JP2009198544A - Optical device and its manufacture method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は発光素子に結合した光導波路コアを有する光デバイスに関する。本発明は以下に示す光硬化性樹脂を用いた自己形成光導波路により製造されるべきものである。 The present invention relates to an optical device having an optical waveguide core coupled to a light emitting element. The present invention should be manufactured by a self-forming optical waveguide using a photocurable resin shown below.
本願出願人らは、自己形成光導波路を多数開発し、出願している。下記特許文献１乃至４はその一部である。ここで自己形成光導波路とは、液状の光硬化性樹脂に、光ファイバ等から当該樹脂の硬化光を照射すると、硬化樹脂による集光が生じることで、長尺の軸状のコアを形成することができるとの事実に基づく導波路である。
上記特許文献によれば、例えば誘電体多層膜から成るフィルタを用いて軸状のコアの分岐を形成すれば、例えば光ファイバと、発光素子と受光素子とを結合した光モジュールを形成できる。或いは、発光波長の異なる複数の発光素子と、当該発光を外部へ導出する光合波デバイス、反応波長の異なる複数の受光素子と、それに外部から信号光を導入する光分波デバイスが容易に構成できるようになった。 According to the above-mentioned patent document, for example, if a shaft-shaped core branch is formed using a filter made of a dielectric multilayer film, for example, an optical module in which an optical fiber, a light emitting element, and a light receiving element are combined can be formed. Alternatively, it is possible to easily configure a plurality of light emitting elements having different emission wavelengths, an optical multiplexing device that derives the emitted light to the outside, a plurality of light receiving elements having different reaction wavelengths, and an optical demultiplexing device that introduces signal light from the outside. It became so.
現在、発光素子、例えば発光ダイオードの市販品の形状は、いわゆる砲弾型や、平面発光型が主流である。これらは、発光ダイオードのチップを、適当な形状の筐体で覆ったものである。しかし、このような形状の市販品の発光素子は、必ずしも上記の光デバイスに用いるのに適した構成ではない。
実際、砲弾型の発光ダイオードは、光軸方向以外の方向からも視認可能なように設計されており、例えば光ファイバに光を導入するために指向性を高くしたものではない。レーザダイオードを用いればそのような指向性は容易に得られるが、コストが高くなる。
また、駆動用集積回路と一体となったものは一般的には市販されていない。このため、例えば出力の自動制御や、他の制御回路からの信号に応じて発光ダイオード等を駆動させるために、駆動用集積回路との接続、例えばハンダ付け作業が必要であった。また、このため、小型化が容易でなかった。
At present, the shape of a commercially available light emitting element, for example, a light emitting diode, is a so-called bullet type or a planar light emitting type. In these, a light emitting diode chip is covered with a housing having an appropriate shape. However, a commercially available light-emitting element having such a shape is not necessarily a configuration suitable for use in the above-described optical device.
Actually, the bullet-type light emitting diode is designed so as to be visible from directions other than the optical axis direction, and does not have high directivity for introducing light into an optical fiber, for example. If a laser diode is used, such directivity can be easily obtained, but the cost increases.
Also, those integrated with a driving integrated circuit are generally not commercially available. For this reason, for example, in order to drive the light emitting diode or the like in accordance with the automatic control of the output or a signal from another control circuit, connection with the driving integrated circuit, for example, soldering work is required. For this reason, downsizing was not easy.
そこで本願発明者らは、特に光モジュールを含む光デバイスの、発光素子と駆動用集積回路の一体化を検討し、本願発明を完成させた。 Therefore, the inventors of the present application have studied the integration of the light emitting element and the driving integrated circuit in the optical device including the optical module, and completed the present invention.
請求項１に係る発明は、発光素子と光硬化性樹脂の硬化物である軸状のコアとを有する光デバイスであって、発光素子が、当該発光素子を駆動するための駆動用集積回路と共に回路配線基板に搭載されており、発光素子の発する光を回路配線基板に対して垂直方向に近づけるための傘状の反射器を有し、発光素子は反射器と共に樹脂により封止されており、コアが当該封止樹脂に達するように形成されていることを特徴とする。 The invention according to claim 1 is an optical device having a light emitting element and a shaft-shaped core that is a cured product of a photocurable resin, and the light emitting element together with an integrated circuit for driving for driving the light emitting element It is mounted on the circuit wiring board and has an umbrella-shaped reflector for bringing the light emitted from the light emitting element closer to the direction perpendicular to the circuit wiring board, and the light emitting element is sealed with resin together with the reflector. The core is formed so as to reach the sealing resin.
請求項２に係る発明は、誘電体多層膜から成るフィルタを有し、コアはフィルタとの交点で分岐を有していることを特徴とする。
請求項３に係る発明は、コアは、発光波長の異なる２つの発光素子に接続されていることを特徴とする。
請求項４に係る発明は、コアは、発光素子に接続されているほかに、分岐の先に設けられた受光素子に接続されていることを特徴とする
The invention according to claim 2 has a filter made of a dielectric multilayer film, and the core has a branch at an intersection with the filter.
