JP2007072307A - Optical module - Google Patents

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Nobuyuki Asahi
信行 朝日
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Matsushita Electric Works Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical module in which the deterioration of optical coupling efficiency due to the displacement of positions of an optical element and an optical waveguide substrate which are separately mounted on a wiring substrate is suppressed. <P>SOLUTION: The optical module 1A is provided with the optical element 2, the optical waveguide substrate 3 having a core 31 and a clad 32 and the wiring substrate 4 on which the optical element 2 and the optical waveguide substrate 3 are mounted. In the optical module 1A, positioning parts 35 and 45 for mounting the optical waveguide substrate 3 on the wiring substrate 4 are provided are provided on the optical waveguide substrate 3 and the wiring substrate 4, and at least the end part 31a of the core 31 on the side of the optical element is tapered with which the width increases as approaching to the optical element 2. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、光モジュールに関するものである。   The present invention relates to an optical module.

従来、光素子と、コアおよびクラッドを有し、前記光素子と光学的に結合する光導波路基板と、前記光素子および前記光導波路基板が実装される配線基板とを備えた光モジュールが知られている。   Conventionally, there has been known an optical module including an optical element, an optical waveguide substrate having a core and a clad, and optically coupled to the optical element, and a wiring substrate on which the optical element and the optical waveguide substrate are mounted. ing.

例えば、特許文献1には、光導波路基板の下面が配線基板に接合されるとともに、光導波路基板の上面に窪み部が形成され、その光導波路基板の窪み部に光素子が接合されることにより、光導波路基板を介して光素子が配線基板に実装された光モジュールが記載されている。なお、この特許文献1には、コアの光素子側の端部をテーパー状にした光モジュールも記載されている。
特開平7−35933号公報
For example, in Patent Document 1, a lower surface of an optical waveguide substrate is bonded to a wiring substrate, a recess is formed on the upper surface of the optical waveguide substrate, and an optical element is bonded to the recess of the optical waveguide substrate. An optical module in which an optical element is mounted on a wiring substrate via an optical waveguide substrate is described. This Patent Document 1 also describes an optical module in which the end of the core on the optical element side is tapered.
JP 7-35933 A

前記光モジュールでは、光素子が光導波路基板に接合されるようになっているので、光素子と光導波路基板とを直接的に位置合わせして、光素子と光導波路基板との光結合効率を高く保つことができるが、光素子を配設する位置には必ず光導波路基板が必要となるため、光導波路基板を自由に設計することができなかった。   In the optical module, since the optical element is bonded to the optical waveguide substrate, the optical element and the optical waveguide substrate are directly aligned to increase the optical coupling efficiency between the optical element and the optical waveguide substrate. Although it can be kept high, an optical waveguide substrate is always required at the position where the optical element is disposed, and thus the optical waveguide substrate cannot be freely designed.

そこで、光導波路基板の設計の自由度を向上させるために、光素子と光導波路基板とを別々に配線基板に実装したいという要望がある。しかし、この場合には、光素子と光導波路基板との位置ずれが生じて、これにより光結合効率が低下するおそれがある。   Therefore, in order to improve the degree of freedom in designing the optical waveguide substrate, there is a demand for mounting the optical element and the optical waveguide substrate separately on the wiring substrate. However, in this case, the optical element and the optical waveguide substrate may be misaligned, which may reduce the optical coupling efficiency.

本発明は、このような事情に鑑み、光素子と光導波路基板とを別々に配線基板に実装したときの位置ずれによる光結合効率の低下を抑制することができる光モジュールを提供することを目的とする。   In view of such circumstances, an object of the present invention is to provide an optical module capable of suppressing a decrease in optical coupling efficiency due to a positional shift when an optical element and an optical waveguide substrate are separately mounted on a wiring substrate. And

前記課題を解決するために、本発明の光モジュールは、光素子と、コアおよびクラッドを有し、前記光素子と光学的に結合する光導波路基板と、前記光素子および前記光導波路基板が実装される配線基板とを備えた光モジュールであって、前記光導波路基板と前記配線基板とに、光導波路基板を配線基板に実装するときの位置決め部を設けるとともに、光導波路基板のコアの少なくとも光素子側の端部を、光素子に近づくに連れて前記配線基板に平行な方向の幅寸法が大きくなるテーパー状にしたことを特徴とするものである。   In order to solve the above problems, an optical module of the present invention includes an optical element, an optical waveguide substrate having a core and a clad, and optically coupled to the optical element, and the optical element and the optical waveguide substrate are mounted. An optical module including a wiring board, wherein a positioning portion for mounting the optical waveguide board on the wiring board is provided on the optical waveguide board and the wiring board, and at least the light of the core of the optical waveguide board is provided. The end portion on the element side is tapered so that the width dimension in the direction parallel to the wiring board increases as the optical element is approached.

