JP2007206318A - 一芯双方向光通信モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】 波長フィルタを支持基板に実装する際に，実装精度を向上させるとともに，実装後の強度を向上させることが可能な一芯双方向光通信モジュールを提供する。
【解決手段】 Ｖ溝１０１，１０２，および波長フィルタを実装するための凹部１０３を有する支持基板１００と，凹部１０３に配置され，波長に応じて光を透過または９０度反射する波長フィルタ１１３と，支持基板上に実装されるレンズ素子１０５，１０６と，光を発光し，レンズ素子および波長フィルタを介して外部への出射光とするためのＬＤ１０７と，外部からの入射光を，波長フィルタおよび受光素子側レンズ素子を介して受光するＰＤ１０４とを備える。支持基板に波長フィルタ１０９を実装するための凹部１０３を形成することで，波長フィルタ１０９の実装精度を向上させるとともに，実装後の強度を向上させることが可能である。
【選択図】 図４

Description

本発明は，通信機器として用いられる一芯双方向光通信モジュールにかかり，特に，表面実装方式を好適に採用できる一芯双方向光通信モジュールに関する。

ＦＴＴＨを代表とする光通信ネットワークにおいて，局舎とユーザ間を結ぶ１本の光ファイバを介して，異なる波長を持つ２種類の光をそれぞれ送信信号，受信信号として双方向に通信を行う一芯双方向の光通信方式が普及しつつある。

この方式において使用される一芯双方向光通信モジュールの例としては，特開平１０−２０６６７８号公報（特許文献１）に示されるようなモジュールがある。同文献に記載のモジュールにおいては，送信部であるレーザモジュールと受信部であるフォトダイオードをそれぞれ別にパッケージングしてそれぞれ送信モジュール，受信モジュールとし，さらにこれらのモジュールと送信光，受信光を分岐させるための波長分波器（波長フィルタ）を一つにまとめてパッケージングすることにより双方向通信を実現している。

しかしながら，この方式においては，パッケージングされた送信モジュール，受信モジュールについて別々に調整する必要があるため製作コストが大きくなるという問題があった。またモジュール全体が大きくなり，小型化が難しいという問題もある。

これらの問題を解決する方法として，送信部と受信部，及び波長フィルタをまとめて一つの基板に搭載することにより，モジュールの小型化，低コスト化を実現する方法が提案されてきている。

特開平１０−２０６６７８号公報

しかしながら，従来の方法は，いずれの場合も製造時の波長フィルタの位置あわせが難しく，非常に工数を要する作業が問題となっている。

波長フィルタの実装には，通常，液状の樹脂等の接着剤（以下，接着樹脂という。）が用いられ，その取り付けの際には，シリコン基板等の台の上に接着樹脂を塗布し，波長フィルタを所定の取り付け位置に押し付けることが行われるが，このように接着樹脂を使用すると，樹脂の硬化でフィルタが固定されるまでの間に波長フィルタがすべり，当初予定していた場所と異なる位置で固定されるという実装誤差が発生しやすい。

このような誤差は，一芯双方向光通信モジュールにおいて極めて致命的な問題になる。即ち，送信光と受信光は波長フィルタによって分岐し，それぞれ光ファイバと受光素子とに所定の光が到達するように設計されているため，実装誤差によっては，両方又は一方の光信号が正確に到達しなくなってしまう。

この問題を防ぐため，接着樹脂の量を少なくする方法があるが，その場合，樹脂塗布量が少なすぎて接着強度が減少し，波長フィルタが実装後，剥離しやすくなるという新たな問題発生が懸念される。

本発明は，上記背景技術が有する問題点に鑑みてなされたものであり，波長フィルタを支持基板に実装する際に，簡単に取り付けることができ，パッシブアライメントに好適に対応できる上，実装精度を向上させるとともに，実装後の剥離強度を向上させた波長フィルタを有する，新規かつ改良された一芯双方向光通信モジュールを提供することである。

上記課題を解決するため，本発明によれば，支持基板（１００）に，光を波長に応じて透過または反射する波長フィルタ（１１３）と，レンズ素子（１０５），（１０６）と，発光素子（１０７）と，受光素子とを配設してなる一芯双方向通信モジュールであって，前記支持基板上に凹部（１０３）を具備すると共に，該凹部内に前記波長フィルタ（１１３）を配設してなることを特徴とする一芯双方向光通信モジュールが提供される（請求項１）。

上記において，構成要素に付随して括弧書きで記した参照符号は，理解を容易にするため，後述の実施形態および図面における対応する構成要素を一例として記したに過ぎず，本発明がこれに限定されるものではない。以下も同様である。

