JP2012208147A - Component for photoelectric conversion module, photoelectric conversion module and method for manufacturing component for photoelectric conversion module - Google Patents

Component for photoelectric conversion module, photoelectric conversion module and method for manufacturing component for photoelectric conversion module Download PDF

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貴之 島津
Atsushi Suzuki
厚 鈴木
Tomomi Moriya
知巳 守屋
Masaki Oyagi
将貴 大谷木
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a component for a photoelectric conversion module that may be highly precisely aligned with a photoelectric conversion element and an insertion hole provided in a ferrule for inserting an optical fiber.SOLUTION: A component 30 for a photoelectric conversion module comprises: a resin ferrule 10 having an insertion hole 11 formed to penetrate the ferrule and have an opening on an element mounting face 12; and a photoelectric conversion element 20 mounted on the element mounting face 12 of the ferrule 10. A first alignment part 13 is provided on the element mounting face 12, a second alignment part 23 is provided on the photoelectric conversion element 20 in a position opposing the first alignment part 13, and the first alignment part 13 and the second alignment part 23 come into contact with each other for aligning the photoelectric conversion element 20 on the element mounting face 12.

Description

本発明は、光信号と電気信号とを相互に変換する光電変換モジュール用部品及び光電変換モジュール及び光電変換モジュール用部品の製造方法に関する。   The present invention relates to a photoelectric conversion module component that converts an optical signal and an electrical signal into each other, a photoelectric conversion module, and a method for manufacturing a photoelectric conversion module component.

近年の通信ネットワークの大容量化・高速化やスーパーコンピュータの処理能力の向上に伴って、伝送速度の向上が要請され、光インターコネクション技術が注目されている。光インターコネクションを実現するために、特許文献1に記載のような光電変換モジュールが知られている。この光電変換モジュールは、光電変換素子と光ファイバ及び電気配線を有し、LSI等の信号処理装置との接続、あるいは信号処理装置とルータ等の外部インターフェイスとの接続等において、機器間の電気信号を光信号に置き換えてその伝送速度を向上させようとするものである。   With the recent increase in capacity and speed of communication networks and the improvement in processing capacity of supercomputers, an increase in transmission speed has been demanded, and optical interconnection technology has attracted attention. In order to realize optical interconnection, a photoelectric conversion module as described in Patent Document 1 is known. This photoelectric conversion module has a photoelectric conversion element, an optical fiber, and an electrical wiring, and an electrical signal between devices in connection with a signal processing device such as an LSI or a connection between the signal processing device and an external interface such as a router. Is replaced with an optical signal to improve the transmission speed.

このような光電変換モジュールは、光信号と電気信号とを変換する光電変換素子と、この光電変換素子が取り付けられたフェルールとからなる光電変換モジュール用部品に光電変換素子に光信号を伝送する光ファイバを装着して得られる。   Such a photoelectric conversion module is a light that transmits an optical signal to a photoelectric conversion element in a photoelectric conversion module component that includes a photoelectric conversion element that converts an optical signal and an electrical signal, and a ferrule to which the photoelectric conversion element is attached. Obtained by attaching fiber.

特開2006-59867号公報JP 2006-59867 A

ところで、このような光電変換モジュールでは、光ファイバと光電変換素子との位置合わせに高い精度が要求される。光電変換素子としての発光素子から発する光信号を光ファイバへ導いたり、光ファイバを伝搬してきた光信号を光電変換素子としての受光素子へ導いたりする時に、光電変換素子の受発光面と光ファイバの端面との相対位置がずれていると、両者間で光信号が損失して光結合効率が低下する。   By the way, in such a photoelectric conversion module, high accuracy is required for alignment between the optical fiber and the photoelectric conversion element. When guiding an optical signal emitted from a light emitting element as a photoelectric conversion element to an optical fiber, or guiding an optical signal propagated through an optical fiber to a light receiving element as a photoelectric conversion element, the light receiving and emitting surfaces of the photoelectric conversion element and the optical fiber If the relative position with respect to the end face is shifted, an optical signal is lost between the two and the optical coupling efficiency is lowered.

そこで本発明は、光電変換素子と光ファイバとの位置決め精度の高い光電変換モジュール、光電変換素子と光ファイバが挿通されるフェルール中の挿通孔に対する位置決め精度の高い光電変換モジュール用部品、及びその製造方法を提供することを目的とする。   Accordingly, the present invention provides a photoelectric conversion module having a high positioning accuracy between a photoelectric conversion element and an optical fiber, a component for a photoelectric conversion module having a high positioning accuracy with respect to an insertion hole in a ferrule through which the photoelectric conversion element and the optical fiber are inserted, and manufacturing the same. It aims to provide a method.

上記目的を達成するために、本発明によれば以下が提供される。
(1) 素子搭載面に開口するように貫通形成された挿通孔を有する樹脂製のフェルールと、
前記フェルールの前記素子搭載面に取り付けられた光電変換素子とを有し、
前記素子搭載面に第1位置合わせ部が設けられ、
前記光電変換素子の前記第1位置合わせ部に対向する位置に第2位置合わせ部が設けられ、
前記第1位置合わせ部と前記第2位置合わせ部とが当接して前記光電変換素子が前記素子搭載面に位置決めされている光電変換モジュール用部品。
(2) 前記第1位置合わせ部及び前記第2位置合わせ部の表面に金属電極が設けられ、
前記光電変換素子と前記素子搭載面は互いの前記金属電極の熱圧着により固定されていることを特徴とする(1)に記載の光電変換モジュール用部品。
(3) 前記第1位置合わせ部は前記挿通孔の貫通方向に沿って突出してまたは凹んで形成され、
前記第2位置合わせ部は前記光電変換素子の光軸に沿って凹んでまたは突出して形成され、
前記第1位置合わせ部と前記第2位置合わせ部とは嵌合により結合されていることを特徴とする(1)または(2)に記載の光電変換モジュール用部品。
(4) 前記フェルールは、前記光電変換素子の前記素子搭載面に対向する面に隣接する外周面を覆うように前記素子搭載面から前記光電変換素子側に突出する側壁を備えていることを特徴とする(1)から(3)のいずれか一項に記載の光電変換モジュール用部品。
(5) (1)から(4)の何れか一項に記載の光電変換モジュール用部品と、
前記挿通孔に挿通された光ファイバとを備えた光電変換モジュール。
In order to achieve the above object, the present invention provides the following.
(1) a resin ferrule having an insertion hole formed so as to open to the element mounting surface;
A photoelectric conversion element attached to the element mounting surface of the ferrule,
A first alignment portion is provided on the element mounting surface;
A second alignment portion is provided at a position facing the first alignment portion of the photoelectric conversion element;
The component for photoelectric conversion modules in which the said 1st position alignment part and the said 2nd position alignment part contact | abut, and the said photoelectric conversion element is positioned by the said element mounting surface.
(2) Metal electrodes are provided on the surfaces of the first alignment portion and the second alignment portion,
The photoelectric conversion module component according to (1), wherein the photoelectric conversion element and the element mounting surface are fixed by thermocompression bonding of the metal electrodes.
(3) The first alignment portion is formed to protrude or dent along the penetration direction of the insertion hole,
The second alignment portion is formed to be recessed or protruding along the optical axis of the photoelectric conversion element,
The component for a photoelectric conversion module according to (1) or (2), wherein the first alignment portion and the second alignment portion are coupled by fitting.
(4) The ferrule includes a side wall protruding from the element mounting surface toward the photoelectric conversion element so as to cover an outer peripheral surface adjacent to a surface of the photoelectric conversion element facing the element mounting surface. The component for a photoelectric conversion module according to any one of (1) to (3).
(5) The photoelectric conversion module component according to any one of (1) to (4);
A photoelectric conversion module comprising an optical fiber inserted through the insertion hole.

