JP2000105327A

JP2000105327A - 光受信モジュール

Info

Publication number: JP2000105327A
Application number: JP10274670A
Authority: JP
Inventors: Hiromi Nakanishi; 裕美中西; Miki Kuhara; 美樹工原
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1998-09-29
Filing date: 1998-09-29
Publication date: 2000-04-11
Anticipated expiration: 2018-09-29
Also published as: JP3019078B1

Abstract

(57)【要約】【課題】作製容易で低コストであって光量損失が少な
く堅牢な表面実装型ＰＤモジュールを提供する事【解決手段】基板の上にＶ溝とこれに直交する光路変
換溝を形成し、ＰＤを光路変換溝の前後の３点で支持
し、光ファイバ先端、光路変換溝、ＰＤの部分は透光性
樹脂によって固定し、光ファイバやフェルールは固定樹
脂によって固定し、全体を樹脂モールドする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光通信に用いる平
面実装型受信モジュールに関する。平面実装という言葉
について述べる。従来例の光受信モジュールは、ステム
にＰＤを固定し、光ファイバをＰＤの上方にステム面に
直角になるように支持し中間にレンズを設けていた。光
ファイバからの光を集光レンズで絞って垂直にＰＤの上
面に入射させる。光線はステムやＰＤ面に直角である。
ファイバとＰＤにはかなりの空間距離があり光が広がる
のでこれを防ぐためにレンズが必要である。縦長円筒形
で光ファイバが円筒の頂点から出ているという扱いにく
い形状をしている。プリント基板に実装する場合は、ピ
ンを半田付けしモジュールを固定した後ピンを曲げて円
筒を横に寝かせる必要がある。プリント基板を何枚も重
ねる場合、そのピッチは９ミリであるが、基板の厚みと
素子の厚みの合計が９ミリ以下としなければいけない。
従来の円筒形縦長の光受信モジュールではそのような要
求に応えることができない。

【０００２】平面実装型モジュールというのはそのよう
な嵩高い縦長モジュールの反対概念である。光ファイバ
の入射方向が基板面に平行で基板上に固定されるものを
平面実装型と呼ぶ。光ファイバが平面を這うので平面実
装なのである。光ファイバが基板面に平行だから円筒形
のパッケージが最早不要である。平坦な基板に光ファイ
バやＰＤを固定して平坦な形状のパッケージとすること
ができる。また光ファイバとＰＤを接近させ自由空間で
伝搬しないようにするからレンズは要らない。レンズが
不要だと材料コストが下がるだけでなく、調芯作業を省
き組立コストを下げることができる。平坦な形状なので
プリント基板に実装したとき高さを取らないため好都合
である。そのようなわけで光モジュールのコストをさら
に抑制するためには平面実装型のものが強く望まれる。

【０００３】表面実装モジュールでは、光結合のため集
光レンズを使わない。光ファイバと発光素子（ＬＤ、Ｌ
ＥＤ）若しくは受光素子（ＰＤ）を対向接近させて直接
光結合させる。このため実装の寸法精度がよりいっそう
厳しくなる。光ファイバと発光素子や受光素子を精度良
く固定するためのいくつかの工夫が提案されている。し
かし何れの提案も難がある。広く実施されるには至って
いない。

【０００４】

【従来の技術】平面実装型光受信モジュールとしてしば
しば提案されているものは、Ｓｉ基板に構造物を作り光
ファイバとＰＤを固定するものである。Ｓｉ単結晶の異
方性エッチングを利用しＳｉ基板にＶ溝を形成し、ここ
に光ファイバを固定し、光ファイバ端面より出射した光
を略直角に曲げ、Ｓｉ表面に実装した受光素子に入射さ
せる。ここでエッチングの異方性というのは｛１００｝
面と｛１１１｝面のエッチング速度が相違し、前者が後
者より著しく速いという性質をいう。そのような異方性
を示すエッチャントが知られている。

【０００５】（１００）面Ｓｉ単結晶にレジストを塗布
し［０１１］方向のストライプ状の窓を開け、適当なエ
ッチャントによって異方性エッチングすると、［０１
１］方向に伸びる（１−１１）面と（１１−１）面より
なるＶ溝ができる。異方性エッチャントによるエッチン
グ速度が｛１００｝面では速く、｛１１１｝面で遅いか
らそのようなＶ溝ができる。さらに好都合な事はＶ溝の
終点に（１１１）面が露出するという事である。表面
（１００）とＶ溝の面（１−１１）、（１１−１）のな
す角度は１２６゜である。Ｖ溝の底角は７２゜である。
終端面（１１１）とＶ溝両面（１−１１）、（１１−
１）との角度は、１０８゜である。終端面（１１１）と
表面のなす角度は１２６゜である。１３５゜ではない。

【０００６】ここで［…］は個別方向を、＜…＞は包括
方向を示す。（…）は個別面を、｛…｝は包括面を表
す。上の説明は［０１１］ストライプについてのもので
あるが、［０±１±１］の方位のストライプについても
同様なＶ溝を作製できる。Ｓｉ基板というがＳｉ基板は
そのままでは導電性なので表面の一部０．５μｍ〜１μ
ｍ程度を酸化してＳｉＯ₂にする。あるいはスパッタリ
ングによってＳｉＯ₂膜を堆積させる。大部分はＳｉ単
結晶であるが、表面は絶縁性のＳｉＯ₂である。だから
Ｓｉ基板というのは、詳しくはＳｉＯ₂／Ｓｉ基板のこ
とである。簡単のため、以後単にＳｉ基板と表現する。

【０００７】表面実装型のモジュールを作製する場合、
このＶ溝に光ファイバをはめ込んで固定する。溝終端の
（１１１）面で光を反射させてその上方に固定したＰＤ
に光を入射させる。そうするとレンズが不要で光ファイ
バが表面に平行な平面実装型モジュールが得られる。

【０００８】平面実装型モジュールの基本的な構造は以
上に述べてとおりである。さらに進んで平面実装型に関
して幾つもの提案がなされている。いずれも何らかの難
点があり未だ広く実施されていない。平面実装ＰＤモジ
ュールに関する主な公知技術について３つの構造を説明
する。［従来構造１：ＰＤ直下ファイバ挿入構造（図１〜図
４）］ドイツ特許公報ＤＥ３５４３５５８Ｃ２（１
９８５年１２月１０日出願）発明者ヒラーリッヒベルン
ト、ローデマンフレッド B.HILLERICH & A.GEYER, "SELF-ALIGNED FLAT-PACK
FIBRE-PHOTODIODE COUPLLING", Electronics Lett. vo
l.24, No.15, 1988, p918-919、

【０００９】異方性エッチングによってＳｉ基板にＶ溝
を堀る。Ｖ溝の終端の上に受光素子（ＰＤ）を取り付け
る。Ｖ溝のＰＤの直下まで光ファイバを差し込んで光フ
ァイバとほぼ同じ屈折率の接着剤によって光ファイバを
固定する。受光素子の直下まで光ファイバの先端が入り
込むところに特徴がある。図１〜４によってこの構造を
述べる。図１は完成した状態の断面図、図２はＶ溝の部
分の平面図、図３はＶ溝に光ファイバを取り付けた状態
の平面図、図４はＰＤチップ、光ファイバを固定した状
態の平面図である。

【００１０】（１００）面Ｓｉ基板１にレジストを塗布
しマスクを使った露光と現像により［０１１］方向のス
トライプ窓をあけ、異方性エッチャントを使ってエッチ
ングする。（１−１１）、（１１−１）面よりなるＶ溝
２ができる。（１１１）面である傾斜反射面４がＶ溝２
の終端に生成される。傾斜反射面４の直上にＰＤチップ
５を位置決めし固定する。ワイヤ配線する。光ファイバ
３の先端をＰＤチップ５の下に差し込み、先端を傾斜反
射面４に当てる。光ファイバ３をＶ溝に入れる。光ファ
イバ３、Ｖ溝２に接着剤７を塗布する。接着剤が乾燥す
ればできあがりである。

【００１１】Ｖ溝はかなり深く掘る必要がある。光ファ
イバがすっぽりと埋まるからである。Ｖ溝の深さをＷ、
底角の半分をφ、光ファイバの直径をＤとすると、Ｗ＞Ｄ（１＋cosecφ）／２（１）である必要がある。Ｖ溝の底角が７２゜であるから、Ｗ
＞Ｄ（１＋cosec３６゜）／２＝１．３５Ｄでなければ
ならない。たとえばＤ＝１２５μｍとすると、Ｗは１６
９μｍより深い。Ｖ溝が完全な｛１１１｝面であれば、
深さＷと、幅Ｂは単純な関係

