドコアの斜面で良好な反射特性を与えるために、ウエーブガイドコアはそれらの水平及び垂直セグメントの端部が2乃至5ミクロンの間の許容差で斜面に合うことが好ましい。これらは多数の手法で達成可能である。1つの手法は初期の基板における1以上のアライメントマーク及びマイクロマシンニング及び/又はポリシング装置を含み、その装置は高精度な位置決め機能及びコンピュータ数値制御(CNC:computer-numerically-controlled)マシンニング及び/又はポリシングツールを有する。初期の基板は、装置のステージ又はホルダに搭載され、基板のアライメントマークは対応する装置のマークに合わせられる。最終的なカット基板の所望の寸法の寸法記述は装置のコンピュータにロードされる。寸法記述は最終的なカット基板のアライメントマークに対するボイド及び斜面の所望の寸法を指定する。初期の基板の開始寸法の記述も与えられるのが通常的であり、装置が粗い切断工程で望まないクリッピングやツール歪を引き起こさない程度に除去するように材料の量を制限してよいようにする。当然にこれと共に、装置は、ボイド及び斜面が2乃至5ミクロンの許容差の範疇にあるようにプレス及び/又は研磨を進めることができる。
【0029】
他のアプローチでは、簡易な成形鋳型(モールドキャスティング)等によりボイド及び斜面が初期の基板に形成され、基板、ボイド及び斜面の寸法は当該技術分野で利用可能な3次元マッピング装置により測定される。その測定は基板上に作成された1以上の参照点(リファレンスポイント)に対してなされる。これらのリファレンスポイントは基板の上面及び/又は底面に形成されたアライメントマークでもよいし、(基板が丸くなければ)基板の1以上の角(コーナー)でもよい。ボイド及び斜面は底面から眺める場合に最もよく見えるのが一般的であるので、基板の底面が通常的にはマッピングされる。平坦性を評価するために上面もマッピングされてよい。マッピング情報はある形式で格納され、その形式はウエーブガイド描画装置に入力可能であり、その装置については後に詳細に説明される。そのような形式はコンピュータ読取可能な媒体を含む。当然に、第1及び/又は第2のアプローチが望まれるならば組み合わせられてもよい。例えば、最終的に切断された基板(最終カット基板)がCNC装置により圧縮及び/又は研磨され、その後にその最終カット基板が3次元マッピング装置によりマッピングされてもよい。
【0030】
方法例の次のステップとして、図6のブロック406に示されるように、100フェムト秒より短いパルス期間を有するパルス光の絞り込まれたビームをレーザ放出することで、最終カット基板にウエーブガイドコアが形成される。図7の500に概略的に例示されているようにレーザ描画装置の一部がそのために用意され、それについては後述される。例えば第1の例のウエーブガイドコアを形成する場合に、第1のウエーブガイドコアセグメントはパルス当たり100フェムト秒より短いパルス期間を有するパルスレーザ光を用いて基板に形成され、その第1のウエーブガイドコアセグメントは、第1ポイントで実質的に斜面に設けられた第1端部と、第1ポイントから離れて設けられた第2端部とを有する。60フェムト秒以下の持続期間を有するパルスが一般的には好ましい。第2のウエーブガイドコアセグメントはパルスレーザ光を用いて基板内に形成され、その第2のウエーブガイドコアセグメントは、実質的に第1ポイントに設けられた第1端部と、第1ポイントから離れて設けられた第2端部とを有する。第1のウエーブガイドコアセグメントの第2端部は基板の上面に又はその近辺に設けられてもよく、第2セグメントの第2端部は、基板の辺の近辺に又は基板の辺に若しくは基板に形成されたボイドの側壁に位置する斜面に設けられてもよい。或いは第1及び第2のウエーブガイドコアの第2端部の位置は逆でもよい。追加的なウエーブガイドコアが同様に形成されてもよい。
【0031】
以下に詳細に説明されるように、レーザ描画装置500は基板の寸法記述及びウエーブガイドコアのリストを描画用に受信し、受信されるものは、基板表面における1以上のアライメントポイントに対するリファレンスのようなセグメントそれらの座標の仕様を含む。ウエーブガイドコアセグメントの座標は、基板の理想的な寸法記述に該当し、実際の基板の寸法の範疇にあることが好ましく、特にウエーブガイドの伝搬方向が変化する斜面でその範疇にあることが好ましい。しかしながら実際の基板では理想的な仕様からのずれがある。しかしながら光はより高い屈折率の材料の方向に伝搬する傾向があるので、ある程度のずれは斜面で許容される。実際の基板の寸法記述が3次元マッピング装置の一部により基板のマッピングから導出される場合には、基板の斜面を合わせるためにウエーブガイドの座標仕様を調整する付加的なステップが採用されてもよく、これによりコアの端部が斜面に適合している精度を高めることができる。
【0032】
方法例の次の工程として、ブロック408に示されるように、反射の程度を増やすために反射材料が斜面に形成されてもよい。これはある場所をマスキングすることによってなされ、その場所では反射材料が形成されず、以後に材料の堆積がなされる。マスキングは、基板の上面及び底面を覆う予め形成されたカバーをそれぞれ合せることでなされ(缶の口にフィットするプラスチックのふたのようなもの)、そのカバーはボイド及び斜面の場所に開口を有する。材料の堆積は、スパッタリング、PVDその他の当該技術分野で既知の金属堆積プロセスでなされてもよい。
