JPH11337773A - 光モジュール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 使用する半導体プロセス装置によらず製造で
きる光モジュールを提供する。 【解決手段】 光モジュール１００において，ＰＤ１１
０は，ヘッダ１３０に搭載されて，基板１４０表面１４
２の実装部１４２ａに配置される。また，光ファイバ１
２０は，カバー１５０に押さえられながら保持基板１６
０のＶ溝１６４ｂに嵌め込まれて，基板１４０表面１４
２の実装部１４２ａ以外の領域に配置される。光モジュ
ール１００において，ヘッダ１３０と保持基板１６０と
は，マーカ１３４ａとマーカ１６４ａとを合わせること
によって精度良く位置合わせされる。また，保持基板１
６０は，精度の高い張り合わせで表面１４２に固定され
る。結果として，ＰＤ１１０と光ファイバ１２０とのア
ラインメントが正確に実現される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は，光モジュールに関
する。

【０００２】

【従来の技術】近年，光通信システムにおいては，加入
者系やＬＡＮの普及に向けて，通信機器に使用する光モ
ジュールの小型化及び低価格化の要求が高まっている。
かかる状況において，従来，いわゆる表面実装型の光モ
ジュールが提案されている。ここで，従来の表面実装型
の光モジュールの構成について，図３及び図４に示す光
モジュール２００を例示して簡単に説明する。なお，図
３は，従来の光モジュール２００の概略的な分解構成を
示す斜視図であり，図４は，従来の光モジュール２００
の概略的な全体構成を示す斜視図である。

【０００３】図３及び図４に示すように，光モジュール
２００においては，ヘッダ２３０に搭載されたＰＤ２１
０が，Ｓｉ基板２４０に形成された深溝２４２上に配置
されている。光モジュール２００において，かかるＰＤ
２１０としては，表面入射型又は裏面入射型の受光素子
が適用される。

【０００４】また，光モジュール２００においては，光
ファイバ２２０の先端部の裸ファイバ２２０ａがむき出
しになった光ファイバ２２０が，カバー２５０で押さえ
つけられて，Ｓｉ基板２４０に形成されたＶ溝２４４ａ
に固定されている。かかる光ファイバ２２０は，先端部
がＰＤ２１０の受光部に突き合わされるように位置を調
節されている。結果として，光モジュール２００におい
ては，ＰＤ２１０と光ファイバ２２０とから光結合系が
形成される。

【０００５】以上説明した光モジュール２００は，概し
て，同一基板（Ｓｉ基板２４０がこれに相当する。）上
に光素子（ＰＤ２１０がこれに相当する。）とライトガ
イド構造（光ファイバ２２０がこれに相当する。）とを
表面実装した構成であると言える。かかる構成は，比較
的低コストで小型に製造することができるため，加入者
系の普及に係る課題である光モジュールの小型化及び低
価格化の実現を可能とする。

【０００６】

【発明の解決しようとする課題】しかしながら，上記従
来の光モジュールは，基板表面に直接嵌装される光ファ
イバと搭載部材に搭載される光素子との高さ合わせのた
めに，基板表面にエッチングによる深溝を形成する必要
があった。したがって，従来の光モジュールには，現在
ＬＳＩの製造プロセスで扱われている標準的なものより
も厚い基板を用いる必要がある。

【０００７】ところが，現実には半導体プロセス装置が
扱うことのできる基板の厚さには制限がある。結果とし
て，従来の光モジュールは，既存のＬＳＩ製造プロセス
装置を流用することが不可能或いは困難となる可能性が
あるため，製造装置の性能によって設計通りの精度が得
られないおそれがあった。