【００１２】Ｂ＝２Ｗtanφ＝２Ｗtan３６゜＝１．４５Ｗ（２）によって与えられる。だからこのＶ溝の幅Ｂは、２４５
μｍ以上である。光ファイバの横方向の位置決めはＶ溝
によって自然になされる。光ファイバの軸方向の位置決
めは傾斜反射面によって正確になされる。つまり光ファ
イバは調芯の必要がない。これは利点である。光ファイ
バ先端からＰＤチップまでの距離は極めて短いからビー
ムが広がらない。ＰＤチップ５がＶ溝の上面のコの字型
の部分に安定に固定される。構造が単純である。これも
利点である。ＰＤを正確に位置決めしておけば良い。

【００１３】ところがこの構造には二つの欠点がある。
ひとつは光ファイバ３の先端をＰＤ５の下へ潜り込ませ
るので先端が見えないということである。だから先端が
傾斜反射面４に接触しているのかどうか分からない。接
着剤の回り込み状態を観察できない。

【００１４】もう一つは接着剤７がＰＤの下のＶ溝部分
まで回り込まないということである。ＰＤとＶ溝によっ
て作られる狭い穴に光ファイバを差し込んでそのあとで
接着剤を塗布するが粘度が大きいから穴に入りにくい。
例えばＷ＝１．３５ＤとするとＶ溝とＰＤで囲まれる穴
の断面積は光ファイバ断面積の約１．７倍である。しか
し光ファイバが差し込まれているから、実効面積は光フ
ァイバ断面積の０．７倍しかない。このように狭いから
接着剤が入りにくい。接着剤が光ファイバの先端を覆わ
ないと図１のように穴の中に空隙部８が生ずる。接着剤
は光ファイバと同じ屈折率を持ち光ファイバの光が端面
で反射しないようにする作用もある。もしも空隙部８が
発生すると、端面反射による損失がある。空気中である
とビームの広がりが大きくなる。チップ裏面での反射損
失も増加する。図１のようでなくても接着剤の中に気泡
ができると気泡での散乱や反射損失がある。接着剤が穴
を完全に満たしていないとそのような損失がある。ＰＤ
のためファイバ先端が見えないから果たして接着剤が穴
を充填しているかどうかという事も分からない。［従来
構造２：二基板貼り合わせ構造（図５、図６）］

【００１５】特公昭６３−２２５６５号に提案されてい
る構造である。１枚の基板に平面実装できず、２枚の基
板に光ファイバ、ＰＤを取り付け、互いに貼り合わせる
ようになっている。図５、図６によって説明する。図５
は第１のＳｉ基板の斜視図である。（１００）Ｓｉ基板
１１の上に異方性エッチングによって［０１１］方向に
延びる平行な第１Ｖ溝１２、１３を設ける。同時にこれ
と直交する［０−１１］方向に横溝１４を穿つ。平行な
二つのＶ溝１２、１３の底より、横溝１４の底が深い。
同時に異方性エッチングするが深いので時間が足らず横
溝１４の底面は（１００）面が残っているようである。
横溝１４の対向面は（１１１）面になっている。これが
反射面１５となる。Ｖ溝１２、１３に光ファイバ１６、
１７を差し込み先端を傾斜反射面１５に当てる。その状
態で光ファイバを接着剤で固定する。光ファイバから出
た光は傾斜反射面１５によって反射されて上向きの光線
２３、２４になる。

【００１６】横溝１４が横にのびているからＰＤを固定
できない。そこで第２のＳｉ基板１８を使う。Ｌ型断面
の複雑なＳｉ基板１８である。二つの穴を穿ち、二つの
ＰＤ１９、２０を穴に埋め込む。このＰＤはｐ電極、ｎ
電極ともに上面にあり、ワイヤボンデイングによってメ
タライズパターン（図示しない）と接続する。第２Ｓｉ
基板１８を反対に向けて、第１Ｓｉ基板１１の背面２１
が、第２Ｓｉ基板１８の横片２２内面に当たるように、
基板１１、１８を重ね合わせ、接着する。光線２３、２
４がＰＤ１９、２０に入射するようになる。

【００１７】この構造の場合、光ファイバが基板面より
下に沈んでいるから溝の深さＷはＷ＞（Ｄ／２）（cosecφ＋１）（３）でなければならない。横溝１４はこれ以上に深い溝であ
る。

【００１８】これはＰＤの下に光ファイバを差し込まな
い。光ファイバの先端がよく見える状態で作業する。軸
方向の位置合わせ（傾斜反射面１５に当てる）と接着が
容易である。また横溝１４に接着剤を満たす事ができ、
光ファイバの先端も接着剤で完全に覆う事ができる。接
着剤の付着のムラ、空隙での乱反射などの問題がない。
さらに複数のＰＤ、光ファイバを取り付けるのに便利で
ある。それらは利点である。

【００１９】しかし横溝１４が広がっておりＰＤを三方
で支える事ができない。ＰＤを片持ち支持するというよ
うな不安定なことはもちろんできないことである。つま
り光ファイバと同じ基板によってＰＤを支持できない。
ＰＤを支持するために第２の基板１８が不可欠である。
すると二つの基板間の位置合わせをしなければならな
い。基板の一方を裏返して張り合わせるのであるから極
めて難しい位置合わせになる。第２Ｓｉ基板１８でのＰ
Ｄ位置、第１基板での横溝の位置なども誤差の要因にな
る。これらが狂っていると２枚基板間の時後的な調芯だ
けでは最適位置を見い出すことができない。

【００２０】それになにより構造が複雑である。２枚の
Ｓｉ基板にそれぞれＰＤと、光ファイバを取り付けてこ
れを合体させるのであるから表面実装とはもはや呼べな
い。製作コストが嵩むので実用的でない。［従来構造３：二段階Ｖ溝構造（図７〜図９）］

【００２１】二段階Ｖ溝構造受光モジュールが特開平９
−５４２２８号によって提案されている。図７〜図９に
よって二段階Ｖ溝構造の受光モジュールを説明する。図
７は縦断面図、図８は平面図、図９はＶ溝を横切る線で
切った断面図である。

【００２２】（１００）Ｓｉ基板２５に大きい第１Ｖ溝
２６とそれに続く、より小さい第２Ｖ溝２７を異方性エ
ッチングによって同時に形成する。いずれも［０１１］
方向に伸びるＶ溝で中心線は共通である。Ｖ溝の面は
（１−１１）、（１１−１）面である。深さが違うので
中間に傾斜面２８ができる。第２Ｖ溝２７の終端に小さ
い傾斜反射面２９ができる。これも（１１１）面であ
る。光ファイバ３０は第１Ｖ溝２６にはめ込む。先端が
傾斜面２８に当たる位置で固定される。第２Ｖ溝２７の
上に当たる部分にＰＤチップ３２を固定する。光ファイ
バ３０から出た光は第２Ｖ溝２７を通過し傾斜反射面２
９で上方へ反射される。そしてＰＤチップ３２に下面か
ら入射する。

【００２３】光ファイバ３０は第１Ｖ溝２６の上に一部
が露呈する。第１Ｖ溝の深さＷは、Ｗ＜Ｄ（１＋cosecφ）／２＝Ｄ（１＋cosec３６゜）／２＝１．３５Ｄ（４）でなければならない。たとえばＤ＝１２５μｍとする
と、Ｗは１６９μｍより浅い。しかしビームは第２Ｖ溝
２７を進行しなければならないから、

【００２４】Ｗ＞（Ｄ／２）cosecφ＝（Ｄ／２）cosec３６゜＝０．８５Ｄ（５）である。つまり第１Ｖ溝の深さＷは、（Ｄ／２）cosecφ ＜Ｗ＜（Ｄ／２）（cosecφ＋１）（６）であるが、φ＝３６゜の場合、Ｗは０．８５Ｄ〜１．３
５Ｄの間にある。光ファイバの先端が傾斜面２８に当た
ることから、第２Ｖ溝の深さＵは、

