JP2004021034A - 光通信モジュール、光通信モジュールの製造方法および電子機器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】微小タイル状素子からなる面発光レーザ1a及びフォトダイオード1bが接着されているものであって、光ファイバのガイド穴が設けられている透明な部材からなるベースブロック2を有することを特徴とする。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信モジュール、光通信モジュールの製造方法および電子機器に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、光ファイバーを用いてレーザ光を伝送させて通信する光通信が行われている。光通信の光源となる発光素子には半導体レーザが使われている。また、その発光素子としては、従来ウェハを切断した側面から発光する端面発光レーザが用いられてきたが、半導体表面から発光する面発光レーザ(VCSEL)も用いられてきた。そして、光ファイバと発光素子又は受光素子とを一体に形成した光通信モジュールも開発されてきた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の光通信モジュールでは、光ファイバの入射端又は出射端と発光素子又は受光素子との位置合わせが難しく、その製造に多大な労力が必要になるという問題点があった。
【0004】
一方、面発光レーザは、高速応答性を有しながら、基板と垂直方向にレーザ光を出射するという特性もあり、高速光データ通信用光源として期待されている。しかしながら、面発光レーザは、ウェハを切断した側面から発光する端面発光レーザと異なり、半導体表面から半導体基板と垂直方向に発光するので、面発光レーザと、その面発光レーザの出射光の一部を受光して発光量の自動制御をするAPC(Automatic Power Control)回路とを単一基板において設けることができなかった。
そこで、従来、面発光レーザにAPC回路を設けるには複数の基板(構造体)が必要となり、装置が大型化するとともに、製造工程が煩雑となって製造コストが高くなるという問題点があった。
【0005】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、光ファイバの入射端又は出射端と発光素子又は受光素子との位置合わせを、簡易に且つ高精度に行うことができる光通信モジュール、光通信モジュールの製造方法および電子機器の提供を目的とする。
【0006】
また、本発明は、APC回路付きの面発光レーザ光源を簡易に構成することができる光通信モジュール、光通信モジュールの製造方法および電子機器の提供を目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、本発明の光通信モジュールは、微小タイル状素子が接着されているものであって、光ファイバのガイド穴が設けられている透明な部材からなるベースブロックを有することを特徴とする。
本発明によれば、発光素子又は受光素子を微小タイル状素子としてベースブロックの所定位置に貼り付け、光ファイバのガイド穴に光ファイバを差し込むだけで、光ファイバの入射端又は出射端と発光素子又は受光素子との位置合わせを、簡易に且つ高精度に行うことができる。
ここで、例えば、微小タイル状素子を中間転写フィルムに一旦貼り付け、その状態で中間転写フィルムをハンドリングすることで、該微小タイル状素子を簡易且つ高精度に位置合わせすることができる。
【0008】
また、本発明の光通信モジュールは、前記微小タイル状素子と前記ベースブロックが透明性を有する接着材で接着されていることが好ましい。
本発明によれば、例えば、ベースブロックの光ファイバのガイド穴を非貫通穴として、ベースブロックに接着された微小タイル状素子を発光素子又は受光素子とすると、そのガイド穴に差し込まれた光ファイバから出射した光を透明なベースブロックの一部と透明な接着剤を透過させて受光素子へ入射させること、又は発光素子から出射した光を透明なベースブロックの一部を透過させて光ファイバへ入射させることができる。
したがって、発光素子又は受光素子と光ファイバ間において、空気など屈折率が大きくことなる媒体を通らずに光信号を伝送することができ、高性能な光通信モジュールを構成することができる。
【0009】
また、本発明の光通信モジュールは、前記光通信モジュールが前記微小タイル状素子と電気的に接続された基板を有することが好ましい。
本発明によれば、例えば、基板が微小タイル状素子の駆動回路又は信号処理回路などをなす集積回路として備え、その基板をベースブロックに接着することで、簡易に且つコンパクトに高機能な光通信モジュールを構成することができる。
【0010】
また、本発明の光通信モジュールは、前記微小タイル状素子が発光素子と受光素子のうちの少なくとも一方を有することが好ましい。
本発明によれば、光通信モジュールを極めてコンパクトに且つ高精度に形成することができる。
【0011】