【０００８】本発明は，従来の光モジュールが有する上
記問題点に鑑みてなされたものであり，所望の厚さの基
板を用いることができるため，完成品の性能が製造装置
の性能に左右されない，新規かつ改良された光モジュー
ルを提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に，請求項１に記載の発明は：基板と，光素子と，光素
子を搭載して基板表面に固定される搭載部材と，光素子
と光結合系を形成する光ファイバとを，少なくとも備え
る，光モジュールであって；さらに，光ファイバを保持
して基板表面に固定される保持基板を備える：構成を採
用する。

【００１０】かかる構成を有する請求項１に記載の発明
においては，光素子と光ファイバとの高さ調節を，基板
表面に深溝を掘る代わりに保持基板を設けることによっ
て実現する。したがって，光学要素を実装する基板は薄
くても良く，半導体プロセス装置の性能に左右されず
に，信頼性の高い安定した光モジュールの製造が可能と
なる。

【００１１】さらに，半導体プロセス装置による制限が
無くなることによって，完成品の歩留まり向上も期待で
きる。また，深溝を形成するエッチング工程が省略され
ることにより，製造工程数の減少による製造コストの削
減を図ることができる。結果として，請求項１に記載の
発明によれば，光モジュールのイニシャルコストを削減
することが可能となる。

【００１２】以上説明した請求項１に記載の発明におい
て，保持基板と搭載部材とは，請求項２に記載の発明の
ように：前記光結合系が形成されるように保持基板と搭
載部材とを相互にアライメントするためのアライメント
マークがそれぞれ形成されている：構成とすることが好
適である。

【００１３】かかる構成においては，光素子と光ファイ
バとの基板表面方向の位置合わせ精度が上がり，光モジ
ュールの設計通りの性能が実現される。したがって，請
求項２に記載の発明によれば，性能が向上した廉価な光
モジュールを提供することができる。

【００１４】ここで，保持基板は，請求項３の発明のよ
うに：光ファイバを保持するためのＶ溝が形成されてい
る：構成とすることが好適である。請求項３に記載の発
明においては，光ファイバを，Ｖ溝に嵌装して基板上に
しっかりと固定することができる。

【００１５】したがって，光結合系が形成された光モジ
ュールに某かの物理的な衝撃が加わったとしても，光素
子と光ファイバとのアラインメントずれを防ぐことがで
きる。結果として，請求項３に記載の発明によれば，光
モジュールの強度を向上させることができる。

【００１６】さらに，保持基板は，請求項４に記載の発
明のように：所定のフィラー径を有する銀ペーストによ
って基板表面に固定される：構成や，請求項５に記載の
発明のように：所定のフィラー径を有する樹脂によって
基板表面に固定される：構成，或いは請求項６に記載の
発明のように：高精度に厚さの制御された半田によって
基板表面に固定される：構成とすることが好適である。
かかる請求項４又は請求項５或いは請求項６に記載の発
明によれば，保持基板の高さ調節を確実に行うことがで
きるため，光素子と光ファイバとのアラインメント精度
が増す。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下に，添付図面を参照しなが
ら，本発明の好適な一実施の形態について詳細に説明す
る。なお，以下の説明及び添付図面において，略同一の
機能及び構成を有する構成要素については，同一符号を
付することにより，重複説明を省略する。また，添付図
面中には図の向きを示す座標が定義されているが，以下
の説明においては適宜かかる座標を用いる。

【００１８】（１）まず，本実施の形態にかかる光モジ
ュール１００の構成要素について，図１を参照しながら
順番に説明する。ここで，図１は，光モジュール１００
の概略的な分解構成を示す斜視図である。

【００１９】図１に示すように，まず，光モジュール１
００の一構成要素である基板１４０は，所定位置にヘッ
ダ実装部１４２ａ及び保持基板実装部１４２ｂが形成さ
れた平坦な表面１４２を有している。かかる基板１４０
において，ヘッダ実装部１４２ａはＰＤ１１０を搭載し
たヘッダ１３０を設置するための領域であり，又，保持
基板実装部１４２ｂは保持基板１６０を設置する領域で
あり，接着手段，例えばＡｕ等のメタライズが施され，
例えば半田等が蒸着されている。

