JP2000056154A - 光モジュール及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光ファイバ１４と面発光レーザ１２とを容易
に接続することができる光モジュールを提供すること。 【解決手段】 光モジュール１０は、面発光レーザ１２
及び光ファイバ１４を備えている。面発光レーザ１２と
光ファイバ１４とは、光学結合されている。面発光レー
ザ１２から出射された光１８は、光ファイバ１４のコア
２０に入射する。光ファイバ１４の端部と面発光レーザ
１２とは、透明接続部材１６により、接続されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば、光ファ
イバ通信システムにおいて使われる光モジュール及びそ
の製造方法に関する。

【０００２】

【背景技術及び発明が解決しようとする課題】光モジュ
ールは、発光、受光素子と光導波路とを光学結合した状
態で、これらの部品をパッケージ内に収納した装置であ
る。従来の光モジュールとして、例えば、特開平６−２
３７０１６号公報に開示された光モジュールがある。こ
の光モジュールは、ガイド穴を有する部品を備えてい
る。ガイド穴の下に発光素子が位置している。そして、
ガイド穴に光ファイバが挿入されることにより、発光素
子は光ファイバと接続される。

【０００３】しかし、この光モジュールは、ガイド穴を
有する部品が必要である。光ファイバと発光素子とを低
損失で接続するためには、ガイド穴の位置、寸法精度を
確保しなければならない。このような部品を作製するの
は、容易ではない。

【０００４】本発明は、かかる課題を解決するためにな
されたものである。本発明の目的は、光導波路と光素子
とを簡易な構造で直接に接続することができる光モジュ
ール及びその製造方法を提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、発光及び受光
の少なくとも一方の機能を有する光素子と、光素子と光
学結合された光導波路と、光導波路の端部と光素子とを
接続する透明接続部材と、を備えた光モジュールであ
る。

【０００６】本発明の光モジュールは、透明接続部材を
用いて、光導波路の端部と光素子とを接続したことを特
徴としている。したがって、この光モジュールは、例え
ばガイド穴を有する複雑な構造の部品は不要となる。よ
って、容易に光導波路の端部と光素子とを接続すること
ができる。また、光導波路の端部と光素子とを直接接続
したので、光学部品を不要にすることができる。そのた
め、光学部品の光軸合わせが不要となり、製造工程の簡
略化及び光モジュールの小型化を図ることができる。

【０００７】なお、透明接続部材として、透明樹脂を用
いると、成形が容易で、かつ光モジュールの製造コスト
を下げることができる。

【０００８】光導波路のコアの屈折率と透明接続部材の
それとは、近似しているか又は等しいのが好ましい。光
素子からの光又は光素子への光が、透明接続部材とコア
との界面で、好ましくない屈折を生じさせないためであ
る。

【０００９】本発明の光モジュールは、光素子からの光
を、光導波路のコアへ導く、又は光導波路からの光を、
光素子へ導く光波面変換部材を備えるのが好ましい。レ
ンズ等の光波面変換部材で光の角度を変えることによ
り、光学結合効率を高めることができる。光波面変換部
材は、光導波路のコア又は光素子に取り付けることがで
きる。

【００１０】本発明の光モジュールは、半導体基板の主
表面に形成され、光素子と電気的に接続された電子回路
を備え、電子回路が遮光されているのが好ましい。電子
回路は、光素子に駆動信号を送ったり、光素子からの信
号が送られたりする。電子回路に自然光や光素子等から
の光があたると、電子回路が誤動作するおそれがある。
よって、電子回路を遮光することにより、誤動作を防ぐ
ことができる。

【００１１】電子回路を遮光する手段としては、以下の
態様がある。

【００１２】（ａ）半導体基板全体を不透明部材で覆う
態様。

【００１３】（ｂ）半導体基板の主表面を不透明部材で
覆う態様。

【００１４】（ｃ）電子回路の電極層形成に用いた金属
層を、半導体基板の主表面に残す態様。

【００１５】（ｄ）半導体基板の主表面上に位置し、厚
さ方向に電気を通す導通部を有する不透明部材を用いる
態様。この態様の場合、光素子は、不透明部材上に位置
し、導通部を介して電子回路と電気的に接続されてい
る。