【0033】
方法例の次の工程として、ブロック410で示されるように、電気ネトワーク層150が形成される。これは、交互配置された誘電体層及び金属層を回路基板業界で既知のプロセスで構築することで簡易になされてもよい。このステップは電気トレース156を形成し、電気トレースはICチップ5と光電装置チップ10を電気的に接続する。このステップの間では、基板の上面を通じて光信号が伝搬される場所に電気トレースを形成しないように留意を要する。ネットワーク層150の形成は、好ましくは、基板とパルスレーザ描画装置とを整合させるのに使用されるのと同じアライメントマークに合わせられる。このようにして、ウエーブガイドの垂直セグメントは光電チップ10の電気相互接続部に容易に整合させることが可能である。この工程により、チップ5,10を基板に設けることで、基板は所望の用途に使用できる。
【0034】
図7にはレーザ描画装置500の例が概略的に示されている。装置500はパルスレーザ描画ツール540を有し、そのツールはその前面で描画される基板に向けて距離Lにパルスレーザを絞り込む(焦点を合わせる)。焦点距離は一般的には固定された距離である。パルスレーザ描画ツール540は1以上の支持部材(図示せず)によりX−Y方向のステージ530に対して固定位置に維持される。装置500はパルスレーザ描画ツール540の下で基板を保持するマウント510と、Z方向ステージ520とを更に有し、Z方向ステージは、パルスレーザ描画ツール540に対して垂直方向にマウント510を動かし、(必須ではないが)好ましくは垂直軸の周りに少なくとも10度だけ基板を回転させることができる。その移動は(以下に示されるコンピュータ580のような)コンピュータにより指示される。典型的にはZステージ520の垂直移動は1乃至2ミクロン又はそれより短い増分で歩を進め(ステッピングし)、回転運動は0.1度又はそれより少ない増分で歩を進めることができる。通常のステッピングモーター及びギアの構成がそのZ方向運動及び回転角を与えるのに使用されてもよい。Zステージ520は、任意の参照点に対する垂直距離を測定し、ステージが動かされるその都度現在の垂直距離と共にデータレジスタを更新する。その更新は、最小のステップ増分でステージを動かし、運動方向に依存して各ステップに関して1つずつデータレジスタを増やす或いは減らすことで実行可能である。通常の位置検出器がこの測定に使用されてもよい。データレジスタは(以下に示されるコンピュータ580のような)コンピュータによって読み取り可能である。データレジスタ内の値はZ方向ステージ520のZ座標として参照される。好適実施例ではZ方向ステージ520はコンピュータによるコマンドにより任意的な参照点を如何なる値にでも設定することができる。これは、一般的には、コンピュータ又は人的なオペレータが所望の地点にステージ520を動かすことを許容し、レジスタの値を(通常的にはゼロである)用意された値に設定する命令をステージ520に対して発行することでなされる。
【0035】
装置500はX−Y方向ステージ530を更に有し、X−Y方向ステージは基板、マウント510、Z方向ステージ520をパルスレーザ描画ツール540に関して水平のX方向及びY方向に動かす。一実施例では、選択的に励磁される磁気要素の第1アレイがステージ530の上面に組み込まれ、磁性要素の第2アレイがZステージ520の底面に組み込まれる。その第2アレイは静的でもよいし、選択的に励磁可能でもよい。典型的には、ステージ530の水平運動は(以下に示されるコンピュータ580のような)コンピュータの制御の下で1乃至2ミクロン又はそれより小さな増分で歩を進めることができる。X−Y方向ステージ530はX−Yステージ530の上面上の任意参照点に関してX及びY方向の場所を測定する。ステージ530はステージが動かされるその都度現在のX及びY位置により2つのデータレジスタを更新する。その更新は、最小のステップ増分でステージを動かし、運動方向に依存して各ステップに関してデータレジスタを増やす或いは減らすことで実行可能である。データレジスタは(以下に示されるコンピュータ580のような)コンピュータによって読み取り可能である。データレジスタ内の値はX−Y方向ステージ530のX座標及びY座標として参照される。好適実施例ではX−Y方向ステージ530はコンピュータによるコマンドにより任意的な参照点を如何なる値にでも設定することができる。これは、一般的には、コンピュータ又は人的なオペレータが所望の地点にステージ530を動かすことを許容し、レジスタの値を(通常的にはX及びYの双方に対してゼロである)用意された値に設定する命令をステージ530に対して発行することでなされる。
【0036】