ミラー部を有する光導波路基板においても実装位置ずれによる光結合効率の変動を小さくするために、前記光導波路基板はミラー部を有しており、前記コアはこのミラー部につながっており、ミラー部におけるコアの形状を光素子側を幅広とする台形状とすることが好ましい。   In order to reduce the fluctuation of the optical coupling efficiency due to the mounting position shift also in the optical waveguide substrate having the mirror portion, the optical waveguide substrate has a mirror portion, and the core is connected to the mirror portion. It is preferable that the shape of the core is a trapezoidal shape with the optical element side being wide.

光素子と光導波路基板との光結合効率を向上させるために、前記ミラー部から光素子の近傍まで延在する延在コアを設け、この延在コアを、前記コアの延在する方向から見たときに光素子側の幅寸法が大きくなるテーパー状にすることが好ましい。   In order to improve the optical coupling efficiency between the optical element and the optical waveguide substrate, an extended core extending from the mirror portion to the vicinity of the optical element is provided, and the extended core is viewed from the extending direction of the core. It is preferable to form a taper that increases the width on the optical element side.

実装コストを安く抑えて光結合効率を向上させるために、前記光素子と前記コアとの間に、光素子から発光される光を前記配線基板に垂直な方向で集光してコア内に導く集光部を設けることが好ましい。   In order to reduce the mounting cost and improve the optical coupling efficiency, the light emitted from the optical element is condensed between the optical element and the core in a direction perpendicular to the wiring board and guided into the core. It is preferable to provide a condensing part.

本発明によれば、光導波路基板と配線基板とに、光導波路基板を配線基板に実装するときの位置決め部を設けたから、光素子と光導波路基板とを別々に配線基板に実装しても、光導波路基板と光素子とが大きく位置ずれすることがない。従って、位置ずれによる光結合効率の低下を抑制しながら、光導波路基板の設計の自由度を向上させることができる。しかも、コアの少なくとも光素子側の端部を、光素子に近づくに連れて幅寸法が大きくなるテーパー状にしたから、たとえ光素子と光導波路基板とが位置ずれしたとしても、そのテーパー部分によって光素子から発光される光の大部分がコア内に導かれることになるため、位置ずれによる光結合効率の変動が小さくなる。   According to the present invention, the optical waveguide substrate and the wiring substrate are provided with the positioning portion when the optical waveguide substrate is mounted on the wiring substrate. Therefore, even if the optical element and the optical waveguide substrate are separately mounted on the wiring substrate, There is no significant displacement between the optical waveguide substrate and the optical element. Therefore, it is possible to improve the degree of freedom in designing the optical waveguide substrate while suppressing a decrease in optical coupling efficiency due to the displacement. Moreover, since at least the end of the core on the optical element side is tapered such that the width dimension increases as it approaches the optical element, even if the optical element and the optical waveguide substrate are misaligned, Since most of the light emitted from the optical element is guided into the core, fluctuations in the optical coupling efficiency due to misalignment are reduced.

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。   Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1(a)(b)および図2に示すように、本発明の第1実施形態に係る光モジュール1Aは、光素子2と、この光素子2と光学的に結合する光導波路基板3と、光素子2および光導波路基板3が実装されるプリント配線基板4とを備えている。   As shown in FIGS. 1A, 1B, and 2, an optical module 1A according to the first embodiment of the present invention includes an optical element 2 and an optical waveguide substrate 3 that is optically coupled to the optical element 2. And a printed wiring board 4 on which the optical element 2 and the optical waveguide substrate 3 are mounted.

プリント配線基板4の上面には、所定の配線パターンで電気配線41が形成されているとともに、光素子2が実装される位置に、電気配線41に電気的に接続されるように一対のボンディングパット46が形成されている。そして、このボンディングパット46の上に光素子2が半田バンプ5によって接合されている。   On the upper surface of the printed wiring board 4, electrical wiring 41 is formed with a predetermined wiring pattern, and a pair of bonding pads are connected so as to be electrically connected to the electrical wiring 41 at a position where the optical element 2 is mounted. 46 is formed. The optical element 2 is bonded onto the bonding pad 46 by solder bumps 5.

光素子2は、例えばフォトダイオードであり、平面視で矩形の直方体状をなしている。そして、光素子2の下面が半田バンプ5およびボンディングパッド46を介して電気配線41に電気的に接続されている。また、光素子2は、端面に発光部を有していて、図1(a)中に矢印cで示すように、プリント配線基板4に平行な方向、すなわちプリント配線基板4の上面に沿う方向(図1(a)では右方向)に光を発光するようになっている。   The optical element 2 is a photodiode, for example, and has a rectangular parallelepiped shape in plan view. The lower surface of the optical element 2 is electrically connected to the electrical wiring 41 via the solder bump 5 and the bonding pad 46. Further, the optical element 2 has a light emitting portion on the end face, and as indicated by an arrow c in FIG. 1A, a direction parallel to the printed wiring board 4, that is, a direction along the upper surface of the printed wiring board 4. Light is emitted in the right direction (in FIG. 1A).

