CN115380232A - 光波导模块以及光源模块 - Google Patents
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Abstract
在将光波导模块的盖体接合时，不易损伤突出部以及导体层。光波导模块(110)具备：基板(1)，具有第一面(1a)；纤芯(21)，在第一方向上延伸；包层(22)，包围纤芯(21)并位于第一面(1a)上；以及导体层(3)，位于包层(22)上，包层(22)在纤芯(21)上具有突出部(22b)，该突出部(22b)的面向所述导体层(3)的第二面(22d)沿着第一面(1a)并且该突出部具有宽度比纤芯(21)宽的部分(22b)。
Description
技术领域
本公开涉及光波导模块以及光源模块。
背景技术
已知一种光波导模块，其具备基板、在给定方向上延伸的纤芯、在基板上包围纤芯的包层以及位于包层上的导体层。
在这样的光波导模块中，以往公知包层的表面在纤芯上也变得平坦的光波导模块(例如，参照专利文献1)。
此外，在这样的光波导模块中，还已知在包层中的纤芯之上具有突出部的光波导模块(参照专利文献2)。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：专利第4579868号公报
专利文献2：日本特开平10-308555号公报
发明内容
-用于解决课题的手段-
本公开的一个方式所涉及的光波导模块，具备：
基板，具有第一面；
纤芯，在第一方向上延伸；
包层，包围所述纤芯并位于所述第一面上；以及
导体层，位于所述包层上，
所述包层在所述纤芯上具有突出部，
该突出部的面向所述导体层的第二面沿着所述第一面并且该突出部具有宽度比所述纤芯宽的部分。
本公开的一方式所涉及的光源模块，具备：
上述光波导模块；
电极，位于所述光波导模块的第一面上；
发光元件，位于所述电极上；以及
盖体，覆盖所述发光元件。
附图说明
图1是本公开的实施方式所涉及的光源模块的分解立体图。
图2是本公开的另一实施方式所涉及的光源模块的侧视图。
图3是图1的A-A剖视图的一例。
图4是图1的A-A剖视图的另一例。
图5是图1的A-A剖视图的另一例。
图6是图1的A-A剖视图的另一例。
图7是图1的A-A剖视图的另一例。
图8是图1的A-A剖视图的另一例。
图9是表示该实施方式所涉及的光源模块的一部分的俯视图。
图10是图1的A-A剖视图的另一例。
图11是图1的A-A剖视图的另一例。
图12是图1的A-A剖视图的另一例。
图13是图1的A-A剖视图的另一例。
图14是图1的A-A剖视图的另一例。
图15是图1的A-A剖视图的另一例。
图16A是表示图1的光源模块所具备的光波导模块的制造中途的状态的剖视图。
图16B是表示图1的光源模块所具备的光波导模块的制造中途的状态的剖视图。
图16C是表示图1的光源模块所具备的光波导模块的制造中途的状态的剖视图。
图16D是表示图1的光源模块所具备的光波导模块的制造中途的状态的剖视图。
图16E是表示图1的光源模块所具备的光波导模块的制造中途的状态的剖视图。
具体实施方式
专利文献1所记载的模块在制造时，需要在纤芯上成膜包层后，除去能够在纤芯上形成的包层的突出部(例如进行研磨)的工序。因此，专利文献1所记载的模块制造费时费力。
另一方面，专利文献2所记载的模块在制造时不需要除去突出部的工序。但是，在将盖体接合于模块时，因接合材料的热而产生的热应力集中于突出部。由于该热应力，存在突出部以及导体层中的至少任一个损伤的可能性。具体而言，有可能在突出部产生龟裂、或者导体层从突出部剥离。
但是，本公开的光波导模块在接合盖体时不易损伤突出部以及导体层，因此可靠性优异，能够长期使用。
本公开的光源模块的可靠性优异。
以下，将参照附图详细地描述本公开的实施方式。
其中，本公开的技术的范围并不限定于下述实施方式、附图所例示的内容。
<1.光源模块的结构>
首先，对本公开的实施方式所涉及的光源模块100的结构进行说明。
图1是光源模块的分解立体图。
如图1所示，光源模块100具备光波导模块110、发光元件120、透镜130、盖体140以及接合层150(参照图3)。
本实施方式所涉及的光源模块100具备三个发光元件120。
另外，光源模块100所具备的发光元件120可以为两个以下，也可以为四个以上。
〔1-1.光波导模块〕
