JPH06308356A - 並列伝送光モジュール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 光軸調整作業を行うことなく組み立てること
ができる並列伝送光モジュールを提供する。 【構成】 ピンガイド部３ａ，３ｂが形成されているベ
ース基板Ａと、前記ベース基板Ａとの対向面４ａには前
記配線回路に接続する電極がパターニングされている受
光／発光素子Ｂと、複数本の光ファイバ９が配列され、
その両側部分にはピンガイド部１０ａ，１０ｂが形成さ
れ、連結ピン１１ａ，１１ｂを配置することにより、前
記光ファイバ９の光軸を前記受光／発光素子Ｂの光軸と
一致させた光ファイバアレイＣとから成る並列伝送光モ
ジュールにおいて、前記ベース基板Ａと前記受光／発光
素子Ｂにおけるそれぞれの対向面１ａ，４ａに互いに対
をなす微小凹部１２ａを刻設し、前記微小凹部１２ａに
位置決め部材１３を介装して前記受光／発光素子Ｂが前
記ベース基板Ａに実装されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は並列伝送光モジュールに
関し、更に詳しくは、受光／発光素子と光ファイバアレ
イの光軸を調整することを要しない並列伝送光モジュー
ルに関する。

【０００２】

【従来の技術】光通信分野で使用される並列伝送光モジ
ュールには、従来から、図１で示したような構造のもの
が知られている。すなわち、図１で示したモジュールに
おいては、まず、ヒートシンク１４に、レーザダイオー
トアレイ（ＬＤアレイ）や発光ダイオードアレイ（ＬＥ
Ｄアレイ）に代表される受光／発光素子１５が固定され
ている。そして、この受光／発光素子の受光／発光面に
対向して、光ファイバアレイ１６が配置されている。こ
のとき、光ファイバアレイの各光ファイバの光軸と受光
／発光素子の光軸の調心は、図示しない微動調整装置を
用いることにより行われる。そして、両者の光軸調整が
なされたのち、ヒートシンク１４と光ファイバアレイ１
６の間に連結部材１７を介装し、それらの間を接着，は
んだ付け，溶接などの方法で接合し、受光／発光素子１
５と光ファイバアレイ１６の相互の位置関係が固定され
ている。

【０００３】この構造のモジュールのほかに、例えば、
特開平１−２９１２０４号公報に示されているように、
光ファイバアレイと導波路型光部品とを両者に共通する
連結ピンで結合した構造のモジュールも提案されてい
る。この構造のものは、光ファイバアレイと導波路光部
品とに、両者を突き合わせたときにそれぞれの光軸が一
致するように、予め位置決めされたピンガイド溝を刻設
しておき、この両者のピンガイド溝に共通して連結ピン
を挿入するだけで、両者の光軸は一致するので、前述し
たような光軸の調整作業を行うことなくモジュールを組
立てることができるという利点を有している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前者のモジ
ュールの場合、受光／発光素子と光ファイバアレイとの
光軸調整には、各素子を微動調整装置にセットする時間
も含めると、１回に数分から１０数分という作業時間が
必要である。とくに、受光／発光素子がＬＤアレイであ
る場合には、光軸調整時における許容誤差はサブミクロ
ンオーダであるため、更に長い調整時間が必要になると
いう問題がある。

【０００５】また、後者の連結方法は光軸を無調整で結
合する方法である。しかし、この方法を並列伝送光モジ
ュールの組立てに適用する場合には、ヒートシンク上に
固定する受光／発光素子の位置精度を高水準にして実装
することが必要になる。この位置精度が悪い場合は、現
実問題として、両者の光軸一致を得ることができない。

