JP2009086539A - Optical module - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光モジュールに関する。 The present invention relates to an optical module.
従来、支持基板上に受光素子、発光素子、及び信号処理用ICを実装したモジュールを所定の基板に接続する方法として、半田リフローによるセルフアライメント効果を用いた方法が知られている。 Conventionally, as a method of connecting a module in which a light receiving element, a light emitting element, and a signal processing IC are mounted on a supporting substrate to a predetermined substrate, a method using a self-alignment effect by solder reflow is known.
このようなセルフアライメント効果を用いて形成する光素子の実装構造体として、光素子モジュールの周辺の少なくとも4隅と他の位置とに半田電極を有し、光素子モジュールの周辺の4隅の半田電極の大きさを、他の位置の半田電極の大きさよりも大きくした光素子の実装構造体が知られている(例えば、特許文献1参照)。 As an optical element mounting structure formed by using such a self-alignment effect, solder electrodes are provided at least at the four corners around the optical element module and at other positions, and solder at the four corners around the optical element module. An optical element mounting structure in which the size of an electrode is larger than the size of a solder electrode at another position is known (see, for example, Patent Document 1).
特許文献1に記載の光素子の実装構造体によれば、半田が溶融した時の表面張力によるセルフアライメント効果を用いることにより、基板上の所定の位置に光素子を高精度に位置決めすることができる。
本発明の目的は、光素子と光導波路を有する基板との位置ずれを低減することのできる光モジュールを提供することにある。 An object of the present invention is to provide an optical module capable of reducing a positional shift between an optical element and a substrate having an optical waveguide.
本発明の一態様は、上記目的を達成するため、以下の光モジュールを提供する。 One embodiment of the present invention provides the following optical module to achieve the above object.
(1)光導波路部と複数の配線部とを含む融合基板と、複数の発光部又は複数の受光部と複数の接続端子とを有し、複数の接続端子のうち2つの接続端子の中心を結んで規定される第1の線と、第1の線に平行であり、2つの接続端子とは異なる他の2つの接続端子の中心を結んで規定される第2の線とで挟まれ、第1の線及び第2の線からの距離が等しい対称軸に対して対称に配置される複数の光素子アレイを有する光素子基板と、複数の配線部と複数の接続端子とを接続することにより、光導波路部と複数の発光部又は複数の受光部とを光学的に結合させる導電性の半田部とを備える光モジュール。 (1) It has a fusion substrate including an optical waveguide part and a plurality of wiring parts, a plurality of light emitting parts or a plurality of light receiving parts, and a plurality of connection terminals, and the center of two connection terminals among the plurality of connection terminals. Sandwiched between a first line defined by connecting and a second line defined by connecting the centers of two other connection terminals that are parallel to the first line and different from the two connection terminals; Connecting an optical element substrate having a plurality of optical element arrays arranged symmetrically with respect to a symmetry axis having the same distance from the first line and the second line, a plurality of wiring portions, and a plurality of connection terminals; Thus, an optical module comprising a conductive solder portion that optically couples the optical waveguide portion and the plurality of light emitting portions or the plurality of light receiving portions.
(2)光素子基板は第1の光素子アレイと第2の光素子アレイとを対称軸に対して対称に有し、第1の光素子アレイの対称軸に最も近い位置の発光部又は受光部と、第2の光素子アレイの対称軸に最も近い位置の発光部又は受光部との間の距離が、第1の光素子アレイの複数の発光部間又は複数の受光部間のピッチの整数倍、若しくは第2の光素子アレイの複数の受光部間又は複数の発光部間のピッチの整数倍で規定される距離である上記(1)に記載の光モジュール。 (2) The optical element substrate has the first optical element array and the second optical element array symmetrically with respect to the symmetry axis, and the light emitting unit or the light receiving unit located closest to the symmetry axis of the first optical element array. Between the plurality of light emitting units or the plurality of light receiving units of the first optical element array is a distance between the light emitting unit and the light receiving unit located closest to the symmetry axis of the second optical element array. The optical module according to (1), which is a distance defined by an integer multiple or an integer multiple of a pitch between a plurality of light receiving portions or a plurality of light emitting portions of the second optical element array.
(3)複数の光素子アレイは、面発光レーザアレイ及びフォトダイオードアレイを含む上記(2)に記載の光モジュール。 (3) The optical module according to (2), wherein the plurality of optical element arrays include a surface emitting laser array and a photodiode array.
(4)半田部は、樹脂を有する樹脂コア部と、樹脂コア部を覆って形成される導電層とを有する上記(1)から(3)のいずれか1つに記載の光モジュール。 (4) The optical module according to any one of (1) to (3), wherein the solder portion includes a resin core portion having a resin and a conductive layer formed to cover the resin core portion.