【００１６】（ｅ）実装基板を備え、光素子を、実装基
板の一方の面に設置し、電子回路を有する半導体基板
を、実装基板の他方の面に設置する態様。本発明の光モ
ジュールは、上記電子回路と電気的に接続され、かつ光
モジュールを他の電子回路と電気的に接続するための導
電性部材を備え、導電性部材が光モジュールの端部に露
出しているのが好ましい。これにより、従来の電気ケー
ブルと同様の取り扱いが可能となる。

【００１７】本発明の製造方法は、発光及び受光の少な
くとも一方の機能を有する光素子と、光素子と光学結合
された光導波路と、を備えた光モジュールの製造方法で
あって、光素子と光導波路とが光学結合するように、光
導波路の端部と光素子とを位置合わせする工程と、透明
接続部材を用いて、光導波路の端部と光素子とを接続す
る工程と、を備える。

【００１８】

【発明の実施の形態】（第１の実施の形態）図１は、本
発明に係る光モジュールの第１の実施の形態の模式図で
ある。光モジュール１０は、面発光レーザ１２及び光フ
ァイバ１４を備えている。面発光レーザ１２と光ファイ
バ１４とは、光学結合されている。光ファイバ１４は、
コア径の大きいプラスチックファイバが好ましい。面発
光レーザ１２から出射された光１８は、光ファイバ１４
のコア２０に入射する。光ファイバ１４の端部と面発光
レーザ１２とは、透明樹脂からなる透明接続部材１６に
より、接続されている。ここで、透明接続部材１６は、
反射による結合効率の低下を防ぐために、光ファイバ１
４のコア２０の屈折率とほぼ同じ屈折率を有する材料に
するのが好ましい。 面発光レーザ１２は、例えばリー
ドフレーム２２ａを有する実装基板２２上に載置されて
いる。実装基板２２及びリードフレーム２２ａには、リ
ード線２４ａ、２４ｂがそれぞれ取り付けられている。
面発光レーザ１２を駆動する信号は、リード線２４ａ、
２４ｂを通って面発光レーザ１２に送られる。

【００１９】光モジュール１０が、外部の電子回路と接
続が容易にできるようにするため、光モジュール１０の
端部にリード線２４ａ、２４ｂと外部の電子回路とを接
続するための電気コネクタが形成されていることが好ま
しい。

【００２０】次に、図１に示す光モジュール１０の製造
方法の一例を、図２を用いて説明する。図２（ａ）を参
照して、複数の面発光レーザ１２ａ、１２ｂ、１２
ｃ、．．．．が、テープ２６に固定されている。これら
の面発光レーザは、リード線を備えた実装基板上に載置
されている。テープ２６が矢印方向に動かされることに
より、まず、面発光レーザ１２ａが光ファイバ１４ａと
位置合わせされる。これにより、面発光レーザ１２ａと
光ファイバ１４ａとを光学結合させる。

【００２１】図２（ｂ）を参照して、光ファイバ１４ａ
の端部と面発光レーザ１２ａとを接続する透明接続部材
１６ａは、例えば射出成形によって形成される。すなわ
ち、光ファイバ１４ａの端部と面発光レーザ１２ａとを
覆う型を設置する。型に透明樹脂を流し込み、これを硬
化させ、光ファイバ１４ａの端部と面発光レーザ１２ａ
とを、透明接続部材１６ａにより接続する。そして、型
を取り外す。

【００２２】図２（ｃ）を参照して、テープ２６が矢印
方向に動かされる。これにより、光ファイバ１４ａ及び
面発光レーザ１２ａから構成される光モジュールが、テ
ープ２６から剥がされる。また、面発光レーザ１２ｂが
光ファイバ１４ｂと位置合わせされる。以下、同じ動作
により、光ファイバ１４ｂの端部と面発光レーザ１２ｂ
とを、透明接続部材により接続する。以上の工程を連続
的におこない、光モジュールが連続的に生産される。な
お、透明樹脂の成形は、複数個同時におこなってもよ
い。

