JP2012173671A - ファイバマウント装置、及び、それを用いた光モジュール、及び、光モジュールの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡易な構成で、ばらつきの少ない光モジュールを実現可能なファイバマウント装置、及び、それを用いた光モジュール、及び、光モジュールの製造方法を提供する。
【解決手段】 ファイバマウント装置２は、所定波長のレーザ光を透過するセラミックから成るファイバサブマウント本体３１と、ファイバサブマウント本体３１の上面に設けられるボンディングパッド３３と、ファイバサブマウント本体３１の下面の少なくとも一部に設けられ、所定波長のレーザ光を吸収するレーザ吸収層３２と、を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ファイバマウント装置、及び、それを用いた光モジュール、及び、光モジュールの製造方法に関し、より詳しくは、簡易な構成で、特性ばらつきの少ない光モジュールを実現可能なファイバマウント装置、及び、それを用いた光モジュール、及び、光モジュールの製造方法に関する。

半導体レーザ素子から出力されたレーザ光を光ファイバのコアに入力する光モジュールが知られている。この光モジュールにおいては、一般的に、基台上にレーザサブマウント及びファイバマウントが配置されており、半導体レーザ素子と光ファイバの端部の相対的位置が正確に合わされて、半導体レーザ素子がレーザサブマウント上に固定され、光ファイバがファイバマウント上に固定されている。

光ファイバは、一般的に、ファイバマウント上面に形成されたボンディングパッドにはんだにより固定される。このはんだは、はんだ付けの際、通常、レーザ光による熱により溶融されるが、酸化等のはんだの変質を防止するため、レーザ光は、はんだに直接照射されずに、ファイバマウントに照射されて、加熱されたファイバマウントからの熱伝導によりはんだが溶融される。

ところで、ファイバマウントには、耐熱性等の観点からセラミックが用いられる場合がある。しかし、ファイバマウントに用いることができる幾つかのセラミックは、加熱用に用いるレーザ光を透過してしまい、上述のようにレーザ光によりファイバマウントを加熱することが困難な場合がある。そこで、下記特許文献１に記載の光モジュールにおいては、ファイバマウント上にチタンから成り、レーザ光を吸収して熱に変換するレーザ吸収層を設けている。ところが、このレーザ吸収層は、熱伝導性が悪いため、同じ面内にあるボンディングパッドの表面において、大きな熱勾配が生じてしまう。このようにボンディングパッドの表面における熱勾配が大きいと、ボンディングパッドのはんだ濡れ性の良い部分と悪い部分とが生じて、はんだの固化時に光ファイバの位置がずれてしまうことがあり、光モジュールの特性にばらつきが生じてしまう虞がある。そこで、下記特許文献１においては、レーザ吸収層に加えて、ニッケルから成る熱伝導層を設けて、ボンディングパッド全体にレーザ吸収層で発熱した熱を伝導するものとしている。

米国特許第６，７５８，６１０号明細書

しかし、上記特許文献１は、レーザ吸収層以外に熱伝導層を設ける必要があり、構成が複雑という問題がある。

そこで、本発明は、簡易な構成で、特性ばらつきの少ない光モジュールを実現可能なファイバマウント装置、及び、それを用いた光モジュール、及び、光モジュールの製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明のファイバマウント装置は、所定波長のレーザ光を透過するセラミックから成るファイバサブマウント本体と、前記ファイバサブマウント本体の上面に設けられるボンディングパッドと、前記ファイバサブマウント本体の下面の少なくとも一部に設けられ、前記所定波長のレーザ光を吸収するレーザ吸収層と、を備えることを特徴とするものである。

このようなファイバマウント装置によれば、所定波長のレーザ光をファイバサブマウント本体を透過させて、レーザ吸収層に照射することができる。このようにレーザ吸収層にレーザ光を照射することにより、レーザ吸収層は、このレーザ光を吸収して発熱し、この熱はファイバサブマウント本体の下面から上面へと伝導して、ボンディングパッドを加熱する。そして、ファイバサブマウント本体を熱が下面から上面へ伝導する過程において、熱はボンディングパッドの面方向に広がるため、ボンディングパッドにおける熱勾配を抑制することができる。このように特許文献１のように熱伝導層を設ける必要なく、ボンディングパッドの熱勾配を抑制することができるため、簡易な構成にすることができる。

そして、このファイバマウント装置を用いて光モジュールを製造する場合、光ファイバをボンディングパッドにはんだ付けする際、ボンディングパッド上の熱勾配が抑制された状態で、はんだ付けをすることができる。従って、光ファイバのはんだ付けのばらつきを抑制することができ、特性ばらつきの少ない光モジュールを実現することができる。

さらに上記ファイバマウント装置において、前記レーザ吸収層は、前記ボンディングパッドからはみ出るように設けられていることが好ましい。

このようにすることで、ボンディングパッドに遮られることなく、所定波長のレーザ光をファイバサブマウント本体を透過させてレーザ吸収層に容易に照射することができる。

また、上記ファイバマウント装置において、前記レーザ吸収層の前記ファイバサブマウント本体と反対側に基台が設けられていることとしても良い。

そして、この場合においては、前記レーザ吸収層と前記基台との間に、前記ファイバサブマウント本体よりも熱伝導率が低い断熱部材が設けられていることが好ましい。

このような断熱部材を設けることにより、レーザ吸収層で発生した熱が、基台側に伝導することを抑制して、この熱をファイバサブマウント本体を介して、より効率的に、ボンディングパッドに伝導させることができる。