【００２５】Ｕ＜Ｗ−（Ｄ／２）（cosec３６゜−１）＝Ｗ−０．３５Ｄ（７）でなければならない。光ファイバから出たビームが第２
Ｖ溝を通るためには、

【００２６】Ｕ＞Ｗ−（Ｄ／２）cosec３６゜＝Ｗ−０．８５Ｄ（８）である。つまり第２Ｖ溝深さＵは、Ｗ−（Ｄ／２）cosecφ＜Ｕ＜Ｗ−（Ｄ／２）（cosecφ−１）（９）であるが、この場合ＵはＷ−０．８５Ｄ〜Ｗ−０．３５
Ｄの間にあることが必要である。

【００２７】この構造の利点を述べる。まず光ファイバ
３０の先端がＰＤ３２の下に潜り込まない。先端が見え
るので光ファイバの固定状態を観察できる。光ファイバ
固定が容易である。光ファイバ先端とＰＤ下部の空間を
樹脂によって埋め尽くすことができる。樹脂のない部分
ができて光が反射されたり散乱されたりすることがな
い。二段階の溝は一度の異方性エッチングによって彫り
つけることができる。

【００２８】

【発明が解決しようとする課題】ところが従来技術とし
て紹介した３つの構造にはいずれも欠点がある。［従来
構造１（ＰＤ直下ファイバ挿入構造）］では、受光素子
の下まで、光ファイバが挿入されている。狭い穴に樹脂
が受光素子の下まで十分に回り込まないと言う欠点があ
る。接着剤が光ファイバ先端を完全に覆わないと空気と
光ファイバ、接着剤の境界で反射する。光路中に気泡が
あれば乱反射がおこり光量損失の原因になる。また特開
平９−５４２２８号にも欠点として指摘されているよう
に、光ファイバの先端が見えないという問題もある。
［従来構造２（二基板貼り合わせ構造）］の場合は、横
溝が横に伸びているので、ＰＤを同じ基板に付けること
ができず、基板が２枚になってしまう。光ファイバ側基
板と、ＰＤ側基板の位置合わせが難しい。平面型でなく
て厚みのある構造物になる。構造が複雑であって製作が
困難である。コスト高になる。

【００２９】［従来構造３（二段階Ｖ溝構造）］は接着
剤の種類に対する配慮がたりない。接着剤は第１には光
ファイバを基板に固定するためのものである。それだけ
でない、接着剤は光ファイバとＰＤの間を埋め尽くすの
であるから光を通すものでなければならない。透光性が
あるということである。それに、光ファイバの屈折率
（１．４）に近似する屈折率をもつものであることが望
ましい。そうでないと、光ファイバ・接着剤界面で反射
が起こるからである。それゆえ二段階Ｖ溝構造は、透光
性の接着剤を光ファイバ全面に塗布して光ファイバの固
定、光路充填に用いている。ところが透光性の樹脂は接
着力が弱い。乾燥した後であってもブヨブヨと柔らかく
部材が微かに動き得る。光ファイバと基板を永久的に固
定するにはより強力な接着剤を用いることが望ましい。
しかし強力な接着性を持つ接着剤は不透明であり、光フ
ァイバ・ＰＤ間には使えない。だからこの提案は接着剤
に難点があり永年の使用に耐えない。

【００３０】性質の異なる二通りの樹脂を用いて光を通
しながら光ファイバを確実に固定できるようにした表面
実装型受光モジュールを提供することが本発明の第１の
目的である。性質の異なる二通りの樹脂が混在しないよ
うに空間的に分離できるようにした表面実装型光受信モ
ジュールを提供することが本発明の第２の目的である。
安価な樹脂モールド型の光受信モジュールを提供するこ
とが第３の目的である。

【００３１】

【課題を解決するための手段】本発明の光受信モジュー
ルは、基板と、基板の上に穿たれたＶ溝と、Ｖ溝の先に
これと直交するよう基板上に設けられる光路変換溝と、
光路変換溝の一面である傾斜反射面と、光路変換溝の上
において基板に固定されるＰＤチップと、Ｖ溝に挿入さ
れ固定される光ファイバと、光ファイバの先端部のＶ溝
と、光路変換溝と、ＰＤチップの下面に充填される透光
性樹脂と、光ファイバの大部分を基板に固定する固定樹
脂と、基板および光ファイバ、ＰＤチップの全体を覆っ
て硬化した樹脂モールドのパッケージよりなる。光ファ
イバから出た光は光路変換溝に入り、ここで傾斜反射面
によって上向きに反射されＰＤチップに下から入射して
受光層に至る。光ファイバが基板面に平行に固定される
から平面実装である。

【００３２】本発明では光ファイバを固定するＶ溝と、
これに直交する光路変換溝を基板上に設け、光路変換溝
の上方の基板面にＰＤを固定する。光路変換溝はＰＤよ
り横に広いものとする。光路変換溝が重要である。光路
変換溝は軸線と直交する方向に伸びる溝であり、光路を
上向きに変える作用と、接着剤がＰＤの下の空間に満ち
るようにする作用がある。光ファイバとＰＤの間の光路
を接着剤が埋め尽くす様にしないといけないが、横方向
に長い光路変換溝がこれを可能にする。容積の広い溝で
あるから接着剤が充分に流動し空隙が生じない。

【００３３】２種類の接着剤を使うのが本発明の特徴の
一つである。光ファイバとＰＤの間の光路は透光性樹脂
の接着剤によって満たす。光ファイバとＶ溝の間の接着
は固定樹脂接着剤によって強く固定する。透光性の樹脂
としては、シリコン系の柔らかい透明の樹脂が適する。
柔らかいので受光素子や光ファイバの端面ヘのストレス
が少ない。特に温度変化による伸び縮みで受光素子や光
ファイバの位置関係を大きく狂わせる事もない。この樹
脂は、紫外線、若しくは温度加熱によって硬化させる
が、完全に固化せず、ゼラチン状の状態を保ち、周りの
部品にストレスを掛けない。シリコン系の透光性樹脂は
屈折率も光ファイバに近く、マッチングオイル的な役割
もするし、通信用波長帯の１３００ｎｍ〜１６００ｎｍ
での吸収も殆どない。従来技術としてこれまで紹介した
ものは透光性を重視しているから全面に透光性ある樹脂
を使っていた。

【００３４】しかしＶ溝へ光ファイバを固定するには透
光性樹脂では不十分である。硬化が完全でなく光ファイ
バがずれるおそれがある。透光性樹脂の長所が、光ファ
イバ固定という目的に対しては短所になる。そこで本発
明は光ファイバの固定のためには透光性樹脂でない硬化
の完全な樹脂を用いる。固定樹脂とここでは表現する。
固定樹脂は光ファイバを強固に支持できればよいので、
透明性、屈折率同一性などの光学的性質は要求されな
い。不透明で屈折率は任意であってよい。しっかりと確
実に固定することが主眼であるので固定樹脂としては例
えばエポキシ系の樹脂を用いる。

【００３５】このように二種類の樹脂を用いることが本
発明の新規な特徴の一つである。しかし単に２種類の樹
脂を流すだけだと境界が決まらず相互に混合してしまい
固定樹脂が光ファイバとＰＤを結ぶ光路を塞ぐ可能性も
ある。本発明はそのような問題に対する備えをもちろん
持っている。光ファイバとＰＤの間の空間が狭いので透
光性樹脂が充分に広がらないものであるが、本発明では
広い光路変換溝をＰＤの直下に存在させて流動性を高
め、透光性樹脂が空間を隈なく満たすようにしている。
透光性樹脂が光路を満たした後に固定樹脂を流すから固
定樹脂が光路を遮るというようなことはありえない。透
光性樹脂がまんべんなく流動し光路を隈なく満たすた
め、光路変換溝は容積が大きくないといけない。縦方向
のＶ溝と直交し長い溝となるのがよい。少なくともＰＤ
よりは広いという必要がある。基板を横方向に全部横断
するようにしても良い。光路変換溝の長さをＬとする
と、ＰＤの幅をＢとし、基板幅をＨとすると、