【００２３】第１の実施の形態では、透明接続部材を用
いて、光ファイバの端部と面発光レーザとを接続してい
る。よって、光ファイバの端部と面発光レーザとの接続
が容易となる。また、製造工程の簡略化及び光モジュー
ルの小型化を図ることができる。さらに、成形が容易
で、かつ光モジュールの製造コストを下げることができ
る。さらに、光モジュールが、その端部に電気コネクタ
が形成されていれば、従来の電気ケーブルと同様の取り
扱いが可能であり非常に利便性が高い。

【００２４】であり非常に利便性が高い。

【００２５】（第２の実施の形態）図３は、本発明に係
る光モジュールの第２の実施の形態の模式図である。面
発光レーザ１２は、実装基板２２上に載置されている。
実装基板２２は、リード線２４を有する。面発光レーザ
１２は、透明封止部材１７により封止されている。この
ような状態の面発光レーザ１２が、透明接着剤２８によ
り、光ファイバ１４の端面に接着されている。これによ
り、光ファイバ１４の端部と面発光レーザ１２とが接続
される。なお、透明接着剤２８の代わりに、透明封止部
材１７および／または光ファイバ１４の端部を加熱溶融
して接着してもよい。図中、１８は光を示し、２０は光
ファイバ１４のコアを示している。

【００２６】第２の実施の形態は、第１の実施の形態と
同様な効果を有する。

【００２７】（第３の実施の形態）図４は、本発明に係
る光モジュールの第３の実施の形態の模式図である。第
１の実施の形態との違いは、光ファイバ１４のコア２０
の端面にレンズ３０を取り付けた点である。これ以外に
ついては、第１の実施の形態と同じ構成なので、同一符
号を付すことにより、説明を省略する。

【００２８】レンズ３０は、凸状をしている。レンズ３
０は、コア２０に入射される光１８の入射角を小さくす
る機能を有する。これにより、光ファイバ１４と面発光
レーザ１２との光結合効率を高めている。第３の実施の
形態は、この効果を有するほか、第１の実施の形態と同
じ効果も有する。レンズ３０の代わり、コア２０の端面
に凸部を形成し、これをレンズとしてもよい。

【００２９】（第４の実施の形態）図５は、本発明に係
る光モジュールの第４の実施の形態の模式図である。第
１の実施の形態との違いは、レンズ機能を有する透明封
止部材３２で、面発光レーザ１２を封止している点であ
る。これ以外については、第１の実施の形態と同じ構成
なので、同一符号を付すことにより、説明を省略する。

【００３０】透明封止部材３２にレンズ機能をもたせる
ために、透明封止部材３２の屈折率は、透明接続材１６
のそれと異なっている。

【００３１】透明封止部材３２のレンズ機能により、コ
ア２０に入射される光１８の入射角を小さくしている。
これにより、光ファイバ１４と面発光レーザ１２との光
結合効率を高めている。第４の実施の形態は、この効果
を有するほか、第１の実施の形態と同じ効果も有する。

【００３２】（第５の実施の形態）図６は、本発明に係
る光モジュールの第５の実施の形態の模式図である。第
４の実施の形態との違いは、レンズ機能を有する透明封
止部材３２で封止された面発光レーザ１２を、コア２０
に埋め込んでいる点である。よって、面発光レーザ１２
と光ファイバ１４とを接続する透明樹脂が不要となる点
である。これら以外については、第４の実施の形態と同
じ構成なので、同一符号を付すことにより、説明を省略
する。

【００３３】第５の実施の形態の製造方法を、図７によ
って、説明する。図７（ａ）を参照して、光ファイバ１
４の端部をヒータ３４で加熱する。透明封止部材３２で
封止された面発光レーザ１２を、光ファイバ１４の端部
と位置合わせする。図７（ｂ）を参照して、光ファイバ
１４の端部をヒータ３４で加熱しながら、面発光レーザ
１２を矢印方向に押す。これにより、透明封止部材３２
で封止された面発光レーザ１２が、コア２０に埋め込ま
れる。この方法で製造するためには、透明封止部材３２
の融点が、光ファイバ１４のそれよりも、高い必要があ
る。

