JP2003307655A

JP2003307655A - 光モジュール

Info

Publication number: JP2003307655A
Application number: JP2002114326A
Authority: JP
Inventors: Takatoshi Kageyama; 崇俊蔭山; Hitomaro Togo; 仁麿東郷; Hiroaki Asano; 弘明浅野
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-04-17
Filing date: 2002-04-17
Publication date: 2003-10-31

Abstract

(57)【要約】【課題】アクティブアライメントであっても簡単な構
成で位置合わせができ、Ｖ溝の高い加工精度や素子の高
精度実装を不要とする光モジュールを提供する。【解決手段】基板１上に設けられた内部に支点６を有
する第１のＶ溝４と、ファイバ保持部材７に設けられた
力点となる突起物１１を有する第２のＶ溝５とにより光
ファイバ３を固定し、ファイバ保持部材を前後左右に微
動させることにより、光ファイバと発光素子又は受光素
子２との光軸を調整する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光モジュールに関
し、特に、発光素子又は受光素子と光ファイバとの光軸
合わせを容易に精度よく行うことが可能な光モジュール
に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、通信容量の増大により、ネットワ
ークの光化が注目されており、光アクセス網の普及には
光モジュールの低コスト化、小型化が必要不可欠であ
る。発光素子又は受光素子と光ファイバを結合させる方
式としては、アクティブアライメント方式と、パッシブ
アライメント方式がある。アクティブアライメント方式
は、レーザダイオード（ＬＤ）を動作させて、光ファイ
バに結合される光強度をモニタしながら、位置合わせを
行う方式で、実装精度が向上するという利点があるが、
複雑で組立に時間がかかるという問題がある。これに対
し、パッシブアライメント方式は、基板上に設けられた
マーカーなどを利用して位置合わせを行う方式で、組立
が容易であり、量産化に適しているので、近年注目され
ている。

【０００３】また、並列光伝送モジュールの実装方法で
は、生産性を上げるために、一部にアクティブアライメ
ントを取り入れた、例えば特許第３１２１０９３号が提
案されている。図１１は、この公報に記載されているモ
ジュールの光軸調整機構を示す図である。図１１におい
て、ファイバ固定用Ｖ溝１０５は、光ファイバ１０３を
固定するための溝である。また、微調整用Ｖ溝１０４
は、ファイバ端を微小領域において微動可能にするため
の溝となっている。ファイバ固定用Ｖ溝１０５と微調整
用Ｖ溝１０４とは、基板１０１上に形成されていて、フ
ァイバ固定用Ｖ溝１０５に光ファイバ１０３を固定した
後に吸着ノズル１１１を高分解能のステージにより動か
すことにより、ファイバ先端を移動させ、バンプ１１３
を介し基板１０１に取り付けられている光素子１０２に
対して光軸を微調整してモジュールを実装する。なお、
小銀ランプ１１４は紫外線硬化性樹脂１１２ａ、１１２
ｂを硬化させるために用いられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、近
年、発光素子又は受光素子と光ファイバを結合させる方
式としてパッシブアライメントが注目されているが、発
光素子又は受光素子の実装精度、その実装の際に利用す
るマーカーの位置精度、光ファイバを固定するための基
板上に形成されるＶ溝の位置精度など、さまざまなばら
つき要因があり、実際に要求される実装精度を実現する
ためには高額な生産設備をそろえる必要がある。

【０００５】また、図１１に示すモジュールでは、ファ
イバと発光素子又は受光素子の光軸を１つ１つ合わせる
ため、組立時間がかかり、歩留りは向上するが、生産性
が高いとはいえない。さらに、樹脂の硬化収縮や熱膨張
でファイバの光軸がずれてしまう可能性がある。

【０００６】そこで、本発明は上記課題を解決するため
になされたもので、アクティブアライメントであっても
簡単な構成で位置合わせができ、Ｖ溝の高い加工精度や
素子の高精度実装を不要とするモジュール構造を有する
光モジュールを提供することを目的とする。

【０００７】また、複数の光ファイバであっても一度に
位置合わせが行える生産性の高い光モジュールを提供す
ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に係る光モジュー
ルは、基板上に実装した発光素子又は受光素子と、前記
発光素子又は受光素子と対向する前記基板上の位置に設
けられた光ファイバとを有し、かつ前記基板上には、前
記光ファイバを光軸に対し水平方向に微調整するための
第１のＶ溝と、前記第１のＶ溝の内部に設けられて前記
発光素子又は受光素子との光軸を垂直方向に調整するた
めの支点とが形成されている。この構成により、光ファ
イバを光軸に対し簡単に位置合わせでき、Ｖ溝の高い加
工精度や素子の高精度実装を不要とするモジュール構造
を有する光モジュールを提供することができる。