かかる一芯双方向光通信モジュールによれば，従来技術における問題点である実装時の樹脂によるすべりおよび波長フィルタの光軸ずれを解消することが可能である。

ここで，一芯双方向光通信モジュールの光軸ずれについて，本発明者が先に改良した一芯双方向光通信モジュールの図面を参照して原理とすべりについて説明する。

まず，図１６〜図１８に本発明者が先に改良した基板に光学部品を搭載した所謂一体型の一芯双方向光通信モジュールの支持基板であるシリコン基板を示す。図１６は，シリコン基板５００の斜視図であり，図１７（ａ）は図１６の支持基板を（ａ）方向から見た側面図であり，図１７（ｂ）は図１６の支持基板を（ｂ）方向から見た側面図である。また，図１８は図１６の支持基板の上面図である。支持基板であるシリコン基板５００上には，横方向から見た断面形状がＶ字形状となるＶ溝５０１，５０２が形成されており，この例ではＶ溝は異方性エッチングにより形成されている。

このシリコン基板５００は，図１９〜図２１に示すように，各光学素子が実装されるものである。各光学素子としては，図１９に示したように，シリコン基板５００上に，レーザチップ（この例ではレーザダイオード，以下ＬＤと略す）５０４と，レンズ５０５と，レンズ５０６と，受光素子（この例ではフォトダイオード，以下ＰＤと略す。）５０７と，ガラス素子５０８と，反射面５１３が形成された波長フィルタ５０９とが挙げられ，これらをそれぞれ所定の位置に表面実装法により実装し，一芯双方向光通信モジュールを作製する。図２０（ａ）は図１９の一芯双方向光通信モジュールを（ａ）方向から見た側面図であり，図２０（ｂ）は図１９の一芯双方向光通信モジュールを（ｂ）方向から見た側面図である。また，図２１は図１９の一芯双方向光通信モジュールの上面図である。

この一芯双方向光通信モジュールによる送信・受信の双方向通信の方式について図２２を参照しながら説明する。これは大別すると，(1)ＬＤから光ファイバへの光の送信と，(2)光ファイバからＰＤへの光の受信に分けられる。(1)はＬＤ５０４から送信光が出射され，該ＬＤ近傍に設けたレンズ５０５によってコリメートされ，コリメートされた光は更に波長フィルタ５０９を介してボールレンズ５１１によって光ファイバ５１２に集光される。(2)は光ファイバ５１２から受信光が出射され，ボールレンズ５１１を介して波長フィルタの反射面５１３によって９０°曲がり，ＰＤ近傍に設けたレンズ５０６により回折した後，Ｖ溝５０２の所定位置に形成した反射面（図示せず）で反射し，ガラス素子５０８を介してその上面に配置されたＰＤ５０７の受光面に到達する。なお，５１０は，波長フィルタ５０９を取り付けることが許容される部分（以下，波長フィルタ取付許容部分という）で，本発明者の先の提案によれば，その形状を平面にし，波長フィルタ５０９を安定して保持できるよう波長フィルタ５０９の取り付け面よりも広い面積をもって構成している。

本発明の解決課題は，このように波長フィルタの取付許容部分５１０が大きい場合に特に問題視される，製造時に波長フィルタ５０９をシリコン基板５００に実装する工程における問題発生を回避することにある。即ち，波長フィルタ５０９を接着樹脂に押し付ける工程において，接着樹脂を波長フィルタ５０９を取り付ける位置以上，即ち，波長フィルタの取付許容部分５１０内に収まるように比較的広い面積に塗布することが行われるため（例えば，図２２の参照符号５１４で示される部分）に，樹脂が硬化するまでの間に波長フィルタがこの接着樹脂が塗布された広い面積５１４上をすべり，図２３に示すように，所望の位置からおおきくずれて固定され，光ファイバからの受信光が正確にＰＤに到達しないという問題発生が懸念される。なお，図２３においては，本願の問題点を分かりやすくするために非常に大きい角度でずれを示しているが，実際には，目視しづらいわずかな角度のずれでもこのような問題は致命的に発生する。

本発明においては，このように支持基板に光学素子が取り付けられた所謂一体型で，光を波長に応じて透過または反射する波長フィルタと，レンズ素子と，発光素子と，受光素子とを配設してなる一芯双方向通信モジュールに対し，上記支持基板に波長フィルタを実装するための凹部を形成することで，波長フィルタの側面と凹部の側面が接触することによりすべりを抑制する。ここで波長フィルタの反射膜面の位置及び角度については，凹部の形成時に前もって位置を調整することができるため，受信光軸と送信光軸の交点と，波長フィルタの反射膜面とを一致させて配置することができるので，受信光軸および送信光軸と反射膜面との角度を４５°に保った状態で波長フィルタを実装することができる。なお，本発明において，角度調整は各光学素子の配置に応じて適宜選択されるものであり，本発明で例示する角度に制限されるものではない。