或いは、前記ファイバサブマウント本体は、前記基台との間が空間により仕切られている梁部を有し、前記ボンディングパッドは、前記梁部の上面に設けられ、前記レーザ吸収層は、前記梁部の下面の少なくとも一部に設けられていることが好ましい。

このような構成にすることにより、レーザ吸収層で発生した熱が、空間により、基台側に短絡的に伝導することが抑制され、この熱をファイバサブマウント本体を介して、より効率的に、ボンディングパッドに伝導することができる。

また、本発明の光モジュールは、上記のいずれかのファイバマウント装置と、前記ボンディングパッド上において、前記レーザ吸収層に照射された前記所定波長のレーザ光による熱によりはんだ付けされた光ファイバと、を備えることを特徴とするものである。

このような光モジュールは、光ファイバが、熱勾配が抑制されたボンディングパッド上にはんだ付けされるため、特性ばらつきを少なくすることができる。

また、本発明の光モジュールの製造方法は、上記のいずれかのファイバマウント装置、及び、光ファイバを準備する準備工程と、前記ボンディングパッド上にはんだ、及び、前記光ファイバを配置する配置工程と、前記レーザ吸収層に前記所定波長のレーザ光を照射して、前記レーザ吸収層を加熱し、この熱により、前記光ファイバを前記ボンディングパッドにはんだ付けするはんだ付け工程と、を備えることを特徴とするものである。

このような光モジュールの製造方法は、光ファイバが、熱勾配が抑制されたボンディングパッド上にはんだ付けされるため、特性ばらつきの少ない光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、簡易な構成で、ばらつきの少ない光モジュールを実現可能なファイバマウント装置、及び、それを用いた光モジュール、及び、光モジュールの製造方法が提供される。

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る。 光ファイバの長手方向に垂直な断面の構造を示す図である。 光モジュールの製造方法の工程を示すフローチャートである。 配置工程後の様子を示す図である。 はんだ付け工程の様子を示す図である。 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る。 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る。 本発明の第３実施形態におけるはんだ付け工程の様子を示す図である。 本発明の第４実施形態に係る光モジュールを示す図である。

以下、本発明に係るファイバマウント装置、及び、それを用いた光モジュール、及び、光モジュールの製造方法の好適な実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る光モジュールである。

図１に示すように、光モジュール１は、基台２０と、基台２０上に配置されるレーザサブマウント９１と、レーザサブマウント９１上に配置される半導体レーザ素子９２と、基台２０上に配置されるファイバサブマウント３０と、ファイバサブマウント３０上にはんだ５０によりはんだ付けされている光ファイバ１０とを主な構成として備える。このように本実施形態の光モジュール１は、半導体レーザ素子９２から出力されるレーザ光を光ファイバ１０により外部に出力する光モジュールである。

なお、本実施形態においては、基台２０及びファイバサブマウント３０により、ファイバマウント装置２とされている。

光モジュール１は、金属等から成る図示しない筐体内に収められている。基台２０は、例えば、金属やセラミック製の板状の部材から構成されている。基台２０を構成する材料が金属である場合、この金属としては、特に制限されないが、例えば、銅、銅タングステンを挙げることができ、基台２０を構成する材料がセラミックである場合、このセラミックとしては、特に制限されないが、例えば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）や酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）等を挙げることができる。また、基台２０は、筐体と同じ材料である場合には、筐体の一部から構成されても良い。

基台２０上に配置されているレーザサブマウント９１は、略直方体の形状をしており、図示しないはんだ材料により基台２０上に固定されている。このレーザサブマウント９１を構成する材料としては、特に制限されないが、例えば、ＡｌＮやＡｌ_２Ｏ_３等のセラミックを挙げることができ、中でも、熱伝導性に優れる観点からＡｌＮが好ましい。また、基台２０とレーザサブマウント９１とが同様のセラミックから成る場合には、基台２０とレーザサブマウント９１とを一体成型により構成しても良い。

半導体レーザ素子９２は、レーザサブマウント９１上に図示しないはんだ材料により固定されている。この半導体レーザ素子９２においては、複数の半導体層が積層されており、これらの半導体層により共振器構造が形成されている。そして、半導体レーザ素子９２の光ファイバ１０側の面から、例えば、波長が９００ｎｍ帯のレーザ光を出力する。

基台２０上に配置されているファイバサブマウント３０は、ファイバサブマウント本体３１と、ファイバサブマウント本体３１の下面に設けられたレーザ吸収層３２と、ファイバサブマウント本体３１の上面に設けられたボンディングパッド３３とを備えている。