(6) 素子搭載面に第1位置合わせ部を備えたフェルールを射出成形する樹脂製のフェルール作成工程と、
受発光面が設けられる取付面に第2位置合わせ部を備えた光電変換素子を作成する光電変換素子作成工程とを有し、
前記フェルール作成工程および前記光電変換素子作成工程で得られた前記フェルールと前記光電変換素子を前記第1位置合わせ部と前記第2位置合わせ部とを当接させて前記光電変換素子を前記素子搭載面に位置決めする光電変換モジュール用部品の製造方法。
(7) 前記フェルール作成工程において、前記フェルールは前記第1位置合わせ部の表面に金属電極を設けるようにインサート成形することを特徴とする(6)に記載の光電変換モジュール用部品の製造方法。
(8) 前記光電変換素子作成工程において、前記光電変換素子は前記第2位置合わせ部をエッチングによって形成することを特徴とする(6)または(7)に記載の光電変換モジュール用部品の製造方法。
(9) 前記フェルールの前記第1位置合わせ部の表面及び前記光電変換素子の前記第2位置合わせ部の表面に金属電極を設け、
前記光電変換素子の前記金属電極と前記素子搭載面の前記金属電極を熱圧着により固定することを特徴とする(6)から(8)のいずれか一項に記載の光電変換モジュール用部品の製造方法。
(6) a resin-made ferrule creating step of injection-molding a ferrule having a first alignment portion on the element mounting surface;
A photoelectric conversion element creating step of creating a photoelectric conversion element having a second alignment portion on a mounting surface provided with a light receiving and emitting surface;
The ferrule obtained in the ferrule creation step and the photoelectric conversion element creation step and the photoelectric conversion element are brought into contact with the first alignment portion and the second alignment portion so that the photoelectric conversion element is mounted on the element. A method for manufacturing a photoelectric conversion module component to be positioned on a surface.
(7) In the ferrule creation step, the ferrule is insert-molded so as to provide a metal electrode on the surface of the first alignment portion. The method for manufacturing a photoelectric conversion module component according to (6),
(8) In the said photoelectric conversion element preparation process, the said photoelectric conversion element forms the said 2nd alignment part by an etching, The manufacturing method of the components for photoelectric conversion modules as described in (6) or (7) characterized by the above-mentioned. .
(9) A metal electrode is provided on the surface of the first alignment portion of the ferrule and the surface of the second alignment portion of the photoelectric conversion element,
The process for producing a component for a photoelectric conversion module according to any one of (6) to (8), wherein the metal electrode of the photoelectric conversion element and the metal electrode on the element mounting surface are fixed by thermocompression bonding. Method.

本発明に係る光電変換モジュール用部品によれば、樹脂製フェルールの射出成形時に第1位置合わせ部を容易に精度良く形成でき、光電変換素子の作成時にエッチング等の半導体薄膜形成技術により第2位置合わせ部を精度良く形成できる。したがって、精度良く形成されたこれら第1位置合わせ部及び第2位置合わせ部を当接させることで、光電変換素子が素子搭載面に高精度に位置決めされた光電変換モジュール用部品を提供することができる。   According to the photoelectric conversion module component of the present invention, the first alignment portion can be easily and accurately formed at the time of injection molding of the resin ferrule, and the second position can be formed by a semiconductor thin film forming technique such as etching at the time of creating the photoelectric conversion element. The mating portion can be formed with high accuracy. Therefore, it is possible to provide a photoelectric conversion module component in which the photoelectric conversion element is positioned with high accuracy on the element mounting surface by bringing the first alignment portion and the second alignment portion formed with high accuracy into contact with each other. it can.

また、このように光電変換素子が素子搭載面に高精度に位置決めされた光電変換モジュール用部品の挿通孔に光ファイバが挿入されているので、光電変換素子と光ファイバとを高精度に位置合わせすることができる。したがって、光結合効率の優れた光電変換モジュールを提供することができる。   In addition, since the optical fiber is inserted into the insertion hole of the photoelectric conversion module component in which the photoelectric conversion element is accurately positioned on the element mounting surface in this way, the photoelectric conversion element and the optical fiber are aligned with high accuracy. can do. Therefore, a photoelectric conversion module having excellent optical coupling efficiency can be provided.

更に、本発明に係る光電変換モジュールの製造方法によれば、第1位置合わせ部と第2位置合わせ部とを当接させて位置合わせするだけで、光電変換素子の受発光面を光ファイバに精度良く位置合わせすることができる。   Furthermore, according to the method for manufacturing a photoelectric conversion module according to the present invention, the light receiving / emitting surface of the photoelectric conversion element can be made into an optical fiber simply by bringing the first alignment portion and the second alignment portion into contact with each other. It is possible to align with high accuracy.