また、本発明の光通信モジュールは、前記ベースブロックが、少なくとも2つの前記微小タイル状素子が接着されており、前記微小タイル状素子の少なくとも1つが発光素子であり、前記微小タイル状素子の少なくとも1つが受光素子であることが好ましい。
本発明によれば、送信手段と受信手段の両方を備える光通信モジュールを極めてコンパクトに且つ高精度に形成することができる。
【0012】
また、本発明の光通信モジュールは、前記発光素子が面発光レーザ及び発光ダイオードのいずれかであることが好ましい。
本発明によれば、光通信の高速化が可能な光通信モジュールを極めてコンパクトに且つ高精度に形成することができる。
【0013】
また、本発明の光通信モジュールは、前記受光素子がフォトダイオードであることが好ましい。
【0014】
また、本発明の光通信モジュールは、前記光ファイバのガイド穴の中心軸と前記発光素子の発光中心軸とが略同一であることが好ましい。
本発明によれば、光ファイバのガイド穴に光ファイバを差し込むだけで、光通信の発光源(送信手段)となる発光素子と光ファイバとを高精度に位置合わせすることができる。
【0015】
また、本発明の光通信モジュールは、前記光ファイバのガイド穴の中心軸と前記受光素子の受光中心軸とが略同一であることが好ましい。
本発明によれば、光ファイバのガイド穴に光ファイバを差し込むだけで、光通信の受信手段となる受光素子と光ファイバとを高精度に位置合わせすることができる。
【0016】
また、本発明の光通信モジュールは、前記光ファイバのガイド穴に、光ファイバが差し込まれていることが好ましい。
【0017】
また、本発明の光通信モジュールは、前記発光素子を有する微小タイル状素子に、該発光素子から放射された光を検出するモニタ用受光素子を有する微小タイル状素子が重ねて貼り合わせられていることが好ましい。
本発明によれば、光通信の発光源の出力(光量など)を検出するモニタ用受光素子を有する光通信モジュールを極めてコンパクトに且つ高精度に形成することができる。
【0018】
また、本発明の光通信モジュールは、前記発光素子の発光中心軸上に、前記モニタ用受光素子の受光部が配置されていることが好ましい。
【0019】
また、本発明の光通信モジュールは、前記モニタ用受光素子が検出した受光量に基づいて、前記発光素子の発光量を制御する自動出力制御回路を有することが好ましい。
本発明によれば、光通信の発光源となる発光素子の出力(発光量など)を自動出力制御回路によって所望の一定値に維持することができるので、通信信号となる発光素子の出力を周囲温度の変化及び経時変化などにかかわらずに所望の一定値に保つことが可能となる。
【0020】
また、本発明の光通信モジュールは、前記発光素子を有する微小タイル状素子に、該発光素子とは異なる波長の光を放射する発光素子を有する微小タイル状素子が少なくとも1枚重ねて貼り合わせられていることが好ましい。
本発明によれば、波長の異なる複数のレーザ光を1本の光ファイバで伝送する波長多重(WDM)光通信用の光通信モジュールを、簡易且つ迅速に、また、低コストで精密に製造することが可能となる。
【0021】
また、本発明の光通信モジュールは、前記発光素子が全て面発光レーザであり、一つの面発光レーザの放射レーザ光が他の面発光レーザに入射しないように、各面発光レーザがそれぞれ配置されていることが好ましい。
本発明によれば、一方の面発光レーザから出射されたレーザ光によって、他の面発光レーザが励起されて光が出射してしまうことを防ぐことができる。
【0022】
また、本発明の光通信モジュールは、前記基板がシリコン基板であることが好ましい。
本発明によれば、例えば、微小タイル状素子の駆動回路又は信号処理回路などをなす集積回路をシリコン基板に形成しておくことができ、簡易に且つコンパクトに高機能な光通信モジュールを構成することができる。そして、シリコン基板に形成された集積回路などを、光通信モジュールとして組み立てられる前に予め試験することが可能となる。
【0023】
また、本発明の光通信モジュールは、前記基板が発光素子のドライバ回路を有することが好ましい。
【0024】
また、本発明の光通信モジュールは、前記基板が前記自動出力制御回路を有することが好ましい。
【0025】
また、本発明の光通信モジュールは、前記光通信モジュールが、前記ガイド穴に差し込まれた光ファイバの長手方向に対して、一辺が略平行となるように前記ベースブロックに接続された筐体と、前記ベースブロックの光ファイバのガイド穴の周囲における該ベースブロック、前記筐体及び前記光ファイバにかかるように充填されたファイバ固定用接着剤とを有することが好ましい。
本発明によれば、光ファイバを簡易に且つ高精度な位置決めで固定することができる。
【0026】
また、本発明の光通信モジュールの製造方法は、透明な部材からなるベースブロックに、光ファイバのガイド穴を非貫通に設け、前記ベースブロックの表面であって、前記光ファイバのガイド穴の底面に対向する面に、発光素子又は受光素子を有する微小タイル状素子を接着することを特徴とする。
本発明によれば、光ファイバの入射端又は出射端と発光素子又は受光素子との位置合わせを、簡易に且つ高精度に行うことができる。
【0027】