The invention according to claim 3 is characterized in that the core is connected to two light emitting elements having different emission wavelengths.
The invention according to claim 4 is characterized in that, in addition to being connected to the light emitting element, the core is connected to a light receiving element provided at the end of the branch.
請求項５に係る発明は、傘状の反射器を有し、反射器と共に樹脂により封止された発光素子と、発光素子を駆動するための駆動用集積回路とが搭載された回路配線基板を用い、所望の筐体内に、回路配線基板を固定して、光硬化性樹脂を充填し、光硬化性樹脂にそれを硬化しうる波長の光を光ファイバその他の外部光導波路から導入して、硬化物による集光を利用して光硬化性樹脂を軸状に硬化させて、回路配線基板に搭載された樹脂封止された発光素子まで当該硬化物を形成することを特徴とする光デバイスの製造方法である。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a circuit wiring board including a light emitting element having an umbrella-shaped reflector and sealed with resin together with a reflector, and a driving integrated circuit for driving the light emitting element. Use, fix the circuit wiring board in the desired housing, fill with photocurable resin, introduce light of a wavelength that can cure it into the photocurable resin from an optical fiber or other external optical waveguide, An optical device characterized in that a photocurable resin is cured in a shaft shape using light collection by a cured product, and the cured product is formed up to a resin-sealed light emitting element mounted on a circuit wiring board. It is a manufacturing method.
本願発明によれば、光デバイスに特化した、回路配線基板上の発光素子（チップオンボード）を用いるので、発光の指向性が向上し、小型化が可能である。駆動部とのハンダ付けが不要であるので作製時間が短縮でき、低コスト化ができる。 According to the present invention, since the light emitting element (chip on board) on the circuit wiring board specialized for the optical device is used, the directivity of light emission is improved and the size can be reduced. Since there is no need for soldering with the drive unit, the manufacturing time can be shortened and the cost can be reduced.
本願発明は、上述の自己形成光導波路の技術により容易に形成できる。回路配線基板上の発光素子（チップオンボード）の大きさについては、例えば発光ダイオードを３００μｍ角のチップとし、回路配線基板を３ｍｍ角程度まで小さくすることが可能である。
光デバイス（光モジュールを含む）の、光硬化性樹脂を硬化させた光導波路のコアについては、伝送損失を低減する点から例えば伝送長を１ｃｍ程度以下にすると良い。この点で、光デバイス（光モジュールを含む）の製造に当たり、液状の光硬化性樹脂を充填する筐体内部は、例えば直方体の形状であれば１ｃｍ3以下とすると作業面及びコスト面で良い。
The present invention can be easily formed by the self-forming optical waveguide technique described above. Regarding the size of the light emitting element (chip on board) on the circuit wiring board, for example, the light emitting diode can be a 300 μm square chip, and the circuit wiring board can be reduced to about 3 mm square.
For the core of the optical waveguide in which the photocurable resin of the optical device (including the optical module) is cured, for example, the transmission length is preferably about 1 cm or less from the viewpoint of reducing transmission loss. In this respect, when manufacturing an optical device (including an optical module), the inside of the casing filled with the liquid photocurable resin may be, for example, 1 cm 3 or less in terms of work and cost if the shape is a rectangular parallelepiped.
本願発明に用いる光硬化性樹脂及び自己形成光導波路の形成方法は、上記特許文献１乃至４の他、本願発明者らが提案済みの任意の技術を採用しうる。その他、他の開発者により公知となった、任意の技術を採用しうる。
尚、コアのみを形成して、クラッドを形成しない、即ちコア周囲の空気をクラッドとした光デバイスとしても良い。
自己形成光導波路を形成するための光硬化性樹脂液は、入手可能な任意のものを適用できる。硬化機構も、ラジカル重合、カチオン重合其の他任意である。硬化光は一般的にはレーザ光が好ましい。レーザの波長と強度で、光硬化性樹脂液の硬化速度を調整すると良い。尚、光硬化開始剤（光重合開始剤）は光硬化性樹脂液とレーザの波長に応じ、入手可能な任意のものを適用できる。これらについては、本願出願人が共願人である例えば特特許文献３に次のものが列挙されている。
As a method for forming the photocurable resin and the self-forming optical waveguide used in the present invention, any technique previously proposed by the inventors of the present application can be adopted in addition to the above-mentioned Patent Documents 1 to 4. In addition, any technique known by other developers can be adopted.
An optical device in which only the core is formed and the cladding is not formed, that is, the air around the core is used as the cladding may be used.
Any available photocurable resin liquid for forming the self-forming optical waveguide can be applied. The curing mechanism is also arbitrarily selected from radical polymerization, cationic polymerization and the like. In general, the curing light is preferably laser light. It is preferable to adjust the curing rate of the photocurable resin liquid by the wavelength and intensity of the laser. As the photocuring initiator (photopolymerization initiator), any available one can be applied according to the photocurable resin liquid and the wavelength of the laser. As for these, the following are listed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-318, in which the applicant of the present application is a co-applicant.