ファイバサブマウント本体３１は、略直方体の形状をしている。そして、ファイバサブマウント本体３１は、所定波長のレーザ光を透過する。この所定の波長は、特に制限されないが、例えば、約８００ｎｍ〜約１０μｍの少なくとも一部の波長とされる。ファイバサブマウント本体３１を上面から下面に透過するレーザ光の透過率Ｔは、αを吸光係数として、ｔをファイバサブマウント本体３１の厚さとする場合に、
Ｔ＝ｅ^−αｔ
で表され、透過率Ｔが２５％以上であることが好ましい。このようなファイバサブマウント本体３１を構成する材料としては、ファイバサブマウント本体３１の厚さにもより、特に制限されないが、例えば、ＡｌＮや、Ａｌ_２Ｏ_３や、酸化亜鉛（ＺｎＯ）や、石英ガラス（ＳｉＯ_２）等のセラミックを挙げることができる。中でも、熱伝導率が比較的大きいことからＡｌＮが好ましい。ＡｌＮであれば、波長が約３００ｎｍ〜６０００μｍの光が透過することができ、例えば、波長が８０８ｎｍのレーザ光が、厚さ０．３ｍｍ当たり 約２５％の透過率で透過することができる。

レーザ吸収層３２は、ファイバサブマウント本体３１の下面全体に設けられている。このレーザ吸収層３２は、ファイバサブマウント本体３１を透過する所定波長のレーザ光を吸収するように構成されている。このようなレーザ吸収層３２は、レーザ光吸収する限りにおいて、特に限定されないが、例えば、ファイバサブマウント本体３１側が、チタン（Ｔｉ）や、ニッケル(Ｎｉ)等がめっきされた金属層から成り、この金属層のファイバサブマウント本体３１側と反対側にＡｕが積層された積層体から構成されている。ファイバサブマウント本体３１側の金属層は、Ｔｉから成ることが、レーザ光の吸収率が高く、発熱の効率が良いため好ましい。例えば、ファイバサブマウント本体３１側の金属層がＴｉから成る場合、波長が８０８ｎｍのレーザ光を約１００％吸収して、熱に変換することができる。Ａｕ層は、レーザ光を主に吸収する、ファイバサブマウント本体３１側の金属層を保護するために設けられた保護層である。

ボンディングパッド３３は、ファイバサブマウント本体３１の上面の一部に設けられており、略四角形状をしている。このボンディングパッド３３は、はんだが固定可能なように構成されており、例えば、ファイバサブマウント本体３１側にチタン（Ｔｉ）層が積層されており、Ｔｉ層上に白金（Ｐｔ）層が積層されており、Ｐｔ層上に金（Ａｕ）層が積層されており、このＡｕ層の表面が、ボンディングパッド３３のファイバサブマウント本体３１側と反対側の表面とされている。

なお、上述のように、レーザ吸収層３２がファイバサブマウント本体３１の下面全体に設けられており、ボンディングパッド３３は、ファイバサブマウント本体３１の上面の一部に設けられているので、レーザ吸収層３２は、ボンディングパッド３３からはみ出るように設けられている。言い換えると、レーザ吸収層３２は、レーザ光の光源が位置する上面から見て、ボンディングパッド３３の陰に隠れることが無い領域を有している位置関係にある。

このファイバサブマウント３０は、レーザ吸収層３２の下面（ファイバサブマウント本体３１側と反対側）が、レーザサブマウント９１と同様にして、基台２０上に固定されている。

ボンディングパッド３３上には、はんだ５０が固定されている。このはんだ５０としては、例えば、金錫系の共晶はんだを挙げることができ、Ａｕと錫（Ｓｎ）の比としては、Ａｕ８０％−Ｓｎ２０％や、Ａｕ１０％−Ｓｎ９０％を挙げることができる。はんだ５０がＡｕ８０％−Ｓｎ２０％である場合、はんだ５０の融点は約２８０度とされる。

図２は、光モジュール１における光ファイバ１０の長手方向に垂直な断面の構造を示す図である。図２に示すように、光ファイバ１０は、コア１１と、コア１１の外周面を囲むクラッド１２とから構成されている。クラッド１２の屈折率はコア１１の屈折率よりも低くされており、コアは、例えば、ゲルマニウム等の屈折率を上げるドーパントが添加されたガラスから成り、クラッドは、例えば、何らドーパントが添加されない純粋な石英から構成される。また、特に図示しないが、クラッド１２は、光モジュール１の外部においては、紫外線硬化樹脂等から成る被覆層で被覆されている。

また、本実施形態においては、光ファイバ１０の端部が、先細りに加工されており、レンズとしての機能を有している。

そして、光ファイバ１０は、はんだ５０を貫通しており、光ファイバ１０の先細りに加工された端部が、半導体レーザ素子９２の出射面に向けられており、半導体レーザ素子９２から出力されるレーザ光がコア１１に入力するように配置されている。

さらに光ファイバ１０は、少なくともはんだ５０内において、メタライズ層１５により被覆されており、このメタライズ層１５がはんだ５０に固定されている。このメタライズ層１５は、はんだ５０に濡れやすく、固定され易い構成とされている。メタライズ層の構成としては、特に限定されないが、Ｎｉ層とＡｕ層の積層体から成り、Ｎｉ層がクラッド１２の外周面を被覆しており、Ａｕ層がＮｉ層の外周面を被覆している。また、Ｎｉ層、Ａｕ層の厚さは、特に限定されないが、例えば、Ｎｉ層が２μｍ〜３μｍであり、Ａｕ層が０．１μｍ〜０．２μｍとされる。一般に光モジュールにおいては、はんだ付けは、フラックス無しで行うため、メタライズ層１５の表面は、濡れ性を高めるためＡｕであることが好ましい。光ファイバ側のＮｉ層は、Ａｕの石英に対する密着性を高めるために下地層として形成されているものである。