本発明の実施形態に係る光電変換モジュールの側断面図である。It is a sectional side view of the photoelectric conversion module which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る光電変換モジュールの製造方法を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the manufacturing method of the photoelectric conversion module which concerns on embodiment of this invention. 本発明の第1変形例に係る光電変換モジュールの側断面図である。It is a sectional side view of the photoelectric conversion module which concerns on the 1st modification of this invention. 本発明の第2変形例に係る光電変換モジュールの側断面図である。It is a sectional side view of the photoelectric conversion module which concerns on the 2nd modification of this invention.

以下、本発明の実施形態に係る光電変換モジュール用部品及びこれを用いた光電変換モジュールを、図面を参照して説明する。   Hereinafter, a photoelectric conversion module component according to an embodiment of the present invention and a photoelectric conversion module using the same will be described with reference to the drawings.

図1は本発明の実施形態に係る光電変換モジュールを示す側断面図である。図1に示すように、光電変換モジュール1は、本発明に係る光電変換モジュール用部品30を含む。光電変換モジュール用部品30は、樹脂製のフェルール10とフェルール10に取り付けられた光電変換素子20とを備え、この光電変換モジュール用部品30に取り付けられた光ファイバ40とを備えている。   FIG. 1 is a side sectional view showing a photoelectric conversion module according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the photoelectric conversion module 1 includes a photoelectric conversion module component 30 according to the present invention. The photoelectric conversion module component 30 includes a resin ferrule 10 and a photoelectric conversion element 20 attached to the ferrule 10, and includes an optical fiber 40 attached to the photoelectric conversion module component 30.

フェルール10は樹脂製であって射出成形で成形される略直方体状の部材である。フェルール10の一面(図1中の左側面)は、光電変換素子20が取り付けられる素子搭載面12とされている。フェルール10の内部には素子搭載面12に開口する挿通孔11が貫通形成されている。この挿通孔11には光ファイバ40が挿入されて固定されており、光ファイバ40を介して外部機器と光信号の送受信を実行することができる。なお、光ファイバ40の光軸と挿通孔11の中心軸は一致されている。   The ferrule 10 is a substantially rectangular parallelepiped member made of resin and formed by injection molding. One surface (the left side surface in FIG. 1) of the ferrule 10 is an element mounting surface 12 to which the photoelectric conversion element 20 is attached. An insertion hole 11 that opens to the element mounting surface 12 is formed through the ferrule 10. An optical fiber 40 is inserted and fixed in the insertion hole 11, and an optical signal can be transmitted / received to / from an external device via the optical fiber 40. The optical axis of the optical fiber 40 and the central axis of the insertion hole 11 are matched.

素子搭載面12のうち挿通孔11の開口周辺は、素子搭載面12の表面から挿通孔11に向かって凹んだ凹部(第1位置合わせ部)13とされている。換言すれば、挿通孔11の素子搭載面12側の開口は、素子搭載面12にかけて拡径した凹部13によりテーパ形状とされている。なお、このテーパ形状の凹部13は円錐形としてもよいし、角錐形としてもよい。   The periphery of the opening of the insertion hole 11 in the element mounting surface 12 is a recess (first alignment portion) 13 that is recessed from the surface of the element mounting surface 12 toward the insertion hole 11. In other words, the opening on the element mounting surface 12 side of the insertion hole 11 has a tapered shape due to the concave portion 13 whose diameter increases toward the element mounting surface 12. The tapered recess 13 may be conical or pyramidal.

また、図1に示すように、フェルール10の凹部13を含む素子搭載面12には導電性のフェルール側電極14が設けられている。このフェルール側電極14の一端はフェルール10の上面(挿通孔11の貫通方向と平行な面のうちの一つ)まで延出され、外部機器と電気的に接続される外部端子15が形成されている。また、フェルール側電極14の他端は凹部(第1位置合わせ部)13の表面まで延出して連続形成されていることが好ましい。   As shown in FIG. 1, a conductive ferrule side electrode 14 is provided on the element mounting surface 12 including the recess 13 of the ferrule 10. One end of the ferrule side electrode 14 extends to the upper surface of the ferrule 10 (one of the surfaces parallel to the penetration direction of the insertion hole 11), and an external terminal 15 electrically connected to an external device is formed. Yes. Further, it is preferable that the other end of the ferrule side electrode 14 is continuously formed extending to the surface of the recess (first alignment portion) 13.

光電変換素子20は、電気信号に応じて光信号を発する発光素子(面発光レーザ(VCSEL))や、光信号に応じて電気信号を発する受光素子(フォトダイオード)といった半導体素子である。光電変換素子20は、光信号を受発光する受発光面21が挿通孔11の開口に臨むように素子搭載面12に取り付けられている。   The photoelectric conversion element 20 is a semiconductor element such as a light emitting element (surface emitting laser (VCSEL)) that emits an optical signal in response to an electric signal or a light receiving element (photodiode) that emits an electric signal in response to an optical signal. The photoelectric conversion element 20 is attached to the element mounting surface 12 such that a light receiving / emitting surface 21 that receives and emits an optical signal faces the opening of the insertion hole 11.

光電変換素子20の取付面22上には受発光面21が形成されている。取付面22において、受発光面21の周囲にはテーパ形状の凸部23(第2位置合わせ部)が形成されており、受発光面21を含む領域がフェルール10側に形成されている。なお、このテーパ形状の凸部23は円錐形としてもよいし、角錐形としてもよい。   A light emitting / receiving surface 21 is formed on the mounting surface 22 of the photoelectric conversion element 20. In the mounting surface 22, a tapered convex portion 23 (second alignment portion) is formed around the light receiving / emitting surface 21, and a region including the light receiving / emitting surface 21 is formed on the ferrule 10 side. The tapered convex portion 23 may be a conical shape or a pyramid shape.