本発明の光通信モジュールの製造方法は、前記発光素子の駆動電流又は前記受光素子の検出電流が流れる金属配線を前記微小タイル状素子及び前記ベースブロックに設け、前記金属配線と電気的に接続する集積回路を有する基板を前記ベースブロックに接着することが好ましい。
本発明によれば、例えば、基板が微小タイル状素子の駆動回路又は信号処理回路などをなす集積回路として備え、その基板をベースブロックに接着することで、簡易に且つコンパクトに高機能な光通信モジュールを構成することができる。
【0028】
本発明の光通信モジュールの製造方法は、前記金属配線が液滴吐出方式を用いて設けることが好ましい。
本発明によれば、フォトリソグラフィ、エッチングなどで金属パターンを形成する方法よりも、金属配線をなす材料の量を軽減でき、設計変更などにも容易に対応でき、製造コストを低減することができる。
【0029】
本発明の光通信モジュールの製造方法は、前記ベースブロックへの前記微小タイル状素子の接着と、前記ベースブロックへの前記基板の接着とに用いる接着剤を、液滴吐出方式で塗布することが好ましい。
本発明によれば、接着剤の量を軽減でき、設計変更などにも容易に対応でき、製造コストを低減することができる。
【0030】
本発明の光通信モジュールの製造方法は、透明な部材からなるベースブロックに、光ファイバのガイド穴を非貫通に設け、基板に、発光素子又は受光素子を有する微小タイル状素子を接着し、前記ベースブロックの表面であって該光ファイバのガイド穴の底面に対向する面に、前記発光素子又は受光素子が配置されるように、前記基板を該ベースブロックに接着することを特徴とする。
本発明によれば、発光素子又は受光素子と基板に設けられた集積回路などとを、光通信モジュールとして形成する前に予め試験することができ、不具合のある光通信モジュールの発生を抑制することができる。
【0031】
本発明の電子機器は、前記光通信モジュールを備えたことを特徴とする。
本発明によれば、高速な送受信手段をもつ電子機器を、コンパクトに形成することができる。
【0032】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る光通信モジュールについて、図面を参照して説明する。
(第1実施形態)
図1は本発明の第1実施形態に係る光通信モジュールの概略組立図である。図2は図1に示す光通信モジュールの概略断面図である。本光通信モジュールは、発光素子である面発光レーザ1aと、受光素子であるフォトダイオード1bと、2つの光ファイバのガイド穴23(第1穴、第2穴)が設けられている透明な部材からなるベースブロック2と、ベースブロック2に接着された基板3とを有している。
【0033】
面発光レーザ1a及びフォトダイオード1bは、それぞれ、微小なタイル形状(板形状)の半導体デバイス(微小タイル状素子)であり、例えば、厚さ1μmから20μm、縦横の大きさ数十μmから数百μmの四角形板状部材である。この微小タイル状素子の製造方法については後で説明する。なお、微小タイル状素子の形状は四角形に限定されず、他の形状であってもよい。
【0034】
面発光レーザ1a及びフォトダイオード1bは、それぞれ透明性を有する接着剤(図示せず)を介してベースブロック2の上面に、すなわち、ベースブロック2の表面であって、光ファイバのガイド穴23の底面に対向する面に、接着されている。ここで、図2に示すように、ベースブロック2に非貫通に設けられている光ファイバのガイド穴23(第1穴)の中心軸と面発光レーザ1aの発光中心軸とが略同一となるように、面発光レーザ1aがベースブロック2の上面に接着されている。また、光ファイバのガイド穴23(第2穴)の中心軸とフォトダイオード1bの受光中心軸とが略同一となるように、フォトダイオード1bがベースブロック2の上面に接着されている。
2つの光ファイバのガイド穴23には、それぞれ光ファイバ4が差し込まれている。
【0035】
また、面発光レーザ1aの上面からベースブロック2の上面にかけては、メタル配線22が設けられている。フォトダイオード1bの上面からベースブロック2の上面にかけても、メタル配線22が設けられている。このメタル配線22は、面発光レーザ1aと基板3及びフォトダイオード1bと基板3を電気的に接続する金属パターンである。
【0036】
メタル配線22は、インクジェットノズル(図示せず)から金属を含む液滴を吐出して金属パターンなどを形成する液滴吐出方式で形成することが好ましい。これにより、フォトリソグラフィ、エッチングなどで金属パターンを形成するときよりも、構成材料の量を軽減でき、設計変更などにも容易に対応でき、製造コストを低減することができる。
【0037】
基板3は、ベースブロック2に面発光レーザ1a及びフォトダイオード1bが接着され、次いでメタル配線22が設けられた後に、ベースブロック2へ接着される。ここで、基板3は、基板3に設けられた接続部材であるバンプ31をベースブロック2にあらかじめ設けておいたボンディングパッド21上にマウントすることにより、メタル配線22と電気的に接続される。そして、基板3は、例えば、シリコン基板であり、面発光レーザ1aのドライバ回路などを含む集積回路を備える。
【0038】