【００２０】なお，本実施の形態において，基板１４０
は，例えばＳｉで形成することが好適である。これは，
Ｓｉは，比較的高い熱伝導率を持つためヒートシンクと
して機能させることが可能であり，光モジュールの基板
として広く用いられていることによる。すなわち，基板
１４０をＳｉで形成することによって，本実施の形態に
かかる光モジュール１００は，汎用性が向上する。

【００２１】また，光モジュール１００において，ＰＤ
１１０は，表面に受光部１１０ａが形成された表面入射
型の受光素子である。光モジュール１００において，か
かるＰＤ１１０は，ヘッダ１３０に搭載されて，基板１
４０の実装部１４２ａに配置される。

【００２２】光モジュール１００において，ヘッダ１３
０は，ＰＤ１１０を設置する表面１３６と，基板１４０
の実装部１４２ａに接着する接着面１３２と，接着面１
３２に対向するマーカ面１３４とを，有している。ヘッ
ダ１３０において，表面１３６には，実装時にＰＤ１１
０が固定される電極１３６ａが形成されている。かかる
電極１３６ａは，例えば薄膜プロセス等によって，設計
通りの所定の位置に正確に形成される。さらに，マーカ
面１３４には，ヘッダ１３０の位置あわせに用いるマー
カ１３４ａが，電極１３６ａを基準として設計通りの所
定位置に精度良く形成されている。

【００２３】また，光モジュール１００において，ＰＤ
１１０と光結合系を形成する光ファイバ１２０は，先端
部分の外皮１２０ｂが除去された裸ファイバ部１２０ａ
を有する。光モジュール１００において，かかる光ファ
イバ１２０は，本実施の形態に係る保持基板１６０に固
定されて基板１４０表面１４２に配置される。

【００２４】光モジュール１００において，本実施の形
態にかかる保持基板１６０は，光ファイバ１２０が固定
される表面１６４と基板１４０の表面１４２に張り合わ
せる裏面１６２とを有している。かかる保持基板１６０
は，例えばＳｉから形成することができる。

【００２５】かかる保持基板１６０の表面１６４には，
光ファイバ１２０を嵌め込むＶ溝１６４ｂが形成されて
いる。かかるＶ溝１６４ｂは，例えば異方性エッチング
によって，その中心が表面１６４の中心線上に来るよう
に正確に形成される。さらに，表面１６４には，ヘッダ
１３０の位置合わせに用いるマーカ１６４ａが，実装後
ヘッダ１３０側に位置するエッジ近くに形成されてい
る。かかるマーカ１６４ａは，Ｖ溝１６４ｂの中心を基
準として，所定の位置に精度良く形成される。

【００２６】また，光モジュール１００は，光ファイバ
１２０を保持基板１６０のＶ溝１６０に押さえつけて固
定するためのカバー１５０を備えている。かかるカバー
１５０は，裏面１５４に，Ｖ溝１５４ｂが形成されてい
る。本実施の形態において，カバー１６０は，例えば高
精度な型成形で加工可能な多成分ガラス等から形成する
ことができる。

【００２７】（２）次に，以上説明した各構成要素の実
装方法について，図１及び図２を参照しながら説明す
る。ここで，図２は，光モジュール１００の概略的な全
体構成を示す斜視図である。図２に示すように，光モジ
ュール１００において，各構成要素は，ＰＤ１１０の受
光部１１０ａに光ファイバ１２０の裸ファイバ部１２０
ａの先端が突き付けられた配置関係を達成することがで
きるように実装される。