凸部23は、光電変換素子20をフェルール10に取り付けた時に光電変換素子20の受発光面21が光ファイバ40の端面41に対向するように、フェルール10の凹部13と対応する位置に形成されている。また、凸部23の形状は凹部13の形状に当接する形状に形成されている。例えば、凹部13が円錐形状である場合には凸部23も円錐形状であり、凹部13が角錐形状である場合には凸部23も角錐形状であることが好ましい。なお、凹部13及び凸部23の高さは、125μmの素線径の光ファイバを用いた場合には、約100μm程度に形成することができる。凹部13及び凸部23の高さが光ファイバ40に対して小さすぎると、光電変換素子20のフェルール10に対する位置決め精度を向上させにくいからである。   The convex portion 23 is formed at a position corresponding to the concave portion 13 of the ferrule 10 so that the light receiving / emitting surface 21 of the photoelectric conversion element 20 faces the end surface 41 of the optical fiber 40 when the photoelectric conversion element 20 is attached to the ferrule 10. ing. Further, the shape of the convex portion 23 is formed so as to abut on the shape of the concave portion 13. For example, when the concave portion 13 has a conical shape, the convex portion 23 also has a conical shape. When the concave portion 13 has a pyramid shape, the convex portion 23 preferably has a pyramid shape. In addition, the height of the concave portion 13 and the convex portion 23 can be formed to about 100 μm when an optical fiber having a strand diameter of 125 μm is used. This is because if the height of the concave portion 13 and the convex portion 23 is too small with respect to the optical fiber 40, it is difficult to improve the positioning accuracy of the photoelectric conversion element 20 with respect to the ferrule 10.

フェルール10は樹脂製なので、フェルール10を射出成形する際に凹部13を精度良く作成することができる。また、光電変換素子20は半導体素子なので、受発光面21を作成する際に半導体薄膜加工技術を用いて凸部23を精度良く作成することができる。したがって、光電変換素子20をフェルール10に取り付ける時には、精度良く作成された凹部13及び凸部23を当接させて嵌合させることで、光電変換素子20の受発光面21が挿通孔11及び光ファイバ40の端面41に対向するように容易に精度良く位置合わせできる。   Since the ferrule 10 is made of resin, the concave portion 13 can be accurately formed when the ferrule 10 is injection molded. Moreover, since the photoelectric conversion element 20 is a semiconductor element, the convex part 23 can be accurately produced using a semiconductor thin film processing technique when the light emitting / receiving surface 21 is produced. Therefore, when attaching the photoelectric conversion element 20 to the ferrule 10, the concave and convex portions 13 and the convex portions 23 that are formed with high accuracy are brought into contact with each other, so that the light emitting and receiving surface 21 of the photoelectric conversion element 20 is inserted into the insertion hole 11 and the light. Positioning can be easily performed with high accuracy so as to face the end face 41 of the fiber 40.

また、図1に示すように、光電変換素子20の凸部23を含む取付面22の表面に導電性の素子側電極24を設けてもよい。光電変換素子20を素子搭載面12に取り付けたとき、この素子側電極24はフェルール10の素子搭載面12に設けられたフェルール側電極14と当接し、導通する。このように、素子側電極24は受発光面21まで延出されており、外部端子15から素子側電極24を介して発光面21へ電気信号を入力したり、受光面21から素子側電極24を介して外部端子15から電気信号を取り出すことができる。   As shown in FIG. 1, a conductive element side electrode 24 may be provided on the surface of the mounting surface 22 including the convex portion 23 of the photoelectric conversion element 20. When the photoelectric conversion element 20 is attached to the element mounting surface 12, the element side electrode 24 comes into contact with the ferrule side electrode 14 provided on the element mounting surface 12 of the ferrule 10 and is electrically connected. In this way, the element side electrode 24 extends to the light receiving / emitting surface 21, and an electric signal is input from the external terminal 15 to the light emitting surface 21 via the element side electrode 24, or the element side electrode 24 from the light receiving surface 21. An electric signal can be taken out from the external terminal 15 via

ここで素子側電極24及びフェルール側電極14とを互いに押し付けながら加熱して両者を熱圧着(拡散接合ともいう)させると、素子搭載面12及び凹部(第1位置合わせ部)13、並びに取付面22及び凸部(第2位置合わせ部)23の表面に設けられた金属電極(フェルール側電極14及び素子側電極24)の金属面間で光電変換素子20を素子搭載面12に取り付けることができるので好ましい。素子側電極24及びフェルール側電極14とを、バンプ接続やはんだ接続、接着剤を用いた場合と比べて、熱圧着した場合はバンプの大きさのばらつきの影響を受けず、あるいははんだや接着剤の塗布量のばらつきの影響を受けないので、光電変換素子20とフェルール10との位置決め精度が更に向上するからである。   Here, when the element side electrode 24 and the ferrule side electrode 14 are heated while being pressed against each other and are thermocompression-bonded (also referred to as diffusion bonding), the element mounting surface 12, the concave portion (first alignment portion) 13, and the mounting surface 22 and the photoelectric conversion element 20 can be attached to the element mounting surface 12 between the metal surfaces of the metal electrodes (ferrule side electrode 14 and element side electrode 24) provided on the surface of the convex portion (second alignment portion) 23. Therefore, it is preferable. Compared to the case where the element side electrode 24 and the ferrule side electrode 14 are bump-bonded, solder-connected, or using an adhesive, it is not affected by variations in the size of the bumps when thermocompression-bonded, or solder or adhesive This is because the positioning accuracy between the photoelectric conversion element 20 and the ferrule 10 is further improved.

なお、凹部13及び凸部23の素子搭載面12及び凹部(第1位置合わせ部)13、並びに取付面22及び凹部(第2位置合わせ部)23の表面に設けられた金属電極(フェルール側電極14及び素子側電極24)は、全ての領域を互いに当接させる必要はない。光電変換素子20を素子搭載面12に固定できる所定の保持力が得られれば、フェルール側電極14と素子側電極24の一部のみが互いに熱圧着されていればよい。   In addition, the element mounting surface 12 and the concave portion (first alignment portion) 13 of the concave portion 13 and the convex portion 23 and the metal electrode (ferrule side electrode) provided on the surface of the mounting surface 22 and the concave portion (second alignment portion) 23. 14 and the element side electrode 24) do not have to be brought into contact with each other. If a predetermined holding force capable of fixing the photoelectric conversion element 20 to the element mounting surface 12 is obtained, only a part of the ferrule side electrode 14 and the element side electrode 24 may be thermocompression bonded to each other.