【００３６】Ｂ＜Ｌ≦Ｈ（１０）となる。本発明の光路変換溝は、図５の横溝とは違う。
幅広横長の横溝であると、そこにＰＤチップを固定でき
ない。本発明は光路変換溝の前後の基板表面でＰＤを固
定する。ＰＤは光路変換溝を前後に跨ぐようになる。そ
のために光路変換溝幅Ｑは当然にＰＤの長さＣより小さ
いことが必要である。Ｑの下限は、光ファイバコアの高
さと、傾斜反射面の傾斜角Θによって決まる。コアと基
板表面の距離はＷ−（Ｄ／２）cosecφであるから、こ
れにcotΘを掛けたものが下限を与える。

【００３７】｛Ｗ−（Ｄ／２）cosecφ｝cotΘ＜Ｑ＜Ｃ（１１）機械加工する場合、φ、Θは自在に選ぶことができる。
Ｓｉ異方性エッチングの場合は、φ＝３６゜、Θ＝５４
゜である。

【００３８】それだけでなく光路変換溝に直交する溝の
幅がＰＤよりも狭い必要がある。本発明はもちろんその
ような配慮をしている。だから図５、図６の従来例のよ
うに２枚の基板を必要としない。

【００３９】

【発明の実施の形態】４つの実施形態を説明する。［実施形態１：（Ｖ溝＋間隙溝＋小Ｖ溝＋光路変換
溝）］図１０〜図１４によってひとつの実施形態を説明
する。図１０は光ファイバ固定部のみの一部斜視図であ
る。図１１は同じ部分の平面図である。図１２、図１３
は、１２ー１２断面図、１３ー１３断面図である。

【００４０】溝は機械的手段によって作製することもで
きる。溝は湿式の異方性エッチングによっても製作でき
る。Ｓｉ異方性エッチングを利用して溝を形成する場合
は、方位（１００）のＳｉ基板３３を基材として用い
る。Ｓｉそのままであると導電性があるからＳｉＯ_２膜
を表面に形成する。スパッタリングによってＳｉＯ_２膜
を付けるか、酸化によって膜を作る。膜厚は０．５μｍ
〜１μｍ程度で充分である。Ｓｉ基板３３にフォトレジ
ストを塗布しマスクを通して露光し［０１１］方向のス
トライプ窓を形成する。レジストを現像し異方性あるエ
ッチングによって、光ファイバを挿入固定すべきＶ溝３
４を［０１１］方向に形成する。Ｖ溝３４は光ファイバ
が入る程度の幅、深さとする。Ｖ溝３４の終端にこれと
直交する間隙溝３６を形成する。図１２、図１３に現れ
るように、間隙溝３６はＶ溝３４より深い。間隙溝は３
６エッチングによって作る事もできるが、ダイシングソ
ーによって機械加工することもできる。間隙溝３６の前
面３８は垂直またはこれに近い壁であることが光ファイ
バの位置合わせという観点からは望ましい。しかし間隙
溝３６は傾斜を持つ溝であっても良い。

【００４１】間隙溝３６を越えて、Ｖ溝３４と同じ軸線
上により狭い小Ｖ溝３５を設ける。小Ｖ溝３５は短い溝
である。小Ｖ溝３５の先にこれと直交するように光路変
換溝３７を設ける。光路変換溝３７は前面が傾斜した反
射用の傾斜反射面４１になっている。光ファイバから出
た光が傾斜反射面４１に当たって上向きの光になる。光
路を変換する溝であるから光路変換溝と呼んでいる。光
路変換溝３７の幅ＱはＰＤの長さＣより小さい。溝３７
はＳｉ地肌そのままであっても良い。屈折率がかなり違
うので反射率が大きい。しかし傾斜反射面４１、或いは
光路変換溝３７の全体に金属薄膜（Ａｌ、Ａｕなど）を
蒸着すればさらによい。金属膜を付けると反射率を１０
０％近くに上げる事ができる。

【００４２】このモジュールは４つの溝を基板上に設け
ている。適当な刃先形状の刃物を使って機械加工するこ
とができる。また異方性エッチングによってこれらの溝
を作る事もできる。異方性エッチングと機械加工の両方
を用いて形成することもできる。垂直壁はＲＩＥエッチ
ングによって作製することができる。

【００４３】異方性エッチングによる場合は、Ｖ溝の方
向は［０１１］方向とし、Ｖ溝の面は（１−１１）、
（１１−１）となる。小Ｖ溝の面も同じように（１−１
１）と（１１−１）面である。光路変換溝の傾斜反射面
４１は（１１１）面である。間隙溝、光路変換溝の方向
は［０−１１］方向である。間隙溝３６の壁は垂直壁を
形成したならそれは（０±１±１）面である。

【００４４】間隙溝３６と光路変換溝３７の間に狭いス
トライプ状の表面４５が残る。光路変換溝３７の前方に
広い表面４６が存在する。ＰＤ４２は、光路変換溝３７
を跨ぎ、広い表面４６と狭い表面４５の上の３箇所にボ
ンディングによって固定される。小表面４５があるから
図５、図６のように２枚の基板を必要としない。狭い小
Ｖ溝３５は小表面４５を残すために必要である。

【００４５】被覆のない光ファイバ４０（コア＋クラッ
ド）をＶ溝３４に挿入する。図１０〜１２に示すよう
に、光ファイバ４０の先端は、間隙溝３６の前面３８に
当たって位置決めされる。光ファイバの先端部を透光性
樹脂接着剤４３によって固定する。小Ｖ溝３５の中、Ｐ
Ｄ４２の下方の光路変換溝３７に接着剤が回り込まない
といけない。粘度の高い接着剤であるから広い空間が必
要である。ここでは横に広がる間隙溝３６と光路変換溝
３７があるから接着剤はやすやすとＰＤの直下の空間へ
回り込む。

【００４６】光ファイバ４０の先端、小Ｖ溝３５、ＰＤ
４２の下方の光路変換溝３７、ＰＤ４２は透光性樹脂接
着剤４３によって固定される。通信光に対して透明でな
ければならない。そうでないと光が通らないからであ
る。透明だというだけでなく光ファイバと近似した屈折
率をもち光ファイバ端面で反射が起こらないような樹脂
が適する。透光性樹脂は例えばシリコン系の樹脂とす
る。この樹脂は紫外線照射、或いは加熱によって硬化さ
せる事ができるが完全に固化しない。ゼラチン状の柔軟
な状態を保ち周りの部品にストレスを掛けない。

【００４７】Ｖ溝３４にはめ込まれた光ファイバ４０
は、透光性樹脂４３とは異なるより強固な固定樹脂４４
によって固定する。固定樹脂４４は透光性樹脂４３を覆
い光ファイバ４０の全体を固定する。これは通信光に対
して不透明であっても良い。屈折率も制限はない。接着
力に優れていれば良いのである。固定樹脂接着剤はゲル
状の透光性樹脂４３を内包する。例えばエポキシ系樹脂
の接着剤を固定樹脂接着剤として用いる。固定樹脂接着
剤によって光ファイバが強固にＶ溝に接着される。透光
性樹脂４３はこれによって包囲されるが、骨格がしっか
りしているので、外部のストレスが透光性樹脂にかから
ない。透光性樹脂の柔軟性は損なわれない。固定樹脂は
透光性樹脂部分を保護する作用もある。本発明は２つの
接着剤を組み合わせてその長所を相補的に生かして使っ
ている。そのような工夫がなされたものは従来技術には
全く見られない。

【００４８】間隙溝３６や光路変換溝３７は横に広く
て、透光性樹脂を遍く広がらせる作用がある。その点で
図１〜図４の従来構造とは違う。Ｖ溝３４に光ファイバ
４０を差し込んで固定するから光ファイバの調芯などは
不要である。ＰＤの位置合わせはマークを基板に付けて
おいてそれを目指してＰＤチップを取り付けるようにす
る。図１４は光路変換溝３７をもＶ溝にした例を示す。
光路変換溝３７は光を反射するための傾斜面があれば良
いのでＶ溝であっても良いのである。光ファイバ４０か
ら出た光は小Ｖ溝３５を通過し傾斜反射面４１で斜め上
向きに反射されて下面からＰＤ４２に入射する。

【００４９】Ｖ溝の底角の半分をφとする。Ｓｉ基板の
異方性エッチングを利用する場合はφ＝３６゜である。
光路変換部３７の傾斜反射面４１（１１１）の傾斜角は
５４゜である。Ｖ溝３４の斜面は（１−１１）、（１１
−１）面である。順序は図１１に示す通りでなく先にＰ
Ｄをボンディングによって付ける。その後に光ファイバ
を取り付ける。傾斜反射面３７とその近傍の第２Ｖ溝３
５は金属膜を蒸着し反射率を高揚させる。ＰＤチップ４
２は光路変換部のすぐ上に固定する。そのためメタライ
ズ面を基板上に作っておく。ＰＤチップは背面入射型が
適する。背面入射型の場合ｎ電極がリング電極になりこ
こから光が入る。ｎ電極をメタライズ面にボンドする。

