JP2008233202A - 光送受信モジュールとその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】剛性基板上に受光素子又は発光素子を実装したサブマウント基板を実装し、両素子間を光導波路で繋いだ構造の光送受信モジュールの製造方法であり、剛性基板上面から発光素子の発光点までの高さを測定する工程と、当該高さよりも薄くなるようにかつ第一のサブマウント及び第二のサブマウントに接するように下クラッド材料の樹脂を塗布して下クラッド層を形成する工程とを含むことを特徴とする製造方法。
【選択図】図3
Description
特許文献1には、図1に示すように、剛性基板5上にIC2と、該剛性基板5に対し垂直方向に光を出射する向きにVCSEL4を実装し、その光出射部3に近接して、光路を直角に変換する45度ミラー6を設けたポリマー光導波路1を有する構造が開示されている。このモジュールを製造するには、VCSEL4の出射光軸に対してポリマー光導波路1の光軸を合わせながら固定する。
特許文献2には、発光デバイスから出射した光を導波路に入射し、導波路出射端で出力を受光デバイスでモニタし、その出力が最大になるように発光デバイス、受光デバイス、導波路を相対的に移動し、固定するアクティブアライメント方式により製造方法が開示されている。
特許文献3には、ディスペンサを用いて紫外線硬化性樹脂を押出すことにより、高分子光導波路のコアとクラッドを形成する方法が開示されている。
特許文献4には、発光素子と光ファイバとのアライメントが重要かつ困難であるため、サブマウントとメイン基板をFPC接続する方法が開示されている。
特許文献1に開示されたように、45度ミラーを用いる場合、45度ミラーの形成に多くの時間とコストがかかる問題がある。また、45度ミラー面での拡散や、光路長の延長によりVCSELと光導波路の結合効率が劣化する問題がある。
特許文献2に開示された方法は、調整に大変時間がかかり、コストが上昇してしまう問題がある。
特許文献3については、伝送路の部分だけは記載してあるが、発光素子との接続については言及されていない。この接続を実施するためには、特許文献1に記載された45度ミラーが必要になり、それによって同様の問題が生じる。
特許文献4では、内部に反射部分を持つキャビティを備えたパッケージを作製しているが、パッケージの作製にコストがかかってしまう問題がある。
該光導波路は屈折率の低い樹脂からなる下クラッド領域及び上クラッド領域と、屈折率が高い樹脂からなり下クラッド領域及び上クラッド領域に包囲されたコア領域とからなり、該発光素子及び該受光素子のサブマウントと接していない面を被覆しており、剛性電気回路基板、第一のサブマウント及び第二のサブマウントのすべてと接しており、該下クラッド領域はその厚さが該剛性電気回路基板から該発光素子の下端の高さよりも低く、コア領域の径は発光素子の発光領域及び受光素子の受光領域よりも大きいことを特徴とする光送受信モジュールを提供する。
該第一及び該第二の光接続部は屈折率の低い樹脂からなる下クラッド領域及び上クラッド領域と、屈折率が高い樹脂からなり下クラッド領域及び上クラッド領域に包囲されたコア領域とからなり、該発光素子及び該受光素子のサブマウントと接していない面を被覆しており、剛性電気回路基板、第一のサブマウント及び第二のサブマウントのすべてと接しており、該下クラッド領域はその厚さが該剛性電気回路基板から該発光素子の下端の高さよりも低く、コア領域の径は発光素子の発光領域及び受光素子の受光領域よりも大きいことを特徴とする光送受信モジュールを提供する。
剛性電気基板上面から発光素子の発光点までの高さを測定する工程と、当該高さよりも薄くなるようにかつ第一のサブマウント及び第二のサブマウントに接するように下クラッド材料の樹脂を塗布して下クラッド層を形成する工程とを含むことを特徴とする光送受信モジュールの製造方法を提供する。
剛性電気基板上面から発光素子の発光点までの高さを測定する工程と、当該高さよりも薄くなるようにかつ第一のサブマウント及び第二のサブマウントに接するように下クラッド材料の樹脂を塗布して下クラッド層を形成する工程と、を含むことを特徴とする光送受信モジュールの製造方法を提供する。