【００３４】第５の実施の形態は、第４の実施の形態と
同じ効果を有する。また、第５の実施の形態では、面発
光レーザ１２を、コア２０に埋め込むことにより、光フ
ァイバ１４の端部と面発光レーザ１２とが接続されてい
る。よって、光ファイバ１４の端部と面発光レーザ１２
とを接続するために、透明樹脂を準備する必要がなくな
る。

【００３５】（第６の実施の形態）図８は、本発明に係
る光モジュールの第６の実施の形態の模式図である。面
発光レーザ１２は、ＩＣチップ３６上に載置されてい
る。ＩＣチップ３６は、半導体基板の主表面に、電子回
路を形成した構造をしている。ＩＣチップ３６と面発光
レーザ１２とは、電気的に接続されている。面発光レー
ザ１２を駆動する信号は、ＩＣチップ３６の電子回路か
ら送られる。この電子回路を遮光するために、ＩＣチッ
プ３６の半導体基板全体を、例えば、不透明樹脂からな
る遮光部材３８で覆っている。これがこの実施の形態の
特徴である。

【００３６】遮光部材３８上には、透明封止部材４０が
取り付けられている。透明封止部材４０により、面発光
レーザ１２を封止している。透明封止部材４０は、第４
の実施の形態の透明封止部材３２と同様のレンズ機能を
有する。

【００３７】ＩＣチップ３６は、実装基板２２上に載置
されている。実装基板２２には、リード線２４が取り付
けられている。光ファイバ１４の端部と面発光レーザ１
２とは、透明接続部材１６により、接続されている。な
お、１８は光を示す。２０は光ファイバ１４のコアを示
す。

【００３８】第６の実施の形態は、第４の実施の形態と
同じ効果を有する。また、遮光部材３８でＩＣチップ３
６覆うことにより、電子回路に自然光や面発光レーザ１
２等からの光があたるのを防いでいる。これにより、電
子回路の誤動作を防止してる。

【００３９】（第７の実施の形態）図９は、本発明に係
る光モジュールの第７の実施の形態の模式図である。第
６の実施の形態との違いは、ＩＣチップ３６の半導体基
板の主表面上を、例えば、不透明樹脂からなる遮光部材
４２で覆うことにより、電子回路を遮光している点であ
る。また、ＩＣチップ３６及び面発光レーザ１２を透明
封止部材４４で封止している点である。透明封止部材４
４は、第４の実施の形態の透明封止部材３２と同様のレ
ンズ機能を有する。これら以外については、第６の実施
の形態と同様の構成なので、同一符号を付すことによ
り、説明を省略する。第７の実施の形態は、第６の実施
の形態と同じ効果を有する。

【００４０】（第８の実施の形態）図１０は、本発明に
係る光モジュールの第８の実施の形態の模式図である。
第６の実施の形態との違いは、ＩＣチップ３６の電子回
路の電極層４６形成に用いた金属層４８を、半導体基板
の主表面に残すことにより、電子回路を遮光している点
である。また、ＩＣチップ３６及び面発光レーザ１２を
透明封止部材４４で封止している点である。透明封止部
材４４は、第４の実施の形態の透明封止部材３２と同様
のレンズ機能を有する。これら以外については、第６の
実施の形態と同様な構成なので、同一符号を付すことに
より、説明を省略する。第８の実施の形態は、第６の実
施の形態と同じ効果を有する。

【００４１】（第９の実施の形態）図１１は、本発明に
係る光モジュールの第９の実施の形態の模式図である。
第６の実施の形態との違いは、ＩＣチップ３６の半導体
基板の主表面上に位置し、厚さ方向に電気を通す導通部
５２を有する不透明シート５０より、電子回路を遮光し
ている点である。不透明シート５０の材料としては、例
えば、ポリイミドがある。面発光レーザ１２は、不透明
シート５０上に位置する。面発光レーザ１２は、導通部
５２を介して、ＩＣチップ３６の電子回路と電気的に接
続されている。

