JP2004240315A

JP2004240315A - 光導波路一体型光素子モジュールおよびその製造方法

Info

Publication number: JP2004240315A
Application number: JP2003031345A
Authority: JP
Inventors: Toshito Echizenya; 敏人越前谷
Original assignee: Japan Aviation Electronics Industry Ltd
Current assignee: Japan Aviation Electronics Industry Ltd
Priority date: 2003-02-07
Filing date: 2003-02-07
Publication date: 2004-08-26

Abstract

【課題】発光素子モジュールおよび受光素子モジュールの双方について、光重合剤よりなる樹脂に径一定で結合効率の高い光導波路を形成した光導波路一体型光素子モジュールおよびその製造方法を提供する。
【解決手段】内部に実装される光素子１０１ｂと、この光素子とこれに対向して配列される光ファイバとの間を光結合する光導波路とより成る光素子モジュールにおいて、１対のガイドピン孔１０１ａが形成されると共にガイドピン孔を基準に光素子１０１ｂを位置合わせ固定したリードフレーム１０１と、光素子１０１ｂ側の面にモールド成型された光重合材樹脂部に形成されたリードフレーム１０１のガイドピン孔１０１ａと整列する樹脂側ガイドピン孔２と、光重合作用により光重合材樹脂部に形成された径一定のコア１０３ａとその周囲のクラッドより成る光導波路を有する光導波路一体型光素子モジュールおよびその製造方法。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、光導波路一体型光素子モジュールおよびその製造方法に関し、特に、発光素子モジュールおよび受光素子モジュールの双方について、光重合剤よりなる樹脂に径一定で結合効率の高い光導波路を形成した光導波路一体型光素子モジュールおよびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４を参照して説明するに、４０１は光供給源、４０２は光ファイバ、４０３は発光素子モジュールである。４０３ｂ、４０３ｃは発光素子モジュール４０３の発光部およびチップである。４０６は電源であり、スイッチ４０５、可変抵抗４０４、端子４０３ｅを介して発光素子モジュール４０３を駆動して発光部４０３ｂから光を放射せしめる。４０７は光照射により重合して屈折率が増加する光重合剤よりなる樹脂であり、互いに対向する光ファイバ４０２の端面と発光素子モジュール４０３の発光端面の間に適用されている。
【０００３】
光ファイバ４０２の端面と発光素子モジュール４０３の発光端面とは上述の通り相対向して設けられており、この光ファイバ４０２と発光素子モジュール４０３との間を光照射することにより、介在する樹脂４０７が重合して屈折率が増加した導光部４０８および光導波路４０９が形成される。ここで、光供給源４０１から供給された光は光ファイバ４０２の端面のコア４０２ａから入射して伝送され、発光素子モジュール４０３に対して出射した光により樹脂４０７部分に高屈折率の導光部４０８が形成される一方、発光素子モジュール４０３の発光部４０３ｂから光ファイバ４０２に対して出射する出射光により樹脂４０７部分に高屈折率の光導波路４０９が形成される。以上の通りに導光部４０８および光導波路４０９を形成して両者の共通する領域である４０９の領域を光導波路とすることにより、発光素子モジュール４０３と光ファイバ４０２との間の光結合効率を向上することができる（特許文献１ないし３参照）。
【０００４】
ここで、形成されるべき光導波路の形状は本来、径一定の並行な管状のコア部であるのでこれと同形状に光放射される必要がある。ところが、これら光ファイバおよび光素子の端面からそのまま出射される光の形状は大きな開口角で広開して放射される。従って、光ファイバおよび光素子から放射される光で光重合して形成する光導波路は事実上導波管としての形状を得ておらず、極めて結合効率の悪い光導波路いものが形成されることになる。この欠点を解消するに、発光素子のモジュールであれば、特許文献２に記載される如くに光ファイバと発光素子との両者から光を出射させて両光の重なった部分のみをコアとすることが考えられる。しかし、ここで得られるコアは理想である径一定の導波路形状からは程遠い不利な形状である。そして、光照射により重合して屈折率が増加する光重合剤よりなる樹脂４０７を光重合して光導波路を形成する光導波路一体型光素子モジュールは、光素子モジュール側および光ファイバ側の両側から光を照射しなければならない。従って、光素子モジュールが受光素子モジュールである場合、以上の光重合剤よりなる樹脂４０７による光導波路を形成することはできない。
【０００５】
もっとも、マスクを介して伝送光の光軸方向に外部から照射光を供給して光重合反応を生起させ、光導波部を形成する技術自体は公知である（特許文献４および５参照）。しかし、これらは何れも、高結合効率を要求されるモード伝送の信号光を伝送するデバイスの技術分野に属するものではなく、樹脂の厚みに亘って照射光の強度分布が一定となる平行光の特性を利用したものではない。