また本発明においては，従来技術で波長フィルタと基板間の接着樹脂の塗布量を減らしたり，基板平面と波長フィルタ底面の１箇所のみで行い実装後の強度が弱く，剥離する例に対しても効果的に作用し，波長フィルタと支持基板間の接着は，波長フィルタの底面と凹部の底面の他に，波長フィルタの側面と凹部の側面との間も接着面として使用することができるため，波長フィルタの実装後の強度を向上させることが可能である。

上記本発明にかかる一芯双方向光通信モジュールにおいて，前記凹部を含む前記支持基板の一部を，前記支持基板とは別体に構成することが可能である。かかる構成によれば，基板に直接凹部を作る場合と比較して，支持基板の強度の劣化を抑制することができる。更に別体として設けた凹部を着脱可能に設けることにより，形状の異なる波長フィルタを実装する際にも支持基板そのものは共通して使用し，シリコン基板の一部として別体で構成された凹部だけを交換して対応することが可能となる。従って，波長フィルタの形状などにバリエーションを持たせることができる上，波長フィルタの部品交換だけで実装も容易にできるのでコスト増や製造工程の複雑化を抑えることができる。さらにまた，支持基板と別体部分との接着時にオフセットをかけることにより，光学素子を任意位置に僅かにずらした形での実装が可能であり，設計変更が容易で特に，板形状の波長フィルタを用いた場合に有利である。即ち，キューブ型のように垂直に入射した場合送信光が直進するのに対し，板状フィルタでは入射した際に送信光が屈折するため，曲がった分だけ光軸がずれ，フィルタ膜面をその分ずらした実装を行う必要が有るが，このずれ量を凹部実装時のオフセットに入れることでフィルタ実装工程を変更しなくて済むようにできる。なお，凹部と枠部をそれぞれ着脱可能に設ける方法は公知の方法を採用することができ，特に制限されるものではない。

また，本発明にかかる他の一芯双方向光通信モジュールは，前記凹部を含む前記支持基板の一部が，前記波長フィルタを実装可能な枠で構成することもできる（請求項３）。

かかる一芯双方向光通信モジュールによれば，支持基板とは別体に構成された枠を基板に取り付けた際に，該枠の内側の側壁と，該枠の配設される基板の部分であって該内側の側壁で囲まれた基板の部分とで波長フィルタを配設するための凹部を構成することができるので，上記凹部を別体とする場合と同様の効果を得ることができ，更に枠を着脱可能に設ける場合も同様の効果を得ることができる。この場合，基板を部分的に利用するので，凹部全部を別体として構成する場合と比較して，上記効果を得ることができると共に，よりコストの削減を図ることができる。

上記本発明にかかる一芯双方向光通信モジュールにおいて，レンズが配設される溝は，断面がＶ字形状であってもよい（請求項４）。かかるＶ字形状の溝（Ｖ溝）によれば，Ｖ溝に実装される光学素子（レンズ素子等）を精度良く実装することが可能で，特に，本発明者が先に提案している一芯双方向光通信モジュールで好適に使用できる複雑な形状のレンズ，即ち，円形のレンズ部分と，該レンズ部分を上方から指示して構成する特殊な形状のレンズであって，該レンズ部分周縁部の円形部分を固定する際に特に好適である。

また，前記波長フィルタは，接着樹脂により固着されるようにしてもよい（請求項５）。この場合，前記接着樹脂は，前記凹部内面と該内面に対向する前記波長フィルタの一部側面とで構成される隙間を充填するようにしてもよい（請求項６）。また，前記接着樹脂は，例えば，液状の樹脂である（請求項７）。本発明によれば，接着樹脂を使用した場合でも，波長フィルタの実装時のすべりおよび波長フィルタの光軸ずれ（図２３）を解消することが可能である。なお，本願発明でいう「液状」の接着樹脂とは，粘性のある接着樹脂をも含むものとし，塗布した際に傾けても塗布面からはみ出ないものも含むものとする。

また，前記溝および前記凹部は，異方性エッチングにより形成されるようにしてもよい（請求項８）。前記溝および前記凹部を精度良く形成することが可能である。

また，前記波長フィルタ，前記レンズ素子，前記発光素子，および前記受光素子は，表面実装方式により前記支持基板上に実装されるようにしてもよい（請求項９）。これにより，本発明の優れた一芯双方向通信モジュールを簡単かつ確実に製造でき，大量生産に好適に対応させることができる。

また，前記凹部の内側面は，前記波長フィルタと所定の隙間を構成するよう形成されたものであることが推奨される（請求項１０）。これにより，接着樹脂の塗布状態に関わらず，波長フィルタを確実に許容できる実装範囲内に確実に実装することが可能である。