光導波路基板3は、平面視で光素子2の発光方向(図1(a)では左右方向)に延びる直方体形状をなしており、左側の端面が光素子2と僅かな距離を隔てて対向するようにプリント配線基板4の上面に実装されている。この光導波路基板3は、光素子2から発光された光を導波するコア31と、このコア31を当該コア31の延在する方向と直交する方向で囲繞するクラッド32とを有している。コア31の屈折率は、例えば1.53、クラッド32の屈折率は、例えば1.51である。   The optical waveguide substrate 3 has a rectangular parallelepiped shape extending in the light emitting direction of the optical element 2 in the plan view (left and right direction in FIG. 1A), and the left end face faces the optical element 2 with a slight distance therebetween. It is mounted on the upper surface of the printed wiring board 4 as described above. The optical waveguide substrate 3 includes a core 31 that guides light emitted from the optical element 2 and a clad 32 that surrounds the core 31 in a direction orthogonal to the direction in which the core 31 extends. . The refractive index of the core 31 is 1.53, for example, and the refractive index of the clad 32 is 1.51, for example.

光導波路基板3とプリント配線基板4とには、光導波路基板3をプリント配線基板4に実装するときの位置決め部が設けられている。具体的には、前記位置決め部として、プリント配線基板4の上面に、光素子2の発光方向と直交する方向に並ぶ一対のボンディングパッド45が設けられている一方、光導波路基板3の下面に、ボンディングパッド45と対応する一対のボンディングパッド35が設けられている。なお、光導波路基板3は、透明な材料で構成されていて、ボンディングパッド35は上面から見えるようになっている。   The optical waveguide board 3 and the printed wiring board 4 are provided with positioning portions when the optical waveguide board 3 is mounted on the printed wiring board 4. Specifically, as the positioning portion, a pair of bonding pads 45 arranged in a direction orthogonal to the light emitting direction of the optical element 2 are provided on the upper surface of the printed wiring board 4, while the lower surface of the optical waveguide substrate 3 is provided. A pair of bonding pads 35 corresponding to the bonding pads 45 are provided. The optical waveguide substrate 3 is made of a transparent material, and the bonding pads 35 are visible from the upper surface.

そして、光導波路基板3を実装するときには、図2に示す状態から光導波路基板3を上下逆にし、ボンディングパッド35とボンディングパッド45とが合致するように、光導波路基板3とプリント配線基板4とを位置合わせして、半田バンプ6によりボンディングパッド35,45同士を接合する。前記位置合わせは、CCDカメラなどを用いて画像処理を行いながら機械によって光導波路基板3の位置を調整することにより行う。また、半田バンプ6による接合後には、プリント配線基板4の上面に、光導波路基板3を縁取るように光学接着剤を塗布して、光導波路基板3とプリント配線基板4とを強固に接着する。   When mounting the optical waveguide substrate 3, the optical waveguide substrate 3 is turned upside down from the state shown in FIG. 2, and the optical waveguide substrate 3 and the printed wiring board 4 are aligned so that the bonding pad 35 and the bonding pad 45 are matched. The bonding pads 35 and 45 are joined to each other by the solder bump 6. The alignment is performed by adjusting the position of the optical waveguide substrate 3 by a machine while performing image processing using a CCD camera or the like. Further, after bonding with the solder bumps 6, an optical adhesive is applied to the upper surface of the printed wiring board 4 so as to border the optical waveguide board 3, and the optical waveguide board 3 and the printed wiring board 4 are firmly bonded. .

コア31の光素子側の端部31aは、光素子2に近づくに連れてプリント配線基板4に平行な方向(図1(a)では上下方向)の幅寸法が大きくなるテーパー状になっている。   The end 31a on the optical element side of the core 31 has a tapered shape in which the width dimension in the direction parallel to the printed wiring board 4 (vertical direction in FIG. 1A) increases as the optical element 2 is approached. .

LAN通信などに使用される光通信では、高速性や伝送距離などから判断して、光接続が容易なマルチモード光信号を用いることが多い。この場合、コア31の断面形状は、30〜100μm□の範囲が一般的であり、発光素子の発光部のサイズと受光素子の受光部のサイズにより決定される。本実施形態では、コア31の高さ寸法およびテーパー部分以外の部分の幅寸法は、約100μmに設定されており、テーパー部分の長さは約5mm、最大幅寸法は約200μmに設定されている。   In optical communication used for LAN communication or the like, a multi-mode optical signal that is easy to optically connect is often used, judging from high speed and transmission distance. In this case, the cross-sectional shape of the core 31 is generally in the range of 30 to 100 μm □, and is determined by the size of the light emitting part of the light emitting element and the size of the light receiving part of the light receiving element. In the present embodiment, the height dimension of the core 31 and the width dimension of the part other than the tapered part are set to about 100 μm, the length of the tapered part is set to about 5 mm, and the maximum width dimension is set to about 200 μm. .