従って、本実施形態においては、ボンディングパッド３３の表面、及び、はんだ５０、及び、メタライズ層１５の表面が共にＡｕを含んで構成されている。

このような光モジュール１は、図示しない外部からの電力の供給により、半導体レーザ素子９２からレーザ光が出力される。出力されるレーザ光の波長は、上述のように、例えば、９００ｎｍ帯とされる。出力されたレーザ光は、光ファイバ１０のコア１１に入力して、コア１１を伝播して、光モジュール１の外部に出力される。

なお、レーザ光が光ファイバ１０に入力するとき、レーザ光は、上述のようにコア１１に入力するが、光ファイバ１０の端面における屈折や、光ファイバ１０及び半導体レーザ素子９２における光軸のずれ等により、レーザ光の一部がクラッド１２に漏れ光として入力する場合がある。この場合、漏れ光は、主にクラッド１２を伝播して、光ファイバ１０がメタライズ層１５で被覆されている部分に到達して、漏れ光の少なくとも一部がメタライズ層１５に吸収され、熱に変換される。このとき生じる熱は、はんだ５０、ファイバサブマウント３０、及び、基台２０を介して、外部に放出される。

次に光モジュール１の製造方法について説明する。

図３は、図１の光モジュール１の製造方法の工程を示すフローチャートである。図３に示すように、光モジュール１の製造方法は、ファイバマウント装置２、及び、光ファイバ１０、及び、はんだ５０を準備する準備工程Ｐ１と、光ファイバ１０、及び、はんだ５０をボンディングパッド３３上に配置する配置工程Ｐ２と、はんだ５０により光ファイバ１０をボンディングパッド３３にはんだ付けするはんだ付け工程Ｐ３と、を備える。

＜準備工程Ｐ１＞
まず、ファイバマウント装置２、及び、光ファイバ１０、及び、はんだ５０を準備する。

ファイバマウント装置２の準備においては、基台２０、及び、ファイバサブマウント３０を準備する。ファイバサブマウント３０の準備においては、ファイバサブマウント本体３１を準備して、ファイバサブマウント本体３１の上面にボンディングパッド３３を設ける。ボンディングパッド３３は、蒸着法、スパッタ法、めっき法等の成膜加工により設ければ良い。また、ファイバサブマウント本体３１の下面にはレーザ吸収層３２を設ける。レーザ吸収層３２は、ボンディングパッド３３と同様の方法により設ければ良い。

そして、ファイバサブマウント３０のレーザ吸収層３２を図示しないはんだにより基台２０にはんだ付けして、ファイバサブマウント３０を基台２０に固定する。

また、本工程において、基台２０にレーザサブマウント９１を図示しないはんだによりはんだ付けして固定すると共に、レーザサブマウント９１上に半導体レーザ素子９２を図示しないはんだ材料により固定する。

光ファイバ１０においては、ボンディングパッド３３にはんだ付けされる領域を含んで、この領域よりも長く上述のメタライズ層１５を設ける。具体的には、はんだ付けされる領域の両側にはみ出すようにして、メタライズ層１５を設ける。このはんだ付けされる領域の長さは、図１に示すように光ファイバ１０がボンディングパッド３３にはんだ付けされる場合において、ボンディングパッド３３における光ファイバ１０の長手方向に沿った幅と同じと考えれば良い。従って、この場合には、メタライズ層１５の長さが、ボンディングパッド３３における光ファイバ１０の長手方向に沿った幅よりも長くなるようにして、メタライズ層１５を設ければ良い。

メタライズ層１５は、上述のように、例えば、Ｎｉ層とＡｕ層との積層体である場合、めっき法により設けられることが好ましい。めっき法によれば、長さ方向に垂直な断面が円形である光ファイバ１０の側面に対して、より均一な厚さでメタライズ層１５を設けることができるためである。

はんだ５０は、光ファイバ１０をファイバサブマウント３０上に固定するために、適切な量を準備して、必要な分のはんだをファイバサブマウント３０上に配置できるように、一塊にしておく。なお、はんだ５０にはフラックスが添加されていないことが、光ファイバ１０の先細りした端部や半導体レーザ素子９２の出射面にフラックスが付着することを防止でき、また、はんだ５０の酸化や硫化を防止でき、光モジュール１の信頼性を向上させることができる観点から好ましい。

＜配置工程Ｐ２＞
次に準備したファイバサブマウント３０上に、光ファイバ１０、及び、はんだ５０を配置する。図４は、配置工程Ｐ２後の様子を示す図である。具体的には、図４の（Ａ）は、光ファイバ１０の軸方向からファイバサブマウント３０を見る図であり、図４の（Ｂ）は、ボンディングパッド３３を平面視する図である。なお、図４の（Ｂ）において、基台２０の記載は省略されている。