前記凹部の形状や前記波長フィルタの形状は様々なものを用いることができる。例えば，前記凹部の内側面で囲まれる部分の形状は正方形や長方形にすることができ，前記波長フィルタは，それに応じて前記凹部の内側面と所定の隙間を持って形成される構成とすることができ，具体的には直方体や立方体（以下，キューブ型ともいう。）とすることができる（請求項１１）。この形状にすることにより，固定時の安定化が図れる上，一芯双方向モジュールのニーズにおける波長フィルタの種々のバリエーションに好適に対応することができる。

本発明の一芯双方向光通信モジュールの製造方法は，種々の方法を採用できるが，支持基板に波長フィルタを実装するための凹部を形成する工程と，前記凹部内に接着樹脂を塗布する工程と，波長に応じて光を透過または反射する波長フィルタを前記凹部内に配設する工程とを含むことが推奨される。

かかる製造方法によれば，上述の優れた効果を有する一芯双方向光通信モジュールを容易且つ確実に製造することが可能である。

また，本発明にかかる他の一芯双方向光通信モジュールは，波長フィルタを実装するための凹部が形成された部品又は凹部形成用枠を支持基板上に実装する工程と，前記部品又は枠を取り付けることによって形成された凹部内に接着樹脂を塗布する工程と，波長に応じて光を透過または反射する波長フィルタを前記凹部に配設する工程とを含む工程を採用することにより製造することができる。

かかる製造方法によれば，上述の凹部を含む部分を支持基板とは別体あるいは一部を利用して構成したので，容易且つ確実に波長フィルタの実装後の強度を向上させた一芯双方向光通信モジュールを製造することができる。

以上のように，本発明によれば，波長フィルタを支持基板に実装する際に，実装精度を向上させるとともに，実装後の強度を向上させた一芯双方向光通信モジュールを好適に得ることが可能である。

以下に添付図面を参照しながら，本発明にかかる一芯双方向光通信モジュールおよびその製造方法の好適な実施形態について詳細に説明する。なお，本明細書および図面において，実質的に同一の機能構成を有する構成要素については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態について説明する。まず，図１〜図７を参照しながら，本実施形態にかかる一芯双方向光通信モジュールの構造について説明する。次いで，図８，図９を参照しながら，本実施形態にかかる一芯双方向光通信モジュールの製造方法について説明する。

（一芯双方向光通信モジュールの構造）
図１〜図３は，本実施形態にかかる一芯双方向光通信モジュールの支持基板を示す説明図である。本実施形態では支持基板としてシリコン基板を使用する。図１に示すように，支持基板であるシリコン基板１００上には，溝１０１，１０２が形成されている。また，シリコン基板１００は４つの部分に分割されそのうちの１つの面１１０（図１において網掛けを付した面）には，凹部１０３が形成されている。面１１０には後述のように波長フィルタが実装されることから，以下，波長フィルタ実装面１１０という。

図２は，図１の側面図であり，図２（ａ）は図１を（ａ）方向から見た側面図であり，図２（ｂ）は図１を（ｂ）方向から見た側面図である。図２（ａ）に示したように，溝１０１は，図１の（ａ）方向から見るとＶ字形状となっている。また，溝１０２は，図２（ｂ）に示したように，図１の（ｂ）方向から見るとＶ字形状となっている。以下，これら溝１０１，１０２をＶ溝と称する。Ｖ溝１０１，１０２は異方性エッチングによりこのような形状に形成することが可能である。

図３は，図１の上面図である。凹部１０３は，その内側面に囲まれる形状が正方形でその深さは適宜調整されるが，接着樹脂が安定に保持されるように調整された深さになっている（通常４５μｍ以上であるが適宜調整される）。凹部１０３は，Ｖ溝１０１，１０２と同様に，異方性エッチングにより所望の形状に形成することが可能である。

図４は，シリコン基板１００上に，本実施形態の一例にかかる一芯双方向光通信モジュールを構成する光学素子が実装された状態を示す説明図である。シリコン基板１００上に，ＬＤ（Laser Diode：発光素子の一例）１０４と，レンズ１０５と，レンズ１０６と，ＰＤ（Photo Diode：受光素子の一例）１０７と，ガラス素子１０８と，波長フィルタ１０９が実装された状態を示している。シリコン基板１００上への各光学素子の配置，固定には表面実装方式を用いることができ，シリコン基板１００と各光学素子との接着には，はんだあるいは樹脂を適宜用いている。