また、光供給源４０１と光ファイバ４０２との間、光ファイバ４０２と発光素子モジュール４０３との間の双方について、光を供給してアクティブ調芯しなければならない。また、発光素子モジュール４０３を駆動する電源設備を必要とする。
【０００６】
【特許文献１】
特開昭５９−６１８１１号公報
【特許文献２】
特開昭５９−６１８１２号公報
【特許文献３】
特開昭５９−６１８１３号公報
【特許文献４】
特開平８−１５５０６号公報
【特許文献５】
特許第２７０４０４７号公報）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、発光素子モジュールおよび受光素子モジュールの双方について、光重合剤よりなる樹脂に径一定で結合効率の高い光導波路を形成した光導波路一体型光素子モジュールおよびその製造方法を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
内部に実装される光素子１０１ｂと、この光素子とこれに対向して配列される光ファイバとの間を光結合する光導波路とより成る光導波路一体型光素子モジュールにおいて、１対のガイドピン孔１０１ａが形成されると共にガイドピン孔を基準に光素子１０１ｂを位置合わせ固定したリードフレーム１０１と、光素子１０１ｂ側の面にモールド成型された光重合材樹脂１０３部に形成されたリードフレーム１０１のガイドピン孔１０１ａと整列する樹脂側ガイドピン孔２と、光重合作用により光重合材樹脂１０３部に形成された径一定のコア１０３ａとその周囲のクラッドより成る光導波路とを有する光導波路一体型光素子モジュールを構成した。
【０００９】
そして、リードフレーム１０１に形成される１対のガイドピン孔１０１ａを基準に光素子１０１ｂを実装し、リードフレーム１０１をそのガイドピン孔１０１ａに対応したガイドピン１０２ａが形成されるモールド型１０２に対してガイドピン孔１０１ａにガイドピン１０２ａが嵌合した状態にセットし、光照射により重合して屈折率が増加し或は減少する光重合剤樹脂の溶融材１０３をモールド型１０２に充填し、モールド型１０２のガイドピン１０２ａに対応したピン挿通穴１０４ｃを有し、光素子１０１ｂの発光部および受光部１０１ｃに対する遮光部或いは透光部１０４ａを有するフォトマスク１０４をモールド型１０２の上面にセットし、フォトマスク１０４に対して紫外線の平行光線を照射する光導波路一体型光素子モジュールの製造方法を構成した。
【００１０】
【発明の実施の形態】
この発明は、光重合材樹脂中に光重合作用をする照射光として平行光を外部から導入し、径一定の光導波路を形成する。この平行光の導入はコアを形成するフォトマスクを介して光軸方向になされる。
これに際して、光重合材樹脂を充填するモールド型にガイドピンを設けておくことにより、このガイドピンを光素子、フォトマスク、および製品完成後に相手側コネクタを嵌合する嵌合孔のすべてについて位置合わせの基準とする。
【００１１】
【実施例】
この発明の実施例を図を参照して説明する。
図１および図２は光導波路一体型光素子モジュールの製造方法を説明する図である。
（工程１）
リードフレーム１０１にその長さ方向に沿って１対のガイドピン孔１０１ａを形成し、このリードフレーム１０１の上面に、ガイドピン孔１０１ａを基準にして光素子１０１ｂを実装する。光素子１０１ｂは発光部および受光部１０１ｃを有する。これら発光部および受光部１０１ｃはリードフレーム１０１にワイヤボンディングされている。
【００１２】
（工程２）
リードフレーム１０１に形成される１対のガイドピン孔１０１ａに対応するガイドピン１０２ａとこれ以外の凹部より成る凹凸部を有するモールド型１０２に対して（工程１）において準備したリードフレーム１０１をセットする。即ち、リードフレーム１０１のガイドピン孔１０１ａにモールド型１０２のガイドピン１０２ａが嵌合した状態にリードフレーム１０１をセットする。
（工程３）
光照射により重合して屈折率が増加する光重合剤であるポリカーボネートの溶融材１０３をモールド型１０２に充填する。
【００１３】
（工程４）
モールド型１０２のガイドピン１０２ａに対応したピン挿通穴１０４ｃを有し且つ光素子１０１ｂの発光部および受光部１０１ｃを遮光する遮光部或いは透光部１０４ａを有するフォトマスク１０４を、ポリカーボネートの溶融材１０３を充填したモールド型１０２の上面にセットする。光重合材樹脂の例としてポリカーボネート溶融材を用いる場合は、紫外線照射による光重合反応によってその屈折率は低下する方へ変化するので、樹脂中にコア部が形成されるべき領域を遮光し、クラッドとなるべき領域に光照射するフォトマスクを使用する。これに対して、特許文献１ないし３記載の光重合材の如く紫外線照射によって屈折率が増加するタイプの光重合材樹脂を使用する場合は、コア部の領域を照射してクラッド部の領域を遮光する反転したフォトマスクを使用する。
【００１４】
（工程５）
フォトマスク１０４に対して直交方向上方から紫外線の平行光線を照射する。紫外線が遮光された部分に対応してコアが形成され、照射された部分にクラッドが形成される。