【００４２】ＩＣチップ３６及び面発光レーザ１２を透
明封止部材４４で封止している点でも、第６の実施の形
態と異なる。透明封止部材４４は、第４の実施の形態の
透明封止部材３２と同様のレンズ機能を有する。これら
以外については、第６の実施の形態と同様な構成なの
で、同一符号を付すことにより、説明を省略する。第９
の実施の形態は、第６の実施の形態と同じ効果を有す
る。

【００４３】（第１０の実施の形態）図１２は、本発明
に係る光モジュールの第１０の実施の形態の模式図であ
る。面発光レーザ１２及びＩＣチップ３６は、実装基板
２２に載置されている。但し、ＩＣチップ３６が載置さ
れている面は、面発光レーザ１２が載置されている面と
は、逆の面である。この構成により、面発光レーザ１２
の光１８からＩＣチップ３６の電子回路を遮光してい
る。また、ＩＣチップ３６及び面発光レーザ１２を透明
封止部材４４で封止している。透明封止部材４４は、第
４の実施の形態の透明封止部材３２と同様のレンズ機能
を有する。これら以外については、第６の実施の形態と
同様な構成なので、同一符号を付すことにより、説明を
省略する。第１０の実施の形態は、第６の実施の形態と
同じ効果を有する。なお、この実施の形態では、実装基
板２２の裏面にＩＣチップ３６を載せることによって、
面発光レーザ１２の光１８を遮光している。しかしなが
ら、自然光を遮光するため、ＩＣチップ３６の全体、又
はＩＣチップ３６の電子回路形成面を遮光部材で覆って
もよい。

【００４４】なお、第１〜第１０の実施の形態では、透
明樹脂を用いて、光ファイバの端部と面発光レーザとを
接続している。しかしながら、本発明は、これに限定さ
れることはなく、本発明に適用できる透明体ならば、他
の材料でもよい。

【００４５】また、第１〜第１０の実施の形態では、光
素子として、面発光レーザを用いた。しかしながら、本
発明は、これに限定されることはない。端面発光型のよ
うなレーザや発光ダイオードにも、本発明を適用でき
る。

【００４６】また、第１〜第１０の実施の形態では、光
素子として、発光素子を用いた。しかしながら、本発明
は、これに限定されることはない。フォトダイオードの
ような受光素子にも、本発明を適用できる。また、発光
素子と受光素子とを組み合わせてもよい。組み合わせの
一態様として、光ファイバの一方の端部と発光素子と
を、透明樹脂を用いて接続し、光ファイバの他方の端部
と受光素子とを、透明樹脂を用いて接続するのがある。
すなわち、一方向に光信号を伝送する態様である。組み
合わせの他の態様として、光ファイバの一方の端部に発
光素子及び受光素子を、透明樹脂を用いて接続し、光フ
ァイバの他方の端部に発光素子及び受光素子を、透明樹
脂を用いて接続するのがある。すなわち、双方向に光信
号を伝送する態様である。

【００４７】また、第１〜第１０の実施の形態では、光
導波路として、光ファイバを用いた。しかしながら、本
発明は、これに限定されることはない。ガラス基板やプ
ラスチックフィルムのようなものを光導波路としてもよ
い。

【００４８】また、第１〜第１０の実施の形態では、リ
ード線２４を電気コネクタとして用いた。しかしなが
ら、本発明は、これに限定されることはない。ＲＪ−４
５やＩＥＥＥ１３９４等の電気コネクタを用いてもよ
い。

【００４９】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る光モジュールの第１の実施の形態
の模式図である。