上記構成により、面発光レーザ1aから出射されたレーザ光は、透明な接着剤及び透明なベースブロック2を透過して第1穴の光ファイバ4に入射する。また、第2穴の光ファイバ4から出射されたレーザ光は、透明なベースブロック2及び透明な接着材を透過してフォトダイオード1bに入射する。
【0039】
次に、光ファイバ4を固定する構成に付いて図3を参照して説明する。
図3は、上記光通信モジュールに光ファイバを固定する構成を加えた状態を示す概略断面図である。本光通信モジュールでは、図1及び図2に示す光通信モジュールに対して、筐体5と接着剤6が設けられている。
筐体5は、光ファイバのガイド穴23に差し込まれた光ファイバ4の長手方向に対して、側面が略平行となるようにベースブロック2に接続されている。接着剤6は、光ファイバ4を固定するための接着剤であり、ベースブロック2の光ファイバのガイド穴23の周囲、筐体5の側面及び光ファイバ4の一部にかかるように、筐体5とベースブロック2がなす角部に充填されている。
【0040】
これらにより、本実施形態の光通信モジュールは、光ファイバのガイド穴23に光ファイバ4を差し込むだけで、光ファイバ4と面発光レーザ1a及び光ファイバ4とフォトダイオード1bについて、精密に位置決めすることができ、光通信モジュールの製造期間を短縮することができるとともに、製造コストを低減することができる。
【0041】
さらに、図4に示すように、微小タイル状素子からなる面発光レーザ1aの上面には、微小タイル状素子からなるモニタ用フォトダイオード1b’を、透明接着剤7を介して重ねて貼り合わせることが好ましい。図4は本実施形態の光通信モジュールの応用例を示す要部概略断面図である。面発光レーザ1aからは、光ファイバ4方向(下面側)にレーザ光が出射されるとともに、光ファイバ4方向の反対側(上面側)にもレーザ光が出射される。したがって、面発光レーザ1aから上面側に出射されたレーザ光はモニタ用フォトダイオード1b’に入射するので、モニタ用フォトダイオード1b’で面発光レーザ1aの出力であるレーザ光の強度を検出することができる。
【0042】
ここで、面発光レーザ1aの発光中心軸上にモニタ用フォトダイオード1b’の受光部が位置するように、そのモニタ用フォトダイオード1b’が配置されていることが好ましい。そして、モニタ用フォトダイオード1b’が検出した受光量に基づいて、面発光レーザ1aの駆動信号を制御する自動出力制御(APC:Auto Power Control)回路を基板3に設けることが好ましい。ここで、モニタ用フォトダイオード1b’及び面発光レーザ1aは、それぞれ配線22’とボインディングパッド21などを介して自動出力制御回路又はドライバ回路などに電気的に接続される。
これらにより、面発光レーザ1aのレーザ出力(発光量)が所望の一定値に自動制御されるので、面発光レーザ1aのレーザ出力を周囲温度の変化及び経時変化などにかかわらずに所望の一定値に保つことが可能となる。
【0043】
さらに、図5に示すように、面発光レーザ1aの上面又は下面には、モニタ用フォトダイオード1b’の代わりに又はモニタ用フォトダイオード1b’に重ねて、微小タイル状素子からなる他の面発光レーザ1a’を、透明接着剤7を介して重ねて貼り合わせることが好ましい。図5は本実施形態の光通信モジュールの他の応用例を示す要部概略断面図である。ここで、面発光レーザ1aの発光波長(λ1)と他の面発光レーザ1a’の発光波長(λ2)とは異なっていることが好ましい。
【0044】
そして、面発光レーザ1aの出射レーザ光が他の面発光レーザ1a’に入射しないように、また、他の面発光レーザ1a’の出射レーザ光が面発光レーザ1aに入射しないように、各面発光レーザ1a,1a’が配置されていることが好ましい。すなわち、面発光レーザ1aの中心軸と面発光レーザ1a’の中心軸とが所望の間隔dだけずれて重ね合わせられていることが好ましい。
これは、一方の面発光レーザから出射されたレーザ光によって、他の面発光レーザが励起されて光が出射してしまうことを防ぐためである。
【0045】
これらにより、複数の面発光レーザ1a,1a’から出射された波長の異なる複数のレーザ光(λ1、λ2)を1本の光ファイバ4で伝送する波長多重(WDM)光通信用の光通信モジュールについて、簡易且つ迅速に、また、低コストで精密に製造することができる。
【0046】
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態に係る光通信モジュールについて図6及び図7を参照して説明する。図6は本発明の第2実施形態に係る光通信モジュールの概略組立図である。図7は図6に示す光通信モジュールの概略断面図である。ここで、上記図1乃至及び図5に示す第1実施形態の光通信モジュールと同一の構成要素については同一符号を付けている。
【0047】
本光通信モジュールでは、第1実施形態の光通信モジュールとは異なり、基板3の上面に、面発光レーザ1a及びフォトダイオード1bを接着材で接着している。また、基板3の上面には、微小タイル状素子からなるヘテロバイポーラトランジスタ(HBT)集積回路32も接着剤で接着されている。このHBTは、面発光レーザ1aのドライブ用のトランジスタと、フォトダイオード1bの検出信号増幅用のトランジスタである。
【0048】