光波导模块110具备基板1、光波导2以及导体层3。
此外，本实施方式所涉及的光波导模块110具备电极4。
(基板)
基板1具有第一面1a。
本实施方式所涉及的第一面1a成为基板1中的最宽的面。
本实施方式所涉及的基板1的第一面1a为长方形的板状。
另外，第一面1a的形状也可以是正方形或者其他多边形。
(光波导)
光波导2位于基板1的第一面1a上。
光波导2具备纤芯21和包层22。
纤芯21在第一方向上延伸。
第一方向是与第一面1a平行的方向，在本实施方式中是基板1的长边方向。
纤芯21在图1所示的立体图中从左上向右下方向延伸。
纤芯21的材质例如是玻璃(例如石英等)、树脂等。
本实施方式所涉及的纤芯21具备多个分支路径211、合波部212以及综合路径213。
多个分支路径211分别从入射面211a(参照图2)向合波部212延伸。
各入射面211a与各发光元件120的侧面对置。
多个分支路径211在合波部212中汇合。
综合路径213从合波部212延伸至出射面213a(参照图2)。
本实施方式所涉及的出射面213a面向透镜130。
包层22包围纤芯21并位于基板1的第一面1a上。即，纤芯21位于包层22内。
包层22从第一端110a向透镜130所在的第二端110b延伸。
包层22的材质例如是玻璃(例如，石英等)、树脂等。
包层22的折射率比纤芯21的折射率低。
图1所示的本实施方式所涉及的包层22表示不存在于第一面1a的与第二端110b相反侧的第一端110a(第一面1a的第一端110a侧的端部露出)的例子。
包层22具有开口部22a。
本实施方式所涉及的包层22具有多个开口部22a(相当于发光元件120的数量的量)。
本实施方式所涉及的各开口部22a位于包层22的第一端110a侧的端部。
本实施方式所涉及的各开口部22a是从与第一面1a正交的方向观察时的轮廓比电极4的搭载部41或者发光元件120大一圈的矩形。
此外，纤芯21的多个分支路径211中的一个分支路径211的入射面211a分别位于各开口部22a的内侧壁面中的位于第二端110b侧的壁面。
(导体层)
导体层3(密封环)位于包层22上。
本实施方式所涉及的导体层3是包围包层22的多个开口部22a的矩形框状。
导体层3经由接合层150(参照图3)与盖体140接合。
(电极)
电极4位于基板1的第一面1a。
电极4与多个发光元件120对应地配置多个。
各电极4分别具有搭载部41和引出部42。
搭载部41位于第一面1a的包层22的开口部22a内的区域上。
引出部42从搭载部41穿过包层22的第一端110a侧的端部，延伸至基板1的第一端110a。
而且，引出部42的第一端110a侧的端部在第一面1a的第一端110a侧的端部上露出。
〔1-2.发光元件〕
发光元件120位于包层22的开口部22a内。
各发光元件120搭载于各电极4的搭载部41上，与电极4导通。
发光元件120例如是激光二极管。
三个发光元件120分别是发出红色光的红色发光元件120R、发出绿色光的绿色发光元件120G、发出蓝色光的蓝色发光元件120B。
〔1-3.透镜〕
透镜130安装于光波导模块110的第二端110b。
透镜130与纤芯21的综合路径213的出射面213a对置。
〔1-4.盖体〕
盖体140也可以具备主体141和第二导体层142。
从与第一面1a正交的方向观察主体141时的轮廓是与导体层3的轮廓大致相等的矩形。
主体141在与基板1对置的面的中央部具有凹部141a。
第二导体层142位于主体141中的与基板1对置的面上。
本实施方式所涉及的第二导体层142是沿着主体141中的与基板1对置的面的周缘的矩形框状。
第二导体层142经由接合层150(参照图3)与光波导模块110的导体层3接合。
〔1-5.接合层〕
接合层150也可以是接合材料固化而成的层。
接合材料例如是金属系材料(例如，Au、Sn等)或者玻璃系材料。
接合层150与光波导模块110的导体层3密接，并且也与盖体140的第二导体层142密接，由此使盖体140与光波导模块110接合。
〔1-6.其他〕
另外，如图2所示，光源模块100也可以使发光元件120的高度(从第一面1a到发光元件120中的最远离基板1的面的距离)比导体层3的高度(从第一面1a到导体层3中的最远离基板1的面的距离)低。
而且，在这种情况下，盖体140可以是平板状(也可以不具有凹部141a)。