また、本発明の他の態様は、上記目的を達成するため、以下の光モジュールを提供する。 In another aspect of the present invention, the following optical module is provided to achieve the above object.
(5)光導波路部と複数の配線部とを含む融合基板と、複数の接続端子を有すると共に、複数の発光部又は複数の受光部を含む複数の光素子アレイを有する光素子基板と、樹脂を有する樹脂コア部と、樹脂コア部を覆って形成される導電層とを有して形成され、複数の配線部と複数の接続端子とを接続することにより、光導波路部と複数の発光部又は複数の受光部とを光学的に結合させる半田部とを備える光モジュール。 (5) An optical element substrate having an optical waveguide portion and a plurality of wiring portions, a plurality of connection terminals, and a plurality of optical element arrays including a plurality of light emitting portions or a plurality of light receiving portions, and a resin And a plurality of light emitting portions by connecting a plurality of wiring portions and a plurality of connection terminals. Or an optical module provided with the solder part which couple | bonds a some light-receiving part optically.
請求項1に記載の光モジュールによれば、融合基板の線膨張係数と光素子基板の線膨張係数との差によって生じる光素子アレイの光導波路部に対する位置ずれを低減させることができる。 According to the optical module of the first aspect, it is possible to reduce the positional deviation of the optical element array with respect to the optical waveguide portion caused by the difference between the linear expansion coefficient of the fusion substrate and the linear expansion coefficient of the optical element substrate.
請求項2に記載の光モジュールによれば、複数の光素子アレイを用いる場合において、汎用性の高い光モジュールを提供することができる。 According to the optical module of the second aspect, when a plurality of optical element arrays are used, an optical module with high versatility can be provided.
請求項3に記載の光モジュールによれば、発光部の面密度を高くして、極小領域において光通信を実施することができる。 According to the optical module of the third aspect, it is possible to increase the surface density of the light emitting unit and to perform optical communication in the minimum region.
請求項4及び請求項5に記載の光モジュールによれば、光素子基板と融合基板との間の位置決めの精度を向上させることができると共に、融合基板の線膨張係数と光素子基板の線膨張係数との差によって生じる応力を緩和することができる。 According to the optical module of the fourth and fifth aspects, the positioning accuracy between the optical element substrate and the fusion substrate can be improved, and the linear expansion coefficient of the fusion substrate and the linear expansion of the optical element substrate can be improved. The stress caused by the difference from the coefficient can be relaxed.
[第1の実施の形態]
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る光モジュールを示し、(a)は、(b)に示す光素子基板の裏面を示す図のA−A部における断面図を示す。
[First Embodiment]
FIG. 1 shows an optical module according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 1A is a cross-sectional view taken along the line AA of the figure showing the back surface of the optical element substrate shown in FIG.
(光モジュール1の構成)
第1の実施の形態に係る光モジュール1は、所定の波長の光を発する光素子アレイとしての発光素子アレイ100及び所定の波長範囲の光に受光感度を有する光素子アレイとしての受光素子アレイ105を有する光素子基板10と、内部に樹脂コア部300を含む複数の半田ボール30を介して光素子基板10を搭載する融合基板20とを備える。
(Configuration of optical module 1)
The optical module 1 according to the first embodiment includes a light
(光素子基板10の構成)
具体的に光素子基板10は、大規模集積回路(LSI)等の電子部品を実装する支持基板140と、支持基板140の外縁に沿った所定の位置において支持基板140を貫通して設けられる複数の外側端子112と、複数の外側端子112の支持基板140の外縁の反対側に向かって所定の距離だけ離れた位置に支持基板140を貫通して設けられる複数の接続端子としての複数の内側端子110とを有する。
