JP2001272582A - 光電子装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 レーザ光強度を受光素子で確実にモニターす
る高い信頼性を有する光電子装置を提供する。 【解決手段】 支持基板１の主面に、半導体レーザチッ
プ７及び前記半導体レーザチップの前方レーザ光を先端
面から取り込む光ファイバ３並びに前記半導体レーザチ
ップの後方レーザ光を受光する受光素子１９を固定する
とともに、これら各光学部品及び各光学部品間の光路を
含む部分をシリコーンゲル６で被ってなる光電子装置で
あって、前記光ファイバの先端と半導体レーザチップと
の間、及び前記受光素子と半導体レーザチップとの間の
支持基板の主面部分は、シリコーンゲル硬化時に気泡が
発生しないように窪んだ構造になっている。窪み３７の
半導体レーザチップ寄りの縁は半導体レーザチップの出
射面よりも半導体レーザチップ側に位置している。半導
体レーザチップを支持基板に固定する接着部分の端は出
射面よりも内側に引っ込んでいる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光電子装置（半導体
光モジュール）及びその製造方法に関し、特に、シリコ
ンプラットフォームと呼称される支持基板の主面に半導
体レーザチップ，受光素子及び光ファイバを搭載すると
ともに、これら各光学部品を透明のシリコーンゲル等の
保護層で被う技術に適用して有効な技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】情報処理装置用光源や光通信用光源とし
て、半導体レーザ（半導体レーザチップ）を組み込んだ
光電子装置が使用されている。電子情報通信学会発行
「１９９９年電子情報通信学会エレクトロニクスソサイ
エティ大会予稿集Ｃ−３−３３」には、パッシブアライ
メント方式を採用したベルコア規格に準拠した表面実装
型ＬＤモジュールが開示されている。この表面実装型Ｌ
Ｄモジュールでは、ファイバをエポキシ系ＵＶ接着剤で
固定し、光素子及び光結合部をＳｉ系樹脂でポッティン
グしてある。また、同文献には、−４０〜８５℃での温
度サイクル試験の光出力変動のデータ等が示されてい
る。また、シリコンプラットフォームを用いたパッシブ
アライメント実装については、電子情報通信学会発行
「１９９６年電子情報通信学会総合大会予稿集ＳＣ−２
−７」に記載されている。同文献には、ＬＤモジュール
の組み立てについて記載されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来のシリコンプラッ
トフォーム（支持基板）を用いた光電子装置（半導体光
モジュール）の製造においては、シリコンプラットフォ
ームの溝に這うように嵌め込んだ光ファイバの先端を、
シリコンプラットフォームの表面に固定した半導体レー
ザチップとの光結合調整を行った後、シリコンプラット
フォームに嵌め込んだ光ファイバを、熱硬化性樹脂（熱
硬化性エポキシ樹脂）や紫外線硬化接着剤等の接着剤で
固定している。

【０００４】本出願人にあっては、光ファイバをシリコ
ンプラットフォームに短時間に固定する技術や光出力変
動を低く抑える技術を検討している。本出願人は、光フ
ァイバをシリコンプラットフォームに短時間に固定する
技術を既に提案している（特願平９−７８６０２ 平成
９年３月２８日出願）。この技術では、表面に溝を有す
るシリコンプラットフォーム（支持基板）を用意した
後、前記溝の一端側の支持基板表面上に光電変換素子
（半導体レーザチップ）を固定するとともに前記溝に光
ファイバを這うように嵌め込み、その後、前記光電変換
素子と前記光ファイバとの光の授受状態を調整するとと
もに前記光ファイバを前記支持基板に熱硬化性樹脂で固
定する従来の方法において、前記光ファイバを前記支持
基板に押さえ付けた状態で前記熱硬化性樹脂の硬化時間
よりも固定処理時間が短い固定手段で仮固定を行った
後、前記押さえ付けを解除して熱硬化性樹脂で光ファイ
バを本固定するものである。

【０００５】そして、例えば、一例としては、紫外線硬
化接着剤を前記光ファイバ及び支持基板部分に塗布した
後、前記紫外線硬化接着剤に紫外線を照射して硬化させ
て前記光ファイバを前記支持基板に仮固定し、その後、
前記半導体レーザチップからの距離が前記仮固定位置よ
りも遠くなる光ファイバ部分を熱硬化性樹脂で覆う。

【０００６】この技術では、紫外線硬化接着剤によって
仮固定が終了していることから、熱硬化性樹脂を塗布し
た後、熱硬化性樹脂が硬化する前でも支持基板等を動か
すことができるため、短時間でファイバ組込装置から支
持基板等を外すことができ、前記熱硬化性樹脂の硬化処
理（本固定）はバッチ処理で行うことができる。このバ
ッチ処理により、１支持基板当たりの光ファイバの固定
時間の短縮が達成できる。また、光結合の信頼性も高
い。

【０００７】一方、本出願人においては、この技術を採
用するとともにパッケージコストの低減技術について検
討した。そして、パッケージコストの低減化を図るため
に、パッケージを構成するパッケージ本体（ケース）と
蓋体（キャップ）をプラスチック製とし、ケースとキャ
ップは樹脂で接着する構造とすることにした。また、プ
ラスチックはセラミックに比較して耐湿性が低いことか
ら、ケース内に透明なシリコーンゲルを封入して支持基
板上の半導体レーザチップ等を始めとする各部品の表面
をシリコーンゲルで被い、耐湿性の向上を図ることを考
えた。

【０００８】しかし、このシリコーンゲル封入構造で
は、光ファイバの固定強度の低下や固定の信頼性が低く
なるとともに、耐湿性が低下することが本出願人によっ
て明らかにされた。この原因は、シリコーンゲル内に発
生する気泡にあることが判明した。また、気泡の発生メ
カニズムについて実験検討した結果、最初に発生した気
泡は、その後の温度サイクル、すなわち使用環境温度に
よって増大することもあることが判明した。

【０００９】そこで、本出願人は光ファイバの固定強度
及び固定の信頼性が高い光電子装置の製造技術を提案し
ている（特願平１０−２７０３３９号、平成１０年９月
２４日出願）。以下は前記提案（特願平１０−２７０３
３９号）で説明したものであり、シリコーンゲル内で発
生する気泡による問題点に係わるものである。

【００１０】図８はシリコンプラットフォーム（支持基
板）１の溝２に光ファイバ３が紫外線硬化接着剤４によ
る第一次固定（仮固定）と熱硬化性樹脂５による第二次
固定（本固定）とで固定され、かつシリコンプラットフ
ォーム１の上面側がシリコーンゲル６で被われた部分を
模式的に示す図である。光ファイバ３はクラッド３ｂ
と、この中心に位置するコア３ａとで形成されている。
また、二点鎖線で示されるものは半導体レーザチップ７
である。気泡１０は図８に示すように、シリコンプラッ
トフォーム１の溝２を形成する溝面と光ファイバとによ
って形成される囲まれた領域９内のシリコーンゲル中に
発生し易い。

【００１１】気泡の存在はシリコンプラットフォーム１
への光ファイバ３の固定強度の低下や固定の信頼性を低
下させることになる。また、気泡１０の存在自体によっ
て耐湿性が低下するとともに、水分が浸入した場合、気
泡部分が核になり水分がトラップされ、水分が外部に逃
げ難くなり耐湿性が低下する。光ファイバの先端延長側
には半導体レーザチップ７や受光素子等が配置されると
ともに、周囲には配線層やワイヤ等が存在するため、気
泡１０に水分がトラップされることは、前記各部の酸化
や腐食のおそれもあり、光モジュールの耐湿性が低下す
る。また、気泡部分に水分がトラップされた状態では、
光モジュールが氷点下の温度に晒されるような場合前記
水分が氷となり、この体積変化に起因するトラブルの発
生も危惧される。

【００１２】実験では、図９及び図１０に示すように、
容器１５の底に金属フレーム１６を置き、その上に２本
のガラス製のキャピラリ１７（内径０．１３ｍｍ）を平
行にかつ接触するように並べ、かつ容器１５内にシリコ
ーンゲル６を充填し、両キャピラリ１７を表面及び内部
にわたり気泡を巻き込まぬようにしてシリコーンゲル６
で被うようにした。その後、キュア処理条件（処理温度
１２０℃，処理時間６０分）のもとに前記容器１５を置
いた。図９はキュア処理条件でシリコーンゲルが硬化し
た状態での気泡１０の分布状態を示す模式図であり、図
９（ａ）は平面図、図９（ｂ）は断面図である。