【図２】第１の実施の形態の製造方法の工程を示す工程
図である。

【図３】本発明に係る光モジュールの第２の実施の形態
の模式図である。

【図４】本発明に係る光モジュールの第３の実施の形態
の模式図である。

【図５】本発明に係る光モジュールの第４の実施の形態
の模式図である。

【図６】本発明に係る光モジュールの第５の実施の形態
の模式図である。

【図７】第５の実施の形態の製造方法の工程を示す工程
図である。

【図８】本発明に係る光モジュールの第６の実施の形態
の模式図である。

【図９】本発明に係る光モジュールの第７の実施の形態
の模式図である。

【図１０】本発明に係る光モジュールの第８の実施の形
態の模式図である。

【図１１】本発明に係る光モジュールの第９の実施の形
態の模式図である。

【図１２】本発明に係る光モジュールの第１０の実施の
形態の模式図である。

【符号の説明】

１０ 光モジュール １２ 面発光レーザ １４ 光ファイバ １６ 透明接続部材 １７、３２、４０、４４ 透明封止部材 １８ 光 ２０ コア ２２ 実装基板 ２２ａ リードフレーム ２４ａ、２４ｂ リード線 ２６ テープ ２８ 接着剤 ３０ レンズ ３４ ヒータ ３６ ＩＣチップ ３８、４２ 遮光部材 ４６ 電極層 ４８ 金属層 ５０ 不透明シート ５２ 導通部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 金子 丈夫 長野県諏訪市大和３丁目３番５号 セイコ ーエプソン株式会社内 Ｆターム(参考） 2H037 AA01 BA02 BA11 DA03 DA04 DA06 DA36 2H047 CC07

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 発光及び受光の少なくとも一方の機能を
   有する光素子と、 前記光素子と光学結合された光導波路と、 前記光導波路の端部と前記光素子とを接続する透明接続
   部材と、 を備えた光モジュール。
2. 【請求項２】 請求項１において、 前記光素子からの光を、前記光導波路のコアへ導く、又
   は前記光導波路からの光を、前記光素子へ導く光波面変
   換部材を備えた光モジュール。
3. 【請求項３】 請求項２において、 前記光波面変換部材は、前記光導波路のコアに取り付け
   られている、光モジュール。
4. 【請求項４】 請求項２において、 前記光波面変換部材は、前記光素子に取り付けられてい
   る、光モジュール。
5. 【請求項５】 請求項１、２、３又は４において、 半導体基板の主表面に形成され、前記光素子と電気的に
   接続された電子回路を備え、 前記電子回路が遮光されている、光モジュール。
6. 【請求項６】 請求項５において、 前記半導体基板全体を不透明部材で覆うことにより、前
   記電子回路を遮光する、光モジュール。
7. 【請求項７】 請求項５において、 前記半導体基板の主表面を不透明部材で覆うことによ
   り、前記電子回路を遮光する、光モジュール。
8. 【請求項８】 請求項５において、 前記電子回路の電極層形成に用いた金属層を、前記半導
   体基板の主表面に残すことにより、前記電子回路を遮光
   する、光モジュール。
9. 【請求項９】 請求項５において、 前記半導体基板の主表面上に位置し、厚さ方向に電気を
   通す導通部を有する不透明部材により、前記電子回路を
   遮光し、 前記光素子は、前記不透明部材上に位置し、前記導通部
   を介して前記電子回路と電気的に接続されている、光モ
   ジュール。
10. 【請求項１０】 請求項５において、 実装基板を備え、 前記光素子を、前記実装基板の一方の面に設置し、前記
    電子回路を有する半導体基板を、前記実装基板の他方の
    面に設置することにより、前記電子回路を遮光する、光
    モジュール。
11. 【請求項１１】 請求項５、６、７、８、９又は１０に
    おいて、 前記電子回路と電気的に接続され、かつ前記光モジュー
    ルを他の電子回路と電気的に接続するための導電性部材
    を備え、 前記導電性部材が前記光モジュールの端部に露出してい
    る、光モジュール。
12. 【請求項１２】 発光及び受光の少なくとも一方の機能
    を有する光素子と、前記光素子と光学結合された光導波
    路と、を備えた光モジュールの製造方法であって、 前記光素子と前記光導波路とが光学結合するように、前
    記光導波路の端部と前記光素子とを位置合わせする工程
    と、 透明接続部材を用いて、前記光導波路の端部と前記光素
    子とを接続する工程と、 を備えた光モジュールの製造方法。