(Configuration of optical element substrate 10)
Specifically, the
また、少なくとも2つの内側端子110の中心を結んだ第1の線としての内側端子軸51aと、内側端子軸51aを形成する少なくとも2つの内側端子110とは異なる他の少なくとも2つの内側端子110の中心を結んで形成され、内側端子軸51aに平行な第2の線としての内側端子軸51bとを規定する。この場合、光素子基板10は、内側端子軸51aと内側端子軸51bとのそれぞれから等距離の軸線、すなわち図1(b)の対称軸としての線対称軸50に対して対称的に支持基板140の表面に設けられる発光素子アレイ100及び受光素子アレイ105を有する。
Further, the inner terminal shaft 51a as a first line connecting the centers of at least two
更に、光素子基板10は、発光素子アレイ100及び受光素子アレイ105が設けられる表面の反対側の面に形成される複数の端子115を有する。そして、光素子基板10は、複数の端子115上にそれぞれ設けられたAu−Sn等の合金材料から主として形成される半田117を介して、信号処理IC120を搭載する。そして、信号処理IC120は、樹脂材料から主として形成される封止部130により封止される。
Furthermore, the
(支持基板140)
支持基板140は、上面視にて略四角形に形成される。そして、支持基板140は、有機材料又は無機材料から主として形成される。支持基板140は、一例として、ガラス繊維とエポキシ樹脂との複合材料、すなわち、ガラスエポキシ樹脂等の絶縁性材料から形成される。例えば、支持基板140は、Flame Retardant Type 4(FR−4)から形成される。
(Support substrate 140)
The
そして、支持基板140は、信号処理IC120を搭載する面、並びに発光素子アレイ100及び受光素子アレイ105を搭載する面のそれぞれに、銅、金、又はアルミニウム等の金属材料から形成される配線部を有する。例えば、発光素子アレイ100及び受光素子アレイ105を搭載する支持基板140の面には、配線部としての複数の端子116が形成される。
The
複数の端子116と発光素子アレイ100とは、ワイヤ150を介して電気的に接続される。同様に、複数の端子116と受光素子アレイ105とは、ワイヤ150を介して電気的に接続される。また、複数の端子116は、支持基板140に形成されるスルーホール(図示しない)を介して、信号処理IC120が形成される面に設けられる端子115と電気的に接続する。更に、複数の端子115は、支持基板140の信号処理IC120が搭載される表面上に予め形成された電力供給用の配線部(図示しない)と電気的に接続される。
The plurality of
また、支持基板140の発光素子アレイ100が搭載される面にはグランドが予め形成されており、発光素子アレイ100及び受光素子アレイ105は当該グランドと電気的に接続する。例えば、発光素子アレイ100及び受光素子アレイ105は、Agペースト等の導電性接着剤を用いて支持基板140の所定の位置に固定される。
A ground is previously formed on the surface of the
なお、支持基板140は、発光素子アレイ100等から発生する熱を効率よく放熱すること及び/又は伝送特性の向上を目的として、熱伝導率が所定値以上の無機材料、具体的には、AlN、SiC等のセラミック材料、又は表面にSiO2等の絶縁膜を施したSi等の半導体材料から形成することもできる。
The
(発光素子アレイ100)
発光素子アレイ100は、複数の面発光型の発光ダイオード、又は複数の面発光型半導体レーザダイオード等を含む発光素子(面発光型光素子)のアレイである。本実施の形態においては、発光部としての発光素子は面発光型半導体レーザダイオードである。すなわち、発光素子アレイ100は、複数の発光素子が所定の方向に沿って配列された構造を有する。例えば、図1(b)に示すように、発光素子アレイ100は、所定のピッチをおいて、複数の発光素子を有する。そして、発光素子アレイ100は、複数の発光素子ごとに発光領域、例えば、発光領域101等を有する。また、複数の発光領域間の各ピッチは、一例として250μmである。なお、複数の発光領域間の各ピッチを、250μmの整数倍、例えば、500μm、750μm等に設定して、発光素子アレイ100を形成することもできる。
(Light Emitting Element Array 100)
The light
具体的に、本実施の形態に係る発光素子アレイ100を構成する複数の発光素子としては、垂直共振器型面発光レーザ(Vertical Cavity Surface Emitting Laser:VCSEL)を用いる。そして、支持基板140に設けられ、発光素子アレイ100を構成する複数のVCSELに電力を供給する複数の端子116はそれぞれ、支持基板140に形成されたスルーホール及び支持基板140の表面に形成された回路パターンを介して端子115と電気的に接続する。これにより、発光素子アレイ100を駆動するドライバーICとしての機能を有する信号処理IC120と端子116とが電気的に接続する。
Specifically, a vertical cavity surface emitting laser (VCSEL) is used as the plurality of light emitting elements constituting the light emitting
本実施の形態に係る発光素子としてのVCSELは、一例として、閾値電流が1mAであり、1.6Vから2.2Vの順電圧において、発光波長が840nmから860nmの範囲内、例えば、850nmに発光波長を有する。すなわち、発光素子は、近赤外領域(波長:700nmから1000nm)に発光波長を有する。また、本実施の形態に係る発光素子の応答速度は、2.5Gbpsである。 As an example, the VCSEL as the light-emitting element according to this embodiment has a threshold current of 1 mA, and emits light in a range of 840 nm to 860 nm, for example, 850 nm at a forward voltage of 1.6 V to 2.2 V. Has a wavelength. That is, the light emitting element has an emission wavelength in the near infrared region (wavelength: 700 nm to 1000 nm). In addition, the response speed of the light emitting element according to this embodiment is 2.5 Gbps.