【００５０】ＰＤチップは例えば、４５０μｍ角、厚み
２００μｍのＩｎＧａＡｓのＰＤチップを用いる。これ
を所定位置４５、４６に半田づけする。光路変換溝の幅
Ｑは当然４５０μｍ未満（Ｑ＜Ｃ）である。半田代が必
要であるから光路変換溝幅Ｑは１５０μｍ〜２５０μｍ
程度である。光ファイバ先端はＰＤから少し離れてい
る。潜り込まないから光ファイバの背中（頂部）が基板
面より下であっても、基板面より上であっても、はたま
た面一であってもよい。Ｖ溝深さをＷ、溝底角を２φ、
光ファイバ（クラッド）径をＤとすると、光ファイバ背
中が基板面より隆起する高さΔｈは

【００5１】 Δｈ＝（Ｄ／２）（１＋cosecφ）−Ｗ（１２）である。［実施形態２：（Ｖ溝＋間隙溝＋小Ｖ溝＋光路変換
溝）］図１５〜図１９によって本発明の第２の実施形態
を説明する。これもＶ溝３４、小Ｖ溝３５が軸方向に存
在し、それと直交するように間隙溝３６、光路変換溝４
７が形成される。光路変換溝幅Ｑは、ＰＤ長さＣより小
さい（Ｑ＜Ｃ）。但し光路変換溝４７の横広がりが前例
よりも狭い。狭いと言ってもＰＤよりは広い。光路変換
溝の長さをＬとすると、ＰＤの幅をＢとし、基板幅をＨ
とすると、Ｂ＜Ｌ≦Ｈである。前例はＬ＝Ｈであるが、
この例は、Ｂ＜Ｌ＜Ｈである。ＰＤの幅より狭いと、Ｐ
Ｄの直下に接着剤が回り込みにくい。

【００５２】軸方向にＶ溝３４があり、それの前端に直
交するように間隙溝３６がある。これはダイシングでも
エッチングでも作製することができる。さらに小Ｖ溝３
５があり、小Ｖ溝３５の先に光路変換溝４７がある。こ
れは端までなくて途切れている。前例と同じように光フ
ァイバから出た光が、小Ｖ溝３５を通り傾斜反射面４８
で上向きに反射されＰＤ４２に裏面から入る。図１５〜
図１８の例では、光路変換溝４７の断面が倒立台形であ
るが、図１９のようにＶ溝としても良い。この例でも小
Ｖ溝両側の小表面４５と光路変換溝４７の前方の表面４
６と３箇所においてＰＤ４２が支持される。

【００５３】ＰＤ、光ファイバ、小Ｖ溝、間隙溝の部分
のみに透光性樹脂の接着剤４３をポッティングしてい
る。その点も前例と同じである。光ファイバから出た光
は透明な樹脂の中を進み傾斜反射面４８で反射されＰＤ
４２に入射する。傾斜反射面４８は金属薄膜を蒸着、ス
パッタリングしておくのがよい。

【００５４】ＰＤの下に光ファイバが入り込まないか
ら、光ファイバの背中がＶ溝より突出していても良い
（Ｗ＜（Ｄ／２）（１＋cosecφ））し、Ｖ溝の中に沈
んで（Ｗ＞（Ｄ／２）（１＋cosecφ））いても良い。
Ｄは光ファイバの直径、ＷはＶ溝の深さ、φはＶ溝の底
角の半分である。

【００５５】間隙溝３６の前面３８によって光ファイバ
の軸方向の位置決めがなされる。透光性樹脂４３を間隙
溝３６、光路変換溝４７、小Ｖ溝３５に充填して光ファ
イバの先端を固定する。その上を固定樹脂４４で固め
る。［実施形態３：（Ｖ溝＋光路変換溝）］

【００５６】図２０〜図２４によって第３の実施形態を
説明する。Ｓｉ基板３３に縦方向にＶ溝３４を切りこれ
に直接に光路変換溝５２を形成してある。光路変換溝５
２の幅ＱはＰＤの長さＣより小さい（Ｑ＜Ｃ）。光路変
換溝５２に続いて傾斜反射面５３があるのは前例と同じ
である。しかし実施例２、実施例１の間隙溝や、小Ｖ溝
がない。Ｖ溝３４に光ファイバを固定し、光ファイバ先
端、ＰＤ直下、光路変換溝５２には透明な透光性樹脂４
３をポッティングする。光路変換溝（幅Ｌ）５２は横方
向に長いが基板の全体（Ｈ）を横切っていない。途中で
切れている。しかしＰＤの幅Ｂよりは広い。Ｂ＜Ｌ＜Ｈ
であるから、光路変換溝５２は透光性樹脂４３の流動を
助けＰＤ４２の直下へ透光性樹脂４３が回り込むように
する。小Ｖ溝がないが、Ｖ溝３４の終端の表面４５にＰ
Ｄ４２が乗るようになっている。光路変換溝５２、傾斜
反射面５３には金属薄膜を被覆するのが良い。傾斜反射
面５３、Ｖ溝３４はエッチングによって形成できる。光
路変換溝５２の後面は機械的手段で垂直に切り欠くこと
ができる。また反応性イオンエッチングによって垂直に
切る事もできる。光路変換溝５２は図２４に示すように
Ｖ溝であっても良い。その場合は、Ｖ溝３４、光路変換
溝５２ともに異方性エッチングで作製することができ
る。

【００５７】この例は単純化されているだけにＰＤ４２
の取り付け座４５が両側に退く。Ｖ溝の深さをＷとし、
底角の半分をφとするとＶ溝３４の横方向の幅Ｔは、Ｔ
＝２tanφであるが、ＰＤ４２の一辺Ｂよりもこれが小
さくないといけない。つまりＴ＜Ｂである。光ファイバ
４０はＶ溝３４に埋まっているという必要はないので、
これは常に可能である。ＰＤと光ファイバ直径の比Ｂ／
Ｄが小さいと光ファイバはＶ溝からかなり背中を出すよ
うな関係になる。

【００５８】光ファイバの頂面（背中）が基板表面と同
じ高さだとすると、Ｗ＝（Ｄ／２）（１＋cosecφ）で
ある。溝の幅ＴはＤに対して、Ｔ＝Ｄtanφ（１＋cosec
φ）となる。ＰＤの幅ＢがＴより大きければ、ＰＤがＶ
溝をまたぐ位置に固定できる。つまりＢ＞Ｄtanφ（１
＋cosecφ）であればＰＤ４２がＶ溝の両側の部分面４
５、４５に接触固定され得る。φが３６度とすると、Ｂ
＞１．９６Ｄであれば良い。Ｄ＝１２５μｍとすると、
Ｂが２４５μｍより大きければそれが可能である。１辺
が４００μｍ〜５００μｍのＰＤを用いるから充分な余
裕がある。［実施形態４：（Ｖ溝＋光路変換溝）］

【００５９】図２５〜図２９によって第４の実施形態を
説明する。Ｓｉ基板３３に縦方向にＶ溝３４を切りこれ
に直角に光路変換溝５４を形成してある。それに続いて
傾斜反射面５５がある。光路変換溝５４が基板３３の全
幅に及ぶ広がりを持っている。機械加工で光路変換溝５
４を切る場合は基板の全体幅Ｈと同じ幅の方が加工が容
易である。その他は前例と同じである。光ファイバの取
り付けも同様になされる。

【００６０】Ｖ溝３４に光ファイバ４０を固定し、光フ
ァイバ先端、ＰＤ直下、光路変換溝５２には透明な透光
性樹脂４３をポッティングする。光路変換溝（幅Ｌ）５
４は横方向に長いので、透光性樹脂４３の流動を助けＰ
Ｄ４２の直下へ透光性樹脂４３が回り込むようにする。
Ｖ溝３４の終端の左右の表面４５にＰＤ４２が乗るよう
になっている。光路変換溝５４、傾斜反射面５５には金
属薄膜を被覆するのが良い。傾斜反射面５５、Ｖ溝３４
はエッチングによって形成できる。光路変換溝５４の後
面は機械的手段で垂直に切り欠くことができる。また反
応性イオンエッチングによって垂直に切る事もできる。
光路変換溝５４は図２９に示すように単純なＶ溝であっ
ても良い。その場合は、Ｖ溝３４、光路変換溝５４とも
に異方性エッチングで作製することができる。