【０００６】本発明は、並列伝送光モジュールの組立て
における上記した問題を解決し、受光／発光素子の実装
位置の精度を向上させることにより受光／発光素子と光
ファイバアレイとの光軸調整作業を行うことなく組立て
ることができ、もって低コスト，高生産性の下で製造す
ることができる並列伝送モジュール、とくに受光／発光
素子がＬＤアレイである場合の並列伝送光モジュールの
提供を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明においては、複数本の配線回路がパター
ニングされている表面の両側部分にそれぞれピンガイド
部（Ｉ）が形成されているベース基板と、前記ベース基
板の表面の所定位置にフリップチップ方式で実装され、
前記ベース基板との対向面には前記配線回路に接続する
電極がパターニングされている受光／発光素子と、複数
本の光ファイバが配列され、その両側部分にはピンガイ
ド部（II）が形成され、前記ピンガイド部（Ｉ）と前記
ピンガイド部（II）に共通した連結ピンを配置すること
により、前記光ファイバの光軸を前記受光／発光素子の
光軸と一致させた光ファイバアレイとから成る並列伝送
光モジュールにおいて、前記ベース基板と前記受光／発
光素子におけるそれぞれの対向面に互いに対をなす微小
凹部を刻設し、前記微小凹部に位置決め部材を介装して
前記受光／発光素子が前記ベース基板に実装されている
ことを特徴とする並列伝送光モジュールが提供される。

【０００８】

【作用】ベース基板と受光／発光素子を重ね合わせる
と、それぞれの対向面が刻設されている微小凹部は対を
なして重なりあう。そして、この微小凹部は例えばエッ
チングによって高精度に刻設される。したがって、この
微小凹部に共通する例えば球体のような位置決め部材を
介装して両者を重ね合わせるとベース基板と受光／発光
素子はこの球体を介して決められた位置関係で重なり合
う。すなわち、受光／発光素子はベース基板の所定位置
に実装される。

【０００９】また、ベース基板のピンガイド部（Ｉ）と
光ファイバアレイのピンガイド部（II）とは、設計基準
に基づいて計算された所定の位置関係で予め形成されて
いるので、これらピンガイド部（Ｉ）とピンガイド部
（II）に共通して連結ピンを配置した状態で光ファイバ
アレイとベース基板を結合すれば、光ファイバアレイ内
の光ファイバは、設計基準とおりに所定の位置に配置さ
れる。

【００１０】したがって、所定の位置にある受光／発光
素子と同じく所定の位置にある光ファイバとの光軸は一
致する。すなわち、光軸調整作業をすることなく上記し
たベース基板，受光／発光素子，光ファイバアレイを機
械的に組立てるだけで光軸調整された並列伝送光モジュ
ールを得ることができるようになる。

【００１１】

【実施例】以下に、図面に基づいて本発明の光モジュー
ルを説明する。図２は、受光／発光素子がＬＤアレイで
ある場合の実施例を示す分解斜視図である。図におい
て、ベース基板Ａは通常Ｓｉ単結晶で構成されている。
このベース基板Ａの一方の面１ａには、駆動回路（図示
しない）から後述するＬＤアレイを駆動させるための電
気信号を供給するために、例えばアルミなどで複数本
（図では４本）の配線回路２が所望のパターンでパター
ニングされている。そして、これら配線回路２の両側部
分の面１ａには、断面がＶ字型の溝３ａ，３ｂがそれぞ
れピンガイド部（Ｉ）として刻設されている。

【００１２】このベース基板Ａの面１ａにおける所定の
位置Ａ₁ には、ＬＤアレイＢがフリップチップ方式で実
装される。このＬＤアレイＢにおいて、ベース基板Ａの
面１ａと対向する側の面４ａ、すなわち、エピタキシャ
ル結晶成長面には、図３で示したように、例えばＡｕな
どをメタライズして成る複数個（図では４個）の電極５
が装荷され、また、後述する光ファイバと光結合する側
の面４ｂには、例えば２５０μｍの間隔で４個の発光部
６が形成されている。