構造単位中にフェニル基等の芳香族環を一つ以上含んだものが高屈折率、脂肪族系のみからなる場合は低屈折率となる。屈折率を下げるために構造単位中の水素の一部をフッ素に置換したものであっても良い。
脂肪族系としてはエチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、テトラプロピレングリコール、ネオペンチルグリコール、1,3-プロパンジオール、1,4-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール等の多価アルコール。
芳香族系としてはビスフェノールＡ、ビスフェノールＳ、ビスフェノールＺ、ビスフェノールＦ、ノボラック、o-クレゾールノボラック、p-クレゾールノボラック、p-アルキルフェノールノボラック等の各種フェノール化合物等。
これら、あるいはこれらから任意に１種乃至複数種選択された多価アルコールのオリゴマー（ポリエーテル）の構造を有する比較的低分子（分子量３０００程度以下）骨格に、反応基として次の官能基等を導入したもの。
〔ラジカル重合性材料〕
ラジカル重合可能なアクリロイル基等のエチレン性不飽和反応性基を構造単位中に１個以上、好ましくは２個以上有する光重合性モノマー及び／又はオリゴマー。エチレン性不飽和反応性基を有するものの例としては、（メタ）アクリル酸エステル、イタコン酸エステル、マレイン酸エステル等の共役酸エステルを挙げることができる。
〔カチオン重合性材料〕
カチオン重合可能なオキシラン環（エポキシド）、オキセタン環等の反応性エーテル構造を構造単位中に１個以上、好ましくは２個以上有する、光重合性のモノマー及び／又はオリゴマー。オキシラン環（エポキシド）としては、オキシラニル基の他、3,4-エポキシシクロヘキシル基なども含まれる。またオキセタン環とは、４員環構造のエーテルである。
When a structural unit containing at least one aromatic ring such as a phenyl group consists of a high refractive index and an aliphatic group only, the refractive index is low. In order to lower the refractive index, a part of hydrogen in the structural unit may be substituted with fluorine.
Aliphatic ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol, propylene glycol, dipropylene glycol, tripropylene glycol, tetrapropylene glycol, neopentyl glycol, 1,3-propanediol, 1,4-butanediol Polyhydric alcohols such as 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, trimethylolpropane, pentaerythritol and dipentaerythritol.
Examples of aromatic compounds include various phenol compounds such as bisphenol A, bisphenol S, bisphenol Z, bisphenol F, novolac, o-cresol novolak, p-cresol novolak, and p-alkylphenol novolak.
The following functional groups or the like are added as reactive groups to a relatively low molecular (molecular weight of about 3000 or less) skeleton having the structure of an oligomer (polyether) of these, or one or more polyhydric alcohols arbitrarily selected from these. What was introduced.
[Radical polymerizable material]
Photopolymerizable monomers and / or oligomers having one or more, preferably two or more ethylenically unsaturated reactive groups such as radically polymerizable acryloyl groups in the structural unit. Examples of those having an ethylenically unsaturated reactive group include conjugate acid esters such as (meth) acrylic acid esters, itaconic acid esters, and maleic acid esters.
[Cationically polymerizable material]
Photopolymerizable monomers and / or oligomers having one or more, preferably two or more reactive ether structures such as cationically polymerizable oxirane rings (epoxides) and oxetane rings in the structural unit. Examples of the oxirane ring (epoxide) include an oxiranyl group and a 3,4-epoxycyclohexyl group. The oxetane ring is a 4-membered ether.
〔ラジカル重合開始剤〕
ラジカル重合性モノマー及び／又はオリゴマーから成るラジカル重合性材料の重合反応を光によって活性化する化合物である。具体例としては、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル及びベンゾインプロピルエーテル等のベンゾイン類、アセトフェノン、2,2-ジメトキシ-2-フェニルアセトフェノン、2,2-ジエトキシ-2-フェニルアセトフェノン、1,1-ジクロロアセトフェノン、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2-メチル-1-(4-(メチルチオ)フェニル)-2-モルホリノプロパン-1-オン及びN,N-ジメチルアミノアセトフェノン等のアセトフェノン類、2-メチルアントラキノン、1-クロロアントラキノン及び2-アミルアントラキノン等のアントラキノン類、2,4-ジメチルチオキサントン、2,4-ジエチルチオキサントン、2-クロロチオキサントン及び2,4-ジイソプロピルチオキサントン等のチオキサントン類、アセトフェノンジメチルケタール及びベンジルジメチルケタール等のケタール類、ベンゾフェノン、メチルベンゾフェノン、4,4'-ジクロロベンゾフェノン、4,4'-ビスジエチルアミノベンゾフェノン、ミヒラーズケトン及び4-ベンゾイル-4'-メチルジフェニルサルファイド等のベンゾフェノン類、並びに2,4,6-トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシド等が挙げられる。尚、ラジカル重合開始剤は単独で使用しても、２種以上を併用しても良く、また、これらに限定されることはない。
〔カチオン重合開始剤〕
カチオン重合性モノマー及び／又はオリゴマーから成るカチオン重合性材料の重合反応を光によって活性化する化合物である。具体例としては、ジアゾニウム塩、ヨードニウム塩、スルホニウム塩、セレニウム塩、ピリジニウム塩、フェロセニウム塩、ホスホニウム塩、チオピリニウム塩が挙げられるが、熱的に比較的安定であるジフェニルヨードニウム、ジトリルヨードニウム、フェニル(p-アニシル)ヨードニウム、ビス(p-t-ブチルフェニル)ヨードニウム、ビス(p-クロロフェニル)ヨードニウムなどの芳香族ヨードニウム塩、ジフェニルスルホニウム、ジトリルスルホニウム、フェニル(p-アニシル)スルホニウム、ビス(p-t-ブチルフェニル)スルホニウム、ビス(p-クロロフェニル)スルホニウムなどの芳香族スルホニウム塩等のオニウム塩光重合開始剤が好ましい。芳香族ヨードニウム塩および芳香族スルホニウム塩等のオニウム塩光重合開始剤を使用する場合、アニオンとしてはBF4 -、AsF6 -、SbF6 -、PF6 -、B(C6F5)4 -などが挙げられる。尚、カチオン重合開始剤は単独で使用しても、２種以上を併用しても良く、また、これらに限定されることはない。