例えば、フェルール側電極14が素子搭載面12及び第1位置合わせ部13の表面に連続形成され、素子側電極24が取付面22及び第2位置合わせ部23の表面に連続形成されている場合には、第1位置合わせ部13と第2位置合わせ部23の表面に形成された金属電極同士のみが熱圧着されていても良い。フェルール10と光電変換素子20が電気的に接合され、所定の保持力で固定することが可能である。   For example, when the ferrule side electrode 14 is continuously formed on the surface of the element mounting surface 12 and the first alignment portion 13 and the element side electrode 24 is continuously formed on the surfaces of the mounting surface 22 and the second alignment portion 23. In this case, only the metal electrodes formed on the surfaces of the first alignment portion 13 and the second alignment portion 23 may be thermocompression bonded. The ferrule 10 and the photoelectric conversion element 20 are electrically joined and can be fixed with a predetermined holding force.

<光電変換モジュールの製造方法>
図2は上述した光電変換モジュール1の製造方法を示す工程図である。まず、図2(a)に示すように、フェルール10の素子搭載面12に凹部(第1位置合わせ部)13を形成する。例えば、樹脂を所定の金型内に注入し、射出成形の一種であるインサート成形によって、フェルール側電極14とともに、テーパ状の凹部13が形成されたフェルール10を作成する。このようにして、凹部(第1位置合わせ部)13の表面に金属電極を設けるようにインサート成形することが好ましい。
<Method for producing photoelectric conversion module>
FIG. 2 is a process diagram showing a method for manufacturing the photoelectric conversion module 1 described above. First, as shown in FIG. 2A, a recess (first alignment portion) 13 is formed on the element mounting surface 12 of the ferrule 10. For example, resin is injected into a predetermined mold, and the ferrule 10 in which the tapered concave portion 13 is formed together with the ferrule side electrode 14 is created by insert molding which is a kind of injection molding. Thus, it is preferable to insert-mold so that a metal electrode is provided on the surface of the recess (first alignment portion) 13.

次に、受発光面が設けられる取付面22に凸部(第2位置合わせ部)23を備えた光電変換素子20を作成する。エッチング等、公知の半導体薄膜加工技術を適用して、予めテーパ状の凸部23が形成された光電変換素子20を作成する。例えば受発光面21を含む領域の凸状を残すようにその周囲をエッチングするなどして凸部23を形成することができる。   Next, the photoelectric conversion element 20 provided with the convex portion (second alignment portion) 23 on the mounting surface 22 provided with the light emitting / receiving surface is created. By applying a known semiconductor thin film processing technique such as etching, the photoelectric conversion element 20 in which the tapered convex portion 23 is formed in advance is created. For example, the convex portion 23 can be formed by etching the periphery of the region including the light emitting / receiving surface 21 so as to leave a convex shape.

インサート成形及び半導体薄膜加工技術ともに既にミクロンオーダーの寸法精度が得られる確立された技術であるから、凹部13及び凸部23を互いに嵌合させた時に光電変換素子20の受発光面21が光ファイバ40の端面41に対向するように、凹部13及び凸部23を所定位置に精度良く形成することができる。   Since both insert molding and semiconductor thin film processing techniques are already established techniques that can obtain dimensional accuracy on the order of microns, the light receiving / emitting surface 21 of the photoelectric conversion element 20 is an optical fiber when the recess 13 and the protrusion 23 are fitted together. The concave portion 13 and the convex portion 23 can be accurately formed at predetermined positions so as to face the end face 41 of the forty.

次に、凹部(第1位置合わせ部)13と凸部(第2位置合わせ部)23とを当接させて光電変換素子20を素子搭載面12に位置決めし、光電変換モジュール用部品30を得る。図2(b)に示すように、光電変換素子20の凸部23がフェルール10の凹部13に当接するように光電変換素子20をフェルール10の素子搭載面12に位置合わせし、両者を固定して光電変換モジュール用部品30を得る。なお、図2に示すようにフェルール10の第1位置合わせ部13の表面及び光電変換素子20の第2位置合わせ部23の表面に金属電極を設けた場合には、光電変換素子20をフェルール10に固定する際は、素子側電極24をフェルール側電極14に押し付けながら加熱して両者を熱圧着(拡散接合ともいう)することが好ましい。   Next, the concave portion (first alignment portion) 13 and the convex portion (second alignment portion) 23 are brought into contact with each other to position the photoelectric conversion element 20 on the element mounting surface 12 to obtain the photoelectric conversion module component 30. . As shown in FIG. 2B, the photoelectric conversion element 20 is aligned with the element mounting surface 12 of the ferrule 10 so that the convex part 23 of the photoelectric conversion element 20 contacts the concave part 13 of the ferrule 10, and both are fixed. Thus, the photoelectric conversion module component 30 is obtained. As shown in FIG. 2, when metal electrodes are provided on the surface of the first alignment portion 13 of the ferrule 10 and the surface of the second alignment portion 23 of the photoelectric conversion element 20, the photoelectric conversion element 20 is connected to the ferrule 10. It is preferable that the element side electrode 24 is heated while being pressed against the ferrule side electrode 14 and is thermocompression-bonded (also referred to as diffusion bonding).

この後、光ファイバ40をフェルール10の挿通孔11の所定位置まで挿入し固定し、光電変換モジュール1が得られる。このように本実施形態に係る光電変換モジュール1によれば、光電変換素子20が素子搭載面12に高精度に位置決めされた光電変換モジュール用部品30の挿通孔11に光ファイバ40が挿入されているので、光電変換素子20と光ファイバ40とを高精度に位置合わせすることができる。したがって、光結合効率の優れた光電変換モジュール1を提供することができる。   Thereafter, the optical fiber 40 is inserted and fixed to a predetermined position of the insertion hole 11 of the ferrule 10 to obtain the photoelectric conversion module 1. Thus, according to the photoelectric conversion module 1 according to the present embodiment, the optical fiber 40 is inserted into the insertion hole 11 of the photoelectric conversion module component 30 in which the photoelectric conversion element 20 is positioned with high accuracy on the element mounting surface 12. Therefore, the photoelectric conversion element 20 and the optical fiber 40 can be aligned with high accuracy. Therefore, the photoelectric conversion module 1 with excellent optical coupling efficiency can be provided.