【００１３】また、シリコーンゲルが硬化した後、温度
サイクル等環境試験を行った。温度サイクル等環境試験
は、温度範囲；−４０〜＋８５℃で１サイクル３５分
程度を４０サイクル、高温高湿度（８５℃，相対湿度
８５％）１３６時間、高温ベーク（１２０℃）３０
分、低温放置（−５５℃）１．５時間、をこの順に行
う。図１０は温度サイクル等環境試験によってシリコー
ンゲル内に発生した気泡１０の分布を示す模式図であ
り、図１０（ａ）は平面図、図１０（ｂ）は断面図であ
る。図９及び図１０における気泡１０は写真を基にして
描いたものであり、形状は実際のものと多少異なること
があってもその位置は正確である。

【００１４】図９に示すように、気泡１０はキャピラリ
１７の内径部分に散在しているが、両端側には存在して
いない。これはキャピラリ１７の両端側の内径部分で
は、シリコーンゲルがキャピラリ１７の内外に亘って自
由に移動できること（開かれた領域）によるものと考え
られ、キャピラリ１７の内部の内径部分では収縮による
体積減少を補うためのシリコーンゲルの移動が不十分な
ため、空隙、すなわち気泡１０が発生するものと考えら
れる。

【００１５】また図１０に示すように、環境試験では変
動する温度及び湿度に繰り返し晒されることから、シリ
コーンゲルの移動に伴い空隙が新たに発生して気泡１０
が多くなり、また、近在の空隙同士の一体化または分離
によって気泡１０の形状が変化するものと考えられる。
１２０℃の高温では気泡の形状は大きくなり、位置も大
きくずれ、一方、−５５℃の低温では小さな気泡が多数
発生した。図１０に示すように、図９では気泡１０が存
在しなかった領域、すなわち金属フレーム１６と２本の
キャピラリ１７で囲まれる領域（囲まれた領域９）にも
新たに気泡１０が発生していることが分かる。

【００１６】一方、プラスチック製のケース内にシリコ
ーンゲルを封入して支持基板１上の半導体レーザチップ
７等を始めとする各部品の表面をシリコーンゲルで被っ
た場合、図１１に示すように、光ファイバ３の下の溝２
内に充填されたシリコーンゲル６内に気泡１０が発生す
る場合ばかりでなく、図１２及び図１３に示すように、
光ファイバ３の先端面と半導体レーザチップ７との間に
気泡１０が発生する場合があることが判明した。

【００１７】これは、光ファイバ３の先端面と半導体レ
ーザチップ７の前方出射面との間隔が４０〜５０μｍ以
下と狭いことから、この部分が開かれた領域と作用せ
ず、特に繰り返して熱を受ける場合に発生し易いと思わ
れる。すなわち、組み立てを行いシリコーンゲル６を充
填し、かつシリコーンゲル６の硬化処理を行った初期の
状態では、光ファイバ３の先端面と半導体レーザチップ
７の前方出射面との間での気泡１０の発生は見られなか
ったが、熱サイクル試験後には光ファイバ３の先端面と
半導体レーザチップ７の前方出射面との間に気泡１０が
発生する現象があるものがたまに発生していた。

【００１８】光ファイバ３の先端面と半導体レーザチッ
プ７との間に気泡１０が発生した場合で、半導体レーザ
チップ７の出射面から出射されたレーザ光１１の光路に
気泡１０が掛かった状態（図１２，図１３参照）では、
前記気泡１０がレンズとして作用するため、半導体レー
ザチップ７から出射されたレーザ光１１の方向が変化
（ケラレ）し、光ファイバ３との間で光結合がなされな
い場合や、光結合効率が低下する。光ファイバ３のコア
３ａが１０μｍ直径前後と細いシングルモードファイバ
の場合、光結合がなされない場合が多い。なお、図１１
乃至図１３における１９は半導体レーザチップ７の後方
の出射面から出射されるレーザ光１１を受光する受光素
子１９である。また、図１３では、支持基板１の上面全
域にシリコーンゲル６が存在しているものである。

【００１９】ところで、半導体レーザチップ７の後方か
ら出射されるレーザ光１１を受光（モニター）する受光
素子１９のモニター電流Ｉｓを分析検討した結果、製品
によっては、図１４に示すように、Ｉｓトラッキング特
性がヒステリシスを持つ特性を示すことが分かった。同
グラフは、横軸に温度をとり、縦軸に出力の相対値（Δ
Ｐｆ）をとった。ここで、ΔＰｆはｔ℃のときのＰｆ値
から２５℃のときのＰｆ値を差し引き、その値を２５℃
のときのＰｆ値で減算した値である。

【００２０】同グラフに示すように、（１）２５℃から
−４０℃まで順次温度を下げ、（２）−４０℃から８５
℃まで順次温度を上げ、（３）８５℃から−４０℃まで
順次温度を下げてΔＰｆを求める。本来ならば、
（１），（２），（３）の場合も略同程度のΔＰｆとな
る筈であるが、一部の製品においては、図１４に示すよ
うに、前記（１）の後、前記（２）ではΔＰｆが一足飛
びに高くなり、５０℃程度で低い数値に戻るヒステリシ
スループを描くことが判明した。

【００２１】この点について分析検討した結果、本発明
者等は半導体レーザチップ７の後方出射面と受光素子１
９の受光面との間に気泡１０が存在し、この気泡１０の
存在によってΔＰｆが変動し、場合によってはＩｓトラ
ッキング特性がヒステリシスとなるという事実を知見し
た。

【００２２】図１５は、支持基板１と、この支持基板１
の主面に固定された半導体レーザチップ（ＬＤ）７，受
光素子（ＰＤ）１９，光ファイバ３と、支持基板１の主
面側を被うシリコーンゲル６を示す模式図である。この
図に示すように、半導体レーザチップ７の後方出射面側
に気泡１０が発生している。この気泡１０が半導体レー
ザチップ７の後方出射面から出射されたレーザ光１１の
光路に掛かった状態では、前記気泡１０がレンズとして
作用するため、半導体レーザチップ７から出射されたレ
ーザ光１１の方向が変化（ケラレ）し、モニター電流Ｉ
ｓが変動することになる。

【００２３】図１５に示すように、本出願人において
は、半導体レーザチップ７は半導体レーザチップ７を支
持基板１に固定する接着層４１の端が光を出射する出射
面４３よりも内側に引っ込む構造を採用している。これ
は接着層４１の端が出射面４３側に食み出して盛り上が
った場合、この食み出し部分が光路中に突出して伝送さ
れる光の量を低下させたり、あるいは遮って全く伝送さ
せなくすることを防止するためである。

【００２４】前記接着層４１，４２は、支持基板１の主
面に半田をメタライズすることによって形成される。そ
して、これら接着層４１，４２上に半導体レーザチップ
７及び受光素子１９をそれぞれの下部電極４５，４６が
重なるように重ねた後、前記接着層４１，４２を加熱溶
融して半導体レーザチップ７及び受光素子１９を固定す
る。下部電極４５，４６の長さは半導体レーザチップ７
や受光素子１９の下部電極４５，４６の長さよりも僅か
に長くなり、確実に下部電極４５，４６を支持基板１に
固定するようになっている。従って、下部電極４５，４
６の端は接着層４１，４２の端よりもさらに内側に引っ
込む場合もある。

【００２５】出射面４３や受光面４４からの下部電極４
５，４６の引っ込み長さは、特に限定はされるものでは
ないが、例えば、半導体レーザチップ７形成時の劈開位
置のばらつきに起因する半導体レーザチップ７の長さの
ばらつきを考慮して１０〜４０μｍとなっている。

【００２６】また、シリコンプラットフォーム１の主面
から半導体レーザチップ７の下部電極４５から外れた面
までの距離は、特に限定されるものではないが、ストラ
イプ部（発光部）が僅かに突出する構造であることを考
慮して、例えば４〜７μｍになっている。そして、この
下部電極４５や接着層４１の引っ込みによって形成され
た囲まれた領域９において、シリコーンゲル６が硬化収
縮するとき、シリコーンゲルが自由に移動できないこと
から気泡１０が発生する場合がある。

【００２７】図１５では、気泡１０の発生状態を半導体
レーザチップ７の後方出射面側に示したが、受光素子１
９の受光面側でも発生する可能性がある。なお、半導体
レーザチップ７の光ファイバ３の先端面に対峙する前記
出射面側では、支持基板１の主面は深く窪んでいること
から気泡１０の発生は抑止できる。

【００２８】前記気泡１０は温度サイクル試験で移動
し、半導体レーザチップ７と受光素子１９との間の光路
中に突出し、受光素子１９のモニター電流Ｉｓの変動を
起こすことがある。そこで、本発明者は、半導体レーザ
チップ７と受光素子１９との間において、気泡が発生し
難い支持基板の構造を検討する結果本発明をなした。