〔1-7.光源模块的作用〕
当对多个电极4的各引出部42分别施加给定的电压时，各发光元件120R、120G、120B发光。
从各发光元件120R、120G、120B出射的红色光、绿色光以及蓝色光分别从各入射面211a入射到分支路径211。
如上所述，包层22的折射率比纤芯21的折射率低。因此，入射到分支路径211的光在分支路径211与包层22的边界面全反射。其结果，各光在被封闭在分支路径211的状态下直接在分支路径211内行进。
然后，各光由合波部212合波。
合波后的光一边进行前反射一边在综合路径213内行进而从出射面213a出射。
从出射面213a出射的光通过透镜130向外部照射。
<2.光波导模块的特征>
接下来，对上述光源模块100所具备的光波导模块110的特征进行说明。
图3是图1的A-A剖视图(盖体140接合后)的一例，图4～8、10～15是图1的A-A剖视图的另一例，图9是表示光源模块100的一部分的俯视图。
〔2-1.包层的截面形状〕
如上所述，包层22包围纤芯21并位于第一面1a上。
因此，如图3所示，包层22在纤芯21上具有突出部22b。
包层22中的纤芯21上没有的部分是平坦部22c。
突出部22b向比平坦部22c更远离基板1的方向突出。
该突出部22b的面向导体层3的第二面22d沿着第一面1a并且该突出部具有宽度比纤芯21宽的部分。
“沿着第一面1a”不限于与第一面1a平行的情况，也包括相对第一面1a在±2°的范围内倾斜的情况。
在图3所示的截面的情况下，突出部22b的顶部整体为第二面22d。
另外，在突出部22b的截面形状中存在各种变形方式。
以下，对各变形方式分别进行说明。
(变形方式1)
变形方式1所涉及的突出部22b例如如图4所示，与第一方向正交的截面中的角部22e的形状为凸曲状。
“角部22e”是突出部22b中的沿远离基板1的方向延伸的第三面22f(侧面)与第二面22d相连的部分。
变形方式1所涉及的角部22e的形状形成为向远离纤芯21的方向鼓起的形状。
(变形方式2)
例如如图5所示，变形方式2所涉及的突出部22b的宽度朝向基板1扩展。
“立起部22g”是在平坦部22c中面向导体层3的第四面22h与第三面22f相连的部分。
即，变形方式2所涉及的突出部22b的第三面22f的一部分倾斜。
本实施方式所涉及的立起部22g分别与第三面22f以及第四面22h平滑地相连。
(变形方式3)
例如如图6所示，变形方式3所涉及的突出部22b的第三面22f倾斜，以使得随着朝向基板1而宽度变宽。
即，变形方式3所涉及的突出部22b的第三面22f整体倾斜。
如果将突出部22b形成为上述变形方式1～3那样的形状，则在将盖体140与光波导模块110接合时，接合层150中的每个部位的厚度的变化变得缓慢，因此能够防止应力向角部22e的集中。
其结果，导体层3不易断裂。
此外，在角部22e中，在突出部22b与导体层3之间、以及导体层3与接合层150之间不易产生空隙。
(变形方式4)
例如如图7所示，变形方式4所涉及的包层22在突出部22b的突出部分的近前(突出部22b与平坦部22c的边界部)具有凹部22i。
此外，变形方式4所涉及的导体层3进入凹部22i。
这样，通过导体层3进入凹部22i，导体层3不易从包层22剥离。
(变形方式5)
例如如图8所示，变形方式5所涉及的突出部22b的立起部22g成为高低差。
具体而言，第三面22f的立起部22g侧沿着第一面1a向远离纤芯21的方向突出。
这样，突出部22b与导体层3的接触面积与高低差22h相应地增加，因此导体层3难以剥离。
(变形方式6)
变形方式6所涉及的包层22在将位于纤芯21上的突出部22b设为第一突出部22b时，例如如图9所示，在发光元件120的侧方至少具有第二突出部22j。
第一突出部22b从包层22的开口部22a的第二端侧110b向第一方向延伸，因此优选第二突出部22j从位于与开口部22a的第二端110b侧相反的位置的第一端110a侧向与第一方向相反的方向延伸。
这样，与仅第一突出部22b的情况相比，能够使接合盖体140时的热应力分散。
另外，如图9所示，第二突出部22j可以与第一突出部22b平行地延伸，也可以在与第一突出部22b正交的方向上延伸。
〔2-2.导体层的截面形状〕
图3～8所示的导体层3仿照包层22的表面形状。
但是，导体层3也可以不一定如此。