本実施形態の光モジュール1Aでは、光導波路基板3とプリント配線基板4とに、光導波路基板3をプリント配線基板4に実装するときの位置決め部であるボンディングパッド35,45を設けたから、光素子2と光導波路基板3とを別々にプリント配線基板4に実装しても、光導波路基板3と光素子2とが大きく位置ずれすることがない。従って、位置ずれによる光結合効率の低下を抑制しながら、光導波路基板3の設計の自由度を向上させることができる。   In the optical module 1A of the present embodiment, since the optical waveguide substrate 3 and the printed wiring board 4 are provided with bonding pads 35 and 45 that are positioning portions when the optical waveguide substrate 3 is mounted on the printed wiring board 4, the optical element Even if 2 and the optical waveguide substrate 3 are separately mounted on the printed wiring board 4, the optical waveguide substrate 3 and the optical element 2 are not greatly displaced. Therefore, the degree of freedom in designing the optical waveguide substrate 3 can be improved while suppressing a decrease in the optical coupling efficiency due to the positional deviation.

ここで、本実施形態では、コア31の光素子側の端部31aをテーパー状にしているが、コア31が全長に亘って直線状となっている場合には、図3中の曲線aで示すように、光素子2と光導波路基板3とが位置ずれした場合、換言すれば、光素子2の発光部の光軸中心とコア31の光軸中心とがずれた場合には、光結合効率が極端に減少し、さらにコア31の幅寸法以上の位置ずれが生じると、光結合効率がほとんど0になる。光素子2の実装位置と光導波路基板3の実装位置は、プリント配線基板4に垂直な方向では半田バンプ5,6の高さ寸法によって決まるため、その方向での位置ずれ量は小さいが、プリント配線基板4に平行な方向での位置ずれ量は、ボンディングパッド35,45同士が完全に合致していなければ大きくなる。   Here, in this embodiment, the end 31a on the optical element side of the core 31 is tapered, but when the core 31 is linear over the entire length, the curve a in FIG. As shown, when the optical element 2 and the optical waveguide substrate 3 are misaligned, in other words, when the optical axis center of the light emitting portion of the optical element 2 and the optical axis center of the core 31 are misaligned, optical coupling is performed. If the efficiency is extremely reduced and a positional shift larger than the width of the core 31 occurs, the optical coupling efficiency becomes almost zero. Since the mounting position of the optical element 2 and the mounting position of the optical waveguide substrate 3 are determined by the height of the solder bumps 5 and 6 in the direction perpendicular to the printed wiring board 4, the amount of positional deviation in that direction is small. The amount of positional deviation in the direction parallel to the wiring board 4 is large unless the bonding pads 35 and 45 are completely matched.

そこで、本実施形態のように、コア31の光素子側の端部31aを、光素子に近づくに連れて幅寸法が大きくなるテーパー状にすることにより、たとえ光素子2と光導波路基板3とが位置ずれしたとしても、そのテーパー部分によって光素子2から発光される光の大部分がコア31内に導かれることになるため、図3中の曲線bで示すように、位置ずれによる光結合効率の変動が小さくなる。さらには、そのテーパー部分によって、図1(a)中に矢印dで示す拡散光までをもコア31内に導くことができるため、光素子2と光導波路基板3とを離間させた場合でも、拡散光による光結合効率の低下を抑制することができる。   Therefore, as in the present embodiment, the end 31a on the optical element side of the core 31 is tapered so that the width dimension increases as it approaches the optical element. 3 is misaligned, most of the light emitted from the optical element 2 is guided into the core 31 by the taper portion. Therefore, as shown by the curve b in FIG. Efficiency fluctuations are reduced. Furthermore, since the tapered portion can guide even the diffused light indicated by the arrow d in FIG. 1A into the core 31, even when the optical element 2 and the optical waveguide substrate 3 are separated from each other, A decrease in optical coupling efficiency due to diffused light can be suppressed.

なお、前記実施形態では、コア31の光素子側の端部31aをテーパー状にしているが、コア31が全長に亘ってテーパー状になっていてもよく、少なくとも光素子側の端部31aがテーパー状になっていればよい。   In the embodiment, the end 31a on the optical element side of the core 31 is tapered. However, the core 31 may be tapered over the entire length, and at least the end 31a on the optical element side is at least. It only needs to be tapered.