【０００９】また、前記光ファイバを前記基板の上部か
ら固定するためのファイバ保持部材を備え、当該ファイ
バ保持部材は、光ファイバを微動させるための力点とな
る突起物を有している。この構成により、ファイバ保持
部材を微動させることによって光軸の位置合わせを行う
ことができ、また、ファイバ保持部材は同時にファイバ
固定部品としても使用できるので、吸着ノズルなどの光
ファイバを固定する道具を用いる必要がないため、アク
ティブアライメントの構成が簡単になる。

【００１０】また、前記ファイバ保持部材は、光ファイ
バ固定用の第２のＶ溝を有し、前記突起物は、前記第２
のＶ溝の内部に形成されている。この構成により、前記
ファイバ保持部材を前記基板面に平行に、前後左右に微
動させることで、ファイバの光軸に対して垂直方向と水
平方向の２つの軸方向にファイバの光軸調整をすること
が容易にできる。

【００１１】また、前記第２のＶ溝は、前記発光素子又
は受光素子側に向かうにしたがって深さが徐々に浅くな
っている。この構成により、前記ファイバ保持部材を前
記基板面に平行に、前後左右に微動させることで、ファ
イバの光軸に対して垂直方向と水平方向の２つの軸方向
にファイバの光軸調整をすることが容易にできる。

【００１２】また、前記発光素子又は受光素子は、発光
素子アレイ又は受光素子アレイとして備えられ、前記フ
ァイバ保持部材に設けられた前記第２のＶ溝は、前記発
光素子アレイ又は受光素子アレイのピッチ間隔と等しい
ピッチ間隔を有して複数形成されている。この構成によ
り、発光素子アレイ又は受光素子アレイの実装精度がそ
れほど高くなくても、ファイバ保持部材に形成されたＶ
溝のピッチ間隔が揃っているので、ファイバ保持部材を
微調整することによって、複数の光ファイバと発光素子
アレイ又は受光素子アレイの光軸の位置合わせを一度に
行うことができる。

【００１３】さらに、前記ファイバ保持部材は、その底
面が前記基板の上面と接した状態で、前後左右にスライ
ドすることにより、前記光ファイバの端面を光軸と垂直
な方向と水平な方向に微調整させる。この構成により、
光ファイバは、第１、第２のＶ溝と支点及び力点で固定
されるので、ファイバを固定するのに用いる樹脂の硬化
収縮や熱膨張により、光軸がずれてしまうのを防ぐこと
ができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を用いて説明する。（第１の実施の形態）図１は、本発明の第１の実施の形
態に係る光モジュールの概略構成を示す斜視図である。
また、図２は、図１中のＸ−Ｘ線の断面図を示す。図１
及び図２に示すように、基板１上には、光ファイバ３を
光軸に対し、水平方向に微調整するための第１のＶ溝４
が形成され、その溝の内部には光ファイバ３と発光素子
又は受光素子２との光軸を垂直方向に調整する際の支点
６が形成されている。第１のＶ溝４の内部は、光ファイ
バ３が支点６上で微小領域において可動できる程度の幅
になっている。

【００１５】また、ファイバ保持部材７には光ファイバ
３と接する面に第２のＶ溝５が形成されて光ファイバ３
を固定するようになっており、このファイバ保持部材７
を前後にスライドさせることにより、光ファイバ３を垂
直方向に微調整することができる。また、ファイバ保持
部材７を左右にスライドさせることによって、ファイバ
先端の位置を水平方向に微調整することができる。発光
素子又は受光素子２と光ファイバ３との光軸を微調整し
た後、図３に示すように、硬化性樹脂１２によりファイ
バ保持部材７と共に固着させる。このとき、樹脂が収縮
しても支点６により光ファイバ３を支えているので、光
軸がずれにくい構造になっている。なお、図１におい
て、８は発光素子又は受光素子２の電極を示す。