本実施の形態に係る発光素子アレイ100を構成するVCSELは、III−V族化合物半導体積層構造を有する。例えば、VCSELは、n型GaAs基板の上に、n型下部反射鏡層としてのn型DBR(Distributed Bragg Reflector)層、活性層、電流狭窄層、p型上部反射鏡層としてのp型DBR層、p型コンタクト層がこの順に形成される。
The VCSEL constituting the light emitting
ここで、n型DBR層は、例えば、n型のAlxGa1−xAs(0<x<1)を用いることができる。また、p型DBR層は、例えば、p型のAlxGa1−xAs(0<x<1)を用いることができる。また、活性層は、i−GaAsのバルクの層、又は単一量子井戸層、若しくは多重量子井戸層から構成することができる。そして、電流狭窄層は、例えば、p型DBR層の所定の領域にプロトンを注入して高抵抗領域とすることにより形成できる。更に、p型コンタクト層は、例えば、所定濃度のp型ドーパントとしてのZnをドーピングしたGaAsから形成できる。 Here, for the n-type DBR layer, for example, n-type Al x Ga 1-x As (0 <x <1) can be used. For the p-type DBR layer, for example, p-type Al x Ga 1-x As (0 <x <1) can be used. The active layer can be composed of an i-GaAs bulk layer, a single quantum well layer, or a multiple quantum well layer. The current confinement layer can be formed, for example, by injecting protons into a predetermined region of the p-type DBR layer to form a high resistance region. Further, the p-type contact layer can be formed of, for example, GaAs doped with Zn as a p-type dopant having a predetermined concentration.
n型GaAs基板のn型DBR層が形成されている面の反対側にはn型電極が形成され、p型コンタクト層の上にはp型電極が形成される。ここで、p型電極は、活性層の発光領域の直上に開口としての発光領域を有する。発光領域は上面視にて略円状に形成され、5μmから10μmの直径を有する。そして、発光領域から近赤外領域の光が出射される。なお、応答速度が10GbpsであるVCSELを発光素子として用いてもよい。 An n-type electrode is formed on the opposite side of the surface of the n-type GaAs substrate where the n-type DBR layer is formed, and a p-type electrode is formed on the p-type contact layer. Here, the p-type electrode has a light emitting region as an opening immediately above the light emitting region of the active layer. The light emitting region is formed in a substantially circular shape when viewed from above, and has a diameter of 5 μm to 10 μm. Then, light in the near infrared region is emitted from the light emitting region. Note that a VCSEL having a response speed of 10 Gbps may be used as the light emitting element.
(受光素子アレイ105)
受光素子アレイ105は、例えば、複数の面型のフォトダイオード等を受光素子として含む。すなわち、受光素子アレイ105は、フォトダイオードアレイである。本実施の形態においては、高速応答性に優れたGaAs系のフォトダイオードを、受光素子アレイ105を構成する受光部としての複数の受光素子として用いる。すなわち、図1(b)に示すように、受光素子アレイ105は、所定のピッチをおいて複数の受光素子を有する。そして、受光素子アレイ105は、複数の受光素子ごとにそれぞれ光を受ける受光領域、例えば受光領域106を有する。
(Light receiving element array 105)
The light
本実施の形態に係る受光素子アレイ105を構成する複数のフォトダイオードには、PINフォトダイオードを用いる。そして、支持基板140に設けられ、受光素子アレイ105を構成する複数のPINフォトダイオードのそれぞれに電力を供給する複数の端子116は、支持基板140に形成されたスルーホールを介して端子115と電気的に接続する。これにより、受光素子アレイ105を駆動するレシーバICとしての機能を有する信号処理IC120と端子116とが電気的に接続する。
PIN photodiodes are used as the plurality of photodiodes constituting the light receiving
本実施の形態に係る受光素子アレイ105を構成するPINフォトダイオードは、III−V族化合物半導体構造を有する。例えば、PINフォトダイオードは、GaAs基板上に、p型半導体層(p層)と、真性半導体層(i層)と、n型半導体層(n層)とが形成され、i層がp層とn層との間に形成されるPIN構造を有する。そして、PINフォトダイオードは、p層に接続されたp側電極と、n層に形成されたn側電極とを更に備え、n側電極は、所定の領域に開口としての受光領域を有する。PINフォトダイオードは、受光領域において光を受光する。ここで、PINフォトダイオードは、一例として、波長が850nmにおける感度が0.2(A/W)であり、受光領域の直径は、例えば約1mmである。
The PIN photodiode constituting the light receiving
本実施の形態に係る発光素子アレイ100及び受光素子アレイ105を形成するIII−V族化合物半導体積層構造は、例えば、有機金属化学気相成長法(Metal Organic Chemical Vapor Deposition:MOCVD)、分子線エピタキシー法(Molecular Beam Epitaxy:MBE)、ハライド気相エピタキシー法(Halide Vapor Phase Epitaxy:HVPE)等によって形成される。