【００２８】図１に示すように，そのために，まず，基
板１４０表面１４２の実装部１４２ａ以外の領域に，本
実施の形態にかかる保持基板１６０が，裏面１６２を基
板１４０表面１４２へ張り合わせることによって設置さ
れる。光モジュール１００において，かかる設置は，Ｐ
Ｄ１１０と光ファイバ１２０とのＹ方向（高さ方向）の
アラインメント精度を左右する。したがって，裏面１６
２の保持基板実装部１４２ｂへの張り合わせは，例えば
数μｍの所定のフィラー径のＡｇペーストや，エポキシ
ボール等の樹脂又は高精度に厚さが制御された半田等を
用いて高精度に行われる。

【００２９】次に，ＰＤ１１０のヘッダ１３０への搭載
が，ＰＤ１１０の裏面をヘッダ１３０の電極１３６ａに
設置することによって行われる。かかる搭載は，Ｙ方向
のＰＤ１１０と光ファイバ１２０とのアラインメント精
度を左右するため，電極１３６ａとＰＤ１１０の裏面マ
ーカ（図示せず。）との高精度画像認識装置を用いた位
置合わせによって，正確に行われる。

【００３０】次に，ＰＤ１１０を搭載したヘッダ１３０
が，接着面１３２を実装部１４２ａに接着することによ
って，基板１４０上に固定される。この時，ヘッダ１３
０のｘ方向（横方向）の位置合わせは，ヘッダ１３０の
マーカ１３４ａと保持基板１６０のマーカ１６４ａとの
中心出しにより行なわれる。光モジュール１００におい
て，かかるｘ方向のヘッダ１３０の位置合わせは，ＰＤ
１１０と光ファイバ１２０とのｘ方向のアライメント精
度を左右するため，高精度画像認識装置により精度良く
行う必要がある。

【００３１】また，ヘッダ１３０のｚ方向の位置合わせ
は，マーカ１６４ａのＳｉ基板の端に近いエッジを基準
としてヘッダ１３０の実装位置を決定することにより行
われる。光モジュール１００において，かかる位置合わ
せは，ＰＤ１１０と光ファイバ１２０とのｚ方向のアラ
イメント精度を左右するため精度良く行う必要がある。

【００３２】最後に，光ファイバ１２０の保持基板１６
０への固定が行われる。かかる固定においては，まず，
光ファイバ１２０の裸ファイバ部１２０ａを，保持基板
１６０のＶ溝１６４ｂとカバー１５０のＶ溝１５０ｂと
で挟み込む。次いで，光ファイバ１２０の先端をマーカ
１６４ａのＳｉ基板の端に近いエッジを基準として所定
の長さになるように調節し，光ファイバ１２０とＰＤ１
１０とのｚ方向（距離）の位置あわせを行う。最後に，
例えばＵＶ硬化樹脂等どによりカバー１５０と基板１４
０とを接着固定する。

【００３３】結果として，図２に示すように，ＰＤ１１
０が光ファイバ１２０に対向するように実装された光モ
ジュール１００が形成される。かかる光モジュール１０
０においては，光ファイバ１２０とＰＤ１１０の光結合
が達成されて，光ファイバ１２０の先端から射出された
光がＰＤ１１０の受光部１１０ａに直接入射する。

【００３４】（３）以上説明したように，本実施の形態
によれば，保持基板を設けることによって，受光素子と
光ファイバとの高さ方向の位置あわせを実現している。
したがって，光モジュールの基板自体に溝を形成する必
要がないので，通常の厚さの基板を用いることができ
る。結果として，半導体プロセス装置による製造上の制
限のない光モジュールが実現される。

【００３５】また，本実施の形態においては，高精度な
基板張り合わせ技術及び保持基板のＶ溝作製面にへッダ
の位置合わせを行うためのマーカを設けることにより，
受光素子と光ファイバとの横方向の位置あわせを実現し
ている。かかる構成においては，表面入射型ＰＤモジュ
ールの高効率な光結合系が達成できる。