したがって、発光素子(光電変換素子)20を発光させながら光ファイバ40の発光素子20とは反対側の端部からの出射光の照度を測定しながら、照度が最も大きい場所で光電変換素子20を素子搭載面12に取り付ける場合や、素子搭載面12に基準点となるマークを付して当該マークを参照しつつ光電変換素子20を取り付ける場合等と比べて、本実施形態に係る光電変換モジュールの製造方法によれば極めて容易に光電変換素子20を素子搭載面12に精度良く取り付けることができる。また、本実施形態に係る光電変換モジュール1の製造方法によれば、照度の測定装置やマークを観察するカメラ等の特別な組立設備も不要であり、製造コストを低減できる。   Therefore, while measuring the illuminance of the light emitted from the end of the optical fiber 40 opposite to the light emitting element 20 while causing the light emitting element (photoelectric conversion element) 20 to emit light, Compared to the case where the photoelectric conversion module 20 is attached to the element mounting surface 12, or the case where the photoelectric conversion element 20 is attached while referring to the mark as a reference point attached to the element mounting surface 12, the photoelectric conversion module according to the present embodiment. According to the manufacturing method, the photoelectric conversion element 20 can be attached to the element mounting surface 12 with high accuracy. Moreover, according to the manufacturing method of the photoelectric conversion module 1 which concerns on this embodiment, special assembly equipment, such as a camera which observes an illumination intensity measuring apparatus and a mark, is unnecessary, and can reduce manufacturing cost.

更に、本実施形態に係る光電変換モジュール用部品30の製造方法によれば、フェルール側電極14と素子側電極24との間の熱圧着により光電変換素子20がフェルール10に対して固定される。したがって、フェルール側電極14と素子側電極24とをバンプ接続やはんだ接続あるいは接着剤を用いて固定した場合と比べて、本実施形態に係る光電変換モジュール1の製造方法によれば、バンプの大きさのばらつきの影響を受けず、あるいははんだや接着剤の塗布量のばらつきの影響を受けないので、より精度よく光電変換素子20の受発光面21を光ファイバ40の端面41に対向させることができる。   Furthermore, according to the method for manufacturing the photoelectric conversion module component 30 according to this embodiment, the photoelectric conversion element 20 is fixed to the ferrule 10 by thermocompression bonding between the ferrule side electrode 14 and the element side electrode 24. Therefore, compared with the case where the ferrule side electrode 14 and the element side electrode 24 are fixed by bump connection, solder connection, or adhesive, according to the manufacturing method of the photoelectric conversion module 1 according to the present embodiment, the size of the bump is increased. Therefore, the light receiving / emitting surface 21 of the photoelectric conversion element 20 can be made to face the end surface 41 of the optical fiber 40 with higher accuracy. it can.

なお上述の実施形態では、光電変換素子20を素子搭載面12に搭載した後に光ファイバ40をフェルール10の挿通孔11に挿入させた例を説明したが、光ファイバ40をフェルール10の挿通孔11に挿入させた後に光電変換素子20を素子搭載面12に搭載してもよいことはもちろんである。   In the above-described embodiment, the example in which the optical fiber 40 is inserted into the insertion hole 11 of the ferrule 10 after the photoelectric conversion element 20 is mounted on the element mounting surface 12 has been described, but the optical fiber 40 is inserted into the insertion hole 11 of the ferrule 10. It goes without saying that the photoelectric conversion element 20 may be mounted on the element mounting surface 12 after being inserted into the element mounting surface 12.

なお上述の例では、凹部13及び凸部23同士が嵌合された後に熱圧着されて光電変換素子20がフェルール10に対して固定される例を説明したが、光電変換素子20とフェルール10との間で位置決めができるように凹部13及び凸部23が互いに当接すれば、凹部13及び凸部23で光電変換素子20をフェルール10に対して固定する必要はない。例えば、凹部13及び凸部23で光電変換素子20をフェルール10に対して位置決めした後に、凹部13及び凸部23以外の部位に接着剤等を塗布して光電変換素子20をフェルール10に固定してもよい。   In the above-described example, the example in which the photoelectric conversion element 20 is fixed to the ferrule 10 by thermocompression bonding after the concave portion 13 and the convex portion 23 are fitted is described. If the concave portion 13 and the convex portion 23 come into contact with each other so that positioning can be performed between them, it is not necessary to fix the photoelectric conversion element 20 to the ferrule 10 with the concave portion 13 and the convex portion 23. For example, after positioning the photoelectric conversion element 20 with respect to the ferrule 10 by the concave portion 13 and the convex portion 23, an adhesive or the like is applied to a portion other than the concave portion 13 and the convex portion 23 to fix the photoelectric conversion element 20 to the ferrule 10. May be.

<変形例>
図3,4は本発明の変形例に係る光電変換モジュールの側面図である。本変形例に係る光電変換モジュール1aは、本発明の光電変換モジュール用部品30a、30bを含み、凹部13及び凸部23の形状が上記実施形態と異なる他は、上記実施形態と同様の構成である。なお、図3において、上記実施形態と同様の構成については、上記実施形態と同様の符号を用いてその詳細な説明を省略する。
<Modification>
3 and 4 are side views of a photoelectric conversion module according to a modification of the present invention. The photoelectric conversion module 1a according to this modification includes the components 30a and 30b for the photoelectric conversion module of the present invention, and has the same configuration as that of the above embodiment except that the shape of the concave portion 13 and the convex portion 23 is different from that of the above embodiment. is there. In FIG. 3, the same components as those in the above embodiment are denoted by the same reference numerals as those in the above embodiment, and detailed description thereof is omitted.

図3に示す光電変換モジュール用部品30aの素子搭載面12には、挿通孔11の開口付近が光電変換素子20側に突出するようにテーパ状の凸部(第1位置合わせ部)13aが形成されている。また、光電変換素子20の取付面22には、凸部13aの凸状に対応するように受発光面21を含む領域が凹むようにテーパ状の凹部(第2位置合わせ部)23aが形成されている。   On the element mounting surface 12 of the photoelectric conversion module component 30a shown in FIG. 3, a tapered convex portion (first alignment portion) 13a is formed so that the vicinity of the opening of the insertion hole 11 protrudes toward the photoelectric conversion element 20 side. Has been. Further, a tapered recess (second alignment portion) 23a is formed on the mounting surface 22 of the photoelectric conversion element 20 so that a region including the light receiving / emitting surface 21 is recessed so as to correspond to the convex shape of the convex portion 13a. ing.