そして、基板3における面発光レーザ1a、フォトダイオード1b及びHBT32が接着された面がベースブロック2との接着面となるように、また、ベースブロック2の側面であって光ファイバのガイド穴23の底面に対向する面に、面発光レーザ1a及びフォトダイオード1bが配置されるように、基板3がベースブロック2に透明接着材7を介して接着されている。ここで、光ファイバのガイド穴23(第1穴)の中心軸と面発光レーザ1aの発光中心軸とが略同一となるように、面発光レーザ1aが配置されている。また、光ファイバのガイド穴23(第2穴)の中心軸とフォトダイオード1bの受光中心軸とが略同一となるように、フォトダイオード1bが配置されている。
【0049】
これらにより、本実施形態の光通信モジュールは、第1実施形態の光通信モジュールと同様に、光ファイバのガイド穴23に光ファイバ4を差し込むだけで、光ファイバ4と面発光レーザ1a及び光ファイバ4とフォトダイオード1bについて、精密に位置決めすることができ、光通信モジュールの製造期間を短縮することができるとともに、製造コストを低減することができる。その他、本実施形態の光通信モジュールは、上記第1実施形態の光通信モジュールと同様の変形例に適用でき、同様の効果を有することができる。
【0050】
また、本実施形態の光通信モジュールは、基板3をベースブロック2へ接着する前に、基板3に設けられた面発光レーザ1a、フォトダイオード1b、ドライバ回路及びAPC回路などをテストすることができる。これにより、製造工程において不具合な光通信モジュールが作られることを抑えることができ、さらなる製造コストの低減化及び製造期間の短縮化を図ることができる。
【0051】
(微小タイル状素子の製造方法)
次に、上記微小タイル状素子及び上記光通信モジュールの製造方法について図8乃至図17を参照して説明する。本製造方法では、微小タイル状素子としての化合物半導体デバイス(化合物半導体素子)を基板となるシリコン・LSIチップ上に接合する場合について説明するが、半導体デバイスの種類及びLSIチップの種類に関係なく本発明を適用することができる。なお、本実施形態における「半導体基板」とは、半導体物資から成る物体をいうが、板形状の基板に限らず、どのような形状であっても半導体物資であれば「半導体基板」に含まれる。
【0052】
<第1工程>
図8は本光通信モジュールの製造方法の第1工程を示す概略断面図である。図8において、基板110は、半導体基板であり、例えばガリウム・ヒ素化合物半導体基板とする。基板110における最下位層には、犠牲層111を設けておく。犠牲層111は、アルミニウム・ヒ素(AlAs)からなり、厚さが例えば数百nmの層である。
例えば、犠牲層111の上層には機能層112を設ける。機能層112の厚さは、例えば1μmから10(20)μm程度とする。そして、機能層112において半導体デバイス(半導体素子)113を作成する。半導体デバイス113としては、例えば発光ダイオード(LED)、面発光レーザ(VCSEL)、フォトダイオード(PD)、高電子移動度トランジスタ(HEMT)、ヘテロバイポーラトランジスタ(HBT)などが挙げられる。これらの半導体デバイス113は、何れも基板110上に多層のエピタキシャル層を積層して素子が形成されたものである。また、各半導体デバイス113には、電極も形成し、動作テストも行う。
【0053】
<第2工程>
図9は本光通信モジュールの製造方法の第2工程を示す概略断面図である。本工程においては、各半導体デバイス113を分割するように分離溝121を形成する。分離溝121は、少なくとも犠牲層111に到達する深さをもつ溝とする。例えば、分離溝の幅及び深さともに、10μmから数百μmとする。また、分離溝121は、後述するところの選択エッチング液が当該分離溝121を流れるように、行き止まりなく繋がっている溝とする。さらに、分離溝121は、碁盤のごとく格子状に形成することが好ましい。
また、分離溝121相互の間隔を数十μmから数百μmとすることで、分離溝121によって分割・形成される各半導体デバイス113のサイズを、数十μmから数百μm四方の面積をもつものとする。分離溝121の形成方法としては、フォトリソグラフィとウェットエッチングによる方法、またはドライエッチングによる方法を用いる。また、クラックが基板に生じない範囲でU字形溝のダイシングで分離溝121を形成してもよい。
【0054】
<第3工程>
図10は本光通信モジュールの製造方法の第3工程を示す概略断面図である。本工程においては、中間転写フィルム131を基板110の表面(半導体デバイス113側)に貼り付ける。中間転写フィルム131は、表面に粘着剤が塗られたフレキシブルな帯形状のフィルムである。
【0055】
<第4工程>
図11は本光通信モジュールの製造方法の第4工程を示す概略断面図である。本工程においては、分離溝121に選択エッチング液141を注入する。本工程では、犠牲層111のみを選択的にエッチングするために、選択エッチング液141として、アルミニウム・ヒ素に対して選択性が高い低濃度の塩酸を用いる。
【0056】
<第5工程>