[Radical polymerization initiator]
It is a compound that activates a polymerization reaction of a radical polymerizable material comprising a radical polymerizable monomer and / or oligomer by light. Specific examples include benzoins such as benzoin, benzoin methyl ether and benzoin propyl ether, acetophenone, 2,2-dimethoxy-2-phenylacetophenone, 2,2-diethoxy-2-phenylacetophenone, 1,1-dichloroacetophenone, Acetophenones such as 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone, 2-methyl-1- (4- (methylthio) phenyl) -2-morpholinopropan-1-one and N, N-dimethylaminoacetophenone, 2-methylanthraquinone, 1- Anthraquinones such as chloroanthraquinone and 2-amylanthraquinone, thioxanthones such as 2,4-dimethylthioxanthone, 2,4-diethylthioxanthone, 2-chlorothioxanthone and 2,4-diisopropylthioxanthone, acetophenone dimethyl ketal and benzyldimethyl ketal Ketter Benzophenones, such as benzophenone, methylbenzophenone, 4,4'-dichlorobenzophenone, 4,4'-bisdiethylaminobenzophenone, Michler's ketone and 4-benzoyl-4'-methyldiphenyl sulfide, and 2,4,6-trimethyl Examples include benzoyldiphenylphosphine oxide. In addition, a radical polymerization initiator may be used independently, or may use 2 or more types together, and is not limited to these.
(Cationic polymerization initiator)
It is a compound that activates a polymerization reaction of a cationic polymerizable material comprising a cationic polymerizable monomer and / or oligomer by light. Specific examples include diazonium salts, iodonium salts, sulfonium salts, selenium salts, pyridinium salts, ferrocenium salts, phosphonium salts, and thiopyrinium salts, but diphenyliodonium, ditolyliodonium, phenyl ( Aromatic iodonium salts such as p-anisyl) iodonium, bis (pt-butylphenyl) iodonium, bis (p-chlorophenyl) iodonium, diphenylsulfonium, ditolylsulfonium, phenyl (p-anisyl) sulfonium, bis (pt-butylphenyl) ) Preferable are onium salt photopolymerization initiators such as aromatic sulfonium salts such as sulfonium and bis (p-chlorophenyl) sulfonium. When using an onium salt photoinitiator such as aromatic iodonium salts and aromatic sulfonium salts, as the anion BF 4 -, AsF 6 -, SbF 6 -, PF 6 -, B (C 6 F 5) 4 - Etc. In addition, a cationic polymerization initiator may be used individually or may use 2 or more types together, and is not limited to these.
図１は本発明の具体的な一実施例に係る光デバイス１００の構成を示す模式的断面図である。
直方体状の筐体１０内部に、誘電体多層膜から成るフィルタ２０が固定されている。直方体状の筐体１０の１つの面に垂直に、プラスチック光ファイバ（ＰＯＦ）３０のコア３１が挿入されている。プラスチック光ファイバ（ＰＯＦ）３０の外形形状（クラッドの外形形状）は、図示しない固定具に固定するために適した形状となっている。プラスチック光ファイバ（ＰＯＦ）３０のコア３１が挿入された、直方体状の筐体１０の面と向かい合う面に、受光素子６１と制御回路６２が搭載された回路配線基板６０が設けられている。また、直方体状の筐体１０の他の面に、発光素子７０と駆動用集積回路８０が搭載された回路配線基板５０が設けられている。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of an optical device 100 according to a specific embodiment of the present invention.
A filter 20 made of a dielectric multilayer film is fixed inside the rectangular parallelepiped casing 10. A core 31 of a plastic optical fiber (POF) 30 is inserted perpendicularly to one surface of the rectangular parallelepiped casing 10. The outer shape (clad outer shape) of the plastic optical fiber (POF) 30 is a shape suitable for being fixed to a fixture (not shown). A circuit wiring board 60 on which a light receiving element 61 and a control circuit 62 are mounted is provided on a surface facing the surface of the rectangular parallelepiped housing 10 into which the core 31 of the plastic optical fiber (POF) 30 is inserted. A circuit wiring board 50 on which the light emitting element 70 and the driving integrated circuit 80 are mounted is provided on the other surface of the rectangular parallelepiped casing 10.