【００６１】透光性樹脂の上へさらに固定樹脂を乗せて
光ファイバをＶ溝に堅固に固定する。この例ではＢ＜Ｌ
＝Ｈとなっている。図３０は第１の実施形態に対応する
Ｓｉ基板３３の全体平面図である。縦中央に光ファイバ
（クラッド＋コア）を収容するＶ溝３４が形成される。
先述の光ファイバ用Ｖ溝３４の先に大Ｖ溝５６がある。
これは光ファイバ先端に付けたフェルールを収容する溝
である。光ファイバはクラッド径が１２５μｍであるが
フェルールはこれよりずっと太いので大Ｖ溝５６が必要
である。その部分は前低面５８となっている。傾斜面５
７ができるのは、異方性エッチングによってＶ溝５６、
３４、３５、傾斜面５７を一挙に形成したからである。
中間部面５９には縦方向にＶ溝３４があるだけである。

【００６２】間隙溝３６より後方の後面６０には小Ｖ溝
３５、光路変換部溝３７の他にメタライズ６２、６３な
どが印刷あるいは蒸着によって形成される。後面６０に
は、ＰＤ４２の他に、増幅器６４やコンデンサ６５、そ
の他の電子回路素子６６を取り付けることができる。そ
のために電極引き出し用のメタライズ面が設けられるの
である。Ｓｉ基板の表面は酸化膜ＳｉＯ₂で覆われメタ
ライズはＳｉＯ₂の上にあるから相互に絶縁されてい
る。溝を切った部分はＳｉが露呈している。しかし溝に
接触するのは光ファイバだけであるから差し支えない事
である。

【００６３】図３１はＳｉ基板３３のＶ溝など構造物
に、チップや光ファイバを取り付けた状態を示す斜視図
である。Ｖ溝３４の延長線上、光路変換溝３７の上、メ
タライズ６３の終端にＰＤ４２が半田付けしてある。そ
のすぐ前にはメタライズ６２に増幅器ＩＣ６４が半田付
けしてある。同じメタライズ６２に平板コンデンサ６
５、６７が取り付けられる。これはダイキャップともい
う。電源のインピーダンスを下げてノイズを遮断するた
めに入れている。ＰＤ４２はｎ電極（カソード）が下に
なっておりこれがメタライズ６３に直接に接続されてい
る。上のｐ電極はワイヤ７０によって増幅器６４の入力
端子に接続される。増幅器の出力端子と電源端子がワイ
ヤによって別のメタライズ６８につながれている。グラ
ンドはメタライズ６２から取っている。ＰＤの光電流を
同じパッケージ内で増幅するから外部ノイズの影響を受
け難い。

【００６４】このように電子部品をリフロー炉によって
半田付けしてから、フェルール７４を付けた短い光ファ
イバ４０をＳｉ基板に取り付ける。フェルール７４を大
Ｖ溝５６に入れ、Ｖ溝３４に光ファイバ４０を入れる。
その後接着剤を使って光ファイバを固定するのである
が、初めに透光性樹脂４３を光ファイバ先端、間隙溝３
６、小Ｖ溝３５、ＰＤ４２、光路変換溝３７の辺りに滴
下（ポッテイング）する。次いでフェルール７４、光フ
ァイバ４０の上、透光性樹脂の上に固定樹脂４４を塗布
する。固定樹脂４４が乾燥して硬化する。フェルール７
４、光ファイバ４０が固定される。

【００６５】図３２は図３１の部分図である。図３２
（１）はＰＤを取り付ける部分の平面図である。光路変
換溝３７、傾斜反射面４１には金属膜を被覆してある。
反射率を上げるためである。基板３３の側部から伸びる
メタライズ６３が光路変換溝３７、傾斜反射面４１によ
って分断されている。分断された部分を仮想的につなぐ
とメタライズ６３は小Ｖ溝３５を囲むようなコの字型に
なっている。メタライズ６３の上に電極用のパターン７
５が蒸着、メッキ（例えばＡｕ−Ｓｎ）などによって作
成してある。間隙溝３６と光路変換溝３７の中間の面で
はＰＤ取付け座４５、４５に、光路変換溝３７の後ろで
は広いＰＤ取付け座４６の上にパターン７５が形成され
る。

【００６６】パターン７５の外側でメタライズ６３の上
に４つの位置合わせマーク７６、７７、７８、７９が付
されている。ＰＤ４２の４隅の点がこれらのマークに合
うようにしてＰＤ４２を取り付ける。ＰＤ４２は、前の
二つのＰＤ取付け座４５と後ろのＰＤ取付け座４６によ
って安定に支持される。

【００６７】図３２（２）は光ファイバの突き合わせ部
である。光ファイバから出た光は平面方向にも広がるが
光路変換溝３７の傾斜反射面４１で反射され底面からＰ
Ｄ４２にはいる。図３２（３）は光ファイバの光が傾斜
反射面４１で上向きに反射されＰＤ４２に入射するとこ
ろを示す。図３２（４）は光ファイバ４０を横切る部分
の横断面図である。Ｖ溝の深さＷ、底角の半分φ、Ｖ溝
の幅Ｔなどの定義も示している。（５）は光路変換溝３
７の部分の横断面図である。この例では光ファイバ４０
の大部分はＶ溝３４に沈み上部の幾分かが露出してい
る。光ファイバは半分以上がＶ溝中にある事が必要であ
るが、それ以上の制約はない。光ファイバがＶ溝の中に
完全に沈んでいても良い。

【００６８】図３３は間隙溝、小Ｖ溝、光路変換溝近傍
の拡大断面図である。光ファイバ４０はコア８０とクラ
ッド８１とからなる。光路変換溝３７の底面と傾斜反射
面４１には金属膜が被覆される。反射率を高めるためで
ある。光ファイバの先端は間隙溝３６の前面３８によっ
て軸方向の位置決めがなされる。Ｖ溝であって底角が７
２゜であるから小Ｖ溝３５の側方にも光ファイバ先端が
当たる。コア８０の中心Ｐから出た光は、開口角に応じ
て広がる。広がり角θはｃｏｓθ＝ｎ₁／ｎ₀によって与
えられる。ｎ₁はクラッド屈折率、ｎ₀はコア屈折率であ
る。広がりビームをＰＱ₁、ＰＱ₂、ＰＱ₃とする。傾斜
反射面４１でビームが斜め上方に反射されて底面Ｕ₁、
Ｕ₂、Ｕ₃から裏面入射型のＰＤ４２に入る。ＰＤの屈折
率が大きいからビームはより垂直な経路を描き受光部Ｓ
のＲ₁、Ｒ₂、Ｒ₃に到達する。ここで光は光電流に変換
される。

【００６９】傾斜反射面４１の傾斜角は４５゜でなくて
５４゜であるから、反射ビームはＰＤ底面に垂直でな
い。多少後ろ向きのビームとなる。これらが屈折率の大
きいＰＤ４２に入射し、上方の受光部Ｓまで伝搬しここ
で感受される。垂直上向きでないから、ＰＤ面のＵ₁、
Ｕ₂、Ｕ₃で反射されたビームは同じ道筋を戻らない。こ
れが好都合な点である。もしも反射光が戻ると光ファイ
バを逆進し光源であるレ−ザ（図示しない）に戻りレ−
ザ発振に悪影響を及ぼすところである。本発明では５４
゜の傾斜反射面を使うからそのような事はない。従来の
円筒形の光受信モジュールでは光ファイバの先端を８゜
の傾斜に研磨して反射光がレ−ザに戻るのを防いだもの
である。本発明ではそれが不要である。現にここで光フ
ァイバ４０の先端は（傾き０゜に）正しく切ってある。

【００７０】近赤外光（１．５５μｍや１．３μｍ）を
通信光に用いる場合、ＰＤはＩｎＰ基板の上に、ＩｎＧ
ａＡｓＰやＩｎＧａＡｓの受光層をエピタキシャル成長
させ、Ｚｎ拡散でｐｎ接合を作成したものを使う。もち
ろん通信光の波長によって、Ｓｉ−ＰＤ、Ｓｉ−ＡＰＤ
を使う事もできる。