また、位置決め部としては、ボンディングパッド35,45以外にも、種々のものを採用することができる。例えば、図4(a)(b)に示す変形例の光モジュール1A’のように、位置決め部を嵌合形状で構成することも可能である。   In addition to the bonding pads 35 and 45, various positioning units can be used as the positioning unit. For example, like the optical module 1 </ b> A ′ of the modified example shown in FIGS. 4A and 4B, the positioning portion can be configured in a fitting shape.

すなわち、プリント配線基板4の上面にサブマウント基板7が実装されたものを配線基板とし、このサブマウント基板7に、サブマウント基板7の上面から窪み、光素子2の発光部よりも下方部分が嵌合する平面視で矩形状の凹部71と、サブマウント基板7の右側の端面から中央付近まで左右方向に延在し、光導波路基板3の下部が嵌合する溝部72とを設け、この溝部72と光導波路基板3の幅方向の端面とで位置決め部を構成してもよい。   That is, the printed circuit board 4 having the submount substrate 7 mounted on the upper surface thereof is used as a wiring board. A concave portion 71 having a rectangular shape in a plan view to be fitted, and a groove portion 72 extending in the left-right direction from the right end surface of the submount substrate 7 to the vicinity of the center, and fitted to the lower portion of the optical waveguide substrate 3, are provided. The positioning portion may be configured by 72 and the end surface in the width direction of the optical waveguide substrate 3.

サブマウント基板7は、樹脂成形により形成される三次元立体回路(MID;Molded Interconnect Device)である。MIDは、射出成形樹脂の上に回路が立体的に形成されたものであるので、立体形状を高精度に形成することが可能である。   The submount substrate 7 is a three-dimensional circuit (MID; Molded Interconnect Device) formed by resin molding. Since MID is a circuit in which a circuit is three-dimensionally formed on an injection molding resin, a three-dimensional shape can be formed with high accuracy.

なお、溝部72および光導波路基板3の形状は適宜選定可能であり、例えば図5に示すように、溝部72および光導波路基板3を平面視で略T字状にしてもよい。このようにすれば、光素子2の発光方向においても位置決めすることが可能となる。   In addition, the shape of the groove part 72 and the optical waveguide board | substrate 3 can be selected suitably, for example, as shown in FIG. 5, you may make the groove part 72 and the optical waveguide board | substrate 3 into substantially T shape by planar view. If it does in this way, it will become possible to position also in the light emission direction of optical element 2.

前記実施形態では、光素子2として発光素子が採用されていて、コア31の光素子側の端部31aが光素子2に近づくに連れて幅寸法が大きくなるテーパー状になっている形態を示したが、光素子2として受光素子を採用した場合には、前記実施形態とは逆に、コア31の光素子側の端部31aを光素子2に近づくに連れて幅寸法が小さくなるテーパー状にすればよい。   In the said embodiment, the light emitting element is employ | adopted as the optical element 2, and the end part 31a by the side of the optical element of the core 31 shows the form which becomes the taper shape from which a width dimension becomes large as it approaches the optical element 2. However, when a light receiving element is employed as the optical element 2, conversely to the above embodiment, the end 31a on the optical element side of the core 31 is tapered so that the width dimension decreases as the optical element 2 approaches the optical element 2. You can do it.

次に、図6(a)(b)を参照して、本発明の第2実施形態に係る光モジュール1Bを説明する。   Next, an optical module 1B according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 6 (a) and 6 (b).

この光モジュール1Bでは、光素子2として、上面からプリント配線基板4に垂直な方向(図6(b)では上方向)に発光するVCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting Laser)が採用されている。このVCSELは、例えば、外径寸法が0.27×0.22mm、高さ0.185mm、発光エリアが15μmφで、発振波長が850nmである。そして、光素子2のボンディングパッド21は、プリント配線基板4上の電気配線41にワイヤーボンディング42で電気的に接続されている。   In the optical module 1B, a VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser) that emits light in a direction perpendicular to the printed wiring board 4 from the upper surface (upward in FIG. 6B) is employed as the optical element 2. This VCSEL has, for example, an outer diameter of 0.27 × 0.22 mm, a height of 0.185 mm, a light emitting area of 15 μmφ, and an oscillation wavelength of 850 nm. The bonding pad 21 of the optical element 2 is electrically connected to the electric wiring 41 on the printed wiring board 4 by wire bonding 42.

光導波路基板3は、平面視で長方形の形状を有しており、光素子2の上面の一部を覆った状態で下面3bがプリント配線基板4の上面に接合されている。このプリント配線基板4の上面と、光導波路基板3の下面3bとには、図示は省略するが、第1実施形態で示したボンディングパッド35,45などの位置決め部が設けられている。   The optical waveguide substrate 3 has a rectangular shape in plan view, and the lower surface 3 b is bonded to the upper surface of the printed wiring board 4 while covering a part of the upper surface of the optical element 2. Positioning portions such as the bonding pads 35 and 45 shown in the first embodiment are provided on the upper surface of the printed wiring board 4 and the lower surface 3b of the optical waveguide substrate 3, although not shown.