以下に詳細に説明されるように、描画方法例では、基板をパルスレーザ描画ツール540に整合させるために、オペレータはステージ520,530を各自の運動の範囲内で動かすことを認められる。一旦整合すると、コンピュータ描画プログラムはステージ520,530に対して一連の運動を通じてそれらを動かす命令を発行し、その命令はパルスレーザ描画ツール540がそれに用意されたリストに従って複数のウエーブガイドを形成可能にする。より複雑な実施例ではオペレータによりなされるアライメント工程はコンピュータプログラムにより実行され、そのコンピュータプログラムはアライメントマーク及び/又は基板上の参照点を認識及び測定する映像認識技術を利用する。
【0037】
ステージ520,530の実施例が上記に説明されてきたが、当該技術分野で既知の様々な線形アクチュエータ、ステッパモーター及びギア構成が、1つのユニットとして商業的に入手可能な素子510,520,530の組み合わせ(しばしばXYZステージと呼ばれる)によりステージ520,530を実現するのに使用されてよいことが理解されるであろう。
【0038】
パルスレーザ描画ツール540はパルス発振レーザ542、レーザ542の出力の前面に設けられた焦準レンズ544及び間隔を空けて塞ぐ組み合わせスペーシングシーリング要素546を有し、その要素はレンズ544及びレーザ542の間の距離を固定し且つそれら2つの間の隙間に材料が入ることを防ぐ。レーザ542は、比較的幅の広いレーザ光のパルス発振出力を用意し、その光は一般的には紫外線の波長範囲内にある。レーザパルスの持続時間は一般的には100フェムト秒より短く、典型的には60フェムト秒より短く、好ましくは30フェムト秒又はそれより短いオーダーにある。ビーム幅の広いレーザ光は光パルスの各々が比較的低いエネルギ密度を有するようにし、その低いエネルギ密度はパルスが基板を撃つ場合に基板材料の屈折率を変える程には十分でない。レーザ542は垂直に又は水平に設けられ、或いは描画ツール540の本体から取り外し可能である。これらの場合に、適切なレンズ及びミラー構成が収容され、光学系を形成するためにシーリング要素546により形成される区画の近辺及び/又はその中にレンズ及びミラー構成が設けられ、パルスレーザービームを絞り込んだレンズ544に向ける。レンズ544は光ビームの焦点を合わせ、レンズ544前面の焦点でビーム幅をゼロでない最小値に縮める。これは、同量のエネルギがより小さな幅に集中するので、各パルスのエネルギ密度を焦点で動的に増やす。非線形な光の影響が基板材料内で生じ、それが高エネルギ密度で与えられるとそのエネルギは材料によって吸収されるが、低いエネルギ密度では実質的に吸収されない。かくて光パルスは焦点で実質的に吸収され、焦点でかなりの熱を発生させる。この熱は焦点で材料の軟化又は溶解を引き起こすのに充分であり、パルス照射後は速やかに修正された形状に固まる。修正された形状は焦点付近の材料中の構成原子(不純物を含む)の凝集及び/又は再配分によるものであり、これは焦点での屈折率の増加を引き起こす。構成原子の再配分は原子の微細構造(即ち、原子が互に関してどのように並んでいるかについて)の変化を含み、且つコアとコア直近の基板材料との間の1以上の構成原子の非一様な再配分(即ち、原子の相対量の変化)を含む。従ってコアの材料は、密度、構成原子の分布及び構成原子の相対量の少なくとも1つにおいて、コアを包囲する基板のバルク材料とは異なる。
【0039】
ウエーブガイドを描画するため、基板はステージ520,530によりパルス光の焦点に対して相対的に動かされ、1センチメートルの移動につき数千ないし数万パルスが吸収される程度の速度で動くのが一般的である。描画プロセスに依存して、屈折率マッチング液505が基板の上面上でレンズ544上の水準まで用意されるのが好ましい。液体505の屈折率は基板のものに比較的近くなるように選択される(一般的には5%の範疇、好ましくは2%の範疇に選択される)。液体505がなければ、光の焦点の距離Lは、スネルの法則及び基板上面での屈折率の段階的変化に起因して基板が垂直方向に動かされる場合に二次の変動を受けてしまうであろう。シール546は液体505がレーザ542及びレンズ544の間の隙間に入ることを防ぎ、仮に隙間に入るとビームの歪及び焦点の変化を引き起こしてしまうであろう。外部ダム508は液体505を溜めるために基板の周りに設けられる。ダム508はマウント510の一部でもよいし、予め形成された要素から構成されてもよく、その要素は基板の周りでプレスされ、一時的な接着剤又は封止剤によりそこに保持されるものである。
【0040】
焦点の二次の変動はリアルタイムで計算することができ、基板のZ方向運動はそれを補償するように変えられる。従って液体505を利用することは必須ではない。
【0041】