図12は本光通信モジュールの製造方法の第5工程を示す概略断面図である。本工程においては、第4工程での分離溝121への選択エッチング液141の注入後、所定時間の経過により、犠牲層111のすべてを選択的にエッチングして基板110から取り除く。
【0057】
<第6工程>
図13は本光通信モジュールの製造方法の第6工程を示す概略断面図である。第5工程で犠牲層111が全てエッチングされると、基板110から機能層112が切り離される。そして、本工程において、中間転写フィルム131を基板110から引き離すことにより、中間転写フィルム131に貼り付けられている機能層112を基板110から引き離す。
これらにより、半導体デバイス113が形成された機能層112は、分離溝121の形成及び犠牲層111のエッチングによって分割されて、所定の形状(例えば、微小タイル形状)の半導体素子(上記実施形態の「微小タイル状素子」)とされ、中間転写フィルム131に貼り付け保持されることとなる。ここで、機能層の厚さが例えば1μmから8μm、大きさ(縦横)が例えば数十μmから数百μmであるのが好ましい。
【0058】
<第7工程>
図14は本光通信モジュールの製造方法の第7工程を示す概略断面図である。本工程においては、(微小タイル状素子161が貼り付けられた)中間転写フィルム131を移動させることで、最終基板となるベースブロック2の所望の位置に微小タイル状素子161をアライメントする。ここで、ベースブロック2は、図1及び図2に示すように、光ファイバのガイド穴23が設けられている。そこで、例えば、光ファイバのガイド穴23の中心軸と微小タイル状素子161がなす面発光レーザ1aの発光中心軸とが略同一となるように、アライメントする。また、ベースブロック2の所望の位置には、微小タイル状素子161を接着するための透明な接着剤173を塗布しておく。この接着剤は微小タイル状素子161に塗布しておいてもよい。
【0059】
<第8工程>
図15は本光通信モジュールの製造方法の第8工程を示す概略断面図である。本工程においては、ベースブロック2の所望の位置にアライメントされた微小タイル状素子161を、中間転写フィルム131越しにコレット181で押しつけてベースブロック2に接合する。ここで、所望の位置には接着剤173が塗布されているので、そのベースブロック2の所望の位置に微小タイル状素子161が接着される。
【0060】
<第9工程>
図16は本光通信モジュールの製造方法の第9工程を示す概略断面図である。本工程においては、中間転写フィルム131の粘着力を消失させて、微小タイル状素子161から中間転写フィルム131を剥がす。
中間転写フィルム131の粘着剤は、UV硬化性又は熱硬化性のものにしておく。UV硬化性の粘着剤とした場合は、コレット181を透明な材質にしておき、コレット181の先端から紫外線(UV)を照射することで中間転写フィルム131の粘着力を消失させる。熱硬化性の接着剤とした場合は、コレット181を加熱すればよい。あるいは第6工程の後で、中間転写フィルム131を全面紫外線照射するなどして粘着力を全面消失させておいてもよい。粘着力が消失したとはいえ実際には僅かに粘着性が残っており、微小タイル状素子161は非常に薄く軽いので中間転写フィルム131に保持される。
【0061】
<第10工程>
本工程は、図示していない。本工程においては、加熱処理などを施して、微小タイル状素子161をベースブロック2に本接合する。
【0062】
<第11工程>
図17は本光通信モジュールの製造方法の第11工程を示す概略断面図である。本工程においては、微小タイル状素子161の電極とベースブロック2上の回路(ベースブロック2に予め設けておいたボインディングパッド21など)を配線191により電気的に繋ぐ。次いで、図1及び図2に示すように、基板3のバンプ31をボインディングパッド21上にマウントすることにより、基板3の回路と微小タイル状素子161がなす半導体デバイス113(面発光レーザ1aなど)とを電気的に繋ぐ。これらにより、一つの光通信モジュールを完成させる。
【0063】
(応用例)
次に、上記実施形態の光通信モジュールの応用例について説明する。
図18は一般的な短距離の通信に上記実施形態の光通信モジュールを用いた例を示す模式概念図である。パーソナルコンピュータ1001から出力された電気信号は、電気ケーブル1002を通って上記実施形態の光通信モジュール2000に伝送される。この電気信号は、光通信モジュール2000において光信号に変換されて光ファイバー4へ出力される。この光信号は、光ファイバー4を通って通信相手の光通信モジュール2000に伝送される。この光信号は、光通信モジュール2000において電気信号に変換されて、インターネット、LAN、プロジェクター又は外部モニタなどの周辺機器などへ出力される。なお、これらの信号の流れと逆方向へも上記と同様にして信号を伝送することができる。
【0064】
これらにより、本応用例によれば、パーソナルコンピュータとインターネット、LAN又は周辺機器と間における通信を、従来よりも低コストで高速化することができるとともに、その通信に用いる配線をコンパクトにすることができ、さらに、電磁波障害(EMI)の発生を抑制することができる。
【0065】