【００１３】このＬＤアレイＢをフリップチップ方式で
ベース基板Ａの所定位置Ａ₁ に実装すると、ベース基板
Ａの面１ｂとＬＤアレイＢの面４ｂとは同一面を形成
し、同時に配線回路２と電極５が接続し、駆動回路（図
示しない）からの電気信号によって発光部６が発光でき
るようになっている。一方、光ファイバアレイＣでは、
一方の面７ａに所定の深さ，所定の幅，所定の間隔で４
本の溝８が刻設され、ここにそれぞれ光ファイバ９が配
列されている。そして、これら光ファイバ９の両側部分
の面７ａには、断面がＶ字型の溝１０ａ，１０ｂがそれ
ぞれピンガイド部（II）として刻設されている。このＶ
字溝１０ａ，１０ｂには、後述する連結ピン１１ａ，１
１ｂが面７ｂから一部突出した状態で配置され、全体に
押えカバーＣ’を載置・固定することにより、光ファイ
バ９，連結ピン１１ａ，１１ｂは光ファイバアレイＣの
面７ａにおける所定の位置に固定されている。

【００１４】本発明においては、ベース基板Ａの所定位
置Ａ₁ 内に、複数個（図では４個）の微小凹部１２ａが
刻設され、また、この所定位置Ａ₁ に実装されるＬＤア
レイＢの面４ａ内にも同じく４個の微小凹部１２ｂが刻
設されている。ベース基板Ａ側の微小凹部１２ａとＬＤ
アレイＢ側の１２ｂは対をなす形状をしていて、同時
に、これらそれぞれの微小凹部を対向して重ね合わせる
と、ＬＤアレイＢは前記した所定位置Ａ₁ に実装され
る、すなわち、発光部６は設計基準に基づく所定の位置
に配置されるように刻設されている。

【００１５】これらの微小凹部１２ａ，１２ｂは、通
常、ホトリソグラフィー技術とエッチングを組み合わせ
ることにより刻設される。したがって、用いるマスク材
の寸法精度に対応して、微小凹部１２ａ，１２ｂそれ自
体の寸法形状は非常に高い精度をもち、また、刻設する
位置に関しても設計基準の位置との誤差を非常に小さく
することができる。

【００１６】これらの微小凹部１２ａ，１２ｂには、位
置決め部材１３が介装され、ベース基板Ａの所定位置Ａ
₁ にＬＤアレイＢが実装される。具体的には、ベース基
板Ａの微小凹部１２ａに位置決め部材１３をいれ、この
位置決め部材１３の上にＬＤアレイＢの微小凹部１２ｂ
を嵌め込むことによって実装される。これらの微小凹部
は、設計基準に基づいて高い位置精度で刻設されている
ので、実装されたＬＤアレイＢは設計基準に基づく所定
位置Ａ₁ に配置される。

【００１７】ここで、微小凹部に介装される位置決め部
材１３としては、例えば、液晶パネルなどのスペーサと
して使用されている石英ガラス製のボールのように、直
径の誤差が直径の１％以下の精度を有する球体であるこ
とが好ましい。また、微小凹部としては、位置決め部材
として球体を用いたときに、その球体の直径の１／３程
度が嵌まり込むような角錐形状をした凹部であることが
好ましい。

【００１８】微小凹部が角錐形状であり、位置決め部材
が球体である場合に、例えばベース基板Ａの微小凹部１
２ａに球体１３を嵌め込んだ状態を図４に示した。ベー
ス基板ＡのＶ字溝３ａ，３ｂは、上記した微小凹部１２
ａをエッチングにより刻設したのち、その微小凹部をマ
スクした状態で再びエッチングを行なって刻設すること
が好ましい。Ｖ字溝の位置精度を高めることができるか
らである。しかし、ホトリソグラフィーとエッチングの
プロセスを２回反復したくない場合には、例えば微小凹
部１２ａを刻設したのち、その微小凹部１２ａを位置基
準にして、面１ａに機械加工を施してもサブミクロンオ
ーダーの位置精度をだすことも可能である。