The III-V compound semiconductor stacked structure forming the light emitting
(信号処理IC120)
信号処理IC120は、発光素子アレイ100を駆動する駆動回路としてのドライバーICの機能を有する。また、信号処理IC120は、受光素子アレイ105の受光素子が受光した光に基づいて、当該受光素子において光電変換された電気信号を増幅する増幅回路としてのレシーバICの機能を有する。
(Signal processing IC 120)
The
(封止部130)
封止部130は、エポキシ樹脂等の熱硬化性成形材料から形成され、信号処理IC120を光、熱、及び湿度等の環境から保護する。なお、封止部130は、主成分をエポキシ樹脂にすると共に、エポキシ樹脂にシリカ等の充填材を加えて形成してもよい。
(Sealing part 130)
The sealing
(融合基板20の構成)
融合基板20は、所定の波長範囲の光を伝播する光導波路部としての複数のコア202を含む光導波路層200と、光導波路層200の一の面に設けられると共に、一部のコア202上に形成される開口部240を含む第1基板210と、第1基板210が設けられる面の反対側の面に設けられる第2基板212と、第1基板の光導波路層200と接している面の反対側の面に形成される配線部としての複数の端子220(例えば、端子220a、端子220b、端子220c、端子220d)とを有する。
(Configuration of the fusion substrate 20)
The
融合基板20が有する第1基板210と第2基板212とは、例えば、ガラスエポキシ樹脂等の絶縁性材料から形成される。そして、第1基板210は、光素子基板10を搭載する面の表面に、銅、金、アルミニウム等の導電性材料から形成される端子220a、端子220b、端子220c、端子220d等の複数の端子を有する。
The
また、第1基板210は、図1(a)に示すように、発光素子アレイ100が設けられる位置に、発光素子アレイ100が含む複数の発光素子と融合基板20が有する複数のコア202とをそれぞれ光結合させる開口部240を有する。なお、コア202と発光素子アレイ100が含む発光素子との光結合が可能であれば、開口部240には、発光素子アレイ100が含む発光素子が発する光の波長に対して透明な光透過性材料を充填してもよい。同様にして、第1基板210は、図1(a)に示すように、受光素子アレイ105が設けられる位置に、受光素子アレイ105が含む複数の受光素子と融合基板20が有する複数のコア202とをそれぞれ光結合させる開口部240を有する。
As shown in FIG. 1A, the
また、本実施の形態に係る光導波路層200は、コア202と、コア202の周囲に形成されコア202を覆うクラッドとを有する。そして、光導波路層200は、一例として、コア202とクラッドとを含む厚さが100〜200μmの範囲となる厚さで形成される。
The optical waveguide layer 200 according to the present embodiment has a
(半田ボール30)
半田部としての半田ボール30は、樹脂から主として形成される中心核としての樹脂コア部300と、樹脂コア部300を覆う導電層としての半田層305とを有して形成される。具体的に、樹脂コア部300は、所定の温度において所定の弾性を有する熱硬化性樹脂から主として形成される。そして、樹脂コア部300は、略球状に形成される。樹脂コア部300は、一例として、200μmから800μmの範囲の直径で形成される。
(Solder ball 30)
The
また、半田層305は、Sn−Ag系の金属材料、Sn−Zn系の金属材料、Sn−In系の金属材料等の合金材料から形成される。半田層305は、一例として、1μmから30μmの範囲の厚さで形成される。なお、半田ボール30は、樹脂コア部300と半田層305との間に所定厚のCu等の導電性金属を設けて形成することもできる。
The
(光素子アレイの配置の詳細)
第1の光素子アレイとしての発光素子アレイ100及び第2の光素子アレイとしての受光素子アレイ105は、支持基板140の複数の内側端子110の中心のそれぞれから形成される中心線(内側端子軸)を基準にして規定される線対称軸50に対して、互いに線対称となる位置に配置される。例えば、図1(b)に示すように、内側端子110aの中心と内側端子110bの中心とを結んだ線(内側端子軸51a)と、内側端子110cの中心と内側端子110dの中心とを結んだ線(内側端子軸51b)とを規定する。この場合、内側端子軸51a及び内側端子軸51bのそれぞれから等距離に位置し、内側端子軸51a及び内側端子軸51bのそれぞれに平行な直線が、線対称軸50となる。
(Details of arrangement of optical element array)
The light emitting
本実施の形態においては、内側端子軸51a及び内側端子軸51bから規定される線対称軸50、換言すると、複数の内側端子110から規定される線対称軸50に対して対称となる支持基板140上の位置に、発光素子アレイ100及び受光素子アレイ105が搭載される。具体的には、線対称軸50に最も近い位置に設けられる発光領域101と、線対称軸50に最も近い位置に設けられる受光領域106との間隔が、発光素子アレイ100の複数の発光素子間のピッチ、及び受光素子アレイ105の複数の受光素子間のピッチの整数倍となる位置に、発光素子アレイ100及び受光素子アレイ105は搭載される。
In the present embodiment, the
この場合において、発光素子アレイ100及び受光素子アレイ105はそれぞれ、線対称軸50の近傍に搭載されるように支持基板140上に固定される。例えば、本実施の形態において複数の発光素子間のピッチ及び複数の受光素子間のピッチはそれぞれ250μmであるので、発光領域101と受光領域106との間は、250μmの整数倍であって、発光素子アレイ100と受光素子アレイ105とが接しない範囲となるように設定される。これにより、発光領域101と受光領域106とは、線対称軸50に対して対称の位置に配置されることとなる。
In this case, the light emitting
図2の(a)は、本発明の第1の実施の形態に係る光モジュールの常温時における断面を示しており、(b)は、本発明の第1の実施の形態に係る光モジュールの昇温時における断面を示す。 FIG. 2A shows a cross section of the optical module according to the first embodiment of the present invention at room temperature, and FIG. 2B shows the optical module according to the first embodiment of the present invention. The cross section at the time of temperature rising is shown.