（工程６）
モールド型１０２およびフォトマスク１０４を取り外し、光導波路一体型光素子モジュールが完成される。
【００１５】
以上の通りにして、発光素子モジュールおよび受光素子モジュールの双方に対して光導波路一体型モジュールを簡単に製造することができる。図３（ａ）は光導波路一体型光素子モジュールの正面図、図３（ｂ）は光波路一体型光素子モジュールの断面図である。図３において、１０は光素子モジュール、１０１はリードフレーム、１０１ｂは光素子、１０１ｃは発光或いは受光部１０３ａはコアである。完成した光導波路一体型光素子モジュールは、ガイドピン孔１０１ａおよび樹脂側ガイドピン孔２を有しており、これに対して光ファイバコネクタケーブルを嵌合接続することにより、簡単に結合損失の少ない光結合を実施することができる。光導波路を光素子の発光、受光面に直接形成することにより、光素子の発光、受光面のニアフェードで光を光導波路コアに導波することとなり、光素子の発光、受光面と光ファイバ間の距離を気にすることがなしに光導波路と光ファイバのＮＡ（ＮｕｍｅｒｉｃａｉＡｐｅｒｔｕｒｅ：開口数）の範囲内で光結合をすることができる。
【００１６】
【発明の効果】
上述した通りであって、この発明によれば、リードフレームに形成されたガイドピン孔を基準にしてリードフレームに対して高精度に光素子を実装することができ、これをそのガイドピン孔に対応した凹凸部を有するモールド型にセットしてポリカーボネート溶融材を充填した後、モールド型のガイドピンに対応した位置決め孔が穿設されると共に光素子の発光ぶおよび受光部が遮光となるフォトマスクをセットし、紫外線の平行光を照射することにより、紫外線が遮光された部分に無調芯でコアが形成され、照射された部分にクラッドが形成されることとなる。
【００１７】
そして、光導波路を形成するに際して、光素子側から光出射する必要が無いので、発光素子モジュールのみならず受光素子モジュールに対しても光重合材樹脂を使用して光素子モジュールと光ファイバとの間の光結合効率の高い光導波路を形成することができる。即ち樹脂部分の充分な厚みに対して照射平行光が径一定の形状精度良い導波管を形成する作用効果を利用し、信号光の伝送路をモジュール内に形成することｈができる。また、光素子をドライブする設備も必要としない。
【００１８】
更に、光導波路を光素子の発光、受光面に直接形成することにより、光素子の発光、受光面のニアフィールドで光を光導波路コアに導波することができるに到り、光素子の発光、受光面と光ファイバ間の距離に考慮を払う必要なしに光導波路と光ファイバのＮＡの範囲で光結合することができる。
そして、光素子モジュールは光ファイバと結合するモジュールとしても、基板型の光導波路と結合するモジュールとしても構成することができ、何れにおいても光ファイバ或いは光導波路側にガイドピンによる位置合わせ嵌合ができるコネクタ部を具備したものを対象とすることができる。
【００１９】
この発明の光素子モジュールは、単一の光素子のモジュールとしても、アレイ状の複数個の光素子を光ファイバアレイと結合する光素子モジュールとしても製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】製造方法の実施例を説明する図。
【図２】図１の続き。
【図３】実施例を示す図。
【図４】従来例を説明する図。
【符号の説明】
１０光素子モジュール１０１リードフレーム
１０１ａガイドピン孔１０１ｂ光素子
１０１ｃ発光部および受光部１０２モールド型
１０２ａガイドピン１０３光重合材樹脂
１０３ａコア１０４フォトマスク
１０４ａ遮光部或いは透光部１０４ｃピン挿通穴
２樹脂側ガイドピン孔４０１光供給源
４０２光ファイバ４０２ａコア
４０３発光素子モジュール４０３ｂ発光部
４０３ｃチップ４０３ｅ端子
４０４可変抵抗４０５スイッチ
４０６電源４０７光重合剤樹脂
４０８導光部４０９光導波路

Claims

内部に実装される光素子と、この光素子とこれに対向して配列される光ファイバとの間を光結合する光導波路とより成る光導波路一体型光素子モジュールにおいて、
１対のガイドピン孔が形成されると共にガイドピン孔を基準に光素子を位置合わせ固定したリードフレームと、
光素子側の面にモールド成型された光重合材樹脂部に形成されたリードフレームのガイドピン孔と整列する樹脂側ガイドピン孔と、
光重合作用により光重合材樹脂部に形成された径一定のコアとその周囲のクラッドより成る光導波路とを有することを特徴とする光導波路一体型光素子モジュール。
リードフレームに形成される１対のガイドピン孔を基準に光素子を実装し、
リードフレームをそのガイドピン孔に対応したガイドピンが形成されるモールド型に対してガイドピン孔にガイドピンが嵌合した状態にセットし、
光照射により重合して屈折率が増加し或いは減少する光重合剤樹脂の溶融材をモールド型に充填し、
モールド型のガイドピンに対応したピン挿通穴を有し、光素子の発光部および受光部に対する遮光部或いは透光部を有するフォトマスクをモールド型の上面にセットし、
フォトマスクに対して紫外線の平行光線を照射することを特徴とする光導波路一体型光素子モジュールの製造方法。