ＬＤ１０４は，Ｖ溝１０１の一端部近傍に実装されている。レンズ１０５は，このＶ溝１０１内に実装されている。ＬＤ１０４から出射された光は，レンズ１０５および波長フィルタ１０９を介して，外部に出射される。ＰＤ１０７は，ガラス素子１０８上に実装される。ガラス素子１０８は，Ｖ溝１０２の一端部近傍に実装されている。レンズ１０６は，Ｖ溝１０２内に実装されている。外部から入射された光は，波長フィルタ１０９およびレンズ１０６を介し，さらにガラス素子１０８を介して，ＰＤ１０７に入射される。なお，外部に出射された光，外部より入射された光は，例えば図７に示されるボールレンズ１１１と，光ファイバ１１２とが送受信に介在するが，その流れについては後述する。

波長フィルタ１０９は，反射面１１３を有しており，送信する光と受信する光を分岐して送信信号と受信信号に分ける機能を有する（このことから波長フィルタは波長分波器とも称され，本発明においては波長分波器も波長フィルタというものとする。）。本実施形態においては，波長フィルタ１０９は，１辺１ｍｍのキューブ型形状のものを使用している。

波長フィルタ１０９は，凹部１０３内の所定位置に配設されている。この取り付けは，実装位置に波長フィルタの形状に合わせた凹部１０３を設け，この凹部１０３の内部に波長フィルタ１０９を実装することにより行われる。実装は接着樹脂を使用して行われる。接着樹脂の塗布面が凹部１０３の内側面で安定に保持されるので，接着樹脂の広がりを防ぐと共に，実装の際に接着樹脂により波長フィルタ１０９にすべりが発生しても，該凹部１０３の内側面が波長フィルタ１０９の移動を防ぐ。凹部１０３の内側面と波長フィルタの側面の一部も接着面として機能するので，接着強度も向上する。

次に，本実施形態に特徴的な構成要素である凹部１０３と波長フィルタ１０９との関係について図４〜図６を参照して説明する。まず，波長フィルタ１０９は，波長フィルタ実装面１１０に形成された凹部１０３内に，実装されている。図５（ａ）は図４を（ａ）方向から見た側面図であり，図５（ｂ）は図４を（ｂ）方向から見た側面図である。図４，図５においては，説明の便宜上，内部構造等を部分的に破線で表している。また，図６は図４の上面図である。

凹部１０３は，図６に示したように，波長フィルタ１０９の外周よりも所定間隔を以て大きくなるように形成されており，この凹部１０３内に波長フィルタ１０９が実装されている。凹部１０３の一辺は，波長フィルタ１０９の一辺の長さ（通常１ｍｍ）に対して，例えば，１０〜２０μｍ，特に１５μｍ大きくなるように構成することができる。この隙間については，さらに後述する。なお図６では便宜上，波長フィルタ１０９と凹部１０３との間隔を強調して表している。また，凹部１０３の深さは，波長フィルタ実装面１１０の高さと，Ｖ溝１０１，１０２の形状等によって決定され，一辺１ｍｍの波長フィルタを用いる場合には，４５μｍ以上，特に５０μｍ以上で，浅すぎると樹脂と不よりもすべり抑制としての意味をなさないことや，側壁を用いた強度向上の効果が十分に得られず，深すぎると凹部の形成時に異方性エッチングで精度よく作ることができない場合がある。

ここで，凹部１０３の内側面の形状，深さの決定方法について，図７を参照して説明する。図７は送受信の光路を示す説明図であり，本実施形態の一例にかかる一芯双方向光通信モジュールとともに，該モジュール周辺の外部の構成として，ボールレンズ１１１と，光の入出力のための光ファイバ１１２を示している。波長フィルタ１０９が凹部１０３の内側に実装された際，シリコン基板１００の送信側光軸Ａおよび受信側光軸Ｂの交点Ｃと，波長フィルタ１０９内の反射膜１１３とが重なり，また光軸Ａ，Ｂと反射膜面１１３のなす角度が所定の値（この場合は４５°）になるように凹部１０３を設計する必要がある。

また，実装する波長フィルタ１０９は，許容実装誤差範囲で設計し，本実施形態においては，送信側光軸Ａおよび受信側光軸Ｂ方向について±２０μｍ以内を想定している。従って，凹部１０３の波長フィルタ１０９の一辺の長さに対して１０〜２０μｍを想定している。波長フィルタ１０９の実装時にずれが発生した際には，波長フィルタ１０９がキューブ形状のため凹部１０３の４隅のいずれかに突き当たるようになっている。

従って，凹部１０３の内側面の長さは，波長フィルタ１０９の一辺の長さに対して許容実装誤差の分だけ大きく取る（波長フィルタの１辺が１ｍｍであれば，１ｍｍ＋１５μｍの各辺を有する正方形）ことにより，波長フィルタ１０９を確実に許容実装誤差範囲内に実装することが可能である。