【００１９】また、光ファイバアレイＣにおけるＶ字溝
８もホトリソグラフィー技術とエッチングを組み合わせ
て刻設することが好ましい。このＶ字溝８に配列される
光ファイバ９の位置精度を高めことができ、その結果、
設計基準に基づく位置にこれら光ファイバ９を配列する
ことができるからである。なお、この光ファイバアレイ
ＣにおけるＶ字溝１０ａ，１０ｂは、ベース基板ＡのＶ
字溝３ａ，３ｂと同じようにして刻設すればよい。

【００２０】また、配列する光ファイバ９としては、先
端形状を 研磨したものであってもよいが、ＬＤアレイ
Ｂとの光結合効率を高めるために、先端がレンズ加工さ
れているものや、先端に球レンズなどのレンズ，アレイ
レンズが付加されているものであってもよい。本発明の
並列伝送光モジュールは次のようにして組み立てられ
る。

【００２１】まず、図４で示したような角錐形状をした
微小凹部１２ａとピンガイド部（Ｉ）であるＶ字溝３
ａ，３ｂが図２で示したように面１ａに刻設されている
ベース基板Ａが用意される。このベース基板Ａとして
は、配線回路２のうち所定位置Ａ ₁ は、例えば厚み１５
〜２０μｍ程度のはんだが供給されているフリップチッ
プ接合用はんだパッド２ａで構成されていることが好ま
しい。

【００２２】このベース基板Ａは、つぎに、加熱台の上
にセットされる。そして、真空吸着ツールで所定直径の
球体１３をピックアップし、これらを、全ての微小凹部
１２ａの中に置く。このとき、球体１３が微小凹部１２
ａからとびでてしまうようなことが起こる場合には、例
えば、球体１３を予め熱硬化性の接着剤でコーティング
しておき、微小凹部１２ａに置いたときに、加熱台でベ
ース基板Ａを数１０℃の温度に加熱して上記熱硬化性接
着剤を硬化することにより球体１３を微小凹部１２ａの
中に接着固定すればよい。

【００２３】ついで、図３で示したようなＬＤアレイＢ
を面４ａを下側にして真空吸着ツールでピックアップ
し、その微小凹部１２ｂが、ベース基板Ａの微小凹部１
２ａから例えば約２／３程度突出している球体１３を包
むように、ＬＤアレイＢをベース基板Ａの上に置き、全
体を加熱する。このときの微小凹部１２ｂと球体１３の
位置合わせは、高精度の画像認識装置を用いることによ
り、両者を画像認識して行えばよい。

【００２４】このとき、図５で示したように、何らかの
理由で、微小凹部１２ｂと球体１３の位置合わせがずれ
てしまう場合がある。しかし、この場合にも、はんだパ
ッド２ａのはんだは溶融した状態で電極５に付着する。
そして、そのときには、溶融はんだの表面張力によっ
て、ＬＤアレイＢには矢印ｐで示した方向の力が作用す
る。その結果、ＬＤアレイＢは図の左方に微小移動し、
図６で示したように、球体１３と微小凹部１２ｂとの位
置合わせが実現し、同時にはんだパッド２ａのはんだも
正規の状態で固化できるようになる。このように、配線
回路２の所定位置Ａ₁ の部分をフリップチップ接合用の
はんだパッドとして構成すれば、自己位置合わせ機能も
発現できるようになるので効果的である。

【００２５】このようにして、ベース基板Ａの所定位置
Ａ₁ にＬＤアレイＢを実装したのち、光ファイバアレイ
Ｃから突出している連結ピン１１ａ，１１ｂをそれぞ
れ、ベース基板ＡのＶ字溝３ａ，３ｂに嵌め込んでベー
ス基板Ａと光ファイバアレイＣを連結し、接着剤やはん
だパッドで用いたはんだよりも低融点のはんだを用いる
ことにより、両者を接合して本発明の光モジュールの組
立が完了する。

