JP2013257381A - 光モジュール及び光モジュールの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】光モジュール1は、複数の光学素子50が固定されて収容された凹部43を有するケース40と、ケース40の任意の角部A1を基準にした各光学素子50の光軸中心A2の平面位置に応じた位置に形成されたコア部22と、コア部22を囲むように形成された第1クラッド層21及び第2クラッド層23とを有する。また、光モジュール1は、上記各光学素子50の光軸中心A2の平面位置に応じた位置に形成され、第1クラッド層21、第2クラッド層23及びコア部22を有する光導波路20と所定の角度をなすように対向して設けられた反射ミラー25を有する。
【選択図】図1
Description
以下、第1実施形態を図1〜図11に従って説明する。
(光モジュールの構造)
図1に示すように、光モジュール1は、配線基板10と、光導波路20と、電子部品30と、ケース40と、そのケース40に収容された複数の光学素子50とを有している。ここで、光学素子50としては、例えば面発光型半導体レーザ(Vertical Cavity Surface Emitting Laser:VCSEL)や発光ダイオード(Light Emitting Diode:LED)等の発光素子を用いることができる。また、光学素子50としては、例えばフォトダイオード(PD)やアバランシェ・フォトダイオード(APD)等の受光素子を用いることができる。また、上記電子部品30としては、例えば光学素子50(発光素子)を駆動するドライバ等のICチップや、光学素子50(受光素子)からの光出力信号を処理するDSP(Digital Signal Processor)やアンプ等を組み込んだICチップを用いることができる。
基板本体11としては、最表層に配線パターン12,13が形成され、それら配線パターン12,13が基板内部を通じて相互に電気的に接続された構造を有していれば十分である。このため、基板本体11の内部には配線層が形成されていてもよく、配線層が形成されていなくてもよい。なお、基板本体11の内部に配線層が形成される場合には、複数の配線層が層間絶縁層を介して積層され、各配線層と各層間絶縁層に形成されたビアとによって上記配線パターン12,13が相互に電気的に接続される。基板本体11としては、例えばコア基板を有するコア付きビルドアップ基板や、コア基板を有さないコアレス基板等を用いることができる。
コア部22及び反射ミラー25は、ケース40に固定された各光学素子50の受発光部52の位置に対応する平面位置に形成されている。具体的には、コア部22及び反射ミラー25は、ケース40の角部A1を基準位置としたときの、各光学素子50の光軸中心A2の座標位置に応じた平面位置に形成されている。より具体的には、コア部22及び反射ミラー25は、ケース40の角部A1と位置合わせされるアライメントマークM1を基準位置としたときの、各光学素子50の光軸中心A2の座標位置に応じた平面位置に形成されている。このように、ケース40に固定された各光学素子50の光軸中心A2の実際の位置に対応してコア部22が形成される。このため、ケース40に複数の光学素子50を搭載する際の位置合わせ精度が低い場合であっても、すなわち所望の搭載位置からずれた位置に光学素子50が搭載される場合であっても、その位置ずれした位置に対応してコア部22を形成することができる。また、ケース40の形状ばらつきや光学素子50の形状ばらつきが存在する場合であっても、それらの形状ばらつきによってずれた位置に対応してコア部22を形成することができる。ここで、配線基板10に実装される各光学素子50がケース40に固定されるため、ケース40の角部A1(基準位置)と各光学素子50の光軸中心A2との相対的な位置関係は実装前後で変わらない。このため、各光学素子50を配線基板10に実装する際に、ケース40の角部A1とアライメントマークM1の位置合わせを精度良く行うことにより、ケース40に固定された全ての光学素子50の光軸中心A2と、反射ミラー25の位置と、各光学素子50に対応して形成されるコア部22の位置とを精度良く位置合わせすることができる。すなわち、ケース40を配線基板10に実装する際の1回の位置合わせを精度良く行うことにより、ケース40に搭載された多数の光学素子50を反射ミラー25及びコア部22に対して精度良く位置合わせすることができる。
次に、上記光モジュール1の製造方法について説明する。
図4(a)に示す工程(第1工程)では、ケース40の凹部43内に複数の光学素子50を固定して収容する。具体的には、各光学素子50の電極端子51及び受発光部52の形成された面53とは反対側の面が凹部43の底面43Aと対向するように、各光学素子50を底面43A上にはんだペーストや接着樹脂等により固定する。本例では、凹部43の最も左側に固定される光学素子50は、ケース40の短手方向に延びる一方(図中の左側)の側壁部42Aの内壁面に密着するように固定されるとともに、ケース40の長手方向に延びる一方(図中の上側)の側壁部42Bの内壁面に密着するように固定される。また、残りの光学素子50は、図4(b)に示すように、隣接する光学素子50に密着するように固定されるとともに、上記側壁部42Bの内壁面に密着するように固定される。
以上説明した本実施形態によれば、以下の効果を奏することができる。