Zステージ520、X−Y方向ステージ530及びパルスレーザ描画ツールはコンピュータで制御され、コンピュータは基板の寸法記述及びウエーブガイドのリストを描画用に受信し、受信されるものは基板表面上の1以上のリファレンスポイント(例えば、アライメントマーク)に関するセグメントそれらの座標の仕様を含む。リファレンスポイントの座標は寸法記述又はウエーブガイドリスティングにも用意される。コンピュータ580はレーザ542をオン及びオフにし(例えば、引き返し(retrace)を隠す)、ステージ520,530の運動を制御し、セグメント座標それらの仕様に対するウエーブガイドのリストを用意する。ユーザインターフェースがコンピュータ580に結合され、基板の寸法記述及びウエーブガイドのリストを受信すること及びウエーブガイド描画プロセスを始めるようにコンピュータに指示することを人的なオペレータがコンピュータに指示できるようにする。ユーザインターフェースは標準的なキーボード又はその目的でそこに示される命令のボタン配列を有してもよい。更に、オペレータが基板又はアライメントプレートをパルスレーザ棒がツール540に合わせる場合には(以下で更に詳細に説明される)、ユーザインターフェースはステージ520,530を動かす命令をオペレータから受信する。このため、ユーザインターフェースは(X−Y方向の運動命令を受けるための)ジョイスティック及び(Z軸方向の運動命令を受けるための)瞬間的な接触動作によるロッカースイッチを有してもよい。
【0042】
装置500は好ましくは光整合ツール550を有し、そのツールは基板(X−Y面)の上面を写す機能を有し、斜面の形成前にアライメント基準が用意される。アライメントツール550の映像面は、ツールより下の既知の距離Dvにおける地点ものであり、その地点はシステム基準点PREFとして言及される。既知の距離Dvは、ツール550の光映像システムの焦点として設定されてもよいし、或いはツール550に組み込まれた距離測定ツールにより測定されてもよく、その距離測定ツールは測定技術(例えば、干渉測定法)をいくつでも使用してよい。光アライメントツール550は基板の基準点を合わせるのに使用する内部のX−Y十字線(基準線)を有する。基板の基準点は一般的には十字線の形状を有し、そのような十字線の全ての形状が仮想的に視覚的に関連付けられ、ツール550のX−Y十字線の基準に合わせられる。ツール550はシステム基準点PREFに焦点を合わせた画像をTVモニタに与え、X−Y十字線の基準マークはオペレータの目視によりその画像に重ねられる。オペレータは、基板の上面をその画像の視界に(即ち、PEFにおけるツール550の光学焦点に)入れるように、及び基板のアライメントマークのどれでも概ね視界の中に入れ且つツール550のX−Y十字線基準マークに整合するように基板を動かすようにステージ520,530を調整してもよい。アライメントツール550は(図示されるように)パルスレーザ描画ツール540に機械的に結合されてもよいし、或いはそれらと一体的に形成されてもよいが、そのような結合は必須ではない。
【0043】
上述したように、ウエーブガイドのリストは基板面に設けられた1以上の基準点に対するウエーブガイドセグメントの座標を指定する。基板の基準マークで規定される座標系はステージ520,530のX−,Y−及びZ−レジスタにより規定される装置の座標系とは異なる。アライメントプロセスの1つの目的は、描画プロセス中にマウント510がその周りを動くことを考慮に入れて、2つの座標系の間の対応関係(マッピング)を見出すことである。アライメントプロセスの別の目的は、装置の座標系でレーザの焦点の座標を見出すことである。この情報の下で、ウエーブガイド各々の座標を装置の座標系での座標に変換し、ウエーブガイドセグメントがレーザの焦点の座標によりトレースされるようにステージ520,530を動かすことは、直接的なプロセスである。
【0044】
多くのアライメント手法が使用されてもよく、一例がここで説明される。この手法では光アライメントツール550の焦点はX,Y及びZ座標系の装置の原点として使用される。この点は図7でPREFとして示されている。更に、マウント510の上面の中心点にアライメントマークの印が付され、これは図7でCPとして参照される。最初のステップとして、マウント510に基板を設けずに、オペレータ(又は映像認識技術を利用するコンピュータ)は、マウント510の中心点CPが装置の原点PREFに位置するようにステージ520,530を動かす。これは中心点CPにおけるアライメントマークの鮮明な画像としてTVモニタに示されるであろう。ツール550のようなアライメントツールに見受けられる典型的な光学系のフィールドの深さは1乃至4ミクロン程度に小さくすることができる。これは概して本発明を実現するのに充分な精度である。ステージ530のX−及びY−レジスタ並びにステージ520のZレジスタをゼロにする命令が与えられる。このステップは機器校正工程であり、X−,Y−及びZ−座標がゼロである場合に、マウント510の中心点を装置の原点PREFに合わせる。そしてステージ520,530が近辺で動かされると、中心点CPはステージのデータレジスタにより指示されるX−,Y−及びZ−座標に位置する。4ミクロンより大きいフィールの深さを有する光学系を備えるツール550を使用するならば、オペレータ(又はコンピュータ)がZレジスタをゼロにする前に一層正確な精度でステージ520を距離Dvに設定可能にするために、正確な距離測定ツールがツール550に組み込まれてもよい。レジスタがゼロに設定される機能を有しなかったならば、レジスタの値を読み出し、それを制御ソフトウエアでのオフセットとして格納してもよい。制御ソフトウエアはこれらのオフセットをレジスタ値からそれが読み出される毎に差し引いてもよい。
【0045】