【００２９】本発明の目的は、半導体レーザチップから
受光素子に至る光の透過（通過）を阻害しない安定した
光出力のモニターが行える光電子装置及びその製造方法
を提供することにある。本発明の他の目的は、安定した
光出力と安定した光出力モニターが行える光電子装置及
びその製造方法を提供することにある。本発明の前記な
らびにそのほかの目的と新規な特徴は、本明細書の記述
及び添付図面から明らかになるであろう。

【００３０】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下
記のとおりである。

【００３１】（１）支持基板（シリコンプラットフォー
ム）の主面に、半導体レーザチップ（発光部品）及び前
記半導体レーザチップの前方出射面から出射される前方
レーザ光を先端面から取り込む光ファイバ（受光部品）
と、前記半導体レーザチップの後方出射面から出射され
る後方レーザ光を受光する受光素子（受光部品）を固定
するとともに、これら各光学部品及び各光学部品間の光
路を含む部分をシリコーンゲルで被ってなる光電子装置
であって、前記光ファイバの先端と前記半導体レーザチ
ップとの間、及び前記受光素子と前記半導体レーザチッ
プとの間の支持基板の主面部分はシリコーンゲル硬化時
に気泡が発生しないように窪んだ構造にしてある。前記
半導体レーザチップと前記光ファイバ間の前記窪みの半
導体レーザチップ（発光部品）寄りの縁が前記半導体レ
ーザチップの端面（前方出射面）よりも半導体レーザチ
ップ側にあり、前記半導体レーザチップ（発光部品）と
前記受光素子（受光部品）との間の窪みの半導体レーザ
チップ寄りの縁が前記半導体レーザチップの端面（後方
出射面）よりも半導体レーザチップ側にある。

【００３２】また、半導体レーザチップ及び受光素子を
支持基板に固定する接着部分の端は、出射面や受光面よ
りも内側に引っ込み、接着層の端の食み出しによる光伝
送に不具合を起こさない構造になっている。また、前記
発光部品と前記受光素子との間の窪みにおいて、前記光
路に直交する方向に延在する窪みの縁の長さは、これと
対向する前記発光部品の幅よりも小さくなっている。こ
のような光電子装置は以下の方法で製造される。

【００３３】ケースと、このケースを塞ぐキャップと、
前記ケース内に取り付けられる支持基板と、前記支持基
板の主面に固定され端面から光を出射する発光部品と、
前記支持基板の主面に固定され前記発光部品から出射す
る光を受光する受光部品と、前記ケースに充填され前記
発光部品と前記受光部品との間の光路を含み前記発光部
品及び前記受光部品を被う透明な樹脂からなる保護層と
を有し、前記発光部品と前記受光部品との間の前記支持
基板主面には窪みがあり、前記窪みの発光部品寄りの縁
が前記発光部品の端面よりも発光部品側にある光電子装
置の製造方法であって、前記支持基板に前記発光部品及
び受光部品を搭載する工程と、前記支持基板を前記ケー
スに取り付ける工程と、前記発光部品及び前記受光部品
並びに前記支持基板の所定部分間を導電性のワイヤで接
続する工程と、前記ケース内に前記透明な樹脂を充填す
る工程と、前記ケース全体を所定の真空度の雰囲気で所
定時間放置して前記透明な樹脂内の気泡を脱泡処理する
工程と、前記ケース全体を所定の加熱温度の雰囲気で所
定時間放置して前記透明な樹脂を硬化させて前記透明な
樹脂からなる保護層を形成する工程と、前記ケースにキ
ャップを取り付ける工程とを有することを特徴とする。

【００３４】前記支持基板に前記発光部品を固定する接
着層の端が前記発光部品の光を出射する出射面よりも内
側に引っ込むように固定するとともに、前記支持基板に
前記受光部品を固定する接着層の端が前記受光部品の光
を受ける受光面よりも内側に引っ込むように固定する。

【００３５】発光部品として半導体レーザチップを前記
支持基板に固定し、前記受光部品として前記半導体レー
ザチップの後方出射面から出射するレーザ光を受光する
ように受光素子を前記支持基板に固定し、前記受光部品
として前記半導体レーザチップの前方出射面から出射す
るレーザ光を取り込むように光ファイバを前記支持基板
に固定し、前記ケースとして前記光ファイバをガイドす
るガイド付きのプラスチック製のケースとし、前記透明
な樹脂を前記支持基板，前記半導体レーザチップ，前記
受光素子及び前記光ファイバの先端側を被うように前記
ケース内に充填し、脱泡処理を行い、前記透明な樹脂を
熱硬化処理して透明な保護層を形成し、前記ケースの開
口部を塞ぐようにプラスチック製のキャップを前記ケー
スに取り付ける。前記保護層を形成する透明な樹脂とし
て、シリコーンゲル，シリコーンゴム，低応力エポキシ
樹脂，アクリル樹脂，ウレタン樹脂のいずれか一つを前
記ケース内に充填する。

【００３６】前記（１）の手段によれば、（ａ）半導体
レーザチップと受光素子との間の支持基板の主面部分に
は窪みが設けられて開かれた領域となるとともに、この
窪みの半導体レーザチップ寄りの縁が半導体レーザチッ
プの端面（後方出射面）よりも半導体レーザチップ側に
あることによって、開かれた領域に近接した半導体レー
ザチップの固定部分で発生したシリコーンゲル中の気泡
はより効果的に脱泡されることになり、半導体レーザチ
ップと受光素子の光の授受に支障を来さなくなる。従っ
て、受光素子のモニター電流Ｉｓの変動が起き難くな
り、安定したレーザ光強度モニターが達成できる。

【００３７】（ｂ）半導体レーザチップと光ファイバの
先端との間の支持基板の主面部分にも窪みが設けられて
開かれた領域になるとともに、この窪みの半導体レーザ
チップ寄りの縁が半導体レーザチップの端面（前方出射
面）よりも半導体レーザチップ側にあることによって、
開かれた領域に近接した半導体レーザチップの固定部分
で発生したシリコーンゲル中の気泡はより効果的に脱泡
されることになり、光ファイバと半導体レーザチップの
光の授受に支障を来さなくなる。また、光ファイバの先
端側も前記窪みによって開かれた領域となるため、光フ
ァイバの先端の光路中に気泡（ボイド）が位置すること
もなくなる。従って、半導体レーザチップの前記出射面
から出射されるレーザ光が効率的に光ファイバに取り込
めるようになり、安定した光通信が可能になる。

【００３８】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。なお、発明の実施の形態を
説明するための全図において、同一機能を有するものは
同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。

【００３９】（実施形態１）図１乃至図６は本発明の一
実施形態（実施形態１）である光電子装置に係わる図で
ある。図１は半導体レーザチップ，受光素子及び光ファ
イバの一部を示す支持基板部分の断面図、図２は光電子
装置の外観を示す斜視図、図３は光ファイバの延在方向
に沿う断面図、図４はキャップ及び保護層としてのシリ
コーンゲルを取り除いた状態での平面図、図５は支持基
板部分の模式的拡大平面図である。

【００４０】本実施形態１の光電子装置（半導体光モジ
ュール）２０は、図２に示すように、外観的にはケース
２１と、このケース２１上に固定されたキャップ２２と
でパッケージ（封止体）２３が形成されている。ケース
２１及びキャップ２２はともに矩形状の本体部２１ａ，
２２ａと、この本体部２１ａ，２２ａの一端中央から長
細く突出するガイド部２１ｂ，２２ｂとからなってい
る。

【００４１】前記ガイド部２１ｂ，２２ｂには、光ファ
イバケーブル２５が案内され、ガイド部２１ｂ，２２ｂ
の先端から光ファイバケーブル２５が突出している。ケ
ース２１の両側からは複数のリード２７が突出してい
る。本実施形態１ではこれらのリード２７はデュアルイ
ンライン型に成形されている。

【００４２】図３及び図４に示すように、ケース２１の
内底には金属板からなるベース板３０が設けられてい
る。また、ベース板３０の周囲には、リード２７の内端
がそれぞれ位置している。ベース板３０及びリード２７
はケース２１の成形時にケース２１に組み込まれる。

【００４３】前記ケース２１のガイド部２１ｂには光フ
ァイバケーブル２５が案内されている。この光ファイバ
ケーブル２５の光ファイバ軸の延長線上の前記ベース板
３０上にはシリコンプラットフォーム（シリコン単結晶
からなる支持基板）１が接合材２９（図４参照）、例え
ば銀ペーストによって固定されている。