(1)コア部22及び反射ミラー25を、ケース40の角部A1を基準位置としたときの、各光学素子50の光軸中心A2の平面位置に応じた平面位置に形成するようにした。具体的には、コア部22及び反射ミラー25を、ケース40の角部A1と位置合わせされるアライメントマークM1を基準位置としたときの、各光学素子50の光軸中心A2の平面位置に応じた平面位置に形成するようにした。そして、ケース40及びそのケース40に固定された複数の光学素子50を、ケース40の上記角部A1とアライメントマークM1を位置合わせして配線基板10上の所望の位置に実装するようにした。このため、ケース40の角部A1とアライメントマークM1の位置合わせを精度良く行うことにより、ケース40に固定された全ての光学素子50の光軸中心A2と、反射ミラー25の位置と、各光学素子50に対応して形成されるコア部22の位置とを精度良く位置合わせすることができる。すなわち、ケース40を配線基板10に実装する際の1回の位置合わせを精密に行うことにより、ケース40に搭載された多数の光学素子50を反射ミラー25及びコア部22に対して精度良く位置合わせすることができる。したがって、光学素子50とコア部22又は反射ミラー25との間の光軸のずれが好適に抑制された状態で、光学素子50が反射ミラー25によって光導波路20(コア部22)に光結合される。この結果、光結合損失の発生を好適に抑制することができる。
(3)発光素子50Aと受光素子50Bとを交互に並べてケース40の凹部43内に固定するようにした。これにより、発光素子50Aと光結合されるコア部22の隣には、受光素子50Bと光結合されるコア部22が配置される。すなわち、発光素子50Aと光結合される2つのコア部22の間には、受光素子50Bと光結合されるコア部22が配置される。このため、コア部22のピッチC1,C2,C3(図8(c)参照)を狭く(例えば125μm程度)しても、発光素子50Aと光結合されるコア部22のピッチ(例えばC1+C2)については広く(例えば250μm程度)確保することができる。したがって、コア部22のピッチC1,C2,C3を狭くしても、発光素子50Aのチャンネル間のクロストークの増大が抑制されるとともに、受光素子50Bのチャンネル間のクロストークの増大が抑制される。この結果、コア部22を狭ピッチ化することができ、光モジュール1の小型化に貢献することができる。
以下、第2実施形態を図12〜図20に従って説明する。先の図1〜図11に示した部材と同一の部材にはそれぞれ同一の符号を付して示し、それら各要素についての詳細な説明は省略する。
図12に示すように、光コネクタ(光モジュール)2は、ケース70と、光導波路80と、ケース70に収容された複数の光学素子50とを有している。
次に、光モジュール1Aの構造について説明する。
図14に示すように、光モジュール1Aは、配線基板10Aと、上述した複数の光学素子50が実装され光導波路80が一体化された光コネクタ2と、電子部品30とを有している。
ソルダレジスト層18は、配線パターン12を覆うように基板本体11の上面に形成されている。このソルダレジスト層18には、配線パターン12の一部を接続パッドP1として露出させるための開口部18Xが形成されるとともに、配線パターン12の一部を接続パッドP3として露出させるための開口部18Yが形成されている。接続パッドP1上には、その接続パッドP1と電子部品30の電極端子31とを電気的に接続するはんだ16が形成されている。また、接続パッドP3上には、その接続パッドP3と光学素子50の電極端子51とを電気的に接続するはんだ19が形成されている。なお、必要に応じて、上記開口部18X,18Yから露出する配線パターン12上にOSP(Organic Solderbility Preservative)処理を施してOSP膜を形成し、そのOSP膜上に上記はんだ16,19をそれぞれ形成するようにしてもよい。また、開口部18X,18Yから露出する配線パターン12上に金属層を形成し、その金属層上に上記はんだ16,18をそれぞれ形成するようにしてもよい。金属層の例としては、例えばAu層、Ni/Au層や、Ni/Pd/Au層などを挙げることができる。
次に、上記光コネクタ2の製造方法について説明する。
図15(a)に示す工程では、まず、凹部73が形成されたケース部71と、一対のガイド穴72Xが形成されたコネクタ部72とが一体に形成されたケース70を用意する。続いて、凹部73内に複数の光学素子50を収容する(第1工程)。具体的には、各光学素子50の電極パッド54(カソード電極又はアノード電極)及び受発光部52の形成された面53が凹部73の底面73Aと対向するように、各光学素子50を底面73A上に絶縁性の接着樹脂やアンダーフィル樹脂等により固定する。また、各光学素子50は、各光学素子50の電極パッド54が凹部73の貫通穴73Xと対向するように、凹部73内に収容される。なお、必要に応じて、貫通穴73Xに導電性樹脂やはんだ等を充填するようにしてもよい。
次に、光モジュール1Aの製造方法について説明する。
図20(a)に示す工程では、まず、配線基板10Aを用意する。この配線基板10Aは、例えば図5〜図7(a)に示す工程と同様の製造工程により製造することができる。詳述すると、まず、基板本体11の両面に所要の形状にパターニングされた配線パターン12,13を形成する。続いて、配線パターン12の一部を接続パッドP1,P3としてそれぞれ露出させる開口部18Xを有するソルダレジスト層18を基板本体11の上面に形成する。また、配線パターン13の一部を外部接続用パッド13Pとして露出させる開口部15Xを有するソルダレジスト層15を基板本体11の下面に形成する。その後、ソルダレジスト層18の開口部18X,18Yから露出された接続パッドP1,P3上に、はんだ16,19をそれぞれ形成する。