以上，本実施形態にかかる一芯双方向光通信モジュールの構造について説明した。次いで，図７〜図９を参照しながら，本実施形態の一例にかかる一芯双方向光通信モジュールを製造する第１の製造方法について説明する。図７に示される一芯双方向光通信モジュールは，双方向の通信を実現するために，シリコン基板１００上に実装される各光学素子を基板上の設計位置に正確に搭載する必要があり，中でも送信受信光を分岐する機能を持つ波長フィルタ１０９については，特に高い実装精度が必要とされるため，この要求を満たすことができるものである。

図７において，波長フィルタ１０９の接着面と凹部１０３の接着面はともに平らな面となっている。これは図８に示すように，実装機１１４を用いて波長フィルタ１０９を実装する際，凹部１０３の所定位置に液状の接着樹脂を塗布し，接着樹脂部分１１５を用意した後，実装機１１４による位置合わせをした波長フィルタ１０９を接着樹脂部分１１５に合わせて矢印方向に下ろす。そして，図９（ａ）に示したように，波長フィルタ１０９を凹部１０３の接着樹脂部分１１５に押し付ける。図９（ｂ）は図９（ａ）のＡ部分を拡大した説明図であり，接着樹脂部分１１５が波長フィルタに押されて延ばされた状態を示している。そして，接着樹脂部分１１５が延ばされた後，ＵＶ光を当てて硬化させ，凹部１０３と波長フィルタ１０９との固定を行った。

これにより，図７に示したように，送信側のＶ溝１０１を中心軸とする送信光軸１１１と，受信側のＶ溝１０２を中心軸とする受信光軸１１２との交点Ｃが，波長フィルタ１０９の反射膜面１０６の線上に存在し，また送信光軸Ａ，受信光軸Ｂと反射膜面１０６がなす角度がそれぞれ４５°になるように波長フィルタ１０９が固定された。ＬＤ１０４から出射される送信光１０８は光ファイバ１１２に到達し，一方，光ファイバ１１２からの受信光１０７は反射膜１１３によって９０°反射され，ＰＤ１０７に到達することができる。

以上のように，本実施形態によれば，実装時の樹脂によるすべりおよび波長フィルタの光軸ずれを解消することが可能である。すなわち，支持基板に波長フィルタ１０９を実装するための凹部１０３を形成することで，波長フィルタ１０９の側面と凹部１０３の内側面が接触することによりすべりが抑制される。また，波長フィルタ１０９の反射膜１１３の位置及び角度については，凹部１０３の形成時に前もって位置を調整してあるため，図７に示したように，受信光軸Ａと送信光軸Ｂの交点Ｃと，波長フィルタ１０９の反射膜面１１３とを一致させて配置することができる。これにより，受信光軸および送信光軸と反射膜面との角度を４５°に保った状態で波長フィルタ１０９を容易かつ確実に実装することができる。

また本実施形態にかかるシリコン基板１００を用いた場合，波長フィルタ１０９とシリコン基板１００間の接着は，波長フィルタ１０９の底面と凹部１０３の底面の他に，波長フィルタ１０９の側面と凹部１０３の内側面との間も接着面として使用することができるため，波長フィルタ１０９の実装後の強度を向上させることが可能である。

本実施形態のように，シリコン基板１００上に深さ１００μｍの凹部１０３を形成し，その内側に波長フィルタ１０９を実装した一芯双方向光通信モジュールを作成したところ，実装後の波長フィルタ１０９のシェア強度を５００ｇｆ以上に向上することができた。

次に本発明の第２の製造方法について説明する。図１０に示すように，波長フィルタを実装するために，シリコン基板２００上に基板平面の大きさに合わせたシリコン製の枠２１０を予め実装する。この枠２１０には実装する波長フィルタの形状に合わせてシリコン基板２００の一部と凹部２０３を形成するようにこの枠２１０は，実装する波長フィルタの形状に合わせてシリコン基板２００の一部と枠２１０とで凹部２０３を形成するように形状，大きさ，深さが調整されており，枠２１０を基板に取り付けることにより，上記第１の製造方法にかかる凹部２０３と同様の凹部を形成するようになっている。

枠２１０をシリコン基板２００上に表面実装法で実装した後，図１１に示したように，凹部２０３に，反射面２１３が形成された波長フィルタ２０９を上記第１の製造方法と同様に実装する。本実施形態において，波長フィルタ２０９は上記第１の製造方法と同様の立法体のキューブ型形状のものを使用している。

一芯双方向光通信モジュールの第２の製造方法は，シリコン基板２００にシリコン製枠２１０を実装する工程が追加されるのみで，その後工程は上記第１の実施形態と実質的に同様である。シリコン基板２００にシリコン製枠２１０を実装した状態では，第１の実施形態にかかるシリコン基板１００と実質的に同様の構成となる。従って，第１の実施形態で説明した方法（図８，図９）により，凹部２０３に波長フィルタ２０９を実装することが可能である。