光デバイス１００は、プラスチック光ファイバ（ＰＯＦ）３０のコア３１の端面３１ｅから、誘電体多層膜から成るフィルタ２０まで軸状のコア４０が形成されている。そこから、回路配線基板５０に搭載された発光素子７０まで軸状のコア４２が形成されている。また、誘電体多層膜から成るフィルタ２０の裏面から、回路配線基板６０に搭載された受光素子６１まで軸状のコア４１が形成されている。
ここにおいて、軸状のコア４０と４１はその中心軸が同一直線上にあり、それと直交するように軸状のコア４２の中心軸が配置されている。尚、誘電体多層膜から成るフィルタ２０は、軸状のコア４１及び４２と４５度の角度を成す。
In the optical device 100, an axial core 40 is formed from an end face 31e of a core 31 of a plastic optical fiber (POF) 30 to a filter 20 made of a dielectric multilayer film. From there, an axial core 42 is formed up to the light emitting element 70 mounted on the circuit wiring board 50. An axial core 41 is formed from the back surface of the filter 20 made of a dielectric multilayer film to the light receiving element 61 mounted on the circuit wiring board 60.
Here, the central axes of the axial cores 40 and 41 are on the same straight line, and the central axis of the axial core 42 is arranged so as to be orthogonal thereto. The filter 20 made of a dielectric multilayer film forms an angle of 45 degrees with the axial cores 41 and 42.
誘電体多層膜から成るフィルタ２０のフィルタ設計は任意であるが、例えば図１の光デバイス１００においては、回路配線基板６０に搭載された受光素子６１が受光すべき光の波長又は波長帯域においては高透過性であることが好ましい。同様に、回路配線基板５０に搭載された発光素子７０が発する光の波長又は波長帯域においては高反射性であることが好ましい。 The filter design of the filter 20 made of a dielectric multilayer film is arbitrary. For example, in the optical device 100 of FIG. 1, the light receiving element 61 mounted on the circuit wiring board 60 has a wavelength or wavelength band of light to be received. High permeability is preferred. Similarly, it is preferable that the light emitting element 70 mounted on the circuit wiring board 50 is highly reflective in the wavelength or wavelength band of the light emitted.
図２は図１の光デバイス１００の、発光素子７０と駆動用集積回路８０が搭載された回路配線基板５０の構成を示す模式的断面図（拡大図）である。
図２に示す通り、回路配線基板５０は、樹脂、ガラス、セラミクスその他の絶縁体から成る絶縁体基板５１、銅その他の金属あるいは他の導体から成る配線層５２、樹脂その他の絶縁体から成る絶縁体被膜５３の３層から成る。
回路配線基板５０には、駆動用集積回路８０が搭載されており、露出した配線層５２とバンプ８１、８２及び８３により接続されている。図２では、例示的に駆動用集積回路８０の３つの端子が配線層５２に接続されている様子を示した。このような駆動用集積回路８０は封止樹脂８５で封止されている。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view (enlarged view) showing the configuration of the circuit wiring board 50 on which the light emitting element 70 and the driving integrated circuit 80 are mounted in the optical device 100 of FIG.
As shown in FIG. 2, the circuit wiring board 50 includes an insulating substrate 51 made of resin, glass, ceramics or other insulator, a wiring layer 52 made of copper or other metal or other conductor, and an insulation made of resin or other insulating material. It consists of three layers of body coat 53.
A driving integrated circuit 80 is mounted on the circuit wiring board 50 and is connected to the exposed wiring layer 52 by bumps 81, 82 and 83. FIG. 2 shows a state where three terminals of the driving integrated circuit 80 are connected to the wiring layer 52 exemplarily. Such a driving integrated circuit 80 is sealed with a sealing resin 85.