【００４４】光ファイバケーブル２５は保護チューブと
してのジャケット（ファイバジャケット）で被われてい
る。ケース２１のガイド部２１ｂの途中まではこのファ
イバジャケットが存在するが、その先端側はファイバジ
ャケットが剥がされ、コア３ａとクラッド３ｂ（図１参
照）とからなる光ファイバ３が露出されている。この光
ファイバ３部分は、図５に示すように、前記シリコンプ
ラットフォーム１に設けられている溝２に這うように嵌
め込まれている。そして、その延長上のシリコンプラッ
トフォーム１上には、光電変換素子としての半導体レー
ザチップ（ＬＤ）７と受光素子（ホトダイオード：Ｐ
Ｄ）１９が直列に並んで固定される構造になっている。
また、光ファイバ３はガイド部２１ｂの内端部分に熱硬
化性樹脂による接着剤３６によって固定されている。

【００４５】前記半導体レーザチップ７の前方出射面か
ら出射したレーザ光は光ファイバ３の先端面から光ファ
イバ内に取り込まれ、後方出射面から出射したレーザ光
は受光素子１９によってその光出力強度をモニタするよ
うになっている。本実施形態１における発光部品は半導
体レーザチップ７であり、受光部品は受光素子１９及び
光ファイバ３である。

【００４６】シリコンプラットフォーム１の一面には、
図５に示すように、パターン化された導電性のメタライ
ズ層３１が設けられている。このメタライズ層は前記半
導体レーザチップ７や受光素子１９を搭載する搭載部や
導電性のワイヤを接続するボンディングパッドを構成し
ている。そして、前記搭載部上に半導体レーザチップ７
及び受光素子１９をその下部電極４５，４６が接触する
ように重ねた後、前記搭載部を加熱溶融させて接着層４
１，４２とし、前記下部電極４５，４６をシリコンプラ
ットフォーム１に固定する（図１参照）。

【００４７】半導体レーザチップ７の固定構造におい
て、半導体レーザチップ７を支持基板１に固定する接着
層４１の端が光を出射する出射面４３よりも内側に引っ
込む構造を採用している。これは接着層４１の端が出射
面４３側に食み出して盛り上がった場合、この食み出し
部分が光路中に突出して伝送される光の量を低下させた
り、あるいは遮って全く伝送させなくすることを防止す
るためである。

【００４８】例えば、半導体レーザチップ７における下
部電極４５及び接着層４１の端から半導体レーザチップ
７の出射面４３までの距離ａは、半導体レーザチップ７
を劈開によって形成する際の劈開位置のバラツキによる
長さを考慮して、例えば１０〜４０μｍ程度となる。ま
た、半導体レーザチップ７の光導波路に対応するストラ
イプ部分に凹凸がある半導体レーザチップ７の場合は、
その凹凸を考慮して、半導体レーザチップ７の下面とシ
リコンプラットフォーム１の主面との間隔ｂは、例えば
４〜７μｍとなる。また、半導体レーザチップ７及び受
光素子３１はともに電極が上面と下面に設けられている
ことから、下部電極４５，４６はそれぞれ所定のメタラ
イズ層３１に電気的に接続されることになる。

【００４９】前記搭載部に連なるメタライズ層の一部と
前記所定のリード２７の内端部分は、図５及び図４に示
すように導電性のワイヤ３２で接続されている。また、
半導体レーザチップ７及び受光素子３１の上面電極は導
電性のワイヤ３２を介してそれぞれ独立したメタライズ
層に固定されるとともに、このメタライズ層の一部はワ
イヤ３２を介して前記所定のリード２７の内端部分に電
気的に接続されている。

【００５０】また、シリコンプラットフォーム１の一面
に設けられた溝２に交差して排出溝３３が設けられてい
る（図５参照）。光ファイバ３はこの排出溝３３を通り
越した状態になるが、通り越して突出する長さは極めて
短い。例えば、その突出長さは１００μｍ程度である。
また光ファイバ３の直径は、例えば１２５μｍ程度であ
る。

【００５１】光ファイバ３は前記排出溝３３の近傍に、
図５に示すように、第一次固定部３４と第二次固定部３
５の二種類の接着剤による固定によってシリコンプラッ
トフォーム１に固定されている。第一次固定部３４は紫
外線硬化接着剤によるものであり、第二次固定部３５は
熱硬化性樹脂によるものである。

【００５２】前記第一次固定部３４は、図５に示すよう
に光ファイバ３の光軸に沿って細長く形成される。溝２
に光ファイバ３を這うように挿入しかつ位置決めした
後、紫外線硬化接着剤を塗布し、その後紫外線を照射し
て紫外線硬化接着剤を硬化させて第一次固定（仮固定）
を行う。この第一次固定で光ファイバ３は確実にシリコ
ンプラットフォーム１に固定される。従って、その後に
本固定である第二次固定を行う。この第二次固定は、第
一次固定部３４によって固定された光ファイバ部分の半
導体レーザチップ７から遠い部分に熱硬化性樹脂を塗布
し、その後熱硬化させることにより行われる。この第二
次固定処理はバッチ処理が可能であり、生産性を高める
ことができる。

【００５３】前記第一次固定処理及び第二次固定処理に
おいて、目安として前記排出溝３３を越えないように紫
外線硬化接着剤や熱硬化性樹脂等の接着剤の塗布を行
う。また、排出溝３３内に入った接着剤は排出溝３３を
通ってシリコンプラットフォーム１の側部に案内される
ため、光ファイバ３の先端面と半導体レーザチップ７の
出射面との間に接着剤が入り込むことがなく光の授受を
阻害しない。

【００５４】一方、これが本発明の特徴の一つである
が、図１及び図３に示すように、発光部品である半導体
レーザチップ７と受光部品である受光素子１９との間、
及び半導体レーザチップ７と受光部品である光ファイバ
３との間の領域に対応するシリコンプラットフォーム１
の主面部分は窪み３７，３８が設けられている。

【００５５】半導体レーザチップ７と受光素子１９との
間のシリコンプラットフォーム１の主面に設けた窪み３
７において、窪み３７の半導体レーザチップ（発光部
品）７寄りの縁３７ａが前記半導体レーザチップ７の端
面（出射面４３）よりも半導体レーザチップ側（発光部
品側）に位置している。即ち、縁３７ａは半導体レーザ
チップ７の下に位置し、半導体レーザチップ７の端面
（出射面４３）は窪み３７の縁３７ａを越えて窪み３７
内に突出している。従って、接着層４１の端側は開かれ
た領域になる。この例では、図１に示すように、接着層
４１の端は縁３７ａの位置が一致した状態となってい
る。

【００５６】また、光ファイバ３と半導体レーザチップ
７との間に設けられる窪み３８の半導体レーザチップ７
に寄る縁３８ａも半導体レーザチップ７の出射面４３よ
りも内側に位置して半導体レーザチップ７の下に位置す
る。これにより、半導体レーザチップ７の光ファイバ側
も開かれた領域（開口空間）になる。窪み３８は溝２の
延長部分で形成されている。なお、これらの窪み３７，
３８は光ファイバ３を固定するための溝２と同時にエッ
チングで形成されるため、工程を増やすものではない。

【００５７】また、ケース２１内には前記光ファイバ３
で伝送される光に対して透明でありかつ耐湿性の保護体
（保護膜）である保護膜（シリコーンゲル）６が充填さ
れ（図１及び図３参照）、ベース板３０，シリコンプラ
ットフォーム１，光ファイバ３，半導体レーザチップ
７，受光素子１９等はシリコーンゲル６で被われ、耐湿
性向上が図られている。なお、保護膜６は、シリコーン
ゲルに限らずシリコーンゴム，低応力エポキシ樹脂，ア
クリル樹脂，ウレタン樹脂等他のものであっても良い。

【００５８】前記窪み３７，３８の存在によって、半導
体レーザチップ７と受光素子１９との間、及び半導体レ
ーザチップ７と光ファイバ３との間の領域は開かれた領
域になるため、前記シリコーンゲル６のケース２１内へ
の注入とその後の加熱による熱硬化処理時、前記窪み３
７，３８部分で気泡が発生し難くなる。この結果、気泡
の存在に起因する半導体レーザチップ７と光ファイバ３
との間の光の授受状態は良好になるとともに、受光素子
１９の半導体レーザチップ７の後方出射面から出射され
るレーザ光１１を安定して受光することができる。