【００１６】次に、図４を用いて本発明による光モジュ
ールの第１のＶ溝４及び支点６の製造方法を説明する。
なお、図４において、（ａ１）、（ｂ１）、（ｃ１）、
（ｄ１）、（ｅ１）は工程別の平面図であり、（ａ
２）、（ｂ２）、（ｃ２）、（ｄ２）、（ｅ２）は（ａ
１）のＩ−Ｉ線断面図、（ｂ１）のＩＩ−ＩＩ線断面
図、（ｃ１）のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図、（ｄ１）のＩ
Ｖ−ＩＶ線断面図、（ｅ１）のＶ−Ｖ線断面図をそれぞ
れ示す。

【００１７】まず、第１のＶ溝４の作製には、図４（ａ
１），（ａ２）に示すように、Ｓｉでなる基板１上にＳ
ｉＯ₂膜をマスクとして形成し、フォトリソグラフィに
よりマスクパターン９を形成する。そして、Ｓｉの結晶
方向によるエッチング速度の違いを利用して、異方性エ
ッチングを行う。第１のＶ溝４内に設けられた支点６の
作製については、図４（ｂ１），（ｂ２）における支点
作製用マスクパターン１０を用いる。この支点作製用マ
スクパターン１０により、図４（ｃ１），（ｃ２）に示
すように、Ｖ溝が形成される部分よりもエッチングが遅
れるので、図４（ｄ１），（ｄ２）に示すように、第１
のＶ溝４内に支点６が形成される。さらに、支点作製用
マスクパターン１０の幅を調節することにより、支点６
の高さを所望の高さにすることができる。さらに、図４
（ｅ１），（ｅ２）に示すようにマスクを除去する。

【００１８】また、ファイバ保持部材７に設けられた第
２のＶ溝５、及び、力点となる突起物１１の製造方法
は、図５のようになっている。すなわち、図５（ａ）に
示すように、ファイバ保持部材７にマスクパターン９を
形成し、異方性エッチングを行い、図５（ｂ）に示す第
２のＶ溝５を形成する。そして、図５（ｃ）に示すよう
に、端面を切断し、図５（ｄ）に示す突起物１１を形成
する。その後、図５（ｅ）に示すように、マスクを除去
する。

【００１９】（第２の実施の形態）次に、図６は、本発
明の第２の実施の形態に係る光モジュールの概略図であ
る。また、図７と図８は、図６中のＸ−Ｘ線の断面図と
Ｙ−Ｙ線の断面図である。本発明の第２の実施の形態
は、ファイバ保持部材７に設けられた第２のＶ溝５の深
さが発光素子又は受光素子２が実装されている側に近づ
くにしたがって浅くなっている。このため、ファイバ保
持部材７を前後させることによって、光ファイバ３と第
２のＶ溝５との接点の高さが変わるので、光ファイバ３
を垂直方向に微調整することができる。

【００２０】この第２のＶ溝５の製造方法は図９のよう
になっている。図９（ａ）は平面図であり、図９（ｂ）
と（ｃ）は、図９（ａ）のＡ−Ａ線断面図とＢ−Ｂ線断
面図である。図９（ａ）に示すように、Ｓｉでなる基板
１上にＳｉＯ₂膜をマスクとして形成し、フォトリソグ
ラフィによりマスクパターン９を形成する。そして、Ｓ
ｉの結晶方向によるエッチング速度の違いを利用して、
異方性エッチングを行う。図９（ｂ）に対し、図９
（ｃ）に示すように、第２のＶ溝５の幅を変えることに
よって、溝の深さを徐々に深くすることができる。

【００２１】（第３の実施の形態）次に、本発明の第３
の実施の形態の光モジュールの概略図を図１０に示す。
本発明の第３の実施の形態は、上述した第１と第２の実
施の形態の光モジュールをアレイ状に並べたものであ
る。図１０は、アレイ状に４つ並んでいるが、この数に
限定するものではなく、いくつであっても構わない。

【００２２】本発明の第３の実施の形態の光モジュール
の製造方法は、第１と第２の実施の形態と同様である。
基板１及びファイバ保持部材７に形成される第１及び第
２のＶ溝４及び５は、それぞれ同一基板上に形成される
ので、同じ条件でエッチングを行うことができ、溝の深
さや支点の高さが均一で製作誤差を最小限に抑えたＶ溝
を製作することができる。また、発光素子アレイ又は受
光素子アレイ１３のピッチ間隔とファイバ保持部材７に
設けられた第２のＶ溝５のピッチ間隔を揃えることによ
り、複数の光軸を一度に調整することができる。

【００２３】したがって、発光素子又は受光素子アレイ
１３の実装精度がそれほど良くなくても、ファイバ保持
部材７を微動させ、調整することにより、発光素子アレ
イ又は受光素子アレイ１３の実装による誤差をカバーす
ることができ、歩留りを向上させることができる。