回路配線基板５０には、発光素子として、例えばＧａＮ系発光ダイオード７０が搭載されている。図２では、例示的にフリップチップタイプのＧａＮ系発光ダイオード７０を示した。ＧａＮ系発光ダイオード７０の構成としては、例えば、サファイア基板７１に単層乃至複数層から成るｎ型層７２ｎと、単層乃至複数層から成るｐ型層７３ｐを形成し、ｎ型層７２ｎにｎ電極７４ｎ、ｐ型層７３ｐに高反射性ｐ電極７５ｐを形成する。図２では、あたかもｐｎ接合において発光する発光ダイオードの如く構成を示しているが、例えば単一又は多重量子井戸層を発光層とする発光素子を用いても良い。図２では単に一本の太線で、発光領域Ａを示したが、これはｐｎ接合において発光する発光ダイオードの当該ｐｎ接合面をも意味し、或いは単一又は多重量子井戸層を発光層とする発光素子においては当該発光層を意味するものである。ｎ型層７２ｎと示した部分にアンドープ層やｐ型層が積層されていても良く、ｐ型層７３ｐと示した部分にアンドープ層やｐ型層が積層されていても良い。こうして、図２のように、サファイア基板７１を上側にして、バンプ７６ｎ及び７７ｐにより、ｎ電極７４ｎと高反射性ｐ電極７５ｐを回路配線基板５０の配線層５２と接続する。 For example, a GaN-based light emitting diode 70 is mounted on the circuit wiring board 50 as a light emitting element. In FIG. 2, a flip chip type GaN-based light emitting diode 70 is shown as an example. As a configuration of the GaN-based light emitting diode 70, for example, an n-type layer 72 n composed of a single layer or a plurality of layers and a p-type layer 73 p composed of a single layer or a plurality of layers are formed on a sapphire substrate 71. A highly reflective p-electrode 75p is formed on the electrode 74n and the p-type layer 73p. In FIG. 2, the configuration is shown as a light emitting diode that emits light at a pn junction, but a light emitting element having, for example, a single or multiple quantum well layer as a light emitting layer may be used. In FIG. 2, the light emitting region A is shown by a single thick line, but this also means the pn junction surface of the light emitting diode that emits light at the pn junction, or a single or multiple quantum well layer as the light emitting layer. In the light emitting element, it means the light emitting layer. An undoped layer or a p-type layer may be stacked in a portion indicated by an n-type layer 72n, and an undoped layer or a p-type layer may be stacked in a portion indicated by a p-type layer 73p. 2, the n-electrode 74n and the highly reflective p-electrode 75p are connected to the wiring layer 52 of the circuit wiring board 50 by the bumps 76n and 77p with the sapphire substrate 71 facing upward.
回路配線基板５０のＧａＮ系発光ダイオード７０は、その周囲を傘状の反射器５４で囲まれている。傘状の反射器５４の少なくとも内側の反射面５４ｍには、少なくともＧａＮ系発光ダイオード７０の発する波長の光に対して高反射性の材料が形成されている。勿論、傘状の反射器５４を例えばアルミニウムのような、可視光の波長帯域全体で高反射性である金属で形成しても良い。尚、傘状の反射器５４は、内側の反射面５４ｍが理想的には放物面が好ましいが、生産性の面から、適宜簡略化した構成として良い。例えばアルミニウム板を円錐台側面状に曲げて形成するものでも良く、円錐台側面状に成形したプラスチック内面にアルミニウム蒸着するようなものでも良い。
こうして、傘状の反射器５４の内側の反射面５４ｍにより、ＧａＮ系発光ダイオード７０から例えば水平方向に発せられた光は上方向に反射される。こうして、ＧａＮ系発光ダイオード７０から発せられた光は、回路配線基板５０の略垂直上方向にその向きが揃えられるので、発光の指向性が高くなる。
ＧａＮ系発光ダイオード７０は封止樹脂５５で封止される。この際、傘状の反射器５４の大部分、好ましくはその全部も、封止樹脂５５で封止される。
The GaN-based light emitting diode 70 of the circuit wiring board 50 is surrounded by an umbrella-shaped reflector 54. A material having high reflectivity with respect to light having a wavelength emitted by at least the GaN-based light emitting diode 70 is formed on at least the inner reflecting surface 54m of the umbrella-shaped reflector 54. Of course, the umbrella-shaped reflector 54 may be formed of a metal having high reflectivity over the entire wavelength band of visible light, such as aluminum. In the umbrella-shaped reflector 54, the inner reflecting surface 54m is ideally a parabolic surface, but may be appropriately simplified from the viewpoint of productivity. For example, it may be formed by bending an aluminum plate into a truncated cone side surface, or may be formed by depositing aluminum on a plastic inner surface formed into a truncated cone side surface shape.
Thus, for example, light emitted from the GaN-based light emitting diode 70 in the horizontal direction is reflected upward by the reflecting surface 54m inside the umbrella-shaped reflector 54. In this way, the light emitted from the GaN-based light emitting diode 70 is aligned in the substantially vertical upward direction of the circuit wiring board 50, so that the directivity of light emission is increased.
The GaN-based light emitting diode 70 is sealed with a sealing resin 55. At this time, most, preferably all, of the umbrella-shaped reflector 54 is sealed with the sealing resin 55.
既に述べた通り、誘電体多層膜から成るフィルタ２０から、回路配線基板５０に搭載された発光素子まで軸状のコア４２が形成されている。この場合、軸状のコア４２の径が、傘状の反射器５４の径よりも大きいことが好ましい。こうして、ＧａＮ系発光ダイオード７０から発せられた光は、回路配線基板５０の略垂直上方向にその向きが揃えられ、ほとんどが、軸状のコア４２に導入され、誘電体多層膜から成るフィルタ２０で反射されて軸状のコア４０を介してプラスチック光ファイバ３０のコア３１に導入される。 As described above, the shaft-shaped core 42 is formed from the filter 20 made of the dielectric multilayer film to the light emitting element mounted on the circuit wiring board 50. In this case, it is preferable that the diameter of the shaft-shaped core 42 is larger than the diameter of the umbrella-shaped reflector 54. Thus, the light emitted from the GaN-based light emitting diode 70 is aligned in the substantially vertical upward direction of the circuit wiring board 50, and most of the light is introduced into the shaft-like core 42, and the filter 20 made of a dielectric multilayer film. And is introduced into the core 31 of the plastic optical fiber 30 through the axial core 40.