別の機器校正工程として、パルスレーザ光の焦点と装置の原点PREFと間の変位ベクトルVPFが決定される。これを行う方法例が以下に説明される。このベクトルにより、装置の座標系でのレーザの焦点の位置(PFPとして指定される)は、次のようにして原点VPFと関係させることができる:PFP=PREF+VPF。この値は、アライメントツール550及びレンズ544の位置に関する焦準レンズ544の指定された焦点距離及び機器の仕様を利用する図形と共に変位ベクトルVPFを算出することにより更に確認可能である。これらの機器校正工程により、機器校正工程をやり直すことを必要とする前に、いくつもの基板が装置500により整合され且つ処理される。しかしながら機器校正工程は各基板のアライメント及び処理の前に実行されてもよい。
【0046】
次の工程として、ステージ520は、オペレータがマウント510の上面に(ダム508と共に)基板を設けることができるようにある側まで下に動かされる。基板は通常の手段によりマウント510に形成される複数の真空ポートによってマウント510で保持される。次の工程として、基板の基準点の1つが装置の原点PREFに置かれ、アライメントツール550(X及びYアライメント)の基準十字線に対する整合性及びTVモニタにおける基準点の鮮明な画像(Zアライメント)により決定されるように、オペレータはステージ520,530を動かす。これはインデックスマッチング液505を基板の上面に用意する前になされることが好ましい。図8は基準点を有する基板例の平面図を示す。アライメントのこの時点では、ステージ520,530のX−,Y−及びZ−レジスタは、中心点CPを原点とし且つ処理される基板基準点で終端する変位ベクトルの値を保持する。レジスタ値は読み取られ、中心点CPから基準点に至る変位ベクトルとして格納される。1以上の基準点が同様に処理される。これは、中心点CPから2以上の基板基準点に至る一群の変位ベクトルを生成する。これらの変位ベクトルにより、通常の幾何学を応用することでマッピング関数が作成され、リスト中のウエーブガイドの座標が中心点CPを参照可能にする。このようなことは不適切な実験を行わずに当業者により行うことが可能である。
【0047】
このデータにより、レーザ542がウエーブガイドを形成するためにパルス光を放射しながら、制御コンピュータ580上で走るコンピュータ制御プログラムは一連のポイントを通じてステージ520,530を動かすことができる(描画前に基板上にインデックスマッチング液505が用意される)。マッピング関数を用いて、プログラムはウエーブガイド各々に関する一連のポイントを構築し、各ポイントは中心点CPに対して参照され、中心点CPからそこに至る関連するベクトルVを有する。そしてレーザ光の焦点にそのポイントを置くために、X,Y及びZレジスタが(−V+VFP)に等しい値を含むようにステージ520,530が動かされる。ウエーブガイドのポイントは一連の順序で消転移動かされ、ステージ520,530がリスト中の次のウエーブガイドの描画を開始するために動かされる必要のある場合に、レーザ542は見えなくされる。
【0048】
上述したように、パルスレーザ光の焦点と装置の原点PREFとの間の変位ベクトルVFPは機器校正工程の1つの間に決定される。これは校正ツール560の支援により達成されてもよく、そのツールは上面近辺のマウント510の横(図7ではマウント510の左側)に取り付けられてもよい。図9Aにはツール560の拡大斜視図が示されている。ツール560は斜面を有する延在部と、延在部の上面にある水平アライメントマーカーと、上面より下側の既知の距離DMVにおける斜面にある垂直アライメントマーカーとを有する。斜面は非常に急峻であり、一般にマウント510の上面と90度より大きな角度をなすが、約110度よりは小さい。水平マーカーは円とその円の中心に位置付けられた十字線より成る。ツール560の上面及び斜面は好ましくはルミネセンス塗料で塗られ、その塗料はレーザ光の波長に反応し、短い減衰時間(数秒間より短い)を有する。
【0049】
第1の機器校正工程がなされた後に(装置の原点PREFでマウントの中心点CPに関してステージのレジスタをゼロにした後に)、オペレータは、アライメントツール550の焦点がツール560の水平アライメントマーカーの基準線に整合するようにステージを動かす。斜視画像(oblique-view vision)ツール570を用いてオペレータにレーザ光の焦点付近の領域の映像を与えてもよい。ツール570はTVモニタに拡大された画像を与える。ツール570はレーザ描画ツール540に対する一定の関係を維持するが、所望の映像を視界に入れるために、小さな角度及び動きの変換範囲を通じて手動で調整可能である。これを行うことで、ステージのX−,Y−及びZ−レジスタが読み取られ、それらの値がベクトルとして保存される(Ax,Ay,Az)。次に、レーザ542からのレーザ光の断面図(図7)がツール560の水平アライメントマーカーの円内に該当するように且つ図9Bに示されるようにその中心に対して同心状になるようにステージが動かされる。再び斜視図ツール570がレーザの焦点の映像をオペレータに与えるために使用される。