また、光導波路基板3は、光素子2の発光部の真上にミラー部3aを有しており、コア31は、光導波路基板3のミラー部3aと反対側の端面からミラー部3aに至るまでプリント配線基板4に平行な方向(図6(b)では左右方向)に延在している。さらに、光導波路基板3には、ミラー部3aにおけるコア31の到達位置から光素子2の近傍まで光素子2の発光方向に延在する延在コア31’が設けられている。そして、光素子2の発光部から真上に発光された光は、延在コア31’内を伝搬してミラー部3aに至り、このミラー部3aで90度方向に反射されて、コア31内をコア31の延在方向の他端部(図6(b)では右端部)の方向に伝搬されるようになる。   In addition, the optical waveguide substrate 3 has a mirror portion 3 a directly above the light emitting portion of the optical element 2, and the core 31 reaches the mirror portion 3 a from the end surface opposite to the mirror portion 3 a of the optical waveguide substrate 3. Extends in a direction parallel to the printed wiring board 4 (left and right in FIG. 6B). Further, the optical waveguide substrate 3 is provided with an extended core 31 ′ extending in the light emitting direction of the optical element 2 from the position where the core 31 reaches in the mirror portion 3 a to the vicinity of the optical element 2. The light emitted right above the light emitting part of the optical element 2 propagates through the extending core 31 ′ to the mirror part 3 a, and is reflected by the mirror part 3 a in the direction of 90 degrees, Is propagated in the direction of the other end of the core 31 in the extending direction (the right end in FIG. 6B).

ミラー部3aは、光導波路基板3における光素子2の発光部の真上に位置する部分が45度でカットされて構成されており、このカット面に金属膜や誘電体膜をコートして、反射率を向上させている。   The mirror portion 3a is configured by cutting a portion located immediately above the light emitting portion of the optical element 2 in the optical waveguide substrate 3 at 45 degrees. The cut surface is coated with a metal film or a dielectric film, Reflectivity is improved.

コア31の光素子側の端部31aは、光素子2に近づくに連れてプリント配線基板4に平行な方向(図6(a)では上下方向)の幅寸法が大きくなるテーパー状になっている。コア31の端部31aは、直線状に戻ることなくテーパー状のままミラー部3aにつながっているので、図7(a)(b)に示すように、ミラー部3aにおけるコア31の形状は、光素子側を幅広とする台形状となっている。   The end 31a on the optical element side of the core 31 has a tapered shape in which the width dimension in the direction parallel to the printed wiring board 4 (vertical direction in FIG. 6A) increases as the optical element 2 is approached. . Since the end portion 31a of the core 31 is connected to the mirror portion 3a without returning to a linear shape, the shape of the core 31 in the mirror portion 3a is as shown in FIGS. 7 (a) and 7 (b). It has a trapezoidal shape with the optical element side wide.

延在コア31’は、図7(c)に示すように、コア31の延在する方向から見たときに光素子側の幅寸法が大きくなるテーパー状となっている。   As shown in FIG. 7C, the extending core 31 ′ has a tapered shape that increases the width dimension on the optical element side when viewed from the extending direction of the core 31.

このように、ミラー部3aにおけるコア31の形状を光素子側を幅広とする台形状とすることにより、ミラー部3aを有する光導波路基板3においても、コア31の少なくとも光素子側の端部31aをテーパー状にして、実装位置ずれによる光結合効率の変動を小さくすることができる。   Thus, by forming the shape of the core 31 in the mirror part 3a into a trapezoidal shape with the optical element side wide, even in the optical waveguide substrate 3 having the mirror part 3a, at least the end 31a on the optical element side of the core 31. Thus, the variation in optical coupling efficiency due to mounting position shift can be reduced.

なお、延在コア31’を省略して延在コア31’の存していた部分をクラッド32で充填しても、光素子2から発光された光はクラッド32を通過した後にミラー部3aで反射されてコア31内を伝搬するようになるが、この場合には光がコア31の下部のクラッド32を通過する際に広がって、光結合効率が低下する。これに対し、本実施形態のように延在コア31’を設けることによって光が下部のクラッド32中で広がらないので、光素子2と光導波路基板3との光結合効率が向上するようになる。さらに、延在コア31’を光素子側が幅広となるテーパー状にしたから、さらに大きな位置ずれに対しても対応可能となる。   Even if the extended core 31 ′ is omitted and the portion where the extended core 31 ′ is present is filled with the clad 32, the light emitted from the optical element 2 passes through the clad 32 and then passes through the mirror portion 3 a. The light is reflected and propagates in the core 31, but in this case, the light spreads when passing through the clad 32 under the core 31, and the optical coupling efficiency is lowered. On the other hand, since the extended core 31 ′ is provided as in the present embodiment, the light does not spread in the lower clad 32, so that the optical coupling efficiency between the optical element 2 and the optical waveguide substrate 3 is improved. . Furthermore, since the extending core 31 'is tapered so that the optical element side becomes wider, it is possible to cope with even larger positional deviations.