このような形状の凹部13a,23aもインサート成形及び半導体薄膜加工技術により容易に精度良く作成することができる。したがって、上述の実施形態と同様に、本変形例によっても、精度良く形成された凹部13a,23aを互いに当接させると、精度良く光電変換素子20をフェルール10に位置決めすることができる。   The concave portions 13a and 23a having such shapes can be easily and accurately formed by insert molding and semiconductor thin film processing technology. Therefore, similarly to the above-described embodiment, according to the present modification, the photoelectric conversion element 20 can be positioned on the ferrule 10 with high accuracy when the concave portions 13a and 23a formed with high accuracy are brought into contact with each other.

また、第1位置合わせ部13,13a及び第2位置合わせ部23,23aの形状は光電変換素子20をフェルール10に位置決めできれば、錐形状のみに限定されることはない。例えば、第1位置合わせ部部13,13a,第2位置合わせ部23,23aを、図4に示すように突起状の凸部23bと、それと嵌合する凹部13bにより形成してもよいことはもちろんである。この図4に示す変形例によっても、上述のように第1位置合わせ部13a及び第2位置合わせ部23aを互いに当接させるだけで精度良く光電変換素子20を素子搭載面12に位置決めすることができる。   Further, the shapes of the first alignment portions 13 and 13 a and the second alignment portions 23 and 23 a are not limited to the cone shape as long as the photoelectric conversion element 20 can be positioned on the ferrule 10. For example, the first alignment portions 13 and 13a and the second alignment portions 23 and 23a may be formed by a protruding convex portion 23b and a concave portion 13b fitted therewith as shown in FIG. Of course. 4, the photoelectric conversion element 20 can be accurately positioned on the element mounting surface 12 only by bringing the first alignment portion 13a and the second alignment portion 23a into contact with each other as described above. it can.

また、図4に示すように、本発明の変形例に係る光電変換モジュール用部品30bは、第1位置合わせ部13bは挿通孔11の貫通方向に沿って凹んで形成され、第2位置合わせ部23bは光電変換素子20の光軸に沿って突出して形成され、第1位置合わせ部13bと第2位置合わせ部23bとが嵌合により結合されている。このような光電変換モジュール用部品30bを備える光電変換モジュール1bによれば、第2位置決め部23bを第1位置決め部13bに嵌合させて光電変換素子20をフェルール10の素子搭載面12に搭載する時には、光電変換素子20とフェルール10は互いの光軸方向に相対移動するので、互いの光軸が傾くことなく一致させることができるので、更に光の結合効率が向上する。なお、第1位置合わせ部13bが突出し、第2位置合わせ部23bが凹んで形成されていてもよいことはもちろんである。   As shown in FIG. 4, in the photoelectric conversion module component 30 b according to the modification of the present invention, the first alignment portion 13 b is formed to be recessed along the penetration direction of the insertion hole 11, and the second alignment portion 23b protrudes along the optical axis of the photoelectric conversion element 20, and the first alignment portion 13b and the second alignment portion 23b are coupled by fitting. According to the photoelectric conversion module 1b including such a photoelectric conversion module component 30b, the second positioning portion 23b is fitted to the first positioning portion 13b and the photoelectric conversion element 20 is mounted on the element mounting surface 12 of the ferrule 10. In some cases, the photoelectric conversion element 20 and the ferrule 10 move relative to each other in the optical axis direction, so that the optical axes of the photoelectric conversion element 20 and the ferrule 10 can be matched with each other without tilting, thereby further improving the light coupling efficiency. Needless to say, the first alignment portion 13b may protrude and the second alignment portion 23b may be recessed.

なお、図3,4に示すように素子搭載面12の外周に光電変換素子20側に突出された側壁16を延設させて光電変換素子20の取付面22に隣接する外周面を覆う構成としても良い。このように側壁16が光電変換素子20の外周を覆うことにより、光電変換素子20に外力が作用しにくくし、光電変換素子20がフェルール10から脱落することを確実に防止できる。また、受発光面21と光ファイバ40との間に塵芥が侵入しにくい。なお、このような側壁16は上述した図1の実施形態にも適用することができることはもちろんである。   As shown in FIGS. 3 and 4, the side wall 16 protruding toward the photoelectric conversion element 20 is extended to the outer periphery of the element mounting surface 12 to cover the outer peripheral surface adjacent to the mounting surface 22 of the photoelectric conversion element 20. Also good. Thus, when the side wall 16 covers the outer periphery of the photoelectric conversion element 20, it is possible to prevent external force from acting on the photoelectric conversion element 20, and to reliably prevent the photoelectric conversion element 20 from falling off the ferrule 10. In addition, dust does not easily enter between the light emitting / receiving surface 21 and the optical fiber 40. Of course, such a side wall 16 can also be applied to the above-described embodiment of FIG.

また、フェルール側電極14は、第1位置決め部13a,13bに相当する領域以外は、その外周面がフェルール10で覆われていることが好ましい。また、フェルール側電極14を介して光電変換素子20に電気信号を伝達するため、高周波特性を考慮すると、フェルール側電極14はできるだけ短いことが好ましい。したがって、図3,4に示すように、フェルール側電極14の第1位置決め部13a,13bに相当する領域以外の部位を平板状に形成し、その端部をフェルール10から露出させて外部端子15とすることが好ましい。   Moreover, it is preferable that the outer peripheral surface of the ferrule side electrode 14 is covered with the ferrule 10 except the area | region corresponded to 1st positioning part 13a, 13b. Further, since an electric signal is transmitted to the photoelectric conversion element 20 through the ferrule side electrode 14, it is preferable that the ferrule side electrode 14 is as short as possible in consideration of high frequency characteristics. Therefore, as shown in FIGS. 3 and 4, a portion other than the region corresponding to the first positioning portions 13 a and 13 b of the ferrule-side electrode 14 is formed in a flat plate shape, and its end portion is exposed from the ferrule 10 to be external terminals 15. It is preferable that