図１及び図２に構造の示された光デバイス（光モジュール）１００の製造が容易であることを、図３に５枚の写真図で示す。尚、図３に示す各写真図は、駆動用集積回路を搭載していない状態での実験結果を示すものである。 FIG. 3 is a five-photograph showing that the optical device (optical module) 100 having the structure shown in FIGS. 1 and 2 is easy to manufacture. Each photograph shown in FIG. 3 shows an experimental result in a state where the driving integrated circuit is not mounted.
図３．Ａは発光ダイオードが搭載された回路配線基板の写真図である。下部の２つの丸が電極である。図３．Ｂは、図３．Ａの発光ダイオード付近の拡大写真図である。
図３．Ｃは、光硬化性樹脂の硬化物から成るコアが、回路配線基板に搭載された発光ダイオードに達した様子を示す写真図である。図３．Ｄはその拡大図である。図３．Ｅは、波長選択フィルタを介して分岐した２つのコアが、それぞれ２つの回路配線基板に搭載された発光ダイオードに達した様子を示す写真図である。
FIG. A is a photograph of a circuit wiring board on which a light emitting diode is mounted. The lower two circles are electrodes. FIG. B is shown in FIG. It is an enlarged photograph figure of the light emitting diode vicinity of A.
FIG. C is a photograph showing a state in which a core made of a cured product of a photocurable resin has reached a light emitting diode mounted on a circuit wiring board. FIG. D is an enlarged view thereof. FIG. E is a photograph showing a state in which two cores branched via a wavelength selection filter have reached the light emitting diodes mounted on the two circuit wiring boards, respectively.
本発明は、光ＬＡＮその他の光通信技術に有用な発明である。 The present invention is useful for optical LAN and other optical communication technologies.
１００：光デバイス（光モジュール）
１０：筐体
２０：誘電体多層膜から成るフィルタ
３０：プラスチック光ファイバ（ＰＯＦ）
３１：ＰＯＦ３０のコア
３１ｅ：コア３１の端面
４０、４１、４２：光硬化性樹脂の硬化物から成るコア
５０：発光素子と駆動用集積回路が搭載された回路配線基板
５１：回路配線基板５０を構成する絶縁体基板
５２：回路配線基板５０を構成する配線層
５３：回路配線基板５０を構成する絶縁被膜
５４：傘状の反射器
５４ｍ：反射器５４の反射面
５５、８５：封止樹脂
６０：受光素子と制御回路が搭載された回路配線基板
６１：受光素子
６２：制御回路
７０：ＧａＮ系発光ダイオード
７１：サファイア基板
７２ｎ：ｎ型層
７３ｐ：ｐ型層
７４ｎ：ｎ電極
７５ｐ：高反射性ｐ電極
７６ｎ、７７ｐ、８１、８２、８３：バンプ
８０：駆動用集積回路
100: Optical device (optical module)
10: Housing 20: Filter made of dielectric multilayer film 30: Plastic optical fiber (POF)
31: Core of POF 30 31e: End face 40, 41, 42 of core 31: Core made of cured product of photocurable resin 50: Circuit wiring board on which light emitting element and driving integrated circuit are mounted 51: Circuit wiring board 50 Constituent insulator substrate 52: Wiring layer constituting the circuit wiring board 50 53: Insulating coating constituting the circuit wiring board 50 54: Umbrella reflector 54m: Reflecting surface 55 of the reflector 54 55, 85: Sealing resin 60 : Circuit wiring board on which light receiving element and control circuit are mounted 61: light receiving element 62: control circuit 70: GaN-based light emitting diode 71: sapphire substrate 72n: n-type layer 73p: p-type layer 74n: n electrode 75p: high reflectivity P electrode 76n, 77p, 81, 82, 83: Bump 80: Driving integrated circuit
Claims (5)
前記発光素子が、当該発光素子を駆動するための駆動用集積回路と共に回路配線基板に搭載されており、
前記発光素子の発する光を前記回路配線基板に対して垂直方向に近づけるための傘状の反射器を有し、
前記発光素子は前記反射器と共に樹脂により封止されており、前記コアが当該封止樹脂に達するように形成されていることを特徴とする光デバイス。 An optical device having a light emitting element and an axial core that is a cured product of a photocurable resin,
The light emitting element is mounted on a circuit wiring board together with a driving integrated circuit for driving the light emitting element,
An umbrella-shaped reflector for bringing light emitted from the light-emitting element closer to a direction perpendicular to the circuit wiring board;
The light emitting element is sealed with a resin together with the reflector, and the core is formed so as to reach the sealing resin.