【００５９】シリコーンゲル６の注入（充填）の後、ケ
ース２１全体は所定の真空度に所定時間入れられ、脱泡
処理がなされる。例えば、ケース２１は真空度６０toor
の雰囲気で４〜５分程度放置されて脱泡処理が行われ
る。この脱泡処理では、シリコーンゲル６中に発生した
気泡（ボイド）がその真空力によってシリコーンゲル６
内を移動し、シリコーンゲル６の表面から順次抜けてい
く。半導体レーザチップ７の接着層４１による接続部分
の端には小さな隙間が存在するが、この隙間は前述のよ
うに窪み３７が存在することから開かれた領域になるた
め、半導体レーザチップ７の接着層４１による接続部分
の端に発生した気泡も接続部分の端の小さな隙間に捕獲
されることなく、開かれた領域に容易に移動するため、
シリコーンゲル６の表面から脱泡されることになる。

【００６０】また、シリコーンゲル６内の気泡は真空に
よる脱泡処理に対して移動し易いが、半導体レーザチッ
プ７の下面に付着する状態の気泡は移動し難い。しか
し、本実施形態１では、接着層４１の端、即ち窪み３７
の縁３７ａからａと半導体レーザチップ７の端が長く突
出しているため、前記脱泡処理時に半導体レーザチップ
７の下面に沿って移動する気泡は、先端側のものは容易
に開かれた領域に移動してシリコーンゲル６の表面から
脱泡され、奥に位置していた気泡は半導体レーザチップ
７の下面の途中で停止する状態となることから、半導体
レーザチップ７のレーザ光１１を阻止する気泡として作
用しなくなる。

【００６１】シリコーンゲル６の熱硬化処理時、シリコ
ーンゲル６の熱硬化収縮が起きて、半導体レーザチップ
７の接着層４１による接続部分の端の小さな隙間部分に
熱硬化収縮による隙間が発生しようとしても、開かれた
領域が存在するため、多量のシリコーンゲルがその隙間
を埋めるように移動するため、熱硬化収縮による隙間も
発生し難くなる。

【００６２】図６は本実施形態１の光電子装置２０にお
けるＩｓトラッキング特性を示すグラフである。同グラ
フは、横軸に温度をとり、縦軸に出力の相対値（ΔＰ
ｆ）をとったものである。ここで、ΔＰｆはｔ℃のとき
のＰｆ値から２５℃のときのＰｆ値を差し引き、その値
を２５℃のときのＰｆ値で減算した値である。同グラフ
に示すように、（１）２５℃から−４０℃まで順次温度
を下げ、（２）−４０℃から８５℃まで順次温度を上
げ、（３）８５℃から−４０℃まで順次温度を下げてΔ
Ｐｆを求める。同グラフからも分かるように、図１４の
グラフのようにヒステリシスループを描くことなく、本
実施形態１の光電子装置２０は温度変化に対してΔＰｆ
は常に略一定の値域にあり、安定してレーザ光をモニタ
ーすることができる。他方、前記ケース２１にはキャッ
プ２２が接着剤によって固定される。この接着剤は、前
記光ファイバケーブル２５をガイド部２１ｂ，２２ｂに
固定する熱硬化性樹脂が用いられる。

【００６３】図１６及び図１７は本実施形態１の変形例
であり、半導体レーザチップ７の下部電極４５を半導体
レーザチップ７の裏面全域に形成した例である。図１６
は光電子装置のレーザチップ，窪み，受光素子の位置関
係を示す模式的平面拡大図、図１７は光電子装置のレー
ザチップ後方出射端の模式的拡大断面図である。

【００６４】この例でも、半導体レーザチップ７と窪み
３７は図１と同様な位置関係にある。即ち、半導体レー
ザチップ７と受光素子１９との間のシリコンプラットフ
ォーム１の主面部分に窪み３７が設けられている。そし
て、窪み３７の半導体レーザチップ７寄りの窪み３７の
縁３７ａが半導体レーザチップ７の端面（出射面４３）
よりも半導体レーザチップ側に位置している。換言する
ならば、縁３７ａは半導体レーザチップ７の下に位置
し、半導体レーザチップ７の端面（出射面４３）は窪み
３７の縁３７ａを越えて窪み３７内に突出している。

【００６５】窪み３７は接着層４１の端より設けられる
のが望ましいが、図１７に示すように、ｄが５μｍ程度
の場合、ｅが１５μｍ以下であれば気泡が発生しないこ
とが確認されている。即ち、この例では、下部電極４５
が半導体レーザチップ７の全長に亘って設けられている
ことから、半導体レーザチップ７の窪み３７に臨む端で
のシリコンプラットフォーム１の主面との間隔は、接着
層４１の厚さのみとなることから、背が低く深い隙間が
形成されてしまう。しかし、近接して窪み３７による開
かれた領域（空間）が存在することから、脱泡処理は有
効に作用し、シリコーンゲル６内に気泡が残留し難くな
る。

【００６６】次に、半導体光モジュール２０の製造方法
について、図１８のフローチャートを参照しながら説明
する。半導体光モジュール２０は、図１８のフローチャ
ートで示すように、部品搭載（支持基板にＬＤ及びＰＤ
搭載：ステップ１０１〔Ｓ１０１〕）、ケースに支持基
板固定（Ｓ１０２）、ワイヤボンディング（Ｓ１０
３）、光ファイバを支持基板及びケースに固定（Ｓ１０
４）、ケース内にシリコーンゲルを充填（Ｓ１０５）、
真空脱泡処理（Ｓ１０６）、ゲル硬化収縮処理（Ｓ１０
７）、ケース２１にキャップを取り付け（Ｓ１０８）の
各工程を経て製造される。

【００６７】最初に、光ファイバ３をガイドするガイド
付きのプラスチック製のケース２１及び前記ケース２１
を塞ぐように取り付けられるプラスチック製のキャップ
２２ならびに一面に半導体レーザチップ７や受光素子１
９を搭載しかつ半導体レーザチップ７に向かって延在す
る光ファイバ３を案内する溝２を有するシリコンプラッ
トフォーム１とを用意する。

【００６８】前記シリコンプラットフォーム１は、その
主面に、半導体レーザチップを固定（搭載）する領域
と、受光素子を固定（搭載）する領域との間、及び半導
体レーザチップを固定する領域と光ファイバが配置され
る領域との間には、前述のように窪み３７，３８が設け
られている。

【００６９】シリコンプラットフォーム１はその一面
（主面）に所定パターンのメタライズ層３１が設けら
れ、一部は搭載部やワイヤを接続するボンディングパッ
ド部になっている。また、シリコンプラットフォーム１
の主面に設けられた溝２に交差して排出溝３３が設けら
れている。この排出溝３３は光ファイバ３を固定する際
流入する接着剤を外部に案内して、接着剤が半導体レー
ザチップ７側に流れないようにする役割を果たす。前記
ケース２１，キャップ２２は前述のような構造になって
いる。

【００７０】つぎに、シリコンプラットフォーム１のそ
れぞれ所定の搭載部に、半導体レーザチップ（ＬＤ）７
や受光素子（ＰＤ）１９を固定する（Ｓ１０１）。半導
体レーザチップ７及び受光素子１９はともに電極が上面
と下面に設けられていることから、この接合構造によっ
て下面の電極（下部電極４５，４６）はそれぞれ搭載部
と電気的に接続されることになる。

【００７１】つぎに、ケース２１内のベース板３０に接
合材２９、例えば銀ペーストによって前記シリコンプラ
ットフォーム１を固定する（Ｓ１０２）。

【００７２】つぎに、ワイヤボンディングを行う（Ｓ１
０３）。即ち、半導体レーザチップ７及び受光素子１９
の上面電極と所定のメタライズ層３１をワイヤ３２で電
気的に接続する。また、所定のメタライズ層３１と、ケ
ース２１に取り付けられているリード２７の内端部分を
ワイヤ３２によって電気的に接続する（図４及び図５参
照）。

【００７３】つぎに、光ファイバ３をシリコンプラット
フォーム１及びケース２１に固定する（Ｓ１０４）。光
ファイバ３の固定の前に光ファイバケーブル２５の固定
を行う。

【００７４】即ち、先端を所定長さに亘ってジャケット
部分を剥がして光ファイバ３を露出させた光ファイバケ
ーブル２５をガイド部２１ｂに挿入し、かつ半導体レー
ザチップ７を動作させてレーザ光を出射させ、この出射
光を光ファイバ３の先端から光ファイバ３内に取り込
み、かつ光出力を検出しながら光結合調整を行い、光結
合調整が終了した時点でガイド部２１ｂの内端部分に熱
硬化性樹脂（例えば、エポキシ樹脂）を塗布して接着を
行う。この結果、光ファイバ３はガイド部２１ｂの内端
部分に熱硬化性樹脂による接着剤３６によって固定され
る。なお、ガイド部２１ｂの内端部分に光ファイバ３を
固定する場合、レーザ光を出射させない周知のパッシブ
アライメントで行っても構わない。