【００７１】図３１のようなものができると、これを金
属板８２を打ち抜いたリードフレームに乗せて、パター
ンとリードとをワイヤによって接続する。さらに型に入
れて流動性ある樹脂をそそぎ込み固化する。形状が決ま
った後、リードの外側に出ている部分を切断する。つま
り樹脂モールドによってパッケージを作るのである。従
来の円筒形光受信モジュールは平面実装でないのでやむ
をえず金属性のパッケージにハーメチックシールしてい
たがそれはコスト高になる。本発明はＳｉ基板の上に平
面実装しているから安価なモールド型のパッケージに収
容することができる。これによってもコストを削減でき
る。モールドであるというのも本発明の特徴の一つであ
る。

【００７２】図３４は樹脂モールド後の本発明の素子の
斜視図である。図３５は光路変換溝３７、傾斜反射面４
１の辺りの横断面図、図３６は中央縦断面図、図３７は
フェルール辺りの横断面図である。光路変換溝３７の辺
りでは透光性樹脂接着剤４３が光路部分を覆っている。
さらに光ファイバ、フェルールは固定樹脂４４によって
覆われる。さらにその外側において、安価なモールド樹
脂９０が全体を覆っている。両側にはリード８３〜８９
などが出ている。通常のモールドタイプＩＣと外観は殆
ど同じである。ただし、光ファイバを繋ぐためのフェル
ール７４が外部に突き出ている。これが電気的なＩＣと
少し違うところである。

【００７３】以上に述べたものは光ファイバが一本のも
のであった。本発明は複数の光ファイバと複数のＰＤを
設けた複数連の光受信モジュールにも適用できる。［３連の光ファイバの実施例］

【００７４】図３８は、３連の光受信モジュールに適用
したもののＳｉ基板の平面図を示す。Ｓｉ基板３３に１
本の共通の間隙溝３６が彫られている。これと直角に３
本のＶ溝３４、３４、３４が基板端面から半ばにかけて
形成される。間隙溝３６の先にはより狭い小Ｖ溝３５、
３５、３５が形成される。小Ｖ溝の先にはこれと直交す
る共通の光路変換溝３７が彫られている。その一方の壁
は傾斜反射面４１になっている。それが光路を上向きに
変換する。前例と同じように、Ｖ溝３４、３５は異方性
エッチングによって作製できる。間隙溝３６だけダイシ
ングソーで切り欠いてもよい。間隙溝３６も方向性ある
ＲＩＥなどのエッチングで形成できる。もちろんＶ溝３
４、３５も機械的手段によって切り込むこともできる。

【００７５】光路変換部の上にはＰＤ４２、４２、４２
を固定してある。ＰＤ４２のさらに前方には増幅器６
４、６４、６４とそのほかの電子回路素子９３、９４な
どが実装してある。これらは増幅器、コンデンサ、波形
整形器など任意である。Ｖ溝３４には、光ファイバ４０
を埋め込んである。光路部分（小Ｖ溝、間隙溝、光路変
換溝、ＰＤ下）は透光性樹脂によって、光ファイバの全
体は固定樹脂によって固定する。３連に限らず、４連、
…など任意の多連のモジュールとすることができる。こ
の例ではフェルールが外部に突出していない。それはテ
ープ光ファイバなどと突き合わせ結合させるためであ
る。もちろん図３４の素子のように、フェルールを３本
外部に突き出すような構造にしてもよい。結合の相手に
なる光ファイバ群の形状によってフェルールの組み合わ
せも自在に変えることができる。これは基板部分だけを
図示しているが、実際には図３４のように全体を樹脂モ
ールドして完成品とする。パッケージが樹脂モールドで
あるから金属カンパッケージやセラミックパッケージよ
りずっと安価になる。［５連光ファイバの実施例］

【００７６】図３９は、５連の場合の実施例を示す。Ｓ
ｉ基板３３に、横方向に共通の間隙溝３６を彫りつけ
る。これに垂直に５本のＶ溝３４を形成する。それの続
きとしてより狭い幅の小Ｖ溝３５を間隙溝３６の先に設
ける。小Ｖ溝３５の終端は共通の光路変換溝３７となっ
ている。光路変換溝３７の前方の壁は（１１１）面の傾
斜反射面４１となっている。その上に５連のＰＤアレイ
４２が固定してある。個々に分離したＰＤでなくてここ
ではアレイを使っている。ＰＤアレイなら位置合わせが
一回で済む。ＰＤ群の後方には電子回路部品９５、９
６、９７が取り付けてある。これもＳｉ基板の部分だけ
しか示していないが、実際には樹脂によって全体をモー
ルドする。光ファイバの開口端には、やはり５連のテー
プ光ファイバ９９のコネクタが何らかの手段によって着
脱自在に取り付けられる。３連や５連に限らず、８連や
１０連など任意の数の光ファイバ、Ｖ溝、ＰＤを並列に
並べた受光モジュールを作製することができる。

【００７７】

【発明の効果】本発明は、光ファイバ固定用Ｖ溝、広い
光路変換溝をＳｉ基板上に独立させて形成している。Ｐ
Ｄの裏面を３箇所で支持しその下方は横に広い光路変換
溝となっている。容積の大きい光路変換溝がＰＤの下に
あるから透光性樹脂の流動を促進する。光ファイバから
ＰＤに至る短い光路を空隙を作ることなく透光性樹脂に
よって完全に満たすことができる。光ファイバ屈折率と
近似した屈折率をもつ透光性樹脂が均一に存在するから
光の散乱や反射、屈折などが起こらない。熱や紫外線で
硬化させてもなお柔軟性が残る透光性樹脂によって光フ
ァイバやＰＤが覆われているから外部のストレスなどが
直接に作用しない。反面、フェルールや光ファイバは固
定樹脂接着剤によって強固堅固に固定する。間隙溝を設
けると一層明確な二つの接着剤の空間的な切り分けが可
能になる。透光性樹脂と固定用樹脂の組み合わせで良好
な性能の受信モジュールができる。そのようなものは従
来の光受信モジュールにはなかった事である。

【００７８】光路変換溝の幅ＱはＰＤの長さＣよりも小
さくなっているから、ＰＤは光路変換溝を前後に跨ぐよ
うに取り付ける事ができる。それで３箇所においてＰＤ
を基板に接触固定させることができる。ために１枚の基
板だけで足りる。２枚の基板を組み合わす必要がない。

【００７９】平面実装型であって円筒形のパッケージで
ないからプリント基板に実装したとき９ｍｍ以下にでき
る。平面実装型であってしかも樹脂によってモールドし
たものであるからさらに安価になる。

【００８０】１本の光ファイバ１個のＰＤだけでなく、
複数の光ファイバ、ＰＤを接続する光パラレルリンクの
ような複数本の光ファイバ伝送にも応用できる。光ファ
イバやＰＤの数が増えるとＶ溝による調芯作用、樹脂に
よる固定などが一層その効果を発揮する。製作コスト、
部品コストともに低減できる表面実装型の光受信モジュ
ールを与えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ドイツ特許ＤＥ３５４３５５８Ｃ２およびB.Hi
llerich & A.Geyer,"Self-aligned Flat-Pack Fibre ph
otodiode coupling", ELECTRONICS LETTERS VOL.24, N
O.15, P918(1988)によって提案された光受信モジュール
の中央縦断面図。