【００３６】以上，本発明の好適な実施の形態につい
て，添付図面を参照しながら説明したが，本発明はかか
る構成に限定されない。特許請求の範囲に記載された技
術的思想の範疇において，当業者であれば，各種の変更
例及び修正例に想到し得るものであり，それら変更例及
び修正例についても本発明の技術的範囲に属するものと
了解される。

【００３７】例えば，上記実施の形態においては，表面
入射型の受光素子を適用した光モジュールを例に挙げて
説明したが，本発明はかかる構成に限定されない。本発
明は，例えば裏面入射型の受光素子等を適用した光モジ
ュールに対しても適用することができる。

【００３８】また，上記実施の形態においては，受光素
子を適用した光モジュールを例に挙げて説明したが，本
発明はかかる構成に限定されない。本発明は，他の様々
な光素子を適用した光モジュールに対しても適用するこ
とができる。

【００３９】さらに，上記実施の形態においては，Ｓｉ
から形成された基板を適用した光モジュールを例に挙げ
て説明したが，本発明はかかる構成に限定されない。本
発明は，他の様々な材料から形成された基板を適用した
光モジュールに対しても適用することができる。

【００４０】

【発明の効果】本発明によれば，例えばエッチング装置
等の使用する半導体プロセス装置の性能によらずに製造
することができる光モジュールを提供することができ
る。かかる製造上の制限の緩和により，光モジュールの
設計自由度の向上及び製造コストの削減等を図ることが
できる。結果として，本発明によれば，光通信システム
の普及に向けて，光モジュールの大きさ及び価格を下げ
ることができる。

【００４１】さらに，本発明によれば，基板の張り合わ
せ精度及び保持基板の位置合わせ精度の向上を図ること
により，光素子と光ファイバとの正確なアラインメント
が実現される。すなわち，光素子と光ファイバとの光結
合を確実に実施することができるため，表面実装型の光
モジュールの歩留まりを向上させることができる。結果
として，本発明によれば，光モジュールの更なる低価格
化を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用可能な光モジュールの概略的な分
解構成を示す斜視図である。

【図２】図１に示す光モジュールの概略的な全体構成を
示す斜視図である。

【図３】従来の光モジュールの概略的な分解構成を示す
斜視図である。

【図４】図３に示す光モジュールの概略的な全体構成を
示す斜視図である。

【符号の説明】

１００ 光モジュール １１０ ＰＤ １２０ 光ファイバ １３０ ヘッダ １３４ａ マーカ １４０ 基板 １６０ 保持基板 １６４ａ マーカ １６４ｂ Ｖ溝

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板と，光素子と，前記光素子を搭載し
   て前記基板表面に固定される搭載部材と，前記光素子と
   光結合系を形成する光ファイバとを，少なくとも備え
   る，光モジュールであって；さらに，前記光ファイバを
   保持して前記基板表面に固定される保持基板を備えるこ
   とを特徴とする，光モジュール。
2. 【請求項２】 前記保持基板と前記搭載部材とのそれぞ
   れには，前記光結合系が形成されるように前記保持基板
   と前記搭載部材とを相互にアライメントするためのアラ
   イメントマークが形成されていることを特徴とする，請
   求項１に記載の光モジュール。
3. 【請求項３】 前記保持基板には，前記光ファイバを保
   持するためのＶ溝が形成されていることを特徴とする，
   請求項１又は２に記載の光モジュール。
4. 【請求項４】 前記保持基板は，所定のフィラー径を有
   する銀ペーストによって前記基板表面に固定されること
   を特徴とする，請求項１，２又は３のいずれかに記載の
   光モジュール。
5. 【請求項５】 前記保持基板は，所定のフィラー径を有
   する樹脂によって前記基板表面に固定されることを特徴
   とする，請求項１，２又は３のいずれかに記載の光モジ
   ュール。
6. 【請求項６】 前記保持基板は，高精度に制御された厚
   さを有する半田によって前記基板表面に固定されること
   を特徴とする，請求項１，２又は３のいずれかに記載の
   光モジュール。