図19はノート型パーソナルコンピュータの構成要素として上記実施形態の光通信モジュールを用いた例を示す模式概念図である。ノート型パーソナルコンピュータ1001は、CPU1011とビデオコントローラ1012と一対の光通信モジュール2000と光ファイバ4とディスプレイ1013とを有して構成されている。CPU1011から出力された画像を示す信号は、ビデオコントローラ1012に入力されて所望の画像信号に変換される。この画像信号は、ノート型パーソナルコンピュータ1001の本体側(キーボード側)に配置されている光通信モジュール2000に入力されて光信号に変換され、光ファイバ4へ出力される。この光信号は、光ファイバ4を通って、ノート型パーソナルコンピュータ1001の蓋側(ディスプレイ側)に配置されている光通信モジュール2000に入力されて電気信号に変換され、ディスプレイ1013へ出力される。
【0066】
これらにより、CPUから出力された画像を示す信号に対応する画像がディスプレイ1013に表示される。ここで、ノート型パーソナルコンピュータ1001の本体と蓋とを接続するヒンジ部1014における信号線の取り回しには、寸法的制約及び電磁波障害(EMI)の発生防止のための制約がある。しかし、本応用例によれば、ヒンジ部1014における信号線の取り回しに光ファイバ4を用いているので、1)1本の通信路の伝送レートが高くなるため、1本から数本の光ファイバをヒンジ部1014に通すだけでよくなり、2)光は電磁波放射しないため、電磁波障害(EMI)の発生を抑制することができる。そして、ノート型パーソナルコンピュータ1001又は携帯電話に光通信モジュールを適用するには、超小型の光通信モジュールが必要となるが、本実施形態の光通信モジュールであれば、容易にノート型パーソナルコンピュータ1001又は携帯電話に組み込むことが可能となる。
【0067】
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能であり、実施形態で挙げた具体的な材料や層構成などはほんの一例に過ぎず、適宜変更が可能である。
【0068】
例えば、上記実施形態におけるベースブロックへの面発光レーザ又はフォトダイオードの接着に用いる接着材、ベースブロックへの基板の接着に用いる接着材は、液滴吐出方式を用いて塗布してもよい。これにより、光通信モジュールの製造時における接着剤、非透明材及び透明保護部材の使用量を大幅に低減することができ、製造コストを低減でき、製造期間を短縮化することもできる。
【0069】
また、上記実施形態では、発光素子として面発光レーザを用いたが、発光素子として端面発光レーザ又はフォトダイオードを適用することも可能である。
【0070】
また、上記実施形態における面発光レーザ及びフォトダイオードの上面を非透明部材で被うことが好ましい。これにより、面発光レーザ又は光ファイバから出射された光などによる迷光の発生を抑制することができ、雑音の発生を低減することができる。
【0071】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明によれば、光ファイバのガイド穴が設けられている透明なベースブロックに微小タイル状素子を接着した構成を有するので、光ファイバの入射端又は出射端と発光素子又は受光素子との位置合わせを、簡易に且つ高精度に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施形態に係る光通信モジュールの概略組立図である。
【図2】同上の光通信モジュールの概略断面図である。
【図3】同上の光通信モジュールに光ファイバを固定する構成を加えた状態を示す概略断面図である。
【図4】本実施形態の光通信モジュールの応用例を示す要部概略断面図である。
【図5】本実施形態の光通信モジュールの応用例を示す要部概略断面図である。
【図6】第2実施形態に係る光通信モジュールの概略組立図である。
【図7】同上の光通信モジュールの概略断面図である。
【図8】第1及び第2実施形態に係る光通信モジュールの製造方法の第1工程を示す概略断面図である。
【図9】同上の製造方法の第2工程を示す概略断面図である。
【図10】同上の製造方法の第3工程を示す概略断面図である。
【図11】同上の製造方法の第4工程を示す概略断面図である。
【図12】同上の製造方法の第5工程を示す概略断面図である。
【図13】同上の製造方法の第6工程を示す概略断面図である。
【図14】同上の製造方法の第7工程を示す概略断面図である。
【図15】同上の製造方法の第8工程を示す概略断面図である。
【図16】同上の製造方法の第9工程を示す概略断面図である。
【図17】同上の製造方法の第11工程を示す概略断面図である。
【図18】本実施形態の光通信モジュールを用いた短距離通信の例を示す模式概念図である。
【図19】本実施形態の光通信モジュールを内蔵したノート型パーソナルコンピュータの一例を示す模式概念図である。
【符号の説明】
1a、1a’ 面発光レーザ
1b、1b’ フォトダイオード
2 ベースブロック
3 基板
4 光ファイバ
5 筐体
6 接着剤
7 透明接着剤
21 ボンディングパッド
22 メタル配線
23 光ファイバのガイド穴
31 バンプ
32 集積回路
Claims (25)