【００７５】つぎに、紫外線硬化接着剤を溝２に部分的
に塗布し、光ファイバ３の第一次固定を行う。即ち、シ
リコンプラットフォーム１の溝２上に紫外線硬化接着剤
を塗布した後、光ファイバ３を紫外線硬化接着剤に押し
付けるようにして溝２の底に押し付ける。また、半導体
レーザチップ７を動作させてレーザ光を出射させ、この
出射光を光ファイバ３の先端面から光ファイバ３内に取
り込み、かつ光出力を検出しながら光結合調整を行う。

【００７６】つぎに、前記紫外線硬化接着剤に紫外線照
射ファイバ等を使用して紫外線を照射させ、紫外線硬化
接着剤を硬化させる。この硬化した紫外線硬化接着剤に
よって第一次固定部３４が形成される。この第一次固定
部３４の内端部分は排出溝３３に臨み、溝２に沿って比
較的長く延在している。この第一次固定の後は、シリコ
ンプラットフォーム１を持って移動させても、光ファイ
バ３は溝２から外れることがなく、半導体レーザチップ
７と光ファイバ３の光軸合わせ状態は変化しなくなる。

【００７７】つぎに、前記排出溝３３から遠ざかる前記
第一次固定部３４上の光ファイバ３上に熱硬化性樹脂を
塗布し、かつ熱硬化処理して熱硬化性樹脂による第二次
固定部３５を形成する。第二次固定部３５は光ファイバ
３を横切って被う構造となり、光ファイバ３を強固にシ
リコンプラットフォーム１に固定することになる（図５
参照）。

【００７８】この結果、光ファイバ３は前記排出溝３３
の近傍に、第一次固定部３４と第二次固定部３５の二種
類の接着剤による固定によってシリコンプラットフォー
ム１に固定されることになる。第二次固定は、第一次固
定後の処理であることからバッチ処理が可能になる。バ
ッチ処理は生産性の向上が図れる。

【００７９】つぎに、ケース２１内にシリコーンゲル６
を充填してシリコンプラットフォーム１，光ファイバ
３，半導体レーザチップ７，受光素子１９等を被う（Ｓ
１０５）。このシリコーンゲル６の充填は耐湿性向上を
図るために行うものである。

【００８０】つぎに、シリコーンゲル６内の気泡（ボイ
ド）を除去するため脱泡処理が行われる（Ｓ１０６）。
即ち、シリコーンゲル６の注入（充填）の後、ケース２
１全体は所定の真空度に所定時間入れられ、脱泡処理が
なされる。例えば、ケース２１は真空度６０toorの雰囲
気で４〜５分程度放置されて脱泡処理が行われる。

【００８１】この脱泡処理では、シリコーンゲル６中に
発生した気泡（ボイド）がその真空力によってシリコー
ンゲル６内を移動し、シリコーンゲル６の表面から順次
抜けていく。半導体レーザチップ７の接着層４１による
接続部分の端には小さな隙間が存在するが、この隙間は
前述のように窪み３７が存在することから開かれた領域
（開放空間）になるため、半導体レーザチップ７の接着
層４１による接続部分の端に発生した気泡も接続部分の
端の小さな隙間に捕獲されることなく、開かれた領域に
容易に移動するため、シリコーンゲル６の表面から脱泡
されることになる。

【００８２】また、シリコーンゲル６内の気泡は真空に
よる脱泡処理に対して移動し易いが、半導体レーザチッ
プ７の下面に付着する状態の気泡は移動し難い。しか
し、本実施形態１では、接着層４１の端、即ち窪み３７
の縁３７ａからａと半導体レーザチップ７の端が長く突
出しているため、前記脱泡処理時に半導体レーザチップ
７の下面に沿って移動する気泡は、先端側のものは容易
に開かれた領域に移動してシリコーンゲル６の表面から
脱泡され、奥に位置していた気泡は半導体レーザチップ
７の下面の途中で停止する状態となることから、半導体
レーザチップ７のレーザ光１１を阻止する気泡として作
用しなくなる。

【００８３】従って、脱泡処理を行うことによって、光
路中に気泡が位置することもなく、気泡に起因する半導
体レーザチップ７と光ファイバ３の光結合効率の低下及
び半導体レーザチップ７と受光素子１９との光結合効率
の低下が起きなくなる。この結果、受光素子１９による
安定したレーザ光強度モニターが達成できる。

【００８４】つぎに、ゲル硬化収縮処理が行われる（Ｓ
１０７）。ゲル硬化収縮処理では、ケース２１全体は所
定の炉に入れられて所定の温度で所定時間加熱され熱硬
化処理が施される。例えば、ケース２１は約１２０℃の
雰囲気で約３０分加熱処理される。この熱硬化処理で、
粘度が４０〜６０Ｐ（ポアズ）となリ、熱膨張係数が
３．１×１０^-4／°Ｃとなるシリコーンゲル６は硬化す
る。

【００８５】このシリコーンゲル６の熱硬化処理時、シ
リコーンゲル６の熱硬化収縮が起きて、半導体レーザチ
ップ７の接着層４１による接続部分の端の小さな隙間部
分に熱硬化収縮による隙間が発生しようとしても、窪み
３７による開かれた領域が存在するため、多量のシリコ
ーンゲルがその隙間を埋めるように移動するため、熱硬
化収縮による隙間も発生し難くなる。従って、光路中に
気泡が位置することもなく、気泡に起因する半導体レー
ザチップ７と光ファイバ３の光結合効率の低下が起きな
くなるとともに、受光素子１９による安定したレーザ光
強度モニターが達成できる。

【００８６】つぎに、ケース２１にキャップ２２を接着
剤で接着しかつ接着剤をベークしてケース２１にキャッ
プ２２を固定する（Ｓ１０８）。この場合、ケース２１
及びキャップ２２のガイド部２１ｂ，２２ｂに接着剤と
なる熱硬化性樹脂３６を充填し、この熱硬化性樹脂３６
を硬化させることによってケース２１とキャップ２２の
固定がなされる。また、特に詳細には説明しないが、光
ファイバ３は所定箇所に他の接合材を用いて固定するよ
うにしてもよい。

【００８７】このような製法によって製造された光電子
装置は、光路中に気泡が位置することもなく、気泡に起
因する半導体レーザチップ７と光ファイバ３の光結合効
率の低下が起きなくなるとともに、受光素子１９による
安定したレーザ光強度モニターが達成できる。

【００８８】また、気泡に起因する光ファイバ３の固定
強度や固定の信頼性の低下を引き起こすことがないとと
もに、気泡に起因する耐湿性の低下、気泡にトラップさ
れた水分の結氷化等の不具合の発生を防止することがで
きる。すなわち、光ファイバ３に沿って外部から水分が
浸入して来ても、第一次固定部３４及び第二次固定部３
５では水分の浸入は阻止されるとともに、シリコーンゲ
ル内の気泡のような水分をトラップする核が存在しない
ため水分のトラップも発生しなくなり、耐湿性の向上が
図れるとともに、低温使用時の水分の結氷化のおそれも
なくなる。

【００８９】図７は本実施形態１の光電子装置を使用し
た光通信システムを示す模式図である。光通信システム
は、基本的には送信機５０と受信機５１を光ファイバ３
（光ファイバケーブル２５）で接続した構成になり、両
者の距離に応じて１乃至複数の中継器５２を光ファイバ
３の途中に配置した構成になっている。図では送信機５
０及び受信機５１ともに、発信装置を構成する光電子装
置２０のみが光ファイバ３に接続された模式図としてあ
るが、当然にして受信装置も光ファイバ３に接続される
ものである。

【００９０】本実施形態の光通信システムは、半導体レ
ーザチップと光ファイバとの光結合効率が高く、かつ受
光素子による安定したレーザ光強度モニターが行える光
電子装置２０を組み込んであることから、安定した信頼
性の高い光通信が可能になる。

【００９１】本実施形態１によれば以下の効果を有す
る。 （１）半導体レーザチップ７と受光素子１９との間の支
持基板１の主面部分には窪み３７が設けられて開かれた
領域となるとともに、この窪み３７の半導体レーザチッ
プ寄りの縁３７ａが半導体レーザチップ７の端面（出射
面４３：後方出射面）よりも半導体レーザチップ側にあ
ることによって、開かれた領域に近接した半導体レーザ
チップ７の固定部分で発生したシリコーンゲル６中の気
泡はより効果的に脱泡されることになり、半導体レーザ
チップ７と受光素子１９の光の授受に支障を来さなくな
る。従って、受光素子１９のモニター電流Ｉｓの変動が
起き難くなり、安定したレーザ光強度モニターが達成で
きる。