図４に示すように、本工程においては、ボンディングパッド３３上の端にはんだ５０を配置する。

また、光ファイバ１０の中心軸が、半導体レーザ素子９２から出射されるレーザ光の光軸と合うようにして、光ファイバ１０を配置する。この光ファイバ１０の配置においては、図示しない治具を用いて、図４の（Ａ）に示すように、光ファイバ１０がボンディングパッド３３から僅かに浮くようにして、光ファイバ１０の位置を固定する。この固定位置において、図４の（Ｂ）に示すように、メタライズ層１５の両方の端部が、ボンディングパッド３３からはみ出ることになる。

こうして、図４に示すように、ファイバサブマウント３０上に、光ファイバ１０、及び、はんだ５０が配置される。

＜はんだ付け工程Ｐ３＞
次に、ボンディングパッド３３上に配置されたはんだ５０を加熱により溶融して、ボンディングパッド３３及びメタライズ層１５に付着させる。図５は、はんだ付け工程Ｐ３の様子を図４の（Ａ）と同じ視点から見た図である。図５に示すように、はんだの加熱は、レーザ光Ｌの照射により行われる。

レーザ光Ｌは、ファイバサブマウント本体３１の上面のボンディングパッド３３が無い領域に照射される。このレーザ光Ｌは、ファイバサブマウント本体３１を透過することができる所定波長の光と同じ波長を含むレーザ光とされる。従って、レーザ光Ｌの少なくとも一部は、ファイバサブマウント本体３１を透過して、レーザ吸収層３２に到達し、レーザ吸収層３２に吸収されて熱になる。レーザ光Ｌは、例えば、半導体レーザから出力される波長８０８ｎｍのレーザ光である。

なお、本実施形態においては、図５に示すように、レーザ光Ｌは、ファイバサブマウント本体３１の上面のボンディングパッド３３が無い領域から、レーザ吸収層３２におけるボンディングパッド３３の下の領域に照射されることが好ましい。このようにレーザ光が照射されることにより、後述のボンディングパッド３３における熱勾配をより抑制することができる。或いは、本実施形態のように、レーザ吸収層３２がボンディングパッド３３からはみ出すように設けられている場合、ボンディングパッド３３に遮られることなく、レーザ光Ｌをファイバサブマウント本体３１を介してレーザ吸収層３２に容易に照射することができる観点から、レーザ光Ｌは、ファイバサブマウント本体３１の上面のボンディングパッド３３が無い領域から、レーザ吸収層３２におけるボンディングパッド３３からはみ出している領域に照射されることとしても良い。

レーザ吸収層３２で発生した熱は、ファイバサブマウント本体３１を拡散しながら伝導して、ボンディングパッド３３に到達する。このようにレーザ吸収層３２からの熱伝導により、ボンディングパッド３３が加熱されて、更にこの熱がはんだ５０に伝導して、はんだ５０が溶融する。

なお、本工程は、はんだ５０の酸化を防止する観点から不活性ガス雰囲気下において行うことが好ましい。

溶融したはんだ５０は、ボンディングパッド３３の露出している表面全体に濡れ広がり、ボンディングパッド３３に付着すると共に、光ファイバ１０のメタライズ層１５を巻き込むようにしてメタライズ層１５に濡れ広がり付着する。そして、レーザ光Ｌの照射が終了後に、溶融したはんだ５０が固化して、光ファイバ１０がファイバマウント装置２のファイバサブマウント３０に固定され、図１に示す光モジュール１を得る。

以上説明したように、本実施形態のファイバマウント装置２を用いた光モジュールの製造方法によれば、レーザ吸収層３２で発生した熱は、ファイバサブマウント本体３１を下面から上面へ伝導する過程において、ボンディングパッド３３の面方向に広がるため、ボンディングパッド３３の熱勾配を抑制することができる。すなわち、ボンディングパッド３３の全面に対して、レーザ光吸収による発熱源からの距離の偏りが小さい位置とすることができるため、ボンディングパッド３３と同一面内にレーザ光吸収による発熱源が位置する従来の方法と比較して、ボンディングパッド３３上の熱勾配を抑制することができる。このようにボンディングパッド３３上の熱勾配が抑制された状態で、はんだ付けを行うことができため、光ファイバ１０のはんだ付け位置のばらつきを抑制することができ、特性ばらつきの少ない光モジュール１を実現することができる。

また、ファイバマウント装置２は、ファイバサブマウント本体３１において、レーザ吸収層３２で発生した熱がボンディングパッド３３の面方向に広がるため、特に熱伝導層を設ける必要が無く、簡易な構成でばらつきの少ない光モジュールを実現することができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図６を参照して詳細に説明する。なお、第１実施形態と同一又は同等の構成要素については、特に説明する場合を除き、同一の参照符号を付して重複する説明は省略する。図６は、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る。

図６に示すように、本実施形態の光モジュール３は、第１実施形態におけるファイバマウント装置２の代わりにファイバマウント装置４が用いられ、ファイバマウント装置４は、レーザ吸収層３２と基台２０との間に、ファイバサブマウント本体３１よりも熱伝導率が低い断熱部材３４が設けられている点において、第１実施形態のファイバマウント装置２と異なる。