即，导体层3的截面形状也存在各种变形方式。
以下，对各变形方式分别进行说明。
在此，以突出部22b的截面形状与图3所示的相同的情况为例进行说明，但也可以对图4～8所示的突出部22b组合以下的各种导体层3。
(变形方式A)
例如如图10所示，变形方式A所涉及的导体层3的突出部22b的第二面22d上的形状为凸曲状。
(变形方式B)
例如如图11所示，变形方式B所涉及的导体层3的突出部22b的角部22e上的形状为凸曲状。
(变形方式C)
例如如图12所示，变形方式C所涉及的导体层3的突出部22b的角部22e上的厚度T1比第二面22d上的厚度T2厚。
(变形方式D)
例如如图13所示，变形方式D所涉及的导体层3的与突出部22b的突出部分的近前(突出部22b与平坦部22c的边界部)相对的部分的厚度T3比平坦部22c(包层22中的突出部22b以外的部分、立起部22g的相邻)上的厚度T4厚。
(变形方式E)
例如如图14所示，变形方式E所涉及的导体层3的与突出部22b中的突出部分的近前相对的部分呈凸曲状相连。
(变形方式F)
例如如图15所示，变形方式F所涉及的导体层3的突出部22b中的与突出部分的近前相对的部分呈凹曲状相连。
<3.光波导模块的制造方法>
接下来，对上述光波导模块110的制造方法进行说明。
图16是表示光波导模块110的制造中途的状态的剖视图。
本实施方式所涉及的光波导模块110的制造方法包括第一包层成膜工序、纤芯形成工序、第二包层成膜工序、平滑化工序、开口形成工序以及导体层成膜工序。
(第一包层成膜工序)
在开始的第一包层成膜工序中，如图16A所示，在形成有电极4的基板1的第一面1a上成膜作为包层22的一部分的第一包层221。
(纤芯成膜工序)
在基板1上成膜第一包层221之后，向纤芯形成工序转移。
在纤芯形成工序中，如图16B所示，在第一包层221的表面上形成纤芯21。
具体而言，首先，在第一包层221的整个表面上成膜纤芯层。
然后，除去(例如，蚀刻)纤芯层中的不需要的部位。
于是，纤芯层中的未被除去而残留的部位成为纤芯21。
另外，在欲使光波导模块110具备上述的第二突出部22j的情况下，在该纤芯成膜工序中，也可以在想要形成第二突出部22j的部位形成虚设纤芯21A。
这样，在后述的第二包层形成工序中，能够容易地形成第二突出部22j。
另外，虚设纤芯21A的材质可以与纤芯部21相同，也可以不同。
如果将虚设纤芯21A的材质设为与纤芯21相同，则与纤芯21热膨胀的程度一致，因此能够防止因热膨胀差的不均匀而应力集中于包层22的一部分。
(第二包层成膜工序)
在形成了纤芯21之后，向第二包层成膜工序转移。
在第二包层成膜工序中，如图16C所示，成膜第二包层222，以使得覆盖第一包层221以及纤芯21。
被成膜的第二包层222与第一包层221一起成为包层22。
此外，第二包层222的一部分在纤芯21上成膜而成为突出部22b。
在本实施方式所涉及的制造方法中，通过使第二包层222的成膜时间比以往长或者提高成膜速度，使第二包层222比以往厚地成膜。于是，突出部22b的第二面22d的宽度比纤芯21的宽度大。
(平滑化工序)
在成膜第二包层222后，向平滑化工序转移。
在平滑化工序中，如图16D所示，使突出部22b的整个表面(包括第二面22d、第三面22f、突出部22b的角部22e以及立起部22g)平滑。
具体而言，包括突出部22b的包层22的整个表面实施喷砂加工或者湿蚀刻。
这样的加工与通过研磨除去突出部22b相比能够简易地进行。
另外，在使突出部22b的截面形状为上述各种变形方式的情况下，在该平滑化工序中，将突出部22b削成所希望的形状。
(开口形成工序)
在使第二包层222成膜后或者使突出部22b的整个表面平滑之后，向开口形成工序转移。
在开口形成工序中，在第一包层221层叠第二包层222而成的包层22的一部分形成多个开口部22a(参照图1)。
(导体层成膜工序)
在包层22形成开口部22a后，向导体层成膜工序转移。
在导体层成膜工序中，如图16E所示，在包层22的第二面22d上且在开口部22a的周围成膜导体层3。
具体而言，实施镀覆、溅射等。
另外，在使导体层3的截面形状为上述各种变形方式的情况下，在该导体层成膜工序中，一边调节从溅射靶弹飞金属原子的方向等一边进行成膜。
这样，制造上述的光波导模块110。
<4.效果>