【図２】同じ光受信モジュールのＶ溝を含む一部の平面
図。

【図３】同じ光受信モジュールにおいてＶ溝に光ファイ
バを挿入した状態の一部平面図。

【図４】同じ光受信モジュールにおいてＰＤを取り付け
て光ファイバをＶ溝に挿入した状態の一部平面図。

【図５】特公昭６３ー２２５６５号において提案された
光受信モジュールの第１の基板の斜視図。

【図６】同じ特公昭６３ー２２５６５号において提案さ
れた光受信モジュールの第２の基板の斜視図。

【図７】特開平９ー５４２２８号において提案された光
受信モジュールの中央縦断面図。

【図８】同じ特開平９ー５４２２８号において提案され
た光受信モジュールの一部平面図。

【図９】同じもののＶ溝部分の横断面図。

【図１０】本発明の第１の実施形態にかかる光受信モジ
ュールのＶ溝、光路変換溝、ＰＤを含む部分の斜視図。

【図１１】本発明の第１の実施形態にかかる光受信モジ
ュールのＶ溝、光路変換溝、ＰＤを含む部分の平面図。

【図１２】図１０の１２ー１２断面図。

【図１３】図１０の１３−１３断面図。

【図１４】図１０の形態において光路変換溝の断面形状
だけをＶ溝に変更したものの図１３に対応する部分の断
面図。

【図１５】本発明の第２の実施形態にかかる光受信モジ
ュールのＶ溝、光路変換溝、ＰＤを含む部分の斜視図。

【図１６】本発明の第２の実施形態にかかる光受信モジ
ュールのＶ溝、光路変換溝、ＰＤを含む部分の平面図。

【図１７】図１５の１８−１８断面図。

【図１８】図１５の１７−１７断面図。

【図１９】図１６の形態において光路変換溝の断面形状
だけをＶ溝に変更したものの図１８に対応する部分の断
面図。

【図２０】本発明の第３の実施形態にかかる光受信モジ
ュールのＶ溝、光路変換溝、ＰＤを含む部分の斜視図。

【図２１】本発明の第３の実施形態にかかる光受信モジ
ュールのＶ溝、光路変換溝、ＰＤを含む部分の平面図。

【図２２】図２１の２２−２２断面図。

【図２３】図２０の２３−２３断面図。

【図２４】図２１の形態において光路変換溝の断面形状
だけをＶ溝に変更したものの図２３に対応する部分の断
面図。

【図２５】本発明の第４の実施形態にかかる光受信モジ
ュールのＶ溝、光路変換溝、ＰＤを含む部分の斜視図。

【図２６】本発明の第４の実施形態にかかる光受信モジ
ュールのＶ溝、光路変換溝、ＰＤを含む部分の平面図。

【図２７】図２６の２７−２７断面図。

【図２８】図２６の２８−２８断面図。

【図２９】図２６の形態において光路変換溝の断面形状
だけをＶ溝に変更したものの図２８に対応する部分の断
面図。

【図３０】本発明の光受信モジュールのＳｉ基板の平面
図。

【図３１】本発明の光受信モジュールにＰＤチップ、光
ファイバを固定した状態の斜視図。

【図３２】同じモジュールの各部分の詳細図。（１）は
光路変換溝、ＰＤ取付け座部分の平面図。（２）はＶ溝
に光ファイバを固定した状態の光路変換溝近傍平面図。
（３）は同じものの縦断面図。（４）は光ファイバの部
分の横断面図。（５）は光路変換溝の部分の横断面図。

【図３３】本発明の光受信モジュールの光ファイバ先
端、間隙溝、小Ｖ溝、光路変換溝部分の拡大縦断面図。

【図３４】Ｓｉ基板に電子部品や光ファイバを実装して
全体をモールドしたものの斜視図。

【図３５】同じ光受信モジュールのＰＤチップを含む部
分の横断面図。

【図３６】同じ光受信モジュールの中央縦断面図。

【図３７】同じ光受信モジュールの光ファイバを含む部
分の横断面図。

【図３８】光ファイバ３連の場合に適用した本発明の光
受信モジュールのＳｉ基板部分の平面図。

【図３９】光ファイバ５連の場合に適用した本発明の光
受信モジュールのＳｉ基板部分の平面図。

【符号の説明】

１Ｓｉ基板２Ｖ溝３光ファイバ４傾斜反射面５ＰＤチップ６光線７接着剤８空隙部１１Ｓｉ基板１２Ｖ溝１３Ｖ溝１４横溝１５傾斜反射面１６光ファイバ１７光ファイバ１８蓋板１９ＰＤチップ２０ＰＤチップ２１Ｓｉ基板背面２２横片２３反射光線２４反射光線２５Ｓｉ基板２６第１Ｖ溝２７第２Ｖ溝２８傾斜面２９傾斜反射面３０光ファイバ３２ＰＤチップ３３Ｓｉ基板３４Ｖ溝３５小Ｖ溝３６間隙溝３７光路変換溝３８間隙溝前面４０光ファイバ４１傾斜反射面４２ＰＤチップ４３透光性樹脂４４固定樹脂４５前接合面４６後接合面４７光路変換溝４８傾斜反射面５２光路変換溝５３傾斜反射面５４光路変換溝５５傾斜反射面５６大Ｖ溝５７段部５８前平面５９中平面６０後平面６２〜６３メタライズ６４増幅器６５〜６７電子回路部品６８〜６９メタライズ７０〜７３ワイヤ７４フェルール７５パッド７６〜７９位置合わせマーク８０コア８１クラッド８２金属板８３〜８９リードピン９０樹脂モールド９１〜９２ワイヤ９３〜９４電子回路素子９５増幅器９６〜９７電子回路素子９９テープファイバ

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１１年８月３０日（１９９９．８．３
０）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】全体が絶縁物であるか或いは表面が絶縁
被膜によって覆われた基板と、光ファイバを固定するた
め基板の上に形成されたＶ溝と、Ｖ溝に直交するよう基
板上に形成されたＰＤ幅Ｂより大きい長さＬを有しＰＤ
長さＣより短い幅Ｑを有する光路変換溝と、光路変換溝
の一面をなし基板表面に対して傾斜した傾斜反射面と、
傾斜反射面の直上に３箇所において基板と接触するよう
に固定されるＰＤと、先端がＰＤから離隔した位置でＶ
溝に挿入固定された光ファイバと、光ファイバ先端、光
路変換溝、ＰＤの部分に塗布され光ファイバと近似した
屈折率を有し光ファイバから出射される光に対して透明
である透光性樹脂接着剤と、透光性樹脂を覆い光ファイ
バの残りの部分に塗布され光ファイバを基板に接着する
固定樹脂接着剤とを含み、光ファイバから出た光は光路
変換溝を通り傾斜反射面で反射されＰＤに底面から入射
するようにしたことを特徴とする光受信モジュール。
【請求項２】Ｖ溝と光路変換溝の間に、光路変換溝と
平行でＶ溝より深い間隙溝が形成され、間隙溝と光路変
換溝の間にＶ溝と軸線を共通にしＶ溝より浅い小Ｖ溝が
形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光受
信モジュール。
【請求項３】基板が（１００）面Ｓｉ基板であり、
｛１００｝面より｛１１１｝面のエッチング速度が遅く
なる異方性エッチングによってＶ溝、傾斜反射面が形成
されていることを特徴とする請求項１または２に記載の
光受信モジュール。
【請求項４】間隙溝または光路変換溝が基板をダイシ
ングなどの機械加工によって形成される事を特徴とする
請求項１または２に記載の光受信モジュール。
【請求項５】間隙溝がＳｉ基板をエッチングすること
により形成される事を特徴とする請求項１、２または３
に記載の光受信モジュール。
【請求項６】ＰＤが裏面入射型受光素子である事を特
徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の光受信モジュ
ール
【請求項７】傾斜反射面には金属膜もしくは誘電体膜
をコ−テイングしてあることを特徴とする請求項１〜６
の何れかに記載の光受信モジュール。
【請求項８】ＰＤからの電気信号を処理するための電
子回路部品を同一の基板上に集積したことを特徴とする
請求項１〜７のいずれかに記載の光受信モジュール。
【請求項９】モジュールの全体が樹脂によってモール
ドされていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか
に記載の光受信モジュール。
【請求項１０】光ファイバが石英系のシングルモード
ファイバであり、受光素子がＩｎＧａＡｓ若しくはＩｎ
ＧａＡｓＰ受光層を有する裏面入射型受光素子である事
を特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の光受信モ
ジュール。
【請求項１１】光ファイバが一定間隔を置いて並列に
配置された複数本の集合体であり、光ファイバに対応し
てＶ溝が複数本同じ一定間隔で平行に基板上に設けら
れ、Ｖ溝に対して共通の光路変換溝がＶ溝に直角に１本
設けられ、光路変換溝の光ファイバの対向面には表面に
対して傾斜した共通の傾斜反射面が形成され、傾斜反射
面の上方にはこれと等しい数のＰＤ或いは等しい数のＰ
Ｄを含むＰＤアレイが設けられていることを特徴とする
請求項１〜１０に記載の光受信モジュール。