【００２４】

【発明の効果】以上のように、本発明に係る光モジュー
ルによれば、基板上に実装した発光素子又は受光素子
と、前記発光素子又は受光素子と対向する前記基板上の
位置に設けられた光ファイバとを有し、かつ前記基板上
には、前記光ファイバを光軸に対し水平方向に微調整す
るための第１のＶ溝と、前記第１のＶ溝の内部に設けら
れて前記発光素子又は受光素子との光軸を垂直方向に調
整するための支点とが形成されているので、アクティブ
アライメントであっても簡単な構成で位置合わせがで
き、Ｖ溝の高い加工精度や素子の高精度実装を不要とす
るモジュール構造を有する光モジュールを提供すること
ができる。

【００２５】また、前記発光素子又は受光素子は、発光
素子アレイ又は受光素子アレイとして備えられ、光ファ
イバを前記基板の上部から固定するためのファイバ保持
部材に設けられて第２の溝を、前記発光素子アレイ又は
受光素子アレイのピッチ間隔と等しいピッチ間隔を有し
て複数形成することにより、複数の光ファイバであって
も一度に位置合わせが行える生産性の高い光モジュール
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態による光モジュール
の概略図

【図２】図１のＸ−Ｘ線の断面図

【図３】硬化性樹脂により固定したときの図１のＸ−Ｘ
線の断面図

【図４】本発明の光モジュールの第１のＶ溝、及び支点
の製造方法を示す図

【図５】本発明の光モジュールの第２のＶ溝の製造方法
を示す図

【図６】本発明の第２の実施の形態における光モジュー
ルの概略図

【図７】図６のＸ−Ｘ線の断面図

【図８】図６のＹ−Ｙ線の断面図

【図９】本発明の第２の実施の形態における第２のＶ溝
の製造方法を示す図

【図１０】本発明の第３の実施の形態における光モジュ
ールの概略図

【図１１】従来の光モジュールの光軸調整機構を示す図

【符号の説明】

１基板２発光素子又は受光素子３光ファイバ４第１のＶ溝５第２のＶ溝６支点７ファイバ保持部材８電極９マスクパターン１０支点作製用マスクパターン１１力点となる突起物１２硬化性樹脂１３発光素子アレイ又は受光素子アレイ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者浅野弘明神奈川県横浜市港北区綱島東四丁目３番１号松下通信工業株式会社内Ｆターム(参考） 2H037 AA01 BA02 BA05 BA11 BA14 DA04 DA06 DA12 DA18

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に実装した発光素子又は受光素子
と、前記発光素子又は受光素子と対向する前記基板上の位置
に設けられた光ファイバとを有し、かつ、前記基板上には、前記光ファイバを光軸に対し水平方向
に微調整するための第１のＶ溝と、前記第１のＶ溝の内
部に設けられて前記発光素子又は受光素子との光軸を垂
直方向に調整するための支点とが形成されている光モジ
ュール。
【請求項２】請求項１に記載の光モジュールであっ
て、前記光ファイバを前記基板の上部から固定するためのフ
ァイバ保持部材を備え、前記ファイバ保持部材は、前記
光ファイバを微動させるための力点となる突起物を有し
ている光モジュール。
【請求項３】請求項２に記載の光モジュールであっ
て、前記ファイバ保持部材は、光ファイバ固定用の第２のＶ
溝を有し、前記突起物は、前記第２のＶ溝の内部に形成
されている光モジュール。
【請求項４】請求項３に記載の光モジュールであっ
て、前記第２のＶ溝は、前記発光素子又は受光素子側に向か
うにしたがって深さが徐々に浅くなっている光モジュー
ル。
【請求項５】請求項４に記載の光モジュールであっ
て、前記発光素子又は受光素子は、発光素子アレイ又は受光
素子アレイとして備えられ、前記ファイバ保持部材に設けられた前記第２のＶ溝は、
前記発光素子アレイ又は受光素子アレイのピッチ間隔と
等しいピッチ間隔を有して複数形成される光モジュー
ル。
【請求項６】請求項４又は５に記載の光モジュールで
あって、前記ファイバ保持部材は、その底面が前記基板の上面と
接した状態で、前後左右にスライドすることにより、前
記光ファイバの端面を光軸と垂直な方向と水平な方向と
に微調整して光軸の位置合わせを行うよう構成されてい
る光モジュール。