断熱部材３４は、レーザ吸収層３２における基台２０側の全面に設けられても良く、一部に設けられても良い。断熱部材３４の材料としては、ファイバサブマウント本体３１よりも熱伝導率が低い限りにおいて、特に限定されないが、例えば、ファイバサブマウント本体３１がＡｌＮから構成されている場合には、モリブデン（Ｍｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_２）、ガラス等を挙げることができ、ファイバサブマウント本体３１がＡｌ_２Ｏ_３から構成されている場合には、ＺｒＯ_２、ガラス等を挙げることができ、ファイバサブマウント本体３１がＺｎＯから構成されている場合には、ＺｒＯ_２、ガラス等を挙げることができる。

このような光モジュール３は、次のように製造することができる。

まず、準備工程Ｐ１において、第１実施形態と同様にして、光ファイバ１０、及び、はんだ５０を準備し、さらに、ファイバマウント装置４を準備する。

ファイバマウント装置４の準備においては、第１実施形態と同様にして、ファイバサブマウント本体３１にレーザ吸収層３２及びボンディングパッド３３を設ける。そして、レーザ吸収層３２のファイバサブマウント本体３１側と反対側の面の少なくとも一部に断熱部材３４を設ける。

断熱部材３４は、例えば、スパッタやめっき法等によりレーザ吸収層３２の表面に直接設けても良く、別途用意した断熱部材３４をレーザ吸収層３２に貼り合せて設けても良い。

そして、断熱部材３４がレーザ吸収層３２の全面に設けられる場合には、断熱部材３４を基台２０にはんだ付けにより固定し、断熱部材３４がレーザ吸収層３２の一部に設けられる場合には、断熱部材３４及びレーザ吸収層３２を基台２０にはんだ付けにより固定する。

次に、第１実施形態と同様にして、光ファイバ１０、及び、はんだ５０を準備したファイバマウント装置４上に配置して、配置工程Ｐ２を行う。

次に、第１実施形態と同様にして、レーザ光Ｌを照射して、はんだ付け工程Ｐ３を行う。このとき、レーザ吸収層３２で発生した熱は、断熱部材３４により基台２０に伝導することが抑制され、ファイバサブマウント本体３１に伝導する。従って、レーザ光Ｌは、レーザ吸収層３２における断熱部材３４と重なる領域に照射されることが、より効率良く熱をファイバサブマウント本体３１に伝導できるため好ましい。

本実施形態におけるファイバマウント装置４を用いた光モジュール３の製造方法によれば、断熱部材３４を設けることにより、レーザ吸収層３２で発生した熱をファイバサブマウント本体３１を介して、より効率的にボンディングパッド３３に伝導することができる。

なお、断熱部材３４が、レーザ吸収層３２の全面に設けられている場合、はんだ付け工程Ｐ３において、レーザ吸収層３２で生じた熱をより効率良くファイバサブマウント本体３１側に伝導できるため好ましく、断熱部材３４が、レーザ吸収層３２の一部に設けられている場合においては、光モジュール３の使用時に光ファイバ１０のメタライズ層１５で発生した熱が、断熱部材３４が設けられていない部分から基台２０に伝導し易く、熱放出が効率良くできるため好ましい。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について図７、８を参照して詳細に説明する。なお、第１実施形態と同一又は同等の構成要素については、特に説明する場合を除き、同一の参照符号を付して重複する説明は省略する。図７は、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る。

図７に示すように、本実施形態の光モジュールは、第１実施形態におけるファイバマウント装置２の代わりにファイバマウント装置６が用いられ、ファイバマウント装置６は、ファイバサブマウント本体３１が、基台２０との間が空間により仕切られている梁部３６を有し、ボンディングパッド３３が、梁部３６の上面に設けられ、レーザ吸収層３２が、梁部３６の下面の少なくとも一部に設けられている点において、第１実施形態のファイバマウント装置２と異なる。

ファイバサブマウント本体３１は、梁部３６と、梁部３６よりも厚さが大きな柱部３７とから成り、梁部３６は、片持ち構造とされている。そして、基台２０に柱部３７がはんだにより固定されることで、梁部３６と基台２０との間が空間により仕切られている。

このような光モジュールは、以下のように製造する。

まず、準備工程Ｐ１において、梁部３６を有するファイバサブマウント本体３１を準備する。梁部３６、柱部３７は、ファイバサブマウント本体３１となる直方体のセラミックを削ることにより形成しても良く、焼成前のセラミックの材料を、梁部３６、柱部３７を有するファイバサブマウント本体３１の形に成型して焼成することにより形成しても良い。

次に準備したファイバサブマウント本体３１の梁部３６の上面に第１実施形態と同様にして、ボンディングパッド３３を設ける。さらに、梁部３６の下面に第１実施形態と同様にしてレーザ吸収層３２を設ける。次に、ファイバサブマウント本体３１の柱部３７の下面をはんだ付けにより基台２０に固定する。こうして梁部３６と基台２０との間が空間により仕切られたファイバマウント装置６を得る。