【００９２】（２）半導体レーザチップ７と光ファイバ
３の先端との間の支持基板１の主面部分にも窪み３８が
設けられて開かれた領域になるとともに、この窪み３８
の半導体レーザチップ寄りの縁３８ａが半導体レーザチ
ップ７の端面（出射面４３：前方出射面）よりも半導体
レーザチップ側にあることによって、開かれた領域に近
接した半導体レーザチップ７の固定部分で発生したシリ
コーンゲル６中の気泡はより効果的に脱泡されることに
なり、光ファイバと半導体レーザチップの光の授受に支
障を来さなくなる。また、光ファイバ３の先端側も前記
窪み３８によって開かれた領域となるため、光ファイバ
３の先端の光路中に気泡（ボイド）が位置することもな
くなる。従って、半導体レーザチップの前記出射面から
出射されるレーザ光が効率的に光ファイバに取り込める
ようになり、安定した光通信が可能になる。

【００９３】（３）光結合調整された光ファイバ３はシ
リコンプラットフォーム１の溝２部分に紫外線硬化接着
剤によって第一次固定された後、熱硬化性樹脂で第二次
固定部されることから光結合効率が高くかつ光結合の信
頼性が高くなる。

【００９４】（４）本実施形態の光電子装置を組み込ん
だ光通信システムは、半導体レーザチップと光ファイバ
との光結合効率が高く、かつ受光素子による安定したレ
ーザ光強度モニターが行える光電子装置を組み込んであ
ることから、安定した信頼性の高い光通信が可能にな
る。

【００９５】以上本発明者によってなされた発明を実施
形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形
態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範
囲で種々変更可能であることはいうまでもない。例え
ば、前記窪み３７，３８に代えて溝であっても前記実施
形態同様な効果が得られる。

【００９６】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記のとおりである。 （１）半導体レーザチップから受光素子に至る光の透過
（通過）を阻害しない安定した光出力のモニターが行え
る光電子装置を提供することができる。 （２）半導体レーザチップから光ファイバに至る光の透
過（通過）を阻害しない安定した光出力を出力できる光
電子装置を提供することができる。 （３）光通信システムにおいて、組み込んだ光電子装置
は、半導体レーザチップと光ファイバとの光結合効率が
高く、かつ受光素子による安定したレーザ光強度モニタ
ーが行えることから、安定した信頼性の高い光通信が可
能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態（実施形態１）である光電
子装置におけるシリコンプラットフォーム部分を示す拡
大断面図である。

【図２】本実施形態１の光電子装置の外観を示す斜視図
である。

【図３】本実施形態１の光電子装置の光ファイバ延在方
向に沿う拡大断面図である。

【図４】本実施形態１の光電子装置のキャップを外した
状態の拡大平面図である。

【図５】本実施形態１の光電子装置におけるシリコンプ
ラットフォーム部分を示す拡大平面図である。

【図６】本実施形態１の光電子装置におけるＩｓトラッ
キング特性を示すグラフである。

【図７】本実施形態１の光電子装置を使用した光通信シ
ステムを示す模式図である。

【図８】本出願人によって検討した光ファイバの固定に
おいて、光ファイバと溝とによって閉じられた空間に気
泡が発生した状態を示す模式的拡大断面図である。

【図９】本出願人による実験のデータであり、シリコー
ンゲル硬化の初期に発生した気泡の分布を示す模式図で
ある。

【図１０】本出願人による実験のデータであり、温度サ
イクル等環境試験によってシリコーンゲル内に発生した
気泡の分布を示す模式図である。

【図１１】本出願人によって確認された現象を示す図で
あり、光ファイバ下の溝内のシリコーンゲル内に発生し
た気泡を示す模式的断面図である。

【図１２】本出願人によって確認された現象を示す図で
あり、光ファイバ下の溝内及び光ファイバ先端と半導体
レーザチップ間のシリコーンゲル内に発生した気泡を示
す模式的断面図である。

【図１３】本出願人によって確認された現象を示す図で
あり、光ファイバ先端と半導体レーザチップ間のシリコ
ーンゲル内に発生した気泡を示す模式的平面図である。

【図１４】本出願人によって開発した光電子装置におけ
るＩｓトラッキング特性を示すグラフである。

【図１５】本出願人によって開発した光電子装置におけ
るシリコンプラットフォーム部分を示す拡大断面図であ
る。

【図１６】本実施形態１の光電子装置のレーザチップ，
窪み，受光素子の位置関係を示す平面拡大図である。

【図１７】本実施形態１の光電子装置のレーザチップ後
方出射端の拡大断面図である。

【図１８】本実施形態１の光電子装置の製造方法を示す
フローチャートである。

【符号の説明】

１…支持基板（シリコンプラットフォーム）、２…溝、
３…光ファイバ、３ａ…コア、３ｂ…クラッド、４…紫
外線硬化接着剤、５…熱硬化性樹脂、６…シリコーンゲ
ル、７…半導体レーザチップ、９…囲まれた領域、１０
…気泡、１１…レーザ光、１５…容器、１６…金属フレ
ーム、１７…キャピラリ、１９…受光素子、２０…光電
子装置（半導体光モジュール）、２１…ケース、２１
ａ，２２ａ…本体部、２１ｂ，２２ｂ…ガイド部、２２
…キャップ、２３…パッケージ（封止体）、２５…光フ
ァイバケーブル、２６…紫外線硬化接着剤、２７…リー
ド、２９…接合材、３０…ベース板、３１…メタライズ
層、３２…ワイヤ、３３…排出溝、３４…第一次固定
部、３５…第二次固定部、３６…熱硬化性樹脂（接着
剤）、３７…窪み、３７ａ，３８ａ…縁、３８…窪み、
４１，４２…接着層、４３…出射面、４４…受光面、４
５，４６…下部電極、５０…送信機、５１…受信機、５
２…中継器。