前記発光素子を駆動するための駆動用集積回路とが搭載された回路配線基板を用い、
所望の筐体内に、前記回路配線基板を固定して、光硬化性樹脂を充填し、
前記光硬化性樹脂にそれを硬化しうる波長の光を光ファイバその他の外部光導波路から導入して、硬化物による集光を利用して前記光硬化性樹脂を軸状に硬化させて、前記回路配線基板に搭載された樹脂封止された前記発光素子まで当該硬化物を形成することを特徴とする光デバイスの製造方法。 A light-emitting element having an umbrella-shaped reflector and sealed with resin together with the reflector;
Using a circuit wiring board on which a driving integrated circuit for driving the light emitting element is mounted,
In the desired housing, the circuit wiring board is fixed and filled with a photocurable resin,
Light having a wavelength capable of curing the photocurable resin is introduced from an optical fiber or other external optical waveguide, and the photocurable resin is cured in an axial shape by using light collected by a cured product. A method for manufacturing an optical device, comprising forming the cured product up to the resin-sealed light emitting element mounted on a circuit wiring board.
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Citations (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05190908A (en) * | 1992-01-13 | 1993-07-30 | Nec Corp | Photoelectric converter |
| WO2003077389A1 (en) * | 2002-03-08 | 2003-09-18 | Sharp Kabushiki Kaisha | Light source apparatus and optical communication module comprising it |
| JP2004265980A (en) * | 2003-02-28 | 2004-09-24 | Noritsu Koki Co Ltd | Light emitting diode light source unit |
| JP2005106882A (en) * | 2003-09-29 | 2005-04-21 | Ricoh Co Ltd | Optical device, optical waveguide member, core forming method, optical interconnection system and fiber distribution module |
| JP2005209930A (en) * | 2004-01-23 | 2005-08-04 | Seiko Epson Corp | Light source apparatus and projector |
| JP2005347441A (en) * | 2004-06-02 | 2005-12-15 | Toyoda Gosei Co Ltd | Optical module and manufacturing method thereof |
| JP2006287126A (en) * | 2005-04-04 | 2006-10-19 | Toyoda Gosei Co Ltd | Led lamp and its unit sheet manufacturing method |
| JP2006324407A (en) * | 2005-05-18 | 2006-11-30 | Toyoda Gosei Co Ltd | Light emitting device |
| JP2006332269A (en) * | 2005-05-25 | 2006-12-07 | Toyoda Gosei Co Ltd | Light emitting device |
| JP2006339224A (en) * | 2005-05-31 | 2006-12-14 | Tanazawa Hakkosha:Kk | Substrate for led and led package |
| JP2007035810A (en) * | 2005-07-26 | 2007-02-08 | Rohm Co Ltd | Optical communication module |
| JP2007108267A (en) * | 2005-10-12 | 2007-04-26 | Toyoda Gosei Co Ltd | Method of manufacturing optical module |
| JP2008003197A (en) * | 2006-06-21 | 2008-01-10 | Toyoda Gosei Co Ltd | Optical module and manufacturing method |
| JP2008022006A (en) * | 2006-07-14 | 2008-01-31 | Lg Innotek Co Ltd | Light emitting diode package |
-
2008
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Patent Citations (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05190908A (en) * | 1992-01-13 | 1993-07-30 | Nec Corp | Photoelectric converter |
| WO2003077389A1 (en) * | 2002-03-08 | 2003-09-18 | Sharp Kabushiki Kaisha | Light source apparatus and optical communication module comprising it |
| JP2004265980A (en) * | 2003-02-28 | 2004-09-24 | Noritsu Koki Co Ltd | Light emitting diode light source unit |
| JP2005106882A (en) * | 2003-09-29 | 2005-04-21 | Ricoh Co Ltd | Optical device, optical waveguide member, core forming method, optical interconnection system and fiber distribution module |
| JP2005209930A (en) * | 2004-01-23 | 2005-08-04 | Seiko Epson Corp | Light source apparatus and projector |
| JP2005347441A (en) * | 2004-06-02 | 2005-12-15 | Toyoda Gosei Co Ltd | Optical module and manufacturing method thereof |
| JP2006287126A (en) * | 2005-04-04 | 2006-10-19 | Toyoda Gosei Co Ltd | Led lamp and its unit sheet manufacturing method |
| JP2006324407A (en) * | 2005-05-18 | 2006-11-30 | Toyoda Gosei Co Ltd | Light emitting device |
| JP2006332269A (en) * | 2005-05-25 | 2006-12-07 | Toyoda Gosei Co Ltd | Light emitting device |
| JP2006339224A (en) * | 2005-05-31 | 2006-12-14 | Tanazawa Hakkosha:Kk | Substrate for led and led package |
| JP2007035810A (en) * | 2005-07-26 | 2007-02-08 | Rohm Co Ltd | Optical communication module |
| JP2007108267A (en) * | 2005-10-12 | 2007-04-26 | Toyoda Gosei Co Ltd | Method of manufacturing optical module |
| JP2008003197A (en) * | 2006-06-21 | 2008-01-10 | Toyoda Gosei Co Ltd | Optical module and manufacturing method |
| JP2008022006A (en) * | 2006-07-14 | 2008-01-31 | Lg Innotek Co Ltd | Light emitting diode package |
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| Publication number | Publication date |
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