図2は、本発明に係る光送受信モジュールの製造方法における前提となる技術を説明するための参考図である。
図2に示すように、剛性電気回路基板(以下、剛性基板と記す。)5上からVCSEL4の発光点6までの高さ方向の実装精度は、(1)VCSEL4をサブマウント基板7に実装するときの位置ずれと、(2)VCSEL4を実装したサブマウント基板7を剛性基板5に実装するときの位置ずれとが合計される。したがって、剛性基板5からVCSEL4の発光点6の高さのバラツキが大きくなってしまう。このため、発光部、受光部での結合損失がばらつきやすいという問題がある。
(工程1)予めサブマウント基板7にVCSEL4を実装する。同様に、PD15を実装したサブマウント基板7を作製する。
(工程2)次に、図4に示すように、このサブマウント基板7を剛性基板5上に実装する。この段階でCCDカメラ6を用いて、剛性基板5上面からVCSEL4の発光点6(及びPD15の受光エリア16)までの高さを測定する。
(工程3)次に、図5に示すように、工程2で測定した高さをもとに、ディスペンサ10を用いて下部クラッド材料の厚さを調整して塗布する。
(工程4)次に、図6に示すように、UV光照射手段14による紫外線照射により、下部クラッド11を硬化させる。
(工程5)次に、図7に示すように、ディスペンサ10を用いてコア材料を塗布し、UV照射手段14を追走させ、コア材料を硬化させてコア12を形成する。
(工程5)次に、図8に示すように、ディスペンサ10を用いて上クラッド材料を塗布し、UV照射手段14を追走させ、上クラッド材料を硬化させて上クラッド13を形成する。
図12に示すサブマウント基板21を作製した。サブマウント基板21の材質は窒化アルミニウムとした。サブマウント基板21上の電極材24,25は、受発光素子22を実装する際の金ワイヤ23との接続強度を考慮して、金スズ合金とした。図12に示すように受発光素子22をサブマウント基板21に実装した。実装は、導電性銀ペーストと金ワイヤ23で行った。発光素子には発光中心波長850nmのVCSELを用い、受光素子にはPDを用いた。
受光素子側についても、発光素子側と同様の構造となるようにした。発光素子と受光素子の距離は10cmとした。
実施例1と異なるのは、剛性基板上面から発光素子の発光点までの高さを測定せず、下クラッドの厚さを調整することなく一定の厚さになるように塗布したことである。その他は、実施例1と同じように、コア、上クラッドを作製した。受光素子側も同じように作製した。
Claims (9)
- 剛性電気回路基板と、該基板に垂直に設置され電気的に接続された第一のサブマウント電気回路基板と、該第一のサブマウントに設置され該第一のサブマウント基板と電気的に接続されてなり剛性電気回路基板に対して水平な方向に発光する垂直発光半導体発光素子と、該剛性電気回路基板に垂直に設置され電気的に接続された第二のサブマウント電気回路基板と、該第二のサブマウントに設置され該第二のサブマウント基板と電気的に接続されてなり剛性電気回路基板に対して水平な方向から入射する光信号を受光して電気信号に変換する受光素子と、該剛性電気回路基板上に該剛性電気回路基板と水平な方向に形成され該発光素子からの発光を該受光素子に導光する光導波路とからなる光送受信モジュールであって、
該光導波路は屈折率の低い樹脂からなる下クラッド領域及び上クラッド領域と、屈折率が高い樹脂からなり下クラッド領域及び上クラッド領域に包囲されたコア領域とからなり、該発光素子及び該受光素子のサブマウントと接していない面を被覆しており、剛性電気回路基板、第一のサブマウント及び第二のサブマウントのすべてと接しており、該下クラッド領域はその厚さが該剛性電気回路基板から該発光素子の下端の高さよりも低く、コア領域の径は発光素子の発光領域及び受光素子の受光領域よりも大きいことを特徴とする光送受信モジュール。 - 剛性電気回路基板と、該基板に垂直に設置され電気的に接続された第一のサブマウント電気回路基板と、該第一のサブマウントに設置され該第一のサブマウント基板と電気的に接続されてなり剛性電気回路基板に対して水平な方向に発光する垂直発光半導体発光素子と、第二の剛性電気回路基板と、該第二の剛性電気回路基板に垂直に設置され該第二のサブマウント基板と電気的に接続されてなり剛性電気回路基板に対して水平な方向から入射する光信号を受光して電気信号に変換する受光素子と、該剛性電気回路基板上に該剛性電気回路基板と水平な方向に形成され該発光素子からの発光を該受光素子に導光する光導波路と、発光素子と該光導波路とを光学的に接続する第一の光接続部と、該光導波路と受光素子とを結ぶ第二の光接続部とからなる光送受信モジュールであって、