1:光電変換モジュール、10:フェルール、11:挿通孔、12:素子搭載面、13,13b:凹部(第1位置合わせ部)、13a:凸部(第1位置合わせ部)、14:フェルール側電極、15:外部端子、16:側壁、20:光電変換素子、21:受発光面、22:取付面、23,23b:凸部(第2位置合わせ部)、23a:凹部(第2位置合わせ部)、24:素子側電極、30:光電変換モジュール用部品、40:光ファイバ、41:端面   1: photoelectric conversion module, 10: ferrule, 11: insertion hole, 12: element mounting surface, 13, 13b: concave portion (first alignment portion), 13a: convex portion (first alignment portion), 14: ferrule side Electrode, 15: External terminal, 16: Side wall, 20: Photoelectric conversion element, 21: Light emitting / receiving surface, 22: Mounting surface, 23, 23b: Convex part (second alignment part), 23a: Concave part (second alignment) Part), 24: element side electrode, 30: parts for photoelectric conversion module, 40: optical fiber, 41: end face

Claims (9)

素子搭載面に開口するように貫通形成された挿通孔を有する樹脂製のフェルールと、
前記フェルールの前記素子搭載面に取り付けられた光電変換素子とを有し、
前記素子搭載面に第1位置合わせ部が設けられ、
前記光電変換素子の前記第1位置合わせ部に対向する位置に第2位置合わせ部が設けられ、
前記第1位置合わせ部と前記第2位置合わせ部とが当接して前記光電変換素子が前記素子搭載面に位置決めされている光電変換モジュール用部品。
A resin ferrule having an insertion hole formed so as to open to the element mounting surface;
A photoelectric conversion element attached to the element mounting surface of the ferrule,
A first alignment portion is provided on the element mounting surface;
A second alignment portion is provided at a position facing the first alignment portion of the photoelectric conversion element;
The component for photoelectric conversion modules in which the said 1st position alignment part and the said 2nd position alignment part contact | abut, and the said photoelectric conversion element is positioned by the said element mounting surface.
前記第1位置合わせ部及び前記第2位置合わせ部の表面に金属電極が設けられ、
前記光電変換素子と前記素子搭載面は互いの前記金属電極の熱圧着により固定されていることを特徴とする請求項1に記載の光電変換モジュール用部品。
Metal electrodes are provided on the surfaces of the first alignment portion and the second alignment portion,
The photoelectric conversion module component according to claim 1, wherein the photoelectric conversion element and the element mounting surface are fixed by thermocompression bonding of the metal electrodes.
前記第1位置合わせ部は前記挿通孔の貫通方向に沿って突出してまたは凹んで形成され、
前記第2位置合わせ部は前記光電変換素子の光軸に沿って凹んでまたは突出して形成され、
前記第1位置合わせ部と前記第2位置合わせ部とは嵌合により結合されていることを特徴とする請求項1または2に記載の光電変換モジュール用部品。
The first alignment portion is formed to protrude or dent along the penetration direction of the insertion hole,
The second alignment portion is formed to be recessed or protruding along the optical axis of the photoelectric conversion element,
The photoelectric conversion module component according to claim 1, wherein the first alignment portion and the second alignment portion are coupled by fitting.
前記フェルールは、前記光電変換素子の前記素子搭載面に対向する面に隣接する外周面を覆うように前記素子搭載面から前記光電変換素子側に突出する側壁を備えていることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の光電変換モジュール用部品。   The said ferrule is provided with the side wall which protrudes from the said element mounting surface to the said photoelectric conversion element side so that the outer peripheral surface adjacent to the surface facing the said element mounting surface of the said photoelectric conversion element may be covered. Item for a photoelectric conversion module according to any one of Items 1 to 3. 請求項1から4の何れか一項に記載の光電変換モジュール用部品と、
前記挿通孔に挿通された光ファイバとを備えた光電変換モジュール。
The photoelectric conversion module component according to any one of claims 1 to 4,
A photoelectric conversion module comprising an optical fiber inserted through the insertion hole.
素子搭載面に第1位置合わせ部を備えたフェルールを射出成形する樹脂製のフェルール作成工程と、
受発光面が設けられる取付面に第2位置合わせ部を備えた光電変換素子を作成する光電変換素子作成工程とを有し、
前記フェルール作成工程および前記光電変換素子作成工程で得られた前記フェルールと前記光電変換素子を前記第1位置合わせ部と前記第2位置合わせ部とを当接させて前記光電変換素子を前記素子搭載面に位置決めする光電変換モジュール用部品の製造方法。
A resin-made ferrule creating step of injection-molding a ferrule having a first alignment portion on the element mounting surface;
A photoelectric conversion element creating step of creating a photoelectric conversion element having a second alignment portion on a mounting surface provided with a light receiving and emitting surface;
The ferrule obtained in the ferrule creation step and the photoelectric conversion element creation step and the photoelectric conversion element are brought into contact with the first alignment portion and the second alignment portion so that the photoelectric conversion element is mounted on the element. A method for manufacturing a photoelectric conversion module component to be positioned on a surface.
前記フェルール作成工程において、前記フェルールは前記第1位置合わせ部の表面に金属電極を設けるようにインサート成形することを特徴とする請求項6に記載の光電変換モジュール用部品の製造方法。   The method for manufacturing a component for a photoelectric conversion module according to claim 6, wherein in the ferrule creating step, the ferrule is insert-molded so that a metal electrode is provided on a surface of the first alignment portion. 前記光電変換素子作成工程において、前記光電変換素子は前記第2位置合わせ部をエッチングによって形成することを特徴とする請求項6または7に記載の光電変換モジュール用部品の製造方法。   In the said photoelectric conversion element preparation process, the said photoelectric conversion element forms the said 2nd alignment part by an etching, The manufacturing method of the components for photoelectric conversion modules of Claim 6 or 7 characterized by the above-mentioned. 前記フェルールの前記第1位置合わせ部の表面及び前記光電変換素子の前記第2位置合わせ部の表面に金属電極を設け、
前記光電変換素子の前記金属電極と前記素子搭載面の前記金属電極を熱圧着により固定することを特徴とする請求項6から8のいずれか一項に記載の光電変換モジュール用部品の製造方法。
A metal electrode is provided on the surface of the first alignment portion of the ferrule and the surface of the second alignment portion of the photoelectric conversion element,
The method for manufacturing a component for a photoelectric conversion module according to any one of claims 6 to 8, wherein the metal electrode of the photoelectric conversion element and the metal electrode on the element mounting surface are fixed by thermocompression bonding.
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