図2(a)に示すように、光素子基板10の発光素子アレイ100が含む複数の発光素子及び受光素子アレイ105が含む複数の受光素子と、融合基板20が有する複数のコア202との光軸とがそれぞれ略一致する配置となるように、複数の半田ボール30を介して融合基板20に光素子基板10が常温下で搭載される。そして、所定のリフロー工程を経て、光素子基板10が半田ボール30を介して融合基板20上に固定されることにより、光モジュール1が製造される。
As shown in FIG. 2A, the light from the plurality of light emitting elements included in the light emitting
ここで、本実施の形態においては樹脂コア部300を有する半田ボール30を用いるので、光素子基板10と融合基板20との間の距離、つまりZ軸方向の距離を略一定の距離に保つことができる。すなわち、本実施の形態においては、半田ボール30を用いることにより、融合基板20と光素子基板10との間の距離を所定の範囲内に保って、融合基板20の表面に対する光素子基板10の位置を決定することができる。これにより、融合基板20の光導波路層200の表面から発光素子アレイ100の表面及び受光素子アレイ105の表面までの距離が略一定となるように、融合基板20と光素子基板10との位置決めをすることができる。
Here, since the
ここで、複数の内側端子110の中心から規定される内側端子軸51aと、内側端子軸51aの線対称軸50を介して反対側に位置する複数の内側端子110の中心から規定される内側端子軸51bとを考える。支持基板140を構成する材料の線膨張係数と、融合基板20の第1基板210を構成する材料の線膨張係数との差により、リフロー時の熱、又は発光素子アレイ100及び信号処理IC120の駆動時による熱により、図2(b)に示すように、内側端子軸51aは線対称軸50の反対側に伸張して、内側端子軸51cの位置までずれる。同様にして、内側端子軸51bは、線対称軸50の反対側に伸張して、内側端子軸51dの位置までずれる。
Here, the inner terminal shaft 51a defined from the center of the plurality of
しかしながら、本実施の形態においては、発光素子アレイ100及び受光素子アレイ105はそれぞれ、線対称軸50の近傍に線対称で配置されているので、光結合の位置ずれの影響が、線対称軸50から離れた位置よりも小さい。すなわち、常温から所定の温度まで昇温した場合であっても、支持基板140の膨張による融合基板20に対する支持基板140の線対称軸50の近傍での位置ずれは、支持基板140の内側端子110近傍に比べて小さい。つまり、支持基板140の線膨張係数と第1基板210の線膨張係数との差による発光素子アレイ100及び受光素子アレイ105それぞれのコア202に対する位置ずれが、線対称軸50の近傍においては低減される。
However, in the present embodiment, since the light emitting
また、半田ボール30は所定の弾性を有する樹脂コア部300を含むので、昇温時において半田ボール30にかかる応力が低減され、発光素子アレイ100及び受光素子アレイ105それぞれのコア202に対する位置ずれが低減される。
In addition, since the
[第2の実施の形態]
図3は、本発明の第2の実施の形態に係る光モジュールを示し、(a)は、(c)に示す光素子基板の裏面を示す図のB−B部における断面図であり、(b)は、(c)のC−C部における断面図である。
[Second Embodiment]
FIG. 3 shows an optical module according to a second embodiment of the present invention, wherein (a) is a cross-sectional view taken along the line BB in the figure showing the back surface of the optical element substrate shown in (c). b) is a sectional view taken along the line CC of FIG.