次に、第１実施形態と同様にして、ボンディングパッド３３上に光ファイバ１０及びはんだ５０を配置して、配置工程Ｐ２を行う。

次に、図８に示すように、第１実施形態と同様にして、ファイバサブマウント本体３１を介して、レーザ吸収層３２にレーザ光Ｌを照射して、はんだ付け工程Ｐ３を行う。このとき、レーザ光Ｌは、ファイバサブマウント本体３１の上面のボンディングパッド３３が無い領域から、レーザ吸収層３２におけるボンディングパッド３３の下の領域に照射されても良く、図８に示すようにファイバサブマウント本体３１の上面のボンディングパッド３３が無い領域から、レーザ吸収層３２におけるボンディングパッド３３からはみ出している領域に照射されても良い。本実施形態においては、レーザ吸収層３２の基台２０側が空間であるため、レーザ吸収層３２において生じる熱の殆どは、ファイバサブマウント本体３１の梁部３６を伝導する。そして、梁部３６の上面に設けられたボンディングパッド３３は、梁部３６を伝導した熱により加熱される。こうしてはんだ５０が融解して、第１実施形態と同様に光ファイバ１０がボンディングパッド３３にはんだ付けされる。

本実施形態におけるファイバマウント装置６を用いた光モジュールの製造方法によれば、レーザ吸収層３２で発生した熱が、空間により、基台２０側に伝導することが防止され、この熱をファイバサブマウント本体３１の梁部３６を介して、より効率的に、ボンディングパッド３３に伝導することができる。従って、より効率的にはんだ付け工程を行うことができる。

また、光モジュールの使用時においては、光ファイバ１０のメタライズ層１５で発生した熱は、ファイバサブマウント本体３１における梁部３６から梁部３６以外の部分を介して、基台２０に伝導し、熱放出ができる。

（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態について図９を参照して詳細に説明する。なお、第３実施形態と同一又は同等の構成要素については、特に説明する場合を除き、同一の参照符号を付して重複する説明は省略する。図９は、本発明の第４実施形態に係る光モジュールを示す図である。

図９に示すように、本実施形態の光モジュールは、第３実施形態におけるファイバマウント装置６の代わりにファイバマウント装置８が用いられ、ファイバマウント装置８は、ファイバサブマウント本体３１が、梁部３６が両持ち構造であり、ボンディングパッド３３が、ファイバサブマウント本体における梁部３６以外の上面に設けられている点において、第３実施形態のファイバマウント装置６と異なる。

ファイバサブマウント本体３１は、梁部３６と、梁部３６の両側に接続され、梁部３６よりも厚さが厚い一組の柱部３７ａ、３７ｂとから成り、梁部３６は、両持ち構造とされている。そして、基台２０には、一方の柱部３７ａがはんだにより固定され、他方の柱部３７ｂは、基台２０に固定されずに、基台２０から僅かに浮いている。こうして、梁部３６と基台２０との間が空間により仕切られている。そして、ボンディングパッド３３は、基台２０から僅かに浮いている柱部３７ｂの上面に形成されている。別言すれば、本実施形態のファイバサブマウント本体３１は、第３実施形態の片持ち構造の梁部３６におけるボンディングパッドと重なる位置の厚さが、柱部３７と略同様とされた構造である。

このようなファイバマウント装置によれば、光ファイバ１０に外力が加わる場合においても、柱部３７ｂが基台２０に当接して、梁部３６が破損することを防止することができる。従って、信頼性を向上することができる。

このような光モジュール５は、以下のように製造する。

まず、準備工程Ｐ１において、梁部３６を有するファイバサブマウント本体３１を準備する。梁部３６、柱部３７ａ、３７ｂは、ファイバサブマウント本体３１となる直方体のセラミックを削ることにより形成しても良く、焼成前のセラミックの材料を、梁部３６、柱部３７ａ、３７ｂを有するファイバサブマウント本体３１の形に成型して焼成することにより形成しても良い。

次に準備したファイバサブマウント本体３１の柱部３７ｂ上面に第１実施形態と同様にして、ボンディングパッド３３を設ける。さらに、梁部３６の下面に第１実施形態と同様にしてレーザ吸収層３２を設ける。次に、ファイバサブマウント本体３１の柱部３７ａの部位の下面をはんだ付けにより基台２０に固定する。こうして梁部３６と基台２０との間が空間により仕切られたファイバマウント装置６を得る。

次に、第１実施形態と同様にして、ボンディングパッド３３上に光ファイバ１０及びはんだ５０を配置して、配置工程Ｐ２を行う。

次に、第１実施形態と同様にして、ファイバサブマウント本体３１を介して、レーザ吸収層３２にレーザ光Ｌを照射して、はんだ付け工程Ｐ３を行う。このとき、レーザ吸収層３２の基台２０側が空間であるため、レーザ吸収層３２において生じる熱の殆どは、ファイバサブマウント本体３１の梁部３６を伝導する。そして、柱部３７ｂの上面に設けられたボンディングパッド３３は、梁部３６から柱部３７ｂに伝導した熱により加熱される。こうしてはんだ５０が融解して、第１実施形態と同様に光ファイバ１０がボンディングパッド３３にはんだ付けされる。