次に、図8(a)(b)を参照して、本発明の第3実施形態に係る光モジュール1Cを説明する。この光モジュール1Cでは、光素子2と光導波路基板3との間に、シリンドリカルレンズ8が配置されている。なお、この光モジュール1Cでは、コア31が端部31aだけでなく全長に亘ってテーパー状になっているとともに、図示は省略するが第1実施形態と同様に、プリント配線基板4の上面と光導波路基板3の下面に、ボンディングパッド35,45などの位置決め部が設けられている。   Next, an optical module 1C according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In this optical module 1 </ b> C, a cylindrical lens 8 is disposed between the optical element 2 and the optical waveguide substrate 3. In the optical module 1C, the core 31 is tapered not only at the end portion 31a but also over the entire length, and although not shown, the upper surface of the printed wiring board 4 and the optical waveguide are omitted as in the first embodiment. Positioning portions such as bonding pads 35 and 45 are provided on the lower surface of the waveguide substrate 3.

シリンドリカルレンズ8は、光素子2の発光方向と直交する方向(図8(a)では上下方向)に延在しており、側面視で光素子側および光導波路基板側に凸となっている。そして、光素子2から発光された光は、図8(b)に示すように、シリンドリカルレンズ8によってプリント配線基板4に垂直な方向(図8(b)では上下方向)に集光されてコア31内に導かれる。   The cylindrical lens 8 extends in a direction (vertical direction in FIG. 8A) orthogonal to the light emitting direction of the optical element 2, and is convex toward the optical element side and the optical waveguide substrate side in a side view. Then, as shown in FIG. 8B, the light emitted from the optical element 2 is condensed in a direction perpendicular to the printed wiring board 4 (vertical direction in FIG. 8B) by the cylindrical lens 8 to be the core. 31 is led.

三次元の自由曲面で構成されたレンズを用いて集光した場合には、レンズ中心と光素子2の位置合わせ精度がシビアになり、実装コストが高くなるが、プリント配線基板4に垂直な方向で集光するシリンドリカルレンズ8を用いることによって、その方向のみの位置合わせ精度を出せばよく、実装コストを安く抑えることができる。そして、このように集光することにより、光結合効率を向上させることができる。   When light is collected using a lens composed of a three-dimensional free-form surface, the alignment accuracy between the lens center and the optical element 2 becomes severe, and the mounting cost increases, but the direction perpendicular to the printed wiring board 4 By using the cylindrical lens 8 that collects light at the position, it is only necessary to provide alignment accuracy only in that direction, and the mounting cost can be reduced. And by condensing in this way, optical coupling efficiency can be improved.

なお、この効果は、光素子2と光導波路基板3との間にシリンドリカルレンズ8を配置する以外にも、光素子2とコア31との間に、光素子2から発光される光をプリント配線基板4に垂直な方向で集光してコア31内に導く集光部を設けることによって得ることができる。   This effect is not limited to the arrangement of the cylindrical lens 8 between the optical element 2 and the optical waveguide substrate 3, and the light emitted from the optical element 2 is printed between the optical element 2 and the core 31. It can be obtained by providing a condensing part that condenses light in a direction perpendicular to the substrate 4 and guides it into the core 31.

例えば、図9(a)(b)に示す変形例の光モジュール1C’のように、クラッド32を、コア31の光素子側の端面31bを覆う形状に形成するとともに、光素子側の端面32aを側面視で光素子側に凸となる凸面としてもよい。あるいは、凸面を有する部分であるコア31の端面31bから光素子側の部分を別部材として成形し、この別部材を図8(a)(b)で示した光導波路基板3の光素子側の端面に接合してもよい。   For example, like the optical module 1C ′ of the modification shown in FIGS. 9A and 9B, the clad 32 is formed in a shape that covers the end face 31b on the optical element side of the core 31, and the end face 32a on the optical element side. May be a convex surface that is convex toward the optical element in a side view. Alternatively, a portion on the optical element side from the end surface 31b of the core 31 which is a portion having a convex surface is formed as a separate member, and this separate member is formed on the optical device side of the optical waveguide substrate 3 shown in FIGS. You may join to an end surface.

このようにしても、凸面で光素子2から発光される光を集光してコア31内に導くことは可能である。   Even in this case, the light emitted from the optical element 2 on the convex surface can be condensed and guided into the core 31.