レーザの光線の焦点はルミネッセント塗料にダメージを与えないようにツール560の上面より上又は下にあるようにステージが位置付けられる(或いは、レーザ542に光アッテネータが備えられ、光アッテネータはレンズ544上の光経路に選択的に切り換えられることが可能である。)。そうでなければ、Z方向の正確なアライメントは不要である。この時点でX−Y−方向ステージ530のデータレジスタはX及びY座標に関して読み取られ、値Bx及びByとして格納される。次にオペレータはレーザ光がツール560の斜面を撃つようにX−Y方向ステージ530を動かす。X及びYの値は、焦点の幅が斜面のどこかで最大値を見せるように調整される。そしてオペレータは図9Cに示されるように斜面の垂直アライメントマーカーが焦点を横切るようにZ方向ステージ520を動かす。これら2つの調整工程はより多くの精度を得るために反復されるのが一般的である。この時点でZ方向ステージ520のデータレジスタはZ座標用に読み取られ、値Bzとして格納される。変位ベクトルVPFは、空気中で測定され、次のようにして算出されてもよい:
PF=(Bx−Ax,By−Ay,Bz−DMV−Az)
ここで、添え字の「A」はレーザ光が空気中におけるものである場合のベクトルであることを示し、空気中での屈折率は1である。当該技術分野で知られているように、(インデックスマッチング液及び基板に見受けられるような)より大きな屈折率は焦点がレンズ544から更に離れて動く原因になる。かくてZ方向成分は寄り大きな屈折率で補償されるように修正されなければならない。図7に示されるレンズ544の平凸レンズ形状の場合には、この補正は次のようになる:
PF=(Bx−Ax,By−Ay,{n・[Bz−DMV−Az+dL]−dL})
ここで、nは基板及びインデックスマッチング液505の屈折率であり、dLは図7に示されるようなレンズ544の外側レンズ面と光アライメントツール550の焦点面との間の垂直方向の距離間隔である。
【0050】
距離dLは通常の高さ測定技術によるワンタイム測定工程で測定可能である。例えば板バネが基板に実装され、その基板はマウント510に実装される。ステージ520,530は板バネのフラットスポットがツール550の視界の中に入るように動かされる。ステージ520のZ座標レジスタはゼロにされる。ステージ520,530はレンズ544の下に板バネがあるように動かされ、ステージ520はスプリングの運動が(例えばツール570により)検出されるまで動かされる。ステージ520のZ座標レジスタはその後に読み取られ、レジスタの値の絶対値がdLの値になる。
【0051】
以上本発明が図示の例に関して具体的に説明されてきたが、様々な代替例、修正例及び適用例がここに開示されたものに基づいてなされてもよいこと及びそれらが本発明の範囲内にあることが意図されていることが理解されるであろう。現在最も実用的且つ好ましい実施例であると考えられているものに関連して本発明は説明されたが、本発明は開示された実施例に限定されず、むしろ様々な修正及び均等な要素を特許請求の範囲内に包含することが意図されることが理解されるであろう。
【0052】
以下、本発明により教示される手段が例示的に列挙される。
【0053】
(付記1)
上面、底面及び1以上の側面を有する非積層基板と、
前記非積層基板の側面に形成された第1斜面と、
前記非積層基板の側面に形成された第2斜面と、
前記非積層基板内に形成されたウエーブガイドコアと、
を有し、前記ウエーブガイドコアは前記基板の上面から前記第1斜面上の第1ポイントに延びる第1セグメントと、前記第1ポイントから前記第2斜面上の第2ポイントに延びる第2セグメントと、前記第2ポイントから前記基板の上面に伸びる第3セグメントとを有する
ことを特徴とする光ルーティングボード。
【0054】
(付記2)
前記非積層基板がバルク材料より成り、該バルク材料の密度及び/又は構成原子の分布がパルスレーザ光にさらされることで変えられ、前記ウエーブガイドコアはパルスレーザ光にさらすことで形成され、該コアの材料は、密度、構成原子の分布及び構成原子の相対的な量の少なくとも1つについて前記基板のバルク材料と相違する
ことを特徴とする付記1記載の光ルーティングボード。
【0055】
(付記3)
前記第1及び第2斜面の各々に設けられた反射材料を更に有する
ことを特徴とする付記1記載の光ルーティングボード。
【0056】
(付記4)
前記非積層基板の側面に形成された第3斜面と、
前記非積層基板内に形成された付加的なウエーブガイドコアと、
を有し、前記付加的なウエーブガイドコアは、前記基板の上面から前記第1斜面上の第3ポイントに延びる第1セグメントと、前記第3ポイントから前記第3斜面上の第4ポイントに延びる第2セグメントと、前記第2ポイントから前記基板の上面に伸びる第3セグメントとを有する
ことを特徴とする付記1記載の光ルーティングボード。
【0057】
(付記5)
前記非積層基板の上面上に形成された複数の電気トレースを更に有する
ことを特徴とする付記1記載の光ルーティングボード。
【0058】
(付記6)
当該光ルーティングボードが第1波長の光信号の経路を最小化するためのものであり、該第1波長は900nm乃至1600nmの範囲内にあり、前記非積層基板は前記第1波長の光に対して実質的に透明な材料より成る
ことを特徴とする付記1記載の光ルーティングボード。