以上のように，本実施形態によれば，上記第１の実施形態と同様に，実装時の樹脂によるすべりおよび波長フィルタの光軸ずれを解消することが可能であるとともに，波長フィルタ２０９の実装後の強度を向上させることが可能である。

第２の製造方法のように，厚みが１００μｍの枠２１０をシリコン基板の所定部分に取り付けることにより，凹部２０３を形成し，その内側に波長フィルタ２０９を実装した一芯双方向光通信モジュールを作成したところ，実装後の波長フィルタ２０９のシェア強度を５００ｇｆ以上に向上することができた。

さらに，第２の製造方法では，第１の製造方法と異なり，シリコン基板上に凹部を直接形成せず，凹部２０３の形成された枠２１０を実装することとしたため，形状の異なる波長フィルタを実装する際にもシリコン基板２００を共通して使用し，枠だけを交換することが可能となる。このため，波長フィルタの形状の交換が枠を変えるだけででき，使用する波長フィルタの種類にバリエーションを持たせることができる上，このような作業のコスト増や製造工程の複雑化を抑えることが可能である。

また，シリコン基板上に直接凹部を形成することによるシリコン基板の局所に応力が集中することを回避できるので強度低下を防ぐことができる。

さらに，シリコン基板２００と枠２１０の接着時にオフセットを掛けることにより，光学素子を任意位置に僅かにずらした形での実装が可能であり，設計変更が容易である。

第３の製造方法について説明する。本製造方法は，直方体（板状）の波長フィルタを使用するものである。まず，図１２に示したように，実装される波長フィルタの形状に合わせて，シリコン基板３００の波長フィルタ実装許容面３１０に，長方形形状の凹部３０３を形成する。凹部３０３の深さや遊び等については，上記第１の製造方法と同様に設計することができるのでその説明は省略する。また，Ｖ溝３０１，３０２についても，第１の製造方法のＶ溝１０１，１０２と同様に形成することができる。

そして，図１３に示したように，凹部３０３に，反射面３１３が形成された波長フィルタ３０９を実装する。この波長フィルタ３０９は，接着面が長方形になっており，全体として直方体になっている。反射面（反射膜）３１３は，波長フィルタ３０９の内部または側面に形成される。

なお，図１３に示したその他の光学素子については第１の製造方法と実質的に同様であるため，同一の参照符号を付して重複説明を省略する。

一芯双方向光通信モジュールの第３の製造方法は，波長フィルタ３０９とその実装用の凹部３０３の形状が異なるのみで，その他は上記第１の実施形態と実質的に同様である。すなわち，第１の製造方法で説明した方法（図８，図９）により，凹部３０３に波長フィルタ３０９を実装することが可能である。

以上のように，本実施形態によれば，上記第１の製造方法と同様の効果が得られる。すなわち，実装時の樹脂によるすべりおよび波長フィルタの光軸ずれを解消することが可能であるとともに，波長フィルタ３０９の実装後の強度を向上させることが可能である等の効果が得られる。

さらに，波長フィルタの形状にバリエーションを持たせることができ，かつコスト増や製造工程の複雑化を抑えることが可能である。

本発明の第４の製造方法について説明する。図１５に示すように，波長フィルタを実装するために，シリコン基板４００上に基板平面の大きさに合わせたシリコン製の枠４１０を予め実装する。この枠４１０は，実装する波長フィルタの形状に合わせてシリコン基板４００の一部と枠４１０とで凹部４０３を形成するように形状，大きさ，深さが調整されており，枠を基板に取り付けることにより，上記第１の製造方法にかかる凹部４０３と同様の凹部を形成するようになっている。本製造方法では，直方体（板状）の波長フィルタを使用するものである。

まず，図１４に示したように，実装される波長フィルタの形状に合わせて，シリコン基板４００の波長フィルタ実装許容面４１０に，長方形形状の凹部４０３を形成する。凹部４０３の深さや遊び等については，上記第２の製造方法と同様に設計することができるのでその説明は省略する。また，Ｖ溝４０１，４０２についても，第１の製造方法のＶ溝１０１，１０２と同様に形成することができる。

そして，図１５に示したように，凹部４０３に，反射面４１３が形成された波長フィルタ４０９を実装する。この波長フィルタ４０９は，接着面が長方形になっており，全体として直方体になっている。反射面（反射膜）４１３は，波長フィルタ４０９の内部または側面に形成される。

なお，図１５に示したその他の光学素子については第１の製造方法と実質的に同様であるため，同一の参照符号を付して重複説明を省略する。

一芯双方向光通信モジュールの第４の製造方法は，上記第２の製造方法と同様にシリコン基板４００に枠４１０を実装する工程が追加されるのみで，その後工程は上記第３の製造方法と実質的に同様である。