以上説明した実施形態によれば、第1実施形態の(1)〜(4)の効果に加えて以下の効果を奏する。
なお、上記各実施形態は、これを適宜変更した以下の態様にて実施することもできる。
・上記各実施形態におけるアンダーフィル樹脂17,27,28を省略するようにしてもよい。
・上記第1実施形態におけるコア部22の平面形状は、直線状に限定されず、例えば湾曲部を有する形状、分岐部や交差部を有する形状、集光部(例えば、他の部分と比べて幅が狭くなっている部分)や光拡散部(例えば、他の部分と比べて幅が広くなっている部分)を有する形状であってもよい。
・上記各実施形態では、直描方式(マスクレス方式)の露光装置によって、形成すべきコア部22,82に対応するコア層22A,82Aに活性エネルギー光線又は電子線を選択的に照射するようにした。これに限らず、例えば形成すべきコア部22,82のパターンに対応した開口部を有するマスクを用いてコア層22A,82Aに対して活性エネルギー光線又は電子線を選択的に照射するようにしてもよい。
2 光コネクタ(光モジュール)
10,10A 配線基板
12 配線パターン
20,80 光導波路
21,81 第1クラッド層(クラッド層)
22,82 コア部
23,83 第2クラッド層(クラッド層)
30 電子部品
40,70 ケース
43,73 凹部(収容部)
50 光学素子
50A 発光素子
50B 受光素子
51 電極端子
A1,A4 角部(任意の点)
A2 光軸中心
M1 アライメントマーク(認識マーク)
Claims (11)
- 複数の光学素子が固定されて収容された収容部を有するケースと、
前記ケースの任意の点を基準にした前記各光学素子の光軸中心の平面位置に応じた位置に形成されたコア部と、
前記コア部を囲むように形成されたクラッド層と、
前記各光学素子の光軸中心の平面位置に応じた位置に形成され、前記クラッド層及び前記コア部を有する光導波路と所定の角度をなすように対向して設けられた光路変換部と、
を有することを特徴とする光モジュール。 - 前記各光学素子の電極端子が接続される配線パターンを有する配線基板と、
前記配線基板上に積層された前記光導波路と、を有し、
前記光導波路が積層された前記配線基板に前記ケースが実装されていることを特徴とする請求項1に記載の光モジュール。 - 前記配線基板に前記ケースを実装するときに、前記任意の点を所望の位置に位置合わせするための認識マークが形成されていることを特徴とする請求項2に記載の光モジュール。
- 前記光導波路が前記ケースの一方の面に積層されていることを特徴とする請求項1に記載の光モジュール。
- 前記各光学素子の電極端子が接続される配線パターンを有する配線基板を有し、
前記光導波路が積層された前記ケースが前記配線基板に実装されていることを特徴とする請求項4に記載の光モジュール。 - 前記各光学素子は、隣接する光学素子に密着するように前記収容部内に収容されていることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の光モジュール。
- 前記収容部には、前記複数の光学素子として発光素子と受光素子とが交互に並んで収容されていることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の光モジュール。
- ケースの収容部に複数の光学素子を固定して収容する第1工程と、
前記ケースの任意の点を基準位置として、前記固定された各光学素子の光軸中心の平面位置を検出する第2工程と、
前記各光学素子の光軸中心の平面位置に基づいて、コア部とクラッド層からなる光導波路の前記コア部をパターン形成する第3工程と、
前記各光学素子の光軸中心の平面位置に基づいて、前記光導波路と所定の角度をなすように対向して設けられる光路変換部を形成する第4工程と、
を有することを特徴とする光モジュールの製造方法。 - 配線パターンを有する配線基板を形成する工程と、
前記任意の点に対応する認識マークを形成する工程と、
前記第3工程を含み、前記配線基板上に前記光導波路を積層する工程と、
前記任意の点を前記認識マークに位置合わせし、前記ケースに収容された前記各光学素子の電極端子を前記配線パターンに接続して前記ケースを前記配線基板上に実装する工程と、を有し、
前記第3工程では、前記認識マークを前記基準位置に設定したときの前記光軸中心の平面位置に基づいて、前記コア部をパターン形成し、
前記第4工程では、前記認識マークを前記基準位置に設定したときの前記光軸中心の平面位置に基づいて、前記光路変換部を形成することを特徴とする請求項8に記載の光モジュールの製造方法。 - 前記第3工程を含み、前記ケースの一方の面に前記光導波路を積層する工程と、
配線パターンを有する配線基板を形成する工程と、
前記光導波路の積層された前記ケースに収容された前記各光学素子の電極端子を前記配線パターンに接続して前記ケースを前記配線基板上に実装する工程と、
を有することを特徴とする請求項8に記載の光モジュールの製造方法。 - 前記第3工程では、直描方式の露光装置により前記コア部をパターン形成することを特徴とする請求項8〜10のいずれか1項に記載の光モジュールの製造方法。
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