該第一及び該第二の光接続部は屈折率の低い樹脂からなる下クラッド領域及び上クラッド領域と、屈折率が高い樹脂からなり下クラッド領域及び上クラッド領域に包囲されたコア領域とからなり、該発光素子及び該受光素子のサブマウントと接していない面を被覆しており、剛性電気回路基板、第一のサブマウント及び第二のサブマウントのすべてと接しており、該下クラッド領域はその厚さが該剛性電気回路基板から該発光素子の下端の高さよりも低く、コア領域の径は発光素子の発光領域及び受光素子の受光領域よりも大きいことを特徴とする光送受信モジュール。 - コア領域の材料が該発光素子及び該受光素子のサブマウントと接していない面を被覆してなることを特徴とする請求項1又は2に記載の光送受信モジュール。
- 発光素子がVCSELであることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の光送受信モジュール。
- 剛性電気回路基板と、該基板に垂直に設置され電気的に接続された第一のサブマウント電気回路基板と、該第一のサブマウントに設置され該第一のサブマウント基板と電気的に接続されてなり剛性電気回路基板に対して水平な方向に発光する垂直発光半導体発光素子と、該剛性電気回路基板に垂直に設置され電気的に接続された第二のサブマウント電気回路基板と、該第二のサブマウントに設置され該第二のサブマウント基板と電気的に接続されてなり剛性電気回路基板に対して水平な方向から入射する光信号を受光して電気信号に変換する受光素子と、該剛性電気回路基板上に該剛性電気回路基板と水平な方向に形成され、該発光素子からの発光を該受光素子に導光する光導波路とからなる光送受信モジュールの製造方法であって、
剛性電気基板上面から発光素子の発光点までの高さを測定する工程と、当該高さよりも薄くなるようにかつ第一のサブマウント及び第二のサブマウントに接するように下クラッド材料の樹脂を塗布して下クラッド層を形成する工程とを含むことを特徴とする光送受信モジュールの製造方法。 - 第一の剛性電気回路基板と、該基板に垂直に設置され電気的に接続された第一のサブマウント電気回路基板と、該第一のサブマウントに設置され該第一のサブマウント基板と電気的に接続されてなり剛性電気回路基板に対して水平な方向に発光する垂直発光半導体発光素子と、第二のサブマウント電気回路基板と、該第二のサブマウントに設置され該第二のサブマウント基板と電気的に接続されてなり剛性電気回路基板に対して水平な方向から入射光信号を受光して電気信号に変換する受光素子と、該剛性電気回路基板上に該剛性電気回路基板と水平な方向に形成され該発光素子からの発光を該受光素子に導光する光導波路と、発光素子と該光導波路とを光学的に接続する第一の光接続部と、該光導波路と受光素子とを結ぶ第二の光接続部とからなる光送受信モジュールであって、
剛性電気基板上面から発光素子の発光点までの高さを測定する工程と、当該高さよりも薄くなるようにかつ第一のサブマウント及び第二のサブマウントに接するように下クラッド材料の樹脂を塗布して下クラッド層を形成する工程と、を含むことを特徴とする光送受信モジュールの製造方法。 - 下クラッド領域の形成後に発光素子の発光面及び受光素子の受光面を被覆するようにコア材料の樹脂を塗布してコア領域を形成する工程、及び該コア領域の形成後に上クラッド材料を塗布して上クラッド領域を形成する工程を有することを特徴とする請求項5又は6に記載の光送受信モジュールの製造方法。
- 下クラッドの塗布はディスペンサを用いて行うことを特徴とする請求項5〜7のいずれかに記載の光送受信モジュールの製造方法。
- ディスペンサを用いて下クラッドを多層に積層することによって、下クラッドの厚さを制御することを特徴とする請求項8に記載の光送受信モジュールの製造方法。
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