本実施形態におけるファイバマウント装置６を用いた光モジュール５の製造方法によれば、レーザ吸収層３２で発生した熱が、空間により、基台２０側に短絡的に伝導することが防止され、この熱をファイバサブマウント本体３１の梁部３６、柱部３７ｂを介して、より効率的に、ボンディングパッド３３に伝導することができる。さらに、柱部３７ｂが、梁部３６よりも厚いため、熱容量が大きく、レーザ吸収層３２で発生した熱をより溜めることができ、よりボンディングパッド３３の熱勾配が少ない状態ではんだ付け工程を行うことができる。

以上、本発明について、第１〜第４実施形態を例に説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。

例えば、上記実施形態の光モジュールは、半導体レーザ素子９２から出力されたレーザ光を光ファイバ１０から出力する光モジュールとされたが、本発明はこれに限らず、ＬｉＮｂＯ_３変調器等の光モジュールにも用いることができ、さらに、半導体レーザ素子９２の代わりに受光素子を用いて、光ファイバ１０から入力した光を受光素子で受光する光モジュールとしても良い。

また、上記実施形態においては、基台２０及びファイバサブマウント３０により、ファイバマウント装置とされていたが、ファイバサブマウント３０単体で用いることができる場合には、基台２０を省略して、ファイバサブマウント３０のみでファイバマウント装置を構成しても良い。

以上説明したように、本発明によれば、簡易な構成で、ばらつきの少ない光モジュールを実現可能なファイバマウント装置、及び、それを用いた光モジュール、及び、光モジュールの製造方法が提供される。

１、３・・・光モジュール
２、４、６、８・・・ファイバマウント装置
１０・・・光ファイバ
１１・・・コア
１２・・・クラッド
１５・・・メタライズ層
２０・・・基台
３０・・・ファイバサブマウント
３１・・・ファイバサブマウント本体
３２・・・レーザ吸収層
３３・・・ボンディングパッド
３４・・・断熱部材
３６・・・梁部
３７、３７ａ、３７ｂ・・・柱部
９１・・・レーザサブマウント
９２・・・半導体レーザ素子
Ｐ１・・・準備工程
Ｐ２・・・配置工程
Ｐ３・・・はんだ付け工程

所定波長のレーザ光を透過するセラミックから成るファイバサブマウント本体と、前記ファイバサブマウント本体の上面に設けられるボンディングパッドと、前記ファイバサブマウント本体の下面の少なくとも一部に設けられ、前記所定波長のレーザ光を吸収するレーザ吸収層と、を備え、前記ファイバサブマウント本体の上面は、前記ボンディングパッドが無く前記レーザ光の照射対象となる領域を有することを特徴とするものである。

或いは、前記ファイバサブマウント本体は、前記基台との間が空間により仕切られている梁部を有し、前記領域は、前記梁部の上面に設けられ、前記レーザ吸収層は、前記梁部の下面の少なくとも一部に設けられていることが好ましい。

また、本発明の光モジュールの製造方法は、上記のいずれかのファイバマウント装置、及び、光ファイバを準備する準備工程と、前記ボンディングパッド上にはんだ、及び、前記光ファイバを配置する配置工程と、前記領域を介して前記レーザ吸収層に前記所定波長のレーザ光を照射して、前記レーザ吸収層を加熱し、この熱により、前記光ファイバを前記ボンディングパッドにはんだ付けするはんだ付け工程と、を備えることを特徴とするものである。

Claims (7)

1. 所定波長のレーザ光を透過するセラミックから成るファイバサブマウント本体と、
   前記ファイバサブマウント本体の上面に設けられるボンディングパッドと、
   前記ファイバサブマウント本体の下面の少なくとも一部に設けられ、前記所定波長のレーザ光を吸収するレーザ吸収層と、
   を備える
   ことを特徴とするファイバマウント装置。
2. 前記レーザ吸収層は、前記ボンディングパッドからはみ出るように設けられていることを特徴とする請求項１に記載のファイバマウント装置。
3. 前記レーザ吸収層の前記ファイバサブマウント本体と反対側に基台が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載のファイバマウント装置。
4. 前記レーザ吸収層と前記基台との間に、前記ファイバサブマウント本体よりも熱伝導率が低い断熱部材が設けられていることを特徴とする請求項３に記載のファイバマウント装置。
5. 前記ファイバサブマウント本体は、前記基台との間が空間により仕切られている梁部を有し、
   前記ボンディングパッドは、前記梁部の上面に設けられ、
   前記レーザ吸収層は、前記梁部の下面の少なくとも一部に設けられている
   ことを特徴とする請求項３に記載のファイバマウント装置。
6. 請求項１から５のいずれか１項に記載のファイバマウント装置と、
   前記ボンディングパッド上において、前記レーザ吸収層に照射された前記所定波長のレーザ光による熱によりはんだ付けされた光ファイバと、
   を備える
   ことを特徴とする光モジュール。
7. 請求項１から５のいずれか１項に記載のファイバマウント装置、及び、光ファイバを準備する準備工程と、
   前記ボンディングパッド上にはんだ、及び、前記光ファイバを配置する配置工程と、
   前記レーザ吸収層に前記所定波長のレーザ光を照射して、前記レーザ吸収層を加熱し、この熱により、前記光ファイバを前記ボンディングパッドにはんだ付けするはんだ付け工程と、
   を備える
   ことを特徴とする光モジュールの製造方法。

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