以上のように，第４の製造方法によれば，上記第１〜第３の実施形態と同様の効果が得られる。すなわち，従来技術における問題点である実装時の樹脂によるすべりおよび波長フィルタの光軸ずれ（図２３）を解消することが可能であるとともに，波長フィルタ４０９の実装後の強度を向上させることが可能である等の効果が得られる。

さらに，波長フィルタの形状にバリエーションを持たせることができ，かつコスト増や製造工程の複雑化を抑えることが可能である。

なお，上記製造方法で説明した波長フィルタはあくまで一例に過ぎず，任意の形状の波長フィルタを使用することができる。その際にも，波長フィルタの形状に合わせてシリコン基板上の凹部の形状を調整することができる。

以上，添付図面を参照しながら本発明にかかる一芯双方向光通信モジュールおよびその製造方法の好適な実施形態について説明したが，本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

第１の実施形態にかかるＳｉ支持基板を示す説明図である。 図１の側面図である。 図１の平面図である。 図１のＳｉ支持基板に波長フィルタを実装した状態を示す説明図である。 図４の側面図である。 図４の平面図である。 送受信光路を示す説明図である。 波長フィルタの実装時の状態を示す説明図である。 波長フィルタの実装時の状態を示す説明図である。 第２の実施形態にかかるＳｉ支持基板を示す説明図である。 図１のＳｉ支持基板に波長フィルタを実装した状態を示す説明図である。 第３の実施形態にかかるＳｉ支持基板を示す説明図である。 図１２のＳｉ支持基板に波長フィルタ（板形状）を実装した状態を示す説明図である。 第４の実施形態にかかるＳｉ支持基板を示す説明図である。 図１４のＳｉ支持基板に波長フィルタ（板形状）を実装した状態を示す説明図である。 本発明者が先に提案したＳｉ支持基板を示す説明図である。 図１６の側面図である。 図１６の平面図である。 図１６のＳｉ支持基板に波長フィルタを実装した状態を示す説明図である。 図１９の側面図である。 図１９の平面図である。 送受信光路を示す説明図である。 波長フィルタの実装ずれによる受信光ずれを示す説明図である。

符号の説明

１００ シリコン基板
１０１ Ｖ溝
１０２ Ｖ溝
１０３ 凹部
１０４ ＬＤ（発光素子）
１０５ レンズ
１０６ レンズ
１０７ ＰＤ（受光素子）
１０８ ガラス素子
１０９ 波長フィルタ
１１０ 波長フィルタ実装面
１１１ 送信側光軸
１１２ 受信側光軸
１１３ 反射膜
１１４ 実装機
１１５ 接着樹脂
２０３ 凹部
２１０ 枠
３０３ 凹部
３０９ 波長フィルタ（板形状）
４０３ 凹部
４０９ 波長フィルタ（板形状）
４１０ 枠

Claims (11)

1. 支持基板に，
   光を波長に応じて透過または反射する波長フィルタと，
   レンズ素子と，
   発光素子と，
   受光素子とを配設してなる一芯双方向通信モジュールであって，
   前記支持基板上に凹部を具備すると共に，該凹部内に前記波長フィルタを配設してなることを特徴とする，一芯双方向光通信モジュール。
2. 前記凹部を含む前記支持基板の一部が，前記支持基板と別体である請求項１に記載の一芯双方向光通信モジュール。
3. 前記凹部を含む前記支持基板の一部が，前記波長フィルタを実装可能な枠である請求項２に記載の一芯双方向通信モジュール。
4. 前記溝は，Ｖ字形状である請求項１〜３のいずれか１項に記載の一芯双方向光通信モジュール。
5. 前記波長フィルタは，接着剤により固着される請求項１〜４のいずれか１項に記載の一芯双方向光通信モジュール。
6. 前記接着剤は，前記凹部内面と該内面に対向する前記波長フィルタの一部側面とで構成される隙間に充填される請求項５に記載の一芯双方向光通信モジュール。
7. 前記接着剤は，液状の樹脂である請求項５または６に記載の一芯双方向光通信モジュール。
8. 前記溝および前記凹部は，異方性エッチングにより形成されたものである請求項１〜７のいずれか１項に記載の一芯双方向光通信モジュール。
9. 前記波長フィルタ，前記レンズ素子，前記発光素子，および前記受光素子は，表面実装方式により前記支持基板上に実装されたものである請求項１〜８のいずれか１項に記載の一芯双方向光通信モジュール。
10. 前記凹部の内側面が，前記波長フィルタと所定の隙間を構成するよう形成されたものである請求項１〜９のいずれか１項に記載の一芯双方向光通信モジュール。
11. 前記凹部の内側面で囲まれる部分の形状は正方形又は長方形であり，前記波長フィルタが前記凹部の内側面と所定の隙間を持って形成された請求項１〜９のいずれかに記載の一芯双方向光通信モジュール。

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