第2の実施の形態に係る光モジュールは、光素子基板が発光素子アレイ及び受光素子アレイを2つずつ有すると共に、融合基板20が2つの発光素子アレイ及び2つの受光素子アレイに対応したコアを有する点を除き、第2の実施の形態に係る光モジュールと略同一の構成を備える。したがって、相違点を除き詳細な説明は省略する。
In the optical module according to the second embodiment, the optical element substrate has two light emitting element arrays and two light receiving element arrays, and the
(融合基板20の構成)
図3(b)に示すように、光導波路層200は、コア202と、コア202の周囲に形成されコア202を覆うクラッド201とを有する。コア202は、第1基板210の光入射側の端部に対応する位置に設けられる開口部240、及び光出射側の端部に対応する位置に設けられる開口部240の位置に、コア202を伝播する光の伝播方向に対して45度に傾斜して設けられる入射側の光路変換部及び出射側の光路変換部としてのミラー252を含むミラー部250を有する。
(Configuration of the fusion substrate 20)
As illustrated in FIG. 3B, the optical waveguide layer 200 includes a
ミラー部250のミラー252は、発光素子アレイ100の発光素子、コア202、及び受光素子アレイ105の受光素子の間の光路上にそれぞれ設けられる。そして、ミラー252の周囲にはクラッド201と同等の屈折率を有する光透過性樹脂254が充填される。
The mirrors 252 of the
(半田ボール30の配置)
そして、第2の実施の形態においては、図3(c)に示すように、融合基板20と光素子基板10とを接続する半田ボール30は、一例として、コア202が伸びる方向、すなわち、光の伝播方向に略平行の方向にのみ設けられる。すなわち、光素子基板10が有する複数の内側端子110は、支持基板140の4つの辺のうち、対向する2つの辺に沿ってのみ設けられる。
(Disposition of solder balls 30)
And in 2nd Embodiment, as shown in FIG.3 (c), the
(発光素子アレイ100及び受光素子アレイ105の配置)
発光素子アレイ100aと受光素子アレイ105aとは、線対称軸50に対して対称の位置に配置される。同様に、発光素子アレイ100bと受光素子アレイ105bとは、線対称軸50に対して対称の位置に配置される。そして、発光素子アレイ100a、100b及び受光素子アレイ105a、105bはそれぞれ、線対称軸50から所定の距離だけ離れた位置に配置される。すなわち、発光素子アレイ100aと受光素子アレイ105aとの距離は、発光領域101aと受光領域106aとの間の間隔が、発光素子アレイ100aが含む複数の発光領域間のピッチの整数倍となるように規定される。
(Arrangement of light emitting
The light emitting
図4は、本発明の第2の実施の形態に係る発光素子アレイの発光素子及び受光素子アレイの受光素子と、コアとの光結合の様子を示す。 FIG. 4 shows a state of optical coupling between the light emitting element of the light emitting element array and the light receiving element of the light receiving element array and the core according to the second embodiment of the present invention.
一例として、12チャンネルのコア202を有する融合基板20を説明する。受光素子アレイ105aに最も近い位置に存在する発光領域101aと、発光素子アレイ100aに最も近い位置に存在する受光領域106aとの間のピッチは、発光素子アレイ100aが含む複数の発光素子間のピッチ(P)の整数倍(例えば、ピッチの3倍)に設定される。
As an example, a
発光領域101aと受光領域106aとの間隔がピッチの3倍である場合、各発光素子に対応するコア202aと各受光素子に対応するコア202cとがそれぞれ光通信に用いられるコア202となる。そして、これらのコアを除くコア202b、コア202d、及びコア202eはそれぞれ未使用のコアとなる。
When the interval between the light emitting area 101a and the
[第3の実施の形態]
図5は、本発明の第3の実施の形態に係る光素子基板の裏面を示す。
[Third Embodiment]
FIG. 5 shows the back surface of the optical element substrate according to the third embodiment of the present invention.
第3の実施の形態に係る光モジュールは、光素子基板が発光素子アレイ及び受光素子アレイを4つずつ有すると共に、融合基板20が4つの発光素子アレイ及び4つの受光素子アレイに対応したコアを有する点を除き、第1の実施の形態に係る光モジュールと略同一の構成を備える。したがって、相違点を除き詳細な説明は省略する。
In the optical module according to the third embodiment, the optical element substrate has four light emitting element arrays and four light receiving element arrays, and the
(各発光素子アレイ及び各受光素子アレイの配置)
第3の実施の形態においては、複数の発光素子アレイ及び複数の受光素子アレイがそれぞれ、線対称軸に対して対称となる位置に配置される。具体的には、発光素子アレイ100aと受光素子アレイ105aとは、線対称軸50aに対して対称となる位置であって、線対称軸50aから所定の位置に配置される。同様にして、発光素子アレイ100b及び受光素子アレイ105bは、線対称軸50aに対して対称となる位置に配置される。
(Arrangement of each light emitting element array and each light receiving element array)
In the third embodiment, the plurality of light emitting element arrays and the plurality of light receiving element arrays are respectively arranged at positions that are symmetric with respect to the line symmetry axis. Specifically, the light emitting
また、発光素子アレイ100cと受光素子アレイ105dとは、線対称軸50aに垂直方向の線対称軸50bに対して対称となる位置であって、線対称軸50bから所定の位置に配置される。同様にして、受光素子アレイ105c及び発光素子アレイ100dは、線対称軸50bに対して対称となる位置に配置される。
Further, the light emitting
以上、本発明の実施の形態を説明したが、上記に記載した実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組み合わせの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。 While the embodiments of the present invention have been described above, the embodiments described above do not limit the invention according to the claims. In addition, it should be noted that not all the combinations of features described in the embodiments are essential for the means for solving the problems of the invention.