【0059】
(付記7)
上面、底面及び少なくとも1つの側面を有する非積層基板と、
少なくとも1つの側壁を有する、前記非積層基板の底面に形成された第1空間と、
前記基板の上面から前記第1空間の前記少なくとも1つの側壁上の第1ポイントに延びる第1セグメントと、前記第1ポイントから前記基板の少なくとも1つの側面上の第2ポイントに延びる第2セグメントとを有する、前記非積層基板内に形成されたウエーブガイドコアと、
を有することを特徴とする光ルーティングボード。
【0060】
(付記8)
前記非積層基板がバルク材料より成り、該バルク材料の密度及び/又は構成原子の分布がパルスレーザ光にさらされることで変えられ、前記ウエーブガイドコアはパルスレーザ光にさらすことで形成され、該コアの材料は、密度、構成原子の分布及び構成原子の相対的な量の少なくとも1つについて前記基板のバルク材料と相違する
ことを特徴とする付記7記載の光ルーティングボード。
【0061】
(付記9)
前記少なくとも1つの側壁に設けられた反射材料を更に有する
ことを特徴とする付記7記載の光ルーティングボード。
【0062】
(付記10)
前記非積層基板の前記少なくとも1つの側面に斜面が形成され、前記ウエーブガイドコアが前記第2ポイントから前記基板の上面に伸びる第3セグメントを更に有する
ことを特徴とする付記7記載の光ルーティングボード。
【0063】
(付記11)
前記非積層基板が第2側面を有し、当該光ルーティングボードが前記非積層基板内に形成された追加的なウエーブガイドコアを更に有し、該追加的なウエーブガイドコアは前記基板の上面から前記第1空間の少なくとも1つの側壁に伸びる第1セグメントと、前記第3ポイントから前記基板の第2側面上の第4ポイントに伸びる第2セグメントとを有する
ことを特徴とする付記7記載の光ルーティングボード。
【0064】
(付記12)
前記非積層基板の前記第2側面に形成された斜面を更に有する
ことを特徴とする付記11記載の光ルーティングボード。
【0065】
(付記13)
前記非積層基板の前記少なくとも1つの側面に形成された斜面と、
前記非積層基板内に形成された追加的なウエーブガイドコアと、
を有し、前記追加的なウエーブガイドコアは、前記基板の上面から前記第1空間の少なくとも1つの側壁上の第3ポイントに延びる第1セグメントと、前記第3ポイントから前記斜面上の第4ポイントに延びる第2セグメントと、前記第4ポイントから前記基板の上面に伸びる第3セグメントとを有する
ことを特徴とする付記7記載の光ルーティングボード。
【0066】
(付記14)
前記第1空間が第2側壁を有し、前記非積層基板が第2側面を有し、当該光ルーティングボードが前記非積層基板内に形成された追加的なウエーブガイドコアを更に有し、該追加的なウエーブガイドコアは前記基板の上面から前記第1空間の第2側壁上の第3ポイントに伸びる第1セグメントと、前記第3ポイントから前記基板の第2側面上の第4ポイントに伸びる第2セグメントとを有する
ことを特徴とする付記7記載の光ルーティングボード。
【0067】
(付記15)
前記基板の上面上に形成された複数の電気トレースを更に有する
ことを特徴とする付記7記載の光ルーティングボード。
【0068】
(付記16)
当該光ルーティングボードが第1波長の光信号の経路を最小化するためのものであり、該第1波長は900nm乃至1600nmの範囲内にあり、前記非積層基板は前記第1波長の光に対して実質的に透明な材料より成る
ことを特徴とする付記7記載の光ルーティングボード。
【0069】
(付記17)
前記第1空間が、四角錐、先端が途切れた四角錐、円錐、先端が途切れた円錐、半球、球面の一部の1つより成る形状を有する
ことを特徴とする付記7記載の光ルーティングボード。
【0070】
(付記18)
上面、底面及び1以上の側面を有する非積層基板と、
少なくとも1つの側壁を有し、前記非積層基板の底面に形成された第1空間と、
少なくとも1つの側壁を有し、前記非積層基板の底面に形成された第2空間と、
前記非積層基板内に形成されたウエーブガイドコアと、
を有し、前記ウエーブガイドコアは前記基板の上面から前記第1空間の前記少なくとも1つの側壁上の第1ポイントに延びる第1セグメントと、前記第1ポイントから前記第2空間の前記少なくとも1つの側壁上の第2ポイントに延びる第2セグメントと、前記第2ポイントから前記基板の上面に伸びる第3セグメントとを有する
ことを特徴とする光ルーティングボード。
【0071】
(付記19)
前記非積層基板がバルク材料より成り、該バルク材料の密度及び/又は構成原子の分布がパルスレーザ光にさらされることで変えられ、前記ウエーブガイドコアはパルスレーザ光にさらすことで形成され、該コアの材料は、密度、構成原子の分布及び構成原子の相対的な量の少なくとも1つについて前記基板のバルク材料と相違する
ことを特徴とする付記18記載の光ルーティングボード。
【0072】
(付記20)
前記第1及び第2空間の側壁に設けられた反射材料を更に有する
ことを特徴とする付記18記載の光ルーティングボード。
【0073】
(付記21)
少なくとも1つの側壁を有し、前記非積層基板の底面に形成された第3空間と、