- 微小タイル状素子が接着されているものであって、光ファイバのガイド穴が設けられている透明な部材からなるベースブロックを有することを特徴とする光通信モジュール。
- 前記微小タイル状素子と前記ベースブロックは、透明性を有する接着材で接着されていることを特徴とする請求項1記載の光通信モジュール。
- 前記光通信モジュールは、前記微小タイル状素子と電気的に接続された基板を有することを特徴とする請求項1又は2記載の光通信モジュール。
- 前記微小タイル状素子は、発光素子と受光素子のうちの少なくとも一方を有することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の光通信モジュール。
- 前記ベースブロックは、少なくとも2つの前記微小タイル状素子が接着されており、
前記微小タイル状素子の少なくとも1つが発光素子であり、前記微小タイル状素子の少なくとも1つが受光素子であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の光通信モジュール。 - 前記発光素子は、面発光レーザ及び発光ダイオードのいずれかであることを特徴とする請求項4又は5記載の光通信モジュール。
- 前記受光素子は、フォトダイオードであることを特徴とする請求項4又は5記載の光通信モジュール。
- 前記光ファイバのガイド穴の中心軸と前記発光素子の発光中心軸とが略同一であることを特徴とする請求項4乃至6のいずれか一項に記載の光通信モジュール。
- 前記光ファイバのガイド穴の中心軸と前記受光素子の受光中心軸とが略同一であることを特徴とする請求項4、5、7のいずれか一項に記載の光通信モジュール。
- 前記光ファイバのガイド穴に、光ファイバが差し込まれていることを特徴とする請求項1記載の光通信モジュール。
- 前記発光素子を有する微小タイル状素子には、該発光素子から放射された光を検出するモニタ用受光素子を有する微小タイル状素子が重ねて貼り合わせられていることを特徴とする請求項4乃至6のいずれか一項に記載の光通信モジュール。
- 前記発光素子の発光中心軸上に、前記モニタ用受光素子の受光部が配置されていることを特徴とする請求項11記載の光通信モジュール。
- 前記モニタ用受光素子が検出した受光量に基づいて、前記発光素子の発光量を制御する自動出力制御回路を有することを特徴とする請求項11又は12記載の光通信モジュール。
- 前記発光素子を有する微小タイル状素子には、該発光素子とは異なる波長の光を放射する発光素子を有する微小タイル状素子が少なくとも1枚重ねて貼り合わせられていることを特徴とする請求項4乃至6のいずれか一項に記載の光通信モジュール。
- 前記発光素子は、全て面発光レーザであり、
一つの面発光レーザの放射レーザ光が他の面発光レーザに入射しないように、各面発光レーザがそれぞれ配置されていることを特徴とする請求項14記載の光通信モジュール。 - 前記基板は、シリコン基板であることを特徴とする請求項3記載の光通信モジュール。
- 前記基板は、発光素子のドライバ回路を有することを特徴とする請求項3記載の光通信モジュール。
- 前記基板は、前記自動出力制御回路を有することを特徴とする請求項13記載の光通信モジュール。
- 前記光通信モジュールは、
前記ガイド穴に差し込まれた光ファイバの長手方向に対して、一辺が略平行となるように前記ベースブロックに接続された筐体と、
前記ベースブロックの光ファイバのガイド穴の周囲における該ベースブロック、前記筐体及び前記光ファイバにかかるように充填されたファイバ固定用接着剤とを有することを特徴とする請求項10記載の光通信モジュール。 - 透明な部材からなるベースブロックに、光ファイバのガイド穴を非貫通に設け、
前記ベースブロックの表面であって、前記光ファイバのガイド穴の底面に対向する面に、発光素子又は受光素子を有する微小タイル状素子を接着することを特徴とする光通信モジュールの製造方法。 - 前記発光素子の駆動電流又は前記受光素子の検出電流が流れる金属配線を前記微小タイル状素子及び前記ベースブロックに設け、
前記金属配線と電気的に接続する集積回路を有する基板を前記ベースブロックに接着することを特徴とする請求項20記載の光通信モジュールの製造方法。 - 前記金属配線は、液滴吐出方式を用いて設けることを特徴とする請求項21記載の光通信モジュールの製造方法。
- 前記ベースブロックへの前記微小タイル状素子の接着と、前記ベースブロックへの前記基板の接着とに用いる接着剤を、液滴吐出方式で塗布することを特徴とする請求項21記載の光通信モジュールの製造方法。
- 透明な部材からなるベースブロックに、光ファイバのガイド穴を非貫通に設け、
基板に、発光素子又は受光素子を有する微小タイル状素子を接着し、
前記ベースブロックの表面であって該光ファイバのガイド穴の底面に対向する面に、前記発光素子又は受光素子が配置されるように、前記基板を該ベースブロックに接着することを特徴とする光通信モジュールの製造方法。 - 請求項1乃至19のいずれか一項に記載の光通信モジュールを備えたことを特徴とする電子機器。
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