本発明の第1実施形態に係る光モジュールを示す図であり、(a)は平面図、(b)は側面図である。It is a figure which shows the optical module which concerns on 1st Embodiment of this invention, (a) is a top view, (b) is a side view. 第1実施形態の光モジュールの分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the optical module of 1st Embodiment. 位置ずれ量と光結合効率との関係を表すグラフである。It is a graph showing the relationship between positional offset amount and optical coupling efficiency. 第1実施形態の変形例の光モジュールを示す図であり、(a)は分解斜視図、(b)は側面図である。It is a figure which shows the optical module of the modification of 1st Embodiment, (a) is a disassembled perspective view, (b) is a side view. 第1実施形態の変形例の光モジュールの分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the optical module of the modification of 1st Embodiment. 本発明の第2実施形態に係る光モジュールを示す図であり、(a)は平面図、(b)は側面図である。It is a figure which shows the optical module which concerns on 2nd Embodiment of this invention, (a) is a top view, (b) is a side view. 第2実施形態の光モジュールの要部を拡大した図であり、(a)は平面図、(b)は側面図、(c)は(b)のA−A線断面図である。It is the figure which expanded the principal part of the optical module of 2nd Embodiment, (a) is a top view, (b) is a side view, (c) is the sectional view on the AA line of (b). 本発明の第3実施形態に係る光モジュールを示す図であり、(a)は平面図、(b)は側面図である。It is a figure which shows the optical module which concerns on 3rd Embodiment of this invention, (a) is a top view, (b) is a side view. (a)は第3実施形態の変形例の光モジュールの側面図、(b)は導波路基板の斜視図である。(A) is a side view of the optical module of the modification of 3rd Embodiment, (b) is a perspective view of a waveguide board | substrate.

符号の説明Explanation of symbols

1A,1A’,1A”,1B,1C,1C’ 光モジュール
2 光素子
3 光導波路基板
3a ミラー部
31 コア
31a 端部
31’ 延在コア
32 クラッド
32a 凸面(集光部)
35 ボンディングパッド(位置決め部)
4 配線基板
45 ボンディングパッド(位置決め部)
48 窪み部
5,6 半田バンプ
7 サブマウント基板
72 溝部(位置決め部)
8 シリンドリカルレンズ(集光部)
1A, 1A ′, 1A ″, 1B, 1C, 1C ′ Optical module 2 Optical element 3 Optical waveguide substrate 3a Mirror part 31 Core 31a End part 31 ′ Extension core 32 Clad 32a Convex surface (condensing part)
35 Bonding pad (positioning part)
4 Wiring board 45 Bonding pad (positioning part)
48 Indentation part 5,6 Solder bump 7 Submount substrate 72 Groove part (positioning part)
8 Cylindrical lens (condenser)

Claims (4)

光素子と、コアおよびクラッドを有し、前記光素子と光学的に結合する光導波路基板と、前記光素子および前記光導波路基板が実装される配線基板とを備えた光モジュールであって、
前記光導波路基板と前記配線基板とに、光導波路基板を配線基板に実装するときの位置決め部を設けるとともに、光導波路基板のコアの少なくとも光素子側の端部を、光素子に近づくに連れて前記配線基板に平行な方向の幅寸法が大きくなるテーパー状にしたことを特徴とする光モジュール。
An optical module comprising: an optical element; an optical waveguide substrate having a core and a clad, and optically coupled to the optical element; and a wiring substrate on which the optical element and the optical waveguide substrate are mounted,
The optical waveguide substrate and the wiring substrate are provided with a positioning portion for mounting the optical waveguide substrate on the wiring substrate, and at least the end of the core of the optical waveguide substrate on the optical element side is brought closer to the optical element. An optical module having a tapered shape in which a width dimension in a direction parallel to the wiring board is increased.
前記光導波路基板はミラー部を有しており、前記コアはこのミラー部につながっており、ミラー部におけるコアの形状を光素子側を幅広とする台形状としたことを特徴とする請求項1に記載の光モジュール。   The optical waveguide substrate has a mirror part, the core is connected to the mirror part, and the shape of the core in the mirror part is a trapezoidal shape with the optical element side wide. The optical module as described in. 前記ミラー部から光素子の近傍まで延在する延在コアを設け、この延在コアを、前記コアの延在する方向から見たときに光素子側の幅寸法が大きくなるテーパー状にしたことを特徴とする請求項2に記載の光モジュール。   An extending core extending from the mirror portion to the vicinity of the optical element is provided, and the extending core is tapered so that the width dimension on the optical element side is increased when viewed from the extending direction of the core. The optical module according to claim 2. 前記光素子と前記コアとの間に、光素子から発光される光を前記配線基板に垂直な方向で集光してコア内に導く集光部を設けたことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の光モジュール。
2. A condensing unit that condenses light emitted from the optical element in a direction perpendicular to the wiring substrate and guides the light into the core between the optical element and the core. 4. The optical module according to any one of 3 above.
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