【００２６】なお、実施例では、ＬＤアレイＢとして４
個のＬＤが並列したものを用いて説明したが、例えば８
チャンネル以上のＬＤアレイを実装する場合には、それ
は細長いので、そのＬＤアレイの中央部にも微小凹部−
球体構造を形成して全体のたわみを防止するようにして
もよい。また、実施例では、ピンガイド部（Ｉ），ピン
ガイド部（II）のいずれもＶ字溝とした場合を示した
が、これらピンガイド部はこの形状に限定されるもので
はなく、例えば、ベース基板と光ファイバアレイの厚み
部分に穿設された穴であってもよい。

【００２７】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明の
並列伝送光モジュールは、従来のように光軸調整作業を
行うことなく組み立てることができるので、製造時にお
ける生産性は高くなり、したがって、低コストになり、
その工業的価値は大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の並列伝送光モジュール例を示す斜視図で
ある。

【図２】本発明の並列伝送光モジュールの例を示す分解
斜視図である。

【図３】本発明のＬＤアレイを示す斜視図である。

【図４】本発明の微小凹部と位置決め部材の例を示す斜
視図である。

【図５】本発明の並列伝送光モジュールの組立時に、ベ
ース基板とＬＤアレイとの間に位置ずれを起こした状態
を示す一部断面図である。

【図６】ベース基板とＬＤアレイの間で正規の位置合わ
せがなされた状態を示す一部断面図である。

【符号の説明】

Ａ ベース基板 Ｂ ＬＤアレイ（受光／発光素子） Ｃ 光ファイバアレイ Ｃ’ 光ファイバアレイの押えカバー １ａ ベース基板Ａの表面 １ｂ ベース基板Ａの光ファイバアレイＣとの接合面 ２ 配線回路 ２ａ フリップチップ接合用はんだパッド ３ａ，３ｂ Ｖ字溝（ピンガイド部（Ｉ）） ４ａ ＬＤアレイＢの表面（エピタキシャル結晶成長
面） ４ｂ ＬＤアレイＢの光ファイバとの結合面 ５ 電極 ６ 発光部 ７ａ 光ファイバアレイＣの表面 ７ｂ 光ファイバアレイＣのベース基板Ａとの接合面 ８ 光ファイバ配列用のＶ字溝 ９ 光ファイバ １０ａ，１０ｂ Ｖ字溝（ピンガイド部（II）） １１ａ，１１ｂ 連結ピン １２ａ ベース基板Ａ側の微小凹部 １２ｂ ＬＤアレイＢ側の微小凹部 １３ 球体（位置決め部材） １４ ヒートシンク １５ 受光／発光素子 １６ 光ファイバアレイ １７ 連結部材

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数本の配線回路がパターニングされて
   いる表面の両側部分にそれぞれピンガイド部（Ｉ）が形
   成されているベース基板と、前記ベース基板の表面の所
   定位置にフリップチップ方式で実装され、前記ベース基
   板との対向面には前記配線回路に接続する電極がパター
   ニングされている受光／発光素子と、複数本の光ファイ
   バが配列され、その両側部分にはピンガイド部（II）が
   形成され、前記ピンガイド部（Ｉ）と前記ピンガイド部
   （II）に共通した連結ピンを配置することにより、前記
   光ファイバの光軸を前記受光／発光素子の光軸と一致さ
   せた光ファイバアレイとから成る並列伝送光モジュール
   において、前記ベース基板と前記受光／発光素子におけ
   るそれぞれの対向面に互いに対をなす微小凹部を刻設
   し、前記微小凹部に位置決め部材を介装して前記受光／
   発光素子が前記ベース基板に実装されていることを特徴
   とする並列伝送光モジュール。
2. 【請求項２】 前記位置決め部材が球体である請求項１
   の並列伝送光モジュール。