1 光モジュール
10 光素子基板
20 融合基板
30 半田ボール
50、50a、50b 線対称軸
51a、51b、51c、51d 内側端子軸
100、100a、100b、100c、100d 発光素子アレイ
101、101a、101b、101c、101d 発光領域
105、105a、105b、105c、105d 受光素子アレイ
106、106a、106b、106c、106d 受光領域
110、110a、110b、110c、110d 内側端子
112 外側端子
115 端子
116、116a、116b、116c、116d 端子
117 半田
120 信号処理IC
130 封止部
140 支持基板
150 ワイヤ
200 光導波路層
201 クラッド
202、202a、202b、202c、202d、202e コア
210 第1基板
212 第2基板
220a、220b、220c、220d 端子
240 開口部
250 ミラー部
252 ミラー
254 光透過性樹脂
300 樹脂コア部
305 半田層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
130
Claims (5)
複数の発光部又は複数の受光部と複数の接続端子とを有し、前記複数の接続端子のうち2つの接続端子の中心を結んで規定される第1の線と、前記第1の線に平行であり、前記2つの接続端子とは異なる他の2つの接続端子の中心を結んで規定される第2の線とで挟まれ、前記第1の線及び前記第2の線からの距離が等しい対称軸に対して対称に配置される複数の光素子アレイを有する光素子基板と、
前記複数の配線部と前記複数の接続端子とを接続することにより、前記光導波路部と前記複数の発光部又は前記複数の受光部とを光学的に結合させる導電性の半田部とを備える光モジュール。 A fusion substrate including an optical waveguide portion and a plurality of wiring portions;
A plurality of light emitting units or a plurality of light receiving units and a plurality of connection terminals; a first line defined by connecting centers of two connection terminals among the plurality of connection terminals; and the first line It is parallel and is sandwiched between second lines defined by connecting the centers of the other two connection terminals different from the two connection terminals, and the distance from the first line and the second line is An optical element substrate having a plurality of optical element arrays arranged symmetrically with respect to an equal axis of symmetry;
Light comprising a conductive solder part that optically couples the optical waveguide part and the plurality of light emitting parts or the plurality of light receiving parts by connecting the plurality of wiring parts and the plurality of connection terminals. module.
前記第1の光素子アレイの前記対称軸に最も近い位置の前記発光部又は前記受光部と、前記第2の光素子アレイの前記対称軸に最も近い位置の前記発光部又は前記受光部との間の距離が、前記第1の光素子アレイの前記複数の発光部間又は前記複数の受光部間のピッチの整数倍、若しくは前記第2の光素子アレイの前記複数の受光部間又は前記複数の発光部間のピッチの整数倍で規定される距離である請求項1に記載の光モジュール。 The optical element substrate has a first optical element array and a second optical element array symmetrically with respect to the symmetry axis;
The light emitting part or the light receiving part at a position closest to the symmetry axis of the first optical element array, and the light emitting part or the light receiving part at a position closest to the symmetry axis of the second optical element array. The distance between the plurality of light emitting sections of the first optical element array or an integer multiple of the pitch between the plurality of light receiving sections, or between the plurality of light receiving sections of the second optical element array or the plurality of the plurality of light receiving sections. The optical module according to claim 1, wherein the distance is defined by an integral multiple of a pitch between the light emitting parts.
複数の接続端子を有すると共に、複数の発光部又は複数の受光部を含む複数の光素子アレイを有する光素子基板と、
樹脂を有する樹脂コア部と、前記樹脂コア部を覆って形成される導電層とを有して形成され、前記複数の配線部と前記複数の接続端子とを接続することにより、前記光導波路部と前記複数の発光部又は前記複数の受光部とを光学的に結合させる半田部とを備える光モジュール。 A fusion substrate including an optical waveguide portion and a plurality of wiring portions;
An optical element substrate having a plurality of connection terminals and having a plurality of optical element arrays including a plurality of light emitting sections or a plurality of light receiving sections;
The optical waveguide portion is formed by having a resin core portion having a resin and a conductive layer formed to cover the resin core portion, and connecting the plurality of wiring portions and the plurality of connection terminals. And a solder part that optically couples the plurality of light emitting units or the plurality of light receiving units.
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