Claims (24)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 支持基板と、前記支持基板の主面に固定
   され端面から光を出射する発光部品と、前記支持基板の
   主面に固定され前記発光部品から出射する光を受光する
   受光部品と、前記支持基板の主面に設けられ前記発光部
   品と前記受光部品との間の光路を含み前記発光部品及び
   前記受光部品を被う透明な樹脂からなる保護層を有する
   光電子装置であって、前記発光部品と前記受光部品との
   間の前記支持基板主面には窪みがあり、前記窪みの発光
   部品寄りの縁が前記発光部品の端面よりも発光部品側に
   あることを特徴とする光電子装置。
2. 【請求項２】 前記支持基板に前記発光部品及び前記受
   光部品を固定する接着層の端は、前記発光部品の光を出
   射する出射面及び前記受光部品の光を受ける受光面より
   も内側に引っ込んでいることを特徴とする請求項１に記
   載の光電子装置。
3. 【請求項３】 前記光路に直交する方向に延在する窪み
   の縁の長さは、これと対向する前記発光部品の幅よりも
   小さいことを特徴とする請求項１に記載の光電子装置。
4. 【請求項４】 前記支持基板は前記光ファイバをガイド
   するガイド付きのプラスチック製のケース内に固定さ
   れ、前記ケース内には前記支持基板，前記発光部品，前
   記受光部品及び前記光ファイバの先端側を被うように保
   護層が設けられ、前記ケースは前記ケースに固定される
   プラスチック製のキャップで塞がれていることを特徴と
   する請求項１に記載の光電子装置。
5. 【請求項５】 前記保護層は、シリコーンゲル，シリコ
   ーンゴム，低応力エポキシ樹脂，アクリル樹脂，ウレタ
   ン樹脂のいずれか一つによって形成されていることを特
   徴とする請求項１に記載の光電子装置。
6. 【請求項６】 支持基板と、前記支持基板の主面に固定
   され端面から光を出射する発光部品と、前記支持基板の
   主面に固定され前記発光部品から出射する光を受光する
   受光部品と、前記支持基板の主面に設けられ前記発光部
   品と前記受光部品との間の光路を含み前記発光部品及び
   前記受光部品を被う透明な樹脂からなる保護層を有する
   光電子装置であって、前記発光部品と前記受光部品との
   間の前記支持基板主面には窪みがあり、前記発光部品の
   端面は前記窪みの縁を越えて窪み内に突出していること
   を特徴とする光電子装置。
7. 【請求項７】 前記支持基板に前記発光部品及び前記受
   光部品を固定する接着層の端は、前記発光部品の光を出
   射する出射面及び前記受光部品の光を受ける受光面より
   も内側に引っ込んでいることを特徴とする請求項６に記
   載の光電子装置。
8. 【請求項８】 前記光路に直交する方向に延在する窪み
   の縁の長さは、これと対向する前記発光部品の幅よりも
   小さいことを特徴とする請求項６に記載の光電子装置。
9. 【請求項９】 前記支持基板は前記光ファイバをガイド
   するガイド付きのプラスチック製のケース内に固定さ
   れ、前記ケース内には前記支持基板，前記発光部品，前
   記受光部品及び前記光ファイバの先端側を被うように保
   護層が設けられ、前記ケースは前記ケースに固定される
   プラスチック製のキャップで塞がれていることを特徴と
   する請求項６に記載の光電子装置。
10. 【請求項１０】 前記保護層は、シリコーンゲル，シリ
    コーンゴム，低応力エポキシ樹脂，アクリル樹脂，ウレ
    タン樹脂のいずれか一つによって形成されていることを
    特徴とする請求項６に記載の光電子装置。
11. 【請求項１１】 支持基板と、前記支持基板の主面に固
    定され両端面からそれぞれ光を出射する発光部品と、前
    記支持基板の主面に固定され前記発光部品から出射する
    光を先端面で受光する光ファイバと、前記支持基板の主
    面に固定され前記発光部品から出射する光を受光する受
    光素子と、前記支持基板の主面に設けられ前記発光部品
    と前記光ファイバ及び前記発光部品と前記受光素子との
    間の光路を含み前記発光部品及び前記光ファイバ並びに
    前記受光素子を被う透明な樹脂からなる保護層を有する
    光電子装置であって、前記発光部品と前記光ファイバ及
    び前記発光部品と前記受光素子との間の前記支持基板主
    面にはそれぞれ窪みがあり、前記発光部品と前記光ファ
    イバとの間の前記窪みの発光部品寄りの縁が前記発光部
    品の端面よりも発光部品側にあり、前記発光部品と前記
    受光素子との間の窪みの発光部品寄りの縁が前記発光部
    品の端面よりも発光部品側にあることを特徴とする光電
    子装置。
12. 【請求項１２】 前記支持基板に前記発光部品及び前記
    受光部品を固定する接着層の端は、前記発光部品の光を
    出射する出射面及び前記受光部品の光を受ける受光面よ
    りも内側に引っ込んでいることを特徴とする請求項１１
    に記載の光電子装置。
13. 【請求項１３】 前記発光部品と前記受光素子との間の
    窪みにおいて、前記光路に直交する方向に延在する窪み
    の縁の長さは、これと対向する前記発光部品の幅よりも
    小さいことを特徴とする請求項１１に記載の光電子装
    置。
14. 【請求項１４】 前記支持基板は前記光ファイバをガイ
    ドするガイド付きのプラスチック製のケース内に固定さ
    れ、前記ケース内には前記支持基板，前記発光部品，前
    記受光部品及び前記光ファイバの先端側を被うように保
    護層が設けられ、前記ケースは前記ケースに固定される
    プラスチック製のキャップで塞がれていることを特徴と
    する請求項１１に記載の光電子装置。
15. 【請求項１５】 前記保護層は、シリコーンゲル，シリ
    コーンゴム，低応力エポキシ樹脂，アクリル樹脂，ウレ
    タン樹脂のいずれか一つによって形成されていることを
    特徴とする請求項１１に記載の光電子装置。
16. 【請求項１６】 支持基板と、前記支持基板の主面に固
    定され両端面からそれぞれ光を出射する発光部品と、前
    記支持基板の主面に固定され前記発光部品から出射する
    光を先端面で受光する光ファイバと、前記支持基板の主
    面に固定され前記発光部品から出射する光を受光する受
    光素子と、前記支持基板の主面に設けられ前記発光部品
    と前記光ファイバ及び前記発光部品と前記受光素子との
    間の光路を含み前記発光部品及び前記光ファイバ並びに
    前記受光素子を被う透明な樹脂からなる保護層を有する
    光電子装置であって、前記発光部品と前記光ファイバ及
    び前記発光部品と前記受光素子との間の前記支持基板主
    面にはそれぞれ窪みがあり、前記発光部品の端面は前記
    発光部品と前記光ファイバとの間の前記窪みの縁を越え
    て窪み内に突出し、前記発光部品の端面は前記発光部品
    と前記受光素子との間の前記窪みの縁を越えて窪み内に
    突出していることを特徴とする光電子装置。
17. 【請求項１７】 前記支持基板に前記発光部品を固定す
    る接着層の端は、前記発光部品の光を出射する出射面よ
    りも内側に引っ込み、前記支持基板に前記受光部品を固
    定する接着層の端は、前記受光部品の光を受ける受光面
    よりも内側に引っ込んでいることを特徴とする請求項１
    ６に記載の光電子装置。
18. 【請求項１８】 前記発光部品と前記受光素子との間の
    窪みにおいて、前記光路に直交する方向に延在する窪み
    の縁の長さは、これと対向する前記発光部品の幅よりも
    小さいことを特徴とする請求項１６に記載の光電子装
    置。
19. 【請求項１９】 前記支持基板は前記光ファイバをガイ
    ドするガイド付きのプラスチック製のケース内に固定さ
    れ、前記ケース内には前記支持基板，前記発光部品，前
    記受光部品及び前記光ファイバの先端側を被うように保
    護層が設けられ、前記ケースは前記ケースに固定される
    プラスチック製のキャップで塞がれていることを特徴と
    する請求項１６に記載の光電子装置。
20. 【請求項２０】 前記保護層は、シリコーンゲル，シリ
    コーンゴム，低応力エポキシ樹脂，アクリル樹脂，ウレ
    タン樹脂のいずれか一つによって形成されていることを
    特徴とする請求項１６に記載の光電子装置。
21. 【請求項２１】 ケースと、このケースを塞ぐキャップ
    と、前記ケース内に取り付けられる支持基板と、前記支
    持基板の主面に固定され端面から光を出射する発光部品
    と、前記支持基板の主面に固定され前記発光部品から出
    射する光を受光する受光部品と、前記ケースに充填され
    前記発光部品と前記受光部品との間の光路を含み前記発
    光部品及び前記受光部品を被う透明な樹脂からなる保護
    層とを有し、 前記発光部品と前記受光部品との間の前記支持基板主面
    には窪みがあり、前記窪みの発光部品寄りの縁が前記発
    光部品の端面よりも発光部品側にある光電子装置の製造
    方法であって、 前記支持基板に前記発光部品及び受光部品を搭載する工
    程と、 前記支持基板を前記ケースに取り付ける工程と、 前記発光部品及び前記受光部品並びに前記支持基板の所
    定部分間を導電性のワイヤで接続する工程と、 前記ケース内に前記透明な樹脂を充填する工程と、 前記ケース全体を所定の真空度の雰囲気で所定時間放置
    して前記透明な樹脂内の気泡を脱泡処理する工程と、 前記ケース全体を所定の加熱温度の雰囲気で所定時間放
    置して前記透明な樹脂を硬化させて前記透明な樹脂から
    なる保護層を形成する工程と、 前記ケースにキャップを取り付ける工程とを有すること
    を特徴とする光電子装置の製造方法。
22. 【請求項２２】 前記支持基板に前記発光部品固定する
    接着層の端が前記発光部品の光を出射する出射面よりも
    内側に引っ込むように固定するとともに、前記支持基板
    に前記受光部品を固定する接着層の端が前記受光部品の
    光を受ける受光面よりも内側に引っ込むように固定する
    ことを特徴とする請求項２１に記載の光電子装置の製造
    方法。
23. 【請求項２３】 発光部品として半導体レーザチップを
    前記支持基板に固定し、前記受光部品として前記半導体
    レーザチップの後方出射面から出射するレーザ光を受光
    するように受光素子を前記支持基板に固定し、前記受光
    部品として前記半導体レーザチップの前方出射面から出
    射するレーザ光を取り込むように光ファイバを前記支持
    基板に固定し、前記ケースとして前記光ファイバをガイ
    ドするガイド付きのプラスチック製のケースとし、前記
    透明な樹脂を前記支持基板，前記半導体レーザチップ，
    前記受光素子及び前記光ファイバの先端側を被うように
    前記ケース内に充填し、脱泡処理を行い、前記透明な樹
    脂を熱硬化処理して透明な保護層を形成し、前記ケース
    の開口部を塞ぐようにプラスチック製のキャップを前記
    ケースに取り付けることを特徴とする請求項２１に記載
    の光電子装置の製造方法。
24. 【請求項２４】 前記保護層を形成する透明な樹脂とし
    て、シリコーンゲル，シリコーンゴム，低応力エポキシ
    樹脂，アクリル樹脂，ウレタン樹脂のいずれか一つを前
    記ケース内に充填することを特徴とする請求項２１に記
    載の光電子装置の製造方法。