前記非積層基板内に形成された第2のウエーブガイドコアを更に有し、該第2のウエーブガイドコアは前記基板の上面から前記第1空間の前記少なくとも1つの側壁上の第3ポイントに伸びる第1セグメントと、前記第3ポイントから前記第3空間の前記すくなくとも1つの側壁に伸びる第2セグメントと、前記第4ポイントから前記基板の上面に伸びる第3セグメントとを有する
ことを特徴とする付記18記載の光ルーティングボード。
【0074】
(付記22)
前記基板の上面上に形成された複数の電気トレースを更に有する
ことを特徴とする付記18記載の光ルーティングボード。
【0075】
(付記23)
(a)非積層基板上に第1斜面を形成する工程であって、前記非積層基板は上面、底面及び少なくとも1つの側面を有し、前記第1斜面は前記非積層基板の少なくとも1つの側面に形成される又は前記底面に設けられた空間の側壁に形成されるところの工程と、
(b)第1ウエーブガイドコアセグメントが第1斜面の第1ポイントに実質的に設けられた第1端部と前記第1ポイントから離れて設けられた第2端部とを有するように、パルス当たり100フェムト秒より短いパルス期間を有するレーザ発振パルス光を利用して前記基板に第1ウエーブガイドコアセグメントを形成する工程と、
(c)第2ウエーブガイドコアセグメントが第1ポイントに実質的に設けられた第1端部と前記第1ポイントから離れて設けられた第2端部とを有するように、パルス当たり100フェムト秒より短いパルス期間を有するレーザ発振パルス光を利用して前記基板に第2ウエーブガイドコアセグメントを形成する工程と、
を有する光配線板を製造する方法。
【0076】
(付記24)
前記第1及び第2ウエーブガイドコアセグメントの第1端部の第1斜面に反射材料層を形成する工程を更に有する
ことを特徴とする付記23記載の方法。
【0077】
(付記25)
(b)の工程が、パルス当たり60フェムト秒より短いパルス期間を有するレーザ発振パルス光を利用して前記第1ウエーブガイドコアを形成する
ことを特徴とする付記23記載の方法。
【0078】
(付記26)
(a)の工程における非積層基板が、モノリシックな材料体より成る
ことを特徴とする付記23記載の方法。
【0079】
(付記27)
(a)の工程が、基板の底面に空間を形成する工程より成る
ことを特徴とする付記23記載の方法。
【0080】
(付記28)
(a)の工程が所定の寸法仕様に合わせて斜面をマイクロマシンニング加工する工程より成り、(b)の工程が前記基板と前記レーザのパルス光の焦点とを互に動かし、前記所定の寸法仕様を用いて前記斜面での前記第1ウエーブガイドコアの前記第1端部を位置決めする工程より成る
ことを特徴とする付記23記載の方法。
【0081】
(付記29)
(a)の工程が、斜面が形成された後に前記斜面の寸法を測定し、測定された斜面の寸法仕様を得る工程を有し、(b)の工程が前記基板と前記レーザのパルス光の焦点とを互に動かし、前記測定された寸法仕様を用いて前記斜面での前記第1ウエーブガイドコアの前記第1端部を位置決めする工程より成る
ことを特徴とする付記23記載の方法。
【0082】
(付記30)
(b)及び(c)の工程の間に、インデックスマッチング液が前記レーザ光及び前記基板の間に用意される
ことを特徴とする付記23記載の方法。
【図面の簡単な説明】
【0083】
【図1】本発明の第1実施例による光ルーティングボードの平面図を示す。
【図2】本発明の第1実施例による光ルーティングボードの断面図を示す。
【図3】本発明の第2実施例による光ルーティングボードの平面図を示す。
【図4】本発明の第2実施例による光ルーティングボードの断面図を示す。
【図5】本発明の第3実施例による光ルーティングボードの平面図を示す。
【図6】本発明による光配線板を製造する方法例を示すフローチャートである。
【図7】本発明によるレーザ描画装置例の概略図を示す。
【図8】本発明の一例による参照点を有する基板の平面図を示す。
【図9A】本発明で使用するある工程におけるレーザアライメントツールの斜視図を示す。
【図9B】本発明で使用するある工程におけるレーザアライメントツールの斜視図を示す。
【図9C】本発明で使用するある工程におけるレーザアライメントツールの斜視図を示す。
【符号の説明】
【0084】
5 ICチップ
10 光電チップ
100 光ルーティングボード
110 基板
112 上面
114 底面
116 側面
121,122 斜面
126,127 反射層
130 ウエーブガイドコア
150 ネットワーク層
152 電気トレース
154 誘電体層
200 光ルーティングボード
212 上面
214 底面
216 側面
221,222 斜面
226,227 反射層
240 ボイド
500 レーザ描画装置
505 インデックスマッチング液
508 ダム
510 マウント
520 Z方向ステージ
530 X−Y方向ステージ
540 レーザ描画ツール
542 レーザ
544 レンズ
546 スペーサ及びシーリング要素
550 アライメントツール
560 校正ツール
570 斜視画像ツール
580 コンピュータ




 

 


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