以上说明的本实施方式所涉及的光波导模块110以及具备该光波导模块110的光源模块100在制造时不需要除去突出部的工序。
此外，在本实施方式所涉及的光波导模块110以及光源模块100中，因接合材料的热而产生的热应力难以集中于突出部22b。
此外，本实施方式所涉及的光源模块100在减少制造时的时间精力的同时，在接合盖体140时不易损伤突出部22b以及导体层3，因此可靠性优异，能够长期使用。
此外，本实施方式所涉及的光波导模块110以及光源模块100通过缓和作用于突出部22b的热应力，也能够防止纤芯21变形或者光轴偏移。其结果，本实施方式所涉及的光波导模块110以及光源模块100能够防止光的传输效率降低。
-工业可用性-
本发明能够利用于光波导模块以及光源模块。
-符号说明-
100 光源模块
110 光波导模块
1 基板
1a 第一面
2 光波导
21 纤芯
211 分支路径
211a 入射面
212 合波部
213 综合路径
213a 出射面
21A 虚设纤芯
22 包层
22a 开口部
22b 突出部(第一突出部)
22c 平坦部
22d 第二面
22e 角部
22f 第三面
22g 立起部
22h 第四面
22i 凹部
22j 第二突出部
221 第一包层
222 第二包层
3 导体层
4 电极
41 搭载部
42 引出部
120 发光元件
120B 蓝色发光元件
120G 绿色发光元件
120R 红色发光元件
130 透镜
140 盖体
141 主体
141a 凹部
142 第二导体层
150 接合层。
Claims (16)
1.一种光波导模块，具备：
基板，具有第一面；
纤芯，在第一方向上延伸；
包层，包围所述纤芯并位于所述第一面上；以及
导体层，位于所述包层上，
所述包层在所述纤芯上具有突出部，
该突出部的面向所述导体层的第二面沿着所述第一面，并且该突出部具有宽度比所述纤芯宽的部分。
2.根据权利要求1所述的光波导模块，其中，
所述突出部的与所述第一方向正交的截面中的角部的形状为凸曲状。
3.根据权利要求1所述的光波导模块，其中，
所述突出部在立起部的所述宽度朝向所述基板扩展。
4.根据权利要求1所述的光波导模块，其中，
所述突出部的与所述第二面相连的第三面倾斜，以使得随着朝向所述基板，所述宽度变宽。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的光波导模块，其中，
所述包层在所述突出部的突出部分的近前具有凹部。
6.根据权利要求1所述的光波导模块，其中，
所述突出部成为立起部向远离所述纤芯的方向突出的高低差。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的光波导模块，其中，
所述导体层仿照所述包层的表面形状。
8.根据权利要求1～6中任一项所述的光波导模块，其中，
所述导体层的所述突出部的所述第二面上的形状为凸曲状。
9.根据权利要求1～6中任一项所述的光波导模块，其中，
所述导体层的所述突出部的角部上的形状为凸曲状。
10.根据权利要求1～6中任一项所述的光波导模块，其中，
所述导体层的所述突出部的角部上的厚度比所述第二面上的厚度厚。
11.根据权利要求1～6中任一项所述的光波导模块，其中，
所述导体层的与所述突出部的突出部分的近前相对的部分的厚度比所述包层中的所述突出部以外的部分上的厚度厚。
12.根据权利要求1～6中任一项所述的光波导模块，其中，
所述导体层的与所述突出部的突出部分的近前相对的部分呈凸曲状相连。
13.根据权利要求1～6中任一项所述的光波导模块，其中，
所述导体层的与所述突出部的突出部分的近前相对的部分呈凹曲状相连。
14.根据权利要求1～13中任一项所述的光波导模块，其中，
所述纤芯是发光元件发出的光通过的光波导，
在将位于所述纤芯上的所述突出部设为第一突出部时，所述包层在所述发光元件的侧方至少具有第二突出部。
15.一种光源模块，具备：
权利要求1～权利要求14中任一项所述的光波导模块；
电极，位于所述光波导模块的第一面上；
发光元件，位于所述电极上；以及
盖体，覆盖所述发光元件。
16.根据权利要求15所述的光源模块，其中，
具备多个所述发光元件，
各发光元件是红色发光元件、绿色发光元件以及蓝色发光元件。
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